CN103269986A - 澄清槽、玻璃熔融炉、熔融玻璃的制造方法、玻璃制品的制造方法及玻璃制品的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种具备第一澄清槽、第二澄清槽和冷却槽的澄清槽。本发明的澄清槽具备:第一澄清槽,该第一澄清槽具备被第一底壁部及其两侧的第一侧壁部所划分出的第一熔融玻璃流路、设于该第一熔融玻璃流路下流侧的底壁部的排出部、及熔融玻璃的加热装置,该第一熔融玻璃流路的长度大于该第一侧壁部的高度;第二澄清槽,该第二澄清槽继所述第一澄清槽延续设置,具备被第二底壁部及其两侧的第二侧壁部所划分出的第二熔融玻璃流路,并具有熔融玻璃成单向流状态的流路形状;和冷却槽,该冷却槽继所述第二澄清槽延续设置,具备被第三底壁部及其两侧的第三侧壁部所划分出的第三熔融玻璃流路。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造熔融玻璃的具备第一澄清槽、第二澄清槽和冷却槽的澄清槽、具备该澄清槽的玻璃熔融炉、玻璃制品的制造装置、利用该澄清槽的熔融玻璃的制造方法及玻璃制品的制造方法。
背景技术
作为制造玻璃板的方法的一个例子,已知有如下所述的浮法:使用具备熔融槽、澄清槽和成形装置的玻璃制造装置,使玻璃原料在熔融槽中熔融,将所得的熔融玻璃在澄清槽中除泡,将泡少而均一化的熔融玻璃送往具备浮法锡槽的成形装置而形成玻璃板。
在该浮法中使用的澄清槽中形成有熔融玻璃的流路,该流路通常由多块耐火砖等耐火材料组装而构成。
此外,在熔融槽中进行玻璃原料的熔融时,原料成分反应时必然产生会在熔融玻璃内形成气泡的气体,因此必需在澄清槽中进行熔融玻璃的脱泡,得到泡少的高品质熔融玻璃,再将该熔融玻璃送往后续工序的成形装置。
熔融玻璃的常规澄清是通过化学澄清来进行的,为此使用的澄清剂被预先添加到玻璃原料中而引入熔融玻璃内。该澄清剂为在高温下还原(即澄清剂失氧)的多价氧化物等,在低温下被氧化(与氧结合)。如果由澄清剂放出的氧在熔融玻璃内使气泡增大、成长后的气泡浮上熔融玻璃液面,则破泡并脱泡。
在这样的背景中,作为玻璃熔融设备,已知有具备澄清槽和与该澄清槽连接的均质化槽的结构的玻璃熔融装置,该澄清槽具备将批次原料熔融而形成熔融玻璃的熔融槽、与该熔融槽连接的较浅的熔融玻璃流路的结构(参照专利文献1和专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开昭61-132565号公报
专利文献2:美国专利公报6085551号
发明内容
发明所要解决的技术问题
在以往的具备熔融槽和澄清槽的玻璃熔融炉中,由熔融炉熔融的玻璃进入澄清槽,其一部分因对流而返回熔融槽。在该熔融槽与澄清槽之间的循环进行期间进行玻璃的澄清,熔融玻璃被澄清。在此澄清后的玻璃流入下流的成形工序。
在这种澄清槽中,已知被称为高温澄清型的澄清槽。在这种高温澄清型的澄清槽中,为了效率良好地进行除泡,以下述方式运行:将流过澄清槽的熔融玻璃的温度在不会发生再发泡的条件下尽可能高地设定,从而降低熔融玻璃的粘性,加快泡的成长速度并使泡径增大,由此提高泡的上浮速度,能够实现除泡。
但是,在近年来需求不断增加的玻璃中,需求更高品质的玻璃,希望开发出能够在具备熔融槽和澄清槽的玻璃熔融炉中更有效地进行熔融玻璃的除泡的澄清槽结构。
此外,在使用高温澄清型的澄清槽进行熔融玻璃的生产的场合下,流过澄清槽的熔融玻璃的温度尽可能设定在高温,因此理所当然会大量消耗能量。从当今的节能性要求来看,希望开发出既满足除泡性能又能够节能作业的澄清槽。
再者,为进行高温澄清,通常大部分玻璃流路由铂或铂合金等具有耐火性的稀有金属形成的耐火性金属构成。因此,认为进行高温澄清的澄清槽最大日产20~50吨左右。据本发明人所知,至少超过日产100吨的高温澄清用的单独澄清槽尚不存在。因此,希望开发出能够发扬高温澄清的优点、实现低成本或大规模的玻璃熔融炉的技术。
专利文献2的高熔点熔融玻璃制造装置中,在将玻璃原料进行熔融后的澄清的区域中,形成有被称为“精炼槽(refining bank)”的结构。再者,在该“精炼槽”中,熔融玻璃由位于上部的燃烧器进行加热。因此,认为难以制造大容量的熔融玻璃,而且节能性不高。
本发明的目的是提供用于实现上述需求的、可效率良好地除泡、节能性高、能够以低成本或大规模建设的澄清槽。
此外,本发明的目的是提供具备上述澄清槽的能够提供高品质熔融玻璃和玻璃制品的熔融玻璃制造方法和制造装置、及玻璃制品的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明人进行了深入研究,结果想到了可达到上述目的的澄清槽结构,该澄清槽尽管主要利用耐火砖,但如下所述仍然以能够维持熔融玻璃的品质而进行生产的高温澄清为特征。由此,能够实现低成本或大规模的澄清槽。
本发明提供了一种澄清槽,具备:第一澄清槽,该第一澄清槽具备被第一底壁部及其两侧的第一侧壁部所划分出的第一熔融玻璃流路、设于该第一熔融玻璃流路下流侧的底壁部的排出部、及熔融玻璃的加热装置,该第一熔融玻璃流路的长度大于该第一侧壁部的高度;第二澄清槽,该第二澄清槽继所述第一澄清槽延续设置,具备被第二底壁部及其两侧的第二侧壁部所划分出的第二熔融玻璃流路,并具有熔融玻璃成单向流状态的流路形状;和冷却槽,该冷却槽继所述第二澄清槽延续设置,具备被第三底壁部及其两侧的第三侧壁部所划分出的第三熔融玻璃流路。
本发明的澄清槽中,在所述第二熔融玻璃流路中,与第二底壁部的流路方向正交的宽度可以大于第二侧壁部的高度。
本发明的澄清槽中,较好的是所述第二熔融玻璃流路形状以满足以下条件的方式设定:设流过该流路的熔融玻璃的格拉斯霍夫数(Glashof number)为Gr、雷诺数(Reynolds number)为Re,则Gr/Re2<11420。
本发明的澄清槽中,较好的是所述第一澄清槽的加热装置为多根电极,在所述第二澄清槽中,所述第二底壁部和两个第二侧壁部内的第二熔融玻璃流路为耐火砖制,并设有包覆该流路侧耐火砖的耐热金属制内面罩。
本发明的澄清槽中,较好的是所述第一澄清槽的加热装置为燃烧器,在所述第一和第二澄清槽中,所述底壁部和两个侧壁部内的熔融玻璃流路为耐火砖制,并设有包覆该流路侧耐火砖的耐热金属制内面罩。
本发明的澄清槽中,所述第一熔融玻璃流路的长度可为10~15m,所述第二熔融玻璃流路的长度可为4~14m,流过熔融玻璃流路的流量可为100~1000吨/天。
本发明的澄清槽中,在所述第一熔融玻璃流路的最上流端,可形成有比该第一底壁部高的第一台阶部。
本发明的澄清槽中,在所述第二熔融玻璃流路的最上流端,可形成有比该第二底壁部高的第二台阶部。
本发明的澄清槽中,在所述第二熔融玻璃流路的下流侧,可形成有从第二侧壁部与第二底壁部之间的角部突出的第一凸部。
本发明的澄清槽中,在所述第二熔融玻璃流路的比所述第一凸部的形成位置更靠上流侧的位置,还可形成有从第二侧壁部与第二底壁部之间的角部突出的第二凸部。
本发明的澄清槽中,所述内面罩可由多个罩组装件构成,这些罩组装件覆盖所述底壁部和侧壁部的熔融玻璃流路侧,沿所述熔融玻璃流路方向配置,所述罩组装件具备覆盖所述底壁部的底壁板、覆盖所述侧壁部的侧壁板、和覆盖沿所述流路配置的罩组装件之间的对接区域的第一覆盖板。
本发明的澄清槽中,所述冷却槽中可设有包覆所述第三底壁部和两个第三侧壁部内熔融玻璃流路侧的耐热金属制内面罩。
本发明的澄清槽中,所述设于第一澄清槽中的加热装置可由竖立设置于所述第一澄清槽中的多根电极构成,这些电极沿熔融玻璃流路方向以列阵方式隔开规定的间隔纵横配置,在沿所述熔融玻璃流路方向的一列上并列的多根电极为多相交流电极。
本发明还提供了一种玻璃熔融炉,具有先前任一项所述的澄清槽,在该澄清槽的熔融玻璃流动方向的上流侧具备熔融槽。
本发明还提供一种熔融玻璃的制造方法,包括以下工序:使用先前所述的玻璃熔融炉,由熔融槽使玻璃原料熔融的工序;在第一澄清槽中对来自该熔融槽的熔融玻璃进行加热澄清,同时从该第一澄清槽的下流侧的底部排出第一澄清槽中产生的异质坯的工序;以第二澄清槽的熔融玻璃的流动成单向流状态的方式进行澄清的工序;和由冷却槽对自第二澄清槽导出的熔融玻璃进行冷却的工序。
本发明的熔融玻璃的制造方法中,所述单向流状态可以满足以下条件的方式设定熔融玻璃的流速、熔融玻璃流路的入口处和出口处的熔融玻璃的温度变化、熔融玻璃的深度而得:设熔融玻璃的格拉斯霍夫数为Gr、雷诺数为Re,则Gr/Re2<11420。
本发明的熔融玻璃的制造方法中,可不对所述第二澄清槽的熔融玻璃进行加热。这意味着,作为本发明的第二澄清槽的合适范围,可不设加热手段。
本发明的熔融玻璃的制造方法中,所述第一澄清槽中的加热是以流过所述第一澄清槽的熔融玻璃的温度满足以下条件的方式来进行的:所述第一澄清槽的下流端侧温度达到最高。
本发明还提供了一种玻璃制品的制造方法,包括:先前所述的制造熔融玻璃的工序、将熔融玻璃冷却到其玻璃成形温度区域之后对熔融玻璃进行成形的工序、和对成形后的玻璃进行退火的工序。
本发明还提供了一种玻璃制品的制造装置,具备:先前所述的玻璃熔融炉、对由该玻璃熔融炉制造的熔融玻璃进行成形的成形装置、和对成形后的玻璃进行退火的退火装置。
发明效果
本发明通过具备第一澄清槽、第二澄清槽和冷却槽的澄清槽,可将第一澄清槽中残留的泡在第二澄清槽中除去,可将在第一澄清槽中进行的高温澄清下使用耐火砖制流路的场合下容易发生的从耐火砖溶出而进入熔融玻璃中的异质坯从第一澄清槽的下流侧的底部有效排出,能够更进一步地除泡和维持熔融玻璃的品质。其中,第一澄清槽具备被第一底壁部及其两侧的第一侧壁部所划分出的第一熔融玻璃流路、设于该第一熔融玻璃流路下流侧的底壁部的排出部、及熔融玻璃的加热装置,该第一熔融玻璃流路的长度大于该第一侧壁部的高度;第二澄清槽继所述第一澄清槽延续设置,具备被第二底壁部及其两侧的第二侧壁部所划分出的第二熔融玻璃流路,并具有熔融玻璃成单向流状态的流路形状;冷却槽继所述第二澄清槽延续设置,具备被第三底壁部及其两侧的第三侧壁部所划分出的第三熔融玻璃流路。此外,通过本发明,能够使澄清槽大规模化,可增大由熔融玻璃带入的热量,因此即使不在第二澄清槽中设置加热手段也可以。再者,第二澄清槽中可不进行加热地进行澄清处理,因此节能作业成为可能,能够比连第二澄清槽也具备加热手段的结构更节能地运作。
第二澄清槽中流过流路的熔融玻璃能够在从上流侧向下流侧的单一方向的单向流状态下流动,因此可在有利于除泡的条件下更进一步除泡。具体来讲,由于可在单向流状态下流动,因此没有循环流,由此防止了低温的熔融玻璃返回高温的上流侧,能够避免对第一澄清槽进行再加热而产生的热量损失。
相对于第一澄清槽的加热装置,第二澄清槽仅设置熔融玻璃流路,第一和第二澄清槽的熔融玻璃流路为耐火砖制,其耐火砖用耐热性金属覆盖,藉此,无需将第一澄清槽和第二澄清槽的大部分熔融玻璃流路主要用铂或铂合金来构成,因此能够实现低成本或大规模的玻璃熔融炉。
在采用于第二澄清槽中设置耐热金属制内面罩的结构的场合下,即使在将第一澄清槽中尽可能高温的熔融玻璃导入第二澄清槽而力图实现高澄清效果的场合下,也对构成第二澄清槽的炉材的影响少,能够规避第二澄清槽中炉材的损伤或异质成分的溶出等问题。
使用本发明的第一澄清槽和第二澄清槽,在第一澄清槽中通过加热手段而尽可能达到高温地进行对流加热,同时进行除泡和自耐火砖漏出的异质坯的排出,在第二澄清槽中于单一方向的流动下澄清,由于以这种二阶段处理进行熔融玻璃的澄清,因此能够实现效率良好地除泡的节能作业。因此,能够提供无杂质混入的泡少的高品质熔融玻璃和玻璃制品。
附图说明
图1是显示具备本发明第一实施方式的澄清槽的玻璃制品的制造装置的一个例子的结构图。
图2是显示相同制造装置主要部分的俯视简图。
图3显示图1所示的第二澄清槽的剖面结构,因此图3(a)为横剖面图,图3(b)为相同澄清槽的部分扩大剖面图。
图4是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的一个例子的结构图。
图5是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的一个例子的俯视图。
图6是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的一个例子的部分剖面图。
图7是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的一个例子的分解立体图。
图8是显示本发明的玻璃制品的制造工序的一个例子的流程图。
图9是显示具备本发明第二实施方式的澄清槽的玻璃制品的制造装置的一个例子的结构图。
图10是显示图9所示的玻璃制品的制造装置主要部分的俯视简图。
图11显示图9所示的玻璃制品的制造装置中第二澄清槽的底壁部形成的凸部的例子,因此图11(A)为显示第一凸部的第一个例子的立体图,图11(B)为显示第一凸部的第二个例子的立体图,图11(C)为显示第一凸部的第三个例子的立体图,图11(D)为显示第一凸部的第四个例子的立体图,图11(E)为显示第一凸部的第五个例子的立体图,图11(F)为显示第一凸部和第二凸部的例子的立体图。
图12是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的第二个例子的部分剖面图。
图13是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的第三个例子的主视图。
图14是显示配置于相同澄清槽的内部的内面罩的第四个例子的立体图。
图15是显示具备本发明第三实施方式的澄清槽的玻璃制品的制造装置的一个例子的结构图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的澄清槽、具备该澄清槽的玻璃熔融炉和熔融玻璃的制造方法、及玻璃制品的制作方法和制造装置的一个实施方式进行说明,但本发明不受以下实施方式所限。此外,以下所示的各图中各构成要素的比例尺在图示的情况下以容易掌握的方式简略表示。
图1是模式化地显示具备本发明澄清槽的熔融玻璃的制造装置的一个实施方式的结构图。图2是相同装置的主要部分俯视图。
本实施方式的玻璃制品的制造装置1具备用于使玻璃原料熔融而生成熔融玻璃的熔融槽2、在该熔融槽2的下流侧依次设置的第一澄清槽3、第二澄清槽4、冷却槽5和成形装置6。本实施方式中,由第一澄清槽3、第二澄清槽4和冷却槽5构成熔融玻璃的澄清槽7,此外,由熔融槽2和熔融槽7构成玻璃熔融炉14。
本实施方式的熔融槽2是作为用于制成熔融玻璃的槽而设置的,其一侧设有玻璃原料的投入部(未图示),其相反侧设有与第一澄清槽3的连接部,使用燃烧器等加热装置使自投入部投入的玻璃原料熔融而制成熔融玻璃。此外,设于熔融槽2燃烧器可以是横向安装于熔融槽2的侧壁而喷出燃烧火焰的形式的燃烧器,也可以是向下安装于熔融槽2的顶壁而喷出燃烧火焰的形式的燃烧器,还可使用用于空中熔融法的造粒体用燃烧器,该空中熔融法是将玻璃原料粉末以规定的比例混合而成的混合粉末原料用燃烧器直接喷出而在高温气相气氛中形成熔融玻璃的方法。再者,熔融槽2可以是使用电极来通电加热的装置。
本实施方式的熔融槽2连接的第一澄清槽3在俯视下是细长的,宽度大致固定,具有如图1、图2所示的第一澄清槽3的流路方向的长度、即第一熔融玻璃流路的长度大于熔融槽的侧壁部的高度的结构,由第一底壁部3a及其两侧的第一侧壁部3b和顶部3c构成。也就是说,本发明的第一澄清槽所进行的澄清与具备底部极深的槽结构的所谓上升型(rising type)的澄清槽不同。被第一澄清槽3的第一底壁部3a及其两侧的第一侧壁部3b所划分出的区域为熔融玻璃流路R1,以图1的双点划线GH成为熔融玻璃的液面位置的方式,在第一澄清槽3中供给熔融玻璃。在第一澄清槽3的第一底壁部3a上以规定的间隔竖立设置多根电极8,通过对这些电极8、8……控制通电量,可将熔融玻璃加热至目标温度。
第一澄清槽3中,多块耐火砖(耐火材料)介由衔接部连接而构成底壁部3a、侧壁部3b和顶部3c,作为整体构成为图1、图2所示形状的槽的大致形状。图1和图2中,省略记载了构成第一澄清槽3的耐火砖的厚度,仅示出槽的轮廓。像这样使熔融玻璃流路主要为耐火砖制,可削减熔融玻璃流路的构成所涉及的成本。
在第一澄清槽3的上流端侧、即熔融槽2侧的部分,形成有比底壁部3a高出一个台阶的入口侧台阶部(即第一台阶部3d),在第一澄清槽3的下流端侧、即第二澄清槽4侧,在第一澄清槽3的宽度方向上形成有多个比底壁部3a低一个台阶的排出用排出部3e。第一澄清槽3由于设置了该排出部3e,即使存在因升温至高温而在为耐火砖制时耐火砖的组成成分溶出到熔融玻璃而成为熔融玻璃的异质坯的场合下,也能排出这种异质坯,使得使用这种耐火砖成为可能。
第一澄清槽3的导入口(即入口部)3f比与形成有入口侧台阶部3d的部分相应的第一澄清槽3的其它部分浅地形成。此外,第一澄清槽3的下流端侧介由导出口3h与第二澄清槽4连接,该导出口3h是比被垂直上升的间隔壁3g所划分出的、该间隔壁3g的上端部侧的熔融玻璃流路R的深度浅的部分。
所述第二澄清槽4在俯视下是细长的,宽度大致固定,具有成为如图1、图2所示的比横向宽度浅的槽的结构,由第二底壁部4a及其两侧的第二侧壁部4b和顶部4c构成。被第二澄清槽4的第二底壁部4a及其两侧的第二侧壁部4b所划分出的区域为熔融玻璃流路R2,以图1的双点划线GH成为熔融玻璃的液面位置的方式,在第二澄清槽4中供给熔融玻璃G。该第二澄清槽3的流路、即第一熔融玻璃流路中,与第二底壁部的流路方向正交的宽度大于熔融槽的侧壁部的高度。
另外,图2中,虽然第二澄清槽的宽度固定,但通过使第二澄清槽的宽度比第一澄清槽的宽度更宽、深度更浅,有时也能提高澄清效果。
第二澄清槽4中,多块耐火砖介由衔接部连接而构成底壁部4a、侧壁部4b和顶部4c,作为整体构成为图1、图2、图3所示的槽的大致形状。图1和图2中,省略记载了构成第二澄清槽4的耐火砖(耐火材料)的厚度,仅示出槽的轮廓,图3则作为一例描绘出了底壁部4a和侧壁部4b及构成它们的耐火砖的厚度。
另外,构成底壁部4a和侧壁部4b的耐火砖的尺寸随意,对应于底壁部4a和侧壁部4b的尺寸所使用的耐火砖的块数和尺寸可自由选定。例如,可以是图3(a)所示的底壁部4a和侧壁部4b使用多块耐火砖的多层结构。图3所示的结构中为简化说明而仅示出构成底壁部4a的一块耐火砖4d,并示出构成侧壁部4b的耐火砖在侧壁部4b的高度方向上2块层叠的例子。图3中示出了例如在侧壁部4b的底部侧配置第一耐火砖4e、其上层叠第二耐火砖4f的结构。另外,图3中构成侧壁部4b的上端部的耐火砖4f的外侧(即背侧)设有水冷套管50。水冷套管50的结构为公知结构,因此省略详细说明,同时图3中也省略详细结构。此外,作为水冷套管50的一例,可采用由往管和返管构成循环流路、该循环流路中流有冷却水来进行冷却的结构。
在第二澄清槽4中的上流端侧、即第一澄清槽3侧的部分,形成有比底壁部4a高一个台阶的入口侧台阶部(即第二台阶部)4g,第二澄清槽4的导入口(即入口部)4h比第二澄清槽4的其它部分浅地形成,第二澄清槽4中下流端侧的底壁部4b介由保持固定深度的导出口(即出口部)4i与冷却槽5相连。
冷却槽5在俯视下是细长的,宽度大致固定,具有成为如图1所示的比第二澄清槽4深的槽的结构,由第三底壁部5a及其两侧的第三侧壁部5b和顶部5c构成。被冷却槽5的第三底壁部5a及其两侧的第三侧壁部5b所划分出的区域为熔融玻璃流路R3,以图1的双点划线GH成为熔融玻璃的液面位置的方式,在冷却槽5中供给熔融玻璃G。
冷却槽5的上流端侧作为熔融玻璃的导入口(入口部)5e与所述第二澄清槽4的导出口4i连接,冷却槽5的下流端侧形成有排出侧台阶部5d,其下流侧与成形装置6连接,熔融玻璃G从流路R3的下流端部的导出口(出口部)5f向成形装置6供给,其中流路R3以比排出侧台阶部5d浅的方式形成。另外,图1中所示的符号9表示设于冷却槽5内部侧的搅拌装置。
冷却槽5中,多块耐火砖(耐火材料)介由衔接部连接而构成底壁部5a、侧壁部5b和顶部5c,作为整体构成为图1、图2所示的槽的大致形状。图1和图2中省略记载了构成冷却槽5的耐火砖的厚度,仅示出槽的轮廓。
本实施方式的澄清槽7中第二澄清槽4和冷却槽5中设有内面罩。设于第二澄清槽4的内面罩15以能够几乎包围被第二澄清槽4的底壁部4a和侧壁部4b、4b所划分出的流路R2的方式形成其高度和宽度,沿第二澄清槽4的几乎整个长度设置。此外,设于冷却槽5的内面罩15以能够几乎包围被冷却槽5的底壁部5a和侧壁部5b、5b所划分出的流路R3的方式形成其高度和宽度,沿冷却槽5的几乎整个长度设置。通过在第二澄清槽4和冷却槽5的熔融玻璃流路侧的耐火砖上设置内面罩,能够藉由从第一澄清槽移动来的温度较高的熔融玻璃防止来自第二澄清槽或冷却槽的耐火砖的成为异质坯的成分流出。
本实施方式的内面罩15具体如图4之后的附图所示,将多个罩组装件16沿流路R2、R3的长度方向多个抵接而构成,适用于第二澄清槽4和冷却槽5。另外,本实施方式中适用于冷却槽5的内面罩15具有与适用于第二澄清槽4的内面罩15相同的结构,因此对于后述的内面罩15的说明,详细描述了设于第二澄清槽4的内面罩15,而对设于冷却槽5的内面罩15省略其说明。
在浮法玻璃板制造方法的场合下,成形装置6在被底壁6a和周壁6b所划分出的池部上设有熔融锡的床层10(即、浮法玻璃制造装置中容纳熔融锡的浮法玻璃浴槽(日文:フロート浴)),以能够形成板状的玻璃板的方式使熔融玻璃G流入到该床层10上而延展。另外,作为成形装置,不限于浮法,也可采用通过辊压法、下拉法等进行的板状玻璃的成形、其它的板状玻璃的成形方法、玻璃瓶等的吹塑成形方法等。
本实施方式的制造装置1中,在第二澄清槽4中如图3所示设有用于保护底壁部4a、侧壁部4b、4c的内表面的内面罩15。该内面罩15的结构具体示于图4~图7。为了应对后述加热时的内面罩15与炉材之间的热膨胀差异,将板分割并设置间隙。此外,为了防止熔融玻璃流过时来自炉材的异质熔融玻璃从该间隙流动,如下所述地设置盖住间隙部分的结构。
本实施方式的内面罩15以能够几乎包围被第二澄清槽4的底壁部4a和侧壁部4b、4b所划分出的流路R2的方式形成其高度和宽度,沿第二澄清槽4的几乎整个长度设置。
罩组装件16多个抵接而构成内面罩15的状态示于图4,相同状态的俯视图结构示于图5,相同状态的正面结构示于图6,多个抵接的罩组装件16的部分分解状态示于图7。
本实施方式的罩组装件16以在第二澄清槽4的宽度方向(即、与流路R2的流动方向正交的方向)上邻接配置的第一板组装件17和第二板组装件18、及与配置于它们周围的第一盖板22和第二盖板23为主体而构成。
第一板组装件17和第二板组装件18、第一盖板22和第二盖板23中的任何一者都整体由Mo(钼)、Mo合金、W(钨)、W合金等、或Pt、PtRh合金、其它Pt合金等的耐热金属制的板材构成。特别是,通过使用Mo、W等作为耐热金属较为廉价的金属,能够实现更低成本或更大规模的玻璃熔融炉。本实施方式的玻璃熔融炉通过使用Pt或Pt合金以外的廉价的耐热金属,能够实现前所未有的日产50吨以上、更好100吨以上、还要好500吨以上的玻璃熔融炉。本发明中,能够实现至少1000吨上限的玻璃熔融炉。在日产100吨以上的场合下,熔融玻璃夹带的热量多,因此可不在第二澄清槽中使用加热装置。对于该日产量,第一熔融玻璃流路的长度(即第一澄清槽3的熔融玻璃流路的长度)优选为4~15m,更优选为10~15m。此外,第二熔融玻璃流路的长度(即第二澄清槽4的熔融玻璃流路的长度)优选为2~15m,更优选为4~14m。再者,冷却槽的长度优选为4~20m,更优选为10~20m。
本发明的澄清槽中,通过在第一澄清槽中对产生的异质坯进行排出、使用耐热金属制的内面罩,即使不使用高价的耐热金属,如上所述也能够实现不同于以往规模的大规模的高温澄清型的熔融玻璃炉。
第一板组装件17以第一底壁板20和沿其宽度方向一侧的长边竖立设置的第一侧壁板21为主体而构成,其中第一底壁板20具有能够覆盖第二澄清槽4的底壁部4a的一半左右宽度(即与流路R的流动方向正交的底壁部4a的宽度方向的一半左右)的宽度,在流路R2的流动方向上呈细长的长方形。
第二板组装件18以第二底壁板25和沿该第二底壁板25的宽度方向一侧的长边竖立设置的第二侧壁板26为主体而构成,其中第二底壁板25具有能够覆盖第二澄清槽4的底壁部4a的一半左右宽度的宽度,在流路R2的流动方向上呈细长的长方形。另外,在澄清槽的宽度较大的场合下,可使用追加的平板状底壁板。在此场合下,也在底壁板之间的间隙上设置覆盖该间隙的板。
此外,还设置了沿流路R2配置的覆盖第一板组装件17、17的对接区域,和第二板组装件18、18的对接区域的第一盖板22。该第一盖板22由覆盖第一底壁板20端部和第一侧壁板21端部的L型的第三盖板22A、覆盖第二底壁板25端部和第二侧壁板26端部的L型的第三盖板22B、和覆盖所述第三盖板22A端部的第四盖板24构成。
在所述第一底壁板20的上表面长边侧的第一侧壁板21竖立设置的部分加装有棒状的接头部件28,介由打开旋塞的接头部分28用螺丝来固定底壁板20和侧壁板21。该接头部件28和螺丝的材质可例举Mo制。另外,接头部件28可以比第一底壁板20的长边侧的总长度稍短的方式形成,在第一底壁板20的接头部件28的两端外侧,形成有接头部件不再延伸的角部29。接头部件28如果要形成能够覆盖板间的间隙的结构,则可通过由弯曲加工或切削加工来设置台阶的方式来实现。
所述第一侧壁板21和第二侧壁板26中的任何一者都以相同的高度形成。这些侧壁板21、26以其上端位于比流过流路R2的熔融玻璃的液面位置GH低的位置的方式形成。换言之,熔融玻璃G沿流路R2流动时,第一侧壁板21和第二侧壁板26中的任何一者都形成它们整体被熔融玻璃G覆盖的高度。这是因为,这些侧壁板21、26在例如由Mo形成的情况下,Mo在500~600℃下与空气接触的状态时会有燃烧的危险性,形成此结构是为了防止这种情况的发生。
再者,在沿所述流路R2位于下流侧的第一侧壁板21的端部侧和沿所述流路R2位于下流侧的第二侧壁板26的端部侧,分别形成有向流路R2的外侧伸出的耳部21a、26a,该耳部21a、26a分别与各侧壁板21、26形成直角。
所述第三盖板22A由一块板材弯曲形成的底板22a和侧板22b构成,形成L字形。第三盖板22A与底板22a和侧板22b的边界部分相配而沿第一侧壁板的21端部介由铆钉等固定工具30安装到所述接头部件28端部侧形成的角部29上。另外,铆钉的个数、尺寸可根据盖板的板厚等适当决定。
所述固定工具30由与构成板组装件17、18的耐热金属材料相同的材料构成。由固定工具安装的位置可以是任意位置,图5中是在使侧板22b与第一侧壁板21相向的位置上仅安装1个位置。对于固定工具30的安装位置,可根据各板组装件17、18所需的组装强度等在底板22a和侧板22b的任意位置上贯通并安装必要个数的固定工具30。
第三盖板22A以以下方式安装于第一侧壁板21的端部侧:底板22a和侧板22b的宽度方向一半左右(即、沿流路R2的流动方向的各板宽度方向一半左右)覆盖第一底壁板20的端缘部分和第一侧壁板21的端缘部分,余下的一半左右宽度从第一底壁板20的端缘部分和第一侧壁板21的端缘部分伸出。
第三盖板22A中,沿流路R2宽度方向的底板22a的长度比沿相同方向的第一底壁板20的宽度稍长,沿流路R2深度方向的侧板22b的高度与沿相同深度方向的第一侧壁板21的高度相同。
所述第三盖板22B由底板22c和侧板22d构成,形成L字形。第三盖板22B与底板22c和侧板22d的边界部分相配而设置在第二底壁板25和第二侧壁板26的接合部分上。
更详细说明的话,第三盖板22B以以下方式介由铆钉等固定工具30安装到第二侧壁板26上:其宽度方向一半左右覆盖第二底壁板25的端缘部分和第二侧壁板26的端缘部分,余下的一半左右宽度从第二底壁板25的端缘部分和第二侧壁板26的端缘部分伸出。
沿流路R2宽度方向的底板22c的长度比沿相同方向的第二底壁板25的宽度稍短,沿流路R2深度方向的侧板22d的高度与沿相同深度方向的第二侧壁板26的高度相同。
所述第二盖板23形成为和第三盖板22A、22B相同宽度的细长的长方形,其宽度方向一半左右覆盖第一底壁板20的长边侧,余下的一半左右从第一底壁板20的长边侧伸出而介由铆钉等固定工具31安装在第一底壁板20上。第二盖板23的长边侧的总长度比第一底壁板20的长边侧的总长度稍短,在使第二盖板23的一方端部23a侧与所述底板22a侧缘相配的场合下,另一方端部23a配置在比第一底壁板20的端部稍向内侧的位置。因此,在第二盖板23的端部23a的外侧露出未被该第二盖板23所覆盖的第一底壁板20的端部20a。
所述第四盖板24在俯视下具备正方形板状的本体部24a和与其相邻两边伸出形成的突出部24b、24c,由L字型的板材构成。第四盖板24由和所述盖板22A、22B、23相同的耐热金属材料构成。第四盖板24以覆盖长方形的第一底壁板20的角部、即第三盖板22A和第二盖板23之间的接合部分的方式介由铆钉等固定工具安装。第四盖板24的安装方向是:突出部24b朝向流路R2的宽度方向而离开第三盖板22A的端部,突出部24c朝向流路R2的流动方向下流侧而离开第二盖板23。
在第四盖板24如图5所示地由4块板组装件17、17、18、18接合而配置的场合下,以以下方式配置:能够以某种程度的宽度覆盖遮蔽底壁板20、20的角部和底壁板25、25的角部之间接合区域。
以上说明的第一板组装件17和第一板组装件18以在流路R2的宽度方向上左右邻接的方式配置。第一板组装件17和第一板组装件18如图5所示,以使第一底壁板20的长边和第二底壁板25的长边邻接、它们之间隔开间隙D1的方式设置在流路R2的底壁部4a上。
第一板组装件17和第一板组装件18之间的间隙D1的大部分在俯视下被第二盖板23所覆盖。更进一步,使第一板组装件17上安装的第四盖板24的突出部24b搭载在与其邻接的第三盖板22B的底板22c的端部上,该底板22b的端部在俯视下被遮盖。
所述间隙D1是为了在第一底壁板20和第二底壁板25对应于流过流路R2的熔融玻璃G的温度而在流路R2的宽度方向上热膨胀的场合下吸收膨胀部分而设置的。
通过如上所述地配置第一板组装件17和第二板组装件18可构成罩组装件16,但也可以俯视下无间隙的方式由第一盖板22覆盖位于流路R2下流侧的罩组装件16的整个端缘侧,换言之,可以俯视下无间隙的方式由第三盖板22A、22B和第四盖板24覆盖位于流路R2下流侧的罩组装件16的整个端缘侧。
然后,多块罩组装件16沿流路R2的流动方向如图4或图5所示地以相同方向配置而连接,构成内面罩15。
更详细而言,沿流路R2在任意一个罩组装件16下流侧的端缘部分上设置第三盖板22A、22B和第四盖板24,设置在比该罩组装件16更靠下流侧的另一块罩组装件16也以相同方向配置,配置在下流侧的罩组装件16的上流侧端缘部嵌入配置在上流侧的罩组装件16的下流侧端缘部,以此方式接合从而多块罩组装件16在流路R2的流动方向上依次配置。
在上流侧的罩组装件16的下流侧端缘部上存在第三盖板22A、22B和第四盖板24,但在第三盖板22A或22B与流路R2的底壁部4a之间、及第四盖板24与侧壁部4b之间,分别设有相当于一块板的间隙,因此利用这些间隙而将上流侧的罩组装件16的下流侧端缘部嵌入下流侧的罩组装件16的上流侧端缘部,能够将两者接合而配置。罩组装件16、16卡合时,上流侧的罩组装件16和下流侧的罩组装件16之间如图5所示形成若干间隙D2。也就是说,上流侧的罩组装件16的第一底壁板20和下流侧的罩组装件16的第一底壁板20之间形成间隙D2,上流侧的罩组装件16的第二底壁板25和下流侧的罩组装件16的第二底壁板25之间形成间隙D2。
设置这些间隙D2是用于吸收第一底壁板20和第二底壁板25因流过流路R2的熔融玻璃G而热膨胀时的热膨胀部分。
下面,对在多个罩组装件16接装而构成内面罩15的场合下内面罩15与构成流路R2的侧壁部4b之间的位置进行说明。
在构成内面罩15的场合下,罩组装件16的底壁板20、25以覆盖流路R2的底壁部4a的方式设置在底壁部4a上,罩组装件16的侧壁板21、26以覆盖流路R2的侧壁部4b的方式沿侧壁部4b设置。伸出罩组装件16外侧的耳部21a、26a则***构成流路R2的耐火砖4e的接缝的衔接部4B。
通过该结构,可由侧壁部4b对第一侧壁板21和第二侧壁板26提供稳定支撑。此外,作为耳部21a、26a的***位置,也可以不采用耐火砖4e的衔接部4B,而是采用在耐火砖4e的流路R2侧设置狭缝4s并将耳部21a、26a***该狭缝4s而受到支撑的结构。
另外,为支撑罩组装件16的侧壁部21、26,也可采用例如图5所示的以下结构:以贯通耐火砖4e的方式设置Mo或W等耐热金属制的螺栓状固定工具(支撑工具)35,使该固定工具35贯通侧壁板21、26的必要部分而固定,由此另行支撑罩组装件16的侧壁板21、26的结构。
使用本实施方式的玻璃制造装置1而制造的玻璃制品为由浮法、辊压法、下拉法等制造的玻璃板、由吹塑法等制造的玻璃瓶等成型品等即可,在组成上不受限制。因此,可以是钠钙玻璃、混合含碱玻璃、硼硅酸玻璃或无碱玻璃中的任一种。此外,制造的玻璃制品的用途不限于建筑用或车辆用,可举出平板显示器用、及其它的各种用途。
在用于建筑用或车辆用的玻璃板的钠钙玻璃的场合下,以氧化物基准的质量百分率表示,优选具有以下组成:SiO2:65~75%、Al2O3:0~3%、CaO:5~15%、MgO:0~15%、Na2O:10~20%、K2O:0~3%、Li2O:0~5%、Fe2O3:0~3%、TiO2:0~5%、CeO2:0~3%、BaO:0~5%、SrO:0~5%、B2O3:0~5%、ZnO:0~5%、ZrO2:0~5%、SnO2:0~3%、SO3:0~0.5%。
在用于液晶显示器或有机EL显示器用的基板的无碱玻璃的场合下,以氧化物基准的质量百分率表示,优选具有以下组成:SiO2:39~75%、Al2O3:3~27%、B2O3:0~20%、MgO:0~13%、CaO:0~17%、SrO:0~20%、BaO:0~30%。
在用于等离子显示器用的基板的混合含碱玻璃的场合下,以氧化物基准的质量百分率表示,优选具有以下组成:SiO2:50~75%、Al2O3:0~15%、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO:6~24%、Na2O+K2O:6~24%。
在用于作为其它用途的耐热容器或理化学用器具等的硼硅酸玻璃的场合下,以氧化物基准的质量百分率表示,优选具有以下组成:SiO2:60~85%、Al2O3:0~5%、B2O3:5~20%、Na2O+K2O:2~10%。
将上述结构的内面罩15设于第二澄清槽4的流路R2的一个例子如下:先如图7所示将第一底壁板20、第一侧壁板21、第三盖板22A和第四盖板24铆接固定,再于图7所示的状态下作为第一板组装件17组装好。另外,将第二底壁板25、第二侧壁板26和第三盖板22B铆接固定而作为图7所示的状态下的第二板组装件18组装好。
这些第一板组装件17和第二板组装件18准备多个,按照图7所示的方向对齐,将他们沿第二澄清槽4的流路R2如图4和图5所示地靠紧铺设而重叠,藉此能够用罩组装件16依次覆盖流R2。
此外,在多块用于构成第二澄清槽的侧壁部4b的耐火砖4e介由衔接部4B而接合从而构建侧壁部4b的场合下,各罩组装件16的耳部21a、26a***衔接部4B的同时构建第二澄清槽4,藉此能够同时进行第二澄清槽4的构建和内面罩15的构建。
此外,在冷却槽5中也相同,第一板组装件17和第二板组装件18准备多个,按照图7所示的方向对齐,将他们依次沿冷却槽5的流路R3如图4和图5所示地靠紧铺设而重叠,藉此能够用内面罩15覆盖流路R3。
上述说明都是针对将罩组装件16、16朝着盖板22依次靠紧铺设而配置于流路R2、R3的下流侧的结构所进行的说明,但是将罩组装件16、16朝着盖板22依次靠紧铺设而配置于流路R2、R3的上流侧的结构也可以。本发明中罩组装件16的配置方向并不受限定。
下面,对使用玻璃制品的制造装置1的玻璃制品的制造方法进行说明,该玻璃制品的制造装置1包括具备先前说明的内面罩15的第二澄清槽4和冷却槽5。
本实施方式的制造装置1中,在熔融槽2中玻璃原料熔融而生成熔融玻璃G,采用使该熔融玻璃G在熔融槽2中循环等的方法进行一定程度的除泡后,将其移动到第一澄清槽3。熔融槽2中使玻璃原料熔融而形成熔融玻璃的工序如图8所示称为玻璃熔融工序S1。
第一澄清槽3中,通过使用电极8来通电加热,将熔融玻璃的温度调整到1420~1510℃左右范围的高温,进行澄清。通过保持在该范围的高温区域,由熔融玻璃G的成分中所含的澄清剂的效果等来使气泡成长进行除泡。此外,通过加热至该范围的高温,熔融玻璃G的粘度下降,因此泡也容易成长,也容易上浮而除去。
在对上述多根电极8通电加热的场合下,作为一个例子,如图2所示,俯视下12根电极8以6根×2列的方式整齐排列配置于第一澄清槽3,在此场合下,三相交流通电可以如下进行:以箭头所示斜线邻接的电极8之间箭头所示的对(pair)来成对选择R相、T相和S相而将三相依次通电。另外,这些电极8进行的通电加热的其它例子在后述实施方式中详细描述。
在对上述多根电极8通电的场合下,存在于电极8周围并被加热的熔融玻璃G被加热到比其周围的熔融玻璃G更高的高温,被加热到更高温度的熔融玻璃沿电极8向上流动,在电极8的周围产生熔融玻璃G的对流,因此第一澄清槽3的内部生成熔融玻璃G的部分对流。由此在第一澄清槽3的内部侧生成熔融玻璃G的部分循环流。于是,这些循环流中处于第一澄清槽3的导出口3h侧的位置、靠近液面GH侧的熔融玻璃G成为中心而被送往第二澄清槽4侧。另外,为了在第二澄清槽4中不进行加热而能够如后所述效率良好地进行除泡,优选以使第一澄清槽3的导出口3h侧的熔融玻璃G的温度最高(即、最高到达温度)的方式用多根电极8依次加热。
这里,例如,在将第一澄清槽3中熔融玻璃G的温度设定为1420~1510℃的范围的场合下,优选以使导出口3h侧的熔融玻璃G的温度达到最高温度1510℃的方式对各电极8进行通电控制。
此外,本实施方式中,将第一澄清槽3中熔融玻璃G的导出口3h侧的上限温度(最高到达温度)设定为1510℃是在钠钙玻璃中作为澄清剂含有0.2质量%左右的SO3的熔融玻璃G的场合下的一个例子,在含有少于0.2质量%的SO3的场合下,可将导出口3h侧的最高到达温度设定地更高,在含有多于0.2质量%的SO3的场合下,可将导出口3h侧的最高到达温度设定地更低。如此,第一澄清槽3中导出口3h侧的最高到达温度可根据所使用的熔融玻璃G的组成来适当设定,但在任何情况下,都优选在不会发生再发泡的温度下尽可能高的温度。进行这样的温度控制的理由是为了在之后的第二澄清槽4中不对熔融玻璃G进行积极加热,而是如后所述地在第二澄清槽4中使熔融玻璃G产生从其上流侧流到下流侧的单向流状态而进行除泡时,尽可能顺畅地进行除泡。
在第一澄清槽3中进行了一定程度的除泡后,在第二澄清槽4中导入熔融玻璃而进行进一步澄清处理除泡。
熔融玻璃从第一澄清槽3移动到第二澄清槽4时,第一澄清槽3中具有一定程度的深度,并用多根电极通电8加热,因此部分产生熔融玻璃G的对流,但第二澄清槽4较浅,且基本上不对熔融玻璃G进行加热,因此基本上不产生熔融玻璃的回流,而是产生沿第二澄清槽4从其导入口4h侧(上流侧)向导出口4i侧(下流侧)的固定流动(即、单向流状态)而使熔融玻璃被移动到冷却槽5侧。
以下对单向流状态进行说明。作为在第二澄清槽的流路中阻碍单向流的原因,可举出由上流侧和下流侧的温度差所产生的自然对流的生成。具体来讲,高温的上流侧生成上升流,低温的下流侧生成下降流,因此在底部会产生返回方向的自然对流。在熔融玻璃主流的强度比该自然对流的强度足够大的情况下,沿熔融玻璃的深度方向产生流速不同但朝单一方向流动的单向流。而在熔融玻璃主流的强度不比自然对流的强度足够大的情况下,在底部会产生与主流逆向的流动。
通常,自然对流的强度与强制对流的强度比以格拉斯霍夫数Gr与雷诺数Re平方之比Gr/Re2、即浮力和惯性力之比来表示。因此,采用该比值作为单向流产生的单向流参数。在设计第二澄清槽时,通过利用该单向流参数来设定熔融玻璃的流速、熔融玻璃流路的入口处和出口处的熔融玻璃的温度变化、熔融玻璃的深度,能够实现单向流状态。
通过生成成该单向流状态的流动,第一澄清槽3中残留的泡能够在第二澄清槽4中以不产生返回第一澄清槽3的熔融玻璃流的方式被有效除泡。
此外,产生该单向流状态的格拉斯霍夫数Gr与雷诺数Re平方之比Gr/Re2的范围在11420以下为好,在6500以下会形成强单向流,因此更好。
对于该范围,是如下求得的:由于第二澄清槽的形状简单,将其视为六面体的三维形状,利用常用钠钙玻璃的物性,通过以澄清槽入口的熔融玻璃的平均温度与出口的熔融玻璃的平均温度之差、熔融玻璃的平均流速、澄清槽的深度这三者作为参数进行常规的三维热对流分析,进行使单一流参数在370到40148的范围内变化的51件计算。
此外,对于熔融玻璃的动粘度,作为随熔融玻璃的温度变化的函数进行计算。另外,实现单向流状态不限于上述方法,也可用其它方法来设定。
第二澄清槽4的温度在导入口4h侧为1510℃左右,在出口侧为1500℃左右,通过该高温处理可促进熔融玻璃的澄清。即,使熔融玻璃G内的气泡顺畅地成长而上浮,在液面位置GH处破泡而被除泡。
该第二澄清槽4中设有所述内面罩15,因此可得到内面罩15所产生的作用效果,作用效果在之后作详细说明。
在第二澄清槽4中除泡后的熔融玻璃在冷却槽5中以使该熔融玻璃能够成形的方式冷却到其成形温度区域。更具体来讲,所述熔融玻璃在所述冷却槽5中,从其入口侧1500℃左右的温度冷却到出口侧1200℃左右的温度。冷却槽5中设有搅拌装置9,在通过搅拌促进冷却的同时,根据需要设置水冷管等冷却装置能够促进冷却。
本实施方式中,在第一澄清槽3和第二澄清槽4中进行澄清、将熔融玻璃以能够使其成形的方式冷却而调整到其成形温度区域的工序如图8所示称为澄清工序S2。
例如,在浮法玻璃板制造方法的场合下,在冷却槽5中冷却到1200℃左右的熔融玻璃可在后续工序的成形装置6中于熔融锡的床层10上延展,再经冷却而成为板状玻璃。本实施例中使用成形装置6而使板状玻璃成形的工序如图8所示称为成形工序S3。
然后,如图8所示进行将板状玻璃退火至接近常温的温度的退火工序S4,通过实施切割成目标尺寸的切割工序S5,如图8所示可得到目标玻璃制品G6。
以上玻璃制品G6的制造工序中,本实施方式中,在第一澄清槽3中通过多根电极8来进行的通电加热而产生的熔融玻璃G的温度是在不会发生再发泡的程度的温度下尽可能高的温度,例如,第一澄清槽3的出口侧加热到1510℃左右。作为第一澄清槽3中温度分布的一例,可以是以从入口侧向出口侧缓慢升至高温而达到入口侧1420℃、出口侧1510℃的方式来用电极8加热。
第二澄清槽4中,熔融玻璃G在第二澄清槽4内的流动处于沿流路R2朝单一方向流动的单向流状态的同时,移动到第二澄清槽4的熔融玻璃G为1500~1510℃的高温,因此,从单向流状态下高温的熔融玻璃G能够效率更加良好地进行除泡,结果,能够将高效除泡后的熔融玻璃G送到之后的冷却槽5。
此外,本实施方式中,第二澄清槽4和冷却槽5中设有耐热金属制的内面罩15。
第二澄清槽4中内面罩15覆盖构成熔融玻璃G的流路R2的底壁部4a和侧壁部4b的内面侧,因此构成底壁部4a和侧壁部4b的耐火砖与熔融玻璃G之间的直接接触极少,能够抑制来自耐火砖的异质成分在熔融玻璃G侧溶出。
冷却槽5中内面罩15覆盖构成熔融玻璃G的流路R3的底壁部5a和侧壁部5b的内面侧,因此构成底壁部5a和侧壁部5b的耐火砖与熔融玻璃G之间的直接接触极少,能够抑制来自耐火砖的异质成分在熔融玻璃G侧溶出。
因此,即使在长时间连续进行熔融玻璃G的澄清的场合下,也能够在来自耐火砖的异质成分不溶出到流过流路R2、R3的熔融玻璃G的情况下进行熔融玻璃G的制造。因而,能够将组成均一的高品质熔融玻璃G送到下一个工序,经成形装置6成形而得到高品质的玻璃制品G6。
另外,根据需要,可设置对成形后的熔融玻璃进行研磨的工序,制造表面经研磨的玻璃制品。
但是,对于第二澄清槽4和冷却槽5中具备Mo制内面罩15的流路R2、R3,在熔融玻璃的生产开始时初次流过熔融玻璃G的场合下,这些槽内存在空气,因此内面罩15被加热到500~600℃以上时,必需防止内面罩15燃烧。
为了防止该生产开始时内面罩15的燃烧,优选在内面罩15的整个表面形成有防止Mo与空气接触的涂层。作为该涂层,例如可采用氧化硅涂膜。氧化硅涂膜只要在熔融玻璃生产开始时直到熔融玻璃G覆盖内面罩15整体为止的期间内防止Mo与空气的反应即可,因此以在直到熔融玻璃G覆盖内面罩15整体为止的期间具有足够耐久性的程度的膜厚被覆。在熔融玻璃G覆盖内面罩15整体之后,氧化硅涂膜随时间经过而熔融消失,因此,之后覆盖内面罩15的熔融玻璃G将内面罩15从空气隔离。
下面对本实施方式的内面罩15的作用效果作进一步说明。
如上所述覆盖流路R2、R3内面的内面罩15中,在第一底壁板20和第二底壁板25之间形成有间隙D1,在流路R2的流动方向前后邻接的罩组装件16、16之间形成有间隙D2。
构成流路R2的底壁板4a和侧壁部4b的耐火砖4e的热膨胀率与Mo等耐热金属制内面罩15的热膨胀率不同。在熔融玻璃G流过流路R2、R3的场合下,构成内面罩15的各板比热膨胀率较小的耐火砖4e膨胀地更多。这里,由于内面罩15的内部侧设有间隙D1、D2,因此构成内面罩15的各板的热膨胀部分可被间隙D1、D2所吸收,能够使因熔融玻璃G而处于加热状态的内面罩15不被施加无用的热应力。因此,即使连续使用具备内面罩15的第二澄清槽4、冷却槽5来制造熔融玻璃,内面罩15也不受热应力等无用的负荷的作用。
此外,通过将本实施方式的罩组装件16的耳部21a、26a***其周围耐火砖4e的衔接部4B或狭缝4s,可得到以下作用效果。
在熔融玻璃G沿流路R流动时,在熔融玻璃G流过内面罩15内面侧的流路R2的同时,也有少量熔融玻璃G流入流路R2的底壁部4a和侧壁部4b与内面罩15背面侧之间的间隙部分。
这里,即使多个罩组装件16接合而构成内面罩15、覆盖流路R2的底壁部4a的表面和侧壁部4b的表面,流路R2内表面上的内面罩15的底面和侧面也不是完全密合的。再者,内面罩15的侧壁板21、26的上端位于比熔融玻璃的液面GH低的位置,而且内面罩15内存在间隙D1、D2,因此也有若干熔融玻璃G返回流入内面罩15的背侧。
流入流路R2的底壁部4a和侧壁部4b与内面罩15之间的熔融玻璃G直接接触底壁部4a和侧壁部,因此与构成底壁部4a和侧壁部4b的耐火砖接触,经长时间运作而侵蚀耐火砖,构成耐火砖的成分的一部分有可能在熔融玻璃侧溶出而污染熔融玻璃。但是,流入底壁部4a和侧壁部4b与内面罩15背面侧之间的熔融玻璃G的量相对于流过流路R2内部侧的熔融玻璃的主流而言极少,而且,流入内面罩15背面侧的熔融玻璃在流路R2侧不易返回,因此仅存在于内面罩15背侧的受污染的熔融玻璃对流过内面罩15内侧的流路R2的熔融玻璃G所产生影响的可能性降低。
此外,根据场合,流入底壁部4a和侧壁部4b与内面罩15背面侧之间的熔融玻璃G会沿流路R2的流动方向移动。但是,在内面罩15的长度方向上间歇地存在多处耳部21a、26a,因此熔融玻璃G从内面罩15背面侧移动到流路R2下流侧时的液流会被耳部21a、26a挡住。结果,接触侧壁部4b而受污染可能性高的内面罩15背面侧的熔融玻璃G不会被送到流路R2的下流侧。
因此,受污染的熔融玻璃不会被送到设在第二澄清槽4和冷却槽5下流侧的成形装置6中,具有能够将无杂质进入的均一组成的少泡高品质熔融玻璃送到成形装置6而使之成形的效果。
另外,鉴于至此为止说明的设置内面罩15的区域从不产生来自耐火砖的异质物质的溶出的角度考虑在1200℃左右以下的温度,较好是对熔融玻璃温度达到1200℃以上的区域设置内面罩15。通过用内面罩15包覆该区域,能够防止来自耐火砖的异质成分溶出。
图9显示的是具备本发明第二实施方式的澄清槽的玻璃制品的制造装置的一个例子,图10显示的是具备相同澄清槽的玻璃制品的制造装置主要部分从俯视下看的状态的一个例子。
本实施方式的玻璃制品的制造装置55具备具有熔融槽2和澄清槽57的玻璃熔融炉56。玻璃熔融炉56中的澄清槽57具有和之前第一实施方式的澄清槽7大致相同的结构。本实施方式的澄清槽57中,相对于先前的第一实施方式,配置于第一澄清槽3的电极8的配置和对这些多根电极8的通电状态不同,在第一澄清槽3的底壁部3a上设有第二排出部3i这一点上也不同,还在第二澄清槽4的导出口4i侧设有第一凸部4j这一点上也不同。
本实施方式的第一澄清槽3中,增加了设于流路R1导出口3h侧(下流端侧)底部的排出部3e,除此以外也在导入口3f侧(上流侧)形成排出部3i。该排出部3i与之前的排出部3e相同,在第一澄清槽3的宽度方向上隔开规定的间隔多个(图10所示的状态下是四个)整齐排列形成。
本实施方式的结构中,排列于第一澄清槽3中的电极8以4根3列共计12根配置。其中,导入口3f和排出部3i之间排列了3根×3列共计9根的电极8,余下3根电极8配置于排出部3i和排出部3e之间。另外,电极的根数根据熔融的熔融玻璃量或澄清槽的宽度等而变化,可适当设定。
第二实施方式中,如图10所示,俯视下以每列4根共3列排列的12根电极8中,沿流路R1长度方向整齐排列的各列的4根电极8从导入口3f侧起依次为:第一根电极8为R相电极、第二根电极8为T相电极、第三根电极8为S相电极、第四根电极8为R相电极。
此外,本实施方式中,如图10所示,俯视下以每列4根共3列排列的12根电极8中,沿流路R1长度方向整齐排列的各列的4根电极8从导入口3f侧起也可依次为:第一根电极8为R相电极、第二根电极8为S相电极、第三根电极8为T相电极、第四根电极8为R相电极。
图10上下2条显示的三相电极的配置中,以相邻电极间的相位差为120度的方式组合配置,具体来讲是以从左侧(即、第一澄清槽3上流侧)起依次为R相、S/T相、S/T相、R相的顺序配置的三相电极配置方式,这种配置与从左侧起依次为R相、S相、T相、R相配置的三相电极配置相比,能够降低施加到熔融玻璃G表面的电流密度、且使之均一化。
此外,如果是图10所示的以从左侧起以使邻接电极间的相位差为120度的方式依次组合配置R相、S/T相、S/T相、R相的顺序配置的三相电极配置,则与从左侧起依次为R相、S相、T相、R相配置的三相电极配置相比,能够使施加到电极8中熔融玻璃G表面的电流密度为较低值。对于电流密度,可根据所制造的熔融玻璃的量或所需的熔融槽内的熔融玻璃温度来适当决定。
对于图10所示的电极8的配置中如何配置R相、S相、T相才能在电极8消耗少的状态下通电加热进行了研究,结果发现,在图10所示的从三相图左侧起依次将电极间相位以R-S相、T-S相、T-R相的顺序配置的三相电极配置的场合下,能够降低第2列的电极表面区域的电流密度。能够降低电流密度意味着,在假想为生产熔融玻璃而长时间连续运作的玻璃熔融炉的场合下,电极的消耗变少。
此外,对于图2所示结构的6根×2列的电极排列计算了电路密度。其结果是,在像第一澄清槽3上流侧的4根成对电极的X型箭头那样通电的场合下的平均电路密度是,以箭头S1表示为电极间0.69A/cm2,以箭头S2表示为电极间0.62A/cm2,以箭头S3表示为电极间0.66A/cm2,以箭头S4表示为电极间0.64A/cm2,以箭头S5表示为电极间为0.92A/cm2,以箭头S6表示为电极间0.67A/cm2。
从该结果可知,在图2的电极排列下产生了0.92A/cm2的高电流密度的电极,因此相对于图10的电极排列的结构而言在电路密度方面较为不利。
上述结构中,在第一澄清槽3的导出口3h侧的电极8前后设有排出部3e、3i,如果在电极8前后设置排出部3e、3i,则能够抑制产生于这些电极8周围的熔融玻璃的上升流。藉此,在温度低的熔融玻璃G滞留于第一澄清槽3的导出口3h底部侧的场合下具有以下效果:即使该滞留的熔融玻璃G包含来自炉材的异质成分,也不会将该受污染的熔融玻璃G送到第二澄清槽4侧,而是能够将其自排出部3e、3i排出。
下面,在第二实施方式的澄清槽57中,在第二澄清槽4的底壁部4a的导出口4i侧(下流端侧)的宽度方向两端侧,以与侧壁部4b相接的方式形成第一凸部4j。
作为第一例,该第一凸部4j如图11(A)所示在底壁部4a的下流端侧中沿流路R2呈细长的长方体形状(块状),以占流路R2的宽度的几分之一左右的宽度、占流过流路R2的熔融玻璃G的深度(即、熔融玻璃的液面高度GH)的几分之一左右的高度形成。此外,图11(A)是将第二澄清槽4的流路R2和冷却槽5的流路R3沿其流路宽度方向中央切开的纵剖面立体简图,显示了流路R2、R3大约一半宽度的区域。以下的图11(B)~(F)中剖面观测的位置也相同。
对于第一凸部4j,也可以是以比图11(A)所示的形状宽稍许的方式形成的图11(B)所示的长方体形状的第一凸部4k,可以是如图11(C)所示的宽度更宽的长方体形状的第一凸部4l,还可以是如图11(D)所示的大致正方形块状的第一凸部4m。此外,还可以是如图11(E)所示的在底壁部4a的导出口侧(下流端侧)沿流路R2占其全部宽度的第一凸部4n。或者,还可以是如图11(F)所示的结构,即,除了长方体形状的设于底壁部4a的导出口4i侧的宽度方向两端侧的第一凸部4p以外,在比第一凸部4p的形成位置更靠导入口4h侧(上流侧)的位置以与侧壁部4b相接的方式设置长方体形状的第二凸部4r。
对于上述第一凸部4j~4p和第二凸部4r,以在第二澄清槽4的流路R2中移动的熔融玻璃G内部含泡的场合下该泡容易成长而上浮、且抑制泡移动到熔融玻璃G的底部侧的方式设置,
即,第一澄清槽3的导出口3h侧的被加热到第一澄清槽3中最高温度的熔融玻璃G在维持该温度的情况下流入第二澄清槽4。在第二澄清槽4中,熔融玻璃G不经加热而是以单向流状态沿流路R3向排出口4i侧以图11(A)的箭头F所示的方向流动。此时,流过与第二澄清槽4的侧壁部4b接触的区域侧、即流路R2的宽度方向两端侧的熔融玻璃G被侧壁部4b夺取了更多热量,因此比流过流路R2的中央部侧的熔融玻璃G更快地降温。也就是说,流路R2的宽度方向两端侧的熔融玻璃G变得温度更低,结果,在流路R2的宽度方向两端侧产生低温的熔融玻璃G从该区域上部侧下沉到下部侧的沉降流,通过该向下的流动,要在液面侧被除去的泡会移动到熔融玻璃G的底部侧。
如果流过流路R2的宽度方向两端侧的熔融玻璃G如上所述产生下沉,则应当上浮至液面并经破泡而消失的泡有可能在不消失的情况下移动到冷却槽5侧。为了抑制这种现象,设置上述第一凸部4j~4p和第二凸部4r。
如果在底壁部4a的下流端侧设置这些第一凸部4j~4p和第二凸部4r,则在单向流状态的熔融玻璃G与这些凸部接触而沿凸部周面以包围方式迂回的方向的液流和一部分熔融玻璃G的液流中形成向上的液流。结果,即使要下沉的熔融玻璃G会将泡吸到其底部侧,该泡也能沿着向上的液流而移动到液面侧,因此能够产生使泡移动到冷却槽5液面附近的液流,藉此能够使泡浮出液面而破泡,所以能够减少冷却槽5的熔融玻璃G所含的泡。此外,在绕着凸部迂回的方向上产生的液流的流速低,因而由此产生泡上升的契机,泡变得容易上升而浮出液面,结果能够除泡。
此外,图11(F)所示的第二凸部4r所起的作用是使流路R2途中的熔融玻璃G的液流迂回,抑制泡的下沉。因此,能够与设置第一凸部4p的效果相结合来促进泡的上浮,防止泡的下沉。为此,也可采用在流路R2途中的任意位置设置第一凸部4j~4p以外的第二凸部4r的结构。
由上述内容可知,对于所述第一凸部4j~4r,为了在第二澄清槽4中有效防止其流路R2的宽度方向两端侧的泡的下沉,使液流迂回而降低流速,在底壁部4a的下流端侧、至少在底壁部4a的宽度方向两端侧以与侧壁部4b相接的方式形成为好。因此,可以像图11(E)所示的第一凸部4n那样在底壁部4a的整个宽度上形成凸部,此外,虽然未图示,但图11(A)~图11(D)所示形状的第一凸部4j~4m也可在第二澄清槽4的下流端侧的底壁部4a的宽度方向上间歇地形成多个。
图12是显示适用于本发明澄清槽的内面罩中罩组装件的Mo制侧壁板21的上端以从熔融玻璃G的液面位置GH向上方伸出的方式配置的场合下的一个例子的结构的剖面图。
在像该实施方式这样Mo制侧壁板21以从熔融玻璃G的液面位置GH向上方伸出的方式配置的场合下,以使侧壁板21不与空气接触的方式由横剖面呈倒U字型的外侧的第一盖片51和内侧的第二盖片52覆盖侧壁板21的上端部。
外侧的第一盖片51由Pt、PtRh等Pt合金、铱等耐热金属材料构成,内侧的第二盖片52由氧化铝(Al2O3)、氧化锆等耐热陶瓷构成。
外侧的第一盖片51是不易受熔融玻璃G侵蚀、即使与空气接触也没问题的耐热金属制,而设置耐热陶瓷制的第二盖片52的原因是,在澄清槽4构建后熔融玻璃G开始流动时在罩组装件16上形成氧化硅涂层的场合下,如果氧化硅涂层与Pt接触则Pt会受损,因此设置第二盖片52以防止该损伤。另外,从该观点考虑,希望外侧的第一盖片51的下缘部51a的位置以比内侧的第二盖片52的下端部52a更靠上方的位置形成,且第一盖片51的下端部51a离开侧壁板21表面几十mm左右。
通过采用图12所示结构,可将Mo制侧壁板21、26的上端位置设置在比熔融玻璃G的液面位置GH更靠上方的位置。采用该结构,能够用内面罩15以更大的范围包覆构成流路R2的侧壁部4b。藉此,能够在直到熔融玻璃G的液面位置GH的上方为止都配置第一侧壁板21,所以在熔融玻璃G的液面GH附近能够实现熔融玻璃G与耐火砖4f不直接接触的结构。此外,即使以熔融玻璃G的液面位置GH上下变动的方式运作玻璃的制造装置1、使用澄清槽4,也能提供侧壁板21、26不易损伤的结构。也就是说,即使第一盖片51的高度水平、熔融玻璃G的液面位置GH发生变动,侧壁板21、26也不与空气接触,因此即便侧壁板21、26为Mo制而液面位置GH发生变动也无碍。
此外,能够防止杂质自耐火砖4e、4f侧溶出到液面位置GH附近的熔融玻璃G中,因此杂质也不会混入液面位置GH附近的熔融玻璃G中。
图13显示了适用于本发明的罩组装件16中第一底壁板20和第二底壁板25的端部侧也设有耳部20c、25c的例子。其它结构与之前的第一实施方式的结构相同。
像该实施方式这样在第一底壁板20的端部侧向下设置耳部20c,在第二底壁板25的端部侧向下设置耳部25c,它们都***构成底壁部4a的耐火砖4c的衔接部或狭缝4s,藉此将第一底壁板20和第二底壁板25设置在澄清槽4的底壁部4a上。
在该例子的结构中,第一底壁板20和第二底壁板25的端部侧形成有耳部20c、25c,因此会沿流路R2流过第一底壁板20和第二底壁板25与流路R2底壁部4a之间的间隙区域的熔融玻璃G的液流被耳部20c、25c挡住,能够阻止熔融玻璃G从所述间隙区域向流路R2下流侧的流动。
通过在第一底壁板20和第二底壁板25的端部侧形成耳部20c、25c,能够不使受污染的熔融玻璃G流到澄清槽4的下流侧。
因此,与之前的第一实施方式的结构相同,采用该例子的结构能够提供不仅侧壁部4b与罩组装件16之间的间隙部分的受污染的熔融玻璃G不流到下流侧、而且底壁部4a与罩组装件16之间的间隙部分的受污染的熔融玻璃G也不流到下流侧的结构。
图14显示了适用于本发明所涉及的内面罩15的罩组装件16A的一个例子,该例子与之前第一实施方式的结构的不同之处在于,将之前第一实施方式中分开的第一底壁板20和第二底壁板25一体化而共用一个底壁板60。此外,将之前第一实施方式中分开的第一板组装件17和第二板组装件18一体化而共用一个板组装件61。再者,将之前第一实施方式中分开的第三盖板22A、22B一体化而共用剖面形状呈U字型的盖板62,省略第四盖板24。所述盖板62形成为由底板62a和侧板62b构成的U字型。
该例子的结构中,在盖板62的底板62a以一半左右宽度盖在底壁板60的端缘部侧而余下的一半左右宽度伸出的状态下,用图中省略显示的铆钉等固定工具将盖板62固定在罩组装件16A的端缘部分。另外,在盖板62的一边侧板62b以一半左右宽度盖住第一侧壁板21而余下的一半左右宽度伸出、另一边侧板62b以一半左右宽度盖住第二侧壁板26的端缘部侧而余下的一半左右宽度伸出的状态下,用图中省略显示的铆钉等固定工具将盖板62固定在罩组装件16A的端缘部分。此外,底壁板60和侧壁板21、26由一块耐热金属制板材弯折而形成。
藉由该例子的内面罩15A也能从流路R2的底壁部4a和侧壁部4b、4b保护熔融玻璃G。于是,罩组装件16A、16A在流路R2的长度方向上膨胀时的热膨胀部分的吸收效果可与之前的第一实施方式的结构相同。也就是说,利用在流路R2的流动方向上邻接的底壁板60、60之间的间隙和侧壁板21、21之间的间隙、侧壁板26、26之间的间隙,能够得到罩组装件16A、16A在流路R2的长度方向上热膨胀时的热膨胀部分的吸收效果。
此外,该例子的内面罩15A是将流路R2的宽度方向上邻接的第一板组装件17和第二板组装件18共用一块板,因此无法得到罩组装件16A在流路R2的宽度方向上膨胀时的吸收效果,但侧壁板21、26并非与流路R2的侧壁部4b密合,而是隔开一定间隙配置,因此在制成无需考虑向流路R2的宽度方向发生的热膨胀的结构的场合下,可以使用图14所示的结构。
例如,如图6所示,在以贯通耐火砖4e的方式用Mo等耐热金属制的螺栓状固定工具(支撑工具)35来支撑侧壁板26的场合下,能够容易地在侧壁板26与耐火砖4e、4f之间设置间隙,因此能够利用该间隙来吸收热膨胀部分。另外,在该场合下,无需将固定工具35牢固地固定在侧壁板26上,而是以使侧壁板26能在固定工具35的轴向上稍微移动的方式卡合为好。当然,如果将侧壁板26的耳部26a支撑于耐火砖4e的衔接部4B,则在侧壁板26的结构强度上也不会产生问题。
图15是显示具备本发明第三实施方式的澄清槽的玻璃制品的制造装置的一个例子的结构图。
本实施方式的玻璃制品的制造装置80具备具有熔融槽2和澄清槽97的玻璃熔融炉90。玻璃熔融炉90中的澄清槽97具有与之前第一实施方式的澄清槽7相同的结构。
本实施方式的澄清槽97相对于之前第一实施方式的澄清槽7的不同之处在于,作为设于第一澄清槽3的加热装置,采用横向设置于第一澄清槽3的侧壁部3b的多个氧燃烧器91以代替电极8。在该场合下,对耐火砖制的流路可设置覆盖流路侧耐火砖的耐火金属制金属板。作为该金属板的内面罩的设置和前述相同。
第一澄清槽3中,为使熔融玻璃G的温度为可得到澄清效果的温度,代替电极8设置多个氧燃烧器91而产生燃烧火焰92,由它们的辐射热来将熔融玻璃G加热到目标温度。
为了在第一澄清槽3中产生熔融玻璃G的对流,也可以采用在氧燃烧器91以外还设置多根电极8的结构。
第三实施方式的玻璃熔融炉90中,也能够和之前第一实施方式的澄清槽7相同地由第一澄清槽3和第二澄清槽4进行二阶段除泡,能够将泡少的熔融玻璃G送到成形装置6而制造玻璃制品。
本发明对熔融槽不作特别限定,但也可通过采用空中熔融法(作为参考文献,例如日本专利特开2006-199549号)的熔融槽来使熔融玻璃熔融,该空中熔融法是将玻璃原料粉末以规定的比例混合而成的混合粉末原料从燃烧器直接喷出而在高温的气相气氛中成为熔融玻璃的方法。
这是因为,采用空中熔融法的话,玻璃原料粉末在气相气氛下熔融,因此熔融玻璃中的水分量比采用电熔融或通常的用燃烧器进行的熔融要多,能够提高本发明的高温下的澄清效果。
此外,采用空中熔融法的话,虽然熔融玻璃中的水分量根据玻璃组成的不同、玻璃原料粒子的制造方法而变化,但通过由红外分光单波段法(日文:赤外分光シングルバンド法)测定对波长2.75~2.95μm的光的吸光度而求出水分量至少在600ppm以上。该水分量与电熔融的场合下400~600ppm或通常的用燃烧器进行的熔融的场合下300ppm相比明显要高。熔融玻璃中水分量的上限值例如在可能作为结合水含有水的范围内可例举20000ppm左右。为了进一步提高本发明的澄清效果,水分量在900ppm以上更好。
本发明中,玻璃中的水分量由红外分光单波段法求得,而其吸光度的最大值βmax除以试样的厚度(mm)而求出的β-OH值在600ppm的场合下为0.33mm-1左右,在300ppm的场合下为0.165mm-1左右。
产业上的利用可能性
本发明的技术可广泛适用于建筑用玻璃、车辆用玻璃、光学用玻璃、医疗用玻璃、显示装置用玻璃、太阳光发电或太阳热发电用覆盖玻璃、其它常规玻璃制品的制造。
另外,在这里引用2010年12月28日提出申请的日本专利申请2010-293999号说明书、权利要求书、附图和摘要的全部内容作为本发明的揭示。
符号说明
R1、R2、R3…流路,G…熔融玻璃,GH…熔融玻璃的液面位置,1…制造装置,2…熔融槽,3…第一澄清槽,3a…第一底壁部,3b…第一侧壁部,3d…入口侧台阶部(第一台阶部),3e…排出部,3f…导入口,3h…导出口,3i…排出部,4…第二澄清槽,4a…第二底壁部,4b…第二侧壁部,4d、4e、4f…耐火砖(耐火材料),4g…入口侧台阶部(第二台阶部),4h…导入口,4i…导出口,4j、4k、4l、4m、4n、4p…第一凸部,4r…第二凸部,4s…狭缝,5…冷却槽,5a…第三底壁部,5b…第三侧壁部,5e…导入口,5f…导出口,6…成形装置,7、57、97…澄清槽,8…电极,14、56、90…玻璃熔融炉,15…内面罩,16…罩组装件,17…第一板组装件,18…第二板组装件,20…第一底壁板,20c…耳部,21…第一侧壁板,21a…耳部,22…第一盖板,22A、22B…第三盖板,23…第二盖板,24…第四盖板,25…第二底壁板,25c…耳部,26…第二侧壁板,26a…耳部,30、31、32…狭缝,S1…玻璃熔融工序,S2…澄清工序,S3…成形工序,S4…退火工序,S5…切割工序,G6…玻璃制品,51…第一盖片,52…第二盖片,15A…内面罩,16A…罩组装件,60…底壁板,62…盖板,91…氧燃烧器。
Claims (20)
1.澄清槽,具备:
第一澄清槽,该第一澄清槽具备被第一底壁部及其两侧的第一侧壁部所划分出的第一熔融玻璃流路、设于该第一熔融玻璃流路下流侧的底壁部的排出部、及熔融玻璃的加热装置,该第一熔融玻璃流路的长度大于该第一侧壁部的高度;
第二澄清槽,该第二澄清槽继所述第一澄清槽延续设置,具备被第二底壁部及其两侧的第二侧壁部所划分出的第二熔融玻璃流路,并具有熔融玻璃成单向流状态的流路形状;和
冷却槽,该冷却槽继所述第二澄清槽延续设置,具备被第三底壁部及其两侧的第三侧壁部所划分出的第三熔融玻璃流路。
2.如权利要求1所述的澄清槽,其特征在于,在所述第二熔融玻璃流路中,与第二底壁部的流路方向正交的宽度大于第二侧壁部的高度。
3.如权利要求1或2所述的澄清槽,其特征在于,所述第二熔融玻璃流路形状以满足以下条件的方式设定:设流过该流路的熔融玻璃的格拉斯霍夫数为Gr、雷诺数为Re,则Gr/Re2<11420。
4.如权利要求1~3中任一项所述的澄清槽,其特征在于,所述第一澄清槽的加热装置为多根电极,在所述第二澄清槽中,所述第二底壁部和两个第二侧壁部内的第二熔融玻璃流路为耐火砖制,并设有包覆该流路侧耐火砖的耐热金属制内面罩。
5.如权利要求1~3中任一项所述的澄清槽,其特征在于,所述第一澄清槽的加热装置为燃烧器,在所述第一和第二澄清槽中,所述底壁部和两个侧壁部内的熔融玻璃流路为耐火砖制,并设有包覆该流路侧耐火砖的耐热金属制内面罩。
6.如权利要求1~5中任一项所述的澄清槽,其特征在于,所述第一熔融玻璃流路的长度为10~15m,所述第二熔融玻璃流路的长度为4~14m,流过熔融玻璃流路的流量为100~1000吨/天。
7.如权利要求1~6中任一项所述的澄清槽,其特征在于,在所述第一熔融玻璃流路的最上流端,形成有比该第一底壁部高的第一台阶部。
8.如权利要求1~7中任一项所述的澄清槽,其特征在于,在所述第二熔融玻璃流路的最上流端,形成有比该第二底壁部高的第二台阶部。
9.如权利要求1~8中任一项所述的澄清槽,其特征在于,在所述第二熔融玻璃流路的下流侧,形成有从第二侧壁部与第二底壁部之间的角部突出的第一凸部。
10.如权利要求9所述的澄清槽,其特征在于,在所述第二熔融玻璃流路的比所述第一凸部的形成位置更靠上流侧的位置,还形成有从第二侧壁部与第二底壁部之间的角部突出的第二凸部。
11.如权利要求4或5所述的澄清槽,其特征在于,所述内面罩由多个罩组装件构成,这些罩组装件覆盖所述底壁部和侧壁部的熔融玻璃流路侧,沿所述熔融玻璃流路方向配置,所述罩组装件具备覆盖所述底壁部的底壁板、覆盖所述侧壁部的侧壁板、和覆盖沿所述流路配置的罩组装件之间的对接区域的第一覆盖板。
12.如权利要求1~11中任一项所述的澄清槽,其特征在于,所述冷却槽中设有包覆所述第三底壁部和两个第三侧壁部内熔融玻璃流路侧的耐热金属制内面罩。
13.如权利要求1~12中任一项所述的澄清槽,其特征在于,所述设于第一澄清槽中的加热装置由竖立设置于所述第一澄清槽中的多根电极构成,这些电极沿熔融玻璃流路方向以列阵方式隔开规定的间隔纵横配置,在沿所述熔融玻璃流路方向的一列上并列的多根电极为多相交流电极。
14.玻璃熔融炉,具有权利要求1~13中任一项所述的澄清槽,在该澄清槽的熔融玻璃流动方向的上流侧具备熔融槽。
15.熔融玻璃的制造方法,包括以下工序:
使用权利要求14所述的玻璃熔融炉,由熔融槽使玻璃原料熔融的工序;
在第一澄清槽中对来自所述熔融槽的熔融玻璃进行加热澄清,同时从该第一澄清槽的下流侧的底部排出第一澄清槽中产生的异质坯的工序;
以第二澄清槽的熔融玻璃的流动成单向流状态的方式进行澄清的工序;和
由冷却槽对自第二澄清槽导出的熔融玻璃进行冷却的工序。
16.如权利要求15所述的熔融玻璃的制造方法,其特征在于,所述单向流状态以满足以下条件的方式设定熔融玻璃的流速、熔融玻璃流路的入口处和出口处的熔融玻璃的温度变化、熔融玻璃的深度而得:设熔融玻璃的格拉斯霍夫数为Gr、雷诺数为Re,则Gr/Re2<11420。
17.如权利要求15或16所述的熔融玻璃的制造方法,其特征在于,不对所述第二澄清槽的熔融玻璃进行加热。
18.如权利要求15~17中任一项所述的熔融玻璃的制造方法,其特征在于,所述第一澄清槽中的加热是以流过所述第一澄清槽的熔融玻璃的温度满足以下条件的方式来进行的:所述第一澄清槽的下流端侧温度比该第一澄清槽的上流端侧温度高。
19.玻璃制品的制造方法,包括:权利要求15~18中任一项所述的制造熔融玻璃的工序、将熔融玻璃冷却到其玻璃成形温度区域之后对熔融玻璃进行成形的工序、和对成形后的玻璃进行退火的工序。
20.玻璃制品的制造装置,具备:权利要求14所述的玻璃熔融炉、对由该玻璃熔融炉制造的熔融玻璃进行成形的成形装置、和对成形后的玻璃进行退火的退火装置。
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