JP2023064366A - フロートガラス製造装置、及びフロートガラス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングの冷却効率を向上する、技術を提供する。【解決手段】フロートガラス製造装置は、溶融金属を収容する浴槽を備え、前記浴槽内の前記溶融金属の上に連続的に溶融ガラスを供給し、供給した前記溶融ガラスを前記溶融金属の上で流動させながら帯状のガラスリボンに成形する。前記浴槽は、前記溶融金属に接する複数のレンガと、複数の前記レンガを収容する箱状のケーシングと、を有する。前記フロートガラス製造装置は、前記ケーシングの外表面に向けて冷媒を噴射するノズルと、複数のフィンを有するヒートシンクと、を備える。前記ヒートシンクは、前記ケーシングの前記外表面に取り付けられる。【選択図】図１

Description

本開示は、フロートガラス製造装置、及びフロートガラス製造方法に関する。

フロートガラス製造装置は、浴槽内の溶融金属の上に溶融ガラスを連続的に供給し、溶融金属の上で溶融ガラスを流動させ、溶融ガラスを帯板状のガラスリボンに成形する。ガラスリボンを徐冷した後、ガラスリボンの幅方向両端部を切除し、フロートガラスが得られる。フロートガラスは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板等に用いられる。

特許文献１には、浴槽が箱状の金属ケーシングと金属ケーシングの内部に設けられる複数のレンガとを備えること、複数のレンガの間に目地が形成されること、目地に溶融金属が流れ込むこと、及び冷却ノズルが金属ケーシングの下面に空気などを吹き付けることで溶融金属と金属ケーシングの反応を抑制することが記載されている。特許文献１と同様の内容は、特許文献２～４にも開示されている。

特開２０１９－９４２２２号公報 特開２０１６－１４７７８６号公報 特開２０１５－１２４１２３号公報 国際公開第２０１２／０６０１９７号

本開示の一態様は、ケーシングの冷却効率を向上する、技術を提供する。

本開示の一態様に係るフロートガラス製造装置は、溶融金属を収容する浴槽を備え、前記浴槽内の前記溶融金属の上に連続的に溶融ガラスを供給し、供給した前記溶融ガラスを前記溶融金属の上で流動させながら帯状のガラスリボンに成形する。前記浴槽は、前記溶融金属に接する複数のレンガと、複数の前記レンガを収容する箱状のケーシングと、を有する。前記フロートガラス製造装置は、前記ケーシングの外表面に向けて冷媒を噴射するノズルと、複数のフィンを有するヒートシンクと、を備える。前記ヒートシンクは、前記ケーシングの前記外表面に取り付けられる。

本開示の一態様によれば、ケーシングの外表面にヒートシンクを取り付けることで、ケーシングの冷却効率を向上できる。

図１は、一実施形態に係るフロートガラス製造装置の断面図である。 図２は、浴槽の一例を示す断面図である。 図３は、ボトムケーシングを透過して見た目地と、ノズルの噴射口と、ヒートシンクの配置の一例を示す図である。 図４は、ヒートシンクの構造の一例を示す斜視図である。 図５は、ヒートシンクの構造の変形例を示す斜視図である。 図６は、ボトムケーシングを透過して見た目地と、隣り合うフィン同士の間に形成される冷媒の流路の一例を示す図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。各図面において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向はガラスリボンＧＲの流動方向であり、Ｙ軸方向はガラスリボンＧＲの幅方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。明細書中、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

図１及び図２に示すように、フロートガラス製造装置１は、浴槽１０内の溶融金属Ｍの上に溶融ガラスＧを連続的に供給し、供給した溶融ガラスＧを溶融金属Ｍの上で流動させながら帯状のガラスリボンＧＲに成形する。ガラスリボンＧＲは、浴槽１０の下流域において溶融金属Ｍから引き上げられた後、不図示の徐冷装置で徐冷され、不図示の加工装置で所定の寸法に切断される。加工装置は、ガラスリボンＧＲの幅方向両端部を切除する。加工装置でガラスリボンＧＲを加工することで、製品であるフロートガラスが得られる。

フロートガラスは、例えば無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス又はソーダライムガラスなどである。無アルカリガラスとは、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ等のアルカリ金属酸化物を実質的に含有しないガラスを意味する。ここで、アルカリ金属酸化物を実質的に含有しないとは、アルカリ金属酸化物の含有量の合量が０．１質量％以下を意味する。

フロートガラスの用途は、特に限定されないが、例えばディスプレイ（例えば液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等）のカバーガラスである。フロートガラスの用途がカバーガラスである場合、フロートガラスは化学強化用ガラスである。化学強化用ガラスは、無アルカリガラスとは異なり、アルカリ金属酸化物を含有する。

フロートガラスの厚みは、フロートガラスの用途に応じて選択される。フロートガラスの用途がディスプレイのカバーガラスである場合、フロートガラスの厚みは例えば０．１ｍｍ～２．０ｍｍである。フロートガラスの用途がディスプレイのガラス基板である場合、フロートガラスの厚みは例えば０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。フロートガラスの用途が自動車のウィンドシールドである場合、フロートガラスの厚みは例えば０．２ｍｍ～３．０ｍｍである。

フロートガラス製造装置１は、浴槽１０を備える。浴槽１０は、溶融金属Ｍを収容する。溶融金属Ｍとしては、例えば溶融スズが用いられる。溶融スズの他に、溶融スズ合金なども使用可能であり、溶融金属Ｍは、溶融ガラスＧよりも密度の大きいものであればよい。浴槽１０は、溶融金属Ｍに接触する複数のレンガ１２、１３と、複数のレンガ１２、１３を収容する箱状のケーシング１１と、を有する。

ケーシング１１は、例えば金属板を溶接してなる。ケーシング１１は、例えば鉄などの磁性材料を含む。ケーシング１１は、ボトムケーシング１１１と、サイドケーシング１１２と、を含む。ボトムケーシング１１１は水平に設けられ、サイドケーシング１１２は鉛直に立てて設けられる。サイドケーシング１１２は、ボトムケーシング１１１の周縁から上方に突出する。

複数のレンガ１２、１３は、ボトムケーシング１１１の上に載置される。レンガ１２は、サイドケーシング１１２に沿って枠状に配列される。このレンガ１２を、サイドレンガ１２とも呼ぶ。残りのレンガ１３を、ボトムレンガ１３とも呼ぶ。サイドレンガ１２は、ボトムレンガ１３よりも上方に突出し、溶融金属Ｍの液面よりも上方に突出する。ボトムレンガ１３は、溶融金属Ｍの液面よりも下方に設けられる。

フロートガラス製造装置１は、スパウトリップ１４と、ツイール１５と、を備える。スパウトリップ１４は、浴槽１０内の溶融金属Ｍの上に溶融ガラスＧを供給する。ツイール１５は、スパウトリップ１４の上を流れる溶融ガラスＧの流量を調整する。ツイール１５には、ツイール１５と溶融ガラスＧとの接触を防止する保護膜１６が形成されてよい。保護膜１６は、例えば白金又は白金合金で形成される。

フロートガラス製造装置１は、浴槽１０の上方に天井１７を備える。浴槽１０と天井１７の間の空間は、溶融金属Ｍの酸化を防止するため、還元性ガスで満たされ、大気圧よりも高い気圧に維持される。還元性ガスは、例えば窒素ガスと水素ガスとの混合ガスであり、窒素ガスを８５体積％～９８．５体積％、水素ガスを１．５体積％～１５体積％含んでいる。還元性ガスは、天井１７のレンガ同士の目地及び天井１７の孔から供給される。

フロートガラス製造装置１は、トップロール１８を備える。トップロール１８は、ガラスリボンＧＲの幅方向端部を押さえながら回転し、ガラスリボンＧＲを送り出す。トップロール１８は、ガラスリボンＧＲの幅方向両側に一対設けられ、ガラスリボンＧＲの幅方向の収縮を抑制する。ガラスリボンＧＲの板厚を平衡厚みよりも薄くできる。一対のトップロール１８は、図示しないが、ガラスリボンＧＲの流れ方向に間隔をおいて複数設けられる。

フロートガラス製造装置１は、ヒータ１９を備える。ヒータ１９は、天井１７から吊り下げられ、下方を通過するガラスリボンＧＲを加熱する。ヒータ１９は、電気ヒータであって、通電加熱される。ヒータ１９は、例えばＳｉＣヒータである。ヒータ１９は、ガラスリボンＧＲの流れ方向と幅方向に行列状に複数配列される。複数のヒータ１９の出力を制御することにより、ガラスリボンＧＲの温度分布を制御でき、ガラスリボンＧＲの板厚分布を制御できる。

ところで、隣り合うボトムレンガ１３同士の間には、目地２１が形成される。隣り合うボトムレンガ１３とサイドレンガ１２の間にも、目地２２が形成される。隣り合うサイドレンガ１２同士の間にも、目地２３が形成される（図３参照）。これらの目地２１、２２、２３には、溶融金属Ｍが流れ込む。溶融金属Ｍは、目地２１、２２、２３を通過し、ケーシング１１に達することがある。

そこで、フロートガラス製造装置１は、ノズル３０を備える。ノズル３０は、ケーシング１１の外表面に向けて冷媒を噴射することでケーシング１１を冷却し、ケーシング１１と溶融金属Ｍの反応を抑制する。冷媒は、例えばケーシング１１の温度を溶融金属Ｍの融点よりも低い温度に冷却し、ケーシング１１に達した溶融金属Ｍを固化させる。冷媒は、例えば空気である。なお、冷媒は、水、又は空気と水の混合物であってもよい。

ノズル３０は、例えば、ボトムケーシング１１１の下方に、ボトムケーシング１１１の下面１１１ａに向けて冷媒を真上に噴射する噴射口３１を有する。噴射口３１は、例えば、隣り合うボトムレンガ１３同士の間の目地２１、又は隣り合うボトムレンガ１３とサイドレンガ１２の間の目地２２に向けて冷媒を噴射する。冷媒によって溶融金属Ｍの通り道である目地２１、２２を効率的に冷却でき、冷媒の使用量を低減できる。

少なくとも１つの噴射口３１が、目地２１又は２２に向けて冷媒を噴射すればよい。なお、溶融金属Ｍは、目地２１、２２を通り抜けると、ボトムケーシング１１１に沿って広がる。そこで、噴射口３１は、目地２１、２２ではなく、目地２１、２２を通り抜けた後に目地２１、２２から横に広がった溶融金属Ｍに向けて冷媒を噴射してもよい。

図示しないが、ノズル３０は、サイドケーシング１１２の側方に、サイドケーシング１１２の外向きの側面１１２ａに向けて冷媒を真横に噴射する噴射口を有してもよい。噴射口は、例えば、隣り合うサイドレンガ１２同士の間の目地２３に向けて冷媒を噴射する。冷媒によって溶融金属Ｍの通り道である目地２３を効率的に冷却でき、冷媒の使用量を低減できる。

少なくとも１つの噴射口が、目地２３に向けて冷媒を噴射すればよい。なお、溶融金属Ｍは、目地２３を通り抜けると、サイドケーシング１１２に沿って広がる。そこで、噴射口は、目地２３ではなく、目地２３を通り抜けた後に目地２３から横に広がった溶融金属Ｍに向けて冷媒を噴射してもよい。

フロートガラス製造装置１は、ヒートシンク４０を備える。ヒートシンク４０は、ケーシング１１の外表面に取り付けられる。例えば、ヒートシンク４０は、ボトムケーシング１１１の下面１１１ａに取り付けられる。図示しないが、ヒートシンク４０は、サイドケーシング１１２の外向きの側面１１２ａに取り付けられてもよい。

ヒートシンク４０は、ケーシング１１の外表面に取り付けられることで、ケーシング１１の熱を放出し、ケーシング１１の冷却効率を向上する。その冷却効率が更に高くなるように、ノズル３０はヒートシンク４０に向けて冷媒を吐出してもよい。冷媒は、ヒートシンク４０を介してケーシング１１の熱を吸収し、ケーシング１１を冷却する。

図４に示すように、ヒートシンク４０は、複数のフィン４１を有する。フィン４１は、熱を放出する表面の面積を増やし、熱の放出効率を高める。フィン４１は、棒状でもよいし、板状でもよい。板状は、平板状と、波板状のいずれでもよい。

ヒートシンク４０は、複数のフィン４１を支持するベース板４２を有してもよい。ケーシング１１の熱は、ベース板４２を介してケーシング１１から複数のフィン４１に移動し、複数のフィン４１から放出される。フィン４１は、ケーシング１１の外表面と直交する方向、例えばボトムケーシング１１１の下面に直交する方向（Ｚ軸方向）に、ベース板４２から突出している。

ケーシング１１の外表面と直交する方向におけるフィン４１の長さＬは、例えば７５ｍｍ以上である。フィン４１の長さＬが７５ｍｍ以上であれば、熱の放出効率が良い。長さＬは、熱の放出効率の観点から、好ましくは１００ｍｍ以上であり、より好ましくは１５０ｍｍ以上である。但し、長さＬは、ヒートシンク４０の小型化の観点から、好ましくは７５ｍｍ～１００ｍｍである。

図示しないが、フロートガラス製造装置１は、ヒートシンク４０に塗装される放熱塗料を含んでもよい。放熱塗料は、ヒートシンク４０の熱を放出する表面に塗装され、例えばフィン４１に塗装される。放熱塗料は、ベース板４２にも塗装されてもよい。放熱塗料は、例えば熱放射を利用し、熱の放出効率を向上する。放熱塗料の放射率は、例えば０．９０～０．９５である。放射率は、日本工業規格ＪＩＳ Ａ１４２３：２０１７に準拠して測定する。放熱塗料は、例えば、カーボンブラックを含む。

ヒートシンク４０をケーシング１１に固定する手段は、特に限定されないが、溶接で固定する、またはヒートシンク４０とケーシング１１とを一体物として形成して固定することが好ましく、ヒートシンク４０をケーシング１１に強固に固定できる。あるいは、ヒートシンク４０およびケーシング１１が磁性材料を含む場合、磁石５１がヒートシンク４０に取り付けられ、ケーシング１１を吸着しても良い。

フロートガラス製造装置１は、ヒートシンク４０とケーシング１１の間に熱伝導層５２を備えてもよい。熱伝導層５２は、流動性を有し、ヒートシンク４０とケーシング１１の間の空隙を埋め、熱伝導率を向上する。

ヒートシンク４０は、上記の通り、複数のフィン４１と、複数のフィン４１を支持するベース板４２と、を有する。ベース板４２は、ケーシング１１の外表面に対向する対向面４２ａと、対向面４２ａとは反対向きの反対面４２ｂと、を有する。熱伝導層５２は、ベース板４２の対向面４２ａ（例えば上面）に塗布される。ベース板４２の反対面４２ｂ（例えば下面）には、フィン４１が設けられる。

次に、図３を参照して、ボトムケーシング１１１を透過して見た目地２１、２２と、ノズル３０の噴射口３１と、ヒートシンク４０の配置の一例について説明する。ヒートシンク４０は、目地２１又は目地２２に沿って線状に配置されている。ボトムケーシング１１１の下面に直交する方向（具体的には下方）から見たときに、ヒートシンク４０は、目地２１又は目地２２と重なっている。ヒートシンク４０によって溶融金属Ｍの通り道である目地２１又は目地２２を効率的に冷却でき、冷媒の使用量を低減できる。

ボトムレンガ１３の下面は、矩形であって、複数の目地２１、２２から選ばれる４つの目地（例えば４つの目地２１、３つの目地２１と１つの目地２２、又は２つの目地２１と２つの目地２２）で四方を囲まれている。そこで、複数のヒートシンク４０は、四角格子状に配列されてもよい。これにより、溶融金属Ｍの通り道を集中的に冷却できる。溶融金属Ｍの通り道から外れた箇所の冷却を抑制でき、冷媒の使用量を低減できる。

下方から見たときに、ヒートシンク４０は、複数の目地２１、２２から選ばれる４つ又は３つの目地が交差する交点に重なっていてもよい。下方から見たときに、ノズル３０の噴射口３１も、複数の目地２１、２２から選ばれる４つ又は３つの目地が交差する交点に重なっていてもよい。

下方から見たときに、ノズル３０の噴射口３１は、目地２１又は目地２２と重なっており、且つ、ヒートシンク４０と重なっている。これにより、溶融金属Ｍの通り道を更に集中的に冷却できる。溶融金属Ｍの通り道から外れた箇所の冷却を更に抑制でき、冷媒の使用量を更に低減できる。

なお、図示しないが、ヒートシンク４０は、サイドケーシング１１２の外向きの側面１１２ａに取り付けられてもよく、目地２３に沿って線状に配置されていてもよい。この場合、側面１１２ａに直交する方向（例えばＹ軸方向又はＸ軸方向）から見たときに、ヒートシンク４０は、目地２３に重なっている。ヒートシンク４０によって溶融金属Ｍの通り道である目地２３を効率的に冷却でき、冷媒の使用量を低減できる。

次に、図４を再度参照して、ヒートシンク４０の構造の一例について説明する。ヒートシンク４０は、例えば、直線状のベース板４２と、ベース板４２の長手方向に間隔をおいて一列に並ぶ複数のフィン４１と、有する。ベース板４２は、目地２１、目地２２又は目地２３に沿って配置される。

磁石５１は、例えば、ベース板４２の長手方向両端に取り付けられている。磁石５１は、ベース板４２を幅方向に挟んで一対設けられる。一対の磁石５１は、ベース板４２の長手方向両端に取り付けられている。

次に、図５を参照して、ヒートシンク４０の構造の変形例について説明する。ヒートシンク４０は、例えば、直線状のベース板４２と、ベース板４２の幅方向に間隔をおいて並ぶ複数のフィン４１と、を有する。ベース板４２は、目地２１、目地２２又は目地２３に沿って配置される。

図６に示すように、複数のフィン４１は、互いに平行な板であり、目地２１に沿って冷媒の流路４３を形成する。流路４３によって目地２１に沿って冷媒を流すことができ、冷媒によって目地２１を効率的に冷却できる。図示しないが、複数のフィン４１は、目地２２又は目地２３に沿って冷媒の流路４３を形成してもよい。

図６に示すように、ケーシング１１の外表面（例えばボトムケーシング１１１の下面）に直交する方向（例えばＺ軸方向）から見たときに、ノズル３０の噴射口３１は、ヒートシンク４０と重なっている。ノズル３０の噴射口３１は、真上に向けて冷媒を噴射する。噴射口３１の冷媒を噴射する方向は、流路４３の冷媒を流す方向と直交している。

なお、図示しないが、ノズル３０の噴射口３１は、ヒートシンク４０の横に設置されてもよく、真横に向けて冷媒を噴射してもよい。この場合、噴射口３１の冷媒を噴射する方向と、流路４３の冷媒を流す方向とが同じ方向であるので、冷媒の流れが乱れるのを抑制でき、冷媒によるケーシング１１の冷却効率を向上できる。

以上、本開示に係るフロートガラス製造装置、及びフロートガラス製造方法について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

１０ 浴槽
Ｍ 溶融金属
Ｇ 溶融ガラス
ＧＲ ガラスリボン

Claims (11)

1. 溶融金属を収容する浴槽を備え、前記浴槽内の前記溶融金属の上に連続的に溶融ガラスを供給し、供給した前記溶融ガラスを前記溶融金属の上で流動させながら帯状のガラスリボンに成形する、フロートガラス製造装置であって、
   前記浴槽は、前記溶融金属に接する複数のレンガと、複数の前記レンガを収容する箱状のケーシングと、を有し、
   前記ケーシングの外表面に向けて冷媒を噴射するノズルと、複数のフィンを有するヒートシンクと、を備え、
   前記ヒートシンクは、前記ケーシングの前記外表面に取り付けられる、フロートガラス製造装置。
2. 前記ノズルは、隣り合う前記レンガの間の目地に向けて前記冷媒を噴射する噴射口を有する、請求項１に記載のフロートガラス製造装置。
3. 前記ヒートシンクは、隣り合う前記レンガの間の目地に沿って線状に配置されている、請求項１又は２に記載のフロートガラス製造装置。
4. 複数の前記ヒートシンクは、四角格子状に配列されている、請求項３に記載のフロートガラス製造装置。
5. 複数の前記フィンは、互いに平行な板であり、隣り合う前記レンガの間の目地に沿って前記冷媒の流路を形成する、請求項３又は４に記載のフロートガラス製造装置。
6. 前記ケーシングの前記外表面に直交する方向における前記フィンの長さが７５ｍｍ以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
7. 前記ヒートシンクを前記ケーシングに固定する磁石を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
8. 前記ヒートシンクと前記ケーシングの間に熱伝導層を備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
9. 前記ヒートシンクに塗装される放熱塗料を備える、請求項１～８のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
10. 前記冷媒は、空気、水、又は空気と水の混合物である、請求項１～９のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載のフロートガラス製造装置を用いる、フロートガラス製造方法であって、
    前記溶融ガラスを前記溶融金属の上で流動させながら前記ガラスリボンに成形することと、
    前記ノズルと前記ヒートシンクを用いて前記ケーシングの前記外表面を冷却することと、
    を有する、フロートガラス製造方法。

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