JP2529950B2 - バ−ナ装置およびガラス品製造方法 - Google Patents

バ−ナ装置およびガラス品製造方法

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JP2529950B2
JP2529950B2 JP61219867A JP21986786A JP2529950B2 JP 2529950 B2 JP2529950 B2 JP 2529950B2 JP 61219867 A JP61219867 A JP 61219867A JP 21986786 A JP21986786 A JP 21986786A JP 2529950 B2 JP2529950 B2 JP 2529950B2
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    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、円筒形のダクトを包含し、このダクト
が、その上流端で、空気と燃料ガスの予混合物を送るた
めの手段に連結され、ダクトの下流端が、ガラス分配通
路の壁に挿入された耐火ブロツクの中に、円筒形開孔の
内側で開き、前記円筒形開孔が、これにより直径の小さ
い円筒形の同軸線ダクトからなる延長部を有し、円筒形
ダクトが、円筒形開孔の面をおおう密閉リングによつて
包囲され、円筒形開孔の中に、前記ダクトが挿入され
る、前記通路の加熱を改善するための装置に関する。
連続ガラス生産ラインでは、調合工場に、粗材料の混
合物が導入され、この混合物が、溶融炉に導入され、こ
れに続く予備湯だまりを、溶融ガラスが、脱ガスのため
に通過し、それに続く１つまたは多くの分配通路が成形
機械に連結される。この分配通路は、２つの目的、すな
わち溶融ガラスの輸送とこれの温度調整、を有する。
溶融ガラスの輸送は、重力によつて達成され、溶融ガ
ラスは、１時間当り数秒の程度の低い速度で流れる。
ガラスの温度調整は、高い一様な品質の製品の製造の
ために必須であるから、送り装置の最も重要な作用であ
る。この調整作用は、例えば３つの下位作用からなる。
−溶融ガラスの温度の修正。一般に、炉の温度から成
形温度への、ガラスの冷却（或る場合には、ガラスの加
熱）。
−横方向および垂直の温度勾配を限定するための、ガ
ラスの温度の一様化。
−成形機械に送られるガラスの温度の制御。
第１の下位作用は、２つの異なる方法で遂行できる。
（１）ガラスが、短い時間のあいだに急激に冷却され、
その後に、その温度は一様になることができる。この方
法は、通気、水循環のような内部冷却手段を必要とし、
これは、通路における温度の十分なレベルを維持するた
めに設けられた加熱装置の真の歩留まりを低減させる。
さらに、この技術は、温度の徒らに高い横方向勾配をふ
せぐために、通路におけるガラス流動についての或る知
識を必要とする。
（２）ガラスが、連続的に極めてゆつくりとした方法で
冷却される。この技術では、通路の壁における損失から
生じる自然冷却に頼るだけで、十分である。
ガラスは良好な絶縁材料であつて、高温のガラスの中
でも熱伝達が小さいので、ガラス流の外層が中核よりも
迅速に冷却されるから、第２の下位作用（ガラスの温度
の一様化）を実現するためには、ガラス流の上面の辺縁
区域を加熱することが必要である。ガラス流の辺縁区域
を再加熱するに使用されるバーナには、冷却空気および
使用される燃料ガスの予混合物を収容する送りタンクか
ら、供給が行なわれるが、これは、炎が消えたときに、
或る危険を生じる。
仕上り製品の一様な品質を得るに必要となる第３の下
位作用を実現するため、通路は多くの次次の区域からな
り、その加熱が、全体として、独特の温度プローブから
制御される。
溶融ガラスのために設けられた送り装置において、ガ
ラスは、通常、側部および底部が絶縁されている耐火通
路の中を、通路の上流に配置されている送り湯だまりへ
向つて流れる。比較的小さい流れに対しては、湯だまり
における分配に必要な温度で、ガラスを溶融状態に維持
するため、熱は、一般に、送り装置の横壁の中に取付け
られたバーナによつて供給される。高い流量のときに
は、少量の熱が選択的に供給でき、既に送り装置が建設
されている場合には、流量の増大のために、熱の除去が
必要である。
バーナによつて解放される熱気の中に存する窒素のタ
ンクの寸法を低減させることによつて、エネルギを節約
し、バーナの炎の実際の温度を増大するため、変化する
量で燃料ガスに酸素を混合することは、知られている。
空気および燃料ガスの予混合物に対するこの添加のた
め、良く知られた相異なる方法が考慮できる。
空気および燃料ガスの混合物を送るに使用されるダク
トの中での、付加の酸素の混合からなる、希釈。送り装
置の区域を構成する多くのバーナは、純粋の酸素が予混
合物を収容する補助タンクの中に導入される場合には、
混合物の可燃限界の変化という点から見て、また補助タ
ンクおよびバーナを混合物が通過するときの速度の低減
に対して、燃焼速度が増大するという点から見て、安全
の問題を生じるであろう。確かに、酸素の１容積が導入
されるとすれば、空気の量は５容積の割合で低減されな
ければならず、これは、流量すなわちダクトにおける混
合物の流量を変化しなければならないことを、意味す
る。故に、実際上、この解決は許容できない。
第２の方法は、純粋の酸素を噴射するジエツトを使用
することにある。すなわち、酸素が、純粋の酸素のバー
ナと別個であつてバーナの炎の近くに位置する管によつ
て、導入される。この技術は、バーナとガラス浴の間の
距離が短かくて、ジエツトが容易に取付けできないとい
う点から見て、複雑である。この技術はまた、炎および
酸素の迅速な混合を必要とする送り通路がせまいので、
またジエツトを取付ける送り装置の横壁に多くの重要な
孔を作る必要があるので、この点から見ても複雑であ
る。故に、かかる解決は、現存の設備に重要な変更を必
要とする。
第３の方法は、酸素可燃バーナを使用することにあ
る。しかしながら、かかるバーナの使用は、酸素可燃バ
ーナの炎の基部に存する極めて高い温度から見て、過熱
から耐火要素を保護するための、送り装置の新しい設計
を必要とする。故に、この解決は、現在作動中の装置に
存するようなガラスを送るための通路には、適合できな
い。
かくして、故に、過剰に酸素を供給される燃焼性材料
の使用によつて生じる改善の利益を利用しながら、現存
の装置を利用して、送り装置に取付けられた空気および
燃料ガスで作動するバーナに酸素を使用するという問題
に、直面する。
この発明によれば、前段に概説した問題が解決され
る。
この発明による装置は、前記ダクトに対して同軸線に
配置された毛細管を有し、前記毛細管が、その上流端
で、酸素送り手段に連結され、前記通路に向って位置す
る前記の円筒形の同軸線ダクトの端部と、前記ダクトの
下流端との間の位置で開くことを特徴とする。
望ましくは、この装置は、前記毛細管が前記円筒形の
同軸線ダクト（12）の中で開くことを特徴とする。
毛細管の直径は、望ましくは、次の式で表わされる。
ここで、ｄはミリメートルで表わされ、Ｑは、Nm3/hで
表わした、燃焼性材料の所望の酸素含量に依存する酸素
の最小流量であり、Ｐは、バールで表わした、１バール
より高い酸素送りの相対圧力である。
この発明はまた、ガラス品を製造するための方法に関
し、この方法において、溶融炉から出るガラスが、分配
通路によつて、前記ガラス品を形成するための装置に向
つて流れ、前記通路が、この通路の中を流れる溶融ガラ
ス流を、予め定められた温度に加熱し維持するための、
バーナ手段を少くとも１つ包含し、前記方法は、バーナ
手段の少くとも１つが、上述した装置に従うものであ
り、かつ酸素送り手段から流れる酸素が、正規の温度お
よび圧力の条件で酸素と予混合物を混合したのちの燃焼
性混合物における酸素の容積濃度Ψを実質的に30％また
はそれ以下に維持したようなものであることを特徴とす
る。
種種のバーナ手段の作動は、望ましくは、次のように
して達成される。この発明によるバーナ手段は、本質的
に、現在送り装置に存するバーナの代りにしようとする
ものである。これらには、空気および燃料ガスのダクト
に連結された予混合装置によつて、供給がなされ、これ
によつて、空気および燃料ガスの送りが一定の比に維持
される。酸素送り（下記参照）の各変化に対して調節が
なされる前記予混合装置による、この発明によるバーナ
の制御は、予混合装置が空気および燃料ガスの或る比に
予め設定されているから、いくつかの重大な問題を生
じ、所与の種種の配合で空気および燃料の流れを混合す
る、現在市販の予混合装置においては、同時にいくつか
の変化を生じることが、困難である。
望ましい実施例によれば、この発明による方法は、す
べてのバーナ手段に、予め定められた比で、調節できる
流れに従つて、空気および燃料ガスの予混合装置によつ
て供給がなされ、バーナ手段にはまた、予混合物に加え
て、一方では酸素が他方では燃料ガスが送られ、そのそ
れぞれの流量は、前記の予め定められた比になつてい
る。
以下、図面を参照しながら、この発明を制限するもの
ではないこの発明の実施例について、以下に詳述する。
第１図は、米国特許第3,523,871号によるガラス分配
通路の加熱の第１実施例を表わす。ガラス１が流動する
分配通路２の上には、耐火性丸天井３が載つている。こ
の通路すなわち送り装置の横壁11には、２つの同等なバ
ーナ４および５がそれぞれ設けられ、バーナ４は、丸天
井３を加熱するように向けられるが、バーナ５は、通路
２の横側を加熱するように定けられる。上述した特許に
使用される空気・ガスバーナは、円筒形のダクト６をそ
れぞれ有し、このダクト６は、その上流端で、空気と燃
料ガスの予混合物を送るための手段７に連結され、この
ダクトの下流端８は、送り通路（分配通路）２の横壁11
に挿入された耐火ブロツク10に設けられる、円筒形開孔
９の内側に開く。円筒形開孔９は、この開孔９より直径
の小さい同軸線の円筒形ダクト12によつて形成される、
延長部を有する。円筒形ダクト６は、密閉リング13によ
つて包囲され、この密閉リング13は、通路（ダクト）６
が挿入される円筒形開孔９の面をおおう。
第２図は、第１図に図示される実施例の変型を表わ
す。これにおいては、単一のバーナが使用され、丸天井
３は平らである。この変型はまた、上述した米国特許の
実施例の変型でもある。この図において、前述した図の
要素と同じ要素は、同じ符号で表わす。特に重要なの
は、密閉リング13と、円筒形開孔９が形成される横壁と
の間の、シール23である。この図において、円筒形ダク
ト６は、開孔９と同軸線の円筒形ダクト12との間の境界
を形成する平面Ｂ−Ｂに、実質的に到達し、円筒形ダク
ト12は、その外端で、平面Ａ−Ａに沿つて終る。
第３図は、先行の図の装置（バーナ）４および５また
はそのいずれかの代りに使用される、この発明による装
置を表わす。この第３図において、先行の図に示される
と同じ要素は、同じ符号で表わされる。毛細管20が、ダ
クト６の内側に、これと同軸線に配置される。この毛細
管は、その上流端で、酸素を送るための手段21に連結さ
れる。この毛細管は、ダクト６の下流端８で開き、同軸
線の円筒形のダクト12の内側に延長する。この毛細管の
下流端は、一般に、損傷および閉塞などをふせぐため、
平面Ａ−Ａを越えて延長すべきではない。これは、予混
合物の中に酸素が出現して、これによつて爆発が起るか
も知れない、という危険をふせぐため、必ず、ダクト６
の下流端８を表わす平面Ｃ−Ｃを越えて延長すべきであ
る。望ましくは、毛細管のこの下流端は、予混合物の流
速が、一般に、可能な最高値であるような区域に位置
し、これは、図示の実施例では、平面Ａ−ＡとＢ−Ｂの
間に位置する最小直径の区域すなわち同時線の円筒形ダ
クト12の区域で示される。
ガラス分配通路でなされるべき種種の調節に関して
は、フランス国特許第2,022,539号および同第2,220,480
号の明細書並びに前述の米国特許の明細書を参照すれば
よく、これらに開示の事項は、この発明の明細書におい
ても引用される。
次の例は、酸素含量がこの発明によるバーナの燃焼歩
留まりをかなり変化させることを示す。
例１ 毛細管から出る酸素は、空気・ガス予混合物と酸素が
できるだけ早く混合するように、音速で噴射される。毛
細管の直径は、前述した式すなわち次の式で与えられ
る。
使用される酸素濃縮の形式から見て、またバーナブロ
ツクが過熱しないようにするため、燃焼性ガス（空気＝
酸素）における酸素の容積濃度は、正規の条件で、実質
的に30％を越えるべきではない。
1200℃の煙温度（通常の工業値）で、Ψが20.8％から
30％になるときに、得られる歩留まりは、天然ガスの標
準の燃焼に対する燃焼歩留まりの40％から56.5％にな
る。同様に、商業的に入手できるプロパンガスで、歩留
りは、44.2％から60％になる。
天然ガスの最初の流量が、空気の最初の流量QAOに関
連してQGNO＝１とすれば、歩留まりの増大は、この流量
のQGNへの低減を生じ、その結果として、空気の流量
QA、予混合物の流量QPMおよび純粋の酸素O2の流量QO2が
生じる。
得られた結果は次の通りである（TF＝1200℃、乾いた
熱気の中に２％のO2で）。
例２ この例は、これをプロパンで遂行したことを除き、上
述したと同じ条件で遂行された。
故に、上述の例は、この発明による装置の酸素の濃縮
によつて、消耗されるガスの量が低減できること、すな
わちエネルギの節約が実現できることを示し、酸素の価
格は、一般に、天然ガスまたはプロパンの価格よりも低
い。
例１及び例２の表により、1200度の煙温度（通常の工
業値）を得るための、予混合物に対する酸素濃度を示す
表で、表から明かなように酸素濃度を20.8％〜30％まで
上げると、必要な燃料（例えばガス）の量を減らすこと
ができることが分かる。
かかる装置によれば、さらにその利点として、その１
個以上が分配通路に使用されるときに、全バーナのため
に使用される空気・ガス予混合物の流れを変えることな
しに、各通路における過剰酸素供給が調整され、これに
よつて、種種のバーナ手段によつて起る局所的な過熱が
調整される。実際問題として、この調整は、専ら、酸素
を送るに使用される補助タンクから遂行され、この場合
に注目すべき点として、バーナ手段のおのおのへの酸素
送りは、個個に調整できるものでなければならない（各
毛細管に対する流れを調節するためのバルブ）。これに
加えて、かかる装置およびその作動の過程によれば、ガ
ラスの温度が上昇でき、望ましくは送り通路の側部が加
熱できる。さらに、過剰酸素供給によれば、炎の真の温
度の適度な増大が達成され、これは、耐火ブロツクの温
度が適度に増大されることを示す。その結果として、ブ
ロツクから輻射によつて加熱される通路の側部へ向うよ
うな、ブロツクからの輻射が、実質的に増大する。（知
られているように、この輻射は、その温度の四乗の関数
である。） 第４図は、各バーナに対する過剰酸素供給の調整を可
能にする制御系の実施例を示す。送り装置の各区域1,2,
・・・・ｎは、この発明によるバーナ手段に対応する
（予混合装置50が、空気と燃料ガスの普通の混合物を、
ダクト70へ送出するから、系を普通のバーナに連結する
ことも、可能である）。各バーナは、そのダクト６およ
び20によつて、制御モジユール101,102,・・・・,10nに
連結される。各モジユールは、予混合装置50から発する
空気と燃料ガスの混合物を導入するに使用されるダクト
70に対する、入口201,202,・・・,20nを有する。すべて
のモジユール101,102,・・・,10nは同等であるから、モ
ジユール101だけを、詳細に表わし、これについて以下
に説明する。
ダクト70は、調節可能の流量制御バルブ51および混合
装置52に連結され、混合装置52から出て、円筒形のダク
ト６に連結される。当業者に良く知られている混合装置
52は、（後段に示されるように）酸素と関連させるべき
燃料ガスを、ダクト54および調節可能の流量制御バルブ
53を介して、受取る。酸素は、調節可能の制御バルブ55
およびダクト71によつて、毛細管20に送られる。
制御バルブ51は、接続部材60によつて、電子的流量制
御装置57に電気的に接続され、制御装置57は、61を介し
て、比作動装置56に連結され、これは、接続部材58およ
び59を介して、制御バルブ53および55にそれぞれ電気的
に接続される。手動でまたは電気的に制御されるバルブ
51の位置の変化の際に、制御装置57は、比作動装置56に
向けて送られる制御信号を、比例的に変化させることが
できる。比作動装置56は、燃料ガスと酸素の間に特定の
比（一般に、化学量論的な比）を維持するように、各バ
ルブ53および55における流量変化の信号を発する。逆
に、過剰酸素供給の割合は、制御装置57の配合を変える
ことによつて、調節される。比作動装置56は、化学量論
的条件を維持するように、バルブ53および55の流量を自
動的に調節するが、装置57は、バルブ51によつて制御さ
れる空気可燃能力の変化に対して、酸素可燃能力を調節
する。かかる制御系は、他の系と比べて、次のような利
点を有する。
−製造者によつて予見された条件によつて作動する予
混合物の、調節直しは必要でない。
−各区域は、異なる過剰酸素供給に対応でき、故に異
なる温度に対応できる。そのためには、対応する区域の
ための所望の温度の関数として、レベル57で異なる配合
を選択するだけで、充分である。（手動操作において、
バルブ53および55の全流量は、同じ比を維持するように
変化する。
上述したことによつて、かつ酸素（空気）と天然ガス
の化学量論的比を維持することによつて、例１および２
の表は、次のように変化した。
例３（例１と同じ条件） 例４（例２と同じ条件） ここで、QGN(M)＝予混合物50の可燃流量 QP(M)＝予混合物50の可燃流量 QGN(O2)＝バルブ53における可燃流量 QP(O2＝バルブ53における可燃流量 QGN(T)＝燃料ガスの可燃流量 （GN＝天然ガス） QP(T)＝燃料ガスの全流量 （Ｐ＝プロパン） である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、空気・ガスバーナを備えた、従来の技術によ
るガラス分配通路の例を示す。第２図は、従来技術によ
る第１図の変型を示す。第３図は、ガラス分配通路を加
熱するに適した、この発明による装置の図解的断面図で
ある。第４図は、第３図による装置の作動系の実施例を
示す図解図である。 図面において、２はガラス分配通路、６は円筒形ダク
ト、７は予混合物を送る手段、８はダクト６の下流端、
９は円筒形開孔、10は耐火ブロツク、11は通路２の壁、
12は同軸線ダクト、13は密閉リング、20は毛細管、21は
酸素送り手段、22はダクト12の端部を示す。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】円筒形のダクト（６）を有し、このダクト
    （６）が、その上流端で、空気と燃焼ガスの予混合物を
    送る手段（７）に連結され、前記ダクト（６）の下流端
    （８）が、ガラスを分配する通路（２）の壁（11）に挿
    入された耐火ブロック（10）に形成された円筒形開孔
    （９）の内側で開き、前記円筒形開孔（９）が、これよ
    り直径の小さい円筒形の同軸線ダクト（12）まで延長
    し、前記円筒形開孔（９）が、前記円筒形開孔（９）の
    面をおおう密閉リング（13）によって包囲され、前期円
    筒形開孔（９）の中に、前記ダクト（６）が挿入され
    る、前記ガラスを分配する通路（２）の加熱のためのバ
    ーナ装置において、前記ダクト（６）に対して同軸線に
    配置された毛細管（20）を有し、前記毛細管（20）が、
    その上流端で、酸素送り手段（21）に連結され、前記ガ
    ラスを分配する通路（２）に向って位置する前記の円筒
    形の同軸線ダクト（12）の端部（22）と、前記ダクト
    （６）の下流端（８）との間の位置で開くことを特徴と
    するバーナ装置。
  2. 【請求項２】前記毛細管が前記円筒形の同軸線ダクト
    （12）の中で開く、特許請求の範囲第１項に記載のバー
    ナ装置。
  3. 【請求項３】Ｑを、Nm3/hで表わした、燃焼性混合物の
    所望の酸素含量に依存する酸素の最小流量とし、Ｐを、
    バールで表わした、１バールより低い酸素の送り圧力と
    したときに、毛細管の直径ｄが、ミリメートルで表わし
    て、 で示される、特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    のバーナ装置。
  4. 【請求項４】空気と燃料ガスの予混合物を送る手段が、
    空気と燃料ガスの一定の容積比を有する予混合装置（5
    0）を有し、前記予混合装置（50）がダクト（70）およ
    び第１の調節可能な流れバルブ（51）によって、混合装
    置（52）に連結され、この混合装置が、燃料ガスを送る
    ダクト（54）に連結され、このダクトに第２の調節可能
    な流れバルブ（53）が設けられ、前記混合装置（52）
    が、予混合物における燃料ガスの量を変化できる、特許
    請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載のバ
    ーナ装置。
  5. 【請求項５】酸素と燃料ガスの間に、化学量論的比が維
    持され、予混合装置の流れバルブ（51）の流量の変化に
    対して、燃料ガス流れバルブ（53）および酸素流れバル
    ブ（55）の流量を調節できるようにする、バルブ（51）
    に対してバルブ（53）および（55）を調節する手段（5
    6、57）が設けられる、特許請求の範囲第４項に記載の
    バーナ装置。
  6. 【請求項６】溶融炉から出るガラスが、ガラス品を製造
    する場所へ向けて、分配通路によって流され、前記通路
    が、この通路の中を流れる溶融ガラス流を加熱しこれを
    予め定められた温度に維持するバーナ装置を、少くとも
    １個有するガラス品製造方法において、酸素送り手段か
    ら流れる酸素が、正規の温度および圧力の条件で酸素と
    予混合物を混合したのちの燃焼性混合物における酸素の
    容積濃度Ψを実質的に30％またはそれ以下に維持したよ
    うなものであることを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】多くのバーナ装置に、空気および燃料ガス
    の予混合物が、予め定められた比で、調節された流量に
    従って送られ、バーナ装置にさらに、予混合物に加え
    て、一方で酸素が他方で燃料ガスが送られ、そのそれぞ
    れの流量が、前記の予め定められた比以内である、特許
    請求の範囲第６項に記載の方法。
  8. 【請求項８】送り装置の種々の区域のすべてのバーナ装
    置に、同じ補助タンクから、空気と燃料ガスの混合物
    が、調節された流量に従って送られ、各バーナ装置に、
    酸素が、対応区域における炎の所望の温度に依存した調
    節可能の流量に従って送られ、比作動装置が、酸素の流
    量と燃料ガスの流量との調節を可能にする、特許請求の
    範囲第６項または第７項に記載の方法。
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