(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、この減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを吸引上昇させて前記減圧脱泡槽に導入する上昇管と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から下降させて導出する下降管とを具備し、前記減圧脱泡槽、前記上昇管および前記下降管の溶融ガラスの流路が耐火性炉材で構成される溶融ガラスの減圧脱泡装置において、
前記上昇管および前記下降管の下端に配置され、酸素富化濃度を変化することができる予備加熱用バーナと、
前記減圧脱泡槽の上端に連通して配置される排気用煙突とを有する予備加熱装置を具備し、
前記溶融ガラスの減圧脱泡装置を運転する前に、前記予備加熱装置を所定の位置に配置し、前記上昇管および前記下降管の下端に配置された前記予備加熱用バーナの酸素富化濃度を変化して燃焼温度をコントロールし、前記予備加熱用バーナの燃焼による排気を前記減圧脱泡槽の上端に連通する前記排気用煙突から排出することによって溶融ガラスの減圧脱泡装置を予備加熱することを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置。
【請求項２】
前記排気用煙突には、排気の流れを制御するドラフトコントロール用バーナと、排気の量を制御するダンパとを有するドラフトコントロール装置を具備することを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラスの減圧脱泡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に供給される溶融ガラスから気泡を除去するための溶融ガラスの減圧脱泡装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、成形されたガラス製品の品質を向上させるために、溶融炉で溶融した溶融ガラスを成形装置で成形する前に溶融ガラス内に発生した気泡を除去する減圧脱泡装置が用いられている。このような従来の減圧脱泡装置を図６に示す。
図６に示す減圧脱泡装置１１０は、溶解槽１２０内の溶融ガラスＧを減圧脱泡処理して、次の処理槽に連続的に供給するプロセスに用いられるものであって、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジング１１２内に水平に減圧脱泡槽１１４が設けられ、その両端部に、下方に向かって垂直に取り付けられた上昇管１１６および下降管１１８が配置されている。
【０００３】
上昇管１１６は、下端が溶解槽１２０に連通する上流側ピット１２２の溶融ガラスＧ内に浸漬されており、上端が減圧脱泡槽１１４に連通していて、脱泡処理前の溶融ガラスＧを上流側ピット１２２から吸引上昇させて減圧脱泡槽１１４に導入する。下降管１１８は、同様に、下端が次の処理槽（図示せず）に連通する下流側ピット１２４の溶融ガラスＧ内に浸漬されており、上端が減圧脱泡槽１１４に連通していて、脱泡処理後の溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１１４から下降させて下流側ピット１２４に導出する。そして、減圧ハウジング１１２内において、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の周囲には、これらを断熱被覆する断熱レンガなどの断熱材１３０が配設されている。
【０００４】
減圧ハウジング１１２は、金属製、例えばステンレス製の筐体であり、外部から真空ポンプ（図示せず）等によって真空吸引されて内部が減圧され、内部に設けられた減圧脱泡槽１１４内を所定の圧力、例えば１／２０〜１／３気圧に減圧して維持する。
【０００５】
従来技術の減圧脱泡装置１１０においては、下降管１１８の出口温度、すなわち次の溶融ガラスの成形処理槽入口での温度が所定温度、例えば１０００℃〜１３００℃に制限されているので、高温、例えば１２００〜１４００℃の温度の溶融ガラスＧを処理するように構成されているので、本出願人の出願に係る特開平２−２２１１２９号公報に開示されているように、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などのように溶融ガラスＧと直接接触する溶融ガラスの流路は、通常、白金または白金ロジウムのような白金合金などの貴金属製円管で構成されている。
【０００６】
ここで、これら減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などの溶融ガラスの流路を白金または白金合金などの貴金属製円管で構成するのは、高温の溶融ガラスＧと接触する際に、これら貴金属は溶融ガラスとの高温反応性が低く、高温の溶融ガラスと反応して溶出することによって溶融ガラスに不純物を混入させることがなく、かつ、高温での強度がある程度確保できるからである。
特に、減圧脱泡槽１１４を貴金属製円管で構成するのは、上記理由に加え、上述したように、減圧脱泡装置１１０内での溶融ガラスＧの温度低下を補償し、成形処理槽入口温度を所定温度（１０００℃〜１３００℃）に維持するため、貴金属製円管自体に電流を流して自己発熱させ、円筒内の溶融ガラスＧを均一に加熱し、溶融ガラスＧの温度を所定の温度に保持するためである。
【０００７】
ところで、減圧脱泡槽１１４を貴金属製円管で構成する際には、白金などの貴金属は非常に高価なので、肉厚を厚くすることは直ちにコストを大幅に上昇させることになり、コストおよび強度の両方の点から円管の直径には限界があり、円管の直径をあまり大きくすることはできず、そのために、減圧脱泡槽１１４で脱泡処理できる溶融ガラスＧの流量にも限界が生じ、大流量の減圧脱泡装置を構築できないという問題があった。
【０００８】
また、溶融ガラスＧは、粉体の原料を溶解反応させることによって得られるので、溶解する際には、溶解槽１２０の温度は高い方が好ましく、また、減圧脱泡する際にも、高温では溶融ガラスＧの粘度が低くなるので温度は高い方が好ましい。しかしながら、高温強度の点などから減圧脱泡槽１１４などに貴金属合金を用いる必要がある一方で、貴金属は高価なものであり、コストの点から円管の肉厚をあまり厚くすることはできず、白金などの貴金属を用いたとしても高温になるにしたがって強度が低下することは避けられないので、減圧脱泡装置１１０の入口での溶融ガラスＧの温度は、上述した所定温度（１２００〜１４００℃）に制限されている。
【０００９】
このため、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８を貴金属合金よりも安価な耐火性の電鋳レンガで構成し、貴金属合金の場合と同様に溶融ガラスを連続的に減圧脱泡処理することができれば、白金などの貴金属合金を用いる場合に比べて、コストの点から使用量を制限したり、それに伴う強度低下の点から大きさを制限したりする必要性はなくなり、装置設計の自由度が飛躍的に向上し、大流量の減圧脱泡装置の構築が可能になるとともに、より高温での減圧脱泡処理も可能になるものと考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、減圧脱泡槽１１４を耐火性の電鋳レンガで構成すると、以下のような問題がある。すなわち、従来技術の白金などの貴金属合金を用いた減圧脱泡槽１１４では、貴金属製円管自体に電流を流して自己発熱させることが可能であり、この貴金属製円管自体の自己発熱によって円筒内の溶融ガラスＧを均一に加熱して溶融ガラスＧの温度を所定の温度に保持するための熱源として、あるいは、溶融ガラスの減圧脱泡装置の運転を開始する際に、最初に上流側ピット１２２から吸引上昇されて減圧脱泡槽１１４に導入される溶融ガラスＧの温度低下するのを防止し、最悪の場合でも導入溶融ガラスＧが冷却されて固化するのを防止するために、溶融ガラスＧを導入する前に予め、減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８などを予備加熱する熱源として使用可能であったが、減圧脱泡槽１１４、さらには上昇管および下降管も含め、これらを耐火性の電鋳レンガで構成すると、この熱源がなくなることになる。
【００１１】
ここで、減圧脱泡槽１１４内での溶融ガラスＧの温度を上述した所定温度（１２００〜１４００℃）に維持することは、上流側ピット１２２から吸引上昇される溶融ガラスＧの温度を上げ、あるいは、減圧脱泡処理する溶融ガラスＧの流量を大きくして減圧脱泡槽１１４内の溶融ガラスＧの冷却を防止することによって解消できるが、溶融ガラスＧを導入する前の減圧脱泡槽１１４、上昇管１１６および下降管１１８の予備加熱のための熱源については、代替できるものがない。
【００１２】
このため、減圧脱泡槽１１４内や上昇管１１６および下降管１１８内に加熱装置、例えば電気ヒータなどを設置し、溶融ガラスＧの導入前の予備加熱を行うことが考えられるが、上昇管１１６および下降管１１８では、溶融ガラスＧの導入後、運転中溶融ガラスＧとヒータが常時直接接触することになるため、高温の溶融ガラスＧとの反応性の問題など、現在簡単に解決できない問題が新たに生じたり、減圧脱泡槽１１４では、溶融ガラスＧと電気ヒータなどが接触しない工夫が必要となるし、減圧脱泡槽１１４に電気ヒータなどを設置するための加工が必要となり、減圧脱泡装置１１０の構成が複雑化してしまうという問題が生じる。
【００１３】
一方、上昇管１１６および下降管１１８の周囲に加熱装置を設けて溶融ガラスＧを加熱することも考えられるが、この加熱装置では、減圧脱泡槽１１４自体を予備加熱する際の熱源としては適当ではなく、特に減圧脱泡槽１１４、さらには上昇管１１６および下降管１１８などを溶融ガラスＧの温度の近傍の所定温度まで均一に予備加熱することは困難であり、さらに、断熱材１３０の内部に加熱装置例えば、電気ヒータのための加工をしたり、あるいは断熱材１３０の構造を変えたりしなければならないので、減圧脱泡装置１１０の構成としてシンプルなものにすることができないという問題が生じる。
【００１４】
また、上昇管１１６および下降管１１８の下端にバーナを配置して、このバーナの燃焼熱で予備加熱することも考えられるが、通常のバーナの燃焼温度は１２００℃程度であり、上昇管１１６、下降管１１８および減圧脱泡槽１１４は約１０００℃程度までしか加熱できないので、予備加熱する熱源としての温度が不足し、必要な温度、例えば１３５０℃±５０℃まで予備加熱をすることができず、さらに、上昇管１１６および下降管１１８の下端部分の温度上昇に比べ、減圧脱泡槽１１４の温度上昇は低く、全体の温度を所要の温度まで均一に上昇させることはできないという問題がある。
【００１５】
一方、耐火性の電鋳レンガは急激な温度変化には弱く、予備加熱する際に急激な温度変化があると電鋳レンガの内部と外部との間に熱膨脹の差が生じて電鋳レンガにクラックが発生し、電鋳レンガが割れたり剥離を生じて減圧脱泡装置１１０の耐用期間が大幅に短縮されることになるという問題がある。
また、予備加熱する際に上述の必要な温度まで予備加熱をすることができないと、溶融ガラスＧを吸引上昇させる際に溶融ガラスＧが冷却して固化し、上昇管１１６または減圧脱泡槽１１４あるいは下降管１１８を閉塞して、減圧脱泡装置１１０を使用不能にするという問題を生じることになる。
【００１６】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、減圧脱泡槽、上昇管および下降管などを白金などの貴金属合金よりも安価な耐火性の炉材で構成することによって、装置設計の自由度を向上させ、大流量の減圧脱泡装置の構築を可能にするとともに、より高温での減圧脱泡処理も可能にし、かつ、運転開始に際し、溶融ガラスを導入する前に減圧脱泡槽、上昇管および下降管を予め、予備加熱して、十分な温度まで温度を上昇させ、減圧脱泡槽、上昇管および下降管の溶融ガラスと接触する部分の温度を溶融ガラスＧの温度に近い所要の温度まで、温度をコントロールしながら均一に上昇させることのできる溶融ガラスの減圧脱泡装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、真空吸引されて内部が減圧される減圧ハウジングと、この減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを吸引上昇させて前記減圧脱泡槽に導入する上昇管と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から下降させて導出する下降管とを具備し、前記減圧脱泡槽、前記上昇管および前記下降管の溶融ガラスの流路が耐火性炉材で構成される溶融ガラスの減圧脱泡装置において、前記上昇管および前記下降管の下端に配置され、酸素富化濃度を変化することができる予備加熱用バーナと、前記減圧脱泡槽の上端に連通して配置される排気用煙突とを有する予備加熱装置を具備し、前記溶融ガラスの減圧脱泡装置を運転する前に、前記予備加熱装置を所定の位置に配置し、前記上昇管および前記下降管の下端に配置された前記予備加熱用バーナの酸素富化濃度を変化して燃焼温度をコントロールし、前記予備加熱用バーナの燃焼による排気を前記減圧脱泡槽の上端に連通する前記排気用煙突から排出することによって溶融ガラスの減圧脱泡装置を予備加熱することを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置を提供するものである。
また、前記排気用煙突には、排気の流れを制御するドラフトコントロール用バーナと、排気の量を制御するダンパとを有するドラフトコントロール装置を具備することが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について、添付の図面に示される好適実施例をもとに詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の定常運転時における概略断面図を示す。
図１に示すように、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置１０は、溶解槽２０に連通する上流側ピット２２内から溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１４に吸引上昇させて、減圧された減圧脱泡槽１４において減圧脱泡処理を行い、図示しない次の処理槽、例えばフロートバスなどの板状の成形処理槽や瓶などの成形作業槽などに連通する下流側ピット２４に連続的に供給するプロセスに用いられるもので、基本的に、減圧ハウジング１２、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８からなっている。
【００２０】
減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４を減圧する際の気密性を確保するための圧力容器として機能するものであり、本実施例では、ほぼ門型に形成されている。この減圧ハウジング１２は、減圧脱泡槽１４に必要とされる気密性および強度を有するものであれば、その材質、構造は特に限定されるものではないが、金属製、特にステンレス製とすることが好ましい。
減圧ハウジング１２には、右上部に真空吸引して内部を減圧する吸引口１２ｃが設けられており、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて減圧ハウジング１２の内部が減圧され、そのほぼ中央部に配置された減圧脱泡槽１４内を所定の圧力、例えば、１／２０〜１／３気圧に減圧して維持するように構成されている。
【００２１】
減圧ハウジング１２のほぼ中央部には、減圧脱泡槽１４が水平に配置され、この減圧脱泡槽１４の左端部には上昇管１６の上端部が、減圧脱泡槽１４の右端部には下降管１８の上端部がそれぞれ下方に向かって垂直に連通されている。そして、上昇管１６および下降管１８は門型に形成された減圧ハウジング１２の脚部１２ａ，１２ｂをそれぞれ貫通するように配設されている。
上昇管１６および下降管１８の下端は、それぞれ溶解槽２０に連通する上流側ピット２２および図示しない次の処理槽に連通する下流側ピット２４の溶融ガラスＧ内に浸漬されている。
【００２２】
減圧脱泡槽１４の上部には、減圧ハウジング１２を図示しない真空ポンプ等によって真空吸引することによって、減圧脱泡槽１４内を所定の圧力（１／２０〜１／３気圧）に減圧して維持するために、減圧ハウジング１２と連通する吸引孔１４ａ，１４ｂが設けられている。
減圧ハウジング１２と、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８との間は、断熱レンガなどの断熱材３０で充填されて断熱被覆されているが、この断熱材３０は、減圧脱泡槽１４の真空吸引の支障とならないように、通気性を有する断熱材によって構成される。
【００２３】
減圧脱泡槽１４の中央の上部には、予備加熱の際に排気を外部に排出するためのドラフト管３４が、断熱材３０と減圧ハウジング１２とを貫通して設けられている。このドラフト管３４は、減圧脱泡装置１０が定常運転している際には、蓋３６で気密に閉じられていて、減圧ハウジング１２内を所定の圧力に減圧して維持するのに支障のないように構成されている。
また、ドラフト管３４を有する場合には、減圧ハウジング１２に設けられた吸引口１２ｃ、減圧脱泡槽１４に設けられた吸引孔１４ａ，１４ｂを廃止して、このドラフト管３４の蓋３６に吸引口（図示せず）を設けて、この吸引口から図示しない真空ポンプによる真空吸引を行って、減圧脱泡槽１４内を所定の圧力に減圧して維持するようにしてもよい。
【００２４】
本発明の減圧脱泡装置１０においては、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８がいずれも溶融ガラスに対して耐食性のある耐火性炉材、例えば電鋳レンガで形成される。
すなわち、減圧脱泡装置１０における溶融ガラスＧと直接接触する溶融ガラスＧの流路を上記炉材で形成することにより、従来から用いられてきた白金または白金合金製のものよりもコストが大幅に低減するので、自由な形状で、かつ自由な厚さに設計することが可能となり、減圧脱泡装置１０の大容量化が実現するとともに、より高温での減圧脱泡処理も行えるようになる。また、上記炉材であれば、一般の耐火性レンガと比べ高温での耐久性に優れ、成分の溶出も最小限にすることができることから、溶融ガラスへの溶出もほとんどなく、通常の場合には無視することができる。
【００２５】
従って、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の形状は少なくとも筒状管であれば特に限定されず、その断面形状は円状または角状とすることができる。耐火性炉材を用いて減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８を構築する方法は、特に制限的ではなく、例えば小さい直方体の耐火性炉材を積み上げ、その間の目地の部分を目地材で埋めて、所定長の筒状管を形成してもよいし、円筒状もしくは角筒状に鋳込み成形した筒状の耐火性炉材を一列に積み重ねて、その間の目地の部分を目地材で埋め、所定長の筒状管を形成してもよい。
【００２６】
なお、電鋳レンガで代表される高温ガラスに対する耐食性炉材としては、耐火原料を電気溶融した後所定形状に鋳込み成形する、いわゆる電鋳レンガだけに限定されず、耐火原料を加圧成形した後焼成する結合レンガもその中に含まれる。代表例としては、
ジルコニア系電鋳レンガ、例えばＺＢ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）、
アルミナ系電鋳レンガ、例えばＭＢ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、
高ジルコニア系電鋳レンガ、例えばＺＢ−ｘ９５０（ＺｒＯ2 ）、
ジルコン系結合レンガ、例えばＺＲ（ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）、
ジルコンアルミナ系結合レンガ、例えばＺＭ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 ）、
ハイアルミナ系結合レンガ、例えばＣＷ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）、クロム系結合レンガ（Ｃｒ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 ）（いずれも旭硝子（株）製）等が例示される。
なお、以下の説明では、耐食性炉材として電鋳レンガを使用した例について説明する。
【００２７】
次に、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置１０の定常運転時における作用を説明する。
減圧脱泡槽１４は、図示しない真空ポンプによって真空吸引されて、所定の圧力、例えば１／２０〜１／３気圧に減圧して維持されているので、溶融ガラスＧは、上流側ピット２２または下流側ピット２４の液面の気圧（大気圧）と減圧ハウジング１２内の気圧の差によって、上昇管１６または下降管１８を通って減圧脱泡槽１４に吸引上昇され、サイフォンとなって、上流側ピット２２と下流側ピット２４における溶融ガラスＧの液面の高さの差に従って下流側ピット２４に流出する。
【００２８】
このとき、上流側ピット２２または下流側ピット２４の溶融ガラスＧの液面の高さと減圧脱泡槽１４に吸引上昇された溶融ガラスＧの液面の高さの差は、減圧脱泡槽１４内の減圧された圧力によって異なるが、ほぼ、２．５ｍ〜３．５ｍ程度となり、減圧脱泡槽１４内の溶融ガラスＧの流量は、溶融ガラスＧの粘度（温度）と上流側ピット２２と下流側ピット２４の溶融ガラスＧの液面の高さの差とによって定まる。
【００２９】
減圧脱泡槽１４内に吸引上昇された溶融ガラスＧは、減圧脱泡槽１４内が１／２０〜１／３気圧に減圧されているので、溶融ガラスＧに含まれた気泡が容易に液面に上昇して破泡する。減圧脱泡装置１０は、このようにして、溶融ガラスＧから含まれている気泡を除去するものである。
もちろん、溶融ガラスＧの粘度は、高温になるに従って低くなるので、溶融ガラスＧが高温になるほど溶融ガラスＧに含まれている気泡を除くことが容易になり、溶融ガラスＧの流動性が高くなって、減圧脱泡槽１４内を通過して脱泡処理される溶融ガラスＧの流量も多くなる。
【００３０】
このような減圧脱泡装置１０を運転する際には、溶融ガラスＧを減圧脱泡装置１０内に導入するに先立って、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の内面（溶融ガラスＧの流路）を溶融ガラスＧと同じ程度の温度、例えば１３５０℃±５０℃に予備加熱しておかなければならない。そこで、図２に、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の予備加熱時における概略断面図を示す。
【００３１】
減圧脱泡装置１０を運転する前には、減圧脱泡装置１０は上下流側ピット２２および２４に対して上昇しており、上昇管１６および下降管１８の下端は、上流側ピット２２と下流側ピット２４の溶融ガラスＧの液面から離れており、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の内部には溶融ガラスＧが存在しない状態となっている。
この状態において、溶融ガラスＧと同じ程度の温度まで減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８などを予備加熱する。
【００３２】
図２に示すように、予備加熱のための予備加熱装置として、上昇管１６および下降管１８の下端に、酸素富化濃度を変化することができる予備加熱用バーナ３８，４０が配置されており、減圧脱泡槽１４の上端に連通して排気用煙突４２が配置されている。なお、予備加熱に際し、予備加熱用バーナ３８および４０を上下流ピット２２および２４に配置する場合には、上下流ピット２２および２４の上側の開放部分にカバー２３および２５を設けておくのが、効率よく予備加熱し、温度上昇させるのに好ましい。
これらの予備加熱装置は、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置１０の定常運転時における概略断面図を示す図１からも明らかなように、定常運転時には配置されていないものであり、減圧脱泡装置１０を運転する前の予備加熱時の減圧脱泡装置１０が上昇している時のみに一時的に配置され、予備加熱のみに使用されるものである。
【００３３】
予備加熱用バーナ３８，４０は、燃焼ガスに供給する空気の酸素富化濃度を変化することができるものであり、酸素の付加装置によって空気に酸素を付加して、酸素富化した空気としてバーナに供給するものであって、この酸素富化濃度は、酸素の付加装置において付加する酸素の量を制御することによって任意に変化することができる。予備加熱用バーナ３８および４０の構成については、後述する。
【００３４】
通常の燃焼ガスによる燃焼の場合、通常の空気を供給するときには、燃焼温度は約１２００℃程度が限度であり、酸素のみを供給するときには、約２０００℃またはそれ以上に上昇する。
減圧脱泡装置１０の予備加熱の場合には、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８などを溶融ガラスＧの温度に近い１３５０℃±５０℃程度に加熱することが求められるので、燃焼温度は約１５００〜１６００℃にする必要がある。しかしながら、前述したように、通常の空気による燃焼では、燃焼ガスの温度が１２００℃程度までしか上昇しないので、減圧脱泡装置１０の減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８などを１０００℃までしか予備加熱することができない。このため、本発明においては、１０〜２０％程度の酸素を富化した空気を使用することによって燃焼温度を約１５００〜１６００℃まで上昇させる。
【００３５】
そして、空気の供給量または酸素の付加装置による酸素の付加量を制御することによって、燃焼温度は比較的容易に制御することができるので、予備加熱の最初の段階では、酸素の付加量を少なくして燃焼温度を比較的低くし、徐々に酸素の付加量を多くして燃焼温度を上げて、減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８などに急激な温度変化を与えて、溶融ガラスＧの流路となる電鋳レンガにクラックや割れが生じないように、緩やかに加熱することができる。
【００３６】
減圧脱泡槽１４の上端には、中央に、断熱材３０および減圧ハウジング１２を貫通してドラフト管３４が配置されており、このドラフト管３４の蓋３６を取り外して、排気用煙突４２が接続されている。
この排気用煙突４２は、ドラフト管３４の蓋３６と交換して取り付けられるもので、上昇管１６および下降管１８の下端に配置された予備加熱用バーナ３８，４０によって加熱された空気の流れによって、上昇管１６または下降管１８および減圧脱泡槽１４の内面を加熱し、排気として外部に排出するものである。
【００３７】
この排気用煙突４２には、煙突内の排気の温度を上昇または下降させることによって排気の流れを制御するドラフトコントロール用バーナ４４およびエアノズル４６と、排気の量を物理的に制御するダンパ４８などのドラフトコントロール装置を有している。
ドラフトコントロール用バーナ４４およびエアノズル４６は、煙突内の排気の温度が上昇すると排気の流れが速くなり、排気の温度が下降すると排気の流れが遅くなることを利用して排気の流れを制御するものであり、ダンパ４８は、バタフライバルブなどのように煙突内の排気が通過する断面積を変化させるものであって、煙突内を通過する排気の量を物理的に制御する。
【００３８】
ところで、図３に予備加熱用バーナ３８および４０として用いられる酸素富化燃焼バーナの一実施例の模式図およびフローを示す。なお、本発明に用いられる酸素富化燃焼バーナはこれに限定されるわけではない。
図３に示すように、本発明の予備加熱用バーナ３８（４０）として用いられる酸素富化燃焼バーナ（以下、燃焼バーナとする）５０は、バーナ前板５２の後部中心に燃料供給部５４と、後部側面に空気供給部５６とを有し、バーナ前板５２の前方に設けられる円筒状火口５８と、火口５８の中心に向かって斜め前方から酸素を噴出するように設けられた酸素吹込ノズル６０とを有する。燃焼バーナ５０は、後部で燃料供給部５４から供給された燃料ガス、例えば都市ガス１３Ａなどと、空気供給部５６から供給された空気とを混合して火口５８から噴出させて、もしくは燃料ガスを火口の中心から空気をその周囲から噴出させて燃焼させるとともに酸素吹込ノズル６０から酸素を吹き込んで燃料ガスの燃焼を促進し、燃焼ガスの温度を上げるものである。
【００３９】
ここで、燃料ガスを燃焼バーナ５０の燃料供給部５４に供給する燃料ライン６２は、図示しない燃料供給源と、燃料ガスの圧力を減圧調整する圧力調整器（ガバナー）６３Ｆと、燃料ガスの流量を計測する燃料ガス流量計（圧力発信器）６４Ｆと、燃料ガスの温度を計測する燃料ガス温度計６６Ｆと、燃料ガスの流量の調整を行う燃料ガスコントロール弁６８Ｆと、燃料ガスの圧力を計測する燃料ガス圧力計７０Ｆと、これらを接続する配管とを有する燃料供給ライン６２ａと、燃料ライン６２から圧力調整器６３Ｆと流量計６４Ｆとの間で分岐し、燃料ガスの流量調整を行う燃料ガスコントロール弁６８Ｆと、フレキシブルホース７２と、燃焼バーナ５０に点火するための先端の点火トーチ７４と、これらを接続する配管とを有する点火ライン６２ｂとで構成される。図中点線で示されているように、流量計６４Ｆ、温度計６６Ｆ、コントロール弁６８Ｆおよび圧力計７０Ｆは電気的に接続され、流量計６４Ｆや圧力計７０Ｆおよび温度計６６Ｆで燃料ガスの流量、圧力および温度を計測し、計測された流量、圧力および温度を用いて計算機で計算を行って、必要（または指定）流量の燃料ガスが燃料供給ライン６２ａに流れるように、コントロール弁６８Ｆで燃料ガスの流量が制御される。
【００４０】
また、空気を燃焼バーナ５０の空気供給部５６に供給する空気供給ライン７６は、ファン７８と、空気の流量を計測する空気流量計６４Ａと、空気の温度を計測する空気温度計６６Ａと、空気の流量調整を行う空気コントロール弁６８Ａと、空気の圧力を計測する空気圧力計７０Ａと、これらを接続する配管とで構成される。図中点線で示されているように、流量計６４Ａ、温度計６６Ａ、コントロール弁６８Ａ、圧力計７０Ａは電気的に接続され、流量計６４Ａや圧力計７０Ａおよび温度計６６Ａによって空気の流量、圧力および温度を計測し、計測された流量、圧力および温度から計算機で計算を行って、必要（または指定）流量の空気が空気供給ライン７６を流れるようにコントロール弁６８Ａで空気の流量が制御される。
さらに、酸素富化燃焼を行うために酸素吹込ノズル６０に酸素を供給する酸素供給ライン８０は、図示しない酸素供給源と、酸素の圧力を減圧調整する圧力調整器６３Ｏと、酸素の流量を計測する酸素流量計６４Ｏと、酸素の温度を計測する酸素温度計６６Ｏと、酸素の流量調整を行う酸素コントロール弁６８Ｏと、酸素の圧力を計測する酸素圧力計７０Ｏと、これらを接続する配管とで構成される。図中点線で示されているように、流量計６４Ｏ、温度計６６Ｏ、コントロール弁６８Ｏおよび圧力計７０Ｏは電気的に接続され、流量計６４Ｏや圧力計７０Ｏおよび温度計６６Ｏで酸素の流量、圧力および温度を計測し、計測された流量、圧力および温度から計算機で計算して、必要（または指定）流量の酸素が酸素供給ライン８０を流れるように、コントロール弁６８Ｏで酸素の流量が制御される。
【００４１】
このように構成される燃焼バーナ５０においては、予め燃料ライン６２の点火ライン６２ｂの燃料ガスコントロール弁６８Ｆを開いて点火トーチ７４から燃料ガスを流出させ、点火しておく。燃料ライン６２の燃料供給ライン６２ａから燃料ガスコントロール弁６８Ｆによって開放され、流量調整され、燃料供給部５４に供給される燃料ガスと、空気供給ライン７６から空気コントロール弁６８Ａによって流量調整され、空気供給部５６に供給される空気と、を火口５８に噴出させて、先に点火されている点火ライン６２ｂの点火トーチ７４によって点火する。こうして点火された燃焼バーナ５０の火口５８の中心に酸素供給ライン８０から酸素コントロール弁６８Ｏによって開放され、流量調整された酸素を酸素吹出ノズル６０から噴出させて、燃焼バーナ５０における燃料を酸素富化燃焼させる。
このようにして、燃焼バーナ５０における酸素吹込ノズル６０から噴出させる酸素流量を１０〜２０％程度の酸素を富化した空気による燃焼となるように、酸素コントロール弁６８Ｏによって調整し、燃焼バーナ５０の燃焼ガスの温度を１５００〜１６００℃程度に調整する。
【００４２】
本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の予備加熱装置は、以上のように構成されているので、燃焼温度が制御された加熱用バーナ３８，４０によって加熱され、加熱された空気は、ドラフトコントロール装置によって流れが制御されて減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の内面を加熱する。
したがって、本発明の予備加熱装置を使用することによって、所定の加熱曲線で減圧脱泡槽１４、上昇管１６および下降管１８の内面を加熱することができ、溶融ガラスＧの冷却による固化や、耐火レンガの急激な加熱による破損等を確実に防止することができる。
【００４３】
以上のようにして、溶融ガラスの減圧脱泡装置を運転する際の前工程としての予備加熱が終了すると、減圧脱泡装置１０の運転は、次の手順で行われる。
先ず、予備加熱用バーナ３８，４０を停止し、カバー２３および２５を取り外した後、予備加熱用バーナ３８，４０を上昇管１６および下降管１８の下端の位置から取り除く。
同時にあるいはやや遅れて、排気用煙突４２内のドラフトコントロール装置による排気の制御を停止し、ドラフト管３４から排気用煙突４２を取り外して、ドラフト管３４に蓋３６をする。
これらの作業は、予備加熱された高温の雰囲気の中で行われるので、自動操作によって自動的に行われることが好ましい。
【００４４】
続いて、減圧脱泡装置１０を下降して、上昇管１６および下降管１８を上流側ピット２２および下流側ピット２４の溶融ガラスＧに浸漬する。
次に、図示しない真空ポンプを運転して真空吸引し、減圧ハウジング１２（減圧脱泡槽１４）内を減圧する。
このとき、上流側ピット２２および下流側ピット２４には、所定の温度の溶融ガラスＧが満たされていなければならない。このために、上流側ピット２２と下流側ピット２４は一時的に連通されて、溶解槽２０からの溶融ガラスＧが同時に双方のピット２２，２４に流入するようにすることが好ましい。
【００４５】
真空ポンプによる真空吸引によって、減圧ハウジング１２（減圧脱泡槽１４）内が所定の圧力まで減圧されると、溶融ガラスＧは減圧脱泡槽１４の所定の高さまで吸引上昇し、溶融ガラスＧから気泡が液面に上昇し、破泡して減圧脱泡処理が開始され、減圧脱泡装置１０の定常運転に移行する。そして、減圧脱泡処理された溶融ガラスＧが下流側ピット２４に連続的に供給される。
【００４６】
図１および図２に示す本発明の減圧脱泡装置１０は、溶融ガラスＧと直接接触するすべての部分、すなわち上昇管１６、減圧脱泡槽１４および下降管１８のすべてを電鋳レンガで構成しているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、図４に示す減圧脱泡装置８２のように、一部を貴金属などで構成してもよい。
図４に示す減圧脱泡装置８２は、図１および図２に示す減圧脱泡装置１０において上昇管１６および下降管１８の下端にそれぞれ延長管２６，２８を設け、上昇管１６および下降管１８が高温の溶融ガラスＧに浸漬される部分のみを白金または白金合金などの貴金属合金製の延長管２６，２８としたものである。
【００４７】
上昇管１６、下降管１８または延長管２６，２８が高温の溶融ガラスＧに浸漬される部分は、その内外面が高温の溶融ガラスＧに浸漬されているので、内面のみが、溶融ガラスＧのみと接触している他の部分よりも高温の溶融ガラスと反応しやすくなり、電鋳レンガが高温の溶融ガラスと反応して溶解し、溶融ガラスＧ中に溶出して不純物として混入しやすくなる。
【００４８】
したがって、高品質のガラス製品を製造するプロセスにおいては、わずかでも電鋳レンガが溶融ガラスＧ中に溶出することは好ましくないので、図４の実施例のように、貴金属合金製の延長管２６，２８を使用して電鋳レンガが溶融ガラスＧ中に溶出することを防止することが好ましいが、通常のガラス製品においては、電鋳レンガがわずかに溶融ガラスＧ中に溶出しても製品に格別の支障が生じないことが多いので、このような場合には、図１の実施例のように、上昇管１６および下降管１８を直接溶融ガラスＧに浸漬させて、装置設計の自由度と、コストの低減を図ることが好ましい。
【００４９】
また、図１および２ならびに図４に示す実施例においては、減圧脱泡装置１０および８２自体に温度低下した溶融ガラスＧの加熱装置を備えていないものであるが、本発明はこれに限定されず、装置内に加熱装置を備えたものであってもよい。
例えば、図５に示す減圧脱泡装置８４のように、減圧ハウジング１２内の上昇管１６および下降管１８の外周に加熱装置、例えば電気ヒータ８６などを巻回するよう設けてもよい。
【００５０】
前述したように、減圧脱泡装置内を流れる溶融ガラスＧの流量を多くすることにより、溶融ガラスＧ自体の潜熱も大きくなるので、減圧脱泡装置内、すなわち上昇管１６、減圧脱泡槽１４および下降管１８において溶融ガラスＧの温度が低下しても、その温度低下は小さく、溶融ガラスＧの温度が、下降管１８の出口で、前述した所要の温度以下になることはないが、溶融ガラスＧの流量が小さくなると、その潜熱も小さくなるので、下降管１８の出口温度が上記所要温度より低くなることがある。このように溶融ガラスＧの流量が小さい場合には、図５のようにヒータ８６を上昇管１６および下降管１８などに設けておくのが好ましい。
【００５１】
以上、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、連続的に供給される溶融ガラスから気泡を除去するための溶融ガラスの減圧脱泡装置において、高温の溶融ガラスに対して十分な耐久性を確保しつつ、コストを大幅に低減でき、ひいては装置の大容量化、減圧脱泡処理温度の高温化などを図ることが可能である。
従って、大流量の溶融ガラスの減圧脱泡処理を高効率で行う用途に極めて好適である。
【００５３】
また、本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の予備加熱装置は、以上のように構成されているので、燃焼温度が制御された加熱用バーナによって加熱され、加熱された空気は、ドラフトコントロール装置によって流れが制御されて減圧脱泡槽、上昇管および下降管の内面を加熱する。
したがって、本発明の予備加熱装置を使用することによって、所定の加熱曲線で減圧脱泡槽、上昇管および下降管の内面を加熱することができ、溶融ガラスの冷却による固化や、電鋳レンガの急激な加熱による破損等を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る溶融ガラスの減圧脱泡装置の一実施例の定常運転時における概略断面図である。
【図２】  図１に示す溶融ガラスの減圧脱泡装置の予備加熱時における概略断面図である。
【図３】  図２に示す減圧脱泡装置に用いられる予備加熱用バーナの一実施例およびそのフローの概略を示すフローシートである。
【図４】  本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の他の実施例の予備加熱時における概略断面図を示す。
【図５】  本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置の他の実施例の予備加熱時における概略断面図を示す。
【図６】  従来技術の減圧脱泡装置の一例を示す概略断面図を示す。
【符号の説明】
１０，８２，８４，１１０  減圧脱泡装置
１２，１１２  減圧ハウジング
１２ａ，１２ｂ  脚部
１２ｃ  吸引口
１４，１１４  減圧脱泡槽
１４ａ，１４ｂ  吸引孔
１６，１１６  上昇管
１８，１１８  下降管
２０，１２０  溶解槽
２２，１２２  上流側ピット
２３，２５  カバー
２４，１２４  下流側ピット
２６，２８  延長管
３０，１３０  断熱材
３４  ドラフト管
３６  蓋
３８，４０  予備加熱用バーナ
４２  排気用煙突
４４  ドラフトコントロール用バーナ
４６  エアノズル
４８  ダンパ
５０  酸素富化燃焼バーナ
５２  バーナ前板
５４  燃料供給部
５６  空気供給部
５８  火口
６０  酸素吹込ノズル
６２  燃料ライン
６２ａ  燃料供給ライン
６２ｂ  点火ライン
６３Ｆ，６３Ｏ  圧力調整器（ガバナー）
６４Ｆ，６４Ａ，６４Ｏ  流量計（圧力発信器）
６６Ｆ，６６Ａ，６６Ｏ  温度計
６８Ｆ，６８Ａ，６８Ｏ  コントロール弁
７０Ｆ，７０Ａ，７０Ｏ  圧力計
７２  フレキシブルホース
７４  点火トーチ
７６  空気供給ライン
７８  ファン
８０  酸素供給ライン
８６  加熱装置
Ｇ  溶融ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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