JP2008505837A - フロート法による板ガラスの製造装置及びフロート浴の流出端のシール配置 - Google Patents

Abstract

【課題】フロート法を用いる板ガラスの新規な製造装置であって、フロート浴の流出端にある既知のシール装置の設計を、燃焼ガスのガラスストリップ面との接触が大幅に阻止されるようにした装置を提案する。
【解決手段】フロート室及び数個の直列配置ギャップシール（２，２’）を用いたフロート法により板ガラスを製造する装置において、ガラス流出端に配置された、ストリップ進行方向の最後のギャップシールはギャップ寸法が少なくとも２ｍｍであり、そのガス出口側に凸面（７）が設けられ、この凸面により、シールギャップから流出するガス流（８）がコアンダ効果によりガラスストリップの面から偏向されるようにして成る装置。
【選択図】図１

Description

本発明はフロート法による板ガラスの製造装置及びフロート浴の流出端のシール配置に関する。

板ガラス製造用フロート浴は知られているように、保護水素雰囲気内で操作され錫を酸化から守っている。

ガラスストリップの送込及び流出端には、保護ガス雰囲気を外部雰囲気から隔てるシールが設けられている。これ等シールはガラスストリップに触れてはならないので、シールギャップから流出し、外部雰囲気内で焼失する保護ガスの流れが常にあるように保護ガス雰囲気が過剰圧力に保たれている。ギャップシールはシールとして、通常、直列に配置された、金属シート、プレート又は柔軟な耐熱性布である数個のカーテンとして用いられている。これ等のカーテンには、それ等の高さを調整し、製造の誤動作の場合、カーテンを素早く上方に引っ込める機構が設けられている。例えば、その下端にシールストリップ又はシールストラップが設けられ、ガラスストリップ上を引きずるカーテンがＤＥ１８０７５８２に開示されている。この目的のための、耐火材から成るループ状の懸垂布、例えばアスベスト布がＵＳ３６０７２０２から知られているが、これもガラスストリップ上を引きずるようにしている。だが、この引きずりはガラス面の品質欠陥を引き起こし、これは一般に許容されない。

やや変わったシールがＧＢ１３７３５５７に記載されている。ここでは、柔軟なホースが内側からガスによりガラス面に押圧される。ガラスストリップに面するホースの側に、ホースとガラスストリップ間にガスクッションを生ずるためのガス流出口が設けられていることから、ガラスストリップとのどんな接触も避けるように考慮されている。ガラスストリップ上に障害物がある状態が発生すると、障害物がシールを損傷しないようにホースは過剰圧力により収縮される。障害物の検出は常に働くとは限らないことに加えて、過剰圧力の印加により生ずる、ストリップ端上の流出口の急激な拡大はフロート浴に圧力の変動を引き起こし、製品の品質を低下させる。特に小さい障害物は検出されないことが多く、シールへの損傷をもたらし、結果としてガラスストリップへの損傷を生ずる。従って、この種のシールは実際には広く採用されていない。

従って、ガラスストリップの面から明瞭に距離を置いたシールを用いるのが通例であり、その結果、フロート浴雰囲気の相当量が逃げてしまう。

米国特許３６１５３１５から、耐熱材から成るブレード（図１０）を用いるラビリンス型シールが知られているが、これはガス漏れを低減しようとするものである。そのデメリットは、実際に用いられるシールでは、シールギャップから逃げるガスの流れは一定であり、ガス流に含まれる水素が酸素含有雰囲気に接触して燃焼することである。固体化したガラスストリップが浴を離れるフロート浴の流出側では、直接ガラス面上のシールギャップの後方で炎が形成される。これはプラントの操作中に大きさ、位置及び形状において変動するため、この部分のガラスストリップの面が、変動する、未制御の熱に曝されることになり、これが後続冷却及び更なる処理に有害な影響を及ぼす。これ等の炎はまた、ガラス面に欠陥を生じ、これ等の欠陥は品質の減損及びコスト上昇を招くことがある。

従って、本発明の課題は、フロート法を用いる板ガラス製造装置であって、フロート浴の流出端にある既知のシール装置の設計において、燃焼ガスとガラスストリップ面との接触が大幅に阻止されるようにした装置を提案することである。

この課題は請求項に記載の装置及びシール配置により解決される。

本発明によれば、ガラス流出端に配置された、ストリップ進行方向の最後方のギャップシールは凸面を有する。所謂コアンダ（Ｃｏａｎｄａ）効果がこの面に生ずる。コアンダ効果の結果は、フロート浴からシールギャップを通って流出するガス流は曲がった凸面に沿って流出し、ガラス面からそらされると云うことである。これは、このガス流はもはやガラスストリップを洗う燃焼性のガス流ではなく、ガラスストリップからそらされたガス流であり、ガラスが炎との直接接触により生ずる望ましくない加熱及び損傷から大きく保護されることを意味する。最後方のギャップシールは、フロート室からのガスが、それを通して(外部)雰囲気に直接接触するギャップシールである。用語「雰囲気」及び「外部雰囲気」は、酸素含有率がシールを通して漏れ出たガスが炎を生ずるのに十分高い雰囲気を云う。

ギャップの寸法、即ちギャップシールの下側とガラスストリップの面間の距離は、少なくとも２ｍｍであり、好ましくは４〜２０ｍｍの距離である。距離５〜１０ｍｍで、極めて良好な結果が得られる。４０ｍｍを超える距離は、フロート浴雰囲気のガスの消費が高いことから、経済的理由で避けられるべきである。

コアンダ効果は、凸面が、ギャップシールの下側とガラスストリップの面間の距離ｘの少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍の半径ｒの曲率をもつとき特に効果的である。半径ｒは一般に距離ｘの１０倍を超えるべきでない。この大きさを超えると、凸面の構造容積は大きくなり過ぎ、この極めて狭い構造空間では幾何学的障害を引き起こす。また、この容積を超えると、この構成部品は大きくて扱い難くなり過ぎ、これはまた、ホルダーの構造及び装置の高さ調整を時間のかかる、高価なものとする。半径ｒは、好ましくは２５０ｍｍを、特に好ましくは１００ｍｍを超えない。

ガラスストリップの面に沿うその元の方向からのガス流の、コアンダ効果による偏向の量は、ガスの主速度に依存する。原則として、この効果はどんな流量でも生じる。だが、偏向角はガス速度に比例して大きくなる。高いガス速度は、主としてガラスストリップとギャップシールの下側間の流出ギャップをできるだけ小さく保つと生ずる。従来のシールが用いられるとき、高いガス速度はガラスストリップ上の長い距離に広がる炎を発生し、従って望ましくない。だが、本発明方法は高いガス速度において、炎をガラス面から特に有効に偏向する。

また、ガラス面と凸面の間に、即ち通常、流出ギャップにガス供給装置、特にガラスストリップの進行方向に流出する付加的ガス流を通すノズルを配置するのが、ガス速度を増大させるために有利であろう。ガスノズルは一つの広いスリットとして設計できるが、一連の個々のノズルを用いても良い。

また、ギャップシールはその下端において数個のブレードから成っても良く、従ってガラスストリップの進行方向に見た時、最後のブレードに凸面を設けた、従来技術のラビリンスシールでも良い。

本発明及びその更なる可能な実施例を以下、図面を参照して詳細に説明する。

図１に、通常のフロート浴５の流出端が示されている。ガラスストリップ１は既に溶融錫浴４から持ち上げられており、駆動装置３によりフロート浴５から引き出されている。溶融錫浴４を保護するため、フロート浴内の浴雰囲気６はＮ_２とＨ_２の混合物から成り、外部圧力(約１〜２０Ｐａ)と比較して僅かに過剰圧力に保たれている。ガラスストリップの上方には、２つのカーテン２、２’が配置され、フロート浴雰囲気への空気の侵入を阻止している。カーテン２、２’はガラスストリップ１に触れてはならないので、カーテン２，２’とガラスストリップ１間にはギャップがあり、このギャップを通して浴雰囲気６がフロート浴５内の過剰圧力の結果、流出している。カーテン２の下で流出するガス流は酸素含有外部雰囲気と接触し、自動的に燃焼する。生ずる炎はガラスストリップに作用し、既述の欠陥を惹起することがある。

図２はカーテン２を示し、このカーテンはそのガス流出側に凸面７が設けられている。左から右へ矢印方向に進むガラスストリップ１とカーテン２間に在るギャップを通るガス量８は、凸面上に生ずるコアンダ効果によりガラス面１から上方に偏向される。凸面７は円柱(筒)区分の形状をもつ。この円柱（筒）区分は、図示のように１/４円柱（筒）又は半円柱（筒）の形状を取ることができる。云うまでもなく、凸面はガス流をガラス面から偏向するのに適しているに限り、他の形状、例えば放物又は楕円柱、又は異なる曲面の区分の形状を取っても良い。

図３は図２と同様の、且つノズル９により付加的ガス流１０が下端に供給されるカーテンを示す。このガスは不活性ガス、例えば窒素で良い。コアンダ効果はより高いガス速度でより良好に発生するので、フロート装置から流出するガス流は付加的ガス流１０により加速されて、より良好に凸面７に沿って流れる。それに関して、ノズル９を出る付加ガス流の速度が１〜２５ｍ・ｓ^−１であると有利である。それを超える速度は、付加ガス流にはコストが掛かることから見て、一般に望ましくない。ギャップシールから出るガス流の加速は、炎のガラスストリップからの偏向が足りないとき、例外なく有利である。これは、例えば炎の目視により検出可能である。

図４は、下端にラビリンスシール１１が設けられたカーテンを示す。ラビリンスシール１１には、５枚のブレード１２がある。利用可能な構造空間に収容のため、ラビリンスシールの全長（ガラスストリップの進行方向の）を３００ｍｍ未満とすると良い。構造長さ５０〜１５０ｍｍが好ましい。ブレード相互間の距離は１０〜１５０ｍｍ、好ましくは２０〜５０ｍｍ、特に好ましくは３０〜４０ｍｍとすべきである。

個々のブレードの高さは５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜３０ｍｍとすべきである。ブレードの厚みは０．５〜３０ｍｍである。ラビリンスシールは２〜１０枚のブレードから成るものとして良く、３〜５枚であれば尚良い。ブレードは高さが異なっても良く、ガラスストリップの進行方向に高さが高くなるようにする(図６参照)と尚良い。勿論、図４に示すように、ブレードが皆同じ長さでも良い。更に、図５に示すように、浴雰囲気と比較してより不活性な保護ガスを、ノズル装置１３を用いてブレード間に供給しても良い。この保護ガスは浴雰囲気に対して対向圧となるようにして、フロート浴から周囲へのガスの逸脱が少ないようにしても良い。それに関して、保護ガスを例えば温度４００〜７００℃に予備加熱し、この部分におけるガラスの望ましくない冷却を避けるようにすると良い。好ましくは、予備加熱した窒素が用いられる。ブレードを垂直に対して、好ましくは上限４５度までの角度で傾けて配置しても良い。この角度は好ましくは、ブレードがガラスストリップの進行方向、従ってフロート浴から出るガス流と逆方向に向くように定めると良い。この傾斜は更に、付加的乱流を形成することにより逸脱ガス流を遅くし、その容積を低減する。

云うまでもなく、最後の（ガラスストリップの進行方向の）カーテンの前に配置された他のカーテンがラビリンスシールを有し、かつ出口側に曲面を有して、流れ抵抗、従ってシール効果を増大するようにすることができる。

また、図６に示すように、最後のカーテンに一つ又それ以上のリリーフ開口１４が設けられ、これ等を通して、前のシールを流れたフロート浴雰囲気の一部が流れるようにすると有利なことも分かった。この手段により、ガラスストリップ上を流出するガス流、及びこれに関連して、ガラスストリップの熱負荷が更に低減する。この開口１４に必要な断面は、フロート浴寸法、フロート室内の圧力、前のカーテンのシール効果及び／又はラビリンスシールのシール効果等の個々の条件に依存し、当業者により容易に決定できる。

凸面が例えば図に示されているような中空円柱区分の一部である場合、凸面７には孔が設けられ、それを通してガス流８の一部が、中空円柱区分内に発生される過小圧力により円柱区分の内部に吸い込まれるようにすることができる。これにより、凸面７とガス流８間の境界層（境界層部分）上に生ずる気体渦が吸い取られ、特に良好な層状のガス流が生ずる。

本発明は、最後のカーテン下を周囲に流出するガス流と、それが酸素含有雰囲気に入ることにより生ずる炎が上方に偏向され、炎によるガラスストリップの熱負荷がかなり低減されるのを始めて可能にしている。特に、脆弱で薄いガラスが本発明から利益を得る。これは、表示用及びフラットスクリーン用途のガラスに付いて特に云える。これは、ガラス板の不均質な冷却と表面欠陥を製造段階で大規模に阻止可能し、後続する高価な熱処理、清浄化及び研磨工程を低減でき、或いは完全に省力さえできるからである。

フロートガラスプラントの図である。 ガス流出側に凸面が設けられたキャップシールの図である。 図２に類似し、且つ付加的ガス供給装置をもつカーテンを示す。 ラビリンスシールを示す。 付加的ガス供給装置を有するラビリンスシールを示す。 リリーフ開口とラビリンスシールを有するカーテンを示す。

符号の説明

１ ガラスストリップ
２ カーテン
２’ カーテン
３ 駆動装置
４ 溶融錫浴
５ フロート浴
６ 浴雰囲気
７ 凸面
８ ガス流
９ ノズル
１０ 付加的ガス流
１１ ラビリンスシール
１２ ブレード
１３ ノズル装置
１４ リリーフ開口

Claims (9)

1. フロート室及び数個の直列配置ギャップシール（２，２’）を用いたフロート法により板ガラスを製造する装置において、ガラス流出端に配置されたストリップ進行方向の最後のギャップシールは、ギャップ寸法が少なくとも２ｍｍであり、そのガス出口側に凸面（７）が設けられ、この凸面により、シールギャップから流出するガス流（８）がコアンダ効果によりガラスストリップの面から偏向されるようにして成ることを特徴とする装置。
2. ギャップ寸法が４〜２０ｍｍであること特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ギャップ寸法が５〜１０ｍｍであること特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 凸面（７）がギャップシールの下側とガラスストリップの面間の距離の少なくとも２倍、特に少なくとも３倍に対応する半径ｒの曲率を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の装置。
5. 凸面の半径が２５０ｍｍ以下、特に１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の装置。
6. 凸面の方向に流出するガス流（１０）が通るようにされたガス供給装置（９）が、凸面（７）上のガス流量を増大する目的のためガラス面と凸面間に配置されて成ることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の装置。
7. ギャップシール（２）が数個のブレード（１２）をもつラビリンスシール（１１）から成り、ガス流方向のその最後のものに凸面（７）が設けられて成ることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の装置。
8. ガス供給装置（１３）が２つのブレード（１２）間に設けられて成ることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 流れ方向の最後のカーテン（２）にはリリーフ開口（１４）少なくとも一つと、その下端に２〜１０枚のブレードから成るラビリンスシール（１１）とが設けられ、これ等ブレードの高さがガラスストリップの進行方向に増大するようにして成ることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
   
   

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