TWI471275B - A raw material supply method, a raw material supply device, and a glass plate manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof - Google Patents

Description

原料供給方法及原料供給裝置、以及玻璃板之製造裝置及製造方法

本發明係關於一種將玻璃原料投入至玻璃熔融爐之熔融槽之原料供給方法及原料供給裝置、以及玻璃板之製造裝置及製造方法。

作為將玻璃原料投入至玻璃熔融爐之熔融槽之原料供給方法，通常眾所周知有使用螺旋式投料機、振動投料機、毯式投料機、振盪式投料機、或該等之組合之方法。該等均為將鄰設於玻璃熔融爐之漏斗(原料罐)內之玻璃原料投入至玻璃熔融爐之熔融槽的方法。

投入至熔融槽內之玻璃原料係於一面在熔融槽內之熔融玻璃上浮動一面移動至下游側之過程中，緩慢地熔融於熔融玻璃。為使玻璃原料有效熔融，必需將玻璃原料廣範圍地、較薄地、穩定地以固定量一點點地投入至熔融槽。

例如，作為使用螺旋式投料機之原料供給方法，眾所周知有於玻璃熔融爐之原料投入口，朝向爐內沿複數之方向形成有傾斜面者(例如，參考專利文獻1)。根據該方法，可將玻璃原料廣範圍地投入至熔融槽內。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平10-316433號公報

然而，由於漏斗鄰接於玻璃熔融爐，因此漏斗內之玻璃原料因來自玻璃熔融爐之輻射熱而被加熱。

於顯示器用玻璃基板之玻璃原料中，通常混合硼化合物而使用。

作為硼化合物，通常使用硼酸(H₃ BO₃ )。該硼酸為水合物，若對其進行加熱，則會釋放出水合水。再者，亦可使用將硼酸進行加熱處理所獲得之硼酸酐(B₂ O₃ )代替硼酸，但製造成本會上升。

如此，於玻璃原料包含水合物之情形時，存在如下情形，即，若漏斗內之玻璃原料因來自玻璃熔融爐之輻射熱而被加熱，則會釋放出水合水而變成塊狀。於該情形時，有時玻璃原料變成塊而投入至熔融槽內。

投入至熔融槽內之玻璃原料係因玻璃熔融爐內之火焰熱或輻射熱、來自熔融玻璃之傳熱而自外側受到加熱進行熔融，因此當變成塊而投入時，相對較大之氣泡被封入內側。氣泡可能會成為所製造之玻璃板之缺陷。又，由於玻璃原料包含熔點互不相同之複數種原料，因此存在如下情形，即，當變成塊而投入時，直至整體熔融為止需要時間，熔融玻璃之組成變得不均勻。

本發明係鑒於上述問題開發而成者，其目的在於提供一種可將包含水合物之玻璃原料適當地投入至玻璃熔融爐之熔融槽的原料供給方法及原料供給裝置、以及玻璃板之製造裝置及製造方法。

為解決上述目的，本發明之原料供給方法係將鄰設於玻璃熔融爐之原料罐內之玻璃原料投入至上述玻璃熔融爐之熔融槽者，將上述原料罐內之溫度保持為高於露點溫度且低於上述玻璃原料中所含之水合物之脫水起始溫度。

本發明之原料供給裝置係包含鄰設於玻璃熔融爐之原料罐、並將該原料罐內之玻璃原料投入至上述玻璃熔融爐之熔融槽者，其包括：溫度保持機構，其係將上述原料罐內之溫度保持為高於露點溫度且低於上述玻璃原料中所含之水合物之脫水起始溫度。

本發明之玻璃板之製造裝置包括：本發明之原料供給裝置；玻璃熔融爐，其係將藉由該原料供給裝置所供給之玻璃原料進行熔融；以及成形爐，其係將以該玻璃熔融爐經熔融之熔融玻璃成形為板狀玻璃。

本發明之玻璃板之製造方法係使用本發明之玻璃板之製造裝置以製造玻璃板。

可提供一種可將包含水合物之玻璃原料適當地投入至玻璃熔融爐之熔融槽的原料供給方法及原料供給裝置、以及玻璃板之製造裝置及製造方法。

以下，參考圖式，對用以實施本發明之形態進行說明。

圖1係表示本發明之一實施形態之玻璃板之製造裝置之構成的方塊圖，箭頭表示玻璃原料或熔融玻璃之流向。圖2係用以說明原料供給裝置10之構成及動作之剖面圖。

如圖1及圖2所示，玻璃板之製造裝置包括：原料供給裝置10，其係將粉狀或粒狀之玻璃原料G投入至玻璃熔融爐11；玻璃熔融爐11，其係將藉由原料供給裝置10所供給之玻璃原料G進行熔融；以及成形爐12，其係將經玻璃熔融爐11熔融之熔融玻璃L成形為板狀玻璃。

玻璃熔融爐11可為眾所周知之構成，例如包括原料投入口13、熔融槽14及澄清槽15等。於原料投入口13之上方，設置有用以防止原料供給時之玻璃原料G之飛散的防塵板16。

自原料投入口13所投入之玻璃原料G之大部分係一面於熔融槽14內之熔融玻璃L上浮動，一面移動至熔融槽14之下游側(澄清槽15側)。玻璃原料G係於移動至澄清槽15側之過程中，藉由玻璃熔融爐11內之火焰熱或輻射熱、來自熔融玻璃L之傳導熱而受到加熱，緩慢地熔入熔融玻璃L中。

熔融玻璃L係將粉狀或粒狀之玻璃原料G進行熔融所獲得，因此於內部包含大量氣泡。因此，將熔融玻璃L自熔融槽14搬送至澄清槽15，使氣泡浮上來而將其去除，然後進行澄清。又，亦可於澄清槽15與成形爐12之間設置減壓消泡槽。

成形爐12可為眾所周知之構成，例如於所謂之浮式法中，包括浮動槽17等。澄清後之熔融玻璃L係流出至浮動槽17內之熔融金屬(例如，熔融錫)上，藉由熔融金屬之平滑之表面而成為板狀玻璃。該板狀玻璃係一面移動至浮動槽17之下游側一面被冷卻，從而製造玻璃板。

再者，於本實施形態中，成形爐12包括浮動槽17等，但本發明並不限定於此。例如於所謂之熔融法中，成形爐12包括朝向下方收縮之剖面為楔狀之成形體等。於該情形時，澄清後之熔融玻璃L係沿成形體之兩側面流下且於成形體之下緣合流而成為板狀玻璃。該板狀玻璃係一面朝向下方拉伸一面被冷卻，從而製造玻璃板。

原料供給裝置10係於玻璃熔融爐11(熔融槽14)，橫向排列地設置有複數個(例如，2個)(於圖2中，僅圖示1個)。各原料供給裝置10包括：漏斗(原料罐)21，其係鄰設於玻璃熔融爐11；以及搬送盤22，其係將自漏斗21所投下之玻璃原料G搬送至玻璃熔融爐11。

首先，對漏斗21進行說明。

漏斗21係由鋼材(例如，SS(stainless steel，不鏽鋼)材)等形成。漏斗21係構成為朝向下方構成為前端變細之筒形狀，於上側包含入口21a且於下側包含出口21b。漏斗21係於上下方向分割成複數之構件，可於上下方向伸縮。藉此，可於上下方向調節搬送盤22之位置。

於漏斗入口21a之上方，設置有將複數種原料稱量且加以混合而製成玻璃原料G之混合機(未圖示)。將以混合機經混合之玻璃原料G投下至漏斗入口21a，將其儲存於漏斗內。

再者，混合前之各種原料係通過原料供給管(未圖示)而空氣壓送至混合機。原料供給管之內周係被耐磨損性優異之電鑄磚等覆蓋。

於漏斗出口21b與搬送盤22之搬送面23之間，包含間隙25。漏斗21內之玻璃原料G係自該間隙25搬送(投下)至搬送面23。

以將玻璃原料G適當地搬送至搬送面23之方式，設定間隙25之大小、搬送面23對於水平面之傾斜角θ、玻璃原料G之靜止角。將搬送面23對於水平面之傾斜角θ(參考圖2)設定為8°~15°，較佳為10°~12°之範圍內。將玻璃原料G之靜止角設定為30°~45°，較佳為35°~40°之範圍內。

此處，靜止角係藉由如JIS R 9301-2-2「氧化鋁粉末-第2部：物性測定方法-2：靜止角」所記載之方法進行測定所得者。更詳細而言，靜止角係藉由如下方式規定，流動性越佳之粉體，其值越小：一面使直徑為80 mm、網眼為710 μm之篩振動，一面使試驗體(儲存於漏斗21內之前之玻璃原料G)通過此篩後，使其自水平面起160 mm之高度之漏斗輕輕地降落至直徑為80 mm之平台時，測定由試驗體所形成之圓錐體之母線與水平面所成之角。此處，粉體之降落量係直至靜止角實質上穩定為止所降落之量。

其次，對搬送盤22進行說明。

搬送盤22係由鋼材(例如，SS材)等形成。搬送盤22包含平板狀之本體31。本體31之上表面成為承載自漏斗21所投下之玻璃原料G的搬送面23。於搬送面23上突設有一對側板32，以免搬送面23上之玻璃原料G沿著與搬送方向正交之方向滑落。

由於搬送盤22之搬送面23成為傾斜面，因此其前端部22a自原料投入口13時常插入至玻璃熔融爐11內，以使玻璃原料G即便因傾斜而自搬送面23滑落，亦可投入至熔融槽14內。

搬送盤22構成為如下，即，可於搬送方向上游端(後退位置)與搬送方向下游端(前進位置)之間進行往返移動。搬送盤22包括可於一對導軌26上移動之複數之車輪34。導軌26係支撐於機架27上，其朝向玻璃熔融爐11內沿前低後高之方向引導搬送盤22。因此，搬送盤22之搬送面23成為朝向玻璃熔融爐11內前低後高之傾斜面。

例如，如圖2及圖3所示，各原料供給裝置10包括固定於機架27之馬達41、安裝於馬達41之旋轉軸之旋轉圓板42及桿43作為使搬送盤22進退之進退機構40。於旋轉圓板42之離心位置，可旋動地連結有桿43之一端部。桿43之另一端部可旋動地連結於搬送盤22。

馬達41係與電腦等控制裝置28連接。於控制裝置28之控制下，當旋轉圓板42因馬達41之旋旋動作而進行旋轉時，桿43之一端部於旋轉圓板42之旋轉中心之周圍進行旋轉。伴隨於此，桿43之另一端部進行擺動，與桿43之另一端部連結之搬送盤22於導軌26上進行往返移動。

例如，如圖2所示，各原料供給裝置10包括移動台車51及搭載於移動台車51之升降裝置52作為調節導軌26與熔融槽14之相對位置的調節機構。移動台車51構成為如下，即，可沿著與玻璃熔融爐11(熔融槽14)接近、遠離之方向移動。升降裝置52包括自下表面側支撐機架27之支撐部53、以及使該支撐部53升降之驅動裝置54。作為驅動裝置54，例如可使用液壓千斤頂。

其次，參考圖2及圖3，對搬送盤22之動作進行說明。再者，下述第1及第2步驟之作業係於控制裝置28之控制下，每隔特定之週期(例如，1分鐘~10分鐘之週期)反覆執行。

於第1步驟中，如圖2中以箭頭所示，搬送盤22自後退位置向前進位置前進。伴隨於此，搬送面23前進，因此玻璃原料G自搬送面23與漏斗出口21b之間隙25搬送(投下)至搬送面23。再者，於搬送盤22前進之期間，搬送面23上之玻璃原料G係因摩擦而穩定地承載於搬送面23上。

於第2步驟中，如圖3中以箭頭所示，搬送盤22自前進位置向後退位置後退。伴隨於此，搬送面23上之玻璃原料G受到擠壓而投下至熔融槽14內。

如此，將漏斗21內之玻璃原料G，例如以0.3噸/小時~1.3噸/小時、較佳為0.5噸/小時~1.0噸/小時之供給速度投下至玻璃熔融爐11之熔融槽14內。

各原料供給裝置10進而包括溫度保持機構，該溫度保持機構係將漏斗21內之溫度保持為高於露點溫度且低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度(較佳為較水合物之脫水起始溫度低40℃以上)。此處，所謂脫水起始溫度係指由於加熱，水合水(換言之，結晶水)開始自水合物脫離之溫度。

於漏斗21內之溫度為露點溫度以下之情形時，有如下之虞，即，水滴附著於漏斗21之內周面而漏斗21內之玻璃原料G變成塊狀。再者，由於漏斗21內之溫度通常因來自玻璃熔融爐11之輻射熱而高於玻璃原料供給管內之溫度，因此高於露點溫度。

另一方面，於漏斗21內之溫度為玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度以上之情形時，有如下之虞，即，漏斗21內之玻璃原料G釋放出水合水而變成塊狀。

於玻璃原料G中所含之水合物為硼酸(H₃ BO₃ )之情形時，較佳為將漏斗21內之溫度設為20℃~60℃，更佳為設為20℃~50℃。

各原料供給裝置10包括隔熱材料61、62及冷卻裝置71作為溫度保持機構。

首先，對隔熱材料61、62進行說明。

隔熱材料61、62係配置於漏斗21與玻璃熔融爐11之間。隔熱材料61、62較理想的是由導熱率為0.20 W/m‧K以下之材料形成。作為隔熱材料61、62，例如可使用陶瓷纖維製之隔熱板或隔熱片材(毯)、岩絨、隔熱性之耐火磚。於該等之中，陶瓷纖維製之隔熱板因較輕、易於加工、形狀不易變形，故特佳。隔熱材料61、62可由相同之材料形成，亦可由不同之材料形成。

隔熱材料61之厚度較佳為25 mm~50 mm之範圍內，隔熱材料62之厚度較佳為25 mm~50 mm之範圍內。隔熱材料61、62之合計厚度較佳為50 mm~100 mm之範圍內。藉此，可於有限之設置空間內獲得良好之隔熱效果。

藉由將隔熱材料61、62配置於漏斗21與玻璃熔融爐11之間，可抑制玻璃熔融爐11對漏斗21之熱輻射，可將漏斗21內之溫度保持為低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度。

第1隔熱材料61係以覆蓋漏斗21之玻璃熔融爐11側之外周面21c之方式設置。藉由以導熱率較低之第1隔熱材料61覆蓋導熱率較高之金屬製漏斗21之外周面21c，可抑制對漏斗21內之導熱。

第2隔熱材料62係於第1隔熱材料61與玻璃熔融爐11之間隔開配置，且配置成大致垂直。藉此，可抑制漏斗21附近之低溫環境與玻璃熔融爐11附近之高溫環境之間的熱對流。

其次，對冷卻裝置71進行說明。

冷卻裝置71係將漏斗21內冷卻之裝置。冷卻裝置71可為藉由冷卻漏斗21之周壁21d而將漏斗21內冷卻之裝置，亦可為將漏斗21內之環境冷卻之空調裝置。

作為將漏斗21之周壁21d冷卻之裝置，有自外方向漏斗21之周壁21d噴附冷媒之冷媒供給裝置、或者使冷媒流入漏斗21之周壁21d之內部的冷媒供給裝置。

於冷卻裝置71連接有控制裝置28。控制裝置28係根據來自溫度感測器72及濕度感測器73之輸出信號控制冷卻裝置71，以使漏斗21內之溫度高於露點溫度且低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度，其中，該溫度感測器72係檢測漏斗21內之溫度，該濕度感測器73係檢測漏斗21內之相對濕度。

再者，本實施形態係藉由控制裝置28控制冷卻裝置71，但亦可藉由手動控制冷卻裝置71。

如以上說明般，根據本實施形態，由於將漏斗21內之溫度保持為低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度，因此可抑制漏斗21內之玻璃原料G釋放出水合水而變成塊狀之情況。又，由於將漏斗21內之溫度保持為高於露點溫度，因此可抑制水滴附著於漏斗21之內周面而漏斗21內之玻璃原料G變成塊狀之情況。

圖4係表示圖2之原料供給裝置10之變形例的剖面圖。

圖4之原料供給裝置10A係利用將連結於馬達81之螺桿82內設之投料機83代替搬送盤22，而將漏斗21A內之玻璃原料G投入至玻璃熔融爐11之熔融槽14內。

投料機83係形成為筒狀，且配置成大致水平。於投料機83之一端部安裝有漏斗21A，另一端部貫通玻璃熔融爐11之爐壁而連接於原料投入口13A。自漏斗21A投下至投料機83之玻璃原料G係藉由利用馬達81之螺桿82之旋轉，於投料機83內朝向玻璃熔融爐11前進，自原料投入口13A投下至熔融槽14內。

於該情形時，亦於漏斗21A與玻璃熔融爐11之間配置隔熱材料61、62，藉此可抑制玻璃熔融爐11對漏斗21A之熱輻射，可將漏斗21A內之溫度保持為低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度。

又，控制裝置28根據來自溫度感測器72及濕度感測器73之輸出信號控制冷卻裝置71，藉此可將漏斗21A內之溫度保持為高於露點溫度且低於玻璃原料G中所含之水合物之脫水起始溫度。

以上，對本發明之一實施形態進行了說明，但本發明並不限制於上述實施形態，可不脫離本發明之範圍，對上述實施形態附加各種變形及替換。

例如，於本實施形態中，為將漏斗21(21A)內之溫度設為特定範圍內，併用隔熱材料61、62及冷卻裝置71，但亦可使用任一者。於此情形時，只要配置於漏斗21(21A)與玻璃熔融爐11之間即可。

又，於本實施形態中，代替隔熱材料61、62(或者除此以外)，亦可配置其他隔熱材料。

又，於本實施形態中，於玻璃熔融爐11橫向排列地設置有複數個(例如，2個)原料供給裝置10(10A)，但亦可設置有1個。

又，亦可向漏斗21(21A)內，進而向其上游側之原料儲倉內(未圖示)，吹入乾燥空氣。

對本發明進行了詳細說明，又參考特定之實施態樣進行了說明，但對於本領域從業人員而言，清楚明白可不脫離本發明之精神及範圍附加各種變更或修正。

本申請案係基於2009年6月18日申請之日本專利申請案2009-145635開發而成者，將其內容作為參考引用於本文中。

產業上之可利用性

根據本發明，可提供一種可將包含水合物之玻璃原料適當地投入至玻璃熔融爐之熔融槽的原料供給方法及原料供給裝置、以及玻璃板之製造裝置及製造方法。

10、10A．．．原料供給裝置

11．．．玻璃熔融爐

12．．．成形爐

13、13A．．．原料投入口

14．．．熔融槽

15．．．澄清槽

16．．．防塵板

17．．．浮動槽

21、21A．．．漏斗(原料罐)

21a．．．入口

21b．．．出口

21c．．．外周面

21d．．．周壁

22．．．搬送盤

22a．．．前端部

23．．．搬送面

25．．．間隙

26．．．導軌

27．．．機架

28．．．控制裝置

31．．．本體

32．．．側板

34．．．車輪

40．．．進退機構

41．．．馬達

42．．．旋轉圓板

43．．．桿

51．．．移動台車

52．．．升降裝置

53．．．支撐部

54．．．驅動裝置

61、62．．．隔熱材料

71．．．冷卻裝置

72．．．溫度感測器

73．．．濕度感測器

81．．．馬達

82．．．螺桿

83．．．投料機

G．．．玻璃原料

L．．．熔融玻璃

θ．．．傾斜角

圖1係表示本發明之一實施形態之玻璃板之製造裝置之構成的方塊圖。

圖2係用以說明原料供給裝置10之構成及動作之剖面圖，且係表示搬送盤22位於搬送方向上游端之狀態之圖。

圖3係用以說明原料供給裝置10之構成及動作之剖面圖，且係表示搬送盤22位於搬送方向下游端之狀態之圖。

圖4係表示圖2之原料供給裝置10之變形例之剖面圖。

10．．．原料供給裝置

11．．．玻璃熔融爐

13．．．原料投入口

14．．．熔融槽

16．．．防塵板

21．．．漏斗

21a．．．入口

21b．．．出口

21c．．．外周面

21d．．．周壁

22．．．搬送盤

22a．．．前端部

23．．．搬送面

25．．．間隙

26．．．導軌

27．．．機架

31．．．本體

32．．．側板

34．．．車輪

40．．．進退機構

41．．．馬達

42．．．旋轉圓板

43．．．桿

51．．．移動台車

52．．．升降裝置

53．．．支撐部

54．．．驅動裝置

61、62．．．隔熱材料

71．．．冷卻裝置

72．．．溫度感測器

73．．．濕度感測器

G．．．玻璃原料

L．．．熔融玻璃

θ．．．傾斜角

Claims (12)

1. 一種原料供給方法，其係將鄰設於玻璃熔融爐之原料罐內之玻璃原料投入至上述玻璃熔融爐之熔融槽者，將上述原料罐內之溫度保持為高於露點溫度且低於上述玻璃原料中所含之水合物之脫水起始溫度。
2. 如請求項1之原料供給方法，其中於上述原料罐與上述玻璃熔融爐之間配置隔熱材料，以保持上述原料罐內之溫度。
3. 如請求項2之原料供給方法，其中上述隔熱材料包含：第1隔熱材料，其係以覆蓋上述原料罐之上述玻璃熔融爐側之外周面之方式配置；以及第2隔熱材料，其係於上述第1隔熱材料與上述玻璃熔融爐之間隔開配置。
4. 如請求項1至3中任一項之原料供給方法，其中將上述原料罐內冷卻以保持上述原料罐內之溫度。
5. 如請求項1至3中任一項之原料供給方法，其中上述水合物為硼酸(H₃ BO₃ )，將上述原料罐內之溫度設為20℃以上且60℃以下。
6. 如請求項4之原料供給方法，其中上述水合物為硼酸(H₃ BO₃ )，將上述原料罐內之溫度設為20℃以上且60℃以下。
7. 一種原料供給裝置，其係包含鄰設於玻璃熔融爐之原料罐、並將該原料罐內之玻璃原料投入至上述玻璃熔融爐之熔融槽者，其包括：溫度保持機構，其係將上述原料罐內之溫度保持為高 於露點溫度且低於上述玻璃原料中所含之水合物之脫水起始溫度。
8. 如請求項7之原料供給裝置，其包括作為上述溫度保持機構之隔熱材料，其係配置於上述原料罐與上述玻璃熔融爐之間。
9. 如請求項8之原料供給裝置，其中上述隔熱材料包含：第1隔熱材料，其係以覆蓋上述原料罐之上述玻璃熔融爐側之外周面之方式配置；以及第2隔熱材料，其係於上述第1隔熱材料與上述玻璃熔融爐之間隔開配置。
10. 如請求項7至9中任一項之原料供給裝置，其進而包括作為上述溫度保持機構之冷卻裝置，其係將上述原料罐內冷卻。
11. 一種玻璃板之製造裝置，其包括：如請求項7至10中任一項之原料供給裝置；玻璃熔融爐，其係將藉由該原料供給裝置所供給之玻璃原料進行熔融；以及成形爐，其係將經該玻璃熔融爐熔融之熔融玻璃成形為板狀玻璃。
12. 一種玻璃板之製造方法，其係使用如請求項11之玻璃板之製造裝置以製造玻璃板。