[发明专利]玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造装置以及玻璃制品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在高温气相气氛中将玻璃原料粒子形成为液态的玻璃粒子来制造熔融玻璃的玻璃熔融炉、利用该玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法、具备该熔融炉的玻璃制品的制造装置以及使用上述制造方法的玻璃制品的制造方法。

背景技术

专利文献1、2中揭示了一种玻璃熔融炉，该玻璃熔融炉作为在高温的气相气氛中将玻璃原料粒子熔融、聚积来制造熔融玻璃的玻璃熔融炉，在玻璃熔融炉的顶部具备玻璃原料粒子投入部和用于形成将玻璃原料粒子熔融的高温气相气氛的加热单元。

该玻璃熔融炉为以下装置：将从玻璃原料粒子投入部投入炉内的玻璃原料粒子在利用加热单元加热的高温气相气氛中熔融以形成液态玻璃粒子，再使液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉底部以形成玻璃融液，然后将玻璃融液暂时积存在玻璃熔融炉底部后将其排出。此外，这样的熔融玻璃的制法作为玻璃的空中熔化法(日语：気中溶融法(In-flight melting))被知晓。与现有的利用西门子窑(日语：シ一メンス窯)的熔融法相比，通过该空中熔化法，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，从而被认为能够实现熔融炉的小型化、蓄热室的省略、品质的提高、CO₂的削减、玻璃品种的变更时间变短。这样的玻璃的空中熔化法作为节能技术受到关注。

可是，从玻璃原料粒子投入部投入的玻璃原料粒子一般使用制粒成粒径1mm以下的粒子。投入到玻璃熔融炉中的玻璃原料粒子在高温的气相气氛中下降(飞翔)期间一粒一粒熔融而成为液态玻璃粒子，液态玻璃粒子向下方落下而聚积在玻璃熔融炉底部，从而形成玻璃融液。由该玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子也表现为玻璃液滴。为了在高温的气相气氛中在短时间内由玻璃原料粒子生成液态玻璃粒子，玻璃原料粒子的粒径须为如上所述的很小的粒径。此外，一般的情况下，由每个玻璃原料粒子生成的每个液态玻璃粒子须为具有大致相同玻璃组成的粒子。

由于玻璃原料粒子和液态玻璃粒子都是很小的粒子，因此在玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子时所产生的分解气体成分不会被封闭在生成的液态玻璃粒子的内部而是几乎全部都被排放到液态玻璃粒子外部。因此，在液态玻璃粒子聚积的玻璃融液中产生气泡的可能性很小。

另一方面，各玻璃原料粒子为构成原料成分大致均一的粒子，由此产生的各液态玻璃粒子的玻璃组成也彼此均一。由于液态玻璃粒子间的玻璃组成的差异较小，因此在大量的液态玻璃粒子聚积而形成的玻璃融液内产生玻璃组成不同的部分的可能性较小。因此，现有的玻璃熔融炉所必需的用于使玻璃融液的玻璃组成变得均质的均质化技术在空中熔化法中根本不需要。即使出现少数的液态玻璃粒子与其它大部分的液态玻璃粒子在玻璃组成上不同的情况，由于液态玻璃粒子为粒径很小的粒子，因此由玻璃组成不同的少数液态玻璃粒子产生的在玻璃融液中的玻璃组成的异质区域也很小，因而该异质区域容易在短时间内变得均质而消失。这样，空中熔化法中能够减少玻璃融液的均质化所需要的热能，缩短均质化所需的时间。

作为用于形成高温气相气氛的加热单元，专利文献1、2的加热单元具备多根电弧电极(日语：ア一ク電極)、氧燃烧喷嘴，通过多根电弧电极形成的热等离子体电弧、使用氧燃烧喷嘴的氧燃烧火焰(Flame)在炉内形成约1600℃以上的高温气相气氛。通过向该高温气相气氛中投入玻璃原料粒子，使玻璃原料粒子在高温气相气氛内变化为液态玻璃粒子。

利用专利文献1、2的玻璃熔融炉制造出的约1600℃的熔融玻璃从玻璃熔融炉供应至温度调整槽或者澄清槽中，在这里冷却至可成形的温度(钠钙玻璃为约1000℃左右)。然后，该熔融玻璃可供应至浮法锡槽、熔融成型机、轧制成型机、吹塑成型机、压模机等玻璃制品的成形单元，在这里成形为各种形状的玻璃成形体。然后，利用退火单元将玻璃成形体冷却至大致室温，其后，在经过根据需要而进行的利用切割单元的切割工序和/或其它后续工序后，制成所需的玻璃制品。

可是，对于熔融玻璃的制造，除玻璃原料粒子外，玻璃碎片的利用也是不可缺少的，因此，要将空中熔化法投入实际使用，就需要一种能够并用玻璃碎片的装置。

于是，专利文献1中公开了将玻璃碎片粉碎为粒径0.1mm以内的粒状，或者粉碎为粒径0.05mm以内的粒状，使其和其它的玻璃原料粒子一起通过高温气相气氛中，聚积而形成玻璃融液的熔融玻璃的制造方法等。此外，专利文献1中还公开了在其它的场所对预先粉碎至外径1mm左右的玻璃碎片预热至约700℃后，将其直接投入熔融玻璃中进行加热的方法。