JP2015189664A - 清澄槽、ガラス物品製造装置、およびガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス溶融物の品質低下を抑制できる清澄槽、そのような清澄槽を備えたガラス物品製造装置、およびそのような清澄槽を用いたガラス物品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の清澄槽の一つの態様は、一方向に延びたガラス溶融物の耐火煉瓦製の流路を有する清澄槽であり、流路は、断面形状が六角形以上の多角形状である多角形流路部を有し、多角形流路部は、底面と、底面と垂直な第１側面と、底面と垂直で第１側面と対向する第２側面と、を有し、第１側面の下端から底面までの底面の法線方向における寸法と、第２側面の下端から底面までの底面の法線方向における寸法とは等しく、多角形流路部の底面の法線方向における寸法をＨとし、第１側面の下端から底面までの底面の法線方向における寸法をａとしたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする。０．２５＜ａ／Ｈ＜０．５２…式（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、清澄槽、ガラス物品製造装置、およびガラス物品の製造方法に関する。

成形されたガラス物品の品質向上を目的として、成形する前に、ガラス溶融物内に発生した気泡を除去する清澄工程が行われる。このような清澄工程に用いるための清澄槽の一例として、減圧脱泡槽が提案されている（たとえば、特許文献１，２）。

国際公開第２００９／１４８０２８号 特開２０００−１７８０２９号公報

清澄槽では、清澄槽の流路を流れるガラス溶融物の素地面から揮発しやすい成分が揮発し、他の正常な部分とは成分が異なる素地、いわゆる異質素地が形成される。この異質素地は、ガラス溶融物の品質を低下させる原因となるため、局所的に集めて排出することが好ましい。

しかし、たとえば、特許文献１，２に示すような煉瓦製の清澄槽では、清澄槽内でガラス溶融物の対流が生じる場合があった。これにより、減圧脱泡槽内のガラス溶融物が異質素地と共に攪拌され、異質素地を局所的に集めて排出することが困難となる場合があった。その結果、ガラス溶融物の品質が低下する場合があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、ガラス溶融物の品質低下を抑制できる清澄槽、そのような清澄槽を備えたガラス物品製造装置、およびそのような清澄槽を用いたガラス物品の製造方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の清澄槽の一つの態様は、一方向に延びたガラス溶融物の耐火煉瓦製の流路を有する清澄槽であり、前記流路は、断面形状が六角形以上の多角形状である多角形流路部を有し、前記多角形流路部は、底面と、前記底面と垂直な第１側面と、前記底面と垂直で前記第１側面と対向する第２側面と、を有し、前記第１側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法と、前記第２側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法とは等しく、前記多角形流路部の前記底面の法線方向における寸法をＨとし、前記第１側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法をａとしたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする。
０．２５＜ａ／Ｈ＜０．５２…式（１）

前記底面における前記第１側面側の端部を第１端部、前記底面における前記第２側面側の端部を第２端部とし、前記第１端部から前記第１側面までの前記第１側面の法線方向における寸法と、前記第２端部から前記第２側面までの前記第２側面の法線方向における寸法と、をｂとしたとき、以下の式（２）を満たす構成としてもよい。
ａ／ｂ≦１．４…式（２）

前記多角形流路部は、前記清澄槽の前記一方向の全長に対する中心よりも前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側に設けられている構成としてもよい。

前記流路は、断面形状が矩形状である矩形流路部を有する構成としてもよい。

前記流路は、前記多角形流路部と前記矩形流路部とを接続する傾斜面を有する構成としてもよい。

前記流路内には、前記ガラス溶融物中の気泡を堰き止めるための遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板は、前記多角形流路部よりも前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側に設けられる構成としてもよい。

前記第１側面の法線方向における前記多角形流路部の寸法をＷとしたとき、以下の式（３）を満たす構成としてもよい。
０．５０＜Ｈ／Ｗ＜０．８０…式（３）

本発明のガラス物品製造装置の一つの態様は、上記の清澄槽を備え、前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側にガラス原料を溶解する溶解槽を備え、前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側に前記ガラス溶融物を成形してガラス物品とする成形装置を備えることを特徴とする。

前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側の端部に接続され、前記清澄槽から下方に延びる上昇管と、前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側の端部に接続され、前記清澄槽から下方に延びる下降管と、前記清澄槽内を減圧する減圧手段と、をさらに備える構成としてもよい。

本発明のガラス物品の製造方法の一つの態様は、上記のガラス物品製造装置を用いて、ガラス原料を溶解してガラス溶融物を製造する原料溶融工程と、前記ガラス溶融物を清澄する清澄工程と、前記清澄工程後のガラス溶融物を成形してガラス物品とする成形工程と、を有することを特徴とする。

前記清澄工程において、前記流路内は減圧される製造方法としてもよい。

前記清澄工程において、前記ガラス溶融物は１５００℃以上に加熱される製造方法としてもよい。

一日あたりに処理される前記ガラス溶融物の総量が、１０^４ｋｇ以上、２０^５ｋｇ以下である製造方法としてもよい。

本発明の一つの態様によれば、ガラス溶融物の品質低下を抑制できる清澄槽、そのような清澄槽を備えたガラス物品製造装置、およびそのような清澄槽を用いたガラス物品の製造方法が提供される。

第１実施形態のガラス物品製造装置を模式的に示す断面図である。 第１実施形態の清澄槽における多角形流路部を示す図であって、図１におけるII−II断面図である。 第１実施形態の清澄槽における矩形流路部を示す図であって、図１におけるIII−III断面図である。 第１実施形態の清澄槽における流路を示す斜視図である。 第１実施形態の清澄槽における多角形流路部の他の一例を示す断面図である。 第２実施形態のガラス物品製造装置を模式的に示す断面図である。 実施例１におけるガラス溶融物流路の断面形状を示す図である。 比較例におけるガラス溶融物流路の断面形状を示す図である。 参照例におけるガラス溶融物流路の断面形状を示す図である。 シミュレーションにおけるガラス溶融物の粒子の初期分布を示す図である。 シミュレーションにおけるガラス溶融物の粒子の分布の一例を示す図である。 シミュレーションにおけるガラス溶融物の粒子の分布の一例を示す図である。

本明細書において、「上流側」および「下流側」とは、ガラス物品製造装置内におけるガラス溶融物の流れに対するものである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る清澄槽、ガラス物品製造装置およびガラス物品の製造方法について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各構成の位置関係を説明する。この際、鉛直方向をＺ軸方向とし、水平方向のうち清澄槽１４（図１参照）の長さ方向（図１における左右方向）をＹ軸方向、水平方向のうちＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とする。なお、Ｙ軸方向は、清澄槽１４においてガラス溶融物Ｇ（図１参照）の主な流れ方向である。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のガラス物品製造装置１０は、いわゆる門型の減圧脱泡装置を含む。ガラス物品製造装置１０は、清澄槽１４と、上昇管１３と、下降管１５と、遮蔽板２０と、溶解槽１１と、成形装置５００と、図示しない減圧手段と、を備える。

清澄槽１４は、耐火煉瓦で形成されている。清澄槽１４は、図２および図３に示すように、耐火煉瓦で囲まれた内部空間を有する中空構造である。すなわち、清澄槽１４の内部空間は、煉瓦１７ａおよび煉瓦１７ｂによって形成される側壁部１７と、天井部１８と、底部１９とで囲まれて形成される。煉瓦１７ａおよび煉瓦１７ｂは、直方体形状の耐火煉瓦である。天井部１８および底部１９は、一つ、もしくは、複数の耐火煉瓦が組み合わされて形成される。天井部１８に用いられる耐火煉瓦は、たとえば、迫形煉瓦である。耐火煉瓦としては、焼成煉瓦であっても、不焼成煉瓦であっても、電融鋳造煉瓦であってもよい。

清澄槽１４の内部空間には、ガラス溶融物Ｇの流路１４ａが形成されている。
清澄槽１４の流路１４ａは、図１に示すように、一方向（Ｙ軸方向）に延びて形成されている。第１実施形態において、流路１４ａは、多角形流路部３０と、矩形流路部３１と、を有する。

ここで、本明細書において「流路」とは、ガラス溶融物Ｇを流すための通路であり、清澄槽１４の内部空間のうち、底面から後述する煉瓦１７ａ，１７ｂの鉛直方向上側の端部までの空間を意味するものとする。すなわち、第１実施形態において流路とは、図２，３において二点鎖線で区切られた下方側の内部空間を意味する。

清澄槽１４は、たとえば、断面形状が矩形状の流路を有する耐火煉瓦製の槽に、後述する第１斜面３２ｂおよび第２斜面３２ｃを有する耐火煉瓦を部分的に組み込んで、多角形流路部３０を形成することによって製造される。

多角形流路部３０は、第１実施形態においては、流路１４ａの延びる方向（Ｙ軸方向）の全長に対する中心よりも上流側の一部に設けられている。多角形流路部３０の長さ（Ｙ軸方向長さ）Ｌ１は、たとえば、流路１４ａの全長（Ｙ軸方向長さ）Ｌの１５％以上と設定される。また、上昇管１３から多角形流路部３０の上流側の端部まで、すなわち、上昇管１３から多角形流路部３０の開始位置までの距離Ｌｓは、たとえば、流路１４ａの全長Ｌの１７％以下と設定される。上昇管１３から多角形流路部３０の下流側の端部まで、すなわち、上昇管１３から多角形流路部３０の終了位置までの距離Ｌｅは、多角形流路部３０の長さＬ１と、多角形流路部３０の開始位置までの距離Ｌｓとによって決まる。
多角形流路部３０の設けられる位置がこのように設定されることで、多角形流路部３０内において対流が発生することをより抑制できる。

多角形流路部３０は、図２に示すように、流路１４ａにおける断面形状が六角形以上の多角形状の部分である。第１実施形態においては、多角形流路部３０の断面形状は、六角形状である。なお、本明細書において、六角形以上の多角形状とは、角の数が６以上の多角形状を意味する。

多角形流路部３０は、底面３２ａと、第１斜面３２ｂと、第２斜面３２ｃと、第１側面３２ｄと、第２側面３２ｅと、を有する。第１斜面３２ｂは、底面３２ａと第１側面３２ｄとを接続する。第２斜面３２ｃは、底面３２ａと第２側面３２ｅとを接続する。第１側面３２ｄは、底面３２ａと垂直である。第２側面３２ｅは、底面３２ａと垂直で第１側面３２ｄと対向する。

底面３２ａ、第１斜面３２ｂ、および第２斜面３２ｃは、底部１９ａを構成する耐火煉瓦によって形成されている。第１側面３２ｄは、煉瓦１７ａによって形成されている。第２側面３２ｅは、煉瓦１７ｂによって形成されている。

多角形流路部３０の断面形状は、幅方向（Ｘ軸方向）の中心を通る中心線に対して線対称である。鉛直方向における第１斜面３２ｂの寸法と、鉛直方向における第２斜面３２ｃの寸法とは、等しい。
なお、本明細書において寸法が等しいとは、厳密に寸法が同じ場合のみを意味するものではなく、たとえば、寸法比が０．９以上、１．１以下程度までは許容されるものとする。

鉛直方向における多角形流路部３０の高さ（寸法）Ｈと、鉛直方向における第１斜面３２ｂおよび第２斜面３２ｃの寸法ａと、多角形流路部３０の幅方向（Ｘ軸方向）における第１斜面３２ｂおよび第２斜面３２ｃの寸法ｂと、多角形流路部３０の最大幅（Ｘ軸方向長さ）Ｗとは、以下の式（１）を満たし、式（２）および式（３）を満たすことが好ましい。
０．２５＜ａ／Ｈ＜０．５２ …式（１）
ａ／ｂ≦１．４ …式（２）
０．５０＜Ｈ／Ｗ＜０．８０ …式（３）

寸法ａは、言い換えると、第１側面３２ｄの下端から底面までの底面３２ａの法線方向（Ｚ軸方向）における寸法であり、第２側面３２ｅの下端から底面までの底面３２ａの法線方向における寸法である。なお、第１側面３２ｄの下端とは、第１側面３２ｄと第１斜面３２ｂとが接する箇所である。また、第２側面３２ｅの下端とは、第２側面３２ｅと第２斜面３２ｃとが接する箇所である。

寸法ｂは、言い換えると、底面３２ａの第１側面３２ｄ側の端部（第１端部）から第１側面３２ｄまでの第１側面３２ｄの法線方向（Ｘ軸方向）における寸法であり、底面３２ａの第２側面３２ｅ側の端部（第２端部）から第２側面３２ｅまでの第２側面３２ｅの法線方向（Ｘ軸方向）における寸法である。なお、底面３２ａの第１側面３２ｄ側の端部とは、底面３２ａと第１斜面３２ｂとが接続する箇所である。また、底面３２ａの第２側面３２ｅが輪の端部とは、底面３２ａと第２斜面３２ｃとが接続する箇所である。

式（１）のａ／Ｈは、０．２５以上、０．５１以下が好ましく、０．３０以上、０．５１以下がより好ましく、０．３５以上、０．５０以下がさらに好ましい。式（２）のａ／ｂは、０．５以上、１．０以下がより好ましく、０．７以上、０．９以下がさらに好ましい。式（３）のＨ／Ｗは、０．５５以上、０．７５以下がより好ましく、０．６０以上、０．７５以下がさらに好ましい。

多角形流路部３０には、ガラス溶融物Ｇが流れることによって、ガラス溶融物流路３２が形成される。ガラス溶融物流路３２は、多角形流路部３０のうちガラス溶融物Ｇが流れる部分である。ガラス溶融物流路３２の断面（ＺＸ断面）形状は、すなわち、多角形流路部３０を流れるガラス溶融物Ｇの断面（ＺＸ断面）形状と同じである。ガラス溶融物流路３２は、図２においては、多角形流路部３０のうちガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａで区切られた下方側の部分である。

実際の清澄工程においては、多角形流路部３０の高さＨに対して、ガラス溶融物高さＧＬが１００〜２５０ｍｍ小さくなるように、多角形流路部３０内に導入するガラス溶融物Ｇの量を調整することが好ましい。たとえば、多角形流路部３０の高さＨが、３００ｍｍ以上、４００ｍｍ以下の場合に、ガラス溶融物高さＧＬが、５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下で設定される。

上述した多角形流路部３０の高さＨとガラス溶融物高さＧＬとの関係から、式（１）および式（３）の高さＨをガラス溶融物高さＧＬに置き換えると、以下の式（４）および式（５）が好ましい。
０．５０≦ａ／ＧＬ＜１．００ …式（４）
０．２０≦ＧＬ／Ｗ≦０．６０ …式（５）

すなわち、ガラス溶融物流路３２の断面形状は、上記の式（４），式（５）を満たすことが好ましい。また、ガラス溶融物流路３２の断面形状は、式（２）も満たす形状であることが好ましい。
式（４）のａ／ＧＬは、０．５５以上、０．９５以下がより好ましい。式（５）のＧＬ／Ｗは、０．３以上、０．５以下がより好ましい。

矩形流路部３１は、図３に示すように、第１実施形態においては、多角形流路部３０の上流側と下流側とにそれぞれ設けられている。第１実施形態においては、流路１４ａにおける多角形流路部３０以外の部分は、矩形流路部３１である。矩形流路部３１の断面形状は、矩形状である。

矩形流路部３１は、底面３３ａと、底面３３ａと垂直な第１側面３３ｂと、第１側面３３ｂと対向する第２側面３３ｃと、を有する。第１側面３３ｂは、煉瓦１７ａによって形成されている。第２側面３３ｃは、煉瓦１７ｂによって形成されている。底面３３ａは、底部１９ｂによって形成されている。
第１実施形態においては、多角形流路部３０の底面３２ａと、矩形流路部３１の底面３３ａとは、段差がなく同一平面上に形成されている。

矩形流路部３１の高さＨと、最大幅Ｗとは、多角形流路部３０と同一である。
矩形流路部３１におけるガラス溶融物流路３３は、多角形流路部３０と同様に、矩形流路部３１のうちガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａで区切られた下方側の部分である。ガラス溶融物流路３３の断面形状は、矩形流路部３１の断面形状と同様に矩形状である。

多角形流路部３０と矩形流路部３１とは、図４に示すように、傾斜面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを介して、接続されている。傾斜面３４ａ，３４ｂは、多角形流路部３０の第１斜面３２ｂと、矩形流路部３１の底面３３ａと、矩形流路部３１の第１側面３３ｂと、を接続している。傾斜面３４ｃ，３４ｄは、多角形流路部３０の第２斜面３２ｃと、矩形流路部３１の底面３３ａと、矩形流路部３１の第２側面３３ｃと、を接続している。傾斜面３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは、多角形流路部３０と矩形流路部３１とを接続すればよいので、平面であっても、曲面であっても、平面と曲面とをつないだ面であってもよい。

上昇管１３は、清澄槽１４の上流側の端部に鉛直方向下方側から接続されている。上昇管１３は、鉛直方向に延びて形成されている。上昇管１３の内部と清澄槽１４の流路１４ａとは、連通している。上昇管１３の鉛直方向下方側の端部は、接続路１２を介して、溶解槽１１と接続されている。上昇管１３は、溶解槽１１から清澄前のガラス溶融物Ｇを吸い上げて清澄槽１４内の流路１４ａに導入する。上昇管１３の断面形状は、特に限定されず、第１実施形態においては、例えば、矩形状である。

下降管１５は、清澄槽１４の下流側の端部に鉛直方向下方側から接続されている。下降管１５は、鉛直方向に延びて形成される。下降管１５の内部と清澄槽１４の流路１４ａとは、連通している。下降管１５の鉛直方向下方側の端部は、接続路１６を介して、成形装置５００と接続されている。下降管１５は、清澄槽１４によって清澄された後のガラス溶融物Ｇを清澄槽１４内の流路１４ａから鉛直方向下方側に排出する。下降管１５の断面形状は、特に限定されず、第１実施形態においては、例えば、矩形状である。

遮蔽板２０は、図１に示すように、清澄槽１４の天井部１８から鉛直方向下方側に延びて設けられている。遮蔽板２０の鉛直方向下方側の端部は、ガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａよりも下方側に位置する。遮蔽板２０は、多角形流路部３０よりも下流側に設けられている。すなわち、遮蔽板２０は、矩形流路部３１内に設けられている。

遮蔽板２０は、ガラス溶融物Ｇ内、および浮上してガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａに滞留した気泡を堰き止める機能を有する。
図１に示す例では、遮蔽板２０は、１つのみ設けられているが、これに限られず、遮蔽板２０は、複数設けられていてもよい。

図示しない減圧手段は、清澄槽１４の流路１４ａ内を減圧する手段である。減圧手段は、流路１４ａ内を減圧できる範囲内において、特に限定されない。減圧手段としては、たとえば、清澄槽１４を収容する減圧ハウジングを用いることができる。この場合においては、減圧ハウジング内を減圧吸引することで、清澄槽１４の流路１４ａの内部を大気圧未満の減圧状態とできる。また、他の減圧手段として、減圧ハウジングを設けずに、清澄槽１４におけるガラス溶融物Ｇの上部空間を、減圧ポンプ等を用いて減圧吸引してもよい。

溶解槽１１から、接続路１２および上昇管１３を介して、清澄槽１４に導入されたガラス溶融物Ｇは、内部が減圧状態に保持された清澄槽１４中を通過する。減圧状態の清澄槽１４中を通過することで、ガラス溶融物Ｇ中の気泡が大きく成長する。成長した気泡は、ガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａに浮上し、破泡する。これにより、清澄槽１４によってガラス溶融物Ｇ中の気泡が除去される。すなわち、清澄槽１４によってガラス溶融物Ｇが清澄される。
第１実施形態の清澄槽１４によって清澄されるガラス溶融物Ｇの一日あたりの総量は、例えば、１０^４ｋｇ以上、２０^５ｋｇ以下である。

第１実施形態によれば、清澄槽１４に、断面形状が六角形状で、かつ、式（１）を満たす多角形流路部３０が設けられている。そのため、多角形流路部３０におけるガラス溶融物流路３２の断面形状が、六角形状で、かつ、式（４）を満たす形状となる。これにより、多角形流路部３０において流路１４ａ内の対流を抑制できるため、異質素地と共にガラス溶融物Ｇが攪拌されることを抑制できる。したがって、異質素地を局所的に集めて排出することが容易となり、ガラス溶融物Ｇの品質低下を抑制できる。

また、第１実施形態によれば、多角形流路部３０の断面形状が、さらに式（２）を満たすことにより、多角形流路部３０においてガラス溶融物Ｇの対流をより抑制できる。
また、第１実施形態によれば、多角形流路部３０の断面形状が、式（３）を満たすことにより、ガラス溶融物流路３２の断面形状が、式（５）を満たす形状となる。これにより、多角形流路部３０においてガラス溶融物Ｇの対流をより抑制できる。

ここで、流路の断面形状を上記のような断面形状とすることでガラス溶融物Ｇの対流を抑制できることは、本発明者らによって新たに明らかとなった知見である。本発明者らは、シミュレーションによって、この知見を明らかにした。シミュレーションに基づく結果については、後述する。

また、対流の起きにくい断面形状としては、たとえば、円形状や楕円形状が挙げられるが、これらの形状を有する流路を、耐火煉瓦を用いて形成することは困難である。これに対して、第１実施形態の多角形流路部３０の断面形状は、矩形に対して式（１）を満たすように第１斜面３２ｂおよび第２斜面３２ｃを設けることで形成できるため、多角形流路部３０の形成が簡便である。

また、例えば、清澄槽の形成材料として白金（Ｐｔ）を用いる場合には、流路の断面形状を円形状や楕円形状とすることが容易である。また、清澄槽の形成材料として白金（Ｐｔ）を用いる場合には、白金を利用して清澄槽全体を通電加熱により、加熱できるため、対流の制御が容易である。しかし、清澄槽の形成材料として白金を用いる場合、耐火煉瓦に比べて清澄槽の強度が低いという問題や、白金がガラス溶融物中に揮散してガラス溶融物の品質が低下するという問題があった。また、清澄槽の設備コストが高くなるという問題があった。

この問題に対して、清澄槽１４の形成材料は耐火煉瓦である。そのため、形成材料を白金とする場合に比べて、清澄槽の強度を向上でき、かつ、ガラス溶融物の品質が低下することも抑制できる。また、清澄槽の製造コストも低減できる。

また、清澄槽１４の流路１４ａ内における対流は、ガラス溶融物Ｇ中の気泡が成長して浮上することに起因して生じるものと考えられる。すなわち、気泡が浮上する際に、ガラス溶融物Ｇに浮上力が加えられ、対流が生じると考えられる。ガラス溶融物Ｇ中の気泡は、流路１４ａの上流側から下流側へと向かうにしたがって減少していくため、流路１４ａの上流側ほど、対流が生じやすい。
第１実施形態によれば、多角形流路部３０は、清澄槽１４の長さ方向（Ｙ軸方向）の全長の中心よりも上流側に設けられている。これにより、より効果的に、流路１４ａ内に生じる対流を抑制できる。

また、第１実施形態によれば、多角形流路部３０は、流路１４ａの一部に設けられ、多角形流路部３０以外の部分には、矩形流路部３１が設けられている。そのため、第１実施形態の清澄槽１４は、流路の断面形状が矩形状の清澄槽の一部を多角形流路部とすることにより製造できる。したがって、第１実施形態によれば、清澄槽１４の製造が容易である。

また、第１実施形態によれば、遮蔽板２０が多角形流路部３０よりも下流側に設けられているため、遮蔽板２０が多角形流路部３０におけるガラス溶融物Ｇの流れを乱すことを抑制できる。さらに、ガラス溶融物Ｇの表層に到達した泡層を遮蔽板２０によって破泡することができる。

また、第１実施形態によれば、多角形流路部３０と矩形流路部３１とが、傾斜面３４ａ〜３４ｄによって接続されている。そのため、多角形流路部３０と矩形流路部３１との境界において、急激な段差となる部分がなく、ガラス溶融物Ｇが滞留することを抑制できる。このような傾斜面を清澄槽１４に形成することは、清澄槽１４が煉瓦により構成されるため、このような傾斜面を楕円形状の白金管を加工して形成するよりも容易である。

なお、第１実施形態においては、以下の構成を採用してもよい。

上記説明においては、多角形流路部３０の断面形状を六角形状としたが、これに限られない。第１実施形態においては、多角形流路部３０の断面形状は、六角形以上の多角形状である範囲内において、特に限定されない。他の一例として、図５に多角形流路部１３０の断面形状が八角形状である清澄槽１１４を示す。

清澄槽１１４の流路１１４ａは、煉瓦１７ａおよび煉瓦１７ｂによって形成される側壁部と、天井部１８と、底部１１９ａと、によって囲まれて形成される。

多角形流路部１３０の断面形状は、八角形状で、かつ、式（１）を満たし、式（２），（３）を満たすことが好ましい形状である。これにより、多角形流路部１３０におけるガラス溶融物流路１３２の断面形状は、八角形状で、かつ、式（２），（４），（５）を満たすことが好ましい形状である。

多角形流路部１３０は、底面１３２ａと、斜面１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅと、第１側面１３２ｆと、第２側面１３２ｇと、を有する。斜面１３２ｂは、底面１３２ａと斜面１３２ｃとを接続する。斜面１３２ｃは、第１側面１３２ｆと斜面１３２ｂとを接続する。斜面１３２ｄは、底面１３２ａと斜面１３２ｅとを接続する。斜面１３２ｅは、第２側面１３２ｇと斜面１３２ｄとを接続する。第１側面１３２ｆは、底面１３２ａと垂直である。第２側面１３２ｇは、底面１３２ａと垂直で第１側面１３２ｆと対向している。

この構成において、寸法ａは、鉛直方向（Ｚ軸方向）における斜面１３２ｂ，１３２ｄの寸法ａ１と、鉛直方向における斜面１３２ｃ，１３２ｅの寸法ａ２と、を足し合わせた値である。

また、第１実施形態においては、矩形流路部３１の代わりに、他の断面形状を有する流路部が設けられていてもよい。他の断面形状としては、たとえば、台形状や、四角形状以外の多角形状等が挙げられる。他の断面形状としては、六角形以上の多角形状であって、式（１）を満たさない形状であってもよい。

また、上記説明においては、流路１４ａの一部が多角形流路部３０である構成としたが、これに限られない。第１実施形態においては、流路１４ａの全体が多角形流路部３０であってもよい。

また、第１実施形態においては、多角形流路部は、他の断面形状を有する流路部、たとえば、矩形流路部を挟んで複数設けられていてもよい。その場合においては、複数の多角形流路部は、それぞれ異なる断面形状を有していてもよいし、同じ断面形状を有していてもよい。

また、第１実施形態においては、複数の異なる断面形状を有する多角形流路部が接続して設けられていてもよい。

また、上記説明においては、多角形流路部３０の断面形状とガラス溶融物流路３２の断面形状とは、共に六角形状となる構成としたが、これに限られない。第１実施形態においては、たとえば、多角形流路部３０の断面形状が八角形状で、ガラス溶融物流路３２の断面形状が六角形状のように、それぞれの断面形状が異なる多角形状であってもよい。すなわち、これは、多角形流路部３０におけるガラス溶融物Ｇが流れない鉛直方向上方側において、角部が形成されていることを意味する。

（第２実施形態）
第２実施形態のガラス物品製造装置２１０は、いわゆる平型の高温の清澄槽を含むガラス物品製造装置である。
なお、第１実施形態と同様の構成については、図面において同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

ガラス物品製造装置２１０は、図６に示すように、清澄槽２１４と、遮蔽板２０と、電極（加熱装置）４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、溶解槽１１と、成形装置５００と、を備える。
清澄槽２１４は、耐火煉瓦で囲まれた内部空間を有する中空構造である。清澄槽２１４の内部空間には、ガラス溶融物Ｇの流路２１４ａが形成されている。流路２１４ａは、多角形流路部２３０と、矩形流路部２３１と、を有する。
多角形流路部２３０は、第１実施形態の多角形流路部３０と同様である。矩形流路部２３１は、第１実施形態の矩形流路部３１と同様である。第２実施形態においては、多角形流路部２３０は、清澄槽２１４の上流側の端部に設けられている。

清澄槽２１４の上流側の端部には、接続路１２が接続されている。すなわち、接続路１２から清澄槽２１４に導入されるガラス溶融物Ｇは、多角形流路部２３０に直接導入される。清澄槽２１４の下流側の端部には、接続路１６が接続されている。

電極４０ａ〜４０ｃは、天井部１８から鉛直方向下方側に突出して設けられている。電極４０ａ〜４０ｃの鉛直方向下方側の端部は、ガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａよりも鉛直方向下方側に位置する。電極４０ａ〜４０ｃは、通電加熱によりガラス溶融物Ｇを加熱する。

第２実施形態の清澄槽２１４では、電極４０ａ〜４０ｃによってガラス溶融物Ｇを１５００℃以上に加熱する。これにより、ガラス溶融物Ｇの粘性を低下させ、ガラス溶融物Ｇに含まれる気泡の成長速度を大きくする。成長した気泡は、ガラス溶融物Ｇの素地面Ｇａに浮上し、破泡する。これにより、清澄槽２１４によってガラス溶融物Ｇが清澄される。
第２実施形態の清澄槽２１４によって清澄されるガラス溶融物Ｇの一日あたりの総量は、例えば、１０^４ｋｇ以上、２０^５ｋｇ以下である。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様にして、流路２１４ａ内の対流を抑制でき、結果として、清澄後のガラス溶融物Ｇの品質低下を抑制できる。

また、第２実施形態のガラス物品製造装置２１０のような高温で清澄するガラス物品製造装置では、清澄槽が白金で形成されている場合において、清澄槽の強度の低下や、白金の揮散が特に問題となる。そのため、第２実施形態によれば、清澄槽２１４が耐火煉瓦で形成されていることによる効果が特に大きい。

なお、第２実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。

第２実施形態においては、電極４０ａ〜４０ｃの数は、特に限定されず、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。

また、第２実施形態においては、電極４０ａ〜４０ｃの代わりに、加熱手段として、バーナーが設けられていてもよい。さらに、電極４０ａ〜４０ｃは、清澄槽２１４の底部に設置されてもよい。

（ガラス物品の製造方法の実施形態）
ガラス物品の製造方法の実施形態は、原料溶融工程と、清澄工程と、成形工程と、を有する。
まず、原料溶融工程は、ガラスの原料を溶融炉で溶融させて、ガラス溶融物Ｇを製造する工程である。製造されたガラス溶融物Ｇは、第１実施形態、第２実施形態において示した溶解槽１１に貯蔵される。

次に、清澄工程は、第１実施形態、第２実施形態において示した清澄槽を用いて、ガラス溶融物Ｇを清澄する工程である。
次に、成形工程は、製造されたガラス溶融物Ｇを成形装置５００によって目的の形状に成形してガラス物品とする工程である。
以上の工程により、ガラス物品が製造される。

なお、必要に応じて、成形工程の後に、成形されたガラス物品を徐冷する徐冷工程や、徐冷されたガラスを必要な長さに切断する切断工程や、切断されたガラスを研磨する研磨工程を設けてもよい。また、ガラス物品は、徐冷工程の途中のガラス溶融物もしくは成形体、または徐冷工程の後および切断工程の後の成形体に、表面処理等の加工をしたものやフィルムを貼ったものを含む。

（実施例１）
シミュレーションによって実施例１−１〜１−４と比較例１−１〜１−３と参照例とを対比し、ガラス溶融物流路の断面形状を六角形以上の多角形状で、かつ、式（４）を満たす形状とすることで、ガラス溶融物の対流を抑制できることを確かめた。実施例１−１〜１−４、比較例１−１〜１−３、および参照例の各パラメータを表１に示す。

実施例１−１の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図７（Ａ）に示すように、第１実施形態のガラス溶融物流路３２と同様の六角形状とした。
実施例１−２の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図７（Ｂ）に示すように、第１実施形態のガラス溶融物流路３２と同様の六角形状とした。
実施例１−３の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図７（Ｃ）に示すように、第１実施形態のガラス溶融物流路３２と同様の六角形状とした。

実施例１−４の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図７（Ｄ）に示す十角形状とした。
実施例１−４の多角形流路部５０は、底面５０ａと、底面５０ａに垂直な側面５０ｅと、底面５０ａと接続され、側面５０ｅと平行な垂直面５０ｂと、側面５０ｅと接続され、底面５０ａと平行な水平面５０ｄと、垂直面５０ｂと水平面５０ｄとを接続する斜面５０ｃと、を有する。実施例１−４においては、垂直面５０ｂの鉛直方向（Ｚ軸方向）の寸法ｃ１を５０ｍｍとし、水平面５０ｄの幅方向（Ｘ軸方向）の寸法ｃ２を５０ｍｍとした。

実施例１−１〜１−４は、いずれも式（４）を満たす。実施例１−１および実施例１−４は、式（２）を満たさず、実施例１−２および実施例１−３は、式（２）を満たす。

比較例１−１の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図８（Ａ）に示すように、六角形状とした。
比較例１−１は、式（４）を満たさない。

比較例１−２の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図８（Ｂ）に示すように、短辺が鉛直方向下方側となる台形状、すなわち、四角形状とした。
比較例１−２において、寸法ａは、ガラス溶融物高さＧＬと等しい。比較例１−２は、式（４）を満たさない。

比較例１−３の多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図８（Ｃ）に示すように、長方形状とした。
参照例のガラス溶融物流路の断面形状は、図９に示すように、半楕円形状とした。

実施例１−１〜１−４、比較例１−１〜１−３、および参照例のいずれにおいても、式（５）を満たす形状とした。

ガラス溶融物流路の断面形状が全体にわたって上記の各形状となる流路にガラス溶融物Ｇを流した際における、ガラス溶融物Ｇの粒子Ｇｂ（図１０参照）の動きをシミュレーションによって求めた。シミュレーションにおいては、ガラス溶融物Ｇに含まれる気泡によって生じる浮上力を考慮した。

対流が発生しているかどうかの評価は、攪拌指標を用いて行った。攪拌指標は、清澄槽の入口と出口とにおけるガラス溶融物Ｇの粒子Ｇｂの鉛直方向の位置の単相関係数を１から引いたものである。攪拌指標が大きいほど対流が生じて、ガラス溶融物Ｇが攪拌されたことを示しており、攪拌指標が小さいほど対流を抑制できたことを示す。

シミュレーションは、清澄槽に導入されるガラス溶融物Ｇに含まれる気泡の気泡密度が、１０００個／ｋｇ，１５００個／ｋｇ，２０００個／ｋｇのそれぞれの場合について行った。気泡密度は、単位質量あたりのガラス溶融物Ｇ中に含まれる気泡の個数である。結果を表２に示す。なお、表２においては、気泡密度は、気泡密度指標で示している。気泡密度指標は、１０００個／ｋｇを１とした、気泡密度の比である。すなわち、表２において、気泡密度１０００個／ｋｇ，１５００個／ｋｇ，２０００個／ｋｇは、それぞれ、気泡密度指標１，１．５，２として表されている。

評価は、気泡密度指標が１，１．５，２のいずれにおいても攪拌指標が０．７以下となるものを◎、気泡密度指標が２では攪拌指標が０．７より大きくなるが、気泡密度指標が１、１．５において攪拌指標が０．７以下となるものを○、気泡密度指標が１．５および２において攪拌指標が０．７より大きくなるものを×とした。

ここで、基準となる攪拌指標０．７は、シミュレーションによって求めたガラス溶融物Ｇの混ざり具合から決定した。
図１０に示すように、初期分布におけるガラス溶融物Ｇの粒子ＧｂをＺ軸方向に層状に分割して色付けし、清澄槽を通過した後の粒子Ｇｂの混ざり具合を確かめた。図１１に示すように、攪拌指数が０．６４である場合には、初期分布に対して、ガラス溶融物Ｇの粒子ＧｂのＺ軸方向の分布が比較的崩れずに保持されていることが確かめられた。すなわち、攪拌指数が０．６４では、粒子Ｇｂの混ざり具合が小さいことが確かめられた。一方、図１２に示すように、攪拌指数が０．８である場合には、初期分布に対して、ガラス溶融物Ｇの粒子Ｇｂが複雑に混ざり合っていることが確かめられた。すなわち、攪拌指数が０．８では、粒子Ｇｂの混ざり具合が大きいことが確かめられた。

以上により、攪拌指標が０．７以下では、ガラス溶融物Ｇの粒子Ｇｂの混ざり具合が小さく、異質素地と共にガラス溶融物Ｇが攪拌されてしまうことを十分に抑制できることが確かめられた。すなわち、攪拌指標が０．７以下では、流路内の対流を十分に抑制できることが確かめられた。

表２から、気泡密度指標が１．５の場合において、比較例１−１〜１−３では攪拌指標が０．７より大きいのに対して、実施例１−１〜１−４では攪拌指標が０．７以下であることが確かめられた。これは、比較例１−１では、ガラス溶融物流路の断面形状が六角形であるものの、式（４）を満たしておらず、比較例１−２、比較例１−３では、ガラス溶融物流路の断面形状が四角形状（台形、長方形）であるためと考えられる。これにより、多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状が、式（４）を満たす六角形以上の多角形状である場合に、対流を十分抑制できることが確かめられた。
また、比較例１−３との対比から、実施例１−１〜１−４が、従来の矩形状の断面形状を有するガラス溶融物流路に比べて、ガラス溶融物Ｇの対流を抑制できることが確かめられた。

また、気泡密度指標が２の場合において、実施例１−１および実施例１−４では攪拌指標が０．７より大きいのに対して、実施例１−２および実施例１−３では攪拌指標が０．７以下であることが確かめられた。これにより、多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状が、式（２）を満たす場合に、流路内の対流をより抑制できることが確かめられた。

また、実施例１−１〜１−４と参照例とを比較すると、多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状を、式（４）を満たす六角形以上の多角形状とすることによって、対流の抑制効果をガラス溶融物流路の断面形状が半楕円形状の場合と同程度にできることが確かめられた。

また、以上の結果から、式（１）のａ／Ｈは、０．３５以上、０．５０以下が、式（２）のａ／ｂは、０．７以上、０．９以下が、式（３）のＨ／Ｗは、０．６０以上、０．７５以下が、とくに好ましいことがわかった。

（実施例２）
次に、多角形流路部の長さ、および清澄槽の流路における多角形流路部の設けられる位置をそれぞれ変化させた実施例２−１〜２−８について、対流の抑制効果をシミュレーションにより比較した。
多角形流路部におけるガラス溶融物流路の断面形状は、図７（Ｃ）に示す実施例１−３と同様とした。ガラス物品製造装置は、第１実施形態のガラス物品製造装置１０、すなわち、門型の減圧脱泡装置とした。実施例２−１〜２−８においては、図１に示す清澄槽の全長Ｌに対する多角形流路部の開始位置までの距離Ｌｓの比、全長Ｌに対する多角形流路部の終了位置までの距離Ｌｅの比、および全長Ｌに対する多角流路部の長さＬ１の比をそれぞれ変化させた。実施例２−１〜２−８の各パラメータと評価とを表３に示す。

実施例２−１〜２−５までにおいては、距離Ｌｓの比を８．３％で固定し、距離Ｌｅの比を変化させた。実施例２−６〜２−８までにおいては、距離Ｌｅの比を４１．７％で固定し、距離Ｌｓの比を変化させた。
評価については、清澄槽（流路）の全長にわたって多角形流路部が形成されている場合と比較して、攪拌指標が同程度である場合を○、攪拌指標が低下する場合を△とした。

表３から、実施例２−１〜２−５を比較すると、実施例２−１〜２−４までは○であるのに対して、実施例２−５では△であることが分かった。これは、実施例２−５では、距離Ｌｅが小さく、多角形流路部の長さＬ１が十分でなかったために、多角形流路部を通過した後においてもガラス溶融物に気泡が多く含まれ、対流が生じてしまったためと考えられる。これにより、多角形流路部の長さＬ１は、清澄槽（流路）の全長Ｌの１５％以上が好ましいことが確かめられた。

また、実施例２−６〜２−８を比較すると、実施例２−６では○であるのに対して、実施例２−７および実施例２−８では、△であることが分かった。これは、実施例２−７および実施例２−８では、開始位置までの距離Ｌｓが大きく、気泡が多く含まれる清澄槽（流路）の上流側で効果的に対流を抑制できなかったためと考えられる。これにより、多角形流路部の開始位置までの距離Ｌｓは、清澄槽（流路）の全長Ｌの１７％以下が好ましいことが確かめられた。

以上の実施例により、本発明の有用性が確かめられた。

１０，２１０…ガラス物品製造装置、１１…溶解槽、１３…上昇管、１４，１１４，２１４…清澄槽、１４ａ，１１４ａ，２１４ａ…流路、１５…下降管、２０…遮蔽板、３０，５０，１３０，２３０…多角形流路部、３１，２３１…矩形流路部、３２ａ，３３ａ，５０ａ，１３２ａ…底面、３２ｄ，１３２ｆ…第１側面、３２ｅ，１３２ｇ…第２側面、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ…傾斜面、５０ｅ…側面、５００…成形装置、ａ，ｂ…寸法、Ｇ…ガラス溶融物、Ｈ…高さ（寸法）

Claims (13)

1. 一方向に延びたガラス溶融物の耐火煉瓦製の流路を有する清澄槽であり、
   前記流路は、断面形状が六角形以上の多角形状である多角形流路部を有し、
   前記多角形流路部は、底面と、前記底面と垂直な第１側面と、前記底面と垂直で前記第１側面と対向する第２側面と、を有し、
   前記第１側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法と、前記第２側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法とは等しく、
   前記多角形流路部の前記底面の法線方向における寸法をＨとし、前記第１側面の下端から前記底面までの前記底面の法線方向における寸法をａとしたとき、以下の式（１）を満たすことを特徴とする清澄槽。
   ０．２５＜ａ／Ｈ＜０．５２ …式（１）
2. 前記底面における前記第１側面側の端部を第１端部、前記底面における前記第２側面側の端部を第２端部とし、
   前記第１端部から前記第１側面までの前記第１側面の法線方向における寸法と、前記第２端部から前記第２側面までの前記第２側面の法線方向における寸法と、をｂとしたとき、以下の式（２）を満たす請求項１に記載の清澄槽。
   ａ／ｂ≦１．４ …式（２）
3. 前記多角形流路部は、前記清澄槽の前記一方向の全長に対する中心よりも前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側に設けられている請求項１または２に記載の清澄槽。
4. 前記流路は、断面形状が矩形状である矩形流路部を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の清澄槽。
5. 前記流路は、前記多角形流路部と前記矩形流路部とを接続する傾斜面を有する請求項４に記載の清澄槽。
6. 前記流路内には、前記ガラス溶融物中の気泡を堰き止めるための遮蔽板が設けられ、
   前記遮蔽板は、前記多角形流路部よりも前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側に設けられる請求項１から５のいずれか一項に記載の清澄槽。
7. 前記第１側面の法線方向における前記多角形流路部の寸法をＷとしたとき、以下の式（３）を満たす請求項１から６のいずれか一項に記載の清澄槽。
   ０．５０＜Ｈ／Ｗ＜０．８０ …式（３）
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の清澄槽を備え、前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側にガラス原料を溶解する溶解槽を備え、前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側に前記ガラス溶融物を成形してガラス物品とする成形装置を備えることを特徴とするガラス物品製造装置。
9. 前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の上流側の端部に接続され、前記清澄槽から下方に延びる上昇管と、
   前記清澄槽の前記ガラス溶融物の流れ方向の下流側の端部に接続され、前記清澄槽から下方に延びる下降管と、
   前記清澄槽内を減圧する減圧手段と、をさらに備える請求項８に記載のガラス物品製造装置。
10. 請求項８または９に記載のガラス物品製造装置を用いて、
    ガラス原料を溶解してガラス溶融物を製造する原料溶融工程と、
    前記ガラス溶融物を清澄する清澄工程と、
    前記清澄工程後のガラス溶融物を成形してガラス物品とする成形工程と、
    を有することを特徴とするガラス物品の製造方法。
11. 前記清澄工程において、前記流路内は減圧される請求項１０に記載のガラス物品の製造方法。
12. 前記清澄工程において、前記ガラス溶融物は１５００℃以上に加熱される請求項１０に記載のガラス物品の製造方法。
13. 一日あたりに処理される前記ガラス溶融物の総量が、１０^４ｋｇ以上、２０^５ｋｇ以下である請求項１０から１２のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。