WO2011152024A1 - ガラス製品の製造方法および製造装置 - Google Patents

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WO2011152024A1
WO2011152024A1 PCT/JP2011/003015 JP2011003015W WO2011152024A1 WO 2011152024 A1 WO2011152024 A1 WO 2011152024A1 JP 2011003015 W JP2011003015 W JP 2011003015W WO 2011152024 A1 WO2011152024 A1 WO 2011152024A1
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WO
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heat storage
gas
storage chamber
glass
water vapor
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Application number
PCT/JP2011/003015
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅文 田口
廉仁 長嶋
Original Assignee
日本板硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/235—Heating the glass
    • C03B5/237—Regenerators or recuperators specially adapted for glass-melting furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a glass product using a glass melting furnace provided with a melting tank that heats a glass raw material to produce a molten glass.
  • a glass melting furnace for producing molten glass includes a melting tank, and burns fuel in the melting tank to heat a glass raw material, thereby generating molten glass.
  • a heat storage chamber for preheating air supplied when fuel is burned using heat of exhaust gas generated by combustion may be arranged.
  • Such a glass fusing furnace normally includes a melting tank, a first heat storage chamber, and a second heat storage chamber, and the first heat storage chamber and the second heat storage chamber alternately supply air and discharge exhaust gas. The operation of the first heat storage chamber and the second heat storage chamber will be described below.
  • the air When air is supplied from the first heat storage chamber, the air is heated by passing through the first heat storage chamber where the heat is stored, and the heated air is supplied to the melting tank.
  • the fuel typically heavy oil supplied from the burner burns by reacting with heated air.
  • High-temperature exhaust gas generated by burning the fuel passes through the second heat storage chamber and is discharged.
  • the second heat storage chamber is heated by passing the exhaust gas.
  • the roles of the first heat storage chamber and the second heat storage chamber are switched. That is, after switching, the air is heated by passing through the second heat storage chamber where heat is stored, and the heated air is supplied to the melting tank.
  • the fuel supplied from the burner burns by reacting with the heated air.
  • High-temperature exhaust gas generated by the combustion of the fuel passes through the first heat storage chamber and is discharged.
  • the first heat storage chamber is heated by passing the exhaust gas.
  • the heat of the exhaust gas can be used for preheating the air, and an energy saving effect can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses a combustion method using an apparatus provided with a regenerator floor. According to this method, the reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide is generated by reforming the raw material gas containing methane and water vapor using the heat of the exhaust gas stored in the regenerator floor. Combustion is performed using quality gas. When the reformed gas is burned, the amount of energy that can be taken out increases as compared with the raw material gas that is burned as it is.
  • Patent Document 1 In order to apply the method disclosed in Patent Document 1 to a glass melting furnace used for mass production of glass products, there are various problems.
  • Exhaust gas discharged from permanent mass production equipment such as glass melting furnaces used for mass production contains a large amount of residual oxygen. For this reason, when the raw material gas is introduced into the regenerator bed after passing the exhaust gas, the residual oxygen remaining in the regenerator bed and a part of the raw material gas react and burn in the regenerator bed. There was a possibility that the combustion progressed explosively and a part of the manufacturing apparatus was damaged.
  • the exhaust gas in the glass melting furnace contains sulfur, sodium, dust, etc., which are components that poison the catalyst (catalyst poison).
  • catalyst poison the catalyst used in the regenerator bed.
  • the reactivity of residual oxygen increases, and the regenerator The reaction between the residual oxygen in the bed and the raw material gas is promoted.
  • possibility that a part of manufacturing apparatus will be damaged becomes high.
  • the combustion of the raw material gas proceeds violently, there arises a problem that the amount of energy supplied to the melting tank is greatly reduced.
  • the intense combustion of the raw material gas in the heat storage tank causes a problem that the heat storage tank in which the raw material gas and the remaining exhaust gas coexist is stirred to further increase the amount of methane and the like combusted in the heat storage chamber.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its object is to improve a highly efficient combustion method using a reforming reaction so as to be suitable for mass production equipment for glass products. It is to provide a novel manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a glass product manufacturing apparatus suitable for carrying out the manufacturing method of the present invention.
  • the present invention A glass product manufacturing method using a glass melting furnace for generating molten glass from a glass raw material
  • the glass melting furnace is A melting tank containing molten glass generated from a glass raw material;
  • Each of the gas is movable between the melting tank and the first end portion having the air outlet, a second end portion to which a gas introduction pipe is connected, and the first end portion.
  • a first heat storage chamber and a second heat storage chamber having an intermediate portion disposed between the second end portion and the second end portion, Gas can be supplied to the first heat storage chamber and the second heat storage chamber through the gas introduction pipe, and connected to a methane source and a water vapor source, respectively, and supplied from the methane source and the water vapor source.
  • the manufacturing method is The first reformed gas generated by the reforming reaction in the first heat storage chamber of the first source gas containing methane and water vapor introduced into the first heat storage chamber that is stored heat is burned in the melting tank, and Heating the second heat storage chamber with the first exhaust gas while discharging the first exhaust gas generated in the melting tank through the second heat storage chamber; The second reformed gas generated by the reforming reaction in the second heat storage chamber of the second raw material gas containing methane and water vapor introduced into the second heat storage chamber that is stored heat is burned in the melting tank, and Heating the first heat storage chamber with the second exhaust gas while discharging the second exhaust gas generated in the melting tank through the first heat storage chamber; and While the step A and the step C are alternately performed, the molten glass is generated from the glass raw material in the melting tank by heating by combustion of the first reformed gas and the second reformed gas.
  • the methane and the water vapor contained in the first raw material gas and the second raw material gas are respectively supplied from the methane source and the water vapor source to the gas mixing chamber, and in the gas mixing chamber, Introduced into the first heat storage chamber or the second heat storage chamber in a mixed state, A method for producing a glass product is provided.
  • An apparatus for producing a glass product having a glass melting furnace for producing molten glass from a glass raw material
  • the glass melting furnace is A melting tank containing molten glass generated from a glass raw material;
  • Each of the gas is movable between the melting tank and the first end portion having the air outlet, a second end portion to which a gas introduction pipe is connected, and the first end portion.
  • a first heat storage chamber and a second heat storage chamber having an intermediate portion disposed between the second end portion and the second end portion, Gas can be supplied to the first heat storage chamber and the second heat storage chamber through the gas introduction pipe, and connected to a methane source and a water vapor source, respectively, and supplied from the methane source and the water vapor source.
  • At least one gas mixing chamber configured to receive the water vapor that is produced
  • methane and water vapor are mixed and then introduced into the heat storage chamber. For this reason, the concentration of methane in the heat storage chamber is made uniform in advance. Therefore, when oxygen remaining in the heat storage chamber and methane (hydrogen generated by the reforming reaction in some cases) come into contact with each other, intense combustion of methane or the like, and explosion with damage to the apparatus in some cases are suppressed. Uniformity of the ratio of methane and water vapor in the raw material gas is also preferable for promoting the progress of the reforming reaction in the heat storage chamber.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3A to 3D are block diagrams for explaining each step in an example of the manufacturing method of the present invention
  • FIG. 3B is a block diagram showing process B
  • FIG. 3C is a block diagram showing process C
  • FIG. 3D is a block diagram showing process D.
  • It is front sectional drawing of another example of the glass fusing furnace used for implementation of this invention.
  • FIG. 8A to 8D are block diagrams for explaining each step in an example in which the manufacturing method of the present invention is carried out using the glass melting furnace shown in FIG. 5, and FIG. FIG. 8B is a block diagram showing process B.
  • FIG. 8C is a block diagram showing process C.
  • FIG. 8D is a block diagram showing process D.
  • the production method of the present invention comprises: Introducing water vapor into the second end of the second heat storage chamber so that at least a portion of the first exhaust gas remaining in the second heat storage chamber is expelled to the melting tank; And a step D of introducing water vapor into the second end of the first heat storage chamber so that at least a part of the second exhaust gas remaining in the first heat storage chamber is expelled to the melting tank. And while carrying out the step A, the step B, the step C, and the step D in this order, the glass raw material is brought into the melting tank by heating by combustion of the first reformed gas and the second reformed gas.
  • water vapor is used as a medium for purging exhaust gas (purging medium), and after the introduction of the purging medium, the raw material gas is introduced into the heat storage chamber in a state where methane and water vapor are premixed. It was.
  • the explosive reaction between methane or the like in the raw material gas and residual oxygen in the exhaust gas is more reliably suppressed.
  • methane in the raw material gas contacts with water vapor as the purge medium in the heat storage chamber.
  • steam is a gas introduced together with methane in order to advance the reforming reaction, the amount of energy supplied from the raw material gas to the melting tank is not reduced even when it comes into contact with methane.
  • Patent Document 1 describes that the reformed gas remaining in the regenerator bed is removed (purged) after the step of recovering heat from the regenerator bed by passing the raw material gas (paragraph). 0010).
  • the purge medium exhaust gas (flue gas) or water vapor cooled through the regenerator floor is used (paragraph 0010, last line).
  • FIG. 2 of Patent Document 1 shows a specific application example of the method for removing the gas remaining on the regenerator floor. In this example, four regenerator beds are used, and the combustion cycle of each regenerator bed is delayed by 1/4 cycle. The remaining reformed gas is driven out by the exhaust gas supplied to the three regenerator beds remaining from the regenerator floor from which the exhaust gas is discharged (Example).
  • Patent Document 1 aims to drive out the remaining reformed gas, and for the convenience of equipment, the purge medium is also supplied to the regenerator floor where the exhaust gas remains. Not too much. Patent Document 1 does not disclose that raw material gas is supplied in a state where methane and water vapor are mixed in advance, and that exhaust gas is expelled using water vapor.
  • the water vapor is introduced from the water vapor source into the second end portion through the gas mixing chamber and the gas introduction pipe.
  • the source gas and water vapor are introduced through the same pipe (gas introduction pipe), contact between methane and residual oxygen in the source gas can be more reliably suppressed.
  • each of the first heat storage chamber and the second heat storage chamber is connected to a water vapor introduction pipe at the second end, and in the step B or the step D, the water vapor The water vapor is introduced into the second end through an introduction pipe.
  • the water vapor is introduced from the water vapor introduction pipe to the second end portion in a state where the gas introduction pipe is shielded using the gas flow rate control means arranged in the gas introduction pipe.
  • the gas is supplied from the methane source and the water vapor source. It is preferable to introduce methane and water vapor into the mixing chamber, respectively. According to this aspect, it is possible to supply a raw material gas in which the ratio of methane and water vapor is appropriately adjusted from the beginning of introduction.
  • oxygen is supplied into the melting tank in order to burn the first reformed gas or the second reformed gas.
  • heated air is supplied into the melting tank in order to burn the first reformed gas or the second reformed gas.
  • each of the glass melting furnaces has a first air heating chamber to which a gas can move between the melting tank and an air introduction pipe connected. It is preferable to further include a second air heating chamber.
  • the air introduced into the stored first air heating chamber through the air introduction pipe and heated in the first air heating chamber is supplied into the melting tank, and the inside of the melting tank while the first exhaust gas generated in step B is exhausted through the second heat storage chamber and the second air heating chamber, the second heat storage chamber and the second air heating chamber are heated by the first exhaust gas, and the process C
  • the air introduced through the air introduction pipe into the stored second air heating chamber and heated in the second air heating chamber is supplied into the melting tank, and the second generated in the melting tank.
  • the first heat storage chamber and the first air heating chamber are heated by the second exhaust gas while exhaust gas is discharged through the first heat storage chamber and the first air heating chamber. It is preferred. According to this embodiment, the heat of the exhaust gas can be used for heating the air.
  • the glass melting furnace includes a plurality of the first heat storage chambers and a plurality of the second heat storage chambers, and each of the plurality of first heat storage chambers and the plurality of second heat storage chambers. And a temperature sensor disposed.
  • the flow rate of the first source gas or the second source gas introduced into each of the plurality of first heat storage chambers or the plurality of second heat storage chambers is determined by the temperature sensor.
  • the flow rate of the first source gas or the second source gas is controlled for each of the first heat storage chambers or for each of the second heat storage chambers so that the detected temperature increases.
  • the glass melting furnace does not include the catalyst for the reforming reaction that is nickel or a platinum group element in the first heat storage chamber and the second heat storage chamber. Further, at the end of the step A and the step C, the first end portion in the first heat storage chamber or the second heat storage chamber is heated to a range of 800 to 1400 ° C. by the exhaust gas. According to this embodiment, the reforming reaction can be utilized while eliminating the influence of the catalyst poison discharged from the glass melting furnace.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a glass melting furnace according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • the glass melting furnace 100 includes a melting tank 1 that stores heated glass raw materials, and a first heat storage chamber 3 and a second heat storage chamber 4 that are respectively connected to the melting tank 1.
  • “communication” is used as a term indicating a state in which a space in a tank or a room is connected so that gas can move from one to the other.
  • the molten glass 10 flows in the melting tank 1 in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 (more specifically, in the front direction), and is supplied to a molding apparatus (for example, a float kiln) not shown.
  • the melting tank 1 has a shape that extends long in the flow direction of the molten glass 10.
  • the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4 are arranged on both sides of the melt tank 1 with the melt tank 1 in between.
  • a plurality of first heat storage chambers 3 and a plurality of second heat storage chambers 4 are arranged on the side surface of the melting tank 1 along the flow direction of the molten glass 10.
  • the heat storage chambers 3 and 4 basically have the same configuration.
  • the heat storage chambers 3 and 4 communicate with the melting tank 1 through the air outlets 15a and 15b installed in the upper part thereof.
  • the air outlets 15 a and 15 b are arranged in the spaces 11 a and 11 b above the empty bricks 16 a and 16 b in the heat storage chambers 3 and 4, preferably in the vicinity of the uppermost portion of the heat storage chambers 3 and 4.
  • the upper spaces 11a and 11b constitute end portions of the heat storage chambers 3 and 4 together with lower spaces 13a and 13b described later.
  • the upper spaces 11a and 11b correspond to “first end portions”
  • the lower spaces 13a and 13b correspond to “second end portions”
  • the connecting portions 12a and 12b between these spaces correspond to “intermediate portions”. Will do.
  • the aspect of each end part and the intermediate part is not limited to those illustrated.
  • the heat storage chamber generally has a configuration in which pipes are connected to both ends thereof. The heating medium and the medium to be heated are introduced from one end, cooled through the intermediate portion, or heated, and discharged from the other end.
  • both ends are spaces. However, as long as the uniform flow of the medium (gas) in the heat storage chamber is not obstructed, there is no problem even if heat storage portions such as empty bricks are arranged at both ends.
  • the blower outlets 15a and 15b are formed so that the inside thereof gradually becomes narrower as the melting tank 1 is approached.
  • the tips of nozzles 7, 8 for supplying oxygen are exposed inside the air outlets 15a, 15b.
  • the rear ends of the nozzles 7 and 8 are connected to an oxygen cylinder (not shown).
  • the reformed gas blown out from the blowout ports 15 a and 15 b into the melting tank 1 reacts with the oxygen blown out from the nozzles 7 and 8, that is, burns above the molten glass 10.
  • each heat storage chamber 3 is configured to be airtight with respect to the outside air and the adjacent heat storage chamber by an outer wall 18a and a partition wall 17a formed using a refractory material.
  • each of the heat storage chambers 3 and 4 includes at least one (preferably one) outlets 15a and 15b to the melting tank 1, and further includes gas introduction pipes 21a and 21b and exhaust pipes 25a and 25b, which will be described later. At least one of these is connected.
  • each of the heat storage chambers 3 and 4 at least one temperature sensor (not shown) is arranged.
  • the temperature sensor is preferably arranged at least on the inner wall facing the upper spaces 11a, 11b of the heat storage chambers 3, 4.
  • empty bricks 16a and 16b that cool the exhaust gas discharged from the melting tank 1 and are heated by the exhaust gas are installed as heat storage portions.
  • the empty brick is constructed by stacking refractory bricks so as to function as a heat storage unit.
  • the stacked structure of empty bricks affects the pressure loss of gas passing through the heat storage chamber, the thermal efficiency, the form of brick damage, clogging, and the like. Since the exhaust gas in the glass melting furnace contains sulfur compounds, sodium compounds, dust and the like, a stacked structure with a small pressure loss is desirable so that the empty bricks are not blocked.
  • the flow rate of raw material gas (converted value at 0 ° C. and 1 atm) is about 1 m 3 / s (normal). It is desirable to design the stacked structure of the empty bricks 16a and 16b in consideration of pressure loss so that the amount of the raw material gas and the exhaust gas generated from the raw material gas flow.
  • Rider arches 14a and 14b are installed in the heat storage chambers 3 and 4 to support the heavy empty bricks 16a and 16b. Lower spaces 13a and 13b are secured below the rider arches 14a and 14b in the heat storage chambers 3 and 4, respectively.
  • the empty bricks 16a and 16b are heated to a high temperature by the exhaust gas and are also exposed to the reducing material gas. Therefore, it is preferable that the refractory bricks constituting the empty bricks 16a and 16b can withstand a high temperature of 1000 ° C. or more and have durability even in a reducing atmosphere.
  • the refractory bricks for example, electrocast bricks; sintered bricks such as mullite, alumina-magnesia, and sillimanite can be used.
  • the heat of the exhaust gas stored in the empty bricks 16a and 16b is used for the reforming reaction of the raw material gas.
  • the reforming reaction is an endothermic reaction represented by the following formula.
  • the amount of energy obtained by burning carbon monoxide and hydrogen produced by the reforming reaction exceeds the amount of energy obtained by directly burning methane.
  • the amount of oxygen required to obtain the same amount of heat is smaller when carbon monoxide and hydrogen produced by the reforming reaction are combusted than when methane is combusted directly.
  • the raw material gas contains methane and steam even after the reforming.
  • the raw material gas reformed in the heat storage chambers 3 and 4 usually further contains trace components other than methane contained in natural gas often used as a methane source.
  • a gas containing carbon monoxide and hydrogen generated by the reforming reaction is referred to as “reformed gas”.
  • the reformed gas is composed of only carbon monoxide and hydrogen.
  • other gases such as methane and water vapor are also included.
  • Nickel and platinum group elements are known as reforming catalysts. These catalysts are often used together with a carrier supporting the catalyst, such as alumina balls impregnated with nickel.
  • the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4 are not provided with a catalyst for generating the reformed gas from the raw material gas, and the reformed gas by the reforming reaction without a catalyst. Is generated. More specifically, in this embodiment, a catalyst that is nickel or a platinum group element is not disposed in the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4. In a glass melting furnace 100 used for mass production of glass products, it is difficult to remove catalyst poisons such as sulfur, sodium, and dust derived from glass raw materials from exhaust gas.
  • the reforming reaction without using a catalyst is suitable for reforming the raw material gas in the glass melting furnace.
  • the platinum group elements are specifically ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum and osmium.
  • the reforming reaction proceeds even at a relatively low temperature (500 ° C. to 700 ° C.) when the above-described catalyst is used.
  • a relatively low temperature 500 ° C. to 700 ° C.
  • the heat storage chambers 3 and 4 are preferably heated to 800 ° C. to 1400 ° C., particularly 1000 ° C. to 1400 ° C. at the end of heat storage using exhaust gas.
  • the outer wall (reference numeral 18a in FIG. 2) surrounding the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4 is provided with a portion (strength lowering portion) that is easily damaged.
  • a portion stress lowering portion
  • the strength reduction portion can be formed, for example, by thinning a part of the outer wall that separates the heat storage chambers 3 and 4 from the outside air.
  • the reduced-strength part is filled with a material so that the thickness of the hole provided in the outer wall is thinner than that of the surrounding area, or is sealed with a sealing material on the outer wall so as to cover the hole. What is necessary is just to close and form. It is preferable to form at least one strength reduction portion in each of the heat storage chambers 3 and 4. Although the magnitude
  • the glass melting furnace 100 includes a flue 2 for discharging the exhaust gas cooled in each of the heat storage chambers 3 and 4 to the outside of the furnace.
  • the flue 2 is located below the melting tank 1 and is located between the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4.
  • the heat storage chambers 3 and 4 communicate with the lower spaces 13a and 13b.
  • Dampers 35a and 35b are disposed in the exhaust pipes 25a and 25b connecting the flue 2 and the heat storage chambers 3 and 4, respectively.
  • the dampers 35 a and 35 b make the gas immovable between the flue 2 and the heat storage chambers 3 and 4, and make the gas immovable between the flue 2 and the heat storage chambers 3 and 4. Can be in a shielded state.
  • the glass melting furnace 100 further includes gas mixing chambers (gas premixing chambers) 9a and 9b for preparing raw material gases in advance, and gas introduction tubes that communicate the gas mixing chambers 9a and 9b with the respective heat storage chambers 3 and 4. 21a, 21b, and valves 31a, 31b disposed in the gas introduction pipes 21a, 21b.
  • the valves 31a and 31b are in an open state in which gas can move between the gas mixing chambers 9a and 9b and the heat storage chambers 3 and 4, and between the gas mixing chambers 9a and 9b and the heat storage chambers 3 and 4, respectively. A shielding state in which the gas cannot move can be taken.
  • the gas introduction pipes 21a and 21b are connected to the heat storage chambers 3 and 4 in the lower spaces 13a and 13b which are the second ends.
  • the first gas mixing chamber 9 a for preparing the source gas supplied to the first heat storage chamber 3 and the second gas mixing chamber for preparing the source gas supplied to the second heat storage chamber 4 are used.
  • 9b is arranged, but as long as the gas supply to the first heat storage chamber 3 and the second heat storage chamber 4 can be individually controlled, gas is supplied from the same gas mixing chamber to the heat storage chambers 3 and 4. It is good.
  • the gas mixing chambers 9a and 9b are connected to a methane supply source and a water vapor supply source (not shown), respectively, and receive supply of methane and water vapor from these.
  • a typical methane supply source is a city gas supply line provided by a gas supply company or a tank containing liquefied natural gas, and a typical water vapor supply source is a water vapor generator.
  • Natural gas is suitable as the methane-containing gas supplied from the methane supply source. Natural gas depends on the production area, but usually contains 90% or more by volume of methane.
  • the supply and flow rate of methane and water vapor to the gas mixing chambers 9a and 9b are as follows: valves 33a and 33b arranged in a pipe for communicating the methane supply source and the gas mixing chambers 9a and 9b, and the water vapor supply source and the gas mixing chamber Control is performed by adjusting the degree of opening and closing of the valves 32a and 32b disposed in the pipes communicating with 9a and 9b.
  • the glass melting furnace 100 includes a glass raw material charging machine 6 and a dog house 5 for charging glass raw material into the melting tank 1 on the upstream end side of the molten glass 10, and glass forming is performed on the downstream end side, not shown. It has a glass outlet that leads the molten glass to an apparatus (typically a float bath).
  • the molten glass derived from the glass melting furnace 100 is formed into a glass plate or other glass product according to a known method.
  • step A (FIG. 3A), the process B (FIG. 3B), the process C (FIG. 3C), and the process D (FIG. 3D) are performed in sequence, and then the process A again.
  • the cycle in which the steps are performed in the same order is repeated. By repeating this cycle, a continuous operation for producing molten glass from the glass raw material is performed.
  • step B and step D are not essential, and step A and step C may be performed alternately by omitting these steps.
  • step A the reformed gas generated in the stored first heat storage chamber 3 is supplied into the melting tank 1.
  • the reformed gas, together with oxygen supplied from the nozzle 7, is jetted into the melting tank 1 via the blowout port 15a, and reacts with oxygen to burn.
  • the exhaust gas generated by the combustion of the reformed gas is discharged from the melting tank 1 into the second heat storage chamber 4 via the outlet 15b.
  • the reformed gas is produced when a reforming reaction using methane and water vapor contained in the source gas (first source gas) supplied into the first heat storage chamber 3 as a reactant proceeds in the first heat storage chamber 3.
  • the first heat storage chamber 3 is cooled by the progress of the reforming reaction, which is an endothermic reaction, in addition to the endothermic heat of the raw material gas itself.
  • the second heat storage chamber 4 receives heat from the exhaust gas and is stored.
  • the main part cooled in the 1st heat storage chamber 3 and the main part stored in the 2nd heat storage chamber 4 are the heat storage parts comprised by the empty brick 16a, 16b.
  • a raw material gas containing methane and water vapor is introduced.
  • the source gas is, for example, a mixed gas of methane-containing gas (preferably natural gas) and water vapor.
  • This source gas is prepared by previously mixing water vapor and methane-containing gas in a gas mixing chamber (first gas mixing chamber) 9a.
  • the methane-containing gas (natural gas) and water vapor are supplied to the gas mixing chamber 9a through each pipe at a predetermined flow rate adjusted by the valves 32a, 32b, 33a, and 33b so that the components of the source gas have a desired ratio. Supplied.
  • the raw material gas is introduced into the lower space 13a of the first heat storage chamber 3 through the gas introduction pipe 21a.
  • the damper 35a installed in the exhaust pipe 25a is controlled so as to shield the exhaust pipe 25a.
  • the exhaust gas cooled in the second heat storage chamber 4 is guided to the flue 2 via the lower space 13b and the exhaust pipe 25b.
  • the valve 31b is controlled to close the gas introduction pipe 21b.
  • the amount of raw material gas introduced and / or the ratio of methane and water vapor in the raw material gas may be changed.
  • This control is preferably performed individually for each heat storage chamber 3 so that the energy efficiency is improved as a whole.
  • the supply amount of the raw material gas into each heat storage chamber 3 is controlled so that the introduction amount of the raw material gas increases as the indoor temperature of the heat storage chamber 3 increases. If the introduction amount of the source gas is increased, the rate of temperature decrease in the heat storage chamber is increased.
  • a supply amount corresponding to the temperature is assigned to each heat storage chamber 3 while considering the total energy amount to be supplied to the melting tank 1.
  • Control of the flow rate of the raw material gas introduced into each heat storage chamber 3 can be performed by adjusting the degree of opening and closing of the valves 31 a and 33 a or by adjusting the degree of opening and closing of the valve 31 a disposed in the gas introduction pipe 21.
  • the methane concentration in the raw material gas is controlled according to the room temperature of the heat storage chamber 3.
  • concentration of methane in the raw material gas suitable for the reforming reaction is determined under various conditions in an actual apparatus (for example, methane consumption due to residual oxygen) while taking into account the above-described theoretical reactant ratio of the reforming reaction. It is determined appropriately according to the above.
  • concentration of methane for example, the indoor temperature is lower than a predetermined reference temperature set in the range of 800 ° C. to 1000 ° C., and the progress of the reforming reaction without catalyst can be substantially expected.
  • the lost heat storage chamber may be supplied with a raw material gas having a higher methane concentration than the raw material gas supplied to the heat storage chamber in the temperature range where the progress of the reforming reaction can be expected.
  • the temperature in the first heat storage chamber 3 decreases and the temperature in the second heat storage chamber 4 increases.
  • the process A may be terminated when the temperature in the first heat storage chamber 3 is sufficiently lowered, more specifically, for example, when the number of the heat storage chambers 3 that are lower than the reference temperature reaches a predetermined number.
  • the reference temperature for the end of step A can be selected from the range of 800 to 1000 ° C., for example.
  • the process A may be terminated when a preset fixed time elapses.
  • the reference temperature illustrated above is a range when it displays with the temperature detected by the temperature sensor installed in the upper space 11a of the 1st heat storage chamber 3.
  • FIG. Not only this but the temperature of the thermal storage chamber referred in this specification is based on the temperature of the upper space (1st edge part) of a thermal storage chamber.
  • the process B is started.
  • steam is introduced into the second heat storage chamber 4 so that at least a part of the exhaust gas remaining in the second heat storage chamber 4 is discharged into the melting tank 1.
  • the valve 31b and the valve 32b are opened, and the water vapor derived from the water vapor source passes through the gas mixing chamber (second gas mixing chamber) 9b and the gas introduction pipe 21b in the second heat storage chamber 4. Is introduced into the lower space (second end) 13b.
  • the damper 35b is shifted from the open state to the shield state.
  • the water vapor supplied in the process B relaxes the contact between the methane contained in the source gas (second source gas) and the residual oxygen contained in the exhaust gas in the second heat storage chamber 4 in the subsequent process C, Preferably supplied for the purpose of avoiding.
  • the total amount of water vapor supplied in the process B may be appropriately determined according to the structure and volume of the second heat storage chamber 4, the concentration of residual oxygen in the exhaust gas, and the like so as to achieve this purpose.
  • the introduction of an excessive amount of water vapor should be avoided because it unnecessarily reduces the temperature in the second heat storage chamber 4. In general, it is not necessary to discharge all the exhaust gas remaining in the second heat storage chamber 4 to the melting tank 1.
  • the amount of water vapor to be supplied into the second heat storage chamber 4 in the process B is indicated by the volume at the temperature by the temperature sensor installed in the upper space 11b of the second heat storage chamber 4 when the process B is started, for example.
  • the gas storage capacity in the second heat storage chamber 4 is 1 to 50%, preferably 10 to 20%.
  • the introduction of the source gas is immediately started to perform the process C. That is, the raw material gas is introduced into the second heat storage chamber 4 through the gas introduction pipe 21b.
  • the raw material gas is introduced into the second heat storage chamber 4 after the water vapor supplied in the step B, in other words, after the introduction of the water vapor and before the introduction of another gas.
  • the shield state of the exhaust pipe 25b is maintained by the damper 35b.
  • the raw material gas Since the raw gas is introduced into the second heat storage chamber 4 through the same pipe (gas introduction pipe) 21b as that of the water vapor and subsequently to the water vapor, the raw material gas is in a state where the water vapor is interposed between the remaining exhaust gas, so to speak. It moves upward in the second heat storage chamber 4 while using water vapor as a “barrier”. In reality, the diffusion of gas is involved, so that the water vapor barrier function is not completely maintained for a long time. However, due to the “barrier” water vapor, the contact between the source gas and the exhaust gas, particularly the contact between the source gas and residual oxygen in the exhaust gas, is limited. For this reason, the consumption of fuel in the supply path due to the reaction of methane contained in the raw material gas or hydrogen generated by reforming the raw material gas with residual oxygen is suppressed.
  • the valve 33b is opened while the valve 31b opened in the process B is opened, and supply of methane from the methane supply source to the gas mixing chamber 9b is started.
  • the gas mixing chamber 9b it is mixed with water vapor and supplied to the second heat storage chamber 4 as a raw material gas.
  • the degree of opening and closing of the valves 32b and 33b may be adjusted so that the methane concentration in the source gas is within a predetermined range.
  • valve 31b is once closed and the valve 33b is opened to mix methane and water vapor in a predetermined ratio in the gas mixing chamber 9b.
  • the material gas is opened and the source gas is supplied to the second heat storage chamber 4.
  • the degree of opening and closing of the valves 32b and 33b is preferably adjusted so that the methane concentration in the raw material gas falls within a predetermined range.
  • the methane concentration in the raw material gas supplied to the second heat storage chamber 4 is made uniform.
  • the raw material gas is prepared by closing the valve 31b, it is easy to control the ratio of methane and water vapor in the raw material gas to a predetermined value from the beginning of introduction into the heat storage chamber 4.
  • the raw material gas introduced into the second heat storage chamber 4 is heated and reformed in the second heat storage chamber 4.
  • This reformed gas is ejected from the outlet 15b into the melting tank 1 via the upper space 11b, and reacts with oxygen supplied from the nozzle 8 and burns.
  • the exhaust gas generated in the melting tank 1 is discharged from the blowout port 15a into the first heat storage chamber 3.
  • the process D is started.
  • steam is introduced into the first heat storage chamber 3 so that at least a part of the exhaust gas remaining in the first heat storage chamber 3 is discharged into the melting tank 1.
  • the valve 31a and the valve 32a are opened, and the water vapor derived from the water vapor source passes through the gas mixing chamber (second gas mixing chamber) 9a and the gas introduction pipe 21a in the first heat storage chamber 3. Into the lower space (second end) 13a. Details of the process D are the same as those of the process B, and thus the description thereof is omitted.
  • the introduction of the source gas (first source gas) is immediately started to perform the process A again. That is, the source gas starts to be introduced into the first heat storage chamber 3 through the gas introduction pipe 21a. Methane and water vapor contained in the raw material gas are in a state of being mixed in advance in the gas mixing chamber 9a. The source gas supplied in this way is reformed in the first heat storage chamber 3, and the process A is performed again.
  • FIG. 4 is a front sectional view of a glass melting furnace according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the glass melting furnace 110 is provided with bypass pipes (steam introduction pipes) 24a and 24b for introducing steam into the heat storage chambers 3 and 4 without passing through the gas mixing chambers 9a and 9b, and the steam introduction pipes 24a and 24b.
  • the glass melting furnace 100 has the same configuration as that of the glass melting furnace 100 according to the first embodiment except that the valves 34a and 34b are respectively disposed.
  • the steam introduction pipes 24 a and 24 b are pipes that connect the steam source and the lower spaces 13 a and 13 b corresponding to the second ends of the heat storage chambers 3 and 4.
  • the production method of the present invention can be performed as described in the first embodiment.
  • steam can be introduce
  • the water vapor and the raw material gas are not introduced into the heat storage chambers 3 and 4 through the same pipe (gas introduction pipes 21a and 21b).
  • the gas introducing pipes 21a and 21b can be kept closed by closing the valves 31a and 31b while introducing the water vapor into the heat storage chambers 3 and 4. Therefore, it is possible to prepare in advance in the gas mixing chambers 9a and 9b that the raw material gases to be subsequently introduced into the heat storage chambers 3 and 4 are performed while performing the step B or the step D. In this case, immediately after a predetermined amount of water vapor is introduced through the water vapor introducing pipes 24 a and 24 b in the process B or D, the valves 34 a and 34 b are closed and the valves 31 a and 31 b are opened and the gas introducing pipe 24 is opened.
  • the glass melting furnace 110 has an advantage that the introduction of the raw material gas in which the ratio of methane and steam is accurately adjusted can be started quickly after the supply of steam.
  • FIG. 5 is a front sectional view of a glass fusing furnace according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the glass melting furnace 200 is an apparatus for using air instead of oxygen as an oxidizing gas for burning the reformed gas. Unlike the case of using oxygen, heating of air as an oxidizing gas greatly contributes to energy efficiency. For this reason, in the glass melting furnace 200, the heat
  • the “air” described here includes oxygen-enriched air having an oxygen concentration higher than that of normal air.
  • air heating chambers 43 and 44 are disposed adjacent to the heat storage chambers 3 and 4, and facilities for supplying air from the outside to the air heating chambers 43 and 44 (air supply pipes 27 a and 27 b and valves).
  • 37a and 37b) are basically the same as the glass melting furnace 100 except that they are connected.
  • the position of some apparatuses for example, gas mixing chamber 9a, 9b
  • the oxygen supply pipes 7 and 8 are removed.
  • the functions of the gas mixing chambers 9a, 9b and the like are not changed.
  • the air heating chambers 43 and 44 are separated from the heat storage chambers 3 and 4 by partition walls 19a and 19b.
  • the air heating chambers 43, 44 are arranged along the flow direction of the molten glass 10 on both sides of the melting tank 1, similarly to the heat storage chambers 3, 4.
  • Spaces (first ends) 51a and 51b above the air heating chambers 43 and 44 communicate with the melting tank 1 through the outlets 15a and 15b, and spaces (second ends) 53a and 53b below the air heating chambers 43 and 44 are It communicates with the flue 2 through the exhaust pipes 28a and 28b.
  • the air heating chambers 43 and 44 include exhaust pipes 28a and 28b separated from the heat storage chambers 3 and 4 while sharing the heat storage chambers 3 and 4 and the outlets 15a and 15b.
  • the exhaust pipes 28a and 28b are configured to be opened and closed by dampers 35a and 35b together with the exhaust pipes 25a and 25b of the heat storage chamber extending adjacently.
  • Air supply pipes 27a and 27b are connected to the lower spaces 53a and 53b of the air heating chambers 43 and 44, and valves 37a and 37b are connected to the air supply pipes 27a and 27b.
  • the intermediate parts 52a and 52b connecting the first end and the second end of the air heating chambers 43 and 44 are heat storage parts in which empty bricks 46a and 46b are installed.
  • the air heating chambers 43 and 44 have a basic structure including both end portions to which pipes are connected and an intermediate portion (heat storage portion) between them, like the heat storage chambers 3 and 4.
  • the volume of the air heating chambers 43 and 44 is larger than the volume of the heat storage chambers 3 and 4.
  • the volume is calculated including the volume of the empty bricks 16a, 16b, 46a, 46b, in other words, based on a numerical value calculated based on the size of all the regions surrounded by the outer wall and the partition wall.
  • it is also possible to relatively increase the amount of air supply by supplying air into the air heating chambers 43 and 44 so that the air flow rate is higher than the reformed gas flow rate.
  • the partition walls 19a and 19b that define the air heating chambers 43 and 44 and the heat storage chambers 3 and 4 shown in FIG. 5 extend substantially parallel to the flow direction of the molten glass 10 and are substantially C-shaped. It arrange
  • the shape of the partition wall is not limited to this, and as shown in FIG. 7, it extends perpendicularly to the flow direction of the molten glass 10, in other words, extends parallel to the gas ejection direction from the outlet 15a.
  • a partition wall 19c having a shape may be set.
  • the manufacturing method of the present invention can be carried out basically as described in the first embodiment.
  • the exhaust gas from the melting tank 1 is discharged into the air heating chambers 43 and 44 together with the heat storage chambers 3 and 4.
  • the heat of the exhaust gas discharged into the air heating chambers 43 and 44 is recovered mainly by the empty bricks 46a and 46b, and heats the air introduced into the air heating chambers 43 and 44 from the air introduction pipes 27a and 27b.
  • each step of the manufacturing method of the present invention in the case of using the glass melting furnace 200 will be described with reference to FIGS. 8A to 8D together with FIG. 5. Details of each step will be described in the first embodiment. Therefore, here, only the differences from the first embodiment will be described.
  • step A the reformed gas generated in the first heat storage chamber 3 where heat is stored is supplied to the melting tank 1.
  • air is supplied instead of oxygen in order to burn the reformed gas.
  • the air heated in the stored first air heating chamber 43 is ejected into the melting tank 1, reacts with oxygen contained in the air, and burns.
  • the air to be heated is taken into the first air heating chamber 43 through the air introduction pipe 27 a by opening the valve 37.
  • Exhaust gas generated by burning the reformed gas is discharged from the melting tank 1 into the second heat storage chamber 4 and the second air heating chamber 44.
  • the reformed gas is generated by a reforming reaction using methane and water vapor contained in the source gas (first source gas) as reactants in the first heat storage chamber 3.
  • the first heat storage chamber 3 is cooled by the progress of the reforming reaction, which is an endothermic reaction, in addition to the endothermic heat of the raw material gas itself.
  • the first air heating chamber 43 is also cooled by taking heat away from the air.
  • the second heat storage chamber 4 and the second air heating chamber 44 receive heat from the exhaust gas and are stored.
  • the source gas is prepared by previously mixing water vapor and methane-containing gas (natural gas) in the gas mixing chamber (first gas mixing chamber) 9a.
  • the process A When the process A is continued, the temperature in the first heat storage chamber 3 is lowered and eventually becomes a temperature range that is not suitable for the progress of the reforming reaction, and the temperature in the first air heating chamber 43 is also lowered. On the other hand, the temperatures in the second heat storage chamber 4 and the second air heating chamber 44 rise.
  • the process B is started. As shown in FIG. 8B, in step B, the gas mixing chamber (second gas mixing chamber) 9 b and the gas are used so that at least a part of the exhaust gas remaining in the second heat storage chamber 4 is discharged to the melting tank 1. Water vapor is introduced into the second heat storage chamber 4 via the introduction pipe 21b.
  • the water vapor supplied from the water vapor source is introduced into the lower space 13 b in the second heat storage chamber 4. Due to the supply of water vapor to the lower space 13b, the exhaust gas remaining in the second heat storage chamber 5 moves upward, and at least part of the exhaust gas passes through the outlet 15b and is discharged to the melting tank 1. . Excess exhaust gas in the melting tank 1 is pushed out into the first heat storage chamber 3 and the first air heating chamber 43.
  • the introduction of the source gas is immediately started to perform the process C.
  • the source gas is introduced into the second heat storage chamber 4 as a gas to be introduced next to the water vapor supplied in the process B, in other words, before other gases are introduced.
  • the raw material gas is introduced into the lower space 13b in the second heat storage chamber 4 through the gas mixing chamber 9b and the gas introduction pipe 21b, similarly to the water vapor in the process B.
  • the raw material gas moves upward in the second heat storage chamber 4 while the water vapor supplied in the step B is interposed between the remaining exhaust gas and the water vapor as a “barrier”. Due to the presence of “barrier” water vapor, contact between the source gas and residual oxygen in the exhaust gas is suppressed.
  • step C the air heated in the stored second air heating chamber 44 together with the reformed gas generated by reforming the raw material gas in the stored second heat storage chamber 4. Is fed into the melting tank 1.
  • the air is taken into the second air heating chamber 44 through the air introduction pipe 27b by opening the valve 37b.
  • the reformed gas reacts with oxygen contained in the heated air and burns to generate exhaust gas in the melting tank 1.
  • This exhaust gas is discharged into the first heat storage chamber 3 and the first air heating chamber 43.
  • the second heat storage chamber 4 and the second air heating chamber 44 are cooled, while the first heat storage chamber 3 and the first air heating chamber 43 recover heat from the exhaust gas.
  • the heat is stored.
  • step D the gas mixing chamber (first gas mixing chamber) 9 a and the gas are used so that at least a part of the exhaust gas remaining in the first heat storage chamber 3 is discharged to the melting tank 1. Water vapor is introduced into the first heat storage chamber 3 via the introduction pipe 21a. Excess exhaust gas in the melting tank 1 is discharged into the second heat storage chamber 4 and the second air heating chamber 44.
  • the introduction of the source gas is immediately started to perform the process A again. That is, the source gas is introduced into the first heat storage chamber 3 through the gas introduction pipe 21a. Methane and water vapor contained in the raw material gas are in a state of being mixed in advance in the gas mixing chamber 9a. The raw material gas thus supplied rises while being reformed in the first heat storage chamber 3 where the heat is stored, and at the same time, the air rises while being heated in the air heating chamber 43, and these are ejected from the blowout port 15a to be processed again. A is performed.
  • the present invention has been described with respect to three forms, but the embodiments of the present invention are not limited to these.
  • the water vapor introduction pipes 24a and 24b described in the second embodiment may be disposed in the glass melting furnace 200 shown in the third embodiment.
  • a nozzle for supplying oxygen may be provided in addition to the glass melting furnace 200 of the third embodiment, and oxygen may be supplementarily supplied as an oxidizing gas.
  • auxiliary heating means may be further arranged in the glass melting furnaces 100, 110, and 200.
  • auxiliary heating means include a gas burner and a heavy oil burner. The auxiliary heating means is useful for supplementing the amount of energy supply that varies depending on the progress of the reforming reaction, and maintaining the inside of the melting tank 1 at a constant temperature.
  • the amount of energy that can be extracted by reforming increases, the amount of methane used to supply the same amount of energy decreases.
  • the lower heating value of CH 4 is 191.6 kcal / mol
  • the lower heating value of CO + 3H 2 is 240.88 kcal / mol. If calculated from these values alone, it is possible to reduce the amount of methane used by about 20%. However, since the reforming reaction actually has a finite reaction rate, the amount of reduction achieved is about 11.4%. It is. However, when the glass melting furnace of the present invention is used, the reformed gas can be heated to about 900 ° C. Considering this together, the reduction rate of methane is about 20%.
  • the cycle consisting of the process A to the process D is a temperature sensor disposed in each heat storage chamber 3, 4 and each valve 31a, 31b, 32a. 32b, 33a, 33b, 34a, 34b, 37a, 37b, and the control unit connected to each of the dampers 35a, 35b.
  • the control unit preferably determines a temperature detection unit connected to the temperature sensor, whether or not to open and close each valve and each damper based on the temperature detected by the temperature detection unit, And a calculation unit for calculating the degree of opening and closing.
  • the control unit is connected to opening / closing means arranged for each valve and damper. In the embodiment based on oxyfuel combustion (Embodiment 1), it is preferable that the controller is also connected to a valve opening / closing means for determining the supply amount of oxygen.

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Abstract

　排ガスが残留した蓄熱室３、４内に、メタンおよび水蒸気を含む原料ガスを導入する。原料ガス中のメタンおよび水蒸気は、ガス混合室９ａ、９ｂにおいて予め混合されているため、蓄熱室３、４への導入前に原料ガスにおけるメタン濃度は均一化されている。原料ガスは、蓄熱室３、４内において改質され、熔融槽１内において酸素または空気と反応して燃焼し、槽１内に熔融ガラス１０を生成させる。蓄熱室３、４は、交互に、原料ガスを加熱し、改質しながら導入する役割と、排ガスから熱を回収する役割を担う。

Description

ガラス製品の製造方法および製造装置
　本発明は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽を備えたガラス熔融炉を用いたガラス製品の製造方法に関する。
　ガラス板などのガラス製品の量産工程においては、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成し、生成した熔融ガラスを成形することでガラス製品が製造される。熔融ガラスを生成するためのガラス熔融炉は熔融槽を備え、熔融槽において燃料を燃焼させてガラス原料を加熱し、熔融ガラスを生成する。ガラス熔融炉では、燃焼により生じる排ガスの熱を利用して燃料を燃焼する際に供給される空気の予熱を行うための蓄熱室が配置されることがある。このようなガラス熔融炉は、通常、熔融槽と第１蓄熱室および第２蓄熱室とを備え、第１蓄熱室および第２蓄熱室は、空気の供給と排ガスの排出とを交互に行う。第１蓄熱室および第２蓄熱室の動作について以下に説明する。
　第１蓄熱室から空気を供給している場合は、蓄熱された第１蓄熱室内を通過することで空気は加熱され、加熱された空気が熔融槽へと供給される。バーナーから供給された燃料（典型的には重油）は、加熱された空気と反応することで燃焼する。燃料が燃焼することで生じる高温の排ガスは、第２蓄熱室内を通過して排出される。第２蓄熱室内は、排ガスが通過することで加熱される。所定時間経過後、第１蓄熱室と第２蓄熱室との役割を切り替える。すなわち、切り替えの後は、蓄熱された第２蓄熱室内を通過することで空気は加熱され、加熱された空気が熔融槽へと供給される。バーナーから供給された燃料は、加熱された空気と反応することで燃焼する。燃料が燃焼することで生じる高温の排ガスは、第１蓄熱室内を通過して排出される。第１蓄熱室内は、排ガスが通過することで加熱される。
　第１蓄熱室と第２蓄熱室との役割を所定時間ごとに切り替えることで、排ガスの熱を空気の予熱のために用いることができ、省エネルギー効果を得ることができる。
　排ガスの熱を、空気の加熱ではなく原料ガスの改質のために用いる方法も提案されている。特許文献１には、再生器床を備えた装置を用いた燃焼方法が開示されている。この方法によれば、再生器床に蓄えられた排ガスの熱を用いてメタンおよび水蒸気を含む原料ガスを改質反応させることにより、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成し、この改質ガスを用いて燃焼が行われる。改質ガスを燃焼させると、原料ガスをそのまま燃焼させるよりも、取り出すことができるエネルギー量が増加する。
特開２０００－２４４８９号公報
　しかし、特許文献１に開示された方法をガラス製品の量産に用いられているガラス熔融炉に適用するためには、さまざまな問題が存在する。
　量産に用いられているガラス熔融炉のような常設の量産設備から排出される排ガスには、残存酸素が多く含まれている。このため、排ガスを通過させた後の再生器床に原料ガスを導入すると、再生器床に残留する残存酸素と原料ガスの一部とが再生器床において反応して燃焼し、場合によってはその燃焼が爆発的に進行して製造装置の一部が破損する可能性があった。
　また、ガラス熔融炉における排ガスには、触媒を被毒する成分（触媒毒）である硫黄、ナトリウム、ダスト等が含まれる。このため、一般に、再生器床における改質反応に触媒の使用は適していない。触媒を用いずに改質反応を生じさせるためには、再生器床を高温にすることが必要になるが、再生器床を高温にすることで、残存酸素の反応性が上昇し、再生器床における残存酸素と原料ガスとの反応が促進される。このため、製造装置の一部が破損する可能性が高くなる。また、原料ガスの燃焼が激しく進行すると、熔融槽に供給されるエネルギー量が大幅に低減するという問題も生じる。特に、蓄熱槽内における原料ガスの激しい燃焼は、原料ガスと残存する排ガスとが併存する蓄熱槽内を撹拌し、蓄熱室内で燃焼するメタン等の量をさらに増加させるという問題を引き起こす。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされた発明であり、その目的は、改質反応を利用する効率の高い燃焼方法をガラス製品の量産設備に適合するように改良し、これによってガラス製品の新規な製造方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、本発明の製造方法の実施に適したガラス製品の製造装置を提供することにある。
　本発明は、
　ガラス原料から熔融ガラスを生成させるガラス熔融炉を用いるガラス製品の製造方法であって、
　前記ガラス熔融炉が、
　ガラス原料から生成した熔融ガラスを収容する熔融槽と、
　それぞれが、吹出口を通して前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、前記吹出口を有する第１端部と、気体導入管が接続された第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に配置された中間部と、を有する第１蓄熱室および第２蓄熱室と、
　前記第１蓄熱室内および前記第２蓄熱室内に前記気体導入管を通して気体を供給可能であるとともに、メタン源および水蒸気源とそれぞれ接続されていて前記メタン源から供給されるメタンおよび前記水蒸気源から供給される水蒸気を受け入れるように構成された少なくとも１つのガス混合室と、を備え、
　前記製造方法が、
　蓄熱された前記第１蓄熱室内に導入されたメタンおよび水蒸気を含む第１原料ガスの前記第１蓄熱室内における改質反応により生成した第１改質ガスを前記熔融槽内において燃焼させるとともに、前記熔融槽内に生じた第１排ガスを前記第２蓄熱室内を通過させて排出しながら前記第１排ガスにより前記第２蓄熱室内を加熱する工程Ａと、
　蓄熱された前記第２蓄熱室内に導入されたメタンおよび水蒸気を含む第２原料ガスの前記第２蓄熱室内における改質反応により生成した第２改質ガスを前記熔融槽内において燃焼させるとともに、前記熔融槽内に生じた第２排ガスを前記第１蓄熱室内を通過させて排出しながら前記第２排ガスにより前記第１蓄熱室内を加熱する工程Ｃと、を具備し、
　前記工程Ａと前記工程Ｃとを交互に実施しながら、前記第１改質ガスおよび前記第２改質ガスの燃焼による加熱によって、前記熔融槽内に、前記ガラス原料から前記熔融ガラスを生成させ、
　前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスに含まれる前記メタンおよび前記水蒸気が、前記メタン源および前記水蒸気源から前記ガス混合室へとそれぞれ供給されたものであって、当該ガス混合室において互いに混合された状態で前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入される、
　ガラス製品の製造方法、を提供する。
　また、本発明は、その別の側面から、
　ガラス原料から熔融ガラスを生成させるガラス熔融炉を有するガラス製品の製造装置であって、
　前記ガラス熔融炉が、
　ガラス原料から生成した熔融ガラスを収容する熔融槽と、
　それぞれが、吹出口を通して前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、前記吹出口を有する第１端部と、気体導入管が接続された第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に配置された中間部と、を有する第１蓄熱室および第２蓄熱室と、
　前記第１蓄熱室内および前記第２蓄熱室内に前記気体導入管を通して気体を供給可能であるとともに、メタン源および水蒸気源とそれぞれ接続されていて前記メタン源から供給されるメタンおよび前記水蒸気源から供給される水蒸気を受け入れるように構成された少なくとも１つのガス混合室と、を備えた、
　ガラス製品の製造装置、を提供する。
　本発明の製造方法では、メタンと水蒸気とが混合されてから蓄熱室内へと導入される。このため、蓄熱室内におけるメタンの濃度は予め均一化されている。したがって、蓄熱室内に残留する酸素とメタン（場合によっては改質反応により生じた水素）とが接触したときに、メタン等の激しい燃焼、場合によっては装置の損傷を伴う爆発、が抑制される。原料ガスにおけるメタンと水蒸気との比の均一化は、蓄熱室内での改質反応の進行を促進する上でも好ましい。
本発明の実施に用いるガラス熔融炉の一例の正面断面図である。 図１のII－II断面図である。 図３Ａ～図３Ｄは、本発明の製造方法の一例における各工程を説明するためのブロック図であり、図３Ａは工程Ａを示す。 図３Ｂは工程Ｂを示すブロック図である。 図３Ｃは工程Ｃを示すブロック図である。 図３Ｄは工程Ｄを示すブロック図である。 本発明の実施に用いるガラス熔融炉の別の一例の正面断面図である。 本発明の実施に用いるガラス熔融炉のまた別の一例の正面断面図である。 図５に示すガラス熔融炉の空気加熱室および蓄熱室の構成を示す断面図である。 空気加熱室および蓄熱室の構成の別の例を示す断面図である。 図８Ａ～図８Ｄは、図５に示すガラス熔融炉を用いて本発明の製造方法を実施する例における各工程を説明するためのブロック図であり、図８Ａは工程Ａを示す。 図８Ｂは工程Ｂを示すブロック図である。 図８Ｃは工程Ｃを示すブロック図である。 図８Ｄは工程Ｄを示すブロック図である。
　本発明の製造方法は、
　前記第２蓄熱室内に残留する前記第１排ガスの少なくとも一部が前記熔融槽へと追い出されるように前記第２蓄熱室の前記第２端部内へと水蒸気を導入する工程Ｂと、
　前記第１蓄熱室内に残留する前記第２排ガスの少なくとも一部が前記熔融槽へと追い出されるように前記第１蓄熱室の前記第２端部内へと水蒸気を導入する工程Ｄと、をさらに具備し、
　前記工程Ａ、前記工程Ｂ、前記工程Ｃおよび前記工程Ｄをこの順に実施しながら、前記第１改質ガスおよび前記第２改質ガスの燃焼による加熱によって、前記熔融槽内に、前記ガラス原料から前記熔融ガラスを生成させ、
　前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスが、前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて導入された前記水蒸気に次いで前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入されるガスとして、前記気体導入管を通して、前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入される、形態とすることが好ましい。
　この好ましい形態では、排ガスを追い出すための媒体（パージ用媒体）として水蒸気を用いるとともに、パージ用媒体の導入に引き続き、メタンおよび水蒸気が予め混合された状態で原料ガスを蓄熱室内へと導入することとした。この形態では、水蒸気が排ガスと原料ガスとの間に介在することとなるため、原料ガス中のメタン等と排ガス中の残留酸素との爆発的反応がより確実に抑制される。この形態では、蓄熱室内で原料ガス中のメタンとパージ用媒体である水蒸気とが接触する。しかし、水蒸気は改質反応を進行させるためにメタンとともに導入されるガスであるから、メタンと接触しても原料ガスから熔融槽へと供給されるエネルギー量が低減することはない。
　なお、特許文献１には、原料ガスを通過させて再生器床から熱を回収する工程の後に、再生器床に残留する改質ガスを除去する（パージする）ことが記載されている（段落００１０）。パージ用媒体としては、再生器床を通過して冷却された排ガス(煙道ガス）または水蒸気が用いられる（段落００１０最終行）。また、特許文献１の図２には、再生器床に残留するガスを除去する方法の具体的な適用例が示されている。この例では、４つの再生器床が用いられており、各再生器床の燃焼サイクルが１／４サイクルずつ遅らせて実施されている。残留する改質ガスの追い出しは、排ガスを排出している再生器床から残る３つの再生器床へと供給される排ガスにより行われる（実施例）。このため、パージ用媒体である排ガスは、原料ガスを供給する前の再生器床にも供給され、この再生器床に残留する排ガスが排ガスによって追い出される。しかし、特許文献１に開示された方法では、残留する改質ガスを追い出すことが目的とされ、設備の都合上、排ガスが残留している再生器床にもパージ用媒体が供給されているに過ぎない。特許文献１には、メタンと水蒸気とを予め混合した状態で原料ガスを供給することとともに、水蒸気を用いて排ガスを追い出すことが開示されていない。
　本発明の一形態では、前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて、前記水蒸気源から前記ガス混合室および前記気体導入管を通して、前記水蒸気が前記第２端部内へと導入される。この形態では、原料ガスと水蒸気とを同じ配管（気体導入管）を通して導入するため、原料ガス中のメタンと残留酸素との接触がより確実に抑制できる。
　本発明の別の一形態では、前記第１蓄熱室および前記第２蓄熱室のそれぞれが、前記第２端部において水蒸気導入管と接続されていて、前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて、前記水蒸気導入管を通して前記水蒸気が前記第２端部内へと導入される。
　水蒸気導入管を用いる上記の形態では、前記気体導入管に配置した気体流量制御手段を用いて前記気体導入管を遮蔽した状態で前記水蒸気導入管から前記第２端部へと前記水蒸気を導入しながら、当該工程の次に実施する前記工程Ａまたは前記工程Ｃにおいて前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと供給する原料ガスを調製するために、前記メタン源および前記水蒸気源から前記ガス混合室へとメタンおよび水蒸気をそれぞれ導入することが好ましい。この形態によれば、導入の当初から、メタンと水蒸気との比を適切に調整した原料ガスを供給することができる。
　本発明の一形態では、前記工程Ａまたは前記工程Ｃにおいて、前記第１改質ガスまたは前記第２改質ガスを燃焼させるために前記熔融槽内へと酸素が供給される。
　本発明の別の一形態では、前記工程Ａまたは前記工程Ｃにおいて、前記第１改質ガスまたは前記第２改質ガスを燃焼させるために前記熔融槽内へと加熱された空気が供給される。
　加熱された空気が供給される上記の形態では、前記ガラス熔融炉が、それぞれが、前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、空気導入管が接続された第１空気加熱室および第２空気加熱室をさらに備えていることが好ましい。また、前記工程Ａにおいて、蓄熱された前記第１空気加熱室内に前記空気導入管を通して導入され前記第１空気加熱室内において加熱された空気を前記熔融槽内へと供給するとともに、前記熔融槽内に生じた第１排ガスを前記第２蓄熱室内および前記第２空気加熱室内を通過させて排出しながら前記第１排ガスにより前記第２蓄熱室内および前記第２空気加熱室を加熱し、前記工程Ｃにおいて、蓄熱された前記第２空気加熱室内に前記空気導入管を通して導入され前記第２空気加熱室内において加熱された空気を前記熔融槽内へと供給するとともに、前記熔融槽内に生じた第２排ガスを前記第１蓄熱室内および前記第１空気加熱室内を通過させて排出しながら前記第２排ガスにより前記第１蓄熱室内および前記第１空気加熱室を加熱する、ことが好ましい。この形態によれば、排ガスの熱を空気の加熱にも利用できる。
　本発明の一形態では、前記ガラス熔融炉が、複数の前記第１蓄熱室および複数の前記第２蓄熱室を備えるとともに、前記複数の第１蓄熱室および前記複数の第２蓄熱室のそれぞれに配置された温度センサと、を備えている。また、前記工程Ａおよび前記工程Ｃにおいて、複数の前記第１蓄熱室または複数の第２蓄熱室のそれぞれに導入される前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスの流量が、前記温度センサにより検出された温度が高いほど多くなるように、前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスの流量が前記第１蓄熱室ごとまたは前記第２蓄熱室ごとに制御される。
　本発明の一形態では、前記ガラス熔融炉が、前記第１蓄熱室および前記第２蓄熱室に、ニッケルまたは白金族元素である前記改質反応の触媒を備えていない。また、前記工程Ａおよび前記工程Ｃの終了時に、前記排ガスにより、前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内の前記第１端部は８００～１４００℃の範囲に加熱される。この形態によれば、ガラス熔融炉から排出される触媒毒の影響を排除しながら、改質反応を利用できる。
　（実施の形態１）
　図１は本発明の実施の形態１に係るガラス熔融炉の正面断面図であり、図２は、図１のII－II断面図である。ガラス熔融炉１００は、加熱されたガラス原料を収容する熔融槽１と、熔融槽１にそれぞれ連通された第１蓄熱室３および第２蓄熱室４とを備えている。なお、本明細書において、「連通」は、槽内または室内の空間が一方から他方へと気体が移動できるように接続されている状態を指す用語として使用する。
　熔融ガラス１０は、熔融槽１内を、図１において紙面に垂直な方向（より具体的には手前方向）へと流動し、図示を省略する成形装置（例えばフロート窯）へと供給される。熔融槽１は、熔融ガラス１０の流動方向に長く延びる形状を有する。
　第１蓄熱室３および第２蓄熱室４は、熔融槽１の両側面において熔融槽１を挟んで対象に配置されている。熔融槽１の側面において熔融ガラス１０の流動方向に沿って並ぶように、第１蓄熱室３および第２蓄熱室４はそれぞれ複数個が配列されている。図２に示されているように、各蓄熱室３、４は基本的に同じ構成を有している。蓄熱室３、４は、その上部に設置された吹出口１５ａ、１５ｂを介して熔融槽１と連通している。吹出口１５ａ、１５ｂは、蓄熱室３、４内の空積レンガ１６ａ、１６ｂの上方の空間１１ａ、１１ｂ、好ましくは蓄熱室３、４の最上部近傍に配置されている。
　上方空間１１ａ、１１ｂは、後述する下方空間１３ａ、１３ｂとともに蓄熱室３、４の端部を構成している。図示した形態では、上方空間１１ａ、１１ｂが「第１端部」、下方空間１３ａ、１３ｂが「第２端部」、これら空間の間においてこれら接続する部分１２ａ、１２ｂが「中間部」に相当することになる。ただし、各端部および中間部の態様が図示したものに限られるわけではない。蓄熱室は、一般に、その両端部に配管が接続された構成を有する。加熱媒体および被加熱媒体は、一方の端部から導入され、中間部を通過して冷却され、または加熱され、他方の端部から排出される。上方空間に空積レンガが存在すると、ヒートショックおよび高温雰囲気への継続的な暴露により空積レンガが劣化して崩落しやすい。また、下方空間には、排ガスとともに飛散してくるダストが堆積し、空積レンガが落下してくる可能性もある。したがって、両端部は空間であることが好ましい。ただし、蓄熱室における媒体（気体）の均一な流れを阻害されない限り、両端部に空積レンガのような蓄熱部が配置されていても差し支えはない。
　吹出口１５ａ、１５ｂは、熔融槽１に近づくにつれてその内部が徐々に狭くなるように形成されている。吹出口１５ａ、１５ｂの熔融槽１側の端部近傍においては、吹出口１５ａ、１５ｂの内部に、酸素を供給するノズル７、８の先端が露出している。ノズル７、８の後端は、図示を省略する酸素ボンベと接続されている。吹出口１５ａ、１５ｂから熔融槽１内へと吹き出した改質ガスは、ノズル７、８から吹き出された酸素と、熔融ガラス１０の上方において反応、すなわち燃焼する。
　図２に示すように（図２には第１蓄熱室３のみが示されているが、熔融槽１の反対側において第２蓄熱室４も同様に構成されている）、各蓄熱室３と外気との間は外壁１８ａにより画され、隣接する蓄熱室３は隔壁１７ａにより隔てられている。各蓄熱室３は、耐火材を用いて構成された外壁１８ａおよび隔壁１７ａにより、外気および隣接する蓄熱室に対しては気密に構成されている。
　空気を加熱するための蓄熱室であれば、隔壁１７ａを設けることなく、熔融槽１の両側面にそれぞれ１つの巨大蓄熱室を配置すれば足りる。しかし、改質反応を利用する本発明においては、蓄熱室内の各部分の温度に応じた適切な運転を実施するために、隔壁１７ａを設け、蓄熱室を複数に区画することが好ましい。各蓄熱室３、４は、熔融槽１への吹出口１５ａ、１５ｂを少なくとも１つ（好ましくは１つずつ）備えており、さらに、後述する気体導入管２１ａ、２１ｂおよび排気管２５ａ、２５ｂそれぞれの少なくとも１つとも接続されている。
　各蓄熱室３、４には、図示を省略する温度センサが少なくとも１つずつ配置されている。温度センサは、少なくとも、各蓄熱室３、４の上方空間１１ａ、１１ｂに面する内壁に配置しておくことが好ましい。
　蓄熱室３、４の中間部１２ａ、１２ｂには、熔融槽１から排出される排ガスを冷却するとともにこの排ガスにより加熱される空積レンガ１６ａ、１６ｂが蓄熱部として設置されている。空積レンガは、蓄熱部として機能するように耐火レンガを積み上げて構成されている。空積レンガの積み上げ構造は、蓄熱室を通過する気体の圧力損失、熱効率、レンガの損傷形態、目詰まり等に影響を与える。ガラス熔融炉における排ガスには、硫黄化合物、ナトリウム化合物、ダスト等が含まれているため、空積レンガが閉塞しないように圧力損失が小さい積み上げ構造が望ましい。空積レンガの積み上げ構造としては、格子積、ボックス型積、煙突積などが知られているが、上記の事情を考慮すると格子積が好適である。なお、一般的な規模のフロート板ガラス製造ラインにおけるガラス熔融炉においては、原料ガスの流量（０℃、１気圧における換算値）が１ｍ３／ｓ（normal）程度となる。空積レンガ１６ａ、１６ｂの積み上げ構造は、この程度の量の原料ガスおよびこの原料ガスから生じる排ガスが流れるように圧力損失を考慮しつつ設計することが望ましい。
　重量の大きい空積レンガ１６ａ、１６ｂを支持するために、蓄熱室３、４内にはライダーアーチ１４ａ、１４ｂが設置されている。蓄熱室３、４内のライダーアーチ１４ａ、１４ｂの下方には下方空間１３ａ、１３ｂが確保される。
　空積レンガ１６ａ、１６ｂは、排ガスにより高温に加熱され、還元性の原料ガスにも曝される。したがって、空積レンガ１６ａ、１６ｂを構成する耐火レンガは、１０００℃以上の高温に耐えることができ、かつ還元雰囲気に対しても耐久性を有することが好ましい。耐火レンガとしては、例えば、電鋳レンガ；ムライト、アルミナ－マグネシア、シリマナイト等の焼結レンガを用いることができる。
　空積レンガ１６ａ、１６ｂに蓄えられた排ガスの熱は、原料ガスの改質反応に用いられる。改質反応は、周知のとおり、以下の式に示される吸熱反応である。改質反応により生成した一酸化炭素および水素を燃焼させて得られるエネルギー量はメタンを直接燃焼させて得られるエネルギー量を上回る。また、同じ熱量を得るために必要とされる酸素の量は、改質反応により生成した一酸化炭素および水素を燃焼させる場合のほうが、メタンを直接燃焼させる場合よりも少ない。
　ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ　→　ＣＯ＋３Ｈ２
　改質反応は現実には反応速度が有限であるから、改質の後にも、原料ガスは、メタンおよび水蒸気を含む。蓄熱室３、４において改質された原料ガスは、通常、メタン源として用いられることが多い天然ガスが含むメタン以外の微量成分等をさらに含んでいる。本明細書では、改質反応により生成した、一酸化炭素および水素を含むガスを「改質ガス」と称するが、上記から明らかなとおり、改質ガスは、一酸化炭素および水素のみから構成されているわけではなく、メタン、水蒸気等のその他の気体も含んでいる。
　改質反応の触媒としては、ニッケルおよび白金族元素が知られている。これらの触媒は、ニッケルを含浸させたアルミナボールのように、触媒を担持する担体とともに用いられることが多い。しかし、本発明の好ましい形態では、第１蓄熱室３および第２蓄熱室４に、原料ガスから改質ガスを生成させるための触媒が配置されず、無触媒での改質反応による改質ガスの生成が実施される。より具体的に述べると、この形態では、第１蓄熱室３内および第２蓄熱室４内にニッケルまたは白金族元素である触媒が配置されない。ガラス製品の量産に用いられるガラス熔融炉１００では、排ガスから、ガラス原料に由来する硫黄、ナトリウム、ダスト等の触媒毒を除去することは困難である。したがって、上記のように、触媒を用いない改質反応はガラス熔融炉における原料ガスの改質に適している。なお、ここで、白金族元素とは、具体的には、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金およびオスミウムである。
　改質反応は上述の触媒を用いると比較的低い温度（５００℃～７００℃）でも進行する。しかし、本発明では、無触媒で、言い換えればレンガとは別に触媒を配置することなく、改質反応を進行させるべきであるため、蓄熱室３、４内を高温にまで加熱することが望ましい。蓄熱室３、４は、排ガスによる蓄熱の終了時において、８００℃～１４００℃、特に１０００℃～１４００℃にまで加熱することが好ましい。
　第１蓄熱室３および第２蓄熱室４を取り囲む外壁（図２における符号１８ａ）には、破損しやすい部分（強度低下部）を設けておくことが好ましい。蓄熱室３、４の内部で原料ガスまたは改質ガスが爆発した場合において、強度低下部は、自らが破損して爆発による圧力を外部に逃し、熔融炉１００のその他の部分の損傷の程度を軽減する。強度低下部は、例えば、各蓄熱室３、４と外気とを隔てる外壁の一部を薄くすることにより形成できる。強度低下部は、より具体的には、外壁に設けた孔の内部に周囲よりも薄い厚さとなるように材料を充填して塞いだり、この孔を覆うように外壁にシール材を貼り付けて塞いだりして形成すればよい。強度低下部は、各蓄熱室３、４に少なくとも１つずつ形成しておくことが好ましい。強度低下部の大きさは、特に制限されないが、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ程度が適切である。
　ガラス熔融炉１００は、各蓄熱室３、４において冷却された排ガスを炉の外部へと排出するための煙道２を備えている。図１に示した形態では、煙道２は、熔融槽１の下方であって、第１蓄熱室３および第２蓄熱室４の間に位置し、各蓄熱室３、４、具体的には各蓄熱室３、４の下方空間１３ａ、１３ｂと連通している。煙道２と各蓄熱室３、４とを接続する排気管２５ａ、２５ｂにはそれぞれダンパー３５ａ、３５ｂが配置されている。ダンパー３５ａ、３５ｂは、煙道２と各蓄熱室３、４との間において気体を移動可能とする開放状態と、煙道２と各蓄熱室３、４との間において気体を移動不可とする遮蔽状態とをとりうる。
　ガラス熔融炉１００は、さらに、原料ガスを予め調製するためのガス混合室（ガス予混合室）９ａ、９ｂと、ガス混合室９ａ、９ｂと各蓄熱室３、４とを連通する気体導入管２１ａ、２１ｂと、各気体導入管２１ａ、２１ｂに配置されたバルブ３１ａ、３１ｂと、を備えている。バルブ３１ａ、３１ｂは、ガス混合室９ａ、９ｂと各蓄熱室３、４との間において気体を移動可能とする開放状態と、ガス混合室９ａ、９ｂと各蓄熱室３、４との間において気体を移動不可とする遮蔽状態とをとりうる。気体導入管２１ａ、２１ｂは、第２端部である下方空間１３ａ、１３ｂにおいて各蓄熱室３、４に接続されている。
　図１に示した形態では、第１蓄熱室３に供給する原料ガスを調製するための第１ガス混合室９ａと第２蓄熱室４に供給する原料ガスを調製するための第２ガス混合室９ｂとが配置されているが、第１蓄熱室３および第２蓄熱室４への気体の供給を個別に制御できる限り、同一のガス混合室から蓄熱室３、４へとガスを供給することとしてもよい。
　ガス混合室９ａ、９ｂは、それぞれ、図示を省略するメタン供給源および水蒸気供給源と接続されており、これらからメタンおよび水蒸気の供給を受ける。代表的なメタン供給源は、ガス供給会社が配設した都市ガスの供給ライン、あるいは液化天然ガスを収容したタンクであり、代表的な水蒸気供給源は水蒸気発生装置である。メタン供給源から供給されるメタン含有ガスとしては、天然ガスが好適である。天然ガスは、産地に依存するが、通常、９０体積％以上のメタンを含んでいる。
　ガス混合室９ａ、９ｂへのメタンおよび水蒸気への供給および流量は、メタン供給源とガス混合室９ａ、９ｂとを連通させる配管に配置されたバルブ３３ａ、３３ｂ、および水蒸気供給源とガス混合室９ａ、９ｂとを連通させる配管に配置されたバルブ３２ａ、３２ｂの開閉度を調整することにより、制御される。
　ガラス熔融炉１００は、熔融ガラス１０の上流端側に、熔融槽１にガラス原料を投入するためのガラス原料投入機６およびドッグハウス５を備えており、図示を省略する下流端側でガラス成形装置（典型的にはフロート槽）へと熔融ガラスを導出するガラス導出口を備えている。ガラス熔融炉１００から導出された熔融ガラスは、周知の方法に従って、ガラス板その他のガラス製品へと成形される。
　図１、図２とともに図３を参照し、ガラス熔融炉１００における燃焼動作について説明する。ここで説明するガラス熔融炉の運転では、工程Ａ（図３Ａ）、工程Ｂ（図３Ｂ）、工程Ｃ（図３Ｃ）、工程Ｄ（図３Ｄ）が順次実施され、その後、再び工程Ａへと戻って同様の順序で工程が実施されるサイクルが繰り返される。このサイクルの繰り返しによって、ガラス原料から熔融ガラスを生成する連続運転が実施される。ただし、工程Ｂおよび工程Ｄは必須ではなく、これらの工程を省略して工程Ａと工程Ｃとを交互に実施してもよい。
　工程Ａにおいては、蓄熱された第１蓄熱室３内において生成した改質ガスが熔融槽１内へと供給される。改質ガスは、ノズル７から供給される酸素とともに、吹出口１５ａを経由して熔融槽１内へと噴出し、酸素と反応して燃焼する。改質ガスが燃焼して生成した排ガスは、熔融槽１から吹出口１５ｂを経由して第２蓄熱室４内へと排出される。
　改質ガスは、第１蓄熱室３内へと供給された原料ガス（第１原料ガス）に含まれるメタンおよび水蒸気を反応物とする改質反応が第１蓄熱室３内で進行することにより生成する。第１蓄熱室３は、原料ガス自体による吸熱に加え、吸熱反応である改質反応の進行により冷却されていく。他方、第２蓄熱室４は、排ガスから熱を受け取って蓄熱されていく。第１蓄熱室３内において冷却される主要部分、および第２蓄熱室４内において蓄熱される主要部分は、空積レンガ１６ａ、１６ｂにより構成された蓄熱部である。
　第１蓄熱室３内には、メタンと水蒸気とを含む原料ガスが導入される。原料ガスは、例えば、メタン含有ガス（好ましくは天然ガス）と水蒸気との混合ガスである。この原料ガスは、ガス混合室（第１ガス混合室）９ａにおいて、予め水蒸気とメタン含有ガスとを混合することにより調製される。原料ガスの成分が所望の比率となるように、メタン含有ガス（天然ガス）と水蒸気とは、バルブ３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂにより調整された所定の流量で、各配管を通してガス混合室９ａに供給される。
　原料ガスは、気体導入管２１ａを通して、第１蓄熱室３の下方空間１３ａへと導入される。このとき、排気管２５ａに設置されたダンパー３５ａは排気管２５ａを遮蔽するように制御されている。
　メタンおよび水蒸気をそれぞれ第１蓄熱室３に直接導入すると、全体としては所望の比率で供給したとしても、第１蓄熱室３内においてメタン濃度に空間的な分布が生じやすい。このため、局所的にメタン濃度が大きくなり、残存酸素、あるいは外気から侵入する可能性がある酸素と、爆発的に反応する危険が増す。これに対し、ガス混合室９ａにおいて予め調製しておくことにより、原料ガス中のメタン濃度の空間的分布は均一化する。このため、メタンが爆発的に反応する可能性を低下させることができる。原料ガス中のメタンと水蒸気との比率が予め改質反応に適した値に調整しておくことは、蓄熱室内において改質反応を生じさせやすくする上でも好ましい。メタン濃度の均一化は、規模が大きく、長期間にわたって継続して使用することが予定されている量産設備においては、大きな意義がある。
　第２蓄熱室４内で冷却された排ガスは、下方空間１３ｂおよび排気管２５ｂを経由して煙道２へと導かれる。このとき、バルブ３１ｂは、気体導入管２１ｂを閉塞するように制御されている。
　各蓄熱室３内に配置された温度センサで検出された温度に応じ、原料ガスの導入量および／または原料ガスにおけるメタンと水蒸気との比率を変化させてもよい。この制御は、エネルギー効率が全体として向上するように、各蓄熱室３について個別に実施することが好ましい。例えば、本発明の好ましい形態では、蓄熱室３の室内温度が高いほど原料ガスの導入量が大きくなるように、各蓄熱室３内への原料ガスの供給量が制御される。原料ガスの導入量が大きくなれば蓄熱室内における温度低下の速度が増す。このため、上記のように供給量を制御すれば、蓄熱室３による温度の相違が縮小し、複数の蓄熱室３の室内の温度が均一化されていく。この形態では、例えば、熔融槽１に供給するべき総エネルギー量を考慮しながら、各蓄熱室３に対してその温度に応じた供給量が割り当てられる。各蓄熱室３に導入する原料ガスの流量の制御は、バルブ３２ａ、３３ａの開閉度により、あるいは気体導入管２１に配置されたバルブ３１ａの開閉度を調整することにより実施することができる。
　本発明の別の好ましい形態では、蓄熱室３の室内温度に応じて原料ガス中のメタン濃度が制御される。一般に、改質反応に適した原料ガス中のメタンの濃度は、上述した改質反応の理論的な反応物比を考慮しながら、現実の装置における諸条件（例えば残存酸素によるメタンの消費量）等に応じて適宜決定される。ただし、メタンの濃度は、例えば、室内の温度が、８００℃～１０００℃の範囲内に設定される所定の参照温度よりも低くなり、無触媒での改質反応の進行が実質的に期待できなくなった蓄熱室には、改質反応の進行が期待できる温度範囲にある蓄熱室に供給する原料ガスよりも、高いメタン濃度を有する原料ガスを供給してもよい。
　工程Ａを継続すると、第１蓄熱室３内の温度が低下し、第２蓄熱室４内の温度が上昇していく。工程Ａは、第１蓄熱室３内の温度が十分に低下した段階において、より具体的には、例えば参照温度を下回った蓄熱室３の個数が所定の個数に達した段階で終了するとよい。工程Ａの終了のための参照温度は、例えば８００～１０００℃の範囲から選択することができる。ただし、工程Ａは、予め設定した固定時間の経過を契機として終了しても構わない。
　なお、上記に例示した参照温度は、第１蓄熱室３の上方空間１１ａ内に設置された温度センサにより検出された温度により表示した場合の範囲である。これに限らず、本明細書において言及されている蓄熱室の温度は、すべて、蓄熱室の上方空間（第１端部）の温度に基づく。
　工程Ａの終了の後、工程Ｂが開始される。工程Ｂでは、第２蓄熱室４内に残留する排ガスの少なくとも一部が熔融槽１へと排出されるように、第２蓄熱室４内へと水蒸気が導入される。より具体的には、バルブ３１ｂおよびバルブ３２ｂが開放され、水蒸気源に由来する水蒸気が、ガス混合室（第２ガス混合室）９ｂおよび気体導入管２１ｂを経由して、第２蓄熱室４内の下方空間（第２端部）１３ｂ内へと導入される。ダンパー３５ｂは、開放状態から遮蔽状態へと移行される。下方空間１３ｂへの水蒸気の供給に伴い、第２蓄熱室４内に残留していた排ガスは、上方へと移動し、少なくともその一部は吹出口１５ｂを通過して熔融槽１へと追い出される。熔融槽１内の余剰の排ガスは、第１蓄熱室３内へと排出される。
　工程Ｂにおいて供給される水蒸気は、引き続き実施される工程Ｃにおいて、第２蓄熱室４内で原料ガス(第２原料ガス)に含まれるメタンと排ガスに含まれる残留酸素との接触を緩和し、好ましくは回避することを目的として供給される。工程Ｂにおいて供給する水蒸気の総量は、この目的が達成されるように、第２蓄熱室４の構造、容積、排ガスにおける残留酸素の濃度等に応じて適宜定めておくとよい。過剰な量の水蒸気の導入は、第２蓄熱室４内の温度を不要に低下させるので避けるべきである。一般には、第２蓄熱室４内に残留するすべての排ガスを熔融槽１へと排出する必要はない。工程Ｂにおいて第２蓄熱室４内に供給する水蒸気の量は、例えば工程Ｂが開始されるときの第２蓄熱室４の上方空間１１ｂ内に設置された温度センサによる温度における体積により表示して、第２蓄熱室４内の気体収容可能容積の１～５０％、好ましくは１０～２０％である。
　工程Ｂの終了とともに、工程Ｃを実施するべく原料ガス(第２原料ガス)の導入が直ちに開始される。すなわち、気体導入管２１ｂを通して原料ガスが第２蓄熱室４内に導入される。原料ガスは、工程Ｂで供給された水蒸気に次いで、言い換えれば水蒸気の導入後、他のガスの導入前に、第２蓄熱室４内に導入される。ダンパー３５ｂによって、排気管２５ｂの遮蔽状態は維持される。
　水蒸気と同一の配管(気体導入管)２１ｂを通して、しかも水蒸気に引き続いて第２蓄熱室４内へと導入されるため、原料ガスは、残留する排ガスとの間に水蒸気が介在した状態で、言わば水蒸気を「バリア」としながら、第２蓄熱室４内を上方へと移動していく。現実には気体の拡散が関与するため、水蒸気のバリア機能が長時間にわたって完全に維持されるわけではない。しかし、「バリア」水蒸気の介在により、原料ガスと排ガスとの接触、特に原料ガスと排ガス中の残留酸素との接触は限定的なものとなる。このため、原料ガスに含まれるメタン、あるいは原料ガスの改質により生じた水素が残留酸素と反応することによる供給路における燃料の消費が抑制される。
　本発明の一形態では、工程Ｂにおいて開放されていたバルブ３１ｂが開放されたままの状態でバルブ３３ｂが開かれてメタン供給源からガス混合室９ｂへのメタンの供給が開始され、このメタンがガス混合室９ｂにおいて水蒸気と混合され、原料ガスとして第２蓄熱室４へと供給される。このとき、バルブ３２ｂ、３３ｂの開閉度は、原料ガスにおけるメタン濃度が所定の範囲となるように調整するとよい。
　また、本発明の別の一形態では、バルブ３１ｂが一旦閉じられるとともにバルブ３３ｂが開かれ、ガス混合室９ｂ内においてメタンおよび水蒸気が所定の比率となるように混合されてから、バルブ３１ｂが再び開放され、原料ガスが第２蓄熱室４へと供給される。このときも、バルブ３２ｂ、３３ｂの開閉度は、原料ガスにおけるメタン濃度が所定の範囲となるように調整するとよい。
　いずれの形態においても、原料ガスに含まれるメタンおよび水蒸気は、ガス混合室９ｂ内において予め混合されているため、第２蓄熱室４に供給される原料ガスにおけるメタン濃度は均一化されたものとなる。ただし、バルブ３１ｂを一旦閉じて原料ガスの調製を行う形態によれば、蓄熱室４への導入当初から、原料ガスにおけるメタンと水蒸気との比を所定の値に制御することが容易となる。
　第２蓄熱室４に導入された原料ガスは、第２蓄熱室４内において加熱されて改質される。この改質ガスは、上方空間１１ｂを経由して吹出口１５ｂから熔融槽１内へと噴出し、ノズル８から供給される酸素と反応して燃焼する。熔融槽１内に生成した排ガスは、吹出口１５ａから第１蓄熱室３内へと排出される。こうして実施される工程Ｃの詳細は、工程Ａと同様であるので、説明を省略する。
　工程Ｃの終了後、工程Ｄが開始される。工程Ｄでは、第１蓄熱室３内に残留する排ガスの少なくとも一部が熔融槽１へと排出されるように、第１蓄熱室３内へと水蒸気が導入される。より具体的には、バルブ３１ａおよびバルブ３２ａが開放され、水蒸気源に由来する水蒸気が、ガス混合室（第２ガス混合室）９ａおよび気体導入管２１ａを経由して、第１蓄熱室３内の下方空間（第２端部）１３ａ内へと導入される。工程Ｄの詳細は、工程Ｂと同様であるので、説明を省略する。
　工程Ｄの終了とともに、再び工程Ａを実施するべく原料ガス(第１原料ガス)の導入が直ちに開始される。すなわち、気体導入管２１ａを通して原料ガスが第１蓄熱室３内に導入され始める。この原料ガスに含まれるメタンおよび水蒸気は、ガス混合室９ａにおいて予め混合された状態となっている。こうして供給された原料ガスが第１蓄熱室３内において改質され、再び工程Ａが実施される。
　以上に説明した工程Ａ～工程Ｄが順次実施されるサイクルが繰り返されながら、ガラス原料が加熱され、ガラス原料から熔融ガラス１０が連続して生成する。
　（実施の形態２）
　図４は本発明の実施の形態２に係るガラス熔融炉の正面断面図である。ガラス熔融炉１１０は、ガス混合室９ａ、９ｂを経由することなく水蒸気を蓄熱室３、４に導入するためのバイパス管(水蒸気導入管)２４ａ、２４ｂが配設され、水蒸気導入管２４ａ、２４ｂにそれぞれバルブ３４ａ、３４ｂが配置されていることを除いて、実施の形態１に係るガラス熔融炉１００と同じ構成を有する。水蒸気導入管２４ａ、２４ｂは、水蒸気源と、蓄熱室３、４の第２端部に相当する下方空間１３ａ、１３ｂとを接続する配管である。
　ガラス熔融炉１１０においても、基本的には実施の形態１で説明したとおりに本発明の製造方法を実施することができる。ただし、ガラス熔融炉１１０を用いる場合、工程Ｂおよび工程Ｄにおいて、水蒸気を、水蒸気導入管２４ａ、２４ｂを通して蓄熱室３、４に導入することができる（図３Ｂ、図３Ｄ参照）。この場合、水蒸気と原料ガスとは、同じ配管（気体導入管２１ａ、２１ｂ）を通して蓄熱室３、４内に導入されることにはならない。しかし、気体導入管２１ａ、２１ｂから導入された水蒸気と同様、水蒸気導入管２４ａ、２４ｂから供給された水蒸気も蓄熱室３、４の下方空間１３ａ、１３ｂ内へと導入されるため、この水蒸気は、引き続いて蓄熱室３、４内へと導入される原料ガスの「バリア」としての作用を発揮することができる。
　水蒸気導入管２４ａ、２４ｂを通して水蒸気を導入する形態では、水蒸気を蓄熱室３、４に導入しながらバルブ３１ａ、３１ｂを閉じて気体導入管２１ａ、２１ｂを閉塞状態に保つことができる。したがって、工程Ｂまたは工程Ｄを実施しながら、引き続いて蓄熱室３、４内に導入するべき原料ガスを閉じたガス混合室９ａ、９ｂにおいて予め調製しておくことが可能となる。この場合は、工程Ｂまたは工程Ｄにおいて水蒸気導入管２４ａ、２４ｂを経由して所定の量の水蒸気を導入した後直ちに、バルブ３４ａ、３４ｂを閉じるとともにバルブ３１ａ、３１ｂを開き、気体導入管２４を通してメタンと水蒸気とが所定の比で混合された原料ガスの導入が開始される。ガラス熔融炉１１０には、メタンと水蒸気との比を正確に調整した原料ガスの導入を、水蒸気の供給の終了後、迅速に開始できるという利点がある。
（実施の形態３）
　図５は本発明の実施の形態３に係るガラス熔融炉の正面断面図である。ガラス熔融炉２００には、改質ガスを燃焼させるための酸化ガスとして、酸素ではなく、空気を用いるための装置である。酸素を用いる場合とは異なり、酸化ガスとしての空気の加熱は、エネルギー効率への寄与が大きい。このため、ガラス熔融炉２００では、回収された排ガスの熱が原料ガスの加熱および改質とともに空気を加熱することにも利用される。なお、ここで述べる「空気」には、通常の大気よりも酸素濃度を高めた酸素富化空気も含まれる。
　ガラス熔融炉２００は、蓄熱室３、４に隣接して空気加熱室４３、４４が配置され、空気加熱室４３、４４に外部から空気を供給するための設備（空気供給管２７ａ、２７ｂおよびバルブ３７ａ、３７ｂ）が接続されていることを除いては、ガラス熔融炉１００と基本的に同様の構成を有する。なお、上記の相違に付随して、ガラス熔融炉２００では、一部の装置（例えばガス混合室９ａ、９ｂ）の位置が変更されており、酸素供給管７、８が除かれている。ただし、位置が相違しても、ガス混合室９ａ、９ｂ等の機能に変わりはない。
　空気加熱室４３、４４は、隔壁１９ａ、１９ｂにより蓄熱室３、４と隔てられている。空気加熱室４３、４４は、蓄熱室３、４と同様、熔融槽１の両側において熔融ガラス１０の流動方向に沿って並んでいる。空気加熱室４３、４４の上方の空間（第１端部）５１ａ、５１ｂは、吹出口１５ａ、１５ｂを通じて熔融槽１と連通しており、その下方の空間（第２端部）５３ａ、５３ｂは排気管２８ａ、２８ｂを通じて煙道２に連通している。言い換えると、空気加熱室４３、４４は、蓄熱室３、４と吹出口１５ａ、１５ｂを共有しつつ、蓄熱室３、４から隔てられた排気管２８ａ、２８ｂを備えている。排気管２８ａ、２８ｂは、隣接して延びる蓄熱室の排気管２５ａ、２５ｂとともに、ダンパー３５ａ、３５ｂにより開閉されるように構成されている。空気加熱室４３、４４の下方空間５３ａ、５３ｂには、空気供給管２７ａ、２７ｂが接続されており、空気供給管２７ａ、２７ｂにはバルブ３７ａ、３７ｂが接続されている。空気加熱室４３、４４の第１端部と第２端部とを接続する中間部５２ａ、５２ｂは、空積レンガ４６ａ、４６ｂが設置された蓄熱部となっている。以上のとおり、空気加熱室４３、４４は、蓄熱室３、４と同様、配管が接続された両端部およびその間の中間部（蓄熱部）を備えた基本構造を有している。
　なお、図示したように、隔壁１９ａ、１９ｂの熔融槽１側の先端は、吹出口１５ａ、１５ｂの熔融槽１への開口端からやや後退させるとよい。吹出口１５ａ、１５ｂの開口端にまで隔壁１９ａ、１９ｂの先端を延ばすと、この先端は改質ガスが燃焼して生じる炎にごく近い位置で曝されることになり、劣化が進行して崩落しやすくなる。逆に、隔壁１９ａ、１９ｂの先端が吹出口１５ａ、１５ｂの開口端から奥まった位置に後退しすぎていると、熔融槽１に入る手前で火炎が発生し、吹出口１５ａ、１５ｂが崩落しやすくなる。
　空気を用いる場合には、改質ガスの燃焼のためには改質ガスよりも多い空気を吹出口１５ａ、１５ｂに供給する必要がある。このため、空気加熱室４３、４４の容積は、蓄熱室３、４の容積よりも大きいことが好ましい。なお、ここでは、容積は、空積レンガ１６ａ、１６ｂ、４６ａ、４６ｂの体積を含めて計算する、言い換えれば外壁と隔壁により囲まれた領域すべての大きさに基づいて算出される数値に基づく。ただし、空気の流速が改質ガスの流速よりも大きくなるように空気加熱室４３、４４内に空気を供給することによっても、空気の供給量を相対的に大きくすることは可能である。
　図５に示された空気加熱室４３、４４と蓄熱室３、４とを画する隔壁１９ａ、１９ｂは、熔融ガラス１０の流動方向に平行に延びるように、より正確には、略Ｃ型の断面が熔融ガラス１０の流動方向に平行に延びた形状となるように、配設されている（図６参照）。しかし、隔壁の形状は、これに限られるわけではなく、図７に示すように、熔融ガラス１０の流動方向に垂直に延びた、言い換えると吹出口１５ａからのガスの噴出方向に平行に延びた形状を有する隔壁１９ｃを設定してもよい。
　ガラス熔融炉２００においても、基本的には実施の形態１で説明したとおりに本発明の製造方法を実施することができる。ただし、ガラス熔融炉２００を用いる場合、熔融槽１からの排ガスは、蓄熱室３、４内とともに空気加熱室４３、４４内にも排出される。空気加熱室４３、４４内に排出された排ガスの熱は、主として空積レンガ４６ａ、４６ｂにより回収され、空気導入管２７ａ、２７ｂから空気加熱室４３、４４内に導入された空気を加熱する。以下では、図５とともに図８Ａ～図８Ｄを参照しながら、ガラス熔融炉２００を用いて実施する場合の本発明の製造方法の各工程を説明するが、各工程の詳細は、実施の形態１と同様であるので、ここでは、実施の形態１との相違点を中心に説明するにとどめる。
　図８Ａに示すように、工程Ａにおいては、蓄熱された第１蓄熱室３内において生成した改質ガスが熔融槽１へと供給される。ただし、ここでは、改質ガスを燃焼するために、酸素ではなく空気が供給される。蓄熱された第１空気加熱室４３において加熱された空気は、熔融槽１内へと噴出し、この空気に含まれる酸素と反応して燃焼する。加熱されるべき空気は、バルブ３７の開放によって空気導入管２７ａを通して第１空気加熱室４３内へと取り込まれる。改質ガスが燃焼して生成した排ガスは、熔融槽１から第２蓄熱室４内および第２空気加熱室４４内へと排出される。
　この形態においても、改質ガスは、原料ガス（第１原料ガス）に含まれるメタンおよび水蒸気を反応物とする改質反応が第１蓄熱室３内で進行することにより生成する。第１蓄熱室３は、原料ガス自体による吸熱に加え、吸熱反応である改質反応の進行により冷却されていく。第１空気加熱室４３も、空気に熱を奪われて冷却されていく。他方、第２蓄熱室４および第２空気加熱室４４は、排ガスから熱を受け取って蓄熱されていく。原料ガスは、ガス混合室（第１ガス混合室）９ａにおいて、予め水蒸気とメタン含有ガス（天然ガス）とを混合することにより調製されたものである。
　工程Ａを継続すると、第１蓄熱室３内の温度が低下してやがては改質反応の進行に適していない温度範囲になり、第１空気加熱室４３内の温度も低下していく。他方、第２蓄熱室４および第２空気加熱室４４内の温度は上昇していく。工程Ａの終了の後、工程Ｂが開始される。図８Ｂに示すように、工程Ｂでは、第２蓄熱室４内に残留する排ガスの少なくとも一部が熔融槽１へと排出されるように、ガス混合室（第２ガス混合室）９ｂおよび気体導入管２１ｂを経由して第２蓄熱室４内へと水蒸気が導入される。水蒸気源から供給された水蒸気は、第２蓄熱室４内の下方空間１３ｂへと導入される。下方空間１３ｂへの水蒸気の供給により、第２蓄熱室内５内に残留していた排ガスは、上方へと移動し、少なくともその一部は吹出口１５ｂを通過して熔融槽１へと排出される。熔融槽１内の余剰の排ガスは、第１蓄熱室３内および第１空気加熱室４３内へと押し出される。
　工程Ｂの終了とともに、工程Ｃを実施するべく原料ガス(第２原料ガス)の導入が直ちに開始される。原料ガスは、工程Ｂで供給された水蒸気の次に導入されるガスとして、言い換えれば他のガスが導入されるよりも前に、第２蓄熱室４内に導入される。原料ガスは、工程Ｂにおける水蒸気と同様、ガス混合室９ｂおよび気体導入管２１ｂを通して第２蓄熱室４内の下方空間１３ｂに導入される。原料ガスは、残留する排ガスとの間に工程Ｂで供給された水蒸気が介在した状態で、言わば水蒸気を「バリア」としながら、第２蓄熱室４内を上方へと移動していく。「バリア」水蒸気の存在により、原料ガスと排ガス中の残留酸素との接触は抑制される。
　図８Ｃに示すように、工程Ｃでは、蓄熱された第２蓄熱室４内において原料ガスが改質されて生成した改質ガスとともに、蓄熱された第２空気加熱室４４内で加熱された空気が、熔融槽１内へと供給される。第２空気加熱室４４内への空気の取り込みは、バルブ３７ｂの開放によって空気導入管２７ｂを通して行われる。改質ガスは、加熱された空気に含まれる酸素と反応して燃焼し、熔融槽１内に排ガスを生成する。この排ガスは、第１蓄熱室３および第１空気加熱室４３内へと排出される。工程Ｃを継続すると、第２蓄熱室４内および第２空気加熱室４４内が冷却されていく一方、第１蓄熱室３内および第１空気加熱室４３内が排気ガスから熱を回収して蓄熱されていく。
　工程Ｃの終了後、工程Ｄが開始される。図８Ｄに示すように、工程Ｄでは、第１蓄熱室３内に残留する排ガスの少なくとも一部が熔融槽１へと排出されるように、ガス混合室（第１ガス混合室）９ａおよび気体導入管２１ａを経由して第１蓄熱室３内へと、水蒸気が導入される。熔融槽１内の余剰の排ガスは、第２蓄熱室４内および第２空気加熱室４４内へと排出される。
　工程Ｄの終了とともに、再び工程Ａを実施するべく原料ガス(第１原料ガス)の導入が直ちに開始される。すなわち、気体導入管２１ａを通して原料ガスが第１蓄熱室３内に導入される。この原料ガスに含まれるメタンおよび水蒸気は、ガス混合室９ａにおいて予め混合された状態となっている。こうして供給された原料ガスが蓄熱された第１蓄熱室３内において改質されながら上昇し、同時に空気加熱室４３内において空気が加熱されながら上昇し、これらが吹出口１５ａから噴出して再び工程Ａが実施される。
　以上に説明した工程Ａ～工程Ｄが順次実施されるサイクルが繰り返されながら、ガラス原料が加熱され、熔融ガラス１０が生成する。
　以上では、３つの形態について本発明を説明したが、本発明の実施の形態がこれらに限られるわけではない。例えば、実施の形態３で示したガラス熔融炉２００に、実施の形態２で説明した水蒸気導入管２４ａ、２４ｂ等を配設してもよい。また例えば、実施の形態３のガラス熔融炉２００に、酸素を供給するノズルを併設し、酸化ガスとして補助的に酸素を供給しても構わない。
　排ガスの熱が、原料ガスを改質し、さらには空気を加熱しても余剰である場合は、ガラス原料の余熱等に利用してもよい。必要に応じ、ガラス熔融炉１００、１１０、２００には、補助的な加熱手段をさらに配置してもよい。補助的な加熱手段としては、ガスバーナー、重油バーナー等が挙げられる。補助的な加熱手段は、改質反応の進行の程度により変動するエネルギー供給量を補完し、熔融槽１内を一定の温度に維持する上で有用である。
　改質によって取り出すことができるエネルギー量が増加するため、同じエネルギー量を供給するために必要とされるメタンの使用量は低下する。具体的には、ＣＨ４の低位発熱量は１９１．６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、ＣＯ＋３Ｈ２の低位発熱量は２４０．８８ｋｃａｌ／ｍｏｌである。これらの数値のみから計算すると、メタンの使用量を約２０％削減することが可能であるが、改質反応は現実には反応速度が有限であるから、実施の削減量は約１１．４％である。ただし、本発明のガラス熔融炉を用いると、改質ガスを９００℃程度にまで加熱することができる。これを併せて考慮すると、メタンの削減率は約２０％となる。
　ガラス熔融炉からの排ガスからは触媒毒を除去しがたい。他方、無触媒で原料ガスを改質するためには高温を要し、この場合には、ガラス熔融炉の排ガス中に含まれる残存酸素の反応性が高まることが問題となる。しかし、本発明を適用すれば、ガラス熔融炉において、安全に、改質反応によるエネルギー効率向上の効果を得ることができる。
　なお、上記各形態では説明を省略し、添付図面における図示も省略したが、工程Ａ～工程Ｄからなるサイクルは、各蓄熱室３、４に配置された温度センサ、各バルブ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３７ａ、３７ｂ、および各ダンパー３５ａ、３５ｂに接続された制御部を用いて進行させることが可能である。制御部は、好ましくは、温度センサに接続された温度検出部と、温度検出部により検出された温度に基づいて各バルブおよび各ダンパーを開閉するべきか否かを定め、さらに各バルブの適切な開閉度を計算する算出部とを備えている。制御部は、バルブおよびダンパーごとに配置された開閉手段に接続される。なお、酸素燃焼に基づく形態（実施の形態１）では、酸素の供給量を定めるバルブの開閉手段にも制御部が接続されていることが好ましい。

Claims (14)

  1. 　ガラス原料から熔融ガラスを生成させるガラス熔融炉を用いるガラス製品の製造方法であって、
    　前記ガラス熔融炉が、
    　ガラス原料から生成した熔融ガラスを収容する熔融槽と、
    　それぞれが、吹出口を通して前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、前記吹出口を有する第１端部と、気体導入管が接続された第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に配置された中間部と、を有する第１蓄熱室および第２蓄熱室と、
    　前記第１蓄熱室内および前記第２蓄熱室内に前記気体導入管を通して気体を供給可能であるとともに、メタン源および水蒸気源とそれぞれ接続されていて前記メタン源から供給されるメタンおよび前記水蒸気源から供給される水蒸気を受け入れるように構成された少なくとも１つのガス混合室と、を備え、
    　前記製造方法が、
    　蓄熱された前記第１蓄熱室内に導入されたメタンおよび水蒸気を含む第１原料ガスの前記第１蓄熱室内における改質反応により生成した第１改質ガスを前記熔融槽内において燃焼させるとともに、前記熔融槽内に生じた第１排ガスを前記第２蓄熱室内を通過させて排出しながら前記第１排ガスにより前記第２蓄熱室内を加熱する工程Ａと、
    　蓄熱された前記第２蓄熱室内に導入されたメタンおよび水蒸気を含む第２原料ガスの前記第２蓄熱室内における改質反応により生成した第２改質ガスを前記熔融槽内において燃焼させるとともに、前記熔融槽内に生じた第２排ガスを前記第１蓄熱室内を通過させて排出しながら前記第２排ガスにより前記第１蓄熱室内を加熱する工程Ｃと、を具備し、
    　前記工程Ａと前記工程Ｃとを交互に実施しながら、前記第１改質ガスおよび前記第２改質ガスの燃焼による加熱によって、前記熔融槽内に、前記ガラス原料から前記熔融ガラスを生成させ、
    　前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスに含まれる前記メタンおよび前記水蒸気が、前記メタン源および前記水蒸気源から前記ガス混合室へとそれぞれ供給されたものであって、当該ガス混合室において互いに混合された状態で前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入される、
    　ガラス製品の製造方法。
  2. 　前記第２蓄熱室内に残留する前記第１排ガスの少なくとも一部が前記熔融槽へと追い出されるように前記第２蓄熱室の前記第２端部内へと水蒸気を導入する工程Ｂと、
    　前記第１蓄熱室内に残留する前記第２排ガスの少なくとも一部が前記熔融槽へと追い出されるように前記第１蓄熱室の前記第２端部内へと水蒸気を導入する工程Ｄと、をさらに具備し、
    　前記工程Ａ、前記工程Ｂ、前記工程Ｃおよび前記工程Ｄをこの順に実施するサイクルを繰り返し行いながら、前記第１改質ガスおよび前記第２改質ガスの燃焼による加熱によって、前記熔融槽内に、前記ガラス原料から前記熔融ガラスを生成させ、
    　前記第１原料ガスおよび前記第２原料ガスが、前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて導入された前記水蒸気に次いで前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入されるガスとして、前記気体導入管を通して、前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと導入される、
    　請求項１に記載のガラス製品の製造方法。
  3. 　前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて、前記水蒸気源から前記ガス混合室および前記気体導入管を通して、前記水蒸気を前記第２端部内へと導入する、請求項２に記載のガラス製品の製造方法。
  4. 　前記第１蓄熱室および前記第２蓄熱室のそれぞれが、前記第２端部において水蒸気導入管と接続されていて、
    　前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて、前記水蒸気導入管を通して前記水蒸気を前記第２端部内へと導入する、請求項２に記載のガラス製品の製造方法。
  5. 　前記工程Ｂまたは前記工程Ｄにおいて、
    　前記気体導入管に配置した気体流量制御手段を用いて前記気体導入管を遮蔽した状態で前記水蒸気導入管から前記第２端部へと前記水蒸気を導入しながら、
    　当該工程の次に実施する前記工程Ａまたは前記工程Ｃにおいて前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内へと供給する原料ガスを調製するために、前記メタン源および前記水蒸気源から前記ガス混合室へとメタンおよび水蒸気をそれぞれ導入する、請求項４に記載のガラス製品の製造方法。
  6. 　前記工程Ａおよび前記工程Ｃにおいて、前記第１改質ガスまたは前記第２改質ガスを燃焼させるために前記熔融槽内へと酸素を供給する、請求項１に記載のガラス製品の製造方法。
  7. 　前記工程Ａおよび前記工程Ｃにおいて、前記第１改質ガスまたは前記第２改質ガスを燃焼させるために前記熔融槽内へと加熱された空気を供給する、請求項１に記載のガラス製品の製造方法。
  8. 　前記ガラス熔融炉が、
    　それぞれが、前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、空気導入管が接続された第１空気加熱室および第２空気加熱室をさらに備え、
    　前記工程Ａにおいて、蓄熱された前記第１空気加熱室内に前記空気導入管を通して導入され前記第１空気加熱室内において加熱された空気を前記熔融槽内へと供給するとともに、前記熔融槽内に生じた第１排ガスを前記第２蓄熱室内および前記第２空気加熱室内を通過させて排出しながら前記第１排ガスにより前記第２蓄熱室内および前記第２空気加熱室を加熱し、
    　前記工程Ｃにおいて、蓄熱された前記第２空気加熱室内に前記空気導入管を通して導入され前記第２空気加熱室内において加熱された空気を前記熔融槽内へと供給するとともに、前記熔融槽内に生じた第２排ガスを前記第１蓄熱室内および前記第１空気加熱室内を通過させて排出しながら前記第２排ガスにより前記第１蓄熱室内および前記第１空気加熱室を加熱する、
    　請求項７に記載のガラス製品の製造方法。
  9. 　前記ガラス熔融炉が、
    　複数の前記第１蓄熱室および複数の前記第２蓄熱室を備えるとともに、
    　前記複数の第１蓄熱室および前記複数の第２蓄熱室のそれぞれに配置された温度センサを備え、
    　前記工程Ａおよび前記工程Ｃにおいて、
    　複数の前記第１蓄熱室または複数の第２蓄熱室のそれぞれに導入される前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスの流量が、前記温度センサにより検出された温度が高いほど多くなるように、前記第１原料ガスまたは前記第２原料ガスの流量を前記第１蓄熱室ごとまたは前記第２蓄熱室ごとに制御する、
    　請求項１に記載のガラス製品の製造方法。
  10. 　前記ガラス熔融炉が、
    　前記第１蓄熱室および前記第２蓄熱室に、ニッケルまたは白金族元素である前記改質反応の触媒を備えておらず、
    　前記工程Ａおよび前記工程Ｃの終了時に、前記排ガスにより、前記第１蓄熱室内または前記第２蓄熱室内の前記第１端部を８００～１４００℃の範囲に加熱する、請求項１に記載のガラス製品の製造方法。
  11. 　ガラス原料から熔融ガラスを生成させるガラス熔融炉を有するガラス製品の製造装置であって、
    　前記ガラス熔融炉が、
    　ガラス原料から生成した熔融ガラスを収容する熔融槽と、
    　それぞれが、吹出口を通して前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、前記吹出口を有する第１端部と、気体導入管が接続された第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に配置された中間部と、を有する第１蓄熱室および第２蓄熱室と、
    　前記第１蓄熱室内および前記第２蓄熱室内に前記気体導入管を通して気体を供給可能であるとともに、メタン源および水蒸気源とそれぞれ接続されていて前記メタン源から供給されるメタンおよび前記水蒸気源から供給される水蒸気を受け入れるように構成された少なくとも１つのガス混合室と、を備えた、
    　ガラス製品の製造装置。
  12. 　前記ガラス熔融炉が、それぞれが、前記熔融槽との間で気体が移動可能であるとともに、空気導入管が接続された第１空気加熱室および第２空気加熱室をさらに備えた、請求項１１に記載のガラス製品の製造装置。
  13. 　前記ガラス熔融炉が、複数の前記第１蓄熱室および複数の前記第２蓄熱室を備えるとともに、前記複数の第１蓄熱室および前記複数の第２蓄熱室のそれぞれに配置された温度センサを備えた、請求項１１に記載のガラス製品の製造装置。
  14. 　前記ガラス熔融炉が、前記第１蓄熱室および前記第２蓄熱室に、ニッケルまたは白金族元素である、メタンおよび水蒸気が反応して改質ガスが生成する改質反応の触媒を備えていない、請求項１１に記載のガラス製品の製造装置。
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