CN100572310C - 用于减少玻璃中所含杂质的玻璃制造设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在玻璃制造过程中能够减少玻璃中所含杂质的玻璃制造设备和方法。所述设备包括：熔化池；澄清池；冷却装置；玻璃融体供应装置；以及玻璃产品成型设备，其中，在玻璃融体自由液面之上的澄清池的壁上设置有通气入口和通气出口，所述通气入口与高温惰性气体供应装置连接，高温惰性气体从通气入口进入澄清池并经通气出口排出。由于高温惰性气体在流经澄清池的过程中，能及时地带走各种挥发物、贵金属氧化物挥发物以及高温空气，因而减少了在玻璃产品中形成的结石缺陷和对澄清池的氧化腐蚀。另外，本发明中高温惰性气体自澄清池排出后，经除杂后循环使用，减少了成本。

Description

用于减少玻璃中所含杂质的玻璃制造设备和方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃制造设备和方法，具体而言，涉及一种在玻璃制造过程中能够减少玻璃中所含杂质的玻璃制造设备和方法。

技术背景

在液晶显示器、薄膜晶体管(TFT)等的玻璃基板的制造中，生成的玻璃基板要满足耐高温、耐化学腐蚀、低密度和低缺陷等方面的要求。现有的生产玻璃基板基本依次包括：玻璃熔化池、澄清装置、搅拌装置、冷却装置、向成型设备提供玻璃融体的玻璃融体供应装置以及成型设备。通常情况下，这些装置或设备全部或部分地由贵金属，如铂或铂合金制成。在制造显示器、TFT等的玻璃基板时，先把配制好的玻璃制做原料置于熔化池中进行熔化和部分澄清，然后把在熔化池内生成的玻璃融体输送到澄清池进行澄清。玻璃融体澄清后，为了消除玻璃融体内的条纹，需要将玻璃融体在搅拌装置中进行搅拌以消除条纹缺陷。由于玻璃基板的成型温度低于搅拌装置中的温度，因此在玻璃融体进入成型设备之前，需要通过冷却装置对玻璃融体降温，使玻璃融体达到玻璃基板成型所需要的温度和粘度。接着通过玻璃融体供应装置向成型设备提供玻璃融体；最后生成玻璃基板。

玻璃中的结石等杂质的含量是限制玻璃产品质量的关键，而玻璃成型工艺中澄清步骤又对玻璃中杂质含量的影响很大。澄清步骤中，玻璃融体的温度在整个制造玻璃的过程中最高，并且其温度高于澄清池中自玻璃融体的自由液面以上的气体温度和澄清池上壁的温度，因此自玻璃融体中挥发出的挥发性物质，如B₂O₃、As₄O₆、Sb₄O₆和SnO₂等的一部分通过排气通道排到外界环境中，而另一部分会由于澄清池中气体流通性不好而凝结在温度较玻璃融体温度低的澄清池内上壁。随着凝结物的增多，到达一定程度时，这些凝聚物就会脱落到玻璃融体中，造成结石等玻璃缺陷，严重影响玻璃产品的质量。

另外，澄清池通常由贵金属铂或铂合金制成，铂金在常温下很难被氧化，高温下也具有很强的抵抗氧化的能力。但是铂金在高温下也会存在表面疏松、挥发和氧化等问题，且可转化为PtO₂而挥发损失。虽然在较低温度加热时，铂金的表面看不出明显的变化，但实际上已生成一层非常薄的固态氧化膜，此氧化膜随温度的升高而增厚。继续加热到某个临界温度，对于铂金来说，此温度大约是400℃～500℃，氧化物薄膜不再进一步增厚，而是完全消失了。也就是说，在此温度经历了一个相变过程，从固态PtO₂直接变成气态PtO₂，且随温度的升高，该转变更加剧烈，生成的PtO₂气体也越多。如果铂金表面是敞开的，又有流动空气作为动力，那么，所生成的PtO₂就被驱散到空气中，而形成PtO₂的强力挥发。此外，铂金还会按照下列动态平衡方程发生氧化还原反应：

Pt(固态)+O₂---PtO₂(固态)---PtO₂(气态)---Pt(固态)+O₂

如果PtO₂的挥发得不到抑制，那么由上述动态平衡方程可以看出，气态PtO₂会分解成Pt和O₂，分解而得的Pt就会有一部分溶解到玻璃融体中，有一部分凝结在澄清池的内上壁。而当玻璃融体中的铂金溶解达到饱和状态的时候，就会在玻璃融体中析出形成贵金属结石，降低了玻璃产品的质量。原来光滑的贵金属澄清池的上壁由于铂金的氧化挥发也变的很粗糙，而粗糙的表面又反过来推动了铂金的氧化挥发，贵金属澄清池的寿命也会降低。

再者，传统的贵金属澄清池的外部由耐火材料包裹着。由于有耐火材料包裹，且空气流通不明显，所以澄清池外部可以得到较好的保护。然而澄清池的内上壁由于不与玻璃融体接触，而与流动的高温空气相接触，而空气在高温的情况下具有很强的氧化性，因此此处的贵金属最容易被腐蚀。基于上述机理，澄清池的使用寿命会受到损害，并且在玻璃融体中会产生大量的贵金属结石，形成的贵金属结石又会降低玻璃产品的质量。

因而，需要一种用于减少玻璃中所含各种杂质的玻璃制造设备和方法，从而提高玻璃产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种玻璃制造设备和方法，使用该方法及设备能够减少从玻璃融体中挥发出来的挥发性物质在澄清池内上壁凝结而掉落在玻璃融体中成为结石杂质的量，同时也能够降低贵金属澄清池的氧化挥发度，减少玻璃融体中贵金属形成的结石杂质的量，提高贵金属澄清池的寿命。

根据本发明的第一方面，提供一种玻璃制造设备，包括：

用于对位于其内部空间中的玻璃融体进行澄清的澄清池，该澄清池包括玻璃融体进口和玻璃融体出口以及在玻璃融体自由液面之上的澄清池的壁上设置的用于导出该澄清池内气体的通气出口；

其特征在于，在玻璃融体自由液面之上的澄清池的壁上还设置有通气入口，用于将惰性气体从通气入口导入并从通气出口导出。

优选地，所述澄清池的截面形状为环状、椭圆环状或长方形。

更优选地，所述通气入口和通气出口分别设置在澄清池的上壁上。

更优选地，所述通气入口和通气出口分别设置在澄清池壁上、临近所述玻璃融体进口和出口的位置上。

更优选地，所述通气入口和通气出口设置为使得在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相同的方向流动。

或者，所述通气入口和通气出口设置为使得在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相反的方向流动。

或者，所述通气入口和通气出口设置为使得在澄清池内流动的惰性气体大致按照横跨其中流动的玻璃融体的流动方向的方向流动。

优选地，澄清池的壁上设置多个所述通气入口和多个通气出口。

更优选地，所述通气入口和通气出口设置在与澄清池可拆卸地连接的单独的部件上。

或者，所述通气入口和通气出口设置在与澄清池焊接连接的单独的部件上。

优选地，所述澄清池以及所述通气入口和通气出口由相同的金属制成。

更优选地，澄清池内上壁与玻璃融体自由液面之间的气体空间的高度h与整个澄清池内部空间的高度H之间的关系为1/5H≤h≤1/3H。

更优选地，所述金属为铂、钌、铑、铱中的任一种或其合金中的任一种。

更优选地，所述金属为铂铑合金，其中铂铑合金中铑的重量百分比为0.5％到40％。

或者，所述金属为铂铱合金，其中铂铱合金中铱的重量百分比为0.1％到40％。

或者，所述金属为铂钌合金，其中铂钌合金中钌的重量百分比为2％到20％。

或者，所述金属为弥散性强化铂金，即铂金中加入一定量的极细氧化锆粉末，其中氧化锆在弥散性强化铂金中的重量百分比为0.05％到0.5％。

或者，所述金属为弥散性强化铂铑合金，即在铂铑合金中加入一定量的极细氧化锆粉末，其中铂铑合金中铑的重量百分比为0.5％到40％，氧化锆在弥散性强化铂铑合金中的重量百分比为0.05％到0.5％。

更优选地，所述通气入口与高温惰性气体供应装置连接，所述高温惰性气体供应装置包括提供惰性气体的惰性气体源、用于使待输送的惰性气体进行升温的惰性气体升温装置与惰性气体加压输送装置，所述惰性气体源与惰性气体升温装置连接并向其提供惰性气体，所述惰性气体升温装置对惰性气体加热升温，所述惰性气体加压输送装置连接所述惰性气体升温装置与所述通气入口，对已升温的高温惰性气体增压并迫使其通过通气入口输送入所述澄清池内玻璃融体的自由液面与澄清池内上壁之间的气体空间。

更优选地，所述高温惰性气体供应装置还包括与所述通气出口连接且对来自澄清池的高温惰性气体进行冷却的气体冷却装置、与气体冷却装置连接并对经冷却的惰性气体进行净化的气体净化装置，这样来自气体净化装置和惰性气体源的惰性气体一起由所述惰性气体升温装置升温并由所述惰性气体加压输送装置增压且迫使其通过通气入口输送入所述澄清池。

根据本发明的第二方面，提供一种玻璃制造方法，包括将玻璃融体输送到澄清池进行澄清的步骤；其中，在该澄清步骤中，将惰性气体导入澄清池内部空间中、位于玻璃融体自由液面之上的气体空间，并从所述气体空间导出。

优选地，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相同的方向流动。

或者，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相反的方向流动。

或者，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照横跨其中流动的玻璃融体的流动方向的方向流动。

优选地，所述方法还包括：在将惰性气体导入澄清池之前，对所述惰性气体进行加热并加压。

更优选地，所述方法还包括：冷却从澄清池导出的高温混合气体，以除去其中的各种挥发性物质；对冷却后的混合气体进行净化，以除去其中除惰性气体之外的气体；并且，将净化后的惰性气体导入所述澄清池。

更优选地，向澄清池导入的惰性气体的流速约为0.01米/分钟～0.2米/分钟。

更优选地，向澄清池导入的惰性气体的流速约为0.03米/分钟～0.2米/分钟。

更优选地，向澄清池导入的惰性气体的温度大约为800℃～1400℃。

更优选地，向澄清池导入的惰性气体的温度大约为1000℃～1400℃。

更优选地，向澄清池导入的惰性气体的温度大约为1200℃～1400℃。

更优选地，澄清池内上壁与玻璃融体自由液面之间的气体空间的高度h与整个澄清池内部空间的高度H之间的关系为1/5H≤h≤1/3H。

更优选地，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氙气、氪气中的任一种或它们的按任意体积比例进行混合而成的混合气。

本发明中，由于高温惰性气体经澄清池上设置的通气入口进入澄清池，后经澄清池上设置的通气出口排出，使得澄清池中的各种挥发物及贵金属的气态氧化物都能由高温惰性气体及时地携带出去，减少了凝结在澄清池内上壁的可能，继而减少了当凝结量多时掉落在玻璃融体中的各种杂质的量。另外，由于高温惰性气体流通时同时也将澄清池中的高温强氧化空气带走，降低了澄清池内部气体空间中高温强氧化空气的浓度，从而使得澄清池的内上壁因与高温空气接触而发生氧化腐蚀的可能性大大减小。因此，本发明的方法和装置不但可以大大提高玻璃产品的质量，而且还可以减少澄清池的氧化、腐蚀，提高澄清池的使用寿命。

具体实施方式

首先，传统的玻璃制造设备包括：熔化池、澄清装置、搅拌装置、冷却装置、向成型设备提供玻璃融体的玻璃融体供应装置以及成型设备。通常情况下，这些装置或设备全部或部分地由贵金属，如铂或铂合金制成。在制造显示器、TFT等的玻璃基板时，先把配制好的玻璃制做原料置于熔化池中进行熔化和部分澄清；然后把在熔化池内生成的玻璃融体输送到澄清池进行澄清；玻璃融体澄清后，为了消除玻璃融体内的条纹，需要将玻璃融体在搅拌装置中进行搅拌以消除条纹缺陷；由于玻璃基板的成型温度低于在搅拌装置中的温度，因此在玻璃融体进入成型设备之前，需要通过冷却装置对玻璃融体降温，使玻璃融体达到玻璃基板成型所需要的温度和粘度；接着通过玻璃融体供应装置向成型设备提供玻璃融体；最后生成玻璃基板。

如上文所述，传统的澄清池在结构上存在缺陷，不能保证澄清池中气体的流通性，使得玻璃融体中挥发出来的各种挥发物不能有效地及时排出澄清池。由于玻璃融体的温度高于澄清池内上壁的温度，所以不能及时排出澄清池的各种挥发物就会凝结、继而脱落到玻璃融体中造成结石等杂质缺陷，并且贵金属澄清池的内上壁的表面氧化会使玻璃融体中出现贵金属结石，降低了贵金属澄清池的使用寿命。

本发明的玻璃制造设备澄清池的第一实施方案的结构与传统澄清池的结构明显不同，本发明的澄清池大致包括壳体，玻璃融体入口，以及玻璃融体出口。壳体包括下壁和上壁，上下壁之间的距离为H，即澄清池壳体的内空间高度为H。澄清池壳体内的玻璃融体上面是气体空间，其高度用h表示。另外，第一实施方案的壳体的上壁上、沿着玻璃融体的流向的两端分别靠近玻璃融体入口和玻璃融体出口设置有通气入口和通气出口，该通气入口和通气出口与在澄清池内上壁与玻璃融体的自由液面之间形成的气体空间流体连通，以供来自澄清池外的高温惰性气体流入和流出。

这里，制作澄清池的金属可以是在玻璃融体具有的温度下仍然性能稳定性好、强度高且不容易氧化变形的金属，其包括，但不限于铂、钌、铑、铱。当然，也可以是上述金属的合金。

另外，本发明所使用的惰性气体包括，但不限于氦气、氖气、氩气、氙气、氪气或这些气体的任意组合。

在下文的实施例和实验例中，相同或相似的部件使用与以上相同的参考标号。

在澄清池的第一实施方案中，通气入口和通气出口是直接在澄清池上开设的开口。该第二实施方案中设置了与澄清池永久性连接的单独的通气装置，该永久性连接可以是焊接。所述通气装置优选采用与澄清池相同的贵金属材料制成，这样连接牢固，不容易出现缺陷。无论在澄清池上直接开口或使用单独的通气装置，通气入口和通气出口的横截面形状可以是适于从外界向澄清池的气体空间内供应高温惰性气体的任何形状，例如正方形、椭圆形、圆形等。可以理解的是，通气装置的材料也可以是由其它前文所定义的贵金属或贵金属合金制成的。另外，截面为环形，即整体大致为圆柱形的澄清池。应当理解的是，澄清池的形状也不限于此，其可以为其他形状，例如长方体等。

由于专门设置了通气入口和通气出口，所以澄清池中的气体流通性得以改善。在高温惰性气体流入和流出的过程中，玻璃融体中挥发出来的各种挥发物，如B₂O₃、As₄O₆、Sb₄O₆和SnO₂等会及时地被高温惰性气体携带出澄清池。这样，减少了所述各种挥发物凝结在澄清池内上壁的可能，继而减少了当凝结量多时掉落在玻璃融体中的各种杂质的量。同时，由于惰性气体在高温的情况下具有其他气体无可比拟的稳定特性，极难与其它物质发生反应，所以高温惰性气体通入澄清池上部的气体空间后，它将气体空间内的高温强氧化性空气带走，这样与澄清池内上壁接触的不再是高温空气接触，而基本为惰性气体，因而使得澄清池的内上壁因与高温空气接触而发生氧化腐蚀的可能性大大减小。因此，本发明的设备和方法不但可以大大提高玻璃产品的质量，而且还可以减少澄清池的氧化、腐蚀，提高澄清池的使用寿命。

本发明的玻璃制造设备澄清池的第一和第二实施方案中，虽然通气入口和通气出口沿玻璃融体在澄清池中的流向、优选地分别设置在澄清池的上壁的两端，然而，本领域普通技术人员可以理解的是，本发明的玻璃制造设备的澄清池上的通气入口和通气出口不仅限于这一种布局，也可以仅在澄清池上壁上的大致垂直于纸面方向上的另两个相对端分别设置通气入口和通气出口，或在澄清池上壁和玻璃融体的自由液面之间的澄清池的大致沿竖直方向延伸的各相对侧壁上分别设置通气入口和通气出口。当然，在澄清池尺寸比较大时，也可以同时既在澄清池上壁上的相对两端分别设置通气入口和通气出口，又在澄清池内上壁和玻璃融体的自由液面之间的与该两端相应的澄清池的大致沿竖直方向延伸的两个相对侧壁上分别设置通气入口和通气出口。优选地，所述通气入口和通气出口可以分别设置在澄清池壁上的临近所述玻璃融体的进口和出口的位置上。当然，所述通气入口和通气出口也可以分别设置在玻璃融体的自由液面以上的澄清池壁的其他位置上，只要它们利于导入和导出气体就能达到本发明的目的。

另外，设置的通气入口和通气出口的位置、大小和数目也可以根据实际需要而改变，不能将本发明仅限于某一种或某些种理解，只要能达到本发明的目的，依照本发明的基础构思所作的任何改变都在本发明所要求保护的范围内。例如，为了使得高温惰性气体在澄清池中的流动性均匀，可以在澄清池内上壁和玻璃融体的自由液面之间的玻璃融体进入澄清池的入口所在的侧壁上的不同方位分别设置多个尺寸较小的通气入口，而在另一相对侧壁上的在澄清池内上壁和玻璃融体的自由液面之间的部分设置尺寸较大、数目较少的通气出口，以便于高温惰性气体携带各种杂质及高温空气即时从澄清池排出。当澄清池长度较大时，可以在其长度方向的上壁的中间处增加几个惰性气体的入口和出口。再者，当将通气入口和通气出口没有设置在澄清池的相对侧壁上或上壁上时，虽然在效果上可能逊色于前述各种方案，但如果采取其它措施，如加大进气压力等也可以达到本发明的目的，本发明并不排除这种情况。

另外，高温惰性气体的流向可以大致与玻璃融体的流向一致，即大致同向流动。可以理解的是，高温惰性气体的流向也可以大致与玻璃融体的流向相反，即大致反向流动。这种情况下更有利于高温混合气体从澄清池中携带出各种挥发性物质。类似地，高温惰性气体也可以大致沿玻璃融体流向的横向流动，即在大致垂直玻璃融体流向的方向。或至少沿垂直于纸面的方向有一分量。

需要注意的是，由于澄清池中的玻璃融体的温度很高，最高可以达到1650℃左右，所以当通入澄清池的气体空间内的惰性气体温度较低时，通入澄清池的气体空间内的惰性气体就会与玻璃融体发生剧烈的热交换，这对玻璃融体的热均匀性影响很大。为了避免对玻璃融体的质量造成很大的影响，本发明中需要将惰性气体提前进行高温预热，这样就可以避免惰性气体与玻璃融体发生太多的热交换，从而保证玻璃融体的质量。一般而言，进入澄清池内气体空间的惰性气体的温度应该不低于800℃，优选高于1000℃，更优选高于1200℃，这样可以减少热交换，得到高质量的玻璃融体。当然，高温惰性气体的温度与玻璃融体的温度差值越小越好，但这样会增加对惰性气体进行高温预热的成本。因此，在能得到合格玻璃产品的前提下，应将惰性气体的温度尽量降低。通常，惰性气体的温度低于1400℃是可取的，这时就可以得到合格的玻璃融体。但是本发明并不排除高温惰性气体的温度与玻璃融体的温度非常接近的情况，包括高温惰性气体的温度稍微低于玻璃融体的温度，以及高温惰性气体的温度稍微高于玻璃融体的温度，虽然这两种情况从经济上来考虑都是不可取的，甚至后一种情况几乎不会发生，但是在这两种情况下都可以达到本发明的目的。

根据本发明，所述高温惰性气体在澄清池的气体空间内的流速也与玻璃产品的质量有很大关系。当高温惰性气体的流速较高时，其在澄清池的气体空间中停留的时间较短，能及时地将玻璃融体中挥发出来的各种挥发性物质携带出去，从而大大减少这些挥发性物质在澄清池的内上壁上的凝结量，同时也能将气体空间中的高温空气带出，减少其对贵金属澄清池的氧化；但是高温惰性气体的流速较高时，其与玻璃融体之间的热交换过于剧烈，会影响玻璃融体的热均匀性。相反，当高温惰性气体的流速较低时，虽然其与玻璃融体之间的热交换不会剧烈，有利于玻璃融体的热均匀性，但其在澄清池的气体空间中停留的时间较长，从玻璃融体中挥发出来的各种挥发性物质由于不能及时地被高温惰性气体携带出去，因而增加了这些挥发性物质在澄清池的内上壁上的凝结量，同时由于气体空间中的高温空气不能及时被带走，会加重其对贵金属澄清池的氧化。因而，综合惰性气体的温度与流速，当惰性气体的温度较低时，如果流速过高，就会在高温惰性气体与玻璃融体之间发生剧烈的热交换，因而应该采用较低的流速。反之，当惰性气体的温度较高时，在高温惰性气体与玻璃融体之间发生的热交换相对较不剧烈，则可以采用较高的流速，这样更有利于高温惰性气体及时地将各种挥发性物质带出澄清池。相比较而言，采用温度较高和流速较高的惰性气体对玻璃产品的质量有较好的帮助，并且贵金属澄清池也可以得到比较好的保护。

实践证明，当考虑对惰性气体进行升温的成本时，惰性气体的流速V约为0.01米/分钟≤V≤0.2米/分钟时是比较合适的。通入气体空间的高温惰性气体的流速V保持在0.01米/分钟≤V≤0.03米/分钟之间时，该流速相对较低，最终玻璃产品中的结石数目相对较多。通入气体空间的高温惰性气体的流速V优选地保持在0.03米/分钟＜V≤0.2米/分钟之间时，经过澄清后每千克最终玻璃产品中尺寸大于10微米的贵金属结石的数目小于20个，尺寸大于10微米的其它挥发性物质结石的数目小于15个，该两类结石的数目与高温惰性气体的流速V保持在0.01米/分钟≤V≤0.03米/分钟之间时的相应数目相比较小。

正常情况下，当V＞0.2米/分钟时，在高温惰性气体与玻璃融体之间发生的热交换过于剧烈，玻璃融体的表面温度降低太快，玻璃融体的热均匀性较差。但是，当进入澄清池的气体空间内的高温惰性气体的温度接近玻璃融体的温度时，则其流速V还可以大于0.2米/分钟，本发明并不排除这种情况。V＜0.01米/分钟时，玻璃融体中挥发出的挥发性物质以及所述气体空间中的高温空气不能及时地被带出澄清池，会使贵金属氧化挥发物和挥发性物质凝结并脱落于玻璃融体中，从而在玻璃中产生缺陷。

另外，气体空间的高度h的大小也是影响玻璃产品质量的重要原因。如果气体空间的高度h太大，可以降低玻璃融体在澄清池中的深度，这样玻璃融体的自由液面与澄清池的内上壁之间的距离大，使得玻璃融体中产生的气泡容易逸出，特别是当h接近1/3H(H为澄清池的整个高度)时，但是这样使得澄清池的大量内部空间不与玻璃融体接触，贵金属得不到合理的应用。如果气体空间的高度h太小，例如小于h接近1/5H时，澄清池中的玻璃融体的深度增加，玻璃融体的自由液面与澄清池的内上壁之间的距离太小，气泡不容易逸出。经试验证明，在实际应用中气体空间的高度h在1/5H≤h≤1/3H之间是适宜的。

根据本发明的玻璃制造设备包括向澄清池的气体空间提供高温惰性气体的高温惰性气体供应装置。该高温惰性气体供应装置的第一实施方案包括惰性气体源、惰性气体升温装置和惰性气体加压输送装置。所述惰性气体源与惰性气体升温装置连接，用于向惰性气体升温装置供应惰性气体。所述惰性气体升温装置可以为气体加热器、电加热器以及电磁波加热器等。惰性气体需要在该升温装置中被加热至如前所需温度。升温后，得到的高温惰性气体通过惰性气体加压输送装置加压并经由所述通气入口送入澄清池的气体空间。高温惰性气体在澄清池的气体空间内的流速和压力可由该惰性气体加压输送装置控制，使其流速在前文所讨论的范围内，以便得到合格的玻璃制品。高温惰性气体受惰性气体加压输送装置的控制在澄清池中从通气入口向通气出口流通，携带自玻璃融体中挥发出来的各种挥发物、贵金属氧化挥发物以及高温氧化空气从澄清池的通气出口排出。

根据本发明的玻璃制造设备的惰性气体供应装置的第二实施方案，考虑到对高温惰性气体的利用率等与经济性相关的因素，所述玻璃制造设备中的高温惰性气体供应装置可以是一循环供应装置，即，该装置可以对从澄清池中排出的混合气体中的高温惰性气体循环利用。该高温惰性气体供应装置除了包括惰性气体源、惰性气体升温装置和惰性气体加压输送装置之外，还包括气体冷却装置和气体净化装置。开始时，如惰性气体供应装置的第一实施方案所述，由惰性气体源先向与其连接的惰性气体升温装置供应惰性气体。惰性气体在该升温装置中被加热升温后，通过惰性气体加压输送装置加压并经由所述通气入口送入澄清池的气体空间。高温惰性气体受惰性气体加压输送装置的控制在澄清池中从通气入口向通气出口流通，携带自玻璃融体中挥发出来的各种挥发物、贵金属氧化挥发物以及高温氧化空气从澄清池的通气出口排出。为了重复使用已排出的混合气体中的高温惰性气体，则需要除去其中的各种杂质，包括从玻璃融体中挥发出来的各种挥发物、贵金属氧化挥发物以及高温氧化空气。该实施方案中的设备通过气体冷却装置与通气出口连接，用于对高温混合气体冷却，使各种挥发性物质在温度达到其凝结点时凝结继而将其除去。之后，通过气体冷却装置和气体净化装置，使用公知方法除去高温混合气体中除惰性气体以外的其它气体。在此过程中，惰性气体必定会有一些损失，因此在对其再次进行加热升温并加压输送之前，需要对其损失进行补充，以满足本发明的需要。因而，必须将惰性气体源提供的用于补充损失的惰性气体与经气体净化装置除杂的惰性气体一起输送给惰性气体升温装置，以供加热升温。当然，需要补充的惰性气体的量可以由该设备内的检测器自动进行检测而得。最后，由惰性气体加压输送装置如前所述地把经过加热升温的惰性气体输送入贵金属澄清池的气体空间内循环使用。

下面给出根据本发明的几个实验例的实验数据和图表。

实验例1：采用本发明的方法前后Pt和PtO2的蒸汽压力的变化

本实例采用由Pt制成的澄清池以及高温惰性气体供应装置。本实验例采取的第一种方案为，在气体空间中不通入高温惰性气体，经过24小时后，PtO₂和Pt的挥发和氧化达到平衡，然后对气体空间中的PtO₂和Pt蒸汽压力进行测定。

本实验例采取的第二种方案为由惰性气体供应装置先向与其连接的惰性气体升温装置供应氩气。氩气在该升温装置中被加热升温后，通过惰性气体加压输送装置加压并经由所述通气入口送入澄清池的气体空间。向气体空间中通入的高温氩气的温度为1000℃、流速为0.13米/分钟。高温氩气受惰性气体加压输送装置的控制在澄清池中从通气入口向通气出口流通，携带自玻璃融体中挥发出来的各种挥发物、铂金氧化挥发物以及高温氧化空气从澄清池的通气出口排出。从通气出口排出的高温混合气体经过气体冷却装置降温和气体净化装置净化，使挥发性物质凝结除杂，然后再与惰性气体供应装置提供的补充气体一起经由惰性气体升温装置加热升温循环利用。经过24小时后，对气体空间中的Pt和PtO₂蒸汽压力进行再次测定。从测定结果可知，使用本发明的方法后，气体空间中的Pt和PtO₂的蒸气压力都降低了，由此说明本发明的方法有效地降低了贵金属Pt的氧化挥发，从而能够减少其对玻璃产品造成的结石缺陷。

实验例2：采用本发明前后玻璃产品中含有的结石数目的变化

本实例中，采用由铂金制成的澄清池及高温惰性气体供应装置。本实验例采取的第一种方案为在气体空间中不通入高温氩气，经过48小时后，通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备，对每公斤玻璃产品进行缺陷数据采集。

本实验例采取的第二种方案为在气体空间中通入温度为1000℃、流度为0.1米/分钟的高温氩气，与实例1相同，排出澄清池的高温混合气体经过气体冷却装置降温使挥发性物质凝结除杂，并经过气体净化装置净化而使得其它非氩气成分除去，然后再使用惰性气体升温装置加热升温循环利用。经过48小时以后，采用与本实施例中第一实施方案相同的结石设备，对每公斤玻璃产品进行缺陷数据采集。

从采集的数据可以看出，通入高温氩气后，无论铂金结石还是挥发性物质结石，均大幅度地降低，大大提高了玻璃产品的质量。

实验例3：惰性气体的流速和温度对所得玻璃产品中的结石数目 的影响

本实验例采用澄清池，该澄清池由铂金属制成。本实验例采取的第一种方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的两类结石缺陷进行数据采集。

本实验例采取的第二种方案为向气体空间中通入温度1200℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的两类结石缺陷进行数据采集。

本实施例中两种方案采集的数据均是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的。采集到的数据如下表所示：

表1：氩气的温度为1000℃

氩气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								铂金结石的数目(个)	17.1	16	14	12	10	7.8	7.8
挥发性物质结石的数目(个)	13	13	12	9.7	9	7.8	7.3

表2：氩气的温度为1200℃

从表中我们可以看出，在气体空间内通入的氩气温度相同的情况下，玻璃产品中形成的结石缺陷随着氩气的流速提高而降低，但是降低到一定程度变化就不再明显。向气体空间内通入的氩气的温度变化对玻璃产品中形成的结石缺陷影响不是太大，但对于玻璃融体的热交换影响较大。因此在实际的生产应用中，选择合适的惰性气体流速和较为经济的惰性气体，就可以生产低结石的合格玻璃基板。

实验例4：惰性气体的温度对所得玻璃产品中的结石数目的影响

为了更进一步说明惰性气体的温度对玻璃产品结石缺陷的影响，本实验例中，采用惰性气体中的氩气以及采用澄清池。采用温度不同、流速相同的氩气实施本发明，并对每公斤玻璃产品中的结石进行数据采集。其中，通入气体空间的氩气的流速都是0.12米/分钟，温度分别为800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃和1400℃九种温度。数据都是在稳定生产48小时以后通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备采集得到。采集的数据如下表所示：

表3：氩气流速为0.12米/分钟

从本实验例中我们可以看到，随着通入气体空间内氩气的温度的增加，玻璃融体中生成的结石缺陷的数目变化并不是太大，但氩气的升温带来成本增加的问题，因此在实际应用中在避免惰性气体与玻璃融体剧烈热交换的基础上，并不是片面地追求惰性气体的温度与玻璃融体的温度很接近。在实际应用中，通入气体空间的惰性气体的温度在1000℃到1400℃是比较合适的，既可以避免惰性气体与玻璃融体之间的剧烈热交换，也可以生产出合格的玻璃产品。

实验例5：采用本发明前后澄清池内上壁腐蚀程度对比

在正常的使用情况下，第一种方案为在由铂金制成的澄清池的气体空间内不通入高温氩气进行生产，第二种方案为在由铂金制成的澄清池的气体空间内通入高温氩气进行生产，其它条件均相同，都应用澄清池。各自稳定生产200天后，通过电子显微镜对澄清池的内上壁进行拍照比较，通过对两张照片的比较，我们可以清晰地看到在澄清池内的气体空间内通入高温氩气后，澄清池内上壁的表面很光滑，基本上没有受到太大的氧化腐蚀和挥发；而在澄清池内的气体空间内没有通入高温氩气的情况下，澄清池的内上壁的表面在高温强氧化性的条件下遭到了较大的破坏。

实验例6：采用惰性气体中的氖气作为保护性气体对玻璃产品中 的结石数目的影响。

为了进一步说明惰性气体中的其他气体也可以满足生产低结石玻璃基板的需要，本实验例采用澄清池，该澄清池由铂金属制成，在本实验例中向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氖气，经过48小时后，分别对通入不同流速的氖气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的两类结石缺陷进行数据采集。本实验例中两种方法采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备中得到的，采集的数据如下表所示：

表4：氖气的温度为1000℃

氖气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								铂金结石的数目(个)	17.1	15	15	11	11	7.5	7.3
挥发性物质结石的数目(个)	12.6	13	11	9.2	8.4	7.5	7.8

实验例7：采用惰性气体中的氦气作为保护性气体对玻璃产品中 的结石数目的影响。

为了进一步说明惰性气体中的其他气体也可以满足生产低结石玻璃基板的需要，本实验例采用澄清池，该澄清池由铂金属制成，在本实验例中向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氦气，经过48小时后，分别对通入不同流速的氦气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的两类结石缺陷进行数据采集。本实验例中两种方法采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备中得到的，采集的数据如下表所示：

表5：氦气的温度为1000℃

氦气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								铂金结石的数目(个)	17.2	15	13.8	12.2	10	8.8	7.9
挥发性物质结石的数目(个)	13.4	13.2	11.3	10	8.4	8.1	7.2

从表4、5中我们可以看出，在气体空间内通入的氖气或氦气，在气体温度相同的情况下，玻璃产品中形成的结石缺陷随着气体的流速提高而降低，但是降低到一定程度变化就不再明显。因此在实际的生产应用中，选择合适的惰性气体流速，就可以生产低结石的合格玻璃基板。通过上两个实验例，我们可以看出，使用氖气或氦气可以满足降低结石缺陷的要求。因此在实际的生产应用中，选择惰性气体中的氖气或氦气，可以生产低结石的合格玻璃基板，也就是说氩气、氩气、氖气可以相互替换使用。

实验例8：采用惰性气体中的氖气和氩气的混合气体作为保护性 气体对玻璃产品中的结石数目的影响。

为了进一步说明惰性气体中的氖气和氩气混合气体气体也可以满足生产低结石玻璃基板的需要，本实验例采用澄清池，该澄清池由铂金属制成，在本实验例中向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氖气和氩气混合气体，氖气和氩气的体积比例可以按任意体积比例混合，经过48小时后，分别对通入不同流速的氖气和氩气混合气体的情况下生成的每公斤玻璃产品中的两类结石缺陷进行数据采集。本实验例中两种方法采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备中得到的，采集的数据如下表所示：

表6：混合气体的温度为1000℃

从上表中得到的试验数据可以看出，使用任意体积比例的氖气和氩气混合气体可以满足降低结石缺陷的要求。因此在实际的生产应用中，选择惰性气体中的氖气和氩气的任意体积比例混合气体，可以用来生产低结石的合格玻璃基板，满足生产的要求。

实验例9：采用铂铑合金制成的澄清池对玻璃产品中的结石数目 的影响。

为了更进一步说明贵金属中的铂、铑的合金可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实验例中采用澄清池，该澄清池由铂铑合金制成，铂铑合金中铑的重量百分比从0.5％到40％。本实验例采取的方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的。产生的贵金属结石统称为铂金结石，本实施例中两种方法采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备中得到的，采集到的数据如下表所示：

表7：在不同氩气流速和不同成分组成铂铑合金制成的澄清池的情况下，产生的铂金结石统计，表中的数据为结石的个数，铂铑合金中的数据为铑的重量百分比。

通过本实验例并且和实验例3相比较，我们可以看出，使用铂铑合金制作的澄清池在本发明中应用是可以满足要求的。并且产生的铂金结石数目相对于实验例3来讲要少一些，这是由于铂铑合金的高温性能优于纯铂金的缘故，也就是说铂铑合金不仅可以应用在制作本发明的澄清池上，得到满足要求的合格玻璃基板，而且效果要好于单纯由铂金制作的澄清池。

实验例10：采用铂铱合金制成的澄清池对玻璃产品中的结石数目 的影响。

为了更进一步说明贵金属中的铂、铱的合金可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实验例中采用澄清池，该澄清池由铂铱合金制成，铂铱合金中铱的重量百分比从0.1％到40％。本实验例采取的方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的，产生的贵金属结石统称为铂金结石，采集到的数据如下表所示：

表8：在不同氩气流速和不同铂铱合金制成的澄清池的情况下，产生的铂金结石统计，表中的数据为结石的个数，铂铱合金中的数据为铱的重量百分比。

通过本实验例并且和实验例3相比较，我们可以看出，使用铂铱合金制作的澄清池在本发明中应用是可以满足要求的。根据合金成分的不同，本实验例中产生的铂金结石数目相对于实验例3或多或少。但这说明铂铱合金不仅可以应用在制作本发明的澄清池上，得到满足要求的合格玻璃基板，而且在适当的合金成分条件下，其效果要好于单纯由铂金制作的澄清池。

实验例11：采用铂钌合金制成的澄清池对玻璃产品中的结石数目 的影响。

为了更进一步说明贵金属中的铂和钌的合金可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实验例中采用澄清池，该澄清池由铂钌合金制成，铂钌合金中钌的重量百分比从2％到20％。本实验例采取方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的，产生的贵金属结石统称为铂金结石，采集到的数据如下表所示：

表9：在不同氩气流速和不同铂钌合金制成的澄清池的情况下，产生的铂金结石统计，表中的数据为结石的个数，铂钌合金中的数据为钌的重量百分比。

通过本实验例并且和实验例3相比较，我们可以看出，使用铂钌合金制作的澄清池在本发明中应用是可以满足减少结石缺陷的要求的。然而其产生的铂金结石数目相对于实验例3来讲要多一些，效果不如单纯由铂金制作的澄清池。

实验例12：采用钌、铑、铱制成的澄清池对玻璃产品中的结石数 目的影响。

为了更进一步说明贵金属中的钌、铑、铱可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实施例中采用澄清池，该实施例由三个方案组成，第一种方案为该澄清池由钌制成；第二种方案为该澄清池由铑制成；第三种方案为该澄清池由铱制成。本实施例采取方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速分别为0.01米/分钟、0.04米/分钟、0.08米/分钟、0.11米/分钟、0.15米/分钟、0.18米/分钟、0.20米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的，分别产生钌结石、铑结石和铱结石，采集到的数据分别如下表所示：

表10：在不同氩气流速和钌制成的澄清池的情况下，产生的贵金属结石统计，表中的数据为钌结石的个数。

氩气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								钌结石数目(个)	18	17.1	16.2	14	12.3	8.9	9

表11：在不同氩气流速和铑制成的澄清池的情况下，产生的贵金属结石统计，表中的数据为铑结石的个数。

氩气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								铑结石数目(个)	16	15	13.5	11.2	9.1	7.2	7.1

表12：在不同氩气流速和铱制成的澄清池的情况下，产生的贵金属结石统计，表中的数据为铱结石的个数。

氩气的流速(米/分钟)	0.01	0.04	0.08	0.11	0.15	0.18	0.2
								铱结石数目(个)	17.6	16.7	15.7	13.2	11.6	8.1	8.2

通过本实验例并且和实验例3相比较，我们可以看出，使用贵金属中的钌、铑、铱制作的澄清池在本发明中应用是可以满足减少结石缺陷的要求的。本实验例中产生的结石数目相对于实验例3的铂金制作的澄清池的相差不多。这说明这三种贵金属均可以应用在制作本发明的澄清池上，得到满足要求的合格玻璃基板。

实验例13：采用弥散性强化铂金制成的澄清池对玻璃产品中结石 数目的影响。

为了更进一步说明弥散性强化铂金可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实验例中采用澄清池。该澄清池由弥散性强化铂金制成，弥散性强化铂金中氧化锆的重量百分含量从0.05％到0.5％。本实验例采取方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速为0.15米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，分别对通入不同流速的氩气的情况下生成的每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的，采集到的数据分别如下表所示：

表13：在氩气流速为0.15米/分钟和弥散性强化铂金制成的澄清池的情况下，产生的贵金属结石统计，其中产生的贵金属结石统称为铂金结石。表中的数据为铂金结石的个数。

从上表可以看出，澄清池采用弥散性强化铂金制作后，玻璃产品中的贵金属结石与采用铂金制作的澄清池相比大量减少，完全可以满足生产合格玻璃基板的要求，也就是说弥散性强化铂金完全可以应用在制作本发明的澄清池上。

实验例14：采用弥散性强化铂铑金制成的澄清池对玻璃产品中结石数 目的影响。

为了更进一步说明弥散性强化铂铑合金可以应用在本发明中，满足生产低结石玻璃基板的需要，在本实验例中采用澄清池。该澄清池由弥散性强化铂铑合金制成，铂铑合金中铑的重量百分比为0.5％到40％，弥散性强化铂铑合金中氧化锆的重量百分含量从0.05％到0.5％。本实验例采取方案为向气体空间中通入温度1000℃、流速为0.15米/分钟的高温氩气，经过稳定生产48小时后，对每公斤玻璃产品中的贵金属结石缺陷进行数据采集，并且采集的数据是通过分辨率被限定在尺寸大于10微米的结石设备得到的，采集到的数据分别如下表所示：

表14：在氩气流速为0.15米/分钟和弥散性强化铂铑合金制成的澄清池的情况下，产生的贵金属结石统计，其中产生的贵金属结石统称为铂金结石。表中铂铑合金种类中的数据为铑在铂铑合金中的重量百分比。表中的数据为铂金结石的个数。

从上表可以看出，澄清池采用弥散性强化铂铑合金制作后，玻璃产品中的贵金属结石与采用铂金制作的澄清池相比大量减少，完全可以满足生产合格玻璃基板的要求，也就是说弥散性强化铂金完全可以应用在制作本发明的澄清池上。

虽然本文对本发明的一些具体实施方式进行了描述和说明，但是应该理解，本发明中的具体实施方式是用来更进一步解释本发明的意图和内容的，并不是用来对本发明构成某种限制，在不偏离本发明的精神和意图以及权利要求书中限定的范围的前提下，可以对本发明进行一定的修改。

Claims (10)

1.一种玻璃制造方法，包括将玻璃融体输送到澄清池进行澄清的步骤，其特征在于，在该澄清步骤中，将惰性气体导入澄清池内部空间中、位于玻璃融体自由液面之上的气体空间，并从所述气体空间导出，其中向澄清池导入的惰性气体的温度为1200℃～1400℃。

2.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相同的方向流动。

3.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照与其中流动的玻璃融体的流动方向相反的方向流动。

4.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，使在澄清池内流动的惰性气体大致按照横跨其中流动的玻璃融体的流动方向的方向流动。

5.权利要求1至4中任一项所述的玻璃制造方法，其特征在于，还包括：

在将惰性气体导入澄清池之前，对所述惰性气体进行加热并加压。

6.权利要求5所述的玻璃制造方法，其特征在于，还包括：

冷却从澄清池导出的高温混合气体，以除去其中的各种挥发性物质；

对冷却后的混合气体进行净化，以除去其中除惰性气体之外的气体；并且，

将净化后的惰性气体导入所述澄清池。

7.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，向澄清池导入的惰性气体的流速为0.01米/分钟～0.2米/分钟。

8.权利要求7所述的玻璃制造方法，其特征在于，向澄清池导入的惰性气体的流速为0.03米/分钟～0.2米/分钟。

9.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，澄清池内上壁与玻璃融体自由液面之间的气体空间的高度h与整个澄清池内部空间的高度H之间的关系为1/5H≤h≤1/3H。

10.权利要求1所述的玻璃制造方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氙气、氪气中的任一种或它们的按任意体积比例进行混合而成的混合气。