JP3116400B2 - ガラス素地均質化方法 - Google Patents

ガラス素地均質化方法

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禎之 伊中
貴 砂田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス素地均質化方法
に係り、ガラス素地中に浸漬した抵抗発熱体によりガラ
スを溶融する方法において、泡、未溶解物をガラス素地
中に巻き込まず、ガラス素地を高度に均質化する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス溶解炉におけるガラス素地均質化
方法としては、炉内の熱対流により混合を行うもの、ま
たガスのバブリングを利用する方法などがある。
【0003】また、特開平2−199030号において
は、最上部に原料投入部を有し、最下部にガラス素地出
口を備えた竪型のガラス溶融炉において、ガラス素地に
浸漬する少なくとも1つのレベルに、当該レベルにおけ
る炉の水平断面のほぼ全領域にわたって抵抗発熱体を設
けたガラス溶融炉において、炉内にガラス素地均質化用
加熱体を設け、該ガラス素地均質化用加熱体による加熱
によりガラス素地に熱対流を生じさせて均質化すること
を特徴とする方法が提案されている。
【0004】スタ−ラ−による強制攪拌を用いる例で
は、通常は均質化槽を別に設け、攪拌に伴う泡、未溶解
物の巻き込みの問題を避けることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】原料がガラス素地表面
を覆い(通常コ−ルドトップといわれる)炉上部からの
放熱を少なくした竪型ガラス溶解炉であって、ガラス素
地中に直接通電し原料の溶解を行なう炉においては、炉
内の熱対流を激しくしてガラス素地の均質化を促進しよ
うとした場合、泡、未溶解物がガラス素地中に巻き込ま
れやすく、素地中にこれらの欠点を含まずに、かつ均質
化を行なうことは困難であった。
【0006】また、スターラーによる強制攪拌を用いて
も同様の困難があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1のガラス素地均
質化方法は、最上部に原料投入部を有し、最下部にガラ
ス素地出口を備え、ガラス素地に浸漬するレベルに、少
なくとも一つの開口を有し炉の水平断面のほぼ全領域を
おおう板状のガラス素地溶解用抵抗発熱体を設けた竪型
ガラス溶融炉において、炉上部よりバッチ層、抵抗発熱
体を通して攪拌用スタ−ラ−を挿入し、板状発熱体より
下部の領域において板状発熱体を通過したガラス素地を
強制攪拌することにより均質化することを特徴とする。
【0008】すなわち、溶解したガラス素地は、発熱体
を通過して降下してくるが、発熱体より上部の流れを著
しく乱さず、主に発熱体下部の領域においてスタ−ラ−
による強制流を起こし、ガラス素地を均質化することが
可能であり、泡、未溶解物をガラス素地中に巻き込ま
ず、均質なガラスを得ることができる。
【0009】このための条件として、比較的短時間で炉
出口まで到達する素地の流れ(いわゆるショ−トパス)
がないこと、素地流れが停滞する領域が無いこと、降下
してきた素地のほとんどがスタ−ラ−による流れに乗
り、引き伸ばし、せん断を受けること、ガラス素地溶解
用抵抗発熱体に向かう流れが十分弱いことが挙げられ
る。
【0010】本出願人は、前記の板状のガラス素地溶解
用抵抗発熱体を設けた竪型ガラス溶融炉においては、ス
タ−ラ−の形状、大きさ、炉内での位置、回転数および
スタ−ラ−攪拌領域における炉の水平断面形状を適当に
選ぶことにより、上記の条件を満たし得ることを見いだ
した。
【0011】
【作用】ガラス素地溶解用抵抗発熱体は、ガラス素地を
通してガラスバッチを均質に溶解させる。溶解した素地
は、この発熱体の開口部を通り、スタ−ラ−の存在する
領域において、このスタ−ラ−によって引き起こされる
強制流により混合が促進される。
【0012】すなわち、ガラス素地溶解用抵抗発熱体下
部のガラス素地領域に、攪拌用スタ−ラ−を挿入し、発
熱体より上部の流れを著しく乱すことなく、このスタ−
ラ−の引き起こす強制流によって混合を促進させること
により、熱対流を抑制して熱履歴の短いガラス素地すな
わち加熱が不十分で泡や未溶解物を含んだガラス素地が
流出して製品に欠点を生じさせることや、ガラス素地表
面のバッチの不均一な溶解を引き起こすことを防止でき
るという、特開平2−199030号に係るガラス溶解
炉の板状発熱体による溶解方式の利点を損なうことな
く、ガラス素地の均質性を向上させることができる。
【0013】ここで、ガラス素地溶解用抵抗発熱体は、
スタ−ラ−によるガラス素地の流れに対する邪魔板とし
ても働き、そのため例えばガラス素地中に電極を挿入
し、直接通電加熱により原料を溶解する炉においては
泡、未溶解物をガラス素地中に巻き込んでしまう程度の
強さの流れでも、本発明においては抵抗発熱体の邪魔板
の効果により低減され、問題とならない場合があり、一
般により強い攪拌を用いることができる。
【0014】また本発明では、板状発熱体より下部のス
タ−ラ−攪拌領域において、炉の水平断面形状を適当に
選ぶことができる。築炉の作業性およびガラスの均質性
を考えると、水平断面形状は八角形が好ましい。しか
し、より高い均質性が要求される場合には、水平断面形
状が円形あるいは均質性の許容限がより低い場合には、
四角形のものも用いることができる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の実施に好適なガラス溶融炉
の一例を示す断面図、図2は図1−線に沿う断面
図、図3、図4、図5は炉上方からみたスタ−ラ−と発
熱体との位置関係を示す水平断面図、図6は、板状発熱
体より下部における炉の水平断面形状を示す水平断面図
である。
【0017】本実施例のガラス溶融炉においては、種瓦
よりなる炉本体2は、上部に平面視で四角形をなす原料
投入口1、底部にガラス出口(本実施例では下方へ突出
するスロ−ト)6が設けられ、内部には溶融したガラス
素地Gが保持されている。このガラス素地Gの表面には
ガラス原料(バッチ)が均等に供給され、バッチ層3が
形成されている。しかして、炉内のガラス素地Gに浸漬
されるレベルに、当該レベルにおける炉の水平断面のほ
ぼ全領域にわたって、開口5が形成された板状の発熱部
4a(4a’)を有するガラス素地溶解用抵抗発熱体4
(4’)が設置されている。板状の発熱部4a(4
a’)より下部の領域における炉の水平断面形状は、八
角形である。
【0018】溶解用抵抗発熱体4(4’)は、均一に分
布した多数の開口5を有する板状の発熱部4a(4
a’)と、その両端から上方に立ち上がるタ−ミナル部
4b(4b' )を備えてなり、溶解用抵抗発熱体4の炉
外の端部は電源9に接続されている。溶解用抵抗発熱体
4の開口5は、ガラス素地Gの平面内温度分布をできる
だけ均一にするべく、等径、等形状のものを等間隔に形
成したものがよい。
【0019】ガラス素地溶解用抵抗発熱体4(4’)
は、炉上部よりスタ−ラ−7を素地中に挿入できるよ
う、炉の水平断面の約半分ずつをおおう、2つで1組の
ものとなっており、溶解用抵抗発熱体4と4’との間隔
は、スタ−ラ−7がその間隙を通ってガラス素地中に挿
入できる程度にあけてある。溶解用抵抗発熱体4と4’
との間隔は、加熱が不十分で泡や未溶解物を含んだガラ
ス素地が流出しないためには狭いほうが望ましく、スタ
−ラ−の軸が溶解用抵抗発熱体4(4’)に触れる可能
性のない範囲で最小にするのがよい。例えば、軸径が3
0mmの場合、間隙は60mm以下が好ましい。
【0020】スタ−ラ−の挿入方法は上記のものに限ら
ず例えば図4、図5のように発熱体に開口を設ける方法
でもよい。
【0021】スタ−ラ−の位置、攪拌翼の形状、大き
さ、回転数は、溶解用抵抗発熱体4(4’)上の領域8
におけるガラス素地の流れが著しく強くなく、加熱が不
十分で泡や未溶解物を含んだガラス素地が流出しない範
囲で、均質化が十分行なわれるよう選ばれる。ガラス素
地中に電極を挿入し、直接通電加熱により原料を溶解す
る炉と比べた場合、溶解用抵抗発熱体4(4’)がガラ
ス素地の流れに対して邪魔板として働き、溶解用抵抗発
熱体4(4’)より上方に存在する泡や未溶解物を含ん
だガラス素地を保護する形になっているので、より強い
攪拌を用いることができる。
【0022】スタ−ラ−の攪拌翼は、主にスタ−ラ−か
らのガラス素地の上昇流(矢印B)を生じる上段翼7a
と、主にガラス素地の引き伸ばしを行なう中段翼7b
と、主にスタ−ラ−からのガラス素地の下降流(C)を
生じる下段翼 7cからなる。攪拌翼は均質化の点から
は大きいほうが望ましいが、溶解用抵抗発熱体4
(4’)上のガラス素地が適度な熱履歴を経るために
は、溶解用抵抗発熱体4(4’)付近の流れが弱いこと
が望ましく、攪拌翼の両端間の長さをd、炉内の横方向
の幅をDとしたとき、0.3<d/D<0.5であるの
が好ましい。
【0023】スタ−ラ−7の位置は、泡、未溶解物をガ
ラス素地中に巻き込まないために、溶解用抵抗発熱体4
(4’)に近づき過ぎないのがよく、上段翼7aと溶解
用抵抗発熱体4(4’)との距離Lはd/2以上とする
のが好ましい。
【0024】スタ−ラ−の回転数は、スタ−ラ−の位
置、形状、大きさによるが、スタ−ラ−の中段翼7bの
中心の位置が、ガラス溶解用抵抗発熱体と炉底部との中
間点にある場合、毎分5〜20回転が適当であった。こ
れより高い回転数では、泡、未溶解物を巻き込むばかり
でなく、炉上部のバッチ層が不安定になる場合がある。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のガラス素地
均質化方法によれば、泡、未溶解物を巻き込むことな
く、スタ−ラ−により生じる強制流がガラス素地の混合
効果を高め、著しく均質性のよい高品質なガラス素地を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施に好適なガラス溶融炉の一
例を示す断面図である。
【図2】図2は図1−線に沿う断面図である。
【図3】図3はスタ−ラ−と発熱体との位置関係を示す
水平断面図である。
【図4】図4はスタ−ラ−と発熱体との位置関係を示す
水平断面図である。
【図5】図5はスタ−ラ−と発熱体との位置関係を示す
水平断面図である。
【図6】図6は発熱体より下部の炉の水平断面形状を示
す、図2−線に沿う水平断面図である。
【符号の説明】
1 原料投入口 2 炉本体 3 バッチ層 4 溶解用抵抗発熱体 5 開口 6 出口 7 スタ−ラ−
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真鍋 征一郎 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 伊中 禎之 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 砂田 貴 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11 号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 田中 弘之 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11 号 日本板硝子株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 5/00 - 5/44

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最上部に原料投入部を有し、最下部に
    ガラス素地出口を備え、ガラス素地に浸漬するレベル
    に、少なくとも一つの開口を有し炉の水平断面のほぼ全
    領域をおおう板状のガラス素地溶解用抵抗発熱体を設け
    た竪型ガラス溶融炉において、炉上部よりバッチ層、前
    記板状発熱体を通して攪拌用スタ−ラ−を挿入し、板状
    発熱体より下部の領域において板状発熱体を通過したガ
    ラス素地を強制攪拌することにより均質化することを特
    徴とするガラス素地均質化方法。
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