JP2017202956A - 原料供給装置及びガラス製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体原料を均一に供給可能であり且つガラス溶融炉等の粉体処理装置の省スペース化と製造コスト削減が可能な原料供給装置及びガラス製造装置を提供する。【解決手段】本発明のガラス製造装置１は、原料供給装置２と、ガラス溶融炉３とを備える。ガラス溶融炉３の加熱空間Ｓは、ガラス原料Ｒを加熱してなる溶融ガラスＭを貯留する。原料供給装置２は、加熱空間Ｓ内にガラス原料Ｒを供給する供給部４と、加熱空間Ｓ内のガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面Ｌに沿って均す板状部材５とを備える。板状部材５が、加熱空間Ｓの内外に進退可能に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱空間内の原料を液状原料の液面に沿って均す均し部材を備えた原料供給装置及びガラス製造装置に関するものである。

例えばガラスの製造工程では、ガラス溶融炉内でガラス原料を加熱して溶融ガラスとする。ガラス原料を効率良く均一に溶融するためには、溶融炉内の溶融ガラス液面上においてガラス原料が均一に供給されることが好ましい。このような点を考慮し、ガラス溶融炉内に供給したガラス原料を、溶融ガラスの液面に沿って押圧して均すプッシャと呼ばれる部材を備えるガラス原料供給装置が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。ガラス溶融炉内は極めて高温雰囲気であり、プッシャが高温雰囲気に長時間曝されると、変形や破損が生じ易くなる。そのため、従来のガラス溶融炉では、プッシャが原料を均す動作を行う領域は、プッシャを熱から守るために他の領域から壁で仕切られたドッグハウスと呼ばれる部屋となっている。

米国特許出願公開第２０１２／００７０２５２号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３２１７１８９号明細書

しかしながら、ガラス溶融炉の省スペース化や製造コスト削減の観点からは、このようなドッグハウスは設けないことが望ましい。

本発明は、上記事情に鑑み、粉体原料を均一に供給可能であり且つガラス溶融炉等の粉体処理装置の省スペース化と製造コスト削減が可能な原料供給装置及びガラス製造装置を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するために創案された本発明の原料供給装置は、原料を加熱してなる液状原料を貯留する加熱空間内に前記原料を供給する供給部と、前記加熱空間内の前記原料を前記液状原料の液面に沿って均す均し部材とを備えた原料供給装置であって、前記均し部材が、前記加熱空間の内外に進退可能に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、均し部材で原料を液状原料の液面に沿って均すことにより、粉体原料を液状原料の液面上に均一に供給可能である。そして、この構成によれば、均し部材が加熱空間外に退避することにより、均し部材が加熱空間の熱から守られる。そのため、加熱空間を有する粉体処理装置の中に、均し部材を熱から守るための領域を設ける必要が無くなる。従って、この領域の分、粉体処理装置の省スペース化ができ、また、粉体処理装置の製造コストの削減ができる。

上記の構成において、前記均し部材は、一対の板面が上下となるように配設された板状部材であり、前記板面が進退方向に沿っていてもよい。

この構成によれば、均し部材自体やその動作に必要な空間を小さくすることができる。

上記の構成において、前記均し部材が、前記供給部より下方に配設されていてもよい。

この構成によれば、均し部材上又はその近くに原料が供給できるので、均し部材による均し動作を効率良く行うことができる。この構成は、均し部材が板状部材であることにより可能になる。

上記の構成において、前記均し部材は、進出方向の先端部が、進出方向に移行するに従って側面が漸次接近する形状を有してもよい。

この構成によれば、原料が均される際に移動する方向が多方向となるので、原料を効率良く均すことができる。

上記の構成において、前記均し部材の進出方向が、水平方向に対して傾斜した方向に沿って下向きに変更可能であってもよい。

この構成によれば、原料を下方で均すことが容易となる。

上記の構成において、前記均し部材の上下方向位置が変更可能であってもよい。

この構成によれば、原料を均す位置を上下方向で調整可能となる。

上記の構成において、退避状態の前記均し部材を格納する格納部に、前記均し部材の進退用の開口部が設けられ、前記均し部材が退避する際に前記均し部材上に堆積した前記原料を擦り落とす擦り落し部材が、前記開口部に設けられていてもよい。

この構成によれば、均し部材に堆積した原料を加熱空間内に戻すことで、原料の無駄を抑制できる。

上記の構成において、前記均し部材が進出する際に、前記原料を押圧して均してもよい。

この構成において、前記均し部材が進出している間、前記供給部からの前記原料の供給を停止してもよい。

この構成によれば、均し部材に原料が堆積して無駄になることを抑制できる。

上記の構成において、前記均し部材が進出している間に、前記供給部から前記原料を前記均し部材上に供給し、前記均し部材が退避する間に、前記均し部材上に供給された前記原料を落下させて均してもよい。

この構成によれば、液状原料の液面に原料が直接供給される場合より、原料の落下距離を抑制できる。これにより、原料が液面から飛び散ったり、舞ったりすることを抑制でき、原料が炉壁等に付着したり、蒸散したりして無駄になることを抑制できる。

前記課題を解決するために創案された本発明のガラス製造装置は、上記の構成の原料供給装置と、ガラス溶融炉とを備え、前記原料はガラス原料であり、前記加熱空間は前記ガラス溶融炉の内部空間であることを特徴とする。

この構成によれば、ガラス製造装置において、上記構成の原料供給装置の作用及び効果を享受できる。

以上のように、本発明によれば、粉体原料を均一に供給可能であり且つガラス溶融炉等の粉体処理装置の省スペース化と製造コスト削減が可能な原料供給装置及びガラス製造装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るガラス製造装置を示す概略断面図である。 図１の右側から見た原料供給装置の概略正面図である。 均し部材の平面図であり、（Ａ）が本実施形態、（Ｂ），（Ｃ）が変形例である。 均し部材の内部構造の一例を示す概略断面図である。 図１の拡大図であり、均し部材が最も進出した状態を示す概略断面図である。 均し部材が退避した状態を示す概略断面図である。 原料供給装置の動作を説明するための概略断面図である。 原料供給装置の動作を説明するための概略断面図である。 原料供給装置の動作を説明するための概略断面図である。 原料供給装置の動作を説明するための概略断面図である。

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製造装置を示す概略断面図である。図１に示すように、ガラス製造装置１は、原料供給装置２と、ガラス溶融炉３とを備える。ガラス溶融炉３の内部空間（加熱空間Ｓ）は、ガラス原料Ｒを加熱してなる液状原料（溶融ガラスＭ）を貯留する。

原料供給装置２は、加熱空間Ｓ内にガラス原料Ｒを供給する供給部４と、加熱空間Ｓ内のガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面Ｌに沿って均す均し部材（板状部材５）とを備える。板状部材５は、加熱空間Ｓの内外に進退可能に設けられている。

また、原料供給装置２は、供給部４を駆動するための第１駆動部６ａ、退避状態の板状部材５を格納する格納部７、板状部材５を進退させるために駆動する第２駆動部６ｂ、第１駆動部６ａを支持する支持部８を備える。支持部８には、車輪８ａが取り付けられており、これにより、原料供給装置２は、移動可能である。また、図示例では、原料供給装置２は、載置台９上に載置され固定されている。

ガラス溶融炉３の炉壁３ａには、貫通孔３ｂが設けられており、原料供給装置２の供給部４と格納部７における加熱空間Ｓの側が、挿入された状態である。格納部７における加熱空間Ｓの側の端部には、板状部材５が進退の際に通過する進退用の開口部７ａが設けられている。

供給部４は、ガラス原料Ｒを排出する供給口４ａを加熱空間Ｓの側の端部に有する直線状パイプ４ｂと、パイプ４ｂ内にガラス原料Ｒを投入するためのホッパ４ｃと、第１駆動部６ａの駆動で回転することにより、ホッパ４ｃから投入されたガラス原料Ｒを供給口４ａまで搬送するスクリュー４ｄとを備える。パイプ４ｂの加熱空間Ｓの側は、水冷機構４ｅにより水冷されている。

供給部４の供給口４ａにおけるパイプ４ｂの中心軸の液面Ｌからの高さは、例えば１００〜４００ｍｍである。

板状部材５は、一対の板面５ａが上下となるように配設された平板状であり、板面５ａが進退方向に沿っている。板状部材５は、供給部４より下方に配設されており、図２に示すように、格納部７の開口部７ａは、供給部４の供給口４ａの下方に位置する。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態では、板状部材５は、平面視で進退方向が長手となる矩形状であり、全体の形状は、ブロック形状（直方体形状）である。板状部材５における４つの側面５ｂは、平面である。

しかし、板状部材５の形状は、これに限定されることなく、図３（Ｂ）や図３（Ｃ）に示すように、板状部材５は、進出方向の先端部５ｃが、進出方向に移行するに従って側面５ｂが漸次接近する形状を有してもよい。図３（Ｂ）の図示例では、先端部５ｃの漸次接近する側面５ｂは平面であり、先端部５ｃは、平面視で台形状である。図３（Ｃ）の図示例では、先端部５ｃの漸次接近する側面５ｂは進行方向に凸である曲面であり、先端部５ｃは、平面視で半円状である。

板状部材５の材料としては、耐熱性を有するものであれば、特に限定されること無く、例えば、金属、耐火物等が挙げられる。板状部材５の材料として、金属を使用する場合には、例えば図４に示すように、板状部材５を水冷構造とすることが容易である。図４の図示例では、板状部材５を二重構造とし、矢印で示すように、下側の給水口５ｄから給水し、板状部材５の内部に水を流した後、上側の排水口５ｅから排水する。

板状部材５の長手方向の寸法は、例えば４００〜６００ｍｍである。板状部材５の幅方向の寸法は、例えば１５０〜２５０ｍｍである。板状部材５の厚さは、例えば５０〜１００ｍｍである。

板状部材５の進出方向は、水平方向に対して傾斜した方向に沿って下向きに変更可能であり、図１の図示例は、そのように変更した状態である。しかし、この状態に限定されず、板状部材５の進出方向は、水平方向に沿っていてもよく、水平方向に対して傾斜した方向に沿って上向きになるようにしてもよい。

図５に示す板状部材５の進出方向の水平方向に対する傾斜角度αは、水平方向に対して下側を正とすると、０°〜２０°が好ましく、２°〜１５°がより好ましく、５°〜１０°が最も好ましい。傾斜角度αが０°未満の場合も、２０°を超える場合も、ガラス原料Ｒを十分に均すことができない可能性がある。

なお、本実施形態では、板状部材５の進退方向は、供給部４のパイプ４ｂの軸方向に対して平行となるように構成されており、板状部材５の進出方向の水平方向に対する傾斜角度を変更する際には、供給部４のパイプ４ｂの軸方向の水平方向に対する傾斜角度も同様に変更される。しかし、これに限定されず、板状部材５の進退方向の傾斜角度を、供給部４のパイプ４ｂの軸方向の傾斜角度と独立して変更可能としてもよいし、供給部４のパイプ４ｂの軸方向が傾斜しないようにしてもよい。

また、板状部材５の上下方向位置も変更可能である。なお、板状部材５の上下方向位置は、供給部４の上下方向位置とは、独立して変更可能である。

板状部材５の進退のストローク量は可変であり、最大値は、例えば２００〜３００ｍｍである。また、板状部材５の進退の速度も可変であり、最大値は、例えば２００〜４００ｍｍ／ｓである。

板状部材５が進退する頻度は、例えば１分間に０．５〜１．５回である。板状部材５が格納部７内の退避位置に停止している時間は、例えば３０〜１１０秒である。板状部材５が格納部７の開口部７ａから進出している（退避動作の時も含む）時間は、例えば５〜１０秒である。

図５に示すように、板状部材５が最も進出した状態で、板状部材５の進出方向の先端面の下端は、液面Ｌより下方に位置することが好ましい。板状部材５が最も進出した状態における板状部材５の進出方向の先端面の下端と液面との距離ｄは、５〜５０ｍｍが好ましく、１０〜４０ｍｍがより好ましく、２０〜３０ｍｍが最も好ましい。距離ｄが５ｍｍ未満の場合も５０ｍｍを超える場合も、ガラス原料Ｒを十分に均すことができない可能性がある。

図６に示すように、板状部材５が退避する際に板状部材５上に堆積したガラス原料Ｒを擦り落とす擦り落し部材１０が、格納部７の開口部７ａに設けられている。格納部７内の板状部材５の退避位置（停止位置）では、板状部材５の進出方向の先端部５ｃは、擦り落し部材１０よりも内側に位置する。また、図２に示すように、擦り落し部材１０は、板状部材５における図で左右の側面５ｂに付着したガラス原料Ｒも擦り落とすことが可能なようにコ字状となっている。また、擦り落し部材１０の上側のパイプ４ｂの周囲には、貫通孔３ｂを塞ぐためのカバー１１が配設されている。

以上のように構成された原料供給装置２の動作について、次に説明する。

原料供給装置２の動作は２通りあり、それぞれについて以下詳述する。

１つ目の動作の場合、まず、図７に示すように、板状部材５が退避している間に、供給部４からガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面上に供給する。

次に、板状部材５が進出する。すると、図８に示すように、ガラス原料Ｒが、板状部材５の進出方向の先端部５ｃに押圧されて、液面Ｌに沿って広がって均される。なお、板状部材５が進出している間、供給部４からのガラス原料Ｒの供給を停止する。

２つ目の動作の場合、まず、図９に示すように、板状部材５が進出している間に、供給部４からガラス原料Ｒを板状部材５上に供給する。

次に、板状部材５が退避する。すると、図１０に示すように、板状部材５上に供給されたガラス原料Ｒが、擦り落し部材１０に押されて、又は、板状部材５の傾斜によって連続して落下する。これにより、ガラス原料Ｒが液面Ｌに沿って均される。

以上のように構成された本実施形態のガラス製造装置１及び原料供給装置２では以下の効果を享受できる。

板状部材５でガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面Ｌに沿って均すことにより、ガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面Ｌ上に均一に供給可能である。板状部材５が加熱空間Ｓ外に退避することにより、板状部材５が加熱空間Ｓの熱から守られる。そのため、ガラス溶融炉３の中に、板状部材５を熱から守るための領域を設ける必要が無くなる。従って、この領域の分、ガラス溶融炉３の省スペース化ができ、また、ガラス溶融炉３の製造コストの削減ができる。すなわち、本実施形態のガラス製造装置１及び原料供給装置２によれば、ガラス原料Ｒを溶融ガラスＭの液面Ｌ上に均一に供給可能であり且つガラス溶融炉３の省スペース化と製造コスト削減が可能なガラス製造装置１及び原料供給装置２を提供することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無く、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、図１の図示例では、原料供給装置２が１台しか設置されていないが、１つのガラス溶融炉３に対して、複数の原料供給装置２を設置してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、原料供給装置２は、ガラス溶融炉３に使用されていたが、その他の粉体処理装置に使用されてもよい。

１ ガラス製造装置
２ 原料供給装置
３ ガラス溶融炉
４ 供給部
５ 板状部材（均し部材）
５ａ 板面
５ｂ 側面
５ｃ 先端部
７ 格納部
７ａ 開口部
１０ 擦り落し部材
Ｌ 液面
Ｍ 溶融ガラス（液状原料）
Ｒ ガラス原料
Ｓ 加熱空間
α 傾斜角度

Claims (11)

1. 原料を加熱してなる液状原料を貯留する加熱空間内に前記原料を供給する供給部と、前記加熱空間内の前記原料を前記液状原料の液面に沿って均す均し部材とを備えた原料供給装置であって、
   前記均し部材が、前記加熱空間の内外に進退可能に設けられていることを特徴とする原料供給装置。
2. 前記均し部材は、一対の板面が上下となるように配設された板状部材であり、前記板面が進退方向に沿っていることを特徴とする請求項１に記載の原料供給装置。
3. 前記均し部材が、前記供給部より下方に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の原料供給装置。
4. 前記均し部材は、進出方向の先端部が、進出方向に移行するに従って側面が漸次接近する形状を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の原料供給装置。
5. 前記均し部材の進出方向が、水平方向に対して傾斜した方向に沿って下向きに変更可能であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の原料供給装置。
6. 前記均し部材の上下方向位置が変更可能であることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の原料供給装置。
7. 退避状態の前記均し部材を格納する格納部に、前記均し部材の進退用の開口部が設けられ、
   前記均し部材が退避する際に前記均し部材上に堆積した前記原料を擦り落とす擦り落し部材が、前記開口部に設けられていることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の原料供給装置。
8. 前記均し部材が進出する際に、前記原料を押圧して均すことを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の原料供給装置。
9. 前記均し部材が進出している間、前記供給部からの前記原料の供給を停止することを特徴とする請求項８に記載の原料供給装置。
10. 前記均し部材が進出している間に、前記供給部から前記原料を前記均し部材上に供給し、
    前記均し部材が退避する間に、前記均し部材上に供給された前記原料を落下させて均すことを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の原料供給装置。
11. 請求項１〜１０に記載の原料供給装置と、ガラス溶融炉とを備え、
    前記原料はガラス原料であり、
    前記加熱空間は前記ガラス溶融炉の内部空間であることを特徴とするガラス製造装置。

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