JP4499417B2 - バッチ材料を溶融させるための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融ガラスをガラス形成プラントに連続的に供給する目的で、バッチ材料を溶融させるための装置および方法に関する（本発明において、「ガラス」と言う用語は、特にインシュレーション用ミネラルウールの分野で「ガラス」または「ロック（ｒｏｃｋ）」と言う用語により表されるミネラル組成物で作られた本質的にガラス質の母材を意味する）。

より具体的には、断熱または遮音のためのミネラルウールタイプのガラス繊維を形成するためのプラントが意図されている。しかしながら、本発明は、強化用ヤーンと称される長繊維ガラスヤーン（ｔｅｘｔｉｌｅ ｇｌａｓｓ ｙａｒｎ）を形成するための、およびビンまたはフラスコタイプのガラス中空器を形成するためのプラント、またはフロート板ガラスまたは積層プラントのような平板ガラスプラントにも関する。特にガラス板プラントの場合には、実際の溶融は、一般的に、清澄工程により補足される。

一般的に、溶融炉は、通常、バッチ材料を溶融させるために採用される加熱手段に従って２つの大きなカテゴリーに区分される。

一方で、溶融が、溶融ガラスの奥部に浸漬された電極により実施される「冷天井（ｃｏｌｄ ｃｒｏｗｎ）」炉と呼ばれる電気溶融炉が存在する。これは、例えば、特許文献１から公知の事例である。

他方、特に特許文献２から公知のもののような金属換熱器を備えた復熱炉または蓄熱器を備えた蓄熱炉のような燃料燃焼炉が存在する。蓄熱炉の場合には、加熱力は、一般的に燃料／空気混合物により稼動される２列のバーナーにより供給され、交互配置様式では、燃焼ガスは、一方または他方の溶融室を交互に加熱し、後者と連通している。燃焼ガスは、それらの蓄熱器を作る耐火物のスタックを通って熱的に排出され、次いで、耐火物は、そのようにして溶融室に貯蔵された熱を放出する。金属換熱器を有する炉の場合には、２列のバーナーは連続的に稼動し、煙道ガスは、バーナーのための燃焼空気を予備加熱することにより煙道ガスから熱を排出させるために回収される。

それら２種類の従来のタイプの炉の技術は、完全に定着し、全体的に、ガラス産業に満足を提供している。しかしながら、それらの操作の方式は、ある種の柔軟性に欠けている。したがって、そのような炉の操作を開始または停止することは、複雑で、慎重を要する操作である。操作の間にパラメーター、例えば、炉に供給するバッチ材料の量または性質を変更することもまた比較的慎重を要する手順である。炉の中での溶融の間のバッチ材料の非常に長い滞留時間もまた炉にある程度の惰性を与えてしまう。

第３のアプローチもまた存在し、それは、サブマージドバーナー（ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｂｕｒｎｅｒ）を用いる溶融のアプローチである。このタイプの炉の例は、特許文献３に記載されている。それは、加熱手段として燃料／酸化剤を適切に供給されるバーナーを用いることからなり、これらバーナーは、一般的に、火炎が溶融を受ける実際のバッチ材料の範囲で広がるような方式で床とフラッシュとなるように配置される。この技術は多くの利点を有する。それは、良好なエネルギー効率を可能とする。それは、従来の炉よりはるかに小さな炉で実質的に同じ産出量を作り出すことを可能とする。このことは、サブマージドバーナーが、処理量のバッチ材料の範囲で強力な対流攪拌運動を発生させ、急速な溶融と炉の中でのバッチ材料のより短い滞留時間をもたらすためである。最後に、このタイプの炉は、少なくとも部分的には、この目的のために特別に採石または合成された原材料のみならず、カレット、プラスチック／ガラス複合材料のようなリサイクル製品またはサブマージドバーナーのための燃料として用いられ得る石炭または有機ポリマーのような炭化水素源でもあるバッチ材料を供給され得る。

しかしながら、この溶融の方式は、特定の特徴を有する。従来の炉で得られる溶融ガラスよりはるかに低い密度を有する特定の溶融ガラスを得る傾向が存在する。含まれているものは、液相よりも泡が多く、それは一般的に、実質的により粘性である。それゆえ、その処理および形成部材に向けての移送は困難であるかも知れず、作り出された泡の量が顕著であるときは、より困難であろう。
ＥＰ−Ｂ−０３０４３７１ ＵＳ−４５９９１００ ＷＯ ９９／３７５９１。

それゆえ、本発明の目的は、特に、従来の炉の操作よりもより柔軟性に富む操作を可能とし得る、バッチ材料を溶融する新規な方式である。第２に、本発明の目的は、前記従来の炉への投資無しにこの新規の溶融の方式を現存するプラントに組み込むことを可能とする方法を求めるものである。

まず、本発明の主題は、バッチ材料を溶融するための、少なくとも２つの別々の溶融モジュールを組み合わせた装置であって、
−主に、天井バーナー（ｃｒｏｗｎ ｂｕｒｎｅｒ）および／またはサブマージド電極の形態の加熱手段を備える、モジュールＡと呼ばれるモジュール、
−主に、サブマージドバーナーの形態の加熱手段を備えるモジュールＢと呼ばれるモジュール
を含む装置である。

本発明のコンテキストでは、２つのモジュールの「組み合わせ」は、それら両方が、以後詳細に説明されるように様々の可能な方法で溶融されたバッチ材料を作るのに寄与することを意味する。

それゆえ、本発明によるモジュールＡは、電気溶融（サブマージド電極）および／または燃料燃焼型溶融（天井バーナー）による従来の溶融室である。それゆえ、本発明は、現存する工業プラントにおいてこのタイプの溶融室を保存し、その全ての利益、特にガラス工業においてこの主題について得られた蓄積された経験の利益を引き出すことを可能とする。ホウ酸アルカリ塩のようなある種の化合物の飛散物（ｆｌｙ）を相当量減少させることが所望されるとき、好ましくは、電気溶融炉が使用される。

本発明によるモジュールＢは、サブマージドバーナーによる溶融を用いる。この簡潔な用語は、少なくとも１種の燃料ガスによる燃料、特に化石燃料の燃焼のいずれの方式も包含し、前記燃料／ガスまたは燃焼からもたらされるガス状生成物は、バッチ材料塊のレベルの下に注入される。バーナーは、モジュールＢの側壁または床を通過し得る。天井またはいずれか適切な上部構造にバーナーを固定することにより頂部からバーナーを懸垂することもまた可能である。それらのバーナーを介して燃焼ガスのみを注入することを選択することが可能であり、燃焼は、実際の溶融モジュールの外側で起こる。酸化剤（空気、酸素または酸素富化空気）のみまたは不十分量のＨ₂ もしくは天然ガスタイプのガス状燃料を含む酸化剤を注入し、次いで、バッチ材料に液体もしくは固体形態の燃料を導入することもまた可能である。このことは以下で詳細に説明される。このモジュールの構造上の詳細については、上述の特許文献３を参照することができる。

実際、それら２つのタイプの溶融モジュールを組み合わせることについては工業上の観点から極度に有益な相乗効果が存在することがわかっている。まず、従来の溶融モジュールＡは、特に、現存する形成プラントの溶融モジュールであり得る。したがって、本発明は、プラントを改良して、しかしながら炉の全体を再構築する必要なくそれらのプラントで用いられ得る。ガラス工業の現存するプラントの大多数がこのタイプの炉である限り、このことは、経済的な観点から非常な重要性を持っている。

第２に、サブマージドバーナーを有する溶融モジュールＢは、様々のレベルで、そしてそれによりプラントの残りを損なうことなくモジュールＡが欠いている柔軟性をモジュールＡに与えることが可能であろう。実際に起きることは、本発明は、モジュールＢの追加により、初めに設計されたタイプとは異なるタイプの製造のコンテキストにおいて現存する炉（モジュールＡ）の使用を可能とすることである。実際に、モジュールＡ／モジュールＢアセンブリは、可変容量炉を形成する。

何よりもまず、その全体において、本発明による溶融装置の産出量については柔軟性において利益がある。

これは、それぞれの従来の溶融モジュールが「それ自体の」産出量範囲を有するからであって、一旦その最大産出量が達成されたならば、モジュールは閉塞してしまうのである。サブマージドバーナー溶融モジュールそれ自体の産出量は、比較的大きな規模の変動によりより容易かつより迅速に調節され得る。したがって、特に平板ガラス（フロートライン）工業のコンテキストにおいてモジュールＡについての産出量の観点で操作条件（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ）を大まかに一定に選択し、産出量全体を変化させるために溶融モジュールＢを用いることが可能である。したがって、この溶融モジュールＢは、モジュールＡの産出量を超える追加範囲の産出量を与える。さらに、サブマージドバーナー溶融モジュールは急速且つ比較的容易に運転停止と再起動を行い得るので、したがって、溶融モジュールＡの産出量ＴＡとサブマージドバーナー溶融モジュールＢの産出量ＴＢの合計である全産出量ＴＧを有することが可能であり、ＴＢは、０（モジュールは機能的に停止されている）ないし決定された最大値ＴＢｍａｘ（特に溶融モジュールＢのサイズ、炉に装填される材料の量などにしたがって決定される）の間で迅速に変化することが可能である。

また、製造されるガラスのタイプの点でも利益がある。サブマージドバーナー溶融モジュールＢは、従来の溶融モジュールに供給するために用いられる組成とは異なり、および／またはより「卑」組成のバッチ材料を溶融することが可能である。それゆえ、その化学的性質がモジュールＡに供給されるバッチ材料を補足するところのバッチ材料をモジュールＢに供給することが可能である。

それには少なくとも２つの利点が存在する。

−このように、モジュールＡから到来する組成を「調節する」ためにモジュールＢを用いるかまたはその逆により、たとえばその粘性特性、酸化還元特性（インシュレーショングラスウール）または分光学的特性（平板ガラスの場合）を変化させるために形成部材に供給されるガラスを全体的に変化させることが可能である。

−例えば、上記のように燃料として用いられる汚染されたカレット、金属／ガラス複合材料、ポリマー／ガラス複合材料またはポリマーのようなタイプＡの従来の溶融モジュールの操作の低品質化のリスクを負うであろう材料をリサイクルするためにモジュールＢを用いることが可能である。リサイクルされる材料の到達に応じて、特に採石場由来のもののようなより従来型の原材料の比率に対して廃物／カレットのリサイクルまたは再加工処理由来の比率を顕著に変化させるために炉Ｂに供給される材料の組成を適合させることが可能である。

モジュールＡとＢの相対的なサイズに関する限り、探索される事柄に応じて、そのそれぞれがその利点を有するところの３つの可能なシナリオが存在する。実際、本発明は、現存する製造ラインの従来型溶融モジュールに適用され得るし、この場合には、本発明によるモジュールＡのサイズは、開始時から規定される。この選択は、特に溶融されるカレットの量のようなモジュールＢに装填される材料のタイプまたは量にも依存し得る。

第１の案によれば、モジュールＡおよびＢは、同様のものであるか、または同一のサイズであり得る（評価されたサイズを溶融されるガラスで満たされ得るモジュールにより規定される床表面および／または体積とする）。

第２の案では、モジュールＢはモジュールＡよりもサイズが大きく、例えば少なくとも１．５倍、２倍または３倍大きくあり得る（例えば、サイズ比で、１．１／１から３０／１または２０／１の範囲を取る）。これは特に、モジュールＢが（きわめて）多量のカレットまたはこのタイプの溶融に適した他の材料を溶融するために用いられることが予測されるとき採用される形態であろう。

第３の案では、モジュールＢは、体積および／または床表面に関しモジュールＡよりすくなくとも１．５倍、２倍または３倍小さくなるように溶融モジュールＡおよびＢの相対的寸法を選択することもまた可能である（例えば、比１／１．１から１／３０または１／２０で）。実際、サブマージドバーナー溶融モジュールは、同じサイズでは、従来の溶融モジュールよりはるかに大きな産出量を有し得る。ところで、これは、その最も大きな利点の１つである。それゆえ、タイプＡの溶融モジュールにより大きな範囲の産出量を与えるためには、必要とされるすべてのことは、それ自体よりはるかに小さいサブマージドバーナーモジュールと組み合わせることである。サブマージドバーナー溶融モジュールＢが、大きなサイズであり得るモジュールＡを用いる現存するプラントに「接木される」とき、このことは特に有益となる。

本発明の好ましい態様によれば、モジュールＢの中での燃焼に由来する煙道ガスを換熱するための手段を設けることができ、煙道ガスの熱が排出され得る溶融モジュールＡに向けて煙道ガス（可能的には処理後）を方向付けする手段が存在する。モジュールＡおよびＢの相乗効果を最も有効に利用するために、モジュールＢの煙道ガスを用いることによりモジュールＡの電力消費を減少させることが可能である。逆も等しく可能である。

第１の案によれば、溶融モジュールＡおよび溶融モジュールＢの両方は、直接またはダクト／室を介してモジュールＣと呼ばれる混合用モジュールに開放している。それゆえ、本発明は、この案では、それ専用に設けられたモジュールの中でモジュールＡおよびＢからの溶融されたバッチ材料の２つの流れを混合することを想定している。このモジュールは、混合のための流れが異なる特性およびその全体において溶融デバイスの操作の間に変化しうる特性を有するという知識の下で可能な限り均質である単一の流れを出力において獲得するために適切に設置／設計される必要がある。一方で、本質的に一定に保たれ得るかまたは、他方、顕著に変化しうる所定の組成の液体であるモジュールＡ由来の流れが存在する。他方、顕著に低い密度、高い粘度を有し、相当に異なる温度および前述のものとは顕著に異なり得る化学組成を有し得る、むしろ泡の外観を有するモジュールＢ由来の流れが存在する。このことが、混合用モジュールＣがさまざまの攪拌、均質化および／または加熱手段を備えることが推奨される理由である。それらは、バブラーおよび／または機械的攪拌装置および／またはサブマージドバーナー（これは、それが提供する熱のために、そして何よりもそれが引き起こす攪拌のために有益である）および／またはサブマージド電極などであり得る。したがって、このモジュールの出口で、特に温度と粘度の観点で、可能な限り均質である混合物を獲得することを想定することが可能である。

有利には、この混合用モジュールは、繊維形成部材（特にミネラルウールを製造する目的で）に供給するダクトに、または清澄室に（もし問題が平板ガラスを作ることであるならば）、直接または少なくとも１つの室を介して開放している。

モジュールＡおよびＢからモジュールＣに向けて溶融された状態で溶融プロセスにおけるバッチ材料の流れを確保するための様々の形態を考えることが可能である。モジュールＡとモジュールＣとの間にダクトを、および／またはモジュールＢとＣとの間にダクトを設置することが可能である。モジュールＡをモジュールＣに、および／またはモジュールＢをモジュールＣに、直接接続することを選択することもまた可能である。それゆえ、ＡおよびＢからＣへの移送ダクトがないかまたは１本もしくは２本存在することも可能である。

移送ダクトが存在するか否かにかかわらず、モジュールＡおよびＢからモジュールＣへの流れは、以下のシステムの少なくとも１つを用いて確保され得る：特に少なくともモジュールＣに対してモジュールの１つを上昇させることによる、重力による溢出、可能的に沈められたスロートを通しての流れである。それらは、ガラス製造工業のプラントにとって公知の手段である。せき（ｗｅｉｒ）システムは、２つの流れを容易に混合させる利点を有する。せきシステムを獲得するために、上記のモジュールの１つを持ち上げることが可能である。しかしながら、達成するのが困難であることがわかっている持ち上げを回避し、これを再生（ｒｅｓｕｒｇｅｎｃｅ）と関連するスロートシステムで置換することもまた可能である。このシナリオは、後に詳細に説明される。

したがって、少なくともモジュールＡ，Ｂの一方とモジュールＣとの間の移送ダクトが存在するとき、このダクトは、有利には、入口および出口でスロートおよび／またはせきシステムを備える。「入口」および「出口」と言う用語は、製造ラインの上流から下流にＡ、ＢからＣに向かって溶融材料が流れる方向に基づいて考えられるべきである。

モジュールＡ、Ｂの少なくとも１つとモジュールＣとの間の移送ダクトが存在しないとき、そのときは、有利には、モジュールＡとモジュールＣとの間および／またはモジュールＢとモジュールＣとの間の合流点（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）にスロートおよび／またはせきシステムが備えられる。

実際に、１本または２本の移送ダクトが存在するとき、移送ダクトが熱状態調整手段（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｍｅａｎｓ）を備えていることは有利である。それらは、空気の取り込み口またはウオーターボックスシステムのような冷却手段と組み合わせられ得る天井バーナーまたはサブマージド電極タイプの加熱手段であり得る。この熱の状態調整は、モジュールＡおよびＢからの溶融材料の流れの温度および粘性を、すでにより接近したものとするための、混合用モジュールＣで実施される均質化作業を容易にする／準備する役割を果たし得る。

有益な態様は、再生を伴うスロートを介してモジュールＣと連通する（持ち上げられてはいない）モジュールＡからなる。というのは、これはしばしば現存する従来型プラントで遭遇する形態だからである。モジュールＢはそれと組み合わせられ、そのモジュールＢは、例えば、スロートおよび適切なリップにより制御されるせきによりモジュールＣに対して上昇され得る。

本発明の第２の案の形態によれば、モジュールＡが本質的に天井バーナーで稼動するシナリオにおいて、モジュールＢが溶融モジュールＡ、特にその下流部分に直接、または１以上のダクトを介して開放していることを考えることが可能である。この別形態では、もはや真の意味での混合用モジュールは存在せず、モジュールＢ由来の泡は、モジュールＡから溶融ガラスに溢出する。それゆえ、２種類のガラスを混合することを促進するために、この溢出が生じるモジュールＡの下流部分に、バブラータイプの手段である攪拌もしくは均質化手段を、またはこの領域に配置されたサブマージドバーナーがあってさえも、設けることが有益である（その領域は、好ましくは、最も下流に存在するモジュールＡの３分の１に存在する）。

２種類のガラスを混合する他の可能な方法が存在する。

第３の案の形態によれば、例えば、モジュールＢから、モジュールＡが開放しておりかつ、繊維形成部材に供給し得るダクトに、泡状のガラスを導入することにより特別の目的の混合用モジュールＣを省くこともまた可能である。この場合には、このダクトの有意な長さに沿って流れる間に一般にかなりの大きさのサイズを有する泡の融合により可能な限り最良に清澄化されるようになる時間を泡状ガラスが有するように、泡状ガラスを、特に溢出によっても、このダクトの上流部分に導入することが有益である。そこで、溶融材料の流れが遭遇するダクトの領域が特別に装備されていることが有益である。これは、移送ダクトおよびモジュールＣに関して上記した均質化手段および／または攪拌手段、すなわちサブマージドバーナー、バブラーを備え得る。この特別の領域には、対流運動が確立されるようになり得るのに適切なガラスの深さが存在するようにもまた工夫され得る。その場合、その特定領域は、ある方法でモジュールＣタイプのある種の混合領域を再創出するが、それはこの場合あるダクト内においてである。

第４の案の形態によれば、第１の案の形態のモジュールＢと混合用モジュールＣが組み合わせられる：従来型の溶融モジュールＡは、少なくとも１つのサブマージドバーナーの形態に本質的にある加熱手段を備え、かつバッチ材料／カレットを直接供給される混合／溶融モジュールＢ’に接続される（直接または少なくとも１つのダクトを介して）。その場合、モジュールＢ’は、直接にかそうではなく、繊維形成機械に供給するダクトまたは清澄室に開放されている。この形態は、モジュールＢがカレットについての場合のように未溶融内容物を発生させるリスクがない材料を供給されるとき、特に有益である。この場合には、その装置（ｔｈｅ ｅｎｔｉｔｙ）は、同じ製造がサブマージド電極炉で実施された場合より相当に低い温度で操作し得ることが見出されている。このことは顕著な利益をもたらす。というのは、炉の耐火物ライニングはこの方式ではあまり早く摩滅せず、製造されるガラスはあまり汚染されないからである。

上記第３の案の形態に類似する、さらに別の案の形態によれば、特に、ガラスをモジュールＡから取り出すことを可能とするスロートと再生を有する領域中に、モジュールＡと繊維形成部材（または清澄室）に溶融ガラスを運ぶダクトが合流するところでモジュールＢから泡状のガラスを取り出すこともまた可能である。

別の形態によれば、溶融モジュールＢは、特に重力溢出系を介してモジュールＡの長さの最後の３分の１のところで溶融モジュールＡに開放される。

このテキスト全体に渡って、「上流」および「下流」と言う用語は、もし存在すれば、繊維形成部材および／または清澄室の中に溶融状態でバッチ材料が到達するまで、バッチ材料が溶融室に導入される時点からのバッチ材料の流れ全体の方向を称することを強調する。

本発明のもう１つの主題は、上記溶融装置を稼動させるための方法である。すでに言及したように、本発明のきわめて有利な点は、溶融モジュールＡおよびＢのそれぞれが量の点で異なり、および／または化学組成が異なり、および／または起源が異なるバッチ材料を供給され得ることである。したがって、溶融モジュールＢは、たとえば板ガラス工業、またはガラス中空容器工業由来であるかもしれない、汚染されているかもしれないカレットを供給され得る。したがって、動物のえさ、炭化水素で汚染された砂、鋳物砂、有機ポリマー／ガラス複合材料もしくは金属／ガラス複合材料、または等しく積層ガラス由来の残滓もしくはコネクタの取り付けられたガラスもしくは酸化物もしくは金属窒化物被覆を有するガラス、または銀タイプの金属被覆物（ソーラーガラス、低放射性ガラス、鏡）、板ガラス工業由来のガラスまたはかわりに油分を付された補強ガラスヤーン、または有機樹脂を用いている接着剤／バインダーで被覆されたインシュレーション用ミネラルウールを供給することが可能である。インシュレーション用ミネラルウール工業由来の濡れた湿潤廃棄物、洗浄スラリー由来の残滓、非繊維化材料などがその中にリサイクルされ得る。石油産業由来の残滓、または有機ポリマー、重油、石炭のような液体または固体炭化水素タイプの燃料を導入することもまた可能である。また、導入された全ての有機物は、サブマージドバーナーのために必要とされる燃料の少なくとも一部を供給する。したがって、サブマージドバーナーによる溶融は、きわめて多くのリサイクルされた製品、多量の廃棄物、タイプＡの従来の溶融モジュールではあまり適切でない、いずれの場合でも極めて不適切な物を「消化する」ことが可能であるのに有益なサイズを有する。

したがって、本発明は、有利には、廉価な材料（または料金が不要であるかもしくは、上記廃棄物のいくつかのように不利なコストがかかるもの）のリサイクルを可能とし、このことは、プラントの全原材料コストを小さくすることを可能とする。

もちろん、原材料、特に採石場由来のものまたは化学工業により供給されるものを溶融モジュールＢに供給することまたはモジュールＢに供給するために用いられる材料が部分的には採石場由来の高価な原材料および特に部分的にはリサイクルのための廃棄物／材料であるいずれか中間的な解決策を採用することを選択することもまた可能である。

溶融モジュールＡへの供給に関する限り、優先性は、従来型の原材料、特に採石作業場または化学産業由来の材料に与えられる。砂は、シリカ担持原材料として用いられ得る。アルカリ土類金属酸化物を担持する原材料として、石灰石またはドロマイトが用いられ得る。酸化ホウ素を担持する原材料としてボラックスが用いられ得るし、Ｎａ₂ Ｏを担持する原材料として炭酸ナトリウムが用いられ得る。アルミナ担持原材料として、長石が用いられ得る。好ましくは適度の比率でカレットがそれに加えられ得る。

本発明による装置を稼動させるための方法は、一緒にまたは交互に溶融モジュールＡおよびＢ（またはＢ’）を操作することからなり得る。したがって、上記のように、所望の全産出量またはバッチ材料の量もしくはタイプまたはモジュールＡおよびＢで使用したいと考えるカレットのタイプに基づいて、または代わりにガラスの所望の最終タイプに基づいて、２つのモジュールの操作の状況を調節することは常に可能である。

本発明のもう１つの主題は、繊維形成部材に溶融バッチ材料を供給するためのその装置またはその実施方法の使用である。それらは、内部紡糸（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｐｉｎｎｉｎｇ）または外部紡糸（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｐｉｎｎｉｎｇ）によりまたは機械的および／または空気式延伸（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｄｒａｗｉｎｇ）により繊維を形成する部材であり得る。

本発明は、非限定的な代表的な態様および図面を用いてさらに詳細に記載される。

本発明による好ましい態様は、その原理が図１に極めて模式的に例示されているプラントを採用することからなり、すなわち、従来型の溶融モジュール１が存在し、それは、サブマージド電極１ａを用いる冷天井タイプの電気炉である。このタイプの炉では、いまだ溶融されていないバッチ材料の外皮（ｃｒｕｓｔ）が載っている溶融バッチ材料の浴が存在する。バッチ材料は、コンベアベルトまたはエンドレススクリューシステムにより公知の方法で炉に導入される。モジュール１とは別の溶融モジュール２もまた存在し、これは、少なくとも１本のサブマージドバーナー８を備えている。モジュール１および２は、移送ダクト４、５に開放し、それら自体は、共通の混合用モジュール３に開放している。図中の矢印は、プラント全体にガラスが流れる方向を示す。特に空間占有の理由のために、そしてモジュール１および２からのガラスの流れの相互浸透および混合をも促進するために、混合用モジュール３へのダクト４、５を介しての前記流れの入口は、互いに、多かれ少なかれ垂直である。

代わりに、同じ軸に沿って、しかし反対方向に正面衝突するようにモジュール１および２から到来するガラスの２つの流れを企画することが可能である。この場合には、モジュール１、３および２は、多かれ少なかれ直線状の連続で配置されることが可能であり、このときガラスは、例えば先のものと垂直である軸に沿ってモジュール３から取り出される。モジュール１および２をほぼ近接させて配置することを想定することもまた可能であり、このとき、ガラスの２つの流れは、並列にまたは収束して混合用モジュール３に到達する。

モジュール３は、少なくとも１つのサブマージドバーナー９およびバブラー７を備える。この領域での重要な点は、異なる密度、粘度、および可能的には異なる化学組成および異なる温度を有するそれら２種のガラスの混合を達成することである。この均質化をより容易にするために、ダクト４、５は、熱の状態調整手段、典型的には天井バーナーと開放／遮蔽され得る空気入口の組み合わせを備える。一旦混合が終わると、ガラスの単一の流れがダクト６を流下してモジュール３を出て行く（ダクト６では、もしガラスがモジュール２から出てくる「泡状の」ガラス由来の気泡、特に大きな直径を有するものを含むならば、相当程度の清澄が起こり得る）。次いでダクトは、公知の方法で、図示されていない繊維形成部材に供給する。

図２、３および４は、図１によるプラントの１つの可能な形状についていくつかの付加的な詳細を提供する。それらはいまだ模式的であり、より高度の明確さについては、縮尺して図示されていない。

図２は、上から見た図である。それはやはり、電気溶融モジュール１、サブマージドバーナーモジュール２、混合用モジュール３およびダクト４、５および６を示す。

図３は、断面図で、モジュール２由来のガラスが混合用モジュール３に注ぎ出される方式を示す。スロートシステムが存在し、モジュール３の床に対してモジュール２の床が上昇している。次いでガラスは、相当に狭いダクト５を介して、溢出により、モジュール３に流入する。それゆえ、実際には、図示されていないリップを介してモジュール３に落下するガラスの相当に狭い糸状の流れが存在する。

図４もまた断面図で、モジュール１、３およびダクト６の形状を示す。ここでは、モジュール１と３の床は、（ほぼ）同じレベルにある。モジュール１とダクト４との間には、やはりスロート１０が存在し、スロート１０は、ガラスの流れに対し、はるかに小さな断面積を定める。ダクト４とモジュール３との間で、ガラスは、敷居（ｓｉｌｌ）１２を越えて流れる。この例では、ダクト６の中のガラスの浴の高さは、そのダクト６の下流のもう１つの敷居１３により決定される。

特にガラスの水準の調節を提供することによりこの敷居を省くこともまた可能である。

次いで、ガラスは、前記敷居１２を越えて通過することにより「頂部から」ダクトの下流で取り出される。別の案は、ダクトの末端で底部から溶融ガラスを取り去ることからなる。

要するに、１つの同じプラントで異なる技術を用いる２つの溶融モジュールを用いることは、最大の利益がその利点から誘導されることを可能とする。一方で、解決済みの工業的方策（電気溶融、燃料燃焼炉）およびそれにより得られるガラスの品質の信頼性が利用され、他方、高い効率、使用の高度の柔軟性、およびサブマージドバーナー溶融方式で溶融され得る材料の観点でのあまり厳しくない要求もまた享受される。それらの補足的性質は、互いに対して働きを助長する。

例として、表１は、以下のデータを照合して、後に示される。

Ａ：アルミナ、シリカ、酸化された形態のアルカリ金属、アルカリ土類金属、ホウ素の質量パーセンテージとして表現される電気溶融モジュール１に供給される組成物。

Ｂ：サブマージドバーナー溶融モジュール２が供給される組成物Ａに対するカレットの比率の質量パーセンテージ。

それゆえ、例１から４は、それぞれ、得られるガラスの全組成中に０、４０、６０および８０％のカレットが存在する事例に対応する。０％カレットの例１は、サブマージドバーナーモジュール２に供給されていないシナリオに対応する。モジュール１のみが操業し、それゆえ、得られる組成物は、従来のモジュール１に供給される原材料から１００％由来する。したがって、ダクト６の出口で、組成物Ａを適切に調節／補足するカレットＢの選択された比の大まかに一定の組成のガラスを有することを選択することが可能である。

モジュール２に供給されるカレットの組成Ｂは、すべての例について大まかに一定の組成であり、その組成は、質量％で以下のようである：
ＳｉＯ₂ ７１．５
Ａｌ₂ Ｏ₃ ０．７
Ｆｅ₂ Ｏ₃ ０．１５
（この形態で表現される酸化鉄の合計）
ＣａＯ ９．４
ＭｇＯ ３．８
Ｎａ₂ Ｏ １３．５
Ｋ₂ Ｏ ０．３
（１００％への残部は、ＳＯ₃ タイプの不純物からなる）。

このカレットはまた、薄い金属被覆タイプの、低放射または太陽光遮断ガラスタイプのまたは鏡の場合の厚い金属被覆の、被覆を有するガラスにも由来する。それゆえ、このときその組成は変化する。

上記表は、本発明により提供される大きな柔軟性を示す。カレットの要求と供給に応じて、サブマージドバーナーモジュール２の操作は、完全に閉鎖され得るかまたは、他方、プラント全体の溶融ガラスの８０％を供給させられ得る。したがって、従来型モジュール１に供給される担持材料の量とタイプは、並行して調節される。

サブマージドバーナーモジュール２に供給するためのそれらの例で用いられるカレットは、板ガラス工業に由来し、この場合にはソーダ−ライム−シリカ系ガラスであることに注意されたい。もちろん、きわめて異なるカレットを用いて、上記のように担持材料、炭素含有燃料を加えることは可能である。

本発明を例示する別の例が以下に与えられる。モジュールＡは、特に酸化物、炭酸塩等のタイプの従来型のバッチ原材料を供給されるサブマージド電極炉である。このモジュールＡの製造量全体は、モジュールＢとして機能するサブマージドバーナー炉に直接注がれ、また、随伴的にカレットが供給される。モジュールＢに供給されるカレットは、ガラスの最終的な流れの８５％を占める。最終的なガラスは、例１の最終的なガラスと同じ組成を有する。そのような形態は、正確に機能し、溶融しない内容物を製造することはなく、電気炉は１１００℃に加熱され、サブマージドバーナー炉は１１５０℃に加熱されることが見出されている。最終的なガラスの中の酸化クロム（ＩＩＩ）の含有量は、０．０３質量％であり、そのことは、耐火物摩滅が少ないことを示す。全エネルギー消費量は、ガラスのトン当り１２００ｋＷｈであった。比較として、単一電極炉中の同じ原材料による同じ製造では、１３００℃の温度、１２５０ｋＷｈ／ｔの電力消費を必要とし、最終的なガラス内に０．１質量％の酸化クロムをもたらす。

本発明による溶融プラントのきわめて模式的な描写である。 区分され、上から見られたプラントのより具体的な描写である。 区分され、上から見られたプラントのより具体的な描写である。 区分され、上から見られたプラントのより具体的な描写である。

符号の説明

１，２…溶融モジュール、１ａ…サブマージド電極、３…混合用モジュール、４，５，６…移送ダクト、７…バブラー、８，９…サブマージドバーナー、１２，１３…敷居

Claims (18)

1. 溶融バッチ材料を一緒にまたは交互に製造するのにともに寄与し得る、バッチ材料を溶融させることに由来する溶融ガラスの最終流からガラス繊維を調製するための、少なくとも２つの別々の溶融モジュールを組み合わせた装置であって、
   −主に天井バーナーおよび／またはサブマージド電極の形態の加熱手段を備え、バッチ材料を供給され得る溶融モジュールＡ（１）、
   −主にサブマージドバーナーの形態の加熱手段を備え、バッチ材料を供給され得、泡状ガラスを生成する溶融モジュールＢ（２）
   を含み、
   前記モジュールＡ（１）と前記モジュールＢ（２）の両方が、直接または移送ダクト（４，５）を介して、少なくとも１つの攪拌および／または加熱手段を備える混合用モジュールＣ（３）に開放しており、前記混合モジュールは、前記モジュールＡ（１）からの溶融ガラスと、前記モジュールＢ（２）からの泡状ガラスを混合するものであり、かつ繊維形成部材に供給するダクト中に直接開放している装置。
2. 前記溶融モジュールＢ（２）が、体積および／または床面積に関し、前記モジュールＡ（１）より少なくとも１．５倍小さいことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記溶融モジュールＢ（２）が、体積および／または床面積に関し、前記モジュールＡ（１）より少なくとも１．５倍大きいことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 前記溶融モジュールＢ（２）が、排熱のための前記溶融モジュールＡにむけて可能な処理後煙道ガスを方向付けする、煙道ガスを換熱するための手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の装置。
5. 前記移送ダクト（４，５）が熱状態調整手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1項記載の装置。
6. 前記混合用モジュールＣ（３）の攪拌および／または加熱手段が、バブラー、機械的攪拌装置、サブマージド電極、サブマージドバーナーから選択されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の装置。
7. 前記混合用モジュールＣ（３）の攪拌および／または加熱手段が、バブラーおよびサブマージドバーナーから選択されることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 前記モジュールＡ（１）、Ｂ（２）の少なくとも一方と前記モジュールＣ（３）との間に移送ダクトが存在し、前記ダクトがスロートおよびまたはせきシステムを入口および出口で備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の装置。
9. モジュールＡ（１）がバッチ原材料を供給され、やはりバッチ原材料を供給されるモジュールＢ（２）に直接またはダクトを介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の装置。
10. モジュールＡが主にサブマージド電極の形態の加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の装置。
11. モジュールＡ（１）およびＢ（２）が一緒にまたは交互に稼動して請求項１ないし１０のいずれか１項記載の装置によりバッチ材料の溶融に由来する溶融ガラスの最終流を調製するための方法。
12. 前記溶融モジュールＡ（１）およびＢ（２）が量および／または化学組成の点で異なるバッチ材料を供給されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記溶融モジュールＢ（２）が、汚染されているかもしれないカレット、および／またはポリマー／ガラス複合材料および／または金属／ガラス複合材料および可能的には燃料油、石炭のような液体および／または固体形態の炭化水素含有燃料、有機ポリマー、動物のえさ、インシュレーション用ミネラルウール工業または強化用ガラスヤーン由来の残滓、汚染された砂、鋳物砂を供給されることを特徴とする請求項１１または１２記載の方法。
14. 前記溶融モジュールＡ（１）が、以下の材料の少なくとも１つ、砂タイプのシリカ担持原材料、石灰石またはドロマイトのようなアルカリ土類金属酸化物原材料、ボラックスのような酸化ホウ素担持原材料、炭酸ナトリウムのような酸化ナトリウム原材料、長石のようなアルミナ原材料、およびカレットを供給されることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項記載の方法。
15. 特に溶融装置の所望の全産出量にしたがって、および／または利用可能な材料のリサイクルにより、前記溶融モジュールＡ（１）およびＢ（２）のそれぞれの溶融バッチ材料の製造がともに調節されることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか１項記載の方法。
16. モジュールＢがカレットを供給されることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１項記載の方法。
17. モジュールＡが、主に、サブマージド電極の形態の加熱手段を備えることを特徴とする請求項１１ないし１６のいずれか１項記載の方法。
18. 前記繊維形成部材が、内部紡糸、外部紡糸、または空気式および／または機械的延伸により稼動することを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれか１項記載の方法。

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