JP2012096942A - In-flight melting burner, melting method of glass raw material, method of producing molten glass, method of producing glass bead, method of manufacturing glass product, in-flight melting device and device for manufacturing glass product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気中溶融バーナー、ガラス原料の溶融方法、溶融ガラスの製造方法、ガラスビーズの製造方法、ガラス製品の製造方法、気中溶融装置およびガラス製品の製造装置に関する。 The present invention relates to an air melting burner, a glass raw material melting method, a molten glass manufacturing method, a glass bead manufacturing method, a glass product manufacturing method, an air melting apparatus, and a glass product manufacturing apparatus.
現在、板ガラス、瓶ガラス、繊維ガラスを始めとして表示装置用ガラスに至るまで、量産規模のガラスの多くはガラス原料を溶融炉にて溶融するというF.シーメンスが開発したシーメンス窯に基づき生産されている。シーメンス窯による溶融法では、粉末状ガラス原料の混合物を、シーメンス窯で先に溶融したガラス融液面上に投入し、それが塊(バッチ山、batch pileともいう。)となったものをバーナーなどによって加熱し、その塊の表面から融解を進行させ、徐々にガラス融液とする。このとき、融液上のバッチは、反応あるいは溶融しやすい物質から順次溶け出るため、融点あるいは粘性の高い珪砂あるいは珪砂分を多く含む粒子が取り残され、また、それらが相互に結合するなどして原料層内に難溶融性物質が形成されやすい。さらに、同様の理由で、融液形成の初期状態においては、局所的に見るとバッチと組成が異なったガラス融液が生じ、融液の不均一化が生じやすい。さらにまた、シーメンス窯によるガラス溶融炉は大量のエネルギーを必要とするため、産業エネルギー消費構造改革の面からガラス溶融炉の消費エネルギー削減が望まれている。最近では、表示装置用途のガラス板として高品質、高付加価値化ガラスの需要が増大の一途にあり、エネルギー消費も増大しており、ガラスの製造にかかる省エネルギー技術の開発は重要かつ緊急の課題とされている。 At present, most glass on a mass production scale, including plate glass, bottle glass, and fiberglass, is used for melting glass materials in a melting furnace. Produced based on the Siemens kiln developed by Siemens. In the melting method using a Siemens kiln, a mixture of powdery glass raw materials is put on the surface of the glass melt previously melted in the Siemens kiln, and the mixture becomes a lump (also called a batch pile or a batch pile). It is heated by, for example, and the melting proceeds from the surface of the lump and gradually becomes a glass melt. At this time, since the batch on the melt melts sequentially from the material that is easily reacted or melted, the silica or sand containing a large amount of the melting point or viscosity is left behind, and they are bonded to each other. A hardly fusible substance is easily formed in the raw material layer. Furthermore, for the same reason, in the initial state of melt formation, a glass melt having a composition different from that of the batch is generated locally, and the melt is likely to be non-uniform. Furthermore, since a glass melting furnace using a Siemens kiln requires a large amount of energy, it is desired to reduce the energy consumption of the glass melting furnace from the viewpoint of industrial energy consumption structural reform. Recently, the demand for high-quality, high-value-added glass as a glass plate for display devices is increasing, and energy consumption is also increasing, so the development of energy-saving technology for glass production is an important and urgent issue. It is said that.
このような背景から、省エネルギー型ガラス製造技術の一例として、ガラス原料の混合物からなる微細粒子(造粒体)を高温の気相雰囲気中で加熱し溶かして溶融ガラス粒子とし、次いで溶融ガラス粒子を集積して液体相(ガラス融液)を形成する気中溶融法と呼ばれるガラス製品の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
From such a background, as an example of energy-saving glass manufacturing technology, fine particles (granulated body) made of a mixture of glass raw materials are heated and melted in a high-temperature gas phase atmosphere to form molten glass particles, and then the molten glass particles are There has been proposed a method for manufacturing a glass product called an in-air melting method that accumulates to form a liquid phase (glass melt) (see, for example,
図10は特許文献1に記載のガラス溶融炉を示す断面模式図である。特許文献1に記載のガラス溶融炉100は、高温気相雰囲気101を形成する加熱手段として、複数本のアーク電極102および/または酸素燃焼ノズル103を備えている。これら複数のアーク電極102が形成する熱プラズマアークおよび/または酸素燃焼ノズル103が形成する酸素燃焼炎(フレーム)105によって炉体106内に約1600℃以上の高温気相雰囲気101が形成されている。この高温気相雰囲気101中に、ガラス原料粒子104を投入することにより、高温気相雰囲気101内でガラス原料粒子104を液状ガラス粒子107に変化させる。液状ガラス粒子107は落下して炉体106の炉底部106Aに溜まり、ガラス融液G100となる。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the glass melting furnace described in
特許文献2に記載のガラス溶融炉は、加熱手段として、ガラス溶融炉の天井壁に下向きに取り付けられた酸素バーナーを備えている。この酸素バーナーには、酸素濃度90容量%以上の支燃ガスとガラス原料が供給されるように、ガス供給系と燃料供給系とが接続されている。このガラス溶融炉によれば、酸素バーナーを燃焼させ下向きに火炎を形成するとともに、酸素バーナーからガラス原料粒子をその火炎中に下向きに供給し、火炎中で液状ガラス粒子を生成させ、生成した液状ガラス粒子を火炎直下の炉底部に集積させてガラス融液を形成している。
The glass melting furnace described in
上述のガラス溶融炉は、ガラス原料粒子を高温気相雰囲気中で溶融して溶融ガラス粒子を形成し、溶融ガラス粒子をガラス溶融炉底部に集積させて溶融ガラスを形成する装置である。この気中溶融法によれば、従来のシーメンス窯による溶融法と比較して、ガラス溶融工程の消費エネルギーを1/3程度まで低減できると言われており、短時間で溶融が可能になり、溶融炉の小型化、蓄熱室の省略、品質の向上、CO2の削減、ガラス品種の変更時間の短縮化を図ることができる技術として注目されている。 The glass melting furnace described above is an apparatus for forming molten glass by melting glass raw material particles in a high-temperature gas phase atmosphere to form molten glass particles, and accumulating the molten glass particles on the bottom of the glass melting furnace. According to this in-air melting method, it is said that the energy consumption of the glass melting step can be reduced to about 1/3 compared to the conventional Siemens kiln melting method, which enables melting in a short time, It is attracting attention as a technology that can reduce the size of the melting furnace, omit the heat storage chamber, improve the quality, reduce CO 2 , and shorten the time for changing the glass type.
ところで、従来のシーメンス窯を用いたガラス溶融炉として、例えば、図11に示すように、ガラス溶融炉200の側壁201に火炎噴出方向を水平方向とするように酸素バーナー202が横向きに設置されたものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。この例のガラス溶融炉200では、炉200内のガラス融液G200の上面に堆積したバッチB200が、酸素バーナー202から噴出される燃焼炎202Aの輻射熱により溶融される。
また、シーメンス窯を用いたガラス溶融炉の他の例として、例えば、図12に示すように、ガラス溶融炉300の天井壁301に、火炎噴出方向を下向きとするように酸素バーナー302が鉛直下向き方向に設置されたものが知られている(例えば、特許文献4参照。)。この例のガラス溶融炉300は、炉300内のガラス融液G300の表面に、酸素バーナー302からの燃焼炎302Aを噴き付けることにより、ガラス融液G300の上面に堆積したバッチB300が溶融される。
By the way, as a glass melting furnace using a conventional Siemens kiln, for example, as shown in FIG. 11, an
As another example of a glass melting furnace using a Siemens kiln, for example, as shown in FIG. 12, an
図13に、従来のガラス溶融炉に使用される酸素バーナーの一例構造を示す(特許文献3参照)。図13に示す酸素バーナー400は、中心管401と、この中心管401の外側に配置される内管402と、この内管402の外側に配置される外管403とを同心状に重ねた三重管構造のバーナーである。中心管401の内部が一次酸素流路406、中心管401と内管402との間が燃料ガス流路407、内管402と外管403との間が二次酸素流路408とされている。また、燃料ガス流路407および二次酸素流路408には、多数の小通孔を有する多孔板404、405がそれぞれ設けられている。
上述した特許文献1および2に記載の気中溶融法において、加熱手段として酸素バーナーを用いる場合、この酸素バーナーの燃焼火炎中にガラス原料粒子を投入して、火炎中で液状ガラス粒子を形成している。そのため、ガラス原料粒子を供給する原料供給路と、燃焼ガスおよび燃料ガスをそれぞれ供給するガス供給路を備える酸素バーナーが使用されている。
FIG. 13 shows an example structure of an oxygen burner used in a conventional glass melting furnace (see Patent Document 3). An
In the air melting method described in
図14に、気中溶融法で使用される酸素バーナーの一例構造として、特許文献5に記載されたバーナーの断面図を示す。
図14に示すバーナー500は、中心側から順に配置されたノズル管501、ノズル管502、ノズル管503、ノズル管504、ノズル管505からなる5重管構造とされ、中心から順に、原料粉体を供給する原料粉体供給路501Aと、この原料粉体供給路501Aの外周に配置された燃料ガス供給路502Aと、この燃料ガス供給路502Aの外周に配置された酸素供給路503Aと、この酸素供給路503Aの外周に設けられた冷却水通路504A、505Aとを有する同心5重管構造にされている。バーナー500の先端部には、原料粉体供給路501A、燃料ガス供給路502Aおよび酸素供給路503Aにそれぞれ噴出口501a、502a、503aを介して接続する燃焼室506が設けられている。
FIG. 14 shows a cross-sectional view of a burner described in
A
しかしながら、本発明者らがガラスの気中溶融法の研究を進める過程において、上述した従来構造のバーナーを気中溶融法に適用すると、製造されるガラスの品質が不均一になってしまう場合があることが明らかとなった。
これら従来構造のバーナーを気中溶融法に適用すると、直径数10μm〜数100μm程度の微細なガラス原料粒子が、原料の噴出口先端部付近で発生する渦流の影響により、バーナー先端部付近に部分的に付着することがある。そして、バーナー先端部に付着したガラス原料が徐々に肥大化して大きな塊となることがあると、この塊がバーナー下方のガラス融液へと落下する場合がある。その結果、落下した塊とガラス融液との組成差に起因して、製造される溶融ガラスおよびガラスが不均質になり、ガラスの品質が低下するおそれがある。
また、特許文献5に記載のバーナーのように、原料供給路の噴出口がバーナー内部側に位置している場合、火炎中における原料の滞留時間を長くすることはできるが、その反面、バーナー先端部に原料が滞留するため、ノズル先端部にガラスが付着しやすい問題がある。
However, in the process in which the present inventors are conducting research on the glass melting method in the air, when the above-described conventional structure burner is applied to the air melting method, the quality of the produced glass may become uneven. It became clear that there was.
When these conventional burners are applied to the air melting method, fine glass raw material particles having a diameter of several tens to several hundreds of μm are partially formed near the tip of the burner due to the influence of the vortex generated near the tip of the raw material jet outlet. May adhere. And when the glass raw material adhering to a burner front-end | tip part enlarges gradually and may become a big lump, this lump may fall to the glass melt below a burner. As a result, due to the compositional difference between the dropped lump and the glass melt, the manufactured molten glass and glass become inhomogeneous, and the quality of the glass may be deteriorated.
In addition, as in the burner described in
従来のシーメンス窯によるガラス溶融炉では、バーナーは横向きまたは下向きに設置されるが、バーナーから燃焼炎のみを噴射する構成であるため、上記のようなバーナーの先端にガラス原料が滞留、付着する問題は起こっていない。このような問題は、本発明者らが気中溶融法を検討する過程で新たに見出されたものである。
また、通常、気中溶融法は長期間の連続稼働で行われるため、気中溶融用バーナーも長期間連続使用される。そのため、バーナーにガラス原料粒子が付着して肥大化するようであると、バーナーを停止して清掃を行う必要があるため、生産性の面においてもバーナーへの付着物の低減が望まれる。
In a conventional glass melting furnace using a Siemens kiln, the burner is installed sideways or downward, but only the combustion flame is injected from the burner, so that the glass material stays and adheres to the tip of the burner as described above. Is not happening. Such a problem was newly found in the process of studying the air melting method by the present inventors.
In general, since the air melting method is performed in a continuous operation for a long time, an air melting burner is also used continuously for a long time. For this reason, if the glass raw material particles appear to adhere to the burner and become enlarged, it is necessary to stop the burner and perform cleaning. Therefore, in terms of productivity, reduction of the deposit on the burner is desired.
以上のような背景から本発明は、ガラス原料粒子の付着を抑制できる気中溶融バーナー、および該バーナーを用いるガラス原料の溶融方法の提供を目的とする。
また、本発明は、上述のガラス原料の溶融方法を用いる溶融ガラスの製造方法、ガラスビーズの製造方法およびガラス製品の製造方法の提供を目的とする。
さらに、本発明は、上述の気中溶融バーナーを用いる気中溶融装置およびガラス製品の製造装置の提供を目的とする。
In view of the above background, an object of the present invention is to provide an air melting burner that can suppress adhesion of glass raw material particles, and a method of melting a glass raw material using the burner.
Moreover, this invention aims at provision of the manufacturing method of the molten glass which uses the melting method of the above-mentioned glass raw material, the manufacturing method of glass beads, and the manufacturing method of glass products.
Furthermore, an object of the present invention is to provide an air melting apparatus using the above-described air melting burner and a glass product manufacturing apparatus.
本発明の気中溶融バーナーは、ガラス原料粒子を気相雰囲気中で溶融し溶融ガラス粒子を形成する気中溶融法に用いられるバーナーであって、複数のノズル管が配置された多重管構造のバーナー本体部を備えてなり、複数のノズル管の流路と、複数のノズル管によりノズル管の間に形成される複数の流路のうち、1つがガラス原料粒子供給路に、1つが燃焼ガス供給路に、1つが燃料ガス供給路にされるとともに、前記複数のノズル管のうち、ガラス原料粒子供給路を構成する1つ以上のノズル管の後端部が他のノズル管の後端部よりも後方側に突出させて設けられ、前記ノズル管後端部の突出された部分に振動付与手段が設置され、前記バーナー本体部の先端側が噴射口とされてなる。 The air melting burner of the present invention is a burner used in an air melting method in which glass raw material particles are melted in a gas phase atmosphere to form molten glass particles, and has a multiple tube structure in which a plurality of nozzle tubes are arranged. Of the plurality of nozzle tubes and the plurality of channels formed between the nozzle tubes by the plurality of nozzle tubes, one is the glass raw material particle supply passage and one is the combustion gas In the supply path, one is a fuel gas supply path, and among the plurality of nozzle pipes, one or more nozzle pipes constituting the glass raw material particle supply path are rear end parts of other nozzle pipes Further, a vibration applying means is provided at a protruding portion of the rear end portion of the nozzle tube, and a tip end side of the burner main body portion is an injection port.
本発明の気中溶融バーナーにおいて、前記バーナー本体部が前記振動付与手段により共振される長さに形成されてなる構成を採用できる。
本発明の気中溶融バーナーにおいて、前記バーナー本体部に設けられる支持部が前記バーナー本体部の振動の節の位置に形成されてなる構成を採用できる。
本発明の気中溶融バーナーは、前記複数のノズル管のいずれかにガラス原料の送入口、燃料ガスの送入口、燃焼ガスの送入口が設けられ、これら送入口が前記バーナー本体部の振動の節の位置に形成された構成を採用できる。
本発明の気中溶融バーナーは、前記複数のノズル管により形成される複数の流路のうち、隣接する一対の流路が冷媒流路とされ、前記ノズル管に形成される冷媒流路の出入口が前記バーナー本体部の振動の節の位置に形成された構成を採用できる。
In the air-melting burner of the present invention, a configuration in which the burner main body is formed to a length that is resonated by the vibration applying means can be employed.
In the air-melting burner of the present invention, a configuration in which a support portion provided in the burner main body portion is formed at a position of a vibration node of the burner main body portion can be adopted.
In the air melting burner of the present invention, a glass raw material inlet, a fuel gas inlet, and a combustion gas inlet are provided in any of the plurality of nozzle tubes, and these inlets are used for vibration of the burner body. A configuration formed at the position of a node can be adopted.
In the air melting burner of the present invention, among a plurality of flow paths formed by the plurality of nozzle pipes, a pair of adjacent flow paths is used as a refrigerant flow path, and an inlet / outlet of the refrigerant flow path formed in the nozzle pipe However, it is possible to adopt a structure formed at the position of the vibration node of the burner body.
本発明の気中溶融バーナーは、前記バーナー本体部が前記振動付与手段により共振される長さに形成されてなり、前記バーナー本体部における振動の節の位置に、燃料ガスの送入口とガラス原料粒子の送入口と燃焼ガスの送入口と前記バーナー本体部の支持部の少なくとも1つが設けられてなる。
本発明の気中溶融バーナーは、前記複数のノズル管により形成される複数の流路のうち、隣接する一対の流路が冷媒流路とされ、前記冷媒流路の出入口が前記バーナー本体部の振動の節の位置に形成されてなる。
The air-melting burner of the present invention is formed such that the burner body is resonated by the vibration applying means, and the fuel gas inlet and the glass material are placed at the position of the vibration node in the burner body. At least one of a particle inlet, a combustion gas inlet, and a support portion of the burner body is provided.
In the air melting burner of the present invention, among a plurality of channels formed by the plurality of nozzle tubes, a pair of adjacent channels is a refrigerant channel, and an inlet / outlet of the refrigerant channel is an outlet of the burner main body. It is formed at the position of the vibration node.
本発明の気中溶融バーナーは、前記各ノズル管の後端部にそれら後端部を閉じる端面壁が形成され、前記ノズル管の後端部よりも後方側に突出された他のノズル管の後端部が前記端面壁を貫通して後方側に突出され、前記端面壁を貫通し後方側に突出された複数のノズル管後端部のうち、ガラス原料供給部を構成する少なくとも1本のノズル管が他のノズル管に対し抜き取り自在に構成されてなる。
本発明の気中溶融バーナーは、前記抜き取り自在に構成されたノズル管は前記他のノズル管の端面壁に形成した貫通孔に対し遊挿され、前記遊挿部分を気密にシールするシール機構が形成され、他のノズル管は前記端面壁の貫通部分においてノズル管同士一体化されてなる。
本発明の気中溶融バーナーは、前記抜き取り自在に構成されたノズル管の先端側に該ノズル管とその外側のノズル管の間隔を保持するスペーサーが設けられ、該スペーサーが前記バーナー部の振動の腹の位置に形成されてなる。
In the air melting burner of the present invention, an end face wall that closes the rear ends of the nozzle tubes is formed at the rear ends of the nozzle tubes, and the other nozzle tubes protrude rearward from the rear ends of the nozzle tubes. At least one of the rear ends of the plurality of nozzle tubes that penetrate the end face wall and protrude rearward through the end face wall and protrude rearward through the end face wall. The nozzle tube is configured to be freely extracted from other nozzle tubes.
The air melting burner according to the present invention has a sealing mechanism in which the nozzle tube configured to be detachable is loosely inserted into a through hole formed in an end face wall of the other nozzle tube, and the loosely inserted portion is hermetically sealed. The other nozzle pipes are formed by integrating the nozzle pipes in the penetrating portion of the end wall.
In the air melting burner of the present invention, a spacer is provided on the front end side of the nozzle tube configured to be detachable so as to maintain a distance between the nozzle tube and the outer nozzle tube. It is formed at the position of the belly.
本発明のガラス原料の溶融方法は、先のいずれか一項に記載の気中溶融バーナーにより加熱気相雰囲気を形成し、この加熱気相雰囲気中にガラス原料粒子を送ることにより該ガラス原料粒子を溶融させ、該ガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする方法に関する。
本発明の溶融ガラスの製造方法は、先に記載の前記溶融ガラス粒子を貯留する方法に関する。
The glass raw material melting method according to the present invention is such that a heated gas phase atmosphere is formed by the air-melting burner according to any one of the preceding items, and the glass raw material particles are fed into the heated gas phase atmosphere. The glass raw material particles are used as molten glass particles.
The manufacturing method of the molten glass of this invention is related with the method of storing the said molten glass particle | grains described previously.
本発明のガラスビーズの製造方法は、先に記載の前記溶融ガラス粒子を、冷却することによりガラスビーズとする方法に関する。
本発明のガラス製品の製造方法は、先に記載のガラス原料の溶融方法を用いて前記ガラス原料粒子を加熱して溶融ガラス粒子とするガラス溶融工程と、前記溶融ガラス粒子からなる溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程と、を含む方法に関する。
本発明のガラス製品の製造方法は、先に記載のガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする工程が、前記溶融ガラス粒子を貯留してガラス融液とする工程、を含む方法に関する。
The method for producing glass beads of the present invention relates to a method for producing glass beads by cooling the molten glass particles described above.
The method for producing a glass product of the present invention includes a glass melting step in which the glass raw material particles are heated to form molten glass particles using the glass raw material melting method described above, and a molten glass comprising the molten glass particles is formed. And a step of gradually cooling the glass after forming.
The manufacturing method of the glass product of this invention is related with the method in which the process which uses the glass raw material particle | grains described above as a molten glass particle includes the process of storing the said molten glass particle and making it a glass melt.
本発明の気中溶融装置は、ガラス原料粒子を気相雰囲気中で加熱溶融して溶融ガラス粒子にする気中溶融装置であって、前記ガラス原料粒子を加熱溶融する加熱気相雰囲気を形成する原料加熱部と、前記加熱気相雰囲気に前記ガラス原料粒子を供給するための原料供給部と、を備える気中溶融バーナーが、先のいずれかに記載の気中溶融バーナーである。
本発明の気中溶融装置は、前記原料加熱部に連通するように溶融ガラス粒子の貯留部が設けられる。
本発明の気中溶融装置は、前記原料加熱部に連通するように冷却部とガラスビーズの貯留部が設けられる。
本発明のガラス製品の製造装置は、先に記載の気中溶融装置と、該気中溶融装置により製造された溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備える。
The air melting apparatus of the present invention is an air melting apparatus that heats and melts glass raw material particles in a gas phase atmosphere to form molten glass particles, and forms a heated gas phase atmosphere that heats and melts the glass raw material particles. The air melting burner according to any one of the preceding claims, wherein the air melting burner including a raw material heating unit and a raw material supply unit for supplying the glass raw material particles to the heated vapor phase atmosphere.
In the in-flight melting apparatus of the present invention, a storage unit for molten glass particles is provided so as to communicate with the raw material heating unit.
In the air melting apparatus of the present invention, a cooling unit and a glass bead storage unit are provided so as to communicate with the raw material heating unit.
An apparatus for producing a glass product of the present invention includes an air melting apparatus described above, a molding means for molding the molten glass produced by the air melting apparatus, and a slow cooling means for gradually cooling the glass after molding. Is provided.
本発明の気中溶融バーナーは、複数のノズル管からなる多重管構造を採用し、ガラス原料粒子供給路を構成する少なくとも1つ以上のノズル管の後端部を他のノズル管の後端部よりも突出させ、該後端部に振動付与手段を設けたので、ガラス原料粒子を噴出させるノズル先端部に強力な超音波振動が付与され、供給路を構成するノズル管の先端側からガラス原料粒子を噴出させて気中溶融法に従い溶融ガラス粒子を形成する際、ノズル管の先端側にガラス原料粒子が付着しても散逸して溶融物からなる塊を生じ難くできるとともに、塊が大きくなる前にノズル管の先端から加熱気相雰囲気に噴出できる。よって、加熱気相雰囲気に目的のガラス原料粒子を供給できるとともに、組成ずれを起こしている塊については小さい内に加熱気相雰囲気に出して他のガラス原料粒子とともに気中溶融できるので、組成ずれを起こしていない均一な組成の溶融ガラス粒子を製造できる。 The air melting burner of the present invention adopts a multi-tube structure composed of a plurality of nozzle tubes, and at least one or more nozzle tubes constituting the glass raw material particle supply path are connected to the rear end portions of the other nozzle tubes. Since the vibration applying means is provided at the rear end of the nozzle, powerful ultrasonic vibration is applied to the tip of the nozzle for ejecting the glass material particles, and the glass material is supplied from the tip of the nozzle tube constituting the supply path. When forming molten glass particles according to the air melting method by ejecting the particles, even if the glass raw material particles adhere to the tip side of the nozzle tube, it is difficult to dissipate and form a lump of melt, and the lump becomes large Before, it can be ejected from the tip of the nozzle tube to a heated gas phase atmosphere. Therefore, the target glass raw material particles can be supplied to the heated gas phase atmosphere, and the mass causing the composition deviation can be melted in the air together with the other glass raw material particles by being put out into the heated gas phase atmosphere in a small amount. It is possible to produce molten glass particles having a uniform composition that does not cause oxidization.
バーナー本体部を振動付与手段により共振する構成とし、燃料ガスの送入口、ガラス原料粒子の送入口、燃焼ガスの送入口、バーナー本体部の支持部の少なくとも1つを前記共振の節の位置に設けることにより、振動付与手段による超音波振動がノズル先端部に効率よく伝搬されるとともに、これらの部分の振動を抑制し、各送入口へ配管を行う場合などに接続部分の安全性を高めるとともに、バーナー本体部を支持する場合の安定支持を図ることができる。また、冷媒流路の出入口を振動の節の位置に設けるならば、冷媒流路を構成する配管などの接続部分に印加される振動を抑制できる。
複数のノズル管のうち、ガラス原料粒子を供給するノズル管を他のノズル管に対し抜き取り自在な構成としておくならば、ノズル管の交換や補修、清掃などのメンテナンスが可能となる。
The burner main body is configured to resonate by the vibration applying means, and at least one of the fuel gas inlet, the glass raw material particle inlet, the combustion gas inlet, and the burner main body support is located at the resonance node. By providing, the ultrasonic vibration by the vibration applying means is efficiently propagated to the nozzle tip, while suppressing the vibration of these parts and improving the safety of the connection part when piping to each inlet, etc. In addition, stable support can be achieved when the burner main body is supported. Further, if the inlet / outlet port of the refrigerant flow path is provided at the position of the vibration node, vibration applied to a connection portion such as a pipe constituting the refrigerant flow path can be suppressed.
Of the plurality of nozzle tubes, if the nozzle tube for supplying the glass raw material particles is configured to be removable from the other nozzle tubes, maintenance such as replacement, repair, and cleaning of the nozzle tubes is possible.
本発明のガラス原料の溶融方法は、上述の気中溶融バーナーを用いてガラス原料粒子を溶融することにより、均質な溶融ガラス粒子を製造できる。
また、本発明の溶融ガラスの製造方法、ガラスビーズの製造方法およびガラス製品の製造方法は、上述のガラス原料の溶融方法を用いることにより、均質で高品質な溶融ガラス、ガラスビーズおよびガラス製品を提供できる。
本発明の気中溶融装置およびガラス製品の製造装置は、上述の気中溶融バーナーを備えることにより、均質で高品質な溶融ガラス粒子、溶融ガラス、ガラスビーズおよびガラス製品を製造できる。
The glass raw material melting method of the present invention can produce homogeneous molten glass particles by melting the glass raw material particles using the above-described air-melting burner.
Moreover, the manufacturing method of the molten glass of the present invention, the manufacturing method of the glass beads, and the manufacturing method of the glass product are obtained by using the above-described melting method of the glass raw material to obtain a homogeneous and high-quality molten glass, glass beads and glass product. Can be provided.
By providing the above-described air melting burner, the air melting apparatus and glass product manufacturing apparatus of the present invention can manufacture homogeneous and high-quality molten glass particles, molten glass, glass beads, and glass products.
以下、本発明に係る気中溶融バーナー、ガラス原料の溶融方法、溶融ガラスの製造方法、ガラスビーズの製造方法、ガラス製品の製造方法、気中溶融装置およびガラス製品の製造装置の一実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
図1は本発明に係る気中溶融バーナーの一実施形態を模式的に示す断面斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of an air melting burner, a glass raw material melting method, a molten glass manufacturing method, a glass bead manufacturing method, a glass product manufacturing method, an air melting apparatus and a glass product manufacturing apparatus according to the present invention will be described. Although described, the present invention is not limited to the following embodiments.
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view schematically showing an embodiment of an air melting burner according to the present invention.
図1に示す気中溶融バーナー10は、内側から順に第1ノズル管11と第2ノズル管12と第3ノズル管13と第4ノズル管14と第5ノズル管15と第6ノズル管16とが同心円状に間隔をあけて配置された6重管構造とされている。
第1ノズル管11の内部に燃料ガスを通過させるための燃料ガス供給路Aが形成され、第1ノズル管11と第2ノズル管12との間にガラス原料粒子を通過させるためのガラス原料粒子の供給路Bが形成されている。第2ノズル管12と第3ノズル管13との間に燃焼ガスを通過させるための1次燃焼ガス供給路Cが形成され、第3ノズル管13と第4ノズル管14との間に燃焼ガスを通過させるための2次燃焼ガス供給路Dが形成されている。また、第4ノズル管14と第5ノズル管15との間に冷却水などの冷媒を流通させるための第1冷媒流路Eが形成され、第5ノズル管15と第6ノズル管16との間に冷却水などの冷媒を流通させるための第2冷媒流路Fが形成されている。なお、第5ノズル管15の先端部と第6ノズル管16の先端部は閉塞部材17、18により閉じられているとともに第5ノズル管15の先端部近くの部分に流通孔15aが形成されていて、第4ノズル管14、第5ノズル管15、第6ノズル管16が構成する第1冷媒流路Eと第2冷媒流路Fは冷媒の循環流路を構成できるように連通されている。
The
A fuel gas supply path A for allowing fuel gas to pass therethrough is formed inside the
本実施形態の気中溶融バーナー10において、バーナー中心部から外側に向かって、燃料ガス供給路A、ガラス原料粒子の供給路B、1次燃焼ガス供給路C、2次燃焼ガス供給路D、第1冷媒流路E、第2冷媒流路Fがこの順に同心円状に形成されている。なお、以下の説明において、気中溶融バーナー10をバーナー10と略称することがある。
バーナー10において、第1ノズル管11が最も長く、それから順に第1ノズル管12、第3ノズル管13、第4ノズル管14、第5ノズル管15、第6ノズル管16の順に各ノズル管が若干短くなるように形成され、中央側に位置するノズル管がそれよりも外側に位置する他のノズル管の後端部を順次貫通して後方側に突出するようにして組み立てられている。
In the
In the
すなわち、一番短く径が大きく形成された第6ノズル管16の後端部を閉塞するように端面壁16Aが設けられ、この端面壁16Aを貫通して後部側に突出するように第5ノズル管15の後端部15bが設けられ、この後端部15bの後端は端面壁15Aにより閉塞されている。この端面壁15Aを貫通して後部側に突出するように第4ノズル管14の後端部14bが設けられ、この後端部14bの後端は端面壁14Aにより閉塞されている。この端面壁14Aを貫通して後部側に突出するように第3ノズル管13の後端部13bが設けられ、この後端部13bの後端は端面壁13Aにより閉塞されている。この端面壁13Aを貫通して後部側に突出するように第2ノズル管12の後端部12bが設けられ、この後端部12bの後端にはフランジ型の端面壁12Aが設けられている。この端面壁12Aの中央部に貫通孔12cが形成され、この貫通孔12cを遊挿して後方側に突出するように第1ノズル管11の後端部11bおよびフランジ板11Aが設けられ、この第1ノズル管11の後端部11bがキャップ型の閉塞部材20により閉じられている。
That is, the
前記第1ノズル管11の後端部11bを閉じている閉塞部材20の側面側に燃料ガス供給路Aに接続する送入口11dが形成され、この送入口11dに接続された第1配管22を介して燃料供給装置21が接続されていて、この燃料供給装置21から後述する燃料を第1ノズル管11に送ることができるようになっている。また、前記第2ノズル管12の後端部12bに形成された送入口12dに第2配管23を介しガラス原料粒子の供給装置24が接続され、第3ノズル管13の後端部13bに形成された送入口13dに第3配管25を介し1次燃焼ガス供給源26が接続され、第4ノズル管14の後端部14bに形成された送入口14dに第4配管27を介し2次燃焼ガス供給源28が接続されている。また、第5ノズル管15の後端部15bに形成された接続口15dに第5配管29を介し冷媒供給装置30が接続され、第6ノズル管16の側面に形成された接続口16dに第6配管31を介し冷媒供給装置30が接続されている。
An inlet 11d connected to the fuel gas supply path A is formed on the side of the closing
以上の構成により、燃料ガス供給路Aに燃料ガスを供給し、ガラス原料粒子供給路Bにガラス原料粒子を供給し、燃焼ガス供給路C、Dに燃焼ガスを供給し、冷媒流路E、Fに冷媒を循環できるように構成されている。なお、冷媒流路E、Fはノズル管15、16を十分に冷却できるように、ノズル管15、16の先端部近傍まで延在されている。これにより、ノズル管15、16およびそれらの内側のノズル管11〜14が過熱状態になることを防止できる。
With the above configuration, the fuel gas is supplied to the fuel gas supply path A, the glass raw material particles are supplied to the glass raw material particle supply path B, the combustion gas is supplied to the combustion gas supply paths C and D, the refrigerant flow path E, The refrigerant can be circulated through F. The refrigerant flow paths E and F are extended to the vicinity of the tip portions of the
前記バーナー10において、第2ノズル管12の端面壁12Aを第1ノズル管11が貫通した部分に、端面壁12Aに沿うようにフランジ板11Aが取り付けられ、フランジ板11Aと端面壁12Aとの間に円環状のシール部材32が介在され、端面壁12Aの貫通孔12cを第1ノズル管11が遊挿した部分を気密にシールできる構造とされている。
そして、端面壁12Aの外周部分に、バーナー10に振動を付与するための圧電振動子などの振動付与手段35が取り付けられている。また、第1ノズル管11の後端を閉じる閉塞部材20の上にもバーナー10に振動を付与するための圧電振動子などの振動付与手段36が取り付けられ、第3ノズル管13の後端部13bの端面壁13Aの部分にも振動付与手段34が取り付けられている。
In the
A vibration applying means 35 such as a piezoelectric vibrator for applying vibration to the
前記振動付与手段35は、一例として、図2に示す如く円環状のピエゾ素子などの圧電振動素子35A、35Bとそれらを挟持するように配置されたホーン部材35C、35Dと、これら全体を貫通して一体化するボルト部材38からなる。振動付与手段35は、ホーン部材35Cを前記端面壁12Aに接着あるいはボルト接続等の固定手段により一体的に固定することにより端面壁12Aの平面部に固定されている。振動付与手段35は圧電振動素子35A、35Bに交番電圧を印加し、この電圧印加に伴い圧電振動子35A、35Bが発生する振動を端面壁12Aに伝達することにより端面壁12Aを備えた第2ノズル管12に振動を付与する装置である。また、振動付与手段36も振動付与手段35と同等の構造とされ、電圧印加により振動を発生させてこの振動を第1ノズル管11に付与する装置であり、振動付与手段34は端面壁13Aの外周面に固定された以外は同様に構成され、第3ノズル管13に振動を付与する。
なお、この実施形態において適用したピエゾ素子を用いたランジュバン型の振動素子は振動付与手段の一例であって、振動付与手段についてはその他の公知のいずれの振動装置を用いても差し支えない。また、振動付与手段を設ける位置についても、図1に示す構成に限らず、バーナー10に必要な振動を印加するために必要な数の振動付与手段を設けることができる。
また、第1ノズル管11の先端より若干後部側の部分と第2ノズル管12の先端より若干後部側の部分には第1ノズル管11の周面と第2ノズル管12の内面との間に挟まってそれらの間隔を規制するためのスペーサー部材37が介在されている。
As an example, the
The Langevin type vibration element using the piezo element applied in this embodiment is an example of a vibration applying unit, and any other known vibration device may be used as the vibration applying unit. Further, the position where the vibration applying means is provided is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and the necessary number of vibration applying means for applying the necessary vibration to the
Further, a portion slightly rearward from the tip of the
本実施形態のバーナー10において、プロパン、ブタン、メタン、LPG(液化石油ガス)、水素、重油、軽油、灯油などの燃料ガスが燃料ガス供給路Aに導入され、後述するガラス原料粒子がガラス原料粒子の供給路Bに供給され、酸素や酸素富化ガスなどの燃焼ガスが燃焼ガス供給路C、Dに導入されるとともに、バーナー10の先端から酸素燃焼炎を噴射して加熱気相雰囲気を形成するとともに、その加熱気相雰囲気中に供給路Bの先端からガラス原料粒子を吹き出すことができる。本実施形態のバーナー10により噴射される酸素燃焼炎により形成される加熱気相雰囲気の中心部の温度は、燃焼炎が例えば水素酸素燃焼炎の場合約2000〜3000℃である。
In the
本実施形態に係るバーナー10の材質は、SUS430等のフェライト系ステンレス鋼、SUS308、SUS309、SUS309S、SUS309Cb、SUS310、SUS310S、SUS310Cb、SUS310Mo等の耐熱性オーステナイト系ステンレス鋼、またはFe基耐熱合金、Co基耐熱性合金もしくはNi基耐熱合金等の超耐熱合金、または石英ガラス、またはCr、Nb、MoもしくはWと高融点金属との合金であることが好ましい。
燃料ガスとしては、プロパン、ブタン、メタン、LPG(液化石油ガス)、水素、重油、軽油、灯油を使用することができる。燃焼ガスとしては、酸素や酸素富化ガスなど、酸素を含有するガスであればいかなるガスも使用することができる。なお、ガラス原料粒子については、後述する。
The material of the
As the fuel gas, propane, butane, methane, LPG (liquefied petroleum gas), hydrogen, heavy oil, light oil, and kerosene can be used. As the combustion gas, any gas can be used as long as it contains oxygen, such as oxygen or oxygen-enriched gas. The glass raw material particles will be described later.
本実施形態のバーナー10において、酸素などの燃焼ガス供給路を1次燃焼ガス供給路Cと2次燃焼ガス供給路Dとで構成し、各燃焼ガス供給路C、Dから供給する酸素量を個別に制御することにより、ガラス原料粒子を溶融するのに最適な酸素燃焼炎が得られる。例えば、1次燃焼ガス供給路Cから供給する1次酸素の比率を上げると、燃料ガスと酸素ガスの反応が早まるため酸素燃焼炎の直径は細くなりバーナーに近いところだけでなく全体にわたって温度が高い火炎が得られるが火炎の長さは短くなる。逆に1次燃焼ガス供給路Cからの酸素の比率を下げると燃料ガスと酸素ガスの反応が緩慢となるため酸素燃焼炎の直径は太くなるが長い火炎を得ることができる。なお、2次燃焼ガス供給路Dは省略してもよい。
In the
本実施形態のバーナー10において、ガラス原料粒子は、たとえば、フィーダー等の定量供給装置からなるガラス原料粒子の供給装置24から供給され、酸素又は酸素富化空気などをキャリアガスとともにガラス原料粒子の供給路Bの先端の噴出口から噴出する。このときのキャリアガスの流量とガラス原料粒子との供給比率は、原料粉体の嵩比重、粒度分布などにより異なるが、一般的には、供給流路内にガラス原料粒子が滞留することなく流れ、かつ、バーナー10から噴出する時点で不要な振動を生じない程度にキャリアガスの流量を調整すればよい。
In the
本実施形態のバーナー10において、燃料ガス供給路Aの先端から燃料ガスを噴射し、1次燃焼ガス供給路Cと2次燃焼ガス供給路Dの先端から酸素ガスなどの燃焼ガスを噴射し、酸素燃焼炎を発生させて加熱気相雰囲気を生成し、そこにガラス原料粒子をキャリアガスとともに供給路Bの先端から噴出する際、振動付与手段34、35、36に電圧印加してこれらを作動させ、供給路Bを形成する第1ノズル管11と第2ノズル管12を振動させることが好ましい。
この振動付与により、第1ノズル管11と第2ノズル管12の間の供給路Bを通過するガラス原料粒子の滞留を防止しつつ加熱気相雰囲気中に確実にガラス原料粒子を供給できる。
なお、振動付与手段34、35、36による振動付与により、バーナー10の第1ノズル管11と第2ノズル管12の間に形成される供給路Bの先端部に付着しやすいガラス塊を粗大化する前に落下させて加熱気相雰囲気中に供給できる。
In the
By applying this vibration, the glass raw material particles can be reliably supplied into the heated gas phase atmosphere while preventing the retention of the glass raw material particles passing through the supply path B between the
In addition, the glass lump which adheres easily to the front-end | tip part of the supply path B formed between the 1st nozzle pipe |
本実施形態のバーナー10にあっては、ガラス原料粒子を加熱気相雰囲気中に供給して溶融ガラス粒子とするが、バーナー10の先端部を通過する際にガラス原料粒子の一部は溶融して液状になっているので、ガラス原料粒子の溶融し易い一部成分のみが液状となって供給路10の先端部において塊となって付着し、この塊が成長して加熱気相雰囲気に落下すると、目的の組成と異なる溶融ガラス粒子が生成されるおそれがある。この点において振動付与手段35、36によりこのガラス塊が大きく成長する前に加熱気相雰囲気に向けて落下できることにより、目的の組成と異なる大きな溶融ガラス粒子を生成することがなくなり、大きなガラス塊を生成することによる弊害を防止できる。よって、目的の組成の溶融ガラス粒子を生成できる可能性が高くなり、気中溶融法により本来生成できる目的の組成の溶融ガラス粒子を生成できる。
In the
なお、本実施形態のバーナー10においては、振動付与手段34、35、36によりバーナー10に振動を付与する構造を採用しているので、バーナー10の構造として、以下に説明する構造を採用することが好ましい。
まず、第1ノズル管11〜第6ノズル管16がそれらの先端部を揃えて接合され、それらの先端位置から第1ノズル管11の後端側の閉塞部材20の後端までに至るバーナー10の全体に対し、振動付与手段34、35、36が振動を付与する場合、バーナー10の少なくともガラス原料粒子の供給路Bの内外壁を構成する第1ノズル管11と第2ノズル管12が振動により共振する構造とされることが好ましい。従って例えば、振動付与手段34、35、36がバーナー10に与える振動の波長をλとすると、バーナー10の全長をmλ/2(mは整数)とすることが好ましい。
In addition, in the
First, the
バーナー10において、第6ノズル管16の先端部よりの部分にバーナー10の支持部16Eを設け、バーナー10の全体の加重をこの支持部16Eで支持する場合、この支持部16Eの設置位置をバーナー10の先端位置から(2k+1)λ/4の位置とすることが好ましい。
更に、バーナー10において、スペーサー37の取り付け位置をバーナー10の先端位置からnλ/2の位置(nは整数)とすることが好ましい。これにより、スペーサー37はバーナー10の振動の腹の位置に設置されることになるので、他の部分より振動の振幅が大きくなる結果、スペーサー37の部分とその周りの部分においてガラス原料粒子の滞留を無くすることができる。
In the
Further, in the
次に、バーナー10において、振動付与手段35が取り付けられた端面壁12Aの後端位置から、バーナー本体部10の長さ方向に沿って第2ノズル管12に対し第2配管23を接続する送入口12d(送入口12dの中心)までの位置をλ/4の奇数倍の位置とすることが好ましい。また、同様に、第3ノズル管13に対し第3配管25が接続される送入口13d(送入口13dの中心)までの位置をλ/4の奇数倍の位置、第4ノズル管14に対し第4配管27が接続される送入口14d(送入口14dの中心)までの位置をλ/4の奇数倍の位置とすることが好ましい。更に、振動付与手段36が取り付けられている閉塞部材20の外表面(後端面)から端面壁12Aの後端位置までの距離をnλ/2の位置(nは整数)とすることが好ましい。
一例として、図1に示す如く、端面壁12Aの後端位置から、第2ノズル管12に対し第2配管23を接続する位置(送入口12dの中心)までの長さをλ/4とし、端面壁12Aの後端位置から、第3ノズル管13に対し第3配管25を接続する位置(送入口13dの中心)までの長さを3λ/4とすることができる。また、端面壁12Aの後端位置から、第4ノズル管14に対し第4配管27を接続する位置(送入口14dの中心)までの長さを5λ/4に設定することができる。
これらの位置に第2配管23、第3配管25、第4配管27を接続することで、バーナー10の振動の節の位置にこれらの配管を取り付けたことになるので、振動付与手段による超音波振動がノズル先端部に効率よく伝搬されるとともに、これらの接続部分に作用する負荷が小さくなる。また、同様に、第5配管29を第5ノズル管15の側面に取り付ける位置(接続口15dの中心)、第6配管31を第6ノズル管16の側面に取り付ける位置(接続口16dの中心)についてもバーナー10の振動の節に設定することが好ましい。すなわち、これらの取り付け位置についても、端面壁12Aの後端位置からλ/4の奇数倍の位置に設定することが好ましい。このように振動の節の位置に各接続口12d、13d、14dを設けておくことでこれらに接続する配管の接続部分に不要な振動を印加するおそれをできるだけ少なくできる。
Next, in the
As an example, as shown in FIG. 1, the length from the rear end position of the
By connecting the
図3は、本発明に係る気中溶融バーナーの変形例を示すもので、この例のバーナー2は、先の第1実施形態のバーナー10において、1次燃焼ガスの供給路Cの外壁を構成する第3ノズル管と2次燃焼ガスの供給路Dの外壁を構成する第4ノズル管を略し、これらの代わりに、1次燃焼ガスの供給路Cとなるノズル管5と2次燃焼ガスの供給路Dとなるノズル管6を小径配管としてバーナー10の内部側において、第2ノズル管12と第4ノズル管14の間に同心円状に配置してなる構造を採用した。第2ノズル管と第4ノズル管の間の端面は小径配管の開口部を除き金属部材で閉塞されている。
図3に示す第2実施形態のバーナー2では、このように、燃焼ガス供給路を構成する複数の小径の配管5、6で代用し、これらから個別に1次燃焼ガスと2次燃焼ガスをノズル2の先端側に噴射できる構造として目的を達成することができる。
図3に示す多重管構造のバーナー2にあっても、第1実施形態と同様、第1ノズル管11に振動付与手段36が取り付けられ、第2ノズル管12に振動付与手段35が取り付けられている構造については同等であり、これら振動付与手段35、36によりノズル本体部に振動が付与され、第1実施形態のバーナー10と同等の作用効果を得ることができるようになっている。
FIG. 3 shows a modification of the air-melting burner according to the present invention, and the
In the
Also in the
図4は先に説明したバーナー10を用いて行う本発明に係るガラス原料の溶融方法、溶融ガラスの製造方法およびガラス製品の製造方法を実施するために使用される製造装置の一例構造を模式的に示す断面図である。
本実施形態の気中溶融装置40は、中空型の炉体41と、ガラス原料粒子GM2を噴出するとともに酸素燃焼炎Hを形成するために炉体41の天井部41Aを貫通して下向きに配置された上述の気中溶融バーナー10(原料加熱部)と、炉体41bの底部に形成された溶融ガラスGの貯留部41Bとを備えてなり、バーナー10の噴射方向先端側(図4では下方側)に加熱気相雰囲気Kを形成できるようになっている。
本実施形態の気中溶融装置40において、加熱気相雰囲気Kを形成する加熱手段は本発明に係る気中溶融バーナーからなる。加熱気相雰囲気Kは、バーナー10から噴射される酸素燃焼炎Hおよび酸素燃焼炎H近傍の高温部から構成される。なお、図4においては、気中溶融バーナーとして、図1に示すバーナー10を用いているが、バーナーはこれに限定されず、図3に示すバーナー2、あるいは、本発明に係る気中溶融バーナーであればいずれの構造でも適用可能である。
FIG. 4 schematically shows an example of the structure of a manufacturing apparatus used for carrying out the glass raw material melting method, molten glass manufacturing method and glass product manufacturing method according to the present invention performed using the
The
In the
バーナー10には供給管49を介してガラス原料粒子GM2を収容したホッパからなるガラス原料供給装置(原料供給器)48が接続されており、供給管49にはガラス原料粒子GM2をバーナー10のガラス原料粒子の供給路Bへと搬送するためのキャリアガスを供給するキャリアガス供給源(図示略)が接続されている。前記原料供給器48と供給管49とバーナー10のガラス原料粒子供給路Bは原料供給部を構成している。また、バーナー10は、供給管47a、47b、47cを介してガス供給源46に接続されており、供給管47aを介して燃料ガス供給路Aに燃料ガスが導入され、供給管47bを介して1次燃焼ガス供給路Cに燃焼ガスが導入され、供給管47cを介して2次燃焼ガス供給路Dに燃焼ガスが導入される。
Connected to the
炉体41の底部側は溶融ガラスGの貯留部41Bとされており、炉体41の側壁底部側に形成された排出口44を介して炉体41から溶融ガラスGを外部に排出できるように構成されている。なお、本実施形態の気中溶融装置40を備えたガラス製品の製造装置は、炉体41から溶融ガラスGを排出する方向の下流側に、一例として、成形装置45などが接続され、形成した溶融ガラスGを成形装置45により目的の形状に成形してガラス製品を得ることができるように構成されている。なお、泡品質によっては、成形装置の前に減圧脱泡装置を設ける場合もありうる。
The bottom side of the
炉体41は耐火レンガなどの耐火材からなり、高温の溶融ガラスGを貯留できるように構成されている。炉体41の貯留部41Bには図示していないが加熱ヒータが設置され、必要に応じて貯留部41Bに貯留されている溶融ガラスGを目的の温度(たとえば1400℃程度)に溶融状態で保持できるように構成されている。貯留部41Bの側壁部に排気口42および排気管42aを介し排ガス処理装置43が接続されている。
The
本実施形態の気中溶融装置40において、原料供給器48から供給管49を介して供給されるガラス原料粒子GM2は、バーナー10から噴射された酸素燃焼炎Hにより形成される加熱気相雰囲気K中を通過し、加熱され、溶融ガラス粒子Uを形成し、貯留部41Bに滞留する溶融ガラスG上に降下する。
本実施形態で使用される加熱気相雰囲気Kの中心部の温度は、酸素燃焼炎Hがたとえば水素燃焼炎の場合約2000〜3000℃である。
In the
The temperature of the central portion of the heated gas phase atmosphere K used in the present embodiment is about 2000 to 3000 ° C. when the oxyfuel flame H is a hydrogen combustion flame, for example.
本実施形態の気中溶融装置40を用いて製造する溶融ガラスGは、気中溶融法により製造されるガラスである限り、組成的には制限されない。したがって、ソーダライムガラス、混合アルカリ系ガラス、ホウケイ酸ガラス、あるいは、無アルカリガラスのいずれであってもよい。また、製造されるガラス製品の用途は、建築用や車両用に限定されず、フラットパネルディスプレイ用、その他の各種用途が挙げられる。
The molten glass G manufactured using the
建築用または車両用の板ガラスに使用されるソーダライムガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、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%、という組成を有することが好ましい。 In the case of soda lime glass used for building or vehicle plate glass, it is expressed in terms of mass percentage on the basis of oxide, SiO 2 : 65 to 75%, Al 2 O 3 : 0 to 3%, CaO: 5 to 5%. 15%, MgO: 0~15%, Na 2 O: 10~20%, K 2 O: 0~3%, Li 2 O: 0~5%, Fe 2 O 3: 0~3%, TiO 2: 0~5%, CeO 2: 0~3% , BaO: 0~5%, SrO: 0~5%, B 2 O 3: 0~5%, ZnO: 0~5%, ZrO 2: 0~5 %, SnO 2 : 0 to 3%, SO 3 : 0 to 0.5%.
液晶ディスプレイ用または有機ELディスプレイ用の基板に使用される無アルカリガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:39〜75%、Al2O3:3〜27%、B2O3:0〜20%、MgO:0〜13%、CaO:0〜17%、SrO:0〜20%、BaO:0〜30%、という組成を有することが好ましい。 In the case of non-alkali glass used for a substrate for a liquid crystal display or an organic EL display, SiO 2 : 39 to 75%, Al 2 O 3 : 3 to 27%, B in terms of mass percentage based on oxide. It is preferable to have a composition of 2 O 3 : 0 to 20%, MgO: 0 to 13%, CaO: 0 to 17%, SrO: 0 to 20%, BaO: 0 to 30%.
プラズマディスプレイ用の基板に使用される混合アルカリ系ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:50〜75%、Al2O3:0〜15%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO:6〜24%、Na2O+K2O:6〜24%、という組成を有することが好ましい。 In the case of mixed alkali type glass is used as the substrate for plasma display, as represented by mass percentage based on oxides, SiO 2: 50~75%, Al 2 O 3: 0~15%, MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO: 6~24 %, Na 2 O + K 2 O: 6 to 24%.
その他の用途として、耐熱容器または理化学用器具等に使用されるホウケイ酸ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:60〜85%、Al2O3:0〜5%、B2O3:5〜20%、Na2O+K2O:2〜10%、という組成を有することが好ましい。 As other applications, in the case of borosilicate glass used for heat-resistant containers or physics and chemistry instruments, etc., it is expressed in terms of mass percentage on the basis of oxide, SiO 2 : 60 to 85%, Al 2 O 3 : 0 to 5% B 2 O 3 : 5 to 20%, Na 2 O + K 2 O: 2 to 10%.
本実施形態で行う気中溶融法においては、前記いずれかの組成のガラスの原料、たとえば上述の各成分の粒子状の原料粉末粒子を目的のガラスの組成比に合わせて混合し、造粒体としたガラス原料粒子GM2を用意する。
基本的に気中溶融法は、複数(通常3成分以上)の成分から成るガラスを製造するためにガラス原料粒子GM2を溶融してガラスを製造する方法である。
In the air melting method performed in the present embodiment, the raw material of the glass having any of the above-described compositions, for example, the particulate raw material powder particles of the respective components described above are mixed according to the composition ratio of the target glass, and the granulated body Glass raw material particles GM2 were prepared.
Basically, the air melting method is a method of manufacturing glass by melting glass raw material particles GM2 in order to manufacture glass composed of a plurality of (usually three or more components) components.
また、たとえば、前述のガラス原料粒子GM2の一例として、無アルカリガラスの一例を適用する場合、珪砂、アルミナ(Al2O3)、ホウ酸(H3BO3)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)などの原料粉末粒子を目的のガラスの組成比に合致するように調合し、たとえばスプレードライ造粒法により30〜1000μm程度の造粒体として、ガラス原料粒子GM2を得ることができる。 For example, when an example of an alkali-free glass is applied as an example of the glass raw material particle GM2, silica sand, alumina (Al 2 O 3 ), boric acid (H 3 BO 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH 2 ), raw material powder particles such as calcium carbonate (CaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ) are blended so as to match the composition ratio of the target glass, for example, spray dry granulation method Thus, glass raw material particles GM2 can be obtained as a granulated body of about 30 to 1000 μm.
前記ガラス原料粉末粒子からガラス原料粒子GM2を調製する方法としては、スプレードライ造粒法などの方法が使用でき、ガラス原料を分散溶融させた水溶液を高温雰囲気中に噴霧させて乾燥固化させる造粒法が好ましい。また、この造粒体は目的とするガラスの成分組成に対応する混合比の原料のみで構成してもよいが、その造粒体に更に同一組成のガラスカレット微粉を混合して、これをガラス原料粒子GM2として用いることもできる。 As a method of preparing the glass raw material particles GM2 from the glass raw material powder particles, a method such as a spray dry granulation method can be used. Granulation in which an aqueous solution in which the glass raw material is dispersed and melted is sprayed into a high temperature atmosphere and dried and solidified. The method is preferred. Further, this granulated body may be composed only of raw materials having a mixing ratio corresponding to the target glass component composition, but the granulated body is further mixed with glass cullet powder having the same composition, and this is mixed with glass. It can also be used as raw material particles GM2.
スプレードライ造粒によりガラス原料粒子GM2を得るための一例方法として、上述の各成分のガラス原料粉末粒子として2〜500μmの範囲のガラス原料粉末粒子を蒸留水などの溶媒中に分散してスラリーを構成し、このスラリーをボールミルなどの攪拌装置で所定時間攪拌し、混合し、粉砕したのちにスプレードライ造粒することで上述の各成分のガラス原料粉末粒子がほぼ均一に分散されたガラス原料粒子GM2が得られる。
なお、前述のスラリーを攪拌装置で攪拌する際、原料粉末粒子の均一分散と造粒原料の強度を向上させる目的で2−アミノエタノール、PVA(ポリビニルアルコール)などのバインダーを混合してから攪拌することが好ましい。
本実施形態において用いるガラス原料粒子GM2は、上述のスプレードライ造粒法の他に、転動造粒法、攪拌造粒法などの乾式造粒法により形成することもできる。
As an example method for obtaining the glass raw material particles GM2 by spray-dry granulation, the glass raw material powder particles in the range of 2 to 500 μm are dispersed in a solvent such as distilled water as the glass raw material powder particles of the above-mentioned components. The glass raw material particles in which the above-mentioned glass raw material powder particles of each of the above components are dispersed almost uniformly by stirring and mixing the slurry for a predetermined time with a stirrer such as a ball mill, mixing, pulverizing, and then spray drying granulation. GM2 is obtained.
In addition, when stirring the above-mentioned slurry with a stirrer, it stirs, after mixing binders, such as 2-aminoethanol and PVA (polyvinyl alcohol), in order to improve the intensity | strength of the uniform dispersion | distribution of a raw material powder particle, and a granulation raw material. It is preferable.
The glass raw material particles GM2 used in the present embodiment can be formed by a dry granulation method such as a tumbling granulation method or a stirring granulation method in addition to the spray dry granulation method described above.
ガラス原料粒子GM2の平均粒径(重量平均)は30〜1000μmの範囲が好ましい。より好ましくは、平均粒径(重量平均)が50〜500μmの範囲内のガラス原料粒子GM2が使用され、さらに70〜300μmの範囲内のガラス原料粒子GM2が好ましい。このガラス原料粒子GM2の一例を拡大して図4に示すが、1つのガラス原料粒子GM2において最終目的とするガラスの組成比にほぼ合致するか近似した組成比となっていることが好ましい。
ガラス原料粒子GM2が溶融した溶融ガラス粒子Uの平均粒径(重量平均)は、通常ガラス原料粒子GM2の平均粒径の80%程度となることが多い。ガラス原料粒子GM2の粒径は、短時間で加熱でき、発生ガスの放散が容易である点、および粒子間の組成変動の低減の点から、前述の範囲を選択することが好ましい。
The average particle diameter (weight average) of the glass raw material particles GM2 is preferably in the range of 30 to 1000 μm. More preferably, glass raw material particles GM2 having an average particle diameter (weight average) in the range of 50 to 500 μm are used, and glass raw material particles GM2 in the range of 70 to 300 μm are more preferable. An example of the glass raw material particles GM2 is enlarged and shown in FIG. 4, but it is preferable that one glass raw material particle GM2 has a composition ratio that substantially matches or approximates the composition ratio of the final target glass.
The average particle diameter (weight average) of the molten glass particles U in which the glass raw material particles GM2 are melted is usually about 80% of the average particle diameter of the glass raw material particles GM2. The particle size of the glass raw material particles GM2 is preferably selected from the above-mentioned range from the viewpoint that it can be heated in a short time, the generated gas can be easily diffused, and the composition variation between the particles is reduced.
また、これらのガラス原料粒子GM2は、必要に応じて、副原料として清澄剤、着色剤、溶融助剤、乳白剤等を含むことができる。また、これらのガラス原料粒子GM2中のホウ酸などは、高温時の蒸気圧が比較的高いため加熱により蒸発しやすいことから、最終製品であるガラスの組成よりも余分に混合しておくことができる。
本実施形態において、副原料として清澄剤を含有する場合、塩素(Cl)、硫黄(S)、フッ素(F)の中から1種または2種以上の元素を選択して含む清澄剤を必要量添加することができる。
また、従来から用いられているSb、As酸化物などの清澄剤は、泡削減効果が生じたとしても、これら清澄剤の元素は環境負荷低減の面で望ましくない元素であり、それらの利用は環境負荷低減の方向性から見て削減することが好ましい。
Moreover, these glass raw material particle | grains GM2 can contain a clarifier, a coloring agent, a melting adjuvant, an opacifier, etc. as an auxiliary material as needed. In addition, boric acid and the like in these glass raw material particles GM2 have a relatively high vapor pressure at a high temperature and thus are easily evaporated by heating. Therefore, it is possible to mix them in excess of the composition of the glass as the final product. it can.
In this embodiment, when a clarifier is contained as an auxiliary material, a necessary amount of a clarifier containing one or more elements selected from chlorine (Cl), sulfur (S), and fluorine (F) is required. Can be added.
Also, conventionally used fining agents such as Sb and As oxides, even if the effect of reducing bubbles is generated, these fining elements are undesirable elements in terms of reducing environmental impact, and their use is It is preferable to reduce in view of the direction of reducing the environmental load.
図4に示す製造装置(気中溶融装置)40によれば、ガラス原料粒子GM2を気中溶融バーナー10の酸素燃焼炎Hにより形成された加熱気相雰囲気Kに投入することで、ガラス原料粒子GM2を気相雰囲気中で溶融させて溶融ガラス粒子Uとすることができ、この溶融ガラス粒子Uを耐火レンガ製の炉体41の貯留部41B方向に落下させて溶融ガラスGとして貯留することができる。本実施形態の製造装置40は、前述の本発明に係る気中溶融バーナーを備えた構成であるため、バーナーの先端部にガラス原料粒子GM2が滞留することがなく、塊として付着し難く、塊として成長し難く、大きな塊として溶融ガラスGに落下することがないため、ガラスの組成が不均質になることがなく、高品質の溶融ガラスGを得ることができる。
この溶融ガラスGを所定の速度で排出口44から排出し、必要に応じ減圧脱泡装置に導入し、減圧状態で強制的にさらに脱泡した後、成形装置45に移送して目的の形状に成形し、ガラス製品を製造できる。
以上のように製造されたガラス製品は、上述の如く高品質の溶融ガラスGより形成されているため、高い品質のガラス製品を得ることができる。
According to the manufacturing apparatus (air melting apparatus) 40 shown in FIG. 4, the glass raw material particles GM2 are introduced into the heated gas phase atmosphere K formed by the oxyfuel flame H of the
The molten glass G is discharged from the
Since the glass product manufactured as described above is formed from the high-quality molten glass G as described above, a high-quality glass product can be obtained.
図5は本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いてガラス製品を製造する方法の一例を示すフロー図である。
図5に示す方法に従い、ガラス製品を製造するには、上述の気中溶融装置40を用いた上述のガラス溶融工程S1により溶融ガラスGを得たならば、溶融ガラスGを成形装置45に送って目的の形状に成形する成形工程S2を経た後、徐冷工程S3にて徐冷し、切断工程S4において必要な長さに切断することでガラス製品G5を得ることができる。
なお、必要に応じて、成形後の溶融ガラスを研磨する工程を設けて、ガラス製品を製造できる。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for producing a glass product using the glass raw material melting method according to the present invention.
In order to manufacture a glass product according to the method shown in FIG. 5, once the molten glass G is obtained by the glass melting step S <b> 1 using the above-described
In addition, the process of grind | polishing the molten glass after shaping | molding is provided as needed, and a glass product can be manufactured.
本発明の気中溶融装置およびガラス製品の製造装置は図4に示す例に限定されない。たとえば、加熱気相雰囲気を形成する加熱手段として、本発明に係る気中溶融バーナーと、他の加熱手段を併用することもできる。
図6は本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いて溶融ガラスおよびガラス製品を製造する装置の他の例を示すもので、本実施形態の製造装置50は、加熱手段として気中溶融バーナー10に加えて、熱プラズマ発生装置を備える点、溶融ガラスを貯留する炉体の天井部の形状が異なる点で、図4に示す装置とは相違している。
The air melting apparatus and glass product manufacturing apparatus of the present invention are not limited to the example shown in FIG. For example, the air melting burner according to the present invention and other heating means can be used in combination as a heating means for forming a heated gas phase atmosphere.
FIG. 6 shows another example of an apparatus for manufacturing a molten glass and a glass product using the glass raw material melting method according to the present invention. The
本実施形態の製造装置50において、高周波プラズマ発生装置(熱プラズマ発生装置)57は、プラズマ発生コイル52と枠54と供給源53とプラズマ発振器55と操作盤56とを具備して構成され、高周波プラズマ発生装置57を作動させること、すなわち、プラズマ発振器55からプラズマ発生コイル41に高周波を印加することで枠54の内部に高周波熱プラズマを生成できるように構成されている。
プラズマ発生コイル52は、縦筒型の枠54の外周部に沿って配置され、この枠54の上部側にバーナー10が鉛直に支持され、バーナー10がその下端を枠54の上部側の中心部を望むように下向きに配置されている。
In the
The
枠54の下部側は下向きラッパ型の接続壁58を介し炉体51の天井部51Aの開口部に接続され、枠54の内部空間が炉体51の内部空間に連通されている。また、プラズマ発生コイル52を備えた枠54とその下の接続壁58とその下の炉体51は、一体に連続形成されていて、供給源53から枠54の内側にアルゴンガス等の作動ガスを供給し、プラズマ発生コイル52から高周波を印加し、作動ガスを電離してプラズマ点火することで、枠54の中心側に熱プラズマフレームを発生できるように構成されている。
The lower side of the
図6に示す製造装置50は、必要に応じバーナー10から発生させる酸素燃焼炎Hに加えて、プラズマ発生コイル41で発生させる高周波熱プラズマを使い、酸素燃焼炎Hまたは酸素燃焼炎Hと高周波熱プラズマからなる加熱気相雰囲気を用いてガラス原料粒子GM2を溶融し、溶融ガラス粒子とすることができるように構成されている。この例の製造装置50もバーナー10を備えているので、前述の製造装置40と同様の効果を奏することができる。また、熱プラズマ発生装置としては高周波プラズマ発生装置の代わりに多相プラズマアーク発生装置などが使用できる。
The
図7は本発明に係るガラス原料の溶融方法を実施してガラスビーズ(ガラス粒体)を製造する装置の一実施形態を示すもので、本実施形態の製造装置60は、収容部64と、収容部64の天井部64Aを貫通するように酸素燃焼炎が下向きに噴射されるように配置された気中溶融バーナー10とを備えて構成されている。図7に示す製造装置60は、先の実施形態の製造装置40と類似の構造であり、先の装置の炉体41を収容部64に変更した点が異なる。その他の構成は先の図4に示す製造装置40の構成と同等であり、同一の要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。
FIG. 7 shows an embodiment of an apparatus for manufacturing glass beads (glass particles) by carrying out the glass raw material melting method according to the present invention. The
本実施形態の製造装置60において、収容部64の内部には、ステンレス製のバケツ状の貯留部61を備えた搬送台車62が収容されている。また、図示されていないが収容部64の筐体表面は冷却水で冷却されている。さらに、収容部64の側壁部に排気管63を介し排ガス装置65が接続されている。
なお、図7では略しているが、収容部64の側壁部には収容部64を密閉状態とすることが可能な開閉扉が形成されていて、搬送台車62は開閉扉を開けることで収容部64の外部に移動できるようになっている。
In the
Although omitted in FIG. 7, an opening / closing door capable of sealing the
先に説明した実施形態の場合と同様に、ガラス原料粒子GM2をバーナー10が発生させる酸素燃焼炎Hからなる加熱気相雰囲気に投入することで、ガラス原料粒子GM2を気相雰囲気中で溶融させて溶融ガラス粒子Uとすることができ、この溶融ガラス粒子Uをステンレス製の貯留部61に落下させて冷却することで、ガラスビーズGBを得ることができる。したがって、貯留部61が本実施形態の装置60において溶融ガラス粒子を冷却する冷却部とされている。なお、本実施形態の装置60において、貯留部61と搬送台車62は必須ではなく、これらを略して収容部64の床部64Bにおいて溶融ガラス粒子を受ける構造としてもよく、その場合は収容部64の内部空間と床部64Bが溶融ガラス粒子を冷却する冷却部を構成する。
As in the case of the embodiment described above, the glass raw material particles GM2 are melted in the gas phase atmosphere by introducing the glass raw material particles GM2 into the heated gas phase atmosphere composed of the oxyfuel flame H generated by the
図7に示す製造装置60により製造したガラスビーズGBは、前述の本発明に係る気中溶融バーナーを備えた構成であるため、バーナーの先端部にガラス原料粒子GM2が滞留して、付着し、この付着物が塊として肥大化した後に落下することがないため、均一な品質のガラスビーズGBが得られる。
このようにして得られたガラスビーズは、ガラスビーズとしてそのまま利用されたり、他の原料と混合されて利用されたり、その他の溶融炉の中に投入されて利用されたりする。
本発明のガラスビーズの製造装置は図7に示す例に限定されない。例えば、先の製造装置と同様に、加熱気相雰囲気を形成する加熱手段として、本発明に係る気中溶融バーナーと、他の加熱手段を併用することもできる。
Since the glass beads GB manufactured by the
The glass beads thus obtained are used as glass beads as they are, mixed with other raw materials, or used by being put into other melting furnaces.
The apparatus for producing glass beads of the present invention is not limited to the example shown in FIG. For example, as in the previous manufacturing apparatus, the air melting burner according to the present invention and other heating means can be used in combination as the heating means for forming the heated gas phase atmosphere.
図8は本発明に係るガラスビーズの製造装置の他の例を示すもので、本実施形態の製造装置70は、加熱手段として本発明に係る気中溶融バーナーに加えて、高周波プラズマ発生装置を備える点で、図7に示す装置とは相違している。図8に示す製造装置70の高周波プラズマ発生装置57の構成は、図6に示す製造装置50と同様である。本実施形態の製造装置70において、高周波プラズマ発生装置57の枠54の下部側は下向きラッパ型の接続壁58を介し収容部64の天井部64Aの開口部に接続され、枠54の内部空間が収容部64の内部空間に連通されている。
FIG. 8 shows another example of the glass bead manufacturing apparatus according to the present invention. The
図8に示す製造装置70は、必要に応じバーナー10から発生させる酸素燃焼炎Hに加えて、プラズマ発生コイル41で発生させる高周波熱プラズマを使い、酸素燃焼炎Hまたは酸素燃焼炎Hと高周波熱プラズマからなる加熱気相雰囲気を用いてガラス原料粒子GM2を溶融して溶融ガラス粒子とした後、この溶融ガラス粒子を冷却することによりガラスビーズとすることができるように構成されている。この例の製造装置70もバーナー10を備えているので、図7に示す製造装置60と同様の効果を奏することができる。
The
図9(a)は本発明に係る気中溶融バーナーの変形例を示す断面斜視図、図9(b)は同バーナーの断面図である。
図9は本実施形態のバーナー80の先端部分を示すもので、この形態のバーナー80は、第1実施形態のバーナー10の先端部が平坦形状であったのに対し、バーナー先端部の一部分を突出させて形成した態様を示す。
図9に示す気中溶融バーナー80は、複数のノズル管81、82、83、84、85が同心円状に配置された多重管構造とされ、それらの内部側にバーナー中心部から外側に向かって、燃料ガス供給路A、ガラス原料粒子の供給路B、1次燃焼ガス供給路C、2次燃焼ガス供給路D、第1冷媒流路E、第2冷媒流路Fがこの順に同心円状に形成されている点、第1ノズル管81の後端側と第2ノズル管82の後端側に振動付与手段が設けられている点については図1に示した第1実施形態のバーナー10と同等である。
Fig.9 (a) is a cross-sectional perspective view which shows the modification of the air fusion burner which concerns on this invention, FIG.9 (b) is sectional drawing of the same burner.
FIG. 9 shows the tip portion of the
9 has a multi-tube structure in which a plurality of
本実施形態のバーナー80において、ガラス原料粒子の供給路Bを形成する第1ノズル管81の先端部81aおよび第2ノズル管82の先端部82aは、第3ノズル管83の先端部83aおよび第4ノズル管84と第5ノズル管85の接続部の先端部85aよりも先方に突出するように形成されており、ガラス原料粒子の供給路Bの先端部82aは、1次燃焼ガス供給路Cの噴出口および2次燃焼ガス供給路Dの噴出口よりもバーナーの先方側に突出するように形成されている。第3ノズル管83の先端部83aの位置と、第4ノズル管84と第5ノズル管85の接続部の先端部85aの位置は揃えられ、第1ノズル管81の先端部81aの位置と、第2ノズル管82の先端部82aの位置も揃えられている。
In the
上述の構造により、ガラス原料粒子の供給路Bの噴出口である先端部82aの周縁面に戻る渦流ガスの発生を抑止できるため、ガラス原料粒子の供給路Bから噴出されたガラス原料粒子が先端部82a付近に滞留することを抑止できる。したがって、本実施形態の気中溶融バーナー80によれば、バーナー80の先端部にガラス原料粒子が滞留して付着することを抑止することができる。このため、ガラス原料粒子の付着物の塊が大きく成長することがなく、大きな塊としてバーナー下方のガラス融液に落下することを防ぎ、付着物の塊とガラス融液との組成差によりガラスが不均質化することがなく、均一な組成の高品質のガラスを製造することができる作用効果を奏する。
With the above-described structure, the generation of eddy current gas returning to the peripheral surface of the
更に図9に示すバーナー80においては、第1ノズル管81においてガラス原料粒子の供給路B側の面81Pは先端部側まで均一な厚さで縦断面ストレート形状となるように形成されており、他方の面(内面)81Q(燃料ガス供給路側の面)の先端は、先端部手前側から先端部81aにかけて徐々に燃料ガス供給路Aが拡径するようにテーパー部81T(方向制御手段)が形成されている。これにより、燃料ガス供給路Aから噴出される燃料ガスが、隣接するガラス原料粒子の供給路B側に流れるようになるため、ガラス原料粒子の供給路Bから噴出される相対的に飛翔速度の遅いガラス原料粒子を、相対的に飛翔速度の速い燃料ガス流により吹き飛ばし、ノズル先端付近にガラス原料粒子が滞留することをより効果的に抑制できる。
Further, in the
図9に示す構造のバーナー80を用いてもバーナー80の先端側に生成しようとするガラス原料粒子の溶融物の塊を防止できる。
なお、図9では略しているが第1ノズル管81の後端側と第2ノズル管82の後端側に第1実施形態と同等の振動付与手段が設けられているので、前記のノズル形状により溶融物の塊の生成を抑制できる作用と相まって、振動付与により溶融物の塊の生成を更に抑制できる効果を奏する。
Even when the
Although omitted in FIG. 9, since the vibration applying means equivalent to that of the first embodiment is provided on the rear end side of the
本発明の技術は、建築用ガラス、車両用ガラス、光学用ガラス、医療用ガラス、表示装置用ガラス、ガラスビーズ、その他一般のガラス製品の製造に広く適用できる。 The technology of the present invention can be widely applied to the production of architectural glass, vehicle glass, optical glass, medical glass, display device glass, glass beads, and other general glass products.
A…燃料ガス供給路、B…ガラス原料粒子の供給路、C…1次燃焼ガス供給路、D…2次燃焼ガス供給路、E、F…冷媒流路、10…気中溶融バーナー、11…第1ノズル管、11b…後端部、12…第2ノズル管、12A…フランジ板、12b…後端部、12c…貫通孔、13…第3ノズル管、13b…後端部、14…第4ノズル管、14b…後端部、15…第5ノズル管、15b…後端部、16…第6ノズル管、20…閉塞部材、21…燃料供給装置、22…第1配管、23…第2配管、24…ガラス原料粒子の供給装置、25…第3配管、26…1次燃焼ガス供給源、27…第4配管、28…2次燃焼ガス供給源、29…第5配管、30…冷媒供給装置、31…第6配管、32…シールリング、34、35、36…振動付与手段、
40…気中溶融装置(製造装置)、41…炉体、42…排気口、42a…排気管、43…排ガス処理装置、44…排出口、45…成形装置、46…ガス供給源、47a、47b、47c…供給管、48…原料供給器、49…供給管、50…気中溶融装置(製造装置)、51…炉体、52…プラズマ発生コイル、57…高周波プラズマ発生装置(熱プラズマ発生装置)、60…気中溶融装置(製造装置)、61…貯留部(冷却部)、63…排気管、64…収容部、65…排ガス処理装置、70…気中溶融装置(製造装置)、K…加熱気相雰囲気、G…溶融ガラス、GM2…ガラス原料粒子、U…溶融ガラス粒子、H…酸素燃焼炎、GB…ガラスビーズ。
A ... Fuel gas supply path, B ... Glass raw material particle supply path, C ... Primary combustion gas supply path, D ... Secondary combustion gas supply path, E, F ... Refrigerant flow path, 10 ... In-air melting burner, 11 ... 1st nozzle tube, 11b ... Rear end, 12 ... 2nd nozzle tube, 12A ... Flange plate, 12b ... Rear end, 12c ... Through-hole, 13 ... 3rd nozzle tube, 13b ... Rear end, 14 ... 4th nozzle pipe, 14b ... rear end part, 15 ... fifth nozzle pipe, 15b ... rear end part, 16 ... sixth nozzle pipe, 20 ... closing member, 21 ... fuel supply device, 22 ... first pipe, 23 ... 2nd piping, 24 ... glass raw material particle supply device, 25 ... 3rd piping, 26 ... primary combustion gas supply source, 27 ... 4th piping, 28 ... secondary combustion gas supply source, 29 ... 5th piping, 30 ... refrigerant supply device, 31 ... sixth pipe, 32 ... seal ring, 34, 35, 36 ... vibration applying means,
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ガラス原料粒子を加熱溶融する加熱気相雰囲気を形成する原料加熱部と、
前記加熱気相雰囲気に前記ガラス原料粒子を供給するための原料供給部と、
を備える気中溶融バーナーが、請求項1〜6のいずれか一項に記載の気中溶融バーナーである気中溶融装置。 An in-air melting device that heats and melts glass raw material particles in a gas phase atmosphere to form molten glass particles,
A raw material heating section for forming a heated gas phase atmosphere for heating and melting the glass raw material particles;
A raw material supply unit for supplying the glass raw material particles to the heated gas phase atmosphere;
An air melting apparatus, wherein the air melting burner is the air melting burner according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
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