(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ゾーン（２）と、精製ゾーン（７）及び溶融ガラスが連続して縦走する調整ゾーン（８）と、調整ゾーン（８）からの溶融ガラスを受け取るフロート管路（１３）とを備え、かつ溶融ガラス内に突出する攪拌手段（１５）を有するガラス製造装置において、
フロート管路（１３）の入口（１６）に隣接する調整ゾーン（８）に攪拌手段を位置させ、使用の際、調整ゾーンからフロート管路への出口の全幅にわたり溶融ガラスを繊維状に細流させる位置に攪拌手段（１５）を配置して成ることを特徴とするガラス製造装置。
【請求項２】
攪拌手段（１５）は少なくとも一対の攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を備える請求項１に記載した装置。
【請求項３】
各対における攪拌機（１５ａ、１５ｂ）はほぼ同一である請求項２に記載した装置。
【請求項４】
各攪拌機（１５ａ、１５ｂ）は、使用の際に溶融ガラスに下向きでほぼ垂直に突出するシャフト部分（１７）を備え、シャフトはその下方端部にシャフト軸線との共有軸線をもつ攪拌装置（１８ａ、１８ｂ）を担持し、攪拌装置は長軸と短軸とを有し、２個の軸は異なる寸度からなり、概して長方形の形状からなる請求項３に記載した装置。
【請求項５】
攪拌装置は、１対の攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を有するものとし、各攪拌機は、それぞれのシャフトの軸線に対して回転仮想円の直径方向に延びるパドルをそれぞれ有し、また、一方の攪拌機（１５ａ）のパドル（１８ａ）は、他方の攪拌機（１５ｂ）のパドル（１８ｂ）に対して９０゜の角度をなすよう配置し、さらに、攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を反対方向に回転駆動するものとした請求項４に記載した装置。
【請求項６】
攪拌手段を冷却する手段を備える請求項１〜４の何れか一項に記載した装置。
【請求項７】
攪拌機のシャフト（１７）は軟鋼配管からなり、冷却手段は水冷装置を備える請求項６に記載した装置。
【請求項８】
溶融ゾーン（２）にてガラス形成組成を溶融し、精製ゾーン（７）にて溶融ガラスを精製して泡を除去し、精製ゾーン（７）から調整ゾーン（８）に溶融ガラスを通過させ、調整ゾーン（８）からフロート管路（１３）にガラスを流出させるステップを備えるフロート溶融炉によるガラスの製造方法において、
調整ゾーン（８）からフロート管路（１３）への出口（１６）の領域にて溶融ガラスに攪拌を受けさせ、これによりガラスの均質性を改善し、フロート管路（１３）の入口の全幅にわたり溶融ガラスを十分に繊維状細流化させることを特徴とするガラスの製造方法。
【請求項９】
少なくとも一対の攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を備え、各対の攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を互いに反対方向に回転することにより上記攪拌を達成する請求項８に記載した方法。
【請求項１０】
各対の攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を互いにほぼ９０°の位相差で回転させる請求項９に記載した方法。
【請求項１１】
調整ゾーン（８）にて攪拌機（１５ａ、１５ｂ）を冷却するステップを付加した請求項９または１０の何れか一項に記載した方法。
【請求項１２】
冷却を水冷により達成する請求項１１に記載した方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶融ガラスの製造方法及び装置に関し、特にフロートタンクに入るガラスの欠陥を除去するか又は少なくとも最小化することにより溶融ガラスを製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフロート溶融炉は溶融ゾーン、精製ゾーン及び調整ゾーンを備える。溶融ゾーンはその名が意味するようにガラス製造のために使用する組成を溶融する。精製ゾーンでは溶融ガラスに出現する泡を除去する。精製ゾーンから溶融ガラスは調整ゾーンを通過し、このゾーンでフロートバスへの途中にあるフロート管路（canal)に入る以前に冷却する。
【０００３】
ガラスを形成するため溶融する各材料組成は名目上は均質であるが、グレーンサイズの差が存在する。さらに原材料は互いに異なるグレーンサイズを有する。バッチを混合するが、かような混合は決して完全ではない。材料を貯蔵している条件によっては、グレーンの分結（segregation)及び化学変化の少なくとも一方が生じる。これらの差異は完成ガラスに不均質をもたらすことが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
組成を一緒に混合し、連続して溶融ゾーンに供給すると、このゾーンでは最初に既に溶融したガラスの上に浮くブランケットを形成する。粒状の固体を混合することは決して完全ではなく、実験のスケールが十分に小さいと、混合物内に平均的な化学組成でも明瞭な差異が所々に見出される。さらに混合物溶融として不均質が生じる。例えば大部分のフロートガラスにおいて、アルカリリッチの液相は浮いているブランケットの傾斜上部表面の下を流れる。同様にフロートガラスはしばしば蓄熱炉で製造し、左右にわたる焼成の変動として不均質が生じる。その他に起こり得る不均質の原因は溶融しにくい腐食、溶融炉のガス状皮膜のガラスへの溶融及びガラス構成物質の幾分かの蒸発による選択的ロスである。
【０００５】
調整ゾーンにてガラスを冷却するが、このような冷却により生み出される熱対流のためさらに別の問題が生じる。ガラスが調整ゾーンの側面壁及び底に接触すると冷却が生じるが、制御可能な冷却は通例下向き方向で達成される。すなわち溶融ガラスの上部表面を、通例は空気により希望する程度に冷却する。設定する対流は通例調整ゾーンを通る著しい容積のガラスの通過に影響を及ぼす対流パターンに帰着する。その結果、これらの複雑な流れ経路を経て通過するのに著しく時間を費やしたガラスは、比較的早い通過を経たガラスと一緒に製品となり、このようにして存在する不均質を悪化させる。
【０００６】
これらの不均質の原因の全ては完成ガラスに不連続の離散欠陥及びすかしむら（ream) 欠陥の少なくとも一方の欠陥を生じさせる。すかしむらは良く知られているように、互いに隣接するガラス部分が異なっている光学上の密度又は屈折率を有するとき、ガラスに生じる光学上の効果と結び付く。
【０００７】
溶融炉を或るタイプのガラス、例えば錫入りガラスの製造から純粋ガラスのような異なるタイプのガラス製造に切り替えなければならないとき、長い滞留時間は大きな問題を生じさせる。このような例では、錫入りガラスの或る部分の残滓を調整ゾーンから取り除くのに極めて長時間を要する。標準の純粋ガラスが市場で受入れられるレベルに到達する以前に溶融炉に錫入りガラスの残留物があってはならないのが基本であることは言うまでもない。このことは錫入りガラスの筋又は帯はそれ自体が純粋ガラスで一目瞭然であり、これら筋又は帯の全てが消え去るまで純粋ガラスは許容される品質とはならない。
【０００８】
この発明の請求項１〜１２に記載した発明は、上記問題を除去するか又は少なくともできるかぎり少なくするガラス製造方法及び装置を提供することを目的とし、明確に限定すれば、異種タイプのガラス生産の間の切り替えをなお一層迅速に達成させることができ、何らの不都合を伴わず、従って不経済な遅滞もなく市場で受入れられるグレードの新しいガラスを実現することができるガラス製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、溶融ゾーンと、精製ゾーン及び溶融ガラスが連続して縦走する調整ゾーンと、調整ゾーンからの溶融ガラスを受け取るフロート管路とを備え、かつ溶融ガラス内に突出する攪拌手段を有するガラス製造装置において、
フロート管路の入口に隣接する調整ゾーンに攪拌手段を位置させ、使用の際、調整ゾーンからフロート管路への出口の全幅にわたり溶融ガラスを繊維状に細流させる位置に攪拌手段を配置して成ることを特徴とするガラス製造装置である。
【００１０】
このガラス製造装置はフロート溶融炉であり、フロート管路に対する入口の直接上方流のガラスを攪拌する構想は完全に新規である。これまで溶融ガラスはこの領域ではあまりに冷たくなり過ぎて十分に攪拌することができないというのが一般に認められてきた。さらにガラス生産業における従来の知識は、管路のような溶融炉の限られた領域で攪拌を実施すべきであるとされてきた。管路における攪拌の主な欠点は、（ａ）満足できない特徴成果、（ｂ）管路を製造した材料の摩耗問題及び（ｃ）不連続の離散欠陥の導入である。これらは幾分相互に関連がある。
【００１１】
一般にガラス製造溶融炉に必要とされる高温度及び溶融ガラスの腐食性向により攪拌機を構成する材料の選択は重要である。攪拌機は従来３種の異なるタイプの材料の一種から製造している。これらはａ）シリマナイト（珪線石）のような耐熱性材料、ｂ）プラチナ又はモリブデンのような耐熱性金属又はｃ）軟鋼配管である。これら材料の各々はそれ自身に結びつく問題を有する。耐熱性材料はガラスに溶ける傾向を有し、屈折率の変動とそれに伴う欠陥をを生み出す。これら材料はガラスの中に“小石に似た物”、すなわち別個の固体欠陥を流し出す。最後に、これら材料は、長期間の使用の後、割れてガラス内に落下し、勿論これらを修復するのは極めて困難である。耐熱性材料を使用する大きな不利は勿論コストである。しかしこれらの材料は電気分解反応のため電極として働くことにより泡の形成をもたらす。
【００１２】
軟鋼のようなスチールは廉価ですぐに入手可能で、かつ加工できるという理由で明らかに好まれる材料である。しかしスチールは融点が低いという大きな不都合を有する。従ってこのような攪拌機は冷却しなければならず、最も明白な冷却方法は水を使用することである。しかし従来の知識は管路に水冷攪拌機を実用化し得ないという決定を下している。水冷はガラスの温度をより一層低下させ、このことはガラスにさらなる欠陥を生み出させるというのが現在の考え方である。さらに生産ラインが故障すると、攪拌機は管路にガラスを固化させる。次いでこのことは管路自体に物理的損傷を引き起こす。
【００１３】
驚くことに発明者らは調整ゾーンからフロート管路への出口の直接上流を攪拌することにより、そしてフロート管路に入る前にガラスを十分に繊維状に細流化することを確保することにより、上述した問題は何れも生じないか又は大幅に少なくなるということを見出した。
【００１４】
そこで好適には、請求項２に記載した発明のように、攪拌手段は少なくとも一対の攪拌機を備え、請求項３に記載した発明のように、各対における攪拌機はほぼ同一であるものとする。
【００１５】
また請求項４に記載した発明のように、各攪拌機は、使用の際に溶融ガラスに下向きでほぼ垂直に突出するシャフト部分を備え、シャフトはその下方端部にシャフト軸線との共有軸線をもつ攪拌装置を担持し、攪拌装置は長軸と短軸とを有し、２個の軸は異なる寸度からなり、概して長方形の形状からなるのが有利である。
【００１６】
このような場合、請求項５に記載した発明のように、攪拌装置は、互いにほぼ１８０°の角度で、かつ互いに９０°の角度で配置した一対のパドルを備え、攪拌機を反対方向に回転駆動するのが望ましい。
【００１７】
この発明の特に好ましい実施例では、攪拌機のパドルは使用の際に溶融ガラスのなかに全体を浸す。
【００１８】
また請求項６に記載した発明のように、望ましくは攪拌手段を冷却する手段を備える。このような装置では請求項７に記載した発明のように、攪拌機のシャフトは軟鋼配管からなり、冷却手段は水冷装置を備える。
【００１９】
この発明の第二の特徴における、この発明の請求項８に記載した発明は、溶融ゾーンにてガラス形成組成を溶融し、精製ゾーンにて溶融ガラスを精製して泡を除去し、精製ゾーンから調整ゾーンに溶融ガラスを通過させ、調整ゾーンからフロート管路にガラスを流出させるステップを備えるフロート溶融炉によるガラスの製造方法において、
調整ゾーンからフロート管路への出口の領域にて溶融ガラスに攪拌を受けさせ、これによりガラスの均質性を改善し、フロート管路の入口の全幅にわたり溶融ガラスを十分に繊維状細流化させることを特徴とするガラスの製造方法である。
【００２０】
好適には、請求項９に記載した発明のように、少なくとも一対の攪拌機を備え、各対の攪拌機を互いに反対方向に回転することにより上記攪拌を達成する。
【００２１】
また請求項１０に記載した発明のように、各対の攪拌機を互いにほぼ９０°の位相で回転させること、請求項１１に記載した発明のように、調整ゾーンにて攪拌機を冷却するステップを付加すること、そして請求項１２に記載した発明のように、冷却を水冷により達成することが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の一例を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１に全体を符号１で示すガラス製造溶融炉を示す。この溶融炉は溶融ゾーン２を備える。ガラスから溶融した原材料の混合物を符号３で示す。図示の実施例ではポート４を経て横切る火入れとして既知の方法で素材組成を溶融する。図１から明らかなように素材が溶融すると、これらの素材は溶融したガラス６の表面に次第に薄いブランケット５を形成する。
【００２３】
それから溶融ガラスは精製ゾーン７を通過する。このゾーンは溶融炉のうちで最も高温部分であり、このような領域では溶融ゾーンで溶融した溶融ガラスに形成された泡を除去するか又は少なくとも泡の数を最小にする。溶融ガラスの流れの方向に、直接流れに沿って精製ガラスを冷却する調整ゾーン８が存在する。ガラスの所定時間内の処理量及び熱対流の流れを含むいろいろな理由により、溶融ゾーン２の中では或る量の再循環が生じる。しかしガラスは精製ゾーン７を通過するので、基本的に明確に認め得る、直進的流れ状態と再循環の流れ状態との分離が存在する。直進的流れの状態は精製ゾーンにおける溶融ガラスの表面に隣接していて、溶融ガラス６の上部表面に隣接する部分としての調整ゾーンを通って流れる。その後この直進流１２はフロート管路（canal)１３に入り、そこからフロートバス（図示せず）を通る。
【００２４】
熱対流の流れに基づき、また再循環の流れパターンが生じる。このような装置に生じる一つの問題は、いわゆる“よどみ”領域が存在し、この領域で溶融ガラスは比較的冷たく、かつねばつくようになる傾向があるということである。すなわち一旦ガラスがこのようなゾーンに入り込むと、長時間滞留する傾向を有する。このような一つの領域は調整ゾーンの前方壁端部１４に隣接する。これら領域にガラスを保有することは、例えば錫入りガラスの製造から純粋なガラス製造に切替えるとき、過度の切替え時間をもたらす。調整ゾーン８におけるガラス循環を該ゾーンから成るべく急速に分離するが、“よどみ”領域に集まっているガラスは長時間止まる傾向を有し、そこから移動させるのは困難である。
【００２５】
慣例に従い調整ゾーン８を冷却する。この領域にてガラスの表面から、そして該ゾーンの基底及び側壁を介して熱を取り去る。しかし熱の大部分はガラスの表面から取り出す。これを達成するため、ガラスの上部表面上に空気を流すのが慣例である。そかしこのことは二項対立をもたらす。最上部表面の冷却は、熱逆変流として知られているようにガラスに反対方向の熱循環を生み出させる。換言すれば表面に近いより冷たくより高密度のガラスは、或る環境の下でより熱く、より低密度のガラスにより支持されていて、このことが完成ガラスに容認できない縞に至る局部的ガラス循環パターンを生じさせる。従ってガラス上の冷却量は制限すべきである。慣例としてこの問題は、単位表面積当り適切な冷却率を達成するように十分に大きな調整ゾーンを設けることで阻止している。この点において、ガラスは最適温度でフロート管路に入らなければならないから、ガラスの冷却を確保することが必要であるということを念頭におかなければならない。しかしあいにくと、大きな調整ゾーン８を設置すれば溶融炉設備の投資コストは著しく増加し、かつ錫切り替えのとき溶融炉から残滓を完璧に取り除くために要する時間が実態上増加する。
【００２６】
この発明においては、図２に詳細を示すように少なくとも一対の攪拌機１５を備え、これら攪拌機はフロート管路に対する入口１６の丁度上流に位置する。明瞭にするため一対のみの攪拌機１５を図２に示す。個々の攪拌機１５ａ、１５ｂは相互に同一である。各攪拌機はシャフト１７を備え、このシャフトは使用の際に溶融ガラスにほぼ垂直に下方に突出する。シャフトは図示しない適当な駆動手段により駆動する。下方の自由端にて各シャフトは一対のパドル１８ａ、１８ｂを担持する。パドル１８ａ、１８ｂはシャフト１７の軸線に対しほぼ９０°で延び、かつシャフト軸線の両側のパドル部分は互いにほぼ１８０°の角度をなすよう、シャフトの仮想回転円の直径方向に延在するよう配置する。図２から分かるように、双方の攪拌機１５ａ、１５ｂにおけるパドル１８ａ、１８ｂ相互はほぼ９０°による位相をもつ回転で、かつ互いに同じ速度で回転するように２個の攪拌機を取付ける。この回転速度は２〜２０rpm の範囲内にあるが、反対向きである。
【００２７】
このような攪拌は図３に示す効果をもたらす。図３は攪拌の作用下におけるガラスの微小部分の軌跡を線図的に示す。これから明らかなように、ガラス部分は、調整ゾーン８における間に管路の幅に少なくとも等しい幅を左右に横断して移動することになる。このような移動は均質化プロセスの基本的特徴である。すなわち全ての溶融ガラスは繊維状に細流化され、非定型的領域は残余のガラスと交互に重なる結果、非定型的領域がもたらす光学上のひずみは最小限度に抑えられる。調整ゾーン８の幅及び攪拌機１５ａ、１５ｂのサイズの少なくともいっぽう次第で、ガラス６はそれがフロート管路に入る前に十分に繊維状に細流化されるか、もしくはそのような細流化は管路の入口で達成される。いずれか一方の場合でも目的は同一であり、すなわち、攪拌機１５ａ、１５ｂを迂回し、そして調整ゾーンの側面壁及び端部壁に沿って管路に入ることを阻止することである。図３に示したように、管路の入口１６に対する経路を流れるいかなるガラスも攪拌機１５ａ、１５ｂの作用を受けているが管路を通過していないガラスにより集められ、攪拌機１５ａ、１５ｂの上流側に戻される。
【００２８】
攪拌機１５ａ、１５ｂは、それを用いなければ管路入口１６に形成される光学上のいかなる欠陥をも攪拌除去する。このような欠陥の攪拌除去により調整ゾーンで使用する表面冷却をより高率とする。現存するフロートガラス溶融炉ではこれらの問題を回避する必要から生産高は制限され、このことはより多量のガラスを生産し得ることを意味する。これに代わり新規な溶融炉では、フロート管路を通すのに適正な温度のガラスを得るため著しくより小さな調整ゾーン８を製作することが可能である。勿論このことは実際上の投資コストの削減をあらわす。
【００２９】
フロート管路の入口領域での攪拌の他の利点は、攪拌機１５ａ、１５ｂを水冷することができるということである。フロート管路を通るガラスの同一温度を達成するため、調整ゾーンをより高温度で作動させることが可能である。換言すれば、攪拌機１５ａ、１５ｂの上流の調整ゾーン８部分における溶融ガラス６の表面に供給する冷却空気量はより少なくて済む。一般に調整ゾーン８がより高温度で作動すると、勿論溶解ガラスはより一層流動性を増す。このことは調整ゾーン８の前方端部壁に隣接するガラスの“よどみ”領域はより小さくなり、また或るタイプのガラス生産から他のタイプのガラス生産に溶融炉１を切り替えるとき、“よどみ”領域のガラス残滓をより一層容易に取り除くことができる。さらにこの発明による別の利点は、生じがちな失透が遙により少なくなるということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガラス製造溶融炉の概要を示す側面の断面図である。
【図２】この発明による溶融炉の部分を構成する攪拌機の拡大正面図である。
【図３】図２に示す攪拌機により生み出されるガラスの繊維状細流形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１  溶融炉
２  溶融ゾーン
３  原材料混合物
４  ポート
５  ブランケット
６  溶融ガラス
７  精製ゾーン
８  調整ゾーン
１２  直進流
１３  フロート管路
１４  前方壁端部
１５、１５ａ、１５ｂ  攪拌機
１６  入口
１７  シャフト
１８ａ、１８ｂ  パドル
【図１】
0004031541.tif 000002
【図２】
0004031541.tif 000003
【図３】
0004031541.tif 000004