JP7167937B2 - 溶融ガラス搬送装置、ガラス製造装置およびガラス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融ガラス搬送装置、ガラス製造装置およびガラス製造方法に関する。

ガラス製造装置は、溶解装置、清澄装置（減圧脱泡装置や高温清澄装置を含む）、成形装置、これらを繋ぐ溶融ガラス搬送装置等を備える。

溶融ガラス搬送装置は、材質として白金または白金合金が多用される。白金または白金合金は、融点が高いことに加えて、溶融ガラスに対する反応性が他の耐熱金属に比べて低い。また、高温での耐酸化性に優れ、高温でも強度をある程度確保することができる。

しかし、ガラスの組成によって、白金または白金合金からなる白金材料に溶融ガラスが接触すると、多くの気泡が発生する問題がある。該気泡は、溶融ガラスに含まれる水分が、白金材料と接触して解離し、または溶融ガラスを介して流れる電流によって誘起される電気分解に基づいて解離し、生成する酸素に起因して形成される。製造されるガラスに気泡が残留すると、ガラスの品質低下に繋がるおそれがある。

かかる気泡の発生を防止する方法として、特許文献１には、貴金属を含有するガラス製造容器の１つ以上を取り囲み、その容器外の水素の分圧を制御する湿度制御外囲器の使用方法が記載されている。

日本国特表２００８－５３９１６０号公報

しかし、湿度制御外囲器は、それを構築するための投資費用および運転費用の両方が高いという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、白金または白金合金からなる白金材料に溶融ガラスが接触して発生する気泡を抑制しながら、ガラス製造費用を抑えることができる溶融ガラス搬送装置、ガラス製造装置およびガラス製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、白金または白金合金からなる少なくとも１つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体と、前記導管の周囲に配される第１のセラミックス構造体と、前記第１のセラミックス構造体の周囲に位置する第２のセラミックス構造体と、前記第１のセラミックス構造体と前記第２のセラミックス構造体との間に位置する通気層とを備え、前記通気層は、ガス透過性構造を有することを特徴とする溶融ガラス搬送装置を提供する。

本発明の溶融ガラス搬送装置によれば、白金または白金合金からなる白金材料に溶融ガラスが接触して発生する気泡を抑制しながら、ガラス製造費用を抑えることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る溶融ガラス搬送装置を示す図である。 図２は、図１に示す溶融ガラス搬送装置のＩ－Ｉ線部分断面図である。 図３（Ａ）および３（Ｂ）は、図１に示す第１のセラミックス構造体、第２のセラミックス構造体および第３のセラミックス構造体の拡大断面図であり、第３のセラミックス構造体の変形例を示す図である。 図４は、本発明の第一実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。 図５は、本発明の第二実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。 図６は、本発明の第三実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。

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。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。

［溶融ガラス搬送装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る溶融ガラス搬送装置を示す図である。図２は、図１に示す溶融ガラス搬送装置のＩ－Ｉ線部分断面図である。

溶融ガラス搬送装置１は、溶融ガラス用導管構造体４０と、第１のセラミックス構造体１０と、第２のセラミックス構造体２０と、底部煉瓦２２と、通気層と、ガス供給システム５０とを備える。

通気層は、ガス透過性構造を有する。例えば、金属網目状の構造体である。これにより、第１のセラミックス構造体１０に用いられる不定形耐火物を支持しながら、通気層にガスを行き渡らせることができる。

本実施形態では、通気層が第３のセラミックス構造体３０である。

溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管（主管４１および分岐管４２，４３）の周囲には、第１のセラミックス構造体１０が配され、第１のセラミックス構造体１０の周囲には、第２のセラミックス構造体２０が位置する。第３のセラミックス構造体３０は、第１のセラミックス構造体１０と第２のセラミックス構造体２０との間に位置する。

溶融ガラス用導管構造体４０は、鉛直方向に中心軸がある主管４１と、主管４１と連通し、水平方向に中心軸がある２本の分岐管４２，４３とを有する。１本の分岐管４２は、主管４１の下部側方から分岐し、もう１本の分岐管４３は、主管４１の上部側方から分岐する。主管４１および分岐管４２，４３は、円筒状であり、内部を溶融ガラスＧが流れる。溶融ガラスＧは、分岐管４２から流入し、主管４１を上向きに流れ、分岐管４３へと流出する。分岐管は、溶融ガラスが、主管４１の上部側方から流入し、主管４１を下向きに流れ、主管４１の下部側方へと流出するように設けられてもよい。

溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管（主管４１および分岐管４２，４３）は、白金または白金合金からなる。白金合金は、例えば、白金－金合金、白金－ロジウム合金、白金－イリジウム合金である。また、導管（主管４１および分岐管４２，４３）は、白金または白金合金にＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３のような金属酸化物粒子を分散させた強化白金が用いられてもよい。

溶融ガラス用導管構造体は、図１に示す実施形態に限られず、水平方向に中心軸がある導管によって構成されてもよい。この場合、溶融ガラス用導管構造体は、後述する図５の第１供給管２５１、第２供給管２５２、第３供給管２５３や、図６の第１搬送管１１１、第２搬送管１１２に用いられてよい。なお、該導管は、水平方向に延伸せず傾斜してもよい。

主管４１は、下端に底壁を有する。底壁には、溶融ガラスＧの一部を外部に排出する排出口が設けられてもよい。また、主管４１は、上端に溶融ガラスＧからの放熱を防ぐ蓋部材が設けられてもよい。

主管４１における溶融ガラスＧの高さ（以下、「溶融ガラスレベルＧＬ」という。）は、分岐管４３の上端よりも高い。そのため、分岐管４３は、内部が溶融ガラスＧで満たされている。これにより、分岐管４３において、溶融ガラス表層部からホウ酸成分などが蒸発して溶融ガラスが異質化することを防止し、ひいてはガラスにリーム（筋）などの欠陥が発生することを防止できる。

溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管（主管４１および分岐管４２，４３）は、内径が５０～５００ｍｍであることが好ましく、１００～４５０ｍｍであることがより好ましい。また、径方向における厚さが０．１～３ｍｍであることが好ましい。主管４１の高さ（軸方向長さ）は、５００～３０００ｍｍであることが好ましく、８００～２７００ｍｍであることがより好ましい。また、分岐管４２，４３の軸方向長さは、５０～１５００ｍｍであることが好ましく、１５０～１３００ｍｍであることがより好ましい。

溶融ガラス用導管構造体４０は、主管４１に対して２本の分岐管４２，４３がその一端側で連通している。分岐管４２，４３がその他端側において、さらに別の主管と連通するものであってもよい。

主管４１は、その中心軸が厳密な意味で鉛直方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が鉛直方向に対してある程度傾斜するものであってもよい。また、分岐管４２，４３についても同様に、その中心軸が厳密な意味で水平方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が水平方向に対してある程度傾斜するものであってもよい。

主管４１または分岐管４２は、周方向に３６０度連続する凸部および凹部が、軸方向に沿って交互に設けられ、蛇腹状の外形をなしてもよい。

主管４１は、内部に溶融ガラスＧを撹拌するためのスターラーが設けられてもよい。スターラーは、少なくとも溶融ガラスＧと接触する部分が白金または白金合金からなる。

第１のセラミックス構造体１０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が１．０×１０^－１３ｍ^２以上であることが好ましく、１．０×１０^－１１ｍ^２以上であることがより好ましい。第１のセラミックス構造体１０の通気率が１．０×１０^－１３ｍ^２以上だと、溶融ガラス用導管構造体４０にガスを行き渡らせることができ、さらにはガスが第２のセラミックス構造体２０を透過するのを抑制できるため、ガス供給量を削減できる。特に、第１のセラミックス構造体１０の通気率が１．０×１０^－１１ｍ^２以上だと、第２のセラミックス構造体２０に用いられる断熱煉瓦（例えば、後述するＳＰ１５、ＲＢ１８０）の通気率よりも高いため、溶融ガラス用導管構造体４０に、第３のセラミックス構造体３０からのガスを効率良く行き渡らせることができる。

第１のセラミックス構造体１０は、平均開気孔率が２０～６０％であることが好ましく、２５～５０％であることがより好ましい。ここで、平均開気孔率は、アルキメデス法や水銀ポロシメークによる測定により求めることができる。該平均開気孔率が２０％以上だと、第１のセラミックス構造体１０の耐熱衝撃性が低下することを防止できる。また、該平均開気孔率が６０％以下だと、溶融ガラスＧに対する耐食性が低下することを防止できる。

第１のセラミックス構造体１０は、特に高温の溶融ガラス、具体的には、１４５０℃以上の溶融ガラスに対する耐食性に優れている。

溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管（主管４１および分岐管４２，４３）と、第１のセラミックス構造体１０との間には、実質的に間隙が存在しないことが好ましい。具体的には、間隙が０．５ｍｍ未満であることが好ましい。これにより、溶融ガラスＧから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる。

第１のセラミックス構造体１０は、導管の径方向における厚さが１５～５０ｍｍであることが好ましく、２０～４０ｍｍであることがより好ましい。該厚さが１５～５０ｍｍだと、溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管と、第２のセラミックス構造体２０との間隙にスラリー体を充填し、スラリー体を焼結させて第１のセラミックス構造体１０を形成する際に、施工性に優れる。

第１のセラミックス構造体１０は、溶融ガラス用導管構造体４０を構成する導管と、第２のセラミックス構造体２０との間隙にアルミナキャスタブルのような不定形のセラミックス材料が充填されたものであることが好ましい。かかる構成によれば、温度変化が生じた際に、導管と第２のセラミックス構造体２０とがわずかに相対移動できるため、導管に亀裂が発生することを防止できる。アルミナキャスタブルは、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とするキャスタブル耐火物であり、Ａｌ_２Ｏ_３含有量は、好ましくは９０重量％以上である。アルミナキャスタブルの代わりに、ＳｉＯ_２を９０質量％以上含有するセラミックス材料や、ＺｒＯ_２を６０質量％以上含有するセラミックス材料を用いてもよい。

第２のセラミックス構造体２０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が１．０×１０^－１１ｍ^２以下であることが好ましく、１．０×１０^－１３ｍ^２以下であることがより好ましい。第２のセラミックス構造体２０の通気率が１．０×１０^－１１ｍ^２以下だと、ガスが第２のセラミックス構造体２０を透過するのを抑制でき、ガス供給量を削減できる。特に、第２のセラミックス構造体２０の通気率が１．０×１０^－１３ｍ^２以下だと、第１のセラミックス構造体１０の通気率よりも低いため、ガス供給量を効率良く削減できる。

第２のセラミックス構造体２０は、アルミナ、マグネシア、ジルコンおよびシリカからなる群から選択される少なくとも１つを主体とする断熱煉瓦が用いられる。具体例としては、シリカ・アルミナ質断熱煉瓦、ジルコニア質断熱煉瓦、マグネシア質断熱煉瓦等が挙げられる。市販品としては、ＳＰ－１５（日の丸窯業株式会社製）、ＲＢ１８０（日の丸窯業株式会社製）、ＬＢＫ３０００（イソライト工業株式会社製）等が挙げられる。

底部煉瓦２２は、主管４１の底壁の下側に設けられ、主管４１、主管４１の周囲に配される第１のセラミックス構造体１０および第２のセラミックス構造体２０を支持する。底部煉瓦２２は、耐食性に優れる煉瓦としてアルミナ、マグネシア、ジルコンおよびシリカからなる群から選択される少なくとも１つを主体とする断熱煉瓦が用いられる。具体例としては、アルミナ・ジルコン質断熱煉瓦等が挙げられる。市販品としては、シリカ・アルミナ質断熱煉瓦、ＺＭ－Ｃ（旭硝子セラミックス株式会社製）、ＲＢ１８０（日の丸窯業株式会社製）等が挙げられる。

溶融ガラス搬送装置１は、底部煉瓦２２の代わりに、主管４１の軸方向において、上から順に第１のセラミックス構造体、第２のセラミックス構造体が設けられてもよい。また、第１のセラミックス構造体と第２のセラミックス構造体との間に第３のセラミックス構造体が設けられてもよい。

第３のセラミックス構造体３０は、ガス透過性構造を有する。ここで、第３のセラミックス構造体を透過するガスは、水蒸気，Ｎ_２，Ｈ_２，Ｏ_２，Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ，ＣＯ_２，ＣＯまたはこれらの一部を選択した混合ガスである。

第３のセラミックス構造体３０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が１．０×１０^－１２ｍ^２以上であることが好ましく、１．０×１０^－１１ｍ^２以上であることがより好ましく、１．０×１０^－１０ｍ^２以上であることがさらに好ましい。特に、第３のセラミックス構造体３０の通気率が１．０×１０^－１０ｍ^２以上だと、後述するガス流路３２Ａ，３２Ｂを有しなくても、ガスを第３のセラミックス構造体３０に行き渡らせることができる。これにより、白金または白金合金からなる白金材料に溶融ガラスが接触して発生する気泡（以下、「水素透過泡」という。）を抑制することができる。なぜなら、水素透過泡は、白金材料たる導管の内部と外部との水素分圧差が大きくなるほど発生しやすくなるところ、水素透過泡を抑制するには、ガスを第３のセラミックス構造体３０に行き渡らせることで導管の外部の水素分圧を高くすることが効果的だからである。ここで、導管の内部の水素分圧は、溶融ガラスに含まれる水分が多くなる（後述するβ－ＯＨが高く）ほど、高くなる。

第３のセラミックス構造体３０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が第１のセラミックス構造体１０の通気率および第２のセラミックス構造体２０の通気率よりも２倍以上大きいことが好ましく、３倍以上大きいことがより好ましい。第３のセラミックス構造体３０の通気率が第１のセラミックス構造体１０の通気率および第２のセラミックス構造体２０の通気率よりも２倍以上大きいと、ガスが第３のセラミックス構造体３０を透過しやすく、ガスを第３のセラミックス構造体３０に効率良く行き渡らせることができる。

第３のセラミックス構造体３０は、第１のセラミックス構造体１０および第２のセラミックス構造体２０に接触している。これにより、溶融ガラスＧから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる。第３のセラミックス構造体３０は、後述する図３（Ｂ）に示すように、第１のセラミックス構造体１０および第２のセラミックス構造体２０に、一部が非接触であってもよい。

第３のセラミックス構造体は、導管の径方向における厚さが５～２０ｍｍであることが好ましい。該厚さが５～２０ｍｍだと、ガスの透過速度を調整しやすく、ガスを第３のセラミックス構造体３０に効率良く行き渡らせることができる。

ガス供給システム５０は、ガスを生成するガス生成装置５１と、ガスの流量を調節する調節弁５２と、ガスを第３のセラミックス構造体３０に供給する４本の供給管５４Ａ～５４Ｄと、第３のセラミックス構造体３０を通過したガスを排気する２本の排気管５６Ａ，５６Ｂとを有する。複数の供給管５４Ａ～５４Ｄを有することにより、ガスを第３のセラミックス構造体３０に効率良く行き渡らせることができる。

ガス生成装置５１は、例えば水蒸気を生成するには、ボイラーが用いられる。

調節弁５２は、供給管５４Ａ～５４Ｄに１個ずつ設けられ、供給管５４Ａ～５４Ｄのガス供給量を独立に制御することができる。

供給管５４Ａ～５４Ｄは、第２のセラミックス構造体２０を貫通し、第３のセラミックス構造体３０に接続される。供給管５４Ａ，５４Ｂは、鉛直方向の位置が主管４１の軸方向中央部である。供給管５４Ｃ，５４Ｄは、鉛直方向の位置が主管４１の軸方向下部である。供給管５４Ａ，５４Ｃは、水平方向の位置が溶融ガラスＧの流れ方向上流側である。供給管５４Ｂ，５４Ｄは、水平方向の位置が溶融ガラスＧの流れ方向下流側である。

供給管５４Ａ～５４Ｄが第３のセラミックス構造体３０に供給するガスは、水素を含有するガス、具体的には、水蒸気またはＨ_２であることが好ましい。水蒸気またはＨ_２は、水素透過泡を抑制するにあたり、導管の外部の水素分圧を高くしやすいからである。

供給管５４Ａ～５４Ｄが第３のセラミックス構造体３０に供給するガス圧力は、１Ｐａ～２４ｋＰａであることが好ましく、１Ｐａ～１ｋＰａであることがより好ましく、１～５０Ｐａであることがさらに好ましい。該ガス圧力が１Ｐａ以上だと、ガスを第３のセラミックス構造体３０に充分に行き渡らせることができる。また、該ガス圧力が２４ｋＰａ以下だと、主管４１の外部圧力が高くなり過ぎず、主管４１が変形するのを防止できる。

供給管は、鉛直方向の位置が主管４１の軸方向上部であってもよい。また、水平方向の位置が図２の紙面上下方向（溶融ガラスＧの流れ方向に直交する方向）上側または下側であってもよい。

図２に示す供給管は、ガス生成装置５１から第３のセラミックス構造体３０に向かう途中で、供給管５４Ａ，５４Ｂに分岐している。ガス生成装置５１と第３のセラミックス構造体３０とに接続される供給管が、途中で分岐せずに、独立に設けられてもよい。

排気管５６Ａ，５６Ｂは、供給管５４Ａ～５４Ｄと同様に、第２のセラミックス構造体２０を貫通し、第３のセラミックス構造体３０に接続される。鉛直方向の位置が主管４１の軸方向上部である。排気管５６Ａは、水平方向の位置が溶融ガラスＧの流れ方向上流側である。排気管５６Ｂは、水平方向の位置が溶融ガラスＧの流れ方向下流側である。

排気管は、鉛直方向の位置が主管４１の軸方向中央部または下部であってもよい。また、水平方向の位置が図２の紙面上下方向（溶融ガラスＧの流れ方向に直交する方向）上側または下側であってもよい。

排気管５６Ａ，５６Ｂは、主管４１における溶融ガラスレベルＧＬよりも低い位置に設けられる。これは、溶融ガラスＧＬよりも高い位置に排気管が設けられると、主管４１の内部圧力が外部圧力よりも小さくなり、主管４１が変形するおそれがあるからである。

供給管５４Ａ～５４Ｄおよび排気管５６Ａ，５６Ｂは、第２のセラミックス構造体２０を貫通する部分および第３のセラミックス構造体３０に接続される部分において、耐熱性に優れる絶縁管であることが好ましい。溶融ガラス用導管構造体４０は通電加熱されるため、絶縁管を用いないと、供給管および排気管に電流が流れるおそれがある。絶縁管は、セラミックスチューブが用いられる。具体例としては、ポーセレン管等が挙げられる。

溶融ガラス搬送装置１は、第３のセラミックス構造体３０に水蒸気等のガスを行き渡らせることができるので、溶融ガラスに含まれる水分が多い（後述するβ－ＯＨが高い）条件でガラスを製造しても、水素透過泡を抑制できる。また、従来技術に示すような湿度制御外囲器を構築する必要がないため、投資費用および運転費用の両方を抑えることができる。

図３（Ａ）および（Ｂ）は、図１に示す第１のセラミックス構造体、第２のセラミックス構造体および第３のセラミックス構造体の拡大断面図であり、第３のセラミックス構造体の変形例を示す図である。

図３（Ａ）に示す第３のセラミックス構造体３０Ａは、内部にガス流路３２Ａを有する。ガス流路３２Ａは、導管の軸方向に沿って形成される。また、導管の周方向全体に亘って形成されてもよいが、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制するため、導管の周方向一部に形成されてもよい。

図３（Ｂ）に示す第３のセラミックス構造体３０Ｂは、第２のセラミックス構造体２０の一部と非接触であり、非接触の領域にガス流路３２Ｂを有する。ガス流路３２Ｂは、導管の周方向に沿って形成される。第３のセラミックス構造体３０Ｂは、第２のセラミックス構造体２０と接触しているため、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる。また、第３のセラミックス構造体は、第１のセラミックス構造体１０の一部と非接触であり、非接触の領域にガス流路を有してもよい。

第３のセラミックス構造体３０Ａ，３０Ｂは、それぞれガス流路３２Ａ，３２Ｂを有することにより、ガスを第３のセラミックス構造体３０に効率良く行き渡らせることができる。

第３のセラミックス構造体は、導管の周方向に沿って形成されるガス流路と、導管の軸方向に沿って形成されるガス流路とを、それぞれ複数有してもよい。

［ガラス製造装置およびガラス製造方法］
（第一実施形態）
図４は、本発明の第一実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。図４を用いて、本発明の第一実施形態に係るガラス製造装置およびガラス製造方法を説明する。なお、図４は、溶融ガラス搬送装置１，１Ａ、上昇管２０２および下降管２０３の周囲に配設され、これらを断熱被覆する断熱用レンガなどの断熱材を省略している。

ガラス製造装置５００は、溶解装置１００、減圧脱泡装置２００、成形装置３００および溶融ガラス搬送装置１，１Ａを備える。溶融ガラス搬送装置１Ａは、溶解装置１００と減圧脱泡装置２００との間に設けられ、溶解装置１００と減圧脱泡装置２００とを接続する。また、溶融ガラス搬送装置１は、減圧脱泡装置２００と成形装置３００との間に設けられ、減圧脱泡装置２００と成形装置３００とを接続する。

溶解装置１００は、ガラス原料が供給される溶解槽１０４と、ガラス原料を溶融するためのバーナ１０２とを備える。バーナ１０２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し、火炎をガラス原料に向かって放射することによって、ガラス原料を上方から加熱する。

ここで、ガスとして主に空気を用いるバーナを空気燃焼バーナ、ガスとして主に酸素を用いるバーナを酸素燃焼バーナという。酸素燃焼バーナは、空気燃焼バーナよりも、排気量が少ないので、熱効率が高く、ＣＯ_２排出量やＮＯ_ｘ排出量が少ない点で優れている。バーナ１０２は、複数設けられるのが好ましい。全て酸素燃焼バーナが用いられてもよく、酸素燃焼バーナと空気燃焼バーナとを併用してもよい。

減圧脱泡装置２００は、減圧脱泡槽２０１、上昇管２０２、下降管２０３および減圧ハウジング２０４を備える。

円筒形状をした減圧脱泡槽２０１は、その長軸が水平方向に配向するように減圧ハウジング２０４内に収納配置されている。減圧脱泡槽２０１の一端の下面には垂直方向に配向する上昇管２０２が、他端の下面には下降管２０３が取り付けられている。上昇管２０２および下降管２０３は、その一部が減圧ハウジング２０４内に位置している。

上昇管２０２は、減圧脱泡槽２０１と連通しており、溶解槽１０４からの溶融ガラスＧを、溶融ガラス搬送装置１Ａを介して減圧脱泡槽２０１に導入する。下降管２０３は、減圧脱泡槽２０１に連通しており、減圧脱泡後の溶融ガラスＧを、溶融ガラス搬送装置１を介して成形装置３００に導出する。減圧ハウジング２０４内において、減圧脱泡槽２０１、上昇管２０２および下降管２０３の周囲には、これらを断熱被覆する断熱用レンガなどの断熱材が配設されている。

減圧脱泡槽２０１、上昇管２０２および下降管２０３は、溶融ガラスの導管であるため、耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れた材料を用いて作製されている。一例を挙げると、白金製、白金合金製、または白金もしくは白金合金に金属酸化物を分散させてなる強化白金製である。また、セラミックス系の非金属無機材料製、すなわち、緻密質耐火物製であってもよい。また、緻密質耐火物に白金または白金合金を内張したものであってもよい。

成形装置３００は、溶融ガラスＧを成形し、所定形状の成形ガラスを得る。成形ガラスは、徐冷された後、必要に応じて切断されて製品となる。

成形装置３００は、製品としてガラス板を得るには、フロート成形装置やフュージョン成形装置が用いられる。フロート成形装置は、浴槽内の溶融錫の浴面に溶融ガラスを連続的に供給して、帯板状に成形する装置である。フュージョン成形装置は、断面略Ｖ字状の樋の内部に溶融ガラスを連続的に供給し、樋から左右両側に溢れ出た溶融ガラスを、樋の下縁で合流させて帯板状に成形する装置である。

成形装置３００は、製品としてガラス容器やガラス管を得るには、成形方法としてブロー法、ベロー法、ダウンドロー法またはプレス法に係る成形装置が用いられる。

溶融ガラス搬送装置１は、前述した図１に示す溶融ガラス搬送装置１に対応し、主管４１、分岐管４２，４３およびスターラー４４を備える。主管４１は、内部に溶融ガラスＧを撹拌するためのスターラー４４が設けられる。分岐管４２は、下降管２０３に接続され、溶融ガラスＧを主管４１へと搬送する。分岐管４３は、成形装置３００に接続され、溶融ガラスＧを成形装置３００へと搬送する。

溶融ガラス搬送装置１Ａは、主管４１Ａ、分岐管４２Ａ，４３Ａおよびスターラー４４を備える。溶融ガラス搬送装置１Ａは、溶融ガラスＧが主管４１Ａの上部側方から流入し、主管４１Ａを下向きに流れ、主管４１Ａの下部側方へと流出するように分岐管４２Ａ，４３Ａが設けられる点で、溶融ガラス搬送装置１とは異なるが、その他の装置構成は共通する。なお、溶融ガラス搬送装置１Ａは、第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備えなくてもよい。

ガラス製造装置は、溶融ガラス搬送装置１Ａが第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備え、溶融ガラス搬送装置１が第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備えない構成であってもよい。

ガラス製造装置は、減圧脱泡装置２００の代わりに、高温清澄タイプの清澄装置（以下、「高温清澄装置」という。）が用いられてもよい。高温清澄装置は、泡抜きを効率良く行うために、清澄槽を流れる溶融ガラスの温度をできるだけ高く設定して溶融ガラスの粘性を下げ、泡の成長速度を大きくして泡径を増大させることで、泡の浮上速度を上げ、泡抜きができるように運転する装置である。

本発明の第一実施形態に係るガラス製造方法は、ガラス製造装置５００を用い、ガラス原料を溶解装置１００にて溶融することで溶融ガラスＧを作製し、溶融ガラスＧを減圧脱泡装置２００にて脱泡処理し、成形装置３００によって所定形状の成形ガラスを得る。成形ガラスは、徐冷された後、必要に応じて切断されて製品（例えばガラス板）となる。

（第二実施形態）
図５は、本発明の第二実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。図５を用いて、本発明の第二実施形態に係るガラス製造装置およびガラス製造方法を説明する。ここで、溶解装置１００、成形装置３００および溶融ガラス搬送装置１Ａは、第一実施形態の記載と重複する部分について説明を省略する。なお、図５は、清澄装置２５０、溶融ガラス搬送装置１Ａ、第１供給管２５１、第２供給管２５２および第３供給管２５３の周囲に配設され、これらを断熱被覆する断熱用レンガなどの断熱材を省略している。

ガラス製造装置６００は、溶解装置１００、清澄装置２５０、成形装置３００、溶融ガラス搬送装置１Ａ、第１供給管２５１、第２供給管２５２および第３供給管２５３を備える。第１供給管２５１は、溶解装置１００と清澄装置２５０とを接続する。溶融ガラス搬送装置１Ａは、清澄装置２５０と成形装置３００との間に設けられる。第２供給管２５２は、清澄装置２５０と溶融ガラス搬送装置１Ａとを接続する。第３供給管２５３は、溶融ガラス搬送装置１Ａと成形装置３００とを接続する。

溶解装置１００では、バーナ１０２によってガラス原料が加熱され、例えば１５００℃～１６３０℃の溶融ガラスＧが得られる。溶解槽１０４の溶融ガラスＧは、第１供給管２５１を流れて、清澄装置２５０に供給される。

清澄装置２５０では、溶融ガラスＧの温度が調整されて、溶融ガラスＧ中に含まれるガス成分が除去される。清澄装置２５０は、高温清澄装置であることが好ましい。この場合、溶融ガラスＧは、例えば１５００℃～１７００℃まで昇温させられる。清澄された溶融ガラスＧは、第２供給管２５２を流れて、溶融ガラス搬送装置１Ａに供給される。

溶融ガラス搬送装置１Ａでは、スターラー４４によって溶融ガラスＧが攪拌され、溶融ガラスＧの成分が均質化される。主管４１Ａ内の溶融ガラスＧの温度は、例えば１２５０℃～１４５０℃である。主管４１Ａ内の溶融ガラスＧの粘度は、例えば５００ポアズ～１３００ポアズである。均質化された溶融ガラスＧは、第３供給管２５３に流入し、第３供給管２５３の中を流れる過程で、温度が制御されながら冷却され、成形装置３００に供給される。

なお、図５では、溶融ガラス搬送装置１Ａの分岐管４２Ａ，４３Ａを省略している。第二実施形態では、分岐管４２Ａ，４３Ａは、それぞれ第２供給管２５２、第３供給管２５３に接続される。

（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態に係るガラス製造装置を示す図である。図６を用いて、本発明の第三実施形態に係るガラス製造装置およびガラス製造方法を説明する。ここで、溶解装置１００、成形装置３００および溶融ガラス搬送装置１Ａは、第一実施形態の記載と重複する部分について説明を省略する。なお、図６は、溶融ガラス搬送装置１Ａ、第１搬送管１１１および第２搬送管１１２の周囲に配設され、これらを断熱被覆する断熱用レンガなどの断熱材を省略している。

ガラス製造装置７００は、溶解装置１００、成形装置３００、溶融ガラス搬送装置１Ａ、第１搬送管１１１および第２搬送管１１２を備える。溶融ガラス搬送装置１Ａは、溶解装置１００と成形装置３００との間に設けられる。第１搬送管１１１は、溶解装置１００と溶融ガラス搬送装置１Ａとを接続する。第２搬送管１１２は、溶融ガラス搬送装置１Ａと成形装置３００とを接続する。

溶解装置１００では、バーナ１０２によってガラス原料が加熱され、溶融ガラスＧが得られる。溶融ガラスＧは、溶解槽１０４にて清澄処理が施される。ここで、ソーダライムガラスやアルカリホウケイ酸ガラス等のアルカリ含有ガラスは、第一実施形態の減圧脱泡装置２００や第二実施形態の清澄装置２５０を備えなくても、溶解槽１０４にて清澄処理が可能である。清澄された溶融ガラスＧは、第１搬送管１１１を流れて、溶融ガラス搬送装置１Ａに供給される。

溶融ガラス搬送装置１Ａでは、スターラー４４によって溶融ガラスＧが攪拌され、溶融ガラスＧの成分が均質化される。均質化された溶融ガラスＧは、第２搬送管１１２に流入し、第２搬送管１１２の中を流れる過程で、温度が制御されながら冷却され、成形装置３００に供給される。

なお、図６では、溶融ガラス搬送装置１Ａの分岐管４２Ａ，４３Ａを省略している。第三実施形態では、分岐管４２Ａ，４３Ａは、それぞれ第１搬送管１１１、第２搬送管１１２に接続される。

（ガラス）
製品としてのガラス板は、各種ディスプレイ用ガラス基板に用いられる場合、無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラスとは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等のアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないガラスをいう。実質的に含有しないとは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．１質量％以下であることを指す。

ガラス板は、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ_２：５４～６６％
Ａｌ_２Ｏ_３：１０～２３％
Ｂ_２Ｏ_３ ：０～１２％
ＭｇＯ：０～１２％
ＣａＯ：０～１５％
ＳｒＯ：０～１６％
ＢａＯ：０～１５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８～２６％
を含有する無アルカリガラスで構成されることが好ましい。

ガラス板は、β－ＯＨが０．１５～０．５ｍｍ^－１であることが好ましく、０．２５～０．５ｍｍ^－１であることがより好ましく、０．３５～０．５ｍｍ^－１であることがさらに好ましい。β－ＯＨは、ガラス中の水分量の指標として用いられる。ガラス板のβ－ＯＨが０．１５～０．５ｍｍ^－１だと、減圧脱泡槽内の溶融ガラスに含まれる気泡が成長しやすくなり、脱泡処理が促進される。また、該β－ＯＨが０．３５ｍｍ^－１以上だと、バーナ燃焼の酸素燃焼比率を高くすることができ、ガラス製造の運転費用を低減できる。

β－ＯＨは、清澄処理後の溶融ガラスを板状に成形したガラス試験片、またはガラス容器等を切断し、研磨機で板状に加工したガラス試験片の透過率を、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）を用いて測定し、下記式を用いて求めることができる。

・β－ＯＨ ＝ （１／Ｘ）ｌｏｇ_１０（Ｔ_１／Ｔ_２）
・Ｘ ：ガラス板厚（ｍｍ）
・Ｔ_１：参照波数４０００ｃｍ^－１における透過率（％）
・Ｔ_２：水酸基吸収波数３５７０ｃｍ^－１付近における最小透過率（％）
β－ＯＨは、ガラス原料中の水分量、溶解槽中の水蒸気濃度、溶解槽におけるバーナ燃焼方法（酸素燃焼、空気燃焼）などに支配される。特に、β－ＯＨは、バーナ燃焼方法を調整することにより、簡便に調整できる。具体的には、β－ＯＨを高くするには、バーナ燃焼の酸素燃焼比率を高くし、β－ＯＨを低くするには、バーナ燃焼の空気燃焼比率を高くする。

ガラス板は、ディスプレイ用のカバーガラスとして用いられる場合、化学強化用ガラスであることが好ましい。化学強化用ガラスを化学強化処理したものがカバーガラスとして用いられる。化学強化処理は、ガラス表面に含まれるアルカリイオンのうちイオン半径の小さいイオン（例えばＮａイオン）をイオン半径の大きいイオン（例えばＫイオン）に置換することにより、ガラス表面から所定の深さの圧縮応力層を形成する。

ガラス板は、窓ガラスや車両用ガラスとして用いられる場合、ソーダライムガラスであることが好ましい。

製品としてのガラスは、ビーカーなどのガラス製理化学機器やガラスポットなどの耐熱調理器具として用いられる場合、ホウケイ酸ガラスであることが好ましい。

以下、実施例および比較例を用いて本発明をさらに説明する。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］
図４に示すガラス製造装置５００を用いて、ガラス中の水分量を高くしても、白金材料に溶融ガラスが接触して発生する気泡を抑制できるか評価を行った。

無アルカリガラス組成のガラス原料を溶解槽１０４にて溶融することで溶融ガラスＧを作製し、溶融ガラスＧを減圧脱泡装置２００にて脱泡処理し、フロート法にて溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形し、ガラスリボンを徐冷して切断し、板厚０．５０ｍｍのガラス板（実施例１および比較例１）を得た。

実施例１および比較例１のガラス組成は、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ₂：５９．８％、Ａｌ₂Ｏ₃：１７．２％、Ｂ₂Ｏ₃：７．８％、ＭｇＯ：３．１％、ＣａＯ：４．１％、ＳｒＯ：７．７％、ＢａＯ：０．１％、Ｃｌ：０．２％であった。また、実施例１および比較例１のβ－ＯＨは、０．３６ｍｍ^－１であった。

溶融ガラス搬送装置１における第１のセラミックス構造体１０、第２のセラミックス構造体２０、第３のセラミックス構造体３０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が、それぞれ５．７×１０^－１３ｍ^２、２．２×１０^－１２ｍ^２、９．９×１０^－１２ｍ^２であった。

実施例１は、溶融ガラス搬送装置１において、ガス供給システム５０によって第３のセラミックス構造体３０に水蒸気を供給した。水蒸気の供給圧力は５Ｐａであった。一方、比較例１は、溶融ガラス搬送装置１が第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備えていない。なお、本実施例では、溶融ガラス搬送装置１Ａは、第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備えていない。

実施例１および比較例１によって得られたガラス板について、暗室の中でガラス板側面から光を照射し、ガラス板主表面を検査するエッジライト検査により、２０μｍ超サイズの泡欠陥の個数を調べ、泡欠陥の密度を算出した。ここで、泡欠陥の密度は、ガラス板主表面における単位面積（ｍ^２）当たりの泡欠陥の個数を意味する。その結果、実施例１によって得られたガラス板は、２０μｍ超サイズの泡欠陥の密度が、比較例１によって得られたガラス板の１／４０であった。

［実験例２］
図６に示すガラス製造装置７００を用いて、ガラス中の水分量を高くしても、白金材料に溶融ガラスが接触して発生する気泡を抑制できるか評価を行った。

アルカリホウケイ酸ガラス組成のガラス原料を溶解槽１０４にて溶融することで溶融ガラスＧを作製し、溶融ガラス搬送装置１Ａにて溶融ガラスＧをスターラー４４で均質化し、プレス法によってガラス容器を得た。

実施例２および比較例２のガラス組成は、酸化物基準の質量％表示で、ＳｉＯ₂：８０．６％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．３％、Ｂ₂Ｏ₃：１３％、Ｎａ₂Ｏ：４％、Ｃｌ：０．１％であった。また、実施例２および比較例２のβ－ＯＨは、０．４５ｍｍ^－１であった。

溶融ガラス搬送装置１Ａにおける第１のセラミックス構造体１０、第２のセラミックス構造体２０、第３のセラミックス構造体３０は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が、それぞれ５．７×１０^－１３ｍ^２、２．２×１０^－１２ｍ^２、９．９×１０^－１２ｍ^２であった。

実施例２は、溶融ガラス搬送装置１Ａにおいて、ガス供給システム５０によって第３のセラミックス構造体３０に水蒸気を供給した。水蒸気の供給圧力は１０Ｐａであった。一方、比較例２は、溶融ガラス搬送装置１Ａが第３のセラミックス構造体３０およびガス供給システム５０を備えていない。

実施例２および比較例２によって得られたガラス容器について、目視検査により、１００μｍ超サイズの泡欠陥の個数を調べ、泡欠陥の密度を算出した。実施例２によって得られたガラス容器は、１００μｍ超サイズの泡欠陥の密度が、比較例２によって得られたガラス容器の１／１０であった。

本発明を詳細に、また特定の実施形態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。
本出願は、２０１７年１１月２１日出願の日本特許出願２０１７－２２３８２３に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

製造されるガラスの用途は、建築用、車両用、液晶ディスプレイ用、有機ＥＬディスプレイ用、カバーガラス用、理化学機器用、調理器具用、またはその他の各種用途が挙げられる。

１，１Ａ 溶融ガラス搬送装置
１０ 第１のセラミックス構造体
２０ 第２のセラミックス構造体
２２ 底部煉瓦
３０，３０Ａ，３０Ｂ 第３のセラミックス構造体
３２Ａ，３２Ｂ ガス流路
４０ 溶融ガラス用導管構造体
４１ 主管
４２，４３ 分岐管
４４ スターラー
５０ ガス供給システム
５１ ガス生成装置
５２ 調節弁
５４Ａ～５４Ｄ 供給管
５６Ａ，５６Ｂ 排気管
１００ 溶解装置
２００ 減圧脱泡装置
２５０ 清澄装置
３００ 成形装置
５００，６００，７００ ガラス製造装置
Ｇ 溶融ガラス
ＧＬ 溶融ガラスレベル

Claims (16)

1. 白金または白金合金からなる少なくとも１つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体と、
   前記導管の周囲に配される第１のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体の周囲に位置する第２のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体と前記第２のセラミックス構造体との間に位置する通気層とを備え、
   前記通気層は、ガス透過性構造を有し、
   前記通気層は、第３のセラミックス構造体であり、
   前記第３のセラミックス構造体は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が前記第１のセラミックス構造体の通気率および前記第２のセラミックス構造体の通気率よりも２倍以上大きく、
   前記第３のセラミックス構造体は、内部にガス流路を有することを特徴とする溶融ガラス搬送装置。
2. 白金または白金合金からなる少なくとも１つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体と、
   前記導管の周囲に配される第１のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体の周囲に位置する第２のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体と前記第２のセラミックス構造体との間に位置する通気層とを備え、
   前記通気層は、ガス透過性構造を有し、
   前記通気層は、第３のセラミックス構造体であり、
   前記第３のセラミックス構造体は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が前記第１のセラミックス構造体の通気率および前記第２のセラミックス構造体の通気率よりも２倍以上大きく、
   前記第３のセラミックス構造体は、前記第１のセラミックス構造体または前記第２のセラミックス構造体の一部と非接触であり、該非接触の領域にガス流路を有することを特徴とする溶融ガラス搬送装置。
3. 白金または白金合金からなる少なくとも１つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体と、
   前記導管の周囲に配される第１のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体の周囲に位置する第２のセラミックス構造体と、
   前記第１のセラミックス構造体と前記第２のセラミックス構造体との間に位置する通気層とを備え、
   前記通気層は、ガス透過性構造を有する、溶融ガラス搬送装置であって、
   前記溶融ガラス搬送装置は、ガス供給システムを備え、
   前記ガス供給システムは、ガスを生成するガス生成装置と、前記ガスを前記通気層に供給する供給管とを有することを特徴とする溶融ガラス搬送装置。
4. 前記通気層は、第３のセラミックス構造体であり、
   前記第３のセラミックス構造体は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が前記第１のセラミックス構造体の通気率および前記第２のセラミックス構造体の通気率よりも２倍以上大きい、請求項３に記載の溶融ガラス搬送装置。
5. 前記第３のセラミックス構造体は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５：２００８に記載された方法で測定した通気率が１．０×１０^－１２ｍ^２以上である、請求項１、２または４に記載の溶融ガラス搬送装置。
6. 前記第３のセラミックス構造体は、前記第１のセラミックス構造体および前記第２のセラミックス構造体に接触している、請求項１、２、４または５に記載の溶融ガラス搬送装置。
7. 前記第３のセラミックス構造体は、内部にガス流路を有する、請求項２に記載の溶融ガラス搬送装置。
8. 前記第３のセラミックス構造体は、内部にガス流路を有する、請求項４に記載の溶融ガラス搬送装置。
9. 前記第３のセラミックス構造体は、前記第１のセラミックス構造体または前記第２のセラミックス構造体の一部と非接触であり、該非接触の領域にガス流路を有する、請求項４に記載の溶融ガラス搬送装置。
10. 前記ガス流路は、前記導管の周方向または軸方向に沿って形成される、請求項１、２、７、８または９に記載の溶融ガラス搬送装置。
11. 前記溶融ガラス搬送装置は、ガス供給システムを備え、
    前記ガス供給システムは、ガスを生成するガス生成装置と、前記ガスを前記通気層に供給する供給管とを有する、請求項７に記載の溶融ガラス搬送装置。
12. 前記ガス供給システムは、前記通気層を通過した前記ガスを排気する排気管を有する、請求項３、４、８、９または１１に記載の溶融ガラス搬送装置。
13. 前記溶融ガラス用導管構造体は、鉛直方向に中心軸がある主管と、該主管と連通し、水平方向に中心軸がある分岐管とを少なくとも１本ずつ有し、
    前記供給管または前記排気管は、前記主管における溶融ガラスレベルよりも低い位置に設けられる、請求項１２に記載の溶融ガラス搬送装置。
14. 溶解装置、減圧脱泡装置および成形装置を備えるガラス製造装置であって、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の溶融ガラス搬送装置を備え、
    前記溶解装置と前記減圧脱泡装置との間、または前記減圧脱泡装置と前記成形装置との間に前記溶融ガラス搬送装置が設けられるガラス製造装置。
15. 請求項１４に記載のガラス製造装置を用いてガラスを製造するガラス製造方法。
16. 前記ガラス製造装置を用いて得られたガラス板は、β－ＯＨが０．１５～０．５ｍｍ^－１である、請求項１５に記載のガラス製造方法。

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