JP2024047906A - ガラス溶解方法およびガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】均質性の高い高品質なガラス物品を製造する、技術の提供。【解決手段】ガラス溶解方法は、ガラス溶解窯１でガラス原料を溶解させることを有する。ガラス溶解窯１は、第１室１０と第２室２０と障壁５とを備える。ガラス溶解窯１は、第１室１０の底部に、ガラス溶解窯１の幅方向にわたって複数のバブラー１６を有する。第１室１０の上流端と下流端との流れ方向距離Ｌ１が０．５Ｌ０～０．７５Ｌ０であり、第１室１０の上流端と複数のバブラー１６の列との流れ方向距離ＬＦが０．６５Ｌ１～０．９Ｌ１である。複数のバブラー１６よりも上流側に形成される溶融ガラスＧの上流側循環流１００は、第１室１０の上流端からの流れ方向距離が０．８ＬＦ～０．９５ＬＦにおける、第１室１０の幅方向中央付近の上流側表層流１０１の平均流速Ｖ１Ｃが－８［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］である。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス溶解方法およびガラス物品の製造方法に関する。

ガラス溶解窯は、その下部または上部に障壁を備える。障壁は、溶融ガラスと接触し、溶融ガラスの流れを遮る。障壁を備えるガラス溶解窯は、溶融ガラスの溶解性に優れており、特にガラス生産量を増加させるのに好適である。但し、障壁によって遮られた溶融ガラスが滞留すると、溶融ガラスの均質性が低下し、最終的に得られるガラス物品の均質性が低下するおそれがある。

特許文献１では、均質性の高い高品質なガラス物品を製造するために、ガラス溶解窯の底部に、ガラス溶解窯の幅方向にわたって複数のバブラーが設けられる。複数のバブラーよりも上流側と下流側とのそれぞれに、溶融ガラスの循環流が形成される。特許文献１には、溶融ガラスの表層流の流速を制御するガラス溶解方法が提案されている。表層流は、溶融ガラスの表面付近の流れである。

国際公開第２０１５／０３３９３１号

しかしながら、特許文献１のガラス溶解窯は、障壁を備えていない。障壁を備えていないガラス溶解窯と、障壁を備えるガラス溶解窯とは、溶融ガラスの溶解条件が大きく異なる。それゆえ、障壁を備えるガラス溶解窯に、特許文献１のガラス溶解方法をそのまま適用することはできない。また、特許文献１のガラス溶解窯は、ガラス生産量を増加させた場合、ある生産量以上だとガラス原料を溶解しきれなくなる。その結果、溶融ガラスの溶解性が悪くなるおそれがある。

本発明の一態様は、上記課題に鑑みてなされたものであって、障壁を備えるガラス溶解窯を用いて、均質性の高い高品質なガラス物品を製造する、技術の提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、ガラス原料が投入される第１室と、前記第１室の上部空間に火炎を形成する第１室バーナと、前記ガラス原料を溶解させてなる溶融ガラスが前記第１室から供給される第２室と、前記第２室の上部空間に火炎を形成する第２室バーナと、前記第１室と前記第２室の間に設けられる障壁と、を備えたガラス溶解窯で前記ガラス原料を溶解させることを有する、ガラス溶解方法であって、
前記ガラス溶解窯は、前記第１室の底部に、前記ガラス溶解窯の幅方向にわたって複数のバブラーを有し、
前記第１室の上流端と前記第２室の下流端との流れ方向距離をＬ_０として、前記第１室の上流端と下流端との流れ方向距離Ｌ_１が０．５Ｌ_０～０．７５Ｌ_０であり、前記第１室の上流端と前記複数のバブラーの列との流れ方向距離Ｌ_Ｆが０．６５Ｌ_１～０．９Ｌ_１であり、
前記複数のバブラーよりも上流側に形成される溶融ガラスの上流側循環流は、溶融ガラスの表面付近に前記第１室の上流方向に移動する上流側表層流を有し、前記第１室の上流端からの流れ方向距離が０．８Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆにおける、前記第１室の幅方向中央付近の前記上流側表層流の平均流速Ｖ_１Ｃが－８［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］であることを特徴とするガラス溶解方法が提供される。

本発明の一態様によれば、ガラス生産量を増加させても溶融ガラスの溶解性に優れ、均質性の高い高品質なガラス物品を製造することができる。

本発明の一実施形態によるガラス溶解窯の断面図である。 図１に示すガラス溶解窯の平面図である。 本発明の別の一実施形態によるガラス溶解窯の断面図である。 本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による上流側表層流の平均流速と天然ガス流量比との関係を示す図である。 本発明の一実施形態による上流側表層流の平均流速とガラス板のうねり指標との関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一のまたは対応する構成には、同一のまたは対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「～」はその前後の数値を含む範囲を意味する。

各図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。Ｚ軸方向は鉛直方向であり、Ｘ軸方向とＹ軸方向は水平方向である。Ｘ軸方向はガラス溶解窯１，１Ａの長さ方向であり、Ｙ軸方向はガラス溶解窯１，１Ａの幅方向である。ガラス溶解窯１，１Ａの長さ方向（Ｘ軸方向）は、図１～図３における左右方向であり、本明細書においては、溶融ガラスＧの流れ方向である。また、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向（Ｙ軸方向）は、図２における上下方向であり、溶融ガラスＧの流れ方向と直交する。

なお、本明細書において、溶融ガラスＧの流れ方向とは、平面視において溶融ガラスＧが流れる方向である。

また、本明細書において、上流側および下流側とは、ガラス溶解窯１，１Ａ内における溶融ガラスＧの流れ方向（Ｘ軸方向）に対するものである。すなわち、本明細書においては、＋Ｘ側が下流側であり、－Ｘ側が上流側である。

また、本明細書において、幅方向（Ｙ軸方向）の内側とは、幅方向において、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向の中心が位置する側である。本明細書において、幅方向の外側とは、幅方向において、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向の中心が位置する側と反対側である。

また、溶融ガラスＧの表層流１０１，２０１の平均流速Ｖ_１Ｃ，Ｖ_２Ｃのマイナスは、表層流１０１，２０１の幅方向（Ｙ軸方向）中央付近が、第１室１０の上流側（－Ｘ側）に移動することを意味する。平均流速Ｖ_１Ｃ，Ｖ_２Ｃのプラスは、表層流１０１，２０１の幅方向（Ｙ軸方向）中央付近が、第１室１０の下流側（＋Ｘ側）に移動することを意味する。

［ガラス溶解方法］
図１は、本発明の一実施形態によるガラス溶解窯の断面図である。図２は、図１に示すガラス溶解窯の平面図である。但し、図２において、ガラス溶解窯の上部壁面は省略されている。図３は、本発明の別の一実施形態によるガラス溶解窯の断面図である。ガラス溶解窯１，１Ａは、ガラス原料が投入される第１室１０と、第１室１０の上部空間に火炎を形成する第１室バーナ１５と、ガラス原料を溶解させてなる溶融ガラスＧが第１室１０から供給される第２室２０と、第２室２０の上部空間に火炎を形成する第２室バーナ２５と、第１室１０と第２室２０の間に設けられる障壁５と、を備える。

第１室１０および第２室２０は、水平な底壁２と、底壁２に対して垂直な側壁３と、底壁２と側壁３とを覆う天井４（例えばアーチ状の天井）と、ガラス溶解窯１，１Ａを長さ方向（Ｘ軸方向）に対して垂直に仕切る障壁５とによって構成される。図１では、障壁５は、天井４まで達しているが、溶融ガラスＧよりも高ければよく、図３に示す障壁５Ａのように天井４まで達していなくてもよい。また、本実施形態の障壁５は、幅方向（Ｙ軸方向）全域にわたって底壁２と障壁５との間に溶融ガラスＧの流路３０を形成しているが、本発明はこれに限定されず、例えば幅方向中央部のみに溶融ガラスＧの流路３０を形成してもよい。流路３０は、第１室１０の下部と第２室２０の下部とをつなぐ。

第１室バーナ１５、第２室バーナ２５は、それぞれ第１室１０、第２室２０の長さ方向（Ｘ軸方向）にわたって間隔を空けて配置される。第１室バーナ１５や第２室バーナ２５は、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼することで火炎を形成する。第１室バーナ１５、第２室バーナ２５には、ガスとして主に空気を用いる空気燃焼バーナ、またはガスとして主に酸素を用いる酸素燃焼バーナが設けられる。酸素燃焼バーナは、空気燃焼バーナと比べて燃焼効率が高いため、後述する複数のバブラー１６の近くに位置する第１室バーナ１５に用いられると、溶融ガラスＧの溶解性が向上するので好ましい。第１室バーナ１５、第２室バーナ２５は、それぞれ第１室１０、第２室２０の長さ方向（Ｘ軸方向）にわたって等間隔に配置されてもよいし、等間隔に配置されなくてもよい。

また、図２では、第１室バーナ１５、第２室バーナ２５は、それぞれ第１室１０、第２室２０の幅方向（Ｙ軸方向）の同一直線上に対向して配置されているが、同一直線上に配置されなくてもよい。同一直線上に配置されなければ、対向する第１室バーナ１５、第２室バーナ２５の火炎が、それぞれ干渉する可能性が低くなるため、本発明の実施形態として好適である。

図１に示すように第１室１０の上流端にはガラス原料の投入口１１が設けられる。投入口１１から投入されたガラス原料は、第１室バーナ１５による加熱によって溶解して溶融ガラスＧとなる。溶融ガラスＧは、第１室１０から流路３０を介して第２室２０に供給され、第２室バーナ２５によってさらに加熱される。第２室２０の下流端には、溶融ガラスＧを次工程に払い出すための払出口２１が設けられており、払出口２１の下流側（＋Ｘ側）は、例えば、導管４０と連通する。溶融ガラスＧは、第２室２０から払出口２１を介して導管４０に供給される。溶融ガラスＧの温度が高い場合、設備延命の観点から、導管４０には白金または白金合金製の導管が用いられてよい。導管４０は、下流側（＋Ｘ側）の成形装置（不図示）と接続される。導管４０は、途中に清澄装置（不図示）、撹拌装置（不図示）を設けてよい。清澄装置を設けることにより、溶融ガラスＧ中に含まれる泡の脱泡が促進され、撹拌装置を設けることにより、溶融ガラスＧの均質性が向上する。

第１室１０の上流端と第２室２０の下流端との流れ方向（Ｘ軸方向）距離をＬ_０として、第１室１０の上流端と下流端との流れ方向（Ｘ軸方向）距離Ｌ_１は０．５Ｌ_０～０．７５Ｌ_０であり、好ましくは０．５５Ｌ_０～０．７Ｌ_０である。また、第２室２０の上流端と下流端との流れ方向（Ｘ軸方向）距離Ｌ_２は、好ましくは０．１Ｌ_０～０．４Ｌ_０であり、より好ましくは０．１５Ｌ_０～０．３５Ｌ_０である。距離Ｌ_１が０．５Ｌ_０～０．７５Ｌ_０であり、距離Ｌ_２が０．１Ｌ_０～０．４Ｌ_０であれば、第１室１０および第２室２０において溶融ガラスＧをバランス良く加熱することができ、第２室２０における溶融ガラスＧの清澄効果を高めることができる。

第１室１０の底部には、複数のバブラー１６が設けられる。バブラー１６は、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向（Ｙ軸方向）にわたって所定の間隔（ピッチ）を空けて配設され、第１室１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流２００）を形成する。幅方向（Ｙ軸方向）にわたって１列に配設されるバブラー１６の個数は、好ましくは５個～３０個であり、より好ましくは７個～２５個である。よって、各バブラー１６間の距離は、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向（Ｙ軸方向）距離をＷとして、好ましくは０．０３Ｗ～０．１７Ｗであり、より好ましくは０．０４Ｗ～０．１３Ｗである。複数のバブラー１６は、幅方向（Ｙ軸方向）にわたって等間隔に配設されてもよいし、等間隔に配設されなくてもよい。

各バブラー１６の内径は、好ましくは１０ｍｍ～３００ｍｍであり、より好ましくは２０ｍｍ～２００ｍｍである。各バブラー１６の内径が１０ｍｍ以上だと、バブラー１６の溶融ガラスＧによる閉塞を抑制できる。各バブラー１６の内径が３００ｍｍ以下だと、下流側循環流２００の滞留時間が所定の時間確保されるため、溶融ガラスＧの均質化が促進される。

第１室１０の上流端と複数のバブラー１６の列との流れ方向（Ｘ軸方向）距離Ｌ_Ｆは、０．６５Ｌ_１～０．９Ｌ_１であり、好ましくは０．７Ｌ_１～０．８５Ｌ_１である。距離Ｌ_Ｆが０．６５Ｌ_１～０．９Ｌ_１であれば、複数のバブラー１６と第１室１０の上流端および下流端との間の空間が確保され、上流側循環流１００、下流側循環流２００の形成を促進することできる。また、図１では、複数のバブラー１６は、幅方向（Ｙ軸方向）にわたって１列であるが、２列以上であってもよい。バブラー１６が２列以上の場合、距離Ｌ_Ｆは、第１室１０の上流端と複数のバブラー１６の列のうち最上流の列との流れ方向（Ｘ軸方向）距離とする。

バブラー１６から供給するガス１７には、空気、窒素、酸素、ヘリウム、またはアルゴン等が用いられる。バブラー１６の材料として、白金または白金合金が用いられる場合、バブラー１６から供給するガス１７には、窒素、ヘリウム、またはアルゴンといった酸素を含まないガスを用いることが好ましい。

本実施形態のガラス溶解方法は、複数のバブラー１６よりも上流側（－Ｘ側）に溶融ガラスＧの上流側循環流１００を形成することを有する。上流側循環流１００は、溶融ガラスＧの表面付近に上流側表層流１０１を有する。上流側表層流１０１は、第１室１０の上流側（－Ｘ側）に移動する。第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．８Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆにおける、第１室１０の幅方向（Ｙ軸方向）中央付近の上流側表層流１０１の平均流速Ｖ_１Ｃは、－８［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］である。平均流速Ｖ_１Ｃは、好ましくは－６［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］である。ここで、平均流速Ｖ_１Ｃのマイナスは、上流側表層流１０１の幅方向（Ｙ軸方向）中央付近が、第１室１０の上流側（－Ｘ側）に移動することを意味する。平均流速Ｖ_１Ｃが－８［ｍ／ｈ］以上であれば、上流側循環流１００の滞留時間が所定の時間確保されるため、溶融ガラスＧの均質化が促進される。平均流速Ｖ_１Ｃが０［ｍ／ｈ］以下であれば、ガラス原料中の未溶解物や溶融ガラス表面での揮散等によってできる比重の軽い異質層（スカム層）が、第１室１０の下流側（＋Ｘ側）に移動するのを抑制し、溶融ガラスの均質化を促進することができる。平均流速Ｖ_１Ｃは、好ましくは０［ｍ／ｈ］未満である。

本実施形態のガラス溶解方法は、ホウ素成分を含有するガラス（例えばボロシリケートガラス）の溶解に好適である。ホウ素成分は、溶融ガラス表面での揮散が起こりやすいため、ホウ素成分を含有するガラスは、異質層（スカム層）が発生しやすい。

平均流速Ｖ_１Ｃは、例えば溶融ガラス表層の泡や未溶解原料等をカメラ（不図示）で撮像して画像処理することにより測定することができる。カメラは、ガラス溶解窯１，１Ａの外部に設置され、ガラス溶解窯１，１Ａの覗き孔（不図示）を通してガラス溶解窯１，１Ａの内部を撮像する。カメラは、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等である。カメラの撮像領域は、溶融ガラスＧの流れ方向（Ｘ軸方向）または幅方向（Ｙ軸方向）に複数設けられてよい。平均流速Ｖ_１Ｃは、各撮像領域で測定された流速の平均値である。

第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．８Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆにおける平均流速Ｖ_１Ｃの測定は、上流側循環流１００のうち、上流側表層流１０１のみを捉えるのに適している。平均流速Ｖ_１Ｃの測定は、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．８５Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆで行われることが好ましい。

平均流速Ｖ_１Ｃは、バブラー１６からのガス１７の流量を増減させて調整することができる。バブラー１６からのガス１７の流量を増やすと、上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が促進され、平均流速Ｖ_１Ｃが減少する。バブラー１６からのガス１７の流量を減らすと、上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が抑制され、平均流速Ｖ_１Ｃが増加する。ガス１７の流量は、好ましくは０．３［Ｌ／ｍｉｎ］～２０［Ｌ／ｍｉｎ］であり、より好ましくは０．５［Ｌ／ｍｉｎ］～１０［Ｌ／ｍｉｎ］である。ガス１７の流量が０．３［Ｌ／ｍｉｎ］以上だと、バブラー１６の溶融ガラスＧによる閉塞を抑制できる。ガス１７の流量が２０［Ｌ／ｍｉｎ］以下だと、ガス１７の使用によるガラス物品の製造コストを抑制できる。

また、平均流速Ｖ_１Ｃは、第１室１０におけるバブラー１６より上流側（－Ｘ側）であって、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．４Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆの位置における天井４下端の温度Ｔ_１（以下、天井温度Ｔ_１という。）を制御して調整することができる。天井温度Ｔ_１を高くすると、上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が抑制され、平均流速Ｖ_１Ｃが増加する。天井温度Ｔ_１を低くすると、上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が促進され、平均流速Ｖ_１Ｃが減少する。天井温度Ｔ_１は、バブラー１６より上流の第１室バーナ１５の燃焼出力を増減させて調整することができる。第１室バーナ１５の燃焼出力を増やすには、燃料とガスの流量を増加させ、第１室バーナ１５の燃焼出力を減らすには、燃料とガスの流量を減少させる。

天井温度Ｔ_１は、ガラスの組成にもよるが、好ましくは１５５０℃～１７００℃であり、より好ましくは１６００℃～１７００℃である。天井温度Ｔ_１の測定は、天井４に熱電対（不図示）を配設して測定する。熱電対は、天井４を貫通して配設され、先端部が天井４の下端より０ｍｍ～３０ｍｍ突出している。熱電対は、例えば白金製の熱電対が用いられる。また、天井温度Ｔ_１を測定するのに加え、側壁３内側の温度を測定してもよい。側壁３内側の温度測定は、側壁３に熱電対を配設して測定してもよいし、側壁３に設けられた観察用窓（不図示）から、対向する側壁３の内側の温度を放射温度計（例えば、ＣＨＩＮＯ ＩＲ－ＡＨ３ＳＵ（測定波長：０．６５μｍ、ε＝１．０））で測定してもよい。

また、平均流速Ｖ_１Ｃは、天井温度Ｔ_１だけでなく、第１室１０におけるバブラー１６より下流側（＋Ｘ側）の天井４下端の温度Ｔ_２（以下、天井温度Ｔ_２という。）、第２室２０における天井４下端の温度Ｔ_３（以下、天井温度Ｔ_３という。）を調整することによっても制御することができる。天井温度Ｔ_２は、天井温度Ｔ_１と同程度の温度で、好ましくは１５５０℃～１７００℃であり、より好ましくは１６００℃～１７００℃である。また、天井温度Ｔ_３は、天井温度Ｔ_２よりも２０℃程度低く、好ましくは１５３０℃～１６８０℃であり、より好ましくは１５８０℃～１６８０℃である。天井温度Ｔ_２，Ｔ_３の測定は、天井温度Ｔ_１の測定と同様の方法で行う。

第１室バーナ１５、第２室バーナ２５の燃料として天然ガスを用いる場合、各天井温度Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３をバランス良く調整するためには、第１室バーナ１５および第２室バーナ２５で使用する天然ガス流量に対する、第１室１０におけるバブラー１６より上流側（－Ｘ側）の第１室バーナ１５で使用する天然ガス流量の比（以下、天然ガス流量比という。）を調整するのが好ましい。天然ガス流量比が高すぎると、第１室１０と第２室２０との溶融ガラスＧの温度差が大きくなり、溶融ガラスＧの上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が抑制されるため、平均流速Ｖ_１Ｃが０［ｍ／ｈ］を超えるおそれがある。また、天然ガス流量比が低すぎると、第１室１０と第２室２０との溶融ガラスＧの温度差が小さくなり、溶融ガラスＧの上流側表層流１０１の下流側から上流側への移動が促進されるため、平均流速Ｖ_１Ｃが－８［ｍ／ｈ］を下回るおそれがある。天然ガス流量比は、天然ガスの組成にもよるが、好ましくは０．４９０～０．５２０であり、より好ましくは０．４９０～０．５１０である。

また、第１室１０の底壁２または側壁３に電極（不図示）が配設される場合、平均流速Ｖ_１Ｃは、バブラー１６より上流側（－Ｘ側）の電極に印加する電圧を増減させて調整してもよい。

本実施形態のガラス溶解方法における一日のガラスの生産量は、例えば、３０トン～３００トンである。ガラスの生産量を上げる場合、ガラス原料の投入量を増やすため、第１室１０の上流側（－Ｘ側）の第１室バーナ１５の燃焼出力を上げたり、第１室１０の上流側（－Ｘ側）の電極に印加する電圧を上げたりして溶融ガラスＧの溶解性を維持する。しかし、ガラス原料の投入量を増やすと、上流側表層流１０１は、ガラス原料によって下流側（＋Ｘ側）に力を受けるため、下流側（＋Ｘ側）に流れるおそれがある。

そのため、本実施形態のガラス溶解方法は、平均流速Ｖ_１Ｃが０［ｍ／ｈ］以下（好ましくは０[ｍ／ｈ]未満）となるように、バブラー１６からのガス１７の流量を増やしたり、天然ガス流量比を低くしたり、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．４Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆの位置における第１室バーナ１５の燃焼出力、電極に印加する電圧を増減させたりする。

一方、ガラスの生産量を下げる場合、ガラス原料の投入量を減らすため、第１室１０の上流側（－Ｘ側）の第１室バーナ１５の燃焼出力を下げたり、第１室１０の上流側（－Ｘ側）の電極に印加する電圧を下げたりして溶融ガラスＧの溶解性を維持する。しかし、ガラス原料の投入量を減らすと、上流側表層流１０１は、ガラス原料によって下流側（＋Ｘ側）に力を受けなくなるため、上流側（－Ｘ側）に速く流れるおそれがある。

そのため、本実施形態のガラス溶解方法は、平均流速Ｖ_１Ｃが－８［ｍ／ｈ］以上となるように、バブラー１６からのガス１７の流量を減らしたり、天然ガス流量比を高くしたり、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．４Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆの位置における第１室バーナ１５の燃焼出力、電極に印加する電圧を増減させたりする。

本実施形態のガラス溶解方法は、ガラス溶解窯１，１Ａの底壁２と天井４との間の距離を高さＨ_０として、底壁２から溶融ガラスＧの表層までの距離Ｈ_１は、好ましくは０．１Ｈ_０～０．６Ｈ_０であり、より好ましくは０．２Ｈ_０～０．５Ｈ_０であり、さらに好ましくは０．２Ｈ_０～０．４Ｈ_０である。距離Ｈ_１が０．１Ｈ_０以上だと、溶融ガラスＧの上流側循環流１００の循環を促進することができる。距離Ｈ_１が０．６Ｈ_０以下だと、溶融ガラスＧの表層と天井４との間の空間を確保し、第１室バーナ１５、第２室バーナ２５を適切に配置することができる。

また、底壁２と障壁５，５Ａの下端との距離は、好ましくは０．１Ｈ_１～０．８Ｈ_１であり、より好ましくは０．１Ｈ_１～０．６Ｈ_１であり、さらに好ましくは０．１５Ｈ_１～０．５Ｈ_１である。該距離が０．１Ｈ_１以上だと、第１室１０から流路３０を介して第２室２０に供給される溶融ガラスＧの供給量を所定量確保することができる。該距離が０．８Ｈ_１以下だと、第１室１０から流路３０を介して第２室２０に、均質性の低い溶融ガラスＧが流入するのを抑制できる。

本実施形態のガラス溶解方法は、ガラス溶解窯１，１Ａの幅方向（Ｙ軸方向）距離をＷとして、平均流速Ｖ_１Ｃが、第１室１０の左側端１２または右側端１３から幅方向（Ｙ軸方向）の内側に０．４Ｗ～０．６Ｗの位置で測定されるのが好ましく、０．４５Ｗ～０．５５Ｗの位置で測定されるのがより好ましい。

本実施形態のガラス溶解方法は、複数のバブラー１６と第１室１０の下流端との間に溶融ガラスＧの下流側循環流２００を形成することを有する。下流側循環流２００は、溶融ガラスＧの表面付近に下流側表層流２０１を有する。下流側表層流２０１は、第１室１０の下流方向に移動する。第１室１０の幅方向中央付近の下流側表層流２０１の平均流速Ｖ_２Ｃは、０［ｍ／ｈ］～＋１０［ｍ／ｈ］であることが好ましい。ここで、平均流速Ｖ_２Ｃのプラスは、下流側表層流２０１の幅方向中央付近が、第１室１０の下流側（＋Ｘ側）に移動することを意味する。平均流速Ｖ_２Ｃは、より好ましくは０［ｍ／ｈ］～＋８［ｍ／ｈ］である。平均流速Ｖ_２Ｃが０［ｍ／ｈ］以上であれば、下流側循環流２００を充分に循環させ、溶融ガラスの均質化を促進することができる。平均流速Ｖ_２Ｃは好ましくは０［ｍ／ｈ］超である。平均流速Ｖ_２Ｃが＋１０［ｍ／ｈ］以下であれば、下流側循環流２００の滞留時間が所定の時間確保されるため、溶融ガラスＧの均質化が促進される。

［ガラス物品の製造方法］
次に、本実施形態のガラス溶解方法を含む溶解工程を有するガラス物品の製造方法について説明する。図４は、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法を示すフローチャートである。

溶解工程Ｓ１は、ガラス原料を溶解することで溶融ガラスＧを得る。成形工程Ｓ２は、溶解工程Ｓ１で溶融された溶融ガラスＧを成形することで成形ガラスを得る。徐冷工程Ｓ３は、成形工程Ｓ２で成形された成形ガラスを徐冷する。本実施形態のガラス物品の製造方法は、工程Ｓ１～Ｓ３を経て、ガラス物品を得る。

ガラス物品としてガラス板を得るには、例えばフロート法が用いられる。フロート法は、フロートバス内に収容される溶融金属（例えば、溶融スズ）上に導入された溶融ガラスを所定方向に流動させ、トップロールを用いて帯板状のガラスリボンとする方法である（成形工程Ｓ２）。ガラスリボンは、水平方向に流動する過程で冷却された後、リフトアウトロールによって溶融金属から引き上げられ、徐冷炉内で搬送ロールによって搬送されながら徐冷され、板ガラスとなる（徐冷工程Ｓ３）。板ガラスは、徐冷炉から搬出された後、切断機によって所定の寸法形状に切断され製品であるガラス板となる。

また、ガラス板を得るのに別の成形方法として、フュージョン法を用いてもよい。フュージョン法は、樋状部材の左右両側の上縁から溢れ出した溶融ガラスを、樋状部材の左右両側面に沿って流下させ、左右両側面が交わる下縁で合わせることにより、帯板状のガラスリボンとする方法である（成形工程Ｓ２）。溶融ガラスリボンは、鉛直方向下方に移動しながら徐冷され、板ガラスとなる（徐冷工程Ｓ３）。板ガラスは、切断機によって所定の寸法形状に切断され、製品であるガラス板となる。

本実施形態のガラス物品の組成は特に制約がなく、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、無アルカリガラス、またはその他のガラスのいずれであってもよい。ここで、無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ）を実質的に含有しないガラスである。無アルカリガラス中のアルカリ金属酸化物の含有量の合量（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｌｉ_２Ｏ）は、例えば０．１％以下であってよい。

本実施形態のガラス物品の用途は、建築用、車両用、フラットパネルディスプレイ用、またはその他の各種用途が挙げられる。ガラス物品としてガラス板を得る場合、ガラス板の厚さは、例えば建築用では２ｍｍ～２５ｍｍであり、フラットパネルディスプレイ用では０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。

以下、本発明の実施例および比較例について具体的に説明する。なお、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。

［実験例１］
本発明の一実施形態によるガラス溶解窯１を用いて、無アルカリガラス組成のガラス原料を溶解して溶融ガラスＧを得た。この時、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．４Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆの位置における第１室バーナ１５の燃焼出力、電極に印加する電圧を増減させた。また、天然ガス流量比を０．５０～０．５３の範囲で調整するため、第２室バーナ２５の燃焼出力を増減させた。続けて、第１室１０の上流端からの流れ方向（Ｘ軸方向）距離が０．８５Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆで、第１室１０の左側端１２から幅方向（Ｙ軸方向）の内側に０．４５Ｗ～０．５５Ｗの位置における上流側表層流１０１の平均流速Ｖ_１Ｃを、ＣＣＤカメラを用いて測定した。

図５は、本発明の一実施形態による上流側表層流の平均流速と天然ガス流量比との関係を示す図である。図５に示すように、天然ガス流量比が０．５２０以下、特に０．５１５以下だと、平均流速Ｖ_１Ｃが－４［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］になることが分かる。一方、天然ガス流量比が０．５２０超だと、平均流速Ｖ_１Ｃが０［ｍ／ｈ］超になることが分かる。よって、本実施形態のガラス溶解方法は、天然ガス流量比を調整することにより、平均流速Ｖ_１Ｃを制御できることが分かる。

［実験例２］
本発明の一実施形態によるガラス溶解窯１を用いて、無アルカリガラス組成のガラス原料を溶解して溶融ガラスＧを得た。フロート法を用いて帯板状のガラスリボンに成形し、ガラスリボンを徐冷炉内で搬送ロールによって搬送しながら徐冷して板ガラスを得た。板ガラスを切断機によって切断し、厚さが０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍのガラス板を計１５２枚得た。

次に、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム）を用いて各ガラス板のうねりピッチ、うねり高さを測定し、うねり曲線の平均高さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に記載のＷｃ）を算出した。続けて、各ガラス板のうねり曲線の平均高さから、フロートバスに起因するうねりの影響を取り除き、うねり指標を算出した。すなわち、ガラス板のうねり指標とは、ガラス溶解窯１に起因するガラス板のうねりの影響を表す指標である。フロートバスに起因するうねりは、フロートバス成形域のガラスリボン温度、板ガラスの搬送速度、トップロールの使用本数等に影響される。

図６は、本発明の一実施形態による上流側表層流の平均流速とガラス板のうねり指標との関係を示す図である。図６に示すように、平均流速Ｖ_１Ｃが－６［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］）だと、うねり指標が最大で２程度であるのに対し、平均流速Ｖ_１Ｃが０［ｍ／ｈ］超だと、うねり指標が最大で８超となることが分かる。うねり指標が低いということは、ガラス溶解窯１での溶融ガラスＧの均質性が良好であることを表す。よって、本実施形態のガラス溶解方法は、溶融ガラスＧの溶解性に優れ、均質性の高い高品質なガラス物品を製造するのに好適であることが分かる。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。

１，１Ａ ガラス溶解窯
２ 底壁
３ 側壁
４ 天井
５，５Ａ 障壁
１０ 第１室
１１ 投入口
１２ 左側端
１３ 右側端
１５ 第１室バーナ
１６ バブラー
１７ ガス
２０ 第２室
２１ 払出口
２５ 第２室バーナ
３０ 流路
４０ 導管
１００ 上流側循環流
１０１ 上流側表層流
２００ 下流側循環流
２０１ 下流側表層流
Ｇ 溶融ガラス

Claims (4)

1. ガラス原料が投入される第１室と、前記第１室の上部空間に火炎を形成する第１室バーナと、前記ガラス原料を溶解させてなる溶融ガラスが前記第１室から供給される第２室と、前記第２室の上部空間に火炎を形成する第２室バーナと、前記第１室と前記第２室の間に設けられる障壁と、を備えたガラス溶解窯で前記ガラス原料を溶解させることを有する、ガラス溶解方法であって、
   前記ガラス溶解窯は、前記第１室の底部に、前記ガラス溶解窯の幅方向にわたって複数のバブラーを有し、
   前記第１室の上流端と前記第２室の下流端との流れ方向距離をＬ_０として、前記第１室の上流端と下流端との流れ方向距離Ｌ_１が０．５Ｌ_０～０．７５Ｌ_０であり、前記第１室の上流端と前記複数のバブラーの列との流れ方向距離Ｌ_Ｆが０．６５Ｌ_１～０．９Ｌ_１であり、
   前記複数のバブラーよりも上流側に形成される溶融ガラスの上流側循環流は、溶融ガラスの表面付近に前記第１室の上流方向に移動する上流側表層流を有し、前記第１室の上流端からの流れ方向距離が０．８Ｌ_Ｆ～０．９５Ｌ_Ｆにおける、前記第１室の幅方向中央付近の前記上流側表層流の平均流速Ｖ_１Ｃが－８［ｍ／ｈ］～０［ｍ／ｈ］であることを特徴とする、ガラス溶解方法。
2. 前記第１室の幅方向中央付近は、前記ガラス溶解窯の幅方向距離をＷとして、前記第１室の側端から幅方向の内側に０．４Ｗ～０．６Ｗの位置である、請求項１に記載のガラス溶解方法。
3. 前記複数のバブラーと前記第１室の下流端との間に形成される溶融ガラスの下流側循環流は、溶融ガラスの表面付近に前記第１室の下流方向に移動する下流側表層流を有し、前記第１室の幅方向中央付近の前記下流側表層流の平均流速Ｖ_２Ｃが０［ｍ／ｈ］～＋１０［ｍ／ｈ］である、請求項１に記載のガラス溶解方法。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の溶解方法でガラス原料を溶解させることで溶融ガラスを得ることと、前記溶融ガラスを成形することで成形ガラスを得ることと、前記成形ガラスを徐冷することと、を有する、ガラス物品の製造方法。

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