JP2018016503A - 溶融ガラスの供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融ガラスの処理を行う第一の槽と、前記第一の槽によって処理された溶融ガラスに対して新たな処理を行う第二の槽と、を連通する移送管によって、前記第一の槽より前記第二の槽へと溶融ガラスを供給する溶融ガラスの供給方法であって、熱膨張・熱収縮による影響によって移送管に亀裂が入り、溶融ガラスの品質低下を引き起こすようなこともなく、最終製品であるガラス物品の品質低下を防止することが可能な、溶融ガラスの供給方法を提供する。【解決手段】移送管１００は、平面視にてクランク状に屈曲形成されるとともに、水平方向に延出して配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融ガラスの供給方法の技術に関し、より詳しくは、熱膨張・熱収縮の影響を受け難い移送管による溶融ガラスの供給方法の技術に関する。

一般的に、ガラス物品は、所定のガラス原料を溶融させて溶融ガラスを生成し、その後、当該溶融ガラスを所望の形状へと成形するための各種工程を経ることにより製造される。
そして、これらの各種工程は、ガラス原料を溶融する溶解槽、溶融ガラスに内包する微小な気泡を除去する清澄槽、ガラス成分を均質化させる撹拌槽、およびガラス物品の成形を行う成型装置などにおいて、適切な処理を施すことで行われる。
ところで、少なくとも清澄槽と撹拌槽とは、移送管によって互いに連通されていることが多く、当該移送管を通じて、清澄された溶融ガラスが撹拌槽へと移送されるようになっている（例えば、「特許文献１」および「特許文献２」を参照）。
また、前記移送管は、白金または白金合金（ロウジウムを含む）等の白金族金属からなる耐熱性部材によって構成される。

特開２０１３−２１６５２０号公報 特開２０１５−９１７４５号公報

ところで、溶融炉等の操業条件の変更によって溶融ガラスの温度は変化する。それに伴い、移送管の温度も変化し、移送管は熱膨張または熱収縮が生じることになる。
そして、従来の移送管は、平面視にて一直線状に延出して設けられているものが多いことから、このような熱膨張・熱収縮による影響を受けやすく、長期間に亘る使用によって、移送管に亀裂が入り、溶融ガラスの品質低下、ひいては最終製品であるガラス物品の品質低下を引き起こす恐れがあった。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、溶融ガラスの処理を行う第一の槽と、前記第一の槽によって処理された溶融ガラスに対して新たな処理を行う第二の槽と、を連通する移送管によって、前記第一の槽より前記第二の槽へと溶融ガラスを供給する溶融ガラスの供給方法であって、熱膨張・熱収縮による影響によって移送管に亀裂が入り、溶融ガラスの品質低下を引き起こすようなこともなく、最終製品であるガラス物品の品質低下を防止することが可能な、溶融ガラスの供給方法を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係る溶融ガラスの供給方法は、溶融ガラスの処理を行う第一の槽と、前記第一の槽によって処理された溶融ガラスに対して新たな処理を行う第二の槽と、を連通する移送管によって、前記第一の槽より前記第二の槽へと溶融ガラスを供給する溶融ガラスの供給方法であって、前記移送管は、平面視にてクランク状に屈曲形成されるとともに、水平方向に延出して配置されることを特徴とする。

このような構成からなる溶融ガラスの供給方法であれば、例えば、移送管が熱膨張を起こす場合、平面視にてＺ字状に変形することにより、外部からの規制を受けることなく、膨張代を吸収することができる。
従って、従来のような平面視にて一直線状の移送管のように、熱膨張の影響によって亀裂が入るようなこともなく、溶融ガラスの品質低下を引き起こすのを防止することができる。
また、本発明においては、移送管が水平方向に延出して配置されることから、当該移送管の内部を流動する溶融ガラスが、一定の流動速度をもって流動されることとなり、泡の発生や異物の混入などを生じることなく当該溶融ガラスの均質化が図られ、失透や脈理の発生を防止することができる。

また、本発明に係る溶融ガラスの供給方法において、前記移送管は、前記第一の槽より一直線状に延出する第一管部、前記第一管部の延出端部より交差方向に延出する第二管部、および前記第二管部の延出端部より交差方向、且つ前記第二の槽に向かって一直線状に延出する第三管部により構成され、前記第一管部と前記第二管部との成す角度、および前記第二管部と前記第三管部との成す角度は、ともに４５°以上且つ１３５°以内であることを特徴とする。

このような構成からなる溶融ガラスの供給方法であれば、熱膨張・熱収縮の影響によって生じた移送管の膨張代・収縮代を十分に吸収することができ、熱膨張・熱収縮の影響による移送管の形状の変形に対して柔軟に対応することが可能である。

また、本発明に係る溶融ガラスの供給方法において、前記第一管部と前記第二管部との全長の比率、および／または、前記第三管部と前記第二管部との全長の比率は１：１以上であることを特徴とする。

このような構成からなる溶融ガラスの供給方法であれば、熱膨張・熱収縮の影響によって生じた移送管の膨張代・収縮代を十分に吸収することができ、熱膨張・熱収縮の影響による移送管の形状の変形に対して柔軟に対応することが可能である。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係る溶融ガラスの供給方法によれば、熱膨張・熱収縮による影響によって移送管に亀裂が入り、溶融ガラスの品質低下を引き起こすようなこともなく、最終製品であるガラス物品の品質低下を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るガラス溶融装置の全体的な構成を示した図であって、（ａ）はその断面平面図、（ｂ）はその断面側面図。 移送経路の詳細な構成を示した一部断面平面図。 別実施形態における移送経路の詳細な構成を示した図であって、（ａ）は鋭角に曲がる屈曲部を有した移送経路の全体的な構成を示した平面図、（ｂ）は鈍角に曲がる屈曲部を有した移送経路の全体的な構成を示した平面図。

次に、本発明の実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図１乃至図３における矢印Ａの方向を溶融ガラスＧの流動方向と規定して記述する。

［製造装置１］
先ず、本発明に係る溶融ガラスの供給方法を具現化する移送管１００を備えた、ガラス物品の製造装置１（以下、単に「製造装置１」と記載する）の全体的な構成について、図１を用いて説明する。

製造装置１は、所定のガラス原料を溶融して溶融ガラスＧを生成し、その後、当該溶融ガラスＧを所定の形状に成形することにより、所望のガラス物品を製造する装置である。
製造装置１は、例えば図１（ａ）に示すように、主にガラス溶融炉１０および撹拌槽２０などにより構成される。

そして、これらのガラス溶融炉１０および撹拌槽２０は、溶融ガラスＧの流動方向（図１中の矢印Ａの方向）の上流側から下流側に向かって順に配置されるとともに、後述する移送管１００によって、互いに連通される。

ガラス溶融炉１０は、所定のガラス原料より溶融ガラスＧを生成するためのものである。
ガラス溶融炉１０は、図１（ｂ）に示すように、炉壁部１１ａ・１１ａ・・・、天井部１１ｂ、および底部１１ｃなどからなる炉槽１１を備え、当該炉槽１１の内部空間は、例えば天井部１１ｂより垂下して設けられる仕切り壁１１ｄによって、流動方向の上流側および下流側に位置する二室に仕切られている。

なお、仕切り壁１１ｄの下端部は、底板１１ｃの上面にまで到達しておらず、これらの仕切り壁１１ｄと底板１１ｃとの間隙からなるスロート１１ｅを介して、炉槽１１内の二室は、互いに通じた状態となっている。
また、炉槽１１を構成するこれらの炉壁部１１ａ、天井部１１ｂ、底部１１ｃ、および仕切り壁１１ｄは、高ジルコニア系の耐火物（耐火レンガ）により形成されるが、その材料については特に限定されず、公知の材料を使用することができる。
さらに、耐火物成分の溶融ガラスＧ中への溶出が原因となって生じる脈理、異物などの発生を抑制するために、炉内の耐火物の表面を白金または白金合金（ロウジウムを含む）等からなる金属で覆ってもよい。

そして、ガラス溶融炉１０は、仕切り壁１１ｄを境にして、その上流側を、溶融ガラスＧを生成するための溶融槽１０Ａとして構成される一方、その下流側を、生成された溶融ガラスＧの清澄を行うための清澄槽１０Ｂとして構成される。

具体的には、ガラス溶融炉１０の上流側（即ち、溶融槽１０Ａ）において、炉槽１１の上流側の炉壁部１１ａには原料投入口１１ｆが配設されるとともに、当該原料投入口１１ｆには、例えばベルトコンベア等からなる搬送装置１２が配設されている。
また、両側方側（流動方向の平面視直交方向側）に位置する炉壁部１１ａ・１１ａの上部および下部には、複数のバーナー１３・１３およびヒーター電極１４・１４・・・からなる加熱手段が配設される。

そして、所定のガラス原料Ｇａは、搬送装置１２によって搬送され、原料投入口１１ｆを介して溶融槽１０Ａ内に投入される。
その後、投入されたガラス原料Ｇａは、バーナー１３およびヒーター電極１４によって所定の溶融温度にまで加熱される。
こうして、溶融ガラスＧが生成される。

一方、ガラス溶融炉１０の下流側（即ち、清澄槽１０Ｂ）において、炉槽１１の下流側の炉壁部１１ａには、移送管１００の上流側端部が嵌設されるとともに、両側方側（流動方向の平面視直交方向側）に位置する炉壁部１１ａ・１１ａの下部、および底部１１ｃには、複数のヒーター電極１４・１４からなる加熱手段が配設されている。

そして、溶融槽１０Ａにおいて生成された溶融ガラスＧは、スロート１１ｅを介して清澄槽１０Ｂ内へと流動され、ヒーター電極１４によって加熱されながら所定の温度にまで減温される。
これにより、溶融ガラスＧの清澄が行われる。

このように、本実施形態における溶融槽１０Ａおよび清澄槽１０Ｂは、ガラス溶融炉１０を構築する構成要素として、互いに一体的な構成となっているが、これに限定されることはなく、流動方向の上流側から下流側に向かって順に、溶融槽および清澄槽と配置される限り、互いに独立して設けられる構成としてもよい。
また、この場合、互いに独立して配設される溶融槽および清澄槽において、後述する移送管１００によって連結することとすれば、熱膨張・熱収縮による影響を受け難くなるためより好ましい。

次に、撹拌槽２０について説明する。
撹拌槽２０は、清澄が行われた溶融ガラスＧのガラス成分の均質化を図るための槽である。
撹拌槽２０は、高ジルコニア系の耐火物（耐火レンガ）により構成される槽本体２１を備え、当該槽本体２１の内部には、スターラ２２が回転可能に設けられている。
また、槽本体２１の上流側の壁面には、移送管１００の下流側端部が嵌設され、当該移送管１００を介して、撹拌槽２０はガラス溶融炉１０（より具体的には、清澄槽１０Ｂ）と連通される。

なお、前述したガラス溶融炉１０の炉槽１１と同様に、槽本体２１を構成する耐火物の材料については特に限定されず、公知の材料を使用することができる。
また、耐火物成分の溶融ガラスＧ中への溶出が原因となって生じる脈理、異物などの発生を抑制するために、炉内の耐火物の表面を白金または白金合金（ロウジウムを含む）等からなる金属で覆ってもよい。

そして、清澄槽１０Ｂにおいて清澄が行われた溶融ガラスＧは、移送管１００を介して撹拌槽２０内へと流動され、スターラ２２によって撹拌される。
これにより、溶融ガラスＧの均質化が図られる。

撹拌槽２０においてガラス成分の均質化が図られた溶融ガラスＧは、その後、当該撹拌槽２０の下流側に設けられる成形装置（図示せず）に送られる。
そして、前記成形装置に送られた溶融ガラスＧは所定の形状に成形され、所望のガラス物品が製造される。

［移送管１００］
次に、移送管１００の構成について、図１乃至図３を用いて詳述する。
本実施形態における移送管１００は、前述したように、ガラス溶融炉１０（より具体的には、清澄槽１０Ｂ）と撹拌槽２０とを互いに連通する部材であって、当該移送管１００を介して、清澄槽１０Ｂより撹拌槽２０へと溶融ガラスＧが流動される。
換言すると、移送管１００は、例えば溶融ガラスＧの処理（より具体的には清澄処理）を行う第一の槽としての清澄槽１０Ｂより、前記清澄槽１０Ｂによって処理された溶融ガラスＧに対して新たな処理（より具体的には撹拌処理）を行う第二の槽としての撹拌槽２０へと、溶融ガラスＧを供給するための部材である。

移送管１００は、例えば図１（ａ）に示すように、平面視にてクランク状（Ｓ字状）に屈曲形成された白金または白金合金（ロウジウムを含む）等からなる金属製の管部材によって構成され、水平方向に延出するようにして配置される。
具体的には、移送管１００は、水平方向且つ下流方向に向かって一直線状に延出する第一管部１００ａ、第一管部１００ａの延出端部より水平方向且つ交差方向（流動方向の平面視直交方向の一方側）に向かって一直線状に延出する第二管部１００ｂ、および第二管部１００ｂの延出端部より水平方向且つ交差方向（下流方向）に向かって一直線状に延出する第三管部１００ｃにより構成される。

そして、第一管部１００ａの上流側端部は清澄槽１０Ｂの炉槽１１に嵌設されるとともに、第三管部１００ｃの下流側端部は撹拌槽２０の槽本体２１に嵌設される。

なお、移送管１００の配置姿勢を水平姿勢としているため、当該移送管１００の内部を流動する溶融ガラスＧは、一定の流動速度をもって流動される。そのため、泡の発生や異物の混入などを生じることなく当該溶融ガラスＧの均質化が図られ、失透や脈理の発生を防止することが可能となる。

また、本実施形態においては、円筒形状の管部材により移送管１００を構成することとしているが、これに限定されることはなく、例えば、角型の筒形状の管部材などであってもよい。

このような構成からなる移送管１００とすることで、従来の移送管に見られるような、熱膨張・熱収縮による影響により亀裂が入り、溶融ガラスＧの品質低下を引き起こすのを防止することができる。

具体的には、従来の移送管は、清澄槽１０Ｂと撹拌槽２０との間において、平面視にて一直線状の筒型部材によって構成されていたため、例えば、熱膨張によって軸心方向に延出しようとしても、清澄槽１０Ｂおよび撹拌槽２０が障害となって任意に延出することができず、いびつな形状に変形するか、或いは外観上の変形を伴うことなく過大な内部応力を内在することとなっていた。
よって、従来の移送管においては、このような現象を何度も繰り返すうちに亀裂が入り、溶融ガラスＧの品質低下を引き起こす要因となっていた。

これに対して、例えば図２に示すように、本実施形態における移送管１００が熱膨張を起こす場合、第一管部１００ａは、清澄槽１０Ｂの炉槽１１との嵌設箇所を基準として、軸心方向且つ下流方向へと延出する。
また、第三管部１００ｃは、撹拌槽２０の槽本体２１との嵌設箇所を基準として、軸心方向且つ上流方向へと延出する。
さらに、第二管部１００ｂは、軸心方向に延出しつつ第一管部１００ａおよび第三管部１００ｃとの連結箇所（具体的には、第一管部１００ａの下流側端部、および第三管部１００ｃの上流側端部）の移動に伴い姿勢を傾けられる。
その結果、移送管１００は、平面視にてＺ字状に屈曲された形状（図２中において二点鎖線で示した移送管１００Ａの形状）に変形される。

このように、移送管１００においては、弾性限度の範囲内にて平面視Ｚ字状に変形することにより、外部からの規制を受けることなく、少なくとも第一管部１００ａの軸心方向への膨張代Ｘ１、および第三管部１００ｃの軸心方向への膨張代Ｘ２を吸収することができる。
よって、従来の移送管のように、熱膨張の影響によって亀裂が入るようなこともなく、溶融ガラスＧの品質低下を引き起こすのを防止することができる。

また、本実施形態の移送管１００によれば、従来のような平面視にて一直線状の移送管の場合に生じる膨張代を、第一管部１００ａの膨張代Ｘ１、および第三管部１００ｃの膨張代Ｘ２の双方にて対応することができるため（即ち、膨張代Ｘ１および膨張代Ｘ２の合計（Ｘ１+Ｘ２）が、従来の移送管の膨張代に相当するため）、製造装置１全体としての設備レイアウトのコンパクト化を図ることができる。

なお、以上の説明においては、移送管１００の熱膨張による影響について記載したが、これと同様に、熱収縮を起こす場合であっても、移送管１００は、平面視にて流動方向に幾分伸びたクランク状に変形することにより、第一管部１００ａおよび第三管部１００ｃに発生する収縮代を吸収することができる。
その結果、従来の移送管のように、熱膨張の影響によって亀裂が入るようなこともなく、溶融ガラスＧの品質低下を引き起こすのを防止することができる。

移送管１００の内径は、３０ｍｍ〜１５０ｍｍに設定されている。
また、図１（ａ）に示すように、第一管部１００ａの全長Ｌ１、および第三管部１００ｃの全長Ｌ２は、ともに３００〜２０００ｍｍに設定されるとともに、第二管部１００ｂの全長Ｌ３は、６００〜２０００ｍｍに設定されている。
つまり、第一管部１００ａおよび／または第三管部１００ｃの全長Ｌ１（Ｌ２）と、第二管部１００ｂの全長Ｌ３との比率が、約１：１（＝Ｌ１（Ｌ２）：Ｌ３）以上となるように設定されている。好ましくは１：２（＝Ｌ１（Ｌ２）：Ｌ３）以上となるように設定されている。

このような構成からなる移送管１００であれば、熱膨張・熱収縮によって生じた膨張代・収縮代を十分に吸収することが可能であり、熱膨張・熱収縮の影響による形状の変形に対して柔軟に対応することができる。

ところで、図２に示すように、本実施形態において、第一管部１００ａおよび第二管部１００ｂの成す角度（以下、「第一屈曲角度θ１」と記載する）は９０°に設定されており、且つ第二管部１００ｂおよび第三管部１００ｃの成す角度（以下、「第二屈曲角度θ２」と記載する）も９０°に設定されている（θ１＝θ２＝９０°）。
しかしながら、これらの第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２の値については、本実施形態に限定されるものではない。

即ち、図３（ａ）に示すように、例えば、熱収縮の影響を受けた状態において第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２の値が９０°に近似するように、これらの第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２を予め鋭角に設定しておいてもよい。
この場合、移送管２００の全体的な剛性や、熱収縮による収縮代等を考慮して、第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２は、ともに４５°〜９０°の範囲内にて設定されるのが好ましい。

また、図３（ｂ）に示すように、例えば、熱膨張の影響を受けた状態において第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２の値が９０°に近似するように、これらの第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２を予め鈍角に設定しておいてもよい。
この場合、移送管２００の全体的な剛性や、熱膨張による膨張代等を考慮して、第一屈曲角度θ１および第二屈曲角度θ２は、ともに９０°〜１３５°の範囲内にて設定されるのが好ましい。

１０Ｂ 清澄槽（第一の槽）
２０ 撹拌槽（第二の槽）
１００ 移送管
１００ａ 第一管部
１００ｂ 第二管部
１００ｃ 第三管部
Ｇ 溶融ガラス
θ１ 角度
θ２ 角度

Claims (3)

1. 溶融ガラスの処理を行う第一の槽と、
   前記第一の槽によって処理された溶融ガラスに対して新たな処理を行う第二の槽と、
   を連通する移送管によって、
   前記第一の槽より前記第二の槽へと溶融ガラスを供給する溶融ガラスの供給方法であって、
   前記移送管は、
   平面視にてクランク状に屈曲形成されるとともに、
   水平方向に延出して配置される、
   ことを特徴とする溶融ガラスの供給方法。
2. 前記移送管は、
   前記第一の槽より一直線状に延出する第一管部、
   前記第一管部の延出端部より交差方向に延出する第二管部、および
   前記第二管部の延出端部より交差方向、且つ前記第二の槽に向かって一直線状に延出する第三管部により構成され、
   前記第一管部と前記第二管部との成す角度、および前記第二管部と前記第三管部との成す角度は、ともに４５°以上且つ１３５°以内である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の溶融ガラスの供給方法。
3. 前記第一管部と前記第二管部との全長の比率、および／または、
   前記第三管部と前記第二管部との全長の比率は１：１以上である、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の溶融ガラスの供給方法。
   

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