(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料が上部から投入される筒状の溶融容器と、前記溶融容器を加熱してその溶融容器に投入されたガラス原料を溶融反応させる発熱体と、前記溶融容器の下部から排出された溶融ガラスを受け止めて貯留する貯留容器と、前記貯留容器を上下軸芯周りで駆動回転させる駆動装置と、前記貯留容器に貯留した溶融ガラスをその貯留容器の外側方に放出する放出孔とを備え、
前記貯留容器に貯留した溶融ガラスを、その貯留容器の駆動回転に伴って、前記放出孔から遠心力で放出して冷却するように構成してあるガラス溶融装置であって、
前記溶融容器の下部を前記貯留容器の内側に入り込ませ、
前記発熱体を前記溶融容器の外周面と前記貯留容器の内周面との間に入り込ませてあるガラス溶融装置。
【請求項２】
前記発熱体の前記貯留容器内への入り込み深さを変更自在に設けてある請求項１記載のガラス溶融装置。
【請求項３】
前記発熱体を、前記溶融容器の外周面を囲む筒状に形成してある請求項１又は２記載のガラス溶融装置。
【請求項４】
前記溶融容器の内側を、その溶融容器で生成された溶融ガラスに流下抵抗を付与する抵抗付与手段で上下に仕切ってある請求項１〜３のいずれか１項記載のガラス溶融装置。
【請求項５】
前記溶融容器と前記貯留容器とを相対回転させるように設けてある請求項１〜４のいずれか１項記載のガラス溶融装置。
【請求項６】
前記貯留容器に貯留されている溶融ガラスの前記放出孔側の液面をその貯留容器の駆動回転で上昇させて、その溶融ガラスを前記放出孔に流入させるように構成してある請求項１〜５のいずれか１項記載のガラス溶融装置。
【請求項７】
前記貯留容器の外面を断熱材層で囲んである請求項１〜６のいずれか１項記載のガラス溶融装置。
【請求項８】
前記溶融ガラスの前記放出孔への流出路を前記断熱材層に貫通形成して、その放出孔を前記貯留容器の外側方に臨ませてある請求項７記載のガラス溶融装置。
【請求項９】
前記放出孔から放出した溶融ガラスを受け止めて冷却する冷却用の受け止め面を上下に往復移動させるように構成してある請求項１〜８のいずれか１項記載のガラス溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス原料が上部から投入される筒状の溶融容器と、前記溶融容器を加熱してその溶融容器に投入されたガラス原料を溶融反応させる発熱体と、前記溶融容器の下部から排出された溶融ガラスを受け止めて貯留する貯留容器と、前記貯留容器を上下軸芯周りで駆動回転させる駆動装置と、前記貯留容器に貯留した溶融ガラスをその貯留容器の外側方に放出する放出孔とを備え、前記貯留容器に貯留した溶融ガラスを、その貯留容器の駆動回転に伴って、前記放出孔から遠心力で放出して冷却するように構成してあるガラス溶融装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記ガラス溶融装置では、従来、特開平２−２６８５０号公報に記載されているように、溶融容器の下部から排出された溶融ガラスを確実に貯留容器で受け止めることができるように、溶融容器の下部を貯留容器の内側に入り込ませ、貯留容器よりも上方に設けた発熱体で溶融容器を加熱して、その溶融容器に投入されたガラス原料を溶融反応させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この為、貯留容器内において精度良く温度制御できるガラスの組成が限られ、粘性の高いガラスや結晶性の高いガラスを溶融したときに、その溶融ガラスを所望形状のガラスや所望物性を備えたガラスになるように冷却しにくい欠点がある。
【０００４】
つまり、溶融容器と貯留容器とが離れているので、溶融容器から貯留容器内に移した溶融ガラスの温度低下が大きく、その温度低下を見越した高い温度で溶融容器を加熱すると、溶融容器内の溶融ガラスの温度が高くなりすぎて、ガラス成分の一部が揮発し易く、揮発し易い成分を含むガラスを溶融するとその組成が変化するので、貯留容器内において適した条件で溶融できる溶融ガラスの組成が限られるのである。
特に、結晶化温度領域の高い溶融ガラスを急冷して非晶質のガラスを生成したい場合には、貯留容器内の溶融ガラスの温度を、その溶融ガラスが結晶化しない温度領域に保持することが困難である。
【０００５】
この欠点を解決するために、例えば、貯留容器内の溶融ガラスを加熱する発熱体を貯留容器の外側に別途設けることが考えられるが、この場合は、加熱構造が煩雑化するだけでなく、貯留容器内の溶融ガラスを放出孔から放出する構造上、溶融ガラスの放出孔からの放出の邪魔にならず、しかも、放出した溶融ガラスの冷却の妨げにならないように発熱体を設ける必要があり、配置上の制約が多いので、貯留容器内の溶融ガラスを効率良く加熱できるように設けにくい欠点がある。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、貯留容器内の溶融ガラスを発熱体で加熱するにあたって、構造の簡略化を図りながら、貯留容器内の溶融ガラスを効率良く加熱できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は、ガラス原料が上部から投入される筒状の溶融容器と、前記溶融容器を加熱してその溶融容器に投入されたガラス原料を溶融反応させる発熱体と、前記溶融容器の下部から排出された溶融ガラスを受け止めて貯留する貯留容器と、前記貯留容器を上下軸芯周りで駆動回転させる駆動装置と、前記貯留容器に貯留した溶融ガラスをその貯留容器の外側方に放出する放出孔とを備え、前記貯留容器に貯留した溶融ガラスを、その貯留容器の駆動回転に伴って、前記放出孔から遠心力で放出して冷却するように構成してあるガラス溶融装置であって、前記溶融容器の下部を前記貯留容器の内側に入り込ませ、前記発熱体を前記溶融容器の外周面と前記貯留容器の内周面との間に入り込ませてある点にある。
【０００８】
つまり、溶融容器の外周面と貯留容器の内周面との間に入り込ませた発熱体で、溶融容器を加熱するだけでなく、溶融ガラスの放出孔からの放出の邪魔にならず、しかも、放出した溶融ガラスの冷却の妨げにならないように、貯留容器内の溶融ガラスを加熱することができる。
【０００９】
その上、貯留容器内の溶融ガラスの液面が、貯留容器の駆動回転に伴う遠心力ですり鉢状に保持されるので、そのすり鉢状の液面の底部近くに発熱体を入り込ませて溶融ガラスを加熱することができる。
【００１０】
従って、貯留容器内の溶融ガラスを加熱するにあたって、溶融容器を加熱する発熱体を活用して、その溶融ガラスを加熱することができるので、構造の簡略化を図ることができ、また、発熱体の外周を貯留容器内の溶融ガラスの液面で囲むようにして、その溶融ガラスを効率良く加熱できる。
【００１１】
請求項２記載の発明の特徴構成は、前記発熱体の前記貯留容器内への入り込み深さを変更自在に設けてある点にある。
【００１２】
つまり、発熱体の貯留容器内への入り込み深さを変更することによって、貯留容器内の溶融ガラスの加熱温度を調節することができる。
【００１３】
従って、溶融ガラスの粘度を調節することができる。
【００１４】
尚、発熱体の貯留容器内への入り込み深さを変更する構成として、溶融容器の貯留容器に対する相対位置を一定位置又は所望位置に固定して、発熱体の貯留容器内への入り込み深さのみを変更する手段を設ける場合や、溶融容器と発熱体との相対位置を固定して、発熱体の貯留容器内への入り込み深さを溶融容器ごと一体に変更する手段を設ける場合がある。
【００１５】
溶融容器と発熱体との相対位置を固定して、発熱体の貯留容器内への入り込み深さを溶融容器ごと一体に変更する手段を設ける場合は、溶融容器内のガラス原料を略一定温度で溶融反応させて、溶融容器から貯留容器に排出される溶融ガラスの温度を略一定に維持でき、貯留容器内の溶融ガラスの粘度を調節し易い。
【００１６】
請求項３記載の発明の特徴構成は、前記発熱体を、前記溶融容器の外周面を囲む筒状に形成してある点にある。
【００１７】
つまり、溶融容器をその周方向に沿って略均一に加熱することができる。
【００１８】
従って、ガラス原料を均質に溶融し易い。
【００１９】
請求項４記載の発明の特徴構成は、前記溶融容器の内側を、その溶融容器で生成された溶融ガラスに流下抵抗を付与する抵抗付与手段で上下に仕切ってある点にある。
【００２０】
つまり、ガラス原料の溶融反応時間を確保し易い。
【００２１】
従って、ガラス原料を確実に溶融反応させることができる。
【００２２】
請求項５記載の発明の特徴構成は、前記溶融容器と前記貯留容器とを相対回転させるように設けてある点にある。
【００２３】
つまり、溶融容器とその溶融容器の下部を入り込ませた貯留容器とを相対回転させるだけで、貯留容器に貯留されている溶融ガラスを攪拌することができる。
【００２４】
従って、特別な攪拌装置を別途駆動することなく、溶融ガラスの組成を均一化することができる。
【００２５】
請求項６記載の発明の特徴構成は、前記貯留容器に貯留されている溶融ガラスの前記放出孔側の液面をその貯留容器の駆動回転で上昇させて、その溶融ガラスを前記放出孔に流入させるように構成してある点にある。
【００２６】
つまり、貯留容器の駆動回転で溶融ガラスの放出孔側の液面を上昇させて、その溶融ガラスを放出孔に流入させるので、所望粘度になるように加熱した溶融ガラスを放出孔に流入させることができるとともに、貯留容器の底面近くの溶融ガラスに比べて高温の液面近くの溶融ガラスを放出孔に流入させることができる。
【００２７】
従って、高温の溶融ガラスを放出孔から放出して効果的に急冷することができる。
【００２８】
請求項７記載の発明の特徴構成は、前記貯留容器の外面を断熱材層で囲んである点にある。
【００２９】
つまり、貯留容器内の溶融ガラスを保温して、温度低下の少ない溶融ガラスを放出孔から放出することができるとともに、貯留容器周部への熱放出が少ないので、貯留容器の内外の温度差をより大きくすることができ、しかも、放出孔近傍の溶融ガラスの粘度上昇を防止することができる。
【００３０】
従って、溶融ガラスをより効果的に急冷することができ、結晶化し易い溶融ガラスでも、結晶化させにくい状態で冷却することができる。
その上、溶融ガラスの保温により、消費エネルギーを減少させることができる。
【００３１】
請求項８記載の発明の特徴構成は、前記溶融ガラスの前記放出孔への流出路を前記断熱材層に貫通形成して、その放出孔を前記貯留容器の外側方に臨ませてある点にある。
【００３２】
つまり、溶融ガラスが放出孔に流入するまで、その溶融ガラスを保温することができる。
【００３３】
従って、溶融ガラスを一層効果的に急冷することができる。
【００３４】
請求項９記載の発明の特徴構成は、前記放出孔から放出した溶融ガラスを受け止めて冷却する冷却用の受け止め面を上下に往復移動させるように構成してある点にある。
【００３５】
つまり、冷却用の受け止め面における溶融ガラスの受け止め位置を上下に移動させて、高温の溶融ガラスが受け止め面における一定位置で受け止められることによる、受け止め面の局部的な温度上昇を防止できる。
【００３６】
従って、冷却用の受け止め面による冷却効率を高めることができ、溶融ガラスの受け止め面への焼き付きも起こりにくい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，図２は、本発明に係るガラス溶融装置を示し、粉体状のガラス原料Ａが上部から投入される円筒状の溶融容器１と、溶融容器１を加熱してその溶融容器１に投入されたガラス原料Ａを窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で溶融反応させるカーボン発熱体２と、溶融容器１の下部から排出された溶融ガラスＤを受け止めて貯留する有底円筒状の貯留容器３と、貯留容器３を上下軸芯Ｘ周りで駆動回転させる駆動装置４と、貯留容器３に貯留した溶融ガラスＤをその貯留容器３の外側方に放出する放出孔５と、放出孔５から放出した溶融ガラスＥを冷却する冷却装置６とを備え、貯留容器３に貯留した溶融ガラスＤを、その貯留容器３の駆動回転に伴って、放出孔５から遠心力で放出して冷却するように構成してある。
【００３８】
前記溶融容器１は、支持基盤７に設けた支持アーム８で上部を支持して垂直に固定するとともに、下端部が貯留容器３の内底面近くに位置するように、その下部を貯留容器３の内側に入り込ませてあり、溶融容器１の上部には、ガラス原料Ａの投入筒１１を保持する耐火性を備えた断熱材１２を嵌め込んである。
【００３９】
そして、溶融容器１の内側を上下中間位置に設けた二つの抵抗付与手段９で上下に仕切って、上から順に、原料投入室１ａと溶融室１ｂとに区画してあり、溶融室１ｂ下側の溶融容器周壁には、溶融ガラスを攪拌する攪拌部１０を設けてある。
【００４０】
前記抵抗付与手段９の各々は、溶融容器１と同じ耐火性材料で形成した隔壁板９ａに四つの貫通孔９ｂを形成して、原料投入室１ａから溶融室１ｂに流下する溶融ガラスＢや、溶融室１ｂから貯留容器３に流下する溶融ガラスＣに流下抵抗を付与するようにしてある。
【００４１】
前記攪拌部１０は、溶融容器周壁下端部の径方向で対向する位置に一対の切欠き部を形成して構成してあり、これらの切欠き部１０を貯留容器３内の溶融ガラスＤ中に突っ込んで、貯留容器３の駆動回転に伴う、溶融容器１と貯留容器３との相対回転で、その溶融ガラスＤを攪拌するようにしてある。
【００４２】
尚、貯留容器３の内側上部に環状の鍔２２を一体形成して、貯留容器３の駆動回転に伴う溶融ガラスＤの液面Ｇの上昇による、溶融ガラスＤの貯留容器３からの溢れ出しを防止するようにしてある。
【００４３】
そして、料投入室１ａ内で溶融されてその底部に溜まった溶融ガラスＢを、隔壁板９ａに形成した貫通孔９ｂを通して溶融室１ｂに流入させて、溶融反応を促進させるために、溶融室１ｂ内で更に加熱した溶融ガラスＣを、貫通孔９ｂを通して貯留容器３内に排出するようにしてある。
【００４４】
前記カーボン発熱体２は、溶融容器１の外周面を略全長に亘って囲む円筒状に形成して、その下部を溶融容器１の外周面と貯留容器３の内周面との間に入り込ませてあり、その上端部に接続した２個の端子１３からの通電で発熱するように、径方向で対向する二つのスリット２ａを下端近くまで形成し、その上端部に固定した環状の絶縁体１４を溶融容器１の外周面に上下スライド移動自在に摩擦保持させるとともに、支持基盤７に固定した絶縁板１５に上下スライド移動自在に挿通して、貯留容器３内への入り込み深さを手動操作で変更自在に設けてある。
【００４５】
従って、カーボン発熱体２の貯留容器３内への入り込み深さを変更しても、溶融容器１の下端部と貯留容器３の内底面との相対位置が変わらないので、攪拌部１０による溶融ガラスＤの攪拌状態が変化することはない。
【００４６】
前記支持基盤７の下面側には、溶融容器１及びカーボン発熱体２の上下中間位置を囲む円筒体１６を固定してあり、この円筒体１６の内側に耐熱性を備えた断熱材１７を取り付けて、溶融ガラスＢ，Ｃ，Ｄを保温できるようにしてある。
【００４７】
前記貯留容器３は、その外面を囲む耐熱性を備えた断熱材層１８を挟んで、回転容器１９内に固定してあり、前記駆動装置４は、この回転容器１９を回転速度を調節自在な電動モータＭに駆動回転自在に支持して、貯留容器３を上下軸芯Ｘ周りで、図中の矢印Ｈで示す方向に駆動回転させるようにしてある。
【００４８】
前記放出孔５は、貯留容器周壁３ａの径方向で対向する上部２箇所を貯留容器径方向に沿って横向き円筒状に膨出させた膨出部２０の各先端部に形成してあり、その膨出部２０を断熱材層１８に貫通させて、溶融ガラスＤの放出孔５への流出路２１を断熱材層１８に貫通形成するとともに、その放出孔５を貯留容器３の外側方に臨ませてある。
【００４９】
前記冷却装置６は、放出孔５から放出した溶融ガラスＥを受け止めて冷却した後、落下させる冷却用の受け止め面６ａと、受け止め面６ａを背面側から冷却する水冷式の冷却部６ｂと、冷却用の窒素ガスを受け止め面６ａの上方から下向きに吹き出す吹き出し口６ｃとをバイブレータ６ｄに支持して構成してある。
【００５０】
前記受け止め面６ａは、貯留容器３の駆動回転に伴う放出孔５の旋回経路に沿って、その放出孔５に対して水平方向に対向するよう環状に設けて、バイブレータ６ｄの駆動で上下に往復移動させるようにしてあり、バイブレータ６ｄは、受け止め面６ａの往復移動速度を変更自在に設けてある。
【００５１】
〔別実施形態〕
上記実施形態において、冷却装置６における受け止め面６ａと放出孔５との距離と、その受け止め面６ａで受け止めて冷却される溶融ガラスＥの粘度と、貯留容器３の回転速度とを適切に組み合わせて、溶融ガラスＥをファイバー状やリボン状、粒状等の種々の形状に冷却できるようにしても良い。
【００５２】
〔その他の実施形態〕
〈１〉本発明によるガラス溶融装置は、粒状に破砕したガラス等の単一のガラス原料を溶融させるものであっても良い。
〈２〉本発明によるガラス溶融装置は、径が異なる複数種の筒部を長手方向に沿って連通させた溶融容器や、漏斗状の溶融容器を備えたものであっても良い。
〈３〉本発明によるガラス溶融装置は、溶融容器の周囲を囲むように配置した複数の発熱体を備えたものであっても良い。
〈４〉本発明によるガラス溶融装置は、上下に位置をずらした複数の放出孔を備えたものであっても良い。
〈５〉本発明によるガラス溶融装置は、例えば、溶融容器の下部を、放出孔よりも高い位置に位置させる状態で、貯留容器の内側に入り込ませてあっても良い。〈６〉本発明によるガラス溶融装置は、発熱体を、その下部が溶融容器の下部よりも低い位置に位置するように、溶融容器の外周面と貯留容器の内周面との間に入り込ませてあっても良い。
〈７〉本発明によるガラス溶融装置は、溶融容器の周壁を小径に絞って、溶融容器で生成された溶融ガラスに流下抵抗を付与する抵抗付与手段を構成してあっても良い。
〈８〉本発明によるガラス溶融装置は、溶融容器を貯留容器の回転方向とは逆方向に別途駆動回転させて、貯留容器に貯留されている溶融ガラスを攪拌するように構成しても良い。
〈９〉本発明によるガラス溶融装置は、貯留容器の駆動回転に伴って形成される溶融ガラスのすり鉢状の液面の最低部よりも低い高さ位置に放出孔を備えたものであっても良い。
〈１０〉本発明によるガラス溶融装置は、三個以上の放出孔を貯留容器の周方向に沿って備えたものであっても良い。
〈１１〉本発明によるガラス溶融装置は、溶融容器の貯留容器内側への入り込み深さを変更自在に設けたものであっても良い。
〈１２〉本発明によるガラス溶融装置は、発熱体の貯留容器内側への入り込み深さと、溶融容器の貯留容器内側への入り込み深さとを一体に変更自在に設けたものであっても良い。
〈１３〉本発明によるガラス溶融装置は、発熱体と貯留容器との上下方向での相対位置と、発熱体と溶融容器との上下方向での相対位置と、溶融容器と貯留容器との上下方向での相対位置とを変更できるように設けてあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス溶融装置の縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図
【符号の説明】
１    溶融容器
２    発熱体
３    貯留容器
４    駆動装置
５    放出孔
６ａ  受け止め面
９    抵抗付与手段
１８  断熱材層
２１  流出路
Ａ    ガラス原料
Ｄ    溶融ガラス
Ｅ    溶融ガラスＥ
Ｇ    液面
Ｘ    上下軸芯
【図１】
0003553400.tif 000002
【図２】
0003553400.tif 000003