JP6722575B2 - melting furnace - Google Patents

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Description

本発明は、溶解炉に係り、さらに詳しくは、原料の粉体をるつぼ内で溶解させる溶解炉の改良に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a melting furnace, and more particularly to improvement of a melting furnace for melting raw material powder in a crucible.

医療用又は光学用のガラスには、耐熱性や化学的な安定性等、一定の品質が求められるものがある。この様なガラスは、原料となる粉体を加熱により溶解させた後、融液を急冷して粉砕することによって得られる。原料の粉体は、例えば、るつぼ式の溶解炉を用いて加熱溶解される。 Some medical or optical glasses require certain qualities such as heat resistance and chemical stability. Such glass is obtained by melting powder as a raw material by heating and then quenching and crushing the melt. The raw material powder is heated and melted, for example, using a crucible type melting furnace.

この種の溶解炉には、バッチ式のものと連続式のものとがあるが、連続式の溶解炉の場合、るつぼ内における融液の滞留時間によってガラス生成物の品質が大きく変化する。例えば、融液の滞留時に、融液成分の一部を蒸発させることによって所望の組成を形成することができる。このため、融液の滞留時間が長過ぎても短過ぎても、所定の品質が得られない。 This type of melting furnace includes a batch type and a continuous type, and in the case of a continuous type melting furnace, the quality of the glass product largely changes depending on the residence time of the melt in the crucible. For example, when the melt is retained, a desired composition can be formed by evaporating a part of the melt components. Therefore, the predetermined quality cannot be obtained even if the residence time of the melt is too long or too short.

連続式の溶解炉では、原料の粉体をるつぼ内に投入する際の単位時間当たりの投入量と、るつぼのサイズ及びオーバーフロー管の高さとによって融液の滞留時間が決定される。オーバーフロー管は、るつぼの底板を貫通して上下方向に延びる融液排出用の配管であり、上部管口を介してるつぼ内に滞留する融液を排出することにより、上部管口を越える液面の上昇を制限する。例えば、1日当たりの生産量から原料の投入量が決定され、るつぼのサイズと融液の滞留時間とからオーバーフロー管の高さが定められる。 In a continuous melting furnace, the residence time of the melt is determined by the amount of the raw material powder charged into the crucible per unit time, the crucible size and the height of the overflow pipe. The overflow pipe is a pipe for discharging the melt that extends vertically through the bottom plate of the crucible. By discharging the melt that remains in the crucible through the upper pipe mouth, the overflow pipe Limit the rise of. For example, the amount of raw material input is determined from the amount of production per day, and the height of the overflow pipe is determined from the size of the crucible and the residence time of the melt.

融液の適切な滞留時間は、融液成分や溶解炉によって異なる。このため、従来の溶解炉では、小型のテスト炉を使用して試行錯誤的に適切な滞留時間を推定し、オーバーフロー管の高さを決定することが行われていた。ところが、テスト炉と実際の生産炉とではるつぼのサイズが大きく異なることから、オーバーフロー管を設計通りに設置しても、所望のガラス生成物が得られないことが多く、生産効率が良くないという問題があった。 The appropriate residence time of the melt depends on the melt components and the melting furnace. For this reason, in the conventional melting furnace, a small test furnace is used to estimate the appropriate residence time by trial and error and determine the height of the overflow pipe. However, since the size of the crucible differs greatly between the test furnace and the actual production furnace, even if the overflow tube is installed as designed, the desired glass product is often not obtained, resulting in poor production efficiency. There was a problem.

また、オーバーフロー管は、るつぼの底板に設置されることから、原料の投入量やるつぼのサイズを変えることなく、融液の滞留時間を変更することができないという問題もあった。例えば、原料の投入量を減らせば、滞留時間を長くすることができるが、ガラス生成物の生産量が減少してしまう。一方、原料の投入量を増やせば、滞留時間を短くすることができるが、加熱溶解時のエネルギー消費量が増大し、また、生産過剰に陥ってしまう。 Further, since the overflow pipe is installed on the bottom plate of the crucible, there is a problem that the residence time of the melt cannot be changed without changing the amount of raw material charged and the size of the crucible. For example, if the input amount of the raw material is reduced, the residence time can be lengthened, but the production amount of the glass product is reduced. On the other hand, if the input amount of the raw material is increased, the residence time can be shortened, but the energy consumption amount during heating and melting increases, and the production becomes excessive.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガラス生成物の生産効率を向上させることができる溶解炉を提供することを目的とする。特に、テスト炉を使用しなくても所望のガラス生成物を得ることができる溶解炉を提供することを目的とする。また、溶解処理を中断することなく、融液の滞留時間の調整を行うことができる溶解炉を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a melting furnace that can improve the production efficiency of glass products. In particular, it is an object to provide a melting furnace that can obtain a desired glass product without using a test furnace. Moreover, it aims at providing the melting furnace which can adjust the residence time of a melt, without interrupting a melting process.

本発明の第1の態様による溶解炉は、原料の粉体を溶解させるためのるつぼと、前記るつぼ内に投入された前記粉体を加熱する加熱手段と、前記るつぼの底板を貫通して上下方向に延び、管壁に設けられた開口を介して前記るつぼ内に滞留する融液を排出することにより、前記開口を越える液面の上昇を制限する液面調整管とを備える。前記液面調整管は、管軸方向に伸縮可能な蛇腹形状部を有し、前記蛇腹形状部が前記開口よりも下側に配置される。 The melting furnace according to the first aspect of the present invention comprises a crucible for melting powder of a raw material, a heating means for heating the powder charged in the crucible, and a bottom plate of the crucible penetrating through the crucible. And a liquid level adjusting pipe that restricts the rise of the liquid level beyond the opening by discharging the melt retained in the crucible through the opening provided in the pipe wall. The liquid level adjusting tube has a bellows-shaped portion that can expand and contract in the tube axis direction, and the bellows-shaped portion is arranged below the opening.

この様な構成によれば、液面調整管の蛇腹形状部を管軸方向に伸縮させることにより、液面高さの上限が変化するため、融液の滞留時間を制御することができる。特に、融液成分やガラス生成物に応じて液面高さの上限を容易に変更することができる。従って、テスト炉を使用しなくても所望のガラス生成物を得ることができる。また、原料の投入量やるつぼのサイズを変えることなく、融液の滞留時間を調整することができる。 According to this structure, the upper limit of the liquid level height is changed by expanding and contracting the bellows-shaped portion of the liquid level adjusting tube in the tube axis direction, so that the residence time of the melt can be controlled. In particular, the upper limit of the liquid level can be easily changed depending on the melt component and the glass product. Therefore, the desired glass product can be obtained without using a test furnace. Further, the residence time of the melt can be adjusted without changing the amount of raw material charged and the size of the crucible.

本発明の第2の態様による溶解炉は、上記構成に加え、前記るつぼの上部開口に対向する断熱蓋を更に備え、前記液面調整管が、前記断熱蓋を上下方向に移動可能に貫通するように構成される。 In addition to the above configuration, the melting furnace according to the second aspect of the present invention further includes a heat insulating lid facing the upper opening of the crucible, and the liquid level adjusting pipe penetrates the heat insulating lid so as to be vertically movable. Is configured as follows.

この様な構成によれば、液面調整管における断熱蓋よりも上側の部位を上下させることにより、蛇腹形状部を伸縮させることができる。特に、断熱蓋がるつぼ上に配置された状態で蛇腹形状部を伸縮させることができる。このため、溶解処理を中断することなく、融液の滞留時間の調整を行うことができる。 With such a configuration, the bellows-shaped portion can be expanded and contracted by moving a portion of the liquid level adjusting tube above the heat insulating lid up and down. In particular, the bellows-shaped portion can be expanded and contracted in a state where the heat insulating lid is arranged on the crucible. Therefore, the residence time of the melt can be adjusted without interrupting the dissolution process.

本発明の第3の態様による溶解炉は、上記構成に加え、前記開口よりも上側の前記液面調整管内に配置される補強用のセラミック管を更に備えて構成される。この様な構成によれば、開口よりも上側について強度が確保されるため、液面調整管の上端部を上下させる際の液面調整管の破損を防止することができる。 The melting furnace according to the third aspect of the present invention is configured to further include, in addition to the above configuration, a reinforcing ceramic tube arranged in the liquid level adjusting tube above the opening. According to such a configuration, the strength is secured above the opening, so that it is possible to prevent damage to the liquid level adjusting pipe when the upper end of the liquid level adjusting pipe is moved up and down.

本発明の第4の態様による溶解炉は、上記構成に加え、前記液面調整管が、前記るつぼの前記底板よりも下側に配置される小径部と、前記底板よりも上側に配置され、前記小径部よりも径が大きい大径部とにより構成され、前記蛇腹形状部及び前記開口が前記大径部に形成される。 In the melting furnace according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned configuration, the liquid level adjusting pipe is arranged at a small diameter portion below the bottom plate of the crucible, and above the bottom plate. The large-diameter portion has a larger diameter than the small-diameter portion, and the bellows-shaped portion and the opening are formed in the large-diameter portion.

この様な構成によれば、小径部への流出量を超える融液は大径部に貯留される。このため、原料の投入量のばらつきに起因して、開口を介し液面調整管内に流入する融液の量に時間的なばらつきがあっても、小径部に流入する融液が途切れるのを防止することができる。 According to such a configuration, the melt that exceeds the outflow amount to the small diameter portion is stored in the large diameter portion. Therefore, even if there is a temporal variation in the amount of melt flowing into the liquid level adjusting tube through the opening due to the variation in the amount of raw material input, it is possible to prevent the melt flowing into the small diameter portion from being interrupted. can do.

本発明の第5の態様による溶解炉は、上記構成に加え、前記るつぼが、前記粉体が投入される第1溶解室と融液を滞留させる第2溶解室とを仕切るための仕切り板を有し、前記仕切り板の下端部に設けられた開口を介して前記第1溶解室及び前記第2溶解室が互いに連通し、前記液面調整管が、前記第2溶解室に配置されるように構成される。この様な構成によれば、蛇腹形状部を伸縮させることにより、融液が第2溶解室内で滞留する時間を制御することができる。 In the melting furnace according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the crucible includes a partition plate for partitioning the first melting chamber into which the powder is charged and the second melting chamber in which the melt is retained. The first melting chamber and the second melting chamber communicate with each other through an opening provided at the lower end of the partition plate, and the liquid level adjusting pipe is arranged in the second melting chamber. Is composed of. According to such a configuration, the time during which the melt stays in the second melting chamber can be controlled by expanding and contracting the bellows-shaped portion.

本発明の第6の態様による溶解炉は、上記構成に加え、前記るつぼ及び前記液面調整管が、いずれも白金製であるように構成される。この様な構成によれば、蛇腹形状部を有する液面調整管について、るつぼと同程度の耐熱性を確保することができる。 In addition to the above configuration, the melting furnace according to the sixth aspect of the present invention is configured such that the crucible and the liquid level adjusting tube are both made of platinum. With such a configuration, it is possible to secure the same level of heat resistance as the crucible for the liquid level adjusting tube having the bellows-shaped portion.

本発明によれば、液面調整管の蛇腹形状部を管軸方向に伸縮させることにより、液面高さの上限が変化するため、融液成分やガラス生成物に応じて液面高さの上限を容易に変更することができ、テスト炉を使用しなくても所望のガラス生成物を得ることができる。また、液面調整管における断熱蓋よりも上側の部位を上下させることにより、蛇腹形状部が伸縮するため、溶解処理を中断することなく、融液の滞留時間の調整を行うことができる。従って、ガラス生成物の生産効率を向上させることができる。 According to the present invention, by expanding and contracting the bellows-shaped portion of the liquid level adjusting pipe in the pipe axis direction, the upper limit of the liquid level changes, so that the liquid level can be adjusted depending on the melt component and the glass product. The upper limit can be easily changed and the desired glass product can be obtained without the use of a test furnace. Further, the bellows-shaped portion expands and contracts by moving a portion of the liquid level adjusting tube above the heat insulating lid up and down, so that the residence time of the melt can be adjusted without interrupting the melting process. Therefore, the production efficiency of the glass product can be improved.

本発明の実施の形態による溶解炉10を含むガラス溶解システム1の一構成例を示したシステム図である。1 is a system diagram showing a configuration example of a glass melting system 1 including a melting furnace 10 according to an embodiment of the present invention. 図1の溶解炉10の構成例を示した断面図であり、A−A切断線により溶解炉10を切断した場合の切断面が示されている。It is sectional drawing which showed the structural example of the melting furnace 10 of FIG. 1, and shows the cut surface at the time of cutting the melting furnace 10 by an AA cutting line. 図2の溶解炉10の構成例を示した断面図であり、B−B切断線により溶解炉10を切断した場合の切断面が示されている。It is sectional drawing which showed the structural example of the melting furnace 10 of FIG. 2, and shows the cut surface at the time of cutting the melting furnace 10 by a BB cutting line. 図2の溶解炉10における溶解処理時の動作の一例を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically an example of the operation|movement at the time of the melting process in the melting furnace 10 of FIG.

<ガラス溶解システム1>
図1は、本発明の実施の形態による溶解炉10を含むガラス溶解システム1の一構成例を示したシステム図である。図中の(a)には、ガラス溶解システム1の正面が示され、(b)には、ガラス溶解システム1の右側面が示されている。
<Glass melting system 1>
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of a glass melting system 1 including a melting furnace 10 according to an embodiment of the present invention. In the figure, (a) shows the front surface of the glass melting system 1, and (b) shows the right side surface of the glass melting system 1.

このガラス溶解システム1は、原料の粉体を加熱により溶解させて所望のガラス生成部を得るための装置であり、溶解炉10、原料投入装置20及び粉砕装置30により構成される。溶解炉10及び原料投入装置20は、架台2に設置されている。 The glass melting system 1 is a device for melting a powder of a raw material by heating to obtain a desired glass production part, and is composed of a melting furnace 10, a raw material charging device 20, and a crushing device 30. The melting furnace 10 and the raw material charging device 20 are installed on the gantry 2.

原料の粉体は、例えば、目標とするガラス組成に合うように調合された原料の粉末からなり、ガラス溶解システム1のガラス生成物は、医療用ガラス、光学用ガラス等に用いられる。原料投入装置20は、原料の粉体を溶解炉10に連続的に供給するための粉体供給装置である。原料の粉体は、原料供給管21を介して溶解炉10内に供給される。 The raw material powder is, for example, a raw material powder prepared so as to match a target glass composition, and the glass product of the glass melting system 1 is used for medical glass, optical glass, and the like. The raw material charging device 20 is a powder supply device for continuously supplying the raw material powder to the melting furnace 10. The raw material powder is supplied into the melting furnace 10 through a raw material supply pipe 21.

溶解炉10は、連続式の生産炉であり、原料供給管21を介して炉内に投入された粉体を加熱して溶解させ、所定時間滞留した融液を炉底から排出する。粉砕装置30は、溶解炉10から排出された融液を急冷してガラス化するとともに、ガラス生成物を粉砕するための装置である。 The melting furnace 10 is a continuous production furnace, and heats and melts the powder charged into the furnace through the raw material supply pipe 21, and discharges the melt retained for a predetermined time from the furnace bottom. The crushing device 30 is a device for rapidly cooling the melt discharged from the melting furnace 10 to vitrify it and crushing the glass product.

溶解炉10から排出された融液は、2組のローラ31を通過することにより、ローラ31との接触によって急速に冷却され、ローラ31からの応力によって粉砕される。溶解炉10の上面から突出する操作部111は、後述する液面調整管の一部であり、融液の滞留時間を調整するのに使用される。 The melt discharged from the melting furnace 10 is rapidly cooled by contact with the rollers 31 by passing through the two sets of rollers 31, and is crushed by the stress from the rollers 31. The operation part 111 protruding from the upper surface of the melting furnace 10 is a part of a liquid level adjusting tube described later, and is used for adjusting the residence time of the melt.

<溶解炉10>
図2は、図1の溶解炉10の構成例を示した断面図である。この図2には、図1に示すA−A切断線によって表される平面により溶解炉10を切断した場合の切断面が示されている。図3は、図2の溶解炉10の断面図である。この図3には、図2に示すB−B切断線によって表される平面により溶解炉10を切断した場合の切断面が示されている。図2及び図3では、大気等の雰囲気ガスを各部へ供給し、或いは、雰囲気ガスを排出するための配管類と、冷却用の水を各部へ供給するための配管類とが省略されている。
<Smelting furnace 10>
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the melting furnace 10 of FIG. FIG. 2 shows a cut surface when the melting furnace 10 is cut by the plane represented by the AA cutting line shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view of the melting furnace 10 of FIG. FIG. 3 shows a cut surface when the melting furnace 10 is cut by the plane represented by the BB cutting line shown in FIG. 2 and 3, pipes for supplying atmospheric gas such as air to each part or discharging the atmospheric gas and pipes for supplying cooling water to each part are omitted. ..

この溶解炉10は、電気加熱方式の溶解炉であり、外装10a、液面調整管11、ノズル加熱ヒータ13、るつぼ14、鞘るつぼ15、発熱体16、断熱材17、仕切り板18及び融液排出管19により構成される。外装10aは、円筒形状のハウジングであり、るつぼ14、鞘るつぼ15及び断熱材17が収容されている。 The melting furnace 10 is an electric heating type melting furnace, and includes an exterior 10a, a liquid level adjusting tube 11, a nozzle heating heater 13, a crucible 14, a sheath crucible 15, a heating element 16, a heat insulating material 17, a partition plate 18, and a melt. It is constituted by the discharge pipe 19. The exterior 10a is a cylindrical housing, and houses the crucible 14, the sheath crucible 15, and the heat insulating material 17.

るつぼ14は、原料の粉体を溶解させるための白金製の容器であり、上方に向かって開口する有底円筒形状からなる。このるつぼ14は、粉体が投入される溶解室14cと融液を滞留させる溶解室14dとを仕切るための仕切り板18を有する。 The crucible 14 is a platinum container for dissolving raw material powder, and has a bottomed cylindrical shape that opens upward. The crucible 14 has a partition plate 18 for partitioning the melting chamber 14c into which the powder is charged and the melting chamber 14d in which the melt is retained.

仕切り板18は、水平な平面により切断した場合の切断面が円弧状であり、るつぼ14の側壁の内面と対向するように配置されている。溶解室14c及び溶解室14dは、仕切り板18の下端部に設けられた開口18aを介して互いに連通している。鞘るつぼ15は、るつぼ14を収容し、るつぼ14を保護する保護容器であり、耐火材からなる。 The partition plate 18 has an arcuate cutting surface when cut by a horizontal plane and is arranged so as to face the inner surface of the side wall of the crucible 14. The melting chamber 14c and the melting chamber 14d communicate with each other via an opening 18a provided at the lower end of the partition plate 18. The sheath crucible 15 is a protective container that houses the crucible 14 and protects the crucible 14, and is made of a refractory material.

断熱材17は、るつぼ14及び鞘るつぼ15を外囲する円筒状の部材である。鞘るつぼ15は、断熱材17の底部上に設置されている。また、断熱材17の天蓋部は、るつぼ14の上部開口14aに対向する断熱蓋である。 The heat insulating material 17 is a cylindrical member that surrounds the crucible 14 and the sheath crucible 15. The sheath crucible 15 is installed on the bottom of the heat insulating material 17. Further, the canopy portion of the heat insulating material 17 is a heat insulating lid facing the upper opening 14 a of the crucible 14.

発熱体16は、るつぼ14内に投入された粉体を加熱するための加熱手段であり、電気抵抗式の加熱ヒータからなる。この発熱体16は、上下方向に延びるU字形状であり、鞘るつぼ15の外周面と断熱材17の内周面との間に配置されている。また、複数の発熱体16が鞘るつぼ15の外周面に沿って周方向に概ね一定の間隔を空けて配置されている。 The heating element 16 is a heating means for heating the powder charged in the crucible 14 and is composed of an electric resistance type heater. The heating element 16 has a U-shape extending in the vertical direction and is arranged between the outer peripheral surface of the sheath crucible 15 and the inner peripheral surface of the heat insulating material 17. Further, a plurality of heating elements 16 are arranged along the outer peripheral surface of the sheath crucible 15 at substantially regular intervals in the circumferential direction.

るつぼ14には、液面高さの上限を調整するための液面調整管11と、残留する融液を排出するための融液排出管19とが取り付けられている。液面調整管11は、るつぼ14の底板14bを貫通して上下方向に延びるオーバーフロー管であり、管壁に設けられた開口112を介してるつぼ14内に滞留する融液を排出することにより、開口112を越える液面の上昇を制限する。開口112は、管壁を貫通する貫通孔であり、例えば、円形状からなる。複数の開口112が周方向に概ね一定の間隔を空けて配置されている。 A liquid level adjusting pipe 11 for adjusting the upper limit of the liquid level and a melt discharge pipe 19 for discharging the remaining melt are attached to the crucible 14. The liquid level adjusting pipe 11 is an overflow pipe that penetrates the bottom plate 14b of the crucible 14 and extends in the up-and-down direction, and discharges the melt retained in the crucible 14 through the opening 112 provided in the pipe wall. Limit the rise of the liquid level past the opening 112. The opening 112 is a through hole that penetrates the tube wall, and has, for example, a circular shape. A plurality of openings 112 are arranged in the circumferential direction at substantially regular intervals.

この液面調整管11は、水平な平面により切断した場合の切断面が円環状の白金製パイプからなり、外装10aの上面から突出する操作部111と、管軸方向に伸縮可能な蛇腹形状部113と、底板14bよりも下側に配置される排出ノズル部114とを有する。操作部111、蛇腹形状部113及び排出ノズル部114は、一体的に形成される。 The liquid level adjusting pipe 11 is made of a platinum pipe having a circular cut surface when cut by a horizontal flat surface, and has an operating portion 111 projecting from the upper surface of the exterior 10a and a bellows-shaped portion that can expand and contract in the pipe axial direction. It has 113 and the discharge nozzle part 114 arrange|positioned below the bottom plate 14b. The operation portion 111, the bellows-shaped portion 113, and the discharge nozzle portion 114 are integrally formed.

蛇腹形状部113は、液面の底板14bからの高さを調整することによって融液の滞留時間を制御するためのベローズ部であり、外径及び内径を管軸方向の位置に応じて所定のピッチで変化させることによって形成される。この蛇腹形状部113は、開口112よりも下側に配置されている。 The bellows-shaped portion 113 is a bellows portion for controlling the residence time of the melt by adjusting the height of the liquid surface from the bottom plate 14b, and the outer diameter and the inner diameter of the bellows portion 113 are predetermined according to the position in the pipe axis direction. It is formed by changing the pitch. The bellows-shaped portion 113 is arranged below the opening 112.

液面調整管11は、断熱材17の天蓋部(断熱蓋)及び外装10aを上下方向に移動可能に貫通し、操作部111を上下させることにより、蛇腹形状部113を伸縮させることができる。特に、断熱蓋がるつぼ14上に配置された状態で蛇腹形状部113を伸縮させることができる。このため、溶解処理を中断することなく、融液の滞留時間の調整を行うことができる。 The liquid level adjustment pipe 11 can extend and contract the bellows-shaped portion 113 by vertically movably penetrating the canopy portion (heat insulating lid) of the heat insulating material 17 and the exterior 10a and moving the operation portion 111 up and down. In particular, the bellows-shaped portion 113 can be expanded and contracted with the heat insulating lid placed on the crucible 14. Therefore, the residence time of the melt can be adjusted without interrupting the dissolution process.

排出ノズル部114は、鞘るつぼ15の底部及び断熱材17の底部を貫通して下端部が外装10aの下面から突出し、下部管口がガラス融液を流出するための流出口116になっている。この排出ノズル部114は、液面調整管11の底板14bよりも上側の部位に比べ、径が小さい小径部である。一方、液面調整管11の底板14bよりも上側の部位は、排出ノズル部114よりも径が大きい大径部である。蛇腹形状部113及び開口112は、この大径部に形成されている。 The discharge nozzle portion 114 penetrates the bottom portion of the sheath crucible 15 and the bottom portion of the heat insulating material 17, the lower end portion thereof projects from the lower surface of the exterior 10a, and the lower pipe mouth serves as an outlet 116 for flowing out the glass melt. .. The discharge nozzle portion 114 is a small-diameter portion having a smaller diameter than the portion of the liquid level adjusting tube 11 above the bottom plate 14b. On the other hand, a portion of the liquid level adjusting tube 11 above the bottom plate 14 b is a large diameter portion having a diameter larger than that of the discharge nozzle portion 114. The bellows-shaped portion 113 and the opening 112 are formed in this large diameter portion.

この様な構成を採用することにより、小径部への流出量を超える融液は大径部に貯留される。このため、原料の投入量のばらつきに起因して、開口112を介し液面調整管11内に流入する融液の量に時間的なばらつきがあっても、小径部に流入する融液が途切れるのを防止することができる。 By adopting such a configuration, the melt that exceeds the outflow amount to the small diameter portion is stored in the large diameter portion. Therefore, even if there is a temporal variation in the amount of the melt flowing into the liquid level adjusting tube 11 through the opening 112 due to the variation in the amount of the raw material input, the melt flowing into the small diameter portion is interrupted. Can be prevented.

開口112よりも上側の液面調整管11内には、補強用のセラミック管12が配置されている。セラミック管12は、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)からなり、るつぼ14の上部開口14aを横切り、断熱材17の天蓋部及び外装10aを貫通して操作部111に到達している。操作部111を上方向又は下方向に移動させることにより、蛇腹形状部113を伸張又は収縮させることができる。また、開口112よりも上側について強度が確保されるため、液面調整管11の操作部111を上下させる際の液面調整管11の破損を防止することができる。 A ceramic tube 12 for reinforcement is arranged in the liquid level adjusting tube 11 above the opening 112. The ceramic tube 12 is made of, for example, aluminum oxide (alumina), traverses the upper opening 14 a of the crucible 14, penetrates the canopy portion of the heat insulating material 17 and the exterior 10 a, and reaches the operation portion 111. The bellows-shaped portion 113 can be stretched or contracted by moving the operation portion 111 upward or downward. Further, since the strength is secured above the opening 112, it is possible to prevent the liquid level adjusting tube 11 from being damaged when the operation unit 111 of the liquid level adjusting tube 11 is moved up and down.

排出ノズル部114には、ノズル内の融液を加熱するためのノズル加熱ヒータ13及び直通電部115が設けられている。ノズル加熱ヒータ13は、電気抵抗式の発熱体であり、断熱材17の底部内において、排出ノズル部114の外周面を取り囲むように配置されている。直通電部115は、排出ノズル部114の一部に直接電流を流して発熱させる加熱手段であり、断熱材17の底部と外装10aとの間に形成されている。 The discharge nozzle portion 114 is provided with a nozzle heater 13 for heating the melt in the nozzle and a direct current conducting portion 115. The nozzle heater 13 is an electric resistance type heating element, and is arranged in the bottom portion of the heat insulating material 17 so as to surround the outer peripheral surface of the discharge nozzle portion 114. The direct-current-conducting portion 115 is a heating unit that directly causes an electric current to flow through a portion of the discharge nozzle portion 114 to generate heat, and is formed between the bottom portion of the heat insulating material 17 and the exterior 10a.

融液排出管19は、上部管口がるつぼ14の底板14bから露出する一方、鞘るつぼ15の底部及び断熱材17の底部を貫通して上下方向に延びる配管であり、下端部が外装10aの下面から突出し、下部管口が残留ガラスを排出するための排出口192になっている。この融液排出管19は、水平な平面により切断した場合の切断面が円環状の白金製パイプからなる。 The melt discharge pipe 19 is a pipe whose upper pipe mouth is exposed from the bottom plate 14b of the crucible 14 and extends vertically through the bottom of the sheath crucible 15 and the bottom of the heat insulating material 17, and the lower end of which is the exterior 10a. The lower pipe mouth projects from the lower surface and serves as a discharge mouth 192 for discharging the residual glass. The melt discharge pipe 19 is made of a platinum pipe having a circular cut surface when cut along a horizontal plane.

融液排出管19には、管内の融液を加熱するための加熱ヒータ190及び直通電部191が設けられている。加熱ヒータ190は、電気抵抗式の発熱体であり、断熱材17の底部内において、融液排出管19の外周面を取り囲むように配置されている。直通電部191は、融液排出管19の一部に直接電流を流して発熱させる加熱手段であり、断熱材17の底部と外装10aとの間に形成されている。 The melt discharge pipe 19 is provided with a heater 190 for heating the melt in the pipe and a direct conduction part 191. The heater 190 is an electric resistance type heating element, and is arranged in the bottom portion of the heat insulating material 17 so as to surround the outer peripheral surface of the melt discharge pipe 19. The direct-current-carrying part 191 is a heating means for supplying an electric current directly to a part of the melt discharge pipe 19 to generate heat, and is formed between the bottom part of the heat insulating material 17 and the exterior 10 a.

原料供給管21は、外装10a及び断熱材17の天蓋部を上下方向に貫通してるつぼ14の上部開口14aまで延び、下部管口が原料の粉体をるつぼ14内に投入するための原料投入口22になっている。 The raw material supply pipe 21 extends vertically through the exterior 10a and the canopy portion of the heat insulating material 17 to the upper opening 14a of the crucible 14, and the lower pipe mouth thereof inputs raw material powder into the crucible 14. It has a mouth 22.

るつぼ14や液面調整管11のサイズを例示すると、るつぼ14は、直径が200mm程度、容積が14L程度である。蛇腹形状部113は、管軸方向と平行な平面により切断した場合の切断面が概ね正弦波形状であり、山部の外径が46mm程度、谷部の外径が41mm程度である。また、蛇腹形状部113の管壁の厚さは、0.5mm程度で概ね均一である。また、蛇腹のピッチは、5mm程度である。 To illustrate the sizes of the crucible 14 and the liquid level adjusting tube 11, the crucible 14 has a diameter of about 200 mm and a volume of about 14 L. The bellows-shaped portion 113 has an approximately sinusoidal cut surface when cut along a plane parallel to the tube axis direction, and has an outer diameter of a peak portion of about 46 mm and an outer diameter of a valley portion of about 41 mm. Further, the thickness of the tube wall of the bellows-shaped portion 113 is approximately 0.5 mm and is substantially uniform. The pitch of the bellows is about 5 mm.

<蛇腹形状部113の製造方法>
蛇腹形状部113は、例えば、所定の肉厚のパイプを作製し、内金型を用いたパイプの絞り成形加工によって形成される。このため、パイプの蛇腹部分には溶接等の接合箇所がなく、強度や耐久性を確保することができる。
<Method of manufacturing bellows-shaped portion 113>
The bellows-shaped portion 113 is formed by, for example, producing a pipe having a predetermined wall thickness and drawing the pipe using an inner mold. For this reason, the bellows portion of the pipe has no joints such as welding, and strength and durability can be secured.

図4は、図2の溶解炉10における溶解処理時の動作の一例を模式的に示した説明図である。るつぼ14の溶解室14cに投入された粉体3は、1500℃〜1700℃程度の温度まで加熱されて溶解する。溶解室14c内に溜まったガラス融液4は、仕切り板18とるつぼ14の底板14bとの間の空隙を介して溶解室14dへ移動し、溶解室14d内で滞留する。 FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an example of the operation during the melting process in the melting furnace 10 of FIG. The powder 3 charged into the melting chamber 14c of the crucible 14 is heated to a temperature of about 1500° C. to 1700° C. and melted. The glass melt 4 accumulated in the melting chamber 14c moves to the melting chamber 14d through a gap between the partition plate 18 and the bottom plate 14b of the crucible 14 and stays in the melting chamber 14d.

溶解室14d内で滞留するガラス融液4は、液面調整管11の開口112の高さまで上昇し、開口112を介して液面調整管11の管内に流入し、蛇腹形状部113及び排出ノズル部114を通過して流出口116から排出される。液面調整管11が溶解室14dに配置されるため、蛇腹形状部113を伸縮させることにより、ガラス融液4が溶解室14d内で滞留する時間を制御することができる。 The glass melt 4 staying in the melting chamber 14d rises to the height of the opening 112 of the liquid level adjusting tube 11, flows into the tube of the liquid level adjusting tube 11 through the opening 112, and the bellows-shaped portion 113 and the discharge nozzle. It passes through the portion 114 and is discharged from the outlet 116. Since the liquid level adjusting tube 11 is arranged in the melting chamber 14d, the time during which the glass melt 4 stays in the melting chamber 14d can be controlled by expanding and contracting the bellows-shaped portion 113.

本実施の形態によれば、液面調整管11の蛇腹形状部113を管軸方向に伸縮させることにより、液面高さの上限が変化するため、ガラス融液4の滞留時間を制御することができる。特に、融液成分やガラス生成物に応じて液面高さの上限を容易に変更することができる。また、原料の投入量やるつぼ14のサイズを変えることなく、ガラス融液4の滞留時間を調整することができる。 According to the present embodiment, the upper limit of the liquid surface height is changed by expanding and contracting the bellows-shaped portion 113 of the liquid surface adjusting tube 11 in the tube axis direction, so that the residence time of the glass melt 4 is controlled. You can In particular, the upper limit of the liquid level can be easily changed depending on the melt component and the glass product. Further, the residence time of the glass melt 4 can be adjusted without changing the amount of raw material charged and the size of the crucible 14.

なお、本実施の形態では、るつぼ14内が仕切り板18で仕切られた小型の溶解炉の例について説明したが、本発明は、るつぼの構成をこれに限定するものではない。例えば、溶解室14cと溶解室14dとが別個のるつぼにそれぞれ形成され、配管等によって互いに連通されるような構成の溶解炉にも本発明は適用可能である。 In the present embodiment, an example of a small melting furnace in which the inside of the crucible 14 is partitioned by the partition plate 18 has been described, but the present invention does not limit the configuration of the crucible to this. For example, the present invention is also applicable to a melting furnace in which the melting chamber 14c and the melting chamber 14d are respectively formed in separate crucibles and are connected to each other by a pipe or the like.

1 ガラス溶解システム
10 溶解炉
11 液面調整管
111 操作部
112 開口
113 蛇腹形状部
114 排出ノズル部
115 直通電部
13 ノズル加熱ヒータ
14 るつぼ
14a 上部開口
14b 底板
14c,14d 溶解室
15 鞘るつぼ
16 発熱体
17 断熱材
18 仕切り板
19 融液排出管
20 原料投入装置
21 原料供給管
30 粉砕装置
31 ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass melting system 10 Melting furnace 11 Liquid level adjusting pipe 111 Operation part 112 Opening 113 Bellows-shaped part 114 Discharge nozzle part 115 Direct energizing part 13 Nozzle heating heater 14 Crucible 14a Upper opening 14b Bottom plate 14c, 14d Melting chamber 15 Sheath crucible 16 Heat generation Body 17 Heat insulating material 18 Partition plate 19 Melt discharge pipe 20 Raw material feeding device 21 Raw material supply pipe 30 Crushing device 31 Roller

Claims (6)

原料の粉体を溶解させるためのるつぼと、
前記るつぼ内に投入された前記粉体を加熱する加熱手段と、
前記るつぼの底板を貫通して上下方向に延び、管壁に設けられた開口を介して前記るつぼ内に滞留する融液を排出することにより、前記開口を越える液面の上昇を制限する液面調整管とを備え、
前記液面調整管は、管軸方向に伸縮可能な蛇腹形状部を有し、前記蛇腹形状部が前記開口よりも下側に配置されることを特徴とする溶解炉。
A crucible for melting the raw material powder,
Heating means for heating the powder charged in the crucible,
A liquid level that extends vertically through the bottom plate of the crucible and discharges the melt retained in the crucible through an opening provided in the tube wall to limit the rise of the liquid level beyond the opening. With adjusting tube,
The melting furnace, wherein the liquid level adjusting tube has a bellows-shaped portion that can expand and contract in the tube axis direction, and the bellows-shaped portion is arranged below the opening.
前記るつぼの上部開口に対向する断熱蓋を更に備え、
前記液面調整管は、前記断熱蓋を上下方向に移動可能に貫通することを特徴とする請求項1に記載の溶解炉。
Further comprising an insulating lid facing the upper opening of the crucible,
The melting furnace according to claim 1, wherein the liquid level adjusting pipe penetrates the heat insulating lid so as to be vertically movable.
前記開口よりも上側の前記液面調整管内に配置される補強用のセラミック管を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の溶解炉。 The melting furnace according to claim 2, further comprising a reinforcing ceramic tube arranged in the liquid level adjusting tube above the opening. 前記液面調整管は、前記るつぼの前記底板よりも下側に配置される小径部と、前記底板よりも上側に配置され、前記小径部よりも径が大きい大径部とにより構成され、前記蛇腹形状部及び前記開口が前記大径部に形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の溶解炉。 The liquid level adjusting pipe is composed of a small diameter portion arranged below the bottom plate of the crucible and a large diameter portion arranged above the bottom plate and having a diameter larger than the small diameter portion, The melting furnace according to claim 1, wherein the bellows-shaped portion and the opening are formed in the large-diameter portion. 前記るつぼは、前記粉体が投入される第1溶解室と融液を滞留させる第2溶解室とを仕切るための仕切り板を有し、前記仕切り板の下端部に設けられた開口を介して前記第1溶解室及び前記第2溶解室が互いに連通し、
前記液面調整管は、前記第2溶解室に配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の溶解炉。
The crucible has a partition plate for partitioning the first melting chamber into which the powder is charged and the second melting chamber in which the melt is retained, and through the opening provided at the lower end of the partition plate. The first melting chamber and the second melting chamber communicate with each other,
The melting furnace according to claim 1, wherein the liquid level adjusting tube is arranged in the second melting chamber.
前記るつぼ及び前記液面調整管は、いずれも白金製であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の溶解炉。 The melting furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein both the crucible and the liquid level adjusting tube are made of platinum.
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