JP6683039B2 - ガラス製造装置及びガラスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス製造装置及びガラスの製造方法に関する。

例えば、ガラス板等のガラス物品を製造する装置は、ガラス原料を溶融する溶融窯と、溶融ガラスを成長する清澄室と、清澄された溶融ガラスを撹拌する撹拌槽とを備えている。ガラス製造装置では、溶融窯で調製された溶融ガラスが配管を通じて撹拌槽まで移送される（特許文献１参照）。

特開２０１４−０４７０８４号公報

上述したガラス製造装置では、配管内を流動する溶融ガラスの温度分布が変化する場合がある。このような温度変化が生ずると、後工程で得られるガラス物品の品質が低下するおそれがある。しかしながら、上記従来のガラス製造装置では、予め配管周囲の耐火物等の材質や構造が固定されているため、ガラスの製造中に配管内の溶融ガラスの温度分布を調整することは困難であった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融ガラスの温度調整を好適に行うことを可能にしたガラス製造装置及びガラスの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス製造装置は、容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスが流動する流動部と、複数の耐火部材により構成され、前記流動部を囲む耐火壁と、を備えるガラス製造装置であって、前記耐火壁の外面を構成する複数の耐火部材は、第１耐火部材と、前記第１耐火部材よりも小さい外形を有するとともに前記耐火壁の外方に引き抜くことで前記耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成可能にする第２耐火部材と、を含む。

この構成によれば、ガラス製造装置における第２耐火部材を耐火壁の外方に引き抜くことで耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成することができる。すなわち、ガラス製造装置における流動部の熱を放熱用の凹部から放熱させることができる。このように第２耐火物を引き抜くといった簡易な方法で溶融ガラスの過剰な温度上昇を抑えることができる。また、第２耐火部材は、第１耐火部材よりも小さい外形を有するため、第１耐火部材を取り除く場合よりも放熱用の凹部からの放熱が緩和され易い。これにより、流動部を流動する溶融ガラスの過剰な温度低下を抑えることが容易となる。

上記ガラス製造装置において、前記第２耐火部材は、前記耐火壁の上面を構成することが好ましい。
ガラス製造装置の流動部の上部を流動する溶融ガラスは、流動部の下部を流動する溶融ガラスよりも過剰な温度上昇が生じ易い。上記構成によれば、ガラス製造装置における耐火壁の上面に放熱用の凹部を形成することができるため、流動部の上部を流動する溶融ガラスの温度上昇を好適に抑えることができ、容器又は配管内の溶融ガラスの温度分布を好適に調整できる。これにより、流動部を流動する溶融ガラスの温度の均一性を高めることが可能となる。

上記ガラス製造装置において、前記第２耐火部材は、平面視で前記流動部と重なる位置に配置されていることが好ましい。
例えば、上記のように配置した第２耐火部材により、平面視で流動部と重なる位置となる耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成することができる。

上記ガラス製造装置において、前記流動部は、前記配管を含み、前記配管の径方向に沿った前記第２耐火部材の幅寸法は、前記配管の外径寸法よりも小さいことが好ましい。
この構成によれば、配管内を流動する溶融ガラスの温度を微調整することが容易となる。

上記ガラス製造装置において、前記第２耐火部材の一部は、前記第１耐火部材よりも外方に突出して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、第１耐火部材よりも外方に突出した第２耐火部材の一部を利用して第２耐火部材を円滑に引き抜くことが可能となる。

上記ガラス製造装置において、前記第１耐火部材と前記第１耐火部材との間で挟まれる位置に複数の前記第２耐火部材が配置されていることが好ましい。
この構成によれば、第２耐火部材の数を選択して引き抜くことで、寸法の異なる放熱用の凹部を形成することができる。

上記課題を解決するガラスの製造方法は、容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスが流動する流動部と、複数の耐火部材により構成され、前記流動部を囲む耐火壁と、を用いてガラスを製造するガラスの製造方法であって、前記耐火壁の外面を構成する複数の耐火部材は、第１耐火部材と、前記第１耐火部材よりも小さい外形を有するとともに前記耐火壁の外方に引き抜くことで前記耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成可能にする第２耐火部材と、を含み、前記耐火壁の外方に前記第２耐火部材を引き抜く工程を備える。

この方法によれば、流動部を流動する溶融ガラスの温度を好適に調整しながら、ガラスを製造することができる。
上記ガラスの製造方法は、前記第２耐火部材を引く抜く工程の後に、引き抜いた前記第２耐火部材を前記放熱用の凹部に挿入する工程をさらに備えることが好ましい。

この方法によれば、放熱用の凹部からの放熱が不要となった際に、耐火壁の保温性能を高めることができる。

本発明によれば、溶融ガラスの温度調整を好適に行うことが可能となる。

実施形態におけるガラス製造装置を示す概略断面図である。 （ａ）は、図１の２ａ−２ａ線に沿った模式端面図であり、（ｂ）は、ガラス製造装置の一部を示す模式平面図であり、（ｃ）は、ガラス製造装置の作用図である。 （ａ）は、ガラス製造装置の変更例を示す模式端面図であり、（ｂ）は、ガラス製造装置の一部を示す模式平面図であり、（ｃ）は、ガラス製造装置の作用図である。

以下、ガラス製造装置及びガラスの製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に一例として示すように、ガラス製造装置１１は、内部を溶融ガラスＭＧが流動する流動部１２と、複数の耐火部材により構成され、流動部１２を囲む耐火壁１３とを備えている。

ガラス製造装置１１の流動部１２は、容器又は配管から構成される。ガラス製造装置１１の流動部１２を構成する容器としては、例えば、溶融窯１４、清澄室１５、及び撹拌槽１６が挙げられる。ガラス製造装置１１の流動部１２を構成する配管としては、例えば、溶融窯１４から清澄室１５に溶融ガラスＭＧを移送する第１配管１７、清澄室１５から撹拌槽１６に溶融ガラスＭＧを移送する第２配管１８、及び撹拌槽１６から溶融ガラスＭＧを排出する第３配管１９が挙げられる。

ガラス製造装置１１の溶融窯１４では、ガラス原料を溶融する工程が行われる。溶融窯１４で得られた溶融ガラスＭＧは、第１配管１７を通じて清澄室１５に移送される。清澄室１５では、溶融ガラスＭＧを清澄する工程が行われる。清澄室１５で清澄された溶融ガラスＭＧは、第２配管１８を通じて撹拌槽１６に移送される。撹拌槽１６では、溶融ガラスＭＧを均質化するために溶融ガラスＭＧを撹拌する工程が行われる。撹拌槽１６で撹拌された溶融ガラスＭＧは、第３配管１９を通じて成形装置２０に移送される。このようにガラス製造装置１１は、ガラス（溶融ガラスＭＧ）を成形装置２０に連続的に供給する。

ガラス製造装置１１の流動部１２の複数箇所には、図示を省略した温度センサが装備され、ガラス製造装置１１の流動部１２を流通する溶融ガラスＭＧの温度の監視が行われる。

ガラス製造装置１１の耐火壁１３は、例えば、溶融窯１４、清澄室１５、撹拌槽１６、第１配管１７、第２配管１８、及び第３配管１９を囲むように配置されている。耐火壁１３は、複数の耐火部材を積み上げて形成された積層構造を有している。以下では、ガラス製造装置１１の耐火壁１３のうち、清澄室１５と撹拌槽１６とを接続する第２配管１８を囲む耐火壁１３を一例として説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ガラス製造装置１１の耐火壁１３の外面１３ａ（上面）を構成する耐火部材２１は、第１耐火部材２２と、この第１耐火部材２２よりも小さい外形を有する第２耐火部材２３とを含む。図２（ｂ）に示すように、本実施形態の第２耐火部材２３では、第２配管１８の径方向に沿った第２耐火部材２３の幅寸法Ｄ１が、第１耐火部材２２の幅寸法Ｄ２よりも小さい。

図２（ｃ）に示すように、第２耐火部材２３は、耐火壁１３の外方（上方）に引き抜くことで耐火壁１３に放熱用の凹部２４を形成可能とする耐火部材である。耐火壁１３に放熱用の凹部２４が形成されることで、ガラス製造装置１１の耐火壁１３の厚さは部分的に薄くなる。

詳述すると、ガラス製造装置１１の第２耐火部材２３は、耐火壁１３において第２耐火部材２３よりも内側（下側）に位置する耐火部材に固定（連結）されていない。また、第２耐火部材２３は、隣り合う耐火部材に対しても固定（連結）されていない。なお、耐火壁１３において、第２耐火部材２３以外の耐火部材は、必要に応じて周知の結合剤（目地剤）で連結されている。結合剤としては、例えば、耐火モルタルやキャスタブル耐火物等の周知の硬化性耐火物が挙げられる。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態のガラス製造装置１１では、複数の第２耐火部材２３が第２配管１８の径方向に沿って配列されるとともに、複数の第２耐火部材２３が第２配管１８の管軸方向に沿って配列されている。第２配管１８の径方向において隣り合う複数の第２耐火部材２３は、第１耐火部材２２と第１耐火部材２２との間で挟まれるように配置されている。

図２（ｂ）に示すように、ガラス製造装置１１の第２耐火部材２３は、平面視で第２配管１８と重なる位置に配置されている。第２配管１８の径方向に沿った第２耐火部材２３の幅寸法Ｄ１は、第２配管１８の外径寸法Ｄ３よりも小さい。第２耐火部材２３の幅寸法Ｄ１は、第２配管１８の外径寸法Ｄ３の３／４以下であることが好ましく、より好ましくは１／２以下である。第２耐火部材２３の幅寸法Ｄ１は、例えば、第２配管１８の外径寸法Ｄ３の１／１０以上である。

図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、ガラス製造装置１１の耐火壁１３を構成する第２耐火部材２３の一部は、第１耐火部材２２よりも外方に突出して配置されている。第２耐火部材２３の突出長さは、例えば、１０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下の範囲である。

ガラス製造装置１１の耐火壁１３を構成する各耐火部材２１の形状は、例えば、中実のブロック状であり、より具体的には、直方体状、立方体状、又は、これらの形状の一部を切り欠いた形状である。各耐火部材２１としては、例えば、アルミナ系耐火部材、ジルコニア系耐火部材、及びムライト系耐火部材が挙げられる。

なお、ガラス製造装置１１の第２配管１８は、例えば、白金又は白金合金から構成される。第２配管１８は、通電加熱するように構成することもできる。第１配管１７、第３配管１９、清澄室１５、及び撹拌槽１６についても、例えば、白金又は白金合金から構成される。

ガラス製造装置１１で製造されたガラス（溶融ガラスＭＧ）を用いてガラス物品を成形する成形装置２０は、ガラス成形法（ガラス物品の形状）に応じた周知の構成を採用することができる。ガラス成形法としては、例えば、ダウンドロー法、ロールアウト法、フロート法、及びダンナー法が挙げられる。ダウンドロー法としては、オーバーフローダウンドロー法、及びスロットダウンドロー法が挙げられる。

次に、ガラス製造装置１１の主な作用をガラスの製造方法とともに説明する。
ガラスの製造方法は、ガラス製造装置１１の流動部１２で溶融ガラスＭＧを流動させながら、ガラスを製造する。ガラスの製造中には、ガラス製造装置１１の流動部１２を流通する溶融ガラスＭＧの温度の監視が行われる。

こうしたガラスの製造中において、ガラス製造装置１１の第２配管１８を流動する溶融ガラスＭＧの過剰な温度上昇を抑えることが必要となる場合がある。この場合、図２（ｃ）に示すように、ガラス製造装置１１における第２耐火部材２３を耐火壁１３の外方（上方）に引き抜くことで耐火壁１３の外面１３ａに放熱用の凹部２４を形成することができる。すなわち、ガラス製造装置１１における第２配管１８の熱を放熱用の凹部２４から放熱させることができる。このように第２耐火物を引き抜くといった簡易な方法で溶融ガラスＭＧの過剰な温度上昇を抑えることができ、容器又は配管内の溶融ガラスＭＧの温度分布を好適に調整できる。また、第２耐火部材２３は、第１耐火部材２２よりも小さい外形を有するため、第１耐火部材２２を取り除く場合よりも放熱用の凹部２４からの放熱が緩和され易い。これにより、第２配管１８を流動する溶融ガラスＭＧの過剰な温度低下を抑えることが容易となる。

なお、放熱用の凹部２４からの放熱が不要となり、耐火壁１３の保温性能を高めたい場合には、第２耐火部材２３を放熱用の凹部２４に挿入する。
以上詳述した実施形態によれば、次のような作用効果が発揮される。

（１）ガラス製造装置１１は、容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスＭＧが流動する流動部１２（第２配管１８）と、複数の耐火部材２１により構成され、流動部１２（第２配管１８）を囲む耐火壁１３とを備えている。ガラス製造装置１１において、耐火壁１３の外面１３ａを構成する複数の耐火部材２１は、第１耐火部材２２と、第１耐火部材２２よりも小さい外形を有する第２耐火部材２３とを含む。第２耐火部材２３は、耐火壁１３の外方に引き抜くことで耐火壁１３の外面１３ａに放熱用の凹部２４を形成可能とする。

この構成によれば、上述した作用が得られるため、溶融ガラスＭＧの温度調整を好適に行うことが可能となる。
（２）ガラス製造装置１１の流動部１２（第２配管１８）の上部を流動する溶融ガラスＭＧは、流動部１２（第２配管１８）の下部を流動する溶融ガラスＭＧよりも過剰な温度上昇が生じ易い。本実施形態のガラス製造装置１１の第２耐火部材２３は、耐火壁１３の上面を構成している。この場合、ガラス製造装置１１における耐火壁１３の上面に放熱用の凹部２４を形成することができるため、流動部１２（第２配管１８）の上部を流動する溶融ガラスＭＧの温度上昇を好適に抑えることができる。これにより、流動部１２（第２配管１８）を流動する溶融ガラスＭＧの温度の均一性を高めることが可能となる。従って、溶融ガラスＭＧの温度調整をより好適に行うことが可能となる。

（３）ガラス製造装置１１の第２耐火部材２３は、平面視で流動部１２（第２配管１８）と重なる位置に配置されている。
この場合、例えば、流動部１２の上部を流動する溶融ガラスＭＧの温度上昇を好適に抑えることが可能となる。このとき、第２耐火部材２３は、第１耐火部材２２よりも小さい外形を有するため、流動部１２の上部を流動する溶融ガラスＭＧの温度上昇を緩やかに抑えたり、溶融ガラスＭＧの温度を緩やかに低下させたりすることが可能となる。これにより、流動部１２の上部を流動する溶融ガラスＭＧの温度を微調整することが容易となる。

（４）ガラス製造装置１１において、第２耐火部材２３における第２配管１８の径方向に沿った幅寸法Ｄ１は、第２配管１８の外径寸法Ｄ３よりも小さい。この場合、第２配管１８内を流動する溶融ガラスＭＧの温度を微調整することが容易となる。従って、溶融ガラスＭＧの温度調整をより好適に行うことが可能となる。

（５）ガラス製造装置１１において、第２耐火部材２３の一部は、第１耐火部材２２よりも外方に突出して配置されている。この場合、第１耐火部材２２よりも外方に突出した第２耐火部材２３の一部を利用して第２耐火部材２３を円滑に引き抜くことが可能となる。また、第２耐火部材２３の一部が上記のように突出していることから、例えば、作業者が第１耐火部材２２と第２耐火部材２３とを識別することが容易となる。従って、溶融ガラスＭＧの温度を調整する作業を円滑に行うことが可能となる。

（６）ガラス製造装置１１において、第１耐火部材２２と第１耐火部材２２との間で挟まれる位置に複数の第２耐火部材２３が配置されている。この場合、第２耐火部材２３の数を選択して引き抜くことで、寸法の異なる放熱用の凹部２４を形成することができる。すなわち、放熱用の凹部２４の寸法を利用して溶融ガラスＭＧの温度を微調整することが容易となる。従って、溶融ガラスＭＧの温度調整をより好適に行うことが可能となる。

（７）ガラスの製造方法は、容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスＭＧが流動する流動部１２と、複数の耐火部材２１により構成され、流動部１２を囲む耐火壁１３とを用いる。耐火壁１３の外面１３ａを構成する複数の耐火部材２１は、上記（１）欄で述べた構成を有する。ガラスの製造方法は、耐火壁１３の外方に第２耐火部材２３を引き抜く工程を備えている。この方法によれば、流動部１２を流動する溶融ガラスＭＧの温度を好適に調整しながら、ガラスを製造することができる。

（８）ガラスの製造方法は、第２耐火部材２３を引く抜く工程の後に、引き抜いた第２耐火部材２３を放熱用の凹部２４に挿入する工程をさらに備えることが好ましい。この場合、放熱用の凹部２４からの放熱が不要となった際に、耐火壁１３の保温性能を高めることができる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス製造装置１１において、第１耐火部材２２と第２耐火部材２３との配置を変更してもよい。この変更例のガラス製造装置１１では、図３（ｂ）に示すように、第２配管１８の管軸方向に沿った第２耐火部材２３の長さ寸法Ｄ４が第１耐火部材２２の長さ寸法Ｄ５よりも小さい。この変更例のガラス製造装置１１についても、上記（１）〜（６）欄で述べた作用効果が得られる。

・図２及び図３に示すガラス製造装置１１では、第１耐火部材２２と第１耐火部材２２との間で挟まれる位置に複数の第２耐火部材２３が配置されているが、第１耐火部材２２と第１耐火部材２２との間で挟まれる位置に一つの第２耐火部材２３が配置される構成に変更することもできる。すなわち、ガラス製造装置１１において、第１耐火部材２２及び第２耐火部材２３の配置態様については、例えば、第２耐火部材２３を千鳥状に配置する等、適宜変更することができる。

・ガラス製造装置１１の第１耐火部材２２についても、耐火壁１３の外方に引き抜くことで放熱用の凹部が形成されるように構成してもよい。例えば、ガラス製造装置１１の第２配管１８内を流動する溶融ガラスＭＧの温度を急激に低下させる必要がある場合には、第１耐火部材２２と第２耐火部材２３とのいずれも引き抜くことで放熱用の凹部を形成してもよい。

・ガラス製造装置１１の耐火壁１３の外面１３ａを構成する複数の耐火部材２１は、第１耐火部材２２よりも外形が小さく、引き抜きを不能とする耐火部材を含んでいてもよい。なお、ガラス製造装置１１において、耐火壁１３の外面を構成する耐火部材２１以外の耐火部材の寸法や配置態様は任意である。

・ガラス製造装置１１では、第２耐火部材２３の一部は、第１耐火部材２２よりも外方に突出して配置されているが、第２耐火部材２３は、第１耐火部材２２とともに平坦な耐火壁１３の外面１３ａを形成するように配置されていてもよい。また、第１耐火部材２２の一部が第２耐火部材２３よりも外方に突出して配置されていてもよい。この場合、例えば、第２耐火部材２３と隣り合う耐火部材との間に隙間が形成されるように第２耐火部材２３の寸法等を設定し、その隙間に治具等を挿入し、第２耐火部材２３を引っ掛けて引き抜けばよい。

・ガラス製造装置１１において、第２配管１８の径方向に沿った第２耐火部材２３の幅寸法Ｄ１は、第２配管１８の外径寸法Ｄ３よりも大きく設定されてもよい。この場合、例えば、第２配管１８の管軸方向に沿った第２耐火部材２３の長さ寸法Ｄ４を第１耐火部材２２の長さ寸法Ｄ５よりも小さくすることで、放熱用の凹部２４からの放熱が緩和され易くなる。

・ガラス製造装置１１において、第２耐火部材２３は、平面視で流動部１２（第２配管１８）と重なる位置に配置されているが、流動部１２（第２配管１８）と重ならない位置に配置されてもよい。

・ガラス製造装置１１において、第２耐火部材２３は、耐火壁１３の上面を構成しているが、第２耐火部材２３は、例えば、耐火壁１３の側面を構成することもできる。
・ガラス製造装置１１において、第２耐火物は、第２配管１８を囲む耐火壁１３の外面１３ａを構成しているが、第２配管１８以外の配管、清澄室１５等の容器といった流動部１２を囲む耐火壁１３に適用することもできる。

１１…ガラス製造装置、１２…流動部、１３…耐火壁、１３ａ…外面、２１…耐火部材、２２…第１耐火部材、２３…第２耐火部材、２４…凹部、Ｄ１…幅寸法、Ｄ３…外径寸法、ＭＧ…溶融ガラス。

Claims (8)

1. 容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスが流動する流動部と、
   複数の耐火部材により構成され、前記流動部を囲む耐火壁と、を備えるガラス製造装置であって、
   前記耐火壁の外面を構成する複数の耐火部材は、第１耐火部材と、前記第１耐火部材よりも小さい外形を有するとともに前記耐火壁の外方に引き抜くことで前記耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成可能にする第２耐火部材と、を含むことを特徴とするガラス製造装置。
2. 前記第２耐火部材は、前記耐火壁の上面を構成することを特徴とする請求項１に記載のガラス製造装置。
3. 前記第２耐火部材は、平面視で前記流動部と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガラス製造装置。
4. 前記流動部は、前記配管を含み、
   前記配管の径方向に沿った前記第２耐火部材の幅寸法は、前記配管の外径寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス製造装置。
5. 前記第２耐火部材の一部は、前記第１耐火部材よりも外方に突出して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス製造装置。
6. 前記第１耐火部材と前記第１耐火部材との間で挟まれる位置に複数の前記第２耐火部材が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス製造装置。
7. 容器又は配管から構成され、内部を溶融ガラスが流動する流動部と、複数の耐火部材により構成され、前記流動部を囲む耐火壁と、を用いてガラスを製造するガラスの製造方法であって、
   前記耐火壁の外面を構成する複数の耐火部材は、第１耐火部材と、前記第１耐火部材よりも小さい外形を有するとともに前記耐火壁の外方に引き抜くことで前記耐火壁の外面に放熱用の凹部を形成可能にする第２耐火部材と、を含み、
   前記耐火壁の外方に前記第２耐火部材を引き抜く工程を備えることを特徴とするガラスの製造方法。
8. 前記第２耐火部材を引く抜く工程の後に、引き抜いた前記第２耐火部材を前記放熱用の凹部に挿入する工程をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のガラスの製造方法。

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