JPS6369721A - 前炉 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、溶融ガラス材料用の前炉に関し、さらに詳述
すると金属材料等の高熱伝導率材料にて形成した強制冷
却用の冷却面を溶融ガラスに面するように炉天井部に設
けた前炉に関する。

従来の技術及び 発明が解決しようとする問題点 ガラス製品、特にビンや水さし等のガラス容器を製造す
る場合、成形機へ移送するガラス材料の重量、温度、そ
の他性状が極力似かよった状態すなわち一定となるよう
にすることが重要である。

溶融炉にて溶融したガラス材を同炉からいわゆる前炉の
複数の槌部を通じて抜取る。ここて抜取ガラス材の性状
を所望の性状とするためにはガラス材の温度を適確に管
理する必要がある。

この温度管理を適確に行なうためには加熱と冷却の両手
段が可能でなければならない。この手段としているいろ
な手段がある。例えば、前炉の炉壁にガス燃焼バーナー
や電熱器を設ける。後者の場合、前炉の側壁に溶融ガラ
ス中へ挿入しうるよう電極を設けて電極間に直流電流を
流し溶融ガラスを加熱するか、溶融ガラス上方に好適な
抵抗エレメントを設けて加熱する。燃焼加熱方式の場合
には燃焼用空気の流入手段と燃焼ガスの排気手段を設け
る必要がある。

溶融ガラスには炉壁の熱伝導と炉天井からの熱輻射及び
熱伝導によりどうしてもある程度の自然冷却が生じる。

しばしば追加冷却を行なう必要が生じるがこれを行なう
方法として、主に２つの方法がある。すなわち直接冷却
と間接冷却である。

直接空気冷却では、前炉内の溶融ガラス表面に直接空気
を吹きかける。この方法は比較的効果が高いが、溶融ガ
ラスの表面を中心に冷却作用が起こるため、表皮形成の
危険がある。

間接冷却は炉天井に複数の冷却チャンネルすなわち冷却
媒通路を配設することで行なえる。しかじ前炉を構成し
ている高温耐熱材料の熱伝導率が低いゆえに冷却効果は
小さいものであった。

冷却効果を高めるべく、前炉の天井部に複数の開口部を
設けたものが提案されている。かかる開口部は冷却空気
通路に連通していて、かかる連通部位において開口部は
耐熱材製の蓋で覆われている。この方法によれば、構造
が複雑となった分たけ高価となるが冷却効果はある程度
向上した。溶融ガラスの粘度と前炉側壁及び炉床で得ら
れる冷却効果とにより炉の断面における溶融ガラス流動
及び熱分布は不均一となってしまう。炉の中央部の冷却
または炉側縁部の加熱のいずれか、または両方を行なう
かしてこの不均一を解消しないと品質変動が大きいもの
となる。

温度偏差を左右し、冷却や加熱が必要かどうかを決める
別の要因として前炉から抜取られる溶融ガラスの単位時
間当りの抜取量がある。同一の前炉であっても製造すべ
きガラス製品の違いやその製造速度によって大きな相違
が生じる。最大抜取速度と最少抜取速度との差が５の関
数となる場合もある。この場合、冷却と加熱を各々大き
な間隔で行なう必要性が高くなる。従来の技術によれば
、温度偏差を所定範囲まで減少することができ、炉口（
吐出口）における断面の最大温度と最低温度の温度差は
４０℃となる。しかし、この温度差が大きいだけに、種
々の問題を生じる。

従って本発明の目的は、前炉の炉口の断面における溶融
ガラスの温度偏差が従来のものに比べ著しく減少するよ
う構成された溶融ガラス用前炉を提供することにある。

本発明の別の目的は前炉内部の条件を迅速に制御管理し
、広範囲においてこの制御管理を行ない、前炉からの溶
融ガラスの抜取速度を大幅に変えうるような構成を有す
る前炉を提供することにある。

さらに別の目的は前炉の炉口温度を異なる温度にて一定
に保つことができる前炉を提供することにある。

問題点を解決するための手段 冷却効果の分布を適切なものとするには、前炉に相互に
平行な複数の長手冷却チャンネルを設けるのが好ましい
。これらの各々の冷却チャンネル内を流通する空気流を
個々に制御すれば、前炉の異なる部位で冷却効果を制御
しうる 冷却チャンネルまたは冷却開口部を炉中央部」二方に配
設するため、炉天井部に冷却チャンネルを設けてもよい
。前炉の加熱、特に炉の側縁部の加熱を行なう場合は、
ガス燃焼効果ができるだけ炉の外縁寄りにまで及ぶよう
構成する。

従来の冷却方法に比べ高熱伝導率材料、特に金属材料で
形成した冷却面を利用した場合には多くの利点がある。

従来の技術により用いられたセラミック材料に比べ、上
記の材料は熱伝導率が高いので表面積における冷却効果
は著しく高いものとなる。直接空気冷却に固有の技術上
の欠点は解決でき、加熱のための経済性も著しく向上す
る。

その他の間接冷却方式に比べた場合も、本発明による構
成は制御を迅速に行なえるという利点があり、その分温
度変動を回避できる。この構成は図示に示すごとくであ
る。空気による直接冷却の場合は、主に熱伝導によって
溶融ガラス中の熱伝達が起こるが、その場合の熱伝導率
は約２　ｗ　／　ｍ℃である。間接冷却では、熱輻射に
よる熱伝達が起こり、熱伝導率は約７５　ｗ　／　ｍ　
’Ｃである。この時、熱は溶融ガラス表面および冷却表
面に面する溶融ガラス全体から奪われる。溶融ガラス表
面から冷却面への温度勾配は数度にすぎない。冷却面用
として金属材料を用いることにより１００〜１５０にν
／ｒｒｒのエネルギー量が奪われるのに対し、セラミッ
ク材料では約１０〜１５にν／ｎｆが奪われるにすぎな
い。

前炉の炉口における溶融ガラス温度は１２００〜１３０
０℃である。このため冷却面を構成する金属材料も同様
の高温度を受けることになる。金属材料は当該温度にお
ける機械強度と耐酸化度とを合わせもつ必要がある。し
かし、溶融ガラスに面する冷却面における材料がある程
度酸化するのは避けられない。従って、金属材料の酸化
物が溶融ガラス中へ落下する危険が常にある。このため
、落下混入によりガラスを変色させる成分を含有する合
金は使用できない。例えばクロムは微量であっても本来
無色となるべきガラスを濃いグリーンに変えてしまう。

１５〜３０％のクロムと、３〜１２％のアルミニウム、
その他が鉄から成る鉄−クロム−アルミニウム合金（Ｆ
ｅＣｒＡＩ　ａｌｌｏｙ）は所望の性状を有することが
判明している。この合金は必要な化学抵抗と機械抵抗を
有し、表面に形成される酸化物は酸化アルミニウムとな
ることが判明した。クロム含有率が高いにもかかわらず
、ガラスが変色する危険はない。

変更例として、冷却面を好ましくは二珪索モリブデン（
ＭｏＳｉ２　）により浸透させた低粘度の炭化珪素の再
結晶骨格形状を成す祠料にて構成してもよい。

上述の冷却構造を炉壁中に設けた電極により溶融ガラス
中に直流電流を流して加熱する構成と組合わせればさら
に効果が得られる。この組合わせにより熱損失が非常に
少なくしかも適確な制御管理下で加熱を行なうことがで
きる。加熱に際しては、前炉の溶融ガラス流動方向の横
断方向または、炉の側縁に沿った流動方向に平行な方向
に直流電流を流して行なう。

直流電流を利用しての加熱時には、いわゆる複合電極を
用いてもよい。

本発明による前炉においては、金属材料から成る冷却チ
ャンネルを設けたことにより、通常の環境外気よりも高
い相対湿度の冷却空気を冷却チャンネル内において利用
できる。このため、冷却効果を大きく左右することがで
きると同時に相対湿度の調節作業は技術的に簡単である
ため制御作業も単純なものとなる。

実施例 前炉は図示するごとく槌部（１）を有し、この槌部はセ
ラミック材料から成る。槌部（１）は断熱材料と外方金
属帯壁（５）とにより被包されている。冷却構の通路を
成す冷却チャンネル（２）が溶融ガラス（１０）に面し
て配設され、冷却チャンネルの溶融ガラスに面する自由
面により冷却面が形成されている。冷却チャンネルは前
炉の天井部に接して溶融ガラスの上方でビーム（３）に
載置されている。図示の実施例では２組の冷却チャンネ
ルが設けられ、各々共通の吸入箱に連通した５つの平行
な分離流通路から成る。この吸入箱は各流通路を個々に
制御するための制御バルブを包含している。全体の空気
流量は送気ファンの速度を制御して調節されるようにな
っている。溶融炉から前炉へ流出する溶融ガラスの温度
は１２００〜１３００°Ｃである。前炉にはさらに複数
の加熱用電極が設けられている。

図示の実施例による前炉では、機部の内部寸法が幅約９
００　ｍｍ、高さ約３００　＋ｎｎとなっている。

天井部の厚さは約１５０順で、溶融ガラス表面から冷却
面までの距離が約３００器となっている。

この溶融ガラスの抜取量は１０から６０トン／日の間で
変わる。

ガス燃焼により加熱し、溶融ガラス表面へ空気を吹き付
けて冷却する従来の前炉に比べると、温度変動は２０℃
から５℃減少し、エネルギー損失は約８５％減少してい
る。温度と温度勾配の制御を適確に行なうことで前炉か
ら吐出される溶融ガラスの性状は非常に一定な状態に保
たれる。溶融ガラスは４０〜５００ｇの所定重量を有す
るドリップ（ｄｒｉｐ）とよばれる形状で前炉からの抜
取り、つまり吐出が行なわれる。前炉内の条件が一定で
あれば、ドリップの重量変動が著しく減少するだけでな
く、所定値を維持するための吐出機器の調節回数も減る
。重量変動はいずれの場合にも所定値の１％を越えるこ
とがなく、所定重量維持のための吐出機器の調節回数は
８時間の作業シフト当り０〜３回であった。

冷却チャンネルは全体または一部を多層材料で構成して
もよい。この構成により、溶融ガラスに直接露出するの
には適さないがその他の点では所望の性状を有する材料
を用いて冷却チャンネルを構成することが可能となる。

この材料は全体または溶融ガラスに面する表面に例えば
上述の構成の鉄−クロム−アルミニウム合金を塗被して
もよい。

この塗被作業は帯状材料同士を圧延したり、あるいはニ
ッケルークロム合金等をサーマルスプレーして鉄−クロ
ム−アルミニウム合金を添加して行なってもよい。

別の実施例においては、冷却箱の寸法を各箱ともに空気
流速約２５と３０ｍ／秒で９０Ｋｗを奪うような寸法と
した。冷却箱の断面積を７５０×５０ｍ＋１とすると、
送気量は箱当り毎時的３６００ＴＩＩＩとなる。送気量
の調節は無限制御ファンモータを用いて行なう。送気量
が少ない場合、送気量を微量調節するのは困難であるか
ら、このためにも送気量を段階的に制御しうるよう制御
バルブを冷却ボックスと送気ファンの両方に設けるのが
好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による前炉の溶融ガラスの流動方向にお
ける断面図、 第２図は同前炉の該流動方向の横断方向における断面図
である。 （１）：機部、　　（２）：冷却チャンネル、（７）：
電極、　　（１０）　　：溶融ガラス。 特許出願人　　　カンタル・アーベー 同　　　上　　　チー／ニス争モス魯 グラスヴアエルク 一　　］　２　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕金属材料等の高熱伝導率材料から成る冷却面を前
   炉の天井部に配設した、溶融ガラス用前炉。 〔２〕前記冷却面は、相互に平行で前記前炉の長手方向
   に延在している複数の冷却チャンネルの一部分から成る
   、特許請求の範囲第１項記載の前炉。 〔３〕前記冷却チャンネルの各々の内部を通って冷却用
   空気が送風され、かかる空気の送気量を個々に制御する
   制御バルブが各々の前記冷却チャンネルに設けられてい
   る、特許請求の範囲第２項記載の前炉。 〔４〕前記前炉の長手方向に延在している冷却面は別個
   に制御される少なくとも２つの組に分割されている、特
   許請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項記載の前
   炉。 〔５〕前記金属材料は１５〜３０重量％のクロムと、３
   〜１２重量％のアルミニウムと、残りの部分を鉄で構成
   した鉄−クロム−アルミニウム合金から成る、特許請求
   の範囲第１項から第４項のいずれか一項記載の前炉。 〔６〕前記金属材料が多層材料から成り、前記多層材料
   の溶融ガラスに面する面が鉄−クロム−アルミニウム合
   金から成る、特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
   か一項記載の前炉。 〔７〕溶融ガラスを直流電流を流して電気加熱するため
   の電極を備えた、特許請求の範囲第１項から第６項のい
   ずれか一項記載の前炉。 〔８〕加熱と冷却の両方を組合わせて制御し、溶融ガラ
   スの温度を制御する手段を備えた、特許請求の範囲第１
   項から第７項のいずれか一項記載の前炉。 〔９〕冷却用空気の相対湿度の制御調節手段を備えた、
   特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項記載の
   前炉。