JP2004506586A - 溶融ガラスを均質化するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶融ガラスを均質化するための装置に関する。機械的な攪拌器を完全に省くかあるいは少なくともその大きさと駆動パワーを低減するため、本発明に係る装置は、次の特徴部を有して構成されている。すなわち、本発明に係る装置は、スカル型ポットの原理に基づいて構成された容器と、容器内容物に電気的エネルギーを注入するための高周波コイルとを有している。ここで、容器の内壁は、互いに隣り合う金属管の間に間隙を有した状態で複数の金属管からなる環状体から形成され、このとき金属管は、冷却剤に接続可能とされてなり、複数の金属管は、垂直に配置され、高周波コイルの軸は、垂直に延びている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機化合物の溶融物の均質化、とりわけ溶融ガラスの均質化のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融ガラスを製造するための典型的な工程は、最も重要な段階として、ガラスのカレットないしバッチを溶解するための装置、溶融物を清澄するための後続の装置、そして最後に、清涼化された溶融物を均質化するための装置による段階を含んでいる。一例として独国特許出願公開第２０３３０７４号明細書、独国特許発明第３３１６５４６明細書、欧州特許第０１１９８７７号明細書を単に指摘するに留める。
【０００３】
溶融ガラスの均質化は、中で攪拌器が回っている容器内で行なわれる。溶融物は、攪拌工程を通して均質化されなければならない。また、脈理も解消されなければならない。
【０００４】
国際公開第９６１５０７１号パンフレットは、供給径路内における攪拌器を用いた溶融ガラスの均質化について述べている。この例では、溶融物は、溶融物流の方向が攪拌領域で常に変化させられることによって均質化される。
【０００５】
ＤＤ２９８７６７Ａは、円筒形の混合容器に浸漬される攪拌器付きの攪拌装置を開示している。上記攪拌器は、二つの攪拌アームに分割されている。ここで、これらの二つの攪拌アームの溶融物内への潜入点は、混合容器の対称軸以外に位置している。
【０００６】
ＳＵ９１４５１０Ｂは、円錐台状の端部を備えた攪拌器付きの攪拌装置について述べている。上記円錐形の攪拌器の中心部分（Ｋｅｒｎ）は、溶融ガラスに上向きの流れを付与する二つの翼部を保持している。これにより、表面層が良好に混合されることになる。
【０００７】
独国特許出願公開第１９９３５６８６号明細書は、攪拌容器と攪拌器とを有する均質化装置について述べている。この攪拌器は、特殊な外形状を有しており、この形状によって、溶融物が攪拌領域を後にする時点で脈理の無い状態となるように構成されている。
【０００８】
上述の攪拌容器ならびに付随の攪拌器を用いた周知の均質化装置は、相当の数の問題を抱えている。これらの問題は、一つには機械的な性質である。上記の攪拌器は、いずれの場合も、機械的にかなり過酷な使用条件下に置かれるため、攪拌器の強度に高い要求が強いられなければならない。攪拌器は、製造時に手間やコストがかかるため、比較的高価である。これは、攪拌器に攪拌翼が設けられる場合に特に当てはまるが、大抵の場合はそのようになる。
【０００９】
溶融ガラスは、化学的に反応性の高い組成を有していることが多いため、攪拌器は、多かれ少なかれ強い腐食にさらされることになる。それに適した材料は高額である。また、攪拌中心部を貴金属で被覆することも手間やコストがかかり、その結果やはり値段的に高くなる。
【００１０】
また、工程の結果から言っても、つまり溶融物の良好な均質化に関しても、完全な解決策はこれまでの所まだ得られていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の典型的な攪拌器に伴う問題を解消すると同時に、均質化工程を改善するよう、無機材料からなる溶融物、とりわけ溶融ガラスの均質化のための装置を構成することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成により解決される。
【００１３】
本発明により、スカル型ポットの原理に基づいて形成された容器、及び電気的エネルギーを容器内容物に結合させて投入するための付随の高周波コイルを用いることで、攪拌器ないしその他の動かされる部材は、余計なものとなる。この周知の原理に従って、上記の容器は、一種のスカル型坩堝のように形成される。容器は、円筒形とすることができる。容器の内壁は、複数の金属管からなる冠型の環状体から形成され、通常複数の銅管から形成されている。互いに隣り合う管の間には、間隙（スリット）が残されている。これらの管は、高周波コイルによって取り囲まれている。
【００１４】
スカル型坩堝に関しては、独国特許発明第３３１６５４６号明細書に示されている。金属管からなる内壁の代わりに、セラミック材料も用いることができる。また、直立した縦型の容器である必要もない。むしろ、上記の容器は、互いに隣り合うように位置するＵ字形の複数の管から形成されていてもよく、これにより、これらの管が一種の上に開いたかご状のスカル型樋を形成して、この樋がまた高周波コイルによって取り囲まれているものであってもよい。欧州特許第０５２８０２５号明細書を参照されたい。
【００１５】
高周波によって加熱されたスカル型坩堝の中は、低温の内壁と高温の溶融物中心部との間に大きな温度勾配があるため、非常に大きな対流によって占められている。さらに、温度を略自在に高く設定することができ、その結果、非常に低い粘性が得られる。この機構を用いることで、結果的に非常に効果的な混合を実現することができる。
【００１６】
本発明者らは、このような溶融モジュールが静的な混合器として理想的に用いられ得るということを認識するに至った。溶融物は、このモジュールに不均一な状態で供給され、強い対流によって均質化される。このとき有利であるのは、動かされる部材のいかなる損耗も起こりようがなく、しかも、流れの速さが速いにもかかわらず、モジュールの内壁も、この内壁が冷却によって自分自身を保護しているおかげで腐食しないという点である。溶融物の中心部分（コア）における温度が高ければ高いほど、混合がより一層効果的となる。
【００１７】
さらに一層の混合の向上を図るために、モジュール内を付加的にガスで泡立たせることもできる。このとき、溶融物に良く吸収されて溶融物の泡の度合いに悪い影響を与えないことから、酸素が泡立てガスとして最も良いことが判明している。
【００１８】
本発明は、多様な仕方で用いることができる。つまり、本発明に係る装置は、工程進行中、基本的に均質化が行なわれるような位置にちょうど設けることができる。本発明による均質化は、攪拌器を用いる典型的な均質化の上流側で行なうことも無論可能である。最後に、本発明に係る均質化のための装置は、また、自らが後続の処理に分流を導く二つないし複数の樋に向けて溶融槽から来るガラスの流れを配分する分配器の機能も同時に満たす。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づき詳述する。
【００２０】
図１に示された設備は、例えば壁が耐火材料から作られた溶融槽１を備えている。
【００２１】
この溶融槽の下流側に、本発明による均質化装置２が接続されている。ここでは、スカル型ポットの原理に基づいて構成された直立した縦型の容器を取り扱う。この容器は、ここでは詳細に図示されないが、該容器の周りの壁部を形成する水冷式の複数の金属管からなる冠型の環状体を備えている。容器は、やはりここでは図示されないが、電気的なエネルギーを容器内容物に結合させることで投入するための高周波コイルをさらに備えている。容器は、いわゆる仕切り防壁２．１（Ｂｒｕｅｃｋｅｎｗａｌｌ）を結局備えており、その役割については、また後で述べることにする。最後に二つの樋部３．１，３．２が示されており、これらの樋を用いて図示されぬ処理槽に供給が行なわれる。二つの樋部に代えて、一つの樋部または複数の樋部も可能である。
【００２２】
図２の設備は、ここでもまた、バッチを供給するための供給装置１．１を有した溶融槽１を備えている。
【００２３】
溶融槽１内で生成された溶融物は、を介して本発明に係る装置２に到達し、この装置２は、やはりスカル型ポットの原理に基づいて構成されかつ仕切り防壁２．１を備えている。次いで樋部３が続いており、この樋部３に典型的な従来の均質化装置４が接続されている。
【００２４】
図３の設備は、樋部１．２が本発明に係る装置２に下側から合流している点において図２のものと異なっている。しかも、本実施形態においては、仕切り防壁が無い。
【００２５】
図４に示す実施形態においては、溶融槽１は、同様に仕切り防壁１．３を備えており、溶融物は、樋部１．２に到達するために、この仕切り防壁を超えて流れて行かなければならない。この場合には、本発明に係る装置２、この装置は同時にやはり分配器として機能しているが、この装置２の交換ないし修理が、溶融槽１から溶融物を空にしなくても可能であるという長所がある。
【００２６】
なお、図２乃至図４には、分配器２に対して設けられている高周波コイルは、いずれも示されていない。ここで、その構成は、高周波コイルが垂直軸はもちろん、水平軸も有するようにしてもよい。
【００２７】
泡立てることによってさらに混合が行なわれる場合には、冷却された泡立てノズルがスカル型坩堝内に装着されてもよい。これに関しては、通常、坩堝底部を貫く簡易なプラチナ製の管を通せばよい。溶融温度が特に高い場合、又は溶融物の反応性が極めて高い場合、泡立てノズルは、二重壁構造とすることが可能で、水で冷却することができる。この場合には、プラチナの代わりに他の金属材料を用いることもできる。スカル型坩堝から泡ノズルを電気的に絶縁するためには、坩堝底部と泡ノズルとの間にセラミック製のリングを装入することが有用である。
【００２８】
図５は、二重外壁の壁部を有する泡立てノズル５を示す。
【００２９】
図６は、一重外壁の壁部ならびに水冷式巻付部５．１（Ｗａｓｓｅｒｋｕｅｈｌｓｃｈｌａｎｇｅ）を有する上記のようなノズル５を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置を備えた設備の上面図である。
【図２】本発明による装置を有する設備の断面図である。
【図３】本発明による装置を有する他の設備の断面図である。
【図４】本発明による装置を有するさらに他の設備の断面図である。
【図５】泡ノズルの一例を示す図である。
【図６】泡ノズルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・溶融槽
１．２・・・樋部（溶融物注入部）
２・・・均質化装置
２．１・・・仕切り防壁（仕切り堰き止め部）
３．１，３．２・・・樋部（溶融物排出部）

Claims (9)

1. スカル型ポットの原理により形成された容器と、
   容器内容物に電気的エネルギーを結合投入するための高周波コイルとを有してなる、
   溶融ガラスを均質化するための装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   攪拌器のような動く部材を省いて構成されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の装置において、
   前記容器の内壁は、互いに隣り合う金属管の間に間隙を有した状態で複数の金属管からなる環状体から形成され、このとき前記金属管は、冷却剤に接続可能とされてなり、
   前記複数の金属管は、垂直に配置され、
   前記高周波コイルの軸は、垂直に延びていることを特徴とする装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置において、
   前記容器は、該容器の下側の部分に溶融物注入部を備えているとともに、該容器の上側の部分に溶融物排出部を備えていることを特徴とする装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置において、
   前記容器の溶融物注入部と溶融物排出部とは、該容器の上側の部分に設けられていることを特徴とする装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置において、
   前記容器は、前記溶融ガラスのための二つないし複数の排出部を備えていることを特徴とする装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置において、
   前記容器に対して仕切り堰き止め部（２．１）が設けられていることを特徴とする装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置において、
   泡立てガスを導入するためのノズル（５）が前記容器内へ貫設されていることを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置において、
   前記ノズル（５）は、酸素導管に接続されていることを特徴とする装置。