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技術 ガラス溶解装置

出願人 日本板硝子株式会社
発明者 藤田浩示
出願日 2005年12月19日 (15年2ヶ月経過) 出願番号 2005-364852
公開日 2007年7月5日 (13年7ヶ月経過) 公開番号 2007-169082
状態 未査定
技術分野 ガラスの溶融、製造
主要キーワード 調整ゾーン 電気溶解 溶解ゾーン 両ゾーン 発泡ゾーン ガラス溶解窯 雰囲気ガス供給管 重油燃焼
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年7月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質ガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置

解決手段

ガラス原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンAと、溶解により発生して溶融ガラスG中に残存する気泡が、その溶融ガラスGと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンBを備えたガラス溶解装置であって、脱泡ゾーンBにおける雰囲気が、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスAGで満たされている。

概要

背景

近年、携帯電話デジタルカメラフラットディスプレイなどのIT家電分野でガラス製品が多用されているが、このような分野で使用されるガラスには、気泡などがほとんど含有されていない高品質のガラスが要求される。
溶融ガラスから気泡を脱泡する技術としては、従来からガラスの原料亜ヒ酸混入する方法が知られているが、ヒ素は毒性が強いために使用が敬遠される傾向にある。また、ヒ素よりも毒性の弱い酸化アンチモンやその他の遷移金属酸化物の使用も従来から知られているが、満足できる脱泡効果を得るのはむずかしいのが実情である。
そこで、従来、脱泡ゾーンにおける雰囲気減圧状態に維持して、溶融ガラス中に残存する気泡を減圧状態にある雰囲気中に放出する方法とそのためのガラス溶解装置が提案された(例えば、特許文献1参照)。

特開平5−58646号公報

概要

さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置。ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンAと、溶解により発生して溶融ガラスG中に残存する気泡が、その溶融ガラスGと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンBを備えたガラス溶解装置であって、脱泡ゾーンBにおける雰囲気が、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスAGで満たされている。

目的

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

ガラス原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラス雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置であって、前記脱泡ゾーンにおける雰囲気が、前記気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているガラス溶解装置。

請求項2

前記溶解ゾーンと脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されて、仕切り壁により互いに仕切られている請求項1に記載のガラス溶解装置。

請求項3

前記ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われている請求項2に記載のガラス溶解装置。

請求項4

前記雰囲気ガスが希ガスである請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス溶解装置。

技術分野

0001

本発明は、ガラス原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラス雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置に関する。

背景技術

0002

近年、携帯電話デジタルカメラフラットディスプレイなどのIT家電分野でガラス製品が多用されているが、このような分野で使用されるガラスには、気泡などがほとんど含有されていない高品質のガラスが要求される。
溶融ガラスから気泡を脱泡する技術としては、従来からガラスの原料に亜ヒ酸混入する方法が知られているが、ヒ素は毒性が強いために使用が敬遠される傾向にある。また、ヒ素よりも毒性の弱い酸化アンチモンやその他の遷移金属酸化物の使用も従来から知られているが、満足できる脱泡効果を得るのはむずかしいのが実情である。
そこで、従来、脱泡ゾーンにおける雰囲気を減圧状態に維持して、溶融ガラス中に残存する気泡を減圧状態にある雰囲気中に放出する方法とそのためのガラス溶解装置が提案された(例えば、特許文献1参照)。

0003

特開平5−58646号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上記公報に記載の従来装置では、脱泡ゾーンの雰囲気を減圧状態に維持するための減圧維持設備が必要となる。特に、ガラス溶解装置では非常に高温の溶融ガラスを取り扱うため、脱泡ゾーンの雰囲気温度最高で1600℃程度になることもあり、耐火構造を備えた減圧維持設備が必要となって設備費が非常に高くなるとともに、その減圧維持設備のメンテナンスにも多大の労力を要するという問題がある。

0005

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、さほど大掛かりな設備を必要とすることなく、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能なガラス溶解装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の第1の特徴構成は、ガラスの原料が加熱されて溶解する溶解ゾーンと、溶解により発生して溶融ガラス中に残存する気泡が、その溶融ガラスと雰囲気との界面から雰囲気中に放出される脱泡ゾーンを備えたガラス溶解装置であって、前記脱泡ゾーンにおける雰囲気が、前記気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているところにある。

0007

本発明の第1の特徴構成によれば、溶融ガラス中に残存する気泡が放出される脱泡ゾーンにおける雰囲気が、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスで満たされているので、発泡ゾーンの雰囲気中においては気泡主成分の分圧が低下し、そのため、溶融ガラス中に残存する気泡は、雰囲気との界面から雰囲気中に良好に放出される。
したがって、脱泡ゾーンの雰囲気を雰囲気ガスで満たすだけの設備、例えば、発泡ゾーンを簡単な構造の覆い部材で覆って雰囲気ガスで満たし、必要に応じて雰囲気ガスを補充したり、または、発泡ゾーンに対して雰囲気ガスを常時供給し続けるなどの簡単な設備で済み、その結果、比較的簡単で安価な設備を使用して、溶融ガラス中に残存する気泡を確実に放出させて高品質のガラス製品を製造することが可能となる。

0008

本発明の第2の特徴構成は、前記溶解ゾーンと脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されて、仕切り壁により互いに仕切られているところにある。

0009

本発明の第2の特徴構成によれば、ガラスの原料を溶解する溶解ゾーンと上述した脱泡ゾーンが、ガラス溶解窯内に隣接して配置されていても、高温の溶融ガラスを取り扱う溶解ゾーンと脱泡ゾーンとが仕切り壁で仕切られることにより、それぞれ個別に雰囲気調整がしやすく、溶融ガラスの取り扱いが非常に合理的となる。つまり、従来のガラス溶解窯では、溶解ゾーンと脱泡ゾーンが隣接配置されている構成のものが多く、そのために、各ゾーンの個別の雰囲気調整により、それぞれの反応制御をコントロールしやすく、既存のガラス溶解窯をそのまま使用することができる。
また、その溶解ゾーンと脱泡ゾーンが仕切り壁により互いに仕切られているので、脱泡ゾーンの雰囲気を前述の雰囲気ガスで満たすことも容易となり、場合によっては、既存のガラス溶解窯に少し手を加えるだけの簡単な構成で実施することもできる。

0010

本発明の第3の特徴構成は、前記ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われているところにある。

0011

本発明の第3の特徴構成によれば、ガラス溶解窯の周辺が前記雰囲気ガスで覆われているので、ガラス溶解窯の隙間などから脱泡ゾーンへ前記雰囲気ガスが侵入するため、所望どおりの雰囲気ガスによって、つまり、気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスによって脱泡ゾーンをより一層確実に満たして、期待どおりの脱泡効果を実現することができる。
また、高温のガラス溶解窯の気密性を上げるような高価な改造をするよりも、その外側の、より低温周辺部を前記雰囲気ガスで覆うような簡単な設備を設けることで実現でき、よりコスト安になる。

0012

本発明の第4の特徴構成は、前記雰囲気ガスが希ガスであるところにある。

0013

本発明の第4の特徴構成によれば、雰囲気ガスが希ガス、つまり、気泡の気体中に含まれる可能性の少ないガスであるから、たとえ気泡中に多数の成分の気体が含まれていても、発泡ゾーンの雰囲気中において、それらの成分の分圧を低下させることができ、溶融ガラス中に残存する気泡を雰囲気中により一層確実に放出させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明によるガラス溶解装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ガラス溶解装置は、図1に示すように、耐火煉瓦などで構成された概ね密閉状のガラス溶解窯1を備え、そのガラス溶解窯1は、溶融槽2、清澄槽3、および、溶融槽2と清澄槽3を連通する連通槽4などを備え、溶融槽2に原料供給口5が設けられ、清澄槽3に溶融ガラス排出口6が設けられている。
ガラス溶解窯1には多数のバーナ(図示せず)が設けられ、原料供給口5から供給されるガラスの原料を加熱して溶解し、その溶融ガラスGを溶融槽2から清澄槽3へゆっくりと流動させて、溶融ガラス排出口6から窯外へ排出するように構成されている。

0015

溶融槽2は、主としてガラスの原料を加熱して溶解する溶解ゾーンAと、主として溶解により発生して溶融ガラスG中に残存する気泡を溶融ガラスGと雰囲気との界面から雰囲気中に放出する脱泡ゾーンBに区画される。
ただし、溶解ゾーンAと脱泡ゾーンBとの区画はあまり明確なものではなく、両ゾーンA,Bの境界近傍においては、両ゾーンA,Bが混在した状態となっているのであるが、その境界近傍において、両ゾーンA,Bが、耐火煉瓦製の仕切り壁7により仕切られている。つまり、溶解ゾーンAと脱泡ゾーンBが、ガラス溶解窯1内に隣接して配置され、その溶解ゾーンAと脱泡ゾーンBが、仕切り壁7により互いに仕切られている。

0016

そして、脱泡ゾーンBの上部には、雰囲気ガス供給管(図示せず)が接続されて、脱泡ゾーンBの雰囲気が、溶融ガラスG中に残存する気泡の主成分以外の気体を主成分として大気よりも多量に含む雰囲気ガスAGで満たされている。
例えば、溶融ガラスG中に残存する気泡の主成分が酸素であれば、酸素以外の気体である窒素を主成分として大気よりも多量に含む窒素ガスを雰囲気ガスAGとして、その窒素ガスにより脱泡ゾーンBの雰囲気を満たすように構成されている。
なお、清澄槽3は、主として溶融ガラスGの温度を調整して溶融ガラスGの組成を均一化し、溶融ガラス排出口6から成型装置(図示せず)へ送って成型するのに適した温度に調整する調整ゾーンCとして機能する。

0017

このガラス溶解装置によれば、原料供給口5から供給されるガラスの原料が、溶解ゾーンAにおいてバーナにより加熱されて溶解し、溶解により発生した酸素を主成分とする気泡が残存した状態で、溶融ガラスGとなって脱泡ゾーンBへと流動する。
脱泡ゾーンBにおいては、溶融ガラスG中に残存する酸素の気泡が、溶融ガラスGとその上方の雰囲気との界面から雰囲気中に放出されて破泡するのであるが、脱泡ゾーンBの雰囲気が酸素をほとんど含まない雰囲気ガスAG、つまり、窒素ガスで満たされているので、発泡ゾーンBの雰囲気中においては酸素の分圧が低下し、それによって、酸素の気泡は雰囲気ガスAG中に良好に放出される。なお、この時、ソーダライムガラスにおいては、約1600℃の雰囲気中で、溶融ガラスGが約1400℃になっている。

0018

その際、例えば、雰囲気ガスAG中に粉末硫黄または硫黄酸化物を供給し、雰囲気ガスAG中に放出される酸素と反応させて、雰囲気ガスAG中の酸素の量を抑制することもできる。
そして、脱泡ゾーンBで脱泡された後の溶融ガラスGは、調整ゾーンCにおいて、例えば、ソーダライムガラスにおいては、1200℃程度にまで温度が下げられ、それによって溶融ガラスGの組成が均一化され、かつ、温度も調整されて、溶融ガラス排出口6から成型装置などへ送られてガラス製品に成型されるのである。

0019

〔別実施形態〕
(1)先の実施形態では、脱泡ゾーンBの雰囲気を雰囲気ガスAGで満たした例を示したが、図2に示すように、ガラス溶解窯1の周辺を覆う覆い構造体としての室8を設け、脱泡ゾーンBの雰囲気に加えて、室8内を雰囲気ガスAGで満たして、ガラス溶解窯1の周辺を雰囲気ガスAGで覆って実施することもできる。
この図2に示す実施形態によれば、ガラス溶解窯1の覗き窓や隙間などから、雰囲気ガスAGが脱泡ゾーンB内へ侵入するため、脱泡ゾーンBの雰囲気をより一層確実に調整された雰囲気ガスAGで満たすことができる。

0020

(2)先の実施形態では、溶融ガラスG中に残存する気泡の主成分が酸素であって、雰囲気ガスAGとしての窒素ガスにより脱泡ゾーンBの雰囲気を満たした例を示したが、これは単なる一例にすぎず、溶融ガラスG中に残存する気泡の主成分に応じて、各種の気体を主成分とする雰囲気ガスAGを使用することができる。
例えば、溶融ガラスG中に残存する気泡としては、炭酸ガス、窒素ガス、SOXガスなどがあり、これら残存ガスに応じて雰囲気ガスAGを選択することになり、場合によっては、溶融ガラスG中に残存する気泡に含まれる可能性のないアルゴンヘリウムなどの希ガスを雰囲気ガスAGとして使用することもできる。

0021

(3)また、本発明のガラス溶解窯は、ガスまたは重油燃焼式以外に電気溶解窯においても利用でき、むしろこの方が雰囲気ガスの調整が容易にできる。

0022

(4)前記仕切り壁7は、必ずしも設けなくてもよいが、あった方がより雰囲気調整は行いやすい。

図面の簡単な説明

0023

ガラス溶解装置の概略構成
別の実施形態によるガラス溶解装置の概略構成図

符号の説明

0024

1ガラス溶解窯
7仕切り壁
A溶解ゾーン
B脱泡ゾーン
AG雰囲気ガス
G 溶融ガラス

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