(57)【要約】      （修正有）【課題】フラットディスプレイ等に搭載される板ガラスを欠陥が抑制された状態で円滑に製造することができるガラス物品のガラス製造装置とこの装置を使用するガラス物品の製造方法、ガラス製造装置に搭載される新規な耐熱金属製補強管を提供する。【解決手段】耐熱金属製補強管１０は、略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設され、溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、管外面１１に略フランジ様形状の補強部材２０が、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定まる所定値Ｌ（＝ｋＤ０．７５×Ｔ０．２５）以内の間隔で付設されてなる。またガラス物品の製造装置は、上記の耐熱金属製補強管１０を有するものである。さらにガラス物品の製造方法は、上記のガラス製造装置を使用することにより、耐熱金属製補強管１０から溶融ガラスを連続的に成型装置へと導出し、成型装置によってガラス物品として成型するものである。【選択図】図１
2008100879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設され、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、
管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔによる以下の関係式（ｋは比例定数）により定まる所定値以内の間隔で付設されてなることを特徴とする耐熱金属製補強管。
【数１】
2008100879.tif 000007
【請求項２】
該補強部材が屈曲部を有することを特徴とする請求項１に記載の耐熱金属製補強管。
【請求項３】
耐熱金属が、白金族金属あるいは白金合金であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐熱金属製補強管。
【請求項４】
耐熱金属製補強管の外表面に耐熱性被膜が配設されてなることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の耐熱金属製補強管。
【請求項５】
耐熱金属製補強管が多重管構造を呈するように耐熱金属製外管内に配設されたことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の耐熱金属製多重管。
【請求項６】
耐熱金属製補強管と外管との間隙にガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスの何れかを配してなることを特徴とする請求項５に記載の耐熱金属製多重管。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかの耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管と、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽とを有することを特徴とするガラス物品の製造装置。
【請求項８】
耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材が、隣接する構成槽との連結部を介して構成槽と連結していることを特徴とする請求項５に記載のガラス物品の製造装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のガラス物品の製造装置により、耐熱金属製補強管から溶融ガラスを連続的に成形装置へと導出し、成形装置によってガラス物品を成形することを特徴とするガラス物品の製造方法。
【請求項１０】
成形装置が、ダウンドロー成形装置、あるいはフロート成形装置の何れか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットディスプレイ等に搭載される板ガラスを製造する装置とその製造装置に使用される耐熱性の管形状の構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置等のフラットディスプレイ用途として、画像を表示する役割を担う板ガラスは、高い寸法精度や均質性が求められるものであるが、この板ガラスの製造は一般に次のような工程で行われている。まず所望のガラス組成となるように予め秤量、混合されたガラス原料を高温状態のガラス溶融炉内に投入し、そこで加熱することによって溶融ガラスとする。次いでこの溶融ガラスに攪拌等の均質化操作を行って均質度を高め、さらに用途やガラス組成等に応じて、各種の成形方法を採用して所望の板ガラスを得ている。このような製法において、溶融ガラス中に発生する各種欠陥を減少させることは優れた品位の板ガラスの製造に不可欠なものであるため、これまでも欠陥の発生を抑制するために様々な対応、発明が行われてきた。
【０００３】
溶融ガラス中の各種欠陥の中でも、近年特に問題とされているものの１つは、溶融ガラス中の微細な酸素気泡である。この酸素気泡の発生機構は、一般に次のような説明が行われている。溶融ガラスを滞留させる耐熱性容器の器壁として白金を採用する場合に、その器壁を溶融ガラス中の水分起源の水素が透過して容器外へと放失されることによって、溶融ガラス中の酸素濃度が器壁近傍で上昇し、その結果として酸素気泡の核が形成されて成長して気泡となり、酸素気泡がガラス物品中へ欠陥として混入することになる。このガラス物品中への酸素気泡の混入を防止するためにこれまでにも多数の改善が行われてきているが、その１つとしては、特許文献１あるいは特許文献２に記述されているように、白金製容器の器壁外部に水素の透過を遮蔽するようなガラスやセラミックス等を配設すればよいことになる。特許文献１では、器壁外部に水素遮蔽性を有する被覆材を塗布するものであり、特許文献２は、２重管構造を採用することによって、器壁外に溶融ガラスを充填することで水素遮蔽性を実現しようというものである。
【特許文献１】特開２００６−０７６８７１号公報
【特許文献２】特開２００３−９５６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらこれまでに行われた発明だけでは、高い寸法精度や表面品位を有するガラス物品を得るには充分なものとは言えない。特許文献１のような構造を採用する場合には、器壁外面を厚みの薄い遮蔽性を有する被膜が覆うこととなるため、溶融ガラスを滞留、流動する場合に器壁の膨張や変形によって、被膜が剥がれたり、亀裂が生じたりすることを極力避ける必要がある。そして器壁の膨張については、被膜構造や被膜組成等を改良することによってある程度までの対応が可能であっても、器壁の変形にまで充分に対応することは困難である。また特許文献２のように器壁外にガラスを充填する構造とする場合には、水素に対する遮蔽性を確保するため、充填されたガラスが溶融された状態にまで充分加熱する必要がある。このような加熱操作は、器壁構造に対して被膜を形成した状態で利用する場合以上の負荷をもたらすこととなり、器壁は一層変形し易いものとなる。また管の配設状態にもよるが、管の長尺方向が垂直あるいは垂直に近いような傾斜された配設状態とする必要のある場合には、溶融ガラスから加わる圧力はそれだけ大きくなり易く、それだけ器壁は一層変形し易いものとなる。そして器壁が変形してしまうと、溶融ガラスの流動や成形量等に大きな影響を及ぼし、高い寸法精度を有するガラス物品を円滑に成形することが困難になる場合もある。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消することによって、フラットディスプレイ等に搭載される板ガラスを欠陥の発生が抑制された状態で円滑に製造することができるガラス物品のガラス製造装置とこの装置を使用するガラス物品の製造方法、さらにこのガラス製造装置に搭載される新規な耐熱金属製補強管について提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設され、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔによる以下の関係式（ｋは比例定数）により定まる所定値以内の間隔で付設されてなることを特徴とする。
【０００７】
【数１】
2008100879.tif 000003
【０００８】
ここで、略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設され、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定められる以下の関係式（ｋは比例定数）により定まる所定値以内の間隔で付設されてなるとは次のようなものである。すなわちガラス組成が無機酸化物換算で表示できる材質の高温の溶融状態にある酸化物ガラスがその内部を流動する用途、すなわちガラス製造装置で使用される耐熱性を有する金属製の管材であって、管軸の方向、すなわち管の長尺方向が略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設されて利用されるものについて、その管材の外面にフランジと類似したような外観形状を呈する補強目的の耐熱性の部材が管直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定められる数１の関係式で定められる所定値以内の間隔で、１つの管材について３以上の個数の補強材が付設されてなるものを表している。
【０００９】
略フランジ様形状とは、管を他の管等と結合する際に管端部を鍔形状となるように突起させたフランジと一般に呼ばれる突縁部と類似した外観を呈する形状のことであるが、略フランジ様形状の補強部材は、他の管等との結合のみを担うものではなく、管の側面の高温強度を向上させるために付設されるものである。よって略フランジ様形状の補強部材は、管端のみに付設されるのではなく、管端以外の箇所、すなわち管の中央部やその周辺などの任意の場所にも付設された状態となる。ただ、本発明に係る略フランジ様形状の補強部材は、本来の管を補強するという機能に加えて管を他の管等と結合する際に管端部を鍔形状となるように突起させたフランジとして働くものであってもよいのは言うまでもない。
【００１０】
略フランジ様形状の補強部材の構造、寸法、形状あるいは材料等については、耐熱金属製の管材を補強することのできる性能を有し、所望の耐久性を持つものであれば、特に限定されることはない。また本発明の耐熱金属製補強管は、その断面形状や寸法についても必要となる機能を発揮できるものであれば制限されることはない。
【００１１】
本発明者は、溶融ガラスがガラス溶融炉を構成する一方の槽から他方の槽内へと流動させる際に利用される耐熱性の管材について、その強度を向上させる方法についての研究を行い、補強部材の付設箇所やその形状等を変えた状態での評価を行うことによって、耐熱金属製の管材に関して高温時の強度を充分高い状態とすることができ、しかも耐熱金属製の管材の製造に要する費用として大きな負担を要しない高い性能を有する耐熱金属製補強管として本発明を見いだしたものである。
【００１２】
本発明に係る略フランジ様形状の補強部材の付設箇所は、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定められる所定値以内の間隔で付設されていればよいが、それは具体的に次のようなものである。すなわち略フランジ様形状の補強部材の付設箇所は、管材の厚さ寸法Ｔと管材の外形断面の大きさから算出される円相当直径Ｄによって決まるものであるが、略フランジ様形状の補強部材の付設箇所のピッチ幅Ｌは、管材の厚さ寸法Ｔと管材の断面の円相当直径Ｄの両方によって数２の式により表されるものである。
【００１３】
【数２】
2008100879.tif 000004
【００１４】
【数３】
2008100879.tif 000005
【００１５】
すなわち、数２の式は、補強部材の付設間隔Ｌが、円相当直径Ｄの０．７５乗と管厚み寸法の０．２５乗の積に比例定数ｋを掛けた値で表され、管の円相当直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定められる所定値であるＬの値以下の間隔をもって管軸方向に補強部材の付設位置を定めてあるものであれば、本発明の耐熱金属製補強管に該当するものであることを表している。
【００１６】
また、数３の式は、数２の式における係数ｋを導くための式を表している。この比例定数ｋは無名数、すなわち単位のない数であるが、定数４．２２を補強部材の付設位置で最もガラス液面からの深さが深い箇所のヘッド圧差を表すため液面からの距離をメートル単位で表し、その値の無名数、すなわち単位を除いた値Ｐで割ったものとして表される。
【００１７】
数２の式におけるＬの値は、１つの補強部材の管と接合した付設界面の管材の管軸すなわち長尺方向についての中央位置から次の補強部材の管と接合した付設界面の管材の長尺方向についての中央位置までの距離を表すものである。また円相当直径Ｄについては、管材の管軸すなわち長尺方向に垂直な外形断面について、その断面積に相当する円の直径を算出することによって求められるものである。また管材の厚さ寸法Ｔについては、その管材の平均厚さ寸法を計測することによって得られたものである。
【００１８】
本発明の耐熱金属製補強管に係る補強部材の付設間隔Ｌ、円相当直径Ｄ、管材の厚さ寸法Ｔの計測については、ＪＩＳ等の方法により校正された所定の精度を有する計測機器や計測具、計測装置等を適宜使用することによって計測すればよい。
【００１９】
数１の式によって限定される補強部材の付設間隔Ｌ以内の間隔であれば、どのような間隔であっても本発明の耐熱金属製補強管に該当するものではあるが、耐熱金属製補強管に付設される補強部材の付設間隔を狭めれば狭めるほど、耐熱金属製補強管を構成するに要する耐熱金属材を多量に必要とすることになるため、必要以上に付設間隔を狭めるのは経費を不要に高額のものとなる。このような観点から、補強部材の付設間隔は、０．０１ｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．０２ｍ以上とすることであり、一層好ましくは０．０５ｍ以上とすることであり、最も好ましくは０．０７ｍ以上とすることである。
【００２０】
本発明に係る略フランジ様形状の補強部材の付設箇所の間隔は、必ずしも同じ間隔である必要はなく、大きな荷重が印加される箇所については、略フランジ様形状の補強部材の付設箇所の間隔を狭めた構造とすることができる。また本発明に係る略フランジ様形状の補強部材は、１つの管材に対して同じ形状、寸法である必要はなく、任意に形状や寸法を変更してもよい。
【００２１】
例えば本発明の耐熱金属製補強管の管軸を略垂直方向に配設して使用する場合に、内部に熔融ガラスが流動するので、下方側の管材表面の方が大きな負荷を受けることとなる。このため耐熱金属製補強管の下方側については、補強部材の付設箇所の間隔を詰め、一方耐熱金属製補強管の上方側については、下方側よりも広い間隔にするか、あるいは補強部材を付設しない状態にするものであってもよい。
【００２２】
また本発明の耐熱金属製補強管では、管外面に略フランジ様形状の補強部材に加えて他の補強手段を併用するのを妨げるものではない。すなわち必要に応じてさらに補強する構成を採用することができる。ここでに略フランジ様形状の補強部材に加えて採用する補強部材は、管の補強を行うものであっても、略フランジ様形状の補強部材をさらに補強するものであってもよい。
【００２３】
必要に応じて採用する補強手段としては、板状物、管状物、支柱、線状物あるいは皮膜状物などの構成を適宜使用することができる。
【００２４】
また本発明の耐熱金属製補強管は、上述に加え該補強部材が屈曲部を有するならば、単純な鍔形状の構造よりもさらに補強性が高くなり、１０００℃以上の高温であっても高い構造耐久性を実現できる耐熱金属製補強管とすることができる。
【００２５】
ここで補強部材が屈曲部を有するとは、補強部材の一部に折り曲げられた外観を呈する部位があることであり、その折りまげられた外観を呈する部位の折り曲げ角度や折り曲げ位置、さらに折り曲げ回数については特に限定されないが、折り曲げ箇所の強度が脆弱なものとならないように注意が必要である。
【００２６】
折り曲げ箇所の形成方法としては、プレスによる型曲げ加工、折り曲げ加工、ロール曲げ加工あるいはロールフォーミング等の各種方法を採用することによって任意の曲率半径を有するＲ面加工やＣ面加工等を施すことも可能である。また屈曲部については、おりまげられた外観を呈するものであればよいのであって、必ずしも折り曲げ加工により成形される必要はない。すなわち溶接、プレス等の他の成形方法によって屈曲部が形成されるものであってもよい
保強部材の屈曲部としては、例えば補強管の長尺方向に垂直方向に配設されたフランジ様形状の鍔の中央あるいはその近傍が９０度、６０度、３０度などの所定の角度で折り曲げられた形状となっている場合などが該当するものである。
【００２７】
また本発明の耐熱金属製補強管は、上述に加え該補強部材に他の補強用構成部材を当設するものであれば、耐熱金属製補強管は一層強度を向上するものとできる。
【００２８】
加え該補強部材に他の補強用構成部材を当設するものとは、耐熱金属製補強管に付設する補強部材にさらに補強を行う補強用構成部材を直接配設することを意味している。この配設方法については、特に限定されないし、また補強用構成部材の形状や寸法についても、所望の効果を得られれば、どのようなものであってもよい。
【００２９】
また本発明に係る補強部材には、折り曲げ構造に加えて貫通孔が施されているならば、耐熱金属製補強管の外部にガラスを充填する場合に、貫通孔を使用することによってガラスを隙間なく充填することができる。
【００３０】
貫通孔に関しては、その大きさや形状、数について補強部材の構造強度を著しく弱いものとしない限り特に限定されるものではない。貫通孔の形成方法についても、公知の加工方法を任意に採用することができる。
【００３１】
補強部材の貫通孔としては、例えば補強管の長尺方向に垂直方向に配設されたフランジ様形状の鍔に等間隔で１つのフランジ様形状部に２、３、４、５、６、７あるいは８箇所程度に付設された略円形状の貫通孔等が該当するものである。
【００３２】
さらに本発明に係る補強部材には、前記した折り曲げ構造や貫通孔に加えて、突起構造や窪み構造を施すこともできる。突起構造や窪み構造についても、折り曲げ構造や貫通孔と同様に補強部材の強度に著しく影響するようなものでなければ、その個数や付設位置、大きさや形状については問わないものである。
【００３３】
突起構造や窪み構造の形成方法についても、様々な方法を採用することが可能であって、必要に応じて単独で、あるいは複数の形成方法を併用することも可能である。
【００３４】
本発明に係る略フランジ様形状の補強部材を耐熱金属製補強管の外面に付設する方法については、ＴＩＧ溶接（ｔｕｎｇｕｓｔｅｎ  ｉｎｅｒｔ  ｇａｓ  ｗｅｌｄｉｎｇ）やレーザー溶接、プラズマ溶接、ガス溶接あるいは拡散接合などの各種接合方法を必要に応じて採用することができる。ただし、このような各種の溶接を行う際には、溶接部位あるいはその近傍の表面形状に変形が生じ、構造強度に大きく影響することにならないように充分な注意が必要である。
【００３５】
また本発明の耐熱金属製補強管は、上述に加え耐熱金属が、白金族金属あるいは白金合金であるならば、高い高温強度に加えて高い化学的耐久性を有する構造とすることができ、長期間に亘り安定したガラス物品の製造に寄与することが可能となるものである。
【００３６】
ここで耐熱金属が、白金族金属あるいは白金合金であるとは、耐熱金属製補強管の全てまたはその一部がプラチナ（すなわちＰｔ）あるいはプラチナを含有する合金よりなるということを表している。
【００３７】
白金族金属あるいは白金合金であれば、どのような添加材を含有するものであってもよい。例えば、白金に加えてルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム以外にもハフニウム、イットリウム、ジルコニウム、カルシウム、マグネシウム、金、タングステン、アルミナ、ジルコニア、シリカ、マグネシアあるいはカルシア等を適量使用することができる。
【００３８】
またここで使用する白金族金属あるいは白金合金の純度は熔融するガラスやその用途に応じて任意のものを選択することができる。すなわち極めて高純度の金属材料を使用してもよいし、また不純物含有量の多い金属材料を使用するものであってもよい。
【００３９】
また本発明の耐熱金属製補強管は、上述に加え耐熱金属製補強管の外表面に耐熱性被膜が配設されてなるならば、配設場所に制約があるような場合であっても、設備容積を大きくせずに最低限の構造容積を確保することで高い性能を実現できるので効率的な設備を構築することが可能となる。また被膜を適宜選択することによって、酸素を効率的に遮蔽することも可能となる。
【００４０】
ここで、耐熱金属製補強管の外表面に耐熱性被膜が配設されてなるとは、耐熱金属製補強管の側外表面に数ミクロンから数ｍｍの厚みの耐熱性を有する膜材が付設された状態となっていることを意味している。膜の構成は、ガラスやセラミックス、さらに金属やガラスセラミックス等よりなり、構成としては単層であっても多層であってもよく、さらに各種形状の骨材、ネット等を併用することが可能である。
【００４１】
また本発明の耐熱金属製多重管は、上述に加え耐熱金属製補強管が多重管構造を呈するように耐熱金属製外管内に配設されたものであれば、製造されるガラス物品中への微細な酸素泡の混入を効率よく抑制することが可能となる。
【００４２】
ここで、耐熱金属製多重管が多重管構造を呈するように耐熱金属製外管内に配設されたものとは、耐熱金属製補強管の外側に同材質あるいは異なる材質の耐熱金属製管を１以上配設することによって、多重構造となるように構成されていることを意味している。
【００４３】
多重管構造を構成する他の異なる材質の耐熱金属製管については、材質の異なるものであればどのようなものであってもよい。また金属製の管の外側にはさらにセラミックス等の煉瓦や耐火物材を適所に配することによって、蓄熱性の向上や強度の向上を図ることも可能である。
【００４４】
また本発明の耐熱金属製多重管は、上述に加え耐熱金属製補強管と外管との間隙にガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスの何れかを配してなるならば、耐熱金属製補強管を保護する働きに加えて、溶融ガラスの温度の維持、さらに発泡抑制等の機能を付与することが可能となる。
【００４５】
ここで耐熱金属製補強管と外管との間隙にガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスの何れかを配してなるとは、耐熱金属製補強管の外側を取りまくように溶融ガラスあらいは固体状のガラス、さらに結晶化ガラスありはセラミックス材料を適量だけ充填した構造とすることを意味している。むろんガラス、ガラスセラミックス及びセラミックス以外の添加物をこれらガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスに加えて添加することを妨げるものではない。
【００４６】
また耐熱金属製補強管と外管との間隙に上記の各種材料を配する方法としては、充填、塗布、吹きつけ、圧着あるいは注入等の各種方法を採用することができる。
【００４７】
例えば、耐熱金属製補強管と外管との間隙にガラスを充填する場合には、予め熔融し、冷却して粉砕したガラスカレットを二重管構造とした間隙に充填する方法を採用してもよく、またスプレー噴霧装置などを使用することによって、耐熱金属製補強管の外周にガラスやガラスセラミックス被膜等の所望の組成を有する膜材を形成して結果として充填された構造とするものであってもよい。
【００４８】
また本発明の耐熱金属製補強管には、必要に応じて熱電対等の温度計測装置、熔融ガラス流量の計測装置、含有ガスの計測装置、熔融ガラスのサンプリング装置、熔融ガラスの攪拌装置、原料投入装置、発生ガス排気装置、バブリング装置、熔融ガラスの排出装置あるいは熔融ガラスの混入装置等の各種付帯装置を単独あるいは複数配設することが可能である。
【００４９】
本発明のガラス物品の製造装置は、上記の何れかの耐熱金属製補強管と、耐熱金属製補強管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽とを有することを特徴とする。
【００５０】
上記の何れかの耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管と、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽とを有するとは、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径の数１の関係式で定められる値以内の間隔で付設されてなる耐熱金属製補強管と、この耐熱金属製補強管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽とによってなるものであることを表している。
【００５１】
耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽としては、どのような機能を有する槽であってもよい。例えば熔解槽、清澄槽、成形槽あるいは均質化槽などが構成槽の具体例として考えられる。
【００５２】
本発明のガラス物品の製造装置に搭載される耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の数やその大きさ、配設状態等については、ガラス物品の大きさやガラス製造装置の規模などに応じて任意に決めることができる。
【００５３】
本発明のガラス物品の製造装置は、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管以外に原料投入装置、加熱装置、排気装置、浄化装置、冷却装置、温度計測装置、ガス分析装置、温度計測装置、流量計測装置、炉圧計測装置、通電装置、バブラー、熔融槽（あるいは熔解槽）、均質化槽、清澄槽、フィーダー、スパウト、ライザー、フォアベイ等より選択された構成部よりなり、ガラス原料投入装置により投入されたガラス原料をガス燃焼、電気加熱など各種熱源を使用して反応させてガラス化し、さらに熔融ガラス中に存在するガラス化反応時の微細な気泡を除去する物理操作を可能とするバブラーや攪拌装置などの設備を有するものである。耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管はその内部を熔融ガラスが流動、滞留する部材であって上記各槽を連結する構成部材、あるいは攪拌等の特定の機能に特化した装置を収納する部材として使用することができる。
【００５４】
本発明のガラス物品の製造装置は、様々なガラス物品の製造を行うことができる。例えば液晶表示装置に搭載される板ガラスやプラズマディスプレイに搭載される板ガラス、建材用の窓板ガラス、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を収納するパッケージ用のカバーガラス、光学フィルターガラス、Ｘ繊やγ線などの各種電磁波を遮蔽する医療用ガラス材、液晶表示装置に搭載されるバックライトの管球ガラス材、各種機能性粉末ガラス材、リードスイッチやダイオード、水銀スイッチ、サーミス他等の細管ガラス材、情報通信分野で利用されるマイクロレンズ等の光部品用途のガラス材、ガラスブロック等の建材構成ガラス部材、結晶化ガラス母材、ＦＲＰやＧＲＣ等に利用される複合材料用途の各種ガラス繊維材などを製造することが可能である。
【００５５】
また本発明のガラス物品の製造装置は、上述に加え耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材が、隣接する構成槽との連結部を介して構成槽と連結しているならば、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管と構成槽とを強固に連結することができ、高温状態で使用されても長期に亘り連結箇所が脆弱化し難いものである。
【００５６】
耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材が、隣接する構成槽との連結部を介して構成槽と連結しているとは、耐熱金属製補強管の外周に付設されたフランジ様形状の補強部材あるいはそれが多重管構造となったものが、直接あるいは間接的にガラス製造装置の上述したような構成槽と連結した構造部を有することによって耐熱金属製補強管の構成槽との連結を補強した状態となっていることを表している。
【００５７】
直接的にガラス製造装置の上述したような構成槽と連結した構造部を有するとは、
耐熱金属製補強管の外周に付設されたフランジ様形状の補強部材が、構成槽に溶接されているような構造となっていることを表している。
【００５８】
また間接的にガラス製造装置の上述したような構成槽と連結した構造部を有するとは、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材が構成槽の補強部材と連結した構造をもつことによって、直接連結せずとも結果として金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管と構成槽とを強固に連結した構造となることを表している。この場合に金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材と構成槽の補強部材とを連結する方法としては、各種の方法を採用することが可能であり、溶接以外にも錨止めやビス止め等の手段を施すものであってもよい。
【００５９】
本発明のガラス物品の製造方法は、上記のガラス物品の製造装置により、耐熱金属製補強管から溶融ガラスを連続的に成形装置へと導出し、成形装置によってガラス物品を成形することを特徴とする。
【００６０】
上記のガラス物品の製造装置により、耐熱金属製補強管から溶融ガラスを連続的に成形装置へと導出し、成形装置によってガラス物品を成形するとは、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径の前記した数１の関係式により定められる値以内の間隔で付設されてなる耐熱金属製補強管を搭載したガラス製造装置を使用して、この耐熱金属製補強管の管内部に熔融ガラスを流動させることによって、熔融状態のガラスを成形装置へと連続的に導き、所定の成形装置によって所望の形状を有するガラス物品として成形することを表している。
【００６１】
また本発明のガラス物品のガラス製造方法は、成形装置が、ダウンドロー成形装置、あるいはフロート成形装置の何れかであるならば、ガラス物品の用途やガラス材質、さらに製造に要するガラス物品の量などに応じて最適な成形方法を選択することが可能であって、特に優れた品位の板ガラスの製造を行うのに好適なものである。
ダウンドロー成形装置
ここで、成形装置が、ダウンドロー成形装置、あるいはフロート成形装置の何れかであるとは、熔融ガラスをガラス物品に成形するための装置が、下方へとガラスを引き出すことで熔融ガラスを固体状態のガラスに冷却して成形するダウンドロー成形を行う装置であるか、あるいは高温に融解した金属錫の上方に熔融ガラスを流し出して板形状に成形するフロート成形装置の何れかであることを意味している。ダウンドロー成形装置としては、オーバーフローダウンドローやスロットダウンドローなどの成形装置が可能であり、特に板ガラスの成形を行う際に利用できる。
【００６２】
また本発明のガラス物品のガラス製造方法で製造されるガラス材質としては、特に限定されるものではないが、例えば板ガラスであれば、無アルカリガラスや硼珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ土類含有ガラスなどが好ましい。
【発明の効果】
【００６３】
（１）以上のように、本発明の耐熱金属製補強管は略傾斜状態あるいは略垂直状態に配設され、無機酸化物よりなる溶融ガラスが内部を流動する耐熱金属製の管材であって、
管外面に略フランジ様形状の補強部材が、管直径Ｄと管厚み寸法Ｔによる以下の関係式（ｋは比例定数）により定まる所定値以内の間隔で付設されてなるものであるため、管の長尺方向が垂直あるいは垂直に近いような配設状態にある場合であっても、管に加わる圧力によって管が変形し難い構造であり、安定した熔融ガラス流量を確保することが可能となる。
【００６４】
【数４】
2008100879.tif 000006
【００６５】
（２）また本発明の耐熱金属製補強管は、該補強部材が屈曲部を有するものであれば、単純な鍔形状の構造よりもさらに補強性が高くなり、１０００℃以上の高温であっても高い構造耐久性を実現できるものであるため、高温熔融を必要とするガラス材料の製造に係る耐熱金属製の部材として特に好ましいものである。
【００６６】
（３）さらに本発明の耐熱金属製補強管は、耐熱金属が、白金族金属あるいは白金合金であれば、強度性能に加えて高温での化学的な耐久性についても高い性能を発揮するものである。
【００６７】
（４）また本発明の耐熱金属製補強管は、耐熱金属製補強管の外表面に耐熱性被膜が配設されてなるものであれば、熔融ガラス中に酸素気泡の発生を抑制する構造を有するガラス物品の製造装置の構成部材として使用することができる。
【００６８】
（５）また本発明の耐熱金属製多重管は、耐熱金属製補強管が多重管構造を呈するように耐熱金属製外管内に配設されたものであれば、高温であっても高い安定性を有する構造となり、酸素気泡の発生抑制効果を長期に亘り維持し続けることが可能となる。
【００６９】
（６）また本発明の耐熱金属製多重管は、耐熱金属製補強管と外管との間隙にガラス、ガラスセラミックス及びセラミックスの何れかを配してなるものであれば、耐熱金属製補強管の強度ばかりでなく、畜熱性や膨張性などの熱的な性能に関連して発生する管表面のクラックや連結部の脆弱化にも対処可能であり、ガラス物品の製造条件を安定化させることが可能となる。
【００７０】
（７）本発明のガラス物品の製造装置は、上記の何れかの耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管と、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管が配設された熔融ガラスの滞留する構成槽とを有するため、各種用途のガラス物品を安定した製造条件で製造でき、製造時のトラブルを抑制することで製造効率を向上させることが可能となる。
【００７１】
（８）また本発明のガラス物品の製造装置は、耐熱金属製補強管あるいは耐熱金属製多重管の該補強部材が、隣接する構成槽との連結部を介して構成槽と連結しているものであれば、製造装置を構成する槽間の連結部位に起因して発生する問題を少なくし、熔融ガラスを流動させる際に熔融ガラスの流量を安定させ、熔融ガラス中に泡等の欠陥が含まれる虞を少なくできるものである。
【００７２】
（９）本発明のガラス物品の製造方法は、上記のガラス物品の製造装置により、耐熱金属製補強管から溶融ガラスを連続的に成形装置へと導出し、成形装置によってガラス物品を成形するものであるため、熔融ガラスの流量の変動が生じにくい状況でガラス物品が製造されるので、ガラス物品の成形寸法などの成形品位が変動しにくく、流量変動によって発生するガラス欠陥の発生数を抑制することが可能となるものである。
【００７３】
（１０）また本発明のガラス物品の製造方法は、成形装置が、ダウンドロー成形装置、あるいはフロート成形装置の何れかであるならば、各種の用途で使用される板ガラスの成形を円滑に行うことができ、優れた品位の板ガラスを顧客に潤沢に供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７４】
以下に本発明の耐熱金属製補強管とこの耐熱金属製補強管を搭載するガラス物品の製造装置、およびガラス物品の製造装置を使用するガラス物品の製造方法について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００７５】
［実施例１］図１には、本発明の耐熱金属製補強管の斜視図を示している。この耐熱金属製補強管１０はフラットパネルディスプレイ用のガラス物品として使用されるガラス組成物として成形されることになる熔融ガラスを熔解槽から均質化槽へと流動、供給するために使用されるものである。この図１では、白金ロジウム合金製の耐熱金属製補強管１０の外面１１の周囲５カ所に略フランジ様形状の白金ロジウム合金製の補強部材２０がそれぞれ管軸に垂直な間隔Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4でプラズマ溶接によって付設されている。この耐熱金属製補強管１０の管軸に垂直な外形断面についての円相当直径Ｄは２００ｍｍであって、耐熱金属製補強管１０の厚み寸法Ｔは０．８ｍｍで、その長尺寸法は１０００ｍｍすなわち１ｍである。
【００７６】
長尺寸法が１ｍであることから、Ｐが１となり数２の式で係数ｋは４．２２となることから円相当直径Ｄの値と耐熱金属製補強管１０の厚み寸法Ｔの値とから、数１の式によって補強部材の付設間隔Ｌの上限値を算出すると、その値は２１２．３ｍｍとなる。よってこの耐熱金属製補強管１０が充分に高い強度となるためには、２１２．３ｍｍ以下の補強部材の付設間隔とすればよいので、この耐熱金属製補強管１０については間隔Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4がそれぞれ２００ｍｍとなるように耐熱金属製補強管１０の外周に付設された構成となっている。
【００７７】
また図２には、図１の耐熱金属製補強管１０の部分断面図を示す。この図から判るように、耐熱金属製補強管１０の外周面１１にプラズマ溶接により付設されている略フランジ様形状の補強部材２０には、屈曲部２１が形成されている。この屈曲部２１で補強部材２０は９０°に曲げられた形状を呈している。
【００７８】
次いでこの耐熱金属製補強管１０を備えたガラス物品の製造装置とこのガラス物品の製造装置を使用するガラス物品の製造方法について説明する。
【００７９】
本発明のガラス物品の製造装置は、前記したようにフラットパネルディスプレイ用のガラス物品を成形するためのオーバーフローダウンドロー成形装置とそれに接続する均質化槽と溶解槽よりなる。本発明の耐熱金属製補強管１０は、均質化槽と溶解槽との間、及び均質化槽と成形装置との間にそれぞれ耐熱金属製補強管１０の長尺方向が略垂直状態になるように配設、接続されており、溶融ガラスを溶解槽から均質化槽へと流動させる働き、及び均質化槽から成形装置へと流動させる働きを担うものとなっている。そして均質化槽には粗溶融状態の異質状態にある溶融ガラスを物理的に攪拌することによって溶融ガラスを均質な状態とする機能を有する耐熱性のスターラーが耐熱金属製補強管１０の中央に備えられている。
【００８０】
この耐熱金属製補強管１０には、側周内面の溶融ガラス中に微細な酸素泡が生じないように、耐熱金属製補強管１０の外周に溶融ガラスが充填されている。しかしこのような構造とすることによって耐熱金属製補強管１０の外周面に大きな圧力が掛かり、それによって変形が生じないように耐熱金属製補強管１０には前記したように略フランジ様形状の補強部材が管直径Ｄと管厚み寸法Ｔにより定められる所定値以内の間隔で配されている。
【００８１】
このような構造を有するガラス物品の製造装置によって、フラットパネルディスプレイ用の板ガラスを製造する方法は、以下のようになる。
【００８２】
まずフラットパネルディスプレイ用の板ガラスに必要となる化学的耐久性や膨張係数、さらに密度などの諸性能を有するように定められたガラス組成となるように予め各種ガラス原料を秤量して混合して調整した混合済みガラス原料をガラス原料投入装置より連続的にガラス製造装置の熔解槽内に投入する。
【００８３】
溶解槽中に投入されたガラス原料は、熔解槽に配設された加熱装置によって高温に加熱されてガラス化反応を起こし、二酸化炭素ガス等を含有する粗溶融の溶融ガラスとなる。この粗溶融ガラスは本発明の耐熱金属製補強管１０を流動することによって、溶解槽から均質化槽へと流入し、均質化槽内でスターラーにより攪拌されて均質な溶融ガラスとなる。
【００８４】
そして均質な状態となった溶融ガラスは、均質化槽から耐熱金属製補強管１０を流動することによって、連続的にオーバーフローダウンドロー成形装置へと流入する。オーバーフローダウンドロー法の板ガラス成形装置は、上面が開口した樋形状をなすガラス供給溝をその頂部に有している。このガラス供給溝に流入した溶融ガラスは、ガラス供給溝内に一時的に滞留し、その後両側壁の上方の頂部の２つの稜線からオーバーフローし、さらに両側壁のガイドに挟まれた略楔形状をなす２つの外面上をそれぞれ流下し、下端で合流するので、これを下方へと引き伸ばすことによって板ガラスが成形されることになる。このようにして成形された板ガラスは、均質化槽内で均質化された後に酸素泡等の不均質原因となるものが混入することもなく、高い均質性を有し、さらに耐熱金属製補強管１０を流れる溶融ガラスの流量が耐熱金属製補強管１０の変形によって阻害されることもないため、安定した条件で成形され、高い寸法精度と表面平滑性を有するものとなる。
【００８５】
［実施例２］本発明の他の実施例として、熔融ガラス中の不均質部位を物理的に均質化する際に使用される攪拌装置を内蔵する作業槽として本発明の耐熱金属製補強管５０が利用されている例を示す。
【００８６】
図３には、攪拌装置としてスクリュー型のスターラー３０が作業層である白金−ロジウム１０％製の耐熱金属製補強管５０の中央に配設されている状態で耐熱金属製補強管５０の下方部分のみを表している。この攪拌装置は上方にガラス供給管（図示省略）があり、下方にガラス送出管（図示省略）が配設されているものであるが、熔融ガラスを効率よく均質な状態になるように攪拌するためには、長期間に亘り１０００℃以上の高温状態で使用されても、耐熱金属製補強管５０の外周面５１が変形したりしてはいけない。このため、耐熱金属製補強管５０の外周面５１に補強部材６０、７０が設けられている。ここで、補強部材６０、７０の内、特に補強部材７０については、耐熱金属製補強管５０と異なりジルコニア強化白金合金材質で耐熱金属製補強管５０の最も深い位置に配されることになるため、他の３箇所に配された耐熱金属製補強管５０と同じ材質の補強部材６０より厚み寸法の２倍厚いものが使用されている。
【００８７】
この攪拌装置に使用された耐熱金属製補強管５０の直径Ｄは３５０ｍｍであって、厚み寸法Ｔは１ｍｍであり、またその長尺方向寸法は、２０００ｍｍである。また数２の式の係数ｋの値は、Ｐが２であるので２．１１となる。そして数１の式によって補強部材６０、７０の付設間隔Ｌは、１７０．７ｍｍとなる。そこで一番下方に配される補強部材７０とその上の補強部材６０との間隔Ｌ5は付設間隔Ｌの上限値１７０．７ｍｍより小さい１００ｍｍとしている。さらに下から３番目の補強部材６０と２番目の補強部材６０との間隔Ｌ6は付設間隔Ｌの上限値１７０．７ｍｍより小さく、しかも強部材７０とその上の補強部材６０との間隔Ｌ5よりも大きい１５０ｍｍとしている。同様に下から４番目の補強部材６０と３番目の補強部材６０との間隔Ｌ7は１７０ｍｍとしている。
【００８８】
また、補強部材６０、７０はいずれも屈曲部６１が形成されている。この屈曲部６１で補強部材６０、７０は９０°曲げられた形状を呈している。このような構造を採用しているので、耐熱金属製補強管５０は長期に亘る高温での使用においても外周面が変形せず、安定した攪拌性能を実現することができるものである
［実施例３］さらに本発明の他の実施例として、耐熱金属製補強管５５の外周面に異なる補強部材の構造を採用したものを図４に示す。
【００８９】
まず図４（Ａ）は、二重管構造を有し、内管に相当する耐熱金属製補強管５５の外周面５６に付設された略フランジ様形状の補強部材８０に貫通孔８１を有しているものである。またこの略フランジ様形状の補強部材８０は、屈曲部８２も有する構造である。そしてこの二重管構造の外筒管３０と耐熱金属製補強管５５との間にガラスが充填されたものとし、耐熱金属製補強管５５内の溶融ガラス中に酸素気泡が発生するのを抑止する状態で利用される。
【００９０】
また耐熱金属製補強管５５に付設された略フランジ様形状の補強部材８０の付設間隔は、
耐熱金属製補強管５５の直径Ｄは５５０ｍｍであって、厚み寸法Ｔは０．８ｍｍであり、またその長尺方向寸法は、１５００ｍｍである。よって数１の式について、係数ｋの値は、２．８１であり、数１の式によって求められる付設間隔の上限値Ｌは、３０１．８ｍｍとなり、実際の付設間隔Ｌ8はこれより短い１７０ｍｍとしている。
【００９１】
そして内管である耐熱金属製補強管５５と外筒管３０との間にガラスを充填して１０００℃以上に加熱された状態で利用する場合には、ガラスを隙間なく効率的に充填する目的で、貫通孔８１を利用することができる。ガラスはこの貫通孔８１を通って充填されることになるので、ガラスが充填されにくい箇所であっても確実に充填することが可能となる。このような耐熱金属製補強管５５の構造を採用することによって、酸素気泡の発生を抑止することができるばかりか、耐熱金属製補強管５５が高温状態に長期に亘り保持されても変形することがなく、高い強度的な安定性を有するものである。
【００９２】
［実施例４］また図４（Ｂ）は、耐熱金属製補強管５５の外周面５６にプラズマ溶接によって所定間隔で付設された略フランジ様形状の補強部材９０の構造として、その断面構造がＨ型の構造を呈する屈曲部９１を有するものを採用した場合の部分断面図を表している。このよう補強部材９０を配した耐熱金属製補強管５５の構造を採用することによって、より一層強固な構造が実現できる。
【００９３】
また耐熱金属製補強管５５に付設された略フランジ様形状の補強部材９０の付設間隔は、
耐熱金属製補強管５５の直径Ｄは５５０ｍｍであって、厚み寸法Ｔは０．８ｍｍであり、またその長尺方向寸法は、１５００ｍｍである。よって数１の式について、係数ｋの値は、２．８１であり、数１の式によって求められる付設間隔の上限値Ｌは、実施例３と同様に３０１．８ｍｍとなるが、実際の付設間隔Ｌ9はこれより短い２１０ｍｍとしている。
【００９４】
［実施例５］さらに図４（Ｃ）については、耐熱金属製補強管５５の外周面５６に溶接により付設された略フランジ様形状の屈曲部９１を有する白金ロジウム製の補強部材９０と、ガラス製造装置の清澄槽４０の屈強部９６を有する白金ロジウム製の補強部材９５とが互いにプラズマ溶接を使用することによって接合された連結部９７を有する構造となっている部分断面図を表している。このように２つの補強部材９０、９５が互いに接合された連結部９７を有することによって、より強固な補強構造が実現できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の耐熱金属製補強管の斜視図。
【図２】本発明の耐熱金属製補強管の部分断面図。
【図３】本発明の他の耐熱金属製補強管を使用する攪拌装置の部分断面斜視図。
【図４】本発明の他の耐熱金属製補強管の部分断面図についての説明図であって、（Ａ）は二重管構造の内管に相当する耐熱金属製補強管を補強する略フランジ様形状の補強部材に貫通孔を有するもの、（Ｂ）は略フランジ様形状の補強部材としてＨ型の構造を有するもの、さらに（Ｃ）は耐熱金属製補強管の補強部材とガラス製造装置の構成槽の補強部材とを溶接したものを表している。
【符号の説明】
【００９６】
１０、５０、５５    耐熱金属製補強管
１１、５１、５６    管の外周面
２０、６０、７０、８０、９０、９５  略フランジ様形状の補強部材
２１、６１、８２、９１、９６        補強部材の屈曲部
３０    外筒管
４０    清澄槽
８１    貫通孔
９７    連結部
Ｌ      数１式で定まる補強部材の付設間隔の上限値
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5、Ｌ6、Ｌ7、Ｌ8、Ｌ9  補強部材の付設間隔
Ｄ      管材の円相当直径
ｔ      管材の厚み寸法
【図１】
2008100879.tif 000008
【図２】
2008100879.tif 000009
【図３】
2008100879.tif 000010
【図４】
2008100879.tif 000011