CN102459101A - 熔融玻璃的制造方法、玻璃熔融炉、玻璃制品的制造装置以及玻璃制品的制造方法 - Google Patents

熔融玻璃的制造方法、玻璃熔融炉、玻璃制品的制造装置以及玻璃制品的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供通过空中熔化法由玻璃原料粒子和玻璃碎片来制造熔融玻璃的熔融玻璃的制造方法、实施该制造方法的玻璃熔融炉、具备该熔融炉的玻璃制品的制造装置以及使用上述制造方法的玻璃制品的制造方法。本发明的玻璃熔融炉(10)具备：在熔融槽(12)的顶壁(18)朝下设置的玻璃原料粒子投入部，用于形成对下落中的玻璃原料粒子(32)加热、使其成为液态玻璃粒子的火焰(30)的氧燃烧器(26)，在顶壁(18)朝下设置且用于投入短径(A)为0.5mm＜A＜30mm的玻璃碎片(42)的玻璃碎片投入筒(36)和用于形成使下落中的玻璃碎片(42)成为至少表面液化的玻璃粒子的火焰(46)的氧燃烧器(38)。

Description

熔融玻璃的制造方法、玻璃熔融炉、玻璃制品的制造装置以及玻璃制品的制造方法
技术领域
本发明涉及在高温气相气氛中由玻璃原料粒子和玻璃碎片分别形成液态的玻璃粒子来制造熔融玻璃的熔融玻璃的制造方法、实施该制造方法的玻璃熔融炉、具备该熔融炉的玻璃制品的制造装置以及使用上述制造方法的玻璃制品的制造方法。
背景技术
专利文献1、2中揭示了一种玻璃熔融炉，该玻璃熔融炉作为在高温气相气氛中将玻璃原料粒子熔融、聚积来制造玻璃溶液的玻璃熔融炉，在玻璃熔融炉的顶部具备玻璃原料粒子投入部和用于形成将玻璃原料粒子熔融的高温气相气氛的加热单元。
该玻璃熔融炉为以下装置：将从玻璃原料粒子投入部投入炉内的玻璃原料粒子在利用加热单元加热的高温气相气氛中熔融以形成液态玻璃粒子，再使液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉底部以形成玻璃融液，然后将玻璃融液暂时积存在玻璃熔融炉底部后将其排出。此外，这样的熔融玻璃的制法作为玻璃的空中熔化法(日语：気中溶融法(In-flight melting))被知晓。与现有的利用西门子窑(日语：シ一メンス窯)的熔融法相比，通过该空中熔化法，能够将玻璃熔融工序的能源消耗降低至1/3左右并且能在短时间内熔融，从而被认为能够实现熔融炉的小型化、蓄热室的省略、品质的提高、CO2的削减、玻璃品种的变更时间变短。这样的玻璃的空中熔化法作为节能技术受到关注。
可是，从玻璃原料粒子投入部投入的玻璃原料粒子一般使用由玻璃原料的混合物构成且制粒成粒径1mm以下的粒子。投入到玻璃熔融炉中的玻璃原料粒子在高温的气相气氛中下降(飞翔)期间一粒一粒熔融而成为液态玻璃粒子，液态玻璃粒子向下方落下而聚积在玻璃熔融炉底部，从而形成玻璃融液。由该玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子也可表现为玻璃液滴。为了在高温的气相气氛中在短时间内由玻璃原料粒子生成液态玻璃粒子，玻璃原料粒子的粒径须为如上所述的很小的粒径。此外，一般的情况下，由每个玻璃原料粒子生成的每个液态玻璃粒子须为具有大致相同玻璃组成的粒子。
由于玻璃原料粒子和液态玻璃粒子都是很小的粒子，因此在玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子时所产生的分解气体成分不会被封闭在生成的液态玻璃粒子的内部而是几乎全部都被排放到液态玻璃粒子外部。因此，在液态玻璃粒子聚积的玻璃融液中产生气泡的可能性很小。
另一方面，各玻璃原料粒子为构成原料成分大致均一的粒子，由此产生的各液态玻璃粒子的玻璃组成也彼此均一。由于液态玻璃粒子间的玻璃组成的差异较小，因此在大量的液态玻璃粒子聚积而形成的玻璃融液内产生玻璃组成不同的部分的可能性较小。因此，现有的玻璃熔融炉所必需的用于使玻璃融液的玻璃组成变得均质的均质化技术在空中熔化法中根本不需要。即使出现少数的液态玻璃粒子与其它大部分的液态玻璃粒子在玻璃组成上不同的情况，由于液态玻璃粒子为粒径很小的粒子，因此由玻璃组成不同的少数液态玻璃粒子产生的在玻璃融液中的玻璃组成的异质区域也很小，因而该异质区域容易在短时间内变得均质而消失。这样，空中熔化法中能够减少玻璃融液的均质化中所需要的热能，缩短均质化所需的时间。
作为形成高温气相气氛的加热单元，专利文献1的玻璃熔融炉具备多根电弧电极(日语：ア一ク電極)和/或氧燃烧喷嘴，通过多根电弧电极形成的热等离子体电弧和/或使用氧燃烧喷嘴的氧燃烧火焰(Flame)在炉内形成约1600℃以上的高温气相气氛。通过向该高温气相气氛中投入玻璃原料粒子，使玻璃原料粒子在高温气相气氛内变化为液态玻璃粒子。此外，作为专利文献1中使用的玻璃原料粒子，从能够在短时间内变化为液态玻璃粒子、产生气体的排放容易的角度考虑，使用粒径为0.5mm(加权平均)以下的粒子。而且，从因玻璃原料粒子的微粉化而引起的成本上升以及生成的液态玻璃粒子间的玻璃组成变化减小的角度考虑，使用粒径为0.01mm(加权平均)以上的粒子。
另一方面，作为加热单元，专利文献2的玻璃熔融炉具备朝下安装在玻璃熔融炉的顶壁上的氧燃烧器。该氧燃烧器与气体供应系统及原料供应系统连接以供应氧浓度90容量％以上的助燃气体和玻璃原料。因此，通过该玻璃熔融炉，可使氧燃烧器燃烧而向下形成火焰，并且从氧燃烧器将玻璃原料粒子向下供应到其火焰中，在火焰中生成液态玻璃粒子，使生成的液态玻璃粒子聚积在火焰正下方的炉底，从而形成玻璃融液。
利用专利文献1、2的玻璃熔融炉制造出的约1600℃的熔融玻璃从玻璃熔融炉供应至温度调整槽或者澄清槽中，在这里冷却至可成形的温度(钠钙玻璃为约1000℃左右)。然后，该熔融玻璃可供应至浮法锡槽、熔融成型机、轧制成型机、吹塑成型机、压模机等玻璃制品的成形单元，在这里成形为各种形状的玻璃制品。然后，利用退火单元将成形的玻璃制品冷却至大致室温，其后，在经过根据需要而进行的利用切割单元的切割工序和/或其它后续工序后，制成所需的玻璃制品。
可是，对于熔融玻璃的制造，除玻璃原料外，玻璃碎片的利用也是不可缺少的，因此，在实用化空中熔化法时需要一种能够并用玻璃碎片的装置。
于是，专利文献1中公开了下述熔融玻璃的制造方法：将玻璃碎片粉碎为粒径5μm以内的粒状，使其和玻璃原料粒子一起通过高温气相气氛中，聚积而形成玻璃融液。此外，专利文献1中还公开了下述方法：在玻璃熔融炉以外的场所对预先粉碎至5mm左右的玻璃碎片预热至700℃后，将其直接投入玻璃融液中进行加热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-297239号公报
专利文献2：日本专利特开2008-290921号公报
发明内容
发明需要解决的课题
但是，在公开了并用玻璃碎片的技术的专利文献1的熔融玻璃的制造方法中，为了使玻璃碎片和其它玻璃原料粒子一起通过高温气相气氛中并熔融，必须将玻璃碎片粉碎为粒径5μm以内的粒状，该粉碎有耗费劳力和时间之类的问题。此外，如果是粒径大于0.5mm的玻璃碎片，则需要在其它场所将该玻璃碎片预热至约700℃的预热装置以及将经预热的玻璃碎片在维持高温的状态下供应至玻璃熔炉的供应装置，所以会出现制造设备规模庞大、且耗费成本之类的问题。
本发明中的“玻璃碎片”是指与本发明中作为最终目的物的玻璃制品的玻璃具有的组成大致相同的玻璃组成所构成的玻璃碎片。该玻璃碎片通常是在本发明中由在熔融炉底部形成的玻璃融液制造作为最终目的物的玻璃制品的工序中产生的。但是，并不限定于此，也可以是产生自与作为本发明的最终目的物的玻璃制品的玻璃具有的组成大致相同的玻璃组成所构成的其它的玻璃制品的制造工序的玻璃碎片，或者产生自使用由本发明制得的最终目的物的玻璃制品的工序的玻璃碎片等。上述其它的玻璃制品的制造工序中的玻璃熔融炉不限定于使用了空中熔化法的玻璃熔融炉。
由于玻璃碎片的玻璃组成与由玻璃原料粒子形成的玻璃的玻璃组成大致相同，因此玻璃碎片熔解形成的液态玻璃和由玻璃原料粒子形成的液态玻璃混合形成的玻璃融液的玻璃组成变得均一，并且均质化所需的热能少、所需的时间也短。玻璃碎片的玻璃组成较好是与由玻璃原料粒子形成的液态玻璃粒子的玻璃组成相同，但若在形成于熔融炉底部的玻璃融液成为玻璃制品的期间玻璃组成仅发生微小变化(例如氧化硼等挥发性气体成分的挥发等)，则这样的玻璃组成的微小差别是允许的。
另外，由于玻璃碎片由已成为玻璃的物质构成，因此被加热的玻璃碎片仅通过熔解即成为液态的玻璃粒子。另一方面，玻璃原料粒子通过玻璃原料的热分解(例如由金属碳酸盐热分解为金属氧化物的热分解等)、被称为玻璃化反应的玻璃形成成分的反应及熔融等化学反应而成为液态的玻璃粒子。虽然固体粒子成为液态的玻璃粒子的机理对于玻璃原料粒子和玻璃碎片是不同的，但生成的液态的玻璃粒子为玻璃组成大致相同的液态的玻璃粒子。
本发明为鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种熔融玻璃的制造方法，其为在高温气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子并使具有特定粒径的玻璃碎片成为至少表面液化的玻璃粒子，将两种玻璃粒子聚积在炉底以形成玻璃融液的熔融玻璃的制造方法。此外，本发明的目的还在于提供一种使用该熔融玻璃的制造方法的玻璃制品的制造方法、用于制造上述熔融玻璃的玻璃熔融炉以及具备该玻璃熔融炉的玻璃制品的制造装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种熔融玻璃的制造方法，其为在玻璃熔融炉内的气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子、再使该液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉的底部以形成玻璃融液的熔融玻璃的制造方法，其中，向使上述玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的气相气氛以外的炉内气相气氛中供应短径(A)为0.5mm＜A＜30mm的玻璃碎片，使该玻璃碎片在上述气相气氛中成为至少表面液化的玻璃粒子，将该至少表面液化的玻璃粒子和由上述玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子聚积在上述炉底部以形成玻璃融液。具有短径(A)的玻璃碎片较好是用下述方法进行筛选。即，本发明的玻璃碎片采用可留在网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为0.5mm的筛中、并且通过网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为30mm的筛的玻璃碎片。只要是一般的用于筛选玻璃碎片的筛子即可，可使用金属制的具有筛孔的筛子。对于本发明中的玻璃碎片，以下相同。
根据本发明，可以以无需对不需要粉碎的玻璃碎片进行预热的方式将该玻璃碎片同玻璃原料粒子一起投入到玻璃熔融炉中以形成熔融玻璃。
此外，在炉内气相气氛中对玻璃碎片加热而生成的至少表面液化的玻璃粒子较好是整体熔解的玻璃粒子，即整体由液态玻璃形成的粒子。通过在炉内气相气氛中对玻璃碎片加热使其成为至少表面变成液态的玻璃粒子，即使玻璃碎片的投入量增加也能够使得玻璃熔融液的温度下降变少。
经加热的玻璃碎片只要在气相气氛中成为至少表面熔解的玻璃粒子即可，在气相气氛中整体不变成液态的玻璃粒子也可。为了在即使玻璃碎片的投入量增加时也能使玻璃融液的温度下降变得更少，较好是玻璃碎片在气相气氛中成为整体由液态玻璃形成的粒子。下面，将由玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子称为液态玻璃粒子(a)，将由玻璃碎片生成的至少表面液化的玻璃粒子称为液态玻璃粒子(b)。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种玻璃熔融炉，其为在玻璃熔融炉内的气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子、再使该液态玻璃粒子聚积以形成玻璃融液、然后将该玻璃融液排出的玻璃熔融炉，其具备：在上述玻璃熔融炉内的上部炉壁部朝下设置的玻璃原料粒子投入部；在上述玻璃熔融炉内的上部炉壁部朝下设置、且用于投入短径(A)为0.5mm＜A＜30mm的玻璃碎片的玻璃碎片投入部；用于在上述玻璃熔融炉内的玻璃原料粒子投入部的下方形成使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的第一气相部的加热单元；用于在上述玻璃熔融炉内的玻璃碎片投入部的下方形成使玻璃碎片成为至少表面液化的玻璃粒子的第二气相部的加热单元；聚积上述2种玻璃粒子以形成玻璃融液的炉底部；以及将上述玻璃融液排出的排出部。该情况下的本发明的玻璃碎片也较好为留在网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为0.5mm的筛中、并且通过网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为30mm的筛的玻璃碎片。玻璃碎片投入部具有可以将这样的尺寸的玻璃碎片从炉外贯穿炉壁而导入炉内的通路。
上述玻璃熔融炉中，第一气相部是指使上述玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的炉内气相气氛部分，第二气相部是指该第一气相部以外的炉内气相气氛，在该炉内气相气氛部分中使玻璃碎片成为至少表面液化的玻璃粒子。即，第一气相部是指使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子(a)的区域，第二气相部是指对玻璃碎片加热使其成为至少表面液化的液态玻璃粒子(b)的区域。
本发明涉及通过并用玻璃原料粒子和玻璃碎片来制造熔融玻璃的玻璃熔融炉，该玻璃熔融炉具备玻璃原料粒子投入部、玻璃碎片投入部、用于形成第一气相部的加热单元、用于形成第二气相部的加热单元、炉底部和排出部。利用用于形成各气相部的加热单元，在玻璃熔融炉内形成至少1个第一气相部和至少1个第二气相部。在第一气相部玻璃原料粒子变成液态玻璃粒子(a)，在第二气相部玻璃碎片变成液态玻璃粒子(b)。从玻璃原料粒子投入部向第一气相部供应玻璃原料粒子，从玻璃碎片投入部向第二气相部供应玻璃碎片。玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部分别朝下设置在玻璃熔融炉的上部炉壁部，从炉外通过上部炉壁部分别将玻璃原料粒子和玻璃碎片供应至各个上述气相部。在第一气相部形成的液态玻璃粒子(a)和在第二气相部形成的液态玻璃粒子(b)聚积在炉底部成为一体而形成玻璃融液。玻璃融液暂时积存于炉底部，在适当的时候从排出部被排出到熔融炉外。另外，玻璃熔融炉的上部炉壁部是指玻璃熔融炉的顶部以及离顶部的内壁为1m以内的侧壁的范围。
在炉内存在多个第一气相部时，各个第一气相部较好是由其各自的气相加热单元形成。第二气相部由与用于形成第一气相部的气相加热单元不同的气相加热单元形成。在炉内存在多个第二气相部时，各个第二气相部较好是由其各自的气相加热单元形成。
为了可以无需粉碎且无需预热就投入玻璃熔融炉，在玻璃碎片的尺寸中对其粒径进行了规定。即，规定玻璃碎片的短径(A)为0.5mm＜a＜30mm。也就是说，如果利用短径(A)为0.5mm以下的玻璃碎片则必须进行粉碎，而如果利用30mm以上的玻璃碎片则必须进行预热。本发明中，将这样的短径(A)的玻璃碎片从玻璃碎片投入部投入至炉内的第二气相部，在第二气相部对下落中的玻璃碎片进行加热使其成为至少表面液化的玻璃粒子。
所以，根据本发明的玻璃熔融炉，可以以无需对不需要粉碎的玻璃碎片进行预热的方式将该玻璃碎片同玻璃原料粒子一起投入到玻璃熔融炉中进行熔融。由此，便能够并用玻璃原料粒子和玻璃碎片，因而适合作为用于进行数十吨/天以上以及数百吨/天以上的玻璃制品生产的大规模熔融炉。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，上述第一气相部及上述第二气相部分别利用各自的加热单元进行加热。作为用于形成各气相部的加热单元，较好是可产生氧燃烧火焰的氧燃烧器和由可产生热等离子体的一对以上的电极构成的多相电弧等离子体发生装置中的至少一种。
根据本发明，在由氧燃烧器产生的氧燃烧火焰的情况下能够形成约2000℃的高温气氛，在热等离子体的情况下能够形成5000～20000℃的高温气氛。因此，能够在短时间内使在第一气相部中落下的玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子(a)，此外，在为玻璃碎片的情况下，也能够进行适当加热使其成为液态玻璃粒子(b)。另外，氧燃烧器及一对电极可以单独设置，也可以两者并用。此外，作为用于形成第一气相部的氧燃烧器，可使用与玻璃原料粒子投入部形成一体的燃烧器。另一方面，作为用于形成第二气相部的氧燃烧器，由于玻璃碎片是较大的粒子，因此较好是与玻璃碎片投入部分开设置的氧燃烧器。分开设置的玻璃碎片投入部和氧燃烧器设置成靠近炉壁，并构造成使投入的玻璃碎片在由氧燃烧器形成的火焰和其附近的高温气氛(即第二气相部)中落下的结构。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，用于形成第二气相部的加热单元为上述氧燃烧器时，该氧燃烧器较好是以使其火焰方向相对于上述玻璃碎片投入部的朝下的玻璃碎片投入轴所成的角度(θ)为1°≤θ≤75°的方式倾斜地配置。
本发明中，以朝着铅垂轴、即玻璃碎片投入轴喷射火焰的方式、以相对于玻璃碎片投入轴成1°≤θ≤75°的角度设置氧燃烧器时，来自玻璃碎片投入部、沿着玻璃碎片投入轴下落中的玻璃碎片可高效地通过其火焰中。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，上述第二气相部较好是由配置在上述上部炉壁部即顶部的上述玻璃碎片投入部的周围的多个加热单元形成。作为设置在玻璃碎片投入部的多个加热单元，特别好为氧燃烧器。
根据在上述玻璃碎片投入部的周围配置有多个加热单元的结构，因为通过第二气相部而落下的每一粒玻璃碎片可利用多个加热单元的高热高效地进行加热，所以每一粒被充分加热而表面达到1000℃以上，且容易成为具有1000Pa·s以下的粘度、整体为液态的玻璃粒子。从而没有必要再将玻璃碎片加热至高温以使玻璃碎片成为与液态玻璃粒子(a)的温度相同的高温的液态玻璃粒子。例如，没有必要使玻璃碎片成为达到与液态玻璃粒子(a)或该粒子聚积而成的玻璃融液的温度相同的温度，例如1400℃以上的温度，粘度为100Pa·s的液态玻璃粒子。不过，通过使液态玻璃粒子(b)的温度达到接近于液态玻璃粒子(a)的温度，可以使液态玻璃粒子(b)的温度接近于玻璃融液的温度、减小因液态玻璃粒子(b)的混入而引起的玻璃融液的温度的异质性，因此可以提高玻璃融液的均质性。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，在利用上述多个加热单元形成第二气相部的构成中，较好是隔着规定的间隔将加热单元配置在以上述玻璃碎片投入部为中心的同心圆上。
根据上述构成，可以利用配置在该同心圆上的加热单元对通过第二气相部中而落下的每一粒玻璃碎片进行同等的加热。由此可使玻璃碎片的大部分成为整体为液态的液态玻璃粒子(b)，进一步提高玻璃融液的均匀性。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，上述玻璃原料粒子投入部和上述玻璃碎片投入部较好是沿着形成于上述炉底部的玻璃融液朝着上述排出部流淌的流淌方向配置于不同的位置。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，较好是沿着与形成于上述炉底部的玻璃融液朝着上述排出部流淌的流淌方向大致垂直的方向配置多个上述玻璃原料粒子投入部。
此外，本发明的玻璃熔融炉中，较好是在与上述玻璃融液的流淌方向大致垂直的方向上配置有多个上述玻璃原料粒子投入部，并且在上述玻璃融液的流淌方向上的不同位置配置着多个上述配置有多个的玻璃原料粒子投入部的列。
还有，本发明的玻璃熔融炉中，沿着与形成于上述炉底部的玻璃融液朝着上述排出部流淌的流淌方向大致垂直的方向配置有1个或多个上述玻璃碎片投入部，并且在上述玻璃融液的流淌方向上配置有多个上述玻璃碎片投入部，而且沿着玻璃融液的流淌方向、在与上述玻璃原料粒子投入部不同的位置配置上述玻璃碎片投入部。
本发明为熔融炉的发明，该熔融炉适合作为使用特定粒径的玻璃碎片并且进行数百吨/天以上的玻璃制品生产的大规模熔融炉。该熔融炉以玻璃原料粒子投入部和上述玻璃碎片投入部的配置形态为特征。玻璃原料粒子投入部和上述玻璃碎片投入部的配置形态与炉内气氛中第一气相部及第二气相部的配置形态相同。
为了实现上述量产型的熔融炉，需要增大玻璃原料粒子及玻璃碎片的投入量。可是，在具备1个第一气相部和1个第二气相部的熔融炉中，因受到用于形成各气相部的加热单元的加热能力的限制，如果增加供应至各个气相部的玻璃原料粒子和玻璃碎片的量，则有可能出现下述情况：每单位量玻璃原料粒子和玻璃碎片得到的加热能量降低，且生成的液态玻璃粒子(a)和液态玻璃粒子(b)的温度降低，从而导致玻璃融液的温度降低。由于加热单元也是对熔融炉内加热、用于防止炉底的玻璃融液的温度下降以维持在规定的温度的加热单元，因此如果用于形成上述液态玻璃粒子的热能的比例增大，则有可能难以维持炉内温度。
于是，本发明的一种形态在熔融炉内分别形成多个第一气相部和第二气相部。由此，可以以不增加每一个气相部的玻璃原料粒子及玻璃碎片的量方式来增大玻璃原料粒子和玻璃碎片的投入量。由此，在维持玻璃原料粒子和玻璃碎片的加热效率的同时防止炉内温度和玻璃融液的温度下降，从而实现量产型的熔融炉。
此外，由于液态玻璃粒子(a)与液态玻璃粒子(b)在热历史(日语：熱の履歴)方面不同，因此通常性质略有不同(异质)。由该异质的2种液态玻璃粒子形成的玻璃融液最终将成为同质的玻璃融液。为了高效地制成同质的玻璃融液，理想的是在堆积液态玻璃粒子时，高效地混合异质的2种液态玻璃粒子。
于是，在本发明的一种形态中，以交错配置(Staggered layout：交错布置)的方式配置第一气相部和第二气相部。由此，堆积在炉底的两种液态玻璃粒子的混合可顺利地进行，从而可减小液态玻璃粒子堆积时的玻璃融液的异质性。此外，通过配置多列这样的交错配置的第一气相部和第二气相部，可以进一步减小液态玻璃堆积时的玻璃融液的异质性。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种玻璃制品的制造装置，其具备玻璃熔融炉、设置于该玻璃熔融炉的上述排出部的下游侧的对熔融玻璃进行成形的成形单元、对成形后的玻璃进行退火的退火单元。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种玻璃制品的制造方法，其包括利用玻璃的熔融方法来制造熔融玻璃的玻璃熔融工序、对该熔融玻璃进行成形的工序和对成形后的玻璃进行退火的工序。
根据如上说明的本发明的熔融玻璃的制造方法及玻璃熔融炉，可以以无需对不需要粉碎的玻璃碎片进行预热的方式将该玻璃碎片同玻璃原料粒子一起投入到玻璃熔融炉中进行熔融。
此外，根据本发明的玻璃制品的制造装置及玻璃制品的制造方法，可以利用本发明的玻璃熔融炉及熔融玻璃的制造方法在大规模熔融炉中进行玻璃原料粒子和玻璃碎片的熔融，因此能够大量生产玻璃制品。
附图的简单说明
图1为构成本发明的玻璃制品的制造装置的实施方式1的玻璃熔融炉的俯视图。
图2为图1中所示的玻璃熔融炉的侧视剖视图。
图3为示出改变了氧燃烧器的配置位置的第一形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图4为示出改变了氧燃烧器的配置位置的第二形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图5为示出改变了氧燃烧器的配置位置的第三形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图6为示出改变了氧燃烧器的配置位置的第四形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图7为示出玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部的配置关系的第一形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图8为示出玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部的配置关系的第二形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图9为示出玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部的配置关系的第三形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图10为示出玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部的配置关系的第四形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图11为示出玻璃原料粒子投入部和玻璃碎片投入部的配置关系的第五形态的熔融槽的主要部分的俯视图。
图12为示出与玻璃制品的制造方法相关的各工序的流程图。
实施发明的方式
下面，按照附图对本发明的玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造装置以及玻璃制品的制造方法的优选实施方式进行说明。
在图示的玻璃熔融炉中，形成第一气相部及第二气相部的加热单元由氧燃烧器构成。第一气相部及第二气相部由氧燃烧器的火焰中以及火焰附近的高温部构成。
用于向第一气相部供应玻璃原料粒子的玻璃原料粒子投入部与氧燃烧器形成一体，在氧燃烧器出口附近供应燃烧气体的管和供应氧气的管以及供应玻璃原料粒子的管同轴构成。将该玻璃原料粒子投入部与氧燃烧器的组合称为一号组。
另一方面，玻璃碎片投入部与氧燃烧器分离，并且向第二气相部供应玻璃碎片的管和氧燃烧器配置成靠近上部炉壁部。将该玻璃碎片投入部与氧燃烧器的组合称为二号组。
图1为构成本发明的玻璃制品的制造装置的实施方式1的玻璃熔融炉10的除去顶壁的俯视图，图2为玻璃熔融炉10的侧视剖视图。
玻璃熔融炉10具备在上游侧的熔融槽12和作为熔融玻璃的排出部的出口14，熔融槽12、出口14由周知的耐火砖构成。此外，在熔融槽12的上部炉顶部、即顶壁18上配置4个一号组20、20……和2个二号组22、22，由此在炉内气相气氛中形成4个第一气相部和2个第二气相部。各组的氧燃烧器分别以火焰朝下的方式贯穿顶壁18进行设置。熔融槽12的底部构造成玻璃融液G积存于炉底部50、出口14，并经由出口14使在熔融槽12中制造出的玻璃融液G流向下游。炉底部50由周知的耐火砖构成。
因此，该熔融槽12构造成在玻璃融液G的上游侧配置一号组20、20……，在其下游侧配置二号组22、22。此外，一号组20、20……如图1所示在与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上以隔着规定的间隔的方式进行配置，同样地，二号组22、22也在与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上以隔着规定的间隔的方式进行配置。这些一号组20、20……和二号组22、22配置在熔融槽12的上游侧壁面24侧，即构造成以下结构：从一号组20投下的玻璃原料粒子及从二号组22投下的玻璃碎片分别在氧燃烧器的火焰中变成液态玻璃粒子，并聚积在熔融槽12的上游侧的炉底部而成为一体，形成玻璃融液G。还有，从玻璃融液G的流淌方向观察时，使得这些二号组22、22被配置在两侧与配置在其内侧的两对一号组20、20……之间的位置。
另外，不仅仅在顶部，从玻璃熔融炉的上部的侧壁来设置一号组时也在本发明的范围内。从侧壁来设置一号组时，可设在玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁1m的高度内的侧壁上。这是因为，当一号组设在玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁超过1m处时，一号组与玻璃融液面之间的铅垂距离变得过小而与水平方向所成的角度变小，导致将玻璃原料粒子喷射到对面的壁面上，产生炉壁侵蚀和与之相伴的污染。一号组较好是设于玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁80cm的高度内，更好是设于距离顶部的内壁60cm的高度内。
作为一号组20，使用的是一体形成有玻璃原料粒子投入部的氧燃烧器26。
该氧燃烧器26为作为无机粉体加热用燃烧器而公知的适当地配置了原料、燃料、助燃气体供应喷嘴的氧燃烧器。从氧燃烧器的前端喷嘴28向下喷射火焰30，通过气体搬运或者机械搬运将玻璃原料粒子32从上述玻璃原料粒子供应喷嘴供应至该火焰30(即第一气相部)中。由此，能够可靠地在短时间内使玻璃原料粒子32变成液态玻璃粒子(a)。另外，虽未图示，在该氧燃烧器26上还连接有向玻璃原料粒子供应喷嘴供应玻璃原料粒子的玻璃原料粒子供应系统、向燃料供应喷嘴供应燃料的燃料供应系统以及向燃烧用助燃气体供应喷嘴供应助燃气体的气体供应系统。
如上，在使用一体形成有玻璃原料粒子投入部的氧燃烧器26时，由于氧燃烧器26兼用作玻璃原料粒子投入部，因此不需要另外设置玻璃原料粒子投入部。然而，也可以与氧燃烧器26相邻地另外设置向氧燃烧器26的火焰30中投入玻璃原料粒子32的玻璃原料粒子投入部。
另外，作为形成第一气相部的气相加热单元，并不限定于氧燃烧器26，也可以在熔融槽12的顶壁18设置可产生热等离子体的由一对以上的电极构成的多相电弧等离子体发生装置，或者在熔融槽12同时设置氧燃烧器26和上述多相电弧等离子体发生装置。还有，为了使玻璃原料粒子32中含有的气体成分迅速地气化、散逸，且促进气化反应，较好是将氧燃烧器26的火焰30、热等离子体的温度设定在硅砂的熔融温度以上即1600℃以上。由此，投入炉内的玻璃原料粒子32可通过火焰30和/或热等离子体而迅速地气化、散逸，并且通过高温下的加热而成为液态玻璃粒子，然后落在熔融槽12的底部、聚积而成为玻璃融液。此外，由于液态玻璃粒子聚积形成的玻璃融液被火焰30和/或热等离子体继续加热，因此可保持液态形态。另外，为火焰30的情况下，在氧气燃烧时其中心温度约为2000℃；为热等离子体的情况下，其中心温度为5000～20000℃。
玻璃原料粒子的平均粒径(加权平均)较好为30～1000μm。更好为使用平均粒子(加权平均)在50～500μm的范围内的玻璃原料粒子，非常好为70～300μm的范围内的玻璃原料粒子。玻璃原料粒子熔融而成的液态玻璃粒子(a)的平均粒径(加权平均)通常大多变为玻璃原料粒子的平均粒径的80％左右。
另一方面，二号组22由玻璃碎片投入筒(玻璃碎片投入部)36和2支氧燃烧器(玻璃碎片加热部)38、38构成。
玻璃碎片投入筒36贯穿玻璃熔融炉的上部炉顶部、即顶壁18且沿铅垂方向配置，从在其下端形成的投入口40投下玻璃碎片42、42……。该玻璃碎片投入筒36与通过气体搬运或者机械搬运来搬运玻璃碎片42、42……的玻璃碎片搬运系统(未图示)连接，将下述尺寸的玻璃碎片42、42……搬运至玻璃碎片投入筒36中。此外，对于玻璃碎片投入筒18、18……的材质，可以例示经水冷的金属或者陶瓷等。
另外，不仅仅在顶部，在玻璃熔融炉的上部的侧壁设置二号组时也在本发明的范围内。在侧壁设置二号组时，可设在玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁1m的高度内。这是因为，当二号组设在玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁超过1m处时，二号组与玻璃融液面之间的铅垂距离变得过小而与水平方向所成的角度变小，导致将玻璃碎片喷射到对面的壁面上，产生炉壁损伤及侵蚀和与之相伴的污染。二号组较好是设于玻璃熔融炉的在铅垂方向上距离顶部的内壁80cm的高度内，更好是设于距离顶部的内壁60cm的高度内。
氧燃烧器38为作为氧燃烧加热用燃烧器而公知的适当地配置了燃料、氧气供应喷嘴的氧燃烧器。使火焰46从喷嘴44斜向下喷射，将火焰46喷向下落中的玻璃碎片42、42……，保持火焰46(即第二气相部)与玻璃碎片42、42……的长时间接触。由此，在第二气相部中对玻璃碎片42、42……进行可靠地加热。虽然会因投入的玻璃碎片42的量等而不同，但经火焰46加热的玻璃碎片42被加热至1000～1800℃，通常会至少表面熔融、成为液态玻璃粒子(b)而落在玻璃融液G上。另外，虽未图示，在该氧燃烧器38上还连接有向燃料供应喷嘴供应燃料的燃料供应系统和向燃烧用助燃气体供应喷嘴供应助燃气体的气体供应系统。
此外，氧燃烧器38、38以夹着玻璃碎片投入筒36、在上游侧和下游侧隔着规定的间隔的方式进行配置。即，在玻璃碎片投入筒36的周围配置氧燃烧器38、38的喷嘴44、44。此外，从玻璃融液G的流淌方向X观察时，氧燃烧器38、38和玻璃碎片投入筒36配置在一条直线上。
还有，氧燃烧器38、38以使其火焰方向(b)相对于玻璃碎片投入筒36的玻璃碎片投入轴(图2中的O)所成的角度(θ)为1°≤θ≤75°的方式倾斜地配置。如上以朝着铅垂轴、即玻璃碎片投入轴(O)喷射火焰46的方式、以相对于玻璃碎片投入轴(O)成1°≤θ≤75°的角度设置氧燃烧器38，因此，来自玻璃碎片投入筒36、沿着玻璃碎片投入轴(O)下落中的玻璃碎片42、42……可高效地通过其火焰46中。这里，氧燃烧器38前端部的喷嘴44与玻璃碎片投入筒36的投入口40之间的水平距离根据使下落中的玻璃碎片42、42……高效地通过其火焰46中的目的和氧燃烧器38的能力进行适当设定。例如，当玻璃碎片的落下高度可采用1～3m时，氧燃烧器更好是以使其与玻璃碎片投入轴(O)成10°≤θ≤30°的角度进行设置。由此，由于可以使氧燃烧器的火焰和玻璃碎片的接触时间变得更长，因此在玻璃碎片较大时也可以熔融至内部。
另外，与氧燃烧器26同样，也可以在熔融槽12的顶壁18设置可产生热等离子体的由一对以上的电极构成的多相电弧等离子体发生装置来代替氧燃烧器38。此外，也可以在熔融槽12上同时设置氧燃烧器38和上述多相电弧等离子体发生装置。氧燃烧器38的火焰46的温度及热等离子体的温度与上述温度相同。
下面，对如上所述构成的玻璃熔融炉的作用进行说明。
实施方式的玻璃熔融炉是并用玻璃原料粒子32和玻璃碎片42并将其熔融的熔融炉。第一气相部由4台氧燃烧器26、26……形成，在该第一气相部中使玻璃原料粒子32成为液态玻璃粒子。即，从氧燃烧器26、26……将玻璃原料粒子32、32……投入炉内，利用氧燃烧器26、26……的火焰30、30……对下降中的玻璃原料粒子加热而使其成为液态玻璃粒子。由玻璃原料粒子32、32……形成的液态玻璃粒子(a)朝下方落下并聚积于炉底部50而形成玻璃融液G，玻璃融液G暂时积存于炉底部50。液态玻璃粒子(a)无需以单个粒子形式到达炉底部50或玻璃融液G表面。也可以是2个以上的液态玻璃粒子(a)在气相中融合后而落在炉底部50或玻璃融液G表面。
而且，为了可以无需粉碎且无需预热就投入熔融槽12，对于从玻璃碎片投入筒36投入的玻璃碎片42，对其粒径进行了规定。即，规定玻璃碎片的短径(A)为0.5mm＜A＜30mm。具有短径(A)的玻璃碎片用下述方法进行筛选。即，本发明的玻璃碎片采用可留在网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为0.5mm的筛中、并且通过网眼的筛孔径(开孔)的尺寸为30mm的筛的玻璃碎片。也就是说，短径(A)为0.5mm以下时，虽然可以用专利文献1的方法同其它玻璃原料一起进行投入原料、熔融，但通常为了准备短径(A)统一为0.5mm以下的玻璃碎片必须要有粉碎工序，从而有成本和量产性方面的问题。而当短径(A)超过0.5mm时，可以从一般的流通中采购到粒径统一的玻璃碎片。另一方面，短径(A)为30mm以上时，由于有用氧燃烧器不能进行充分加热的情况，因此需要余热。从自一般的流通中采购玻璃碎片的角度考虑，短径(A)较好为1mm＜A＜20mm。从自一般的流通中采购玻璃碎片的角度考虑，短径(A)更好为2mm＜A＜10mm。
实施方式中，从玻璃碎片投入筒36将具有这样的短径(A)的玻璃碎片42投入炉内，通过第二气相部对下降中的玻璃碎片42、42……进行加热使其成为液态玻璃粒子(b)。第二气相部由氧燃烧器38、38的火焰46、46形成，在该火焰46、46中对玻璃碎片进行加热使其成为液态玻璃粒子(b)并向下方落下。
液态玻璃粒子(b)在到达玻璃融液G的表面之前，其2个以上也可以融合，然后融合的液态玻璃粒子(b)落在玻璃融液G上。由于液态玻璃粒子(b)是较大的粒子，因此下落中的液态玻璃粒子(b)容易相互接触，在多个液态玻璃粒子(b)接触时会有发生融合而形成更大的液态玻璃粒子或块状物的情况。还有许多液态玻璃粒子(b)形成一体的液体流而到达玻璃融液G的情况。如果单位时间内从1个玻璃碎片投入筒36投入的玻璃碎片42的量增多，则容易引起这样的液态玻璃粒子(b)的融合。
另外，虽然只要能用氧燃烧器38、38使玻璃碎片42在其下降中完全液态化即可，但由于玻璃碎片42的尺寸远远大于微粒状的玻璃原料粒子32的尺寸，因此会有玻璃碎片42难以实现到内部为止完全液态化的情况。因此，这种情况下，未完全液态化至内部的液态玻璃粒子(b)落在玻璃融液G上。然而，即使在这种情况下，通过利用氧燃烧器26、26……和氧燃烧器38、38产生的热以及来自炉体的辐射热对玻璃融液G进行加热，也可以在短时间内将由未完全液态化至内部的液态玻璃粒子(b)产生的玻璃融液中的异质部分均质化，从而形成均一的玻璃融液G。
此外，氧燃烧器38并不是仅对玻璃碎片42单独进行预热，其还对熔融槽12内的玻璃融液G进行加热，因此，与设置在炉外的玻璃碎片的预热装置在功能上完全不同。
所以，根据实施方式的玻璃熔炉，能够以无需对玻璃原料粒子32和不需要粉碎的玻璃碎片42进行预热的方式将其一起投入熔融槽12并熔融。由此，便能够并用玻璃原料粒子32和玻璃碎片42，因而适合作为用于进行数十吨/天以上以及数百吨/天以上的玻璃制品生产的大规模熔融炉。
图3为示出改变了二号组的氧燃烧器38、38的配置位置的第一形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图。
如该图所示，二号组122的氧燃烧器38、38以夹着玻璃碎片投入筒36且在侧方、即与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上隔着规定的间隔的方式进行配置。此外，从上述大致垂直的方向观察时，氧燃烧器38、38和玻璃碎片投入筒36配置在一条直线上。另外，氧燃烧器38、38的火焰方向的角度也与图2所示的角度(θ)相同。因此，该二号组122也产生与图1、图2所示的二号组22相同的效果。
图4为示出改变了二号组的氧燃烧器38、38……的配置位置的第二形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图，图5同样为主要部分的俯视图，为示出第三形态的主要部分的俯视图，图6同样为主要部分的俯视图，为示出第四形态的主要部分的俯视图。
图4～图6中所示的二号组222、322、422的各燃烧器38、38……为隔着规定的间隔配置在以玻璃碎片投入筒36为中心的同心圆上的形态，而且图4的二号组222以等间隔的方式配置3支氧燃烧器38、38、38，图5的二号组322以等间隔的方式配置4支氧燃烧器38、38……，图6的二号组422以等间隔的方式配置8支氧燃烧器38、38……。特别是图5、图6的二号组322、422具备沿着X、Y方向配置的4支氧燃烧器38、38……，而且图6的二号组422还在该4支氧燃烧器38、38……之间配置有4支氧燃烧器38、38……。
另外，各氧燃烧器38、38……的火焰方向的角度也与图2所示的角度(θ)相同。
根据图4～图6所示的二号组222、322、422，可利用配置在玻璃碎片投入筒36周围的多个氧燃烧器38、38……的高热对从玻璃碎片投入筒36落下的玻璃碎片42、42……的每一粒进行加热，因此，有以下好处，即可以对每一粒进行充分加热，并且相对于刚投入后的玻璃碎片的体积，增加液态玻璃粒子(b)的液化部分的比例(以下称为熔融率)。
如上所述，没有必要在第二气相部中使玻璃碎片42完全液化，但通过这样配置多个氧燃烧器38、38……可提高玻璃碎片42的熔融率，因此能够减少用于玻璃融液均质化的二次加热所需的热量。而且，通过增加氧燃烧器38的支数，能够对玻璃碎片42、42……进行均等的加热，因此可进一步提高熔融率。另外，通过增加氧燃烧器38的使用支数，还能够将氧燃烧器38改变为小能力型的氧燃烧器。由此，能够节约氧燃烧器38所使用的燃料。
图7为示出一号组20与二号组22(122、222、322、422)之间的配置关系的第一形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图。图7中，用○标记表示5种二号组22(122～422)的形态，即，表示在图7的配置关系中可使用5种形态。此外，一号组20、20的形态也用○标记表示。
图7的形态为在与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上配置2台一号组20、20，在其下游侧配置1台二号组22(122～422)。此外，从玻璃融液G的流淌方向X观察时，二号组22(122～422)配置在一号组20、20的两者之间。
图8为示出一号组20与二号组22(122～422)之间的配置关系的第二形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图，图9同样为主要部分的俯视图，为示出第三形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图，图10同样为主要部分的俯视图，为示出第四形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图。
图8所示的第二形态为沿着方向Y以规定的间隔配置3台一号组20、20、20，在其下游侧沿着方向Y配置2台二号组22(122～422)。此外，从玻璃融液G的流淌方向X观察时，2台二号组22(122～422)配置在一号组20和20的两者之间。
图9所示的第三形态为沿着方向Y以规定的间隔配置4台一号组20、20……，在其下游侧沿着方向Y配置3台二号组22(122～422)。此外，从玻璃融液G的流淌方向X观察时，3台二号组22(122～422)配置在一号组20、20的两者之间。
图10所示的第四形态构造成在上游侧和下游侧并列设置2列图9所示的第三形态。
图8～图10所示的第二～第四形态具备多个一号组20、20……和多个二号组22(122～422)，且俯视时以交错的方式配置这些一号组20、20……和二号组22(122～422)。
第二～第四形态的熔融槽12适合构造成用于实现每天数百吨订货的玻璃制品生产的大规模熔融炉。即，为了实现量产型的玻璃熔融炉10，需要增大玻璃原料粒子32和玻璃碎片42的投入量，可是如果想用1台一号组20和1台二号组来实现该玻璃熔融炉10，则每台的投入负荷增大，因此，在玻璃原料粒子32和玻璃碎片42的加热效率剧减的同时，还会导致炉内温度、熔融玻璃的温度下降。
于是，在第二～第四形态的熔融槽12中，分别配置多台一号组20、20……和二号组22(122～422)以减轻每台的投入负荷，在维持玻璃原料粒子32和玻璃碎片42的加热效率的同时防止炉内温度、玻璃融液G的温度下降，由此来实现量产型的熔融槽12。
此外，第二～第四形态的熔融槽12构造成俯视时一号组20、20……和二号组22(122～422)交错配置(交错布置)，且具有以下效果。
即，在一号组20下方的第一气相部形成的液态玻璃粒子(a)与在二号组22(122～422)下方的第一气相部形成的液态玻璃粒子(b)在热历史方面不同，因此具有微小差异。双方的液态玻璃粒子最终将混合形成同质的玻璃融液G，不过，通过交错配置一号组20和二号组22(122～422)，可以顺利地进行液态玻璃粒子的混合，因此能够减小玻璃融液G的异质性。此外，通过如图10的第四形态那样配置多列(图中为2列)这样的交错配置的一号组20、20……和二号组22(122～422)，能够使玻璃熔融液G的异质性变得更小。
图11为示出一号组20与二号组22(122～422)之间的配置关系的第五形态的熔融槽12的除去顶壁后的主要部分的俯视图。
该图所示的熔融槽12构造成沿着方向Y配置2台一号组20、20，在其上游侧配置1台二号组22(122～422)。
可是，熔融槽12具有从炉壁夺取玻璃融液G的热而必定导致玻璃融液G的温度下降的性质。因此，如果如图11所示在一号组20的上游侧配置不能将玻璃碎片42完全熔融的二号组22(122～422)，则，会因熔融槽12的上游侧的炉壁将液态玻璃粒子(b)的热夺去而有玻璃碎片42的液化进展较慢的情况。
与此相对，如果如图7～图10所示的第一～第四形态那样，在二号组22(122～422)的上游侧配置可完全熔融玻璃原料粒子32的一号组20，则由于在上游侧存在大量的完全熔融的玻璃融液G，因此即使上游侧的炉壁将热夺去，也不会影响玻璃原料粒子32的液化。
此外，通过将二号组22(122～422)配置在下游侧，液态玻璃粒子(b)可被从上游侧流来的大量的液态玻璃粒子(a)聚积而成的玻璃融液G充分加热，并混入该玻璃融液G中。根据这样的特征，与相对于一号组20在上游侧配置二号组22(122～422)相比，更好是在下游侧配置二号组22(122～422)。
图12为表示实施方式的玻璃制品的制造方法的实施方式的流程图。图12中，除了作为玻璃制品的制造方法的构成要素的利用本发明的熔融玻璃的制造方法的玻璃熔融工序(S1)、利用成形单元的成形工序(S2)和利用退火单元的退火工序(S3)之外，还示出了根据需要使用的切割工序及其它后续工序(S4)。
图1、图2中制造的玻璃融液G经过未图示的导管结构被送至成形单元进行成形(成形工序)。成形后的玻璃通过退火单元进行退火而使成形后固化的玻璃的内部不残存残留应力(退火工序)，再根据需要进行切割(切割工序)，经过其他后续工序而成为玻璃制品。
例如，平板玻璃的情况下，利用成形单元将玻璃融液G成形为玻璃带，将其通过退火单元退火后，切割成所需的大小，并根据需要进行研磨玻璃端部等后续加工，从而获得平板玻璃。
利用本发明的玻璃的熔融方法制造的玻璃融液G在玻璃组成方面没有限制。所以，也可以是钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃。此外，所制造的玻璃制品的用途不局限于建筑用和车辆用，可以例举平板显示器用及其他各种用途。
建筑用或车辆用的平板玻璃所用的钠钙玻璃的情况下，以氧化物基准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：SiO2：65～75％、Al2O3：0～3％、CaO：5～15％、MgO：0～15％、Na2O：10～20％、K2O：0～3％、Li2O：0～5％、Fe2O3：0～3％、TiO2：0～5％、CeO2：0～3％、BaO：0～5％、SrO：0～5％、B2O3：0～5％、ZnO：0～5％、ZrO2：0～5％、SnO2：0～3％、SO3：0～0.5％。
液晶显示器用的基板所用的无碱玻璃的情况下，以氧化物基准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：SiO2：39～70％、Al2O3：3～25％、B2O3：1～20％、MgO：0～10％、CaO：0～17％、SrO：0～20％、BaO：0～30％。
等离子体显示器用的基板所用的混合含碱玻璃的情况下，以氧化物基准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：SiO2：50～75％、Al2O3：0～15％、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO：6～24％、Na2O+K2O：6～24％。
作为其它用途，耐热容器或者物理化学用器具等所用的硼硅酸盐玻璃的情况下，以氧化物基准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：SiO2：60～85％、Al2O3：0～5％、B2O3：5～20％、Na2O+K2O：2～10％。
本实施方式中虽然对在与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上隔着规定的间隔配置多个一号组的实施方式进行了说明，但并不限定于此，也可以是在相对于Y方向倾斜的方向上以曲线状、Z字状等配置一号组的实施方式。
本实施方式中虽然对在与玻璃融液G的流淌方向X大致垂直的方向Y上隔着规定的间隔配置多个二号组的实施方式进行了说明，但并不限定于此，也可以是在相对于Y方向倾斜的方向上以曲线状、Z字状等配置二号组的实施方式。
本实施方式虽然对用于形成第一气相部的加热单元及玻璃碎片投入筒在铅垂方向上朝下设置的实施方式进行了说明，但并不限定于此，只要是朝下，则也可以是用于形成第一气相部的加热单元及玻璃碎片投入筒倾斜设置的实施方式。
本实施方式虽然对一号组和二号组两者都设置于玻璃熔融炉的顶部的实施方式进行了说明，但并不限定于此，由于只要两者在熔融炉的上部炉壁部即可，因此例如也可以是一号组设置于玻璃熔融炉的顶部而二号组设置于玻璃熔融炉的侧壁的实施方式。
本实施方式中对玻璃熔融炉的顶面做成平面形状的情况进行了说明，但不限定于此，玻璃熔融炉的顶面也可以做成拱形、穹顶形等。
产业上利用的可能性
利用本发明制造的熔融玻璃可使用浮法锡槽、熔融成型机、轧制成型机、吹塑成型机、压模机等成形装置成形为各种形状的玻璃制品。
另外，在这里引用2009年6月29日提出申请的日本专利申请2009-154026号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。
符号的说明
10…玻璃熔融炉、12…熔融槽、14…出口(排出部)、18…顶壁、20…一号组、22、122、222、322、422…二号组、24…上游侧壁面、26…氧燃烧器、28…喷嘴、30…火焰、32…玻璃原料粒子、34…侧壁、36…玻璃碎片投入筒、38…氧燃烧器、40…玻璃碎片投入口、42…玻璃碎片、44…喷嘴、46…火焰、50…炉底部

Claims (14)

1.一种熔融玻璃的制造方法，为在玻璃熔融炉内的气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子、再使该液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉的底部以形成玻璃融液的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，向使所述玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的气相气氛以外的炉内气相气氛中供应短径(A)为0.5mm＜A＜30mm的玻璃碎片，使该玻璃碎片在所述气相气氛中成为至少表面液化的玻璃粒子，将该至少表面液化的玻璃粒子和由所述玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子聚积在所述炉底部以形成玻璃融液。
2.如权利要求1所述的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，所述短径(A)的玻璃碎片为留在网眼的筛孔径的尺寸为0.5mm的筛中、并且通过网眼的筛孔径的尺寸为30mm的筛的玻璃碎片。
3.一种玻璃熔融炉，为在玻璃熔融炉内的气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子、再使该液态玻璃粒子聚积以形成玻璃融液、然后将该玻璃融液排出的玻璃熔融炉，其特征在于，具备：在所述玻璃熔融炉内的上部炉壁部朝下设置的玻璃原料粒子投入部；在所述玻璃熔融炉内的上部炉壁部朝下设置、且用于投入短径(A)为0.5mm＜A＜30mm的玻璃碎片的玻璃碎片投入部；用于在所述玻璃熔融炉内的玻璃原料粒子投入部的下方形成使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的第一气相部的加热单元；用于在所述玻璃熔融炉内的玻璃碎片投入部的下方形成使玻璃碎片成为至少表面液化的玻璃粒子的第二气相部的加热单元；聚积所述2种玻璃粒子以形成玻璃融液的炉底部；以及将所述玻璃融液排出的排出部。
4.如权利要求3所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述短径(A)的玻璃碎片为留在网眼的筛孔径的尺寸为0.5mm的筛中、并且通过网眼的筛孔径的尺寸为30mm的筛的玻璃碎片。
5.如权利要求3或4所述的玻璃熔融炉，其特征在于，用于形成所述第一气相部的加热单元和用于形成所述第二气相部的加热单元为可产生氧燃烧火焰的氧燃烧器和由可产生热等离子体的一对以上的电极构成的多相电弧等离子体发生装置中的至少一种。
6.如权利要求3～5中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，用于形成所述第二气相部的加热单元为氧燃烧器，该氧燃烧器以使其火焰方向相对于所述玻璃碎片投入部的朝下的玻璃碎片投入轴所成的角度(θ)为1°≤θ≤75°的方式倾斜地配置。
7.如权利要求3～6中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，用于形成所述第二气相部的加热单元为氧燃烧器，该玻璃熔融炉构造成在作为所述上部炉壁部的顶部的所述玻璃碎片投入部的周围配置有多个该氧燃烧器。
8.如权利要求7所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述多个氧燃烧器隔着规定的间隔配置在以所述玻璃碎片投入部为中心的同心圆上。
9.如权利要求3～8中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述玻璃原料粒子投入部和所述玻璃碎片投入部沿着聚积于所述炉底部的玻璃融液朝着所述排出部流淌的流淌方向配置于不同的位置。
10.如权利要求3～9中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，沿着与聚积于所述炉底部的玻璃融液朝着所述排出部流淌的流淌方向大致垂直的方向配置有多个所述玻璃原料粒子投入部。
11.如权利要求10所述的玻璃熔融炉，其特征在于，在与所述玻璃融液的流淌方向大致垂直的方向上配置有多个所述玻璃原料粒子投入部，并且在所述玻璃融液的流淌方向上的不同位置配置着多个所述配置有多个的玻璃原料粒子投入部的列。
12.如权利要求9～11中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，沿着与聚积于所述炉底部的玻璃融液朝着所述排出部流淌的流淌方向大致垂直的方向配置有1个或多个所述玻璃碎片投入部，并且在所述玻璃融液的流淌方向上配置有多个所述玻璃碎片投入部，而且沿着玻璃融液的流淌方向、在与所述玻璃原料粒子投入部不同的位置配置所述玻璃碎片投入部。
13.一种玻璃制品的制造装置，其特征在于，具备所述权利要求3～12中任一项所述的玻璃熔融炉、设置于该玻璃熔融炉的所述排出部的下游侧的对熔融玻璃进行成形的成形单元、对成形后的玻璃进行退火的退火单元。
14.一种玻璃制品的制造方法，其特征在于，包括利用权利要求1或2所述的玻璃的熔融方法制造熔融玻璃的玻璃熔融工序、对该熔融玻璃进行成形的工序和对成形后的玻璃进行退火的工序。
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