(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスの原料が投入される第１室と、前記第１室の上部空間に火炎を形成する第１室バーナと、前記原料を溶融させてなる溶融ガラスが前記第１室から供給される第２室と、前記第２室の上部空間に火炎を形成する第２室バーナと、前記第１室の下部と前記第２室の下部とをつなぐスロートとを備えた溶解窯に、前記原料を溶融させる溶解方法であって、
前記原料は、ＳｉＯ２含有量が５４〜７３質量％、Ｂ２Ｏ３含有量が０．１〜１２質量％の無アルカリガラスの原料であり、
各前記第１室バーナおよび各前記第２室バーナには、酸素燃焼バーナおよび空気燃焼バーナのいずれかが用いられ、
全ての前記第１室バーナの１時間当たりの総燃焼熱量の５０〜１００％は、前記酸素燃焼バーナによって発生させ、
全ての前記第２室バーナの１時間当たりの総燃焼熱量の３０〜７５％は、前記酸素燃焼バーナによって発生させることを特徴とする、溶解方法。
【請求項２】
前記原料に含まれる珪砂のメディアン粒径Ｄ５０は９０μｍ以上、２５０μｍ以下である、請求項１に記載の溶解方法。
【請求項３】
前記無アルカリガラスは、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ２：５４〜７３％
Ａｌ２Ｏ３：１０〜２３％
Ｂ２Ｏ３：０．１〜１２％
ＭｇＯ：０〜１２％
ＣａＯ：０〜１５％
ＳｒＯ：０〜１６％
ＢａＯ：０〜１５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％
を含有する、請求項１または２に記載の溶解方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶解方法を含む溶解工程と、
前記溶解工程で溶融された溶融ガラスを板状に成形する成形工程とを有する、無アルカリガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解方法、および無アルカリガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶解窯は、無アルカリガラスの原料を溶融させるものである。溶解窯は、原料が投入される第１室、第１室の上部空間に火炎を形成する第１室バーナ、原料を溶融させてなる溶融ガラスが第１室から供給される第２室、第２室の上部空間に火炎を形成する第２室バーナ、および第１室の下部と第２室の下部とをつなぐスロートとを備える。
【０００３】
第１室バーナや第２室バーナは、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼することで火炎を形成する。ガスとして主に空気を用いるバーナを空気燃焼バーナ、ガスとして主に酸素を用いるバーナを酸素燃焼バーナという。
【０００４】
空気燃焼バーナの場合、空気の大部分を占める窒素ガスが燃焼に寄与することなく溶解窯の外に排気される。一方、酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、排気量が少ないので、熱効率が高く、ＣＯ２排出量やＮＯｘ排出量が少ない。
【０００５】
空気と酸素ガスとを混合した混合ガスを用いるバーナも使用可能である（例えば、特許文献１参照）。この場合、酸素燃焼バーナの場合は勿論、空気燃焼バーナの場合と比較しても、ＮＯｘ排出量が多くなることがある（例えば、非特許文献１参照）。詳細には、混合ガス中の酸素濃度が９３体積％未満であって２５体積％を超える場合に、空気燃焼バーナの場合と比較して、ＮＯｘ排出量が多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２８５４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｒ＆Ｄ神戸製鋼技報、Ｖｏｌ．５１、Ｎｏ．２（Ｓｅｐ．２００１）、ｐ．８〜１２、「酸素富化空気による省エネルギと低ＮＯｘ燃焼に関する研究」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無アルカリガラスの場合、一般的なソーダライムガラスの場合に比べて、原料の溶解温度が高く、第１室内の溶融ガラスの液面に泡層が張りやすい。泡層は小さな気泡の集合体であり、気泡は原料の熱分解によるガスの生成などに起因する。泡層は、無アルカリガラスのＳｉＯ２含有量が５４〜７３質量％の場合に特に形成されやすい。
【０００９】
泡層があると、溶融ガラス表面が上部空間の雰囲気に直接曝されにくくなる。そのためバーナの火炎から溶融ガラスへの熱輻射が遮られ、溶融ガラスの加熱効率が低かった。
【００１０】
一般的なアルカリ成分を含有するガラスの場合、溶融ガラス中のアルカリ含有量が多いほど、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。Ｂ２Ｏ３は、例えばナトリウム化合物として揮発する。
【００１１】
これに対し、溶融ガラス中にＮａ等のアルカリ成分がほとんど含まれていない無アルカリガラスの場合、溶融ガラス中の水分濃度、または上部空間の雰囲気中の水分濃度が高いほど溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。
【００１２】
溶融ガラス中の水分量、または上部空間の雰囲気中の水分量は、バーナの種類に依存する。酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、燃焼後のガスに含まれる水分濃度が高く、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。Ｂ２Ｏ３は、水素化合物として揮発すると考えられる。
【００１３】
また、溶融ガラス中の水分濃度が高いと、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３に加え、水分が揮発しやすくなるため、溶融ガラスが不均質となり、最終的に得られる無アルカリガラス板に脈理やリームが発生しやすくなる。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、泡層を介して溶融ガラスを効率的に加熱でき、且つ、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３および水分の揮発を抑制できる、溶解方法などの提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
ガラスの原料が投入される第１室と、前記第１室の上部空間に火炎を形成する第１室バーナと、前記原料を溶融させてなる溶融ガラスが前記第１室から供給される第２室と、前記第２室の上部空間に火炎を形成する第２室バーナと、前記第１室の下部と前記第２室の下部とをつなぐスロートとを備えた溶解窯に、前記原料を溶融させる溶解方法であって、
前記原料は、ＳｉＯ２含有量が５４〜７３質量％、Ｂ２Ｏ３含有量が０．１〜１２質量％の無アルカリガラスの原料であり、
各前記第１室バーナおよび各前記第２室バーナには、酸素燃焼バーナおよび空気燃焼バーナのいずれかが用いられ、
全ての前記第１室バーナの１時間当たりの総燃焼熱量の５０〜１００％が前記酸素燃焼バーナによって発生させ、
全ての前記第２室バーナの１時間当たりの総燃焼熱量の３０〜７５％が前記酸素燃焼バーナによって発生させることを特徴とする、溶解方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、泡層を介して溶融ガラスを効率的に加熱でき、且つ、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３および水分の揮発を抑制できる、溶解方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による無アルカリガラス板の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図１の溶解工程において用いられる溶解窯を示す断面図である。
【図３】第１変形例による溶解窯を示す断面図である。
【図４】第２変形例による溶解窯を示す断面図である。
【図５】第３変形例による溶解窯を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「〜」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による無アルカリガラス板の製造方法を示すフローチャートである。無アルカリガラス板の製造方法は、溶解工程Ｓ１２と、成形工程Ｓ１４とを有する。
【００２０】
無アルカリガラスは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないガラスである。本発明に係る無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．２質量％以下である。
【００２１】
無アルカリガラスは、例えば酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２：５４〜７３％
Ａｌ２Ｏ３：１０〜２３％
Ｂ２Ｏ３：０．１〜１２％
ＭｇＯ：０〜１２％
ＣａＯ：０〜１５％
ＳｒＯ：０〜１６％
ＢａＯ：０〜１５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％
を含有する。
【００２２】
無アルカリガラスは、高い歪点と高い溶解性とを両立する場合、好ましくは、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ２：５８〜６６％
Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％
Ｂ２Ｏ３：５〜１２％
ＭｇＯ：０〜８％
ＣａＯ：０〜９％
ＳｒＯ：３〜１２．５％
ＢａＯ：０〜２％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％
を含有する。
【００２３】
無アルカリガラスは、特に高い歪点を得たい場合、好ましくは、酸化物基準の質量％表示で、
ＳｉＯ２：５４〜７３％
Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％
Ｂ２Ｏ３：０．１〜５．５％
ＭｇＯ：０〜１０％
ＣａＯ：０〜９％
ＳｒＯ：０〜１６％
ＢａＯ：０〜２．５％
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％
を含有する。
【００２４】
無アルカリガラスのＢ２Ｏ３含有量は、高い歪点を得る場合、好ましくは９質量％以下、より好ましくは５質量％以下、さらに好ましくは３質量％以下、特に好ましくは２質量％以下である。
【００２５】
また、無アルカリガラスのＢ２Ｏ３含有量は、高い溶解性を得る場合、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、さらに好ましくは１質量％以上である。
【００２６】
無アルカリガラスの歪点は、好ましくは６５０℃以上、より好ましくは６７０℃以上、さらに好ましくは７００℃以上である。
【００２７】
無アルカリガラスのＴ２（溶解の目安となる温度であって、粘度１０２ｄＰａ・ｓに相当する温度）は、一般的なソーダライムガラスのＴ２よりも１００℃以上高い。無アルカリガラスのＴ２は、好ましくは１６００〜１８２０℃、より好ましくは１６１０〜１７７０℃、さらに好ましくは１６２０〜１７２０℃である。
【００２８】
無アルカリガラス板の水分量を示すβ−ＯＨは、好ましくは０．２〜０．４ｍｍ−１、より好ましくは０．２〜０．３５ｍｍ−１である。β−ＯＨの値が高いほど、水分量が多いことを意味する。水分濃度の高い雰囲気で溶解されるとこの値が高くなる。β−ＯＨの値Ｂは、無アルカリガラス板の板厚Ｃおよび透過率Ｔを測定し、該測定結果を下記式に代入して算出される。無アルカリガラス板の透過率の測定には、一般的なフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）が用いられる。
Ｂ＝（１／Ｃ）ｌｏｇ１０（Ｔ１／Ｔ２）
Ｔ１：参照波数４０００／ｃｍにおける無アルカリガラス板の透過率（単位：％）
Ｔ２：水酸基吸収波数３５７０／ｃｍ付近における無アルカリガラス板の最小透過率（単位：％）
【００２９】
無アルカリガラス板は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイ用の基板、磁気ディスク用の基板などとして用いられる。無アルカリガラス板の用途は、多種多様であってよい。詳しくは後述するが本実施形態によれば泡等の欠点の少ない、均質な無アルカリガラス板が得られるため、特に高い品質が求められる液晶ディスプレイ用の基板に好適である。
【００３０】
図１に示す溶解工程Ｓ１２では、無アルカリガラスの原料を溶解窯に投入し、原料を溶融して溶融ガラスを得る。
【００３１】
無アルカリガラスの原料の溶融性は、泡層の形成に影響する。原料のうち、ＳｉＯ２源である珪砂が最も溶融し難い。珪砂のメディアン粒径Ｄ５０は、好ましくは２５０μｍ以下、より好ましくは２４０μｍ以下、さらに好ましくは２３０μｍ以下である。珪砂のメディアン粒径Ｄ５０が２５０μｍ以下だと、原料の溶融性が良好となり、シリカ未融異物が発生するのを抑制できる。
【００３２】
また、珪砂のメディアン粒径Ｄ５０は、好ましくは９０μｍ以上、より好ましくは１２０μｍ、さらに好ましくは１５０μｍ以上である。珪砂のメディアン粒径Ｄ５０が９０μｍ以上だと、溶融ガラス中の水分濃度が高くなるのを抑制し、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３および水分が揮発するのを抑制することができる。なお、珪砂のメディアン粒径Ｄ５０が９０μｍ未満だと、粒子の表面積が大きくなり水分が多く付着するので、溶融ガラス中の水分濃度が高くなる。
【００３３】
ここで、メディアン粒径Ｄ５０とは、レーザー回折法によって計測された粉体の粒度分布において、累積頻度が５０％のときの粒子径をいう。
【００３４】
図１に示す成形工程Ｓ１４では、溶融ガラスを板状に成形する。成形方法は一般的なものであってよく、例えばフロート法、フュージョン法などが挙げられる。
【００３５】
フロート法は、溶融金属（例えば溶融スズ）の上に溶融ガラスを連続的に供給し、溶融金属の上で溶融ガラスを水平方向に流動させることにより帯板状に成形する。
【００３６】
フュージョン法は、オーバーフローダウンドロー法とも呼ばれ、樋から左右両側に溢れ出した溶融ガラスを樋の左右両側面に沿って流下させ、樋の下端において合流させた溶融ガラスをさらに下方向に流動させることにより帯板状に成形する。
【００３７】
尚、溶解工程Ｓ１２と成形工程Ｓ１４との間に、清澄装置（例えば減圧脱泡装置）や撹拌装置（例えば撹拌用スターラ−）が設けられていてもよい。
【００３８】
図２は、図１の溶解工程において用いられる溶解窯を示す断面図である。溶解窯は、第１室２１、第１室バーナ２６、第２室３１、第２室バーナ３６、およびスロート４１などを有する。
【００３９】
第１室２１は、無アルカリガラスの原料１２が投入されるものである。第１室２１は、原料１２を溶融し、溶融ガラス１４を蓄える。第１室２１は、水平な底壁２２と、底壁２２に対して垂直な上流側壁２３、上流側壁２３に対して平行な下流側壁２４、天井２５（例えばアーチ状の天井）などで囲まれる。下流側壁２４は、図２に示すように天井２５まで達しているが、泡層１６よりも高ければよく、図３に示すように天井２５まで達していなくてもよい。上流側壁２３には、原料１２の投入口２３ａが形成される。
【００４０】
第１室バーナ２６は、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼させることで火炎を形成する。第１室バーナ２６は、第１室２１の上部空間に火炎を形成し、投入口２３ａから投入された原料１２などを加熱する。原料１２は、第１室バーナ２６が形成する火炎の輻射熱などによって溶融され、溶融ガラス１４に徐々に溶け込む。
【００４１】
第１室バーナ２６は、上流側壁２３と下流側壁２４とをつなぐ左右両側壁の開口部から第１室２１に火炎を噴出する。第１室バーナ２６は、火炎を連続的に噴出してもよいし、火炎を断続的に噴出してもよい。
【００４２】
第１室バーナ２６は、前記左右両側壁のそれぞれに配設される。第１室バーナ２６は、第１室２１を挟んで左右対称に配置されてもよいし、第１室２１を挟んで千鳥配置されてもよいし、一部が左右対称に配置され一部が千鳥配置されてもよい。
【００４３】
各第１室バーナ２６には、空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかを用いる。複数の第１室バーナ２６のうち、全てが酸素燃焼バーナでもよいし、一部が酸素燃焼バーナであり残部が空気燃焼バーナでもよい。
【００４４】
本明細書において、空気燃焼バーナとは、燃料に混合するガスとして主に空気を用いるものをいい、ガスの酸素濃度が２５体積％以下のものをいう。ガスの酸素濃度が２５体積％以下であれば、空気と酸素ガスとの混合ガスを用いるものでもよいし、空気のみを用いるものでもよい。
【００４５】
また、本明細書において、酸素燃焼バーナとは、燃料に混合するガスとして主に酸素ガスを用いるものをいい、ガスの酸素濃度が９３体積％以上のものをいう。ガスの酸素濃度が９３体積％以上であれば、酸素ガスと空気との混合ガスを用いるものでもよいし、酸素ガスのみを用いるものでもよい。
【００４６】
各第１室バーナ２６には空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかが用いられるため、ＮＯｘ排出量が低減できる。
【００４７】
第１室バーナ２６による溶融ガラス１４の加熱を補助する目的で、溶融ガラス１４を通電加熱する電極が第１室２１の溶融ガラス１４内に設けられてもよい。
【００４８】
第１室２１の上部空間には、窒素ガスなどの乾燥気体を導入しないことが好ましい。熱効率の低下や、排ガス量の増加が防止できる。
【００４９】
第２室３１は、原料１２を溶融させてなる溶融ガラス１４が第１室２１から供給されるものである。第２室３１は、溶融ガラス１４を清澄したり、温度調節したりする。第２室３１は、水平な底壁３２と、底壁３２に対して垂直な上流側壁３３、上流側壁３３に対して平行な下流側壁３４、天井３５などで囲まれる。下流側壁３４の下部には、溶融ガラス１４の取出口３４ａが形成される。
【００５０】
第２室３１の底壁３２と、第１室２１の底壁２２とは、図２に示すように一体化されているが、図４に示すように一体化されていなくてもよい。また、図４に示すように第２室３１の底壁３２と、第１室２１の底壁２２に段差Ｄがあってもよい。尚、第２室３１の底壁３２と、第１室２１の底壁２２とはどちらが高くてもよい。
【００５１】
第２室３１の上流側壁３３と、第１室２１の下流側壁２４とが一体化されているが、図５に示すように一体化されていなくてもよい。
【００５２】
第２室の天井３５と、第１室２１の天井２５とが一体化されているが、一体化されていなくてもよい。第２室の天井３５と、第１室２１の天井２５とが一体化されない場合としては、例えば、図５に示すように第１室２１の下流側壁２４と第２室３１の上流側壁３３が一体化されていない場合が挙げられる。
【００５３】
第２室バーナ３６は、天然ガスや重油などの燃料をガスと混合して燃焼させることで火炎を形成する。第２室バーナ３６は、第２室３１の上部空間に火炎を形成し、第１室２１から供給される溶融ガラス１４を加熱する。
【００５４】
第２室バーナ３６は、上流側壁３３と下流側壁３４とをつなぐ左右両側壁の開口部から第２室３１に火炎を噴出する。第２室バーナ３６は、火炎を連続的に噴出してもよいし、火炎を断続的に噴出してもよい。
【００５５】
第２室バーナ３６は、上流側壁３３と下流側壁３４とをつなぐ左右両側壁のそれぞれに配設される。第２室バーナ３６は、第２室３１を挟んで左右対称に配置されてもよいし、第２室３１を挟んで千鳥配置されてもよいし、一部が左右対称に配置され一部が千鳥配置されてもよい。
【００５６】
各第２室バーナ３６には、空気燃焼バーナ、酸素燃焼バーナのいずれかを用いる。複数の第２室バーナ３６のうち、一部が酸素燃焼バーナであり残部が空気燃焼バーナである。そのため、ＮＯｘ排出量が低減できる。
【００５７】
第２室バーナ３６による溶融ガラス１４の加熱を補助する目的で、溶融ガラス１４を通電加熱する電極が第２室３１の溶融ガラス１４内に設けられてもよい。
【００５８】
第２室３１の上部空間に、窒素ガスなどの乾燥気体は導入しないことが好ましい。熱効率の低下や、排ガス量の増加が防止できる。
【００５９】
スロート４１は、第１室２１の下部と、第２室３１の下部とをつなぐものである。スロート４１は、溶融ガラス１４で満たされる。スロート４１は複数設けられてもよい。第１室２１の溶融ガラス１４は、スロート４１を介して第２室３１に供給される。
【００６０】
スロート４１の入口は、図２では第１室２１の下流側壁２４に形成されるが、第１室２１の底壁２２に形成されてもよい。同様に、スロート４１の出口は、図２では第２室３１の上流側壁３３に形成されるが、第２室３１の底壁３２に形成されてもよい。
【００６１】
ところで、無アルカリガラスのＴ２は、一般的なソーダライムガラスのＴ２よりも１００℃以上高い。そのため、本実施形態では、第１室バーナ２６と第２室バーナ３６の両方を用いて溶融ガラス１４を加熱する。
【００６２】
無アルカリガラスの場合、一般的なソーダライムガラスの場合に比べて、原料１２の溶解温度が高く、第１室２１内の溶融ガラス１４の液面に泡層１６が張りやすい。泡層１６は小さな気泡の集合体であり、気泡は原料１２の熱分解によるガスの生成などに起因する。泡層１６は、無アルカリガラスのＳｉＯ２含有量が５４〜７３質量％の場合に特に形成されやすい。泡層１６は、第１室バーナ２６の火炎から溶融ガラス１４への熱輻射を遮る。
【００６３】
そこで、本実施形態では、全ての第１室バーナ２６の１時間当たりの総燃焼熱量の５０〜１００％（好ましくは５５〜１００％、より好ましくは６０〜１００％）が酸素燃焼バーナによるものとする。
【００６４】
空気燃焼バーナの場合、空気の大部分を占める窒素ガスが燃焼に寄与することなく溶解窯の外に排気される。一方、酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、排気量が少ないので、熱効率が高く、ＣＯ２排出量やＮＯｘ排出量が少ない。
【００６５】
全ての第１室バーナ２６の１時間当たりの総燃焼熱量の５０〜１００％が酸素燃焼バーナによるものであれば、泡層１６を介しても溶融ガラス１４を効率的に加熱でき、少ない燃料で溶融ガラス１４を所望の温度に加熱できる。総燃焼熱量は各バーナで使用する燃料が完全燃焼した場合に発生する熱量を合算する事で求められる。
【００６６】
第１室２１で溶融された溶融ガラス１４が第２室３１に供給される。第２室３１にはスロート４１を通って溶融ガラス１４が供給されるため、第１室２１の泡層１６の影響をほとんど受けることなく第２室３１に均質な溶融ガラス１４が供給されるため、第２室３１では第１室２１と異なり泡層１６がほとんど形成されない。
【００６７】
第２室３１では溶融ガラス１４の液面が露出しており、溶融ガラス１４が第２室３１の上部空間の雰囲気に曝される。第２室３１の上部空間の雰囲気中のガスが溶融ガラス１４に溶け込む。
【００６８】
ところで、一般的なアルカリ含有ガラスの場合、溶融ガラス中のアルカリ含有量が多いほど、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。Ｂ２Ｏ３は、例えばナトリウム化合物として揮発する。
【００６９】
これに対し、溶融ガラス中にＮａ等のアルカリ成分がほとんど含まれていない無アルカリガラスの場合、溶融ガラス中の水分濃度、または上部空間の雰囲気中の水分濃度が高いほど溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。
【００７０】
溶融ガラス中の水分量、または上部空間の雰囲気中の水分量は、バーナの種類に依存する。酸素燃焼バーナの場合、空気燃焼バーナの場合よりも、燃焼後のガスに含まれる水分濃度が高く、溶融ガラス中のＢ２Ｏ３が揮発しやすい。
【００７１】
そこで、本実施形態では、全ての第２室バーナ３６の１時間当たりの総燃焼熱量の３０〜７５％（好ましくは３５〜７５％、より好ましくは４５〜７５％、さらに好ましくは５０〜７５％）が酸素燃焼バーナによるものとする。また、本実施形態では、全ての第１室バーナ２６の１時間当たりの総燃焼熱量に対する第１室２１の酸素燃焼バーナの１時間当たりの燃焼熱量の割合（以下、第１室２１の酸素燃焼比率という）が、全ての第２室バーナ３６の１時間当たりの総燃焼熱量に対する第２室３１の酸素燃焼バーナの１時間当たりの燃焼熱量の割合（以下、第２室３１の酸素燃焼比率という）より大きくてもよい。
【００７２】
第１室２１の酸素燃焼比率は、複数の第１室バーナ２６について、空気燃焼バーナと酸素燃焼バーナの設置個数、または燃料とガスの流量を変更することにより調整する。同様に、第２室３１の酸素燃焼比率は、複数の第２室バーナ３６について、空気燃焼バーナと酸素燃焼バーナの設置個数、または燃料とガスの流量を変更することにより調整する。
【００７３】
ここで、第１室２１では、泡層１６が形成されて溶融ガラス１４中のＢ２Ｏ３が上部空間に揮発しにくくなるため、酸素燃焼比率が大きくても、Ｂ２Ｏ３の揮発はそれほど問題にならない。しかし、第２室３１では、泡層１６がほとんど形成されないため、Ｂ２Ｏ３の揮発を抑制するには、酸素燃焼比率を小さくする必要がある。
【００７４】
本実施形態では、第２室３１の酸素燃焼比率を７５％以下にすることで、Ｂ２Ｏ３の揮発を抑制することができる。また、第２室３１の酸素燃焼比率を３０％以上にすることで、ＮＯｘ排出量が低減できる。
【００７５】
第１室２１の上流端と下流端との流れ方向（図２中左右方向）における距離Ｌ１は、好ましくは基準距離Ｌ０の５０〜７５％、より好ましくは基準距離Ｌ０の５５〜７０％である。また、第２室３１の上流端と下流端との流れ方向（図２中左右方向）における距離Ｌ２は、好ましくは基準距離Ｌ０の１０〜４０％、より好ましくは基準距離Ｌ０の１５〜３５％である。基準距離Ｌ０は、第１室２１の上流端と第２室３１の下流端との流れ方向における距離である。
【００７６】
距離Ｌ１が基準距離Ｌ０の５０〜７５％であり、且つ、距離Ｌ２が基準距離Ｌ０の１０〜４０％であれば、第１室２１および第２室３１において溶融ガラス１４をバランス良く加熱することができる。
【００７７】
本発明の一実施形態では、第１室バーナ２６のうち、第１室２１の上流端からの距離が０．５Ｌ１以上離れた領域に設けられる第１室バーナ２６の１時間当たりの総燃焼熱量の６０％以上（好ましくは６５％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上）が酸素燃焼バーナによるものとする。
【００７８】
前記領域に設けられる第１室バーナ２６の１時間当たりの総燃焼熱量の６０％以上が酸素燃焼バーナによるものであれば、排ガス量が少なくなるため、溶融ガラス１４を効率的に加熱でき、少ないガス使用量で無アルカリガラス板を製造することができる。また、ガラスの溶解や均質性を促進させるために、第１室２１および／または第２室３１の底壁２２，３２に、例えばバブラーなどが設けられていてもよい。
【００７９】
バブラーは、溶解窯の幅方向（図２紙面垂直方向）にわたって所定の間隔（ピッチ）を空けて配設され、第１室２１内および／または第２室３１での溶融ガラス１４の循環流を形成する。幅方向（図２紙面垂直方向）にわたって１列に配設されるバブラーの個数は、好ましくは５個〜３０個であり、より好ましくは７個〜２５個である。複数のバブラーは、幅方向（図２紙面垂直方向）にわたって等間隔に配設されてもよいし、等間隔に配設されなくてもよい。また、複数のバブラーは、２列以上であってもよい。
【００８０】
各バブラーの内径は、好ましくは１０ｍｍ〜３００ｍｍであり、より好ましくは２０ｍｍ〜２００ｍｍである。各バブラーの内径が１０ｍｍ以上だと、バブラーの溶融ガラス１４による閉塞を抑制できる。各バブラーの内径が３００ｍｍ以下だと、溶融ガラス１４の循環流の滞留時間が所定の時間確保されるため、溶融ガラス１４の均質化が促進される。
【００８１】
バブラーから供給するガスには、空気、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン等が用いられる。バブラーの材料として、白金または白金合金が用いられる場合、バブラーから供給するガスには、窒素、ヘリウム、またはアルゴンといった酸素を含まないガスを用いることが好ましい。ガスの流量は、好ましくは０．３〜２０Ｌ／ｍｉｎ、より好ましくは０．５〜１０Ｌ／ｍｉｎである。ガスの流量が０．３Ｌ／ｍｉｎ以上だと、バブラーの溶融ガラス１４による閉塞を抑制できる。ガスの流量が２０Ｌ／ｍｉｎ以下だと、ガスの使用によるガラス物品の製造コストを抑制できる。
【００８２】
以上、溶解窯、溶解方法、無アルカリガラス板の製造方法、無アルカリガラスの実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００８３】
例えば、上記実施形態の溶解窯は、第１室２１および第２室３１を有するが、第２室３１から溶融ガラス１４が供給される第３室をさらに有してもよい。溶解窯の部屋の数は４つ以上でもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明の実施例および比較例について具体的に説明する。なお、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００８５】
上記の溶解窯について、第１室２１および／または第２室３１の酸素燃焼比率を変更して、第１室２１および第２室３１における上部空間の雰囲気中の水分濃度を調整した。水分濃度は、第１室バーナ２６および第２室バーナ３６によって燃焼される燃料およびガスの組成などに基づいて、燃焼後のガスに含まれる水分濃度を算出し、燃焼後のガスが溶解窯の外に向かって流れることを考慮して算出した。また、溶解窯の空気燃焼バーナに用いる燃焼空気の総流量を算出した。結果を表１に示す。例１〜例３は実施例、例４〜例６は比較例である。
【００８６】
溶解窯における各部の寸法は下記の通りとした。
基準距離Ｌ０：  １５ｍ
距離Ｌ１：  １０ｍ
距離Ｌ２：  ５ｍ
溶融ガラス表面から第１室の天井２５および第２室の天井３５までの距離：  ８ｍ
【００８７】
第１室バーナ２６および第２室バーナ３６は、一部が酸素燃焼バーナであり残部が空気燃焼バーナである。第１室バーナ２６および第２室バーナ３６の燃料は、天然ガスである。例１〜例６は、溶解窯の総加熱量が同一になるように、第１室２１および／または第２室３１の酸素燃焼比率を変更した。ここで、溶解窯の総加熱量とは、第１室バーナ２６の総燃焼熱量と第２室バーナ３６の総燃焼熱量との和から、排気ガスの熱量を差し引いて算出した値である。
【００８８】
【表１】
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【００８９】
例１〜３は、第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％であり、第２室３１の酸素燃焼比率が３０〜７５％であり、第２室３１における上部空間の雰囲気中の平均水分濃度が１９〜２２％であった。
【００９０】
一方、例４は、第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％であるが、第２室３１の酸素燃焼比率が７５％超であり、第２室３１における上部空間の雰囲気中の平均水分濃度が４０％であった。
【００９１】
上述した通り、第２室３１における上部空間の雰囲気中の水分濃度が高いと、Ｂ２Ｏ３が揮発しやすくなるので、第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％、かつ、第２室３１の酸素燃焼比率が３０〜７５％である溶解方法は、Ｂ２Ｏ３の揮発を抑制できることが分かった。
【００９２】
また、例１〜３は、溶解窯の燃焼空気総流量が例１を１００とした相対値で、１００〜１８０であった。
【００９３】
一方、例５は、第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％であるが、第２室３１の酸素燃焼比率が３０％未満であり、溶解窯の燃焼空気総流量が２２９であった。また、例６は、第２室３１の酸素燃焼比率が３０〜７５％であるが、第１室２１の酸素燃焼比率が５０％未満であり、溶解窯の燃焼空気総流量が２５０であった。
【００９４】
第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％、かつ、第２室３１の酸素燃焼比率が３０〜７５％である溶解方法は、溶解窯の燃焼空気総流量が低減でき、ＮＯｘ排出量が低減できることが分かった。
【００９５】
以上より、第１室２１の酸素燃焼比率が５０〜１００％、かつ、第２室３１の酸素燃焼比率が３０〜７５％である溶解方法は、Ｂ２Ｏ３の揮発を抑制できることに加え、ＮＯｘ排出量が低減できることが分かった。
【符号の説明】
【００９６】
１２  無アルカリガラスの原料
１４  溶融ガラス
１６  泡層
２１  第１室
２２  第１室の底壁
２３  第１室の上流側壁
２３ａ  原料の投入口
２４  第１室の下流側壁
２５  第１室の天井
２６  第１室バーナ
３１  第２室
３２  第２室の底壁
３３  第２室の上流側壁
３４  第２室の下流側壁
３５  第２室の天井
３６  第２室バーナ
４１  スロート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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