JP2012250886A - Method for producing molten glass, air melt burner, glass melting furnace, method for producing glass beads, method for producing glass article, and device for producing glass article - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing molten glass and an air melt burner or the like which can suppress adhesion of glass raw material to the top end of a burner.SOLUTION: In the method for producing molten glass, molten glass particles are produced by casting glass raw material particles in a heated gaseous phase atmosphere. The jetting flow rates of a fuel gas and a combustion supporting gas BG for forming a heated gaseous phase atmosphere, and a raw material supplying gas CG supplying glass raw material GM to the heated gaseous phase atmosphere are made equal.

Description

本発明は、溶融ガラスの製造方法、気中溶融バーナー、ガラス溶融炉、ガラスビーズの製造方法、ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置に関する。   The present invention relates to a molten glass manufacturing method, an air melting burner, a glass melting furnace, a glass bead manufacturing method, a glass article manufacturing method, and a glass article manufacturing apparatus.

現在、板ガラス、瓶ガラス、繊維ガラスを始めとして表示装置用ガラスに至るまで、量産規模のガラスの多くはガラス原料をガラス溶融炉（以下、単に溶融炉とも呼ぶ。）にて溶融するシーメンス型の溶融炉に基づき生産されている。シーメンス型の溶融炉による溶融法では、粉末状ガラス原料の混合物を、溶融炉で先に溶融したガラス融液面上に投入し、それが塊（バッチともいう。）となったものをバーナーなどにより加熱してその表面から融解を進行させ、徐々にガラス融液とする。このとき、融液上のバッチは、反応あるいは溶融しやすい物質から順次溶け出るため、原料層内に難溶融性物質が形成されやすい。また、同様の理由で、融液形成の初期状態においては、局所的に見るとバッチと組成が異なったガラス融液が生じ、融液の不均一化が生じやすい。さらに、シーメンス型の溶融炉は大量のエネルギーを必要とするため、溶融炉の消費エネルギー削減が望まれている。最近では、表示装置用途のガラス板として高品質、高付加価値のガラス物品の需要が増大の一途にあり、エネルギー消費も増大しており、ガラス物品の製造にかかる省エネルギー技術の開発は重要かつ緊急の課題とされている。   Currently, from glass sheets, bottle glass, fiber glass to glass for display devices, most of mass-produced glass is a Siemens type that melts glass raw materials in a glass melting furnace (hereinafter also referred to simply as a melting furnace). Produced based on melting furnace. In the melting method using a Siemens-type melting furnace, a mixture of powdered glass raw materials is put on the surface of the glass melt previously melted in the melting furnace, and the resulting mixture (also called a batch) is burner or the like. Is heated to cause melting from the surface to gradually form a glass melt. At this time, since the batch on the melt melts sequentially from the material that easily reacts or melts, a hardly fusible material is easily formed in the raw material layer. For the same reason, in the initial state of melt formation, a glass melt having a composition different from that of the batch is generated locally, and the melt is likely to be non-uniform. Furthermore, since the Siemens type melting furnace requires a large amount of energy, it is desired to reduce the energy consumption of the melting furnace. Recently, the demand for high-quality, high-value-added glass articles as glass plates for display devices is increasing, and energy consumption is also increasing, so the development of energy-saving technologies for the production of glass articles is important and urgent. It is considered as an issue.

このような背景から、省エネルギー型のガラス製造技術の一例として、ガラス原料の混合物からなる微細粒子（造粒体）を高温の気相雰囲気中で加熱し溶かして溶融ガラス粒子とし、次いで溶融ガラス粒子を集積して液体相（ガラス融液）を形成する気中溶融法と呼ばれるガラス物品の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。気中溶融法によれば、従来のシーメンス型の溶融炉による溶融法と比較して、ガラス溶融工程の消費エネルギーを１／３程度まで低減できると言われており、短時間で溶融が可能になり、溶融炉の小型化、蓄熱室の省略、品質の向上、ＣＯ_２の削減、ガラス品種の変更時間の短縮化を図ることができる技術として注目されている。 Against this background, as an example of energy-saving glass manufacturing technology, fine particles (granulated bodies) made of a mixture of glass raw materials are heated and melted in a high-temperature gas phase atmosphere to form molten glass particles, and then molten glass particles A method for producing a glass article called an in-air melting method in which a liquid phase (glass melt) is formed by accumulating the liquid is proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). According to the air melting method, it is said that the energy consumption of the glass melting process can be reduced to about 1/3 compared to the conventional Siemens type melting furnace. Therefore, it has been attracting attention as a technology that can reduce the size of the melting furnace, omit the heat storage chamber, improve the quality, reduce CO ₂ , and shorten the time for changing the glass type.

図９は特許文献１に記載の溶融炉を示す断面模式図である。特許文献１の溶融炉１００は、高温の気相雰囲気Ｋ_１００を形成する加熱手段として、複数本のアーク電極１０２と酸素燃焼ノズル１０３を備えている。これら複数のアーク電極１０２が形成する熱プラズマアークまたは酸素燃焼ノズル１０３による酸素燃焼炎（フレーム）Ｆ_１００によって炉体１０１内に約１６００℃以上の高温の気相雰囲気Ｋ_１００を形成する。この高温の気相雰囲気Ｋ_１００中に、ガラス原料粒子Ｒ_１００を投入することにより、高温の気相雰囲気Ｋ_１００内でガラス原料粒子Ｒ_１００を液状ガラス粒子Ｕ_１００に変化させる。液状ガラス粒子Ｕ_１００は落下して炉体１０１の炉底部１０１Ａに溜まり、ガラス融液Ｇ_１００となる。 FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the melting furnace described in Patent Document 1. As shown in FIG. Melting furnace 100 of Patent Document 1, as the heating means for forming a high-temperature gas-phase atmosphere K _100, and includes a plurality of arc electrode 102 and the oxygen combustion nozzle 103. A high-temperature gas phase atmosphere K ₁₀₀ of about 1600 ° C. or higher is formed in the furnace body 101 by a thermal plasma arc formed by the plurality of arc electrodes 102 or an oxyfuel flame (frame) F ₁₀₀ by the oxyfuel nozzle 103. During this high temperature gas phase atmosphere _{K 100,} by placing the glass raw material particles _{R 100,} a glass raw material particles _{R 100} is changed to liquid glass particles _{U 100} in the high-temperature gas-phase atmosphere _{K 100.} Liquid glass particles _{U 100} accumulates the furnace bottom portion 101A of the furnace body 101 to fall, the glass melt _{G 100.}

気中溶融法において、加熱手段として酸素バーナーを用いる場合、図９に示すように、酸素バーナーの燃焼火炎中にガラス原料粒子を投入し、火炎中で液状ガラス粒子を形成している。そのため、ガラス原料粒子を供給する原料供給路と、支燃性ガス及び燃料ガスをそれぞれ供給するガス供給路を備える酸素バーナーが使用される。
例えば、特許文献２に記載の溶融炉は、溶融炉の天井壁に下向きに取り付けられた酸素バーナーを備えており、この酸素バーナーには、酸素を含む支燃性ガスと燃料ガスを供給するガス供給系と、ガラス原料粒子を供給する原料供給系とが接続されている。この溶融炉では、酸素バーナーを燃焼させ下向きに火炎を形成するとともに、酸素バーナーからガラス原料粒子をその火炎中に下向きに供給し、火炎中で液状ガラス粒子を生成させ、生成した液状ガラス粒子を火炎直下の炉底部に集積させてガラス融液を形成している。 When an oxygen burner is used as a heating means in the air melting method, as shown in FIG. 9, glass raw material particles are introduced into a combustion flame of an oxygen burner, and liquid glass particles are formed in the flame. Therefore, an oxygen burner having a raw material supply path for supplying glass raw material particles and a gas supply path for supplying combustion-supporting gas and fuel gas, respectively, is used.
For example, the melting furnace described in Patent Document 2 includes an oxygen burner attached downward to the ceiling wall of the melting furnace. The oxygen burner includes a gas that supplies a combustion-supporting gas containing oxygen and a fuel gas. A supply system and a raw material supply system for supplying glass raw material particles are connected. In this melting furnace, an oxygen burner is burned to form a downward flame, and glass raw material particles are supplied downward from the oxygen burner into the flame to produce liquid glass particles. Glass melt is formed by accumulating at the bottom of the furnace directly under the flame.

特開２００７−２９７２３９号公報JP 2007-297239 A 特開２００８−２９０９２１号公報JP 2008-290921 A

上述したように、気中溶融法に用いられる従来の酸素バーナーは、バーナーの先端部に原料の吐出口と燃料ガスや支燃性ガスの吐出口を備えている。本発明者らが、このような構成のバーナーを用いてガラスの気中溶融法の研究を行ったところ、直径数１０μｍ程度の微細なガラス原料粒子が、バーナー先端部の原料の吐出口付近に部分的に滞留して、バーナー先端部に付着しやすいことが判明した。さらに、バーナーの先端部にガラス原料粒子が付着して徐々に肥大化してつらら状となると、火炎が不安定になるだけでなく、ガラス原料粒子の吐出口が徐々に閉塞するという問題が明らかとなった。このようなつらら状物がバーナー先端部に形成されると、前述の火炎の不安定化や吐出口の閉塞を引き起こすだけでなく、肥大化したつらら状物がバーナー下方のガラス融液へと落下する場合がある。その結果、落下したつらら状物とガラス融液との組成差に起因して、製造される溶融ガラス及びガラスが不均質になり、ガラス物品の品質が低下するおそれがある。   As described above, the conventional oxygen burner used in the air melting method includes a raw material discharge port and a fuel gas or combustion-supporting gas discharge port at the tip of the burner. When the present inventors have studied the air melting method of glass using the burner having such a configuration, fine glass raw material particles having a diameter of about 10 μm are located in the vicinity of the raw material discharge port at the tip of the burner. It was found that it stays partially and tends to adhere to the tip of the burner. Furthermore, when the glass raw material particles adhere to the tip of the burner and gradually enlarge and become icicles, the problem is that not only the flame becomes unstable, but also the outlet of the glass raw material particles gradually closes. became. If such icicles are formed at the tip of the burner, not only will the above-mentioned flame become unstable and the outlet will be blocked, but the enlarged icicles will fall into the glass melt below the burner. There is a case. As a result, due to the compositional difference between the fallen icicle and the glass melt, the manufactured molten glass and glass become inhomogeneous, and the quality of the glass article may be deteriorated.

また、通常、気中溶融法は長期間の連続稼働で行われるため、バーナーも長期間連続使用される。バーナーの先端部にガラス原料粒子が付着してつらら状物が形成されると、バーナーを停止してバーナーの清掃または交換を行う必要があるため、生産性の面においてもバーナー先端部へガラス原料粒子が付着し難く、つらら状の付着物が形成されない技術の開発は重要である。   Further, since the air melting method is usually performed for a long period of continuous operation, the burner is also continuously used for a long period of time. When glass raw material particles adhere to the tip of the burner and icicles are formed, it is necessary to stop the burner and clean or replace the burner. It is important to develop a technique in which particles are difficult to adhere and icicle-like deposits are not formed.

以上のような背景から本発明は、バーナー先端部へのガラス原料の付着を抑制できる溶融ガラスの製造方法、気中溶融バーナー、及びガラス溶融炉の提供を目的とする。
また、本発明は、上述の溶融ガラスの製造方法を用いるガラスビーズの製造方法及びガラス物品の製造方法の提供を目的とする。
さらに、本発明は、上述のガラス溶融炉を備えたガラス物品の製造装置の提供を目的とする。 In view of the above background, an object of the present invention is to provide a method for producing a molten glass, an air melting burner, and a glass melting furnace capable of suppressing adhesion of a glass raw material to a burner tip.
Moreover, this invention aims at provision of the manufacturing method of the glass bead using the manufacturing method of the above-mentioned molten glass, and the manufacturing method of a glass article.
Furthermore, this invention aims at provision of the manufacturing apparatus of the glass article provided with the above-mentioned glass melting furnace.

本発明は、ガラス原料粒子を加熱気相雰囲気中に投入して溶融ガラス粒子とする溶融ガラスの製造方法において、加熱気相雰囲気を形成する燃料ガス及び支燃性ガス並びにガラス原料を供給する原料供給ガスの加熱気相雰囲気へ噴出する流速を等しくする溶融ガラスの製造方法を提供する。
本発明の溶融ガラスの製造方法においては、前記燃料ガス及び前記支燃性ガス並びに前記原料供給ガスの流量比を、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素と前記燃料ガスとが化学量論比となる比率とすることが好ましい。
本発明の溶融ガラスの製造方法においては、前記燃料ガスがアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）で、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素とアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２との流量比が１：（３ｎ＋１）／２となるように、前記各ガスの流量を調整することが好ましい。 The present invention relates to a method for producing molten glass in which glass raw material particles are introduced into a heated gas phase atmosphere to form molten glass particles. Provided is a method for producing molten glass in which the flow velocity of a supply gas ejected into a heated gas phase atmosphere is made equal.
In the method for producing molten glass of the present invention, the flow rate ratio of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the raw material supply gas is set such that the oxygen and the fuel gas contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas are the same. It is preferable that the ratio is a stoichiometric ratio.
In the method for producing molten glass of the present invention, the fuel gas is alkane C _n H _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more), and oxygen and alkane C contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas. It is preferable to adjust the flow rate of each gas so that the flow rate ratio to _n H _{2n + 2} is 1: (3n + 1) / 2.

本発明は、ガラス原料粒子を気相雰囲気中で溶融する気中溶融法に用いられる気中溶融バーナーであって、ガラス原料粒子及び原料供給ガスを供給する原料供給管と、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給管と、前記原料供給管と前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管から噴出する前記原料供給ガス、前記燃料ガス、前記支燃性ガスの流速を等しくするように各ガスを供給するガス供給手段と、を備える気中溶融バーナーを提供する。
本発明の気中溶融バーナーにおいては、前記各供給管から噴出する前記燃料ガス及び前記支燃性ガス並びに前記原料供給ガスの流量比が、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素と前記燃料ガスとが化学量論比となるように、前記各供給管に形成された供給路の開口面積比が設定されていることが好ましい。
本発明の気中溶融バーナーにおいては、前記燃料ガスがアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）で、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素とアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２との流量比が１：（３ｎ＋１）／２となるように、前記各供給管に形成された供給路の開口面積比が設定されていることが好ましい。
本発明の気中溶融バーナーにおいては、前記原料供給管と前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管が同心円状に配置されることが好ましい。
本発明の気中溶融バーナーにおいては、各供給管の開口部の壁厚が１〜１０ｍｍであってもよい。 The present invention relates to an air melting burner used in an air melting method for melting glass raw material particles in a gas phase atmosphere, a raw material supply pipe for supplying glass raw material particles and raw material supply gas, and a fuel gas A fuel gas supply pipe, a combustion support gas supply pipe for supplying a combustion support gas, the raw material supply pipe, the fuel gas supply pipe, the raw material supply gas ejected from the combustion support gas supply pipe, and the fuel gas And a gas supply means for supplying each gas so as to equalize the flow rate of the combustion-supporting gas.
In the air melting burner of the present invention, the flow rate ratio of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the raw material supply gas ejected from the supply pipes is oxygen contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas. It is preferable that the ratio of the opening areas of the supply passages formed in each of the supply pipes is set so that the fuel gas and the fuel gas have a stoichiometric ratio.
In the air melt burner of the present invention, the fuel gas is alkane C _n H _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more), and oxygen and alkane C _n contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas. It is preferable that the opening area ratio of the supply path formed in each of the supply pipes is set so that the flow rate ratio to H _{2n + 2} is 1: (3n + 1) / 2.
In the air melting burner of the present invention, it is preferable that the raw material supply pipe, the fuel gas supply pipe, and the combustion-supporting gas supply pipe are arranged concentrically.
In the air melting burner of the present invention, the wall thickness of the opening of each supply pipe may be 1 to 10 mm.

本発明は、溶融ガラスを収容する炉体と、前記炉体の上部に下向きに配置され、前記炉体の内側にガラス原料粒子を加熱溶融して溶融ガラス粒子とする加熱気相雰囲気を形成し、かつ、前記加熱気相雰囲気に前記ガラス原料粒子を供給する前記のいずれかに記載の気中溶融バーナーと、を備えるガラス溶融炉を提供する。
本発明のガラス溶融炉においては、前記炉体の下部に、前記溶融ガラス粒子を集積してガラス融液とする貯留部が設けられてもよい。
本発明のガラス溶融炉においては、前記炉体の下部に、前記溶融ガラス粒子を冷却してガラスビーズとし、該ガラスビーズを集積する貯留部が設けられてもよい。 The present invention includes a furnace body containing molten glass, and a heating gas phase atmosphere that is disposed downward on the furnace body and that heats and melts glass raw material particles to form molten glass particles inside the furnace body. And the glass melting furnace provided with the air melting burner in any one of the said which supplies the said glass raw material particle | grains to the said heating gaseous-phase atmosphere is provided.
In the glass melting furnace of this invention, the storage part which accumulates the said molten glass particle and makes it a glass melt may be provided in the lower part of the said furnace body.
In the glass melting furnace of the present invention, a storage unit for cooling the molten glass particles to form glass beads and accumulating the glass beads may be provided below the furnace body.

本発明は、前記のいずれかに記載の溶融ガラスの製造方法により製造された前記溶融ガラス粒子を冷却することによりガラスビーズを形成するガラスビーズの製造方法を提供する。
本発明は、前記のいずれかに記載の溶融ガラスの製造方法を用いて溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程と、を含むガラス物品の製造方法を提供する。
本発明は、前記のいずれかに記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉により製造された溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えるガラス物品の製造装置を提供する。 This invention provides the manufacturing method of the glass bead which forms a glass bead by cooling the said molten glass particle manufactured by the manufacturing method of the molten glass in any one of the above.
The present invention includes a step of producing a molten glass using the method for producing a molten glass according to any one of the above, a step of forming the molten glass, and a step of gradually cooling the glass after forming. A method for manufacturing an article is provided.
The present invention provides a glass article comprising: the glass melting furnace according to any one of the above; a forming means for forming the molten glass produced by the glass melting furnace; and a slow cooling means for gradually cooling the glass after forming. Providing manufacturing equipment.

本発明の気中溶融バーナーは、各供給管から噴出する全てのガスの流速が等しくなるように調整しながら各供給管にガスを供給するガス供給手段を備えることにより、気中溶融バーナーから噴出するガス流を等速かつ平行にすることができる。したがって、気中溶融バーナーの先端部付近でガスの渦流が生じることが無く、ガラス原料粒子が気中溶融バーナーに付着することを抑止できる。   The air melting burner of the present invention is provided with a gas supply means for supplying gas to each supply pipe while adjusting the flow speeds of all the gases ejected from each supply pipe to be equal, thereby ejecting from the air melting burner. The gas flow can be made uniform and parallel. Therefore, the vortex of the gas does not occur in the vicinity of the tip of the air melting burner, and the glass raw material particles can be prevented from adhering to the air melting burner.

本発明の溶融ガラスの製造方法は、気中溶融バーナーの各供給管から噴出する全てのガスの流速が等しくなるように調整しながら該気中溶融バーナーにより加熱気相雰囲気を形成して、この加熱気相雰囲気にガラス原料粒子を供給して溶融ガラス粒子を製造する構成である。そのため、気中溶融バーナーの先端部付近でガスの渦流が生じることが無く、ガラス原料粒子が気中溶融バーナーに付着することを抑止できる。したがって、付着物が肥大化してつらら状物が形成されることがなく、このつらら状物の融液ガラス中への落下による溶融ガラスの不均質化が起こらず、均質な溶融ガラスを製造できる。   The method for producing a molten glass according to the present invention forms a heated gas phase atmosphere with the atmospheric molten burner while adjusting the flow rates of all the gases ejected from the supply pipes of the atmospheric molten burner to be equal. In this configuration, glass raw material particles are supplied to a heated gas phase atmosphere to produce molten glass particles. Therefore, the gas vortex does not occur in the vicinity of the tip of the air melting burner, and the glass raw material particles can be prevented from adhering to the air melting burner. Therefore, the adhering material is not enlarged and icicles are not formed, and the molten glass is not homogenized due to the fall of the icicles into the molten glass, and a homogeneous molten glass can be produced.

本発明のガラス溶融炉は、上記した本発明の溶融バーナーを用いることにより、ガラス原料粒子が気中溶融バーナーに付着することを抑止できるので、この付着物が肥大化してつらら状物が形成されることがない。そのため、このつらら状物の融液ガラス中への落下による溶融ガラスの不均質化が起こらず、均質な溶融ガラスを製造できる。
また、本発明のガラスビーズの製造方法及びガラス物品の製造方法は、上述の溶融ガラスの製造方法を用いることにより、均質で高品質なガラスビーズ及びガラス物品を提供できる。
さらに、本発明のガラス物品の製造装置は、上述のガラス溶融炉を備えることにより、均質で高品質なガラス物品を製造できる。 Since the glass melting furnace of the present invention can prevent the glass raw material particles from adhering to the air melting burner by using the above-described melting burner of the present invention, the adhering material is enlarged to form icicles. There is nothing to do. Therefore, the molten glass does not become heterogeneous due to the fall of the icicles into the molten glass, and a homogeneous molten glass can be produced.
Moreover, the manufacturing method of the glass bead of this invention and the manufacturing method of a glass article can provide a homogeneous and high quality glass bead and a glass article by using the manufacturing method of the above-mentioned molten glass.
Furthermore, the apparatus for producing a glass article of the present invention can produce a homogeneous and high-quality glass article by including the glass melting furnace described above.

図１は本発明に係る気中溶融バーナーの第１実施形態を模式的に示す横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment of an air melting burner according to the present invention. 図２は図１に示す気中溶融バーナーの縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the air melting burner shown in FIG. 図３は本発明に係る気中溶融バーナーの第２実施形態を模式的に示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the air melting burner according to the present invention. 図４は図３に示す気中溶融バーナーの縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the air melting burner shown in FIG. 図５は本発明に係るガラス溶融炉の第１実施形態を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing the first embodiment of the glass melting furnace according to the present invention. 図６は本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いてガラス物品を製造する方法の一例を示すフロー図である。FIG. 6 is a flowchart showing an example of a method for producing a glass article using the glass raw material melting method according to the present invention. 図７は本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いて溶融ガラス及びガラス物品を製造する装置の他の例を示す構成図である。FIG. 7 is a block diagram showing another example of an apparatus for producing molten glass and glass articles using the glass raw material melting method according to the present invention. 図８は本発明に係るガラス原料の溶融方法を実施してガラスビーズを製造する装置の一実施形態を示す構成図である。FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for producing glass beads by carrying out the glass raw material melting method according to the present invention. 図９は特許文献１に記載のガラス溶融炉を示す断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the glass melting furnace described in Patent Document 1.

以下、本発明に係る溶融ガラスの製造方法、気中溶融バーナー、ガラス溶融炉、ガラスビーズの製造方法、ガラス物品の製造方法、ガラス物品の製造装置の一実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。   Hereinafter, a molten glass manufacturing method, an air melting burner, a glass melting furnace, a glass bead manufacturing method, a glass article manufacturing method, and a glass article manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiment.

図１は本発明に係る気中溶融バーナーの第１実施形態を模式的に示す横断面図であり、図２は同気中溶融バーナーの縦断面図である。
図１及び図２に示す気中溶融バーナー１０は、中央に配置された原料供給管１１と、原料供給管１１を取り囲むように順次配置された燃料ガス供給管１２と、支燃性ガス供給管１３と、から構成され、これらの供給管１１、１２、１３が同心円状に配置された多重管構造となっている。
原料供給管１１の内部にガラス原料粒子ＧＭと原料供給ガスＣＧを通過させるための原料供給路１１Ａが形成され、原料供給管１１と燃料ガス供給管１２との間に燃料ガスＦＧを通過させるための燃料ガス供給路１２Ａが形成され、燃料ガス供給管１２と支燃性ガス供給管１３との間に酸素を含む支燃性ガスＢＧを通過させるための支燃性ガス供給路１３Ａが形成されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a first embodiment of an air melting burner according to the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the air melting burner.
1 and 2 includes a raw material supply pipe 11 disposed in the center, a fuel gas supply pipe 12 sequentially disposed so as to surround the raw material supply pipe 11, and a combustion-supporting gas supply pipe. 13 and has a multi-tube structure in which these supply pipes 11, 12, and 13 are arranged concentrically.
A raw material supply path 11A for allowing the glass raw material particles GM and the raw material supply gas CG to pass through is formed inside the raw material supply pipe 11, and the fuel gas FG is passed between the raw material supply pipe 11 and the fuel gas supply pipe 12. The fuel gas supply path 12A is formed, and the fuel support gas supply path 13A for allowing the fuel support gas BG containing oxygen to pass between the fuel gas supply pipe 12 and the fuel support gas supply pipe 13 is formed. ing.

気中溶融バーナー１０の基端側には供給管１７を介してガラス原料粒子ＧＭを収容した原料供給器１５が接続されており、供給管１７にはガラス原料粒子ＧＭを気中溶融バーナー１０の原料供給路１１Ａへと搬送するための原料供給ガスＣＧを供給するガス供給装置１６が接続されている。また、気中溶融バーナー１０の燃料ガス供給路１２Ａ及び支燃性ガス供給路１３Ａは、それぞれ、気中溶融バーナー１０の基端側に接続された供給管１９ａ、１９ｂを介してガス供給装置１８に接続されている。   A raw material supply device 15 containing glass raw material particles GM is connected to the proximal end side of the air melting burner 10 via a supply pipe 17, and the glass raw material particles GM are supplied to the supply pipe 17 from the air melting burner 10. A gas supply device 16 for supplying a raw material supply gas CG for conveyance to the raw material supply path 11A is connected. The fuel gas supply path 12A and the combustion-supporting gas supply path 13A of the air melting burner 10 are respectively connected to the gas supply device 18 via supply pipes 19a and 19b connected to the base end side of the air melting burner 10. It is connected to the.

気中溶融バーナー１０において、燃料ガスＦＧがガス供給装置１８から供給管１９ａを介して燃料ガス供給路１２Ａに導入される。また、酸素を含む支燃性ガスＢＧがガス供給装置１８から供給管１９ｂを介して支燃性ガス供給路１３Ａに導入される。さらに、ガラス原料粒子ＧＭが原料供給器１５から供給管１７を介してガス供給装置１６からの原料供給ガスＣＧとともに原料供給路１１Ａに供給される。これにより、気中溶融バーナー１０の先端から酸素燃焼炎を噴射するとともに、ガラス原料粒子ＧＭを酸素燃焼炎に向けて吹き出すことができる。   In the air melting burner 10, the fuel gas FG is introduced from the gas supply device 18 into the fuel gas supply path 12A through the supply pipe 19a. Further, a combustion-supporting gas BG containing oxygen is introduced from the gas supply device 18 into the combustion-supporting gas supply path 13A through the supply pipe 19b. Further, the glass raw material particles GM are supplied from the raw material supplier 15 through the supply pipe 17 together with the raw material supply gas CG from the gas supply device 16 to the raw material supply path 11A. Thereby, while injecting an oxyfuel flame from the front-end | tip of the atmospheric fusion burner 10, the glass raw material particle GM can be blown out toward an oxyfuel flame.

本発明による気中溶融バーナーの材質は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ３０８、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３０９Ｃｂ、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｃｂ、ＳＵＳ３１０Ｍｏ等の耐熱性オーステナイト系ステンレス鋼、Ｆｅ基耐熱合金、Ｃｏ基耐熱合金、Ｎｉ基耐熱合金等の超耐熱合金、Ｃｒ、Ｎｂ、ＭｏまたはＷとの高融点金属との合金、または石英ガラスであることが好ましい。
燃料ガスＦＧとしては、メタン、プロパン、ブタン、ＬＰＧ（液化石油ガス）などのアルカンＣ_ｎＣ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）を使用することができる。支燃性ガスＢＧとしては、酸素や酸素富化ガスなど、酸素を含有するガスであればいかなるガスも使用することができる。原料供給ガスＣＧとしては、酸素、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム及びこれらの混合ガスを使用することができる。なお、ガラス原料粒子ＧＭについては、後述する。 The material of the air melting burner according to the present invention is JIS standard ferritic stainless steel such as SUS430, SUS308, SUS309S, SUS309Cb, SUS310, SUS310S, SUS310Cb, SUS310Mo and other heat resistant austenitic stainless steel, Fe-based heat-resistant alloy, Co A heat-resistant alloy such as a base heat-resistant alloy or Ni-based heat-resistant alloy, an alloy with Cr, Nb, Mo, or a refractory metal with W, or quartz glass is preferable.
As the fuel gas FG, alkane C _n C _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more) such as methane, propane, butane, and LPG (liquefied petroleum gas) can be used. As the combustion-supporting gas BG, any gas can be used as long as it contains oxygen, such as oxygen or oxygen-enriched gas. As the raw material supply gas CG, oxygen, air, nitrogen, argon, helium, or a mixed gas thereof can be used. The glass raw material particles GM will be described later.

ガス供給装置１６及びガス供給装置１８は、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａに供給するガスの流量及び流速を調整する機能を備えており、この機能により各供給管１１、１２、１３から噴出するガスの流速を等しく設定できる。このように各供給管１１、１２、１３から噴出するガスの流速を等しく設定することにより、気中溶融バーナー１０の先端部から噴出される全てのガスは平行かつ等速となるため、気中溶融バーナー１０の先端部付近で渦流が生じることが無く、ガラス原料粒子ＧＭが気中溶融バーナー１０に付着することを抑止できる。本実施形態の気中溶融バーナー１０においては、脈動なくガラス原料粒子ＧＭを搬送するため、気中溶融バーナー１０の先端部から噴出されるガスの流速を１５〜５０ｍ／秒の範囲とすることが好ましい。   The gas supply device 16 and the gas supply device 18 have a function of adjusting the flow rate and flow velocity of the gas supplied to the supply passages 11A, 12A, and 13A, and are ejected from the supply pipes 11, 12, and 13 by this function. The gas flow rate can be set equal. In this way, by setting the flow speeds of the gases ejected from the supply pipes 11, 12, and 13 to be equal, all the gases ejected from the tip of the air melting burner 10 are parallel and at a constant speed. There is no vortex in the vicinity of the tip of the melting burner 10, and it is possible to prevent the glass raw material particles GM from adhering to the air melting burner 10. In the air melting burner 10 of this embodiment, in order to convey the glass raw material particles GM without pulsation, the flow rate of the gas ejected from the tip of the air melting burner 10 may be in the range of 15 to 50 m / sec. preferable.

しかしながら、各供給管１１、１２、１３から噴出するガスの流速を等しく設定するだけでは、燃料ガスＦＧの燃焼が不完全となり、良好な酸素燃焼炎が噴出できない問題がある。
そこで、本実施形態の気中溶融バーナー１０において、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの面積（以下、「開口面積」と称する。）は、各供給管１１、１２、１３から噴出する全ての燃料ガスと酸素の流量比が、燃料ガスと酸素とが化学量論比となるように設定されている。
燃料ガスであるアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）の燃焼反応式は式（１）で表される。 However, there is a problem in that combustion of the fuel gas FG becomes incomplete and a good oxyfuel flame cannot be ejected only by setting the flow speeds of the gases ejected from the supply pipes 11, 12, and 13 to be equal.
Therefore, in the air melting burner 10 of the present embodiment, the areas of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply paths 11A, 12A, and 13A (hereinafter referred to as “open areas”) are the supply pipes 11 and 12, respectively. , 13 is set so that the fuel gas and oxygen flow ratios of all the fuel gas and oxygen are in a stoichiometric ratio.
The combustion reaction formula of alkane C _n H _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more), which is a fuel gas, is represented by Formula (1).

式（１）に示すように、気中溶融バーナー１０の先端部で燃料ガスであるアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２と酸素とが化学量論比となるようにするためには、燃料ガスと酸素の流量比が１：（３ｎ＋１）／２の比率を満たすようにする必要がある。本実施形態の気中溶融バーナー１０では、前述のように各供給管１１、１２、１３から噴出するガスの流速は等しく設定されている。そのため、燃料ガスと酸素の流量比が前記比率を満たすために、燃料ガス供給路１２Ａと、酸素を供給する供給路の開口面積比を前記比率とする。図１及び図２に示す構成で、酸素を供給する供給路としては、支燃性ガス供給路１３Ａ及び原料供給路１１Ａが該当する。支燃性ガス供給路１３Ａに供給する支燃性ガス中の酸素の体積比、及び原料供給路１１Ａに供給する原料供給ガス中の酸素の体積比に応じて、各供給路１１Ａ、１３Ａから供給される酸素の体積（すなわち、流量）の総計が、燃料ガス供給管１２Ａから供給される燃料ガスＣ_ｎＨ_２ｎ＋２の（３ｎ＋１）／２倍となるように各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積比を設定すればよい。 As shown in the equation (1), in order for the alkane C _n H _{2n + 2} that is the fuel gas and oxygen to have a stoichiometric ratio at the front end portion of the air melting burner 10, the flow rate of the fuel gas and oxygen The ratio needs to satisfy the ratio of 1: (3n + 1) / 2. In the air melting burner 10 of the present embodiment, the flow rates of the gas ejected from the supply pipes 11, 12, and 13 are set equal as described above. Therefore, in order for the flow rate ratio between the fuel gas and oxygen to satisfy the above ratio, the ratio of the opening area between the fuel gas supply path 12A and the supply path for supplying oxygen is defined as the ratio. In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the supply path for supplying oxygen corresponds to the combustion-supporting gas supply path 13A and the raw material supply path 11A. Supplied from the supply passages 11A and 13A according to the volume ratio of oxygen in the combustion support gas supplied to the combustion support gas supply passage 13A and the volume ratio of oxygen in the raw material supply gas supplied to the raw material supply passage 11A. Of the supply channels 11A, 12A, and 13A so that the total volume (ie, flow rate) of oxygen is (3n + 1) / 2 times the fuel gas C _n H _{2n + 2} supplied from the fuel gas supply pipe 12A. What is necessary is just to set an area ratio.

本実施形態の気中溶融バーナー１０は、前記のように各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積比が設定されていることにより、各供給管から噴出するガス流を平行かつ等速に発生させることができる。そのため、気中溶融バーナー１０の先端部付近で噴射されるガスの渦流が生じることが無く、ガラス原料粒子ＧＭが気中溶融バーナー１０に付着することを抑止できる。したがって、気中溶融バーナー１０の先端部にガラス原料粒子ＧＭが付着して肥大化することが無いので、各供給管１１、１２、１３の吐出口が閉塞しにくく、酸素燃焼炎の形成とガラス原料粒子ＧＭの供給を安定して行うことができる。また、ガラス原料粒子ＧＭの付着物が肥大化したつらら状物が形成されないので、このつらら状物の融液ガラス中への落下による溶融ガラスの不均質化が起こらず、均質な溶融ガラスを製造できる。   The air-melting burner 10 of this embodiment generates gas flows ejected from the supply pipes in parallel and at a constant speed by setting the opening area ratio of the supply paths 11A, 12A, and 13A as described above. Can be made. Therefore, there is no vortex flow of the gas injected in the vicinity of the tip of the air melting burner 10, and the glass raw material particles GM can be prevented from adhering to the air melting burner 10. Therefore, since the glass raw material particles GM do not adhere to the tip of the air-melting burner 10 and become enlarged, the discharge ports of the supply pipes 11, 12, and 13 are not easily blocked, and the formation of oxyfuel flame and glass The supply of the raw material particles GM can be performed stably. In addition, since icicles with enlarged glass material particles GM are not formed, molten glass does not become inhomogeneous due to the fall of the icicles into the molten glass, producing a homogeneous molten glass. it can.

本実施形態の気中溶融バーナー１０において、各供給管１１、１２、１３の開口部の壁厚は特に制限されず適宜調整可能であるが、１〜１０ｍｍの範囲とすることが好ましい。各供給管１１、１２、１３の開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの壁厚を前記範囲とすることにより、各供給管１１、１２、１３の先端部から噴射されるガスをより平行かつ等速な一体流として淀みなく通過させることができ、気中溶融バーナー１０の先端部へガラス原料粒子ＧＭが付着することをより効果的に抑止できる。   In the air melting burner 10 of the present embodiment, the wall thickness of the opening of each of the supply pipes 11, 12, 13 is not particularly limited and can be appropriately adjusted, but is preferably in the range of 1 to 10 mm. By setting the wall thicknesses of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply pipes 11, 12, and 13 within the above range, the gas injected from the distal ends of the supply pipes 11, 12, and 13 is more parallel and at a constant speed. It can be made to pass through without any stagnation as an integrated flow, and it is possible to more effectively prevent the glass raw material particles GM from adhering to the tip of the air-burning burner 10.

以下、本実施形態の気中溶融バーナー１０の具体例をいくつか示すが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
（例１）
図１及び図２に示す構造の気中溶融バーナー１０において、各供給管１１、１２、１３の開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積を表１に示す値に設定し、気中溶融バーナー１０の先端における全ての気体の流速を５０ｍ／秒に設定する。なお、気中溶融バーナーの設計にあたっては、ガスの噴出流速を等速とすることを前提に、ガスの気体流速を設定し、気体流速に対応する各供給路の開口面積を計算し、その開口面積に対応する流路開口面積を計算し、それらに基づいて、各開口からの気体流量が計算される。燃料ガスをメタンＣＨ_４、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを空気と設定する。なお、空気中の酸素の割合は、体積比で２０％として計算する。そのため、原料供給路１１Ａの開口面積２５πｍｍ^２のうち、酸素が流通する分の開口面積はその２０％の５πｍｍ^２である。 Hereinafter, although some specific examples of the air fusion burner 10 of this embodiment are shown, this invention is not limited to the following examples.
(Example 1)
In the air-melting burner 10 having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the wall thicknesses of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply pipes 11, 12, and 13 are set to 2 mm, and the opening areas of the supply passages 11A, 12A, and 13A Are set to the values shown in Table 1, and the flow rates of all gases at the tip of the in-air melting burner 10 are set to 50 m / sec. In designing an air melting burner, the gas flow velocity is set on the assumption that the gas flow velocity is constant, and the opening area of each supply passage corresponding to the gas flow velocity is calculated. The flow path opening area corresponding to the area is calculated, and based on these, the gas flow rate from each opening is calculated. The fuel gas is set to methane CH ₄ , the combustion-supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to air. Note that the ratio of oxygen in the air is calculated as 20% by volume. Therefore, of the opening area 25πmm ² of the raw material supply path 11A, the opening area for oxygen circulation is 20% of 5πmm ² .

例１の気中溶融バーナー１０は、燃料ガスをメタンＣＨ_４としているため、式（２）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのメタンガスと酸素の流量比が１：２となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 In the air melting burner 10 of Example 1, the fuel gas is methane CH ₄ , so that the combustion reaction formula shown in the formula (2) is satisfied, that is, the flow rate ratio of all methane gas and oxygen ejected from each supply pipe Is set such that the opening area ratio of each supply path is 1: 2.

例１の気中溶融バーナー１０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、支燃性ガス供給路１３Ａの開口面積５９πｍｍ^２に、原料供給路１１Ａの開口面積の２０％である５πｍｍ^２を加えた６４πｍｍ^２となる。そのため、メタンガスを供給する燃料ガス供給路１２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、３２：６４＝１：２となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するメタンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、メタンガス：酸素＝１．２８：（０．２０＋２．３６）＝１：２となる。 In the air melting burner 10 of Example 1, the opening area of the supply path for supplying oxygen is 5πmm ² , which is 20% of the opening area of the raw material supply path 11A, to the opening area 59πmm ² of the combustion-supporting gas supply path 13A. The added value is 64πmm ² . Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 12A for supplying methane gas and the supply path for supplying oxygen is 32: 64 = 1: 2. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow rate ratio of methane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and methane gas: oxygen = 1.28: (0.20 + 2 .36) = 1: 2.

（例２）
図１及び図２に示す構造の気中溶融バーナー１０において、各供給管１１、１２、１３の開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積を表２に示す値に設定し、気中溶融バーナー１０の先端における全ての気体の流速を５０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをメタンＣＨ_４、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを酸素と設定する。
例２の気中溶融バーナー１０では、例１と同様に燃料ガスをメタンＣＨ_４としているため、式（２）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのメタンガスと酸素の流量比が１：２となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 2)
In the air-melting burner 10 having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the wall thicknesses of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply pipes 11, 12, and 13 are set to 2 mm, and the opening areas of the supply passages 11A, 12A, and 13A Are set to the values shown in Table 2, and the flow rates of all the gases at the tip of the in-air melting burner 10 are set to 50 m / sec. The fuel gas is set to methane CH ₄ , the combustion-supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to oxygen.
In the air melting burner 10 of Example 2, since the fuel gas is methane CH ₄ as in Example 1, all the methane gas ejected from each supply pipe so as to satisfy the combustion reaction formula shown in Formula (2) is satisfied. The ratio of the opening area of each supply path is set so that the flow rate ratio of oxygen and oxygen is 1: 2.

例２の気中溶融バーナー１０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、支燃性ガス供給路１３Ａの開口面積３９πｍｍ^２に、原料供給路１１Ａの開口面積２５πｍｍ^２を加えた６４πｍｍ^２となる。そのため、メタンガスを供給する燃料ガス供給路１２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、３２：６４＝１：２となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するメタンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、メタンガス：酸素＝１．２８：（１．００＋１．５６）＝１：２となる。 In the gas in the molten burner 10 of Example 2, the opening area of the supply passage for supplying the oxygen, the opening area 39Paimm ² of combustion supporting gas supply passage 13A, and 64Paimm ² plus the opening area 25Paimm ² of the raw material supply path 11A Become. Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 12A for supplying methane gas and the supply path for supplying oxygen is 32: 64 = 1: 2. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow rate ratio of methane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and methane gas: oxygen = 1.28: (1.00 + 1 .56) = 1: 2.

（例３）
図１及び図２に示す構造の気中溶融バーナー１０において、各供給管１１、１２、１３の開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積を表３に示す値に設定し、気中溶融バーナー１０の先端における全ての気体の流速を３０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを空気と設定する。
例３の気中溶融バーナー１０は、燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８としているため、式（３）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのプロパンガスと酸素の流量比が１：５となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 3)
In the air-melting burner 10 having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the wall thicknesses of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply pipes 11, 12, and 13 are set to 2 mm, and the opening areas of the supply passages 11A, 12A, and 13A Are set to the values shown in Table 3, and the flow rates of all gases at the tip of the in-air melting burner 10 are set to 30 m / sec. The fuel gas is set to propane C ₃ H ₈ , the combustion supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to air.
In the air-melting burner 10 of Example 3, the fuel gas is propane C ₃ H ₈ , so that the combustion reaction formula shown in Formula (3) is satisfied, that is, all the propane gas and oxygen jetted from each supply pipe The ratio of the opening areas of the supply paths is set so that the flow rate ratio is 1: 5.

例３の気中溶融バーナー１０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、支燃性ガス供給路１３Ａの開口面積７０πｍｍ^２に、原料供給路１１Ａの開口面積の２０％である５πｍｍ^２を加えた７５πｍｍ^２となる。そのため、プロパンガスを供給する燃料ガス供給路１２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、１５：７５＝１：５となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するプロパンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、プロパンガス：酸素＝１．００：（０．３３＋４．６７）＝１：５となる。 In the air-melting burner 10 of Example 3, the opening area of the supply path for supplying oxygen is set to 5πmm ² , which is 20% of the opening area of the raw material supply path 11A, to the opening area 70πmm ² of the combustion-supporting gas supply path 13A. It is 75πmm ² added. Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 12A for supplying propane gas and the supply path for supplying oxygen is 15: 75 = 1: 5. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow ratio of propane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and propane gas: oxygen = 1.00: (0 .33 + 4.67) = 1: 5.

（例４）
図１及び図２に示す構造の気中溶融バーナー１０において、各供給管１１、１２、１３の開口部１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積を表４に示す値に設定し、気中溶融バーナー１０の先端における全ての気体の流速を３０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを酸素と設定する。
例４の気中溶融バーナー１０では、例３と同様に燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８としているため、式（３）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのプロパンガスと酸素の流量比が１：５となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 4)
In the air-melting burner 10 having the structure shown in FIGS. 1 and 2, the wall thicknesses of the openings 11K, 12K, and 13K of the supply pipes 11, 12, and 13 are set to 2 mm, and the opening areas of the supply passages 11A, 12A, and 13A Are set to the values shown in Table 4, and the flow rates of all the gases at the tip of the air melting burner 10 are set to 30 m / sec. The fuel gas is set to propane C ₃ H ₈ , the combustion-supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to oxygen.
In the air-melting burner 10 of Example 4, since the fuel gas is propane C ₃ H ₈ as in Example 3, all of the fuel gas jetted from each supply pipe is satisfied so as to satisfy the combustion reaction formula shown in Formula (3). The ratio of the opening area of each supply path is set so that the flow ratio of propane gas to oxygen is 1: 5.

例４の気中溶融バーナー１０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、支燃性ガス供給路１３Ａの開口面積５０πｍｍ^２に、原料供給路１１Ａの開口面積２５πｍｍ^２を加えた７５πｍｍ^２となる。そのため、プロパンガスを供給する燃料ガス供給路１２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、１５：７５＝１：５となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するプロパンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、プロパンガス：酸素＝１．００：（１．６７＋３．３３）＝１：５となる。 In the gas in the molten burner 10 of Example 4, the opening area of the supply passage for supplying the oxygen, the opening area 50Paimm ² of combustion supporting gas supply passage 13A, and 75Paimm ² plus the opening area 25Paimm ² of the raw material supply path 11A Become. Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 12A for supplying propane gas and the supply path for supplying oxygen is 15: 75 = 1: 5. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow ratio of propane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and propane gas: oxygen = 1.00: (1 .67 + 3.33) = 1: 5.

例１〜４の気中溶融バーナー１０を鉛直下向きに設置し、それぞれ、表１〜４に示す条件で気中溶融バーナー１０の先端から酸素燃焼炎を発生させ、この酸素燃焼炎中にガラス原料粒子を供給して加熱溶融する気中溶融法を行えば、例１〜４のいずれの気中溶融バーナー１０においても、気中溶融バーナー１０の先端部での渦流の発生は抑えられ、ガラス原料粒子が気中溶融バーナー１０に付着することを抑止できる。   The air melting burners 10 of Examples 1 to 4 are installed vertically downward, and an oxygen combustion flame is generated from the tip of the air melting burner 10 under the conditions shown in Tables 1 to 4, respectively. When the air melting method in which particles are supplied and heated and melted is performed, in any of the air melting burners 10 of Examples 1 to 4, generation of vortex at the tip of the air melting burner 10 is suppressed, and the glass raw material It is possible to prevent the particles from adhering to the air melting burner 10.

図３は本発明に係る気中溶融バーナーの第２実施形態を模式的に示す横断面図であり、図４は同気中溶融バーナーの縦断面図である。
図３及び図４に示す気中溶融バーナー２０は、中央に配置された１次支燃性ガス供給管２１と、１次支燃性ガス供給管２１を取り囲むように順次配置された燃料ガス供給管２２と、原料供給管２３と、２次支燃性ガス供給管２４と、から構成され、これらの供給管２１、２２、２３、２４が同心円状に配置された多重管構造となっている。
１次支燃性ガス供給管２１の内部に１次支燃性ガスＢＧ１を通過させるための１次支燃性ガス供給路２１Ａが形成され、１次支燃性ガス供給管２１と燃料ガス供給管２２との間に燃料ガスＦＧを通過させるための燃料ガス供給路２２Ａが形成され、燃料ガス供給管２２と原料供給管２３との間にガラス原料粒子ＧＭと原料供給ガスＣＧを通過させるための原料供給路２３Ａが形成され、原料供給管２３と２次支燃性ガス供給管２４との間に２次支燃性ガスＢＧ２を通過させるための２次支燃性ガス供給路２４Ａが形成されている。 FIG. 3 is a transverse cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the air melting burner according to the present invention, and FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the air melting burner.
3 and FIG. 4, the air melting burner 20 includes a primary combustion-supporting gas supply pipe 21 disposed in the center and a fuel gas supply sequentially disposed so as to surround the primary combustion-supporting gas supply pipe 21. It is composed of a pipe 22, a raw material supply pipe 23, and a secondary combustion-supporting gas supply pipe 24, and has a multiple pipe structure in which these supply pipes 21, 22, 23, 24 are arranged concentrically. .
A primary flammable gas supply passage 21A for allowing the primary flammable gas BG1 to pass through is formed inside the primary flammable gas supply pipe 21, and the primary flammable gas supply pipe 21 and the fuel gas supply are formed. A fuel gas supply path 22A for passing the fuel gas FG is formed between the pipe 22 and the glass raw material particles GM and the raw material supply gas CG are passed between the fuel gas supply pipe 22 and the raw material supply pipe 23. The raw material supply path 23A is formed, and the secondary flammable gas supply path 24A for passing the secondary flammable gas BG2 between the raw material supply pipe 23 and the secondary flammable gas supply pipe 24 is formed. Has been.

気中溶融バーナー２０において、各ガスの供給管の先端は同一面上に配置されるので、１次支燃性ガス供給管２１が最も長く、この１次支燃性ガス供給管２１から燃料ガス供給管２２、原料供給管２３、２次支燃性ガス供給管２４の順に、各供給管が若干短くなるように形成され、中央側に位置する供給管がそれよりも外側に位置する他の供給管の後端部を順次貫通して後方側に突出するようになっている。すなわち、一番短く径が大きく形成された２次支燃性ガス供給管２４の後端部２４ａを閉塞するように端面壁２４ｂが設けられ、この端面壁２４ｂを貫通して後部側に突出するように原料供給管２３の後端部２３ａが設けられている。原料供給管２３の後部側は、端面壁２４ｂの貫通位置よりも後方の後端部２３ａで若干拡径しており、この後端部２３ａは端面壁２３ｂにより閉塞されている。端面壁２３ｂを貫通して後部側に突出するように燃料ガス供給管２２の後端部２２ａが設けられ、この後端部２２ａは端面壁２２ｂにより閉塞されている。燃料ガス供給管２２の端面壁２２ｂを貫通して後部側に突出するように１次支燃性ガス供給管２１の後端部２１ａが設けられている。   In the air-melting burner 20, the tips of the gas supply pipes are arranged on the same plane, so the primary combustion-supporting gas supply pipe 21 is the longest, and the fuel gas from the primary combustion-supporting gas supply pipe 21 is the longest. In the order of the supply pipe 22, the raw material supply pipe 23, and the secondary combustion-supporting gas supply pipe 24, the respective supply pipes are formed to be slightly shorter, and the supply pipe located at the center side is located outside the other pipes. The rear end portion of the supply pipe is sequentially penetrated to protrude rearward. That is, an end surface wall 24b is provided so as to close the rear end portion 24a of the secondary combustion-supporting gas supply pipe 24 having the shortest and largest diameter, and projects through the end surface wall 24b to the rear side. Thus, a rear end portion 23a of the raw material supply pipe 23 is provided. The rear side of the raw material supply pipe 23 is slightly expanded in diameter at the rear end 23a behind the end surface wall 24b, and the rear end 23a is closed by the end wall 23b. A rear end portion 22a of the fuel gas supply pipe 22 is provided so as to penetrate the end surface wall 23b and protrude to the rear side, and the rear end portion 22a is closed by the end surface wall 22b. A rear end part 21a of the primary combustion-supporting gas supply pipe 21 is provided so as to penetrate the end surface wall 22b of the fuel gas supply pipe 22 and protrude rearward.

原料供給管２３の後端部２３ａの側面には、原料供給管２３と連通する送入管２３ｄが設けられており、この送入管２３ｄには供給管１７を介してガラス原料粒子ＧＭを収容した原料供給器１５が接続され、供給管１７には原料供給ガスＣＧを供給するガス供給装置１６が接続されている。燃料ガス供給管２２の後端部２２ａの側面には、燃料ガス供給管２２と連通する送入管２２ｄが設けられており、この送入管２２ｄには供給管１９ａを介してガス供給装置１８に接続されている。１次支燃性ガス供給管２１の後端部２１ａは、供給管１９ｂを介してガス供給装置１８に接続されている。２次支燃性ガス供給管２４の後端部２４ａの側面には、２次支燃性ガス供給管２４と連通する送入管２４ｄが設けられており、この送入管２４ｄには供給管１９ｃを介してガス供給装置１８に接続されている。   On the side surface of the rear end portion 23 a of the raw material supply pipe 23, an inflow pipe 23 d communicating with the raw material supply pipe 23 is provided, and the raw material particles GM are accommodated in the infeed pipe 23 d through the supply pipe 17. The raw material supplier 15 is connected, and the gas supply device 16 for supplying the raw material supply gas CG is connected to the supply pipe 17. A feed pipe 22d communicating with the fuel gas supply pipe 22 is provided on the side surface of the rear end portion 22a of the fuel gas supply pipe 22, and the gas feed device 18 is connected to the feed pipe 22d via the feed pipe 19a. It is connected to the. The rear end portion 21a of the primary combustion-supporting gas supply pipe 21 is connected to the gas supply device 18 through the supply pipe 19b. On the side surface of the rear end portion 24a of the secondary combustion-supporting gas supply pipe 24, an inlet pipe 24d communicating with the secondary combustion-supporting gas supply pipe 24 is provided, and the supply pipe 24d includes a supply pipe. It is connected to the gas supply device 18 through 19c.

気中溶融バーナー２０において、燃料ガスＦＧがガス供給装置１８から供給管１９ａ及び送入管２２ｄを介して燃料ガス供給路２２Ａに導入される。また、酸素を含む１次支燃性ガスＢＧ１がガス供給装置１８から供給管１９ｂを介して１次支燃性ガス供給路２１Ａに導入される。酸素を含む２次支燃性ガスＢＧ２がガス供給装置１８から供給管１９ｃ及び送入管２４ｄを介して２次支燃性ガス供給路２４Ａに導入される。さらに、ガラス原料粒子ＧＭが原料供給器１５から供給管１７及び送入管２３ｄを介してガス供給装置１６からの原料供給ガスＣＧとともに原料供給路２３Ａに供給される。これにより、気中溶融バーナー２０の先端から酸素燃焼炎を噴射するとともに、ガラス原料粒子ＧＭを酸素燃焼炎に向けて吹き出すことができる。   In the air melting burner 20, the fuel gas FG is introduced from the gas supply device 18 into the fuel gas supply path 22A through the supply pipe 19a and the inlet pipe 22d. Further, the primary combustion-supporting gas BG1 containing oxygen is introduced from the gas supply device 18 into the primary combustion-supporting gas supply path 21A through the supply pipe 19b. The secondary combustion-supporting gas BG2 containing oxygen is introduced from the gas supply device 18 into the secondary combustion-supporting gas supply path 24A through the supply pipe 19c and the inlet pipe 24d. Further, the glass raw material particles GM are supplied from the raw material supplier 15 to the raw material supply path 23A together with the raw material supply gas CG from the gas supply device 16 through the supply pipe 17 and the inlet pipe 23d. Thereby, while spraying an oxyfuel flame from the front-end | tip of the air fusion | melting burner 20, the glass raw material particle GM can be blown out toward an oxyfuel flame.

ガス供給装置１６及びガス供給装置１８は、前記した気中溶融バーナー１０と同様であり、各供給路２１Ａ〜２４Ａに供給するガスの流量及び流速を調整する機能を備えており、この機能により各供給管２１Ａ〜２４Ａから噴出するガスの流速を等しく設定できる。
本実施形態の気中溶融バーナー２０の材質、各供給管２１〜２４の開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの壁厚は、前記した気中溶融バーナー１０と同様である。また、支燃性ガスＢＧ１、ＢＧ２は、前記した支燃性ガスＢＧと同様である。 The gas supply device 16 and the gas supply device 18 are the same as the above-described air-melting burner 10, and have a function of adjusting the flow rate and flow velocity of the gas supplied to the supply passages 21A to 24A. The flow velocity of the gas ejected from the supply pipes 21A to 24A can be set equal.
The material of the air melting burner 20 of this embodiment and the wall thicknesses of the openings 21K, 22K, 23K, and 24K of the supply pipes 21 to 24 are the same as those of the air melting burner 10 described above. Further, the combustion-supporting gases BG1 and BG2 are the same as the above-described combustion-supporting gas BG.

本実施形態の気中溶融バーナー２０の各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの開口面積（以下、「開口面積」と称する。）は、第１実施形態の気中溶融バーナー１０と同様に、各供給管２１、２２、２３、２４から噴出する全ての燃料ガスと酸素の流量比が、燃料ガスと酸素とが化学量論比となるように設定されている。すなわち、各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口面積は、１次支燃性ガス供給路２１Ａ、２次支燃性ガス供給路２４Ａ、原料供給管２３Ａから供給される酸素の体積（流量）の総計が、燃料ガス供給管２２Ａから供給される燃料ガスＣ_ｎＨ_２ｎ＋２の（３ｎ＋１）／２倍となるように設定されている。 The opening areas (hereinafter referred to as “opening areas”) of the openings 21K, 22K, 23K, and 24K of the supply paths 21A, 22A, 23A, and 24A of the air melting burner 20 of the present embodiment are referred to as the first embodiment. As in the air melting burner 10, the flow ratio of all the fuel gas and oxygen ejected from the supply pipes 21, 22, 23, and 24 is set so that the stoichiometric ratio of the fuel gas and oxygen is set. ing. That is, the opening area of each supply passage 21A, 22A, 23A, 24A is the volume (flow rate) of oxygen supplied from the primary combustion-supporting gas supply passage 21A, the secondary combustion-supporting gas supply passage 24A, and the raw material supply pipe 23A. ) Is set to be (3n + 1) / 2 times the fuel gas C _n H _{2n + 2} supplied from the fuel gas supply pipe 22A.

本実施形態の気中溶融バーナー２０は、前記のように各供給路２１Ａ〜２４Ａの開口面積比が設定されていることにより、各供給管から噴出するガス流を平行かつ等速に発生させることができる。そのため、気中溶融バーナー２０の先端部付近で噴射されるガスの渦流が生じることが無く、ガラス原料粒子ＧＭが気中溶融バーナー２０に付着することを抑止できる。したがって、気中溶融バーナー２０の先端部にガラス原料粒子ＧＭが付着して肥大化することが無いので、各供給管２１〜２４の吐出口が閉塞しにくく、酸素燃焼炎の形成とガラス原料粒子ＧＭの供給を安定して行うことができる。また、ガラス原料粒子ＧＭの付着物が肥大化したつらら状物が形成されないので、このつらら状物の融液ガラス中への落下による溶融ガラスの不均質化が起こらず、均質な溶融ガラスを製造できる。   The air melting burner 20 according to the present embodiment generates the gas flows ejected from the supply pipes in parallel and at a constant speed by setting the opening area ratio of the supply paths 21A to 24A as described above. Can do. Therefore, the vortex flow of the gas injected in the vicinity of the tip of the air melting burner 20 does not occur, and the glass raw material particles GM can be prevented from adhering to the air melting burner 20. Therefore, since the glass raw material particles GM do not adhere to the tip of the air-burning burner 20 and become enlarged, the discharge ports of the supply pipes 21 to 24 are not easily blocked, and the formation of oxyfuel flames and the glass raw material particles GM can be supplied stably. In addition, since icicles with enlarged glass material particles GM are not formed, molten glass does not become inhomogeneous due to the fall of the icicles into the molten glass, producing a homogeneous molten glass. it can.

以下、本実施形態の気中溶融バーナー２０の具体例をいくつか示すが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
（例５）
図３及び図４に示す構造の気中溶融バーナー２０において、各供給管２１、２２、２３、２４の開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口面積を表５に示す値に設定し、気中溶融バーナー２０の先端における全ての気体の流速を５０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをメタンＣＨ_４、１次及び２次支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを空気と設定する。
例５の気中溶融バーナー２０は、燃料ガスをメタンＣＨ_４としているため、式（２）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのメタンガスと酸素の流量比が１：２となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 Hereinafter, although the specific example of the air fusion burner 20 of this embodiment is shown, this invention is not limited to the following examples.
(Example 5)
In the air melting burner 20 having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the wall thicknesses of the openings 21K, 22K, 23K, 24K of the supply pipes 21, 22, 23, 24 are set to 2 mm, and the supply paths 21A, 22A, The opening areas of 23A and 24A are set to the values shown in Table 5, and the flow rates of all gases at the tip of the in-air melting burner 20 are set to 50 m / sec. The fuel gas is set to methane CH ₄ , the primary and secondary combustion-supporting gases are set to oxygen, and the raw material supply gas is set to air.
In the air melting burner 20 of Example 5, since the fuel gas is methane CH ₄ , so as to satisfy the combustion reaction formula shown in Formula (2), that is, the flow rate ratio of all methane gas and oxygen ejected from each supply pipe Is set such that the opening area ratio of each supply path is 1: 2.

例５の気中溶融バーナー２０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、１次支燃性ガス供給路２１Ａの開口面積２５πｍｍ^２に、２次支燃性ガス供給路２４Ａの開口面積３４πｍｍ^２と原料供給路２３Ａの開口面積の２０％である５πｍｍ^２を加えた６４πｍｍ^２となる。そのため、メタンガスを供給する燃料ガス供給路２２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、３２：６４＝１：２となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するメタンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、メタンガス：酸素＝１．２８：（１．００＋０．２０＋１．３６）＝１：２となる。 In the air-melting burner 20 of Example 5, the opening area of the supply path for supplying oxygen is 25πmm ² in the primary combustion-supporting gas supply path 21A, and the opening area of the secondary combustion-supporting gas supply path 24A is 34πmm. the 5Paimm ² is 20% of the opening area of ² and the raw material supply path 23A becomes 64Paimm ² plus. Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 22A for supplying methane gas and the supply path for supplying oxygen is 32: 64 = 1: 2. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow rate ratio of methane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and methane gas: oxygen = 1.28: (1.00 + 0 .20 + 1.36) = 1: 2.

（例６）
図３及び図４に示す構造の気中溶融バーナー２０において、各供給管２１、２２、２３、２４の開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口面積を表６に示す値に設定し、気中溶融バーナー２０の先端における全ての気体の流速を５０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをメタンＣＨ_４、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを酸素と設定する。
例６の気中溶融バーナー２０では、例５と同様に燃料ガスをメタンＣＨ_４としているため、式（２）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのメタンガスと酸素の流量比が１：２となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 6)
In the air melting burner 20 having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the wall thicknesses of the openings 21K, 22K, 23K, 24K of the supply pipes 21, 22, 23, 24 are set to 2 mm, and the supply paths 21A, 22A, The opening areas of 23A and 24A are set to the values shown in Table 6, and the flow rates of all the gases at the tip of the air melting burner 20 are set to 50 m / sec. The fuel gas is set to methane CH ₄ , the combustion-supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to oxygen.
In the air melt burner 20 of Example 6, since the fuel gas is methane CH ₄ as in Example 5, all the methane gas ejected from each supply pipe so as to satisfy the combustion reaction formula shown in Formula (2) is satisfied. The ratio of the opening area of each supply path is set so that the flow rate ratio of oxygen and oxygen is 1: 2.

例６の気中溶融バーナー２０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、１次支燃性ガス供給路２１Ａの開口面積２５πｍｍ^２に、２次支燃性ガス供給路２４Ａの開口面積１４πｍｍ^２と原料供給路２３Ａの開口面積２５πｍｍ^２を加えた６４πｍｍ^２となる。そのため、メタンガスを供給する燃料ガス供給路２２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、３２：６４＝１：２となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するメタンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、メタンガス：酸素＝１．２８：（１．００＋１．００＋０．５６）＝１：２となる。 In the air melting burner 20 of Example 6, the opening area of the supply path for supplying oxygen is 25πmm ² in the primary combustion-supporting gas supply path 21A, and the opening area of the secondary combustion-supporting gas supply path 24A is 14πmm. ² and the opening area 25πmm ² of the material supply path 23A is 64πmm ² . Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 22A for supplying methane gas and the supply path for supplying oxygen is 32: 64 = 1: 2. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow rate ratio of methane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and methane gas: oxygen = 1.28: (1.00 + 1 .00 + 0.56) = 1: 2.

（例７）
図３及び図４に示す構造の気中溶融バーナー１０において、各供給管２１、２２、２３、２４の開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口面積を表７に示す値に設定し、気中溶融バーナー２０の先端における全ての気体の流速を３０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを空気と設定する。
例７の気中溶融バーナー２０は、燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８としているため、式（３）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのプロパンガスと酸素の流量比が１：５となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 7)
In the air melting burner 10 having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the wall thicknesses of the openings 21K, 22K, 23K, 24K of the supply pipes 21, 22, 23, 24 are set to 2 mm, and the supply paths 21A, 22A, The opening areas of 23A and 24A are set to the values shown in Table 7, and the flow rates of all the gases at the tip of the air melting burner 20 are set to 30 m / sec. The fuel gas is set to propane C ₃ H ₈ , the combustion supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to air.
In the air-melting burner 20 of Example 7, the fuel gas is propane C ₃ H ₈ , so that the combustion reaction formula shown in Formula (3) is satisfied, that is, all the propane gas and oxygen jetted from each supply pipe The ratio of the opening areas of the supply paths is set so that the flow rate ratio is 1: 5.

例７の気中溶融バーナー２０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、１次支燃性ガス供給路２１Ａの開口面積２５πｍｍ^２に、２次支燃性ガス供給路２４Ａの開口面積４５πｍｍ^２と原料供給路２３Ａの開口面積の２０％である５πｍｍ^２を加えた７５πｍｍ^２となる。そのため、プロパンガスを供給する燃料ガス供給路２２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、１５：７５＝１：５となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するプロパンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、プロパンガス：酸素＝１．００：（１．６７＋０．３３＋３．００）＝１：５となる。 In the air melting burner 20 of Example 7, the opening area of the supply path for supplying oxygen is 25πmm ² in the opening area of the primary combustion-supporting gas supply path 21A, and the opening area of the secondary combustion-supporting gas supply path 24A is 45πmm. the 5Paimm ² is 20% of the opening area of ² and the raw material supply path 23A becomes 75Paimm ² plus. Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 22A for supplying propane gas and the supply path for supplying oxygen is 15: 75 = 1: 5. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow ratio of propane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and propane gas: oxygen = 1.00: (1 .67 + 0.33 + 3.00) = 1: 5.

（例８）
図３及び図４に示す構造の気中溶融バーナー２０において、各供給管２１、２２、２３、２４の開口部２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋの壁厚を２ｍｍとし、各供給路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａの開口面積を表８に示す値に設定し、気中溶融バーナー２０の先端における全ての気体の流速を３０ｍ／秒に設定する。燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８、支燃性ガスを酸素、原料供給ガスを酸素と設定する。
例８の気中溶融バーナー２０では、例７と同様に燃料ガスをプロパンＣ_３Ｈ_８としているため、式（３）に示す燃焼反応式を満たすように、すなわち、各供給管から噴出する全てのプロパンガスと酸素の流量比が１：５となるように、各供給路の開口面積比を設定する。 (Example 8)
In the air melting burner 20 having the structure shown in FIGS. 3 and 4, the wall thicknesses of the openings 21K, 22K, 23K, 24K of the supply pipes 21, 22, 23, 24 are set to 2 mm, and the supply paths 21A, 22A, The opening areas of 23A and 24A are set to the values shown in Table 8, and the flow rates of all gases at the tip of the in-air melting burner 20 are set to 30 m / sec. The fuel gas is set to propane C ₃ H ₈ , the combustion-supporting gas is set to oxygen, and the raw material supply gas is set to oxygen.
In the air-melting burner 20 of Example 8, since the fuel gas is propane C ₃ H ₈ as in Example 7, all the fuel jetted from each supply pipe is satisfied so as to satisfy the combustion reaction formula shown in Formula (3). The ratio of the opening area of each supply path is set so that the flow ratio of propane gas to oxygen is 1: 5.

例８の気中溶融バーナー２０では、酸素を供給する供給路の開口面積は、１次支燃性ガス供給路２１Ａの開口面積２５πｍｍ^２に、２次支燃性ガス供給路２４Ａの開口面積２５πｍｍ^２と原料供給路２３Ａの開口面積２５πｍｍ^２を加えた７５πｍｍ^２となる。そのため、プロパンガスを供給する燃料ガス供給路２２Ａと、酸素を供給する供給路との開口面積比は、１５：７５＝１：５となる。これにより、各供給管からのガスの流速は等しいため、各供給管から噴出するプロパンガスと酸素の流量比は各供給路の開口面積に比例し、プロパンガス：酸素＝１．００：（１．６７＋１．６７＋１．６７）＝１：５となる。 In the air melting burner 20 of Example 8, the opening area of the supply path for supplying oxygen is 25πmm ² in the primary combustion-supporting gas supply path 21A, and the opening area of the secondary combustion-supporting gas supply path 24A is 25πmm. ² and the opening area 25πmm ² of the raw material supply path 23A is 75πmm ² . Therefore, the opening area ratio between the fuel gas supply path 22A for supplying propane gas and the supply path for supplying oxygen is 15: 75 = 1: 5. Thereby, since the flow velocity of the gas from each supply pipe is equal, the flow ratio of propane gas and oxygen ejected from each supply pipe is proportional to the opening area of each supply path, and propane gas: oxygen = 1.00: (1 .67 + 1.67 + 1.67) = 1: 5.

例５〜８の気中溶融バーナー２０を鉛直下向きに設置し、それぞれ、表５〜８に示す条件で気中溶融バーナー２０の先端から酸素燃焼炎を発生させ、この酸素燃焼炎中にガラス原料粒子を供給して加熱溶融する気中溶融法を行えば、例５〜８のいずれの気中溶融バーナー２０においても、良好な酸素燃焼炎が発生し、かつ、気中溶融バーナー２０の先端部での渦流の発生は抑えられており、ガラス原料粒子が気中溶融バーナー２０に付着することを抑止できる。   The air-melting burner 20 of Examples 5 to 8 is installed vertically downward, and an oxygen combustion flame is generated from the tip of the air-melting burner 20 under the conditions shown in Tables 5 to 8, respectively. If the air melting method in which particles are supplied and heated and melted is performed, a good oxyfuel flame is generated in any of the air melting burners 20 of Examples 5 to 8, and the tip of the air melting burner 20 is obtained. Occurrence of vortex flow is suppressed, and the glass raw material particles can be prevented from adhering to the air melting burner 20.

以上、本発明に係る気中溶融バーナーについて説明したが、本発明の気中溶融バーナーは前記した気中溶融バーナー１０、２０に限定されない。例えば、原料供給管、燃料ガス供給管、支燃性ガス供給管の配置は適宜変更可能である。また、気中溶融バーナーを構成する供給管が全て同心円状に配置された多重管構造でなくてもよく、たとえば、図１に示す気中溶融バーナー１０の場合、支燃性ガス供給管１３を、燃料ガス供給管１２の外側に小径の供給管を円周上に複数配置することにより形成してもよい。すなわち、本発明の気中溶融バーナーにおいて、各供給管から噴出する全ての燃料ガスと酸素の流量比が、燃料ガスと酸素とが化学量論比となるように、各供給管の内部に形成された供給路の開口面積が設定された構成であれば、複数の供給管が同心円状に配置された多重管構造と、小径の供給管が複数配置された構造を組み合わせることもできる。   The air melting burner according to the present invention has been described above, but the air melting burner according to the present invention is not limited to the above-described air melting burners 10 and 20. For example, the arrangement of the raw material supply pipe, the fuel gas supply pipe, and the combustion-supporting gas supply pipe can be changed as appropriate. Further, the supply pipes constituting the air melting burner may not have a multi-tube structure in which all the supply pipes are concentrically arranged. For example, in the case of the air melting burner 10 shown in FIG. Alternatively, a plurality of small diameter supply pipes may be arranged on the circumference outside the fuel gas supply pipe 12. That is, in the air melt burner of the present invention, the flow rate ratio of all fuel gas and oxygen ejected from each supply pipe is formed inside each supply pipe so that the stoichiometric ratio of fuel gas and oxygen is formed. As long as the opening area of the supply path is set, a multiple tube structure in which a plurality of supply pipes are arranged concentrically and a structure in which a plurality of small diameter supply pipes are arranged can be combined.

図５は本発明に係るガラス溶融炉の第１実施形態を模式的に示す断面図である。図５に示すガラス溶融炉は、本発明に係る溶融ガラスの製造方法及びガラス物品の製造方法に用いられる。   FIG. 5 is a sectional view schematically showing the first embodiment of the glass melting furnace according to the present invention. The glass melting furnace shown in FIG. 5 is used in the method for manufacturing molten glass and the method for manufacturing glass articles according to the present invention.

図５に示すガラス溶融炉４０は、中空箱型の炉体４１と、ガラス原料粒子ＧＭを噴出するとともに酸素燃焼炎Ｆを形成するために炉体４１の上部の天井部４１Ａを貫通して下向きに配置された前述の気中溶融バーナー１０と、炉体４１の底部に形成された溶融ガラスＧの貯留部４１Ｂとを備え、気中溶融バーナー１０の噴射方向先端側（図５では下方側）に加熱気相雰囲気Ｋを形成できるようになっている。以下、本発明に係るガラス溶融炉が前述の気中溶融バーナー１０を備える場合について説明するが、本発明に係るガラス溶融炉は、本発明に係る気中溶融バーナーのいずれを備えていてもよい。また、以下に示す例では、図１〜４に示す気中溶融バーナー１０、２０と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。   A glass melting furnace 40 shown in FIG. 5 has a hollow box-type furnace body 41 and a glass raw material particle GM ejected downward and penetrating the ceiling 41A at the top of the furnace body 41 in order to form an oxyfuel flame F. And the above-mentioned air melting burner 10 disposed in the bottom of the furnace body 41 and a storage portion 41B for the molten glass G formed at the bottom of the furnace body 41, the tip end side in the injection direction of the air melting burner 10 (the lower side in FIG. 5) A heated gas phase atmosphere K can be formed. Hereinafter, the case where the glass melting furnace according to the present invention includes the above-described air melting burner 10 will be described. However, the glass melting furnace according to the present invention may include any of the air melting burners according to the present invention. . Moreover, in the example shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the air fusion burners 10 and 20 shown in FIGS. 1-4, and description of the same component is abbreviate | omitted.

本発明において、炉体４１の上部とは、炉体４１の天井部４１Ａ及び側壁４１Ｃの上部を含む範囲を意味する。
なお、炉体４１の形状は図５に示す箱型の直方体形状に限定されるものではなく、円筒状に構成されたものであってもよい。また、気中溶融バーナー１０を鉛直方向下向きに設置しているが、これに限らず、下向きであれば傾斜して設置してもよい。さらに、炉体４１の天井部４１Ａをフラットな形状としたが、これに限らず、アーチ形状、ドーム形状等の形状であってもよい。
加熱気相雰囲気Ｋは、気中溶融バーナー１０から噴射される酸素燃焼炎Ｆ及び酸素燃焼炎Ｆ近傍の高温部から構成される。 In the present invention, the upper part of the furnace body 41 means a range including the upper part of the ceiling part 41A and the side wall 41C of the furnace body 41.
The shape of the furnace body 41 is not limited to the box-shaped rectangular parallelepiped shape shown in FIG. 5, and may be configured in a cylindrical shape. Moreover, although the air fusion burner 10 is installed downward in the vertical direction, the present invention is not limited to this. Furthermore, although the ceiling 41A of the furnace body 41 has a flat shape, the shape is not limited to this, and may be a shape such as an arch shape or a dome shape.
The heated gas-phase atmosphere K is composed of an oxyfuel flame F injected from the air melt burner 10 and a high-temperature portion near the oxyfuel flame F.

炉体４１の底部側は溶融ガラスＧの貯留部４１Ｂとされており、炉体４１の側壁底部側に形成された排出口４４を介して炉体４１から溶融ガラスＧを外部に排出できるように構成されている。なお、本実施形態のガラス溶融炉４０を備えてガラス物品の製造装置を構成する場合は、炉体４１の排出口４４から溶融ガラスＧを排出する方向の下流側に、一例として、成形装置４５などが接続され、形成した溶融ガラスＧを成形装置４５により目的の形状に成形してガラス物品を得ることができるように構成されている。なお、泡品質によっては、成形装置の前に脱泡装置を設けてもよい。   The bottom side of the furnace body 41 is a storage part 41B for the molten glass G so that the molten glass G can be discharged from the furnace body 41 through the discharge port 44 formed on the bottom side of the side wall of the furnace body 41. It is configured. In addition, when comprising the glass melting furnace 40 of this embodiment and comprising the manufacturing apparatus of a glass article, as an example, the shaping | molding apparatus 45 in the downstream of the direction which discharges | emits the molten glass G from the discharge port 44 of the furnace body 41. And the like, and the formed molten glass G is formed into a target shape by the forming device 45 so that a glass article can be obtained. Depending on the foam quality, a defoaming device may be provided before the molding device.

炉体４１は耐火レンガなどの耐火材からなり、高温の溶融ガラスＧを貯留できるように構成されている。炉体４１の下部の貯留部４１Ｂには図示していないが加熱ヒータが設置され、必要に応じて貯留部４１Ｂに貯留されている溶融ガラスＧを目的の温度（たとえば１４００℃程度）に溶融状態で保持できるように構成されている。貯留部４１Ｂの側壁部に排気口４２及び排気管４２ａを介し排ガス処理装置３が接続されている。   The furnace body 41 is made of a refractory material such as a refractory brick, and is configured to store high-temperature molten glass G. Although not shown in the storage part 41B below the furnace body 41, a heater is installed, and the molten glass G stored in the storage part 41B is melted to a target temperature (for example, about 1400 ° C.) as necessary. It is configured to be held by. The exhaust gas treatment device 3 is connected to the side wall portion of the storage portion 41B through the exhaust port 42 and the exhaust pipe 42a.

本実施形態のガラス溶融炉４０により溶融ガラスＧを製造するには、まず、気中溶融バーナー１０の燃料ガス供給路１２Ａ及び支燃性ガス供給路１３Ａに、それぞれ、供給管１９ａ及び１９ｂを介してガス供給装置１８から燃料ガス及び支燃性ガスを等速で供給する。これにより、気中溶融バーナー１０から酸素燃焼炎Ｆを噴出させて、気中溶融バーナー１０の下方に加熱気相雰囲気Ｋを形成する。そして、気中溶融バーナー１０の原料供給路１１Ａにガラス原料粒子ＧＭを原料供給ガスとともに供給する。ここで、気中溶融バーナー１０の先端部において原料供給ガスの流速が、燃料ガス及び支燃性ガスと等しくなるように設定する。これにより、ガラス原料粒子ＧＭは、気中溶融バーナー１０から噴射された酸素燃焼炎Ｆにより形成される加熱気相雰囲気Ｋ中を通過し、加熱され、溶融ガラス粒子Ｕを形成し、貯留部４１Ｂに貯留する溶融ガラスＧ上に降下する。   In order to manufacture the molten glass G by the glass melting furnace 40 of the present embodiment, first, the fuel gas supply path 12A and the combustion-supporting gas supply path 13A of the in-air melting burner 10 are respectively connected via supply pipes 19a and 19b. Then, the fuel gas and the combustion-supporting gas are supplied from the gas supply device 18 at a constant speed. Thereby, the oxyfuel flame F is ejected from the air melting burner 10 to form a heated gas phase atmosphere K below the air melting burner 10. And the glass raw material particle GM is supplied with the raw material supply gas to the raw material supply path 11A of the air fusion | melting burner 10. FIG. Here, the flow rate of the raw material supply gas is set to be equal to the fuel gas and the combustion-supporting gas at the tip of the air-melting burner 10. Thereby, the glass raw material particles GM pass through the heated gas-phase atmosphere K formed by the oxyfuel flame F injected from the air melting burner 10 and are heated to form the molten glass particles U, and the storage portion 41B. Descends on the molten glass G stored in

本実施形態のガラス溶融炉４０は、前記した本発明に係る気中溶融バーナー１０を備える構成である。気中溶融バーナー１０は、前記のように各供給路１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの開口面積が設定されていることにより、各供給管から噴出するガス流を平行かつ等速として気中溶融バーナー１０の先端部へのガラス原料粒子ＧＭの付着を抑止することができる。そのため、本実施形態のガラス溶融炉４０は、気中溶融バーナー１０の先端部にガラス原料粒子ＧＭが付着しにくいので、付着物が肥大化したつらら状物の形成を抑止できる。したがって、気中溶融バーナー１０の火炎が不安定になることがなく、また、気中溶融バーナー１０の吐出口が閉塞することがない。さらに、つらら状物が形成されないので、つらら状物が気中溶融バーナー１０下方の溶融ガラスＧへと落下することがなく、落下したつらら状物とガラス融液との組成差によりガラスが不均質化することがなく、均一な組成の高品質の溶融ガラスＧ及びガラスを製造できる。   The glass melting furnace 40 of this embodiment is a structure provided with the above-mentioned air melting burner 10 which concerns on this invention. The air melting burner 10 has the opening areas of the supply passages 11A, 12A, and 13A set as described above, so that the gas flow ejected from the supply pipes is parallel and at a constant speed. The adhesion of the glass raw material particles GM to the tip portion can be suppressed. Therefore, the glass melting furnace 40 of this embodiment can suppress the formation of icicles in which the adhering material is enlarged because the glass raw material particles GM are less likely to adhere to the tip of the air melting burner 10. Therefore, the flame of the air melting burner 10 does not become unstable, and the discharge port of the air melting burner 10 does not block. Furthermore, since icicles are not formed, the icicles do not fall into the molten glass G below the air-burning burner 10, and the glass is inhomogeneous due to the composition difference between the dropped icicles and the glass melt. Therefore, it is possible to manufacture high-quality molten glass G and glass having a uniform composition.

本実施形態のガラス溶融炉４０を用いて製造する溶融ガラスＧは、気中溶融法により製造されるガラスである限り、組成的には制限されない。したがって、ソーダライムガラス、混合アルカリ系ガラス、ホウケイ酸ガラス、あるいは、無アルカリガラスのいずれであってもよい。また、製造されるガラス物品の用途は、建築用や車両用に限定されず、フラットパネルディスプレイ用、その他の各種用途が挙げられる。
たとえば、液晶ディスプレイ用または有機ＥＬディスプレイ用の基板に使用される無アルカリガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２：３９〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３：３〜２７％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜２０％、ＭｇＯ：０〜１３％、ＣａＯ：０〜１７％、ＳｒＯ：０〜２０％、ＢａＯ：０〜３０％、という組成を有することが好ましい。 The molten glass G manufactured using the glass melting furnace 40 of the present embodiment is not limited in terms of composition as long as it is a glass manufactured by an air melting method. Therefore, any of soda lime glass, mixed alkali glass, borosilicate glass, or non-alkali glass may be used. Moreover, the use of the manufactured glass article is not limited to architectural use or vehicle use, and examples include flat panel display use and other various uses.
For example, in the case of a non-alkali glass used for a substrate for a liquid crystal display or an organic EL display, SiO ₂ : 39 to 75%, Al ₂ O ₃ : _{3 to} 27% in terms of mass percentage based on oxide. _{, B 2 O 3: 0~20%} , MgO: 0~13%, CaO: 0~17%, SrO: 0~20%, BaO: preferably has a composition 0-30% referred.

本実施形態においては、前記いずれかの用途のガラスの原料の各成分の粒子状の原料粉末粒子を目的のガラスの組成比に合わせて混合し、造粒体としたガラス原料粒子ＧＭを用意する。
基本的に気中溶融法は、複数（通常３成分以上）の成分から成るガラスを製造するためにガラス原料粒子ＧＭを溶融してガラスを製造する方法である。 In the present embodiment, the particulate raw material powder particles of each component of the glass raw material for any of the above uses are mixed in accordance with the composition ratio of the target glass to prepare glass raw material particles GM as a granulated body. .
Basically, the air melting method is a method of manufacturing glass by melting glass raw material particles GM in order to manufacture glass composed of a plurality of (usually three or more components) components.

また、たとえば、ガラス原料粒子ＧＭの一例として、無アルカリガラスの一例を適用する場合、珪砂、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）などの原料粉末粒子を目的のガラスの組成比に合致するように調合し、たとえばスプレードライ造粒法により３０〜１０００μｍ程度の造粒体として、ガラス原料粒子ＧＭを得ることができる。 For example, when an example of an alkali-free glass is applied as an example of the glass raw material particles GM, silica sand, alumina (Al ₂ O ₃ ), boric acid (H ₃ BO ₃ ), magnesium hydroxide (Mg (OH) ₂ ), Calcium carbonate (CaCO ₃ ), strontium carbonate (SrCO ₃ ), barium carbonate (BaCO ₃ ) and other raw material powder particles are blended so as to match the composition ratio of the target glass, for example, 30 by spray-dry granulation. Glass raw material particle GM can be obtained as a granulated body of about ˜1000 μm.

前記ガラス原料粉末粒子からガラス原料粒子ＧＭを調製する方法としては、スプレードライ造粒法などの方法が使用でき、ガラス原料を分散溶解させた水溶液を高温雰囲気中に噴霧させて乾燥固化させる造粒法が好ましい。また、この造粒体は目的とするガラスの成分組成に対応する混合比の原料のみで構成してもよいが、その造粒体に更に同一組成のガラスカレット微粉を混合して、これをガラス原料粒子ＧＭとして用いることもできる。   As a method of preparing the glass raw material particles GM from the glass raw material powder particles, a method such as a spray dry granulation method can be used, and granulation in which an aqueous solution in which the glass raw material is dispersed and dissolved is sprayed in a high temperature atmosphere and dried and solidified. The method is preferred. Further, this granulated body may be composed only of raw materials having a mixing ratio corresponding to the target glass component composition, but the granulated body is further mixed with glass cullet powder having the same composition, and this is mixed with glass. It can also be used as raw material particles GM.

スプレードライ造粒によりガラス原料粒子ＧＭを得るための一例方法として、上述の各成分のガラス原料粉末粒子として２〜１００μｍの範囲のガラス原料粉末粒子を蒸留水などの溶媒中に分散してスラリーを構成し、このスラリーをボールミルなどの攪拌装置で所定時間攪拌し、混合し、粉砕したのちにスプレードライ造粒することで上述の各成分のガラス原料粉末粒子がほぼ均一に分散されたガラス原料粒子ＧＭが得られる。
なお、前述のスラリーを攪拌装置で攪拌する際、原料粉末粒子の均一分散の目的で２−アミノエタノール、造粒原料の強度を向上させる目的でＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのバインダーを混合してから攪拌してもよい。
本実施形態において用いるガラス原料粒子ＧＭは、上述のスプレードライ造粒法の他に、転動造粒法、攪拌造粒法などの乾式造粒法により形成することもできる。 As an example method for obtaining glass raw material particles GM by spray dry granulation, a glass raw material powder particle in the range of 2 to 100 μm is dispersed in a solvent such as distilled water as a glass raw material powder particle of each of the above-mentioned components. The glass raw material particles in which the above-mentioned glass raw material powder particles of each of the above components are dispersed almost uniformly by stirring and mixing the slurry for a predetermined time with a stirrer such as a ball mill, mixing, pulverizing, and then spray drying granulation. GM is obtained.
In addition, when stirring the above-mentioned slurry with a stirrer, 2-aminoethanol is mixed for the purpose of uniform dispersion of the raw material powder particles, and a binder such as PVA (polyvinyl alcohol) is mixed for the purpose of improving the strength of the granulated raw material. You may stir.
The glass raw material particles GM used in the present embodiment can be formed by a dry granulation method such as a tumbling granulation method or a stirring granulation method in addition to the above-mentioned spray dry granulation method.

ガラス原料粒子ＧＭの平均粒径（質量平均）は３０〜１０００μｍの範囲が好ましい。より好ましくは、平均粒径（質量平均）が５０〜５００μｍの範囲内のガラス原料粒子ＧＭが使用され、さらに７０〜３００μｍの範囲内のガラス原料粒子ＧＭが好ましい。このガラス原料粒子ＧＭの一例を拡大して図５に示すが、１つのガラス原料粒子ＧＭにおいて最終目的とするガラスの組成比にほぼ合致するか近似した組成比となっていることが好ましい。
ガラス原料粒子ＧＭが溶融した溶融ガラス粒子Ｕの平均粒径（質量平均）は、通常ガラス原料粒子ＧＭの平均粒径の８０％程度となることが多い。ガラス原料粒子ＧＭの粒径は、短時間で加熱でき、発生ガスの放散が容易である点、及び粒子間の組成変動の低減の点から、前述の範囲を選択することが好ましい。 The average particle diameter (mass average) of the glass raw material particles GM is preferably in the range of 30 to 1000 μm. More preferably, glass raw material particles GM having an average particle diameter (mass average) in the range of 50 to 500 μm are used, and glass raw material particles GM in the range of 70 to 300 μm are more preferable. An example of the glass raw material particles GM is enlarged and shown in FIG. 5, but it is preferable that one glass raw material particle GM substantially matches or approximates the composition ratio of the final target glass.
The average particle diameter (mass average) of the molten glass particles U in which the glass raw material particles GM are melted is usually about 80% of the average particle diameter of the glass raw material particles GM. The particle diameter of the glass raw material particles GM is preferably selected from the above-mentioned range from the viewpoint that it can be heated in a short time and the generated gas can be easily diffused, and the composition variation between the particles is reduced.

また、これらのガラス原料粒子ＧＭは、必要に応じて、副原料として清澄剤、着色剤、溶融助剤、乳白剤等を含むことができる。また、これらのガラス原料粒子ＧＭ中のホウ酸などは、高温時の蒸気圧が比較的高いため加熱により蒸発しやすいことから、最終製品であるガラスの組成よりも余分に混合しておくことができる。
本実施形態において、副原料として清澄剤を含有する場合、塩素（Ｃｌ）、硫黄（Ｓ）、フッ素（Ｆ）の中から１種または２種以上の元素を選択して含む清澄剤を必要量添加することができる。
また、従来から用いられているＳｂ、Ａｓ酸化物などの清澄剤は、泡削減効果が生じたとしても、これら清澄剤の元素は環境負荷低減の面で望ましくない元素であり、それらの利用は環境負荷低減の方向性から見て削減することが好ましい。 Moreover, these glass raw material particle | grains GM can contain a clarifier, a coloring agent, a melting adjuvant, an opacifier, etc. as an auxiliary material as needed. In addition, boric acid and the like in these glass raw material particles GM are easy to evaporate by heating because the vapor pressure at a high temperature is relatively high, so it may be mixed in excess of the composition of the glass as the final product. it can.
In this embodiment, when a clarifier is contained as an auxiliary material, a necessary amount of a clarifier containing one or more elements selected from chlorine (Cl), sulfur (S), and fluorine (F) is required. Can be added.
Also, conventionally used fining agents such as Sb and As oxides, even if the effect of reducing bubbles is generated, these fining elements are undesirable elements in terms of reducing environmental impact, and their use is It is preferable to reduce in view of the direction of reducing the environmental load.

上述した本実施形態のガラス溶融炉４０を備えたガラス物品の製造装置においては、ガラス溶融炉４０で製造したこの溶融ガラスＧを所定の速度で排出口４４から排出し、必要に応じ脱泡装置に導入し、脱泡した後、成形装置４５に移送して目的の形状に成形し、ガラス物品を製造できる。
以上のように製造されたガラス物品は、上述のように高品質の溶融ガラスＧより形成されているため、高い品質のガラス物品を得ることができる。 In the glass article manufacturing apparatus provided with the glass melting furnace 40 of the present embodiment described above, the molten glass G manufactured in the glass melting furnace 40 is discharged from the discharge port 44 at a predetermined speed, and if necessary, a defoaming apparatus. Then, after defoaming, the glass article can be transferred to a molding device 45 and molded into a desired shape to produce a glass article.
Since the glass article manufactured as described above is formed from the high-quality molten glass G as described above, a high-quality glass article can be obtained.

図６は本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いてガラス物品を製造する方法の一例を示すフロー図である。
図６に示す方法に従い、ガラス物品を製造するには、上述のガラス溶融炉４０を用いた上述の溶融ガラスの製造方法によるガラス溶融工程Ｓ１により溶融ガラスＧを得たならば、溶融ガラスＧを成形装置４５に送って目的の形状に成形する成形工程Ｓ２を経た後、徐冷工程Ｓ３にて徐冷し、切断工程Ｓ４において必要な長さに切断することでガラス物品Ｇ５を得ることができる。
なお、必要に応じて、成形後の溶融ガラスを研磨する工程を設けて、ガラス物品Ｇ５を製造できる。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of a method for producing a glass article using the glass raw material melting method according to the present invention.
In order to manufacture a glass article according to the method shown in FIG. 6, if the molten glass G is obtained by the glass melting step S <b> 1 by the above-described molten glass manufacturing method using the glass melting furnace 40, the molten glass G is The glass article G5 can be obtained by passing through a molding step S2 that is sent to the molding device 45 to be molded into a desired shape, then slowly cooled in the slow cooling step S3, and cut to a required length in the cutting step S4. .
In addition, the process of grind | polishing the molten glass after shaping | molding is provided as needed, and the glass article G5 can be manufactured.

本発明のガラス溶融炉は図５に示す例に限定されない。図７に示すガラス溶融炉４０Ｂように、加熱気相雰囲気Ｋを形成する手段として、気中溶融バーナー１０に加えて、さらに、熱プラズマを発生させる、一対以上の電極３１で構成される多相アークプラズマ発生装置を備えていてもよい。また、気中溶融バーナー１０の酸素燃焼炎Ｆ、熱プラズマにより形成される加熱気相雰囲気Ｋの温度は、ガラス原料粒子ＧＭに含まれる気体成分を迅速にガス化散逸させ、ガラス化反応を進行させるために、珪砂の溶融温度以上である１６００℃以上に設定することが好ましい。これにより、炉体４１内に投下されたガラス原料粒子ＧＭは、酸素燃焼炎Ｆまたは、酸素燃焼炎Ｆ及び熱プラズマによって、迅速にガス化散逸されるとともに、高温で加熱されることにより液状の目的組成物の溶融ガラスＵとなって降下し、炉体４１の底部１Ｂの溶融ガラスＧに着地し、溶融ガラスＧとして貯留される。   The glass melting furnace of the present invention is not limited to the example shown in FIG. As a means for forming the heated gas-phase atmosphere K as in the glass melting furnace 40B shown in FIG. 7, in addition to the air-melting burner 10, a multiphase composed of a pair of electrodes 31 that generate thermal plasma. An arc plasma generator may be provided. Further, the temperature of the heated gas-phase atmosphere K formed by the oxyfuel flame F of the in-air melting burner 10 and the thermal plasma rapidly gasifies and dissipates the gas components contained in the glass raw material particles GM, and the vitrification reaction proceeds. Therefore, it is preferably set to 1600 ° C. or higher which is higher than the melting temperature of silica sand. Thereby, the glass raw material particles GM dropped in the furnace body 41 are rapidly gasified and dissipated by the oxyfuel flame F or the oxyfuel flame F and the thermal plasma, and are heated to a high temperature to become liquid. It drops as molten glass U of the target composition, lands on molten glass G at bottom 1B of furnace body 41, and is stored as molten glass G.

図８は本発明に係る溶融ガラスの製造方法を用いてガラスビーズ（球状ガラス体）を製造する装置の一実施形態を示すもので、本実施形態の製造装置５０は、収容部５４と、収容部５４の天井部５４Ａを貫通するように酸素燃焼炎Ｆが下向きに噴射されるように配置された気中溶融バーナー１０とを備えて構成されている。図８に示す製造装置５０は、先の実施形態のガラス溶融炉４０と類似の構造であり、先の装置の炉体４１を収容部４４に変更した点が異なる。その他の構成は図５に示すガラス溶融炉４０の構成と同等であり、同一の要素には同一の符号を付し、同一要素の説明は省略する。なお、気中溶融バーナーとしては、前述の気中溶融バーナー１０、２０のいずれを備えていてもよい。   FIG. 8 shows an embodiment of an apparatus for manufacturing glass beads (spherical glass body) using the method for manufacturing molten glass according to the present invention. The manufacturing apparatus 50 of the present embodiment includes an accommodating portion 54 and an accommodating portion. The air-burning burner 10 is arranged so that the oxyfuel combustion flame F is jetted downward so as to penetrate the ceiling portion 54A of the portion 54. The manufacturing apparatus 50 shown in FIG. 8 has a structure similar to that of the glass melting furnace 40 of the previous embodiment, and is different in that the furnace body 41 of the previous apparatus is changed to the accommodating portion 44. The other configuration is the same as the configuration of the glass melting furnace 40 shown in FIG. 5, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description of the same elements is omitted. As the air melting burner, any of the above-described air melting burners 10 and 20 may be provided.

本実施形態の製造装置５０において、収容部５４の内部には、ステンレス鋼製のバケツ状の貯留部５１を備えた搬送台車５２が収容されている。また、図示されていないが収容部５４の筐体表面は冷却水で冷却されている。さらに、収容部５４の側壁部に排気管５３を介し排ガス装置５５が接続されている。
なお、図８では略しているが、収容部５４の側壁部には収容部５４を密閉状態とすることが可能な開閉扉が形成されていて、搬送台車５２は開閉扉を開けることで収容部５４の外部に移動できるようになっている。 In the manufacturing apparatus 50 according to the present embodiment, a transport carriage 52 including a bucket-shaped reservoir 51 made of stainless steel is housed inside the housing 54. Although not shown, the housing surface of the accommodating portion 54 is cooled with cooling water. Further, an exhaust gas device 55 is connected to the side wall portion of the accommodating portion 54 via the exhaust pipe 53.
Although omitted in FIG. 8, an opening / closing door capable of sealing the accommodation portion 54 is formed on the side wall portion of the accommodation portion 54, and the transport carriage 52 opens the opening / closing door to open the accommodation portion. 54 can be moved to the outside.

先に説明した実施形態の場合と同様に、ガラス原料粒子ＧＭを気中溶融バーナー１０の酸素燃焼炎Ｆからなる加熱気相雰囲気Ｋに投入することで、ガラス原料粒子ＧＭを加熱気相雰囲気Ｋ中で溶融させて溶融ガラス粒子Ｕとすることができ、この溶融ガラス粒子Ｕをステンレス鋼製の貯留部５１に落下させて冷却することで、ガラスビーズＧＢを得ることができる。したがって、本実施形態の装置５０において貯留部５１は、溶融ガラス粒子Ｕを冷却してガラスビーズＧＢとし、ガラスビーズＢＧを集積する構成とされている。なお、本実施形態の装置５０において、貯留部５１と搬送台車５２は必須ではなく、これらを略して収容部５４の床部５４Ｂにおいて溶融ガラス粒子を受ける構造としてもよく、その場合は収容部５４の内部空間と床部５４Ｂが溶融ガラス粒子を冷却するように構成する。   As in the case of the above-described embodiment, the glass raw material particles GM are put into the heated gas phase atmosphere K composed of the oxyfuel flame F of the air-melting burner 10, so that the glass raw material particles GM are heated into the gas phase atmosphere K. The molten glass particles U can be melted in the glass to form molten glass particles U. The molten glass particles U are dropped into a stainless steel storage section 51 and cooled to obtain glass beads GB. Therefore, in the apparatus 50 of the present embodiment, the storage unit 51 is configured to cool the molten glass particles U into glass beads GB and to accumulate the glass beads BG. In the apparatus 50 of the present embodiment, the storage unit 51 and the transport carriage 52 are not essential, and these may be omitted and the floor 54B of the storage unit 54 may receive molten glass particles. In that case, the storage unit 54 The internal space and the floor portion 54B are configured to cool the molten glass particles.

図８に示す製造装置５０は、前記した本発明に係る気中溶融バーナー１０を備える構成であるため、気中溶融バーナー１０の先端部にガラス原料粒子ＧＭが付着しにくく、付着物が肥大化してつらら状物が形成されることがなく、つらら状物を落下させることがないため、均一な品質のガラスビーズＧＢを製造できる。
このようにして得られたガラスビーズＧＢは、ガラスビーズとしてそのまま利用されたり、他の原料と混合されて利用されたり、その他の溶融炉の中に投入されてガラス物品の製造に利用される。 Since the manufacturing apparatus 50 shown in FIG. 8 is configured to include the above-described air melting burner 10 according to the present invention, the glass raw material particles GM are less likely to adhere to the tip of the air melting burner 10, and the deposits are enlarged. Since icicles are not formed and icicles are not dropped, glass beads GB of uniform quality can be manufactured.
The glass beads GB thus obtained are used as they are as glass beads, mixed with other raw materials, or used in the production of glass articles by being put into other melting furnaces.

本発明の技術は、建築用ガラス、車両用ガラス、光学用ガラス、医療用ガラス、表示装置用ガラス、ガラスビーズ、その他一般のガラス物品の製造に広く適用できる。   The technology of the present invention can be widely applied to the production of architectural glass, vehicle glass, optical glass, medical glass, display glass, glass beads, and other general glass articles.

１０…気中溶融バーナー、１１…原料供給管、１１Ａ…原料供給路、１２…燃料ガス供給管、１２Ａ…燃料ガス供給路、１３…支燃性ガス供給管、１３Ａ…支燃性ガス供給路、１１Ｋ、１２Ｋ、１３Ｋ…開口部、１５…原料供給器、１６…ガス供給装置（ガス供給手段）、１７、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…供給管、１８…ガス供給装置（ガス供給手段）、２０…気中溶融バーナー、２１…１次支燃性ガス供給管、２１Ａ…１次支燃性ガス供給路、２２…燃料ガス供給管、２２Ａ…燃料ガス供給路、２３…原料供給管、２３Ａ…原料供給路、２４…２次支燃性ガス供給管、２４Ａ…２次支燃性ガス供給路、２１Ｋ、２２Ｋ、２３Ｋ、２４Ｋ…開口部、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ…後端部、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ…端面壁、２２ｄ、２３ｄ、２４ｄ…送入管、４０、４０Ｂ…ガラス溶融炉、４１…炉体、４１Ａ…天井部、４１Ｂ…貯留部、４１Ｃ…側壁、４２…排気口、４２ａ…排気管、４３…排ガス処理装置、４４…排出口、４５…成形装置、３１…電極、５０…製造装置、５１…貯留部、５３…排気管、５４…収容部、５５…排ガス処理装置、Ｋ…加熱気相雰囲気、Ｇ…溶融ガラス、ＧＭ…ガラス原料粒子、Ｕ…溶融ガラス粒子、Ｆ…酸素燃焼炎、ＧＢ…ガラスビーズ、ＣＧ…原料供給ガス、ＦＧ…燃料ガス、ＢＧ、ＢＧ１、ＢＧ２…支燃性ガス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Air melting burner, 11 ... Raw material supply pipe, 11A ... Raw material supply path, 12 ... Fuel gas supply pipe, 12A ... Fuel gas supply path, 13 ... Supporting gas supply pipe, 13A ... Supporting gas supply path , 11K, 12K, 13K ... opening, 15 ... raw material supplier, 16 ... gas supply device (gas supply means), 17, 19a, 19b, 19c ... supply pipe, 18 ... gas supply device (gas supply means), 20 ... Air melting burner, 21 ... Primary flammable gas supply pipe, 21A ... Primary flammable gas supply path, 22 ... Fuel gas supply pipe, 22A ... Fuel gas supply path, 23 ... Raw material supply pipe, 23A ... Raw material supply path, 24 ... secondary flammable gas supply pipe, 24A ... secondary flammable gas supply path, 21K, 22K, 23K, 24K ... opening, 21a, 22a, 23a, 24a ... rear end, 22b , 23b, 24b ... end face walls, 22d, 23 24d ... feed pipe, 40, 40B ... glass melting furnace, 41 ... furnace body, 41A ... ceiling part, 41B ... storage part, 41C ... side wall, 42 ... exhaust port, 42a ... exhaust pipe, 43 ... exhaust gas treatment device, 44 ... discharge port, 45 ... molding device, 31 ... electrode, 50 ... manufacturing device, 51 ... storage unit, 53 ... exhaust pipe, 54 ... storage unit, 55 ... exhaust gas treatment device, K ... heating gas phase atmosphere, G ... melting Glass, GM ... glass raw material particles, U ... molten glass particles, F ... oxygen combustion flame, GB ... glass beads, CG ... raw material supply gas, FG ... fuel gas, BG, BG1, BG2 ... flammable gas.

Claims (14)

ガラス原料粒子を加熱気相雰囲気中に投入して溶融ガラス粒子とする溶融ガラスの製造方法において、
加熱気相雰囲気を形成する燃料ガス及び支燃性ガス並びにガラス原料を供給する原料供給ガスの加熱気相雰囲気へ噴出する流速を等しくする溶融ガラスの製造方法。 In the method for producing molten glass, glass raw material particles are introduced into a heated gas phase atmosphere to obtain molten glass particles.
A method for producing molten glass that equalizes the flow velocity of a fuel gas and a combustion-supporting gas that form a heated gas-phase atmosphere, and a raw material supply gas that supplies the glass material to the heated gas-phase atmosphere. 前記燃料ガス及び前記支燃性ガス並びに前記原料供給ガスの流量比を、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素と前記燃料ガスとが化学量論比となる比率とする請求項１に記載の溶融ガラスの製造方法。   The flow rate ratio of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the raw material supply gas is set to a ratio that provides a stoichiometric ratio of oxygen and the fuel gas contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas. The manufacturing method of the molten glass of 1. 前記燃料ガスがアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）で、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素とアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２との流量比が１：（３ｎ＋１）／２となるように、前記各ガスの流量を調整する請求項１または２に記載の溶融ガラスの製造方法。 The fuel gas is alkane C _n H _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more), and the flow rate ratio of oxygen and alkane C _n H _{2n + 2 in the} combustion-supporting gas and the raw material supply gas is 1 :( The manufacturing method of the molten glass of Claim 1 or 2 which adjusts the flow volume of each said gas so that it may become 3n + 1) / 2. ガラス原料粒子を気相雰囲気中で溶融する気中溶融法に用いられる気中溶融バーナーであって、
ガラス原料粒子及び原料供給ガスを供給する原料供給管と、
燃料ガスを供給する燃料ガス供給管と、
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給管と、
前記原料供給管と前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管から噴出する前記原料供給ガス、前記燃料ガス、前記支燃性ガスの流速を等しくするように各ガスを供給するガス供給手段と、
を備える気中溶融バーナー。 An air melting burner used in an air melting method for melting glass raw material particles in a gas phase atmosphere,
A raw material supply pipe for supplying glass raw material particles and raw material supply gas;
A fuel gas supply pipe for supplying fuel gas;
A combustion-supporting gas supply pipe for supplying combustion-supporting gas;
Gas supply means for supplying each gas so that the flow rates of the raw material supply gas, the fuel gas, and the combustion-supporting gas ejected from the raw-material supply tube, the fuel gas supply tube, and the combustion-supporting gas supply tube are equal. When,
In-air melting burner. 前記各供給管から噴出する前記燃料ガス及び前記支燃性ガス並びに前記原料供給ガスの流量比が、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素と前記燃料ガスとが化学量論比となるように、前記各供給管に形成された供給路の開口面積比が設定されている請求項４に記載の気中溶融バーナー。   The flow ratio of the fuel gas, the combustion-supporting gas, and the raw material supply gas ejected from the supply pipes is the stoichiometric ratio between the oxygen contained in the combustion-supporting gas and the raw material supply gas and the fuel gas. The air melting burner according to claim 4, wherein an opening area ratio of a supply path formed in each of the supply pipes is set. 前記燃料ガスがアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）で、前記支燃性ガス及び前記原料供給ガスに含まれる酸素とアルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２との流量比が１：（３ｎ＋１）／２となるように、前記各供給管に形成された供給路の開口面積比が設定されている請求項４または５に記載の気中溶融バーナー。 The fuel gas is alkane C _n H _{2n + 2} (n represents an integer of 1 or more), and the flow rate ratio of oxygen and alkane C _n H _{2n + 2 in the} combustion-supporting gas and the raw material supply gas is 1 :( The in-air melting burner according to claim 4 or 5, wherein an opening area ratio of supply paths formed in the respective supply pipes is set so as to be 3n + 1) / 2. 前記原料供給管と前記燃料ガス供給管と前記支燃性ガス供給管が同心円状に配置された請求項４〜６のいずれか一項に記載の気中溶融バーナー。   The air melting burner according to any one of claims 4 to 6, wherein the raw material supply pipe, the fuel gas supply pipe, and the combustion-supporting gas supply pipe are arranged concentrically. 各供給管の開口部の壁厚が１〜１０ｍｍである請求項４〜７のいずれか一項に記載の気中溶融バーナー。   The air melting burner according to any one of claims 4 to 7, wherein the wall thickness of the opening of each supply pipe is 1 to 10 mm. 溶融ガラスを収容する炉体と、
前記炉体の上部に下向きに配置され、前記炉体の内側にガラス原料粒子を加熱溶融して溶融ガラス粒子とする加熱気相雰囲気を形成し、かつ、前記加熱気相雰囲気に前記ガラス原料粒子を供給する請求項４〜８のいずれか一項に記載の気中溶融バーナーと、
を備えるガラス溶融炉。 A furnace body containing molten glass;
Disposed downward on the top of the furnace body to form a heated gas phase atmosphere in which the glass raw material particles are heated and melted to form molten glass particles inside the furnace body, and the glass raw material particles in the heated gas phase atmosphere An in-air melting burner according to any one of claims 4 to 8;
A glass melting furnace. 前記炉体の下部に、前記溶融ガラス粒子を集積してガラス融液とする貯留部が設けられている請求項９に記載のガラス溶融炉。   The glass melting furnace of Claim 9 with which the storage part which accumulates the said molten glass particle | grains and makes it a glass melt is provided in the lower part of the said furnace body. 前記炉体の下部に、前記溶融ガラス粒子を冷却してガラスビーズとし、該ガラスビーズを集積する貯留部が設けられている請求項９に記載のガラス溶融炉。   The glass melting furnace of Claim 9 with which the storage part which cools the said molten glass particle into a glass bead and accumulate | stores this glass bead is provided in the lower part of the said furnace body. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法により製造された前記溶融ガラス粒子を冷却することによりガラスビーズを形成するガラスビーズの製造方法。   The manufacturing method of the glass bead which forms a glass bead by cooling the said molten glass particle manufactured by the manufacturing method of the molten glass as described in any one of Claims 1-3. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法を用いて溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程と、を含むガラス物品の製造方法。   The process of manufacturing a molten glass using the manufacturing method of the molten glass as described in any one of Claims 1-3, the process of shape | molding this molten glass, and the process of slowly cooling the glass after shaping | molding. A method for producing a glass article. 請求項９または１０に記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉により製造された溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えるガラス物品の製造装置。   An apparatus for producing a glass article, comprising: the glass melting furnace according to claim 9; a molding means for molding the molten glass produced by the glass melting furnace; and a slow cooling means for gradually cooling the glass after molding.

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