JP2010070435A

JP2010070435A - ガラス溶融炉

Info

Publication number: JP2010070435A
Application number: JP2008242261A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Tomisaka; 俊也富阪
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】光学ガラスのガラス溶融炉において、ガラス溶融槽を開閉自在に密封し、炉内部に発生したガスの炉外への流出を防止することが可能なガラス溶融炉を提供する。
【解決手段】ガラス材料を溶融する溶融槽を備えたガラス溶融炉において、溶融槽の上部は、開放され、開放された溶融槽の上部に着脱自在に装着され、該上部を閉鎖する蓋を備え、蓋は、少なくともガラス材料の溶融時には液状化して溶融槽を密封する封止材を挟んで、溶融槽の上部に装着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス溶融炉に関し、特にガラス材料を溶融する溶融槽を備えたガラス溶融炉に関する。

従来、光学ガラスの溶融炉は、ガラス材料を溶融、清澄、攪拌する炉の本体部分であるガラス溶融槽、及び溶融ガラスを外部に流出させる流出部分である流出パイプ等から構成されている。これらのガラス溶融槽や流出パイプ等には、溶融ガラスとの反応が少ない白金、耐火煉瓦、石英等が用いられている。また、ガラス溶融槽は、ガラス材料の投入の観点から、その上部は、開放された構成とされている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１５２３２９号公報

しかしながら、特許文献１のように、従来のガラス溶融槽においては、その上部が開放された構成であることから、ガラス材料に、溶融されることにより有害なガスを発生する恐れのあるフッ化物ガラス等を用いた場合、非常に危険である。そこで、このような有害なガスの炉外への流出を防止する方法が検討されているが、非常に高温なガラス溶融槽を、開閉自在に密封することは容易ではなかった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、光学ガラスのガラス溶融炉において、ガラス溶融槽を開閉自在に密封し、炉内部に発生したガスの炉外への流出を防止することが可能なガラス溶融炉を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の１乃至９のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．ガラス材料を溶融する溶融槽を備えたガラス溶融炉において、
前記溶融槽の上部は、開放され、
開放された前記溶融槽の上部に着脱自在に装着され、該上部を閉鎖する蓋を備え、
前記蓋は、少なくとも前記ガラス材料の溶融時には液状化して前記溶融槽を密封する封止材を挟んで、前記上部に装着されることを特徴とするガラス溶融炉。

２．前記溶融槽の側面上部には、該側面上部を周回し前記封止材が充填された溝が形成され、
前記蓋の周縁には、該周縁を周回し前記溶融槽の側面上部の方向に向けて鍔が形成され、
前記溝に、前記鍔が挿着されることを特徴とする前記１に記載のガラス溶融炉。

３．前記溶融槽の溶融ガラスを攪拌する攪拌棒を有し、
前記攪拌棒は、前記蓋に密接して固定され、
前記攪拌棒は、前記蓋と一体となり回転することを特徴とする前記１または２に記載のガラス溶融炉。

４．前記溶融槽の内部の気圧を変化させる気圧制御部と、
前記溶融槽の溶融ガラスを炉外に流出させる流出パイプと、を備え、
前記気圧制御部は、前記溶融槽の内部の気圧を変化させることにより、前記溶融ガラスの前記流出パイプから炉外への流出を制御することを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。

５．前記封止材は、前記ガラス材料よりも融点が低いことを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。

６．前記封止材は、前記ガラス材料と同じ成分を含有し、前記ガラス材料よりもアルカリ金属またはアルカリ土類金属の含有率が高いことを特徴とする前記５に記載のガラス溶融炉。

７．前記封止材は、メタリン酸ナトリウムあるいはホウ酸バリウムまたはホウ酸バリウムにナトリウムを混合させたものを含有することを特徴とする前記５に記載のガラス溶融炉。

８．前記封止材の溶融時の粘性は、１Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする前記１乃至７のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。

９．前記封止材の溶融時の粘性は、０．５Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする前記８に記載のガラス溶融炉。

本発明によれば、溶融槽の上部と蓋との間に介在する封止材は、少なくともガラス材料の溶融時には液状化するので、溶融槽の上部と蓋とを液状化した該封止材を介して密接させることができ、溶融槽を密封することができる。さらに、封止材は、その融点がガラス材料よりも低く、ガラス材料よりも先に溶融し液状化するので、ガラス材料が溶融し、ガスを発生する前に、溶融槽を密封することができる。これらにより、溶融槽を開閉自在に密封することができ、溶融槽内のガスの炉外への流出を防止することができる。

また、密封された溶融槽の気圧を変化させる気圧制御部を設けることにより、溶融ガラスの炉外への流出開始・停止、また流出量を高い精度で制御することもできる。これにより、溶融ガラスの成形金型への供給量を精度よく調整することができ、ガラス成形体の品質を安定させるとともに供給過剰による廃棄ガラスの量を削減することができる。

以下図面に基づいて、本発明に係るガラス溶融炉の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

〔実施形態１〕
図１に実施形態１によるガラス溶融炉の構成を示す。図１は、本発明の実施形態１に係わるガラス溶融炉１の概略構成を示す断面模式図である。

ガラス溶融炉１の要部は、図１に示すように、溶融槽１０、蓋２０、攪拌棒３０、及び封止材Ｓ等から構成される。

溶融槽１０は、内部に投入されたガラス材料を溶融し、溶融ガラスＧを生成する。溶融槽１０の上部は、開放されている。また、溶融槽１０の底面には、流出パイプ１０１が設けられ、流出パイプ１０１は、その先端のノズル口１０１ａより溶融ガラスＧａを、図示しない例えば成形金型の受け型に流出（供給）する。

また、溶融槽１０の側面上部には、該側面上部を周回する溝１０３が形成され、該溝１０３には、後述の封止材Ｓが充填されている。

蓋２０は、開放された溶融槽１０の上部に着脱自在に装着され、該上部を閉鎖する。蓋２０の周縁には、該周縁を周回し溶融槽１０の側面上部の方向に向けて鍔２０１が形成されている。蓋２０の鍔２０１が、溶融槽１０の溝１０３に封止材Ｓを挟んで挿着される。

攪拌棒３０は、溶融槽１０の内部に配置された攪拌翼３０１を備え、該攪拌翼３０１を矢印Ｘ方向に回転させて、溶融ガラスＧを攪拌する。また、攪拌棒３０は、蓋２０に密接して固定され、蓋２０と一体となり回転する。

溶融槽１０、流出パイプ１０１、蓋２０、及び攪拌棒３０の材料としては、例えば、白金を用いることができる。また、溶融槽１０の外側には、槽全体を支える為に、図示しない耐火物製補強部材を設けてもよい。また、溶融槽１０や流出パイプ１０１の周囲には、それぞれを所定の温度に加熱する、図示しない加熱部材が設けられている。

次に、封止材Ｓついて説明する。封止材Ｓの材料は、特に限定されないが、溶融ガラスＧの原材料（以下、溶融ガラス材とも記する）と同じ成分を含有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属の含有率を溶融ガラス材の場合よりも高くしたガラス材料や、また、メタリン酸ナトリウム、ホウ酸バリウム、ホウ酸バリウムにナトリウム等のアルカリ金属を混合させた材料等を用いることができる。封止材Ｓにこのような材料を用いることにより、その融点を溶融ガラス材よりも低くすることができる。また、封止材Ｓの溶融時の粘性は、その密封性を鑑み１Ｐａ・ｓ以下が好適であり、０．５Ｐａ・ｓ以下でより好適である。

このような構成のガラス溶融炉１において、溶融槽１０の上部の溝１０３と蓋２０の鍔２０１との間に介在する封止材Ｓは、炉の温度が上がるにつれて溶融し液状化するので、溝１０３と鍔２０１とを液状化した該封止材Ｓを介して密接させることができ、溶融槽１０を密封することができる。さらに、封止材Ｓは、その融点が溶融ガラス材よりも低く、溶融ガラス材よりも先に溶融し液状化するので、溶融ガラス材が溶融し、ガスを発生する前に、溶融槽１０を密封することができる。これらにより、溶融槽１０を開閉自在に密封することができ、溶融槽１０内のガスの炉外への流出を防止することができる。

〔実施形態２〕
図２に実施形態２によるガラス溶融炉の構成を示す。図２は、本発明の実施形態２に係わるガラス溶融炉１の概略構成を示す断面模式図である。

実施形態２のガラス溶融炉１の要部は、図２に示すように、実施形態１の場合と同様に、溶融槽１０、蓋２０、攪拌棒３０、及び封止材Ｓ等から構成されるが、蓋２０には、通気パイプ２０３が設けられ、その先には、本発明における気圧制御部に該当する、ポンプ５０が接続されている。

ポンプ５０は、通気パイプ２０３を介して、密封された溶融槽１０の内部の気圧を変化させることにより、溶融ガラスＧの流出パイプ１０１から炉外への流出を制御する。

このような構成のガラス溶融炉１においては、実施形態１の場合と同様の効果を得ることができるとともに、さらに、ポンプ５０による加圧、減圧により、溶融ガラスＧの炉外への流出開始・停止、また流出量を高い精度で制御することもできる。これにより、溶融ガラスＧの成形金型への供給量を精度よく調整することができ、ガラス成形体の品質を安定させるとともに供給過剰による廃棄ガラスの量を削減することができる。

〔実施形態３〕
図３に実施形態３によるガラス溶融炉の構成を示す。図３は、本発明の実施形態３に係わるガラス溶融炉１の概略構成を示す断面模式図である。

実施形態３のガラス溶融炉１は、図３に示すように、実施形態２の場合の溶融槽１０を、ガラス材料を溶融・清澄する溶融・清澄槽１０Ｂと溶融・清澄された溶融ガラスＧを攪拌・流出させる攪拌・流出槽１０Ａとの２つの槽に分離し、分離した２つの槽を連通し、溶融ガラスＧ中の微細な気泡を清澄する清澄槽をもかねた連通管７０を設ける構成とするものである。また、溶融・清澄槽１０Ｂ、攪拌・流出槽１０Ａには、それぞれ蓋２０Ｂ、蓋２０Ａが封止材Ｓを挟んで装着されている。

このように、溶融槽１０が２つ、或いは、それ以上に分離されている場合においても、それぞれに、実施形態１や実施形態２の場合と略同様の蓋を設けることにより、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態１に係わるガラス溶融炉の概略構成を示す断面模式図である。本発明の実施形態２に係わるガラス溶融炉の概略構成を示す断面模式図である。本発明の実施形態３に係わるガラス溶融炉の概略構成を示す断面模式図である。

符号の説明

１ガラス溶融炉
１０溶融槽
１０Ａ攪拌・流出槽
１０Ｂ溶融・清澄槽
１０１流出パイプ
１０１ａノズル口
１０３溝
２０、２０Ａ、２０Ｂ蓋
２０１鍔
２０３通気パイプ
３０攪拌棒
３０１攪拌翼
５０ポンプ（気圧制御部）
７０連通管
Ｇ、Ｇａ溶融ガラス
Ｓ封止材

Claims

ガラス材料を溶融する溶融槽を備えたガラス溶融炉において、
前記溶融槽の上部は、開放され、
開放された前記溶融槽の上部に着脱自在に装着され、該上部を閉鎖する蓋を備え、
前記蓋は、少なくとも前記ガラス材料の溶融時には液状化して前記溶融槽を密封する封止材を挟んで、前記上部に装着されることを特徴とするガラス溶融炉。
前記溶融槽の側面上部には、該側面上部を周回し前記封止材が充填された溝が形成され、
前記蓋の周縁には、該周縁を周回し前記溶融槽の側面上部の方向に向けて鍔が形成され、
前記溝に、前記鍔が挿着されることを特徴とする請求項１に記載のガラス溶融炉。
前記溶融槽の溶融ガラスを攪拌する攪拌棒を有し、
前記攪拌棒は、前記蓋に密接して固定され、
前記攪拌棒は、前記蓋と一体となり回転することを特徴とする請求項１または２に記載のガラス溶融炉。
前記溶融槽の内部の気圧を変化させる気圧制御部と、
前記溶融槽の溶融ガラスを炉外に流出させる流出パイプと、を備え、
前記気圧制御部は、前記溶融槽の内部の気圧を変化させることにより、前記溶融ガラスの前記流出パイプから炉外への流出を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。
前記封止材は、前記ガラス材料よりも融点が低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。
前記封止材は、前記ガラス材料と同じ成分を含有し、前記ガラス材料よりもアルカリ金属またはアルカリ土類金属の含有率が高いことを特徴とする請求項５に記載のガラス溶融炉。
前記封止材は、メタリン酸ナトリウムあるいはホウ酸バリウムまたはホウ酸バリウムにナトリウムを混合させたものを含有することを特徴とする請求項５に記載のガラス溶融炉。
前記封止材の溶融時の粘性は、１Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガラス溶融炉。
前記封止材の溶融時の粘性は、０．５Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項８に記載のガラス溶融炉。