JPH02293331A - 溶融ガラスの処理装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガラス溶融炉に関し、さらに詳細には溶融ガラ
ス清澄用の改良された炉に関する。

（従来の技術） 既に知られているように、ガラス品を作るための溶融ガ
ラスの調整は以下のような３つの基本的工程を含む。１
）原料を溶融して、いくらかの固体混在物および典型的
な場合には多数の気泡を含む溶融ガラスを作る。２）気
泡を除去し、また残っている固体物を完全に溶解するた
めに溶融ガラスを清澄する。３）得られた溶融ガラスを
適当な成形装置に分配して所望のガラス品を作る。

溶融および清澄を行うための種々の方法および炉構成が
長年提案されてきた。例えば、米国特許第３．４５７．
０５９号、第４．１８４，８６３号、第４．５８４．０
０７号を参照のこと。米国特許第３．４２０．６５３号
に開示された炉は特に本発明に関連しており、関連する
部分は本明細書に取り込んである。

前記特許第３．４２０．６５３号に開示された炉は、１
）比較的深い溶融ゾーン１３、２）比較的浅い清澄ゾー
ンｌ５、および３）冷却チャンネル２９とディストリビ
ュータ−２７から成る分配ゾーン（同特許の第３図参照
）を有する。これら溶融ゾーンと清澄ゾーンは複数のス
ロート１９を含む仕切り壁によって分離されている。清
澄ゾーンの取り出し側（出口側）端部は内方に曲げられ
た壁を含み、清澄ゾーンの出口において清澄ゾーンの幅
とチャンネル２９の幅が同じになるよう構成されている
。

この特許に記載されるように、原料は充填人口２３を通
って溶融ゾーン１３に導入される。この原料は溶融ゾー
ンで溶融され、得られた溶融ガラスは溶融ゾーンからス
ロート１９を通って清澄ゾーン１５に流れる。清澄ゾー
ンにおいて、気泡が溶融ガラスから除去される。清澄機
の幅／深さ比はｌＯ：１より大とされ、清澄機内におい
てほぼ均一な水平方向流れ前部または速度分布を生じる
ようになっている。清澄機から出るため、溶融ガラスは
チャンネル２９に向って内側に流れる。チャンネル２９
に入った後、溶融ガラスはディストリビュータ−２７に
流れ込み、１つ以上の成形機に分配される。

上記特許に開示された炉構成は、溶融ガラスの溶融およ
び清澄への基本的に信頼のおける試みを提供している。

しかし、ある領域において、この炉はいくつかの欠点を
有する。それは、清澄機の取り出し側端部である。この
領域において、溶融ガラスは広いゾーン（例えば１０−
２０フィート＝３０．５−６１０　ｃｍ＞から狭いスロ
ート（約２フィート二６．２ａ！１）へ収束する。その
結果、このゾーンの前方コーナーがよどんでしまう。こ
のよどみはスカムの形成を許し、このスカムは定期的に
こわれてガラス中に欠陥を生じさせる。

このよどみの問題に加えて、この特許に開示された取出
しシステムは、非常に高温の溶融ガラスが狭いスロート
を通って流れなければならないという問題に直面してい
る。その結果、スロートは加速された摩耗にさらされ、
そのために炉の有効寿命が短くなってしまう。

（発明の目的） 上記の問題点に鑑みて、本発明の目的は、改良されたガ
ラス溶湯炉を提供することである。さらに詳細には、本
発明の目的は、そのような炉の清澄ゾーンを改良するこ
とである。特に、本発明の目的は、１）清澄機内に溶融
ガラスのよどんだ領域が生じにくく、２）非常に高温の
ガラスが清澄機を出る際に狭い通路に収束することによ
る急激な摩耗にさらされることの少ない改良された取り
出しゾーンを有する清澄機を提供することである。

（発明の構成） 本発明は、溶融ガラスが炉を出る直前にほぼ垂直方向に
流れるようにした炉を提供することによって前記の目的
および他の目的を達成する。溶励ガラスが垂直に流れる
際にガラスは冷却される。

この冷却されたガラスは過度の摩耗を生じることなく狭
い通路を通過する。炉の出口端での溶融ガラスの垂直流
れは炉の幅全体に亘ってつくられることが好ましい。こ
のようにして、溶融ガラスは炉内でよどみを生ぜず、従
って好ましくないスカムは生じない。

好ましい実施例において、この垂直流れは、炉の底面と
接続し、この底面から下方に延びるトラフによって作ら
れる。このようなトラフを用いる場合、トラフの側壁を
傾斜させて溶融ガラスが下方に移動する際にトラフの中
央に向って移動するようにするとさらに好ましい。溶融
ガラスはトラフを通過する間に冷却し、従って、例えば
円形バイブのような狭い通路を用いて収束するガラスを
トラフの中央から取り出すことができる。トラフの中央
の溶融ガラスとトラフの側部の溶融ガラスの間で温度が
違うため、溶融ガラスがトラフを通過する際にガラス内
で対流が起る。これらの対流はトラフの表面でのガラス
のよどみ防止に役たち、従って炉の出口端でのスカム形
成を防止する助けとなる。

（実　施　例） 本発明を、添付の図面を参照しながら下記の実施例に基
づいてさらに詳細に説明する。

第１図において、清澄機１３はその出口端にある前部壁
１１、その入口端にある後部壁２５、頭頂部３５、胸壁
３３、側壁３９、底面ｌ９、入口スロット２３、および
前部壁１１と底面ｌ９の出口端にある押縁５３とによっ
て形成された出口トラフ４ｌを含む。

この清澄機は予備溶融機（図示せず）からの溶融ガラス
をバイブ１５（例えばモリブデンパイプ（米国特許第４
．０２９．８８７号参照））によって受容する。予備溶
融機は、■）原料を溶解し、２）溶融ガラスが均一な特
性と低レベルの固体混在物および通常高レベルの気泡を
有して清澄機に入るよう溶融ガラスを均質化（混合）す
るよう機能する。この予備溶融機としては公知の種々の
ものが使用できる。

一般的に、予備溶融機と清澄機の接続は、清澄機内の熱
分布が予備溶融機内の熱変化とは実質的に無関係となる
よう選択されなければならない。

清澄機は、１）溶融ガラスから気泡を除去し、２）予備
溶融機内で十分に溶解しなかった固体物を完全に溶解す
る機能を有する。これらの機能は、溶融ガラスが清澄機
の底面ｌ９を進行する際、つまり溶融ガラスが清澄機の
処理ゾーンを通過する際に時間一温度分布に溶融ガラス
をさらすことによって発揮される。時間一温度分布は処
理されるガラスのタイプに基づいて選択される。

前記米国特許第３．４２０．８５３号に記載されるよう
に、ガラスラインｌ７と底面１９の間の距離（つまり、
処理ゾーン内のガラスの深さ）は浅く保たれ（例えばこ
の深さは清澄機の幅の約１０％に設定される）、重大な
溶融ガラスが底面を進行する際に重大な対流が溶融ガラ
ス内で起きないようにすることが好ましい。このように
して、溶融ガラスが清澄機を通過する際にガラスがさら
される時間一温度分布が正確に制御される。残りベッド
を使用する場合、溶融ガラスはほぼ対物線的な速度分布
で底面１９を横切って流れる。この時、流れの中央線に
沿ったところが最高速度となる。

清澄機の幅および長さは、ガラス中の気泡がガラスの上
面に上がってくるのに十分な最小滞留時間の間、全ての
ガラスが清澄機内にとどまるように選択される。実際、
艮さ／幅の比が２７１であることが好ましい。所望なら
ば、これにより大きいアスペクト比を使用することもで
きるが、炉のコストが上がり、より大きな熱損失をまね
く。一方、２７１未満のアスベクト比を使用すると、清
澄機の全幅に亘ってガラスを効率的に分配することが困
難になり、また清澄機の長さに沿って温度分布を制御す
ることが困難になる。

第１図に示されるように、溶融ガラス（矢印２１で表示
）は、垂直チャンネルの形態をとる入口スロット２３を
通って清澄機１３に入る。このスロットは清澄機の後部
を横切って溶融ガラスを均一に分配する。ガラスを清澄
機に導入するための他の方法も使用できる。例えば、清
澄機の後部壁２５の中央開口を通ってガラスを導入して
もよい。このようにして導入されたガラスは、まず清澄
機の中央を下方に向って急激に流れだす。従って、清澄
機内におけるガラスの選択された最小滞留時間を達成す
るために、スロットによる導入方法の場合より中央開口
による導入方法の場合の方が清澄機をより長くしなけれ
ばならない。

第１図に示すようなタイプの入口スロットを使用する場
合、垂直電極２７を受容し、ガラスの流れを起こさせる
ようにスロットの底部に十分な熱が放射されることを確
実にするのに十分な幅を入ロスロットが有している必要
がある。実際、約１フィート（３０．５ｃｍ）の幅で十
分であることがわかった。起動中にスロット２３の底部
が十分温まり、ガラスがパイブｌ５から流れ出してスロ
ット中を昇っていくようにするため、電極２７が使用さ
れる。多くのタイプのガラスで電極２７による加熱を必
要とせず、従ってそれらのガラスを処理する際には電極
は作動されない。第１図に示されるように、スロット２
３は傾斜側部２９を含む。これらの側部は、■）熱損失
を最小限にとどめ、２）よどんだガラスがスロットの下
部コーナーにたまるのを防止することを助ける。

清澄機ｌ３の作動エネルギーは、燃焼，抵抗加熱または
ジュール熱から得る。通常、清澄機の上部構造内の加熱
が望ましいが、必須ではない。この加熱は、燃焼または
頭頂部を通して挿入された抵抗加熱エレメントから得ら
れる。図示される清澄機は、この目的のために胸壁３３
中にバーナー３１を含む。これらのバーナーは、胸壁お
よび頭頂部からの熱損失を補うために使用される。もう
１つの方法として、モリジシリサイド（ｍｏｌｙ　ｄｌ
ｓｌｌｌｃ１ｄｅ）などの抵抗加熱エレメントを頭頂部
を通して挿入してもよい。胸壁はまた、バーナーを使用
した際に燃焼生成物を除去するための排出口４５を含ん
でもよい。

清澄機を通って流れるガラスは、側壁３９を通って挿入
された電極３７（例えばモリブデンロッド電極）によっ
て加熱される。清澄機の一方の側にある電極は、他方の
側にある電極にフイアリング（ｆｉｒ１ｎｇ）　Ｌてい
る。所望ならば、電極を清澄機の底面ｌ９を通って挿入
することもできる。

清澄機の長さに沿って所望の温度分布を作り出すのに十
分なエネルギーを電極が与えられるように電極の位置が
選択される。また、電極が清澄機の幅を横切って均一な
温度を作り出すことが望ましい。このようにするために
、公知の多くの電極位置および回路構成が使用できる。

実際、前述したクロスーファイヤーリング（ｃｒｏｓｓ
｛　１ｒｌｎｇ）方法がうまくいくことがわかった。ガ
ラスが清澄機を通過する際のガラス内の温度をモニター
するために、底面１９は、清澄機の底部に沿って異なっ
た位置でガラスの温度を１１′Ｆ＋定するための熱電対
ブロック（図示せず）を含むことができる。

清澄機の底面に亘る浅い層を流れた後、溶融ガラスは出
ロトラフ４ｌに入り、出口バイブ４３に至るまで下方に
流れる。通常、トラフ４１は約１フィート（３０．５ｃ
ｍ）の幅と溶融ガラスの所望する冷却を達成するのに十
分な深さとを有している。トラフの幅、つまり押縁５３
と壁１１との間の距離は、底面ｌ９を流れるガラスの深
さの約０．５＝約１．５であることが好ましい。もちろ
ん、所望ならば他の寸法を有するトラフも使用できる。

前述したように、出ロトラフ４１は本発明の重要な特徴
の１つである。このトラフによって、清澄されたガラス
が清澄機の幅全体に亘って均一に取り出される。特に、
溶融ガラスの収束は、このガラスが底面１９にある時で
はなく、溶励ガラスが清澄機を出る際に、垂直トラフで
起る。このようにして、トラフは、底面ｌ９の端部まで
比較的平らで水平なガラスの流れ前面を保持させる。

トラフはまた、清澄機にスカムが形成されるのを防止す
るのを助ける。スカムは通常、トラフ内で形成されず、
特にトラフの上隅では形成されない。と言うのは、トラ
フ内のガラス、特にトラフの上隅にあるガラスは動いて
いるからである。このガラスの動きは、トラフの隅が高
い熱損失の領域であるという事実によるものである。従
って、トラフの隅に流入するガラスはトラフの他の部分
にあるガラスよりいくらか冷却され、それによって密度
が増してトラフの深い方に向って速度を上げながら流れ
おりていく。この下方への流れがトラフの隅におけるガ
ラスを活性化し（つまり、よどませず）、従ってほとん
どのガラスについてスカムを形成させない。特にスカム
を形成しやすいガラスについて、あるいは最少限のスカ
ム形成すら許容されない状況下においては、残留スカム
を除去するためにトラフの各隅にオーバーフローを加え
ることができる。しかしながら、ほとんどの場合におい
て、このようなオーバーフローは必要ない。

各トラフ４ｌはまた、高温のガラスを、出口パイプまた
はスロートを通って流れるのに適した温度まで冷却する
という重要な機能を有する。冷却の度合いは、トラフの
深さを調節するだけで容易に制御できる。電極４７もま
た、そこにあるガラスの温度を正確に制御し、ま起動中
トラフの底部を十分温めてガラスがトラフに流れ込んだ
りトラフから流れ出すようにするために使用できる。

第１図〜第３図に示されるように、トラフ４１は、溶融
ガラスを中央に位置した出口、例えばスロート（図示せ
ず）またはパイプ４３に向わせる傾斜した側部４９を含
む。本発明の清澄機と共に用いるに適した出口パイプは
モリブデンパイプである。起動中の流れを確保するため
、このモリブデンパイプは米国特許第４，７２８．８３
１号に開示された方法で誘導加熱できる。

溶融ガラスを清澄機の中央に向わせることに加え、傾斜
側部４９は、オフコンポジション（ｏｒｒｃｏ１１ｐｏ
ｓ１ｔｌｏｎ）ガラスまたは腐蝕生成物が集まるトラフ
内の隅を最小限にする。トラフの壁は傾斜させる必要が
なく、実際、垂直な壁および平らな底部をするトラフが
より大きな熱損失を有し、従ってこのようなトラフは溶
融ガラスのより大きな冷却が所望な場合に使用できると
いうことに留意されたい。

第４図は、平らな底部と複数の出ロスロートを有するト
ラフを示している。特に、このトラフは中央出口スロー
ト５１と２つの側部スロート５２を有する。このように
、トラフはガラスを冷却する機能を有するだけでなく、
清澄されたガラスを複数の成形機に分配する手段として
も機能する。

本発明を特定の実施例に基づいて説明してきたが、本発
明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更が行
いうろことは理解されよう。例えば、図面に示されたも
のとは異なる形状を有する炉を本発明の実施に際して使
用することもできる。

同様にして、本発明の原理を清澄機ではなくてガラス加
工炉に使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、傾斜した側部とトラフの中央に１つのガラス
取出しポートを有する出ロトラフを備えた本発明に係る
清澄機を示す部分断面斜視図、第２図は、第１図の清澄
機を線２−２に沿って切断した断面図、 第３図は、第２図を線３−３に沿って切断した断面図、
そして 第４図は、直線的な側部とトラフの中央および端部に複
数の取出しボートを有するもう１つの出ロトラフを示す
、部分断面斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶融ガラスから気泡を取り除く清澄機であって、該
   清澄機が、 （ａ）前記清澄機のそれぞれ入口端および出口端を形成
   する第１および第２の壁と、 （ｂ）前記入口端において前記清澄機に溶融がラスを導
   入する手段と、 （ｃ）前記入口端と出口端の間に位置し、底面と清澄機
   の幅を規定する２つの側壁とを含む処理ゾーンと、 （ｄ）溶融ガラスが前記処理ゾーンを通過する際にその
   溶融ガラスを加熱する手段と、 （ｅ）前記出口端において清澄機から溶融ガラスを取り
   出す手段とを含み、 該溶融ガラスを取り出す手段が、前記第２の壁と共に垂
   直に配向されたトラフを形成する、清澄機の幅をほぼ横
   切って延びる押縁を含み、前記トラフは前記処理ゾーン
   の底面から下方に延び、かつ前記トラフは溶融ガラスが
   清澄機を出る前にその溶融ガラスをほぼ垂直方向に流れ
   させることを特徴とする清澄機。 ２）前記処理ゾーンにおける溶融ガラスの深さに対する
   トラフの幅の比が約０．５−約１．５の範囲にあること
   を特徴とする請求項１記載の清澄機。 ３）前記トラフが、少なくとも一部が傾斜した側壁を含
   むことを特徴とする請求項１記載の清澄機。 ４）前記溶融ガラスを取り出す手段が、前記トラフに接
   続されかつ溶融ガラスが清澄機を出ていく際に通るモリ
   ブデンパイプを含むことを特徴とする請求項１記載の清
   澄機。 ５）前記溶融ガラスを取り出す手段が、前記トラフに接
   続されかつ溶融ガラスが清澄機を出ていく際に通る少な
   くとも１つのスロートを含むことを特徴とする請求項１
   記載の清澄機。 ６）前記溶融ガラスを取り出す手段が、前記トラフ内に
   配された少なくとも１つの加熱電極を含むことを特徴と
   する請求項１記載の清澄機。 ７）前記溶融ガラスを取り出す手段が、前記トラフの各
   端部にオーバーフローを含むことを特徴とする請求項１
   記載の清澄機。 ８）前記溶融金属を導入する手段が、少なくとも一部が
   傾斜した側壁を有する垂直配向入口スロットを含むこと
   を特徴とする請求項１記載の清澄機。 ９）前記溶融金属を導入する手段が、前記入口スロット
   内に配された少なくとも１つの加熱電極を含むことを特
   徴とする請求項８記載の清澄機。 １０）前記溶融金属を導入する手段が、前記入口スロッ
   トに接続されかつ溶融ガラスが清澄機に入る際に通るモ
   リブデンパイプを含むことを特徴とする請求項８記載の
   清澄機。 １１）溶融ガラスを処理する装置であって、（ａ）第１
   および第２の端部と溶融ガラスを支持する底面とを有す
   る細長いチャンバーであって、前記底面が前記第２の端
   部の領域における第１のレベルにあるような前記細長い
   チャンバーと、（ｂ）前記チャンバーの少なくとも一部
   を加熱する手段と、 （ｃ）前記チャンバーの第１の端部の領域に配された、
   溶融ガラスを前記チャンバーに導入する手段と、 （ｄ）溶融ガラスを冷却する手段であって、ｉ）前記チ
   ャンバーの第２の端部の領域に配され、 ｉｉ）前記第１のレベルから第２のレベルへと溶融ガラ
   スを下方に流れさせ、 ｉｉｉ）溶融ガラスが前記第２のレベルに達するとその
   溶融ガラスを前記チャンバーから取り出す手段を含む 前記溶融ガラスを冷却する手段と、 から成ることを特徴とする装置。 １２）前記チャンバーが、そのチャンバーの幅を規定す
   る第１および第２の側壁を含み、前記冷却する手段が前
   記チャンバーのほぼ幅全体を横切るように延在している
   ことを特徴とする請求項１１記載の装置。 １３）前記冷却する手段が、前記底面と接続されかつそ
   の底面から下方に延びるトラフを含むことを特徴とする
   請求項１１記載の装置。 １４）前記トラフが、少なくとも一部が傾斜した側壁を
   含むことを特徴とする請求項１３記載の装置。 １５）前記チャンバーがそのチャンバーの幅を規定する
   第１および第２の側壁を有し、前記トラフが前記チャン
   バーのほぼ幅全体を横切るように延在していることを特
   徴とする請求項１３記載の装置。 １６）前記チャンバーから溶融ガラスを取り出す手段が
   少なくとも１つのスロートを含むことを特徴とする請求
   項１３記載の装置。 １７）（ａ）溶融ガラスをチャンバーに導入し、（ｂ）
   前記チャンバーを通ってほぼ水平方向に前記溶融ガラス
   を流れさせ、 （ｃ）前記溶融ガラスがほぼ水平方向に流れている間に
   その溶融ガラスを加熱し、そして （ｄ）前記溶融ガラスをほぼ垂直方向に流れさせてその
   ガラスを前記チャンバーから取り出す、各工程から成る
   溶融ガラスの処理方法。