JPS6395123A

JPS6395123A - ガラス類の製造法とその装置

Info

Publication number: JPS6395123A
Application number: JP62249663A
Authority: JP
Inventors: レオナード　アーサー　ナビッシュ; デビッド　リチャード　ハスキンズ
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1988-04-26
Also published as: EP0265689A2; ZA877329B; FI874304A0; GR3005797T3; MX164859B; FI83760C; ATE79101T1; KR880005045A; KR900002551B1; TR23482A; CN1017698B; BR8705241A; EP0265689B1; FI83760B; FI874304A; EP0265689A3; DE3780908T2; AU7928687A; DE3780908D1; CN1032329A

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］本発明はガラス類の’ＩＪ７ｍのための多段式プロセス
ならびに装置、特にかかるプロセス又は装置の精澄段階
の改良に係る。平板ガラスや繊維ガラス、容器ガラス、
若しくはケイ酸ナトリウムガラスなどのガラス質製品に
本発明は特に応用されるも、＃１重な定義によれば「ガ
ラス質」とは見做されないような類似の製品にも同様に
応用できる。「ガラス」なる用ｍｍはガラス類製品を包
含するよう広い意味合いで本文に用いられている。一方
、平板ガラスの光学的品質のためのより高い規準のため
本発明により得られる精澄上の改良は平板ガラスの製造
に特に重要である。

［従来技術と問題点］米国特許第４，３８１，９３４号［クンクルその他（に
ｕｎｋｌｅ　ｅｔ　ａｌ）　］において、溶解プロセス
の最初の段階で粉状のガラス溶融原料即ちバッチ原料を
液化され一部溶解の状態に変えるプロセスについて開示
されている。このプロセスの場合、溶解プロセスは大半
のガラス製品に対し次のプロセス段階で完了されること
が必要である。液化された原料の精澄は次のプロセス段
階の典型的な職務である。上記特許において、精澄工程
は液化された原料を普通のタンク型溶解炉に送ることに
より行われる。かかる段階式溶解及び精澄作業の構造及
び運転のＵ慣性を最適ならしめるためには、精澄を出来
るだけ能率的な方法で実施しそれにより精澄装置のサイ
ズならびに消費エネルギを最小にすることが望ましい。

ガラス溶解に当り、バッチ原料の分解の結果としてかな
りの酒のガスが生成される。他のガスはバッチ燃焼熱源
により物理的に伴出される。大半のガスは溶解の初期相
において流出するも若干のものは溶解物中に捕捉される
。精澄の第一目的は、溶解物よりこれらの閉じ込められ
たガスの大半を取除くよう十分な時間及び温度条件を得
ることにある。上昇温度によりガス状含有物の上昇及び
脱出が促進されるので、溶解プロセスの最高温度は普通
清澄領域に得られる。更に、熱条件が精澄領域で慣用的
にコントロールされ溶融ガラスの再循環流を維持し適切
な８Ｉ留時間を提供しかつ処理量の流れが必ず高温で領
域を通過するようこれを保証し、その領域でガスが溶解
物上方のスペースに解放され、更に溶解物の非精澄部分
が処理間の流れより遠ざかるよう向けられるようこれを
保証する。更に、精澄段階を用いてバッチの残存固型粒
子の溶解を保証しても良い。更に、精澄時形成される再
循環は溶解物の均質化に役立つものである。

米国特許第４．３８１．９３４号におけるように別の液
化段階と結合した場合これら精澄の目的の少なくとも若
干好適にはその全部の達成を最適化するのが好ましい。

本発明以前において、液化された原料を最循環精澄タン
クに送る作業には短絡状の流れパターンを作り出す傾向
が伴いそれにより流入原料が比較的急速に発送製品の流
れ内に送られ従って１１！！澄には不適当な滞留時間が
提供される点が判明していた。

先行技術によるガラス製造炉の場合、溶解物は通常比較
的大きな溶解室から精澄及び条件調整のための小型又は
小幅の容器へと進められ、しばしば１つの室から次の室
に送られる際、狭窄通路を通る。次の米国特許に典型的
な仕切り式ガラス製造炉が示されている。即ち、第１．
９４１，７７８号、第７０４．０４０号、第２．２５４
．０７９号、第２．８０８．４４６号、第３．３９９゜
０４７号、第３．８９７．２３４号、第４，０９９．９
５１号及び第４．１９５．９８２号である。

精澄室に通ずる狭い通路における溶融ガラスの加熱は米
国特許第２．９２６．２０８号、第２，９９０．４３８
号、第３．４９９．７４３号、第４゜０１１．０７０号
、第３，２６１．６７７号、第３．４１５．６３６号な
らびに第２，６９１．６８９号に示されている。これら
特許のどれ１つとして精澄器へ入る流れの熱的条件及び
物理的方位に帰因するものと判明している精澄プロセス
効率に対する効果について認識していない。

［発明の構成及び作用］本発明によれば、ガラスバッチ原料類が別々の物理的に
分離せる段階で液化されかつ精澄されるが液化された原
料を直接精澄段階へ送る代りに、温度を上昇させる中間
段階に通過させる。精澄器への導入の前にその温度を上
げることにより、液化された原料は、望ましき再循環パ
ターンを補強するよう精澄器内の適切な流れに流入でき
るよう熱的に準備される。液化された原料は中間段階で
液化段階から入る時よりも高い温度なるも精澄器内の溶
解物により達成されるピーク温度よりは低い温度に加熱
されるのが好ましい。精澄器の後端と出口端との間の個
所において溶解物中のピーク表面温度により「泉領域」
又は「高温スポット」として知られる上昇流が誘起され
る。その結果、車載の前後の両面における流れが圧倒的
に車載より遠ざかり、精澄器の底部にそった流れが圧倒
的に車載の方によりがちとなる。従って、２個の逆回転
する循環セルが精澄器内に収納された溶融原料の本体内
に形成される。本発明における中間熱　　゛的条件調節
の目的は精澄器へ送られる原料に対し、それが直接精澄
器内の最下位や最上位のいづれかの流れに入り込むのを
阻止しむしろ車載より上流側の循環セル内の中央層に流
入させる熱的浮力を付与することにある。かかる層にお
ける流入により、新しく導入された原料が、精澄器から
の主たる製品産出流である下流セルの上方流内に運び込
まれる前にセル内で若干の循環を行う点が保証され易い
。

成長器に送られる液化された原料の中間熱的条件調節を
実施するための好適実施例はＩＩＡ良く幅のせまいチャ
ネルである。典型的には、チャネルは精澄器よりかなり
小さい長さと幅を有している。

好適には、複数個の液化段階により１台の精澄器に原料
送りしても良く、その場合各段階にはそれを精澄器に接
続するチャネルを設けるのが好ましい。チャネルの主要
機能は液化された原料を高温度に加熱可能ならしめるこ
とであるので、チャネルには大きな容積が不要である。

而しながら、入口位置を出口位置より引き離すのに十分
な長さは加熱機能達成のためチャネル内に滞留時間を設
ける上で有用である。チャネルは潜弧溶接電極間におけ
る電気抵抗加熱による加熱に役立つけれど、オーバヘッ
ド燃焼その他の加熱装置もその電気式加熱に追加し若し
くはこれに代えて使用しても良い。チャネルと精澄器と
の間の開口は精澄器底部のレベルより高い一定の高さに
設定し精澄器の適宜高さへの流入を促進せしめるのが好
ましい。

液化された原料を液化段階から精澄器へ送る本発明の考
え方を利用することにより、精澄器のサイズを最小化で
きるよう清澄器効率の十分なレベルの達成が可能になる
。典型的には、条件調節器又は前床が精澄器より下流側
で溶融ガラスを受けガラスを所要製品に形成するための
適正温度を提供する。

本発明の好適とされる特徴は、精澄器の上流側端壁と京
成との間の個所でチャネルが精澄器の側部に接続してい
る点である。このような構成により、新しく導入された
原料が精澄器内の最下位の流れに直接引き込まれるチャ
ンスが減少する。１対の対向状のチャネルを設けるのが
好適なるも、一本の側部チャネルを設けた非対称形構成
も良好に作動できるものと判明している。

［実施例］第１図及び第２図において、精澄器１０とくびれたウェ
スト部１２で接続された条件調節器１１が示され、これ
らはすべて普通ガラス溶解炉用途に用いる通常の耐火セ
ラミック材より作られている。精澄器１ｏと条件調節器
１１及びウェスト部１２は通常のガラス溶解炉に非常に
似かよった形態をしているが、非常に小さな寸法でしか
も主要燃料燃焼のための設置が省かれている。精澄器に
は、溶融原料１３をそのピーク温度に上げ精澄器内の所
望の循環パターンの形成を助ける特定の加熱装置を設け
るのが好ましい。この目的のため、図示例においては溶
解物を抵抗加熱するため溶解物に電流を流すための電極
１４が設けられている。

さまざまな電極パターンが用いられるも、図示の好適実
施例では横２列の２つのグループが設けられている。

第１図及び第２図に示すように、１対のチャネル２０と
２１それぞれ精澄器の側壁に設けた開口部２２と２３を
介して精澄器１０内に通じている。

図示構成の場合、１対のチャネルが設けられているが、
これより多く又は少い数のチャネルも設けることができ
かつチャネルの全部は常時使用の必要がない点理解さる
べきである。このように、本装置系では原料処理量の漸
増変化が可能である。

各チャネルはそれぞれの液化容器２５．２６から少なく
とも一部溶解の原料を受けとる。液化段階は当業分野で
周知の如くさまざまな形態をとるも、特に好適とされる
実施例は上記の米国特許第４゜３８１．９３４号に記載
のものであり、その例によると、層状のバッチ原料が回
転容器内の隔離具として働き、隔離層上に送られる追加
バッチ原料が強烈な熱で急速に液化され直ちに底部開口
を通って流れる。

好適な液化容器の概略図示が第３図に示されている。容
器２５には円形リング３１上に支持された鋼製ドラム３
０があり、ドラムは垂直軸線の周りに回転できるよう取
付けられている。据付型のＷ３２には好適には酸素で燃
焼する複数個のバーナ又はその他の熱源（図示省略）が
取付けられ、この蓋にはバッチ原料を容器内に送入する
開口（図示省略）が形成されている。この液化プロセス
のそれ以上の詳細は米国特許第４．３８１．９３４号に
示されている。

ガラスバッチ原料が好適実施例により液化される際、チ
ャネル２０に入る液化された原料は僅か一部溶解のもの
で、ソーダ灰などソーダ深林を主として含む主要液相と
砂粒を主として含む僅かな固型相とより成っている。こ
の段階における一部溶解の原料には又炭酸塩無檄物バッ
チ成分の分解で生じる二酸化炭素より主としてなる天吊
のガス相が含まれる。又、液化容器より流出する際、代
表的なソーダ・石灰・シリカのガラス溶解物は精澄のた
めの所望のピーク温度以下の約５００４から８００下（
２７０”から４５０℃）である。

製造中のガラスのタイプ及び品質いかんによりチャネル
内に受けられた液化原料には溶解及び精澄のための全エ
ネルギ要求の少なくとも７５％最大約８５％のエネルギ
が与えられている。従って、はんの僅かな吊の追加エネ
ルギを溶解物に与えれば良く、溶解物が対流精澄器に入
る前にチャネル内に上記エネルギのかなりの部分を供給
するのが好適であると判明している。精澄機能の成るも
の例えば砂粒の溶解の完了及び溶解物からのガスの駆逐
がチャネル内で行われるが、チャネル内で遂行される主
要機能は溶解物の温度を上げることである。温度は一般
に原料がチャネルに流入する際の温度とビーク精澄温度
との中間温度に上げられる。−例をあげると、２８００
下（１４５０℃）で精澄されたガラスはチャネル内で約
２５００’Ｆ（１３７０℃）に好適に加熱される。チャ
ネル出口温度を選ぶための決定的要因は後述の如く精澄
器１０内の循環パターンに対するチャネルからの原料の
相互作用である。チャネル内における加熱は図示実施例
に示されるように電極３５により得られる。電気加熱装
置に加え若しくはこの代りに燃焼加熱装置を用いても良
い。チャネル内の溶解物の滞留時間は単に加熱機能を遂
行するのに十分な時間で足りる。従って、各チャネルは
精澄器より容積がかなり小さく、チャネルは溶解物を熱
源に近接せしめ熱損失を最小限におさえるようせまい幅
の形状にするのが好ましい。隆起状の体部分３６が精澄
器上への各チャネルの入口に設けられ、適正加熱の原料
だけがチャネルから送られるのを保証し、かつチャネル
からの吐出流を精澄器内の所定高さに向ける。上澄みす
くい部材３７がチャ　。

ネルからの出口近くに設けられ余分のあわや浮遊物が精
澄器内に送入するのを阻止する。

第４図の精澄器の概略図に典型的循環パターンが示され
ている。上昇流域４０（「京成」又は「ホットスポット
」）が精澄器の後部壁４１から離れた個所において熱的
条件により形成される。

図示の好適実施例の場合、熱条件は主として電極１４に
より発生する加熱により得られる。追加として若しくは
代りとして、溶解物１３上方に燃焼装置を設は精澄器に
対する熱を提供することができる。後部壁４１近くにお
ける比較的低湿の原料の流入ならびに追加の壁面とによ
り溶解物に対する冷却効果が発生し、溶解物は後部壁近
くに下降流４８を引き起こす。これらの下降流は京成４
０における上昇流と共に第４図より見て左回転方向の循
環セルを後部壁と京成との間に形成する。このパターン
は、精澄器内の新しく導入される原料の？ｌｉ留時開時
間加し新しく入れた原料が精澄器から直接出口流路４２
に流れる可能性を低減せしめるので望ましきものである
。従って、溶解物の各部分は製品流れに運び込まれる前
に完全に精澄されるより大きな可能性を有している。更
に、表面における後方に流れる流れ４３はあわやその他
浮遊する異物が製品流４２内に漂流入するのを阻止する
。同様に、反対方向に循環するパターンが京成より下流
側に形成され、これには条件調節器１１からの比較的低
温の原料の底部にそう戻り流が含まれる。

若し液化された原料が直接液化器２５又は２６から精澄
器内に送らねばならぬとすると、原料の比較低い温度に
より新しく送られた原料が精澄器の底部に沈殿せしめら
れ、そこでかなりの部分が底部における流れ４４に合流
し易い。此は、底部流４４からの原料が流れ４５と同じ
流路を京成の下流側に流れ出口流４２に入り込むので望
ましくはない。この結果、精澄器を通ずる短絡通路なら
びに原料の不当に大部分に対する好ましからざる滞留時
間の短縮がもたらされ、これらにより不適切な精澄及び
製品の品質劣化を招くことになる。

原料を液化後かつ精澄器に入る前に加熱することにより
循環セルに入る原料の高さを熱的浮力によりコントロー
ルすることができる。第４図に示す如く、チャネル２２
より流れる原料の好適通路は後部端循環セルの中心部分
にあり、新原料が流れ４６に似た通路を通り、最も好適
には最初の後方に向けた流れを有し、次いで車載に向は
底流４４の上方を流れ、その底流上方では原料の高さが
上がるので流れのかなりの部分が車載自体の手前で逆の
通路４７をたどる。従って、好適通路における原料の圧
倒的部分は後端循環セルに最初の通過後に戻され、車載
流の前方に流れる部分４５には殆ど入り込まない。その
結果、精澄器内における長い平均滞留時間と一定容量の
精澄容器に対する良好な精澄率がもたらされ、精澄容器
のサイズを通常要するものより顕しく低減することがで
きる。

面しながら、チャネル２１又は２２内における原料の過
熱は、精澄器内の溶解物１３の表面上に原料が入り直接
下流方向に進み、従って後方への流れ４３に逆らい上流
循環セルを抑制する。その結果、精澄されてない原料の
出口流４２への短絡流入に抗する熱的障害が消滅するこ
とになる。これらの理由で、チャネルから流れる原料は
チャネルに入る温度とビーク精澄温度とのほぼ中間の温
度に保たれるのが好ましい。換言すると、ソーダ・石灰
・シリカガラス処理の際の好適チャネル出口温度はビー
ク精澄温度以下の約２００　’Ｆから４００下（１１０
℃から２２０℃）で良い。

チャネルから精澄器内へ新しく送り込まれる原料の後壁
に向けての若干の顕著な定行程を得ることが望ましいの
で、本発明の好適とされる特徴によれば精澄器内に通じ
る開口２２．２３が後壁４１より隔てられている。例え
ば開口部を後１４１と車載４０との間の距離の約１／３
又は１／２程後壁より離すのが好適であると判明してい
る。

条件調節器１１において、溶融原料はガラス板など所望
製品に形成するのに適せる温度に冷却できる。ソーダ・
石灰・シリカの板ガラスの場合、形成温度は典型的には
１９００°Ｆから２１００下（１０４０℃から１１５０
℃）の範囲にある。

溶解炉のサイズはその所定の生産能力により左右される
。普通の板ガラス溶解精澄炉（条件調節器部を含む）に
おける溶融原料の収納容量は普通−日当り（２４時間）
ガラス生産量の２倍ないし３倍程である。本発明の構成
の場合、精澄器１０及び条件調節器１１内における溶融
ガラスの装填量は一日当り生産量の２倍未満好適には１
．５倍未満で良く、所定の最大日産量にほぼ等しい装填
量を有する特殊な実施例が設計されている。

当業者には自明の如きその他の変更及び修正は本文の特
許請求の範囲に定められる本発明の範囲内でこれを実施
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は精澄器へ原料を送る１対のチャネルを示せる本
発明の好適実施例の俯隊断面図、第２図は第１図の線２
−２による第１図実施例の断面側面図、第３図は第１図の線３−３による同じ好適実施例の横断
面図で１つのチャネルに関連せる好適タイプの液化器を
示し、第４図は第２図の精澄器の左方部分の拡大概略図で溶融
原料の循環パターンを示す。１０・・・精澄器又は容器、１２・・・ウェスト部、１
１・・・条件調節器、１３・・・溶融原料、１４・・・
電極、２５．２６・・・液化容器、２０．２１・・・チ
ャネル、２２．２３・・・開口、４ｏ・・・ホットスポ
ット又は車載、４１・・・後壁、４２・・・出口通路、
４３・・・後方流、４４・・・底流。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）バッチ原料を不完全溶解状態に液化し、液化され
た原料をチャネル内に受け入れ該チャネル内で原料の温
度を上げ、加熱された原料をチャネルより精澄容器へ送
り、該容器内で精澄容器の出口端における表面部分の前
方に流れる流れと精澄容器の入口端における表面部分の
後方へ流れる流れとを含む対流が溶解原料の保有量内に
維持されており、チャネルから送られる原料の温度を、
該原料を精澄容器の入口端部分における後方へ流れる流
れに合流せしめるように維持する段階を有するガラス類
の製造法。
（２）原料が後方へ流れる流れを横切る方向にチャネル
から精澄容器へ流れる特許請求の範囲第１項による方法
。
（３）チャネル内の原料に与えられる温度より高い温度
が精澄容器の一部分にある原料に与えられる特許請求の
範囲第１項による方法。
（４）チャネル内よりかなり大容量の原料が精澄容器内
に保有される特許請求の範囲第１項による方法。
（５）原料が２個所又はそれ以上の個所で液化され２本
又はそれ以上のそれぞれのチャネルを介して精澄器へ送
られる特許請求の範囲第１項による方法。
（６）チャネルにより原料が精澄器の両側から精澄器内
へ導入される特許請求の範囲第５項による方法。
（７）チャネルから精澄容器への流れがほぼ水平である
特許請求の範囲第１項による方法。
（８）ソーダ・石灰・シリカのガラスが製造され、原料
の温度が精澄容器内のガラスにより得られるピーク温度
の１１０℃から２２０℃（２００°Ｆから４００°Ｆ）
に上昇される特許請求の範囲第１項による方法。
（９）バッチ原料を液化し液化された原料を完全に溶解
する前に液化域から自由に流動可能ならしめ、液化され
た原料を水平方向に延びる比較的せまい幅のチャネル内
に受け入れ該チャネルで原料の温度を上げ、原料を比較
的幅の広い精澄容器に送り該容器で原料の温度を更に上
げる段階を有するガラス類の製造法。
（１０）精澄された溶融原料が精澄容器の出口端から引
き出され、チャネルから精澄容器に入る原料が最初出口
端より離れる方向に流れる特許請求の範囲第９項による
方法。
（１１）チャネルからの原料が精澄容器の側部に入る特
許請求の範囲第１０項による方法。
（１２）チャネルからの原料が精澄容器内で原料により
達せられる最大温度以下の１１０℃から２２０℃（２０
０°Ｆから４００°Ｆ）で精澄容器に入る特許請求の範
囲第１１項による方法。
（１３）ガラスがソーダ・石灰・シリカの板ガラスであ
る特許請求の範囲第１２項による方法。
（１４）粉状バッチ原料を容器内に送るための装置と、
容器の内部をバッチ原料の液化温度に加熱するための装
置と、ドレーン開口に向かつて傾斜せるバッチ支持表面
とを含む液化容器と、ドレーン開口の下方に設けられ液化容器から液化された
原料を受けるようになつた水平方向に細長いチャネル及
び液化された原料をチャネル内で加熱するための装置と
、チャネルから溶融原料を受け入れるようチャネルに連通
せる精澄容器にして、チャネルより十分大きい面域と精
澄容器を加熱するための装置とチャネルから離れた個所
で精澄容器から溶融原料を引き出すための出口開口とを
含む精澄容器を有するガラス類の製造装置。
（１５）精澄容器が後壁から出口開口へ水平方向に延び
側壁がほぼ長手方向に延びた長手方向の寸法を有し、チ
ャネルが側壁部にある開口を介して精澄容器内部に連通
する特許請求の範囲第１４項による装置。
（１６）チャネルが精澄容器の長手方向寸法を横切るよ
うに延びる特許請求の範囲第１５項による装置。
（１７）少なくとも２つの液化容器と少なくとも２つの
チャネルとが精澄容器に関連する特許請求の範囲第１４
項による装置。
（１８）チャネルから精澄器への開口がその領域におけ
る精澄器の底部の上方にある特許請求の範囲第１５項に
よる装置。
（１９）チャネルには電気加熱装置が設けられる特許請
求の範囲第１４項による装置。
（２０）チャネルは液化容器から精澄容器への溶融原料
のためにして長さが幅より大きい通路を形成している特
許請求の範囲第１４項による装置。