(57)【要約】      （修正有）【課題】チップオフ現象を発生させずに火上げ作業を安全且つ適切に行い得るジルコン耐火物及びこれを用いたガラス物品製造装置を提供する。【解決手段】溶融ガラスの供給源となる溶融窯２と、該溶融窯２から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路８と、該供給用流路８の下流端に通じる成形部５とを備えたガラス物品供給装置１の製作に用いられるジルコン耐火物について、表面から深さ１０ｍｍまでの表層部の内部に浸透している水分の重量を、表層部１ｇ当り１２ｐｐｍ未満とする。【選択図】図１
2011246322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備えたガラス物品製造装置の製作に用いられるジルコン耐火物であって、
表面から深さ１０ｍｍまでの表層部の内部に浸透している水分の重量が、該表層部の１ｇ当り１２ｐｐｍ未満であることを特徴とするジルコン耐火物。
【請求項２】
温度が４０〜８０℃で且つ真空圧が５．３３〜１３．３３ｋＰａの真空乾燥炉の中で脱水処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載のジルコン耐火物。
【請求項３】
溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備えたガラス物品製造装置において、
前記溶融窯と前記供給用流路と前記成形部との少なくとも一つが、請求項１または２に記載のジルコン耐火物を用いて製作されていることを特徴とするガラス物品製造装置。
【請求項４】
溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備え、前記供給用流路が、前記溶融窯の流出口に通じる分配部と、該分配部から分岐して複数の成形部に向かって延出する複数の分岐流路とを有するガラス物品製造装置において、
前記溶融窯と前記分配部と前記分岐流路と前記成形部との少なくとも一つが、請求項１または２に記載のジルコン耐火物を用いて製作されていることを特徴とするガラス物品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス物品製造装置の製作に用いられるジルコン耐火物の良質化、及びそのジルコン耐火物を用いて製作されたガラス物品製造装置の高品位化に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ガラス物品の製造時には、溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、この溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給するための供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備えたガラス物品製造装置が使用される。このガラス物品製造装置としては、供給用流路が、溶融窯から成形部まで１本化された単一フィーダを備えたものと、供給用流路が、溶融窯の流出口に通じる分配部と、該分配部から分岐して複数の成形部に向かって延出する複数の分岐流路とを備えたマルチフィーダを備えたものとに区分される。
【０００３】
この種のガラス物品製造装置は、ジルコン耐火物をその一部に用いて製作される場合が多々あり、特に高密度化されたジルコン耐火物は、気孔率が低く緻密な材質であるため、溶融ガラスとの接触によるガラス欠陥の発生確率が低く、しかも耐食性に優れている等の溶融ガラス流通用途に適した特性を有している。
【０００４】
一方、このジルコン耐火物は、高密度化の度合いが高くなるに連れて、熱衝撃抵抗性が低下することから、急激な温度変化に起因して、表層部の剥離やひび割れあるいは破砕等の物理的損傷が生じ易い。そこで、高密度化されたジルコン耐火物を、ガラス物品製造装置の溶融窯や供給用流路或いは成形部に使用する場合には、熱衝撃による損傷が生じる蓋然性を低減させるために、溶融窯や供給用流路等の加熱速度や冷却速度を極端に低速化して操業することにより物理的損傷を防止しているのが実情である。
【０００５】
このような問題解決の一助として、特許文献１によれば、原料の組成や粒子寸法などに工夫を凝らすことにより、高いガラス耐食性を維持すると共に、熱衝撃損傷に対する抵抗性を向上させ得る気孔率の低いジルコン耐火物を提供することが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平４−５０２９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に開示されているように、原料の組成や粒子寸法に改良を加えても、高密度化されたジルコン耐火物は、一般に数％以下の気孔率であると認識されており、その気孔率が１％以下になると、特に熱衝撃損傷抵抗性の低下を招くことが必至となる。
【０００８】
そのため、高密度化されたジルコン耐火物を用いて製作されたガラス物品製造装置の火上げ作業（溶融ガラスを入れる前における空の状態で高温にする作業）を行っている間においては、ジルコン耐火物の表層部の剥離やひび割れあるいは破砕等が多発しているのが現状である。
【０００９】
このような問題を回避すべく、火上げ作業は、２℃／時間〜１０℃／時間の緩やかな温度上昇勾配で約３日程度に亘って６００℃〜７００℃まで昇温するなどの対策が講じられている。
【００１０】
しかしながら、このような対策を講じたとしても、３００℃〜５００℃の温度領域で、ジルコン耐火物の表層部が爆裂して、無数の鱗片状の小片あるいは数十ｍｍの小塊となってはじけ飛ぶ所謂チップオフ現象が発生し、ガラス物品製造装置の溶融窯や供給用流路更には成形部が使用不能になるという不具合を招いているのが実情である。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、チップオフ現象を発生させずに火上げ作業を安全且つ適切に行い得るジルコン耐火物及びこれを用いたガラス物品製造装置を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備えたガラス物品製造装置の製作に用いられるジルコン耐火物であって、表面から深さ１０ｍｍまでの表層部の内部に浸透している水分の重量が、該表層部の１ｇ当り１２ｐｐｍ未満であることに特徴づけられる。ここで、ジルコン耐火物は、高密度（気孔率が例えば５％以下）のものであることが好ましい。また、このジルコン耐火物は、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4）粒子を主成分とした粒子状の混合された焼結可能成分から成る素地組成物を一定の形状に形成した後に１４００℃以上の温度で焼結された耐火物であることが好ましい。更に、このジルコン耐火物は、液晶ガラスや低アルカリ含有のファイバーや硼珪酸ガラスのガラス接触部等に使用されているものであることが好ましい。
【００１３】
すなわち、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、ジルコン耐火物を適所に用いて製作されたガラス物品製造装置に対して、緩やかな温度勾配で火上げ作業を行った場合における３００〜５００℃の温度領域でのチップオフ現象の発生及び非発生は、ジルコン耐火物の気孔率の差異に依存するところが少なく、ジルコン耐火物から発生する水蒸気の量の差異に主として依存することを知見した。そこで、本発明者等は、使用前のジルコン耐火物の内部に浸透している水分量が少なければ、火上げ作業時にチップオフ現象が発生しないことを案出するに至った。そして、その水分の重量は、ジルコン耐火物の表面から深さ１０ｍｍまでの表層部における１ｇ当り１２ｐｐｍ未満であれば、チップオフ現象の発生が防止され得ることを知見した。その結果、このようなジルコン耐火物を適所に用いてガラス物品製造装置を製作すれば、火上げ作業時にチップオフ現象が発生することを阻止し得ることになり、火上げ作業に起因して当該装置が使用不能になるという不具合を効果的に回避することができる。
【００１４】
この場合、ジルコン耐火物は、温度が４０〜８０℃で且つ真空圧が５．３３ｋＰａ（４０ｔｏｒｒ）〜１３．３３ｋＰａ（１００ｔｏｒｒ）の真空乾燥炉の中で脱水処理が施されていることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、ジルコン耐火物の表層部の内部に浸透している水分が水蒸気として吸い出され得ることになるため、乾燥温度を高めることなく且つ極めて短期間で脱水処理を行うことが可能となる。すなわち、ジルコン耐火物を使用前に保存しておいた場合、特にその表層部に水分が浸透してしまうという現象が生じ得るため、このような真空乾燥炉を用いた脱水処理を施せば、その浸透した水分を表層部から除去する上で極めて有利となる。
【００１６】
また、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備えたガラス物品製造装置において、前記溶融窯と前記供給用流路と前記成形部との少なくとも一つが、上述のジルコン耐火物を用いて製作されていることに特徴づけられる。
【００１７】
このような構成のガラス物品製造装置（単一フィーダまたはマルチフィーダを備えた当該装置）によれば、溶融窯と供給用流路と成形部との少なくとも一つについて、上述の本発明に係るジルコン耐火物の特質が有効利用されると共に、既に述べた火上げ作業時にチップオフ現象が生じず且つ乾燥処理の高効率化が図られる等の利点と実質的に同一の利点を享受することができる。
【００１８】
更に、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融ガラスの供給源となる溶融窯と、該溶融窯から流出した溶融ガラスを下流側に向かって供給する供給用流路と、該供給用流路の下流端に通じる成形部とを備え、前記供給用流路が、前記溶融窯の流出口に通じる分配部と、該分配部から分岐して複数の成形部に向かって延出する複数の分岐流路とを有するガラス物品製造装置において、前記溶融窯と前記分配部と前記分岐流路と前記成形部との少なくとも一つが、上述のジルコン耐火物を用いて製作されていることに特徴づけられる。
【００１９】
このような構成のガラス物品製造装置（マルチフィーダを備えた当該装置）によれば、溶融窯と分配部と分岐流路と成形部との少なくとも一つについて、上述の本発明に係るジルコン耐火物の特質が有効利用されると共に、既に述べた火上げ作業時にチップオフ現象が生じず且つ乾燥処理の高効率化が図られる等の利点と実質的に同一の利点を享受することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように本発明によれば、表面から深さ１０ｍｍまでの表層部の内部に浸透している水分の重量が１ｇ当り１２ｐｐｍ未満であるジルコン耐火物を適所に用いてガラス物品製造装置を製作することにより、火上げ作業時におけるチップオフ現象の発生を阻止することができ、火上げ作業に起因して当該装置が使用不能になるという不具合を効果的に回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融ガラス供給装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る溶融ガラス供給装置の製作に用いられるジルコン耐火物を示す単体斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
先ず、図１に基づいて、本発明の実施形態に係るガラス物品製造装置１の平面視における全体構成を説明する。このガラス物品製造装置１は、溶融ガラスの供給源となる略矩形の溶融窯２と、該溶融窯２の流出口２ａに連通された分配部（清澄槽）３と、該分配部３の下流側端部に連通された複数本の分岐流路４とを有し、これらの分岐流路４の下流端はそれぞれ成形部５に通じている。なお、分岐流路４は、図例では２本であるが、３本以上であってもよい。また、溶融窯２は、例えば上流側から下流側に向かって直列に又は並列に二以上が連通した状態で配列されるもの等であってもよい。
【００２４】
更に、溶融窯２は、底壁２１、側壁２２〜２５、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁（図示略）とを有すると共に、下流側の側壁２４の幅方向中央部に流出口２ａが形成され、該流出口２ａを上流端に有する幅狭の流出路６を介して溶融窯２と分配部３とが連通している。また、分配部３は、底壁３１、側壁３２〜３５、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁（図示略）とを有すると共に、流出路６は、底壁６１、側壁６２、６３、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁（図示略）を有する。
【００２５】
そして、分配部３における上流側の側壁３２の幅方向中央部には、流出路６の下流端が開口すると共に、該分配部３における下流側の側壁３４の幅方向複数箇所には、下流側に向かって延出された複数の分岐流路４の上流端が開口している。これらの複数の分岐流路４は、相互に平行に配列されると共に、個々の分岐流路４は全てが直線状に延びている。そして、これらの分岐流路４も、底壁４１、側壁４２、４３、及びその上方全域を覆うアーチ形の天井壁（図示略）を有する。この場合、本実施形態では、溶融窯２から溶融ガラスを成形部５に供給する供給用流路８が、流出路６と分配部３と分岐流路４とで構成されている。
【００２６】
而して、このガラス物品製造装置１は、図２に示すようなジルコン耐火物（高密度のジルコン耐火物）７を用いて製作されている。このジルコン耐火物７は、直方体状を呈する耐火レンガであって、気孔率が５％以下である。また、このジルコン耐火物７は、ジルコン（ＺｒＳｉＯ4）粒子を主成分とした粒子状の混合された焼結可能成分から成る素地組成物を一定の形状に形成した後に１４００℃以上の温度で焼結された耐火物であって、液晶ガラスや低アルカリ含有のファイバーや硼珪酸ガラスのガラス接触部等に使用されているものである。
【００２７】
そして、ガラス物品製造装置１の製作が行われる前においては、このジルコン耐火物７は、脱水処理を施すことにより、表面から深さ１０ｍｍまでの表層部の内部に浸透している水分の重量が、表層部の１ｇ当り１２ｐｐｍ未満とされると共に、脱水処理は、温度が４０〜８０℃で且つ真空圧が５．３３〜１３．３３ｋＰａの真空乾燥炉の中で行われている。また、このジルコン耐火物７の大きさは、縦方向寸法Ｘが８００〜１５００ｍｍ（本実施形態では１２５０ｍｍ）、横方向寸法Ｙが２００〜７００ｍｍ（本実施形態では４５０ｍｍ）、高さ方向寸法Ｚが１００〜３００ｍｍ（本実施形態では１５０ｍｍ）である。
【００２８】
図１に示すガラス物品製造装置１の各構成要素の中で、このジルコン耐火物７により構築される部位は、本実施形態では、溶融窯２の底壁２１及び側壁２２〜２５と、分配部３の底壁３１及び側壁３２〜３５と、各分岐流路４の底壁４１及び側壁４２、４３と、流出路６の底壁６１及び側壁６２、６３と、成形部５の成形体（図示略）とである。この場合、溶融窯２、分配部３、各分岐流路４及び流出路６のそれぞれについては、溶融ガラスと接触する部位のみを、ジルコン耐火物７で構築し、その他の部位は別の耐火物で構築することが好ましい。また、このようにガラス物品製造装置１の全ての構成要素２、３、４、５、６について、ジルコン耐火物７で構築する必要はなく、それらの構成要素の少なくとも一つについてジルコン耐火物７で構築されるようにしてもよい。
【００２９】
その一例として、分岐流路４を構築対象とする場合には、図３に示すように、底壁４１を構成するジルコン耐火物７の幅方向両端部に、側壁４２、４３を構成するジルコン耐火物７が積み重ねられる。この場合、溶融ガラスの液面を鎖線Ｌとしたならば、溶融ガラスと接触している底壁４１及び側壁４２、４３のジルコン耐火物７のみを、本発明に係るジルコン耐火物７とし、溶融ガラスと接触していない側壁４２、４３の耐火物７ａは他の種類とすることが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、水分の含有量を積極的に低減させたジルコン耐火物７で製作されたガラス物品製造装置１に対して、２℃／時間〜１０℃／時間の緩やかな温度上昇勾配で約３日程度に亘って６００℃〜７００℃まで昇温する火上げ作業を行った場合において、３００〜５００℃の温度領域でチップオフ現象が発生するという不具合が生じなくなる。すなわち、ジルコン耐火物７の表層部における水分の重量が、表層部１ｇ当り１２ｐｐｍ以上であると、上記の火上げ作業時に３００〜５００℃の温度領域でチップオフ現象の発生する確率が高くなるが、真空乾燥による脱水処理によってその水分の重量を１２ｐｐｍ未満とすれば、チップオフ現象の発生を的確に回避することができる。特に、このジルコン耐火物７を使用前に長期保存した場合には、自然現象によってジルコン耐火物７の表層部に水分が浸透してしまうという事態が生じ得るが、真空乾燥による脱水処理を施せば、ジルコン耐火物７の表層部からその浸透した水分を水蒸気として吸い出せることになり、脱水処理の確実化及び処理時間の短縮が図られる。なお、上記の「ジルコン耐火物７の表層部」とは、ジルコン耐火物７の表面から深さ１０ｍｍまでの表層部を意味している（以下、同様）。
【００３１】
なお、以上の実施形態では、溶融窯２から流出した溶融ガラスを成形部５に供給する供給用流路８が、溶融窯２の流出口２ａに通じる流出路６と、該流出路６の下流端に通じる分配部３と、該分配部３から分岐して複数の成形部５に向かって延出する複数の分岐流路４とを有するガラス物品製造装置（マルチフィーダを備えたもの）に本発明を適用したが、溶融窯２から流出した溶融ガラスを成形部５に供給する供給用流路が、一本化されたガラス物品製造装置（単一フィーダを備えたもの）についても、同様に本発明を適用することができる。
【実施例１】
【００３２】
本発明者等は、ジルコン耐火物を用いてガラス物品製造装置１を作製し、２℃／時間〜１０℃／時間の緩やかな温度上昇勾配での火上げ作業時に、３００〜５００℃の温度領域でチップオフ現象が発生したジルコン耐火物と、発生しなかったジルコン耐火物とについて調査を行ったが、前者と後者とでは気孔率等に格段の相違は見られなかった。そこで、前者と実質的に同一（種類や保存条件等が同一）のジルコン耐火物と、後者と実質的に同一のジルコン耐火物とについて、再度、火上げ作業に準じた昇温実験を実施した結果、双方のジルコン耐火物から発生する気体に水蒸気が含有されていること並びに両者間ではその水蒸気の量に差異があることを知得した。
【００３３】
一般に、ジルコン耐火物は緻密であり且つ気孔率も低いことから水分の含有量は極めて少ないが、加熱されたジルコン耐火物から発生する気体をガスクロマトグラフィによって測定した結果、チップオフ現象の発生及び非発生に係るそれぞれのジルコン耐火物では、加熱に伴う水蒸気の発生量に明らかな差異が見られた。なお、測定方法としては、密閉容器中に収容したジルコン耐火物を、大気圧のもとで電気ヒータにより加熱し、２０〜８００℃の温度範囲で発生する気体をガスクロマトグラフィに導入して測定した。
【００３４】
詳述すれば、このガスクロマトグラフィによる測定結果として、チップオフ現象が発生したジルコン耐火物からは、その耐火物の表層部１ｇ当り１５〜３０μｌ（マイクロリットル）の水分が発生しているのに対して、チップオフ現象が発生しなかったジルコン耐火物からは、その耐火物の表層部１ｇ当り１〜１０μｌの水分が発生しているに過ぎないことを確認した。また、チップオフ現象が発生したジルコン耐火物の表層部を１０〜１５ｍｍ程度研削して削除し、そのジルコン耐火物から発生する水分を測定したところ、その耐火物１ｇ当り１０μｌ前後であった。そして、このようにチップオフ現象が発生したジルコン耐火物の表層部を研削して削除することにより得られたジルコン耐火物について、再度火上げ作業に準じて昇温実験をしたところ、チップオフ現象の発生は見られなかった。
【００３５】
以上の結果から、チップオフ現象は、ジルコン耐火物の表層部に浸透（拡散）した水分が、火上げ作業時の昇温で暴発的に膨張し、ジルコン耐火物の表層部を破壊することにより発生するものであるとの確信を得た。なお、チップオフ現象を発生させない対策として、火上げ作業時に乾燥時間を設けることも検討されたが、狭い空間を耐火物等で囲むように製作されたガラス物品製造装置においては、火上げ作業時にジルコン耐火物以外の種々の耐火物及びモルタル等からも多量の水分が発生し、当該装置の内部空間が高水蒸気雰囲気となるため、ジルコン耐火物の水分を低減させることは困難或いは不可能であった。
【００３６】
また、表層部１ｇ当り１５〜３０μｌの水分を含有するジルコン耐火物について、チップオフ現象が発生しない程度まで水分を低減させることを目的として、乾燥温度として概ね１５０℃で、種々の乾燥時間を設定して実験をしたところ、数週間〜数ヶ月に亘って当該温度に保持すれば、水分量を低減させ得ることが判明したが、そのような不当に長い乾燥時間を設ける事は現実的でなく実際には不可能であった。
【００３７】
そこで、短時間で乾燥を可能にする方法として、試行錯誤の結果、真空乾燥炉を用いることが効果的であることをつきとめた。その場合、真空乾燥炉は、温度を４０〜８０℃に設定すると共に、真空圧を５．３３ｋＰａ（４０ｔｏｒｒ）〜１３．３３ｋＰａ（１００ｔｏｒｒ）に設定すれば、７２時間でジルコン耐火物の水分を、表層部１ｇ当り１０〜１５μｌに低減させることが可能であった。
【００３８】
この場合、ジルコン耐火物の表層部１ｇ当り１０μｌ及び１５μｌの水分は、換算すればそれぞれ、ジルコン耐火物の表層部１ｇ当り８μｇ及び１２μｇ、すなわち８ｐｐｍ及び１２ｐｐｍに相当する。そして、上述の如く、ガスクロマトグラフィによる測定結果として、チップオフ現象が発生したジルコン耐火物の水分は、表層部１ｇ当り１５〜３０μｌであることが判明しているため、その水分を１２ｐｐｍ未満とすれば、チップオフ現象の発生を阻止できるという結論を得るに至った。
【００３９】
そして、上記の如く真空乾燥炉を用いて脱水処理を施したジルコン耐火物は、実際の火上げ作業に相当する温度上昇勾配で昇温しても、チップオフ現象は発生せず、したがって上記の如く真空乾燥炉を用いて脱水処理を施したジルコン耐火物を用いて製作したガラス物品製造装置は、火上げ作業時におけるチップオフ現象を防止することができることを確認した。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガラス物品製造装置
２  溶融窯
３  分配部（清澄槽）
４  分岐流路
５  成形部
７  ジルコン耐火物
８  供給用流路
【図１】
2011246322.tif 000003
【図２】
2011246322.tif 000004
【図３】
2011246322.tif 000005