玻璃熔化炉、玻璃熔化方法及玻璃制造方法与流程

本发明涉及玻璃熔化炉、玻璃熔化方法及玻璃制造方法。

背景技术：

玻璃熔化炉具备被向内部供给玻璃原料的熔化槽和将熔化槽的上方覆盖的上部构造物。在玻璃熔化炉中，在熔化槽相对于上部构造物而向外侧突出的部分，形成有开口部(例如原料投入口，参照专利文献1的第6图)。

以往，在开口部，在上部构造物的外侧配设有吊砖或隔热板。由此，抑制从玻璃熔化炉的散热并防止玻璃原料的飞散。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭63-040730号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，如果为以往的规格的话，则在开口部处，熔融玻璃对熔化槽的侧壁部的侵蚀激烈，存在影响玻璃熔化炉的寿命这样的问题。这考虑是因为，特别是开口部为原料投入口的情况下，玻璃原料一直被供给，玻璃原料或熔融玻璃较大地流动的缘故。

本发明鉴于上述课题而作出，目的在于提供在开口部处能够抑制熔融玻璃引起的熔化槽的侧壁部的侵蚀，并抑制从玻璃熔化炉的散热的玻璃熔化炉及玻璃熔化方法。

用于解决课题的方案

本发明提供一种玻璃熔化炉，具备被向内部供给玻璃原料的熔化槽和将所述熔化槽的上方覆盖的上部构造物，其特征在于，所述熔化槽具备底部和侧壁部，所述上部构造物具备横壁部和在所述横壁部的上方配置的顶棚部，所述侧壁部具备第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部位于所述横壁部的下方，所述第二侧壁部位于比处于所述横壁部的下方的部分靠外侧的位置，在所述第二侧壁部与所述横壁部之间形成开口部，在所述开口部配设有冷却构件，所述冷却构件具备冷却构造体和耐火构造体，所述冷却构造体由金属构件形成，在内部具有制冷剂的流路，所述耐火构造体覆盖所述冷却构造体的周围，由不定形耐火物形成。

另外，本发明提供一种玻璃熔化方法，利用具备被向内部供给玻璃原料的熔化槽和将所述熔化槽的上方覆盖的上部构造物的玻璃熔化炉来熔化所述玻璃原料，其特征在于，所述熔化槽具备底部和侧壁部，所述上部构造物具备横壁部和在所述横壁部的上方配置的顶棚部，所述侧壁部具备第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部位于所述横壁部的下方，所述第二侧壁部位于比处于所述横壁部的下方的部分靠外侧的位置，在所述第二侧壁部与所述横壁部之间形成开口部，在所述开口部配设有冷却构件，所述冷却构件具备冷却构造体和耐火构造体，所述冷却构造体由金属构件形成，在内部具有制冷剂的流路，所述耐火构造体覆盖所述冷却构造体的周围，由不定形耐火物形成。

发明效果

根据本发明，提供在开口部处能够抑制熔融玻璃对熔化槽的侧壁部的侵蚀并抑制从玻璃熔化炉的散热的玻璃熔化炉及玻璃熔化方法。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的玻璃熔化炉的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的i-i线局部剖视图，(c)是(a)的ii-ii线局部剖视图。

图2是表示本发明的第二实施方式的玻璃熔化炉的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的iii-iii线局部剖视图，(c)是(a)的iv-iv线局部剖视图。

图3是表示本发明的一形态的冷却构件的图，(a)是俯视图，(b)是表示(a)的冷却构造体的构造的图，(c)是侧视图，(d)是表示(c)的冷却构造体的构造的图。

图4是表示本发明的另一形态的冷却构件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图。

图5是表示图3的冷却构造体的一部分的图，(a)是侧视图，(b)是剖视图。

标号说明

10熔化槽

11底部

12侧壁部

12a第一侧壁部

12b第二侧壁部

20上部构造物

21横壁部

22顶棚部

30、130冷却构件

31、131冷却构造体

32外表面

33卡挂构件

35、135耐火构造体

40吊砖

50喉部

100、200玻璃熔化炉

g熔融玻璃。

具体实施方式

以下，参照附图，说明用于实施本发明的方式。在本说明书中，表示数值范围的“～”是指包含其前后的数值的范围。

在附图中，适当示出xyz坐标系作为三维正交坐标系。在本说明书中，x轴方向是俯视观察下的熔融玻璃g的流动方向，y轴方向是与俯视观察下的熔融玻璃g的流动方向正交的方向，z轴方向是铅垂方向。而且，上游侧及下游侧是相对于x轴方向的上游侧及下游侧，+x侧为下游侧，-x侧为上游侧。左侧及右侧是相对于熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部的左侧及右侧，+y侧为左侧，-y侧为右侧。

[玻璃熔化炉]

(第一实施方式)

图1是表示本发明的第一实施方式的玻璃熔化炉的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的i-i线局部剖视图，(c)是(a)的ii-ii线局部剖视图。使用图1(a)～(c)，说明本发明的第一实施方式的玻璃熔化炉。

玻璃熔化炉100具备被向内部供给玻璃原料的熔化槽10、将熔化槽10的上方覆盖的上部构造物20、与熔化槽10连通设置的喉部50。熔化槽10具备底部11和侧壁部12。上部构造物20具备横壁部21和在横壁部21的上方配置的顶棚部22。

侧壁部12具备第一侧壁部12a和第二侧壁部12b，第一侧壁部12a位于横壁部21的下方，第二侧壁部12b位于比处于横壁部21的下方的部分靠外侧的位置，在第二侧壁部12b与横壁部21之间形成开口部。在本实施方式中，开口部是被从原料供给装置(未图示)供给玻璃原料的原料投入口。对于原料投入口，在横壁部21的外侧设置吊砖40，在吊砖40的外侧配设冷却构件30、130。

玻璃熔化炉100在上部构造物20具备燃烧器(未图示)，通过使用燃料及气体的燃烧器燃烧，将供给到熔化槽10的内部的玻璃原料熔化而得到熔融玻璃g。燃料使用天然气或重油，气体使用氧气或空气。

熔化槽10的侧壁部12相对于底部11垂直立起。底部11及侧壁部12由于内侧与熔融玻璃g接触，因此由耐腐蚀性优异的电铸砖形成。作为电铸砖的例子，可列举氧化锆系砖、氧化铝·氧化锆·二氧化硅(azs)系砖、氧化铝系砖。底部11或侧壁部12可以具备通电电极(未图示)。通电电极通过施加电压而产生焦耳热，将玻璃原料熔化而得到熔融玻璃g。需要说明的是，熔化槽10只要能够保持熔融玻璃即可，因此侧壁部12相对于底部11可以向斜上方立起。

上部构造物20由在熔化槽10的外部设置的支承构造物(未图示)支承。在与x轴方向垂直的剖面中，横壁部21上下延伸，顶棚部22具有拱形形状。横壁部21及顶棚部22由于内侧与高温的炉内气氛接触而由耐腐蚀性优异的电铸砖形成。

原料投入口相对于熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部而在左右具有足以设置原料供给装置的充分的宽度。冷却构件30配设在原料投入口的宽度方向(y轴方向)中央部。而且，冷却构件130为了能够确保从原料供给装置供给玻璃原料所需的充分的空间，而相对于原料投入口的宽度方向(y轴方向)中央部在左右配設。在此，将原料投入口的一部分覆盖的是冷却构件30、130中的具备后述的耐火构造体的部分。在本实施方式中，通过具备冷却构件30、130，在原料投入口处，能够抑制熔融玻璃g对熔化槽10的侧壁部12b的侵蚀，并抑制从玻璃熔化炉100的散热。而且，没有玻璃原料过度被冷却而固结的情况，因此能够稳定地供给玻璃原料。

吊砖40由在横壁部21的外侧设置的支承钢材(未图示)悬吊，具备高度调整机构。根据玻璃原料的供给量来调整吊砖40的高度。在供给量少的情况下，为了抑制从玻璃熔化炉100的散热而降低吊砖40。另一方面，在供给量多的情况下，提升吊砖40，以使玻璃原料不会滞留在玻璃熔化炉100内地被供给。在本实施方式中，在吊砖40的外侧配设冷却构件30、130，但是可以在吊砖40与冷却构件30、130之间也设置吊砖。

喉部50与熔化槽10的下游端的宽度方向(y轴方向)中央部连通地设置，将熔融玻璃g朝向清澄槽或成形炉移送。喉部50由于内侧与熔融玻璃g接触，因此由耐腐蚀性优异的电铸砖形成。

(第二实施方式)

图2是表示本发明的第二实施方式的玻璃熔化炉的图，(a)是俯视图，(b)是(a)的iii-iii线局部剖视图，(c)是(a)的iv-iv线局部剖视图。使用图2(a)～(c)，说明本发明的第二实施方式的玻璃熔化炉。以下，仅说明与第一实施方式不同的点。

玻璃熔化炉200与原料投入口为1个的玻璃熔化炉100不同之处在于，原料投入口相对于熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部而在左右具有2个。在2个原料投入口分别设置原料供给装置(未图示)。而且，在第二实施方式中，熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部为第一侧壁部12a，因此在宽度方向(y轴方向)中央部未形成原料投入口，未配设第一实施方式的冷却构件30。

需要说明的是，在第一实施方式及第二实施方式中，开口部为原料投入口，但是本发明没有限定于此。开口部可以是用于排出熔融玻璃g的开口部。通过在该开口部配设冷却构件，能够抑制熔融玻璃g对熔化槽10的侧壁部的侵蚀，并抑制从玻璃熔化炉100的散热，而且能够使熔融玻璃不会骤冷而稳定地排出。

(冷却构件)

图3是表示本发明的一形态的冷却构件的图，(a)是俯视图，(b)是表示(a)的冷却构造体的构造的图，(c)是侧视图，(d)是表示(c)的冷却构造体的构造的图。使用图3(a)～(d)，说明本发明的一形态的冷却构件。

冷却构件30具备冷却构造体31和耐火构造体35。冷却构造体31由金属构件形成，在内部具有制冷剂的流路。耐火构造体35将冷却构造体31的周围覆盖，由不定形耐火物形成。金属构件使用例如钢或耐热合金那样的金属。制冷剂除了例如水或油那样的液体之外，也可以使用空气或氮气那样的气体。在本说明书中，不定形耐火物是指对不定形耐火物用粉体组成物进行施工而得到的物质。作为不定形耐火物用粉体组成物，没有特别限制，但是可列举包含骨材、结合材料、耐火性细粉的物质作为基本的物质。

冷却构造体31具备制冷剂从上游侧(-x侧)朝向下游侧(+x侧)流入，从左侧(+y侧)朝向右侧(-y侧)流动，并从下游侧(+x侧)朝向上游侧(-x侧)流出的结构的流路。如图3(b)所示，流路在耐火构造体35将冷却构造体31的周围覆盖的部分具有迂回的形状。具体而言，该部分的流路具有迂回的形状，是制冷剂在上游侧(-x侧)和下游侧(+x侧)往来2次的结构。由此，使用1个连续的流路，能够将耐火构造体35遍及整体地进行冷却，进而能够高效地抑制熔融玻璃对熔化槽的侧壁部的侵蚀。而且，如图3(d)所示，冷却构造体31的1个连续的流路的铅垂方向(z轴方向)上的高度相同。

需要说明的是，在本实施形态中，制冷剂的流入口为左侧(+y侧)，流出口为右侧(-y侧)，但也可以是流入口为右侧(-y侧)，流出口为左侧(+y侧)。而且，冷却构造体31可以使用多个连续的流路。周围被耐火构造体35覆盖的部分的流路可以是制冷剂在上游侧(-x侧)和下游侧(+x侧)往来3次以上的结构。而且，在冷却构造体31中，1个连续的流路的铅垂方向(z轴方向)上的高度可以不相同，可以在流路设置倾斜或阶梯。需要说明的是，冷却构造体31的流路可以不具有迂回的形状。

使对不定形耐火物用粉体组成物添加了水的物质向在冷却构造体31的周围形成的模框流入，进行干燥而得到耐火构造体35。在本实施形态中，形状为长方体，但是本发明没有限定于此。

不定形耐火物为含有80质量％以上的al2o3的氧化铝质，110℃下的体积密度优选为2.5以上。不定形耐火物更优选含有85质量％以上的al2o3，进一步优选含有90质量％以上的al2o3。而且，110℃下的体积密度更优选为2.8以上，进一步优选为3.0以上。为了使耐火构造体35难以破裂，110℃下的体积密度优选为5.0以下，更优选为4.5以下。不定形耐火物为含有80质量％以上的al2o3的氧化铝质，由此耐热性优异。而且，通过110℃下的体积密度为2.5以上，能够确保耐火构造体35的强度。在本说明书中，110℃下的体积密度是指将不定形耐火物在110℃下进行了24小时干燥之后的体积密度。需要说明的是，本说明书中的体积密度是以jisr2205的“耐火砖的外观气孔率、吸水率、比重的测定方法”为基准而测定的。

不定形耐火物优选为硅酸铝质。在本说明书中，硅酸铝质是指al2o3及sio2的合计含有量为80质量％以上且sio2的含有量为5质量％以上的物质。如果不定形耐火物为硅酸铝质，则耐热性及对于玻璃蒸气的耐腐蚀性优异。

不定形耐火物也可以是含有80质量％以上的sio2的硅质。如果不定形耐火物为硅质，则耐热性及对于玻璃蒸气的耐腐蚀性优异。

不定形耐火物的500℃下的导热率优选为2.5w/(m·k)以上，更优选为3.0w/(m·k)以上，进一步优选为3.5w/(m·k)以上。500℃下的导热率优选为10w/(m·k)以下，更优选为9w/(m·k)以下。500℃下的导热率为2.5w/(m·k)以上的话，通过来自冷却构造体31的冷气，能够对耐火构造体35高效地冷却，进而能够充分地抑制熔融玻璃对熔化槽的侧壁部的侵蚀。需要说明的是，导热率是以jisr2251-1为基准利用热线法测定的值。

冷却构件30优选具备悬吊构件。悬吊构件连接于冷却构造体31，从耐火构造体35的上部突出。悬吊构件由在横壁部21的外侧设置的支承钢材(未图示)悬挂。由此，能够容易地调整冷却构件30的高度。需要说明的是，在悬吊构件连接于冷却构造体31的状态下，使对于不定形耐火物用粉体组成物添加了水的物质向在冷却构造体31的周围形成的模框流入，进行干燥而得到具备悬吊构件的冷却构件30。

图4是表示本发明的另一形态的冷却构件的图，(a)是俯视图，(b)是主视图。使用图4(a)、(b)，说明本发明的另一形态的冷却构件。以下，仅说明与本发明的一形态的冷却构件不同的点。

冷却构造体131具备制冷剂从右侧(-y侧)朝向左侧(+y侧)流入，从上侧朝向下侧流动，并且从左侧(+y侧)朝向右侧(-y侧)流出的结构的流路。具备本实施形态的冷却构造体131的冷却构件130是图1(a)及图2(a)所示的冷却构件130中的相对于熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部而配设于右侧(-y侧)的冷却构件130。而且，如图4(a)所示，冷却构造体131的1个连续的流路的x轴方向上的位置相同。

需要说明的是，在本实施形态中，制冷剂的流入口为上侧，流出口为下侧，但也可以是流入口为下侧，流出口为上侧。具备上述形态的冷却构造体131的冷却构件130是图1(a)及图2(a)所示的冷却构件130中的相对于熔化槽10的宽度方向(y轴方向)中央部而配设于左侧(+y侧)的冷却构件130。而且，在冷却构造体131中，1个连续的流路的x轴方向的位置也可以不相同，也可以在流路设置倾斜或阶梯。

图5是表示图3的冷却构造体的一部分的图，(a)是侧视图，(b)是剖视图。使用图5(a)、(b)，说明本发明的一形态的冷却构造体。

冷却构造体31优选在通过耐火构造体将周围覆盖的部分的外表面32具备突起状的卡挂构件33，也可以具备多个卡挂构件33。通过具备多个卡挂构件33，即使在原料投入口处长期地持续使用冷却构件，也能够抑制耐火构造体从冷却构造体31的剥离。卡挂构件33如图5(a)所示沿制冷剂的流动方向空出间隔设置，如图5(b)所示沿流路的周向空出间隔设置。沿流路的周向设置4个卡挂构件33，但也可以设置2个或3个或5个以上的卡挂构件33。而且，流路的截面的形状为正方形，但也可以为矩形、圆形或椭圆形。

需要说明的是，本发明的另一形态的冷却构造体131与冷却构造体31同样可以在通过耐火构造体将周围覆盖的部分的外表面具备突起状的卡挂构件。

[玻璃熔化方法]

说明本发明的一实施方式的玻璃熔化方法。

玻璃熔化方法利用具备被向内部供给玻璃原料的熔化槽和将熔化槽的上方覆盖的上部构造物的玻璃熔化炉将玻璃原料熔化。将在玻璃熔化炉设置的燃烧器的火焰朝向玻璃原料放射，由此从上方对玻璃原料进行加热。可以通过燃烧器的火焰进行加热并通过向多个通电电极施加电压而通电，产生焦耳热，对玻璃原料进行加热。

熔化槽具备底部和侧壁部。上部构造物具备横壁部和在横壁部的上方配置的顶棚部。侧壁部具备处于横壁部的下方的第一侧壁部和位于比处于横壁部的下方的部分靠外侧的位置并与横壁部之间形成开口部的第二侧壁部。

在开口部配设冷却构件。冷却构件具备冷却构造体和耐火构造体。冷却构造体由金属构件形成，在内部具有制冷剂的流路。耐火构造体将冷却构造体的周围覆盖，由不定形耐火物形成。

在玻璃熔化方法中，通过在开口部配设冷却构件，而在开口部处能够抑制熔融玻璃对熔化槽的侧壁部的侵蚀，并抑制从玻璃熔化炉的散热。

[玻璃制造方法]

说明本发明的一实施方式的玻璃制造方法。

玻璃制造方法包括使用玻璃熔化方法的熔化工序、通过设置在比玻璃熔化炉靠下游处的成形炉对熔融玻璃进行成形的成形工序、通过设置在比成形炉靠下游处的缓冷炉对成形后的玻璃进行缓冷的缓冷工序，最终得到玻璃物品。

需要说明的是，玻璃制造方法在熔化工序与成形工序之间可以包括清澄工序。清澄工序是将通过熔化工序得到的熔融玻璃向清澄槽供给，使熔融玻璃内的气泡上浮而将其除去的工序。作为促进气泡的上浮的方法，存在例如对清澄槽内进行减压而脱泡的方法等。

为了得到玻璃板作为玻璃物品，可使用例如浮法。浮法是使导入到收容于浮池内的熔融金属(例如，熔融锡)上的熔融玻璃向规定方向流动，形成带板状的玻璃带的方法。在沿水平方向流动的过程中被冷却之后，从熔融金属来拉起玻璃带，在缓冷炉内一边传送一边缓冷，成为板玻璃。板玻璃在从缓冷炉被送出之后，由切断机切断成规定的尺寸形状，从而成为制品即玻璃板。

另外，作为得到玻璃板的另一成形方法，可以使用熔融法。熔融法是使从桶状构件的左右两侧的上缘溢出的熔融玻璃沿着桶状构件的左右两侧面流下，在左右两侧面相交的下缘处合并，从而形成为带板状的玻璃带的方法。熔融玻璃带一边向铅垂方向下方移动一边被缓冷，成为板玻璃。板玻璃由切断机切断成规定的尺寸形状，成为制品即玻璃板。

本实施方式使用的玻璃原料的组成没有特别制约，可以为无碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、混合碱系玻璃、硼硅酸玻璃、或其他的玻璃中的任一者。

虽然详细地参照特定的实施形态地说明了本发明，但是不脱离本发明的主旨和范围而能够施加各种变更或修正的情况对于本领域技术人员来说不言自明。

本申请基于在2018年9月27日提出的日本专利申请2018-181721，并将其内容作为参照而援引于此。

产业上的可利用性

制造的浮法玻璃的用途可列举建筑用、车辆用、平板显示器用、盖板玻璃用、或其他的各种用途。