(57)【要約】【課題】ガラス原料を溶融する際に発生する排ガスより揮発物を捕集し、該揮発物を含むリサイクル原料を回収して再利用する工程を有するガラス製品製造方法であって、回収効率の向上を図ることが可能なガラス製品製造方法を提供する。【解決手段】アルカリ含有ガラスのガラス原料Ｍを溶融する原料溶融工程Ｓ０１、ガラス原料Ｍを溶融した際に発生する揮発物を含んだ排ガスを水に接触させて前記揮発物を捕集する揮発物捕集工程Ｓ０２、捕集液Ｌａおよび電気集塵機３０により捕集された揮発物にマグネシウム化合物Ｘを添加して混和液Ｌｃを生成するマグネシウム化合物添加工程Ｓ０４、および混和液Ｌｃを乾燥させて揮発物を含むリサイクル原料Ｒを回収する噴霧乾燥工程Ｓ０５を備える。【選択図】図２
2017190273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を溶融する際に発生する排ガスより揮発物を捕集し、該揮発物を回収して再利用する工程を有するガラス製品製造方法であって、
アルカリ含有ガラスのガラス原料を溶融する原料溶融工程と、
該原料溶融工程においてガラス原料を溶融した際に発生する揮発物を含んだ排ガスを水に接触させて前記揮発物を捕集する揮発物捕集工程と、
該揮発物捕集工程において捕集された前記揮発物にマグネシウム化合物を添加して混和液を生成するマグネシウム化合物添加工程と、
前記混和液を乾燥させて揮発物を含むリサイクル原料を回収する乾燥工程と、
を備える、
ことを特徴とするガラス製品製造方法。
【請求項２】
前記揮発物捕集工程において、
前記排ガスを水噴霧塔に導入し、該水噴霧塔にて前記排ガスを霧状の水に接触させて、前記揮発物を含む水溶液を捕集液として捕集するとともに、
前記水噴霧塔を通過した塔排ガスに残留する前記揮発物を電気集塵機によって捕集する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス製品製造方法。
【請求項３】
前記揮発物捕集工程において、
前記電気集塵機は湿式電気集塵機であり、
前記乾燥工程において、
前記混和液を噴霧乾燥させる、
ことを特徴とする、請求項２に記載のガラス製品製造方法。
【請求項４】
前記電気式集塵機において、
前記塔排ガスに残留する前記揮発物を含む揮発物水溶液として捕集した後、
前記揮発物水溶液を前記水噴霧塔に送り返すとともに、
前記水噴霧塔において、
前記揮発物水溶液を加えた前記捕集液を所定回数循環させた後、
前記捕集液をマグネシウム化合物添加工程へと導入する、
ことを特徴とする、請求項３に記載のガラス製品製造方法。
【請求項５】
前記アルカリ含有ガラスは化学強化用ガラスである、
ことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のガラス製品製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ含有ガラスはＭｇＯを０．５ｗｔ％以上含有し、Ｎａ２Ｏを５ｗｔ％以上含有し、またＣａＯを５ｗｔ％以下含有する、
ことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のガラス製品製造方法。
【請求項７】
前記マグネシウム化合物添加工程において、
前記混和液は上澄み液とスラリー体とに沈降分離され、
前記上澄み液は前記水噴霧塔に戻されて再利用される、
ことを特徴とする、請求項２〜請求項６の何れか一項に記載のガラス製品製造方法。
【請求項８】
前記乾燥工程において、
前記リサイクル原料は粉末状にて回収され、
その後、再び原料溶融工程へと送られる、
ことを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のガラス製品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス製品製造方法の技術に関し、より詳しくは、アルカリ含有ガラスの原料を溶融炉にて溶融する際に発生した排ガス中に含まれる揮発物を捕集し、当該揮発物中に含まれるアルカリ含有ガラスの原料を再利用（リサイクル）可能な状態にて回収し、当該原料（リサイクル原料）を再び溶融炉に戻すための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガラス製品の製造工程においては、粉体状または粒状のガラス原料を溶融炉に投入し、該溶融炉内にてガラス原料を加熱して溶融ガラスにした後、プレス成形、ブロー成形、フロート成形、およびオーバーフロー成形などの成形方法によってガラス製品を得ている。
ここで、ガラス原料を溶融する際において、投入されたガラス原料の一部は、揮発物となって排ガス中に含まれ溶融炉外へと排出される。
具体的には、前記揮発物には、ガラス原料に由来する様々な成分が含まれており、例えば、硼素成分を含むガラスを製造する場合などにおいては、硼素成分が揮発物に含まれることとなるが、硼素成分が大気中に排出された場合、環境に対して悪影響を及ぼすことが懸念される。
そこで、このような揮発物を捕集して排ガスの無害化を行ったうえで当該排ガスを大気中に放出するとともに、捕集した揮発物を再び溶融炉内に戻して再利用（リサイクル）するための技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。
【０００３】
具体的には、前記「特許文献１」においては、ガラス溶融炉内でガラス原料をバーナー炎により加熱して溶融ガラスを得るガラスの溶融方法において、一方で前記バーナー炎の燃料として実質的に硫黄分を含まない燃料を使用してガラス原料を加熱して溶融ガラスを得、他方でガラス溶融炉から排出される排ガス中に含まれる気体状有用成分および粒子状有用成分を水に接触させることにより捕集して捕集液とし、該捕集液を中和して中和捕集液とした後、該中和捕集液を固液分離することにより、ガラス原料として利用し得る有用成分を回収することを特徴とするガラス溶融方法に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３８２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記「特許文献１」におけるガラス溶融方法では、揮発物中の有用成分として砒素、砒素化合物、硼素、硼素化合物、塩素、塩素化合物が挙げられており、特に硼素化合物と反応して不溶性の塩を生成するカルシウム化合物を用いてリサイクル原料を回収することとしている。
ここで、例えばアルカリ含有ガラスにおいては、カルシウム化合物（およびカルシウム）が組成成分として含まれてない場合がある。
このような場合、「特許文献１」における溶融方法によってリサイクル原料を回収したとしても、当該リサイクル原料を再び溶融炉に戻すことは、ガラス製品の品質低下を招く恐れがあるため好ましくない。
また、例えばアルカリ含有ガラスの溶融炉より排出された排ガス中に含まれる揮発物を捕集した水溶液にカルシウム化合物を加えて回収されたリサイクル原料はアルカリ成分を含み、潮解性を持つことから、リサイクル原料の回収を効率的に行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、ガラス原料を溶融する際に発生する排ガスより揮発物を捕集し、該揮発物を含むリサイクル原料を回収して再利用する工程を有するガラス製品製造方法であって、回収効率の向上を図ることが可能なガラス製品製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、本発明に係るガラス製品製造方法は、ガラス原料を溶融する際に発生する排ガスより揮発物を捕集し、該揮発物を回収して再利用する工程を有するガラス製品製造方法であって、アルカリ含有ガラスのガラス原料を溶融する原料溶融工程と、該原料溶融工程においてガラス原料を溶融した際に発生する揮発物を含んだ排ガスを水に接触させて前記揮発物を捕集する揮発物捕集工程と、該揮発物捕集工程において捕集された前記揮発物にマグネシウム化合物を添加して混和液を生成するマグネシウム化合物添加工程と、前記混和液を乾燥させて揮発物を含むリサイクル原料を回収する乾燥工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明におけるガラス製品製造方法においては、揮発物捕集工程において捕集された捕集液（揮発物を含む）に対してマグネシウム化合物を添加し、その後、乾燥させることによって捕集液中の揮発物を含むリサイクル原料を回収することとしている。
ここで、前記捕集液にマグネシウム化合物を添加した場合、その後の乾燥によって回収された揮発物の乾燥状態は良好であり、水分を含んで固着した状態のものはほとんど見られないことが、後述する検証実験によって明らかになっている。
よって、本発明におけるガラス製品製造方法によれば、回収されるリサイクル原料の乾燥状態が良く、最終的に得られるリサイクル原料の重量も多くなり、当該ガラス原料の回収効率の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係るガラス製品製造方法の前記揮発物捕集工程において、前記排ガスを水噴霧塔に導入し、該水噴霧塔にて前記排ガスを霧状の水に接触させて、前記揮発物を含む水溶液を捕集液として捕集するとともに、前記水噴霧塔を通過した塔排ガスに残留する前記揮発物を電気集塵機によって捕集することが好ましい。
【００１１】
このように、本発明においては、主に煤塵や、揮発物のうち水溶性の高い揮発物を捕集するうえで有利な水噴霧塔によって、揮発物を含む捕集液として捕集する構成となっており、当該揮発物を効率的に捕集することができる。
【００１２】
また、本発明に係るガラス製品製造方法の前記揮発物捕集工程において、前記電気集塵機は湿式電気集塵機であり、前記乾燥工程において、前記混和液を噴霧乾燥させることが好ましい。
【００１３】
このような構成を有することにより、電気集塵機の内部においては常に洗浄水が供給されて、当該洗浄水によって集塵極の表面に水膜が形成されることから、当該集塵極に付着する揮発物等の再飛散防止を図ることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラス製品製造方法では、前記電気式集塵機において、前記塔排ガスに残留する前記揮発物を含む揮発物水溶液として捕集した後、前記揮発物水溶液を前記水噴霧塔に送り返すとともに、前記水噴霧塔において、前記揮発物水溶液を加えた前記捕集液を所定回数循環させた後、前記捕集液をマグネシウム化合物添加工程へと導入することが好ましい。
【００１５】
このように、本発明に係るガラス製品製造方法においては、水噴霧塔にて生成された捕集液、および電気集塵機（湿式電気集塵機）にて生成された揮発物水溶液が、水噴霧塔内にて十分に撹拌された後に、次工程のマグネシウム化合物添加工程へと送られるようになっている。
従って、マグネシウム化合物添加工程における捕集液（揮発物水溶液を含む）の濃度は均一となり、添加されるマグネシウム化合物との化学反応の促進を図ることができる。
【００１６】
また、本発明に係るガラス製品製造方法において、前記アルカリ含有ガラスは化学強化用ガラスであることが好ましい。
【００１７】
このように、本発明におけるガラス製品製造方法においては、カルシウム化合物の含有量が比較的少ないガラス組成からなる化学強化用ガラスに対して有効である。
【００１８】
また、本発明に係るガラス製品製造方法において、前記アルカリ含有ガラスはＭｇＯを０．５ｗｔ％以上含有し、Ｎａ２Ｏを５ｗｔ％以上含有し、またＣａＯを５ｗｔ％以下含有することが好ましい。
【００１９】
このようなガラス組成からなる化学強化用ガラスであれば、本発明におけるガラス製品製造方法によって、効果的にリサイクル原料を回収することができる。
【００２０】
また、本発明に係るガラス製品製造方法においては、前記マグネシウム化合物添加工程において、前記混和液は上澄み液とスラリー体とに沈降分離され、前記上澄み液は前記水噴霧塔に戻されて再利用されることが好ましい。
【００２１】
このような構成からなる本発明のガラス製品製造方法によれば、上澄み液は再び水噴霧塔内にて循環されて、排ガス中の揮発物を捕集するのに利用されることから経済的である。
また、沈降分離によって底部に沈殿した揮発物は、スラリー体となってより濃度が高められることから、後の噴霧乾燥工程におけるガラス原料の回収効率の向上を図ることができる。
【００２２】
また、本発明に係るガラス製品製造方法においては、前記乾燥工程において、前記リサイクル原料は粉末状にて回収され、その後、再び原料溶融工程へと送られることが好ましい。
【００２３】
このように、本発明におけるガラス製品製造方法においては、回収されるリサイクル原料の状態が粉体状であることから、その後、再び原料溶融工程へと送られる場合においても扱いが容易である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係るガラス製品製造方法によれば、特にアルカリ含有ガラスにおいて、ガラス原料を溶融する際に発生する排ガスよりリサイクル原料を回収する際の回収効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るガラス製品製造方法において、アルカリ含有ガラスの溶融時に発生する排ガスよりリサイクル原料を回収する際の一連の流れを示した概念図。
【図２】本発明の一実施形態に係る溶融設備の全体的な構成を示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
【００２７】
［アルカリ含有ガラスのガラス組成］
先ず、本発明に係るアルカリ含有ガラス製品製造方法が適用されるアルカリ含有ガラスのガラス組成について説明する。
本実施形態によって製造されるアルカリ含有ガラスは、化学強化用ガラスであって、以下のようなガラス組成を有する。
【００２８】
即ち、化学強化用ガラスとしては、ＳｉＯ２を５０〜８０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３を５〜２５ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３を０〜１５ｗｔ％、Ｎａ２Ｏを１〜２０ｗｔ％、およびＫ２Ｏを０〜１０ｗｔ％含有するように作製することが好ましい。
このように、各成分の含有範囲を限定した理由を下記に記す。
【００２９】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成するための成分である。
ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなり、また熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなる。
一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融性や成形性が低下し易くなる。
このようなことから、ＳｉＯ２の含有量は、５０〜８０ｗｔ％、５２〜７５ｗｔ％、５５〜７０ｗｔ％、特に５５〜６７．５ｗｔ％とするのが好ましい。
【００３０】
Ａｌ２Ｏ３は、イオン交換性能を高めるための成分であり、また歪点やヤング率を高めるための成分である。
Ａｌ２Ｏ３の含有量は５〜２５ｗｔ％が好ましい。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下し易くなることに加えて、イオン交換性能を十分に発揮できない虜が生じる。
よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な下限範囲としては、７ｗｔ％以上、８ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以上、１２ｗｔ％以上、１４ｗｔ％以上、１５ｗｔ％以上、特に１６ｗｔ％以上とするのが好ましい。
一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなって、オーバーフローダウンドロー法等でガラス板を成形し難くなる。
また熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなり、さらには高温粘性が高くなり、溶融性が低下し易くなる。
よって、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲としては、２２ｗｔ％以下、２０ｗｔ％以下、１９ｗｔ％以下、１８ｗｔ％以下、特に１７ｗｔ％以下とするのが好ましい。
【００３１】
Ｂ２Ｏ３は、高温粘度や密度を低下させるとともに、ガラスを安定化させて結晶を析出させ難くし、液相温度を低下させるための成分である。また、クラックレジスタンスを高めるための成分でもある。
しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、イオン交換処理によって、ヤケと呼ばれる表面の着色が発生したり、耐水性が低下したり、圧縮応力層の圧縮応力値が低下したり、圧縮力層の応力深さが小さくなる傾向がある。
よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、０〜１５ｗｔ％、０．１〜１２ｗｔ％、１〜１０ｗｔ％、１超〜８ｗｔ％、１．５〜６ｗｔ％、特に２〜５ｗｔ％とするのが好ましい。
【００３２】
Ｎａ２Ｏは、主要なイオン交換成分であり、また高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めるための成分である。また、Ｎａ２Ｏは、耐失透性を改善するための成分でもある。
Ｎａ２Ｏの含有量は、１〜２０ｗｔ％が好ましい。
Ｎａ２Ｏの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低下したり、イオン交換性能が低下し易くなる。
よって、Ｎａ２Ｏを導入する場合、Ｎａ２Ｏの好適な下限範囲としては、５ｗｔ％以上、１１ｗｔ％以上、特に１２ｗｔ％以上とするのが好ましい。
一方、Ｎａ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
また、歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する場合がある。
よってＮａ２Ｏの好適な上限範囲としては、１７ｗｔ％以下、特に１６ｗｔ％以下とするのが好ましい。
【００３３】
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進するための成分であり、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力層の応力深さを増大させる効果が大きい成分である。また、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めるための成分でもある。さらには、耐失透性を改善する成分でもある。
Ｋ２Ｏの含有量は、０〜１０ｗｔ％が好ましい。
Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
また、歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成の成分バランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。
よって、Ｋ２Ｏの好適な上限範囲としては、８ｗｔ％以下、６ｗｔ％以下、４ｗｔ％以下、特に２ｗｔ％未満とするのが好ましい。
【００３４】
以上に示した成分以外にも、例えば以下の成分を導入してもよい。
【００３５】
Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であるとともに、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めるための成分である。また、ヤング率を高めるための成分である。さらに、アルカリ金属酸化物の中では圧縮応力値を増大させる効果が大きい。
しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多過ぎると、液相粘度が低下して、ガラスが失透し易くなる。
また、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
さらに、低温粘性が低下し過ぎて、応力緩和が起こり易くなると、かえって圧縮応力値が小さくなる場合がある。
従って、Ｌｉ２Ｏの含有量は、０〜３．５ｗｔ％、０〜２ｗｔ％、０〜１ｗｔ％、０〜０．５ｗｔ％、特に０．０１〜０．２ｗｔ％とするのが好ましい。
【００３６】
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏの好適な含有量は、５〜２５ｗｔ％、１０〜２２ｗｔ％、１５〜２２ｗｔ％、特に１７〜２２ｗｔ％とするのが好ましい。
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏの含有量が少な過ぎると、イオン交換性能や溶融性が低下し易くなる。
一方、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料の熱膨張係数に整合させ難くなる。
また、歪点が低下し過ぎて、高い圧縮応力値が得られ難くなる場合がある。
さらに、液相温度付近の粘性が低下して、高い液相粘度を確保し難くなる場合もある。
なお、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏ」は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、およびＫ２Ｏの合量である。
【００３７】
ＭｇＯは、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高めるための成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が大きい成分である。
よって、ＭｇＯの好適な下限範囲としては０．５ｗｔ％以上、１ｗｔ％以上、特に２ｗｔ％以上とするのが好ましい。ＭｇＯを０．５ｗｔ％以上含有するため、リサイクル原料を回収するために、マグネシウム化合物を使用することが可能となる。
【００３８】
ＣａＯは、他の成分と比較して、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める効果が大きい。
ＣａＯの含有率は、０〜１０ｗｔ％が好ましい。
しかし、ＣａＯの含有率が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなり、またガラス組織の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなったり、イオン交換性能が低下し易くなる。
よって、ＣａＯの含有量は、０〜５ｗｔ％、０．０１〜４ｗｔ％、０．１〜３ｗｔ％、特に１〜２．５ｗｔ％とするのが好ましい。
【００３９】
ＳｒＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高めるあめの成分である。
しかし、ＳｒＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。
よって、ＳｒＯの含有量は、０〜５ｗｔ％、０〜３ｗｔ％、０〜１ｗｔ％、特に０〜０．１ｗｔ％未満とするのが好ましい。
【００４０】
ＢａＯは、耐失透性の低下を伴うことなく、高温粘度を低下させて、溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高めるための成分である。
しかし、ＢａＯの含有量が多過ぎると、密度や熱膨張係数が高くなったり、イオン交換性能が低下したり、ガラス組成の成分バランスを欠いて、かえってガラスが失透し易くなる。
よって、ＢａＯの含有量は、０〜５ｗｔ％、０〜３ｗｔ％、０〜１ｗｔ％、特に０〜０．１ｗｔ％未満とするのが好ましい。
【００４１】
ＺｎＯは、イオン交換性能を高めるための成分であり、特に圧縮応力値を増大させる効果が大きい成分である。また、低温粘性を低下させずに、高温粘性を低下させるための成分でもある。
しかし、ＺｎＯの含有量が多過ぎると、ガラスが分相したり、耐失透性が低下したり、密度が高くなったり、圧縮応力層の応力深さが小さくなる傾向がある。
よって、ＺｎＯの含有量は、０〜６ｗｔ％、０〜５ｗｔ％、０〜１ｗｔ％、０〜０．５ｗｔ％、特に０〜０．１ｗｔ％未満とするのが好ましい。
【００４２】
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高めるための成分であるとともに、液相粘度付近の粘性や歪点を高めるための成分でもあるが、その含有量が多過ぎると、耐失透性が著しく低下する虜があり、また密度が高くなり過ぎる虜がある。
よって、ＺｒＯ２の上限範囲としては１０ｗｔ％以下、８ｗｔ％以下、６ｗｔ％以下、特に５ｗｔ％以下とするのが好ましい。
なお、イオン交換性能を高めたい場合、ガラス組成中にＺｒＯ２を導入することが好ましく、その場合、ＺｒＯ２の下限範囲としては、０．００１ｗｔ％以上、０．０１ｗｔ％以上、０．５ｗｔ％以上、特に１ｗｔ％以上とするのが好ましい。
【００４３】
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高めるための成分であり、特に圧縮応力層の応力深さを大きくするための成分である。
しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多過ぎると、ガラスが分相し易くなる。
よって、Ｐ２Ｏ５の上限範囲としては１０ｗｔ％以下、８ｗｔ％以下、６ｗｔ％以下、４ｗｔ％以下、２ｗｔ％以下、１ｗｔ％以下、特に０．１ｗｔ％未満とするのが好ましい。
【００４４】
清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ３の群（好ましくはＳｎＯ２、Ｃｌ、ＳＯ２の群）から選択された一種または二種以上を０〜３００００ｐｐｍ（３ｗｔ％）導入してもよい。
ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌの含有量は、清澄効果を的確に享受する観点から、０〜１００００ｐｐｍ、５０〜５０００ｐｐｍ、８０〜４０００ｐｐｍ、１００〜３０００ｐｐｍ、特に３００〜３０００ｐｐｍとするのが好ましい。
なお、「ＳｎＯ２＋ＳＯ３＋Ｃｌ」は、ＳｎＯ２、ＳＯ３、およびＣｌの合量を指す。
【００４５】
ＳｎＯ２の含有量は、０〜１００００ｐｐｍ、０〜７０００ｐｐｍ、特に５０〜６０００ｐｐｍとするのが好ましい。
Ｃｌの含有量は、０〜１５００ｐｐｍ、０〜１２００ｐｐｍ、０〜８００ｐｐｍ、０〜５００ｐｐｍ、特に５０〜３００ｐｐｍとするのが好ましい。
ＳＯ３の含有量は、０〜１０００ｐｐｍ、０〜８００ｐｐｍ、特に１０〜５００ｐｐｍとするのが好ましい。
【００４６】
Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ヤング率を高めるための成分であり、また補色となる色を加えると、消色して、ガラスの色味をコントロールし得る成分である。
しかし、原料自体のコストが高く、また多量に導入すると、耐失透性が低下し易くなる。
よって、希土類酸化物の含有量は、４ｗｔ％以下、３ｗｔ％以下、２ｗｔ％以下、１ｗｔ％以下、特に０．５ｗｔ％以下とするのが好ましい。
【００４７】
ところで、本実施形態における化学強化用ガラスとしては、環境面の配慮から、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｆ、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３を含有しないことが好ましい。
ここで、「実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＡｓ２Ｏ３を添加しないものの、不純物レベルで混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ａｓ２Ｏ３の含有量が５００ｐｐｍ未満であることを指す。
「実質的にＦを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＦを添加しないものの、不純物レベルで混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｆの含有量が５００ｐｐｍ未満であることを指す。
「実質的にＰｂＯを含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＰｂＯを添加しないものの、不純物レベルで混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、ＰｂＯの含有量が５００ｐｐｍ未満であることを指す。
「実質的にＢｉ２Ｏ３を含有しない」とは、ガラス成分として積極的にＢｉ２Ｏ３を添加しないものの、不純物レベルで混入する場合を許容する趣旨であり、具体的には、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が５００ｐｐｍ未満であることを指す。
【００４８】
［アルカリ含有ガラス製品製造方法の概要］
次に、本発明に係るアルカリ含有ガラス製品製造方法の概要について、図１を用いて説明する。
本実施形態によって具現化されるアルカリ含有ガラス製品製造方法は、例えばアルカリ含有ガラス製品の製造工程において、ガラス原料Ｍを溶融する際に発生する排ガスＧ１より揮発物を捕集して、揮発物を含むリサイクル原料を回収するとともに、回収されたリサイクル原料Ｒを再利用（リサイクル）するための方法である。
具体的には、本実施形態におけるアルカリ含有ガラス製品製造方法は、主に原料溶融工程Ｓ０１、揮発物捕集工程Ｓ０２、排ガス放出工程Ｓ０３、マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４、乾燥工程の一例としての噴霧乾燥工程Ｓ０５、および原料投入工程Ｓ０６により構成される。
【００４９】
原料溶融工程Ｓ０１は、後述する溶融炉１０に投入されたアルカリ含有ガラスのガラス原料Ｍを加熱して溶融するための工程である。
ガラス原料Ｍを溶融する際においては、再利用可能な揮発物が含まれた排ガスＧ１が発生する。
なお、原料溶融工程Ｓ０１によって溶融されたガラス原料Ｍは、その後プレスやブローなどの成形工程へと供給され、所望の形態からなるアルカリ含有ガラス製品へと成形される。
【００５０】
次に、揮発物捕集工程Ｓ０２について説明する。
揮発物捕集工程Ｓ０２は、原料溶融工程Ｓ０１においてガラス原料Ｍを溶融した際に発生する揮発物を含んだ排ガスＧ１を洗浄水に接触させて揮発物を捕集するための工程である。
より具体的には、揮発物捕集工程Ｓ０２は、原料溶融工程Ｓ０１においてガラス原料Ｍを溶融した際に発生する揮発物を含んだ排ガスＧ１を、後述するスプレー塔２０に導入し、スプレー塔２０にて排ガスＧ１に洗浄水Ｌ（スプレー水）を噴霧することにより、揮発物を含む溶液を捕集液Ｌａとして捕集するとともに、スプレー塔２０を通過した塔排ガスＧ２に残留する前記揮発物を、後述する電気集塵機３０によって捕集するための工程である。
【００５１】
次に、排ガス放出工程Ｓ０３について説明する。
排ガス放出工程Ｓ０３は、煙突４０を介して、揮発物捕集工程Ｓ０２にてクリーンな状態となった清浄排ガスＧ３を大気中に放出するための工程である。
【００５２】
次に、マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４について説明する。
マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４は、揮発物捕集工程Ｓ０２にて捕集された捕集液Ｌａに対してマグネシウム化合物Ｘを添加して混和液Ｌｃを生成し、後述する濃縮槽６０を用いて当該混和液Ｌｃよりスラリー体Ｌｄを生成するための工程である。
ここで、混和液Ｌｃは、捕集液Ｌａ中に含まれる一部の揮発物とマグネシウム化合物Ｘとが化学反応を起こして生成された不溶性のマグネシウム塩と、残りの揮発物とを含む。
また、後述するように、混和液Ｌｃよりスラリー体Ｌｄが生成される過程において、マグネシウム塩や残りの揮発物の濃度は、沈降分離によって徐々に高められることとなる。
【００５３】
次に、噴霧乾燥工程Ｓ０５について説明する。
噴霧乾燥工程Ｓ０５は、後述するスプレードライヤー７０を用いて、マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４にて生成されたスラリー体Ｌｄを噴霧乾燥させ、リサイクル原料Ｒを生成するための工程である。
本工程によって、排ガスＧ中に含まれるリサイクル原料Ｒの回収作業は一旦終了する。
【００５４】
次に、原料投入工程Ｓ０６について説明する。
原料投入工程Ｓ０６は、後述する原料投入装置８０を用いて、ガラス原料Ｍと回収されたリサイクル原料Ｒを溶融炉１０に投入して再び戻すための工程である。
【００５５】
以上のように、本実施形態におけるアルカリ含有ガラスの溶融方法においては、原料溶融工程Ｓ０１にて発生した排ガスＧ１に対して、揮発物捕集工程Ｓ０２を実施することによって揮発物を捕集し、その後、マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４、噴霧乾燥工程Ｓ０５と順に実施することによって、当該揮発物を含むリサイクル原料を回収することとしている。
また、回収されたリサイクル原料Ｒは、原料投入工程Ｓ０６を実施することによって、再び溶融炉１０内に投入されて再利用（リサイクル）される。
【００５６】
そして、これらの各工程Ｓ０１〜Ｓ０６については、後述する溶融設備１によって実施される。
【００５７】
［溶融設備１］
次に、本実施形態における溶融設備１の全体構成について、図２を用いて説明する。
溶融設備１は、主に溶融炉１０、水噴霧塔の一例としてのスプレー塔２０、電気集塵機３０、煙突４０、混和槽５０、濃縮槽６０、スプレードライヤー７０、および原料投入装置８０等により構成される。
【００５８】
溶融炉１０は、所望のガラス組成となるように調整されたガラス原料Ｍを、加熱して溶融するためのものである。
【００５９】
溶融炉１０には、例えばＬＰＧ等を燃料とするバーナー（図示せず）が備えられており、当該バーナーによって、溶融炉１０の内部に投入されたガラス原料Ｍが、排ガスＧ１を発生させながら加熱される。
そして、溶融炉１０内にて発生した排ガスＧ１は、スプレー塔２０へと送られる。
【００６０】
次に、スプレー塔２０について説明する。
スプレー塔２０は、溶融炉１０より導入された排ガスＧ１に対して洗浄水Ｌを噴霧し、当該排ガスＧ１に含まれる揮発物を捕集するためのものである。
【００６１】
スプレー塔２０の内部においては、洗浄水Ｌが断続的に供給されるとともに、供給された洗浄水Ｌが常に循環しながら散布されている。
【００６２】
そして、スプレー塔２０内に導入された排ガスＧ１は、散布される洗浄水Ｌ（スプレー水）と接触し、排ガスＧ１に含まれた揮発物が捕集される。
これにより、捕集された揮発物は洗浄水Ｌに溶解または分散し、捕集液Ｌａが生成される。
このように、スプレー塔２０においては、導入された排ガスＧ１に対して洗浄水Ｌを噴霧することにより、揮発物を含む溶液が捕集液Ｌａとして捕集される。
【００６３】
なお、スプレー塔２０は、捕集液Ｌａを繰り返し循環させることが可能な手段を有しており、これにより、当該捕集液Ｌａ中に含まれる揮発物の濃度が徐々に高められることとなる。
そして、例えば循環回数が所定の回数に達した時点において、濃縮された捕集液Ｌａ１は後述する混和槽５０へと供給される。
【００６４】
一方、洗浄水Ｌによる大部分の揮発物の捕集を終えた塔排ガスＧ２は、後述する電気集塵機３０へと送られ、当該電気集塵機３０にて、スプレー塔２０では回収しきれなかった揮発物の捕集が行われる。
【００６５】
ところで、本実施形態においては、主に煤塵や、揮発物のうち水溶性の高い揮発物（水溶性揮発物）を捕集することを目的としてスプレー塔２０が設置されていることから、例えば装置の機能上、当該スプレー塔２０をスクラバー等によって代替することも可能である。
【００６６】
次に、電気集塵機３０について説明する。
電気集塵機３０は、スプレー塔２０より導入された塔排ガスＧ２に対してコロナ放電を行い、当該塔排ガスＧ２中に浮遊する揮発物に電荷を与えて集塵極（図示せず）に付着させ、当該塔排ガスＧ２に含まれる揮発物を捕集するためのものである。
つまり、電気集塵機３０においては、スプレー塔２０を通過した塔排ガスＧ２に残留する揮発物が捕集される。
【００６７】
ここで、本実施形態における電気集塵機３０は湿式電気集塵機であって、その内部においては常に洗浄水Ｌが供給されており、当該洗浄水Ｌによって集塵極の表面に水膜を形成することにより当該集塵極に付着する揮発物等の再飛散防止が図られている。
【００６８】
そして、電気集塵機３０は、塔排ガスＧ２に含まれる揮発物を、コロナ放電により帯電した集塵極に捕集するように構成され、そして捕集された揮発物は、集塵極の水膜を形成する洗浄水Ｌによって洗い流される。
これにより、スプレー塔２０にて回収しきれなかった揮発物を含む揮発物水溶液Ｌｂが生成される。
【００６９】
生成された揮発物水溶液Ｌｂは、捕集液Ｌａに加えられ、再びスプレー塔２０へと戻される。
そして、揮発物水溶液Ｌｂは、捕集液Ｌａとともに後述する混和槽５０へと供給される。
【００７０】
以上のように、本実施形態においては、電気式集塵機３０にて、スプレー塔２０を通過した塔排ガスＧ２に残留する揮発物を含む揮発物水溶液Ｌｂとして捕集され、その後、捕集された揮発物水溶液Ｌｂは、捕集液Ｌａに加えられたスプレー塔２０へと再び送り返される構成となっている。
そして、スプレー塔２０にて、捕集液Ｌａを所定回数循環させることにより濃縮された濃縮捕集液Ｌａ１を、マグネシウム化合物添加工程Ｓ０４の混和槽５０へと導入する構成となっている。
【００７１】
このような構成を有することで、スプレー塔２０および電気集塵機３０によって生成された濃縮捕集液Ｌａ１は、スプレー塔内２０にて十分に撹拌された後に、次工程のマグネシウム化合物添加工程へと送られることとなる。
従って、マグネシウム化合物添加工程における濃縮捕集液Ｌａ１の濃度は均一となり、添加されるマグネシウム化合物との化学反応の促進を図ることができる。
【００７２】
一方、コロナ放電による揮発物の捕集を終え、十分にクリーンな状態となった清浄排ガスＧ３は、電気集塵機３０より排出され、煙突４０を介して大気中に放出される。
【００７３】
ところで、電気集塵機３０の構成については、本実施形態に限定されることはなく、例えば、乾式電気集塵機などによって構成することとしてもよい。
但し、本実施形態においては、溶融炉１０において発生する排ガスＧ１中の揮発物を捕集し、その後捕集液を生成することから、湿式電気集塵機によって構成されるのがより好ましい。
【００７４】
次に、混和槽５０について説明する。
混和槽５０は、スプレー塔２０より供給された濃縮捕集液Ｌａ１に対してマグネシウム化合物Ｘを添加して化学反応を起こさせ、当該濃縮捕集液Ｌａ１に含まれる揮発物のうち、アルカリ含有ガラスのリサイクル原料Ｒとして有用な揮発物をマグネシウム塩として析出させるためのものである。
【００７５】
混和槽５０の内部においては、例えば撹拌機構が備えられており、当該撹拌機構によって、スプレー塔２０より供給された濃縮捕集液Ｌａ１は、添加されたマグネシウム化合物Ｘとともに十分に撹拌される。
そして、濃縮捕集液Ｌａ１中の揮発物と、マグネシウム化合物Ｘとの反応生成物（マグネシウム塩）を含む混和液Ｌｃとなって、濃縮槽６０へと供給される。
【００７６】
なお、添加されるマグネシウム化合物Ｘの形態については、固体または液体（スラリー状態を含む）の何れの場合であってもよい。
【００７７】
次に、濃縮槽６０について説明する。
濃縮槽６０は、混和液Ｌｃ中の揮発物の濃度を高めるためのものである。
濃縮槽６０は、沈降槽６１およびスラリー槽６２等により構成される。
【００７８】
濃縮槽６０に供給された混和液Ｌｃは先ず沈降槽６１に貯溜され、当該混和液Ｌｃ中に溶解する揮発物が沈降分離される。
具体的には、沈降槽６１内において、混和液Ｌｃ中に含まれる揮発物は、混和槽５０にて添加されたマグネシウム化合物Ｘと化学反応を起こしてマグネシウム塩として析出し、底部に沈殿して分離される。
【００７９】
そして、沈降槽６１の底部に沈殿した揮発物のマグネシウム塩は、スラリー体Ｌｄとして抽出されてスラリー槽６２へと供給される。
一方、沈降槽６１内の上澄み液Ｌｅは、捕集液Ｌａに加えられて再びスプレー塔２０へと戻される。
【００８０】
このように、本実施形態においては、上澄み液Ｌｅが再びスプレー塔２０内にて循環されて、排ガスＧ１中の揮発物を捕集するのに利用されることから経済的である。
また、沈降分離によって底部に沈殿した揮発物のマグネシウム塩は、スラリー体Ｌｄとなってより濃度が高められることから、後の噴霧乾燥工程Ｓ０５におけるリサイクル原料Ｒの回収効率の向上を図ることができる。
【００８１】
スラリー槽６２に供給されたスラリー体Ｌｄは、当該スラリー槽６２内において一時的に貯溜される。
そして、スラリー槽６２内のスラリー体Ｌｄの容量が所定量に到達すると、当該スラリー体Ｌｄは、後述するスプレードライヤー７０へと供給される。
【００８２】
次に、スプレードライヤー７０について説明する。
スプレードライヤー７０は、スラリー槽６２より供給されたスラリー体Ｌｄを空気中（スプレードライヤー７０の内部空間）に噴霧することによって急激に乾燥（噴霧乾燥）させて、当該スラリー体Ｌｄ中に含まれる揮発物のマグネシウム塩を、粉末状のリサイクル原料Ｒとして生成するためのものである。
【００８３】
スプレードライヤー７０によって生成されたリサイクル原料Ｒは、当該スプレードライヤー７０内の底部にて一旦堆積した後、後述する原料投入装置８０へと供給される。
【００８４】
次に、原料投入装置８０について説明する。
原料投入装置８０は、スプレードライヤー７０より供給された粉末状のリサイクル原料Ｒを、ガラス原料として再び溶融炉１０に投入するための装置である。
【００８５】
［検証実験］
次に、本発明に係るアルカリ含有ガラスの溶融方法の有効性を確認するために本発明者らが行った検証実験について、図２を用いて説明する。
【００８６】
先ず、本発明者らは、溶融設備１によってアルカリ含有ガラス（ＣａＯ含有率０．０５ｗｔ％、ＭｇＯ含有率３ｗｔ％、主に、化学強化用ガラス）を取扱う場合において、スプレー塔２０および電気集塵機３０によって捕集された濃縮捕集液Ｌａ１対して、後にスプレードライヤー７０による噴霧乾燥によって濃縮捕集液Ｌａ１中に含まれる揮発物を回収する上でどのような添加剤を加えるのが最も効果的か検証実験を行った。
具体的には、スプレー塔２０および電気集塵機３０によって捕集された捕集液Ｌａを１００ｍｌ採取し、この採取された捕集液Ｌａに対して例えば硅砂、消石灰（水酸化カルシウム）、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、および硝酸マグネシウムからなる各種の添加剤を各々２０００ｐｐｍ添加し、その後自然乾燥させて目視により各々の状態を確認した。
【００８７】
以上の検証実験の結果を、［表１］によって示す。
【表１】
2017190273.tif 000003
【００８８】
［表１］によって示されるように、「添加剤無し」、「硅砂」、および「消石灰」を添加した場合、自然乾燥後の乾燥状態は悪く、水分を多く含んでいた。
よって、これらの場合については、噴霧乾燥によって粉末状の揮発物を回収することは困難であると思われる。
【００８９】
これに対して、「水酸化マグネシウム」、「酸化マグネシウム」、および「硝酸マグネシウム」を添加した場合、自然乾燥後の乾燥状態は良く、水分を含んで固着した状態のものはほとんど見られなかった。
その中でも特に「水酸化マグネシウム」については、手で触れてみてもべたつかず軽い手触り感を示し非常に乾燥状態が良いことが確認できた。
このようなことから、捕集液Ｌａに添加する添加剤としては、「水酸化マグネシウム」が最適であると判断した。
【００９０】
次に、本発明者らは、溶融設備１によってアルカリ含有ガラス（化学強化用ガラス）を取扱う場合において、添加剤として「水酸化マグネシウム」を用いて実際に排ガスＧ１より揮発物を回収し、得られたリサイクル原料Ｒの重量および組成についての確認を行った。
具体的には、混和槽５０において水酸化マグネシウムを６０Ｋｇ／日添加し、その後、スプレードライヤー７０による噴霧乾燥によって最終的に得られたリサイクル原料Ｒについて、重量および組成の確認を行った。
【００９１】
またこれと同時に、本発明者らは、前述した特許文献１による溶融設備（以下、適宜「従来型溶融設備」と記載する）によってアルカリ含有ガラス（化学強化用ガラス）を取扱う場合において、添加剤として「消石灰（水酸化カルシウム）」を用いて実際に排ガスより揮発物を回収し、得られたリサイクル原料の重量および組成内容についての確認を行った。
具体的には、中和槽において消石灰を６０Ｋｇ／日添加し、その後、スプレードライヤーによる噴霧乾燥によって最終的に得られたリサイクル原料について、重量および組成の確認を行った。
【００９２】
以上の検証実験の結果を以下に示す。
なお、以下の結果については、溶融設備１によるものを実施例として記載し、従来型溶融設備によるものを比較例として記載する。
【００９３】
先ず、最終的に得られたリサイクル原料の重量について示す。
実施例：１１９．６Ｋｇ／日
比較例：６６．４Ｋｇ／日
【００９４】
上記の結果に示すように、リサイクル原料の重量については、溶融設備１による場合の方が、従来型溶融設備による場合に比べてかなり多かった。
これは、溶融設備１による場合、リサイクル原料Ｒの乾燥状態が良く、スプレードライヤー７０の内壁面に付着したりすることが少ないことが理由として考えられる。
このように、従来型溶融設備の場合と比べて、溶融設備１の場合においては、リサイクル原料Ｒの回収効率が高いことが確認できた。
【００９５】
次に、最終的に得られたリサイクル原料の主要成分の組成について、［表２］によって示す。
【表２】
2017190273.tif 000004
【００９６】
［表２］に示されるように、酸化カルシウム（ＣａＯ）の含有量については、従来型溶融設備による場合２９．１ｗｔ％であるのに対し、本実施形態の溶融設備１による場合は１．０８ｗｔ％であることが確認できた。
このようなことから、従来溶融設備の場合と比べて、本実施形態における溶融設備１の場合の方がリサイクル原料を多く再利用できるため好ましく、捕集液Ｌａに添加する添加剤としては、「水酸化マグネシウム」が最適であることが確認できた。
【００９７】
また、［表２］に示されるように、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の含有量については、従来型溶融設備による場合の０．３５ｗｔ％に対し、本実施形態の溶融設備１による場合は１９．９ｗｔ％であることが確認できた。
アルカリ含有ガラスの酸化カルシウムの含有量を上記の範囲内としつつ、リサイクル原料を再利用する場合、比較例のリサイクル原料は、酸化カルシウムの含有量が多すぎるため、少量しか再利用することができないが、実施例のリサイクル原料は、酸化カルシウムの含有量が少ないため、多量に再利用できる。
このようなことから、従来溶融設備の場合と比べて、本実施形態における溶融設備１の場合の方がより好ましく、捕集液Ｌａに添加する添加剤としては、「水酸化マグネシウム」が最適であることが確認できた。
【００９８】
以上のことから、本実施形態によって具現化されるガラス製品製造方法によれば、前述したガラス組成からなるアルカリ含有ガラス（化学強化用ガラス）に対して、効果的にリサイクル原料を回収することができることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００９９】
２０    スプレー塔
３０    電気集塵機
Ｇ１    排ガス
Ｌａ    捕集液
Ｌａ１  濃縮捕集液
Ｌｂ    揮発物水溶液
Ｌｃ    混和液
Ｌｅ    上澄み液
Ｍ    ガラス原料
Ｒ    リサイクル原料
Ｓ０１    原料溶融工程
Ｓ０２    揮発物捕集工程
Ｓ０４    マグネシウム化合物添加工程
Ｓ０５    噴霧乾燥工程
Ｘ    マグネシウム化合物
【図１】
2017190273.tif 000005
【図２】
2017190273.tif 000006