JP4725153B2 - フロート板ガラス製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は板ガラス製造方法及びその装置に係り、特にフロート法によって板ガラスを製造する製造方法及びその装置において、溶融金属浴面に供給された溶融ガラス流の両側のエッジを保持する板ガラス製造方法及びその装置に関する。

フロート法による板ガラスの製造装置は、浴槽に収容された溶融金属、例えば溶融錫上に溶融ガラスを連続供給して溶融錫上を浮遊進行させ、この時に平衡厚さに達した或いは平衡厚さに向かっているガラスリボンを、溶融錫浴の出口方向、すなわち溶融錫浴の出口に隣接して設けられているレヤー（下流徐冷部）の方向に引っ張ることにより一定幅の帯状板ガラスを製造する装置である。このようなフロート法による板ガラスの製造装置では、下流への引っ張りに加えて、溶融錫上で平衡厚さに達した或いは平衡厚さに向かっている溶融ガラスリボンの両側のエッジ部の上面を溶融錫の上流側において所定長さに渡り、回転するトップロールによって幅方向に引き伸ばすことにより、平衡厚さよりも薄い板ガラスを製造する。

トップロールを使用した板ガラスの製造装置では、トップロールによる延伸成形時にガラス表面にうねりが生じる問題がある。そこで、このようなトップロールを用いずに溶融ガラスリボンの幅方向の両側のエッジ近傍における溶融錫の浴面レベルを、その周囲における溶融錫の浴面レベルより低く又は高くして、溶融ガラスリボンが幅方向に狭まり又は広がることを防止し、両側のエッジの保持を行うフロート板ガラス製造装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

このフロート板ガラス製造装置は、浴槽の溶融錫上を流れる溶融ガラス流の下方に樋状体を設置し、この樋状体の上面に形成された流入口から溶融錫を吸引し、これによって形成される浴面の凹部に溶融ガラスの両側のエッジを保持させる。

樋状体の流入口から溶融錫を吸引し流動させる流動装置として、溶融錫を非接触で駆動するリニアモータが適用されている。リニアモータは、前記樋状体に接続されて浴槽の外部に延設された往路管に取り付けられている。また、この往路管には、リニアモータによって流動されてきた溶融錫を浴槽に戻す復路管が接続されている。したがって、リニアモータが駆動されると、往路管内の溶融錫に駆動力（磁界）が与えられ、溶融錫が往路管から復路管に流動され、これに伴って、浴槽内の溶融錫が樋状体の流入口から吸引されるので、溶融錫の浴面に前記両側のエッジを保持する凹部が形成される。

樋状体、往路管、及び復路管の材質は、溶融錫に対して反応性の低いもの、又は反応がないものであればよく、アルミナ、シリマナイト、粘土質などの煉瓦並びにカーボンを例示できるが、流動装置としてリニアモータを用いた場合には、磁界を作用させるため、非磁性体であるカーボンまたは煉瓦が使用されていた。
特開２０００−７３５９号公報

しかしながら、リニアモータを利用した前記従来のフロート板ガラス製造装置は、溶融錫が流動する往路管及び復路管が煉瓦またはカーボン製のため、溶融錫の循環系路が大型化するという欠点があった。また、大型化に伴って放熱面積が増大し、熱損失が大きくなるので、溶融錫を加熱するヒータの負荷が増大するという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、溶融金属の循環経路のコンパクト化を図るとともに熱損失を抑えることができるフロート板ガラス製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、溶融金属の浴面に溶融ガラスを連続的に供給して溶融ガラスリボンを形成し、溶融ガラスリボンを前進させて目標厚さの板ガラスに形成するフロート板ガラス製造方法であって、前記溶融ガラスリボンの両側のエッジに沿って溶融金属を略鉛直方向に吸引することにより浴面に凹部を形成し、凹部に前記両側のエッジを流入させて保持しながら板ガラスに形成するフロート板ガラス製造方法において、前記凹部を形成するために溶融金属を循環させる往路管と復路管とからなる循環流路を備え、往路管から流出した溶融金属を、往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆う様に配された外側耐火煉瓦部材との間に形成された復路管の流路を介して循環させることを特徴とするフロート板ガラス製造方法を提供する。

また、本発明は、前記目的を達成するために、溶融ガラスリボンの幅方向の両側のエッジに沿って浴槽内の溶融金属中に浸漬配置されるとともに、溶融金属を略鉛直方向に吸引する流入口が形成された樋状体と、前記樋状体の流出口に接続されるとともに浴槽の外部に延設された往路管と、前記往路管から流出された溶融金属を前記浴槽に戻す復路管と、前記往路管の一部に沿って配設されるとともに、前記樋状体の流出口から往路管及び前記復路管を介して前記浴槽に溶融金属を循環させる流れを生じさせることにより、前記両側のエッジ近傍における溶融金属の浴面レベルを、その周囲の浴面レベルよりも低くなるように制御するリニアモータとを備え、前記復路管の流路は、前記往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆う様に配された外側耐火煉瓦部材との間に形成されていることを特徴とするフロート板ガラス製造装置を提供する。

請求項１、３に記載の発明によれば、往路管を耐火煉瓦部材によって覆い、この煉瓦と往路管との間の隙間を復路管の流路として利用した。これにより、往路管と復路管とで構成される溶融金属の循環経路は、往路管と煉瓦とで構成される二重管構造となるので、従来の循環経路と比較してコンパクトになり、これによって、すなわち、放熱低減効果により循環経路での熱損失も最小限に抑えることができる。

請求項３のリニアモータは、溶融ガラスリボンの両側のエッジに沿って溶融金属を略鉛直方向に吸引し浴面に凹部を形成することにより、両側のエッジ近傍における溶融金属の浴面レベルを、その周囲の浴面レベルよりも低くなるように制御する。

請求項２に記載の発明によれば、前記往路管に沿って設けられたリニアモータの駆動により、往路管から流出した溶融金属を、往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆うように配された外部耐火煉瓦部材との間に形成された復路管の流路を介して循環させ、前記溶融ガラスリボンの両側のエッジに沿って溶融金属を略鉛直方向に吸引させ、溶融金属の浴面に凹部を形成し、該凹部に前記両側のエッジを流入させて保持しながら板ガラスに形成することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、前記往路管及び前記復路管は、前記溶融ガラスリボンの進行方向に対して略直交方向に配設されていることを特徴としている。これにより、リニアモータによって往路管と復路管とに流動する溶融錫には、無駄な流動抵抗がかからないので、溶融錫は往路管と復路管とに円滑に流動すると共に循環経路が簡素化される。

請求項５に記載の発明によれば、前記溶融ガラスリボンの高温域に前記樋状体が配置され、該溶融ガラスリボンの成形域に溶融ガラスリボンの両側のエッジ部の上面を保持するためのトップロールが配設されていることを特徴としている。これにより、設備の簡素化や設備コストの低減を図ることができる。

請求項６に記載の発明によれば、前記樋状体は、前記流入口から連通される導入孔が形成され、該導入孔は、溶融ガラス流の進行方向に対し往路管から遠ざかるに従って、前記導入孔のピッチが短くなるように形成され、及び／又は開口面積が大きくなるように形成されていることを特徴としている。これにより、導入孔に流入する溶融金属の流量を、溶融ガラス流の進行方向に沿って一定にすることができる。

本発明に係るフロート板ガラス製造装置によれば、カーボン製往路管を耐火煉瓦部材によって覆い、その煉瓦と往路管との間の隙間を復路管の流路として利用したので、溶融金属の循環経路がコンパクトになり、これによって、循環経路での熱損失も抑えることができる。

以下添付図面に従って、本発明に係るフロート板ガラス製造装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明に係る板ガラスを製造するフロート板ガラス製造装置１０の要部斜視図が示されている。液晶などのＦＰＤ（Flat Panel Display）用の板ガラスは、一般に約０．６〜１．０ｍｍ程度の板厚が要求され、また、平坦度も高精度に要求される。本発明の板ガラス製造装置は、樋状体１２を利用した非接触方式のフロート板ガラス製造装置１０が適用され、このフロート板ガラス製造装置１０によれば、ＦＰＤ用ガラスとして要求される板厚を満足させ、平坦度を向上させることもできる。

フロート板ガラス製造装置１０の樋状体１２は、図２、図３に示す浴槽１４の溶融ガラスリボンの両側のエッジの下部に配設され、浴槽１４に溜められた溶融錫（溶融金属）１６に浸漬配置されるとともに、溶融ガラス炉から浴槽１４の図１に示した供給口１８へ連続供給された溶融ガラス流２０のエッジ２２、２２に沿って配置されている。また、溶融ガラス流２０は、溶融錫面上を図１及び図２において矢印Ａで示すレヤーの方向に引っ張られながら進行し、浴槽１４の溶融ガラス流の高温域Ｘ（約９３０〜１３００℃）及び成形域Ｙ（約８００〜約９３０℃）においてエッジ２２、２２が浴面２４（図３参照）の凹部２６に保持されている。また、凹部２６によってエッジ２２が保持された溶融ガラス流２０は、板厚、幅が調整され、その後、安定した状態で浴槽後段に送られ、前記レヤーへ送られる。なお、実施の形態のガラスは、ソーダライムガラスであり、前記流動域における溶融錫１６は、電気ヒータによって加熱されている。また、浴槽１４は、耐火煉瓦で造られている。

更に、図６に示すように、溶融ガラスリボンの高温域Ｘに樋状体１２を配置し、溶融ガラスリボンの成形域Ｙに溶融ガラスリボンの両側のエッジ部の上面を保持するためのトップロール４６、４６…を配置してもよい。トップロール４６、４６…をガラス成形域Ｙにのみ設置することにより、トップロールを溶融錫の上流側より設置した場合と比較し、トップロール４６、４６…によるガラス表面へのうねりの発生が低減でき、さらに設備の簡素化および設備コストの低減を図ることができる。

図２、図３の如く樋状体１２には、エッジ２２に沿って溶融錫１６を略鉛直方向に吸引する流入口２８が形成され、この樋状体の流出口４４にカーボン製の往路管３０が接続されている。往路管３０は、浴槽１４の外部に延設されるとともに、復路管を構成する煉瓦（耐火煉瓦部材）３２によって覆われている。なお、該煉瓦は鉄製のケーシング（不図示）の内側に締結されている。これにより煉瓦の隙間等からの、溶融錫のもれを防止する事ができる。カーボン製往路管の上部はところどころで前記煉瓦と固定されている。図４、図５の如く、煉瓦３２の壁面３３と往路管３０との間の断面回字形状の隙間３４が復路管の流路として利用される。また、往路管３０の端部３１上面には、図１、図２の如くリニアモータ３６が取り付けられている。

リニアモータ３６によって往路管３０内の溶融錫１６に図２の矢印Ｂ方向の駆動力が与えられると、往路管３０内の溶融錫１６が端部開口部３１Ａから煉瓦３２の隙間３４に流動し、煉瓦３２内の溶融錫１６が浴槽１４に戻される。これに連動して浴槽１４内の溶融錫１６が、樋状体１２の流入口２８から樋状体１２を介して往路管３０に流入するので、
溶融錫１６は往路管３０と煉瓦３２とからなる循環経路で循環される。

このような溶融錫１６の循環動作により、図３の如く浴面２４に対して略垂直な方向であって、浴槽１４の底に向かう溶融錫１６の流れが発生するので、溶融ガラス流２０のエッジ２２の下方に負圧が発生し、この負圧によって、エッジ２２近傍の溶融錫１６の浴面レベルがその周囲の浴面レベルよりも低くなる。そして、この低くなった浴面２４の凹部２６に溶融ガラス流２０のエッジ２２が流入する。これにより、溶融ガラス流２０のエッジ２２が凹部２６に保持されるので、溶融ガラスリボンが幅広となり幅広状態が維持され、平衡厚さよりも薄い液晶ＦＰＤ用などの板ガラスが製造される。

樋状体１２の材質は、溶融錫１６に対して反応性の低いもの、又は反応がないものであればよく、アルミナ、シリマナイト、粘土質などの煉瓦並びにカーボンを例示できる。実施の形態では、加工性がよいことに鑑みてカーボンが適用されている。

リニアモータ３６は、溶融錫１６を非接触で直接駆動でき、流量及び方向制御が容易である利点がある。リニアモータ３６は、櫛歯状の一次鉄心にコイルを形成し、このコイルに三相交流電圧を印加し、コイルを順次磁化することにより、一定の方向に移動する磁界を発生する。このリニアモータ３６は、往路管３０の端部３１上面に設置され、往路管３０の端部３１内にある溶融錫１６に対して駆動力（付勢力）が作用する位置に配置されている。これにより、往路管３０及び煉瓦３２内の溶融錫１６は、リニアモータ３６の駆動力によって矢印Ｂの如く循環流動する。また、リニアモータ３６を往路管３０の端部３１上面に設置することにより、設備の簡素化、コンパクト化ができ、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる。

以上の如く構成されたフロート板ガラス製造装置１０によれば、往路管３０及び往路管端部３１は、リニアモータ３６が取り付けられることにより非磁性体のカーボン製であるが、この往路管３０を覆うように煉瓦３２を設け、煉瓦３２と往路管３０との間の隙間３４を復路管の流路として利用した。これにより、往路管と復路管とで構成される溶融金属の循環経路は、往路管３０と煉瓦３２とで構成される二重管構造となるので、循環経路がコンパクトになり、これによって、循環経路での熱損失も最小限に抑えることができる。

また、図３の如く樋状体１２の流入口２８には開口端３８が突設され、この開口端３８に沿って溶融錫１６が略鉛直方向に流入される。

また、樋状体１２は流入口２８から連通される導入孔４２が形成される。この導入孔４２は図２に示すように、円形断面に形成されており、溶融ガラス流２０の進行方向Ａに対してピッチが異なるように形成されている。なお、導入孔４２は円形に限らず四角形でもよい。すなわち、往路管３０から遠ざかるに従ってピッチが短くなるように形成されている。これは、導入孔４２から往路管３０に流入した溶融錫１６は、往路管３０を介してリニアモータ３６部分へと進行するので、往路管３０に近いほど、導入孔４２へ流入する流量及び流速が大きくなるためである。そこで、図２の如く導入孔４２のピッチを変えることによって、導入孔４２に流入する溶融錫１６の流量を、溶融ガラス流２０の進行方向に沿って一定にすることができる。これにより、エッジ２２に沿った長めの樋状体１２を設けた場合にも、エッジ２２近傍における浴面レベルの差ｘを溶融ガラス流２０の進行方向に沿って一定に制御することができる。なお、ピッチを変える代わりに、導入孔４２の開口面積を往路管３０から遠ざかるに従って大きくなるように形成してもよい。また、ピッチと開口面積とを変えてもよい。

なお、浴面のレベル差ｘを一定に制御するために、往路管３０をエッジ２２近傍に複数設けることもできるが、その分設備は大型化となり、熱損失も発生しやすい。

更に、実施の形態によれば、往路管３０及び復路管（隙間３４）は、溶融ガラス流２０
の進行方向に対して左右略直交方向に配設されているので、リニアモータ３６によって往路管３０と復路管（隙間３４）とに流動する溶融錫１６には、無駄な流動抵抗がかからず、溶融錫１６は往路管３０と復路管（隙間３４）とに円滑に流動する。

実施の形態の液晶用ＦＰＤ板ガラスの製造装置を示した要部斜視図 図１に示した製造装置の樋状体及び溶融錫循環経路を示した平面図 1)図２の３−３線上から見た樋状体の断面図 2)図２の６−６線上から見た樋状体の断面図 図２の４−４線上から見た樋状体の断面図 図２の５−５線上から見た循環経路の断面図 溶融ガラスリボンの高温域にトップロールを配置したフロート板ガラス製造装置の平面図

符号の説明

１０…フロート板ガラス製造装置、１２…樋状体、１４…浴槽、１６…溶融錫、１８…供給口、２０…溶融ガラス流、２２…エッジ、２４…浴面、２６…凹部、２８…流入口、３０…往路管、３２…煉瓦、３４…隙間（流路）、３６…リニアモータ、４２…導入孔、４４…流出口、４６…トップロール

Claims (6)

1. 溶融金属の浴面に溶融ガラスを連続的に供給して溶融ガラスリボンを形成し、溶融ガラスリボンを前進させて目標厚さの板ガラスに形成するフロート板ガラス製造方法であって、前記溶融ガラスリボンの両側のエッジに沿って溶融金属を略鉛直方向に吸引することにより浴面に凹部を形成し、凹部に前記両側のエッジを流入させて保持しながら板ガラスに形成するフロート板ガラス製造方法において、
   前記凹部を形成するために溶融金属を循環させる往路管と復路管とからなる循環流路を備え、往路管から流出した溶融金属を、往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆う様に配された外側耐火煉瓦部材との間に形成された復路管の流路を介して循環させることを特徴とするフロート板ガラス製造方法。
2. 前記往路管に沿って設けられたリニアモータの駆動により、往路管から流出した溶融金属を、往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆うように配された外部耐火煉瓦部材との間に形成された復路管の流路を介して循環させ、前記溶融ガラスリボンの両側のエッジに沿って溶融金属を略鉛直方向に吸引させ、溶融金属の浴面に凹部を形成し、該凹部に前記両側のエッジを流入させて保持しながら板ガラスに形成す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製造方法。
3. 溶融ガラスリボンの幅方向の両側のエッジに沿って浴槽内の溶融金属中に浸漬配置されるとともに、溶融金属を略鉛直方向に吸引する流入口が形成された樋状体と、
   前記樋状体の流出口に接続されるとともに浴槽の外部に延設された往路管と、
   前記往路管から流出された溶融金属を前記浴槽に戻す復路管と、
   前記往路管の一部に沿って配設されるとともに、前記樋状体の流出口から往路管及び前記復路管を介して前記浴槽に溶融金属を循環させる流れを生じさせることにより、前記両側のエッジ近傍における溶融金属の浴面レベルを、その周囲の浴面レベルよりも低くなるように制御するリニアモータとを備え、
   前記復路管の流路は、前記往路管と、該往路管の外側に所定間隔をおいて往路管を覆う様に配された外側耐火煉瓦部材との間に形成されていることを特徴とするフロート板ガラス製造装置。
4. 前記往路管及び前記復路管は、前記溶融ガラスリボンの進行方向に対して略直交方向に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の板ガラスの製造装置。
5. 前記溶融ガラスリボンの高温域に前記樋状体が配置され、該溶融ガラスリボンの成形域に溶融ガラスリボンの両側のエッジ部の上面を保持するためのトップロールが配設されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の板ガラスの製造装置。
6. 前記樋状体は、前記流入口から連通される導入孔が形成され、該導入孔は、溶融ガラス流の進行方向に対し往路管から遠ざかるに従って、前記導入孔のピッチが短くなるように形成され、及び／又は開口面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の板ガラスの製造装置。
   

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