特許 7643463 ガラス溶解装置、ガラスの製造方法、及び溶融ガラスの素地替え方法

(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】

(24)【登録日】2025-03-03

(45)【発行日】2025-03-11

(54)【発明の名称】ガラス溶解装置、ガラスの製造方法、及び溶融ガラスの素地替え方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/43 20060101AFI20250304BHJP

   C03B 5/03 20060101ALI20250304BHJP

   F27B 14/06 20060101ALI20250304BHJP

【ＦＩ】

C03B5/43

C03B5/03

F27B14/06

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022555329

(86)(22)【出願日】2021-09-14

(86)【国際出願番号】 JP2021033740

(87)【国際公開番号】W WO2022075016

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2024-02-09

(31)【優先権主張番号】P 2020170756

(32)【優先日】2020-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】赤木 亮介

(72)【発明者】

【氏名】松山 俊明

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 和幸

【審査官】山本 晋也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／００４４３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第４８１９２４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１８５８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７８７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６６７０４６０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１９／０９３１２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０９２９０８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ５／４３

Ｃ０３Ｂ ５／０３

Ｆ２７Ｂ １４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融ガラスを溜める溶解槽と、
前記溶解槽の底壁の貫通穴を通り、前記底壁の上方に突出し、前記溶融ガラスを通電加熱する電極と、
前記底壁の前記貫通穴にて前記電極を囲む冷却器と、を備え、
前記溶解槽の前記底壁は、前記溶融ガラスに接触する表層を形成する第１レンガと、前記表層の前記貫通穴にて前記電極と前記冷却器を囲む第２レンガとを含み、
前記第１レンガは、前記第２レンガよりも耐食性に優れ、
前記第２レンガは、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態が生じない、ガラス溶解装置。

【請求項2】

前記第１レンガは、電鋳レンガであり、
前記第２レンガは、デンスジルコン焼成レンガである、請求項１に記載のガラス溶解装置。

【請求項3】

前記第１レンガは、ジルコニア質電鋳レンガである、請求項１又は２に記載のガラス溶解装置。

【請求項4】

前記溶解槽の前記底壁は、前記第２レンガの上面の少なくとも一部を覆う第３レンガを更に含み、
前記第３レンガは、電鋳レンガである、請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス溶解装置。

【請求項5】

上方視にて、前記第３レンガは、前記第２レンガよりも、前記電極から離れて配置される、請求項４に記載のガラス溶解装置。

【請求項6】

前記溶解槽の前記底壁は、前記表層の上面に段差面を形成する溝を含み、
前記溝の側面が前記段差面であり、前記溝の底面に前記貫通穴が形成され、
前記第２レンガは、前記溝の前記底面よりも上方に突出しており、
前記第３レンガは、前記溝に嵌め込まれる嵌め込み部と、前記第２レンガの上面を押さえる押さえ部とを含む、請求項４又は５に記載のガラス溶解装置。

【請求項7】

上方視にて、前記溝の内部で、矩形状の２枚の前記第３レンガと、Ｔ字状の２枚の前記第３レンガとが噛み合わされている、請求項６に記載のガラス溶解装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載のガラス溶解装置を用いて、前記溶融ガラスのガラス原料を溶解することと、
前記溶解した前記溶融ガラスを成形することと、
前記成形したガラスを徐冷することと、
を含む、ガラスの製造方法。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか１項に記載のガラス溶解装置で得られる溶融ガラスの素地替え方法であって、
前記溶解槽に溜めた前記溶融ガラスを前記溶解槽の外部に排出し、前記溶解槽に溜めた前記溶融ガラスの液面レベルを低下させることと、
前記溶融ガラスとは異なる第２溶融ガラスのガラス原料を前記溶解槽の内部に投入し、前記溶解槽に前記第２溶融ガラスを溜めることと、
前記第２溶融ガラスの液面レベルが予め設定された高さに達すると、前記冷却器への冷媒供給を停止し、前記電極を上方に差し込むことと、
を含む、溶融ガラスの素地替え方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガラス溶解装置、ガラスの製造方法、及び溶融ガラスの素地替え方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、連続ガラス溶融炉における溶融ガラスの素地替え（例えば、組成の変更、又は色の変更）方法が記載されている。この素地替え方法は、溶融炉から溶融ガラスの大部分を一旦排出した後に、新たなガラス原料を投入する。

【0003】

特許文献２には、底部に複数の電極を備える溶解炉が記載されている。溶解炉の底部は、電極を囲繞する第１レンガと、第１レンガの相互間に配置される第２レンガとを有する。第１レンガは、電鋳レンガであり、例えばジルコニア系耐火物である。一方、第２レンガは、デンスジルコン焼成レンガである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特許第６６７０４６０号公報

【文献】国際公開第２０１９／００４４３４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ガラス溶解装置は、溶解槽と、電極と、冷却器とを備える。溶解槽は、溶融ガラスを溜める。電極は、溶解槽の底壁の貫通穴を通り、底壁の上方に突出し、溶融ガラスを通電加熱する。冷却器は、水冷ジャケット等であり、底壁の貫通穴にて電極を囲み、溶融ガラスを固化させ、貫通穴をシールする。

【0006】

溶融ガラスの素地替えでは、先ず、溶解槽に溜めた溶融ガラスを溶解槽の外部に排出し、溶解槽に溜めた溶融ガラスの液面を低下させる。その後、溶融ガラスとは異なる第２溶融ガラスのガラス原料が、溶解槽の内部に投入される。その結果、第２溶融ガラスの液面が上昇する。

【0007】

溶融ガラスの素地替え中に、電極が、溶融ガラスの液面の上に突出し、大気中の酸素ガスとの反応によって昇華してしまう。そこで、第２溶融ガラスの液面が予め設定された高さに達した後で、電極が上方に差し込まれ、電極の有効長さが元の長さに戻される。電極の有効長さとは、電極の溶融ガラスを加熱する部分の長さのことであり、電極の底壁から突出する部分の長さことである。

【0008】

ところで、電極を上方に差し込む前に、電極の通る貫通穴にて固化した溶融ガラスを軟化させるべく、冷却器への冷媒供給が一旦停止される。そして、電極の差し込みを終えた後で、冷却器への冷媒供給が再開される。冷却器への冷媒供給が停止されたり再開されたりするので、電極の周囲では、大きな温度変化が生じる。

【0009】

特許文献２によれば、電極の周囲には、電鋳レンガが配置される。そして、最も好ましい電鋳レンガとして、ジルコニア質電鋳レンガが挙げられている。ジルコニア（ＺｒＯ_２）は、溶融ガラスに対する耐食性に優れる。但し、ジルコニアは、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態を生じる。その変態は大きな体積変化を伴い、大きな応力が内部に発生してしまう。

【0010】

本開示の一態様は、素地替え時に溶解槽の底壁に生じる応力を低減すると共に、溶融ガラスに対する溶解槽の底壁の耐食性を向上する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の一態様に係るガラス溶解装置は、溶融ガラスを溜める溶解槽と、前記溶解槽の底壁の貫通穴を通り、前記底壁の上方に突出し、前記溶融ガラスを通電加熱する電極と、前記底壁の前記貫通穴にて前記電極を囲む冷却器と、を備える。前記溶解槽の前記底壁は、前記溶融ガラスに接触する表層を形成する第１レンガと、前記表層の前記貫通穴にて前記電極と前記冷却器を囲む第２レンガとを含む。前記第１レンガは、前記第２レンガよりも耐食性に優れる。前記第２レンガは、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態が生じない。

【発明の効果】

【0012】

本開示の一態様によれば、素地替え時に溶解槽の底壁に生じる応力を低減できると共に、溶融ガラスに対する溶解槽の底壁の耐食性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、一実施形態に係るガラスの製造装置を示す図である。

【図2】図２は、一実施形態に係るガラスの製造方法を示すフローチャートである。

【図3】図３は、一実施形態に係るガラス溶解装置を示す断面図である。

【図4】図４は、図３の溶解槽の底壁を示す平面図である。

【図5】図５は、図３の溶解槽の素地替え時の状態の一例を示す断面図である。

【図6】図６は、図３の溶解槽の底壁の一部を拡大して示す断面図である。

【図7】図７は、図３の溶解槽の底壁の一部を拡大して示す斜視図である。

【図8】図８は、図７の底壁の表層上面に形成される溝を示す斜視図である。

【図9】図９は、一実施形態に係る溶融ガラスの素地替え方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。また、各図面において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は互いに垂直な方向であって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向、Ｚ軸方向は鉛直方向である。また、明細書中、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

【0015】

先ず、図１を参照して、本実施形態に係るガラスの製造装置１について説明する。製造装置１は、ガラス溶解装置２と、成形装置３と、徐冷装置４と、加工装置５とを有する。

【0016】

ガラス溶解装置２は、ガラス原料を溶解し、溶融ガラスを製造する。ガラス原料は、複数種類の材料を混ぜて調製される。例えば、ガラスがソーダライムガラスである場合、ガラス原料Ｍは例えば珪砂、石灰石、ソーダ灰、ホウ酸及び清澄剤などを含む。清澄剤は、三酸化硫黄、塩化物又はフッ化物などである。ガラス原料Ｍは、ガラスをリサイクルすべく、ガラスカレットを含んでもよい。ガラス原料Ｍは、粉体原料でもよいし、当該粉体原料を造粒した造粒原料でもよい。

【0017】

ガラス原料は、ガラスの組成に応じて決定される。ガラスがソーダライムガラスである場合、ガラスは、酸化物基準のモル％で、ＳｉＯ_２を５０％～７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を０％～２０％、Ｌｉ_２ＯとＮａ_２ＯとＫ_２Ｏとを合計で５％～２５％、ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯとＢａＯとを合計で０％～２０％含む。

【0018】

ガラスがアルカリ含有アルミノケイ酸塩ガラスである場合、ガラスは、酸化物基準のモル％で、ＳｉＯ_２を５０％～７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５％～２０％、Ｎａ_２Ｏを２％～２０％、Ｋ_２Ｏを０％～６％、ＭｇＯを０％～１５％、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを合計で０％～１０％、ＺｒＯ_２およびＴｉＯ_２を合計で０％～５％、Ｂ_２Ｏ_３を０％～１０％、Ｌｉ_２Ｏを０％～２０％含む。

【0019】

ガラス溶解装置２は、連続式であって、ガラス原料の供給と、溶融ガラスの製造とを連続的に行う。ガラス原料の単位時間当たりの投入量は、溶融ガラスの単位時間当たりの排出量と同程度である。溶融ガラスは、ガラス溶解装置２から成形装置３に送られる。なお、ガラス溶解装置２の詳細は後述する。

【0020】

成形装置３は、ガラス溶解装置２で得られた溶融ガラスを所望の形状のガラスに成形する。板状のガラスを得る成形方法として、フロート法、フュージョン法、又はロールアウト法等が用いられる。管状のガラスを得る成形方法として、ベロー法、又はダンナー法等が用いられる。

【0021】

徐冷装置４は、成形装置３で成形したガラスを徐冷する。徐冷装置４は、例えば、徐冷炉と、徐冷炉の内部においてガラスを所望の方向に搬送する搬送ローラとを有する。搬送ローラは、例えば水平方向に間隔をおいて複数配列される。ガラスは、徐冷炉の入口から出口まで搬送される間に、徐冷される。ガラスを徐冷すれば、残留歪みの少ないガラスが得られる。

【0022】

加工装置５は、徐冷装置４で徐冷したガラスを所望の形状に加工する。加工装置５は、例えば切断装置、研削装置、研磨装置、及びコーティング装置から選ばれる１つ以上であってよい。切断装置は、徐冷装置４で徐冷したガラスを切断する。切断装置は、例えば、徐冷装置４で徐冷したガラスにスクライブ線を形成し、スクライブ線に沿ってガラスを割断する。スクライブ線は、カッター又はレーザー光線を用いて形成される。研削装置は、徐冷装置４で徐冷したガラスを研削する。研磨装置は、徐冷装置４で徐冷したガラスを研磨する。コーティング装置は、徐冷装置４で徐冷したガラスに所望の膜を形成する。

【0023】

なお、ガラスの製造装置１は、清澄装置をさらに有してもよい。清澄装置は、ガラス溶解装置２で得られた溶融ガラスを成形装置３で成形する前に、溶融ガラス中に含まれる気泡を除去する。気泡を除去する方法として、例えば、溶融ガラスの周辺雰囲気を減圧する方法、及び溶融ガラスを高温に加熱する方法から選ばれる１つ以上が用いられる。

【0024】

次に、図２を参照して、本実施形態に係るガラスの製造方法について説明する。図２に示すように、ガラスの製造方法は、溶解（ステップＳ１１）と、成形（ステップＳ１２）と、徐冷（ステップＳ１３）と、加工（ステップＳ１４）とを含む。ガラス溶解装置２が溶解（ステップＳ１１）を実施し、成形装置３が成形（ステップＳ１２）を実施し、徐冷装置４が徐冷（ステップＳ１３）を実施し、加工装置５が加工（ステップＳ１４）を実施する。なお、ガラスの製造方法は、清澄をさらに含んでもよい。清澄は、溶融ガラス中に含まれる気泡を除去することであり、溶融ガラスの製造（ステップＳ１１）の後、成形（ステップＳ１２）の前に実施される。

【0025】

次に、図３及び図４を参照して、本実施形態に係るガラス溶解装置２について説明する。図３に示すように、ガラス溶解装置２は、溶解槽１０と、電極２０と、冷却器３０と、投入機５０とを有する。溶解槽１０は、ガラス原料Ｍを溶解した溶融ガラスＧを溜める。電極２０は、溶解槽１０の底壁１１の貫通穴１２を通り、底壁１１の上方に突出し、溶融ガラスＧを通電加熱する。冷却器３０は、水冷ジャケット等であり、底壁１１の貫通穴１２にて電極２０を囲み、溶融ガラスＧを固化させ、貫通穴１２をシールする。投入機５０は、溶解槽１０の側壁１３の上方から溶解槽１０の内部にガラス原料Ｍを投入する。

【0026】

投入機５０は、例えばブランケットチャージャーであり、ホッパー５１と、搬送パン５２と、進退機構５３とを含む。ホッパー５１は、ガラス原料Ｍを溜める。搬送パン５２は、ホッパー５１から投下されるガラス原料Ｍを載せる。進退機構５３は、コンピュータによる制御下で、搬送パン５２を溶解槽１０に向けて進退させ、搬送パン５２上のガラス原料Ｍを溶解槽１０に投入し、溶融ガラスＧの液面Ｇａに原料山Ｍａを形成する。原料山Ｍａは、溶融ガラスＧに浮かびながら、溶融ガラスＧの熱によって溶解する。

【0027】

溶解槽１０は、ガラス原料Ｍを溶解した溶融ガラスＧを収容する。溶解槽１０の底壁１１には、電極２０を通す貫通穴１２が複数形成される。複数の貫通穴１２が溶解槽１０の側壁１３に沿って複数（例えば２つ）の列を形成し、図４に示すように複数の電極２０が溶解槽１０の側壁１３に沿って複数（例えば２つ）の列を形成する。複数の電極２０は、それぞれ、溶解槽１０の底壁１１から上方に突出し、溶融ガラスＧを通電加熱する。電極２０の材質は、特に限定されないが、例えばＭｏ（モリブデン）である。溶融ガラスＧは、加熱されることによって対流を生じ、溶解槽１０の全体に熱を運ぶ。

【0028】

溶解槽１０の上方には、溶融ガラスＧを加熱する不図示のバーナー等が設けられる。バーナー等は、溶融ガラスＧの素地替え時に、溶融ガラスＧを加熱する。バーナー等は、バーナーの他、炭化ケイ素または二ケイ化モリブデン等による電気ヒータでもよい。バーナー等はガラスの生産時にも使用してもよい。一方、電極２０は、ガラスの生産時には溶融ガラスＧを加熱するが、溶融ガラスＧの素地替え時には溶融ガラスＧを加熱しなくてもよい。

【0029】

ところで、溶融ガラスＧの素地替えでは、図５に示すように、先ず、溶解槽１０に溜めた溶融ガラスＧを溶解槽１０の外部に排出し、溶解槽１０に溜めた溶融ガラスＧの液面を低下させる。その後、溶融ガラスＧとは異なる第２溶融ガラスのガラス原料が、溶解槽１０の内部に投入される。その結果、第２溶融ガラスの液面が上昇する。

【0030】

溶融ガラスＧの素地替え中に、溶融ガラスＧの液面が低下させられることで、電極２０が溶融ガラスＧの液面の上に突出し、突出した部分が大気中の酸素ガスとの反応によって昇華してしまい、電極２０の有効長さＬ（図３参照）が短くなってしまう。電極２０の有効長さＬとは、電極２０の溶融ガラスＧを加熱する部分の長さのことであり、電極２０の底壁１１から突出する部分の長さことである。そこで、第２溶融ガラスのガラス原料の投入によって第２溶融ガラスの液面が上昇し予め設定された高さに達した後で、電極２０が上方に差し込まれ、電極２０の有効長さＬが元の長さに戻される。

【0031】

ところで、電極２０を上方に差し込む前に、電極２０の通る貫通穴１２にて固化した溶融ガラスＧを軟化させるべく、冷却器３０への冷媒供給が一旦停止される。そして、電極２０の差し込みを終えた後で、冷却器３０への冷媒供給が再開される。冷却器３０への冷媒供給が停止されたり再開されたりするので、電極２０の周囲では、大きな温度変化が生じる。

【0032】

特許文献２によれば、電極の周囲には、電鋳レンガが配置される。そして、最も好ましい電鋳レンガとして、ジルコニア質電鋳レンガが挙げられている。ジルコニア（ＺｒＯ_２）は、溶融ガラスに対する耐食性に優れる。但し、ジルコニアは、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態を生じる。その変態は大きな体積変化を伴い、大きな応力が内部に発生してしまう。

【0033】

本実施形態の溶解槽１０の底壁１１は、図６に示すように、溶融ガラスＧに接触する表層１５を形成する第１レンガ１６と、表層１５の貫通穴１２にて電極２０と冷却器３０を囲む第２レンガ１７とを含む。そして、第１レンガ１６は、第２レンガ１７よりも耐食性に優れる。第２レンガ１７は、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態が生じない。例えば、第１レンガ１６は電鋳レンガであり、第２レンガ１７はデンスジルコン焼成レンガである。本実施形態と、特許文献２とでは、電鋳レンガと、デンスジルコン焼成レンガの配置が逆である。なお、図示しないが、底壁１１は、表層１５の下に、更に保温層を含んでもよい。保温層は、保温性に優れたレンガによって形成される。

【0034】

本実施形態によれば、電極２０の周囲に、デンスジルコン焼成レンガが配置される。デンスジルコン焼成レンガは、主にジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）を含む。デンスジルコン焼成レンガは、ジルコンの含有率が例えば９５質量％である。ジルコンは、ジルコニアとは異なり、１０００℃～１２００℃の温度域において、可逆的な変態を生じない。それゆえ、冷却器３０への冷媒供給を停止したり再開したりすることによって、電極２０の周囲で大きな温度変化が生じても、内部に発生する応力を低減できる。

【0035】

また、デンスジルコン焼成レンガは、電鋳レンガに比べて、気孔率が低く、電気抵抗率が高い。電極２０の周囲に、電気抵抗率の高いデンスジルコン焼成レンガを配置することによって、底壁１１への漏電を抑制できる。

【0036】

デンスジルコン焼成レンガは、温度が１５００℃を超えると、ジルコンが分解されてしまい、溶融ガラスＧによる侵食が生じやすい。本実施形態によれば、冷却器３０の近傍にデンスジルコン焼成レンガを配置するので、デンスジルコン焼成レンガの温度上昇を抑制でき、結果ジルコンの分解を抑制できる。

【0037】

また、本実施形態によれば、溶融ガラスＧに接触する表層１５を形成する第１レンガ１６として、電鋳レンガが用いられる。電鋳レンガは、デンスジルコン焼成レンガよりも、溶融ガラスＧに対する耐食性に優れている。それゆえ、溶融ガラスＧに対する溶解槽１０の底壁１１の耐食性を向上できる。

【0038】

第１レンガ１６は、例えば、アルミナ・ジルコニア・シリカ質電鋳レンガ、アルミナ質電鋳レンガ、又はジルコニア質電鋳レンガである。これらの中でも、溶融ガラスＧに対する耐食性の観点から、ジルコニア質電鋳レンガが好ましく、特に高ジルコニア質電鋳レンガが好ましい。高ジルコニア質電鋳レンガは、ジルコニアの含有率が例えば９０質量％以上のものである。

【0039】

製造するガラスがアルカリ含有アルミノケイ酸塩ガラスである場合、ソーダライムガラスである場合に比べて、ガラス原料Ｍの溶解温度が高いので、第１レンガ１６として高ジルコニア質電鋳レンガが用いられることが好ましい。

【0040】

図６に示すように、溶解槽１０の底壁１１は、第２レンガ１７の上面の少なくとも一部を覆う第３レンガ１８を更に含む。第３レンガ１８は、第１レンガ１６と同様に、電鋳レンガである。電鋳レンガによってデンスジルコン焼成レンガの上面の少なくとも一部を覆うことにより、溶融ガラスＧに対する耐食性を向上できる。第３レンガ１８は、好ましくはジルコニア質電鋳レンガであり、より好ましくは高ジルコニア質電鋳レンガである。

【0041】

溶解槽１０の底壁１１は、複数種類のレンガによって構成される。熱上げの際に、複数種類のレンガの熱膨張差等により、底壁１１を構成するレンガ同士がずれることがある。レンガ同士がずれても、電極２０の挿入が可能となるように、上方視にて、第３レンガ１８は、第２レンガ１７よりも、電極２０から離れて配置される。その結果、第２レンガ１７の上面は、電極２０の周囲の部分が、溶融ガラスＧに露出している。第２レンガ１７の溶融ガラスＧに露出した部分は、ジルコンの分解を抑制すべく、冷却器３０によって１５００℃以下に冷却される。

【0042】

図７及び図８に示すように、溶解槽１０の底壁１１は、表層１５の上面に段差面を形成する溝１９を含む。溝１９の側面１９ａが、段差面であり、第３レンガ１８を押さえる。溝１９の底面１９ｂには、図８に示すように、貫通穴１２が形成される。

【0043】

図６に示すように、第２レンガ１７は、溝１９の底面１９ｂよりも上方に突出している。そして、第３レンガ１８は、溝１９に嵌め込まれる嵌め込み部１８ａと、第２レンガ１７の上面を押さえる押さえ部１８ｂとを含む。第３レンガ１８は、例えば側方視Ｌ字状である。第１レンガ１６と、第２レンガ１７と、第３レンガ１８とを、互いに嵌め合わせることにより、レンガの位置ずれを抑制できる。

【0044】

図７に示すように、上方視にて、溝１９の内部で、矩形状の２枚の第３レンガ１８－１、１８－２と、Ｔ字状の２枚の第３レンガ１８－３、１８－４とが噛み合わされている。上方視にて、Ｔ字状の２枚の第３レンガ１８－３、１８－４には、それぞれ、Ｌ字状の切り欠き１８ａが２つずつ形成される。２つの切り欠き１８ａには１つの第３レンガ１８－１が嵌め込まれ、残り２つの切り欠き１８ａには別の第３レンガ１８－２が嵌め込まれる。４枚の第３レンガ１８－１、１８－２、１８－３、１８－４を互いに噛み合わせることにより、レンガの位置ずれを抑制できる。互いに噛み合わされる４枚の第３レンガ１８－１、１８－２、１８－３、１８－４で、１つの第３レンガ群が構成される。複数の第３レンガ群が、Ｙ軸方向に間隔をおいて一列に配列される。

【0045】

図７に示すように、上方視にて、矩形状の２枚の第３レンガ１８－１、１８－２は、Ｘ軸方向に対向しており、溝１９のＸ軸方向に対向する２つの側面１９ａで押さえられている。一方、上方視にて、Ｔ字状の２枚の第３レンガ１８－３、１８－４は、Ｙ軸方向に対向している。第３レンガ１８－４のＸ軸方向両端面が、溝１９のＸ軸方向に対向する２つの側面１９ａで押さえられている。また、第３レンガ１８－３のＹ軸負方向端面が、溝１９の側面１９ａで押さえられている。なお、図示しないが、第３レンガ１８－３のＸ軸方向両端面が、溝１９のＸ軸方向に対向する２つの側面１９ａで押さえられていてもよい。また、第３レンガ１８－４のＹ軸正方向端面が、溝１９の側面１９ａで押さえられていてもよい。

【0046】

熱上げでのレンガの膨張を考慮して、第３レンガ１８の側面の一部は、溝１９の側面１９ａと接さないようにしてもよい。

【0047】

次に、図９を参照して、本実施形態に係る溶融ガラスＧの素地替え方法について説明する。図９に示すように、溶融ガラスＧの素地替え方法は、例えばステップＳ２１～Ｓ２７を含む。先ず、ステップＳ２１では、電極２０への電力供給を停止する。続いて、ステップＳ２２では、溶解槽１０に溜めた溶融ガラスＧを溶解槽１０の外部に排出し、溶解槽１０に溜めた溶融ガラスＧの液面レベルを低下させる。その結果、電極２０が溶融ガラスＧの液面の上に突出し、突出した部分が大気中の酸素ガスとの反応によって昇華してしまい、電極２０の有効長さＬが短くなってしまう。

【0048】

次に、ステップＳ２３では、溶融ガラスＧとは異なる第２溶融ガラスのガラス原料を溶解槽１０の内部に投入し、溶解槽１０に第２溶融ガラスを溜める。第２溶融ガラスの液面レベルが予め設定された高さに達すると、ステップＳ２４が行われる。ステップＳ２４では、冷却器３０への冷媒供給を停止する。続いて、ステップＳ２５では、電極２０を上方に差し込む。電極２０の有効長さＬが元の長さに戻される。

【0049】

次に、ステップＳ２６では、冷却器３０への冷媒供給を再開する。最後に、ステップＳ２７では、電極２０への電力供給を再開し、電極２０によって第２溶融ガラスを通電加熱する。その後、ガラスの製造を再開する。

【0050】

本実施形態によれば、上記の通り、電極２０の周囲に、デンスジルコン焼成レンガが配置される。それゆえ、冷却器３０への冷媒供給を停止したり再開したりすることによって、電極２０の周囲で大きな温度変化が生じても、内部に発生する応力を低減できる。

【0051】

また、本実施形態によれば、溶融ガラスＧに接触する表層１５を形成する第１レンガ１６として、電鋳レンガが用いられる。電鋳レンガは、デンスジルコン焼成レンガよりも、溶融ガラスＧに対する耐食性に優れている。それゆえ、溶融ガラスＧに対する溶解槽１０の底壁１１の耐食性を向上できる。

【0052】

以上、本開示に係るガラス溶解装置、ガラスの製造方法、及び溶融ガラスの素地替え方法について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【0053】

本出願は、２０２０年１０月８日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－１７０７５６号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２０－１７０７５６号の全内容を本出願に援用する。

【符号の説明】

【0054】

２ ガラス溶解装置
１０ 溶解槽
１１ 底壁
１２ 貫通穴
１５ 表層
１６ 第１レンガ
１７ 第２レンガ
２０ 電極
３０ 冷却器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】