KR20210018195A - 유리 물품의 제조 방법 - Google Patents

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KR20210018195A
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토루 사쿠라바야시
요지 카도타니
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

용융로(1)에서 유리 원료(Gr)를 용융해서 용융 유리(Gm)를 형성하는 용융 공정과, 용융로(1)의 유출구(1a)로부터 유출되는 용융 유리(Gm)를 이송 유로(2)로 이송하는 이송 공정과, 이송 유로(2)로 이송된 용융 유리(Gm)를 성형 장치(3)에서 유리 리본(G)으로 성형하는 성형 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법이며, 유출구(1a)를 막도록 차단 부재(14)를 배치한 상태에서, 이송 유로(2)를 교환하는 교환 공정을 더 구비하고 있다.

Description

유리 물품의 제조 방법
본 발명은 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
유리 물품의 제조 방법에서는 용융로에서 유리 원료를 용융해서 용융 유리를 형성한 후, 용융로의 하류측에 형성된 유출구로부터 유출되는 용융 유리를 이송 유로(피더라고 함)에 의해 성형 장치까지 이송함과 아울러, 이송된 용융 유리를 성형 장치에서 유리 물품에 따른 소정 형상(예를 들면, 판 형상)으로 성형한다.
여기에서, 용융로에서는 전극에 의한 통전 가열에 의해 유리 원료 및/또는 용융 유리를 가열하는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
일본 특허 공개 2003-183031호 공보
그런데, 이송 유로가 갑자기 고장이나 열화 등에 의해 사용 불능이 된 경우, 그 사용 불능이 된 이송 유로를 새로운 이송 유로로 교환하고, 사용 가능한 용융로에 대해서는 그대로 계속 사용하는 것이 경제적이다.
그러나, 종래에 있어서는 용융로를 그대로 남겨두고 이송 유로를 안전하게 교환하는 방법이 없어, 이송 유로가 사용 불능이 된 시점에서 이송 유로와 함께 용융로도 해체하는 경우가 있다.
본 발명은 용융로를 그대로 남겨두고 이송 유로를 안전하게 교환하는 것을 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서 창안된 본 발명은 용융로에서 유리 원료를 용융해서 용융 유리를 연속 형성하는 용융 공정과, 용융로의 유출구로부터 유출되는 용융 유리를 이송 유로로 이송하는 이송 공정과, 이송 유로로 이송된 용융 유리를 성형 장치에서 유리 물품으로 성형하는 성형 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법에 있어서, 유출구를 막도록 차단 부재를 배치한 상태에서, 이송 유로를 교환하는 교환 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의하면, 차단 부재에 의해 용융로의 유출구가 막아지기 때문에, 이송 유로를 교환할 때에 용융로 내의 용융 유리가 유출구로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용융로를 그대로 남겨두고 이송 유로를 안전하게 교환할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 교환 공정에서는 차단 부재로 유출구를 막기 전에, 적어도 최상류부의 이송 유로 내에서 용융 유리를 강온하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 최상류부의 이송 유로 내에서 용융 유리를 강온하는 것에 따라, 용융로의 유출구 주변의 용융 유리가 고점도가 되어 그 유동성이 저하한다. 이에 따라, 용융로 내의 용융 유리는 용융로의 유출구로부터 천천히 흘러나가기 때문에, 차단 부재의 배치 작업을 용이하게 행할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 차단 부재가 냉각 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 차단 부재에 의해 용융로의 유출구 주변의 용융 유리가 냉각되어, 유출구 주변의 용융 유리가 고점도로 유지된다. 이 때문에, 차단 부재를 배치한 용융로의 유출구로부터 용융 유리가 누출하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 차단 부재의 열변형도 방지할 수 있기 때문에, 차단 부재에 의해 용융로의 유출구를 막은 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 용융로는 용융 유리를 통전 가열하는 전극을 구비해도 좋다. 이 경우, 전극을 사용한 통전 가열과, 버너(가스 연료의 연소) 등의 다른 가열 수단에 의한 가열을 병용해도 좋다.
상기의 구성에 있어서, 차단 부재가 절연 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 교환 공정 중에 용융로에서 전극에 의한 통전 가열을 계속해도, 이송 유로측으로의 누전을 방지할 수 있다. 이 때문에, 이송 유로의 교환 작업을 안전하게 행할 수 있다.
상기의 구성이 있어서, 전극이 용융로의 저벽에 형성된 보텀 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융로의 침식이 개선되어, 용융로의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 이 때문에, 용융로의 수명을 이송 유로의 수명보다도 대폭 길게 할 수 있고, 용해로를 남겨두고 이송 유로를 교환하는 효과가 보다 현저하게 된다.
상기의 구성에 있어서, 용융 공정에서는 전극을 사용한 통전 가열만으로, 유리 원료를 용융하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융로 내에 있어서의 가스 연료의 연소에 기인하는 수증기량의 상승이 없기 때문에, 용융 유리 중의 수분량을 저하시키기 쉽다. 따라서, 유리 물품의 수분량도 필연적으로 낮아져, 그 열적 치수안정성이 향상한다는 이점이 있다.
상기의 구성에 있어서, 용융로가 지르코니아계 내화물을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 용융로의 침식이 개선되어, 용융로의 장기 수명화를 더 도모할 수 있으므로, 용해로를 남겨두고 이송 유로를 교환하는 효과가 보다 현저하게 된다.
상기의 구성에 있어서, 용융로에 접속하는 이송 유로의 수가 하나이어도 좋다.
상기의 구성에 있어서, 용융로의 유리 원료를 용융하는 용융 공간이 단일의 공간으로 이루어져 있어도 좋다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 용융로를 그대로 남겨두고 이송 유로를 안전하게 교환할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 장치를 나타내는 측면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 장치의 용융로 주변을 나타내는 단면도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 용융로 주변의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 용융로 주변의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 용융로 주변의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 사용되는 차단 부재의 절연 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 차단 부재 주변의 단면도이다.
도 7은 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 사용되는 차단 부재의 냉각 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 차단 부재의 정면도이다.
도 8은 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 제 3 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 제 3 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 사용되는 제조 장치는 상류측으로부터 순서대로 용융로(1)와, 이송 유로(2)와, 성형 장치(3)를 구비하고 있다.
용융로(1)는 용융 유리(Gm)를 연속 형성하는 용융 공정을 실시하기 위한 것이다. 본 실시형태에서는 용융 유리(Gm)는 무알칼리 유리로 이루어진다. 무알칼리 유리는 유리 조성으로서, 예를 들면 질량%로 SiO2 50∼70%, Al2O3 12∼25%, B2O3 0∼12%, Li2O+Na2O+K2O(Li2O, Na2O 및 K2O의 합량) 0∼1% 미만, MgO 0∼8%, CaO 0∼15%, SrO 0∼12%, BaO 0∼15%를 포함한다. 무알칼리 유리로 이루어지는 용융 유리(Gm)의 전기 저항율은 일반적으로 높고, 예를 들면 용융로(1)의 가열 온도 1500℃에 있어서 100Ω·㎝ 이상이 된다.
용융 유리(Gm)는 무알칼리 유리에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 소다 유리, 붕규산 유리, 알루미노실리케이트 유리 등이어도 좋다.
이송 유로(2)는 용융로(1)로부터 성형 장치(3)를 향해서 용융 유리(Gm)를 이송하는 이송 공정을 실시하기 위한 것이다. 이송 유로(2)는 청징실(4)과, 균질화실(교반실)(5)과, 포트(6)와, 이들 각 부를 접속하는 이송관(7∼10)을 구비하고 있다. 청징실(4), 균질화실(5), 포트(6) 및 이송관(7∼10)은 백금 또는 백금 합금으로 구성할 수 있고, 필요에 따라서 통전 가열된다. 여기에서, 청징실(4) 등의 「실」 및 「포트」라고 하는 용어에는 조 형상 구조를 갖는 것이나, 관 형상 구조를 갖는 것이 포함되는 것으로 한다.
청징실(4)은 용융로(1)로부터 공급된 용융 유리(Gm)를 청징제 등의 작용(기능)에 의해 청징하는(거품 빼는) 청징 공정을 실시하기 위한 것이다.
균질화실(5)은 청징된 용융 유리(Gm)를 교반 날개(5a)에 의해 교반하고, 균일화하는 균질화 공정을 실시하기 위한 것이다. 균질화실(5)은 복수의 균질화실을 늘어놓은 것이어도 좋다. 이 경우, 인접하는 2개의 균질화실의 일방의 상단부와, 타방의 하단부를 이송관에서 늘어놓는 것이 바람직하다.
포트(6)는 용융 유리(Gm)를 성형에 적합한 상태(예를 들면, 점도)로 조정하는 상태 조정 공정을 실시하기 위한 것이다. 포트(6)는 생략해도 좋다.
이송관(7∼10)은, 예를 들면 원통관으로 구성되어 있고, 용융 유리(Gm)를 가로방향(대략 수평방향)으로 이송한다. 본 실시형태에서는 이송 유로(2) 중, 최상류부에 위치하는 이송관(7)은 하류단이 상류단보다도 상방에 위치하도록 경사하고 있다.
성형 장치(3)는 용융 유리(Gm)를 소망의 형상으로 성형하는 성형 공정을 실시하기 위한 것이다. 본 실시형태에서는 성형 장치(3)는 오버플로우 다운드로우법에 의해, 용융 유리(Gm)로부터 유리 리본(G)을 연속 성형하는 성형체로 이루어진다.
성형 장치(3)는 슬롯 다운드로우법 등의 다른 다운드로우법이나, 플로트법을 실시하는 것이어도 좋다.
오버플로우 다운드로우법의 경우, 성형 장치(3)에 공급된 용융 유리(Gm)는 성형 장치(3)의 꼭대기부에 형성된 홈부로부터 흘러나온 용융 유리(Gm)가 성형 장치(3)의 단면 쐐기 형상을 이루는 양측면을 타고 하단에서 합류함으로써, 판 형상의 유리 리본(G)이 연속 성형된다. 성형된 유리 리본(G)은 서랭(어닐링) 및 냉각된 후에 소정 사이즈로 절단되어, 유리 물품으로서의 판 유리가 제조된다.
제조된 판 유리는, 예를 들면 두께가 0.01∼10㎜(바람직하게는 0.1∼3㎜)이며, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이, 유기 EL 조명, 태양전지 등의 기판이나 보호 커버에 이용된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 용융로(1)는 생산 단계에 있어서, 통전 가열을 포함하는 가열에 의해 유리 원료(컬릿을 포함해도 좋음)(Gr)를 용융해서 용융 유리(Gm)를 연속 형성한다. 용융로(1)에서 연속 형성된 용융 유리(Gm)는 용융로(1)의 유출구(1a)로부터 이송관(7) 내로 유입되도록 되어 있다.
용융로(1)는 내화물로 구성된 벽부에 의해 노 내의 용융 공간을 구획 형성한다. 내화물로서는, 예를 들면 지르코니아계 전주 벽돌이나 알루미나계 전주 벽돌, 알루미나·지르코니아계 전주 벽돌, AZS(Al-Zr-Si)계 전주 벽돌, 덴스(dense) 소성 벽돌 등을 들 수 있지만, 본 실시형태에서는 용융로(1)는 적어도 용융 유리(Gm)와 접촉하는 벽부가 고온에서도 침식하기 어려운 지르코니아계 전주 벽돌(지르코니아계 내화물)을 포함한다. 지르코니아계 내화물은 산화지르코늄의 함유량이 80∼99%인 고지르코니아계 내화물인 것이 바람직하다.
용융로(1)의 저벽부(1b)에는 통전 가열 때문에, 용융 유리(Gm)에 침지된 상태에서 복수의 보텀 전극(11)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 용융 유리(Gm)를 연속 형성하는 생산 단계(용융 공정)에 있어서, 보텀 전극(11)의 통전 가열만으로 유리 원료(Gr)를 연속 용융하는, 소위 전체 전기 용융이 행해진다. 전체 전기 용융의 경우, 배기 가스에 의한 환경 부하가 작은 것, 제조되는 판 유리의 수분량이 낮아져 그 열적 치수 안정성이 향상하는 것 등의 이점이 있다.
보텀 전극(11)은, 예를 들면 몰리브덴(Mo)으로부터 형성된다. 보텀 전극(11)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니고, 판 형상이나 블록 형상 등이어도 좋지만, 본 실시형태에서는 막대 형상이다.
전극은 용융로(1)의 측벽부(1c)에 형성된 사이드 전극(도시생략)이어도 좋다. 또는, 보텀 전극(11)과 사이드 전극을 병용해도 좋다. 단, 용융로(1)의 측벽부(1c)는 원래 용융 유리(Gm)의 대류 등의 영향에 의해 침식되기 쉬운 부위이기 때문에, 사이드 전극을 설치해서 측벽부(1c)를 고온으로 하면 보다 침식되기 쉬워진다. 따라서, 전극은 용융로(1)의 침식이 진행되기 어려운 보텀 전극(11)만으로 해서 용융로(1)의 장기 수명화를 도모하는 것이 바람직하다. 이 경우, 용융로(1)의 내용 연수(수명)는 이송 유로(2)의 내용 연수(수명)보다도 길어지는 경향이 있다. 이 때문에, 용융로(1)보다도 이송 유로(2)가 먼저 열화하는 경우가 많아지고, 용융로(1)를 그대로 남겨두고 이송 유로(2)를 교환하는 것이 특히 유용하게 된다.
용융로(1)의 상류측에는 원료 투입 장치(12)가 설치되어 있다. 원료 투입 장치(12)는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 푸셔나 진동 피더 등이어도 좋지만, 본 실시형태에서는 스크류 피더이다.
원료 투입 장치(12)는 생산 단계에 있어서, 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)의 일부에 유리 원료(Gr)로 덮어져 있지 않은 부분이 형성되도록 유리 원료(Gr)를 순서대로 공급한다. 즉, 용융로(1)는, 소위 세미 핫톱 타입이다.
용융로(1)는 생산 단계에 있어서, 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)의 전부가 유리 원료(Gr)에 덮인, 소위 콜드톱 타입이어도 좋다.
용융로(1)에는 용융로(1) 내의 기체를 외부로 배출하기 위한 기체 배출로로서의 연도(13)가 형성되어 있다. 연도(13) 내에는 기체를 외부로 보내기 위한 팬(13a)이 설치되어 있다.
본 실시형태에서는 용융로(1)의 용융 공간은 단일의 공간으로 이루어지는 싱글 멜터이며, 용융로(1)에 접속되는 이송 유로(2)의 수가 하나인 싱글 피더이다.
다음에, 이상과 같이 구성된 제조 장치에 의한 유리 물품의 제조 방법을 설명한다.
본 제조 방법은 상술한 바와 같이, 생산 단계에 있어서 용융 공정과, 이송 공정과, 성형 공정을 구비하고 있다. 이 중, 이송 공정은 청징 공정과, 균질화 공정과, 상태 조정 공정을 포함한다. 용융 공정, 이송 공정 및 성형 공정은 상술의 제조 장치의 구성에 맞춰서 설명한 바와 같기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이 본 제조 방법은 용융로(1)의 유출구(1a)를 막도록 차단 부재(14)를 배치한 상태에서, 이송 유로(2)를 교환하는 교환 공정을 더 구비하고 있다. 이 교환 공정은 이송 유로(2)의 고장이나 열화 등의 어떠한 사유에 의해, 이송 공정이 실시되지 않는 비생산 단계에서 실시하는 공정이다.
교환 공정에서는, 우선 도 3에 나타내는 바와 같이 최상류부에 위치하는 이송관(7)의 통전 가열을 위한 전력 공급량을 생산 단계보다도 적게 함으로써, 이송관(7) 내의 용융 유리(Gm)를 강온한다. 여기에서, 「통전 가열을 위한 전력 공급량을 생산 단계보다도 적게 한다」라는 용어에는 통전 가열을 정지하는 경우도 포함되는 것으로 한다. 에너지 비용의 관점에서는 이송관(7) 내의 용융 유리(Gm)를 강온하기 위해서, 이송관(7)의 통전 가열을 정지하는 것이 바람직하고, 이송 유로(2)에 있어서의 모든 통전 가열을 정지하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이송 유로(2)를 외부로부터 물이나 공기 등의 냉각 유체에 의해 적극적으로 냉각해도 좋다.
이와 같이 이송관(7) 내의 용융 유리(Gm)를 강온함으로써, 용융로(1)의 유출구(1a) 주변의 용융 유리(Gm)가 고점도가 되어 그 유동성을 저하한다. 이 결과, 예를 들면 이송관(7) 내 및 유출구(1a) 주변에, 고점도 유리층(Gs)이 형성된다. 또한, 이송관(7) 내의 용융 유리(Gm)의 강온는 이송관(7) 내로 용융 유리(Gm)의 유동이 완전하게 정지할 때까지 행하는 것이 바람직하다.
여기에서, 고점도 유리층(Gs)란 생산 단계의 용융 유리(Gm)와 비교해서 유동성이 현저하게 저하한 유리층, 또는 유동성이 완전히 없는 유리층(냉각 고화된 유리를 포함)이다. 고점도 유리층(Gs)의 점도는, 예를 들면 106∼1030d㎩·s이다.
싱글 피더의 경우, 교환 공정 중에는 용융 유리(Gm)를 하류측에 공급할 수 없기 때문에, 도 3의 상태와 같이 원료 투입 장치(12)에 의한 유리 원료(Gr)의 투입은 정지하는 것이 바람직하다.
다음에, 용융로(1)의 유출구(1a) 주변에 고점도 유리층(Gs)를 형성한 상태에서, 도 4에 나타내는 바와 같이 이송관(7)이나 청징실(4)을 포함하는 이송 유로(2)를 용융로(1)로부터 분리한다.
또한, 이송 유로(2)를 용융로(1)로부터 분리하는 동시 또는 그 후에, 도 5에 나타내는 바와 같이 용융로(1)의 유출구(1a)를 막도록 차단 부재(14)를 배치한다. 이와 같이 차단 부재(14)로 용융로(1)의 유출구(1a)를 막은 상태에서, 이송 유로(2)를 새 것으로 교환한다. 본 실시형태에서는 이송 유로(2)와 함께 성형 장치(3)도 새 것으로 교환한다. 단, 차단 부재(14)는 새로운 이송 유로(2)를 용융로(1)의 유출구(1a)에 접합하기 직전에, 용융로(1)의 유출구(1a)로부터 제거한다. 이와 같이 하면, 교환 공정의 거의 모든 기간에 있어서, 차단 부재(14)에 의해 용융로(1)의 유출구(1a)가 막혀지기 때문에, 이송 유로(2)를 교환할 때에 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)가 유출구(1a)로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용융로(1)를 그대로 남겨두고 이송 유로(2)를 안전하게 교환할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 차단 부재(14)를 배치할 때에, 이송관(7) 내의 용융 유리(Gm)를 강온함으로써, 용융로(1)의 유출구(1a) 주변에 고점도 유리층(Gs)이 형성되어 있기 때문에, 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)가 유출구(1a)로부터 유출되기 어렵다. 특히, 용융로(1)의 유출구(1a)가 고점도 유리층(Gs)에 의해 완전히 막혀 있으면, 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)가 유출구(1a)로부터 보다 유출되기 어려워진다. 따라서, 차단 부재(14)의 배치 작업을 용이하게 행할 수 있다.
여기에서, 용융로(1)의 벽부가 지르코니아계 내화물(특히, 고지르코니아계 내화물)을 포함하는 경우, 용융 유리(Gm)와 접촉하고 있는 부분에 있어서 온도가 너무 내려가면 결정 구조가 변화한다. 이에 따라, 지르코니아계 내화물의 표층부가 층상 박리하는 사태가 생길 수 있다. 이러한 층상 박리가 생기면, 용융로(1)의 내화물의 교환도 필요하게 되기 때문에, 교환 공정에 요하는 비용이 증대한다. 따라서, 교환 공정 중에도, 용융 유리(Gm)를 보텀 전극(11)에 통전 가열하는 등 하여, 용융로(1) 내의 온도를 소정 온도 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.
용융로(1)의 층상 박리를 방지하는 관점에서는 용융로(1) 내의 온도는 1200℃ 이상인 것이 바람직하고, 1250℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 1300℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 단, 싱글 피더인 경우, 교환 공정 중에는 용융 유리(Gm)를 연속 형성하지 않기 때문에, 에너지 비용의 관점에서는 생산 단계보다도 통전 가열을 위한 전력 공급량을 적게 하고, 용융로(1) 내의 온도를 생산 단계의 온도보다도 낮게 하는 것이 바람직하다. 용융로(1) 내의 온도는 1600℃ 이하인 것이 바람직하고, 1500℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1450℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서, 용융로(1) 내의 온도는 고점도 유리층(Gs) 및 그 주변을 제외하는 용융 유리(Gm)의 온도를 의미한다.
용융로(1)의 유출구(1a) 주변에는 고점도 유리층(Gs)를 형성하므로, 용융로(1)의 유출구(1a)의 지르코니아계 내화물도 1200℃ 미만이 되고, 지르코니아계 내화물의 표층부가 층상 박리하는 사태가 생길 수 있다. 이것을 방지하기 위해서, 용융로(1)의 유출구(1a)는 지르코니아계 내화물의 표면을 백금 또는 백금 합금으로 덮는 것이 바람직하다. 또한, 용융로(1)의 벽부 안에서 고점도 유리층(Gs) 및 그 주변의 저온의 용융 유리(Gm)와 접촉해서 1200℃ 미만이 되는 부위에 대해서도, 지르코니아계 내화물의 표면을 백금 또는 백금 합금으로 덮는 것이 바람직하다. 지르코니아계 내화물의 표면을 백금 또는 백금 합금으로 덮음으로써, 지르코니아계 내화물이 용융 유리(Gm)와 직접 접촉하지 않고, 백금 또는 백금 합금을 통해서 용융 유리(Gm)와 접촉하므로 층상 박리를 방지할 수 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이 차단 부재(14)는 절연 구조를 갖는다. 본 실시형태에서는 차단 부재(14)는 절연 구조로서, 본체 부재(15)와, 본체 부재(15)에 접촉하는 절연 부재(16)와, 절연 부재(16)를 통해서 본체 부재(15)를 용융로(1)측으로 압박하면서 유지하는 유지 부재(17)를 구비하고 있다. 이에 따라, 교환 공정에 있어서 용융로(1)에서 전극에 의한 통전 가열을 계속해도, 이송 유로(2)측으로의 누전을 방지할 수 있다.
본체 부재(15)는 예를 들면 스테인레스 등의 금속판으로 형성되고, 절연 부재(16)는 예를 들면 세라믹스 등을 구비한다. 본체 부재(15)는 유리나 내화물로 형성해도 좋지만, 유리나 내화물인 경우, 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)와 접착하기 쉽고, 교환 공정 후에, 본체 부재(15)를 용융로(1)의 유출구(1a)로부터 분리하기 어려워질 우려가 있다. 따라서, 본체 부재(15)는 금속판인 것이 바람직하다.
싱글 멜터인 경우, 용융 공간이 작고 전극(11)에 통전 가열하는 영역과 용융로(1)의 유출구(1a)가 접근하는 경우가 많기 때문에, 이러한 절연 구조가 특히 유용해진다. 차단 부재(14)는 접지(어스)되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 고점도 유리층(Gs)도 절연 작용을 가짐으로, 고점도 유리층(Gs)의 온도를 충분히 저하시킴으로써 절연을 행해도 좋다. 또한, 고점도 유리층(Gs)의 절연 작용과, 차단 부재(14)의 절연 구조를 병용해도 좋다.
도 7에 나타내는 바와 같이 차단 부재(14)는 냉각 구조를 갖는다. 본 실시형태에서는 차단 부재(14)의 본체 부재(15)는 냉각 구조로서, 그 내부에 물이나 공기 등의 냉각 유체를 유통하는 냉각 유로(15a)를 구비하고 있다. 본체 부재(15)는 수냉판인 것이 바람직하다. 냉각 유로(15a)는 일단측으로부터 냉각 유체가 공급됨과 아울러, 타단측으로부터 냉각 유체가 배출되도록 되어 있다. 냉각 유로(15a)는 본체 부재(15) 중, 적어도 용융로(1)의 유출구(1a)에 대응하는 영역에 형성된다. 냉각 유체를 급배하기 위해서 냉각 유로(15a)에 접속되는 급배관(18)도, 적어도 일부가 세라믹스나 고무 등으로 이루어지는 절연관으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 급배관(18)의 일부에 고무로 이루어지는 절연관을 사용하는 경우, 열원인 용융로(1)나 냉각 유로(15a)로부터 절연관을 이간하여 열에 의한 절연관의 파손을 방지하는 것이 바람직하다.
차단 부재(14)의 냉각 구조는 냉각 유체를 냉각 유로(15a)에 유통시키는 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 본체 부재(15)에 대하여 외부로부터 냉각 유체를 블로잉하는 것이어도 좋다.
또한, 이상과 같은 교환 공정의 종료 후에는 생산(용융 공정, 이송 공정 및 성형 공정)을 재개한다. 생산의 재개시는, 예를 들면 차단 부재(14)를 분리하고, 이송 유로(2)를 용융로(1)에 접속한 후, 통전 가열에 의해 이송 유로(2)를 승온하면 좋다. 이에 따라, 용해로(1)로부터 용융 유리(Gm)가 이송 유로(2)에 공급된다. 또한, 유출구(1a) 주변의 고점도 유리층(Gs)은 점도가 점차 저하해서 소멸한다. 싱글 피더에서 유리 원료(Gr)의 투입이 정지되어 있는 경우, 용융로(1)와 이송 유로(2)의 접속에 따라 유리 원료의 투입을 재개한다. 싱글 피더에서 용융로(1) 내의 온도가 생산 단계의 온도보다도 낮게 되어 있는 경우, 용융로(1)와 이송 유로(2)의 접속 전에, 용융로(1) 내의 온도를 생산 단계의 온도까지 상승시킨다.
(제 2 실시형태)
도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법이, 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법과 상위하는 곳은 이송 유로(2)를 교환하는 교환 공정이다. 이하에서는 제 1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 제 1 실시형태와의 공통점의 자세한 설명은 생략한다.
제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 사용되는 제조 장치는 원활한 교환 공정을 실시하기 위해서, 용융로(1)의 유출구(1a)의 직하류, 즉 용융로(1)의 유출구(1a)와, 이송 유로(2)의 이송관(7)의 상류단 사이에, 차단 부재(14)가 상하 이동 가능하게 수용된 수용실(21)을 구비하고 있다. 차단 부재(14)를 올린 상태에서 수용실(21)에서 유로가 열리고, 차단 부재(14)를 내린 상태에서 수용실(21)에서 유로가 닫히도록 되어 있다.
차단 부재(14)는 수용실(21)의 유로를 개폐할 수 있으면 상하 이동하는 구성에 한정되지 않는다. 차단 부재(14)는, 예를 들면 수평 이동하는 구성 등이어도 좋다.
차단 부재(14)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 절연 구조 및 냉각 구조를 갖는 것이 바람직하다.
제 2 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이 이송관(7)의 통전 가열의 전력 공급량을 생산 단계보다도 적게 해서 용융 유리(Gm)를 강온한 후에, 차단 부재(14)를 내려서 수용실(21)의 유로를 닫는다. 이에 따라, 용융로(1)의 유출구(1a)가 차단 부재(14)에 의해 막힌 상태가 된다.
이와 같이 차단 부재(14)를 내려서 수용실(21)의 유로를 닫은 상태에서, 도 9에 나타내는 바와 같이 이송 유로(2)를 수용실(21)로부터 분리하고, 이송 유로(2)(또는 이송 유로(2)와 성형 장치(3))를 새 것으로 교환한다.
교환 공정의 종료 후에는 수용실(21)의 온도 상승 후에 차단 부재(14)를 올려서 수용실(21)의 유로를 다시 열어, 생산을 재개한다.
수용실(21)에 수용된 차단 부재(14)는 용융 유리(Gm)의 저점도의 상태에서도, 수용실(21)의 유로를 간단히 닫을 수 있다. 이 때문에, 차단 부재(14)를 내려서 수용실(21)의 유로를 닫은 후에, 이송관(7)의 통전 가열을 위한 전력 공급량을 생산 단계보다도 적게 함으로써, 용융관(7) 내의 용융 유리(Gm)를 강온해도 좋다.
생산 단계에서는, 차단 부재(14)는 수용실(21)의 외측에 배치됨과 아울러, 교환 공정시에 차단 부재(14)를 삽입하기 위해 수용실(21)에 형성된 개구부(도시생략)는 뚜껑 등에 의해 막혀져 있는 것이 바람직하다.
(제 3 실시형태)
도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이 제 3 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법이, 제 1 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법과 상위하는 곳은 이송 유로(2)를 교환하는 교환 공정이다. 이하에서는, 제 1 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하고, 제 1 실시형태와의 공통점의 자세한 설명은 생략한다.
제 3 실시형태에 의한 유리 물품의 제조 방법에 포함되는 교환 공정은, 우선 도 10에 나타내는 바와 같이 용융로(1)의 저벽부(1b)에 형성된 배출구(도시생략)로부터 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)를 배출한다. 이에 따라, 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)의 높이를 유출구(1a)보다도 낮춘다. 물론, 용융로(1)로부터 용융 유리(Gm)를 모두 배출해도 좋다.
다음에, 도 11에 나타내는 바와 같이 용융로(1)로부터 이송 유로(2)를 분리 함과 아울러, 유출구(1a)를 차단 부재(14)로 막는다. 이와 같이 차단 부재(14)로 유출구(1a)를 막은 상태에서, 이송 유로(2)(또는 이송 유로(2)와 성형 장치(3))를 새 것으로 교환한다.
차단 부재(14)는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 절연 구조 및 냉각 구조를 갖는 것이 바람직하다.
차단 부재(14)는 새로운 이송 유로(2)를 용융로(1)의 유출구(1a)에 접합하기 직전에, 용융로(1)의 유출구(1a)로부터 제거한다. 예를 들면, 용융로(1) 내에서 용융 유리(Gm)를 형성하고, 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)을 소정 높이(예를 들면, 생산 단계의 액면의 높이)까지 다시 상승시킨 후에, 차단 부재(14)를 제거해서 새로운 이송 유로(2)를 용융로(1)의 유출구(1a)에 접합해도 좋다. 이것과는 반대로, 예를 들면 차단 부재(14)를 제거해서 새로운 이송 유로(2)를 용융로(1)의 유출구(1a)에 접합한 후에, 용융로(1) 내에서 용융 유리(Gm)를 형성하고, 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)을 소정 높이까지 다시 상승시켜도 좋다.
교환 공정의 종료 후에는 생산을 재개한다. 본 실시형태에서는 교환 공정에서 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)의 양을 적게 하고 있기 때문에, 생산을 재개할 때에 다른 유리 조성을 갖는 용융 유리(Gm)로 교체해도 좋다.
여기에서, 용융로(1)의 벽부가 지르코니아계 내화물을 포함하는 경우, 층상 박리를 방지하기 위해서, 교환 공정 중에도 용융로(1) 내의 온도를 소정 온도 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 용융로(1) 내의 용융 유리(Gm)의 액면(Gm1)의 높이를 낮추면, 보텀 전극(11)의 일부가 공기 중에 노출되는 경우가 있다. 이 상태에서 보텀 전극(11)에 의한 통전 가열을 행하면, 보텀 전극(11)이 산화에 의해 조기에 손모할 우려가 있다. 따라서, 보텀 전극(11)에 의한 통전 가열을 행하지 않고, 버너 등의 다른 가열 수단으로 용융로(1) 내를 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같이 교환 공정 중에 용융로(1) 내에서 전극에 의한 통전 가열을 행하지 않는 경우, 차단 부재(14)는 절연 구조를 가지고 있지 않아도 좋다.
본 발명은 상기의 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 상술한 작용 효과에 한정되는 것도 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
상기의 실시형태에서는 싱글 멜터인 경우를 설명했지만, 복수의 용융 공간을 늘어놓은 멀티 멜터이어도 좋다. 멀티 멜터인 경우에는, 예를 들면 최상류부의 용융 공간만이 전극에서 통전 가열되고, 그 하류측의 용융 공간은 전극에서 통전 가열되지 않을 수 있다. 이 경우, 전극에서 통전 가열하는 영역과 용융로의 유출구가, 저항체로서 기능하는 용융 유리(Gm)를 통해서 크게 이반하기 때문에, 차단 부재는 절연 구조를 가지고 있지 않아도 좋다.
상기의 실시형태에서는 싱글 피더인 경우를 설명했지만, 복수의 성형 장치를 향해서 연장되는 복수의 이송 유로가 용융로에 접속된 멀티 피더이어도 좋다. 멀티 피더인 경우, 복수의 이송 유로의 일부에 대하여 교환 공정을 실시하고 있는 사이에도, 나머지 이송 유로에 용융로로부터 용융 유리를 공급하여 유리 물품의 제조를 계속할 수 있다. 따라서, 복수의 이송 유로의 일부에 대하여 교환 공정을 실시하고 있는 사이에도, 용융로에 유리 원료를 투입하는 것이 바람직하다.
상기의 실시형태에서는 용융로의 유출구에 차단 부재를 배치하지만, 이송 유로의 도중(예를 들면, 청징실의 하류단과 균질화실의 상류단 사이)에도, 차단 부재를 수용하는 수용실을 형성해도 좋다. 이 경우, 교환 공정에 있어서 이송 유로의 도중에 형성된 수용실의 차단 부재를 닫으면, 이송 유로 내의 용융 유리의 유동을 간단히 정지할 수 있다. 이송 유로 내의 용융 유리의 유동을 정지시키는 방법으로서는, 예를 들면 막대 형상 부재(플런저)의 외주면에서 포드 등의 세로 관부에 마개를 하는 등의 방법이어도 좋다.
상기의 실시형태에 있어서, 용융 유리의 연속 형성을 시작하기 전의 단계(용융로의 상승 단계) 및/또는 생산 단계에서, 예를 들면 히터 등의 전기 가열 수단으로 보조적으로 전기 가열해도 좋다.
상기의 실시형태에 있어서, 용융로는 생산 단계에 있어서 통전 가열과 가스 연료의 연소를 병용해도 좋다. 가스 연료의 연소를 사용하는 경우, 용융로의 측벽부 등에 버너가 형성된다. 생산 단계에 있어서 전체 전기 용융을 행하는 경우에도, 용융로의 상승 단계에서는 버너에 의한 가열을 사용할 수 있다.
상기의 실시형태에서는 성형 장치에서 성형되는 유리 물품이 판 유리인 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 성형 장치에서 성형되는 유리 물품은, 예를 들면 유리 필름을 롤 형상으로 권취된 유리 롤, 광학 유리 부품, 유리관, 유리 블록, 유리 섬유 등이어도 좋고, 임의의 형상이어도 좋다.
1 용융로 1a 유출구
1b 저벽부 2 이송 유로(피더)
3 성형 장치 4 청징실
5 균질화실 6 포트
7∼10 이송관 11 보텀 전극
12 원료 투입 장치 13 연도
14 차단 부재 15 본체 부재
15a 냉각 유로 16 절연 부재
17 유지 부재 18 급배관
21 수용실 G 유리 리본
Gm 용융 유리 Gr 유리 원료
Gs 고점도 유리층

Claims (10)

  1. 용융로에서 유리 원료를 용융해서 용융 유리를 연속 형성하는 용융 공정과, 상기 용융로의 유출구로부터 유출되는 상기 용융 유리를 이송 유로로 이송하는 이송 공정과, 상기 이송 유로로 이송된 용융 유리를 성형 장치에서 유리 물품으로 성형하는 성형 공정을 구비한 유리 물품의 제조 방법에 있어서,
    상기 유출구를 막도록 차단 부재를 배치한 상태에서, 상기 이송 유로를 교환하는 교환 공정을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교환 공정에서는 상기 차단 부재로 상기 유출구를 막기 전에, 적어도 최상류부의 상기 이송 유로 내의 상기 용융 유리를 강온하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차단 부재가 냉각 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융로는 상기 용융 유리를 통전 가열하는 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차단 부재가 절연 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 전극이 상기 용융로의 저벽에 형성된 보텀 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 공정에서는 상기 전극을 사용한 통전 가열만으로, 상기 유리 원료를 용융하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융로가 지르코니아계 내화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융로에 접속하는 상기 이송 유로의 수가 하나인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융로의 상기 유리 원료를 용융하는 용융 공간이 단일의 공간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
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