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

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
【专利摘要】本发明的目的是在使用空中熔融法的玻璃熔融炉、使用上述玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法、具备上述玻璃熔融炉的玻璃制品的制造装置、以及使用上述玻璃制品的制造装置的玻璃制品的制造方法中，抑制作为玻璃原料粒子的造粒体在投入炉内时的崩裂。炉体(1)具有比收纳气相气氛(K)的熔融部(50)靠上方的烧结部(60)，烧结部(60)的水平截面比熔融部(50)小，且通过与熔融部(50)连通，使用气相气氛(K)的热量的一部分形成将玻璃原料粒子(GM)烧结的气氛(K’)，原料粒子投入装置(5)将玻璃原料粒子(GM)投入烧结部(60)，使玻璃原料粒子(GM)经过气氛(K’)而到达气相气氛(K)。
【专利说明】玻璃溶融炉、溶融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造装置、 及玻璃制品的制造方法

【技术领域】 _
[0001] 本发明涉及在炉内的高温气氛中将原料溶融后再将其聚积而制成溶融玻璃的玻 璃熔融炉、使用上述玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法、具备上述玻璃熔融炉的玻璃制品 的制造装置、以及使用了上述玻璃制品的制造装置的玻璃制品的制造方法。

【背景技术】
[0002] 下述专利文献1中公开了采用空中熔融法（In-flight glass melting n^thod) 的玻璃熔融炉，所谓的空中熔融法是指在炉内的高温气相气氛中将玻璃原料粒子溶融而制 成熔融玻璃粒子，再将上述熔融玻璃粒子聚积而制成熔融玻璃。在炉体的上壁部朝下设置 玻璃原料粒子投入部，在炉体的上述玻璃原料粒子投入部的下方设置作为加热装置的燃烧 器，该加热装置形成将玻璃原料粒子熔融而制成熔融玻璃粒子的气相气氛。
[0003] 与现有的利用西门子型（Siemens type furnace)熔融炉的熔融法相比，上述空中 熔融法可以说能够将玻璃熔融工序的能源消耗降低至1/3左右并且能在短时间内熔融，作 为能够实现熔融炉的小型化、省略蓄热室、提高品质、削减C〇 2、缩短玻璃品种的变更时间的 技术而受到瞩目。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :国际公开第2011/021576号


【发明内容】

[0007] 发明要解决的技术问题
[0008] 但是，空中熔融法中，将作为玻璃原料粒子的造粒体从玻璃原料粒子投入部直接 投入到燃烧器的火焰中时，由于由火焰喷射流的气焰及原料的迅速热分解引起的气体释 放，存在造粒体崩裂、对玻璃制品的均质化和煤尘的减少产生影响的问题。
[0009] 于是，本发明的目的是在使用空中熔融法的玻璃熔融炉、使用该玻璃熔融炉的熔 融玻璃的制造方法、具备该玻璃熔融炉的玻璃制品的制造装置、以及使用该玻璃制品的制 造装置的玻璃制品的制造方法中，抑制造粒体投入炉内时的崩裂。
[0010] 解决技术问题所采用的技术方案
[0011] 作为解决上述技术问题的装置，本发明是在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔 融后，再将其聚积而制成熔融玻璃的玻璃熔融炉，其特征是具备：中空的炉体，加热装置，该 加热装置用于在上述炉体内形成将上述玻璃原料粒子熔融的气相气氛，以及原料粒子投入 部，该原料粒子投入部用于从比上述加热装置的能量释放部靠上方的原料投入口向上述炉 体内投入上述玻璃原料粒子；上述炉体具有熔融部和烧结部，上述熔融部收纳上述气相气 氛，上述烧结部比上述熔融部靠上方，水平截面比该熔融部小，且通过与该熔融部连通，使 用上述气相气氛的热量的一部分形成将上述玻璃原料粒子烧结的气氛，并设置在面向上述 原料投入口的位置。
[0012] 本发明的结构可以是上述烧结部以从上述炉体的上壁部向上方突出的方式构成， 在该烧结部的上部配置上述原料投入口。
[0013] 此外，本发明的结构可以是上述烧结部位于上述炉体的平面方向的中央部，在该 烧结部的周围配置上述加热装置。
[0014] 此外，本发明的结构可以是设置多个上述加热装置。
[0015] 此外，本发明的结构可以是上述加热装置以朝着投入到上述烧结部的下方的上述 玻璃原料粒子的方式朝斜下方配置。
[0016] 本发明的结构可以是上述加热装置位于上述炉体的平面方向的中央部，在该加热 装置的周围配置上述烧结部和上述原料投入口。
[0017] 此外，本发明的结构可以是设置多个上述烧结部和上述原料投入口。
[0018] 此外，本发明的结构可以是上述烧结部在越靠近下侧的位置形成越宽的水平截 面。
[0019] 此外，本发明的结构可以是上述原料投入口以朝向斜下方的方式配置。
[0020] 本发明是使用在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔融后，再将其聚积而制成熔 融玻璃的玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法，其特征是包括熔融步骤、烧结步骤和投入步 骤，上述熔融步骤是在上述玻璃熔融炉的炉体内形成用于将上述玻璃原料粒子熔融的气相 气氛，在收纳该气相气氛的熔融部将上述玻璃原料粒子熔融的步骤；上述烧结步骤是在上 述熔融步骤前，在烧结部使用由上述气相气氛的热量的一部分形成的烧结处理气氛将上述 玻璃原料粒子烧结的步骤，上述烧结部比上述熔融部靠上方，水平截面比该熔融部小，且与 该熔融部连通；上述投入步骤是在上述烧结步骤前，从面向上述烧结部的原料投入口向该 烧结部中投入上述玻璃原料粒子的步骤。
[0021] 此外，本发明是使用在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔融后，再将其聚积而 制成熔融玻璃的玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法，其特征是包括投入步骤、熔融步骤、烧 结步骤和聚积步骤，上述投入步骤是向上述玻璃熔融炉内投入上述玻璃原料粒子的步骤； 上述熔融步骤是使上述玻璃原料粒子通过炉内的气相气氛并将其熔融的步骤；上述烧结步 骤是自上述投入步骤后，利用由上述气相气氛的热量的一部分形成的烧结处理气氛将上述 熔融步骤前的上述玻璃原料粒子烧结的步骤；上述聚积步骤是将在上述熔融步骤熔融的玻 璃原料粒子聚积在上述玻璃熔融炉的底部以制成熔融玻璃的步骤。
[0022] 此外，上述投入步骤较好是在进行上述烧结步骤的空间区域的上方进行。
[0023] 此外，上述熔融步骤较好是在进行上述烧结步骤的空间区域的下方进行。
[0024] 此外，上述熔融玻璃的构成是：以氧化物基准的质量百分率表示，Si〇2的含量为 5?75%、A1203的含量为7?60%、CaO的含量为7?60%，它们的总和是90%以上。 [0025] 本发明也是一种玻璃制品的制造装置，其具备：上述玻璃熔融炉，对由上述玻璃熔 融炉制造的熔融玻璃进行成形的成形单元，以及对上述成形后的玻璃制品进行冷却的冷却 单元。
[0026]本发明也是一种玻璃制品的制造方法，其包括：使用上述的熔融玻璃的制造方法 将上述玻璃原料粒子烧结后制造熔融玻璃的工序，对上述溶融玻璃进行成形的工序，以及 对上述成形后的玻璃制品进行冷却的工序。
[0027] 发明效果
[0028] 根据本发明，即使在玻璃原料粒子使用造粒体的情况下，也可使被投入到炉体内 而飞翔的玻璃原料粒子（造粒体）在烧结部的气氛中烧结后，到达气相气氛。因此，到达由 燃烧器的火焰及其周边的高温部等形成的气相气氛中的玻璃原料粒子（造粒体）的崩解得 到抑制，可抑制对玻璃制品的均质化和煤尘的减少产生的影响。
[0029] 此外，通过在比熔融部靠上方的位置设置与熔融部连通的烧结部，在烧结部内能 够容易形成利用了气相气氛的部分热量的烧结用的气氛，除抑制耗能增加外，还能够将玻 璃原料粒子烧结。而且，通过向比熔融部的水平截面小的烧结部中投入玻璃原料粒子，能抑 制玻璃原料粒子在水平方向的扩散，从而可高效地烧结。

【专利附图】

【附图说明】
[0030] 图1是具备本发明的第一实施方式的玻璃熔融炉的玻璃制品的制造装置的简略 结构图。
[0031] 图2是本发明的第二实施方式的玻璃熔融炉的简略结构图。
[0032]图3是本发明的第三实施方式的玻璃熔融炉的简略结构图。
[0033] 图4是本发明的第四实施方式的玻璃熔融炉的简略结构图。
[0034]图5是使用本发明的实施方式的玻璃制品的制造装置的玻璃制品的制造方法的 流程图。
[0035]图6是显示对造粒体进行热处理时的造粒体的直径和体积密度的变化的图。
[0036] 图7是显示在高温气氛中飞翔的造粒体到烧结为止必需的移动距离的图。

【具体实施方式】
[0037]〈第一实施方式〉
[0038]以下，参照附图，以本发明的玻璃熔融炉为中心，对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的第一实施方式进行说明。
[0039]如图1所示，本实施方式的玻璃熔融炉10通过所谓的空中熔融法来制造熔融玻璃 G。玻璃熔融炉10通过例如将按照目标玻璃的组成混合玻璃的各成分的原料粉末且使其聚 集而成的玻璃原料粒子（造粒体）GM投入到炉体1内的高温气相气氛中使其熔融，从而制 成溶融玻璃粒子U。溶融玻璃粒子U聚积在炉体1的底部形成液相的溶融玻璃 G。玻璃烙 融炉10构成包含成形装置20的玻璃制品的制造装置30的一部分。
[0040] "气相气氛"是在空中熔融法中利用燃烧器等加热装置在炉内所形成的高温气氛， 可与炉内的其他区域的气氛区分开。例如，加热装置是燃烧器的情况下，是指包含火焰的高 温区域。加热装置是热等离子体的情况下，是指产生等离子体的高温区域。
[0041]玻璃熔融炉10例如具备：长方体形状的中空箱型的炉体1 ;在炉体i的后述的上 方关出部lc的上端部（底部Id)设置的原料粒子投入装置5(以下，本说明书中也将"原 料粒子投入装置"称为"原料粒子投入部；在上方突出部 lc的下端部的周围设置的多f (图1中是两台）燃烧器7 (加热装置）。
[0042]炉体1利用耐火砖等耐火材料构成壁部，且在其内部收纳高温气相气氛，并且在 下部内贮留高温的熔融玻璃G。 ' ^3]炉体1下部的贮留熔融玻璃G的贮留部lb通过利用燃烧器7进行的加热、及根 据而要而设置的未图示的加热器，将所贮留的熔融玻持在规定温度（例如14〇〇。〇左 右）的熔融状态。
[0044]在炉体1的图中左侧的侧壁部，通过排气口 2和排气管2a连接有废气处理装置3。 在炉体1 (tz留部lb)的图中右侧的侧壁部，通过导出口 4和导出路4a连接有成形装置20。 [0045]贮留部lb内的熔融玻璃G自导出口 4被导出至炉外，经过导出路4a被送至成形 装置20。下面对玻璃制品的制造装置3〇和制造方法进行说明。
[0046]炉体1具有上方突出部lc，该上方突出部lc以使上壁部la的一部分（例如平面 方向的中j部）朝上方变位的方式形成。上方突出部lc形成为具有沿铅垂方向的中心轴 线（以下间称为轴线）C1的有底筒状，并且以使底部id在上侧、朝下方（炉内）开放的方 式进行设置。上方突出部lc的轴线C1在第一实施方式中与炉体1的中心轴线（以下简称 为轴线）C2同轴。 <
[0047]、_上方突出部1C的上下长度形成得比水平方向的宽度长。在上方突出部lc的底部 Id(上端部）设置有筒状的原料粒子投入装置5,并且使原料投入口 ％以朝向上方突出部 lc内（炉内）、且沿铅垂方向朝下的方式开口。
[0048]原料粒子投入装置5形成为例如由金属或陶瓷等构成的单管结构，并使其中心轴 线（以下简称为轴线）C1'与上方突出部lc的轴线C1同轴配置。在原料粒子投入装置5 的下端开设原料投入口 5a。原料粒子投入装置5的下端部贯穿上方突出部lc的底部ld， 使原料投入口 5a朝上方突出部lc内开口。从原料投入口 5a向上方突出部lc内沿着轴线 C1、C1'喷出玻璃原料粒子GM。轴线C1、C1'也是沿玻璃原料粒子 GM的投入方向的直线。 通过在上方突出部lc的上端部配置原料投入口 5a，可以延长玻璃原料粒子GM在纵长的上 方突出部lc内的通过时间。
[0049]上方突出部lc构成在其内部的气氛K'（气相气氛以外的气氛，即该气氛κ，是使 玻璃原料粒子GM进行烧结化的气氛，也称为"烧结处理气氛"）中对玻璃原料粒子进行 烧结处理的烧结部60。烧结部60具有比溶融部50小的水平截面，该溶融部5〇在上壁部 la的下方收纳由燃烧器7产生的气相气氛K。自原料投入口 Sa投入到烧结部6〇的玻璃原 料粒子GM在一边通过气氛K'中一边被烧结处理后，接着被投入到熔融部5〇内的气相气氛 K中。
[0050] 一烧结部60位于比熔融部50靠上方的位置，比熔融部50的水平截面小，且以通过 与该熔融部连通，使用气相气氛的热量的一部分形成将玻璃原料粒子烧结的气氛的方式， 设置在面向原料投入口 5a的位置，即面向原料投入口 5a且与原料投入口 5a连通。
[0051]通过采用比熔融部50的水平截面小的烧结部60,可抑制玻璃原料粒子⑶的扩散， 高效地进行烧结处理。 ^
[0052]玻璃原料粒子GM在熔融部50通过燃烧器7的喷射方向上所形成的气相气氛κ而 熔融形成熔融玻璃粒子U，聚积在炉体1的贮留部lb，形成熔融玻璃G。
[0053]原料粒子投入装置5的上部侧（即轴向上与原料投入口 5a相反的一侧）通过供 给管9与原料供给器8连接。原料供给器8具有收纳玻璃原料粒子GM的料斗。可以从倒） 如未图示的载气供给源向供给管9供给载气。利用该载气，将玻璃原料粒子 GM从料斗侧运 送到原料粒子投入装置5侧。 '
[0054] 原料粒子投入装置5将玻璃原料粒子GM与载气一起喷出到上方突出部lc内。另 夕卜，也可以是不利用载气而通过从原料粒子投入装置5自由落下以投入玻璃原料粒子GM的 结构。通过将原料粒子投入装置5与燃烧器7分开设置，可以不依赖燃烧器7的燃烧条件 而使用各种气体，容易进行炉内气氛的成分调整。原料粒子投入装置5可以具备水冷结构。 [0055] 燃烧器7是例如适当地配置有燃料供给喷嘴和氧供给喷嘴的现有的氧燃烧器，在 上方突出部lc的周围设置在炉体1的上壁部la。燃烧器7形成为筒状，且以使其中心轴线 (以下简称为轴线）C3越往下侧越接近原料粒子投入装置5的轴线C1的方式相对于铅垂方 向倾斜地配置。在燃烧器7的下端开设火焰喷射口 7a(即能量释放部）。能量释放部是指 加热装置中为了形成气相气氛而将作为能量的热或等离子体等释放的出口。轴线C3也是 沿燃烧焰F的喷射方向的直线。燃烧器7的下端部贯穿上壁部la，使火焰喷射口 7a朝向上 壁部la下方的炉内并朝斜下方开口，沿着轴线C3喷射燃烧焰F。
[0056] 各燃烧器7例如以相对于炉体1的轴线C2旋转对称的方式配置。各燃烧器7例 如以各自的轴线C3在炉体1的轴线C2和原料粒子投入装置5的轴线C1'上相交的方式配 置。另外，各燃烧器7也可以不仅在图1的侧视图中倾斜，在以轴线C2为中心的旋转方向 上也倾斜。燃烧器7的设置数不限定于两台，三台以上也较好。从提高气相气氛的温度的 对称性（即均匀性）的观点考虑，较好是在以轴线C2为中心的旋转方向上以等间隔配置多 个燃烧器7。除燃烧器7外，作为形成气相气氛的加热装置，还可以具备由能产生热等离子 体的一对以上的电极构成的多相电弧等离子体发生装置。
[0057] 各燃烧器7的火焰喷射口 7a以与原料粒子投入装置5的原料导入口相隔离的方 式配置。各燃烧器7的火焰喷射口 7a与原料粒子投入装置5的原料导入口之间的距离在 下面详述。
[0058] 通过将燃烧器7的火焰喷射口 7a与原料粒子投入装置5的原料导入口隔离，可抑 制玻璃原料粒子GM附着在燃烧器7的火焰喷射口 7a，不会发生燃烧器7的燃烧焰F不稳 定、或堵塞火焰喷射口 7a。此外，也不会有火焰喷射口 7a上的附着物落到炉内的熔融玻璃 G中的情况，可抑制由附着物和玻璃融液的组成差引起的玻璃的不均质化，可得到高品质的 熔融玻璃G。
[0059] 此外，原料粒子投入装置5通过形成与燃烧器7分离的单管结构，玻璃原料粒子GM 的粒径的制约小，能够使用规定粒径以上的玻璃原料粒子GM，可抑制在玻璃熔融炉10内的 煤尘（粉尘）的发生。若玻璃原料粒子GM的煤尘少，则不易与废气一起被排出，原料的回 收率也高。
[0060] 燃烧器7在燃烧焰F的喷射方向前端侧（图1中是下方侧）形成气相气氛K。气 相气氛K由燃烧器7喷射的燃烧焰F和燃烧焰F附近的高温部构成。燃烧器7的火焰喷射 口 7a配置在玻璃熔融炉10的上壁部la的下面附近。在玻璃熔融炉1〇内的比火焰喷射口 7a和上壁部la靠上方的上方突出部lc内（即烧结部60内），因燃烧焰F的热的对流和辐 射而可形成使玻璃原料粒子GM进行烧结化的气氛K'。
[0061] 为了使玻璃原料粒子GM中所含的气体成分迅速地气化、散逸，且进行玻璃化反 应，燃烧器7的燃烧焰F的温度较好是设定在硅砂的熔融温度以上、即l 6〇〇°C以上。
[0062] 从燃烧器7喷射的燃烧焰F形成的气相气氛K的中心部的温度在燃烧焰F例如是 氧燃烧焰的情况下约为2000°c，在热等离子体的情况下达到 5〇〇〇?20000°c。另一方面， 在上方突出部lc内所形成的气氛Γ的中心部的温度约为1000?130(TC。
[0063]原料粒子投入装置5的上方突出部lc的轴线C1与燃烧器7的轴线C3形成的、侧 视图中朝上方开放的角度ct设为10?50°范围内的角度，例如设为45°左右的角度。藉 此，从烧结部60投入到气相气氛K中的玻璃原料粒子GM以较长的时间通过从各燃烧器7 朝斜下方喷射的燃烧焰F内，高效地形成熔融玻璃粒子U。
[0064] 使用本实施方式的玻璃熔融炉10制造的熔融玻璃G不局限于由空中熔融法制造 的玻璃，在组成上没有特别限制。
[0065] 建筑用或车辆用的平板玻璃所使用的钠钙玻璃的情况下，以氧化物基准的质量百 分比表示，较好是具有下述组成：Si02:65?75%、A1203:0?3%、CaO:5?15%、Mg0:0? 15%、Na20:10 ?20%、Κ20:0 ?3%、Li20:0 ?5%、Fe203:0 ?3%、Ti02:0 ?5%、Ce02:0 ? 3%、Ba0:0 ?5%、Sr0:0 ?5%、B203:0 ?5%、ZnO:0 ?5%、Zr02:0 ?5%、Sn02:0 ?3%、 S03:0 ?〇· 5%。
[0066] 对于上述的表示数值范围的"?"，以包括记载于其前后的数值作为下限值及上限 值的含义来使用，只要没有特定定义，以下在说明书中也以同样的含义使用"?"。
[0067] 液晶显示器用或有机EL显示器用的基板所使用的无碱玻璃的情况下，以氧化物 基准的质量百分比表不，较好是具有下述组成：Si02:39?75%、Al203:3?27%、B 203:0? 20%、MgO:0 ?13%、CaO:0 ?17%、SrO:0 ?20%、Ba0:0 ?30%。
[0068]等离子体显示器用的基板所使用的混合含碱玻璃的情况下，以氧化物基 准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：Si02:50?75 %、A1203:0?15 %、 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO:6 ?24%、Na20+K20:6 ?24%。
[0069] 作为其他用途，耐热容器或者物理化学用器具等所使用的硼硅酸盐玻璃的情况 下，以氧化物基准的质量百分比表示，较好是具有下述组成：Si0 2:60?85%、A1203:0? 5%、B20 3:5 ?20%、Na20+K20:2 ?10%。
[0070] 作为除此以外的玻璃组成，可以是下述构成：以氧化物基准的质量百分率表示， Si〇2的含量为5?75%、A1203的含量为7?60%、CaO的含量为7?60%，它们的总和是 90 %以上。为该组成的玻璃时，在造粒体的制造过程中，由原料粉末粒子形成造粒体时起到 粘合剂作用的成分容易变少，但是根据本实施方式的方法，由于在玻璃熔融炉内的烧结部 将造粒体烧结，所以能够使用上述组成的玻璃作为造粒体来制造熔融玻璃。
[0071] 在玻璃原料粒子GM是造粒体的情况下，作为其一例，在使用无碱玻璃的情况下， 将硅砂、氧化铝（A1203)、硼酸（Η3Β03)、氢氧化镁(Mg(0H) 2)、碳酸钙（CaC03)、碳酸锶（SrC03)、 碳酸钡（BaC03)等原料粉末粒子按照达到目标玻璃的组成比的方式进行掺合，例如通过喷 雾干燥造粒法进行聚集而制成 3〇?1000 μ m左右的造粒体，从而获得玻璃原料粒子GM。 [0072] 此外，该造粒体可以仅由与目标玻璃的成分组成对应的混合比的原料构成，也可 以在该造粒体中还混合同一组成的玻璃碎片微粉，将其用作玻璃原料粒子GM。
[0073]作为利用喷雾干燥造粒来获得玻璃原料粒子GM的方法的一例，有如下方法：作为 上述各成分的玻璃原料粉末粒子，将2?500 μ m范围内的玻璃原料粉末粒子与蒸馈水等溶 剂用球磨机等搅拌装置以规定时间进行揽拌、混合、粉碎制成衆料后，进行喷雾干燥造粒， 从而可获得上述各成分的玻璃原料粉末粒子大致均匀分散的玻璃原料粒子 GM。
[0074]另外，用搅拌装置对上述的浆料进行搅拌时，从使原料粉末粒子均匀分散的目 的考虑，可以混合2-氨基乙醇等分散剂，祕高造粒原料的强度的目的考虑，可以混合 PVA (聚乙烯醇）等粘合剂，并在混合后进行搅拌。
[0075]、本买施方式中使用的玻璃原料粒子GM除了通过上述的喷雾干燥造粒法形成外， 也可以通过滚动造粒法、揽拌造粒法等干式造粒法来形成。
[0076]玻璃^料粒子GM的平均粒径（加权平均）^好是在3〇?1〇〇〇 μ m的麵内。更 好是使用平職径上加权平均）在5〇?5〇〇 μ m范围内的玻璃原料粒子GM，进-步更好是 使用70?300 μ m范围内的玻璃原料粒子GM。将该玻璃原料粒子GM的一例放大示于图i 中，较好是在1个玻璃原料粒子GM中形成与最终的目标玻璃的组成比大致相符或近似的组 成比。
[0077]玻璃原料粒子GM熔融而成的熔融玻璃粒子jj的平均粒径（加权平均）通常大多 变为玻璃原料粒子GM的平均粒径的80%左右。从能够在短时间内加热、产生的气体容易扩 散方面以及减少粒子间的组成变动方面考虑，玻璃原料粒子 GM的粒径较好是选择上述的 范围。
[0078]此外，这些玻璃原料粒子GM可以根据需要包含作为副原料的澄清剂、着色剂、熔 融助剂、乳白等。此外，这些玻璃原料粒子GM中的硼酸等在高温时的蒸气压较高,所以容 易因加热而蒸发，所以，可以额外地混合比作为最终制品的玻璃的组成更多的硼酸等。
[0079]本实施方式中，作为副原料含有澄清剂时，可添加所需量的包含选自氯（C1)、硫 (S)、氟（F)中的1种或2种以上的元素的澄清剂。作为其他的澄清剂，可以使用氧化锡 (Sn02) 〇
[00S0] 一此外，以往所使用的Sb、As氧化物等澄清剂虽然可产生泡削减效果，但是这些澄 清剂的元素在减小环境负荷方面是不理想的元素，从减小环境负荷的趋势方面考虑，较好 是减少它们的使用。
[0081]如图1所示，具备本实施方式的玻璃熔融炉10的玻璃制品的制造装置30将由玻 璃熔融炉10制造的熔融玻璃G以规定的速度从导出口 4导出，根据需要导入未图示的脱泡 装置进一步进行脱泡，然后，移送至成形装置20,成形为目标形状。成形后的制品（成形品） 在冷却后经过切割等机械加工，制成规定的玻璃制品。该玻璃制品由玻璃熔融炉 1〇中制造 的高品质的熔融玻璃G形成，所以可获得均质、高品质。
[0082]使用上述的本发明的玻璃熔融炉，在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔融后再 将其聚积而制成熔融玻璃的第一实施方式的熔融玻璃的制造方法具有以下各步骤。
[0083] (1-1)熔融步骤：在玻璃熔融炉的炉体内形成用于将玻璃原料粒子熔融的气相气 氛，在收纳该气相气氛的熔融部将玻璃原料粒子熔融。
[0084] (2-1)烧结步骤：在熔融步骤前，在烧结部使用由气相气氛的热量的一部分形成 的烧结处理气氛将玻璃原料粒子烧结，其中，上述烧结部比上述熔融部靠上方，水平截面比 该溶融部小，且与该烙融部连通。
[0085] (3-1)投入步骤：在烧结步骤前，从面向烧结部的原料投入口向该烧结部中投入 玻璃原料粒子。
[0086]此外，使用上述的本发明的玻璃熔融炉，在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔 融后再将其聚积而制成熔融玻璃的第二实施方式的熔融玻璃的制造方法具有以下各步骤。 [0087] (1-2)投入步骤：向玻璃熔融炉内投入玻璃原料粒子。
[0088] (2-2)熔融步骤：使玻璃原料粒子通过炉内的气相气氛并将其熔融。
[0089] (3-2)烧结步骤：自投入步骤后，利用由气相气氛的热量的一部分形成的烧结处 理气氛将熔融步骤前的玻璃原料粒子烧结。
[0090] (4-2)聚积步骤：将在熔融步骤中熔融的玻璃原料粒子聚积在玻璃熔融炉的底部 以制成熔融玻璃。
[0091] 上述的第一实施方式和第二实施方式的熔融玻璃的制造方法中，投入步骤较好是 在进行烧结步骤的空间区域的上方进行。
[0092] 此外，熔融步骤较好是在进行烧结步骤的空间区域的下方进行。
[0093] 图5是显示使用了本实施方式的熔融玻璃的制造方法的玻璃制品的制造方法的 一实施方式的流程图。
[0094] 本实施方式的玻璃制品的制造方法是，在经过基于使用玻璃熔融炉10的熔融玻 璃的制造方法而进行的玻璃熔融工序S1后，将由玻璃熔融工序S1得到的熔融玻璃G送至 成形装置20来实施成形为目标形状的成形工序S2。成形工序S2中得到的成形品在例如 通过利用空冷的退火装置 21的退火工序S3进行冷却后，通过切割工序S4切割成所需的长 度，从而形成规定的玻璃制品G5。
[0095]另外，上述的玻璃制品的制造方法（及玻璃制品的制造装置30)可以根据需要具 有对成形工序S2中得到的成形品、退火工序S3中得到的退火品、或切割工序S3中得到的 切割品进行研磨的研磨工序（及研磨装置）。此外，根据玻璃制品G5的泡品质，也可以具有 例如在导出路4a对熔融玻璃G进行脱泡的脱泡工序（及脱泡装置）。
[00%]这里，玻璃原料粒子GM由造粒体构成的情况下，其一粒一粒熔融而形成熔融玻璃 粒子U，但如果将造粒体直接投入到燃烧器7的燃烧焰F (火焰）中，则由于由火焰喷射流的 气焰及原料的迅速热分解引起的气体释放，造粒体有可能在形成熔融玻璃粒子U之前发生 崩解。造粒体的崩解对玻璃制品的均质化和煤尘（粉尘）的减少产生影响。如果玻璃原料 粒子GM的煤尘多，则该煤尘容易与废气一起被排出，原料的回收率变低。
[0097]于是，本实施方式中，在造粒体到达燃烧器7的燃烧焰F之前，将造粒体投入到炉 内的上方突出部lc内的烧结部6〇的气氛κ'中，在通过造粒体的烧结实现了高强度化之 后，投入到在燃烧器 7的火焰喷射方向上所形成的气相气氛K中。藉此，即使将造粒体投入 到燃烧器7的燃烧焰F(火焰）中也可以抑制其崩解，可实现玻璃制品的均质化和煤尘的减 少。玻璃原料粒子GM的煤尘也减少，原料不易与废气一起被排出，原料的回收率也高。
[0098]气氛κ'可在玻璃熔融炉10的炉体1内利用燃烧焰F的热的对流和辐射来形成。 因此，与具有另外的加热源的情况、及在炉体i之外进行烧结的情况相比，可抑制耗能的增 加。
[00"]另外，为了实现玻璃原料粒子GM的烧结化，也可以考虑在炉体丨之外静置造粒体， 加热至为造粒体的烧结温度而优选的10001：左右的温度以使其烧结的方法，但该情况 下，容易产生多个造粒体结合而成的块，所以需要旋转窑或在高温气氛中喷雾使其烧结，且 耗费工夫。此外，利用玻璃熔融炉的废气的方法中，要形成 1〇〇(rc左右的温度的烧结气氛在 温度上是困难的。此外，如果设定另外的加热源，则能量负荷增加，空中熔融法的优占相对 地变弱。 ^
[0100]于是，本实施方式中，在燃烧器7的朝下的火焰喷射流无法达到的炉体i的上端部 内（即上方突出部lc内的烧结部60内），形成利用了炉内的温度较高的气相气氛K的能量 的气氛Κ'。被投入到炉内的造粒体在上方突出部lc内飞翔的过程中被烧结处理后，到达燃 烧器7形成的气相气氛K中。在造粒体到达氧燃料燃烧器7的火焰为止的期间，通过将造 粒体尽可能地长时间暴露于炉内的气氛Γ中，可通过烧结实现高强度化。较好是在上方突 出部lc的外部采取隔热措施。
[0101] 藉此，与将未烧结的造粒体直接投入燃烧器7的火焰喷射流的情况相比，可抑制 造粒体的崩解。通过利用炉内的能量形成气氛K'，与设定另外的加热源的情况相比，可抑 制耗能的增加。造粒体通过保持其形态，可促进玻璃化反应，使玻璃制品很好地均质化。形 成气氛K'的上方突出部lc通过从炉体1的上壁部la部分地突出，可抑制炉体1的上壁部 la的高度。
[0102] 另外，由于会有气氛K'的温度不足的情况，因此也可以设置用于辅助烧结部60的 烧结的加热源。例如，可使用作为高频感应加热装置的一例的高频感应线圈。该情况下，尽 管会因该加热源而引起耗能增加，但是至少与在炉体1外对造粒体进行烧结的情况相比， 具有耗能低的优点。
[0103] 本发明人将Ca0-Al203-Si02系组成（称为CAS系玻璃）的造粒体通过前述的喷雾 干燥造粒法进行造粒，使用未热处理的造粒体和在l〇〇〇°C下实施了 5小时热处理（烧结处 理）的造粒体，通过空中熔融法使其玻璃化，对玻璃化后的粒子进行比较。另外，延长烧结 时间是因为进行比较的造粒体的量多，为了使造粒体充分烧结，与在烧结部为了造粒体的 烧结而所需的时间无关。
[0104] 其结果是：使用未热处理的造粒体的情况下，与上述的无碱玻璃的造粒体相比， 起到连接原料粉末粒子之间的结合剂的作用的成分少，所以溶融后的玻璃的回收率低至 50?6〇%，作为煤尘被排出的比例大。另一方面，使用烧结处理后的造粒体的情况下，虽然 起到连接原料粉末粒子之间的结合剂的作用的成分少，但是回收率高达80?90%，作为煤 尘被排出的比例小。
[0105]表1示出上述CAS系玻璃的组成。以下，对于将作为CAS系玻璃的基础的表1的 组成的造粒体用于本实施方式的装置和方法时的情况进行研究。
[0106] [表 1]
[0107]

【权利要求】
1. 一种玻璃熔融炉，其为在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔融后，再将其聚积而 制成熔融玻璃的玻璃熔融炉，其特征在于，具备： 中空的炉体， 加热装置，该加热装置用于在所述炉体内形成将所述玻璃原料粒子熔融的气相气氛， 以及 原料粒子投入部，该原料粒子投入部用于从比所述加热装置的能量释放部靠上方的原 料投入口向所述炉体内投入所述玻璃原料粒子； 所述炉体具有熔融部和烧结部， 所述熔融部收纳所述气相气氛， 所述烧结部比所述熔融部靠上方，水平截面比该熔融部小，且通过与该熔融部连通，使 用所述气相气氛的热量的一部分形成将所述玻璃原料粒子烧结的气氛，并设置在面向所述 原料投入口的位置。
2. 如权利要求1所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述烧结部以从所述炉体的上壁部 向上方突出的方式构成，在该烧结部的上部配置所述原料投入口。
3. 如权利要求1或2所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述烧结部位于所述炉体的平面 方向的中央部，在该烧结部的周围配置所述加热装置。
4. 如权利要求3所述的玻璃熔融炉，其特征在于，设置多个所述加热装置。
5. 如权利要求3或4所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述加热装置以朝向投入到所述 烧结部的下方的所述玻璃原料粒子的方式朝斜下方配置。
6. 如权利要求1或2所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述加热装置位于所述炉体的平 面方向的中央部，在该加热装置的周围配置所述烧结部和所述原料投入口。
7. 如权利要求6所述的玻璃熔融炉，其特征在于，设置多个所述烧结部和所述原料投 入口。
8. 如权利要求6或7所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述烧结部在越靠近下侧的位置 形成越宽的水平截面。
9. 如权利要求6?8中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述原料投入口以朝向 所述气相气氛的方式朝斜下方配置。 _
10. -种熔融玻璃的制造方法，其为使用在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子熔融后， 再将其聚积而制成熔融玻璃的玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，包括熔融 步骤、烧结步骤和投入步骤， _ 所述熔融步骤是在所述玻璃熔融炉的炉体内形成用于将所述玻璃原料粒子擦融的气 相气氛，在收纳该气相气氛的熔融部将所述玻璃原料粒子熔融的步骤； 所述烧结步骤是在所述熔融步骤前，在烧结部使用由所述气相气氛的热量的一部分形 成的烧结处理气氛将所述玻璃原料粒子烧结的步骤，所述烧结部比所述溶融部靠上方，水 平截面比该熔融部小，且与该熔融部连通； 所述投入步骤是在所述烧结步骤前，从面向所述烧结部的原料投入口向该烧结部中投 入所述玻璃原料粒子的步骤。 一
11. 一种熔融玻璃的制造方法，其为使用在炉内的高温气氛中将玻璃原料粒子溶融后' 再将其聚积而制成熔融玻璃的玻璃溶融炉的溶融玻璃的制造方法，其特征在于，包括投入 步骤、熔融步骤、烧结步骤和聚积步骤， 所述投入步骤是向所述玻璃熔融炉内投入所述玻璃原料粒子的步骤； 所述熔融步骤是使所述玻璃原料粒子通过炉内的气相气氛并将其熔融的步骤； 所述烧结步骤是自所述投入步骤后，利用由所述气相气氛的热量的一部分形成的烧结 处理气氛将所述熔融步骤前的所述玻璃原料粒子烧结的步骤； 所述聚积步骤是将在所述熔融步骤熔融的玻璃原料粒子聚积在所述玻璃熔融炉的底 部以制成熔融玻璃的步骤。
12. 如权利要求11所述的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，所述投入步骤在进行所 述烧结步骤的空间区域的上方进行。
13. 如权利要求11或12所述的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，所述熔融步骤在进 行所述烧结步骤的空间区域的下方进行。
14. 如权利要求11?13中任一项所述的熔融玻璃的制造方法，其特征在于，所述熔融 玻璃的构成是：以氧化物基准的质量百分率表示，Si0 2的含量为5?75%、A1203的含量为 7?60%、CaO的含量为7?60%，它们的总和是90%以上。
15. -种玻璃制品的制造装置，其特征在于，具备：权利要求1?9中任一项所述的玻 璃熔融炉，对由所述玻璃熔融炉制造的熔融玻璃进行成形的成形单元，以及对所述成形后 的玻璃制品进行冷却的冷却单元。
16. -种玻璃制品的制造方法，其特征在于，包括：使用权利要求1〇?14中任一项所 述的熔融玻璃的制造方法将所述玻璃原料粒子烧结后来制造熔融玻璃的工序，对所述熔融 玻璃进行成形的工序，以及对所述成形后的玻璃制品进行冷却的工序。
【文档编号】C03B3/02GK104125932SQ201380009918
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月19日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】大川智, 山下达也, 酒本修 申请人:旭硝子株式会社