專(zhuān)利名稱(chēng)：玻璃熔融裝置及玻璃熔融方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃熔融裝置及玻璃熔融方法。特別是涉及即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可使之一邊下落一邊極其迅速且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融的玻璃熔融裝置及玻璃熔融方法。
背景技術(shù)：
以往，已知使粉末狀態(tài)的玻璃原料用規(guī)定的氣體燃燒器進(jìn)行加熱熔融，制成具有規(guī)定粘度的溶液狀態(tài)的熔融玻璃的玻璃熔解裝置(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。更具體而言，如圖11所示，是在熔解室202前后分別連續(xù)設(shè)置原料投入部203與清澄室204并且在熔解室202中具備生成燃燒火焰的多根氣體燃燒器201 (201a 201e)的玻璃熔解裝置200，并且是在熔解室202的原料投入部側(cè)設(shè)置的至少一個(gè)氣體燃燒器中設(shè)置玻璃原料供給機(jī)構(gòu)207而成的玻璃熔解裝置200，玻璃原料供給機(jī)構(gòu)207將含有玻璃原 料或者碎片或者它們的混合原料的至少一部分的粉粒體供給至氣體燃燒器201a、201b的燃燒火焰中。此外，還提出了使用了如下構(gòu)成的等離子體裝置的玻璃熔融裝置，S卩，將高壓施加在陽(yáng)極(等離子體炬)與陰極之間而使電弧發(fā)生，對(duì)此應(yīng)用工作氣體(空氣等)，形成等離子體流(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2 )。更具體而言，如圖12 Ca) (b)所示，是包括以下結(jié)構(gòu)而成的玻璃熔融裝置301 原料加熱部303，在將玻璃原料的一部分或者全部成型為粒子狀而進(jìn)行調(diào)整的混合玻璃原料(W)通過(guò)時(shí)，利用加熱至碳酸鹽的分解反應(yīng)溫度以上的等離子體加熱熔融裝置306來(lái)形成氣相氣氛；以及玻璃熔液部304，是經(jīng)加熱的玻璃原料被供給至上部的構(gòu)成、用于儲(chǔ)留玻璃熔液308。進(jìn)而，提出了一種光焰燃燒器，其為適用于玻璃熔解爐等的橫型圓筒狀光焰燃燒器，可形成管狀火焰，并且形成光焰，還可利用火焰輻射(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。更具體而言，如圖13 (a) (b)所示，為如下構(gòu)成在形成橫型圓筒狀燃燒空間402的燃燒器本體401的內(nèi)面，具備使空氣與燃料氣體的混合氣向切線(xiàn)方向噴出的噴出部404，將從該噴出部404噴出的混合氣在燃燒空間402中進(jìn)行回旋，形成管狀火焰而進(jìn)行燃
Jyti o并且，是如下構(gòu)成的光焰燃燒器450，即，在燃燒空間402的軸向中的一端402a的壁面中心部，具備使燃料氣體從該壁面中心部向軸向進(jìn)行噴射的軸向燃料噴射部405，從燃燒空間402的軸向中的另一端402b使光焰408噴出。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平11 - 11953號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求書(shū)等)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2006 - 199549號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求書(shū)等)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2009 - 222291號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求書(shū)等)

發(fā)明內(nèi)容
然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)I公開(kāi)的玻璃熔融裝置中，雖然可使較大量的玻璃原料進(jìn)行熔解，但是出現(xiàn)制成熔融玻璃需要數(shù)十小時(shí)這樣相當(dāng)長(zhǎng)的熔解時(shí)間之類(lèi)的問(wèn)題。此外，即使為了熔融爐的維護(hù)等而產(chǎn)生停止玻璃熔融裝置工作的必要的情況下，在使玻璃熔融裝置下降至規(guī)定溫度而進(jìn)行必要的作業(yè)之后，為了以高溫狀態(tài)進(jìn)行再運(yùn)轉(zhuǎn)，需要過(guò)度長(zhǎng)的時(shí)間，因此出現(xiàn)事實(shí)上不可能的問(wèn)題。因此，在公開(kāi)的玻璃熔融裝置中，沒(méi)有維護(hù)這樣的概念，在產(chǎn)生了停止工作的必要的情況下，必須將裝置整體進(jìn)行廢棄而進(jìn)行更換，這是極其不經(jīng)濟(jì)的。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的玻璃熔融裝置雖然對(duì)于使較少量的玻璃原料進(jìn)行熔融的情況，存在使用等離子體熔融裝置而可用較短時(shí)間進(jìn)行熔融的可能性，但是由于為定點(diǎn)加熱方式，因此出現(xiàn)無(wú)法適用于使相當(dāng)量的玻璃原料進(jìn)行熔融的情況這樣的問(wèn)題。此外，存在必須將向玻璃熔融裝置中提供的玻璃原料成型為規(guī)定粒徑、例如3mm以下的粒子狀這樣的制約，還出現(xiàn)工序數(shù)增加、或者制造時(shí)間變長(zhǎng)、甚至制造時(shí)的成品率下降這樣的問(wèn)題。
進(jìn)而，即使為使用了專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)的含有管狀火焰的光焰燃燒器時(shí)，對(duì)于堿石灰玻璃原料等，也出現(xiàn)無(wú)法迅速且均勻地熔解這樣的問(wèn)題。S卩，堿石灰玻璃原料等以硅砂等天然成分為主成分，除此以外，還大量含有熔點(diǎn)等不同的不同種類(lèi)的原料，存在這些玻璃原料平均粒徑(D50)的偏差大，而且容易發(fā)生二氧化碳這樣的事實(shí)。由此，因這些玻璃原料的平均粒徑(D50)的偏差、二氧化碳的影響而導(dǎo)致出現(xiàn)堿石灰玻璃原料的熔解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、或者熔解狀態(tài)變得不均勻這樣的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的發(fā)明者等進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)依次具備規(guī)定的原料供給裝置與包含管狀火焰生成裝置的玻璃熔融塔，從而可將下落中的玻璃原料迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融，由此完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的目的是提供即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也不必將玻璃原料成型為規(guī)定粒徑，且排除了發(fā)生的二氧化碳等的影響，可迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融的玻璃熔融裝置、以及使用這種玻璃熔融裝置而成的玻璃原料的有效率的熔融方法。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種玻璃熔融裝置，其特征在于，依次具備具有供給玻璃原料的玻璃原料供給口的原料供給裝置、以及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的縱型圓筒狀玻璃熔融塔，在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中，相對(duì)于其切線(xiàn)方向，設(shè)置具備供給燃料氣體的第I噴嘴和供給含氧氣體的第2噴嘴的管狀火焰生成裝置，從而可解決上述課題。S卩，通過(guò)依次具備這樣的原料供給裝置與玻璃熔融塔，從而不必將玻璃原料成型為規(guī)定粒徑，且排除了發(fā)生的二氧化碳等的影響，無(wú)論熔融的玻璃原料量如何，都可將下落中的玻璃原料迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。另外，通過(guò)這樣構(gòu)成，從而用于玻璃原料熔融的管狀火焰沿著縱型圓筒狀玻璃熔融塔的內(nèi)壁進(jìn)行移動(dòng)，可到達(dá)所得熔融玻璃，所以可將其進(jìn)一步用作加熱保溫的熱源，甚至在玻璃原料熔融時(shí)，可得到極其高的能量效率。此外，在這種玻璃熔融塔的下端設(shè)置所得熔融玻璃的儲(chǔ)留部，因此通過(guò)邊攪拌邊滯留規(guī)定時(shí)間，從而即使假如有加熱熔融不充分的玻璃原料等，也可制成均勻流動(dòng)狀態(tài)的熔融玻璃。
此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選作為管狀火焰生成裝置，沿垂直方向從上方開(kāi)始，至少設(shè)置第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置，與這些第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置對(duì)應(yīng)，分別設(shè)置第I玻璃原料供給口及第2玻璃原料供給口。通過(guò)這樣構(gòu)成，即使為使多種玻璃原料進(jìn)行熔融時(shí),也可對(duì)每種玻璃原料選擇多個(gè)管狀火焰生成裝置及玻璃原料供給口，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可更穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選在原料供給裝置中設(shè)置攪拌裝置，該攪拌裝置為超聲波振動(dòng)裝置、壓電振動(dòng)裝置、馬達(dá)振動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)混合機(jī)、或者螺旋送料器中的任一種。通過(guò)這樣構(gòu)成，可有效地防止玻璃原料的凝聚，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可更穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。 此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選設(shè)置定量供給裝置，其在原料供給裝置的下方設(shè)置規(guī)定寬度的狹縫，介由該狹縫，一邊使玻璃原料簾狀地下落，一邊對(duì)縱型圓筒狀玻璃熔融塔定量地進(jìn)行供給。通過(guò)這樣構(gòu)成，可連續(xù)且定量地供給玻璃原料，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可更穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選在原料供給裝置與圓筒狀玻璃熔融塔之間設(shè)有絕熱裝置或者冷卻裝置。通過(guò)這樣構(gòu)成，從而即使在原料供給裝置中使玻璃原料滯留規(guī)定時(shí)間的情況下，也可容易地防止其間加熱引起的凝聚。此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選在玻璃熔融塔的下端具備用于使所得熔融玻璃進(jìn)一步加熱熔融的加熱裝置。通過(guò)這樣構(gòu)成，即使由于環(huán)境條件等的變動(dòng)、玻璃原料的配合偏差等，僅用管狀火焰生成裝置進(jìn)行加熱而導(dǎo)致發(fā)生了玻璃原料未成為完全熔解狀態(tài)的情況，也可利用與玻璃熔融塔不同的加熱裝置，制成均勻溫度且良好流動(dòng)狀態(tài)的熔融玻璃。此外，在構(gòu)成本發(fā)明的玻璃熔融裝置時(shí)，優(yōu)選進(jìn)一步具備玻璃清澄裝置，其一邊使由玻璃熔融塔得到的熔融玻璃進(jìn)行流動(dòng)，一邊將二氧化碳進(jìn)行脫泡。通過(guò)這樣在作為玻璃熔融塔的端部的熔融玻璃取出口等中進(jìn)一步具備玻璃清澄裝置，從而可有效地防止由二氧化碳發(fā)生所致的玻璃狀態(tài)不均勻，甚至可使用泡少的熔融玻璃而穩(wěn)定地制造具有規(guī)定的機(jī)械強(qiáng)度等的玻璃容器。此外，本發(fā)明的其它方式為一種玻璃熔融方法，其特征在于，是將從供給玻璃原料的原料供給裝置中的玻璃原料供給口供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的玻璃熔融方法，包括如下工序?qū)⑺霾Ａг蠌牟Ａг瞎┙o口供給至縱型圓筒狀玻璃熔融塔的工序、以及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料利用在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中具備的管狀火焰生成裝置進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的工序。S卩，通過(guò)這樣將下落狀態(tài)的玻璃原料使用縱型管狀火焰進(jìn)行加熱，從而無(wú)論熔融的玻璃原料量如何，均不必將玻璃原料成型為規(guī)定粒徑，且可排除發(fā)生的二氧化碳等的影響，以極其高的能量效率，迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。
此外，在實(shí)施本發(fā)明的玻璃熔融方法時(shí)，優(yōu)選使玻璃原料的平均粒徑為10 800 iim的范圍內(nèi)的值。通過(guò)這樣進(jìn)行實(shí)施，從而可利用縱型管狀火焰更均勻地加熱玻璃原料，即使為相當(dāng)量或者多種玻璃原料，也可更穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。此外，在實(shí)施本發(fā)明的玻璃熔融方法時(shí)，優(yōu)選作為管狀火焰生成裝置中的管狀火焰生成用氣體，在使用烴氣體和空氣后進(jìn)行切換，使用烴氣體和氧。通過(guò)這樣實(shí)施，從而通過(guò)最初使用烴氣體和空氣，可確保更安全的著火，然后進(jìn)行切換，使用烴氣體和氧，可進(jìn)一步穩(wěn)定地熔解玻璃原料。


圖I是本發(fā)明的玻璃熔融裝置的示意圖。 圖2是為了說(shuō)明管狀火焰生成裝置的一例而提供的圖。圖3是作為攪拌供給裝置的螺旋送料器的示意圖。圖4 (a) (b)是為了說(shuō)明定量供給裝置的一例而提供的圖。圖5 (a) (b)是為了說(shuō)明由本發(fā)明的玻璃熔融裝置得到的熔解玻璃的固化物及熔融的玻璃原料而提供的圖。圖6是為了說(shuō)明管狀火焰生成裝置的半徑方向位置中的火焰溫度分布而提供的圖。圖7 (a) (C)是為了說(shuō)明管狀火焰生成用氣體的種類(lèi)(CH4/02，C3H8/02，H2/02)及它們的當(dāng)量比對(duì)火焰溫度帶來(lái)的影響而提供的圖。圖8是為了分別說(shuō)明玻璃熔融塔中的開(kāi)閉器、絕熱裝置或者冷卻裝置、其它加熱裝置、玻璃清澄裝置、著火裝置、及氣體傳感器而提供的圖。圖9 (a) (b)是為了說(shuō)明在耐熱保護(hù)部件周?chē)邆涞牟Ａ廴谘b置而提供的圖。圖10是為了說(shuō)明玻璃原料的平均粒徑與加熱時(shí)間的關(guān)系而提供的圖。圖11是為了說(shuō)明以往的玻璃熔融裝置(具備氣體燃燒器的玻璃熔融裝置)而提供的圖。圖12 (a) (b)是為了說(shuō)明以往的其它玻璃熔融裝置(具備等離子體熔融裝置的玻璃熔融裝置)而提供的圖。圖13 Ca) (b)是為了說(shuō)明以往的包含管狀火焰的光焰燃燒器而提供的圖。符號(hào)的說(shuō)明10 :玻璃熔融裝置12 :管狀火焰生成裝置12a、12c :供給燃料氣體的第I噴嘴12b、12d :供給含氧氣體的第2噴嘴14 :玻璃熔融塔14a、14c :第 I 噴嘴出口14b、14d :第 2 噴嘴出口16 :管狀火焰16a :火焰層
16b :氣體層18 :原料供給裝置18a:玻璃原料供給口18b:玻璃原料投入口20 :流量計(jì)22 :燃料氣體儲(chǔ)氣罐24 :含氧氣體儲(chǔ)氣罐24a、24b :配管
26 :壓縮機(jī)26a、26b :配管28 :玻璃原料30 :金屬框架32 :耐熱保護(hù)部件50 :螺旋送料器70:定量供給裝置
82 :絕熱裝置或者冷卻裝置84、86、90 :氣體傳感器88 :溫度計(jì)94 :追加加熱裝置96 :熔融玻璃98:熔融玻璃取出口100 :玻璃清澄室
具體實(shí)施例方式[第I實(shí)施方式]第I實(shí)施方式如圖I所例示為玻璃熔融裝置10，其特征在于，是依次具備具有供給玻璃原料28的玻璃原料供給口 18a的原料供給裝置18、以及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料28進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的玻璃熔融裝置10，在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14中，相對(duì)于其切線(xiàn)方向，設(shè)置至少具備供給燃料氣體的第I噴嘴12a、12c及供給含氧氣體的第2噴嘴12b、12d的管狀火焰生成裝置12。S卩，通過(guò)這樣構(gòu)成玻璃熔融裝置10，不必將玻璃原料28成型成規(guī)定粒徑，即使為玻璃原料28本身，也可利用具有規(guī)定面積且不僅在面方向而且在垂直方向也具有均勻溫度分布的管狀火焰16，將在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的內(nèi)部下落中的玻璃原料28迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。此外，在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的內(nèi)部，使用在垂直方向移動(dòng)的管狀火焰16，使下落中的玻璃原料28進(jìn)行熔解，因此受到發(fā)生的二氧化碳的影響的情況變少。而且，有助于玻璃原料28熔融的管狀火焰16沿縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的內(nèi)壁進(jìn)行移動(dòng)，可到達(dá)所得熔融玻璃的儲(chǔ)留部附近，因此可利用該管狀火焰16，將所得熔融玻璃進(jìn)一步加熱保溫，甚至在玻璃原料28熔融時(shí)，可得到極其高的能量效率。
以下，適當(dāng)參照附圖，對(duì)第I實(shí)施方式的玻璃熔融裝置進(jìn)行具體說(shuō)明。I.原料供給裝置( I)基本構(gòu)成如圖I所示，原料供給裝置18具備玻璃原料供給口 18a，其設(shè)置在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的上方，供給規(guī)定的玻璃原料28，制成下落狀態(tài)。S卩，這種玻璃原料供給口 18a優(yōu)選為如下構(gòu)成設(shè)置在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的規(guī)定位置，且穩(wěn)定地供給相當(dāng)量的玻璃原料28，并且對(duì)管狀火焰16的穩(wěn)定性未帶來(lái)影響。由此，如圖I所示，優(yōu)選是筒狀的原料供給裝置18，作為其一端的玻璃原料供給口18a位于管狀火焰的中央附近，另一方面，在另一方的端部設(shè)置用于連接料斗等的玻璃原料投入口 18b。 應(yīng)予說(shuō)明，雖未圖示，但是在原料供給裝置18中，利用在其內(nèi)部具備的螺旋螺桿等，使從玻璃原料投入口 18b投入的玻璃原料28依次且定量地進(jìn)行移動(dòng)，從玻璃原料供給口 18a供給至管狀火焰16的中央附近。而且，玻璃原料供給口 18a的前端部向下方進(jìn)行折曲，可在管狀火焰的16的中央附近進(jìn)一步可靠地供給玻璃原料28，甚至可使之沿縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的中心軸向下方下落。(2)多種玻璃原料供給口此外，對(duì)于一個(gè)縱型圓筒狀玻璃熔融塔，優(yōu)選在垂直方向設(shè)置多種玻璃原料供給口(第I玻璃原料供給口及第2玻璃原料供給口)。此理由是，即使在使多種玻璃原料進(jìn)行熔融時(shí)，也可根據(jù)玻璃原料的種類(lèi)、平均粒徑，選擇多個(gè)玻璃原料供給口中的任一個(gè)，制成最適的熔融狀態(tài)。因此，優(yōu)選對(duì)于熔點(diǎn)比較高的芒硝等，從設(shè)置在相對(duì)上方的第I管狀火焰生成裝置進(jìn)行投入，而對(duì)于熔點(diǎn)比較低的硅砂、碳酸鈉等，從設(shè)置在相對(duì)下方的第2管狀火焰生成裝置進(jìn)行投入。進(jìn)而，優(yōu)選對(duì)于平均粒徑比較大的玻璃原料，從設(shè)置在相對(duì)上方的第I管狀火焰生成裝置進(jìn)行投入，而對(duì)于平均粒徑比較小的玻璃原料，從設(shè)置在相對(duì)下方的第2管狀火焰生成裝置進(jìn)行投入。應(yīng)予說(shuō)明，在垂直方向設(shè)置多個(gè)管狀火焰生成裝置(第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置)時(shí)，還優(yōu)選與其對(duì)應(yīng)地設(shè)置多個(gè)玻璃原料供給口(第I玻璃原料供給口及第2玻璃原料供給口)。此理由是，可以根據(jù)玻璃原料的種類(lèi)、平均粒徑等，分別極細(xì)地選擇多個(gè)管狀火焰生成裝置及與其對(duì)應(yīng)的玻璃原料供給口，將玻璃原料更加穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。(3)攪拌裝置此外，在原料供給裝置的一部分中，優(yōu)選設(shè)置用于將玻璃原料邊攪拌邊供給的攪拌裝置。此理由是，通過(guò)設(shè)置這種攪拌裝置，可以有效地防止玻璃原料的凝聚，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可更加迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。更具體而言，雖然玻璃原料具有平均粒徑越小越容易凝聚的性質(zhì)，但是通過(guò)設(shè)置這種攪拌裝置，可使各個(gè)玻璃原料以分離的狀態(tài)下落，甚至可利用管狀火焰生成裝置可靠且穩(wěn)定地進(jìn)行熔解。然后，對(duì)于攪拌裝置的種類(lèi)也沒(méi)有特別限制，但是優(yōu)選為例如超聲波振動(dòng)裝置、壓電振動(dòng)裝置、馬達(dá)振動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)混合機(jī)、或者螺旋送料器中的任一種。此理由是，如果為這種攪拌裝置，則是較小型且少能量的攪拌裝置，同時(shí)有效地防止玻璃原料的凝聚，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可更加穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。例如，超聲波振動(dòng)裝置是如下的攪拌裝置(振動(dòng)攪拌裝置)具備頻率10 20000kHz的超聲波振動(dòng)子，向玻璃原料賦予規(guī)定振動(dòng)，從而用于實(shí)現(xiàn)防止凝聚并且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供給。 此外，壓電振動(dòng)裝置是如下的攪拌裝置具備被動(dòng)元件，該被動(dòng)元件利用將施加在壓電體的力轉(zhuǎn)換成電壓或者將電壓轉(zhuǎn)換成力的所謂壓電效果，對(duì)于玻璃原料賦予規(guī)定振動(dòng)，從而用于實(shí)現(xiàn)防止凝聚，并且實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供給。此外，馬達(dá)振動(dòng)裝置是如下的攪拌裝置利用馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使鄰接設(shè)置的振動(dòng)板進(jìn)行震動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)防止玻璃原料的凝聚。此外，旋轉(zhuǎn)混合機(jī)在規(guī)定容器內(nèi)的內(nèi)部具備利用馬達(dá)等以規(guī)定轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的攪拌槳，利用該攪拌槳使玻璃原料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)防止凝聚。進(jìn)而，螺旋送料器如圖3所示，具備用于將玻璃原料進(jìn)行儲(chǔ)藏并且以規(guī)定量下落供給的料斗52、用于利用螺旋運(yùn)動(dòng)使玻璃原料一邊旋轉(zhuǎn)一邊移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)螺旋裝置54、以及用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺旋裝置54的驅(qū)動(dòng)裝置60。并且是用于利用控制裝置62使這些裝置分別進(jìn)行控制工作，將規(guī)定量的玻璃原料28精度良好地從出口 58供給至下方的裝置。因此，在使用這種螺旋送料器50時(shí)，即使為相當(dāng)量的粉狀玻璃原料28，也不僅可以均勻且容易地進(jìn)行攪拌，而且玻璃原料28可向管狀火焰生成裝置12的規(guī)定位置定量地供給。即，在使用該螺旋送料器50時(shí)，可發(fā)揮作為玻璃原料攪拌供給裝置的功能。(4)定量供給裝置此外，在圖4 Ca)中示出定量供給裝置70的立體圖，在圖4 (b)中示出從上方觀(guān)看的定量供給裝置70的平面圖，優(yōu)選具備定量供給裝置70，該定量供給裝置70設(shè)有規(guī)定寬度的狹縫72，介由該狹縫72，使玻璃原料28 —邊簾狀地下落，一邊向縱型圓筒狀玻璃熔融塔14進(jìn)行定量供給。此理由是，通過(guò)在原料供給裝置等的下方設(shè)置這種定量供給裝置，可連續(xù)地且定量地供給玻璃原料，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可迅速且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。而且，在原料供給裝置與玻璃熔融塔之間這樣設(shè)置定量供給裝置時(shí)，該定量供給裝置發(fā)揮絕熱作用，因此可有效地防止原料供給裝置中的玻璃原料的熱劣化。應(yīng)予說(shuō)明，在如圖4 (a) (b)所示的定量供給裝置70中設(shè)置狹縫72時(shí)，根據(jù)玻璃原料的種類(lèi)、平均粒徑、以及熔融速度等，但優(yōu)選將該狹縫寬度設(shè)為0. I 10mm，將狹縫長(zhǎng)度設(shè)為10 100mm。另外，優(yōu)選具備例如平面形狀為圓形的旋轉(zhuǎn)容器74，并且設(shè)置大致長(zhǎng)方形的羽狀物(橡膠制螺旋槳等)76，該羽狀物在旋轉(zhuǎn)容器74內(nèi)部向箭頭H所示方向以規(guī)定轉(zhuǎn)速、例如0. I 30rpm在旋轉(zhuǎn)軸78的周?chē)M(jìn)行旋轉(zhuǎn)。S卩，優(yōu)選利用該羽狀物76的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將容納在旋轉(zhuǎn)容器74內(nèi)部的玻璃原料28向旋轉(zhuǎn)容器74的內(nèi)壁及底部依次進(jìn)行擠壓，在防止玻璃原料28凝聚的同時(shí)，從規(guī)定寬度的狹縫72簾狀地刮落。2.玻璃熔融塔(I)基本構(gòu)成此外，如圖I所示，玻璃熔融塔14的特征在于為縱型圓筒狀。S卩，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用截面形狀實(shí)質(zhì)上為圓形且具有規(guī)定的截面面積的縱型圓筒狀玻璃熔融塔，從而可以使管狀火焰的形成變得容易，并且可以保持穩(wěn)定的火焰狀態(tài)。另外，是因?yàn)槿鐖D2的放大圖所示，沿圓形內(nèi)壁形成的管狀火焰16的中心附近為與火焰同等溫度的熱風(fēng)，并且可利用與管狀火焰一起以渦流的形式進(jìn)行移動(dòng)的該熱風(fēng)。因此，通過(guò)使用原料供給裝置18將玻璃原料28投入熱風(fēng)中，使之下落，從而即使 為相當(dāng)量的玻璃原料28，也可在作為下落到縱型圓筒狀玻璃熔融塔底部的時(shí)間的數(shù)秒以?xún)?nèi)迅速且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。作為一個(gè)例子，在圖5 Ca)中示出利用規(guī)定的玻璃熔融塔中的管狀火焰得到的熔融玻璃固化物，以及在圖5 (b)中示出熔融前的粉末狀玻璃原料。此外，對(duì)于縱型圓筒狀玻璃熔融塔的形態(tài)(管直徑、管長(zhǎng)度)，并沒(méi)有特別限制，但是通常對(duì)于管直徑，優(yōu)選為5 200_的范圍內(nèi)的值。此理由是,若該管直徑為小于5mm的值,貝U有時(shí)玻璃原料的每單位時(shí)間的熔融量顯著下降、或者暫時(shí)熔融的玻璃原料堆積在管壁。另一方面，若該管直徑為超過(guò)200mm的值，則有時(shí)管狀火焰的穩(wěn)定性下降、或者面方向的溫度分布變得不均勻。因此，更優(yōu)選使縱型圓筒狀玻璃熔融塔中的管直徑為10 IOOmm的范圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選使管直徑為25 80mm的范圍內(nèi)的值。進(jìn)而，對(duì)于縱型圓筒狀玻璃熔融塔的管長(zhǎng)度，通常優(yōu)選為300 IOOOOmm (0. 3m IOm)的范圍內(nèi)的值。其理由是，若該管長(zhǎng)度為小于0. 3m的值，則有時(shí)玻璃原料的下落時(shí)間變得過(guò)短，難以均勻加熱。另一方面，若該管長(zhǎng)度為超過(guò)IOm的值，則有時(shí)管狀火焰的穩(wěn)定性下降、或者垂直方向的溫度分布變得過(guò)度不均勻。因此，更優(yōu)選使縱型圓筒狀玻璃熔融塔中的管長(zhǎng)度為500 5000mm (0. 5m 5m)的范圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選為800 2500mm (0. 8m 2. 5m)的范圍內(nèi)的值。除此以外，對(duì)于玻璃熔融塔，可由不銹鋼、鉬、鐵、陶瓷材料等耐熱材料構(gòu)成，基本上優(yōu)選作為整體是向垂直方向伸展的直線(xiàn)狀圓管，但對(duì)于上述原料供給裝置的玻璃熔融塔中的連接部位、即管狀火焰生成裝置的上方，為了調(diào)整玻璃原料的下落時(shí)間、下落狀態(tài)、以及下落位置，還優(yōu)選相對(duì)于垂直方向傾斜10 80°的傾斜管。進(jìn)而，對(duì)于通過(guò)后述管狀火焰生成裝置的部位，為了利用管狀火焰調(diào)整熔融玻璃的下落時(shí)間、下落狀態(tài)，也優(yōu)選相對(duì)于垂直方向傾斜10 80°的傾斜管。(2)管狀火焰生成裝置此外，如圖2的放大圖所示，管狀火焰生成裝置12的特征在于，相對(duì)于縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的切線(xiàn)方向，至少具備供給燃料氣體的第I噴嘴12a、12c及供給含氧氣體的第2噴嘴12b、12d。另外，如圖I所示，從第I噴嘴12a、12c供給的燃料氣體介由流量計(jì)20及配管22a、22b從燃料氣體儲(chǔ)氣罐22供給。此外，從第2噴嘴12b、12d供給的含氧氣體(純氧)介由流量計(jì)20及配管24a、24b從含氧氣體儲(chǔ)氣罐24供給。進(jìn)而，從第2噴嘴12b、12d的途中供給的空氣介由流量計(jì)20及配管26a、26b從壓縮機(jī)26供給。S卩，圖2中，如箭頭A及箭頭C所示地從第I噴嘴12a、12c供給并且從第I噴嘴出口 14a、14c噴出的燃料氣體與如箭頭B及箭頭D所示地從第2噴嘴12b、12d供給并且從第2噴嘴出口 14b、14d噴出的含氧氣體沿著玻璃熔融塔14的內(nèi)壁進(jìn)行急速混合，可形成可燃·燒的氣體層16b。因此，通過(guò)對(duì)可燃燒的氣體層16b進(jìn)行點(diǎn)火，從而沿著玻璃熔融塔14的內(nèi)面壁形成具有規(guī)定厚度的作為渦流的火焰層16a，作為管狀火焰16的一部分，有助于迅速且均勻地加熱玻璃原料。在此，參照?qǐng)D6，對(duì)于利用管狀火焰生成裝置形成的管狀火焰的半徑方向位置(面方向)中的溫度分布進(jìn)行說(shuō)明。S卩，圖6的橫軸表示縱型圓筒狀玻璃熔融塔(管徑40mm)中的半徑方向位置(中心0mm, ±20mm),縱軸表示利用管狀火焰生成裝置形成的管狀火焰的火焰溫度(K)。另外，表示溫度分布的特性曲線(xiàn)在距離中心約±20mm的端部，即在內(nèi)面壁附近中，顯示出500K以下的相當(dāng)?shù)偷臏囟?。另一方面，在從中心開(kāi)始Omm 約±18mm的面方向區(qū)域中，顯示出為2200 2400K的極其均勻的高溫。因此，在使用管狀火焰時(shí)，利用包含中心部且以寬范圍得到的均勻高溫區(qū)域，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。應(yīng)予說(shuō)明，雖未圖示，但是判明利用管狀火焰生成裝置形成的管狀火焰作為渦流進(jìn)行移動(dòng)，因此不僅在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中的面方向，而且在垂直方向也具有均勻的溫度分布。接著，參照?qǐng)D7 (a) (C)，對(duì)管狀火焰生成用氣體中的燃料氣體/氧的當(dāng)量比對(duì)利用管狀火焰生成裝置形成的管狀火焰的溫度帶來(lái)的影響進(jìn)行說(shuō)明。S卩，圖7 Ca)的橫軸表示管狀火焰生成用氣體中的燃料氣體(CH4A)2)的當(dāng)量比(一)，縱軸表示形成的管狀火焰的火焰溫度(K)。此外，圖7 (b)的橫軸表示管狀火焰生成用氣體中的燃料氣體(C3H8/02)的當(dāng)量比(一)，縱軸表示形成的管狀火焰的火焰溫度(K)。進(jìn)而，圖7 (c)的橫軸表示管狀火焰生成用氣體中的燃料氣體(H2A)2)的當(dāng)量比(一)，縱軸表示形成的管狀火焰的火焰溫度(K)。另外，圖7 (a) (C)的表示溫度分布的特性曲線(xiàn)表示分別與管狀火焰生成用氣體的種類(lèi)無(wú)關(guān)地，在當(dāng)量比I的附近，在形成的管狀火焰中，可得到最高火焰溫度。因此，在使用管狀火焰時(shí)，與管狀火焰生成用氣體的種類(lèi)無(wú)關(guān)地，在管狀火焰用形成氣體的當(dāng)量比I附近，可得到最高火焰溫度，因此利用該管狀火焰，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可不僅迅速且連續(xù)地熔融，而且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。(3)多個(gè)管狀火焰生成裝置此外，雖未圖示，但是優(yōu)選沿垂直方向從上方開(kāi)始至少設(shè)置第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置。其理由是，通過(guò)設(shè)置這些多個(gè)管狀火焰生成裝置，可容易地調(diào)整管狀火焰的溫度、大小等，可與各種玻璃原料對(duì)應(yīng)，將這些玻璃原料迅速且穩(wěn)定地進(jìn)行熔融。因此，例如，可將縱型圓筒狀玻璃熔融塔在長(zhǎng)度方向進(jìn)行二等分，將第I管狀火焰生成裝置設(shè)置在經(jīng)二等分的上方部分，將第2管狀火焰生成裝置設(shè)置在經(jīng)二等分的下方部分。(4)管狀火焰生成裝置的配置
此外，關(guān)于管狀火焰生成裝置12的配置，如圖I、圖8所示，可為縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的上方，或者雖未圖示，但是也可為縱型圓筒狀玻璃熔融塔的下方。S卩，在將管狀火焰生成裝置配置在縱型圓筒狀玻璃熔融塔的上方時(shí)，管狀火焰從上方向下方一邊打旋渦一邊下降，但是在溫度分布偏差小的管狀火焰的中央附近，可正確地供給玻璃原料。另一方面，在將管狀火焰生成裝置配置在縱型圓筒狀玻璃熔融塔的下方時(shí)，管狀火焰從下方向上方吹起，但是下落至下方的玻璃原料與在管狀火焰的中央附近存在的熱風(fēng)相對(duì)，因此可進(jìn)一步有效率地加熱玻璃原料。(5)開(kāi)閉器此外，如圖8所示，優(yōu)選在縱型圓筒狀玻璃熔融塔14的途中設(shè)置一個(gè)或者兩個(gè)以上的開(kāi)閉器 80 (80a、80b、80c)。其理由是，設(shè)置對(duì)這種玻璃熔融塔內(nèi)部每個(gè)規(guī)定空間均進(jìn)行間隔的開(kāi)閉器，并且將這些進(jìn)行開(kāi)閉，從而可精度良好地調(diào)整玻璃熔融塔中的管狀火焰的形成位置、玻璃熔融塔的溫度分布。因此，利用這種開(kāi)閉器的開(kāi)閉，可進(jìn)一步精密地控制玻璃原料的熔融狀態(tài)、或者使與玻璃原料的熔融作業(yè)伴隨的安全性提高。更具體而言，在形成規(guī)定的管狀火焰時(shí)，圖8中示出的玻璃熔融塔14中，如箭頭A、C及B、D所示，在導(dǎo)入多種管狀火焰生成用氣體之前，預(yù)先實(shí)質(zhì)地關(guān)閉全部開(kāi)閉器80 (第I 第3開(kāi)閉器80a、80b、80c)。接著，為了不成為過(guò)壓力狀態(tài)，使第I開(kāi)閉器80a為一部分開(kāi)放的狀態(tài)，然后，將多種管狀火焰生成用氣體分別導(dǎo)入玻璃熔融塔14內(nèi)部。另外，這些管狀火焰生成用氣體沿著內(nèi)壁被急速混合，形成可燃燒的氣體層，然后利用點(diǎn)火裝置19進(jìn)行點(diǎn)火。此時(shí)，雖然第I開(kāi)閉器80a為一部分開(kāi)放的狀態(tài)，但是玻璃熔融塔14的途中實(shí)質(zhì)地隔開(kāi)，因此管狀火焰形成室的容積變得比較小。由此，多種管狀火焰生成用氣體成為可立刻著火的狀態(tài)。此外，即使是在管狀火焰形成室中存在殘留氧等時(shí)，也由于管狀火焰形成室的容積比較小而易于排除該殘留氧的不良影響。接著，僅打開(kāi)第I開(kāi)閉器80a，增大管狀火焰形成室，從而增大管狀火焰的形成區(qū)域。
接著，不僅打開(kāi)第I開(kāi)閉器80a，還依次打開(kāi)第2開(kāi)閉器80b，將管狀火焰形成室增大至當(dāng)初的約2倍，從而進(jìn)一步增大管狀火焰的形成區(qū)域。最后，不僅依次打開(kāi)第I及第2開(kāi)閉器80a、80b，還依次打開(kāi)第3開(kāi)閉器80c，將管狀火焰形成室增大至當(dāng)初的約3倍，從而進(jìn)一步增大管狀火焰的形成區(qū)域。S卩，通過(guò)將第I 第3開(kāi)閉器80a、80b、80c依次打開(kāi)，徐徐地增大管狀火焰形成室，從而可安全且穩(wěn)定地得到最終所希望形成狀態(tài)的管狀火焰。3.其它構(gòu)成裝置(I)絕熱裝置或者冷卻裝置此外，如圖8所示，優(yōu)選在原料供給裝置18與縱型圓筒狀玻璃熔融塔14之間設(shè)置絕熱裝置或者冷卻裝置82。
更具體而言，優(yōu)選利用這種絕熱裝置或者冷卻裝置，將原料供給裝置中的玻璃原料的溫度控制為例如100°c以下的值。其理由是，設(shè)置緩沖室、玻璃棉填充室等絕熱裝置；水冷管等冷卻裝置等，從而即使是使玻璃原料在原料供給裝置中滯留規(guī)定時(shí)間時(shí)，也可容易地防止其間的凝聚。(2)追加加熱裝置此外，如圖8所示，優(yōu)選具備追加加熱裝置94，其用于即使如箭頭J所示供給部分熔解狀態(tài)等的玻璃原料時(shí)，也使這種熔融玻璃在玻璃熔融塔14的下端進(jìn)一步加熱熔融。其理由是，通過(guò)這樣與玻璃熔融塔不同地設(shè)置加熱裝置，從而即使僅利用管狀火焰生成裝置的加熱，玻璃原料為部分熔解狀態(tài)，利用與玻璃熔融塔不同的加熱裝置，也可制成均勻溫度且良好流動(dòng)狀態(tài)的熔融玻璃。更具體而言，作為追加加熱裝置，設(shè)置氣體燃燒器加熱爐、紅外線(xiàn)加熱爐、感應(yīng)加熱爐、電加熱裝置等中的至少一種而進(jìn)行追加加熱，從而例如可制成溫度為1200 2500°C的范圍且均勻流動(dòng)狀態(tài)的熔融玻璃應(yīng)予說(shuō)明，在玻璃熔融塔的下端設(shè)置有上述管狀火焰生成裝置時(shí)，在該管狀火焰生成裝置的進(jìn)一步下方設(shè)置所得熔融玻璃的儲(chǔ)留部，并且對(duì)其設(shè)置追加加熱裝置即可。(3)玻璃清澄裝置此外，如圖8所示，優(yōu)選在設(shè)置于玻璃熔融塔14端部的熔融玻璃取出口 98的前端，進(jìn)一步具備玻璃清澄裝置100，該玻璃清澄裝置100—邊使由玻璃熔融塔14得到的熔融玻璃96流動(dòng)，一邊將二氧化碳進(jìn)行脫泡。更具體而言，如圖8所示，優(yōu)選橫寬的池狀玻璃清澄裝置100，一邊使熔融玻璃96緩慢流動(dòng)，一邊進(jìn)一步攪拌，將內(nèi)部含有的二氧化碳向用箭頭K表示的方向有效地進(jìn)行脫泡。其理由是，通過(guò)進(jìn)一步具備這種玻璃清澄裝置，從而可防止由二氧化碳產(chǎn)生所致的熔融玻璃的流動(dòng)狀態(tài)的不均勻化，甚至可使用泡少的熔融玻璃穩(wěn)定地制造具有規(guī)定的機(jī)械強(qiáng)度等的玻璃容器。(4)點(diǎn)火裝置此外，如圖8所示，優(yōu)選在管狀火焰形成裝置12的附近具備點(diǎn)火裝置19。其理由是，通過(guò)這樣具備點(diǎn)火裝置，從而可對(duì)管狀火焰形成用氣體安全且容易地點(diǎn)火，形成管狀火焰。
更具體而言，優(yōu)選在玻璃熔融塔內(nèi)部的管狀火焰形成裝置附近，設(shè)置火花塞點(diǎn)火裝置、電熱絲點(diǎn)火裝置，引導(dǎo)火焰點(diǎn)火裝置等中的至少一種作為點(diǎn)火裝置。S卩，如圖2所示，由于從第I噴嘴12a、12c供給的燃料氣體與從第2噴嘴12b，12d供給的含氧氣體被急速混合，在玻璃熔融塔14的內(nèi)壁形成可均勻燃燒的氣體層16b，因此通過(guò)對(duì)其利用點(diǎn)火裝置19進(jìn)行點(diǎn)火，可迅速且簡(jiǎn)便地形成作為管狀火焰16的一部分的火焰層16a。(5)氣體傳感器及溫度計(jì)此外，圖8所示，優(yōu)選在玻璃熔融塔14的規(guī)定位置，具備氧、氮、二氧化碳等的氣體傳感器84、86、90。其理由是，通過(guò)這樣具備氣體傳感器84、86、90，從而可對(duì)過(guò)剩氧的滯留、從玻璃原料產(chǎn)生的氮、二氧化碳等的滯留進(jìn)行檢測(cè)。因此，可有效地防止這種滯留氣體引起發(fā)生未預(yù) 想到的起火現(xiàn)象、或者管狀火焰穩(wěn)定性下降的現(xiàn)象。另外，進(jìn)一步優(yōu)選將溫度計(jì)88與氣體傳感器84、86、90并用。其理由是，通過(guò)這樣并用溫度計(jì)88，可提高氣體傳感器84，86，90的檢測(cè)精度、或者也可用于這些氣體傳感器、玻璃熔融塔14的故障診斷。應(yīng)予說(shuō)明，考慮到檢測(cè)氣體的滯留特性等，氧、氮的氣體傳感器84，86優(yōu)選設(shè)置在玻璃熔融塔14的較上方，二氧化碳的氣體傳感器90優(yōu)選設(shè)置在玻璃熔融塔14的較下方。(6)耐火結(jié)構(gòu)此外，如圖9 (a)中從上方觀(guān)看的俯視圖、圖9 (b)中側(cè)視圖所示，優(yōu)選將玻璃熔融塔14的周?chē)媚蜔岜Ｗo(hù)部件32、例如耐火磚等耐火物被覆，作為整體，制成耐火結(jié)構(gòu)。其理由是，通過(guò)這樣制成耐火結(jié)構(gòu)，可防止熱從玻璃熔融塔擴(kuò)散到外部，可以提高玻璃熔融塔的耐久性、機(jī)械強(qiáng)度。更具體而言，優(yōu)選使用氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氮化鋁、氮化鋯、碳材料等構(gòu)成的耐火磚等耐火物來(lái)被覆玻璃熔融塔的周?chē)?。另外，如圖9 Ca) (b)所示，優(yōu)選使用金屬制的框架部件30進(jìn)一步加強(qiáng)耐熱保護(hù)部件32的周?chē)第2實(shí)施方式]第2實(shí)施方式為一種玻璃熔融方法，其特征在于，將從供給玻璃原料的原料供給裝置中的玻璃原料供給口供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃，包括將玻璃原料從玻璃原料供給口供給至縱型圓筒狀玻璃熔融塔的工序(有時(shí)稱(chēng)作第I工序)、及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料利用在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中具備的管狀火焰生成裝置進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的工序(有時(shí)稱(chēng)作第2工序)。即，包括使玻璃原料為下落狀態(tài)的第I工序與將下落狀態(tài)的玻璃原料利用管狀火焰進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的第2工序，從而無(wú)論熔融的玻璃原料量如何，都不必將玻璃原料成型成規(guī)定粒徑，且可排除產(chǎn)生的二氧化碳等的影響，以極其高的能量效率迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔融。以下，分成第I工序及第2工序，對(duì)第2實(shí)施方式的玻璃熔融方法進(jìn)行具體說(shuō)明。I 第I工序(I)玻璃原料的種類(lèi)
在第I工序中供給的玻璃原料的種類(lèi)沒(méi)有特別限制，可使用硅砂、堿灰(碳酸鈉)、碳酸鉀、碳酸鈣、碳酸鎂、石灰石、氫氧化鋁、氧化鋁、硝酸鉀、硝酸鈉、硫酸鈉、硼砂、長(zhǎng)石、玻璃碎片、金屬等中的單獨(dú)一種或者兩種以上的混合物。更具體而言，在構(gòu)成堿石灰玻璃時(shí)，例如，優(yōu)選相對(duì)于硅砂100重量份，使堿灰為5 50重量份的范圍內(nèi)的值,使石灰石為5 30重量份的范圍內(nèi)的值,使氫氧化招為I 30重量份的范圍內(nèi)的值。此外，在構(gòu)成硼硅酸玻璃時(shí)，例如，優(yōu)選相對(duì)于硅砂100重量份，使氫氧化鋁為I 10重量份的范圍內(nèi)的值,使硼砂為I 50重量份的范圍內(nèi)的值。進(jìn)而，在構(gòu)成鈉鉀石灰玻璃(^ 一夕' 力'J石灰力' 7 時(shí)，例如，優(yōu)選相對(duì)于硅砂100重量份,使堿灰為5 30重量份的范圍內(nèi)的值,使硝酸鉀為5 30重量份的范圍內(nèi)的值，使石灰石為5 30重量份的范圍內(nèi)的值,使氫氧化鋁為I 5重量份的范圍內(nèi)的值,使 硼砂為I 10重量份的范圍內(nèi)的值。另外，將這些玻璃原料適當(dāng)配合而使之熔解，具體而言，優(yōu)選制成下述氧化物配合量的玻璃組成。S卩，在制成熔點(diǎn)為約1500°C的堿石灰玻璃組成時(shí)，例如，優(yōu)選SiO2的配合量為73重量％，Na2O + K2O的配合量為14重量％，CaO + MgO的配合量為11重量％，Al2O3的配合量為2. I重量％。此外，在制成熔點(diǎn)為約1600°C的抗菌性磷酸玻璃組成時(shí)，例如，優(yōu)選含有Ag20、ZnOXaO^B2O3和P2O5,且在將整體量設(shè)為100重量％時(shí)，使Ag2O的配合量為0. 2 5重量％的范圍內(nèi)的值，使ZnO的配合量為2 60重量％的范圍內(nèi)的值，使CaO的配合量為0. I 15重量％的范圍內(nèi)的值，使B2O3的配合量為0. I 15重量％的范圍內(nèi)的值，以及使P2O5的配合量為30 80重量％的范圍內(nèi)的值。(2)玻璃原料的平均粒徑此外，優(yōu)選使玻璃原料的平均粒徑通常為10 800 ii m的范圍內(nèi)的值。其理由是，若玻璃原料的平均粒徑為小于IOiim的值，則有時(shí)容易過(guò)度凝聚、或者變得難以處理，進(jìn)而玻璃原料成本變高，在經(jīng)濟(jì)上變得不利。另一方面，若玻璃原料的平均粒徑為超過(guò)800 U m的值，則有時(shí)難以利用管狀火焰生成裝置均勻地加熱玻璃原料，僅部分地熔融。因此，更優(yōu)選使玻璃原料的平均粒徑為20 500 ii m的范圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選為30 IOOiim的范圍內(nèi)的值。在此，對(duì)在圖10中言及的玻璃原料(SiO2系玻璃)的平均粒徑與加熱時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。S卩，在圖10的橫軸中，采用玻璃原料的平均粒徑(mm)進(jìn)行表示，在縱軸中，采用對(duì)于使用管狀火焰而熔融玻璃原料必需的加熱時(shí)間(sec)進(jìn)行表示。另外，從表示這些關(guān)系的特性曲線(xiàn)進(jìn)行判斷，若玻璃原料的平均粒徑(mm)小于1mm，則雖然必需的加熱時(shí)間為I (sec)以下,但是若玻璃原料的平均粒徑(mm)超過(guò)I. 5mm,則必需的加熱時(shí)間成為2 (sec)以上，加熱時(shí)間成倍以上地變長(zhǎng)。由此，在利用管狀火焰生成裝置充分加熱玻璃原料時(shí)，應(yīng)當(dāng)留意玻璃原料的平均粒徑對(duì)加熱時(shí)間密切影響的情況，并且盡可能將其平均粒徑控制為規(guī)定范圍內(nèi)的值。
應(yīng)予說(shuō)明，玻璃原料的平均粒徑可基于JIS Z8901，作為“粒子直徑的算術(shù)平均值”進(jìn)行測(cè)定。更具體而言，玻璃原料的平均粒徑可例如作為利用激光方式的粒度測(cè)定裝置、圖像處理裝置等而求得的體積基準(zhǔn)粒度分布中的累計(jì)值的50%的粒徑(D50)進(jìn)行測(cè)定。(3)玻璃原料的供給方法此外，作為玻璃原料的供給方法沒(méi)有特別限制，但是優(yōu)選如在第I實(shí)施方式中說(shuō)明的那樣，使用具備規(guī)定的攪拌裝置、定量供給裝置的原料供給裝置，均勻且連續(xù)地供給粉體狀玻璃原料。因此，有時(shí)因玻璃原料的種類(lèi)不同而不同，但是優(yōu)選例如對(duì)于截面面積為I IOOcm2的縱型圓筒狀玻璃熔融塔，通常以0. 01 lOOOg/sec的供給速度供給粉體狀玻璃原料。
2 第2工序(I)管狀火焰第2工序?yàn)槿缦鹿ば蚶糜煽v型圓筒狀玻璃熔融塔中具備的管狀火焰生成裝置生成的管狀火焰，將下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱，制成熔融玻璃。即，從第I噴嘴供給的燃料氣體與從第2噴嘴供給的含氧氣體被急速混合，在玻璃熔融塔的內(nèi)壁形成可均勻燃燒的氣體層，進(jìn)而在其中進(jìn)行點(diǎn)火，從而形成具有規(guī)定厚度的作為渦流的管狀火焰。因此，在玻璃熔融塔的截面方向，使用具有極其均勻的溫度分布的管狀火焰，可均勻加熱玻璃原料。(2)管狀火焰生成氣體此外，作為管狀火焰生成裝置中的管狀火焰生成用氣體，優(yōu)選最初使用烴氣體和空氣，然后進(jìn)行切換，使用烴氣體和氧。其理由是，通過(guò)這樣進(jìn)行實(shí)施，可確保更安全的點(diǎn)火，且可進(jìn)一步安全且迅速地熔解玻璃原料。S卩，作為管狀火焰生成用氣體，在使用烴氣體和空氣時(shí)，雖然形成的管狀火焰的溫度比較低，但是與使用其它氣體時(shí)進(jìn)行比較，可更安全地點(diǎn)火。另一方面，作為管狀火焰生成用氣體，在使用烴氣體和氧時(shí)，形成的管狀火焰的溫度比較高，利用該管狀火焰，即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可迅速且連續(xù)地進(jìn)行熔解。(3)旋渦數(shù)此外，優(yōu)選將管狀火焰生成裝置中的管狀火焰的旋渦數(shù)為0. 6 15的范圍內(nèi)的值。其理由是，若該旋渦數(shù)為小于0. 6的值，則有時(shí)管狀火焰的穩(wěn)定性顯著下降、或者變得難以控制玻璃熔融塔中的形成位置。另一方面，若該旋渦數(shù)為超過(guò)15的值，則有時(shí)截面面積方向的溫度分布變大、或者管狀火焰生成裝置的內(nèi)壁溫度過(guò)度上升而使管狀火焰生成裝置的耐久性顯著下降。因此，更優(yōu)選使管狀火焰生成裝置中的管狀火焰的旋渦數(shù)為I 8的范圍內(nèi)的值，進(jìn)一步優(yōu)選為2 6的范圍內(nèi)的值。應(yīng)予說(shuō)明，該管狀火焰的旋渦數(shù)可根據(jù)管狀火焰生成裝置中的氣體導(dǎo)入部數(shù)量、氣體導(dǎo)入部的面積(氣體導(dǎo)入部的長(zhǎng)度X寬度)、縱型圓筒狀玻璃熔融塔的內(nèi)徑等，調(diào)整成規(guī)定范圍的值。3.其它工序(I)冷卻工序此外，如圖8所示，優(yōu)選設(shè)置用于冷卻玻璃原料的絕熱裝置、冷卻裝置82，在玻璃原料的熔融過(guò)程中或者在熔融前后，實(shí)施規(guī)定的冷卻工序。更具體而言，優(yōu)選在原料供給裝置的周?chē)渲盟鋮s管、或者設(shè)置氣冷用散熱片，使原料供給裝置中的玻璃原料的溫度為例如100°C以下的溫度。其理由是，若玻璃原料的溫度超過(guò)100°C，則有時(shí)過(guò)度凝聚、或玻璃原料表面一部分變質(zhì)，難以制成所希望的熔融玻璃。
因此，更優(yōu)選實(shí)施冷卻工序，使原料供給裝置中的玻璃原料的溫度為20 80°C的范圍內(nèi)的溫度，進(jìn)一步優(yōu)選為30 70°C的范圍內(nèi)的溫度。(2)加熱工序此外，如圖8所示，優(yōu)選設(shè)置用于將玻璃熔融塔14中加熱的玻璃原料進(jìn)一步加熱的、與管狀火焰生成裝置不同的追加加熱裝置94，實(shí)施進(jìn)一步加熱的加熱工序(第2加熱處理)。更具體而言，優(yōu)選實(shí)施如下加熱工序如上所述，設(shè)置氣體燃燒器加熱爐等，將雖然在玻璃熔融塔中得到加熱，但是一部分未熔解的玻璃原料等進(jìn)行追加加熱，用于制成規(guī)定溫度、均勻流動(dòng)狀態(tài)的熔融玻璃。應(yīng)予說(shuō)明，該第2加熱處理未必需要經(jīng)常實(shí)施，可在利用管狀火焰生成裝置的初期加熱時(shí)，在玻璃原料的種類(lèi)、平均粒徑比較難以熔解的條件等的情況下，有選擇地進(jìn)行實(shí)施。(3)玻璃清澄工序此外，如圖8所示，優(yōu)選在玻璃熔融塔14的端部即熔融玻璃取出口 98設(shè)置用于一邊使玻璃熔融塔14中得到的熔融玻璃96進(jìn)行流動(dòng)等，一邊將二氧化碳進(jìn)行脫泡的清澄裝置100，實(shí)施規(guī)定的玻璃清澄工序。其理由是，通過(guò)這樣實(shí)施玻璃清澄工序，從而可有效地防止由二氧化碳產(chǎn)生所致的加熱溫度下降、不均勻化，甚至可使用熔融玻璃，穩(wěn)定地制造具有規(guī)定的機(jī)械強(qiáng)度等的玻璃各器。(4)玻璃成型工序此外，雖然未圖示，優(yōu)選使用公知的玻璃成型機(jī)，實(shí)施玻璃成型工序，使用所得熔融玻璃，將玻璃容器等進(jìn)行成型。更具體而言，優(yōu)選使用一個(gè)或多個(gè)模具，利用壓制&吹制法、吹制&吹制法或者單壓制法，制成具有規(guī)定形狀玻璃容器等。除此以外，還優(yōu)選使用同樣公知的抗菌性玻璃成型機(jī)，從所得熔融玻璃形成抗菌性玻璃粒子、抗菌性玻璃片。實(shí)施例以下，提供實(shí)施例，更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。但是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并非僅由這些實(shí)施例的記載所限定，而是可在本發(fā)明目的的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更。
[實(shí)施例I]I.玻璃原料的熔融(I)玻璃原料的準(zhǔn)備準(zhǔn)備下述配合組成的玻璃原料作為堿石灰玻璃用原料(類(lèi)型A)。硅砂(平均粒徑D50 300 U m) 100重量份堿灰(D50:小于 IOOOiim) :30 重量份石灰石(D50:30 ii m):25 重量份氫氧化招(D50 :5 ii m) :3重量份
(2)玻璃原料的管狀火焰所致的熔融接著，使用圖I中示出的玻璃熔融裝置，利用管狀火焰生成裝置形成管狀火焰，并且從原料供給裝置(螺旋螺桿)連續(xù)地供給玻璃原料，縱型一邊使之在圓筒狀玻璃熔融塔(管直徑約50mm，長(zhǎng)度1200mm)的內(nèi)部下落，一邊利用管狀火焰使玻璃原料熔解。應(yīng)予說(shuō)明，作為管狀火焰生成裝置中的管狀火焰生成用氣體，將烴氣體(C3H8)和空氣以當(dāng)量比為1.0的方式進(jìn)行使用，點(diǎn)火，形成管狀火焰。2.熔融玻璃的評(píng)價(jià)( I)評(píng)價(jià) I回收所得熔融玻璃，目視觀(guān)察其固化物，按照以下基準(zhǔn)，對(duì)熔融狀態(tài)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。將所得結(jié)果示于表I?！?完全熔解，被均勻地玻璃化。〇大致完全熔解，大部分被均勻地玻璃化。A :一部分熔解，被不均勻地玻璃化，殘留粉狀物多。X :幾乎未熔解，未被玻璃化，并且殘留的粉狀物極多。(2)評(píng)價(jià) 2切換管狀火焰生成用氣體的種類(lèi)，將烴氣體(C3H8)和氧以當(dāng)量比為I. 0的方式分別進(jìn)行使用，除此以外與評(píng)價(jià)I同樣，回收所得熔融玻璃，目視觀(guān)察其固化物，按照評(píng)價(jià)I的基準(zhǔn)，對(duì)熔融狀態(tài)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。將所得結(jié)果示于表I。[實(shí)施例2]在實(shí)施例2中，將實(shí)施例I中的玻璃原料的種類(lèi)改變成下述內(nèi)容，制成硼硅酸玻璃用原料(類(lèi)型B)，除此以外與實(shí)施例I同樣，制成熔融玻璃，對(duì)固化物進(jìn)行評(píng)價(jià)。硅砂(D50:300iim) :100 重量份氫氧化招(D50 :55 ii m) :5重量份硼砂(D5020um) :38 重量份[實(shí)施例3]在實(shí)施例3中，將實(shí)施例I中的玻璃原料的種類(lèi)改變成下述內(nèi)容，制成鈉鉀石灰玻璃用原料(類(lèi)型C)，除此以外與實(shí)施例I同樣，制成熔融玻璃，進(jìn)行評(píng)價(jià)。硅砂(D50:300iim):100 重量份堿灰(D50:小于 IOOOiim) :20 重量份硝酸鉀(D50 5 u m)24重量份石灰石(D50:30 ii m) : 16 重量份
氫氧化招(D50 :55 ii m) :3重量份硼砂(D5020um)5 重量份[實(shí)施例4]在實(shí)施例4中，將實(shí)施例I中的玻璃原料的種類(lèi)改變成下述內(nèi)容，制成含有氧化鋅作為抗菌成分的抗菌性玻璃用原料(類(lèi)型D)，除此以外與實(shí)施例I同樣，制成抗菌性熔融玻璃，進(jìn)行評(píng)價(jià)。磷酸(D50:lum):100 重量份碳酸鎂(D50:5iim) :18 重量份碳酸鉀(D50:25iim) :10 重量份氧化鋅(D50 :1 u m) :13重量份[比較例I]在比較例I中，使用氣體燃燒器(火焰溫度1600°C)來(lái)代替管狀火焰裝置，除此以外實(shí)施例I同樣，制成熔融玻璃，進(jìn)行評(píng)價(jià)。表I
權(quán)利要求
1.一種玻璃熔融裝置，其特征在于，依次具備具有供給玻璃原料的玻璃原料供給口的原料供給裝置、以及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的縱型圓筒狀玻璃熔融塔， 在所述縱型圓筒狀玻璃熔融塔中，相對(duì)于其切線(xiàn)方向，設(shè)有至少具備供給燃料氣體的第I噴嘴及供給含氧氣體的第2噴嘴的管狀火焰生成裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，作為所述管狀火焰生成裝置，沿著垂直方向從上方開(kāi)始至少設(shè)有第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置，與這些第I管狀火焰生成裝置及第2管狀火焰生成裝置對(duì)應(yīng)，分別設(shè)有第I玻璃原料供給口及第2玻璃原料供給口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，所述原料供給裝置中設(shè)有攪拌裝置，該攪拌裝置為超聲波振動(dòng)裝置、壓電振動(dòng)裝置、馬達(dá)振動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)混合機(jī)、或者螺旋送料器中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，設(shè)置定量供給裝置，所述定量供給裝置在所述原料供給裝置的下方設(shè)置規(guī)定寬度的狹縫，介由該狹縫，使所述玻璃原料一邊簾狀地下落，一邊對(duì)所述縱型圓筒狀玻璃熔融塔進(jìn)行定量供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，在所述玻璃供給裝置與所述圓筒狀玻璃熔融塔之間設(shè)有絕熱裝置或者冷卻裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，在所述玻璃熔融塔的下端具備用于使所得熔融玻璃進(jìn)一步加熱熔融的加熱裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，進(jìn)一步具備玻璃清澄裝置，所述玻璃清澄裝置一邊使由所述玻璃熔融塔得到的熔融玻璃流動(dòng)，一邊將二氧化碳進(jìn)行脫泡。
8.一種玻璃熔融方法，其特征在于，將從供給玻璃原料的原料供給裝置中的玻璃原料供給口供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱，制成熔融玻璃；該玻璃熔融方法包括 將所述玻璃原料從所述玻璃原料供給口供給至縱型圓筒狀玻璃熔融塔的工序，和 將所述供給的下落狀態(tài)的玻璃原料利用在所述縱型圓筒狀玻璃熔融塔中具備的管狀火焰生成裝置進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃熔融方法，其特征在于，使所述玻璃原料的平均粒徑為10 800 μ m的范圍內(nèi)的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃熔融方法，其特征在于，作為所述管狀火焰生成裝置中的管狀火焰生成用氣體，在使用烴氣體和空氣之后進(jìn)行切換，使用烴氣體和氧。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使為相當(dāng)量的玻璃原料，也可一邊在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中下落一邊迅速且穩(wěn)定地熔融的玻璃熔融裝置及玻璃熔融方法。本發(fā)明為依次具備具有供給玻璃原料的玻璃原料供給口的原料供給裝置、以及將供給的下落狀態(tài)的玻璃原料進(jìn)行加熱而制成熔融玻璃的縱型圓筒狀玻璃熔融塔的玻璃熔融裝置及使用其的玻璃熔融方法，在縱型圓筒狀玻璃熔融塔中，相對(duì)于其切線(xiàn)方向，設(shè)有至少具備供給燃料氣體的第1噴嘴及供給含氧氣體的第2噴嘴的管狀火焰生成裝置。
文檔編號(hào)C03B5/00GK102795756SQ20121016052
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者真鍋千秋, 石塚悟 申請(qǐng)人:興亞硝子株式會(huì)社