KR20200090731A

KR20200090731A - 유리 물품의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20200090731A
Application number: KR1020207004770A
Authority: KR
Inventors: 슈사쿠 타마무라; 슈스케 오카모토; 카즈유키 텐야마
Original assignee: 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-07-29
Also published as: JP2019108258A; TW201930207A; JP6925582B2; CN111295362A; US20210147275A1; WO2019124017A1; US11370684B2; KR102493166B1; CN111295362B; TWI782151B

Abstract

유리 물품의 제조 방법은 이송관(7)을 가열하는 예열 공정(S1)과, 예열 공정(S1) 후에 이송관(7)의 내부에 용융 유리를 유통시키는 이송 공정(S4)을 구비한다. 이송관(7)은 관형상의 본체부(8)와, 본체부(8)의 단부에 형성되는 플랜지부(9a, 9b)를 구비한다. 본체부(8)는 내화물(10)에 유지된다. 예열 공정(S1)은 이송관(7)에 외력(F)를 부여하여 이송관(7)을 신장시키는 외력 부여 공정을 포함한다.

Description

유리 물품의 제조 방법 및 제조 장치

본 발명은 판유리 등의 유리 물품을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

이미 알고 있는 바와 같이, 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에서는 박형화 및 경량화가 진행되고 있고, 이것에 따라, 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 판유리에 관해서도 더욱 박판화가 요구된다.

일반적으로, 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 판유리를 제조하는 방법으로서는 오버플로우 다운드로우법 등의 각종 성형법이 사용된다. 예를 들면, 판유리는 용해 공정, 청징 공정, 균질화 공정, 성형 공정 등의 각 공정을 거쳐서 박판화가 된다. 특허문헌 1에는 상기의 각 공정을 실행하는 제조 장치로서, 용해로와, 청징조와, 교반조와, 성형 장치와, 이들의 구성 요소를 서로 접속함과 아울러 용융 유리를 이송하는 이송관(유리 공급관)을 구비한 것이 개시된다.

이송관에 의해 이송되는 용융 유리는 고온이 되는 점으로부터 판유리 제조 장치의 조업에 있어서, 용융 유리를 이송할 수 있도록 사전에 이송관을 예비 가열 할 필요가 있다(이하, 이 공정을 「예열 공정」이라고 한다). 예열 공정에 있어서, 이송관끼리 또는 이송관과 청징조 등의 다른 구성 요소를 연결한 상태에서 가열하면, 그 연결 부분에 열팽창(이하, 단지 「팽창」이라고 한다)에 의한 변형이 생겨 상기 이송관이 손상하는 경우가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에서는 이송관과 다른 구성 요소를 분리한 상태에서 예열 공정을 행한 후에, 제조 장치를 조립하는 것이 개시되어 있다.

일본특허공개 2013-216535호 공보

그러나, 종래의 예열 공정에서는 이송관의 지지 구조, 가열 온도, 가열 시간 등의 각종 조건의 차이에 의해, 이송관의 팽창이 충분하게 확보할 수 없을 경우가 있었다. 예열 공정에 있어서의 이송관의 팽창이 불충분하다면 이송관에 열응력이 발생한다. 이 경우, 제조 장치의 조립 후의 유리 물품의 제조에 있어서, 이송관이 더욱 팽창하는 점으로부터, 이송관의 열응력이 증대하여 손상을 초래할 우려가 있었다.

본 발명은 상기의 사정을 고려하여 이루어진 것이고, 예열 공정에 있어서 이송관을 충분하게 팽창시키는 것이 가능한 유리 물품의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것이고, 이송관을 가열하는 예열 공정과, 상기 예열 공정 후에 상기 이송관의 내부에 용융 유리를 유통시키는 이송 공정을 구비하는 유리 물품의 제조 방법으로서, 상기 이송관은 관형상의 본체부와, 상기 본체부의 단부에 형성되는 플랜지부를 구비하고, 상기 본체부는 내화물에 유지되어 있고, 상기 예열 공정은 상기 이송관에 외력을 부여하여 상기 이송관을 신장시키는 외력 부여 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 이송관에 외력을 부여함으로써, 예열 공정에 있어서, 상기 이송관의 팽창을 촉진해서 이송관을 충분하게 팽창시킬 수 있고, 이송관에 발생하는 열응력을 저감할 수 있다. 이 때문에, 예열 공정 후에 있어서의 유리 물품의 제조에 있어서도 이송관의 열응력을 저감할 수 있으므로, 팽창에 의한 이송관의 변형이나 좌굴을 방지하여 장기 수명화를 실현할 수 있다.

상기 외력 부여 공정에서는 상기 이송관의 측정 팽창 길이가 이론 팽창 길이에 가깝게 되도록 상기 이송관에 외력을 부여하는 것이 바람직하다. 예열 공정에 있어서의 임의의 가열 시간에서 측정된 이송관의 팽창 길이(측정 팽창 장지)를 상기 가열 시간(가열 온도)에 있어서의 이론 팽창 길이에 가깝게 함으로써 예열 공정에 있어서의 이송관의 팽창 길이를 양호한 정밀도로 최적화할 수 있다. 여기서, 「측정 팽창 길이」란 이송관의 팽창 길이의 측정치이고, 「이론 팽창 길이」란 가열 온도 및 열팽창율로부터 산출되는 이송관의 팽창 길이를 의미한다.

또한, 상기 외력 부여 공정은 상기 이론 팽창 길이와 상기 측정 팽창 길이의 차가 소정의 역치를 초과한 경우에 실행되는 것이 바람직하다. 이것에 의해 이송관을 효율적으로 팽창시킬 수 있다.

상기 내화물은 케이싱에 고정되어 있고, 상기 외력 부여 공정에서는 상기 케이싱이 구비하는 압압 부재를 상기 플랜지부에 접촉시킴으로써, 상기 이송관에 상기 외력을 부여하는 것이 바람직하다. 내화물이 케이싱에 고정됨으로써, 케이싱의 이동에 따라 이송관 및 내화물을 이동시킬 수 있다. 케이싱이 압압 부재를 구비함으로써, 케이싱의 이동에 따라 압압 부재도 이동시킬 수 있다. 따라서, 예열 후의 이송관과 다른 구성 요소를 접속하는 작업을 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 상기 외력 부여 공정에서는 상기 플랜지부의 둘레 방향의 복수 개소에 상기 외력을 부여하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 플랜지부의 국소적인 변형을 방지하면서, 본체부를 적합하게 팽창시킬 수 있다.

또한, 상기 이송관의 상기 본체부는 경사 자세로 배치되어 있고, 상기 외력 부여 공정에서는 상기 본체부의 경사 방향을 따라 상기 외력을 부여하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 경사진 본체부를 적합하게 팽창시킬 수 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 것이고, 내부에 용융 유리를 유통시키는 것이 가능한 이송관과, 상기 이송관을 유지하는 내화물을 구비하는 유리 물품의 제조 장치에 있어서, 상기 이송관은 관형상의 본체부와, 상기 본체부의 단부에 형성되는 플랜지부를 구비하고, 상기 본체부가 상기 내화물에 유지되어 있고, 상기제조 장치는 상기 이송관이 신장하도록 상기 이송관에 외력을 부여하는 외력 부여 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 제조 장치에 구비되는 외력 부여 수단에 의해 이송관에 외력을 부여함으로써 이송관을 예열하는 경우에 상기 이송관의 팽창 길이를 최적화할 수 있다. 이것에 의해, 이송관을 미리 충분하게 팽창시킬 수 있고, 유리 물품의 제조에 있어서, 이송관의 더욱 팽창에 의한 변형이나 좌굴을 방지하여 상기 이송관의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 예열 공정에 있어서 이송관을 충분하게 팽창시키는 것이 가능하다.

도 1은 유리 물품의 제조 장치의 전체 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 이송관의 측면도이다.
도 3은 이송관의 정면도이다.
도 4는 유리 물품의 제조 방법에 따른 플로우차트이다.
도 5는 예열 공정에 있어서의 이송관을 나타내는 측면도이다.
도 6은 이송관의 예열 시간과 팽창 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 예열 공정에 있어서의 이송관을 나타내는 측면도이다.
도 8은 예열 공정에 있어서의 이송관을 나타내는 측면도이다.
도 9는 이송관의 다른 예를 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 유리 물품의 제조 방법 및 제조 장치의 일실시형태(제 1 실시형태)를 나타낸다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 유리 물품의 제조 장치는 상류측으로부터 순차적으로, 용해조(1)과, 청징조(2)와, 균질화조(교반조)(3)와, 포트(4)과, 성형체(5)와, 이들의 각 구성 요소 1~5를 연결하는 유리 공급로(6a~6d)를 구비한다. 이 밖에, 제조 장치는 성형체(5)에 의해 성형된 판유리(GR)(유리 물품)을 서랭하는 서랭로(도면에는 나타내지 않는다) 및 서랭 후에 판유리(GR)를 절단하는 절단 장치(도면에는 나타내지 않는다)를 구비한다.

용해조(1)는 투입된 유리 원료를 용해해서 용융 유리(GM)를 얻는 용해 공정을 행하기 위한 용기이다. 용해조(1)는 유리 공급로(6a)에 의해 청징조(2)에 접속되어 있다.

청징조(2)는 용융 유리(GM)를 이송하면서 청징제 등의 작용에 의해 탈포하는 청징 공정을 행한다. 청징조(2)는 유리 공급로(6b)에 의해 균질화조(3)에 접속되어 있다. 본 실시형태의 청징조(2)는 백금 재료(백금 또는 백금 합금)로 이루어지는 이송관으로 구성된다.

균질화조(3)는 청징된 용융 유리(GM)를 교반하고, 균일화하는 공정(균질화 공정)을 행하기 위한 백금 재료제의 용기이다. 균질화조(3)는 교반 날개를 갖는 스터러(3a)를 구비한다. 균질화조(3)는 유리 공급로(6c)에 의해 포트(4)에 접속되어 있다.

포트(4)는 용융 유리(GM)를 성형에 적합한 상태로 조정하는 상태 조정 공정을 행하기 위한 용기이다. 포트(4)는 용융 유리(GM)의 점도 조정 및 유량 조정을 위한 용적부로서 예시된다. 포트(4)는 유리 공급로(6d)에 의해 성형체(5)에 접속되어 있다.

성형체(5)는 용융 유리(GM)를 소망의 형상(예를 들면, 판형상)으로 성형한다.본 실시형태에서는 성형체(5)는 오버플로우 다운드로우법에 의해 용융 유리(GM)를 판형상으로 성형한다. 상세하게는 성형체(5)는 단면 형상(도 1의 지면과 직교하는 단면 형상)이 대략 쐐기 형상을 이루고 있고, 이 성형체(5)의 상부에는 오버플로우 홈(도면에는 나타내지 않는다)이 형성되어 있다.

성형체(5)는 용융 유리(GM)를 오버플로우 홈으로부터 넘쳐 흘려서 성형체(5)의 양 측의 측벽면(지면의 표리면측에 위치하는 측면)을 따라 유하시킨다. 성형체(5)는 유하시킨 용융 유리(GM)를 측벽면 하정부(下頂部)에서 융합시킨다. 이것에 의해 띠형상의 판유리(GR)가 성형된다. 또한, 성형체(5)는 슬롯다운 드로우법 등의 다른 다운 드로우법을 실행하는 것이어도 된다.

이렇게 하여 얻어진 띠형상의 판유리(GR)를 절단함으로써, 매엽 형상의 판유리가 잘라 내어진다. 판유리는 예를 들면 두께가 0.01~2mm이고, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이, 유기 EL 조명, 태양 전지 등의 기판이나 보호 커버에 이용된다. 본 발명에 따른 유리 물품은 판유리에 한정되지 않고, 유리관 기타의 각종 형상을 갖는 것을 포함한다. 예를 들면, 유리관을 형성하는 경우에는 성형체(5) 대신에 단너법을 이용하는 성형 장치가 배치된다.

판유리의 재료로서는 규산염 유리, 실리카 유리가 사용되고, 바람직하게는 붕규산 유리, 소다라임 유리, 알루미노 규산염 유리, 화학 강화 유리가 사용되고, 가장 바람직하게는 무알칼리 유리가 사용된다. 여기서, 무알칼리 유리란 알칼리 성분(알칼리 금속 산화물)이 실질적으로 포함되어 있지 않은 유리이고, 구체적으로는 알칼리 성분의 중량비가 3000ppm 이하인 유리이다. 본 발명에 있어서의 알칼리 성분의 중량비는 바람직하게는 1000ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 500ppm 이하이고, 가장 바람직하게는 300ppm 이하이다.

유리 공급로(6a~6d)는 이송관(7)에 의해 구성된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이송관(7)은 용융 유리(GM)를 이송하는 장척 형상의 본체부(8)와, 본체부(8)의 각 단부에 설치되는 플랜지부(9a, 9b)를 구비한다. 본체부(8)는 내화물(10)로 유지되고, 내화물(10)은 케이싱(11)에 고정된다.

본체부(8)는 백금 재료(백금 또는 백금 합금)에 의해 통 형상(예를 들면, 원통 형상)으로 구성된다. 본체부(8)는 내화물(10)보다도 길게 구성된다. 이 때문에, 본체부(8)의 각 단부는 내화물(10)의 단부로부터 길이 방향으로 돌출되고 있다.

플랜지부(9a, 9b)은 판 형상으로 구성된다. 플랜지부(9a, 9b)는 본체부(8)의 일단부에 형성되는 제 1 플랜지부(9a)와, 본체부(8)의 타단부에 형성되는 제 2 플랜지부(9b)를 포함한다. 각 플랜지부(9a, 9b)는 본체부(8)의 단부에 있어서의 외주면을 둘러싸도록 구성된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(9a, 9b)는 원판부(12)와, 이 원판부(12)로부터 돌출되는 복수의 돌기부(13~15)를 구비한다. 원판부(12)는 본체부(8)의 길이 방향 각 단부에 고정되고, 백금 재료에 의해 구성된다. 각 돌기부(13~15)는 원판부(12)의 상부로부터 상방으로 돌출되는 제 1 돌기부(13), 원판부(12)의 측부로부터 측방으로 돌출되는 제 2 돌기부(14) 및 제 3 돌기부(15)를 포함한다.

제 1 돌기부(13)는 본체부(8)에 전류를 흘리기 위한 전극부(터미널)로서 구성된다. 플랜지부(9a, 9b)는 제 1 돌기부(13)에 소정의 전압을 인가함으로써 본체부(8)를 직접적으로 통전 가열한다. 이 때문에, 제 1 돌기부(13)는 예를 들면, 구리(동 합금을 포함한다) 또는 니켈(니켈 합금을 포함한다)에 의해 구성된다.

플랜지부(9a, 9b)를 연결 부재(16a, 16b)를 통해서 케이싱(11)에서 지지하기 위해 제 1 돌기부(13)는 플랜지부(9a, 9b)와 일체로 구성되는 제 1 부분(13a)과 이 제1 부분(13a)의 단부에 일체로 구성되는 제 2 부분(13b)을 갖는다. 제 1 부분(13a)은 플랜지부(9a, 9b)의 상부로부터 상방으로 돌출되는 직사각형 형상의 판부이다. 제 2 부분(13b)은 제 1 부분(13a)에 대하여 직각으로 연결되는 직사각형 형상의 판부이다. 제 2 부분(13b)은 제 1 부분(13a)의 상단부로부터 대략 수평 방향 또는 본체부(8)의 길이 방향을 따라 돌출된다. 제 2 부분(13b)은 상기 제 2 부분(13b)을 상하 방향으로 관통하는 구멍(13c)을 갖는다.

제 2 돌기부(14) 및 제 3 돌기부(15)는 장척의 판 형상으로 구성된다. 제 2 돌기부(14)는 원판부(12)의 일방의 측부(상하 방향에 있어서의 중도부)로부터 반경방향 외방으로 돌출된다. 제 3 돌기부(15)는 원판부(12)의 타방 측부(상하 방향에 있어서의 중도부)로부터 제 2 돌기부(14)와는 반대의 방향으로 돌출된다. 제 2 돌기부(14) 및 제 3 돌기부(15)는 예를 들면, 강에 의해 구성할 수 있고, 제 1 돌기부(13)와 마찬가지로, 구리 또는 니켈에 의해 구성되어도 좋다.

내화물(10)(예를 들면, 내화벽돌)은 고지르코니아계 내화물에 의해 구성되지만, 이 재질에 한정되는 것은 아니다. 케이싱(11)은 강 그 밖의 금속에 의해 직육면체 또는 원통체로서 구성되지만, 이 형상에 한정되지 않는다. 케이싱(11)은 유리 물품의 제조 장치가 배치되는 공장 등의 건물 내에 있어서, 도면에 나타나 있지 않은 가대 등에 의해 위치 변경 가능하게 지지되어 있다.

내화물(10)과 본체부(8) 사이에는 이송관(7)을 지지하는 지지재(17)가 개재한다. 본 실시형태의 지지재(17)는 원료가 되는 분말을, 이송관(7)의 본체부(8)와 내화물(10) 사이에 충전한 후에, 가열에 의해 확산 접합시킴으로써 구성되는 접합체이다. 여기서, 「확산 접합」이란 분말끼리를 접촉시켜, 접촉면 간에 생기는 원자의 확산을 이용해서 접합하는 방법을 말한다.

지지재(17)의 원료가 되는 분말로서는 예를 들면, 알루미나 분말과 실리카 분말을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 융점이 높은 알루미나 분말을 주성분하는 것이 바람직하다. 상기의 구성에 한정하지 않고, 알루미나 분말, 실리카 분말 외, 지르코니아 분말, 이트리아 분말 그 밖의 각 재료 분말을 단체로 사용하고, 또는 복수종의 분말을 혼합함으로써 구성될 수 있다. 또한, 지지재(17)는 이송관(7)의 본체부(8)의 외주면과 접촉하는 내화물 섬유층과, 내화물 섬유층의 외측에 배치되는 부정형 내화물층으로 구성해도 된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 케이싱(11)은 이송관(7)의 플랜지부(9a, 9b)를 압압하는 장치(압압 장치)(18~20)와 이송관(7)을 지지하기 위한 부재(지지 부재)(24a, 24b)를 구비한다.

압압 장치(18~20)는 이송관(7)의 길이 방향을 따라, 상기 이송관(7)에 외력(F)을 부여한다. 압압 장치(18~20)는 케이싱(11)의 복수 개소에 설치된다. 즉, 압압 장치(18~20)는 플랜지부(9a, 9b)의 각 돌기부(13~15)의 위치에 대응하도록 케이싱(11)의 외면에 배치된다. 복수의 압압 장치(18~20)는 케이싱(11)의 상부에 설치되는 제 1 압압 장치(18)와, 케이싱(11)의 측부에 설치되는 제 2 압압 장치(19) 및 제 3 압압 장치(20)를 포함한다.

각 압압 장치(18~20)는 케이싱(11)의 외면에 설치되는 브래킷(21)과, 브래킷(21)에 지지되는 압압 부재(22)를 구비한다. 브래킷(21)은 판형상으로 구성되어 있고, 케이싱(11)의 길이 방향(본체부(8)의 길이 방향)을 따라 관통하는 구멍(21a)을 갖는다.

압압 부재(22)는 축부(22a)와, 상기 축부(22a)의 선단에 고정되는 압압부(22b)와, 축부(22a)를 브래킷(21)에 고정하는 고정 부재(23a, 23b)를 구비한다. 축부(22a)에는 수나사부가 형성되어 있고, 상기 수나사부는 브래킷(21)의 구멍(21a)에 삽입 통과되어 있다. 압압부(22b)는 절연 재료에 의해 원판 형상으로 구성되지만, 이 형상에 한정되지 않는다. 압압부(22b)는 축부(22a)의 회전 동작에 의해, 플랜지부(9a, 9b)의 각 돌기부(13~15)에 대하여 접근·이반 가능하게 구성된다. 고정 부재(23a, 23b)는 한쌍의 너트에 의해 구성된다. 각 고정 부재(23a, 23b)는 축부(22a)의 수나사부에 나사 결합하고 있다. 각 고정 부재(23a, 23b)는 브래킷(21)을 끼우도록 체결됨으로써 축부(22a)를 고정한다.

플랜지부(9a, 9b)를 연결 부재(16a, 16b)를 통해서 케이싱(11)에서 지지하기 위해, 케이싱(11)은 제 1 플랜지부(9a)에 대응하는 제 1 지지 부재(24a)와, 제 2 플랜지부(9b)에 대응하는 제 2 지지 부재(24b)를 포함한다. 각 지지 부재(24a, 24b)는 케이싱(11)의 상부 외면으로부터 상방으로 돌출되는 지주(25)와, 각 연결 부재(16a, 16b)의 일단부가 연결되는 지지부(26)를 구비한다.

지주(25)는 강 그 밖의 금속에 의해 장척 형상으로 구성된다. 지주(25)는 그 일단부(하단부)가 용접 등의 수단에 의해 케이싱(11)의 외면에 고정되어 이루어진다.

지지부(26)는 지주(25)의 상단부로부터 수평 방향 또는 케이싱(11)의 길이 방향(통심(筒心) 방향)을 따라 돌출된다. 지지부(26)는 그 돌출 방향을 따라 길게 구성되는 구멍(이하 「긴 구멍」이라고 한다)(26a)을 갖는다. 긴 구멍(26a)은 지지부(26)를 상하 방향으로 관통한다. 이 긴 구멍(26a)에는 각 연결 부재(16a, 16b)의 일부가 삽입 통과된다.

제 1 연결 부재(16a)는 제 1 플랜지부(9a)와 제 1 지지 부재(24a)를 연결하고, 제 2 연결 부재(16b)는 제 2 플랜지부(9b)와 제 2 지지 부재(24b)를 연결한다. 각 연결 부재(16a, 16b)는 지지부(26)에 연결되는 제 1 로드(27)와, 각 플랜지부(9a, 9b)에 연결되는 제 2 로드(28)와, 상기 연결 부재(16a, 16b)의 중도부에 설치되는 절연 부재(29)를 구비한다. 제 1 로드(27)는 지지부(26)에 지지되고, 제 2 로드(28)는 고정 부재(30a, 30b)에 의해 각 플랜지부(9a, 9b)의 제 1 돌기부(13)에 고정되어 있다.

제 1 로드(27)는 금속제의 나사 부재에 의해 구성된다. 제 1 로드(27)의 일단부(상단부)는 각 지지 부재(24a, 24b)의 지지부(26)로 이동 가능한 상태에서 유지된다. 제 1 로드(27)의 타단부는 절연 부재(29)가 구비하는 암나사부에 조여져 있다.

제 1 로드(27)의 상단부에는 지지부(26)의 상면을 주행하는 롤러(27a)가 회전 가능하게 설치된다. 롤러(27a)는 이송관(7)의 본체부(8)가 가열에 의해 팽창한 경우에, 상기 팽창에 따르는 제 1 로드(27)의 이동에 추종하도록 지지부(26)의 상면에 접촉하고 있다.

제 2 로드(28)는 제 1 로드(27)와 마찬가지로, 금속제의 나사 부재에 의해 구성된다. 제 2 로드(28)의 일단부(상단부)는 제 1 로드(27)의 타단부(하단부)와 접촉하지 않고, 절연 부재(29)가 구비하는 암 나사부에 조여져 있다. 제 2 로드(28)의 타단부(하단부)는 각 플랜지부(9a, 9b)에 있어서의 제 1 돌기부(13)의 제 2 부분(13b)에 관통 형성된 구멍(13c)에 삽입 통과됨과 아울러, 고정 부재(30a, 30b)에 의해 상기 제 2 부분(13b)에 고정된다.

고정 부재(30a, 30b)는 1쌍의 너트에 의해 구성된다. 각 고정 부재(30a, 30b)는 제 2 로드(28)에 나사 결합되어 있다. 각 고정 부재(30a, 30b)는 제 2 로드(28)의 일부가 제 1 돌기부(13)의 제 2 부분(13b)에 따른 구멍(13c)에 삽입 통과된 상태에 있어서, 상기 제 2 부분(13b)을 끼우도록 체결됨으로써 제 2 로드(28)를 제 2 부분(13b)에 고정한다.

절연 부재(29)로서는 애자가 적합하게 사용되지만, 이 밖에, 합성 고무 그 외의 각종 재료에 의해 직육면체상 또는 원기둥 형상으로 구성된 것을 사용할 수 있다. 절연 부재(29)는 제 1 로드(27)의 하단부와, 제 2 로드(28)의 상단부를 접촉 시키지 않고 이간한 상태에서, 상기 제 1 로드(27) 및 제 2 로드(28)를 연결한다. 이와 같이, 절연 부재(29)는 제 1 로드(27) 및 제 2 로드(28)에 의해 각 지지 부재(24a, 24b)와 제 1 돌기부(13)를 연결시킨 상태에서, 상기 각 지지 부재(24a, 24b)와 제 1 돌기부(13) 사이에 개재한다.

이하, 상기 구성의 제조 장치에 의해 유리 물품(판유리)을 제조하는 방법에 관하여 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 방법은 예열 공정(S1), 조립 공정(S2), 용해 공정(S3), 용융 유리 공급 공정(S4), 성형 공정(S5), 서랭 공정(S6),및 절단 공정(S7)을 주로 구비한다.

예열 공정(S1)에서는 제조 장치의 각 구성 요소(1~5, 6a~6d)를 개별적으로 분리한 상태에서, 이들을 승온한다. 이하에서는 예열 공정(S1)의 예로서, 유리 공급로(6a~6d)를 구성하는 이송관(7)을 승온하는 경우에 관하여 설명한다.

예열 공정(S1)에서는 이송관(7)의 본체부(8)를 승온하기 위해서, 플랜지부(9a, 9b)를 통해서 본체부(8)에 전류를 흘린다. 이 가열에 의해, 도 5에 있어서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 각 이송관(7)의 본체부(8)은 그 길이 방향(축심(軸心) 방향)으로 팽창한다. 또한, 본체부(8) 및 플랜지부(9a, 9b)는 반경 방향으로 팽창한다.

이 때, 케이싱(11) 내에 있어서, 내화물(10)과 본체부(8) 사이에 충전된 지지재(17)는 분말의 상태를 유지하고 있고, 본체부(8)와 내화물(10) 간의 공간에 있어서, 유동(이동) 가능하다. 이와 같이, 지지재(17)로서의 분말이 윤활재로서 작용함으로써 본체부(8)와 지지재(17) 사이에 있어서의 마찰력이 저감된다. 즉, 외력 부여에 의해 본체부(8)가 신장 가능한 상태에서 본체부(8)가 내화물(10)에 유지되어 있다.

또한, 본체부(8)의 팽창에 따라, 각 플랜지부(9a, 9b)는 상기 본체부(8)의 길이 방향으로 변위한다. 이 때, 각 플랜지부(9a, 9b)에 연결되는 각 연결 부재(16a, 16b)는 롤러(27a)가 각 지지 부재(24a, 24b)에 있어서의 지지부(26)의 상면을 전동함으로써(도 5에 있어서의 실선과 2점 쇄선을 참조), 각 플랜지부(9a, 9b)의 변위로 추종할 수 있다. 따라서, 지주(25) 및 연결 부재(16a, 16b)에 의한 지지 구조는 이송관(7)(본체부(8))의 팽창을 저해하는 일 없이 플랜지부(9a, 9b)를 적합하게 지지할 수 있다.

예열 공정(S1)에서는 이송관(7)의 팽창 길이를 측정한다(측정 공정). 이송관(7)의 팽창 길이는 이하의 방법에 의해 측정된다. 예를 들면, 각 플랜지부(9a, 9b)로부터 떨어진 위치에, 상기 각 플랜지부(9a, 9b)에 대응하는 레이저 조사 장치를 배치하고, 상기 레이저 조사 장치로부터 연직 방향으로 레이저광을 조사하고, 일정한 가열 시간마다 상기 레이저광과 각 플랜지부(9a, 9b)의 거리의 변화를 측정한다. 이 거리의 변화량은 이송관(7)(본체부(8))의 팽창 길이라 간주할 수 있다.

다른 측정 방법으로서, 본체부(8)에 있어서 케이싱(11)에 피복되어 있는 부분의 팽창 길이와, 케이싱(11)으로부터 노출하는 부분의 팽창 길이를 개별적으로 측정하고, 이들의 팽창 길이의 총합을 이송관(7)의 팽창 길이로 해도 된다. 예열 공정(S1)에서는 케이싱(11)도 마찬가지로 팽창하는 점으로부터, 본체부(8)의 길이 방향에 있어서의 케이싱(11)의 팽창 길이를 측정하고, 이것을 케이싱(11)에 피복되어 있는 본체부(8)의 부분에 따른 팽창 길이로 간주할 수 있다.

도 6은 예비 가열의 시간과, 이송관(7)의 팽창 길이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 있어서, 이론 팽창 곡선을 실선으로 나타낸다. 도 6에 있어서, 부호 L1M은 예열시간 T1에 측정된 이송관(7)의 팽창 길이를 나타낸다. 동일하게, 부호 L2M, L3M은 각각 예열 시간 T2, T3에 있어서 측정된 이송관(7)의 팽창 길이를 나타낸다. 또한, 부호 L3L은 예열 시간 T3에 있어서의 이론 팽창 곡선 상의 팽창 길이를 나타낸다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 이론 팽창 곡선은 이하와 같이 해서 구해진다.즉, 예열 시간과 이송관(7)의 가열 온도의 관계를 얻는다. 구해진 가열 온도와 이송관(7)의 열팽창율을 이용하여 이송관(7)의 팽창 길이를 산출한다.

예열 공정(S1)에서는 정기적으로 이송관(7)의 팽창 길이를 측정하고, 측정된 팽창 길이(이하, 「측정 팽창 길이」라고 한다)를 이론 팽창 곡선 상의 길이(이하 「이론 팽창 길이」라고 한다)와 비교한다. 이 비교에 의해, 측정 팽창 길이와 이론 팽창 길이의 차가 소정의 역치를 초과하는 경우에, 압압 장치(18~20)에 의한 플랜지부(9a, 9b)의 압압이 실행된다(외력 부여 공정).

즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예열 시간 T3에 있어서의 측정 팽창 길이 L3M과, 상기 시간 T3에 있어서의 이론 팽창 길이 L3L의 차(L3L-L3M)가 역치(TH)를 초과하는 경우, 본체부(8)의 측정 팽창 길이가 불충분하다고 판단되고, 각 압압 장치(18~20)는 이 측정 팽창 길이 L3M이 이론 팽창 길이 L3L에 가깝게 되도록, 이송관(7)에 외력(F)을 부여한다. 예를 들면 이송관(7)의 길이가 2000mm이면, 역치(TH)는 1mm로 하면 된다.

이 외력 부여 공정에서는 각 압압 장치(18~20)의 압압 부재(22)를 회전시킴으로써 각 플랜지부(9a, 9b)로부터 떨어진 대기 위치에 있는 압압부(22b)를 각 플랜지부(9a, 9b)의 각 돌기부(13~15)를 향해서 접근시킨다. 이것에 의해, 압압부(22b)는 각 플랜지부(9a, 9b)의 일방의 면에 접촉한다(도 7 참조). 그리고, 압압부(22b)가 각 돌기부(13~15)를 압압하도록 압압 부재(22)를 회전시킨다. 이것에 의해, 각 플랜지부(9a, 9b)의 둘레 방향에 있어서의 복수 개소에 설치된 각 돌기부(13~15)에 본체부(8)의 길이 방향을 따라 외력(F)이 부여된다. 이 외력(F)은 본체부(8)에 길이 방향의 인장 응력을 발생시키기 위한 것은 아니고, 본체부(8)의 팽창을 조장시키기 위한 각 플랜지부(9a, 9b)에 부여된다. 이와 같이, 각 돌기부(13~15)에 외력(F)을 부여함으로써, 본체부(8)가 신장하고, 이것에 따라 열응력(길이 방향의 압축 응력)이 저감된다. 또한, 본체부(8)는 예열 시간(가열 온도)에 따른 길이까지 팽창할 수 있다(도 8 참조).

본체부(8)가 소정의 온도(예를 들면, 1200~1400℃)에까지 도달하면, 예열 공정(S1)이 종료하고, 조립 공정(S2)이 실행된다. 조립 공정(S2)에서는 가열되어서 팽창한 후의 제조 장치의 각 구성 요소(1~5, 6a~6d)를 연결함으로써 제조 장치가 조립된다.

용해 공정(S3)에서는 용해조(1) 내에 공급된 유리 원료가 가열되어 용융 유리(GM)가 생성된다. 또한, 제조 장치의 상승 기간을 단축하기 위해서, 조립 공정 S2이전에 용해조(1) 내에 미리 용융 유리(GM)를 생성해도 된다.

용융 유리 공급 공정(S4)에서는 용해조(1)의 용융 유리(GM)를 각 유리 공급로(6a~6d)를 통해서, 청징조(2), 균질화조(3), 포트(4), 그리고 성형체(5)로 순차적으로 이송한다. 용융 유리 공급 공정(S4)에서는 용융 유리(GM)가 청징조(2)를 유통할 때, 유리 원료에 배합된 청징제의 작용에 의해 용융 유리(GM)로부터 가스(기포)가 발생한다. 이 가스는 청징조(2)로부터 외부로 배출된다(청징 공정). 또한, 균질화조(3)에 있어서, 용융 유리(GM)는 교반되어 균질화된다(균질화 공정). 용융 유리(GM)가 포트(4), 유리 공급로(6d)를 통과할 때에는 그 상태(예를 들면, 점도나 유량)가 조정된다(상태 조정 공정).

또한, 용융 유리 공급 공정(S4)에 있어서, 내화물(10)과 본체부(8) 사이에 개재하는 분말의 온도가 고온이 되면, 상기 분말의 확산 결합이 활성화한다. 분말의 가열 온도는 상기 분말의 확산 접합이 활성화하는 온도 이상으로 하면 되고, 1400℃ 이상 1650℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는 분말 중의 알루미나 분말끼리 및 알루미나 분말과 실리카 분말 사이에서, 확산 접합이 발생한다. 또한, 알루미나 분말과 실리카 분말에 의하여 뮬라이트가 발생한다. 뮬라이트는 알루미나 분말끼리를 강고하게 접합한다. 시간의 경과와 함께 확산 접합이 진행하고, 최종적으로, 분말은 1개 또는 복수개의 접합체(지지재(17))가 된다. 지지재(17)는 본체부(8) 및 내화물(10)과 밀착하는 점으로부터, 용융 유리 공급 공정(S4)에 있어서 내화물(10)에 대한 본체부(8)의 이동을 저해한다. 이것에 의해, 본체부(8)는 위치 어긋남이 생기지 않도록 내화물(10)에 고정된다. 지지재(17)는 판유리(GR)의 제조가 종료하기까지의 사이, 내화물(10)과 함께 본체부(8)를 계속해서 지지한다.

성형 공정 S5에서는 용융 유리 공급 공정(S4)을 거쳐서 용융 유리(GM)가 성형체(5)에 공급된다. 성형체(5)는 용융 유리(GM)를 오버플로우 홈으로부터 넘쳐 흘려서 그 측벽면을 따라 유하시킨다. 성형체(5)는 유하시킨 용융 유리(GM)를 하정부에서 융합시킴으로써 띠형상의 판유리(GR)를 성형한다.

그 후, 띠형상의 판유리(GR)는 서랭로에 의한 서랭 공정 S6, 절단 장치에 의한 절단 공정 S7을 거쳐 소정 치수의 판유리가 절단된다. 이상에 의해, 유리 물품으로서의 판유리가 완성된다. 또는, 절단 공정 S7에서 판유리(GR)의 폭방향의 양단을 제거한 후에, 띠형상의 판유리(GR)를 롤형상으로 권취하여 유리 물품으로서의 유리 롤을 얻어도 좋다(권취 공정).

이상 설명한 본 실시형태에 따른 유리 물품의 제조 방법에 의하면, 이송관(7)의 플랜지부(9a, 9b)에 외력(F)을 부여함으로써, 예열 공정 S1에 있어서, 본체부(8)의 팽창을 촉진해서 이송관(7)을 충분하게 팽창시킬 수 있고, 이송관(7)에 발생하는 열응력을 저감할 수 있다. 따라서, 유리 물품의 제조 과정(용융 유리 공급 공정(S4))에 있어서도 이송관(7)에 발생하는 열응력을 저감할 수 있으므로, 팽창에 의한 이송관(7)의 변형이나 좌굴을 방지하여 이송관(7)의 장기 수명화를 실현할 수 있다.

도 9는 이송관의 다른 예(제 2 실시형태)를 나타낸다. 본 예에 따른 이송관(7)은 예를 들면, 용해조(1)와 청징조(2)를 접속하는 유리 공급로(6a)에 사용된다. 이 이송관(7)의 본체부(8)는 제 1 플랜지부(9a)측의 단부가 제 2 플랜지부(9b)측의 단부보다도 상방에 위치하도록 경사한다. 수평 방향에 대한 본체부(8)의 경사각도는 예를 들면 3~30°로 하는 것이 바람직하다.

제 2 실시형태의 제 1 플랜지부(9a)의 지지 구조에서는 롤러(27a) 대신에 너트(27b)가 제 1 로드(27)의 상단부에 설치된다. 이 너트(27b)는 지지부(26)의 상면을 슬라이딩 이동 가능하다.

제 2 실시형태의 제 2 플랜지부(9b)의 지지 구조에 있어서, 제 1 돌기부(31)는 원판부(12)의 하부로부터 하방으로 돌출되는 제 1 부분(31a)과, 이 제 1 부분(31a)으로부터 본체부(8)의 길이 방향 중앙부측으로 돌출되는 제 2 부분(31b)을 갖는다. 제 2 부분(31b)은 수평으로 신장한다. 또한, 연결 부재(32)는 케이싱(11)의 하면에 고정되는 제 1 로드(33)와, 제 2 부분(31b)에 연결되는 제 2 로드(34)와, 상기 연결 부재(32)의 중도부에 설치되는 절연 부재(35)를 구비한다. 제 2 로드(34)의 하단부에는 제 2 부분(31b)의 하면과 접촉하는 너트(34b)가 설치된다. 이 너트(34b)는 제 2 부분(31b)의 하면을 슬라이딩 이동 가능하다. 이와 같은 제 1 돌기부(31) 및 연결 부재(32)에 의해, 제 2 플랜지부(9b)는 이송관(7)(본체부(8))의 길이 방향에 따른 이동이 허용된 상태에서 케이싱(11)에 지지되어 있다.

또한, 예열 공정(S1)에서의 본체부(8)의 신장에 따라, 지지부(26)로부터 제 1 돌기부(13)의 제 2 부분(13b)에 이르는 거리가 짧아짐과 동시에, 케이싱(11)의 하면으로부터 제 1 돌기부(31)의 제 2 부분(31b)에 이르는 거리가 길어진다. 이 때문에, 상기 거리의 변동에 추종하도록 연결 부재(16a, 32)의 길이를 조정한다. 연결 부재(16a, 32)의 길이는 예를 들면, 절연 부재(29, 35)로의 제 1 로드(27, 33) 및/또는 제 2 로드(28, 34)의 조이는 길이를 변경함으로써 조정하면 된다.

제 2 실시형태의 지지부(26)는 수평으로 신장하지만, 본체부(8)와 평행이 되도록 경사져도 된다. 또한, 제 1 돌기부(31)의 제 2 부분(31b)은 수평으로 신장하지만, 본체부(8)와 평행하게 되도록 경사져도 된다. 지지부(26) 및 제 2 부분(31b)이 경사지는 경우, 연결 부재(16a, 32)의 길이 조정이 불필요하게 된다. 또한, 너트(27b, 34b)를 대신하여 슬라이딩 이동 가능한 다른 슬라이드 부재나 롤러를 사용해도 된다.

제 2 플랜지부(9b)에 대응하는 제 1 압압 장치(18)는 케이싱(11)의 하면에 설치되어 있다. 즉, 제 1 압압 장치(18)의 브래킷(21)은 케이싱(11)의 하면에 고정됨과 아울러, 상기 하면으로부터 하방으로 돌출되고 있다. 압압 부재(22)는 축부(22a)를 통해서 브래킷(21)에 진퇴 가능하게 지지된다. 압압 부재(22)는 압압부(22b)를 제 2 플랜지부(9b)에 따른 제 1 돌기부(31)의 제 1 부분(31a)에 접촉되어 상기 제 1 부분(31a)을 압압함으로써, 제 2 플랜지부(9b)에 외력을 부여한다.

제 2 압압 장치(19)의 압압 부재(22)는 본체부(8)와 평행하게 되도록 축부(22a)가 본체부(8)와 동일한 각도로 경사져 있다. 도시하지 않지만 제 3 압압 장치(20)의 압압 부재(22)에 있어서도, 본체부(8)와 같은 각도로 경사지고 있다. 제 2 압압 장치(19) 및 제 3 압압 장치(20)의 각 압압 부재(22)는 본체부(8)의 경사 방향을 따라 각 플랜지부(9a, 9b)의 제 2 돌기부(14) 및 제 3 돌기부(15)를 압압할 수 있다. 본 예에 있어서도, 예열 공정(S1)에 있어서 본체부(8)의 팽창이 불충분한 경우에, 그 팽창을 촉진시키는 외력을 각 압압 장치(18~20)에 의해 각 플랜지부(9a, 9b)에 부여할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기한 작용 효과에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

상기의 실시형태에서는 유리 공급로(6a~6d)를 구성하는 이송관(7)을 예시했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들면 청징조(2)를 상기 형태의 이송관(7)으로 구성해도 된다. 즉, 본 발명은 청징조(2)에 대해서도 적용 가능하다.

외력을 부여하는 방향은 이송관(7)의 길이 방향(경사 방향)에 따른 방향에 한하지 않고, 이송관(7)을 신장시킬 수 있으면, 이송관(7)의 길이 방향(경사 방향)과 각도를 갖는 방향이어도 된다. 예를 들면, 도 9와 같이 경사하는 이송관(7)에 연직면과 평행한 플랜지부(9a, 9b)가 설치되는 경우, 제 1 압압 장치(18)와 같이 이송관(7)의 플랜지부(9a, 9b)와 수직한 방향을 따라 외력을 부여해도 된다. 이송관(7)을 효율적으로 신장시키는 관점에서는 외력을 부여하는 방향과 이송관(7)의 길이 방향(경사 방향)이 이루는 각도는 30°이하인 것이 바람직하고, 15°이하인 것이 보다 바람직하고, 0°인 것이 가장 바람직하다.

7 이송관
8 본체부
9a 제 1 플랜지부
9b 제 2 플랜지부
10 내화물
11 케이싱
18 제 1 압압 장치(외력 부여 수단)
19 제 2 압압 장치(외력 부여 수단)
20 제 3 압압 장치(외력 부여 수단)
22 압압 부재
F 외력
S1 예열 공정
S4 용융 유리 공급 공정(이송 공정)
L3L 이론팽창 길이
L3M 측정 팽창 길이
TH 역치

Claims

이송관을 가열하는 예열 공정과, 상기 예열 공정 후에 상기 이송관의 내부에 용융 유리를 유통시키는 이송 공정을 구비하는 유리 물품의 제조 방법으로서,
상기 이송관은 관형상의 본체부와, 상기 본체부의 단부에 형성되는 플랜지부를 구비하고,
상기 본체부는 내화물에 유지되어 있고,
상기 예열 공정은 상기 이송관에 외력을 부여하여 상기 이송관을 신장시키는 외력 부여 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 외력 부여 공정에서는 상기 이송관의 측정 팽창 길이가 이론 팽창 길이에 가깝도록 상기 이송관에 외력을 부여하는 유리 물품의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 외력 부여 공정은 상기 이론 팽창 길이와 상기 측정 팽창 길이의 차가 소정의 역치를 초과한 경우에 실행되는 유리 물품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내화물은 케이싱에 고정되어 있고,
상기 외력 부여 공정에서는 상기 케이싱이 구비하는 압압 부재를 상기 플랜지부에 접촉시킴으로써, 상기 이송관에 상기 외력을 부여하는 유리 물품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외력 부여 공정에서는 상기 플랜지부의 둘레 방향의 복수 개소에 상기외력을 부여하는 유리 물품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송관의 상기 본체부는 경사 자세로 배치되어 있고,
상기 외력 부여 공정에서는 상기 본체부의 경사 방향을 따라 상기 외력을 부여하는 유리 물품의 제조 방법.
내부에 용융 유리를 유통시키는 것이 가능한 이송관과, 상기 이송관을 유지하는 내화물을 구비하는 유리 물품의 제조 장치에 있어서,
상기 이송관은 관형상의 본체부와, 상기 본체부의 단부에 형성되는 플랜지부를 구비하고,
상기 본체부가 상기 내화물에 유지되어 있고,
상기 제조 장치는 상기 이송관이 신장하도록 상기 이송관에 외력을 부여하는 외력 부여 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 장치.