JPS6230132B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は熱絶縁性粉状材料を液化するための装
置および方法に関する。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
材料の一時的な層を溶解すること、たとえば、粒
状のバツチ組成成分またはガラスのバツチのごと
き材料の層により支持されたガラスバツチの層を
液化することに特に適用可能である。

ロ 従来の技術 カンクルその他に対する米国特許第4381934号
の明細書には特定のバツチ材料を溶解室内のバツ
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
記の明細書に開示されているとおり、バツチ材料
を液化する初工程は溶解工程の残部から絶縁され
またこの特定の段階の必要に独特的に適するよう
にされ且つエ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。さらにその上に熱エネルギの
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メータ
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ツチが前記ドラム
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つて安定した層を維持するよ
うにされている。上記バツチ層が熱源を取り囲む
ように熱エ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ツチを前記ドラム
に給送することおよび下方に横置したバツチ層が
実質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ツ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により行われ
る。上記材料が液化されるにしたがつて、この液
化された材料は前記回転ドラムの出口端部に向け
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
ツチの液化が行われる支持表面として非汚染性
で、熱絶縁性の粒状材料（たとえばガラスのバツ
チ自体）の層を使用する着想である。新鮮なバツ
チを予め沈積されているバツチ表面上へバツチが
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ツチ層が一時的バツ
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。前記一時的層の部分的に溶解
されたバツチが実質上バツチ表面のみに接触し、
かくして耐火材との汚染接触を回避している間に
上記表面から流れ去る。ガラスバツチは良好な熱
絶縁体であるので、十分な厚さを有する安定した
バツ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 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
えばバツ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有利であろ
う。

ニ 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ツチ材
料から成る一時的な層を支持するのに粒状で、熱
絶縁性の材料、たとえばガラスバツチ材料、の安
定した層を利用している型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ツチ層が放射熱源を
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。

本発明はバツ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ツチ材料の一時的層を提供
するため、室にその入口端部において給送される
バツチ液化プロセスにおけるバツチ給送手段を制
御する方法と装置とに関する。本発明は前記安定
層の内部境界の位置の変化に応答してバツチ材料
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。

ホ 実施例 本発明のこの好ましい実施例は、米国特許第
4381934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
481970号の明細書に開示されているものに類似し
たガラスバツ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プロセスは
冶金学的溶解型の作動および単一または多重成分
のセラミツクス、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、コンテーナガラ
ス、フア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、溶解の第１の段
階すなわちバツ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は回転され
ている質量を減ず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上に支持され、上記
円形のフレー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２０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２０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の環状体で内張りされてよい。
この環状体内に耐食性の耐火材料から成るリング
様のブシユ２４が着座される。ブシユ２４はセラ
ミツ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。ブシユ２４内の中心開口２６はこの
液化室からの出口開口となつている。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
は一次バーナー３４を挿入するための開口３２を
含んでいる。随意的であるが出口区域内の温度と
圧力を制御するため上記出口区域に限られた範囲
で向けられた補助バーナーが配備されてもよい。
排気ガスは上向きに開口３６を通つてふた２８を
通り抜け排気ダクト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
目的で給送シユート４０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
はフレーム３０に取付けられたとい４３と、下向
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
に取付けられたフランジ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
されるフランジ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
ツチ材料の安定した層５０で内張りされている。
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ツチを給送シユー
ト４０を通して給送することで、バツチ材料の安
定した層５０がこの溶解装置内に提供される。上
記のばらのバツチは第１図に図示されているよう
なほぼ放物線の輪郭を採る。上記バツチ材料は側
壁に沿つ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へのバツ
チの連続給送の結果、バツチの降下流が生成され
て、バツチは安定したバツチ層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３４と補助バーナー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
通り抜ける。液化されたバツチ５６は前記出口開
口から降下し、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ツチ材料で熱源
を取り囲むことで高い熱効率が得られ、また溶解
されつつある一時的バツチ層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。

ガラスバツ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ツ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。とうぜんながら、本発明はガラ
スのバツチ材料の溶解に限られない。どんな材料
が液化される場合でも、本発明は熱絶縁性粒状
で、できれば非汚染性の材料から成る安定した層
によりバツチ材料の一時的な層を支持されながら
行われる液化プロ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
前記の一時的バツ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ツチ材料の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、粉末のカレツト（ガラスくず）が安定した
層を構成することができるが、ガラスバツチと比
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。他方におい
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
過大な厚さを必要とするであろう。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。

プロ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ツ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、バツ
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。バツチ壁の頂部に沿つた温度がドラム１
２内のバツ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ツチ壁
の境界が前記ドラム全体にわたるバツチの壁の厚
さを正確に示すことが判明している。かくして、
バツチ壁の厚さを監視するための好ましい配列は
バツ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
この技法はローバートＢハイトフにより出願され
た特開昭60−191025号公報に記載されている。

バツチ材料がこの溶解装置に進入するバツチ層
の境界に関する半径方向の位置が溶解装置の作動
にとつて重要であることが判明している。たとえ
ば、バツチが一時的層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
バツチは上記バツチが出口開口２６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
く前記バツチ壁上へ降下するであろう。また、上
記バツチがドラムの中心に余りにも近くに給送さ
れると、上記バツチの一部がバーナーガスにより
飛沫同伴されるようになり且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、新鮮なバツチが存
在していない、したがつて安定した層５０の上方
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
沿つての熱絶縁を失わしめることになる。他方に
おいて、バツチ材料が一時的な層５４の外側で安
定したバツチ層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
への付加的バツチの流れを好ましくなくも禁止す
る。かくして、バツチの一部はふた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ツチ材料の量はこの環境で十
分には制御されない。バツチ材料がたなのように
一時的な層５４の頂部に蓄積する場合に、他の不
安定なバツチ材料の状況が生じ得る。蓄積された
バツチが液下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。この新鮮なバツチがこの
溶解装置ドラム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ツ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、このバツ
チ給送配列はシユート４０を含み、このシユート
４０はその前方（すなわち、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はセラミツク製の耐火
板９１により保護されることができる。前記シユ
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、セラミツク耐
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９５がシユート４０の前端部に取付け
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
取り付けられて、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互間を連
通している。内部転向装置９８により提供される
代表的な水循環パタンが第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クランクロツドにより提供
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
成つている。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。各々の剛固な導管部分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１０２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はその回転は可撓管１
００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１０３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
の回転を防止し、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
るためのローレツ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１
０５はドラム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ツチ材料とから遮蔽するた
めバツチ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、粉状のバツチ材料の流れ１１
０がシユート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ツチ材料は頂部表面１
１１と、この溶解プロ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はバツチの流れ１
１０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。このバツチの内張
りが厚くなつて活性的溶解面が幻線で示されてい
る位置１１３へ変わつた場合、上記バツチの流れ
は頂部表面１１１上へ沈積され、この頂部表面で
上記バツ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。したがつて、バツチ面が位置１１３を占有し
た場合には、転向装置９４は上記の流れをバツチ
層の面上へ導くように幻線で示されている位置１
１４へ駆動されることができる。前記バツチ層の
厚さが薄くなつて、上記面が幻線で示されている
位置１１５を占有した場合、転向装置９４は幻線
で示されている位置１１６へ枢動されて、バツチ
の流れがバツ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図は本発明のバツ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ツチ入口部分の拡大横断
面図で、本発明にしたがつたバツチ案内配列の詳
細を示した図、第３図は第１図および第２図の実
施例のバツ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ツチ給送シユートと
転向装置との正面図である。 １０……溶解装置、１２……鋼製ドラム、１４
……円形フレーム、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……リング様ブシユ、２６…
…中心開口、２８……上向きドーム形ふた、３０
……フレーム部材、３２，３３……ふた開口、３
４……一次バーナー、３５……補助バーナー、３
６……開口、３８……排気ダクト、４０……給送
シユート、４１，４２……上方と下方の水シー
ル、４３……とい、４５……フランジ、５０……
バツチ材料の安定層、５４……一時的層、５６…
…液化バツチ、５７……収集容器、６０〜６５…
…壁熱電対、６６〜７１……ふた穴、７２……中
央熱電対、７３……開口、９０……水冷シール
ド、９１……セラミツク製耐火板、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、１０
１……剛固な導管部分、１０２……スリーブ、１
０３……手廻し車、１０４……ローレツトつま
み、１０５……耐火材の板、１１０……バツチ材
料の流れ、１１１……頂部表面、１１２……傾斜
面、１１３，１１４，１１５，１１６……位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱絶縁性粉状材料を液化するための装置にし
   て、実質的に垂直な軸線の周りに回転可能に設け
   られ、内部側壁を有しかつ傾斜した溶解表面のあ
   る熱絶縁性粉状材料の内張りを内部側壁部分に形
   成した全体的に円筒状の容器と、前記容器の内部
   を液化温度まで加熱するための装置と、前記容器
   の底部分にあつて、液化された材料を前記容器か
   ら排出するための出口装置と、前記容器の上端に
   支持された静止ふた部材と、前記ふたの開口と関
   連して熱絶縁性粉状材料を前記容器の内部側壁部
   分上へ給送するための入口装置で、熱絶縁性粉状
   材料の流れを前記容器内へ導くためのシユート装
   置を含む入口装置と、熱絶縁性粉状材料を前記容
   器の内部側壁部分の内張り上へ堆積させる位置を
   変えるために前記流れの通路内にある調節可能な
   転向装置とを含む、熱絶縁性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、
   前記転向装置が前記容器内に支持されている装
   置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   前記転向装置が実質的に水平な軸線の周りに枢動
   し得るように設けられた板を有する装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
   転向板を容器の外側から枢動させる作動装置を含
   む装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置において、
   転向板を冷却する装置を含む装置。 ６ 熱絶縁性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全体的に
   円筒状の容器の内部側壁部分上に熱絶縁性粉状材
   料の内張りを形成する段階と、実質的に垂直な軸
   線上で中央空洞の周りに前記内張りを回転させる
   段階と、追加の熱絶縁性粉状材料を前記内張り上
   へ給送する段階と、熱絶縁性粉状材料の部分を液
   化するように容器内部を加熱する段階と、液化し
   た材料を前記容器から排出する段階とを含み、前
   記給送段階が熱絶縁性粉状材料の流れを静止ふた
   部材の開口を通して前記容器中へ導くことと、制
   御された位置において前記傾斜した溶解表面上へ
   衝突するように可変角度で追加の熱絶縁性粉状材
   料を転向させることとを含む、熱絶縁性粉状材料
   を液化するための方法。 ７ 特許請求の範囲第６項の方法において、前記
   傾斜した溶解表面が前記中央空洞に対面して維持
   され、且つ給送される熱絶縁性材料が回転軸線か
   ら離れる方へ転向される方法。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の方法において、
   給送される熱絶縁性粉状材料が第１の角度で前記
   容器中へ給送され且つ容器内で第２の角度で転向
   される方法。 ９ 特許請求の範囲第６項記載の方法において、
   溶解表面の位置が変化し、且つ追加の熱絶縁性粉
   状材料の転向が該材料を溶解表面上へ衝突させる
   ように応答して変化される方法。 １０ 特許請求の範囲第６項記載の方法におい
   て、熱絶縁性粉状材料がガラスバツチ材料である
   方法。 １１ 熱絶縁性粉材料を液化するための方法にし
   て、液化室中の中央空洞を実質的に取囲む安定な
   熱絶縁性粉状材料の溶解表面上へ静止ふた部材の
   入口を通して熱絶縁性粉状材料を堆積する段階
   と、前記溶解表面を実質的に垂直な軸線の周りに
   回転させる段階と、堆積された材料を液化させる
   ために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、この検知に応答し
   て、熱絶縁性粉状材料を前記溶解表面の方へ導く
   角度を変更する段階とを含む、熱絶縁性粉状材料
   を液化する方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項記載の方法におい
   て、熱絶縁性粉状材料が静止シユートによつて溶
   解室中へ案内され、且つ該材料を溶解表面の方へ
   導く角度が転向板を枢動させることによつて変更
   される方法。 １３ 特許請求の範囲第１１項記載の方法におい
   て、熱絶縁性粉状材料がガラスバツチ材料である
   方法。