JP2005154165A - ガラス溶融用タンク窯及びガラス溶融方法 - Google Patents

Abstract

【課題】未溶解の原料バッチが下流側に移動することなく溶融ガラスの均質性に優れ、かつメンテナンスの容易なガラス溶融用タンク窯及びそのガラス溶融用タンク窯を使用したガラス溶融方法を提供する。
【解決手段】本発明は、溶解槽１２の側方に原料供給部１３が設けられ、原料供給部１３の下流側に、溶融ガラスＧ液面上に投入された原料バッチＭに接触する棒状体１５が固設されているガラス溶融用タンク窯１０及び、側方に原料供給部１３が設けられたガラス溶融用タンク窯１０の溶融ガラスＧ液面に、原料供給部１３から原料バッチＭを投入し、溶融ガラスＧ液面上の原料バッチＭに、原料供給部１３の下流側に固定された棒状体１５を接触させることを特徴とするガラス溶融方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンドポート型等の溶解槽の側方に原料供給部が設けられたガラス溶融用タンク窯及びそのガラス溶融用タンク窯を使用したガラス溶融方法に関する。

近年、ガラス製品自体の小型化、多品種化、高精度化、高品位化が進んできている。このようなガラス製品を大規模なサイドポート型のガラス溶融用タンク窯では採算性がよくない。そこで、短期間で品種切り替え等の操業の小回りが利いて、かつ高い品位のガラス製品が安定して得られるエンドポート型等の中型のガラス溶融用タンク窯が注目されている。

図３に示すように、エンドポート型等のガラス溶融用タンク窯１は、溶解槽２の側方にドッグハウスと呼ばれる原料供給部３が設けられており、溶解槽２が比較的小さいので、原料投入機４から原料供給部３を通じて溶融ガラスＧの液面上に投入された原料バッチＭが未溶解物Ｐのまま下流に流れていくショートターンと呼ばれる現象が発生する場合がある。原料バッチＭの未溶解物Ｐが溶解槽２の下流側に移動して十分に溶解した溶融ガラスＧと混ざると、脈理・石ぶつ等の異物や泡等のガラス欠陥が多く発生してガラスの均質性が著しく低下するという問題がある。また、原料バッチＭの未溶解物Ｐが溶解槽２の炉壁に接触した場合には、メタルラインと呼ばれる炉壁の溶融ガラスＧの液面部位で、原料バッチの未溶解物Ｐが溶解反応を起こし、溶解槽２の炉壁を構成する耐火煉瓦が著しく浸食されてガラス溶融用タンク窯１の寿命が短くなるという問題もある。

上記の問題に対する対策として、特許文献１及び特許文献２が提案されている。特許文献１は、中型のエンドポート型ガラス溶融用タンク窯に適するガラス原料投入機であり、スクリュー型ガラス原料投入機の原料出口の端面を傾斜させておき、投入時に一方向に回転させることにより溶解槽の側方に設けられた原料供給部から原料バッチを溶融ガラス液面上に広く投入することにより、溶解を促進させるものである。また、特許文献２は、一般にスイング式プッシャーと呼ばれるガラス原料供給装置に関するもので、ホッパーから下降してきた原料バッチを押し出し部の押圧面でドッグハウス内に押し出しながら、ドッグハウス内の原料バッチをドッグハウスアーチと呼ばれる上方堰で堰き止め、腕杆が付いた掻き分け部で広げた後に、溶解槽に送り出すことで原料バッチの溶解を促進させている。
実開昭５８−１８４５３６号公報 実開昭６３−４６４３６号公報

しかしながら、特許文献１のスクリュー型ガラス原料投入機による対策では、ガラス原料投入機の原料出口を機械的に回転させるために、回転機構の部分が高温環境に曝されることになるので、頻繁なメンテナンスが必要となり、運転費が嵩む問題がある。その上、原料出口付近の金属製等の部品が溶融ガラス中に落下すると、溶融ガラスを汚染してしまい、溶解槽内の溶融ガラスが無駄になるという問題もある。

また、特許文献２の押し出し部及びドッグハウスアーチを採用したガラス原料供給装置では、広げられて、薄い層となった溶解反応中の原料バッチがドッグハウス内のメタルライン及びドッグハウスアーチの先端に接触することになるので、耐火物が溶融ガラス中に多く溶解して混入され、脈理・石ぶつ等の異物や泡等のガラス欠陥が多く発生する原因になるという問題がある。また、短期間でドッグハウス及びドッグハウスアーチを構成する耐火物の交換が必要になり、結果的にはガラス溶融用タンク窯の寿命が短くなるという問題もある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、未溶解の原料バッチがそのまま下流側に移動することなく溶融ガラスの均質性に優れ、かつメンテナンスの容易なガラス溶融用タンク窯及びそのガラス溶融用タンク窯を使用したガラス溶融方法を提供することを技術課題とする。

本発明に係るガラス溶融用タンク窯は、溶解槽の側方に原料供給部が設けられ、該原料供給部から溶融ガラス液面上に投入された原料バッチの下流側に接触する棒状体が固設されていることを特徴とする。

本発明で、原料供給部から溶融ガラス液面上に投入された原料バッチの下流側に接触する棒状体が固設されているとは、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチに接触して、未溶解の原料バッチがそのまま下流に流れることを阻止する耐火性の棒状体が、溶解槽の側壁その他タンク窯の部位に固定さていることを意味している。本発明に使用する棒状体としては、溶融ガラス及び溶解反応中の原料バッチに接触しても容易に浸食されることのない耐火性及びタンク窯内の高温下での実用強度を有し、未溶解の原料バッチのショートターンを防止することが可能な長さがあれば使用可能である。

また、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体が、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、原料バッチとの接触角度を調節可能であることを特徴とする。

原料バッチの進行方向は、原料バッチの投入量やガラス溶融用タンク窯からのガラスの引上量に伴って変化する。また、ガラス材質が変更された場合も、原料バッチの溶解性が変化するので僅かではあるが未溶解の原料バッチの進行方向も変化する。このような溶融条件の変化の要因に対応して未溶解の原料バッチのショートターンを防止する上で、棒状体が、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、原料バッチとの接触角度を調節可能であることが好ましい。棒状体を用いて溶融ガラス液面上に供給される原料バッチの進み具合を調整する場合、原料バッチの進行方向に応じて溶解槽内への棒状体の突き出し方向を溶融ガラスの流れに直角な方向に対して上流側または下流側に向けて角度調整することで、原料バッチの進行方向を上流側または下流側に向けて案内することが可能となる。また、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの長さや高さは、原料バッチの投入量やガラス溶融用タンク窯からのガラスの引上量に伴って変化し、ガラス材質が変更された場合も、原料バッチの溶解性が変化するので、未溶解の原料バッチの長さや高さが変化する。そのため、棒状体が、その原料バッチとの接触長さを調節可能であることがさらに好ましい。

また、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体が、内部に冷媒を送通させる筒状体であることを特徴とする。

本発明では、棒状体を内部に冷媒を送通させる筒状体とすることにより、使用可能な材料の選択枝として耐火性金属材料等が増え、より安価で加工性に優れるステンレス鋼管、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０等の材料が使用可能となる。また、棒状体が冷却されるので、溶解反応中の原料バッチとの接触している部位の温度が局部的に下がり棒状体の浸食が防止される。

さらに、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体の原料バッチとの接触部位が溶融ガラス液面と略平行であることを特徴とする。

本発明で、棒状体の原料バッチとの接触部位が溶融ガラス液面と略平行であるとは、未溶解の原料バッチのショートターンを防止する上で、棒状体の溶融ガラス液面と略平行な部位は、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの下流側面に有効に接触する形状であり、最短の長さの棒状体で十分な案内機能を持たせることを意味している。また、棒状体が固定さている溶解槽の側壁その他タンク窯の部位に対して溶融ガラス液面が低い場合には、棒状体の固定部付近にくる未溶解の原料バッチに対応してショートターンを防止する上で、棒状体の形状を折れ曲がったクランク形状としてもよい。

本発明に係るガラス溶融方法は、側方に原料供給部が設けられたガラス溶融用タンク窯中の溶融ガラス液面に、該原料供給部から原料バッチを投入し、溶融ガラス液面上の原料バッチの下流側に、該ガラス溶融用タンク窯に固定した棒状体を接触させることを特徴とする。

本発明で、溶融ガラス液面上の原料バッチの下流側に、該ガラス溶融用タンク窯に固定した棒状体を接触させるとは、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチに、溶解槽の側壁その他タンク窯の部位に固定さている耐火性の棒状体を接触させることにより、未溶解の原料バッチがそのまま下流に流れることを阻止することを意味している。

また、本発明のガラス溶融方法は、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、棒状体の原料バッチとの接触角度を調節することを特徴とする。

原料バッチの進行方向は、原料バッチの投入量やガラス溶融用タンク窯からのガラスの引上量に伴って変化する。また、ガラス材質が変更された場合も、原料バッチの溶解性が変化するので僅かであるが未溶解の原料バッチの進行方向も変化する。このような未溶解の原料バッチのショートターンを防止する上で、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、棒状体の原料バッチとの接触角度を調節することが重要である。溶融ガラス液面上に供給される原料バッチの進み具合を調整する場合、原料バッチの進行方向に応じて溶解槽内への棒状体の突き出し方向を上流側または下流側に向けて角度調整することで、原料バッチの進行方向を上流側または下流側に向けて案内することが可能となる。また、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの長さや高さは、原料バッチの投入量やガラス溶融用タンク窯からのガラスの引上量に伴って変化し、ガラス材質が変更された場合も、原料バッチの溶解性が変化するので、それに伴って変化する。そのため、棒状体の原料バッチとの接触長さを調節することがさらに好ましい。

本発明に係るガラス溶融用タンク窯は、溶解槽の側方に原料供給部が設けられ、該原料供給部から溶融ガラス液面上に投入された原料バッチの下流側に接触する棒状体が固設されているので、溶解槽が小さいエンドポート型等のガラス溶融用タンク窯でガラスの引上量を上げた場合でも、未溶解の原料バッチのショートターンを防止することが可能となり、脈理・石ぶつ等の異物や泡等のガラス欠陥の発生を防止して高いガラス品位のガラス製品が得られる。また、溶解槽の炉壁を構成する耐火煉瓦が浸食から保護されて長寿命のガラス溶融用タンク窯となる。さらに、棒状体を採用したことで、生産を実質的に止めることなく交換作業が可能となるので、稼働率を下げることなく、メンテナンス作業自体も容易に行うことができる。

また、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体が、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、原料バッチとの接触角度を調節可能であるので、原料バッチの投入量が変化した場合及びガラス材質が変更された場合等で、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの進行方向が変化した場合でも、その変化に対応することが容易となり、種々の溶融条件に対応して、未溶解の原料バッチのショートターンを防止することが可能となる。

また、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体が、内部に冷媒を送通させる筒状体であるので、ガラスを汚染することがなく、より安価で加工性に優れる耐火性及び耐食性を有する材料が使用可能となる。また、棒状体が冷却されるので、溶解反応中の原料バッチとの接触している部位の温度が局部的に下がり棒状体の浸食が防止され、棒状体が長寿命となり交換等のメンテナンスの頻度を下げることが可能となる。

さらに、本発明のガラス溶融用タンク窯は、棒状体の原料バッチとの接触部位が溶融ガラス液面と略平行であるので、棒状体の溶融ガラス液面と略平行な部位が投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの下流側面に有効に接触し、最短の長さの棒状体で未溶解の原料バッチのショートターンを防止する十分な案内機能を持たせることが可能となり、高価な材料を使用した場合でも棒状体を割安に作製することができ、全体の長さが短くなることでメンテナンス作業が容易になる。

本発明に係るガラス溶融方法は、側方に原料供給部が設けられたガラス溶融用タンク窯中の溶融ガラス液面に、該原料供給部から原料バッチを投入し、溶融ガラス液面上の原料バッチの下流側に、該ガラス溶融用タンク窯に固定した棒状体を接触させるので、タンク窯に固定さている耐火性の棒状体を、溶融ガラス液面上の未溶解の原料バッチに接触させて未溶解の原料バッチがそのまま下流に流れることを阻止し、脈理・石ぶつ等の異物や泡等のガラス欠陥の発生を防止して高いガラス品位のガラス製品が得られる。

また、本発明のガラス溶融方法は、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、棒状体の原料バッチとの接触角度を調節するので、原料バッチの投入量が変化した場合及びガラス材質が変更された場合等で、投入されて溶融ガラス液面上に盛り上がった未溶解の原料バッチの進行方向が変化した場合、その変化に対応することで、未溶解の原料バッチのショートターンを防止することが可能となり、種々の溶融条件下でも脈理・石ぶつ等の異物や泡等のガラス欠陥の発生を防止して高いガラス品位のガラス製品が得られるものである。

以下、本発明の実施の形態に係る一例について図１及び図２を用いて詳細に説明する。図中、１０及び２０はガラス溶融用タンク窯を、１２は溶解槽を、１３は原料供給部を、１４は原料投入機を、１５及び２５は棒状体を、Ｍは原料バッチを、Ｇは溶融ガラスをそれぞれ示している。

図１（Ａ）に示すように、本実施例１のエンドポート型等の側方にドッグハウスと呼ばれる原料供給部１３が設けられたガラス溶融用タンク窯１０は、例えば、溶解槽２の内寸が流れ方向である縦方向が約４ｍで、横幅が約３．５ｍと比較的小さいく、スクリュウ型の原料投入機１４により原料供給部１３から原料バッチＭが連続的に溶融ガラスＧの液面上に投入されるようになっており、図１（Ｂ）に示すように、溶融ガラスＧの液面上に未溶解状態で浮上している原料バッチＭの下流側の側面に、原料バッチＭとの接触部位が溶融ガラスＧ液面と略平行である棒状体１５が配設され溶解槽２上方の壁面に固定されている。

棒状体１５は、ＳＵＳ３０４製で筒状をしており、その内部に冷却水Ｗを送通させる構造になっている。また、上記寸法のガラス溶融用タンク窯１０の場合、棒状体１５は、例えば、原料バッチＭとの接触長さが約４００ｍｍで、直径は約６０ｍｍであり、棒状体１５が固定されている溶解槽２上方の壁面と溶融ガラスＧの液面との約１００ｍｍの落差に対応して折れ曲がったクランク形状をしている。棒状体１５は、溶融ガラスＧ液面上の原料バッチＭの進行方向に応じて、溶融ガラスＧ液面と略平行である部位と原料バッチＭとの接触角度を、例えば、溶融ガラスの流れに直角な方向に対して上流側に約３０°の範囲で容易に調節可能になっている。この角度を急角度にし過ぎた場合、原料バッチＭの進行を阻害したり、棒状体１５に負荷がかかりすぎて、損傷し、結果として溶融ガラスＧを汚染するおそれがある。溶融ガラスＧ液面上の原料バッチＭの進み具合を調整する場合、溶解槽２壁面からの棒状体１５の突き出し方向を上流側にすると、原料バッチＭの滞留時間を延ばすことができ、逆に棒状体１５を下流側に向けると原料バッチＭの滞留時間を縮めることができる。

次に、このようなガラス溶融用タンク窯１０を稼働させて実際に照明用管ガラスを製造した。まず、図１（Ａ）に示すように、調合された原料をスクリュウ型の原料投入機１４のホッパー部に供給し、スクリュウを回転させることにより、原料バッチＭを原料供給部１３から連続的に溶融ガラスＧの液面上に投入する。棒状体１５は、図１（Ｂ）に示すように、溶融ガラスＧの液面上に未溶解状態で浮上している原料バッチＭの下流側の側面に、その溶融ガラスＧ液面と略平行である接触部位で接触し、そのまま下流に流れていかないように案内して原料バッチＭが徐々に押し出されながら溶解槽２の上流部位に所定の滞留時間維持されるように保持している。また、これと同時に棒状体１５は、溶融ガラスＧの液面上の原料バッチＭが溶解槽１２の反対側の炉壁に接触しないようにも案内している。そのため、棒状体１５は、この場合、溶融ガラスの流れに直角な方向に対して０°以上で上流側に約３０°以内の方向に向けられて固定されている。

上記のように棒状体１５を設置したところ、先出の図３に示すような原料バッチＭの未溶解物Ｐがそのまま下流に流れていくショートターンと呼ばれ現象をほぼ完全に防止することができた。そのため、原料バッチＭの未溶解物Ｐに起因する脈理・石ぶつ等の異物・泡等のガラス欠陥が以前の１／５に激減し、安定して高い均質性を有する照明用管ガラスが得られた。

実施例２のガラス溶融用タンク窯２０では、直管型の棒状体２５を採用した、棒状体２５の場合、予め長めに作製しておくことにより、交換することなく溶解槽１２内への突き出し長さ、即ち、原料バッチＭとの接触角度が容易に調節可能である。また、直管型であると棒状体２５自体の交換は非常に容易に可能となった。

本発明の棒状体は、上記のようなショートターンと呼ばれる現象が問題となるガラス以外の鉱物その他の溶融にも適用が可能である。

本発明に係るガラス溶融用タンク窯の説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面における矢印方向から見た要部側面図。 本発明に係る他のガラス溶融用タンク窯の要部側面図。 従来のガラス溶融用タンク窯の説明図。

符号の説明

１０、２０ ガラス溶融用タンク窯
１２ 溶解槽
１３ 原料供給部
１４ 原料投入機
１５、２５ 棒状体
Ｗ 冷却水

Claims (6)

1. 溶解槽の側方に原料供給部が設けられ、該原料供給部から溶融ガラス液面上に投入された原料バッチの下流側に接触する棒状体が固設されていることを特徴とするガラス溶融用タンク窯。
2. 棒状体が、溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、原料バッチとの接触角度を調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のガラス溶融方法。
3. 棒状体が、内部に冷媒を送通させる筒状体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス溶融用タンク窯。
4. 棒状体の原料バッチとの接触部位が溶融ガラス液面と略平行であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のガラス溶融用タンク窯。
5. 側方に原料供給部が設けられたガラス溶融用タンク窯中の溶融ガラス液面に、該原料供給部から原料バッチを投入し、溶融ガラス液面上の原料バッチの下流側に、該ガラス溶融用タンク窯に固定した棒状体を接触させることを特徴とするガラス溶融方法。
6. 溶融ガラス液面上の原料バッチの進行方向に応じて、棒状体の原料バッチとの接触角度を調節することを特徴とする請求項５に記載のガラス溶融方法。

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