(57)【要約】  ガラス溶融炉において、ガラスカレットを含むガラス原料を用いるとともに気中溶融法を適用して溶融ガラスとガラス製品を効率的に製造できるようにする。  本発明は、溶融ガラスを貯留する炉体１と、前記炉体１の側部に設けられて前記炉体内に貯留された溶融ガラスＧ上の供給領域Ｓにガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２を供給するガラス原料供給部５と、前記炉体１の一部に設けられて前記供給領域Ｓに向かってガラス原料粒子ＧＭ１を投入する第１の投入部と、前記第１の投入部の下方において該第１の投入部からのガラス原料粒子ＧＭ１を溶融ガラス粒子とする第１の加熱気相部Ｋを前記供給領域Ｓの上方に生成する第１の加熱手段とを備えたガラス溶融炉に関する。
2012108364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを貯留する炉体と、
前記炉体の側部に設けられて前記炉体内に貯留された溶融ガラス上の供給領域にガラスカレットを含むガラス原料を供給するガラス原料供給部と、
前記炉体の一部に設けられて前記供給領域に向かってガラス原料粒子を投入する第１の投入部と、
前記第１の投入部の下方において該第１の投入部からのガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする第１の加熱気相部を前記供給領域の上方に生成する第１の加熱手段と、
を備えたガラス溶融炉。
【請求項２】
前記炉体に設けられ、前記供給領域と異なる溶融ガラス上の他の領域に向かってガラス原料粒子を投入する第２の投入部と、該第２の投入部の下方において該第２の投入部からのガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする第２の加熱気相部を前記他の領域の上方に生成する第２の加熱手段と、を備えた請求項１に記載のガラス溶融炉。
【請求項３】
前記第１の投入部が、前記溶融ガラス粒子の放出方向が鉛直下向きとなるように設けられた請求項１または２に記載のガラス溶融炉。
【請求項４】
前記ガラス原料供給部を設けた炉体の一側と反対側に溶融ガラスの排出口が形成されるとともに、前記第一の投入部が前記溶融ガラス粒子の放出方向が斜め下向きとなり、かつ、前記ガラス原料供給部側に向かって傾斜されるように設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項５】
前記ガラス原料供給部を設けた炉体の一側と反対側に溶融ガラスの排出口が形成されるとともに、前記第一の投入部が溶融ガラス粒子の放出方向が斜め下向きとなり、かつ、前記排出口側に向かって傾斜されるように設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項６】
前記炉体の炉底部に溶融ガラスを加熱するための加熱手段を備えた請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項７】
前記炉体の炉壁部に補助加熱バーナーを備えた請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項８】
溶融ガラスを貯留している炉体内の該溶融ガラス上にガラスカレットを含むガラス原料を供給し、
該ガラス原料を供給した供給領域に対し第１の投入部からガラス原料粒子を投入し、
第１の投入部の下方において前記第１の投入部からのガラス原料粒子を第１の加熱気相部により溶融ガラス粒子としてから前記ガラスカレットを含むガラス原料上に落下させ、
前記ガラスカレットを含むガラス原料を溶融する溶融ガラスの製造方法。
【請求項９】
前記供給領域と異なる溶融ガラス上の他の領域に向けて、第２の投入部からガラス原料粒子を投入し、第２の投入部の下方において前記第２の投入部からのガラス原料粒子を第２の加熱気相部により溶融ガラス粒子としてから溶融ガラスに供給する請求項８に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１０】
前記炉体内に供給されたガラスカレットを含むガラス原料について製造目的とする溶融ガラスに対し不足の組成成分がある場合、前記第１の投入部または第２の投入部から炉体内に投入するガラス原料粒子に対し前記不足の組成成分を補うように成分調整したガラス原料粒子を用い、前記第１の投入部または第２の投入部から、前記成分調整済みガラス原料粒子を投入することにより、前記ガラスカレットを含むガラス原料に不足の組成成分を補給する請求項８または９に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１１】
前記成分調整済みのガラス原料粒子として、清澄剤と着色剤と溶融助剤との少なくとも１種以上の量を調整した請求項１０に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１２】
溶融ガラスを貯留している炉体内の該溶融ガラス上にガラスカレットを含むガラス原料を連続的、または間欠的に供給しながら、かつ該ガラス原料が供給された供給領域に向けて、第１の投入部からガラス原料粒子を連続的、または間欠的に投入して前記第１の投入部からのガラス原料粒子を第１の加熱気相部を通して溶融ガラス粒子として前記ガラスカレットを含むガラス原料上に落下させ、前記ガラスカレットを含むガラス原料を溶融する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１３】
前記ガラス原料粒子の平均粒径が、３０〜１０００μｍである請求項８〜１２のいずれか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３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、前記ガラス原料と前記ガラス原料粒子から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、を含むガラス製品の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜７のいずれか一項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、を備えたガラス製品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造方法、およびガラス製品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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溶融炉にて溶融するというＦ．シーメンスが開発したシーメンス窯（Siemens type furnace）に基づき生産されている。シーメンス窯による溶融法では、粉末状ガラス原料（バッチ原料）を、シーメンス窯で先に溶融した溶融ガラスの液面上に投入し、それが塊（バッチ山、ｂａｔｃｈ  ｐｉｌｅともいう。）となったものを溶融ガラスの液面上方に設置したバーナーによって加熱し、その塊の表面から融解を進行させ、徐々に溶融ガラス（ガラス融液）とする。このとき、融液上のバッチ原料は、反応あるいは溶融しやすい物質から順次溶け出るため、融点あるいは粘性の高い珪砂あるいは珪砂分を多く含む粒子が取り残される。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原料と組成が異なったガラス融液が生じ、融液の不均一が生じやすい。さらに、シーメンス窯によるガラス溶融炉は、大量のエネルギーを必要とするため産業におけるエネルギー消費構造を改革する面から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、高付加価値化ガラス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、溶融ガラス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。【０００３】
このような従来技術に係る溶融ガラスの製造装置として、例えば、特許文献１には、ガラス原料から溶融ガラスを生産するガラス溶融装置であって、少なくとも一つの酸素バーナーと、酸素バーナーからのガス状燃料及び酸素の速度を制御する手段を備えたガラス溶融装置が記載されている。このガラス溶融装置は、ガス状燃料の速度と酸素の速度が実質的に等しくなるようにして層状のガス状燃料流と層状の酸素流を生じさせ、生成された火炎がガラス原料の表面に熱を与えてガラス原料を溶融することにより溶融ガラスを生産している。【０００４】
また、省エネルギー型ガラス製造技術の一例として、ガラス原料の混合粉末からなる造粒体（ガラス原料粒子）を高温の気相雰囲気中で加熱し溶融させて溶融ガラス粒子とし、次いでこの溶融ガラス粒子を集積して溶融ガラス（ガラス融液）を形成する溶融ガラスの製造方法が提案されている（特許文献２参照）。なお、以下では、この溶融ガラスの製造方法を、気中溶融法（in-flight glass melting method）と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特表２００２−５０８２９５号公報
【特許文献２】日本特開２００６−１９９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のような従来の溶融ガラスの製造装置および製造方法には、以下の問題がある。
特許文献１に記載の技術では、前記のようにガラス原料の溶融開始時の初期融液に未溶融物が残り易いとともに、省エネルギー操業という面では課題を有している。
特許文献２に記載の気中溶融法を用いるならば、高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を個々に溶融するので組成の均一な高品質の溶融ガラス粒子が得られ易く、省エネルギー操業も可能となる。しかし、現在のガラスの実生産においては、シーメンス窯によるガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの生産が主体であり、このガラス溶融炉を、気中溶融法を主体としたガラス溶融炉に変更するには、炉を全く新たに設計し直す必要があり、設備コストが増加する問題がある。また、現状のガラス溶融炉においては、ガラスカレットと称されるガラス片をガラス原料の一部として再利用することがなされており、気中溶融法を基にするガラス溶融炉では、現状ガラスの生産技術において欠くことのできない再生用途のガラスカレットをガラス原料の一部として用いることが容易にできない問題がある。【０００７】
即ち、気中溶融法においてガラス原料粒子とともにガラスカレットを溶融させるためには１ｍｍ以下程度にガラスカレットを微細化する必要がある。しかし、現在使用されている再生用途のガラスカレットは、数ミリ〜５０ミリ程度までの大きさの異なるガラスカレットが混在しているので、これらのガラスカレットをすべて１ｍｍ以下に加工するための手間やコストが大幅にかかる問題がある。
従って、微細化していない通常のガラスカレットを使用できる既存の溶融ガラス製造装置をその製造装置に大幅な改良を施すことなく利用した上で、均一な組成の溶融ガラスを得ることができ、熱効率も良好な技術の登場が望まれている。【０００８】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、ガラスカレットを含むガラス原料を用いて溶融ガラスを効率的に製造できる溶融ガラスの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の溶融ガラスの製造方法と製造装置を用いるガラス製品の製造方法および製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のガラス溶融炉は、溶融ガラスを貯留する炉体と、前記炉体の側部に設けられて前記炉体内に貯留された溶融ガラス上の供給領域にガラスカレットを含むガラス原料を供給するガラス原料供給部と、前記炉体の一部に設けられて前記供給領域に向かってガラス原料粒子を投入する第１の投入部と、前記第１の投入部の下方において該第１の投入部からのガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする第１の加熱気相部を前記供給領域の上方に生成する第１の加熱手段と、を備える。
本発明のガラス溶融炉は、前記炉体に設けられ前記供給領域と異なる溶融ガラス上の他の領域に向かってガラス原料粒子を投入する第２の投入部と、該第２の投入部の下方において該第２の投入部からのガラス原料粒子を溶融ガラス粒子とする第２の加熱気相部を前記他の領域の上方に生成する第２の加熱手段とを備えてもよい。
本発明のガラス溶融炉では、前記第１の投入部は、前記溶融ガラス粒子の放出方向が鉛直下向きとなるように設けられてもよい。【００１０】
本発明のガラス溶融炉は、前記ガラス原料供給部を設けた炉体の一側と反対側に溶融ガラスの排出口が形成されるとともに、前記第一の投入部が前記溶融ガラス粒子の放出方向が斜め下向きとなり、かつ、前記ガラス原料供給部側に向いて傾斜されるように設けられてもよい。
本発明のガラス溶融炉は、前記ガラス原料供給部を設けた炉体の一側と反対側に溶融ガラスの排出口が形成されるとともに、前記第一の投入部が溶融ガラス粒子の放出方向が斜め下向きとなり、かつ、前記排出口側に向いて傾斜されるように設けられてもよい。【００１１】
本発明のガラス溶融炉は、前記炉体の炉底部に溶融ガラスを加熱するための加熱手段を備えてもよい。
本発明のガラス溶融炉は、前記炉体の炉壁部に補助加熱バーナーを備えてもよい。【００１２】
本発明の溶融ガラスの製造方法は、溶融ガラスを貯留している炉体内の該溶融ガラス上にガラスカレットを含むガラス原料を供給し、該ガラス原料を供給した供給領域に対し第１の投入部からガラス原料粒子を投入し、第１の投入部の下方において前記第１の投入部からのガラス原料粒子を第１の加熱気相部により溶融ガラス粒子としてから前記ガラスカレットを含むガラス原料上に落下させ、前記ガラスカレットを含むガラス原料を溶融する。【００１３】
本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記供給領域と異なる溶融ガラス上の他の領域に向けて、第２の投入部からガラス原料粒子を投入し、第２の投入部の下方において前記第２の投入部からのガラス原料粒子を第２の加熱気相部により溶融ガラス粒子としてから溶融ガラスに供給してもよい。
本発明の溶融ガラスの製造方法は、前記炉体内に供給されたガラスカレットを含むガラス原料について製造目的とする溶融ガラスに対し不足の組成成分がある場合、前記第１の投入部または第２の投入部から炉体内に投入するガラス原料粒子に対し前記不足の組成成分を補うように成分調整したガラス原料粒子を用い、前記第１の投入部または第２の投入部から、前記成分調整済みガラス原料粒子を投入することにより、前記ガラスカレットを含むガラス原料に不足の組成成分を補給することができる。
本発明の溶融ガラスの製造方法において、溶融ガラスを貯留している炉体内の該溶融ガラス上にガラスカレットを含むガラス原料を連続的、または間欠的に供給しながら、かつ該ガラス原料が供給された供給領域に向けて、第１の投入部からガラス原料粒子を連続的、または間欠的に投入して前記第１の投入部からのガラス原料粒子を第１の加熱気相部を通して溶融ガラス粒子として前記ガラスカレットを含むガラス原料上に落下させ、前記ガラスカレットを含むガラス原料を溶融してもよい。
本発明の溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス原料粒子の平均粒径は、３０〜１０００μｍとするのが好ましい。【００１４】
本発明の溶融ガラスの製造方法は、前記成分調整済みのガラス原料粒子として、清澄剤と着色剤と溶融助剤との少なくとも１種以上の量を調整したものを用いることができる。
本発明の溶融ガラス製品の製造方法は、先のいずれかに記載の溶融ガラスの製造方法を用いて、前記ガラス原料と前記ガラス原料粒子から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。
本発明のガラス製品の製造装置は、先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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のガラス溶融炉によれば、第１の投入部からガラス原料粒子を炉内に投入し、第１の加熱気相部で溶融させた溶融ガラス粒子を、ガラスカレットを含むガラス原料の上に直接落下させてガラスカレットを含むガラス原料に直接熱を伝達し、溶融させることができる。このため、ガラスカレットを含むガラス原料を溶融ガラスからの伝熱に加え、溶融ガラス粒子からの伝熱も利用して効率良く熱伝達し、速やかに溶融させることができ、良好な熱効率で溶融ガラスを製造できる。
また、ガラス原料上に落下させる溶融ガラス粒子は、第１の加熱気相部により溶融されて均一組成の溶融ガラス粒子となっていて、この組成均一な溶融ガラス粒子からの良好な熱伝達によりガラス原料を溶融させるので、難溶性の原料を含むガラス原料であっても従来よりも均一な溶融を図ることができ、溶融した初期状態において従来の溶融ガラスよりも組成の均一化を図ることができる。
さらに、本発明のガラス溶融炉によれば、通常のガラス原料を加熱するためのバーナーで溶融ガラス上のガラスカレットを含むガラス原料の山をバーナーの火炎が直撃した場合に微細なガラスカレットないしはガラス原料粉末が飛散するが、第１の投入部からガラス原料粒子を炉内に投入し、第１の加熱気相部で溶融させた溶融ガラス粒子を、ガラスカレットを含むガラス原料の上に直接落下させるので、落下して堆積した溶融ガラス粒子によって、飛散した微細なカレットないしはガラス原料粉末が吸着され、ガラス原料粉末などの飛散を抑制できる。【００１６】
本発明のガラス溶融炉によれば、ガラスカレットを含むガラス原料を炉内の供給領域に供給する構造については既存の溶融炉と同等構造を採用でき、更に炉体に第１の投入部と第１の加熱気相部を設けることで溶融ガラス原料粒子をガラス原料上に供給し、加熱できる。従って、ガラス原料とガラスカレットの供給設備などの既存設備を備えた溶融炉の構造をそのまま利用でき、既存ガラス溶融炉の大幅な改造を行うことなく、ガラスカレットを含むガラス原料粒子を有効利用しながら、溶融ガラス粒子を用いてガラス原料を直接加熱することができ、良好な熱効率で高品質の溶融ガラスを製造できる。【００１７】
本発明のガラス製品の製造方法と製造装置によれば、本発明の溶融ガラスの製造装置および製造方法によって、組成が均一な高品質の溶融ガラスを効率的に製造できるため、省エネルギー操業により製造された高品質のガラス製品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明に係るガラス溶融炉の第１実施形態の構成を示す模式的な構成図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図３は図１に示すガラス溶融炉に適用される気中溶融バーナーの一例を示す模式的な断面図である。
【図４】図４は本発明に係るガラス溶融炉を用いたガラス製品の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図５】図５は本発明に係る溶融ガラスの製造方法の一実施形態における溶融ガラス粒子の挙動を示す模式的な説明図であり、図５（ａ）は溶融ガラス粒子がガラス原料に向かって降下している状態を示す説明図、図５（ｂ）はガラス原料上に落下した溶融ガラス粒子が熱を伝える状態を示す説明図、図５（ｃ）はガラス原料上に溶融ガラス粒子の堆積が進行した状態を示す説明図である。
【図６】図６は本発明に係るガラス溶融炉の第２実施形態を示す模式的な構成図である。
【図７】図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図８は本発明に係るガラス溶融炉の第３実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図８（ａ）は水平断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】図９は本発明に係るガラス溶融炉の第４実施形態の主要部を示す模式的な構成図である。
【図１０】図１０は本発明に係るガラス溶融炉の第５実施形態の主要部を示す模式的な構成図である。
【図１１】図１１は本発明に係るガラス溶融炉の第６実施形態の主要部を示す模式的な構成図である。
【図１２】図１２は本発明に係るガラス溶融炉の第７実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図１２（ａ）は縦断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１３】図１３は本発明に係るガラス溶融炉の第８実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図１３（ａ）は縦断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して本発明に係るガラス溶融炉とそれを用いた溶融ガラスの製造装置と製造方法、並びに、ガラス製品の製造方法の一例について説明する。ただし、本発明は以下に説明する各実施形態に制限されるものではなく、ガラス原料粒子を溶融して溶融ガラス粒子を形成し、ガラス原料が供給される供給領域に向けて放出し同様の効果が得られる限りは本発明の範囲である。
図１は本発明に係るガラス溶融炉の一実施形態の構成を示す模式的な構成図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は同ガラス溶融炉に適用される気中溶融バーナーの一例を示す構成図である。なお、気中溶融バーナーとは、気中溶融法で利用するためのバーナーである。
【００２０】
図１に示すように本実施形態のガラス溶融炉１００は、炉体１と、気中溶融バーナー２と、ガス供給源３と、ガラス原料粒子供給部４と、ガラス原料供給部５を主体として構成されている。ガラス溶融炉１００の下流側には、ガラス溶融炉１００において製造された溶融ガラスＧをガラス製品に成形するための成形装置６が接続されている。
【００２１】
炉体１は、耐火レンガなどの耐火材により中空構造にされている。すなわち、炉底部１ｂと天井部１ａとの間に炉壁部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ（図１、図２参照）が設けられ、これらの内部にガラス融液である溶融ガラスＧの貯留部１ｈが形成されている。
炉壁部１ｃの高さ方向の中間部には、ガラス原料ＧＭ２を炉内の溶融ガラスＧに投入するためのガラス原料投入口１Ａが設けられている。図１においてガラス原料投入口１Ａは１箇所のみ描かれているが、本実施形態では、図２に示すように、水平方向に離間した２箇所に設けられている。また、炉壁部１ｃに対向する側の炉壁部１ｄには、溶融ガラスＧを成形装置６側に排出するための排出口１Ｂが形成されている。
【００２２】
本実施形態のガラス原料供給部５は、炉体１の側部に、すなわち炉体１の炉壁部１ｃ側であって、溶融ガラスの流れる方法の上流側に設けられており、ガラス原料ＧＭ２を収容するホッパー５ａと、該ホッパー５ａの下部に接続された搬送管５ｄと、搬送管５ｄの内部に設けられた搬送スクリュー５ｂと、この搬送スクリュー５ｂを回転駆動する駆動部５ｃを備えている。
ホッパー５ａは、上部に原料投入口５Ａ、底部に底部開口５Ｂを備え、底部開口５Ｂの下方に水平に搬送管５ｄが接続され、搬送管５ｄの一端が前記ガラス原料投入口１Ａに連結されている。前記搬送スクリュー５ｂは搬送管５ｄ内のガラス原料ＧＭ２をガラス原料投入口１Ａに向かって搬送する。
【００２３】
本実施形態において、ガラス原料供給部５は、各ガラス原料投入口１Ａにそれぞれ１つずつ設けられている。
このため、ホッパー５ａに収容されているガラス原料ＧＭ２は搬送スクリュー５ｂによってガラス原料投入口１Ａから貯留部１ｈに投入される。貯留部１ｈ内にすでに溶融ガラスＧまたは溶融ガラス粒子Ｕが集積した溶融ガラスＵ’が貯留されている場合には、図１、２に示すように、ガラス原料ＧＭ２が山状の塊を形成して溶融ガラスＧ（Ｕ’）の液面上に浮かぶことになる。
形成された各塊は、ガラス原料ＧＭ２の投入が続くと、炉壁部１ｃ側から炉壁部１ｄ側に向かって押し出され互いに合流して、炉壁部１ｃ、１ｄの間の溶融ガラスＧ上の一定範囲、たとえば、図２に二点鎖線で示す供給領域Ｓに供給される。このように本実施形態において、ガラス原料供給部５の原料供給方向は、炉壁部１ｃから炉壁部１ｄに向かう方向とされる。
【００２４】
気中溶融バーナー２は、ガラス原料粒子ＧＭ１を加熱気相部Ｋ中で溶融して溶融ガラス粒子Ｕを形成し、ガラス原料ＧＭ２が供給される供給領域Ｓに向けて放出するために設けられている。本実施形態の気中溶融バーナー２は、ガラス原料粒子ＧＭ１の放出方向が鉛直下方となるように、供給領域Ｓの中心を通る鉛直軸に沿って炉体１の天井部１ａに取り付けられている。
【００２５】
本実施形態に適用されている気中溶融バーナー２の内部構造の一例は、図３に示すように、ガラス原料粒子ＧＭ１を通過させる供給路２１を有した筒型のノズル本体２２と、このノズル本体２２の周囲を取り囲むように配置された被覆管２３と、この被覆管２３の周囲を囲むように配置された外管２４とからなる３重構造とされている。ノズル本体２２と被覆管２３との間の流路が燃料ガス供給路２５とされ、被覆管２３と外管２４との間の流路が燃焼用ガス供給路２６とされている。
【００２６】
また、気中溶融バーナー２には、プロパン、ブタン、メタン、ＬＰＧ（液化石油ガス）などの燃料ガスと、Ｏ２ガスを含む燃焼用ガスとを供給するガス供給源３が、供給管３ａ、３ｂを介して接続されている。
供給管３ａは、前記燃料ガスを供給する配管であり、燃料ガス供給路２５に接続されている。供給管３ｂは、前記燃焼用ガスを供給する配管であり、燃焼用ガス供給路２６に接続されている。
このため、気中溶融バーナー２は、供給管３ａを介して前記燃料ガスが図３の矢印２８に示す如く燃料ガス供給路２５に導入され、供給管３ｂを介して前記燃焼用ガスが図３の矢印２９に示す如く燃焼用ガス供給路２６に導入される。これにより、気中溶融バーナー２は先端側（図１、図３の下方側）に前記燃料ガスおよび前記燃焼用ガスによる酸素燃焼炎Ｈを噴射できる。
【００２７】
また、気中溶融バーナー２のノズル本体２２には、供給管４ａを介してガラス原料粒子ＧＭ１をキャリアガスとともに供給するガラス原料粒子供給部４が接続されている。キャリアガスとしては、酸素または空気を採用できる。ただし、キャリアガスは、ガラス原料粒子ＧＭ１をノズル本体２２に供給して、ノズル本体２２の出口側から噴射できるガスであれば、酸素または空気には限定されない。
【００２８】
ガラス原料粒子供給部４の構成は、ガラス原料粒子ＧＭ１を収容するホッパーと、ホッパーに収容されたガラス原料粒子ＧＭ１を前記キャリアガスによって供給管４ａ内に移動させるガス送出手段とを備える。
このため、ガラス原料粒子供給部４からキャリアガスとともにガラス原料粒子ＧＭ１がノズル本体２２に供給されると、気中溶融バーナー２は、先端から酸素燃焼炎Ｈを噴射するとともに、ガラス原料粒子ＧＭ１を放出できる。
本実施形態では、酸素燃焼炎Ｈが、酸素燃焼炎Ｈの内部とその周囲に、ガラス原料粒子ＧＭ１を構成する各原料の融点よりも高い、約２０００〜３０００℃の加熱気相部Ｋを形成できる。このため、ガラス原料粒子ＧＭ１は、溶融した液相の溶融ガラス粒子Ｕとして鉛直下方に放出される。
また、溶融ガラス粒子Ｕとともに、酸素燃焼炎Ｈ内で燃焼されたガスと、加熱気相部Ｋを燃焼されることなく通過したガスとは、加熱気相部Ｋで加熱された加熱ガスｇとして鉛直下方側に噴射される。加熱ガスｇは、噴射時には加熱気相部Ｋと略同じ温度に加熱されている。
【００２９】
上述の構成の気中溶融バーナー２によってガラス原料粒子ＧＭ１を加熱気相部Ｋ中で溶融して溶融ガラス粒子Ｕを形成し、該溶融ガラス粒子Ｕをガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２に向けて放出できる。
本実施形態の気中溶融バーナー２は、内部の供給路２１を介しガラス原料粒子ＧＭ１を目的の方向に噴出できる第１の投入部と、酸素燃焼炎Ｈに伴う加熱気相部Ｋを生成してガラス原料粒子ＧＭ１を溶融する第１の加熱手段を兼ねている。
【００３０】
なお、気中溶融バーナー２の構成は、ガラス原料粒子ＧＭ１を加熱気相部Ｋ中で溶融して溶融ガラス粒子Ｕを形成し、ガラス原料ＧＭ２が供給される供給領域Ｓに向けて放出する加熱手段である限り、特に限定されず、気中溶融法に用いるすべての加熱手段を採用できる。
たとえば、具体的な好適な加熱手段としては、天然ガス−酸素燃焼炎等の酸素燃焼炎を利用した上述の気中溶融バーナー２を用いることができるが、他に、移送式直流プラズマ、非移送式直流プラズマ、多相プラズマ、高周波誘導プラズマ等の熱プラズマアークなどの少なくとも一つを発生可能な装置を使用できる。ここにおいては、第１の加熱手段としての具体的な例示を挙げているが、後述する第２の加熱手段、あるいは第２の加熱手段に加えて設けられる加熱手段においても、これらの例示の加熱手段を用いることができる。
【００３１】
次に、本実施形態のガラス溶融炉１００において製造しようとする溶融ガラスＧとその原料となるガラス原料粒子ＧＭ１とガラス原料ＧＭ２について以下に説明する。
本実施形態のガラス溶融炉１００を用いて製造しようとする溶融ガラスＧは組成的には特に制約されない。従って、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、混合アルカリ系ガラス、またはホウケイ酸ガラス、あるいは、その他のガラスのいずれであってもよい。
【００３２】
溶融ガラスＧが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、溶融ガラスＧは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：６５〜７５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜３％、ＣａＯ：５〜１５％、ＭｇＯ：０〜１５％、Ｎａ2Ｏ：１０〜２０％、Ｋ2Ｏ：０〜３％、Ｌｉ2Ｏ：０〜５％、Ｆｅ2Ｏ3：０〜３％、ＴｉＯ2：０〜５％、ＣｅＯ2：０〜３％、ＢａＯ：０〜５％、ＳｒＯ：０〜５％、Ｂ2Ｏ3：０〜５％、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。
【００３３】
溶融ガラスＧが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、溶融ガラスＧは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：３９〜７５％、Ａｌ2Ｏ3：３〜２７％、Ｂ2Ｏ３：０〜２０％、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。
【００３４】
溶融ガラスＧが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、溶融ガラスＧは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：５０〜７５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜１５％、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。
【００３５】
その他の用途として、溶融ガラスＧが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、溶融ガラスＧは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ2：６０〜８５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜５％、Ｂ2Ｏ３：５〜２０％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ：２〜１０％、という組成を有することが好ましい。
【００３６】
本実施形態で気中溶融バーナー２を用いて行う気中溶融法においては、前記いずれかの組成のガラスの原料、例えば上述の各成分の粒子状のガラス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、造粒体とした上述のガラス原料粒子ＧＭ１を用意する。
基本的に気中溶融法とは、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ＧＭ１を高温の気相雰囲気中で溶融して溶融ガラスを製造する方法と表記できる。
【００３７】
また、たとえば、前述のガラス原料粒子ＧＭ１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（Ａｌ２Ｏ３）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、弁柄（Ｆｅ２Ｏ３）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）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均一に調合し、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ＧＭ１を得ることができる。
【００３８】
前記ガラス原料粉末粒子からガラス原料粒子ＧＭ１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ＧＭ１として用いることもできる。なお、ガラスカレットは通常種々の大きさの物が混在するので、すでに微粉となっているガラスカレットは、ガラス原料粒子ＧＭ１に混合しても良いが、ガラス原料粒子ＧＭ１を構成する平均的な粒子径よりも大きなガラスカレットは、後に説明するガラス原料ＧＭ２に混合して利用する。
【００３９】
ガラス原料粒子ＧＭ１を得るための一例としてスプレードライ造粒法について説明する。２〜５００μｍの範囲のガラス原料粉末を蒸留水などの溶媒中に分散して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スラリーが得られる。これを加熱した気流中に噴霧することでガラス原料粒子ＧＭ１が得られる。
なお、前述のスラリーを調製する際、原料粉末粒子の均一分散と造粒原料の強度を向上させる目的で２−アミノエタノール、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ＧＭ１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。
【００４０】
前記ガラス原料粒子ＧＭ１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ＧＭ１が使用され、さらに７０〜３００μｍの範囲内のガラス原料粒子ＧＭ１が好ましい。このガラス原料粒子ＧＭ１の一例を拡大して図１の二点鎖線の円内に示す。１つのガラス原料粒子ＧＭ１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ＧＭ１が溶融した溶融ガラス粒子Ｕの平均粒径（重量平均）は、通常、ガラス原料粒子ＧＭ１の平均粒径の８０％程度となることが多い。ガラス原料粒子ＧＭ１の粒径は、短時間で加熱でき、ガラス原料粒子ＧＭ１からの発生ガスの放散が容易である点、およ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。
【００４１】
また、これらのガラス原料粒子ＧＭ１は、必要に応じて、副原料として清澄剤、着色剤、溶融助剤等を含むことができる。また、これらのガラス原料粒子ＧＭ１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）、イオウ（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できる。
【００４２】
ガラス原料ＧＭ２は、ガラス原料粒子ＧＭ１と合わせて溶融ガラスＧを形成するためのガラス原料である。ガラス原料ＧＭ２の組成は、目標とする溶融ガラスＧのガラス組成の範囲と、ガラス原料粒子ＧＭ１として供給される組成の分量比とに基づいて、設定される。
たとえば、ガラス原料粒子ＧＭ１の組成は、溶融ガラスＧとしての目標のガラス組成の範囲に一致していることが好ましい。この場合には、ガラス原料ＧＭ２の組成も溶融ガラスＧとしての目標のガラス組成の範囲に合わせる。
ただし、ガラス原料粒子ＧＭ１の組成が溶融ガラスＧとしての目標のガラス組成の範囲から外れている場合、ガラス原料ＧＭ２の組成は、ガラス原料粒子ＧＭ１に不足する組成を補う組成とする。また、その逆に、目標のガラス組成にガラス原料ＧＭ２の組成が外れていれば、ガラス原料粒子ＧＭ１の組成は、ガラス原料ＧＭ２に不足する組成を補う組成とする。いずれにしても、ガラス原料粒子ＧＭ１の組成とガラス原料ＧＭ２の組成を考慮して、目標のガラス組成を実現できる。
【００４３】
本実施形態において使用するガラス原料ＧＭ２は、ガラスカレットを１０質量％以上含む構成とすることが好ましい。ガラス原料ＧＭ２に含有するガラスカレットの例としては、ガラス製品の製造工程等で発生したガラス屑（工程内循環カレット）および市中から回収され不純物を除去したガラス片のいずれか一方または両方が挙げられる。これらのガラス屑、ガラス片は粉砕されて、たとえば、粒径が１ｍｍ〜５０ｍｍ程度の範囲にばらついた粉体状または破片状に形成されている。ガラスカレットの大きさは、溶融可能であって、大きいほうがよい。これは、大きなサイズのガラスカレットが原料表面を覆うことによって、ガラス原料ＧＭ２のうち、微細な原料の飛散を抑制するためである。
ガラス原料ＧＭ２におけるガラスカレットの割合は、たとえば、製造するガラス製品の種類、工程内循環カレットの在庫、市中カレットの購入価格等の状況に応じて適宜設定にできる。
ガラス製品の全質量に占めるガラスカレットの量（質量％）は、たとえば、板ガラスの場合は３０％程度、瓶ガラスの場合は９０％程度、液晶用ガラスの場合は５０％程度であることが多い。
また、本実施形態においてガラス原料ＧＭ２に含まれるガラスカレットは、組成が必要な組成に合っている限り、一般的にガラス溶融炉において用いられるガラスカレットと同様のものを採用できる。
【００４４】
ガラス原料ＧＭ２において、ガラスカレット以外の成分としては、溶融することで必要なガラス組成が得られる複数のガラス原料の粉末を混合したバッチ原料が挙げられる。その他、ガラス原料として、ガラス原料粒子ＧＭ１のように予めバッチ原料を造粒したものを含んでもよい。
また、ガラス原料ＧＭ２において、ガラスカレット以外の他の成分としては、副原料である清澄剤、着色剤、溶融助剤等を添加できる。
【００４５】
ガラスカレットはバッチ原料に比べ溶融性が良好である。このため、ガラス原料ＧＭ２においてガラスカレットの量を増やすことは省エネルギー操業の点で好ましい。
ただし、ガラスカレットは反応性に乏しいため、ガラスカレットが増えると脱泡しにくくなる。したがって、この場合には、ガラス原料ＧＭ２のバッチ原料とともに清澄剤を添加することが好ましい。ガラス原料粒子ＧＭ１の方に清澄剤を多めに添加してもよいが、バッチ原料に清澄剤を入れる方が清澄剤の揮発などの観点から相対的に効果が高い。
【００４６】
次に、ガラス溶融炉１００を用いた本発明に係る溶融ガラスの製造方法およびガラス製品の製造方法の一実施形態について説明する。
図４は本発明に係るガラス製品の製造方法の一例を示すフロー図である。図５はこの例における溶融ガラス粒子Ｕの挙動の模式的な説明図である。
まず、本実施形態の溶融ガラスの製造方法について説明する。本方法で行う工程は、図４に示す本実施形態のガラス製品の製造方法におけるガラス溶融工程Ｓ１を構成する。
【００４７】
ガラス溶融炉１００によって、溶融ガラスＧを形成するには、まず、気中溶融バーナー２によって、酸素燃焼炎Ｈを形成し、気中溶融バーナー２の下端側に加熱気相部Ｋを形成する。酸素燃焼炎Ｈによる輻射熱伝達や対流熱伝達によって、天井部１ａ、炉底部１ｂ、炉壁部１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆを加熱し、貯留部１ｈ内に、たとえば、１５００℃程度の高温気相雰囲気を形成する。これにより貯留部１ｈは、溶融ガラスＧをガラス融液として貯留できる。
なお、最初に貯留部１ｈに溶融ガラスＧを形成する場合、貯留部１ｈ内にバッチ原料を収容して気中溶融バーナー２により加熱して溶融ガラスＧを形成してもよいし、気中溶融バーナー２により以下に説明の如く溶融ガラスＧを形成してもよい。
【００４８】
次に、ガラス原料粒子供給部４から、キャリアガスとともにガラス原料粒子ＧＭ１を気中溶融バーナー２のノズル本体２２に供給する。
ガラス原料粒子ＧＭ１は、ノズル本体２２内を下方に移動し、酸素燃焼炎Ｈにより形成された加熱気相部Ｋに投入される。これにより、個々のガラス原料粒子ＧＭ１が加熱気相部Ｋにおいて急速に加熱溶融され、全体が溶融されて個々に溶融ガラス粒子Ｕに変化する。各溶融ガラス粒子Ｕは、加熱気相部Ｋ内で加熱されたキャリアガスや加熱ガスｇとともに鉛直下方に噴射され、炉体１の貯留部１ｈ内に落下し、貯留部１ｈに集積され溶融ガラスＵ’を形成する。
【００４９】
このとき、ガラス原料粒子ＧＭ１は、キャリアガス、燃料ガス供給路２５、燃焼用ガス供給路２６から噴射される前記燃料ガス、および前記燃焼用ガスが形成する気流によって、気中溶融バーナー２の先端部に滞留することがなく下方に噴射され、加熱される。
特に、ガラス原料粒子ＧＭ１の組成が、溶融ガラスＧの目標のガラス組成に一致している場合には、各溶融ガラス粒子Ｕが目標の溶融ガラスＧであり、組成が均一な高品質な溶融ガラスＧになっている。また、溶融ガラス粒子Ｕは、ガラス原料粒子ＧＭ１を溶融し形成した小粒径の液滴粒子であるため、発生ガスの放散が充分になされる結果として泡が少ない。
また、通常のガラス原料を加熱するためのバーナーで溶融ガラス上のガラスカレットを含むガラス原料の山をバーナーの火炎が直撃した場合に、微細なガラスカレットないしはガラス原料粉末が飛散する。他方、本発明では、気中溶融バーナー（第１の投入部）２からガラス原料粒子ＧＭ１を炉内に投入し、加熱気相部Ｋ（第１の加熱気相部）で溶融させた溶融ガラス粒子Ｕを、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２の上に直接落下、堆積させるので、溶融ガラス粒子Ｕに飛散した微細なカレットないしはガラス原料粉末が吸着され、ガラス原料粉末などの飛散を防止できる。飛散したガラス原料粉末は目標のガラス組成と乖離がある場合が多いため、飛散したガラス原料粉末を削減してこれが溶融ガラスＧ（Ｕ’）に混入することを防止することは、高品質な溶融ガラスを得るために有効である。
さらに本発明では、上記のような作用があるので、加熱気相部Ｋのような炎を、ガラス原料ＧＭ２の塊に対して比較的近くまで形成することができる。通常の加熱バーナーの場合には、このような作用はないので、ガラス原料ＧＭ２の塊にその炎が近すぎると、上記のごとく微細なガラスカレットないしはガラス原料粉末が飛散して問題となる。
【００５０】
また、溶融ガラスＵ’は、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２がその液面上に浮かべられ、下側からガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２が加熱され、さらに溶融されるため、溶解初期段階の溶融体、いわゆる初期メルト（初期溶融物）となった状態となる。溶融ガラスＵ’は、投入されるガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２の溶融時の脱泡を促進するため、充分な量の清澄剤を含んだガラス原料粒子ＧＭ１を用いることが好ましい。
溶融ガラスＵ’における残存清澄剤量は、ガラス原料粒子ＧＭ１における清澄剤の添加比率、供給量、燃焼量などの溶融条件をパラメータとして制御できるため、目的の残存清澄剤量に調整した溶融ガラスＵ’を得ることができる。
また、気中溶融バーナー２を用いて、製造装置の稼働初期の溶融初期段階の溶融体である初期メルトを製造すると、ガラス原料ＧＭ２の寄与分による成分が含まれない。このため、ガラス原料粒子ＧＭ１とガラス原料ＧＭ２の組成が異なる場合は、より均質な溶融ガラスＧをより効率よく形成するために、少なくとも製造装置の稼働初期の初期メルトを形成するガラス原料粒子ＧＭ１の組成を、溶融ガラスＧの組成の範囲に合わせるか、溶融ガラスＧの組成の範囲に近似した組成とすることが好ましい。
【００５１】
このようにして、ある程度、溶融ガラスＵ’の貯留が進んでから、ガラス原料供給部５からガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２を供給する。
すなわち、原料投入口５Ａに投入したガラス原料ＧＭ２を、搬送スクリュー５ｂの回転によって、ガラス原料投入口１Ａから貯留部１ｈ内に投入する。ここでガラスカレットに数ミリ〜数十ミリの範囲で大きさのばらつきがあったとしても、搬送スクリュー５ｂを用いて原料投入口５Ａから炉内にガラスカレットを投入する方式では問題なくガラスカレットの投入ができる。
貯留部１ｈ内に投入されたガラス原料ＧＭ２は、すでに貯留された溶融ガラスＵ’の液面上に塊（パイル）を形成して浮かび、気中溶融バーナー２の下方に位置する供給領域Ｓに向かって押し出される。この間にガラス原料ＧＭ２は、溶融ガラスＵ’からの熱伝達により加熱されて下側から徐々に溶融を始める。
供給領域Ｓでは、気中溶融バーナー２から鉛直下方に放出される溶融ガラス粒子Ｕが降り注いでいるため、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２が溶融ガラス粒子Ｕと接触し、ガラス原料ＧＭ２の溶融が促進される。以下に図５を参照してこの様子を説明する。
【００５２】
図５（ａ）には、溶融ガラスＵ’上に浮かぶガラスカレットＧＣとバッチ原料ＧＢとを含むガラス原料ＧＭ２の塊の上方部のイメージを示す。図のように、ガラスカレットＧＣどうしの隙間に大きさの小さいバッチ原料ＧＢが入り込んだ状態となる。実際には図示していないがガラスカレットＧＣの下にも、別のガラスカレットが積層し、その隙間にバッチ原料が入っている。溶融ガラスＵ’上に浮かぶガラスカレットＧＣを含むガラス原料ＧＭ２の塊は、図示しないがこの塊の下面が溶融ガラスＵ’と接触して加熱され、上面ｍ１がガラス溶融炉１００の内壁部からの輻射熱および加熱ガスｇからの気体熱伝達により加熱されている。このため、ガラスカレットＧＣを含むガラス原料ＧＭ２は、それぞれの加熱量に応じて、上面ｍ１、下面から加熱溶融されて溶融ガラスＵ’に混入し、溶融ガラスＧが形成されていく。
【００５３】
上面ｍ１に溶融ガラス粒子Ｕが落下すると、図５（ｂ）に示すように、溶融ガラス粒子Ｕが上面ｍ１上に拡がり、上面ｍ１の一部に密着する。この密着した溶融ガラス粒子Ｕから、上面ｍ１との接触面ｍｃを介して、熱伝導が起こり、接触面ｍｃを通してガラス原料ＧＭ２を広く加熱できる。
溶融ガラス粒子Ｕは、加熱気相部Ｋの温度である約２０００℃〜約３０００℃の領域を通過して高温に加熱されているため、溶融ガラスＵ’に比べて格段に高温である。また、固体状態のガラス原料ＧＭ２の温度に比べるとよりいっそう高温である。
したがって、接触面ｍｃでの熱伝導を急速に行うことができる。しかも溶融ガラス粒子Ｕは小径であるため、単位面積当たりの熱伝導量がきわめて大きい。また、溶融ガラス粒子Ｕは衝突により偏平となり、溶融ガラス粒子Ｕの粒径に比べて広範囲に付着するため、溶融ガラス粒子Ｕの熱がガラス原料ＧＭ２に効率よく伝熱する。このため、溶融ガラス粒子Ｕは、ガラスカレットＧＣどうしの隙間に流れ込み、ガラスカレットＧＣの表面やその下方部を溶融する。
【００５４】
さらに、図５（ｃ）に示すように、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２において接触面ｍｃにおいてガラス原料ＧＭ２が急速に溶融し、後続の溶融ガラス粒子Ｕも接触面ｍｃを構成することになるので、接触面ｍｃも拡大していく。たとえば、図５（ｃ）には、一例として、隣接領域に落下した複数の溶融ガラス粒子Ｕがそれぞれの接触面ｍｃを拡大した結果、互いに合流して接触面ｍｃ’のように拡大した様子を示している。
このような接触面ｍｃ（ｍｃ’）では、溶融したガラス原料ＧＭ２と溶融ガラス粒子Ｕとが密着して接触する結果、化学反応も効率的に進行する。また、接触面ｍｃ（ｍｃ’）が粒子体積に比して大きいため、反応が速やかに進行し、均一性の高い反応が短時間のうちに起こる。
このようにして、ガラスカレットＧＣを含むガラス原料ＧＭ２の上面ｍ１上に溶融ガラス粒子Ｕとガラス原料ＧＭ２とのガラス原料の組成比に応じた液滴状の溶融ガラスＧが形成されていく。
【００５５】
この液滴状の溶融ガラスＧは、成長して隣接する同様の溶融ガラスＧと合流して下方あるいは側方に流れたり、塊を貫通したりして、貯留済みの溶融ガラスＵ’に混入する。この結果、貯留部１ｈ内の溶融ガラスが増加していく。
以上、隣接して降り注ぐ溶融ガラス粒子Ｕについて図示による説明をしたが、溶融ガラス粒子Ｕは、ガラス原料粒子ＧＭ１の投入量、溶融ガラス粒子Ｕの放出範囲に応じて、上面ｍ１上を広範囲に覆う。このため、供給領域Ｓにおいて、ガラス原料ＧＭ２の上面ｍ１を溶融ガラス粒子Ｕの堆積層によって覆いつつ、上述の溶融を上面ｍ１上で進行させることができる。
【００５６】
このとき、ガラスカレットＧＣを含むガラス原料ＧＭ２の下面では、溶融ガラスＵ’との接触による溶融も進行している。このため、溶融ガラス粒子Ｕの供給量によって、上面ｍ１からの溶融の速度と、下面からの溶融の速度を調節できる。
たとえば、溶融ガラス粒子Ｕがガラス原料ＧＭ２の溶融に寄与する熱量を、ガラス原料ＧＭ２の溶融に必要な熱量の５０％から６０％程度に設定すれば、溶融ガラスＵ’の寄与による下面からの溶融と、溶融ガラス粒子Ｕの寄与による上面ｍ１からの溶融をほぼ均衡できるため、ガラス原料ＧＭ２を外表面からほぼ均等に溶融させることができ、効率的である。
【００５７】
また、ガラス溶融炉１００の省エネルギー面の評価としては、気中溶融バーナー２を用いた気中溶融法はきわめてエネルギー効率がよいため、ガラス原料粒子ＧＭ１の投入量が多いほど省エネルギー操業が実現できたことになる。
ただし、ガラス原料粒子ＧＭ１の投入量を増やすと溶融ガラスＧの全体量に対するガラス原料ＧＭ２の量比が低下するため、ガラス原料粒子ＧＭ１の投入量の上限は溶融ガラスＧに占めるべきガラス原料ＧＭ２の比率、特にガラス原料ＧＭ２に占めるべきガラスカレットの必要量に応じて決定できる。
したがって、ガラス原料粒子ＧＭ１の投入量は、この上限の範囲でエネルギー効率を考慮して適宜設定すればよい。
【００５８】
このようにしてガラス原料粒子ＧＭ１から溶融ガラス粒子Ｕを形成し、溶融ガラス粒子Ｕをガラス原料ＧＭ２上に放出してガラス原料ＧＭ２の溶融を継続する。
ガラス原料粒子ＧＭ１およびガラス原料ＧＭ２の投入量が、溶融ガラスＧを形成する組成比を満足する量比になり、この量比に相当するガラス原料ＧＭ２が溶融されると、貯留された溶融ガラスは目的のガラス組成を有する溶融ガラスＧになる。このようにして、ガラス溶融炉１００を用いて溶融ガラスＧを製造する。
ガラス溶融炉１００において目的の組成比とした溶融ガラスＧは、必要に応じて清澄され、排出口１Ｂから成形装置６に移送し、成形装置６において目的の形状に成形できる。
【００５９】
ガラス溶融炉１００を用いて行う溶融ガラスの製造方法によれば、ガラス原料供給部５によって炉体１内にガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２を供給し、気中溶融バーナー２によって形成された溶融ガラス粒子Ｕをガラス原料ＧＭ２上に放出するため、ガラス原料ＧＭ２に対し高温かつ液相の溶融ガラス粒子Ｕからの効率的な熱伝達を行うことができ、迅速に溶融できる。このため、ガラスカレットを気中溶融バーナー２に供給できるように小径化することなく、ガラスカレットを利用しつつ気中溶融バーナー２も利用して効率良く溶融ガラスを製造できる。
【００６０】
また、気中溶融バーナー２によって組成が均一に形成された溶融ガラス粒子Ｕを少量ずつガラス原料ＧＭ２の塊と密着させて溶融できるため、ガラス原料ＧＭ２の溶融部分における反応性が向上し、溶融ガラス粒子Ｕとの混成体の組成を均一化できる。
また、溶融ガラス粒子Ｕに清澄剤を添加する場合、前記溶融ガラスＧにおいて溶融ガラス粒子Ｕに含まれる清澄剤が作用するため、ガラス原料ＧＭ２に含まれる反応性に乏しいガラスカレットを溶融させて溶融ガラスＧとした場合であっても、溶融ガラスＧにおける脱泡効果を発揮できる。このため、脱泡するために炉体１内において溶融ガラスＧを対流させて貯留する時間を短縮できるため、効率よく高品質の溶融ガラスＧを製造できる。
【００６１】
また、目標とする清澄に必要な清澄剤量を全ガラス原料の０．３質量％とし、ガラスカレットの添加量をガラス原料ＧＭ２の５０％とする場合、ガラスカレットの清澄剤含有量を０．２質量％とすると、ガラスカレットを除くガラス原料ＧＭ２に０．４質量％の清澄剤を含有させておくと、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２を溶融した場合に目標清澄剤量として適正な値とすることができる。また、目標とする清澄に必要な清澄剤量を全ガラス原料の０．３質量％とし、ガラスカレットの添加量をガラス原料ＧＭ２の８０％とする場合、ガラスカレットの清澄剤含有量を０．２質量％とすると、ガラス原料ＧＭ２に０．７質量％の清澄剤を含有させておくと、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２を溶融した場合に目標清澄剤量として適正な値とすることができる。また、ガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２に対し気中溶融バーナー２を用いて供給するガラス原料粒子ＧＭ１からの溶融ガラス粒子Ｕにおいては既に泡が少なく、泡抜きされているとすると、上述の関係を満足することでガラス原料粒子ＧＭ１とガラス原料粒子ＧＭ２を含めた全溶融ガラスＧの清澄剤量の把握ができる。
【００６２】
このように、清澄剤の添加率の配分を適切に行うことによって、添加率が過小になって、脱泡効果が低減したり、添加率が過大になって溶融塩の析出により白泡等が発生することを防止したりできる。
以上、清澄剤を例にとって説明したが、前記の添加量の調節方法は、ガラス原料ＧＭ２にそれぞれ添加する他の副原料、たとえば、着色剤、溶融助剤等にも同様に適用できる。
【００６３】
また、以上のガラス溶融炉１００は、加熱用の酸素バーナーを炉壁部に複数備えてバッチ原料を溶融させる従来構造のガラス溶融炉に対し、さらに気中溶融バーナー２を増設して実現できる。この場合、既存設備を有効利用できるため、設備コストの上昇を抑制できるとともに、既存設備の操業条件を大幅に変更することはないので、既存設備の操業条件も有効に利用しながら容易かつ安価に溶融ガラスＧを製造できることとなる。
【００６４】
次に、本発明に係るガラス原料の溶融方法を用いてガラス製品を製造する方法の一例を説明する。
図４に示す方法に従い、ガラス製品を製造するには、上述のガラス溶融炉１００を用いた上述のガラス溶融工程Ｓ１により溶融ガラスＧを得たならば、溶融ガラスＧを排出口１Ｂから排出し成形装置６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。これにより目的サイズのガラス製品９を製造できる。
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、ガラス製品を製造できる。
また、成形装置６に送る前に、溶融ガラスＧを必要に応じ、脱泡を行うための清澄装置、例えば減圧脱泡装置に導入し、減圧状態で強制的にさらに脱泡した後、成形装置６に送ることもできる。
更に、ガラス製品の製造装置として、上述のガラス溶融炉１００と、このガラス溶融炉１００により製造された溶融ガラスＧを形成する成形装置６と、この成形装置６で成形されたガラスを徐冷する徐冷手段と、徐冷後のガラスを目的の大きさに切断する切断装置を備えた構成を例示できる。
【００６５】
以上に説明したようなガラス製品の製造方法と製造装置によれば、ガラス溶融炉１００によって効率的に製造された均一組成の溶融ガラスＧを用いるため、省エネルギーにより製造された高品質のガラス製品を提供できる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本実施形態の第２実施形態について説明する。
図６は本発明に係るガラス溶融炉の第２実施形態を示す模式的な構成図である。図７は図６に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図６、７に示すように、本実施形態のガラス溶融炉１０１は、先の第１実施形態のガラス溶融炉１００に対し気中溶融バーナー２Ａ（第２の気中溶融バーナー）と、ガス供給源３Ａを追加し、第１実施形態のガラス溶融炉１００のガラス原料粒子供給部４に代えて、供給管４ａとは独立してガラス原料粒子ＧＭ１を供給する供給管４ｂを設けたガラス原料粒子供給部４Ａを備えた構成を有する。その他の構成は先の第１実施形態のガラス溶融炉１００と同等であり、以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００６７】
気中溶融バーナー２Ａは、ガラス原料粒子ＧＭ１を加熱気相部Ｋ中で溶融して溶融ガラス粒子Ｕを形成し、供給領域Ｓと異なる炉体１内の領域である領域ＳＡ（図７参照）に向けて放出する第２の気中溶融バーナーである。気中溶融バーナー２Ａの詳細構成は、特に図示しないが、気中溶融バーナー２と同様な構成を有する。
本実施形態の気中溶融バーナー２Ａは、ガラス原料粒子ＧＭ１の放出方向が鉛直下向きとなるように、気中溶融バーナー２と炉壁部１ｄとの間の天井部１ａに取り付けられている。
また、気中溶融バーナー２Ａは、供給管４ｂを介してガラス原料粒子供給部４Ａと接続され、気中溶融バーナー２と同様の形態で、供給管４ｂを通してガラス原料粒子ＧＭ１が供給されるようになっている。このため、ガラス溶融炉１０１では、ガラス原料粒子供給部４Ａによって、供給管４ａ、４ｂに供給するガラス原料粒子ＧＭ１の供給量を適宜変化させたり、供給を停止させたりできる。
【００６８】
ガス供給源３Ａは、第１実施形態のガス供給源３と同様な構成を有し、供給管３ａ、３ｂが、それぞれ先の第１実施形態の気中溶融バーナー２に接続されるのと同様の形態で気中溶融バーナー２Ａに接続されている。
このため、ガス供給源３Ａからは、供給管３ａを介して前記燃料ガスが、気中溶融バーナー２Ａの燃料ガス供給路に導入され、供給管３ｂを介して前記燃焼用ガスが気中溶融バーナー２Ａの燃焼用ガス供給路に導入される。これにより、気中溶融バーナー２Ａは、気中溶融バーナー２と同様に、先端側（図６の下方側）に前記燃料ガスおよび前記燃焼用ガスによる酸素燃焼炎Ｈを噴射できる。
【００６９】
本実施形態のガラス溶融炉１０１によれば、内部に、気中溶融バーナー２、２Ａからそれぞれガラス原料粒子ＧＭ１を放出できる。ただし、気中溶融バーナー２Ａは、供給領域Ｓとは異なる領域ＳＡに向けてガラス原料粒子ＧＭ１を放出するため、ガラス原料粒子ＧＭ１は、ガラス原料ＧＭ２を直接溶融することはなく、溶融ガラス粒子Ｕによって貯留部１ｈ内の溶融ガラスＧを増加させる。
このため、気中溶融バーナー２、２Ａの両方にガラス原料粒子ＧＭ１を投入することにより、初期メルトである溶融ガラスＵ’を迅速に貯留できる。
また、溶融ガラスＧに対するガラス原料ＧＭ２の量比がガラス原料粒子ＧＭ１の量比よりも少ない場合に、気中溶融バーナー２、２Ａの両方にガラス原料粒子ＧＭ１を投入することにより、迅速に溶融ガラスＧを製造できる。
また、たとえば、工程内循環カレットの在庫、市中カレットの購入価格等の状況に応じてガラスカレットを含むガラス原料ＧＭ２の投入量が変化する場合にも、気中溶融バーナー２、２Ａのそれぞれのガラス原料粒子ＧＭ１の投入量を調整することにより、溶融ガラスＧを製造できる。
【００７０】
また、ガラス溶融炉１０１によれば、ガラス原料ＧＭ２を用いることなく溶融ガラスＧを製造する場合、気中溶融バーナー２を停止することなく、気中溶融バーナー２、２Ａの両方にガラス原料粒子ＧＭ１を投入することにより、迅速に溶融ガラスＧを製造できる。
【００７１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図８は本発明に係るガラス溶融炉の第３実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図８（ａ）は水平方向の断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図８（ａ）、（ｂ）に主要部の構成を示すように、本実施形態のガラス溶融炉１０２は、先の第１実施形態のガラス溶融炉１００において、酸素バーナー３０（補助加熱部）と加熱用の電極３１（図８（ｂ）参照）を追加した構成を有する。以下、前記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７２】
酸素バーナー３０は、図示略のガス供給源から燃料ガスと酸素との供給を受けて、酸素燃焼炎ｈを横向きに形成し、ガラス原料ＧＭ２の塊を加熱する補助加熱部である。
本実施形態において酸素バーナー３０は、ガラス原料投入口１Ａと供給領域Ｓとの間の炉壁部１ｆ、１ｅにそれぞれ１つずつ、火炎噴出方向を水平方向とするように横向きに設置されている。各酸素バーナー３０の設置高さは、溶融ガラスＧの液面よりも若干高い適宜位置に設定できる。また、各酸素バーナー３０は、ガラス原料投入口１Ａから排出口１Ｂに向かって一定距離を離して設置する。これらにより、ガラス原料粉末などの飛散を防止できる。本実施形態の酸素バーナー３０は、塊を構成するガラス原料ＧＭ２が供給領域Ｓに到達するまでの間にガラス原料ＧＭ２を予熱する。
【００７３】
電極３１は、貯留部１ｈに貯留された溶融ガラスＧ（Ｕ’）の温度を一定範囲に保ち、対流させるための加熱手段であり、溶融ガラスＧ（Ｕ’）を内部側から加熱可能な棒状の電極３１を複数縦横に配置した構造を採用できる。
電極３１の配列位置は、溶融ガラスＧ（Ｕ’）の温度低下が起こりやすい位置に適宜設けることが好ましい。例えば、ガラス原料ＧＭ２による塊が形成される領域よりも下流側の炉底部１ｂに設けられる。
【００７４】
本実施形態のガラス溶融炉１０２によれば、酸素バーナー３０を備え、塊を形成するガラス原料ＧＭ２を予熱できるため、溶融ガラス粒子Ｕによるガラス原料ＧＭ２の溶融能力が相対的に増大する。この結果、ガラス原料ＧＭ２の溶融がより加速される。
また、ガラス原料ＧＭ２上に落下した溶融ガラス粒子Ｕの温度低下を低減できるため、安定した一定の速度で溶融ガラスＧを製造できる。
さらに、酸素バーナー３０は、ガラス原料ＧＭ２の投入量に応じて、オンオフ制御を行ってもよい。酸素バーナー３０は、投入されたガラス原料ＧＭ２を加熱するため、投入による溶融ガラスＧ（Ｕ’）の温度低下を抑制する。
【００７５】
ガラス溶融炉１０２によれば、電極３１を備えるため、貯留部１ｈに貯留された溶融ガラスＧ（Ｕ’）の温度を安定化できる。特に、本実施形態では、塊が形成される領域の下流側の炉底部１ｂに電極３１を設けるため、ガラス原料ＧＭ２の投入による温度低下を低減し、下面ｍ２側からの溶融量を安定化できる。
【００７６】
このように、本実施形態では、酸素バーナー３０と電極３１とを併設しているため、これらが相まって、溶融ガラスＧ（Ｕ’）の温度低下を抑制し、溶融ガラス粒子Ｕによる溶融能力を高くできる。
【００７７】
［第４、第５、第６実施形態］
次に、本発明の第４実施形態〜第６実施形態について説明する。
図９は本発明に係るガラス溶融炉の第４実施形態の主要部を示す模式的な構成図、図１０は同第５実施形態の主要部を示す模式的な構成図、図１１は同第６実施形態の主要部を示す模式的な構成図である。
【００７８】
第４実施形態〜第６実施形態は、気中溶融バーナー２の配置姿勢、配置位置に関する実施形態であり、それぞれの構成要素は、第１実施形態のガラス溶融炉１００と同様である。以下、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
図９に主要部の構成を示すように、第４実施形態のガラス溶融炉１０３は、気中溶融バーナー２が、鉛直軸に対して傾斜する斜め下向き、かつガラス原料供給部５側に向かう方向（排出口１Ｂ側から原料投入口５Ａ側に向かう方向）に、溶融ガラス粒子Ｕを放出する姿勢で天井部１ａに取り付けられている。また、気中溶融バーナー２の放出中心軸は、供給領域Ｓの中心ＯＳに向けられている。
【００７９】
ガラス溶融炉１０３によれば、気中溶融バーナー２から噴射される加熱ガスｇと溶融ガラス粒子Ｕとが、ガラス原料ＧＭ２の原料供給方向の上流側に向いて斜め下向きに当たるため、ガラス原料ＧＭ２からなる塊の前進移動を抑制できる。この結果、ガラス原料ＧＭ２が充分に溶融する前に供給領域Ｓを通り抜けて排出口１Ｂ側に移動してしまうことを防止できるため、ガラス原料ＧＭ２からなる塊を充分に溶融できる。
【００８０】
図１０に主要部の構成を示すように、第５実施形態のガラス溶融炉１０４は、気中溶融バーナー２が、鉛直軸に対して傾斜する斜め下向き、かつ排出部１Ｂ側に向かう方向（すなわち、原料投入口５Ａ側から排出口１Ｂ側に向かう方向）に、溶融ガラス粒子Ｕを放出する姿勢で天井部１ａに取り付けられている。また、気中溶融バーナー２の放出中心軸は、供給領域Ｓの中心ＯＳに向けられている。
【００８１】
ガラス溶融炉１０４によれば、気中溶融バーナー２から噴射される加熱ガスｇと溶融ガラス粒子Ｕとが、ガラス原料ＧＭ２の下流側（排出口１Ｂ側）に当たるため、塊の前進移動を促進できる。この結果、ガラス原料ＧＭ２が供給領域Ｓに到達するまでの時間を短縮でき、塊が大きくなりすぎてガラス原料ＧＭ２の供給が滞ったり、溶融ガラスＧ（Ｕ’）がガラス原料投入口１Ａ付近で温度低下しすぎたりすることを防止できる。
【００８２】
図１１に主要部の構成を示すように、第６実施形態の溶融ガラス製造装置１０５は、気中溶融バーナー２が、鉛直軸に対して傾斜する斜め下向き、かつ排出部１Ｂ側に向かう方向に、溶融ガラス粒子Ｕを放出する姿勢で炉壁部１ｃの上部に取り付けられている。また、気中溶融バーナー２の放出中心軸は、供給領域Ｓの中心ＯＳに向けられている。
ただし、図１１は模式図であるため、ガラス原料供給部５と気中溶融バーナー２とが同一面上に配置されているように描いているが、これらの奥行き方向の位置は、ずれていてもよい。例えば、２箇所のガラス原料供給部５の間に気中溶融バーナー２を配置すれば、ガラス原料供給部５と干渉しにくいため、ガラス原料供給部５と干渉することなく気中溶融バーナー２の設置ができる。
【００８３】
本実施形態のガラス溶融炉１０５によれば、気中溶融バーナー２の配置姿勢が前記第５実施形態と同一であるため、気中溶融バーナー２に関しては第５実施形態と同じ作用を有する。
また、第５実施形態とは異なり炉壁部１ｃに設けられているため、ガラス原料粒子供給部４を炉壁部１ｃ寄りのガラス溶融炉１０５の外部に設置できる。このため、ガラス原料粒子ＧＭ１とガラス原料ＧＭ２の投入位置を近接し、ガラス原料に関わる装置の位置を集約させることができ、投入時の作業効率、ガラス原料の運搬効率を向上できる。
本実施形態は、気中溶融バーナー２がガラス溶融炉１０５の炉壁部１ｃに設けられた場合の例になっている。
気中溶融バーナー２は、ガラス原料供給部５が１台で構成された場合や、炉壁部１ｅ、１ｆの間隔が狭い場合などに、炉壁部１ｃに近い炉壁部１ｅ、１ｆのいずれかまたは両方に配置してもよい。この場合も、本実施形態と同様な作用が得られる。また、ガラス原料供給部５と干渉しにくいため、気中溶融バーナー２の配置が容易となる。
【００８４】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１２は本発明に係る溶融ガラスの製造装置の第７実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図１２（ａ）は縦断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１２に主要部の構成を示すように、第７実施形態のガラス溶融炉１０６は、第１実施形態のガラス溶融炉１００のガラス原料投入口１Ａ、ガラス原料供給部５に代えて、ガラス原料投入口１Ｃ、ガラス原料供給部３２を備える。以下、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８５】
本実施形態のガラス原料投入口１Ｃは、炉壁部１ｃの高さ方向の中間部において、壁厚方向に貫通して設けられた矩形状の開口である。炉壁部１ｃにおけるガラス原料投入口１Ｃの開口形状は、水平方向の幅が供給領域Ｓと略同一幅とされ、高さ方向に幅狭とされた矩形状である。
ガラス原料投入口１Ｃの高さは、第１実施形態のガラス原料投入口１Ａと同様の高さに設けられている。
【００８６】
本実施形態においてガラス原料供給部３２は、ガラス原料ＧＭ２をガラス溶融炉１０６の外部から投入するため、上部に原料投入口３２Ａ、底部に底部開口３２Ｂが設けられたホッパー３２ａと、一端がガラス原料投入口１Ｃに連結され底部開口３２Ｂから導入されたガラス原料ＧＭ２をガラス原料投入口１Ｃに向かって下方に傾斜する斜め方向に沿って案内する搬送管３２ｄとを備える。
【００８７】
ガラス溶融炉１０６によれば、ホッパー３２ａにガラス原料ＧＭ２を投入し、図示しないがガラス原料ＧＭ２を幅方向に揃って押し出すブランケットフィーダーによってガラス原料ＧＭ２が押し出され、底部開口３２Ｂから搬送管３２ｄに沿って下方側に落下し、ガラス原料投入口１Ｃから貯留部１ｈに投入される。
ガラス原料投入口１Ｃは、液面に平行な偏平の矩形状開口になっているため、ガラス原料ＧＭ２は、偏平な層状に整形された状態で投入される。貯留部１ｈ内にすでに溶融ガラスＧ（Ｕ’）が貯留されている場合には、ガラス原料ＧＭ２は、層状の塊を形成して溶融ガラスＧ（Ｕ’）の液面上に浮かぶことになる。
形成された塊は、ガラス原料ＧＭ２の投入が続くと、ガラス原料投入口１Ｃの水平方向の幅とほぼ同幅の帯状をなして、炉壁部１ｃから炉壁部１ｄ側に向かって押し出され、図１２（ｂ）に二点鎖線で示す供給領域Ｓに供給される。
供給領域Ｓに供給されたガラス原料ＧＭ２は、前記実施形態と同様に、放出された溶融ガラス粒子Ｕにより効率的に溶融される。
【００８８】
本実施形態のガラス溶融炉１０６によれば、ガラス原料ＧＭ２を層状に供給するため、山状の塊を形成する場合に比べて、塊の層厚が均等化される。このため、層厚のバラツキによるガラス原料ＧＭ２の溶融速度の不均衡を低減し、溶融残りを低減できる。
また、ガラス溶融炉１０６によれば、ガラス原料ＧＭ２の自重落下により供給するため、簡素な装置構成となる。
【００８９】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図１３は本発明に係るガラス溶融炉の第８実施形態の主要部を示す模式的な構成図であり、図１３（ａ）は縦断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【００９０】
図１３に主要部の構成を示すように、第８実施形態のガラス溶融炉１０７は、第１実施形態のガラス溶融炉１００のガラス原料投入口１Ａ、ガラス原料供給部５に代えて、連結孔１Ｄ、ガラス原料供給部３３を備えている。また、本実施形態では、気中溶融バーナー２は、前記第５実施形態と同様に設置されている。以下、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９１】
連結孔１Ｄは、ガラス原料供給部３３を連結するため、炉壁部１ｃの高さ方向の中間部において、炉壁部１ｃを斜め下方向に貫通して設けられた円断面を有する貫通孔である。連結孔１Ｄの高さは、第１実施形態のガラス原料投入口１Ａよりも高い位置に設けられている。
【００９２】
本実施形態のガラス原料供給部３３は、ガラス原料ＧＭ２を炉体１の外部から投入するため、上部に原料投入口３３Ａ、底部に底部開口３３Ｂが設けられたホッパー３３ａと、一端が連結孔１Ｄに挿通して連結され底部開口３３Ｂから導入されたガラス原料ＧＭ２を貯留部１ｈに向かって下方に傾斜する斜め方向に沿って案内する搬送管３３ｄとを備える。
本変形例では、搬送管３３ｄは、炉壁部１ｃから貯留部１ｈの内部に向かって斜め下側に突出され、その先端に円形開口であるガラス原料投入口３３ｅが形成されている。また、ガラス原料投入口３３ｅは、集積した溶融ガラスＧ（Ｕ’）の液面の上方に開口され、その開口位置は、ガラス原料投入口３３ｅから斜め方向に落下するガラス原料ＧＭ２が供給領域Ｓ上に散布される適宜の高さに設定されている。
【００９３】
本実施形態のガラス溶融炉１０７によれば、ホッパー３３ａにガラス原料ＧＭ２を投入すると、ガラス原料ＧＭ２は図示していないが別の形態で前述した搬送スクリューによって、底部開口３３Ｂから搬送管３３ｄに沿って斜め下方側に押し出されて落下し、ガラス原料投入口３３ｅから貯留部１ｈ内の空中に放出されて投入される。
このため、放出されたガラス原料ＧＭ２は、ガラス原料投入口３３ｅにおける初速度に応じてそれぞれ放物線を描いて放出され、供給領域Ｓ上に散布される。
供給領域Ｓに散布供給されたガラス原料ＧＭ２は、前記実施形態と同様に、気中溶融バーナー２から放出された溶融ガラス粒子Ｕにより効率的に溶融される。
【００９４】
本実施形態のガラス溶融炉１０７によれば、溶融ガラスＧ（Ｕ’）の若干上方からガラス原料ＧＭ２を散布するため、ガラス原料投入口３３ｅの開口面積が小さくても、広範囲にガラス原料ＧＭ２を供給できる。
また、散布されて山状の塊を形成したガラス原料ＧＭ２は、前記第５実施形態の構造と同様に、加熱ガスｇ及び溶融ガラス粒子Ｕの噴射によって、塊の前進移動が促進され、酸素燃焼炎Ｈによって塊を形成するガラス原料ＧＭ２が溶融される。
【００９５】
なお、以上の説明では、本発明に係るガラス溶融炉、それを用いた溶融ガラスの製造方法、およびガラス製品の製造方法の各実施形態について説明したが、本発明はこれらに種々の変形を加えて実施できる。
たとえば、第１の気中溶融バーナー、第２の気中溶融バーナーの本数は、１本とは限らず、１本以上の適宜本数を設けることができる。
第１の気中溶融バーナー、第２の気中溶融バーナーは、たとえば、前記実施形態のガラス原料供給部５の複数の配置に合わせて、それぞれ複数設けてもよい。
第１の気中溶融バーナー、第２の気中溶融バーナーは、溶融ガラス粒子を放出して供給できる限り、炉体の天井部、炉壁部のどこに設けられていてもよい。たとえば前記第６実施形態では気中溶融バーナー２の放出方向を傾斜させるため、気中溶融バーナー２を炉壁部１ｃに設けた場合の例が説明されたが、炉壁部１ｆ、１ｅに設けられていてもよい。炉壁部１ｆ、１ｅに設ける場合には、放出方向に直交する平面で斜めに取り付けられていればよく、ガラス原料ＧＭ２の原料供給方向に対しては垂直であってもよい。
【００９６】
また、前記第８実施形態では、ガラス原料ＧＭ２が搬送管３３ｄから搬送スクリューの押し出しによって落下して放出される場合の例で説明したが、ガラス原料ＧＭ２とともにキャリアガスを供給して、キャリアガスの噴射圧によって、ガラス原料投入口３３ｅからガラス原料ＧＭ２を放出してもよい。
また、先に記載の実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の技術は、ガラスカレットを含むガラス原料を用いて、組成が均一な高品質の溶融ガラスを省エネルギー操業にて効率的に製造することができ、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、その他一般のガラス製品の製造に広く適用できる。
なお、２０１１年２月７日に出願された日本特許出願２０１１−０２４２７３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、本発明の開示として取り入れるものである。
【符号の説明】
【００９８】
１…炉体、１Ａ、１Ｃ、１Ｄ…ガラス原料投入口、１Ｂ…排出口、１ａ…天井部、１ｂ…炉底部、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ…炉壁部、１ｈ…貯留部、２…気中溶融バーナー（第１の気中溶融バーナー）、２Ａ…気中溶融バーナー（第２の気中溶融バーナー）、３、３Ａ…ガス供給源、４、４Ａ…ガラス原料粒子供給部、５、３２、３３…ガラス原料供給部、５ｂ…搬送スクリュー、６…成形装置、９…ガラス製品、３０…酸素バーナー（補助加熱部）、３１…電極、３３ｅ…ガラス原料投入口、１００…ガラス溶融炉、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７…ガラス溶融炉、Ｇ、Ｕ’…溶融ガラス、ＧＭ１…ガラス原料粒子、ＧＭ２…ガラス原料、ＧＣ…ガラスカレット、ＧＢ…バッチ原料、Ｈ、ｈ…酸素燃焼炎、Ｋ…加熱気相部、Ｓ…供給領域、Ｕ…溶融ガラス粒子、ｇ…加熱ガス、Ｓ１…ガラス溶融工程、Ｓ２…成形工程、Ｓ３…徐冷工程、Ｓ４…切断工程、ＳＡ…他の領域。
【図１】
2012108364.tif 000003
【図２】
2012108364.tif 000004
【図３】
2012108364.tif 000005
【図４】
2012108364.tif 000006
【図５】
2012108364.tif 000007
【図６】
2012108364.tif 000008
【図７】
2012108364.tif 000009
【図８】
2012108364.tif 000010
【図９】
2012108364.tif 000011
【図１０】
2012108364.tif 000012
【図１１】
2012108364.tif 000013
【図１２】
2012108364.tif 000014
【図１３】
2012108364.tif 000015
【国際調査報告】
2012108364.tif 000016
2012108364.tif 000017
2012108364.tif 000018
2012108364.tif 000019