JP5720898B2 - ガラスの溶融装置、及び溶融ガラスの供給方法、並びに溶融炉用の流出通路 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスの溶融装置、及び溶融ガラスの供給方法、並びに溶融炉用の流出通路に係り、詳しくは、溶融炉に投入されたガラス原料を加熱し溶融させて溶融ガラスを生成した後、当該溶融ガラスを溶融炉から流出させる技術の改良に関する。

周知のように、溶融ガラスは、珪砂、石灰石、ソーダ灰、カレット等に代表されるガラス原料を調合、混合した後、加熱することにより生成される。溶融温度はガラス品種によるが、例えば、約１５００℃である。溶融ガラスを生成するための装置としては、添付の図９に示すようなガラスの溶融装置が広く使用されている。

図９は、従来におけるガラスの溶融装置の一構成例を示す側面図である。同図に示すように、このガラスの溶融装置１は、投入口６から溶融炉２内に投入されたガラス原料Ｃを、溶融炉２内でバーナー、電気ヒーター、溶融ガラス内の通電等を用いて加熱し溶融させることで、溶融ガラスＧを生成する。そして、生成された溶融ガラスＧを溶融炉２における下流側の側壁２ａに形成された流出口３から溶融炉２外に流出させる構成となっている。

図中に示す各矢印７〜１０は、溶融炉２内における溶融ガラスＧの対流を示すものであり、投入機からのガラス原料Ｃの押し込みによる力や熱対流によって形成される。これら溶融ガラスＧの流れの内、最終的に製造されるガラス製品の品質の良否を左右する重要な要素となるのが、矢印１０で示した側壁２ａに沿って溶融炉２内を流下した後、流出口３へと流入する流れである。

詳述すると、溶融炉内では、ガラス原料Ｃが溶融する際に多数の泡が発生するが、この泡は溶融の過程で溶融炉２内を浮上し、ガラス表面Ｓ付近にて泡層を形成する。この泡層は、投入口６から遠ざかるに従って徐々に消滅していくが、図中にクロスハッチングで示した領域Ａにおいては、消滅せずに残存した泡層が、その場に滞留することがある。

また、溶融の過程において、ガラス表面Ｓからガラス成分の一部が揮発し、例えば、シリカの含有量が高い不均質な溶融ガラスＧの素地が生成されることがある。この不均質なガラス素地は、ガラス表面Ｓ付近を側壁２ａに向かって流れ、領域Ａへと到達する。

このため、領域Ａに行き着いた泡や不均質なガラス素地（以下、これらを総称して異質素地という）の内、特に流出口３の上方に存する異質素地が、矢印１０で示す流れに沿って流出口３へと流入し、溶融炉２外へと流出してしまう事態を招いていた。そして、これに起因して、最終的に製造されるガラス製品に欠陥が含有されてしまい、製品の品質が大きく低下するという問題があった。

そこで、このような問題を解決するため、異質素地が溶融炉外へと流出することを抑制する手段として、下記の特許文献１、２に開示されるような構成が提案されている。

特許文献１には、溶融炉における下流側の側壁に形成された流出口の上方に、側壁から溶融炉内に突出するプレートを設けた構成が開示されている。また、特許文献２には、溶融炉における下流側の側壁から溶融炉内に向かって突出する溶融ガラスの流出通路と、該流出通路の上方で異質素地を排出する排出通路とを設けた構成が開示されている。

特開２００３−９５６６２号公報 実公平３−５４１１８号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示されたいずれの構成によるにしても、上述の問題を解決に至らせるのに十分な効果を奏するものではないことが、本願発明者によって判明している。

具体的には、特許文献１に開示された構成によれば、流出口の上方で側壁から溶融炉内に突出するプレートの存在により、側壁に沿って溶融炉内を流下する異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出口へと直接に流入することは回避できる。しかし、流下してプレートの表面へと到達した流れは、プレートの表面及び裏面に沿ってプレートを迂回するだけに過ぎず、結局は流出口へと流入し、溶融炉外へと流出してしまうことが明らかとなっている。

また、特許文献２に開示された構成によれば、異質素地の流出通路への流入を低減することが期待できる。しかしながら、この構成では側壁に排出通路を設ける必要が生じるため、余分な設備コストが発生するのに加え、排出通路から排出された溶融ガラスの分だけ、成形できるガラスの量が減少する。その上、排出された溶融ガラスを再びガラスの製造に利用するためには、一旦、ガラスカレットとして原料に戻した後、再度溶融させてやる必要が生じ、さらに余分なコストが発生してしまう。

さらに、排出通路にて排出しきれなかった異質素地は、側壁に沿って流下し、流出通路の上部および側部へと到達した後、溶融炉内に突出した流出通路の上部、側部、および側部に隣接する溶融炉の底部に沿って流出通路を迂回し、溶融炉外へと流出する経路を辿ることが判明している。つまり、溶融炉内に突出した流出通路を設けない場合に比べて、異質素地が溶融炉外へと至るまでの経路が延長されているに過ぎず、結果として溶融炉外へと流出することには何ら変わりがなかった。それゆえ、この構成によっても、異質素地の溶融炉外への流出を効果的に抑制することは困難であった。

上記事情に鑑みなされた本発明は、溶融炉内で発生した異質素地が溶融ガラスと共に溶融炉外へと流出する量を可及的に抑制することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融ガラスを生成または加熱する溶融炉と、該溶融炉の下流側の側壁から前記溶融炉内に向かって突出すると共に、前記溶融ガラスの流入孔を有する流出通路とを備えたガラスの溶融装置であって、前記流出通路の上部の内、前記溶融炉の側壁側から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記側壁に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することに特徴付けられる。

このような構成によれば、屋根が前記流出通路の側部に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有する場合には、側壁に沿って流下し、屋根の上部へと到達した異質素地を含んだ溶融ガラスは、溶融ガラス誘導面に誘導されて積極的に流出通路の側部へと流れる。その後、さらに溶融炉内を流下して溶融炉の底部へと至ることが判明している。また、屋根が側壁に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有する場合には、異質素地を含んだ溶融ガラスは、屋根に沿って流出通路の先端側に向かって流れることを抑制される。そして、当該溶融ガラスは、屋根の上部へと順次に流下してくる後続の溶融ガラスによって流出通路の側部へと押し出された後、さらに溶融炉内を流下して溶融炉の底部へと至ることが判明している。これにより、前記流出通路の上部、側部、および側部に隣接する溶融炉底部に沿って流出通路を迂回し、溶融炉外に流出する異質素地のうち、上部に沿って迂回する異質素地が溶融炉外へと流出する量を抑制することができる。

上記の構成において、前記溶融ガラス誘導面が、前記流出通路の一方側の側部に向かって下り勾配となる第一傾斜平面と、前記流出通路の他方側の側部に向かって下り勾配となる第二傾斜平面とを備えていることが好ましい。

このようにすれば、屋根の上部に到達した異質素地を含んだ溶融ガラスを、第一傾斜平面と第二傾斜平面とに沿って、流出通路の一方側の側部と他方側の側部とに誘導しつつ、流下させることができる。

上記の構成において、前記第一傾斜平面と前記第二傾斜平面が、互いに接して前記屋根の頂部を構成することが好ましい。

このようにすれば、屋根の上部に到達した異質素地を含んだ溶融ガラスは、第一傾斜平面と第二傾斜平面とが頂部で互いに接していることによって、より円滑に流出通路の一方側の側部と他方側の側部とに誘導されることになる。このため、異質素地が流出通路の上部に沿って流出通路を迂回し、溶融ガラスと共に溶融炉外へと流出することを、さらに効果的に抑制できる。

上記の構成において、前記流入孔が、前記流出通路の内外を区画する通路構成壁の内、前記溶融炉の底部から離反した上部で開口すると共に、前記流出通路の上部において、前記屋根より先端側に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、ガラス表面の下方に存する均質に溶融された溶融ガラスが流入孔を通じて流出通路へと流入しやすくなる。このため、この均質な溶融ガラスの流れが、流出通路を流れる溶融ガラスの流れにおける支配的な流れとなり、その流量が高まる。これにより、流出通路の上部、側部、および側部に隣接する溶融炉底部に沿って流出通路を迂回し、溶融炉外へと流出する異質素地のうち、側部および側部に隣接する底部に沿って迂回する異質素地が溶融炉外へと流出する量が低下することになる。

上記の構成において、前記流入孔は、前記流出通路の上部における先端側端部に形成されていてもよい。

このようにすれば、溶融炉の側壁から流入孔に至るまでの距離が長くなるため、側壁に沿って溶融炉内を流下し、屋根の上部に到達した異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出通路の上部に沿って流出通路を迂回し、溶融炉外へと流出しにくくなる。

上記の構成において、前記屋根は、前記流出通路の上部において前記溶融炉の側壁から前記流入孔の縁部まで延設されていてもよい。

このようにすれば、異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出通路の上部に沿って流出通路を迂回し、溶融炉外へと流出するのをさらに効果的に抑制できる。

上記の構成において、前記流出通路の先端部が封鎖されていることが好ましい。

このようにすれば、流出通路の側部へと誘導された異質素地を含んだ溶融ガラスについて、下記のような好ましい態様が得られる。すなわち、流出通路の側部に到達した溶融ガラスの一部は、自然対流によって流出通路の側部および側部に隣接する底部に沿って当該流出通路の先端部に向かって流れた後、流出通路へと流入しようとするが、先端部が封鎖されているため、この溶融ガラスの流れを堰き止めることが可能となる。これにより、さらに効果的に溶融炉外への異質素地の流出を抑制することができる。

上記の構成において、前記流出通路全体が、前記溶融炉の底部から上方に離反して位置していることが好ましい。

このようにすれば、流出通路が溶融炉内において、より上方に位置することになるため、異質素地を含んだ溶融ガラスの内、溶融炉の底部に沿って流出通路を迂回する溶融ガラスの溶融炉外への流出を抑制する効果がさらに高まる。

上記の構成において、前記流出通路の通路構成壁の内、下部が前記溶融炉の底部により構成されていてもよい。

このようにすれば、通路構成壁の下部を別途設ける必要がなくなり、流出通路を簡易に形成することができるため、設備コストの低減を図ることが可能となる。

上記の構成において、前記流出通路および前記屋根の一部又は全体は、白金族元素、白金族元素を含む合金、またはモリブデンで形成されていることが好ましい。

このようにすれば、耐食性の向上が図られるため、流出通路および屋根が侵食されることにより生じる異質素地の流出や、流出通路および屋根の変形を抑制することが可能となる。

上記の構成において、前記溶融炉を複数備え、隣り合う前記溶融炉を接続する接続部を有し、該接続部の内、少なくとも一つが、前記流出通路で構成されると共に、該流出通路の上部を前記屋根が覆っていてもよい。

このようにすれば、複数の接続部の全てが流出通路で構成される場合には、各々の溶融炉において発生し得る異質素地の溶融炉からの流出を抑制することが可能となる。また、複数の接続部の内のいくつかが流出通路で構成される場合には、特に異質素地の流出が顕著な溶融炉とその下流側に位置する溶融炉とを接続する接続部を流出通路で構成すれば、設備コストの高騰を防止しつつ、異質素地の流出を抑制することができる。

また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、溶融炉で生成または加熱した溶融ガラスを、前記溶融炉の下流側の側壁から前記溶融炉内に向かって突出する流出通路から流出させ、溶融炉外へと供給する溶融ガラスの供給方法であって、前記流出通路は、その上部の内、前記溶融炉の側壁側から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記側壁に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することに特徴付けられる。

このような方法によれば、上記の装置に係る説明で既に述べた事項と同様の作用効果を享受することが可能である。

さらに、上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融ガラスを流出させるために、溶融炉内に設けられる溶融炉用の流出通路であって、前記流出通路の上部の内、前記流出通路の一端から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記一端側に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することに特徴付けられる。

このような流出通路を溶融炉に設置すれば、上記のガラスの溶融装置に係る説明で既に述べた事項と同様の作用効果を享受することが可能である。

以上のように、本発明によれば、溶融炉内で発生した異質素地が溶融ガラスと共に溶融炉外へと流出する量を可及的に抑制することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係るガラスの溶融装置を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係るガラスの溶融装置と、溶融ガラスの挙動とを示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係るガラスの溶融装置と、溶融ガラスの挙動とを示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係るガラスの溶融装置と、溶融ガラスの挙動とを示す平面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は本発明の第二、第三実施形態に係るガラスの溶融装置を示す斜視図である。 本発明の第四実施形態に係るガラスの溶融装置を示す側面図である。 従来技術に基づく比較例および本発明の実施例に用いたガラスの溶融装置と溶融ガラスの挙動とを示す概略図である。 従来技術に基づく比較例および本発明の実施例に用いたガラスの溶融装置と溶融ガラスの挙動とを示す概略図である。 従来のガラスの溶融装置を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係るガラスの溶融装置について、添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係るガラスの溶融装置１（以下、単に溶融装置１という）を示す斜視図である。同図に示すように、溶融装置１は、溶融ガラスＧを生成する溶融炉２と、溶融炉２内の溶融ガラスＧを溶融炉２外へと流出させる流出口３と、流出口３に溶融ガラスＧを流入させる流出通路４と、流出通路４を覆う屋根１５とを備える。

溶融炉２は、矩形の横断面形状を有すると共に、図示しない上流側端部に存するガラス原料の投入口と、加熱手段とを備えており、溶融炉２に投入されたガラス原料を加熱し、溶融させて溶融ガラスＧを生成する。

流出口３は、溶融炉２の下流側端部となる側壁２ａに形成され、溶融炉２の底部２ｂから上方に離反して位置すると共に、流出通路４を通じて溶融炉２内から溶融ガラスＧを溶融炉２外へと流出させる。

流出通路４は、土台５上に設置されることで、溶融炉２の底部２ｂから上方に離反して位置している。また、流出通路４は、その下流端が側壁２ａと当接して流出口３と隙間なく接続されると共に、側壁２ａから溶融炉２内を上流側に向かって突出しており、その上流側端部における上部には、溶融炉２内の溶融ガラスＧを流路４ａに流入させるための矩形で、且つ上方に向かって開口した流入孔４ｂが形成されている。さらに、流出通路４の通路構成壁によって形成され、溶融ガラスＧが流れる流路４ａは、矩形の横断面形状を有し、その上流端には、流出通路４の流入口を封鎖する封鎖板４ｃが備えられている。また、流出通路４は白金による被覆が施されている。

屋根１５は、その下流端が側壁２ａと当接すると共に、流出通路４の上部において流入孔４ｂよりも下流側となる部位を覆っている。また、屋根１５の上部へと到達した溶融ガラスＧを流出通路４の側部に誘導する溶融ガラス誘導面１５ａを有している。この溶融ガラス誘導面１５ａは、流出通路４の一方側の側部に向かって下り勾配となる第一傾斜平面１５ａａと、流出通路４の他方側の側部に向かって下り勾配となる第二傾斜平面１５ａｂとからなる。詳細には、第一傾斜平面１５ａａと第二傾斜平面１５ａｂは、屋根１５の頂部において互いに接し、屋根１５が三角形の横断面形状を有している。なお、第一傾斜平面１５ａａと第二傾斜平面１５ａｂとが成す角度は、任意に設定することができるが、本実施形態では９０°となっている。また、屋根１５も白金による被覆が施されている。

以下、上記の溶融装置１内を流れる溶融ガラスＧの挙動について、添付の図２〜図４に基づいて説明する。

図２は溶融装置１を示す正面図であり、図３はその側面図、図４はその平面図である。図２および図３に示すクロスハッチングを施した領域Ａには、異質素地（泡や不均質なガラス素地）を含んだ溶融ガラスＧが存在する。この異質素地を含んだ溶融ガラスＧの内、流出口３の上方に位置する溶融ガラスＧは、図２および図３中に矢印１０で示すように、溶融炉２の側壁２ａに沿って溶融炉２内を流下し、屋根１５の上部（頂部）へと到達する。

そして、屋根１５の上部（頂部）において、その流れを二方向に分離されると共に、第一傾斜平面１５ａａと第二傾斜平面１５ａｂとによって、積極的に流出通路４の側部へと流れた後、さらに流下して溶融炉２の底部２ｂへと至る。このため、異質素地を含んだ溶融ガラスＧが、流出通路４の上部に沿って流出通路４を迂回して流出口３へと流入し、溶融炉２外へと流出することを可及的に抑制することができる。

このとき、図４に矢印１０ｂ、１０ｃで示すように、流出通路の側部に流下した異質素地の一部、及び溶融ガラス誘導面１５ａにより溶融炉２の底部２ｂへと至った異質素地の一部は、流出通路４の側部および側部に隣接する溶融炉２の底部２ｂに沿って流出通路４の上流端へと至る。

しかし、流路４ａの流入口が封鎖板４ｃで封鎖されているため、図中に破線で示すような、流路４ａへと流入しようとする溶融ガラスＧの流れを堰き止めることが可能となる。さらに、流出通路４の上部に流入孔４ｂが形成されていることにより、領域Ａの下方に存する均質に溶融された溶融ガラスＧが、流入孔４ｂを通じて流路４ａへと流入する図３に矢印１１で示す流れが生じる。このため、均質な溶融ガラスＧが流路４ａに流入する割合が高まり、その分だけ、流出通路４の上流端へ至った異質素地を含む溶融ガラスＧが流路４ａへと流入する流量が低下することになる。これにより、流出口３へと異質素地が流入し、溶融炉２外へと流出することをさらに効果的に抑制できる。また、流出通路４は、土台５によって溶融炉２の底部２ｂから上方に離反した位置しているため、異質素地を含んだ溶融ガラスＧの内、溶融炉２の底部２ｂに沿って流出通路４を迂回する溶融ガラスＧが溶融炉２外に流出することを抑制する効果がさらに高まる。

さらに、流出通路４および屋根１５には、白金による被覆が施されていることにより、耐食性の向上が図られるため、流出通路４および屋根１５が侵食されることにより生じる異質素地の流出、流出通路４および屋根１５の変形を抑制することができる。

また、この構成によれば、溶融炉２内で発生した異質素地を溶融炉２外へと積極的に排出するための排出通路等を別途に設ける必要がなく、溶融炉２内の溶融ガラスＧが流出口３以外から溶融炉２外へと流出することがない。このため、溶融炉２から溶融炉２外へと供給される溶融ガラスＧの供給量が減少することもない。その結果、製品の製造効率の低下、及び製造コストの高騰を好適に防止することが可能となる。

図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第二、第三実施形態に係るガラスの溶融装置１を示す斜視図である。なお、以下の第二〜第四実施形態に係るガラスの溶融装置について説明するための各図面において、上記第一実施形態に係るガラスの溶融装置１と同一の機能、又は形状を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複する説明を省略している。また、この図５において、流出口３、流出通路４、土台５、屋根１５以外の構成要素については、図示を省略している。

図５（ａ）に示す第二実施形態に係る溶融装置１が、上記第一実施形態に係る溶融装置１と相違している点は、溶融ガラス誘導面１５ａが、流出通路４の一方側の側部から他方側の側部に向かって傾斜した傾斜平面となっている点である。

このような構成によっても、異質素地を含んだ溶融ガラスＧを、溶融ガラス誘導面１５ａに沿って流出通路４の側部へと誘導することができる。なお、溶融ガラス誘導面１５ａが傾斜する傾斜方向は、図５（ａ）に示す方向と逆方向であっても良い。

図５（ｂ）に示す第三実施形態に係る溶融装置１が、上記第一実施形態に係る溶融装置１と相違している点は、溶融ガラス誘導面１５ａが、流出通路４の上流側から側壁２ａに向かって下り勾配となる傾斜平面となっている点である。

このような構成によれば、屋根１５の上部へと到達した異質素地を含んだ溶融ガラスＧは、屋根１５に沿って流出通路４の上流側に向かって流れることを抑制される。そして、当該溶融ガラスＧは、屋根１５の上部へと順次に流下してくる後続の溶融ガラスＧによって流出通路４の側部へと押し出され、流出通路４の側部へと誘導されることになる。

図６は、本発明の第四実施形態に係るガラスの溶融装置１を示す側面図である。この溶融装置１が、上記第一実施形態に係る溶融装置１と相違している点は、流出通路４が溶融炉２（ここでは、第一溶融炉２Ｘという）の側壁２ａを貫通して、下流側に位置する第二溶融炉２Ｙと接続されている点である。なお、第二溶融炉２Ｙは、ガラス原料Ｃの投入口６が設けられていない点以外は、第一溶融炉２Ｘと同一な構成となっている。

このような構成によれば、第一溶融炉２Ｘ、および第二溶融炉２Ｙのそれぞれにおいて発生し得る異質素地が、溶融炉２Ｘ、２Ｙから流出することを抑制できる。また、第一溶融炉２Ｘで発生した異質素地が下流側に位置する第二溶融炉２Ｙへと流出しにくくなる。

ここで、本発明に係るガラスの溶融装置の構成は、上記の各実施形態に係る溶融装置に限定されるものではない。例えば、上記の各実施形態に係る溶融装置１において、流出口３及び流路４ａの横断面形状は、矩形となっているが、円形や楕円形、多角形の横断面形状としてもよい。

さらに、上記各実施形態においては、流出口３及び流出通路４は、溶融炉２の底部２ｂから上方に離反した位置に存しているが、側壁２ａにおける下端部に流出口３を形成し、その流出口３に流出通路４の下流端を接続するようにしてもよい。この場合、流出通路４の下部は溶融炉２の底部２ｂで構成してもよい。このようにすれば、流出通路４の下部を別途設ける必要がなくなり、流出通路４を簡易に形成することができるため、設備コストの低減を図ることが可能となる。加えて、上記各実施形態においては、流出口３は溶融炉２の側壁２ａに設けられているが、流出口３は溶融炉２の底部２ｂに設けても良い。流出口３を側壁部２ａ、又は側壁部２ａに隣接する底部２ｂのいずれかに設ければ、流出通路４内（流路４ａ）において、溶融ガラスＧが停滞する領域が生じることを防止できる。また、流出口３と流出通路４とを異なる要素とせずに、一体なものとして形成してもよい。

加えて、流出通路４は、溶融炉２の側壁２ａから溶融炉２内に向かって垂直に突出しているが、この限りではなく、側壁２ａに対して傾斜した状態で突出させてもよい。また、流出口３及び流出通路４は必ずしも溶融炉２の幅方向における中央部に設ける必要はなく、中央部から幅方向にずれた位置に設けてもよい。また、流出口３及び流出通路４は、上記各実施形態において、溶融炉２の下流側端部となる側壁２ａに設けられているが、当該側壁２ａに連なる側壁に設けてもよい。すなわち、図示した向きと略直交するように、流出口３と流出通路４とを設けてもよい。

さらに、上記各実施形態において、流出通路４および屋根１５は白金で被覆されているが、白金族元素を含んだ合金や、モリブデン等で形成してもよい。

本発明の第一実施例として、図７に示す各ガラスの溶融装置（実施例３つ、比較例３つ）を用いて、ガラス表面付近に存する異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出口へと流入する割合について数値熱流体解析を実施した。なお、この図７において流出通路、側壁、底部、屋根以外の溶融装置の構成要素については図示を省略している。

以下、解析の実施条件について説明する。溶融ガラスを生成する溶融炉の寸法は、長さ：２０ｍ、幅：５ｍ、高さ：１ｍである。溶融ガラスを溶融炉外へと流出させる流出口は、溶融炉の下流側端部となる側壁部の下端に備えられている。流出口の寸法は、幅：０．６ｍ、高さ：０．３５ｍであり、溶融ガラスが流れる流路の寸法も同様の値となっている。また、図７（ｃ）〜（ｆ）に示した溶融炉内に突出する流出通路は、長さ１ｍであり、流出通路の断面形状は流出口と同じである。さらに、図７（ｅ）、（ｆ）に示した、流出通路上部先端において溶融ガラスを流出通路に流入させる流入孔の寸法は、長さ：０．５ｍ、幅：０．６ｍである。加えて、図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示した、実施例１〜３にのみ備えられた屋根の上端は、溶融炉の底部から０．６５ｍの高さに位置し、屋根の頂角の角度は９０°となっている。

なお、比較例１〜３の構成は、従来のガラスの溶融装置に基づくものであり、比較例１は、異質素地の溶融炉からの流出について何ら対策を施していない構成である。また、比較例２は、上記特許文献１に係るガラスの溶融装置の構成であって、流出口の上方に、側壁部から溶融炉内に突出するプレートを設けた構成となっている。さらに、比較例３は、上記特許文献２に係るガラスの溶融装置の構成であって、側壁部から溶融炉内に突出する流出通路を設けた構成となっているが、流入孔及び屋根が設けられていない点で本発明と相違している。

使用したガラスは、ソーダライムシリカガラスであり、カレット率５０％のガラス原料を１００ｔ／ｄの流量で溶融炉の上流端に投入した。ガラスの溶融を促進するため、溶融炉の上流端から１２ｍの位置までの領域では、１０００ｋＷの電力で通電加熱を行い、溶融炉の長手方向における中央部のガラス表面の温度が１５００℃、溶融炉の下流側端部となる側壁におけるガラス表面の温度が１４００℃となるように制御した。

上記の条件下で、溶融炉の側壁から１ｍだけ上流側に移行した位置におけるガラス表面（線分）を２００等分し、等分された各点を基点として流れの軌跡の追跡を行った後、各点が流出口へと流入した割合を百分率で算出した。ここで、流れの追跡時において、溶融炉内の自然対流に沿って、流出口および流出通路から離れるように溶融炉の上流側へと向かった点については、追跡を中止して流出口へと流入しないものとして扱った。

以下に解析によって得られた各条件下での流入率を示す。また、図７（ａ）〜（ｆ）に示した矢印は、各条件下における代表的な流れの軌跡を概略的に示したものである。
比較例１ （図７（ａ））：３３％
比較例２ （図７（ｂ））：４０％
比較例３ （図７（ｃ））：２９％
実施例１ （図７（ｄ））：２７％
実施例２ （図７（ｅ））：１３％
実施例３ （図７（ｆ））： ０％

上記のとおり、比較例１〜３に対して、実施例１〜３における流入率の値はいずれも低いものとなっている。これは、本発明の実施例では、流出通路の上部の内、溶融炉の側壁側から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根が、流出通路の側部に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することにより、異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出通路の上部に沿って流出通路を迂回することを抑制できたためと想定される。加えて、流出通路の上部に流入孔が形成されていることにより、異質素地を含んだ溶融ガラスに比べて、ガラス表面の下方に存する均質に溶融された溶融ガラスが、流入孔を通じて流出通路へと流入する割合が高まったためと想定される。

本発明の第二実施例として、図８に示す各ガラスの溶融装置を（実施例３つ、比較例３つ）用いて、第一実施例と同様にガラス表面付近に存する異質素地を含んだ溶融ガラスが、流出口へと流入する割合について数値熱流体解析を実施した。なお、この図８において流出通路、側壁部、底部、土台、屋根以外の溶融装置の構成要素については図示を省略している。

以下、解析の実施条件について説明する。この第二実施例が上記第一実施例と相違している点は、溶融炉の下流側端部に設けられた流出口が、溶融炉の底部から上方に離反して位置している点と、流出通路を支持する土台を備え、この土台により流出通路が流出口と同様に溶融炉の底部から上方に離反して位置している点である。これにより、溶融炉の高さは１．２５ｍ、溶融炉の底部から流出口及び流出通路の下端までの高さは０．２５ｍとなっており、実施例１〜３にのみ備えられた屋根の上端は、溶融炉の底部から０．９ｍの高さに位置している。その他の実施条件は上記第一実施例と同一となっている。

以下に解析によって得られた各条件下での流入率を示す。また、図８（ａ）〜（ｆ）に示した矢印は、各条件下における代表的な流れの軌跡を概略的に示したものである。
比較例１ （図８（ａ））：１７％
比較例２ （図８（ｂ））：２１％
比較例３ （図８（ｃ））：１１％
実施例１ （図８（ｄ））： ７％
実施例２ （図８（ｅ））： ２％
実施例３ （図８（ｆ））： ０％

上記のとおり、比較例１〜３に対して、実施例１〜３における流入率の値はいずれも低いものとなっている。これは、この第二実施例においても、上記の第一実施例と同様の効果が得られたためと想定される。

以上の結果、本発明によれば、異質素地を含んだガラス表面付近の溶融ガラスが流出口へと流入し、溶融炉外へと流出することを可及的に抑制し得るものと推認することができる。

１ ガラスの溶融装置
２ 溶融炉
２Ｘ 第一溶融炉
２Ｙ 第二溶融炉
２ａ 側壁
２ｂ 底部
３ 流出口
４ 流出通路
４ａ 流路
４ｂ 流入孔
４ｃ 封鎖板
５ 土台
Ｇ 溶融ガラス
Ｓ ガラス表面
６ 投入口
７ ガラス素地の対流
８ ガラス素地の対流
９ ガラス素地の対流
１０ ガラス素地の対流
１０ｂ 流出通路の側部および側部に隣接する溶融炉の底部を迂回する異質素地の流れ
１０ｃ 溶融ガラス誘導面により溶融炉の底部２へと誘導される異質素地の流れ
１１ 均質な溶融ガラスの流れ
１５ 屋根
１５ａ 溶融ガラス誘導面
１５ａａ 第一傾斜平面
１５ａｂ 第二傾斜平面
Ａ 異質素地を含む領域
Ｃ ガラス原料

Claims (13)

1. 溶融ガラスを生成または加熱する溶融炉と、該溶融炉の下流側の側壁から前記溶融炉内に向かって突出すると共に、前記溶融ガラスの流入孔を有する流出通路とを備えたガラスの溶融装置であって、
   前記流出通路の上部の内、前記溶融炉の側壁側から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、
   前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記側壁に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することを特徴とするガラスの溶融装置。
2. 前記溶融ガラス誘導面が、
   前記流出通路の一方側の側部に向かって下り勾配となる第一傾斜平面と、
   前記流出通路の他方側の側部に向かって下り勾配となる第二傾斜平面とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のガラスの溶融装置。
3. 前記第一傾斜平面と前記第二傾斜平面が、互いに接して前記屋根の頂部を構成することを特徴とする請求項２に記載のガラスの溶融装置。
4. 前記流入孔が、前記流出通路の内外を区画する通路構成壁の内、前記溶融炉の底部から離反した上部で開口すると共に、前記流出通路の上部において、前記屋根より先端側に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
5. 前記流入孔は、前記流出通路の上部における先端側端部に形成されることを特徴とする請求項４に記載のガラスの溶融装置。
6. 前記屋根は、前記流出通路の上部において前記溶融炉の側壁から前記流入孔の縁部まで延設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
7. 前記流出通路の先端部が封鎖されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
8. 前記流出通路全体が、前記溶融炉の底部から上方に離反して位置していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
9. 前記流出通路の通路構成壁の内、下部が前記溶融炉の底部により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
10. 前記流出通路および前記屋根の一部又は全体は、白金族元素、白金族元素を含む合金、またはモリブデンで形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガラスの溶融装置。
11. 前記溶融炉を複数備え、隣り合う前記溶融炉を接続する接続部を有し、該接続部の内、少なくとも一つが、前記流出通路で構成されると共に、該流出通路の上部を前記屋根が覆っていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のガラス溶融装置。
12. 溶融炉で生成または加熱した溶融ガラスを、前記溶融炉の下流側の側壁から前記溶融炉内に向かって突出する流出通路から流出させ、溶融炉外へと供給する溶融ガラスの供給方法であって、
    前記流出通路は、その上部の内、前記溶融炉の側壁側から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、
    前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記側壁に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することを特徴とする溶融ガラスの供給方法。
13. 溶融ガラスを流出させるために、溶融炉内に設けられる溶融炉用の流出通路であって、
    前記流出通路の上部の内、前記流出通路の一端から連続する少なくとも一部領域を覆う屋根を備え、
    前記屋根が、前記流出通路の側部又は前記一端側に向かって下り勾配となる傾斜平面からなる溶融ガラス誘導面を有することを特徴とする溶融炉用の流出通路。

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