JP2024035956A - ガラス移送装置及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌槽に設けられるフランジ部の酸化及び揮発を低減する。【解決手段】ガラス移送装置は、溶融ガラスＧＭを撹拌する撹拌槽３と、撹拌槽３を保持する耐火物１０と、を備える。撹拌槽３は、筒状の本体部７と、本体部７の下部に設けられた下フランジ部１２とを備える。耐火物１０は、本体部７の外周面７ａと、下フランジ部１２の上面１２ａと、下フランジ部１２の下面１２ｂと、下フランジ部１２の外周面１２ｃと、を覆っている。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融ガラスを撹拌しつつ移送する装置及びその装置を用いるガラス物品の製造方法に関する。

周知のように、ガラス板やガラス管などのガラス物品を製造する際には、溶融炉から流出させた溶融ガラスを移送装置によって移送することが行われる。この移送装置には、下端に底壁部を有する筒状の撹拌槽を配設する場合がある。

例えば特許文献１に開示されるガラス板の製造装置は、溶融ガラスを移送するガラス移装置の中途部に撹拌槽を備える。撹拌槽は、溶融ガラスをその内部空間に流通させる貴金属管を備える。貴金属管は、例えば白金又は白金合金により構成され、上下方向に沿って配置されている。この貴金属管の周囲は、耐火物によって覆われている（同文献の段落００３１及び図２参照）。

貴金属管は、内部を流通する溶融ガラスを加熱するための電極を備える。電極は、貴金属管の上端部及び下端部に設けられている。また、電極は、貴金属管の外径よりも大きな直径を有するフランジ部（鍔状の部分）を備えている。（同文献の段落００３４及び図２参照）。

特開２０１２－１０１９７０号公報

上記のような従来の撹拌槽において、貴金属管の電極におけるフランジ部の一部は、耐火物によって覆われずに露出している（同文献の図２参照）。この状態において、フランジ部が白金又は白金合金により構成されていると、貴金属管が溶融ガラスを移送している間に、露出したフランジ部の一部が酸化及び揮発するおそれがあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、撹拌槽に設けられるフランジ部の酸化及び揮発を低減することを技術的課題とする。

（１） 本発明は上記の課題を解決するためのものであり、溶融ガラスを撹拌する撹拌槽と、前記撹拌槽を保持する耐火物と、を備えるガラス移送装置において、前記撹拌槽は、筒状の本体部と、前記本体部の下部に設けられた下フランジ部とを備え、前記耐火物は、前記本体部の外周面と、前記下フランジ部の上面と、前記下フランジ部の下面と、前記下フランジ部の外周面と、を覆うことを特徴とする。

かかる構成によれば、撹拌槽の本体部の外周面、下フランジ部の上面、下面及び外周面を耐火物によって覆うことで、本体部及び下フランジ部が空気に触れることを低減できる。これにより、下フランジ部の酸化及び揮発を効果的に低減できる。

（２） 上記（１）に記載の構成において、前記撹拌槽は、前記本体部の上部に設けられた上フランジ部を備え、前記耐火物は、前記上フランジ部の下面と、前記上フランジ部の外周面と、を覆ってもよい。これにより、上フランジ部の酸化及び揮発を低減することが可能となる。

（３）上記（２）に記載の構成において、前記本体部は、上方に開口する開口部を有してもよく、ガラス移送装置は、前記上フランジ部の上面と、前記本体部の前記開口部と、を覆う蓋部材を備えてもよい。

かかる構成によれば、撹拌槽における上フランジ部の上面を蓋部材によって覆うことで、上フランジ部の上面が露出することを低減し、この上面の酸化及び揮発を低減することが可能となる。

（４） 上記（１）から（３）のいずれかに記載の構成において、前記耐火物は、前記下フランジ部の前記上面と、前記下フランジ部の前記下面と、前記下フランジ部の前記外周面と、を覆う不定形耐火物層を備えてもよい。

かかる構成によれば、下フランジ部の上面、下面及び外周面を不定形耐火物層によって好適に覆うことができる。

（５） 上記（４）に記載の構成において、前記耐火物は、前記不定形耐火物層の外側に配置される耐火煉瓦層を備えてもよい。

かかる構成によれば、撹拌槽を不定形耐火物層と耐火煉瓦層とによって覆うことで、撹拌槽のフランジ部を確実に覆うとともに、撹拌槽を好適に保持することが可能となる。

（６） 上記（１）から（５）のいずれかに記載の構成において、前記下フランジ部は、前記下フランジ部を冷却する冷却機構を備えてもよい。

かかる構成によれば、下フランジ部の酸化及び揮発をより効果的に低減することが可能となる。

（７） 上記（１）から（６）のいずれかに記載の構成において、前記上フランジ部は、前記上フランジ部を冷却する冷却機構を備えてもよい。

かかる構成によれば、上フランジ部の酸化及び揮発をより効果的に低減することが可能となる。

（８） 本発明に係るガラス物品の製造方法は、上記の課題を解決するためのものであり、上記（１）から（７）のいずれかに記載のガラス移送装置を用いて溶融ガラスを移送する移送工程を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、上述のガラス移送装置と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、撹拌槽に設けられるフランジ部の酸化及び揮発を低減することができる。

ガラス物品の製造装置を示す側面図である。 撹拌槽の断面図である。 撹拌槽に係る本体部の斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ矢視線に係る断面図である。 撹拌槽の他の例を示す断面図である。 撹拌槽に係る本体部の斜視図である。 図５のＶＩＩ－ＶＩＩ矢視線に係る断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、ガラス物品としてのガラス板を製造する装置を示す。この製造装置は、上流側から順に、溶解槽１と、清澄槽２と、攪拌槽（撹拌ポット）３と、ポット４と、成形体５と、これらの各構成要素１～５を連結するガラス供給路６ａ～６ｄと、を備える。この他、製造装置は、成形体５により成形されたガラスリボンＧＲを徐冷する徐冷炉（図示せず）及び徐冷後にガラスリボンＧＲを切断する切断装置（図示せず）を備える。清澄槽２と、攪拌槽（撹拌ポット）３と、ポット４と、ガラス供給路６ａ～６ｄとは、溶融ガラスＧＭを移送するガラス移送装置（フィーダー）として機能する。

溶解槽１は、投入されたガラス原料を溶解して溶融ガラスＧＭを得る溶解工程を行うための容器である。溶解槽１は、ガラス供給路６ａによって清澄槽２に接続されている。

清澄槽２は、溶融ガラスＧＭを移送しながら清澄剤等の作用により脱泡する清澄工程を行うための容器である。清澄槽２は、ガラス供給路６ｂによって撹拌槽３に接続されている。

撹拌槽３は、清澄された溶融ガラスＧＭを移送しながら攪拌し、均一化する工程（均質化工程）を行うための底付きの管状容器である。撹拌槽３は、ガラス供給路６ｃによってポット４に接続されている。

図２に示すように、撹拌槽３は、溶融ガラスＧＭを流通させる本体部７と、本体部７内の溶融ガラスＧＭを撹拌するスターラー８と、本体部７の上部に配置される蓋部材９と、を備える。また、撹拌槽３は、耐火物１０によって保持されている。

本体部７は、上下方向に沿って縦姿勢で配置されている。本体部７は、例えば白金又は白金合金により筒状に構成される。なお、本発明において、白金は強化白金を含み、白金合金は強化白金合金を含む。

図２及び図３に示すように、本体部７は、この本体部７の上端部の外周部に設けられる上フランジ部１１と、本体部７の下端部の外周部に設けられる下フランジ部１２とを有する。また、本体部７は、その上端部に、上方に開口する開口部１３ａを有し、その下端部に底壁部１３ｂを有する。

本体部７は、その上部に、溶融ガラスＧＭを本体部７の内部に供給するための供給口１４を有し、その下部に、溶融ガラスＧＭを排出する排出口１５を有する。本体部７の供給口１４は、清澄槽２と撹拌槽３との間に設けられるガラス供給路６ｂに接続されている。本体部７の排出口１５は、撹拌槽３とポット４との間に設けられるガラス供給路６ｃに接続されている。

図３及び図４に示すように、各フランジ部１１，１２は、円板状に構成されており、本体部７の全周を囲むように形成される。各フランジ部１１，１２は、本体部７と同心状となるように本体部７と一体に構成（溶接）されている。各フランジ部１１，１２は、上面１１ａ，１２ａと、下面１１ｂ，１２ｂと、外周面１１ｃ，１２ｃと、を有する。各フランジ部１１，１２は、例えば白金又は白金合金により構成される。各フランジ部１１，１２の一部は、ニッケルやニッケル合金等の他の金属により構成されてもよい。

各フランジ部１１，１２は、各フランジ部１１，１２とともに電気を伝送する電極部１６と、各フランジ部１１，１２及び電極部１６を冷却する冷却機構１７と、を備える。

電極部１６は、例えば白金や白金合金、ニッケル、銅等により板状に構成されている。電極部１６は、所定の幅を有しており、フランジ部１１，１２の外周部から半径方向外方に突出する長尺状の部分である。電極部１６には図示しない電源が接続されている。

冷却機構１７は、各フランジ部１１，１２の上面１１ａ，１２ａに配置される冷却用配管１８を含む。冷却用配管１８は、例えば銅により構成されるが、この材質に限定されない。冷却用配管１８には、気体、液体等の冷媒が循環供給される。

冷却用配管１８は、フランジ部１１，１２を冷却するフランジ冷却部１９と、電極部１６を冷却する電極冷却部２０とを有する。フランジ冷却部１９は、フランジ部１１，１２の円形状に対応するように円形又は円弧状に構成される。電極冷却部２０は、電極部１６の長手方向に沿って直線状に構成される。

スターラー８は、軸２１と、軸２１の長手方向に沿って取り付けられた複数の撹拌翼２２とを有する。このスターラー８は、軸２１の回転に伴って複数の撹拌翼２２を軸２１まわりで旋回させることで、撹拌槽３内の溶融ガラスＧＭを撹拌する。軸２１の上端部には、駆動装置としてのモーター（図示せず）が接続されており、モーターの駆動に伴って、軸２１が所定の向きに回転するようになっている。

図２に示すように、蓋部材９は、本体部７の開口部１３ａを塞ぐように、本体部７の上端部に設置されている。蓋部材９は、上フランジ部１１の上面１１ａを覆っている。蓋部材９は、板状に構成される耐火物の表面（少なくとも下面及び外周面）を、白金又は白金合金からなる板部材又は膜部材で被覆することにより構成される。蓋部材９は、スターラー８の軸２１が挿通される孔９ａを有する。

図２に示すように、耐火物１０は、撹拌槽３に接触する不定形耐火物層１０ａと、不定形耐火物層１０ａの外側に配置される耐火煉瓦層１０ｂと、を備える。

不定形耐火物層１０ａは、撹拌槽３と耐火煉瓦層１０ｂとの間に形成される空間に不定形耐火物を充填することにより構成される。不定形耐火物層１０ａは、本体部７の外周面７ａと、上フランジ部１１の下面１１ｂ及び外周面１１ｃと、下フランジ部１２の上面１２ａ、下面１２ｂ及び外周面１２ｃと、を覆っている。この他、不定形耐火物層１０ａは、電極部１６の一部を覆っている。不定形耐火物層１０ａに使用される不定形耐火物としては、例えばキャスタブル耐火物（例えばアルミナキャスタブル）、プラスチック耐火物、耐火モルタルなどが挙げられる。

耐火煉瓦層１０ｂは、複数の耐火物煉瓦を不定形耐火物層１０ａの周囲を覆うように配置することによって構成される。耐火煉瓦層１０ｂに使用される耐火煉瓦としては、例えば焼成煉瓦として珪石煉瓦、粘土質耐火煉瓦、高アルミナ質煉瓦、炭化珪素質耐火煉瓦、クロム煉瓦、マグネシア煉瓦、ドロマイト煉瓦、シリマナイト質煉瓦、シアン化合物アルミナ質煉瓦、ムライト質煉瓦、ジルコン質煉瓦、ムライト質煉瓦、アランダム質煉瓦、不焼性煉瓦として黒鉛質煉瓦、炭化珪素黒鉛質煉瓦、高アルミナ煉瓦などが挙げられる。

ポット４は、溶融ガラスＧＭを移送しながら、成形に適した状態に調整する状態調整工程を行うための容器である。ポット４は、溶融ガラスＧＭの粘度調整及び流量調整のための容積部として例示される。ポット４は、ガラス供給路６ｄによって成形体５に接続されている。

成形体５は、オーバーフローダウンドロー法によって溶融ガラスＧＭを板状に成形する。詳細には、成形体５は、断面形状（図１の紙面と直交する断面形状）が略楔形状を成しており、この成形体５の上部には、オーバーフロー溝（図示せず）が形成されている。

成形体５は、溶融ガラスＧＭをオーバーフロー溝から溢れ出させて、成形体５の両側の側壁面（紙面の表裏面側に位置する側面）に沿って流下させる。成形体５は、流下させた溶融ガラスＧＭを側壁面の下頂部で融合させる。これにより、帯状のガラスリボンＧＲが成形される。帯状のガラスリボンＧＲは、徐冷炉を通過した後に切断装置によって切断されることで、所望寸法のガラス板とされる。

このようにして得られたガラス板は、例えば、厚みが０．０１～１ｍｍであって、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイ、有機ＥＬ照明、太陽電池などの基板や保護カバーなどに利用される。

成形体５は、上記の構成の他、スロットダウンドロー法などの他のダウンドロー法を実行するものであってもよく、成形体５に代えてフロート法を利用する成形装置を配備してもよい。

ガラスの組成としては、例えば、アルカリアルミノ珪酸塩ガラスや無アルカリガラス等が用いられる。ここで、無アルカリガラスとは、アルカリ成分（アルカリ金属酸化物）が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ成分の重量比が３０００ｐｐｍ以下のガラスのことである。アルカリ成分の重量比は、好ましくは１０００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは３００ｐｐｍ以下である。アルカリアルミノ珪酸塩ガラスを用いれば、化学強化用ガラスとして好適である。

ガラス供給路６ａ～６ｄは、溶融ガラスＧＭを移送するガラス移送装置として機能する。ガラス供給路６ａ～６ｄは、加熱装置及び冷却装置を備えるガラス移送管を含む。ガラス供給路６ａ～６ｄは、一本のガラス移送管により構成され、又は複数本のガラス移送管を接続することにより構成される。ガラス移送管は、図示しない煉瓦等の断熱材により、その全体が被覆されている。

以下、上記構成の製造装置を使用してガラス板を製造する方法について説明する。本方法は、溶解槽１にて原料ガラスを溶解させ（溶解工程）、溶融ガラスＧＭを得た後、この溶融ガラスＧＭに対し、順に清澄槽２による清澄工程、撹拌槽３による均質化工程、及びポット４による状態調整工程を実施する。その後、この溶融ガラスＧＭを成形体５に移送し、成形工程により溶融ガラスＧＭからガラスリボンＧＲを成形する。その後、ガラスリボンＧＲは、徐冷炉による徐冷工程、切断装置による切断工程を経て、所定寸法に形成される。

均質化工程において、撹拌槽３は、本体部７によって溶融ガラスＧＭを移送しながらスターラー８を回転させる（移送工程）。この場合において、撹拌槽３は、溶融ガラスＧＭの温度を制御すべく、電極部１６に電圧を印加し、本体部７を加熱する（直接通電加熱）。同時に、冷却機構１７に冷媒が供給される。

冷媒は、冷却用配管１８内を通過し、各フランジ部１１，１２及び電極部１６を冷却する。本実施形態において、冷媒は、冷却機構１７の電極冷却部２０、フランジ冷却部１９の順に流れる。これに限らず、フランジ冷却部１９と電極冷却部２０とを接続することなく、それぞれ独立させてもよい。構造が煩雑になるのを防止すると共に各フランジ部１１，１２及び電極部１６を的確に冷却する観点では、本実施形態のように、冷媒は、冷却機構１７の電極冷却部２０、フランジ冷却部１９の順に流れることが好ましい。

図５乃至図７は、撹拌槽の他の例を示す。図５に示すように、撹拌槽３は、上記の例と同様に、溶融ガラスＧＭを流通させる本体部７と、本体部７内の溶融ガラスＧＭを撹拌するスターラー８と、本体部７の上部に配置される蓋部材９と、を備える。また、撹拌槽３は、耐火物１０によって保持されている。

図６及び図７に示すように、各フランジ部１１，１２は、内側フランジ部２３と、内側フランジ部２３の外周に一体に固定される外側フランジ部２４と、電極部１６と、冷却機構１７と、を備える。

内側フランジ部２３は、例えば白金又は白金合金により構成される。内側フランジ部２３は、本体部７の各端部に対して一体に構成される。外側フランジ部２４は、例えばニッケル又はニッケル合金により環状（例えば円環状）に構成される。外側フランジ部２４は、その内周部と、内側フランジ部２３の外周部とを溶接により接合することにより当該内側フランジ部２３と一体に構成されている。

電極部１６は、例えばニッケル又はニッケル合金により板状に構成されている。電極部１６は、上記の例と同様に、所定の幅を有しており、外側フランジ部２４の外周部から半径方向外方に突出する長尺状の部分である。

図５及び図６に示すように、各フランジ部１１，１２の冷却機構１７は、複数の冷却用配管１８を含む。冷却機構１７における冷却用配管１８の数は本実施形態に限定されず、各フランジ部１１，１２及び電極部１６の寸法に応じて適宜設定できる。冷却機構１７は、空気等の気体からなる冷媒を移送する冷却用配管１８を各フランジ部１１，１２の内部及び電極部１６の内部に配設することにより構成される。冷却用配管１８は、例えばニッケルやニッケル合金、銅、ステンレス鋼、耐熱鋼等により構成される。

本例における冷却用配管１８は、上記の例と同様に、フランジ冷却部（図示せず）と電極冷却部（図示せず）とを有する。フランジ冷却部は、外側フランジ部２４の内部に配され、電極冷却部は電極部１６の内部に配されている。

以上説明した本実施形態によれば、撹拌槽３における各フランジ部１１，１２を耐火物１０によって覆うことで、各フランジ部１１，１２が空気に触れることを防止する。これにより、各フランジ部１１，１２における白金又は白金合金の酸化及び揮発を低減することができる。加えて、耐火物１０によって各フランジ部１１，１２を覆うことで、各フランジ部１１，１２が備える冷却機構１７によって本体部７内の溶融ガラスＧＭの温度が局所的に低下することを防止できる。

また、耐火物１０に不定形耐火物層１０ａを用いることで、本体部７から半径方向に突出する円板状のフランジ部１１，１２の表面に不定形耐火物層１０ａを確実に接触させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態において、円板状のフランジ部１１，１２を例示したが、フランジ部の構造は、これに限定されない。例えば、下フランジ部１２は、下方に向かうにつれて徐々にその直径が拡大するテーパ状（筒状）に構成されてもよい。

３ 撹拌槽
７ 本体部
７ａ 本体部の外周面
９ 蓋部材
１０ 耐火物
１０ａ 不定形耐火物層
１０ｂ 耐火煉瓦層
１１ 上フランジ部
１１ａ 上フランジ部の上面
１１ｂ 上フランジ部の下面
１１ｃ 上フランジ部の外周面
１２ 下フランジ部
１２ａ 下フランジ部の上面
１２ｂ 下フランジ部の下面
１２ｃ 下フランジ部の外周面
１３ 開口部
１７ 冷却機構
ＧＭ 溶融ガラス
ＧＲ ガラスリボン

Claims (8)

1. 溶融ガラスを撹拌する撹拌槽と、前記撹拌槽を保持する耐火物と、を備えるガラス移送装置において、
   前記撹拌槽は、筒状の本体部と、前記本体部の下部に設けられた下フランジ部とを備え、
   前記耐火物は、前記本体部の外周面と、前記下フランジ部の上面と、前記下フランジ部の下面と、前記下フランジ部の外周面と、を覆うことを特徴とするガラス移送装置。
2. 前記撹拌槽は、前記本体部の上部に設けられた上フランジ部を備え、
   前記耐火物は、前記上フランジ部の下面と、前記上フランジ部の外周面と、を覆う請求項１に記載のガラス移送装置。
3. 前記本体部は、上方に開口する開口部を有し、
   前記上フランジ部の上面と、前記本体部の前記開口部と、を覆う蓋部材を備える請求項２に記載のガラス移送装置。
4. 前記耐火物は、前記下フランジ部の前記上面と、前記下フランジ部の前記下面と、前記下フランジ部の前記外周面と、を覆う不定形耐火物層を備える請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス移送装置。
5. 前記耐火物は、前記不定形耐火物層の外側に配置される耐火煉瓦層を備える請求項４に記載のガラス移送装置。
6. 前記下フランジ部は、前記下フランジ部を冷却する冷却機構を備える請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス移送装置。
7. 前記上フランジ部は、前記上フランジ部を冷却する冷却機構を備える請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス移送装置。
8. 請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス移送装置を用いて溶融ガラスを移送する移送工程を備えることを特徴とするガラス物品の製造方法。

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