JPS6031772B2 - ガラス溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス溶融炉に関し、より詳細には液中燃焼バ
−ナの使用によって発生する溶融ガラス中の気泡を脱泡
して連続運転におよぼす障害を排除し、ガラスをより清
澄できるようにしたガラス溶融炉に関する。

従来、ガラス原料を溶融してガラスを製造するにあたっ
ては、主としてガラス溶融タンク炉が用いられている。

このガラス溶融炉は、第１図に示すように通常、ガラス
原料を溶融してガラスの清澄を行なう清澄槽ａと、溶融
ガラスの清澄を行なう清澄槽ｂ（近年、作業槽と呼ばれ
ることが多い）と、清澄を終えた溶融ガラスを成形に適
する温度に調整するフオハースｃとから構成され、溶融
槽と清澄槽とはその底部近傍でストロートと呼ばれる一
種の蓮通管ｄで連絡されている。そして通常、各槽とも
下部に溶融ガラスが保持され、上部はガラス加熱用の燃
料の燃焼室になっている。かかる溶融ガラスタンク炉で
は、溶融槽ａの温度はガラスの種類によって多少相違す
るが、一般には１５００〜１６００ｑｏの温度が必要で
あり、この温度は溶融槽ａの上部に設けた燃焼室ｅで燃
料、主として重油の燃焼によって得られている。つまり
、ガラスは間接加熱によって溶融されることになり、従
って炉の熱効率が著しく低い欠点があった。そこで、熱
効率を向上させるために、ガラス原料を直接加熱して溶
融せしめる液中燃焼方式が提案されている。

液中燃焼方式とは、バーナで得られた炎、または高温の
燃焼ガスをガラス融液内に直接噴出させて加熱するもの
であり、ガラス溶融槽の加熱に液中燃焼バーナを使用し
た場合、熱効率の向上、および燃焼ガスの溶融ガラス内
部の浮上に伴なう櫨梓効果の向上があり、投入したガラ
ス原料の溶融速度を著しく向上させることができる。し
かしながら溶融中のガラスは粘度があるため、高温の燃
焼ガスが溶融ガラス液面に達したときに大きな気泡とな
って破裂し、破裂時に小さな多数の泡を発生する。

また、投入したガラス原料が、必ずしも分解したのち酸
化物の形になってから溶融ガラス中に入るとは限らない
ことから分解不十分の原料から分解ガスが発生しガラス
中に泡を形成する。かかる泡の量、大きさは、ガラス粘
度、溶融ガラス中に直接吹き込まれる燃焼ガス量、燃焼
ガスによる溶融ガラス液表面における大形気泡の破裂回
数などによってかなりの変化がある。このようにして発
生した泡は、時間が経過すると一部消失するが、気泡の
発生と消失のバランスが崩れて、気泡発生割合の方が多
くなると、溶融槽内のガラス液面は泡立って次第に上昇
し、連続運転が不可能になる欠点がある。

また、実用ガラスでは、ある程度以下に除泡しておく必
要があるが、液中燃焼バーナによる泡は、通常のガラス
溶融によって発生する泡とは、上述のように泡の発生原
理が異なるので、通常の清澄法では除泡が不完全であり
、液中燃焼方式に通した除泡法の開発が要望されていた
。そこで本発明は、かかる現状にかんがみなされたもの
であり、液中燃焼バーナを使用してガラス溶融炉の加熱
効率を高めると共に、液中燃焼バーナの使用にともなう
泡を十分に脱泡して清澄なガラスを得ることができ、か
つ溶融槽における泡の発生にもとず〈ガラス液面の上昇
を防止して、連続運転をすることができるなどの特長を
有するものである。

すなわち本発明のガラス溶融炉は、溶融槽と、脱泡槽と
、清澄槽と、ガラス流出部とをこの順に配設し、前記溶
融槽と前記脱泡槽との間の隔壁には溶融ガラスの液面近
傍に溶融ガラスの流路を形成し、前記脱泡槽と前記清澄
槽との間の隔壁には檀底部近傍に熔融ガラスの流路を設
け、これらの溶融槽、脱泡槽、清澄槽、およびガラス流
出部のそれぞれの上部空間にガラスの間接加熱装置を配
置し、さらに、前記溶融槽および前記脱泡槽のそれぞれ
にガラスを直接加熱すべき加熱用電極を設けると共に、
前記溶融槽には液中バーナを取付けたことを特徴とする
ものである。

以下、本発明を図面に示した実施例にもとづき説明する
。

第２図は本発明のガラス溶融炉の構造を示す断面図であ
り、第３図は本発明に用いる液中燃焼バーナの設置状態
を示す断面図である。

第２図に示すように、本発明のガラス溶融炉Ｇは耐火材
で周囲を覆われた溶融槽１と、これに順次隣接して夫々
配設した脱泡槽２、清澄槽３およびガラス流出部４とか
ら構成されている。

溶融槽１と脱泡槽２との間には耐火材による間仕切り２
４が設けられ、この間仕切り２４には溶融槽ガラス液面
の近傍に、溶融槽１と脱泡槽２を連結する溶融ガラス流
路のスロート２５が形成されている。ここでガラス液面
の近傍とは、スロート２５が一部分ガラス液中に没して
いる状態、あるいはガラス液面に近いガラス液中にスロ
ート２５が完全に没している状態を意味する。一方、脱
泡槽２と清澄槽３との間にも耐火材による間仕切り２２
が設けられ、この間仕切り２２の底部近傍には、脱泡槽
２と清澄槽３を連結するスロート２３が形成してある。

また、清澄槽３とガラス流出部４との間も、同様に耐火
材間仕切り２６が形成され、その底部にはスロート２７
が設けてあり、またガラス流出部４の底部にはガラス流
出ロー８が形成されている。また、各槽１，２，３，４
の上部空間には、間接加熱用装置５，６，７，８、熱電
対９，１０，１１，１２、および空気排出口２８，２９
，３０，３１が夫々設けられており、また溶融ガラス中
に位置する熱電対１３，１４，１５および１６が夫々設
けられている。

一方、溶融槽１には、液中燃焼バーナ１７が装着されて
おり、かつ溶融槽１と脱泡槽２の溶融ガラス中には一対
の加熱用電極２１，２０が夫々設けられ、更に熔融槽１
にはガラス原料投入口１９が形成されている。

間接加熱装置５，６，７，８は、たとえば供給された都
市ガスを燃焼させて、各槽を予熱し、これによって原料
ガラス溶融を補助し、溶融ガラスの温度維持をはかるバ
ーナであり、また加熱用電極２１，２０も溶融ガラスの
温度維持を目的とし、脱泡槽の泡切れ効果を促進し、連
続運転の条件範囲を拡大するために設置する。

溶融槽１に使用する液中燃焼バーナ１７は、従来から使
用されている種々のタイプのものを適宜、使用すること
ができ、たとえば第３図に示すように、ガラス溶融面３
２に対して、ほぼ４５０の角度で設置し、燃焼ガス吹出
部レンガ３３はＡそ２０３−Ｚｒ０２−Ｓｉ０２系の露
銭品が用いられる。

バーナ１７の使用燃料も、特に限定されるものではなく
、たとえば４，５００ｋｃａｌ／Ｎあの都市ガスを圧縮
装置によって約ｌｋ９／仇まで昇圧して使用することが
できる。かかる本発明のガラス溶融炉は、たとえば下記
のようにして操作される。

まず、間接加熱バーナ５，６，７，８によって炉内部を
予め昇温すべく、４，５００ｋｏａｌ／Ｎあの都市ガス
を夫々２９．弧で／ｈｒ，１０．州が／ｈｒ，１５．側
め／ｈｒ、および６．州で／ｈｒで送入し、空気比が１
対１で燃焼させた。また、前もって重量％でＳｊ０２７
０％、Ｎａ２０１７．７％、Ｃａ０９．４％、Ａ夕２０
３２．４％、および兆２０３１．５％の組成を持つ市販
品粒状原料を、８Ｕの炉で熔融しておき、カレットとし
て各槽に所定の高さまで投入した。熱電対９，１０，１
１および１２で測定した溶融槽１、脱泡槽２、清澄槽３
およびガラス流出部４の上部空間の雰囲気温度は夫々１
，４２５ｑｏ、１，３５０００、１，４２０００、およ
び１，３４５ｏｏであった。また、熱電対１ ３，１
４、および１５で測定したガラス温度は夫々、１，２６
５００、１，２００００、１，３５０００であった。更
に、間接加熱バーナ６への都市ガス供給量を変えずに、
清澄槽２の加熱用電極２０へ１０ＫＷの電力を供給した
とき、脱泡槽２の雰囲気温度は１，４２０℃、ガラス温
度は１，３００００に上昇した。次いでこの状態で熔融
槽１に装備した液中燃焼バーナー７に卵で／ｈｒの都市
ガスと空気を供給し、空気比１対１で燃焼させて燃焼ガ
スご吹き込んだ。また同時に溶融槽１の間接加熱バーナ
５の都市ガス量を２９．州が／ｈｒから２０．州で／ｈ
ｒに減少させた。液中バーナ１７からの燃焼ガスの吹き
込みにつれて、溶融槽１の溶融ガラス中には泡の発生が
見られたが、気泡は小型であり、溶融ガラスの液面３４
の上昇割合いは少なく、清澄槽３で採取した熔融ガラス
試料中にはほとんど泡は観察できなかった。原料ガラス
投入口１９から、１０ｋｇ／ｈｒの割合し、で原料ガラ
ス流出部を連続投入したが、安定した連続運転が可能で
あり、清澄槽３では泡の存在はほとんど見られなかった
。なお、原料ガラスの連続投入量を３０ｋ９／ｈｒに増
量したとき、溶融槽１のガラス液面はかなり上昇し、３
０ｋ９／ｈｒの投入量が連続運転可能な限界量と判断さ
れた。しかし、この場合でもガラス流出口１８で得たガ
ラス中にはほとんど泡は認められなかつた。しかし脱泡
槽の電極２０への電力投入をやめたとき、１０ｋ９／ｈ
ｒの原料投入の状態でガラス温度は１，１９０℃まで低
下し、清澄槽３で得られたガラスには泡の存在が認めら
れた。また、３０ｋｇ／ｈｒの原料投入の状態では、１
，１７５℃まで低下し、ガラス温度が上昇する煩向が観
察され、清澄槽３で得られたガラスには泡径２〜３収め
のものが、かなりの数確認されたこの状態で間接加熱バ
ーナ６の都市ガス使用量を１弧〆／ｈｒに増加し、空気
比１：１で燃焼した。これによって雰囲気温度は１，５
００℃まで上昇したが、ガラス温度はいずれの原料投入
量でも、わずかに１０〜２０ｑｏ上昇しただけで清澄槽
３で得られたガラスの泡の状態は変わらなかった。かか
る本発明による溶融ガラスの脱泡効果は、下記理由によ
るものと考えられる。

すなわち、溶融槽１の溶融ガラス液面に発生した泡は、
スロート２５を介して脱泡槽２に移行し、比重の関係で
脱泡槽２のガラス液面にだけ集合する。

加えて溶融槽１内には液中燃焼バーナ１７からの燃焼ガ
ス吹込みによる大きな対流があるが、溶融槽１内の泡を
多量に含むガラスは、スロート２５がガラス液面近傍に
設けられているので、脱泡槽２の中部、下部に直接移行
せず、脱泡槽２における脱泡、清澄作用が防害されるこ
とはない。しかし、連続運転が進行するにつれて、脱泡
槽２のガラス液表面は、泡を多量に含むガラス層で覆わ
れ、かつ泡による断熱効果によって間接加熱バーナ６に
よるガラス温度の上昇が防害されやすくなり、脱泡槽２
における脱泡効果が低下する煩向を生ずる。

そこで脱泡槽２に間接加熱装置６以外に直接加熱用の電
極２０が設けてあれば、脱泡槽２のガラス温度を極めて
効率良く上昇することができ、泡切れが促進されると共
に、泡切れを終えたガラスだけが槽下部に移行し、スロ
ート２３から清澄槽３に送り込まれるようになる。更に
本発明において、溶融槽１に加熱用電極２１を設け、液
中燃焼バーナ１７と併用しているので、下記のような効
果が認められた。

すなわち、電極２１を設けず、液中燃焼バーナ１７のみ
のときには、３０ｋ９／ｈｒの割合し・でガラス原料を
連続没入すると溶融槽１のガラス温度は、ガラス原料を
１０ｋｇｈｒの割合し、で投入したときに比鮫して、約
４０００低下し、従って泡切れが悪くなり、溶融槽１内
のガラス中の泡が増加し、ガラス液面は次第に高くなり
、ガラスの連続投入が困難になる。

しかし、電極２１に、たとえば約１０ＫＷの電力を供給
したところ、溶融槽１内には液中燃焼バーナ１７による
燃焼ガスの浮上、泡２６の浮上による大きな対流がある
にもかかわらず、安定して電力を供給することができ、
溶融槽１内のガラス温度は約５０００上昇し、ガラス液
面は１０ｋ９／ｈｒの原料投入時の状態に復帰した。清
澄槽３で採取したガラスの泡の状態は、電極２１を使用
せずに１０ｋｇ／ｈｒの原料を連続投入した時と同様で
あったまた、電極２１を使用せずに、液中燃焼バーナ１
７への都市ガス供給量を卵わ／ｈｒから１１Ｎで／ｈｒ
に増大せしめて、電極２１からの熱量に相当する熱量を
増加せしめたが、ガラス温度上昇は、１０℃にすぎなか
った。更に電極２１を使用する代りに、液中燃焼バーナ
ー７への都市ガス供給量卵で／ｈｒにおいて、間接加熱
バーナ５への都市ガス供給量を２０．びわ／ｈｒから２
２．州で／ｈｒに増加させたが、ガラス温度の上昇は見
られなかった。これらのことから、ガラス温度の上昇に
及ぼす電力供給効果は大きく、この効果は溶融ガラス中
の泡に無関係に昇温することができるためと考えられる
。次に上述した本発明に対する比較例１として、第１図
において脱泡槽２を設けず、溶融槽１と、清澄槽３およ
びガラス流出部４のみからなり、溶融槽１と清澄槽３と
の間にはスロート２３を設けたガラス溶融炉を用いて溶
融槽１に電極２１を使用しなかった以外は上記と同一条
件で操作した。

しかし、溶融槽１には、液中燃焼バーナの作動開始につ
れて泡が発生し、ガラス液面は次第に上昇した。しか溶
融槽１からのガラスは清澄槽３およびガラス流出部４に
はほとんど移動しなかった。原料ガラスを１０ｋ９／ｈ
ｒの割合し、で連続投入したが、溶融槽１内の泡の増加
、およびガラス液面の増加は著しく、ガラス液面は遂に
は間接加熱バーナ５のタイル下面にまで達し、操作を中
止せざるを得なかった。なお、ガラス原料の連続投入に
より、溶融槽１のガラス温度は１，２００ｑｏにまで低
下した。また比較例２として、比較例１と同様の構造の
ガラス溶融炉において、溶融槽１と清澄槽３との間の間
仕切りにはガラス面近傍にスロート２５を設け、同機に
操作した。

液中燃焼バーナ１７の作動によって、溶融槽１のガラス
面は泡によって少し高くなったが、スロート２５を通っ
て泡の多いガラスが清澄槽３に移行し、この泡の多いガ
ラスは、そのままの状態でガラス流出口１８から流出し
た。ガラス原料投入口１９から１０ｋ９／ｈｒの割合い
で、連続投入したが、溶融槽１のガラス面には大きな変
化は見られなかったが、ガラス流出口１８から得られた
ガラス中には、径２〜３肋？の気泡が多量に存在してい
た。すなわち、脱泡槽２を設けないことによってスロー
トの位置を変えたにもかかわらず、消泡がほとんど行な
われないままに、かつ投入原料の溶融が不十分のままで
溶融槽１から清澄槽３に直接、ガラスが選ばれたものと
考えられる。以上述べたように、本発明のガラス溶融炉
によれば、溶融槽と、脱泡槽と、清澄槽と、ガラス流出
部とをこの順に配置し、前記溶融槽と前記脱泡槽との間
の隔壁には溶融ガラスの液面近傍に溶融ガラスに流路を
形成し、前記脱泡槽と前記清澄槽との間の隔壁には槽底
部近傍に溶融ガラスの流路を設け、これらの溶融槽、脱
泡槽、清澄槽、およびガラス流出部のそれぞれの上部空
間にガラスの間接加熱装置を配置し、さらに、前記溶融
槽および前記脱泡槽のそれぞれにガラスを直接加熱すべ
き加熱用電極を設けると共に、前記熔融槽には液中バ−
ナを取付けたので、溶融槽のガラス液面で発生した泡は
、優先的に脱泡槽に移行し、かつ脱泡槽では、比重差に
よって泡はガラス液面に移行し、泡の少ない清澄なガラ
ス液面に移行し、泡の少ない清澄なガラスのみを清澄槽
に取り出すことができる。

また溶融槽において泡によるガラス液面の上昇が抑制さ
れる。したがって、溶融槽で液中燃焼バーナを使用して
も従来のようなガラス中への泡の混入を極力抑制するこ
とができ、泡の少ない優れた品質のガラスを得ることが
できる。更に本発明では溶融槽で液中燃焼バーナおよび
加熱用電極を使用するので、炉の熱効率を箸るしく高め
ることができ、かつ上述のように溶融槽おける泡による
ガラス液面の上昇を防止して連続運転をすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガラス溶融炉を示す断面構成図、第２図
は本発明の実施例の概要を示す断面図、第３図は本発明
にける液中燃焼バーナの設置状況を示す断面図である。 １・・・・・・溶融槽、２・…・・脱泡槽、３・・・・
・・清澄槽、４・・・…ガラス流出部、１７・・・・・
・液中燃焼バーナ、２２，２４・・・・・・隔壁、２３
，２５・・・・・・溶融ガラス流路。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融槽と、脱泡槽と、清澄槽と、ガラス流出部とを
   この順に配置し、前記溶融槽と前記脱泡槽との間の隔壁
   には溶融ガラスの液面近傍に溶融ガラス流路を形成し、
   前記脱泡槽と前記清澄槽との間の隔壁には槽底部近傍に
   溶融ガラスの流路を設け、これらの溶融槽、脱泡槽、清
   澄槽、およびガラス流出部のそれぞれの上部空間にガラ
   スの間接加熱装置を配置し、さらに、前記溶融槽および
   前記脱泡槽のそれぞれにガラスを直接加熱すべき加熱用
   電極を設けると共に、前記溶融槽には液中バーナを取付
   けたことを特徴とするガラス溶融炉。