本发明专利技术为在将玻璃原料粒子熔融来制造熔融玻璃的玻璃熔炉及其方法中，提供能够制造优质的熔融玻璃的玻璃熔融炉、玻璃的熔融方法、玻璃制品的制造装置及玻璃制品的制造方法。在从氧燃烧器(24)投入玻璃原料粒子的同时，利用氧燃烧器(2)的火焰(F)及热等离子体(P)加热该玻璃原料粒子而使其熔融。熔融后的液态玻璃粒子(30)朝熔融槽(12)的下方落下，落在熔融槽(12)内的玻璃融液(G)的融液面上。然后利用设置于熔融槽(12)的加热装置(38)的电极(40、40)对玻璃融液(G)的融液上层(G1)进行加热。藉此，从落在玻璃融液(G)的融液面上的液态玻璃粒子(30)及玻璃融液(G)产生的空气及溶存气体变成气泡上浮而被顺畅地释放出来。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在高温气相气氛中将玻璃原料粒子形成为液态的玻璃粒子来制造熔融玻璃的玻璃熔融炉、利用该玻璃熔融炉的熔融玻璃的制造方法、具备该熔融炉的玻璃制品的制造装置以及使用上述制造方法的玻璃制品的制造方法。
技术介绍
专利文献1、2中揭示了一种玻璃熔融炉，该玻璃熔融炉作为在高温气相气氛中将玻璃原料粒子熔融、聚积来制造玻璃溶液的玻璃熔融炉，在玻璃熔融炉的顶部具备玻璃原料粒子投入部和用于形成将玻璃原料粒子熔融的高温气相气氛的加热单元。 该玻璃熔融炉为以下装置将从玻璃原料粒子投入部投入炉内的玻璃原料粒子在利用加热单元加热的高温气相气氛中熔融以形成液态玻璃粒子，再使液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉底部以形成玻璃融液，然后将玻璃融液暂时积存在玻璃熔融炉底部后将其排出。此外，这种熔融玻璃的制法作为玻璃的空中熔化法(日语気中溶融法(In-flightmelting))被知晓。与现有的利用西门子窑(日语'>一> 窯)的熔融法相比，通过该空中熔化法，能够将玻璃熔融工序的能源消耗降低至1/3左右并且能在短时间内熔融，从而被认为能够实现熔融炉的小型化、蓄热室的省略、品质的提高、CO2的削减、玻璃品种的变更时间变短。这种玻璃的空中熔化法作为节能技术受到关注。可是,从玻璃原料粒子投入部投入的玻璃原料粒子一般使用由玻璃原料的混合物聚集而成的粒子构成、且制粒成粒径1_以下的粒子。投入到玻璃熔融炉中的玻璃原料粒子在高温的气相气氛中下降(飞翔)期间一粒一粒熔融而成为液态玻璃粒子，液态玻璃粒子向下方落下而聚积在玻璃熔融炉底部，从而形成玻璃融液。由该玻璃原料粒子生成的液态玻璃粒子也可表现为玻璃液滴。为了在高温的气相气氛中在短时间内由玻璃原料粒子生成液态玻璃粒子，玻璃原料粒子的粒径须为如上所述的很小的粒径。此外，一般的情况下，由每个玻璃原料粒子生成的每个液态玻璃粒子须为具有大致相同玻璃组成的粒子。由于玻璃原料粒子和液态玻璃粒子都是很小的粒子，因此在玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子时所产生的分解气体成分不会被封闭在生成的液态玻璃粒子的内部而是几乎全部都被排放到液态玻璃粒子外部。因此，在液态玻璃粒子聚积而成的玻璃融液中产生气泡的可能性很小。另一方面，各玻璃原料粒子为构成原料成分大致均一的粒子，由此产生的各液态玻璃粒子的玻璃组成也彼此均一。由于液态玻璃粒子间的玻璃组成的差异较小，因此在大量的液态玻璃粒子聚积而形成的玻璃融液内产生玻璃组成不同的部分的可能性较小。因此，现有的玻璃熔融炉所必需的用于使玻璃融液的玻璃组成变得均质的均质化技术在空中熔化法中根本不需要。即使出现少数的液态玻璃粒子与其它大部分的液态玻璃粒子在玻璃组成上不同的情况，由于液态玻璃粒子为粒径很小的粒子，因此由玻璃组成不同的少数液态玻璃粒子产生的在玻璃融液中的玻璃组成的异质区域也很小，因而该异质区域容易在短时间内变得均质而消失。这样，空中熔化法能够减少玻璃融液的均质化所需要的热能，缩短均质化所需的时间。作为形成高温气相气氛的加热单元，专利文献1、2的玻璃熔融炉具备多根电弧电极(日语7 —々電極)、氧燃烧喷嘴，通过多根电弧电极形成的热等离子体电弧、使用氧燃烧喷嘴的氧燃烧火焰(Flame)在炉内形成约1600°C以上的高温气相气氛。通过向该高温气相气氛中投入玻璃原料粒子，使玻璃原料粒子在高温气相气氛内变化为液态玻璃粒子。此夕卜，作为专利文献I中使用的玻璃原料粒子，从能够在短时间内变化为液态玻璃粒子、产生气体的排放容易的角度考虑，使用粒径为O. 5_(加权平均)以下的粒子。而且，从因玻璃原料粒子的微粉化而引起的成本上升以及生成的液态玻璃粒子间的玻璃组成变化减小的角度考虑，使用粒径为O. 01mm(加权平均)以上的粒子。利用专利文献1、2的玻璃熔融炉制造出的约1600°C的熔融玻璃从玻璃熔融炉供 应至温度调整槽或者澄清槽中，在这里冷却至可成形的温度(钠钙玻璃为约1000°C左右)。然后，该熔融玻璃可供应至浮法锡槽、熔融成形机、轧制成形机、吹塑成形机、压模机等玻璃制品的成形单元，在这里成形为各种形状的玻璃制品。然后，利用退火单元将成形的玻璃制品冷却至大致室温，其后，在经过根据需要而进行的利用切割单元的切割工序和/或其它后续工序后，制成所需的玻璃制品。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2006-199549号公报专利文献2 :日本专利特开2007-297239号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题专利文献1、2中公开的玻璃熔融炉中，落在玻璃融液面上的液态玻璃粒子混入先熔融的玻璃融液，通过进一步进行熔融来制造无未熔融物的熔融玻璃。但是，如果液态玻璃粒子连续落在玻璃融液面上的同一位置，则有可能存在于玻璃熔融炉内的空气等气体混入液态玻璃粒子或玻璃融液而生成气泡。液态玻璃粒子落在液面上时生成的气泡是指，在液态玻璃粒子相互间或液态玻璃粒子与玻璃融液之间混入空气或燃烧气体等气体而生成的气泡。例如，接触玻璃融液表面的大致球状的液态玻璃粒子在与玻璃融液成为一体而变平坦之前，另外的液态玻璃粒子落在该变平坦前的液态玻璃粒子之上而与之接触，在两液态玻璃粒子之间或两液态玻璃粒子与玻璃融液面之间等，存在混入空气等气体的情况。另外，虽然液态玻璃粒子接触玻璃融液表面时生成气泡的发生概率低，但在高温气相气氛中刚熔融的液态玻璃粒子自身有残存的溶存气体等的情况下，还存在以下情况含有该溶存气体等的液态玻璃粒子在接触玻璃融液并将要与玻璃融液成为一体之前或刚刚成为一体后，在该液态玻璃粒子部分上堆积其它液态玻璃粒子，液态玻璃粒子中所含的溶存气体等被封闭而成为气泡。如上所述，专利文献1、2的玻璃熔融炉中存在有时无法制造气泡少的优质熔融玻璃的缺陷。此外，专利文献2中虽然公开了为使落在玻璃溶液面上的液态玻璃粒子扩散而定期地对熔融玻璃的液面进行搅拌的技术，但在搅拌液面时，混入玻璃融液的空气及溶存气体会扩散，反而会进入熔融玻璃中，因此存在脱泡效率下降、无法制造优质的熔融玻璃的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的专利技术，其目的在于提供能够制造优质的熔融玻璃的熔融玻璃的制造方法、玻璃熔融炉、玻璃制品的制造方法以及玻璃制品的制造装置。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术人以上述技术问题为目的进行了认真研究，结果获得下述发现。S卩，获得以下发现使上述的空中熔化法中假想的气泡在作为气泡发生场所的玻 璃融液的融液面处消失是很有效的。另外，将较低温的未熔融的粉体状原料投入到玻璃融液面上、于熔融玻璃中设置电极、将玻璃原料熔融的所谓的冷炉顶型电熔融炉中，在熔融玻璃和玻璃原料的层之间的界面会生成半熔融状态的玻璃层。该玻璃层被称为所谓的硬壳层(日文^ 7卜層)。该硬壳层包含由于与作为本专利技术的问题的落在液面上时产生的气泡相同的机理而产生的气泡。如果为减少该硬壳层而对玻璃融液上层进行加热以减少未熔融玻璃，则存在以下2个问题。第一，由于根据该玻璃溶液的对流的特性而在从玻璃融液面起算朝下30cm以上的玻璃融液的中层的位置设置电极，因此玻璃融液的深度方向的温度分布从中层到下层逐渐变高，即使在上层设置补充的电极，也会因为电流线的关系而难以充分加热上层。第二，如果将电极配置于玻璃融液的上层，则会因电极附近的温度上升而形成被局部加热的区域，导致在硬壳层下气体积存在局本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.20 JP 2009-2651221.一种玻璃熔融炉，为在玻璃熔融炉内的气相气氛中使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子、再使该液态玻璃粒子聚积在玻璃熔融炉的底部以形成玻璃融液、然后将该玻璃融液排出的玻璃熔融炉，其特征在于，具备 朝下设置在所述玻璃熔融炉内的上部炉壁部的玻璃原料粒子投入部， 用于在所述玻璃原料粒子投入部的下方形成使玻璃原料粒子成为液态玻璃粒子的气相部的第一加热单元， 对所述玻璃融液的上层进行加热的第二加热单元， 聚积所述液态玻璃粒子以形成玻璃融液的炉底部，和 将所述玻璃融液排出的排出部。2.如权利要求I所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元以该加热单元的加热部的上端部位于从所述玻璃融液的假想的融液面起算朝下15cm以内的位置的方式进行设置。3.如权利要求I所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元以该加热单元的加热部的上端部位于从所述玻璃融液的假想的融液面起算朝下20cm以内的位置的方式进行设置。4.如权利要求I所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元以该加热单元的加热部的上端部或者前端部的至少一部分位于所述玻璃融液的假想的融液面起算朝下15cm以内的位置的方式进行设置。5.如权利要求I所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元以该加热单元的加热部的上端部或者前端部的至少一部分位于所述玻璃融液的假想的融液面起算朝下20cm以内的位置的方式进行设置。6.如权利要求I 5中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元以该加热单元的加热部的下端部位于所述玻璃融液的假想的融液面起算朝下不到50cm的位置的方式进行设置。7.如权利要求I 6中任一项所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述第二加热单元为具有向所述玻璃融液通电的电极的通电加热单元或发热体。8.如权利要求7所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述发热体具有通过传热对所述玻璃融液进行加热的发热单元。9.如权利要求7或8所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述发热体为板状体，且该板状体的加热面沿水平方向进行配置。10.如权利要求7或8所述的玻璃熔融炉，其特征在于，所述发热体为燃气管，且该燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：酒本修，田中千禾夫，宫崎诚司，大川智，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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