JPH0438695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、容器からのガラスのような溶融材料
の流れを制御する装置に関する。本発明は、特に
垂直に配向された細長い容器の底部からの流出に
対して、適用することができる。

従来技術、および発明が解決しようとする課題 重力供給ドレンを通るガラス等の溶融材料の流
れ（流量）を制御するための様々な装置が、この
技術分野に於て知られている。これらの構成の多
くは、ドレンチユーブの加熱或いは冷却状態を変
化させることによつて、材料の粘度を変化させる
操作技術を利用している。ドレンチユーブに組み
付けられた誘導コイルが典型的な例とされる。幾
つかの例に於ては、このような方法が満足に利用
されている。しかし、それらは大規模な量のガラ
スの溶融工程に於ては或る種の欠点を有している
のである。流速の速い（例えば１時間当りの流量
が数百〜数千キログラム程度の）ガラスの流れに
於る熱量は非常に大きいので、ドレンチユーブの
壁面を通じて伝達される熱によつてその流れに於
る粘性に十分大きな影響を与えることは困難であ
る。一方では、流量の制御を行うために適当な熱
交換器が備えられても、温度に対するガラス粘度
の感応性が、流量の微細な調整を困難にするので
ある。流れを拘束するための物理的な手段（「プ
ランジヤー」）が、溶融ガラスの流れを制御する
ために当技術分野で知られている。典型的なプラ
ンジヤーの構成は、溶融容器の内部に配置されて
ドレン開口の上端と協働するようになされた構造
部材を備えている。このような構成は、溶融ガラ
スの水頭高さが大きい容器に於て問題を生じてい
る。これに於ては、強い冷却が無くてはプランジ
ヤーシヤフトの剛性を維持し難いのである。

米国特許第4600426号（シユヴエニンガー）に
は、出口チユーブの外部に取り付けられた機械的
スロツトル装置によつて、深い容器の底部からの
溶融材料の流れを計量する構成が提供されてい
る。横方向に延在された支持アームによつて支持
されている球状部材が、そのスロツトル装置を構
成している。この支持アームは下方へ向かつて凸
状とされており、溶融材料のコヒーレント流れを
促進するようになつている。この構成は、特に球
状部材がプラチナ又はその合金によつて作られ或
いは被覆されている場合に、満足な性能を得るこ
とができる。しかしながら、モリブデンのような
安価な材料を使用することが望まれるのである。
モリブデンは、溶融材料に対する接触に於ての耐
久性が格段に優れているが、高い温度の下で酸素
を含有する大気に露出されると酸化が速やかに起
こる。それ故に、溶融ガラスに包み込まれて、支
持アームがこれを大気に露出することがないよう
にして、スロツトル手段の球状部材をモリブデン
によつて作ることが可能となるのである。支持ア
ームが冷却されて保護される場合に、溶融ガラス
の流れでこの冷却された部材が濡れる（wet）こ
とはなく、又、支持アームの下方にて溶融ガラス
の流れに長く開いた空間（furrow）の形成され
ることが見出されている。この結果として、モリ
ブデン製の球状部材に大気中の酸素が作用する開
口通路が形成されてしまうのである。本発明がな
される以前に於ては、このジレンマが、この形式
の装置に安価な材料を使用するという試みを邪魔
してきたのである。

課題を解決するための手段およびその作用 本発明に於ては、溶融ガラスの流れを計量する
ための構成が提供される。この構成に於ては、高
い温度の下では大気に露出されることに耐えられ
ないような安価な材料の仕様が可能とされる。こ
の計量装置は、モリブデンのような酸化作用を受
ける材料で作ることが可能な球状部材と、水等の
冷却流体を循環させることで冷却される支持アー
ムと、を含んで構成される。支持アームの下方に
濡らされることのない開いた空間が形成されるの
を回避するために、球状部材の内部に通路が形成
されて、球状部材の頂面から球状部材を通り、こ
の球状部材と支持アームとの結合部の直ぐ下方位
置にて球状部材から流出するように、溶融ガラス
が流れるようになされるのである。この通路を流
れる溶融ガラスの流れが支持アームの下側の空間
を充足し、球状部材が大気に触れるのを防止する
のである。支持構成部分が球状部材との複数の結
合部を有するならば、複数の通路が形成されるの
である。

溶融ガラスの流れが支持手段によつて分流され
る度合を小さくするために、本発明の他の目的は
ガラスに接触する支持構造部の寸法を最小限にす
ることである。このために、支持アームに要求さ
れる曲げ強度が小さくされ、これにより寸法が縮
小される。これは、曲げモーメントを発生する構
造上の構成を避けることで行われる。曲げモーメ
ントの作用しない支持構造は懸垂線支持である。
これによれば、２つの取り付け位置の間で自由に
吊り下げられた細長い部材に生じる力は、ほぼ完
全に緊張力とされる。曲げ力を実質的に排除し、
且つ、張力に対する金属の比較的大きな強度を利
用すれば、球状部材のための懸垂線吊り支持構造
は、比較的細長い下方へ向かつて円弧を描く形状
に彎曲されたチユーブを含んで構成されることに
なる。このチユーブによつて球状部材が吊下げら
れるのである。好ましい実施例に於ては、チユー
ブは球状部材を貫通される。又、このチユーブ内
には冷媒が流されるのである。チユーブは冷却さ
れるので、耐火金属によつて作られる必要はな
く、ステンレススチール等で作ることができる。
又、更にこのガラス計量装置のコストを低減させ
ることができるのである。

この計量装置の電気化学的腐食を避けるため
に、好ましい実施例では計量装置の上部及び下部
を互いに絶縁するための手段が含まれる。この任
意とされる特徴は、球状計量部材の下方に延在さ
れる流れガイド部材のような細長い構造部を含む
実施例に於て特に重要とされるのである。

実施例 本発明の原理は、広く様々な溶融材料の取り扱
いに対して適用することができる。しかし、ここ
では詳細事項は、本発明が特に有利とされる溶融
ガラスを処理するために特別に設計された実施例
に主に関連して説明される。この流れを制御する
装置が配置される環境は、溶融材料が或るステー
ジから他のステージへと垂直に送られるような処
理の行われる何れの場所であつても良い。例とし
て第１図に示されている位置は、ガラス精製容器
の底部に配置されている出口ドレンの箇所であ
り、例えば米国特許第4600426号（シユヴエニン
ガー）、或いは1986年８月７日付けでジー・イ
ー・カンクル、ダブリユ・エム・ウエルトン及び
アール・エル・シユヴエニンガーによつて出願さ
れた米国特許願一連番号第894143号に記載されて
いる。本発明の流れを計量する装置が協働するド
レンは、大体円筒形の管を有して構成されてい
る。しかしそのオリフイスの特定の構造は、本発
明に於て重要ではない。第１図に示された実施例
に於ては、このドレンは管１０を含んでいる。こ
の管１０は精製容器のセラミツク製耐火底部１１
を通して延在されている。管１０はプラチナ−ロ
ジウム合金のような耐火金属で作ることができ
る。この実施例に於ては、環状クーラー１２が底
部に形成された開口の下端部の周囲に取り付けら
れており、それを通して管１０が延在され、これ
によつて溶融ガラスが漏れるのを防止している。
任意であるが、補強リング１３が管１０の下端部
に取り付けられることができる。このリングから
フランジ１４が延在され、隣接する容器構造体或
いはその他の適当な支持部に対して取り付けられ
るようにされることができる。溶融ガラスのよう
な溶融材料１５は管１０を通して下方へ流される
のである。

本発明によれば、管１０を通して流れる溶融ガ
ラスの流れを制御するのに、その管の下端部と協
働するようにして容器の外部に配置された流れ妨
害手段が含まれる。特に有利な構成は図面に示し
た構成である。これによれば、流線形の、上下逆
の「涙滴」形の部材２０が管１０の下方へ僅かに
間隔を置いて支持され、両者間に溶融材料が流出
する環状通路を形成するようになされている。こ
の部材２０は溶融材料の流れによつて包み込まれ
ている。この部材２０の垂直方向の位置を変化さ
せることによつて環状通路の寸法が変化され、こ
れにより流れの体積流量が制御されるようになさ
れる。この図面に示されている、望ましいが本発
明の幾つかの概念に関しての本質ではない他の特
徴は、流れを制御する部材２０に於る球状部分の
下端部から細長い尻尾部分２１を下方へ延在させ
ることである。この尻尾部分は、溶融材料が流れ
込む材料溜まり２２の表面の近くに迄、延在され
る。尻尾部分２１は流れのガイドとして作用し
て、材料溜まり２２に流れ込む際にその流れがコ
イル状になつたり折り重なるのを防止するのであ
る。管１０の下端部と材料溜まり２２との間隔距
離が小さいならば、尻尾部分２１は不要である。

流れを制御する部材２０は、第１図及び第２図
に示した好ましい実施例によれば、カテナリー
（懸垂線）構造とされている。この実施例に於る
カテナリー支持装置では、細長いカテナリー支持
アーム２３を含んでいる。この支持アームは、流
れを制御する部材２０の球状部分を通して延在さ
れ、又、両端部に於て剛性的な支持手段（図示せ
ず）に取り付けられている。この剛性的な支持手
段は、垂直方向へ調整可能であり、水平方向にも
同様に調整できることが好ましい。あらゆる種類
の適当な支持構造部がカテナリー支持アーム２３
の端部を担持するのに使用できる。例えば、水平
方向に延在したスチール製の「Ｕ」形ヨークを使
用することができる。理想的には、カテナリーは
可撓性とされて自由状態に吊り下げられるのであ
るが、カテナリー支持アーム２３がそのような特
徴を有する必要性はない。本発明に於て実際に得
られる理想的なカテナリーによる属性は、カテナ
リー支持アーム２３の配向によつてそれが担持す
る重量がカテナリー部材２３にほぼ独占的に張力
を作用させることである。即ち、これらの力は、
曲げ力に対抗して主にその長さ方向に沿つて生じ
るのである。従つて、カテナリー支持アーム２３
は一層細長く選定することができる。何故なら
ば、曲げの抗力を考慮しないで良いからである。
細長いことは、溶融材料がそのカテナリー支持ア
ームの周囲を流れる際に生じる乱れが小さくな
る、という利点を有している。このカテナリー支
持アームとして金属が好ましいとされる。何故な
らば、小さな直径で比較的大きな抗張力を有して
いるからである。しかし、本発明に於るカテナリ
ー支持アーム２３はその位置が多少難しいのであ
る。スチールは張力は強いが、溶融ガラスに接し
て耐え得るものではない。プラチナはガラス及び
空気に対して接して耐えることができるが、高い
温度の下での抗張力は適当でない。更に、本発明
の目的は、プラチナのような高価な材料の使用を
低減することである。モリブデンはカテナリーと
して使用するのに不適当である。何故ならば、カ
テナリー部分は空気と接触するからである。この
接触によつて、高い温度環境の下ではモリブデン
が酸化してしまう。この問題は、カテナリー部材
として金属チユーブ（ステンレススチール製であ
るのが好ましい）を使用し、このチユーブを通し
て冷媒（水されるのが好ましい）を流す方法によ
つて解決される。このチユーブは中空であるが、
冷媒がその強度を十分に維持するので、細い径の
チユーブが使用可能とされるのである。外径が６
mm（0.25in）のチユーブで十分なことが見出され
ている。この中空状のカテナリー２３は或る程度
の剛性を有し、それ故に理想的なカテナリーに於
るパラボラ形程には自由に吊下げられない。この
チユーブはパラボラ形に曲げることはできるが、
製作上の簡単さを得るために、単に大体下方へ向
いた彎曲状態とされるだけで十分である。第２図
に示されるように、カテナリー支持アーム２３は
直線部分の連続として形成することができる。完
全な可撓性でなく、厳密にパラボラ形でない形状
の材料を使用することは、そのカテナリー支持ア
ームに或る程度の曲げ力を固有に発生させること
になる。しかし、これらの力は小さく、荷重の大
部分は理想的なカテナリーに於るようにカテナリ
ー支持アームによつて張力として支えられるので
ある。

第２図を参照すれば、この流れを制御する部材
２０は大体球状の上側本体部分２４と、大体円錐
形の下側本体部分２５とを含んで構成されてい
る。別々とされた本体部分は、以下に更に詳しく
説明するように、尻尾部分を電気的に絶縁するた
めの特徴を任意であるが要求される。しかし、こ
の特徴が使用されない場合には、流れを制御する
部材２０は一体部片として形成されるのである。
上側及び下側の本体部分２４及び２５、並びに尻
尾部分２１はモリブデンとされるのが好ましい。
第２図に示すように、上側本体部分は垂直方向に
多少細長く形成され、カテナリー２３及び尻尾部
分２１を取り付けるための用意を受け入れるよう
にしなければならない。これにより、球状の頂部
と円錐形の下側本体部分２５との間に円筒形部分
が形成されている。孔３０が上側本体部分２４を
水平に貫通して延在され、カテナリー支持アーム
２３を受け入れるようになつている。この孔３０
はカテナリー支持アーム２３を受け入れるだけの
大きさのみ要求される。しかし、第２図に示した
好ましい構成では、かなり大きな孔とされ、この
流れを制御する部材の内部を通して溶融ガラスを
流すための通路を形成しているのである。このた
めに２つの別の孔３１及び３２が、上側本体部分
２４の上側の球状表面から水平方向の孔３０へと
大体垂直方向に延在されていて、溶融材料がこの
孔３０に流れ込んだ後にカテナリー支持アーム３
２の直ぐ下方に位置にてその孔３０から流出する
ような通路を形成しているのである。孔３０から
流出するガラスの流れは、カテナリー支持アーム
２３が存在することによつて溶融材料の主なる流
路に形成された全ての空間を充足するように作用
する。この結果として、カテナリー支持アーム２
３より下方に位置する流れを制御する部材の表面
は溶融材料によつて覆われることになり、このよ
うにして酸化から保護されるのである。インサー
ト３３は、孔３０の端部に固定されてその開口を
制限し、又、孔３０の上方部分へ向けて流れを指
向させる。これにより、この孔から流出した流れ
はカテナリー支持アーム２３の直ぐ下側の空間を
埋め、溶融材料の主流内部に気胞が混入するのを
防止するのである。このインサート３３はカテナ
リー支持アーム２３に接近した面積部分に於てそ
の上側部分に開口３４をそれぞれ有している。こ
れらの開口３４は、第１図に見られるように、大
体「Ｕ」形状をしているのである。カテナリー支
持アーム２３は孔３０の中央に位置されたブツシ
ユ３５を通されている。このブツシユは内部の孔
を通る流れを２つの流れに分流する。又、このブ
ツシユ３５は、流れを制御する部材２０がカテナ
リー支持アーム２３から電気的に絶縁されて電気
化学的腐食を防止することが望まれるならば、電
気的絶縁性のセラミツク材料（例えば溶融石英）
によつて作ることができる。

本発明の簡単な実施例に於ては、尻尾部分２１
は下側本体部分２５の底部に備えられたソケツト
内に螺合又は溶接して取り付けることができる。
第２図に示した尻尾部分２１のための一層複雑な
取り付け方法が、電気化学的腐食を避ける上での
本発明に於る任意の概念を実施するものとして、
設計されている。このように、第２図に示した尻
尾部分２１は内部取り付け構造を備えていて、流
れを制御する装置に於る残りの部分から電気的に
絶縁できるようになつている。この尻尾部分２１
は、周囲を取り囲んでいる下側本体部分２５と間
隔を隔てた状態で、孔４０内を上方へ延在されて
いる。この間隔を隔てた関係状態は、溶融石英で
作られたセラミツクスリーブ４１によつて維持さ
れる。尻尾部分の上端部は上側本体部分２４に形
成された凹部４２内で、同様に溶融石英で作られ
たセラミツクワツシヤー４４上に係止されたモリ
ブデン製カラー４３に螺合させることによつて、
保持されるのである。

ここに述べた詳細な説明は、本発明の好ましい
態様を明らかにするために特定の実施例に関連さ
せて説明されてきたが、特許請求の範囲の欄に記
載した本発明の範囲から逸脱することなく多くの
変形及び変更が行いえることは、当業者にとつて
理解されるべきところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例によるガラス
の流れを調整する装置の側面立面図、第２図は第
１図の調整装置の線−に沿う断面図である。 １０……管、１１……底部、１２……クーラ
ー、１３……補強リング、１４……フランジ、１
５……溶融材料、２０……流れを制御する部材、
２１……尻尾部分、２２……溶融材料溜まり、２
３……カテナリー支持アーム、２４……上側本体
部分、２５……下側本体部分、３０，３１，３２
……孔、３３……インサート、３４……開口、４
０……孔、４１……スリーブ、４２……凹部、４
３……カラー、４４……セラミツクワツシヤー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 或る量の溶融材料を保持するようになされた
   容器と、 前記容器から垂直方向へ溶融材料を流すための
   オリフイスと、 前記オリフイスの外端部に整合され、且つ又、
   該オリフイスからの開口度を変化させるようにそ
   の外端部に対する接近距離を可変とされて該外端
   部の下方に取り付けられた流量制御手段であつ
   て、前記オリフイスに面する球状部材と、該球状
   部材から横方向に延在された支持アームと、前記
   球状部材を通してその頂部から前記支持アームと
   の側部迄延在されている通路と、を含んで構成さ
   れたことを特徴とする溶融材料の流れを制御する
   装置。 ２ 前記球状部材がモリブデンで作られているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３ 前記支持アームが冷却流体の循環通路を含ん
   でいることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４ 前記支持アームが前記球状部材の相反する２
   つの側部から延在されていることを特徴とする請
   求項３に記載の装置。 ５ 前記支持アームが前記球状部材を貫通してい
   ることを特徴とする請求項４に記載の装置。 ６ 前記支持アームが全体的に下方へ向かう彎曲
   とされ、実質的に懸垂線支持として作用するよう
   になされていることを特徴とする請求項５に記載
   の装置。 ７ 前記支持アームが細長い金属チユーブを含ん
   で構成されたことを特徴とする請求項６に記載の
   装置。 ８ 前記金属チユーブがスチール製であることを
   特徴とする請求項７に記載の装置。 ９ 前記支持アームが前記球状部材とは電気的に
   絶縁されていることを特徴とする請求項５に記載
   の装置。 １０ 前記球状部材を通してその頂部から、前記
   支持アームと交差する２つのそれぞれの側部迄延
   在された２つの通路が備えられていることを特徴
   とする請求項４に記載の装置。 １１ 或る量の溶融材料を保持するようになされ
   た容器と、 前記容器から垂直方向へ溶融材料を流すための
   オリフイスと、 前記オリフイスの下方に整合されて配置された
   球状の流れ制御部材と、 細長の長い部材を含んで構成された支持手段で
   あつて、該部材は、前記球状の部材を通して延在
   されるとともに、反対両端にて支持され、且つ、
   全体的に下方へ向かう彎曲とされて懸垂線支持と
   して実質的に作用するようになされている支持手
   段と、を含んで構成されたことを特徴とする溶融
   材料の流れを制御する装置。 １２ 細長の長い前記支持部材が、冷却流体を流
   すための金属チユーブによつて構成されているこ
   とを特徴とする請求項１１に記載の装置。 １３ 前記金属チユーブがスチール製であること
   を特徴とする請求項１２に記載の装置。 １４ 前記球状部材がモリブデンで作られている
   ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。 １５ 或る量の溶融材料を保持するようになされ
   た容器と、 前記容器から溶融材料を流すためのオリフイス
   と、 前記オリフイスに対して整合された球状の流れ
   制御部材と、 前記球状部材と係合する支持アームと、 前記球状部材及び前記支持アームの間に介在さ
   れて、両者の間に電気的な絶縁を形成する絶縁手
   段と、を含んで構成されたことを特徴とする溶融
   材料の流れを制御する装置。 １６ 更に、前記球状部材から延在された細長い
   尻尾部分を含んでいて、該尻尾部分は該球状部材
   と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求
   項１５に記載の装置。