JP2010500275A - ディスプレイ用ガラスの溶融および供給のための小型化されたボウル容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、板ガラスの形成のための改良装置を提供する。該装置は、溶融ガラスを提供するための容器と、流れ方向において前記容器から前記溶融ガラスを受け入れるように前記容器と流体連通した、前記流れ方向に対して直角の断面積を有するインレットパイプと、前記溶融ガラスを受け入れるように前記インレットパイプと流体連通したトラフであって、前記溶融ガラスを板ガラスの形状に形成するように楔形のシート形成構造体に動作可能に接続したトラフとを備える。また、前記インレットパイプおよび前記トラフの間に流体連通を提供するボウル容器であって、前記インレットパイプの断面積以下の、前記ボウル容器を通過する前記溶融ガラスにおける流れ方向に対して直角の断面積を有するボウル容器を含み、それによって前記ボウル容器内の前記溶融ガラスの停滞を解消する、改良を含む。本発明の別の実施の形態は、本発明にかかる装置を使用した板ガラスの形成方法である。

Description

本発明は、板ガラスの製造に関し、さらに詳細には、オーバーフロー式の工程内における溶融ガラスの停滞を解消する、板ガラス製造の改良方法に関する。

半導体駆動のディスプレイ用途、特に、ＰＤＡ、コンピュータ・ディスプレイなどのディスプレイに幅広く用いられる、ＴＦＴ−ＬＣＤディスプレイ装置およびＯＬＤディスプレイ装置に用いられるガラスは、半導体型材料にうまく適用できるように、高い表面品質を提供するものでなければならない。シート形成装置(SHEET FORMING APPARATUS)という発明の名称の特許文献１に開示される装置を使用して製造される板ガラスは、形成後処理を必要とせずに形成されるものとしては最高品質のガラスをとなる。この特許は、詳細には、一般に「オーバーフロー処理」と称される製造方法について開示するものであり、この方法を使用して製造されたガラスは、他の方法では必要とされる、研削および／または研磨を必要とせず、さらには高品質の表面仕上げを提供することから、特に有利である。

オーバーフロー処理に関連する問題点の１つは、製法に関連する工程のうち少なくとも１つの工程内において、停滞したガラスが形成されることである。処理の間に形成される、停滞したガラスは、最終的に形成される板ガラスに縞または畝状のむらを生じさせ、上記用途に受け入れ難い板ガラスを形成することが知られている。この縞または畝は、溶融ガラスが、全般的な工程内の一部のステーションまたは位置内に動かずにいるすなわち停滞しているときの溶融ガラスの組成の変化に、および／または、前回実施した溶融ガラス組成物と現在処理されている組成物との混合物から結果的に生じた組成の変化に起因する可能性がある。特に、オーバーフロー処理を達成するのに用いられる従来技術の装置は、過渡条件から比較的ゆっくりと回復する。この遅い回復は、１つには、関連する装置内部におけるガラス流れの静止または停滞域に起因する。意図的ではない処理の過渡の間に、これらの停滞域から、前の材料組成のガラスが、現在処理されているバッチのガラスの主要な処理流れ内に徐々に滲み出し、それによって、ガラスの全般的な組成に影響を与え、欠陥を生じさせる。これらの欠陥は、最終的には、ガラスが処理される際に正常なレベルにまで戻るが、しかしながら、かなりの量の処理ガラスが用途には不適となり、したがって、全般的な廃棄率は上昇するであろう。さらには、前の製造系は、溶融ガラスを十分に熱混合して提供するため、比較的大きいボウル容器を内蔵しているが、これがガラスの停滞形成の一因となっている。

米国特許第３，３３８，６９６号明細書

したがって、板ガラスの製造の全般的な工程において、停滞するガラスの形成および結果として生じるガラスの欠陥を低減する装置および関連する製法が必要とされている。

本発明の好ましい実施の形態では、板ガラスを形成するための装置が提供され、該装置は、
溶融ガラスを提供するための容器と、
流れ方向において前記容器から前記溶融ガラスを受け入れるように前記容器と流体連通した、流れ方向に対して直角の断面積を有するインレットパイプと、
前記溶融ガラスを受け入れるように前記インレットパイプと流体連通したトラフであって、前記溶融ガラスを板ガラスの形状にするように楔形の形成構造体に動作可能に結合したトラフと、を備えている。また、この装置は、インレットパイプおよびトラフの間に流体連通を提供するボウル容器であって、インレットパイプの断面積以下の、前記ボウル容器を通過する溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有するボウル容器を備えている。

別の好ましい実施の形態では、前記ボウル容器は、弓形の形状をし、下方に傾斜した、流れ方向における断面の形状を含み、別の好ましい実施の形態では、前記ボウル容器は実質的に円形の第１の部分と、実質的に円錐形の第２の部分とを含む。

さらに別の好ましい実施の形態では、板ガラスの形成方法であって、
溶融ガラスを貯蔵する容器を提供し、
前記容器から前記溶融ガラスを受け入れるインレットパイプであって、インレットパイプにおける前記溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有するインレットパイプを提供する、
各工程を有してなる方法を提供する。本方法はまた、前記インレットパイプから前記溶融ガラスを受け入れるボウル容器を提供する工程を含み、ここで前記ボウル容器は前記インレットパイプの断面積以下の、前記ボウル容器を通過する前記溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有し、それによって前記ボウル容器内の前記溶融ガラスの停滞を解消する。本方法はさらに、
前記ボウル容器から前記溶融ガラスを受け入れるトラフを提供し、
前記トラフから前記溶融ガラスを、楔形のシート形成構造体を通して流すことによって板ガラスを形成する、
各工程を含む。

本発明は、板ガラスの製造の全般的な工程において、停滞ガラスの形成、および結果的に生じるガラスの欠陥を低減させる方法および関連する装置を提供する。本発明はさらに、関連する廃棄率を低下させることによって結果的に製造コストが削減され、既存の製造システム内で経済的に実施することが可能であり、本目的の用途に特によく適合する。

本発明のこれらおよび他の有利な点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を参照することにより、当業者にさらに理解され、認識されよう。

板ガラスの製造に用いられる、本発明を取り入れた製造システムの概略図。 製造システムにおけるインレットパイプ、ボウル容器、下降管、および形成装置のインレットパイプの斜視図。 インレットパイプ、ボウル容器、下降管、および形成装置のインレットパイプの側面図。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿ったインレットパイプの断面図。 インレットパイプおよびボウル容器の拡大斜視図。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿ったボウル容器の断面の上面図。 別の形状のボウル容器の斜視図。

本明細書に記載する目的では、「上部」、「下部」、「右側」、「左側」、「後側」、「前側」、「垂直な」、「水平な」、およびそれらの派生語は、図１に指向される、本発明と合致するであろう。しかしながら、本発明には、明白に指定した場合を除き、さまざまな代替的配置および順序が想定可能であるものと理解されたい。添付の図面および以下の明細書における詳細な説明に例示される特定の装置および方法は、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の概念の典型的な実施の形態であることもまた、理解されたい。したがって、本明細書に開示される実施の形態に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、特許請求の範囲において別段に明白に記載されない限り、制限するものとみなされるべきではない。

参照番号１０（図１）は、一般に、本発明を取り入れた板ガラスの製造システムを示している。図示した例では、板ガラスの製造システム１０は、溶融ガラス１５を収容するための容器１４を有するガラス溶融炉１２を備えている。前炉１６は、容器１４および攪拌装置１８の間に流体連通を提供する。インレットパイプ２０は、攪拌装置１８からボウル容器２２まで溶融ガラス１５の流れに流体連通を提供する。下降管２４は、ボウル２２から下方に延在し、ボウル容器２２および形成装置のインレットパイプ２６の間に流体連通を提供し、インレットパイプ２６は、楔形のシート形成構造体３０を有するトラフ２８と流体連通している。

動作中、容器１４内に貯蔵された溶融ガラス１５は、実質的に均一の温度および化学組成で、前炉１６を通って３１の方向に攪拌装置１８まで流れ、そこで溶融ガラスが均質化される。次に、溶融ガラス１５は、インレットパイプ２０を通ってボウル容器２２まで３３の方向に流れ、下降管２４を通って下方に、３５の方向に流れ、形成装置のインレットパイプ２６を通って３７の方向に流れ、トラフの注入口３２を通じてトラフ２８まで誘導される。当技術分野で既知の方式で、溶融ガラス１５は、次にトラフ２８からシート形成構造体または楔３０を越えて流れ、溶融ガラスのシート３４を形成し、固体の板ガラス３６の状態に固化する。

溶融ガラス１５は、均質化された状態で攪拌装置１８から供給され、固体の板ガラス３６の状態に形成されるまで、インレットパイプ２０、ボウル容器２２、下降管２４、形成装置のインレットパイプ２６、およびトラフ２８を通過する状態を保たなくてはならない。ボウル容器２２（図２および３）の通常の目的は、溶融ガラスの流れ方向を所定の供給方向３８から垂直方向３５に変えることである。ボウル容器２２内における溶融ガラス１５の停滞を防ぐことを目的として、本発明にかかる装置のボウル容器２２は、断面積が減少するように提供される。具体的には、図４に最も良好に図示されるように、インレットパイプ２０には、その長さに沿った任意の所定の位置において、供給方向３８に対して垂直に規定された所定の断面積を有する、楕円形の断面形状が提供される。同様に、ボウル２２にも、その内部を通過する溶融ガラス１５の指向性の流れに対して垂直の所定の断面積が提供される。図示した例において、ボウル容器２２（図５）の１つの好ましい実施の形態は、インレットパイプ２０と接続した注入口４３を有する円形の上部４２と、上部４２から下方に延在し、下降管２４と接続した流出口４５を有する円錐状の下部４４とを備えている。ボウル容器２２の全容積および断面積は、ボウル容器２２を通過する溶融ガラス１５をほぼ連続的に流し、内部に溶融ガラス１５が停滞するのを妨げるような大きさである。

図示された例では、ボウル容器２２は薄い金属を含み、白金または白金合金が好ましい。図５に最も良好に図示されるように、通気管またはスタンドパイプ４８がボウル容器４４の上部に取り付けられ、ボウル容器２２の内部５０との流体連通、および周囲雰囲気を提供し、それによってボウル容器２２の内部５０と周囲環境との間の圧力バランスをとり、内部の吸引によるボウル容器２２の崩壊を防いでいる。ボウル容器２２は、巻き線または金属ライナーの直接燃焼のいずれかによって加熱されることに注意されたい。

参照番号２２ａ（図７）は、ボウル容器の別の好ましい実施の態様を表している。全般的な製造システム１０は、ボウル容器２２またはボウル容器２２ａのどちらを用いても比較的変わらないため、それぞれ、図５および図７に見られる類似の部品は、後者の番号における添え字「ａ」の他は、同一の参照番号で表されている。図示した例では、ボウル容器２２ａは、内部を通過する溶融ガラス１５の方向に対して下方に傾斜した弓形の形状で提供される。さらには、ボウル容器２２ａは、内部を通過する溶融ガラス１５の流れ方向５４に対して垂直に決定される断面積を有し、この断面積は、ボウル容器２２ａの全体の長さの大部分に沿って減少している。ボウル容器２２ａの傾斜および減少する形状が、ボウル容器２２ａを通過する溶融ガラス１５の一定流量を推進し、その停滞を防ぐ。

本発明は、板ガラスの製造の全体的な工程における停滞するガラスの形成及び結果的に生じるガラスの欠陥を低減させる方法および関連する装置を提供する。本発明は、さらに、関連する廃棄率の低下により、結果的に製造コストの削減につながり、また、既存の製造システム内で経済的に実施可能であり、本目的の用途に特によく適合する。

添付の特許請求の範囲に定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されるような本発明の好ましい実施の形態に、さまざまな変更を成しうることが、当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内でもたらされる、本発明の変更およびバリエーションにも及ぶことが意図されている。

Claims (10)

1. 板ガラスの形成のための装置であって、前記装置が、
   溶融ガラスを提供するための容器と、
   流れ方向において前記容器から前記溶融ガラスを受け入れるように前記容器と流体連通した、前記流れ方向に対して直角の断面積を有するインレットパイプと、
   前記溶融ガラスを受け入れるように前記インレットパイプと流体連通したトラフであって、前記溶融ガラスを板ガラスの形状にするように楔形のシート形成装置と動作可能に接続したトラフと、
   を備え、
   前記インレットパイプと前記トラフの間に流体連通を提供するボウル容器であって、前記インレットパイプの断面積以下の、前記ボウル容器を通過する前記溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有し、それによって前記ボウル内の前記溶融ガラスの停滞を解消するボウル容器を備えたことを特徴とする装置。
2. 前記ボウル容器が、注入口、排出口、および前記流れ方向における前記注入口および前記排出口の間で規定される長さを有し、
   前記ボウル容器の断面積が前記ボウル容器の長さの大部分に沿って、流れ方向に沿って減少することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記流れ方向における前記ボウル容器の断面の形状が弓形であることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 前記ボウル容器が下方に傾斜していることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記ボウル容器が、実質的に円形の形状をしている第１部分と、実質的に円錐状の形状をしている第２部分とを備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 前記ボウル容器が、前記ボウル容器および周囲雰囲気と流体連通した通気管を備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 前記ボウル容器が、前記インレットパイプの少なくとも一部より上に位置していることを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 前記ボウル容器が、前記インレットパイプが前記ボウル容器へと上方に延在するように、前記インレットパイプと接続されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
9. 板ガラスの製造方法であって、
   内部に溶融ガラスを貯蔵する容器を提供する工程と、
   前記容器から前記溶融ガラスを受け入れるインレットパイプを提供する工程であって、前記インレットパイプが、該インレットパイプにおける溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有するものである工程と、
   前記インレットパイプから前記溶融ガラスを受け入れるボウル容器を提供する工程であって、前記ボウル容器が、前記インレットパイプの断面積以下の、前記ボウル容器における溶融ガラスの流れ方向に対して直角の断面積を有し、それによって前記ボウル容器内の前記溶融ガラスの停滞を解消する工程と、
   前記ボウル容器から前記溶融ガラスを受け入れるトラフを提供する工程と、
   前記トラフから前記溶融ガラスを楔形のシート形成構造体に流すことによって板ガラスを形成する工程と、
   を有してなる方法。
10. 前記ボウル容器を提供する工程が、注入口、排出口、および前記注入口および前記排出口の間で規定される長さを有する前記ボウル容器を提供することを含み、前記ボウル容器の断面積が、前記ボウル容器の長さの大部分に沿って、溶融ガラスの流れ方向に減少するようになっていることを特徴とする請求項９記載の方法。

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