(57)【要約】【課題】さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置。【解決手段】ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンＡと、溶解により発生して溶融ガラスＧ中に残存する気泡が、その溶融ガラスＧと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンＢを備えたガラス溶解装置であって、脱泡ゾーンＢにおける雰囲気が、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスＡＧで満たされている。【選択図】図１
2007169082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラスと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置であって、
前記脱泡ゾーンにおける雰囲気が、前記気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているガラス溶解装置。
【請求項２】
前記溶解ゾーンと脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されて、仕切り壁により互いに仕切られている請求項１に記載のガラス溶解装置。
【請求項３】
前記ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われている請求項２に記載のガラス溶解装置。
【請求項４】
前記雰囲気ガスが希ガスである請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス溶解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラスと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルカメラ、フラットディスプレイなどのＩＴ家電分野でガラス製品が多用されているが、このような分野で使用されるガラスには、気泡などがほとんど含有されていない高品質のガラスが要求される。
溶融ガラスから気泡を脱泡する技術としては、従来からガラスの原料に亜ヒ酸を混入する方法が知られているが、ヒ素は毒性が強いために使用が敬遠される傾向にある。また、ヒ素よりも毒性の弱い酸化アンチモンやその他の遷移金属酸化物の使用も従来から知られているが、満足できる脱泡効果を得るのはむずかしいのが実情である。
そこで、従来、脱泡ゾーンにおける雰囲気を減圧状態に維持して、溶融ガラス中に残存する気泡を減圧状態にある雰囲気中に放出する方法とそのためのガラス溶解装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５８６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記公報に記載の従来装置では、脱泡ゾーンの雰囲気を減圧状態に維持するための減圧維持設備が必要となる。特に、ガラス溶解装置では非常に高温の溶融ガラスを取り扱うため、脱泡ゾーンの雰囲気温度が最高で１６００℃程度になることもあり、耐火構造を備えた減圧維持設備が必要となって設備費が非常に高くなるとともに、その減圧維持設備のメンテナンスにも多大の労力を要するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成は、ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラスと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置であって、前記脱泡ゾーンにおける雰囲気が、前記気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、溶融ガラス中に残存する気泡が放出される脱泡ゾーンにおける雰囲気が、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているので、発泡ゾーンの雰囲気中においては気泡主成分の分圧が低下し、そのため、溶融ガラス中に残存する気泡は、雰囲気との界面から雰囲気中に良好に放出される。
したがって、脱泡ゾーンの雰囲気を雰囲気ガスで満たすだけの設備、例えば、発泡ゾーンを簡単な構造の覆い部材で覆って雰囲気ガスで満たし、必要に応じて雰囲気ガスを補充したり、または、発泡ゾーンに対して雰囲気ガスを常時供給し続けるなどの簡単な設備で済み、その結果、比較的簡単で安価な設備を使用して、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能となる。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記溶解ゾーンと脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されて、仕切り壁により互いに仕切られているところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、ガラスの原料を溶解する溶解ゾーンと上述した脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されていても、高温の溶融ガラスを取り扱う溶解ゾーンと脱泡ゾーンとが仕切り壁で仕切られることにより、それぞれ個別に雰囲気調整がしやすく、溶融ガラスの取り扱いが非常に合理的となる。つまり、従来のガラス溶解窯では、溶解ゾーンと脱泡ゾーンが隣接配置されている構成のものが多く、そのために、各ゾーンの個別の雰囲気調整により、それぞれの反応制御をコントロールしやすく、既存のガラス溶解窯をそのまま使用することができる。
また、その溶解ゾーンと脱泡ゾーンが仕切り壁により互いに仕切られているので、脱泡ゾーンの雰囲気を前述の雰囲気ガスで満たすことも容易となり、場合によっては、既存のガラス溶解窯に少し手を加えるだけの簡単な構成で実施することもできる。
【００１０】
本発明の第３の特徴構成は、前記ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われているところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われているので、ガラス溶解窯の隙間などから脱泡ゾーンへ前記雰囲気ガスが侵入するため、所望どおりの雰囲気ガスによって、つまり、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスによって脱泡ゾーンをより一層確実に満たして、期待どおりの脱泡効果を実現することができる。
また、高温のガラス溶解窯の気密性を上げるような高価な改造をするよりも、その外側の、より低温の窯周辺部を前記雰囲気ガスで覆うような簡単な設備を設けることで実現でき、よりコスト安になる。
【００１２】
本発明の第４の特徴構成は、前記雰囲気ガスが希ガスであるところにある。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成によれば、雰囲気ガスが希ガス、つまり、気泡の気体中に含まれる可能性の少ないガスであるから、たとえ気泡中に多数の成分の気体が含まれていても、発泡ゾーンの雰囲気中において、それらの成分の分圧を低下させることができ、溶融ガラス中に残存する気泡を雰囲気中により一層確実に放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明によるガラス溶解装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ガラス溶解装置は、図１に示すように、耐火煉瓦などで構成された概ね密閉状のガラス溶解窯１を備え、そのガラス溶解窯１は、溶融槽２、清澄槽３、および、溶融槽２と清澄槽３を連通する連通槽４などを備え、溶融槽２に原料供給口５が設けられ、清澄槽３に溶融ガラス排出口６が設けられている。
ガラス溶解窯１には多数のバーナ（図示せず）が設けられ、原料供給口５から供給されるガラスの原料を加熱して溶解し、その溶融ガラスＧを溶融槽２から清澄槽３へゆっくりと流動させて、溶融ガラス排出口６から窯外へ排出するように構成されている。
【００１５】
溶融槽２は、主としてガラスの原料を加熱して溶解する溶解ゾーンＡと、主として溶解により発生して溶融ガラスＧ中に残存する気泡を溶融ガラスＧと雰囲気との界面から雰囲気中に放出する脱泡ゾーンＢに区画される。
ただし、溶解ゾーンＡと脱泡ゾーンＢとの区画はあまり明確なものではなく、両ゾーンＡ，Ｂの境界近傍においては、両ゾーンＡ，Ｂが混在した状態となっているのであるが、その境界近傍において、両ゾーンＡ，Ｂが、耐火煉瓦製の仕切り壁７により仕切られている。つまり、溶解ゾーンＡと脱泡ゾーンＢが、ガラス溶解窯１内に隣接して配置され、その溶解ゾーンＡと脱泡ゾーンＢが、仕切り壁７により互いに仕切られている。
【００１６】
そして、脱泡ゾーンＢの上部には、雰囲気ガス供給管（図示せず）が接続されて、脱泡ゾーンＢの雰囲気が、溶融ガラスＧ中に残存する気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスＡＧで満たされている。
例えば、溶融ガラスＧ中に残存する気泡の主成分が酸素であれば、酸素以外の気体である窒素を主成分として大気よりも多量に含む窒素ガスを雰囲気ガスＡＧとして、その窒素ガスにより脱泡ゾーンＢの雰囲気を満たすように構成されている。
なお、清澄槽３は、主として溶融ガラスＧの温度を調整して溶融ガラスＧの組成を均一化し、溶融ガラス排出口６から成型装置（図示せず）へ送って成型するのに適した温度に調整する調整ゾーンＣとして機能する。
【００１７】
このガラス溶解装置によれば、原料供給口５から供給されるガラスの原料が、溶解ゾーンＡにおいてバーナにより加熱されて溶解し、溶解により発生した酸素を主成分とする気泡が残存した状態で、溶融ガラスＧとなって脱泡ゾーンＢへと流動する。
脱泡ゾーンＢにおいては、溶融ガラスＧ中に残存する酸素の気泡が、溶融ガラスＧとその上方の雰囲気との界面から雰囲気中に放出されて破泡するのであるが、脱泡ゾーンＢの雰囲気が酸素をほとんど含まない雰囲気ガスＡＧ、つまり、窒素ガスで満たされているので、発泡ゾーンＢの雰囲気中においては酸素の分圧が低下し、それによって、酸素の気泡は雰囲気ガスＡＧ中に良好に放出される。なお、この時、ソーダライムガラスにおいては、約１６００℃の雰囲気中で、溶融ガラスＧが約１４００℃になっている。
【００１８】
その際、例えば、雰囲気ガスＡＧ中に粉末の硫黄または硫黄酸化物を供給し、雰囲気ガスＡＧ中に放出される酸素と反応させて、雰囲気ガスＡＧ中の酸素の量を抑制することもできる。
そして、脱泡ゾーンＢで脱泡された後の溶融ガラスＧは、調整ゾーンＣにおいて、例えば、ソーダライムガラスにおいては、１２００℃程度にまで温度が下げられ、それによって溶融ガラスＧの組成が均一化され、かつ、温度も調整されて、溶融ガラス排出口６から成型装置などへ送られてガラス製品に成型されるのである。
【００１９】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、脱泡ゾーンＢの雰囲気を雰囲気ガスＡＧで満たした例を示したが、図２に示すように、ガラス溶解窯１の周辺を覆う覆い構造体としての室８を設け、脱泡ゾーンＢの雰囲気に加えて、室８内を雰囲気ガスＡＧで満たして、ガラス溶解窯１の周辺を雰囲気ガスＡＧで覆って実施することもできる。
この図２に示す実施形態によれば、ガラス溶解窯１の覗き窓や隙間などから、雰囲気ガスＡＧが脱泡ゾーンＢ内へ侵入するため、脱泡ゾーンＢの雰囲気をより一層確実に調整された雰囲気ガスＡＧで満たすことができる。
【００２０】
（２）先の実施形態では、溶融ガラスＧ中に残存する気泡の主成分が酸素であって、雰囲気ガスＡＧとしての窒素ガスにより脱泡ゾーンＢの雰囲気を満たした例を示したが、これは単なる一例にすぎず、溶融ガラスＧ中に残存する気泡の主成分に応じて、各種の気体を主成分とする雰囲気ガスＡＧを使用することができる。
例えば、溶融ガラスＧ中に残存する気泡としては、炭酸ガス、窒素ガス、ＳＯXガスなどがあり、これら残存ガスに応じて雰囲気ガスＡＧを選択することになり、場合によっては、溶融ガラスＧ中に残存する気泡に含まれる可能性のないアルゴンやヘリウムなどの希ガスを雰囲気ガスＡＧとして使用することもできる。
【００２１】
（３）また、本発明のガラス溶解窯は、ガスまたは重油燃焼式以外に電気溶解窯においても利用でき、むしろこの方が雰囲気ガスの調整が容易にできる。
【００２２】
（４）前記仕切り壁７は、必ずしも設けなくてもよいが、あった方がより雰囲気調整は行いやすい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ガラス溶解装置の概略構成図
【図２】別の実施形態によるガラス溶解装置の概略構成図
【符号の説明】
【００２４】
１      ガラス溶解窯
７      仕切り壁
Ａ      溶解ゾーン
Ｂ      脱泡ゾーン
ＡＧ    雰囲気ガス
Ｇ      溶融ガラス
【図１】
2007169082.tif 000003
【図２】
2007169082.tif 000004