JP2021066615A - ガラス物品の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス物品の製造に際し、溶融ガラスの移送管の上部に別の管を接合した形態の設備を用いる場合に、設備の低コスト化を図ると共に、両管の接合部の破損、及び、移送管とこれを囲う耐火物との干渉を防止すること。【解決手段】管軸８ｂが横方向に延びるように設置された状態で溶融ガラスＧＭを移送する移送管８と、移送管８の上部に接合された第二の管としてのベント管９とを備えたガラス物品の製造装置１について、ベント管９の端部９ａが移送管８の内壁面８ａから内側に突き出た状態で、移送管８とベント管９とが接合される構成とした。【選択図】図４

Description

本発明は、ガラス物品の製造装置および製造方法に関する。

周知のように、ガラス板やガラス管等に代表されるガラス物品は、ガラス原料を溶解させて溶融ガラスを生成する溶解工程、溶融ガラスから気泡を脱泡させる清澄工程、溶融ガラスを撹拌して均質化させる均質化工程、溶融ガラスからガラス物品を成形する成形工程等の各工程を経て製造される。

上記のガラス物品の製造工程のうち、清澄工程は、一例として特許文献１に開示されるような態様で実行される。

同文献に開示された態様においては、清澄工程を実行するための設備として清澄槽を用いる。清澄槽は、溶融ガラスを移送するための移送管（清澄管）と、溶融ガラスから脱泡させた気泡（ガス）を移送管外に排出するためのベント管（通気管）と、移送管を通電加熱するための電極板とを備えている。移送管は管軸が横方向に延びるように設置され、ベント管は移送管の上部に接合されている。移送管内にて溶融ガラスの液面上には気相空間が形成されている。移送管やベント管は、白金又は白金合金で構成されている。

上記の清澄槽を用いて清澄工程を実行する際には、移送管を通電加熱することで移送管内を流れる溶融ガラスを加熱しつつ、ガラス原料に配合された清澄剤の作用により溶融ガラスから気相空間に気泡を脱泡させる。気相空間に脱泡させた気泡（ガス）はベント管を通じて移送管外に排出する。

特開２０１４−０２８７３４号公報

ところで、清澄工程を実行するための設備においては、移送管とベント管との接合形態に由来して、下記のような解決すべき問題が生じていた。

移送管とベント管とを接合するにあたっては、例えば、移送管の管壁に貫通孔を設けると共に、貫通孔にベント管の端部を挿入した上で、移送管とベント管とを溶接等により接合する。両管の具体的な接合形態としては、図６に示すように、移送管１００の内壁面１００ａとベント管２００の端部２００ａとが面一になるように揃えた状態で、両管１００，２００を接合する形態がある。

しかしながら、本形態を採用する場合には、移送管１００に設けた貫通孔１００ｂの縁部の形状と、ベント管２００の端部２００ａの形状とを合わせる必要があるために、高度な加工が要求される場合がある。例えば、移送管１００とベント管２００とが共に円筒状の形状を有する場合、ベント管２００の端部２００ａを挿入するための移送管１００の貫通孔１００ｂは、その縁部が三次元的に湾曲した状態となるため、この湾曲に合うようにベント管２００の端部２００ａを加工することが求められる。このような加工の難易度の高さに起因して、設備コストが嵩むという問題があった。

その上、貫通孔１００ｂの縁部とベント管２００の端部２００ａとを高精度に接合することが要求される関係上、両管１００，２００の金属同士を密着させた状態で接合する。その際、両管１００，２００の接合部３００が変形して強度が不足しやすくなる。その結果、清澄工程を実行する際の熱変形等により、両管１００，２００の接合部３００が破損しやすいという問題があった。

さらには、移送管１００と、この移送管１００を囲って収容する耐火物とが、干渉するという問題もあった。詳細には、上述のように両管１００，２００の金属同士を密着させた状態で接合した場合、ベント管２００との接合後における移送管１００の断面形状が不当に変形していることがある（例えば、円形から楕円形に変形）。これにより、接合後の移送管１００を耐火物に収容する際に、断面形状が変形した移送管１００と耐火物とが干渉してしまう場合がある。その結果、移送管１００を耐火物に収容することが困難、或いは、不可能となることがあった。

なお、上述のような問題は、移送管とベント管とが接合される場合にのみ生じているものではない。上記の接合形態により、ベント管以外の管（例えば、溶融ガラスの液面高さ測定用の器具を挿入するための管）が移送管の上部に接合されているような場合にも、同様に生じている問題である。

上記の事情に鑑みなされた本発明は、ガラス物品の製造に際し、溶融ガラスの移送管の上部に別の管を接合した形態の設備を用いる場合に、設備の低コスト化を図ると共に、両管の接合部の破損、及び、移送管とこれを囲う耐火物との干渉を防止することを技術的な課題とする。

上記の課題を解決するための本発明は、管軸が横方向に延びるように設置された状態で溶融ガラスを移送する移送管と、移送管の上部に接合された第二の管とを備えたガラス物品の製造装置であって、第二の管の端部が移送管の内壁面から内側に突き出た状態で、移送管と第二の管とが接合されていることを特徴とする。

本装置においては、第二の管の端部が移送管の内壁面から内側に突き出た状態で、移送管と第二の管とが接合されている。このような接合形態が採用されていることで、両管の接合に際して、移送管に設けられる貫通孔の縁部の形状と、この貫通孔に挿入される第二の管の端部の形状とを合わせる必要性が排除される。これに伴って、高度な加工が不要となり、設備コストが嵩むことを回避できることから、低コスト化を図ることが可能となる。その上、上記の接合形態においては、両管の金属同士を容易に密着させることができることから、両管の接合部の変形が防がれる。これにより、接合部の強度が低下するような恐れが排除され、両管の接合部の破損を防止することができる。なお、接合部の破損を防止できる効果は、移送管の内壁面から突き出た第二の管の端部から放熱が促進されることで更に高められる。加えて、第二の管との接合に際して、移送管の断面形状が不当に変形するような恐れも排除される。従って、移送管とこれを囲う耐火物との干渉についても防止することが可能となる。以上のことから、本装置によれば、ガラス物品の製造に際し、溶融ガラスの移送管の上部に別の管を接合した形態の設備を用いる場合に、設備の低コスト化を図ることが可能となると共に、両管の接合部の破損、及び、移送管とこれを囲う耐火物との干渉を防止できる。

上記の構成では、移送管の肉厚が、第二の管の肉厚よりも厚いことが好ましい。

このようにすれば、移送管の強度を確保しやすくなり、その破損を好適に防止できるため、移送管から溶融ガラスが漏れ出すような恐れを的確に排除することが可能となる。さらに、第二の管について可及的に軽量化を図ることができるため、第二の管の重さに起因した移送管の変形を防止する上で有利となる。

上記の構成では、第二の管がベント管であり、移送管およびベント管が、溶融ガラスから気泡を脱泡させるための清澄槽を構成してもよい。

このようにすれば、上述の作用・効果を得ながら、溶融ガラスから気泡を好適に脱泡させることが可能となる。

また、上記のガラス物品の製造装置を用いて、移送管内にて溶融ガラスの液面上に気相空間を形成した状態で溶融ガラスを移送する移送工程を実行するガラス物品の製造方法によれば、上記のガラス物品の製造装置と同一の作用・効果を得ることができる。なお、本製造方法では、移送管の内壁面から突き出た第二の管の端部から放熱が好適に促進されるため、両管の接合部を破損から保護する効果が顕著に得られる。

本発明によれば、ガラス物品の製造に際し、溶融ガラスの移送管の上部に別の管を接合した形態の設備を用いる場合に、設備の低コスト化を図ることが可能となると共に、両管の接合部の破損、及び、移送管とこれを囲う耐火物との干渉を防止できる。

ガラス物品の製造装置を示す側面図である。 清澄槽を示す側面図である。 移送管とベント管との接合形態を模式的に示す図である。 清澄槽におけるベント管の周辺を示す断面図である。 清澄槽の変形例を示す断面図である。 課題を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造装置および製造方法について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態では、ガラス物品の一種としてガラス板を製造する場合を例に挙げて説明する。しかしながら、ガラス板以外のガラス物品（例えば、ガラスロールやガラス管、ガラス繊維等）を製造する場合においても、本発明を適用することが可能である。

本実施形態に係るガラス物品の製造方法（以下、単に製造方法と表記）の実行には、図１に示すガラス物品の製造装置１（以下、単に製造装置１と表記）を用いる。

製造装置１は、ガラス板の元となる溶融ガラスＧＭの流れの上流側から順番に、溶解槽２と、清澄槽３と、均質化槽４（撹拌槽）と、状態調整槽５と、成形装置６とを備えている。これらの設備はガラス供給路７ａ〜７ｄによって連結されている。なお、製造装置１は、これらの設備の他に、成形装置６により成形されたガラスリボンＧＲを徐冷するための徐冷炉（図示省略）や、徐冷後のガラスリボンＧＲから連続的にガラス板を切り出すための切断装置（図示省略）等を備えている。

溶解槽２では、槽内に連続的に投入されるガラス原料を順次に溶解させることで、溶融ガラスＧＭを連続的に生成する溶解工程を実行する。ガラス原料には、後述する清澄工程に用いる清澄剤（例えば、ＳｎＯ_２等）が配合されている。溶解槽２は、ガラス供給路７ａにより清澄槽３と接続されている。

清澄槽３では、溶解槽２から供給された溶融ガラスＧＭを移送する移送工程を実行しつつ、これと同時に溶融ガラスＧＭを加熱しながら清澄剤の作用等により溶融ガラスＧＭから気泡を脱泡させる清澄工程を実行する。清澄槽３は、ガラス供給路７ｂにより均質化槽４と接続されている。

均質化槽４では、撹拌翼を備えたスターラー４ａにより清澄後の溶融ガラスＧＭを撹拌することで、溶融ガラスＧＭを均質化させる均質化工程を実行する。均質化槽４は、ガラス供給路７ｃにより状態調整槽５と接続されている。

状態調整槽５では、溶融ガラスＧＭをガラスリボンＧＲの成形に適した状態にするべく、溶融ガラスＧＭの温度（粘度）や流量等を調整する状態調整工程を実行する。状態調整槽５は、ガラス供給路７ｄにより成形装置６と接続されている。

成形装置６では、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラスＧＭからガラスリボンＧＲを連続的に成形する成形工程を実行する。なお、成形装置６は、スロットダウンドロー法、リドロー法、フロート法等の他の成形法によりガラスリボンＧＲを成形するものであっても構わない。

以下、清澄工程を実行するための設備である清澄槽３の具体的な構成について説明する。

図２に示すように、清澄槽３は、溶融ガラスＧＭを移送するための移送管８と、溶融ガラスＧＭから脱泡させた気泡（ガス）を移送管８外に排出するためのベント管９（第二の管）と、移送管８を通電加熱するための加熱部１０とを備えている。移送管８及びベント管９は、いずれも白金又は白金合金で構成されている。なお、移送管８は、煉瓦等の耐火物（図示省略）に囲われるようにして耐火物に収容されている。

本実施形態では、移送管８内にて溶融ガラスＧＭの液面上に気相空間Ｓを形成した状態で、移送工程および清澄工程を実行する（図４を参照）。つまり、移送管８の内壁面８ａのうち、溶融ガラスＧＭの液面よりも上方に位置した領域は、溶融ガラスＧＭと非接触の状態にある。

移送管８は、管軸８ｂが横方向（本実施形態では水平方向）に延びるように設置されている。移送管８の上流側端部はガラス供給路７ａと接続され、下流側端部はガラス供給路７ｂと接続されている。ベント管９は移送管８の上部に接合されており、移送管８から上方に突き出ている。移送管８の熱変形を防止するため、環状やＣ字状の補強部材を内壁面８ａに設けてもよい。また、溶融ガラスＧＭを撹拌するために、邪魔板を内壁面８ａに設けてもよい。

なお、本実施形態では、移送管８は、管軸８ｂが水平方向に延びるように設置されているが、この限りではなく、管軸８ｂが水平面に対して角度３０°以下の範囲内で傾斜するように設置されていてもよい。また、本実施形態では、単一のベント管９が移送管８に接合されているが、この限りではない。例えば、溶融ガラスＧＭの流れ方向に間隔を空けた状態で、複数のベント管９が移送管８に接合されていてもよい。

加熱部１０は、移送管８における上流側端部および下流側端部のそれぞれに配置されている。加熱部１０は、移送管８の外壁面８ｃを囲むように設けられたフランジ１２と、フランジ１２の上部に形成された電極１３とを備えている。加熱部１０は、電極１３に所定の電圧が印加されるのに伴って移送管８を通電加熱する。これにより、清澄槽３は、清澄工程の実行に際して、移送管８内を流れる溶融ガラスＧＭを所定の温度に加熱する。

ここで、移送管８とベント管９との接合形態について説明する。

図３に示すように、移送管８は円筒状をなしている。移送管８の管壁のうちの上部（本実施形態では頂部）には貫通孔８ｄが形成されている。貫通孔８ｄは、孔軸に沿う方向（移送管８の径方向に一致）から視て円形の形状を有する。貫通孔８ｄの縁部は、移送管８の管壁の湾曲に倣って三次元的に湾曲している。ベント管９は円筒状をなしている。ベント管９の外径は、移送管８の貫通孔８ｄの径と同一の大きさ、又は、嵌め合いの関係上、移送管８の貫通孔８ｄの径よりも僅かに小さい。

移送管８とベント管９との両管８，９を接合する際には、図３および図４に示すように、ベント管９の端部９ａを移送管８の内壁面８ａから内側に突き出させた状態の下で、両管８，９を溶接により接合する。

ここで、「ベント管９の端部９ａを移送管８の内壁面８ａから内側に突き出させた状態」とは、以下に説明する二つの状態の双方が含まれる。第一の状態は、ベント管９の下端に位置する端面９ａａの全領域が、移送管８の内壁面８ａよりも内側に存在する状態である。第二の状態は、端面９ａａにおける一部の領域が内壁面８ａと面一に揃えられ、他の一部の領域が内壁面８ａよりも内側に存在する状態である。

なお、本実施形態では、移送管８とベント管９との両管８，９が共に円筒状に形成されているが、これに限定されるものではない。両管８，９の少なくとも一方が他の筒状の形状に形成されていても構わない。また、移送管８の貫通孔８ｄは、溶融ガラスＧＭの液面よりも上方に位置してさえいれば、必ずしも管壁の頂部に設けなくてもよい。

図４に示すように、ベント管９の端面９ａａは気相空間Ｓ内に位置している。すなわち、端面９ａａは溶融ガラスＧＭの液面よりも上方に位置しており、ベント管９の端部９ａと溶融ガラスＧＭとは非接触の状態にある。なお、ベント管９の管軸９ｂは、移送管８の管軸８ｂに対して直交する方向に延びている。清澄工程の実行に伴って溶融ガラスＧＭの液面から気相空間Ｓに脱泡させた気泡Ｂ（ガス）は、ベント管９内を通過して移送管８外に排出される。

移送管８の肉厚Ｔ１はベント管９の肉厚Ｔ２よりも厚くなっている。ここで、肉厚Ｔ２を薄くするほどベント管９の軽量化を図ることができ、ベント管９の重さに起因した移送管８の変形を防止する上で有利となる。しかしながら、肉厚Ｔ２が薄すぎるとベント管９の強度が不足するため、肉厚Ｔ２の下限値は肉厚Ｔ１の半分（０．５倍）とすることが好ましい。

なお、本実施形態では、移送管８内にて溶融ガラスＧＭの液面上に気相空間Ｓが形成されているが、気相空間Ｓを形成することなく、移送管８内を溶融ガラスＧＭで充満させてもよい。つまり、移送管８の内壁面８ａにおける全領域を溶融ガラスＧＭと接触させてもよい。

以下、上記の製造装置１および製造方法による主たる作用・効果について説明する。

上記の製造装置１では、ベント管９の端部９ａが移送管８の内壁面８ａから内側に突き出た状態で、両管８，９が接合されている。この接合形態においては、両管８，９の接合に際し、移送管８の貫通孔８ｄにおける縁部の形状と、ベント管９の端部９ａの形状とを合わせるような高度な加工が不要となる。これにより、設備コストが嵩むことを回避でき、低コスト化を図ることが可能となる。また、両管８，９を容易に密着させることができることから、両管８，９の接合部の変形が防がれる。これにより、接合部の強度が低下する恐れが排除され、両管８，９の接合部の破損を防止できる。さらに、ベント管９との接合に際して、移送管８の断面形状が不当に変形する恐れも排除される。従って、移送管８とこれを囲う耐火物との干渉についても防止することが可能となる。

ここで、本発明に係るガラス物品の製造装置および製造方法は、上記の実施形態で説明した構成や態様に限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態では、ベント管９（第二の管）の端面９ａａが溶融ガラスＧＭの液面よりも上方に位置し、ベント管９の端部９ａと溶融ガラスＧＭとが非接触の状態となっているが、これに限定されるものではない。図５に示すように、第二の管の端面９ａａが溶融ガラスＧＭの液面よりも下方に位置し、第二の管９の端部９ａが溶融ガラスＧＭに浸漬されるようにしてもよい。このような第二の管９は、溶融ガラスの液面高さ測定用の器具（白金棒等）を挿入するために用いられる。ここで、移送管８の内壁面８ａから第二の管９の端面９ａａまでの距離Ｌ（突き出し寸法）は、１００ｍｍ〜２００ｍｍとすることが好ましい。同図に示す形態によれば、仮に異物等が第二の管９内に侵入して溶融ガラスＧＭへと落下した場合でも、異物は第二の管９の管壁に囲われた状態となる。このため、異物が下流側へと流れて清澄槽３から流出することを回避でき、ひいては異物の混入に起因したガラス板の品質の低下を防止できる。

また、上記の実施形態では、移送管８の上部に第二の管９が接合され、両管８，９が清澄槽３を構成しているが、これに限定されるものではない。例えば、清澄槽３に代えてガラス供給路７ａ〜７ｄを構成してもよい。

１ ガラス物品の製造装置
３ 清澄槽
８ 移送管
８ａ 移送管の内壁面
８ｂ 移送管の管軸
９ ベント管（第二の管）
９ａ ベント管の端部
Ｂ 気泡
ＧＭ 溶融ガラス
Ｓ 気相空間
Ｔ１ 移送管の肉厚
Ｔ２ ベント管の肉厚

Claims (4)

1. 管軸が横方向に延びるように設置された状態で溶融ガラスを移送する移送管と、前記移送管の上部に接合された第二の管とを備えたガラス物品の製造装置であって、
   前記第二の管の端部が前記移送管の内壁面から内側に突き出た状態で、前記移送管と前記第二の管とが接合されていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
2. 前記移送管の肉厚が、前記第二の管の肉厚よりも厚い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. 前記第二の管がベント管であり、
   前記移送管および前記ベント管が、溶融ガラスから気泡を脱泡させるための清澄槽を構成す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. 請求項１〜３のいずれかに記載のガラス物品の製造装置を用いて、
   前記移送管内にて溶融ガラスの液面上に気相空間を形成した状態で溶融ガラスを移送する移送工程を実行することを特徴とするガラス物品の製造方法。

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