JPH0471849B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 米国特許第4381934号には、ガラス・バツチな
どのような材料を液化する方法が開示されてい
る。この場合は、粉砕材料、たとえばバツチ材料
自体がライニングとして利用され、容器内部の高
温から容器側壁を保護する絶縁体の働きをしてい
る。その好適実施例においては、このライニング
が容器中央の空所を取り囲むようにされており、
かつ液化された材料は自由に容器から流出し、ラ
イニングに対しては比較的低温の材料を供給する
ことによりライニングが維持されるのである。こ
の形式の方法の利点は、バツチを液化するのに高
温を用いることができて、しかも、耐火材に製品
流が広範囲に接触して汚されることがなく、容器
壁の強制冷却による著しい熱損失が要求されない
点である。

従来の形式の水冷式の融解容器は、米国特許第
2834157号（Bowes）、同第3917479号（Sayceほ
か）、同第4061487号（Kiyonaga）に開示されて
いる。これらの形式の容器では、容器の側壁のほ
ぼ全部分を保護する第一の要因として、水冷式を
採用している。この結果、大量のエネルギーが容
器を通して失われ、冷却液と容器内の溶融材料と
の間に大きな温度こう配が生ぜしめられる。

前記の米国特許第4381934号の液化法は、長期
にわたつて連続作業を行うことができ、しかも外
部から強制冷却を行なう必要がない。他方、容器
側壁の相当な熱的劣化が防止されている。バツチ
材料のライニングが時として不規則に腐食すると
はいえ、このシステムは、容器にバツチ材料を付
加供給することにより全体として自己修理的なも
のである。しかしながら、液化容器内の定常状態
の中断は、時としてライニング部分、特に容器上
部のライニング部分の厚さの減少を招き、容器の
側壁部分が高温にさらされるまでになる。これら
の温度に長期にわたつてさらされるならば、容器
はひずみを生じたり、その他の熱的劣化を生じた
りするに至る。バツチ壁厚が不安定になるのは、
たとえば始動の間か、またはバツチ供給率や加熱
率を変える場合である。また、正常な稼動の間に
バツチ・ライニングの真中の隆起部分が、より急
速に腐食し、これにより上部のライニングが下部
をえぐられ、場合によつては上部区域からライニ
ングが突然崩れ落ちることがある。このような異
常状態は、短時間続くだけであれば、大した問題
にはならないが、継続的に生じたり頻繁に生じた
場合には、容器を熱から保護することが望ましい
であろう。容器の熱的劣化が特に問題とされるの
は、液化法の好ましい実施例に従つて容器が回転
せしめられるさい、動的な不安定のゆえに、生じ
るからである。

米国特許第3689679号（Niwaほか）には、容
器の或る部分が冷却される幾分異なつた形式のシ
リカ融解法が開示されている。これによると、冷
却は融解の行なわれている区域の側壁域の大部分
で行なわれる。この特許には、本発明によるライ
ニング表面での液化は含まれていない。

発明の要旨 本発明においては、ガラスまたは類似物用のバ
ツチ材料が容器内の空所表面で液化され、容器に
対する一義的な防熱措置は、液化される材料と親
和的な粉砕材料、好ましくはバツチ材料自体の絶
縁ライニングにより得られるのである。不規則な
稼動により、過度にライニング厚が減少した場合
に、容器側壁を熱的劣化から護るため、容器の上
部の小部分が外部から強制冷却される。この冷却
による熱損失は僅かである。冷却される容器部分
が比較的小さく、かつまた大ていの場合、実際に
は間欠的に冷却が行なわれるだけだからである。
相当な熱伝導は、ライニングがほとんど完全に脱
落した側壁部分で行なわれるのみである。これ
は、容器の頂部の狭い１つの帯状域に限定され
ず、時として帯状域の複数部分が容器周囲を取り
囲むことがある。さらに、裸の容器が熱に間欠的
にさらされるだけなので、勧められる作業温度範
囲の上限温度もしくはそれに近い温度を容器の材
料が短時間経験しても、それほど有害なものでは
ない。したがつて、必要とされる冷却の程度も控
え目なものである。この冷却は、ライニング全体
のなかに感知されない崩壊部分があつた場合に対
する保証として、継続的に行なうこともできる。
相当なライニング厚がある場合は、冷却を行なつ
ても極めて僅かの熱損失しか生じない。バツチ・
ライニングはすぐれた熱絶縁体だからである。あ
るいはまた、冷却はライニングが不安定な場合に
のみ行なわれるようにしてもよい。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

図示の独特な実施例では、液化容器の基本構造
は、スチール製で大体において円筒形の側面形状
を有するドラム１０と、排出口以外は閉じられて
いる底部分とで構成されている。ドラム１０は、
以下で詳説する仕方で垂直軸線を中心として回転
するように取り付けられている。大体において取
り囲まれている空所は、全体として参照番号１１
で示されているふた構造物により液化容器内に形
成される。このふた構造物１１には固定支持部が
備えられている。このふた１１は、好ましくは耐
火セラミツク材料から構成され、その形状は、耐
火炉構成技術分野の専門家には周知の種々の形状
にすることができる。図示の好適実施例では、複
数の耐火ブロツク１２により上側が丸屋根状のア
ーチ構造にされている。図示の典型的なアーチ構
造では、アーチ・ブロツクが周囲の支持構造物１
３に支えられている。プレート・ブロツク１４
は、ドラム１０の上部リムの直ぐ下方に延びてお
り、固定支持プレート１５により支えられてい
る。シール・ブロツク１６は、アーチ・ブロツク
１２とプレート・ブロツク１４との間の間〓を密
閉するために備えられている。

好ましくは粉砕バツチ材料は、水冷式シユート
２０により加熱容器の空所内へ供給される。バツ
チ材料の層２１は、ドラム１０の内壁に保持さ
れ、絶縁ライニングとして機能している。ドラム
１０が回転するにつれて、供給シユート２０はラ
イニング２１の上方部分へバツチ材料を導く。バ
ツチ材料液化のための加熱は、ふた１１を貫通し
た単数または複数のバーナ２２により行なわれ
る。好ましくは複数のバーナ２２は、ライニング
２１の広い面積に炎が向けられるように、ふた１
１の周囲に沿つて配置されている。また、バーナ
２２は、容器内の過酷な環境から保護するため、
水冷されるのが好ましい。排ガスは、ふた１１内
の開口２３を通り容器から排出される。ライニン
グ２１の表面のバツチ材料は、液化されると、ラ
イニング上を流れ落ちて、容器底部の中央排出口
２５へ流入する。排出口２５は、耐火セラミツ
ク・ブツシユ２６内に形成することができる。液
化された材料２７は容器から自由に流出し、定置
受け器２８に入り、更に付加的な処理を受け、融
解過程を完了する。液化材料は、ライニング２１
の表面から自由に流れることができるので、ドラ
ム１０から出て来るとき、不完全な融解状態にあ
る。その場合の液化されたガラス・バツチは、通
常は多量のガス状反応生成物を含み、若干の不溶
粒子をも含む。

回転ドラム１０の上部リムと固定ふた１１との
間の界面のところに備えられた大気シールは、円
形の、水を入れた固定トラフ３０と円形のフラン
ジ部材３１を有する。フランジ部材３１は、回転
ドラム１０から下方へ延びている。類似の固定水
入りトラフ３２と回転ドラム１０から下方へ延び
るフランジ３３は、ドラム１０の下端部に備えら
れている。これらの個所には、別の種類のシール
部材を配置しておくこともできる。ドラム１０の
上部を強制冷却するのに種々な装置を採用でき
る。冷却剤は液体（例えば水）または気体（例え
ば空気）でもよい。図示の例では、水の流れがド
ラム１０の上部の外面に対して噴射される。水の
噴射は導管４０を通る水で供給される。使用済み
の水は円形のトラフ４２に集められて、導管４３
を通して流出される。導管４３はドラム１０の外
面に沿つて下方へ延び、かつドラム１０と共に回
転する。導管４３からの水は底部の大気シールで
ある水トラフ３２へ排出するのが都合がよい。

外部からの冷却は、内側のライニング２１が最
も欠損し易い側壁の限定部分にだけ行なう必要が
ある。大ていの場合、この限定部分は、ドラム１
０の高さの半分以下に相当するドラム上方の小部
分、好ましくは1/4の部分である。しかしながら、
内側ライニング２１は、通例は、ドラム側壁区域
の大部分を熱から護る第一の部材として役立つて
いる。無傷のライニングにより護られたドラム部
分を外部から冷却する際、ドラム１０内部で行な
われている加熱過程から奪われる熱エネルギは極
めて僅かである。それゆえ、冷却域が必要以上に
広くされても、熱効率はほとんど失われないか、
全く失われないかのいずれかである。これは、ド
ラム壁を通しての相当な熱伝導は、ドラムの有効
保護の最低値以下にライニング厚が減少した個所
でしか生じないからである。少なくとも２cmの程
度の厚さをもつ粉末状ガラス・バツチ材料ライニ
ングは、有効な熱絶縁材であることが判り、厚さ
が薄くとも、バツチ・ライニングを通しては極め
て僅かの熱伝導しか生じない。ほとんど裸に近い
金属が内部の熱にさらされた時にのみ、冷却剤へ
の相当な熱伝導が生じるのである。そうした場合
には、容器の構造的安定性が冷却により保証さ
れ、小さな区域で一時的な熱損失が生じるのみで
ある。そのようなライニングの欠損が生じた場
合、出来るかぎり迅速にバツチの供給率および
（または）加熱率を調節し、ライニングの有効な
絶縁厚を復元させる。冷却は、そのようなときに
は中止することができるが、僅かながら熱伝導が
生じるので、冷却剤の流れは継続させておくのが
有利であり、容器の外部を冷却剤温度に維持する
ことで冷却が再開されたときの熱衝撃を避けるこ
とができる。

ドラム１０が回転可能に支承され、駆動される
ベースは、支持テーブル５０である。このテーブ
ル５０は、図示されているように、大体において
長方形の断面を有する中空リングとして構成する
ことができる。支持テーブル５０は、ドラム１０
を取り囲み、ドラム１０との間には間隔が設けら
れている。この実施例ではテーブル５０をドラム
１０に結合するためのリンク部材は、複数の保持
ロツド５１を有する。ロツド５１の数とサイズと
は逆比例の関係にあり、満載時のドラムそれぞれ
の重量に応じて決められる。理論的には３本のロ
ツドでドラムの保持が可能だが、４本以上（好ま
しくは８本以上）のロツドを用いれば、自転車の
スポーク状の配置が採用でき、それによりテーブ
ル５０に対するドラム１０の回転に抵抗作用が与
えられる。そのような配置の場合には、ロツド５
１は、ドラムの半径方向の平面内に位置するので
はなく、むしろ、ドラム１０の垂直軸線と交差し
ない垂直平面に沿つて延び、隣接ロツドの平面が
ドラム垂直軸線の対向側を通るようにする。より
大きい容器の場合、ロツドの数は荷重配分に応じ
て増加させるが、図示の形式の実施例では24本の
程度のロツド数とすることが考えられる。ロツド
はリンク形式にするのが好ましい。そうすること
によりドラム１０の周囲のスペースに妨害物が配
置されずに済み、それによつて工事や保守の際に
接近が容易となり、更には空気の自由な循環が可
能になり、こぼれた材料の堆積を防止することも
できる。

ロツド５１は、各端部のところで、球形端部を
有するナツト５２によつて、その位置に保持され
ている。このナツト５２は、また、上部保持ブロ
ツク５３と下部保持ブロツク５４の凹面ソケツト
内に受け入れられている。上部保持ブロツク５３
は支持テーブル５０に取り付けられているが、そ
の取付け高さは、本発明の１側面によれば、装荷
された容器の重心“Ｃ”より高いところに位置し
ている。下部保持ブロツク５４は、周辺リング５
５または類似部材に付加取付けされている。リン
グ５３は上部保持ブロツク５３の高さよりかなり
低い高さのところで、ドラム１０に付加取付けさ
れている。ロツド５１の上端部が支持テーブル５
０に取り付けられている高さが、重心“Ｃ”の高
さを超える程度は、自己復元作用を最適化するた
めに最大限にするのが好ましい。しかしながら、
双方の高さの違いが相当なものであれば、どれほ
どの違いがあつても、本発明による自己復元の多
少の利点は達成せられよう。実際的な考慮から
は、大ていの場合、上方の取付け個所の高さが制
限されよう。個定的なふた１１のための構造用支
持部材やふたに付随する装備、更にはふたとドラ
ムの間の界面が、回転するドラム保持部材をドラ
ム最高部より上方に延びるようにする試みの妨げ
となるであろう。ライニング２１は、図示の通り
円筒形のドラム１０の底部では厚さが厚く、上方
へ向つて先細になつているので、重心は、通常は
ドラム高さの下半分以内にある。したがつて、保
持部材の高さはドラム高さの上半分のところにあ
ると表現してもよい。

ロツド５１などのリンク部材の、ドラム１０に
対する取付け具は、好ましくは、比較的低温で、
したがつて熱によるひずみを受けにくいドラム区
域に配置しておく。円筒形のドラム１０の底部に
向かつてライニング２１が厚くなるため、ドラム
の下部区域は取付け具の位置として望ましい。ド
ラム上半部に取付け具を配置することも、時には
可能であるが、下半部に配置するのが好ましい。
最も好ましい配置では、取付け具は、ライニング
２１を含む通常量の材料を装入された容器の重心
“Ｃ”の高さか、もしくはそれより下に位置して
いる。

容器１０は、図示の大体において円筒形のかわ
りに、別の形状であつてもよい。例えば、下方へ
細くなる円錐台形、もしくは米国特許第4496387
号（Heithoffほか）に示されているような段付き
の形状であつてもよい。それらの場合には、重心
は容器の下半部内には位置しないが、好ましい保
持部材高さは重心より上方にあり、容器に対する
取付け具の高さは下半部に位置することになろ
う。

支持テーブル５０の下側にはテーパ状のトラツ
ク６０が形成されている。このトラツク６０は複
数のテーパ状のホイール６１ところがり接触して
いる。ホイール６１は、ベアリング６２により回
転可能に軸受けされている。ベアリング６２はビ
ーム６３のような適当な固定構造用部材に付加取
付けされている。ホイール６１はドラム１０とそ
の内容物の垂直荷重を受けている。ホイール６１
の数は、したがつて荷重配分が行なわれるように
選択する必要がある。典型的な商業的規模の設備
に適当と考えられるのは、８個のホイールであ
る。トラツク６０の接触面は、下方へドラム１０
に向つて先細となつており、したがつて円錐のセ
グメントの形状を有する。

回転するドラム１０と支持テーブル５０に対す
る横方向の制限は、テーブル５０の周囲を支えて
いる複数のホイール７０によつて与えられてい
る。横方向の制限ホイール７０は、剛性支持部材
７１上に回転可能に軸受けされている。支持部材
７１は、ドラムに対しドラムの半径方向に調節可
能にしておく。制限ホイール７０は少なくとも３
個備えられており、空気タイヤであるのが好まし
い。ホイール７０の少なくとも１個は、支持テー
ブル５０とドラム１０を回転させるモータ（図示
せず）によつて駆動される。ホイール７０は、回
転する部品を絶対的に制限するものであるより、
むしろドラム軸線がその所定軌跡から振動または
往復動するのを減衰させるのに役立つものであ
る。ホイール７０は、ドラムと支持テーブルの水
平運動を減衰させるのに対し、トラツク６０と垂
直支持ホイール６１との間の円錐形の界面は、主
要な復心力を与えるものである。同じように、重
心上方の高さに位置する保持部材によるドラム軸
線振動運動減衰作用は、ホイール７０の減衰効果
により助成される。

この技術分野に通じている者にとつては明らか
なことであるが、特許請求の範囲に記載の本発明
の範囲内において種々の変更や修正形式が可能で
ある。

本発明を、以上においてはガラス・バツチの液
化に関連させて説明した。本発明が特に有用とな
る分野だからである。これには、板ガラス、フア
イバー・ガラス、容器用ガラス、珪酸ナトリウ
ム、その他事実上あらゆる種類の特殊ガラスが含
まれる。本発明は、また、金属の鉱石などの材
料、あるいはまた、厳密には、“ガラス”と定義
づけられない他のガラス質もしくはセラミツク質
の材料を液化する場合にも適用することができ
る。また、注意すべき点は、処理されるバツチと
液化容器ライニングには、化学的には実質的に等
しい組成の材料を用いるのが、特に板ガラスの処
理の場合に好ましいことであるが、双方の材料の
間に変更があつても、若干のケースにおいては悪
影響はなく、したがつて、異議を唱えることはで
きない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明により上方側壁部分に冷却装置
を有する回転液化容器の好適実施例の垂直縦断面
図である。 図において、１０……ドラム、１１……ふた、
１２……耐火ブロツク、２０……材料供給シユー
ト、２１……ライニング、２２……バーナ、２３
……排気口、２５……排出口、２６……耐火セラ
ミツク・ブツシユ、２７……液化された材料流、
３２……水入りトラフ、４０……水供給導管、４
１……噴射水シールド、４３……水導管、５１…
…保持ロツド、５２……ナツト、５３……上部保
持ブロツク、５４……下部保持ブロツク、５５…
…周辺リング、６１……テーパ状ホイール、６２
……ベアリング、６３……ビーム、７０……横方
向制限ホイール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱に可融の材料を液化する方法において、 側壁と底部とを有し、実質的に垂直な軸線を中
   心として回転する容器１０の内側壁部分の大部分
   上に粉砕バツチ材料のライニング２１を設けて容
   器内に空所を形成し、前記ライニングが容器の該
   大部分を空所内の熱から絶縁する厚さを有するこ
   と、 粉砕バツチ材料を空所へ連続的に供給するこ
   と、 空所へ熱を供給して粉砕バツチ材料の露出部分
   を液化すること、 液化した材料２７を容器１０から流出させるこ
   と、 粉砕バツチ材料を空所へ供給する量と液化した
   材料を容器から取り出す量を制御して、容器の該
   大部分を空所内の熱から絶縁するのに十分なライ
   ニングの厚さを維持することのみによ実質的に容
   器の内側壁部分の大部分を過度の熱的劣化に対し
   て保護すること、 熱の供給中に、かつ粉砕バツチ材料のライニン
   グが容器に対する過度の熱的劣化を防止するのに
   不十分であるような時に、粉砕バツチ材料の容器
   内への供給箇所である容器の端部に隣接して位置
   した容器の側壁の小部分を、冷却流体を向けて容
   器の外部に接触させることによる容器の側壁部分
   の強制冷却によつて保持することを特徴とする熱
   に可融の材料を液化する方法。 ２ 側壁部分の冷却が、水を側壁部分の外面に接
   触するように、指向することを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 冷却される側壁部分が、側壁の半分以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ４ 冷却される側壁部分は、粉砕材料が容器内へ
   供給される容器端部に隣接していることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 側壁部分の冷却が、冷却液流の側壁の外面に
   指向させることを含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ６ 複数の冷却液流が、容器の周囲に、間隔をお
   いた個所で容器に導かれることを特徴とする特許
   請求の範囲第５項に記載の方法。 ７ 液化される材料がガラス・バツチ材料を含み
   ライニング２１がガラス・バツチ材料を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ８ 容器はほぼ垂直の軸線を中心として回転さ
   れ、粉砕材料が容器上端部から供給され、液化さ
   れた材料２７が容器底部から排出され、ライニン
   グ２１が容器上端で比較的薄くテーパ状にされる
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 強制冷却が間欠的に行なわれることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １０ 熱に可融の材料を液化する装置において、
   側壁と底部とを有し、実質的に垂直な軸線を中心
   として回転する容器１０と、 容器へ粉砕材料を供給する装置２０と、 容器の内部へ熱を供給して容器内の粉砕材料２
   １の露出部分を液化する装置２２と、 液化した材料２７を容器から流出させる出口装
   置２５と、 粉砕材料の容器内への供給箇所である容器の端
   部に隣接した上方の側壁部分を、容器の端部に隣
   接した前記上方の側壁部分へ向かつて冷却流体を
   流す装置４０によつて冷却する装置４１とを含
   み、 前記冷却する装置が前記側壁の高さの半分以下
   に限定されていることを特徴とする熱に可融の材
   料を液化する装置。 １１ 冷却装置４０，４１が、側壁の外面に冷却
   液を噴射する部材を含むことを特徴とする特許請
   求の範囲第１０項に記載の装置。 １２ 冷却装置４０，４１が複数の噴射ノズルを
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に
   記載の装置。 １３ 側壁部分の外部を取り囲み、噴射が内部で
   行なわれる環状スペースを画定する噴射シールド
   部材４１を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１１項に記載の装置。 １４ シールド部材４１と噴射部材とが固定支持
   部を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１３項に記載の装置。 １５ 容器に冷却液排出装置４２，４３が備えら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１４
   項に記載の装置。 １６ 冷却装置４０，４１が容器の上半部のみと
   関連していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １０項に記載の装置。