JP2013252980A - 溶融ガラスの流量調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ツイール等の流量調節部材による溶融ガラスの流量調整の狂いを抑制が可能な流量調節装置を提供する。
【解決手段】溶融ガラス２の流量調節装置９は、ツイール７と、柱部１１と、ロータリアクチュエータＡとを備える。ツイール７は、溶融ガラス２の流路に配置され且つ上下動することによって溶融ガラス２の流量を調節する。柱部１１は、ツイール７を上端側部位１１ａで支持して且つ上下動する。ロータリアクチュエータＡは、柱部１１の下端側部位１１ｂに柱部１１の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する。柱部１１の温度を調整するための温度調整手段が設けられ、この温度調整手段は、柱部１１の内部に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばフロート法で使用されるツイールのように、溶融ガラスの流路に配置され且つ上下動することによって溶融ガラスの流量を調節する流量調節部材を備えた装置の改良技術に関する。

周知のように、両面が平行でひずみが少ないガラス板の製造方法として、ガラス溶融炉槽で溶融された溶融ガラスを、フロートバスに貯溜された溶融錫の上に水平方向に引き出して帯状のガラスリボンを成形するフロート法が広く利用されている。

このフロート法によるガラス板の製造においては、ガラス溶融炉からフロートバスへ溶融ガラスを供給するための溶融ガラスの流路にツイールを設置し、このツイールを上下動させることによって、フロートバスに供給される溶融ガラスの流量を調節するのが通例とされている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−７０４１７号公報

この場合、溶融ガラスの流路周辺には、例えば、ツイールを上下方向一端側部位で支持し且つ上下動する柱部と、該柱部の上下方向他端側部位に該柱部の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する駆動手段とが設置される。

ところで、１種類のガラス板の製造時には、フロートバスに供給される溶融ガラスの流量が一定であることが望ましい。上述したツイールの構成の場合、溶融ガラスの流量を一定とするには、駆動手段の規制力によって柱部の上下方向他端側部位の位置を規定すればよいはずである。ところが、実際には、柱部の上下方向他端側部位の位置を規定しておいても、溶融ガラスの流量が変動するという事態が発生する。そのため、ツイールによる溶融ガラスの流量調整に不当な狂いが生じる。

このような事態に対して、現在のところ、溶融ガラスの流量が一定となるように、作業員が、定期的に溶融ガラスの流量をチェックし、その結果に基づいてツイールを上下動させているのが実情である。

本発明は、上記事情に鑑み、ツイール等の流量調節部材による溶融ガラスの流量調整の狂いを抑制することを技術的課題とする。

前記課題を解決するために、本発明者は、鋭意研究を行ない、その結果、柱部の周辺温度の変化によって溶融ガラスの流量が変化することを見出し、本発明を創案するに至った。

すなわち、前記課題を解決するための本発明に係る溶融ガラスの流量調節装置は、溶融ガラスの流路に配置され且つ上下動することによって前記溶融ガラスの流量を調節する流量調節部材と、前記流量調節部材を上下方向一端側部位で支持し且つ上下動する柱部と、該柱部の上下方向他端側部位に該柱部の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する駆動手段とを備えた溶融ガラスの流量調節装置であって、前記柱部の温度を調整するための温度調整手段を設けたことに特徴づけられる。

この構成の溶融ガラスの流量調節装置では、柱部の上下方向他端側部位に駆動手段により上下動に対する規制力が付与されることに伴って、柱部の上下方向他端側部位の位置が規定される。しかし、何ら手段を講じない場合には、柱部における上下方向一端側部位から他端側部位に至る長さ範囲が、周囲の温度の影響による熱膨張や熱収縮のために伸縮する。これにより、柱部の上下方向他端側部位の位置に対して、流量調節部材の上下方向位置が変位する。従って、柱部の上下方向他端側部位の位置を規定していても、溶融ガラスの流量が変動する。

これに対して、上記の構成のように、柱部の温度を調整するための温度調整手段を設ければ、柱部の温度を、周囲の温度に関係無く、ある程度の範囲内に調整することが可能となる。これにより、温度調整された柱部における周囲の温度の影響による熱膨張や熱収縮を低減し、柱部の伸縮を抑制することができる。その結果、柱部の上下方向他端側部位の位置に対して、流量調節部材の上下方向位置が変位することを抑制できる。従って、流量調節部材による溶融ガラスの流量調整の狂いを抑制することが可能となる。また、溶融ガラスの流量を一定とするために流量調節部材を上下動させる作業の回数を抑制することもできる。

上記の構成において、前記温度調整手段は、前記柱部の内部に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有していることが好ましい。

このようにすれば、柱部の内部構造を変更するだけで済むため、柱部の外周側構造を変更する必要が無くなり、従来の周辺設備を大幅に変更することなく使用可能となる。

また、この構成において、前記柱部の内部に供給される前記熱伝達流体の温度を制御する温度制御手段を備えていることが好ましい。

このようにすれば、柱部の温度を一定の温度範囲内に調整することが容易に実現可能となる。

上記の構成において、前記柱部の内部に、外周側と内周側とに前記流体流通路が形成されるように管状体を配設し、該管状体の外周側に形成される前記流体流通路と、該管状体の内周側に形成される前記流体流通路とが、該管状体の一端側で連通し且つ他端側で連通していないことが好ましい。

このようにすれば、供給された熱伝達流体が、該管状体の外周側又は内周側の何れか一方を他端から一端に向かって流れた後、該管状体の内周側又は外周側の他方を一端から他端に向かって流れてから排出され得ることになる。これにより、熱伝達流体が柱部の内部で流通する時間を長期化できるので、熱伝達流体と柱部表面との間で熱の伝達を十分に行なうことが可能となる。また、柱部における熱伝達流体の供給口と排出口を近接させることができるので、熱伝達流体の供給口への供給経路と排出口からの排出経路を相互に近接して配設することができる。従って、これらの供給経路と排出口からの排出経路を形成するホース等の配管等の構成を簡素化することができる。

上記何れかの構成において、前記流量調節部材を、フロート法で使用されるツイールとすることができる。

以上のように本発明によれば、ツイール等の流量調節部材による溶融ガラスの流量調整の狂いを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る溶融ガラスの流量調節装置が配置されるガラス板製造装置を示す概略縦断面図。 本発明の実施形態に係る溶融ガラスの流量調節装置を例示する概略正面図である。 （Ａ）が図２のＸ部の拡大縦断面図、（Ｂ）が図２のＹ部の拡大縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る溶融ガラスの流量調節装置が配置されるガラス板製造装置を示す概略縦断面図である。このガラス板製造装置１は、フロート法によりガラス板を製造するものである。

同図に示すように、ガラス板製造装置１では、上流端の溶融炉（図示省略）で溶融された溶融ガラス２が、供給流路壁部３で形成される供給流路を通じて、溶融錫４が貯留されたフロートバス５に供給される。そして、その溶融ガラス２がフロートバス５の溶融錫４上で水平方向に引き出されることにより帯状のガラス板６が成形される。ガラス板６は、例えばガラス基板（例えば、プラズマディスプレイ用や液晶ディスプレイ用や太陽電池用のガラス基板）や窓用板ガラス、乗物用板ガラスの製造に用いられる。

供給流路壁部３は、耐火物から成り、溶融炉からフロートバス５に向かって緩やかに傾斜した樋状である。供給流路壁部３によって形成される溶融ガラス２の供給流路には、上下動することによって溶融ガラス２の流量を調節する流量調節部材として、ツイール７が設置される。ツイール７の下流側には、溶融ガラス２の急傾斜の流路をその上面で形成するリップ８が配設され、このリップ８がフロートバス５の入り口部を構成している。

詳述すれば、図２に示すように、供給流路壁部３は、供給流路に沿って延在する底壁部３ａと、底壁部３ａの幅方向両端に設けられた一対の側壁部３ｂとから構成され、底壁部３ａの上面と、一対の側壁部３ｂの対向面とで、溶融ガラス２の供給流路が形成される。

なお、図示は省略するが、供給流路壁部３によって形成される溶融ガラス２の供給流路には、溶融ガラスの流量を検出する流量センサが設置されている。

図２に示すように、本発明の実施形態に係る溶融ガラス２の流量調節装置９は、ツイール７と、ツイール７を支持する支持部材１０の構成要素である柱部１１と、駆動手段としてのロータリアクチュエータＡと、柱部１１の温度を調整する温度調整手段Ｔ（図３参照）とを主要な構成要素とする。

ツイール７は、矩形の平板状で、耐火物から構成されている。ツイール７は、その下側が、溶融ガラス２に浸漬されており、主に、その下端部７ａと供給流路壁部３の底壁部３ａとの隙間で、溶融ガラス２の流量を調節する。また、ツイール７の一対の側部７ｂと、それぞれの側部７ｂと対向する側壁部３ｂとの間には、微小な隙間が形成され、ツイール７の上下動を許容する。

支持部材１０は、上下方向に沿って延びる一対の柱部１１と、これら一対の柱部１１の上端同士と下端同士をそれぞれ連結する一対の連結部１２とを具備する。支持部材１０は、更に、上側の連結部１２に挿通されて固定された一対の棒部１３を具備する。一対の棒部１３の下端がそれぞれ、ツイール７の上端部７ｃに固定されており、これによって、支持部材１０は、ツイール７を支持する。

各柱部１１は、上端側部位１１ａと、下端側部位１１ｂと、上端側部位１１ａと下端側部位１１ｂとの間の中間部位１１ｃとを有する。上端側部位１１ａは、連結部１２に連結固定され、これにより、間接的にツイール７を支持する。換言すれば、上端側部位１１ａは、連結部１２を介してツイール７を支持する。下端側部位１１ｂは、不図示の下層階の床に配設されたロータリアクチュエータＡに連結される。この連結構造としては、例えば、下端側部位１１ｂの側にラック、ロータリアクチュエータＡの側にピニオンを使用した構造が適用される。

支持部材１０における一対の柱部１１のそれぞれにおいて、中間部位１１ｃが支持体１５に上下方向に沿って案内される。支持体１５のそれぞれは、上層階の床Ｆに立設され、その上端と下端に一対の案内部１５ａが設けられている。詳述すれば、各柱部１１は、一対の案内部１５ａに挿通されると共に一対の案内部１５ａによって上下動を案内されている。また、上層階の床Ｆには、一対の貫通孔Ｈが設けられている。各柱部１１の中間部位１１ｃが、貫通孔Ｈに遊びをもって挿通されている。

ロータリアクチュエータＡは、柱部１１の下端側部位１１ｂに柱部１１の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する。詳述すれば、ロータリアクチュエータＡの駆動力（回転トルク）は、その回転運動を、柱部１１の下端側部位１１ｂにおいて柱部１１の上下運動に変換する。これによって、柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置が変更される。そして、柱部１１の上下動により、支持部材１０全体が上下動し、これに伴い、ツイール７が上下動する。そして、ロータリアクチュエータＡの規制力によって、柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置が規定され、これに伴って、柱部１１全体の上下方向位置が規定される。そして、柱部１１全体の上下方向位置の規定により、支持部材１０全体の上下方向位置が規定され、これに伴い、ツイール７の上下方向位置が規定される。

なお、本実施形態では、一対の柱部１１における下端側部位１１ｂのそれぞれが、ロータリアクチュエータＡに連結されている。これら一対のロータリアクチュエータＡの回転駆動と駆動停止は同期している。

また、本実施形態では、不図示の高さセンサによって、支持部材１０における柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置が検出可能となっている。

温度調整手段Ｔは、柱部１１の温度を調整する。詳述すれば、温度調整手段Ｔにより温度が調整される部位は、柱部１１における上端側部位１１ａから下端側部位１１ｂに至る長さ範囲内であり、例えば中間部位１１ｃの一部とすることができる。図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、温度調整手段Ｔは、柱部１１の内部に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有している。また、この温度調整手段Ｔは、流体循環装置１７と供給経路Ｒ１と排出経路Ｒ２も有している。

柱部１１は、その内部構造として、柱部１１の内部に、柱部１１と同軸上に管状体１６が配設された二重構造を有する。図３（Ｂ）に示すように、柱部１１の下端側には、供給口１１ｄと排出口１１ｅとが、相互に隣接して設けられている。柱部１１と管状体１６は、例えば金属で構成され、この金属は例えば鉄、ステンレス等である。

柱部１１の内部には、管状体１６の配設により、熱伝達流体が流通する流体流通路が形成される。この流体流通路は、管状体１６の外周側に形成される外周側流通路Ｒｏと、管状体１６の内周側に形成される内周側流通路Ｒｉとを有する。外周側流通路Ｒｏと内周側流通路Ｒｉは、この管状体１６の上端側で連通し且つ下端側で連通していない。そして、外周側流通路Ｒｏが、供給口１１ｄ内につながっており、内周側流通路Ｒｉが、排出口１１ｅ内につながっている。

供給口１１ｄと排出口１１ｅのそれぞれには、不図示の可撓性のホースが取り付けられている。このホースは、例えばポンプや貯留槽等から構成される流体循環装置１７に連結されている。供給口１１ｄに取り付けられたホースの内部は、熱伝達流体を柱部１１の内部に供給する供給経路Ｒ１を構成する。また、排出口１１ｅに取り付けられたホースの内部は、熱伝達流体を柱部１１の内部から排出する排出経路Ｒ２を構成する。流体循環装置１７は、その駆動力によって、熱伝達流体を、供給経路Ｒ１に流入させる。また、流体循環装置１７は、熱伝達流体の温度を所定の温度範囲（例えば２５℃±５℃）に制御する温度制御手段を備えている。なお、流体循環装置１７で制御される流体の温度範囲は、周辺温度以下である必要は無く、周辺温度より高い温度であってもよい。

上述の柱部１１の内部に流通する熱伝達流体として、本実施形態では水を使用する。但し、本発明はこれに限定されず、熱を伝達することが可能な流体であれば使用可能であり、例えば、不凍液等の溶液や油等の他の液体であってもよいし、空気、窒素、水蒸気等の気体であってもよい。

ここで、柱部１１の温度調整手段Ｔにおける水の流れを詳述する。

まず、流体循環装置１７で温度を所定の範囲とされた水が、流体循環装置１７の駆動力によって、柱部１１に向かって供給経路Ｒ１を流れる。次に、この水は、供給口１１ｄを介して柱部１１の外周側流通路Ｒｏに供給される。そして、黒矢印で示すように、供給された水は、外周側流通路Ｒｏを下端から上端に向かって流れた後、内周側流通路Ｒｉを上端から下端に向かって流れる。この間に、水と柱部１１との間で熱が伝達され、これにより、柱部１１の温度が、温度制御手段によって所定の温度範囲に制御された水の温度に収束するように調整される。

次に、内周側流通路Ｒｉを上端から下端に向かって流れた水が、排出口１１ｅを介して柱部１１の内周側流通路Ｒｉから排出される。次に、排出された水は、流体循環装置１７に向かって排出経路Ｒ２を流れて、流体循環装置１７に戻る。以上の流れを繰り返す。

このように、本実施形態では、柱部１１の内部に、水が流通する流体流通路が形成されているので、柱部１１の温度が、所定の温度範囲の水温に収束するように調整される。

以上のように構成された溶融ガラス２の流量調節装置９は、次のように使用する。

まず、ガラス板の製造の開始前に、作業員が流体循環装置１７を起動する。これによって、柱部１１の内部に、あらかじめ所定の温度範囲に温度調整された水が流通する。

次に、ガラス板の製造開始時に、作業員が、流量センサによって検出された溶融ガラス２の流量が所望の値となるように、流量調節装置９を操作する。すなわち、ロータリアクチュエータＡによって、柱部１１を介して、ツイール７を移動させた後にその上下方向位置を規定する。

ガラス板の製造中に、定期的に、作業員が、流量センサによって検出される溶融ガラス２の流量をチェックする。そして、流量センサによって検出された溶融ガラス２の流量が所望の値からずれていた場合には、作業員が、流量センサによって検出される溶融ガラス２の流量が所望の値となるように、流量調節装置９を操作する。すなわち、ロータリアクチュエータＡによって、柱部１１を介して、ツイール７を移動させた後にその上下方向位置を規定する。

なお、ガラス板の製造中は、流体循環装置１７は起動したままであり、ガラス板の製造を終了した後、作業員が流体循環装置１７を停止する。

上述の作業員の定期的な流量チェックと流量調節装置９の操作によって、ガラス板の製造中は、供給流路を流れる溶融ガラス２の流量が、所望の値にほぼ維持され、溶融ガラス２の流量がほぼ一定となる。

以上のように構成された溶融ガラス２の流量調節装置９では、以下のような効果を享受できる。

流量調節装置９では、ロータリアクチュエータＡによって柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置が規定される。そして、流体循環装置１７が稼動中には、水と柱部１１との間で熱が伝達され、柱部１１の温度が所定の温度範囲に制御された水温に収束するように調整される。これにより、温度が調整された柱部１１の部位における周囲の温度の影響による熱膨張や熱収縮を低減し、柱部１１が伸縮することを抑制することができる。これによって、柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置に対して、ツイール７の上下方向位置が変位することを抑制できる。従って、柱部１１の下端側部位１１ｂの上下方向位置を規定した場合に、溶融ガラス２の流量の変動を抑制することが可能となり、ツイール７による溶融ガラス２の流量調整の狂いを抑制することが可能となる。また、これにより、溶融ガラス２の流量を一定とするためにツイール７を移動させる作業の回数を抑制することができる。

本実施形態の流量調節装置９では、図２に示すように、ロータリアクチュエータＡ等が下層階に配置されている。これは、ロータリアクチュエータＡ等が、上層階における溶融炉の熱の悪影響を受けることを回避するためである。そして、柱部１１は、ロータリアクチュエータＡ等が配置されている下層階からツイール７が設置されている上層階まで延在している。このように、ロータリアクチュエータＡとツイール７とが、階層が異なる位置に設置される場合については、特に柱部１１が長くなる傾向にあるため、本発明の効果が顕著に得られる。

なお、柱部１１の温度の温度範囲をより狭くするために、例えば、断熱部材で柱部１１の外周を覆ってもよい。

柱部１１の内部に供給された水は、管状体１６の外周側を下端から上端に向かって流れた後、該管状体１６の内周側を上端から下端に向かって流れる。これにより、水が柱部１１の内部で流通する時間を長期化できるので、水と柱部１１の表面との間で熱の伝達を十分に行なうことが可能となる。

また、柱部１１の供給口１１ｄと排出口１１ｅを近接させているので、供給経路Ｒ１と排出経路Ｒ２を相互に近接して配設することができる。これにより、供給経路Ｒ１と排出経路Ｒ２を形成するホースの配管等の構成を簡素化することができる。

上記実施形態では、柱部１１の温度を調整するための温度調整手段Ｔは、柱部１１の内部に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有していたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、温度調整手段Ｔは、柱部１１における上端側部位１１ａから下端側部位１１ｂに至る長さ範囲内の温度を、ある程度の温度範囲内に調整することが可能なものであればよい。例えば、この温度調整手段Ｔが、柱部１１の外周に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有してもよい。

また、温度調整手段Ｔは、熱伝達流体の流通路以外の加熱手段あるいは冷却手段を有していてもよい。具体的には、温度調整手段Ｔが、例えば、柱部１１の外周面に巻いた電熱線（一定熱量又は制御された熱量を柱部１１に付与する電熱線）を有してもよい。更に、この温度調整手段Ｔが、この柱部１１に巻いた電熱線の外側を覆う断熱材を有してもよい。

また、上記実施形態では、柱部１１の内部に、あらかじめ所定の温度範囲に温度制御された水が流通するが、次のようにしてもよい。すなわち、柱部１１の表面の温度を測定する測定手段を配設し、柱部１１の表面の温度が所定の範囲内になるように、この測定手段の測定結果に基づき、水の温度あるいは水の量を制御するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ツイール７を支持する部位を柱部１１の上端側部位１１ａとし、駆動手段が柱部１１の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する部位を柱部１１の下端側部位１１ｂとした。しかし、ツイール７が吊り下げ支持される場合には、ツイール７を支持する部位を柱部１１の下端側部位１１ｂとし、駆動手段が柱部１１の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する部位を柱部１１の上端側部位１１ａとしてもよい。

また、上記実施形態では、駆動手段としてロータリアクチュエータＡを使用して、柱部の上下動に対する駆動力及び規制力を付与したが、これに限定されない。例えば駆動手段として人力とラチェット機構等を使用して、人力で駆動力を付与し、ラチェット機構等で規制力を付与してもよい。

さらに、上記実施形態では、流量調節部材として、フロート法でのツイール７を使用していたが、本発明はこれに限定されない。溶融ガラスの流路に対して上下動することによって溶融ガラスの流量を調節する部材であればよく、ツイール７以外のゲート部材であってもよく、また、フロート法以外の板ガラスの製造方法で使用されるゲート部材であってもよい。

１ ガラス板製造装置
２ 溶融ガラス
３ 供給流路壁部
７ ツイール（流量調節部材）
９ 流量調節装置
１１ 柱部
１１ａ 上端側部位
１１ｂ 下端側部位
Ａ ロータリアクチュエータ（駆動手段）
Ｒｉ 内周側流通路
Ｒｏ 外周側流通路
Ｔ 温度調整手段

Claims (5)

1. 溶融ガラスの流路に配置され且つ上下動することによって前記溶融ガラスの流量を調節する流量調節部材と、前記流量調節部材を上下方向一端側部位で支持し且つ上下動する柱部と、該柱部の上下方向他端側部位に該柱部の上下動に対する駆動力及び規制力を付与する駆動手段とを備えた溶融ガラスの流量調節装置であって、
   前記柱部の温度を調整するための温度調整手段を設けたことを特徴とする溶融ガラスの流量調節装置。
2. 前記温度調整手段は、前記柱部の内部に形成され且つ熱伝達流体が流通する流体流通路を有していることを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラスの流量調節装置。
3. 前記柱部の内部に供給される前記熱伝達流体の温度を制御する温度制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の溶融ガラスの流量調節装置。
4. 前記柱部の内部に、外周側と内周側とに前記流体流通路が形成されるように管状体を配設し、該管状体の外周側に形成される前記流体流通路と、該管状体の内周側に形成される前記流体流通路とが、該管状体の一端側で連通し且つ他端側で連通していないことを特徴とする請求項２又は３に記載の溶融ガラスの流量調節装置。
5. 前記流量調節部材を、フロート法で使用されるツイールとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の溶融ガラスの流量調節装置。

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