特許 5942824 ガラス溶融炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5942824

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】ガラス溶融炉

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/00 20060101AFI20160616BHJP

   C03B 5/16 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   C03B5/00

   C03B5/16

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-265946(P2012-265946)

(22)【出願日】2012年12月5日

(65)【公開番号】特開2014-111511(P2014-111511A)

(43)【公開日】2014年6月19日

【審査請求日】2015年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】藤井 慎一

(72)【発明者】

【氏名】藤原 昌樹

【審査官】 増山 淳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１９３９０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ １／００ − ５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融室と、
前記溶融室の周面に設置されたバーナーと前記バーナーに接続された配管ユニットとを有する燃焼ユニットと
を備えるガラス溶融炉であって、
前記配管ユニットは、
第１燃料を流すための第１燃料配管と、
第２燃料を流すための第２燃料配管と、
前記第１燃料配管と前記第２燃料配管との流路を切り替える切替バルブと
を含み、
前記第１燃料配管と前記第２燃料配管は前記バーナーに接続されている、ガラス溶融炉。

【請求項2】

前記配管ユニットは、前記第１燃料配管に接続されている流量計と、前記第２燃料配管に接続されている流量計とを含む、請求項１に記載のガラス溶融炉。

【請求項3】

前記配管ユニットは、前記第１燃料配管及び前記第２燃料配管に接続されている流量計を含む、請求項１に記載のガラス溶融炉。

【請求項4】

前記流量計は、
差圧伝送器と、
前記第１燃料配管の内部に設置された第１絞り機構と、
前記第１絞り機構を境にして前記第１燃料配管の上流側における前記第１燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第１上流側導圧管と、
前記第１絞り機構を境にして前記第１燃料配管の下流側における前記第１燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第１下流側導圧管と、
前記第２燃料配管の内部に設置された第２絞り機構と、
前記第２絞り機構を境にして前記第２燃料配管の上流側における前記第２燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第２上流側導圧管と、
前記第２絞り機構を境にして前記第２燃料配管の下流側における前記第２燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第２下流側導圧管と、
前記第１上流側導圧管、前記第１下流側導圧管、前記第２上流側導圧管及び前記第２下流側導圧管のそれぞれに設置された元弁と
を含む、請求項３に記載のガラス溶融炉。

【請求項5】

前記第１燃料の密度が前記第２燃料の密度より高い場合に、前記第１燃料に対する前記第１絞り機構の絞り量は前記第２燃料に対する前記第２絞り機構の絞り量より小さい、請求項４に記載のガラス溶融炉。

【請求項6】

前記第１絞り機構及び前記第２絞り機構がオリフィスプレートである、請求項４又は請求項５に記載のガラス溶融炉。

【請求項7】

前記配管ユニットは、前記バーナーに接続されている共通燃料配管を含み、
前記第１燃料配管及び前記第２燃料配管は、前記共通燃料配管を介して前記バーナーに接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。

【請求項8】

前記配管ユニットは、燃焼用ガスを流すための燃焼用ガス配管を含み、前記燃焼用ガス配管は、前記バーナーに接続されている、請求項1〜請求項７のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。

【請求項9】

前記燃焼ユニットを複数備え、
前記複数の燃焼ユニットの各々に含まれた前記第１燃料配管が互いに連通し、
前記複数の燃焼ユニットの各々に含まれた前記第２燃料配管が互いに連通する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はガラス溶融炉に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス溶融炉は、ガラスの製造工程においてガラス原料の溶融作業に使用され、主に溶融室、溶融室に設置されたバーナー、バーナーに接続された燃料配管及び燃焼用ガス配管から構成される。燃料ガス及び燃焼用ガスは配管によってバーナーに送られ、バーナーにおいて燃焼して熱を発生し、溶融室内のガラス原料を溶融させる。

【0003】

ガラス溶融に使用される燃料としては、ブタン、プロパン、液化石油ガス、液化天然ガスなどがある。これらの燃料を燃焼すると、水蒸気が生成してガラスに溶存される。水分の存在は製品ガラスの特性（例えば柔らかさ、脆さ）に影響を与えるため、所望の特性を得るためにガラス原料の溶融工程において水分の量を制御することがある。

【0004】

特許文献１には、溶融槽の下流に溶融ガラスを収容する調整槽を設置し、調整槽内に水分含量の少ない雰囲気ガスを導入すると共に、調整槽を加熱することで、溶融ガラス中に溶存する水分を雰囲気ガスへ拡散させて水分濃度の制御を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献１に示す方法では、調整槽及び溶融ガラスの加熱手段を別途設置する必要があり、構造が複雑となる。また、加熱手段としては、溶融ガラスと反応しないように高価な白金電極を利用しているため、コストがかかるといった問題があった。

【0005】

また、燃料の種類により、生成する水蒸気の量が異なることから、溶融ガラスに溶存する水分の量が異なることも知られている。このため、使用する燃料の成分の調整によって水分濃度を制御することも行われている。例えば、水蒸気の生成量が少ない燃料を使用すれば、溶融ガラスに溶存する水分の濃度を下げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００７／１０８３２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来のガラス溶融炉では、燃料をバーナーに供給する燃料配管は１本のみである。供給中の燃料の成分を調整する際には、溶融炉を一旦止める必要があり、生産効率が下がってしまうという問題があった。

【0008】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単であり、運転を中止することなく燃料の成分を調整できるガラス溶融炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のガラス溶融炉は、溶融室と、前記溶融室の周面に設置されたバーナーと前記バーナーに接続された配管ユニットとを有する燃焼ユニットとを備えるガラス溶融炉であって、前記配管ユニットは、第１燃料を流すための第１燃料配管と、第２燃料を流すための第２燃料配管とを含み、前記第１燃料配管と前記第２燃料配管は前記バーナーに接続されている。

【0010】

ある実施形態において、前記配管ユニットは、前記第１燃料配管と前記第２燃料配管との流路を切り替える切替バルブを含む。

【0011】

ある実施形態において、前記配管ユニットは、前記第１燃料配管に接続されている流量計と、前記第２燃料配管に接続されている流量計とを含む。

【0012】

ある実施形態において、前記配管ユニットは、前記第１燃料配管及び前記第２燃料配管に接続されている流量計を含む。

【0013】

ある実施形態において、前記流量計は、差圧伝送器と、前記第１燃料配管の内部に設置された第１絞り機構と、前記第１絞り機構を境にして前記第１燃料配管の上流側における前記第１燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第１上流側導圧管と、前記第１絞り機構を境にして前記第１燃料配管の下流側における前記第１燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第１下流側導圧管と、前記第２燃料配管の内部に設置された第２絞り機構と、前記第２絞り機構を境にして前記第２燃料配管の上流側における前記第２燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第２上流側導圧管と、前記第２絞り機構を境にして前記第２燃料配管の下流側における前記第２燃料の圧力を前記差圧伝送器に伝導する第２下流側導圧管と、前記第１上流側導圧管、前記第１下流側導圧管、前記第２上流側導圧管及び前記第２下流側導圧管のそれぞれに設置された元弁とを含む。

【0014】

ある実施形態において、前記第１燃料の密度が前記第２燃料の密度より高い場合に、前記第１燃料に対する前記第１絞り機構の絞り量は前記第２燃料に対する前記第２絞り機構の絞り量より小さい。

【0015】

ある実施形態において、前記第１絞り機構及び前記第２絞り機構がオリフィスプレートである。

【0016】

ある実施形態において、前記配管ユニットは、前記バーナーに接続されている共通燃料配管を含み、前記第１燃料配管及び前記第２燃料配管は、前記共通燃料配管を介して前記バーナーに接続される。

【0017】

ある実施形態において、前記配管ユニットは、燃焼用ガスを流すための燃焼用ガス配管を含み、前記燃焼用ガス配管は、前記バーナーに接続されている。

【0018】

ある実施形態において、前記燃焼ユニットを複数備え、前記複数の燃焼ユニットの各々に含まれた前記第１燃料配管が互いに連通し、前記複数の燃焼ユニットの各々に含まれた前記第２燃料配管が互いに連通する。

【発明の効果】

【0019】

本発明のガラス溶融炉によれば、ガラス溶融炉の運転を中止することなく燃料の成分を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるガラス溶融炉の実施形態を示す模式図である。

【図2】本発明によるガラス溶融炉の他の実施形態を示す模式図である。

【図3】本発明によるガラス溶融炉の更なる実施形態を示す模式図である。

【図4】（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるガラス溶融炉の更なる実施形態を示す模式図である。

【図5】（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるガラス溶融炉の更なる実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本発明によるガラス溶融炉の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。

【0022】

図１は、本発明によるガラス溶融炉１０の実施形態を示す模式図である。図１（ａ） は本実施形態の一例を示し、図１（ｂ）は本実施形態の他の例を示す。先ずは、図１（ａ）を参照して本実施形態を説明する。ガラス溶融炉１０は、ガラスの製造工程においてガラスの原料を加熱して溶融させる装置であり、溶融室１１と燃焼ユニット１２とを備えている。

【0023】

溶融室１１には、ガラス原料及び溶融ガラスを収容するための空間が設けられている。図示しないが、溶融室１１の上流側には原料投入口が設けられ、下流側には取出口が設けられている。ガラス原料は原料投入口から溶融室１１内へ供給され、加熱されて溶融ガラスになって取出口から排出される。また、溶融室１１は複数の槽を含んでもよい。例えば、ガラス溶融炉１０が連続生産を行うための溶融炉である場合、溶融室１１はガラス原料を溶融する１つ以上の溶融槽と、溶融槽の下流側に配置され、溶融ガラスに対して脱泡を行う清澄槽とによって構成される。

【0024】

燃焼ユニット１２は、溶融室１１内に熱を供給し、熱によってガラス原料を溶融させ又は溶融ガラスを更に加熱する。燃焼ユニット１２は、バーナー１２１と配管ユニット１３とを有する。
バーナー１２１は、溶融室１１の周面に設置されている。具体的には、溶融室１１は壁部によって構成され、壁部にバーナー１２１が設置されている。図１（ａ）では、バーナー１２１は溶融室１１の横壁部に設置されているが、横壁部以外の壁部に設置されることもある。
配管ユニット１３は、バーナー１２１に接続されており、バーナー１２１に燃料を供給する。本実施形態において、配管ユニット１３は、第１燃料配管１３１と第２燃料配管１３２とを含む。

【0025】

第１燃料配管１３１は、第１燃料を流すための配管である。本実施形態では、第１燃料配管１３１の一方の端部がバーナー１２１に直接接続されている。また、図示しないが、第１燃料配管１３１の他方の端部は、例えば第１燃料源に接続される。第１燃料源から供給される第１燃料は、第１燃料配管１３１を通じてバーナー１２１に送り込まれ、バーナー１２１において燃焼されて加熱用の熱を発生する。第１燃料としては、ブタン、プロパン、液化石油ガス、液化天然ガス、重油等の化石燃料が使用されるが、これらに限定されない。第１燃料には、燃料として使用可能なその他の気体も含まれる。

【0026】

第２燃料配管１３２は、第２燃料を流すための配管である。本実施形態では、第２燃料配管１３２の一方の端部がバーナー１２１に直接接続されている。また、図示しないが、第２燃料配管１３２の他方の端部は、例えば第２燃料源に接続される。第２燃料源から供給される第２燃料は、第２燃料配管１３２を通じてバーナー１２１に送り込まれ、バーナー１２１において燃焼されて加熱用の熱を発生する。第２燃料としては、液化石油ガス、液化天然ガス、ブタン、重油等の化石燃料が使用されるが、これらに限定されない。第２燃料には、燃料として使用可能なその他の気体も含まれる。

【0027】

図１（ａ）を参照して本実施形態の一例を説明した。本実施形態のガラス溶融炉１０では、燃料をバーナー１２１に送るための配管が２つ設置されている。そのため、第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２を通じて異なる種類の燃料をバーナー１２１に送ることができる。例えば、第１燃料としてブタンを第１配管１３１によってバーナー１２１に送り、第２燃料として天然ガスを第２配管１３２によってバーナー１２１に送ることができる。その結果、製品ガラスに必要な水分濃度に応じて、第１燃料及び第２燃料を選択的に供給し、又は第１燃料及び第２燃料を同時に供給することによって燃料の成分を調整することができる。本発明によるガラス溶融炉では、簡単な構造によって燃料成分の調整を可能にし、ガラス溶融炉１０の運転を中止する必要がなくガラスの生産効率が向上する。

【0028】

なお、第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２には、互いに異なる種類の燃料を供給することが好ましいが、同一種類の燃料を供給してもよい。この場合、一方の燃料配管に詰まりや漏れなどのトラブルが生じても、他方の配管に切り替えれば同一種類の燃料が続けて供給され、ガラス溶融炉１０の運転中止を避けることができる。

【0029】

上述した本実施形態の一例において、第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２はバーナー１２１に直接接続されていたが、本発明はこれに限定されない。第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２は、その他の配管を介してバーナー１２１に接続されてもよい。具体的には、図１（ｂ）に示す本実施形態の他の例のように、配管ユニット１３は、更に共通燃料配管１３３を含む。共通燃料配管１３３の一端は、バーナー１２１に接続されている。第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２は、共通燃料配管１３３の他端に接続されており、第１燃料配管１３１及び第２燃料配管１３２は共通燃料配管１３３を介してバーナー１２１に接続されている。この実施形態では、配管ユニット１３の構成が簡略化され、ガラス溶融炉１０の製造コストの削減又はメンテナンス性を向上することができる。

【0030】

図２は、本発明によるガラス溶融炉１０の他の実施形態を示す模式図である。本実施形態のガラス溶融炉１０では、配管ユニット１３が第１燃料配管１３１と第２燃料配管１３２との流路を切り替える切替バルブ１３４ａ及び切替バルブ１３４ｂを含む点を除いて、図１（ｂ）を参照して上述した実施形態と同様な構成を有しているため、重複の部分について説明を省略する。

【0031】

切替バルブ１３４ａは、第１燃料配管１３１に設置されている。切替バルブ１３４ａは流路の開閉を行うバルブであり、切替バルブ１３４ａの操作により、第１燃料配管１３１内の第１燃料の流れを開放／閉止することができる。
切替バルブ１３４ｂは、第２燃料配管１３２に設置されている。切替バルブ１３４ｂは流路の開閉を行うバルブであり、切替バルブ１３４ｂの操作により、第２燃料配管１３２内の第２燃料の流れを開放／閉止することができる。
切替バルブ１３４ａ、切替バルブ１３４ｂとしては、ボールバルブを用い得る。また、切替バルブ１３４ａ、切替バルブ１３４ｂは、電動式、エアー駆動式又は手動式のものを使用し得るが、操作パネルから切り替え操作を行うことができるように、電動式又はエアー駆動式のバルブを用いることが好ましい。

【0032】

図２を参照して本実施形態を説明した。本実施形態のガラス溶融炉１０では、配管ユニット１３は第１燃料配管１３１と第２燃料配管１３２との流路を切り替える切替バルブを含んでいる。そのため、切替バルブの操作によって燃料の切り替えを制御することができる。例えば、切替バルブ１３４ａ、切替バルブ１３４ｂの操作により、第１燃料配管１３１の流路を開状態から閉状態に切り替えると共に第２燃料配管１３２の流路を閉状態から開状態に切り替えることにより、供給中の燃料を第１燃料から第２燃料に切り替えることができる。

【0033】

上述した本実施形態では、配管ユニット１３は、第１燃料配管１３１に設置された切替バルブ１３４ａと第２燃料配管１３２に設置された切替バルブ１３４ｂとを含んでいたが、本発明はこれに限定されない。例えば、配管ユニット１３は、切替バルブ１３４ａ、切替バルブ１３４ｂの代わりに、３方バルブである切替バルブを１つのみ含んでもよい。３方バルブを第１燃料配管１３１と第２燃料配管１３２と共通燃料配管１３３との連通箇所に設置すれば、３方バルブの操作によって第１燃料配管１３１のみを共通燃料配管１３３に連通させ、又は第２燃料配管１３２のみを共通燃料配管１３３に連通させることができる。

【0034】

図３、図４は本発明によるガラス溶融炉１０の更なる実施形態を示す模式図である。図３は本実施形態の一例を示す。図４（ａ）は本実施形態の他の例を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）の一部を拡大して示す。先ずは、図３を参照して本実施形態を説明する。本実施形態のガラス溶融炉１０では、配管ユニット１３が流量計１３５ａ、流量計１３５ｂ、切替バルブ１３６ａ、切替バルブ１３６ｂ、流量制御用弁１３７及びバルブ１３８を含む点を除いて、図２を参照して上述した実施形態と同様な構成を有しているため、重複の部分について説明を省略する。

【0035】

流量計１３５ａは、第１燃料配管１３１に接続されている。流量計１３５ａは、具体的には、切替バルブ１３４ａの上流側に位置するように第１燃料配管１３１に設置されている。流量計１３５ａは、第１燃料配管１３１を流れる第１燃料の流量を測定する。
流量計１３５ｂは、第２燃料配管１３２に接続されている。流量計１３５ｂは、具体的には、切替バルブ１３４ｂの上流側に位置するように第２燃料配管１３２に設置されている。流量計１３５ｂは、第２燃料配管１３２を流れる第２燃料の流量を測定する。
流量計１３５ａ、流量計１３５ｂとしては、流体燃料の流量を測定できるものであればよく、例えば差圧式、面積式、超音波式、容積式、渦流式、タービン式、ピトー管式を用い得る。

【0036】

切替バルブ１３６ａは、流量計１３５ａの上流に位置するように第１燃料配管１３１に設置されている。切替バルブ１３６ａは流路の開閉を行うバルブであり、切替バルブ１３６ａの操作により、第１燃料配管１３１内の第１燃料の流れを開放／閉止することができる。
切替バルブ１３６ｂは、流量計１３５ｂの上流に位置するように第２燃料配管１３２に設置されている。切替バルブ１３６ｂは流路の開閉を行うバルブであり、切替バルブ１３６ｂの操作により、第２燃料配管１３２内の第２燃料の流れを開放／閉止することができる。
切替バルブ１３６ａ、切替バルブ１３６ｂは、切替バルブ１３４ａ、切替バルブ１３４ｂと同様なものを使用し得る。このように、流量計１３５ａ、流量計１３５ｂの上下流両方に切替バルブが存在するため、切替バルブの操作によって流路を閉止すれば、流量計１３５ａ、流量計１３５ｂの保守や点検を容易に行うことができる。

【0037】

流量制御用弁１３７は、共通配管１３３に設置されている。流量制御用弁１３７の操作により、共通配管１３３を流れる第１燃料又は第２燃料の流量を制御することができる。流量制御用弁１３７としては電動式、エアー駆動式又は手動式のものを使用し得るが、操作パネルから切り替え操作を行えるように、電動式又はエアー駆動式のバルブを用いることが好ましい。例えば流量制御用弁１３７は流量計１３５ａ、流量計１３５ｂに連動し、流量計１３５ａ又は流量計１３５ｂによって得た流量信号に基づいて操作される。
バルブ１３８は、共通配管１３３の下流に位置するように共通配管１３３に設置されている。バルブ１３８は流路の開閉を行うバルブである。バルブ１３８の操作によって共通配管１３３の流路を閉止すれば、流量制御用弁１３７の保守や点検を容易に行うことができる。

【0038】

図３を参照して本実施形態の一例を説明した。本実施形態のガラス溶融炉１０によれば、配管ユニット１３は流量計１３５ａ、流量計１３５ｂを含むため、第１燃料及び第２燃料の流量を測定し、測定結果に基づいて警報、制御などを行うことができる。第１燃料配管１３１に流量計１３５ａが設置され、第２燃料配管１３２に流量計１３５ｂが設置されているため、燃料の切り替えを行った後でも流量を測定することができる。なお、本実施形態において、流量計１３５ａ及び流量計１３５ｂは必須であるものの、切替バルブ１３６ａ、切替バルブ１３６ｂ、流量制御用弁１３７又はバルブ１３８は必須の構成ではなく、必ずしも設置されていなくてもよい。

【0039】

上述した本実施形態の一例では、第１燃料配管１３１に流量計１３５ａが設けられ、第２燃料配管１３２に流量計１３５ｂが設けられていたが、本発明はこれに限定されない。図４に示す実施形態のように、配管ユニット１３は、流量計１３５ａ、流量計１３５ｂの代わりに流量計１４を含んでもよい。

【0040】

流量計１４は、差圧式流量計である。流量計１４は、第１燃料配管１３１と第２燃料配管１３２との両方に接続されている。図４（ｂ）に示すように、流量計１４は、差圧伝送器１４１と、第１絞り機構１４２と、第１上流側導圧管１４３ａ及び第１下流側導圧管１４３ｂと、第２絞り機構１４４と、第２上流側導圧管１４５ａ及び第２下流側導圧管１４５ｂと、元弁１４６とを含んでいる。

【0041】

差圧伝送器１４１は、第１燃料配管１３１において発生した第１燃料の差圧、又は第２燃料配管１３２において発生した第２燃料の差圧を測定し、且つ差圧を第１燃料又は第２燃料の流量信号に変換して出力する。第１燃料又は第２燃料の差圧の発生については後述する。

【0042】

第１絞り機構１４２は第１燃料配管１３１内に設置されている。具体的には、第１絞り機構１４２は切替バルブ１３４ａの上流側に位置するように第１燃料配管１３１内に設置されている。第１絞り機構１４２は、第１燃料配管１３１の断面積を狭くし、第１燃料配管１３１を流れる第１燃料の流れを絞る機構である。第１絞り機構１４２としては、例えばオリフィスプレート、ベンチュリー、フローノズル、Ｖコーンなどを使用し得る。第１絞り機構１４２の設置により、流れが絞られた第１燃料の流速が速くなって圧力が下がり、第１絞り機構１４２を境にして第１燃料配管１３１の上流側と下流側に第１燃料の差圧が発生する。

【0043】

第１上流側導圧管１４３ａは、第１絞り機構１４２の上流側を差圧伝送器１４１に接続し、第１下流側導圧管１４３ｂは第１絞り機構１４２の下流側を差圧伝送器１４１に接続する。第１上流側導圧管１４３ａによって第１燃料の上流側（高圧側）の圧力が差圧伝送器１４１に伝達され、第１下流側導圧管１４３ｂによって第１燃料の下流側（低圧側）の圧力が差圧伝送器１４１に伝達される。

【0044】

第２絞り機構１４４は第２燃料配管１３２内に設置されている。具体的には、第２絞り機構１４４は切替バルブ１３４ｂの上流側に位置するように第２燃料配管１３２内に設置されている。第２絞り機構１４４は、第２燃料配管１３２の断面積を狭くし、第２燃料配管１３２を流れる第２燃料の流れを絞る機構である。第２絞り機構１４４としては、例えばオリフィスプレート、ベンチュリー、フローノズル、Ｖコーンなどを使用し得る。第２絞り機構１４４の設置により、流れが絞られた第２燃料の流速が速くなって圧力が下がり、第２絞り機構１４４を境にして第２絞り機構１４４の上流側と下流側に第２燃料の差圧が発生する。なお、第２絞り機構１４４は、第１絞り機構１４２と同様な構成であることが好ましいが、異なる構成であってもよい。

【0045】

第２上流側導圧管１４５ａは、第２絞り機構１４４の上流側を差圧伝送器１４１に接続し、第２下流側導圧管１４５ｂは、第２絞り機構１４４の下流側を差圧伝送器１４１に接続する。第２上流側導圧管１４５ａによって第２燃料の上流側（高圧側）の圧力が差圧伝送器１４１に伝達され、第２下流側導圧管１４５ｂによって第２燃料の下流側（低圧側）の圧力が差圧伝送器１４１に伝達される。

【0046】

元弁１４６は、第１上流側導圧管１４３ａ、第１下流側導圧管１４３ｂ、第２上流側導圧管１４５ａ及び第２下流側導圧管１４５ｂのそれぞれに設置されている。元弁１４６の操作により、差圧伝送器１４１への第１燃料又は第２燃料の圧力の伝達を開放／閉止することができる。

【0047】

図４を参照して本実施形態を説明した。本実施形態によれば、例えば第１燃料をバーナー１２１に供給する場合では、第１上流側導圧管１４３ａ及び第１下流側導圧管１４３ｂに設置された元弁１４６を開放状態にし、第２上流側導圧管１４５ａ及び第２下流側導圧管１４５ｂに設置された元弁１４６を閉止状態にすれば、差圧伝送器１４１は第１燃料のみの差圧を測定して第１燃料の流量信号を出力する。一方、第２燃料をバーナー１２１に供給する場合では、第２上流側導圧管１４５ａ及び第２下流側導圧管１４５ｂに設置された元弁１４６を開放状態にし、第１上流側導圧管１４３ａ及び第１下流側導圧管１４３ｂに設置された元弁１４６を閉止状態にすれば、差圧伝送器１４１は第２燃料のみの差圧を測定して第２燃料の流量信号を出力する。

【0048】

このように、第１燃料の流量及び第２燃料の流量を共用の流量計１４によって測定できる。その結果、複数の流量計を使用する場合に比べて、流量計にかかる費用、流量計を警報器、制御器などに接続する配線にかかる部品費用、工事費用の低減が可能になると共に、ガラス溶融炉１０の構成を簡略化することができる。

【0049】

なお、本実施形態では、絞り機構によって流体に差圧を発生させ、差圧の測定によって流量を求める差圧式流量計を使用している。流体に発生する差圧の大きさは、流体の密度に関係している。流体の密度が高いほど、絞り機構によって絞られた後の流体の流速が速くなり圧力が低下するため、高圧側と低圧側との差圧が大きくなり、同じ理由で、流体の密度が低いほど、高圧側と低圧側との差圧が小さくなる。このため、第１燃料及び第２燃料として異なる種類の燃料を使用する際、絞り量が等しい絞り機構を使用すると、第１燃料に発生する差圧と第２燃料に発生する差圧が異なることがある。
一方、一般に差圧伝送器では、測定可能な差圧レンジが一定の範囲内に限られている。第１燃料の差圧と第２燃料の差圧との間の差が大きく、差圧伝送器の差圧レンジを越えると、同一の差圧伝送器を用いて計測することができないことがある。このため、第１燃料及び第２燃料として異なる種類の燃料を使用する場合では、燃料の密度に応じて絞り量の異なる絞り機構を用いることによって第１燃料の差圧又は第２燃料の差圧を調整することが好ましい。

【0050】

具体的には、第１燃料の密度が第２燃料の密度より高い場合において、第１燃料に発生する差圧を小さくするように、第１燃料に対する第１絞り機構１４２の絞り量が第２燃料に対する第２絞り機構１４４の絞り量より小さい第１絞り機構１４２を使用する。

【0051】

図４（ｂ）に示すように、例えば第１絞り機構１４２、第２絞り機構１４４としてオリフィスプレートを使用する場合では、第２絞り機構１４４の開口径より大きな開口径を有する第１絞り機構１４２を使用する。オリフィスプレートの開口径を大きくすることによって、第１燃料に対する絞り量を小さくすることができる。このように第１燃料に対する絞り量を小さくすることで、第１絞り機構１４２を通過した際の流速の上昇が比較的緩やかになるため、高圧側と低圧側の差圧が小さくなる。一方、第１燃料の密度が第２燃料の密度より低い場合では、第２絞り機構１４４の絞り量より大きい絞り量を有する第１絞り機構１４２を使用する。

【0052】

図４（ｂ）を参照して説明したように、本実施形態よれば、燃料の密度に応じて絞り量の異なる絞り機構を用いることができる。その結果、第１燃料及び第２燃料として異なる種類の燃料を使用する場合でも、第１燃料に発生する差圧と第２燃料に発生する差圧との間の差を小さくし、共通の差圧伝送器を用いて第１燃料の流量又は第２燃料の流量を計測することが可能になる。

【0053】

図５は、本発明によるガラス溶融炉１０の更なる実施形態を示す模式図である。図５（ａ）は本実施形態の一例を示し、図５（ｂ）は本実施形態の他の例を示す。先ずは図５（ａ）を参照して本実施形態を説明する。本実施形態のガラス溶融炉１０では、配管ユニット１３が燃焼用ガス配管１５１、バルブ１５２ａ、バルブ１５２ｂ、流量計１５３及び流量制御用弁１５４を含む点を除いて、図４を参照して上述した実施形態と同様な構成を有しているため、重複の部分について説明を省略する。

【0054】

燃焼用ガス配管１５１は、燃焼用ガスを流すための配管である。本実施形態では、燃焼用ガス配管１５１の一方の端部がバーナー１２１に直接接続されている。また、図示しないが、燃焼用ガス配管１５１の他方の端部は、例えば燃焼用ガス源に接続される。燃焼用ガスとしては、例えば酸素、酸素富化空気又は空気であり得る。燃焼用ガス源から供給される燃焼用ガスは、燃焼用ガス配管１５１を通じてバーナー１２１に送り込まれ、バーナー１２１において第１燃料及び／又は第２燃料と混合して燃焼される。

【0055】

バルブ１５２ａ、バルブ１５２ｂは燃焼用ガス配管１５１に設置されている。流量計１５３は、バルブ１５２ａとバルブ１５２ｂとの間に位置するように燃焼用ガス配管１５１に接続されている。流量計１５３は、燃焼用ガス配管１５１を流れる燃焼用ガスの流量を測定する。流量制御用弁１５４は、バルブ１５２ａとバルブ１５２ｂとの間に位置するように燃焼用ガス配管１５１に設置されている。流量制御用弁１５４の操作により、燃焼用ガス配管１５１を流れる燃焼用ガスの流量を制御することができる。

【0056】

図５を参照して本実施形態を説明した。本実施形態では、配管ユニット１３は燃焼用ガス配管１５１を含むため、燃焼用ガス配管１５１によって燃焼用ガスをバーナー１２１に供給することができる。なお、本実施形態において、燃焼用ガス配管１５１は必須であるものの、バルブ１５２ａ、バルブ１５２ｂ、流量計１５３、流量制御用弁１５４は必須の構成ではなく、必ずしも設置されていなくてもよい。

【0057】

上述した本実施形態の一例では、ガラス溶融炉１０は燃焼ユニット１２を１つのみ有していたが、本発明はこれに限定されない。図５（ｂ）に示すように、ガラス溶融炉１０は燃焼ユニット１２を２つ有してもよい。この場合、２つの燃焼ユニット１２の各々に含まれたバーナー１２１は溶融室１１の壁部に設置されており、例えば溶融ガラスの流れに沿って壁部に設置される。２つの燃焼ユニット１２の各々に含まれた第１燃料配管１３１が互いに連通し、２つの燃焼ユニット１２の各々に含まれた第２燃料配管１３２が互いに連通している。また、２つの燃焼ユニット１２の各々に含まれた燃焼ユニット１２の燃焼用ガス配管１５１が互いに連通している。なお、２つの燃焼ユニット１２を有するガラス溶融炉１０を例として説明したが、ガラス溶融炉１０は２つ以上の複数の燃焼ユニット１２を有してもよい。

【0058】

図５（ｂ）を用いて説明したように、本発明のガラス溶融炉１０は複数の燃焼ユニット１２を有してもよく、例えば溶融室１１の大きさなどに応じて燃焼ユニット１２の数量を選択し得る。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明のガラス溶融炉によれば、ガラスの製造工程において、ガラス原料の溶融作業に好適に用いられる。本発明のガラス溶融炉を用いて溶融ガラス内の水分濃度を制御することができる。

【符号の説明】

【0060】

１０ ガラス溶融炉
１１ 溶融室
１２ 燃焼ユニット
１２１ バーナー
１３ 配管ユニット
１３１ 第１燃料配管
１３２ 第２燃料配管
１３３ 共通燃料配管
１３４ａ、１３４ｂ 切替バルブ
１３５ａ、１３５ｂ 流量計
１３６ａ、１３６ｂ 切替バルブ
１３７ 流量制御用弁
１３８ バルブ
１４ 流量計
１４１ 差圧伝送器
１４２ 第１絞り機構
１４３ａ、１４３ｂ 第１上流側導圧管
１４４ 第２絞り機構
１４５ａ、１４５ｂ 第２上流側導圧管
１４６ 元弁
１５１ 燃焼用ガス配管
１５２ａ、１５２ｂ バルブ
１５３ 流量計
１５４ 流量制御用弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】