JP2858880B2 - 溶融ガラスの温度を均一化する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般に、自由表面を有し平行な側面をもつ
溶融ガラスの流れがトンネルに沿って前進するときこの
溶融ガラスの流れの横断面上の温度を均一化するための
方法と装置に関する。本発明は特に、溶融ガラスを溶解
炉からガラス加工機械特にガラス容器製造工場へ運ぶた
めに普通に用いられるタイプの前炉（前床）内の溶融ガ
ラスの温度を均一化しそれ故それ粘性を均一化する方法
と装置に関し、このような前炉を以下、上述のタイプの
前炉として引用する。

上述のタイプの前炉の主目的は、溶融ガラスの前進す
る流れの温度をその横断面にわたり均一化することであ
り、従って溶融ガラスが給鉱機ボウルから排出され、標
準化されたかたまり（即ち鋳型装入量）に切断され、次
いでガラス器具成形機へ送られる場合、出口のガラスが
実質的に変化しない温度であり、従って、鋳造工程の間
一定の粘性を有し、従ってガラスの各かたまりがその部
分のすべてにほぼ均一な温度を有するようにするたとで
ある。

上記のタイプの前炉は、一連の複数の領域（通常、少
なくとも１つの冷却領域を含む）を備え、成形機械への
入口において、加熱のみを有する均一化領域に終わって
いる。上述のタイプの前炉におけるこの基本的な配置に
は多くの公知の変形がある。

今日普及しているよりも前の技術水準においては、上
述のタイプの前炉は、溶融ガラスを耐火材料のトンネル
に沿ってゆっくり移動する流れで前進させ、耐火材料に
隣接する外側領域又は端領域にあるガラスは、中央領域
のガラスよりも速く熱を失い、速く冷える傾向があっ
た。この理由で、ガスバーナもしくはオイルバーナのよ
うな加熱装置又は浸漬可能な電極が前炉の両側でガラス
を加熱するために設けられた。

ガラス容器成形機械のような現代のマルチモールドガ
ラス加工機械は、典型的に、1940年代及び1950年代に使
われていたものよりはるかに大きい割合で溶融ガラスを
消費する。このような高い割合の消費（高い引っ張り）
は、前炉を通る溶融ガラスの流れがより速いことを意味
し、従って溶融硝子の流れの全体を通して温度を均一化
するために採用された装置又は用いられた方法のいかん
に関わらず、溶融ガラスの流れのいかなる横断面も、従
来よりもはるかに短い時間前記装置に露出され又は前記
方法にさらされることになる。

これらの新しい状態を補償する１つの方法は、実質的
により長い前炉を採用することであり、長くすればそれ
に応じてガラスの滞留時間が長くなる。温度を均一化す
るためのこのより古い（それはより低い効率であると言
わなければならない）方法と装置は、操作するのにより
多くの時間を要し、従って効果的となるチャンスがより
大きい。必要とされる長さは、より前のプラクティスで
は普通であった長さの２倍までである。

不運にして、炉及びガラス加工機械の設計特に現存す
るガラス工場の寸法とレイアウトでは、高価すぎて前炉
を長くすることはできない。かくして、単に従来の長さ
の前炉の中で比較的速く流れる溶融ガラスの流れの横断
面にわたり温度を均一化するという問題が提起される。

溶融ガラスの中間領域を冷却するための努力として、
ガラスの流れの方向又はその横断方向の何れかの方向に
前炉の中へ冷却空気を吹き込むことが知られている。然
しながら、このような空気の流れは、ガラスの流れの中
間領域に制限するのが困難であり、この特徴が望ましく
ない場所を冷却したり、コストを増大させることにつな
がる。

かくして、米国特許第2,767,518号が開示している前
炉においては、冷風の噴射が耐火管15（第２図）を通し
てガラスの表面の上方からガラス溝の中心へ供給され
る。然しながら、前記管から出る冷却空気は、バーナか
ら出る燃焼生成物と共に燃道12を通って加熱室17の外へ
流れ、従って冷却効果はガラスの中間の流れに制限され
ず、実際、バーナの加熱効果を直接に妨害する。

また、下方に延びる２つの長さ方向のうねをもつ屋根
を有する前炉を設け、溶融ガラスの流れの中央部分の上
に溝を形成し、溶融ガラスの流れの夫々の側方部分の上
で前記中央溝の両側に夫々の側方溝を形成し、更に、長
さ方向に間隔をへだてて屋根に設けた入口孔と出口孔と
の間で、ガラスの上側表面と接触して中央溝に沿って冷
却ガスを供給するための装置を設け、他方同時に、ガラ
スの流れの側方部分に熱を加えるための装置を設けるこ
とも米国特許第3,999,972号に記載されている。然しな
がら、冷却ガス（空気）密度が大きいので、外側へ拡散
してガラスの流れの側方部分を冷却し及び／又は前記側
方部分への熱の付加を妨害する傾向がある。

更に、樋とこの樋の上方に耐火屋根とを含む少なくと
も１つの冷却帯域を有する前炉を設け、この屋根から一
対の間隔をへだてた突起物が下方へ延びて溶融ガラスの
上方に中央溝を形成しかつ溶融ガラスの夫々の側方部の
上方に側方溝を形成することが米国特許第4,680,051号
に記載されている。屋根は、中央溝の上方の部分に減少
した厚さの領域を有する。包囲された上方冷却溝は、減
少した厚さの上で長さ方向に延び、入口及び該入口から
間隔をへだてた出口を有する。前炉の各側部に対し加熱
装置が設けられている。この公知のシステムは、冷却空
気を溶融ガラスとの直接接触から除去し、従って冷却
は、溶融ガラスから耐火屋根への輻射によって主として
起こり、次に耐火材料を通して外へ熱伝導される。然し
ながら、耐火物は低い熱伝導体であることが多く、従っ
て装置は、粗雑な制御のみを受け、そして調節に対し非
常に遅く応答する。

本発明の目的は、前述の欠点の少なくとも若干を除去
し又は軽減することである。もう１つの目的は、公知の
前炉よりも効果的なガス冷却又は空気冷却をもつ上述の
タイプの前炉を提供することである。第３の目的は、冷
却のみを通じて温度の均一性を達成するという理由で、
前炉が熱供給の必要を少なくし又は不要にすることであ
る。もう１つの目的は、前炉の運転が現在のプラクティ
スや従来の前炉と比較して実質的な節約を生ずるような
前炉を提供することである。特定の目的は、単に従来の
長さの前炉内で比較的に速く流れる溶融ガラスの流れの
横断面にわたり温度を均一化することである。

本発明の開発中、中央冷却と側部加熱とが成形機にお
いて効率と良好な温度均一性とを達成するのにより効果
的な方法であることが認識された。また、冷却空気と燃
焼生成物との混合する機会を最小にし即ち、側部におい
て冷却が生ずる機会を最小にして、溝の中央において溶
融ガラスと冷却空気を接触させることが、より効果的な
システムであり、ガラス成形工程において所要の温度均
一を与えうることも認識された。

試みられた第１ステップは、大きいターンダウン比を
有する側部燃焼システムを導入することであった。専売
特許の高圧ガス システムが選択された。この高圧ガス
システムには、税炉の燃焼／冷却帯域を僅かに正圧の
圧力に維持するように調節しうる煙道ガス空気ダンパを
組み込んである。

冷却空気は前記帯域の後部に導入され、中央の溝と前
記帯域の全長を経て屋根ブロックの上方に供給される。
冷却空気は中央溝に沿って流れるとき、屋根に設けた開
口部を通って逃げるので、冷却空気は、下方の室内の溶
融ガラスの表面の中央に直接吹きつけられるようにな
る。屋根構造体内のこれらの開口部は、頂部より底部が
僅かに広い。

これらの開口部の各々の両側には、冷却空気と燃焼生
成物とが室から出ることができるように夫々他の開口部
がある。これにより、冷却空気と燃焼生成物との混合に
利用しうる時間を最小に減少し、従って、冷却空気が側
壁の近くの溶融ガラスを冷却するのを防止する。同様
に、燃焼生成物は室の側部に沿って出ることができるの
で、溶融ガラスの中央部の加熱が最小となる。これらの
側部出口は、屋根構造体の上方で前記帯域の長さに従っ
て延びる２つの溝と連通し、これらの溝は、共通のダン
パ付き煙道内で前記帯域の前で出会う。これにより、制
御された等しい背圧を両方の溝に加えることができる。
加熱と冷却は、適用される加熱と冷却を更に最小にし
て、自動的に制御される。前記帯域が所定温度よりかな
り低いとき、適用される冷却を最小又はゼロにして、高
点火が採用される。所定温度に近づくにつれて点火は自
動的に減少し、ついには所定の温度において冷却と点火
の両方が最小になる。もしも温度が上昇し続けるなら
ば、制御装置が適用される冷却を自動的に増大させ、他
方点火は最小に留まる。この最小の点火と冷却は、短時
間の間新しいフィーダを監視することにより、種々の最
小設定値に設定される。実際、高い引っ張り（高いガラ
ス生産高）の場合、本発明にあっては、点火を必要とし
ないことがしばしば判明する。

本発明の方法及び装置と他のものとの使用における相
違は、空気を溶融ガラスの中央部へ直接に導入し、それ
をできるだけ迅速に除去することであり、これにより、
側部の温度を高温に維持しながら中央部を急速に冷却す
ることができる。

従って、本発明は、自由表面を有し、平行な側面をも
つ溶融ガラスの流れがトンネル内で該トンネルに沿って
前進するこき、該流れの横断面にわたるガラスの温度を
局部冷却により均一化する方法において、 冷却空気の少なくとも１つの流れを下方に向けて溶融ガ
ラスの流れの中心線に当たるようにすると同時に、冷却
空気の流れの両側に１つずつの２つの場所から空気を上
方に減圧排気し、空気の流れの状態は、溶融ガラスの自
由表面の実質的な側方領域を冷却空気の流れとの冷却接
触から保護するようになっていること、を特徴とする溶
融ガラスの温度を均一化する方法を提供する。

同様に、本発明は、凹所を有する耐火ブロックで屋根
を葺いた前炉を備え、前記凹所は屋根を組み立てた状態
で協働して、流入する冷却空気のための１つの包囲され
た中央長さ方向供給溝と、消費された冷却空気のための
すくなくとも２つの包囲された長さ方向排気溝とを形成
し、これらの溝は、空気ダクトを介して溶融ガラス上の
空間即ち室と連通していること、を特徴とする前記方法
を実施するための装置を提供する。好ましくは、各耐火
ブロックは、使用中、上面と下面と２つの側面と２つの
端面とを有する細長い平行六面体であり、一方側から他
方側に平行に延在する３つの空気溝部分を形成するのが
よい。好ましくは、耐火ブロックは、もしも側面と側面
を接して（side to side）配置されたならば、ブロック
の層を作り、３つの空気溝がこの層の長さに沿って延び
る。これらの溝は、特別設計の耐火ブロックに終わって
いるのが好ましい。もう１つの特殊なブロックが、中央
溝を冷却空気の入口の場所に結合し、少なくとも１つの
他の特殊なブロックが２つの排気溝を相互に連結すると
共に、この２つの排気溝を排出煙道場所に結合する。

空気ダクトは、隣接する耐火ブロックの側面に設けた
調和した表面凹所の近似により形成されているのが好ま
しい。好ましくは、凹所を有する問題のブロックは、３
つの空気溝を形成する耐火ブロックの下にある不連続な
層を形成し、これらの凹所は、夫々の溝と連通するダク
トを与え、中央溝と連通するとき空気供給ダクトを構成
し、他の２つの溝（排気溝）の何れかと連通するとき排
気ダクトを構成するように、寸法決めされ配置される。
調和した表面凹所は、テーパの就いた輪郭を有し、その
テーパは、各供給ダクトは供給溝から溶融ガラスの方へ
向かって拡がり、他方各排気ダクトは溶融ガラスから夫
々の排気溝に向かって拡がるようなものであることが好
ましい。

好ましくは、供給ダクトの配置は、冷却空気が、溶融
ガラスの自由表面に当たるとき“右と左”に分かれる流
れをなすように前記自由表面に垂直に供給されるような
ものであるのがよい。好ましくは排気ダクトの主軸線
は、前記右と左に分かれる空気の流れから空気をとりあ
げるのを容易にするように傾斜させる。

本発明は、添付図面を参照して実施例として与えた特
定の好ましい実施態様での以下の説明からより詳細に理
解されよう。

添付図面を参照して説明すると、前炉は、溶融ガラス
２のための樋１と、（溶融ガラスの上で）天井４により
制限された空間又は室３とを形成する耐火材料０（第２
図及び第３図）を備えている。

天井４は、互いに接触して相並んで置かれた耐火ブロ
ックの列で形成され、各耐火ブロック4bは、樋５に橋渡
しされ、側面ブロック５上で支持され、各ブロック4bの
各端にある端部形成物７と外側覆い６の内側にある補足
的成形物（これらの形成物は互いに係合する）とによっ
て、耐火材料の外側覆い６にキー止めされている。然し
ながら、端部形成物７は、主として、前炉の上部構造体
の組立中、ブロック4bの取り扱いを容易にするのに役立
つ。

天井ブロック4bの各々は、その側面に、夫々の補完的
凹所8a、9a、10aを備え、これらの補完的凹所は、ブロ
ック4bを相並んで配置したとき協働して、ブロック4bの
各対の間に１つの空気供給ダクト８と２つの排気ダクト
９、10を形成する。従って、使用中、天井は、繰返され
横断方向に配置された３つの空気ダクト９、８、10、の
群を提供し、これらの群は、ブロック4bの標準幅が20cm
のとき、樋１の長さ方向に20cmの中心間隔でへだてられ
る。

天井ブロック4bの上に耐火溝ブロック4aの層が載り、
各耐火溝ブロック4aは、３つの平行で丸い頂部をもち下
方に開いた溝12a、11a、13aを有し、これらはすべて外
側覆い６の中に包囲されている。使用中、耐火溝ブロッ
ク4aは、３つの平行で細長い空気溝12、11、13を作るよ
うに側面と側面を接して置かれ、端部を除き前記溝を包
囲するように天井ブロック4bの上面の上に置かれる。溝
11の端部を閉じるため特殊な耐火ブロック4cが設けら
れ、溝11を正圧下の冷却空気源に結合するため頂部孔14
を有するもう１つの耐火ブロックが設けられる。溝12、
13の各々の一端を閉じるため特殊な耐火ブロック4eが設
けられ、夫々の他端を連結して前記溝12、13を排気煙道
15に結合するため他の耐火ブロック集合体、4fが設けら
れる。溝11、12、13、ブロック4c、4b、4e及び4f、頂部
孔14、及び煙道15は、理解を助けるため、第１図に破線
で示してある。

側面ブロック５は、前炉の側部においてガラスを加熱
するための間隔をへだてたガスバーナ16を収容する。

使用中、冷却空気が、供給ダクト８から下方へ進み、
溶融ガラスの流れの自由表面の真中に衝突し、扇状に拡
がり、後方へ循環して、消費され又は加熱された空気と
して排気ダクトを通ってほとんど除去されるのに十分な
空気圧の差が、供給溝11の中の空気と排気溝12、13の中
の空気との間に発生される。この循環は、第２図の中央
部分に６つの矢印で示してある。この循環は、供給ダク
ト８と排気ダクト９、10の夫々の幾何学的形状寸法のた
め、溶融ガラス２の流れの自由表面の中央領域にほぼ制
限される。その結果、溶融ガラスの流れの横領域の上の
空気は、ほとんど撹乱されないままに留まり、これが横
領域における熱の要求を減少させ、好ましい場合には、
ガスバーナ16の使用の必要をなくする。好ましい場合に
は、高い引っ張り（即ち、高速のガラス製造）をもつ製
造工程を含む。

【図面の簡単な説明】 第１図は、前床の上部構造を示す概略平面図で、耐火ブ
ロックの上層を取り去ってある。 第２図は、第１図の上部構造を有する前炉の概略断面図
で、第１図のII−II線に沿って矢印の方向に見たもので
あるが、耐火ブロックの背部の前記上層は所定位置にあ
る。 第３図は、第２図の前炉の側面から見た概略部分断面図
で、第２図のIII−III線に沿って矢印の方向に見たもの
である。 第４図は、３つの耐火ブロックの斜視図であり、１つの
耐火ブロック（4a）は、第２図及び第３図の前炉の上層
から取られたもので、他の２つの耐火ブロック（4b）は
下層から取られたものであり、耐火ブロック（4b）の１
つは部分的に示されている。 １……トンネル ２……溶融ガラス 4a……耐火ブロック 4b……耐火ブロック 8a〜13a……凹所 11……供給溝 12、13……排気溝 14……冷却空気の入口 15……排気煙道 8a〜10a……表面凹所 ８……供給ダクト ９、10……排気ダクト

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自由表面を有し、平行な側面をもつ溶融ガ
   ラス（２）の流れがトンネル（１）内で該トンネルに沿
   って前進するとき、該流れの横断面にわたるガラスの温
   度を局部冷却により均一化する方法において、冷却空気
   の少なくとも１つの流れを下方に向けて溶融ガラスの流
   れの中心線に当たるようにすると同時に、冷却空気の流
   れの両側に１つずつの２つの場所から空気を上方に減圧
   排気し、空気の流れの状態は、溶融ガラスの自由表面の
   実質的な側方領域を冷却空気の流れとの冷却接触から保
   護するようになっていること、を特徴とする溶融ガラス
   の温度を均一化する方法。
2. 【請求項２】冷却空気のいくつかの流れの各々が、溶融
   ガラスの流れの方向に対し横断方向の平面内に配置さ
   れ、前記冷却空気のいくつかの流れは、前記溶融ガラス
   の流れの中心線に沿って間隔をへだてて配置されている
   ことを特徴とする請求項（１）に記載の方法。
3. 【請求項３】冷却空気は、溶融ガラスの自由表面に当た
   るとき“右と左”に分れる流れをなすように前記自由表
   面に垂直に供給されること、を特徴とする請求項（１）
   又は（２）に記載の方法。
4. 【請求項４】冷却空気の流れの両側の場所から空気は、
   前記分かれた空気の流れから空気の取り上げを容易にす
   るよに、冷却空気の流入する流れ方向に対し傾斜した方
   向に減圧排気されること、を特徴とする請求項（３）に
   記載の方法。
5. 【請求項５】凹凸（8a〜13a）を有する耐火ブロック（4
   a、4b）で屋根を葺いた前炉を備え、前記凹所は屋根を
   組み立てた状態で協働して、流入する冷却空気のための
   １つの包囲された中央長さ方向供給溝（11）と、消費さ
   れた冷却空気のための少なくとも２つの包囲された長さ
   方向排気溝（12、13）とを形成し、これらの溝は、空気
   ダクト（８〜10）を介して溶融ガラス（２）上の空間即
   ち室（３）と連通していること、を特徴とする請求項
   （１）〜（４）の何れか一項に記載の方法を実施する際
   に使用するための装置。
6. 【請求項６】各耐火ブロック（4a）は、使用中、上面と
   下面と２つの側面と２つの端面とを有する細長い平行六
   面体であり、一方側から他方側に平行に延在する３つの
   空気溝を形成すること、を特徴とする請求項（５）に記
   載の装置。
7. 【請求項７】耐火ブロック（4a）は、ブロックの層を形
   成するように側面を接して配置され、３つの空気溝（11
   〜13）が層の長さ方向に延び、前記耐火ブロック（4a）
   は、冷却空気の入口（14）を中央の溝に連通させ、排気
   煙道（15）を他の２つの溝に連通させるように構成した
   こと、を特徴とする請求項（５）又は（６）に記載の装
   置。
8. 【請求項８】空気ダクト（８〜10）は、流入し消費され
   た冷却空気のための溝（８〜10）を形成する耐火ブロッ
   ク（4a）の下に在る不連続な層をなす耐火ブロック（4
   b）の側面に設けた表面凹所（8a〜10a）により形成され
   ていること、を特徴とする請求項（５）〜（７）の何れ
   か一項に記載の装置。
9. 【請求項９】空気ダクト（８〜10）は、隣接するブロッ
   ク（4b）の側面に設けた調和した表面凹所（8a〜10a）
   の近似により形成されていること、を特徴とする請求項
   （８）に記載の装置。
10. 【請求項１０】調和した表面凹所（8a〜10a）は、テー
    パの付いた輪郭を有し、そのテーパは、各供給ダクト
    （８）は供給溝（11）から溶融ガラス（２）の方向へ向
    かって拡がり、他方各排気ダクト（９、10）は溶融ガラ
    ス（２）から夫々の排気溝（12、13）に向かって拡がる
    ようなものであること、を特徴とする請求項（９）に記
    載の装置。