JP2010052971A - Method and apparatus for melting glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス原料を加熱して溶融ガラスを得るためのガラス溶融方法およびガラス溶融装置に関する。より詳細には、本発明は、溶融ガラスに清澄ガスを含有させることにより泡欠陥を減じ、高い泡品位を有するガラス製品を得るためガラス溶融方法およびガラス溶融装置に関する。 The present invention relates to a glass melting method and a glass melting apparatus for obtaining a molten glass by heating a glass raw material. More specifically, the present invention relates to a glass melting method and a glass melting apparatus in order to obtain a glass product having high foam quality by reducing bubble defects by containing a clarification gas in molten glass.
無機原料粉末を加熱して融液状態に保持した後、得られた溶融ガラスを所定形状に成形して冷却することで過冷却液体状態とし、ガラス物品を得るという手法は、古くから利用されてきた基本的なガラス製造方法である。ガラス製造業にとって、溶融時における異物や泡等の発生を抑制し、市場の要求に見合う均質なガラス製品を高い効率で製造することは、種々のガラス製品について長年取り組まれてきた重要な課題である。しかしながら、ガラス溶融工程において、ガラス中のブツ、脈理、異質結晶の析出といった問題を克服できたとしても、溶融ガラスから泡を完全に除去することは、依然として困難な課題として残っている。 A method of obtaining a glass article by heating an inorganic raw material powder and holding it in a melted state, then forming the glass melt into a predetermined shape and cooling it to a supercooled liquid state has been used for a long time. This is a basic glass manufacturing method. For the glass manufacturing industry, it is an important issue that has been addressed for many years for various glass products to suppress the generation of foreign materials and bubbles at the time of melting and to produce homogeneous glass products that meet market demands with high efficiency. is there. However, even in the glass melting process, even if problems such as blisters in the glass, striae, and precipitation of foreign crystals can be overcome, it is still a difficult task to completely remove bubbles from the molten glass.
溶融ガラスから泡を除去する手段は化学的手法と物理的手法とに大別される。前者の代表的な方法として、ガラス原料中に清澄剤と呼ばれる微量添加物を含有させる方法がある。一方、後者の代表的な方法として、減圧または真空脱気を行いながらガラスを溶融する方法がある。 Means for removing bubbles from molten glass are roughly divided into chemical methods and physical methods. As a typical method of the former, there is a method in which a trace amount additive called a fining agent is contained in a glass raw material. On the other hand, as a typical method of the latter, there is a method of melting glass while performing reduced pressure or vacuum deaeration.
具体的に言うと、化学的手法については、多種多様なガラス製品の製造工程で高い清澄効果を発揮するＡｓ２Ｏ３が頻繁に使用されてきた。しかしながら、Ａｓ２Ｏ３は環境負荷の点で問題視されており、他の清澄剤への転換が急務となっている。そこで、これまで提案されてきた他の清澄剤の見直しや新たな清澄剤の開発が行われてきた。例として、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の金属酸化物、ＮａＣｌ等のハロゲン化物、Ｎａ２ＳＯ４等の硫酸塩などが検討されてきた。また、これらの固体清澄剤とは別に、ヘリウム等の希ガスを溶融ガラス中に含有させることで泡品位を向上させる方法についても検討が行われてきた。 Specifically, as a chemical method, As 2 O 3 that exhibits a high refining effect has been frequently used in various glass product manufacturing processes. However, As 2 O 3 is regarded as a problem in terms of environmental load, and there is an urgent need to switch to other fining agents. Therefore, other clarifiers that have been proposed have been reviewed and new clarifiers have been developed. As examples, metal oxides such as Sb 2 O 3 and SnO 2 , halides such as NaCl, sulfates such as Na 2 SO 4 and the like have been studied. In addition to these solid refining agents, a method for improving the bubble quality by containing a rare gas such as helium in the molten glass has been studied.
特許文献１はガラスの清澄方法として初めてヘリウムに着目したものである。特許文献１には、ホウケイ酸ガラスに対してヘリウムを塩化ナトリウムとともに作用させることによって、溶融ガラスに対して清澄効果をもたらすことが示されている。特許文献２〜６には、ヘリウムが種々の組成のガラスに対して清澄効果を発揮することが示されている。 Patent Document 1 focuses on helium for the first time as a glass refining method. Patent Document 1 discloses that helium is allowed to act on sodium borosilicate glass together with sodium chloride to provide a clarification effect on molten glass. Patent Documents 2 to 6 show that helium exerts a fining effect on glasses having various compositions.
ヘリウムを溶融ガラス中に含有させる方法としては、ヘリウムを高濃度で含有する物質、あるいはヘリウムを含有するガラスカレットを原料として利用する方法や、溶融ガラスにヘリウムガスを接触させる方法などが挙げられる。 Examples of the method of containing helium in the molten glass include a method of using a material containing helium at a high concentration, a glass cullet containing helium as a raw material, and a method of contacting the molten glass with helium gas.
溶融ガラスにヘリウムガスを接触させる方法としては、ガラス溶融槽の上部雰囲気にヘリウムガスを導入する方法、ガス透過性を有する溶融槽でガラスを溶融し、溶融槽周囲をヘリウム雰囲気にする方法、あるいは耐火性ノズルを用いてヘリウムガスを溶融ガラス中にバブリングする方法などが挙げられる。溶融ガラスの上部雰囲気にヘリウムガスを導入する方法については、特許文献７に具体的な方法が記載されている。
上記の溶融ガラスにヘリウムを接触させる方法のうち、溶融ガラスの上部雰囲気にヘリウムガスを導入する方法は、当該上部雰囲気におけるガラス溶融槽の壁面にヘリウムガス導入管を設置するという比較的簡便な方法で実施することができる。しかしながら、ヘリウムガスは通常、溶融ガラスの上部雰囲気中に存在するＮ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｏ２等の気体と比べて密度が小さいため、浮力により浮上してしまう。このため、ヘリウムガスは溶融ガラス表面に到達しにくいという問題がある。 Among the methods of bringing helium into contact with the above molten glass, the method of introducing helium gas into the upper atmosphere of the molten glass is a relatively simple method of installing a helium gas introduction tube on the wall of the glass melting tank in the upper atmosphere. Can be implemented. However, helium gas usually has a lower density than gases such as N 2 , CO 2 , H 2 O, O 2 and the like present in the upper atmosphere of the molten glass, and therefore helium will rise due to buoyancy. For this reason, there is a problem that helium gas hardly reaches the surface of the molten glass.
特に、ガラス原料を連続的に投入して溶融を行う装置においては、溶融初期のガラス化反応によってＣＯ２等の分解ガスが大量に発生する。さらに、上方から溶融ガラスを燃焼火炎により加熱する場合は、当該燃焼火炎により発生する燃焼ガスも供給されることとなる。これらの分解ガスや燃焼ガスは、溶融ガラスの上部雰囲気中に設置された排気口より排出される。したがって、このような大量のガスが発生する溶融ガラス上部雰囲気にヘリウムガスを導入しても、当該上部雰囲気の上方に浮上するとともに希釈され、溶融ガラスとほとんど接触することなく排出口より排出されてしまう。 In particular, in an apparatus in which glass raw material is continuously charged and melted, a large amount of decomposition gas such as CO 2 is generated by vitrification reaction at the initial stage of melting. Further, when the molten glass is heated by the combustion flame from above, the combustion gas generated by the combustion flame is also supplied. These cracked gases and combustion gases are discharged from an exhaust port installed in the upper atmosphere of the molten glass. Therefore, even if helium gas is introduced into the upper atmosphere of the molten glass where such a large amount of gas is generated, it floats above the upper atmosphere and is diluted and discharged from the discharge port with little contact with the molten glass. End up.
なお、大量のヘリウムを長時間連続的に供給し続けることができれば、溶融ガラスの上部雰囲気をヘリウムで完全に置換することも可能であるが、コストが非常に高くなってしまう。 If a large amount of helium can be continuously supplied for a long time, the upper atmosphere of the molten glass can be completely replaced with helium, but the cost becomes very high.
以上のような従来技術の有する問題点に鑑み、本発明は、ヘリウムを効率良く溶融ガラスに含有させることによりガラス中の泡欠陥を減じ、高い泡品位を有するガラス製品を得ることが可能なガラス溶融方法およびガラスの溶融装置を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art as described above, the present invention reduces the bubble defects in the glass by efficiently containing helium in the molten glass, and can obtain a glass product having high foam quality. An object is to provide a melting method and a glass melting apparatus.
本発明者等は、鋭意検討した結果、ガラス原料を溶融槽に投入し、加熱により溶融を行うガラス溶融方法において、ヘリウムを含有する特定の混合ガスを溶融ガラスの上部雰囲気に供給することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。 As a result of diligent examination, the present inventors put a glass raw material into a melting tank, and in a glass melting method in which melting is performed by heating, by supplying a specific mixed gas containing helium to the upper atmosphere of the molten glass, The present inventors have found that the above problems can be solved and propose the present invention.
すなわち、本発明は、ヘリウムを含有する混合ガスを溶融ガラスの上部雰囲気に供給する工程を含むガラス溶融方法であって、混合ガスの平均分子量が２１以上であることを特徴とするガラス溶融方法に関する。 That is, the present invention relates to a glass melting method including a step of supplying a mixed gas containing helium to an upper atmosphere of molten glass, wherein the average molecular weight of the mixed gas is 21 or more. .
このように、ヘリウム以外の他のガスを含有させて平均分子量を２１以上と大きくした混合ガスは、上部雰囲気中に存在する分解ガスや燃焼ガスと比較して、密度が同程度かそれ以上となる。そのため、溶融ガラスの上部雰囲気に導入された当該混合ガスは、純ヘリウムのように上方に浮上することがなく、効率良く溶融ガラス表面に接触するようになる。したがって、溶融ガラスに対する清澄効果を大きくすることができ、結果として、高い泡品位を有するガラス製品を得ることが可能となる。 As described above, the mixed gas containing the gas other than helium and having an average molecular weight of 21 or more has the same or higher density as compared with the cracked gas and the combustion gas existing in the upper atmosphere. Become. Therefore, the mixed gas introduced into the upper atmosphere of the molten glass does not float upward like pure helium, and comes into contact with the molten glass surface efficiently. Therefore, the clarification effect with respect to a molten glass can be enlarged, As a result, it becomes possible to obtain the glass product which has high foam quality.
第二に、本発明のガラス溶融方法において、混合ガスにおけるヘリウム含有量が１０体積％以上であることが好ましい。 Secondly, in the glass melting method of the present invention, the helium content in the mixed gas is preferably 10% by volume or more.
溶融ガラスを効果的に清澄するためには、より多くのヘリウムを溶融ガラス表面に接触させることが好ましい。よって、混合ガスにおけるヘリウム含有量を１０体積％以上と大きくすることにより、清澄効果を高めることが可能となる。 In order to clarify the molten glass effectively, it is preferable to bring more helium into contact with the surface of the molten glass. Therefore, the clarification effect can be enhanced by increasing the helium content in the mixed gas to 10% by volume or more.
第三に、本発明は、ヘリウムを含有する混合ガスを溶融ガラスの上部雰囲気に供給するための混合ガス供給手段を具備してなるガラス溶融装置であって、混合ガスの平均分子量が２１以上であることを特徴とするガラス溶融装置に関する。 Third, the present invention is a glass melting apparatus comprising a mixed gas supply means for supplying a mixed gas containing helium to the upper atmosphere of the molten glass, wherein the average molecular weight of the mixed gas is 21 or more. The present invention relates to a glass melting apparatus.
以下、本発明のガラス溶融方法およびガラス溶融装置の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a glass melting method and a glass melting apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明を大型の連続溶融装置に適用した実施形態を図１に示す。図１のガラス溶融装置は、ガラス原料をガラス化する溶融槽１と清澄を行う第一清澄槽２および第二清澄槽３を含んでなるものである。ガラス溶融装置の炉壁や天井部は耐火物Ｒで構成されている。なお、耐火物Ｒの材料は特に限定されず、公知の材料を使用することができる。また、耐火物成分の溶融ガラス中への汚染（溶出）が原因となって生じる脈理、異物などの発生を抑制するために、炉内の耐火物表面を白金で覆うことも可能である。 An embodiment in which the present invention is applied to a large continuous melting apparatus is shown in FIG. The glass melting apparatus of FIG. 1 comprises a melting tank 1 for vitrifying a glass raw material, a first clarification tank 2 and a second clarification tank 3 for clarification. The furnace wall and ceiling of the glass melting apparatus are made of refractory R. In addition, the material of the refractory R is not specifically limited, A well-known material can be used. It is also possible to cover the surface of the refractory in the furnace with platinum in order to suppress the generation of striae, foreign matter and the like caused by contamination (elution) of the refractory component into the molten glass.
このガラス溶融装置では、まず予め均質に混合調製されたガラス原料（またはガラスカレット）Ｂが溶融槽１のガラス原料投入口４に据え付けられた原料投入機から投入される。投入されたガラス原料Ｂは、溶融槽１の上部に設置されたバーナー５と下部に設置された板状電極６の両加熱手段によって加熱され、溶融ガラスＧが生成する。また、混合ガス供給手段として、溶融槽１の出口側に溶解槽ガス導入管７が設置されており、溶解槽ガス導入管７からヘリウムを含有する混合ガスＡが供給される。これにより、溶融槽出口付近において混合ガスＡが溶融ガラスＧ表面に接触し、ヘリウムが溶融ガラスＧ中に導入され、溶解、拡散する。なお、混合ガス供給手段は特に限定されず、ガス導入管のほかに多孔性耐火物などを用いることができる。 In this glass melting apparatus, first, a glass raw material (or glass cullet) B, which has been mixed and prepared in advance, is charged from a raw material charging machine installed at a glass raw material charging port 4 of the melting tank 1. The charged glass raw material B is heated by both the heating means of the burner 5 installed in the upper part of the melting tank 1 and the plate-like electrode 6 installed in the lower part, and the molten glass G produces | generates. Further, as a mixed gas supply means, a dissolution tank gas introduction pipe 7 is installed on the outlet side of the melting tank 1, and a mixed gas A containing helium is supplied from the dissolution tank gas introduction pipe 7. Thereby, the mixed gas A comes into contact with the surface of the molten glass G in the vicinity of the outlet of the melting tank, and helium is introduced into the molten glass G to be melted and diffused. The mixed gas supply means is not particularly limited, and a porous refractory or the like can be used in addition to the gas introduction pipe.
本実施形態では、溶融ガラスＧは溶融槽１に連結したスロート８を通過し第一清澄槽２に流入し、第一清澄槽２にてさらに清澄が行われる。このように、溶融槽１での清澄を経た後、別途設けられた第一清澄槽２にて清澄を行うことにより、より清澄効果を高めることが可能となる。 In the present embodiment, the molten glass G passes through the throat 8 connected to the melting tank 1, flows into the first clarification tank 2, and further clarification is performed in the first clarification tank 2. As described above, after clarification in the melting tank 1, clarification is performed in the first clarification tank 2 provided separately, thereby further enhancing the clarification effect.
第一清澄槽２において、溶融ガラスＧは棒状電極９により加熱される。第一清澄槽２には第一清澄槽ガス導入管１０が設置されており、第一清澄槽ガス導入管１０よりヘリウムを含有する混合ガスＡが供給され、さらに清澄が促進される。また、必要に応じて、既述の他の清澄剤を併用することにより、清澄をさらに促進させることも可能である。ただし、Ａｓ２Ｏ３およびＳｂ２Ｏ３は環境負荷物質であるため、実質的に含有しない（例えば、ガラス組成中に０．１質量％以下）ことが好ましい。 In the first clarification tank 2, the molten glass G is heated by the rod-shaped electrode 9. A first clarification tank gas introduction pipe 10 is installed in the first clarification tank 2, and a mixed gas A containing helium is supplied from the first clarification tank gas introduction pipe 10 to further promote clarification. In addition, clarification can be further promoted by using other clarifiers as described above in combination as necessary. However, since As 2 O 3 and Sb 2 O 3 are environmentally hazardous substances, it is preferable that they are not substantially contained (for example, 0.1% by mass or less in the glass composition).
第一清澄槽２における溶融ガラスＧの上部雰囲気にはガラス化反応による分解ガスやバーナー等の加熱手段から発生する燃焼ガスはほとんど存在しない。しかしながら、もともと雰囲気中に存在する空気や外部から混入する空気、あるいは溶融ガラス表面において発生する揮発成分等の影響を受けることとなる。よって、本発明の手法は、第一清澄層２においてもその効果は大きい。 In the upper atmosphere of the molten glass G in the first clarification tank 2, there is almost no combustion gas generated from heating means such as decomposition gas due to vitrification reaction or a burner. However, it is influenced by the air originally present in the atmosphere, the air mixed from the outside, or the volatile components generated on the surface of the molten glass. Therefore, the method of the present invention has a great effect even in the first clarification layer 2.
なお、第一清澄槽２においては、外部からの混入ガスが少ない場合には、ヘリウムを含有する混合ガスではなく純ヘリウムを用いた方が有利な場合もある。よって、ガラス製品の泡欠陥の状態を見ながら、いずれのガスを使用するかを決定するのが好ましい。これによって、液晶用板ガラスのように、極めて厳しい泡品位が要求されるガラス製品にも対応することができる。 In the first clarification tank 2, when there is a small amount of mixed gas from the outside, it may be advantageous to use pure helium rather than a mixed gas containing helium. Therefore, it is preferable to determine which gas is used while observing the state of bubble defects in the glass product. Accordingly, it is possible to deal with glass products that require extremely strict foam quality, such as liquid crystal glass.
第一清澄槽２を経た溶融ガラスＧは、さらに第二清澄槽３で清澄が行われる。しかし、第一清澄槽２で十分な清澄が行われれば、第二清澄槽３を省くことも可能である。 The molten glass G that has passed through the first clarification tank 2 is further clarified in the second clarification tank 3. However, if sufficient clarification is performed in the first clarification tank 2, the second clarification tank 3 can be omitted.
次に、溶融ガラスＧは第二清澄槽３に連結したフィーダー１２において、スターラー１３にて撹拌することにより脈理等の不均質部分が除去される。その後、成形部（図示せず）でガラスの成形が連続的に行われる。 Next, the molten glass G is agitated by a stirrer 13 in a feeder 12 connected to the second clarification tank 3 to remove inhomogeneous portions such as striae. Thereafter, glass is continuously formed in a forming portion (not shown).
本発明において、清澄に用いられる混合ガスの分子量は２１以上、好ましくは３０以上、より好ましくは３５以上、さらに好ましくは４０以上である。混合ガスの分子量が２１未満であると、溶融槽あるいは清澄槽において上部雰囲気の上方に浮上してしまい、溶融ガラス表面に接触しにくくなる。その結果、十分な清澄効果が得られにくく、ガラス製品の泡品位に劣る傾向がある。混合ガスの分子量の上限は特に限定されないが、大きすぎると相対的にヘリウムガスの含有量が少なくなり清澄効果に劣る傾向があるため、好ましくは１１０以下、より好ましくは８０以下、さらに好ましくは６０以下である。 In the present invention, the molecular weight of the mixed gas used for clarification is 21 or more, preferably 30 or more, more preferably 35 or more, and still more preferably 40 or more. When the molecular weight of the mixed gas is less than 21, it floats above the upper atmosphere in the melting tank or clarification tank, and is difficult to contact the surface of the molten glass. As a result, it is difficult to obtain a sufficient clarification effect and the glass product tends to be inferior in foam quality. The upper limit of the molecular weight of the mixed gas is not particularly limited, but if it is too large, the content of helium gas tends to be relatively small and the clarification effect tends to be inferior, so it is preferably 110 or less, more preferably 80 or less, and even more preferably 60. It is as follows.
混合ガス中のヘリウムの含有量は、好ましくは１０体積％以上、より好ましくは３０体積％以上、さらに好ましくは５０体積％以上である。ヘリウムの含有量が１０体積％未満であると、十分な清澄効果が得られにくく、ガラス製品の泡品位に劣る傾向がある。 The content of helium in the mixed gas is preferably 10% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, and still more preferably 50% by volume or more. If the helium content is less than 10% by volume, a sufficient clarification effect is hardly obtained, and the glass product tends to be inferior in foam quality.
混合ガスにおいて、ヘリウムと混合するガスとしては、溶融ガラスの上部雰囲気にもともと存在するガスと同程度またはそれ以上の分子量を持ち、かつ高温で安定であることが好ましい。これらの条件に該当するガスの例としては、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガスのほかに、ＣＯ２、ＣＦ４、ＳＦ６等のガスが挙げられる。なかでも、分子量が十分に大きく、高温での安定性にも優れることから、ＫｒまたはＸｅを用いることが好ましい。 In the mixed gas, the gas mixed with helium preferably has a molecular weight comparable to or higher than the gas originally present in the upper atmosphere of the molten glass and is stable at a high temperature. Examples of gases that meet these conditions include gases such as CO 2 , CF 4 , and SF 6 in addition to rare gases such as Ar, Kr, and Xe. Among them, it is preferable to use Kr or Xe because the molecular weight is sufficiently large and the stability at high temperature is excellent.
混合ガス供給手段の位置は、溶融ガラスの表面に近いほどヘリウムを溶融ガラスに接触させやすいため好ましい。具体的には、混合ガス供給手段の位置は、好ましくは溶融ガラス表面から高さ０．３ｍ以下、より好ましくは０．２ｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍ以下である。清澄効果を向上させるため、混合ガス供給手段は複数設置してもよい。 The position of the mixed gas supply means is preferably closer to the surface of the molten glass because helium can be brought into contact with the molten glass. Specifically, the position of the mixed gas supply means is preferably 0.3 m or less in height from the molten glass surface, more preferably 0.2 m or less, and even more preferably 0.1 m or less. In order to improve the clarification effect, a plurality of mixed gas supply means may be installed.
以下、本発明の効果を数値流体解析を用いて検証した例を説明する。この解析では、ガスの密度差によってもたらされる対流と、各ガス成分間の相互拡散が考慮されており、実炉におけるガスの移動現象を十分理解できる程度に再現できるものである。 Hereinafter, an example in which the effect of the present invention is verified using numerical fluid analysis will be described. In this analysis, the convection caused by the gas density difference and the mutual diffusion between the gas components are taken into consideration, and the gas movement phenomenon in the actual furnace can be reproduced to a sufficient extent.
（実施例１）
図２は、図１のガラス溶融装置における溶融槽１の溶融ガラス表面より上部の構造を示した模式図である。溶融槽上部構造２０の寸法は、長さ２ｍ、幅１ｍ、高さ１ｍとした。
Example 1
FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure above the surface of the molten glass of the melting tank 1 in the glass melting apparatus of FIG. The dimensions of the melting tank upper structure 20 were 2 m in length, 1 m in width, and 1 m in height.
溶融槽上部構造２０には、ガラス原料投入口２１からガラス原料Ｂが投入され、長さ１ｍの領域に渡って未溶解のガラス原料Ｂが溶融ガラスを覆っている。ここで、ガラス原料Ｂは、７２ＳｉＯ２−２Ａｌ２Ｏ３−４ＭｇＯ−８ＣａＯ−１４Ｎａ２Ｏの組成を含有する溶融ガラスが得られるように原料が調合されており、ガラス原料投入口２１から投入され、１５０ｋｇ／ｈの流量で溶融ガラスが生成する。このとき、２９．４ｋｇ／ｈの速度でＣＯ２ガスＣが未溶解のガラス原料Ｂから放出されるものとした。 The glass raw material B is supplied to the melting tank upper structure 20 from the glass raw material inlet 21, and the unmelted glass raw material B covers the molten glass over a region having a length of 1 m. Here, the raw material of the glass raw material B is prepared so that a molten glass containing a composition of 72SiO 2 -2Al 2 O 3 -4MgO-8CaO-14Na 2 O can be obtained, and is introduced from the glass raw material inlet 21. The molten glass is produced at a flow rate of 150 kg / h. At this time, the CO 2 gas C was released from the undissolved glass raw material B at a rate of 29.4 kg / h.
加熱方法は、溶融ガラス中の直接通電および上部に設置したヒーター（いずれも図示せず）による間接加熱方式であり、上部雰囲気は１５００℃に保たれている。上部雰囲気に存在する主要なガスはＣＯ２である。ここで、ガラス原料投入口１５の反対側の側壁にて、溶融ガラス表面２４より高さ０．０５ｍの位置に設置されたガス導入管２２より、ヘリウムとキセノンの混合ガス（平均分子量６７．７、ヘリウムの含有量５０体積％）を３Ｎｍ３／ｈの流量で導入した。上部雰囲気における過剰なガスは、ガラス原料投入口２１の上方に取り付けられたガス排出管２３より排出される。溶融ガラス表面２４におけるヘリウムの濃度分布を図４に示す。 The heating method is a direct energization in molten glass and an indirect heating method using a heater (not shown) installed on the upper part, and the upper atmosphere is maintained at 1500 ° C. Main gases present in the upper atmosphere is CO 2. Here, a mixed gas of helium and xenon (average molecular weight 67.7) is introduced from a gas introduction pipe 22 installed at a position 0.05 m higher than the molten glass surface 24 on the side wall opposite to the glass raw material inlet 15. , A helium content of 50% by volume) was introduced at a flow rate of 3 Nm 3 / h. Excess gas in the upper atmosphere is discharged from a gas discharge pipe 23 attached above the glass raw material inlet 21. The concentration distribution of helium on the molten glass surface 24 is shown in FIG.
（比較例１）
混合ガスの代わりに純ヘリウム（平均分子量４）を用いた以外は、実施例１と同様に解析を行った。溶融ガラス表面２４におけるヘリウムの濃度分布を図４に示す。
(Comparative Example 1)
Analysis was performed in the same manner as in Example 1 except that pure helium (average molecular weight 4) was used instead of the mixed gas. The concentration distribution of helium on the molten glass surface 24 is shown in FIG.
（実施例２）
混合ガスとしてヘリウムとキセノンの混合ガス（平均分子量４２．２、ヘリウムの含有量７０体積％）を用い、実施例１と同様に解析を行った。なお、本実施例では、図３に示すように、ガス導入管２２の上部に、長さ０．８ｍ、幅１ｍの仕切り板２５を溶融ガラス表面２４より高さ０．１ｍの位置に設けた。仕切り板２５は、混合ガスの浮上を抑制し、溶融ガラス表面２４に接触しやすくするために設けるものである。溶融ガラス表面２４におけるヘリウムの濃度分布を図５に示す。
(Example 2)
Analysis was performed in the same manner as in Example 1 using a mixed gas of helium and xenon (average molecular weight 42.2, helium content 70% by volume) as the mixed gas. In this embodiment, as shown in FIG. 3, a partition plate 25 having a length of 0.8 m and a width of 1 m is provided at a position 0.1 m higher than the molten glass surface 24 at the upper part of the gas introduction pipe 22. . The partition plate 25 is provided in order to suppress the floating of the mixed gas and to make it easy to contact the molten glass surface 24. The concentration distribution of helium on the molten glass surface 24 is shown in FIG.
（比較例２）
混合ガスの代わりに純ヘリウムを用いた以外は、実施例２と同様に解析を行った。溶融ガラス表面２４におけるヘリウムの濃度分布を図５に示す。
(Comparative Example 2)
Analysis was performed in the same manner as in Example 2 except that pure helium was used instead of the mixed gas. The concentration distribution of helium on the molten glass surface 24 is shown in FIG.
図４および５から明らかなように、ヘリウムとキセノンの混合ガスを用いた実施例１および２は、純ヘリウムを用いた比較例１および２と比較して、溶融ガラス表面におけるヘリウム濃度を広範囲において高く維持できることがわかる。これにより、清澄効果の向上が期待できる。 As is clear from FIGS. 4 and 5, Examples 1 and 2 using a mixed gas of helium and xenon have a helium concentration on the surface of the molten glass in a wider range than Comparative Examples 1 and 2 using pure helium. It can be seen that it can be kept high. Thereby, improvement of the clarification effect can be expected.
本発明のガラス溶融方法およびガラス溶融装置は、例えば液晶表示素子の基板用板ガラスやプラズマディスプレイ用途の板ガラス、固体撮像素子収納パッケージのカバーガラス、液晶表示ディスプレイに搭載されるバックライト用管ガラス、高強度結晶化ガラス、光部品用途の各種レンズ部品、低融点粉末ガラス等のガラス製品の製造に好適である。 The glass melting method and glass melting apparatus of the present invention are, for example, a plate glass for a substrate of a liquid crystal display element, a plate glass for a plasma display, a cover glass of a solid-state imaging device storage package, a tube glass for a backlight mounted on a liquid crystal display, It is suitable for producing glass products such as high-strength crystallized glass, various lens parts for optical parts, and low-melting-point powdered glass.
１ 溶融槽
２ 第一清澄槽
３ 第二清澄槽
４ ガラス原料投入口
５ バーナー
６ 板状電極
７ 溶融槽ガス導入管
８ スロート
９ 棒状電極
１０ 第一清澄槽ガス導入管
１１ ガス排出管
１２ フィーダー
１３ スターラー
２０ 溶融槽上部構造
２１ ガラス原料投入口
２２ ガス導入管
２３ ガス排出管
２４ 溶融ガラス表面
２５ 仕切り板
Ａ ヘリウム含有混合ガス
Ｂ ガラス原料
Ｃ ＣＯ２ガス
Ｇ 溶融ガラス
Ｒ 耐火物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Melting tank 2 1st clarification tank 3 2nd clarification tank 4 Glass raw material inlet 5 Burner 6 Plate-shaped electrode 7 Melting tank gas introduction pipe 8 Throat 9 Rod-shaped electrode 10 1st clarification tank gas introduction pipe 11 Gas discharge pipe 12 Feeder 13 Stirrer 20 Melting tank superstructure 21 Glass raw material inlet 22 Gas inlet pipe 23 Gas outlet pipe 24 Molten glass surface 25 Partition plate A Helium-containing mixed gas B Glass raw material C CO 2 gas G Molten glass R Refractory
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