JP2817214B2 - 減圧脱泡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶融ガラスや溶融金属等の高温溶融物内
の気泡を除去する減圧脱泡装置に係り、特に、高温溶融
物を連続的に供給するプロセス中で有効な減圧脱泡装置
の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の減圧脱泡装置としては例えば特公昭44−
4205号公報所載のものがある。

これは、溶解槽106中の高温溶融物としての溶融ガラ
スＧを脱泡処理して次の処理炉に連続的に供給するプロ
セスにて用いられるものであり、第６図に示すように、
真空吸引される真空ハウジング100内の減圧脱泡槽101を
収容配置し、この減圧脱泡槽101には、脱泡処理前の高
温溶融物としての溶融ガラスＧが上昇導入される上昇管
102を連通接続すると共に、脱泡処理後の溶融ガラスＧ
が次の処理炉に下降導出される下降管103を連通接続
し、各上昇管102及び下降管103の周囲には上昇管102及
び下降管103が断熱被覆されるケーシング104,105を上記
真空ハウジング100に連通接続したものである。

そして、上記上昇管102及び下降管103は溶融ガラスＧ
によって1200〜1300℃まで温度上昇するものであるた
め、通常白金等の貴金属製のものが使用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種の減圧脱泡装置にあっては、上記真
空ハウジング100に連通しているケーシング104,105の下
端部を気密にして真空ハウジング100内の減圧度を保持
することが必要になるため、例えば、各ケーシング104,
105の下端開口部に対して上昇管102及び下降管103の下
端周縁部を気密状態を保ちながら保持せざるを得ない。

この場合において、減圧脱泡槽100に連通接続されて
いる上昇管102及び下降管103の下端周縁部を各ケーシン
グ104,105の下端開口部に固定してしまうと、溶融ガラ
スＧが各上昇管102及び下降管103を通過する際に、夫々
の上昇管102及び下降管103が50〜60mm程度熱膨張するた
め、必然的に、上昇管102及び下降管103が座屈変形して
しまうという技術的課題を生ずる。

この発明は、以上の技術的課題に立ってなされたもの
であつて、上昇管及び下降管の熱膨張による座屈変形を
有効に回避できるようにした減圧脱泡装置を提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、第一の発明は、真空吸引される真空ハウジ
ングと、この真空ハウジング内に収容配置されて高温溶
融物を減圧脱泡する減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連
通接続されて脱泡処理前の高温溶融物を上記減圧脱泡槽
に上昇導入する貴金属製の上昇管と、上記減圧脱泡槽に
連通接続されて減圧脱泡槽にて脱泡処理された高温溶融
物を下降導出する貴金属製の下降管と、上記真空ハウジ
ングに夫々連通接続されて上記上昇管及び下降管を被覆
するケーシングとを備えた減圧脱泡装置を前提とし、上
記上昇管及び下降管の下端近傍部とケーシングの下端部
との間を可撓性シール部材で閉塞し、上記上昇管及び下
降管の定常熱膨張状態にて上記可撓性シール部材の撓み
変化量を抑止するようにしたものである。

また、第二の発明は、第１の発明と同様な基本的構成
を有し、上記上昇管及び下降管の下端近傍部と夫々のケ
ーシングの下端部との間を可撓性シール部材で閉塞し、
真空ハウジングの負圧状態に応じて上記可撓性シール部
材が下方側に引張される圧力調整手段を付設したことを
特徴とするものである。

このような技術的手段において、上記真空ハウジング
の減圧度については、脱泡の対象物の種類に応じて適宜
選定することができ、例えば溶融ガラスにあっては大体
30〜100torr（−730〜−660mmHg）程度であることが好
ましい。

また、減圧脱泡槽，上昇管及び下降管の材質について
も、少なくとも対象となる高温溶融物にて溶融しない融
合の高い白金、モリブデン等の貴金属を使用することが
必要であり、上昇管及び下降管の高さ，径寸法について
は脱泡の対象物の種類（温度，粘度）及び脱泡処理時
間，処理量等を考慮して適宜選定することができる。

特に、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管を通過する高温
溶融物の温度が低下しないように設計することが必要で
あり、例えば、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管の周囲に
断熱材を配設したり、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管を
直接通電加熱したり、別異のヒータにて間接的に加熱す
る等の手段を施すことが好ましい。

更に、温度変化によって上昇管及び下降管の上端位置
が変化すると、減圧脱泡条件が微妙に変わってしまうの
で、減圧脱泡槽と上昇管，下降管の上端部とは固定的に
連結することが好ましい。

更にまた、上記可撓性シール部材については、上昇管
及び下降管の下端部近傍とケーシングの下端部との間の
気密性を保ち、かつ、上記上昇管及び下降管の最大熱膨
張量を吸収できる程度の撓み可能範囲のものであれば、
伸縮自在なエアベローズタイプ，弾性変形可能な弾性材
等適宜選択することができる。

また、圧力調整手段としては、真空ケーシング真空吸
引作動時にて上昇管及び下降管に不必要な応力が作用し
ないように、真空ケーシング内の減圧度に応じて上記可
撓性シール部材を下方側へ引張するものであれば適宜設
計変更して差し支えない。

この場合において、上記圧力調整手段の具体的態様と
しては、真空ハウジング内の減圧度を検知し、この検知
信号に基づいて駆動するエアシリンダ等の駆動手段で構
成してもよいし、また、真空ハウジング内の減圧度に応
じて上記可撓性シール部材に作用する圧縮作用力の相殺
力を自然に発生させるべく、エアベローズ等の機能部材
を用いる等適宜設計変更することができるが、構成の簡
略化という観点からすれば、エアベローズ等の機能部材
によって圧力調整手段を構成することが好ましい。更に
また、上記上昇管及び下降管のクリープを有効に回避す
るという観点からすれば、上記圧力調整手段の作用力を
可撓性シール部材の圧縮作用力よりも僅かに小さく設定
することが好ましい。

〔作用〕

上述したような技術的手段によれば、上記可撓性シー
ル部材は、上記上昇管及び下降管の下端近傍部と各ケー
シングの下端部との間を気密に保ち、高温溶融物を通過
させる際の上昇管及び下降管の熱膨張変化を吸収する。

そして、第一の発明においては、上昇管及び下降管の
定常熱膨張状態にて可撓性シール部材の撓み変化量が抑
止されるため、真空ハウジングを真空吸引作動したとし
ても、可撓性シール部材が収縮して上昇管及び下降管に
不必要な圧縮応力が生ずることはない。

また、第二の発明にあっては、圧力調整手段は、真空
ハウジング内の減圧度に応じた可撓性シール部材の圧縮
作用力が相殺される引張作用力を付与するものであるた
め、真空ハウジングを真空吸引作動したとしても、可撓
性シール部材に不必要な外力が作用することはなく、上
昇管及び下降管に不必要な応力が生ずることがない。

そして更に、上記可撓性シール部材は装置運転中にお
いても可撓性を保持しているので、装置運転中において
上記上昇管及び下降管が温度変化によって若干伸縮変形
したとしても、上記可撓性シール部材はその変形に追従
し得ることになり、装置運転中において上昇管及び下降
管に不必要な応力が生ずることもない。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳
細に説明する。

実施例１ 第１図及び第２図は、溶融ガラスを脱泡処理して次の
処理炉に連続的に供給するプロセス例を示す。

同図において、符号１は溶融ガラスＧを板状電極1aに
て加熱する溶解槽、２は溶解槽１の側壁下部に連通接続
されて溶解槽１からの溶融ガラスＧを棒状電極2aにて加
熱しながら導く案内ダクト、３は案内ダクト２に接続さ
れて溶融ガラスＧを一時的に貯溜する貯溜タンク、４は
貯溜タンク３に貯溜した溶融ガラスＧを減圧条件下にお
いて脱泡処理する減圧脱泡装置、５は上記貯溜タンク３
に連通接続されて上記減圧脱泡装置４にて脱泡処理され
た溶融ガラスＧが導入される案内ダクト、６は上記貯溜
タンク３と案内ダクト５との連通状態を通常時において
塞ぐ仕切板、７は上記案内ダクト５の出口側に配設され
て脱泡処理後の溶融ガラスＧを成形処理する成形処理炉
である。尚、案内ダクト５中にも溶融ガラスＧを加熱す
るヒータ（図示せず）が配設されている。

この実施例において、上記減圧脱泡装置４は、真空ポ
ンプ10によって真空吸引されるステンレス製の真空ハウ
ジング11を有し、この真空ハウジング11内に減圧脱泡槽
12を配設したものである。

そして、上記減圧脱泡槽12の底部一側には白金からな
る上昇管13が固定的に連通接続されており、この上昇管
13の下端部は上記貯溜タンク３内に貯溜される溶融ガラ
スＧに浸漬するようになっている。一方、上記減圧脱泡
槽12の底部他側には同じく白金からなる下降管14が固定
的に連通接続されており、この下降管14の下端部は上記
案内ダクト５内の溶融ガラスＧに浸漬するようになって
いる。そしてまた、上記減圧脱泡装置４において溶融ガ
ラスＧが上昇管13側から減圧脱泡槽12を通過した後に下
降管14側へ移動するように、上記下降管14の下端部位置
は上記上昇管13の下端部位置よりも若干低く設定されて
いる。尚、上記上昇管13及び下降管14は図示外の温度制
御系に基づいて通電加熱され、所定温度に維持されるよ
うになっている。

また、上記上昇管13及び下降管14の周囲には夫々ステ
ンレス製のケーシング15,16が配設されており、このケ
ーシング15,16は上記真空ハウジング11に連通接続さ
れ、各ケーシング15,16の下端開口15a,16aから上記上昇
管13及び下降管14の下端部が外部に露呈するようになっ
ている。尚、真空ハウジング11及びケーシング15,16内
には上記減圧脱泡槽12,上昇管13及び下降管14の周囲を
被覆する断熱材17が設けられている。

更に、この実施例においては、上記上昇管13及び下降
管14のケーシング15,16から露呈した下端部近傍とケー
シング15,16の下端部との間には可撓性シール部材20が
設けられている。

この可撓性シール部材20は、特に第３図に示すよう
に、ステンレス製の伸縮自在なベローズ本体21の両端に
取付けフランジ22,23が固着されたエアベローズにて構
成されている。一方、上記上昇管13及び下降管14の下端
部近傍には支持フランジ24が突設されている。そして、
上記可撓性シール部材20の上側取付けフランジ22は上記
ケーシング15,16の下端部にシールパッキン25を介して
ネジ26止めされ、また、上記可撓性シール部材20の下側
取付けフランジ23は上記支持フランジ24にシールパッキ
ン27を介してネジ28止めされており、上記支持フランジ
24には上昇管13及び下降管14の挿通孔29aを有する取付
けブラケット29が上記ネジ28によって共締めされてい
る。

次に、この実施例に係る減圧脱泡装置の作動について
説明する。

先ず、減圧脱泡装置を作動させる前段階として、減圧
脱泡装置４内に溶融ガラスＧを導くことが必要である。

このとき、上記溶融ガラスＧが通過したのと同様な条
件になるように、上記上昇管13及び下降管14を予め通電
加熱する一方、上記仕切板６を一旦開放し、貯溜タンク
３内の溶融ガラスＧを案内ダクト５側に導入し、上記上
昇管13及び下降管14の下端部が溶融ガラスＧに浸漬する
ようにした後、上記真空ポンプ10による真空吸引動作を
行わせるようにすればよい。

すると、溶融ガラスＧが真空ハウジング11内の負圧状
態に伴って上昇管13及び下降管14を上昇していき、減圧
脱泡槽12部分で合流した後、溶融ガラスＧはサイホンの
原理に基づいて上昇管13から下降管14側へ向かって移動
し始める。この段階において、上記仕切板６を閉じて所
定時間が経過すると、上昇管13を上昇した後に減圧脱泡
槽12にて脱泡処理を経た溶融ガラスＧが下降管14を通じ
て案内ダクト５側へ導入されることになり、以後、減圧
脱泡装置４を経た溶融ガラスＧが案内ダクト５を通じて
次の成形処理炉７に連続的に供給されるのである。

このような減圧脱泡処理過程において、上記上昇管13
及び下降管14に溶融ガラスＧが通過し始めると、上記上
昇管13及び下降管14は仮想線で示すように熱膨張するこ
とになるが、可撓性シール部材20が上昇管13及び下降管
14の熱膨張変形に追従して撓み変形するので、上昇管13
及び下降管14に無理な荷重が作用することはなく、上昇
管13及び下降管14が座屈することはない。

また、上記可撓性シール部材20は上昇管13及び下降管
14の下端部近傍と各ケーシング15,16との間の気密性を
保つので、真空ハウジング11内の減圧度は良好に維持さ
れる。そしてまた、上記上昇管13及び下降管14が定常熱
膨張状態（最大熱膨張状態に相当）に到達した段階にお
いて、上記取付けブラケツト29を所定の固定部位に固定
するようにしておけば、真空ハウジング11内の負圧状態
に伴って可撓性シール部材20が収縮変形することはない
ので、上昇管13及び下降管14に無理な圧縮荷重が作用す
ることはない。

実施例２ この実施例に係る減圧脱泡装置の基本的構成は実施例
１と略同様であるが、実施例１と異なり、第４図に示す
ように、真空ハウジング11の減圧度に応じて可撓性シー
ル部材20を下方側へ引張する圧力調整手段40が設けられ
ている。

この実施例において、圧力調整手段40は、真空ハウジ
ング11に連通する例えばケーシング15内の圧力を検知す
る圧力センサ41と、この圧力センサ41からの圧力信号に
基づいて駆動エア圧を調整する圧力コントローラ42と、
上記可撓性シール部材20の下端側に取り付けた取付けブ
ラケット29に夫々一対設けられ、圧力コントローラ42か
らの駆動エア圧に基づいて駆動されるエアシリンダ43と
を備えている。そして、上記一対のエアシリンダ43の引
張駆動力Ｄは、真空ハウジング11の減圧度に応じて可撓
性シール部材20に作用する圧縮力Ｐを完全に相殺するよ
うに設定されている。

従って、この実施例によれば、可撓性シール部材20の
基本的作用については実施例１と同様であるが、真空ハ
ウジング11の減圧度に応じて可撓性シール部材20に作用
する圧縮力Ｐが上記エアシリンダ43の駆動力Ｄに等しい
ため、上記取付けブラケット29を特に固定部位に固定し
なくても、取付けブラケット29は平衡状態に保たれるこ
とになる。

よって、上記上昇管13及び下降管14に真空吸引動作に
伴う無理な荷重が作用することがないことに加えて、上
記可撓性シール部材20の撓み変形が装置運転中において
も確保されるため、上昇管13及び下降管14が装置運転中
の温度変化に伴って熱膨張、熱収縮したとしても、その
変化は上記可撓性シール部材20にて有効に吸収され、そ
の分、上昇管13及び下降管14に温度変化に伴う応力が不
必要に作用することはない。

尚、この実施例において、上記エアシリンダ43の駆動
力Ｄを可撓性シール部材20の圧縮力Ｐよりも僅かに小さ
くなるように設定すれば、上昇管13及び下降管14に極め
て僅かな圧縮応力が作用した状態で、可撓性シール部材
20の圧縮力Ｐが相殺されることになり、クリープ現象に
対する上昇管13及び下降管14の寿命を延ばすことが可能
になる。

実施例３ この実施例に係る減圧脱泡装置の基本的構成は実施例
２と略同様であるが、圧力調整手段40が実施例２と異な
ったものになっている。

この実施例において、圧力調整手段40は、第５図に示
すように、一対のエアベローズ50にて構成されている。

すなわち、上記エアベローズ50は、ステンレス製の伸
縮自在なベローズ本体51の両端に取付けフランジ52,53
を固着したもので、耐熱ホース54を介してケーシング1
5,16内に連通接続されると共に、上記ケーイング15,16
の下端部側方より突設された一対の支持片55上に配置さ
れている。

一方、上記可撓性シール部材２に取り付けた取付けブ
ラケット29の両端にはＬ字状の連結アーム56が一体的に
形成され、上記エアベローズ50の下側取付けフランジ52
はシールパッキン57を介して上記支持片55にネジ58止め
されると共に、エアベローズ50の上側取付けフランジ53
はシールパッキン59を介して上記連結アーム56の水平部
にネジ60止めされている。

そして、両エアベローズ50の有効面積A1は可撓性シー
ル部材20であるエアベローズの有効面積Ａと略等しいも
のになっている。

従って、この実施例によれば、真空ハウジング11の減
圧度に応じて可撓性シール部材20の有効面積Ａに圧縮力
Ｐが作用したすると、上記各エアベローズ50の有効面積
A1/2には上記真空ハウジング11の減圧度に応じた引張力
P1/2が作用する。

このとき、上記可撓性シール部材20の有効面積Ａと両
エアベローズ50の有効面積A1は略等しいものであるた
め、上記可撓性シール部材20に作用する圧縮力Ｐと両エ
アベローズ50に作用する引張力P1とは略等しいものにな
り、可撓性シール部材20に作用する圧縮力Ｐはエアベロ
ーズ50にて相殺されることになる。

それゆえ、実施例２と同様に、上昇管13及び下降管14
には真空吸引動作に伴う無理な荷重が作用することがな
く、しかも、上記可撓性シール部材20の撓み変形が装置
運転中においても確保されるため、上昇管13及び下降管
14が装置運転中の温度変化に伴って熱膨張、熱収縮した
としても、上昇管13及び下降管14に温度変化に伴う応力
が不必要に作用することはない。

尚、この実施例において、上記両エアベローズ50の引
張力P1を可撓性シール部材20の圧縮力Ｐよりも僅かに小
さく設定する場合には、上記両エアベローズ50の有効面
積A1を可撓性シール部材20の有効面積Ａよりも僅かに小
さくすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明に係る減圧脱泡装
置によれば、上昇管及び下降管の下端近傍部と各ケーシ
ングの下端部との間を可撓性シール部材にて閉塞し、真
空ハウジングの真空吸引作動時における可撓性シール部
材の収縮変形を阻止するようにしたので、高温溶融物の
通過に伴って減圧脱泡槽に連結された上昇管及び下降管
が熱膨張したとしても、可撓性シール部材にて上記熱膨
張変形を有効に吸収することができ、もって、上昇管及
び下降管部分の座屈変形を有効に防止することができる
ほか、真空ハウジングの真空吸引作動時において、真空
ハウジングの減圧度を確実に維持しながら、上昇管及び
下降管への過大な応力の生成をなくし、上昇管及び下降
管部分の座屈変形をも有効に防止することができる。

また、請求項２ないし４いずれかに記載の減圧脱泡装
置によれば、装置運転中において上記上昇管及び下降管
が温度変化によって若干伸縮変形したとしても、上記可
撓性シール部材がその変形に追従し、上昇管及び下降管
に不必要な応力が生成される事態を回避するようにして
いるので、装置運転中における上昇管及び下降管の熱変
形に基づく破壊を有効に防止することができる。

特に、請求項３記載の減圧脱泡装置によれば、圧力調
整手段が可撓性シール部材の収縮作用力より僅かに小さ
い引張作用力を付与するように構成されるので、上記上
昇管及び下降管には極めて僅かな圧縮応力が作用した状
態でバランスすることになり、引張応力が作用した場合
に生じ易い引張破断又はクリープ破断を有効に回避する
ことができる。

更にまた、請求項４記載の減圧脱泡装置によれば、真
空ハウジングに連通するエアベローズにて圧力調整手段
を構成するようにしたので、真空ハウジング内の圧力を
検知し、この検知信号に基づいて圧力制御するシステム
に比べて、装置構成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る減圧脱泡装置の実施例１の概略
構成を示す断面説明図、第２図は実施例１に係る減圧脱
泡装置が組み込まれるプロセス例を示す斜視図、第３図
は第１図中III部詳細説明図、第４図はこの発明に係る
減圧脱泡装置の実施例２を示す第３図と同様な説明図、
第５図はこの発明に係る減圧脱泡装置の実施例３を示す
第３図と同様な説明図、第６図は従来における減圧脱泡
装置の概略構成を示す説明図である。 〔符号の説明〕 11……真空ハウジング 12……減圧脱泡槽 13……上昇管 14……下降管 15,16……ケーシング 20……可撓性シール部材 40……圧力調整手段 50……エアベローズ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空吸引される真空ハウジング（11）と、 この真空ハウジング（11）内に収容配置されて高温溶融
   物（Ｇ）を減圧脱泡する減圧脱泡槽（12）と、 この減圧脱泡槽（12）に連通接続されて脱泡処理前の高
   温溶融物（Ｇ）を上記減圧脱泡槽（12）に上昇導入する
   貴金属製の上昇管（13）と、 上記減圧脱泡槽（12）に連通接続されて減圧脱泡槽（1
   2）にて脱泡処理された高温溶融物（Ｇ）を下降導出す
   る貴金属製の下降管（14）と、 上記真空ハウジング（11）に夫々連通接続されて上記上
   昇管（13）及び下降管（14）を被覆するケーシング（1
   5,16）とを備えた減圧脱泡装置において、 上記上昇管（13）及び下降管（14）の下端近傍部と夫々
   のケーシング（15,16）の下端部との間を可撓性シール
   部材（20）で閉塞し、 上記上昇管（13）及び下降管（14）の定常熱膨張状態に
   て上記可撓性シール部材（20）の撓み変化量を抑止する
   ようにしたことを特徴とする減圧脱泡装置。
2. 【請求項２】真空吸引される真空ハウジング（11）と、 この真空ハウジング（11）内に収容配置されて高温溶融
   物（Ｇ）を減圧脱泡する減圧脱泡槽（12）と、 この減圧脱泡槽（12）に連通接続されて脱泡処理前の高
   温溶融物（Ｇ）を上記減圧脱泡槽（12）に上昇導入する
   貴金属製の上昇管（13）と、 上記減圧脱泡槽（12）に連通接続されて減圧脱泡槽（1
   2）にて脱泡処理された高温溶融物（Ｇ）を下降導出す
   る貴金属製の下降管（14）と、 上記真空ハウジング（11）に夫々連通接続されて上記上
   昇管（13）及び下降管（14）を被覆するケーシング（1
   5,16）とを備えた減圧脱泡装置において、 上記上昇管（13）及び下降管（14）の下端近傍部と夫々
   のケーシング（15,16）の下端部との間を可撓性シール
   部材（20）で閉塞し、 真空ハウジング（11）の負圧状態に応じて上記可撓性シ
   ール部材（20）を下方側に引張する圧力調整手段（40）
   を付設したことを特徴とする減圧脱泡装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のものにおいて、 上記圧力調整手段（40）は、上記可撓性シール部材（2
   0）の収縮作用力よりも僅かに小さい作用力で引張する
   ものであることを特徴とする減圧脱泡装置。
4. 【請求項４】請求項２若しくは３記載のものにおいて、 上記圧力調整手段（40）は、上記上昇管（13）及び下降
   管（14）のケーシング（15,16）に夫々連通し、かつ、
   可撓性シール部材（20）への作用力を相殺するエアベロ
   ーズ（50）にて構成されていることを特徴とする減圧脱
   泡装置。