JPH0333020A - 減圧脱泡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶融ガラスや溶融金属等の高温溶融物内の
気泡を除去する減圧脱泡装置に係り、特に、高温溶融物
を連続的に供給するプロセス中で有効な減圧脱泡装置の
改良に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の減圧脱泡装置としては例えば特公昭４４−
４２０５号公報所載のものがある。

これは、溶解槽１０６中の高温溶融物としての溶融ガラ
スＧを脱泡処理して次の処理炉に連続的に供給するプロ
セスにて用いられるものであり、第６図に示すように、
真空吸引される真空ハウジング１００内に減圧脱泡槽１
０１を収容配置し、この減圧脱泡槽１０１には、脱泡処
理前の高温溶融物としての溶融ガラスＧが上昇導入され
る上昇管１０２を連通接続すると共に、脱泡処理後の溶
融ガラスＧが次の処理炉に下降導出される下降管１０３
を連通接続し、各上昇管１０２及び下降管１０３の周囲
には上昇管１０２及び下降管１０３が断熱被覆されるケ
ーシング１０４，１０５を上記真空ハウシング１００に
連通接続したものである。

そして、上記上昇管１０２及び下降管１０３は溶融ガラ
スＧによって１２００〜１３００℃まで温度上昇するも
のであるため、通常白金等の貴金属製のものが使用され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この種の減圧脱泡装置にあっては、上記真空
ハウジング１００に連通しているケーシング１０４，１
０５の下端部を気密にして真空／”ｔウジフグ１００内
の減圧度を保持することが必要になるため、例えば、各
ケーシングｌＯ４，１０５の下端開口部に対して上昇管
１０２及び下降管１０３の下端周縁部を気密状態を保ち
ながら保持せざるを得ない。

この場合において、減圧脱泡槽１００に連通接続されて
いる上昇管１０２及び下降管１０３の下端周縁部を各ケ
ーシング１０４，１０５の下端開口部に固定してしまう
と、溶融ガラスＧが各上昇管１０２及び下降管１０３を
通過する際に、夫々の上昇管１０２及び下降管１０３が
５０〜６０　ｍｍ程度熱膨張するため、必然的に、上昇
管１０２及び下降管１０３が座屈変形してしまうという
技術的課題を生ずる。

この発明は、以上の技術的課題に立ってなされたもので
あって、上昇管及び下降管の熱膨張による座屈変形を有
効に回避できるようにした減圧脱泡装置を提供するもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、第一の発明は、真空吸引される真空ハウジン
グと、この真空ハウジング内に収容配置されて高温溶融
物を威圧脱泡する減圧脱泡槽と、この減圧脱泡槽に連通
接続されて脱泡処理前の高温溶融物を上記減圧脱泡槽に
上昇導入する貴金属製の上昇管と、上記減圧脱泡槽に連
通接続されて減圧脱泡槽にて脱泡処理された高温溶融物
を下降導出する貴金属製の下降管と、上記真空ハウジン
グに夫々連通接続されて上記上昇管及び下降管を被覆す
るケーシングとを備えた減圧脱泡装置を前提とし、上記
上昇管及び下降管の下端近傍部とケーシングの下端部と
の間を可撓性シール部材で閉塞し、上記上昇管及び下降
管の定常熱膨張状態にて上記可撓性シール部材の撓み変
化量を抑止するようにしたものである。

また、第二の発明は、第一の発明と同様な基本的構成を
有し、上記上昇管及び下降管の下端近傍部と夫々のケー
シングの下端部との間を可撓性シール部材で閉塞し、真
空ハウジングの負圧状態に応じて上記可撓性シール部材
が下方側に引張される圧力調整手段を付設したことを特
徴とするものである。

このような技術的手段において、上記真空ハウジングの
減圧度については、脱泡の対象物の種類に応じて適宜選
定することができ、例えば溶融ガラスにあっては大体３
０〜１００ｔｏｒｒ（−７３０〜−６６０ｍ＋ｏＨｇ）
程度であることが好ましい。

また、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管の材質についても
、少なくとも対象となる高温溶融物にて溶融しない融点
の高い白金、モリブデン等の貴金属を使用することが必
要であり、上昇管及び下降管の高さ、径寸法については
脱泡の対象物の種類（温度、粘度）及び脱泡処理時間、
処理量等を考慮して適宜選定することができる。

特に、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管を通過する高温溶
融物の温度が低下しないように設計することが必要であ
り、例えば、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管の周囲に断
熱材を配設したり、減圧脱泡槽、上昇管及び下降管を直
接通電加熱したり、別異のヒータにて間接的に加熱する
等の手段を施すことが好ましい。

更に、温度変化によって上昇管及び下降管の上端位置が
変化すると、減圧脱泡条件が微妙に変わってしまうので
、減圧脱泡槽と上昇管、下降管の上端部とは固定的に連
結することが好ましい。

更にまた、上記可撓性シール部材については、上昇管及
び下降管の下端部近傍とケーシングの下端部との間の気
密性を保ち、かつ、上記上昇管及び下降管の最大熱膨張
量を吸収できる程度の撓み可能範囲のものであれば、伸
縮自在なエアベローズタイプ、弾性変形可能な弾性材等
適宜選択することができる。

また、圧力調整手段としては、真空ケーシング真空吸引
作動時にて上昇管及び下降管に不必要な応力が作用しな
いように、真空ケーシング内の減圧度に応じて上記可撓
性シール部材を下方側へ引張するものであれば適宜設計
変更して差し支えない。

この場合において、上記圧力調整手段の具体的態様とし
ては、真空ハウジング内の減圧度を検知し、この検知信
号に基づいて駆動するエアシリンダ等の駆動手段で構成
してもよいし、また、真空ハウジング内の減圧度に応じ
て上記可撓性シール部材に作用する圧縮作用力の相殺力
を自然に発生させるべく、エアベローズ等の機能部材を
用いる等適宜設計変更することができるが、構成の簡略
化という観点からすれば、エアベローズ等の機能部材に
よって圧力調整手段を構成することが好ましい。更にま
た、上記上昇管及び下降管のクリープを有効に回避する
という観点からすれば、上記圧力調整手段の作用力を可
撓性シール部材の圧縮作用力よりも僅かに小さく設定す
ることが好ましい。

〔作用〕

上述したような技術的手段によれば、上記可撓性シール
部材は、上記上昇管及び下降管の下端近傍部と各ケーシ
ングの下端部との間を気密に保ち、高温溶融物を通過さ
せる際の上昇管及び下降管の熱膨張変化を吸収する。

そして、第一の発明においては、上昇管及び下降管の定
常熱膨張状態にて可撓性シール部材の撓み変化量が抑止
されるため、真空ハウジングを真空吸引作動したとして
も、可撓性シール部材が収縮して上昇管及び下降管に不
必要な圧縮応力が生ずることはない。

また、第二の発明にあっては、圧力調整手段は、真空ハ
ウジング内の減圧度に応じた可撓性シール部材の圧縮作
用力が相殺される引張作用力を付与するものであるため
、真空ハウジングを真空吸引作動したとしても、可撓性
シール部材に不必要な外力が作用することはなく、上昇
管及び下降管に不必要な応力が生ずることがない。

そして更に、上記可撓性シール部材は装置運転中におい
ても可撓性を保持しているので、装置運転中において上
記上昇管及び下降管が温度変化によって若干伸縮変形し
たとしても、上記可撓性シール部材はその変形に追従し
得ることになり、装置運転中において上昇管及び下降管
に不必要な応力が生ずることもない。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

叉豊亘ユ 第１図及び第２図は、溶融ガラスを脱泡処理して次の処
理炉に連続的に供給するプロセス例を示す。

同図において、符号ｌは溶融ガラスＧを板状電極１ａに
て加熱する溶解槽、２は溶解槽ｌの側壁下部に連通接続
されて溶解槽ｌからの溶融ガラスＧを棒状電極２ａにて
加熱しながら導く案内ダクト、３は案内ダクト２に接続
されて溶融ガラスＧを一時的に貯溜する貯溜タンク、４
は貯溜タンク３に貯溜した溶融ガラスＧを減圧条件下に
おいて脱泡処理する減圧脱泡装置、５は上記貯溜タンク
３に連通接続されて上記減圧脱泡装置４にて脱泡処理さ
れた溶融ガラスＧが導入される案内ダクト、６は上記貯
溜タンク３と案内ダクト５との連通状態を通常時におい
て塞ぐ仕切板、７は上記案内ダクト５の出口側に配設さ
れて脱泡処理後の溶融ガラスＧを成形処理する成形処理
炉である。尚、案内ダクト６中にも溶融ガラスＧを加熱
するヒータ（図示せず）が配設されている。

この実施例において、上記減圧脱泡装置４は、真空ポン
プｌＯによって真空吸引されるステンレス製の真空ハウ
ジング１１を有し、この真空ハウジングｌｌ内に減圧脱
泡槽１２を配設したものである。

そして、上記減圧脱泡槽１２の底部−側には白金からな
る上昇管１３が固定的に連通接続されており、この上昇
管１３の下端部は上記貯溜タンク３内に貯溜される溶融
ガラスＧに浸漬するようになっている。一方、上記減圧
脱泡槽１２の底部他側には同じく白金からなる下降管１
４が固定的に連通接続されており、この下降管１４の下
端部は上記案内ダクト５内の溶融ガラスＧに浸漬するよ
うになっている。そしてまた、上記減圧脱泡装置４にお
いて溶融ガラスＧが上昇管１３側から減圧脱泡槽１２を
通過した後に下降管１４側へ移動するように、上記下降
管１４の下端部位置は上記上昇管１３の下端部位置より
も若干低く設定されている。尚、上記上昇管１３及び下
降管１４は図示外の温度制御系に基づいて通電加熱され
、所定温度に維持されるようになっている。

また、上記上昇管１３及び下降管１４の周囲には夫々ス
テンレス製のケーシング１５，１６が配設されており、
このケーシング１５，１６は上記真空ハウジング１１に
連通接続され、各ケーシング１５．１６の下端開口１５
ａ、１６ａから上記上昇管１３及び下降管１４の下端部
が外部に露呈するようになっている。尚、真空ハウジン
グ１１及びケーシング１５，１６内には上記減圧脱泡槽
１２、上昇管１３及び下降管１４の周囲を被覆する断熱
材１７が設けられている。

更に、この実施例においては、上記上昇管１３及び下降
管１４のケーシング１５．１６から露呈した下端部近傍
とケーシング１５．１６の下端部との間には可撓性シー
ル部材２０が設けられている。

この可撓性シール部材２０は、特に第３図に示すように
、ステンレス製の伸縮自在なベローズ本体２１の両端に
取付はフランジ２２．２３が固着されたエアベローズに
て構成されている。一方、上記上昇管１３及び下降管１
４の下端部近傍には支持フランジ２４が突設されている
。そして、上記可撓性シール部材２０の上側取付はフラ
ンジ２２は上記ケーシング１５．１６の下端部にシール
パツキン２５を介してネジ２６止めされ、また、上記可
撓性シール部材２０の下側取付はフランジ２３は上記支
持フランジ２４にシールパツキン２７を介してネジ２８
止めされており、上記支持フランジ２４には上昇管１３
及び下降管１４の挿通孔２９ａを有する取付はブラケッ
ト２９が上記ネジ２８によって共線めされている。

次に、この実施例に係る減圧脱泡装置の作動について説
明する。

先ず、減圧脱泡装置を作動させる前段階として、減圧脱
泡装置４内に溶融ガラスＧを導くことが必要である。

このとき、上記溶融ガラスＧが通過したのと同様な条件
になるように、上記上昇管１３及び下降管１４を予め通
電加熱する一方、上記仕切板６を一旦開放し、貯溜タン
ク３内の溶融ガラスＧを案内ダクト５側に導入し、上記
上昇管１３及び下降管１４の下端部が溶融ガラスＧに浸
漬するようにした後、上記真空ポンプ１０による真空吸
引動作を行わせるようにすればよい。

すると、溶融ガラスＧが真空ハウジング１１内の負圧状
態に伴って上昇管１３及び下降管１４を上昇していき、
減圧脱泡槽１２部分で合流した後、溶融ガラスＧはサイ
ホンの原理に基づいて上昇管Ｉ３から下降管１４側へ向
かって移動し始める。

この段階において、上記仕切板６を閉じて所定時間が経
過すると、上昇管１３を上昇した後に減圧脱泡槽１２に
て脱泡処理を経た溶融ガラスＧが下降管１４を通じて案
内ダクト５側へ導入されることになり、以後、減圧脱泡
装置４を経た溶融ガラスＧが案内ダクト５を通じて次の
成形処理炉７に連続的に供給されるのである。

このような減圧脱泡処理過程において、上記上昇管１３
及び下降管１４に溶融ガラスＧが通過し始めると、上記
上昇管１３及び下降管１４は仮想線で示すように熱膨張
することになるが、可撓性シール部材２０が上昇管１３
及び下降管１４の熱膨張変形に追従して撓み変形するの
で、上昇管１３及び下降管１４に無理な荷重が作用する
ことはなく、上昇管１３及び下降管１４が座屈すること
はない。

また、上記可撓性シール部材２０は上昇管１３及び下降
管１４の下端部近傍と各ケーシング１５゜１６との間の
気密性を保つので、真空ハウジング１１内の減圧度は良
好に維持される。そしてまた、上記上昇管１３及び下降
管１４が定常熱膨張状態（最大熱膨張状態に相当）に到
達した段階において、上記取付はブラケット２９を所定
の固定部位に固定するようにしておけば、真空ハウジン
グ１１内の負圧状態に伴って可撓性シール部材２０が収
縮変形することはないので、上昇管１３及び下降管１４
に無理な圧縮荷重が作用することはない。

Ｘ亘亘ユ この実施例に係る減圧脱泡装置の基本的構成は実施例１
と略同様であるが、実施例Ｉと異なり、第４図に示すよ
うに、真空ハウジング１１の減圧度に応じて可撓性シー
ル部材２０を下方側へ引張する圧力調整手段４０が設け
られている。

この実施例において、圧力調整手段４０は、真空ハウジ
ング１１に連通ずる例えばケ−シング１５内の圧力を検
知する圧力センサ４１と、この圧力センサ４１からの圧
力信号に基づいて駆動エア圧を調整する圧力コントロー
ラ４２と、上記可撓性シール部材２０の下端側に取り付
けた取付はブラケット２９に夫々一対設けられ、圧力コ
ントローラ４２からの駆動エア圧に基づいて駆動される
エアシリンダ４３とを備えている。そして、上記一対の
エアシリンダ４３の引張駆動力りは、真空ハウジング１
１の減圧度に応じて可撓性シール部材２０に作用する圧
縮力Ｐを完全に相殺するように設定されている。

従って、この実施例によれば、可撓性シール部材２０の
基本的作用については実施例１と同様であるが、真空ハ
ウジング１１の減圧度に応じて可撓性シール部材２０に
作用する圧縮力Ｐが上記エアシリンダ４３の駆動力りに
等しいため、上記取付はブラケット２９を特に固定部位
に固定しなくても、取付はブラケット２９は平衡状態に
保たれることになる。

よって、上記上昇管１３及び下降管１４に真空吸引動作
に伴う無理な荷重が作用することがないことに加えて、
上記可撓性シール部材２０の撓み変形が装置運転中にお
いても確保されるため、上昇管１３及び下降管１４が装
置運転中の温度変化に伴って熱膨張、熱収縮したとして
も、その変化は上記可撓性シール部材２０にて有効に吸
収され、その分、上昇管１３及び下降管１４に温度変化
に伴う応力が不必要に作用することはない。

尚、この実施例において、上記エアシリンダ４３の駆動
力りを可撓性シール部材２０の圧縮力Ｐよりも僅かに小
さくなるように設定すれば、上昇管１３及び下降管１４
に極めて僅かな圧縮応力が作用した状態で、可撓性シー
ル部材２０の圧縮力Ｐが相殺されることになり、クリー
プ現象に対する上昇管１３及び下降管１４の寿命を延ば
すことが可能になる。

罠亘班ユ この実施例に係る減圧脱泡装置の基本的構成は実施例２
と略同様であるが、圧力調整手段４０が実施例２と異な
ったものになっている。

この実施例において、圧力調整手段４０は、第５図に示
すように、一対のエアベローズ５０にて構成されている
。

すなわち、上記エアベローズ５０は、ステンレス製の伸
縮自在なベローズ本体５１の両端に取付はフランジ５２
．５３を固着したもので、耐熱ホース５４を介してケー
シング１５，１６内に連通接続されると共に、上記ケ−
シング１５，１６の下端部側方より突設された一対の支
持片５５上に配置されている。

一方、上記可撓性シール部材２に取り付けた取付はブラ
ケット２９の両端にはＬ字状の連結アーム５６が一体的
に形成され、上記エアベローズ５０の下側取付はフラン
ジ５２はシールパツキン５７を介して上記支持片５５に
ネジ５８止めされると共に、エアベローズ５０の上側取
付はフランジ５３はシールパツキン５９を介して上記連
結アーム５６の水平部にネジ６０止めされている。

そして、両エアベローズ５０の有効面積Ａ１は可撓性シ
ール部材２０であるエアベローズの有効面積Ａと略等し
いものになっている。

従って、この実施例によれば、真空ノ＼ウジング１１の
減圧度に応じて可撓性シール部材２０の有効面積Ａに圧
縮力Ｐが作用したすると、上記各エアベローズ５０の有
効面積Ａ１／２には上記真空ハウジング１１の減圧度に
応じた引張力ＰＩ／２が作用する。

このとき、上記可撓性シール部材２０の有効面積Ａと両
エアベローズ５０の有効面積Ａｌは略等しいものである
ため、上記可撓性シール部材２０に作用する圧縮力Ｐと
両エアベローズ５０に作中する引張力Ｐｌとは略等しい
ものになり、可撓性シール部材２０に作用する圧縮力Ｐ
はエアベローズ５０にて相殺されることになる。

それゆえ、実施例２と同様に、上昇管１３及び下降管１
４には真空吸引動作に伴う無理な荷重が作用することが
なく、しかも、上記可撓性シール部材２０の撓み変形が
装置運転中においても確保されるため、上昇管１３及び
下降管１４が装置運転中の温度変化に伴って熱膨張、熱
収縮したとしても、上昇管１３及び下降管１４に温度変
化に伴う応力が不必要に作用することはない。

尚、この実施例において、上記両エアベローズ５０の引
張力Ｐｌを可撓性シール部材２０の圧縮力Ｐよりも僅か
に小さく設定する場合には、上記両エアベローズ５０の
有効面積ＡＩを可撓性シール部材２０の有効面積Ａより
も僅かに小さくすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明に係る減圧脱泡装置
によれば、上昇管及び下降管の下端近傍部と各ケーシン
グの下端部との間を可撓性シール部材にて閉塞し、真空
ハウジンクの真空吸引作動時における可撓性シール部材
の収縮変形を阻止するようにしたので、高温溶融物の通
過に伴って減圧脱泡槽に連結された上昇管及び下降管が
熱膨張したとしても、可撓性シール部材にて上記熱膨張
変形を有効に吸収することができ、もって、上昇管及び
下降管部分の座屈変形を有効に防止することができるほ
か、真空ハウジングの真空吸引作動時において、真空ハ
ウジングの減圧度を確実に維持しながら、上昇管及び下
降管への過大な応力の生成をなくし、上昇管及び下降管
部分の座屈変形をも有効に防止することができる。

また、請求項２ないし４いずれかに記載の減圧脱泡装置
によれば、装置運転中において上記上昇管及び下降管が
温度変化によって若干伸縮変形したとしても、上記可撓
性シール部材がその変形に追従し、上昇管及び下降管に
不必要な応力が生成される事態を回避するようにしてい
るので、装置運転中における上昇管及び下降管の熱変形
に基づく破壊を有効に防止することができる。

特に、請求項３記載の減圧脱泡装置によれば、圧力調整
手段が可撓性シール部材の収縮作用力より僅かに小さい
引張作用力を付与するように構成されるので、上記上昇
管及び下降管には極めて僅かな圧縮応力が作用した状態
でバランスすることになり、引張応力が作用した場合に
生じ易い引張破断又はクリープ破断を有効に回避するこ
とができる。

更にまた、請求項４記載の減圧脱泡装置によれば、真空
ハウジングに連通ずるエアベローズにて圧力調整手段を
構成するようにしたので、真空／’％ウジング内の圧力
を検知し、この検知信号に基づいて圧力制御するシステ
ムに比べて、装置構成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る減圧脱泡装置の実施例１の概略
構成を示す断面説明図、第２図は実施例１に係る減圧脱
泡装置が組み込まれるプロセス例を示す斜視図、第３図
は第１図中■部詳細説明図、第４図はこの発明に係る減
圧脱泡装置の実施例２を示す第３図と同様な説明図、第
５図はこの発明に係る減圧脱泡装置の実施例３を示す第
３図と同様な説明図、第６図は従来における減圧脱泡装
置の概略構成を示す説明図である。 〔符号の説明〕 １１・・・真空ハウジング １２・・・減圧脱泡槽 １３・・・上昇管 １４・・・下降管 １５．１６・・・ケーシング ２０・・・可撓性シール部材 ４０・・・圧力調整手段 ５０・・・エアベローズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）真空吸引される真空ハウジング（１１）と、この真
   空ハウジング（１１）内に収容配置されて高温溶融物（
   Ｇ）を減圧脱泡する減圧脱泡槽（１２）と、この減圧脱
   泡槽（１２）に連通接続されて脱泡処理前の高温溶融物
   （Ｇ）を上記減圧脱泡槽（１２）に上昇導入する貴金属
   製の上昇管（１３）と、 上記減圧脱泡槽（１２）に連通接続されて減圧脱泡槽（
   １２）にて脱泡処理された高温溶融物（Ｇ）を下降導出
   する貴金属製の下降管（１４）と、 上記真空ハウジング（１１）に夫々連通接続されて上記
   上昇管（１３）及び下降管（１４）を被覆するケーシン
   グ（１５，１６）とを備えた減圧脱泡装置において、上
   記上昇管（１３）及び下降管（１４）の下端近傍部と夫
   々のケーシング（１５，１６）の下端部との間を可撓性
   シール部材（２０）で閉塞し、 上記上昇管（１３）及び下降管（１４）の定常熱膨張状
   態にて上記可撓性シール部材（２０）の撓み変化量を抑
   止するようにしたことを特徴とする減圧脱泡装置。 ２）真空吸引される真空ハウジング（１１）と、この真
   空ハウジング（１１）内に収容配置されて高温溶融物（
   Ｇ）を減圧脱泡する減圧脱泡槽（１２）と、この減圧脱
   泡槽（１２）に連通接続されて脱泡処理前の高温溶融物
   （Ｇ）を上記減圧脱泡槽（１２）に上昇導入する貴金属
   製の上昇管（１３）と、 上記減圧脱泡槽（１２）に連通接続されて減圧脱泡槽（
   １２）にて脱泡処理された高温溶融物（Ｇ）を下降導出
   する貴金属製の下降管（１４）と、 上記真空ハウジング（１１）に夫々連通接続されて上記
   上昇管（１３）及び下降管（１４）を被覆するケーシン
   グ（１５，１６）とを備えた減圧脱泡装置において、上
   記上昇管（１３）及び下降管（１４）の下端近傍部と夫
   々のケーシング（１５，１６）の下端部との間を可撓性
   シール部材（２０）で閉塞し、 真空ハウジング（１１）の負圧状態に応じて上記可撓性
   シール部材（２０）を下方側に引張する圧力調整手段（
   ４０）を付設したことを特徴とする減圧脱泡装置。 ３）請求項２記載のものにおいて、 上記圧力調整手段（４０）は、上記可撓性シール部材（
   ２０）の収縮作用力よりも僅かに小さい作用力で引張す
   るものであることを特徴とする減圧脱泡装置。 ４）請求項２若しくは３記載のものにおいて、上記圧力
   調整手段（４０）は、上記上昇管（１３）及び下降管（
   １４）のケーシング（１５，１６）に夫々連通し、かつ
   、可撓性シール部材（２０）への作用力を相殺するエア
   ベローズ（５０）にて構成されていることを特徴とする
   減圧脱泡装置。