WO2018092417A1 - ガラス物品の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

ガラス物品の製造装置及びその製造方法 Download PDF

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glass article
glass
melting furnace
enclosed space
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高谷　辰弥
達 櫻林
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日本電気硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
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    • C03B5/027—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/03—Tank furnaces

Definitions

  • the present invention relates to a glass article manufacturing apparatus and manufacturing method using an electric melting furnace for electrically melting glass raw materials.
  • gas melting furnaces that use gas combustion are widely used as glass melting furnaces for melting glass raw materials.
  • the combustion energy in the melting furnace is easily dissipated outside the furnace and the heat efficiency is low. It was.
  • a so-called cold top type or semi-hot top type electric melting furnace that electrically melts a glass raw material may be used as a glass melting furnace (see Patent Document 1).
  • a so-called cold top type or semi-hot top type electric melting furnace that electrically melts a glass raw material may be used as a glass melting furnace (see Patent Document 1).
  • the thermal efficiency can be greatly improved compared to the case where gas combustion is performed in the furnace.
  • the moisture content of the gas in the furnace is substantially controlled by the moisture content of the combustion waste gas and is relatively high. It is stable at the level.
  • the moisture concentration in the molten glass is high, it is difficult to achieve a high strain point of a glass article (such as a sheet glass) produced from the molten glass, resulting in a compaction value indicating the thermal dimensional stability of the glass article. There is a problem that cannot be reduced.
  • the present invention has as a technical problem to suppress the fluctuation of the compaction value while reducing the compaction value of the glass article using an electric melting furnace for electrically melting the glass raw material.
  • the present invention provides an apparatus for manufacturing a glass article, comprising: an electric melting furnace that electrically melts a glass raw material to form a molten glass; and a molding apparatus that forms the glass article from the molten glass.
  • a casing covering the periphery of the electric melting furnace, and a gas supply means for supplying gas to the enclosed space formed between the casing and the electric melting furnace, and adjusting the amount of water contained in the gas in the enclosed space It is comprised as follows. According to such a configuration, the enclosed space formed between the casing and the electric melting furnace is filled with the gas whose water content is adjusted. For this reason, the electric melting furnace is covered with a gas whose water content is adjusted.
  • the gas supply means may be configured to supply a gas whose moisture content has been adjusted in advance to the enclosed space. In this way, the moisture content of the gas in the enclosed space can be easily adjusted. In addition, since it is not essential to separately provide a device for adjusting the moisture content of the gas in the enclosed space, the configuration in the enclosed space can be simplified.
  • a clean room in which processing related to the manufacture of glass articles is performed in a gas atmosphere in which the amount of moisture is adjusted is provided, and the gas supply means supplies part or all of the gas discharged from the clean room to the enclosed space. It is preferable that it is comprised. If it does in this way, the gas by which the moisture content was adjusted beforehand for a clean room can be indirectly supplied to enclosure space, and it is very efficient. In other words, since it is not necessary to provide a dedicated device for producing a gas whose moisture amount is adjusted in advance to be supplied to the enclosed space, the overall configuration of the glass article manufacturing device can be simplified.
  • the apparatus includes a clean room in which manufacturing-related processing of the glass article is performed in a gas atmosphere in which the amount of moisture is adjusted, and the gas supply unit is a clean room air conditioner and is connected to each of the clean room and the enclosed space.
  • the gas whose water content has been adjusted in advance is preferably supplied to each of the clean room and the enclosed space. In this way, it is possible to directly supply the gas whose water content has been adjusted in advance for the clean room to the enclosed space, which is very efficient. In other words, since it is not necessary to provide a dedicated device for producing a gas whose moisture amount is adjusted in advance to be supplied to the enclosed space, the overall configuration of the glass article manufacturing device can be simplified.
  • the electric melting furnace may include a gas discharge path for discharging the gas in the electric melting furnace, and may be configured to discharge the gas in the enclosed space through the gas discharge path of the electric melting furnace.
  • the casing may include a gas discharge path for discharging the gas in the enclosed space.
  • the present invention invented to solve the above-mentioned problems is a glass comprising a step of forming a molten glass by electrically melting a glass raw material in an electric melting furnace, and a step of forming a glass article from the molten glass with a forming apparatus.
  • the amount of water contained in the gas around the electric melting furnace is adjusted. According to such a configuration, the same operational effects as the corresponding configuration already described can be obtained.
  • gas is supplied to the enclosed space formed between the casing and the electric melting furnace, and the amount of moisture contained in the gas in the enclosed space is adjusted. It is preferable to do.
  • a gas whose water content has been adjusted in advance may be supplied to the enclosed space.
  • the moisture content of the gas supplied to the enclosed space is preferably 1 to 40 g / Nm 3 .
  • the supply amount of the gas supplied to the enclosed space is preferably 5 to 200 Nm 3 / h.
  • the method includes a step of performing manufacturing-related processing on the glass article in a gas atmosphere in which the amount of moisture in the clean room is adjusted, and a part of the gas discharged from the clean room or The whole is preferably supplied to the enclosed space.
  • the process includes a step of performing manufacturing-related processing on the glass article in a gas atmosphere in which the amount of moisture in the clean room is adjusted, and the clean room air conditioner is connected to each of the clean room and the enclosed space. It is preferable to supply a gas whose moisture content is adjusted in advance by an air conditioner to each of the clean room and the enclosed space.
  • a glass article manufacturing apparatus 1 manufactures a glass sheet g as a glass article from a molten glass gm formed by melting a glass raw material gr.
  • the manufacturing apparatus 1 includes an electric melting furnace 2 that electrically melts a glass raw material gr to form a molten glass gm, a molding apparatus 3 that forms a sheet glass g from the molten glass gm, a casing 4 that covers the electric melting furnace 2, and a sheet glass and a gas supply pipe 6 as a gas supply means for supplying gas to the enclosed space S1 formed between the casing 4 and the electric melting furnace 2.
  • the electric melting furnace 2 is made of heat-resistant brick, for example.
  • a plurality of electrodes 7 are provided on the bottom wall portion and / or the side wall portion of the electric melting furnace 2 while being immersed in the molten glass gm.
  • no heating means other than the electrode 7 is provided in the electric melting furnace 2, and the glass raw material gr is melted only by energization heating (electric energy) of the electrode 7.
  • another electric heating means may be provided in the electric melting furnace 2.
  • an electric heater may be provided above the liquid level gm1 of the molten glass gm.
  • the glass raw material gr is supplied to the electric melting furnace 2 from a screw feeder 8 as a raw material supply means.
  • the screw feeder 8 supplies the glass raw material gr so that a part of the liquid level gm1 of the molten glass gm is exposed in the electric melting furnace 2. That is, the electric melting furnace 2 is a so-called semi-hot top type.
  • the electric melting furnace 2 may be a so-called cold top type in which the entire liquid level gm1 of the molten glass gm is covered with the glass raw material gr.
  • the electric melting furnace 2 is provided with a gas discharge pipe (for example, a flue) 9 as a gas discharge path for discharging the gas in the electric melting furnace 2 to the outside.
  • a fan 10 for sending gas to the outside is provided in the gas discharge pipe 9. The fan 10 may be omitted.
  • the gas in the electric melting furnace 2 is air, but is not limited to this.
  • the forming apparatus 3 is connected to the electric melting furnace 2 via a transfer tube 11 made of platinum or a platinum alloy.
  • the transfer tube 11 may be provided with a clarification chamber for removing bubbles contained in the molten glass gm, a stirring tank for homogenizing the molten glass gm, and the like.
  • the molten glass gm is continuously supplied from the electric melting furnace 2 through the transfer pipe 11 to the forming apparatus 3 as indicated by an arrow B.
  • molding apparatus 3 shape
  • the sheet glass g formed by the forming apparatus 3 is gradually cooled while being conveyed downward (in the direction of arrow C) in a slow cooling furnace (not shown) in order to remove distortion.
  • the casing 4 is not particularly limited in its configuration as long as the surrounding space S1 can be partitioned.
  • the casing 4 may be configured to completely block the ingress of gas in the external space S2, or may be configured to partially allow the ingress of gas in the external space S2.
  • the casing 4 is composed of, for example, refractory bricks, heat resistant cloths, metal plates, and the like.
  • a gas supply pipe 13 extending from the air conditioner 12 is connected to the gas supply port 5 i of the clean room 5.
  • the clean room 5 is supplied with a gas whose water content has been adjusted in advance from the air conditioner 12 through the gas supply pipe 13.
  • the gas supplied into the clean room 5 is air.
  • manufacturing related processing is performed on the sheet glass g in a gas atmosphere in which the amount of moisture is adjusted in advance.
  • the manufacturing related process is one or a plurality of processes selected from a process of cutting the glass sheet g into a predetermined size and a process of inspecting the glass sheet g.
  • the manufacturing related process may include other processes such as cleaning of the glass sheet g.
  • the gas in the clean room 5 is managed at, for example, temperature: 20 ° C. ⁇ 2 ° C. and humidity (relative humidity): 50% ⁇ 5%.
  • the temperature and humidity of the gas in the clean room 5 are not limited to this and can be adjusted as appropriate.
  • the gas supply pipe 6 supplies a gas whose water content has been adjusted in advance to the surrounding space S1.
  • the gas supplied from the gas supply pipe 6 is air (including a large amount of oxygen), but is not limited thereto.
  • one end of the gas supply pipe 6 is connected to the gas discharge port 5 e of the clean room 5, and the other end of the gas supply pipe 6 is connected to the gas supply port 4 i of the casing 4.
  • a part or all of the gas discharged from the clean room 5 is supplied to the enclosed space S ⁇ b> 1 through the gas supply pipe 6 as indicated by an arrow E.
  • the gas discharged from the clean room 5 is generally maintained in a state in which the amount of water is adjusted.
  • a fan 14 for sending gas to the surrounding space S1 side and a damper 15 for adjusting the supply amount of gas supplied to the surrounding space S1 are provided.
  • the fan 14 and the damper 15 may be omitted.
  • the enclosed space S1 When the gas is supplied to the enclosed space S1 through the gas supply pipe 6, the enclosed space S1 is filled with the gas whose water content is adjusted.
  • the gas supplied to the surrounding space S1 enters the internal space S3 of the electric melting furnace 2 as indicated by an arrow F, and is discharged to the outside through the gas discharge pipe 9.
  • the gas supplied to the surrounding space S ⁇ b> 1 may be directly discharged to the external space S ⁇ b> 2 of the casing 4 through a gap of the casing 4 or the like.
  • the method for producing a glass article includes a step of electrically melting a glass raw material gr in an electric melting furnace 2 to form a molten glass gm, and a step of forming a sheet glass g from the molten glass gm with a molding device 3. And a step of performing manufacturing-related processing on the sheet glass g in a gas atmosphere in which the amount of moisture in the clean room 5 is adjusted.
  • a gas whose moisture content has been adjusted in advance is supplied to the enclosed space S1 between the casing 4 and the electric melting furnace 2 through the gas supply pipe 6.
  • the gas discharged from the clean room 5 is used as the gas whose water content has been adjusted in advance.
  • the electric melting furnace 2 is covered with the gas whose water content is adjusted. Therefore, even if the humidity fluctuation in the external space S2 of the casing 4 occurs, the influence of the humidity fluctuation is mitigated by the gas in the surrounding space S1, and the gas in the internal space S3 of the electric melting furnace 2 is less likely to be directly affected. As a result, fluctuations in the moisture content of the gas in the internal space S3 of the electric melting furnace 2 are less likely to occur, and fluctuations in the moisture content of the molten glass gm are also suppressed.
  • the plate glass g if the plate glass g is formed from the molten glass gm having such a small variation in moisture content, the plate glass g having a small variation in compaction value can be stably obtained.
  • the plate glass g manufactured in this way is used as an LTPS display substrate, for example.
  • the moisture content of the gas supplied to the enclosure space S1 by the gas supply pipe 6 is preferably 1 to 40 g / Nm 3 , more preferably 5 to 40 g / Nm 3 , and 5 to 10 g / More preferably, it is Nm 3 .
  • the supply amount of gas supplied to the enclosed space S1 by the gas supply pipe 6 is preferably 5 ⁇ 200Nm 3 / h, more preferably 10 ⁇ 200Nm 3 / h, 20 ⁇ 100Nm 3 / More preferably, h.
  • the moisture content of the gas is adjusted by the air conditioner 12, and the supply amount of the gas is adjusted by the damper 15.
  • the gas pressure in the enclosed space S1 is P1
  • the gas pressure in the external space S2 of the casing 4 is P2
  • the gas pressure in the internal space S3 of the electric melting furnace 2 is P3, P2 ⁇ P1 and P3 ⁇ P1 are established.
  • the gas pressure P1 in the enclosed space S1 can be adjusted by the amount of gas supplied to the enclosed space S1.
  • Such a pressure relationship makes it difficult for the gas in the external space S2 of the casing 4 to enter the enclosed space S1 through a gap in the casing 4 or the like. Therefore, it becomes difficult to be affected by the humidity change of the gas in the external space S2 of the casing 4.
  • the gas whose water content in the surrounding space S1 is adjusted is likely to enter the internal space S3 of the electric melting furnace 2 from the gap of the electric melting furnace 2 as indicated by an arrow F. Therefore, it becomes easy to suppress fluctuations in the moisture content of the gas (air) in the internal space S3 of the electric melting furnace 2.
  • Examples 1 to 4 are sheet glass manufacturing apparatuses having the configuration of FIG. 1
  • Comparative Example 1 is a sheet glass manufacturing apparatus having an electric melting furnace without a casing
  • Comparative Example 2 is a casing.
  • Comparative Example 3 is a plate glass manufacturing apparatus including a gas melting furnace that does not have a casing. It is.
  • Table 1 shows the detailed conditions of the production apparatuses of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, and the result of the moisture content of the molten glass when producing the plate glass.
  • the comparative example 1 uses electricity as a melting method of the glass raw material, the average moisture content of the molten glass is low, but the casing is not used and the moisture content of the gas is not managed. The fluctuation range of the amount of moisture will become large.
  • the comparative example 2 uses the casing, since the moisture content etc. of gas are not controlled appropriately, the fluctuation
  • Example 1 since the supply amount of gas and the amount of moisture supplied to the enclosed space formed between the electric melting furnace and the casing are appropriately controlled, the average moisture content of the molten glass Is low and the fluctuation range of the water content is also small.
  • Example 1 a good result was obtained in which the moisture content of the molten glass was 100 ⁇ 10 ppm and the compaction value of the plate glass was 20 ⁇ 0.5 ppm.
  • the fluctuation range of the compaction value of ⁇ 0.5 ppm is an acceptable level for display applications.
  • this invention is not limited to the structure of the said embodiment, It is not limited to the above-mentioned effect.
  • the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
  • the case where one end of the gas supply pipe 6 is connected to the gas discharge port 5e of the clean room 5 and the other end of the gas supply pipe 6 is connected to the gas supply port 4i of the casing 4 has been described. It is not limited to this.
  • one end of the gas supply pipe 6 is connected to an air conditioner 12 that supplies gas to the clean room 5, and the other end of the gas supply pipe 6 is connected to the gas supply port 4 i of the casing 4.
  • the gas supply pipe 6 may be configured to supply a part of the gas supplied into the clean room 5 to the surrounding space S1.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.
  • the gas whose moisture content is adjusted is supplied to the surrounding space S1 using the air conditioner 12 of the clean room 5 has been described.
  • the gas whose moisture content is adjusted is supplied to the surrounding space S1.
  • a dedicated air conditioner may be provided separately.
  • an electric heater 16 and / or a humidifier 17 may be disposed in the surrounding space S1 to adjust the moisture content of the gas in the surrounding space S1.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.
  • a gas discharge pipe 18 for discharging the gas in the enclosed space S ⁇ b> 1 to the outside as indicated by an arrow I may be provided in the casing 4.
  • the glass article formed by the forming apparatus 3 is the plate glass g
  • the present invention is not limited to this.
  • the glass article molded by the molding apparatus 3 may be, for example, an optical glass component, a glass tube, a glass block, a glass fiber, or any other shape.

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Abstract

ガラス原料ｇｒを電気溶融して溶融ガラスｇｍを形成する電気溶融炉２と、溶融ガラスｇｍから板ガラスｇを成形する成形装置３とを備えるガラス物品の製造装置において、電気溶融炉２の周囲を覆うケーシング４と、ケーシング４と電気溶融炉２との間に形成される包囲空間Ｓ１に気体を供給する気体供給管６とを備え、包囲空間Ｓ１の気体に含まれる水分量を調整するように構成されている。

Description

ガラス物品の製造装置及びその製造方法
　本発明は、ガラス原料を電気溶融する電気溶融炉を用いたガラス物品の製造装置および製造方法に関する。
　従来、ガラス原料を溶融するガラス溶融炉には、ガス燃焼を利用するガス燃焼炉が広く利用されているが、溶融炉内の燃焼エネルギーが炉外へ発散されやすく、熱効率が低いという問題があった。
　このような問題を解決するため、ガラス溶融炉として、ガラス原料を電気溶融する、いわゆるコールドトップタイプあるいはセミホットトップタイプの電気溶融炉が用いられる場合がある（特許文献１を参照）。これらの溶融方法であれば、炉内でガス燃焼を行う場合に比べて熱効率を大幅に向上させることができる。
特開２００３－１８３０３１号公報
　従来のガス燃焼を利用するガラス溶融炉は、炉内で常時ガス燃焼を行っているため、炉内の気体の水分量は、燃焼廃ガスの水分量に実質的に支配されており比較的高い水準で安定している。一方、溶融ガラス中の水分濃度が高いと、溶融ガラスから製造されるガラス物品（板ガラスなど）の高歪点化を図ることが難しく、結果としてガラス物品の熱的寸法安定性を示すコンパクションの値を小さくできない問題がある。
　これに対し、電気溶融炉を用いた場合、炉内におけるガス燃焼等に起因する水分濃度の上昇が無いため、ガス燃焼炉に比べて溶融ガラス中の水分濃度を低減しやすい。一方、電気溶融炉の場合、炉内の気体の水分量は元々少ないため、炉内に進入する外気の水分量の影響を受けやすい。そのため、外気の湿度が変動すると、溶融ガラスの水分量が変動し、製造されるガラス物品のコンパクション値が変動する原因となる。外気の湿度は、夏季・冬季などの長期的な時間変化のみならず、一日のうちでも朝・昼・晩などの短期的な時間変化も生じやすく不安定である。すなわち、電気溶融炉を用いた場合、ガラス物品のコンパクション値の低下を図ることができるものの、ガラス物品のコンパクション値が変動しやすいという問題があった。
　ここで、ガラス物品のコンパクション値が変動すると、ガラス物品を用いてディスプレイなどの最終製品を安定的に製造することが難しくなるという問題がある。
　本発明は、ガラス原料を電気溶融する電気溶融炉を用いて、ガラス物品のコンパクション値の低下を図りつつ、コンパクション値の変動を抑制することを技術的課題とする。
　上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス原料を電気溶融して溶融ガラスを形成する電気溶融炉と、溶融ガラスからガラス物品を成形する成形装置とを備えるガラス物品の製造装置において、電気溶融炉の周囲を覆うケーシングと、ケーシングと電気溶融炉との間に形成される包囲空間に気体を供給する気体供給手段とを備え、包囲空間の気体に含まれる水分量を調整するように構成されていることを特徴とする。このような構成によれば、ケーシングと電気溶融炉との間に形成される包囲空間が、水分量が調整された気体で満たされる。そのため、電気溶融炉は、水分量が調整された気体によって覆われた状態となる。したがって、ケーシングの外部空間で気体の湿度変動が生じても、電気溶融炉内の気体には直接影響しにくくなる。その結果、電気溶融炉内の気体の水分量の変動が生じにくくなり、電気溶融炉内の溶融ガラスの水分量の変動も抑制される。これにより、電気溶融炉の溶融ガラスから製造されるガラス物品のコンパクション値の低下を図りつつ、コンパクション値の変動を抑制することができる。
　上記の構成において、気体供給手段は、予め水分量が調整された気体を包囲空間に供給するように構成されていてもよい。このようにすれば、包囲空間の気体の水分量を簡単に調整することができる。また、包囲空間内に気体の水分量を調整するための装置を別途設けることが必須ではなくなるので、包囲空間内の構成を簡素化することも可能となる。
　上記の構成において、水分量が調整された気体雰囲気下でガラス物品の製造関連処理が行われるクリーンルームを備え、気体供給手段が、クリーンルーム内から排出される気体の一部又は全部を包囲空間に供給するように構成されていることが好ましい。このようにすれば、クリーンルームのために予め水分量が調整された気体を包囲空間に間接的に供給することができ、非常に効率的である。換言すれば、包囲空間に供給する予め水分量が調整された気体を製造する専用の装置を設ける必要がなくなるため、ガラス物品の製造装置の全体構成を簡素化することができる。
　上記の構成において、水分量が調整された気体雰囲気下で前記ガラス物品の製造関連処理が行われるクリーンルームを備え、気体供給手段は、クリーンルームの空調機であり、クリーンルームおよび包囲空間の各々と接続され、予め水分量が調整された気体をクリーンルームおよび包囲空間の各々に供給するように構成されていることが好ましい。このようにすれば、クリーンルームのために予め水分量が調整された気体を包囲空間に直接的に供給することができ、非常に効率的である。換言すれば、包囲空間に供給する予め水分量が調整された気体を製造する専用の装置を設ける必要がなくなるため、ガラス物品の製造装置の全体構成を簡素化することができる。
　上記の構成において、電気溶融炉が、電気溶融炉内の気体を排出するための気体排出路を備え、電気溶融炉の気体排出路を通じて包囲空間の気体を排出するように構成されていてもよい。
　上記の構成において、ケーシングが、包囲空間の気体を排出するための気体排出路を備えていてもよい。
　上記の課題を解決するために創案された本発明は、電気溶融炉でガラス原料を電気溶融して溶融ガラスを形成する工程と、成形装置で溶融ガラスからガラス物品を成形する工程とを備えるガラス物品の製造方法において、電気溶融炉の周囲の気体に含まれる水分量を調整することを特徴とする。このような構成によれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を奏し得る。
　上記の構成において、電気溶融炉の周囲をケーシングで覆った状態で、ケーシングと電気溶融炉との間に形成される包囲空間に気体を供給するとともに、包囲空間の気体に含まれる水分量を調整することが好ましい。
　上記の構成において、予め水分量が調整された気体を包囲空間に供給してもよい。
　上記の構成において、包囲空間に供給する気体の水分量が、１～４０ｇ／Ｎｍ3であることが好ましい。
　上記の構成において、包囲空間に供給する気体の供給量が、５～２００Ｎｍ3／ｈであることが好ましい。
　上記の構成において、ガラス物品を成形する工程の後に、クリーンルーム内の水分量が調整された気体雰囲気下でガラス物品に製造関連処理を行う工程を備え、クリーンルーム内から排出される気体の一部又は全部を包囲空間に供給することが好ましい。
　上記の構成において、ガラス物品を成形する工程の後に、クリーンルーム内の水分量が調整された気体雰囲気下でガラス物品に製造関連処理を行う工程を備え、クリーンルームの空調機をクリーンルームおよび包囲空間の各々に接続し、空調機によって予め水分量が調整された気体をクリーンルームおよび包囲空間の各々に供給することが好ましい。
　上記の構成において、包囲空間の気体の圧力をＰ１、ケーシングの外部空間の気体の圧力をＰ２、電気溶融炉の内部空間の気体の圧力をＰ３とした場合に、Ｐ２＜Ｐ１かつＰ３＜Ｐ１となる関係が成立することが好ましい。このようにすれば、ケーシングの外部空間の気体が包囲空間に進入しにくくなるため、ケーシングの外部空間における気体の湿度変動の影響を受けにくくなる。また、包囲空間の水分量が調整された気体が電気溶融炉の内部空間に進入しやすくなるため、電気溶融炉の内部空間における気体の水分量の変動を抑えやすくなる。
　上記の構成において、電気溶融炉で、溶融ガラスの液面の少なくとも一部が、ガラス原料に覆われることなく露出していることが好ましい。このようにすれば、溶融ガラスの液面の露出部で電気溶融炉内の気体の水分を吸収しやすい。そのため、電気溶融炉内の気体の水分量の変動を抑制し得る本発明の効果が有用となる。
　以上のような本発明によれば、ガラス原料を電気溶融する電気溶融炉を用いて、ガラス物品のコンパクション値の低下を図りつつ、コンパクション値の変動を抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るガラス物品の製造装置を示す部分断面図である。 図１のガラス物品の製造装置の変形例を示す部分断面図である。 図１のガラス物品の製造装置の別の変形例を示す要部拡大断面図である。
　以下、本発明に係るガラス物品の製造装置及びその製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係るガラス物品の製造装置１は、ガラス原料ｇｒを溶融して形成される溶融ガラスｇｍからガラス物品としての板ガラスｇを製造するものである。
　製造装置１は、ガラス原料ｇｒを電気溶融して溶融ガラスｇｍを形成する電気溶融炉２と、溶融ガラスｇｍから板ガラスｇを成形する成形装置３と、電気溶融炉２を覆うケーシング４と、板ガラスｇの製造関連処理が行われるクリーンルーム５と、ケーシング４と電気溶融炉２との間に形成される包囲空間Ｓ１に気体を供給する気体供給手段としての気体供給管６とを備えている。
　電気溶融炉２は、例えば耐熱煉瓦で構成される。電気溶融炉２の底壁部及び／又は側壁部には、溶融ガラスｇｍに浸漬された状態で複数の電極７が設けられている。この実施形態では、電気溶融炉２内には、電極７以外の他の加熱手段が設けられておらず、電極７の通電加熱（電気エネルギー）のみでガラス原料ｇｒを溶融するようになっている。ここで、電気溶融炉２内に他の電気加熱手段を設けてもよい。例えば、溶融ガラスｇｍの液面ｇｍ１の上方に電気ヒータを設けてもよい。
　電気溶融炉２には、原料供給手段としてのスクリューフィーダ８からガラス原料ｇｒが供給される。スクリューフィーダ８は、電気溶融炉２内で溶融ガラスｇｍの液面ｇｍ１の一部が露出するようにガラス原料ｇｒを供給する。すなわち、電気溶融炉２は、いわゆるセミホットトップタイプである。なお、電気溶融炉２は、溶融ガラスｇｍの液面ｇｍ１の全部がガラス原料ｇｒに覆われた、いわゆるコールドトップタイプでもよい。
　電気溶融炉２には、矢印Ａのように、電気溶融炉２内の気体を外部に排出するための気体排出路としての気体排出管（例えば煙道）９が設けられている。気体排出管９内には、気体を外部に送るためのファン１０が設けられている。ファン１０は省略してもよい。なお、この実施形態では、電気溶融炉２内の気体は空気であるが、これに限定されない。
　成形装置３は、白金又は白金合金からなる移送管１１を介して電気溶融炉２と接続されている。移送管１１には、溶融ガラスｇｍに含まれる泡を除去するための清澄室や、溶融ガラスｇｍの均質化を図るための撹拌槽などが設けられていてもよい。
　成形装置３には、矢印Ｂのように、移送管１１を通じて電気溶融炉２から溶融ガラスｇｍが連続的に供給される。成形装置３は、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法などの公知の手法によって、溶融ガラスｇｍから板ガラスｇを成形する。この実施形態では、成形装置３によって成形された板ガラスｇは、歪を除去するために、徐冷炉（図示省略）内を下方（矢印Ｃ方向）に搬送されながら徐冷される。
　ケーシング４は、包囲空間Ｓ１を区画形成できるものであれば、その構成は特に限定されるものではない。ケーシング４は、外部空間Ｓ２の気体の進入を完全に遮断する構成であってもよいし、外部空間Ｓ２の気体の進入を一部許容する構成であってもよい。ケーシング４は、例えば、耐火煉瓦、耐熱布、金属板などで構成される。
　クリーンルーム５の気体供給口５ｉには、空調機１２から延びる気体供給管１３が接続されている。これにより、クリーンルーム５には、矢印Ｄのように、気体供給管１３を通じて空調機１２から予め水分量が調整された気体が供給される。クリーンルーム５内に供給される気体は空気である。クリーンルーム５内では、予め水分量が調整された気体雰囲気下で板ガラスｇに製造関連処理が施される。この実施形態では、製造関連処理は、板ガラスｇを所定サイズに切断する処理と、板ガラスｇを検査する処理の中から選択された一又は複数の処理である。なお、製造関連処理は、板ガラスｇの洗浄などの他の処理を含んでいてもよい。
　クリーンルーム５内の気体は、例えば、温度：２０℃±２℃、湿度（相対湿度）：５０％±５％に管理される。クリーンルーム５内の気体の温度および湿度は、これに限定されず適宜調整できる。
　気体供給管６は、予め水分量が調整された気体を包囲空間Ｓ１に供給するようになっている。気体供給管６から供給される気体は空気（酸素を多く含む）であるが、これに限定されない。この実施形態では、気体供給管６の一端がクリーンルーム５の気体排出口５ｅに接続され、気体供給管６の他端がケーシング４の気体供給口４ｉに接続されている。これにより、クリーンルーム５内から排出される気体の一部または全部が、矢印Ｅのように、気体供給管６を通じて包囲空間Ｓ１に供給される。ここで、クリーンルーム５に供給される気体と同様に、クリーンルーム５から排出される気体も水分量が調整された状態が概ね維持される。
　気体供給管６内あるいは開口部には、気体を包囲空間Ｓ１側に送るためのファン１４と、包囲空間Ｓ１に供給される気体の供給量を調整するためのダンパ１５とが設けられている。ファン１４とダンパ１５は省略してもよい。
　気体供給管６を通じて包囲空間Ｓ１に気体が供給されると、包囲空間Ｓ１内は水分量が調整された気体で満たされる。この実施形態では、包囲空間Ｓ１に供給された気体は、矢印Ｆのように、電気溶融炉２の内部空間Ｓ３に進入し、気体排出管９を通じて外部に排出されるようになっている。なお、包囲空間Ｓ１に供給された気体を、ケーシング４の隙間などからケーシング４の外部空間Ｓ２に直接排出するようにしてもよい。
　次に、以上のように構成された製造装置１によるガラス物品の製造方法を説明する。
　図１に示すように、ガラス物品の製造方法は、電気溶融炉２でガラス原料ｇｒを電気溶融して溶融ガラスｇｍを形成する工程と、成形装置３で溶融ガラスｇｍから板ガラスｇを成形する工程と、クリーンルーム５内の水分量が調整された気体雰囲気下で板ガラスｇに製造関連処理を行う工程とを備えている。
　溶融ガラスｇｍを形成する工程では、ケーシング４と電気溶融炉２の間の包囲空間Ｓ１に、気体供給管６を通じて予め水分量が調整された気体を供給する。この実施形態では、予め水分量が調整された気体として、クリーンルーム５から排出される気体を利用する。
　このように気体供給管６から気体を供給すると、包囲空間Ｓ１が水分量の調整された気体で満たされるため、電気溶融炉２は水分量の調整された気体で覆われた状態となる。そのため、ケーシング４の外部空間Ｓ２の湿度変動が生じても、包囲空間Ｓ１の気体で湿度変動の影響が緩和され、電気溶融炉２の内部空間Ｓ３の気体に直接影響しにくくなる。その結果、電気溶融炉２の内部空間Ｓ３の気体の水分量の変動が生じにくくなり、溶融ガラスｇｍの水分量の変動も抑制される。したがって、板ガラスｇを成形する工程で、このような水分量の変動が小さい溶融ガラスｇｍから板ガラスｇを成形すれば、コンパクション値の変動が小さい板ガラスｇを安定的に得ることができる。もちろん、電気溶融炉２を用いることで、溶融ガラスｇｍの水分量自体も少なくなっているので、板ガラスｇのコンパクション値自体も小さくできる。なお、このように製造された板ガラスｇは、例えばＬＴＰＳディスプレイ基板として用いられる。
　ここで、気体供給管６によって包囲空間Ｓ１に供給される気体の水分量は、１～４０ｇ／Ｎｍ3であることが好ましく、５～４０ｇ／Ｎｍ3であることがより好ましく、５～１０ｇ／Ｎｍ3であることが更に好ましい。また、気体供給管６によって包囲空間Ｓ１に供給される気体の供給量は、５～２００Ｎｍ3／ｈであることが好ましく、１０～２００Ｎｍ3／ｈであることがより好ましく、２０～１００Ｎｍ3／ｈであることが更に好ましい。この実施形態では、気体の水分量は空調機１２によって調整され、気体の供給量はダンパ１５によって調整される。
　また、この実施形態では、包囲空間Ｓ１の気体の圧力をＰ１、ケーシング４の外部空間Ｓ２の気体の圧力をＰ２、電気溶融炉２の内部空間Ｓ３の気体の圧力をＰ３とした場合に、Ｐ２＜Ｐ１かつＰ３＜Ｐ１となる関係が成立する。包囲空間Ｓ１の気体の圧力Ｐ１は、包囲空間Ｓ１への気体供給量によって調整することができる。このような圧力関係により、ケーシング４の外部空間Ｓ２の気体が、ケーシング４の隙間などから包囲空間Ｓ１に進入しにくくなる。そのため、ケーシング４の外部空間Ｓ２の気体の湿度変動の影響を受けにくくなる。また、包囲空間Ｓ１の水分量が調整された気体が、矢印Ｆのように、電気溶融炉２の隙間などから電気溶融炉２の内部空間Ｓ３に進入しやすくなる。そのため、電気溶融炉２の内部空間Ｓ３の気体（空気）の水分量の変動を抑えやすくなる。
　下記の実施例は日本電気硝子（株）の無アルカリガラス材質ＯＡ－１１を用いておこなった。実施例１～４は、図１の構成を備えた板ガラスの製造装置であり、比較例１は、ケーシングを有さない電気溶融炉を備えた板ガラスの製造装置であり、比較例２は、ケーシングと電気溶融炉とを備えているが、その間に形成される包囲空間に気体を供給しない板ガラスの製造装置であり、比較例３は、ケーシングを有さないガス溶融炉を備えた板ガラスの製造装置である。実施例１～４、比較例１～３の製造装置の詳細な条件と、板ガラスを製造したときの溶融ガラスの水分量の結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１によれば、比較例３のように、ガラス原料の溶融方法としてガス燃焼を用いた場合、溶融ガラスの平均水分量が非常に高くなる。その結果、当該溶融ガラスから成形された板ガラスのコンパクション値は５００ｐｐｍ程度と非常に大きくなってしまう。
　また、比較例１は、ガラス原料の溶融方法として電気を用いているため、溶融ガラスの平均水分量は低くなるものの、ケーシングを用いておらず気体の水分量も管理していないので、溶融ガラスの水分量の変動範囲が大きくなってしまう。また、比較例２は、ケーシングを用いているものの、気体の水分量等を適切に制御していないため、比較例１と同様に、溶融ガラスの水分量の変動範囲が大きくなってしまう。
　これに対し、実施例１～４では、電気溶融炉とケーシングの間に形成される包囲空間に供給される気体の供給量と水分量が適切に管理されているので、溶融ガラスの平均水分量は低く、かつ、その水分量の変動範囲も小さくなっている。そして、実施例１を例にとると、溶融ガラスの水分量は１００±１０ｐｐｍとなり、板ガラスのコンパクション値も２０±０．５ｐｐｍとなる良好な結果を得た。±０．５ｐｐｍのコンパクション値の変動範囲は、ディスプレイ用途として許容可能なレベルである。実施例２～４においては、供給空気量の減少に伴い、実施例１に比べ水分量の変動範囲が大きくはなるが、コンパクションの値の変動範囲は±１．０ｐｐｍ内であり、ディスプレイ用途として許容可能なレベルである。
　なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　上記の実施形態では、気体供給管６の一端がクリーンルーム５の気体排出口５ｅに接続され、気体供給管６の他端がケーシング４の気体供給口４ｉに接続されている場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図２に示すように、気体供給管６の一端がクリーンルーム５に気体を供給する空調機１２に接続され、気体供給管６の他端がケーシング４の気体供給口４ｉに接続されていてもよい。すなわち、気体供給管６が、矢印Ｈのように、クリーンルーム５内に供給される気体の一部を包囲空間Ｓ１に供給する構成であってもよい。なお、図２において、図１と共通する構成には同一符号を付している。
　上記の実施形態では、クリーンルーム５の空調機１２を利用して、包囲空間Ｓ１に水分量が調整された気体を供給する場合を説明したが、包囲空間Ｓ１に水分量が調整された気体を供給するための専用の空調機を別途設けてもよい。
　上記の実施形態では、予め水分量が調整された気体を包囲空間Ｓ１に供給する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図３に示すように、包囲空間Ｓ１に電気ヒータ１６及び／又は加湿器１７を配置し、包囲空間Ｓ１内で気体の水分量を調整するようにしてもよい。なお、図３において、図１と共通する構成には同一符号を付している。
　上記の実施形態では、電気溶融炉２の気体排出管９を通じて包囲空間Ｓ１の気体を外部に排出する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、図３に示すように、ケーシング４に、矢印Ｉのように包囲空間Ｓ１の気体を外部に排出するための気体排出管１８を設けてもよい。この場合、気体排出管１８内に、気体を外部に送るためのファン１９を設けることが好ましい。
　上記の実施形態では、成形装置３で成形されるガラス物品が板ガラスｇである場合を説明したが、これに限定されない。例えば、成形装置３で成形されるガラス物品は、例えば、光学ガラス部品、ガラス管、ガラスブロック、ガラス繊維などであってもよいし、任意の形状であってよい。
１　　　ガラス物品の製造装置
２　　　電気溶融炉
３　　　成形装置
４　　　ケーシング
５　　　クリーンルーム
６　　　気体供給管
７　　　電極
８　　　スクリューフィーダ
９　　　気体排出管
１１　　移送管
１２　　空調機
ｇ　　　板ガラス
ｇｍ　　溶融ガラス
ｇｒ　　ガラス原料
Ｓ１　　包囲空間
Ｓ２　　外部空間
Ｓ３　　内部空間

Claims (15)

  1. 　ガラス原料を電気溶融して溶融ガラスを形成する電気溶融炉と、前記溶融ガラスからガラス物品を成形する成形装置とを備えるガラス物品の製造装置において、
    　前記電気溶融炉の周囲を覆うケーシングと、
    　前記ケーシングと前記電気溶融炉との間に形成される包囲空間に気体を供給する気体供給手段とを備え、
    　前記包囲空間の気体に含まれる水分量を調整するように構成されていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
  2. 　前記気体供給手段は、予め水分量が調整された気体を前記包囲空間に供給するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造装置。
  3. 　水分量が調整された気体雰囲気下で前記ガラス物品の製造関連処理が行われるクリーンルームを備え、
    　前記気体供給手段が、前記クリーンルーム内から排出される気体の一部又は全部を前記包囲空間に供給するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のガラス物品の製造装置。
  4. 　水分量が調整された気体雰囲気下で前記ガラス物品の製造関連処理が行われるクリーンルームを備え、
    　前記気体供給手段は、前記クリーンルームの空調機であり、前記クリーンルームおよび前記包囲空間の各々と接続され、前記予め水分量が調整された気体を前記クリーンルームおよび前記包囲空間の各々に供給するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のガラス物品の製造装置。
  5. 　前記電気溶融炉が、前記電気溶融炉内の気体を排出するための気体排出路を備え、
    　前記電気溶融炉の前記気体排出路を通じて前記包囲空間の気体を排出するように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
  6. 　前記ケーシングが、前記包囲空間の気体を排出するための気体排出路を備えていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
  7. 　電気溶融炉でガラス原料を電気溶融して溶融ガラスを形成する工程と、成形装置で前記溶融ガラスからガラス物品を成形する工程とを備えるガラス物品の製造方法において、
    　前記電気溶融炉の周囲の気体に含まれる水分量を調整することを特徴とするガラス物品の製造方法。
  8. 　前記電気溶融炉の周囲をケーシングで覆った状態で、前記ケーシングと前記電気溶融炉との間に形成される包囲空間に気体を供給するとともに、前記包囲空間の気体に含まれる水分量を調整することを特徴とする請求項７に記載のガラス物品の製造方法。
  9. 　予め水分量が調整された気体を前記包囲空間に供給することを特徴とする請求項８に記載のガラス物品の製造方法。
  10. 　前記包囲空間に供給する気体の水分量が、１～４０ｇ／Ｎｍ3であることを特徴とする請求項９に記載のガラス物品の製造方法。
  11. 　前記包囲空間に供給する気体の供給量が、５～２００Ｎｍ3／ｈであることを特徴とする請求項９又は１０に記載のガラス物品の製造方法。
  12. 　前記ガラス物品を成形する工程の後に、クリーンルーム内の水分量が調整された気体雰囲気下で前記ガラス物品に製造関連処理を行う工程を備え、
    　前記クリーンルーム内から排出される気体の一部又は全部を前記包囲空間に供給することを特徴とする請求項９～１１のいずれか１項に記載のガラス物品の製造方法。
  13. 　前記ガラス物品を成形する工程の後に、クリーンルーム内の水分量が調整された気体雰囲気下で前記ガラス物品に製造関連処理を行う工程を備え、
    　前記クリーンルームの空調機を前記クリーンルームおよび前記包囲空間の各々に接続し、前記空調機によって前記予め水分量が調整された気体を前記クリーンルームおよび前記包囲空間の各々に供給することを特徴とする請求項９～１１のいずれか１項に記載のガラス物品の製造方法。
  14. 　前記包囲空間の気体の圧力をＰ１、前記ケーシングの外部空間の気体の圧力をＰ２、前記電気溶融炉の内部空間の気体の圧力をＰ３とした場合に、Ｐ２＜Ｐ１かつＰ３＜Ｐ１となる関係が成立することを特徴とする請求項８～１３のいずれか１項に記載のガラス物品の製造方法。
  15. 　前記電気溶融炉で、前記溶融ガラスの液面の少なくとも一部が、前記ガラス原料に覆われることなく露出していることを特徴とする請求項７～１４のいずれか１項に記載のガラス物品の製造方法。
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