(57)【要約】      （修正有）【課題】小ロット多品種のガラスビーズを直接法によりエネルギ効率良く且つ短時間で製造することができる装置を提供する。【解決手段】ガラス溶解炉と、該ガラス溶解炉の流出口から自重落下する途中の流体噴射ノズルと、該流出口及び該流体噴射ノズルを囲んで設けられたチャンバとを備え、該ガラス溶解炉は天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナを有し、またガラス原料及び副原料が気体搬送により供給されるようになっていて、該酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料及び副原料をその火炎中に下向きで供給して溶解し、生成したガラス溶解物を炉内底部に一時的に貯留して、そのまま該流出口から自重落下させつつ、自重落下する途中のガラス溶解物に該流体噴射ノズルから高速流体を噴射して該ガラス溶解物を分散させ、分散させたガラス粒子をその表面張力により球状化すると共に冷却して、生成したガラスビーズを該チャンバで捕集する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶解炉と、該ガラス溶解炉の流出口から自重落下する途中のガラス溶解物を臨んで設けられた流体噴射ノズルと、該流出口及び該流体噴射ノズルを囲んで設けられたチャンバとを備え、該ガラス溶解炉は天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナを有し、該酸素バーナには酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスが供給され、またガラス原料及び副原料が気体搬送により供給されるようになっていて、該酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料及び副原料をその火炎中に下向きで供給して溶解し、生成したガラス溶解物を炉内底部に一時的に貯留して、そのまま該流出口から自重落下させつつ、自重落下する途中のガラス溶解物に該流体噴射ノズルから高速流体を噴射して該ガラス溶解物を分散させ、分散させたガラス粒子をその表面張力により球状化すると共に冷却して、生成したガラスビーズを該チャンバで捕集するようにして成ることを特徴とするガラスビーズの製造装置。
【請求項２】
酸素バーナに昇降手段が設けられており、該昇降手段の作動により該酸素バーナの先端部とガラス溶解炉の炉内底部に一時的に貯留されるガラス溶解物の湯面との間の距離が可変となるようにした請求項１記載のガラスビーズの製造装置。
【請求項３】
流体噴射ノズルが斜め下向きに二つ以上設けられており、これらから高速流体を自重落下する途中のガラス溶解物を焦点として噴射するようにした請求項１又は２記載のガラスビーズの製造装置。
【請求項４】
高速流体が高速ガスである請求項１〜３のいずれか一つの項記載のガラスビーズの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラスビーズの製造装置に関し、更に詳しくは天井壁に特定の酸素バーナを下向きで取付けた小型のガラス溶解炉を備え、所謂小ロット多品種のガラスビーズをエネルギ効率良く且つ短時間で製造することができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスビーズの製造装置として、直接法によるものと、間接法によるものとが知られている。直接法によるガラスビーズの製造装置は、ガラス溶解炉を用いてガラス原料及び副原料（以下これらをガラス原料等という）からガラス溶解物を生成させ、このガラス溶解物から直接にガラスビーズを製造する装置である（例えば特許文献１参照）。また間接法によるガラスビーズの製造装置は、ガラス溶解炉を用いてガラス原料等からガラス溶解物を生成させ、このガラス溶解物から一旦ガラス粒子やガラスロッド等を製造した後、かかるガラス粒子やガラスロッド等から、これらを再加熱したり、またこれらに機械的な力を加えて、ガラスビーズを製造する装置である（例えば特許文献２及び３参照）。
【０００３】
直説法によるガラスビーズの製造装置は、間接法によるガラスビーズの製造装置に比べて、手間がかからず、効率的にガラスビーズを製造できるという利点がある。しかし、従来のガラスビーズの製造装置は、それが直接法によるものであっても、ガラス溶解炉として、炉内上流部に溶解ゾーンが形成され、また炉内中流部から下流部にかけて清澄ゾーン（ガス抜きゾーン）が形成された相当に長大なものを用い、その最上流部から炉内に投入したガラス原料等を、該ガラス溶解炉の側壁に取付けたバーナの燃焼による炉内輻射を利用して溶解するため、１）バーナとして酸素バーナを燃焼させる場合であっても、エネルギ効率が悪い、２）炉内に投入するガラス原料等には融点の異なる様々なものが含まれており、これらのなかで融点の低いものは溶解が早いが、融点の高いものは溶解が遅いので、全体としての均質溶解が難しく、均質溶解にかかる時間が長い、３）ガラス溶解炉の炉内に生成するガラス溶解物の上部に未溶解のガラス原料等の低温物が存在するため、ガラス溶解物中に発生するガスが抜け難く、ガス抜きにかかる時間が長い、という問題があり、またかかる問題に起因し、結果としてガラス溶解炉が長大なものとなって、炉内のガラス溶解物の入れ替えが誠に厄介であるため、４）小ロット多品種のガラスビーズの製造に著しく不向きという問題がある。
【特許文献１】特開昭５２−４２５１２号公報
【特許文献２】特開２０００−１１９０２８
【特許文献３】特開２００４−２２４６７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、直接法により小ロット多品種のガラスビーズをエネルギ効率良く且つ短時間で製造することができる装置を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題を解決する本発明は、ガラス溶解炉と、該ガラス溶解炉の流出口から自重落下する途中のガラス溶解物を臨んで設けられた流体噴射ノズルと、該流出口及び該流体噴射ノズルを囲んで設けられたチャンバとを備え、該ガラス溶解炉は天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナを有し、該酸素バーナには酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスが供給され、またガラス原料及び副原料が気体搬送により供給されるようになっていて、該酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料及び副原料をその火炎中に下向きで供給して溶解し、生成したガラス溶解物を炉内底部に一時的に貯留して、そのまま該流出口から自重落下させつつ、自重落下する途中のガラス溶解物に該流体噴射ノズルから高速流体を噴射して該ガラス溶解物を分散させ、分散させたガラス粒子をその表面張力により球状化すると共に冷却して、生成したガラスビーズを該チャンバで捕集するようにして成ることを特徴とするガラスビーズの製造装置に係る。
【０００６】
本発明に係るガラスビーズの製造装置は、ガラス溶解炉と、このガラス溶解炉の流出口から自重落下する途中のガラス溶解物を臨んで設けられた流体噴射ノズルと、これらの流出口及び流体噴射ノズルを囲んで設けられたチャンバとを備えている。本発明に係るガラスビーズの製造装置において、ガラス溶解炉は、天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナを有している。酸素バーナには酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスが供給されるようになっており、またガラス原料等が、通常はガラス原料及び副原料を混合した粉粒状のガラス原料等が気体搬送により供給されるようになっていて、この酸素バーナを下向きで燃焼させるときにガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解するようになっている。かかる酸素バーナそれ自体としては、公知のものを転用でき、例えば特開平８−３１２９３８号公報、特開２０００−５５３４０号公報及び特開２０００−１０３６５６号公報等に記載されているような酸素バーナを転用できる。これらの酸素バーナは、先端部におけるノズル構造が、中心部から外周部に向かい、例えば燃料供給ノズル、一次支燃ガス供給ノズル、被処理物（ガラス原料等）供給ノズル及び二次支燃ガス供給ノズルのように、複数の供給ノズルが同心円状に配列されたものからなっている。
【０００７】
前記のような酸素バーナをガラス溶解炉の天井壁に下向きで取付け、これに酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスを供給して下向きで燃焼させると、火炎それ自体の温度が高くなるだけでなく、その火炎は炉内底部に一時的に貯留されるガラス溶解物の湯面をも加熱する。かかる火炎中にガラス原料等を下向きで供給すると、該ガラス原料等は極めて短時間で溶解する。しかもこのとき、下向きで燃焼する高温の火炎中に下向きで供給したガラス原料等の水分は一気に蒸発し、炭酸化合物の形態をとるものは分解してガスを放出するので、炉内底部に一時的に貯留されるガラス溶解物中でのガス発生量は著しく低くなる。その上、かかるガラス溶解物は一時的ではあっても炉内底部に貯留され、ここで均質化とガス抜きが促されるので、従来のガラス溶解炉のように清澄ゾーン（ガス抜きゾーン）を経由するまでもなく、そのまま流出口から自重落下させても、それからガラスビーズを直接に製造するのに何ら支障はない。直接法により小ロット多品種のガラスビーズをエネルギ効率良く且つ短時間で製造することができるのである。
【０００８】
前記した酸素バーナには昇降手段を設け、該昇降手段の作動によりそれらの先端部とガラス溶解炉の炉内底部に一時的に貯留されるガラス溶解物の湯面との間の距離を可変となるようにするのが好ましい。酸素バーナの燃焼量を調節するだけでなく、酸素バーナの先端部と炉内底部のガラス溶解物の湯面との間の距離をも変えることによって、炉内底部のガラス溶解物、なかでもその湯面の加熱をより自在に制御できるようにするのである。酸素バーナの燃焼量を調節すると、それらの火炎長さが変わり、火炎の先端部と炉内底部のガラス溶解物の湯面との間の距離が変わることが多いが、この距離が適正でない場合は、かかる距離を前記の昇降手段により適正に制御できる。
【０００９】
ガラス溶解炉から生成したガラス溶解物を自重落下させるための流出口は、通常は該ガラス溶解炉の炉底壁（炉床壁）に、好ましくはその中央部に開設するが、炉側壁の下部に開設することもできる。本発明に係るガラスビーズの製造装置において、流体噴射ノズルは、前記のような流出口から自重落下する途中のガラス溶解物を臨んで設けられている。かかる流体噴射ノズルは、自重落下する途中のガラス溶解物を挟んで又は囲んで斜め下向きに二つ以上設けるのが好ましく、これらの流体噴射ノズルから高速流体を自重落下する途中のガラス溶解物を焦点として噴射するようにするのがより好ましい。流体噴射ノズルから噴射する高速流体としては、高速ガスが好ましいが、なかでも高速の空気又は不活性ガスがより好ましい。
【００１０】
本発明に係るガラスビーズの製造装置において、チャンバは前記したような流出口及び流体噴射ノズルを囲んで設けられている。ガラス溶解炉の天井壁に下向きで取付けた酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解し、生成したガラス溶解物を炉内底部に一時的に貯留して、そのまま流出口から自重落下させつつ、自重落下する途中のガラス溶解物に流体噴射ノズルから高速流体を噴射して該ガラス溶解物を分散させ、分散させたガラス粒子をその表面張力により球状化すると共に冷却して、生成したガラスビーズをチャンバで捕集するようになっているのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るガラスビーズの製造装置によると、直接法により小ロット多品種のガラスビーズをエネルギ効率良く且つ短時間で製造することができるという効果がある。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明に係るガラスビーズの製造装置を一部縦断面で略示する全体図である。図示したガラスビーズの製造装置は、ガラス溶解炉１１と、ガラス溶解炉１１の流出口１２から自重落下する途中のガラス溶解物Ｂを臨んで設けられた流体噴射ノズル５１，５２と、流出口１２及び流体噴射ノズル５１，５２を囲んで設けられたチャンバ６１とを備えている。ガラス溶解炉１１は、横断面がほぼ正方形で、全体としてはやや縦長の、外観が直方体様を呈しており、その天井壁に酸素バーナ２１が下向きで取付けられていて、酸素バーナ２１が直下に臨む炉内底部に生成したガラス溶解物Ａが一時的に貯留されるようになっている。酸素バーナ２１はシリンダ機構２２を介して天井壁に取付けられており、昇降可能となっていて、その先端部と炉内底部のガラス溶解物Ａの湯面との間の距離が可変となっている。
【００１３】
酸素バーナ２１は前記したような複数の供給ノズルが同心円状に配列されたものからなっている。かかる酸素バーナ２１には吸着式酸素発生装置３１から燃焼制御ユニット３２を介し酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスが供給されるようになっており、また燃料タンク３３から燃焼制御ユニット３２を介し燃料ガスが供給されるようになっている。更に酸素バーナ２１には粉粒状のガラス原料等が気体搬送で供給されるように気体搬送系４１が接続されている。気体搬送系４１の上流側にはドライヤ付きコンプレッサ４２が接続されており、その途中にガラス原料等供給系４３が接続されている。ガラス原料等供給系４３は、ガラス原料等貯留用のホッパ４４、ホッパ４４に接続された定量切出装置４５、定量切出装置４５に接続された振動篩４６、振動篩４６に接続された定量供給装置４７を備え、また振動篩４６で篩分けられた粗大物を破砕して振動篩４６の上流側に戻す破砕機４８を備えている。ホッパ４４、定量切出装置４５、振動篩４６及び定量供給装置４７を経由し、また必要に応じ破砕機４８をも経由してガラス原料等供給系４３から気体搬送系４１へ粉粒状のガラス原料等を定量供給しつつ、更に酸素バーナ２１へと供給するようになっている。図示したガラスビーズの製造装置では、ガラス溶解炉１１の天井壁に下向きで取付けた酸素バーナ２１へ燃料ガス及び酸素濃度９０容量％以上の支燃ガスを供給して下向きで燃焼させ、その火炎中に粉粒状のガラス原料等を下向きで供給して溶解するようになっている。
【００１４】
ガラス溶解炉１１から生成したガラス溶解物Ａを自重落下させるための流出口１２は、ガラス溶解炉１１の炉底壁の中央部に開設されている。また流体噴射ノズル５１，５２は、流出口１２から自重落下する途中のガラス溶解物Ｂを両側から挟む対称位置にて斜め下向きに二つ設けられており、これらの流体噴射ノズル５１，５２から高速流体としての高速空気を自重落下する途中のガラス溶解物Ｂを焦点Ｆとして噴射するようになっている。そしてチャンバ６１は前記したような流出口１２及び流体噴射ノズル５１，５２を囲んで設けられている。
【００１５】
図示した本発明に係るガラスビーズの製造装置では、ガラス溶解炉１１の天井壁に下向きで取付けた酸素バーナ２１を下向きで燃焼させると共にガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解し、生成したガラス溶解物Ａを炉内底部に一時的に貯留して、そのまま流出口１２から自重落下させつつ、自重落下する途中のガラス溶解物Ｂに流体噴射ノズル５１，５２から高速空気を噴射してガラス溶解物を分散させ、分散させたガラス粒子をその表面張力により球状化すると共に冷却して、生成したガラスビーズＣをチャンバ６１で捕集するようになっているのである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るガラスビーズの製造装置を一部縦断面で略示する全体図。
【符号の説明】
【００１７】
１１        ガラス溶解炉
１２        流出口
２１        酸素バーナ
２２        シリンダ機構
３１        吸着式酸素発生装置
３３        燃料タンク
４１        気体搬送系
４３        ガラス原料等供給系
４４        ホッパ
４５        定量切出装置
４６        振動篩
４７        定量供給装置
５１，５２  流体噴射ノズル
６１        チャンバ
【図１】
2008290922.tif 000002