JP6263354B2 - ガラス熔解装置、および、ガラスシート製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態であるガラス熔解装置について、図面を参照しながら説明する。最初に、ガラス基板の製造方法の概要を説明する。この製造方法によって製造されるガラス基板は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造に用いられる。ガラス基板は、太陽電池パネルの製造にも用いられる。ガラス基板は、例えば、0.2mm〜0.8mmの厚みを有し、かつ、縦680mm〜2200mmおよび横880mm〜2500mmの寸法を有する。ガラス基板は、例えば、次の組成(a)〜(j)を有する。
(b)Al2O3:10質量%〜25質量%、
(c)B2O3:5質量%〜18質量%、
(d)MgO:0質量%〜10質量%、
(e)CaO:0質量%〜20質量%、
(f)SrO:0質量%〜20質量%、
(g)BaO:0質量%〜10質量%、
(h)RO:5質量%〜20質量%(Rは、Mg、Ca、SrおよびBaから選択される少なくとも1種である。)、
(i)R’2O:0質量%〜2.0質量%(R’は、Li、NaおよびKから選択される少なくとも1種である。)、
(j)SnO2、Fe2O3およびCeO2から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物。
熔解工程S10で用いられる熔解装置101の構成について説明する。図3は、熔解装置101の模式図である。熔解装置101は、熔解槽11と、複数対の電極12と、複数のバーナー13と、流出管14とを備える。図3において、熔解装置101は、3対の電極12と、3つのバーナー13とを備えるが、電極12の対の数、および、バーナー13の数は、熔解槽11の寸法に応じて、任意の数であってもよい。
図4は、熔解槽11の電極保持側壁22と、電極保持側壁22によって保持されている電極12との配置を示す図である。図5は、電極保持側壁22の厚さ方向における、電極保持側壁22の断面図である。図4および図5において、電極12に取り付けられるコネクタ等は省略されている。図5は、電極12の磨耗、および、電極12の押し込みを示す図である。図5において、点線は、押し込む前の電極12の位置を示す。
本実施形態の熔解装置101は、熔解槽11に貯留されている熔融ガラス90を通電加熱するために、電極12を用いる。熔融ガラス90を通電加熱している際に、電極12の先端面12aは、熔解槽11の下部空間11aにおいて熔融ガラス90と接している。高温の熔融ガラス90と接している電極12の先端面12aは、徐々に浸食されて短くなる。そのため、定期的に、電極移動機構41を用いて、熔解槽11の外側から内側に向かって電極12または継ぎ足し電極16を押し込んで、電極12の先端面12aの位置を移動させる必要がある。これにより、電極12の先端面12aの位置が一定となり、熔融ガラス90を安定的に通電加熱することができる。
以上、本発明に係るガラス熔解装置について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および変更が施されてもよい。
本実施形態では、図4および図9に示されるように、水平方向において上耐火物31と隣り合う係止耐火物34は、鉛直方向において、上耐火物31と同じ寸法を有している。すなわち、係止耐火物34は、上耐火物31の下方に配置される電極12と接していない。しかし、係止耐火物34は、熔解槽11の電極保持側壁22の上端から下端まで連続した一体物となっている耐熱レンガであってもよい。図12は、本変形例に係る電極保持側壁122の外観図である。電極保持側壁122は、電極112の上方に配置される上耐火物131と、水平方向において上耐火物131に隣接している係止耐火物134とを有している。
本実施形態では、熔解装置101は、電極12または継ぎ足し電極16を熔融ガラス90に向かって押し込むための電極移動機構41を備えている。しかし、熔解装置101は、上耐火物31等の耐火物を熔融ガラス90に向かって押し込むための耐火物移動機構をさらに備えてもよい。
本実施形態では、電極12の上方に配置される上耐火物31は、係止ピン51が取り付けられている。しかし、電極12の下方に配置される下耐火物32にも、係止ピン51が取り付けられてもよい。下耐火物32は、上耐火物31と比べて質量が大きいので、電極12の移動に伴って移動しにくいが、電極12と接しているので、電極12と下耐火物32との間の摩擦力の影響を受けやすい。そのため、下耐火物32にも係止ピン51を取り付けることで、電極12の移動に伴う下耐火物32の移動が抑制される。これにより、熔解装置101は、熔解槽11からの熔融ガラス90の漏洩、および、熔解槽11の崩壊を防止して、熔解槽11の寿命を長期化することができる。
本実施形態では、電極12の後端面12bおよび継ぎ足し電極16の先端面16aは、平面であるが、互いに対向する凹部が設けられもよい。図13は、貫通孔23の中心軸に沿った方向における、電極12および継ぎ足し電極16の断面図である。図13に示されるように、電極12の後端面12bには、凹部12cが形成され、継ぎ足し電極16の先端面16aには、凹部16cが形成されている。電極12の凹部12cと、継ぎ足し電極16の凹部16cとによって囲まれる空間には、酸化スズで成形された棒状の連結部材18が設置されている。連結部材18は、電極12の後端面12bと継ぎ足し電極16の先端面16aとの間の位置ずれを防止する。
本実施形態では、電極12の側面と側耐火物33の側面との間に隙間が形成されているが、さらに、電極12の上面と上耐火物31の下面との間にも隙間が形成されていてもよい。
12 電極
15 導電性要素(電極要素)
21 側壁
22 電極保持側壁(側壁)
23 貫通孔
31 上耐火物(第1耐火物)
32 下耐火物(第1耐火物)
34 係止耐火物(第2耐火物)
41 電極移動機構
51 係止ピン(係止部材)
52 嵌入部
53 突出部
101 熔解装置(ガラス熔解装置)
Claims (9)
- 複数の耐火物が積層されて構成される熔解槽と、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される少なくとも一対の電極とを備えるガラス熔解装置であって、
前記複数の耐火物のうち、鉛直方向に前記電極と隣り合う前記耐火物である第1耐火物と、
前記複数の耐火物のうち、水平方向に前記第1耐火物と隣り合う前記耐火物である第2耐火物と、
少なくとも1つの前記第1耐火物に取り付けられ、前記第2耐火物に前記第1耐火物を係止するための係止部材と、
を備え、
前記係止部材は、前記第1耐火物に着脱可能である、
ガラス熔解装置。 - 前記熔解槽の外側から内側に向かって前記電極を押圧して前記電極を移動させる電極移動機構をさらに備える、
請求項1に記載のガラス熔解装置。 - 前記係止部材は、
前記第1耐火物の表面に形成された凹部に嵌め込まれる嵌入部と、
前記第1耐火物の表面から突出し、前記第2耐火物と接する突出部と、
を有する、
請求項1または2に記載のガラス熔解装置。 - 前記電極は、複数の導電性要素が積層されて構成される、
請求項1または3に記載のガラス熔解装置。 - 前記第2耐火物は、さらに、前記電極の少なくとも1つの前記導電性要素と隣り合っている、
請求項4に記載のガラス熔解装置。 - 前記第1耐火物は、前記電極の上方に配置される前記耐火物であり、
前記係止部材が前記第1耐火物に取り付けられていないときに、前記熔解槽の外側から内側に向かって前記第1耐火物を押圧して前記第1耐火物を移動させる耐火物移動機構をさらに備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載のガラス熔解装置。 - 前記電極は、前記貫通孔の中心軸に直交する方向における断面形状が長方形であり、かつ、前記貫通孔の中心軸に直交する平面における水平方向の寸法が500mm以上である、
請求項1から6のいずれか1項に記載のガラス熔解装置。 - 前記第1耐火物と、前記電極との間の隙間である第1隙間の寸法は、少なくとも1.0mmであり、
前記複数の耐火物のうち、水平方向に前記電極と隣り合う前記耐火物である第3耐火物と、前記電極との間の隙間である第2隙間の寸法は、少なくとも1.0mmである、
請求項1から7のいずれか1項に記載のガラス熔解装置。 - 熔解方法と成形方法とを備えるガラスシート製造方法であって、
前記熔解方法では、複数の耐火物が積層されて構成される熔解槽にガラス原料が投入され、前記熔解槽の側壁に形成された貫通孔に設置される少なくとも一対の電極を用いて前記ガラス原料が加熱されて熔融ガラスが生成され、
前記成形方法では、オーバーフローダウンドロー法によって前記熔融ガラスからガラスシートが成形され、
前記熔解槽は、
前記複数の耐火物のうち、鉛直方向に前記電極と隣り合う前記耐火物である第1耐火物と、
前記複数の耐火物のうち、水平方向に前記第1耐火物と隣り合う前記耐火物である第2耐火物と、
少なくとも1つの前記第1耐火物に取り付けられ、前記第2耐火物に前記第1耐火物を係止するための係止部材と、
を有し、
前記係止部材は、前記第1耐火物に着脱可能である、
ガラスシート製造方法。
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