JPS609971B2 - ガラス融解法および融解炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガラスの融解方法に関するもので、該方法は
、バッチ材料の層または被覆が溶融ガラス浴の上に供給
され、液状のガラスが前記格から下方位置の閉口を通し
て引出され、さらにバッチ材料がこれを融解するため上
方から熱ェネルギを受ける段階から構成されるガラス融
解方法、およびこれを実施するガラス融解炉に関するも
ので、該炉はバーナによって加熱されかつ連結された融
解部および精製部を含み、溶解されるバッチ材料が前記
両部の表面に供給された融解タンク、前記融解部の底部
よりも可成り低い位置にある前記精製部の底部、および
前記精製部分の底部より上方に位置する横方向のガラス
出口を含む。

いわば「普通型」と称されるガラス融解炉として知られ
るものは、ガラスが溶融され、次いで並置配列された精
製部および融解部内で精製される。

また、この型式の炉内に補助電極を臭談することも公知
である。しかし、このような構造には、これらの炉の効
率が不満足なものであり、高い流速の溶融ガラスの品質
はいまいま不満足なものとなり、かつ特に、熔融浴槽あ
るいはタンクの広い表面積をもつ大型炉が要求されこの
結果容積当りの効率が低いという不利な点を有すること
が判明した。この型式のガラス融解炉に生じた水平流は
その制御が困難で、この流れはガラスの一部がタンク内
に極端に短い時間停留したのちに通路区域に入り、それ
によってこれら短時間帯留のガラス部分は依然気泡を含
むから瞭らかにこれらタンクの効率に影響する。

上記の欠換は融解部と精製部との間に１つの段部を設け
た上述の炉（米国特許第２１２３５４４号）においても
生ずる。

さらに、電極が複数の重なった高さに配置された電極を
有する垂直に作動する全軍気式ガラス融解炉が知られて
いる。

これら従来型炉は、それらが特有の構造を有し、公知で
普通の手段で加熱される型式の既存の炉を改変してその
ような特殊の炉を提供することが不可能であるという欠
陥を避けられない。さらに、これらの炉は電気ェネルギ
で作動されるから高価でないガスや油の使用が不可能で
あり、かつこれらの炉は電気ヱネルギの供給にのみ全く
依存していることが欠点である。従ってＬ この発明の
目的は、上述の不利な点を伴わずかつ特に普通型加熱設
備および電気ェネルギと協働して高品質のガラスの融解
を行なうことができ、その結果容積当りの高い効率を与
えるガラス融解方法および製造を提供するにある。さら
に特記すべきことは、この発明による方法は既存の普通
加熱式ガラス融解炉をこれらの炉が総ェネルギ入力に対
して高い割合の電気ェネルギで作動し、かつ性能の可成
りの改善を伴いながら向上された品質のガラスを生産す
るのに好適な方法である。なお、これによってこれらの
炉が純粋に普通の加熱媒体でも純粋に電気加熱装置でも
いずれも作動されるのに適していることが保証される。
全般に、高品質ガラスの生産は、各種型式のェネルギの
それぞれは、その価格を考慮して選択されるから一層経
済的でなければならず、この発明による炉の構造は既往
の炉を利用することによって特に経済的でしかも簡易な
方式で実施が可能でなければならない。この発明によれ
ば、上記目的は上記で概説した方法を、すなわちガラス
を融解したのち、垂直下向きの非乱流状態の流れで流通
させ、さらに最終のガスが除去されるまで（精製）電流
を通じて前記ガラス流を附加的に加熱し、次にガラスが
垂直下向き方向に導かれ、ェネルギを付加せずに次の低
い区域において均質化され、さらに前記区域の下方点か
ら引出されることによって解決するにある。

よって、ガラスはその中に電流を通すことによって水平
区域において付加的に加熱され、それによってガラスの
ガス含有量はこの区域における所要水準に低減される。

ェネルギが供給される水平区域の下方において、ガラス
は均質化されてからそこから引出される。精製部に配設
された電極は、強力な下向き流を起さないように配設さ
れ、ガラスは、ほとんど均等に精製部の断面を適って下
降する。このために、もし電気加熱システムが配設され
ていなければ排出主流が存在する精製部の当該部分にェ
ネルギを集中することが必要とする。好適なことに、こ
の発明による方法を実施するガラス融解炉は、前記精製
部が精製区域内の前記融解部の前記底部の高さより低い
位置で前記ガラスを附加的に電気加熱する電極を配設し
、さらに均質化帯城がその下方にあることが特徴となっ
ている。

高品質のガラスを得ることが望ましくかつそのために、
精製部の深さは融解部の深さの約３倍であり、これによ
って炉の経済的な構造が得られる。

融解部の表面積は精製部の表面積の３倍まで増大するこ
とができ、なお好ましくは、精製部の表面積の２倍まで
とする。

高い相対効率を得るために、未融解の原料バッチは融解
部および精製部の両方の区域が好ましく溶融浴槽の表面
を覆い、又融解部に設けられた電気式補助加熱装置は溶
融ガラス温度が厚いバッチカバーまたは覆いによって低
下されるのを防ぐ。以下に図面を参照しつつ実施例につ
いてこの発明を詳細に説明する。

この発明によるガラス融解炉は耐火材料を用いて普通の
方法で構成され、このような耐火材料は鋼製のフレーム
を具備しかつこれによって支持され、かつ外部と絶縁さ
れている。

ガラス融解部またはタンクの上方に、バーナ口６内のバ
ーナを含む弧状の屋根が設けられ、この弧状の屋根およ
び鋼製フレームを含むレンガ造りは共に普通のもので専
門家の選択に委ねられるから、これ等の詳細については
本文では説明をこれにとどめる。この普通型の上部構造
は再生フレームタンクあるいは再生、横方向加熱タンク
または回復性タンクの場合と同じ方法で構成できる。こ
の発明によるガラス融解炉は浅床融解部１および前記融
解部と隣接し、これより可成り深い六角形または矩形の
精製部２を含み、該精製部は融解したガラスが浅床融解
部１から精製部２内に流入するように連結されている。

この場合、精製部２内のタンクまたは溶融ガラス浴の深
さは融解部１よりもほぼ２〜３倍の大きさをもち、即ち
精製部２の床１川ま融解部１の底８よりも２〜３倍深く
配置されている。精製部２から出口３が上昇管７に通じ
、ここにおいて普通の方法で補助電極９によってェネル
ギが排出ガラス流に供給されるから、このガラス流の温
度は維持されあるいは過度に低下するのが防止される。

精製部２は上方精製区域１２および下方精製区域１３を
含み複数の電極５がこの精製区域１２内に配設されてい
る。

これらの電極５は六角および矩形の精製部２のいずれの
場合でもその側部に取付けられ、別の実施例によれば図
面に示すように、電極は２つ以上の高さに配置すること
ができる。電極の垂直位置はこれらの電極が融解部１の
底８よりも低い面あるいはほぼ底８の高さの面にあるよ
うに選定される。融解ガラス俗の全表面はバッチ材料の
防熱材でおおわれるが、融解部１のみの表面にこの材料
を供給することも実施できる。多くの場合、融解部１は
精製部２よりも広い表面積をもち全表面積の２′３を融
解部で占めるように構成され、一方精製部はわずかに１
ノ３を占める。

融解されるガラス型式および炉の個有効率により、これ
らの面積割合も変動し、例えば融解部と精製部との表面
積の割合はそれぞれ３：１あるいは１：１にすることも
できる。さて、この発明による方法は次のように実施さ
れる。

熔融ガラス浴の全表面に供給されたバッチ材料は上方か
らのバーナの燃焼ガスと接触されて表面およびバッチ材
料と溶融ガラス俗との間の界面で加熱かつ融解される。
融解した未製造のガラスは融解部１から精製部２に流入
しここにおいて精製都内で融解したガラスと混合する。
従って、ガラスは電極５を含む精製区域１２を通って下
向きに均等に流れるから、このガラスは一層加熱されか
つ精製部の下方の均質化区域内に下降して精製され、こ
れによって該区域において均質化される。区域１３にお
いてガラスの温度はわずかに低下するが流れには乱れが
ない。区域１３への禾融解バッチ材料の下降は電極５を
含む精製区域によって、その発生が積極的に防止される
。このようにして精製されたガラスは出口３を通って上
昇管として形成された移送ガラス通路または送路７に流
れる。これとは別に精製部２の区域内の溶融ガラス格は
バッチ材料に覆われずに残されることもある。

炉の相対効率がこの量によって減ずるが、これによって
特に高品質のガラスを融解し、あるいは融解困難な型式
のガラスを融解することを可能にする。しかし、一般に
この量は、融解区域および精製区域の１つの高さ‘こお
ける電極の配置、および一方が他方より低い均質化区域
の配置は、十分な満足できる精製作用を提供するから不
必要である。瞭らかに、この発明によるガラス融解炉は
、普通のガラス融解炉の修復に際して精製部を可成り深
くつくり、かつ電極５を前記部分に設けるという方法で
構成される。

このようにして本発明によれば通常たとえ全く新規に構
成され全電気作動型ガラス融解炉を提供するのが得策も
しくは実施可能と思われない場合においてもガラス電気
融解作業を実施することを可能にする。専門家も驚く程
に、融解によっては製造困難なガラスの場合でも、溶融
ガラスは全電気式装置によって融解されたガラスに比し
品質の点で劣らないことが判明した。

瞭らかに、この発明のガラス融解炉は、種々のェネルギ
の価格に応じて全電気作動式ガラス融解炉よりも一層経
済的方式で連用でき；普通のガラス融解炉の作業者はこ
の炉の連用に一層習熱することができ、この発明による
ガラス融解炉は既存の諸問題にその融解性の点で理想的
な解決を与える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるガラス融解炉の垂直断面図、第
２図は第１図の線Ｄ−ＤＩこ沿ってとられた水平断面図
、第３図は矩形精製部を含む変形実施例の垂直断面図、
第４図は第３図の線Ｎ−Ｗに沿ってとられた水平断面図
である。 １…・・・浅床融解部、２・・…・矩形精製部、３・・
・・・・出口、５・・・・・・電極、６…・・・バーナ
口、７・…・・ガラス流路、８…・・・底、９…・・・
補助電極、１０・・…・底、１１・・・・・・電極、１
２・・・・・・上方精製区域、１３・・・・・・下方精
製区域。 Ｆｉ９．１ Ｆ‘９，２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉｇ．ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （i） バツチ材料を溶融区域に供給して溶融ガラ
   スを形成し、（ii） 溶融ガラスを溶融区域から水平方
   向に隣接した精製区域へ流通させ、その後そこで乱流伴
   わずに垂直下向きに流通させ、（iii） この精製区域
   内にてこの溶融ガラス流に電気エネルギを付与して最終
   ガスの除去が得られらるまで加熱し、（iv） その後、
   精製後のガラスをそれに電気エネルギを付与することな
   く乱流を伴わない流れとして精製区域より下の均質化区
   域へ流通させ、そして（v） 均質化したガラスを均質
   化区域の下部から排出する、ことからなるガラス融解法
   。 ２ 融解ガラスが溶融区域の周囲に設けられた複数の電
   極を経て供給される電気エネルギにより形成される特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 融解ガラスがバツチ材料を融解するのに上方から熱
   エネルギを供給することにより形成される特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４ 融解ガラスが溶融区域から精製区域へ実質的に水平
   な流れとして流通する特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ５ （i） ガラス溶融手段および融解されるバツチ材
   料をその表面に供給するための少くとも１つのバツチ材
   料入口を有する融解部と、（ii） 断面の減少を伴なう
   ことなく融解部と融体が連通し、融解部よりも低い位置
   に底部を有し、それにより融解ガラスが融解部から流れ
   込み、その後乱流を伴うことなく垂直下方に流れる精製
   部と、（iii） ガラスを排出するために均質化部の低
   部に配置された出口と、（iv） 精製部の周囲を少くと
   も囲繞するあるレベルに配置された電極からなる電気加
   熱手段と、を具えてなるガラス融解炉。 ６ 前記融解部のガラス融解手段がバツチ材料を上部か
   ら加熱するバーナである特許請求の範囲第５項記載のガ
   ラス融解炉。 ７ 前記融解部のガラス融解手段が融解部の周囲に配設
   された電極である特許請求の範囲第５項記載のガラス融
   解炉。 ８ 電気加熱手段の電線が精製部の前記融解部の底部よ
   りも低いレベルに配置された特許請求の範囲第５項記載
   のガラス融解炉。 ９ 前記精製部の深さが前記融解部の深さの３倍である
   特許請求の範囲第５項記載のガラス融解炉。 １０ 融解部が精製部の表面積より３倍までの表面積を
   有する特許請求の範囲第５項記載のガラス融解炉。 １１ 補助電極が前記出口内に設けられた特許請求の範
   囲第５項記載のガラス融解炉。 １２ 前記融解部および精製部両者の溶融ガラス表面が
   バツチ材料で覆われる特許請求の範囲第５項記載のガラ
   ス融解炉。 １３ 前記精製部が六角断面を有する特許請求の範囲第
   ５項記載のガラス融解炉。 １４ 前記精製部が矩形断面を有する特許請求の範囲第
   ５項記載のガラス融解炉。