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技術 高透過ガラスの製造装置及び製造方法

出願人 セントラル硝子株式会社
発明者 有冨厚藤井健治小松本一克赤堀久和
出願日 2011年10月5日 (9年4ヶ月経過) 出願番号 2011-220658
公開日 2013年5月2日 (7年9ヶ月経過) 公開番号 2013-079175
状態 未査定
技術分野 ガラスの溶融、製造 ガラスの成形
主要キーワード 磁力発生装置 下流室 燃焼通路 上流室 高透過ガラス 発電効率向上 冷却領域 排出口近傍
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年5月2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 (4)

課題

コンパクトな装置で、かつ溶融ガラス成形を良好に行うこと。

解決手段

高透過ガラス原料溶融させ成形に必要な溶融ガラスを作る槽窯1と、槽窯1の排出口3から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形装置20とを備える高透過ガラスの製造装置100であって、槽窯1は、熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱領域5と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡領域6と、排出口3近傍に設けられ、クーラ9を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却領域8とを備える。

概要

背景

太陽電池における太陽電池セルを保護するカバーガラスは、入射光を太陽電池セル内に効率良く取り込むために、赤外線領域透過率が高い高透過ガラスが用いられている(例えば、特許文献1参照)。

概要

コンパクトな装置で、かつ溶融ガラス成形を良好に行うこと。高透過ガラスの原料溶融させ成形に必要な溶融ガラスを作る槽窯1と、槽窯1の排出口3から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形装置20とを備える高透過ガラスの製造装置100であって、槽窯1は、熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱領域5と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡領域6と、排出口3近傍に設けられ、クーラ9を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却領域8とを備える。

目的

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな装置で、かつ溶融ガラスの成形を良好に行うことができる高透過ガラスの製造装置及び製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

高透過ガラス原料溶融させ成形に必要な溶融ガラスを作る槽窯と、前記槽窯の排出口から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形装置と、を備える高透過ガラスの製造装置であって、前記槽窯は、熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱領域と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡領域と、前記排出口近傍に設けられ、冷却手段を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却領域と、を備えることを特徴とする高透過ガラスの製造装置。

請求項2

前記冷却手段は、冷却媒体が流れる配管であり、前記配管は、溶融ガラスの液面に沿って、かつ溶融ガラスに非接触で配置されることを特徴とする請求項1に記載の高透過ガラスの製造装置。

請求項3

前記排出口近傍での溶融ガラスの温度は、900℃〜1300℃の範囲であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高透過ガラスの製造装置。

請求項4

前記槽窯は、前記脱泡領域を経た溶融ガラスを対流させて温度を調整して前記冷却領域へと導く調整領域をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の高透過ガラスの製造装置。

請求項5

前記槽窯の内部には、加熱領域と脱泡領域を有する上流室と、調整領域を有する中流室と、冷却領域を有する下流室と、が形成され、前記上流室と前記中流室は、前記上流室から前記中流室への溶融ガラスの流れを絞る第1ネック部を通じて連通し、前記中流室と前記下流室は、前記中流室から前記下流室への溶融ガラスの流れを絞る第2ネック部を通じて連通することを特徴とする請求項4に記載の高透過ガラスの製造装置。

請求項6

熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱工程と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡工程と、冷却手段を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却工程と、前記成形可能な温度まで冷却され前記槽窯の排出口から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形工程と、を備えることを特徴とする高透過ガラスの製造方法。

請求項7

前記脱泡工程を経た溶融ガラスを対流させて温度を調整して前記冷却工程へと導く調整工程をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の高透過ガラスの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、高透過ガラス製造装置及び製造方法に関するものである。

背景技術

0002

太陽電池における太陽電池セルを保護するカバーガラスは、入射光を太陽電池セル内に効率良く取り込むために、赤外線領域透過率が高い高透過ガラスが用いられている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2011−162379号公報

発明が解決しようとする課題

0004

高透過ガラスは、ガラス原料槽窯内にて溶融させた後、フロート法ロールアウト法にて板状に成形される。

0005

高透過ガラスは、その性質として赤外線領域の吸収が少ないため、槽窯内ではより多くの熱量を加える必要がある。その結果として、溶融ガラスの熱容量が多くなり槽窯出口近傍での溶融ガラスの温度が成形可能な温度まで低下し難い。この場合には、その後の成形工程での溶融ガラスの温度が高くなり成形工程に支障が出る。この対策として、槽窯出口と成形工程までの距離を長くして溶融ガラスの温度を自然冷却によって低下させることが考えられるが、この場合には装置全体が大きくなってしまう。

0006

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな装置で、かつ溶融ガラスの成形を良好に行うことができる高透過ガラスの製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、高透過ガラスの原料を溶融させ成形に必要な溶融ガラスを作る槽窯と、前記槽窯の排出口から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形装置と、を備える高透過ガラスの製造装置であって、前記槽窯は、熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱領域と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡領域と、前記排出口近傍に設けられ、冷却手段を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却領域と、を備える。

発明の効果

0008

本発明によれば、冷却手段を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却領域が槽窯の排出口近傍に設けられるため、溶融ガラスの成形を良好に行うことができる。また、冷却手段を用いて積極的に溶融ガラスの温度を低下させるものであるため、溶融ガラスの温度を低下させるために槽窯の排出口と成形装置までの距離を長くする必要がなく、装置全体をコンパクトに構成することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態に係る高透過ガラスの製造装置の平面図である。
図1におけるA−A線に沿う断面図である。
図2における部分拡大図である。

実施例

0010

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

0011

図1図3を参照して、本実施の形態に係る高透過ガラスの製造装置100について説明する。

0012

製造装置100は、高透過ガラスの原料を溶融させ成形に必要な溶融ガラスを作る槽窯1と、槽窯1の排出口3から排出された溶融ガラスを板状に成形する成形装置20(図2参照)とを備える。

0013

図2に示すように、槽窯1は、溶融ガラスが貯留される下部1aと、窯下部1aを覆う窯上部1bとからなる容器である。窯下部1aと窯上部1bは煉瓦にて構成される。

0014

槽窯1の一端部には、高透過ガラスの原料を投入するための投入口2が設けられる。槽窯1の他端部には、溶融ガラスを成形装置20へ向けて排出するための排出口3が設けられる。

0015

図3に示すように、槽窯1内の溶融ガラスは、その液面が排出口3よりも高くなるように貯留されるため、投入口2から原料が投入された溶融ガラスは、排出口3に向かって流れ、排出口3から成形装置20へと排出されることになる。

0016

図2に示すように、槽窯1は内部に、熱を加えることによって高透過ガラスの原料を溶かす加熱工程が行われる加熱領域5と、溶融ガラスの温度を所定温度に維持して溶融ガラスからガスを抜く脱泡工程を行う脱泡領域6と、溶融ガラスを対流させて温度を調整する調整工程が行われる調整領域7と、排出口3近傍に設けられ、冷却手段としてのクーラ9を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却する冷却工程が行われる冷却領域8とを備える。

0017

また、製造装置100では、高透過ガラスの原料を槽窯1内に投入する前に原料の鉄を除去する脱鉄工程も行われる。原料には少なからず鉄が混入しており、また、原料を投入口2まで搬送する装置内でコンタミが生じ、それが原料内に混入することがある。これら混入した鉄が槽窯1内に混入した場合には、槽窯1内から除去することは困難であり、特に、原料が溶融ガラスになった後は除去は不可能となる。脱鉄の方法は、磁力発生装置としての永久磁石を原料に直接接触させることによって行われる。または、搬送用ベルトを介して永久磁石を原料に当てるようにしてもよい。なお、原料中に水分が多いと、鉄が原料から離れ難くなるため、原料は極力水分が少ない状態にするのが望ましい。

0018

槽窯1の内部には、加熱領域5と脱泡領域6を有する上流室10と、調整領域7を有する中流室11と、冷却領域8を有する下流室12とが形成される。上流室10と中流室11は、上流室10から中流室11への溶融ガラスの流れを絞る第1ネック部13を通じて連通する。つまり、第1ネック部13は、その流路断面積が上流室10と比較して小さく形成される。また、中流室11と下流室12は、中流室11から下流室12への溶融ガラスの流れを絞る第2ネック部14を通じて連通する。つまり、第2ネック部14は、その流路断面積が中流室11と比較して小さく形成される。

0019

上流室10の上流側の窯上部1b内の空間には、投入口2から投入された高透過ガラスの原料に熱を加える蓄熱室16が配置される。蓄熱室16は、バーナーにより加熱された燃焼ガスが流れる複数の燃焼通路16a〜16dにて構成される。各燃焼通路16a〜16dは、溶融ガラスの液面に沿って配置される。高透過ガラスの原料は、蓄熱室16から発生する輻射熱によって溶融する。蓄熱室16が配置される箇所が加熱領域5である。加熱領域5の上流付近、つまり投入口2付近の温度は1400℃程度であり、下流の燃焼通路16d付近の温度は1600℃程度である。

0020

上流室10の加熱領域5の下流側は脱泡領域6となる。脱泡領域6では、加熱領域5にて高温となった蓄熱室16内の空気及び溶融ガラスがもつ熱が熱源となり、溶融ガラスの温度が所定温度である1400〜1600℃に維持される。これにより、溶融ガラスは、原料が十分に溶解して溶融状態が維持され均質ガラスとなる。また、溶融ガラスの粘度は低い状態に保たれるため、加熱領域5にて原料を溶融した際に発生したガスや、溶融ガラス内にて発生したSO2やSO3等のガスが溶融ガラス中を浮上し易い。したがって、溶融ガラスの温度を所定温度に維持することによって、溶融ガラスからガスを抜くことができる。

0021

第1ネック部13によって上流室10から中流室11への溶融ガラスの流れが絞られるため、溶融ガラスは脱泡領域6にて滞留する。これにより、溶融ガラスの均質化が促進されると共に、溶融ガラスからガスが抜ける時間が確保されるため、ガス抜きが確実に行われる。

0022

第1ネック部13は、上流室10から中流室11への溶融ガラスの流れを抑制して、加熱領域5での熱損失を抑制する機能も有する。また、第1ネック部13は、上流室10内の高温の空気が下流側へ流れることを防止する機能も有する。

0023

高透過ガラスの組成を表1に示す。

0024

0025

製造装置100によって得られる高透過ガラスは、例えば、太陽エネルギー電気エネルギーに変換する太陽電池セルを保護する太陽電池用のカバーガラスとして好適に用いられる。これは、太陽電池用のカバーガラスは、太陽電池の発電効率向上のために、可視赤外にかけての波長領域の光吸収を極力抑えた透過率が高い性質を有するガラスが求められているためである。このような性質を有する高透過ガラスを工業的に製造する場合には、上記波長の光の吸収成分を少なくしたガラス組成にする必要がある。具体的には、上記表1に示すように、赤外線領域の吸収物質であるFe2+が少ない組成である必要があり、Fe2O3が80〜150ppmの範囲であることが望ましい。

0026

このように、高透過ガラスはFeの含有量が少ないため、槽窯1内の溶融ガラスは蓄熱室16から発生する輻射熱を吸収し難い。したがって、脱泡領域6にて溶融ガラスの温度を所定温度に維持して、溶融ガラスを均質化すると共に溶融ガラス内のガス抜きを行うためには、加熱領域5では溶融ガラスにより多くの熱量を加える必要がある。

0027

中流室11は、第2ネック部14によって下流室12への溶融ガラスの流れが絞られる。したがって、中流室11の調整領域7では溶融ガラスの対流が発生する。ここで、高透過ガラスでない通常のガラスの場合には、輻射熱を吸収し易いため、溶融ガラスの表面が輻射熱を吸収し、槽窯1内の溶融ガラスの表面と底部の温度差が大きくなる。このため、通常のガラスの場合には、対流によって溶融ガラスの温度が低下し易く、調整領域7にて溶融ガラスの温度を低下させる機能が大きい。したがって、調整領域7の後に冷却領域8を設けなくても溶融ガラスの温度を排出口3にて成形可能な温度まで低下させることが可能となる。

0028

しかし、高透過ガラスは輻射熱を吸収し難いため、溶融ガラスの表面が輻射熱を吸収し難く、槽窯1内の溶融ガラスの表面と底部の温度はほぼ同じとなり、槽窯1内の溶融ガラスの温度はほぼ均一となる。このため、高透過ガラスの場合には、調整領域7にて溶融ガラスの対流が発生しても、調整領域7の入口と出口の温度はあまり変わらず、調整領域7にて溶融ガラスの温度を低下させる機能は小さい。したがって、本発明において、調整領域7は必須の構成要件ではない。ただ、調整領域7を設けることによって、冷却領域8に配置されるクーラ9の冷却能力を抑えることができるという利点がある。

0029

下流室12の窯上部1b内の空間には、溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却するクーラ9が配置される。クーラ9は、内部に冷却媒体としての水が流れる複数の配管17a〜17cにて構成される。各配管17a〜17cは、溶融ガラスの液面に沿って、かつ溶融ガラスに非接触で配置される。図2及び図3では、紙面垂直方向に延在して配置される。配管17に溶融ガラスが接触すると、溶融ガラスが急冷され割れるおそれがあるため、配管17は溶融ガラスの液面から所定距離だけ離して配置する必要がある。配管17が配置される箇所が冷却領域8である。配管17中の水はポンプによって循環され、循環の途中で熱交換機等によって冷却される。

0030

下流室12の端部には排出口3が設けられるため、下流室12内の溶融ガラスはほぼ対流することなく流れ全量が排出口3から排出される。下流室12内を流れている間に溶融ガラスは冷却され、排出口3近傍では溶融ガラスの温度は成形可能な温度である1200℃程度まで一気に低下する。排出口3近傍にて溶融ガラスの温度が下がりきらない場合には、次工程の成形工程にて、溶融ガラスがロールに巻き付く等の支障が出る。また、排出口3近傍にて溶融ガラスの温度が低すぎる場合には、次工程での成形が困難となる。これらを考慮して、排出口3近傍での溶融ガラスの温度は、溶融ガラスの成形が可能な温度である900℃〜1300℃の範囲が好ましい。さらに好ましい温度は1100℃〜1300℃の範囲であり、この範囲内となるようにクーラ9を流れる水の温度及び流量が調整される。

0031

図2に示すように、排出口3から排出された溶融ガラスは、溶融ガラスを板状に成形する成形装置20へと導かれる。成形装置20は、回転自在な下ロール21と上ロール22とを備え、溶融ガラスを下ロール21と上ロール22の間に通すことによって板状に成形するロールアウト成形装置である。クーラ9にて排出口3近傍での溶融ガラスの温度が成形可能な温度まで冷却されているため、成形装置20による成形工程では、溶融ガラスがロールに巻き付く等の支障や、溶融ガラスの温度が低すぎて成形が困難になるといったことがなく、溶融ガラスの成形を良好に行うことができる。

0032

成形後、溶融ガラスの温度は800℃程度まで低下する。板状に成形された溶融ガラスは除冷され、その後、所望の大きさに採板されて高透過ガラスが得られる。なお、成形装置20は、フロート法の成形装置を用いるようにしてもよい。

0033

以上に示す実施の形態によれば、クーラ9を用いて溶融ガラスの温度を成形可能な温度まで冷却するクーラ9が槽窯1の排出口3近傍に設けられるため、その後の成形工程にて溶融ガラスの成形を良好に行うことができる。また、クーラ9を用いて積極的に溶融ガラスの温度を低下させるため、溶融ガラスの温度を低下させるために槽窯1の排出口3と成形装置20までの距離を長くする必要がなく、装置全体をコンパクトに構成することができる。

0034

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

0035

本発明は、高透過ガラスの製造装置に適用することができる。

0036

1槽窯
2投入口
3 排出口
5 加熱領域
6脱泡領域
7調整領域
8冷却領域
9クーラ(冷却手段)
10上流室
11 中流室
12下流室
13 第1ネック部
14 第2ネック部
16蓄熱室
17配管
20成形装置
100高透過ガラスの製造装置

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