(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に設けられた原料投入口から原料バッチを投入し、下流側に設けられた流出口から溶融ガラスを流出させて成形手段に送る連続ガラス溶融炉内で、溶融ガラスを素地替えする溶融ガラスの素地替え方法であって、
連続ガラス溶融炉は、上流側側壁、左側壁、右側壁、下流側側壁、底壁及び天井を備える矩形の容器であり、
素地替え用原料投入口が、少なくとも上流側隅部に設けられており、
原料投入口とは別に設けられた素地替え用原料投入口から、溶融ガラスとは異なる組成となるように調合された異種原料バッチを投入することを特徴とする溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項２】
溶融ガラスを排出して液面レベルを低下させた後、異種原料バッチを投入することを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項３】
溶融ガラスの排出による液面レベルの低下と、異種原料バッチの投入による液面レベルの上昇を複数回繰り返すことを特徴とする請求項２に記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項４】
溶融ガラスの排出を、連続ガラス溶融炉の隅部に設けられた素地抜き出し口から行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項５】
素地抜き出し口が設けられた隅部とは別の隅部から異種原料バッチを投入することを特徴とする請求項４に記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項６】
溶融ガラスの排出と、異種原料バッチの投入を同時に行うことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項７】
上流側隅部から異種原料バッチを投入した後、下流側隅部から異種原料バッチの投入を開始することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の溶融ガラスの素地替え方法。
【請求項８】
上流側に設けられた原料投入口と、下流側に設けられた流出口と、加熱手段とを有する連続ガラス溶融炉であって、
上流側側壁、左側壁、右側壁、下流側側壁、底壁及び天井を備える矩形の容器であり、
且つ素地替え用原料投入口が、少なくとも上流側隅部に設けられていることを特徴とする連続ガラス溶融炉。
【請求項９】
連続ガラス溶融炉の少なくとも一つの隅部に、素地抜き出し口が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の連続ガラス溶融炉。
【請求項１０】
素地抜き出し口が設けられた隅部には、素地替え用原料投入口が設けられていないことを特徴とする請求項９に記載の連続ガラス溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスの素地替え方法及び連続ガラス溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続ガラス溶融炉における溶融ガラスの素地替え（例えば、組成の変更や色の変更）方法としては、溶融中のガラスとは異なる品種の溶融ガラスを投入し、溶融中のガラスを順次流出させる方法（押し出し法）と、溶融炉から溶融ガラスの大部分を一旦排出した後に新たな溶融ガラスを投入する方法（素地抜き法）とがある。
【０００３】
押し出し法は、炉の規模や要求ガラス品質にも依存するが、素地替えに通常１週間程度の日数を要する。特に、溶融中のガラスと新たな溶融ガラスとの密度差が大きい場合や、着色した溶融ガラスから着色していない新たな溶融ガラスへ素地替えする場合は、素地替えにさらに長期間を要する。
【０００４】
素地抜き法は、溶融中のガラスと新たな溶融ガラスとの密度差が大きい場合や、着色した溶融ガラスから着色していない新たな溶融ガラスへ素地替えする場合は、押し出し法よりも短期間で素地替えを行うことができる。
【０００５】
例えば特許文献１には、溶融槽の底壁または側壁の下部に配設された溶融ガラスの素地抜き出し口を有する連続ガラス溶融炉が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−５９２４８
【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、押し出し法及び素地抜き法の何れにおいても、溶融炉の隅部付近の溶融ガラスが排出されずに残りやすいことから、溶融ガラスを完全に素地替えするには長時間を要する。
【０００８】
本発明の目的は、素地替えを容易に、且つ短期間で行うことのできる溶融ガラスの素地替え方法及び連続ガラス溶融炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、後述する数値流れ解析結果から、隅部に原料バッチを投入すれば、隅部付近の溶融ガラスの滞留が解消して速やかに排出されることを見出した。図３はここで使用した解析モデルを平面視して示している。数値流れ解析の概要を以下に示す。
【００１０】
解析に使用したモデルは、高さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ、長さ３００ｍｍの大きさを有し、上流側側壁１１、左側壁１２、右側壁１３、下流側側壁１４、底壁１５及び天井(図示せず)からなる矩形容器である。異種溶融ガラスの投入口は、上流側側壁１１の中央部（投入位置１６）、上流側側壁１１の両隅部付近（投入位置１８ａ、１８ｃ）の３ケ所とした。溶融ガラス（素地）の抜き出し口１９は、下流側側壁と左側側壁とで囲まれる隅部の炉底に設定した。
【００１１】
このモデルにおいて、まず液面高さが５０ｍｍとなるまで投入位置から溶融ガラス（前素地ガラスＡ）を供給し、次に液面高さが１５５ｍｍになるまで異種溶融ガラス（後素地ガラスＢ）を投入し、続いて液面高さが５０ｍｍに戻るまで抜き出し口１９から溶融ガラスを排出した。ここで投入位置を１６とした場合を解析例１、投入位置を１８ａ及び１８ｃとした場合を解析例２として、表面における素地ガラスの残留割合を数値解析により求めた。
【００１２】
その結果、解析例１では、表面の素地ガラスの残留割合が２５．２％（図４（ａ））であり、また上流側の両隅部に素地ガラスが残存していた。一方、解析例２では、表面の素地ガラスの残留割合が１９．１％（図４（ｂ））であり、また上流側の両隅部には素地ガラスの残存が認められなかった。これらの解析結果から、隅部から素地替え用原料バッチ（異種原料バッチ）を投入すれば、当該隅部に存在する素地ガラスの滞留が解消されることが明らかになった。
【００１３】
この解析結果にヒントを得て、本発明者等は以下の発明を提案するものである。
【００１４】
即ち、本発明の溶融ガラスの素地替え方法は、上流側に設けられた原料投入口から原料バッチを投入し、下流側に設けられた流出口から溶融ガラスを流出させて成形手段に送る連続ガラス溶融炉内で、溶融ガラスを素地替えする溶融ガラスの素地替え方法であって、原料投入口とは別に設けられた素地替え用原料投入口から、溶融ガラスとは異なる組成となるように調合された異種原料バッチを投入することを特徴とする。ここで「溶融ガラスの素地替え」とは、ある組成の溶融ガラスを別の組成の溶融ガラスに置き換えることを意味する。「原料バッチ」とは、所定のガラス組成となるように調合されたガラス原料及び／又はガラスカレットである。
【００１５】
上記方法によれば、溶融炉の下流側といった通常生産時には利用しない投入位置から素地替え用の異種原料バッチを投入することが可能になる。このため最適な位置から素地替え用の異種原料バッチを投入することが可能になる。また通常生産時に使用する原料投入口の位置を決定する際に、素地替え時の投入を考慮する必要がなくなることから、通常生産に最適な位置に原料投入口を設けることができる。
【００１６】
本発明においては、異種原料バッチの投入を、連続ガラス溶融炉の少なくとも一つの隅部から行うことが好ましい。「連続溶融炉の隅部」とは、平面視で、各コーナーを形成する２辺のうち短辺の１／３を半径として、溶融炉内部の各コーナーからこの半径内の領域を指す。「隅部から原料バッチを投入する」とは、隅部を構成する何れかの側壁の液面より上方に設けられた原料投入口から原料バッチを連続ガラス溶融炉の内部に供給することを意味する。「溶融ガラスとは異なる組成となるように調合された異種原料バッチ」とは、切り替え完了後の組成となるように調合された原料バッチに限定されるものではなく、切り替え後のガラスと溶融ガラスとの中間にある組成となるように調合された原料バッチも含む。
【００１７】
上記方法を採用すれば、素地替え時に残留し易い隅部付近の溶融ガラスを排出することが容易になる。
【００１８】
本発明においては、異種原料バッチの投入を、連続ガラス溶融炉の下流側から行うことが好ましい。
【００１９】
上記方法を採用すれば、通常は原料投入口を配置しない下流側の隅部付近の溶融ガラスを排出することが可能になる。
【００２０】
本発明においては、溶融ガラスを排出して液面レベルを低下させた後、異種原料バッチを投入することが好ましい。この場合においては、溶融ガラスの排出による液面レベルの低下と、異種原料バッチの投入による液面レベルの上昇を複数回繰り返すことが望ましい。
【００２１】
本発明においては、溶融ガラスの排出を、連続ガラス溶融炉の隅部に設けられた素地抜き出し口から行うことが好ましい。ここで「隅部に設けられた素地抜き出し口」とは、隅部を構成する何れかの側壁の炉底付近、又は隅部付近の炉底に設けられた素地抜き出し口を意味する。
【００２２】
上記方法を採用すれば、素地替え時に残留し易い隅部の溶融ガラスを速やかに排出することができる。
【００２３】
本発明においては、素地抜き出し口が設けられた隅部とは別の隅部から異種原料バッチを投入することが好ましい。
【００２４】
上記方法を採用すれば、異種原料バッチを投入することによる溶融ガラスの押し出し効果を有効に活用することができる。
【００２５】
本発明においては、溶融ガラスの排出と、異種原料バッチの投入を同時に行うことが可能である。この場合においては、上流側隅部から異種原料バッチを投入した後、下流側隅部から異種原料バッチの投入を開始することが望ましい。
【００２６】
上記方法を採用すれば、押し出し法を利用した溶融ガラスの素地替えを短時間で行うことができる。
【００２７】
本発明の連続ガラス溶融炉は、上流側に設けられた原料投入口と、下流側に設けられた流出口と、加熱手段とを有する連続ガラス溶融炉であって、連続ガラス溶融炉の少なくとも一つの隅部に、原料バッチ投入口とは別に設けられた素地替え用原料投入口を設けたことを特徴とする。
【００２８】
上記構成の溶融炉を使用すれば、素地替え時に残留し易い隅部付近の溶融ガラスを排出することが容易になる。
【００２９】
本発明においては、連続ガラス溶融炉の少なくとも一つの隅部に、素地抜き出し口を設けることが好ましい。この場合においては、素地抜き出し口が設けられた隅部には、素地替え用原料投入口が設けられていないことが望ましい。
【００３０】
上記構成の溶融炉を採用すれば、素地替え時に残留し易い隅部付近の溶融ガラスを速やかに排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施態様１で使用する連続ガラス溶融炉の内部を平面視した説明図である。
【図２】実施態様２で使用する連続ガラス溶融炉の内部を平面視した説明図である。
【図３】数値流れ解析に用いた解析モデルの内部を平面視した説明図である。
【図４】数値解析の結果を示す説明図であり、（ａ）は上流側側壁の中央部から異種溶融ガラスを投入した結果を、（ｂ）は上流側側壁の両隅部付近から異種溶融ガラスを投入した結果をそれぞれ示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施例を説明する。ただし本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（実施態様１）
まず、素地抜き出し口を有する連続ガラス溶融炉を用いた本発明の実施形態を説明する。図１は、連続ガラス溶融炉の内部を平面視した説明図である。
【００３３】
連続ガラス溶融炉２０は、上流側側壁２１、左側壁２２、右側壁２３、下流側側壁２４、底壁２５及び天井（図示せず）で囲まれ、溶融ガラスを一定時間滞留可能な内部空間を有している。また上流側側壁２１の壁面には、図示しない原料供給手段と連通した複数の原料投入口２６ａ、２６ｂ、２６ｃが、下流側側壁２４の壁面には、図示しない成形手段へと通じる流出口２７がそれぞれ設けられている。さらに連続ガラス溶融炉２０には、バーナー、電極等の図示しない加熱手段が備えられている。なお原料投入口は必ずしも３箇所である必要はない。
【００３４】
本実施態様においては、さらに通常生産で使用する原料投入口２６ａ、２６ｂ、２６ｃとは別に、素地替え用原料投入口２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられている。素地替え用原料投入口２８ａは、上流側側壁２１の左側壁２２に近い壁面に設けられており、素地替え用原料投入口２８ｂ、２８ｃは、右側壁２３の上流側側壁２１及び下流側側壁２４に近い壁面にそれぞれ設けられている。ここで各素地替え用原料投入口は、何れも図示しない原料供給手段と連通している。なお素地替え原料用投入口は、必ずしも３箇所である必要はないが、少なくとも下流側に１箇所以上設けられていることが好ましい。
【００３５】
また連続ガラス溶融炉２０の底壁２５には、左側壁２２と下流側側壁２４とで囲まれる隅部に、溶融ガラスを下方へ排出する素地抜き出し口２９が設けられている。素地抜き出し口２９は、通常は溶融ガラスが流出しないように、金属製、或いはセラミック製のキャップによって閉じられており、溶融ガラスを排出する必要があるときのみ、キャップを取り外して開口される。またキャップは高温に晒されることから、キャップ周囲に冷却装置を設けておくことができる。なお素地抜き出し口は、底壁ではなく、側壁の下部に設けることも可能である。なお本実施態様では、素地抜き出し口２９は１箇所としているが、複数の隅部に設けてもよい。この場合、素地替え効率の観点から、素地抜き出し口を設けた隅部には、素地替え原料用投入口を設置しないことが好ましい。
【００３６】
次に上記の連続ガラス溶融炉２０を用いて別組成のガラスに切り替えるには、以下の工程を有する素地抜き法を採用することができる。
【００３７】
第一の工程として、素地抜き出し口２９を開口し、溶融ガラスを素地抜き出し口２９から排出する。このとき連続ガラス溶融炉２０内の溶融ガラスを全て抜き出すことは長時間を要することから、本発明では溶融ガラスの液面がある程度のレベルまで低下すれば抜き出しを完了してよい。
【００３８】
第二の工程として、素地替え用原料投入口２８ａ、２８ｂ、２８ｃの少なくとも一つから、異種原料バッチを投入する。異種原料バッチの投入は、液面が通常生産時のレベルに達するまで続ける。
【００３９】
第三の工程として、再び素地抜き出し口２９を開口する。これにより、異種原料バッチの投入によって隅部から追い出された溶融ガラス（素地ガラス）が素地抜き出し口２９から排出される。
【００４０】
上記第二、第三の工程を繰り返して素地替えを完了させる。
【００４１】
素地替えが完了したと判断した時点で、原料の投入を素地替え用原料投入口２８ａ、２８ｂ、２８ｃから、通常の原料投入口２６ａ、２６ｂ、２６ｃに戻し、通常生産を開始する。
【００４２】
なお上記の素地替え方法に代えて、素地抜き出し口２９からの溶融ガラスの排出と、素地替え用原料投入口２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（の少なくとも一つ）からの異種原料バッチの投入を同時に行う押し出し法を採用してもよいことは言うまでもない。また場合によっては、通常生産で使用する原料投入口２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（の少なくとも一つ）を異種原料バッチの投入口として補助的に使用することも可能である。また、異種原料バッチの投入は、液面が通常生産時より低いレベルで停止してもよい。
（実施態様２）
本実施態様で使用する連続ガラス溶融炉３０は、素地抜き出し口を有さないこと、素地替え用原料投入口を上流側側壁３１の両隅部付近（３８ａ、３８ｂ）及び下流側側壁３４の両隅部付近（３８ｃ、３８ｄ）に設けたことを除き、実施態様１と同じ構成を有する。実施態様１共通する構成については説明を省略する。
【００４３】
本実施態様において、素地替え用原料投入口３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄの少なくとも１つは、上流側側壁３１又は下流側側壁３４の壁面ではなく、左側壁３２或いは右側壁３３の壁面に設けてもよい。また素地替え原料用投入口は、４箇所設けておくことが望ましいが、１〜３箇所であってもよい。なお、素地替え原料用投入口を２箇所以下とする場合、少なくとも１箇所は、素地替え効率の観点から、下流側の隅部に設けることが好ましい。
【００４４】
次に上記の連続ガラス溶融炉３０を用いて別組成のガラスに切り替えるに当り、以下の工程を有する押し出し法を採用した。
【００４５】
第一の工程として、流出口３７から溶融ガラスを排出する。また溶融ガラスの排出と同時に、上流側の隅部にある素地替え用原料投入口３８ａ、３８ｂの少なくとも１つから、異種原料バッチを投入する。異種原料バッチを上流側の隅部から投入すると、上流側隅部に滞留しがちな溶融ガラス（素地ガラス）を下流側に追い出し易くなる。
【００４６】
第二の工程として、流出口３７からの溶融ガラスの排出を継続しながら、下流側の隅部にある素地替え用原料投入口３８ｃ、３８ｄの少なくとも１つからの異種原料バッチ投入を開始する。このとき、上流側からの異種バッチの投入は停止しても良いし、継続してもよい。下流側からの異種原料バッチの投入を開始すると、下流側隅部に滞留しがちな溶融ガラス（素地ガラス）を追い出し易くなる。
【００４７】
なお上記工程では、上流側の異種原料バッチの投入開始後に下流側の異種原料バッチを投入したが、上流側及び下流側の投入開始時期を同時にしても差し支えない。また必要に応じて、通常生産で使用する原料投入口３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（の少なくとも一つ）を異種原料バッチの投入口として補助的に使用することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
２０、３０  連続ガラス溶融炉
１１、２１、３１  上流側側壁
１２、２２、３２  左側壁
１３、２３、３３  右側壁
１４、２４、３４  下流側側壁
１５、２５、３５  底壁
１６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  原料投入口
２７、３７  流出口
１８ａ、１８ｂ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ  素地替え用原料投入口
１９、２９  素地抜き出し口
【図１】
0006670460.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006670460.tif 000005