KR20120102491A

KR20120102491A - 용융 유리의 제조 방법, 유리 용융로, 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120102491A
Application number: KR1020117027239A
Authority: KR
Inventors: 오사무 사카모토
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-09-18
Also published as: TWI419851B; EP2450315A1; CN102459101B; RU2012103001A; JPWO2011001757A1; CN102459101A; JP5664872B2; TW201105595A; EP2450315A4; RU2519309C2; WO2011001757A1; US20120167631A1; BRPI1011560A2

Abstract

본 발명은, 기중 용융법에 의해 유리 원료 입자와 유리 컬릿편으로부터 용융 유리를 제조하는 용융 유리의 제조 방법, 당해 제조 방법을 실시하는 유리 용융로, 당해 용융로를 구비한 유리 제품의 제조 장치, 및 상기 제조 방법을 사용한 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.
용융조 (12) 의 천정벽 (18) 에 하방향으로 설치된 유리 원료 입자 투입부와, 강하 중인 유리 원료 입자 (32) 를 가열하여 액상 유리 입자로 하는 화염 (30) 을 형성하는 산소 연소 버너 (26) 와, 천정벽 (18) 에 하방향으로 설치된, 그 단직경 (A) 가 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 인 유리 컬릿편 (42) 을 투입하기 위한 유리 컬릿편 투입통 (36) 과, 강하 중인 유리 컬릿편 (42) 을 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하는 화염 (46) 을 형성하는 산소 연소 버너 (38) 를 구비한 유리 용융로 (10).

Description

용융 유리의 제조 방법, 유리 용융로, 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN GLASS, GLASS-MELTING FURNACE, GLASS ARTICLE MANUFACTURING DEVICE, AND GLASS ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 고온의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자와 유리 컬릿편 (片) 으로부터 각각 액상의 유리 입자를 형성하여 용융 유리를 제조하는 용융 유리의 제조 방법, 당해 제조 방법을 실시하는 유리 용융로, 당해 용융로를 구비한 유리 제품의 제조 장치, 및 상기 제조 방법을 사용한 유리 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1, 2 에는, 고온의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 용융하고 집적하여 유리 융액을 제조하는 유리 용융로로서, 유리 용융로의 천정부에 유리 원료 입자 투입부와 유리 원료 입자를 용융하기 위한 고온의 기상 분위기를 형성하는 가열 수단을 구비한 유리 용융로가 개시되어 있다.

이 유리 용융로는, 유리 원료 입자 투입부로부터 노 내에 투입한 유리 원료 입자를, 가열 수단에 의해 가열된 고온의 기상 분위기 중에서 용융하여 액상 유리 입자로 하고, 액상 유리 입자를 유리 용융로 저부에 집적시켜 유리 융액을 형성하고, 유리 융액을 유리 용융로 저부에 일시 저류하여 배출하는 장치이다. 또한, 이러한 용융 유리의 제법은 유리의 기중 (氣中) 용융법으로서 알려져 있다. 이 기중 용융법에 의하면, 종래의 시멘스 가마에 의한 용융법과 비교하여, 유리 용융 공정의 소비 에너지를 1/3 정도까지 저감시킬 수 있음과 함께 단시간에 용융이 가능해지고, 용융로의 소형화, 축열실의 생략, 품질의 향상, CO₂의 삭감, 유리 품종의 변경 시간의 단축화를 도모할 수 있다고 알려져 있다. 이러한 유리의 기중 용융법은, 에너지 절약 기술로서 주목받고 있다.

그런데, 유리 원료 입자 투입부에서 투입되는 유리 원료 입자는, 유리 원료의 혼합물로 이루어지고, 입경이 1 ㎜ 이하로 조립 (造粒) 된 것이 일반적으로 사용된다. 유리 용융로에 투입된 유리 원료 입자는, 고온의 기상 분위기 중을 하강 (비상) 하는 동안에 그 한 알 한 알이 용융되어 액상 유리 입자가 되고, 액상 유리 입자는 하방으로 낙하하여 유리 용융로 저부에 집적하고, 유리 융액을 형성한다. 이 유리 원료 입자로부터 생성되는 액상 유리 입자는, 유리 액적이라고도 표현할 수 있는 것이다. 고온의 기상 분위기 중에서 단시간에 유리 원료 입자로부터 액상 유리 입자를 생성시키기 위해서는, 유리 원료 입자의 입경은 상기와 같이 작은 것일 필요가 있다. 또한, 통상의 경우, 개개의 유리 원료 입자로부터 생기는 개개의 액상 유리 입자는 거의 동일한 유리 조성을 갖는 입자일 필요가 있다.

유리 원료 입자가 액상 유리 입자가 될 때 발생하는 분해 가스 성분은, 유리 원료 입자와 액상 유리 입자가 모두 작은 입자이므로, 생성되는 액상 유리 입자의 내부에 가둬지지 않고 그 대부분이 액상 유리 입자 외부로 방출된다. 이 때문에, 액상 유리 입자가 집적한 유리 융액 중에 기포가 발생할 우려는 적다.

한편, 각 유리 원료 입자는, 구성 원료 성분이 거의 균일한 입자이고, 그로부터 발생하는 각 액상 유리 입자의 유리 조성도 서로 균일하다. 액상 유리 입자 사이의 유리 조성의 상이가 적으므로, 다수의 액상 유리 입자가 퇴적하여 형성되는 유리 융액 내에, 유리 조성이 상이한 부분이 발생할 우려는 적다. 이 때문에, 종래의 유리 용융로에 필요시되고 있던 유리 융액의 유리 조성을 균질화하기 위한 균질화 수단이, 기중 용융법에서는 거의 필요시되지 않는다. 가령 소수의 액상 유리 입자가 다른 대부분의 액상 유리 입자와 유리 조성이 상이한 경우가 발생했다고 해도, 액상 유리 입자는 입경이 작은 입자이므로, 유리 조성이 상이한 소수의 액상 유리 입자로부터 발생한, 유리 융액 중의 유리 조성의 이질 영역은 작고, 이 이질 영역은 단시간에 용이하게 균질화되어 소실된다. 이와 같이, 기중 용융법에서는 유리 융액의 균질화에 필요로 하는 열 에너지를 저감시키고, 균질화에 요하는 시간을 짧게 할 수 있다.

특허문헌 1 의 유리 용융로는, 고온의 기상 분위기를 형성하는 가열 수단으로서, 복수 개의 아크 전극, 및/또는 산소 연소 노즐을 구비하고 있고, 복수의 아크 전극이 형성하는 열 플라즈마 아크, 및/또는 산소 연소 노즐에 의한 산소 연소염 (플레임) 에 의해 노 내에 약 1600 ℃ 이상의 고온 기상 분위기가 형성되어 있다. 이 고온 기상 분위기 중에 유리 원료 입자를 투입함으로써, 고온 기상 분위기 내에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 변화시킨다. 또한, 특허문헌 1 에 있어서 사용되고 있는 유리 원료 입자로는, 단시간에 액상 유리 입자로 변화시킬 수 있고, 발생 가스의 방산이 용이한 관점에서, 입경이 0.5 ㎜ (중량 평균) 이하인 것이 사용되고 있다. 또한, 유리 원료 입자의 미분화에 의한 비용 상승과, 생성되는 액상 유리 입자 사이의 유리 조성 변동의 저감의 관점에서, 입경이 0.01 ㎜ (중량 평균) 이상인 것이 사용되고 있다.

한편, 특허문헌 2 의 유리 용융로는, 가열 수단으로서, 유리 용융로의 천정벽에 하방향으로 장착된 산소 버너를 구비하고 있다. 이 산소 버너에는, 산소 농도 90 용량% 이상의 지연 (支燃) 가스와 유리 원료가 공급되도록, 가스 공급계와 원료 공급계가 접속되어 있다. 따라서, 이 유리 용융로에 의하면, 산소 버너를 연소시켜 하방향에 화염을 형성함과 함께, 산소 버너로부터 유리 원료 입자를 그 화염 중에 하방향에서 공급하고, 화염 중에서 액상 유리 입자를 생성시키고, 생성된 액상 유리 입자를 화염 직하의 노저 (爐底) 에 집적시켜 유리 융액을 형성시키고 있다.

특허문헌 1, 2 의 유리 용융로에 의해 제조된 약 1600 ℃ 의 용융 유리는, 유리 용융로로부터 온도 조정조 또는 청징조에 공급되고, 여기서 성형 가능한 온도 (소다라임 유리에서는 약 1000 ℃ 정도) 까지 냉각된다. 그리고, 이 용융 유리는, 플로트 버스, 퓨전 성형기, 롤 아웃 성형기, 블로우 성형기, 프레스 성형기 등의 유리 제품의 성형 수단에 공급되고, 여기서 각종 형상의 유리 제품으로 성형된다. 그리고, 성형된 유리 제품은, 서랭 수단에 의해 대략 실온까지 냉각되고, 그 후, 필요에 따라 절단 수단에 의한 절단 공정, 및/또는 그 밖의 후공정을 거친 후, 원하는 유리 제품으로 제조된다.

그런데, 용융 유리의 제조에 관해서는, 유리 원료 외에 유리 컬릿편의 이용이 불가결하기 때문에, 기중 용융법을 실용화하기 위해서는 유리 컬릿편을 병용할 수 있는 장치인 것이 요구된다.

그래서, 특허문헌 1 에는, 유리 컬릿편을 입경 5 ㎛ 이내의 입자상으로 분쇄하고, 이것을 유리 원료 입자와 함께 고온의 기상 분위기 중에 통과시켜 집적하고 유리 융액으로 하는, 용융 유리의 제조 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1 에는, 미리 외경 5 ㎜ 정도로 분쇄한 유리 컬릿편을 유리 용융로 외의 장소에서 약 700 ℃ 로 예비 가열한 후, 유리 융액에 직접 투입하여 가열하는 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2007-297239호 일본 공개특허공보 2008-290921호

그러나, 유리 컬릿편의 병용 기술이 개시된 특허문헌 1 의 용융 유리의 제조 방법에서는, 유리 컬릿편을 다른 유리 원료 입자와 함께 고온 기상 분위기 중에 통과시켜 용융시키기 위해서는, 유리 컬릿편을 입경 5 ㎛ 이내의 입자상으로 분쇄해야 하고, 그 분쇄에 수고와 시간을 들인다는 문제가 있었다. 또한, 입경이 0.5 ㎜ 를 초과하는 유리 컬릿편의 경우에는, 그 유리 컬릿편을 다른 장소에서 약 700 ℃ 로 예비 가열하는 예비 가열 장치, 및 예비 가열된 유리 컬릿편을 그 고온을 유지하면서 유리 용융로에 공급하는 공급 장치가 필요하게 되기 때문에, 제조 설비가 대규모인 것이 되어, 비용도 든다는 문제가 있었다.

본 발명에 있어서 「유리 컬릿」이란, 본 발명에 있어서 최종 목적물인 유리 제품의 유리와 거의 동일한 유리 조성으로 이루어지는 유리 컬릿을 의미한다. 이 유리 컬릿은, 통상, 본 발명에 있어서의, 용융로 저부에 형성된 유리 융액으로부터 최종 목적물인 유리 제품을 제조하는 공정에서 발생한다. 단, 이것에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 최종 목적물인 유리 제품의 유리와 거의 동일한 유리 조성으로 이루어지는 다른 유리 제품의 제조 공정에서 발생하는 유리 컬릿, 본 발명에 의해 얻어진 최종 목적물의 유리 제품을 사용하는 공정에서 발생하는 유리 컬릿 등이어도 된다. 상기 다른 유리 제품의 제조 공정에서의 유리 용융로는, 기중 용융법을 사용한 유리 용융로에 한정되는 것은 아니다.

유리 컬릿의 유리 조성이 유리 원료 입자로부터 형성되는 유리의 유리 조성과 거의 동일하므로, 유리 컬릿편이 융해된 액상 유리와 유리 원료 입자로부터 형성된 액상 유리가 혼합된 유리 융액의 유리 조성은 균일한 것이 되고, 균질화에 필요로 하는 열 에너지가 적고, 균질화에 요하는 시간도 짧다. 유리 컬릿의 유리 조성과 유리 원료 입자로부터 형성되는 액상 유리 입자의 유리 조성은 동일한 것이 바람직한데, 용융로 저부에 형성된 유리 융액이 유리 제품이 되는 동안에 유리 조성이 약간 변화되는 경우가 있고 (예를 들어, 산화붕소 등의 휘발성 유리 성분의 휘산 등), 이러한 유리 조성의 약간의 상이는 허용된다.

또, 유리 컬릿은 이미 유리로 되어 있는 물질로 이루어지므로, 가열된 유리 컬릿편은 단지 융해되어 액상의 유리 입자가 된다. 한편, 유리 원료 입자는, 유리 원료의 열분해 (예를 들어, 금속 탄산염으로부터 금속 산화물에 대한 열분해 등), 유리화 반응으로 불리는 유리가 되는 성분의 반응과 용융 등의 화학 반응에 의해 액상의 유리 입자가 된다. 고체 입자가 액상의 유리 입자가 되는 메카니즘은 유리 원료 입자와 유리 컬릿편에서는 상이한데, 생성되는 액상의 유리 입자는 거의 동일한 유리 조성의 액상의 유리 입자이다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 고온의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 함과 함께 특정 입경의 유리 컬릿편을 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하고, 양 유리 입자를 노저에 집적하여 유리 융액으로 하는, 용융 유리의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 용융 유리의 제조 방법을 사용한 유리 제품의 제조 방법, 상기 용융 유리를 제조하기 위한 유리 용융로, 및 이 유리 용융로를 구비한 유리 제품의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 유리 용융로 내의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하고, 그 액상 유리 입자를 유리 용융로의 저부에 집적하여 유리 융액으로 하는 용융 유리의 제조 방법으로서, 상기 유리 원료 입자가 액상 유리 입자가 되는 기상 분위기 외의 노 내 기상 분위기 중에 단직경 (A) 가 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 인 유리 컬릿편을 공급하여 그 유리 컬릿편을 상기 기상 분위기 중에서 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하고, 그 적어도 표면이 액상화된 유리 입자를 상기 유리 원료 입자로부터 생성된 액상 유리 입자와 함께 상기 노저부에 집적하여 유리 융액으로 하는 것을 특징으로 하는 용융 유리의 제조 방법을 제공한다. 단직경 (A) 를 갖는 유리 컬릿편은, 이하의 방법으로 선별하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 유리 컬릿편은, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 0.5 ㎜ 인 체에 남고, 또한, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 30 ㎜ 인 체를 통과하는 것으로 한다. 체는, 유리 컬릿편의 선별에 일반적으로 이용되는 것이면 되고, 금속제이며 메시를 갖는 것을 이용한다. 본 발명에서의 유리 컬릿편에 관해서는, 이하 동일하다.

본 발명에 의하면, 유리 원료 입자와 함께 분쇄가 불필요한 유리 컬릿편을, 예비 가열하지 않고 유리 용융로에 투입하여 용융 유리로 할 수 있다.

또한, 유리 컬릿편이 노 내 기상 분위기 중에서 가열되어 발생한 적어도 표면이 액상화된 유리 입자는, 전체가 융해된 유리 입자, 즉 전체가 액상 유리로 이루어지는 입자인 것이 바람직하다. 노 내 기상 분위기 중에서 유리 컬릿편을 가열하여 적어도 표면이 액상이 된 유리 입자로 하므로, 유리 컬릿편의 투입량이 증가해도 유리 융액의 온도 저하를 적게 할 수 있다.

가열된 유리 컬릿편은, 기상 분위기 중에서 적어도 표면이 융해된 유리 입자가 되면 되고, 기상 분위기 중에서 전체가 액상의 유리 입자가 되지 않아도 된다. 유리 컬릿편의 투입량이 증가해도 유리 융액의 온도 저하를 보다 적게 하기 위해서는, 유리 컬릿편이 기상 분위기 중에서 전체가 액상 유리로 이루어지는 입자로 하는 것이 바람직하다. 이하, 유리 원료 입자로부터 생성된 액상 유리 입자를 액상 유리 입자 (a), 유리 컬릿편으로부터 생성된 적어도 표면이 액상화되어 있는 유리 입자를 액상 유리 입자 (b) 라고도 한다.

또, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 유리 용융로 내의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하고, 그 액상 유리 입자를 집적하여 유리 융액으로 하고, 그 유리 융액을 배출하는 유리 용융로로서, 상기 유리 용융로 내의 상부의 노벽부에 하방향으로 설치된 유리 원료 입자 투입부, 상기 유리 용융로 내의 상부의 노벽부에 하방향으로 설치된 단직경 (A) 가 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 인 유리 컬릿편을 투입하는 유리 컬릿편 투입부, 상기 유리 용융로 내의 유리 원료 입자 투입부 하방에 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하는 제 1 기상부를 형성하기 위한 가열 수단, 상기 유리 용융로 내의 유리 컬릿편 투입부 하방에 유리 컬릿편을 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하는 제 2 기상부를 형성하기 위한 가열 수단, 상기 2 종의 유리 입자를 집적하여 유리 융액을 형성하는 노저부, 및, 상기 유리 융액을 배출하는 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 유리 용융로를 제공한다. 이 경우의 본 발명의 유리 컬릿편도, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 0.5 ㎜ 인 체에 남고, 또한, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 30 ㎜ 인 체를 통과하는 것이 바람직하다. 유리 컬릿편 투입부는, 이러한 크기의 유리 컬릿편을 노 외로부터 노벽을 관통하여 노 내에 도입할 수 있는 통로를 갖는다.

상기 유리 용융로에 있어서, 제 1 기상부란, 상기 유리 원료 입자가 액상 유리 입자가 되는 노 내 기상 분위기 부분을 말하고, 제 2 기상부란, 그 제 1 기상부 외의 노 내 기상 분위기로서, 그 중에서 유리 컬릿편이 적어도 표면이 액상화된 유리 입자가 되는 기상 분위기 부분을 말한다. 즉, 제 1 기상부란 유리 원료 입자가 액상 유리 입자 (a) 가 되는 영역이고, 제 2 기상부란 유리 컬릿편이 가열되고 적어도 표면이 액상화되어 액상 유리 입자 (b) 가 되는 영역이다.

본 발명은, 유리 원료 입자와 유리 컬릿편을 병용하여 용융 유리를 제조하는 유리 용융로에 관한 것으로, 유리 원료 입자 투입부, 유리 컬릿편 투입부, 제 1 기상부를 형성하는 가열 수단, 제 2 기상부를 형성하는 가열 수단, 노저부, 및 배출부를 구비한 유리 용융로이다. 유리 용융로 내에는, 각 기상부를 형성하는 가열 수단에 의해, 적어도 1 개의 제 1 기상부와 적어도 1 개의 제 2 기상부가 형성되어 있다. 제 1 기상부에서는 유리 원료 입자가 액상 유리 입자 (a) 가 되고, 제 2 기상부에서는 유리 컬릿편이 액상 유리 입자 (b) 가 된다. 제 1 기상부에는 유리 원료 입자 투입부에서 유리 원료 입자가 공급되고, 제 2 기상부에는 유리 컬릿편 투입부에서 유리 컬릿편이 공급된다. 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부는, 각각 유리 용융로 내의 상부의 노벽부에 하방향으로 설치되고, 유리 원료 입자와 유리 컬릿편은, 각각 노 외로부터 상부 노벽부를 통과하여, 각각 상기 기상부에 공급된다. 제 1 기상부에서 형성된 액상 유리 입자 (a) 와 제 2 기상부에서 형성된 액상 유리 입자 (b) 는 노저부에 집적하고 일체화되어 유리 융액이 된다. 유리 융액은, 노저부에 일시 저류되고, 배출부에서 적절히 용융로 외로 배출된다. 또, 유리 용융로의 상부의 노벽부란, 유리 용융로의 천정부 및 천정부의 내벽으로부터 1 m 이내의 측벽의 범위를 말하는 것으로 한다.

노 내에 제 1 기상부가 복수 존재하는 경우에는, 각각의 제 1 기상부는, 그마다의 기상 가열 수단에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 제 2 기상부는, 제 1 기상부를 형성하는 기상 가열 수단과는 별도의 기상 가열 수단에 의해 형성된다. 노 내에 제 2 기상부가 복수 존재하는 경우에는, 각각의 제 2 기상부는, 그 마다의 기상 가열 수단에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

유리 컬릿편의 사이즈에 있어서는, 분쇄하지 않고, 또한 예열하지 않고 유리 용융로에 투입하기 위해, 그 입경을 규정하였다. 즉, 유리 컬릿편의 단직경 (A) 를 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 로 규정하였다. 요컨대, 단직경 (A) 가 0.5 ㎜ 이하를 이용하는 경우이면 분쇄를 필요로 하고, 30 ㎜ 이상을 이용하는 경우이면 예열을 필요로 한다. 본 발명에서는, 이러한 단직경 (A) 의 유리 컬릿편을, 유리 컬릿편 투입부에서 노 내의 제 2 기상부에 투입하고, 강하 중인 유리 컬릿편을 제 2 기상부에서 가열하여 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 한다.

따라서, 본 발명에 관련된 유리의 용융로에 의하면, 유리 원료 입자와 함께 분쇄가 불필요한 유리 컬릿편을, 예비 가열하지 않고 유리 용융로에 투입하여 용융할 수 있다. 이것에 의해, 유리 원료 입자와 유리 컬릿편을 병용할 수 있기 때문에, 수십 톤/일 이상, 및 수백 톤/일 이상의 유리 제품 생산에 적합한 대규모 용융로에 바람직해진다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 제 1 기상부 및 상기 제 2 기상부는, 각각 별개의 가열 수단에 의해 가열되고 있다. 각 기상부를 형성하는 가열 수단으로는, 산소 연소염을 발생시키는 산소 연소 버너, 또는 열 플라즈마를 발생시키는 한 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 (多相) 아크 플라즈마 발생 장치 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 산소 연소 버너에 의한 산소 연소염의 경우에는 약 2000 ℃ 의 고온 분위기를 형성할 수 있고, 열 플라즈마의 경우에는 5000∼20000 ℃ 의 고온 분위기를 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 기상부 중을 강하하는 유리 원료 입자를 단시간에 액상 유리 입자 (a) 로 할 수 있고, 또, 유리 컬릿편의 경우도 바람직하게 가열하여 액상 유리 입자 (b) 로 할 수 있다. 또, 산소 연소 버너 및 한 쌍의 전극은, 단독으로 설치해도 되고 쌍방을 병용해도 된다. 또, 제 1 기상부를 형성하기 위해 사용되는 산소 연소 버너로는, 유리 원료 입자 투입부가 일체가 된 형태의 버너를 사용할 수 있다. 한편, 제 2 기상부를 형성하기 위해 사용되는 산소 연소 버너로는, 유리 컬릿편이 비교적 큰 입자이므로, 유리 컬릿편 투입부와는 별개로 형성한 산소 연소 버너가 바람직하다. 별개로 형성한 유리 컬릿편 투입부와 산소 연소 버너는 노벽에 근접하여 형성되고, 투입된 유리 컬릿편이 산소 연소 버너에서 형성된 화염이나 그 근방의 고온 분위기 (즉, 제 2 기상부) 중을 낙하하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 제 2 기상부를 형성하는 가열 수단이 상기 산소 연소 버너인 경우, 그 산소 연소 버너는, 상기 유리 컬릿편 투입부에서의 하방향의 유리 컬릿편 투입축에 대하여, 그 화염 방향의 각도 (θ) 가 1°≤θ≤75°가 되도록 경사져 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 산소 연소 버너가 연직축인 유리 컬릿편 투입축을 향하여 화염을 내뿜도록 유리 컬릿편 투입축에 대하여 1°≤θ≤75°의 각도를 가지고 설치되어 있는 경우, 유리 컬릿편 투입부에서 유리 컬릿편 투입축을 따라 낙하 중인 유리 컬릿편은 그 화염 중에 효율적으로 통과한다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 제 2 기상부는, 상기 상부의 노벽부인 천정부의 상기 유리 컬릿편 투입부의 주위에 배치된 복수의 가열 수단에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 유리 컬릿편 투입부에 복수 배치되는 가열 수단으로는, 특히 산소 연소 버너가 바람직하다.

상기 유리 컬릿편 투입부의 주위에 복수의 가열 수단이 배치된 구성에 의하면, 제 2 기상부 중을 낙하하는 유리 컬릿편의 한 알 한 알은, 복수의 가열 수단의 고열에 의해 효율적으로 가열되기 때문에, 한 알 한 알이 충분히 가열되어 표면이 1000 ℃ 이상이 되고, 1000 Pa·s 이하의 점도를 갖는, 전체가 액상의 유리 입자가 되기 쉽다. 유리 컬릿편을 더욱 고온으로 가열하여, 액상 유리 입자 (a) 의 온도와 동일한 고온의 액상 유리 입자로 할 필요성은 없다. 예를 들어, 액상 유리 입자 (a) 나 그 입자가 집적된 유리 융액의 온도와 동일한, 예를 들어 1400 ℃ 이상의 온도에서 100 Pa·s 이하의 점도의 액상 유리 입자로 할 필요성은 없다. 그러나, 액상 유리 입자 (b) 의 온도를 액상 유리 입자 (a) 에 가까운 온도로 함으로써, 액상 유리 입자 (b) 의 온도가 유리 융액의 온도에 가까워지고, 액상 유리 입자 (b) 의 혼입에 의한 유리 융액의 온도적 이질성을 작게 할 수 있기 때문에, 유리 융액의 균질성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 복수의 가열 수단에 의해 제 2 기상부를 형성하는 구성에 있어서는, 상기 유리 컬릿편 투입부를 중심으로 하는 동심원상으로 소정의 간격을 가지고 가열 수단이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 제 2 기상부 중을 낙하하는 유리 컬릿편의 한 알 한 알을, 그 동심원상으로 배치된 가열 수단에 의해 균등하게 가열할 수 있다. 이것에 의해 유리 컬릿편의 대부분을 전체가 액상인 액상 유리 입자 (b) 로 할 수 있어, 유리 융액의 균질성이 더욱 향상된다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 유리 원료 입자 투입부와 상기 유리 컬릿편 투입부는, 상기 노저부에 형성된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향을 따른 상이한 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 유리 원료 입자 투입부는, 상기 노저부에 형성된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 유리 원료 입자 투입부는, 상기 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 복수 배치되고, 또한 그 복수 배치되어 있는 유리 원료 입자 투입부의 열이 상기 유리 융액의 흐름 방향을 따라 상이한 위치에 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 유리 용융로에 있어서, 상기 유리 컬릿편 투입부는, 상기 노저부에 형성된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 1 개 또는 복수 배치되고, 또한 상기 유리 융액의 흐름 방향을 따라 복수 배치되고, 또한 유리 융액의 흐름 방향을 따라 상기 유리 원료 입자 투입부와 상이한 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명은, 또한, 특정 입자경의 유리 컬릿편을 사용하는 것에 더하여, 수백 톤/일 이상의 유리 제품 생산을 달성하는 대규모 용융로에 적합한 용융로의 발명이다. 이 용융로는, 유리 원료 입자 투입부와 상기 유리 컬릿편 투입부의 배치 형태를 특징으로 한다. 유리 원료 입자 투입부와 상기 유리 컬릿편 투입부의 배치 형태는, 노 내 분위기 중에서의, 제 1 기상부와 제 2 기상부의 배치 형태와 동일하다.

상기 양산형 용융로를 달성하기 위해서는, 유리 원료 입자 및 유리 컬릿편의 투입량을 증대시킬 필요가 있다. 그러나, 1 개의 제 1 기상부와 1 개의 제 2 기상부를 구비한 용융로에서는, 각 기상부를 형성하는 가열 수단의 가열 능력이 한정되므로, 각각의 기상부에 공급되는 유리 원료 입자나 유리 컬릿편의 양이 증가하면, 유리 원료 입자나 유리 컬릿편의 단위량당의 가열 에너지량이 저하되고, 생성되는 액상 유리 입자 (a) 나 액상 유리 입자 (b) 의 온도가 저하되고, 그 결과 유리 융액의 온도가 저하될 우려가 있다. 가열 수단은, 또한, 용융로 내를 가열하고, 노저의 유리 융액의 온도 저하를 방지하여 소정의 온도로 유지하기 위한 가열 수단이기도 하므로, 열 에너지의 상기 액상 유리 입자 형성에 사용되는 비율이 증대되면 노 내 온도의 유지가 곤란해질 우려가 있다.

그래서 본 발명의 일 양태에서는, 용융로 내에 제 1 기상부와 제 2 기상부를 각각 복수 형성한다. 이것에 의해, 하나의 기상부당 유리 원료 입자나 유리 컬릿편의 양을 증가시키지 않고, 유리 원료 입자 및 유리 컬릿편의 투입량을 증대시킨다. 이것에 의해, 유리 원료 입자나 유리 컬릿편의 가열 효율을 유지하면서, 노 내 온도나 유리 융액의 온도 저하를 방지하여, 양산형 용융로를 달성한다.

또한, 액상 유리 입자 (a) 와 액상 유리 입자 (b) 는, 열의 이력이 상이하므로, 미묘하게 이질적인 것이 통례이다. 이 이질적인 2 종의 액상 유리 입자로부터 형성되는 유리 융액은, 최종적으로는 동질의 유리 융액이 된다. 효율적으로 동질의 유리 융액으로 하기 위해서는, 액상 유리 입자를 퇴적시킬 때, 이질적인 2 종의 액상 유리 입자를 효율적으로 혼합하는 것이 바람직하다.

그래서 본 발명의 일 양태에서는, 제 1 기상부와 제 2 기상부를 번갈아 배치 (Staggered layout) 한다. 이것에 의해, 노저에 퇴적하는 양 액상 유리 입자의 혼합이 원활히 실시되고, 액상 유리 퇴적시의 유리 융액의 이질성을 작게 할 수 있다. 또한, 이러한 번갈아 배치된 제 1 기상부와 제 2 기상부를, 복수 열 배치함으로써, 액상 유리 퇴적시의 유리 융액의 이질성을 더욱 작게 할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 유리 용융로와, 그 유리 용융로의 상기 배출부의 하류측에 형성된 용융 유리를 성형하는 성형 수단과, 성형 후의 유리를 서랭하는 서랭 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 유리의 용융 방법에 의해 용융 유리를 제조하는 유리 용융 공정과, 그 용융 유리를 성형하는 공정과, 성형 후의 유리를 서랭하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법을 제공한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 용융 유리의 제조 방법, 및 유리 용융로에 의하면, 유리 원료 입자와 함께 분쇄가 불필요한 유리 컬릿편을, 예비 가열하지 않고 유리 용융로에 투입하여 용융할 수 있다.

또한, 본 발명의 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 유리 용융로 및 용융 유리의 제조 방법에 의해, 대규모 용융로에 있어서의 유리 원료 입자와 유리 컬릿편의 용융이 가능해졌기 때문에, 유리 제품을 대량 생산할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 유리 제품의 제조 장치를 구성하는 제 1 실시형태의 유리 용융로의 평면도
도 2 는 도 1 에 나타낸 유리 용융로의 측단면도
도 3 은 산소 연소 버너의 배치 위치를 변경한 제 1 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 4 는 산소 연소 버너의 배치 위치를 변경한 제 2 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 5 는 산소 연소 버너의 배치 위치를 변경한 제 3 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 6 은 산소 연소 버너의 배치 위치를 변경한 제 4 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 7 은 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부의 배치 관계를 나타낸 제 1 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 8 은 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부의 배치 관계를 나타낸 제 2 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 9 는 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부의 배치 관계를 나타낸 제 3 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 10 은 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부의 배치 관계를 나타낸 제 4 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 11 은 유리 원료 입자 투입부와 유리 컬릿편 투입부의 배치 관계를 나타낸 제 5 형태를 나타내는, 용융조의 주요부 평면도
도 12 는 유리 제품의 제조 방법에 관한 각 공정을 나타낸 플로우차트

이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명에 관련된 유리 용융로, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.

도시한 유리 용융로에 있어서, 제 1 기상부 및 제 2 기상부를 형성하는 가열 수단은 산소 연소 버너로 이루어진다. 제 1 기상부 및 제 2 기상부는, 산소 연소 버너의 화염 중 및 화염 근방의 고온부로 구성된다.

제 1 기상부에 유리 원료 입자를 공급하기 위한 유리 원료 입자 투입부는 산소 연소 버너와 일체가 되고, 산소 연소 버너 출구 부근에서 연소 가스를 공급하는 관과 산소를 공급하는 관과 유리 원료 입자를 공급하는 관이 동축으로 구성되어 있다. 이 유리 원료 입자 투입부와 산소 연소 버너의 조합을 제 1 세트라고 한다.

한편, 유리 컬릿편 투입부와 산소 연소 버너는 별체이고, 유리 컬릿편을 제 2 기상부에 공급하는 관과 산소 연소 버너는 상부의 노벽부에 근접하여 배치되어 있다. 이 유리 컬릿편 투입부와 산소 연소 버너의 조합을 제 2 세트라고 한다.

도 1 은, 본 발명의 유리 제품의 제조 장치를 구성하는 제 1 실시형태의 유리 용융로 (10) 의 천정벽을 제외한 평면도, 도 2 는 유리 용융로 (10) 의 측단면도이다.

유리 용융로 (10) 는, 상류측의 용융조 (12) 와, 용융 유리의 배출부로서의 출구 (14) 를 구비하고 있고, 용융조 (12), 출구 (14) 는 주지된 내화 벽돌에 의해 구성되어 있다. 또한, 용융조 (12) 의 상부의 노벽부인 천정벽 (18) 에는 4 개의 제 1 세트 (20, 20…) 와 2 개의 제 2 세트 (22, 22) 가 배치되고, 그것에 의해 노 내 기상 분위기 중에 4 개의 제 1 기상부 및 2 개의 제 2 기상부가 형성되어 있다. 각 세트에 있어서의 산소 연소 버너는, 각각 화염이 하방향이 되도록 천정벽 (18) 을 관통하여 형성되어 있다. 용융조 (12) 의 저부에는 노저부 (50), 출구 (14) 에는 유리 융액 (G) 이 저류되어 있고, 용융조 (12) 에서 제조된 유리 융액 (G) 이 출구 (14) 를 개재하여 하류에 흐르도록 구성되어 있다. 노저부 (50) 는, 주지된 내화 벽돌에 의해 구성되어 있다.

따라서, 이 용융조 (12) 에 의하면, 유리 융액 (G) 의 상류측에 제 1 세트 (20, 20…) 가 배치되고, 그 하류측에 제 2 세트 (22, 22) 가 배치되어 구성된다. 또한, 제 1 세트 (20, 20…) 는 도 1 과 같이, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 에 소정의 간격을 가지고 배치되고, 또한 동일하게 제 2 세트 (22, 22) 도 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 를 따라 소정의 간격을 가지고 배치된다. 이들 제 1 세트 (20, 20…) 및 제 2 세트 (22, 22) 는, 용융조 (12) 의 상류측 벽면 (24) 측에 배치되고, 즉, 제 1 세트 (20) 로부터 투하된 유리 원료 입자, 및 제 2 세트 (22) 로부터 투하된 유리 컬릿편은, 각각 산소 연소 버너의 화염 중에서 액상 유리 입자가 되어 용융조 (12) 의 상류측의 노저부에 집적하고, 일체화되어 유리 융액 (G) 이 되도록 구성되어 있다. 또한, 이들 제 2 세트 (22, 22) 는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향에서 보아, 양측과 그 내측에 배치되어 있는 2 쌍의 제 1 세트 (20, 20…) 사이에 위치하도록 배치되어 있다.

또, 제 1 세트가 천정부가 아니라, 유리 용융로의 상부의 측벽으로부터 설치되는 경우도 본 발명의 범위이다. 제 1 세트가 측벽으로부터 형성되는 경우에는, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 1 m 까지의 높이의 측벽에 형성된다. 이것은, 제 1 세트가, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 1 m 를 초과하는 곳에 형성된 경우, 유리 융액면과의 연직 거리가 지나치게 작아지므로 수평 방향과 이루는 각이 작아지고, 대향 벽면에 유리 원료 입자를 내뿜게 되고, 노벽 침식과 그에 따른 유리 오염이 발생하기 때문이다. 제 1 세트는, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 80 ㎝ 까지의 높이에 형성되는 것이 바람직하고, 60 ㎝ 까지의 높이에 형성되는 것이 보다 바람직하다.

제 1 세트 (20) 로는, 유리 원료 입자 투입부가 일체가 된 산소 연소 버너 (26) 가 적용되어 있다.

이 산소 연소 버너 (26) 는, 무기 분체 가열용 버너로서 공지된, 원료, 연료, 지연 가스 공급 노즐이 적절히 배치된 산소 연소 버너이다. 산소 연소 버너의 선단 노즐 (28) 로부터 화염 (30) 을 하방향에서 분사시켜, 이 화염 (30) (즉, 제 1 기상부) 중에 유리 원료 입자 (32) 를 기체 또는 기계 반송에 의해 상기 유리 원료 입자 공급 노즐로부터 공급한다. 이것에 의해, 유리 원료 입자 (32) 를 확실히 또한 단시간에 액상 유리 입자 (a) 로 할 수 있다. 또, 도시를 생략했지만, 이 산소 연소 버너 (26) 에는, 유리 원료 입자를 유리 원료 입자 공급 노즐에 공급하는 유리 원료 입자 공급계, 연료를 연료 공급 노즐에 공급하는 연료 공급계, 및 지연 가스를 연소용 지연 가스 공급 노즐에 공급하는 가스 공급계가 접속되어 있다.

이와 같이, 유리 원료 입자 투입부가 일체가 된 산소 연소 버너 (26) 를 적용한 경우에는, 산소 연소 버너 (26) 가 유리 원료 입자 투입부를 겸하고 있기 때문에, 유리 원료 입자 투입부를 별개로 형성할 필요는 없다. 그러나, 산소 연소 버너 (26) 의 화염 (30) 을 향하여 유리 원료 입자 (32) 를 투입하는 유리 원료 입자 투입부를 산소 연소 버너 (26) 에 인접하여 개별로 형성해도 된다.

또, 제 1 기상부를 형성하는 기상 가열 수단으로는 산소 연소 버너 (26) 에 한정되는 것이 아니라, 열 플라즈마를 발생시키는 한 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라즈마 발생 장치를 용융조 (12) 의 천정벽 (18) 에 형성해도 되고, 또한, 산소 연소 버너 (26) 및 상기 다상 아크 플라즈마 발생 장치의 쌍방을 용융조 (12) 에 형성해도 된다. 또한, 산소 연소 버너 (26) 의 화염 (30), 열 플라즈마의 온도는, 유리 원료 입자 (32) 에 포함되는 기체 성분을 신속하게 가스화 산일 (散逸) 시키고, 유리화 반응을 진행시키기 위해, 규사의 용융 온도 이상인 1600 ℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 노 내에 투하된 유리 원료 입자 (32) 는, 화염 (30) 및/또는 열 플라즈마에 의해, 신속하게 가스화 산일됨과 함께, 고온에서 가열됨으로써 액상의 유리 입자가 되어 용융조 (12) 의 저부에 착지하고 집적되어 유리 융액이 된다. 그리고, 액상 유리 입자의 집적에 의해 형성된 유리 융액은, 화염 (30) 및/또는 열 플라즈마에 의해 계속해서 가열되므로 액상 형태가 유지된다. 또, 화염 (30) 의 경우, 그 중심 온도는 산소 연소의 케이스에서 약 2000 ℃ 이고, 열 플라즈마의 경우에는 5000∼20000 ℃ 이다.

유리 원료 입자의 평균 입경 (중량 평균) 은 30∼1000 ㎛ 가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 평균 입경 (중량 평균) 이 50∼500 ㎛ 범위 내인 유리 원료 입자가 사용되고, 또한 70∼300 ㎛ 범위 내의 유리 원료 입자가 바람직하다. 유리 원료 입자가 용융된 액상 유리 입자 (a) 의 평균 입경 (중량 평균) 은, 통상 유리 원료 입자의 평균 입경의 80 % 정도가 되는 경우가 많다.

한편, 제 2 세트 (22) 는, 유리 컬릿편 투입통 (유리 컬릿편 투입부) (36) 과 2 개의 산소 연소 버너 (유리 컬릿편 가열부) (38, 38) 로 구성된다.

유리 컬릿편 투입통 (36) 은 유리 용융로의 상부의 노벽부인 천정벽 (18) 을 관통하여 연직 방향에 배치되고, 그 하단에 형성된 투입구 (40) 로부터 유리 컬릿편 (42, 42…) 이 투하된다. 이 유리 컬릿편 투입통 (36) 에는, 유리 컬릿편 (42, 42…) 을 기체 반송 또는 기계 반송에 의해 반송하는 유리 컬릿편 반송계 (도시 생략) 가 접속되어 있고, 후술하는 사이즈의 유리 컬릿편 (42, 42…) 이 유리 컬릿편 투입통 (36) 에 반송된다. 또한, 유리 컬릿편 투입통 (18, 18…) 의 재질은, 수랭된 금속 또는 세라믹스 등을 예시할 수 있다.

또, 제 2 세트가 천정부가 아니라, 유리 용융로의 상부의 측벽에 설치되는 경우도 본 발명의 범위이다. 제 2 세트가 측벽에 형성되는 경우에는, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 1 m 까지의 높이에 형성된다. 이것은, 제 2 세트가, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 1 m 를 초과하는 곳에 형성된 경우, 유리 융액면과의 연직 거리가 지나치게 작아지기 때문에 수평 방향과 이루는 각이 작아지고, 대향 벽면에 유리 컬릿편을 내뿜게 되어, 노벽 손상 및 침식과 그에 따른 유리 오염이 발생하기 때문이다. 제 2 세트는, 유리 용융로의 천정부의 내벽으로부터 연직 방향으로 80 ㎝ 까지의 높이에 형성되는 것이 바람직하고, 60 ㎝ 까지의 높이에 형성되는 것이 보다 바람직하다.

산소 연소 버너 (38) 는, 산소 연소 가열용 버너로서 공지된, 연료, 산소 공급 노즐이 적절히 배치된 산소 연소 버너이다. 노즐 (44) 로부터 화염 (46) 을 경사 하방향으로 분사시켜, 강하 중인 유리 컬릿편 (42, 42…) 에 화염 (46) 을 내뿜고, 화염 (46) (즉, 제 2 기상부) 과 유리 컬릿편 (42, 42…) 의 접촉 시간을 길게 유지한다. 이것에 의해, 유리 컬릿편 (42, 42…) 이 제 2 기상부 중에서 확실히 가열된다. 화염 (46) 에 의해 가열된 유리 컬릿편 (42) 은, 투입하는 유리 컬릿편 (42) 의 양 등에 따라서도 상이한데, 1000 ℃∼1800 ℃ 정도로 가열되고, 통상 적어도 표면이 용융되고, 액상 유리 입자 (b) 가 되어 유리 융액 (G) 상에 착지한다. 또, 도시를 생략했지만, 이 산소 연소 버너 (38) 에는, 연료를 연료 공급 노즐에 공급하는 연료 공급계, 및 지연 가스를 연소용 지연 가스 공급 노즐에 공급하는 가스 공급계가 접속되어 있다.

또, 산소 연소 버너 (38, 38) 는, 유리 컬릿편 투입통 (36) 을 사이에 두고 상류측 및 하류측에 소정의 간격을 가지고 배치된다. 즉, 유리 컬릿편 투입통 (36) 의 주위에 산소 연소 버너 (38, 38) 의 노즐 (44, 44) 이 배치된다. 또한, 산소 연소 버너 (38, 38) 및 유리 컬릿편 투입통 (36) 은 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에서 보아 일직선 상에 배치되어 있다.

또한, 산소 연소 버너 (38, 38) 는, 유리 컬릿편 투입통 (36) 에 의한 유리 컬릿 투입축 (도 2 의 O) 에 대하여, 그 화염 방향 (b) 의 각도 (θ) 가 1°≤θ≤75°가 되도록 경사져 배치되어 있다. 이와 같이 산소 연소 버너 (38) 는, 연직축인 유리 컬릿 투입축 (O) 을 향하여 화염 (46) 을 내뿜도록 유리 컬릿 투입축 (O) 에 대하여 1°≤θ≤75°의 각도를 가지고 설치되어 있기 때문에, 유리 컬릿편 투입통 (36) 으로부터 유리 컬릿 투입축 (O) 을 따라 낙하 중인 유리 컬릿편 (42, 42…) 은, 그 화염 (46) 중에 효율적으로 통과한다. 여기서, 산소 연소 버너 (38) 의 선단부의 노즐 (44) 과 유리 컬릿편 투입통 (36) 의 투입구 (40) 의 수평 거리는, 낙하 중인 유리 컬릿편 (42, 42…) 을 그 화염 (46) 중에 효율적으로 통과시킨다는 목적과, 산소 연소 버너 (38) 의 능력에 따라서 적절히 설정된다. 예를 들어, 산소 연소 버너는, 유리 컬릿편의 낙하 높이를 1∼3 m 로 할 수 있는 경우에는, 유리 컬릿편 투입축 (O) 에 대하여 10°≤θ≤ 30°의 각도를 가지고 설치되는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 산소 연소 버너에 의한 화염과 유리 컬릿편의 접촉 시간을 보다 장시간으로 할 수 있기 때문에, 유리 컬릿편이 큰 경우도 보다 내부까지 용융할 수 있다.

또, 산소 연소 버너 (26) 와 동일하게, 산소 연소 버너 (38) 대신에 열 플라즈마를 발생시키는 한 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라즈마 발생 장치를 용융조 (12) 의 천정벽 (18) 에 형성해도 된다. 또, 산소 연소 버너 (38) 및 상기 다상 아크 플라즈마 발생 장치의 쌍방을 용융조 (12) 에 형성해도 된다. 산소 연소 버너 (38) 의 화염 (46) 의 온도, 및 열 플라즈마의 온도는 전술한 온도와 동일하다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 유리 용융로의 작용에 관해서 설명한다.

실시형태의 유리 용융로는, 유리 원료 입자 (32) 와 유리 컬릿편 (42) 을 병용하여 용융하는 용융로이다. 제 1 기상부는 4 대의 산소 연소 버너 (26, 26…) 에 의해 형성되고, 유리 원료 입자 (32) 를 이 제 1 기상부 중에서 액상 유리 입자로 한다. 즉, 산소 연소 버너 (26, 26…) 로부터 유리 원료 입자 (32, 32…) 를 노 내에 투입하고, 강하 중인 유리 원료 입자를 산소 연소 버너 (26, 26…) 의 화염 (30, 30…) 에 의해 가열하여 액상 유리 입자로 한다. 유리 원료 입자 (32, 32…) 로부터 형성된 액상 유리 입자 (a) 는 하방을 향하여 낙하하고, 노저부 (50) 에 집적되어 유리 융액 (G) 이 되고, 유리 융액 (G) 은 노저부 (50) 에 일시 저류된다. 액상 유리 입자 (a) 는, 개개의 입자로서 노저부 (50) 내지 유리 융액 (G) 표면에 도달하는 것은 필수는 아니다. 액상 유리 입자 (a) 는, 기상 중에서 그 2 개 이상이 융착되어 노저부 (50) 내지 유리 융액 (G) 표면에 착지해도 된다.

그리고, 유리 컬릿편 투입통 (36) 으로부터 투입되는 유리 컬릿편 (42) 에 있어서는, 분쇄하지 않고, 또한 예열하지 않고 용융조 (12) 에 투입하기 위해, 그 입경을 규정하였다. 즉, 유리 컬릿의 단직경 (A) 를 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 로 규정하였다. 단직경 (A) 를 갖는 유리 컬릿편은, 이하의 방법으로 선별한다. 즉, 본 발명에 있어서의 유리 컬릿편은, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 0.5 ㎜ 인 체에 남고, 또한, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 30 ㎜ 인 체를 통과하는 것으로 한다. 요컨대, 단직경 (A) 가 0.5 ㎜ 이하에서는, 특허문헌 1 의 방법으로 다른 유리 원료와 동시에 원료 투입·용융할 수 있는데, 일반적으로 단직경 (A) 가 0.5 ㎜ 이하로 균일한 컬릿편을 준비하기 위해서는 분쇄 공정이 필수적이 되고, 비용과 양산성에 과제가 있다. 또, 단직경 (A) 가 0.5 ㎜ 초과인 경우에는, 일반의 유통으로부터, 입자가 균일한 컬릿편을 조달할 수 있다. 한편, 단직경 (A) 가 30 ㎜ 이상에서는, 산소 연소 버너로 충분히 가열할 수 없는 경우가 있으므로 여열이 필요하게 된다. 단직경 (A) 는, 1 ㎜<A<20 ㎜ 가, 유리 컬릿편을 일반의 유통으로부터 조달하는 관점에서 바람직하다. 단직경 (A) 는, 2 ㎜<A<10 ㎜ 가, 유리 컬릿편을 일반의 유통으로부터 조달하는 관점에서 보다 바람직하다.

실시형태에서는, 이러한 단직경 (A) 의 유리 컬릿편 (42) 을, 유리 컬릿편 투입통 (36) 으로부터 노 내에 투입하고, 강하 중인 유리 컬릿편 (42, 42…) 을 제 2 기상부에서 가열하여 액상 유리 입자 (b) 로 한다. 제 2 기상부는 산소 연소 버너 (38, 38) 의 화염 (46, 46) 에 의해 형성되고, 유리 컬릿편은 이 화염 (46, 46) 중에서 가열되어 액상 유리 입자 (b) 가 되고, 하방을 향하여 낙하한다.

액상 유리 입자 (b) 는, 유리 융액 (G) 의 표면에 도달하기 전에 그 2 개 이상이 융착되고, 융착된 액상 유리 입자 (b) 가 유리 융액 (G) 에 착지해도 된다. 액상 유리 입자 (b) 가 비교적 큰 입자이므로, 낙하 중인 액상 유리 입자 (b) 는 서로 접촉하기 쉽고, 복수의 액상 유리 입자 (b) 가 접촉한 경우에는 융착되어 더욱 큰 액상 유리의 입자나 괴상물이 되는 경우가 있다. 나아가서는 다수의 액상 유리 입자 (b) 가 일체화된 액체의 흐름이 되어 유리 융액 (G) 에 도달하는 경우도 있다. 1 개의 유리 컬릿편 투입통 (36) 으로부터 투입되는 단위 시간당의 유리 컬릿편 (42) 의 양이 많아지면, 이러한 액상 유리 입자 (b) 의 융착이 일어나기 쉽다.

또, 산소 연소 버너 (38, 38) 에 의해 유리 컬릿편 (42) 을 그 강하 중에 완전히 액상화할 수 있으면 되는데, 유리 컬릿편 (42) 은 미립자상의 유리 원료 입자 (32) 와 비교하여 사이즈가 훨씬 크기 때문에, 내부까지 완전히 액상화되는 것은 곤란한 경우가 있다. 따라서, 이 경우에는, 내부까지 완전히 액상화되지 않은 액상 유리 입자 (b) 가 유리 융액 (G) 상에 착지한다. 그러나, 이 경우에도, 유리 융액 (G) 은, 산소 연소 버너 (26, 26…) 와 산소 연소 버너 (38, 38) 에 의한 열, 및 노체로부터의 복사열에 의해 가열되고 있으므로, 내부까지 완전히 액상화되지 않은 액상 유리 입자 (b) 로부터 발생한 유리 융액 중의 이질 부분은 단시간에 균질화되어, 균일한 유리 융액 (G) 이 된다.

또, 산소 연소 버너 (38) 는, 유리 컬릿편 (42) 만을 단독으로 예열하는 것이 아니라, 용융조 (12) 내의 유리 융액 (G) 도 가열하므로, 노 외에 설치된 유리 컬릿편의 예열 장치와는 기능이 완전히 상이하다.

따라서, 실시형태의 유리 용융로에 의하면, 유리 원료 입자 (32) 와 함께 분쇄가 불필요한 유리 컬릿편 (42) 을, 예비 가열하지 않고 용융조 (12) 에 투입하여 용융할 수 있다. 이것에 의해, 유리 원료 입자 (32) 와 유리 컬릿편 (42) 을 병용할 수 있기 때문에, 수십 톤/일 이상, 및 수백 톤/일 이상의 유리 제품 생산에 적합한 대규모 용융로에 바람직해진다.

도 3 은, 제 2 세트의 산소 연소 버너 (38, 38) 의 배치 위치를 변경한 제 1 형태를 나타내는, 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이 제 2 세트 (122) 의 산소 연소 버너 (38, 38) 는, 유리 컬릿편 투입통 (36) 을 사이에 두고 측방, 즉, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 에 소정의 간격을 가지고 배치된다. 또한, 산소 연소 버너 (38, 38) 및 유리 컬릿편 투입통 (36) 은, 상기 대략 직교하는 방향 Y 에서 보아 일직선 상에 배치되어 있다. 또, 산소 연소 버너 (38, 38) 의 화염 방향의 각도도, 도 2 에 나타낸 각도 (θ) 와 동일하다. 따라서, 이 제 2 세트 (122) 도 도 1, 도 2 에 나타낸 제 2 세트 (22) 와 동일한 효과를 나타낸다.

도 4 는, 제 2 세트의 산소 연소 버너 (38, 38…) 의 배치 위치를 변경한 제 2 형태를 나타내는, 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도, 도 5 는, 동일한 제 3 형태를 나타내는 주요부 평면도, 도 6 도 동일하게 제 4 형태를 나타내는 주요부의 평면도이다.

도 4∼도 6 에 나타내는 제 2 세트 (222, 322, 422) 에 있어서의 각 산소 연소 버너 (38, 38…) 는, 유리 컬릿편 투입통 (36) 을 중심으로 하는 동심원상으로 소정의 간격을 가지고 배치된 형태이고, 도 4 의 제 2 세트 (222) 는 3 개의 산소 연소 버너 (38, 38, 38) 가, 도 5 의 제 2 세트 (322) 는 4 개의 산소 연소 버너 (38, 38…) 가, 그리고, 도 6 의 제 2 세트 (422) 는 8 개의 산소 연소 버너 (38, 38…) 가 각각 등간격으로 배치되어 있다. 특히 도 5, 도 6 의 제 2 세트 (322, 422) 는, 방향 X, Y 를 따라 배치되는 4 개의 산소 연소 버너 (38, 38…) 를 구비하고, 또한, 도 6 의 제 2 세트 (422) 는, 그 4 개의 산소 연소 버너 (38, 38…) 사이에 4 개의 산소 연소 버너 (38, 38…) 가 배치되어 있다.

또, 각 산소 연소 버너 (38, 38…) 의 화염 방향의 각도도, 도 2 에 나타낸 각도 (θ) 와 동일하다.

도 4∼도 6 에 나타낸 제 2 세트 (222, 322, 422) 에 의하면, 유리 컬릿편 투입통 (36) 으로부터 낙하 중인 유리 컬릿편 (42, 42…) 의 한 알 한 알은, 그 주위에 배치된 복수의 산소 연소 버너 (38, 38…) 의 고열에 의해 가열되기 때문에, 한 알 한 알이 충분히 가열됨과 함께, 투입 직후의 유리 컬릿편의 체적에 대하여 액상 유리 입자 (b) 의 액상화된 부분의 비율 (이하, 용융율이라고 한다) 이 증가한다는 이점이 있다.

전술한 바와 같이 유리 컬릿편 (42) 을 제 2 기상부 중에서 완전히 액상화할 필요는 없는데, 이와 같이 복수의 산소 연소 버너 (38, 38…) 를 배치함으로써 유리 컬릿편 (42) 의 용융율이 향상되기 때문에, 유리 융액의 균질화에 필요한 2 차 가열에 요하는 열량을 삭감할 수 있다. 또한, 산소 연소 버너 (38) 의 개수를 증가시킴으로써, 유리 컬릿편 (42, 42…) 을 균등하게 가열할 수 있기 때문에, 용융율이 더욱 향상된다. 또, 산소 연소 버너 (38) 를, 산소 연소 버너 (38) 의 사용 개수가 늘어남에 따라서 소능력형의 것으로 변경할 수도 있다. 이것에 의해, 산소 연소 버너 (38) 에 사용하는 연료를 절약할 수 있다.

도 7 은, 제 1 세트 (20) 와 제 2 세트 (22) (122, 222, 322, 422) 의 배치 관계를 나타낸 제 1 형태를 나타내는 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도이다. 도 7 에서는, 5 종류의 제 2 세트 (22) (122∼422) 의 형태를 ○ 표시로 나타내고 있고, 즉, 도 7 의 배치 관계에 있어서 5 종류의 형태를 적용할 수 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 제 1 세트 (20, 20) 의 형태도 ○ 표시로 나타냈다.

도 7 의 형태는, 2 대의 제 1 세트 (20, 20) 가, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 에 배치되고, 이 하류측에 1 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 가 배치된 것이다. 또한, 제 2 세트 (22) (122∼422) 는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에서 보았을 때, 제 1 세트 (20, 20) 와의 사이에 배치된 것이다.

도 8 은, 제 1 세트 (20) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 의 배치 관계를 나타낸 제 2 형태를 나타내는 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도, 도 9 는, 동일한 제 3 형태를 나타내는 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도, 도 10 도 동일하게 제 4 형태를 나타내는 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도이다.

도 8 에 나타내는 제 2 형태는, 3 대의 제 1 세트 (20, 20, 20) 가 방향 Y 를 따라 소정의 간격으로 배치되고, 이 하류측에 2 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 가 방향 Y 를 따라 배치되어 있다. 또한, 2 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에서 보았을 때, 제 1 세트 (20, 20) 와의 사이에 배치되어 있다.

도 9 에 나타내는 제 3 형태는, 4 대의 제 1 세트 (20, 20…) 가 방향 Y 를 따라 소정의 간격으로 배치되고, 이 하류측에 3 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 가 방향 Y 를 따라 배치되어 있다. 또한, 3 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에서 보았을 때, 제 1 세트 (20, 20) 와의 사이에 배치되어 있다.

도 10 에 나타내는 제 4 형태는, 도 9 에 나타낸 제 3 형태를 상류측 및 하류측에 2 열로 병설 구성한 것이다.

도 8∼도 10 에 나타낸 제 2∼제 4 형태는, 복수의 제 1 세트 (20, 20…) 와 복수의 제 2 세트 (22) (122∼422) 를 구비하고, 이들 제 1 세트 (20, 20…) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 를 평면에서 보아, 번갈아 배치한 것이다.

제 2∼제 4 형태의 용융조 (12) 는, 1 일당 수백 톤 오더의 유리 제품 생산을 달성하기 위한 대규모 용융로에 있어서의 구성에 바람직하다. 즉, 양산형의 유리 용융로 (10) 를 달성하기 위해서는, 유리 원료 입자 (32) 및 유리 컬릿편 (42) 의 투입량을 증대시킬 필요가 있는데, 1 대의 제 1 세트 (20) 와 1 대의 제 2 세트 (22) 로 그것을 달성하고자 하면, 1 대당의 투입 부하가 증대되기 때문에, 유리 원료 입자 (32) 및 유리 컬릿편 (42) 의 가열 효율이 격감됨과 함께, 노 내 온도, 용융 유리의 온도가 저하되는 원인이 된다.

그래서 제 2∼제 4 형태의 용융조 (12) 에서는, 제 1 세트 (20, 20…) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 를 각각 복수 대 배치하여, 1 대당의 투입 부하를 경감시키고, 유리 원료 입자 (32) 및 유리 컬릿편 (42) 의 가열 효율을 유지하면서 노 내 온도, 유리 융액 (G) 의 온도 저하를 방지함으로써 양산형의 용융조 (12) 를 달성하고 있다.

또, 제 2∼제 4 형태의 용융조 (12) 는, 제 1 세트 (20, 20…) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 가 평면에서 보아 번갈아 배치되어 구성 (Staggered layout) 되어 있고, 이하의 효과를 갖는다.

즉, 제 1 세트 (20) 하방의 제 1 기상부에서 형성된 액상 유리 입자 (a) 와, 제 2 세트 (22) (122∼422) 하방의 제 1 기상부에서 형성된 액상 유리 입자 (b) 는, 열의 이력이 상이하기 때문에, 미묘하게 이질적인 것이다. 쌍방의 액상 유리 입자는, 최종적으로는 혼합되어 동질의 유리 융액 (G) 이 되는데, 제 1 세트 (20) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 를 번갈아 배치함으로써, 액상 유리 입자의 혼합이 원활히 실시되므로, 유리 융액 (G) 의 이질성을 작게 할 수 있다. 또한, 이러한 번갈아 배치된 제 1 세트 (20, 20…) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 를, 도 10 의 제 4 형태와 같이 복수 열 (도면에서는 2 열) 배치함으로써, 유리 융액 (G) 의 이질성을 더욱 작게 할 수 있다.

도 11 은, 제 1 세트 (20) 와 제 2 세트 (22) (122∼422) 의 배치 관계를 나타낸 제 5 형태를 나타내는 용융조 (12) 의 천정벽을 제외한 주요부 평면도이다.

동 도면에 나타내는 용융조 (12) 는, 2 대의 제 1 세트 (20, 20) 가 방향 Y 를 따라 배치되고, 그 상류측에 1 대의 제 2 세트 (22) (122∼422) 가 배치되어 구성되어 있다.

그런데, 용융조 (12) 는, 노벽으로부터 유리 융액 (G) 의 열을 빼앗아 유리 융액 (G) 의 온도를 아무리 해도 낮춘다는 성질을 갖는다. 이 때문에, 유리 컬릿편 (42) 을 완전히 용융할 수 없는 제 2 세트 (22) (122∼422) 를, 도 11 과 같이 제 1 세트 (20) 에 대하여 상류측에 배치하면, 용융조 (12) 의 상류측의 노벽에 의해 액상 유리 입자 (b) 의 열이 빼앗기므로, 유리 컬릿편 (42) 의 액상화 진행이 느린 경우가 있다.

이것에 대하여, 도 7∼도 10 에 나타낸 제 1∼제 4 형태와 같이, 유리 원료 입자 (32) 를 완전히 용융하는 제 1 세트 (20) 를 제 2 세트 (22) (122∼422) 에 대하여 상류측에 배치하면, 상류측에는 완전히 녹은 유리 융액 (G) 이 다량으로 존재하기 때문에, 상류측의 노벽에 의해 열을 빼앗겼다고 해도, 유리 원료 입자 (32) 의 액상화에는 지장을 주지 않는다.

또, 제 2 세트 (22) (122∼422) 를 하류측에 배치함으로써, 액상 유리 입자 (b) 는, 상류측에서 대량으로 흘러 오는 액상 유리 입자 (a) 가 집적한 유리 융액 (G) 에 의해 충분히 가열되고, 그 유리 융액 (G) 에 혼입한다. 이러한 특징에 의해, 제 2 세트 (22) (122∼422) 는, 제 1 세트 (20) 에 대하여, 상류측보다 하류측에 배치하는 것이 보다 바람직하다.

도 12 는, 실시형태의 유리 제품의 제조 방법의 실시형태를 나타낸 플로우차트이다. 도 12 에서는, 유리 제품의 제조 방법의 구성 요소인 본 발명의 용융 유리의 제조 방법에 의한 유리 용융 공정 (S1), 및 성형 수단에 의한 성형 공정 (S2), 그리고 서랭 수단에 의한 서랭 공정 (S3) 에 더하여, 추가로 필요에 따라 사용하는 절단 공정, 기타 후공정 (S4) 이 도시되어 있다.

도 1, 도 2 에서 제조된 유리 융액 (G) 은, 도시를 생략한 도관 구조를 거쳐 성형 수단에 보내져 성형된다 (성형 공정). 성형 후의 유리는, 성형 후에 고화된 유리의 내부에 잔류 응력이 남지 않도록 서랭 수단에 의해 서랭되고 (서랭 공정), 추가로 필요에 따라 절단되고 (절단 공정), 기타 후공정을 거쳐 유리 제품이 된다.

예를 들어, 판유리의 경우에는, 유리 융액 (G) 을 성형 수단에 의해 유리 리본으로 성형하고, 그것을 서랭 수단에 의해 서랭한 후, 원하는 크기로 절단하고, 필요에 따라 유리 단부를 연마하는 등의 후가공을 하여 판유리가 얻어진다.

본 발명의 유리의 용융 방법에 의해 제조되는 유리 융액 (G) 은, 유리 조성적으로는 제약은 없다. 따라서, 소다라임 유리나, 붕규산 유리여도 된다. 또, 제조되는 유리 제품의 용도는, 건축용이나 차량용에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이용, 그 밖의 각종 용도를 들 수 있다.

건축용 또는 차량용 판유리에 사용되는 소다라임 유리의 경우에는, 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 기판에 사용되는 무알칼리 유리의 경우에는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO₂: 39∼70 %, Al₂O₃: 3∼25 %, B₂O₃ : 1∼20 %, MgO : 0∼10 %, CaO : 0∼17 %, SrO : 0∼20 %, BaO : 0∼30 % 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

플라즈마 디스플레이용 기판에 사용되는 혼합 알칼리계 유리의 경우에는, 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 유리의 경우에는, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, SiO₂: 60∼85 %, Al₂O₃: 0∼5 %, B₂O₃ : 5∼20 %, Na₂O+K₂O : 2∼10 % 라는 조성을 갖는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 복수의 제 1 세트는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 에 소정의 간격을 가지고 배치되어 있는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 제 1 세트의 배치를 Y 방향에 대하여 경사 방향, 곡선상, 지그재그상 등으로 배치되어 있는 것으로 해도 된다.

본 실시형태에서는, 복수의 제 2 세트는, 유리 융액 (G) 의 흐름 방향 X 에 대하여 대략 직교하는 방향 Y 에 소정의 간격을 가지고 배치되어 있는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 제 2 세트의 배치를 Y 방향에 대하여 경사 방향, 곡선상, 지그재그상 등으로 배치되어 있는 것으로 해도 된다.

본 실시형태에서는, 제 1 기상부를 형성하는 가열 수단 및 유리 컬릿편 투입통은, 연직 방향 하방향에 설치되어 있는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 하방향이면 경사져 설치되어 있는 것으로 해도 된다.

본 실시형태에서는, 제 1 세트 및 제 2 세트의 양자는, 유리 용융로의 천정부에 설치되어 있는 것으로 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 양자가 유리 용융로의 상부의 노벽부에 있으면 되므로, 예를 들어 제 1 세트가 유리 용융로의 천정부에 설치되고, 제 2 세트가 유리 용융로의 측벽으로부터 설치되는 것으로 해도 된다.

본 실시형태에서는, 유리 용융로의 천정면은, 플랫 형상이라고 하여 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 아치 형상, 돔 형상 등이라고 해도 된다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의해 제조된 용융 유리는, 플로트 버스, 퓨전 성형기, 롤 아웃 성형기, 블로우 성형기, 프레스 성형기 등의 성형 수단으로 각종 형상의 유리 제품으로 성형된다.

또, 2009 년 6 월 29 일에 출원된 일본 특허출원 2009-154026호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 수용하는 것이다.

10 : 유리 용융로,
12 : 용융조,
14 : 출구 (배출부),
18 : 천정벽,
20 : 제 1 세트,
22, 122, 222, 322, 422 : 제 2 세트,
24 : 상류측 벽면,
26 : 산소 연소 버너,
28 : 노즐,
30 : 화염,
32 : 유리 원료 입자,
34 : 측벽,
36 : 유리 컬릿편 투입통,
38 : 산소 연소 버너,
40 : 유리 컬릿편 투입구,
42 : 유리 컬릿편,
44 : 노즐,
46 : 화염,
50 : 노저부

Claims

유리 용융로 내의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하고, 그 액상 유리 입자를 유리 용융로의 저부에 집적하여 유리 융액으로 하는 용융 유리의 제조 방법으로서, 상기 유리 원료 입자가 액상 유리 입자가 되는 기상 분위기 외의 노 내 기상 분위기 중에 단직경 (A) 가 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 인 유리 컬릿편을 공급하여 그 유리 컬릿편을 상기 기상 분위기 중에서 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하고, 그 적어도 표면이 액상화된 유리 입자를 상기 유리 원료 입자로부터 생성된 액상 유리 입자와 함께 상기 노저부에 집적하여 유리 융액으로 하는 것을 특징으로 하는 용융 유리의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단직경 (A) 의 유리 컬릿편은, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 0.5 ㎜ 인 체에 남고, 또한, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 30 ㎜ 인 체를 통과하는 것인 용융 유리의 제조 방법.
유리 용융로 내의 기상 분위기 중에서 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하고, 그 액상 유리 입자를 집적하여 유리 융액으로 하고, 그 유리 융액을 배출하는 유리 용융로로서,
상기 유리 용융로 내의 상부의 노벽부에 하방향으로 설치된 유리 원료 입자 투입부,
상기 유리 용융로 내의 상부의 노벽부에 하방향으로 설치된 단직경 (A) 가 0.5 ㎜<A<30 ㎜ 인 유리 컬릿편을 투입하는 유리 컬릿편 투입부,
상기 유리 용융로 내의 유리 원료 입자 투입부 하방에 유리 원료 입자를 액상 유리 입자로 하는 제 1 기상부를 형성하기 위한 가열 수단,
상기 유리 용융로 내의 유리 컬릿편 투입부 하방에 유리 컬릿편을 적어도 표면이 액상화된 유리 입자로 하는 제 2 기상부를 형성하기 위한 가열 수단,
상기 2 종의 유리 입자를 집적하여 유리 융액을 형성하는 노저부, 및
상기 유리 융액을 배출하는 배출부를 구비한 것을 특징으로 하는 유리 용융로.
제 3 항에 있어서,
상기 단직경 (A) 의 유리 컬릿편은, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 0.5 ㎜ 인 체에 남고, 또한, 그물의 메시 (Opening) 의 크기가 30 ㎜ 인 체를 통과하는 것인 유리 용융로.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 기상부를 형성하기 위한 가열 수단 및 상기 제 2 기상부를 형성하기 위한 가열 수단은, 산소 연소염을 발생시키는 산소 연소 버너, 또는 열 플라즈마를 발생시키는 한 쌍 이상의 전극으로 구성되는 다상 아크 플라즈마 발생 장치 중 적어도 하나인 유리 용융로.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기상부를 형성하기 위한 가열 수단이 산소 연소 버너이고, 그 산소 연소 버너는, 상기 유리 컬릿편 투입부에서의 하방향의 유리 컬릿편 투입축에 대하여, 그 화염 방향의 각도 (θ) 가 1°≤θ≤75°가 되도록 경사져 배치되어 있는 유리 용융로.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기상부를 형성하기 위한 가열 수단이 산소 연소 버너이고, 그 산소 연소 버너는, 상기 상부의 노벽부인 천정부의 상기 유리 컬릿편 투입부의 주위에 복수 배치되어 구성되어 있는 유리 용융로.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 산소 연소 버너는, 상기 유리 컬릿편 투입부를 중심으로 하는 동심원상으로 소정의 간격을 가지고 배치되어 있는 유리 용융로.
제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 원료 입자 투입부와 상기 유리 컬릿편 투입부는, 상기 노저부에 집적된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향을 따른 상이한 위치에 배치되어 있는 유리 용융로.
제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 원료 입자 투입부는, 상기 노저부에 집적된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 복수 배치되어 있는 유리 용융로.
제 10 항에 있어서,
상기 유리 원료 입자 투입부는, 상기 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 복수 배치되고, 또한 그 복수 배치되어 있는 유리 원료 입자 투입부의 열이 상기 유리 융액의 흐름 방향을 따라 상이한 위치에 복수 배치되어 있는 유리 용융로.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 컬릿편 투입부는, 상기 노저부에 집적된 유리 융액이 상기 배출부를 향하여 흐르는 유리 융액의 흐름 방향과 대략 직각 방향을 따라 1 개 또는 복수 배치되고, 또한 상기 유리 융액의 흐름 방향을 따라 복수 배치되고, 또한 유리 융액의 흐름 방향을 따라 상기 유리 원료 입자 투입부와 상이한 위치에 배치되어 있는 유리 용융로.
제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 유리 용융로와, 그 유리 용융로의 상기 배출부의 하류측에 형성된 용융 유리를 성형하는 성형 수단과, 성형 후의 유리를 서랭하는 서랭 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 유리의 용융 방법에 의해 용융 유리를 제조하는 유리 용융 공정과, 그 용융 유리를 성형하는 공정과, 성형 후의 유리를 서랭하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품의 제조 방법.