JP5605767B2 - ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法 - Google Patents

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

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Description

本発明は、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子から液状のガラス粒子を形成して溶融ガラスを製造するガラス溶融炉、当該ガラス溶融炉による溶融ガラスの製造方法、当該溶融炉を備えたガラス製品の製造装置、及び上記製造方法を用いたガラス製品の製造方法に関する。
特許文献1、2には、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積して溶融ガラスを製造するガラス溶融炉として、ガラス溶融炉の天井部にガラス原料粒子投入部とガラス原料粒子を溶融するための高温の気相雰囲気を形成する加熱手段とを備えたガラス溶融炉が開示されている。
このガラス溶融炉は、ガラス原料粒子投入部から炉内に投入したガラス原料粒子を、加熱手段により加熱された高温の気相雰囲気中で溶融して液状ガラス粒子とし、液状ガラス粒子をガラス溶融炉底部に集積させてガラス融液を形成し、ガラス融液をガラス溶融炉底部に一時貯留して排出する装置である。また、このような溶融ガラスの製法はガラスの気中溶融法として知られている。この気中溶融法によれば、従来のシーメンス窯による溶融法と比較して、ガラス溶融工程の消費エネルギーを1/3程度まで低減することができるとともに短時間で溶融が可能になり、溶融炉の小型化、蓄熱室の省略、品質の向上、COの削減、ガラス品種の変更時間の短縮化を図ることができると言われている。このようなガラスの気中溶融法は、省エネルギー技術として注目されている。
ところで、ガラス原料粒子投入部から投入されるガラス原料粒子は、粒径が1mm以下に造粒されたものが一般に使用される。ガラス溶融炉に投入されたガラス原料粒子は、高温の気相雰囲気中を下降(飛翔)する間にその一粒一粒が溶融されて液状ガラス粒子となり、液状ガラス粒子は下方に落下してガラス溶融炉底部に集積し、ガラス融液を形成する。このガラス原料粒子から生成する液状ガラス粒子は、ガラス液滴とも表現されるものである。高温の気相雰囲気中で短時間にガラス原料粒子から液状ガラス粒子を生成させるためには、ガラス原料粒子の粒径は上記のように小さなものである必要がある。また、通常の場合、個々のガラス原料粒子から生じる個々の液状ガラス粒子はほぼ同一のガラス組成を有する粒子である必要がある。
ガラス原料粒子が液状ガラス粒子となるときに発生する分解ガス成分は、ガラス原料粒子と液状ガラス粒子がともに小さな粒子であることより、生成する液状ガラス粒子の内部に閉じ込められることなくそのほとんどが液状ガラス粒子外部に放出される。このため、液状ガラス粒子が集積したガラス融液中に泡が生じるおそれは少ない。
一方、各ガラス原料粒子は、構成原料成分がほぼ均一な粒子であり、それから生じる各液状ガラス粒子のガラス組成も相互に均一である。液状ガラス粒子間のガラス組成の相違が少ないことより、多数の液状ガラス粒子が堆積して形成されるガラス融液内に、ガラス組成が異なる部分が生じるおそれは少ない。このため、従来のガラス溶融炉に必要とされていたガラス融液のガラス組成を均質化するための均質化手段が、気中溶融法ではほとんど必要とされない。たとえ少数の液状ガラス粒子が他の大部分の液状ガラス粒子とガラス組成が異なる場合が生じたとしても、液状ガラス粒子は粒径の小さな粒子であることより、ガラス組成が異なる少数の液状ガラス粒子から生じた、ガラス融液中のガラス組成の異質領域は小さく、この異質領域は短時間で容易に均質化して消失する。このように、気中溶融法ではガラス融液の均質化に必要とする熱エネルギーを低減し、均質化に要する時間を短くすることができる。
特許文献1、2の加熱手段は、高温の気相雰囲気を形成する加熱手段として、複数本のアーク電極や酸素燃焼ノズルを備えており、複数のアーク電極が形成する熱プラズマアークや酸素燃焼ノズルによる酸素燃焼炎(フレーム)によって炉内に約1600℃以上の高温気相雰囲気が形成されている。この高温気相雰囲気中にガラス原料粒子を投入することにより、高温気相雰囲気内でガラス原料粒子を液状ガラス粒子に変化させる。
特許文献1、2のガラス溶融炉によって製造された約1600℃の溶融ガラスは、ガラス溶融炉から温度調整槽又は清澄槽に供給され、ここで成形可能な温度(ソーダライムガラスでは約1000℃程度)まで冷却される。そして、この溶融ガラスは、フロートバス、フュージョン成形機、ロールアウト成形機、ブロー成形機、プレス成形機等のガラス製品の成形手段に供給され、ここで各種形状のガラス成形体に成形される。そして、ガラス成形体は、徐冷手段によって略室温まで冷却され、その後、必要に応じて切断手段による切断工程、及び/又はその他の後工程を経た後、所望のガラス製品に製造される。
ところで、溶融ガラスの製造に関しては、ガラス原料粒子の他にガラスカレット片の利用が不可欠なため、気中溶融法を実用化するにはガラスカレット片を併用できる装置であることが要求される。
そこで、特許文献1には、ガラスカレット片を粒径0.1mm以内の粒子状に粉砕したり、粒径0.05mm以内の粒子状に粉砕したりして、これを他のガラス原料粒子とともに高温の気相雰囲気中に通過させて集積しガラス融液とする、溶融ガラスの製造方法等が開示されている。また、特許文献1には、予め外径1mm程度に粉砕したガラスカレット片を他の場所で約700℃に予備加熱した後、溶融ガラスに直接投入して加熱する方法も開示されている。
同様に、特許文献2には、ガラスカレット片を粒径5μm以内の粒子状に粉砕し、これを他のガラス原料粒子とともに高温の気相雰囲気中に通過させて集積しガラス融液とする、溶融ガラスの製造方法等が開示されている。また、特許文献2には、予め外径5mm程度に粉砕したガラスカレット片を他の場所で約700℃に予備加熱した後、溶融ガラスに直接投入して加熱する方法も開示されている。
特開2006−199549号公報 特開2007−297239号公報
ガラス原料粒子とガラスカレット片の併用溶融技術が開示された特許文献1、2の溶融ガラスの製造方法では、予備加熱の有無によらず溶融炉内に既に溶けている溶融ガラスと、投入されたガラスカレット片とが均一に混ざりにくい問題が懸念される。なぜならば、もともとガラス原料粒子の各粒子のサイズは最大でも数百μm程度、カレットのサイズは小さいもので数mmから大きいものでは数cmオーダであり、これらのサイズの違いにより、ガラス原料粒子が溶融した溶融ガラスと、ガラスカレット片が溶融した溶融ガラスとは、熱の履歴が若干異なるため微妙に異質なものとなるおそれがある。この問題は、高い外観品質や光学的な品質が要求されるガラス製品において重要である。
しかしながら、特許文献1、2には、上記のようなガラスカレット片を利用する場合の溶融ガラスの均質性の低下のおそれに対する対策について何ら開示されていない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とするとともに、ガラスカレット片を少なくとも表面が液状化したガラス粒子とし、両ガラス粒子を炉底に集積してガラス融液とする、溶融ガラスの製造方法において、溶融ガラスの均質性を維持することができるガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とし、該ガラス融液を排出するガラス溶融炉であって、前記ガラス溶融炉の天井部に貫通して設けられたガラスカレット片投入部、平面視で前記ガラスカレット片投入部の周囲に配置され、かつ、前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部に下向きに設置された、複数のガラス原料粒子投入部、前記複数のガラス原料粒子投入部毎に設けられた、ガラス原料粒子投入部の下方にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部を形成するための加熱手段、前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成する炉底部、および、前記ガラス融液を排出する排出部、を備え、前記ガラスカレット片投入部が、前記気相部に向けてガラスカレット片を放射状に投入する投入手段を含むことを特徴とするガラス溶融炉を提供する。
また、本発明は、前記目的を達成するために、本発明のガラス溶融炉を用いて溶融ガラスを製造することを特徴とする溶融ガラスの製造方法を提供する。
本発明によれば、ガラス原料粒子はガラス原料粒子投入部の下方に形成された高温の気相部中で溶融され、液状ガラス粒子となる。ガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部は、加熱手段によりガラス原料粒子投入部の下方に形成される。加熱手段は酸素燃焼バーナや多相アークプラズマ発生装置などであり、加熱手段により形成される高温の気相部は、酸素燃焼バーナの場合には火炎、多相アークプラズマ発生装置の場合には熱プラズマである。加熱手段は、ガラス原料粒子投入部毎に設けられ、各ガラス原料粒子投入部の下方にそれぞれ上記高温の気相部が形成される。
加熱手段により形成される、ガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部を、以下加熱気相部ともいう。
ガラスカレット片は、ガラスカレット片投入部の投入手段によって上記加熱気相部に投入される。平面視でガラスカレット片投入部の周囲に複数の前記ガラス原料粒子投入部が配置され、各ガラス原料粒子投入部の下方に加熱気相部が形成されていることより、加熱気相部はガラスカレット片投入部の直下には存在せず、斜め下方に存在し、かつ、ガラスカレット片投入部の周囲の下方に複数存在する。このような加熱気相部に向かってガラスカレット片投入部からガラスカレット片を投入するために、ガラスカレット片投入部は加熱気相部に向けてガラスカレット片を放射状に投入する投入手段を有する。
本発明によれば、ガラスカレット片を上記加熱気相部で十分加熱することができ、好ましくはその少なくとも一部を溶融させることができる。すなわち、1粒のガラスカレット片の一部(例えば表面部分)ないし全部を溶融することができ、また、多数のガラスカレット片の少なくとも一部の数の粒子を溶融させることができる。これら2つの溶融状態を総合した平均として、投入直後のカレット片の体積に対する溶融したカレット部分の体積の割合を、以下溶融部分体積比率という。本発明は、投入したカレット片のこの溶融部分体積比率を増大させることができる利点がある。
ガラス原料粒子の気中溶融は、ガラス原料粒子投入部と加熱手段との組み合わせ(以下、ガラス原料粒子加熱ユニットともいう)毎に実施される。すなわち、1つのガラス原料粒子加熱ユニットにおいて、ガラス溶融炉の上部の炉壁部に下向きに設置されたガラス原料粒子投入部からガラス原料粒子が炉内の加熱気相部に投入され、加熱気相部中を降下中のガラス原料粒子が加熱され溶融して液状ガラス粒子となる。加熱気相部中で生成した液状ガラス粒子は、炉底に落下して集積し、ガラス融液を形成する。本発明においては、このガラス原料粒子加熱ユニットは、平面視で前記ガラスカレット片投入部の周囲に複数配置されている。
なお、本発明におけるガラス溶融炉の上部の炉壁部とは、ガラス溶融炉の天井部及び天井部の内壁から1m以内の範囲をいう。
一方、ガラス原料粒子投入部下方に形成された上記加熱気相部中に投入されたガラスカレット片は、ガラス原料粒子と同様に加熱され、好ましくは少なくとも一部が溶融した粒子となり、液状ガラス粒子と共に炉底に落下して集積し、ガラス融液を形成する。
液状ガラス粒子と加熱されたガラスカレット片は、加熱気相部中やその下方の空間中で混合される。この際、液状ガラス粒子の少なくとも一部は加熱されたガラスカレット片に付着してガラスカレット片と一体化してもよい。また、液状ガラス粒子の少なくとも一部が合体化してより大きな液状ガラス粒子となってもよく、ガラスカレット片もその一部が合体化してもよい。このように、加熱気相部中などで液状ガラス粒子と加熱されたガラスカレット片が混合された状態となって落下し集積してガラス融液となることにより、ガラス融液中における両者の混合物の均一性が向上する。
さらに、本発明によれば、ガラスカレット片を前記加熱気相部に向けて放射状に投入するので、ガラスカレット片投入部周囲の下方に複数存在する前記加熱気相部のすべてにカレット片を行き渡らせることができる。加えて、従来の同一箇所のみにガラスカレット片が集中して落下する場合に比べて、ガラスカレット片が落下する位置が分散される。このため、ガラスカレット片がガラス融液全体として平均のガラス組成や温度等に対して異質性を有する場合には、ガラス融液中のその異質性が分散され、より速やかにガラス融液が均質化する。
また、本発明によれば、前記投入手段は、投入筒と、該投入筒の下部開口部にガラスカレット片が通過可能な隙間を介して連結されるとともに上部に頂部が配置された円錐形のガイド部材と、を備えていることが好ましい。
本発明は、ガラス原料粒子投入部に円錐形のガイド部材を設けることで、投入筒から投入されたガラスカレット片はガイド部材の円錐面に沿って流下し、放射状に散らばって加熱気相部内に進入する。これにより、各加熱気相部に対してガラスカレット片を供給でき、さらに加熱されたガラスカレット片が連続的に同一箇所に落下することを防止できるので、ガラス融液の均質性が向上する。
また、ガラスカレット片の投入量が多い場合には、ガラスカレット片を間欠的に投入することが好ましい。ガラスカレット片の投入量が多い場合、ガラスカレット片が放射状に散らばってもガラス融液表面の円形状の同一箇所に加熱されたガラスカレット片が連続的に落下する傾向が高くなり、ガラス融液の均質性が低下するおそれが生じるからである。ガラスカレット片を間欠的に供給することにより、たとえ加熱されたガラスカレット片が同一箇所に落下しても時間的に不連続に落下することにより、ガラス融液の均質性が低下するおそれが低下する。
また、本発明によれば、前記投入手段は、鉛直方向に対し所定の角度をなして開口した投入口を有する投入筒と、該投入筒を鉛直方向を回転軸として回転させる回転手段と、を備えていることが好ましい。
本発明は、投入筒を回転手段によって回転させながら、投入口からガラスカレット片を放射状に投入することにより、各加熱気相部に対してガラスカレット片を順次供給することができる。また同時に、ガラスカレット片の投入を連続的でなく、空間的に分散し、一度に投入される領域を限定させることができる。すなわち、回転手段によって投入筒を回転させると、ガラスカレット片は投入口に対向する最初の加熱気相部に供給され、そして、投入筒の回転により次の加熱気相部に順次供給されていく。これにより、各加熱気相部にガラスカレット片を順次供給することができる。同時に、ガラスカレット片の投入空間が分散され、一つの加熱気相部に着目するとガラスカレット片は間欠的に供給される。したがって、本発明は、ガラスカレット片の投入を空間的に分散し、かつ断続的に実施できるため、溶融したガラスカレット片が前記のように連続的に同じ場所に落下することをさらに防止でき、均質性をさらに維持できる。さらに、投入筒の回転速度を変えてガラスカレット片に加わる遠心力を変化させることにより、ガラスカレット片の落下位置をさらに散らばらせることができる。
また、本発明によれば、前記ガラス溶融炉は、平面視で前記ガラスカレット片投入部を中心とする同心円上に沿って前記複数のガラス原料粒子投入部が配置されていることが好ましい。
また、本発明は、前記加熱手段は、酸素燃焼炎を発生させる酸素燃焼バーナ及び熱プラズマを発生させる一対以上の電極で構成される多相アークプラズマ発生装置のうち少なくとも一つであることが好ましい。
本発明によれば、酸素燃焼バーナによる酸素燃焼炎の場合には約2000℃の高温の気相雰囲気を形成でき、熱プラズマの場合には5000〜20000℃の高温の気相雰囲気を形成できる。よって、その気相雰囲気中で降下するガラス原料粒子を短時間で溶融することができるとともに、ガラスカレット片を良好に加熱することができる。なお、酸素燃焼バーナ及び多相アークプラズマ発生装置は、単独で設置してもよく双方を併用してもよい。なお、加熱手段として使用される酸素燃焼バーナとしては、ガラス原料粒子投入部が一体となった形態のバーナを使用することができる。
また、本発明は、前記目的を達成するために、本発明のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉の前記排出部の下流側に設けられた溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたことを特徴とするガラス製品の製造装置を提供する。
また、本発明は、前記目的を達成するために、本発明の溶融ガラスの製造方法により溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程とを含むことを特徴とするガラス製品の製造方法を提供する。
本発明のガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法によれば、上述した本発明のガラス溶融炉を用いて溶融ガラスを製造し、その溶融ガラスを成形手段によって成形し、さらに徐冷手段によって成形後のガラスを徐冷して、ガラス製品を製造する。
以上説明したように本発明のガラス溶融炉、及び溶融ガラスの製造方法によれば、ガラスカレット片を利用する場合でも溶融ガラスの均質性を維持できる。
また、本発明のガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法によれば、本発明のガラス溶融炉及び製造方法により、ガラスカレット片を利用する場合でも均質性を維持して溶融ガラスを製造できるので、品質のよいガラス製品を生産することができる。
本発明のガラス製品の製造装置を構成する第1の実施の形態のガラス溶融炉の縦断面図 図1に示したガラス溶融炉の要部平断面図 図1に示したガラスカレット片投入部の投入筒の構造を示した要部拡大斜視図 本発明のガラス製品の製造装置を構成する第2の実施の形態のガラス溶融炉の縦断面図 図4に示したガラス溶融炉の要部平断面図 実施の形態のガラス製品の製造方法の実施の形態を示したフローチャート
以下、添付図面に従って本発明に係るガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
図示したガラス溶融炉において、加熱気相部を形成する加熱手段は酸素燃焼バーナからなる。加熱気相部は、酸素燃焼バーナの火炎中及び火炎近傍の高温部から構成される。
加熱気相部にガラス原料粒子を供給するためのガラス原料粒子投入部は酸素燃焼バーナと一体となり、酸素燃焼バーナ出口付近で燃焼ガスを供給する管と酸素を供給する管とガラス原料粒子を供給する管が同軸で構成されている。このガラス原料粒子投入部と酸素燃焼バーナとの組み合わせを、ガラス原料粒子加熱ユニットという。
図1は、本発明のガラス溶融炉を構成する第1の実施の形態のガラス溶融炉10の縦断面図、図2はガラス溶融炉10の天井壁を除いた要部平断面図である。なお、図2において、後述するガラスカレット片投入部12及びガラス原料粒子加熱ユニット14は、簡略的に○印で示している。
ガラス溶融炉10は、溶融槽16と出口18とを備えており、溶融槽16及び出口18は周知の耐火煉瓦によって構成されている。また、溶融槽16は、直方体形状に構成され、その天井壁20にはガラスカレット片投入部12が天井壁20を貫通して鉛直方向に設けられるとともに、ガラスカレット片投入部12の周囲に8台のガラス原料粒子加熱ユニット14、14…がそれぞれ下向きに天井壁20を貫通して設けられ、それによって炉内にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする高温の気相部(すなわち、加熱気相部)が形成されている。
図2に示すように8台のガラス原料粒子加熱ユニット14、14…は、ガラスカレット片投入部12を中心とする同心円上に等間隔で設置される。なお、ガラス原料粒子加熱ユニット14が天井壁20ではなく、溶融槽16の上部の側壁17(図1参照)にある場合も本発明の範囲である。ガラス原料粒子加熱ユニット14が側壁17に設けられる場合には、溶融槽16の天井壁20の内壁から鉛直方向に1mまでの高さに設けられる。これは、ガラス原料粒子加熱ユニット14が、溶融槽16の天井壁20の内壁から鉛直方向に1mを超えるところに設けられた場合、ガラス原料粒子加熱ユニット14においてガラス融液面との鉛直距離が小さくなりすぎるため水平方向となす角が小さくなり、対向壁面にガラス粒子を吹き付けることになってしまい、炉壁侵食とそれに伴うガラス汚染が生じるためである。ガラス原料粒子加熱ユニット14は、溶融槽16の天井壁20の内壁から鉛直方向に90cmまでの高さに設けられることが好ましく、50cmまでの高さに設けられることがより好ましい。
また、ガラス原料粒子加熱ユニット14の台数は8台に限定されるものではなく、ガラスカレット片投入部12を包囲することができるのであれば、2台以上であればよい。更に、ガラス原料粒子加熱ユニット14の配置形態は同心円上に限定されるものではなく、ガラスカレット片投入部12を囲む形態、例えば三角形上、四角形上、楕円形上に沿って配置する形態でもよい。但し、ガラスカレット片投入部12から供給されるガラスカレット片30、30…を、各々のガラス原料粒子加熱ユニット14、14…で発生した火炎(加熱領域)32、32…中に均等に投下させるには、前記同心円上の配置形態が好ましい。
溶融槽16及び出口18の各槽内には、ガラス融液Gが貯留されており、溶融槽16で製造されたガラス融液Gが出口18を介して下流に流れるように構成されている。
ガラス原料粒子加熱ユニット14としては、ガラス原料粒子投入部と加熱気相部を形成する加熱手段とが一体となった酸素燃焼バーナ34が適用されている。
この酸素燃焼バーナ34は、無機粉体加熱用バーナとして公知な、原料、燃料、酸素供給ノズルが適切に配置された酸素燃焼バーナである。酸素燃焼バーナ34の先端部のノズル36は、中心部から外周部に向って燃料供給ノズル、一次燃焼用ガス供給ノズル、ガラス原料粒子供給ノズル、及び二次燃焼用ガス供給ノズルの順で全体として同心円状に配列されている。ノズル36から火炎32を下向きで噴射させて、この火炎32中にガラス原料粒子を空気搬送又は機械搬送により前記ガラス原料粒子供給ノズルから供給する。これにより、ガラス原料粒子を確実に且つ短時間で溶融することができる。なお、不図示であるが、この酸素燃焼バーナ34には、ガラス原料粒子をガラス原料粒子供給ノズルに供給する原料供給系、燃料を燃料供給ノズルに供給する燃料供給系、及び支燃ガスを一次燃焼用支燃ガス供給ノズルと二次燃焼用支燃ガス供給ノズルに供給する支燃ガス供給系が接続されている。
このように、ガラス原料粒子投入部と加熱手段とが一体となった酸素燃焼バーナ34を適用した場合には、酸素燃焼バーナ34がガラス原料粒子投入部を兼ねているため、ガラス原料粒子投入部を別個で設ける必要はない。しかしながら、酸素燃焼バーナ34の火炎32に向けてガラス原料粒子を投入するガラス原料粒子投入部を酸素燃焼バーナ34に隣接して個別に設けてもよい。
なお、加熱手段としては酸素燃焼バーナ34に限定されるものではなく、熱プラズマを発生させる、一対以上の電極で構成される多相アークプラズマ発生装置を溶融槽16の壁面に設けてもよく、また、酸素燃焼バーナ34及び前記多相アークプラズマ発生装置の双方を溶融槽16に設けてもよい。更に、酸素燃焼バーナ34の火炎32、熱プラズマの温度は、ガラス原料粒子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、炉内に投下されたガラス原料粒子は、火炎32及び/又は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ガラス粒子となって溶融槽16の底部領域に着地してガラス融液となる。そして、液状ガラス粒子の集積により形成されたガラス融液は、火炎32及び/又は熱プラズマによって引き続き加熱されることからガラス化された形態が保持される。なお、火炎32の場合、その中心温度は酸素燃焼のケースで約2000℃であり、熱プラズマの場合は5000〜20000℃である。
なお、図1や図3において火炎32中および火炎32の下方に示されている粒子38は、ガラス原料粒子がすでに液状ガラス粒子となった粒子や液状ガラス粒子になる途中の粒子を示している。少なくとも火炎下方の粒子は液状ガラス粒子に変化していると考えられる。以下この図示されている粒子38を液状ガラス粒子38という。
一方、ガラスカレット片投入部12は、ガラスカレット片30を炉内に投入する投入手段40を備えている。この投入手段40は投入筒42、ガイド部材44、及びガラスカレット片供給部46から構成されている。投入筒42は、天井壁20を貫通して配置されており、投入筒42の下部開口部42Aにガイド部材44が取り付けられている。このガイド部材44は、図3の如く円錐形に形成された傘状部材であり、上部にその頂部44Aが配置されるとともに、ガラスカレット片30が通過可能な隙間45を介して投入筒42に連結部材48により連結されている。連結部材48は、ガラスカレット片30の通過を極力妨げないように、頂部44Aに接続された鉛直軸50と、鉛直軸50に放射方向に連結された同長の4本の水平軸52、52…とから構成される。これらの4本の水平軸52、52…が投入筒42の内周面に連結されることにより、投入筒42の中心軸とガイド部材44の中心軸とが合致された状態でガイド部材44が投入筒42に連結される。図1において、投入筒42は、天井壁20から溶解槽16内部側に突き出しているが、天井壁20の内壁面と同じ面になるように構成してもよい。投入筒42の材質は、水冷された金属又はセラミックスなどが例示できる。
また、ガラスカレット片供給部46は、ホッパ54に溜められたガラスカレット片30、30…を投入筒42に供給するものであり、その構成は、投入筒42に連結された空気搬送系60を備え、この空気搬送系60にホッパ54の供給系62が連結されて構成されている。
吸引されたガラスカレット片30、30…は、空気搬送されて投入筒42に供給され、そして、投入筒42の下部開口部42Aに到達したところで、ガイド部材44の図3に示す円錐面44Bにガイドされて放射方向に流れを変える。そして、ガラスカレット片30、30…は、ガイド部材44の周囲に形成されている8本の火炎32、32…に斜め下方向に投入される。なお、実施例ではガラスカレット片を空気搬送しているが、機械搬送でもよい。ガラスカレット片のサイズが大きい場合には、空気搬送よりもむしろ機械搬送の方が好ましい。
本発明において「ガラスカレット」とは、本発明において最終目的物であるガラス製品のガラスとほぼ同一のガラス組成からなるガラスカレットを意味する。このガラスカレットは、通常、本発明における、溶融炉底部に形成されたガラス融液から最終目的物であるガラス製品を製造する工程で発生する。ただし、これに限られるものではなく、本発明の最終目的物であるガラス製品のガラスとほぼ同一のガラス組成からなる他のガラス製品の製造工程から発生するガラスカレット、本発明によって得られた最終目的物のガラス製品を使用する工程から生じるガラスカレット、などであってもよい。上記他のガラス製品の製造工程におけるガラス溶融炉は、気中溶融法を使用したガラス溶融炉に限られるものではない。
ガラスカレットのガラス組成がガラス原料粒子から形成されるガラスのガラス組成とほぼ同一であることより、ガラスカレット片が融解した液状ガラスとガラス原料粒子から形成された液状ガラスが混合したガラス融液のガラス組成は均一なものとなり、均質化に必要とする熱エネルギーが少なく、均質化に要する時間も短い。ガラスカレットのガラス組成とガラス原料粒子から形成される液状ガラス粒子のガラス組成は同一であることが好ましいが、溶融炉底部に形成されたガラス融液がガラス製品となる間にガラス組成がわずかに変化することがあり(例えば、酸化ホウ素などの揮発性ガラス成分の揮散など)、このようなガラス組成のわずかな相違は許容される。
なお、ガラスカレットはすでにガラスとなっている物質からなることから、加熱されたガラスカレット片は単に融解して液状のガラス粒子となる。一方、ガラス原料粒子は、ガラス原料の熱分解(例えば、金属炭酸塩から金属酸化物への熱分解など)、ガラス化反応と呼ばれるガラスとなる成分の反応と溶融、などの化学反応により液状のガラス粒子となる。固体粒子が液状のガラス粒子となるメカニズムはガラス原料粒子とガラスカレット片とでは異なるが、生成する液状のガラス粒子はほぼ同一のガラス組成の液状のガラス粒子である。
次に、前記の如く構成されたガラス溶融炉の作用について説明する。
実施の形態のガラス溶融炉は、ガラス原料粒子を溶融する溶融炉である。高温の気相部は8台の酸素燃焼バーナ34、34…によって形成され、ガラス原料粒子をこの気相部中で液状ガラス粒子38、38…とする。すなわち、酸素燃焼バーナ34、34…からガラス原料粒子を炉内に投入し、降下中のガラス原料粒子を酸素燃焼バーナ34、34…の火炎32、32…によって加熱して液状ガラス粒子38、38…とする。液状ガラス粒子38、38…は下方に向って落下し、炉底部64に集積してガラス融液Gとなり、ガラス融液Gは炉底部64に一時貯留される。
液状ガラス粒子38、38…は、個々の粒子として炉底部64ないしガラス融液G表面に達することは必須ではない。液状ガラス粒子は、加熱気相中でその2つ以上が融着して炉底部64ないしガラス融液G表面に着地してもよい。
ガラス原料粒子の平均粒径(重量平均)は30〜1000μmが好ましい。より好ましくは、平均粒径(重量平均)が50〜500μmの範囲内のガラス原料粒子が使用され、さらに70〜300μmの範囲内のガラス原料粒子が好ましい。ガラス原料粒子が溶融した液状ガラス粒子38、38…の平均粒径(重量平均)は、通常ガラス原料粒子の平均粒径の80%程度となることが多い。
このようなガラス原料粒子の加熱・溶融時において、この溶融槽16では、ガラスカレット片をガラスカレット片投入部12の投入手段40によって、その周囲の8本の火炎32、32…に向けて放射状に投入している。
すなわち、溶融槽16では、ガラス原料粒子加熱用の火炎32にガラスカレット片を投入し、ガラスカレット片をガラス原料粒子と共に気中加熱する。
なお、図1や図3において火炎32中および火炎32近傍に示されている粒子30は、ガラスカレット片がすでに溶融した液状ガラスとなった粒子や液状ガラスになる途中の粒子を示している。下記のように、ガラスカレット片は、加熱気相中で少なくとも表面が液状化していることが好ましい。したがって、図示されている粒子30は、固体ガラスカレット片(溶融槽16に投入前のものも含む)、表面が液状化したガラスカレット片、ガラスカレット片全体が液状化したものなどを表わしている。以下これらを総称してガラスカレット片30という。
火炎32に投入されたガラスカレット片30、30…の一粒一粒は、火炎32の高熱により加熱されるため、一粒一粒が十分に加熱されるとともに、溶融部分体積比率が増加する。つまり、ガラスカレット片30、30…の一粒一粒は、8本の火炎32、32…の高熱により、その表面が1000℃以上となり、1000Pa・s以下の粘性流体になる。ガラスカレット片30を完全に気中溶融して炉中のガラス融液同様の、例えば1400℃以上の温度で100Pa・s以下の粘性状態にする必要はないが、このように8本の火炎32、32…にガラスカレット片30、30…を投入することによりガラスカレット片30、30…の溶融状態がガラス融液に近くなり、液状ガラス粒子38、38…との異質性が小さくなる。
ガラスカレット片は炉底のガラス融液に達する前に少なくともその表面部が液状化することが好ましいが、液状化することなくガラス融液に達してもよい。
ガラスカレット片投入筒42から投入されるガラスカレット片30においては、ガラスカレット片自体が飛散することが少ないこと、及びガラスカレット片を工程内或いは市場から回収、貯蔵し、ガラスカレット片投入口まで搬送する観点における取扱上の効率を考慮して、溶融槽16に投入するために、その粒径は規定されたものであることが好ましい。すなわち、ガラスカレット片の短径(a)を0.1mm<a<50mmとすることが好ましい。短径(a)を有するガラスカレット片は、網目の目開き(Opening)の大きさを変えて、篩に残り、或いは通過させて選別する。すなわち、本発明におけるガラスカレット片は、網目の目開き(Opening)の大きさが0.1mmの篩に残り、且つ、網目の目開き(Opening)の大きさが50mmの篩を通過するものが好ましい。短径(a)は、0.5mm<a<30mmが、ガラスカレット片の上記取扱いの観点からより好ましい。短径(a)は、5mm<a<20mmが、ガラスカレット片の上記取扱いの観点からさらに好ましい。
また、ガラスカレット片30、30…が落下する位置のガラス融液Gの液面は、火炎32、32…の高熱及び炉壁からの輻射熱により炉内で一番高温な部分なので、たとえ溶融部分体積比率が低い場合でもガラスカレット片30、30…は効率よく溶融する。
更に、ガラス原料粒子はガラスカレット片30、30…と共に火炎32、32…によって溶融されるため、液状ガラス粒子38、38…は加熱気相中で異質のガラスカレット片30、30…と混合され、混合された溶融物がガラス融液Gの液面に向けて落下する。
ガラスカレット片がガラス原料粒子加熱ユニット14によって、少なくとも表面が液状化したガラス粒子は、ガラス融液Gの表面に達する前にその2つ以上が融着し、融着した粒子がガラス融液Gに着地してもよい。この少なくとも表面が液状化したガラス粒子が比較的大きい粒子であることより、落下中の液状化したガラス粒子は相互に接触しやすく、複数の液状化したガラス粒子が接触した場合には融着してさらに大きな液状化したガラス粒子や塊状物となることがある。さらには多数の液状化したガラス粒子が一体化した液体の流れとなってガラス融液Gに達することもある。
ところで、前述の如く、火炎32の高温によってガラスカレット片30をその降下中に完全に溶融できればよいが、ガラスカレット片30は微粒子状の液状ガラス粒子38と比較してサイズがはるかに大きいため、完全に溶融することは難しい。つまり、各々の火炎32、32…にガラスカレット片30、30…を大量にかつ連続的に供給すると、溶融部分体積比率の低いガラスカレット片30、30…がガラス融液Gの同一領域に滞留していくため、溶融効率が低下し、均質性を阻害する原因となる。この不具合を解消するためには、ガラスカレット片30の投入を断続的、及び/又は空間的に分散させることが好ましい。
そこで、時間当たりのガラスカレット片の投入量が多い場合は、各々の火炎32、32…にガラスカレット片30、30…を間欠的に同時に供給することで、ガラスカレット片30の投入時間を断続的にすることが好ましい。
すなわち、ガラスカレット片供給部46からガラスカレット片30を投入筒42に間欠的に供給すると、各々の火炎32、32…にはガラスカレット片30、30…が断続的にかつ同時に供給されるため、ガラス融液Gの同一領域に生じるガラスカレット片30、30…の滞留を防止でき、ガラス融液Gの均質性をいっそう維持できる。
前述の如くガラスカレット片30をガラス原料粒子加熱ユニットによる加熱気相中で完全に液状化する必要はないが、このように複数の酸素燃焼バーナ34、34…を配置することによりガラスカレット片30の溶融率が向上するので、ガラス融液の均質化に必要な二次加熱に要する熱量を削減することができる。更に、酸素燃焼バーナ34の本数を増加させることにより、ガラスカレット片30、30…を均等に加熱することができるので、溶融率が更に向上する。なお、酸素燃焼バーナ30を、酸素燃焼バーナ30の使用本数が増えるに従って小能力型のものに変更することもできる。これにより、酸素燃焼バーナ30に使用する燃料を節約することができる。
したがって、このガラス溶融炉によれば、ガラスカレット片30を、均質性を維持させるように溶融槽16に投入し溶融することができる。これにより、ガラス原料粒子とガラスカレット片とを有効に併用することができるので、数十トン/日以上、及び数百トン/日以上のガラス製品生産に適した大規模溶融炉に好適となる。
また、酸素燃焼バーナ34は、ガラスカレット片30のみを単独に予熱するものではなく、ガラス原料粒子38及び溶融槽16内のガラス融液Gも加熱することから、炉外に設置されたガラスカレット片の予熱装置とは機能が全く異なる。
図4は、本発明のガラス溶融炉を構成する第2の実施の形態のガラス溶融炉70の縦断面図、図5はガラス溶融炉70の要部平断面図であり、図1、図2に示したガラス溶融炉10と同一又は類似の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
ガラス溶融炉70は、1台のガラスカレット片投入部72と、3台のガラス原料粒子加熱ユニット14、14…を備え、これらは溶融槽74の天井壁76に、それぞれ貫通して下向きに設けられている。また、3台のガラス原料粒子加熱ユニット14、14…はガラスカレット片投入部72を中心として同心円上に等間隔で配置されているが、同心円上に限定されるものではなく、また、3台に限定されるものではない。更に、ガラスカレット片投入部72には投入手段78が設けられている。
この投入手段78は、鉛直方向に対し所定の角度をなして開口した投入口を有する投入筒80、投入筒80を鉛直方向を回転軸として回転させる回転手段82、及びガラスカレット片供給部46から構成されている。
投入筒80は、天井壁76を鉛直方向に貫通して設けられるとともに、天井壁76に取り付けられた軸受84を介して鉛直軸を中心に回転自在に設けられている。この投入筒80の下部は略水平方向に湾曲形成され、その端部に投入口80Aが形成される。また、投入筒80の炉外の外周部にはギヤ86が設けられ、このギヤ86にはギヤ88が噛合され、このギヤ88にモータ90の出力軸が連結されている。したがって、モータ90が駆動されると、その動力がギヤ88、86を介して投入筒80に伝達されるので、投入筒80が鉛直軸を中心に所定の回転速度で回転される。更に、投入筒80の上端部は、ロータリージョイント92を介してガラスカレット片供給部46の空気搬送系60に接続されている。
このように構成された投入手段78によれば、モータ90を駆動すると、前述の如くホッパ54に溜められたガラスカレット片30、30…が空気搬送されて投入筒80に供給されるとともに投入筒80が回転される。したがって、ガラスカレット片30、30…は回転中の投入筒80に供給されるため、空気搬送力、重力、遠心力などによって投入口80Aから3本の火炎32、32…に向けて順次投射される。すなわち、モータ90によって投入筒80を回転させると、ガラスカレット片30、30…は投入口80Aに対向する最初の火炎32に投射され、そして、投入筒80の回転により次の火炎32に順次投射されていく。これにより、各々の火炎32、32…にガラスカレット片30が順次投射されることで、ガラスカレット片30の投入空間が分散されることになり、また、一つの火炎32に着目するとガラスカレット片30は間欠的に供給されることになる。よって、この溶融槽74によれば、ガラスカレット片30の投入を空間的、及び断続的にできるため、ガラス融液Gの同一領域にガラスカレット片30、30…が滞留することをよりいっそう防止でき、ガラス融液Gの均質性をよりいっそう維持できる。
なお、図4には一つの投入口80Aが形成された投入筒80を示しているが、投入口80Aの数は二つ以上あってもよい。つまり、投入筒80の下部を二股状、又は三股状等に形成することで、投入口80Aの数を増加させることができる。
図6は、実施の形態のガラス製品の製造方法の実施の形態を示したフローチャートである。図6では、ガラス製品の製造方法の構成要素である溶融ガラス製造工程(S1)、及び成形手段による成形工程(S2)、並びに徐冷手段による徐冷工程(S3)に加えて、さらに必要に応じて用いる切断工程、その他後工程(S4)が示されている。
図1〜図5の溶融槽16、76で溶融されたガラス融液Gは、出口及び不図示の導管構造を経て成形手段へと送られ成形される(成形工程)。成形後のガラスは、成形後に固化したガラスの内部に残留応力が残らないように徐冷手段によって徐冷され(徐冷工程)、さらに必要に応じて切断され(切断工程)、その他後工程を経て、ガラス製品となる。
例えば、板ガラスの場合には、ガラス融液Gを成形手段によってガラスリボンに成形し、それを徐冷手段によって徐冷した後、所望の大きさに切断し、必要に応じてガラス端部を研磨するなどの後加工をして板ガラスが得られる。
本発明の溶融ガラス製造方法によって製造される溶融ガラスは、気中加熱溶融法により製造される溶融ガラスである限り、組成的には制約はない。したがって、ソーダライムガラスや、ホウケイ酸ガラスであってもよい。また、製造されるガラス製品の用途は、建築用や車両用に限定されず、フラットパネルディスプレイ用、その他の各種用途が挙げられる。
建築用または車両用の板ガラスに使用されるソーダライムガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:65〜75%、Al23:0〜3%、CaO:5〜15%、MgO:0〜15%、Na2O:10〜20%、K2O:0〜3%、Li2O:0〜5%、Fe23:0〜3%、TiO2:0〜5%、CeO2:0〜3%、BaO:0〜5%、SrO:0〜5%、B23:0〜5%、ZnO:0〜5%、ZrO2:0〜5%、SnO2:0〜3%、SO3:0〜0.5%、という組成を有することが好ましい。
液晶ディスプレイ用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、SiO2:39〜70%、Al23:3〜25%、B2:1〜20%、MgO:0〜10%、CaO:0〜17%、SrO:0〜20%、BaO:0〜30%、という組成を有することが好ましい。
プラズマディスプレイ用の基板に使用される混合アルカリ系ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:50〜75%、Al23:0〜15%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO:6〜24%、Na2O+K2O:6〜24%、という組成を有することが好ましい。
その他の用途として、耐熱容器または理化学用器具等に使用されるホウケイ酸ガラスの場合には、酸化物基準の質量百分率表示で、SiO2:60〜85%、Al23:0〜5%、B2:5〜20%、Na2O+K2O:2〜10%、という組成を有することが好ましい。
本実施形態では、ガラス原料粒子加熱ユニット及びガラスカレット片投入部は、鉛直方向下向きに設置されていることとして説明したが、これに限らず、下向きであれば傾斜して設置されていることとしても構わない。
本実施形態では、ガラス原料粒子加熱ユニット及びガラスカレット片投入部の両者は、ガラス溶融炉の天井部に設置されていることとして説明したが、これに限らず、両者がガラス溶融炉の上部にあればよいので、例えばガラスカレット片投入部がガラス溶融炉の天井部に設置され、ガラス原料粒子加熱ユニットがガラス溶融炉の側壁部に設置されることとしても構わない。
本実施形態では、溶融槽の天井面は、フラットな形状であるとして説明したが、これに限らず、アーチ形状、ドーム形状、などであるとしても構わない。
また、本実施形態では、ガラスカレット片投入部と、その周囲に配置された複数のガラス原料粒子加熱ユニットとからなる組み合わせをガラス溶融炉に1つ有するガラス溶融炉について説明したが、このような組み合わせはガラス溶融炉中に複数設けてもよい。例えば、図2および図5にはガラス溶融炉10に、ガラスカレット片投入部12(72)と複数のガラス原料粒子加熱ユニット14、14・・からなる組み合わせを1つ有するが、これに限られず、ガラス溶融炉にこのような組み合わせを2つ以上設けてもよい。
本発明により製造された溶融ガラスは、フロートバス、フュージョン成形機、ロールアウト成形機、ブロー成形機、プレス成形機等の成形手段で各種形状のガラス製品に成形される。
なお、2009年7月27日に出願された日本特許出願2009−174324号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
10…ガラス溶融炉、12…ガラスカレット片投入部、14…ガラス原料粒子加熱ユニット(ガラス原料粒子投入部及び高温の気相部を形成する加熱手段)、16…溶融槽、17…側壁、18…出口(排出部)、20…天井壁、30…ガラスカレット片、32…火炎、34…酸素燃焼バーナ(加熱手段)、36…ノズル、38…液状ガラス粒子、40…投入手段、42…投入筒、44…ガイド部材、46…ガラスカレット片供給部、48…連結部材、50…鉛直軸、52…水平軸、54…ホッパ、60…空気搬送系、62…供給系、64…炉底部、70…ガラス溶融炉、72…ガラスカレット片投入部、74…溶融槽、76…天井壁、78…投入手段、80…投入筒、82…回転手段、84…軸受、86…ギヤ、88…ギヤ、90…モータ、92…ロータリージョイント

Claims (8)

  1. ガラス溶融炉内の気相雰囲気中でガラス原料粒子を液状ガラス粒子とし、該液状ガラス粒子をガラス溶融炉の底部に集積してガラス融液とし、該ガラス融液を排出するガラス溶融炉であって、
    前記ガラス溶融炉の天井部に貫通して設けられたガラスカレット片投入部、
    平面視で前記ガラスカレット片投入部の周囲に配置され、かつ、前記ガラス溶融炉内の上部の炉壁部に下向きに設置された、複数のガラス原料粒子投入部、
    前記複数のガラス原料粒子投入部毎に設けられた、ガラス原料粒子投入部の下方にガラス原料粒子を液状ガラス粒子とする気相部を形成するための加熱手段、
    前記液状ガラス粒子を集積してガラス融液を形成する炉底部、および、
    前記ガラス融液を排出する排出部、
    を備え、
    前記ガラスカレット片投入部が、前記気相部に向けてガラスカレット片を放射状に投入する投入手段を含むことを特徴とするガラス溶融炉。
  2. 前記投入手段は、投入筒と、該投入筒の下部開口部にガラスカレット片が通過可能な隙間を介して連結されるとともに上部に頂部が配置された円錐形のガイド部材と、を備えている請求項1に記載のガラス溶融炉。
  3. 前記投入手段は、鉛直方向に対し所定の角度をなして開口した投入口を有する投入筒と、該投入筒を鉛直方向を回転軸として回転させる回転手段と、を備えている請求項1に記載のガラス溶融炉。
  4. 前記ガラス溶融炉は、平面視で前記ガラスカレット片投入部を中心とする同心円上に沿って前記複数のガラス原料粒子投入部が配置されている請求項1〜3のいずれかに記載のガラス溶融炉。
  5. 前記加熱手段は、酸素燃焼炎を発生させる酸素燃焼バーナ及び熱プラズマを発生させる一対以上の電極で構成される多相アークプラズマ発生装置のうち少なくとも一つである請求項1〜4のいずれかに記載のガラス溶融炉。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のガラス溶融炉を用いて溶融ガラスを製造することを特徴とする溶融ガラスの製造方法。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載のガラス溶融炉と、該ガラス溶融炉の前記排出部の下流側に設けられた溶融ガラスを成形する成形手段と、成形後のガラスを徐冷する徐冷手段とを備えたことを特徴とするガラス製品の製造装置。
  8. 請求項6に記載の溶融ガラスの製造方法により溶融ガラスを製造する工程と、該溶融ガラスを成形する工程と、成形後のガラスを徐冷する工程とを含むことを特徴とするガラス製品の製造方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5585581B2 (ja) * 2009-07-01 2014-09-10 旭硝子株式会社 ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法
KR101759749B1 (ko) * 2009-07-08 2017-07-19 아사히 가라스 가부시키가이샤 유리 용융로, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법
JP5648810B2 (ja) * 2009-08-20 2015-01-07 旭硝子株式会社 ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法
KR101873069B1 (ko) 2009-11-20 2018-06-29 아사히 가라스 가부시키가이샤 유리 용융로, 용융 유리의 제조 방법, 유리 제품의 제조 장치, 및 유리 제품의 제조 방법
CN103339072B (zh) * 2011-02-07 2016-04-06 旭硝子株式会社 玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造方法及玻璃制品的制造装置
JP5756340B2 (ja) * 2011-05-24 2015-07-29 興亜硝子株式会社 ガラス熔融装置およびガラス熔融方法
JP5725556B2 (ja) * 2011-10-12 2015-05-27 国立大学法人東京工業大学 ガラス製造装置及びガラス製造方法
CN104125932B (zh) * 2012-02-20 2016-09-28 旭硝子株式会社 玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造装置、及玻璃制品的制造方法
US9346696B2 (en) * 2012-07-02 2016-05-24 Glass Strand Inc. Glass-melting furnace burner and method of its use
US9518734B2 (en) 2013-01-28 2016-12-13 General Electric Technology Gmbh Fluid distribution and mixing grid for mixing gases
EP2886519B1 (de) * 2013-12-18 2016-05-25 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Vertikal-tiegelziehverfahren zur herstellung eines glaskörpers mit hohem kieselsäuregehalt
RU2565306C1 (ru) * 2014-10-13 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) Способ получения кремнеземистого расплава для кварцевой керамики
EP3209615A4 (en) * 2014-10-20 2018-07-04 Navus Automation, Inc. Fused silica furnace system&method for continuous production of fused silica
US20160200618A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Corning Incorporated Method and apparatus for adding thermal energy to a glass melt
US10144666B2 (en) * 2015-10-20 2018-12-04 Johns Manville Processing organics and inorganics in a submerged combustion melter
JP7333159B2 (ja) * 2016-12-26 2023-08-24 日本電気硝子株式会社 無アルカリガラス基板の製造方法
CN108529889A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 海宁市丁桥镇永畅知识产权服务部 一种太阳能电池正面银浆用玻璃粉的制备方法
CN110156301B (zh) * 2019-06-21 2023-10-20 连云港福东正佑照明电器有限公司 一种石英管生产用连熔装置及生产方法
CN113371979B (zh) * 2021-06-02 2023-02-21 山东玻纤集团股份有限公司 一种玻璃纤维原料熔炉
CN115231804B (zh) * 2022-07-29 2023-07-04 安徽晶晶玻璃制品有限公司 一种钢化玻璃加工用电炉加热装置及其实施方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01174887A (ja) * 1987-12-28 1989-07-11 Tanabe Kakoki Kk 電気溶融炉の原料装入装置
JP2006199549A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Tokyo Institute Of Technology ガラス原料の溶解方法および溶解装置、ならびにガラス製造装置
WO2007129509A1 (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Asahi Glass Company, Limited ガラス製造方法
JP2009137780A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Daido Steel Co Ltd ガラス溶解装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2178418A (en) * 1937-07-28 1939-10-31 Gen Electric Glass batch feeder
US2455907A (en) * 1944-04-15 1948-12-07 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus for melting glass
US2687599A (en) * 1950-11-17 1954-08-31 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus for melting glass
US3337324A (en) * 1963-04-30 1967-08-22 Union Carbide Corp Process for melting and refining glass batch
FR1375847A (fr) * 1963-08-22 1964-10-23 Saint Gobain Perfectionnements à la fusion du verre
US3526492A (en) * 1968-09-16 1970-09-01 Fred R Motsch Glass premelter
US3748113A (en) * 1970-12-29 1973-07-24 Tokyo Shibaura Electric Co Glass melting apparatus
US4391413A (en) * 1979-10-16 1983-07-05 B.H.F. (Engineering) Limited Apparatus for breaking articles
US4277277A (en) * 1979-11-29 1981-07-07 Owens-Corning Fiberglas Corporation Feeding agglomerates to a glass melting furnace
US4409742A (en) * 1980-12-15 1983-10-18 Owens-Corning Fiberglas Corporation Apparatus for predrying pelletized material
US4654068A (en) * 1981-07-30 1987-03-31 Ppg Industries, Inc. Apparatus and method for ablating liquefaction of materials
US4478628A (en) * 1982-08-05 1984-10-23 Owens-Corning Fiberglas Corporation Method for controlling the level of molten material in a furnace
US4539035A (en) * 1984-03-26 1985-09-03 Messer Griesheim Industries, Inc. Method and apparatus for improving oxygen burner performance in a glass furnace
US4631080A (en) * 1985-10-04 1986-12-23 Gas Research Institute Method and apparatus for the heat processing of glass and glass forming material
US4875919A (en) * 1988-04-13 1989-10-24 Gas Research Institute Direct contact raining bed counterflow cullet preheater and method for using
GB8910766D0 (en) * 1989-05-10 1989-06-28 Mcneill Keith R Method of firing glass melting furnace
US5290334A (en) * 1992-09-21 1994-03-01 Edmeston Ab Apparatus for batch preheating and pollution abatement in glass manufacture
AU1693495A (en) * 1994-01-31 1995-08-15 Gas Research Institute, Inc. Pool separation melt furnace and process
US5741342A (en) * 1996-05-22 1998-04-21 Edmeston Ab Apparatus and method for preheating raw materials for glass making
US6044667A (en) * 1997-08-25 2000-04-04 Guardian Fiberglass, Inc. Glass melting apparatus and method
US6540508B1 (en) * 2000-09-18 2003-04-01 The Boc Group, Inc. Process of installing roof mounted oxygen-fuel burners in a glass melting furnace
JP5380671B2 (ja) 2006-04-28 2014-01-08 国立大学法人東京工業大学 ガラスの原料溶解方法および溶解装置ならびにガラス製造装置
JP2009174324A (ja) 2008-01-21 2009-08-06 Hitachi Ltd 蒸気弁

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01174887A (ja) * 1987-12-28 1989-07-11 Tanabe Kakoki Kk 電気溶融炉の原料装入装置
JP2006199549A (ja) * 2005-01-21 2006-08-03 Tokyo Institute Of Technology ガラス原料の溶解方法および溶解装置、ならびにガラス製造装置
WO2007129509A1 (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Asahi Glass Company, Limited ガラス製造方法
JP2009137780A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Daido Steel Co Ltd ガラス溶解装置

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