CN102056849A - 熔融玻璃的脱泡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可在不改变真空度或熔融玻璃的温度等澄清工序的条件的情况下使澄清效果提高的熔融玻璃的脱泡装置。一种熔融玻璃的脱泡装置,包括脱泡槽,其特征在于,所述脱泡槽内设有包括第一构件和第二构件的气泡上浮单元,所述第一构件以至少一部分浸渍于熔融玻璃且设置于所述脱泡槽的熔融玻璃流路的整个宽度方向的方式安装于所述脱泡槽的内壁,所述第二构件以自所述脱泡槽的底面侧向上方延伸的方式安装于所述脱泡槽的内壁。
Description
技术领域
本发明涉及用于从连续供给的熔融玻璃中除去气泡的熔融玻璃的脱泡装置。
背景技术
以往,为了提高成形得到的玻璃制品的品质,在通过成形装置对用熔化炉将原料熔化而成的熔融玻璃进行成形前,采用将熔融玻璃内产生的气泡除去的澄清工序。
关于该澄清工序,已知如下方法:预先在原料内添加硫酸钠(Na2SO4)等作为澄清剂,将使原料熔融而得的熔融玻璃在规定温度下贮留并维持一定时间,从而使熔融玻璃内的气泡成长、上浮而将气泡除去。
此外,已知如下的减压脱泡方法:将熔融玻璃导入减压气氛内,在该减压气氛下使连续流动的熔融玻璃流内的气泡长大,使熔融玻璃内所含的气泡上浮、破裂而将气泡除去,然后从减压气氛中排出。
这样的减压脱泡方法中,形成熔融玻璃流,使该熔融玻璃流在减压气氛内移动,具体是使该熔融玻璃流在内部保持规定真空度的减压脱泡槽内移动。在减压脱泡槽内移动时,使熔融玻璃内所含的气泡在较短的时间内长大,利用长大了的气泡的浮力使其在熔融玻璃中上浮,在熔融玻璃的表面使气泡破裂,藉此可高效地从熔融玻璃表面除去气泡。这时,为了从熔融玻璃表面有效地除去气泡,在减压脱泡槽内移动时,必须加大气泡的上浮速度,使熔融玻璃中的气泡上浮至熔融玻璃表面。不然,含气泡的熔融玻璃从减压脱泡槽流出,导致最终制品包含气泡。
因此,认为通过尽可能降低进行减压脱泡的减压气氛的压力而使气泡长大来提高上浮速度,可以使减压脱泡的效果提高。但是,如果降低进行减压脱泡的减压气氛的压力,则熔融玻璃内部产生大量新的气泡,上浮至熔融玻璃表面的气泡不破裂,大量飘浮而形成泡层,有时该泡层的一部分与熔融玻璃一起被排出而形成含气泡的熔融玻璃。此外,如果泡层增长,则难以使熔融玻璃流的液面温度下降而使气泡破裂,泡层进一步发展。其结果是,减压气氛的槽内被未破裂的泡充满。因此,充满所述槽内的泡层与附着于槽的顶部的杂质接触,最终还有可能使该杂质混入熔融玻璃内。因此,从有效地进行减压脱泡处理的角度来看,使减压气氛的压力过低的方法并不理想(参照专利文献1)。
此外,除了气泡的大小之外,熔融玻璃的气泡的上浮速度还受到熔融玻璃的粘度的影响,所以认为通过降低熔融玻璃的粘度,即提高熔融玻璃的温度,可以有效地使气泡上浮。但是,如果使熔融玻璃的温度过高,则熔融玻璃和与熔融玻璃接触的流路的材料、例如耐火砖等耐火物的反应变得活跃,不仅使熔融玻璃内产生新的气泡,而且流路的材料部分溶出至熔融玻璃内,导致玻璃的品质下降。此外,如果提高熔融玻璃的温度,则流路的材料自身的强度也下降,不仅会缩短装置的寿命,而且还需要用于维持较高的熔融玻璃温度的加热装置等额外的设备。因此,为了适当且有效地进行熔融玻璃的减压脱泡处理,不能使压力过低,也不能使熔融玻璃的设定温度过高(参照专利文献1)。
专利文献1:日本专利特开2000-302456号公报
发明的概要
为了解决上述的现有技术的问题,本发明的目的在于提供可以在不改变真空度和熔融玻璃的温度等澄清工序的条件的情况下使澄清效果提高的熔融玻璃的脱泡装置。
为了实现上述目的,本发明提供一种熔融玻璃的脱泡装置,该装置包括具有熔融玻璃的导入口和排出口的脱泡槽,其特征在于,所述脱泡槽内设有包括第一构件和第二构件的气泡上浮单元,所述第一构件以至少一部分浸渍于熔融玻璃且设置于所述脱泡槽的熔融玻璃流路的整个宽度方向的方式安装于所述脱泡槽的内壁,所述第二构件以自所述脱泡槽的底面侧向上方延伸的方式安装于所述脱泡槽的内壁,所述第一构件和所述第二构件以满足下述(1)~(3)的条件设置:
(1)所述第一构件相对于所述第二构件位于熔融玻璃的流动方向的上游侧;
(2)熔融玻璃的流动方向上的所述第一构件与所述第二构件的距离为50~400mm;
(3)将自所述脱泡槽的底面至所述第一构件的下端的高度设为h1,自所述脱泡槽的底面至所述第二构件的上端的高度设为h2时,满足关系式h1≤h2。
本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,较好是所述第二构件设有可供熔融玻璃通过的间隙。
此外,本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,较好是在所述脱泡槽的内壁与所述第二构件之间具有可供熔融玻璃通过的间隙。
此外,本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,较好是将所述脱泡槽的水平方向的内径的最大值设为W1,所述第二构件的横向宽度的最大值设为W2时,满足关系式0.2≤W2/W1≤0.9。
此外,本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,较好是自所述脱泡槽的底面至所述第一构件的下端的高度h1为70~250mm。
此外,本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,较好是所述第一构件的平面形状满足下式:
w1<w2;
式中,w1为熔融玻璃流动方向上游侧的所述第一构件的横向宽度,w2为熔融玻璃流动方向下游侧的所述第一构件的横向宽度。
此外,本发明的熔融玻璃的脱泡装置中,可以在所述脱泡槽内设有2个以上的所述气泡上浮单元。
如果采用本发明的熔融玻璃的脱泡装置,则可以在不改变真空度或熔融玻璃的温度等澄清工序的条件的情况下脱去存在于熔融玻璃的中层的残留气泡,使熔融玻璃的澄清效果提高。本发明的熔融玻璃的脱泡装置在用作减压脱泡装置时发挥特别优异的效果,但在用作采用例如高温澄清方法、使用He作为澄清剂的澄清方法、使用Sb或As的氧化物作为澄清剂的澄清方法或者它们的组合等除减压脱泡方法以外的澄清方法的脱泡装置时也发挥比以往的脱泡装置更好的效果。
附图的简单说明
图1是表示本发明的熔融玻璃的脱泡装置的一个结构例的剖视图。
图2是表示图1所示的脱泡装置10的一部分省略后的剖面的立体图。
图3是图1所示的脱泡装置10的俯视图。
图4是图1所示的脱泡槽(截面椭圆形)11的线A-A’剖面的剖视图。
图5是图1所示的脱泡槽(截面椭圆形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图6是图1所示的脱泡槽(截面矩形)11的线A-A’剖面的剖视图。
图7是图1所示的脱泡槽(截面矩形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图8是图1所示的脱泡槽(截面倒梯形)11的线A-A’剖面的剖视图。
图9是图1所示的脱泡槽(截面倒梯形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图10是将第一构件的平面形状形成为近似V字状的脱泡装置10的俯视图。
图11是将第一构件的平面形状形成为阶梯状(凸字状)的脱泡装置10的俯视图。
图12是具有形成为T字状的第二构件的脱泡槽(截面椭圆形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图13是具有形成为带状的第二构件的脱泡槽(截面椭圆形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图14是具有形成为T字状的第二构件的脱泡槽(截面矩形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图15是具有形成为带状的第二构件的脱泡槽(截面矩形)11的线B-B’剖面的剖视图。
图16是表示作为本发明的熔融玻璃的脱泡装置的在第二构件15的下游侧设有第三构件17的实施方式的脱泡装置10的俯视图。
图17是截面椭圆形的脱泡槽11的线C-C’剖面的剖视图。
图18是矩形截面的脱泡槽11的线C-C’剖面的剖视图。
实施发明的方式
以下,参照附图对本发明进行说明。
图1是表示将本发明的熔融玻璃的脱泡装置(以下称为“本发明的脱泡装置”)作为减压脱泡装置构成时的一个结构例的剖视图。本发明的脱泡装置最好是作为减压脱泡装置构成,但在用作除减压脱泡装置以外的熔融玻璃的脱泡装置,例如采用高温澄清方法、使用He作为澄清剂的澄清方法、使用Sb或As的氧化物作为澄清剂的澄清方法或者它们的组合等的脱泡装置时,也发挥良好的澄清效果。作为这些除减压脱泡装置以外的脱泡装置来构成本发明的脱泡装置的情况下,在这些脱泡装置的脱泡槽内设置后述的作为气泡上浮单元的第一构件和第二构件。
图1所示的脱泡装置(减压脱泡装置)10包括内部形成熔融玻璃的流路的中空结构的脱泡槽(减压脱泡槽)11。脱泡槽11的形状可以是如圆形、半圆形和椭圆形等近似圆的形状,也可以是矩形、梯形、六边形和八边形等多边形形状。
脱泡槽(减压脱泡槽)11的内部气压被设为低于大气压,使所供给的熔融玻璃G中的泡上浮并破裂。脱泡槽(减压脱泡槽)11具有熔融玻璃的导入口和排出口,该熔融玻璃的导入口与上升管12连接,该熔融玻璃的排出口与下降管13连接。上升管12是使脱泡处理前的熔融玻璃G吸引上升而导入该脱泡槽(减压脱泡槽)11的熔融玻璃G的导入单元。因此,上升管12的下端部浸渍于上游槽220内的熔融玻璃G中。熔融玻璃G从熔化槽200被供给至上游槽220。另一方面,下降管14是使脱泡处理后的熔融玻璃G从该脱泡槽(减压脱泡槽)11下降而导出的熔融玻璃G的导出单元。因此,下降管13的下端部浸渍于下游槽240内的熔融玻璃G中。下游槽240内的熔融玻璃被导出至后续工序的处理槽(未图示)。
以下,本说明书中提及“上游”和“下游”时,是指在脱泡装置10中流通的熔融玻璃G的流动方向的上游和下游。此外,提及“上游侧”和“下游侧”时,是指在脱泡装置10中流通的熔融玻璃G的流动方向的上游侧和下游侧。
还有,脱泡槽(减压脱泡槽)11通常收纳于减压壳体内,通过对减压壳体内进行减压吸引,从而保持在脱泡槽(减压脱泡槽)11内部的气压低于大气压的减压状态,但未图示。另一方面,脱泡槽(减压脱泡槽)11未收纳于减压壳体内的情况下,通过使用真空泵等对脱泡槽(减压脱泡槽)11的熔融玻璃G的上部空间进行减压吸引,从而保持在减压脱泡槽11内部的气压低于大气压的减压状态。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,在脱泡槽(减压脱泡槽)11内设有包括第一构件14和第二构件15的气泡上浮单元。
以下,在图1的基础上进一步参照图2~9对气泡上浮单元进行说明。
图2是表示图1所示的脱泡装置(减压脱泡装置)10的一部分省略后的剖面的立体图。还有,图2的立体图是脱泡槽(减压脱泡槽)11的截面形状为矩形时的图。图3是图1所示的脱泡装置(减压脱泡槽)10的俯视图。其中,省略了脱泡槽(减压脱泡槽)11上部的壁面,使脱泡槽(减压脱泡槽)11的内部结构可见。图4、6、8是将脱泡槽(减压脱泡槽)11沿线A-A’截断而得的剖视图。图5、7、9是将脱泡槽(减压脱泡槽)11沿线B-B’截断而得的剖视图。还有,图4、5所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a)的截面形状为椭圆形,图6、7所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11b)的截面形状为矩形,图8、9所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11c)的截面形状为梯形。
图中,第一构件14以至少一部分浸渍于熔融玻璃G且设置于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的熔融玻璃流路的整个宽度方向的方式安装于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁。
第二构件15以自脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的底面侧向上方延伸的方式安装于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁。
图中,第一构件14和第二构件15直接安装于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁,但也可以介以支承构件间接地安装于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,第一构件14和第二构件15以满足下述(1)~(3)的条件设置于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内:
(1)第一构件14相对于第二构件15位于上游侧;
(2)熔融玻璃G的流动方向上的第一构件14与第二构件15的距离d为50~400mm;
(3)将自脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的底面至第一构件14的下端的高度设为h1,自脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的底面至第二构件15的上端的高度设为h2时,满足关系式h1≤h2。
减压脱泡方法是如下的方法:使熔融玻璃在内部保持于减压状态的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)中通过,从而使该熔融玻璃流中的气泡长大,使气泡上浮至熔融玻璃表面并破裂,从而除去该熔融玻璃中的气泡。但是,根据例如脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内的真空度、脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内的温度、供给至脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的熔融玻璃中的气泡量、脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内的熔融玻璃的流速等减压脱泡时的各种条件的不同,有时存在于熔融玻璃中的气泡的一部分无法上浮至熔融玻璃的表面。这样的残留气泡无法通过减压脱泡除去。
本申请的发明人对熔融玻璃中的气泡的行为进行了认真研究后,发现这样的残留气泡主要存在于熔融玻璃的中层。在这里,熔融玻璃的中层是指在脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内流动的熔融玻璃G中除表层和底层以外的部分;所述表层为将熔融玻璃G的液面高度设为h时0.95h上方的部分,所述底层为将熔融玻璃G的液面高度设为h时0.2h下方的部分。换言之,熔融玻璃的中层是指将熔融玻璃G的液面高度设为h时0.2~0.95h的部分。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)中,通过设置满足上述条件的第一构件14和第二构件15作为气泡上浮单元,从而可以将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层。
如果含残留气泡的熔融玻璃的中层被诱导至熔融玻璃的表层,则残留气泡存在于接近熔融玻璃的表面的位置,且熔融玻璃的压头(head pressure)减小,因此残留气泡容易成长,残留气泡的脱泡得到促进。其结果是熔融玻璃的澄清效果提高。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,必须设置满足上述条件的第一构件14和第二构件15作为气泡上浮单元。
外观上与第一构件类似的结构在日本专利特开2000-7344号公报所示的熔融玻璃的减压脱泡装置中作为阻挡物36a、36b、336a、336b被揭示。此外,外观上与第二构件类似的结构在日本专利特开平9-124323号公报中记载的玻璃熔化炉中作为划定该熔化炉的上游带区和下游带区的横断槛14被揭示。
然而,这些结构的功能与本发明的气泡上浮单元不同。日本专利特开2000-7344号公报所示的熔融玻璃的减压脱泡装置中,阻挡物36a、36b、336a、336b用于拦截在到达阻挡物36a、36b、336a、336b之前已上浮至熔融玻璃表面的气泡并使它们破裂,完全没有将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层(表面)的意图。另一方面,日本专利特开平9-124323号公报所示的玻璃熔化炉中,横断槛14用于划定该熔化炉14的上游带区和下游带区,对分别在该上游带区、下游带区形成的熔融玻璃的对流再循环进行分离,完全没有将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层(表面)的意图。即,日本专利特开平9-124323号公报所示的玻璃熔化炉中,位于横断槛14的下游的下游带区是熔融玻璃的澄清区域,但它是通过在该下游带区使熔融玻璃进行对流再循环来进行熔融玻璃的澄清,与使熔融玻璃在保持于减压状态的脱泡槽(减压脱泡槽)内通过来进行该熔融玻璃的澄清的本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)在对于熔融玻璃的澄清的思路上明显不同。而且,由于存在横断槛14,下游带区的熔融玻璃被诱导至下方,而非熔融玻璃表面、即上方。由上述方面可知,日本专利特开2000-7344号公报所示的阻挡物36a、36b、336a、336b和日本专利特开平9-124323号公报所示的横断槛14所具有的功能完全不同,而且它们的功能与本发明的气泡上浮单元也完全不同。另外,日本专利特开2000-7344号公报和日本专利特开平9-124323号公报中未记载熔融玻璃的中层存在残留气泡,当然也未记载需要使该残留气泡上浮、破裂来除去的内容。因此,虽然日本专利特开2000-7344号公报所示的阻挡物36a、36b、336a、336b和日本专利特开平9-124323号公报所示的横断槛14分别与本发明的第一构件和第二构件在外观上类似,但是组合阻挡物36a、36b、336a、336b和横断槛14来构成本发明的气泡上浮单元的技术方案对于本领域的技术人员并不是显而易见的发明。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)中,通过在脱泡槽(减压脱泡槽)内将第一构件和第二构件配置于适当的位置,可以产生高效地使含残留气泡的熔融玻璃的中层上升的流动。此外,如后所述,通过在脱泡槽(减压脱泡槽)的内壁与第二构件之间设置可供熔融玻璃通过的间隙,或者在第二构件自身设置可供熔融玻璃通过的间隙,可以使已上浮的残留气泡滞留在表层附近而不会下降。藉由它们的效果,脱泡效率提高。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,为了发挥设置气泡上浮单元而产生的效果、即将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层(表面)的效果,必须在脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的熔融玻璃G流路的整个宽度方向设置第一构件14。
自脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的底面至第一构件14的下端的高度h1在将熔融玻璃G的液面高度设为h时较好是满足h1=0.2h~0.8h。例如,熔融玻璃G的液面高度h为300mm时,h1较好是60~240mm。
如果h1在上述范围内,则在发挥将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果方面优选,且脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)内的熔融玻璃G的流动不会因设置第一构件14而受到阻碍。
h1更好是0.25h~0.75h,进一步更好是0.3h~0.7h。
还有,脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的熔融玻璃流路的高度D与熔融玻璃G的液面高度h的关系根据脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的种类而不同,铂制或铂合金制的脱泡槽(减压脱泡槽)的情况下,通常D=1.1~4.0h,较好是1.25~2.7h,更好是1.3~2.4h。另一方面,致密质耐火物制的脱泡槽(减压脱泡槽)的情况下,通常D=1.8~7.0h,较好是2.0~5.4h,更好是2.3~4.7h。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,第一构件的形状并不局限于图示的形状。
例如,图1所示的截面形状中,第一构件14相对于水平方向垂直地设置,但该第一构件14也可以向下游侧或上游侧倾斜。例如,将第一构件14的上端向下游侧倾斜时的倾斜角度设为正值时(将第一构件14的上端向上游侧倾斜时的倾斜角度设为负值时),第一构件14可以在倾斜角度α为-30°~+30°的范围内向下游侧或上游侧倾斜。
此外,图3所示的平面形状中,第一构件14呈平板状,但第一构件14的平面形状并不局限于此。图10、11是与图3同样的俯视图。但是,第一构件的平面形状与图3所示的第一构件14不同。图10所示的第一构件14a的平面形状呈近似V字状,图11所示的第一构件14b的平面形状呈凸状(阶梯状)。还有,图10、11中,第二构件的平面形状也与图3不同。图10的第二构件是图12、14所示的第二构件15a,图11的第二构件是图13、15所示的第二构件15b。
图10、11所示的第一构件14a、14b的将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果比图3所示的平板状的第一构件14好。
但是,使用平面形状呈近似V字状的第一构件的情况下,必须像图10所示的第一构件14a那样采用上游侧的横向宽度小的近似V字状。同样地,使用平面形状呈凸状的第一构件的情况下,必须像图11所示的第一构件14b那样采用上游侧的横向宽度小的凸状。
使用平面形状中的横向宽度在上游侧和下游侧不同的第一构件的情况下,必须满足下式(1)。
w1<w2…(1)
式中,w1为上游侧的第一构件的横向宽度,w2为下游侧的第一构件的横向宽度。
平面形状满足上式(1)的第一构件即使是除图10所示的近似V字状的第一构件14a、图11所示的凸状的第一构件14b以外的形状,将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果也比图3所示的平板状的第一构件14好。作为平面形状满足上式(1)的第一构件,除上述形状以外,还可以例举平面形状呈U字状的第一构件。
使用平面形状中的横向宽度在上游侧和下游侧不同的第一构件的情况下,较好是满足下式(2),更好是满足下式(3)。
w1<0.5×w2…(2)
w1<0.1×w2…(3)
此外,图4、6、8所示的截面形状中,第一构件14呈浸渍于熔融玻璃中的下表面水平的平板状,但第一构件的形状并不局限于此。例如,图4、6、8所示的朝向的截面形状中,第一构件可以在浸渍于熔融玻璃中的下表面具有凸部、凹部等异形部。此外,第一构件可以呈浸渍于熔融玻璃中的下表面弯曲成U字状等的形状。
如图2、3、5、7、9所示,第二构件15与第一构件14不同,不设置于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的熔融玻璃流路的整个宽度方向,第二构件15与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁(侧壁)之间存在可供熔融玻璃G通过的间隙。
在与第一构件14同样地将第二构件15设置于脱泡槽(减压脱泡槽)11的熔融玻璃流路的整个宽度方向的情况下,也可发挥将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层(表面)的效果,但是如果如图2、3、5、7、9所示在第二构件15与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁(侧壁)之间设置可供熔融玻璃G通过的间隙,则可以防止诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃向下方移动,所以优选。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10通过气泡上浮单元将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层,但是如果原来位于中层的熔融玻璃移动至表层,则诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃可能会向下方移动而无法脱去残留气泡。
如果如图2、3、5、7、9所示在第二构件15与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁(侧壁)之间设置可供熔融玻璃G通过的间隙,则通过了间隙的无残留气泡的熔融玻璃或残留气泡少的熔融玻璃进入到通过气泡上浮单元被诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃的下侧而形成新的熔融玻璃的中层,因此诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃不会向下方移动,可以脱去残留气泡,因而熔融玻璃的澄清效果提高。在这里,残留气泡少的熔融玻璃是指将熔融玻璃的中层中的残留气泡数设为a个/kg时残留气泡数在0.01×a个/kg以下、较好是0.005×a个/kg以下、更好是0.001×a个/kg以下的熔融玻璃。
图12和图13是与图5同样的图,图14和图15是与图7同样的图。但是,第二构件的形状与图5、7不同。图12、14所示的第二构件15a的截面形状呈近似T字状,在呈近似T字状的第二构件15b与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b)的内壁(侧壁和底部的壁面)之间存在可供熔融玻璃G通过的间隙16。
图13、15所示的第二构件15b的截面形状呈带状,在呈带状的第二构件15b与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b)的内壁(底部的壁面)之间存在可供熔融玻璃G通过的间隙16。
藉由图12~15的结构,通过了间隙的熔融玻璃也进入到通过气泡上浮单元被诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃的下侧而形成新的熔融玻璃的中层,因此诱导至熔融玻璃的表层的熔融玻璃不会向下方移动,可以脱去残留气泡,因而熔融玻璃的澄清效果提高。
还有,图示的形态中,在第二构件与脱泡槽(减压脱泡槽)的内壁(侧壁和底部的壁面)之间存在可供熔融玻璃通过的间隙,但也可以第二构件自身存在可供熔融玻璃通过的间隙。
上述的第二构件中,图5、7、9所示的第二构件15因形状简单而有利于制作,且易于安装于脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的内壁,而且设置间隙而产生的上述效果良好,所以特别优选。即,在脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)中,熔融玻璃流路的中央部的熔融玻璃的流速快,熔融玻璃的滞留时间短,因此在熔融玻璃的中层,熔融玻璃流路的中央部的单位时间内通过的泡数比熔融玻璃流路的侧部多。图5、7、9所示的第二构件15的形状因对通过熔融玻璃流路的中央部的熔融玻璃中的残留气泡进行脱泡的效果良好而更优选。
对于图5、7、9所示的第二构件15,将脱泡槽(减压脱泡槽)11的水平方向的内径的最大值设为W1,第二构件15的横向宽度的最大值设为W2时,如果满足关系式0.2≤W2/W1≤0.9,则将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果和设置间隙而产生的上述效果都良好,所以优选。
图5、7、9所示的第二构件15较好是满足关系式0.3≤W2/W1≤0.85,更好是满足关系式0.5≤W2/W1≤0.8。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,将自脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b、11c)的底面至第一构件14的下端的高度设为h1,自脱泡槽(减压脱泡槽)11的底面至第二构件15的上端的高度设为h2时,通过满足关系式h1≤h2,可发挥将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,h1和h2较好是满足下式(4)。
h2-h1≥20mm (4)
将熔融玻璃G的液面高度设为h时,优选h2≥0.3h。例如,熔融玻璃G的液面高度h为300mm时,h1较好是在90mm以上。
如果h2在上述范围内,则在将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果方面优选。
还有,在第二构件与脱泡槽(减压脱泡槽)的内壁(侧壁)之间存在可供熔融玻璃G通过的间隙或者第二构件自身存在可供熔融玻璃G通过的间隙的情况下,可以h2≥h。即,第二构件的上端可以比熔融玻璃G的液面高。
h2较好是0.4~0.9h,更好是0.5~0.8h。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,第二构件的形状并不局限于图示的形状。
例如,图1所示的截面形状中,第二构件15相对于水平方向垂直地设置,但该第二构件15也可以向下游侧或上游侧倾斜。例如,将第二构件15的上端向下游侧倾斜时的倾斜角度设为正值时(将第二构件15的上端向上游侧倾斜时的倾斜角度设为负值时),第二构件15可以在倾斜角度β为-30°~+30°的范围内、较好是-15°~+15°的范围内、更好是-5°~+5°的范围内向下游侧或上游侧倾斜。
此外,图3所示的平面形状中,第二构件15里平板状,但第二构件15的平面形状并不局限于此。例如,可以像图10所示的第一构件14a那样,第二构件的平面形状呈近似V字状,也可以像图11所示的第一构件14b那样,第二构件的平面形状呈凸状。此外,第二构件的平面形状也可以呈U字状。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)10中,熔融玻璃G的流动方向上的第一构件14与第二构件15的距离d为50~400mm。如果第一构件14与第二构件15的距离d大于400mm,则无法充分发挥将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果。如果第一构件14与第二构件15的距离d小于50mm,则两者的距离过短,因此熔融玻璃G的流动受阻。
第一构件14与第二构件15的距离d优选80~350mm,较好是100~300mm,更好是130~250mm。
优选以将脱泡槽(减压脱泡槽)11的熔融玻璃流路的长度设为L时自脱泡槽(减压脱泡槽)11的上游端至第一构件14的距离在0.1L以上的条件设置气泡上浮单元。较好是以自脱泡槽(减压脱泡槽)11的上游端至第一构件14的距离在0.2L以上、更好是0.4~0.9L的条件设置气泡上浮单元。
还有,脱泡槽(减压脱泡槽)11的尺寸可以根据所使用的脱泡装置(减压脱泡装置)10和脱泡槽(减压脱泡槽)11的形状适当选择,但也可以设定为下述范围。
水平方向上的熔融玻璃流路的长度:1~20m
熔融玻璃流路的最大宽度:0.2~10m
如图4所示的截面呈椭圆形的圆筒状的脱泡槽(减压脱泡槽)11a的情况下,其尺寸的一例如下。
水平方向上的长度:1~20m
内径(长径):0.2~3m
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)中,可以在脱泡槽(减压脱泡槽)内设有2个以上的气泡上浮单元。在脱泡槽(减压脱泡槽)内设有2个以上的气泡上浮单元的情况下,将含残留气泡的熔融玻璃的中层诱导至熔融玻璃的表层的效果提高。
在脱泡槽(减压脱泡槽)内设有2个以上的气泡上浮单元的情况下,必须使气泡上浮单元间的距离、即位于上游侧的第二构件与位于下游侧的第一构件的距离在100mm以上。气泡上浮单元间的距离较好是在200mm以上,更好是在400mm以上。此外,气泡上浮单元间的距离较好是在1500mm以下。
本发明的脱泡装置(减压脱泡装置)中,可以在脱泡槽(减压脱泡槽)内设有除气泡上浮单元以外的单元。图16是与图3同样的图,图17和图18是将图16所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11沿线C-C’截断而得的剖视图。还有,图17所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a)的截面形状呈椭圆形,图18所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11b)的截面形状呈矩形。
图16~18所示的脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b)中,在第二构件14的下游侧设有第三构件17。如上所述,因为对通过熔融玻璃流路的中央部的熔融玻璃中的残留气泡进行脱泡的效果良好,所以图5、7所示的第二构件15是作为第二构件优选的形态,第二构件15与脱泡槽(减压脱泡槽)11(11a、11b)的内壁(侧壁)之间存在可供熔融玻璃G通过的间隙,因此含残留气泡的熔融玻璃的中层被诱导至熔融玻璃的表层时,被诱导至脱泡槽11(11a、11b)的侧壁方向,而非熔融玻璃流路的中央部,上浮至熔融玻璃的表层的残留气泡的分布可能会变得不均匀。如果在图5、7所示的第二构件15的下游侧设置图16~18所示的第三构件17,则可以将通过第二构件15被诱导至脱泡槽11(11a、11b)的侧壁方向的熔融玻璃诱导至熔融玻璃流路的中央部,使上浮至熔融玻璃的表层的残留气泡均匀地分布。
在脱泡槽(减压脱泡槽)内设有2个以上的气泡上浮单元的情况下,也可以设置2个以上的第三构件。即,可以对于各第二构件在其下游侧设置第三构件。另一方面,也可以仅设置1个第三构件。即,可以对于最下游侧的第二构件在其下游侧设置第三构件。
第一构件14和第二构件15(设置第三构件17时也包括第三构件17)由于与熔融玻璃接触,因此必须使用耐热性和对于熔融玻璃的耐蚀性良好的材料。作为可用于第一构件14和第二构件15的耐热性和对于熔融玻璃的耐蚀性良好的材料,可以例举铂或如铂-金合金和铂-铑合金等铂合金、陶瓷类的非金属无机材料、致密质耐火物等。作为致密质耐火物的具体例子,可以例举例如氧化铝类电铸耐火材料、氧化锆类电铸耐火材料、氧化铝-氧化锆-二氧化硅类电铸耐火材料等电铸耐火材料,以及致密质氧化铝类耐火材料、致密质氧化锆-二氧化硅类耐火材料和致密质氧化铝-氧化锆-二氧化硅类耐火材料等致密质烧成耐火材料。
第一构件14和第二构件15(设置第三构件17时也包括第三构件)只要其平面形状和沿线A-A’或线B-B’截断而得的截面形状为上述的形状即可,没有特别限定,可以是板状的构件,也可以是块状的构件。
与熔融玻璃接触的脱泡装置(减压脱泡装置)10的其他构成单元,即脱泡槽(减压脱泡槽)11、上升管12和下降管13也必须使用耐热性和对于熔融玻璃的耐蚀性良好的材料,使用上述的铂、铂合金、陶瓷类的非金属无机材料、致密质耐火物等。
实施例
以下,通过实施例和比较例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不局限于这些实施例。
通过模拟对减压脱泡槽中的熔融玻璃的澄清效果进行了评价。模拟中,通过使用有限元法的计算机程序对熔融玻璃中的气泡的行为进行了分析。还有,设定为下述条件来进行演算:气泡在上升管的下端随机地产生,熔融玻璃的温度为1430℃,粘度为100Pa·s。
减压脱泡槽以如图4所示的截面呈椭圆形的脱泡槽进行评价。减压脱泡槽的尺寸和熔融玻璃的液面高度分别如下。
熔融玻璃流路的长度L:9m
熔融玻璃流路的水平方向的内径的最大值W1:480mm
减压脱泡槽的高度D:320mm
熔融玻璃的液面高度:250mm
通过减压脱泡槽的熔融玻璃假定为如下的条件。
玻璃:液晶显示装置(LCD)用无碱玻璃(旭硝子株式会社(旭硝子株式会社)制AN100)
流量:70吨/天
通过减压脱泡槽时的温度(平均):1430℃
通过减压脱泡槽时的粘性:100Pa·s
通过减压脱泡槽时的密度:2380kg/m3
(实施例1)
对于截面椭圆形的减压脱泡装置,对第一构件为图3和图4所示的第一构件14、第二构件为图3和图5所示的第二构件15的情况评价了脱泡性能。第一构件14和第二构件15的尺寸和熔融玻璃流路中的设置位置分别如下。
[第一构件14]
自脱泡槽的底面至第一构件的下端的高度h1:125mm
第一构件的高度(厚度)H1:125mm
距熔融玻璃流路的上游端的距离:4.5m
[第二构件15]
第二构件的高度h2:178mm
第二构件的横向宽度的最大值W2:200mm
第一构件与第二构件的距离d:175mm
对于脱泡性能,评价了可脱泡10000个直径100μm的气泡的绝对压力(Pth)和气泡最后上浮的部位距脱泡槽的上游端的距离(最长上浮距离)。Pth的值越大,则脱泡性能越好。此外,最长上浮距离越小,则脱泡性能越好。结果示于表1。还有,表1中,示出了所述Pth与P0的压力差和最长上浮距离。所述P0是未设置第二构件时可脱泡10000个直径100μm的气泡的绝对压力。比较例1是未设置第二构件的情况的例子。
(实施例2)
除了使第二构件倾斜以外,与实施例1同样地实施。所述第二构件的上端部向下游侧倾斜,以相对于铅垂方向倾斜61°(相对于水平方向29°)的方式配置。
(实施例3)
除了第一构件采用图10所示的第一构件14a以外,与实施例1同样地实施。自脱泡槽的底面至第一构件的下端的高度h1为85mm,第一构件的高度(厚度)为165mm,自熔融玻璃流路的上游端至第一构件的上游端的距离为4.5m。图10中的L1为524mm,L2为498mm。第一构件的下游侧的端部与第二构件的距离d为627mm。
(实施例4)
除了第一构件采用图11所示的第一构件14b以外,与实施例1同样地实施。自脱泡槽的底面至第一构件的下端的高度h1为125mm,第一构件的高度(厚度)为125mm,自熔融玻璃流路的上游端至第一构件的上游端的距离为4.5m。图11中的L3为200mm,L4为188mm。第一构件的下游侧的端部与第二构件的距离d为150mm。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | |
Pth-P0[kPa] | 1.4 | 0.5 | 2.9 | 1.5 | 0 |
最长上浮距离[m] | 7.8 | 8.2 | 7.0 | 7.8 | 9.3 |
接着,除了在将第一构件固定为图3和图4所示的第一构件14的状态下以如下2种方式改变第二构件以外,与实施例1同样地实施。
(实施例5)
第二构件:图12所示的第二构件15a
第二构件的高度h2:178mm
图12中的H2为75mm,L5为200mm。第一构件的下游侧的端部与第二构件的距离d为263mm。
(实施例6)
第二构件:图13所示的第二构件15b
第二构件的高度h2:178mm
图13中的H3为93mm。第一构件的下游侧的端部与第二构件的距离d为263mm。
结果示于表2。还有,表2中也示出了实施例1的结果用于比较。
[表2]
实施例1 | 实施例5 | 实施例6 | |
Pth-P0[kPa] | 1.4 | 0.6 | 0.3 |
最长上浮距离[m] | 7.8 | 8.5 | 9.3 |
(实施例7)
对于实施例1,将W2改变为120mm、200mm和280mm这3种来实施。各Pth-P0的值分别为1.1kPa(225mm)、1.4kPa(375mm)、1.3kPa(525mm)。
(实施例8~13、比较例2~3)
如下表所示改变实施例1的构成中的h2,作为实施例8~13、比较例2、比较例3实施。结果示于表3。
[表3]
还有,将实施例1的构成中的自脱泡槽的底面至第一构件的下端的高度h1改变为125mm、105mm、85mm这3种来实施,Pth-P0的值因h1的改变而产生的差在0.1kPa以下,未对熔融玻璃的澄清效果造成影响。
(实施例14~20)
对于实施例1,如表4所示改变第一构件与第二构件的距离d,作为实施例14~20实施。结果示于表4。
[表4]
(实施例21)
减压脱泡槽以如图6所示的截面呈矩形的脱泡槽进行评价。减压脱泡槽的尺寸和熔融玻璃的液面高度分别如下。
熔融玻璃流路的长度L:4.0m
熔融玻璃流路的水平方向的内径的最大值W1:975mm
减压脱泡槽的高度D:600mm
熔融玻璃的液面高度:200mm
对第一构件为图3和图6所示的第一构件14、第二构件为图3和图7所示的第二构件15的情况评价了熔融玻璃的澄清效果。第一构件14和第二构件15的尺寸和熔融玻璃流路中的设置位置分别如下。
第一构件14
自脱泡槽的底面至第一构件的下端的高度h1:100mm
第一构件的高度(厚度):100mm
距熔融玻璃流路的上游端的距离:2.0m
第二构件15
第二构件的高度h2:140mm
第二构件的横向宽度的最大值W2:459mm
第一构件与第二构件的距离d:181mm
对于熔融玻璃的澄清效果,评价了可脱泡10000个直径100μm的气泡的绝对压力(Pth)和气泡最后上浮的部位距脱泡槽的上游端的距离(最长上浮距离)。结果示于表5。还有,表5中,示出了Pth与P0’的压力差。所述P0’是未设置第二构件时可脱泡10000个直径100μm的气泡的绝对压力。
[表5]
实施例21 | 比较例4 | |
Pth-P0′[kPa] | 1.1 | 0 |
如上所述,如果采用本发明的脱泡装置,可以在不进行降低真空度或提高熔融玻璃的温度等澄清工序的条件改变的情况下使澄清效果提高。
产业上利用的可能性
本发明的脱泡装置可以用于从熔融玻璃中除去气泡。
另外,在这里引用2008年6月9日提出申请的日本专利申请2008-150557号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。
符号的说明
10:脱泡装置(减压脱泡装置)
11:脱泡槽(减压脱泡槽)
12:上升管
13:下降管
14、14a、14b:第一构件
15、15a、15b:第二构件
16:空隙
17:第三构件
200:熔化槽
220:上游槽
240:下游槽
G:熔融玻璃
Claims (7)
1.一种熔融玻璃的脱泡装置,包括具有熔融玻璃的导入口和排出口的脱泡槽,其特征在于,
所述脱泡槽内设有包括第一构件和第二构件的气泡上浮单元,
所述第一构件以至少一部分浸渍于熔融玻璃且设置于所述脱泡槽的熔融玻璃流路的整个宽度方向的方式安装于所述脱泡槽的内壁,
所述第二构件以自所述脱泡槽的底面侧向上方延伸的方式安装于所述脱泡槽的内壁,
所述第一构件和所述第二构件以满足下述(1)~(3)的条件设置:
(1)所述第一构件相对于所述第二构件位于熔融玻璃的流动方向的上游侧;
(2)熔融玻璃的流动方向上的所述第一构件与所述第二构件的距离为50~400mm;
(3)将自所述脱泡槽的底面至所述第一构件的下端的高度设为h1,自所述脱泡槽的底面至所述第二构件的上端的高度设为h2时,满足关系式h1≤h2。
2.如权利要求1所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,所述第二构件设有可供熔融玻璃通过的间隙。
3.如权利要求1所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,在所述脱泡槽的内壁与所述第二构件之间具有可供熔融玻璃通过的间隙。
4.如权利要求3所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,将所述脱泡槽的水平方向的内径的最大值设为W1,所述第二构件的横向宽度的最大值设为W2时,满足关系式0.2≤W2/W1≤0.9。
5.如权利要求1~4中的任一项所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,自所述脱泡槽的底面至所述第一构件的下端的高度h1为70~250mm。
6.如权利要求1~5中的任一项所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,所述第一构件的平面形状满足下式:
w1<w2;
式中,w1为熔融玻璃流动方向上游侧的所述第一构件的横向宽度,w2为熔融玻璃流动方向下游侧的所述第一构件的横向宽度。
7.如权利要求1~6中的任一项所述的熔融玻璃的脱泡装置,其特征在于,在所述脱泡槽内设有2个以上的所述气泡上浮单元。
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