(57)【要約】【課題】気中溶融法を用いたガラス溶融炉、前記ガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの製造方法、前記ガラス溶融炉を備えたガラス製品の製造装置、および前記ガラス製品の製造装置を用いたガラス製品の製造方法において、炉内に発生したガラス原料粒子の微粉を捕集可能とする。【解決手段】略円筒状の内壁面２ａ，２ｂを有する炉体１と、炉体１内にガラス原料粒子ＧＭを溶融する気相雰囲気Ｋを形成する燃焼バーナー３と、気相雰囲気Ｋ中にガラス原料粒子ＧＭを投入する原料粒子投入装置４と、炉体１内のガラス原料粒子ＧＭを所定箇所（下部内壁面２ａ）に集合させるべく炉体１内の雰囲気を内壁面２ａ，２ｂに沿って旋回させる旋回流形成装置５とを備える。【選択図】図１
2013193908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内の高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積して溶融ガラスとするガラス溶融炉において、
略円筒状の内壁面を有する炉体と、
前記炉体内に前記気相雰囲気を形成する燃焼バーナーと、
前記気相雰囲気中に前記ガラス原料粒子を投入する原料粒子投入装置と、
前記炉体内の雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させる旋回流形成装置と、
を備えるガラス溶融炉。
【請求項２】
前記炉体が、前記気相雰囲気を収める溶融室と、該溶融室の下方に連設されて前記気相雰囲気中で溶融した溶融ガラス粒子を集積する貯留部と、を有し、
前記燃焼バーナーが、前記炉体内の上方かつ火炎の噴射により前記雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させる位置に配置され、前記旋回流形成装置を兼ねる請求項１に記載のガラス溶融炉。
【請求項３】
前記燃焼バーナーが、前記内壁面の斜め下方の接線方向に前記火炎を噴射するように配置される請求項２に記載のガラス溶融炉。
【請求項４】
前記炉体が、該炉体の上壁部の中央を貫通する円筒状の排気管を備え、前記溶融室の上方に連設されて上側ほど広い水平断面を形成すると共に、前記排気管の下部を前記炉体内側に突出させた上方旋回室を有し、前記溶融室と前記上方旋回室との接続部に前記燃焼バーナーの火炎噴射口が配置される請求項２または３に記載のガラス溶融炉。
【請求項５】
前記原料粒子投入装置が、前記火炎噴射口に近接配置されて前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有する請求項４に記載のガラス溶融炉。
【請求項６】
前記内壁面が、白金族金属、および白金族金属の1種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる金属の被膜である請求項２から５の何れか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項７】
前記燃焼バーナーが、前記炉体上部の前記内壁面中央で火炎を下向きに噴射する火炎噴射口を有し、
前記原料粒子投入装置が、前記燃焼バーナーの火炎噴射口と近接配置されて前記燃焼バーナーの前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有し、
前記旋回流形成装置が、前記火炎噴射口及び前記原料投入口とは別に、前記炉体内の上部から前記内壁面に沿って旋回誘導ガスを導入するガス導入口を有する請求項１に記載のガラス溶融炉。
【請求項８】
前記原料粒子投入装置が、前記火炎噴射口に近接配置されて前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有する請求項７に記載のガラス溶融炉。
【請求項９】
前記燃焼バーナーに、前記原料粒子投入装置が一体に設けられている請求項１から８の何れか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項１０】
炉内の高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積して溶融ガラスとするガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの製造方法において、
前記ガラス溶融炉における略円筒状の内壁面を有する炉体内に前記気相雰囲気を形成するステップと、
前記気相雰囲気中に前記ガラス原料粒子を投入するステップと、
前記投入後のガラス原料粒子を所定箇所に集合させるように前記炉体内の雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させて旋回流を形成するステップと、
を含む溶融ガラスの製造方法。
【請求項１１】
前記炉体内の雰囲気と共に旋回する前記投入後のガラス原料粒子を前記内壁面に衝突させて捕集するステップと、該捕集後のガラス原料粒子を前記内壁面の下方の貯留部に流下させるステップとを含む請求項１０に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１２】
前記内壁面が、白金族金属、および白金族金属の1種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる金属の被膜である請求項１１に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１３】
前記気相雰囲気が、燃焼バーナーによって形成される請求項１０から１２の何れか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１４】
前記旋回流が、燃焼バーナーによって形成される請求項１０から１３の何れか一項に記載の溶融ガラスの製造方法。
【請求項１５】
請求項１から９の何れか一項に記載のガラス溶融炉と、前記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、前記成形後のガラスを徐冷する徐冷手段と、を備えるガラス製品の製造装置。
【請求項１６】
請求項１０から１４の何れか一項に記載の溶融ガラスの製造方法を用いて溶融ガラスを製造する工程と、前記溶融ガラスを成形する工程と、前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内の高温雰囲気中でガラス原料を溶融し集積して溶融ガラスとするガラス溶融炉、前記ガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの製造方法、前記ガラス溶融炉を備えたガラス製品の製造装置、および前記ガラス製品の製造装置を用いたガラス製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、炉内の高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融して溶融ガラス粒子とし、前記溶融ガラス粒子を集積して溶融ガラスとする、いわゆる気中溶融法（In-Flight glass melting method）を用いたガラス溶融炉が開示されている。炉体の上壁部には、下向きのガラス原料粒子投入部と、そのガラス原料粒子投入部の下方にガラス原料粒子を溶融して溶融ガラス粒子とする気相雰囲気を形成するための加熱手段（燃焼バーナー）が設置される。
前記気中溶融法によれば、従来のシーメンス型の溶融炉（Siemens type furnace）による溶融法と比較して、ガラス溶融工程の消費エネルギーを１／３程度まで低減できると言われており、短時間で溶融が可能になり、溶融炉の小型化、蓄熱室の省略、品質の向上、ＣＯ２の削減、ガラス品種の変更時間の短縮化を図ることができる技術として注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２１５７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、気中溶融法において、ガラス原料粒子である造粒体をガラス原料粒子投入部から燃焼バーナーの火炎中に投入すると、火炎噴射流の勢いや原料の急速な熱分解によるガス放出により造粒体が崩れ、ガラス製品の均質化および微粉の低減に影響を与えるという問題がある。特に、炉体の内壁面における耐火レンガの素地が露出する部位は、微粉が素地に付着することによって侵食が進み易くなり、設備のランニングコストにも影響を与える。しかし、気中溶融法では、ガラス原料粒子の微粉の発生を無くすことは難しい。
【０００５】
そこで本発明は、気中溶融法を用いたガラス溶融炉、前記ガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの製造方法、前記ガラス溶融炉を備えたガラス製品の製造装置、および前記ガラス製品の製造装置を用いたガラス製品の製造方法において、炉内に発生したガラス原料粒子の微粉を捕集可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決手段として、本発明は、炉内の高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積して溶融ガラスとするガラス溶融炉において、略円筒状の内壁面を有する炉体と、前記炉体内に前記気相雰囲気を形成する燃焼バーナーと、前記気相雰囲気中に前記ガラス原料粒子を投入する原料粒子投入装置と、前記炉体内の雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させる旋回流形成装置と、を備えるガラス溶融炉を提供する。
【０００７】
本発明は、前記炉体が、前記気相雰囲気を収める溶融室と、該溶融室の下方に連設されて前記気相雰囲気中で溶融した溶融ガラス粒子を集積する貯留部と、を有し、前記燃焼バーナーが、前記炉体内の上方かつ火炎の噴射により前記雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させる位置に配置され、前記旋回流形成装置を兼ねる構成でもよい。
また、本発明は、前記燃焼バーナーが、前記内壁面の斜め下方の接線方向に前記火炎を噴射するように配置される構成でもよい。
また、本発明は、前記炉体が、該炉体の上壁部の中央を貫通する円筒状の排気管を備え、前記溶融室の上方に連設されて上側ほど広い水平断面を形成すると共に、前記排気管の下部を前記炉体内側に突出させた上方旋回室を有し、前記溶融室と前記上方旋回室との接続部に前記燃焼バーナーの火炎噴射口が配置される構成でもよい。
また、本発明は、前記原料粒子投入装置が、前記火炎噴射口に近接配置されて前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有する構成でもよい。
また、本発明は、前記内壁面が、白金族金属、および白金族金属の1種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる金属の被膜である構成でもよい。
【０００８】
本発明は、前記燃焼バーナーが、前記炉体上部の前記内壁面中央で火炎を下向きに噴射する火炎噴射口を有し、前記原料粒子投入装置が、前記燃焼バーナーの火炎噴射口と近接配置されて前記燃焼バーナーの前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有し、前記旋回流形成装置が、前記火炎噴射口及び前記原料投入口とは別に、前記炉体内の上部から前記内壁面に沿って旋回誘導ガスを導入するガス導入口を有する構成でもよい。
また、本発明は、前記原料粒子投入装置が、前記火炎噴射口に近接配置されて前記火炎に沿って前記ガラス原料粒子を投入する原料投入口を有する構成でもよい。
また、本発明は、前記燃焼バーナーに、前記原料粒子投入装置が一体に設けられている構成でもよい。
【０００９】
本発明は、炉内の高温の気相雰囲気中でガラス原料粒子を溶融し集積して溶融ガラスとするガラス溶融炉を用いた溶融ガラスの製造方法において、前記ガラス溶融炉における略円筒状の内壁面を有する炉体内に前記気相雰囲気を形成するステップと、前記気相雰囲気中に前記ガラス原料粒子を投入するステップと、前記投入後のガラス原料粒子を所定箇所に集合させるように前記炉体内の雰囲気を前記内壁面に沿って旋回させて旋回流を形成するステップと、を含む溶融ガラスの製造方法を提供する。
本発明は、前記炉体内の雰囲気と共に旋回する前記投入後のガラス原料粒子を前記内壁面に衝突させて捕集するステップと、該捕集後のガラス原料粒子を前記内壁面の下方の貯留部に流下させるステップとを含む構成でもよい。
また、本発明は、前記内壁面が、白金族金属、および白金族金属の1種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる金属の被膜である構成でもよい。
また、本発明は、前記気相雰囲気が、燃焼バーナーによって形成される構成でもよい。
また、本発明は、前記旋回流が、燃焼バーナーによって形成される構成でもよい。
【００１０】
本発明は、前記ガラス溶融炉と、前記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、前記成形後のガラスを徐冷する徐冷手段と、を備えるガラス製品の製造装置を提供する。
また、本発明は、前記溶融ガラスの製造方法を用いて溶融ガラスを製造する工程と、前記溶融ガラスを成形する工程と、前記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を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃焼バーナーが形成した気相雰囲気によって、原料粒子投入装置から投入されたガラス原料粒子を溶融する一方、旋回流形成装置が形成した旋回流によって、炉内に発生したガラス原料粒子の微粉を捕集可能となる。これにより、炉内に発生したガラス原料粒子の微粉によるガラス製品の均質化および煤塵の低減への影響を抑制できると共に、炉体にガラス原料粒子が衝突することによる内壁面の侵食を抑えてランニングコストへの影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態におけるガラス溶融炉を備えたガラス製品の製造装置の概略構成図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】上記ガラス溶融炉の炉体の絞り部における上方から見た断面図である。
【図４】上記ガラス溶融炉の燃焼バーナーの配置の変形例を示す図３に相当する断面図である。
【図５】上記炉体のブロック及びライニングの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態におけるガラス製品の製造装置を用いたガラス製品の製造方法のフローチャートである。
【図７】上記ガラス溶融炉の変形例を示す側面図である。
【図８】上記ガラス溶融炉の他の変形例を示す側面図である。
【図９】本発明の第二実施形態におけるガラス溶融炉を備えたガラス製品の製造装置の概略構成図である。
【図１０】図９のガラス溶融炉の上方旋回室における上方から見た断面図である。
【図１１】図９のガラス溶融炉のガス導入口の配置の変形例を示す図１０に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示す本実施形態のガラス溶融炉１０は、いわゆる気中溶融法により溶融ガラスＧを製造するものである。ガラス溶融炉１０は、例えば目的とするガラスの組成に合わせて、ガラスの各成分の原料粉末を混合して集合させたガラス原料粒子（造粒体）ＧＭを、炉体１内に形成した気相雰囲気Ｋ中に投入し、このガラス原料粒子ＧＭを溶融させて溶融ガラス粒子Ｕとする。溶融ガラス粒子Ｕは、炉体１の底部に集積されて液相の溶融ガラスＧを形成する。ガラス溶融炉１０は、成形装置２０（成形手段）を含むガラス製品の製造装置３０の一部を構成する。
【００１４】
前記「気相雰囲気」とは、気中溶融法において燃焼バーナーによって炉内に形成される高温の気相雰囲気であって、炉内のその他の領域の雰囲気とは区別されるものである。このため、「気相雰囲気」というときには、単に「雰囲気」というときと区別をしている。気相雰囲気は、燃焼バーナーの火炎を含む高温の領域をいう。なお、気中溶融法では、燃焼バーナーの補助加熱装置として、熱プラズマを用いてもよい。この場合には、プラズマが発生している高温の領域も気相雰囲気に含む。
【００１５】
ガラス溶融炉１０は、略円筒状の内壁面２ａ，２ｂを形成する炉体１と、炉体１の周壁部１ｅに設置された複数（図１では一対）の燃焼バーナー３とを備える。燃焼バーナー３は、いわゆる粉体バーナーであり、既存の酸素燃焼バーナーとしての機能と、噴射した火炎（以下、燃焼炎Ｆという。）中にガラス原料粒子ＧＭを投入する原料粒子投入装置４としての機能とを有する。
【００１６】
ガラス溶融炉１０は、固体粒子と気体との混相流から固体粒子を分離するいわゆるサイクロン式の分離器としても機能する（図２，３参照）。ガラス溶融炉１０は、炉内で溶融したガラス原料粒子ＧＭ（溶融ガラス粒子Ｕ）を分離、捕集すると共に、炉内に発生したガラス原料粒子ＧＭの微粉を捕集可能とする。
【００１７】
炉体１は、燃焼バーナー３による気相雰囲気Ｋを収める溶融室１ａと、溶融室１ａの上方に連設される上方旋回室１ｂと、溶融室１ａの下方に連設される貯留部１ｃとを有する。
溶融室１ａは、炉体１の水平断面形状の略中心を通る鉛直方向に沿う軸線（以下、単に軸線という。）Ｃ１を有する略円筒状の下部内壁面２ａを形成する。下部内壁面２ａは、下側ほど広がるテーパ状に形成される。溶融室１ａの内部空間は、下側ほど広い水平断面を有する円錐台形状とされる。
【００１８】
上方旋回室１ｂは、下部内壁面２ａと軸線Ｃ１を共有する略円筒状の上部内壁面２ｂを形成する。上部内壁面２ｂは、上側ほど広がるテーパ状に形成される。上方旋回室１ｂの内部空間は、上側ほど広い水平断面を有する逆円錐台形状とされる。上方旋回室１ｂの軸方向高さは、例えば溶融室１ａの軸方向高さの０．１〜０．５倍程度とされる。溶融室１ａの軸方向高さとは、貯留部１ｃの溶融ガラスＧの液面から後述の絞り部２ｃまでの高さＨ（図２参照）に相当する。
【００１９】
貯留部１ｃは、溶融したガラス原料粒子ＧＭ（溶融ガラス粒子Ｕ）を集積して液相の溶融ガラスＧとするもので、例えば不図示の加熱ヒータを備え、貯留した溶融ガラスＧを所定温度（例えば１４００℃程度）の溶融状態に保持する。
【００２０】
燃焼バーナー３は、燃料ガスおよび燃焼ガスを噴射する火炎噴射ノズルを有すると共に、生成する燃焼炎Ｆ中にガラス原料粒子ＧＭを投入する原料粒子投入装置４の原料供給ノズルを有する。原料供給ノズルには、供給管４ｂを介して原料供給器４ｃが接続される。原料供給器４ｃは、ガラス原料粒子ＧＭを収容したホッパを有する。火炎燃焼ノズルには、ガス管を介してガス供給装置が接続される。
【００２１】
燃焼バーナー３は、軸線Ｃ１に関して１８０°の回転対称で一対配置される（図３参照）。燃焼バーナー３は筒状をなし、その先端に位置する火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａを、内壁面２ａ，２ｂ間の稜線部（以下、絞り部２ｃという。）にて炉内に開口させる。火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａの開口中心は絞り部２ｃを横断する面上に位置する。火炎噴射ノズルの火炎噴射口３ａと原料供給ノズルの原料投入口４ａとは互いに近接しかつ同軸に配置される。
【００２２】
燃焼バーナー３は、軸線Ｃ１と直交する水平断面視で、内壁面２ａ，２ｂの断面形状における円周の径方向に対して中心軸線（以下、単に軸線という。）Ｃ３を傾斜させるように配置される。換言すれば、燃焼バーナー３は、内壁面２ａ，２ｂの断面形状における円周の接線方向に軸線Ｃ３を沿わせるように配置される。さらに換言すれば、燃焼バーナー３は、内壁面２ａ，２ｂの断面形状における円周の接線方向に燃焼炎Ｆ及びガラス原料粒子ＧＭの噴射方向を沿わせるように配置される。
【００２３】
一対の燃焼バーナー３が内壁面２ａ，２ｂの水平断面の接線方向に沿って燃焼炎Ｆを噴射することで、絞り部２ｃ近傍で燃焼炎Ｆが軸線Ｃ１を中心に旋回してなる初期火炎旋回流ＦＲが円滑かつ強力に形成されると共に、この初期火炎旋回流ＦＲにより炉体１内の全体の雰囲気（気相雰囲気Ｋ含む。）が軸線Ｃ１を中心に旋回して旋回流Ｒを形成する。
【００２４】
燃焼バーナー３は、軸線Ｃ１と直交する方向から見た側面視（図１参照）で、先端側ほど下側となるように水平方向に対して傾斜する。
燃焼バーナー３が斜め下向きに火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａを開口させることで、ガラス原料粒子ＧＭが燃焼炎Ｆの大きな流速を利用して溶融室１ａ内に導入されると共に、ガラス原料粒子ＧＭによる火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａの閉塞が抑止される。
燃焼バーナー３の軸線Ｃ３の水平方向に対する傾斜角度θは、５°＜θ＜４５°が好ましく、より好ましくは１５°＜θ＜３０°である（図２参照）。
【００２５】
なお、燃焼バーナー３の設置数は二基に限定されず、三基以上であることが、強い旋回力を得る意味で好ましい。燃焼バーナー３は、気相雰囲気Ｋの温度の対称性及び均一性を向上させると共に旋回流Ｒを円滑に形成するという観点から、軸線Ｃ１を中心とした回転方向で等間隔に、かつ回転対称に複数配置することが好ましい。図４に示す例では、燃焼バーナー３は軸線Ｃ１に関して９０°の回転対称で四基配置される。本発明を北半球で実施する場合、燃焼バーナー３は、火炎噴射により炉内に形成する軸線Ｃ１中心の旋回流Ｒがコリオリの力を受けるように、軸線Ｃ１に沿う方向から見た上面視で旋回流Ｒが半時計回りとなるように配置される。
【００２６】
燃焼バーナー３の火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａは、軸線Ｃ３に沿って溶融室１ａ内に燃焼炎Ｆ及びガラス原料粒子ＧＭをそれぞれ噴射する。原料投入口４ａから噴射されたガラス原料粒子ＧＭは、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆおよび燃焼炎Ｆ近傍の高温部からなる気相雰囲気Ｋで速やかに溶融して溶融ガラス粒子Ｕとなる。溶融ガラス粒子Ｕは、燃焼バーナー３の火炎噴射により形成された旋回流Ｒに乗って炉内を旋回し、遠心力によって下部内壁面２ａ側へ沈降する。下部内壁面２ａに付着した溶融ガラス粒子Ｕは、下部内壁面２ａに沿って適宜流下し、炉体１の貯留部１ｃに集積されて溶融ガラスＧを形成する。
【００２７】
燃焼バーナー３は、内壁面２ａ，２ｂ間の絞り部２ｃにおける軸線Ｃ１と直交する水平断面視（図３参照）で、絞り部２ｃの断面形状よりも小さい旋回半径の初期火炎旋回流ＦＲを形成する。初期火炎旋回流ＦＲの半径は、上方旋回室１ｂ内に突出する排気管８の下部の外周面の半径Ｄ１以下とされる（図２参照）。
【００２８】
図１，２に示すように、排気管８は、炉体１の上壁部１ｄの中央を軸線Ｃ１と同軸に貫通する円筒状のもので、その下部の一部を上方旋回室１ｂ内に入り込ませる。排気管８は炉外に延びて排ガス処理装置９に接続される。
【００２９】
排気管８の下部が上方旋回室１ｂ内に突出することで、上方旋回室１ｂ内での旋回流Ｒの発生が助長される。上方旋回室１ｂの上部内壁面２ｂの水平断面が下側ほど狭まることで、上方旋回室１ｂ内で発生した旋回流Ｒが燃焼バーナー３の火炎噴射位置で排気管８と同等の半径に絞られ、初期火炎旋回流ＦＲに合流し易くなる。
【００３０】
燃焼バーナー３は、噴射した燃焼炎Ｆ中にこれに沿うようにガラス原料粒子ＧＭを投入し、燃焼炎Ｆ中にて溶融ガラス粒子Ｕを生成する。生成された溶融ガラス粒子Ｕは、火炎噴射による旋回流Ｒに乗って溶融室１ａ内を旋回し、その遠心力によって下部内壁面２ａ側への沈降速度を増加させる。この溶融ガラス粒子Ｕが下部内壁面２ａに衝突して付着し、旋回流Ｒから分離すると共に下部内壁面２ａに捕集される。なお、下部内壁面２ａ側へ沈降する溶融ガラス粒子Ｕの中には、ガラス原料粒子ＧＭから発生した微粉が溶融したものの一部も含む。下部内壁面２ａに付着した溶融ガラス粒子Ｕは、下部内壁面２ａに沿って適宜流下し、炉体１下部の貯留部１ｃに集積されて溶融ガラスＧを形成する。
【００３１】
本実施形態で燃焼バーナー３は、炉体１内のガラス原料粒子ＧＭを所定箇所（本実施形態では下部内壁面２ａ）に集合させるべく、炉体１内の全体の雰囲気を内壁面２ａ，２ｂの軸線Ｃ１を中心に旋回させる旋回流形成装置５としても機能する。旋回流形成装置５は、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆの大きな流速を利用して旋回流Ｒを発生させることで、炉内において強力な集塵機能（遠心分離機能）を発揮させる。
【００３２】
燃焼バーナー３の各ノズルを構成する材料は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＳ３０８、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３０９Ｃｂ、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１０Ｃｂ、ＳＵＳ３１０Ｍｏ等の耐熱性オーステナイト系ステンレス鋼、Ｆｅ基耐熱合金、Ｃｏ基耐熱合金、Ｎｉ基耐熱合金等の超耐熱合金、Ｃｒ、Ｎｂ、ＭｏまたはＷとの高融点金属との合金であることが好ましい。
【００３３】
燃料ガスとして、メタン、プロパン、ブタン、ＬＰＧ（液化石油ガス）などのアルカンＣｎＣ２ｎ＋２（ｎは１以上の整数を表す。）を使用することができる。
燃焼ガスとして、酸素や酸素富化ガスなど、あるいは、酸素を含有するガスであればいかなるガスも使用することができ、空気を用いることもできる。
【００３４】
燃焼バーナー３から炉内に噴射されたガス（ガラス原料粒子ＧＭのキャリアガス含む。）は、溶融室１ａ内を螺旋状に旋回しつつ下降した後、溶融ガラスＧの液面近傍で折り返し、旋回流Ｒの中心を通過して上昇する。
【００３５】
炉体１は、耐火レンガ等の耐火材で壁部を形成するもので、内部に気相雰囲気Ｋを収容すると共に、底部内に高温の溶融ガラスＧを貯留する。炉体１における気相雰囲気Ｋおよび溶融ガラスＧと接触する部位は、耐熱性および溶融ガラスＧに対する耐食性に優れた電鋳レンガ等で形成される。
【００３６】
炉体１を形成する耐火レンガは、溶融ガラスＧに対する耐食性を得るべく緻密性を高めるために、ジルコニアを主体とする電鋳レンガ、またはジルコンを主成分とする焼結レンガが用いられる。電鋳レンガは、ジルコニア、アルミナ、珪酸アルミナ、ジルコン−ムライト、シリカ又はチタニア等を構成成分とし、原料をアーク炉で溶解して鋳造するレンガである。
【００３７】
下部内壁面２ａには、旋回流Ｒに乗ったガラス原料粒子ＧＭ及びその微粉、並びに溶融ガラス粒子Ｕの衝突による腐食を抑えるべく、金属製の被膜６が設けられる。
被膜６は、この実施形態では下部内壁面２ａを形成する耐火レンガＢを包み込むライニング６Ａで形成される（図５参照）。ライニング６Ａ（被膜６）に用いる金属は、白金族金属、および白金族金属の１種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる。
【００３８】
白金族金属としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）が挙げられる。白金族金属を主成分とする合金としては、例えば、Ｐｔ−５％Ａｕ合金、Ｐｔ−１０％Ｉｒ合金、Ｐｔ−１０％Ｒｈ合金等の白金合金が挙げられる。本実施形態のライニング６Ａに用いる金属はＰｔ−１０％Ｒｈ合金とした。
【００３９】
ライニング６Ａは、座屈等の熱変形を吸収するために、例えば蛇腹（bellows）状をなす等の変形吸収構造を有する。これにより、ライニング６Ａの熱応力による破損が抑制されると共に、下部内壁面２ａに付着した溶融ガラス粒子Ｕを保持するアンカー効果も期待でき、かつこの溶融ガラス粒子Ｕが固化した際の溶融物の剥離も防止される。なお、下部内壁面２ａを被覆するにあたり、ライニング６Ａの装着に代わり、耐火レンガＢの表面に金属の溶射膜を形成する等の手法を用いてもよい。
【００４０】
溶融室１ａの周壁には、水冷等の冷却構造が設けられる。これにより、下部内壁面２ａの被膜６に直に付着した溶融ガラス粒子Ｕが固化し、被膜６の表面にさらに溶融ガラス粒子Ｕによるコーティングがなされる。すなわち、下部内壁面２ａには、被膜６に付着した溶融ガラス粒子Ｕによるセルフライニングが形成される。このライニング上にさらに溶融ガラス粒子Ｕが付着した場合、溶融ガラス粒子Ｕにおける炉内に近い側の層は融液のままとなり、ライニング上を流れ落ちて貯留部１ｃに集積される。
【００４１】
下部内壁面２ａに付着した溶融ガラス粒子Ｕのライニングには、炉内を飛散するガラス原料粒子ＧＭの微粉が捕集される。炉内のガラス原料粒子ＧＭの微粉を捕集することで、ガラス原料粒子ＧＭが煤塵として排出され難くなり、原料の回収率が高まる。
【００４２】
燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆの温度は、ガラス原料粒子ＧＭに含まれる気体成分を迅速にガス化散逸させてガラス化反応を進行させるために、珪砂の溶融温度以上である１６００℃以上に設定することが好ましい。
燃焼バーナー３から噴射される燃焼炎Ｆが形成する気相雰囲気Ｋの中心部の温度は、燃焼炎Ｆが例えば水素と酸素が反応して形成される火炎の場合、約２０００〜３０００℃である。
【００４３】
炉体１の貯留部１ｃの一側部には、導出口２２及び導出路２２ａを介して成形装置２０が接続される（図１参照）。
貯留部１ｃ内の溶融ガラスＧは、導出口２２から炉外に導出され、導出路２２ａを経て成形装置２０に送られる。ガラス製品の製造装置３０および製造方法については後述する。
【００４４】
本実施形態のガラス溶融炉１０を用いて製造する溶融ガラスＧは、気中溶融法により製造されるガラスである限り、組成的には特に制限されない。
【００４５】
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。
【００４６】
液晶ディスプレイ用または有機ＥＬ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。
【００４７】
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。
【００４８】
その他の用途として、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。
【００４９】
ガラス原料粒子ＧＭが造粒体である場合で、その一例として無アルカリガラスを適用する場合には、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）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）などの原料粉末粒子を目的のガラスの組成に合致するように調合し、例えばスプレードライ造粒法により集合することにより３０〜１０００μｍ程度の造粒体として、ガラス原料粒子ＧＭを得る。
【００５０】
ガラス原料粉末から造粒体としてのガラス原料粒子ＧＭ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ＧＭとして用いることもできる。
【００５１】
スプレードライ造粒によりガラス原料粒子ＧＭを得るための一例方法として、上述の各成分のガラス原料粉末粒子として２〜５００μｍの範囲のガラス原料粉末粒子と蒸留水などの溶媒とをボールミルなどの攪拌装置で所定時間攪拌し、混合し、粉砕してスラリーにしたのちにスプレードライ造粒することで、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ガラス原料粒子ＧＭが得られる。
【００５２】
なお、前述のスラリーを攪拌装置で攪拌する際、原料粉末粒子の均一分散の目的で２−アミノエタノールなどの分散剤を、造粒原料の強度を向上させる目的で、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ＧＭ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。
【００５３】
ガラス原料粒子ＧＭの平均粒径（重量平均）は、３０〜１０００μｍの範囲が好ましい。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ＧＭが使用され、さらに７０〜３００μｍの範囲内のガラス原料粒子ＧＭが好ましい。このガラス原料粒子ＧＭの一例を拡大して図１に示すが、１つのガラス原料粒子ＧＭにおいて最終目的とするガラスの組成にほぼ合致するか近似した組成となっていることが好ましい。
【００５４】
ガラス原料粒子ＧＭ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ＧＭの平均粒径の８０％程度となることが多い。ガラス原料粒子ＧＭの粒径は、短時間で加熱でき、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。
【００５５】
また、これらのガラス原料粒子ＧＭは、必要に応じて、副原料として清澄剤、着色剤、溶融助剤、乳白剤等を含むことができる。また、これらのガラス原料粒子ＧＭ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。
【００５６】
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）、硫黄（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することができる。その他の清澄剤として、酸化スズ（ＳｎＯ２）を用いることができる。
また、従来から用いられているＳｂ、Ａｓ酸化物などの清澄剤は、泡削減効果が生じたとしても、これら清澄剤の元素は環境負荷低減の面で望ましくない元素であり、それらの利用は環境負荷低減の方向性から見て削減することが好ましい。
【００５７】
ここで、ガラス原料粒子ＧＭが造粒体からなる場合、その一粒一粒が溶融して溶融ガラス粒子Ｕとなるが、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆ（フレーム）中に造粒体が直接投入されると、火炎噴射流の勢いで溶融ガラス粒子Ｕになる前に造粒体が崩壊することがある。造粒体の崩壊は、ガラス製品の均質化ならびに微粉および煤塵の低減に影響を及ぼす。ガラス原料粒子ＧＭの微粉が多いと、この微粉が煤塵となって排ガスと共に排出され易く、原料の回収率も低くなる。また、ガラス原料粒子ＧＭの微粉が炉体１の耐火レンガの素地に直接衝突すると、炉体１の侵食も目立つようになる。
【００５８】
そこで本実施形態では、ガラス溶融炉１０をサイクロン式の分離器として機能させることで、炉体１の下部内壁面２ａにガラス原料粒子ＧＭの微粉及び溶融ガラス粒子Ｕを敢えて衝突させ、溶融ガラス粒子Ｕを捕集可能とすると共に、ガラス原料粒子ＧＭの微粉を煤塵化させずに回収可能とする。溶融部の下部内壁面２ａは、耐火レンガに白金コーティングを施すことで高温耐腐食性を向上させ、ガラスによる浸食、減耗を抑えている。
【００５９】
遠心力衝突集塵の分離限界粒子径は、下記数１で求められる。下記数１で求められる分離限界粒子径よりも小径の微粉であれば、本実施形態のガラス溶融炉１０では下部内壁面２ａに衝突せずに旋回し、円筒状の排気管８から排出されてしまう。ガラス溶融炉１０の内部形状は、造粒体の粒径及び初期火炎旋回流ＦＲの径によって決定される。なお、下記数１の素地面径Ｄ２は貯留部１ｃの内径である。
【００６０】
【数１】
2013193908.tif 000003
【００６１】
炉体１内の全体の雰囲気は、図２に矢印で示す螺旋状の旋回流Ｒを形成し、この旋回流Ｒの遠心力で粒子とガスとが分離される。前記数１で求められる径よりも大きい径のものは、遠心力で下部内壁面２ａに衝突し自重で落下して貯留部１ｃに集積される。ゆえに、前記数１で設定される分離限界粒子径が、造粒に用いられるガラス１次原料の最小粒子径（例えば、１μｍ）以下になるように装置設計することが望ましい。
【００６２】
炉体１の水平断面において、軸線Ｃ３を接線とする円周の径すなわち初期火炎旋回流ＦＲの径は、炉体１の絞り部２ｃすなわち火炎噴射部の円周の径よりも小さく、燃焼炎Ｆが炉体１の下部内壁面２ａを、特に被膜６を炙ることはない（図３参照）。すなわち、火炎噴射流速を５０〜１００ｍ／ｓ程とし、火炎長さを１ｍ程とすれば、燃焼炎Ｆが作る旋回流Ｒの半径は１ｍ以下となり、このとき炉体１の絞り部２ｃの半径を１ｍ以上とすれば、燃焼炎Ｆが炉体１の下部内壁面２ａを炙ることはない。
【００６３】
炉内の溶融ガラス粒子Ｕは、熱泳動現象によっても下部内壁面２ａ（ライニング）に引き寄せられる。
熱泳動現象とは、一つの粒子の一側に温度の高い気体分子が存在し、他側に温度の低い分子が存在する場合、粒子が低温側に泳動する現象として知られる。この現象は、高温側の気体分子と低温側の気体分子とから粒子が受ける運動量に差異が生じる結果、粒子に対し温度の高い気体分子側から温度の低い気体分子側に移動しようとする駆動力が発生することによって生じる。
【００６４】
図１に示すように、本実施形態のガラス溶融炉１０を備えたガラス製品の製造装置３０は、ガラス溶融炉１０で製造した溶融ガラスＧを所定の速度で導出口２２から導出し、必要に応じ不図示の脱泡装置に導入してさらに脱泡した後、成形装置２０に移送して目的の形状に成形する。成形後のワーク（成形品）は、冷却後に切断等の機械加工を経て、所定のガラス製品となる。このガラス製品は、ガラス溶融炉１０で製造した高品質の溶融ガラスＧにより形成されるため、均質で高い品質が得られる。
【００６５】
図６は、本実施形態の溶融ガラスＧの製造方法を用いたガラス製品の製造方法の一実施形態を示すフロー図である。
本実施形態のガラス製品の製造方法は、ガラス溶融炉１０を用いた溶融ガラスＧの製造方法によるガラス溶融工程Ｓ１を経た後、ガラス溶融工程Ｓ１で得た溶融ガラスＧを成形装置２０に送って目的の形状に成形する成形工程Ｓ２を実施する。成形工程Ｓ２で得た成形品は、例えば空冷の徐冷装置２１（徐冷手段）による徐冷工程Ｓ３で冷却した後、切断工程Ｓ４で必要な長さに切断することで、所定のガラス製品Ｇ５となる。
【００６６】
なお、前述したガラス製品Ｇ５の製造方法、およびガラス製品Ｇ５の製造装置３０は、必要に応じて、成形工程Ｓ２で得た成形品を研磨する研磨工程、および研磨装置を有してもよい。また、ガラス製品Ｇ５の泡品質に応じて、例えば導出路２２ａで溶融ガラスＧの減圧脱泡を行う脱泡工程、および脱泡装置を有してもよい。
【００６７】
以上説明した本実施形態によれば、炉内に発生したガラス原料粒子ＧＭの微粉によるガラス製品の均質化および煤塵の低減への影響を抑制できると共に、炉体１にガラス原料粒子ＧＭが衝突することによる下部内壁面２ａの侵食を抑えてランニングコストへの影響を抑制できる。
【００６８】
また、上記ガラス溶融炉１０は、下部内壁面２ａに、白金族金属、および白金族金属の1種以上を主成分とする合金からなる群から選ばれる金属の被膜６が設けられることで、ガラス原料粒子ＧＭが衝突する下部内壁面２ａの侵食を白金被覆によって抑制できると共に、この白金被覆を溶融ガラス粒子Ｕでさらにコーティングすることでも下部内壁面２ａの侵食を抑制できる。
【００６９】
また、上記ガラス溶融炉１０は、燃焼バーナー３が、火炎噴射により炉体１内の雰囲気を内壁面２ａ，２ｂに沿って旋回させる旋回流形成装置５を兼ねることで、専用の旋回流形成装置を設ける場合と比べて設備を簡素化できる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、溶融室１ａ上方の上方旋回室１ｂで排気管８を中心に生じた旋回流Ｒを、その旋回半径を絞りつつ燃焼バーナー３の火炎噴射位置（初期火炎旋回流ＦＲ）に合流できると共に、溶融室１ａ内には燃焼バーナー３の火炎噴射による強い旋回流Ｒを生じさせ、ガラス原料粒子ＧＭの微粉を良好に捕集できる。
【００７１】
また、上記ガラス溶融炉１０は、原料粒子投入装置４が、燃焼バーナー３の火炎噴射口３ａと近接し同軸配置されて燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆに沿ってガラス原料粒子ＧＭを投入する原料投入口４ａを有することで、原料粒子投入装置４が投入するガラス原料粒子ＧＭを、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆ及びその周辺の高温部からなる気相雰囲気Ｋで効率よく溶融できる。
【００７２】
なお、上記ガラス溶融炉１０の変形例として、例えば図７に示すガラス溶融炉１０’のように、水平断面が上下に渡って一定な下部内壁面２ａ’を有する溶融室１ａを備えてもよく、かつ図８に示すガラス溶融炉１０”のように、水平断面が上側ほど広がるように形成されたテーパ状の下部内壁面２ａ”を有する溶融室１ａを備えてもよい。各ガラス溶融炉１０，１０’，１０”の何れを用いるかは、ガラス原料粒子ＧＭ（造粒体）の粒径及び初期火炎旋回流ＦＲの半径等によって適宜選択可能である。
【００７３】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図９〜１１を参照して説明する。
第二実施形態は、第一実施形態に対して異なるガラス溶融炉１１０を備えるもので、その他の第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００７４】
図９に示す本実施形態のガラス溶融炉１１０も、第一実施形態のガラス溶融炉１０と同様、気中溶融法により溶融ガラスＧを製造するもので、略円筒状の内壁面１２ａ，１２ｂを形成する炉体１１と、炉体１１の上壁部１１ｄに設置された一基の燃焼バーナー３とを備え、サイクロン式の集塵器としても機能する。ガラス溶融炉１１０は、成形装置２０を含むガラス製品の製造装置１３０の一部を構成する。
【００７５】
炉体１１は、燃焼バーナー３による気相雰囲気Ｋを収める溶融室１１ａと、溶融室１１ａの上方に連設される上方旋回室１１ｂと、溶融室１１ａの下方に連設される貯留部１１ｃとを有する。
溶融室１１ａは、鉛直方向に沿う中心軸線（以下、単に軸線という。）Ｃ１１を有する略円筒状の下部内壁面１２ａを形成する。下部内壁面１２ａは、下側ほど狭まるテーパ状に形成される。
【００７６】
上方旋回室１１ｂは、下部内壁面１２ａと軸線Ｃ１１を共有する略円筒状の上部内壁面１２ｂを形成する。上部内壁面１２ｂは、水平断面を一定にして形成される。上方旋回室１１ｂの軸方向高さは、溶融室１１ａの軸方向高さに対して０．１〜０．５倍程度とされる。
【００７７】
貯留部１１ｃは、溶融したガラス原料粒子ＧＭ（溶融ガラス粒子Ｕ）を貯留して液相の溶融ガラスＧを形成する。貯留部１１ｃは、溶融室１１ａの直下位置から水平方向で一側方に延出する延長部１２ｃを形成する。延長部１２ｃの延出端には導出口２２が設けられ、延長部１２ｃの上端には排気口１２ｄが設けられる。排気口１２ｄには排気管９ａを介して排ガス処理装置９が接続される。
【００７８】
燃焼バーナー３は、炉体１１の上壁部１１ｄの中央を貫通する。燃焼バーナー３によって生成される火炎は上方旋回室１１ｂの中央を貫通し、溶融室１１ａの上方で火炎噴射口３ａ及び原料投入口４ａを鉛直下向きに開口させる。燃焼バーナー３は筒状をなし、炉体１１の軸線Ｃ１１と同軸に配置される。原料投入口４ａから噴射されたガラス原料粒子ＧＭは、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆおよび燃焼炎Ｆ近傍の高温部からなる気相雰囲気Ｋで速やかに溶融して溶融ガラス粒子Ｕとなり、貯留部１１ｃに集積されて溶融ガラスＧを形成する。
【００７９】
炉体１１の上部には、上方旋回室１１ｂにガス導入口１３ａを開口させるガス導入装置１３が設置される。
ガス導入装置１３は、例えば水平方向に沿って延びて周壁部１１ｅを貫通する単一のガス導入口１３ａを有する（図１０参照）。ガス導入口１３ａは、軸線Ｃ１１と直交する水平断面視で、上部内壁面１２ｂの断面形状における円周の径方向に対して中心軸線（以下、単に軸線という。）Ｃ１３を傾斜させるように配置される。換言すれば、ガス導入口１３ａは、上部内壁面１２ｂの断面形状における円周の接線方向に軸線Ｃ１３を沿わせるように配置される。ガス導入口１３ａの炉外側には、ガス管１３ｂを介してガス供給器１３ｃが接続される。
【００８０】
このガス導入口１３ａから上部内壁面１２ｂの水平断面の接線方向に沿って旋回誘導ガス、例えば、窒素、アルゴン、燃焼排ガス等を導入（噴射）することで、旋回誘導ガスが軸線Ｃ１１を中心に旋回してなる初期ガス旋回流ＦＲ２が形成されると共に、この初期ガス旋回流ＦＲ２により炉体１１内の全体の雰囲気（気相雰囲気Ｋ含む。）が軸線Ｃ１１を中心に旋回して旋回流Ｒ２を形成する。燃焼バーナー３によって形成される火炎が上方旋回室１１ｂ内に突出することで、上方旋回室１１ｂ内での旋回流Ｒ２の発生が助長される。なお、第一実施形態と異なり、前記接線方向の噴射は単なるガスなので、上部内壁面１２ｂや燃焼バーナー３に接触しても問題ない。
【００８１】
なお、ガス導入口１３ａは単一に限らず、第一実施形態の燃焼バーナー３と同様、二つ以上のガス導入口１３ａを設けてもよい。例えば図１１に示す例では、一対のガス導入口１３ａが軸線Ｃ１１に関して１８０°の回転対称をなして配置される。ガス導入口１３ａは、軸線Ｃ１１を中心とした回転方向で等間隔に、かつ回転対称に複数配置することが好ましい。ガス導入口１３ａは、ガス噴射により炉内に形成する軸線Ｃ１１中心の旋回流Ｒ２がコリオリの力を受けるように配置することが好ましい。
【００８２】
ガラス原料粒子ＧＭから分離して飛散した微粉は、ガス導入装置１３のガス導入により形成された旋回流Ｒ２に乗って炉内を旋回し、溶融室１１ａの下端部で火炎と合流した後、排気口１２ｄ側へ移動することなく貯留部１１ｃに落下する。これは、旋回流Ｒ２によって火炎に微粉を取り込み、この微粉を大きな火炎の流速を利用して落下させることにより可能となる。ガス導入装置１３から炉内に導入された旋回誘導ガスは、溶融室１１ａ内を螺旋状に旋回しつつ下降した後、貯留部１１ｃの延長部１２ｃを通過して排気口１２ｄへ至る。
【００８３】
ガス導入装置１３は、炉体１１内のガラス原料粒子ＧＭから発生する微粉を所定箇所（この実施形態では溶融室１１ａの下端部）に集合させる旋回流形成装置として機能する。ガス導入装置１３のガス噴射は上部内壁面１２ｂに至ってもよく、単一のガス導入口１３ａから強いガス噴射を行ってもよく、緩やかなガスの導入でもよい。
【００８４】
第二実施形態において、ガス導入装置１３のガス噴射により炉内に発生する旋回流Ｒ２は、ガラス原料粒子ＧＭの微粉を内壁面１２ａ，１２ｂに衝突させない程度の低流速とされ、この旋回流Ｒ２が燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆの周囲を旋回する。ガラス原料粒子ＧＭが内壁面１２ａ，１２ｂに衝突しないことから、内壁面１２ａ，１２ｂの白金被覆も不要となる。ガス噴射による旋回流Ｒ２は、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆの脈動を抑制し、溶融室１１ａの下端部で火炎と合流させることが主目的となる。この旋回流Ｒ２により、燃焼炎Ｆが旋回流Ｒ２の外方に至らず、燃焼炎Ｆによる中心下降流の安定化が図られる。
【００８５】
以上説明した本実施形態によれば、炉内に発生したガラス原料粒子ＧＭの微粉によるガラス製品の均質化および煤塵の低減への影響を抑制できると共に、炉体１１にガラス原料粒子ＧＭが衝突することによる内壁面１２ａ，１２ｂの侵食を抑えてランニングコストへの影響を抑制できる。
【００８６】
また、本実施形態によれば、燃焼バーナー３が投入するガラス原料粒子ＧＭを燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆ及びその周辺の高温部からなる気相雰囲気Ｋで効率よく溶融できる。このとき、燃焼バーナー３の燃焼炎Ｆを強めても、その周囲を旋回する旋回流Ｒ２により燃焼炎Ｆの脈動が抑制され、燃焼炎Ｆの安定化が図られて、ガラス原料粒子ＧＭをより効率よく溶融できる。また、燃焼炎Ｆ（気相雰囲気Ｋ）から外れたガラス原料粒子ＧＭの微粉の大半は、旋回流Ｒ２に乗せて溶融室１１ａ下部で集合させ、火炎に乗せて捕集できる。
【００８７】
なお、本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、例えば第一実施形態において、燃焼バーナー３は火炎と原料粒子とを噴射する粉体バーナーとしたが、火炎のみを噴射する燃焼バーナーと原料粒子を噴射する原料粒子投入装置とを別個に設けてもよい。同様に、燃焼バーナー、原料粒子投入装置及び炉内に旋回流を形成する旋回流形成装置をそれぞれ別個に設けてもよい。
本発明に用いるガラス原料粒子ＧＭは、前記造粒体の他に、造粒されていないガラスの原料粉末そのもの、あるいはガラス原料粉末と造粒体とを混合したもの、さらにはガラスカレット片を含むものであってもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の技術は、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、ガラスビーズ、その他一般のガラス製品の製造に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１，１１  炉体
１ａ，１１ａ  溶融室
１ｂ，１１ｂ  上方旋回室
１ｃ，１１ｃ  貯留部
１ｄ  上壁部
２ａ，２ａ’，２ａ”，１２ａ  下部内壁面（内壁面）
２ｂ，１２ｂ  上部内壁面（内壁面）
２ｃ  絞り部（接続部）
３  燃焼バーナー
４  原料粒子投入装置
５  旋回流形成装置
３ａ  火炎噴射口
４ａ  原料投入口
６  被膜
８，９ａ  排気管
９  排ガス処理装置
１０，１０’，１０”，１１０  ガラス溶融炉
１３  ガス導入装置（旋回流形成装置）
１３ａ  ガス導入口
２０  成形装置（成形手段）
２１  徐冷装置（徐冷手段）
３０，１３０  ガラス製品の製造装置
ＧＭ  ガラス原料粒子
Ｇ  溶融ガラス
Ｕ  溶融ガラス粒子
Ｇ５  ガラス製品
Ｋ  気相雰囲気
Ｆ  燃焼炎（火炎）
Ｃ１  軸線
Ｓ１  ガラス溶融工程
Ｓ２  成形工程
Ｓ３  徐冷工程
【図１】
2013193908.tif 000004
【図２】
2013193908.tif 000005
【図３】
2013193908.tif 000006
【図４】
2013193908.tif 000007
【図５】
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【図６】
2013193908.tif 000009
【図７】
2013193908.tif 000010
【図８】
2013193908.tif 000011
【図９】
2013193908.tif 000012
【図１０】
2013193908.tif 000013
【図１１】
2013193908.tif 000014