JP3785810B2 - 溶融ガラスの減圧脱泡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に供給される溶融ガラスから気泡を除去するための溶融ガラスの減圧脱泡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、成形されたガラス製品の品質を向上させるために、図３に示すように、溶融炉で溶融した溶融ガラスを成形装置で成形する前に溶融ガラス内に発生した気泡を除去する減圧脱泡装置が提案されている。
図３に示す減圧脱泡装置１１０は、溶解槽１２０内の溶融ガラスＧを減圧脱泡処理して、次の処理槽に連続的に供給するプロセスに用いられるものであって、減圧脱泡する際には、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング１１２内に設けられ、減圧ハウジング１１２と共に減圧される減圧脱泡槽１１４と、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた上昇管１１６および下降管１１８が配置されており、上昇管１１６の下端は、溶解槽１２０に連通する上流案内ピット１２２の溶融ガラスＧ内に浸漬されており、下降管１１８の下端は、同様に、次の処理槽（図示せず）に連通する下流案内ピット１２４の溶融ガラスＧ内に浸漬されている。
【０００３】
そして、減圧脱泡槽１１４は、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング１１２内におおむね水平に設けられ、減圧ハウジング１１２と共に減圧脱泡槽１１４の内部が１／３〜１／２０気圧に減圧されているので、上流案内ピット１２２内の脱泡処理前の溶融ガラスＧは、上昇管１１６によって吸引上昇されて減圧脱泡槽１１４に導入され、減圧脱泡槽１１４内で減圧脱泡処理が行われた後、下降管１１８によって下降させて下流案内ピット１２４に導出される。
減圧脱泡槽１１４の上部には、減圧ハウジング１１２を図示しない真空ポンプ等によって吸引口１１２ｃから真空吸引することによって、減圧脱泡槽１１４内を所定の圧力に減圧して維持するために、減圧ハウジング１１２と連通する吸引孔１１４ａ、１１４ｂが設けられている。
【０００４】
減圧ハウジング１１２は、金属製、例えばステンレス製または耐熱鋼製のケーシングであり、外部から真空ポンプ（図示せず）等によって真空吸引されて内部が減圧され、内部に設けられた減圧脱泡槽１１４内を所定の圧力、例えば１／２０〜１／３気圧に減圧して維持する。
この減圧ハウジング１１２内の減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の周囲には、これらを断熱被覆する耐火物製レンガなどの断熱材１３０が配設されている。
【０００５】
従来技術の減圧脱泡装置１１０においては、高温、例えば１２００〜１４００℃の温度の溶融ガラスＧを処理するように構成されているので、本出願人の出願に係る特開平２−２２１１２９号公報に開示されているように、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などのように溶融ガラスＧと直接接触する溶融ガラスの流路は、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属製円管で構成されている。
【０００６】
ここで、これら減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などの溶融ガラスの流路を白金または白金合金などの貴金属製円管で構成するのは、これら貴金属は溶融ガラスとの高温反応性が低く、高温の溶融ガラスＧと接触する際に高温の溶融ガラスＧと反応して溶出する可能性が極めて低いので、溶融ガラスＧに不純物を混入させる心配がなく、かつ、高温での強度がある程度確保できるからである。
【０００７】
ところで、減圧脱泡槽１１４を貴金属製円管で構成する場合には、白金などの貴金属は非常に高価なので、管の肉厚を厚くすることは直ちにコストを大幅に上昇させることになり、コストおよび強度の両方の点から円管の直径には限界があり、円管の直径をあまり大きくすることはできず、そのために、減圧脱泡槽１１４で脱泡処理できる溶融ガラスＧの流量にも限界が生じ、大流量の減圧脱泡装置を構築できないという問題があった。
【０００８】
また、溶融ガラスＧは、粉体の原料を溶解反応させることによって得られるので、溶解する際には、溶解槽１２０の温度は高い方が好ましく、また、減圧脱泡する際にも、高温では溶融ガラスＧの粘度が低くなるので、温度は高い方が好ましい。しかしながら、高温強度の点などから減圧脱泡槽１１４などに貴金属合金を用いる必要がある一方で、貴金属は高価なものであり、コストの点から円管の肉厚をあまり厚くすることはできず、白金などの貴金属を用いたとしても高温になるにしたがって強度が低下することは避けられないので、減圧脱泡装置１１０の入口での溶融ガラスＧの温度は、前述した所定温度（１２００〜１４００℃）に制限されていた。
【０００９】
従って高温溶融ガラスの管路を白金で構成すると、厚みが薄い白金が損耗していずれは穴があくことを設計段階から考慮しておかねばならず、ガラス製品の生産を一時中止して、白金の修理や更新を短時間で行える設備としておかねばならない。公知の減圧脱泡装置の白金製管路（減圧槽・上昇管・下降管）は一体化されたものであるから、管路を修理や更新をする場合には、減圧条件を解除して減圧槽・上昇管・下降管の内部のガラスをすべて払い出し、その後に減圧脱泡装置全体を常温まで下げ、しかる後白金の修理や更新をする必要があった。この際に溶融ガラスと縁を切る位置としては、上昇管・下降管の下端が妥当であり、特に、上昇管・下降管を修復する際には下方の高温ガラス溜りから管を引き離すために減圧脱泡装置全体を少なくとも１メートル程度は吊り上げる構造としておく必要があった。しかし大型で重量が非常に重く、かつ運転中は高温減圧条件下に置かれる頑丈な構造の減圧脱泡装置１１０全体を上下動することは、非常に困難で危険を伴う作業であった。
【００１０】
このように、高温反応性の低い白金や白金ロジウムは高価であるため、装置の大型化がコストの面から困難であり、たとえ大型化しても円管の肉厚は十分に厚くできず、そのため熱に対する強度が保てないため、温度を高くできず、溶融ガラスの粘性を小さくして脱泡効果を十分に発揮することが難しく、また、肉厚は十分に厚くできないため、作業の困難な修理や更新を考慮する必要があり、装置の大型化および大流量化は実用上困難である。
【００１１】
そこで、コスト低減の点から、図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０の減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の管路を高価な白金等の貴金属に替えて安価な炉材で構成することによって、装置の大型化、脱泡処理量の増大を図ることが考えられる。
【００１２】
しかし、補修や更新を頻繁に行う必要がないように耐蝕性の強い安価な炉材を選択し、その炉材のレンガを組んで形成する管路の構造を長寿命化のために対策を講じたとしても、管路内表面の溶融ガラスと接触する部分は、溶融ガラスによる浸蝕を防ぐことができず、減圧脱泡装置の使用開始より、数カ月で管路内面は部分的に大きく浸蝕されるという問題が生じる。
また、管路は金属製の減圧ハウジングで覆われているため、管路内表面の浸蝕状況を知ることはできず、このような場合、放置して浸蝕を許すと、管路に穴があき、溶融ガラスが管路外へ滲み出し、さらには減圧脱泡装置全体を破損してしまう恐れがある。また、管路に穴が開くと、高熱遮断のため管路周りに配置されている断熱材と接触することになり、断熱材の成分が溶融ガラスに不純物として溶出し、製品としてのガラスの品質の劣化を招くほか、余分な泡を発生させ、減圧脱泡効果自体も低下させる問題点が生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解消して、ガラスの品質の劣化や減圧脱泡装置自体の破損の未然防止のために、減圧脱泡装置内の上昇管、減圧脱泡槽および下降管で構成される管路内表面の炉材の浸蝕の程度を知って、炉材浸蝕による装置寿命を推定でき、管路の補修や更新の必要性を判断することができ、大流量の溶融ガラスを処理できる大型の実用的な減圧脱泡装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、
溶融ガラスの減圧脱泡を行う前記減圧ハウジング内で複数のレンガを組み合わせて構成される減圧脱泡槽と、
この減圧脱泡槽に前記減圧ハウジング内で連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを吸引上昇させて前記減圧脱泡槽に導入する、複数のレンガを組み合わせて構成される上昇管と、
前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から下降させて導出する、複数のレンガを組み合わせて構成される下降管とを具備し、
前記減圧脱泡槽、前記上昇管および前記下降管を構成する管路のうち、少なくとも溶融ガラスと直接接触する管路内表面がクロム系耐火物を除く耐火物製レンガで組み上げたレンガ層からなり、このレンガ層の内部にクロム系耐火物製レンガを埋設したことを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置を提供するものである。
【００１５】
その際、前記クロム系耐火物製レンガは、酸化クロムを主成分とする緻密質クロム系耐火物製レンガであり、前記クロム系耐火物製レンガは、前記減圧脱泡槽と前記上昇管との接続部および前記減圧脱泡槽と前記下降管との接続部の少なくとも一方で、前記管路の屈曲部内側の前記レンガ層内部に埋設することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例の断面模式図を示す。減圧脱泡装置１０は、略門型のステンレス製減圧ハウジング１２と、減圧ハウジング１２内に水平に収納配置された減圧脱泡槽１４と、減圧ハウジング１２内に垂直に収納配置され、減圧脱泡槽１４の左右両端部にそれぞれ、各上端部が取り付けられる上昇管１６および下降管１８とから構成される。
減圧脱泡装置１０は、溶解槽２０内の溶融ガラスＧを減圧脱泡処理して、図示しない次の処理槽、例えば、フロートバスなどの板材の成形処理槽や瓶などの成形作業槽などに連続的に供給するプロセスに用いられるものである。
【００１８】
減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４を減圧する際の気密性を確保するためのケーシング（圧力容器）として機能するものであり、本実施例では、ほぼ門型に形成されて、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の全体を包み込むように構成され、さらに減圧ハウジング１２内部で、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の外側の領域に、溶融ガラスＧの高熱を遮断し、なおかつ減圧脱泡槽１４内の真空吸引の支障とならない通気性のある耐火物製レンガからなる断熱材３０を含んでいる。なお、この減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４に必要とされる気密性および強度を有するものであれば、その材質、構造は特に限定されるものではないが、金属製、特にステンレス製または耐熱鋼製とすることが好ましい。
また、減圧ハウジング１２には、右上部に真空吸引して内部を減圧する吸引口１２ｃが設けられており、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて減圧ハウジング１２の内部が減圧され、そのほぼ中央部に配置された減圧脱泡槽１４内を所定の圧力、例えば、１／２０〜１／３気圧に減圧して維持するように構成されている。
【００１９】
減圧ハウジング１２のほぼ中央部には、減圧脱泡槽１４がおおむね水平に配置されている。この減圧脱泡槽１４の流路の断面は、従来技術と同様に、円形でもよいが、大流量の溶融ガラスＧの減圧脱泡処理を行うには長方形が好ましい。また、減圧脱泡槽１４を構成する電鋳耐火物製レンガまたは緻密質な焼成耐火物製レンガを製造する面からも長方形の方が好ましい。
減圧脱泡槽１４の上部には、減圧ハウジング１２を図示しない真空ポンプ等によって吸引口１２ｃから真空吸引することによって、減圧脱泡槽１４内を所定の圧力（１／２０〜１／３気圧）に減圧して維持するために、減圧ハウジング１２と連通する吸引孔１４ａ、１４ｂが設けられている。また、減圧脱泡槽１４内には、溶融ガラスＧ中の気泡が浮上し、堰止められて破泡するようにバリヤ３６ａとバリヤ３６ｂが設けられている。
【００２０】
また、減圧脱泡槽１４の左端部には上昇管１６の上端部が、減圧脱泡槽１４の右端部には下降管１８の上端部がそれぞれ下方に向かって垂直に接続されている。そして、上昇管１６および下降管１８の下端部は門型に形成された減圧ハウジング１２の脚部の下端と面一になるように構成され、下部受けレンガ３２を介して溶融ガラスＧで充たされた上流側ピット２２および下流側ピット２４の天井部分で支持される。
このため、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８を減圧ハウジング１２によって常時吊架して支持する必要がない。
【００２１】
これに対して、従来は、図３に示す減圧脱泡装置１１０のように、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４に浸漬していたため、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８を減圧ハウジング１１２によって常時吊架して支持する必要があるし、補修や更新をする際に上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４から１メートルも吊り上げて抜き出す危険な作業をしなければならず、装置も大型化する為、実用上問題があったが、図１に示す減圧脱泡装置１０のように、下部受けレンガ３２を介して上流案内ピット２２および下流案内ピット２４上に載置することで、下部受けレンガ３２から上昇管１６および下降管１８の下端を少し持ち上げて切り離すことができるので、１メートルも吊り上げる危険な作業を行う必要はなくなり、容易に上昇管１６、下降管１８および減圧脱泡槽１４を上流案内ピット２２および下流案内ピット２４から下ろすことができる。
【００２２】
また、上昇管１６、減圧脱泡槽１４および下降管１８の管路壁断面は、緻密質耐火物製レンガで組み上げられ、溶融ガラスＧと直接接触する管路の内壁面を構成する内表面レンガ層と、この内表面レンガ層の背後に所定間隔、例えば２０〜５０ｍｍ離間させて、耐火物製レンガで組み上げられ、内表面レンガ層をバックアップするバックアップレンガ層と、レンガ層間にラミング材が充填されたラミング材層とから構成される多層断面構造を有するのが好ましい。
【００２３】
本発明において減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の一連の管路の少なくとも溶融ガラスＧと直接接触する管路を構成するのに用いられる耐火物製レンガは、クロム系耐火物を除く、すなわち酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）などを含有しない緻密質耐火物製レンガである。かかるレンガとしては、少なくとも溶融ガラスＧと直接接触する管路を構成する内表面レンガ層として組み上げることができるように、管路の形状に合わせて、所定の形状に成形されたレンガであり、緻密度が高く、溶融ガラスＧに溶出しても品質を劣化、例えば、着色や異質化など生じさせることがなく、好ましくは、溶融ガラスＧとの反応性が小さく、溶融ガラスＧに浸蝕されにくい、緻密質耐火物性レンガであればどのようなものでもよい。このような緻密質耐火物製レンガを成形するのに用いる緻密質耐火物としては、例えば、電鋳耐火物および緻密質焼成耐火物を挙げることができる。
【００２４】
ここで電鋳耐火物としては稠密な電鋳耐火物であればどのようなものでもよく、上昇管、減圧脱泡槽および下降管の真空を保つことのできる、稠密な電鋳耐火物であればよい。このような電鋳耐火物としては、例えば、ジルコニア系電鋳耐火物、アルミナ系電鋳耐火物、アルミナ−ジルコニア−シリカ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系電鋳耐火物などを挙げることができる。
一方、緻密質焼成耐火物としては、高耐蝕性焼成耐火物であればどのようなものでもよいが、例えば、緻密なデンスジルコンなどの緻密質ジルコニア−シリカ系焼成耐火物、デンスアルミナなどの緻密質アルミナ系焼成耐火物や、緻密質アルミナ−ジルコニア−シリカ系焼成耐火物を挙げることができる。
このような緻密質耐火物製レンガで組んだレンガ層を管路内表面に設けることで、管路内表面の溶融ガラスＧの浸蝕をある程度遅らせることができる。
【００２５】
また、ラミング材層に充填するラミング材とは、耐火性骨材と硬化材等を混合した粉体の耐火物材に少量の水を添加して混練に充填した後、加熱によってセラミックボンドができ、強度を出すものを言う。このようなラミング材としては、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）系ラミング材、ジルコニア−シリカ（ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系ラミング材、およびアルミナ−ジルコニア−シリカ（ＡＺＳ；Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系ラミング材が挙げられ、好適な具体例としてはアルミナ系ではＣＭＰ−ＡＨ、ジルコニア−シリカ系ではＺＲ−２０００、およびアルミナ−ジルコニア−シリカ系ではＺＭ−２５００（いずれも旭硝子（株）製）が例示される。また、このようなラミング材としては、この他特公昭５７−２６６６号公報に開示された、（モノまたはジ）アルミン酸カルシウムまたはシリコアルミン酸カルシウムを主成分として含む製鉄アルミナ質スラグ、（モノまたはジ）アルミン酸カルシウム型アルミナ質セメント、シリコアルミナ質セメントおよび高温焼成マグネシアなどのアルカリ土類無機物質と、シリカ、酸化クロムおよびアルミナなどの超微粉末と、不活性充填剤とからなり、従来よりカルシウム含有量および混練水量が少なく、高強度で耐熱性および耐浸蝕性に優れた新規なセメントも例示される。このようなラミング材のうち、従来のアルミナセメントの替わりに、微量の活性超微粉末をベースとした結合材が用いられるラムクリートと呼ばれるキャスタブル炉材が好ましい。さらに、特に有効なラミング材としては、ローセメントタイプラミング材と呼ばれるものを挙げることができ、超微粉末をベースとし、３〜６％の少量の水量添加とバイブレータ施工によって非常に緻密な充填がなされ、耐蝕性および耐熱性に優れた物性を得ることができる。好適な具体例としては、ホワイトラム（旭硝子（株）製）が例示される。
【００２６】
このように管路の構造を、レンガ層間にラミング材が充填されたラミング材層とレンガ層とから構成することで、溶融ガラスＧが直接接触する管路内表面のレンガ層が完全に浸蝕された場合でも、上述の使用されているラミング材は高耐蝕性を有するため、溶融ガラスＧに不純物として溶出することは少ないのである。
【００２７】
また、減圧ハウジング１２内部で、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の一連の閉管路の外側に、溶融ガラスＧの高温を断熱する断熱材３０を設けているが、減圧脱泡槽１４の真空吸引の支障とならない通気性を有する断熱材によって構成される。
【００２８】
下部受けレンガ３２は、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流案内ピット２２および下流案内ピット２４と接続する為に用いられるばかりでなく、上流案内ピット２２および下流案内ピット２４に載置して、上昇管１６、下降管１８、および減圧ハウジング１２を支持し、管路の荷重を支えるために設けられた耐火物製レンガで、好ましくは上述の上昇管１６、減圧脱泡槽１４、および下降管１８に使用される緻密質耐火物製レンガがよい。
また、減圧ハウジング１２と下部受けレンガ３２の下端部の接触部にシール材３８が充填され、エアシールされている。減圧ハウジング１２を下部受けレンガ３２が支持する場合、接触部にわずかな隙間が生じ、減圧ハウジング１２内に空気が流入し、減圧されないのを防ぐためである。シール材３８は特に限定されるものでなく、上述のモルタルやキャスタブル材で高温耐熱性があり、エアシールされるものであればよい。例として、エアセットモルタル、タイトシールおよびアサヒハイボンド（いずれも旭硝子（株）製）が例示される。
【００２９】
さらに、減圧ハウジング１２の下端部には、水管３４が設けられている。減圧脱泡装置１０の作動中、減圧ハウジング１２下端の温度が必要以上に高温化され、減圧ハウジング１２の金属製材料が強度の面から維持ができなくなることから、水冷し、減圧ハウジング１２の温度を適度に維持している。
【００３０】
さらに、減圧脱泡槽１４と連通している上昇管１６および下降管１８との接続部であって、溶融ガラスＧが管路に沿って９０°流れを変える管路の屈曲部内側のレンガ層の内部に緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が埋設されている。緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設するのは、後述するように、本発明の目的である、管路内表面の炉材の浸蝕の程度を知って、装置自体の寿命を推定し、管路の補修や更新の必要性を容易に判断できるようにするためである。
この緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２は、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を主成分（例えば、含有率５０％以上、好ましくは含有率６０〜９５％）とした稠密構造で耐蝕性のある焼成レンガで、一般に電鋳耐火物製レンガや緻密質焼成耐火物製レンガと比較して数倍、例えば約４倍の耐蝕性を有し、またその主成分である酸化クロムが溶融ガラスに一定量溶出すると、ガラスが着色し、視認することが可能となる。また、微量の場合には、ガラスの成分分析を行なうことにより、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）の溶出を確認することが可能である。
緻密質クロム系耐火物製レンガは、具体的にＣＯＲＨＡＲＴ社製のＺＩＲＣＨＲＯＭ６０やＺＩＲＣＨＲＯＭ９５（いずれも商品名）、また、ＶＧＴ−ＤＹＫＯ社製のＣＲ９５ＷＢやＣＲ８０ＡＡ（いずれも商品名）が例示される。
なお、緻密質クロム系耐火物製レンガの替わりに、酸化クロムを含んだ一般的な焼成レンガやキャスタブル材を用いた場合、耐蝕性が緻密質クロム系耐火物製レンガに比べ劣るため、キャスタブル材のみが選択的に浸蝕され、管路を構成する耐火物製レンガが浸蝕される前に、管路内面の浸蝕状況を正確に推定することができない。
上述した例では、クロム系耐火物製レンガとして緻密質クロム系耐火物製レンガを用いているが、本発明ではこれに限定されず、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を主成分とし、溶融ガラスＧに主成分の酸化クロムが溶出することで、溶融ガラスＧを着色することができるものであればどのようなものでもよい。例えば、いわゆるクロムレンガやクロムマグネシアレンガでもよいし、好ましくは高耐蝕性のクロム系耐火物製レンガでもよい。
【００３１】
図１に示す減圧脱法装置１０において、溶融ガラスＧは、減圧脱泡処理中、鉛直に立設された上昇管１６から水平に配置された減圧脱泡槽１４へ流入するため、その流れの方向を９０°変え、減圧脱泡槽１４を通過中に脱泡された後、水平に配置された減圧脱泡槽１４から鉛直に立設された下降管１８に排出されるため、その流れの方向を９０°変える。一般に流体の流れの方向が変化する場合の流れの内側は、流速が速く、溶融ガラスＧも高温であるため、耐蝕性の高い電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガを使用したとしても他の部分に比べてレンガの浸蝕が速く、例えば数カ月で大部分のレンガが削られてしまう。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように、管路を形成するレンガ層の内表面の浸蝕が小さく、埋設した緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が溶融ガラスＧと接触しないか、また接触してもその接触面が小さい場合は、酸化クロムの溶出量は微量のため、溶融ガラスＧの着色は目視では確認できないが、ガラスの成分分析により確認でき、その部分の浸蝕が緻密質クロム系耐火物の表面まで至ったかどうかを知ることができる。また、図２（Ｂ）のように、浸蝕が進み、緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が溶融ガラスＧと接触する面が大きくなると、酸化クロムの溶出量は多くなり、溶融ガラスＧの緑色化の程度も強くなり、緑色を視認できるようになる。なお、図２（Ａ）および（Ｂ）に示す点線は、浸蝕される前のレンガの輪郭を示す。
つまり、浸蝕の程度に応じて溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量が変化するため、管路内部の浸蝕の程度を容易に知ることができ、装置自体の寿命を推定することができるのである。
【００３３】
ところで、本実施例のように寿命推定の指標として緻密質クロム系耐火物製レンガを用いる場合には、緻密質クロム系耐火物製レンガは、内表面レンガ層を構成する電鋳耐火物製レンガや緻密質焼成耐火物製レンガなどの緻密質耐火物製レンガと比較して耐蝕性が高いことから、内表面レンガ層の緻密質耐火物製レンガの浸蝕が進み、緻密質クロム系耐火物製レンガが設置されたところまで浸蝕が来ると、浸蝕速度は、非常に遅くなるので、直ちに発生する系としてのトラブルを防止でき、減圧脱泡装置１０の寿命をさらに延ばすことができる。すなわち、この場合には、緻密質クロム系耐火物製レンガからその主成分である酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）が溶融ガラスＧに溶出して、溶融ガラスＧ、ひいてはガラス製品に着色が起こることになるが、はじめはその溶出量も少ないので、溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量も少なく、溶融ガラスＧ、従ってガラス製品の着色が視認できず、製品への影響もほとんどないといえる。このため、溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量が製品に対する許容量、すなわち製品の着色が無視できず視認される量、例えば１０ｐｐｍを超えるまでは、溶融ガラスＧの減圧脱泡を続行でき、製品の生産を続行することができる。
【００３４】
本実施例では、上昇管１６および下降管１８の減圧脱泡槽１４の接続部であって、溶融ガラスＧが９０°流れを変える管路屈曲部内側のレンガ層の内部に緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２を埋設しているが、発明はこれに限定されず、溶融ガラスＧによって最も浸蝕されると予想される管路の部分であればどこに埋設してもよく、管路の形状に応じて適宜選択すればよい。また、緻密質クロム系耐火物製レンガは、少なくとも最も浸蝕の可能性の高い管路部分に埋設されていればよく、管路の形状に応じて、その埋設位置および埋設量は適宜選択すればよい。
【００３５】
また、減圧脱泡装置１０の運転立ち上げのためには、減圧によって溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１４に導入するのに、上流案内ピット２２のみならず下流案内ピット２４にも溶融ガラスＧがなければならないので、上流案内ピット２２から下流案内ピット２４に溶融ガラスＧを流すためのバイパス（図示せず）を設けておくのが好ましい。
【００３６】
なお、図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０では、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４に浸漬していた為、装置全体を 1メートルも持ち上げて、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４から抜き出す困難な作業をする必要が有ったが、本実施例の減圧脱泡装置１０では、上昇管１６および下降管１８の補修の場合も、下部受けレンガ３２から上昇管１６および下降管１８を上流案内ピット２２および下流案内ピット２４から容易に下ろすことができるようになり、装置全体を 1メートルも持ち上げる必要がない。
減圧脱泡装置１０は図１に示す切断線Ａ−Ａ’を含む水平面から、減圧脱泡槽１４と上昇管１６および下降管１８とが減圧ハウジング１２とともに上下に分離できる為、管路内部特に浸蝕の激しい管路屈曲部の内側のレンガ層の補修が容易にできる。
【００３７】
本実施例は、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流および下流案内ピット２２および２４の天井に下部受けレンガ３２を介して載置する構成として、減圧脱泡装置１０の補修や更新を容易なものとしているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、減圧脱泡装置の溶融ガラスと直接接触する管路部分において溶融ガラスによって最も浸蝕されると思われる部分を構成している耐火物製レンガの内側に、自身の溶出によってガラス製品を着色する耐火物製レンガ、例えばクロム系耐火物製レンガを埋設するものであれば、上昇管１６および下降管１８と、上流および下流案内ピット２２および２４との各々の接続部分の構成および接続方法はどのようなものであってもよく、例えば図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０におけるように、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流および下流案内ピット２２および２４に浸漬する構成をとってもよい。
【００３８】
本発明に係る溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例である減圧脱泡装置１０は、基本的に以上のように構成されるが、以下にその作用について説明する。
【００３９】
まず、減圧脱泡装置１０の運転を開始するに先立って、溶解槽２０内の溶融ガラスＧを図示しないバイパスを開放して上流案内ピット２２から下流案内ピット２４内に導入する。溶融ガラスＧの液面が所定のレベルに達すると、図示しない真空ポンプを作動して、減圧ハウジング１２内を吸引口１２ｃから真空引きして、従って減圧脱泡槽１４内を吸引口１４ａおよび１４ｂから真空引きして、減圧脱泡槽１４内を１／２０〜１／３気圧に減圧する。
その結果、溶融ガラスＧが上昇管１６および下降管１８内を上昇し、減圧脱泡槽１４内に導入され、溶解槽２４と減圧脱泡槽１４との溶融ガラスＧのレベル差が所定値となるまで吸引する。減圧脱泡槽１４内に所定の深さまで満たされ、真空引きされた上部空間１４ｓが形成される。この後に、バイパスが閉止される。
【００４０】
この後、溶融ガラスＧは、溶解槽２０から上流案内ピット２２を経由し、上昇管１６内を上昇して、減圧脱泡槽１４内に導入される。そして溶融ガラスＧは、減圧脱泡槽１４内を流下する間に、所定の減圧条件下で脱泡処理される。すなわち、所定の減圧条件下の減圧脱泡槽１４内において、溶融ガラスＧ中の気泡は、溶融ガラスＧ中を浮上し、バリヤ３６ａおよび３６ｂに堰止められて破泡し、また、上部空間１４ｓまで浮上して、破泡する。こうして、溶融ガラスＧ中から気泡が除去される。
このようにして、脱泡処理された溶融ガラスＧは、減圧脱泡槽１４内から下降管１８に導出され、下降管１８内を下降して下流案内ピット２４内に導入され、下流案内ピット２４から、図示しない次の処理槽（例えば成形処理槽）に導出される。
【００４１】
溶融ガラスＧの減圧脱泡処理を定常状態で続けると、溶融ガラスＧの溶融温度は１２００〜１４００℃と高温である為、管路を形成するレンガが耐蝕性に優れた電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガであっても溶融ガラスＧによる浸蝕が生じる。とくに溶融ガラスＧが９０°流れの方向を変える管路屈曲部の内側では、溶融ガラスＧの流速が速くなり、浸蝕速度は管路内表面の他の部分に比べて大きく、管路屈曲部分が他の部分より先に浸蝕される。そのため、本実施例においては、溶融ガラスＧが流れを変える管路屈曲部の内側のレンガ層に緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設して、その浸蝕の程度を溶融ガラス、従ってガラス製品中の酸化クロムの含有量や着色によって判断し、管路の寿命を推定し、補修や更新の時期の判断の基準としているのである。
【００４２】
ところで、浸蝕の初期段階では、浸蝕が小さく、緻密質クロム系耐火物製レンガが溶融ガラスＧと接触しないが、浸蝕が進み、図２（Ａ）のように溶融ガラスＧと接触するようになっても、その接触面は小さく、緻密質クロム系耐火物の主成分である酸化クロムの溶出量は少ないため、最終製品となったガラスの酸化クロムによる緑色の着色を視認することはなく、またガラスの品質も劣化することが無いため、実用上問題がない。
しかし、電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガの浸蝕が進み、図２（Ｂ）のように緻密質クロム系耐火物製レンガが溶融ガラスＧと接触する面も広くなると、酸化クロムの溶出量は多くなるため、徐々に酸化クロムによるガラスの緑色の着色濃度が高くなり、視認できるようになる。ガラスの成分分析により、酸化クロムが所定許容量、例えば１０ｐｐｍの含有量を超えると、緑色が視認され、製品としての品質も劣化し、許容されなくなる。その場合、減圧脱泡装置１０の管路内表面の浸蝕が進んだものと判断し、減圧脱泡処理を中断し、減圧条件を解除して減圧脱泡槽１４、上昇管１６、および下降管１８の内部のガラスをすべて払い出し、その後に減圧装置全体を常温まで下げた後、補修や更新を行う。
こうして、本発明においては、溶融ガラスＧの管路外へのしみ出しや溶融ガラスＧへの不純物の混入による減圧脱泡効率の低下やガラス製品の品質劣化などや、さらには減圧脱泡装置１０の管路の溶融ガラスＧの浸蝕による損壊などの危険を防止することができる。
【００４３】
以上、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、減圧脱泡装置の管路内の溶融ガラスの流れの方向が変わる管路屈曲部内側のレンガ層内に緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設し、浸蝕とともに溶出するそのレンガの主成分である酸化クロムの含有量を調べ、また含有量に依存する着色の程度を知って、上昇管、減圧脱泡槽および下降管を構成する耐火物製レンガのレンガ層の浸蝕の程度を知り、管路の寿命を判断をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例の断面模式図である。
【図２】 （Ａ）および（Ｂ）は、溶融ガラスによる浸蝕の程度が異なる本発明に係る減圧脱泡装置の管路内部の様子を示した断面模式図である。
【図３】 従来の溶融ガラスの減圧脱泡装置の断面模式図である。
【符号の説明】
１０、１１０、 減圧脱泡装置
１２、１１２ 減圧ハウジング
１２ｃ、１１２ｃ 吸引口
１４、１１４ 減圧脱泡槽
１４ａ，１４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ 吸引口
１４ｓ 上部空間
１６、１１６ 上昇管
１８、１１８ 下降管
２０、１２０ 溶解槽
２２、１２２ 上流案内ピット
２４、１２４ 下流案内ピット
３０、１３０ 断熱材
３２ 下部受けレンガ
３４ 水管
３６ａ、３６ｂ バリア
３８ シール材
４０、４２ 緻密質クロム系耐火物製レンガ
Ｇ 溶融ガラス
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に供給される溶融ガラスから気泡を除去するための溶融ガラスの減圧脱泡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、成形されたガラス製品の品質を向上させるために、図３に示すように、溶融炉で溶融した溶融ガラスを成形装置で成形する前に溶融ガラス内に発生した気泡を除去する減圧脱泡装置が提案されている。
図３に示す減圧脱泡装置１１０は、溶解槽１２０内の溶融ガラスＧを減圧脱泡処理して、次の処理槽に連続的に供給するプロセスに用いられるものであって、減圧脱泡する際には、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング１１２内に設けられ、減圧ハウジング１１２と共に減圧される減圧脱泡槽１１４と、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた上昇管１１６および下降管１１８が配置されており、上昇管１１６の下端は、溶解槽１２０に連通する上流案内ピット１２２の溶融ガラスＧ内に浸漬されており、下降管１１８の下端は、同様に、次の処理槽（図示せず）に連通する下流案内ピット１２４の溶融ガラスＧ内に浸漬されている。
【０００３】
そして、減圧脱泡槽１１４は、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング１１２内におおむね水平に設けられ、減圧ハウジング１１２と共に減圧脱泡槽１１４の内部が１／３〜１／２０気圧に減圧されているので、上流案内ピット１２２内の脱泡処理前の溶融ガラスＧは、上昇管１１６によって吸引上昇されて減圧脱泡槽１１４に導入され、減圧脱泡槽１１４内で減圧脱泡処理が行われた後、下降管１１８によって下降させて下流案内ピット１２４に導出される。
減圧脱泡槽１１４の上部には、減圧ハウジング１１２を図示しない真空ポンプ等によって吸引口１１２ｃから真空吸引することによって、減圧脱泡槽１１４内を所定の圧力に減圧して維持するために、減圧ハウジング１１２と連通する吸引孔１１４ａ、１１４ｂが設けられている。
【０００４】
減圧ハウジング１１２は、金属製、例えばステンレス製または耐熱鋼製のケーシングであり、外部から真空ポンプ（図示せず）等によって真空吸引されて内部が減圧され、内部に設けられた減圧脱泡槽１１４内を所定の圧力、例えば１／２０〜１／３気圧に減圧して維持する。
この減圧ハウジング１１２内の減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の周囲には、これらを断熱被覆する耐火物製レンガなどの断熱材１３０が配設されている。
【０００５】
従来技術の減圧脱泡装置１１０においては、高温、例えば１２００〜１４００℃の温度の溶融ガラスＧを処理するように構成されているので、本出願人の出願に係る特開平２−２２１１２９号公報に開示されているように、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などのように溶融ガラスＧと直接接触する溶融ガラスの流路は、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属製円管で構成されている。
【０００６】
ここで、これら減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などの溶融ガラスの流路を白金または白金合金などの貴金属製円管で構成するのは、これら貴金属は溶融ガラスとの高温反応性が低く、高温の溶融ガラスＧと接触する際に高温の溶融ガラスＧと反応して溶出する可能性が極めて低いので、溶融ガラスＧに不純物を混入させる心配がなく、かつ、高温での強度がある程度確保できるからである。
【０００７】
ところで、減圧脱泡槽１１４を貴金属製円管で構成する場合には、白金などの貴金属は非常に高価なので、管の肉厚を厚くすることは直ちにコストを大幅に上昇させることになり、コストおよび強度の両方の点から円管の直径には限界があり、円管の直径をあまり大きくすることはできず、そのために、減圧脱泡槽１１４で脱泡処理できる溶融ガラスＧの流量にも限界が生じ、大流量の減圧脱泡装置を構築できないという問題があった。
【０００８】
また、溶融ガラスＧは、粉体の原料を溶解反応させることによって得られるので、溶解する際には、溶解槽１２０の温度は高い方が好ましく、また、減圧脱泡する際にも、高温では溶融ガラスＧの粘度が低くなるので、温度は高い方が好ましい。しかしながら、高温強度の点などから減圧脱泡槽１１４などに貴金属合金を用いる必要がある一方で、貴金属は高価なものであり、コストの点から円管の肉厚をあまり厚くすることはできず、白金などの貴金属を用いたとしても高温になるにしたがって強度が低下することは避けられないので、減圧脱泡装置１１０の入口での溶融ガラスＧの温度は、前述した所定温度（１２００〜１４００℃）に制限されていた。
【０００９】
従って高温溶融ガラスの管路を白金で構成すると、厚みが薄い白金が損耗していずれは穴があくことを設計段階から考慮しておかねばならず、ガラス製品の生産を一時中止して、白金の修理や更新を短時間で行える設備としておかねばならない。公知の減圧脱泡装置の白金製管路（減圧槽・上昇管・下降管）は一体化されたものであるから、管路を修理や更新をする場合には、減圧条件を解除して減圧槽・上昇管・下降管の内部のガラスをすべて払い出し、その後に減圧脱泡装置全体を常温まで下げ、しかる後白金の修理や更新をする必要があった。この際に溶融ガラスと縁を切る位置としては、上昇管・下降管の下端が妥当であり、特に、上昇管・下降管を修復する際には下方の高温ガラス溜りから管を引き離すために減圧脱泡装置全体を少なくとも１メートル程度は吊り上げる構造としておく必要があった。しかし大型で重量が非常に重く、かつ運転中は高温減圧条件下に置かれる頑丈な構造の減圧脱泡装置１１０全体を上下動することは、非常に困難で危険を伴う作業であった。
【００１０】
このように、高温反応性の低い白金や白金ロジウムは高価であるため、装置の大型化がコストの面から困難であり、たとえ大型化しても円管の肉厚は十分に厚くできず、そのため熱に対する強度が保てないため、温度を高くできず、溶融ガラスの粘性を小さくして脱泡効果を十分に発揮することが難しく、また、肉厚は十分に厚くできないため、作業の困難な修理や更新を考慮する必要があり、装置の大型化および大流量化は実用上困難である。
【００１１】
そこで、コスト低減の点から、図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０の減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の管路を高価な白金等の貴金属に替えて安価な炉材で構成することによって、装置の大型化、脱泡処理量の増大を図ることが考えられる。
【００１２】
しかし、補修や更新を頻繁に行う必要がないように耐蝕性の強い安価な炉材を選択し、その炉材のレンガを組んで形成する管路の構造を長寿命化のために対策を講じたとしても、管路内表面の溶融ガラスと接触する部分は、溶融ガラスによる浸蝕を防ぐことができず、減圧脱泡装置の使用開始より、数カ月で管路内面は部分的に大きく浸蝕されるという問題が生じる。
また、管路は金属製の減圧ハウジングで覆われているため、管路内表面の浸蝕状況を知ることはできず、このような場合、放置して浸蝕を許すと、管路に穴があき、溶融ガラスが管路外へ滲み出し、さらには減圧脱泡装置全体を破損してしまう恐れがある。また、管路に穴が開くと、高熱遮断のため管路周りに配置されている断熱材と接触することになり、断熱材の成分が溶融ガラスに不純物として溶出し、製品としてのガラスの品質の劣化を招くほか、余分な泡を発生させ、減圧脱泡効果自体も低下させる問題点が生じていた。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題点を解消して、ガラスの品質の劣化や減圧脱泡装置自体の破損の未然防止のために、減圧脱泡装置内の上昇管、減圧脱泡槽および下降管で構成される管路内表面の炉材の浸蝕の程度を知って、炉材浸蝕による装置寿命を推定でき、管路の補修や更新の必要性を判断することができ、大流量の溶融ガラスを処理できる大型の実用的な減圧脱泡装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、
溶融ガラスの減圧脱泡を行う前記減圧ハウジング内で複数のレンガを組み合わせて構成される減圧脱泡槽と、
この減圧脱泡槽に前記減圧ハウジング内で連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを吸引上昇させて前記減圧脱泡槽に導入する、複数のレンガを組み合わせて構成される上昇管と、
前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から下降させて導出する、複数のレンガを組み合わせて構成される下降管とを具備し、
前記減圧脱泡槽、前記上昇管および前記下降管を構成する管路のうち、少なくとも溶融ガラスと直接接触する管路内表面がクロム系耐火物を除く耐火物製レンガで組み上げたレンガ層からなり、このレンガ層の内部にクロム系耐火物製レンガを埋設したことを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置を提供するものである。
【００１５】
その際、前記クロム系耐火物製レンガは、酸化クロムを主成分とする緻密質クロム系耐火物製レンガであり、前記クロム系耐火物製レンガは、前記減圧脱泡槽と前記上昇管との接続部および前記減圧脱泡槽と前記下降管との接続部の少なくとも一方で、前記管路の屈曲部内側の前記レンガ層内部に埋設することが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例の断面模式図を示す。減圧脱泡装置１０は、略門型のステンレス製減圧ハウジング１２と、減圧ハウジング１２内に水平に収納配置された減圧脱泡槽１４と、減圧ハウジング１２内に垂直に収納配置され、減圧脱泡槽１４の左右両端部にそれぞれ、各上端部が取り付けられる上昇管１６および下降管１８とから構成される。
減圧脱泡装置１０は、溶解槽２０内の溶融ガラスＧを減圧脱泡処理して、図示しない次の処理槽、例えば、フロートバスなどの板材の成形処理槽や瓶などの成形作業槽などに連続的に供給するプロセスに用いられるものである。
【００１８】
減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４を減圧する際の気密性を確保するためのケーシング（圧力容器）として機能するものであり、本実施例では、ほぼ門型に形成されて、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の全体を包み込むように構成され、さらに減圧ハウジング１２内部で、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の外側の領域に、溶融ガラスＧの高熱を遮断し、なおかつ減圧脱泡槽１４内の真空吸引の支障とならない通気性のある耐火物製レンガからなる断熱材３０を含んでいる。なお、この減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４に必要とされる気密性および強度を有するものであれば、その材質、構造は特に限定されるものではないが、金属製、特にステンレス製または耐熱鋼製とすることが好ましい。
また、減圧ハウジング１２には、右上部に真空吸引して内部を減圧する吸引口１２ｃが設けられており、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて減圧ハウジング１２の内部が減圧され、そのほぼ中央部に配置された減圧脱泡槽１４内を所定の圧力、例えば、１／２０〜１／３気圧に減圧して維持するように構成されている。
【００１９】
減圧ハウジング１２のほぼ中央部には、減圧脱泡槽１４がおおむね水平に配置されている。この減圧脱泡槽１４の流路の断面は、従来技術と同様に、円形でもよいが、大流量の溶融ガラスＧの減圧脱泡処理を行うには長方形が好ましい。また、減圧脱泡槽１４を構成する電鋳耐火物製レンガまたは緻密質な焼成耐火物製レンガを製造する面からも長方形の方が好ましい。
減圧脱泡槽１４の上部には、減圧ハウジング１２を図示しない真空ポンプ等によって吸引口１２ｃから真空吸引することによって、減圧脱泡槽１４内を所定の圧力（１／２０〜１／３気圧）に減圧して維持するために、減圧ハウジング１２と連通する吸引孔１４ａ、１４ｂが設けられている。また、減圧脱泡槽１４内には、溶融ガラスＧ中の気泡が浮上し、堰止められて破泡するようにバリヤ３６ａとバリヤ３６ｂが設けられている。
【００２０】
また、減圧脱泡槽１４の左端部には上昇管１６の上端部が、減圧脱泡槽１４の右端部には下降管１８の上端部がそれぞれ下方に向かって垂直に接続されている。そして、上昇管１６および下降管１８の下端部は門型に形成された減圧ハウジング１２の脚部の下端と面一になるように構成され、下部受けレンガ３２を介して溶融ガラスＧで充たされた上流側ピット２２および下流側ピット２４の天井部分で支持される。
このため、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８を減圧ハウジング１２によって常時吊架して支持する必要がない。
【００２１】
これに対して、従来は、図３に示す減圧脱泡装置１１０のように、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４に浸漬していたため、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８を減圧ハウジング１１２によって常時吊架して支持する必要があるし、補修や更新をする際に上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４から１メートルも吊り上げて抜き出す危険な作業をしなければならず、装置も大型化する為、実用上問題があったが、図１に示す減圧脱泡装置１０のように、下部受けレンガ３２を介して上流案内ピット２２および下流案内ピット２４上に載置することで、下部受けレンガ３２から上昇管１６および下降管１８の下端を少し持ち上げて切り離すことができるので、１メートルも吊り上げる危険な作業を行う必要はなくなり、容易に上昇管１６、下降管１８および減圧脱泡槽１４を上流案内ピット２２および下流案内ピット２４から下ろすことができる。
【００２２】
また、上昇管１６、減圧脱泡槽１４および下降管１８の管路壁断面は、緻密質耐火物製レンガで組み上げられ、溶融ガラスＧと直接接触する管路の内壁面を構成する内表面レンガ層と、この内表面レンガ層の背後に所定間隔、例えば２０〜５０ｍｍ離間させて、耐火物製レンガで組み上げられ、内表面レンガ層をバックアップするバックアップレンガ層と、レンガ層間にラミング材が充填されたラミング材層とから構成される多層断面構造を有するのが好ましい。
【００２３】
本発明において減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の一連の管路の少なくとも溶融ガラスＧと直接接触する管路を構成するのに用いられる耐火物製レンガは、クロム系耐火物を除く、すなわち酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）などを含有しない緻密質耐火物製レンガである。かかるレンガとしては、少なくとも溶融ガラスＧと直接接触する管路を構成する内表面レンガ層として組み上げることができるように、管路の形状に合わせて、所定の形状に成形されたレンガであり、緻密度が高く、溶融ガラスＧに溶出しても品質を劣化、例えば、着色や異質化など生じさせることがなく、好ましくは、溶融ガラスＧとの反応性が小さく、溶融ガラスＧに浸蝕されにくい、緻密質耐火物性レンガであればどのようなものでもよい。このような緻密質耐火物製レンガを成形するのに用いる緻密質耐火物としては、例えば、電鋳耐火物および緻密質焼成耐火物を挙げることができる。
【００２４】
ここで電鋳耐火物としては稠密な電鋳耐火物であればどのようなものでもよく、上昇管、減圧脱泡槽および下降管の真空を保つことのできる、稠密な電鋳耐火物であればよい。このような電鋳耐火物としては、例えば、ジルコニア系電鋳耐火物、アルミナ系電鋳耐火物、アルミナ−ジルコニア−シリカ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系電鋳耐火物などを挙げることができる。
一方、緻密質焼成耐火物としては、高耐蝕性焼成耐火物であればどのようなものでもよいが、例えば、緻密なデンスジルコンなどの緻密質ジルコニア−シリカ系焼成耐火物、デンスアルミナなどの緻密質アルミナ系焼成耐火物や、緻密質アルミナ−ジルコニア−シリカ系焼成耐火物を挙げることができる。
このような緻密質耐火物製レンガで組んだレンガ層を管路内表面に設けることで、管路内表面の溶融ガラスＧの浸蝕をある程度遅らせることができる。
【００２５】
また、ラミング材層に充填するラミング材とは、耐火性骨材と硬化材等を混合した粉体の耐火物材に少量の水を添加して混練に充填した後、加熱によってセラミックボンドができ、強度を出すものを言う。このようなラミング材としては、例えばアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）系ラミング材、ジルコニア−シリカ（ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系ラミング材、およびアルミナ−ジルコニア−シリカ（ＡＺＳ；Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）系ラミング材が挙げられ、好適な具体例としてはアルミナ系ではＣＭＰ−ＡＨ、ジルコニア−シリカ系ではＺＲ−２０００、およびアルミナ−ジルコニア−シリカ系ではＺＭ−２５００（いずれも旭硝子（株）製）が例示される。また、このようなラミング材としては、この他特公昭５７−２６６６号公報に開示された、（モノまたはジ）アルミン酸カルシウムまたはシリコアルミン酸カルシウムを主成分として含む製鉄アルミナ質スラグ、（モノまたはジ）アルミン酸カルシウム型アルミナ質セメント、シリコアルミナ質セメントおよび高温焼成マグネシアなどのアルカリ土類無機物質と、シリカ、酸化クロムおよびアルミナなどの超微粉末と、不活性充填剤とからなり、従来よりカルシウム含有量および混練水量が少なく、高強度で耐熱性および耐浸蝕性に優れた新規なセメントも例示される。このようなラミング材のうち、従来のアルミナセメントの替わりに、微量の活性超微粉末をベースとした結合材が用いられるラムクリートと呼ばれるキャスタブル炉材が好ましい。さらに、特に有効なラミング材としては、ローセメントタイプラミング材と呼ばれるものを挙げることができ、超微粉末をベースとし、３〜６％の少量の水量添加とバイブレータ施工によって非常に緻密な充填がなされ、耐蝕性および耐熱性に優れた物性を得ることができる。好適な具体例としては、ホワイトラム（旭硝子（株）製）が例示される。
【００２６】
このように管路の構造を、レンガ層間にラミング材が充填されたラミング材層とレンガ層とから構成することで、溶融ガラスＧが直接接触する管路内表面のレンガ層が完全に浸蝕された場合でも、上述の使用されているラミング材は高耐蝕性を有するため、溶融ガラスＧに不純物として溶出することは少ないのである。
【００２７】
また、減圧ハウジング１２内部で、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の一連の閉管路の外側に、溶融ガラスＧの高温を断熱する断熱材３０を設けているが、減圧脱泡槽１４の真空吸引の支障とならない通気性を有する断熱材によって構成される。
【００２８】
下部受けレンガ３２は、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流案内ピット２２および下流案内ピット２４と接続する為に用いられるばかりでなく、上流案内ピット２２および下流案内ピット２４に載置して、上昇管１６、下降管１８、および減圧ハウジング１２を支持し、管路の荷重を支えるために設けられた耐火物製レンガで、好ましくは上述の上昇管１６、減圧脱泡槽１４、および下降管１８に使用される緻密質耐火物製レンガがよい。
また、減圧ハウジング１２と下部受けレンガ３２の下端部の接触部にシール材３８が充填され、エアシールされている。減圧ハウジング１２を下部受けレンガ３２が支持する場合、接触部にわずかな隙間が生じ、減圧ハウジング１２内に空気が流入し、減圧されないのを防ぐためである。シール材３８は特に限定されるものでなく、上述のモルタルやキャスタブル材で高温耐熱性があり、エアシールされるものであればよい。例として、エアセットモルタル、タイトシールおよびアサヒハイボンド（いずれも旭硝子（株）製）が例示される。
【００２９】
さらに、減圧ハウジング１２の下端部には、水管３４が設けられている。減圧脱泡装置１０の作動中、減圧ハウジング１２下端の温度が必要以上に高温化され、減圧ハウジング１２の金属製材料が強度の面から維持ができなくなることから、水冷し、減圧ハウジング１２の温度を適度に維持している。
【００３０】
さらに、減圧脱泡槽１４と連通している上昇管１６および下降管１８との接続部であって、溶融ガラスＧが管路に沿って９０°流れを変える管路の屈曲部内側のレンガ層の内部に緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が埋設されている。緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設するのは、後述するように、本発明の目的である、管路内表面の炉材の浸蝕の程度を知って、装置自体の寿命を推定し、管路の補修や更新の必要性を容易に判断できるようにするためである。
この緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２は、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を主成分（例えば、含有率５０％以上、好ましくは含有率６０〜９５％）とした稠密構造で耐蝕性のある焼成レンガで、一般に電鋳耐火物製レンガや緻密質焼成耐火物製レンガと比較して数倍、例えば約４倍の耐蝕性を有し、またその主成分である酸化クロムが溶融ガラスに一定量溶出すると、ガラスが着色し、視認することが可能となる。また、微量の場合には、ガラスの成分分析を行なうことにより、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）の溶出を確認することが可能である。
緻密質クロム系耐火物製レンガは、具体的にＣＯＲＨＡＲＴ社製のＺＩＲＣＨＲＯＭ６０やＺＩＲＣＨＲＯＭ９５（いずれも商品名）、また、ＶＧＴ−ＤＹＫＯ社製のＣＲ９５ＷＢやＣＲ８０ＡＡ（いずれも商品名）が例示される。
なお、緻密質クロム系耐火物製レンガの替わりに、酸化クロムを含んだ一般的な焼成レンガやキャスタブル材を用いた場合、耐蝕性が緻密質クロム系耐火物製レンガに比べ劣るため、キャスタブル材のみが選択的に浸蝕され、管路を構成する耐火物製レンガが浸蝕される前に、管路内面の浸蝕状況を正確に推定することができない。
上述した例では、クロム系耐火物製レンガとして緻密質クロム系耐火物製レンガを用いているが、本発明ではこれに限定されず、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）を主成分とし、溶融ガラスＧに主成分の酸化クロムが溶出することで、溶融ガラスＧを着色することができるものであればどのようなものでもよい。例えば、いわゆるクロムレンガやクロムマグネシアレンガでもよいし、好ましくは高耐蝕性のクロム系耐火物製レンガでもよい。
【００３１】
図１に示す減圧脱法装置１０において、溶融ガラスＧは、減圧脱泡処理中、鉛直に立設された上昇管１６から水平に配置された減圧脱泡槽１４へ流入するため、その流れの方向を９０°変え、減圧脱泡槽１４を通過中に脱泡された後、水平に配置された減圧脱泡槽１４から鉛直に立設された下降管１８に排出されるため、その流れの方向を９０°変える。一般に流体の流れの方向が変化する場合の流れの内側は、流速が速く、溶融ガラスＧも高温であるため、耐蝕性の高い電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガを使用したとしても他の部分に比べてレンガの浸蝕が速く、例えば数カ月で大部分のレンガが削られてしまう。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように、管路を形成するレンガ層の内表面の浸蝕が小さく、埋設した緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が溶融ガラスＧと接触しないか、また接触してもその接触面が小さい場合は、酸化クロムの溶出量は微量のため、溶融ガラスＧの着色は目視では確認できないが、ガラスの成分分析により確認でき、その部分の浸蝕が緻密質クロム系耐火物の表面まで至ったかどうかを知ることができる。また、図２（Ｂ）のように、浸蝕が進み、緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２が溶融ガラスＧと接触する面が大きくなると、酸化クロムの溶出量は多くなり、溶融ガラスＧの緑色化の程度も強くなり、緑色を視認できるようになる。なお、図２（Ａ）および（Ｂ）に示す点線は、浸蝕される前のレンガの輪郭を示す。
つまり、浸蝕の程度に応じて溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量が変化するため、管路内部の浸蝕の程度を容易に知ることができ、装置自体の寿命を推定することができるのである。
【００３３】
ところで、本実施例のように寿命推定の指標として緻密質クロム系耐火物製レンガを用いる場合には、緻密質クロム系耐火物製レンガは、内表面レンガ層を構成する電鋳耐火物製レンガや緻密質焼成耐火物製レンガなどの緻密質耐火物製レンガと比較して耐蝕性が高いことから、内表面レンガ層の緻密質耐火物製レンガの浸蝕が進み、緻密質クロム系耐火物製レンガが設置されたところまで浸蝕が来ると、浸蝕速度は、非常に遅くなるので、直ちに発生する系としてのトラブルを防止でき、減圧脱泡装置１０の寿命をさらに延ばすことができる。すなわち、この場合には、緻密質クロム系耐火物製レンガからその主成分である酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）が溶融ガラスＧに溶出して、溶融ガラスＧ、ひいてはガラス製品に着色が起こることになるが、はじめはその溶出量も少ないので、溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量も少なく、溶融ガラスＧ、従ってガラス製品の着色が視認できず、製品への影響もほとんどないといえる。このため、溶融ガラスＧ中の酸化クロムの含有量が製品に対する許容量、すなわち製品の着色が無視できず視認される量、例えば１０ｐｐｍを超えるまでは、溶融ガラスＧの減圧脱泡を続行でき、製品の生産を続行することができる。
【００３４】
本実施例では、上昇管１６および下降管１８の減圧脱泡槽１４の接続部であって、溶融ガラスＧが９０°流れを変える管路屈曲部内側のレンガ層の内部に緻密質クロム系耐火物製レンガ４０および４２を埋設しているが、発明はこれに限定されず、溶融ガラスＧによって最も浸蝕されると予想される管路の部分であればどこに埋設してもよく、管路の形状に応じて適宜選択すればよい。また、緻密質クロム系耐火物製レンガは、少なくとも最も浸蝕の可能性の高い管路部分に埋設されていればよく、管路の形状に応じて、その埋設位置および埋設量は適宜選択すればよい。
【００３５】
また、減圧脱泡装置１０の運転立ち上げのためには、減圧によって溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１４に導入するのに、上流案内ピット２２のみならず下流案内ピット２４にも溶融ガラスＧがなければならないので、上流案内ピット２２から下流案内ピット２４に溶融ガラスＧを流すためのバイパス（図示せず）を設けておくのが好ましい。
【００３６】
なお、図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０では、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４に浸漬していた為、装置全体を 1メートルも持ち上げて、上昇管１１６および下降管１１８を上流案内ピット１２２および下流案内ピット１２４から抜き出す困難な作業をする必要が有ったが、本実施例の減圧脱泡装置１０では、上昇管１６および下降管１８の補修の場合も、下部受けレンガ３２から上昇管１６および下降管１８を上流案内ピット２２および下流案内ピット２４から容易に下ろすことができるようになり、装置全体を 1メートルも持ち上げる必要がない。
減圧脱泡装置１０は図１に示す切断線Ａ−Ａ’を含む水平面から、減圧脱泡槽１４と上昇管１６および下降管１８とが減圧ハウジング１２とともに上下に分離できる為、管路内部特に浸蝕の激しい管路屈曲部の内側のレンガ層の補修が容易にできる。
【００３７】
本実施例は、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流および下流案内ピット２２および２４の天井に下部受けレンガ３２を介して載置する構成として、減圧脱泡装置１０の補修や更新を容易なものとしているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、減圧脱泡装置の溶融ガラスと直接接触する管路部分において溶融ガラスによって最も浸蝕されると思われる部分を構成している耐火物製レンガの内側に、自身の溶出によってガラス製品を着色する耐火物製レンガ、例えばクロム系耐火物製レンガを埋設するものであれば、上昇管１６および下降管１８と、上流および下流案内ピット２２および２４との各々の接続部分の構成および接続方法はどのようなものであってもよく、例えば図３に示す従来の減圧脱泡装置１１０におけるように、上昇管１６および下降管１８をそれぞれ上流および下流案内ピット２２および２４に浸漬する構成をとってもよい。
【００３８】
本発明に係る溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例である減圧脱泡装置１０は、基本的に以上のように構成されるが、以下にその作用について説明する。
【００３９】
まず、減圧脱泡装置１０の運転を開始するに先立って、溶解槽２０内の溶融ガラスＧを図示しないバイパスを開放して上流案内ピット２２から下流案内ピット２４内に導入する。溶融ガラスＧの液面が所定のレベルに達すると、図示しない真空ポンプを作動して、減圧ハウジング１２内を吸引口１２ｃから真空引きして、従って減圧脱泡槽１４内を吸引口１４ａおよび１４ｂから真空引きして、減圧脱泡槽１４内を１／２０〜１／３気圧に減圧する。
その結果、溶融ガラスＧが上昇管１６および下降管１８内を上昇し、減圧脱泡槽１４内に導入され、溶解槽２４と減圧脱泡槽１４との溶融ガラスＧのレベル差が所定値となるまで吸引する。減圧脱泡槽１４内に所定の深さまで満たされ、真空引きされた上部空間１４ｓが形成される。この後に、バイパスが閉止される。
【００４０】
この後、溶融ガラスＧは、溶解槽２０から上流案内ピット２２を経由し、上昇管１６内を上昇して、減圧脱泡槽１４内に導入される。そして溶融ガラスＧは、減圧脱泡槽１４内を流下する間に、所定の減圧条件下で脱泡処理される。すなわち、所定の減圧条件下の減圧脱泡槽１４内において、溶融ガラスＧ中の気泡は、溶融ガラスＧ中を浮上し、バリヤ３６ａおよび３６ｂに堰止められて破泡し、また、上部空間１４ｓまで浮上して、破泡する。こうして、溶融ガラスＧ中から気泡が除去される。
このようにして、脱泡処理された溶融ガラスＧは、減圧脱泡槽１４内から下降管１８に導出され、下降管１８内を下降して下流案内ピット２４内に導入され、下流案内ピット２４から、図示しない次の処理槽（例えば成形処理槽）に導出される。
【００４１】
溶融ガラスＧの減圧脱泡処理を定常状態で続けると、溶融ガラスＧの溶融温度は１２００〜１４００℃と高温である為、管路を形成するレンガが耐蝕性に優れた電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガであっても溶融ガラスＧによる浸蝕が生じる。とくに溶融ガラスＧが９０°流れの方向を変える管路屈曲部の内側では、溶融ガラスＧの流速が速くなり、浸蝕速度は管路内表面の他の部分に比べて大きく、管路屈曲部分が他の部分より先に浸蝕される。そのため、本実施例においては、溶融ガラスＧが流れを変える管路屈曲部の内側のレンガ層に緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設して、その浸蝕の程度を溶融ガラス、従ってガラス製品中の酸化クロムの含有量や着色によって判断し、管路の寿命を推定し、補修や更新の時期の判断の基準としているのである。
【００４２】
ところで、浸蝕の初期段階では、浸蝕が小さく、緻密質クロム系耐火物製レンガが溶融ガラスＧと接触しないが、浸蝕が進み、図２（Ａ）のように溶融ガラスＧと接触するようになっても、その接触面は小さく、緻密質クロム系耐火物の主成分である酸化クロムの溶出量は少ないため、最終製品となったガラスの酸化クロムによる緑色の着色を視認することはなく、またガラスの品質も劣化することが無いため、実用上問題がない。
しかし、電鋳耐火物製レンガや緻密質な焼成耐火物製レンガの浸蝕が進み、図２（Ｂ）のように緻密質クロム系耐火物製レンガが溶融ガラスＧと接触する面も広くなると、酸化クロムの溶出量は多くなるため、徐々に酸化クロムによるガラスの緑色の着色濃度が高くなり、視認できるようになる。ガラスの成分分析により、酸化クロムが所定許容量、例えば１０ｐｐｍの含有量を超えると、緑色が視認され、製品としての品質も劣化し、許容されなくなる。その場合、減圧脱泡装置１０の管路内表面の浸蝕が進んだものと判断し、減圧脱泡処理を中断し、減圧条件を解除して減圧脱泡槽１４、上昇管１６、および下降管１８の内部のガラスをすべて払い出し、その後に減圧装置全体を常温まで下げた後、補修や更新を行う。
こうして、本発明においては、溶融ガラスＧの管路外へのしみ出しや溶融ガラスＧへの不純物の混入による減圧脱泡効率の低下やガラス製品の品質劣化などや、さらには減圧脱泡装置１０の管路の溶融ガラスＧの浸蝕による損壊などの危険を防止することができる。
【００４３】
以上、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、減圧脱泡装置の管路内の溶融ガラスの流れの方向が変わる管路屈曲部内側のレンガ層内に緻密質クロム系耐火物製レンガを埋設し、浸蝕とともに溶出するそのレンガの主成分である酸化クロムの含有量を調べ、また含有量に依存する着色の程度を知って、上昇管、減圧脱泡槽および下降管を構成する耐火物製レンガのレンガ層の浸蝕の程度を知り、管路の寿命を判断をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例の断面模式図である。
【図２】 （Ａ）および（Ｂ）は、溶融ガラスによる浸蝕の程度が異なる本発明に係る減圧脱泡装置の管路内部の様子を示した断面模式図である。
【図３】 従来の溶融ガラスの減圧脱泡装置の断面模式図である。
【符号の説明】
１０、１１０、 減圧脱泡装置
１２、１１２ 減圧ハウジング
１２ｃ、１１２ｃ 吸引口
１４、１１４ 減圧脱泡槽
１４ａ，１４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ 吸引口
１４ｓ 上部空間
１６、１１６ 上昇管
１８、１１８ 下降管
２０、１２０ 溶解槽
２２、１２２ 上流案内ピット
２４、１２４ 下流案内ピット
３０、１３０ 断熱材
３２ 下部受けレンガ
３４ 水管
３６ａ、３６ｂ バリア
３８ シール材
４０、４２ 緻密質クロム系耐火物製レンガ
Ｇ 溶融ガラス
Claims (3)
- 真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、
溶融ガラスの減圧脱泡を行う前記減圧ハウジング内で複数のレンガを組み合わせて構成される減圧脱泡槽と、
この減圧脱泡槽に前記減圧ハウジング内で連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを吸引上昇させて前記減圧脱泡槽に導入する、複数のレンガを組み合わせて構成される上昇管と、
前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から下降させて導出する、複数のレンガを組み合わせて構成される下降管とを具備し、
前記減圧脱泡槽、前記上昇管および前記下降管を構成する管路のうち、少なくとも溶融ガラスと直接接触する管路内表面がクロム系耐火物を除く耐火物製レンガで組み上げたレンガ層からなり、このレンガ層の内部にクロム系耐火物製レンガを埋設したことを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置。 - 前記クロム系耐火物製レンガは、酸化クロムを主成分とする緻密質クロム系耐火物製レンガである請求項１に記載の減圧脱泡装置。
- 前記クロム系耐火物製レンガは、前記減圧脱泡槽と前記上昇管との接続部および前記減圧脱泡槽と前記下降管との接続部の少なくとも一方で、前記管路の屈曲部内側の前記レンガ層内部に埋設した請求項１または２に記載の減圧脱泡装置。
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