JP6724813B2 - ガラス製造方法、及びガラス供給管の予熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス製造方法、及びガラス供給管の予熱方法に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板に代表されるように、各種分野に利用される板ガラスには、表面欠陥やうねりに対して厳しい製品品位が要求されるのが実情である。

このような要求を満たすために、板ガラスの製造方法としてダウンドロー法が広く利用されている。このダウンドロー法としては、オーバーフローダウンドロー法やスロットダウンドロー法が公知である。

オーバーフローダウンドロー法は、断面が略くさび形の成形体の上部に設けられたオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、このオーバーフロー溝から両側に溢れ出た溶融ガラスを成形体の両側の側壁部に沿って流下させながら、成形体の下端部で融合一体化し、一枚の板ガラスを連続成形するというものである。また、スロットダウンドロー法は、溶融ガラスが供給される成形体の底壁にスロット状の開口部が形成され、この開口部を通じて溶融ガラスを流下させることにより一枚の板ガラスを連続成形するというものである。

特にオーバーフローダウンドロー法では、成形された板ガラスの表裏両面が、成形過程において、成形体の如何なる部位とも接触せずに成形されるので、非常に平面度がよく傷等の欠陥のない火造り面となる。

オーバーフローダウンドロー法を用いる板ガラス製造装置としては、特許文献１に開示されるように、成形体を内部に有する成形槽と、成形槽の下方に設置される徐冷炉と、徐冷炉の下方に設けられる冷却部及び切断部とを備えたものがある。この板ガラス製造装置は、成形体の頂部から溶融ガラスを溢れさせると共に、その下端部で融合させることで板ガラス（ガラスリボン）を成形し、この板ガラスを徐冷炉に通過させてその内部歪みを除去し、冷却部で室温まで冷却した後に、切断部で所定寸法に切断するように構成されている。

特開２０１２−１９７１８５号公報

上記の板ガラス製造装置では、成形槽の上流側に配置されるガラス溶解槽において、ガラス原料を溶解させて溶融ガラスとし、この溶融ガラスを下流側の成形槽に供給する。溶解槽と成形槽との間には、溶融ガラスを成形槽に移送するためのガラス供給路が設けられる。このガラス供給路は、例えば白金等の金属により構成される複数のガラス供給管を接続してなる。

ガラス供給路によって移送される溶融ガラスは、例えば１６００℃以上の高温となる。ガラス供給路が低温であると供給路内で溶融ガラスが流動し難くなり、また変質してしまうため、ガラス製造装置の操業にあたり、ガラス供給路を事前に加熱（予熱）しておく必要がある。この場合において、各ガラス供給管を連結した状態で加熱すると、各ガラス供給管の膨張により、その連結部分が変形及び損傷するおそれがある。このため、ガラス供給路の加熱は、ガラス供給管毎に分離して行うことが望ましい。

この場合において、ガラス供給管は筒状に構成されることから、加熱中に内部の熱がその開口部を通じて外部に放射されることによる熱損失が大きくなり、予熱を効率良く行うことができないという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、ガラス供給管の予熱を効率良く行うことを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、ガラス原料を溶解して溶融ガラスを生成する溶解工程と、前記溶融ガラスを成形する成形工程と、複数のガラス供給管を連結してなるガラス供給路によって前記溶融ガラスを溶解工程から成形工程へと移送するガラス供給工程と、を備えるガラス製造方法において、前記ガラス供給工程の前に、予め前記ガラス供給管を分離した状態で通電加熱する予熱工程と、前記予熱工程後に、前記ガラス供給管を接続して前記ガラス供給路を構成するガラス供給路形成工程と、をさらに備え、 前記予熱工程は、前記ガラス供給管の開口部の少なくとも一部を閉塞部材により塞ぐ閉塞工程を備えることを特徴とする。

上記のように、予熱工程において、ガラス供給管の開口部の少なくとも一部を閉塞部材によって塞いた状態で当該ガラス供給管を通電加熱する。したがって、開口部を通じてガラス供給管内の熱が放射することによる熱損失を可及的に低減できるため、ガラス供給管の予熱を効率良く実行できる。

上記のガラス製造方法において、前記閉塞部材は、可撓耐熱性部材から成ることが望ましく、例えば耐熱繊維からなるブランケットにより構成され得る。これに限らず、前記閉塞部材は、例えば、耐火ボード等の耐火性の板部材により構成可能である。これにより、予熱工程における閉塞部材の取り扱いが容易になる。

また、前記ガラス供給管は、ケーシングに収容される筒状の本体部と、前記本体部の端部に形成されるフランジ部とを備え、前記閉塞工程において、前記閉塞部材は、前記フランジ部に接触した状態で前記ガラス供給管の前記開口部を閉塞するとともに、固定部材を介して前記ケーシングに支持されることが望ましい。

これによれば、ガラス供給管の本体部をケーシングで覆うとともに、ガラス供給管の開口部を閉塞部材により閉塞することで、ガラス供給管を効率良く加熱できる。しかも、閉塞部材は、固定部材を介してケーシングに支持されることで、開口部を安定的に閉塞できる。

前記予熱工程では、前記ガラス供給管における前記本体部の外周面を耐火物により包囲することが望ましい。これによれば、ガラス供給管における本体部の外周面からの熱の放射による熱損失を低減できる。したがって、ガラス供給管の予熱をより一層効率良く実行できる。

また、本発明に係るガラス供給管の予熱方法は、複数のガラス供給管を通電加熱する予熱工程と、予熱工程後に、前記ガラス供給管を接続してガラス供給路を構成するガラス供給路形成工程と、を備え、前記予熱工程は、前記ガラス供給管の開口部の少なくとも一部を閉塞部材により塞ぐ閉塞工程を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス供給管の予熱を効率良く行うことが可能になる。

第一実施形態に係るガラス製造装置の側面図である。 ガラス供給路の一部を示す側面図である。 ガラス供給路をガラス供給管毎に分離した状態を示す側面図である。 ガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の斜視図である。 ガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の側面図である。 ガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の正面図である。 第二実施形態に係るガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の側面図である。 ガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の正面図である。 第三実施形態に係るガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の側面図である。 ガラス製造方法の一工程を示すガラス供給管の正面図である。

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乃至図６は、本発明に係るガラス製造装置及びガラス製造方法の第一実施形態を示す。

図１に示すように、本実施形態に係るガラス製造装置は、上流側から順に、溶解槽１と、清澄槽２と、均質化槽３と、状態調整槽４と、成形槽５と、各槽１〜５を連結するガラス供給路６ａ〜６ｄとを備える。この他、ガラス製造装置は、成形槽５により成形された板ガラスＧＲの除歪処理を行う徐冷炉（図示せず）及び除歪処理後に板ガラスＧＲを切断する切断装置（図示せず）を備え得る。

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を生成す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を介して清澄槽２に接続されている。清澄槽２は、溶解槽１から供給された溶融ガラスＧＭを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を介して均質化槽３に接続されている。

均質化槽３は、清澄された溶融ガラスＧＭを攪拌翼等により攪拌し、均一化する均質化工程を行うための容器である。均質化槽３は、ガラス供給路６ｃを介して状態調整槽４に接続されている。状態調整槽４は、溶融ガラスＧＭを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。状態調整槽４は、ガラス供給路６ｄを介して成形槽５に接続されている。

成形槽５は、溶融ガラスＧＭを所望の形状に成形するための容器である。本実施形態では、成形槽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、成形槽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、この成形槽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。

成形槽５は、ガラス供給路６ｄによって溶融ガラスＧＭがオーバーフロー溝に供給された後、溶融ガラスＧＭをオーバーフロー溝から溢れ出させて、成形槽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。成形槽５は、流下させた溶融ガラスＧＭを側壁面の下端部で融合させ、板ガラスＧＲに成形する。

成形された板ガラスＧＲは、例えば、厚みが０．０１〜１０ｍｍ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フラットパネルディスプレイ、有機ＥＬ照明、太陽電池などの基板や保護カバーに利用される。なお、成形槽５は、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い。

ガラス供給路６ａ〜６ｄは、溶融ガラスＧＭを上流側の溶解槽１から下流側の成形槽５に移送するガラス供給工程を行うための構成要素である。図２に示すように、ガラス供給路６ａ〜６ｄは、複数のガラス供給管７を連結してなる。ガラス供給路６ａ〜６ｄを構成する複数のガラス供給管７は、絶縁部材８を介して相互に連結される。絶縁部材８は中央部に開口部を有する環状に構成される。

図３に示すように、ガラス供給路６ａ〜６ｄは、ガラス供給管７毎に分離できる。ガラス供給管７は、白金又は白金合金により構成される。ガラス供給管７は、長尺状のケーシング９に被覆される。ガラス供給管７は、溶融ガラスＧＭを移送する長尺状の本体部１０と、本体部１０の端部に設けられる通電加熱部１１ａ，１１ｂとを備える。

本体部１０は、筒状（例えば円筒状）に構成されるが、この形状に限定されない。本体部１０は、ケーシング９よりも長く構成される。このため、本体部１０の各端部は、ケーシング９と端部から長手方向に突出している。

通電加熱部１１ａ，１１ｂは、本体部１０の一端部に設けられる第一通電加熱部１１ａと、本体部１０の他端部に設けられる第二通電加熱部１１ｂとを含む。各通電加熱部１１ａ，１１ｂは、本体部１０の端部における外周面を囲むように構成されるフランジ部１２と、このフランジ部１２の上部に一体に構成される電極部１３とを有する。各通電加熱部１１ａ，１１ｂは、電極部１３に所定の電圧を印加することで本体部１０を直接的に通電加熱する。

フランジ部１２は、円板状に構成されるが、この形状に限定されない。電極部１３は、フランジ部１２の上部から上方に突出する矩形状の板部であるが、この形状に限定されない。

フランジ部１２の表面（外面）には、冷却部１４が設けられる。冷却部１４は、冷却媒体を流通させることが可能な配管により構成される。冷却部１４は、溶接その他の手段により、フランジ部１２の表面に固定されている。冷却部１４は、銅、ニッケル合金その他の金属により構成される。冷却部１４は、フランジ部１２に配される第一の部分１４ａと、電極部１３に配される第二の部分１４ｂとを有する。

第一の部分１４ａは、円板状に構成されるフランジ部１２の縁部に沿うように円形に構成される。第二の部分１４ｂは、電極部１３の長手方向（上下方向）に沿うように直線状に構成される。第二の部分１４ｂは、第一の部分１４ａに冷却媒体を供給する流入部１４ｃと、第一の部分１４ａを通過した冷却媒体を取り出す排出部１４ｄとを含む。なお、冷却部１４を流通する冷却媒体としては、水、空気その他の各種流体が使用される。

ケーシング９は、鋼その他の金属により円筒体として構成されるが、この形状に限定されない。ケーシング９は、ガラス供給管７の本体部１０の外周面を包囲するように配される耐火物（例えば耐火煉瓦）１５を収容する。ケーシング９の内径は、ガラス供給管７における本体部１０の外径よりも大きく設定される。これにより、ケーシング９と本体部１０との間には、耐火物１５を収容可能な空間が形成される。なお、ケーシング９は、ガラス製造装置が配置される工場等の建屋内において、図示しない架台等により位置変更可能に支持されている。

以下、上記構成のガラス製造装置を使用して板ガラスＧＲ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、均質化槽３による均質化工程、及び状態調整槽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を成形槽５に移送し、成形槽５により溶融ガラスＧＭから板ガラスＧＲを成形する（成形工程）。溶融ガラスＧＭは、溶解槽１から成形槽５まで、ガラス供給路６ａ〜６ｄによって移送される（ガラス供給工程）。成形工程後に、徐冷炉により板ガラスＧＲの内部歪みが除去される（徐冷工程）。徐冷工程後に、板ガラスＧＲは、所定寸法に切断され（切断工程）、あるいはロール状に巻き取られる(巻取工程)。

以上のような一連の工程を実行するにあたり、事前にガラス供給路６ａ〜６ｄ及び他の構成要素１〜５を加熱する必要がある（予熱工程）。予熱工程は、各ガラス供給路６ａ〜６ｄを、その構成要素であるガラス供給管７に分離した状態で、各ガラス供給管７に対して実行される。

以下、ガラス供給管７の予熱工程（予熱方法）について、図４乃至図６を参照しながら詳細に説明する。予熱工程は、ガラス供給管７の端部における開口部７ａを閉塞する工程（閉塞工程）と、ガラス供給管７を加熱する工程（加熱工程）とを備える。

閉塞工程では、閉塞部材１６によってガラス供給管７の開口部７ａを閉塞する。閉塞部材１６は、例えば、耐熱繊維からなるブランケットや耐火ペーパー等の耐熱性および可撓変形性を有する部材により構成されることが好ましい。閉塞部材１６は、例えばアルミナ繊維等のセラミックス繊維により構成されるが、この構成に限定されない。なお、閉塞部材１６は、耐火ボードや、耐火煉瓦、その他耐熱性を有する板状部材により構成され得る。閉塞部材１６の形状は、開口部７ａの形状に応じた形状とすることができ、例えば、開口部７ａの相似形とすることができる。本実施形態では、閉塞部材１６は、円形状の主面を有する厚肉シート状に構成される。閉塞部材１６の直径は、ガラス供給管７の開口部７ａよりも大きく、冷却部１４における第一の部分１４ａ（円形部分）の直径よりも小さい。これにより、閉塞部材１６は、冷却部１４に接触することなく、フランジ部１２の表面（外面）に接触する。なお、閉塞部材１６の形状は、上記形状に限らず、矩形状、楕円状等の形状として良い。

閉塞部材１６は、固定部材１７を介してケーシング９に支持される。固定部材１７は、耐熱性を有する線状部材により構成される。固定部材１７は、本体部１０等の膨張に応じて伸縮するよう、伸縮性を有する材質から成ることが好ましい。具体的には、固定部材１７としては、例えばセラミックファイバを撚り合わせたロープ等を用いることができる。ケーシング９は、固定部材１７を係止する複数（図例では四個）の支持部１８を有する。各支持部１８は、ケーシング９の外周面から突出する板部であるが、この形状に限定されない。

支持部１８は、固定部材１７を係止する部分（係止部）１８ａを有する。固定部材１７は、閉塞部材１６をフランジ部１２に接触させて本体部１０の開口部７ａを閉塞した状態で、当該閉塞部材１６に巻き付けられる。固定部材１７は、係止部１８ａに係止されることにより、閉塞部材１６をフランジ部１２に固定する。

閉塞工程が終了すると、加熱工程に移行する。加熱工程では、電極部１３に電圧を印加し、加熱を開始する。加熱工程では、冷却部１４に冷却媒体を流通させ、各通電加熱部１１ａ，１１ｂを冷却しつつ、本体部１０を加熱する。閉塞部材１６は、溶融ガラスＧＭを移送するに足る温度にまで加熱された後、ガラス供給管７から取り外される。閉塞部材１６が取り外されたガラス供給管７は、他のガラス供給管７に接続される。複数のガラス供給管７を接続することにより、ガラス供給路６ａ〜６ｄが構成される（ガラス供給路形成工程）。なお、ガラス供給路形成工程においては、接続されるガラス供給管７各々の開口部７ａが互いに対向するよう予め隣接させた状態で閉塞部材１６を取り外し、即座に各ガラス供給管７を接続することが好ましい。このような接続方法によれば、ガラス供給管７を高温に維持しつつガラス供給路６ａ〜６ｄを形成可能である。

その後、ガラス供給路６ａ〜６ｄを、対応する他の構成要素１〜５に接続し、ガラス製造装置を組み立てる（ガラス製造装置の組立工程）。なお、ガラス供給路６ａ〜６ｄを除く他の構成要素１〜５には、要所に通電加熱部が設けられている。各構成要素１〜５には、ガラス供給管７の予熱と同時期に、通電加熱部による加熱工程が実行される。

その後、既述の溶解工程、清澄工程、均質化工程、状態調整工程、及び成形工程等が実行され、板ガラスＧＲが製造される。

以上説明した本実施形態に係るガラス製造方法（ガラス供給管７の予熱方法）では、予熱工程において、ガラス供給管７の開口部７ａを閉塞部材１６によって閉塞することで、本体部１０内を外部から遮蔽する。これにより、本体部１０の熱が内部から開口部７ａを通じて外部に放射することによる熱損失を可及的に低減できる。これにより、ガラス供給管７の予熱を効率良く行うことが可能になる。

また、閉塞部材１６は、各通電加熱部１１ａ，１１ｂの冷却部１４に接触することなく、フランジ部１２に固定される。したがって、閉塞部材１６が冷却部１４に接触して当該冷却部１４が過剰に加熱されることを防止できる。

図７及び図８は、本発明の第二実施形態を示す。上記の第一実施形態では、閉塞部材１６が円板状に構成されていたが、本実施形態では、矩形状に構成される。閉塞部材１６の寸法は、冷却部１４における第一の部分１４ａの直径よりも大きく設定されている。したがって、閉塞部材１６は、第一実施形態と比較して、より広範囲で各通電加熱部１１ａ，１１ｂを被覆する。これにより、ガラス供給管７（本体部１０）の開口部７ａからの熱の放射を防止するとともに、フランジ部１２の表面からの熱の放射をも阻止する。これにより、ガラス供給管７の予熱を効率良く行うことができる。

図９及び図１０は、本発明の第三実施形態を示す。本実施形態において、閉塞部材１６は、ガラス供給管７の開口部７ａの開口面積とほぼ同じ面積を有する円形の板部材又はブロック材である。閉塞部材１６は、ガラス供給管７の開口部７ａに挿入されることで当該開口部７ａを閉塞する。この場合、閉塞部材１６は、ガラス供給管の開口部７ａの内面に保持されることから、第一実施形態で例示した固定部材１７及びケーシング９の支持部１８を要しない。

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。

上記の実施形態では、ガラス供給路６ａ〜６ｄのガラス供給管７における開口部７ａを閉塞部材１６で閉塞する例を示したが、これに限定されない。ガラス製造装置における他の構成要素、すなわち溶解槽１、清澄槽２、均質化槽３、状態調整槽４、成形槽５においても、溶融ガラスＧＭを移送する機能を有しており、これらをガラス供給管７と見做すことができる。

例えば、清澄槽２には、溶融ガラスＧＭの脱泡処理により発生するガスを排出するベント部が設けられる。本発明では、予熱工程の実施にあたり、清澄槽２における溶融ガラスＧＭの流出入に係る開口部に加え、ベント部の開口部を閉塞部材１６によって閉塞することが望ましい。このように、予熱が必要な構成要素の開口部を閉塞部材１６によって閉塞することで、予熱工程を効率良く実施できる。

上記の実施形態では、閉塞部材１６を線状の固定部材１７によって通電加熱部１１ａ，１１ｂのフランジ部１２に固定する例を示したが、この構成限定されない。例えばクランプその他の固定手段によって閉塞部材１６をフランジ部１２に固定してもよい。

上記の実施形態では、ガラス製造方法として、板ガラス、及び板ガラスをロール状に巻き取って構成されるガラスロールを製造する方法を示したが、これに限定されない。本発明は、ガラス管、ガラスブロックその他の各種ガラス製品を製造する方法に適用される。

上記の実施形態では、ガラス供給管７の開口部７ａの全部を閉塞部材１６により閉塞した例を示したが、これに限定されず、開口部７ａの一部を閉塞して予熱工程を行ってもよい。すなわち、閉塞部材１６によって開口部７ａの一部が閉塞された場合に、開口部７ａには若干の隙間が生じてもよい。

６ａ ガラス供給路
６ｂ ガラス供給路
６ｃ ガラス供給路
６ｄ ガラス供給路
７ ガラス供給管
７ａ 開口部
９ ケーシング
１０ 本体部
１２ フランジ部
１６ 閉塞部材
１７ 固定部材
ＧＭ 溶融ガラス
ＧＲ 板ガラス

Claims (7)

1. ガラス原料を溶解して溶融ガラスを生成する溶解工程と、前記溶融ガラスを成形する成形工程と、複数のガラス供給管を連結してなるガラス供給路によって前記溶融ガラスを溶解工程から成形工程へと移送するガラス供給工程と、を備えるガラス製造方法において、
   前記ガラス供給工程の前に、予め前記ガラス供給管を分離した状態で通電加熱する予熱工程と、前記予熱工程後に、前記ガラス供給管を接続して前記ガラス供給路を構成するガラス供給路形成工程と、をさらに備え、
   前記予熱工程は、前記ガラス供給管の開口部の少なくとも一部を閉塞部材により塞ぐ閉塞工程を備えることを特徴とする、ガラス製造方法。
2. 前記閉塞部材は、可撓耐熱性部材から成る、請求項１に記載のガラス製造方法。
3. 前記閉塞部材は、耐熱繊維からなるブランケットである、請求項２に記載のガラス製造方法。
4. 前記閉塞部材は、耐火性の板部材である、請求項１に記載のガラス製造方法。
5. 前記ガラス供給管は、ケーシングに収容される筒状の本体部と、前記本体部の端部に形成されるフランジ部とを備え、
   前記閉塞工程において、前記閉塞部材は、前記フランジ部に接触した状態で前記ガラス供給管の前記開口部を閉塞するとともに、固定部材を介して前記ケーシングに支持される、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
6. 前記予熱工程では、前記ガラス供給管の外周面を耐火物により包囲する、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス製造方法。
7. 複数のガラス供給管を通電加熱する予熱工程と、予熱工程後に、前記ガラス供給管を接続してガラス供給路を構成するガラス供給路形成工程と、を備え、
   前記予熱工程は、前記ガラス供給管の開口部の少なくとも一部を閉塞部材により塞ぐ閉塞工程を備えることを特徴とする、ガラス供給管の予熱方法。

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