KR20100044684A

KR20100044684A - 용융 유리용 교반 날개 및 교반 장치

Info

Publication number: KR20100044684A
Application number: KR1020090048284A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 오기노; 히로유키 다카시마
Original assignee: 아반스트레이트 가부시키가이샤
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2010-04-30
Also published as: TW201016624A; JP2010100462A; CN101723573B; CN101723573A; SG161138A1

Abstract

회전축선(L10)에서 회전반경 방향으로 떨어진 위치에서 종방향으로 연재하고, 교반조(1)의 내벽 근처에서 회전함으로써, 교반조(1) 내의 외주부 영역에 존재하는 용융 유리를 교반하는 종봉형 제1 날개(12)와, 회전반경 방향을 따라 연재하고, 교반조(1) 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에서 회전함으로써, 교반조(1) 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에 존재하는 용융 유리를 교반하는 횡봉형 제2 날개(13)와, 제1 날개보다 내주측에 설치되며 회전축선과 직교하는 방향으로 면형상으로 연재하여, 교반조(1) 내의 중심부 영역에 존재하는 용융 유리를 외주부 영역으로 유도하는 면판형 제3 날개(14)를 구비하고 있다.

용융 유리, 교반 날개, 교반장치, 교반조, 표시 장치, 유리 기판

Description

용융 유리용 교반 날개 및 교반 장치{STIRRING BLADE FOR MOLTEN GLASS AND STIRRING DEVICE THEREFOR}

본 발명은, 용융 유리를 교반조 내에서 균질로 교반하기 위한 용융 유리용 교반 날개, 및, 교반 날개를 교반조 내에 구비한 교반 장치에 관한 것이다.

유리판의 제조에는, 용융 유리 안의 불균질 유리의 존재가 유리 제품의 품질 열화에 큰 영향을 미친다는 문제가 있다. 불균질 유리란, 용융 유리 안에 조성이 다른 유리가 존재하는 현상이며, 주위의 용융 유리와는 비중이나 굴절률 등의 특성이 다르다. 불균질 유리가 성형 고화 후의 유리 제품 안에 존재하면, 맥리라 불리는 결이 발생하여, 광학적 화상이 왜곡되거나 투명성이나 반사성이 손상되는 원인이 된다.

특히 평판 디스플레이(FPD)용 유리 기판이나 광학 유리 제조분야에서의 맥리의 발생은 제품의 품질을 현저하게 저하시키며, 예를 들면, 맥리의 요철이 TFT회로의 형성에 안 좋은 영향을 미치는 등, 표시 장치의 제조 공정에서의 트러블 발생의 원인이 되고 있다. 또한, 최근 FPD용 유리 기판은 계속해서 대형화되는 경향에 있다. 유리 기판이 대형화되면 제품 단위 당 유리 사용량이 많아지므로, 용융 유리 안에 불균질 유리가 포함된 채로 유리 기판이 형성되면, 그 유리 기판 전면이 불량이 되어 제품 수율이 현저하게 악화된다.

이러한 불균질 유리의 발생 원인으로서는, 유리 원료의 부적절한 배합, 용융 조건의 불비, 용융로 재료로부터의 용출 성분, 용융 유리액 표면에서의 휘발 등 여러 가지가 있다. 그래서, 유리판의 제조에서는, 불균질 유리의 발생을 막아 용융 유리의 균질화를 도모하는 방법으로서 기계적인 교반이 널리 행해지고 있다.

교반의 목적은, 유리의 제조 공정에서 발생한 불균질 유리를 감소 혹은 소멸시키는 것이다. 특히 광학유리나 FPD기판용 유리는 고도의 균질성이 요구되기 때문에, 성형 공정에서 용융 유리가 고화되기 이전 공정에서 용융 유리를 균질화 해 둘 필요가 있다. 그래서, 용융 공정이나 청정 공정 혹은 용융 유리가 이송되는 이송관 내 등에서 발생한 불균질 유리를, 기계적 교반에 의하여 소멸 혹은 감소시키도록 하고 있다.

교반은, 교반조라 불리는 원통형의 용기나 유로 내에서 이루어진다. 교반조 내에는 교반 날개가 있어서, 소정의 회전수로 회전함으로써 용융 유리에 전단력을 가하여 용융 유리를 교반시킨다. 교반조 내에서 용융 유리는 상부의 유입구에서 흘러 들어와, 교반되면서 교반조 하부의 유출구로 흘러 나간다. 혹은, 그 반대로, 하부의 유입구에서 흘러 들어와, 교반되면서 교반조 상부의 유출구로 흘러 나간다.

용융 유리 안의 불균질 유리에 전단력이 가해지면, 불균질 유리가 분단되어 소멸 혹은 감소한다. 전단력이 발생하는 부분은, 교반 날개, 교반조벽 등 용융 유리의 유동에서 속도차가 생기는 부분이다. 교반 속도(회전 수:rpm)는 용융 유리의 점도(온도)나 비중에 의해 적당히 결정되지만, 고점도의 용융 유리일수록 저속 회전한다. 예를 들면 10rpm 정도의 저속 회전으로 교반이 이루어진다.

종래의 용융 유리용 교반 날개로서는, 이른바 크랭크형 교반 날개나 패들형 교반 날개(예를 들면, 특허문헌1 참조), 혹은, 스크류형 교반 날개(예를 들면, 특허문헌2 참조)가 알려져 있다.

도 9는 크랭크형 교반 날개의 일례를 도시하고 있다. 상기 교반 날개(110)는, 원통형 교반조(101)의 내부에 배설되고, 교반조(101)의 중심축선 상에 설정된 회전축선의 주위로 회전 구동됨으로써 교반조(101) 내의 용융 유리(G)를 교반하는 것으로, 회전축선 상에 위치하는 회전축(111)과, 회전축선에서 회전반경 방향으로 떨어진 위치에서 회전축선을 따라 종방향으로 연재하고, 교반조(101)의 내벽 근처에서 회전함으로써, 교반조(101) 내의 외주부 영역에 존재하는 용융 유리(G)를 교반하는 종봉형 제1 날개(112)와, 회전축선과 직교하는 회전반경 방향을 따라 연재하고, 교반조(101) 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에서 회전함으로써, 교반조(101) 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에 존재하는 용융 유리(G)를 교반하는 횡봉형 제2 날개(113)를 구비하고 있다. 회전축(111)은 모터(118)로 회전된다.

교반조(101)는, 상부와 하부에 용융 유리의 유입출구(102), (103)를 가지고 있으며, 교반조(101) 내에서 용융 유리(G)는 상부의 유입출구(102)에서 흘러 들어와, 교반되면서 하부의 유입출구(103)로 흘러 나간다. 혹은, 그 반대로, 하부의 유입출구(103)에서 흘러 들어와, 교반되면서 상부의 유입출구(102)로 흘러 나간다.

[특허문헌1] 특개2001-72426호 공보

[특허문헌2] 특개2008-120630호 공보

그런데, 종래의 교반 날개에서는, 교반시의 전단력 부족에 의한 불균질 유리의 유출이 일어나기 쉽다는 문제가 있었다. 즉, 교반조 내의 용융 유리 안에 교반에 의한 전단력이 거의 가해지지 않은 상태로, 유입구에서 유출구까지 도달하는 경우가 존재했다.

이는, 교반 날개의 중심부와 외주부에서의 주속의 차이에 기인한다고 생각된다. 예를 들면, 도 9에 도시된 크랭크형 교반 날개(110)의 경우를 보면, 도 10에 수평 단면으로 도시된 바와 같이, 회전하는 교반 날개(110)의 중심부의 주속(R1)은 작고, 외주부의 주속(R2)은 크다.

그 때문에, 도 11의 개략 종단면도에 도시된 바와 같이, 상부의 유입출구(102)에서 화살표A와 같이 교반조(101)의 외주부 영역(FB)으로 유입된 용융 유리(G)는, 종봉형 제1 날개(112)나 횡봉형 제2 날개(113)의 회전에 의해 충분한 전단력을 받으면서 양호하게 교반되어 유입출구(103)로 나가지만, 교반조(101)의 중심부 영역(FA)으로 유입된 용융 유리(G)는, 교반에 의한 전단력을 충분히 받지 못하고, 화살표P로 나타낸 바와 같이, 그대로 중심부 영역(FA)을 위에서 아래로 내려가서 하부의 유입출구(103)로 나가는 현상이 발생한다. 이와 같이, 교반조(101) 내에서 충분한 전단력을 받지 못한 용융 유리는, 교반 부족에 의해 균질화가 불충분 하기 때문에 맥리 발생의 원인이 된다. 이 점은 패들형 교반 날개에서도 마찬가지라 할 수 있다.

그래서, 이러한 문제를 해소하기 위하여, 교반 날개의 회전 수를 늘리는 것을 생각할 수 있다. 교반 날개의 회전 수를 늘리면, 교반조 안의 용융 유리에 가하는 전단력을 크게 할 수 있어서 교반 효과를 높일 수 있다.

그렇지만, 용융 유리가 고점도인 경우, 교반 날개의 회전 수를 늘리면, 고점도의 용융 유리가 교반 날개와 함께 회전하는 경우가 있기 때문에, 회전 수를 늘리는 것에는 한계가 있다.

또한, 교반조나 교반 날개의 재료에는, 내부식성, 내열성의 관점에서 백금 혹은 백금 합금이 이용되지만, 교반 날개의 회전 수를 늘리면, 교반하는 용융 유리가 교반조나 교반 날개의 백금 등을 벗겨내는 현상이 발생할 우려가 있다. 용융 유리가 백금 등을 벗겨내는 현상은, 용융 유리의 교반에 의한 전단력이 걸리는 부분에서 발생하며, 용융 유리의 점도가 높아질수록 발생하기 쉬운 경향이 있다. 교반조나 교반 날개로부터 박리된 백금 혹은 백금 합금 등의 이물(백금 이물)이 용융 유리 안에 혼입되면, 성형 후의 유리 안에 포함되기 때문에, 제품 유리에서의 트러블 발생의 원인이 된다. 그러한 이유에서도, 교반 날개의 회전 수는 그다지 늘릴 수 없다.

또한, 특허문헌2에 기재되어 있는 스크류형 교반 날개의 경우는, 용융 유리를 회전력에 의해 나선형 날개의 형상을 따라 흘려보내는 것을 목적으로 하고 있으며, 용융 유리 내에 속도차가 생기지 않게 하기 위해서, 용융 유리를 전단하는 움 직임이 약하고, 불균질 유리를 소실시키는 교반 효과가 낮다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기 사정을 고려하여, 회전 수를 늘리지 않아도 교반조 내의 중심부 영역을 포함하여 교반조 내의 용융 유리 전체를 충분히 교반할 수 있어서, 용융 유리의 균질화를 도모할 수 있는 용융 유리용 교반 날개, 및, 교반 날개를 구비한 용융 유리용 교반 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 발명인 용융 유리용 교반 날개는, 원통형 교반조의 내부에 배설되고, 상기 교반조의 중심축선 상에 설정되는 회전축선의 주위에서 회전구동 됨으로써, 교반조 내의 용융 유리를 교반하는 용융 유리용의 교반 날개에 있어서, 상기 회전축선 상에 위치하는 회전축; 상기 회전축선에서 회전반경 방향으로 떨어진 위치에서 회전축선을 따라 종방향으로 연재하고, 상기 교반조의 내벽 근처에서 회전함으로써, 교반조 내의 외주부 영역에 존재하는 용융 유리를 교반하는 종봉형 제1 날개; 상기 회전축선과 직교하는 회전 반경 방향을 따라 연재하고, 상기 교반조 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에서 회전함으로써, 교반조 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에 존재하는 용융 유리를 교반하는 횡봉형 제2 날개; 상기 종봉형 제1 날개보다 내주측에 설치되며 상기 회전축선과 직교하는 방향으로 면형상으로 연재하여, 상기 교반조 내의 중심부 영역에 존재하는 용융 유리를 외주부 영역으로 유도하는 면판형 제3 날개를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1항에 있어서 상기 용융 유리용 교반 날개는, 상 기 횡봉형 제2 날개와 상기 면판형 제3 날개가 각각 회전축선 방향으로 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 3의 발명은, 청구항 2항에 있어서, 상기 용융 유리용 교반 날개는, 상기 횡봉형 제2 날개와 상기 면판형 제3 날개가 회전축선 방향과 같은 위치에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 유리용 교반 날개는, 상기 면판형 제3 날개가, 상기 회전축선을 중심으로 하는 원판으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 5의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 유리용 교반 날개는, 상기 면판형 제3 날개에 돌기형 제4 날개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 유리용 교반 날개는, 상기 면판형 제3 날개가, 상기 회전축선에 수직한 면에 대해서 경사진 자세로 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 7의 발명의 용융 유리용 교반 장치는, 상하 방향으로 중심축선을 향하여 배설되고, 상하 방향의 일단측에 유입구, 타단측에 유출구가 설치됨으로써, 용융 유리가 상하 방향으로 흐르도록 배설된 교반조의 내부에, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 교반 날개가 배설되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 1의 발명에 의하면, 교반 날개의 주속이 작은 것에 의하여 교반 부족이 되기 쉬운 교반조 내의 중심부 영역에 존재하는 용융 유리를, 유도 작용을 하는 면판형 제3 날개에 의해 외주부 영역으로 유도 할 수 있으므로, 외주부 영역으로 유도된 상태에서의 제1 날개나 제2 날개에 의한 교반 작용에 의하여, 중앙부 영역의 용융 유리의 교반 부족을 해소할 수 있다. 따라서, 교반 날개의 회전 수를 늘리지 않아도, 교반조 내 전체 용융 유리의 교반을 촉진시킬 수 있으므로, 용융 유리의 균질화를 추진시킬 수 있다. 그 결과, 교반조 내에 불균질 유리가 유입된 경우라도, 교반에 의해 불균질 유리의 소실 또는 감소를 도모할 수 있으며, 교반 날개의 회전 수를 늘리지 않음으로서, 교반 날개나 교반조의 재료인 백금 등의 박리 현상의 발생도 억제할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 횡봉형 제2 날개와 면판형 제3 날개가 각각 회전축선 방향으로 간격을 두고 다수 설치되어 있으므로, 교반조 내의 축선 방향의 각부에서, 교반조 내의 중앙부 영역에서부터 외주부 영역으로 향하는 용융 유리의 흐름을 만들 수 있어, 용융 유리의 교반을 촉진시킬 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 횡봉형 제2 날개와 면판형 제3 날개가 회전축선 방향과 같은 위치에 일체로 형성되어 있으므로, 강성이 향상된다.

청구항 4의 발명에 의하면, 면판형 제3 날개가, 교반 날개의 회전축선을 중심으로 하는 원판으로 형성되어 있어, 모서리가 없기 때문에, 용융 유리에 깎여서 마모될 우려가 적다.

청구항 5의 발명에 의하면, 제3 날개에 설치한 돌기형 제4 날개의 존재에 의 해, 용융 유리와 제3 날개가 미끄러지는 것을 방지하여, 제3 날개의 회전에 의한 원심력을 적극적으로 용융 유리에 부여할 수 있으므로, 제3 날개 상에서의 용융 유리의 체류를 막을 수 있어, 교반조 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역으로의 용융 유리의 흐름을 강하게 할 수 있으므로, 교반 효율을 더욱 높일 수 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 면판형 제3 날개가 경사진 자세로 설치되어 있으므로, 그 경사를 따르는 흐름을 용융 유리에게 부여할 수 있어, 제3 날개 상에서의 용융 유리의 체류를 막을 수 있다. 또한, 경사면(면판형 제3 날개)이 회전함으로써, 회전축선 방향의 유동을 용융 유리에 부여할 수 있으므로, 교반 효율을 한층 업 시킬 수 있어, 더욱 더 용융 유리의 균질화를 도모할 수 있다.

청구항 7의 발명에 의하면, 용융 유리가 교반조의 상부에서부터 하부를 향하여 흐르는 동안 혹은 하부에서 상부를 향하여 흐르는 동안에, 상기 교반 날개에 의해 충분히 교반되므로, 교반에 의한 용융 유리의 균질화를 추진시킬 수 있다. 그 결과, 교반조 내에 불균질 유리가 유입된 경우에도, 교반에 의해 불균질 유리의 소실 또는 감소를 도모할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 실시 형태의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 구성을 도시한 투시 사시도, 도 2는 교반 장치의 측단면도, 도 3은 교반 장치의 원리를 설명하기 위한 측단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 교반 장치는, 상하 방향으로 중심축 선(L1)을 향하여 설치된 원통형 교반조(1)와, 교반조(1)의 내부에 설치된 교반 날개(10)로 구성되어 있다. 교반조(1)의 상부에는 용융 유리의 유입구(2), 하부에는 유출구(3)가 설치되어 있으며, 용융 유리(G)는 상부의 유입구(2)로 들어가서, 교반조(1) 안을 아래쪽을 향해서 이동하여, 하부의 유출구(3)로 나간다.

교반 날개(10)는, 교반조(1)의 중심축선(L1) 상에 설정된 회전축선(L10)의 주위에서 저속으로 회전 구동됨으로써, 교반조(1) 내의 고점도의 용융 유리(G)를 교반 하는 것이다.

교반 날개(10)는, 이른바 크랭크형을 기본 형상으로 하는 것이며, 회전축선(L10) 상에 위치하는 회전축(11)과, 회전축선(L10)에서 회전반경 방향으로 떨어진 위치에서 회전축선(L10)을 따라 종방향으로 연재하고, 교반조(1)의 내벽 근처에서 회전함으로써, 교반조(1) 내의 외주부 영역(FB)에 존재하는 용융 유리(G)를 교반하는 종봉형 제1 날개(12)와, 회전축선(L10)과 직교하는 회전반경 방향을 따라 연재하고, 교반조(1) 내의 중심부 영역(FA)에서 외주부 영역(FB)까지의 범위에서 회전함으로써, 교반조(1) 내의 중심부 영역(FA)에서 외주부 영역(FB)까지의 범위에 존재하는 용융 유리(G)를 교반하는 횡봉형 제2 날개(13)와, 종봉형 제1 날개(12)보다 내주측에 설치되어 회전축선(L10)과 직교하는 방향으로 면형상으로 연재하여, 교반조(1) 내의 중심부 영역(FA)에 존재하는 용융 유리(G)를 외주부 영역(FB)으로 유도하는 면판형 제3 날개(14)를 구비하고 있다.

횡봉형 제2 날개(13)와 면판형 제3 날개(14)는, 각각 회전축선(L10) 방향으로 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치되며, 회전축선(L10) 방향과 같은 위치에 일 체로 형성되어 있다. 이 때, 면판형 제3 날개의 설치 개수는 2개 이상이 바람직하고, 3개~5개는 더욱 바람직하다. 또한, 면판형 제3 날개(14)는, 회전축선(L10)을 중심으로 하는 원판으로 형성되며, 회전축선(L10)에 수직한 자세로 회전축(11)과 제2 날개(13)에 고정되어 있다. 또한, 종봉형 제1 날개(12)는 180° 대향하는 위치에 두 개 배치되며, 이들 두 개의 제1 날개(12)에 양단이 연결된 형태로, 횡봉형 제2 날개(13)가 회전축선(L10)에 수직한 자세로 배치되어 있다.

또한, 제1 날개(12)와 제2 날개(13)는 원봉에 의해 형성되며, 제2 날개(13)의 원봉의 직경은, 원판형 제3 날개(14)의 두께보다 두껍게 설정되어 있다. 그리고, 원판형 제3 날개(14)는, 제2 날개(13)를 구성하는 원봉의 높이 방향의 중앙부에 접합되어 있다.

상기 설명과 같이, 교반 날개(10)는, 이른바 크랭크형 교반 날개에 원판형 제3날개(14)를 추가한 것을 특징으로 하고 있으며, 제3 날개(14)의 추가에 의해 교반 장치는, 크랭크형 교반 날개를 저속회전 시킬 때에 교반 효과를 얻기 힘든 중앙부 영역(FA)의 용융 유리(G)를 교반조(1) 내의 외주부 영역(FB)으로 이동시켜서 용융 유리(G)의 교반 효과를 높이도록 하고 있다.

즉, 상기 교반 장치에 의하면, 교반 날개(10)의 주속이 작아서 교반 부족이 되기 쉬운 교반조(1) 내의 중심부 영역(FA)에 존재하는 용융 유리(G)를, 도 3에 도시된 작용 원리와 같이, 유도 작용을 하는 원판형 제3 날개(14)에 의해 외주부 영역(FB)으로 유도할 수 있어서, 외주부 영역(FB)으로 유도된 상태에서 제1 날개(12)나 제2 날개(13)에 의한 교반 작용에 의하여, 중앙부 영역(FA)의 용융 유리(G)의 교반 부족을 해소할 수 있다. 따라서, 교반 날개의 회전 수를 늘리지 않아도 교반조 내 전체 용융 유리의 교반을 촉진시킬 수 있으므로 용융 유리의 균질화를 추진시킬 수 있다. 그 결과, 교반조 내로 불균질 유리가 유입된 경우에도, 교반에 의해 불균질 유리의 소실 또는 감소를 도모할 수 있으며, 교반 날개나 교반조의 재료인 백금 등의 박리 현상의 발생도 억제할 수 있다.

예를 들면, 화살표A로 나타낸 바와 같이, 상부의 유입구(2)에서 교반조(1) 내로 들어간 용융 유리(G) 중, 교반조(1) 내의 중앙부 영역(FA)으로 흘러 들어간 용융 유리(G)는, 교반 날개(10)의 중앙부에 원판형 제3 날개(14)가 있기 때문에, 중앙부 영역(FA)에서 외주부 영역(FB)으로 화살표Q로 나타낸 바와 같이 흘러서, 상기 외주부 영역(FB)에서 제1 날개(12)나 제2 날개(13)에 의해 교반된다. 따라서, 교반조(1) 내 전체 용융 유리(G)의 교반을 촉진시킬 수 있으므로, 교반에 의한 용융 유리(G)의 균질화를 추진시킬 수 있다. 그 결과, 교반조(1) 내에 불균질 유리가 유입된 경우에도, 교반에 의해 불균질 유리의 소실 또는 감소를 도모할 수 있다.

또한, 이러한 실시의 형태의 경우, 횡봉형 제2 날개(13)와 원판형 제3 날개(14)가 각각 회전축선(L10) 방향으로 간격을 두고 다수 설치되어 있으므로, 교반조(1) 내의 축선 방향의 각부에서, 교반조(1) 내의 중앙부 영역(FA)에서부터 외주부 영역(FB)으로 향하는 용융 유리(G)의 흐름을 만들 수 있어, 용융 유리(G)의 교반을 촉진시킬 수 있다. 또한, 원판형 제3 날개(14)가, 교반 날개(10)의 회전축선(L10)을 중심으로 하는 원판으로 형성되어 있어서 모서리가 없기 때문에, 용융 유리(G)에 깎여 마모될 우려도 적다. 또한, 횡종형 제2 날개(13)와 원판형 제3 날 개(14)가 회전축선(L10) 방향과 같은 위치에 일체로 형성되어 있으므로, 교반 날개(10)의 강성의 향상을 도모할 수 있는 메리트도 있다.

또한, 제3 날개(14)는, 원판 이외의 평판형상, 예를 들면 다각형(사각형, 육각형)으로 하는 것도 가능하다. 그러나, 다각형으로 하면 「모서리」 부분이 용융 유리에 의해 깎여서 마모될 우려가 있고, 깎인 부재는 용융 유리 안의 이물질이 되어 제품 품질면에서의 문제가 될 가능성이 있다. 따라서, 다각형은 그다지 바람직하지 않고 원형으로 하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 타원형으로 하는 것도 원형 다음으로 좋다 할 수 있다.

또한, 상기에서는, 교반조(1)의 상부에서 용융 유리를 유입시켜서 하부로 흘려 보내는 경우에 대해 서술하였지만, 반대로 사용하여도 된다. 즉, 하부에서 용융 유리를 유입시키고 상부로 유출시키는 사용 방법이다. 이 경우에는, 상부의 유입구(2)가 유출구, 하부의 유출구(3)가 유입구가 된다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원판형 제3 날개(14)가 회전축선(L10)에 대해서 수직한 자세로 설치되어 있는 경우를 나타냈지만, 도 4 및 도 5에 도시된 교반 날개(20)와 같이, 원판형 제3 날개(24)가 회전축선(L10)에 수직인 면에 대해서 경사진 자세로 설치되어도 된다.

이와 같이 면판형 제3 날개(24)가 경사진 자세로 설치되어 있는 경우에는, 용융 유리에 제3 날개(24)의 경사를 따르는 흐름을 부여할 수 있어서, 제3 날개(24) 상에서의 용융 유리(G)의 체류를 막을 수 있다. 또한, 경사면(면판형 제3 날개(24))이 회전함으로써, 회전축선(L10) 방향의 유동을 용융 유리(G)에 부여할 수 있기 때문에 교반 효과를 한층 높일 수 있으므로, 용융 유리의 균질화를 더욱 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원판형 제3날개(14)의 상하면에 아무것도 부가되어 있지 않은 경우를 나타냈지만, 도 6 및 도 7에 도시된 교반 날개(30)와 같이, 원판형 제3 날개(14)의 판면상에 돌기형 제4 날개(35)를 설치할 수도 있다. 이 경우, 용융 유리가 흘러 들어오는 쪽의 판면(위에서부터 흘러 들어오는 경우는 상면, 아래에서부터 흘러 들어오는 경우는 하면)에 제4 날개(35)를 설치하는 것으로 한다.

이 경우의 제4 날개(35)는, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 회전축(11)의 외주면에서부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 있으며, 회전축(11)을 사이에 두고 180° 대향하는 위치에 두 개 설치되고, 제2 날개(13)의 회전 방향(R)의 전측에 적당한 각도θ(예를 들면, θ=60°)의 간격을 두고 배치되어 있다. θ의 값은, 90°≤θ≤30° 정도로 설정하는 것이 좋다. 그렇게 하면, 제4 날개(35)의 회전 방향 전측에서의 제3 날개(14)의 상면 영역(제2 날개(13)와 제4 날개(35) 사이의 영역)을 넓게 취할 수 있어서, 제4 날개(35)에 의한 깎는 효과를 크게 할 수 있기 때문이다. 또한, 제4 날개(35)는, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 원봉으로 제작한 제2 날개(13)의 상반부가 제3 날개(14)의 상면으로부터 돌출되어 있는 높이(h)보다 높게 돌출되어 있다. 그렇게 하지 않으면, 제4 날개(35)에 의한 깎는 효과를 기대할 수 없기 때문이다.

또한, 각 제4 날개(35)는, 도시 예에서는 회전 중심측의 높이가 높고, 외주 측으로 갈수록 높이가 낮아지는 경사를 부여한, 제3 날개(14)와 수직인 평판에 의해 형성되어 있다. 또한, 각 제4 날개(35)는, 같은 높이로 회전 중심측에서부터 외주측으로 연장된 것으로 형성되어 있어도 되고, 도시 예의 것과는 반대로, 회전 중심측의 높이가 낮고, 외주측으로 갈수록 높이가 높아지는 경사를 부여하여 형성되어 있어도 된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제4 날개(35)는 여러 가지 변형이 가능하다.

(a)는 제3 날개(14)에 대해서 수직으로 기립시킨 평판으로 제4 날개(35a)를 구성했을 경우의 예, (b)는 교반 날개의 회전 방향(R)에 대해서 경사진 자세의 평판으로 제4 날개(35b)를 구성했을 경우의 예, (c)는 교반 날개의 회전 방향(R)에 대해서 앞으로 경사진 자세의 평판으로 제4 날개(35c)를 구성했을 경우의 예, (d)는 단면 삼각의 봉형 부재로 제4 날개(35d)를 구성했을 경우의 예, (e)는 단면 반원의 봉형 부재로 제4 날개(35d)를 구성했을 경우의 예를 도시하고 있다.

예를 들면, (b)의 예와 같이, 회전 방향(R)에 대해서 뒤쪽으로 경사진 자세의 평판으로 제4 날개(35b)를 구성했을 경우, 제4 날개(35b)에 의한 깎기 저항을 작게 억제하면서, 제3 날개(14) 상에 체류하는 용융 유리를 외주측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, (a)의 제4 날개(35a)가 수직인 경우에 비해 제4 날개(35b)가 재료의 박리 방지 효과가 있다.

또한, (c)의 예와 같이, 회전 방향(R)에 대해서 앞쪽으로 경사진 자세의 평판으로 제4 날개(35c)를 구성했을 경우, 제3 날개(14) 상에 체류하는 용융 유리에 대한 미끄러짐을 억제할 수 있으므로, (a)의 제4 날개(35a)가 수직인 경우에 비해 용융 유리에 대한 깎기 효과를 높일 수 있다.

또한, (d)나 (e)의 예와 같이, 제4 날개(35d), (35e)가 단면 삼각이나 단면 반원인 경우, (b)의 예와 같이, 제4 날개(35d), (35e)에 의한 깎기 저항을 작게 억제하면서, 제3 날개(14) 상에 체류하는 용융 유리를 외주측으로 이동시킬 수 있다. 따라서, (a)의 제4 날개(35a)가 수직인 경우에 비해 제4 날개(35d), (35e)가 재료의 박리 방지에 효과가 있다.

이와 같이 제3 날개(14)의 판면상에 제4 날개(35a~35e)를 설치한 경우에는, 상기 제4 날개(35)의 존재에 의해, 용융 유리와 제3 날개(14) 사이의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 제3 날개(14)의 회전에 의한 원심력을 적극적으로 용융 유리에 부여할 수 있으므로, 제3 날개(14) 상에서의 용융 유리의 체류를 막을 수 있다. 그 결과, 교반조(1) 내의 중심부 영역(FA)에서 외주부 영역(FB)으로의 용융 유리의 흐름을 강하게 할 수 있어서, 더욱 교반 효율을 높일 수 있다.

다음으로 구체적인 실시 예에 대하여 서술한다.

여기서 대상으로 하는 용융 유리의 점도·온도·유속은, 대체로 이하와 같다.

온도: 1450℃~1550℃

점도: 900~2000푸아즈(l00Pa·s)

유속: 3cm/min~6cm/min

또한, 용융 유리의 조성은 표 1과 같다.

용융 유리의 조성(mol%)

SiO₂	50~70
Al₂O₃	5~15
B₂O₃	5~15
MgO	0~3
CaO	3~10
SrO	1~3
BaO	0~5
Na₂O	0~1
K₂O	0~1
AS₂O₃	0~1
Sb₂O₃	0~1
SnO₂	0~2
Fe₂O₃	0~2
ZrO₂	0~2

교반조나 교반 날개의 재질은, 백금이나 백금 합금이다.

백금 합금의 예로는, 고온역의 용융 유리에 사용하는 경우는 「백금·로듐 합금」이나 「백금, 이리듐 합금」을 들 수 있다. 또한, 저온역의 용융 유리에 사용하는 경우는, 「백금 팔라듐 합금」, 「백금·금 합금」, 「백금·니켈 합금」을 들 수 있다.

또한, 교반 날개의 치수는, 교반조의 내경과 용융 유리의 평균 통과량(평균 체재 시간)에 의존한다. 교반조의 치수를 무제한으로 대형화하는 것은 강도 및 효율면에서 제약이 있기 때문에, 통상은 복수개의 교반조를 설치하고, 예를 들면 이들 교반조를 직렬로 유로로 연결하여 가용한다. 그 때, 전단의 교반조가 위에서 아래로 용융 유리를 이동시키는 경우, 그 후단의 교반조에서는 아래에서 위로 용융 유리를 이동 시키도록 유로를 연결한다.

교반조와 교반 날개의 최적 치수는 다음과 같이 결정한다.

우선, 교반 날개와 교반조의 공간은, 일반적으로, 교반 날개와 교반조 내벽면의 공간(틈)이 작은 편이 전단 효과는 커진다. 공간의 실제 치수는, 효과 및 안전면에서 10mm~30mm를 확보하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 15mm~20mm로 하는 것이 좋다.

또한, 교반조의 치수는, 내경을 500mm 이하로 하는 것이 바람직하며, 300mm~400mm로 하는 것이 가장 바람직하다. 교반조의 깊이는, 용융 유리의 압력이 교반조 하부에 걸리기 때문에 강도면에서 제한을 받는다(교반조 부재인 백금의 두께를 두껍게 하면 깊게 할 수 있다). 실제 교반조의 깊이는, 바람직하게는 500mm~1500mm, 가장 바람직하게는 600mm~1000mm으로 설정하는 것이 좋다.

또한, 교반 날개의 원판형 제3 날개의 치수는, 외경이 너무 크면 상하의 원반 사이가 데드 스페이스(용융 유리가 교반되지 않는 스페이스)가 된다. 또한, 원반 날개의 외경이 너무 작으면, 해당 발명의 목적인 교반조 내의 중앙부 영역의 용융 유리를 외주부 영역으로 이동시키는 효과를 얻을 수 없게 된다. 그래서, 제3 날개의 외경은, 교반조의 내경을 1.0으로 했을 때 0.2~0.6으로 하는 것이 바람직하다.

상기의 조건을 만족시켜서 실험해 본 결과, 본 발명의 교반 날개를 이용했을 경우, 교반 날개의 회전 수를 늘리지 않고 오히려 회전 수를 줄인 상태로 맥리의 발생을 억제할 수 있다는 것을 알게 되었다. 즉, 본 발명의 교반 날개를 이용하면, 종래의 교반 날개를 이용했을 때 용융 유리의 균일화에 필요한 회전수의 30%를 줄인 회전 수로 했을 경우에도 맥리의 발생을 억제할 수 있었다. 이러한 사실로부터, 본 발명의 교반 날개는, 교반조의 중심부 영역을 포함하여 교반조 안의 용융 유리 전체에 충분한 전단력을 가할 수 있어서, 불균질 유리를 소실시킬 수 있다는 것을 알게 되었다. 또한, 교반 날개의 회전 수를 저감 할 수 있으므로, 백금 등의 박리 현상도 볼 수 없었다.

이상에서 설명한 본 발명의 교반 날개는, 유리판, FPD 유리 기판용 유리판, 광학용 유리, 건축용 유리, 병용 유리 등, 모든 유리의 제조에 이용할 수 있다. 또한 본 발명의 교반 날개를 사용한 용융 유리의 공급 장치는, 다운드로 방식의 성형 장치에 이용하는 것이 적합하지만, 그 외의 방식의 성형 장치에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 구성을 나타내는 투시 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 측단면도이다

도 3은 본 발명의 실시 형태의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 원리를 설명하기 위한 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 형태의 교반 날개의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태의 교반 날개의 일부 단면을 나타내는 측면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태의 교반 날개의 사시도이다.

도 7은 (a)는 교반 날개의 일부 상면도, (b)는 측면도이다.

도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 교반 날개의 제4 날개의 변형 예 (a)~(e)를 나타내는 도면이다.

도 9는 종래의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 투시 측면도이다.

도 10은 종래의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 요부 수평 단면도이다.

도 11은 종래의 교반 날개를 구비한 교반 장치의 원리를 설명하기 위한 측단면도이다.

Claims

원통형 교반조의 내부에 배설되고, 상기 교반조의 중심축선 상에 설정되는 회전축선의 주위에서 회전구동 됨으로써, 교반조 내의 용융 유리를 교반하는 용융 유리용 교반 날개에 있어서,

상기 회전축선 상에 위치하는 회전축;

상기 회전축선에서 회전반경 방향으로 떨어진 위치에서 회전축선을 따라 종방향으로 연재하고, 상기 교반조의 내벽 근처에서 회전함으로써, 상기 교반조 내의 외주부 영역에 존재하는 용융 유리를 교반하는 종봉형 제1 날개;

상기 회전축선과 직교하는 회전 반경 방향을 따라 연재하고, 상기 교반조 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에서 회전함으로써, 교반조 내의 중심부 영역에서부터 외주부 영역까지의 범위에 존재하는 용융 유리를 교반하는 횡봉형 제2 날개;

상기 종봉형 제1 날개보다 내주측에 설치되며 상기 회전축선과 직교하는 방향으로 면형상으로 연재하여, 상기 교반조 내의 중심부 영역에 존재하는 용융 유리를 외주부 영역으로 유도하는 면판형 제3 날개를 구비하는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
제 1항에 있어서,

상기 용융 유리용 교반 날개는,

상기 횡봉형 제2 날개와 상기 면판형 제3 날개가 각각 회전축선 방향으로 간격을 두고 적어도 하나 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
제 2항에 있어서,

상기 용융 유리용 교반 날개는,

상기 횡봉형 제2 날개와 상기 면판형 제3 날개가 회전축선 방향과 같은 위치에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용융 유리용 교반 날개는,

상기 면판형 제3 날개가, 상기 회전축선을 중심으로 하는 원판으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용융 유리용 교반 날개는,

상기 면판형 제3 날개에 돌기형 제4 날개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용융 유리용 교반 날개는,

상기 면판형 제3 날개가, 상기 회전축선에 수직한 면에 대해서 경사진 자세로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 날개.
상하 방향으로 중심축선을 향하여 배설되고, 상하 방향의 일단측에 유입구, 타단측에 유출구가 설치됨으로써, 용융 유리가 상하 방향으로 흐르도록 배설된 교반조의 내부에, 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 교반 날개가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 교반 장치.