(57)【要約】  本発明は、第一の清澄槽と第二の清澄槽と冷却槽を備えた清澄槽の提供を目的とする。  本発明は、第一の底壁部およびその両側の第一の側壁部により区画される第一の溶融ガラスの流路と、該第一の溶融ガラスの流路の下流側の底壁部に設けられたドレインアウト部と、溶融ガラスの加熱手段を備え、該第一の溶融ガラスの流路の長さが該第一の側壁部の高さよりも大きい第一の清澄槽と、前記第一の清澄槽に続き設けられ、第二の底壁部およびその両側の第二の側壁部により区画される第二の溶融ガラスの流路を備え、溶融ガラスがユニフロー状態となる流路形状を有する第二の清澄槽と、前記第二の清澄槽に続き設けられ、第三の底壁部およびその両側の第三の側壁部により区画される第三の溶融ガラスの流路を備えた冷却槽と、を備えた清澄槽に関する。
2012091133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の底壁部およびその両側の第一の側壁部により区画される第一の溶融ガラスの流路と、該第一の溶融ガラスの流路の下流側の底壁部に設けられたドレインアウト部と、溶融ガラスの加熱手段を備え、該第一の溶融ガラスの流路の長さが該第一の側壁部の高さよりも大きい第一の清澄槽と、
前記第一の清澄槽に続き設けられ、第二の底壁部およびその両側の第二の側壁部により区画される第二の溶融ガラスの流路を備え、溶融ガラスがユニフロー状態となる流路形状を有する第二の清澄槽と、
前記第二の清澄槽に続き設けられ、第三の底壁部およびその両側の第三の側壁部により区画される第三の溶融ガラスの流路を備えた冷却槽と、
を備えた清澄槽。
【請求項２】
前記第二の溶融ガラスの流路において、第二の底壁部の流路方向に直交する幅が第二の側壁部の高さよりも大きい請求項１に記載の清澄槽。
【請求項３】
前記第二の溶融ガラスの流路形状が、該流路を流れる溶融ガラスのグラフホフ数をＧｒ、レイノルズ数をＲｅとすると、Ｇｒ／Ｒｅ２＜１１４２０を満足するように設定された請求項１または２に記載の清澄槽。
【請求項４】
前記第一の清澄槽の加熱手段が複数の電極であり、前記第二の清澄槽において、前記第二の底壁部および第二の両側壁部における第二の溶融ガラス流路が耐火レンガ製であり、該流路側の耐火レンガを覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項５】
前記第一の清澄槽の加熱手段がバーナーであり、前記第一および第二の清澄槽において、前記底壁部および両側壁部における溶融ガラス流路が耐火レンガ製であり、該流路側の耐火レンガを覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項６】
前記第一の溶融ガラスの流路の長さが１０〜１５ｍ、前記第二の溶融ガラスの流路の長さが４〜１４ｍ、溶融ガラスの流路を流れる流量が１００〜１０００トン／日である請求項１〜５のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項７】
前記第一の溶融ガラスの流路の最上流端に、該第一の底壁部よりも高い第一の段部が形成された請求項１〜６のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項８】
前記第二の溶融ガラスの流路の最上流端に、該第二の底壁部よりも高い第二の段部が形成された請求項１〜７のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項９】
前記第二の溶融ガラスの流路の下流側に、第二の側壁部と第二の底壁部との隅部から第一の凸部が形成された請求項１〜８のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項１０】
前記第二の溶融ガラスの流路に、前記第一の凸部の形成位置よりも上流側に、さらに第二の凸部が第二の側壁部と第二の底壁部との隅部から形成された請求項９に記載の清澄槽。
【請求項１１】
前記内面カバーが、前記底壁部と側壁部の溶融ガラス流路側を覆って前記溶融ガラスの流路方向に沿って配置される複数のカバー組立体からなり、前記カバー組立体が、前記底壁部を覆う底壁プレートと、前記側壁部を覆う側壁プレートと、前記流路に沿って配置されたカバー組立体どうしの突き合わせ領域を覆う第一のカバープレートを備えた請求項４または５に記載の清澄槽。
【請求項１２】
前記冷却槽に前記第三の底壁部および両第三の側壁部における溶融ガラス流路側を覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられた請求項１〜１１のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項１３】
前記第一の清澄槽に設けられた加熱手段が前記第一の清澄槽に立設された複数本の電極からなり、これらの電極が溶融ガラスの流路方向に沿って行列をなすように所定の間隔をあけて縦横に配列され、前記溶融ガラスの流路方向に沿って一列に並ぶ複数の電極が多相交流電極とされた請求項１〜１２のいずれか一項に記載の清澄槽。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の清澄槽を有し、当該清澄槽の熔融ガラスの流れ方向の上流側に溶融槽を備えたガラス溶融炉。
【請求項１５】
請求項１４に記載のガラス溶融炉を用いて、溶融槽によりガラス原料を溶融する工程と、
前記溶融槽から出た溶融ガラスを第一の清澄槽で加熱して清澄するとともに該第一の清澄槽の下流側の底部から第一の清澄槽で発生した異質素地を排出する工程と、
第二の清澄槽の溶融ガラスの流れをユニフロー状態として清澄する工程と、
冷却槽により第二の清澄槽から導出された溶融ガラスを冷却する工程と、
を含む溶融ガラスの製造方法。
【請求項１６】
前記ユニフロー状態が、溶融ガラスのグラフホフ数をＧｒ、レイノルズ数をＲｅとすると、Ｇｒ／Ｒｅ２＜１１４２０を満足するように溶融ガラスの流速、溶融ガラスの流路の入り口と出口での溶融ガラスの温度変化、溶融ガラスの深さを設定して得られる請求項１５に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１７】
前記第二の清澄槽の溶融ガラスを加熱しない請求項１５または１６に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１８】
前記第一の清澄槽での加熱が、前記第一の清澄槽を流れる溶融ガラスの温度について前記第一の清澄槽の下流端側の温度を該第一の清澄槽の上流端側の温度よりも高くなるように行われる請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の溶融ガラスを製造する工程と、溶融ガラスをそのガラス成形温度域まで冷却した後、溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程と、を含むガラス製品の製造方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉により製造された溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたガラス製品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスを製造するための第一の清澄槽と第二の清澄槽と冷却槽とを備えた清澄槽、それを備えたガラス溶融炉、ガラス製品の製造装置、その清澄槽を利用した溶融ガラスの製造方法及びガラス製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板を製造する方法の一例として、溶融槽と清澄槽と成形装置を備えたガラス製造装置を用い、ガラス原料を溶融槽において溶融し、得られた溶融ガラスを清澄槽において泡抜きし、泡の少ない均一化した溶融ガラスを、フロートバスを備えた成形装置に送ってガラス板とするフロート法が知られている。
このフロート法に使用される清澄槽には溶融ガラスの流路が形成され、この流路は一般に耐火レンガなどの耐火物を複数組み付けて構成されている。
また、溶融槽でガラス原料の溶融を行うと原料成分の反応時に必然的に溶融ガラス内に気泡を形成するガスが生じるので、清澄槽において溶融ガラスの脱泡を行い、泡の少ない高品質の溶融ガラスを得て、この溶融ガラスを次工程の成形装置に送る必要がある。
溶融ガラスの一般的な清澄は化学的清澄によるものであり、このための清澄剤はガラス原料の中に予め添加されて溶融ガラス内に導入される。この清澄剤は、高温で還元される（即ち、清澄剤が酸素を失う）多価酸化物などであり、低温では酸化（酸素と結合）される。清澄剤によって放出された酸素は、溶融ガラス内において気泡を増大させ、成長した気泡は溶融ガラス液面に浮上すると、破泡し脱泡される。【０００３】
このような背景において、ガラス溶融設備として、バッチ原料を溶融して溶融ガラスを形成する溶融槽と、この溶融槽に接続された浅い溶融ガラス流路を備えた構造の清澄槽と、この清澄槽に接続された均質化槽を備えた構造のガラス溶融装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開昭６１−１３２５６５号公報
【特許文献２】米国特許公報６０８５５５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の溶融槽と清澄槽とを備えたガラス溶融炉では、溶融槽で溶融されたガラスが清澄槽に入っていき、その一部は対流によって溶融槽に戻る。この溶融槽と清澄槽の循環をしている間にガラスの清澄が進行し、溶融ガラスは清澄される。ここで清澄されたガラスが下流の成形工程に流れていく。【０００６】
この種の清澄槽において高温清澄タイプと称される清澄槽が知られている。この高温清澄タイプの清澄槽では、泡抜きを効率良く行うために、清澄槽を流れる溶融ガラスの温度を再発泡しない条件においてできるだけ高く設定して溶融ガラスの粘性を下げ、泡の成長速度を大きくし泡径の増大させることで、泡の浮上速度を上げ、泡抜きができるように運転している。
しかし、近年要望されるガラスにおいては、より高品質のガラスが要求され、溶融槽と清澄槽を備えたガラス溶融炉において溶融ガラスの泡抜きを、より効果的に行うことができる清澄槽の構造が望まれている。
また、高温清澄タイプの清澄槽を用いて溶融ガラスの生産を行う場合、清澄槽を流れる溶融ガラスの温度をできるだけ高温に設定するので、当然の如くエネルギーを多く消費する。昨今の省エネルギー性の要求からは、泡抜き性能を満足した上に、省エネルギー操業が可能な清澄槽が望まれている。
さらに、高温清澄を行うためには、通常、ガラス流路の大部分を白金または白金合金などの耐火性を有する希少金属からなる耐火性金属で構成することになる。このため、高温清澄を行う清澄槽は、大きくても日産２０〜５０トン程度であると考えられる。少なくとも、日産１００トンを超える高温清澄のための単独の清澄槽は、本発明者らの知る限りでは存在しない。よって、高温清澄のメリットを生かし、低コストまたは大規模のガラス溶融炉の実現が可能な技術が望まれる。
特許文献２の高い融点の溶融ガラスを製造する装置においては、ガラス原料を溶融後の清澄をする領域において、「refining bank」と呼ばれるものを形成している。さらに、その「refining bank」において、溶融ガラスを上部にあるバーナーで加熱している。このため、大容量の溶融ガラスを製造することが難しく、また省エネルギー性が高くないと考えられる。【０００７】
本発明は、上記ニーズを実現するために効率良く泡抜きができ、省エネルギー性を高めた、低コストまたは大規模で建設可能な清澄槽の提供を目的とする。
また、本発明は前記清澄槽を備えて高品質の溶融ガラスとガラス製品を提供できる溶融ガラスの製造方法と製造装置、およびガラス製品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究した結果、上記目的を達成すべく、耐火レンガを主として利用しても、以下のような、溶融ガラスの品質を維持して生産が可能な高温清澄を特徴とする清澄槽の構造を想到した。これにより、低コストまたは大規模な清澄槽が実現できる。
本発明は、第一の底壁部およびその両側の第一の側壁部により区画される第一の溶融ガラスの流路と、該第一の溶融ガラスの流路の下流側の底壁部に設けられたドレインアウト部と、溶融ガラスの加熱手段を備え、該第一の溶融ガラスの流路の長さが該第一の側壁部の高さよりも大きい第一の清澄槽と、前記第一の清澄槽に続き設けられ、第二の底壁部およびその両側の第二の側壁部により区画される第二の溶融ガラスの流路を備え、溶融ガラスがユニフロー状態となる流路形状を有する第二の清澄槽と、前記第二の清澄槽に続き設けられ、第三の底壁部およびその両側の第三の側壁部により区画される第三の溶融ガラスの流路を備えた冷却槽と、を備えた清澄槽を提供する。
本発明の清澄槽では、前記第二の溶融ガラスの流路において、第二の底壁部の流路方向に直交する幅が第二の側壁部の高さよりも大きくされてもよい。
本発明に係る清澄槽において、前記第二の溶融ガラスの流路形状が、該流路を流れる溶融ガラスのグラフホフ数（Glashof number）をＧｒ、レイノルズ数（Reynolds number）をＲｅとすると、Ｇｒ／Ｒｅ２＜１１４２０を満足するように設定されることが好ましい。
本発明に係る清澄槽では、前記第一の清澄槽の加熱手段が複数の電極であり、前記第二の清澄槽において、前記第二の底壁部および第二の両側壁部における第二の溶融ガラス流路が耐火レンガ製であり、該流路側の耐火レンガを覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられることが好ましい。【０００９】
本発明に係る清澄槽では、前記第一の清澄槽の加熱手段がバーナーであり、前記第一および第二の清澄槽において、前記底壁部および両側壁部における溶融ガラス流路が耐火レンガ製であり、該流路側の耐火レンガを覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられることが好ましい。
本発明に係る清澄槽において、前記第一の溶融ガラスの流路の長さが１０〜１５ｍ、前記第二の溶融ガラスの流路の長さが４〜１４ｍ、溶融ガラスの流路を流れる流量が１００〜１０００トン／日にできる。
本発明の清澄槽において、前記第一の溶融ガラスの流路の最上流端に、該第一の底壁部よりも高い第一の段部が形成されてもよい。
本発明の清澄槽において、前記第二の溶融ガラスの流路の最上流端に、該第二の底壁部よりも高い第二の段部が形成されてもよい。
本発明の清澄槽において、前記第二の溶融ガラスの流路の下流側に、第二の側壁部と第二の底壁部との隅部から第一の凸部が形成されてもよい。
本発明の清澄槽において、前記第二の溶融ガラスの流路に、前記第一の凸部の形成位置よりも上流側に、さらに第二の凸部が第二の側壁部と第二の底壁部との隅部から形成されてもよい。
本発明の清澄槽において、前記内面カバーが、前記底壁部と側壁部の溶融ガラス流路側を覆って前記溶融ガラスの流路方向に沿って配置される複数のカバー組立体からなり、前記カバー組立体が、前記底壁部を覆う底壁プレートと、前記側壁部を覆う側壁プレートと、前記流路に沿って配置されたカバー組立体どうしの突き合わせ領域を覆う第一のカバープレートを備えてもよい。
本発明の清澄槽において、前記冷却槽に前記第三の底壁部および両第三の側壁部における溶融ガラス流路側を覆う耐熱金属製の内面カバーが設けられてもよい。
本発明の清澄槽において、前記第一の清澄槽に設けられた加熱手段が前記第一の清澄槽に立設された複数本の電極からなり、これらの電極が溶融ガラスの流路方向に沿って行列をなすように所定の間隔をあけて縦横に配列され、前記溶融ガラスの流路方向に沿って一列に並ぶ複数の電極が多相交流電極とされてもよい。【００１０】
本発明は、先のいずれかに記載の清澄槽を有し、当該清澄槽の熔融ガラスの流れ方向の上流側に溶融槽を備えたガラス溶融炉を提供する。
本発明は、先に記載のガラス溶融炉を用いて、溶融槽によりガラス原料を溶融する工程と、該溶融槽から出た溶融ガラスを第一の清澄槽で加熱して清澄するとともに該第一の清澄槽の下流側の底部から第一の清澄槽で発生した異質素地を排出する工程と、第二の清澄槽の溶融ガラスの流れをユニフロー状態として清澄する工程と、冷却槽により第二の清澄槽から導出された溶融ガラスを冷却する工程と、を含む溶融ガラスの製造方法を提供する。
本発明の溶融ガラスの製造方法は、前記ユニフロー状態が、溶融ガラスのグラフホフ数をＧｒ、レイノルズ数をＲｅとすると、Ｇｒ／Ｒｅ２＜１１４２０を満足するように溶融ガラスの流速、溶融ガラスの流路の入り口と出口での溶融ガラスの温度変化、溶融ガラスの深さを設定してもよい。
本発明の溶融ガラスの製造方法は、前記第二の清澄槽の溶融ガラスを加熱しなくてもよい。これは、本発明の第二の清澄槽の好適な範囲として、加熱手段を設けなくてもよいことを意味する。
本発明の溶融ガラスの製造方法は、前記第一の清澄槽での加熱が、前記第一の清澄槽を流れる溶融ガラスの温度について前記第一の清澄槽の下流端側の温度を最も高くなるように行われることが好ましい。【００１１】
本発明は、先に記載の溶融ガラスを製造する工程と、溶融ガラスをそのガラス成形温度域まで冷却した後、溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程と、を含むガラス製品の製造方法を提供する。
本発明は、先に記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉により製造された溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたガラス製品の製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、第一の底壁部およびその両側の第一の側壁部により区画される第一の溶融ガラスの流路と、該第一の溶融ガラスの流路の下流側の底壁部に設けられたドレインアウト部と、溶融ガラスの加熱手段を備え、該第一の溶融ガラスの流路の長さが該第一の側壁部の高さよりも大きい第一の清澄槽と、前記第一の清澄槽に続き設けられ、第二の底壁部およびその両側の第二の側壁部により区画される第二の溶融ガラスの流路を備え、溶融ガラスがユニフロー状態となる流路形状を有する第二の清澄槽と、前記第二の清澄槽に続き設けられ、第三の底壁部およびその両側の第三の側壁部により区画される第三の溶融ガラスの流路を備えた冷却槽と、を備えた清澄槽により、第一の清澄槽において残っている泡を第二の清澄槽で抜くことができ、第一の清澄槽で行う高温清澄で耐火レンガ製の流路を用いた場合に発生しやすい耐火レンガから溶出して溶融ガラス中に入る異質素地を第一の清澄槽の下流側の底部から効果的に排出し、よりいっそうの泡抜きと溶融ガラスの品質の維持ができる。また、本発明により、清澄槽を大規模にすることが可能となり、溶融ガラスからの持ち込み熱量を大きくできるので、第二の清澄槽に加熱手段を設けないこともできる。さらに、第二の清澄槽においては、加熱を行うことなく清澄処理ができるので、省エネルギー操業が可能であり、第二の清澄槽まで加熱手段を備えた構造よりも省エネルギー操業ができる。
第二の清澄槽において流路を流れる溶融ガラスを上流側から下流側に向かう一方向のユニフロー状態で流すことができるので、泡抜きに有利な条件でよりいっそう泡抜きができる。具体的には、ユニフロー状態で流すことができるため循環流がないことにより、温度の低い溶融ガラスが高温度の上流側に戻ることを防止し、第一の清澄槽を再加熱することによるヒートロスをなくすることができる。【００１３】
第一の清澄槽の加熱手段に応じて、第二の清澄槽の溶融ガラス流路のみか、第一と第二の清澄槽の溶融ガラス流路を耐火レンガ製として、その耐火レンガを耐熱性金属で覆うことにより、第一の清澄槽や第二の清澄槽の溶融ガラス流路の大部分を白金または白金合金を主として構成する必要がないので、低コストあるいは大規模なガラス溶融炉の実現が可能となる。
第二の清澄槽に耐熱金属製の内面カバーを設けた構成を採用した場合、第一の清澄槽において、できるだけ高温とした溶融ガラスを第二の清澄槽に導入して高い清澄効果を狙う場合であっても、第二の清澄槽を構成する炉材に与える影響を少なくし、第二の清澄槽において炉材の損傷や異質成分の溶出などの問題を回避できる。【００１４】
本発明に係る第一の清澄槽と第二の清澄槽を用い、第一の清澄槽において加熱手段によりできるだけ高温として対流加熱を行いつつ泡抜きと耐火レンガから漏れ出す異質素地の排出を行い、第二の清澄槽において一定方向の流れで清澄する２段階の処理で溶融ガラスの清澄を行うので、効率良い泡抜きを省エネルギー操業にて実現できる。このため、不純物の混入していない泡の少ない高品質の溶融ガラスおよびガラス製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の一例を示す構成図。
【図２】図２は同製造装置の要部を示す平面略図。
【図３】図３は図１に示す第二の清澄槽の断面構造を示すもので、図３（ａ）は横断面図、図３（ｂ）は同清澄槽の部分拡大断面図。
【図４】図４は同清澄槽の内部に配置されている内面カバーの一例を示す構成図。
【図５】図５は同清澄槽の内部に配置されている内面カバーの一例を示す平面図。
【図６】図６は同清澄槽の内部に配置されている内面カバーの一例を示す部分断面図。
【図７】図７は同清澄槽の内部に配置されている内面カバーの一例を示す分解斜視図。
【図８】図８は本発明に係るガラス製品の製造工程の一例を示すフロー図。
【図９】図９は本発明の第２実施形態に係る清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の一例を示す構成図。
【図１０】図１０は図９に示すガラス製品の製造装置の要部を示す平面略図。
【図１１】図１１は図９に示すガラス製品の製造装置において第二の清澄槽の底壁部に形成されている凸部の例を示すもので、図１１（Ａ）は第一の凸部の第一の例を示す斜視図、図１１（Ｂ）は第一の凸部の第二の例を示す斜視図、図１１（Ｃ）は第一の凸部の第三の例を示す斜視図、図１１（Ｄ）は第一の凸部の第四の例を示す斜視図、図１１（Ｅ）は第一の凸部の第五の例を示す斜視図、図１１（Ｆ）は第一の凸部と第二凸部の例を示す斜視図。
【図１２】図１２は清澄槽の内部に配置されている内面カバーの第二の例を示す部分断面図。
【図１３】図１３は清澄槽の内部に配置されている内面カバーの第三の例を示す正面図。
【図１４】図１４は清澄槽の内部に配置されている内面カバーの第四の例を示す斜視図。
【図１５】図１５は本発明の第３実施形態に係る清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る清澄槽、およびそれを備えたガラス溶融炉と溶融ガラスの製造方法、およびガラス製品の製造方法と製造装置の一実施形態について図面に基づき説明するが、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。また、以下に示す各図において各構成要素の縮尺については図示した場合に把握し易いように簡略化して示す。
図１は本発明に係る清澄槽を備えた溶融ガラスの製造装置の一実施形態を模式的に示す構成図、図２は同装置の要部平面図である。
本実施形態のガラス製品の製造装置１は、ガラス原料を溶融して溶融ガラスを生成するための溶融槽２と、この溶融槽２の下流側に順次設置された第一の清澄槽３と、第二の清澄槽４と、冷却槽５と、成形装置６とを備えている。本実施形態において、第一の清澄槽３と第二の清澄槽４と冷却槽５とから溶融ガラスの清澄槽７が構成されており、また、溶融槽２と清澄槽７とからガラス溶融炉１４が構成されている。
【００１７】
本実施形態の溶融槽２は、その一側にガラス原料の投入部（図示せず）が設けられ、その反対側に第一の清澄槽３への接続部が設けられており、投入部から投入されたガラス原料をバーナーなどの加熱装置を用いて溶融することにより溶融ガラスを作成するための槽として設けられている。なお、溶融槽２に設けられているバーナーは、溶融槽２の側壁に横向きに取り付けられて燃焼炎を吹き出す形式のバーナーであっても、溶融槽２の天井壁に下向きに取り付けられて燃焼炎を吹き出す形式のバーナーであっても良く、また、ガラス原料粉末を所定の割合で混合してなる混合粉末原料をバーナーから直接吹き出して高温の気相雰囲気中で溶融ガラスとする気中溶融法のための造粒体用のバーナーであってもよい。さらに、溶融槽２は、電極を用いて通電加熱する装置であってもよい。
【００１８】
本実施形態の溶融槽２が接続された第一の清澄槽３は、平面視で、細長く、幅がほぼ一定であって、図１、図２に示す如く第一の清澄槽３の流路方向の長さ、即ち、第一の溶融ガラスの流路の長さは、溶融槽の側壁部の高さよりも大きく構成され、第一の底壁部３ａとその両側の第一の側壁部３ｂと天井部３ｃとから構成されている。すなわち、本発明の第一の清澄槽は、清澄を底部のかなり深い槽構造である所謂ライジングタイプの清澄槽とは相違するものである。第一の清澄槽３の第一の底壁部３ａと両側の第一の側壁部３ｂとによって区画された領域が溶融ガラスの流路Ｒ１とされていて、図１の２点鎖線ＧＨが溶融ガラスの液面位置となるように、第一の清澄槽３に溶融ガラスが供給されるようになっている。第一の清澄槽３の第一の底壁部３ａには複数本の電極８が所定の間隔をあけて立設され、これらの電極８、８…に対する通電量を制御することで溶融ガラスを目的の温度に加熱することができる。
【００１９】
第一の清澄槽３において、耐火レンガ（耐火物）を複数、目地部を介し接合して底壁部３ａと側壁部３ｂと天井部３ｃが構成され、全体として図１、図２に示す形状の槽としての概形になるように構成されている。図１と図２においては第一の清澄槽３を構成する耐火レンガの肉厚は略して記載し、槽の輪郭のみ示している。このように溶融ガラス流路を主に耐火レンガ製とすることで、溶融ガラス流路の構成に係るコストが削減できる。
第一の清澄槽３において上流端側、即ち、溶融槽２側の部分に底壁部３ａから１段高められた入口側段部（即ち、第一の段部）３ｄが形成され、第一の清澄槽３において下流端側、即ち、第二の清澄槽４側には底壁部３ａから一段低めてドレン排出用のドレインアウト部３ｅが第一の清澄槽３の幅方向に複数形成されている。第一の清澄槽３は、高温となるため、耐火レンガ製とすると、耐火レンガの組成成分が溶融ガラスに溶出して溶融ガラスの異質素地となる場合があるが、このドレインアウト部３ｅを設けることで、このような異質素地を排出し、耐火レンガを用いることを可能にする。
第一の清澄槽３の導入口（即ち、入口部）３ｆは入口側段部３ｄが形成されている分だけ第一の清澄槽３の他の部分よりも浅く形成されている。また、第一の清澄槽３の下流端側は垂直に立ち上がる仕切壁３ｇにより区画され、この仕切壁３ｇの上端部側において溶融ガラスの流路Ｒの深さが浅くされた部分である導出口３ｈを介して第二の清澄槽４が接続されている。
【００２０】
前記第二の清澄槽４は、平面視で、細長く、幅がほぼ一定であって、図１、図２に示す如く横幅に比べて浅い槽として構成され、第二の底壁部４ａとその両側の第二の側壁部４ｂと天井部４ｃとから構成されている。第二の清澄槽４の第二の底壁部４ａと両側の第二の側壁部４ｂとによって区画された領域が溶融ガラスの流路Ｒ２とされ、図１の２点鎖線ＧＨが溶融ガラスの液面位置となるように第二の清澄槽４に溶融ガラスＧが供給されるようになっている。この第二の清澄槽３の流路、即ち第一の溶融ガラスの流路において、第二の底壁部の流路方向に直交する幅は、溶融槽の側壁部の高さよりも大きく構成されている。
なお、図２では、第二の清澄槽の幅を一定にしているが、第二の清澄槽の幅を第一の清澄槽の幅よりも広げ、さらに深さを浅くすることにより、清澄効果を上げることができる場合もある。
第二の清澄槽４において、耐火レンガを複数、目地部を介し接合して底壁部４ａと側壁部４ｂと天井部４ｃが構成され、全体として図１、図２、図３に示す如き槽としての概形になるように構成されている。図１と図２においては第二の清澄槽４を構成する耐火レンガ（耐火物）の肉厚は略して記載し、槽の輪郭のみを示し、図３に一例として底壁部４ａと側壁部４ｂとそれらを構成する耐火レンガの肉厚を描いている。
【００２１】
なお、底壁部４ａと側壁部４ｂを構成する耐火レンガの大きさは任意であり、底壁部４ａと側壁部４ｂの大きさに応じて適用する耐火レンガの個数や大きさは自由に選定することができる。例えば、図３（ａ）に示す底壁部４ａと側壁部４ｂを複数の耐火レンガで複層構造としてもよい。図３に示す構造では説明の簡略化のために底壁部４ａを構成する耐火レンガ４ｄを１つのみとして示し、側壁部４ｂを構成する耐火レンガを側壁部４ｂの高さ方向に２つ積層した例として示している。図３では例えば、側壁部４ｂの底部側に第一の耐火レンガ４ｅを配置し、その上に第二の耐火レンガ４ｆを重ねた構造として示している。なお、図３において側壁部４ｂの上端部を構成する耐火レンガ４ｆの外側（即ち、裏側）には水冷ジャケット５０が設けられている。水冷ジャケット５０の構造については公知の構成であるので、詳細な説明は略するとともに、図３においても詳細構造は略す。なお、水冷ジャケット５０は一例として、往管と戻管により循環流路を構成し、その循環路に冷却水を流して冷却する構造を採用できる。
第二の清澄槽４において上流端側、即ち、第一の清澄槽３側の部分に底壁部４ａから１段高められた入口側段部（即ち、第二の段部）４ｇが形成され、第二の清澄槽４の導入口（即ち、入口部）４ｈは第二の清澄槽４の他の部分よりも浅く形成され、第二の清澄槽４において下流端側の底壁部４ｂは一定の深さのまま導出口（即ち、出口部）４ｉを介し冷却槽５に接続されている。
【００２２】
冷却槽５は平面視で、細長く、幅がほぼ一定であって、図１に示す如く第二の清澄槽４よりも深い槽として構成され、第三の底壁部５ａとその両側の第三の側壁部５ｂと天井部５ｃとから構成されている。冷却槽５の第三の底壁部５ａと両側の第三の側壁部５ｂとに区画された領域が溶融ガラスの流路Ｒ３とされていて、図１の２点鎖線ＧＨが溶融ガラスの液面位置となるように冷却槽５に溶融ガラスＧが供給されるようになっている。
【００２３】
冷却槽５の上流端側は溶融ガラスの導入口（入口部）５ｅとされて前記第二の清澄槽４の導出口４ｉに接続され、冷却槽５の下流端側に排出側段部５ｄが形成され、その下流側に成形装置６が接続され、排出側段部５ｄにより浅く形成された流路Ｒ３の下流端部の導出口（出口部）５ｆから成形装置６に溶融ガラスＧが供給されるようになっている。なお、図１に示す符号９は冷却槽５の内部側に設けられた攪拌装置を示す。
冷却槽５において、耐火レンガ（耐火物）を複数、目地部を介し接合して底壁部５ａと側壁部５ｂと天井部５ｃが構成され、全体として図１、図２に示す如き槽としての概形になるように構成されている。図１と図２においては冷却槽５を構成する耐火レンガの肉厚は略して記載し、槽の輪郭のみを示している。
【００２４】
本実施形態の清澄槽７において第二の清澄槽４と冷却槽５に内面カバーが設けられている。第二の清澄槽４に設けられている内面カバー１５は、第二の清澄槽４の底壁部４ａと側壁部４ｂ、４ｂにより区画される流路Ｒ２をほぼ囲むことができるような高さと幅に形成され、第二の清澄槽４のほぼ全長に渡り設置されている。また、冷却槽５に設けられている内面カバー１５は、冷却槽５の底壁部５ａと側壁部５ｂ、５ｂにより区画される流路Ｒ３をほぼ囲むことができるような高さと幅に形成され、冷却槽５のほぼ全長に渡り設置されている。第二の清澄槽４と冷却槽５の溶融ガラス流路側の耐火レンガに、内面カバーを設けることにより、第一の清澄槽から移動した比較的温度の高い溶融ガラスによって、第二の清澄槽や冷却槽の耐火レンガから異質素地となる成分が流出することを防止できる。
【００２５】
本実施形態の内面カバー１５は、詳細には、図４以降に示す複数のカバー組立体１６を流路Ｒ２、Ｒ３の長さ方向に複数継ぎ足して構成され、第二の清澄槽４と冷却槽５に対し適用されている。なお、本実施形態において冷却槽５に適用される内面カバー１５は第二の清澄槽４に適用される内面カバー１５と同等構造であるので、後述する内面カバー１５の説明については第二の清澄槽４に対し設けた内面カバー１５について詳述し、冷却槽５に設けた内面カバー１５については説明を略する。
成形装置６は、フロートガラス板製造方法の場合、底壁６ａと周壁６ｂにより区画されたプール部に溶融錫のベッド層１０（すなわち、フロートガラス製造装置における溶融錫が収容されたフロート浴）が設けられており、このベッド層１０の上に溶融ガラスＧを流入させて拡げて、板状のガラスを成形できるようになっている。なお、成形装置としては、フロート法に限定されず、ロールアウト法、ダウンドロー法などによる板状のガラスの成形、その他の板状ガラスの成形方法、ガラス瓶などのブロー成形方法などであってもよい。
【００２６】
本実施形態の製造装置１において第二の清澄槽４に図３に示す如く底壁部４ａ、側壁部４ｂ、４ｃの内面を保護するための内面カバー１５が設けられている。この内面カバー１５は、詳細には図４〜図７に示す構成とされている。内面カバー１５は、以下のように熱上げ時の炉材との熱膨張差に対処するために、プレートを分割し、隙間を設けている。また、溶融ガラスが流れたときにこの隙間から炉材起因の異質な溶融ガラスが流れるのを防ぐため、以下のように隙間の部分をカバーする構造を設けている。
本実施形態の内面カバー１５は、第二の清澄槽４の底壁部４ａと側壁部４ｂ、４ｂにより区画される流路Ｒ２をほぼ囲むことができるような高さと幅に形成され、第二の清澄槽４のほぼ全長に渡り設置されている。
カバー組立体１６を複数継ぎ足して内面カバー１５を構成した状態を図４に示し、同状態の平面構造を図５に示し、同状態の正面構造を図６に示し、複数継ぎ足したカバー組立体１６を一部分解した状態を図７に示す。
【００２７】
本実施形態のカバー組立体１６は、第二の清澄槽４の幅方向（即ち、流路Ｒ２の流れ方向に直交する方向）に隣接して配置された第一のプレート組立体１７および第二のプレート組立体１８と、これらの周囲に配置される第一のカバープレート２２および第二のカバープレート２３を主体として構成されている。
第一のプレート組立体１７および第二のプレート組立体１８と、第一のカバープレート２２および第二のカバープレート２３は、いずれも全体がＭｏ（モリブデン）、Ｍｏ合金、Ｗ（タングステン）、Ｗ合金等、あるいはＰｔ、ＰｔＲｈ合金、その他Ｐｔ合金などの耐熱金属製の板材からなる。特に、耐熱金属としてＭｏ、Ｗ等の比較的安価なものを使用することにより、より低コストまたは大規模なガラス溶融炉を実現できる。本実施形態のガラス溶融炉は、ＰｔまたはＰｔ合金以外の安価な耐熱金属を利用することによって、従来にない日産５０トン以上、より好ましくは１００トン以上、さらに好ましくは５００トン以上のガラス溶融炉を実現できる。本発明では、少なくとも１０００トンまでのガラス溶融炉が実現できる。日産１００トン以上の場合には、溶融ガラスが持ち込む熱量が多いので、第二の清澄槽に加熱手段を用いなくてもよい。この日産量に対して、第一の溶融ガラスの流路の長さ（即ち、第一の清澄槽３の溶融ガラスの流路の長さ）は、４〜１５ｍが好ましく、１０〜１５ｍがより好ましい。また、第二の溶融ガラスの流路の長さ（即ち、第二の清澄槽４の溶融ガラスの流路の長さ）は、２〜１５ｍが好ましく、４〜１４ｍがより好ましい。さらに、冷却槽の長さは、４〜２０ｍが好ましく、１０〜２０ｍがより好ましい。
【００２８】
本発明の清澄槽では、第一の清澄槽で発生する異質素地の排出を行い、耐熱金属製の内面カバーを用いることによって、高価な耐熱金属を利用しなくてもよいので、上記のように従来の規模とは異なる大規模な高温清澄タイプの溶融ガラス炉が可能となる。
第一のプレート組立体１７は、第二の清澄槽４の底壁部４ａの幅半分程度（即ち、流路Ｒの流れ方向に直交する底壁部４ａの幅方向の半分程度）を覆うことができる幅を有して流路Ｒ２の流れ方向に細長い長方形状の第一の底壁プレート２０と、その幅方向一側の長辺に沿って立設された第一の側壁プレート２１を主体として構成されている。
第二のプレート組立体１８は、第二の清澄槽４の底壁部４ａの幅半分程度を覆うことができる幅を有して流路Ｒ２の流れ方向に細長い長方形状の第二の底壁プレート２５と、この底壁プレート２５の幅方向一側の長辺に沿って立設された第二の側壁プレート２６を主体として構成されている。なお、清澄槽の幅が広い場合には、追加の平板状の底壁プレートを用いてもよい。この場合にも、底壁プレート同士の隙間にはこの隙間をカバーするプレートを設ける。
【００２９】
また、流路Ｒ２に沿って配置されている第一のプレート組立体１７、１７の突き合わせ領域、および第二のプレート組立体１８、１８の突き合わせ領域を覆うように第一のカバープレート２２が設けられている。この第一のカバープレート２２は、第一の底壁プレート２０の端部および第一の側壁プレート２１の端部を覆うＬ型の第三のカバープレート２２Ａと、第二の底壁プレート２５の端部および第二の側壁プレート２６の端部を覆うＬ型の第三のカバープレート２２Ｂと、前記第三のカバープレート２２Ａの端部を覆う第四のカバープレート２４とから構成されている。
【００３０】
前記第一の底壁プレート２０の上面長辺側において第一の側壁プレート２１が立設された部分に、棒状の継手部材２８が添えられていて、底壁プレート２０と側壁プレート２１とをタップを開けた継手部分２８を介してネジで止めている。この継手部材２８とネジの材質はＭｏ製が例示できる。なお、継手部材２８は第一の底壁プレート２０の長辺側の全長より若干短く形成され、第一の底壁プレート２０において継手部材２８の両端外側には継手部材２８が延在されていないコーナー部２９が形成されている。継手部材２８は、プレート間の隙間をカバーできる構造になっていれば曲げ加工、あるいは切削加工によって段差をつけたものでもよい。
【００３１】
前記第一の側壁プレート２１と第二の側壁プレート２６はいずれも同じ高さに形成されている。これらの側壁プレート２１、２６はその上端が流路Ｒ２を流れる溶融ガラスの液面位置ＧＨよりも低い位置になるように形成されている。換言すると、流路Ｒ２に沿って溶融ガラスＧが流動する際、第一の側壁プレート２１と第二の側壁プレート２６はいずれもそれらの全体が溶融ガラスＧで覆われるような高さに形成されている。これは、これらのプレート２１、２６を例えばＭｏで形成した場合、Ｍｏが５００〜６００℃で空気に触れた状態であると燃焼する危険性があることに鑑み、これを防止するためである。
更に、前記流路Ｒ２に沿って下流側に位置する第一の側壁プレート２１の端部側と、前記流路Ｒ２に沿って下流側に位置する第二の側壁プレート２６の端部側に、それぞれ、流路Ｒ２の外側に向いて突出する耳部２１ａ、２６ａが各プレート２１、２６と直角に形成されている。
【００３２】
前記第三のカバープレート２２Ａは、１枚の板材を折り曲げ形成してなる底板２２ａと側板２２ｂからなり、Ｌ字状に形成されている。第三のカバープレート２２Ａは、前記継手部材２８の端部側に形成されているコーナー部２９に底板２２ａと側板２２ｂの境界部分を沿わせて第一の側壁プレート２１の端部沿ってリベット等の固定具３０により取り付けられている。なお、リベットの個数、サイズは、プレートの板厚などによって適宜決めることができる。
【００３３】
前記固定具３０は、プレート組立体１７、１８を構成する耐熱金属材料と同等材料からなる。固定具３０による取り付け位置は任意の位置で良く、図５においては側板２２ｂを第一の側壁プレート２１に対向させた位置に１箇所のみ取り付けられている。固定具３０の取り付け位置については、各プレート組立体１７、１８に必要な組立強度等に応じて底板２２ａと側板２２ｂの任意の位置に必要個数固定具３０を貫通させて取り付けることができる。
第三のカバープレート２２Ａは、底板２２ａと側板２２ｂの幅方向半分程度（即ち、流路Ｒ２の流れ方向に沿う各板の幅方向半分程度）を第一の底壁プレート２０の端縁部分と第一の側壁プレート２１の端縁部分に被せ、残りの半分程度の幅を第一の底壁プレート２０の端縁部分と第一の側壁プレート２１の端縁部分から突出させて第一の側壁プレート２１の端部側に取り付けられている。
第三のカバープレート２２Ａにおいて、流路Ｒ２の幅方向に沿う底板２２ａの長さは、同方向に沿う第一の底壁プレート２０の幅より若干長く形成され、流路Ｒの深さ方向に沿う側板２２ｂの高さは同深さ方向に沿う第一の側壁プレート２１の高さと同等にされている。
【００３４】
前記第三のカバープレート２２Ｂは、底板２２ｃと側板２２ｄとからなり、Ｌ字状に形成されている。第三のカバープレート２２Ｂは、第二の底壁プレート２５と第二の側壁プレート２６の突き合わせ部分に底板２２ｃと側板２２ｄの境界部分を沿わせて設置されている。
更に詳しく説明すると、第三のカバープレート２２Ｂは、その幅方向半分程度を第二の底壁プレート２５の端縁部分と第二の側壁プレート２６の端縁部分に被せ、残りの半分程度の幅を第二の底壁プレート２５の端縁部分と第二の側壁プレート２６の端縁部分から突出させて第二の側壁プレート２６にリベット等の固定具３０により取り付けられている。
流路Ｒ２の幅方向に沿う底板２２ｃの長さは、同方向に沿う第二の底壁プレート２５の幅より若干短く形成され、流路Ｒ２の深さ方向に沿う側板２２ｄの高さは、同深さ方向に沿う第二の側壁プレート２６の高さと同等にされている。
【００３５】
前記第二のカバープレート２３は、第三のカバープレート２２Ａ、２２Ｂと同等幅の細長い長方形状に形成され、その幅方向半分程度を第一の底壁プレート２０の長辺側に被せ、残り半分程度を第一の底壁プレート２０の長辺側から突出させて第一の底壁プレート２０にリベット等の固定具３１により取り付けられている。第二のカバープレート２３の長辺側の全長は第一の底壁プレート２０の長辺側の全長より若干短く形成され、第二のカバープレート２３の一方の端部２３ａ側を前記底板２２ａの側縁に沿わせた場合、他方の端部２３ａは第一の底壁プレート２０の端部よりも若干内側に配置される。従って、第二のカバープレート２３の端部２３ａの外側にこの第二のカバープレート２３で覆われていない第一の底壁プレート２０の端部２０ａが露出されている。
【００３６】
前記第四のカバープレート２４は、正方形板状の本体部２４ａとその隣り合う２辺に延出形成された突出部２４ｂ、２４ｃを備えた平面視で、Ｌ字型の板材からなる。第四のカバープレート２４は、前記カバープレート２２Ａ、２２Ｂ、２３と同等の耐熱金属材料からなる。第四のカバープレート２４は、長方形状の第一の底壁プレート２０のコーナー部分であって、第三のカバープレート２２Ａと第二のカバープレート２３との突き合わせ部分を覆うようにリベット等の固定具３２により取り付けられている。第四のカバープレート２４の取り付け方向は、突出部２４ｂを流路Ｒ２の幅方向に向けて第三のカバープレート２２Ａの端部から離れる向きに、突出部２４ｃを流路Ｒ２の流れ方向下流側に向けて第二のカバープレート２３から離れる向きに向けられている。
第四のカバープレート２４は、図５に示すように４つのプレート組立体１７、１７、１８、１８を突き合わせて配置した場合、底壁プレート２０、２０のコーナー部分と底壁プレート２５、２５のコーナー部分との突き合わせ領域をある程度の幅によって覆い隠すことができるように配置される。
【００３７】
以上説明の第一のプレート組立体１７と第一のプレート組立体１８は、流路Ｒ２の幅方向の左右に隣接するように配置されている。第一のプレート組立体１７と第一のプレート組立体１８は、図５に示す如く、第一の底壁プレート２０の長辺と第二の底壁プレート２５の長辺を隣接させ、それらの間に隙間Ｄ１をあけて流路Ｒ２の底壁部４ａ上に設置されている。
第一のプレート組立体１７と第一のプレート組立体１８の間の間隙Ｄ１の大部分が平面視で、第二のカバープレート２３により覆われている。更に、第一のプレート組立体１７に取り付けられている第四のカバープレート２４の突出部２４ｂをそれに隣接する第三のカバープレート２２Ｂの底板２２ｃの端部上に載せてこの底板２２ｂの端部が平面視で覆われている。
【００３８】
前記の隙間Ｄ１は、流路Ｒ２を流れる溶融ガラスＧの温度に応じ第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５が流路Ｒ２の幅方向に熱膨張した場合の膨張分吸収用として設けられている。
以上のように第一のプレート組立体１７と第二のプレート組立体１８を配置することによりカバー組立体１６を構成できるが、流路Ｒ２の下流側に位置するカバー組立体１６の端縁側全てを平面視で、隙間の無いように第一のカバープレート２２により、換言すると、第三のカバープレート２２Ａ、２２Ｂと第四のカバープレート２４により覆うことができる。
【００３９】
次に、流路Ｒ２の流れ方向に沿って図４または図５に示す如く複数のカバー組立体１６が同じ向きに配置されて接続され、内面カバー１５が構成されている。
より詳細には、流路Ｒ２に沿って任意の１つのカバー組立体１６の下流側の端縁部分に第三のカバープレート２２Ａ、２２Ｂと第四のカバープレート２４が配置されるが、このカバー組立体１６よりも下流側に設置するべき他のカバー組立体１６も同じ向きに配置し、下流側に配置するべきカバー組立体１６の上流側の端縁部を上流側に配置するべきカバー組立体１６の下流側の端縁部に嵌め込むように突き合わせることで流路Ｒ２の流れ方向に複数のカバー組立体１６が順次配置されている。
【００４０】
上流側のカバー組立体１６の下流側の端縁部には、第三のカバープレート２２Ａ、２２Ｂと第四のカバープレート２４が存在しているが、第三のカバープレート２２Ａまたは２２Ｂと流路Ｒ２の底壁部４ａとの間、および第四のカバープレート２４と側壁部４ｂとの間には、それぞれプレート１枚分に相当する隙間があくので、これらの隙間を利用して下流側のカバー組立体１６の上流側の端縁部を嵌め込み、両者を突き合わせて配置することができる。カバー組立体１６、１６の係合の際、上流側のカバー組立体１６と下流側のカバー組立体１６との間には図５に示す如く若干の隙間Ｄ２が形成される。即ち、上流側のカバー組立体１６の第一の底壁プレート２０と下流側のカバー組立体１６の第一の底壁プレート２０との間に隙間Ｄ２が形成され、上流側のカバー組立体１６の第二の底壁プレート２５と下流側のカバー組立体１６の第二の底壁プレート２５との間に隙間Ｄ２が形成される。
これらの隙間Ｄ２は、流路Ｒを流れる溶融ガラスＧによって第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５が熱膨張した場合の熱膨張分吸収用として設けられている。
【００４１】
次に、複数のカバー組立体１６を継ぎ合わせて内面カバー１５を構成した場合において、内面カバー１５と流路Ｒ２を構成する側壁部４ｂとの位置関係について説明する。
内面カバー１５を構成した場合、カバー組立体１６の底壁プレート２０、２５は流路Ｒ２の底壁部４ａを覆うように底壁部４ａの上に設置され、カバー組立体１６の側壁プレート２１、２６は流路Ｒ２の側壁部４ｂを覆うように側壁部４ｂに沿って設置される。カバー組立体１６の外側に突出されている耳部２１ａ、２６ａについては、流路Ｒ２を構成する耐火レンガ４ｅの接合境界である目地部４Ｂに挿入する。
【００４２】
この構造により第一の側壁プレート２１と第二の側壁プレート２６を側壁部４ｂによって安定支持できる。なお、耳部２１ａ、２６ａの挿入位置として耐火レンガ４ｅの目地部４Ｂではなく、耐火レンガ４ｅの流路Ｒ２側にスリット４ｓを設けてこのスリット４ｓに耳部２１ａ、２６ａを挿入して支持する構造を採用してもよい。
なお、カバー組立体１６の側壁プレート２１、２６を支持するために、例えば、図５に示す如く耐火レンガ４ｅを貫通するようにＭｏやＷなどの耐熱金属製のボルト状の固定具（支持具）３５を設置し、この固定具３５を側壁プレート２１、２６の必要部分に貫通させて固定することで、カバー組立体１６の側壁プレート２１、２６を別途支持する構造を採用してもよい。
本実施形態のガラス製造装置１を用いて製造するガラス製品は、フロート法、ロールアウト法、ダウンドロー法などにより製造されるガラス板、ブロー法などにより製造されるガラス瓶などの成型品などである限り、組成的には制限されない。したがって、ソーダライムガラス、混合アルカリ系ガラス、ホウケイ酸ガラス、あるいは、無アルカリガラスのいずれであってもよい。また、製造されるガラス製品の用途は、建築用や車両用に限定されず、フラットパネルディスプレイ用、その他の各種用途が挙げられる。
【００４３】
建築用または車両用のガラス板に使用されるソーダライムガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：６５〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：０〜３％、ＣａＯ：５〜１５％、ＭｇＯ：０〜１５％、Ｎａ２Ｏ：１０〜２０％、Ｋ２Ｏ：０〜３％、Ｌｉ２Ｏ：０〜５％、Ｆｅ２Ｏ３：０〜３％、ＴｉＯ２：０〜５％、ＣｅＯ２：０〜３％、ＢａＯ：０〜５％、ＳｒＯ：０〜５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５％、ＺｎＯ：０〜５％、ＺｒＯ２：０〜５％、ＳｎＯ２：０〜３％、ＳＯ３：０〜０．５％、という組成を有することが好ましい。
【００４４】
液晶ディスプレイ用または有機ＥＬディスプレイ用の基板に使用される無アルカリガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：３９〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜２７％、Ｂ２Ｏ３：０〜２０％、ＭｇＯ：０〜１３％、ＣａＯ：０〜１７％、ＳｒＯ：０〜２０％、ＢａＯ：０〜３０％、という組成を有することが好ましい。
【００４５】
プラズマディスプレイ用の基板に使用される混合アルカリ系ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３：０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ：６〜２４％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：６〜２４％、という組成を有することが好ましい。
【００４６】
その他の用途として、耐熱容器または理化学用器具等に使用されるホウケイ酸ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：６０〜８５％、Ａｌ２Ｏ３：０〜５％、Ｂ２Ｏ３：５〜２０％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：２〜１０％、という組成を有することが好ましい。
【００４７】
上述の構成の内面カバー１５を第二の清澄槽４の流路Ｒ２に設置するには、一例として、予め図７に示す如く第一の底壁プレート２０と第一の側壁プレート２１と第三のカバープレート２２Ａと第四のカバープレート２４をリベット止めして図７に示す状態に第一のプレート組立体１７として組み付けておく。また、第二の底壁プレート２５と第二の側壁プレート２６と第三のカバープレート２２Ｂをリベット止めして図７に示す状態の第二のプレート組立体１８として組み付けておく。
これら第一のプレート組立体１７と第二のプレート組立体１８を複数用意して図７に示す方向に揃え、これらを順次第二の清澄槽４の流路Ｒ２に図４と図５に示す如く敷き詰めて重ね合わせてゆくことにより、流路Ｒ２をカバー組立体１６で順次覆うことができる。
また、第二の清澄槽４の側壁部４ｂを構成するための耐火レンガ４ｅを複数、目地部４Ｂを介して接合して側壁部４ｂを構築する場合、各カバー組立体１６の耳部２１ａ、２６ａを目地部４Ｂに挿入しつつ第二の清澄槽４を構築することで、第二の清澄槽４の構築と同時に内面カバー１５を構築することができる。
【００４８】
なお、冷却槽５においても同様に第一のプレート組立体１７と第二のプレート組立体１８を複数用意して図７に示す方向に揃え、これらを順次冷却槽５の流路Ｒ３に図４と図５に示す如く敷き詰めて重ね合わせてゆくことにより、流路Ｒ３を内面カバー１５で覆うことができる。
ところで、これまでの説明においては、流路Ｒ２、Ｒ３の下流側にカバープレート２２を向けてカバー組立体１６、１６を順次敷き詰めて配置した構成について説明したが、流路Ｒ２、Ｒ３の上流側にカバープレート２２を向けてカバー組立体１６、１６を順次敷き詰めて配置した構成にしても良く、本発明においてカバー組立体１６の配置方向は限定するものではない。
【００４９】
次に、先に説明した内面カバー１５を備えた第二の清澄槽４と冷却槽５を備えたガラス製品の製造装置１を用いてガラス製品を製造する方法について以下に説明する。
本実施形態の製造装置１においては、溶融槽２においてガラス原料を溶融して溶融ガラスＧを生成し、この溶融ガラスＧを溶融槽２において循環させるなどの手法を採用し、ある程度の泡抜きをした後に、第一の清澄槽３に移動させる。溶融槽２においてガラス原料を溶融させて溶融ガラスを形成する工程を図８に示す如くガラス溶融工程Ｓ１と称する。
【００５０】
第一の清澄槽３において、電極８を用いて通電加熱することにより、溶融ガラスの温度を１４２０〜１５１０℃程度の範囲の高温に調整し、清澄する。この範囲の高温度域に保持することで溶融ガラスＧの成分中に含まれている清澄剤の効果などにより気泡を成長させ泡抜きを行う。また、この範囲の高温に加熱することで、溶融ガラスＧの粘度が低下するので、泡も成長しやすく、浮上して抜けやすくなる。
前記複数の電極８に通電加熱する場合、一例として、図２に示す如く第１の清澄槽３に平面視で１２本の電極８を６本×２列で整列配置している場合、三相交流通電するには、Ｒ相とＴ相とＳ相を矢印に示す如く斜めに隣接した電極８どうしの間に矢印に示すペアで選択して三相を順次通電すればよい。なお、これらの電極８に対する通電加熱の他の例については後の実施形態において詳述する。
【００５１】
前記複数の電極８に通電した場合、電極８の周囲に存在して加熱された溶融ガラスＧはその周囲の溶融ガラスＧよりも高温に加熱され、より高温度に加熱された溶融ガラスが電極８に沿って上向きに流れ、電極８の周囲に溶融ガラスＧの対流を生成するので、第一の清澄槽３の内部では溶融ガラスＧの部分対流が生成する。これにより第一の清澄槽３の内部側では溶融ガラスＧの部分循環流が生成する。そして、これらの循環流のうち、第一の清澄槽３の導出口３ｈ側に位置し、液面ＧＨに近い側の溶融ガラスＧが中心となって第二の清澄槽４側に送られる。なお、第二の清澄槽４において加熱することなく後述の如く効率よく泡抜きを行うためには、第一の清澄槽３の導出口３ｈ側において溶融ガラスＧの温度が最も高く（即ち、最高到達温度に）なるように複数の電極８で順次加熱することが好ましい。
ここで、例えば、第一の清澄槽３における溶融ガラスＧの温度を１４２０〜１５１０℃の範囲に設定する場合、導出口３ｈ側において溶融ガラスＧの温度が最高温度の１５１０℃となるように各電極８を通電制御することが好ましい。
【００５２】
なお、本実施形態において第一の清澄槽３における溶融ガラスＧの導出口３ｈ側の上限温度（最高到達温度）を１５１０℃に設定するのは、ソーダライムガラスにおいて清澄剤としてＳＯ３を０．２質量％程度含有している溶融ガラスＧの場合の一例であり、ＳＯ３を０．２質量％より少なく含有する場合は、導出口３ｈ側の最高到達温度をより高く設定し、ＳＯ３を０．２質量％より多く含有する場合は、導出口３ｈ側の最高到達温度をより低く設定すればよい。このように第一の清澄槽３における導出口３ｈ側の最高到達温度は、適用する溶融ガラスＧの組成に応じて適宜設定できるが、いずれにしても、再発泡しない温度であって、できるだけ高い温度に設定することが好ましい。このように温度制御する理由は、次の第二の清澄槽４において溶融ガラスＧを積極的に加熱せず、後述する如く第二の清澄槽４においてその上流側から下流側に向かうユニフロー状態を生成させて泡抜きする際、できるだけ泡抜きを円滑に行うためである。
【００５３】
第一の清澄槽３においてある程度泡抜きを行った後、第二の清澄槽４に溶融ガラスを導いて更に清澄処理を進め泡抜きする。
第一の清澄槽３から第二の清澄槽４に溶融ガラスが移動する際、第一の清澄槽３においてはある程度の深さがあり、複数の電極８で通電加熱するので、溶融ガラスＧの対流を部分的に生じるが、第二の清澄槽４は浅く、溶融ガラスＧを基本的には加熱しないので、溶融ガラスの戻り流を基本的には生じさせることなく、第二の清澄槽４に沿ってその導入口４ｈ側（上流側）から導出口４ｉ側（下流側）に向かう一定の流れを生じさせて（即ち、ユニフロー状態として）溶融ガラスを冷却槽５側に移動させる。
【００５４】
ユニフロー状態について、以下に説明する。第二の清澄槽４の流路でユニフローを阻害する原因として上流側と下流側の温度差による自然対流の発生が挙げられる。具体的には高温の上流側で上昇流が発生し、低温の下流側では下降流が発生するため、底部に戻り方向の自然対流が発生しようとする。この自然対流の強さにより溶融ガラス主流の強さが充分に大きい場合は、溶融ガラスの深さ方向にわたって、流速は異なるものの一方向の流れであるユニフローの流れが発生する。他方、自然対流の強さが溶融ガラス主流の強さよりも充分に大きくない場合に底部に主流と逆向きの流れが発生してしまう。
一般的に自然対流の強さと強制対流の強さの比は、グラスホフ数Ｇｒとレイノルズ数Ｒｅの２乗の比Ｇｒ／Ｒｅ２ 、すなわち浮力と慣性力の比で表現される。よって、この比をユニフローが発生するユニフロー・パラメータとして採用した。第二の清澄槽の設計にあたり、このユニフロー・パラメータを利用することにより、溶融ガラスの流速、溶融ガラスの流路の入り口と出口での溶融ガラスの温度変化、溶融ガラスの深さを設定し、ユニフロー状態を実現できる。
このユニフロー状態の流れとすることにより、第一の清澄槽３において残った泡を第二の清澄槽４において、第一の清澄槽３へ戻る溶融ガラスの流れを生じることなく効率的に泡抜きできる。
なお、このユニフロー状態を生じるグラスホフ数Ｇｒとレイノルズ数Ｒｅの２乗の比Ｇｒ／Ｒｅ２ の範囲は、１１４２０以下が好ましく、６５００以下が強いユニフローを形成するためにより好ましい。
この範囲については、第二の清澄槽の形状が単純であるため、六面体の３次元形状とし、一般的なソーダライムガラスの物性を利用して、清澄槽の入り口での溶融ガラスの平均温度と出口の溶融ガラスの平均温度との差、溶融ガラスの平均流速、清澄槽の深さの３つをパラメータとした一般的な三次元熱対流解析をすることによって、ユニフロー・パラメータを３７０から４０１４８の範囲で変化させた５１ケースの計算を行って求めた。
【００５５】
なお、溶融ガラスの動粘度については、溶融ガラスの温度による関数として計算を行った。また、ユニフロー状態の実現にあたっては、上記の方法に限定されず、その他の方法で設定してもよい。
第二の清澄槽４の温度は、導入口４ｈ側において１５１０℃程度に、出口側において１５００℃程度となり、この高温処理により溶融ガラスの清澄を促進することができる。即ち溶融ガラスＧ内の気泡を円滑に成長させて浮上させ、液面位置ＧＨにおいて破泡させて泡抜きできる。
この第二の清澄槽４に前述の内面カバー１５を設けているので、内面カバー１５による作用効果を得ることができるが、作用効果の詳細については後に説明する。
【００５６】
第二の清澄槽４において泡抜きした溶融ガラスは、冷却槽５において、この溶融ガラスを成形できるように、その成形温度域まで冷却する。より具体的には、前記溶融ガラスを前記冷却槽５において、その入口側で１５００℃程度の温度から出口側で１２００℃程度の温度まで冷却する。冷却槽５には攪拌装置９が設けられており、攪拌により冷却を推進するとともに、必要に応じて水冷管などの冷却装置を設けて冷却を促進できる。
本実施形態においては第一の清澄槽３と第二の清澄槽４において清澄し、溶融ガラスを成形できるように、その成形温度域まで冷却して調整する工程を、図８に示す如く清澄工程Ｓ２と称する。
冷却槽５において１２００℃程度まで冷却した溶融ガラスは、次工程の成形装置６において、例えば、フロートガラス板製造方法の場合には、溶融錫のベッド層１０の上に拡げられ、更に冷却されて板状ガラスとすることができる。本実施例において成形装置６を用いて板状ガラスを成形する工程を図８に示す如く成形工程Ｓ３と称する。
次いで、図８に示す如く板状ガラスを常温に近い温度まで徐冷する徐冷工程Ｓ４を行い、目的のサイズに切断する切断工程Ｓ５を施すことにより、図８に示す如く目的のガラス製品Ｇ６を得ることができる。
【００５７】
以上のガラス製品Ｇ６の製造工程において、本実施形態では第一の清澄槽３において複数の電極８による通電加熱により溶融ガラスＧの温度を再発泡しない程度の温度であって、できるだけ高い温度、例えば、第一の清澄槽３の出口側において１５１０℃程度となるように加熱している。第一の清澄槽３において温度分布の一例として、入口側で１４２０℃、出口側で１５１０℃となるように入口側から出口側にかけて徐々に高温度になるように電極８で加熱することができる。
第二の清澄槽４においては、第二の清澄槽４における溶融ガラスＧの流れは流路Ｒ２に沿って一方向流れ、ユニフロー状態となるとともに、第二の清澄槽４に移動された溶融ガラスＧは１５００〜１５１０℃と高温であるため、ユニフロー状態で高温となる溶融ガラスＧから更に効率良く泡抜きできる結果、効率良く泡抜きされた溶融ガラスＧを次の冷却槽５に送ることができる。
【００５８】
また、本実施形態では、第二の清澄槽４と冷却槽５に耐熱金属製の内面カバー１５を設けている。
第二の清澄槽４において内面カバー１５は、溶融ガラスＧの流路Ｒ２を構成する底壁部４ａと側壁部４ｂの内面側を覆っているので、底壁部４ａと側壁部４ｂを構成する耐火レンガと溶融ガラスＧとの直接接触を極力少なくし、耐火レンガからの異質成分が溶融ガラスＧ側に溶出することを抑制できる。
冷却槽５において内面カバー１５は溶融ガラスの流路Ｒ３を構成する底壁部５ａと側壁部５ｂの内面側を覆っているので、底壁部５ａと側壁部５ｂを構成する耐火レンガＧと溶融ガラスとの直接接触を極力少なくし、耐火レンガからの異質成分が溶融ガラスＧ側に溶出することを抑制できる。
従って、溶融ガラスＧの清澄を長期間連続的に行った場合であっても、流路Ｒ２、Ｒ３を流れる溶融ガラスＧに耐火レンガからの異質成分の溶出を生じさせることなく溶融ガラスＧの製造を行うことができる。従って組成が均一な高品質の溶融ガラスＧを次工程に送り、成形装置６で成形することで高品質のガラス製品Ｇ６を得ることができる。
なお、必要に応じて、成形後の溶融ガラスを研磨する工程を設け、表面を研磨したガラス製品を製造することもできる。
【００５９】
ところで、第二の清澄槽４と冷却槽５にＭｏ製の内面カバー１５を備えた流路Ｒ２、Ｒ３に対し、溶融ガラスの生産開始時に始めて溶融ガラスＧを流す場合、これらの槽内には空気が存在しているので、内面カバー１５が５００〜６００℃以上に加熱される際、内面カバー１５が燃焼することを防止する必要がある。
この生産開始時の内面カバー１５の燃焼を防止するため、内面カバー１５の全面においてＭｏが空気に触れないようにコーティング層を形成しておくことが好ましい。このコーティング層として例えばシリカコート皮膜を採用できる。シリカコート皮膜は溶融ガラスの生産開始時に内面カバー１５の全体を溶融ガラスＧが覆うまでの間にＭｏと空気の反応を防止すればよいので、溶融ガラスＧが内面カバー１５の全体を覆うまでの時間、十分に耐える程度の膜厚で被覆しておく。内面カバー１５の全体を溶融ガラスＧが覆った後、時間経過と共にシリカコート皮膜は溶融して消失するので、その後は内面カバー１５を覆った溶融ガラスＧが空気から内面カバー１５を隔離する。
【００６０】
次に、本実施形態の内面カバー１５の作用効果について更に説明する。
上述の如く流路Ｒ２、Ｒ３の内面を覆っている内面カバー１５においては、第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５との間に間隙Ｄ１が形成され、流路Ｒ２の流れ方向前後に隣接するカバー組立体１６、１６の間に間隙Ｄ２が形成されている。
流路Ｒ２の底壁部４ａと側壁部４ｂを構成する耐火レンガ４ｅの熱膨張率とＭｏなどの耐熱金属製の内面カバー１５では熱膨張率が異なる。流路Ｒ２、Ｒ３を溶融ガラスＧが流れた場合、熱膨張率の少ない耐火レンガ４ｅよりも内面カバー１５を構成する各プレートの方がより膨張する。ここで、内面カバー１５にはその内部側に間隙Ｄ１、Ｄ２があけられているので、内面カバー１５を構成する各プレートの熱膨張分を間隙Ｄ１、Ｄ２で吸収することができ、溶融ガラスＧにより加熱状態とされた内面カバー１５に無用な熱応力が付加されないようにできる。よって、内面カバー１５を備えた第二の清澄槽４、冷却槽５を連続使用して溶融ガラスを製造しても、内面カバー１５に熱応力などの無用な負担が作用しない。
【００６１】
また、本実施形態のカバー組立体１６の耳部２１ａ、２６ａをその周囲の耐火レンガ４ｅの目地部４Ｂまたはスリット４ｓに挿入することで、以下の作用効果を得ることができる。
流路Ｒ２に沿って溶融ガラスＧが流れると、内面カバー１５の内面側の流路Ｒ２を溶融ガラスＧが流れると同時に、流路Ｒ２の底壁部４ａおよび側壁部４ｂと、内面カバー１５の裏面側との隙間部分にも少量の溶融ガラスＧが流れ込む。
ここで、複数のカバー組立体１６を係合して内面カバー１５を構成し、流路Ｒ２の底壁部４ａの表面および側壁部４ｂの表面を覆っていたとしても、流路Ｒ２の内表面に内面カバー１５の底面と側面が完全に密着している訳ではない。更に、内面カバー１５の側壁プレート２１、２６の上端は溶融ガラスの液面ＧＨよりも低い位置にあり、また、内面カバー１５には間隙Ｄ１、Ｄ２が内在されているので、内面カバー１５の裏側にも若干の溶融ガラスＧが回り込む。
【００６２】
流路Ｒ２の底壁部４ａおよび側壁部４ｂと、内面カバー１５との間に流れ込んだ溶融ガラスＧは、底壁部４ａおよび側壁部４ｂに直接接するので底壁部４ａおよび側壁部４ｂを構成する耐火レンガと接触し、長期間の運転によっては耐火レンガを浸食するか、耐火レンガを構成する成分の一部が溶融ガラス側に溶出して溶融ガラスを汚すおそれがある。しかし、底壁部４ａおよび側壁部４ｂと内面カバー１５の裏面側との間に流れ込んだ溶融ガラスＧは、流路Ｒ２の内部側を流れる溶融ガラスの主流に対しその量は極めて少なく、また、内面カバー１５の裏面側に流れ込んだ溶融ガラスは、流路Ｒ２側には容易には戻れないので、内面カバー１５の内側の流路Ｒ２を流れる溶融ガラスＧに内面カバー１５の裏側にわずかに存在する汚れた溶融ガラスＧが影響を与える可能性は低くなる。
【００６３】
また、場合によっては、底壁部４ａおよび側壁部４ｂと、内面カバー１５の裏面側との間に流れ込んだ溶融ガラスＧが流路Ｒ２の流れ方向に沿って移動しようとする。しかし、内面カバー１５の長さ方向には複数箇所に耳部２１ａ、２６ａが間欠的に存在しているので、溶融ガラスＧが内面カバー１５の裏面側を伝わって流路Ｒ２の下流側に移動しようとする流れを耳部２１ａ、２６ａがせき止める。その結果、側壁部４ｂに触れて汚れるおそれの高い内面カバー１５の裏面側の溶融ガラスＧが、流路Ｒ２の下流側に送られることはない。
このため、第二の清澄槽４と冷却槽５の下流側に設けられている成形装置６に汚れた溶融ガラスを送るおそれが無く、不純物の入っていない均一な組成の泡の少ない高品質の溶融ガラスを成形装置６に送って成形できる効果がある。
【００６４】
なお、これまで説明した内面カバー１５を設置する領域は、耐火レンガから異質物質の溶出が起こらないと考えられる１２００℃程度以下の温度に鑑み、溶融ガラス温度が１２００℃以上となる領域について設置することが好ましい。この領域を内面カバー１５で覆うことで耐火レンガからの異質成分の溶出を防止できる。
【００６５】
図９は本発明の第２実施形態に係る清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の一例を示し、図１０は同清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の要部を平面から見た状態の一例を示す。
本実施形態のガラス製品の製造装置５５は、溶融槽２と清澄槽５７を有するガラス溶融炉５６を備えている。ガラス溶融炉５６における清澄槽５７は、先の第１実施形態の清澄槽７とほぼ同等構造とされている。本実施形態の清澄槽５７において、先の第１実施形態に対し、第一の清澄槽３に配置されている電極８の配置とこれら複数の電極８に対する通電状態が異なり、第一の清澄槽３の底壁部３ａに第二のドレインアウト部３ｉが設けられている点が異なり、第二の清澄槽４の導出口４ｉ側に第一の凸部４ｊが形成されている点が異なる。
【００６６】
本実施形態の第一の清澄槽３において、流路Ｒ１の導出口３ｈ側（下流端側）の底部に設けられているドレインアウト部３ｅに加え、それよりも導入口３ｆ側（上流側）にドレインアウト部３ｉが形成されている。このドレインアウト部３ｉについては先のドレインアウト部３ｅと同様、第一の清澄槽３の幅方向に所定の間隔で複数（図１０に示す形態では４つ）整列形成されている。
本実施形態の構造において、第１の清澄槽３に配列されている電極８は、４本が３列に、合計１２本配置されている。これらのうち、導入口３ｆとドレインアウト部３ｉの間に３本×３列、合計９本の電極８が配列され、残り３本の電極８がドレインアウト部３ｉとドレインアウト部３ｅの間に配置されている。なお、電極の本数は、溶融する溶融ガラスの量や、清澄槽の幅などにより変わるものであり、適宜設定可能である。
【００６７】
第２実施形態においては、図１０に示す如く平面視で４本ずつ３列に並んだ１２本の電極８のうち、流路Ｒ１の長さ方向に沿って整列する各列の４本の電極８が導入口３ｆ側から順に、１本目の電極８がＲ相電極、２本目の電極がＴ相電極、３本目の電極８がＳ相電極、４本目の電極８がＲ相電極とされている。
また、本実施形態において、図１０に示す如く平面視で４本ずつ３列に並んだ１２本の電極８のうち、流路Ｒ１の長さ方向に沿って整列する各列の４本の電極８が導入口３ｆ側から順に、１本目の電極８がＲ相電極、２本目の電極がＳ相電極、３本目の電極８がＴ相電極、４本目の電極８がＲ相電極とされていてもよい。
【００６８】
図１０に上下で２通り示す三相電極の配置において、隣り合う電極間の位相差を１２０度とする組み合わせに配置されること、具体的には左側（即ち、第一の清澄槽３の上流側）から順に、Ｒ相、Ｓ／Ｔ相、Ｓ／Ｔ相、Ｒ相の順で配置する三相電極配置の方が、左側から順に、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｒ相と配置する三相電極配置よりも溶融ガラスＧの表面に印加する電流密度を低くかつ均一化することができる。
また、図１０に示す左側から順に、隣り合う電極間の位相差を１２０度とする組み合わせの配置であるＲ相、Ｓ／Ｔ相、Ｓ／Ｔ相、Ｒ相の順で配置する三相電極配置であるならば、左側から順に、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｒ相と配置する三相電極配置よりも電極８において溶融ガラスＧの表面に印加する電流密度を低い値とすることができる。電流密度については、製造する溶融ガラスの量や要求する溶融槽での溶融ガラス温度に応じて適宜決定できる。
【００６９】
図１０に示す電極８の配置においてＲ相、Ｓ相、Ｔ相を如何に配置すれば、電極８の消耗が少ない状態で通電加熱できるか検討した結果、図１０に示す三相図の左側から順に、電極間位相をＲ−Ｓ相、Ｔ−Ｓ相、Ｔ−Ｒ相の順で配置する三相電極配置の場合、２列目の電極表面領域の電流密度を低下できることが分かった。電流密度を低下できることは、溶融ガラス生産のように長期間連続運転するガラス溶融炉を想定した場合、電極の消耗が少なくなることを意味する。
また、図２に示す構成の６本×２列の電極配列について電流密度を計算した。その結果、第一清澄槽３の上流側の４本ペアの電極のＸ型矢印の如く通電する場合の平均電流密度は、矢印Ｓ１で示す電極間では０．６９Ａ／ｃｍ２、矢印Ｓ２で示す電極間では０．６２Ａ／ｃｍ２、矢印Ｓ３で示す電極間では０．６６Ａ／ｃｍ２、矢印Ｓ４で示す電極間では０．６４Ａ／ｃｍ２、矢印Ｓ５で示す電極間では０．９２Ａ／ｃｍ２、矢印Ｓ６で示す電極間では０．６７Ａ／ｃｍ２の結果となった。
この結果から、図２の電極配列では、０．９２Ａ／ｃｍ２の高い電流密度の電極が発生したので、図１０の電極配列の構造よりも電流密度の面では不利なことがわかる。
【００７０】
前記構造において、第一の清澄槽３の導出口３ｈ側の電極８の前後にドレインアウト部３ｅ、３ｉを設けているが、電極８の前後にドレインアウト部３ｅ、３ｉを設けていると、これらの電極８周りに生じる溶融ガラスの上昇流を抑制できる。これにより、第一の清澄槽３の導出口３ｈの底部側において温度の低い溶融ガラスＧが滞留した場合、その滞留している溶融ガラスＧに炉材からの異質成分が含まれていたとしても、そのような汚れた溶融ガラスＧを第二の清澄槽４側に送り出すことなくドレインアウト部３ｅ、３ｉから排出できる効果がある。
【００７１】
次に、第２実施形態の清澄槽５７においては、第二の清澄槽４の底壁部４ａの導出口４ｉ側（下流端側）の幅方向両端側に、側壁部４ｂに接するように第一の凸部４ｊが形成されている。
この第一の凸部４ｊは、第１の例として図１１（Ａ）に示す如く底壁部４ａの下流端側において流路Ｒ２に沿って細長い直方体形状（ブロック形状）であって、流路Ｒ２の幅の数分の一程度の幅であって流路Ｒ２を流れる溶融ガラスＧの深さ（即ち、溶融ガラスの液面高さＧＨ）の数分の一程度の高さに形成されている。なお、図１１（Ａ）は、第２の清澄槽４の流路Ｒ２と冷却槽５の流路Ｒ３をこれら流路の幅方向中央に沿って断面とした縦断面斜視略図とされ、流路Ｒ２、Ｒ３の幅半分程の領域を示している。以下の図１１（Ｂ）〜（Ｆ）においても断面視した位置は同じである。
【００７２】
第一の凸部４ｊについては、図１１（Ａ）に示す形状よりも若干幅広に形成された図１１（Ｂ）に示す直方体形状の第一の凸部４ｋであってもよく、図１１（Ｃ）に示す如く更に幅広の直方体形状の第一の凸部４ｌであってもよく、図１１（Ｄ）に示す如く略正方形ブロック状の第一の凸部４ｍであってもよい。また、図１１（Ｅ）に示す如く底壁部４ａの導出口側（下流端側）において流路Ｒ２に沿ってその全幅を占める第一の凸部４ｎであってもよい。また、図１１（Ｆ）に示す如く、直方体形状の底壁部４ａの導出口４ｉ側の幅方向両端側に第一の凸部４ｐを設けた上に、第一の凸部４ｐの形成位置よりも導入口４ｈ側（上流側）に直方体形状の第二の凸部４ｒを側壁部４ｂに接するように設けた構成でもよい。
【００７３】
前記第一の凸部４ｊ〜４ｐと第二の凸部４ｒについては、第二の清澄槽４の流路Ｒ２を移動する溶融ガラスＧの内部に泡が含まれている場合、この泡が成長して浮上し易いように、かつ、泡が溶融ガラスＧの底部側に移動することを抑制するために設けられている。
即ち、第一の清澄槽３の導出口３ｈ側において第一の清澄槽３にける最高温度に加熱された溶融ガラスＧは、その温度を維持したまま第二の清澄槽４に流れ込む。第二の清澄槽４において溶融ガラスＧは、加熱されずにユニフロー状態で流路Ｒ３に沿って排出口４ｉ側に向かって図１１（Ａ）の矢印Ｆに示す如く流れる。ここで、第二の清澄槽４の側壁部４ｂに接触する領域側、即ち、流路Ｒ２の幅方向両端側を流れる溶融ガラスＧが側壁部４ｂによってより多くの熱を奪われるので、流路Ｒ２の中央部側を流れる溶融ガラスＧよりも早く温度降下する。即ち、流路Ｒ２の幅方向両端側の溶融ガラスＧがより低温になる結果として流路Ｒ２の幅方向両端側においてその領域上部側から下部側に低温の溶融ガラスＧが沈み込もうとして沈降する流れを生じ、この下向きの流れにより、液面側に抜けようとしていた泡が溶融ガラスＧの底部側に移動しようとする。
流路Ｒ２の幅方向両端側を流れる溶融ガラスＧに上述のような沈み込みが生じると、泡が液面に浮上し、破泡して消失するはずの泡が消失しないまま、冷却槽５側に移動するおそれがある。このような現象を抑制するために上述の第一の凸部４ｊ〜４ｐと第二の凸部４ｒが設けられている。
【００７４】
これら第一の凸部４ｊ〜４ｐと第二の凸部４ｒを底壁部４ａの下流端側に設けていると、ユニフロー状態の溶融ガラスＧがこれらの凸部に当たって凸部の周面に沿い、回り込んで迂回する方向の流れと一部溶融ガラスＧの流れに上向きの流れを形成する。この結果、沈み込もうとしている溶融ガラスＧがその底部側に泡を引き込もうとしても、この泡を上向きの流れに沿って液面側に移動できるので、泡を冷却槽５の液面近くに移動させる流れを生むことができ、これにより泡を液面に出して破泡できるので、冷却槽５の溶融ガラスＧに含まれる泡を少なくできる。また、凸部を迂回する方向に生じる流れは流速が低下するので、その分、泡が上昇するきっかけが生じ、泡が上昇し易くなって液面に出る結果、泡を除くことができる。
また、図１１（Ｆ）に示す第二の凸部４ｒは、流路Ｒ２の途中において溶融ガラスＧの流れを迂回させ、泡の沈み込みを抑制する作用を奏する。従って第一の凸部４ｐを設けた効果と相俟って、泡の浮上を促進し、泡の沈み込みを防止できる。このため、流路Ｒ２の途中の任意の位置に第一の凸部４ｊ〜４ｐとは別個に第二の凸部４ｒを設けた構造を採用してもよい。
【００７５】
以上のことから、前記第一の凸部４ｊ〜４ｒについては、第二の清澄槽４において、その流路Ｒ２の幅方向両端側の泡の沈み込みを効果的に防止し、流れを迂回させて流速を落とすように、底壁部４ａの下流端側であって、少なくとも底壁部４ａの幅方向両端側に、側壁部４ｂに接するように形成されていることが好ましい。よって、図１１（Ｅ）に示す第一の凸部４ｎのように凸部を底壁部４ａの全幅に形成してもよく、また、図示はしていないが、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に示す形状の第一の凸部４ｊ〜４ｍを第二の清澄槽４の下流端側の底壁部４ａの幅方向に間欠的に複数形成してもよい。
【００７６】
図１２は本発明に係る清澄槽に適用される内面カバーにおいて、カバー組立体におけるＭｏ製の側壁プレート２１の上端を溶融ガラスＧの液面位置ＧＨから上方に突出するように配置した場合の一例構造を示す断面図である。
この実施形態の如くＭｏ製の側壁プレート２１を溶融ガラスＧの液面位置ＧＨから上方に突出するように配置する場合、側壁プレート２１が空気に触れないように横断面逆Ｕ字型の外側の第一のカバー片５１と内側の第二のカバー片５２により側壁プレート２１の上端部が覆われている。
外側の第一のカバー片５１はＰｔ、ＰｔＲｈなどのＰｔ合金、イリジウムなどの耐熱金属材料からなり、内側の第二のカバー片５２はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニアなどの耐熱セラミックスからなる。
【００７７】
外側の第一のカバー片５１は、溶融ガラスＧの浸食を受け難く、空気に触れても問題のない耐熱金属製であり、耐熱セラミックス製の第二のカバー片５２は、清澄槽４の構築後に溶融ガラスＧを始めて流す際、カバー組立体１６にシリカコート層を形成する場合、シリカコート層がＰｔに接触するとＰｔが損傷するので、この損傷を防止するために設けられている。なお、この観点から外側の第一のカバー片５１の下縁部５１ａの位置を内側の第二のカバー片５２の下端部５２ａよりも上方に位置するように形成しておき、第一のカバー片５１の下端部５１ａが側壁プレート２１の表面から数１０ｍｍ程度離間するようにしておくことが望ましい。
【００７８】
図１２に示す構造を採用することにより、Ｍｏ製の側壁プレート２１、２６の上端位置を溶融ガラスＧの液面位置ＧＨよりも上方に配置することができる。この構造によれば、流路Ｒ２を構成する側壁部４ｂを内面カバー１５でより広い範囲覆うことができる。これにより、溶融ガラスＧの液面位置ＧＨの上方まで第一の側壁プレート２１を配置できるので、溶融ガラスＧの液面ＧＨ近くにおいて、溶融ガラスＧが耐火レンガ４ｆに直に触れない構造を実現できる。また、溶融ガラスＧの液面位置ＧＨが上下に変動するようにガラスの製造装置１を運転し、清澄槽４を使用しても、側壁プレート２１、２６が損傷し難い構造を提供できる。即ち、第一のカバー片５１の高さ程度、溶融ガラスＧの液面位置ＧＨが変動しても、側壁プレート２１、２６が空気に触れてしまうことがないので、側壁プレート２１、２６がＭｏ製であって、液面位置ＧＨが変動しても支障がない。
また、液面位置ＧＨの近傍において溶融ガラスＧに対し耐火レンガ４ｅ、４ｆ側からの不純物の溶出を防止できるので、液面位置ＧＨ近傍の溶融ガラスＧに対し不純物を混入させることもない。
【００７９】
図１３は本発明に適用されるカバー組立体１６において、第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５の端部側にも耳部２０ｃ、２５ｃを設けた例を示す。その他の構造は先の第１実施形態の構造と同等である。
この実施形態の構造の如く第一の底壁プレート２０の端部側に下向きに耳部２０ｃを設け、第二の底壁プレート２５の端部側に下向きに耳部２５ｃを設け、これらをいずれも底壁部４ａを構成する耐火レンガ４ｃの目地部あるいはスリット４ｓに挿入することにより、第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５が，清澄槽４の底壁部４ａ上に設置されている。
【００８０】
この例の構造においては、第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５の端部側に耳部２０ｃ、２５ｃが形成されているので、第一の底壁プレート２０および第二の底壁プレート２５と、流路Ｒ２の底壁部４ａとの間の隙間領域を流路Ｒ２に沿って流れようとする溶融ガラスＧの流れを耳部２０ｃ、２５ｃがせき止め、前記隙間領域を伝わって流路Ｒ２の下流側に流れようとする溶融ガラスＧの流れを阻止できる。
第一の底壁プレート２０と第二の底壁プレート２５の端部側に耳部２０ｃ、２５ｃを形成することにより、汚れた溶融ガラスＧを清澄槽４の下流側に流さないようにできる。
よって、この例の構造によれば、先の第１実施形態の構造と同様、側壁部４ｂとカバー組立体１６の隙間部分の汚れた溶融ガラスＧを下流側に流さないことは勿論、底壁部４ａとカバー組立体１６の隙間部分の汚れた溶融ガラスＧも、下流側に流さない構造を提供できる。
【００８１】
図１４は、本発明に係る内面カバー１５Ａに適用されるカバー組立体１６Ａの一例を示すもので、この例において先の第１実施形態の構造と異なるのは、先の第１実施形態において分離されていた第１の底壁プレート２０と第２の底壁プレート２５を一体化して１つの底壁プレート６０に共用化されている点である。また、先の第１実施形態において分離されていた第１のプレート組立体１７と第２のプレート組立体１８を一体化して１つのプレート組立体６１に共用化されている。更に、先の第１実施形態において分離されていた第三のカバープレート２２Ａ、２２Ｂを一体化して、断面形状がＵ字型のカバープレート６２に共用化され、第四のカバープレート２４は略されている。前記カバープレート６２は底板６２ａと両側の側版６２ｂとからなるＵ字型に形成されている。
【００８２】
この例の構造においてカバープレート６２の底板６２ａを底壁プレート６０の端縁部側に幅半分程度被せ、残り幅半分ほどを突出させて図示略のリベット等の固定具によりカバー組立体１６Ａの端縁部分にカバープレート６２が固定されている。また、カバープレート６２の一方の側板６２ｂを第１の側壁プレート２１に幅半分ほど被せ、残り幅半分ほどを突出させ、他方の側板６２ｂを第２の側壁プレート２６の端縁部側に幅半分程被せ、残り幅半分ほどを突出させてカバー組立体１６Ａの端縁部分にカバープレート６２が図示略のリベット等の固定具により固定されている。また、底壁プレート６０に対し側壁プレート２１、２６は１枚の耐熱金属製の板材に対する折り曲げにより形成されている。
【００８３】
この例の内面カバー１５Ａによっても流路Ｒ２の底壁部４ａと側壁部４ｂ、４ｂを溶融ガラスＧから保護することができる。そして、流路Ｒ２の長さ方向にカバー組立体１６Ａ、１６Ａが膨張した場合の熱膨張分の吸収効果は、先の第１実施形態の構造と同様に得ることができる。即ち、流路Ｒ２の流れ方向に隣接された底壁プレート６０、６０どうしの間隙と側壁プレート２１、２１どうしの隙間と、側壁プレート２６、２６どうしの隙間を利用して流路Ｒ２の長さ方向にカバー組立体１６Ａ、１６Ａが熱膨張した場合の熱膨張分の吸収効果を得ることができる。
【００８４】
なお、この例の内面カバー１５Ａは、流路Ｒ２の幅方向に隣接されていた第１のプレート組立体１７と第２のプレート組立体１８を共用化したので、流路Ｒ２の幅方向にカバー組立体１６Ａが膨張した場合の吸収効果は得られないが、側壁プレート２１、２６は流路Ｒ２の側壁部４ｂに密着させる訳ではなく、若干の隙間をあけて配置するので、流路Ｒ２の幅方向への熱膨張分を考慮しなくてもよい構造とする場合は図１４に示す構造を適用できる。
【００８５】
例えば、図６に示した如く耐火レンガ４ｅを貫通するようにＭｏなどの耐熱金属製のボルト状の固定具（支持具）３５で側壁プレート２６を支持する場合、側壁プレート２６と耐火レンガ４ｅ、４ｆとの間に間隙をあけることが容易にできるので、この間隙を熱膨張分の吸収用として利用できる。なお、その場合は固定具３５を側壁プレート２６に強固に固定する必要はなく、側壁プレート２６が固定具３５の軸方向に多少移動できるように係合することが好ましい。勿論、側壁プレート２６の耳部２６ａを耐火レンガ４ｅの目地部４Ｂにて支持するならば、側壁プレート２６の構造強度についても問題は生じない。
【００８６】
図１５は本発明の第３実施形態に係る清澄槽を備えたガラス製品の製造装置の一例を示す構成図である。
本実施形態のガラス製品の製造装置８０は、溶融槽２と清澄槽９７を有するガラス溶融炉９０を備えている。ガラス溶融炉９０における清澄槽９７は、先の第１実施形態の清澄槽７とほぼ同等構造とされている。
本実施形態の清澄槽９７において、先の第１実施形態の清澄槽７に対し、第一の清澄槽３に設ける加熱手段として、電極８の代わりに、第一の清澄槽３の側壁部３ｂに横向きの酸素燃焼バーナー９１を複数配置した点が異なる。この場合には、耐火レンガ製の流路に対し、流路側の耐火レンガを覆う耐火金属製の金属プレートを設けることができる。この金属プレートである内面カバーの設置については前述のとおりである。
【００８７】
第一の清澄槽３においては、溶融ガラスＧの温度を清澄効果が得られる温度にするため、電極８の代わりに複数の酸素燃焼バーナー９１を設けて燃焼炎９２を生成し、それらの輻射熱により溶融ガラスＧを目的の温度に加熱する。
第一の清澄槽３において溶融ガラスＧの対流を起こすために、酸素燃焼バーナー９１とは別個に電極８を複数設けた構造としてもよい。
【００８８】
第３実施形態のガラス溶融炉９０においても、先の第１実施形態の清澄槽７と同様に第一の清澄槽３と第二の清澄槽４により２段階の泡抜きができ、泡の少ない溶融ガラスＧを成形装置６に送ってガラス製品を製造できる。
本発明は、溶融槽について特に限定されないが、ガラス原料粉末を所定の割合で混合してなる混合粉末原料をバーナーから直接吹き出して高温の気相雰囲気中で溶融ガラスとする気中溶融法（参考文献として、例えば特開２００６−１９９５４９号）の溶融槽により、溶融ガラスを溶融してもよい。
これは、気中溶融法によると、気相雰囲気でガラス原料粉末が溶融するため、溶融ガラス中の水分量が、電気溶融や通常のバーナーによる溶融に比べて多くなり、本発明の高温での清澄の効果を高めることができるためである。
なお、気中溶融法によると溶融ガラス中の水分量は、ガラス組成の違い、ガラス原料粒子の製造方法によって変化するものであるが、赤外分光シングルバンド法により、波長２．７５〜２．９５μｍの光に対する吸光度を測定して求めると、少なくとも６００ｐｐｍ以上となることがわかっている。この水分量は、電気溶融の場合の４００〜６００ｐｐｍや、通常のバーナーでの溶融の場合の３００ｐｐｍに比べて明らかに高いことがわかっている。溶融ガラス中の水分量の上限値は、例えば結合水として含水可能な範囲として２００００ｐｐｍ程度が挙げられる。本発明の清澄の効果をさらに高めるための水分量は９００ｐｐｍ以上がより好ましい。
【００８９】
本発明では、ガラス中の水分量は、赤外分光シングルバンド法により求めたが、その吸光度の最大値βmaxを試料の厚さ（ｍｍ）で割ることで求めたβ−ＯＨ値では、６００ｐｐｍの場合に０．３３ｍｍ−１程度、３００ｐｐｍの場合に０．１６５ｍｍ−１程度となる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の技術は、建築用ガラス、車両用ガラス、光学用ガラス、医療用ガラス、表示装置用ガラス、太陽光発電や太陽熱発電用のカバーガラス、その他一般のガラス製品の製造に広く適用できる。
なお、２０１０年１２月２８日に出願された日本特許出願２０１０−２９３９９９号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
【符号の説明】
【００９１】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…流路、Ｇ…溶融ガラス、ＧＨ…溶融ガラスの液面位置、１…製造装置、２…溶融槽、３…第一の清澄槽、３ａ…第一の底壁部、３ｂ…第一の側壁部、３ｄ…入口側段部（第一の段部）、３ｅ…ドレインアウト部、３ｆ…導入口、３ｈ…導出口、３ｉ…ドレインアウト部、４…第二の清澄槽、４ａ…第二の底壁部、４ｂ…第二の側壁部、４ｄ、４ｅ、４ｆ…耐火レンガ（耐火物）、４ｇ…入口側段部（第二の段部）、４ｈ…導入口、４ｉ…導出口、４ｊ、４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｎ、４ｐ…第一の凸部、４ｒ…第二の凸部、４ｓ…スリット、５…冷却槽、５ａ…第三の底壁部、５ｂ…第三の側壁部、５ｅ…導入口、５ｆ…導出口、６…成形装置、７、５７、９７…清澄槽、８…電極、１４、５６、９０…ガラス溶融炉、１５…内面カバー、１６…カバー組立体、１７…第一のプレート組立体、１８…第二のプレート組立体、２０…第一の底壁プレート、２０ｃ…耳部、２１…第一の側壁プレート、２１ａ…耳部、２２…第一のカバープレート、２２Ａ、２２Ｂ…第三のカバープレート、２３…第二のカバープレート、２４…第四のカバープレート、２５…第二の底壁プレート、２５ｃ…耳部、２６…第二の側壁プレート、２６ａ…耳部、３０、３１、３２…リベット、Ｓ１…ガラス溶融工程、Ｓ２…清澄工程、Ｓ３…成形工程、Ｓ４…徐冷工程、Ｓ５…切断工程、Ｇ６…ガラス製品、５１…第一のカバー片、５２…第二のカバー片、１５Ａ…内面カバー、１６Ａ…カバー組立体、６０…底壁プレート、６２…カバープレート、９１…酸素燃焼バーナー。
【図１】
2012091133.tif 000003
【図２】
2012091133.tif 000004
【図３】
2012091133.tif 000005
【図４】
2012091133.tif 000006
【図５】
2012091133.tif 000007
【図６】
2012091133.tif 000008
【図７】
2012091133.tif 000009
【図８】
2012091133.tif 000010
【図９】
2012091133.tif 000011
【図１０】
2012091133.tif 000012
【図１１】
2012091133.tif 000013
【図１２】
2012091133.tif 000014
【図１３】
2012091133.tif 000015
【図１４】
2012091133.tif 000016
【図１５】
2012091133.tif 000017
【国際調査報告】
2012091133.tif 000018
2012091133.tif 000019