JP2011251897A - フロートガラスの製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不活性気体（例えば、窒素）の活用度を向上できるように構造が改善された、フロートガラスの製造装置及び方法を提供する。
【解決手段】流動可能な溶融金属の表面上で溶融ガラスを移動させながらガラスリボンを成形するフロート槽１１０と、フロート槽の終端筐体１１６の変形を防止するために筐体周辺に不活性気体を流動させる筐体変形防止部材１１８と、フロート槽の下流側終端に隣接して配置され、ガラスリボンを引き出すためのリフト‐アウトローラー１２２を有するドロスボックス１２０と、ドロスボックス内部に不活性気体を流入させる流入部材と、筐体変形防止部材１１８から排出される不活性気体を流入部材に供給する再利用経路１７０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、フロートガラスの製造装置及び方法に関し、より詳しくは、フロートガラスの製造に使用される不活性気体（例えば、窒素）の活用度を向上できるように構造が改善されたフロートガラスの製造装置及び方法に関する。

本出願は、２０１０年６月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１０−００５２４８５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

一般に、フロートガラスの製造装置は、フロート槽（ｆｌｏａｔ ｂａｔｈ）に貯蔵されて流動する溶融金属（溶融錫など）上に溶融ガラスを連続的に供給し、溶融金属上に溶融ガラスを浮遊した状態で進行させながらガラスリボンを成形し、フロート槽の出口に隣接した徐冷炉（ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｌｅｈｒ）に向けてガラスリボンを引っ張ることで、一定幅及び厚さを有する帯（リボン）状のフロートガラス（または板ガラスともいう）を製造する装置である。

ここで、溶融金属は、例えば、溶融錫または溶融錫合金を含んでおり、溶融ガラスより比重が大きく、還元性水素（Ｈ_２）及び／または窒素（Ｎ_２）ガスで充填されたフロートチャンバー（ｆｌｏａｔ ｃｈａｍｂｅｒ）内に収容されている。また、溶融金属を収容するフロート槽は特殊耐火材料が内蔵された、長さ方向に延びた構造になっている。溶融ガラスはフロート槽の上流側から下流側に向けて移動しながら、溶融金属の表面でガラスリボンとして成形され、フロート槽の下流側に設定された離隔位置（以下、テイクオフポイント（ｔａｋｅ ｏｆｆ ｐｏｉｎｔ）とする）でドロスボックス（ｄｒｏｓｓ ｂｏｘ）に設けられたリフト‐アウトローラー（ｌｉｆｔ‐ｏｕｔ ｒｏｌｌｅｒ）によって溶融金属から離されて引き上げられ、ドロスボックスを通って次の工程の徐冷炉に向けて送られる。

ところで、フロートチャンバー内部の溶融金属は高温（約６００〜１１００℃）状態であるため、溶融金属、溶融ガラス、雰囲気中のＮ_２、Ｈ_２、微量のＯ_２、Ｈ_２Ｏ及びＳ_２などが化学的に反応して、一般にドロス（ｄｒｏｓｓ）と呼ばれる不純物を発生させる。特に、フロート槽の下流側のテイクオフポイント付近は上流側に比べて低温であるため、溶融金属の溶解度が減少することで、微細な金属酸化物、例えばＳｎＯ_２などの不純物が生成され易いだけでなく、その周辺にたまり易い。このようなドロスはテイクオフポイントからリボン状の溶融ガラスを引き上げるとき、溶融ガラスの下面に付着してフロート槽から取り出されるので、後工程及び／または最終製品のフロートガラスの品質を著しく低下させるスクラッチ、染みなどの原因になる恐れがある。

一方、フロート槽内部の揮発錫を含有するガスは、フロート槽内部の陽圧によってフロート槽の下流側、すなわち、ドロスボックスの方向に流れる。このようにドロスボックス側に流れるガスは、ドロスボックスの付近及びフロート槽の下流側内部の低い温度区域で凝縮し、移動するガラスの表面及び溶融錫の表面に不良を発生させる（通常、７８０℃以下でドロスが発生する）。また、フロート槽の内部が陽圧状態に保持されても、錫を含有するガスはドロスボックスを通じてフロート槽の下流側に流入され得る。この過程で外部空気に含有された酸素が相対的に低い温度区域でフロート槽内部の揮発錫と反応して凝縮すれば、錫由来の浮遊性異物が錫表面に発生する。すると、リフト‐アウトローラーによってリボン状のガラスが引き上げられてフロート槽の外部へ引き出される過程で、溶融錫の表面に付いていた錫由来の浮遊性異物が移動して外部へ引き出されるフロートガラスの底面に沿って共に引き出されることで、ドロスボックス及び徐冷工程ローラーの表面を汚染させるだけでなく、フロート槽及び徐冷工程を経るガラス底面の異物発生の潜在的な原因になる。これにより、作業安全性が低下し、生産される最終的なガラス製品の品質及び工程安定性が低下するという問題が生じた。

また、従来のフロートガラスの製造装置では、フロート槽の終端筐体はフロート槽内部の高温によって変形され易いため、その外側面に設けられた所定パターンの経路を通って循環する窒素のような不活性気体によってその変形を防止していた。しかし、このようなフロート槽の終端筐体を冷却するために循環させる不活性気体は、別に捕集されることなく外部に排出されるため、環境汚染を引き起こすという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ドロスボックス内部を陽圧状態に保持することでフロート槽内部の揮発錫を含有するガスの流れをフロート槽の上流側に戻し返すためにドロスボックス内部に不活性気体を供給する場合、フロート槽の終端筐体の変形を防止するために使用する不活性気体の少なくとも一部を再利用することで予熱時間を短縮することはもちろん、環境汚染を解決できるように構造が改善されたフロートガラスの製造装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明によるフロートガラスの製造装置は、流動可能な溶融金属の表面上で溶融ガラスを移動させながらガラスリボンを成形するフロート槽と、前記フロート槽の終端筐体の変形を防止するために前記筐体周辺に不活性気体を流動させる筐体変形防止部材と、前記フロート槽の下流側終端に隣接して配置され、前記ガラスリボンを引き出すためのリフト‐アウトローラーを有するドロスボックスと、前記ドロスボックス内部に不活性気体を流入させる流入部材と、前記筐体変形防止部材から排出される不活性気体を前記流入部材に供給する再利用経路と、を備える。

望ましくは、前記再利用経路に設けられた加熱部材をさらに備える。

望ましくは、前記不活性気体はアルゴン、窒素、二酸化炭素のうちいずれか１つを含む。

望ましくは、前記加熱部材は前記不活性気体を約６００℃ないし約８５０℃に予熱する。

上記の課題を達成するため、本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造方法は、フロート槽内部に収容された溶融金属の表面上に溶融ガラスを連続的に供給しながらガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記フロート槽の出口から引っ張って徐冷炉に搬送するフロートガラス製造方法において、前記フロート槽の終端筐体の変形を防止するための不活性気体の少なくとも一部を、前記フロート槽と前記徐冷炉との間に配置されたドロスボックスの内部に供給する段階を含む。

望ましくは、前記不活性気体は加熱部材によって予熱される。

望ましくは、前記不活性気体はアルゴン、窒素、二酸化炭素のうちいずれか１つを含む。

望ましくは、前記不活性気体は約６００℃ないし約８５０℃に予熱される。

本発明のフロートガラスの製造装置によれば、ドロスボックス内部に不活性気体（アルゴン、窒素、二酸化炭素など）を供給するとき、フロート槽の終端筐体を保護するために使用される不活性気体の少なくとも一部を活用できるため、環境汚染を防止するとともに熱効率を向上させることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の望ましい実施例によるフロートガラスの製造装置を示した概略平面図である。 図１の装置の長さ方向の要部の構成図である。 本発明の望ましい実施例によるフロートガラスの製造装置の要部を示した概略側面図である。 本発明の望ましい実施例によるフロート槽の終端筐体を示した図である。 図４の側断面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造装置及び方法を詳しく説明する。

本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

図１は本発明の望ましい実施例によるフロートガラスの製造装置を示した概略平面図であり、図２は図１の装置の長さ方向の要部の構成図であり、図３は本発明の望ましい実施例によるフロートガラスの製造装置の要部を示した概略側面図である。

図１ないし図３を参照すれば、本実施例によるフロートガラスの製造装置１００は、フロート槽１１０、ドロスボックス１２０、リフロー部材１３０、ガス排出部材１４０、再利用経路１７０及び加熱部材１８０を備える。

本実施例によるフロートガラスの製造装置１００は、いわゆる、フロートガラス法（ｆｌｏａｔ ｇｌａｓｓ ｐｒｏｃｅｓｓ）によってフロートガラスを製造するためのものであり、下部のフロート槽１１０の上部を覆っている屋根を含み、入口及び出口を有する密閉された形態のフロートチャンバーを備える。

フロート槽１１０は、溶融錫、溶融錫合金などの溶融金属Ｍを貯蔵する。このような溶融金属Ｍは、フロート槽１１０の上流側（図面の左側）から供給されて下流側（図面の右側）に移動する。この過程で、リボン状のフロートガラスが形成される。また、溶融金属Ｍはフロート槽１１０内部の温度勾配によって比較的高温に保持されるフロート槽１１０の上流側から下流側に流動すると同時に、フロート槽１１０の中心から両側面に流動する。溶融ガラスＧは上流側から下流側に向けて移動した後、テイクオフポイントＴＯで溶融金属Ｍの浴面から離れてフロートチャンバーの天井側に引き上げられ、次の工程のドロスボックス１２０に向けて引き出される。

前記フロートチャンバー１１４内の雰囲気は窒素と水素との混合気体からなる。このような混合気体は外部大気より少し高い圧力で維持される。溶融金属Ｍ及びリボン状の溶融ガラスＧは、電気ヒーター（図示せず）によって約８００ないし１３００℃程度に保持される。溶融ガラスＧは無アルカリガラスまたはソーダ石灰ガラスなどである。フロート槽１１０の内部における溶融金属Ｍの流動発生原理と構造、及び溶融ガラスＧの投入、リボン化、移動及び排出などは一般的なフロートガラス法で公知されているため、本実施例ではその詳細な説明を省く。

ドロスボックス１２０は、フロート槽１１０の下流側終端に隣接して配置される。ドロスボックス１２０の内部には、３つのリフト‐アウトローラー１２２が配置される。このようなリフト‐アウトローラー１２２は、フロート槽１１０の上流側から供給されてフロート槽１１０の下流側に向けて溶融金属の表面上で移動する溶融ガラスＧを、下流側に設定された離隔位置で溶融金属から引き上げてドロスボックス１２０の出口側に配置された徐冷炉１５０に供給するためのものである。リフト‐アウトローラー１２２は図示されていないそれぞれのモーターによって所定速度に回転され、それぞれのリフト‐アウトローラー１２２は溶融ガラスＧを引き出しやすくなるように、相互異なる水平位置で離隔して配置される。

リフロー部材１３０は、フロート槽１１０の下流からドロスボックス１２０に流動する揮発錫を含有するガスの流れをフロート槽１１０の上流側に戻し返すためのものであって、ドロスボックス１２０に設けられる。

リフロー部材１３０は、ドロスボックス１２０からフロート槽１１０の下流側の出口を通って上流側に不活性気体を供給できるように、ドロスボックス１２０の内部に設けられた多数の管とノズルを含むガス供給部１３２、及びモーター及び／またはブローファンなどのような送風手段などを備える。

リフロー部材１３０は、必要に応じて、ドロスボックス１２０からフロート槽１１０の方向に斜めに配置されるか、又は、製造されるフロートガラスの幅に応じて稼動区域を変化できるようにセクターが区分される管システムなど（図示せず）を含み、フロート槽１１０の下流側出口を通ってその上流側にアルゴン、窒素、二酸化炭素などのような不活性気体ＩＧを供給することで、フロート槽１１０の下流側に流動するフロート槽１１０内部のガスを逆流させることができる。リフロー部材１３０で使用する不活性気体の圧力は、フロート槽１１０の下流側の圧力に比べて相対的に高く（例えば、約１．０ないし２．０気圧）設定される。また、このような不活性気体ＩＧはドロスボックス１２０の内部に供給する前に予熱（例えば、約６００〜８５０℃）することが望ましい。また、ドロスボックス１２０の内部の圧力Ｐｄとフロート槽１１０内部の圧力Ｐｆは、Ｐｄ≧Ｐｆの関係を持つ。

リフロー部材１３０のガス供給部１３２は、ドロスボックス１２０の上側から下側に傾いてフロート槽１１０の出口側に延設された傾斜供給管を備える。傾斜供給管はその終端部からガスを噴出できるだけでなく、終端部周囲のフロート槽１１０の出口側に向かう一部面にも多数のガス噴出孔（図示せず）を設けることもできる。

ガス供給部１３２は、ドロスボックス１２０内部に設けられたドレープ（ｄｒａｐｅ）１３６の間にそれぞれ設けられ、ガラスＧ上部に配置された多数の第１水平供給管１３５及びそれぞれの第１水平供給管１３５と対称するようにガラスＧの下部にそれぞれ配置された多数の第２水平供給管１３７を備える。第１水平供給管１３５及び第２水平供給管１３７のそれぞれは、下側及び上側からフロート槽１１０の出口側にガスが噴出されるようにガス噴出孔（図示せず）を設けることが望ましい。また、第１水平供給管１３５及び第２水平供給管１３７のガス噴出孔は、中央部分、すなわち、ガラスＧの上、下部面に対応するように設けられることが望ましい。

ガス供給部１３２は、ドロスボックス１２０の側壁から直接ガスを噴出する構成にすることができ、又は、ガス供給部１３２のパイプが両側面から中央に延長されるが、連結されず相互分離された構成にすることもできる。本実施例によるガス供給部１３２も、ガスの供給方向がドロスボックス１２０からフロート槽１１０の出口側にガスを噴出できるガス噴出孔の構成を採択することが望ましい。

ガス排出部材１４０は、フロート槽１１０の側面に流動するガスをフロート槽１１０の外部へ排出するためのものであり、フロート槽１１０の内部と連通するようにフロート槽１１０の両側面にそれぞれ配置される。ガス排出部材１４０は、フロート槽１１０の高温領域で揮発錫及びその混合物を含有している水素と窒素との混合気体の流れをフロート槽１１０の外部に誘導することで、錫由来の異物がフロート槽１１０の低温領域に移動することを防止し、このような異物が凝縮することによってガラス表面及び溶融錫表面に不良が発生することを防止するためのものである。

ガス排出部材１４０は、フロートチャンバーの上部耐火物を包み囲む鉄材筐体または上部耐火物と下部構造物との間をシールするサイドシール（図示せず）を貫通する孔を穿設して気体が移動できる通路を設けることで、気体が側壁から抜け出て上部に流れるようにする。

ガス排出部材１４０は、フロート槽１１０内部の陽圧によって気体が自然に外部に流れる形態でもあり得るが、後述するように、エアベンチュリ、エジェクター及びブローファンなどによってフロート槽１１０内部の気体を強制的に排出する形態にすることもできる。このような循環式ベントシステム（ｖｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）１４２は、それぞれの区域毎に上部構造物の壁面またはサイドシールボックスに設けることが望ましい。すなわち、ガス排出部材１４０は、フロート槽１１０の両側壁、すなわち、フロート槽１１０の上流側から下流側までの全体に亘って細かく配置することが望ましい。

本発明の望ましい実施例において、フロートガラス製造装置１００はリフロー部材１３０によってフロート槽１１０の下部からその上部に供給される流体の量及び／または温度に応じてガス排出部材１４０の作動条件を決定するための循環制御部材１６０を備える。このような循環制御部材１６０は、リフロー部材１３０からフロート槽１１０の上流側に供給／移動される不活性気体の温度及び／または流量をモニタリングし、その温度に応じて流量を補正するだけでなくフロート槽１１０内部の圧力を一定レベルの陽圧に保持しながら流量を調節することができる。よって、循環制御部材１６０は最適条件でフロート槽１１０内部の流れを逆流させることができる。

図４は本発明の望ましい実施例によるフロート槽の終端筐体を示した図であり、図５は図４の側断面図である。

図１ないし図５を参照すれば、本実施例によれば、フロート槽１１０の終端筐体１１６の変形を防止するため、筐体変形防止用ジャケット１１８が筐体１１６の外部表面に設けられる。ジャケット１１８は入口ポート１１７と出口ポート１１９を有し、筐体１１６の表面積を最大限に広く冷却させるためのガス経路１１５（図４参照）が設けられる。ガス供給源（図示せず）から入口ポート１１７に窒素のような不活性気体が供給され、ガス経路１１５を通って不活性気体を循環させた後、出口ポート１１９から不活性気体を排出する。

出口ポート１１９は、ドロスボックス１２０のリフロー部材１３０の入口側と再利用経路１７０を介して連結される。再利用経路１７０には加熱部材１８０が設けられる。本実施例ではジャケット１１８の出口ポート１１９から排出される不活性気体を加熱部材１８０により予熱させてからドロスボックス１２０内部で再利用する方式が採択されたが、ジャケット１１８から排出される不活性気体はある程度の温度が維持されているため、加熱部材１８０を介することなくドロスボックス１２０内部に直接供給され得ることは勿論である。一方、前述したリフロー部材１３０は独自の不活性気体供給源から不活性気体の供給を受けることができるが、ジャケット１１８から排出される不活性気体の少なくとも一部を補充するか又は専らジャケット１１８から排出される不活性気体を活用することもできる。

以下、本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造装置の作動を説明する。

フロート槽１１０の下流側に流動するフロート槽１１０内部の揮発錫を含有するガスは、ドロスボックス１２０に設けられたリフロー部材１３０によってフロート槽１１０の下流側出口を通って上流に供給される不活性気体によって、逆流される。同時に、ガス排出部材１４０によってフロート槽１１０の両側面に流動するガスがフロート槽１１０の外部に排出されることで、フロート槽の下流側からドロスボックスに流動するガス、それによる不純物（異物）、及びガラスの底面に付着して引き出される異物の量が減少する。この過程で、フロート槽１１０の終端筐体１１６の変形を防止するためにジャケット１１８のガス経路１１５を通って循環してから出口ポート１１９より排出される不活性気体の少なくとも一部は、出口ポート１１９とドロスボックス１２０の入口側とが連通された再利用経路１７０を通ってドロスボックス１２０の内部に供給される。必要な場合、不活性気体は加熱部材１８０によって予熱されることで、ジャケット１１８用不活性気体が外気に放出されることを防止できるため、不活性気体の活用度を高めることができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、適当な変形、改良などが可能であり、フロート槽、溶融金属、溶融ガラス、離隔位置、リフロー部材のガス供給管、ガス排出部材などの材質、形状、寸法、形態、数、配置個所などは本発明の目的を達成できる範囲内で任意に選択され、記載された内容に限定されない。

以上、本発明を限定された実施例と図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

Claims (9)

1. 流動可能な溶融金属の表面上で溶融ガラスを移動させながらガラスリボンを成形するフロート槽と、
   前記フロート槽の終端筐体の変形を防止するために前記筐体周辺に不活性気体を流動させる筐体変形防止部材と、
   前記フロート槽の下流側終端に隣接して配置されて前記ガラスリボンを引き出すためのリフト‐アウトローラーを有するドロスボックスと、
   前記ドロスボックス内部に不活性気体を流入させる流入部材と、
   前記筐体変形防止部材から排出される不活性気体を前記流入部材に供給する再利用経路と
   を備えることを特徴とするフロートガラスの製造装置。
2. 前記再利用経路に設けられた加熱部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフロートガラスの製造装置。
3. 前記不活性気体は、アルゴン、窒素、二酸化炭素のうちいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のフロートガラスの製造装置。
4. 前記加熱部材は、前記不活性気体を約６００℃ないし約８５０℃に予熱することを特徴とする請求項２に記載のフロートガラスの製造装置。
5. フロート槽内部に収容された溶融金属の表面上に溶融ガラスを連続的に供給しながらガラスリボンを形成し、前記ガラスリボンを前記フロート槽の出口から引っ張って徐冷炉に搬送するフロートガラス製造方法において、
   前記フロート槽の終端筐体の変形を防止するための不活性気体の少なくとも一部を、前記フロート槽と前記徐冷炉との間に配置されたドロスボックスの内部に供給する段階を含むことを特徴とするフロートガラス製造方法。
6. 前記不活性気体は、加熱部材によって予熱されることを特徴とする請求項５に記載のフロートガラス製造方法。
7. 前記不活性気体は、アルゴン、窒素、二酸化炭素のうちいずれか１つを含むことを特徴とする請求項５に記載のフロートガラス製造方法。
8. 前記不活性気体は、約６００℃ないし約８５０℃に予熱されることを特徴とする請求項５に記載のフロートガラス製造方法。
9. 請求項５ないし請求項８のうちいずれか１つに記載のフロートガラス製造方法によって製造されたフロートガラス。

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