ガラス熔解装置、ガラスの製造方法、及びガラス製品の製造方法
【課題】 地震時の強い揺れに対して脆弱であったガラス熔解装置に耐震性を付与することにより、継続的に安定したガラスの製造を可能にするガラス熔解装置、ガラスの製造方法、ガラス製品の製造方法を提供する。
【解決手段】 保持材３に保持させながら耐火性部材を積み上げて窯１を構築するとともに、剛性に優れた立体構造を有し、地震の際の強い揺れにより大きな外力が加わっても、その立体構造が変形しないように強固に組み立てられた補強構造体２を窯１の周りを取り囲むように配置し、この補強構造体２に、膨張、収縮による窯１の体積変化が許容されるように保持材３を固定する。
【解決手段】 保持材３に保持させながら耐火性部材を積み上げて窯１を構築するとともに、剛性に優れた立体構造を有し、地震の際の強い揺れにより大きな外力が加わっても、その立体構造が変形しないように強固に組み立てられた補強構造体２を窯１の周りを取り囲むように配置し、この補強構造体２に、膨張、収縮による窯１の体積変化が許容されるように保持材３を固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震性能に優れたガラス熔解装置、そのようなガラス熔解装置を用いたガラスの製造方法、及びガラス製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス熔解装置の一つとして、非特許文献１に記載されているようなタンク窯が知られている。この種のタンク窯は、耐火煉瓦などの耐火性部材を積み上げていくことによって構築され、非特許文献１に記載されているタンク窯は、熔解したガラスを蓄積する槽としてのタンク本体と、その上部に形成されるタンク上部構造とを備えている。そして、タンク本体は、敷瓦と呼ばれるタンク底部や、サイドウォールと呼ばれるタンク側壁などから構成されており、タンク上部構造は、クラウンアーチと呼ばれる天井や、ブレストウォールと呼ばれる上部側壁などから構成されている（非特許文献１の第９・１３図参照）。
【０００３】
また、このような構造のタンク窯において、タンク本体を構成するサイドウォールは、侵蝕によってしだいに厚みを減じていくので、上部構造の全重量をサイドウォールで長期にわたって支持することができない。
このため、非特許文献１に記載されたタンク窯にあっては、バックステイと呼ばれる支持部材をブレストウォールの外側に対向させて立設し、タイロッドと呼ばれる締め具でバックステイ同士を締め付けるとともに、バックステイにサイドウォールとブレストウォールの間に介在させたタックストーンと呼ばれる耐火性部材を支持させている。このような構造とすることで、上部構造がタンク本体と力学的に無関係となるように構築され、サイドウォールなどのタンク本体を構成する耐火性部材を交換したり、修理したりする場合にも、上部構造を取り除くことなくそのまま宙に保持して作業することが可能となる。
【０００４】
なお、非特許文献１に記載されたタンク窯において、サイドウォールの内側には、熔解したガラスが蓄積された状態で静圧がかかるので、サイドウォールの外側をジャックボルトで押して、内側からの静圧と釣合のとれた状態となるように保っている。
【０００５】
【非特許文献１】「ガラス工学」、成瀬省著、共立出版株式会社、ｐ．１１４〜１２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガラス熔解装置によりガラスを製造するに際しては、装置の運転時と停止時との温度差が極めて大きい。このため、耐火性部材を相互に強固に固定すると、熱による膨張、収縮に対して弱い構造になってしまう。そこで、窯構造に柔軟性をもたせ、膨張、収縮による体積変化に対応可能な構造にすることが望まれるところ、複数の耐火性部材を積み上げて構築される窯構造にあっては、すべての耐火性部材を相互に固定するのではなく、前述したように、タンク本体と上部構造とを力学的に無関係となるようにするとともに、装置を構成する耐火性部材を力学的にバランスさせて自立させている。
【０００７】
しかしながら、このような構造は、地震の際の強い揺れに弱く、大規模地震に見舞われると耐火性部材の積み上げ構造が崩壊してしまう。そうすると、ガラス熔解装置が運転不能となり、ガラスの製造を長期にわたって停止せざるを得ない状況に陥ってしまう。現代社会において、ガラス製品は欠くことのできないものであり、その供給が長期にわたって停止してしまうといような状況は回避しなければならない。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、従来、地震時の強い揺れに対して脆弱であったガラス熔解装置に耐震性を付与することにより、継続的に安定したガラスの製造を可能にするガラス熔解装置、ガラスの製造方法、ガラス製品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明に係るガラス熔解装置は、耐火性部材を積み上げることによって構築される窯と、前記窯の窯構造を保持する保持材と、前記保持部材が固定される立体構造を有する補強構造体とを備え、前記補強構造体に前記保持材を固定するにあたり、前記保持材の固定位置を可変とした構成としてある。
【００１０】
このような構成とした本発明に係るガラス熔解装置によれば、窯が膨張、収縮するときには、その体積変化を許容する一方で、窯が膨張、収縮するとき以外には、窯構造の剛性を高めて装置全体の耐震性能を向上させることができる。
【００１１】
また、このような本発明に係るガラス熔解装置において、前記補強構造体は、前記窯の周りを取り囲むように配置されているのが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るガラス熔解装置は、前記窯が、外側に凸のアーチ型とされた天井を有し、前記補強構造体が、前記アーチ型の天井を下方に押圧する手段を備えている構成とすることができる。
このような構成とすれば、垂直方向の震動によるアーチ形状の崩壊を防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係るガラス熔解装置は、前記窯が、熔解したガラスを蓄積する槽と、前記槽の上部空間を覆う上部構造とを備え、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、互いに係合する係合部が設けられているとともに、前記係合部が互いに密接するように、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、反対方向に向かう力を加える手段を備えている構成とすることができる。
このような構成とすれば、槽と上部構造との係合部が互いに密接し、これによって窯内の気密性を高めることができるとともに、水平方向の震動に対する耐震性能を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラスの製造方法は、耐火性部材を積み上げて構築された窯内に供給されたガラス原料を、加熱、熔解してガラスを量産するガラスの製造方法であって、上記のようなガラス熔解装置を用いてガラス原料の加熱、熔解を行う方法としてある。
このような方法としたガラスの製造方法によれば、地震による窯構造の崩壊リスクを低減することができ、ガラスの安定した供給を確保することができる。
【００１５】
また、本発明に係るガラスの製造方法は、より具体的には、前記窯内に供給された前記ガラス原料を加熱、熔解するために、前記窯内の温度を昇温し、前記窯内の温度が定常状態になった後に、前記窯全体の剛性を高める操作を行ってから、ガラスの量産を開始する方法とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係るガラス製品の製造方法は、上記のようなガラスの製造方法により製造されたガラスを加工する方法としてある。
このような方法とした本発明に係るガラス製品の製造方法によれば、ガラス製品の安定した供給が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、地震時の強い揺れに対して脆弱であったガラス熔解装置に高い耐震性能を付与することにより、地震による窯構造の崩壊リスクを低減する。その結果、ガラスの製造を長期にわたって安定して行うことができ、ガラス製品の安定した供給が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略正面図であり、図２は、同概略平面図である。これらの図に示したガラス熔解装置は、耐火煉瓦などの耐火性部材を積み上げることによって構築される窯１と、窯１の窯構造を保持する保持材３と、保持部材３を固定して装置全体の耐震性能を向上させる補強構造体２とを備えて構成されている。
なお、図１では、窯１の窯構造を断面で示すとともに（但し、断面を示すハッチングは省略）、保持部材３の一部の図示を省略してある。
【００２０】
このような構成とされたガラス熔解装置において、窯１を構築する耐火性部材としては、この種のガラス熔解装置に用いられる熱膨張係数が比較的低い公知のものから適宜選択することができる。
しかし、装置の運転を開始する前（非運転時）の窯１内の温度が室温付近であるのに対し、装置を恒常的に運転してガラスを製造しているときの窯１内の温度は１０００℃付近、又はそれ以上になる。したがって、如何に熱膨張係数の低い耐火性部材を用いたとしても、非運転から運転への移行時における温度上昇に伴う膨張や、運転から非運転への移行時における温度低下に伴う収縮による窯１の体積変化は避けられない。このため、窯全体の剛性を常に高い状態にしておくと、体積変化によって生じる応力に耐えられずに、窯１が損傷してしまうおそれがある。
【００２１】
そこで、本実施形態では、運転、非運転間の移行時における温度変化に伴う膨張、収縮による体積変化を許容して、窯１の損傷を防止するために、耐火性部材どうしを相互に固定せずに積み上げて窯１を構築するとともに、保持材３によって窯１の窯構造を保持するようにしてある。
【００２２】
窯１の窯構造を保持材３で保持するに際しては、保持材３による窯構造の保持を複数箇所で行うことが好ましく、少なくとも二以上の異なる方向から保持することが好ましい。例えば、窯１を挟んで対向する位置に、一対、又は二対以上の支柱３ａを立設し、この支柱３ａに取り付けられた、後述する各保持具を介して窯構造を構成する耐火性部材を保持するようにすればよい。
【００２３】
図示する例では、窯１の正面側と背面側とに対向する二対の支柱３ａを立設するとともに、窯１の左側面側と右側面側とに対向する四対の支柱３ａを立設している。そして、対をなす支柱３ａを相互に支柱連結具５で連結し、これらによって保持材３を構成している。
なお、支柱３ａとしては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたもの、支柱連結具５としては、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２４】
また、図示する例において、窯１は、熔解したガラスを蓄積する槽１ｂと、この槽１ｂの上部空間を覆う上部構造１ｃとを備えている。このような窯構造にあっては、槽１ｂの側壁１ｂ１に対して、槽１ｂに蓄積されたガラスによる静圧が内側から外側に向かって働く。このため、図示する例では、支柱３ａに取り付けた保持具９で側壁１ｂ１を外側から押圧し、内側からの静圧に対する抗力を与えながら側壁１ｂ１を保持するようにしている。
なお、保持具９としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２５】
ここで、窯１の上部構造１ｃには、図中鎖線で示すように、ガラス原料供給口１ｃ２が設けられている。そして、このガラス原料供給口１ｃ２から窯１内に供給されたガラス原料は、槽１ｂへ投入され、加熱、熔解される。ガラス原料、及び熔解中のガラスの加熱は、窯１内の雰囲気加熱や、槽１ｂに蓄積されたガラスへの通電加熱などにより行われる。
【００２６】
雰囲気加熱は、例えば、燃料ガスと酸素を混合したガスを窯１に取り付けたバーナーへ供給し、燃焼させて窯１内へ火焔を噴射したり、ヒータを窯１内に配置して加熱したりするなどの方法がある。通電加熱は、例えば、槽１ｂの側壁１ｂ１に電極を取り付けるとともに、槽１ｂに蓄積されたガラスに電極を浸漬して、これら電極間に電圧を印加し、ガラス中に電流を流してジュール熱を発生させるなどの方法がある。雰囲気加熱と通電過熱とは、それぞれ単独で用いてもよいが、組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００２７】
また、本実施形態において、窯１は、ガラスを熔解する機能に加えて清澄機能、均質化機能を備えたものでもよい。例えば、熔解したガラスが蓄積される槽に仕切りを設けたり、複数の槽を連結したりして、熔解ゾーン、清澄ゾーン、均質化ゾーンに区分し、熔解されたガラスが各ゾーンを順次移動するように構成することができる。このとき、各ゾーンの容積は、ゾーン毎にガラスが滞在すべき時間、ガラスの熔解能力、ガラスの流出量などをもとに定めればよい。熔解温度、清澄温度、均質化温度も、生産するガラスの種類、量などによって適宜、定めればよい。
【００２８】
また、本実施形態において、槽１ｂの側壁１ｂ１は、侵蝕によってしだいにその厚みを減じていくので、上部構造１２の全重量を長期にわたって槽１ｂの側壁１ｂ１で支えることができない。このため、図示する例では、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部を、支柱３ａに取り付けた保持具１０によって支持している。
このように、図示するような窯構造とする場合には、窯１の上部構造１ｃは、槽１ｂと独立して保持材３などの他の部材で保持するか、槽１ｂと他の部材とで一緒に保持するようにして、その重量が槽１ｂの側壁１ｂ１に集中しないようにするのが好ましい。
なお、保持具１０としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２９】
また、図示する例において、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部に位置する耐火性部材と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材とには、互いに係合する係合部１ｄが設けられている。そして、この係合部１ｄは、垂直面、又は槽１ｂの内側に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成された段部とすることができ、図示する例では、支柱３ａに取り付けられた保持具１１により、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材を外側へ引っ張るようにしている。
なお、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材の下面には、保持具１０で支持される被支持面が確保されている。また、保持具１１としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００３０】
このようにすることで、前述したように、槽１ｂの側壁１ｂ１は、外側から内側に押圧するように保持具９で保持されているため、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部とには、反対の方向に向かう力が加わることとなる。その結果、槽１ｂと上部構造１ｃとの係合部１ｄが互いに密接し、これによって窯１内の気密性を高めることができるとともに、水平方向の震動に対する耐震性能を向上させることもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、膨張、収縮による窯１の体積変化を妨げないようにしながら保持材３を補強構造体２に固定することで、装置全体の耐震性能を向上させている。
すなわち、前述したような保持材３による窯構造の保持だけでは、地震の際の強い揺れによる窯構造の崩壊の可能性を低減するのは難しく、耐震性能を向上させるには限界がある。このため、窯１が膨張、収縮するときには、その体積変化を許容する一方で、窯１が膨張、収縮するとき以外（装置を恒常的に運転、又は停止しているとき）には、窯構造の剛性を高めて耐震性能を向上させることができるように、補強構造体２に保持材３を固定している。
【００３２】
より具体的には、剛性に優れた立体構造を有し、地震の際の強い揺れにより大きな外力が加わっても、その立体構造が変形しないように強固に組み立てられた補強構造体２を窯１の周りを取り囲むように配置し、この補強構造体２に、膨張、収縮による窯１の体積変化が許容されるように、窯１の窯構造を保持する保持材３を固定すればよい。
【００３３】
補強構造体２としては、図示する例のように、複数本の建設用の鉄骨材を組み合わせて六面体構造の枠体とし、これらの鉄骨材どうしを強固に接合することによって形成することができる。特に図示しないが、補強構造体２の剛性をより高くするためには、筋交いなどの補強材を設けることもできる。
【００３４】
また、補強構造体２に保持材３を固定するには、図示する例のように、補強構造体２の所定の部位にコの字型の部材１２を取り付けておく。そして、この部材１２のコの字形状に囲まれる内側に保持材３の支柱３ａを挿通した状態で、ボルト４を締め付けることにより、部材１２の内側に支柱３ａを固定するようにすればよい。これにより、部材１２の内側に支柱３ａを固定しているボルト４を緩めることで、支柱３ａを窯１の体積変化に応じて所定の方向に、所定の距離だけ動かすことが可能となり、窯１の体積変化を許容しつつ、保持部材３により窯構造を保持させることができる。
【００３５】
すなわち、装置の運転を開始した初期の段階では、ボルト４を緩めて補強構造体２に対する支柱３ａの固定を解除しておき、これとともに、支柱連結具５による支柱３ａの締め付けも緩めておく。これによって、補強構造体２に対して支柱３ａが相対的に可動な状態（好ましくは、個々の支柱３ａが独立して可動な状態）にしておく。そして、窯１の温度が定常状態に達した後には、ボルト４を締め付けて補強構造体２に対して支柱３ａを固定するとともに、支柱連結具５の締め付けを行うようにすればよい。
なお、コの字型の部材１２としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００３６】
本実施例において、補強構造体２への保持材３の固定は強固に行うことが好ましく、また、膨張、収縮による窯１の体積変化の程度が一定しない場合もあるので、その固定位置が連続的に可変であることが好ましいが、補補強構造体２に保持材３を固定する手段は、保持材３の固定位置を可変とし、その固定位置を移動させることにより窯１の体積変化を許容して、窯１の損傷を防止することができるものであればよく、図示する例には限られない。
【００３７】
さらに、本実施形態では、図示する例のように、窯１が、外側に凸のアーチ型とされた天井１ａを有する場合には、この天井１ａを下方に押圧することによって、耐震性能をより向上させることができる。
すなわち、アーチ型の天井１ａにはクラウンと呼ばれるものがあり、このような天井１ａは、重力に対してアーチ形状を維持するようになっているところ、垂直方向の震動が加わると天井１ａを形成する耐火性部材が浮き上がってしまい、アーチ形状が崩壊するおそれがある。このような崩壊を防止するには、天井１ａを下方に押圧することにより、耐火性部材の浮き上がりを抑えてアーチ形状を維持させるようにするのが好ましい。
【００３８】
天井１ａの押圧は、例えば、補強構造体２と天井１ａとの間に押圧具６を介在させて行うことができる。このときの押圧力が、天井１ａを構成する特定の耐火性部材に集中しないようにするためには、天井１ａの水平方向の両端の一方から他方に向かって帯状の抑え具７を渡しておき、この抑え具７を介して押圧具６で天井１ａを押さえるようにするのが好ましい。このとき、押圧具６の上部は、図示するように、補強構造体２に取り付けるようにすることができる。また、押圧具６の構造としてはジャッキ、又はそれに類するものとすればよい。
【００３９】
また、天井１ａの耐震性能をより向上させるには、天井１ａの水平方向の両端を、対をなす支柱３ａ間に保持させるようにするのが好ましい。天井１ａの両端の保持は、図示する例のように、保持具８を支柱３ａに取り付け、この保持具８で天井１ａの水平方向の両端に位置する耐火性部材の下面と側面とを保持するようにすればよい。
このようにすることで、天井１ａの水平方向の両端の保持と、天井１ａの押圧による力学的バランスが向上し、天井１ａの耐震性能をより向上させることができる。
なお、押圧具６としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたもの、抑え具７としては、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４などの材料で作られたもの、L字型保持具８としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００４０】
このように、本実施形態にあっては、窯１の窯構造を保持する保持材３を、窯１を取り囲むように配置された補強構造体２に固定することで、装置全体の耐震性能を向上させているが、適用される窯構造の具体的な構成は、図示する例には限られない。
すなわち、熔解したガラスが蓄積される槽１ｂと、上部構造１ｃとを備える、いわゆるタンク窯と呼ばれる窯構造のほか、例えば、窯内にルツボを配置して、このルツボ内でガラスを熔解する窯構造を備えたガラス熔解装置にも適用することもできる。この場合、窯内に白金製、又は白金合金製のルツボを配置し、このルツボ内に、窯に設けられたガラス原料供給口からガラス原料を投入するようにすることができ、窯内の加熱は雰囲気加熱により行うことができる。
なお、ルツボを内蔵させた窯構造にあっては、図示する例における槽１ｂとして機能する部分がないが、窯の側壁と天井とが上部構造１ｃに相当すると考え、これに底部を加えたものを窯と考えればよい。
【００４１】
また、本実施形態にあっては、耐震性能のさらなる向上を図るために、ガラス熔解装置を設置するに際して、設置する建物の梁、柱などの構造材に補強構造体２を強固に固定するのが好ましい。
【００４２】
図示する例では、狭持部材１３を用いて、この狭持部材１３と補強構造体２との間に建物の構造材１４を挟んで、図示しないボルトで締め付けることによって、補強構造対１２を建物の構造材１４に固定している。これによって、主に垂直方向の震動に対する耐震性能を向上させることができる。
さらに、図示する例では、補強構造体２の四隅に対向させて、押さえ部材１６を建物の構造材１４に固定してある。そして、この押さえ部材１６に支持されたボルト１６ａを締め付けることによって補強構造体２の四隅を押さえ込み、主に水平方向の震動に対する耐震性能が向上するようにしている。
【００４３】
補強構造体２を建物の構造材１４に固定するにあたり、ガラス熔解装置が通電加熱装置を備える場合には、建物への電流のリークを防止するために、絶縁性を高めた状態で補強構造体２を建物の構造材に固定するのが好ましい。このためには、補強構造体２と構造材体１４との間や、構造材１４と挟持部材１３又は押さえ部材１６との間に、絶縁材１５を挟み込ませるとともに、建物の構造材１４に接触しないようにボルトを離間させておけばよい。
電流のリークがおきると、流出するガラス中などに泡が発生したり、槽内のガラスを白金製のパイプや槽を介して流出する装置や、白金の攪拌棒を用いる装置では白金の異物がガラス中に混入したりすることがあるので、絶縁対策はこのようなトラブルを回避する上で効果的である。
【００４４】
また、本実施形態において、以上のようなガラス熔解装置により、ガラスを製造するには、まず、十分な耐震強度を備えた建物の柱や梁などの構造材１４に、補強構造体２を固定する。その一方で、保持材３に保持させながら耐火性部材を積み上げて窯１を構築する。そして、窯１を構築するに際しては、支柱３ａに取り付けた保持具９で槽１ｂの側壁１ｂ１を外側から押圧するとともに、支柱３ａに取り付けた保持具１０により、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部を構成する耐火性部材を窯１の外側に引っ張ることによって、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部に位置する耐火性部材と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材との係合部１ｄを密着させ、窯１内の密閉性を高めておく。
【００４５】
次いで、補強構造体２に保持材３を固定しない状態でガラス熔解装置の運転を開始し、窯１内の温度が上昇して装置が定常運転になってから保持材３を補強構造体２に固定する。これとともに、一対、又は二対以上の支柱３ａを保持材３に使用する場合には、支柱締め具５の締め付けを行い、これらの操作によって窯全体の剛性を高める。このとき、図示する例のように、窯１がアーチ形状の天井１ａを有する場合には、押圧具６を用いて天井１ａを下方に押さえつける。
【００４６】
窯１へのガラス原料の供給は、ガラス原料供給口１ｃ２からなされ、槽１ｂ（ルツボ内蔵窯にあってはルツボ）に投入されたガラス原料を加熱、熔融する。そして、熔け残りがないように、ガラスを十分に熔解した後、ガラスの温度を上昇させて清澄を行い、次いで、攪拌して均質化する。熔解させたガラスの清澄、均質化は、清澄ゾーン、均質化ゾーンを設け、これらのゾーンにガラスを流しながら行ってもよく、また、ガラス原料の供給を停止し、同一の槽１ｂ（又はルツボ）内で行うようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施形態にあっては、耐震性能を向上させたガラス熔解装置を用いてガラスの製造を継続して行うため、地震による窯構造の崩壊リスクを低減することができ、ガラスの安定した供給を確保することができる。そして、このようにして製造されたガラスを加工してガラス製品を製造すれば、ガラス製品の安定した供給を可能にする。
【００４８】
また、本実施形態において、ガラス製品を製造するには、十分に清澄、均質化された熔融ガラスを一定流量で流出し、鋳型に鋳込んで急冷してガラス成形体を作ったり、プレス成形型に供給してプレス成形したり、フロートバス上に流しだしてフロート法により成形したりするなど、公知の方法で所望のガラス成形体を得る。そして、アニールした後に、必要に応じて切断、又は割断などの方法で成形体を所望の形状、大きさに分割し、研削、研磨加工してレンズ、プリズム、光学フィルターなどの光学素子を製造するようにしてもよい。
【００４９】
また、熔融ガラスをプレス成形して円盤状の板状ガラスに成形し、アニール後に、ラッピング、中心穴あけ加工、外周加工、ポリッシュして情報記録媒体用基板を製造するようにしてもよいし、熔融ガラスをプレス成形してレンズなどの光学素子に近似する形状に成形し、アニール後に研削、研磨加工してレンズ、プリズム、光学フィルターなどの光学素子を製造するようにしてもよい。さらに、熔融ガラスをフロートバス上に流し出して、フロート法によりシートガラスを成形し、所望形状に分割して表面を研磨してプラズマディスプレイ用ガラス基板や、液晶ディスプレイ用ガラス基板などの各種ディスプレイ用ガラス基板を製造してもよいし、シートガラスから円盤状のガラスを切り出して、ラッピング、中心穴あけ加工、外周加工、ポリッシュして情報記録媒体用基板を製造するようにしてもよい。
【００５０】
光学素子を製造する場合は、表面に反射防止膜などの光学多層膜を設けたガラス製品としてもよく、情報記録媒体用基板を製図する場合は、表面に情報記録層を含む層を設けたガラス製品としてもよい。また、プラズマディスプレイ用ガラス基板や、液晶ディスプレイ用ガラス基板などの各種ディスプレイ用ガラス基板の場合には、表面に電極パターンを設けたガラス製品とすることもできる。そして、情報記録媒体用基板の場合には、ガラスを化学強化してもよいし、結晶化処理してもよい。
本実施形態によれば、このような各種のガラス製品を安定して供給することができる。
【００５１】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、地震による装置損壊のリスクを少なくし、安定したガラスの製造を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略正面図である。
【図２】本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 窯
１ａ 天井
１ｂ 槽
１ｂ１ 側壁
１ｃ 上部構造
１ｃ１ 側壁
１ｄ 係合部
２ 補強構造体
３ 保持材
６ 押圧具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震性能に優れたガラス熔解装置、そのようなガラス熔解装置を用いたガラスの製造方法、及びガラス製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス熔解装置の一つとして、非特許文献１に記載されているようなタンク窯が知られている。この種のタンク窯は、耐火煉瓦などの耐火性部材を積み上げていくことによって構築され、非特許文献１に記載されているタンク窯は、熔解したガラスを蓄積する槽としてのタンク本体と、その上部に形成されるタンク上部構造とを備えている。そして、タンク本体は、敷瓦と呼ばれるタンク底部や、サイドウォールと呼ばれるタンク側壁などから構成されており、タンク上部構造は、クラウンアーチと呼ばれる天井や、ブレストウォールと呼ばれる上部側壁などから構成されている（非特許文献１の第９・１３図参照）。
【０００３】
また、このような構造のタンク窯において、タンク本体を構成するサイドウォールは、侵蝕によってしだいに厚みを減じていくので、上部構造の全重量をサイドウォールで長期にわたって支持することができない。
このため、非特許文献１に記載されたタンク窯にあっては、バックステイと呼ばれる支持部材をブレストウォールの外側に対向させて立設し、タイロッドと呼ばれる締め具でバックステイ同士を締め付けるとともに、バックステイにサイドウォールとブレストウォールの間に介在させたタックストーンと呼ばれる耐火性部材を支持させている。このような構造とすることで、上部構造がタンク本体と力学的に無関係となるように構築され、サイドウォールなどのタンク本体を構成する耐火性部材を交換したり、修理したりする場合にも、上部構造を取り除くことなくそのまま宙に保持して作業することが可能となる。
【０００４】
なお、非特許文献１に記載されたタンク窯において、サイドウォールの内側には、熔解したガラスが蓄積された状態で静圧がかかるので、サイドウォールの外側をジャックボルトで押して、内側からの静圧と釣合のとれた状態となるように保っている。
【０００５】
【非特許文献１】「ガラス工学」、成瀬省著、共立出版株式会社、ｐ．１１４〜１２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガラス熔解装置によりガラスを製造するに際しては、装置の運転時と停止時との温度差が極めて大きい。このため、耐火性部材を相互に強固に固定すると、熱による膨張、収縮に対して弱い構造になってしまう。そこで、窯構造に柔軟性をもたせ、膨張、収縮による体積変化に対応可能な構造にすることが望まれるところ、複数の耐火性部材を積み上げて構築される窯構造にあっては、すべての耐火性部材を相互に固定するのではなく、前述したように、タンク本体と上部構造とを力学的に無関係となるようにするとともに、装置を構成する耐火性部材を力学的にバランスさせて自立させている。
【０００７】
しかしながら、このような構造は、地震の際の強い揺れに弱く、大規模地震に見舞われると耐火性部材の積み上げ構造が崩壊してしまう。そうすると、ガラス熔解装置が運転不能となり、ガラスの製造を長期にわたって停止せざるを得ない状況に陥ってしまう。現代社会において、ガラス製品は欠くことのできないものであり、その供給が長期にわたって停止してしまうといような状況は回避しなければならない。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、従来、地震時の強い揺れに対して脆弱であったガラス熔解装置に耐震性を付与することにより、継続的に安定したガラスの製造を可能にするガラス熔解装置、ガラスの製造方法、ガラス製品の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明に係るガラス熔解装置は、耐火性部材を積み上げることによって構築される窯と、前記窯の窯構造を保持する保持材と、前記保持部材が固定される立体構造を有する補強構造体とを備え、前記補強構造体に前記保持材を固定するにあたり、前記保持材の固定位置を可変とした構成としてある。
【００１０】
このような構成とした本発明に係るガラス熔解装置によれば、窯が膨張、収縮するときには、その体積変化を許容する一方で、窯が膨張、収縮するとき以外には、窯構造の剛性を高めて装置全体の耐震性能を向上させることができる。
【００１１】
また、このような本発明に係るガラス熔解装置において、前記補強構造体は、前記窯の周りを取り囲むように配置されているのが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るガラス熔解装置は、前記窯が、外側に凸のアーチ型とされた天井を有し、前記補強構造体が、前記アーチ型の天井を下方に押圧する手段を備えている構成とすることができる。
このような構成とすれば、垂直方向の震動によるアーチ形状の崩壊を防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係るガラス熔解装置は、前記窯が、熔解したガラスを蓄積する槽と、前記槽の上部空間を覆う上部構造とを備え、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、互いに係合する係合部が設けられているとともに、前記係合部が互いに密接するように、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、反対方向に向かう力を加える手段を備えている構成とすることができる。
このような構成とすれば、槽と上部構造との係合部が互いに密接し、これによって窯内の気密性を高めることができるとともに、水平方向の震動に対する耐震性能を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラスの製造方法は、耐火性部材を積み上げて構築された窯内に供給されたガラス原料を、加熱、熔解してガラスを量産するガラスの製造方法であって、上記のようなガラス熔解装置を用いてガラス原料の加熱、熔解を行う方法としてある。
このような方法としたガラスの製造方法によれば、地震による窯構造の崩壊リスクを低減することができ、ガラスの安定した供給を確保することができる。
【００１５】
また、本発明に係るガラスの製造方法は、より具体的には、前記窯内に供給された前記ガラス原料を加熱、熔解するために、前記窯内の温度を昇温し、前記窯内の温度が定常状態になった後に、前記窯全体の剛性を高める操作を行ってから、ガラスの量産を開始する方法とすることができる。
【００１６】
また、本発明に係るガラス製品の製造方法は、上記のようなガラスの製造方法により製造されたガラスを加工する方法としてある。
このような方法とした本発明に係るガラス製品の製造方法によれば、ガラス製品の安定した供給が可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、地震時の強い揺れに対して脆弱であったガラス熔解装置に高い耐震性能を付与することにより、地震による窯構造の崩壊リスクを低減する。その結果、ガラスの製造を長期にわたって安定して行うことができ、ガラス製品の安定した供給が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略正面図であり、図２は、同概略平面図である。これらの図に示したガラス熔解装置は、耐火煉瓦などの耐火性部材を積み上げることによって構築される窯１と、窯１の窯構造を保持する保持材３と、保持部材３を固定して装置全体の耐震性能を向上させる補強構造体２とを備えて構成されている。
なお、図１では、窯１の窯構造を断面で示すとともに（但し、断面を示すハッチングは省略）、保持部材３の一部の図示を省略してある。
【００２０】
このような構成とされたガラス熔解装置において、窯１を構築する耐火性部材としては、この種のガラス熔解装置に用いられる熱膨張係数が比較的低い公知のものから適宜選択することができる。
しかし、装置の運転を開始する前（非運転時）の窯１内の温度が室温付近であるのに対し、装置を恒常的に運転してガラスを製造しているときの窯１内の温度は１０００℃付近、又はそれ以上になる。したがって、如何に熱膨張係数の低い耐火性部材を用いたとしても、非運転から運転への移行時における温度上昇に伴う膨張や、運転から非運転への移行時における温度低下に伴う収縮による窯１の体積変化は避けられない。このため、窯全体の剛性を常に高い状態にしておくと、体積変化によって生じる応力に耐えられずに、窯１が損傷してしまうおそれがある。
【００２１】
そこで、本実施形態では、運転、非運転間の移行時における温度変化に伴う膨張、収縮による体積変化を許容して、窯１の損傷を防止するために、耐火性部材どうしを相互に固定せずに積み上げて窯１を構築するとともに、保持材３によって窯１の窯構造を保持するようにしてある。
【００２２】
窯１の窯構造を保持材３で保持するに際しては、保持材３による窯構造の保持を複数箇所で行うことが好ましく、少なくとも二以上の異なる方向から保持することが好ましい。例えば、窯１を挟んで対向する位置に、一対、又は二対以上の支柱３ａを立設し、この支柱３ａに取り付けられた、後述する各保持具を介して窯構造を構成する耐火性部材を保持するようにすればよい。
【００２３】
図示する例では、窯１の正面側と背面側とに対向する二対の支柱３ａを立設するとともに、窯１の左側面側と右側面側とに対向する四対の支柱３ａを立設している。そして、対をなす支柱３ａを相互に支柱連結具５で連結し、これらによって保持材３を構成している。
なお、支柱３ａとしては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたもの、支柱連結具５としては、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２４】
また、図示する例において、窯１は、熔解したガラスを蓄積する槽１ｂと、この槽１ｂの上部空間を覆う上部構造１ｃとを備えている。このような窯構造にあっては、槽１ｂの側壁１ｂ１に対して、槽１ｂに蓄積されたガラスによる静圧が内側から外側に向かって働く。このため、図示する例では、支柱３ａに取り付けた保持具９で側壁１ｂ１を外側から押圧し、内側からの静圧に対する抗力を与えながら側壁１ｂ１を保持するようにしている。
なお、保持具９としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２５】
ここで、窯１の上部構造１ｃには、図中鎖線で示すように、ガラス原料供給口１ｃ２が設けられている。そして、このガラス原料供給口１ｃ２から窯１内に供給されたガラス原料は、槽１ｂへ投入され、加熱、熔解される。ガラス原料、及び熔解中のガラスの加熱は、窯１内の雰囲気加熱や、槽１ｂに蓄積されたガラスへの通電加熱などにより行われる。
【００２６】
雰囲気加熱は、例えば、燃料ガスと酸素を混合したガスを窯１に取り付けたバーナーへ供給し、燃焼させて窯１内へ火焔を噴射したり、ヒータを窯１内に配置して加熱したりするなどの方法がある。通電加熱は、例えば、槽１ｂの側壁１ｂ１に電極を取り付けるとともに、槽１ｂに蓄積されたガラスに電極を浸漬して、これら電極間に電圧を印加し、ガラス中に電流を流してジュール熱を発生させるなどの方法がある。雰囲気加熱と通電過熱とは、それぞれ単独で用いてもよいが、組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００２７】
また、本実施形態において、窯１は、ガラスを熔解する機能に加えて清澄機能、均質化機能を備えたものでもよい。例えば、熔解したガラスが蓄積される槽に仕切りを設けたり、複数の槽を連結したりして、熔解ゾーン、清澄ゾーン、均質化ゾーンに区分し、熔解されたガラスが各ゾーンを順次移動するように構成することができる。このとき、各ゾーンの容積は、ゾーン毎にガラスが滞在すべき時間、ガラスの熔解能力、ガラスの流出量などをもとに定めればよい。熔解温度、清澄温度、均質化温度も、生産するガラスの種類、量などによって適宜、定めればよい。
【００２８】
また、本実施形態において、槽１ｂの側壁１ｂ１は、侵蝕によってしだいにその厚みを減じていくので、上部構造１２の全重量を長期にわたって槽１ｂの側壁１ｂ１で支えることができない。このため、図示する例では、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部を、支柱３ａに取り付けた保持具１０によって支持している。
このように、図示するような窯構造とする場合には、窯１の上部構造１ｃは、槽１ｂと独立して保持材３などの他の部材で保持するか、槽１ｂと他の部材とで一緒に保持するようにして、その重量が槽１ｂの側壁１ｂ１に集中しないようにするのが好ましい。
なお、保持具１０としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００２９】
また、図示する例において、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部に位置する耐火性部材と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材とには、互いに係合する係合部１ｄが設けられている。そして、この係合部１ｄは、垂直面、又は槽１ｂの内側に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成された段部とすることができ、図示する例では、支柱３ａに取り付けられた保持具１１により、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材を外側へ引っ張るようにしている。
なお、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材の下面には、保持具１０で支持される被支持面が確保されている。また、保持具１１としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００３０】
このようにすることで、前述したように、槽１ｂの側壁１ｂ１は、外側から内側に押圧するように保持具９で保持されているため、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部とには、反対の方向に向かう力が加わることとなる。その結果、槽１ｂと上部構造１ｃとの係合部１ｄが互いに密接し、これによって窯１内の気密性を高めることができるとともに、水平方向の震動に対する耐震性能を向上させることもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、膨張、収縮による窯１の体積変化を妨げないようにしながら保持材３を補強構造体２に固定することで、装置全体の耐震性能を向上させている。
すなわち、前述したような保持材３による窯構造の保持だけでは、地震の際の強い揺れによる窯構造の崩壊の可能性を低減するのは難しく、耐震性能を向上させるには限界がある。このため、窯１が膨張、収縮するときには、その体積変化を許容する一方で、窯１が膨張、収縮するとき以外（装置を恒常的に運転、又は停止しているとき）には、窯構造の剛性を高めて耐震性能を向上させることができるように、補強構造体２に保持材３を固定している。
【００３２】
より具体的には、剛性に優れた立体構造を有し、地震の際の強い揺れにより大きな外力が加わっても、その立体構造が変形しないように強固に組み立てられた補強構造体２を窯１の周りを取り囲むように配置し、この補強構造体２に、膨張、収縮による窯１の体積変化が許容されるように、窯１の窯構造を保持する保持材３を固定すればよい。
【００３３】
補強構造体２としては、図示する例のように、複数本の建設用の鉄骨材を組み合わせて六面体構造の枠体とし、これらの鉄骨材どうしを強固に接合することによって形成することができる。特に図示しないが、補強構造体２の剛性をより高くするためには、筋交いなどの補強材を設けることもできる。
【００３４】
また、補強構造体２に保持材３を固定するには、図示する例のように、補強構造体２の所定の部位にコの字型の部材１２を取り付けておく。そして、この部材１２のコの字形状に囲まれる内側に保持材３の支柱３ａを挿通した状態で、ボルト４を締め付けることにより、部材１２の内側に支柱３ａを固定するようにすればよい。これにより、部材１２の内側に支柱３ａを固定しているボルト４を緩めることで、支柱３ａを窯１の体積変化に応じて所定の方向に、所定の距離だけ動かすことが可能となり、窯１の体積変化を許容しつつ、保持部材３により窯構造を保持させることができる。
【００３５】
すなわち、装置の運転を開始した初期の段階では、ボルト４を緩めて補強構造体２に対する支柱３ａの固定を解除しておき、これとともに、支柱連結具５による支柱３ａの締め付けも緩めておく。これによって、補強構造体２に対して支柱３ａが相対的に可動な状態（好ましくは、個々の支柱３ａが独立して可動な状態）にしておく。そして、窯１の温度が定常状態に達した後には、ボルト４を締め付けて補強構造体２に対して支柱３ａを固定するとともに、支柱連結具５の締め付けを行うようにすればよい。
なお、コの字型の部材１２としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００３６】
本実施例において、補強構造体２への保持材３の固定は強固に行うことが好ましく、また、膨張、収縮による窯１の体積変化の程度が一定しない場合もあるので、その固定位置が連続的に可変であることが好ましいが、補補強構造体２に保持材３を固定する手段は、保持材３の固定位置を可変とし、その固定位置を移動させることにより窯１の体積変化を許容して、窯１の損傷を防止することができるものであればよく、図示する例には限られない。
【００３７】
さらに、本実施形態では、図示する例のように、窯１が、外側に凸のアーチ型とされた天井１ａを有する場合には、この天井１ａを下方に押圧することによって、耐震性能をより向上させることができる。
すなわち、アーチ型の天井１ａにはクラウンと呼ばれるものがあり、このような天井１ａは、重力に対してアーチ形状を維持するようになっているところ、垂直方向の震動が加わると天井１ａを形成する耐火性部材が浮き上がってしまい、アーチ形状が崩壊するおそれがある。このような崩壊を防止するには、天井１ａを下方に押圧することにより、耐火性部材の浮き上がりを抑えてアーチ形状を維持させるようにするのが好ましい。
【００３８】
天井１ａの押圧は、例えば、補強構造体２と天井１ａとの間に押圧具６を介在させて行うことができる。このときの押圧力が、天井１ａを構成する特定の耐火性部材に集中しないようにするためには、天井１ａの水平方向の両端の一方から他方に向かって帯状の抑え具７を渡しておき、この抑え具７を介して押圧具６で天井１ａを押さえるようにするのが好ましい。このとき、押圧具６の上部は、図示するように、補強構造体２に取り付けるようにすることができる。また、押圧具６の構造としてはジャッキ、又はそれに類するものとすればよい。
【００３９】
また、天井１ａの耐震性能をより向上させるには、天井１ａの水平方向の両端を、対をなす支柱３ａ間に保持させるようにするのが好ましい。天井１ａの両端の保持は、図示する例のように、保持具８を支柱３ａに取り付け、この保持具８で天井１ａの水平方向の両端に位置する耐火性部材の下面と側面とを保持するようにすればよい。
このようにすることで、天井１ａの水平方向の両端の保持と、天井１ａの押圧による力学的バランスが向上し、天井１ａの耐震性能をより向上させることができる。
なお、押圧具６としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたもの、抑え具７としては、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４などの材料で作られたもの、L字型保持具８としては、鉄鋼ＳＳ４００などの材料で作られたものを用いることができる。
【００４０】
このように、本実施形態にあっては、窯１の窯構造を保持する保持材３を、窯１を取り囲むように配置された補強構造体２に固定することで、装置全体の耐震性能を向上させているが、適用される窯構造の具体的な構成は、図示する例には限られない。
すなわち、熔解したガラスが蓄積される槽１ｂと、上部構造１ｃとを備える、いわゆるタンク窯と呼ばれる窯構造のほか、例えば、窯内にルツボを配置して、このルツボ内でガラスを熔解する窯構造を備えたガラス熔解装置にも適用することもできる。この場合、窯内に白金製、又は白金合金製のルツボを配置し、このルツボ内に、窯に設けられたガラス原料供給口からガラス原料を投入するようにすることができ、窯内の加熱は雰囲気加熱により行うことができる。
なお、ルツボを内蔵させた窯構造にあっては、図示する例における槽１ｂとして機能する部分がないが、窯の側壁と天井とが上部構造１ｃに相当すると考え、これに底部を加えたものを窯と考えればよい。
【００４１】
また、本実施形態にあっては、耐震性能のさらなる向上を図るために、ガラス熔解装置を設置するに際して、設置する建物の梁、柱などの構造材に補強構造体２を強固に固定するのが好ましい。
【００４２】
図示する例では、狭持部材１３を用いて、この狭持部材１３と補強構造体２との間に建物の構造材１４を挟んで、図示しないボルトで締め付けることによって、補強構造対１２を建物の構造材１４に固定している。これによって、主に垂直方向の震動に対する耐震性能を向上させることができる。
さらに、図示する例では、補強構造体２の四隅に対向させて、押さえ部材１６を建物の構造材１４に固定してある。そして、この押さえ部材１６に支持されたボルト１６ａを締め付けることによって補強構造体２の四隅を押さえ込み、主に水平方向の震動に対する耐震性能が向上するようにしている。
【００４３】
補強構造体２を建物の構造材１４に固定するにあたり、ガラス熔解装置が通電加熱装置を備える場合には、建物への電流のリークを防止するために、絶縁性を高めた状態で補強構造体２を建物の構造材に固定するのが好ましい。このためには、補強構造体２と構造材体１４との間や、構造材１４と挟持部材１３又は押さえ部材１６との間に、絶縁材１５を挟み込ませるとともに、建物の構造材１４に接触しないようにボルトを離間させておけばよい。
電流のリークがおきると、流出するガラス中などに泡が発生したり、槽内のガラスを白金製のパイプや槽を介して流出する装置や、白金の攪拌棒を用いる装置では白金の異物がガラス中に混入したりすることがあるので、絶縁対策はこのようなトラブルを回避する上で効果的である。
【００４４】
また、本実施形態において、以上のようなガラス熔解装置により、ガラスを製造するには、まず、十分な耐震強度を備えた建物の柱や梁などの構造材１４に、補強構造体２を固定する。その一方で、保持材３に保持させながら耐火性部材を積み上げて窯１を構築する。そして、窯１を構築するに際しては、支柱３ａに取り付けた保持具９で槽１ｂの側壁１ｂ１を外側から押圧するとともに、支柱３ａに取り付けた保持具１０により、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部を構成する耐火性部材を窯１の外側に引っ張ることによって、槽１ｂの側壁１ｂ１の上部に位置する耐火性部材と、上部構造１ｃの側壁１ｃ１の下部に位置する耐火性部材との係合部１ｄを密着させ、窯１内の密閉性を高めておく。
【００４５】
次いで、補強構造体２に保持材３を固定しない状態でガラス熔解装置の運転を開始し、窯１内の温度が上昇して装置が定常運転になってから保持材３を補強構造体２に固定する。これとともに、一対、又は二対以上の支柱３ａを保持材３に使用する場合には、支柱締め具５の締め付けを行い、これらの操作によって窯全体の剛性を高める。このとき、図示する例のように、窯１がアーチ形状の天井１ａを有する場合には、押圧具６を用いて天井１ａを下方に押さえつける。
【００４６】
窯１へのガラス原料の供給は、ガラス原料供給口１ｃ２からなされ、槽１ｂ（ルツボ内蔵窯にあってはルツボ）に投入されたガラス原料を加熱、熔融する。そして、熔け残りがないように、ガラスを十分に熔解した後、ガラスの温度を上昇させて清澄を行い、次いで、攪拌して均質化する。熔解させたガラスの清澄、均質化は、清澄ゾーン、均質化ゾーンを設け、これらのゾーンにガラスを流しながら行ってもよく、また、ガラス原料の供給を停止し、同一の槽１ｂ（又はルツボ）内で行うようにしてもよい。
【００４７】
このように、本実施形態にあっては、耐震性能を向上させたガラス熔解装置を用いてガラスの製造を継続して行うため、地震による窯構造の崩壊リスクを低減することができ、ガラスの安定した供給を確保することができる。そして、このようにして製造されたガラスを加工してガラス製品を製造すれば、ガラス製品の安定した供給を可能にする。
【００４８】
また、本実施形態において、ガラス製品を製造するには、十分に清澄、均質化された熔融ガラスを一定流量で流出し、鋳型に鋳込んで急冷してガラス成形体を作ったり、プレス成形型に供給してプレス成形したり、フロートバス上に流しだしてフロート法により成形したりするなど、公知の方法で所望のガラス成形体を得る。そして、アニールした後に、必要に応じて切断、又は割断などの方法で成形体を所望の形状、大きさに分割し、研削、研磨加工してレンズ、プリズム、光学フィルターなどの光学素子を製造するようにしてもよい。
【００４９】
また、熔融ガラスをプレス成形して円盤状の板状ガラスに成形し、アニール後に、ラッピング、中心穴あけ加工、外周加工、ポリッシュして情報記録媒体用基板を製造するようにしてもよいし、熔融ガラスをプレス成形してレンズなどの光学素子に近似する形状に成形し、アニール後に研削、研磨加工してレンズ、プリズム、光学フィルターなどの光学素子を製造するようにしてもよい。さらに、熔融ガラスをフロートバス上に流し出して、フロート法によりシートガラスを成形し、所望形状に分割して表面を研磨してプラズマディスプレイ用ガラス基板や、液晶ディスプレイ用ガラス基板などの各種ディスプレイ用ガラス基板を製造してもよいし、シートガラスから円盤状のガラスを切り出して、ラッピング、中心穴あけ加工、外周加工、ポリッシュして情報記録媒体用基板を製造するようにしてもよい。
【００５０】
光学素子を製造する場合は、表面に反射防止膜などの光学多層膜を設けたガラス製品としてもよく、情報記録媒体用基板を製図する場合は、表面に情報記録層を含む層を設けたガラス製品としてもよい。また、プラズマディスプレイ用ガラス基板や、液晶ディスプレイ用ガラス基板などの各種ディスプレイ用ガラス基板の場合には、表面に電極パターンを設けたガラス製品とすることもできる。そして、情報記録媒体用基板の場合には、ガラスを化学強化してもよいし、結晶化処理してもよい。
本実施形態によれば、このような各種のガラス製品を安定して供給することができる。
【００５１】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、地震による装置損壊のリスクを少なくし、安定したガラスの製造を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略正面図である。
【図２】本実施形態に係るガラス熔解装置の一例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 窯
１ａ 天井
１ｂ 槽
１ｂ１ 側壁
１ｃ 上部構造
１ｃ１ 側壁
１ｄ 係合部
２ 補強構造体
３ 保持材
６ 押圧具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性部材を積み上げることによって構築される窯と、前記窯の窯構造を保持する保持材と、前記保持部材が固定される補強構造体とを備え、
前記補強構造体に前記保持材を固定するにあたり、前記保持材の固定位置を可変としたことを特徴とするガラス熔解装置。
【請求項２】
前記補強構造体が、前記窯の周りを取り囲むように配置されている請求項１に記載のガラス熔解装置。
【請求項３】
前記窯が、外側に凸のアーチ型とされた天井を有し、
前記補強構造体が、前記アーチ型の天井を下方に押圧する手段を備えている請求項１又は２のいずれか１項に記載のガラス熔解装置。
【請求項４】
前記窯が、熔解したガラスを蓄積する槽と、前記槽の上部空間を覆う上部構造とを備え、
前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、互いに係合する係合部が設けられているとともに、
前記係合部が互いに密接するように、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、反対方向に向かう力を加える手段を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス熔解装置。
【請求項５】
耐火性部材を積み上げて構築された窯内に供給されたガラス原料を、加熱、熔解してガラスを量産するガラスの製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス熔解装置を用いてガラス原料の加熱、熔解を行うことを特徴とするガラスの製造方法。
【請求項６】
前記窯内に供給された前記ガラス原料を加熱、熔解するために、前記窯内の温度を昇温し、前記窯内の温度が定常状態になった後に、前記窯全体の剛性を高める操作を行ってから、ガラスの量産を開始する請求項５に記載のガラスの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれか１項に記載のガラスの製造方法により製造されたガラスを加工することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【請求項１】
耐火性部材を積み上げることによって構築される窯と、前記窯の窯構造を保持する保持材と、前記保持部材が固定される補強構造体とを備え、
前記補強構造体に前記保持材を固定するにあたり、前記保持材の固定位置を可変としたことを特徴とするガラス熔解装置。
【請求項２】
前記補強構造体が、前記窯の周りを取り囲むように配置されている請求項１に記載のガラス熔解装置。
【請求項３】
前記窯が、外側に凸のアーチ型とされた天井を有し、
前記補強構造体が、前記アーチ型の天井を下方に押圧する手段を備えている請求項１又は２のいずれか１項に記載のガラス熔解装置。
【請求項４】
前記窯が、熔解したガラスを蓄積する槽と、前記槽の上部空間を覆う上部構造とを備え、
前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、互いに係合する係合部が設けられているとともに、
前記係合部が互いに密接するように、前記槽の側壁の上部と、前記上部構造の側壁の下部とに、反対方向に向かう力を加える手段を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス熔解装置。
【請求項５】
耐火性部材を積み上げて構築された窯内に供給されたガラス原料を、加熱、熔解してガラスを量産するガラスの製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス熔解装置を用いてガラス原料の加熱、熔解を行うことを特徴とするガラスの製造方法。
【請求項６】
前記窯内に供給された前記ガラス原料を加熱、熔解するために、前記窯内の温度を昇温し、前記窯内の温度が定常状態になった後に、前記窯全体の剛性を高める操作を行ってから、ガラスの量産を開始する請求項５に記載のガラスの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれか１項に記載のガラスの製造方法により製造されたガラスを加工することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１５３８（Ｐ２００８−１５３８Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７０９６７（Ｐ２００６−１７０９６７）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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