(57)【要約】【課題】スクリューフィーダを用いてガラス原料を熔解槽に供給してガラス板を製造する際、スクリューフィーダのケーシングからガラス原料が漏れ出ないようにシール材を用いてケーシングをシールするとともに、シール材の着脱が容易にできるガラス原料供給装置及びガラス板の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス板の製造方法で用いるガラス原料を熔解槽に供給するガラス原料供給装置の軸受けは、前記ガラス原料供給装置のケーシングから離間した位置に設けられ、前記ガラス原料供給装置の軸が前記ケーシングの外側に延びるときの前記軸と前記ケーシングとの間の隙間は、前記ケーシングの軸受け側の端部に設けられた繊維材で構成されたシール材で閉塞されている。【選択図】  図４
2013227166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を熔解する熔解槽に前記ガラス原料を供給する装置であって、
前記ガラス原料を前記熔解槽に送り出すスクリュー本体と、
前記スクリュー本体を収容すると共に、前記ガラス原料を受け入れる原料入口および前記ガラス原料を排出する原料出口を有するケーシングと、
前記ケーシングの前記原料出口と反対側の後端部に設けられたシール材と、
前記スクリュー本体の軸を支持する軸受けと、
を有し、
前記スクリュー本体の軸は前記ケーシングの後端部から外側に延び、前記軸受けは前記後端部と離間した位置に設けられ、前記シール材は前記ケーシングと前記スクリュー本体の軸との隙間に配置された繊維材で構成されている、ことを特徴とするガラス原料供給装置。
【請求項２】
前記シール材は、前記ケーシングの後端部に設けられた端部材と前記ケーシングとの間に挟まれて固定されている、請求項１に記載のガラス原料供給装置。
【請求項３】
前記シール材の厚さは５〜３０ｍｍである、請求項１または２に記載のガラス原料供給装置。
【請求項４】
前記シール材は、セラミックファイバを繊維材とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス原料供給装置。
【請求項５】
ガラス板を製造するガラス板の製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス原料供給装置を用いて、ガラス原料を熔解槽に供給し、前記ガラス原料を前記熔解槽で熔解して溶融ガラスをつくる工程と、
前記熔融ガラスを、成形体を用いて成形してシートガラスをつくる工程と、
前記シートガラスを切断してガラス板を得る工程と、
を含むガラス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス原料を供給する装置及びガラス板を製造するガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス板は、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネル等のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板として多く用いられている。
ガラス板のガラス原料は、一般に細かく砕いた粉体の状態で熔解槽に供給される。熔解槽では、ガラス原料は熔解槽内部の輻射熱や火炎燃焼熱等で加熱され、熔融ガラスとなる。
【０００３】
このようなガラス原料を熔解槽に供給するために、従来より、スクリューフィーダ式のガラス原料供給装置が用いられる。スクリューフィーダ式のガラス原料供給装置は、粉体状のガラス原料を略密封状態のまま移動させて熔解槽内に投入するため、ガラス原料の外部への飛散が抑えられ、作業環境への悪影響を最小に止めることができる。
このようなスクリューフィーダ式のガラス原料供給装置の一例は、例えば特許文献１に記載されている（当該文献の図１参照）。
【０００４】
また、ガラス原料供給装置において、スクリュー部材の安定性、機械的強度を損なうことなく、スクリュー部材のシャフトと貫通穴との間隙からのガラス原料の溢れを防止できる供給装置が知られている（特許文献２）。
具体的には、ガラス原料供給装置は、ガラス原料を収容し底部にガラス原料の流出口を有するホッパーと、このホッパーの下方部分に水平に配設された供給通路と、該供給通路内に同軸的に且つ回動可能に取り付けられ流出口より流下するガラス原料を押し出し供給する螺旋状の羽根と、を有する。この装置において、供給通路内に、ホッパーの後側壁の下端からスクリュー部材のシャフト位置までを遮断する板状部材が設けられ、スクリュー部材の螺旋状の羽根が、板状部材の遮断位置で欠いている。
また、スクリュー軸を軸支する軸受けの焼き付きや固着を防止するための流動化手段を備えたスクリューフィーダも知られている（特許文献３）。具体的には、スクリューフィーダでは、スクリュー軸を軸支する軸受けをスペーサ手段によって軸受け用ダストシールから軸方向外側に離間させると共に、軸受けとダストシールとの間の領域を外部雰囲気に開放させることにより、ダストシールを通過した粉粒体が外部雰囲気へ排出されるのを可能にする。これにより、粉粒体が軸受けに到達するのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１６４３３号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５１９２８０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２８９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、スクリューフィーダ式のガラス原料供給装置は、ガラス原料の供給通路を空間として確保するケーシングからガラス原料が外部に漏れないようにケーシングがシールされていることが必要であり、上記特許文献２，３に示すような技術が提案されている。
しかし、特許文献２に記載のガラス原料供給装置では、スクリューフィーダの軸とケーシングの端部との間においてシールが十分に成されていないので、ガラス原料がケーシングから漏れ出す恐れがある。
【０００７】
また、特許文献３に記載のスクリューフィーダを用いた供給装置では、ダストシールを通過した粉粒体が外部雰囲気へ排出されるのを可能にするが、硬いダストシールがスクリューフィーダの軸に押圧された状態で軸が回転するので、ガラス板の製造のような長期間の連続操業では、スクリューフィーダの軸やダストシールが摩耗し易くなる。この場合、特許文献３に記載のスクリューフィーダを用いた装置構成は複雑であり、スクリューフィーダの軸の交換やダストシールの交換や着脱は精密な軸合わせ作業が必要となり、交換や着脱の作業が煩雑となって時間を要する。すなわち、ガラス板の製造を長期間連続操業する場合、ダストシールの摩耗やスクリューフィーダの軸の摩耗による着脱、交換が必要となるが、特許文献３に記載のスクリューフィーダを用いた装置では、ダストシールやスクリュー本体の着脱や交換に要する作業の容易性については考慮されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するために、スクリューフィーダを用いてガラス原料を熔解槽に供給してガラス板を製造する際、スクリューフィーダのケーシングからガラス原料が漏れ出ないようにケーシングをシールするとともに、シール材の着脱が容易にできるガラス原料供給装置及びガラス板の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】
【０００９】
本発明の一態様は、ガラス原料を熔解する熔解槽にガラス原料を供給する装置である。当該ガラス原料供給装置は、
前記ガラス原料を前記熔解槽に送り出すスクリュー本体と、
前記スクリュー本体を収容すると共に、前記ガラス原料を受け入れる原料入口および前記ガラス原料を排出する原料出口を有するケーシングと、
前記ケーシングの前記原料出口と反対側の後端部に設けられたシール材と、
前記スクリュー本体の軸を支持する軸受けと、
を有し、
前記スクリュー本体の軸は前記ケーシングの前記後端部から外側に延び、前記軸受けは前記ケーシングの前記後端部と離間した位置に設けられ、前記シール材は前記ケーシングと前記スクリュー本体の軸との隙間に配置された繊維材で構成されている。
【００１０】
その際、前記シール材は、前記ケーシングの端部に設けられた端部材と前記ケーシングとの間に挟まれて固定されていることが好ましい。
また、前記シール材の厚さは５〜３０ｍｍであることが好ましい。
前記シール材は、セラミックファイバを繊維材とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記態様のガラス原料供給装置及びガラス板の製造方法によれば、スクリューフィーダのケーシングからガラス原料が漏れ出ないようにケーシングをシールすることができ、さらに、シール材の着脱が容易にでき、スクリューフィーダの軸の交換も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【図２】本実施形態における熔解工程〜切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態におけるガラス原料供給装置の一例を模式的に示す図である。
【図４】図３に示すガラス原料供給装置の要部の構成を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態のガラス板の製造方法について説明する。図１は、本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【００１４】
（ガラス板の製造方法の全体概要）
ガラス板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、を主に有する。この他に、研削工程、研磨工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。
【００１５】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解槽では、ガラス原料を、ガラス原料供給装置を用いて熔解槽に蓄えられた熔融ガラスの液面に投入し、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽の内側側壁の１つの底部に設けられた流出口から下流工程に向けて熔融ガラスを流す。
熔解槽の熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱して加熱する方法に加えて、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解することもできる。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤として、ＳｎＯ2，Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤としてＳｎＯ2（酸化錫）を用いることができる。
【００１６】
清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽において行われる。清澄工程では、清澄槽内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれるＯ2、ＣＯ2、空気あるいはＳＯ2を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じたＯ2を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に泡は浮上して放出される。さらに、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中のＯ2等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。なお、清澄工程は、減圧雰囲気の空間を清澄槽につくり、熔融ガラスに存在する泡を減圧雰囲気で成長させて脱泡させる減圧脱泡方式を用いることもできる。
【００１７】
均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスを、スターラを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。なお、攪拌槽は１つ設けても、２つ設けてもよい。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。
【００１８】
成形装置では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスをシートガラスに成形し、シートガラスの流れを作る。成形は、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス板が作られる。この後、ガラス板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス板の洗浄が行われ、さらに、気泡等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。
【００１９】
図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行う装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図２に示すように、主に熔解装置１００と、成形装置２００と、切断装置３００と、を有する。熔解装置１００は、熔解槽１０１と、清澄槽１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４，１０５，１０６と、を有する。
図２に示す熔解装置１０１では、ガラス原料の投入がガラス原料供給装置１０を用いて行われる。清澄槽１０２では、熔融ガラスＭＧの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスＭＧの清澄が行われる。さらに、攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａによって熔融ガラスＭＧが攪拌されて均質化される。成形装置２００では、成形体２１０を用いたオーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスＭＧからシートガラスＳＧが成形される。
【００２０】
（ガラス原料供給装置）
図３は、ガラス原料供給装置（スクリューフィーダ）１０を模式的に示す図である。ガラス原料供給装置１０は、ガラス原料をホッパーからスクリューフィーダのスクリュー本体に供給し、ケーシング内でスクリュー本体を回転することにより、ガラス原料を熔解槽１０１に押し出して供給する装置である。ケーシングは、その先端に開口部（原料出口）を有し、この開口部が熔解槽の原料投入口となっている。したがって、スクリュー本体の回転によって流れるガラス原料はケーシングの先端の開口部から熔解槽に投入される。
スクリューフィーダであるガラス原料供給装置１０は、駆動モータ／減速器１２と、第１軸受け１４と、第２軸受け１６と、ホッパー１８と、ケーシング２０と、スクリュー軸２２と、スクリュー本体２６と、を主に有する。駆動モータ／減速器１２、第１軸受け１４、第２軸受け１６、及びケーシング２０は、それぞれ床面に固定されている。
【００２１】
駆動モータ／減速器１２は、図示されない制御装置と接続され、この制御装置から供給される電力を用いて駆動モータが回転駆動される。減速器は、駆動モータの回転を減速して、スクリュー本体２６から熔解槽１０１にガラス原料が適量に供給されるように、スクリュー軸２２及びスクリュー本体２６の軸の回転速度を調整する。
【００２２】
第１軸受け１４及び第２軸受け１６は、内部にベアリング及びベアリングを保護するシール材を有し、スクリュー本体２６の軸２２を支持する。すなわち、スクリュー本体２６の軸受けである第１軸受け１４及び第２軸受け１６は、ケーシング２０の開口部と反対側の後端部から離間した位置に設けられている。
ホッパー１８は、ケーシング２０の上方で、ケーシング２０の第２軸受け１６側の後端部近傍に設けられている。ホッパー１８には、粉体状のガラス原料が貯蔵されている。スクリュー本体２６の回転によりケーシング２０内部のガラス原料が図中の左から右に流れつつ、ホッパー１８は、ホッパー１８の下方のスクリュー本体２６の部分に常時ガラス原料を供給する。
【００２３】
ケーシング２０は、基台１９を介して床面に固定されている。ケーシング２０は、後述するスクリュー本体２６を収容すると共に、ガラス原料を受け入れる原料入口およびガラス原料を排出する原料出口を有する。ケーシング２０の内部には、スクリュー本体２６が配されて、ケーシング２０内部でスクリュー本体２６が回転するようになっている。ケーシングの天井面には、ホッパー１８からガラス原料を供給されるための供給口（原料入口）が設けられている。
【００２４】
スクリュー本体２６は、スクリュー軸２２と第２軸受け１６近傍で接続されており、駆動モータの回転により回転する。これにより、ガラス原料は熔解槽１０１に送り出される。スクリュー本体２６は、軸部２６ａとスクリュー部２６ｂとを有する。スクリュー本体２６は、例えばＳＳ４００（ＪＩＳ  Ｇ  ３１０１）の鋼材で構成されている。軸部２６ａとケーシング２０の間の空間にスクリュー部２６ｂが設けられ、このスクリュー部２６ｂの回転によりガラス原料が熔解槽１０１の方に進む。
スクリュー部２６ｂの羽根高さ及びスクリュー部２６ｂのピッチ長等はガラス原料が効率よく流れるように適切に設定されている。
ケーシング２０の第２軸受け１６側の端には、ケーシング２０の端を塞ぐ端部材２８が設けられている。端部材２８には、スクリュー本体２６の軸部２６ａが貫通するための貫通穴が設けられている。貫通穴は、軸部２６ａが軸振れしても接触しないように、また、軸部２６ａとの間の隙間からガラス原料が漏れ難い程度の隙間を有する。
【００２５】
図４は、図３に示す領域Ａを拡大した、装置の要部の構成を示す部分拡大図である。
ケーシング２０は、その端部にフランジ形状のフランジ部２０ａ及び端部材２８を有する。フランジ部２０ａと端部材２８とはお互いにつき合わせられて図示されないボルト及びナットで固定される。フランジ部２０ａと端部材２８との間には、シール材３０が軸部２６ａと接触するように挟まれて固定され、ケーシング２０の内部空間とケーシング外部との間の隙間を閉塞している。すなわち、スクリューフィーダの軸部２６ａがケーシング２０の外側に延びるときの軸部２６ａとケーシング２０との間の隙間は、ケーシング２０の原料出口と反対側の後端部に設けられた（軸受け側の端部に設けられた）シール材３０で閉塞されている。シール材３０は、繊維材であるバルク材あるいはブランケット材で構成されている。したがって、シール材３０は、圧縮及び変形に優れた特性を有する。シール材３０としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2やＺｒＯ2等を成分として含むセラミックファイバで構成されたブランケット材あるいはバルク材が用いられる。ブランケット材とは繊維を層状に積層しながら複雑に織り込んでブランケット状にしたものであり、バルク材とはブランケット状に加工されていない繊維の集合体である。シール材３０を構成する繊維材の繊維径は、例えば２．５μｍ〜３．０μｍ程度である。
すなわち、スクリュー本体２６の軸部２６ａはケーシング２０の後端部から外側に延び、第２軸受け１６は、上記後端部と離間した位置に設けられている。シール材３０はケーシング２０とスクリュー本体２６の軸２６ａとの隙間に配置されている。
【００２６】
このように、スクリュー本体２６の軸部２６ａとケーシング２０との間の隙間は、繊維バルク材あるいは繊維ブランケット材で構成されるシール材３０で閉塞されているので、シール材３０の摩耗時にシール材３０を着脱して交換する作業は、従来のガラス原料供給装置に比べて容易である。従来のガラス原料供給装置（特許文献３）では、シール材としてリップ型シールリングを用いるので、スクリュー本体２６の軸部２６ａとの間の軸合わせ等の精密な調整作業が必要である。
例えば、従来のガラス原料供給装置（特許文献３）では、シールリングを収容するハウジングをケーシングに固定する。さらにこのハウジングにシールリングを配置する。そして、シールリングにスクリュー本体の軸部を通す。このとき、ハウジングの軸がケーシングの軸に対して傾斜して取り付けられていたり、シールリングに通す軸部が傾いたりすると、シールリングが損傷するおそれがある。また、シールリングの損傷を防ぐために、軸部とシールリングとは、例えば１ｍｍ程度の精度で回転中心の軸を合わせる必要がある。
しかし、本実施形態では、シール材３０は、圧縮及び変形の特性に優れているので、上記のような軸部２６ａの傾斜によって損傷することはない。また、シール材３０と軸部２６ａの回転中心の軸を合わせる精密な調整作業を要しない。さらに、シール材３０は、繊維材であるバルク材あるいはブランケット材で構成され、圧縮及び変形の特性に優れているので、スクリュー本体２６の軸部２６ａと接触しても、従来と異なり、軸部２６ａを押圧しない。このため、シール材３０の摩耗は抑えられ、スクリュー本体２６の摩耗も抑えられので、スクリュー本体２６及びシール材３０の交換頻度も少なくなる。
なお、端部材２８の軸部２６ａ用の貫通穴のサイズは、軸部２６ａが軸振れしても接触しない程度であるが、軸部２６ａと端部材２８の貫通穴との間の隙間に繊維バルク材あるいは繊維ブランケット材が設けられてもよい。
【００２７】
シール材３０は、ケーシング２０の端部に備える端部材２８とケーシング２０との間に挟まれて固定されているので、シール材３０の着脱作業を極めて容易に行うことができる。
シール材３０の厚さは、優れた圧縮及び変形の特性を確保するために、５〜３０ｍｍであることが好ましい。
また、シール材３０は、セラミックファイバを繊維材とすることが、耐久性および入手のし易さの点から好ましい。
【００２８】
（ガラス板の適用）
本実施形態のガラス板の製造方法は、電子機器等の表面に保護板として設けられるカバーガラスや、フラットパネルディスプレイ用ガラス板の製造に用いられ得る。
【００２９】
本実施形態のガラス板をフラットパネルディスプレイ用ガラス板に用いる場合、以下のガラス組成を有するようにガラス原料を混合するものが例示される。
ＳｉＯ2：５０〜７０質量％、
Ｂ2Ｏ3：５〜１８質量％、
Ａｌ2Ｏ3：１０〜２５質量％、
ＭｇＯ：０〜１０質量％、
ＣａＯ：０〜２０質量％、
ＳｒＯ：０〜２０質量％、
ＢａＯ：０〜１０質量％、
ＲＯ：５〜２０質量％（但し、Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少
なくとも１種である）、
Ｒ’ 2Ｏ：０．１０質量％を超え２．０質量％以下（但し、Ｒ’は、Ｌｉ、Ｎａ、
およびＫから選ばれる、ガラスに含まれる成分であって、少なくとも１種である）、
酸化スズ、酸化鉄、および、酸化セリウムなどから選ばれる少なくとも１種の金属
酸化物を合計で０．０５〜１．５質量％。  なお、Ｒ’ 2Ｏは含有させなくてもよい。この場合、Ｒ’ 2Ｏを実質的に含まない無アルカリガラスとなる。
繊維材であるシール材３０を用いる場合には、Ｂ2Ｏ3等のガラス原料粉末の粒径は、２００メッシュに対応する粒径よりも大きいことが好ましい。また、Ｂ2Ｏ3の原料粉末の粒径は、９８％以上が１００メッシュに対応する粒径よりも大きいことがより好ましい。これにより、本実施形態のシール材３０を使用しつつＢ2Ｏ3等のガラス原料の漏洩を抑制することができる。
【００３０】
以上、本発明のガラス板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ガラス原料供給装置
１２  駆動モータ／減速器
１４  第１軸受け
１６  第２軸受け
１８  ホッパー
１９  基台
２０  ケーシング
２０ａ  フランジ部
２２  軸
２６  スクリュー本体
２６ａ  軸部
２６ｂ  スクリュー部
２８  端部材
３０  シール材
１００  熔解装置
１０１  熔解槽
１０２  清澄槽
１０３  攪拌槽
１０３ａ  スターラ
１０４，１０５，１０６  ガラス供給管
２００  成形装置
２１０  成形体
３００  切断装置
【図１】
2013227166.tif 000003
【図２】
2013227166.tif 000004
【図３】
2013227166.tif 000005
【図４】
2013227166.tif 000006