JPS60191026A - 熱絶縁性粉状材料を液化するための装置および方法 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は溶解プロセス中の第１段階として粉から成る原
材料を液化状態へ変換するため室内の状態を監視するこ
とに関する。本発明は一般的には流動可能な、本質的に
は固形状の給送材料を溶解された流体へ熱的に変換する
ことを含む方法に一般的に適用可能である。特に本発明
は安定した粒状の熱絶縁性の非汚染材料の層により支持
された材料の−・時的な層を溶解すること、たとえば、
粒状のバッチ組成成分またはガラスのバッチのごとき材
料の層により支持されたガラスバッチの層を液化するこ
とに特に適用可能である。

ロー稈婁の８ｖ衛 カンクルその他に対する米国特許 第４．３８１．９３４号の明細書には特定のバッチ材料
を溶解室内のバッチ材料から成る支持表面上にて部分的
に溶解された液化状態に変換する方法が開示されている
。上記の明細塵に開示されているとおり、バッチ材料を
液化する初工程は溶解［程の残部から絶縁されまたこの
特定の段階の必要に独得的に適するようにされ且つ１ネ
ルギ消費および設備の大きさおよび費用をかなり節約し
て液化段階をおこなわせるやり方で行われる。さらにそ
の上に熱１ネルギの入力がこの特定の液化段階のみを行
うのに用いられるので、この入力とその他の作動のパラ
ン〜りとの間の相互関係は従来のタンク型の溶解炉にお
けるよりもより直接的で且つ一般により複雑ではない。

前記米国特許の好ましい実施例において、溶解室のドラ
ム部分は回転するように装架されていて、この室内へ送
り込まれたバッチが前記ドラムの回転により室側壁に押
し当てて保持されて、このドラムの内部に沿って安定し
た層を維持するようにされている。上記バッチ層が熱源
を取り囲むように熱１ネルギが前記ドラムの内部に供給
される。

液化プロセスは前記ドラムが回転している間に静止して
いるふたを通してバッチを前記ドラムに給送することお
よび下方に横置したバッチ層が実買上安定し且つ溶解さ
れないままである間に一時的な層内の到来したバッチ材
料を溶解するように熱をドラム内部に供給することとに
より行われる。

上記材料が液化されるにしたがって、この液化された材
料は前記回転ドラムの出目端部に向けて下方へ流れる。

前記カンクル氏の発明の方法の要点はガラスバッチの液
化が行わ礼る支持表面として非汚染性で、熱絶縁性の粒
状材＄４（たとえばガラスのバッチ自体）の層を使用す
る着想である。新鮮なバッチを予め沈積されているバッ
チ表面上へバッチが溶解しつつある割合と本質的に同じ
割合で分布することにより、定常状態が液化室内に維持
され、それにより実質上安定したバッチ層が一時的バッ
チ層の下に維持されまた液化が上記一時的層に本質的に
限定される。前記−・時的層の部分的に溶解されたバッ
チが実質上バッチ表面のみに接触し、かくして耐火材ど
の汚染接触を回避している間に上記表面から流れ去る。

ガラスバッチは良好な熱絶縁体であるので、寸分な厚さ
を右する安定したバッチ層を提供することで下方に横置
した支持構造体が熱劣化から保護される。

ハ１発明が解決しようとする問題点 この溶解装置内の変化する状態に応答してたとえばバッ
チの投入位置のごとき作動のパラメータを調節するため
の手段を備えることが右利であろう。

二０問題点を解決するための手段 本発明は材料の液化中に溶解しているバッチ材料から成
る−・時的な層を支持するのに粒状で、熱絶縁性の材料
、たとえばガラスバッチ材料、の安定した層を利用して
いるを式の溶解室内の状態を決定する方法と装置とに関
する。これに制限されないが、本発明は安定したバッチ
層が放射熱源を取り囲むようにされた融除液化方法を制
御するのに有利に実施される。

本発明はバッチ材料が安定層により支持され且つこの安
定層上を越えて前記室の出口端部に向けて流れる溶解さ
れたバッチ材料の一時的層を提供するため、室にその人
１」端部において給送されるバッチ液化プロセスにおけ
るバッチ給送手段を制御する方法と装置とに関する。本
発明Ｃよ前記安定層の内部境界の位置の変化に応答して
バッチ材料が上記室に進入する位置を調節するための手
段を含んでいる。

ボ、実施例 本発明のこの好ましい実施例は、米国特許第４，３８１
．９３４号（カンクルその他）の明細書に記載されてい
る如き融除液化方法に関連しており、その教示はここで
参考として組み入れられている。

例示の目的で本発明は参考のため本明細書に添付されて
いるカンクルその他への米国特許願第４８１，９７０号
の明細−に開示されているものに類似したガラスバッチ
材料を液化するための回転溶解装置を用いて実施される
として述べられるであろう。本発明が適用可能であるそ
の他のブ１コセスは冶金学的溶解型の作動およびψ−ま
たは多重成分のセラミックス、金属またはその他の材料
の融解を含むことができる。だが例示の目的で、本発明
はガラスたとえば平板ガラス、コンチーブガラス、ノフ
イバガラスまたはケイ酸ナトリウムガラスを溶解するた
めの方法、特に、溶解の′ｊ８１の段階ザなわちバッチ
材料を液化状態にする段階に関するとして述べられるで
あろう。

第１図において、この溶解装置１０番よ回転されている
質量を減するように段付きの側壁を有している鋼製のド
ラム１２を含むことができる。ドラム１２は円形のフレ
ーム１４土に支持され、上記円形のル−ムは中心線また
は前記ドラムの対称の軸線に対応したほぼ垂直の軸線の
周りに回転するように複数の支持ローラー１６および整
列ローラー１８上に装架されている。底部分２ｏはドラ
ム１２に分離自在に固定されることができる。底部分２
０は鋳造可能な耐火性のセメントのごとき耐火性の材料
２２の環状体で内張すされてよい。

この環状体内に耐食性の耐火材料から成るリング様のブ
シュ２４が着座される。ブシュ２４はセラミックスから
成る複数の切断片から構成されることができる。ブシュ
２４内の中心間口２６はこの液化室からの出１」開口と
なっている。上向きにドーム形の耐火材のふた２８が周
りのフレーム部材３０を介して不動の支持を提供される
。上記ふたは一次バーブー３４を挿入するための開口３
２を含んでいる。随意的であるが出目区域内の温度と丹
力を制御Ｉ　するため上記出口区域に限られた範凹で向
けられた補助バーナーが配備されてもよい。

ＩＪ＋気ガスは土向きに開口３６を通ってふた２８を通
り汰は排気ダクト３８へ逸出する。開口３６はまた原材
料を液化室へ給送するのに利用されることもできる。第
１図に図示されているとおりこの目的で給送シュート４
０が配備されている。

前記液化室の内部を外部の雰囲気から絶縁し且つこの容
器から逸出するダストまたは蒸気を捕えるため、それぞ
れ上方と下方の水封じ（シール）４１．４２が配備され
ている。この上方のシールは一ル−ム３０に取付けられ
たとい４３と、不向きに延びた部分を上記とい４３内に
容れられている液体（たとえば水）内に浸漬されてドラ
ム１２に取ｆ４けられたフラノン４５とを含んでいる。

下方のシールも同様にとい７５と液体７７内に浸漬され
るフラノン７６とを含んでいる。

図示されているとおり、ドラム１２の内側はバッチ材料
の安定した層５０で内張すされている。

溶解装置１０が加熱されないうちに、前記ハウジングが
回転される間にばらのバッチを給送シュート４０を通し
て給送することで、バッチ材料の安定した層５０がこの
溶解装置内に提供される。上記のばらのバッチは第１図
に図示されているようなほぼ放物線の輪郭を採る。上記
バッチ材料は側壁に沿っての層の凝集を容易ならしめる
ため、安定層を形成する最初の段階の間に、たとえば水
で湿潤されてもよい。

この溶−解工程の間、この溶解装置１０へのバッチの連
続給送の結果、バッチの降下流が生成されて、バッチは
安定したバッチ層５０の表面全体にわたり分配されるよ
うになり、またたとえば一次バーナー３４と補助バーナ
ー３５とからの熱の作用により、一時的な層５４内で液
化されるようになり、かくしてこの容器の底部へ流れて
中心開口２６を通り扱ける。液化されたバッチ５６は前
記出口開目から降Ｆし、かくしてそれ以上の処理のため
収集容器５７内に収集されることができる。

この配列によれば、溶解されつつあるバッチ材料で熱源
を取り囲むことで高い熱効率が得られ、また溶解されつ
つある−・時的バッチ層５４は上記容器の回転によりこ
の容器内に分布される。かくしてこの材料は、液化され
るまでは、初期に熱に露出された状態を保つが、その後
にこの液化帯域から流出する。

ガラスバッチの液化の際の特性に類似した特性の組合わ
せがセラミック材料およびそれに類似したものの融解お
よび冶金学的溶解型の作動で発見されるであろう。とう
ビんながら、本発明はガラ７のバ値ノイｔＡ京１の深留
り一犯らり、　ｆｆｔい−ｐム、な材料が液化される場
合でも、本発明は粒状で、できれば非汚染性の材料から
成る安定した層によりバッチ材料の一時的な層を支持さ
れながら行われる液化プ１コセスの制御のため有利に実
施されるであろう。この好ましい安定した粒状の層は前
記の−Ｉｙ的バッチ層のための非汚染性の接触表面のみ
でなく熱絶縁を提供するが最も好ましくはこの安定層が
前記バッチ材料の１つまたはそれ以上の構成成分を含む
を可とする。容器の外部の無駄な強制冷却の必要を無く
しながら層の役に立つ厚さが用いられるように安定層と
して用いられる材料の熱伝導率が比較的に低いことが望
ましい。一般に粒状の鉱物の原材料が良好な熱絶縁を提
供するがある場合には、非汚染性の安定層としてこの溶
解工程の中間生成物または生成物を用いることが可能で
ある。たとえば、ガラス製造方法において、粉末のカレ
ント（ガラスくず）が安定した層を構成することができ
るが、ガラスバッチと比較してガラスの比較的に高い熱
伝導率に起因してより厚い層が必要とされるであろう。

他りにおいて、冶金学的方法において、安定層として金
属生成物を用いることは容器に熱保護を提供するのに過
大な厚さを６雪どするであろう。だがある種の鉱物材料
は絶縁層として申し分がないであろう。

１１］セスパラメータは溶解装置内に所望の定常状態た
とえば所望のバッチの壁の厚さを維持するように制御さ
れるべきである。この理由で、バッチ壁の厚さは溶解プ
ロセスの間監視されるべきであろう。バッチ壁の頂部に
沿った温度がドラム１２内のバッチ壁の境界の位置を正
確に表示することと、さらに前記ドラムの頂部における
バッチ壁の境界が前記ドラム全体にわたるバッチの壁の
厚さを正確に示すこととが判明している。かくして、バ
ッチ壁の厚さを監視するための好ましい配列はバッチ壁
の上端部に面したふた２８内の多数の穴を通して挿入さ
れた多数の熱電対（図示されていない）である。溶解表
面の位置を決定するためのこの技法は■］−バートＢハ
イトフにより出願された［液化プ■コセスにおける壁の
層の厚さを制御する方法と装置１なる名称の米国特許第
　号の明細書に記載されている。

バッチ材料がこの溶解装置に進入するバッチ層の境界に
関する半径方向の位置が溶解装置の作動にとって重要で
あることが判明している。たとえば、バッチが−・時的
層５４の頂部を越えてドラムの中心に向けて溶解装置内
で降下する場合一部のバッチは上記バッチが出口間口２
６に到達しないうちに前記ドラム内で液化されるには余
りにも低く前記バッチ壁土へ降下するであろう。また、
上記バッチがドラムの中心に余りにも近くに給送される
と、上記バッチの一部がバーブ−ガスにより飛沫同伴さ
れるようになり月つ排気ダクトを通してこの溶解装置か
ら逸出するであろう。さらにその上にこれ等の場合にお
いて、新鮮なバッチが存在していない、したがって安定
した層５ｏの上り部分上に沈積された一時的な層が存在
していない場合には、その結果として、この安定層のこ
の頂部分を溶解せしめて、ドラム１２のこの頂部分に沿
っての熱絶縁を失わしめることになる。他力において、
バッチ材料が−・時的な層５４の外側で安定したバッチ
層５０の上端縁へとこの溶解装置に進入する場合、沈積
された材料はこの溶解装置内への１１加的バツチの流れ
を好ましくなくも禁止する。かくして、バッチの一部は
ふた２８とドラム１２との間の界面でこの溶解装置から
退出する。

かくして、前記安定層に付着し、かくして、この層を補
充する粉状バッチ材料の量はこの環境で十分には制御さ
れない。バッチ材料がたなのように−・時的な層５４の
頂部に蓄積する場合に、他の不安定なバッチ材Ｆ３＋の
状況が生じ得る。蓄積されたバッチが液上されることな
く急降下的にドラムを端から端まで降下する。この新鮮
なバッチがこの溶！Ｍ−装置ドラム１２に進入する位置
を制御するため、本発明は調節自在なバッチ給送装置を
提供する。

第２図から第４図までの図において、このバラ１給送配
列はシュート４０を含み、このシュート４０はでの前ｈ
（寸なわら、熱源と排気ガス流とに対面した側）に水冷
シールド９０を配備され、また上記水冷シールド９０は
セラミック製の耐火板９１により保護されることができ
る。前記シュートの前方底端部に転向装置９４が枢動自
在に取付けられている。転向装置９４は冷却流体のため
の内部通路を設けられた板９２と、セラミック耐火材か
ら成る前方の板９３とを備えている。管状の軸支部材９
５がシュート４００前端部に取イ」けられ且つ転向装置
を担持するヒンジピン９６を受け入れている。継手９７
が前記転向装置の頂部に取り付番ノられて、前記転向装
置内の冷却剤の通路と、冷却剤供給ならびに排出導管と
の相ｎ間を連通している。内部転向装置９８により提供
される代表的な水循環バタンが第４図に図示されている
。

前記転向装置の回転はこの溶解装置の外部まで延びた任
意の適当なりランクロッドにより提供されることができ
る。だが回転装置としても役立つ冷却剤供給装置が好ま
しい１つの配列として図示されている。前記冷却剤の導
管は編組まれたステンレス鋼線で外装された可撓管部分
１００から成っている。可撓管部分１００は第３図に図
示されているとおり一方の端部で継手９７に接続されま
た他方の端部では剛固な導管部分１０１に接続されてい
る。各の剛固な導管部分１０１はたとえばフレーム部材
３０のごとき外部の構造部材上に装架されたスリーブ１
０２内に受け入れられている。

導管１０１はスリーブ１０２内で自由に回転することが
できるしまたその回転は可撓管１００を介して前記転向
装置へ伝達される。前記導管の手動回転のための車１０
３が導管１０１の中の少なくとも１つに配備されてもよ
い。この導管−の回転を防■〜し、かくして一度び所望
の配向が選択された場合に前記転向装置を所定位置に固
定するための１」−レットを切られたつまみ１０４がス
リーブ１０２の中の少なくとも１つに配備されてもよい
。

第２図に図示されているとおり、耐火材の板１０５番よ
ドラム１２の露出された上方リム部分をこの溶解装置内
の熱とバッチ材料とから遮蔽するためバラｆ層の高さよ
り上方の開口３６内に支持されてもよい。

第２図において、粉状のバッチ材料の流れ１１０がシュ
ート４０によりこの溶解装置内に導入される。この溶解
装置内のバッチ材料は頂部表面１１１と、この溶解ブ［
１セスに活性的に関連される傾斜面１１２とを有してい
るとして特徴づけられることができる。転向装置９４は
バッグの流れ１１０をこの溶解装置の中央空洞から、で
きれば活性的溶解面１１２の上端近くを可とする活性的
溶解面１１２上へ向きを変える。このバッチの内張りが
厚くなって活性的溶解面が９線で示されている位置１１
３へ変わった場合、上記バッチの流れは頂部表面１１１
上へ沈積され、この頂部表面で上記バッチの流れが有害
的に蓄積し且つふた２８との接触により前記空洞内へ推
進されるであろう。したがって、バッチ面が位置１１３
を占有した場合には、転向装置９４は上記の流れをバッ
チ層の面上へ導くように９線で示されている位置１１４
へ枢動されることができる。前記バッチ層の厚さが薄く
なって、上記面が９線で示されている位Ｎ１１５を占有
した場合、転向装置９４は９線で示されている位置１１
６へ枢動されて、バッチの流れがバッチ面の上方部分へ
側路するのを防止する。

本発明の特色を例示するため本発明の上記の実施例が提
供されたのであるが本発明はこれに制限されず、本発明
の範囲は特許請求の範囲により明確に定められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバッチ給送装置を組込んだ溶解用容器
の好ましい実施例の横断面図、第２図は第１図の溶解用
容器のバッチ入口部分の拡大横断面図テ、本発明にした
がったバッチ案内配列の詳細を示した図、第３図は第１
図および第２図の実施例のバッチ入口部分の平面図、第
４図は第１図から第３図までの実施例のバッチ給送シ１
−トと転向装置との正面図である。 １０・・・溶解装置、１２・・・鋼製ドラム、１４・・
・円形ル−ム、１６・・・支持ローラー、１８・・・整
列ローラー、２０・・・底部分、２２・・・耐火材の環
状体、２４・・・リング様ブシュ、２６・・・中心Ｉｌ
＋、２８・・・上向きドーム形４）た、３０・・・ル−
ム部材、３２．３３・・・ふた開口、３４・・・一次バ
ーナー、３５・・・補助バーナー、３６・・・開［１，
３８・・・排気ダクト、４０・・・給送シュート、 ４１．４２・・・上方と下方の水シール、４３川とい、
４５・−・１ランジ、５０・・・バッチ材料の安定層、
５４・・・−・時的層、５６・・・液化バッグ、５７・
・・収集容器、６０〜６５・・・壁熱電対、６６〜７１
・・・ふた穴、７２・・・中火熱雷対、７３・・・開口
、９０・・・水冷シールド、９１・・・セラミック製耐
火板、９２・・・板、９３・・・前板、９４・・・転向
装置、９５・・・管状軸支部材、９６・・・ヒンジピン
、９７・・・継手、９８・・・転向装置、１００・・・
可撓管部分、１０１・・・剛固な導管部分、１０２・・
・スリーブ、１０３・・・手廻し車、１０４・・・口〜
レットつまみ、１０５・・・耐火材の板、１１０・・・
バッチ材料の流れ、１１１・・・頂部表面、１１２・・
・傾斜面、 １１３．１１４，１１５．１１６・・・位置。 代理人　浅　村　皓 図面の浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和タフ年特許願第：ｚｔ、ｔｙＤ？９ｏ号２・発明ノ
名称船、ｌｆ才十木斗膿茨氾１汐トめカ危迷おｙ伏°男
）入 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所 ゼＬ　詣　乙°−じ′−幌゛−イー／７゛反１−ツース
・・、イフユー１１ひし−う代ンＰ゛。 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和ｂＯ年３　月〕乙日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 図　面 ８、補正の内容　別紙のとおり 図面の浄９　（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　粉状材料を液化するための装置にして、内部側
   壁を有する容器と、この容器の内部を液化温度まで加熱
   するための装置と、前記容器の底部分にあって、液化さ
   れた材料を前記容器から損出するための出口装置と、前
   記容器の上方部分にあって、粉状材料を前記容器の内部
   側壁部分上へ給送づるための入ｒ丁１装置で、粉状材料
   の流れを前記容器内へ導くためのシュート装置を含んだ
   入口装置と、前記の流れを前記内部側壁に向けて転向す
   るための、前記流れの通路内の調節自在な転向装置とを
   含む、粉状材料を液化するための装置。 （２）　特許請求の範囲第１項記載の装置において、前
   記側壁が実質上垂直の軸線を有するほぼ円筒状のドラム
   である装置。 （３）　特許請求の範囲第２項記載の装置において、＾
   ζ１シドラ八１６電質ト垂直の軸線の周りに回転するよ
   うに装架される装置。 （４）　特許請求の範囲第３項記載の装置において、前
   記容器が前記ドラムの上端部にて支持された不動のふた
   部材を含み、また前記シュート装置が前記ふたに設けら
   れた開口と整列される装置。 （５）　特許請求の範囲第４項記載の装置において、前
   記転向装置が前記容器内に支持され′る装置。 （６）　特許請求の範囲第５項記載の装置において、前
   記転向装置が実質上水平軸線の周りに枢動するように装
   架された板から成る装置。 （１）　特許請求の範囲第６項記載の装置において、前
   記転向板を前記容器外から枢動するための作動装置をさ
   らに含む装置。 （８）　特許請求の範囲第７項記載の装置において、前
   記転向板を冷却するための装置をさらに含む装置。 （９）　粉状材料を液化するための方法にして、傾斜し
   た溶解表面を提供するように容器の内部側壁部分上に粉
   状材料の内張りを提供する段階と、付加的な粉状材料を
   前記内張り上へ給送する段階と、前記粉状材料の部分を
   液化するように前記容器内部を加熱する段階と、前記の
   液化材料を前記容器から排出する段階とを含み、また前
   記給送段階が前記粉状材料の流れを前記容器内へ導くこ
   とと、前記傾斜した溶解表面上に衝突するように前記の
   付加的粉状材料を転向することとを含む、粉状材料を液
   化するための方法。 （１０）特許請求の範囲第９項記載の方法において、実
   質上垂直軸線上の中央空洞の周りに前記内張りを回転す
   る段階をさらに含む方法。 （１１）特許請求の範囲第１０項記載の方法において、
   前記の傾斜した溶解表面が前記中央空洞に対面した状態
   に維持され、また給送されつつある粉状材料が前記の回
   転軸線から離れる方向にそらされるようにされる方法。 （１２、特許請求の範囲第９項記載の方法において、給
   送されているバッチが第１の角度で前記容器内へ給送さ
   れ且つ前記容器内で第２の角度へ転向される方法。 （１３）特許請求の範囲第９項記載の方法において、溶
   解表面の位置が変化し、また前記付加的粉状材料の転向
   がそれに応答して変えられて、前記材料が前記溶解表面
   上へ衝突するようにされる方法。 （１４）　特許請求の範囲第９項記載の方法において、
   前記粉状材料がガラスバッチ材料から成る方法。 （１５）粉状材料を液化する方法において、溶解室の壁
   土に支持された、安定した粉状材料の層の溶解表面上へ
   粉状材料を沈積する段階と、上記の沈積された材料を液
   化するため前記室を加熱する段階と、前記溶解表面の位
   置の変化を検知する段階と、上記の検知に応答して、粉
   状材料が次に前記溶解表面に向けて導かれる角度を変更
   する段階とを含む、粉状材料を液化する方法。 （１６）特許請求の範囲第１５項記載の方法において、
   前記溶解表面が前記溶解室内の中央空洞を実質上取り囲
   む方法。 （１７）特許請求の範囲第１６項記載の方法において、
   前記溶解表面が実質上垂直の軸線の周りに回転される方
   法。 （１８）特許請求の範囲第１７項記載の方法において、
   粉状材料が不動のシュートにより前記溶解室内へ案内さ
   れ、また前記材料を前記溶解表面に向けて導く角度が転
   向板を枢動することで変更される方法。 （１９）特許請求の範囲第１６項記載の方法において、
   粉状材料がガラスのバッチ材料である方法。