JP4103236B2 - Glass manufacturing equipment by vacuum degassing - Google Patents
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- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/225—Refining
- C03B5/2252—Refining under reduced pressure, e.g. with vacuum refiners
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を利用したガラスの製造装置に関する。
【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、ガラスの原材料を溶解槽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を有するガラスの製造装置が用いられている。このようなガラスの製造装置の一例が図3に示される。
図3に示される減圧脱泡装置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に連通する上流側ピット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)に連通する下流側ピット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、上流側ピット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内で減圧脱泡処理した後、すなわち、溶融ガラスG内の気泡が溶融ガラスGの液表面に浮上して破泡し、この破泡した気泡内のガス成分を減圧脱泡槽114内の減圧された上部空間114sに放出した後、下降管118によって下降させて下流側ピット124に導出される。
このようにして減圧脱泡が行われるが、減圧脱泡槽114内の減圧脱泡処理は、溶融ガラスGを浮上して破泡する気泡内のガス成分を減圧脱泡槽114から外部に放出するため、上部空間114sが設けられる必要があり、減圧脱泡槽114内を溶融ガラスGで溢れるばかりに一杯に充たすことのないように、減圧脱泡槽114を上下方向に移動して、減圧脱泡槽114の高さ方向の位置を調整することができる。
【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。
また、減圧脱泡装置110は、上流側ピット122のほか下流側ピット124内にも溶融ガラスGを満たし、サイホンの原理を用いて溶融ガラスGを流すため、減圧脱泡処理の開始前、上昇管116および下降管118から溶融ガラスGを吸引上昇させておく必要がある。そのため、減圧脱泡装置110は、上流側案内ピット122から下流側案内ピット124に溶融ガラスGを導くバイパス管路132およびバイパス管路132を遮断する仕切り板134を有する。
【0005】
このような減圧脱泡装置110では、溶融ガラスG内の気泡を効率よく減圧吸引するために定められる適切な圧力は、例えば、硫酸ナトリウム(Na2 SO4 )等をガラス原料に少量混合添加して減圧脱泡槽内で溶融ガラス内の気泡の成長浮上を促進させる清澄剤の添加量や、溶解槽でガラス原料を溶解する温度や、ガラス原料を大気圧雰囲気下で溶解する際の大気圧の圧力等の溶解条件、あるいは減圧脱泡槽内に流す溶融ガラスの種類によって変化する。そのため、適切な圧力で減圧脱泡する場合、減圧脱泡槽114内の溶融ガラスGの液面レベルが減圧脱泡槽114の天井部に達して溶融ガラスGが溢れ出ることがなく、減圧脱泡槽114内で溶融ガラスGの液面レベルが所定の範囲内に来るように、溶融ガラスの種類等の条件によって定まる適切な圧力に応じて、減圧脱泡槽114の高さ方向の位置を調整しなければならない。
【0006】
このような適切な圧力は、場合によっては、比較的低い圧力、例えば1/20気圧にしなければならない。この場合、減圧脱泡槽114内の圧力が低いため、それに応じて減圧脱泡槽114から溶融ガラスGが溢れることのないように減圧脱泡槽114を高く吊り上げなければならず、例えば圧力が1/20気圧の場合、約4.5mも吊り上げる必要がある。そのため、上記例のような約4.5mもの高さにまで吊り上げることのできる特別の設備を備えなければならない。しかも、減圧脱泡装置110を大型化する場合、減圧脱泡装置の大型化にともなって大型化した減圧脱泡槽を高さ方向に自在に、しかも上記例のように高さ方向に約4.5mも吊り上げることのできる巨大な設備を備える必要があるが、このような設備を備えることは困難である。
【0007】
このような問題に対して、特開平5−262530号公報は、上昇管を上昇する溶融ガラスGの流量をスクリューポンプを回転させて抑制するとともに、下降管を下降する溶融ガラスGの流量をスクリューポンプを回転させて増加し、減圧脱泡槽内の溶融ガラスGの液面レベルを減圧脱泡処理前の溶解槽等の溶融ガラスGの自由表面レベルと実質的に同一レベルに維持することで、減圧脱泡槽の高さ方向の位置を低くすることができる減圧脱泡方法およびその装置を開示している。この方法によれば、上昇管を上昇する溶融ガラスG、あるいは下降管を下降する溶融ガラスGの流量を制御することで、減圧脱泡槽内の圧力を低く設定しても、減圧脱泡槽から溶融ガラスGが溢れ出ることを防ぐことができる。
【0008】
このような上記技術は、大流量の溶融ガラスを減圧脱泡処理して、気泡を含まない高品質なガラスを大量に得ることが望まれる大型の減圧脱泡装置に対して、特に有効であると考えられた。つまり、溶融ガラスGの流量を制御して、減圧脱泡槽内の溶融ガラスGの液面レベルを溶解槽等の溶融ガラスGの自由表面レベルと実質的に同一レベルに維持し、減圧脱泡槽の吊り上げを不要とする上記溶融ガラスGの流量制御技術を用いることで、減圧脱泡装置の大型化、さらには減圧脱泡装置の低コスト化が図られると考えられた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スクリューポンプを備え溶融ガラスの流量の制御を行う上記技術を用いて減圧脱泡装置を大型化する場合、以下の問題が発生することがわかった。
すなわち、減圧脱泡装置の大型化に伴って、スクリューポンプも大型化しなければならず、例えば、一日に減圧脱泡可能な溶融ガラスGの流量を1トン/dayから400トン/dayに規模を拡大する場合、上記スクリューポンプの径を例えば150mmから800mmに、スクリューポンプの長さを1100mmにしなければならず、その結果スクリューポンプの材質を例えばモリブデンとした場合、スクリューポンプの重量は約5.5トンとなる。このような高重量物のスクリューポンプを支持し、モーター等を介して回転するスクリューポンプの回転を制御することはほとんど不可能に近い。また、スクリューポンプを支持し、回転を制御することができる程度にスクリューポンプを小さくできたとしても、スクリューポンプが配置され溶融ガラスGを減圧脱泡槽に導く管路等とスクリューポンプとの間のクリアランスを流量制限のために小さくする必要があり、このクリアランスを小さくすると、僅かな変形や歪みによってスクリューポンプのスクリューがスクリューポンプが配置される管路等に接触して擦れ、破損するおそれがあるといった問題が生じる。
【0010】
一方、減圧脱泡槽の高さ方向の位置を固定して、溶解槽から上昇管、減圧脱泡槽および下降管を経由する溶融ガラスGの流路を一連の閉管路として形成することで、減圧脱泡槽の高さ方向の位置を調整する吊り上げ設備を不要とすることもできる。
しかし、減圧脱泡を効率よく行なうための減圧脱泡槽内の圧力条件は、上記溶解槽における溶解条件、あるいは減圧脱泡槽内に流す溶融ガラスの種類によって変化する。したがって、溶解槽から上昇管、減圧脱泡槽および下降管を経由する溶融ガラスの流路を一連の閉管路として形成して、減圧脱泡槽の高さ方向の位置を固定すると、減圧脱泡槽内の液面レベルを一定に維持することが困難になる。前記液面レベルが変化すると、これを契機として液面レベル付近の減圧脱泡槽の構成材料、たとえば白金合金や電鋳レンガの侵蝕が急速に進行し、溶融ガラス中に前記構成材料が流出して製品欠陥となり品質を維持することができなくなったり、あるいは減圧脱泡槽の寿命が短くなったりするおそれがある。
【0011】
そこで、本発明の目的は、前記問題点を解決することにあり、大流量の溶融ガラスの減圧脱泡処理を行う場合でも、大型の吊り上げ設備を備えることなく、溶解槽における溶解条件や溶融ガラスの種類が変化しても減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを実質的に一定にできる実用的な減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供することにある。
【0012】
【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、溶融ガラスを減圧脱泡して処理槽に導出するガラスの製造装置であって、ガラス原料を溶解した溶融ガラスが大気圧雰囲気下、自由表面を有する溶解槽と、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、この減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、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下降管と、前記溶解槽と前記上昇管とを連通する上流側接続部と、前記下降管と前記処理槽とを連通する下流側接続部と、前記上昇管および前記上流側接続部の少なくとも一つに設けられ、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御する上流側・液面制御手段と、前記下降管および前記下流側接続部の少なくとも一つに設けられ、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御する下流側・液面制御手段とを備え、前記上流側接続部、前記上昇管、前記減圧脱泡槽、前記下降管および前記下流側接続部は、一体化して固定されて前記溶解槽から前記処理槽に導かれる一連の溶融ガラスの管路を形成し、前記上流側・液面制御手段および前記下流側・液面制御手段の少なくともいずれか一方は、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを、前記溶解槽の溶融ガラスの液面レベルより3.5m以上高い位置に制御する液面制御手段であることを特徴とする減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供するものである。
【0013】
ここで、前記上流側接続部は、溶融ガラスを下降させる上流側下降管を備え、この上流側下降管の上方が前記溶解槽と接続され、下方が前記上昇管の下方と接続され、あるいは、前記下流側接続部は、溶融ガラスを上昇させる下流側上昇管を備え、この下流側上昇管の下方が前記下降管の下方と接続され、上方が前記処理槽と接続されることが好ましい。また、前記上流側・液面制御手段および/または前記下流側・液面制御手段は、回転自在なスクリューポンプであることが好ましい。また、前記スクリューポンプは、回転方向および回転速度を制御して前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御するスクリューポンプであることが好ましい。さらに、前記上流側・液面制御手段であるスクリューポンプは、減圧脱泡開始時に、前記上流側接続部の溶融ガラスを前記上昇管から前記減圧脱泡槽内に送り込むスクリューポンプであることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置について、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。
【0015】
図1は、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の一実施例を示す概略断面図である。図1に示すガラスの製造装置は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスGを貯溜する溶解槽20と、溶融ガラスを減圧脱泡処理して溶融ガラスの気泡を減圧吸引する減圧脱泡装置10とから構成される。
【0016】
溶解槽20は、燃料ガスを燃焼して得られる火炎の熱を利用して、また電熱を利用して得られる約1550℃以上の高温でガラス原料を溶融した溶融ガラスGで充たされる槽であり、減圧脱泡装置10の前に配置される。溶解槽20では、溶融ガラスGはその液表面が大気圧Paにさらされて自由表面を形成する。
【0017】
減圧脱泡装置10は、図1に示すように、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の主要部分を構成し、溶解槽20内から溶融ガラスGを減圧脱泡槽14に吸引上昇させ、減圧された減圧脱泡槽14において減圧脱泡処理を行い、次の処理槽26、例えばフロートバスなどの板状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、基本的に、減圧ハウジング12、減圧脱泡槽14、上昇管16、下降管18、上流側接続部22および下流側接続部24とからなる。
【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る。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。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る。この減圧脱泡槽14の流路の断面は、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。
この減圧脱泡槽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連通される。そして、上昇管16および下降管18は門型に形成された減圧ハウジング12の脚部12a,12bをそれぞれ貫通するように配設されており、上昇管16および下降管18の下端は、それぞれ溶解槽20に連通する上流側接続部22および処理槽26に連通する下流側接続部24に接続され、上流側接続部22、上昇管16、減圧脱泡槽14、下降管18および下流側接続部34は、一体化して固定され一連の閉管路を構成する。
【0020】
上流側接続部22は、溶解槽20から溶融ガラスGを下降させる上流側下降管32を備え、この上流側下降管32の上方は溶解槽20と接続され、下方は上昇管16の下方と接続される。一方、下流側接続部24は、溶融ガラスGを上昇させる下流側上昇管34を備え、この下流側上昇管34の下方は下降管18の下方と接続され、上方は処理槽26と接続される。
また、上流側接続部22の上流側下降管32内部に、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルを制御する上流側・液面制御手段として正逆に回転可能な上流側スクリューポンプ36が溶融ガラスG内に浸されて設けられる。また、下流側接続部24の下流側上昇管34の内部には、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルを制御する下流側・液面制御手段として下流側スクリューポンプ38が溶融ガラスG内に浸されて設けられる。
【0021】
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(圧力Pb、1/20〜1/3気圧)に維持するため、減圧ハウジング12と連通する吸引孔14a,14bが設けられる。また、減圧脱泡槽14には、溶融ガラスGの液面レベルが所定の高さに調整され、その上部に圧力Pbに減圧された上部空間14sが形成される。
減圧ハウジング12と、減圧脱泡槽14、上昇管16および下降管18との間は、耐火物製レンガなどの断熱材30で充填されて断熱被覆され、外側から金属製の減圧ハウジング12、耐火物製レンガからなる断熱材30および減圧脱泡槽14ななどの多層断面構造となっている。この断熱材30は、減圧脱泡槽14の真空吸引の支障とならないように、通気性を有する断熱材によって構成される。
【0022】
図1に示す本発明の減圧脱泡装置10においては、一連の管路を構成する減圧脱泡槽14、上昇管16および下降管18、上流側上昇管32および下流側上昇管34、ならびに溶解槽20および次の処理槽26がいずれも耐火物製レンガを組んで構成される。
すなわち、減圧脱泡装置10において、溶融ガラスの自由表面を持つ溶解槽20から次の処理槽26までの間の一連の管路を電鋳耐火物製レンガを組んで構成することにより、高温耐蝕性や高温耐熱性に優れた白金合金製の流路よりもコストを大幅に低減させることができ、減圧脱泡槽14を自由な形状で、かつ自由な肉厚に設計することが可能となり、大流量の溶融ガラスGを減圧脱泡処理することのできる大型の減圧脱泡装置10が実現するとともに、より高温での減圧脱泡処理も行えるようになるからである。
なお、白金合金を用いてもよいのは勿論である。
【0023】
上流側接続部22および下流側接続部24には、それぞれ上流側スクリューポンプ36および下流側スクリューポンプ38が配設される。上流側スクリューポンプ36および下流側スクリューポンプ38は、回転自在なシャフトおよびこのシャフトにらせん状に巻き付けられた羽根を備え、溶融ガラスGの高温に耐えることのできる白金合金やモリブデン等の金属で形成される。溶融ガラスGは、上流側下降管32内を下降して上昇管16より減圧脱泡槽14内に流入する。上流側スクリューポンプ36のシャフトは正回転することで、溶融ガラスGが減圧脱泡槽14内に流入しにくくなるようにし、逆回転することで反対に流入しやすくすることができる。また、溶融ガラスGは、下流側上昇管34内を上昇して流出する。下流側スクリューポンプ38のシャフトは正回転することで、溶融ガラスGが流出しにくくなるようにし、逆回転することで流出しやすくすることができる。たとえば、溶解槽における溶解条件の変化等によって減圧脱泡槽14内の圧力をさらに下げる必要が生じた場合は、上流側スクリューポンプ36を正回転させた上で、回転速度を制御して減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルを実質的に一定にできる。一方、下流側スクリューポンプ38のシャフトは、この場合逆回転させたうえで回転速度を制御して溶融ガラスGの流量を実質的に一定に保ち、前記溶融ガラスGの液面レベルを実質的に一定にできる。
【0024】
また、減圧脱泡処理は、サイホンの原理を利用するため、減圧脱泡処理開始時、上昇管16、減圧脱泡槽14および下降管18内に溶融ガラスGを充たす必要があるが、上流側スクリューポンプ36のシャフトは逆回転することで、減圧脱泡開始時、溶融ガラスGを上流側下降管32の下方に押し下げて、上昇管16を充たし、さらに上昇管16より溶融ガラスGを減圧脱泡槽14内に流入させて減圧脱泡槽14の所定の高さまで充たし、さらに下降管18を充たすことができる。このため、従来の減圧脱泡装置110のような、上流側案内ピット122から下流側案内ピット124に溶融ガラスGを導くバイパス管路132およびバイパス管路132を遮断する仕切り板134を不要とし、減圧脱泡装置10の製作コストを低減することができる。
なお、上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38とともに、バイパス管路132およびバイパス管路132を遮断する仕切り板134を設けてもよく、この場合、上流側スクリューポンプ36を逆回転させることで、減圧脱泡槽14内を真空ポンプによる吸引とともに、上昇管16、減圧脱泡槽14および下降管18内に溶融ガラスGを容易かつ短時間に充たすことができる。
上流側スクリューポンプ36および下流側スクリューポンプ38による減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルは、各々のシャフトを回転させるモーター等を電気的に制御することによって行う。
【0025】
図1に示す本発明の減圧脱泡装置10において、減圧脱泡槽14、上昇管16および下降管18、上流側下降管32および下流側上昇管34は一連の管路を構成することで、従来の減圧脱泡装置110のように減圧脱泡槽114内の圧力に応じて減圧脱泡槽114を吊り上げる必要がなくなる。これによって、従来問題となっていた大型の吊り上げ設備が不要になる。
【0026】
また、減圧脱泡槽14は、一連の管路を構成するため、高さ方向の位置が固定されるが、その固定される位置は、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルが、溶解槽20の自由表面レベルに対して実質的に高く、好ましくはその差が3.5メートル以上となるように設けられる。この場合、減圧脱泡槽14内の圧力Pbは、0.05気圧(1/20気圧)〜0.28気圧とするのが好ましい。大流量の溶融ガラスGを減圧脱泡処理する大型の減圧脱泡装置の場合、従来、流量調整手段によって溶融ガラスGの流量を調整して、減圧脱泡槽内の溶融ガラスGの液面レベルを実質的に溶解槽の液面レベルと同一レベルに維持するため、大気圧Paと減圧脱泡槽14内の圧力Pbとの差分によって生じる溶融ガラスGの液面レベルの上昇分全体を、流量調整手段であるスクリューポンプを用いて流量調整しなければならない。そのため上述したようにスクリューポンプは大型化し、その結果、高重量物になってしまい、スクリューポンプの支持が困難になる他、高重量物のスクリューポンプの慣性力も大きくなるため、スクリューポンプの制御自体も困難になる。
【0027】
しかし、本発明によれば、減圧脱泡槽14内の液面レベルが、溶解槽20の液面レベルより実質的に高くなるように設けられるので、上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38の直径を小さくして現実的かつ実用的な大きさにすることができる。また、上流側下降管32や下流側上昇管34と上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38との間のクリアランスを従来に比べて広げることができ、僅かな変形が生じても上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38が上流側下降管32や下流側上昇管34の壁面と接触し擦れ、破損するおそれはなくなる。
【0028】
すなわち、減圧脱泡装置10は、減圧脱泡槽14の高さ調整のための上下移動はできず固定されているが、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルは液面制御手段である上流側スクリューポンプ36や下流側下流側スクリューポンプ38で実質的に一定となるように制御される。また、上流側スクリューポンプ36や下流側下流側スクリューポンプ38は現実的かつ実用的な大きさにすることができる。
その結果、溶解槽20での溶解条件や溶融ガラスGの種類によって変わる効率のよい減圧脱泡条件に合わせることができる。
【0029】
なお、本実施例では、上流側スクリューポンプ36および下流側スクリューポンプ38を上流側接続部22および下流側接続部24内に配置しているが、上昇管16や下降管18内に配置してもよい。
また、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の液面制御手段は、上記スクリューポンプに限られず、流れを制御できるものであればよく、図2に示すように、溶解槽20から流出する溶融ガラスGの流れを孔40で制御するオリフィス42を用いてもよい。
【0030】
次に、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置装置の作用を説明する。
溶解槽20では、従来から用いられているように、燃料用油や燃焼ガスで燃焼させて得られる火炎の燃焼熱をガラス原料に吹きつけて、あるいは電熱を利用してガラス原料を溶解して溶融ガラスGを溶解槽20内に貯溜する。
つぎに減圧脱泡装置10は、運転を開始するに先立って、上流側下降管32、上昇管16、減圧脱泡槽14、下降管18、および下流側上昇管34によって構成される一連の管路を予め加熱する。管路を予め加熱するのは、高温の溶融ガラスGが比較的低温の管路表面と接触すると、溶融ガラスGは冷却され粘度が上がり、溶融ガラスG内に含まれる気泡の減圧吸引を行うことが困難となるからである。さらに、この冷却された溶融ガラスGが管路表面に固着し、管路を狭くするからである。
【0031】
その後、溶解槽20に貯溜した溶融ガラスGを図示しない仕切り板を開放して溶融ガラスGを上流側下降管32内に流入させ溶融ガラスGを充たす。
つぎに、上流側スクリューポンプ36を逆回転して、溶融ガラスGを上昇管16の方向に送り出して上昇管16内を溶融ガラスGで充たし、減圧脱泡槽14内に溶融ガラスGの一定の液面レベルを作り、さらに下降管18内を溶融ガラスGで充たし下降管18内を下降させ、下流側接続部24を充たす。その後、図示されない真空ポンプで減圧ハウジング12内を所定の圧力(圧力Pb)に減圧する。
これによって、サイホンの原理より溶解槽20から減圧脱泡槽14を通って次の処理槽26に溶融ガラスGを定常的に流下させることができる。
【0032】
すなわち、図1に示す減圧脱泡装置10において、減圧脱泡槽14は、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて、所定の圧力(圧力Pb)、例えば1/20〜1/3気圧に維持されているので、溶融ガラスGは、自由液面を有する溶解槽20に加わる大気圧Paと減圧脱泡槽14内の圧力Pbとの圧力差によって、溶解槽20より上流側下降管32および上昇管16を通って減圧脱泡槽14に吸引上昇され、溶融ガラスGが減圧脱泡槽14内を流下する間に、溶融ガラスG中の気泡は、溶融ガラスG中を液面まで浮上し、液面上で破泡し、破泡した気泡内部のガス成分を上部空間14sに放出する。放出されたガス成分は、図示されない真空ポンプによって排出される。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内を下降して下流側上昇管34を通って次の処理槽26(例えば成形処理槽)に導出される。
【0033】
減圧脱泡槽14は、上流側下降管32、上昇管16、減圧脱泡槽14、下降管18、および下流側上昇管34によって構成される一連の管路によって設置高さが固定され、その設置位置は、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルが、自由表面を有する溶解槽20の液面レベルより実質的に高くなるように設けられる。溶解槽20における溶解条件等が変化し、これにともなって圧力Pbを変化させなければならなくなった場合、上流側スクリューポンプ36と下流側スクリューポンプ38のシャフトの回転方向と回転速度を制御して、減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面を実質的に変化させないようにする。
【0034】
これにより、減圧脱泡槽14の溶融ガラスGの液面レベルの変動に伴う減圧脱泡槽14の構成材料の侵蝕が進行して溶融ガラスG中に前記構成材料が流出して製品欠点を引き起こすことなく、また従来のような減圧脱泡槽の上下移動による高さ方向の位置調整を行なうことなく、減圧脱泡槽14内の圧力Pbの調整が可能となる。
また、上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38で減圧脱泡槽14内の溶融ガラスGの液面レベルを制御して、溶解槽20での溶解条件や溶融ガラスGの種類によって変わる効率のよい減圧脱泡条件に合わせることができ、従来制限されて困難であった減圧脱泡槽12内の圧力Pbの調整を行なうことができる。特に、溶解槽20で得られた溶融ガラスGが溶解槽20から上昇管16上昇するまで、約半日以上かかるため、その間に溶解槽20内の溶融ガラスGの自由表面と接する大気圧雰囲気の大気圧Paが変化(例えば、台風等の低気圧が通過する)し、効率のよい減圧脱泡条件が変化する場合がある。このような場合、液面制御手段である上流側スクリューポンプ36や下流側スクリューポンプ38を用いることで、減圧脱泡槽12内の圧力Pbを効率のよい減圧脱泡条件に合わせることができる。
【0035】
以上、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造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。
【0036】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御する液面制御手段を備え、溶解槽から、上流側接続部、上昇管、減圧脱泡槽、下降管および下流側接続部を一体化して固定され、一連の溶融ガラスの管路を形成し、減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルが、自由表面を有する溶解槽等の溶融ガラスの液面レベルより実質的に高くなるように構成されるため、大流量の溶融ガラスの減圧脱泡処理を行う場合でも、従来の減圧脱泡装置のような減圧脱泡槽を減圧脱泡槽内の圧力に応じて高さ方向に昇降する大型の吊り上げ設備を不要とし、また液面制御手段によって減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを一定に保つので、減圧脱泡槽の構成材料の侵蝕を抑制し減圧脱泡槽の寿命を延ばすことができる。また、減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルが一定に保たれて減圧脱泡槽の構成材料の侵蝕が抑制されるので、構成材料の溶融ガラスへの流出が少なく最終ガラス製品の品質を一定に保つことができる。さらに、大流量の溶融ガラスを減圧脱泡処理する大型の減圧脱泡装置に比して液面制御手段を小型化し、現実的かつ実用的な大きさで構成することができ、液面制御手段を用いて現実的かつ実用的に大流量の溶融ガラスの減圧脱泡処理を行うことができる。
【0037】
また、上流側スクリューポンプは、減圧脱泡処理開始時、逆回転することで、上流側接続部にある溶融ガラスを上昇管から減圧脱泡槽内に送り込むことができるので、従来の減圧脱泡装置のように、減圧脱泡処理前に用いるバイパス管路を備える必要がなく、装置の製作コストの削減や装置の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の一実施例の概略断面図を示す。
【図2】 本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の、図1に示される態様と異なる上流側接続部の概略断面図を示す。
【図3】 従来技術の溶融ガラスの減圧脱泡装置の概略断面図を示す。
【符号の説明】
10,110 減圧脱泡装置
12,112 減圧ハウジング
12a,12b 脚部
12c 吸引口
14,114 減圧脱泡槽
14a,14b 吸引孔
16,116 上昇管
18,118 下降管
20,120 溶解槽
22 上流側接続部
24 下流側接続部
26 処理槽
30,130 断熱材
32 上流側下降管
34 下流側上昇管
36 上流側スクリューポンプ
38 下流側スクリューポンプ
40 孔
42 オリフィス
122 上流側ピット
124 下流側ピット
G 溶融ガラス
Pa 大気圧
Pb 圧力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing glass using vacuum degassing of molten glass for removing bubbles from continuously supplied molten glass.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to improve the quality of the molded glass product, as shown in FIG. 3, bubbles generated in the molten glass before the molten glass obtained by melting the glass raw material in the melting tank is molded by the molding apparatus. A glass production apparatus having a vacuum degassing apparatus for removal is used. An example of such a glass manufacturing apparatus is shown in FIG.
The
[0003]
The
In this way, vacuum degassing is performed. In the vacuum degassing process in the
[0004]
The
A
Further, the
[0005]
In such a
[0006]
Such a suitable pressure must in some cases be a relatively low pressure, for example 1/20 atmosphere. In this case, since the pressure in the
[0007]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 5-262530 discloses that the flow rate of the molten glass G that rises up the riser pipe is controlled by rotating a screw pump, and the flow rate of the molten glass G that descends the downcomer pipe is screwed. By rotating the pump, the liquid level of the molten glass G in the vacuum degassing tank is maintained at substantially the same level as the free surface level of the molten glass G in the melting tank before the vacuum degassing treatment. Discloses a vacuum degassing method and an apparatus for reducing the height position of the vacuum degassing tank. According to this method, even if the pressure in the vacuum degassing tank is set low by controlling the flow rate of the molten glass G that rises up the rising pipe or the molten glass G that moves down the downcomer, the vacuum degassing tank Therefore, it is possible to prevent the molten glass G from overflowing.
[0008]
Such a technique is particularly effective for a large-sized vacuum degassing apparatus that is desired to obtain a large amount of high-quality glass that does not contain bubbles by subjecting a large flow rate of molten glass to vacuum degassing. It was considered. That is, by controlling the flow rate of the molten glass G, the liquid level of the molten glass G in the vacuum degassing tank is maintained at substantially the same level as the free surface level of the molten glass G in the melting tank, etc. It was thought that by using the flow rate control technology for the molten glass G that does not require the lifting of the tank, the vacuum degassing apparatus can be increased in size and the cost of the vacuum degassing apparatus can be reduced.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that the following problems occur when the vacuum degassing apparatus is enlarged using the above-described technique for controlling the flow rate of the molten glass with a screw pump.
That is, as the vacuum degassing apparatus increases in size, the screw pump must also increase in size. For example, the flow rate of molten glass G that can be degassed under reduced pressure per day is increased from 1 ton / day to 400 ton / day. When the diameter of the screw pump is increased from 150 mm to 800 mm, the length of the screw pump must be set to 1100 mm. As a result, when the screw pump is made of molybdenum, for example, the weight of the screw pump is about 5 mm. .5 tons. It is almost impossible to control the rotation of a screw pump that supports such a heavy-weight screw pump and rotates via a motor or the like. Also, even if the screw pump can be made small enough to support the screw pump and control the rotation, the screw pump is arranged between a pipe line and the like that leads the molten glass G to the vacuum degassing tank and the screw pump. It is necessary to reduce the clearance of the screw pump to limit the flow rate, and if this clearance is reduced, the screw of the screw pump may come into contact with the pipe line where the screw pump is placed and be damaged due to slight deformation or distortion. A problem arises.
[0010]
On the other hand, by fixing the position in the height direction of the vacuum degassing tank, and forming the flow path of the molten glass G from the melting tank via the riser pipe, the vacuum degassing tank and the downfall pipe as a series of closed pipe lines, It is also possible to eliminate the need for lifting equipment that adjusts the position in the height direction of the vacuum degassing tank.
However, the pressure conditions in the vacuum degassing tank for efficiently performing the vacuum degassing vary depending on the melting conditions in the melting tank or the type of molten glass flowing in the vacuum degassing tank. Therefore, if the molten glass flow path from the melting tank to the rising pipe, the vacuum degassing tank, and the descending pipe is formed as a series of closed pipes, and the position in the height direction of the vacuum degassing tank is fixed, the vacuum degassing is performed. It becomes difficult to keep the liquid level in the tank constant. When the liquid level changes, the material of the vacuum degassing tank near the liquid level, for example, platinum alloy or electrocast bricks erodes rapidly, and the constituent material flows into the molten glass. As a result, the product may become defective and the quality cannot be maintained, or the life of the vacuum degassing tank may be shortened.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and even when performing vacuum degassing treatment of a large flow rate of molten glass, the melting conditions in the melting tank and the molten glass are not provided without a large lifting equipment. An object of the present invention is to provide a practical apparatus for producing glass by reduced pressure defoaming which can make the liquid level of the molten glass in the reduced pressure defoaming tank substantially constant even if the kind of the defoaming is changed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a glass manufacturing apparatus for degassing molten glass and deriving it to a treatment tank, wherein the molten glass having a glass raw material dissolved has a free surface in an atmospheric pressure atmosphere. A melting tank, a vacuum housing that is vacuumed to reduce the inside, a vacuum degassing tank that is provided in the vacuum housing and performs vacuum degassing of molten glass, and is provided in communication with the vacuum degassing tank. A riser pipe that sucks and raises the molten glass before vacuum degassing and introduces it into the vacuum degassing tank; and is provided in communication with the vacuum degassing tank; A downcomer pipe that descends and leads out, an upstream connection part that communicates the dissolution tank and the riser pipe, a downstream connection part that communicates the downcomer pipe and the treatment tank, the riser pipe and the upstream Provided in at least one of the side connections, The upstream side / liquid level control means for controlling the liquid level of the molten glass in the vacuum degassing tank, and provided in at least one of the downcomer and the downstream connection portion, the melting in the vacuum degassing tank A downstream side / liquid level control means for controlling the liquid level of the glass, and the upstream side connection part, the riser pipe, the vacuum degassing tank, the downcomer pipe and the downstream side connection part are integrally fixed. A series of molten glass pipes led from the melting tank to the processing tank, and at least one of the upstream side / liquid level control means and the downstream side / liquid level control means Is The liquid level of the molten glass in the vacuum degassing tank is controlled to a position higher by 3.5 m or more than the liquid level of the molten glass in the melting tank. Liquid level control means An apparatus for producing glass by vacuum degassing is provided.
[0013]
Here, the upstream connection portion includes an upstream downcomer that lowers the molten glass, the upper part of the upstream downcomer is connected to the dissolution tank, and the lower part is connected to the lower part of the riser, or It is preferable that the downstream connection portion includes a downstream ascending pipe that raises the molten glass, a lower part of the downstream ascending pipe is connected to a lower part of the descending pipe, and an upper part thereof is connected to the treatment tank. Further, the upstream side / liquid level control means and / or the downstream side / liquid level control means are preferably rotatable screw pumps. The screw pump controls the liquid surface level of the molten glass in the vacuum degassing tank by controlling the rotation direction and the rotation speed. Screw pump It is preferable. Further, the screw pump as the upstream side / liquid level control means feeds the molten glass of the upstream connection portion from the riser pipe into the vacuum degassing tank at the start of vacuum degassing. Screw pump It is preferable.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the apparatus for producing glass by vacuum degassing according to the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an apparatus for producing glass by vacuum degassing according to the present invention. The glass manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 1, the
[0018]
The
[0019]
A
The upper end portion of the rising
[0020]
The
In addition, an upstream screw that can be rotated forward and backward as upstream / liquid level control means for controlling the liquid level of the molten glass G in the
[0021]
Above the
The space between the
[0022]
In the
That is, in the
Of course, a platinum alloy may be used.
[0023]
An
[0024]
In addition, since the vacuum degassing process uses the principle of siphon, it is necessary to fill the rising
In addition to the
The liquid level of the molten glass G in the
[0025]
In the
[0026]
Moreover, since the
[0027]
However, according to the present invention, the liquid level in the
[0028]
That is, the
As a result, it is possible to match the efficient depressurization and defoaming conditions that vary depending on the melting conditions in the
[0029]
In this embodiment, the
Moreover, the liquid level control means of the apparatus for producing glass by vacuum degassing according to the present invention is not limited to the screw pump as long as it can control the flow, and as shown in FIG. An
[0030]
Next, the operation of the apparatus for producing glass by vacuum degassing according to the present invention will be described.
In the
Next, prior to the start of operation, the
[0031]
Thereafter, the molten glass G stored in the
Next, the
Thereby, the molten glass G can be steadily made to flow down from the
[0032]
That is, in the
In this way, the defoamed molten glass G is led out from the reduced
[0033]
The
[0034]
Thereby, the erosion of the constituent material of the
Further, the liquid level of the molten glass G in the
[0035]
As mentioned above, although the manufacturing apparatus of the glass by the vacuum degassing of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, even if various improvements and changes are performed. Of course it is good.
[0036]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the liquid level control means for controlling the liquid level of the molten glass in the vacuum degassing tank is provided, and the upstream connection portion, the riser pipe, the vacuum pressure is provided from the melting tank. A defoaming tank, a downcomer, and a downstream connection part are integrated and fixed to form a series of molten glass conduits, and the molten glass liquid level in the vacuum degassing tank has a free surface, etc. Because it is configured to be substantially higher than the liquid level of the molten glass, the vacuum degassing tank like the conventional vacuum degassing equipment is decompressed even when vacuum defoaming treatment of a large flow rate of molten glass is performed. Since there is no need for a large lifting equipment that moves up and down in the height direction according to the pressure in the defoaming tank, and the liquid level control means keeps the liquid level of the molten glass in the vacuum defoaming tank constant, vacuum degassing It is possible to extend the life of the vacuum degassing tank by suppressing the erosion of the constituent materials of the tank. Kill. In addition, since the liquid surface level of the molten glass in the vacuum degassing tank is kept constant and the erosion of the constituent materials of the vacuum degassing tank is suppressed, the quality of the final glass product is low because the component materials do not flow into the molten glass. Can be kept constant. Furthermore, the liquid level control means can be made smaller and configured in a practical and practical size compared to a large-sized vacuum degassing apparatus for vacuum degassing treatment of a large flow rate of molten glass. It is possible to carry out a vacuum defoaming treatment of a molten glass having a large flow rate realistically and practically using
[0037]
In addition, the upstream screw pump reversely rotates at the start of the vacuum degassing process, so that the molten glass at the upstream connection portion can be fed into the vacuum degassing tank from the riser pipe. Unlike the apparatus, there is no need to provide a bypass conduit used before the vacuum degassing treatment, and the manufacturing cost of the apparatus can be reduced and the apparatus can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of a glass production apparatus by vacuum degassing according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an upstream connecting portion different from the embodiment shown in FIG. 1 in the apparatus for producing glass by vacuum degassing according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional vacuum degassing apparatus for molten glass.
[Explanation of symbols]
10,110 Vacuum degassing equipment
12,112 decompression housing
12a, 12b Leg
12c Suction port
14,114 Vacuum degassing tank
14a, 14b Suction hole
16,116 riser
18, 118 downcomer
20,120 dissolution tank
22 Upstream connection
24 Downstream connection
26 treatment tank
30,130 Thermal insulation
32 Upstream downcomer
34 Downstream riser
36 Upstream screw pump
38 Downstream screw pump
40 holes
42 Orifice
122 Upstream pit
124 Downstream pit
G Molten glass
Pa atmospheric pressure
Pb pressure
Claims (5)
ガラス原料を溶解した溶融ガラスが大気圧雰囲気下、自由表面を有する溶解槽と、
真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、
この減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、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下降管と、
前記溶解槽と前記上昇管とを連通する上流側接続部と、
前記下降管と前記処理槽とを連通する下流側接続部と、
前記上昇管および前記上流側接続部の少なくとも一つに設けられ、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御する上流側・液面制御手段と、
前記下降管および前記下流側接続部の少なくとも一つに設けられ、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを制御する下流側・液面制御手段とを備え、
前記上流側接続部、前記上昇管、前記減圧脱泡槽、前記下降管および前記下流側接続部は、一体化して固定されて前記溶解槽から前記処理槽に導かれる一連の溶融ガラスの管路を形成し、
前記上流側・液面制御手段および前記下流側・液面制御手段の少なくともいずれか一方は、前記減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面レベルを、前記溶解槽の溶融ガラスの液面レベルより3.5m以上高い位置に制御する液面制御手段であることを特徴とする減圧脱泡によるガラスの製造装置。A glass manufacturing apparatus for degassing molten glass under reduced pressure and leading it to a treatment tank,
A melting tank in which a molten glass in which a glass raw material is melted has a free surface under an atmospheric pressure atmosphere;
A decompression housing that is evacuated and decompressed, and
A vacuum degassing tank that is provided in the vacuum housing and performs vacuum degassing of the molten glass, and is provided in communication with the vacuum degassing tank, and sucks and raises the molten glass before the vacuum degassing, thereby reducing the vacuum degassing. A riser pipe to be introduced into the tank;
A downcomer pipe that is provided in communication with the vacuum degassing tank and that draws the molten glass after the vacuum degassing is lowered from the vacuum degassing tank;
An upstream side connection portion that communicates the dissolution tank and the riser;
A downstream side connection portion that communicates the downcomer and the treatment tank;
An upstream side / liquid level control means for controlling the liquid level of the molten glass in the vacuum degassing tank, provided in at least one of the riser pipe and the upstream side connection part;
Provided in at least one of the downcomer and the downstream side connection part, comprising a downstream side and liquid level control means for controlling the liquid level of the molten glass in the vacuum degassing tank,
The upstream connecting part, the rising pipe, the vacuum degassing tank, the downcomer pipe, and the downstream connecting part are integrally fixed and guided from the melting tank to the processing tank. Form the
At least one of the upstream side / liquid level control means and the downstream side / liquid level control means has a liquid level level of the molten glass in the vacuum degassing tank higher than a liquid level level of the molten glass in the melting tank. An apparatus for producing glass by vacuum degassing, which is liquid level control means for controlling the position to a position higher than 3.5 m.
前記下流側接続部は、溶融ガラスを上昇させる下流側上昇管を備え、この下流側上昇管の下方が前記下降管の下方と接続され、上方が前記処理槽と接続される請求項1に記載の減圧脱泡によるガラスの製造装置。The upstream connection portion includes an upstream downcomer that lowers the molten glass, and an upper part of the upstream downcomer is connected to the melting tank, and a lower part is connected to a lower part of the riser, or
The said downstream connection part is equipped with the downstream riser which raises a molten glass, The lower part of this downstream riser is connected with the downward direction of the said downward pipe, The upper part is connected with the said processing tank. Equipment for producing glass by vacuum degassing.
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