JP2010520141A - Glass refining equipment - Google Patents
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Abstract
清澄容器、および清澄容器を支持するとともに酸化を防止するクレイドルを備えた溶融ガラス清澄装置を提供する。清澄容器の上方へ延在する高いクレイドルの側壁およびベッド材が、クレイドルの支持能力および酸化防止能力を高める。キーストーン耐火物がベッド材に形成されたチャンネルと係合し、ベッド材の高温クリープおよび清澄容器の損傷防止を支援する。Provided is a clarification container and a molten glass clarification device provided with a cradle that supports the clarification container and prevents oxidation. High cradle sidewalls and bed material extending above the fining vessel enhances the cradle's support and antioxidant capabilities. Keystone refractories engage the channels formed in the bed material to help prevent high temperature creep of the bed material and damage to the fining vessel.
Description
本発明は、溶融ガラス清澄装置に関し、とくに貴金属清澄容器の支持および保護に関するものである。 The present invention relates to a molten glass clarification apparatus, and more particularly to support and protection of a noble metal clarification container.
ガラス製品の典型的な製造工程は、溶融ガラスを形成するために、金属酸化物等の原供給材料を溶融することから始まる。溶融工程はガラスを形成することとなるのみならず、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄、三酸化硫黄、アルゴン、窒素および水蒸気等の種々のガスを含む、種々の不要な副産物を形成することにもなる。これらのガスは除去されないと、製造工程の間存在し続け、完成したガラス製品に、小さな、時には微細なガス状の含有物が含まれることとなる。 A typical manufacturing process for glassware begins with melting raw feed materials such as metal oxides to form molten glass. The melting process not only forms glass, but also forms various unwanted by-products, including various gases such as oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur dioxide, sulfur trioxide, argon, nitrogen and water vapor. It will also do. If these gases are not removed, they will continue to exist during the manufacturing process and the finished glass product will contain small and sometimes fine gaseous inclusions.
ガラス製品の中には、小さなガス状の含有物は有害でないものもある。しかしながら、他の製品にとっては、50μm程度の小さなガス状含有物は容認できない。そのような一つの製品は、液晶および有機発光ダイオードディスプレイ等のディスプレイデバイスの製造に使用されるガラスシートである。そのようなアプリケーションのために、ガラスは、並はずれた明瞭さ、汚れのない表面を有し、歪みおよび含有物がないものでなければならない。 In some glass products, small gaseous contents are not harmful. However, for other products, gaseous contents as small as 50 μm are unacceptable. One such product is a glass sheet used in the manufacture of display devices such as liquid crystal and organic light emitting diode displays. For such applications, the glass must have exceptional clarity, a clean surface, and be free of distortion and inclusions.
溶融ガラスからガス状含有物を除去するために、通常供給材料に清澄剤が加えられる。清澄剤は、冷却されたときに、その工程において酸素を吸収する減少した価電子状態となり、加熱されたときに、酸素を放出する増加した価電子状態となる多価化合物である。放出された酸素は、溶融ガラスまたは溶融生成物にガスを生じさせる原因となり、融合して溶融生成物の表面に上昇し、そこで工程から除去される。加熱は通常高温清澄容器において行われる。 A fining agent is usually added to the feed to remove gaseous inclusions from the molten glass. A fining agent is a polyvalent compound that, when cooled, becomes a reduced valence state that absorbs oxygen in the process and becomes an increased valence state that releases oxygen when heated. The released oxygen causes gas to form in the molten glass or molten product, coalesce and rise to the surface of the molten product where it is removed from the process. Heating is usually performed in a high temperature clarification container.
ディスプレイ級のガラスの典型的な清澄温度は、1700℃程度とすることができる。この程度温度が高いと、容器の破壊を防止するために、特殊な金属または合金が必要である。白金または白金ロジウム等の白金合金が通常使用される。有利なことに、白金は溶融温度が高く、ガラス中において容易には破壊しない。しかしながら、そのような高温においては、白金または白金合金は酸化しやすい。したがって、高温の白金清澄容器と大気中の酸素との接触を防止する手だてを取らなければならない。さらに、白金は貴金属であり非常に高価であるため、清澄容器の壁は通常できるだけ薄く製造される。したがって、清澄容器は物理的な支持がさらに必要となる可能性がある。 A typical fining temperature for display grade glass can be on the order of 1700 ° C. At such a high temperature, a special metal or alloy is required to prevent the container from being destroyed. Platinum or platinum alloys such as platinum rhodium are usually used. Advantageously, platinum has a high melting temperature and does not break easily in glass. However, at such high temperatures, platinum or platinum alloys are susceptible to oxidation. Therefore, steps must be taken to prevent contact between the hot platinum fining vessel and atmospheric oxygen. Furthermore, since platinum is a noble metal and very expensive, the walls of the fining vessel are usually made as thin as possible. Therefore, the clarification container may require further physical support.
本発明の一態様によれば、トラフを画成するクレイドルと、トラフ内に配置された、溶融ガラスを搬送する容器と、チャンネルを有し、前記クレイドルおよび前記容器の間に配置されたベッド材と、該ベッド材における前記チャンネルと係合される、該ベッド材の少なくとも一部を支持するキーストーンとを有することを特徴とするガラス清澄装置を特徴とするものである。 According to one aspect of the present invention, a cradle that defines a trough, a container that conveys molten glass disposed in the trough, and a bed material that has a channel and is disposed between the cradle and the container. And a keystone for supporting at least a part of the bed material engaged with the channel of the bed material.
本発明の他の態様によれば、トラフおよび該トラフから上方に延在する壁を画成する耐火クレイドルと、該トラフ内に配置された白金からなる容器と、該容器および前記クレイドルとの間に配置された、前記容器を囲み、その上部にチャンネルを有する耐火ベッドと、前記クレイドルの上方に配置された耐火キーストーンとを備え、該耐火キーストーンが前記耐火ベッドを支持するために前記チャンネルと係合することを特徴とするガラス清澄装置を特徴とするものである。 According to another aspect of the present invention, a refractory cradle defining a trough and a wall extending upward from the trough, a container made of platinum disposed in the trough, and between the container and the cradle. A fireproof bed surrounding the container and having a channel on the top thereof, and a fireproof keystone disposed above the cradle, the fireproof keystone supporting the fireproof bed It features a glass refining device characterized by engaging with.
上述した概要の説明および後述する詳細な説明の双方が本発明の実施形態を示し、クレームされた発明の本質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図するものであることが理解されよう。本発明のさらなる理解のために添付図面が含められ、本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する。図面は発明の詳細な説明とともに本発明の典型的な実施形態を示し、本発明の原理および動作を説明するために用いられる。 Both the foregoing general description and the following detailed description illustrate embodiments of the invention and are intended to provide an overview or framework for understanding the nature and characteristics of the claimed invention. It will be understood. The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate exemplary embodiments of the invention together with a detailed description of the invention and are used to explain the principles and operations of the invention.
以下の詳細な説明において、限定のためではなく説明の目的のために、本発明を完全に理解するための具体的な内容を開示する実施形態が記載される。しかしながら、本発明が本明細書に開示された具体的な内容から外れた他の実施形態においても実施できることは、本明細書の利益を得た当業者には明らかであろう。さらに、本発明の記載を不明瞭なものとしないために、周知のデバイス、方法および材料の記載が省略されてもよい。最後に、それが適用できるところはどこであっても、同じ参照番号は同じ部材を参照する。 In the following detailed description, for purposes of explanation and not limitation, embodiments disclosing specific details for a thorough understanding of the present invention are set forth. However, it will be apparent to those skilled in the art having the benefit of this specification that the present invention may be practiced in other embodiments that depart from the specific details disclosed herein. Furthermore, descriptions of well-known devices, methods and materials may be omitted so as not to obscure the description of the present invention. Finally, wherever it is applicable, the same reference number refers to the same member.
図1〜3に示すように、本発明によれば、清澄容器12、クレイドル14、ベッド材16、種々の形状およびサイズを有する複数の耐火ブロック18、およびキーストーン20を有する装置10を提供する。
1-3, according to the present invention, an
清澄容器12は、通常、時には1700℃を超える非常に高い温度に耐えることが可能な金属により構成される。貴金属容器は、白金族金属(例えば、白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウムおよびオスミウム)、またはこれらの合金から選択された金属からなることが好ましい。しかしながら、モリブデン等の他の高温金属または合金を、白金族金属とは別にまたはこれと組み合わせて、もしくは他の高温金属との合金として使用してもよい。時には1500℃を超える温度となる高温溶融ガラスを溶融炉等から受け入れるのに加えて、さらに溶融ガラスを加熱するために容器12が使用される。したがって、容器12それ自体が加熱されてもよい。ある実施形態において、容器12は、電流を金属容器に流すことによって加熱される。しかしながら、例えば火炎等の公知の技術により容器12を加熱する他の方法を使用してもよい。清澄容器12は、円筒管形状であることが好ましい。
The
クレイドル14は、そこから上方へ延在する側壁24を有するトラフ22を画成する。クレイドル14は、U字形状のトラフからなることが好ましい。クレイドル14は、一般に機械的に破壊しない高温に耐えることが可能な材料から形成される。本明細書において使用されているように、他に定義されなければ、耐火物とは高温に耐えることができる材料を意味する。耐火材料は、主としてケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウムおよびジルコニウム等の元素の単一または混合高融点酸化物からなる。しかしながら、非酸化物耐火物も存在し、これは炭化物、窒化物、ホウ化物およびグラファイト等の材料を含む。耐火材料の実際の組成物は、耐火材料が使用される温度および環境、並びに耐火材料が接触する材料に依存する。クレイドル14は、例えば、アルミナまたは溶融鋳造ジルコニアから形成することができる。
The
清澄容器12は、クレイドル14内に配置され、ベッド材16により囲まれる。図1に示すように、クレイドルの側壁24は、清澄容器12の上端のさらに上方に延在することが好ましく、ベッド材16は容器とクレイドルとの間に配置される。ベッド材16は、容器12を囲むためにトラフ22に流され、その後、清澄容器12用の保護ベッドとなる固体耐火材料16となるために所定位置において硬化する、耐火スラリーとして始まる。したがって、ベッド材16は、「キャスタブル(castable)」(例えばキャスタブル16)と称されることがある。ベッド材16は清澄容器12と密着し、これにより清澄容器を最大限に支持し、容器表面の外に酸素が広がることを防止する。クレイドル14と同様に、ベッド材16は、1700℃を超える温度に耐えられるべきである。ベッド材16は、耐火化合物であることが好ましく、例えば高純度アルミナまたはジルコニアからなるものとすることができる。
The
クレイドル14は、耐火ブロック18によってクレイドルの側方および底部において支持され、同様の耐火ブロックにより覆われている。クレイドル14および耐火ブロック18を、耐火ブロックアセンブリを構造的に支持するためのスチールエンクロージャ25等の別のエンクロージャ内に取り付けてもよい。例えば、耐火ブロック18は、Insalcor(登録商標)レンガであってもよい。
The
図1,2に示すように、キーストーン20は、クレイドルの側壁24の上部に配置されることが好ましい。ベッド材16はクレイドルトラフへ注がれ、キーストーン20の先端部に到達する。キーストーン20はクレイドル14の上方において互いに接触しないが、その代わりにそれぞれが側壁間の距離の半分に満たないほど側壁24から内側に延在しているため、ベッド材16は上方に流れ、キーストーン20の先端部に到達することができる。キーストーン20は、延長エッジ26においてR部分をも有することが好ましい。最終結果は、ベッド材16が硬化した後、ベッド材16がキーストーン20と係合されることである。すなわち、チャンネルは、キーストーン20が適合するベッド材の上部に形成される。ベッド材16およびキーストーン20の双方は、クレイドル14およびキーストーン耐火物20が耐火ブロック内に入れられるように、さらなる耐火ブロック18により蓋がされる。キーストーン20は、耐火物から形成されることが好ましく、例えば溶融ジルコニアまたはアルミナからなるものとすることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
容器12を通って溶融ガラスが流れるような高温になると、ベッド材16はベッド材の支持機能に負の影響を与えることが可能な組成変形または「クリープ」を起こしやすい。すなわち、ベッド材はたわみ、容器12を変形または押しつぶす可能性がある。これは、容器を流れる溶融ガラスの静水圧により、容器の下部において相殺される。しかしながら、通常溶融ガラスは清澄容器を満たさない;このため、それより上方においては容器内部に静水圧が作用しないガラスレベルラインがある。ベッド材によるクリープ、およびその後の清澄容器12の上端におけるベッド材の重量による圧力が存在し、ベッド材の重量に対抗する内力(例えば静水圧)がないと、容器12上部において構造的破壊が発生する可能性がある。ベッド材を支持する構造を提供することにより、キーストーン20はこの問題を解決する。
At high temperatures such that molten glass flows through the
図3は、説明のためにクレイドル14およびキーストーン20がない状態でのベッド材16を拡大して示す図であり、ベッド材とキーストーンとの間の部分を示している。清澄容器12および清澄容器内の溶融ガラス30のレベルを示すガラスレベルライン28も示している。支持がないと、容器12上方のベッド材16は徐々にクリープし、容器12の上端に下方に向かう力を与え、その結果容器12が変形し、容器を構造的破壊の危険にさらす。本実施形態によれば、ベッド材16には対向するチャンネル32が形成されており、チャンネル間の厚さ「d」は、チャンネル上方のフランジ34の幅「D」よりも小さい。ベッド材16の上部がチャンネル32に係合するキーストーン20によって支持されるように、キーストーン20はベッド材16の両側においてチャンネル32と係合する。別の表現で言うならば、キーストーン20は容器12上方の空間内に延在し、その空間は、硬化していない状態のベッド材16が満たされると、キーストーンの一部(例えばキーストーンのR部分の上部表面上)を覆う。ベッド材16が硬化するか、さもなくばその硬化した状態に変化すると、ベッド材は、キーストーンの延在部分の形状を補間する形状(すなわちチャンネル32)を形成する。したがって、キーストーン20は、ベッド材16の荷重を担うことにより支持機能を提供し、これにより、清澄容器12の高温に起因して、ベッド材16の上部が徐々にたわむことを防止する。チャンネル32は、対向する関係にて全体的に同一の高さ方向のレベルを維持して、ベッド材16の長さに沿って長軸方向に延在することが好ましい。
FIG. 3 is an enlarged view of the
図2に示すように、清澄容器の温度を監視できるように、装置10は、ベッド材16内に取り付けられた少なくとも1つの熱電対36をさらに備えるものであってもよい。少なくとも1つの熱電対は、予想される測定温度範囲および測定に必要な正確度に基づいて選択してもよい。例えば、タイプ「B」およびタイプ「S」熱電対が、清澄容器(例えば金属チューブ12)の温度の測定に使用される。双方の熱電対タイプは、白金およびロジウムを含む貴金属熱電対である。タイプ「B」熱電対は、通常約1800℃までのアプリケーションに使用されるが、タイプ「S」熱電対は、通常約1600℃までの温度測定に使用される。清澄容器の上部を測定するために、タイプ「B」熱電対を使用することが好ましいが、タイプ「S」熱電対は清澄容器の中間点の温度を測定するために使用される。少なくとも1つの熱電対からの導線38が、清澄容器温度の記録および/または制御に使用される可能性がある測定機器(不図示)に接続される。
As shown in FIG. 2, the
ある実施形態において、破線40に示すように、クレイドルの底部の角を面取りしてもよい。不要な材料を除去することによって、クレイドル14をさらに均一に加熱でき、クレイドル材料のひび割れを最小限のものとすることができる。
In some embodiments, the bottom corner of the cradle may be chamfered, as shown by dashed
本発明の上述した実施形態、とくにあらゆる「好ましい」実施形態は、実施可能な実施例であり、本発明の原理を明確に理解するためにのみ記載されたものであることが強調されるべきである。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、上述した本発明の実施形態に対して、多くの変形および修正が可能である。すべてのそのような修正および変形は、本明細書の開示および本発明の範囲内においてここに含まれ、以下の特許請求の範囲により保護されることを意図している。 It should be emphasized that the above-described embodiments of the present invention, and in particular any "preferred" embodiment, are examples that can be implemented and are described only for a clear understanding of the principles of the invention. is there. Many variations and modifications may be made to the embodiments of the invention described above without substantially departing from the spirit and principles of the present invention. All such modifications and variations are intended to be included herein within the scope of this disclosure and the present invention and protected by the following claims.
10 装置
12 清澄容器
14 クレイドル
16 ベッド材
18 耐火ブロック
20 キーストーン
10
Claims (8)
トラフ(22)を画成するクレイドル(14)、
前記トラフ内に配置された、溶融ガラス(30)を搬送するための容器(12)、
チャンネル(32)を有し、前記クレイドルおよび前記容器の間に配置されたベッド材(16)、および
前記チャンネルと係合し、前記ベッド材の少なくとも一部を支持するキーストーン(20)、
を備えたことを特徴とするガラス清澄装置。 A glass refining device,
Cradle (14) defining trough (22),
A container (12) for transporting molten glass (30), arranged in the trough,
A bed (16) having a channel (32) and disposed between the cradle and the container; and a keystone (20) engaged with the channel and supporting at least a portion of the bed;
A glass refining apparatus characterized by comprising:
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