以下、図面(図1~5)に従って、本発明に係� �ガラス溶解窯について、その構造を中心に� �明する。図1は、実施の形態のガラス溶解窯� ��長手方向の概略断面での溶融ガラス内の対� ��を示す。図2は、実施の別形態のガラス溶解 窯の長手方向の概略断面での溶融ガラス内の 対流を示す。図3は、実施の別形態のガラス� �解窯の長手方向の概略断面での溶融ガラス� �の対流を示す。図4は、実施の形態の形状に� ��するパラメータを示す。図5は、ガラス製品 の製造方法での工程を示す。なお、以下の説 明において、ガラスとして建築用ガラスシー トや自動車ガラスシートの材料であるソーダ ライムガラスを例として挙げるが、本発明に おけるガラスはこのソーダライムガラスに限 られるものではない。溶融ガラスの温度など の条件はガラスの種類により変わりうるもの であり、下記の条件に限られるものではない 。

 本発明のガラス溶解窯1は、図左から原料 投入部3、ステップ9、10、バブラー6、ステー� ��部8、敷居体7、溶融ガラス導出部4を有する� ��本発明に係るガラス溶解窯1を利用したガラ ス製品の製造方法は、ガラス溶解窯1を用い� �原料を原料投入部3から投入し溶解して溶融� ��ラス2にする溶解工程、溶解後に溶融ガラス 導出部4から出た溶融ガラス2を製品形状にす� ��成形工程、成形後のガラス製品中に歪を残� ��させないための徐冷工程を有する(図5参照)� ��

 成形工程は、公知技術としてフロート法� ��ロールアウト法があるがいずれか、あるい� ��その他の方法であってもよい。以下、フロ� ��ト法を例に説明すると、成形工程では、溶� ��錫浴に溶融ガラスをガラス溶解窯1下流部か ら導入し、溶融錫上に溶融ガラスを浮かせて 進行させガラスリボンに成形する。成形工程 では、溶融ガラスの平衡厚みよりも薄いガラ スリボンを成形するために、進行方向に対し て直交する幅方向の両端部に、トップロール と呼ばれる回転するロールを押圧し、幅方向 に張力を印加して、溶融錫上のガラスリボン が縮幅するのを抑制しつつ進行方向にも引き 伸ばす。続く徐冷工程は、成形後にリフトア ウトロールによって、ガラスリボンを溶融錫 から引き出した後の工程である。徐冷は、ガ ラスリボンの搬送機構としての金属ロールと 、ガラスリボンの温度を徐々に下げるための 機構を備える徐冷炉で行う。徐々に温度を下 げる機構は、燃焼ガスまたは電気ヒータによ り、その出力が制御された熱量を、炉内の必 要位置に供給してガラスリボンを常温に近い 温度域までゆっくり冷却する。これによって 、ガラスリボンに内在する残留応力をなくす ことができる。溶解工程以外の工程は、本発 明のガラス溶解窯1を使用することによって� �造条件に特別の影響を受けない。

 原料投入部3はガラス溶解窯1の後部に配� �れ、溶融ガラス2の上部領域に設けた開口を� ��し、ここから原料を先に溶融している溶融� ��ラス2の上層に投入する。溶融ガラス導出部 4はガラス溶解窯1の前部に配され、溶融ガラ� ��2の上層部がガラス溶解窯から導出可能に開 口している。なお、原料投入部3の位置は、� �1にあるように溶融ガラス導出方向の反対側� ��ガラス溶解窯端部の内壁である。これらの� ��造については、原料が投入でき、溶融ガラ� ��2が導出できれば、どのような構造でもよい 。

 溶解にあたっては、図示しないが原料を� ��解するために、ガラス溶解窯1の内部の原料 投入部3に近い溶融ガラス2上方の空間に設置� ��たバーナーによって、溶融ガラス2を1400℃� �上に加熱する。また、溶融のためにガラス� �解窯1の側面上方にも、図示しないがバーナ� ��などを配置して加熱してもよい。溶融ガラ� ��2の温度は、原料投入部から溶融ガラス導出 部の間で1650℃から1000℃程度まで低下する。� ��融ガラス2は、原料投入部3から対流と循環� �よって溶融ガラス導出部4まで移動し、ガラ� ��溶解窯1から排出される。ガラス溶解窯1の� �深部5、側面の内壁は、溶融ガラスによる侵� ��を少なくし、長寿命とするために、耐火煉� ��などを組み立て構築する。耐火煉瓦は、耐� ��性、長寿命だけでなく、煉瓦から発生する� ��泡を低減する観点から、アルミナ系電鋳煉� ��、ジルコニア系電鋳煉瓦、緻密質クロム系� ��瓦などの材料からなる。

 1段目のステップの位置は、図4に示したガ� �ス溶解窯の内壁の導出方向の全長をL、原料� ��入部である溶融ガラス導出方向の反対側の� ��ラス溶解窯端部の内壁から1段目のステップ までの距離をL _S とした場合に、主に後部領域での溶解性と前 部領域での清澄性とのバランスの観点から、 0.15≦L _S /L≦0.25が好ましく、0.16≦L _S /L≦0.23がより好ましく、0.17≦L _S /L≦0.21が特に好ましい。各ステップにおいて 、ステップの高さは同じである必要はないが 、煉瓦で構成することを考慮すると、最上段 のステップ10を除く各ステップ9の奥行も含め て、同じ長さが好ましい。ステップの傾斜と して、最下段を除くステップ各段の高さの合 計(H ₂ +H ₃ +H ₄ )を、ステップ各段の奥行き(溶融ガラス導出� ��向の長さ)の合計(最上段は除く。L ₁ +L ₂ +L ₃ )で除算した値とすると、急激な圧力損失を� �減する観点から、0.02以上かつ0.07以下が好ま しく、0.03以上かつ0.065がより好ましく、0.04� �上かつ0.06が特に好ましい。図1と図2のステ� �プは4段であるが、炉材の組み立てとステッ� ��の傾斜の観点から、ステップ9は複数であれ ばよく、2~8段がより好ましく、特に3~6段が好 ましい。また、全ステップ部分を実質的にス ロープとみなしうるさらに多数のステップに より構成することもでき、さらに全ステップ 部分を滑らかなスロープに代えてもよい。

 ステージ部8は、最深部5にガラス溶解窯1の� ��方向を横断する最上段のステップ10から延� �して配される。ステージ部8(ステップの最上 段)の高さは、図4に示したガラス溶解窯の最� ��部から溶融ガラスの液面までの深さをH、ガ ラス溶解窯の最深部からステップの最上段ま での高さ、即ちステージ部8の高さをH _S とした場合、前部循環流Aでの対流速度を確� �すると共にプルの低下を防ぐ観点から、0.10� ��H _S /H≦0.50が好ましく、0.20≦H _S /H≦0.40がより好ましく、0.25≦H _S /H≦0.35が特に好ましい。なお、Hは0.5mから2m� �範囲が好ましい。ステージ部8は、ガラス溶� ��窯1の溶融ガラス導出端まで同じ高さで、対 流を乱す突起物などは設けないことが好まし い。ステージ部8は、ガラス溶解窯1の内面の� ��の部分と同じく耐火煉瓦を組み立てて構築� ��る。耐火煉瓦の材料は、その他の部分と同� ��もので構成すればよい。

 敷居体7は、前部と後部の循環流を分けるた めにガラス溶解窯1の幅方向を横断して、ス� �ージ部8のステップの最上段10側に配される� �ただし、敷居体7はステップ側でバブラー6よ りも前部側である。その位置は、図4に示し� �原料投入部から、敷居体7までの距離をL _D とした場合、前部循環領域を確保する観点か ら、0.30≦L _D /L≦0.50が好ましく、0.33≦L _D /L≦0.45がより好ましく、0.36≦L _D /L≦0.40が特に好ましい。また、敷居体7の高� �は、図4に示した窯の最深部から、敷居体7の 上端部までの高さをH _D とした場合、後部循環流Bと前部循環流Aを分� ��る観点から、0.60≦H _D /H≦0.75が好ましく、0.60≦H _D /H≦0.70がより好ましく、0.60≦H _D /H≦0.65が特に好ましい。なお、Hは0.5mから2m� �範囲が好ましい。さらに、前部遡上流A2を形 成させる観点から、0.35≦(H _D -H _S )/(H-H _S )≦0.65が好ましく、0.36≦(H _D -H _S )/(H-H _S )≦0.55がより好ましく、0.37≦(H _D -H _S )/(H-H _S )≦0.50が特に好ましい。敷居体7は、その他の 部分と同じく耐火煉瓦を組み立てて構築すれ ばよい。敷居体7の材料は、その他の部分と� �じもので構成すればよい。敷居体7の奥行き( 窯の長手方向の長さ)は、循環流を分けられ� �ばよいので、長手方向の長さLに対する比を0 .015~0.033とすることが好ましく、0.016~0.025とす ることがより好ましく、0.017~0.023とすること� ��特に好ましい。

 バブラー6は、ステップの段上にガラス溶解 窯1の幅方向を横断して設け、窯の底面から� �泡を発生させて、溶融ガラス2に主に上向き� ��対流を発生させるものである。バブラー6を 設ける段のステップは複数のステップ9のい� �れであってもよい。また、バブラー6は、ス� ��ップの最上段10で敷居体7の後部側にあって� ��よい。バブラー6がこの範囲にあれば、後述 するように効果に顕著な違いはない。バブラ ーの位置は、図4に示した原料投入部から、� �ブラーまでの距離をL _B とした場合、後部循環流Bと前部循環流Aとの� ��の中間部循環流Cを形成する観点から、0.20� �L _B /L≦0.40が好ましく、0.22≦L _B /L≦0.38がより好ましく、0.24≦L _B /L≦0.36が特に好ましい。泡の排出量は、窯の 構造によって異なる。

 以下に、本発明でのガラス溶解窯内の溶� ��ガラスの対流の特性とその効果について、� ��1を利用して説明する。図1に示すように、� �発明のガラス溶解窯1の構造においては、ガ� ��ス溶解窯の内部最深部5の途中から幅方向を 横断する複数のステップ9の中段にあるバブ� �ー6と、複数ステップの最上段のステップ10� �に敷居体7を設けるので、前述の図7のダム窯 の特徴である後部循環流Bのバブラー6の多用� ��よる循環の旺盛化と後部温度レベルの高温� ��持が可能であり溶融ガラス2の均質性が良化 する。バブラー6は、図2のようにステップの� ��上段10上で敷居体7の後部側にあれば、図1の 場合での対流構造と顕著な違いがなく、同様 の効果がある。図2のバブラーの位置の場合� �は、後部循環流Bを相対的に大きく出来る。� ��だし、後部循環流の大小は、各ガラス溶解� ��で決定される事項である。

 また、敷居体7の後部側で徐々に流路断面 が狭くなるため急激な流路断面の縮小がなく 、ダム窯及び図9のダム&ステップ窯で懸念 される敷居体7の後部近傍側での溶融ガラス2� ��滞留域(敷居体後部)Fがなくなる。さらに、� ��ブラー6と敷居体7との間において、原料投� �部3の領域及びバブラー6後部に比べて流路断 面を狭くすることで、上下2つの中間部循環� �Cを形成し、この領域での循環が抑制され、� ��部へ流れる溶融ガラス2の前部循環流Aの速� �が小さくなる。その結果、図6のフラット窯� ��異なり敷居体7の前部領域であるステップの 上部領域の高温での滞在時間が長くなると共 にダム窯で懸念される滞留域(敷居体前部)Dが なくなり、清澄性が向上する。特に、敷居体 7前部付近の溶融ガラス2の上層領域は、清澄� ��対して重要な部分であり、ここの溶融ガラ� ��2の温度を高温に維持することによって、高 い脱泡(清澄)効果が得られる。

 さらに、ステップの最上段10及びステージ� �8の前部循環領域で浅くなって且つ敷居体7が あるので、溶融ガラス上方の燃焼空間や溶融 ガラス上層からの赤外線透過によってステー ジ部底面が昇温し、また敷居体7近傍の溶融� �ラス導出部4側の停滞部が小さくなるためリ� ��イル、リームの発生が低減できる。また、� ��居体7により前部循環流Aの後進流が前進流� �同程度の流速を有し、さらにステージ部8の� ��に敷居体7があり敷居体7の高さがダム窯に� �べて低いので、前述した敷居体7上部の清澄� ��の高い領域を通って中間領域や後部へ遡上� ��やすく、各部の滞留もなくなり、その結果� ��して他のガラス溶解窯で見られない再溶融� ��再加熱、再清澄による高い均質化と清澄が� ��能になる。
  以上のステップ、バブラー、敷居体、及� �ステージ部の構成要素が一体となって高い� �果を発現し、従来の窯の各問題点を解決し� �、プルの低下を起こすことなく高い清澄性� �均質性とが得られる。

 なお、説明では複数のステップからなる� ��合について説明したが、図3に示す実施の別 形態として、図1の全ステップ部分がスロー� �11に代わった場合がある。さらに図1の4段の� ��テップをさらに多数のステップから構成し� ��実質的にスロープと同様の構造とすること� ��できる。これらの場合もステップ状の場合� ��同様の効果が得られる。スロープ11部分は� �ステップ部分と同じく耐火煉瓦を組み立て� �ことによって形成することが可能である。� �だし、スロープ部の形成にあたってはステ� �プの場合よりも作業上の手間がかかる。図2� ��ステップ部分をスロープに代えた場合も、� ��3と同様の効果がある。