KR101899171B1

KR101899171B1 - 유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 방법 및 유리 제품의 제조 장치

Info

Publication number: KR101899171B1
Application number: KR1020137007149A
Authority: KR
Inventors: 유타카 이시카와; 지카오 다나카
Original assignee: 에이지씨 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2018-09-14
Also published as: US20130239618A1; JPWO2012074023A1; EP2647602A4; CN103228583A; WO2012074023A1; EP2647602A1; KR20140000208A; JP5849964B2

Abstract

본 발명은, 고농도의 첨가제 성분을 함유하는 변성 용융 유리를 우수한 품질로 제조할 수 있는 유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 및 용융 유리의 제조 방법의 제공을 제 1 목적으로 한다.
본 발명의 유리 용융로 (10) 는, 용융 상태의 유리 소지에 첨가제를 첨가하여 변성 용융 유리로 하고, 그 변성 용융 유리를 배출하는 유리 용융로 (10) 로서, 유리 원료를 용융시켜 용융 상태의 유리 소지로 하는 용융조 (30) 와, 용융조 (30) 에 연통되고, 용융조 (30) 의 유리 소지를 도입하여 배출부로 이송하는 포어하스로서, 첨가제를 투입하는 투입부와, 그 투입부의 하방에서 상기 투입부로부터의 상기 첨가제를 용융 첨가제 입자로 하는 상기 유리 소지의 액면 상방의 가열 기상부를 형성하기 위한 가열 수단을 구비하는 포어하스 (20) 를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 방법 및 유리 제품의 제조 장치{GLASS MELTER, MODIFICATION METHOD FOR GLASS BLANK, PRODUCTION METHOD FOR MOLTEN GLASS, PRODUCTION METHOD FOR GLASSWARE, AND PRODUCTION APPARATUS FOR GLASSWARE}

본 발명은, 유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 방법 및 유리 제품의 제조 장치에 관한 것이다.

최근의 에너지 절약화에 대한 요구나 CO₂ 삭감의 세계적인 요구에 수반하여, 자동차의 창 등은 일사열 차폐를 위해 농색화의 경향이 있다. 이것은, 차내에 침입되는 열에너지를 저감시킴으로써, 차내의 온도 상승을 억제하고 냉방 효율을 높여, 온실 효과 가스의 배출량을 삭감하고자 하기 위해서이다. 특히 최근에는 매우 열 차폐가 높은 유리가 요구되는 경향이 있다.

유리의 열 차폐성을 높이기 위해, 유리의 표면에 반사막 등을 구성하는 대응도 이루어지고 있지만, 막의 강도와 내구성이나 강렬한 반사광이 문제가 되는 경우도 많아, 베이스 유리에 착색 성분을 첨가하여 유리 조성을 변경함으로써, 열선 흡수를 높이는 대응도 요구되고 있다.

착색 유리의 제조는, 일반적으로 용융조의 상류에서 투입하는 유리 원료의 조성을 변경하며 실시된다. 그러나, 이 방법에서는, 이전의 착색 유리의 제조에 계속해서 상이한 조성의 다른 착색 유리를 제조하는 경우에는, 용융조 내의 이전의 착색 유리를 제거할 필요가 있고, 교환 중의 중간색 유리는 통상적으로는 제품으로서 이용할 수 없으므로 낭비가 많으며, 또 색 교체까지 장시간을 필요로 한다는 문제가 있다.

그 때문에, 용융조에서 유리 원료 중 대부분의 조성 성분을 차지하는 베이스 유리를 용융시킨 후, 용융조의 하류에서 착색제로서의 컬릿을 투입하는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 참조).

도 8 에 특허문헌 1 에 기재된 배치 재료 용융 장치를 나타낸다. 도 8 중의 화살표 (A, B, C, D, E) 는 장치 전체에 유리가 흐르는 방향을 나타낸다. 이 배치 재료 용융 장치 (100) 는, 전기 용융 (서브머지드 전극 형태의 가열 수단에 의한 전기 용융) 및/또는 연료 연소형 용융 (천정 연소 버너 형태의 가열 수단에 의한 용융) 을 구비한 용융실 (101) 인 모듈 (111) 과, 서브머지드 버너를 구비한 용융실 (102) 인 모듈 (112) 과, 이송 덕트 (104) 를 통하여 용융실 (101) 에 연통되고, 또한 이송 덕트 (105) 를 통하여 용융실 (102) 에 연통되는 혼합실 (103) 인 모듈 (113) 과, 이 모듈 (113) 과 하류측의 장치를 연통시키는 이송 덕트 (106) 로 구성되어 있다. 이 용융 장치 (100) 에서는, 용융실 (101) 에서 용융된 용융 유리와, 용융실 (102) 에서 용융된 용융 유리가 모듈 (113) 로 혼합되고 균질화되어, 이송 덕트 (106) 보다 하류측으로 흐르게 된다. 이 용융 장치 (100) 에서는, 용융실 (101) 로부터 도래하는 유리의 조성을 조절하기 위해 용융실 (102) 을 사용함으로써, 예를 들어 혼합 후의 유리의 점도 특성, 산화 환원 특성 또는 분광학적 특성을 변화시킬 수 있다.

특허문헌 2 에 기재된 기술에서는, 노의 내부에 있어서 용융 유리의 상방에 보조조를 배치하고, 이 보조조 중에 고농도의 부가물을 갖는 프릿을 도입하고, 프릿을 공급 장치로부터의 기류에 의해 가열하여 용융시키고, 용융된 프릿을 용융 유리에 유입시키고 있다.

특허문헌 3 에 기재된 기술에서는, 유리 용융로의 용융대에서 용융된 베이스 유리에 유리 용융로의 하류의 요부 (스로트) 에 배치된 공급 장치로부터 개질 물질을 첨가하고 있다. 특허문헌 3 에 기재된 기술에 있어서, 공급 장치의 하나의 예는, 수평으로 흐르는 용융된 베이스 유리에 대해 수직관을 배치하고, 이 수직관을 통하여 개질 물질을 공급하는 구성이다. 또, 개질 물질은 공급 장치에 접속된 중공 용융기에 있어서 전기 가열 방법 등에 의해 용융시킨 후, 용융된 베이스 유리에 공급하는 구성도 기재되어 있다.

일본 공표특허공보 2005-510439호 일본 공개특허공보 소49-31725호 일본 공표특허공보 평11-513972호

그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, 최근의 에너지 절약 시책에 준하여 요구되는 고농도의 착색제가 함유된 유리는, 연소 버너를 사용한 통상적인 용융 방법으로는 균일하게 용융시키기 곤란함이 밝혀졌다. 이것은, 연소 버너의 복사열에 의해 유리 원료를 용융시키는 경우, 유리에 함유되는 착색제의 열선 흡수율이 지나치게 높기 때문에, 용융된 착색제가 함유된 유리의 상층에서 열선이 흡수되어, 용융조 저부의 용융 유리에까지 충분한 복사 전열할 수 없게 되기 때문이다. 대량의 에너지를 투입하고 용융조를 고온으로 설정함으로써 착색제가 함유된 유리를 용융시키는 것은 기술적으로는 가능하지만, 소비 에너지가 증대될 뿐만 아니라, 대규모의 설비를 필요로 한다. 또, 착색제가 함유된 유리는 상기 서술한 바와 같이 잘 복사 전열되지 않기 때문에, 용융된 착색제가 함유된 유리를 소정 온도로 유지하는 것도 어렵고, 조 저부의 용융 유리가 식기 쉬워진다.

예를 들어 초고단열 자동차 루프창용 등의 유리를 설계하고자 한 경우, 유리 중에 착색제로서 3 ∼ 5 ％ 이상의 산화철분을 필요로 한다. 본 발명자들은, 이와 같은 조성의 유리를 용융시키는 경우에 대해 시뮬레이션으로 검토하였다. 그 결과, 통상적으로 용융조에서 용융된 유리는 성형 등의 후공정에 적합한 온도 (1300 ℃ 정도) 까지 냉각되지만, 상기 조성의 유리에서는, 이 냉각 공정에 있어서 조 저부의 용융 유리가 지나치게 식어, 흐르지 않고 정체하는 용융 유리 영역이 발생함이 밝혀졌다. 이와 같은 정체 영역이 발생하면, 다른 조성의 유리를 제조하기 위해 용융 유리를 교환할 때에 장시간을 필요로 할 뿐만 아니라, 상이한 용융 유리가 부분적으로 흐른 경우에는 림 결점이나 기포 결점의 원인이 된다. 또, 냉각조나 용융 공정의 정체부에 용융 유리 온도가 높아지지 않아 흐르지 않는 용융 유리 영역이 발생하면, 용융 유리의 청징 과정에 기여하는 체적이 현저하게 감소하여, 품질과 생산성을 현저하게 감소시키거나 또는 생산할 수 없을 우려가 있다.

일반적으로 용융 유리의 저층의 저온에서 정체한 용융 유리의 승온에 전기 용융을 활용하는 예도 알려져 있어, 본 발명자들은 이것에 대해 시뮬레이션으로 검토하였다. 그 결과, 특히 저온화되기 쉽고, 성형 공정에 가깝고, 제조되는 유리 제품의 품질에 영향이 강한 냉각조 등의 용융 유리의 저층부를 균일하게 전기 가열하는 것은 곤란할 것으로 생각된다.

한편, 상부로부터의 복사 가열을 필요로 하지 않는 전기 용융조 가마도 이런 종류의 농색 유리를 용융시키는 방법의 후보가 되지만, 이 방법에 있어서도 동일하게, 전기 용융조 가마에서 용융된 유리를 후공정으로 이송하는 유로나 냉각조에 있어서 열 부족에 빠지기 쉽고, 조 저부 부근의 용융 유리의 저온화나 체류가 일어날 것으로 생각된다.

또, 상기 서술한 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 기술과 같이, 용융된 베이스 유리에 착색제로서의 컬릿 (이하, 착색제 컬릿이라고도 한다) 을 투입하는 방법에 의해 착색제를 3 ∼ 5 ％ 의 고농도로 함유하는 농색 유리를 제조하려면, 예를 들어 착색제를 수십 ％ 함유하는 착색제 컬릿을 사용하는 경우, 착색제 컬릿을 베이스 유리에 대해 10 내지 수십 ％ 나 투입할 필요가 있다. 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 기술과 같이, 서브머지드 버너, 가열 기류, 전기 등에 의한 가열에서는, 이와 같은 고농도로 착색제를 함유하는 컬릿을 용융시키기 어렵고, 가령 용융시킬 수 있었다 하더라도 한 번 식혀진 컬릿의 재가열의 경우에는 착색제 컬릿의 온도는 수 100 ℃ 정도로 베이스 유리의 온도보다 훨씬 저온이 된다. 예를 들어, 1300 ℃ 의 베이스 유리에 대해, 300 ℃ 의 착색제 컬릿을 10 ％ 투입한 경우, 유리 전체 온도는 100 ℃ 정도 저하된다. 이 온도 저하에 의해 용융 유리의 점도가 상승하기 때문에 교반하기 어려워지고, 또한 분포하는 저온의 착색제 컬릿을 균일하게 교반하는 것은 용이하지 않다.

특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 착색제 등의 첨가제를 용융시키기 위한 용융실 (102) 이 필요하고, 설비가 대규모가 된다. 또, 동일한 용융실 (102) 에서 다른 착색 유리를 제조하는 경우에는 용융실 (102) 내의 착색제를 완전히 제거할 필요가 있어, 색 교체에 장시간을 필요로 한다. 그 때문에 소량 다품종 생산이 요구되는 착색 유리의 제조에는 적합하지 않다. 또한, 용융실 (102) 에서의 서브머지드 버너에 의한 액중 용융법에서는, 유리 융액 중에서 버너를 연소시키기 때문에, 용융된 착색제 등의 첨가제는 다량의 기포를 함유하기 쉬워, 제조되는 유리 제품에 기포가 혼입될 가능성이 있다.

이상과 같은 배경으로부터 본 발명은, 고농도의 첨가제 성분을 함유하는 변성 용융 유리를 우수한 품질로 제조할 수 있는 유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 및 용융 유리의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 상기 서술한 용융 유리의 제조 방법을 사용하는 유리 제품의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 유리 용융로를 구비하는 유리 제품의 제조 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은, 용융 상태의 유리 소지에 첨가제를 첨가하여 변성 용융 유리로 하고, 그 변성 용융 유리를 배출하는 유리 용융로로서, 유리 원료를 용융시켜 유리 소지로 하는 용융조와, 상기 용융조에 연통되고, 그 용융조의 유리 소지를 도입하여 배출부로 이송하는 포어하스로서, 첨가제를 투입하는 투입부와, 그 투입부의 하방에서 투입된 상기 첨가제를 용융 첨가제 입자로 하는 상기 유리 소지의 액면 상방의 가열 기상부를 형성하기 위한 가열 수단을 구비하는 상기 포어하스를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 용융로를 제공한다.

또한, 유리 소지란, 첨가제를 첨가하기 전의 베이스 유리 조성 (모 (母) 유리 조성이라고도 한다) 의 유리를 말한다. 단, 용융 상태의 유리 소지를 간단히 유리 소지라고 하는 경우도 있다.

변성이란, 용융 상태의 유리 소지에 유리 소지의 질량보다 소량의 첨가제를 첨가하고, 그것을 용융 상태의 유리 소지 중에 혼합하여 균질화함으로써, 베이스 유리의 조성을 변화시켜 새로운 기능을 부여하는 것을 말한다. 변성이란, 다른 관점에서 보면, 첨가제에 의한 비교적 작은 유리 조성의 변경으로 유리 제품의 특성을 검지할 수 있도록 변경하는 것을 말한다.

변성 용융 유리란, 첨가제를 첨가한 후의 변성 후의 용융 유리로서, 유리 제품이 되는 유리 조성인 것을 말한다.

본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 가열 수단이, 산소 연소염 (燃燒炎) 을 발생시키는 산소 연소 버너 및 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치 중 어느 것 또는 양방인 것이 바람직하다.

본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 산소 연소 버너에 상기 투입부인 첨가제 공급로가 형성되어 있어도 된다.

본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 산소 연소 버너의 선단과 상기 포어하스 내의 유리 소지의 액면 위치의 거리가, 상기 투입부로부터의 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 의해 상기 용융 첨가제 입자로 하는 데에 필요한 길이 이상으로 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 포어하스의 천정부에 상방으로 돌출되는 천정 돌출부를 형성하고, 그 천정 돌출부에 상기 투입부와 상기 가열 수단이 설치되어 있어도 된다.

본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 포어하스에 있어서, 상기 투입부의 설치 위치보다도 상기 배출부측에 교반 수단을 갖고 있어도 된다.

또, 본 발명은, 용융 상태의 유리 소지에 첨가제를 첨가하여 유리 소지를 변성시키는 유리 소지의 변성 방법으로서, 유리 원료를 용융시켜 유리 소지로 하는 공정과, 첨가제를 유리 소지의 액면 상방의 가열 기상부 중에 투입함으로써 그 첨가제를 용융시켜 용융 첨가제 입자로 하고, 그 용융 첨가제 입자를 상기 유리 소지에 첨가하여 유리의 조성을 변성시키는 공정을 포함하는 유리 소지의 변성 방법을 제공한다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 산소 연소염을 발생시키는 산소 연소 버너 및 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치 중 어느 것 또는 양방에 의해 상기 가열 기상부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 내부에 첨가제 공급로가 형성된 상기 산소 연소 버너에 의해 상기 가열 기상부를 형성하고, 상기 첨가제 공급로로부터 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 투입해도 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 산소 연소 버너의 선단 위치를, 상기 유리 소지의 액면 위치에 대해 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 의해 상기 용융 첨가제 입자로 하기 위해 필요한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 첨가제의 평균 입경이 중량 평균으로 1 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 첨가제가 착색 성분을 함유하고 그 착색 성분의 첨가량이 상기 유리 소지 100 질량％ 에 대해 0.1 ∼ 20 질량％ 여도 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 첨가제가 첨가제 원료가 혼합된 조립체 (造粒體) 여도 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 첨가제가 변성 성분을 함유한 유리 프릿이어도 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 첨가제가 단일 종 또는 복수 종의 산화물을 함유해도 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법에 있어서, 상기 유리 원료를 용융시켜 유리 소지로 하는 공정이, 그 유리 원료를 가열 기상 중에서 용융시키는 기중 (氣中) 용융법에 의한 공정이어도 된다.

본 발명은, 상기 유리 소지의 변성 방법을 사용하여 변성 용융 유리를 제조하는 용융 유리의 제조 방법을 제공한다.

또, 본 발명은, 상기 용융 유리의 제조 방법을 사용하여 용융 유리를 제조하는 공정과, 그 용융 유리를 성형하는 공정과, 성형 후의 유리를 서랭시키는 공정을 포함하는 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 유리 용융로와, 그 유리 용융로에 의해 제조된 변성 용융 유리를 성형하는 성형 수단과, 성형 후의 유리를 서랭시키는 서랭 수단을 구비하는 유리 제품의 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 유리 용융로는, 종래의 장치와 달리, 첨가제를 미리 용융시키기 위한 가마를 필요로 하지 않고, 기존의 용융로의 포어하스에 투입부와 가열 수단으로 이루어지는 첨가제 용융 유닛을 설치하기만 하면 되기 때문에 설비적으로 간편하다. 또, 첨가제를 용융시키는 가마도 별도로 필요로 하지 않고, 용융조 상류에서 투입하는 베이스 유리의 원료 자체의 조성을 변경할 필요도 없기 때문에, 종래의 장치와는 달리 색 교체시에 조 전체의 용융 유리를 제거할 필요가 없어, 단시간에 색 교체가 가능하다.

본 발명의 유리 용융로에서는, 다른 조성의 변성 용융 유리를 제조하는 경우에는, 투입부에 투입하는 첨가제의 종류를 변경하거나 또는 첨가제 용융 유닛을 교체하기만 하면 된다. 이 때문에, 소량 다품종 대응이 요구되는 병 (甁) 용 유리와 같은 색 유리의 제조에도 바람직하다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법 및 용융 유리의 제조 방법에 의하면, 첨가제를 가열 기상부 중에서 순간적으로 용융시킬 수 있기 때문에, 종래에는 용융시키기 곤란하였던 착색 성분을 많이 함유하는 첨가제도 용융시킬 수 있다. 또, 가열 기상부에서 용융된 용융 첨가제 입자가 강하하여 포어하스를 흐르는 유리 소지에 분산되기 때문에, 유리 소지에 용융 첨가제 입자가 용해되기 쉬워, 균질한 변성 용융 유리를 제조할 수 있다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법 및 용융 유리의 제조 방법에서는, 첨가제는 고온의 가열 기상부에서 용융되기 때문에, 용융된 용융 첨가제 입자의 온도는, 포어하스를 흐르는 유리 소지의 온도 (예를 들어, 1350 ℃ 정도) 와 동등하거나 또는 그 이상의 고온으로 할 수 있다. 그 때문에, 유리 소지의 온도를 저하시키지 않고 용이하게 교반할 수 있어, 균질한 조성의 변성 용융 유리를 제조할 수 있다. 또, 가열 기상부의 온도를 조정함으로써 용융 첨가제 입자의 온도를 자유롭게 조정할 수 있어, 유리 소지와의 혼합에 유리한 온도나 점도의 용융 첨가제 입자로 할 수 있다. 또한, 용융 첨가제 입자의 온도가 충분히 높게 설정되기 때문에, 용융 첨가제 입자의 점도가 낮아져 유리 소지와의 교반·혼합시에 기포를 휩쓸려 들어가게 할 우려가 적어, 우수한 기포 품질의 변성 용융 유리가 된다.

본 발명의 유리 소지의 변성 방법 및 용융 유리의 제조 방법에서는, 첨가제를 가열 기상부에서 순간적으로 용융시키기 때문에, 종래의 제조 방법과 비교하여 제조 시간을 단축시킬 수 있고, 소비 에너지 삭감, 배기 가스의 삭감을 할 수 있다.

본 발명의 유리 제품의 제조 방법은, 상기 서술한 용융 유리의 제조 방법을 사용함으로써, 첨가제가 높은 농도로 변성 성분을 함유하는 경우에도, 균질하고 고품질의 유리 제품을 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 유리 제품의 제조 장치는, 상기 서술한 유리 용융로를 구비함으로써, 균질하고 고품질의 유리 제품을 종래의 변성 유리의 제조 장치에 비해 소규모로 변성을 위한 용융조를 추가하지 않고 제조할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 유리 용융로의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2(a) 는 도 1 에 나타내는 유리 용융로의 포어하스의 종단면도이고, 도 2(b) 는 동 포어하스의 천정부를 제외한 주요부 평단면도이다.
도 3(a) 는 도 2(b) 에 나타내는 포어하스의 A-A' 선을 따른 단면 모식도이고, 도 3(b) 는 동 포어하스의 B-B' 선을 따른 단면 모식도이다.
도 4 는 도 1 에 나타내는 유리 용융로의 포어하스가 구비하는 산소 연소 버너의 일례 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 5 는 본 발명에 관련된 유리 용융로의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 6 은 본 발명에 관련된 유리 용융로의 다른 실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 7 은 본 발명에 관련된 유리 원료의 용융 방법을 사용하여 유리 제품을 제조하는 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.
도 8 은 종래의 배치 재료 용융 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.

이하, 첨부 도면에 따라 본 발명에 관련된 유리 용융로, 유리 소지의 변성 방법, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 방법 및 유리 제품의 제조 장치의 일 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 제한되는 것은 아니다.

도 1 은 본 발명에 관련된 유리 용융로의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 종단면도이고, 도 2(a) 는 도 1 에 나타내는 유리 용융로의 포어하스의 종단면도이고, 도 2(b) 는 동 포어하스의 천정부를 제외한 주요부 평단면도이고, 도 3(a) 는 도 2(b) 에 나타내는 포어하스의 A-A' 선을 따른 단면 모식도이고, 도 3(b) 는 동 포어하스의 B-B' 선을 따른 단면 모식도이다. 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 유리 용융로는, 본 발명에 관련된 유리 소지의 변성 방법 및 용융 유리의 제조 방법에 사용된다.

도 1 에 나타내는 본 실시형태의 유리 용융로 (10) 는, 용융조 (30) 와 포어하스 (20) 를 구비하고, 용융조 (30) 와 포어하스 (20) 는 접속부 (스로트) (34) 를 통하여 연통되어 있다. 용융조 (20) 에서 용융된 유리 소지는 접속부 (34) 로부터 포어하스 (20) 에 도입된다. 도입된 유리 소지는 포어하스 (20) 에 있어서 연속되는 성형 공정 등에 적합한 온도로 냉각 (온도 조정) 되고, 배출부인 배출구 (22) 로부터 성형 장치 (50) 측으로 배출된다. 또한, 필요에 따라 포어하스 (20) 와 성형 장치 (50) 사이에 탈포 장치를 배치하여 기포 품질을 향상시킬 수도 있다.

용융조 (30) 는, 내화 벽돌제의 중공형의 노체 (32) 와, 노체 (32) 내의 상부에 화염 분사 방향이 횡방향이 되도록 배치된 연소 버너 (31) 와, 유리 소지의 원료를 투입하는 원료 투입부 (33) 와, 노체 (32) 내에서 용융된 용융 유리 소지 (G0) (이하, 「유리 소지 (G0)」로 약칭하는 경우가 있다) 를 포어하스 (20) 로 배출하는 접속부 (34) 를 구비하고 있다. 용융조 (30) 에서는, 원료 투입부 (33) 로부터 투입된 유리 원료의 배치가, 노체 (32) 의 벽부에 설치된 연소 버너 (31) 의 화염에 의한 복사열에 의해 용융되어, 유리 소지 (G0) 로서 노 저부 (32a) 에 저류된다. 노체 (32) 에는, 필요에 따라 노 저부 (32a) 에 전극 등의 가열 수단 (도시 생략) 이 배치되고, 노 저부 (32a) 에 저류되어 있는 유리 소지 (G0) 를 목적으로 하는 온도 (예를 들어 1400 ∼ 1500 ℃ 정도) 로 용융 상태에서 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

접속부 (34) 의 저부 (34a) 는, 후술하는 포어하스 (20) 의 저부 (21a) 보다 높은 위치에 형성되어 있다. 이로써, 용융조 (30) 에서 용융된 유리 소지 (G0) 는, 포어하스 (20) 에 도입될 때에 용융조 (30) 측으로 역류하는 것이 억제되어, 용융조 (30) 에서 포어하스 (20) 의 배출구 (22) 까지 일방향류가 형성된다.

연소 버너 (31) 로는, 종래 공지된 연소 버너를 사용할 수 있으며, 연료, 지연 (支燃) 가스 공급 노즐이 적절히 배치된 산소 연소 버너 등을 사용하면 된다.

포어하스 (20) 는, 내화 벽돌제의 노벽 (21) 에 둘러싸인 통상 (筒狀) 을 이루고 있으며, 그 단면 형상은 원형, 타원형, 사각형, 부정형 등 어떤 형상이어도 된다. 포어하스 (20) 의 높이 및 폭은, 통상적으로 용융조 (30) 보다 작게 설정되어 있으며, 포어하스 (20) 의 저부 (21a) 는 용융조 (30) 의 저부 (32a) 보다 높게 설정된다.

또한, 플로트법 등의 유리판의 제조 장치에 있어서, 유리의 용융조로부터 성형 장치인 플로트 배스에 용융 유리가 흐르는 공정에 있어서 유리의 용융조에 연속해서 형성된 용융조보다 폭이 좁고, 또한 바닥이 얕게 설계된 용융 유리의 청징조도 포어하스라고 하는 것으로 한다. 이 경우, 용융조와 청징조를 구획하고, 유량을 제어하는 터널상의 접속부 (34) 를 형성하지 않아도 된다.

포어하스 (20) 의 천정벽부 (21t) 는 그 일부가 다른 부분보다 높게 설정되어 있으며, 이 높게 설정된 천정 돌출부 (21T) 에는, 2 개의 산소 연소 버너 (1) 가 포어하스 (20) 의 폭방향으로 인접하여, 화염 분사 방향이 하방향이 되도록 천정 돌출부 (21T) 를 관통하여 설치되어 있다. 천정벽부 (21t) 와 천정 돌출부 (21T) 는 포어하스 (20) 의 천정부를 구성하고 있다.

가열 기상부에 첨가제를 공급하기 위한 투입부는, 산소 연소 버너 (1) 에 일체 형성되어 있고, 산소 연소 버너 (1) 의 출구 부근에서 연소 가스를 공급하는 관과 산소를 공급하는 관과 첨가제를 공급하는 관이 동축으로 구성되어 있다. 이 투입부와 산소 연소 버너 (1) 의 조합을 「첨가제 용융 유닛 (5)」이라고 한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 산소 연소 버너 (1) 에 일체 형성된 첨가제 공급로 (12A) 가 투입부가 된다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10) 의 포어하스 (20) 에 있어서, 가열 기상부를 형성하는 가열 수단은 산소 연소 버너 (1) 로 이루어진다. 가열 기상부는, 산소 연소 버너 (1) 의 화염 (이하, 산소 연소염 또는 연소염이라고도 한다) (F) 중 및 화염 (F) 근방의 고온부로 구성된다.

산소 연소 버너 (1) 는, 무기 분체 가열용 버너로서 공지된, 원료 (첨가제), 연료 가스, 연소 가스 공급 노즐이 적절히 배치된 산소 연소 버너이다. 도 4 에 본 실시형태의 유리 용융로가 구비하는 산소 연소 버너 (1) 의 일례 구조를 나타낸다. 또한, 본 발명에 있어서의 산소 연소 버너의 구조는, 이하에 나타내는 예에 한정되는 것은 아니다.

도 4 에 나타내는 산소 연소 버너 (1) 는, 복수의 관상의 노즐 (11, 12, 13, 14) 및 외관 (15) 이 동심원상으로 배치된 다중 관 구조로 되고, 중앙부에 배치된 제 1 노즐 (11) 과, 이 제 1 노즐 (11) 의 외측에 제 1 노즐 (11) 을 둘러싸도록 순차 배치된 제 2 노즐 (12) 과 제 3 노즐 (13) 과 제 4 노즐 (14) 과 외관 (15) 으로 구성되어 있다.

제 1 노즐 (11) 의 내부에 연료 가스를 통과시키기 위한 연료 가스 공급로 (11A) 가 형성되어 있고, 제 1 노즐 (11) 과 제 2 노즐 (12) 사이에 첨가제를 통과시키기 위한 첨가제 공급로 (12A) (즉, 투입부) 가 형성되어 있다. 또, 제 2 노즐 (12) 과 제 3 노즐 (13) 사이에 연소 가스를 통과시키기 위한 1 차 연소 가스 공급로 (13A) 가 형성되어 있고, 제 3 노즐 (13) 과 제 4 노즐 (14) 사이에 연소 가스를 통과시키기 위한 2 차 연소 가스 공급로 (14A) 가 형성되어 있고, 제 4 노즐 (14) 과 외관 (15) 사이에 냉각수 등의 냉매를 유통시키기 위한 냉매 유로 (15A) 가 형성되어 있다.

제 4 노즐 (14) 과 외관 (15) 은, 그들의 선단부에 있어서 접속부 (16) 에 의해 접속되어 있고, 냉매 유로 (15A) 의 선단측은 이 접속부 (16) 에 의해 닫혀져 있다. 냉매 유로 (15A) 는 각 노즐 (11 ∼ 14) 을 충분히 냉각시킬 수 있도록, 각 노즐 (11 ∼ 14) 의 선단부 근방에까지 형성되어 있다. 이로써, 각 노즐 (11 ∼ 14) 이 과열 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

산소 연소 버너 (1) 에 있어서, 프로판, 부탄, 메탄, LPG (액화 석유 가스), 수소, 중유, 경유, 등유 등의 연료 가스가 가스 공급 장치 (46) 로부터 공급관 (47a) 을 통하여 연료 가스 공급로 (11A) 에 도입되고, 산소나 산소 부화 가스 등의 연소 가스가 가스 공급 장치 (46) 로부터 공급관 (47b 및 47c) 을 통하여 1 차 연소 가스 공급로 (13A) 및 2 차 연소 가스 공급로 (14A) 에 도입된다. 또, 후술하는 첨가제가 공급 장치 (48) 로부터 공급관 (49) 을 통하여 투입부인 첨가제 공급로 (12A) 에 공급된다. 이로써, 산소 연소 버너 (1) 의 선단으로부터 산소 연소염을 분사함과 함께, 첨가제를 내뿜을 수 있다. 본 실시형태의 산소 연소 버너 (1) 에 의해 분사되는 산소 연소염에 의해 형성되는 가열 기상부의 중심부의 온도는, 연소염이 예를 들어 수소 산소 연소염인 경우 약 2000 ∼ 3000 ℃ 이다.

산소 연소 버너 (1) 의 선단 (3) 으로부터 화염 (F) 을 하방향에서 분사시키고, 이 화염 (F) (즉, 가열 기상부) 중에 첨가제를 기체 반송 또는 기계 반송에 의해 산소 연소 버너 (1) 의 투입부인 첨가제 공급로 (12A) 로부터 공급한다. 이로써, 첨가제를 확실하게 또한 단시간에 가열 기상부 중에서 용융시켜 용융 첨가제 입자 (U) 로 할 수 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 전술한 바와 같이, 첨가제 등의 입자를 가열 기상부 중에서 용융시키는 제법을 「기중 용융법」이라고 하는 경우가 있다.

이와 같이, 투입부가 일체로 된 산소 연소 버너 (1) 를 적용한 경우에는, 산소 연소 버너 (1) 의 첨가제 공급로 (12A) 가 투입부를 겸하고 있기 때문에, 투입부를 별개로 형성할 필요는 없다. 또, 연소 버너 (1) 의 선단 (3) 으로부터 하방향으로 분사되는 화염 (F) 중에 첨가제 공급로 (12A) 로부터 첨가제가 투입됨으로써, 첨가제의 비산 방향이 하방향으로 제어되기 때문에, 첨가제가 화염 (F) 외측으로 비산되는 것을 억제할 수 있다.

산소 연소 버너 (1) 의 선단 (3) 으로부터 화염 (F) 을 하방향으로 분사시켜 용융 첨가제 입자 (U) 를 생성하기 위해서는, 산소 연소 버너 (1) 의 선단 (3) 의 하방에 화염 (F) 을 형성하기 위한 공간에 추가하여, 화염 (F) 을 통과한 첨가제가 충분히 용융되어 용융 첨가제 입자 (U) 가 될 때까지의 공간 (즉, 화염 (F) 길이의 확보와 화염 (F) 에 의해 형성되는 가열 기상부에서의 체재 시간을 확보하기 위한 공간) 이 필요하다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 포어하스 (20) 의 천정벽부 (21t) 보다 공간 높이를 높이기 위해 천정 돌출부 (21T) 를 형성하여 산소 연소 버너 (1) 의 상하 위치를 조정하고 있다. 천정 돌출부 (21T) 를 형성하고, 여기에 산소 연소 버너 (1) 를 설치함으로써, 산소 연소 버너 (1) 의 장착 위치를 유리 소지 (G0) 의 액면보다 충분히 높게 할 수 있어, 미용융 상태의 첨가제를 유리 소지 (G0) 에 직접 투입하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 용융 첨가제 입자 (U) 는, 가열 기상 분위기 중에서 투입된 대부분의 첨가제가 용융 상태가 된 것이다. 따라서, 투입된 첨가제의 일부에 미용융 상태가 남았다고 해도, 그 미용융의 첨가제가 가열 기상 분위기의 하방의 용융 유리에 낙하 후, 그 용융 유리 중에서 빠르게 용융되는 한은 가열 기상 분위기 중에서의 미용융 상태의 첨가제의 존재를 허용할 수 있다. 또, 기존의 포어하스의 천정부의 일부분을 개량하여 천정 돌출부 (21T) 를 형성함으로써, 첨가제 용융 유닛 (5) 을 용이하게 설치할 수 있기 때문에, 기존의 유리 용융로에 대해 작은 규모의 개량을 실시하여 본 실시형태의 유리 용융로 (10) 를 실현할 수 있다. 포어하스 (20) 의 천정부인 천정벽부 (21t) 의 높이 자체를 천정 돌출부 (21T) 와 동일한 높이까지 높여도 되지만, 유리 소지 (G0) 상에 넓은 공간이 생성되기 때문에, 연소 버너 (24) 로 유리 소지 (G0) 의 온도를 유지하는 것을 고려하면, 에너지 효율의 면에서 낭비가 많아질 우려가 있다.

또한, 유리 소지 (G0) 의 액면과 포어하스 (20) 의 천정벽부 (21t) (천정부) 의 거리가, 산소 연소 버너 (1) 로부터의 화염 (F) 을 사용하여 기중 용융법을 실시하기에 충분한 경우에는, 천정 돌출부 (21T) 를 형성하지 않고 천정벽부 (21t) (천정부) 에 산소 연소 버너 (1) 를 설치해도 된다. 또한, 산소 연소 버너 (1) 의 위치는, 용융 첨가제 입자 (U) 가 상기 상태가 되는 한은 용융로의 어느 곳에 설치되어도 된다.

가열 기상부를 형성하는 가열 수단으로는 산소 연소 버너 (1) 에 한정되는 것이 아니며, 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치를 포어하스 (20) 의 천정 돌출부 (21T) 에 형성해도 된다. 또, 도 5 에 나타내는 유리 용융로 (10B) 와 같이, 산소 연소 버너 (1) 와, 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극 (9) 으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치의 양방을 포어하스 (20) 에 형성해도 된다. 또한, 산소 연소 버너 (1) 의 화염 (F), 열 플라스마의 온도는, 후술하는 첨가제에 함유되는 기체 성분을 신속하게 가스화 산일 (散逸) 시키고, 유리화 반응을 진행시키기 위해 첨가제의 1 성분으로서 사용되는 경우도 있는 규사의 용융 온도 이상인 1600 ℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이로써, 포어하스 (20) 내에 투하된 첨가제는, 화염 (F) 및/또는 열 플라스마에 의해 신속하게 가스화 산일됨과 함께, 고온에서 가열됨으로써 액상의 목적으로 하는 조성의 용융 첨가제 입자 (U) 가 되어 강하되고, 포어하스 (20) 의 저부 (21a) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 에 착지되어 첨가된다. 또한, 화염 (F) 의 경우, 그 중심 온도는 산소 연소의 케이스일 때 2000 ∼ 3000 ℃ 이고, 열 플라스마의 경우에는 5000 ∼ 20000 ℃ 이다.

포어하스 (20) 를 따라 첨가제 용융 유닛 (5) 의 설치 위치의 하류측 (배출구 (22) 측) 에는, 천정벽부 (21t) 에 형성된 개구 (23) 를 통하여 6 개의 교반 장치 (7) 가 포어하스 (20) 폭방향으로 3 개씩 병설되어 2 열로 설치되어 있다. 교반 장치 (7) 로는 종래 공지된 교반 장치 (7) 를 적용할 수 있다.

첨가제 용융 유닛 (5) 의 투입부 (즉, 산소 연소 버너 (1) 의 첨가제 공급로 (12A)) 에 투입된 첨가제는, 산소 연소 버너 (1) 의 화염 (F) 에 의해 형성되는 가열 기상부 중에서 용융되어 용융 첨가제 입자 (U) 가 된다. 이 용융 첨가제 입자 (U) 는 포어하스 (20) 중을 강하하여 포어하스 (20) 의 저부 (21a) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 에 첨가된 후, 첨가제 용융 유닛 (5) 의 하류측 (배출구 (22) 측) 의 교반 장치 (7) 에 의해 교반되어 균질화된다. 이로써, 유리 소지 (G0) 에 첨가제가 균일하게 첨가된 변성 용융 유리 (G1) 가 제조되어, 배출부인 배출구 (22) 보다 하류측으로 배출된다.

포어하스 (20) 내의 벽부에는 복수의 연소 버너 (24) 가 설치되어 있고, 이들 연소 버너 (24) 에 의해 포어하스 (20) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 및 변성 용융 유리 (G1) 의 온도 저하를 억제하면서, 원하는 온도로 유지할 수 있다. 산소 연소 버너 (24) 로는, 종래 공지된 연소 버너를 사용할 수 있으며, 연료, 지연 가스 공급 노즐이 적절히 배치된 산소 연소 버너 등을 사용하면 된다.

포어하스 (20) 를 따라 첨가제 용융 유닛 (5) 의 설치 위치보다 약간 상류측 (접속부 (34) 측) 및 약간 하류측 (배출구 (22) 측) 에는, 외부의 진공 배기 장치 (도시 생략) 에 접속된 배기구 (25) 가 형성되어 있다. 또, 교반 장치 (7) 근방의 노벽 (21) 에도 배기구 (25) 가 형성되어 있고, 이 배기구 (25) 를 통하여 연소 가스가 배출된다. 배기구 (25) 는, 산소 연소의 특수한 연소 가스를 신속하게 배기시키기 위해서와, 포어하스 (20) 의 노압이나 기류를 제어하기 위해서 등을 위해 형성된다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「상류」및「하류」라고 한 경우, 포어하스 (20) 의 접속부 (34) 측으로부터 배출구 (22) 측을 향하여 유동하는 유리 소지 (G0) 의 유동 방향에 있어서의 상류 및 하류를 의미한다.

본 실시형태에 있어서, 유리 소지 (G0) 의 조성은 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 소다라임 유리, 혼합 알칼리계 유리, 붕규산 유리, 혹은 무알칼리 유리 중 어느 것이어도 된다. 또, 본 실시형태의 용융 유리를 사용하여 제조되는 유리 제품의 용도는, 건축용이나 차량용에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이용, 용기·식기, 그 밖의 각종 용도를 들 수 있다.

건축용 또는 차량용 판유리에 사용되는 소다라임 유리인 경우에는, 유리 소지 (G0) 는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, 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 ％ 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

액정 디스플레이용 또는 유기 EL 디스플레이용 기판에 사용되는 무알칼리 유리인 경우에는, 유리 소지 (G0) 는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO₂ : 39 ∼ 75 ％, Al₂O₃ : 3 ∼ 27 ％, B₂O₃ : 0 ∼ 20 ％, MgO : 0 ∼ 13 ％, CaO : 0 ∼ 17 ％, SrO : 0 ∼ 20 ％, BaO : 0 ∼ 30 ％ 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

플라스마 디스플레이용 기판에 사용되는 혼합 알칼리계 유리인 경우에는, 유리 소지 (G0) 는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO₂ : 50 ∼ 75 ％, Al₂O₃ : 0 ∼ 15 ％, MgO ＋ CaO ＋ SrO ＋ BaO ＋ ZnO : 6 ∼ 24 ％, Na₂O ＋ K₂O : 6 ∼ 24 ％ 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

그 밖의 용도로서 내열 용기 또는 이화학용 기구 등에 사용되는 붕규산 유리인 경우에는, 유리 소지 (G0) 는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO₂ : 60 ∼ 85 ％, Al₂O₃ : 0 ∼ 5 ％, B₂O₃ : 5 ∼ 20 ％, Na₂O ＋ K₂O : 2 ∼ 10 ％ 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서의 첨가제의 조성은 특별히 제한되지 않지만, 상기한 유리 소지 (G0) 의 조성에 추가하여, 변성 성분을 함유하는 조성의 것을 사용할 수 있다. 도입 형태는 산화물을 기본으로 하지만, 금속의 미분체여도 된다.

첨가제는, 예를 들어, 착색제의 첨가에 의한 유리 색조의 변경, 특정 파장 흡수 이온의 첨가에 의해 자외선이나 열선의 흡수 기능의 부여, 항균 성분 (은 이온) 의 첨가에 의한 항균성의 부여, 핵 형성 물질의 첨가에 의한 결정화 촉진, 분상 야기 성분 (인, 불소) 첨가에 의한 유백화, 희토류 이온의 도입에 의한 비선형 광학 효과의 부여, 용융으로 휘발되기 쉬운 유리 조성 성분의 보충, 용융으로 시간을 들이면 변질되는 유리 조성 성분의 부여 등을 목적으로 하여 첨가되는 것이다.

첨가제에 함유되는 변성 성분으로는, 예를 들어, Fe, Ni, Co, Se, Cu, Ti, Ce, Pb 등의 착색 성분 (착색제), F, Ca, Mg, Zr 등의 결정화 특성이나 내후성을 부여하는 성분을 들 수 있다.

첨가제 중의 변성 성분의 함유량은 특별히 한정되지 않으며, 적절히 변경 가능한데, 투입되는 첨가제에 대해 1 ∼ 100 질량％ 로 할 수 있다. 종래의 방법에서는, 첨가제가 착색 성분 등의 변성 성분을 많이 함유하는 경우, 충분히 용융시키는 것이 어려웠지만, 본 실시형태에 의하면, 첨가제를 화염 (F) 에 의해 형성된 2000 ∼ 3000 ℃ 의 가열 기상부 중에 투입함으로써, 예를 들어 산화철이면 50 질량％ 이상의 변성 성분을 함유하는 첨가제를 가열 기상부에서 완전히 용융시켜 액상인 채로 유리 소지에 공급할 수 있다. 그 때문에, 본 발명은, 지금까지 용융시키기 곤란하였던 고농도의 착색제를 함유하는 첨가제를 사용한 유리의 변성이 가능하여, 착색 성분을 고농도로 함유하는 농색 유리의 제조에 바람직하다.

본 실시형태의 유리 소지의 변성 방법에 의하면, 구체적으로는, 유리 소지 100 질량％ 에 대해 착색 성분 0.1 ∼ 20 질량％ 를 첨가할 수 있다.

투입부 (즉, 산소 연소 버너 (1) 의 첨가제 공급로 (12A)) 에 투입하는 첨가제의 형태로는, 상기 어느 조성의 유리 소지의 원료와 변성 성분을, 각 성분의 분말을 목적으로 하는 첨가제 조성비에 맞추어 혼합하여 조립체로 한 첨가제 원료로 한 것이어도 된다. 본 명세서에 있어서, 1 종류 내지 다종류의 첨가제의 원료를 혼합하고 조립하여 조립체로 한 것도 첨가제라고 하는 경우도 있다. 또, 첨가제의 형태로는, 전술한 유리 소지의 조성에 상기 변성 성분을 함유한 조성을 갖는 유리를 프릿상으로 한 유리 프릿이나, 펠릿상으로 가공한 것이나, 상기 조성의 유리의 컬릿 중 어느 것, 혹은 그것들을 혼합한 것이어도 된다. 이 외에, 첨가제는 단일 종 또는 복수 종의 산화물 등을 함유해도 된다. 예를 들어, 첨가물은 금속 분말이어도 된다.

첨가제 원료의 조립체를 사용하는 경우, 조립체를 화염 (F) 중 및/또는 열 플라스마 중에서 한 번에 용융, 즉 유리화할 수 있기 때문에, 일단 원하는 조성의 유리를 제조한 후에 프릿상, 펠릿상 등으로 성형하는 수고를 줄일 수 있어 바람직하다.

투입부에 투입하는 입자상, 펠릿상, 컬릿상, 플레이크상 등의 첨가제의 치수는 1 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 「첨가제의 치수」란, 조립체의 경우에는 평균 입경 (중량 평균) 을 나타내고, 유리 프릿의 경우에는 원상당 직경을 나타내고, 펠릿상 및 유리 컬릿의 경우에는 가장 얇은 부분의 두께를 나타낸다. 첨가제의 치수를 1 ㎜ 이하로 함으로써, 화염 (F) 및/또는 열 플라스마 중에 의해 형성된 고온의 가열 기상부 중에 투입된 첨가제 전체가 충분히 전열되므로, 첨가제를 완전히 용융시켜 용융 첨가제 입자 (U) 로 할 수 있다. 또한, 펠릿상 및 유리 컬릿의 경우에는 가장 두꺼운 부분의 두께가 1 ㎜ 이하이면, 첨가제 전체에 전열되기 때문에 첨가제 전체가 완전히 용융된다. 착색제로서의 유리 프릿의 크기는 시판되고 있는 것은 통상적으로 1 ∼ 10 ㎜ 인 경우가 많으므로, 가열 기상부로의 투입에 있어서는 분쇄해 둘 필요가 있는 경우가 있다.

투입부로부터 투입하는 첨가제인 첨가제 원료의 조립체의 일례로서, 예를 들어, 유리 소지에 무알칼리 유리의 일례를 적용하고, 변성 성분으로서 Fe 를 함유하는 경우에 대해 다음과 같다. 규사, 알루미나 (Al₂O₃), 붕산 (H₃BO₃), 수산화마그네슘 (Mg(OH)₂), 탄산칼슘 (CaCO₃), 탄산스트론튬 (SrCO₃), 탄산바륨 (BaCO₃) 등의 유리 소지의 원료 분말 입자와, 다른 원료에 함유되는 철분 외에 FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ 등의 분말 입자를 목적으로 하는 첨가제 조성비에 합치되도록 조합 (調合) 하여 첨가제 분말 입자로 하고, 예를 들어 스프레이 드라이 조립법에 의해 30 ∼ 1000 ㎛ 정도의 조립체로서 첨가제 원료를 얻을 수 있다.

상기 첨가제 분말로부터 첨가제 원료를 조제하는 방법으로는, 스프레이 드라이 조립법 등의 방법을 사용할 수 있고, 첨가제 원료를 분산 용해시킨 수용액을 고온 분위기 중에 분무시켜 건조 고화시키는 조립법이 바람직하다. 또, 이 조립체는 목적으로 하는 첨가제의 성분 조성에 대응하는 혼합비의 원료만으로 구성해도 되지만, 그 조립체에 추가로 동일 조성의 유리 컬릿 미분을 혼합하여 이것을 첨가제 원료로서 사용할 수도 있다.

스프레이 드라이 조립법에 의해 첨가제 원료를 얻기 위한 일례의 방법으로서, 상기 서술한 각 성분의 첨가제 분말로서 2 ∼ 500 ㎛ 의 범위의 첨가제 분말을 증류수 등의 용매 중에 분산시켜 슬러리를 구성하고, 이 슬러리를 볼 밀 등의 교반 장치로 소정 시간 교반하여 혼합하고, 분쇄한 후에 스프레이 드라이 조립함으로써 상기 서술한 각 성분의 첨가제 분말이 거의 균일하게 분산된 첨가제 원료가 얻어진다.

또한, 전술한 슬러리를 교반 장치로 교반할 때, 첨가제 원료 분말 입자의 균일 분산과 조립 원료의 강도를 향상시킬 목적으로, 2-아미노에탄올, PVA (폴리비닐알코올) 등의 바인더를 혼합하고 나서 교반하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서 사용하는 첨가제 원료는, 상기 서술한 스프레이 드라이 조립법 외에, 전동 (轉動) 조립법, 교반 조립법 등의 건식 조립법에 의해 형성할 수도 있다.

첨가제 원료의 평균 입경 (중량 평균) 은 30 ∼ 1000 ㎛ 의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 평균 입경 (중량 평균) 이 50 ∼ 500 ㎛ 의 범위 내인 첨가제 원료가 사용되고, 또한 70 ∼ 300 ㎛ 의 범위 내인 첨가제 원료가 바람직하다.

첨가제 원료가 용융된 용융 첨가제 입자 (U) 의 평균 입경 (중량 평균) 은, 통상적으로 첨가제 원료의 평균 입경의 80 ％ 정도가 되는 경우가 많다. 첨가제 원료의 입경은, 단시간에 가열할 수 있고, 발생 가스의 방산이 용이한 점, 및 입자 사이의 조성 변동의 저감의 점에서 전술한 범위를 선택하는 것이 바람직하다.

또, 이들 첨가제 원료는, 필요에 따라 부원료로서 청징제, 착색제, 용융 보조제, 유백제 등을 함유할 수 있다. 또, 이들 첨가제 원료 중의 붕산 등은, 고온시의 증기압이 비교적 높기 때문에 가열에 의해 증발되기 쉬운 점에서 최종 제품인 유리의 조성보다 여분으로 혼합해 둘 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 부원료로서 청징제를 함유하는 경우, 염소 (Cl), 황 (S), 불소 (F) 중에서 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 선택하여 함유하는 청징제를 필요량 첨가할 수 있다.

또, 종래부터 사용되고 있는 Sb, As 산화물 등의 청징제는, 기포 삭감 효과가 발생하였다고 해도, 이들 청징제의 원소는 환경 부하 저감의 면에서 바람직하지 않은 원소이며, 그들의 이용은 환경 부하 저감의 방향성에서 보았을 때 삭감하는 것이 바람직하다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10) 를 사용한 유리 소지의 변성 방법에서는, 용융조 (30) 에서 용융된 유리 소지 (G0) 를 포어하스 (20) 에 도입하고, 포어하스 (20) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 에 기중 용융법에 의해 용융시킨 용융 첨가제 입자 (U) 를 첨가하고 교반하여, 균질한 조성의 변성 용융 유리 (G1) 를 얻을 수 있다.

본 실시형태의 유리 소지의 변성 방법에 의하면, 첨가제를 가열 기상부 중에서 순간적으로 용융시킬 수 있기 때문에, 종래에는 용융시키기 곤란하였던 착색 성분을 많이 함유하는 첨가제도 용융시킬 수 있다. 또, 가열 기상부에서 용융된 용융 첨가제 입자 (U) 가 강하하여 유리 소지 (G0) 에 분산되기 때문에, 유리 소지 (G0) 에 용융 첨가제 입자 (U) 가 용해되기 쉬워, 균질한 변성 용융 유리 (G1) 를 제조할 수 있다.

본 실시형태의 유리 소지의 변성 방법에서는, 첨가제는 고온의 가열 기상부 (화염 (F) 의 경우에는 2000 ∼ 3000 ℃, 열 플라스마의 경우에는 5000 ∼ 20000 ℃) 에서 용융되기 때문에, 용융된 용융 첨가제 입자 (U) 의 온도는, 포어하스 (20) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 의 온도 (예를 들어, 1350 ℃ 정도) 와 동등하거나 또는 그 이상의 고온이 된다. 그 때문에, 유리 소지 (G0) 의 온도를 저하시키지 않고 용이하게 교반할 수 있어, 균질한 조성의 변성 용융 유리 (G1) 를 제조할 수 있다. 또한, 가열 기상부의 온도를 조정함으로써, 용융 첨가제 입자 (U) 의 온도를 자유롭게 조정할 수 있어, 유리 소지 (G0) 와의 혼합에 유리한 온도나 점도의 용융 첨가제 입자 (U) 로 할 수 있다.

또, 용융 첨가제 입자 (U) 의 온도가 충분히 높게 설정되기 때문에, 용융 첨가제 입자 (U) 의 점도가 낮아져 유리 소지 (G0) 와의 교반·혼합시에 기포를 휩쓸려 들어가게 할 우려가 적어, 우수한 기포 품질의 변성 용융 유리 (G1) 가 된다.

또한, 기중 용융법에 의해 첨가제를 가열 기상부에서 순간적으로 용융시키기 때문에, 종래의 제조 방법과 비교하여 제조 시간을 단축시킬 수 있고, 소비 에너지의 삭감, 배기 가스의 삭감을 할 수 있다.

그리고 또, 본 발명의 용융 유리의 제조 방법은, 상기한 본 발명의 유리 소지의 변성 방법을 사용하기 때문에 상기 서술한 효과를 발휘한다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10) 는, 종래의 장치와는 달리, 첨가제를 미리 용융시키기 위한 가마를 필요로 하지 않고, 기존의 용융로의 포어하스에 첨가제 용융 유닛을 설치하기만 하면 되기 때문에 설비적으로 간편하다. 또, 첨가제를 용융시키는 가마도 별도로 필요로 하지 않고, 용융조 상류에서 투입하는 베이스 유리의 원료 자체의 조성을 변경할 필요도 없기 때문에, 종래의 장치와는 달리 색 교체시에 조 전체의 유리를 제거할 필요가 없어, 단시간에 색 교체를 할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 첨가제 용융 유닛 (5) 은 포어하스 (20) 에 착탈 가능하게 하는 것도 바람직하다. 그 경우, 통상적으로는 종래의 유리 용융로로 하여 유리 소지의 제조를 실시하고, 필요에 따라 포어하스 (20) 에 첨가제 용융 유닛 (5) 을 설치하여 변성 용융 유리를 제조할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 유리 용융로 (10) 에서는, 다른 조성의 변성 용융 유리를 제조하는 경우에는, 투입부에 투입하는 첨가제의 종류를 변경하거나 또는 첨가제 용융 유닛 (5) 을 교체하기만 하면 되어, 소량 다품종 대응이 요구되는 병용 유리와 같은 색 유리의 제조에도 바람직하다.

상기 실시형태에 있어서, 용융조 (20) 가 연소 버너 (31) 를 구비하고, 이 연소 버너 (31) 로부터 분사되는 화염의 복사열에 의해 유리 원료가 용융되어 유리 소지 (G0) 가 되는 예를 나타내고 있지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 유리 원료를 가열하여 용융시킬 수 있으면 되고, 열원은 연소 버너, 전기, 플라스마 등 종래 공지된 어느 것이어도 된다.

도 6 은 본 발명에 관련된 유리 용융로의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도이다. 도 6 에 나타내는 유리 용융로 (10C) 는, 용융조에 있어서의 유리 원료의 가열 수단으로서 유리 원료 용융 유닛 (45) 을 구비하는 점에서 상기 실시형태의 유리 용융로 (10) 와는 상이하다. 또한, 도 6 에 있어서, 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 유리 용융로 (10) 와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10C) 는, 용융조 (30B) 와 포어하스 (20) 를 구비하고, 용융조 (30B) 와 포어하스 (20) 는 접속부 (34) 를 통하여 연통되어 있다.

용융조 (30B) 는, 내화 벽돌제의 중공형의 노체 (32) 와, 노체 (32) 의 천정부 (32T) 를 관통하여 화염 분사 방향이 하방향이 되도록 배치된 산소 연소 버너 (41) 와, 산소 연소 버너 (41) 에 일체 형성된 유리 소지의 원료를 투입하는 원료 투입부인 원료 공급로와, 노체 (32) 내에서 용융된 용융 유리 소지 (G0) 를 포어하스 (10) 로 배출하는 접속부 (34) 를 구비하고 있다.

산소 연소 버너 (41) 와, 산소 연소 버너 (41) 에 일체 형성된 원료 공급로인 원료 투입부는, 유리 원료 용융 유닛 (45) 을 이루고 있다. 유리 원료 용융 유닛 (45) 의 구성은, 상기 실시형태의 유리 용융로 (10) 의 첨가제 용융 유닛 (5) 의 구성과 동일하다. 산소 연소 버너 (41) 의 화염 (F2) 에 의해 원료 투입부 (산소 연소 버너 (41) 의 원료 공급로) 의 하방에 가열 기상부가 형성된다.

산소 연소 버너 (41) 의 구성은, 상기 실시형태의 산소 연소 버너 (1) 와 유사하며, 산소 연소 버너 (1) 에 있어서 제 2 노즐 (12) 과 제 3 노즐 (13) 사이에 형성되는 첨가제 공급로 (12A) 를 원료 공급로로 치환한 것 이외에는 동일한 구성이다.

이 형태의 용융조 (30B) 에서는, 유리 원료를 가열 기상부에서 용융시키는 기중 용융법에 의해 액상의 용융 유리 입자 (Y) 로서 강하시키고, 노 저부 (32a) 에 저류시켜 유리 소지 (G0) 를 얻을 수 있다.

노체 (32) 에는, 필요에 따라 노 저부 (32a) 에 전극 등의 가열 수단 (도시 생략) 이 배치되고, 노 저부 (32a) 에 저류되어 있는 유리 소지 (G0) 를 목적으로 하는 온도 (예를 들어 1400 ∼ 1500 ℃ 정도) 로 용융 상태에서 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10C) 에 있어서, 용융조 (30B) 에서 용융되는 유리 소지 (G0) 의 조성은 상기 실시형태와 동일하다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10C) 에 있어서, 용융조 (30B) 에서의 유리 원료의 기중 용융법에서 사용되는 유리 원료는, 상기 어느 조성의 유리의 원료, 예를 들어 상기 서술한 각 성분의 입자상의 원료 분말 입자를 목적으로 하는 유리의 조성비에 맞추어 혼합하여 조립체로 한 유리 원료를 준비한다.

유리 원료의 제법 및 평균 입경 (중량 평균) 은, 상기 실시형태에 있어서의 첨가제 원료가 혼합된 조립체의 제법 및 평균 입경 (중량 평균) 과 동일하다.

또한, 본 실시형태의 유리 용융로 (10C) 의 용융조 (30B) 에 있어서, 가열 기상부를 형성하는 가열 수단으로는, 상기 실시형태의 첨가제 용융 유닛 (5) 과 동일하게 산소 연소 버너 (41) 에 한정되는 것은 아니며, 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치를 노체 (32) 의 천정부 (32T) 에 형성해도 되고, 또 산소 연소 버너 (41) 및 상기 다상 아크 플라스마 발생 장치의 양방을 노체 (32) 의 천정부 (32T) 에 형성해도 된다.

본 실시형태의 유리 용융로 (10C) 에 의하면, 상기 실시형태의 유리 용융로 (10) 의 효과에 추가하여, 용융조 (30B) 에서 유리 원료를 기중 용융법에 의해 용융시켜 유리 소지 (G0) 로 할 수 있기 때문에, 보다 더 소비 에너지의 삭감과 배기 가스의 삭감을 할 수 있다.

도 1 ∼ 도 3, 도 5 및 도 6 에 나타내는 유리 용융로 (10, 10B, 10C) 에 있어서, 포어하스 (20) 의 치수는 특별히 제한되는 것은 아니며, 용융조 (30, 30B) 의 치수 등에 맞추어 적절히 변경할 수 있다. 일례로서 100 톤/일 정도의 생산량의 유리 소지 (G0) 에 대해, 10 톤/일 정도의 첨가제를 첨가하여 변성 용융 유리 (G1) 를 제조하는 경우에 있어서의 포어하스 (20) 의 치수예를 이하에 나타낸다. 또한, 이하에 나타내는 예에서는, 포어하스 (20) 의 저부 (21a) 를 흐르는 유리 소지 (G0) 의 높이를 200 ㎜ 로 하였다.

[포어하스 (20)]

·길이 : 8000 ㎜

·폭 : 1500 ㎜

·산소 연소 버너 (1) 의 설치 위치에 있어서의 내부 높이 (저부 (21a) 와 천정 돌출부 (21T) 의 내면의 거리) : 1000 ㎜

·산소 연소 버너 (1) 설치 위치 이외에 있어서의 내부 높이 (저부 (21a) 와 천정벽부 (21t) 의 내면의 거리) : 600 ㎜

[산소 연소 버너 (1) (첨가제 용융 유닛 (5))]

·출력 30 만 K㎈/h × 2 기

·설치 위치 : 포어하스 (20) 의 전체 길이 L (8000 ㎜) 에 대해, 상류단으로부터 2L/3 (하류단으로부터 L/3)

여기서, 본 발명에 있어서, 포어하스 (20) 에 있어서의 산소 연소 버너 (1) (첨가제 용융 유닛 (5)) 의 설치 위치는 포어하스 (20) 내이면 특별히 제한되지 않지만, 포어하스 (20) 의 하류측의 천정부에 설치하는 것이 바람직하다. 포어하스 (20) 의 하류측에 설치함으로써, 유리 소지 (G0) 및 변성 용융 유리 (G1) 의 진행 방향이 하류측에 한정되어, 상류로 되돌아오지 않고 용융조 내의 유리 소지 (G0) 의 온도 및 유리 소지 (G0) 의 흐름에 영향을 주지 않도록 할 수 있다. 또, 이로써 유리 소지 (G0) 의 청징을 충분히 실시할 수 있다. 또한, 하류에 설치된 교반 장치 (7) 에 의해 균질화되는 영역과 근접함으로써, 균질화되는 영역에서 필요한 고온도를 유지하기 쉽다.

또한, 상기 실시형태의 유리 용융로로는, 포어하스 (20) 에 산소 연소 버너 (1) 가 2 기 설치된 예를 나타냈지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 산소 연소 버너의 수나 설치 위치는 적절히 변경 가능하다. 또, 포어하스 (20) 가 구비하는 교반 장치 (7) 의 수도 6 개에 한정되지 않고, 교반 장치의 수 및 배치도 적절히 변경 가능하다.

도 7 은 본 발명에 관련된 용융 유리의 제조 방법을 사용하여 유리 제품을 제조하는 방법의 일례를 나타내는 플로우도이다.

도 7 에 나타내는 방법에 따라 유리 제품을 제조하려면, 상기 서술한 용융 유리의 제조 방법을 사용한 유리 용융 공정 (S1) 에 의해 변성 용융 유리인 용융 유리 (G1) 를 얻었다면, 용융 유리 (G1) 를 성형 장치 (50) 로 보내 목적으로 하는 형상으로 성형하는 성형 공정 (S2) 을 거친 후, 서랭 공정 (S3) 에서 서랭시키고, 절단 공정 (S4) 에 있어서 필요한 길이로 절단함으로써 유리 제품 (G5) 을 얻을 수 있다.

또한, 필요에 따라 성형 후의 용융 유리를 연마하는 공정을 마련하여, 유리 제품 (G5) 을 제조할 수 있다.

본 발명의 유리 제품의 제조 방법은, 상기 서술한 용융 유리의 제조 방법을 사용함으로써, 첨가제가 높은 농도로 변성 성분을 함유하는 경우에도 균질하고 고품질의 유리 제품을 제공할 수 있다.

본 발명에 관련된 유리 제품의 제조 장치는, 전술한 유리 용융로 (10, 10B, 10C) 중 어느 것과, 그 유리 용융로 (10, 10B, 10C) 보다 하류측에 형성된 용융 유리를 성형하는 성형 수단 (성형 장치) (50) 과, 성형 후의 유리를 서랭시키는 서랭 수단을 구비하는 장치이다. 또한, 성형 수단, 서랭 수단에 대해서는 공지 기술의 범위이다. 예를 들어, 성형 수단으로는, 유리판의 경우에는 플로트법, 롤법, 퓨전법 또는 다운드로우법 등에 의한 성형 장치를 들 수 있고, 또 병 유리, 용기 유리의 경우에는, 블로우·블로우 성형법, 프레스·블로우 성형법 등을 들 수 있다. 또한, 높은 기포 품질이 요구되는 경우에는, 필요에 따라 유리 용융로 (10, 10B, 10C) 와 성형 수단 (성형 장치) (50) 사이에 감압 탈포 장치를 배치해도 된다.

상기 중에서도 플로트법을 위한 플로트 배스를 사용한 성형 수단이 유리 박판에서 유리 후판까지의 광범위한 두께의 고품질의 유리판을 대량으로 제조할 수 있는 이유에서 바람직하다. 예를 들어, 서랭 수단으로는, 성형 후의 유리의 온도를 서서히 낮추기 위한 기구를 구비한 서랭로가 일반적으로 사용된다. 서서히 온도를 낮추는 기구는, 연소 가스 또는 전기 히터에 의해 그 출력이 제어된 열량을 노 내의 필요 위치에 공급하여 성형 후의 유리를 서랭시킨다. 이로써, 성형 후의 유리에 내재하는 잔류 응력을 없앨 수 있다.

본 발명의 유리 제품의 제조 장치는, 상기 서술한 유리 용융로를 구비함으로써, 균질하고 고품질의 유리 제품을 종래의 변성 유리의 제조 장치에 비해 소규모로, 또한 변성을 위한 용융조를 추가하지 않고 제조할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 유리 용융로는, 첨가제를 미리 용융시키기 위한 가마를 별도 필요로 하지 않고, 용융로의 포어하스에 첨가제 용융 유닛을 설치하기만 하면 되기 때문에 설비적으로 간편하다. 또, 용융조 상류에서 투입하는 베이스 유리의 원료 자체의 조성을 변경할 필요도 없기 때문에, 색 교체시에 조 전체의 용융 유리를 제거할 필요가 없고, 다른 조성의 변성 용융 유리를 제조하는 경우에는, 투입부에 투입하는 첨가제의 종류를 변경하거나 또는 첨가제 용융 유닛을 교체하기만 하면 되어, 단시간에 색 교체를 할 수 있다. 이 때문에, 소량 다품종 대응이 요구되는 병용 유리와 같은 착색 유리의 제조에도 바람직하다.

본 발명의 유리 용융로는, 건축용 유리, 차량용 유리, 광학용 유리, 의료용 유리, 표시 장치용 유리, 병 유리, 용기 유리, 유리 비즈, 그 외에 일반 유리 제품의 제조에 널리 적용할 수 있다.

또한, 2010년 12월 2일에 출원된 일본 특허출원 2010-269643호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 개시로서 받아들이는 것이다.

1 … 산소 연소 버너 (가열 수단), 5 … 첨가제 용융 유닛, 7 … 교반 장치, 9 … 전극 (가열 수단), 10, 10B, 10C … 유리 용융로, 11 … 제 1 노즐, 11A … 연료 가스 공급로, 12 … 제 2 노즐, 12A … 첨가제 공급로 (투입부), 13 … 제 3 노즐, 13A … 1 차 연소 가스 공급로, 14 … 제 4 노즐, 14A … 2 차 연소 가스 공급로, 15 … 외관, 20 … 포어하스, 21 … 노벽, 21a … 저부, 21T … 천정 돌출부, 21t … 천정벽부, 22 … 배출구 (배출부), 23 … 개구, 24 … 연소 버너, 25 … 배기구, 30, 30B … 용융조, 31 … 연소 버너, 32 … 노체, 32a … 노 저부, 32T … 천정부, 33 … 원료 투입부, 34 … 접속부, 41 … 산소 연소 버너, 45 … 유리 원료 용융 유닛, 50 … 성형 장치 (성형 수단), G0 … 유리 소지, G1 … 변성 용융 유리, F, F2 … 화염, U … 용융 첨가제 입자, Y … 용융 유리 입자.

Claims

용융 상태의 유리 소지에 첨가제를 첨가하여 변성 용융 유리로 하고, 그 변성 용융 유리를 배출하는 유리 용융로로서,
유리 원료를 용융시켜 용융 상태의 유리 소지로 하는 용융조와,
상기 용융조에 연통되고, 그 용융조의 유리 소지를 도입하여 배출부로 이송하는 포어하스로서, 첨가제를 투입하는 투입부와, 그 투입부의 하방에서 상기 투입부로부터의 상기 첨가제를 용융 첨가제 입자로 하는 상기 유리 소지의 액면 상방의 가열 기상부를 형성하기 위한 가열 수단을 구비하는 상기 포어하스를 갖고,
상기 첨가제가, 투입되는 상기 첨가제에 대해 50 ∼ 100 질량％ 의 착색 성분을 함유하고 그 착색 성분의 첨가량이 상기 유리 소지 100 질량％ 에 대해 0.1 ∼ 20 질량％ 인 것을 특징으로 하는 유리 용융로.
제 1 항에 있어서,
상기 가열 수단이, 산소 연소염 (燃燒炎) 을 발생시키는 산소 연소 버너 및 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치 중 어느 것 또는 양방인 유리 용융로.
제 2 항에 있어서,
상기 산소 연소 버너에 상기 투입부인 첨가제 공급로가 형성되어 있는 유리 용융로.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 산소 연소 버너의 선단과 상기 포어하스 내의 유리 소지의 액면 위치의 거리가, 상기 투입부로부터의 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 의해 상기 용융 첨가제 입자로 하는 데에 필요한 길이 이상으로 된 유리 용융로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포어하스의 천정부에 상방으로 돌출되는 천정 돌출부를 형성하고, 그 천정 돌출부에 상기 투입부와 상기 가열 수단이 설치되어 있는 유리 용융로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포어하스에 있어서, 상기 투입부의 설치 위치보다도 상기 배출부측에 교반 수단을 갖는 유리 용융로.
용융 상태의 유리 소지에 첨가제를 첨가하여 유리 소지를 변성시키는 유리 소지의 변성 방법으로서,
유리 원료를 용융시켜 유리 소지로 하는 공정과,
첨가제를 유리 소지의 액면 상방의 가열 기상부 중에 투입함으로써 그 첨가제를 용융시켜 용융 첨가제 입자로 하고, 그 용융 첨가제 입자를 상기 유리 소지에 첨가하여 유리의 조성을 변성시키는 공정을 포함하고,
상기 첨가제가, 투입되는 상기 첨가제에 대해 50 ∼ 100 질량％ 의 착색 성분을 함유하고 그 착색 성분의 첨가량이 상기 유리 소지 100 질량％ 에 대해 0.1 ∼ 20 질량％ 인, 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항에 있어서,
산소 연소염을 발생시키는 산소 연소 버너 및 열 플라스마를 발생시키는 1 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라스마 발생 장치 중 어느 것 또는 양방에 의해 상기 가열 기상부를 형성하는 유리 소지의 변성 방법.
제 8 항에 있어서,
내부에 첨가제 공급로가 형성된 상기 산소 연소 버너에 의해 상기 가열 기상부를 형성하고, 상기 첨가제 공급로로부터 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 투입하는 유리 소지의 변성 방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 산소 연소 버너의 선단 위치를, 상기 유리 소지의 액면 위치에 대해 상기 첨가제를 상기 가열 기상부에 의해 상기 용융 첨가제 입자로 하기 위해 필요한 높이로 설정하는 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제의 평균 입경이 중량 평균으로 1 ㎜ 이하인 유리 소지의 변성 방법.
삭제
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제가 첨가제 원료가 혼합된 조립체 (造粒體) 인 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제가 변성 성분을 함유한 유리 프릿인 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 첨가제가 단일 종 또는 복수 종의 산화물을 함유하는 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 원료를 용융시켜 유리 소지로 하는 공정이, 그 유리 원료를 가열 기상 중에서 용융시키는 기중 (氣中) 용융법에 의한 공정인 유리 소지의 변성 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 유리 소지의 변성 방법을 사용하여 변성 용융 유리를 제조하는 용융 유리의 제조 방법.
제 17 항에 기재된 용융 유리의 제조 방법을 사용하여 용융 유리를 제조하는 공정과, 그 용융 유리를 성형하는 공정과, 성형 후의 유리를 서랭시키는 공정을 포함하는 유리 제품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유리 용융로와, 그 유리 용융로에 의해 제조된 변성 용융 유리를 성형하는 성형 수단과, 성형 후의 유리를 서랭시키는 서랭 수단을 구비하는 유리 제품의 제조 장치.