JPS62246824A - ガラス溶融炉およびその操作方法 - 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］ 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っているとともに
、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（バッ
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っているとともに、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った。

［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
った。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ったり、毒性を有するＮ
Ｏｘの濃度が非常に高くなっ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っている。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った
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
フィルターが必要になっ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
もさらに低くなっている。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
ことなく自流内の空気を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（バッチ）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、本発明にかがるガラス溶融炉は
、その操作方法とともに、これまでの問題点を初めて、
しかも特に有用な方法で解決するようになっている０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
によって、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、しがも、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
なった。

［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（バッチ）装入
部（３）を持っ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
さを持っている。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（１
８）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）は檜の底部である。

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ってもガラ
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）の全幅にわたって
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っている。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、ロックゲート、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（１９）、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（２
２）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０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
って伝導もしくは移動させられる。したがって、本発明
にとって、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って、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、はとんど前記
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っ
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。したがって、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。よって、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
くダストフィ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（１２）と
して形成し、これらを介して排気ガスが前記排出口（２
２）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）を一つのユニッ
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。

槽の操作に間して、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）を通っ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１５
ｍ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（５ｅｈｅｉｄｒｅｅｈｔｅｎ）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
エルネギ−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、ＮＯ
ｘ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、シャックシステム（５ｙｓｔｅ
＋ｍ　５ｅｈａｃｋ）、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、場合によってはダスト
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〈４ニー′

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
   融槽の全幅にわたって溶融ガラス浴上に装入されるよう
   になっているとともに、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って、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）とからなっていることを
   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
   槽の全幅にわたって溶融ガラス浴上に装入されるように
   なっているとともに、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って、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）とからなっているガラ
   ス溶融炉の操作方法であって、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。