TWI829881B - 熔解物之製造方法、玻璃物品之製造方法、熔解裝置、及玻璃物品之製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之熔解物之製造方法係使第1加熱體直接接觸玻璃之批量原料以及自上述批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層之內部，藉由熱傳遞自上述第1加熱體向上述固液混合層提供熱能，自上述固液混合層之上方供給上述批量原料，於與上述固液混合層相接之下層連續生成體密度大於上述固液混合層之液相熔解物。

Description

熔解物之製造方法、玻璃物品之製造方法、熔解裝置、及玻璃物品之製造裝置
本發明係關於一種熔解物之製造方法、玻璃物品之製造方法、熔解裝置、及玻璃物品之製造裝置。
先前以來，揭示一種熔解玻璃之批量原料而製造熔解物之各種方法(例如參照專利文獻1～7)。
於專利文獻1中，揭示一種對收容熔解物層之容器投下批量原料，並且以燃燒器之火焰對掉落中之批量原料進行加熱之方法。
於專利文獻2中，揭示一種於收容於容器之熔解物層之內部設置液中燃燒器，以液中燃燒器之火焰對熔解物層進行加熱之方法。
於專利文獻3中，揭示一種於管群上形成批量原料之原料山，以廢氣之熱對管群與原料山進行預熱之方法。於該方法中，管群與收容熔解物層之容器隔著空間而設置。
於專利文獻4中，揭示一種於收容於容器之熔解物層之內部設置格子狀電阻發熱體，以電阻發熱體對熔解物層進行加熱之方法。藉由該方法，可控制熔解物層之對流。
於專利文獻5中，揭示一種於收容於容器之熔解物層之內部設置剖面觀察為橢圓狀之細長之加熱元件，以加熱元件對熔解物層進行加熱之方法。藉由該方法，與專利文獻4同樣地，可控制熔解物層之對流。
於專利文獻6中，報告一種以管群等支持批量原料並且進行預熱之方法。於該方法中，管群與收容熔解物層之容器隔開空間而設置。
於專利文獻7中，報告一種形成批量原料之原料山作為收容於容器之熔解物層之上層，自原料山之上方向原料山之內部插入電弧極，對原料山與熔解物層之界面進行電弧加熱之方法。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：美國專利申請案公開第2012/0167631號說明書 專利文獻2：日本專利特表2002-536277號公報 專利文獻3：美國專利第3944713號說明書 專利文獻4：美國專利第4927446號說明書 專利文獻5：美國專利第3912477號說明書 專利文獻6：美國專利申請案公開第2012/0272685號說明書 專利文獻7：美國專利第4468164號說明書
[發明所欲解決之問題]
於玻璃之批量原料熔解而製造熔解物之前，會產生各種反應。該等反應幾乎均伴隨著吸熱，故消耗大量熱能。於伴隨吸熱之反應結束前，批量原料未完全熔解，批量原料於內部包含大量氣孔。由於氣孔會使體密度降低，使熱擴散率降低，因此必須有效率地對批量原料提供大量熱能。但，於先前技術及由此暗示之技術中，難以有效率地對批量原料提供大量熱能。
本發明之一態樣提供一種技術，其能夠有效率地對批量原料以及自批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層進行加熱，並有效率地製造與固液混合層連續之熔解物層。 [解決問題之技術手段]
〔1〕本發明之一態樣之熔解物之製造方法係使第1加熱體直接接觸玻璃之批量原料以及自上述批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層之內部，藉由熱傳遞自上述第1加熱體向上述固液混合層提供熱能，且自上述固液混合層之上方供給上述批量原料，於與上述固液混合層相接之下層連續生成體密度大於上述固液混合層之液相熔解物。 〔2〕如上述〔1〕之方法，其中上述固液混合層之熱擴散率為3 mm2 /秒以下。 〔3〕如上述〔1〕或〔2〕之方法，其進而使第2加熱體直接接觸包含上述熔解物之熔解物層之內部，藉由熱傳遞自上述第2加熱體向上述熔解物層提供熱能。 〔4〕如上述〔1〕至〔3〕中任一項之方法，其中上述固液混合層覆蓋包含上述熔解物之熔解物層之上表面之70%以上。
〔5〕本發明之一態樣之玻璃物品之製造方法進而成形藉由如上述〔1〕至〔4〕中任一項之方法製造之熔解物，將成形之玻璃緩冷，將緩冷後之玻璃加工成玻璃物品。
〔6〕本發明之一態樣之連續式熔解裝置具有：收容部，其收容包含由玻璃之批量原料獲得之熔解物之熔解物層、及作為與上述熔解物層相接之上層的上述批量原料以及自上述批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層；投入部，其將上述批量原料投入上述收容部；及第1加熱體，其設置於相當於預定之上述固液混合層之內部之位置，與上述固液混合層之內部直接接觸，藉由熱傳遞向上述固液混合層提供熱能。 〔7〕如上述〔6〕之裝置，其中上述第1加熱體於水平方向上隔開間隔地配置2個以上。 〔8〕如上述〔6〕之裝置，其中上述第1加熱體於鉛直方向上隔開隔間地配置2個以上。 〔9〕如上述〔6〕至〔8〕中任一項之裝置，其中上述第1加熱體具有電阻發熱體。 〔10〕如上述〔6〕至〔9〕中任一項之裝置，其進而具有第2加熱體，該第2加熱體設置於相當於預定之上述熔解物層之內部之位置，與上述熔解物層之內部直接接觸，藉由熱傳遞向上述熔解物層提供熱能。 〔11〕如上述〔10〕之裝置，其中上述第1加熱體與上述第2加熱體於同一鉛垂線上連續地配置並一體化。 〔12〕如上述〔6〕至〔11〕中任一項之裝置，其中上述投入部設置於相當於預定之上述熔解物層之上方且預定之上述固液混合層之上方之位置。 〔13〕如上述〔6〕至〔12〕中任一項之裝置，其具有移動部，該移動部進而使上述投入部移動至能夠自上方以上述固液混合層覆蓋預定之上述熔解物層之整體之位置。
〔14〕本發明之一態樣之玻璃物品之製造裝置具有：如上述〔6〕至〔13〕中任一項之熔解裝置；成形裝置，其成形藉由上述熔解裝置獲得之熔解物；緩冷裝置，其將上述成形之玻璃緩冷；及加工裝置，其將上述緩冷後之玻璃加工成玻璃物品。 [發明之效果]
根據本發明之一態樣，能夠有效率地對批量原料以及自批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層進行加熱，並有效率地製造與固液混合層連續之熔解物層。
以下，參照圖式對本發明之實施方式進行說明。再者，對各圖中相同或對應之構成標附相同之符號，有時省略說明。
(玻璃物品之製造裝置) 圖1係表示一實施方式之玻璃物品之製造裝置之圖。如圖1所示，玻璃物品之製造裝置1具有熔解裝置2、成形裝置3、緩冷裝置4、及加工裝置5。
熔解裝置2熔解玻璃之批量原料，製造熔解物。批量原料包含化學組成不同之複數種玻璃原料。玻璃原料根據玻璃之組成而決定。於玻璃為鈉鈣玻璃之情形時，玻璃之組成以氧化物基準之莫耳%計，SiO2 之含量為50%以上75%以下，Al2 O3 之含量為0%以上20%以下，Li2 O、Na2 O及K2 O之合計之含量為5%以上25%以下，MgO、CaO、SrO及BaO之合計之含量為0%以上20%以下。於玻璃為鈉鈣玻璃之情形時，批量原料例如包含矽砂、石灰石、蘇打灰、硼酸及澄清劑等。澄清劑為三氧化硫、氯化物或氟化物等。批量原料亦可除玻璃原料以外還包含碎玻璃，以便重複利用玻璃。批量原料可為粉體原料，亦可為將該粉體原料造粒之造粒原料。熔解裝置2為連續式，連續地進行批量原料之供給、及熔解物之製造。批量原料之每單位時間之投入量與熔解物之每單位時間之排出量為相同程度。熔解裝置2之詳情於下文進行敍述。
成形裝置3將藉由熔解裝置2獲得之熔解物成形為所需形狀之玻璃。作為獲得板狀玻璃之成形方法，使用浮式法、熔融法、或輾平法等。作為獲得管狀玻璃之成形方法，使用維羅法、或丹納法等。作為獲得其他形狀之玻璃之成形方法，使用加壓法、吹塑法、或鑄造法等。
緩冷裝置4將藉由成形裝置3成形之玻璃緩冷。緩冷裝置4例如具有緩冷爐、及於緩冷爐之內部將玻璃向所需之方向搬送之搬送輥。搬送輥例如於水平方向上隔開間隔地排列複數個。玻璃於自緩冷爐之入口搬送至出口之期間被緩冷。若將玻璃緩冷，則獲得殘留應變較少之玻璃。
加工裝置5將藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃加工成玻璃物品。加工裝置5例如可為選自切割裝置、研削裝置、研磨裝置、及塗佈裝置中之1個以上。切割裝置係自藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃切取玻璃物品。切割裝置例如係於藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃形成劃線，沿著劃線割斷玻璃。劃線係使用切割器或雷射光線而形成。研削裝置係對藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃進行研削。研磨裝置對藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃進行研磨。塗佈裝置係於藉由緩冷裝置4緩冷之玻璃形成所需之膜。
再者，玻璃物品之製造裝置1亦可進而具有澄清裝置。澄清裝置係於藉由成形裝置3將由熔解裝置2獲得之熔解物成形之前，去除熔解物中包含之氣泡。作為去除氣泡之方法，例如使用選自對熔解物之周邊氛圍進行減壓之方法、及將熔解物加熱至高溫之方法中之1種以上。
(玻璃物品之製造方法) 圖2係表示一實施方式之玻璃物品之製造方法之流程圖。如圖2所示，玻璃物品之製造方法包括熔解物之製造(S1)、成形(S2)、緩冷(S3)、及加工(S4)。熔解裝置2實施熔解物之製造(S1)，成形裝置3實施成形(S2)，緩冷裝置4實施緩冷(S3)，加工裝置5實施加工(S4)。再者，玻璃物品之製造方法亦可進而包括澄清。澄清係去除熔解物中包含之氣泡，於熔解物之製造(S1)之後且成形(S2)之前實施。
(熔解裝置) 圖3A係表示一實施方式之熔解裝置之立面剖視圖。圖3B係表示一實施方式之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖3A之IIIB-IIIB線之平面剖視圖。於圖3A及圖3B中，X軸方向、Y軸方向及Z軸方向為相互垂直之方向。X軸方向及Y軸方向為水平方向，Z軸方向為鉛直方向。下述變化例之熔解裝置之剖視圖中亦相同。
熔解裝置2熔解玻璃之批量原料，製造熔解物。批量原料為粉體原料或造粒原料，包含化學組成不同之複數種玻璃原料。因此，於批量原料熔解而製造熔解物之前，產生各種反應。該等反應幾乎均伴隨著吸熱，故消耗大量熱能。作為伴隨吸熱之反應，例如可列舉水分之汽化、碳酸鹽之熱分解、及矽砂與碳酸鹽之反應等。於伴隨吸熱之反應結束前，批量原料未完全熔解，其為固液混合層之狀態。
熔解裝置2具有收容部21，收容部21收容熔解物層M及固液混合層B。熔解物層M包含由批量原料獲得之熔解物。固液混合層B形成為與熔解物層M相接之上層，且係批量原料以及自批量原料改性之固相及液相混合存在者。固液混合層B相較於熔解物層M，包含大量氣孔，故具有較低之體密度，且具有較低之熱擴散率。固液混合層B之熱擴散率例如為3 mm2 /秒以下，熔解物層M之熱擴散率例如超過3 mm2 /秒。熱擴散率藉由Glass Technology: European Journal of Glass Science and Technology Part A, June 2018, Volume59 Number3, Pages94-104中記載之方法進行測定。又，固液混合層B之體密度為熔解物層M之體密度之90%以下。體密度藉由如下方法測定，即，於由透明石英或透明藍寶石構成之筒狀坩堝收容批量原料，將收容有批量原料之坩堝設置於電爐內，於電爐內對批量原料進行加熱並以相機觀察批量原料之體積變化。體密度藉由International Journal of Applied Glass Science, August 2018, Volume10, Pages115-124中記載之方法進行測定。
收容部21與熔解物層M及固液混合層B相接，故由對熔解物層M及固液混合層B具有較高之耐蝕性之材料形成。於收容部21之氛圍為大氣氛圍，且氛圍之溫度未達800℃之情形時，收容部21例如由選自煉磚、不鏽鋼、鎳鉻合金、及鎳中之1種以上形成。又，於收容部21之氛圍為大氣氛圍，且氛圍之溫度為800℃以上之情形時，收容部21例如由選自煉磚、鉑、鉑銠合金、及陶瓷中之1種以上形成。又，於收容部21之氛圍為惰性氛圍，且氛圍之溫度為800℃以上之情形時，收容部21例如由選自煉磚、鉬、鎢、及銥中之1種以上形成。
收容部21具有複數個側壁211、及底壁212。複數個側壁211例如組裝成四角筒狀，於其內側形成收容熔解物層M及固液混合層B之收容室。底壁212封閉收容室之底。收容部21於圖3A中在底壁212具有熔解物之出口213，但亦可於側壁211具有熔解物之出口213。
熔解裝置2具有投入部22，投入部22對收容部21投入批量原料。作為投入部22，使用公知之批式加料機。投入部22對收容部21定期投入批量原料，於熔解物層M之上繼續形成固液混合層B。若將批量原料之每單位時間之投入量換算成玻璃重量，則批量原料之每單位時間之投入量與熔解物之每單位時間之排出量為相同程度。
投入部22設置於相當於預定之熔解物層M之上方且預定之固液混合層B之上方之位置。即，投入部22設置於俯視下與熔解物層M及固液混合層B重疊之位置。投入部22自熔解物層M及固液混合層B之上方投入批量原料，故能夠以低溫之固液混合層B覆蓋高溫之熔解物層M之上表面之70%以上。其結果，可抑制熱及揮發成分自熔解物層M之上表面脫離並逃逸。揮發成分例如為硼酸及澄清劑等，於低溫之固液混合層B液化而被捕獲。
熔解裝置2可具有移動部23，移動部23使投入部22移動至能夠自上方以固液混合層B覆蓋預定之熔解物層M之整體之位置。投入部22可於俯視下與熔解物層M及固液混合層B重疊之區域之內側移動。投入部22之移動方向於圖3A中為X軸方向，但亦可為Y軸方向，亦可為X軸方向與Y軸方向之兩個方向。作為移動部23，使用公知者。藉由以低溫之固液混合層B覆蓋高溫之熔解物層M之整個上表面，可進一步抑制熱及揮發成分自熔解物層M之上表面脫離並逃逸。
然，批量原料於自固液混合層B之上表面到達其下表面期間，自固相變為液相狀態。於此期間，由於產生伴隨吸熱之反應，故消耗大量熱能。又，於此期間，批量原料未完全熔解，於內部包含大量氣孔。因此，固液混合層B之熱擴散率低於熔解物層M之熱擴散率。難以有效率地自固液混合層B之外部對低熱擴散率之固液混合層B提供大量熱能。其原因在於，熱不容易自固液混合層B之外部進入內部。
因此，本實施方式之熔解裝置2具有第1加熱體24，第1加熱體24設置於相當於預定之固液混合層B之內部之位置，與固液混合層B之內部直接接觸，藉由熱傳遞向固液混合層B提供熱能。第1加熱體24配置於較固液混合層B之上表面更靠下方，且配置於較固液混合層B之下表面更靠上方。第1加熱體24可最初便設置於相當於預定之固液混合層B之內部之位置，亦可於投下玻璃原料後移動至相當於固液混合層B之內部之位置而設置。
由於第1加熱體24自內部對固液混合層B進行加熱，故能夠將第1加熱體24之大部分熱能無洩漏地傳遞至固液混合層B，並能夠有效率地自第1加熱體24向固液混合層B傳遞熱能。因此，能夠有效率地對固液混合層B進行加熱，並能夠有效率地製造與固液混合層B連續之熔解物層M。
又，由於第1加熱體24自內部對固液混合層B進行加熱，故固液混合層B之受熱面不僅形成於與熔解物層M之交界，而且形成於固液混合層B之內部。其結果，可對固液混合層B賦予大量熱能。因此，可增加每單位面積之1日之熔解物之製造量。單位面積係指收容部21之內底面之單位面積。於熔解裝置2每日製造之熔解物之製造量相同之情形時，可減小收容部21之內底面之總面積，可將熔解裝置2小型化。
第1加熱體24例如形成為棒狀。其剖面形狀為圓形，但亦可為橢圓形或矩形等。第1加熱體24例如水平配置。可藉由1根水平之棒狀第1加熱體24對在水平方向上擴展之固液混合層B之廣範圍進行加熱。
第1加熱體24之根數可為1根，但亦可為複數根。第1加熱體24之根數越多，越能夠減輕各第1加熱體24之負載，可使用最大輸出較小之第1加熱體24。
複數根第1加熱體24之輸出可個別地決定。可控制固液混合層B之溫度分佈。固液混合層B之溫度分佈可以不對熔解物層M之對流造成不良影響之方式決定。
複數根第1加熱體24例如於Y軸方向上平行配置，於X軸方向上隔開間隔地配置複數根。可對固液混合層B之更廣範圍進行加熱。
於X軸方向上相鄰之2根第1加熱體24之間隔W基於批量原料之流動性、及對批量原料提供之熱能之總量而決定。間隔W無特別限定，但就批量原料之流動性之觀點而言，較佳為10 mm以上，進而較佳為20 mm以上。就對批量原料提供之熱能之觀點而言，間隔W不過寬為佳，例如較佳為200 mm以下，進而較佳為100 mm以下。
複數根第1加熱體24於本實施方式中配置於Z軸方向上相同之位置，但亦可配置於Z軸方向上不同之位置。可對固液混合層B之更廣範圍進行加熱，可進一步增加每單位面積之1日之熔解物之製造量。
於如先前般不存在第1加熱體24，固液混合層B之受熱面僅為與熔解物層M之交界，且固液混合層B之厚度T例如為100 mm之情形時，每單位面積之1日之熔解物之最大製造量為2.5 ton/m2 ・日左右。
相對於此，於固液混合層B之厚度T為150 mm，且直徑30～40 mm之棒狀第1加熱體24於Z軸方向上以50 mm間隔配置2根之情形時，可將每單位面積之1日之熔解物之最大製造量提高至6 ton/m2 ・日，可增加至先前之2.4倍。
又，於固液混合層B之厚度T為200 mm，且直徑30～40 mm之棒狀第1加熱體24於Z軸方向上以50 mm間隔配置3根之情形時，可將每單位面積之1日之熔解物之最大製造量提高至7 ton/m2 ・日，可增加至先前之2.8倍。
根據本實施方式，由於固液混合層B之受熱面不僅形成於與熔解物層M之交界，而且形成於固液混合層B之內部，故可使固液混合層B之厚度T較先前厚，可增加每單位面積之1日之熔解物之製造量。
第1加熱體24無特別限定，例如具有電阻發熱體241。電阻發熱體241被通電而產生焦耳熱。因此，若控制自電源向電阻發熱體241之供給電力，則可控制發熱量。電阻發熱體241由基於使用溫度及氛圍選定之材料形成，例如由MoSi2 或SiC形成。電阻發熱體241可如圖3B所示般自收容部21之一對側壁211中之一者水平延伸至另一者。可對收容部21之廣範圍進行加熱。
第1加熱體24可進而具有套管242，套管242之內部可收容電阻發熱體241。套管242形成為管狀，內部封入電阻發熱體241。套管242可如圖3B所示般自收容部21之一對側壁211中之一者水平延伸至另一者。電阻發熱體241之熱線對與電阻發熱體241分離之套管242進行加熱。套管242與固液混合層B之內部直接接觸，藉由熱傳遞向固液混合層B提供熱能。由於電阻發熱體241不與固液混合層B直接接觸，故可抑制電阻發熱體241之腐蝕。
套管242與固液混合層B之內部直接接觸，故由對固液混合層B具有較高之耐蝕性之材料形成。於收容部21之氛圍為大氣氛圍，且氛圍之溫度未達800℃之情形時，套管242例如由選自煉磚、不鏽鋼、鎳鉻合金、及鎳中之1種以上形成。又，於收容部21之氛圍為大氣氛圍，且氛圍之溫度為800℃以上之情形時，套管242例如由選自煉磚、鉑、鉑銠合金、及陶瓷中之1種以上形成。又，於收容部21之氛圍為惰性氛圍，且氛圍之溫度為800℃以上之情形時，套管242例如由選自煉磚、鉬、鎢、及銥中之1種以上形成。
再者，第1加熱體24並不限定於電阻發熱體241。例如，第1加熱體24具有熱交換管，熱交換管之內部亦可形成供經加熱之氣體流經之流路。熱交換管與固液混合層B之內部直接接觸，藉由熱傳遞向固液混合層B提供經加熱之氣體之熱能。
又，第1加熱體24不包含用以對熔解物進行焦耳加熱之電極。即便於第1加熱體24之位置設置先前以來存在之通電加熱用電極，由於為固液混合層B而非熔解物，故亦無法大量通電，因此無法對固液混合層B進行加熱。進而，即便於第1加熱體24之位置設置先前之產生電漿弧之電極，亦無法解決因電極周邊之電場集中引起之各種問題，無法有效地對固液混合層B進行加熱。
熔解裝置2具有第2加熱體25，第2加熱體25設置於相當於預定之熔解物層M之內部之位置，與熔解物層M之內部直接接觸，藉由熱傳遞向熔解物層M提供熱能。第2加熱體25配置於較熔解物層M之上表面更靠下方，且配置於較熔解物層M之下表面更靠上方。第2加熱體25可最初便設置於相當於預定之熔解物層M之內部之位置，亦可之後移動至相當於熔解物層M之內部之位置而設置。
第2加熱體25藉由熱傳遞向熔解物層M提供熱能，故可不依賴於熔解物層M之電阻率對熔解物層M提供熱能。熔解物層M之電阻率由玻璃組成決定。第2加熱體25可不依賴於玻璃組成對熔解物層M提供熱能。再者，於藉由一對電極使電流流經熔解物層M而使熔解物層M本身發熱之技術中，若熔解物層M之電阻率變化，則即便一對電極間之電位差相同，熔解物層M之發熱量亦會變化。
第2加熱體25自內部對熔解物層M進行加熱，進而自熔解物層M與固液混合層B之交界對固液混合層B進行加熱。第2加熱體25之構造、數量及配置與第1加熱體24之構造、數量及配置相同。
例如，第2加熱體25形成為棒狀。其剖面形狀為圓形，但亦可為橢圓形或矩形等。第2加熱體25例如水平配置。可藉由1根水平之棒狀第2加熱體25對在水平方向上擴展之熔解物層M之廣範圍進行加熱。又，熔解物層M之厚度較薄即可。
第2加熱體25之根數可為1根，亦可為複數根。第2加熱體25之根數越多，越能夠減輕各第2加熱體25之負載，可使用最大輸出較小之第2加熱體25。
複數根第2加熱體25之輸出可個別地決定。可控制熔解物層M之溫度分佈，可控制熔解物層M之對流。
複數根第2加熱體25例如於Y軸方向上平行配置，於X軸方向上隔開間隔地配置複數根。可對熔解物層M之更廣範圍進行加熱。
但是，複數根第2加熱體25亦可配置於Z軸方向上不同之位置。若於Z軸方向上隔開間隔地配置複數根第2加熱體25，則容易控制熔解物層M之對流。
第2加熱體25無特別限定，例如具有電阻發熱體251。電阻發熱體251被通電而產生焦耳熱。因此，若控制自電源向電阻發熱體251之供給電力，則可控制發熱量。
第2加熱體25可進而具有套管252，套管252之內部可收容電阻發熱體251。套管252形成為管狀，內部封入電阻發熱體251。套管252與熔解物層M之內部直接接觸，故由對熔解物層M具有較高之耐蝕性之材料形成。
再者，第2加熱體25並不限定於電阻發熱體251。例如，第2加熱體25亦可具有熱交換管，熱交換管之內部形成供經加熱之氣體流經之流路。熱交換管與熔解物層M之內部直接接觸，藉由熱傳遞向熔解物層M提供經加熱之氣體之熱能。
(熔解物之製造方法) 圖4係表示一實施方式之熔解物之製造方法之流程圖。熔解物之製造方法包括批量原料之準備(S11)、批量原料之供給(S12)、熱能之賦予(S13)、及熔解物之生成(S14)。圖4所示之處理於穩定狀態下進行。穩定狀態為收容部21收容有熔解物層M與固液混合層B之狀態。
於批量原料之準備(S11)中，於投入部22安放批量原料。批量原料包含化學組成不同之複數種玻璃原料。玻璃原料根據玻璃之組成而決定。批量原料可為粉體原料，亦可為將該粉體原料造粒之造粒原料。再者，批量原料之準備(S11)無需由與後續步驟同一人進行，批量原料亦可由製造熔解物者自另一人購入。
於批量原料之供給(S12)中，投入部22對收容部21投入批量原料。移動部23可使投入部22移動，亦可改變批量原料之投入位置，自上方以固液混合層B覆蓋熔解物層M之整體。再者，固液混合層B亦可不覆蓋熔解物層M之整體。
於熱能之賦予(S13)中，藉由熱傳遞自第1加熱體24向固液混合層B提供熱能。於熱能之賦予(S13)中，亦可藉由熱傳遞自第2加熱體25向熔解物層M提供熱能。該熱能自熔解物層M與固液混合層B之交界被傳遞至固液混合層B。
於熔解物之生成(S14)中，於與固液混合層B相接之下層即熔解物層M連續生成體密度大於固液混合層B之液相熔解物。熔解物層M之熔解物自收容部21之出口213排出且被搬送至成形裝置3。若將批量原料之每單位時間之投入量換算成玻璃重量，則批量原料之每單位時間之投入量與熔解物之每單位時間之排出量相同。
再者，於熔解裝置2啟動時，即，收容部21之內部為空時，首先，熔解裝置2於收容部21之內部形成包含預熔解物之預熔解物層。預熔解物層之玻璃組成與熔解物層M之玻璃組成可相同，亦可不同。即便於後者之情形時，只要反覆進行圖4所示之處理、及熔解物之排出，則最終亦會於收容部21之內部形成熔解物層M。
預熔解物之原料與批量原料可相同，亦可不同。又，預熔解物之原料可為將複數種玻璃原料與碎玻璃混合者，亦可僅為碎玻璃。又，預熔解物之原料可於投入收容部21之內部後被加熱、熔解，亦可於藉由與熔解裝置2不同之裝置熔解後投入收容部21之內部。
(第1變化例) 圖5A係表示第1變化例之熔解裝置之立面剖視圖。圖5B係表示一實施方式之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖5A之VB-VB線之平面剖視圖。第1變化例之熔解物之製造方法之流程圖與上述實施方式之圖4相同，故省略圖式。以下，主要對本變化例與上述實施方式之不同點進行說明。
熔解裝置2具有收容部21、投入部22、移動部23、第1加熱體24、及第2加熱體25。本變化例之第1加熱體24與第2加熱體25於同一鉛垂線上連續地配置並一體化。1個加熱體26發揮第1加熱體24與第2加熱體25兩者之作用。
加熱體26垂直配置，故與水平配置之情形不同，不因重力而彎曲變形。加熱體26之溫度越高，加熱體26越容易軟化，因此可顯著獲得抑制重力引起之彎曲變形之效果。
加熱體26為垂直之棒狀。垂直之棒狀加熱體26之長度、甚至其耐熱性不會根據收容部21之內底面之面積之大小而改變，因此可將收容部21之內底面大面積化，可增加熔解裝置2每日製造之熔解物之製造量。
加熱體26為垂直之棒狀，但為了增大與固液混合層B及熔解物層M之接觸面積，亦可為垂直之板狀。垂直之板狀加熱體26不妨礙批量原料及熔解物於鉛直方向之流動。
加熱體26亦可自固液混合層B之上表面向上方突出，但較佳為如圖5A所示般配置於較固液混合層B之上表面更靠下方。由於可不藉由加熱體26對固液混合層B上之氣體進行加熱，故可防止熱能之浪費使用。
(第2變化例) 圖6係表示第2變化例之熔解裝置之立面剖視圖。表示第2變化例之熔解裝置之平面剖視圖與上述實施方式之圖3B相同，故省略圖式。又，第2變化例之熔解物之製造方法之流程圖與上述實施方式之圖4相同，故省略圖式。以下，主要對本變化例與上述實施方式之不同點進行說明。
熔解裝置2具有收容部21、投入部22、移動部23、及第1加熱體24，除此以外，具有一對電極27代替圖3B所示之第2加熱體25。若對一對電極27施加電壓，則電流流經熔解物層M，熔解物層M本身發熱。
(第3變化例) 圖7A係表示第3變化例之熔解裝置之立面剖視圖，且係沿著圖7B之VIIA-VIIA線之立面剖視圖。圖7B係表示第3變化例之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖7A之VIIB-VIIB線之平面剖視圖。第3變化例之熔解物之製造方法之流程圖與上述實施方式之圖4相同，故省略圖式。以下，主要對本變化例與上述實施方式之不同點進行說明。
熔解裝置2具有收容部21，收容部21具有左右一對側壁211a、211b及前後一對側壁211c、211d。左右方向為Y軸方向，左側為Y軸方向正側，右側為Y軸方向負側。又，前後方向為X軸方向，前側為X軸方向正側，後側為X軸方向負側。
左右一對側壁211a、211b分別具有供燃燒器28插入之孔。該孔於前後方向上隔開間隔地排列複數個。燃燒器28於熔解物層M之上表面中自固液混合層B露出之露出面之上方形成火焰。火焰之輻射熱主要對熔解物層M之露出面進行加熱。由於熔解物層M具有高於固液混合層B之熱擴散率，故火焰之輻射熱容易傳遞至熔解物層M之內部。
於前後一對側壁211c、211d中，於前側之側壁211c形成熔解物之出口213。再者，出口213亦可形成於底壁212，於此情形時，亦可形成於前側之側壁211c之附近。另一方面，亦可於後側之側壁211d形成批量原料之投入口214，但本變化例之投入口214形成於下述左右一對副側壁211e、211f之各者。
收容部21具有左右一對副側壁211e、211f、及2組前後一對副側壁211g、211h。左右一對副側壁211e、211f配置於左右一對側壁211a、211b之外側。左側之副側壁211e與一組前後一對副側壁211g、211h於俯視下呈U字狀配置。同樣地，右側之副側壁211f與剩餘一組前後一對副側壁211g、211h於俯視下呈U字狀配置。後側之副側壁211h與後側之側壁211d配置於同一面。批量原料於俯視下如圖7B中之箭頭所示，自左右一對副側壁211e、211f投入，繼而改性，並且於前後一對副側壁211g、211h之間向左右方向內側流動，於左右一對側壁211a、211b之間向前側流動。
固液混合層B主要形成於前後一對副側壁211g、211h之間，故自前後一對副側壁211g、211h中之一者向另一者水平架設第1加熱體24。前後一對副側壁211g、211h之間隔W1較左右一對側壁211a、211b之間隔W2窄。由於將水平之棒狀第1加熱體24架設於相對較窄之間隔之前後一對副側壁211g、211h之間，因此可縮短第1加熱體24之長度，可抑制第1加熱體24之熱變形。
第1加熱體24與固液混合層B之內部直接接觸，藉由熱傳遞向固液混合層B提供熱能。由於可有效率地對固液混合層B進行加熱，因此可減少熔解物層M之上表面中由固液混合層B所覆蓋之被覆面之面積，可增加露出面之面積。熔解物層M於其露出面接收火焰之輻射熱，故可有效率地對熔解物層M進行加熱。即便於1日製造之熔解物之製造量較高之情形時，即，於批量原料之投入頻率較高之情形時，亦可確保熔解物層M之露出面之面積，可有效率地對熔解物層M進行加熱。
火焰之輻射熱如上所述，主要對熔解物層M之露出面進行加熱。但火焰之輻射熱之一部分自斜上方對固液混合層B進行加熱。另一方面，第1加熱體24將固液混合層B自內部加熱。由於第1加熱體24為水平之棒狀，故可均勻地對水平擴展之固液混合層B進行加熱，可降低固液混合層B之加熱不均。其結果，可抑制被稱為熔融偏析之低溫下熔融之成分與高溫下熔融之成分之分離，可抑制玻璃之不均質化。
再者，本變化例之熔解裝置2不具有上述實施方式之第2加熱體25、及上述第2變化例之一對電極27，但可具有該等25、27中之至少一者。可藉由該等25、27中之至少一者對熔解物層M進行加熱。尤其，對熔解物層M中之固液混合層B之正下方之部分進行加熱較為有效。其原因在於，固液混合層之正下方之部分難以藉由燃燒器28之火焰之輻射熱進行加熱。
(第4變化例) 圖8係表示第4變化例之熔解裝置之立面剖視圖。表示第4變化例之熔解裝置之平面剖視圖與第3變化例之圖7B相同，故省略圖式。又，第4變化例之熔解物之製造方法之流程圖與上述實施方式之圖4相同，故省略圖式。以下，主要對本變化例與上述實施方式及上述第3變化例之不同點進行說明。
本變化例之熔解裝置2與上述第1變化例相同，具有第1加熱體24、及第2加熱體25。本變化例之第1加熱體24與第2加熱體25於同一鉛垂線上連續地配置並一體化。1個加熱體26發揮第1加熱體24與第2加熱體25兩者之作用。因此，可對熔解物層M中之固液混合層B之正下方之部分進行加熱。
以上，對本發明之熔解物之製造方法、玻璃物品之製造方法、熔解裝置、及玻璃物品之製造裝置進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式等。可於申請專利範圍所記載之範疇內進行各種變更、修正、替換、附加、刪除、及組合。當然，該等亦屬於本發明之技術範圍。
本申請案主張基於2019年5月8日於日本專利局提出申請之日本專利特願2019-088465號之優先權，將日本專利特願2019-088465號之全部內容引用至本申請案中。
1:玻璃物品之製造裝置 2:熔解裝置 3:成形裝置 4:緩冷裝置 5:加工裝置 21:收容部 22:投入部 23:移動部 24:第1加熱體 25:第2加熱體 26:加熱體 27:電極 28:燃燒器 211:側壁 211a,211b:左右一對側壁 211c:前側之側壁 211d:後側之側壁 211e:左側之副側壁 211f:右側之副側壁 211g,211h:前後一對副側壁 212:底壁 213:出口 214:投入口 241:電阻發熱體 242:套管 251:電阻發熱體 252:套管 B:固液混合層 M:熔解物層 S1～S4:步驟 S11～S14:步驟 W:間隔 W1:間隔 W2:間隔
圖1係表示一實施方式之玻璃物品之製造裝置之圖。 圖2係表示一實施方式之玻璃物品之製造方法之流程圖。 圖3A係表示一實施方式之熔解裝置之立面剖視圖。 圖3B係表示一實施方式之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖3A之IIIB-IIIB線之平面剖視圖。 圖4係表示一實施方式之熔解物之製造方法之流程圖。 圖5A係表示第1變化例之熔解裝置之立面剖視圖。 圖5B係表示第1變化例之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖5A之VB-VB線之平面剖視圖。 圖6係表示第2變化例之熔解裝置之立面剖視圖。 圖7A係表示第3變化例之熔解裝置之立面剖視圖，且係沿著圖7B之VIIA-VIIA線之立面剖視圖。 圖7B係表示第3變化例之熔解裝置之平面剖視圖，且係沿著圖7A之VIIB-VIIB線之平面剖視圖。 圖8係表示第4變化例之熔解裝置之立面剖視圖。
2:熔解裝置
21:收容部
22:投入部
23:移動部
24:第1加熱體
25:第2加熱體
211:側壁
212:底壁
213:出口
241:電阻發熱體
242:套管
251:電阻發熱體
252:套管
B:固液混合層
M:熔解物層
W:間隔

Claims (12)

  1. 一種熔解物之製造方法，其係使第1加熱體直接接觸玻璃之批量原料以及自上述批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層之內部，藉由熱傳遞自上述第1加熱體向上述固液混合層提供熱能，自上述固液混合層之上方供給上述批量原料，於與上述固液混合層相接之下層連續生成體密度大於上述固液混合層之液相熔解物；上述固液混合層之熱擴散率為3mm2/秒以下，且上述第1加熱體具有電阻發熱體或熱交換管。
  2. 如請求項1之方法，其進而使第2加熱體直接接觸包含上述熔解物之熔解物層之內部，藉由熱傳遞自上述第2加熱體向上述熔解物層提供熱能。
  3. 如請求項1或2之方法，其中上述固液混合層覆蓋包含上述熔解物之熔解物層之上表面之70%以上。
  4. 一種玻璃物品之製造方法，其進而成形藉由如請求項1至3中任一項之方法製造之熔解物，將成形之玻璃緩冷，將緩冷之玻璃加工成玻璃物品。
  5. 一種連續式熔解裝置，其具有：收容部，其收容包含由玻璃之批量原料獲得之熔解物之熔解物層、及作為與上述熔解物層相接之上層的上述批量原料以及自上述批量原料改性之固相及液相混合存在之固液混合層；投入部，其將上述批量原料投入上述收容部；及第1加熱體，其設置於相當於預定之上述固液混合層之內部之位置，與上述固液混合層之內部直接接觸，藉由熱傳遞向上述固液混合層提供熱能；上述固液混合層之熱擴散率為3mm2/秒以下，且上述第1加熱體具有電阻發熱體或熱交換管。
  6. 如請求項5之裝置，其中上述第1加熱體於水平方向上隔開間隔地配置2個以上。
  7. 如請求項5之裝置，其中上述第1加熱體於鉛直方向上隔開間隔地配置2個以上。
  8. 如請求項5至7中任一項之裝置，其進而具有第2加熱體，該第2加熱體設置於相當於預定之上述熔解物層之內部之位置，與上述熔解物層之內部直接接觸，藉由熱傳遞向上述熔解物層提供熱能。
  9. 如請求項8之裝置，其中上述第1加熱體與上述第2加熱體於同一鉛垂線上連續地配置並一體化。
  10. 如請求項5至7中任一項之裝置，其中上述投入部設置於相當於預定之上述熔解物層之上方且預定之上述固液混合層之上方之位置。
  11. 如請求項5至7中任一項之裝置，其具有移動部，該移動部進而使上述投入部移動至能夠自上方以上述固液混合層覆蓋預定之上述熔解物層之整體之位置。
  12. 一種玻璃物品之製造裝置，其具有：如請求項5至11中任一項之熔解裝置；成形裝置，其成形藉由上述熔解裝置獲得之熔解物；緩冷裝置，其將上述成形之玻璃緩冷；及加工裝置，其將上述緩冷後之玻璃加工成玻璃物品。
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