JP2017043504A - ガラス物品の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段としてバーナーを使用するガラス物品の製造装置において、隔壁に耐酸化性と共に均熱作用を付与する。
【解決手段】ガラス物品の製造装置１は、溶融ガラスＧｍを成形する成形体２と、成形体２が配置される成形室３と、隔壁４を介して成形室３を加熱する燃焼室５と、燃焼室５を加熱するバーナー６とを備える。隔壁４が、酸化物系耐火物から成る耐酸化性部１０と、耐酸化性部１０よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成り、耐酸化性部１０における成形室３の側の少なくとも一部領域に配設された均熱部１１とで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば管状ガラス等のガラス物品の製造装置に関する。

例えば管状ガラス等のガラス物品の製造装置は、溶融ガラスを成形する成形体と、前記成形体が配置される成形室と、隔壁を介して前記成形室を加熱する燃焼室と、前記燃焼室を加熱するバーナーとを備える。

この隔壁には、従来、優れた耐火性、耐熱性、耐熱衝撃性、高い熱伝導性を有することが知られている炭化珪素質耐火物が広く使用されていた。

しかしながら、炭化珪素質耐火物は、高温下で、バーナーの排ガス中の残留酸素と反応し、珪酸化合物を生成する。この珪酸化合物は、元の炭化珪素質耐火物に対して、脆弱であり、又、膨張する。そのため、隔壁の一部が剥離、崩落又は変形して隔壁に隙間が生じる場合があった。この場合、この隙間を介して排ガスが成形室に侵入し、これにより、溶融ガラスの成形条件が安定しなくなる。

このような問題に対し、例えば、特許文献１では、加熱手段として、バーナーに代えて、電気ヒータを使用することが提案されている。

特開２００９−２３４８７３号公報

しかし、ガラス物品の製造装置で、電気ヒータを使用するためには、変圧器等の設備が必要となるため、製造コストが高騰する可能性があり、このような観点からは、加熱手段としてバーナーを使用することが好ましい。

加熱手段としてバーナーを使用する場合、上記の問題を解決する方法としては、耐酸化性を有する耐火物を隔壁に使用することが考えられる。しかしながら、この場合には、隔壁が、炭化珪素質耐火物が有するような高い熱伝導性を得られない可能性がある。従来、隔壁としての炭化珪素質耐火物は、その高い熱伝導性から、成形室内の温度のムラを抑制し、成形体上を流れる溶融ガラスを均一に加熱する均熱板としての働きも有していた。従って、単に、耐酸化性を有する耐火物を隔壁に使用すると、この均熱板の働き（均熱作用）を隔壁が得られない可能性があり、溶融ガラスの成形に悪影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑み、加熱手段としてバーナーを使用するガラス物品の製造装置において、隔壁に耐酸化性と共に均熱作用を付与することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係るガラス物品の製造装置は、溶融ガラスを成形する成形体と、前記成形体が配置される成形室と、隔壁を介して前記成形室を加熱する燃焼室と、前記燃焼室を加熱するバーナーとを備えたガラス物品を製造する製造装置において、前記隔壁が、酸化物系耐火物から成る耐酸化性部と、前記耐酸化性部における前記成形室の側の少なくとも一部領域に配設され、前記耐酸化性部よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成る均熱部とを備えていることに特徴づけられる。ここで、酸化物系耐火物とは、主原料として酸化物を含有する耐火物である（以下、同様）。また、非酸化物系耐火物とは、主原料として非酸化物を含有する耐火物である（以下、同様）。なお、主原料とは、質量％で、原料の中で最も多く含まれる原料である。

この構成では、隔壁が、耐酸化性部と均熱部とで構成されている。耐酸化性部は、酸化されにくい酸化物系耐火物から成るので、耐酸化性を有する。そして、均熱部は、耐酸化性部よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成るので、均熱作用を有する。均熱部の非酸化物系耐火物は、耐酸化性に劣るが、均熱部は、耐酸化性部における成形室側に配設されており、排ガスの残留酸素に接触しないので、酸化されにくい。このように、隔壁は、耐酸化性部と均熱部とで構成されることによって、耐酸化性と均熱作用を有する。すなわち、本発明のガラス物品の製造装置によれば、隔壁に耐酸化性と共に均熱作用を付与することができる。

上記の構成において、前記非酸化物系耐火物が、炭化珪素質耐火物であることが好ましい。

炭化珪素質耐火物は熱伝導率がより高いので、より確実に均熱作用を隔壁に付与することができる。

上記の構成において、前記酸化物系耐火物が、アルミナジルコン質耐火物であることが好ましい。

アルミナジルコン質耐火物は、酸化物系耐火物の中で熱伝導率が比較的高いので、更に均熱作用を隔壁に付与することができる。また、アルミナジルコン質耐火物は、耐熱性が高いので、隔壁の耐熱性を向上させることができる。

上記の構成において、前記成形体が、傾斜した軸線の周りに回転駆動されるスリーブであることが好ましい。

この構成であれば、所謂ダンナー方式の管状ガラスの製造装置となり、管状ガラスや棒状ガラスを製造することができる。

上記の構成において、前記成形室が、前記スリーブの前記軸線に沿って、傾斜上方側に設けられる高温領域と傾斜下方側に設けられる低温領域を有し、少なくとも前記高温領域に、前記均熱部が配設されていることが好ましい。

成形室において温度が高い方が、温度ムラができやすいので、均熱部の均熱作用がより有効となる。

上記の構成において、前記成形室の底側のみに、前記均熱部が配設されていることが好ましい。

成形室の底側に配設する場合、接着剤等を使用せず、載置するだけで配設することが可能であり、接着剤等を使用する場合でも、接着剤が乾燥するまで均熱部を支持する必要が無く、配設が容易である。

以上のように、本発明によれば、加熱手段としてバーナーを使用するガラス物品の製造装置において、隔壁に耐酸化性と共に均熱作用を付与することができる。

本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置を示す概略側面断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視概略断面図である。 ガラス物品の製造装置の変形例を示す概略側面断面図である。 ガラス物品の製造装置の変形例を示す図１のＡ−Ａ線矢視概略断面図に相当する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置を示す概略側面断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視概略断面図である。このガラス物品の製造装置１は、所謂ダンナー方式の装置であり、管状ガラスＧｔを製造する。

製造装置１は、溶融ガラスＧｍを成形する成形体２と、成形体２が配置される成形室３と、隔壁４を介して成形室３を加熱する燃焼室５と、燃焼室５を加熱するバーナー６とを備える。また、製造装置１は、成形体２に溶融ガラスＧｍを供給するフィーダ７と、製造装置１の外部空間から、成形室３と燃焼室５を区画する外壁８とを備える。

成形体２は、水平面に対して傾斜した軸線の周りに回転駆動されるスリーブである。隔壁４は、本体部４ａとその上方に設けられた天井部４ｂで構成される。バーナー６は、外壁８に複数取り付けられている。また、成形室３内の温度を検知するために、熱電対等の温度センサ９が成形室３内に複数設置されている。そして、外壁８には、バーナー６の排ガスを排出するための排出口８ａが設けられている。また、外壁８の内面には、隔壁４の本体部４ａを支持する支持壁部８ｂが設けられている。

成形室３は、成形体２（スリーブ）の軸線に沿って、傾斜上方側（溶融ガラスＧｍの上流側）に設けられる高温領域と傾斜下方側（溶融ガラスＧｍの下流側）に設けられる低温領域を有する。図１の図示例では、成形室３内で、支持壁部８ｂの厚さ方向中央より左側が高温領域Ｈであり、支持壁部８ｂの厚さ方向中央より右側が低温領域Ｌである。高温領域の温度は、例えば１２００〜９００℃である。低温領域の温度は、例えば１１００〜７００℃である。

製造装置１では、成形体２（スリーブ）の内孔から空気を噴出させつつ、成形体２をその軸線周りに回転させて、成形体２上にフィーダ７から溶融ガラスＧｍを供給し、成形体２上を流れた溶融ガラスＧｍを、不図示の管引き装置で横方向に牽引することで管状ガラスＧｔを製造する。

本発明の特徴である隔壁４について、次に詳述する。

隔壁４は、耐酸化性部１０と、耐酸化性部１０における成形室３の側の少なくとも一部領域に配設された均熱部１１とを備えている。耐酸化性部１０は、酸化物系耐火物から成る。均熱部１１は、耐酸化性部１０よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成る。

本実施形態では、均熱部１１は、耐酸化性部１０における成形室３の側の全領域に配設されている。しかし、本発明は、これに限定されず、図３に示すように、成形室３の高温領域（図３で左側）のみに、均熱部１１が配設されていてもよい。また、図４に示すように、成形室３の底側（図４で下側）のみに、均熱部１１が配設されていてもよい。

均熱部１１の耐酸化性部１０への配設の方法は、特に限定されず、例えば、接着剤等を用いて接着してもよいし、底側のみに配設する場合には、載置するだけでもよい。

耐酸化性部１０に使用される酸化物系耐火物としては、例えば、アルミナジルコン質耐火物、ムライト質耐火物、アルミナ質耐火物等が挙げられる。なお、本実施形態のように、耐酸化性部１０の全域に均熱部１１が配設されている場合には、特に考慮する必要は無いが、耐酸化性部１０の全域に均熱部１１が配設されていない場合には、耐酸化性部１０に使用される酸化物系耐火物は、溶融ガラスＧｍの揮発成分との反応が問題を生じないものが好ましい。

本発明では、アルミナジルコン質耐火物は、Ａｌ₂Ｏ₃とＺｒＯ₂とＳｉＯ₂が合量で９０ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。また、ムライト質耐火物は、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）が９０ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。また、アルミナ質耐火物はＡｌ₂Ｏ₃が８０ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。

均熱部１１に使用される非酸化物系耐火物としては、例えば、炭化珪素質耐火物、窒化アルミニウム質耐火物、窒化珪素質耐火物等が挙げられる。なお、均熱部１１に使用される非酸化物系耐火物は、溶融ガラスＧｍの揮発成分との反応が問題を生じない材質が好ましい。

本発明では、炭化珪素質耐火物は、ＳｉＣが３５ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。また、窒化アルミニウム質耐火物は、ＡｌＮが８０ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。また、窒化珪素質耐火物は、Ｓｉ₃Ｎ₄が１５ｍａｓｓ％以上の耐火物とする。

均熱部１１に使用される非酸化物系耐火物の熱伝導率は、８Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましく、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上がさらに好ましく、１３Ｗ／ｍ・Ｋ以上が最も好ましい。非酸化物系耐火物の熱伝導率が８Ｗ／ｍ・Ｋ未満の場合、均熱作用が十分に得られない可能性がある。

以上のように構成された本発明の製造装置１では以下の効果を享受できる。

隔壁４が、耐酸化性部１０と均熱部１１とで構成されている。耐酸化性部１０は、酸化されにくい酸化物系耐火物から成るので、耐酸化性を有する。そして、均熱部１１は、耐酸化性部１０よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成るので、均熱作用を有する。均熱部１１の非酸化物系耐火物は、耐酸化性に劣るが、均熱部１１は、耐酸化性部１０における成形室３側に配設されており、排ガスの残留酸素に接触しないので、酸化されにくい。このように、隔壁４は、耐酸化性部１０と均熱部１１とで構成されることによって、耐酸化性と均熱作用を有する。すなわち、本実施形態のガラス物品の製造装置１によれば、隔壁に耐酸化性と共に均熱作用を付与することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内で、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ガラス物品の製造装置は、ダンナー方式で管状ガラスを製造するものであったが、本発明はこれに限定されること無く、例えば、オーバーフローダウンドロー方式等で板ガラスを製造するものであってもよい。

１ ガラス物品の製造装置
２ 成形体（スリーブ）
３ 成形室
４ 隔壁
５ 燃焼室
６ バーナー
１０ 耐酸化性部
１１ 均熱部
Ｇｍ 溶融ガラス
Ｇｔ 管状ガラス（ガラス物品）

Claims (6)

1. 溶融ガラスを成形する成形体と、前記成形体が配置される成形室と、隔壁を介して前記成形室を加熱する燃焼室と、前記燃焼室を加熱するバーナーとを備えたガラス物品を製造する製造装置において、
   前記隔壁が、酸化物系耐火物から成る耐酸化性部と、前記耐酸化性部における前記成形室の側の少なくとも一部領域に配設され、前記耐酸化性部よりも熱伝導率が高い非酸化物系耐火物から成る均熱部とを備えていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
2. 前記非酸化物系耐火物が、炭化珪素質耐火物であることを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造装置。
3. 前記酸化物系耐火物が、アルミナジルコン質耐火物であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス物品の製造装置。
4. 前記成形体が、傾斜した軸線の周りに回転駆動されるスリーブであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のガラス物品の製造装置。
5. 前記成形室が、前記スリーブの前記軸線に沿って、傾斜上方側に設けられる高温領域と傾斜下方側に設けられる低温領域を有し、
   少なくとも前記高温領域に、前記均熱部が配設されていることを特徴とする請求項４に記載のガラス物品の製造装置。
6. 前記成形室の底側のみに、前記均熱部が配設されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のガラス物品の製造装置。

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