WO2011062281A1 - ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法 - Google Patents

ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法 Download PDF

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酒本　修
千禾夫 田中
宮崎　誠司
智 大川
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a glass melting furnace for producing molten glass by forming liquid glass particles from glass raw material particles in a high-temperature gas phase atmosphere, a method for producing molten glass using the glass melting furnace, and a glass equipped with the melting furnace
  • the present invention relates to a product manufacturing apparatus and a glass product manufacturing method using the above manufacturing method.
  • Patent Documents 1 and 2 as a glass melting furnace for producing a glass melt by melting and collecting glass raw material particles in a high-temperature gas phase atmosphere, a glass raw material particle charging portion and a glass raw material are provided on the ceiling of the glass melting furnace.
  • a glass melting furnace having heating means for forming a high-temperature gas phase atmosphere for melting particles is disclosed.
  • This glass melting furnace melts glass raw material particles charged into the furnace from the glass raw material particle charging section in a high-temperature gas phase atmosphere heated by a heating means into liquid glass particles.
  • the glass melt is accumulated at the bottom to form a glass melt, and the glass melt is temporarily stored at the bottom of the glass melting furnace and discharged.
  • Such a method for producing molten glass is known as an in-flight melting method for glass.
  • the energy consumption of the glass melting step can be reduced to about 1/3 as compared with the melting method by the conventional Siemens kiln, and melting can be performed in a short time. It is said that it is possible to reduce the size, reduce the heat storage chamber, improve the quality, reduce CO 2 , and shorten the time for changing the glass type.
  • Such a glass melting method in the air is attracting attention as an energy-saving technique.
  • the glass raw material particles introduced from the glass raw material particle introduction part are made of a mixture of glass raw materials, and those having a particle diameter of 1 mm or less are generally used.
  • the glass raw material particles put into the glass melting furnace are melted into liquid glass particles while descending (flying) in a high-temperature gas phase atmosphere, and the liquid glass particles fall downward to form glass. Accumulate at the bottom of the melting furnace to form a glass melt.
  • the liquid glass particles generated from the glass raw material particles can also be expressed as glass droplets. In order to generate liquid glass particles from glass raw material particles in a high temperature gas phase atmosphere in a short time, the particle size of the glass raw material particles needs to be small as described above.
  • the individual liquid glass particles generated from the individual glass raw material particles need to be particles having substantially the same glass composition.
  • the decomposition gas components generated when the glass raw material particles become liquid glass particles are mostly liquid without being confined inside the generated liquid glass particles because both the glass raw material particles and the liquid glass particles are small particles. Released outside the glass particles. For this reason, there is little possibility that a bubble will arise in the glass melt which liquid glass particles accumulated.
  • each glass raw material particle is a particle having substantially uniform constituent raw material components, and the glass composition of each liquid glass particle generated therefrom is also uniform.
  • the homogenizing means for homogenizing the glass composition of the glass melt required for the conventional glass melting furnace is hardly required in the air melting method. Even if a small number of liquid glass particles have a glass composition different from that of most other liquid glass particles, the liquid glass particles are a small particle size, so a small number of liquid glass particles having a different glass composition. Thus, the heterogeneous region of the glass composition in the glass melt is small, and this heterogeneous region is easily homogenized and disappears in a short time. Thus, in the air melting method, the heat energy required for homogenization of the glass melt can be reduced, and the time required for homogenization can be shortened.
  • the glass melting furnaces of Patent Documents 1 and 2 are provided with a plurality of arc electrodes and oxyfuel combustion nozzles as heating means for forming a high temperature gas phase atmosphere, and a thermal plasma arc and oxyfuel combustion formed by the plurality of arc electrodes.
  • a high-temperature gas phase atmosphere of about 1600 ° C. or higher is formed in the furnace by the oxyfuel flame (frame) by the nozzle.
  • the glass raw material particles are changed to liquid glass particles in the high temperature gas phase atmosphere.
  • the glass raw material particles used in Patent Document 1 can be changed into liquid glass particles in a short time, and the particle diameter is 0.5 mm (weight average) from the viewpoint of easy diffusion of the generated gas.
  • the thing with a particle size of 0.01 mm (weight average) or more is used from a viewpoint of the cost rise by pulverization of glass raw material particle
  • molten glass manufactured with the glass melting furnace of patent documents 1 and 2 is supplied to a temperature adjustment tank or a clarification tank from a glass melting furnace, and the temperature which can be formed here (about 1000 degreeC in soda-lime glass) ) Until cooled.
  • the molten glass is supplied to glass product forming means such as a float bath, a fusion molding machine, a roll-out molding machine, a blow molding machine, and a press molding machine, where it is formed into glass products of various shapes. Then, the molded glass product is cooled to about room temperature by a slow cooling means, and after that, after being subjected to a cutting process by a cutting means and / or other post processes as necessary, it is manufactured into a desired glass product. .
  • the probability of occurrence of bubbles generated when the liquid glass particles come into contact with the surface of the glass melt is low, but dissolved gas remaining in the liquid glass particles themselves immediately after melting in a high-temperature gas phase atmosphere. If the liquid glass particles containing the dissolved gas etc. are in contact with the glass melt and integrated with the glass melt, other liquid glass particles are stacked on the liquid glass particle portion immediately before and after the liquid glass particles. The dissolved gas etc. contained in may be trapped and become bubbles.
  • the glass melting furnaces of Patent Documents 1 and 2 have a drawback in that it may not be possible to produce high-quality molten glass with few bubbles.
  • Patent Document 2 discloses a technique of periodically stirring the liquid surface of the molten glass in order to diffuse the liquid glass particles falling on the glass melt surface. Since the air and dissolved gas taken into the melt diffused and entered back into the molten glass, there was a problem that the defoaming efficiency was lowered and a high-quality molten glass could not be produced.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a molten glass manufacturing method, a glass melting furnace, a glass product manufacturing method, and a glass product manufacturing apparatus capable of manufacturing high-quality molten glass.
  • the purpose is to do.
  • an electrode is provided in the middle layer of the glass melt of about 30 cm or less downward from the glass melt surface, so that the temperature distribution in the depth direction of the glass melt is the middle layer. It is difficult to heat the upper layer sufficiently due to the current line even if an additional electrode is installed in the upper layer.
  • the electrode when the electrode is placed in the upper layer of the glass melt, the temperature rises in the vicinity of the electrode, creating a place where it is heated locally, where gas accumulates locally under the crust layer and the crust layer is balloon-shaped. become.
  • the crust layer and the glass raw material layer that has been acting as a heat insulation layer on the crust layer are cracked, and a portion of the glass melt is exposed, and the amount of heat released from the glass melt under the crust layer is reduced.
  • the above problems will hinder stable production.
  • the second problem can also occur in electric boosting of conventional Siemens kilns.
  • the in-air melting method even if the upper layer of the glass melt, especially near the melt surface, is actively heated, the upper layer of the melt stored by melting in a high temperature gas phase atmosphere is relatively uniform. Since the liquid glass particles are laminated, the crust layer itself does not occur.
  • the present invention provides a glass melt obtained by collecting glass raw material particles into liquid glass particles in a gas phase atmosphere in a glass melting furnace, and collecting the liquid glass particles at the bottom of the glass melting furnace.
  • a glass melting furnace for discharging a melt wherein a glass raw material particle charging portion disposed downward on an upper furnace wall portion in the glass melting furnace, and glass raw material particles in a liquid glass below the glass raw material particle charging portion
  • a discharge section for discharging the glass melt.
  • a glass melting furnace is provided.
  • liquid glass particles are accumulated at the bottom of the glass melting furnace to form a glass melt means that liquid glass particles are further deposited on the glass melt surface accumulated at the bottom of the glass melting furnace.
  • “discharging the glass melt” includes continuously discharging the accumulated glass melt.
  • the second heating means is preferably installed within 20 cm below the glass melt surface, particularly within 15 cm below the assumed upper end of the heating part of the heating means. .
  • the said glass melt surface assumed shows the melt surface of the state which is operating the glass melting furnace stably.
  • the second heating means is within 20 cm below the melt surface of the glass melt assumed at least part of the upper end or the tip of the heating part of the heating means, in particular below It is preferable to be installed so as to be located within 15 cm.
  • the second heating means is installed so that the lower end portion of the heating part of the heating means is positioned below 50 cm below the melt surface of the glass melt. Is preferred.
  • the second heating means is preferably an energizing heating means having an electrode for energizing the glass melt or a heating element.
  • the heating element preferably has a heating means for heating the glass melt by heat transfer.
  • the heating element is preferably a plate-like body, and the heating surface of the plate-like body is preferably arranged in the horizontal direction.
  • the heating element is a combustion gas pipe, and the combustion pipe is arranged in a horizontal direction.
  • the first heating means is at least one of an oxyfuel burner that generates an oxyfuel flame and a multiphase arc plasma generator that includes a pair of electrodes that generate thermal plasma. It is preferable to provide.
  • the present invention provides a method for producing molten glass characterized in that liquid glass particles are formed using the glass melting furnace described above.
  • the present invention relates to a method for producing molten glass in which glass raw material particles are made into liquid glass particles in a gas phase atmosphere in a glass melting furnace, and the liquid glass particles are accumulated at the bottom of the glass melting furnace to make a glass melt.
  • the glass raw material particles are supplied downward from the upper furnace wall in the glass melting furnace, passed through the gas phase portion formed by the first heating means to form liquid glass particles, and the liquid glass particles
  • a method for producing a molten glass is provided, wherein the glass melt is accumulated to form a glass melt and the upper layer of the glass melt is heated by a second heating means.
  • the heating of the upper layer of the glass melt is preferably performed within 20 cm below the glass melt surface, particularly within 15 cm below the glass melt surface.
  • the heating of the upper layer of the glass melt is preferably carried out at a lower end of the heating part less than 50 cm below the melt surface of the glass melt.
  • the glass melt upper layer is preferably heated to a temperature at which the viscosity of the glass melt upper layer is 30 Pa ⁇ sec or less.
  • the upper layer of the glass melt is heated to 1450 ° C. or higher when the molten glass is soda lime glass.
  • the present invention includes the glass melting furnace described above, a molding means for molding the molten glass provided on the downstream side of the discharge portion of the glass melting furnace, and a slow cooling means for gradually cooling the glass after molding.
  • An apparatus for producing a glass product is provided.
  • the present invention includes a step of producing a molten glass by the above-described method for producing a molten glass, a step of forming the molten glass, and a step of gradually cooling the glass after forming, Provide a method.
  • the liquid glass particles deposited on the surface of the glass melt and the defoaming of the glass melt can be smoothly promoted.
  • High quality molten glass can be manufactured.
  • high-quality molten glass can be produced in large quantities by the glass melting furnace and molten glass manufacturing method of the present invention.
  • the product can be produced for a long time.
  • the longitudinal cross-sectional view of the glass fusing furnace of 1st Embodiment which comprises the manufacturing apparatus of the glass product of this invention Structural diagram of the heating device of the first embodiment shown in FIG. Structural diagram of the heating device of the second embodiment Structural diagram of the heating device of the third embodiment Structural diagram of the heating device of the fourth embodiment Structural diagram of the heating device of the fifth embodiment
  • the perspective view of the heating apparatus shown in FIG. Structure diagram of heating apparatus of sixth embodiment The top view of the heating apparatus shown in FIG.
  • the flowchart which showed the manufacturing method of the glass product of embodiment
  • the first heating means for forming a high-temperature gas phase portion comprises an oxyfuel burner.
  • the gas phase portion that is, the gas phase atmosphere is composed of a high temperature portion in the flame of the oxyfuel burner and in the vicinity of the flame.
  • the glass raw material particle input part for supplying glass raw material particles to the gas phase part is integrated with the oxyfuel burner, and a tube for supplying combustion gas, a tube for supplying oxygen and a glass raw material particle are supplied near the outlet of the oxyfuel burner.
  • the tube is coaxial.
  • the combination of the glass raw material particle charging portion and the oxyfuel combustion burner is referred to as a glass raw material particle heating unit.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a glass melting furnace 10 of a first embodiment constituting the glass product manufacturing apparatus of the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the glass melting furnace 10.
  • the glass melting furnace 10 includes a melting tank 12 and a discharge port 14 for the glass melt G, and the melting tank 12 and the discharge port are made of known refractory bricks. Further, in the melting tank 12, one glass raw material particle heating unit 20 is disposed on the ceiling wall 18 which is the furnace wall portion on the upper part thereof, thereby converting the glass raw material particles into liquid glass particles in the gas phase atmosphere in the furnace. A high temperature gas phase portion is formed. Thereby, the glass raw material particle heating unit 20 is installed upstream in the flow direction of the glass melt G in the melting tank 12. The glass melt G generated by the accumulation of liquid glass particles at a position below the glass raw material particle heating unit 20 increases in homogeneity as it flows downstream.
  • the molten glass is cooled to a predetermined temperature and then supplied to a glass product forming apparatus.
  • These melting tank 12, the discharge port 14, and the defoaming tank 16 are comprised with the well-known firebrick.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is provided in the flat ceiling wall 18 of the melting tank 12 so as to penetrate the ceiling wall 18 downward. The glass raw material particle heating unit 20 will be described later.
  • the shape of the melting tank 12 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be a cylindrical shape.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is installed downward in the vertical direction, the present invention is not limited thereto, and may be installed inclined if it is downward.
  • the ceiling wall 18 of the melting tank 12 has a flat shape, the shape is not limited to this, and may be a shape such as an arch shape or a dome shape.
  • a flue 22 is provided on the side of the glass raw material particle heating unit 20.
  • a suction fan is connected to the flue 22 via a cooling device and a dust collector (not shown). By driving the suction fan, high-temperature exhaust gas in the melting tank 12 is sucked from the flue 22. The After the exhaust gas is cooled to a predetermined temperature by the cooling device, dust in the exhaust gas is removed by the dust collector, and then exhausted to the outside by the suction fan.
  • the case where the glass raw material particle heating unit 20 is provided not on the ceiling wall 18 but on the upper side wall of the melting tank 12 is also an example of the embodiment of the present invention.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is provided on the side wall having a height of 1 m in the vertical direction from the inner wall of the ceiling wall 18 of the melting tank 12.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is provided at a place exceeding 1 m in the vertical direction from the inner wall of the ceiling wall 18 of the melting tank 12, the vertical distance from the glass melt surface in the glass raw material particle heating unit 20 becomes too small. .
  • the angle formed with the horizontal direction is reduced, and glass particles are sprayed on the opposing wall surface.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is preferably provided on a side wall having a height of 1 m in the vertical direction from the inner wall of the ceiling wall 18 of the melting tank 12.
  • the glass raw material particle heating unit 20 is preferably provided at a height of 90 cm in the vertical direction from the inner wall of the ceiling wall 18 of the melting tank 12, and more preferably provided at a height of 50 cm.
  • a glass melt G is stored in each of the melting tank 12, the discharge port 14, and the defoaming tank 16, and the glass melt G manufactured in the melting tank 12 is defoamed through the discharge port 14. After flowing into the tank 16 and being clarified and cooled to a predetermined temperature, it is supplied to a glass product forming apparatus.
  • an oxyfuel burner 24 in which a glass raw material particle charging portion and a raw material particle heating portion are integrated is applied.
  • an oxygen combustion burner known as an inorganic powder heating burner, in which raw materials, fuels, and gas supply nozzles are appropriately arranged, can be used.
  • the oxyfuel burner 24 is configured in a straight bar shape, and a nozzle 26 at the tip thereof includes a fuel supply nozzle, a primary gas supply nozzle for primary combustion, a glass raw material particle supply nozzle, and two nozzles from the center to the outer periphery. These nozzles are arranged concentrically as a whole in the order of the secondary combustion supply gas supply nozzles.
  • a flame F is jetted downward from the nozzle 26, and glass raw material particles are supplied from the glass raw material particle supply nozzle into the flame F (that is, a gas phase portion) by gas conveyance or mechanical conveyance.
  • the oxyfuel burner 24 is supplied with a raw material particle supply system for supplying glass raw material particles to the glass raw material particle supply nozzle, a fuel supply system for supplying fuel to the fuel supply nozzle, and a natural gas.
  • a gas supply system is connected to the primary combustion stationary gas supply nozzle and the secondary combustion stationary gas supply nozzle.
  • the oxyfuel burning burner 24 also serves as the glass raw material particle charging portion. There is no need to provide a separate input section. However, a glass raw material particle charging portion for introducing glass raw material particles toward the flame F of the oxyfuel combustion burner 24 may be provided separately adjacent to the oxyfuel combustion burner 24.
  • the first heating means for forming the high temperature gas phase part in addition to the oxyfuel burner 24, a multi-layer composed of a pair of electrodes 34, 34 that generate the thermal plasma P is generated.
  • the phase arc plasma generator 36 may be provided so as to penetrate the ceiling wall 18 of the molten layer 12.
  • the gas phase portion is composed of an arc plasma generation region and a high temperature portion in the vicinity thereof.
  • the temperature of the flame F and the thermal plasma P is such that gas generated by rapidly decomposing decomposable compounds (such as carbonates) contained in the glass raw material particles is quickly diffused (hereinafter referred to as gasified gas diffusion). ),
  • gasified gas diffusion gas generated by rapidly decomposing decomposable compounds (such as carbonates) contained in the glass raw material particles is quickly diffused (hereinafter referred to as gasified gas diffusion).
  • gasified gas diffusion gas generated by rapidly decomposing decomposable compounds contained in the glass raw material particles is quickly diffused.
  • it is preferably set to 1600 ° C. or higher which is higher than the melting temperature of silica sand.
  • the glass raw material particles dropped into the furnace are quickly gasified and dissipated by the flame F and the thermal plasma P, and are melted by being heated at high temperature to become liquid glass particles.
  • the glass melt G formed by collecting liquid glass particles is continuously heated by the flame F, the thermal plasma P, and the radiant heat from the furnace wall.
  • particles 30 drawn inside or below the flame F indicate particles or liquid glass particles in the middle of the glass raw material particles becoming liquid glass particles. Since the glass raw material particles are considered to quickly become liquid glass particles in the flame F, these particles are also referred to as liquid glass particles 30 hereinafter.
  • the liquid glass particles 30 deposited on the glass melt G surface in the melting tank 12 are further heated by a heating device (second heating means) 38 installed in the melting tank 12.
  • a heating device second heating means 38 installed in the melting tank 12.
  • defoaming of the liquid glass particles 30 and the glass melt G that have been deposited on the glass melt surface of the glass melt G is promoted.
  • the center temperature is about 2000 ° C. in the case of oxyfuel combustion, and in the case of the thermal plasma P, it is 5000 to 20000 ° C.
  • the average particle diameter (weight average) of the glass raw material particles is preferably 30 to 1000 ⁇ m.
  • glass raw material particles having an average particle diameter (weight average) in the range of 50 to 500 ⁇ m are used, and glass raw material particles in the range of 70 to 300 ⁇ m are more preferable.
  • the average particle size (weight average) of the liquid glass particles in which the glass material particles are melted is usually about 80% of the average particle size of the glass material particles in many cases.
  • the heating device 38 as the second heating means is composed of a plurality of pairs of electrodes 40, 40 disposed so as to penetrate the side wall of the melting tank 12.
  • These electrodes 40, 40 are configured in a rod shape and are installed so as to be substantially horizontal at the same height in the melting tank 12, and heat the melt upper layer G 1 of the glass melt G stored in the melting tank 12.
  • the electrode 40 include heat-resistant electrodes such as molybdenum, platinum, and tin oxide.
  • the melt upper layer G1 of the glass melt G represents a layer at a position within 1/3 of the height of the melt from the bottom of the furnace (or the depth of the melt).
  • the glass raw material particles are dropped from the oxyfuel combustion burner 24, and the glass raw material particles are heated and melted by the flame F and the thermal plasma P of the oxyfuel combustion burner 2.
  • the glass melt upper layer G1 is heated by the electrodes 40, 40 of the heating device 38 provided in the melting tank 12.
  • the position of the heating device 38 is provided at a position where the upper layer of the melt surface is heated.
  • the liquid glass particles 30, 30... Deposited on the melt surface of the glass melt G (the upper layer of the glass melt G) and the air generated in the glass melt G and bubbles of dissolved gas are generated.
  • the bubbles are smoothly discharged from the liquid glass particles 30, 30...
  • the glass melting furnace of the embodiment of the present invention it is possible to smoothly promote defoaming of the liquid glass particles 30 and the glass melt G that have landed on the melt surface of the glass melt G. As a result, high quality molten glass can be produced. Further, even if a large amount of glass raw material particles are added, the unheated glass raw material particles are not further laminated due to the high heat of the heating device 38, so that it is several tens tons / day or more and several hundred tons / day or more. Suitable for large-scale melting furnaces suitable for glassware production.
  • the defoaming of the liquid glass particles 30 and the glass melt G that have landed on the melt surface of the glass melt G in the melting tank 12 is promoted.
  • the defoaming tank 16 can be eliminated.
  • the glass melt G may be directly supplied from the melting tank 12 to the forming apparatus via a temperature adjusting tank for temperature adjustment or a conveying path such as a throat.
  • an applied voltage or the like for heating the glass melt G is set so that the viscosity of the melt surface of the glass melt G in the melting tank 12 is 30 Pa ⁇ sec or less. If the viscosity is 30 Pa ⁇ sec or less, it is effective in promoting defoaming of the liquid glass particles 30, 30. This is because when the viscosity is 30 Pa ⁇ sec or less, bubbles are likely to rise from the upper layer of the glass melt and bubbles are less likely to remain between the liquid glass particles. Specifically, in the air melting method, it is assumed that liquid glass particles are deposited at 1 to 3 mm / min.
  • the viscosity can be set to a value larger than the value calculated from the deposition rate, because the bubbles that have floated due to the fall of the liquid glass particles are likely to break. Considering this, it is sufficient that the bubbles with a diameter of about 0.3 mm are heated so that the viscosity is 30 Pa ⁇ sec or less, and the bubbles can be sufficiently reduced. Therefore, it is more preferable if it is heated so that the viscosity is 10 Pa ⁇ sec or less. Moreover, it is more preferable if it is heated so that the viscosity is 3 Pa ⁇ sec or less.
  • the viscosity varies depending on the glass composition, for example, in the case of soda lime glass, it is preferable to heat the molten glass to about 1450 ° C. by the heating device 38. More preferably, the molten glass is heated to about 1500 ° C. by the heating device 38. More preferably, the molten glass is heated to 1550 ° C. by the heating device 38.
  • the heating part of the heating device 38 that is, the electrodes 40 and 40 are installed so that the upper end part thereof is located within 20 cm below the melt surface of the glass melt G. If the installation position is within 20 cm, the electrodes 40, 40 are not too far from the melt surface of the glass melt G, and the liquid glass particles 30, 30. It is preferable because the upper layer of the melt G can be sufficiently heated, and defoaming is promoted smoothly. If the installation position exceeds 20 cm below the melt surface, bubbles may be taken into the downward convection generated in the glass melt G, and may not float. If the installation position is within 15 cm, the glass melt G is closer to the melt surface of the glass melt G. Therefore, the liquid glass particles 30, 30...
  • the installation position is within 10 cm, it is closer to the melt surface of the glass melt G, so that the liquid glass particles 30, 30... Deposited on the melt surface of the glass melt G can be further directly heated. Further, the liquid glass particles 30 that have landed on the melt surface of the glass melt G and the defoaming of the glass melt G are more smoothly promoted, which is further preferable. If the installation position is within 5 cm, it is closer to the melt surface of the glass melt G, so that the liquid glass particles 30, 30... Deposited on the melt surface of the glass melt G can be further directly heated.
  • the liquid glass particles 30 and the glass melt G that have been deposited on the melt surface of the glass melt G can be smoothly defoamed.
  • the upper end portion of the heating unit described above means the upper end surface of the upper end portion of the part where the heating is actually performed in the case of an electrode for current heating, and if it is a heating element using a mesh plate to be described later In the case of a heating element using the upper surface of the mesh plate or a combustion tube described later, it means the upper surface of the combustion tube.
  • the heating device as the second heating means When the heating device as the second heating means is installed, when the heating device is an electrode that is easily oxidized, it is necessary to prevent the upper end portion from coming out of the melt. This is because when the electrode is exposed to the atmosphere in the furnace, it is oxidized and its life is shortened. Furthermore, it is preferable to install the lower end portions of the electrodes 40, 40 of the heating device 38 so as to be located below 50 cm below the melt surface of the glass melt G. If the installation position of the lower ends of the electrodes 40, 40 is less than 50 cm below the melt surface of the glass melt G, the entire electrode is not too far from the melt upper layer, and the melt upper layer can be heated sufficiently. it can.
  • the entire electrode is closer to the melt upper layer, which is preferable for further promoting defoaming. Furthermore, if the installation position of the lower end part of the electrodes 40, 40 is 20 cm or less below the melt surface of the glass melt G, the entire electrode is further closer to the melt upper layer, which is preferable for further promoting defoaming. .
  • the lower end portion of the heating unit described above means the lower end surface of the lower end portion of the portion where the heating actually occurs in the case of an electrode for current heating, and if it is a heating element using a mesh plate to be described later In the case of a heating element using the lower surface of the mesh plate or a combustion tube described later, it means the lower surface of the combustion tube.
  • FIG. 3 is a structural diagram of a heating device 44 which is the second heating means according to the second embodiment.
  • the heating section of the heating device 44 shown in the figure that is, the electrodes 46 and 46 are formed in a plate shape and are installed so as to be substantially horizontal at the same height position of the melting tank 12.
  • the electrodes 46 and 46 are installed so that the upper end surface of the upper end portion thereof is located within 15 cm below the melt surface of the glass melt G.
  • Other specifications heat temperature, etc. are the same as those of the heating device 38 shown in FIG. Therefore, also in the heating apparatus 44 of FIG. 3, the same effect as the heating apparatus 38 shown in FIG. 2 can be acquired.
  • FIG. 4 is a structural diagram of a heating device 48 which is the second heating means according to the third embodiment.
  • the electrodes 50 and 50 of the heating device 48 shown in the figure that is, the heating part is formed in a rod shape, and is inserted through the furnace bottom part 13 of the melting tank 12 while being inclined upward, and its upper end part 51, 51 is installed so as to be substantially horizontal at the same height position of the melting tank 12.
  • the electrodes 50 and 50 are actually energized and heated so that the tip surface of the tip of the electrode that actually contributes to energization heating is located within 15 cm below the melt surface of the glass melt G. It is installed so that the lower end of the lower end portion of the leading end portion that contributes is located below 50 cm below the melt surface of the glass melt.
  • Other specifications are the same as those of the heating device 38 shown in FIG.
  • the same effect as the heating devices 38 and 44 shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained. Further, even when the electrodes 50 and 50 are installed so that the upper end surfaces of the upper ends of the electrodes 50 and 50 are located within 20 cm below the melt surface of the glass melt G, the defoaming of the glass melt G is promoted. It was done smoothly.
  • FIG. 5 is a structural diagram of a heating device 52 which is the second heating means according to the fourth embodiment.
  • the heating part of the heating device 52 shown in the figure that is, the electrodes 54 and 54 are formed in a bar shape and are inserted through the side wall 19 of the melting tank 12 while being inclined downward. Further, the front end portions of the electrodes 54, 54, that is, the lower end portions 55, 55 are immersed in the glass melt G and installed so as to be substantially horizontal at the same height position of the melting tank 12. As shown in the drawing, the electrodes 54, 54 have their tips at the lower end of the heating unit, and the upper part of the electrode in contact with the molten glass is the upper end of the heating unit.
  • the upper end of the heating part is located within 15 cm below the melt surface of the glass melt G, and the lower end of the tip of the heating part is located below 50 cm below the melt surface of the glass melt.
  • Other specifications heatating temperature, etc.
  • the heating device 52 of FIG. 5 can achieve the same effects as those of the heating devices 38, 44, and 48 shown in FIGS.
  • the electrodes 54 and 54 are installed so that the upper end surface of the upper end portion of the electrodes 54 and 54 is located within 20 cm below the melt surface of the glass melt G, the defoaming of the glass melt G is promoted. It was done smoothly.
  • the heating devices 38, 44, 48, and 52 which are the second heating means described above, are energization heating means for energizing the glass melt G to heat the glass melt G.
  • a water-cooled holder is required to hold the electrodes 40, 46, 50, and 54.
  • a molybdenum electrode it sublimates at 600 ° C. or more and wears out. Therefore, a portion that is not glass-sealed needs to be water-cooled. Since water cooling involves heat loss, the temperature at the base of the electrode decreases and the electrical conductivity of the glass melt G decreases, so that the current acts in a direction to concentrate at the tip. For this reason, the arrangement of the electrode 50 of the third embodiment shown in FIG. 4 is more preferable as the electrode. Further, in the fourth embodiment shown in FIG. 5, if the base portion of the electrode 54 is not brought into contact with the glass melt G, another method is required for material selection or the like. It is also possible to support this.
  • FIG. 6 is a structural diagram of the heating device 56 as the second heating means according to the fifth embodiment.
  • the heating device 56 includes a mesh plate 58 having many holes as a heating element, that is, a heating unit as shown in FIG.
  • the mesh plate 58 By immersing the mesh plate 58 in the glass melt G as shown in FIG.
  • the mesh plate 58 itself generates heat to heat the melt upper layer G1 of the glass melt G by heat transfer.
  • the mesh plate 58 is installed so as to be substantially parallel to the melt surface of the glass melt G, and has substantially the same area as the horizontal sectional area of the melting tank 12. As described above, according to the heating device 56, the entire area of the melt upper layer G1 can be heated to substantially the same temperature.
  • Examples of the mesh plate 58 include a heat-resistant plate made of platinum or the like.
  • the mesh plate 58 is installed so as to be located within 15 cm below the melt surface of the glass melt G. Further, in this example, the mesh plate 58 may be installed so as to be located within 20 cm below the melt surface of the glass melt G.
  • FIG. 8 is a structural diagram of the heating device 62 as the second heating means according to the sixth embodiment.
  • the heating device 62 includes a plurality of (five in FIG. 9) combustion tubes 64, 64, that is, a heating section, which are formed in a cylindrical shape as a heating element as shown in FIG.
  • a heating device 62 is configured by arranging these combustion tubes 64, 64 through the side wall 19 of the melting tank 12 in a horizontal direction and in parallel at a predetermined interval. According to the heating device 62, combustion gas is supplied to the combustion pipes 64, 64 and the combustion gas is burned in the combustion pipes 64, 64, thereby generating heat in the combustion pipes 64, 64.
  • the melt upper layer G1 of the glass melt G is heated by this heat.
  • An example of the combustion pipe 64 is made of molybdenum disilicide.
  • the combustion tubes 64 and 64 are installed so as to be located within 15 cm below the melt surface of the glass melt G. Further, in this example, the combustion tubes 64 and 64 may be installed so as to be located within 20 cm below the melt surface of the glass melt G.
  • the glass raw material particles of the present invention are clarified for releasing bubbles (clarification) by releasing bubbles during melting, taking in small bubbles and rising as large bubbles, as in the case of conventional glass raw materials.
  • An agent may be added.
  • a clarifier since the temperature of the gaseous-phase atmosphere which produces
  • the present invention since the present invention has means for heating the upper layer of the melt surface, in order to reduce volatilization of the fining agent contained in the glass raw material particles in the gas phase atmosphere, the glass raw material particles are converted into liquid glass particles.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an embodiment of the glass product manufacturing method of the embodiment.
  • the glass melt G melted in the melting tank 12 of FIGS. 1 to 9 is sent to a molding means through a discharge port and a conduit structure (not shown) and molded (molding process).
  • the glass after molding is slowly cooled by a slow cooling means (gradual cooling process) so that no residual stress remains in the solidified glass after molding (further cooling process), and further cut (cutting process) as necessary. After that, it becomes a glass product.
  • the glass melt G is formed into a glass ribbon by a forming means, and is slowly cooled by a slow cooling means, then cut to a desired size, and the glass end is polished as necessary.
  • Sheet glass products can be obtained by post-processing such as.
  • the molten glass produced according to the present invention is not limited in terms of composition as long as it is a molten glass produced by an in-air heating melting method. Therefore, it may be soda lime glass or borosilicate glass. Moreover, the use of the manufactured glass product is not limited to architectural use or vehicle use, and examples include flat panel display use and other various uses.
  • SiO 2 39 to 70%
  • Al 2 O 3 3 to 25%
  • B 2 O 3 1 to 20%
  • BaO: 0 to 30% are preferable.
  • SiO 2 50 to 75%
  • Al 2 O 3 0 to 15%
  • oxide-based mass percentage display SiO 2 : 60 to 85%, Al 2 O 3 : 0 to 5 %, B 2 O 3 : 5 to 20%, Na 2 O + K 2 O: 2 to 10%.
  • the glass melting furnace and molten glass manufacturing method of the present invention it is possible to smoothly promote defoaming of the liquid glass particles and the glass melt that have landed on the surface of the glass melt. Can be manufactured. Since a high-quality molten glass can be produced in large quantities by the glass melting furnace and the method for producing molten glass of the present invention, a glass product with good quality can be produced over a long period of time.
  • the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2009-265122 filed on Nov. 20, 2009 are incorporated herein as the disclosure of the present invention. .

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Abstract

　本発明は、ガラス原料粒子を溶融して溶融ガラスを製造するガラス溶融炉及びその方法において、良質の溶融ガラスを製造することができるガラス溶融炉、ガラスの溶融方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法を提供する。　酸素燃焼バーナ２４からガラス原料粒子を投下するとともに、そのガラス原料粒子を酸素燃焼バーナ２の火炎Ｆ、及び熱プラズマＰによって加熱して溶融する。溶融した液状ガラス粒子３０は溶融槽１２の下方に向って落下し、溶融槽１２内のガラス融液Ｇの融液面上に着液する。そして、溶融槽１２に設けた加熱装置３８の電極４０、４０によってガラス融液Ｇの融液上層Ｇ１を加熱する。これにより、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０及びガラス融液Ｇから発生する空気及び溶存ガスが、気泡となって浮上し円滑に放出される。

Description

ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法
　本発明は、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子から液状のガラス粒子を形成して溶融ガラスを製造するガラス溶融炉、当該ガラス溶融炉による溶融ガラスの製造方法、当該溶融炉を備えたガラス製品の製造装置、及び上記製造方法を用いたガラス製品の製造方法に関する。
　特許文献１、２には、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積してガラス融液を製造するガラス溶融炉として、ガラス溶融炉の天井部にガラス原料粒子投入部とガラス原料粒子を溶融するための高温の気相雰囲気を形成する加熱手段とを備えたガラス溶融炉が開示されている。
　このガラス溶融炉は、ガラス原料粒子投入部から炉内に投入したガラス原料粒子を、加熱手段により加熱された高温の気相雰囲気中で溶融して液状ガラス粒子とし、液状ガラス粒子をガラス溶融炉底部に集積させてガラス融液を形成し、ガラス融液をガラス溶融炉底部に一時貯留して排出する装置である。また、このような溶融ガラスの製法はガラスの気中溶融法（Ｉｎ　Ｆｌｉｇｈｔ　Ｍｅｌｔｉｎｇ）として知られている。この気中溶融法によれば、従来のシーメンス窯による溶融法と比較して、ガラス溶融工程の消費エネルギーを１／３程度まで低減することができるとともに短時間で溶融が可能になり、溶融炉の小型化、蓄熱室の省略、品質の向上、ＣＯ２の削減、ガラス品種の変更時間の短縮化を図ることができると言われている。このようなガラスの気中溶融法は、省エネルギー技術として注目されている。
　ところで、ガラス原料粒子投入部から投入されるガラス原料粒子は、ガラス原料の混合物が集合したものからなり、粒径が１ｍｍ以下に造粒されたものが一般に使用される。ガラス溶融炉に投入されたガラス原料粒子は、高温の気相雰囲気中を下降（飛翔）する間にその一粒一粒が溶融されて液状ガラス粒子となり、液状ガラス粒子は下方に落下してガラス溶融炉底部に集積し、ガラス融液を形成する。このガラス原料粒子から生成する液状ガラス粒子は、ガラス液滴とも表現できるものである。高温の気相雰囲気中で短時間にガラス原料粒子から液状ガラス粒子を生成させるためには、ガラス原料粒子の粒径は上記のように小さなものである必要がある。また、通常の場合、個々のガラス原料粒子から生じる個々の液状ガラス粒子はほぼ同一のガラス組成を有する粒子である必要がある。
　ガラス原料粒子が液状ガラス粒子となるときに発生する分解ガス成分は、ガラス原料粒子と液状ガラス粒子がともに小さな粒子であることより、生成する液状ガラス粒子の内部に閉じ込められることなくそのほとんどが液状ガラス粒子外部に放出される。このため、液状ガラス粒子が集積したガラス融液中に泡が生じるおそれは少ない。
　一方、各ガラス原料粒子は、構成原料成分がほぼ均一な粒子であり、それから生じる各液状ガラス粒子のガラス組成も相互に均一である。液状ガラス粒子間のガラス組成の相違が少ないことより、多数の液状ガラス粒子が堆積して形成されるガラス融液内に、ガラス組成が異なる部分が生じるおそれは少ない。このため、従来のガラス溶融炉に必要とされていたガラス融液のガラス組成を均質化するための均質化手段が、気中溶融法ではほとんど必要とされない。たとえ少数の液状ガラス粒子が他の大部分の液状ガラス粒子とガラス組成が異なる場合が生じたとしても、液状ガラス粒子は粒径の小さな粒子であることより、ガラス組成が異なる少数の液状ガラス粒子から生じた、ガラス融液中のガラス組成の異質領域は小さく、この異質領域は短時間で容易に均質化して消失する。このように、気中溶融法ではガラス融液の均質化に必要とする熱エネルギーを低減し、均質化に要する時間を短くすることができる。
　特許文献１、２のガラス溶融炉は、高温の気相雰囲気を形成する加熱手段として、複数本のアーク電極や酸素燃焼ノズルを備えており、複数のアーク電極が形成する熱プラズマアークや酸素燃焼ノズルによる酸素燃焼炎（フレーム）によって炉内に約１６００℃以上の高温気相雰囲気が形成されている。この高温気相雰囲気中にガラス原料粒子を投入することにより、高温気相雰囲気内でガラス原料粒子を液状ガラス粒子に変化させる。また、特許文献１において使用されているガラス原料粒子としては、短時間で液状ガラス粒子に変化させることができ、発生ガスの放散が容易である観点から、粒径が０．５ｍｍ（重量平均）以下のものが使用されている。さらに、ガラス原料粒子の微粉化によるコスト上昇と、生成する液状ガラス粒子間のガラス組成変動の低減の観点から、粒径が０．０１ｍｍ（重量平均）以上のものが使用されている。
　特許文献１、２のガラス溶融炉によって製造された約１６００℃の溶融ガラスは、ガラス溶融炉から温度調整槽又は清澄槽に供給され、ここで成形可能な温度（ソーダライムガラスでは約１０００℃程度）まで冷却される。そして、この溶融ガラスは、フロートバス、フュージョン成形機、ロールアウト成形機、ブロー成形機、プレス成形機等のガラス製品の成形手段に供給され、ここで各種形状のガラス製品に成形される。そして、成形されたガラス製品は、徐冷手段によって略室温まで冷却され、その後、必要に応じて切断手段による切断工程、及び／又はその他の後工程を経た後、所望のガラス製品に製造される。
特開２００６－１９９５４９号公報 特開２００７－２９７２３９号公報
　特許文献１、２に開示されたガラス溶融炉では、ガラス融液面に着液した液状ガラス粒子が先に溶融されたガラス融液に取り込まれ、さらに溶融が継続されることにより、未溶融物のない溶融ガラスが製造される。
　しかしながら、液状ガラス粒子がガラス融液面上の同一位置に連続して着液すると、ガラス溶融炉内に存在する空気等のガスが液状ガラス粒子やガラス融液に巻き込まれて、泡が生成するおそれがあった。液状ガラス粒子の着液時に生成する泡とは、液状ガラス粒子同士の間や液状ガラス粒子とガラス融液との間に空気や燃焼ガス等のガスが巻き込まれて生成する泡をいう。例えば、ガラス融液表面に接触した略球体状の液状ガラス粒子がガラス融液と一体化して平坦化する前に、その平坦化前の液状ガラス粒子の上に別の液状ガラス粒子が落下して接触し、両液状ガラス粒子の間や両液状ガラス粒子とガラス融液面の間などに、空気等のガスが巻き込まれることがある。
　なお、液状ガラス粒子がガラス融液表面に接触した際に生成する泡としては、発生確率は低いと考えられるが、高温の気相雰囲気で溶融直後の液状ガラス粒子自体に残存した溶存ガス等があった場合に、その溶存ガス等を含む液状ガラス粒子がガラス融液に接触してガラス融液と一体化する直前や直後のその液状ガラス粒子部分に他の液状ガラス粒子が積み重なり、液状ガラス粒子に含まれていた溶存ガス等が閉じ込められて泡となることもある。
　このように、特許文献１、２のガラス溶融炉では、泡の少ない良質の溶融ガラスを製造することができない場合があるという欠点があった。
　また、特許文献２には、ガラス融液面に落下した液状ガラス粒子を拡散させるために定期的に溶融ガラスの液面を攪拌するという技術が開示されているが、液面を攪拌すると、ガラス融液に取り込まれた空気及び溶存ガスが拡散して溶融ガラス中に逆に入り込むため、脱泡効率が低下し、良質の溶融ガラスを製造することができない場合があるという問題があった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、良質の溶融ガラスを製造することができる溶融ガラスの製造方法、ガラス溶融炉、ガラス製品の製造方法、及びガラス製品の製造装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記を目的として鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。
　すなわち、前述した気中溶融法で想定される泡は、発生する場所であるガラス融液の融液面で消失させることが有効であるという知見を得た。
　なお、ガラス融液面上に比較的低温の未溶融の粉体状原料を投入し、溶融ガラス中に電極を設置してガラス原料を溶融するいわゆるコールドトップ型の電気溶融炉においては、溶融ガラスとガラス原料の層との界面に半溶融状態のガラスの層が生成する。このガラスの層は、いわゆるクラスト層と呼ばれる。このクラスト層は、本発明の課題である着液時に発生する泡と同様の機構で発生する泡も含んでいる。このクラスト層を減らすためにガラス融液上層を加熱して未溶融ガラスを減らそうとすると、以下の２つの問題がある。第一に、そのガラス融液の対流の特性から、ガラス融液面から下方に３０ｃｍ程度以上のガラス融液の中層の位置に電極を設けるため、ガラス融液の深さ方向の温度分布が中層から下層で高くなっており、追加の電極を上層に設置しても、電流線の関係で上層を十分に加熱することは難しい。第二に、電極がガラス融液の上層に配置されると、電極近傍の温度上昇により、局所的に加熱される場所ができて、クラスト層下に局所的にガスが溜まりクラスト層が風船状になる。その結果としてクラスト層及びクラスト層の上の断熱層として作用していたガラス原料層に亀裂を生じて、ガラス融液がむき出しの部分が生じて、クラスト層下のガラス融液からの放熱量が増加する。以上の問題によって、安定した生産に支障を来すこととなる。これらのうち、第二の問題は、従来のシーメンス窯の電気ブースティングにおいても発生しうる。
　以上のような理由から、従来のガラス溶融炉においては、ガラス融液の上層、特にガラス融液面近くを、泡を消失させる目的などで積極的に加熱する方法を採用することはない。
　他方、気中溶融法の特徴によって、たとえガラス融液の上層、特に融液面近くを積極的に加熱しても、高温の気相雰囲気中での溶融により貯留した融液上層に比較的均一に液状ガラス粒子が積層するので、クラスト層自体の発生はない。
　また、本発明者らの検討により、気中溶融法においては、電気溶融炉の対流に比べてガラス融液の比較的上層まで対流が安定していることを発見した。これに加えて、気中溶融法の溶融炉では、電気溶融炉と異なり、もともとガラス融液の上層の方の温度が高い。このため、本発明者らは、気中溶融法において、ガラス融液の上層を加熱することによる対流の乱れを発生しにくいことも発見した。
　すなわち、従来の溶融炉ではガラス融液面近くの加熱を積極的に実施することは難しいが、気中溶融法ではガラス融液面近くの加熱を積極的に実施することが可能であることがわかった。このように、気中溶融法の特徴について鋭意検討することによって初めて、本発明の課題である着液した液状ガラス粒子及びガラス融液の脱泡を円滑に促進することが可能となる。
　以上ように着想された本発明は、ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とし、該ガラス融液を排出するガラス溶融炉であって、前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部に下向きに設置されたガラス原料粒子投入部と、前記ガラス原料粒子投入部下方にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部を形成するための第一の加熱手段と、前記ガラス融液の上層を加熱する第二の加熱手段と、前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成する炉底部と、前記ガラス融液を排出する排出部と、を備えたことを特徴とするガラス溶融炉を提供する。
　上記した記載において、「液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とし」とは、ガラス溶融炉の底部に集積されたガラス融液面に、液状ガラス粒子をさらに着液させてガラス融液とすることも含み、「ガラス融液を排出する」とは、集積されたガラス融液を連続的に排出することも含む。
　本発明のガラス溶融炉において、前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部が想定した前記ガラス融液面から下方２０ｃｍ以内、特に下方１５ｃｍ以内に設置されていることが好ましい。ここで、想定した前記ガラス融液面とは、ガラス溶融炉を安定的に稼働している状態の融液面を示す。
　本発明のガラス溶融炉において、前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部又は先端部の少なくとも一部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方２０ｃｍ以内、特に下方１５ｃｍ以内に位置するように設置されていることが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉において、前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の下端部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満に位置するように設置されていることが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉において、前記第二の加熱手段は、前記ガラス融液に電気を通電する電極を有する通電加熱手段、又は発熱体であることが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉において、前記発熱体は、前記ガラス融液を伝熱により加熱する発熱手段を有することが好ましい。
　本発明のガラスの溶融炉において、前記発熱体は、板状体であって、該板状体の発熱面が水平方向に配置されていることが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉において、前記発熱体は、燃焼ガス管であって、該燃焼管が水平方向に配置されていることが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉において、前記第一の加熱手段は、酸素燃焼炎を発生させる酸素燃焼バーナ、及び熱プラズマを発生させる一対以上の電極で構成される多相アークプラズマ発生装置のうち少なくとも一方を備えることが好ましい。
　本発明は、上記したガラス溶融炉を用いて液状ガラス粒子にすることを特徴とする溶融ガラスの製造方法を提供する。
　本発明は、ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とする溶融ガラスの製造方法であって、前記ガラス原料粒子を、前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部から下向きに供給し、第一の加熱手段により形成された気相部を通過させて液状ガラス粒子とし、前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成し、前記ガラス融液上層を第二の加熱手段によって加熱することを特徴とする溶融ガラスの製造方法を提供する。
　本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス融液上層の加熱は、加熱部の上端が前記ガラス融液面から下方２０ｃｍ以内、特に下方１５ｃｍ以内で行われることが好ましい。
　本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス融液上層の加熱は、加熱部の下端が前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満で行われることが好ましい。
　本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス融液上層は、該ガラス融液上層の粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以下となる温度に加熱されることが好ましい。
　本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス融液上層は、前記溶融ガラスがソーダライムガラスの場合、該ガラス融液上層が１４５０℃以上に加熱されることが好ましい。
　本発明は、上記したガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉の前記排出部の下流側に設けられた溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたことを特徴とするガラス製品の製造装置を提供する。
　本発明は、上記した溶融ガラスの製造方法により溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程とを含むことを特徴とするガラス製品の製造方法を提供する。
　以上説明したように本発明のガラス溶融炉、及び溶融ガラスの製造方法によれば、ガラス融液の表面に着液した液状ガラス粒子及びガラス融液の脱泡を円滑に促進することができるので、良質の溶融ガラスを製造することができる。
　また、本発明のガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法によれば、本発明のガラス溶融炉及び溶融ガラスの製造方法により、良質の溶融ガラスを大量に製造できるので、品質のよいガラス製品を長期にわたって生産することができる。
本発明のガラス製品の製造装置を構成する第１の実施の形態のガラス溶融炉の縦断面図 図１に示した第１の実施の形態の加熱装置の構造図 第２の実施の形態の加熱装置の構造図 第３の実施の形態の加熱装置の構造図 第４の実施の形態の加熱装置の構造図 第５の実施の形態の加熱装置の構造図 図６に示した加熱装置の斜視図 第６の実施の形態の加熱装置の構造図 図８に示した加熱装置の平面図 実施の形態のガラス製品の製造方法を示したフローチャート
　以下、添付図面に従って本発明に係る溶融ガラスの製造方法、ガラス溶融炉、ガラス製品の製造方法、及びガラス製品の製造装置の好ましい実施の形態について説明する。
　図示したガラス溶融炉において、高温の気相部を形成する第一の加熱手段は酸素燃焼バーナからなる。気相部、すなわち気相雰囲気は、酸素燃焼バーナの火炎中及び火炎近傍の高温部から構成される。
　気相部にガラス原料粒子を供給するためのガラス原料粒子投入部は酸素燃焼バーナと一体となり、酸素燃焼バーナ出口付近で燃焼ガスを供給する管と酸素を供給する管とガラス原料粒子を供給する管が同軸で構成されている。このガラス原料粒子投入部と酸素燃焼バーナとの組み合わせを、ガラス原料粒子加熱ユニットという。
　図１は、本発明のガラス製品の製造装置を構成する第１の実施の形態のガラス溶融炉１０の縦断面図、図２はガラス溶融炉１０の縦断面図である。
　図１の如くガラス溶融炉１０は、溶融槽１２とガラス融液Ｇの排出口１４とを備えており、溶融槽１２、排出口は周知の耐火煉瓦によって構成されている。また、溶融槽１２は、その上部の炉壁部である天井壁１８には１台のガラス原料粒子加熱ユニット２０が配置され、それによって炉内気相雰囲気中にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする高温の気相部が形成されている。
　これにより、ガラス原料粒子加熱ユニット２０は、溶融槽１２においてガラス融液Ｇの流れ方向上流側に設置されている。ガラス原料粒子加熱ユニット２０の下方位置で液状ガラス粒子の集積により生成されたガラス融液Ｇは、下流側に流れるに従って均質度を増していく。さらに、溶融ガラスは、所定の温度まで冷却された後、ガラス製品の成形装置に供給される。これらの溶融槽１２、排出口１４、及び脱泡槽１６は周知の耐火煉瓦によって構成されている。また、ガラス原料粒子加熱ユニット２０は、溶融槽１２のフラットな天井壁１８に下向きに天井壁１８を貫通して設けられている。このガラス原料粒子加熱ユニット２０については後述する。
　なお、溶融槽１２の形状は直方体形状に限定されるものではなく、円筒状に構成されたものであってもよい。また、ガラス原料粒子加熱ユニット２０を、鉛直方向下向きに設置しているが、これに限らず、下向きであれば傾斜して設置してもよい。更に、溶融槽１２の天井壁１８をフラットな形状としたが、これに限らず、アーチ形状、ドーム形状等の形状であってもよい。
　一方、ガラス原料粒子加熱ユニット２０の側方には、煙道２２が設けられている。この煙道２２には、不図示の冷却装置、集塵装置を介して吸引ファンが連結されており、吸引ファンを駆動することにより、溶融槽１２内の高温の排ガスが煙道２２から吸引される。この排ガスは、前記冷却装置によって所定の温度に冷却された後、前記集塵装置によって排ガス中の塵埃が除去され、この後に前記吸引ファンによって外部に排気される。
　また、ガラス原料粒子加熱ユニット２０が天井壁１８ではなく、溶融槽１２の上部の側壁に設けられた場合も本発明の実施形態の１例である。ガラス原料粒子加熱ユニット２０が側壁に設けられる場合には、溶融槽１２の天井壁１８の内壁から鉛直方向に１ｍまでの高さの側壁に設けられる。ガラス原料粒子加熱ユニット２０が、溶融槽１２の天井壁１８の内壁から鉛直方向に１ｍを超えるところに設けられた場合、ガラス原料粒子加熱ユニット２０においてガラス融液面との鉛直距離が小さくなりすぎる。そのため水平方向となす角が小さくなり、対向壁面にガラス粒子を吹き付けることになってしまう結果、炉壁侵食とそれに伴うガラス汚染という問題が生じる。このような問題が生じないように、ガラス原料粒子加熱ユニット２０を溶融槽１２の天井壁１８の内壁から鉛直方向に１ｍまでの高さの側壁に設けるのが好ましい。ガラス原料粒子加熱ユニット２０は、溶融槽１２の天井壁１８の内壁から鉛直方向に９０ｃｍまでの高さに設けられることが好ましく、５０ｃｍまでの高さに設けられることがより好ましい。
　溶融槽１２、排出口１４、及び脱泡槽１６の各槽内には、ガラス融液Ｇが貯留されており、溶融槽１２で製造されたガラス融液Ｇが排出口１４を介して脱泡槽１６に流れ、ここで清澄されるとともに所定の温度まで冷却された後、ガラス製品の成形装置に供給される。
　ガラス原料粒子加熱ユニット２０としては、ガラス原料粒子投入部と原料粒子加熱部とが一体となった酸素燃焼バーナ２４が適用されている。
　この酸素燃焼バーナ２４としては、無機粉体加熱用バーナとして公知な、原料、燃料、支然ガス供給ノズルが適切に配置された酸素燃焼バーナを使用することができる。この酸素燃焼バーナ２４は直棒状に構成され、その先端部のノズル２６には、中心部から外周部に向って燃料供給ノズル、一次燃焼用支然ガス供給ノズル、ガラス原料粒子供給ノズル、及び二次燃焼用支然ガス供給ノズルの順で、これらのノズルが全体として同心円状に配列されている。ノズル２６から火炎Ｆを下向きで噴射させて、この火炎Ｆ（すなわち、気相部）中にガラス原料粒子を気体搬送又は機械搬送により前記ガラス原料粒子供給ノズルから供給する。これにより、ガラス原料粒子を確実かつ短時間で液状ガラス粒子とすることができる。なお、不図示であるが、この酸素燃焼バーナ２４には、ガラス原料粒子をガラス原料粒子供給ノズルに供給する原料粒子供給系、燃料を燃料供給ノズルに供給する燃料供給系、及び支然ガスを一次燃焼用支然ガス供給ノズルと二次燃焼用支然ガス供給ノズルに供給するガス供給系が接続されている。
　このように、ガラス原料粒子投入部と原料粒子加熱部とが一体となった酸素燃焼バーナ２４を適用した場合には、酸素燃焼バーナ２４がガラス原料粒子投入部を兼ねているため、ガラス原料粒子投入部を別個で設ける必要はない。しかしながら、酸素燃焼バーナ２４の火炎Ｆに向けてガラス原料粒子を投入するガラス原料粒子投入部を酸素燃焼バーナ２４に隣接して個別に設けてもよい。
　本発明のガラス溶融炉において、高温の気相部を形成する第一の加熱手段としては、酸素燃焼バーナ２４の他、熱プラズマＰを発生させる、一対以上の電極３４、３４で構成される多相アークプラズマ発生装置３６が溶融層１２の天井壁１８を貫通して設けられた形態であってもよい。この多相アークプラズマ発生装置３６において、気相部はアークプラズマ発生領域及びその近傍の高温部から構成される。また、第一の加熱手段として、酸素燃焼バーナ２０及び多相アークプラズマ発生装置の双方を溶融槽１２に設けてもよい。また、火炎Ｆ及び熱プラズマＰの温度は、ガラス原料粒子に含まれる分解性化合物（炭酸塩など）を迅速に分解して発生するガスを速やかに気散させて（以下、ガス化気散という）、他のガラス原料と共にガラス化反応を進行させるために、珪砂の溶融温度以上である１６００℃以上に設定することが好ましい。これにより、炉内に投下されたガラス原料粒子は、火炎Ｆや熱プラズマＰによって、迅速にガス化散逸されるとともに、高温で加熱されることにより溶融されて液状ガラス粒子となり、溶融槽１２内のガラス融液Ｇに着液する。そして、液状ガラス粒子が集積して形成されたガラス融液Ｇは、火炎Ｆや熱プラズマＰ、及び炉壁からの輻射熱によって、その上層が引き続き加熱される。図中、火炎Ｆの内部やその下方に描いた粒子３０は、ガラス原料粒子が液状ガラス粒子となる途中の粒子や液状ガラス粒子を示す。ガラス原料粒子は火炎Ｆ中で迅速に液状ガラス粒子となると考えられるので、以下この粒子を液状ガラス粒子３０ともいう。
　さらに、溶融槽１２内のガラス融液Ｇ面に着液した液状ガラス粒子３０は、溶融槽１２に設置された加熱装置（第二の加熱手段）３８によってさらに加熱される。これによって、ガラス融液Ｇのガラス融液面に着液した液状ガラス粒子３０及びガラス融液Ｇの脱泡が促進される。なお、火炎Ｆの場合、その中心温度は酸素燃焼のケースで約２０００℃であり、熱プラズマＰの場合は５０００～２００００℃である。
　ガラス原料粒子の平均粒径（重量平均）は３０～１０００μｍが好ましい。より好ましくは、平均粒径（重量平均）が５０～５００μｍの範囲内のガラス原料粒子が使用され、さらに７０～３００μｍの範囲内のガラス原料粒子が好ましい。ガラス原料粒子が溶融した液状ガラス粒子の平均粒径（重量平均）は、通常ガラス原料粒子の平均粒径の８０％程度となることが多い。
　第二の加熱手段としての加熱装置３８は、図２に示すように、溶融槽１２の側壁に貫通して配置された複数対の電極４０、４０から構成される。これらの電極４０、４０は棒状に構成されるとともに、溶融槽１２において同一高さ位置に略水平となるように設置され、溶融槽１２に貯留されたガラス融液Ｇの融液上層Ｇ１を加熱する。すなわち、電極４０、４０に電圧を印加することにより、融液上層Ｇ１に電気を通電して融液上層Ｇ１を加熱する。電極４０としてはモリブデン製、プラチナ製、酸化錫製等の耐熱製電極を例示できる。なお、上記ガラス融液Ｇの融液上層Ｇ１とは、本明細書において融液の炉底部からの高さ（あるいは融液の深さ）の１／３以内の位置にある層を表す。
　次に、前記の如く構成されたガラス溶融炉の作用について説明する。
　酸素燃焼バーナ２４からガラス原料粒子を投下するとともに、そのガラス原料粒子を酸素燃焼バーナ２の火炎Ｆ、及び熱プラズマＰによって加熱して溶融する。溶融した液状ガラス粒子３０、３０…は溶融槽１２の下方に向って飛翔し、溶融槽１２内のガラス融液Ｇの融液面上に着液する。
　そして、溶融槽１２に設けた加熱装置３８の電極４０、４０によってガラス融液上層Ｇ１を加熱する。加熱装置３８の位置は、融液面の上層を加熱する位置に設けられる。これにより、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０、３０…中（ガラス融液Ｇの上層）及びガラス融液Ｇに発生した空気並びに溶存ガスの気泡化が、その発生位置で促進され、その気泡が溶融した液状ガラス粒子３０、３０…及びガラス融液Ｇから円滑に放出される。
　前述したように、本発明の実施の形態のガラス溶融炉によれば、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０及びガラス融液Ｇの脱泡を円滑に促進することができるので、良質の溶融ガラスを製造することができる。また、大量のガラス原料粒子を投入しても、加熱装置３８の高熱により、さらに未溶融のガラス原料粒子が積層することはなくなるので、数十トン／日以上、及び数百トン／日以上のガラス製品生産に適した大規模溶融炉に好適となる。
　なお、本発明の実施の形態のガラス溶融炉１０では、溶融槽１２内でガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０やガラス融液Ｇの脱泡が促進することから、脱泡槽１６を無くすことができる。この場合には、溶融槽１２から温度調整のための温度調整槽、又はスロート等の搬送路を介して成形装置にガラス融液Ｇを直接供給すればよい。
　加熱装置３８は、溶融槽１２のガラス融液Ｇの融液面の粘度が、３０Ｐａ・ｓｅｃ以下となるように、ガラス融液Ｇを加熱する印加電圧等が設定されている。粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以下であれば、液状ガラス粒子３０、３０…の脱泡促進に効果があり、好ましい。これは、粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以下になることによって、ガラス融液の上層から気泡が浮上しやすくなるとともに液状ガラス粒子間に泡が残りにくくなるからである。具体的には、気中溶融法では、液状ガラス粒子が１～３ｍｍ／ｍｉｎで堆積することを想定している。これに対して、ガラス融液Ｇから泡等が浮上するには、この液状ガラス粒子の堆積速度以上で浮上する粘度を設定することが望ましい。なお、気中溶融法では液状ガラス粒子の落下により浮上した泡が破泡しやすい分、粘度を堆積速度から計算される値よりも大き目に設定することもできる。これを考慮すると、０．３ｍｍ程度の径の泡の浮上は粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以下となるように加熱されていればよく、十分泡を減らすことができる。よって、粘度が１０Ｐａ・ｓｅｃ以下となるように加熱されていればより好ましい。また、粘度が３Ｐａ・ｓｅｃ以下となるように加熱されていればさらに好ましい。
　粘度はガラスの組成によって異なるので、例えばソーダライム系のガラスの場合には、加熱装置３８によって、溶融ガラスを１４５０℃程度に加熱することが好ましい。加熱装置３８によって、溶融ガラスを１５００℃程度に加熱することがより好ましい。加熱装置３８によって、溶融ガラスを１５５０℃に加熱することがさらに好ましい。
　また、加熱装置３８の加熱部、すなわち電極４０、４０は、その上端部が、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように設置されている。設置位置が２０ｃｍ以内であれば、ガラス融液Ｇの融液面から電極４０、４０が離れ過ぎることがなく、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０、３０…（ガラス融液Ｇの上層）を十分に加熱することができ、脱泡促進が円滑に行われるので好ましい。設置位置が融液面下２０ｃｍを超えると、ガラス融液Ｇで発生している下方への対流に泡が取り込まれ、浮上できなくなるおそれがある。設置位置が１５ｃｍ以内であれば、ガラス融液Ｇの融液面により近くなるため、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０、３０…を直接加熱することができ、いっそう脱泡促進が円滑に行われるのでより好ましい。設置位置が１０ｃｍ以内であれば、ガラス融液Ｇの融液面にさらに近くなるため、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０、３０…をさらに直接加熱することができ、よりいっそうガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０及びガラス融液Ｇの脱泡促進が円滑に行われるのでさらに好ましい。設置位置が５ｃｍ以内であれば、ガラス融液Ｇの融液面にさらに近くなるため、ガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０、３０…をさらに直接加熱することができ、よりいっそうガラス融液Ｇの融液面に着液した液状ガラス粒子３０及びガラス融液Ｇの脱泡促進が円滑に行われるのでさらにまた好ましい。上記した加熱部の上端部とは、通電加熱の電極の場合であれば、実際に加熱が起こっている部分の上端部の上端面を意味し、後述するメッシュ板を使用した発熱体であれば、メッシュ板の上面を、また後述する燃焼管を使用した発熱体であれば、燃焼管の上面を意味する。
　なお、第二の加熱手段である加熱装置の設置にあたっては、加熱装置が酸化されやすい電極の場合には、その上端部が融液から出ないようにする必要がある。これは、電極が炉内の雰囲気中に露出すると、酸化されて寿命が短くなるためである。
　更にまた、加熱装置３８の電極４０、４０の下端部は、ガラス融液Ｇの融液面から下方５０ｃｍ未満に位置するように設置するのが好ましい。電極４０、４０の下端部の設置位置がガラス融液Ｇの融液面から下方５０ｃｍ未満であれば、電極全体が融液上層から離れ過ぎることがなく、融液上層を充分に加熱することができる。電極４０、４０の下端部の設置位置がガラス融液Ｇの融液面から下方３０ｃｍ以下であれば、電極全体がより融液上層に近くなるので、脱泡をより促進させる上で好ましい。更に、電極４０、４０の下端部の設置位置がガラス融液Ｇの融液面から下方２０ｃｍ以下であれば、電極全体が更に融液上層に近くなるので、さらに脱泡を促進させる上で好ましい。上記した加熱部の下端部とは、通電加熱の電極の場合であれば、実際に加熱が起こっている部分の下端部の下端面を意味し、後述するメッシュ板を使用した発熱体であれば、メッシュ板の下面を、また後述する燃焼管を使用した発熱体であれば、燃焼管の下面を意味する。
　図３は、第２の実施の形態に係る第二の加熱手段である加熱装置４４の構造図である。
　同図に示す加熱装置４４の加熱部、すなわち電極４６、４６は、板状に形成されるとともに、溶融槽１２の同一高さ位置において略水平となるように設置されている。この例において、電極４６、４６は、その上端部の上端面が、ガラス融液Ｇの融液面下１５ｃｍ以内に位置するように設置されている。その他の諸元（加熱温度等）は図２に示した加熱装置３８と同一である。したがって、図３の加熱装置４４においても、図２に示した加熱装置３８と同様の効果を得ることができる。また、電極４６、４６の上端部の上端面が、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように電極４６、４６を設置した場合においても、ガラス融液Ｇの脱泡促進が円滑に行われた。
　図４は、第３の実施の形態に係る第二の加熱手段である加熱装置４８の構造図である。
　同図に示す加熱装置４８の電極５０、５０は、すなわち加熱部は、棒状に形成され、溶融槽１２の炉底部１３から上方に向けて傾斜して貫通挿入されるとともに、その上端部５１、５１が溶融槽１２の同一高さ位置において略水平となるように設置されている。この例において、電極５０、５０は、実際に通電加熱に寄与するその電極の先端部の先端面が、ガラス融液Ｇの融液面下１５ｃｍ以内に位置するように、そして実際に通電加熱に寄与するその先端部の下端部の下端が前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満に位置するように、設置されている。その他の諸元（加熱温度等）は図２に示した加熱装置３８と同一である。したがって、図４の加熱装置４８においても、図２、図３に示した加熱装置３８、４４と同様の効果を得ることができる。また、電極５０、５０の上端部の上端面が、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように電極５０、５０を設置した場合においても、ガラス融液Ｇの脱泡促進が円滑に行われた。
　図５は、第４の実施の形態に係る第二の加熱手段である加熱装置５２の構造図である。
　同図に示す加熱装置５２の加熱部、すなわち電極５４、５４は、棒状に形成されるとともに、溶融槽１２の側壁１９から下方に向けて傾斜して貫通挿入される。また、電極５４、５４の先端部、すなわち下端部５５、５５は、ガラス融液Ｇに浸漬されるとともに、溶融槽１２の同一高さ位置において略水平となるように設置されている。図示されるように、電極５４、５４は、その先端部が加熱部の下端部となり、この電極の溶融ガラスに接触している上部が加熱部の上端部となる。この例において、加熱部の上端部がガラス融液Ｇの融液面下１５ｃｍ以内に位置するように、そして加熱部の先端部の下端が前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満に位置するように、設置されている。その他の諸元（加熱温度等）は図２に示した加熱装置３８と同一である。したがって、図５の加熱装置５２においても、図２～図４に示した加熱装置３８、４４、４８と同様の効果を得ることができる。また、電極５４、５４の上端部の上端面が、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように電極５４、５４を設置した場合においても、ガラス融液Ｇの脱泡促進が円滑に行われた。
　以上説明した第二の加熱手段である加熱装置３８、４４、４８、５２は、ガラス融液Ｇに電気を通電してガラス融液Ｇを加熱する通電加熱手段である。
　なお、電極４０、４６、５０、５４を保持するためには水冷ホルダが必要となる。モリブデン電極の場合、６００℃以上で昇華して損耗するため、ガラスシールされない部分は水冷する必要がある。水冷は熱損失を伴うので、電極の付け根部分の温度は下がり、ガラス融液Ｇの電気伝導度が低下するため、電流は先端部に集中する方向に働く。このような理由のため、電極としては、図４に示した第３の実施の形態の電極５０の配置がより好ましい。また、図５に示した第４の実施の形態において、電極５４の基部をガラス融液Ｇに接触しないようにすれば、材料選択等で他の方法が必要となり、その結果として異なる方式で電極を支持することも考えられる。
　以下に述べる図６～図９には、第二の加熱手段として発熱体を使用した溶融槽１２が示されている。
　図６は、第５の実施の形態に係る第二の加熱手段としての加熱装置５６の構造図である。
　この加熱装置５６は、図７にも示すように発熱体である多くの孔を有するメッシュ板５８、すなわち加熱部を備えている。このメッシュ板５８を図６の如くガラス融液Ｇに浸漬するとともに、メッシュ板５８の両側に形成された電極板６０、６０を不図示の電源に接続し、メッシュ板５８に電流を流すことによりメッシュ板５８自体を発熱させてガラス融液Ｇの融液上層Ｇ１を伝熱により加熱する。このメッシュ板５８は、ガラス融液Ｇの融液面と略平行となるように設置され、かつ、溶融槽１２の水平方向断面積と略同一の面積を有している。前述したように、この加熱装置５６によれば、融液上層Ｇ１の全域を略同一温度に加熱することができる。メッシュ板５８としてはプラチナ製等の耐熱板を例示できる。この例において、メッシュ板５８は、ガラス融液Ｇの融液面下１５ｃｍ以内に位置するように設置されている。また、この例において、メッシュ板５８を、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように設置してもよい。
　図８は、第６の実施の形態に係る第二の加熱手段としての加熱装置６２の構造図である。
　この加熱装置６２は、図９にも示すように発熱体としての円筒状に形成された複数本（図９では５本）の燃焼管６４、６４、すなわち加熱部を備えている。これらの燃焼管６４、６４を溶融槽１２の側壁１９を貫通して水平方向に、かつ、所定の間隔をもって平行に配設することにより加熱装置６２が構成されている。この加熱装置６２によれば、燃焼管６４、６４に燃焼ガスを供給し、燃焼ガスを燃焼管６４、６４内で燃焼させることにより、燃焼管６４、６４を発熱させ、この燃焼管６４、６４の熱によりガラス融液Ｇの融液上層Ｇ１を加熱する。燃焼管６４としては、二珪化モリブデン製のものを例示できる。この例において、燃焼管６４、６４は、ガラス融液Ｇの融液面下１５ｃｍ以内に位置するように設置されている。また、この例において、燃焼管６４、６４を、ガラス融液Ｇの融液面下２０ｃｍ以内に位置するように設置してもよい。
　なお、本発明のガラス原料粒子にも、従来のガラス原料と同様に溶融中に泡を放出し、小さい泡を取り込んで大きな泡となって上昇するなどして脱泡（清澄）するための清澄剤を入れてもよい。ただし、本発明の場合、液状ガラス粒子を生成する気相雰囲気の温度が高いため、清澄剤が揮発するおそれがある。 しかしながら、本発明では、融液面の上層を加熱する手段を有するので、ガラス原料粒子に入っている清澄剤の気相雰囲気中での揮発を少なくするために、ガラス原料粒子が液状ガラス粒子になる範囲で気相雰囲気の温度を下げても、ガラス融液の表面に着液した液状溶融ガラス粒子原料粒子及び溶融ガラス融液の脱泡を円滑に促進できる。また、気相雰囲気の温度を下げることにより、揮発を抑制した清澄剤は、融液面の上層の加熱によって融液内で効果を奏し、より清澄効果が高くなる。
　図１０は、実施の形態のガラス製品の製造方法の実施の形態を示したフローチャートである。図１０では、ガラス製品の製造方法の構成要素である溶融ガラス製造工程（Ｓ１）、及び成形手段による成形工程（Ｓ２）、並びに徐冷手段による徐冷工程（Ｓ３）に加えて、さらに必要に応じて用いる切断工程、その他後工程（Ｓ４）が示されている。
　図１～図９の溶融槽１２で溶融されたガラス融液Ｇは、排出口及び不図示の導管構造を経て成形手段へと送られ成形される（成形工程）。成形後のガラスは、成形後に固化したガラスの内部に残留応力が残らないように徐冷手段によって徐冷され（徐冷工程）、さらに必要に応じて切断され（切断工程）、その他後工程を経て、ガラス製品となる。
　例えば、板ガラスの場合には、ガラス融液Ｇを成形手段によってガラスリボンに成形し、それを徐冷手段によって徐冷した後、所望の大きさに切断し、必要に応じてガラス端部を研磨するなどの後加工をして板ガラス製品が得られる。
　本発明によって製造される溶融ガラスは、気中加熱溶融法により製造される溶融ガラスである限り、組成的には制約はない。したがって、ソーダライムガラスや、ホウケイ酸ガラスであってもよい。また、製造されるガラス製品の用途は、建築用や車両用に限定されず、フラットパネルディスプレイ用、その他の各種用途が挙げられる。
　建築用または車両用の板ガラスに使用されるソーダライムガラスの場合には、下記酸化物基準の質量百分率表示で、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％、という組成を有することが好ましい。
　液晶ディスプレイ用又は有機ＥＬディスプレイ用の基板に使用される無アルカリガラスの場合には、下記酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：３９～７０％、Ａｌ2Ｏ3：３～２５％、Ｂ2Ｏ３：１～２０％、ＭｇＯ：０～１０％、ＣａＯ：０～１７％、ＳｒＯ：０～２０％、ＢａＯ：０～３０％、という組成を有することが好ましい。
　プラズマディスプレイ用の基板に使用される混合アルカリ系ガラスの場合には、下記酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：５０～７５％、Ａｌ2Ｏ3：０～１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ：６～２４％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：６～２４％、という組成を有することが好ましい。
　その他の用途として、耐熱容器または理化学用器具等に使用されるホウケイ酸ガラスの場合には、下記酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：６０～８５％、Ａｌ2Ｏ3：０～５％、Ｂ2Ｏ３：５～２０％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：２～１０％、という組成を有することが好ましい。
　本発明のガラス溶融炉、及び溶融ガラスの製造方法によれば、ガラス融液の表面に着液した液状ガラス粒子及びガラス融液の脱泡を円滑に促進することができるので、良質の溶融ガラスを製造することができる。
　そして、本発明のガラス溶融炉及び溶融ガラスの製造方法により、良質の溶融ガラスを大量に製造できるので、品質のよいガラス製品を長期にわたって生産することができる。
　なお、２００９年１１月２０日に出願された日本特許出願２００９－２６５１２２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
　１０…ガラス溶融炉、１２…溶融槽、１３…炉底部、１４…排出口、１６…脱泡槽、１８…天井壁、１９…側壁、２０…原料粒子気中溶融部、２２…煙道、２４…酸素燃焼バーナ、２６…ノズル、Ｆ…火炎、Ｇ…ガラス融液、３０…液状ガラス粒子、Ｐ…熱プラズマ、３４…電極、３６…多相アークプラズマ発生装置、３８…加熱装置、４０…電極、４４…加熱装置、４６…電極、４８…加熱装置、５０…電極、５１…電極４８の上端部、５２…加熱装置、５４…電極、５６…加熱装置、５８…メッシュ板、６０…電極板、６２…加熱装置、６４…燃焼管

Claims (20)

  1. 　ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とし、該ガラス融液を排出するガラス溶融炉であって、
    　前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部に下向きに設置されたガラス原料粒子投入部と、
    　前記ガラス原料粒子投入部下方にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部を形成するための第一の加熱手段と、
    　前記ガラス融液の上層を加熱する第二の加熱手段と、
    　前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成する炉底部と、
    　前記ガラス融液を排出する排出部と、
    を備えたことを特徴とするガラス溶融炉。
  2. 　前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方１５ｃｍ以内に位置するように設置されている請求項１に記載のガラス溶融炉。
  3. 　前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方２０ｃｍ以内に位置するように設置されている請求項１に記載のガラス溶融炉。
  4. 　前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部又は先端部の少なくとも一部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方１５ｃｍ以内に位置するように設置されている請求項１に記載のガラス溶融炉。
  5. 　前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の上端部又は先端部の少なくとも一部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方２０ｃｍ以内に位置するように設置されている請求項１に記載のガラス溶融炉。
  6. 　前記第二の加熱手段は、該加熱手段の加熱部の下端部が想定した前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満に位置するように設置されている請求項１乃至５に記載のガラス溶融炉。
  7. 　前記第二の加熱手段は、前記ガラス融液に電気を通電する電極を有する通電加熱手段、又は発熱体である請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
  8. 　前記発熱体は、前記ガラス融液を伝熱により加熱する発熱手段を有する請求項７に記載のガラス溶融炉。
  9. 　前記発熱体は、板状体であって、該板状体の加熱面が水平方向に配置されている請求項７又は８に記載のガラス溶融炉。
  10. 　前記発熱体は、燃焼ガス管であって、該燃焼管の軸が水平方向に配置されている請求項７又は８に記載のガラス溶融炉。
  11. 　前記第一の加熱手段は、酸素燃焼炎を発生させる酸素燃焼バーナ、及び熱プラズマを発生させる一対以上の電極で構成される多相アークプラズマ発生装置のうち少なくとも一方を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のガラス溶融炉を用いてガラス原料粒子を液状ガラス粒子にすることを特徴とする溶融ガラスの製造方法。
  13. 　ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とする溶融ガラスの製造方法であって、
    　前記ガラス原料粒子を、前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部から下向きに供給し、第一の加熱手段により形成された気相部を通過させて液状ガラス粒子とし、
    　前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成し、
    　前記ガラス融液上層を第二の加熱手段によって加熱することを特徴とする溶融ガラスの製造方法。
  14. 　前記ガラス融液上層の加熱は、加熱部の上端が前記ガラス融液の融液面から下方１５ｃｍ以内で行われる請求項１３に記載の溶融ガラスの製造方法。
  15. 　前記ガラス融液上層の加熱は、加熱部の上端が前記ガラス融液の融液面から下方２０ｃｍ以内で行われる請求項１３に記載の溶融ガラスの製造方法。
  16. 　前記ガラス融液上層の加熱は、加熱部の下端が前記ガラス融液の融液面から下方５０ｃｍ未満で行われる請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
  17. 　前記ガラス融液上層は、該ガラス融液上層の粘度が３０Ｐａ・ｓｅｃ以下となる温度に加熱される請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
  18. 　前記ガラス融液上層は、前記溶融ガラスがソーダライムガラスの場合、該ガラス融液上層が１４５０℃以上に加熱される請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の溶融ガラス製造方法。
  19. 　請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉の前記排出部の下流側に設けられた溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたことを特徴とするガラス製品の製造装置。
  20. 　請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法により溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程とを含むことを特徴とするガラス製品の製造方法。
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