WO2023199909A1 - ガラス物品の製造方法 - Google Patents

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WO2023199909A1
WO2023199909A1 PCT/JP2023/014668 JP2023014668W WO2023199909A1 WO 2023199909 A1 WO2023199909 A1 WO 2023199909A1 JP 2023014668 W JP2023014668 W JP 2023014668W WO 2023199909 A1 WO2023199909 A1 WO 2023199909A1
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glass
raw material
melting
fuel
melting furnace
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PCT/JP2023/014668
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French (fr)
Inventor
裕之 板津
宏介 浅井
真吾 徳永
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
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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
    • 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
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a glass article.
  • the manufacturing process for glass articles includes a melting process in which glass raw materials are heated and melted in a melting furnace.
  • a method is widely used in which glass raw materials are heated and melted in a melting furnace using a burner that burns fuel to form a flame (for example, Patent Document 1).
  • Hydrocarbon fuel such as natural gas is generally used as the fuel.
  • combustion heating using a burner and electrical heating using electrodes may be used in combination.
  • a fining agent is added to the glass raw material to remove bubbles generated during melting.
  • clarifying agents include tin oxide and antimony, which release oxygen gas through a redox reaction to promote foam breakage, fluorides and chlorides, which promote bubble breakage through evaporation behavior, and sulfates (SO 3 )
  • SO 3 sulfates
  • hydrogen fuel As the fuel supplied to the burner, for example.
  • hydrogen fuel water is mainly produced when it is combusted to form a flame, so it can be expected that carbon dioxide contained in exhaust gas will be significantly reduced.
  • water generated during combustion increases the water vapor partial pressure within the melting furnace.
  • the partial pressure of water vapor in the melting furnace increases, causing the bubbles generated by the action of the clarifier to expand and the thickness of the bubble layer to increase. Since the foam layer has a property that it is difficult to conduct heat, as the thickness of the foam layer increases, it becomes difficult for the heat from the flame of the burner to be conducted to the molten glass through the foam layer, and energy efficiency decreases.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to enable efficient and stable production of molten glass while reducing carbon dioxide contained in exhaust gas generated in the melting process. .
  • a method for producing glass articles that includes a melting process in which glass raw materials, which are raw materials for glass articles, are heated and melted in a melting furnace to produce molten glass, in the melting process, fuel containing hydrogen is burned to create glass. The raw material is heated and melted, and the partial pressure of water vapor in the melting furnace is reduced to 80% or less of the total atmospheric pressure.
  • the water vapor partial pressure in the melting furnace is set to 80% or less of the total atmospheric pressure.
  • the water vapor partial pressure in the melting furnace is set to 80% or less of the total atmospheric pressure.
  • the glass raw material may contain a carbonate.
  • carbon dioxide is generated as the glass raw material is heated and melted.
  • the generation of carbon dioxide can reduce the water vapor partial pressure within the melting furnace.
  • the glass raw material contains CaCO 3 as a carbonate, and the glass raw material is prepared so that the glass article has a composition containing 5 to 35 wt% of CaO. It's okay.
  • the glass raw material is prepared such that the glass raw material contains CaCO 3 as a carbonate and the glass article contains CaO in an amount of 5 to 35 wt% or more.
  • carbon dioxide can be appropriately generated in the melting process, and the water vapor partial pressure in the melting furnace can be lowered.
  • the glass raw material may contain SO 3 at 1000 wtppm or less.
  • gas may be supplied into the melting furnace in the melting step.
  • gas for example, air
  • the atmosphere inside the melting furnace is exhausted, so the water vapor partial pressure inside the melting furnace can be reduced. Therefore, even if the glass raw material has a low carbonate content ratio or does not contain carbonate, it is possible to reduce the water vapor partial pressure while heating and melting it by hydrogen combustion.
  • gas may be supplied into the melting furnace in conjunction with exhausting the atmosphere within the melting furnace using an exhaust device included in the exhaust gas treatment equipment.
  • a mixed fuel containing hydrogen and hydrocarbon fuel may be used in the melting step.
  • the amount of water generated during combustion can be reduced compared to the case where a fuel consisting only of hydrogen is used. Therefore, the water vapor partial pressure in the melting furnace can also be reduced by using mixed fuel.
  • the maximum thickness of the foam layer generated as the glass raw material is heated and melted may be 50 mm or less.
  • a batch layer as a glass raw material supplied into the melting furnace and a foam layer generated as the glass raw material is heated and melted.
  • it may cover 80 to 100% of the surface of the molten glass.
  • the surface of the molten glass is appropriately covered with a heat insulating layer, so that heat radiation from the surface of the molten glass can be reduced. , energy efficiency is improved.
  • the batch layer as the glass raw material supplied into the melting furnace may cover 20 to 70% of the surface of the molten glass. good.
  • the batch layer that also functions as a heat insulating layer cover 20 to 70% of the surface of the molten glass heat radiation from the surface of the molten glass can be reduced and energy efficiency is improved.
  • the batch layer can be added to the area not covered by the batch layer. By allowing the glass to flow in, it is possible to continue inputting glass raw materials. Therefore, molten glass can be stably and continuously produced.
  • fuel containing hydrogen may be burned in multiple stages in the melting step.
  • the temperature of the flame can be lowered, and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas can be lowered.
  • the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas tends to increase, so the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas due to multistage combustion is The effect of reducing this becomes noticeable.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a melting furnace according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the melting furnace taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a combustion system diagram of a burner provided in the melting furnace shown in FIG. 1.
  • the apparatus for manufacturing a glass article according to the present embodiment includes a melting furnace that generates molten glass, a fining chamber that subjects the molten glass to a fining process, and a homogenization chamber that homogenizes the molten glass that has been subjected to the fining process by stirring or the like. and a molding device for molding a predetermined glass article from homogenized molten glass.
  • FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a melting furnace 10, which is one element of the above manufacturing apparatus.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the melting furnace 10 shown in FIG. 1 along the line AA.
  • the manufacturing apparatus having the above configuration is just an example, and for example, some of the plurality of elements described above may be omitted. Alternatively, elements other than those described above may be further included.
  • This melting furnace 10 is for carrying out the melting process S1 according to the present embodiment, and melts the glass raw material Gr continuously introduced into the space (melting space 11) in the melting furnace 10 to produce molten glass. It is configured to be able to generate Gm.
  • the melting furnace 10 includes a melting space 11, a plurality of walls 12a to 12e defining the melting space 11, a raw material supply device 13, and heating devices 14 and 15.
  • the glass raw material Gr can be used as known raw materials (natural raw materials, chemical raw materials, cullet, etc.) as the glass raw material Gr.
  • a raw material containing carbonate is used as the glass raw material Gr.
  • the glass raw material Gr contains CaCO 3 as a carbonate
  • the glass article as a finished product contains 5 to 35 wt% (preferably 5 to 25 wt%) of CaO (more preferably CaO derived from CaCO 3 ). It is preferable to prepare the glass raw material so as to have a composition containing the following.
  • Preferred examples of the above composition include D glass, and more preferred examples include E glass, NE glass, C glass, A glass, and soda lime glass.
  • E glass contains, for example, in wt%, SiO 2 52-62%, Al 2 O 3 10-16%, B 2 O 3 0-8%, MgO 0-5%, CaO 16-25%, and R2O ( However, R has a composition containing 0 to 2% of at least one of Li, Na, and K.
  • Soda lime glass contains, for example, SiO 2 48-70%, Al 2 O 3 5-15%, MgO 0-5%, CaO 0-5%, BaO 0-15%, SrO 0-15%, in wt%. It has a composition containing 0 to 5% of ZrO 2 and 0 to 15% of R 2 O (where R is at least one of Li, Na, and K).
  • the SO 3 in the glass raw material acts as a fining agent, and by regulating the SO 3 content, the thickness of the bubble layer on the molten glass can be reduced. Thereby, it is possible to further suppress a decrease in energy efficiency.
  • the SO 3 content of the frit Gr is preferably 1000 wtppm or less, more preferably 700 wtppm or less, even more preferably 500 wtppm or less, and most preferably 400 wtppm or less.
  • SO 3 is an unavoidable impurity, and even if it is not intentionally added, it is mixed into other component raw materials. Since the cost increases as the SO 3 content is lowered, the SO 3 content is preferably 200 wtppm or more.
  • the SO 3 content of the frit Gr is preferably 200 wtppm or more, more preferably 300 wtppm or more, and even more preferably 500 wtppm or more.
  • the upper limit is preferably 1000 wtppm or less.
  • Each of the walls 12a to 12e of the melting furnace 10 is made of refractory bricks ⁇ for example, zirconia-based electroformed bricks, alumina-based electroformed bricks, alumina-zirconia-based electroformed bricks, AZS (Al-Zr-Si)-based electroformed bricks, It is made of dense fired bricks, etc.
  • the front wall portion 12a of the melting furnace 10 is provided with an input port 16 for inputting the glass raw material Gr.
  • This inlet 16 is provided with a screw feeder 17 serving as a raw material supply device 13 that supplies frit Gr into the space (melting space 11) in the melting furnace 10.
  • the raw material supply device 13 may be other known means such as a pusher or a vibratory feeder. The number and arrangement positions of the raw material supply devices 13 can be changed as appropriate depending on the size of the melting furnace 10 and the like.
  • a discharge port 18 for discharging the molten glass Gm is provided in the rear wall portion 12b of the melting furnace 10.
  • a transfer channel 19 is connected to this discharge port 18, and the molten glass Gm that has reached the downstream end of the melting furnace 10 is sequentially transferred to the next process (for example, a fining process) through the transfer channel 19.
  • the melting furnace 10 is provided with discharge ports 18 at multiple locations, and the transfer channel 19 connected to the discharge ports 18 at each location allows The molten glass Gm may be transferred to the next step.
  • a plurality of burners 20 as a heating device 14 that burns fuel to form a flame F are provided on the side wall portions 12c on both sides of the melting furnace 10.
  • the flame F of each burner 20 heats at least one of frit Gr and molten glass Gm from above the liquid level of molten glass Gm.
  • the number and arrangement positions of the burners 20 can be changed as appropriate depending on the size of the melting furnace 10 and the like.
  • each burner 20 is connected to a fuel supply path 21 for supplying fuel and the like.
  • This fuel supply path 21 includes at least a hydrogen fuel pipe 22 that supplies hydrogen fuel (corresponding to fuel containing hydrogen according to the present invention) FH.
  • the fuel supply path 21 further includes a hydrocarbon fuel pipe 23 that supplies hydrocarbon fuel FC, and a combustion supporting gas pipe 24 that supplies oxygen as a combustion supporting gas.
  • the hydrogen fuel pipe 22 includes a flow rate adjustment valve 25 that adjusts the flow rate of the hydrogen fuel FH, a switching valve 26 that opens and closes the flow path of the hydrogen fuel FH whose flow rate has been adjusted, and a valve that prevents backflow of fuel such as the hydrogen fuel FH.
  • a check valve 27 is provided to prevent this.
  • a hydrogen fuel source 28 is connected to the upstream end of the hydrogen fuel pipe 22 .
  • the hydrocarbon fuel pipe 23 includes a flow rate adjustment valve 29 that adjusts the flow rate of the hydrocarbon fuel FC, a switching valve 30 that switches open/close of the flow path of the hydrocarbon fuel FC whose flow rate has been adjusted, and a flow rate adjustment valve 29 that adjusts the flow rate of the hydrocarbon fuel FC.
  • a check valve 31 is provided to prevent backflow of fuel.
  • a hydrocarbon fuel source 32 is connected to the upstream end of the hydrocarbon fuel pipe 23 .
  • the hydrocarbon fuel FC for example, butane, propane, petroleum gas, natural gas, etc. can be used. However, from the viewpoint of further reducing carbon dioxide contained in exhaust gas, it is preferable to use natural gas as the hydrocarbon fuel FC.
  • the downstream ends of the hydrogen fuel pipe 22 and the hydrocarbon fuel pipe 23 are connected to each other and to the burner 20 via a common fuel pipe 33.
  • Adjusted fuel in which the mixing ratio of hydrogen fuel FH and hydrocarbon fuel FC is adjusted, flows through the common fuel pipe 33 by the flow rate adjustment valves 25 and 29 and/or the switching valves 26 and 30.
  • the common fuel pipe 33 is provided with a switching valve 34 that switches between opening and closing the flow path of the adjusted fuel.
  • the adjusted fuel preferably contains 50 wt% or more of hydrogen fuel FH, more preferably 70 wt% or more of hydrogen fuel FH, and 90 wt% or more of hydrogen fuel FH. It is more preferable to include hydrogen fuel FH, and it is most preferable to be composed only of hydrogen fuel FH without including hydrocarbon fuel FC. Further, the higher the content of hydrogen fuel FH, the higher the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 becomes, and it becomes difficult to reduce it to 80% or less, so the effect of the present invention becomes more significant.
  • the combustion-supporting gas piping 24 is provided with a flow rate adjustment valve 35 that adjusts the flow rate of oxygen, and a switching valve 36 that switches the opening and closing of the oxygen flow path whose flow rate has been adjusted.
  • An oxygen source 37 is connected to the upstream end of the combustion-supporting gas pipe 24, and a burner 20 is connected to the downstream end of the combustion-supporting gas pipe 24.
  • the oxygen concentration can be 50 wt% or more, preferably 70 wt% or more, and more preferably 90 wt% or more. The higher the oxygen concentration, the easier the fuel will burn, and the easier it will be to raise the temperature of the flame F formed by the burner 20.
  • the burner 20 is a multi-stage combustion type burner.
  • a multi-stage combustion type burner includes, for example, a main nozzle that injects a mixed gas of fuel and combustion-supporting gas, and a staging nozzle that injects combustion-supporting gas (not shown).
  • the mixed gas injected from the main nozzle is mixed so that the combustion supporting gas is insufficient compared to the fuel. Therefore, most of the fuel contained in the mixed gas injected from the main nozzle reacts with the combustion-supporting gas contained in the mixed gas and burns, and the remaining fuel is combined with the combustion-supporting gas injected from the staging nozzle. React and burn.
  • Using such multistage combustion increases the length of the flame and lowers its temperature. As a result, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas can be reduced.
  • a plurality of rod-shaped electrodes 38 as the heating device 15 are provided on the bottom wall portion 12d of the melting furnace 10.
  • Each electrode 38 is immersed in the molten glass Gm and is heated by supplying electricity to the molten glass Gm.
  • the number of electrodes 38 (one or more) can be changed as appropriate depending on the size, shape, etc. of the melting furnace 10.
  • the shape of the electrode 38 is arbitrary, and may be plate-shaped, for example. Further, the manner in which the electrodes 38 are arranged is arbitrary in principle, and for example, although not shown, the electrodes 38 may be arranged below the side wall portion 12c.
  • the burner 20 and the electrode 38 are used together to heat at least one of the molten glass Gm and the frit Gr, but the electrode 38 may be omitted depending on the case.
  • the electrode 38 may be omitted depending on the case.
  • a partial pressure measuring device 39 for measuring the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 is provided in the melting furnace 10.
  • This partial pressure measuring device 39 has, for example, a pressure gauge 40, a hygrometer 41, a thermometer 42, and a calculation device 43. Based on the atmospheric pressure (total atmospheric pressure Pt), humidity, and temperature in the space 11, the arithmetic unit 43 is able to calculate the water vapor partial pressure Pp (for example, the ratio to the total atmospheric pressure Pt) in the melting space 11. Note that in this embodiment, a case is illustrated in which the pressure gauge 40, hygrometer 41, and thermometer 42 of the partial pressure measuring device 39 are disposed on the side wall portion 12c of the melting furnace 10 (see FIG. 2).
  • part or all of the pressure gauge 40, hygrometer 41, and thermometer 42 may be disposed at other locations (for example, the ceiling wall portion 12e or the upstream side of the flue).
  • the water vapor partial pressure Pp may be calculated from measured values such as the composition of the exhaust gas, the flow rate of the exhaust gas, and the flow rate of the adjusted fuel.
  • the water vapor partial pressure in the melting furnace is 80% of the total atmospheric pressure. To determine whether It shall be used as the water vapor partial pressure Pp of No. 11. In this case, a point near the center of the cross section of the exhaust port provided in the melting furnace 10 is defined as the measurement point.
  • the melting furnace 10 is provided with a gas supply device 44 for supplying a gas (for example, atmospheric air, dry air, clean dry air, oxygen, etc.) K to the melting space 11.
  • a gas supply device 44 for supplying a gas (for example, atmospheric air, dry air, clean dry air, oxygen, etc.) K to the melting space 11.
  • This gas supply device 44 has a supply port 45 that opens into the melting space 11, and can supply gas K to the melting space 11 through this supply port 45.
  • the supply amount of gas K can be controlled by a flow rate adjusting device (not shown) such as a regulating valve.
  • the method for manufacturing a glass article according to the present embodiment includes the melting step S1, and optionally includes a fining step in which the molten glass Gm obtained in the melting step S1 is subjected to a fining treatment, and a melting step S1.
  • the method further includes a homogenization step of homogenizing the molten glass Gm that has passed through the homogenization step by stirring or the like, and a molding step of forming a glass article from the molten glass Gm that has passed through the homogenization step.
  • the melting process S1 fuel is continuously introduced into the melting space 11 in the melting furnace 10 at a constant flow rate using a burner 20 that burns fuel to form a flame F.
  • the glass raw material Gr is heated and melted.
  • the frit Gr is heated by combustion by the burner 20, and from the viewpoint of improving energy efficiency, the frit Gr and/or the molten glass Gm are also electrically heated by the electrodes 38. conduct.
  • the fuel During combustion by the burner 20, hydrogen fuel FH is used as the fuel. Further, the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 is set to 80% or less of the total atmospheric pressure Pt.
  • gas K is supplied to the melting space 11 through the supply port 45 of the gas supply device 44. It is preferable to lower the water vapor partial pressure Pp. Moreover, it is preferable to reduce the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 by using the frit Gr containing carbonate and generating carbon dioxide as the frit Gr is heated and melted. In order to reduce the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 to less than 30% by supplying the gas K to the melting space 11, a large amount of gas K needs to be supplied.
  • the ambient temperature in the melting space 11 may decrease, resulting in a decrease in energy efficiency, or the bubbles in the foam layer BL may become difficult to burst, resulting in an increase in the thickness of the foam layer BL.
  • the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 is 30% or more.
  • the batch layer GBL as the frit Gr introduced into the melting space 11 of the melting furnace 10 and the foam layer BL generated as the frit Gr is heated and melted are 80 to 100% of the surface of the molten glass Gm. %, more preferably 90-100%, even more preferably 95-100%.
  • the batch layer GBL serving as the frit Gr charged into the melting space 11 of the melting furnace 10 covers 20 to 70% of the surface of the molten glass Gm.
  • the maximum thickness dimension BL of the foam layer generated as the glass raw material is heated and melted is preferably 50 mm or less, more preferably 45 mm or less, and even more preferably 40 mm or less.
  • the lower limit can be, for example, 10 mm or more, and preferably 15 mm or more.
  • the hydrogen fuel FH is burned to heat and melt the glass raw material Gr introduced into the melting space 11. Carbon dioxide contained in the exhaust gas generated in step S1 can be reduced.
  • the water vapor partial pressure Pp in the melting furnace 10 is set to be 80% or less of the total atmospheric pressure Pt, the bubble layer BL generated on the molten glass Gm (see FIG. 1) ) expansion can be suppressed. Thereby, a decrease in energy efficiency can be suppressed.
  • the method for manufacturing a glass article according to the present invention is not limited to the above embodiment, and can take various forms within the scope of the present invention. be.
  • the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 is lowered by using the gas supply device 44 and/or the frit containing carbonate Gr, but the usage ratio of hydrogen fuel FH and hydrocarbon fuel FC is By adjusting the (mixing ratio), the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 may be lowered. Also in this case, the water vapor partial pressure Pp in the melting space 11 is preferably 30% or more.
  • the gas supply device 44 is used, but instead of or in addition to the gas supply device 44, an exhaust device (not shown) that exhausts the melting space 11 may be used. good.
  • an exhaust device an observation hole provided in the side wall of the melting furnace, a refractory joint, or the like may be used as a gas supply port.
  • a glass raw material containing CaCO 3 as carbonate (glass raw material for E glass) was supplied into a melting furnace, and the glass raw material was was heated and melted to produce molten glass. At that time, the water vapor partial pressure in the melting furnace was adjusted to 80% or less by adjusting the amount of air supplied into the melting furnace.
  • the flow rate of the glass raw material introduced was constant, the flow rate of hydrogen fuel supplied to the burner was 20 Nm 3 /h, and the flow rate of oxygen as combustion supporting gas was 10 Nm 3 /h.
  • the amount of heat generated by the electrodes was kept constant, and in a steady state, the partial pressure of water vapor in the melting furnace, the maximum thickness of the foam layer, and the temperature of the molten glass were measured. Inside the melting furnace, the batch layer and foam layer covered 100% of the surface of the molten glass.
  • the CaO content of the obtained glass article was 25 wt%.
  • the water vapor partial pressure was lowered by using a glass raw material containing CaCO 3 . Further, in the example, the water vapor partial pressure was adjusted to 80% or less of the total atmospheric pressure by supplying atmospheric air into the melting furnace. Therefore, the maximum thickness of the foam layer was 50 mm or less, the expansion of the foam layer could be suppressed, and the temperature of the molten glass increased. From these results, it has become clear that by setting the water vapor partial pressure to 80% or less of the total atmospheric pressure, the expansion of the foam layer can be suppressed, and as a result, the decrease in energy efficiency can be suppressed.
  • Test No. 1 to 4 a glass raw material with an SO 3 content of 800 wtppm was used. In Nos. 5 to 8, glass raw materials with an SO 3 content of 300 wtppm were used. When compared under the conditions of the same water vapor partial pressure, Test No. 3 has an SO 3 content of 300 wtppm. 5 to 8, test No. The maximum thickness of the foam layer was smaller than in Examples 1 to 4. These results revealed that the maximum thickness of the foam layer can be reduced by lowering the SO 3 content.

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Abstract

ガラス物品の原料となるガラス原料Ｇｒを溶融炉１０内で加熱溶融して溶融ガラスＧｍを生成する溶融工程Ｓ１において、水素を含む燃料ＦＨを燃焼させてガラス原料Ｇｒを加熱溶融すると共に、溶融炉１０内の水蒸気分圧Ｐｐを全大気圧Ｐｔの８０％以下にする。

Description

ガラス物品の製造方法
　本発明は、ガラス物品の製造方法に関する。
　ガラス物品の製造工程には、溶融炉内でガラス原料を加熱して溶融する溶融工程が含まれる。溶融工程では、燃料を燃焼させて火炎を形成するバーナーを用いて、溶融炉内でガラス原料を加熱して溶融する方法が広く用いられている（例えば特許文献１）。燃料としては、天然ガスなどの炭化水素燃料が使用されるのが一般的である。また、溶融工程では、バーナーによる燃焼加熱と電極による電気加熱とを併用する場合もある。
　ガラス原料には、溶融により発生した泡を切るために清澄剤が添加されている。清澄剤には、例えば酸化スズやアンチモンなど酸化還元反応により酸素ガスを放出し泡切れを促進するものや、フッ化物や塩化物など蒸発挙動により泡切れを促進するもののほか、硫酸塩(ＳＯ3)原料がある。硫酸塩原料は、加熱により熱分解し、ＳＯ2ガスを放出して泡を拡大させる。溶融工程では、清澄剤の作用によって溶融ガラスの上部に泡層が生じることがある。
国際公開第２０１１／１３６０８６号
　バーナーに供給される燃料として、炭化水素燃料を用いると、溶融工程で発生する排ガスに含まれる二酸化炭素が多くなる。その結果、環境負荷が大きくなるという問題がある。
　そこで、例えばバーナーに供給される燃料として、水素燃料を用いることが考えられる。水素燃料であれば、燃焼させて火炎を形成した際、主として水が生成されるため、排ガスに含まれる二酸化炭素が大幅に低減化されることが期待できる。その一方で、燃焼に伴って生成される水により、溶融炉内の水蒸気分圧が上昇する。
　水素燃料をバーナーに供給して火炎を形成した場合、溶融炉内の水蒸気分圧が上昇することにより、清澄剤の作用によって生じた気泡が膨張し、泡層の厚みが増す。泡層は熱を伝え難い性質を有するため、泡層の厚みが増すと、バーナーの火炎による熱が泡層を介して溶融ガラスに伝導し難くなり、エネルギー効率が低下する。
　以上の事情に鑑み、本発明は、溶融工程で発生する排ガス中に含まれる二酸化炭素を減らしつつも、溶融ガラスを効率よくかつ安定して生成可能とすることを、解決すべき技術課題とする。
　前記課題の解決は、下記の本発明に係るガラス物品の製造方法により達成される。
　（１）ガラス物品の原料となるガラス原料を溶融炉内で加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程を備えたガラス物品の製造方法において、溶融工程で、水素を含む燃料を燃焼させてガラス原料を加熱溶融すると共に、溶融炉内の水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下にする。
　このように、本発明では、水素を含む燃料を燃焼させてガラス原料を加熱溶融するようにしたので、従来のように炭化水素燃料を用いる場合と比べて、溶融工程で発生する排ガス中に含まれる二酸化炭素を減らすことができる。また、本発明では、溶融炉内の水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下にするようにした。水素を含む燃料を燃焼させてガラス原料を加熱溶融すると水が発生し、これにより溶融炉内の水蒸気分圧が上昇する。特に水素を含む燃料を主たる燃料して燃焼する場合には、溶融炉内の水蒸気分圧が大幅に上昇し、泡層が膨張する。ここで、本発明では、溶融炉内の水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下にするようにしたので、溶融ガラス上の泡層の膨張を抑制することができる。これにより、エネルギー効率の低下を抑制できる。
　（２）上記（１）に係るガラス物品の製造方法において、ガラス原料は、炭酸塩を含むものであってもよい。
　上述のようにガラス原料として炭酸塩を含むものを用いることで、ガラス原料の加熱溶融に伴い二酸化炭素が発生する。二酸化炭素が発生することで、溶融炉内の水蒸気分圧を低下させ得る。
　（３）上記（２）に係るガラス物品の製造方法において、ガラス原料は、炭酸塩としてＣａＣＯ3を含み、ガラス物品が、ＣａＯを５～３５ｗｔ％含む組成をなすように、ガラス原料を調製してもよい。
　このようにガラス原料を調製することによって、具体的に、ガラス原料が、炭酸塩としてＣａＣＯ3を含み、ガラス物品が、ＣａＯを５～３５ｗｔ％以上含有するように、ガラス原料を調製したものを投入することで、溶融工程で適度に二酸化炭素を発生させることができ、溶融炉内の水蒸気分圧を低下させることができる。
　（４）上記（１）又は（２）に係るガラス物品の製造方法において、ガラス原料は、ＳＯ3を１０００ｗｔｐｐｍ以下含んでもよい。
　このように清澄剤として作用するＳＯ3の含有量を規制することにより、溶融ガラス上の泡層の厚みを低減することができる。これにより、エネルギー効率の低下をさらに抑制できる。
　（５）上記（１）～（４）に係るガラス物品の製造方法において、溶融工程で、溶融炉内にガスを供給してもよい。
　このように、溶融工程時に溶融炉内にガス（例えば大気）を供給することによって溶融炉内の雰囲気が排出されるので、溶融炉内の水蒸気分圧を低下させることができる。よって、炭酸塩の含有比が小さいガラス原料、あるいは炭酸塩を含まないガラス原料であっても水素燃焼による加熱溶融を図りつつ、水蒸気分圧を低下させることが可能となる。なお、排ガス処理設備が備える排気装置を用いて溶融炉内の雰囲気を排出することに伴って溶融炉内にガスを供給してもよい。
　（６）上記（１）～（５）に係るガラス物品の製造方法において、溶融工程で、水素と炭化水素燃料とを含む混合燃料を用いてもよい。
　このように、混合燃料を用いれば、水素のみからなる燃料を用いる場合と比べ、燃焼に伴って発生する水の量を低減することができる。このため、混合燃料を用いることによっても溶融炉内の水蒸気分圧を低下させることができる。
　（７）上記（１）～（６）に係るガラス物品の製造方法において、溶融工程で、ガラス原料の加熱溶融に伴い生じる泡層の最大厚み寸法を５０ｍｍ以下にしてもよい。
　このように、ガラス原料の加熱溶融時（溶融工程時）、溶融ガラスの上部に形成される泡層のうち厚み寸法が最大となる部分の厚み寸法を５０ｍｍ以下にすることで、一部の泡層が固化することを確実に防止でき、泡層がより流動し易くなると共に、微小な泡の連続的な放出がより円滑に行われる。このため、溶融ガラスの温度や流量がさらに安定する。
　（８）上記（１）～（７）に係るガラス物品の製造方法において、溶融工程で、溶融炉内に供給されたガラス原料としてのバッチ層と、ガラス原料の加熱溶融に伴い生じる泡層とが、溶融ガラスの表面の８０～１００％を覆うようにしてもよい。
　このように、バッチ層と泡層とが、溶融ガラスの表面の８０～１００％を覆うことで、溶融ガラスの表面が適度に断熱層で覆われるので、溶融ガラスの表面からの放熱を低減でき、エネルギー効率が向上する。
　（９）上記（１）～（８）に係るガラス物品の製造方法において、溶融炉内に供給されたガラス原料としてのバッチ層が、溶融ガラスの表面の２０～７０％を覆うようにしてもよい。
　このように、断熱層としても機能するバッチ層が、溶融ガラスの表面の２０～７０％を覆うようにすることで、溶融ガラスの表面からの放熱を低減でき、エネルギー効率が向上する。また、バッチ層が覆う面積を７０％以下とすることで、流量の変更等で炉内条件が変化してガラス原料が滞留しやすくなった場合でも、バッチ層で覆われていない領域にバッチ層を流入させることでガラス原料の投入を継続することができる。このため、安定して溶融ガラスを連続生成することができる。
　（１０）上記（１）～（９）に係るガラス物品の製造方法において、溶融工程で、水素を含む燃料を多段燃焼させてもよい。
　このように、多段燃焼させることで、火炎の温度が低下し、排ガス中の窒素酸化物の濃度を低下させることができる。特に、排ガス処理設備が備える排気装置を用いて、溶融炉内にガスを供給する場合に、排ガス中の窒素酸化物の濃度が上昇しやすいので、多段燃焼による排ガス中の窒素酸化物の濃度を低下させる効果が顕著となる。
　以上より、本発明によれば、溶融工程で発生する排ガス中に含まれる二酸化炭素を減らしつつも、溶融ガラスを効率よくかつ安定して生成することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る溶融炉の縦断面図である。 図１中のＡ－Ａ線に沿った溶融炉の横断面図である。 図１に示す溶融炉に設けられるバーナーの燃焼系統図である。
　以下、本発明の一実施形態を図１～図３に基づいて説明する。
　本実施形態に係るガラス物品の製造装置は、溶融ガラスを生成する溶融炉と、溶融ガラスに清澄処理を施す清澄室と、清澄処理が施された溶融ガラスを撹拌等により均質化する均質化室と、均質化された溶融ガラスから所定のガラス物品を成形する成形装置とを具備する。図１は、上記製造装置の一要素である溶融炉１０の縦断面図を示している。また、図２は、図１に示す溶融炉１０のＡ－Ａ線に沿った横断面図を示している。なお、上記構成の製造装置は、あくまで一例であり、例えば上述した複数の要素の一部を省略してもよい。あるいは、上記以外の要素をさらに具備してもよい。
　この溶融炉１０は、本実施形態に係る溶融工程Ｓ１を実施するためのもので、溶融炉１０内の空間（溶融空間１１）に連続的に投入されるガラス原料Ｇｒを溶融して、溶融ガラスＧｍを生成可能に構成されている。具体的には、この溶融炉１０は、溶融空間１１と、溶融空間１１を区画形成する複数の壁部１２ａ～１２ｅと、原料供給装置１３と、加熱装置１４，１５とを備える。
　ここで、ガラス原料Ｇｒには、公知の原料（天然原料、化成原料、カレットなど）を用いることができる。本実施形態では、炭酸塩を含む原料がガラス原料Ｇｒに用いられる。この場合、例えば、ガラス原料Ｇｒが、炭酸塩としてＣａＣＯ3を含み、完成品としてのガラス物品が、ＣａＯ（より好ましくはＣａＣＯ3由来のＣａＯ）を５～３５ｗｔ％（好ましくは５～２５ｗｔ％）含む組成をなすように、ガラス原料を調製するのがよい。
　上記組成の好適な例として、Ｄガラスを挙げることができ、より好適な例として、Ｅガラス、ＮＥガラス、Ｃガラス、Ａガラス、ソーダ石灰ガラスを挙げることができる。Ｅガラスは、例えば、ｗｔ％で、ＳｉＯ2　５２～６２％、Ａｌ2Ｏ3　１０～１６％、Ｂ2Ｏ3　０～８％、ＭｇＯ　０～５％、ＣａＯ　１６～２５％、及びＲ２Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一つ）　０～２％含有する組成をなす。
　ソーダ石灰ガラスは、例えば、ｗｔ％で、ＳｉＯ2　４８～７０％　Ａｌ2Ｏ3　５～１５％、ＭｇＯ　０～５％、ＣａＯ　０～５％、ＢａＯ　０～１５％、ＳｒＯ　０～１５％、ＺｒＯ2　０～５％、及びＲ2Ｏ（但し、Ｒは、Ｌｉ，Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一つ）　０～１５％含有する組成をなす。
　ガラス原料中のＳＯ3は、清澄剤として作用するが、ＳＯ3含有量を規制することにより、溶融ガラス上の泡層の厚みを低減することができる。これにより、エネルギー効率の低下をさらに抑制できる。この観点では、ガラス原料ＧｒのＳＯ3含有量は、１０００ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましく、７００ｗｔｐｐｍ以下であることがより好ましく、５００ｗｔｐｐｍ以下であることがさらにより好ましく、４００ｗｔｐｐｍ以下であることが最も好ましい。ＳＯ3は不可避的不純物であり、意図的に添加しなくても、他の成分原料に混入する。ＳＯ3含有量を低下させるのに応じてコストが上昇することから、ＳＯ3含有量は２００ｗｔｐｐｍ以上とすることが好ましい。
　一方で、ガラス原料ＧｒのＳＯ3含有量が多いほど、後述の溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを全大気圧Ｐｔの８０％以下にすることにより、溶融ガラス上の泡層の膨張を抑制する効果が顕著となる。この観点では、ガラス原料ＧｒのＳＯ3含有量は、２００ｗｔｐｐｍ以上であることが好ましく、３００ｗｔｐｐｍ以上であることがより好ましく、５００ｗｔｐｐｍ以上であることがさらにより好ましい。この場合、上限は１０００ｗｔｐｐｍ以下とすることが好ましい。
　溶融炉１０の各壁部１２ａ～１２ｅは、耐火煉瓦｛例えば、ジルコニア系電鋳煉瓦やアルミナ系電鋳煉瓦、アルミナ・ジルコニア系電鋳煉瓦、ＡＺＳ（Ａｌ－Ｚｒ－Ｓｉ）系電鋳煉瓦、デンス焼成煉瓦など｝で構成される。
　溶融炉１０の前壁部１２ａには、ガラス原料Ｇｒを投入するための投入口１６が設けられている。この投入口１６には、ガラス原料Ｇｒを溶融炉１０内の空間（溶融空間１１）に供給する原料供給装置１３としてのスクリューフィーダ１７が設けられている。原料供給装置１３は、プッシャーや振動フィーダなどの他の公知の手段であってもよい。原料供給装置１３の数や配置位置は、溶融炉１０の大きさ等に応じて適宜変更が可能である。
　溶融炉１０の後壁部１２ｂには、溶融ガラスＧｍを排出するための排出口１８が設けられている。この排出口１８には移送流路１９が接続されており、溶融炉１０の下流端に至った溶融ガラスＧｍが移送流路１９を通じて次工程（例えば清澄工程）に順次移送されるようになっている。なお、図示は省略するが、ガラス物品を同時に複数箇所で製造する場合には、排出口１８を溶融炉１０の複数箇所に設け、各箇所の排出口１８に接続された移送流路１９によって、溶融ガラスＧｍを次工程に移送してもよい。
　溶融炉１０の両側の側壁部１２ｃには、燃料を燃焼させて火炎Ｆを形成する加熱装置１４としての複数のバーナー２０が設けられている。各バーナー２０の火炎Ｆは、溶融ガラスＧｍの液面よりも上方からガラス原料Ｇｒと溶融ガラスＧｍの少なくとも一方を加熱する。バーナー２０の数や配置位置は、溶融炉１０の大きさ等に応じて適宜変更できる。
　図３に示すように、各バーナー２０には、燃料等を供給するための燃料供給路２１が接続されている。この燃料供給路２１は、水素燃料（本発明に係る水素を含む燃料に相当）ＦＨを供給する水素燃料配管２２を少なくとも備える。本実施形態では、燃料供給路２１は、炭化水素燃料ＦＣを供給する炭化水素燃料配管２３と、支燃ガスとしての酸素を供給する支燃ガス配管２４とをさらに備える。
　水素燃料配管２２には、水素燃料ＦＨの流量を調整する流量調整バルブ２５と、流量が調整された水素燃料ＦＨの流路の開閉を切り替える切替えバルブ２６と、水素燃料ＦＨなどの燃料の逆流を防止する逆止弁２７とが設けられている。水素燃料配管２２の上流端には、水素燃料源２８が接続されている。
　炭化水素燃料配管２３には、炭化水素燃料ＦＣの流量を調整する流量調整バルブ２９と、流量が調整された炭化水素燃料ＦＣの流路の開閉を切り替える切替えバルブ３０と、炭化水素燃料ＦＣなどの燃料の逆流を防止する逆止弁３１とが設けられている。炭化水素燃料配管２３の上流端には、炭化水素燃料源３２が接続されている。炭化水素燃料ＦＣとしては、例えば、ブタン、プロパン、石油ガス、天然ガスなどが使用できる。ただし、排ガス中に含まれる二酸化炭素をさらに削減する観点からは、炭化水素燃料ＦＣとしては、天然ガスを用いることが好ましい。
　水素燃料配管２２及び炭化水素燃料配管２３のそれぞれの下流端は互いに接続され、共通燃料配管３３を介してバーナー２０に接続されている。共通燃料配管３３には、流量調整バルブ２５，２９及び／又は切替えバルブ２６，３０によって、水素燃料ＦＨと炭化水素燃料ＦＣとの混合率が調整された調整燃料が流通する。共通燃料配管３３には、調整燃料の流路の開閉を切り替える切替えバルブ３４が設けられている。
　排ガス中に含まれる二酸化炭素を低減する観点からは、調整燃料は、水素燃料ＦＨを５０ｗｔ％以上含むことが好ましく、水素燃料ＦＨを７０ｗｔ％以上含むことがより好ましく、水素燃料ＦＨを９０ｗｔ％以上含むことがより好ましく、炭化水素燃料ＦＣを含むことなく、水素燃料ＦＨのみで構成されることが最も好ましい。また、水素燃料ＦＨの含有量が高いほど、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐが上昇して８０％以下にすることが困難になるので、本発明の効果が顕著となる。
　支燃ガス配管２４には、酸素の流量を調整する流量調整バルブ３５と、流量が調整された酸素の流路の開閉を切り替える切替えバルブ３６とが設けられている。支燃ガス配管２４の上流端には酸素源３７が接続され、支燃ガス配管２４の下流端にはバーナー２０が接続されている。支燃ガス配管２４により酸素をバーナー２０に供給することで、調整燃料と酸素とが混合され、調整燃料が燃焼しやすくなり、バーナー２０で形成される火炎Ｆの温度を上げやすくなる。なお、支燃ガスとして、酸素に代えて空気を用いてもよい。また、支燃ガスとして、酸素を用いる場合、酸素濃度は５０ｗｔ％以上とすることができ、７０ｗｔ％以上が好ましく、９０ｗｔ％以上がより好ましい。酸素濃度が高いほど、燃料が燃焼しやすくなり、バーナー２０で形成される火炎Ｆの温度を上げやすくなる。
　バーナー２０は多段燃焼式のバーナーであることが好ましい。多段燃焼式のバーナーは、例えば燃料と支燃ガスとの混合ガスを噴射するメインノズルと、支燃ガスを噴射するステージングノズルとを備える（図示は省略）。メインノズルから噴射される混合ガスは、燃料に対して支燃ガスが不足するように混合される。このため、メインノズルから噴射される混合ガスに含まれる燃料の大部分は、混合ガスに含まれる支燃ガスと反応して燃焼し、残りの燃料は、ステージングノズルから噴射される支燃ガスと反応して燃焼する。このような多段燃焼を用いれば、火炎が長くなると共に、その温度が低下する。その結果、排ガス中の窒素酸化物の濃度を低下させることができる。
　また、本実施形態では、溶融炉１０の底壁部１２ｄに、加熱装置１５としての複数の棒状の電極３８が設けられている。各電極３８は、溶融ガラスＧｍに浸漬された状態で、溶融ガラスＧｍを通電加熱する。電極３８の数（１つ又は２つ以上）は、溶融炉１０の大きさ、形状等に応じて適宜変更できる。電極３８の形態は任意であり、例えば板状であってもよい。また、電極３８の配置態様も原則として任意であり、例えば図示は省略するが、側壁部１２ｃの下側に電極３８を配置してもよい。なお、本実施形態では、バーナー２０と電極３８とを併用して、溶融ガラスＧｍとガラス原料Ｇｒの少なくとも一方を加熱しているが、場合によっては、電極３８を省略してもよい。もちろん、エネルギー効率を向上させる観点からは、電極３８を併用してバーナー２０の出力を抑制することが好ましい。
　溶融炉１０には、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを測定する分圧測定装置３９が配設される。この分圧測定装置３９は、例えば圧力計４０と、湿度計４１と、温度計４２と、演算装置４３とを有しており、これら圧力計４０、湿度計４１、温度計４２により測定した溶融空間１１の気圧（全大気圧Ｐｔ）、湿度、温度に基づいて、演算装置４３が溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐ（例えば全大気圧Ｐｔに対する比率）を算出可能としている。なお、本実施形態では、分圧測定装置３９の圧力計４０、湿度計４１、及び温度計４２を溶融炉１０の側壁部１２ｃに配設した場合を例示しているが（図２を参照）、もちろん、他の箇所（例えば天壁部１２ｅや煙道の上流側）にこれら圧力計４０、湿度計４１、及び温度計４２の一部又は全部を配設してもよい。なお、水蒸気分圧Ｐｐは、排ガスの組成や、排ガスの流量、調整燃料の流量等の測定値から算出してもよい。
　上述の分圧測定装置３９や測定値からの算出により、水蒸気分圧Ｐｐの傾向を簡易的に把握してもよいが、本発明において、溶融炉内の水蒸気分圧が全大気圧の８０％以下であるかの判断では、ＪＩＳ　Ｚ８８０８：２０１３の７．１　吸湿管による方法に準拠して排ガス中の水分量（体積％）を測定し、測定した水分量の値（体積％）を溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐとして用いるものとする。この場合、溶融炉１０に設けられた排気口の断面の中心部に近い点を測定点とする。
　また、本実施形態では、溶融炉１０に、溶融空間１１にガス（例えば大気や乾燥空気、クリーンドライエア、酸素等）Ｋを供給するためのガス供給装置４４が配設されている。このガス供給装置４４は溶融空間１１に開口する供給口４５を有しており、この供給口４５を通じて溶融空間１１にガスＫを供給可能としている。なお、ガスＫの供給量は、調整弁などの流量調整装置（図示は省略）により可能である。
　次に、以上のように構成された製造装置によるガラス物品の製造方法を説明する。
　本実施形態に係るガラス物品の製造方法は、上述のように、溶融工程Ｓ１を備え、必要に応じて、溶融工程Ｓ１で得られた溶融ガラスＧｍに清澄処理を施す清澄工程、溶融工程Ｓ１を経た溶融ガラスＧｍを攪拌等により均質化する均質化工程、及び、均質化工程を経た溶融ガラスＧｍからガラス物品を成形する成形工程をさらに備える。
　図１及び図２に示すように、溶融工程Ｓ１では、燃料を燃焼させて火炎Ｆを形成するバーナー２０を用いて、溶融炉１０内の溶融空間１１に連続的にかつ一定の流量で投入されるガラス原料Ｇｒを加熱して溶融する。本実施形態では、溶融工程Ｓ１において、バーナー２０による燃焼でガラス原料Ｇｒを加熱すると共に、エネルギー効率を向上させる観点などから、電極３８によるガラス原料Ｇｒ又は／及び溶融ガラスＧｍの通電加熱も併せて行う。
　バーナー２０による燃焼の際、燃料には、水素燃料ＦＨが用いられる。また、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐが全大気圧Ｐｔの８０％以下にされる。
　この際、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐが全大気圧Ｐｔの８０％以下にするために、ガス供給装置４４の供給口４５を通じて溶融空間１１にガスＫを供給することで、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを低下させることが好ましい。また、炭酸塩を含むガラス原料Ｇｒを用いることで、ガラス原料Ｇｒの加熱溶融に伴って二酸化炭素を発生させることで、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを低下させることが好ましい。溶融空間１１にガスＫを供給することで溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを３０％未満に低下させるには、大量のガスＫの供給が必要となる。そのため、溶融空間１１の雰囲気温度が低下して、エネルギー効率が低下し、または泡層ＢＬの泡が弾け難くなって泡層ＢＬが厚くなるおそれがある。炭酸塩を含むガラス原料Ｇｒを用いることで、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを低下させる方法では、ガラス組成のＣａＯ含有量によってガラス原料の炭酸塩の含有量に制限がある。このため、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐは３０％以上とすることが好ましい。
　また、この際、溶融炉１０の溶融空間１１に投入されたガラス原料Ｇｒとしてのバッチ層ＧＢＬと、ガラス原料Ｇｒの加熱溶融に伴い生じる泡層ＢＬとが、溶融ガラスＧｍの表面の８０～１００％を覆うことが好ましく、９０～１００％を覆うことがより好ましく、９５～１００％を覆うことがさらにより好ましい。一方で、溶融炉１０の溶融空間１１に投入されたガラス原料Ｇｒとしてのバッチ層ＧＢＬが、溶融ガラスＧｍの表面の２０～７０％を覆うことが好ましい。
　ガラス原料の加熱溶融に伴い生じる泡層の最大厚み寸法ＢＬは、５０ｍｍ以下であることが好ましく、４５ｍｍ以下であることがより好ましく、４０ｍｍ以下であることがさらにより好ましい。その下限は例えば１０ｍｍ以上とすることができ、１５ｍｍ以上とすることが好ましい。
　以上述べたように、本実施形態に係るガラス物品の製造方法では、溶融工程Ｓ１において、水素燃料ＦＨを燃焼させて溶融空間１１に投入されるガラス原料Ｇｒを加熱溶融するようにしたので、溶融工程Ｓ１で発生する排ガス中に含まれる二酸化炭素を減らすことができる。また、この溶融工程Ｓ１の際、溶融炉１０内の水蒸気分圧Ｐｐを全大気圧Ｐｔの８０％以下にするようにしたので、溶融ガラスＧｍ上に生成される泡層ＢＬ（図１を参照）の膨張を抑制することができる。これにより、エネルギー効率の低下を抑制できる。
　以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係るガラス物品の製造方法は、上記実施形態には限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態を採ることが可能である。
　上記実施形態では、ガス供給装置４４及び／又は炭酸塩を含むガラス原料Ｇｒを用いることで、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを低下させたが、水素燃料ＦＨと炭化水素燃料ＦＣとの使用比率（混合比率）を調整することで、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐを低下させてもよい。この場合も、溶融空間１１の水蒸気分圧Ｐｐは３０％以上とすることが好ましい。
　上記実施形態では、ガス供給装置４４を用いたが、ガス供給装置４４に代えて、あるいは、ガス供給装置４４に加えて、溶融空間１１の排気を行う排気装置（図示は省略）を用いてもよい。排気装置を用いる場合、ガスの給気口として、溶融炉の側壁に設けられた観察用孔や耐火物の目地等を利用してもよい。
　以下、本発明に係るガラス物品の製造方法についての実施例を説明する。なお、以下の実施例は単なる例示であって、本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。
　本発明に係る実施例（試験Ｎｏ．１～３及び５～７）では、炭酸塩としてＣａＣＯ3を含むガラス原料（Ｅガラスのガラス原料）を溶融炉内に供給し、溶融炉内でガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成した。その際、溶融炉内に供給する大気の量を調整することで溶融炉内の水蒸気分圧を８０％以下に調整した。
　また、比較例（試験Ｎｏ．４及び８）では、溶融炉内への大気の供給を停止すると共にＣａＣＯ3に代えてＣａＯを含むガラス原料（Ｅガラスのガラス原料）を溶融炉内に供給し、その結果、溶融炉内の水蒸気分圧が８０％以上となった。
　なお、何れの試験においても、投入されるガラス原料の流量を一定とし、バーナーに供給される水素燃料の流量を２０Ｎｍ3／ｈ、支燃ガスとしての酸素の流量を１０Ｎｍ3／ｈとした。また、電極による発熱量を一定とし、定常状態において、溶融炉内の水蒸気分圧と、泡層の最大厚み寸法と、溶融ガラスの温度とを測定した。溶融炉内では、バッチ層と泡層とが、溶融ガラスの表面の１００％を覆う状態となった。得られたガラス物品のＣａＯ含有量が２５ｗｔ％であった。試験Ｎｏ．１～４では、ＳＯ3含有量が８００ｗｔｐｐｍであるガラス原料を用い、試験Ｎｏ．５～８では、ＳＯ3含有量が３００ｗｔｐｐｍであるガラス原料を用いた。表１に試験条件と測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例（試験Ｎｏ．４及び８）では、溶融炉内への大気の供給を停止すると共にＣａＣＯ3に代えてＣａＯを含むガラス原料を使用し、水蒸気分圧は全大気圧の８０％を超える数値となった。この場合、泡層の膨張に伴って泡層の最大厚み寸法が増加して５０ｍｍを超え、バーナーの火炎による熱が泡層を介して溶融ガラスに伝導し難くなり、溶融ガラスの温度が低下した。
　これに対して、実施例（試験Ｎｏ．１～３及び５～７）では、ＣａＣＯ3を含むガラス原料を使用することにより、水蒸気分圧を低下させた。また、実施例では、溶融炉内への大気の供給により、水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下に調整した。このため、泡層の最大厚み寸法が５０ｍｍ以下となり、泡層の膨張を抑制でき、溶融ガラスの温度が上昇した。これらから、水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下にすることにより、泡層の膨張を抑制でき、その結果、エネルギー効率の低下を抑制できることが明らかになった。
　試験Ｎｏ．１～４では、ＳＯ3含有量が８００ｗｔｐｐｍであるガラス原料を用い、試験Ｎｏ．５～８では、ＳＯ3含有量が３００ｗｔｐｐｍであるガラス原料を用いた。水蒸気分圧が同程度の条件で比較すると、ＳＯ3含有量が３００ｗｔｐｐｍである試験Ｎｏ．５～８では、試験Ｎｏ．１～４よりも、泡層の最大厚み寸法が減少した。これらから、ＳＯ3含有量を低下させることにより、泡層の最大厚み寸法を減少できることが明らかになった。
１０　　溶融炉
１１　　溶融空間
１２ａ～１２ｅ　壁部
１３　　原料供給装置
１４，１５　加熱装置
１６　　投入口
１７　　スクリューフィーダ
１８　　排出口
１９　　移送流路
２０　　バーナー
２１　　燃料供給路
２２　　水素燃料配管
２３　　炭化水素燃料配管
２４　　支燃ガス配管
２５，２９，３５　流量調整バルブ
２６，３０，３４，３６　切替えバルブ
２７，３１　逆止弁
２８　　水素燃料源
３２　　炭化水素燃料源
３３　　共通燃料配管
３７　　酸素源
３８　　電極
３９　　分圧測定装置
４０　　圧力計
４１　　湿度計
４２　　温度計
４３　　演算装置
４４　　ガス供給装置
４５　　供給口
ＢＬ　　泡層
Ｆ　　　火炎
ＦＣ　　炭化水素燃料
ＦＨ　　水素燃料
ＧＢＬ　バッチ層
Ｇｍ　　溶融ガラス
Ｇｒ　　ガラス原料
Ｋ　　　ガス
ｔ　　　厚み寸法

Claims (10)

  1. 　ガラス物品の原料となるガラス原料を溶融炉内で加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程を備えたガラス物品の製造方法において、
    　前記溶融工程で、水素を含む燃料を燃焼させて前記ガラス原料を加熱溶融すると共に、前記溶融炉内の水蒸気分圧を全大気圧の８０％以下にすることを特徴とするガラス物品の製造方法。
  2. 　前記ガラス原料は、炭酸塩を含む請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
  3. 　前記ガラス原料は、前記炭酸塩としてＣａＣＯ3を含み、
    　前記ガラス物品が、ＣａＯを５～３５ｗｔ％含む組成をなすように、前記ガラス原料を調製する請求項２に記載のガラス物品の製造方法。
  4. 　前記ガラス原料は、ＳＯ3を１０００ｗｔｐｐｍ以下含む請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  5. 　前記溶融工程で、前記溶融炉内にガスを供給する請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  6. 　前記溶融工程で、前記燃料として、前記水素と炭化水素燃料とを含む混合燃料を用いる請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  7. 　前記溶融工程で、前記ガラス原料の加熱溶融に伴い生じる泡層の最大厚み寸法を５０ｍｍ以下にする請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  8. 　前記溶融工程で、前記溶融炉内に供給された前記ガラス原料としてのバッチ層と、前記ガラス原料の加熱溶融に伴い生じる泡層とが、前記溶融ガラスの表面の８０～１００％を覆う請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  9. 　前記溶融炉内に供給された前記ガラス原料としてのバッチ層が、前記溶融ガラスの表面の２０～７０％を覆う請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
  10. 　前記溶融工程で、前記水素を含む燃料を多段燃焼させる請求項１～３のいずれかに記載のガラス物品の製造方法。
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