JP2017057092A - フロート板ガラスの製造装置及びフロート板ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力によるトップロールの亀裂や割れの発生を抑制することができるフロート板ガラスの製造装置を提供する。【解決手段】フロートバスに備えられるトップロール１３は、回転軸部１４とその周囲に設けられたローラー部１５とを有し、ローラー部１５の周方向の一部に熱応力吸収部として隙間１７が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、フロート板ガラスの製造装置及びフロート板ガラスの製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等に使用される板ガラスの製造方法の１つにフロート法が知られている（例えば特許文献１参照）。
フロート法では、フロートバスと呼ばれる溶融スズ等が満たされた溶融金属浴を用い、溶融ガラスをその溶融金属浴上に流し込んで下流側に流動させることで、所望幅・所望厚のガラスリボンの成形が行われる。このとき、ガラスリボンは幅方向内側に収縮しようとするため、ガラスリボンの両側縁部に係合し回転駆動して幅方向外側への張力を付与しつつ下流側への搬送を行うトップロールが備えられている。

特開２０１４−１９３７９６号公報

ところで、上記トップロールは、ガラスリボンとの接触部位が劣化しやすい。そのため、トップロールは、ガラスリボンに直接接触する円環状のローラー部とローラー部を支持する回転軸部とを別体とし、ローラー部が回転軸部に対して脱着可能に構成されている。このため、劣化等により交換時期を迎えたローラー部は回転軸部から外され、新しいものと交換される。

一方で、ローラー部は、グラファイト（黒鉛）の焼結体等で作製されている。つまり、ローラー部は、脆弱な材料で作製されているため、操業中や交換時等の急激な温度変化による熱応力によって意図せず亀裂や割れが生じてしまうことがある。この場合、例えばローラー部の一部がガラスリボン上に欠落してしまうと、板ガラス製品の欠陥の原因となる。また、ローラー部の一部が大きく欠落してしまうと、ガラスリボンに適切に張力を付与することができなくなり板ガラスの生産効率が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、熱応力によるトップロールの亀裂や割れの発生を抑制することができるフロート板ガラスの製造装置、及びそのトップロールを用いるフロート板ガラスの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するフロート板ガラスの製造装置は、貯留される溶融金属の液面で溶融ガラスを流動させてガラスリボンの成形を行うためのフロートバスと、前記ガラスリボンに対して下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与するトップロールとを備えるフロート板ガラスの製造装置であって、前記トップロールは、回転駆動を行う回転軸部と、前記回転軸部の周囲に設けられ前記ガラスリボンに接触して駆動力を付与するローラー部とを有し、前記ローラー部は、周方向の一部に熱応力吸収のための熱応力吸収部を有している。

この構成によれば、トップロールのローラー部の周方向の一部に熱応力吸収部が設けられるため、トップロールの周囲で温度が急変して熱応力が生じても吸収される。これにより、熱応力によるトップロールの亀裂や割れの発生の抑制が可能である。

上記フロート板ガラスの製造装置において、前記熱応力吸収部は、前記ローラー部の径方向内外に連設され、操業時の温度より低温状態において少なくとも生じる隙間にて構成されることが好ましい。

この構成によれば、熱応力吸収部はローラー部の径方向内外に連設される隙間（操業時の温度より低温状態において少なくとも生じる）にて構成され、熱膨張が生じた際に隙間が吸収する。すなわち、隙間を設けることによって容易に熱応力吸収部を構成可能である。

上記フロート板ガラスの製造装置において、前記ローラー部は、周方向等間隔に複数の前記隙間を有して同一形状の複数のローラー部材を用いて構成されることが好ましい。
この構成によれば、ローラー部には、周方向等間隔に複数の隙間を有して同一形状の複数のローラー部材が用いられるため、ローラー部材の部品種類が１つで済む。すなわち、ローラー部を構成するために複数種のローラー部材を用意する必要が無く、低コストでローラー部を構成できる。また、熱応力を吸収する隙間はローラー部に複数、等間隔に設けられるため、熱応力を効果的に吸収することが可能となる。

上記フロート板ガラスの製造装置において、前記ローラー部の外周面には、複数の突起が周方向等間隔に設けられ、前記隙間は、隣接の前記突起の頂点部間に設けられることが好ましい。

この構成によれば、熱応力を吸収する隙間は、ローラー部の外周面に設けた複数の突起の隣接の頂点部間に設けられるため、ローラー部の全周に亘って突起に抜けが生じない。これにより、ローラー部の突起がガラスリボンに対してより確実に係止し、より確実な張力付与を行うことが可能となる。

上記フロート板ガラスの製造装置において、前記隙間は、前記ローラー部の径方向に沿った直線状に設けられることが好ましい。
この構成によれば、熱応力を吸収する隙間はローラー部の径方向に直線状をなすため、ローラー部の製造が容易となる。

上記フロート板ガラスの製造装置において、前記トップロールは、前記回転軸部に対して前記ローラー部が脱着可能に構成されることが好ましい。
この構成によれば、トップロールは回転軸部に対してローラー部が脱着可能なため、ローラー部の劣化時にローラー部のみを交換すれば済む。

上記課題を解決するフロート板ガラスの製造方法は、フロートバスに貯留される溶融金属の液面で溶融ガラスを流動させ、トップロールにより前記ガラスリボンに対して下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与して、ガラスリボンの成形を行うフロート板ガラスの製造方法であって、前記トップロールは、回転駆動を行う回転軸部と、前記回転軸部の周囲に設けられるローラー部とを有し、前記ローラー部は、周方向の一部に熱応力吸収のための熱応力吸収部を有しており、前記ガラスリボンに前記ローラー部を接触させて駆動力を付与することで下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与して、前記板ガラスを成形する。

この方法によれば、熱応力による亀裂や割れの発生が抑制されたトップロールが用いられるため、生産効率の向上が図れる。

本発明のフロート板ガラスの製造装置によれば、熱応力によるトップロールの亀裂や割れの発生を抑制することができる。また、本発明のフロート板ガラスの製造方法によれば、熱応力による亀裂や割れの発生を抑制できるトップロールを用いることで、生産効率の向上を図ることができる。

一実施形態のフロート板ガラスの製造装置の概略構成図である。 フロート板ガラスの製造装置におけるトップロールの概略構成図である。

以下、フロート板ガラスの製造装置、及びフロート板ガラスの製造方法の一実施形態について図を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態のフロート板ガラスの製造装置１１は、溶融金属が満たされるフロートバス１２と、ガラスリボンＧＲに張力を付与するためのトップロール１３とを備える。

フロートバス１２には溶融金属として溶融スズＳが貯留されており、フロートバス１２の側方及び上方は側壁１２ａ及び天井（図示略）に覆われている。側壁１２ａ及び天井により囲まれた内部空間には、溶融スズＳの酸化を防止するための不活性ガス、または不活性ガスと還元性ガスを混合した混合ガスが満たされている。例えば、不活性ガスには窒素やアルゴン等、還元性ガスには水素等が用いられる。

このようなフロートバス１２の入口１２ｂには、溶融炉（図示略）のある上流側から溶融ガラスＧが溶融スズＳの液面へと流し込まれて板状に広がり、ガラスリボンＧＲとして下流側へと流動される。このとき、ガラスリボンＧＲは幅方向内側に収縮しようとするため、フロートバス１２の下流側に設けられたトップロール１３は、ガラスリボンＧＲに対して幅方向外側に張力を付与するとともに下流側への搬送を行う。そして、フロートバス１２の流動過程で所望幅・所望厚に成形されたガラスリボンＧＲは、出口１２ｃから下流工程に搬送される。

トップロール１３は、下流側の側壁１２ａに複数設けられ、ガラスリボンＧＲの幅方向で対をなしている。トップロール１３は、モータ（図示略）にて回転駆動がなされる回転軸部１４と、回転軸部１４の先端部に取着されほぼ円環状をなすローラー部１５とを備える。

回転軸部１４のガラスリボンＧＲ側の先端部には、ねじ等を用いた固定機構（図示略）によりローラー部１５が取着されている。すなわち、ローラー部１５は回転軸部１４から脱着可能に構成されており、劣化等により交換が必要になった場合には新しいものと交換可能となっている。

そして、回転軸部１４が回転駆動されると回転軸部１４に取着されたローラー部１５が一体回転し、ローラー部１５の外周部が当接するガラスリボンＧＲに対してその駆動力を付与する。このとき、ローラー部１５がガラスリボンＧＲに付与する駆動力の方向は、ガラスリボンＧＲの搬送方向下流側ほど幅方向外側に向くように設定されている。このため、ローラー部１５は、ガラスリボンＧＲを下流側に搬送するのみでなく、幅方向外側にも張力を付与する。なお、回転軸部１４の内部に冷却水が循環するような冷却構造を備えることで、回転軸部１４を通じてローラー部１５が冷却され、ローラー部１５でのガラスリボンＧＲの剥離性が向上する。

また図２に示すように、ローラー部１５の外周面には、複数の突起１６が周方向等間隔に設けられている。ローラー部１５の外周部に設けた突起１６はガラスリボンＧＲの表面に食い込み、確実にガラスリボンＧＲの搬送及び張力付与を行うことが可能となっている。

さらに本実施形態では、ローラー部１５が２つに分割されている。すなわち、ローラー部１５は、第１ローラー部材１５ａと第２ローラー部材１５ｂの２つの部品で構成されている。第１及び第２ローラー部材１５ａ，１５ｂは、グラファイト（黒鉛）の焼結体にて作製される同一部品であり、半円弧状をなしている。そして、第１及び第２ローラー部材１５ａ，１５ｂをローラー部１５として回転軸部１４に組み付けた際には、常温（冷間）状態とした場合に、第１及び第２ローラー部材１５ａ，１５ｂの周方向両端部間にそれぞれ隙間１７が生じるようになっている。各隙間１７は、１８０°対称位置に設けられ、径方向内外に亘って連続した直線状をなしている。

ちなみに、ローラー部１５の外径は約２００ｍｍであり、ローラー部１５の径方向幅と半径との比は、約４０〜６０％に設定されている。また、隣接の突起１６の頂点部１６ａ間の距離Ａは約４〜５ｍｍであり、隙間１７の幅Ｂは約０〜３ｍｍ（ゼロは除く）に設定されている。また、隙間１７の設定位置は、隣接の突起１６間の谷底部１６ｂに設定されている。つまり、隣接の突起１６の頂点部１６ａ間に収まるように隙間１７が設けられ、全周に亘って突起１６に抜けが生じないようにしている。

そして、操業時や交換時等にローラー部１５が急激に温度上昇すると、ローラー部１５に設けた第１及び第２ローラー部材１５ａ，１５ｂ間の隙間１７が自身の熱膨張分を吸収し、応力がローラー部１５（各ローラー部材１５ａ，１５ｂ）に作用するのが抑制される。つまり本実施形態では、熱応力によるトップロール１３（ローラー部１５）の亀裂や割れの発生を抑制でき、生産効率の向上が図れる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）トップロール１３のローラー部１５の周方向の一部に熱応力吸収部として隙間１７が設けられるため、トップロール１３の周囲で温度が急変して熱応力が生じても吸収される。これにより、熱応力によるトップロール１３の亀裂や割れの発生を抑制することができる。また、熱応力による亀裂や割れの発生が抑制されたトップロール１３を用いることで、生産効率の向上を図ることができる。

（２）ローラー部１５の径方向内外に連設した隙間１７を熱応力吸収部としたことで、この熱応力吸収部を他部材を用いることなく容易に構成することができる。
（３）ローラー部１５には、１８０°間隔に一対の隙間１７を有して同一形状の第１及び第２ローラー部材１５ａ，１５ｂが用いられるため、ローラー部材１５ａ，１５ｂの部品種類が１つで済む。すなわち、ローラー部１５を構成するために複数種のローラー部材を用意する必要が無く、低コストでローラー部１５を構成できる。また、熱応力を吸収する隙間１７はローラー部１５に複数、等間隔に設けられるため、熱応力を効果的に吸収することができる。

（４）熱応力を吸収する隙間１７は、ローラー部１５の外周面に設けた複数の突起１６の隣接の頂点部１６ａ間に設けられるため、ローラー部１５の全周に亘って突起１６に抜けが生じない。これにより、ローラー部１５の突起１６がガラスリボンＧＲに対してより確実に係止し、より確実な張力付与を行うことができる。

（５）熱応力を吸収する隙間１７はローラー部１５の径方向に直線状をなすため、ローラー部１５を容易に製造することができる。
（６）トップロール１３は回転軸部１４に対してローラー部１５が脱着可能なため、ローラー部１５の劣化時にローラー部１５のみを交換すれば済む。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、熱応力吸収部として隙間１７（空隙）を設けたが、ローラー部１５の熱応力を吸収可能な他の材料で隙間１７を埋めるようにして構成してもよい。

・上記実施形態では、隙間１７を１８０°間隔で一対（２つ）設けたが、１つでもよいし、３つ以上設けてもよい。３つ以上の隙間を設ける場合、ローラー部１５の周方向において等間隔に配置するとよい。また、３つ以上の隙間を設ける場合、同一形状のローラー部材を同数用いてもよいし、それぞれ異なるローラー部材を用いる構成であってもよい。

・上記実施形態では、隙間１７をローラー部１５の径方向全体に亘って設けたが、例えば径方向の一部であってもよい。また、隙間１７をローラー部１５の径方向に沿った直線状としたが、径方向に対して傾斜してもよい。また、曲線など他の形状でもよい。

・上記実施形態では、隙間１７を隣接の突起１６の頂点部１６ａ間に設けたが、ローラー部１５の周方向のいずれの位置に設定してもよい。また、隙間１７の幅Ｂは一例であり、熱膨張度合いを考慮するなどして適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、ローラー部１５はグラファイト製であったが、他の材料のものを用いてもよく、例えばセラミック製であってもよい。

１１…フロート板ガラスの製造装置、１２…フロートバス、１３…トップロール、１４…回転軸部、１５…ローラー部、１６…突起、１６ａ…頂点部、１７…隙間（熱応力吸収部）、Ｓ…溶融スズ（溶融金属）、Ｇ…溶融ガラス、ＧＲ…ガラスリボン。

Claims (7)

1. 貯留される溶融金属の液面で溶融ガラスを流動させてガラスリボンの成形を行うためのフロートバスと、前記ガラスリボンに対して下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与するトップロールとを備えるフロート板ガラスの製造装置であって、
   前記トップロールは、回転駆動を行う回転軸部と、前記回転軸部の周囲に設けられ前記ガラスリボンに接触して駆動力を付与するローラー部とを有し、
   前記ローラー部は、周方向の一部に熱応力吸収のための熱応力吸収部を有していることを特徴とするフロート板ガラスの製造装置。
2. 前記熱応力吸収部は、前記ローラー部の径方向内外に連設され、操業時の温度より低温状態において少なくとも生じる隙間にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフロート板ガラスの製造装置。
3. 前記ローラー部は、周方向等間隔に複数の前記隙間を有して同一形状の複数のローラー部材を用いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載のフロート板ガラスの製造装置。
4. 前記ローラー部の外周面には、複数の突起が周方向等間隔に設けられ、
   前記隙間は、隣接の前記突起の頂点部間に設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフロート板ガラスの製造装置。
5. 前記隙間は、前記ローラー部の径方向に沿った直線状に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のフロート板ガラスの製造装置。
6. 前記トップロールは、前記回転軸部に対して前記ローラー部が脱着可能に構成されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のフロート板ガラスの製造装置。
7. フロートバスに貯留される溶融金属の液面で溶融ガラスを流動させ、トップロールによりガラスリボンに対して下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与して、ガラスリボンの成形を行うフロート板ガラスの製造方法であって、
   前記トップロールは、回転駆動を行う回転軸部と、前記回転軸部の周囲に設けられるローラー部とを有し、
   前記ローラー部は、周方向の一部に熱応力吸収のための熱応力吸収部を有しており、
   前記ガラスリボンに前記ローラー部を接触させて駆動力を付与することで下流側への搬送とともに幅方向外側への張力を付与して、前記板ガラスを成形することを特徴とするフロート板ガラスの製造方法。

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