KR20230031139A - 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법 - Google Patents

유리 제조 장치 및 유리 제조 방법 Download PDF

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에이지씨 가부시키가이샤
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Abstract

용융 유리를 배출하는 배출관의 파손을 억제하는 기술을 제공한다.
유리 제조 장치는, 용융 유리를 수용하는 용기, 또는 용융 유리를 반송하는 반송관으로부터, 상기 용융 유리를 배출하는 배출관과, 상기 배출관의 하단부를 지지하는 회전 부재와, 상기 회전 부재에 설치되는 추를 구비한다. 상기 배출관은, 상기 용융 유리를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 상기 회전 부재는, 상기 배출관의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 회전 부재의 회전 중심인 회전 중심부와, 상기 추가 설치되는 설치부를 갖는다. 상기 설치부와 상기 지지부는, 상기 회전 중심부를 사이에 두고 마련된다.

Description

유리 제조 장치 및 유리 제조 방법{GLASS MANUFACTURING DEVICE AND GLASS MANUFACTURING METHOD}
본 개시는, 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법에 관한 것이다.
유리 제조 장치는, 용융 유리를 수용하는 용기, 또는 용융 유리를 반송하는 반송관으로부터, 용융 유리를 배출하는 배출관을 구비한다. 배출관은, 용융 유리에 포함되는 이질 유리를 배출한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이질 유리는, 예를 들어 연와로부터 용출한 지르코니아 등의 이질 성분을 포함한다. 이질 유리를 배출함으로써, 유리 제품의 품질을 향상할 수 있다.
특허문헌 1에 기재된 유리 제조 장치는, 용융 유리의 배출 유량을 제어하기 위해, 배출관의 가열 온도를 제어한다. 배출관은, 예를 들어 백금 또는 백금 합금 등으로 형성되고, 통전 가열된다. 배출관의 가열 온도를 제어함으로써, 배출관 내의 용융 유리의 점도를 제어하여, 용융 유리의 배출 유량을 제어한다.
특허문헌 1에 기재된 배출관은, 연직부를 포함한다. 연직부는, 용융 유리를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 배출관은, 그 하단부에, 오리피스를 갖는다. 오리피스는, 배출구를 조임으로써, 용융 유리의 배출 유량을 조절한다. 오리피스를 교환함으로써, 용융 유리의 배출 유량을 변경 가능하다.
특허문헌 2에는, 용융 유리를 반송하는 반송관이 수평관과 연직관을 갖는 것, 연직관의 내부에 교반 날개가 마련되는 것 및 연직관의 하단부에 배출관이 마련되는 것이 기재되어 있다. 배출관의 중심선이, 연직관의 중심선에 대하여 용융 유리의 반송 방향 상류측에 편심되어 있다.
특허문헌 3에는, 용융 유리를 반송하는 반송관이 수평관과 연직관을 갖는 것 및 수평관의 상단부에 배출관이 마련되는 것이 기재되어 있다. 배출관은, 수평관의 상단부로부터 연직 상방으로 연장되고, 계속하여 수평하게 연장, 그 후, 연직 하방으로 연장된다. 배출관에 의해 배출되는 이질 유리는, 경량 성분 또는 휘발 성분을 포함한다.
특허문헌 4에는, 용융 유리를 반송하는 반송관이 수평관과 연직관을 갖는 것, 연직관의 내부에 교반 날개가 마련되는 것 및 연직관의 측벽부에 배출관이 마련되는 것이 기재되어 있다. 배출관은, 연직관 측벽부에서 수평하게 연장, 계속하여 연직 하방으로 연장된다. 배출관에 의해 배출되는 이질 유리는, 경량 성분 또는 휘발 성분을 포함한다.
국제 공개 제2011/010624호 일본 특허 공개 제2013-199385호 공보 국제 공개 제2015/194642호 일본 특허 공개 제2016-69235호 공보
유리 제조 장치는, 용융 유리를 배출하는 배출관을 구비한다. 배출관은, 용융 유리에 포함되는 이질 유리를 배출한다. 배출관은, 온도 변화에 수반하는 변형, 또는 크리프 변형 등에 의해 파손되는 경우가 있었다.
본 개시의 일 양태는, 용융 유리를 배출하는 배출관의 파손을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 형태에 관한 유리 제조 장치는, 용융 유리를 수용하는 용기, 또는 용융 유리를 반송하는 반송관으로부터, 상기 용융 유리를 배출하는 배출관과, 상기 배출관의 하단부를 지지하는 회전 부재와, 상기 회전 부재에 설치되는 추를 구비한다. 상기 배출관은, 상기 용융 유리를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 상기 회전 부재는, 상기 배출관의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 회전 부재의 회전 중심인 회전 중심부와, 상기 추가 설치되는 설치부를 갖는다. 상기 설치부와 상기 지지부는, 상기 회전 중심부를 사이에 두고 마련된다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 용융 유리를 배출하는 배출관의 파손을 억제할 수 있다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 유리 제조 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는, 변형예에 관한 유리 제조 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은, 접속 기구의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는, 접속 기구의 다른 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는, 링크 기구의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은, 유리 제조 장치의 종래 예를 도시하는 도면이다.
도 7은, 유리 제조 장치의 다른 종래 예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략 하는 경우가 있다. 수치 범위를 나타내는 「내지」는, 그 전후에 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 것을 의미한다.
도 1을 참조하여, 일 실시 형태에 관한 유리 제조 장치(1)에 대하여 설명한다. 유리 제조 장치(1)는, 용융 유리(G)를 배출하는 배출관(20)을 구비한다. 배출관(20)은, 용융 유리(G)에 포함되는 이질 유리를 배출함으로써, 제품 유리의 품질을 향상시킨다.
배출관(20)은, 예를 들어 용기(10)로부터, 용융 유리(G)를 배출한다. 용기(10)는, 용융 유리(G)를 수용한다. 용기(10)는, 예를 들어 내화 연와제이다. 내화 연와는, 내열성 및 용융 유리(G)에 대한 내식성이 우수하다는 점에서, 바람직하게는 전주 연와이다.
용기(10)는, 예를 들어 용해 장치에 구비된다. 용해 장치는, 분말상의 유리 원료를 용해하여, 용융 유리(G)를 제조한다. 유리 원료는, 복수 종류의 재료를 섞어서 조제된다. 유리 원료는, 유리를 리사이클하기 위해, 글라스 컬릿을 포함해도 된다. 유리 원료는, 분체 원료여도 되고, 당해 분체 원료를 조립한 조립 원료여도 된다. 유리 원료는, 유리의 조성에 따라서 결정된다.
유리는, 예를 들어 무알칼리 유리, 알루미노실리케이트 유리, 붕규산 유리 또는 소다석회 유리 등이다. 무알칼리 유리란, Na2O, K2O 등의 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 유리를 의미한다. 여기서, 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는다란, 알칼리 금속 산화물의 함유량의 합량이 0.1질량％ 이하를 의미한다.
무알칼리 유리는, 예를 들어 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 50.0％ 내지 66.0％, Al2O3: 10.5％ 내지 22.0％, B2O3: 0％ 내지 12.0％, MgO: 0 내지 8.0％, CaO: 0 내지 14.5％, SrO: 0 내지 24.0％, BaO: 0 내지 13.5％, MgO+CaO+SrO+BaO: 9.0％ 내지 29.5％를 함유한다.
용기(10)는, 청징 장치에 구비되어도 된다. 청징 장치는, 용해 장치에서 얻어진 용융 유리(G)를 성형 장치에서 성형하기 전에, 용융 유리(G)로부터 기포를 제거한다. 기포를 제거하는 방법으로서, 예를 들어 용융 유리(G)의 주변 분위기를 감압하는 방법 및 용융 유리(G)를 고온으로 가열하는 방법으로부터 선택되는 하나 이상이 사용된다.
성형 장치는, 용융 유리(G)를 원하는 형상으로 성형한다. 판상의 유리를 얻는 성형 방법으로서, 플로트법, 퓨전법, 또는 롤 아웃법 등이 사용된다. 관상의 유리를 얻는 성형 방법으로서, 벨로법(Vello process), 또는 단너법(Danner process) 등이 사용된다. 성형 장치에서 성형된 유리는, 서랭 장치에서 서랭된다.
배출관(20)은, 도시하지 않지만, 용기(10)로부터 용융 유리(G)를 배출하는 대신, 반송관으로부터 용융 유리(G)를 배출해도 된다. 반송관은, 용융 유리(G)를 반송한다. 반송관은, 예를 들어 용융 유리(G)를 용해 장치로부터 성형 장치에 반송한다. 반송관은, 용융 유리(G)를 용해 장치로부터 청징 장치를 거쳐서 성형 장치에 반송해도 된다.
반송관은, 예를 들어 금속제이며, 통전 가열된다. 반송관은, 예를 들어 백금(Pt), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 이리듐(Ir) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속으로 형성되어도 된다. 금속은 합금을 포함한다. Pt, Rh, W, Ir 및 Mo는, 용융 유리(G)에 대한 내식성이 우수하다. 또한, 반송관은, 용기(10)와 마찬가지로, 내화 연와제여도 된다. 반송관이 내화 연와제인 경우, 반송관의 주위에 가열 장치가 마련된다.
반송관은, 예를 들어 수평관과 연직관을 갖는다. 연직관의 내부에는, 교반 장치가 마련되어도 된다. 배출관(20)은, 수평관에 접속되어도 되고, 연직관에 접속되어도 된다. 반송관은 수평관 대신에 경사관을 가져도 되고, 경사관에 배출관(20)이 접속되어도 된다.
배출관(20)은, 용기(10) 또는 반송관의, 하단부, 측벽부 또는 상단부에 접속된다. 용기(10) 또는 반송관의 하단부는, 고정되어 있다. 용기(10) 또는 반송관의 어느 부위에 배출관(20)을 접속할 것인지는, 배출관(20)에 의해 배출되는 이질 유리의 종류에 따라 결정된다.
용융 유리(G)는, 예를 들어 내화 연와로부터 용출한 지르코니아 등의 이질 성분을 포함한다. 지르코니아 등의 이질 성분은, 그 밖의 용융 유리(G)에 포함되는 성분에 비하여 높은 밀도를 갖고, 가라앉기 쉽다.
배출관(20)은, 비교적 높은 밀도를 갖는 이질 유리를 배출하기 위해, 예를 들어 도 1에 도시하는 바와 같이 용기(10) 또는 반송관의 하단부에 접속된다. 예를 들어, 배출관(20)은, 용기(10) 또는 반송관의 하단부로부터 연직 하방으로 연장되는 연직부(21)를 포함한다. 연직부(21)는, 용융 유리(G)를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 용융 유리(G)는, 용융 유리(G)의 액면과 배출관(20)의 배출구의 고저차에 기인하는 압력에 의해 배출된다.
용융 유리(G)는, 경량 성분 또는 휘발 성분을 포함한다. 경량 성분 또는 휘발 성분은, 용융 유리(G)로부터 기포를 제거할 때 등에, 용융 유리(G)의 액면 부근에 모이기 쉽다. 그 결과, 용융 유리(G)의 액면 부근에, 비교적 낮은 밀도를 갖는 이질 유리가 형성된다.
배출관(20)은, 비교적 밀도가 낮은 이질 유리를 배출하기 위해, 예를 들어 도 2에 도시하는 바와 같이 용기(10) 또는 반송관의 측벽부에 접속되어도 된다. 예를 들어, 배출관(20)은, 용기(10) 또는 반송관의 측벽부에서 수평하게 연장되는 수평부(22)와, 수평부(22)의 선단으로부터 연직 하방으로 연장되는 연직부(21)를 포함한다. 연직부(21)는, 용융 유리(G)를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 연직부(21)는, 용융 유리(G)의 액면과 배출관(20)의 배출구의 고저차를 확보하고, 용융 유리(G)를 배출시키는 압력을 확보한다.
배출관(20)은, 비교적 낮은 밀도를 갖는 이질 유리를 배출하기 위해, 도시하지 않지만, 용기(10) 또는 반송관의 상단부에 접속되어도 된다. 배출관(20)은, 용기(10) 또는 반송관의 상단부에서 연직 상방으로 연장되는 제1 연직부와, 제1 연직부의 상단으로부터 수평하게 연장되는 수평부와, 수평부의 선단으로부터 연직 하방으로 연장되는 제2 연직부를 포함한다. 제2 연직부는, 용기(10)의 상단부보다도 연직 하방까지 연장되어 있고, 용융 유리(G)를 배출하는 배출구를 하단부에 갖는다. 제2 연직부는, 용기(10) 또는 반송관의 상단부와 배출관(20)의 배출구의 고저차를 확보하고, 용융 유리(G)를 배출시키는 압력을 확보한다.
배출관(20)은, 그 하단부에, 오리피스(25)를 가져도 된다. 오리피스(25)는, 배출구를 조임으로써, 용융 유리(G)의 배출 유량을 조절한다. 오리피스(25)는, 배출관(20)과 마찬가지로 금속제이면 된다. 오리피스(25)의 배출구 구경은, 예를 들어 3mm 내지 70mm이다. 오리피스(25)를 교환함으로써, 용융 유리(G)의 배출 유량을 변경 가능하다.
배출관(20)에는, 용융 유리(G)의 배출 유량을 조절하기 위해, 배출관(20)을 가열하는 가열기(30)가 마련된다. 배출관(20)의 가열 온도가 높을수록, 배출관(20) 내의 용융 유리(G)의 점도가 낮아, 용융 유리(G)의 배출 유량이 크다. 배출관(20) 내의 용융 유리(G)의 온도는, 예를 들어 1000℃ 내지 1600℃이고, 바람직하게는 1200℃ 내지 1400℃이다.
배출관(20)이 반송관과 마찬가지로 금속제인 경우, 가열기(30)는 배출관(20)을 통전 가열한다. 배출관(20)이 통전 가열되는 부분은, 그 다른 부분에 대하여 분리 가능하여도 된다. 또한, 가열기(30)는 배출관(20)을 통전 가열하는 것에만 한정되는 것은 아니고, 배출관(20)이 발열하지 않아도 된다. 배출관(20)의 외부에서 발열하는 발열체, 또는 배출관(20)의 외부에 마련되는 가스 버너를, 가열기(30)로서 사용해도 된다. 가스 버너는, 예를 들어 배출관(20)의 배출구를 가열한다.
배출관(20)의 두께는, 예를 들어 0.3mm 내지 2mm이다. 배출관(20)의 내경은, 예를 들어 20mm 내지 80mm이다. 배출관(20)의 길이는, 예를 들어 200mm 내지 800mm이다. 배출관(20)의 가열 온도는, 예를 들어 1050℃ 내지 1350℃이다.
배출관(20)은, 용융 유리(G)의 배출과 그 정지를 반복해도 된다. 용융 유리(G)의 배출을 정지할 때의 배출관(20)의 온도는, 예를 들어 실온 내지 500℃이다. 배출관(20)의 온도 변화에 따라, 배출관(20)의 길이가 변화한다.
이어서, 도 6을 참조하여, 유리 제조 장치(1)의 종래 예에 대하여 설명한다. 이하, 배출관(20)의 양단부가 고정되어 있는 경우에 발생하는 문제에 대하여 설명한다. 또한, 도 6에서는 배출관(20)이 용기(10) 또는 반송관의 하단부에 접속되어 있지만, 측벽부 또는 상단부에 접속되어 있는 경우도, 마찬가지의 문제가 발생한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 배출관(20)의 하단부는 고정되어 있고, 배출관(20)의 상단부는 용기(10) 또는 반송관의 하단부에 고정되어 있다. 게다가, 용기(10) 또는 반송관의 하단부는, 고정되어 있다. 배출관(20)은, 양단부가 고정되어 있으므로, 온도 변화에 따라서 신축할 수 없어, 변형을 발생시켜 버린다.
예를 들어, 배출관(20)의 재질이 백금이고, 배출관(20)의 길이가 750mm이고, 배출관(20)의 온도가 실온으로부터 1400℃까지 상승하는 경우, 배출관(20)의 하단부가 고정되어 있지 않으면, 배출관(20)의 길이가 11.3mm 신장된다. 이 신장이 발생하지 않도록 배출관(20)의 양단부가 고정되어 있으면, 배출관(20)에 큰 하중이 작용하여, 배출관(20)이 소성 변형해 버린다.
또한, 배출관(20)의 재질이 백금이고, 배출관(20)의 길이가 750mm이고, 배출관(20)의 온도가 1400℃에서부터 실온까지 강하하는 경우, 배출관(20)의 하단부가 고정되어 있지 않으면, 배출관(20)의 길이가 11.3mm 줄어든다. 이 줄어듦이 발생하지 않도록 배출관(20)의 양단부가 고정되어 있으면, 배출관(20)에 큰 하중이 작용하고, 배출관(20)이 소성 변형해 버린다.
배출관(20)의 양단부가 고정되어 있는 경우, 배출관(20)의 온도가 상승과 하강을 반복함으로써, 소성 피로에 의한 파손이 발생한다는 문제가 있다. 소성 피로는, 저사이클 피로(Low Cycle Fatigue)라고도 불린다.
소성 피로에 의한 파손을 억제하기 위해서는, (1) 배출관(20)의 길이를 짧게 하는 것이 유효하다. 배출관(20)의 길이가 짧을수록, 배출관(20)의 온도 변화에 따른 배출관(20)의 치수 변화가 작고, 배출관(20)에 작용하는 하중이 작다. 단, 배출관(20)의 길이가 짧을수록, 배출관(20)의 온도 변화에 따른 용융 유리(G)의 배출 유량의 변화가 작아져 버린다.
예를 들어 배출관(20)의 길이가 750mm이면, 배출관(20)의 온도가 1375℃에서 1400℃를 거쳐서 1425℃까지 변화할 때, 배출관(20)에서의 압력 손실은 55％에서 45％를 거쳐서 37％까지 변화한다. 한편, 배출관(20)의 길이가 325mm이면, 배출관(20)의 온도가 1375℃에서 1400℃를 거쳐서 1425℃까지 변화할 때, 배출관(20)에서의 압력 손실은 24％에서 20％를 거쳐서 16％까지 변화한다.
여기서, 배출관(20)에서의 압력 손실은, 배출관(20)의 길이가 750mm인 경우에, 용융 유리(G)의 액면과 배출관(20)의 배출구의 고저차 H에 의해 발생하는 압력에 대한 백분율(％)로 나타내었다. 용기(10)에 수용되어 있는 용융 유리(G)의 깊이 D는 1500mm이며, 용융 유리(G)의 비중은 2.5g/㎤이고, 용융 유리(G)의 점도는 180Pa·s이고, 배출관(20)의 내경은 45mm로 하였다.
배출관(20)의 길이가 짧을수록, 배출관(20)에서의 압력 손실의 변화가 작고, 용융 유리(G)의 배출 유량의 변화가 작아진다. 배출 유량의 제어성의 관점에서, 배출관(20)의 길이를 짧게 하는 데에는 한계가 있다. 그 때문에, 배출관(20)의 길이를 짧게 하는 것으로는, 상기 문제를 충분히 해결하는 것은 어렵다. 또한, 배출관(20)의 길이는, 바람직하게는 200mm 내지 800mm이다.
소성 피로에 의한 파손을 억제하기 위해서는, (2) 배출관(20)의 하단부를 고정하지 않고 자유롭게 하는 것도 유효하다. 단, 배출관(20)의 하단이 자유 단부인 경우, 배출관(20)은 자중으로 크리프 변형해 버려, 크리프 파괴되어 버린다고 하는 다른 문제가 발생한다.
소성 피로에 의한 파손을 억제하기 위해서는, (3) 배출관(20)의 도중에 신축 가능한 가동부를 마련하는 것도 유효하다. 가동부로서, 예를 들어 금속제의 주름 상자가 사용된다. 단, 주름 상자 등은 파손되기 쉽고, 용융 유리(G)가 누출되어 버린다고 하는 다른 문제가 발생한다.
이어서, 도 7을 참조하여, 유리 제조 장치(1)의 다른 종래 예에 대하여 설명한다. 이하, 배출관(20)의 하단부가 스프링(40)으로 지지되어 있는 경우에 발생하는 문제에 대하여 설명한다. 또한, 도 7에서는 배출관(20)이 용기(10) 또는 반송관의 하단부에 접속되어 있지만, 측벽부 또는 상단부에 접속되어 있는 경우도, 마찬가지의 문제가 발생한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 배출관(20)의 하단부는, 스프링(40)으로 지지된다. 스프링(40)은, 도 7에서는 압축 스프링이지만, 인장 스프링이어도 된다. 스프링(40)은, 그 탄성 복원력에 의해 배출관(20)을 상방으로 눌러, 배출관(20)의 자중에 의한 크리프 변형을 억제한다.
배출관(20)이 신장할 때에 스프링(40)은 줄어들고, 배출관(20)이 줄어들 때에 스프링(40)은 신장한다. 스프링(40)은 신축함으로써, 배출관(20)의 신축을 허용하여, 배출관(20)의 소성 피로를 억제한다. 단, 스프링(40)의 신축에 의해, 스프링(40)의 탄성 복원력이 변동하여, 배출관(20)을 상방으로 누르는 힘이 변동해 버린다.
예를 들어, 스프링(40)의 개수가 3개이고, 각 스프링(40)의 탄성 상수가 6.2N/mm인 경우에, 배출관(20)의 길이가 11.3mm 신장하면, 스프링(40)의 탄성 복원력이 약 210N 증가하여, 배출관(20)을 상방으로 누르는 힘이 210N 증가해 버린다.
배출관(20)의 하단부를 스프링(40)으로 지지하면, 배출관(20)의 하단부를 고정한 경우에 비하여, 배출관(20)에 작용하는 하중을 저감할 수 있다. 단, 배출관(20)에 작용하는 하중을 제로로 할 수는 없다.
스프링(40)이 배출관(20)의 하단부에 마련되는 경우, 배출관(20)의 메인터넌스를 위한 작업 스페이스가 좁아져 버린다고 하는 문제도 있다. 작업 스페이스를 넓게 하기 위해서는, 스프링(40)의 길이를 짧게 하면 되지만, 그 경우, 높은 탄성 상수를 갖는 스프링, 예를 들어 접시 스프링을 사용하게 된다. 스프링(40)의 탄성 상수가 클수록, 스프링(40)의 신축에 따른 탄성 복원력의 변동이 크다.
스프링(40)이 배출관(20)의 하단부에 마련되는 경우, 가스 버너가 배출관(20)의 배출구를 가열할 때에 스프링(40)도 가열해 버린다고 하는 문제도 있다. 그 결과, 스프링(40)이 열 열화하고, 스프링(40)의 탄성 상수가 저하되어 버린다.
이어서, 도 1을 다시 참조하여, 일 실시 형태에 관한 유리 제조 장치(1)에 대하여 설명한다. 유리 제조 장치(1)는, 배출관(20)의 하단부를 지지하는 회전 부재(50)와, 회전 부재(50)에 설치되는 추(60)를 구비한다.
회전 부재(50)는, 배출관(20)의 하단부를 지지하는 지지부(51)와, 회전 부재(50)의 회전 중심인 회전 중심부(52)와, 추(60)가 설치되는 설치부(53)를 갖는다. 설치부(53)와 지지부(51)는, 회전 중심부(52)를 사이에 두고 마련된다.
추(60)는, 설치부(53)를 연직 하방으로 인장함으로써, 지지부(51)를 연직 상방을 향하여 누른다. 지지부(51)는, 배출관(20)에 작용하는 중력과 동일 정도의 힘, 예를 들어 배출관(20)에 작용하는 중력의 70％ 내지 130％의 힘으로, 배출관(20)을 연직 상방으로 되민다. 따라서, 배출관(20)의 크리프 변형을 억제할 수 있다. 또한, 배출관(20)에 작용하는 중력은, 배출관(20)의 부속품(예를 들어 가열기(30))에 작용하는 중력을 포함한다.
회전 부재(50)는, 회전 중심부(52)를 중심으로 회전함으로써, 배출관(20)의 신축을 허용하고, 배출관(20)의 소성 피로를 억제한다. 배출관(20)이 신장할 때에 지지부(51)가 연직 하방으로 이동하고, 배출관(20)이 줄어들 때에 지지부(51)가 연직 상방으로 이동한다. 따라서, 배출관(20)의 신축을 허용할 수 있고, 배출관(20)의 온도 변화에 수반하는 변형을 억제할 수 있다.
지지부(51)가 배출관(20)의 하단부를 연직 상방으로 누르는 힘은, (1) 지지부(51)와 회전 중심부(52)의 거리 L1과, 설치부(53)과 회전 중심부(52)의 거리 L2의 비율(L1/L2) 및 (2) 추(60)의 중량 등으로 정해지고, 회전 부재(50)의 회전 각도에는 의존하지 않는다.
유리 제조 장치(1)가 회전 부재(50)와 추(60)를 구비하는 경우, 배출관(20)의 신축을 허용할 수 있고, 또한 항상 배출관(20)을 연직 상방으로 일정 힘으로 되밀 수 있다. 따라서, 배출관(20)의 파손을 억제할 수 있다.
본 발명자는, 배출관(20)의 재질이 백금이고, 배출관(20)의 길이가 750mm이고, 배출관(20) 및 그 부속품(예를 들어 가열기(30) 등)의 합계 중량이 8.3kg이고, L1과 L2가 각각 350mm이고, 추(60)의 중량이 8.3kg인 경우에, 배출관(20)의 신장을 실측하였다. 배출관(20)의 온도를 실온에서 1400℃까지 상승시켰을 때에, 배출관(20)의 신장은 약 10mm이고, 이론값의 11.3mm에 가까웠다. 이것으로부터, 배출관(20)이 대략 자유롭게 팽창한 것을 알 수 있었다. 그 후, 배출관(20)의 온도를 1400℃에서 600℃까지 강하시킨 바, 배출관(20)의 신장은 약 5mm로 축소하였다. 배출관(20)의 수축량은 선팽창 계수와 온도 변화 폭의 곱에 대략 동등하고, 배출관(20)이 대략 자유롭게 수축한 것을 알 수 있었다. 따라서, 배출관(20)의 신축을 허용 가능한 것을 확인할 수 있었다.
유리 제조 장치(1)가 회전 부재(50)와 추(60)를 구비하는 경우(도 1 참조), 유리 제조 장치(1)가 스프링(40)을 구비하는 경우(도 7 참조)에 비하여, 배출관(20)의 하단부의 주위에, 배출관(20)의 메인터넌스를 위한 작업 스페이스를 확보하기 쉽다. 작업 스페이스가 보다 넓어지도록, 지지부(51)와 회전 중심부(52)의 거리 L1은, 설치부(53)와 회전 중심부(52)의 거리 L2보다도 커도 된다.
지지부(51)와 회전 중심부(52)의 거리 L1은, 예를 들어 150mm 내지 1000mm이고, 바람직하게는 300mm 내지 600mm이다. 설치부(53)와 회전 중심부(52)의 거리 L2는, 예를 들어 150mm 내지 600mm이고, 바람직하게는 200mm 내지 500mm이다. 비(L1/L2)는, 예를 들어 0.8 내지 3.0이고, 바람직하게는 1.0 내지 2.0이고, 보다 바람직하게는 1.1 내지 2.0이다.
이어서, 도 3을 참조하여, 접속 기구(70)의 일례에 대하여 설명한다. 유리 제조 장치(1)는, 접속 기구(70)를 구비해도 된다. 접속 기구(70)는, 회전 부재(50)가 막대 형상인 경우에 사용된다. 접속 기구(70)는, 배출관(20)의 하단부를 물고, 1대 마련되어도 된다.
접속 기구(70)는, 배출관(20)의 하단부와 회전 부재(50)의 지지부(51)를, 상대적으로 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 접속한다. 배출관(20)이 온도 변화에 따라서 신축할 때에, 배출관(20)의 하단부와 회전 부재(50)의 지지부(51)가 상대적으로 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있어, 회전 부재(50)가 매끄럽게 회전할 수 있다.
예를 들어, 접속 기구(70)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 배출관(20)에 형성되는 긴 구멍(71)과, 긴 구멍(71)에 삽입되는 수평 핀(72)과, 수평 핀(72)을 수평하게 지지하는 기둥(73)과, 기둥(73)의 하단에 마련되는 수평판(74)을 갖는다. 긴 구멍(71)은 연직 방향으로 길고, 복수개의 수평 핀(72)이 연직 방향으로 간격을 두고 마련된다. 이에 의해, 수평판(74)의 하면이 항상 수평하게 유지된다. 수평판(74)의 하면에는, 회전 부재(50)의 지지부(51)가 맞닿아진다. 지지부(51)는, 수평판(74)의 하면을 연직 상방으로 누름으로써, 배출관(20)의 하단부를 연직 상방으로 누른다. 또한, 긴 구멍(71)과 수평 핀(72)의 배치는 역이어도 되고, 긴 구멍(71)이 기둥(73)에 마련되고, 수평 핀(72)이 배출관(20)에 마련되어도 된다.
접속 기구(70)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 수평판(74)에 형성되는 제2 긴 구멍(75)과, 제2 긴 구멍(75)에 삽입되는 제2 수평 핀(76)을 가져도 된다. 제2 긴 구멍(75)은, 수평 방향으로 길다. 제2 수평 핀(76)은, 회전 부재(50)의 지지부(51)에 대하여 고정된다. 또한, 제2 긴 구멍(75)과 제2 수평 핀(76)의 배치는 역이어도 되고, 제2 긴 구멍(75)이 회전 부재(50)의 지지부(51)에 마련되고, 제2 수평 핀(76)이 수평판(74)에 마련되어도 된다.
또한, 지지부(51)와 회전 중심부(52)의 거리 L1은 배출관(20)의 신장에 비하여 충분히 길고, 배출관(20)의 신장에 의한 회전 부재(50)의 회전각의 변화는 작다. 그 때문에, 접속 기구(70)가 없어도, 회전 부재(50)의 지지부(51)와 배출관(20)의 하단부를 회전 가능하게 연결하는 회전 대우의 유격에 의해, 회전 부재(50)의 회전은 가능하다. 단, 접속 기구(70)가 있으면, 회전 부재(50)가 매끄럽게 회전할 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하여, 링크 기구(55)의 일례에 대하여 설명한다. 회전 부재(50)는, 막대 형상이 아닌, 링크 기구(55)를 가져도 된다. 링크 기구(55)는, 배출관(20)의 하단부를 물고, 1대 마련되어도 된다. 또한, 링크 기구(55)는, 배출관(20)이 용기(10) 또는 반송관의 하단부에 접속되는 경우뿐만 아니라, 배출관(20)이 용기(10) 또는 반송관의 측벽부 또는 상단부에 접속되는 경우에도 사용 가능하다.
각 링크 기구(55)는, 복수(예를 들어 5개)의 링크(81 내지 85)와, 인접하는 2개의 링크를 연결하는 1 이상(예를 들어 6개)의 대우(91 내지 96)를 포함한다. 각 대우(91 내지 96)는, 인접하는 2개의 링크의 절에 마련된다. 각 대우(91 내지 96)는, 예를 들어 회전 대우이다. 회전 대우는, 예를 들어 환봉과, 환봉이 끼워 넣어지는 원통을 포함한다. 환봉이 1개의 링크에 마련되고, 원통이 다른 링크에 마련되어, 환봉과 원통이 인접하는 2개의 링크를 회전 가능하게 연결한다. 회전 대우의 회전 중심선은, 회전 부재(50)의 회전 중심선에 대하여 평행하게 마련된다.
각 링크 기구(55)는, 예를 들어 평행 링크 기구를 포함한다. 평행 링크 기구는, 4개의 링크(81 내지 84)와, 4개의 대우(91 내지 94)로 구성된다. 상하 한 쌍의 링크(81, 82)는 서로 평행하게 유지되고, 상측의 링크(81)의 도중에 회전 중심부(52)가 마련된다. 좌우 한 쌍의 링크(83, 84)는 서로 평행하게 유지되고, 1개의 링크(83)가 회전 부재(50)의 지지부(51)를 구성하고, 다른 링크(84)가 회전 부재(50)의 설치부(53)를 구성한다.
각 링크 기구(55)는, 상기의 평행 링크 기구에 추가하여, 중간의 링크(85)와, 상하 한 쌍의 대우(95, 96)를 포함해도 된다. 상측의 대우(95)는, 중간의 링크(85)와, 상측의 링크(81)를 연결한다. 상측의 대우(95)는, 회전 중심부(52)를 구성한다. 하측의 대우(96)는, 중간의 링크(85)와, 하측의 링크(82)를 연결한다. 중간의 링크(85)가 연직으로 고정됨으로써, 지지부(51)를 구성하는 링크(83)와, 설치부(53)를 구성하는 링크(84)가 항상 연직으로 유지된다.
지지부(51)를 구성하는 링크(83)는, 상기한 바와 같이, 항상 연직으로 유지된다. 그 때문에, 링크(83)의 상단부에 수평판을 마련하고, 그 수평판에 배출관(20)의 하단부를 적재하면, 배출관(20)이 신축해도, 링크 기구(55)가 배출관(20)의 하단부를 연직 상향으로 계속하여 누를 수 있다. 또한, 회전 부재(50)가 링크 기구(55)를 갖는 경우에, 도 3 및 도 4에 도시하는 접속 기구(70)를 사용하는 것도 가능하다.
링크 기구(55)가 사용되는 경우, 링크 기구(55)의 중량도 고려하여, 추(60)의 중량이 결정된다. 추(60)의 중량은, 배출관(20)에 작용하는 중력과 동일 정도의 힘, 예를 들어 배출관(20)에 작용하는 중력의 70％ 내지 130％의 힘으로, 지지부(51)가 배출관(20)을 연직 상방으로 되밀도록 결정된다.
일례로서, 링크 기구(55)가 배출관(20)의 하단부를 물고 1대 마련되고, 배출관(20) 및 그 부속품의 합계 중량이 4.5kg이고, L1(도 1 참조)이 500mm이고, L2(도 1 참조)가 200mm이고, 하기 S가 40mm이고, 하기 W1이 3.6kg이고, 하기 W2가 1.4kg인 경우, 추(60)의 중량은 15kg으로 설정된다. S는, 상측의 대우(95)의 회전 중심선과, 하측의 대우(96)의 회전 중심선의 거리이다. W1은, 한 쌍의 링크 기구(55) 중, 회전 중심부(52)를 기준으로 하여, 지지부(51)측의 부분의 합계 중량이다. W2는, 한 쌍의 링크 기구(55) 중, 회전 중심부(52)를 기준으로 하여, 설치부(53)측의 부분의 합계 중량이다.
이상, 본 개시에 관한 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그것들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
1: 유리 제조 장치
10: 용기
20: 배출관
50: 회전 부재
51: 지지부
52: 회전 중심부
53: 설치부
60: 추
G: 용융 유리

Claims (10)

  1. 용융 유리를 수용하는 용기, 또는 용융 유리를 반송하는 반송관으로부터, 상기 용융 유리를 배출하는 배출관과,
    상기 배출관의 하단부를 지지하는 회전 부재와,
    상기 회전 부재에 설치되는 추
    를 구비하고,
    상기 배출관은, 상기 용융 유리를 배출하는 배출구를 하단부에 갖고,
    상기 회전 부재는, 상기 배출관의 하단부를 지지하는 지지부와, 상기 회전 부재의 회전 중심인 회전 중심부와, 상기 추가 설치되는 설치부를 갖고,
    상기 설치부와 상기 지지부는, 상기 회전 중심부를 사이에 두고 마련되는, 유리 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 부재는, 막대 형상인, 유리 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배출관의 하단부와 상기 회전 부재의 상기 지지부를, 상대적으로 연직 방향 및 수평 방향으로 이동 가능하게 접속하는 접속 기구를 구비하는, 유리 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전 부재는, 복수의 링크와, 인접하는 2개의 상기 링크를 연결하는 1 이상의 대우를 포함하는 링크 기구인, 유리 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 링크 기구는, 평행 링크 기구를 포함하는, 유리 제조 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출관은, 상기 용기 또는 상기 반송관의, 하단부, 측벽부 또는 상단부에 접속되는, 유리 제조 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 부재는, 상기 지지부와 상기 회전 중심부의 거리가, 상기 설치부와 상기 회전 중심부의 거리보다도 큰, 유리 제조 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출관은, 상기 하단부에 오리피스를 갖는, 유리 제조 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배출관을 가열하는 가열기를 구비하는, 유리 제조 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 유리 제조 장치를 사용하여, 유리를 제조하는, 유리 제조 방법.
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