JPH0367974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラス溶融炉、より詳しくは、混合物
が矩形のガラス溶融槽の一方の側において溶融ガ
ラス浴上に前記溶融槽の幅一杯に装入されるよう
になつているとともに、他方の側に配設されエネ
ルギーを供給するバーナ、燃焼ガスと前記バーナ
に供給される燃焼空気とを交換する熱交換器を有
し、排気ガスを排出する開口部が前記混合物を装
入する位置付近に設けられているガラス溶融炉、
およびその操作方法に関する。

［従来の技術］ 従来のガラス溶融炉は、一定の原料調合比から
なる混合物（バツチ）を、矩形のガラス溶融槽の
一方の側から溶融ガラス浴上に装入するようにな
つているとともに、他方の側に設けられ熱エネル
ギーを供給するためのバーナと、燃焼ガスおよび
前記バーナに供給される燃焼空気を熱交換するた
めの熱交換器などを備えたものであつた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、ガラス溶融炉は復熱器あるいは熱交換
器を用いて操作するとはいえ、比較的効率が低い
という欠点があつた。これは、ガラス浴槽が分離
されていないというだけではなく、排気ガスの熱
が燃焼空気を予備加熱するために必要な熱エネル
ギーよりもかなり高いという事実によるものであ
る。ここで、燃焼空気の温度を上昇させるには限
度がある。というのは、燃焼空気の温度を上昇さ
せると熱交換が極めて複雑になつたり、毒性を有
するNOxの濃度が非常に高くなつたりするから
である。ガラス溶融炉に装入する前に混合物を予
備加熱しておくなどして、排気ガス中の余熱をう
まく利用しようとする様々な試みがこれまでにも
なされてきた。しかしながら、これらの試みは失
敗に終わつている。というのは、予備加熱される
ことにより前記混合物の構成成分の一部が溶融さ
れ、これが熱交換される界面に固着したり、排気
ガスが直接前記混合物に触れることで混合が不十
分となつたり、さらには、構成成分の一部が運ば
れることで排気ガス中のダスト濃度が異常に高ま
り、非常に高価なダストフイルターが必要になつ
たりしたからである。

このような状況にかんがみ、本発明は、前述の
欠点がなく、従来の溶融炉に比べてはるかに効率
が良く、製造コストが安価で、排気ガス中の
NOxの濃度が低く、制御の困難な、あるいは高
熱を発する部材を溶融炉内あるいは熱交換用に設
ける必要のないガラス溶融炉、およびその操作方
法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、第一の発明にかかる
ガラス溶融炉の特徴構成は、前記ガラス溶融炉の
屋根部が、バーナ部と混合物装入部との間で、溶
融ガラス浴面近くにまで延出する少なくとも一つ
の輻射熱防止障壁を有しているとともに、前記混
合物装入部内における混合物の装入位置付近で電
気エネルギーを供給する電極を備えていることに
ある。

［作用・効果］ この溶融炉の上部、および、使用される熱交換
器（復熱器）内の温度は、通常用いられるこれま
での溶融炉よりもさらに低くなつている。このよ
うな利点に加えて、本発明よる溶融炉は、化石お
よび電気エネルギーの交換を可能にすると同時
に、製造コストが安価で、しかも安全あるいは確
実に操作可能となる。

前記混合物を十分に予備加熱されるようにする
ため、前記混合物装入部の長さを前記バーナ部の
少なくとも二倍の長さを持つようにしてもよい。
そして、前記バーナ部からの輻射による、溶融炉
の効率を下げる熱移動を防ぐため、前記混合物装
入部に少なくとももう一つの輻射熱防止障壁を設
けると一層好ましい。

装入される前記混合物下における溶融ガラス浴
の凝固を防ぐため、前記混合物装入部内の前記電
極を前記ガラス溶融槽の底部内に位置させても良
い。

前述された以外の本発明の好ましい実施例は、
特許請求の範囲第２項、第４項、および第８項に
記載の通りである。

［問題点を解決するための手段］ 第二の発明にかかるガラス溶融炉の操作方法の
特徴構成は、溶融ガラス浴上に浮遊する前記混合
物を予備加熱するとともに、前記排気ガスをガラ
ス溶融槽の空間から排出する前に800〜1000℃に
まで冷却することである。

［作用・効果］ これにより、前記復熱器は、大幅な技術的出費
を要することなく向流内の空気を600〜800℃にま
で加熱させることが可能となり、所望の高能率性
を得るため、前記混合物（バツチ）が少なくとも
前記混合物装入部においてガラス溶融浴表面を覆
うようにして浮遊することが可能となる。

以上述べてきたように、本発明にかかるガラス
溶融炉は、その操作方法とともに、これまでの問
題点を始めて、しかも特に有用な方法で解決する
ようになつている。本発明の原理は、混合物を溶
融ガラス上に装入し、しかもこの上でこの混合物
を排気ガスで予備加熱しておくことによつて、残
余エネルギーが燃焼空気を予備加熱するためにほ
とんど完全に利用される程度にまでこの排気ガス
が冷却される点にある。これにより、電気エネル
ギーの供給量が比較的少なくてもすむと同時に、
ガラスを液体状態に維持でき、しかも、槽内の混
合物を予備加熱する領域における流れを最良の状
態に制御することが可能となつた。

［実施例］ 本発明にかかるガラス溶融炉の実施例を第１〜
３図に示す。

図にみるように、本発明にかかるガラス溶融炉
は、互いに連結されたバーナ部２及び混合物（バ
ツチ）装入部３を持つた矩形状の槽を有し、前記
混合物装入部３は、前記バーナ部の長さの２倍か
ら2.5倍の長さを持つている。ここで、前記バー
ナ部とは、オイルあるいはガスを燃焼させること
で作動するバーナ２０を内包する前記槽の一部を
意味する。

さらに、前記槽は、前記バーナの側方に位置す
る他方の側たる縦壁１６、前記混合物装入部の側
方に位置する一方の側たる縦壁１７、そして長手
方向の壁１８を有している。溶融炉の上部は屋根
部１により形成されいている。また、図中９は槽
の底部である。

前記混合物装入部３には、その底部に電極６が
設けられていて、これらはこの装入部、とくに混
合物層が浮遊している領域における溶融ガラスの
凝固を防止する。また、混合物装入部において、
高温に熱せられたガラスを、常にバーナ側の領域
から混合物が装入される領域へと移動させる流れ
を発生させることによつてもガラスの凝固を防止
することができる。

前記混合物の装入は前記縦壁１７の全幅にわた
つて通常の方法で行なわれるが、装入空間を前記
槽の内壁から分離する手段が設けられるようにな
つている。このような分離は混合物自身（第１図
参照）により可能であるが、これとは別に、ロツ
クゲート、仕切弁あるいは同様の従来の手段を用
いても良い。

前記槽の構成のうち、壁および炉の弓状をした
屋根、底部、バーナ、電極、前記混合物装入部か
ら離れた前記バーナ部２の端部の前記排出口１
９、前記混合物装入部の真近に設けられている前
記排気ガス排出口２２の形状は従来のものと同じ
である。

前記槽の内部にある前記バーナ部２の装入側の
端部には輻射熱防止障壁５が設けられている。こ
れは前記屋根（屋根により支承されている）から
前記溶融ガラス表面４の上方近くにまで延出して
おり、輻射熱が前記混合物装入部３に入り込むの
を防ぐ。周知のように、高室温においては、エネ
ルギーの大半が輻射によつて伝導もしくは移動さ
せられる。したがつて、本発明にとつて、前記バ
ーナ２０により供給されるエネルギーを前記バー
ナ部２内に集中させることは極めて重要である。

この点に関して、さらに、溶融ガラス表面、と
くに、前記輻射熱防止障壁５から混合物装入側に
向けて、かなりの量の輻射熱が放出されるので、
前記混合物装入部３は混合物装入位置近くにもう
一つの輻射熱防止障壁７、そしてこれら輻射熱防
止障壁５，７の中間部に、さらにもう一つの輻射
熱防止障壁８を有している。このような構造によ
つて、輻射エネルギーが混合物の加熱に大きな影
響を与えることを確実に防止できる。なぜなら
ば、このような加熱は、ほとんど前記バーナ部２
から前記混合物装入部３を介して、前記排気ガス
排出口２２へと流れる排気ガスによつてのみ行な
われるからである。

あるいは、前記バーナ部２の供給側端部の底部
９に敷居１４を設けても良い。これは、高温のガ
ラスが前記浮遊混合物層の方へ戻る流れのパター
ンを形成するので、前記底部電極６とともにガラ
スの凝固を防ぐものである。

槽から流出したガスは800〜1000℃に冷却され、
まず、高温向流復熱器へ、そしてつぎに、低温向
流復熱器へと供給され、約300〜350℃のガラスが
流出するようになる。この温度においては、排気
ガス中のエネルギーは主として燃焼空気へと伝導
される一方、露点を確実に超えているので、腐食
および沈積の問題は生じない。

前記高温復熱器１０および低温復熱器１１内に
おいて、燃焼空気は、冷却された排気ガスによ
り、常温（室温）から約600〜800℃に予備加熱さ
れ、つぎにパイプライン２１を介して前記バーナ
２０へと供給される。比較的低い空気温度下にお
ける燃焼は、焔温度が比較的低く、高濃度の
NOxが発生しないという利点がある。したがつ
て、排気ガスはかなり冷却されるばかりではな
く、排気ガス中のNOxの含有量は極めて低くな
る。よつて、本発明にかかるガラス溶融炉は、と
くに、低排気ガス温度のため問題を発生させるこ
となくダストフイルターを用いることができるの
で、例えば都市のような許容放出値の低い地域に
おいても使用可能である。

第３図において、前記長手方向の壁を二重壁１
２として形成し、これらを介して排気ガスが前記
排出口２２から前記高温復熱器１０へと流れるよ
うにすることで、排気ガスから前記混合物装入部
３への熱伝導を改善することができる。さらに、
第２図に示すように、前記復熱器１０および１１
を一つのユニツトとして形成し、これを前記排出
口２２の真近に設けても良い。

槽の操作に関して、前記混合物装入部３は混合
物の予備加熱作業を装入側端部においてのみ行な
うことが重要であると同時に、混合物の溶融作業
のほとんどが混合物装入部のバーナ側の端部にお
いてのみ行なわれることが重要である。このよう
にすることで、ガラスは前記バーナ部２の供給側
から離れた端部において底部排出口１９を通つて
従来の方法で引き込まれ、あるいは排出される前
に前記バーナ部２内で精製されるのである。さら
に、前記輻射熱防止障壁５，７，８により、ガス
流が混合物の上方に秒速10から15ｍの速度で流れ
込み、これが前述の輻射熱移動に加えて、対流熱
移動あるいは伝導を行なう。ここで、前記輻射熱
防止障壁は例えば、大きな犬舎のアーチのような
直線形（scheidrechten）アーチ状に形成されて
いる。

さらに、供給される電気エネルギーが、前記バ
ーナに供給されるエネルギーに対して、NOxの
流量が許容値を超えないような比率を持つように
制御しても良い。電気エネルギーの比率が高まる
につれて、NOxの流量は減少し、電気エネルギ
ーの比率が低くなるにつれて、NOxの流量は増
加する。

前記復熱器１０，１１に関して、復熱器１０は
輻射熱復熱器として機能し、復熱器１１は熱伝導
モードとして対流に基ずくものである。この復熱
器１１内に、浄化装置、シヤツクシステム
（System Schack）、あるいは球状復熱器に類似
のものを設けても良い。このようにすることで、
排気ガス中のダスト含有量を極めて低くし、場合
によつてはダスト除去作業を不要にすることも可
能である。

本発明にかかるガラス溶融炉の製造コストは低
い。というのは、温度が低いため、前記混合物装
入部に安価な耐熱材を用いることができるからで
ある。

本発明によれば、ガラス溶融炉全体と排気ガス
用および加熱燃焼空気用の導管あるいはパイプラ
インとを適切に分離することができる。それにも
かかわらず、それぞれのエネルギー消費量を、ガ
ラス１Kg当り3100から3400KJという前例のない
驚くべき低い値にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるガラス溶融炉のガラス
溶融槽の縦断面図、第２図は第１図に示したガラ
ス溶融槽に類似のガラス溶融槽について第１図の
Ａ−Ａ切断線相当位置からみた水平断面図、第３
図は別実施例にかかるガラス溶融槽の水平断面図
である。 １……屋根部、２……バーナ部、３……混合物
装入部、４……溶融ガラス面、５，７，８……輻
射熱防止障壁、６……電極、１６……他方の側、
１７……一方の側、２０……バーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 混合物がガラス溶融槽の一方の側から前記ガ
   ラス溶融槽の全幅にわたつて溶融ガラス浴上に装
   入されるようになつているとともに、他方の側近
   くに位置しエネルギーを供給するバーナと、燃焼
   ガスおよび前記バーナに供給される燃焼空気とを
   エネルギー交換するための熱交換器を備え、混合
   物装入位置近くに排気ガスを排出するための開口
   部が設けられているガラス溶融炉であつて、前記
   ガラス溶融炉の屋根部１が、バーナ部２と混合物
   装入部３との間で、溶融ガラス浴面４近くにまで
   延出する少なくとも一つの輻射熱防止障壁５を有
   しているとともに、前記混合物装入部内における
   混合物の装入位置付近で電気エネルギーを供給す
   る電極６を備えていることを特徴とするガラス溶
   融炉。 ２ 前記混合物装入部３の長さが、前記バーナ部
   ２の長さよりも長いことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のガラス溶融炉。 ３ 前記混合物装入部３の長さが、前記バーナ部
   ２の少なくとも二倍の長さを有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項に記載のガラス溶
   融炉。 ４ 前記混合物装入部３内に少なくとももう一つ
   の輻射熱防止障壁７が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のガラス溶融炉。 ５ 前記電極６が、ガラス溶融槽の底部９内に設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １ないし第４項のいずれかに記載のガラス溶融
   炉。 ６ 前記混合物装入部３内に燃焼ガスを戻す壁１
   ２が二重壁として形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか
   に記載のガラス溶融炉。 ７ 前記熱交換器が、復熱器として形成されてい
   て高温部と低温部１０，１１とからなつているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６
   項のいずれかに記載のガラス溶融炉。 ８ 前記ガラス溶融炉が、混合物装入ポートを閉
   鎖あるいは分離する手段１３を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいず
   れかに記載のガラス溶融炉。 ９ 前記ガラス溶融槽の底部９が、前記輻射熱防
   止障壁５の下方において敷居１４を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の
   いずれかに記載のガラス溶融炉。 １０ 混合物が矩形のガラス溶融槽の一方の側か
   ら前記槽の全幅にわたつて溶融ガラス浴上に装入
   されるようになつているとともに、他方の側近く
   に位置しエネルギーを供給するバーナと、燃焼ガ
   スおよび前記バーナに供給される燃焼空気とをエ
   ネルギー交換するための熱交換器を備え、混合物
   装入位置近くに排気ガスを排出するための開口部
   が設けられていて、前記ガラス溶融炉の屋根部１
   が、バーナ部２と混合物装入部３との間で、溶融
   ガラス浴面４近くにまで延出する少なくとも一つ
   の輻射熱防止障壁５を有しているとともに、前記
   混合物装入部内における混合物の装入位置付近で
   電気エネルギーを供給する電極６を備えているガ
   ラス溶融炉の操作方法であつて、溶融ガラス浴上
   に浮遊する前記混合物を予備加熱するとともに、
   前記排気ガスをガラス溶融槽の空間から排出する
   前に800〜1000℃にまで冷却することを特徴とす
   るガラス溶融炉の操作方法。 １１ 前記熱交換器が、復熱器として形成されて
   いて高温部と低温部１０，１１とからなつている
   ガラス溶融炉の操作方法であつて、前記復熱器が
   向流中において空気を600〜800℃にまで加熱する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載
   のガラス溶融炉の操作方法。 １２ 前記混合物が少なくとも前記混合物装入部
   ３内において、溶融ガラス浴表面を覆うように浮
   遊することを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   または第１１項に記載のガラス溶融炉の操作方
   法。