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技術 溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置

出願人 AGC株式会社
発明者 大林浩治竹居祐輔河口年安
出願日 1999年4月8日 (21年8ヶ月経過) 出願番号 1999-101859
公開日 2000年10月17日 (20年2ヶ月経過) 公開番号 2000-290020
状態 特許登録済
技術分野 ガラスの溶融、製造
主要キーワード 高重量物 燃料用油 下降部分 総高さ サイフォン型 減圧ハウジング 上昇部分 脱泡処理前
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

減圧脱泡槽溶融ガラスから気泡を十分に除去されない場合でも、気泡の混入することのない溶融ガラスを得る減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラス製造装置を提供する。

解決手段

減圧脱泡槽から減圧脱泡後の溶融ガラスを下降させて排出する際に、溶解槽の底部の高さ方向のレベルより下方まで下降させることで解決する。

概要

背景

従来より、成形されるガラス製品品質を向上させるために、大気圧下、溶解槽で溶解した溶融ガラス成形装置で成形する前に溶融ガラス内に発生した気泡を除去する減圧脱泡装置が用いられている。このような従来の減圧脱泡装置を図3および図4に示す。

図3に示す減圧脱泡装置30は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスの素地とする溶解槽38から取り出された溶融ガラスGを上流ピット31内に貯留し、この上流側ピット31内の溶融ガラスGを減圧脱泡槽33内に導入し、減圧脱泡槽33で減圧脱泡処理した後、大気圧下、下流側ピット36内に排出し、これをさらに下流側の処理槽(図示しない)に供給する連続的なプロセスに用いられるものであって、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング32内に、ほぼ水平に減圧脱泡槽33が設けられており、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた上昇管34および下降管35がそれぞれ配置されている。

減圧脱泡装置30は、減圧ハウジング32内の圧力を減圧することによって溶融ガラスGが吸引上昇されるサイフォン型の減圧脱泡装置であって、上昇管34は、下端溶解炉38に連通する上流側ピット31の溶融ガラスG内に浸漬され、上端が減圧脱泡槽33に連通していて、図示しない真空ポンプで真空吸引して減圧ハウジング32内を減圧することによって、脱泡処理前の溶融ガラスGを上流側ピット31から吸引上昇させて減圧脱泡槽33に導入する。下降管35は、同様に、下端が下流側の処理槽(図示しない)に連通する下流側ピット36の溶融ガラスG内に浸漬されており、上端が減圧脱泡槽33に連通していて、脱泡処理後の溶融ガラスGを減圧脱泡槽33から下降させて下流側ピット36に排出する。そして、減圧ハウジング32内の減圧脱泡槽33、上昇管34および下降管35の周囲には、これらを断熱被覆する耐熱レンガなどの断熱材37が通気性を保つように配設されている。

一般に、溶融ガラスGの減圧脱泡においては、ガラスの種類、清澄剤の種類と量、溶解炉の運転条件等によって減圧脱泡する条件、特に減圧脱泡槽33内の圧力を調整する必要がある。図3に示す減圧脱泡装置30では、溶融ガラスGの比重と減圧脱泡槽33内の圧力によって減圧脱泡槽33内の溶融ガラスGの液面の高さが決まるので、減圧脱泡槽33内の圧力を変更するときは、減圧脱泡槽33内の溶融ガラスGが減圧脱泡槽33の天井部から溢れ出ることのないように、減圧ハウジング32およびその内部に配置されている断熱材37、減圧脱泡槽33、上昇管34、下降管35を一体として上下して調整する必要がある。

また、図4に示す減圧脱泡装置40は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスの素地とする溶解槽41から取り出された溶融ガラスGを減圧脱泡槽43内に導入し、減圧脱泡槽43で減圧脱泡処理した後、下流側ピット46内に排出し、これをさらに下流側の処理槽(図示しない)に供給する連続的なプロセスに用いられる減圧脱泡装置であって、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング42内に、ほぼ水平に減圧脱泡槽43が設けられており、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた導入管44および排出管45がそれぞれ配置されている。

減圧脱泡装置40では、減圧脱泡槽43の溶融ガラスGの液面と溶解槽41または下流側ピット46の液面とをほぼ同じ高さにして全体の高さを低くしている。この減圧脱泡装置40では、減圧ハウジング42は、減圧脱泡槽43の溶融ガラスGの液面と溶解槽41の溶融ガラスGの液面とがほぼ同じ高さになる位置に固定されており、減圧ハウジング42の内部が図示しない真空ポンプで真空吸引して減圧される際に、導入管44から溶融ガラスGが過剰に減圧脱泡槽43内に吸引されて流入しあるいは排出管45からの排出量が減少して減圧脱泡槽43内の溶融ガラスGの液面が過剰に上昇しないように、導入管44にスクリューポンプ48が、排出管45にスクリューポンプ49が設けられている。また、導入管44および排出管45が水平方向に配置される導入管水平部44aおよび排出管水平部45aは、導入管水平部44aおよび排出管水平部45aの下部が、溶解槽41の底部のレベルと一致するように構成されている。

導入管44は、上流端が溶解槽41に連通しており、下流端が減圧脱泡槽43に連通していて、その中間に、減圧ハウジング42の内部を減圧することによって脱泡処理前の溶融ガラスGが減圧脱泡槽43に過剰に流入しないように、前述したスクリューポンプ48が設けられている。また、排出管45は、同様に、下流端が次の処理槽(図示しない)に連通する下流側ピット46に連通していて、その中間にスクリューポンプ49が設けられている。そして、減圧ハウジング42内において、減圧脱泡槽43、導入管44および排出管45の周囲には、これらを断熱被覆する耐熱レンガなどの断熱材47が配設されている。

減圧脱泡装置40において減圧脱泡槽43内の圧力を変更するとき、導入管44に設けられたスクリューポンプ48および排出管45に設けられたスクリューポンプ49の回転数を制御して、導入管44を通って減圧脱泡槽43に導入される溶融ガラスGの流量および排出管45を通って減圧脱泡槽43から排出される溶融ガラスGの流量を制御することによって行なわれる。

これらの減圧脱泡装置30および40の減圧ハウジング32、42は、金属製、例えばステンレス製筐体であり、外部から真空ポンプ(図示しない)等によって真空吸引されて内部が減圧され、内部に設けられた減圧脱泡槽33、43内を所定の圧力、例えば1/20〜1/3気圧に減圧して維持する。

また、これらの減圧脱泡装置30、40においては、高温、例えばソーダライムシリカガラスの場合、1200℃〜1400℃の温度の溶融ガラスGを減圧脱泡するように構成されているので、本出願人の出願に係る特開平2−221129号公報に開示されているように、減圧脱泡槽33、43、上昇管34や導入管44および下降管35や排出管45などのように溶融ガラスGと直接接触する溶融ガラスの流路は、通常、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属製円管で構成されている。

概要

減圧脱泡槽で溶融ガラスから気泡を十分に除去されない場合でも、気泡の混入することのない溶融ガラスを得る減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供する。

減圧脱泡槽から減圧脱泡後の溶融ガラスを下降させて排出する際に、溶解槽の底部の高さ方向のレベルより下方まで下降させることで解決する。

目的

そこで、本発明は、これらの従来技術の問題点を解消しようとするものであって、減圧脱泡槽の吊り上げ設備を不要とし、従来減圧脱泡槽で十分に脱泡除去できない気泡や、減圧脱泡槽の終端部の近くで溶融ガラスGから発生した気泡も除去可能にし、成形して固化された最終ガラス製品内に気泡が混入することのない減圧脱泡方法および実用的な減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

原料を溶解して得られた溶融ガラス溶解槽貯留し、この溶解槽に貯留する溶融ガラスを導入管を通じて吸引上昇させて内部が減圧された減圧脱泡槽内に流入させ、この減圧脱泡槽内で溶融ガラスの減圧脱泡を行ない、前記減圧脱泡槽より減圧脱泡後の溶融ガラスを排出管を通じて下降させて排出する溶融ガラスの減圧脱泡方法であって、前記減圧脱泡後の溶融ガラスを前記排出管を通じて下降させて排出する際に、前記溶融ガラスを前記溶解槽の底部の高さ方向のレベルより下方まで下降させることを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡方法。

請求項2

前記減圧脱泡後の溶融ガラスを前記排出管を通じて下降させて排出する際、溶融ガラスの粘度は、102.5ポアズ以上103.0 ポアズ以下である請求項1に記載の溶融ガラスの減圧脱泡方法。

請求項3

原料を溶解して得られた溶融ガラスを貯留する溶解槽と、内部が減圧され溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、前記溶解槽から溶融ガラスを吸引して上昇させ、前記減圧脱泡槽に流入させる導入管と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、前記減圧脱泡槽で脱泡した溶融ガラスを下降させて排出する排出管であって、溶融ガラスを下降させて排出する際に溶融ガラスの通過する高さ方向の最低レベルが前記溶解槽の底部より低くなるように、下降長さが前記導入管の上昇長さに比べて長く構成された排出管とを有し、前記溶解槽、前記導入管、前記減圧脱泡槽および前記排出管を一体化した減圧脱泡によるガラス製造装置

請求項4

前記導入管あるいは前記排出管は、前記減圧脱泡槽の圧力に応じて溶融ガラスの流量を制御する流量制御装置が設けられる請求項3に記載の減圧脱泡によるガラスの製造装置。

請求項5

前記流量制御装置は、回転自在なスクリューポンプである請求項4に記載の減圧脱泡によるガラスの製造装置。

請求項6

前記導入管に設けられる前記流量制御装置は、前記導入管の一部の流路断面積を狭くした絞り部と、この絞り部の上方に設置され、上方に向かって径の拡がる円錐台形状の先端部を有し、この先端部を前記絞り部に挿入して流路断面積を調整するロッドとを有する流量制御装置である請求項4または5に記載の減圧脱泡によるガラスの製造装置。

技術分野

0001

本発明は、連続的に供給される溶融ガラスから気泡を効果的に除去することのできる溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラス製造装置の技術分野に属する。

背景技術

0002

従来より、成形されるガラス製品品質を向上させるために、大気圧下、溶解槽で溶解した溶融ガラスを成形装置で成形する前に溶融ガラス内に発生した気泡を除去する減圧脱泡装置が用いられている。このような従来の減圧脱泡装置を図3および図4に示す。

0003

図3に示す減圧脱泡装置30は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスの素地とする溶解槽38から取り出された溶融ガラスGを上流ピット31内に貯留し、この上流側ピット31内の溶融ガラスGを減圧脱泡槽33内に導入し、減圧脱泡槽33で減圧脱泡処理した後、大気圧下、下流側ピット36内に排出し、これをさらに下流側の処理槽(図示しない)に供給する連続的なプロセスに用いられるものであって、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング32内に、ほぼ水平に減圧脱泡槽33が設けられており、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた上昇管34および下降管35がそれぞれ配置されている。

0004

減圧脱泡装置30は、減圧ハウジング32内の圧力を減圧することによって溶融ガラスGが吸引上昇されるサイフォン型の減圧脱泡装置であって、上昇管34は、下端溶解炉38に連通する上流側ピット31の溶融ガラスG内に浸漬され、上端が減圧脱泡槽33に連通していて、図示しない真空ポンプで真空吸引して減圧ハウジング32内を減圧することによって、脱泡処理前の溶融ガラスGを上流側ピット31から吸引上昇させて減圧脱泡槽33に導入する。下降管35は、同様に、下端が下流側の処理槽(図示しない)に連通する下流側ピット36の溶融ガラスG内に浸漬されており、上端が減圧脱泡槽33に連通していて、脱泡処理後の溶融ガラスGを減圧脱泡槽33から下降させて下流側ピット36に排出する。そして、減圧ハウジング32内の減圧脱泡槽33、上昇管34および下降管35の周囲には、これらを断熱被覆する耐熱レンガなどの断熱材37が通気性を保つように配設されている。

0005

一般に、溶融ガラスGの減圧脱泡においては、ガラスの種類、清澄剤の種類と量、溶解炉の運転条件等によって減圧脱泡する条件、特に減圧脱泡槽33内の圧力を調整する必要がある。図3に示す減圧脱泡装置30では、溶融ガラスGの比重と減圧脱泡槽33内の圧力によって減圧脱泡槽33内の溶融ガラスGの液面の高さが決まるので、減圧脱泡槽33内の圧力を変更するときは、減圧脱泡槽33内の溶融ガラスGが減圧脱泡槽33の天井部から溢れ出ることのないように、減圧ハウジング32およびその内部に配置されている断熱材37、減圧脱泡槽33、上昇管34、下降管35を一体として上下して調整する必要がある。

0006

また、図4に示す減圧脱泡装置40は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスの素地とする溶解槽41から取り出された溶融ガラスGを減圧脱泡槽43内に導入し、減圧脱泡槽43で減圧脱泡処理した後、下流側ピット46内に排出し、これをさらに下流側の処理槽(図示しない)に供給する連続的なプロセスに用いられる減圧脱泡装置であって、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング42内に、ほぼ水平に減圧脱泡槽43が設けられており、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた導入管44および排出管45がそれぞれ配置されている。

0007

減圧脱泡装置40では、減圧脱泡槽43の溶融ガラスGの液面と溶解槽41または下流側ピット46の液面とをほぼ同じ高さにして全体の高さを低くしている。この減圧脱泡装置40では、減圧ハウジング42は、減圧脱泡槽43の溶融ガラスGの液面と溶解槽41の溶融ガラスGの液面とがほぼ同じ高さになる位置に固定されており、減圧ハウジング42の内部が図示しない真空ポンプで真空吸引して減圧される際に、導入管44から溶融ガラスGが過剰に減圧脱泡槽43内に吸引されて流入しあるいは排出管45からの排出量が減少して減圧脱泡槽43内の溶融ガラスGの液面が過剰に上昇しないように、導入管44にスクリューポンプ48が、排出管45にスクリューポンプ49が設けられている。また、導入管44および排出管45が水平方向に配置される導入管水平部44aおよび排出管水平部45aは、導入管水平部44aおよび排出管水平部45aの下部が、溶解槽41の底部のレベルと一致するように構成されている。

0008

導入管44は、上流端が溶解槽41に連通しており、下流端が減圧脱泡槽43に連通していて、その中間に、減圧ハウジング42の内部を減圧することによって脱泡処理前の溶融ガラスGが減圧脱泡槽43に過剰に流入しないように、前述したスクリューポンプ48が設けられている。また、排出管45は、同様に、下流端が次の処理槽(図示しない)に連通する下流側ピット46に連通していて、その中間にスクリューポンプ49が設けられている。そして、減圧ハウジング42内において、減圧脱泡槽43、導入管44および排出管45の周囲には、これらを断熱被覆する耐熱レンガなどの断熱材47が配設されている。

0009

減圧脱泡装置40において減圧脱泡槽43内の圧力を変更するとき、導入管44に設けられたスクリューポンプ48および排出管45に設けられたスクリューポンプ49の回転数を制御して、導入管44を通って減圧脱泡槽43に導入される溶融ガラスGの流量および排出管45を通って減圧脱泡槽43から排出される溶融ガラスGの流量を制御することによって行なわれる。

0010

これらの減圧脱泡装置30および40の減圧ハウジング32、42は、金属製、例えばステンレス製筐体であり、外部から真空ポンプ(図示しない)等によって真空吸引されて内部が減圧され、内部に設けられた減圧脱泡槽33、43内を所定の圧力、例えば1/20〜1/3気圧に減圧して維持する。

0011

また、これらの減圧脱泡装置30、40においては、高温、例えばソーダライムシリカガラスの場合、1200℃〜1400℃の温度の溶融ガラスGを減圧脱泡するように構成されているので、本出願人の出願に係る特開平2−221129号公報に開示されているように、減圧脱泡槽33、43、上昇管34や導入管44および下降管35や排出管45などのように溶融ガラスGと直接接触する溶融ガラスの流路は、通常、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属製円管で構成されている。

発明が解決しようとする課題

0012

ところで、溶融ガラスの減圧脱泡を行なう際、減圧脱泡装置30は、減圧脱泡槽33内の圧力に応じて、断熱材37、減圧脱泡槽33、上昇管34、下降管35を一体として上下して調整しなければならず、例えば圧力が1/20気圧の場合、約4.5mも吊り上げなければならない。そのため、断熱材37、減圧脱泡槽33、上昇管34、下降管35といった重量構造物を高さ方向に自由に調節可能とする特別の吊り上げ設備を備える必要がある。特に、溶融ガラスGの大流量化に伴い、減圧脱泡装置30を大型化する場合、減圧脱泡装置30の大型化に応じて、吊り上げ設備も更に大型化しなければならず、実用上設備コストの面から困難であった。たとえこのような設備を設けても、高温になった大流量の溶融ガラスGを高く吊り上げた減圧脱泡槽33内を通過させることは安全の点からも好ましくなく、実用上困難であった。

0013

このような吊り上げ設備の問題から、減圧脱泡槽33を高く吊り上げることはできず、減圧脱泡槽33を上下して調整できる調整可能な範囲が制限され、すなわち減圧脱泡槽33内の圧力が制限された。その結果、溶融ガラスG内に含まれる気泡を減圧脱泡する減圧脱泡効果においても制限を受けた。そのため、減圧可能な範囲内で減圧脱泡槽33内の圧力を低下させても、溶融ガラスG内の気泡を十分に減圧脱泡させることができず、気泡の混入したまま溶融ガラスGが下降管35より排出され、最終的な製品になった際に気泡として残る原因となり、気泡の混入に関して一層厳しくなった今日のガラス製品の品質要求に対し、十分に対応できないおそれがあった。

0014

一方、減圧脱泡装置40は、特開平5−262530号公報で提案された装置であり、減圧脱泡装置30の吊り上げ設備を不要とし、一体化して構成された導入管44、減圧脱泡槽43および排出管45を、溶解槽43や下流側ピット46に固定して接続し、導入管44および排出管45に溶融ガラスGの流量を減圧脱泡槽43の圧力に応じて制御するスクリューポンプ48、49を設け、溶融ガラスGの減圧脱泡を可能とした。

0015

しかし、減圧脱泡槽43内の圧力の設定範囲はスクリューポンプ48や49の制御能力によって制限を受け、例えば溶融ガラスGの流量が400トン/日の大容量の溶融ガラスGの減圧脱泡を行なう場合、スクリューポンプ48や49を大型化しなければならず、その重量は約5.5トンの高重量物になる。このようなスクリューポンプ48や49では、導入管44や排出管45で支持することさえ困難になる。そのため、スクリューポンプ48や49を大型化することも限界が有り、スクリューポンプ48や49の制御能力も制限される。その結果、溶融ガラスG内の気泡をより多数除去するために、スクリューポンプ48や49の制御能力を超えて、減圧脱泡槽43内の圧力を低くすることはできない。たとえスクリューポンプ48や49の制御可能な限界ぎりぎりの範囲で減圧脱泡槽43内の圧力を低下させても、溶融ガラスG内の気泡を十分に減圧脱泡することができず、最終的な製品になった際に気泡として残る原因となり、気泡の混入に関して一層厳しくなった今日のガラス製品の品質要求に対し、十分に対応できないおそれがあった。

0016

また、減圧脱泡装置30や減圧脱泡装置40の減圧脱泡槽33や減圧減圧脱泡槽43の終端部の近くで溶融ガラスGから発生した気泡は、溶融ガラスGの液面に浮上、破泡して除去されることなく、溶融ガラスGに残留し、固化して最終的な製品になった際に気泡として残る原因となる。

0017

一般に、低い圧力の雰囲気から圧力が高くなるにしたがって、溶融ガラスG内に混入する気泡の減少速度が促進されるといった事実(第38回ガラスおよびフォトニクス材料討論会講演要旨集に記載の公知文献記載事項)が公知となっており、減圧脱泡装置30や40においても、減圧脱泡槽33や減圧脱泡槽43の終端部の近くで発生した大部分の微細な気泡は、減圧脱泡槽33や減圧脱泡槽43内を溶融ガラスGが下降管35や排出管45を下降していくに従って、溶融ガラスGの自重によって大気圧まで次第に加圧されるので、溶融ガラスGに混入する気泡は溶融ガラスGに吸収されて消滅するものの、大きく成長した気泡は、大気圧程度の圧力では溶融ガラスGに完全に吸収しきれず、気泡として残存し、最終ガラス製品の品質の低下につながるといった問題があった。

0018

そこで、本発明は、これらの従来技術の問題点を解消しようとするものであって、減圧脱泡槽の吊り上げ設備を不要とし、従来減圧脱泡槽で十分に脱泡除去できない気泡や、減圧脱泡槽の終端部の近くで溶融ガラスGから発生した気泡も除去可能にし、成形して固化された最終ガラス製品内に気泡が混入することのない減圧脱泡方法および実用的な減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0019

つまり、本発明は、原料を溶解して得られた溶融ガラスを溶解槽に貯留し、この溶解槽に貯留する溶融ガラスを導入管を通じて吸引上昇させて内部が減圧された減圧脱泡槽内に流入させ、この減圧脱泡槽内で溶融ガラスの減圧脱泡を行ない、前記減圧脱泡槽より減圧脱泡後の溶融ガラスを排出管を通じて下降させて排出する溶融ガラスの減圧脱泡方法であって、前記減圧脱泡後の溶融ガラスを前記排出管を通じて下降させて排出する際に、前記溶融ガラスを前記溶解槽の底部の高さ方向のレベルより下方まで下降させることを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡方法を提供するものである。その際、前記減圧脱泡後の溶融ガラスを前記排出管を通じて下降させて排出する際、溶融ガラスの粘度は、102.5ポアズ以上103.0 ポアズ以下であることが好ましい。

0020

また、本発明は、原料を溶解して得られた溶融ガラスを貯留する溶解槽と、内部が減圧され溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、前記溶解槽から溶融ガラスを吸引して上昇させ、前記減圧脱泡槽に流入させる導入管と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、前記減圧脱泡槽で脱泡した溶融ガラスを下降させて排出する排出管であって、溶融ガラスを下降させて排出する際に溶融ガラスの通過する高さ方向の最低レベルが前記溶解槽の底部より低くなるように、下降長さが前記導入管の上昇長さに比べて長く構成された排出管とを有し、前記溶解槽、前記導入管、前記減圧脱泡槽および前記排出管を一体化した減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供するものである。その際、前記導入管あるいは前記排出管は、前記減圧脱泡槽の圧力に応じて溶融ガラスの流量を制御する流量制御装置が設けられることが好ましい。また、前記流量制御手段は、回転自在なスクリューポンプであることが好ましく、また、前記導入管に設けられる前記流量制御装置は、前記導入管の一部の流路断面積を狭くした絞り部と、この絞り部の上方に設置され、上方に向かって径の拡がる円錐台形状の先端部を有し、この先端部を前記絞り部に挿入して流路断面積を調整するロッドとを有する流量制御装置であってもよい。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置について、添付の図面に示される好適実施例をもとに詳細に説明する。図1は、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の一実施例を示す概略断面図であり、図2は、図1に示す実施例において、上流側の流量制御装置を変更した第2の実施例である。

0022

図1に示すように、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置は、大気圧下、原料を溶解して得られた溶融ガラスGを貯留する溶解槽11と、溶解槽11と接続する減圧脱泡装置10とから構成される。溶解槽11は、大気圧下、公知の溶解方法でガラス原料を溶解した1400℃以上の高温の溶融ガラスGを貯留する貯留槽で、電鋳耐火物等によって形成され、減圧脱泡装置10の導入管14と接続されている。減圧脱泡装置10は、図3に示す減圧脱泡装置30と同様に、溶解槽11内から溶融ガラスGを減圧ハウジング12内に設けられた減圧脱泡槽13に吸引上昇させて、減圧された減圧脱泡槽13において減圧脱泡を行い、図示しない次の処理槽、例えばフロートバスなどの板状の成形処理槽や瓶などの成形作業槽などに連通する下流側ピット16に連続的に供給するプロセスに用いられるもので、基本的な構成としては、減圧ハウジング12、減圧脱泡槽13、導入管14および排出管15からなっており、導入管14および排出管15には、回転自在なシャフトおよびこのシャフトにらせん状に巻き付けられた羽根を備え、溶融ガラスGの高温に耐えることのできる金属、例えば白金合金やモリブデン等の金属で形成される、流量制御装置であるスクリューポンプ18、19が設けられている。そして、これらの減圧ハウジング12、減圧脱泡槽13、導入管14および排出管15は、一体となって溶解槽11に接続されて所定の位置に固定されている。

0023

減圧ハウジング12は、減圧脱泡槽13を減圧する際の気密性を確保するための圧力容器として機能するものであり、本実施例では、ほぼ門型に形成され、減圧脱泡槽13および導入管14の上昇部分および排出管15の下降部分を覆っている。この減圧ハウジング12は、減圧脱泡槽13に必要とされる気密性および強度を有するものであれば、その材質、構造は特に限定されるものではないが、前述したように、金属製、特にステンレス製とすることが好ましい。この減圧ハウジング12には、右上部に真空吸引して内部を減圧する吸引口20が設けられており、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて減圧ハウジング12の内部が減圧され、そのほぼ中央部に配置された減圧脱泡槽13内を所定の圧力、例えば、1/20〜1/3気圧に減圧して維持するように構成されている。

0024

減圧脱泡槽13内に吸引上昇された溶融ガラスGは、減圧脱泡槽13内が1/20〜1/3気圧に減圧されているので、溶融ガラスGに含まれた気泡が容易に液面に上昇して破泡する。減圧脱泡装置10は、このようにして、溶融ガラスGから含まれている気泡を除去するものである。

0025

減圧ハウジング12のほぼ中央部には、減圧脱泡槽13が水平に配置され、この減圧脱泡槽13の左端部には導入管14の上端部が、減圧脱泡槽13の右端部には排出管15の上端部がそれぞれ下方に向かって垂直に連通されている。そして、導入管14および排出管15の下端は門型に形成された減圧ハウジング12の脚部から、それぞれ溶解槽11および図示しない次の処理槽に連通する下流側ピット16に連通している。

0026

排出管15は、排出管15の下降長さが、導入管14の上昇長さに比べて十分に長く構成され、排出管15の下降部分が、図1から明らかなように、溶解槽11の底面11aより低くなるように下降している。これによって、溶融ガラスGが排出管15を通過する際、大気圧に溶融ガラスGの自重が加わるため、溶融ガラスG溶解槽11で受ける圧力より高い圧力を受けることになる。

0027

減圧脱泡槽13は、上述したように、減圧ハウジング12、導入管14および排出管15と一体となって溶解槽11に接続されて所定の位置に固定されるが、その高さ方向の設置位置は、溶解槽11の溶融ガラスGの自由表面レベルに対する減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面の基準位置Hが、大気圧P1 と減圧脱泡槽13内の圧力P2 との差圧によって溶融ガラスGが吸引上昇されて高くなる上昇レベルよりも低くなるように設定されている。本実施例では、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面の基準位置Hは、溶解槽11の溶融ガラスGの自由表面レベルより高くなっているが、必ずしもその必要はなく、図4に示す減圧脱泡装置40のように、溶解槽11の溶融ガラスGの自由表面レベルと同じレベルであってもよい。

0028

この溶融ガラスGの液面の基準位置Hを高い位置に設定すると、減圧脱泡装置10の総高さは高くなるが、流量制御装置(スクリューポンプ18、19)の容量を小さくすることができる。また、液面の基準位置を低い位置に設定すると、減圧脱泡装置10の総高さは低くなるが、流量制御装置の容量を大きくしなければならないことになる。そのため、減圧脱泡槽13は、減圧脱泡する溶融ガラスGの減圧脱泡処理条件から適切な基準位置Hを定める必要がある。

0029

減圧脱泡槽13の上部には、減圧ハウジング12を図示しない真空ポンプ等によって真空吸引し、減圧脱泡槽13内を所定の圧力(1/20〜1/3気圧)に減圧して維持するために、減圧ハウジング12と連通する複数の吸引孔21が設けられている。そして、減圧ハウジング12と、減圧脱泡槽13、導入管14および排出管15との間は、耐熱レンガなどの断熱材17で充填されて断熱被覆されているが、この断熱材17は、減圧脱泡槽13の真空吸引の支障とならないように、通気性を有する断熱材によって構成されている。なお、減圧脱泡槽13、導入管14および排出管15の溶融ガラスGと接触する流路は、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属を用いて構成してもよいし、高温耐蝕性の強い電鋳耐火物を用いて構成してもよい。

0030

このような減圧脱泡装置13で減圧脱泡を行なう場合、溶融ガラスGの粘度が低いほど溶融ガラスGに含まれている気泡が上昇して破泡することが容易になるが、必要以上に粘度を下げる、すなわち高温にすると、減圧脱泡槽13の強度の低下や溶融ガラスGと接触する流路の侵蝕による磨耗も激しくなって寿命が短くなる。このため、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの粘度は、102.1ポアズ〜103.0 ポアズ(ソーダライムシリカガラスの場合の温度は1200℃〜1400℃)とするのが好ましく、より効果的な減圧脱泡効果を得るためには、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの粘度は102.1 ポアズ〜102.5 ポアズ(ソーダライムシリカガラスの場合の温度は、1300℃〜1400℃)とするのが好ましい。

0031

次に、本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の定常運転時における作用を説明する。溶解槽11では、ガラス原料を公知の溶解方法、例えば大気圧下、燃料用油燃焼させ火炎を吹きつけて原料を溶解する方法を用いて、溶融ガラスGが得られ溶解槽11に貯留される。一方、減圧脱泡槽13では、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて、所定の圧力、例えば1/20〜1/3気圧に減圧して維持されているので、溶融ガラスGは、溶解槽11の液面の大気圧P1 と減圧脱泡槽13内の圧力P2 との差圧によって、溶解槽11から導入管14を通って減圧脱泡槽13に吸引上昇され、減圧脱泡槽13内に導入される。そして溶融ガラスGは、減圧脱泡槽13内を流れる間に、所定の減圧条件下で脱泡処理される。すなわち、大気圧P1 より低い圧力P2 の雰囲気下、減圧脱泡槽13内において、溶融ガラスG内に含まれていた気泡のみならず、溶融ガラスG内に溶存していたガス成分も気泡となり、これらの気泡は、溶融ガラスG中を浮上し液面まで浮上して、破泡し、溶融ガラスG中から気泡が除去される。その後、導入管14と排出管15における溶融ガラスGの圧力の差に従って下流側ピット16に流出する。

0032

このとき、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面は、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面の基準位置Hが、大気圧P1 と減圧脱泡槽13内の低い圧力P2 との差圧によって溶融ガラスGが吸引上昇される上昇レベルよりも低く設定されているので、導入管14側に溶融ガラスGの流量を制限する抵抗がなければ、この溶融ガラスGの液面の基準位置Hを越えることになる。このため、導入管14側に流量制御装置(スクリューポンプ18)を設けて、導入管14から流入する溶融ガラスGの量を制御し、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面の高さが基準位置Hになるようにその流量を調整する。排出管15側でも、同様にして排出管15から流出する溶融ガラスGの流量を制御し、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面の基準位置Hになり、導入管14側と排出管15側との間に適正な圧力差が生じるように、排出管15側の流量制御装置(スクリューポンプ19)を調整して、溶融ガラスGが減圧脱泡槽13の導入管14側から排出管15側に適正な速さで流れるように調整する。

0033

このときの導入管14側の流量制御装置(スクリューポンプ18)は溶融ガラスGの流量を制限するものであり、排出管15側の流量制御装置(スクリューポンプ19)は流量を増加させるものである。

0034

また、排出管15は、排出管15の下降長さが、導入管14の上昇長さに比べて十分に長く構成され、排出管15の下降部分が、溶解槽11の底面11aより低くなるように下降しているので、前述したように、溶解槽11で受ける圧力より高圧となっている。しかも、この部分の溶融ガラスGは、排出管15を下降する間に自然放冷されて、すなわち、より低温でかつ高圧となっているいるので、溶融ガラスG内に溶解可能なガスの溶存量が増加し、減圧脱泡槽13内で除去されなかった微細な気泡は、再度溶融ガラスG内に溶存して確実に消滅する。残存した気泡を溶融ガラスG内に効果的に溶存させるには、気泡を吸収するに十分な程度に粘度が低く、かつ溶解できるガスの溶存量が大きいことが必要であり、排出管15の下部における溶融ガラスGの粘度は102.5ポアズ〜103.0 ポアズ(ソーダライムシリカガラスの場合の温度は1200℃〜1300℃)とするのが好ましい。その際、必要に応じて排出管15を冷却してこの粘度に調整することが好ましい。

0035

また、減圧脱泡装置10では、大気圧に比べて低い減圧脱泡槽13内の圧力P2 の雰囲気下、溶融ガラスG内に溶存していたガス成分を気体にして気泡を発生させ、溶融ガラスG中のガス成分の溶存量を少なくする一方、この発生した気泡は、原料を溶解した際に既に溶融ガラスG内に存在した気泡とともに、減圧脱泡槽13内で減圧吸引され、その後、ガス成分の溶存量の少なくなった溶融ガラスGは、下降長さの長い排出管15より下降して、従来の減圧脱泡装置より大きく加圧されるため、減圧脱泡槽13内で減圧脱泡されなかった気泡を溶融ガラスG内に確実に溶存させることができる。

0036

また、前述したように、ガラスの種類、清澄剤の種類と量、溶解炉の運転条件等によって減圧脱泡する条件、特に圧力を調整することが望ましいので、減圧脱泡槽13内の圧力はしばしば調整する必要がある。この圧力の調整は、図示しない真空ポンプを調整することによって行なわれるが、減圧脱泡槽13内の圧力を調整することによって、減圧脱泡槽13内の溶融ガラスGの液面レベルも当然に変動する。すなわち、圧力を低くすると、溶融ガラスGの液面の高さは上昇するので、導入管14側のスクリューポンプ18による溶融ガラスGの流量をより少なく制限する。また、圧力を高くすると、溶融ガラスGの液面の高さは下降するので、導入管14側のスクリューポンプ18による溶融ガラスGの流量を増加させることによって調整する。ここで、排出管15側のスクリューポンプ19は、常に排出管15から溶融ガラスGを排出するように動作するものであって、圧力を低くすると排出管15から流出する溶融ガラスGの流量を増加させ、圧力を高くすると排出管15から流出する溶融ガラスGの流量を減少させなければならない。

0037

また、減圧脱泡槽13の溶融ガラスGの液面の基準位置Hは、大気圧P1 と減圧脱泡槽13内で通常使用される圧力との差圧によって上昇する溶融ガラスGの液面レベルの高さより、スクリューポンプ18、19の制御能力に応じて、低く設定されるので、スクリューポンプ18、19の制御能力を超えて減圧脱泡を行なうことはない。またスクリューポンプ18、19の制御能力に応じて、溶融ガラスGの液面の基準位置Hは低く設定されるので、従来安全の点から好ましくないといった問題が解消される。また、スクリューポンプ18、19の制御能力によっては、減圧脱泡槽13の溶融ガラスGの液面の基準位置Hを溶解槽11の溶融ガラスGの自由表面と同じレベルとしてもよい。

0038

また、図1に示す実施例では、減圧脱泡装置10の運転開始時に、溶解槽11から流入してきた溶融ガラスGを減圧脱泡槽13に送り込むためにスクリューポンプ18を使用することもできる。この場合には、運転開始時に溶融ガラスGを減圧脱泡槽13に送り込むための他の補助的な手段を用いることなく、溶融ガラスGを減圧脱泡槽13に送り込んで、減圧脱泡装置10を運転することができる。

0039

一方、スクリューポンプ18は、定常運転時には溶融ガラスGの流量を制限するために使用される。したがって、上流側の流量制御装置は、スクリューポンプ18の替わりに、図2に示すように、上方に向かって径が拡大する円錐台形状の先端部を有するロッド22と、このロッド22の先端部が上方より挿入される流路の断面積の狭くなった絞り部22とを導入管14に設け、ロッド22を上下移動させることで、溶融ガラスGが絞り部24を通過する流路断面積を制御し、溶融ガラスGの流量を制限することができる。これによって、大型で高価となるスクリューポンプを使用しないように構成することができる。

0040

なお、上記実施例の減圧脱泡装置10は、導入管14および排出管15に流量制御装置であるスクリューポンプ18および19を備えるが、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置において、必ずしも流量制御装置は必要でなく、導入管あるいは排出管の一方に備えてもよく、また導入管および排出管の双方に備えることなく溶融ガラスの減圧脱泡処理を行なってもよい。例えば、大気圧と減圧脱泡槽内の圧力との差圧によって上昇する溶融ガラスの液面レベルの位置に、減圧脱泡槽内の溶融ガラスの液面の基準位置が設けられた減圧脱泡装置を用いる場合、流量制御装置は全く不要である。

0041

以上、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

発明の効果

0042

以上に詳細に説明したように、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置では、減圧脱泡後の溶融ガラスが溶解槽で受けた圧力より高い圧力を受けるので、従来減圧脱泡槽で十分に減圧脱泡除去できない気泡や、減圧脱泡槽の終端部の近くで溶融ガラスGから発生した気泡も溶融ガラス内に溶存させて除去可能にし、成形して固化された最終ガラス製品内に気泡が混入することのない減圧脱泡方法および減圧脱泡によるガラスの製造装置を提供することができる。さらに、減圧脱泡槽の圧力に応じて溶融ガラスの流量を制御する流量制御装置を設けることによって、高温の溶融ガラスが流れる減圧脱泡槽を高い位置まで持ち上げることなく、しかも減圧脱泡槽の圧力に応じて吊り上げ高さを調整する必要がないため、気泡の混入しない溶融ガラスを実用的にかつ確実に提供することができる。

図面の簡単な説明

0043

図1本発明の減圧脱泡によるガラスの製造装置の一実施例を示す概略断面図である。
図2図1の実施例における上流側の流量制御装置の他の実施例を示す概略断面図である。
図3従来技術の減圧脱泡装置の一例を示す概略断面図である。
図4従来技術の減圧脱泡装置の他の例を示す概略断面図である。

--

0044

10、30、40減圧脱泡装置
11、38、41溶解槽
12、32、42減圧ハウジング
13、33、43減圧脱泡槽
14、44導入管
15、45排出管
16、36、46 下流側ピット
17、37、47断熱材
18,19、48、49スクリューポンプ
20,21吸引孔
22ロッド
24絞り部
31上流側ピット
34上昇管
35下降管
G溶融ガラス
H基準位置
P1 大気圧

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