JP7004239B2 - ガラス物品の製造装置、及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス物品の製造装置、及びガラス物品の製造方法に関するものである。

ダウンドロー法による板状のガラス物品（ガラスリボン）の製造装置は、徐冷炉を備える。徐冷炉には、複数組のローラーが設置されており、ローラーにより、成形されたガラスリボンを厚み方向に挟持しながら、上方から下方に搬送する。ローラーには、一体型ローラーと独立型ローラーがある。

例えば特許文献１に示されるガラスリボンの製造装置では、徐冷炉内に一体型ローラーが配置される。その一体型ローラーは、ガラスリボンの幅方向両側部とそれぞれ接触する一対の接触部（ローラー部）と、該一対の接触部の軸方向間を繋ぐ非接触部（軸部）とを有する。非接触部は、ガラスリボンと接触しない。

また、特許文献２に示されるガラスリボンの製造装置では、徐冷炉内に独立型ローラーが配置される。その独立型ローラーは、ガラスリボンの幅方向両端側にそれぞれ独立したローラー部が設置され、各ローラー部の軸基端側が片持ち支持されている。

特開２００７－０５１０２８号公報 特開２０１７－１０９８８１号公報

ガラスリボンの製造装置が備える徐冷炉内では、ガラスリボンの幅方向中央部が厚み方向一方側に膨らむようにガラスリボンが湾曲しやすい（後述の図４参照）。また、徐冷炉内では、下部から上部に向かって上昇気流が発生している。この上昇気流は、ガラスリボンの幅方向や上下方向の各部位（温度分布）において所望の設定温度から実温度が乖離する要因となる。このことはガラスリボンの歪みにつながり、ガラスリボンの品質に関わる平坦性を低下させてしまうことにつながる。また、上昇気流によりガラスリボンが揺れる等して破損したり、変形してしまうおそれもある。

一体型ローラーでは、一対の接触部の軸方向間に非接触部が位置するので、ガラスリボンの湾曲に伴ってガラスリボンの幅方向中央部が一体型ローラーの非接触部と接触する問題が発生しやすい。一方、独立型ローラーでは、ガラスリボンの幅方向両端側にローラー部が配置され、幅方向の中央に部材が配置されないので、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触する問題を防止できる。しかしながら、独立型ローラーでは、独立したローラー部間が上昇気流の通路となるので、上昇気流による平坦性の低下が顕著となりやすい。

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、ガラスリボンの幅方向中央部とローラーとの接触を抑制できると共に、ガラスリボンの平坦性向上を図ることができるガラス物品の製造装置、及びガラス物品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス物品の製造装置は、流下成形されたガラスリボンの表面に接触し、そのガラスリボンを下方に搬送する複数のローラーを備え、前記ガラスリボンを徐冷炉を含む諸工程を通過させることでその製造が行われるガラス物品の製造装置であって、前記ローラーは、前記ガラスリボンの幅方向両端側で独立したローラー部を有する独立型ローラーと、前記独立型ローラーの上方側に位置し、前記ガラスリボンの幅方向両端部にそれぞれ配置されるローラー部及びそのローラー部間に生じ得る上昇気流を抑制する気流抑制部を有する一体型ローラーと、を備える。

この構成によれば、独立型ローラーの上方に一体型ローラーを配置する。このため、一体型ローラーは比較的高温のガラスリボンと接触するので、一体型ローラーが配置される領域では、ガラスリボンの熱収縮に伴ってガラスリボンの幅方向に発生する張力により、ガラスリボンの湾曲が低減される。このため、一体型ローラーは、ローラー部間に気流抑制部を有するが、ガラスリボンの幅方向中央部が一体型ローラー（気流抑制部）と接触するのを抑制できる。一方、独立型ローラーを配置する領域では、一体型ローラーを配置する領域と比べ、ガラスリボンの温度が低下していることから、熱収縮に伴うガラスリボンの幅方向の張力が減少し、ガラスリボンの湾曲が増加する。このため、独立型ローラーを配置することにより、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのを抑制する。

独立型ローラーでは、ガラスリボンの幅方向両端でローラー部が独立しているので、上昇気流が独立したローラー部間で発生する。発生した上昇気流は、独立型ローラーの上方に位置する一体型ローラーに到達するが、一体型ローラーの各ローラー部間に設けた気流抑制部により、遮断される。このため、ガラスリボンの平坦性を低下させるような上昇気流の発生を阻止でき、ガラスリボンの平坦性向上を図ることができる。

上記のガラス物品の製造装置において、前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの歪点とその歪点よりも３０～１００［℃］、より好ましくは歪点よりも５０～８０［℃］高い温度との間の温度領域に少なくとも１組設置され、前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることが好ましい。

ガラスリボンの歪点とその歪点よりも３０～１００［℃］高い温度との間の温度領域で熱収縮に伴うガラスリボンの張力が減少する傾向にあり、ガラスリボンの歪点とその歪点よりも５０～８０［℃］高い温度との間の温度領域で熱収縮に伴うガラスリボンの張力がより減少する傾向にある。このような温度領域に独立型ローラーが配置されることで、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのをより確実に抑制できる。また、上記温度領域よりも上方の領域では、熱収縮に伴ってガラスリボンに十分な張力が作用するので、ガラスリボンの湾曲を十分に低減することによってガラスリボンの幅方向中央部が一体型ローラー（気流抑制部）と接触するのを確実に抑制できる。

上記のガラス物品の製造装置において、前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの温度が６００～８００［℃］となる温度領域に少なくとも１組設置され、前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることが好ましい。

ガラスリボンの温度が６００～８００［℃］となる温度領域で熱収縮に伴うガラスリボンの張力が減少する傾向にある。このような温度領域に独立型ローラーが配置されることで、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのをより確実に抑制できる。また、上記温度領域よりも上方の領域では、熱収縮に伴ってガラスリボンに十分な張力が作用するので、ガラスリボンの湾曲を十分に低減することによってガラスリボンの幅方向中央部が一体型ローラー（気流抑制部）と接触するのを確実に抑制できる。

上記のガラス物品の製造装置において、前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの粘度をη［ｐｏｉｓｅ］とするとき、その粘度が１１≦Ｌｏｇη≦１６、より好ましくは１２≦Ｌｏｇη≦１３．５となる粘度領域に少なくとも１組設置され、前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることが好ましい。

ガラスリボンの粘度ηが１１≦Ｌｏｇη≦１６となる粘度領域で熱収縮に伴うガラスリボンの張力が減少する傾向にあり、粘度ηが１２≦Ｌｏｇη≦１３．５となる粘度領域で熱収縮に伴うガラスリボンの張力がより減少する傾向にある。このような粘度領域に独立型ローラーが配置されることで、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのをより確実に抑制できる。また、上記粘度領域よりも上方の領域では、熱収縮に伴ってガラスリボンに十分な張力が作用するので、ガラスリボンの湾曲を十分に低減することによってガラスリボンの幅方向中央部が一体型ローラー（気流抑制部）と接触するのを確実に抑制できる。

上記のガラス物品の製造装置において、前記一体型ローラーは、上下方向で２組以上連続して配置されていることが好ましい。

この構成によれば、一体型ローラーは上下方向で２組以上連続して配置されるため、一体型ローラーに備えられる気流抑制部も２以上の多段となり、それより上方への上昇気流がより確実に抑制可能となる。このことは、ガラスリボンの平坦性の一層向上に寄与できる。

上記のガラス物品の製造装置において、前記独立型ローラーは、上下方向で２組以上連続して配置されていることが好ましい。

この構成によれば、独立型ローラーは上下方向で２組以上連続して配置されるため、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのを確実に抑制しつつ、ガラスリボンを安定して牽引することができる。

上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、流下成形されたガラスリボンの表面に接触し、そのガラスリボンを下方に搬送する複数のローラーを用い、前記ガラスリボンを徐冷炉を含む諸工程を通過させることでその製造を行うガラス物品の製造方法であって、前記ローラーとして、前記ガラスリボンの幅方向両端側で独立したローラー部を有する独立型ローラーと、前記独立型ローラーの上方側に位置し、前記ガラスリボンの幅方向両端部にそれぞれ配置されるローラー部及びそのローラー部間に生じ得る上昇気流を抑制する気流抑制部を有する一体型ローラーと、を用いる。このような構成によれば、上記の対応する構成と同様の効果を享受することができる。

本発明のガラス物品の製造装置、及びガラス物品の製造方法によれば、ガラスリボンの幅方向中央部とローラーとの接触を抑制できると共に、ガラスリボンの平坦性向上を図ることができる。

実施形態におけるガラス物品の製造装置を模式的に示す正面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 ガラスリボンの湾曲を示す断面図である。

以下、ガラス物品の製造装置、及びガラス物品の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１～図３に示すように、ガラス物品の製造装置１１は、ガラスリボンＧＲの搬送方向Ｘの上流から下流に向かって、すなわち上方から下方に向かって成形炉１２、徐冷炉１３の順に配置されている。

ガラス物品の製造装置１１の上部に位置する成形炉１２は、成形炉筐体１２ａ内に成形体２１と冷却ローラー２２とを備えている。

成形体２１は、オーバーフローダウンドロー法を用いてガラスリボンＧＲを成形するために用いられる。成形体２１は、側方側からの溶融ガラスＧの供給で上部から溶融ガラスＧを溢れ出させる溝２１ａと、その溶融ガラスＧの流れを案内する第１案内面２１ｂと、第１案内面２１ｂの反対側に位置する第２案内面２１ｃを有している。溶融ガラスＧは、成形体２１の上部の溝２１ａから第１及び第２案内面２１ｂ，２１ｃに分かれて流れ、成形体２１の下部で一体化し、下方に引き延ばされる。これにより、板状（帯状）のガラスリボンＧＲが連続的に成形される。

冷却ローラー２２は、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｄでそれぞれ対となるように、４個のローラーが同一の高さに設置されている。冷却ローラー２２は、軸基端部が支持される片持ち支持構造をなしている。冷却ローラー２２は、成形されたガラスリボンＧＲの幅方向Ｗの両端部をそれぞれ厚み方向Ｄで挟持し、徐冷炉１３へ搬送する。その過程で、冷却ローラー２２は、ガラスリボンＧＲの幅方向Ｗの両端部を冷却する。

成形炉１２の下部に位置する徐冷炉１３は、成形炉１２と連続して設けられる徐冷炉筐体１３ａ内に、一体型ローラーの第１徐冷領域用ローラー３１～３３と独立型ローラーの第２徐冷領域用ローラー４１，４２とを備えている。

第１徐冷領域用ローラー３１～３３は、徐冷炉１３の最上流側の第１徐冷領域Ａ１に配置される。ローラー３１～３３は、ガラスリボンＧＲの幅方向Ｗの全体に亘って一体的に延びるローラーであり、幅方向Ｗと平行な自身の軸がガラスリボンＧＲの幅より長くその両側で支持、すなわち両持ち支持構造（１軸支持構造）をなしている。

ローラー３１～３３は、ガラスリボンＧＲの両端部より幅方向Ｗで若干内側に位置するローラー部３１ａ～３３ａと、ローラー部３１ａ～３３ａ間を繋ぐようにローラー部３１ａ～３３ａよりも若干小径の気流抑制部３１ｂ～３３ｂとを有している。ローラー部３１ａ～３３ａは、接触部であり、その外周面がガラスリボンＧＲの表面に接触する。一方、気流抑制部３１ｂ～３３ｂは、非接触部であり、その外周面がガラスリボンＧＲの表面と接触しない程度で僅かに離間する。

このような構成のローラー３１～３３は、厚み方向Ｄに対で設置されている。すなわち、ガラスリボンＧＲの正面側及び背面側に同一のローラー３１～３３が同一高さでそれぞれ設置され、対をなすローラー３１～３３のローラー部３１ａ～３３ａ同士でガラスリボンＧＲを挟持する。このような第１徐冷領域用ローラー３１～３３は、一対で一組をなす。第１徐冷領域Ａ１には、３組（３対）の第１徐冷領域用ローラー３１～３３が上下方向に並べて設置される。

そして、ローラー３１～３３が回転駆動されることにより、ローラー部３１ａ～３３ａを介してガラスリボンＧＲの下方への搬送が行われる。その際、ローラー部３１ａ～３３ａの回転駆動により、ガラスリボンＧＲには搬送方向Ｘである下方への張力が作用する。また、ガラスリボンＧＲが幅方向Ｗの内側に収縮しようとするので、幅方向Ｗの外側にも張力が作用するようになっている。

第２徐冷領域用ローラー４１，４２は、第１徐冷領域用ローラー３１～３３が配置される第１徐冷領域Ａ１の下方（下流）の第２徐冷領域Ａ２に配置される。ローラー４１，４２は、同一高さにおいて、ガラスリボンＧＲの幅方向Ｗの両端部（正面視で左右）に独立して対でそれぞれ設けられている。ローラー４１，４２は、左右で独立したそれぞれの軸基端部が支持、すなわち片持ち支持構造をなしている。

このような構成のローラー４１，４２は、厚み方向Ｄにおいても対で設置されている。すなわち、ガラスリボンＧＲの正面側及び背面側に同一のローラー４１，４２が同一高さでそれぞれ設置され、対をなすローラー４１，４２のローラー部４１ａ，４２ａ同士でガラスリボンＧＲを挟持する。このような第２徐冷領域用ローラー４１，４２は、幅方向Ｗの対と厚み方向Ｄの対とで一組をなす。第２徐冷領域Ａ２には、２組の第２徐冷領域用ローラー４１，４２が上下方向に並べて設置される。

そして、ローラー４１，４２が回転駆動されることにより、ローラー部４１ａ，４２ａを介してガラスリボンＧＲの下方への搬送が行われる。また、ガラスリボンＧＲが幅方向Ｗの内側に収縮しようとするので、幅方向Ｗの外側にも張力が作用するようになっている。

ちなみに、第２徐冷領域用ローラー４１，４２の周速度は、第１徐冷領域用ローラー３１～３３の周速度よりも速い設定となっている。また、ローラー４１，４２は、左右で独立していることから、回転駆動制御も独立とすることが可能である。

ところで、ガラスリボンＧＲを徐冷する際、ガラスの状態は変化する。すなわち、ガラスリボンＧＲの徐冷工程においては、所望の温度カーブを以て徐々に温度を下げてゆき、その過程でガラスリボンＧＲの歪みに関する特徴的な温度である歪点Ｔ［℃］をむかえる。歪点Ｔ［℃］は、ガラスリボンＧＲに歪みが発生しなくなる温度であり、この温度未満ではガラスリボンＧＲの形状が確定する。これに対し、歪点Ｔ［℃］以上では、ガラスリボンＧＲの形状の調整が可能である。

また、本実施形態では、歪点Ｔ［℃］以上においてさらにその歪点Ｔ［℃］から３０℃～１００℃以上高い温度（徐冷点相当）を用い、歪点Ｔ［℃］からさらに３０℃～１００℃以上高い第１徐冷領域Ａ１と、第１徐冷領域Ａ１の下限温度未満から歪点Ｔ［℃］までを第２徐冷領域Ａ２として設定している。

第１徐冷領域Ａ１では、ガラスリボンＧＲの収縮が大きいが、第２徐冷領域Ａ２では、ガラスリボンＧＲの収縮が小さくなる。このため、第１徐冷領域Ａ１では、ガラスリボンの幅方向中央部が厚み方向一方側に膨らむようなガラスリボンＧＲの湾曲が発生しても（図４参照）、ガラスリボンＧＲの収縮に伴って幅方向Ｗの外側に張力がガラスリボンＧＲに作用することにより、ガラスリボンＧＲの湾曲が低減される（図３参照）。したがって、第１徐冷領域Ａ１に配置された一体型ローラー３１～３３（気流抑制部３１ｂ～３３ｂ）とガラスリボンＧＲの幅方向中央部とが接触するのを抑制できる。一方、第２徐冷領域Ａ２では、収縮の減少に伴って幅方向Ｗの外側の張力も減少することから、ガラスリボンＧＲの湾曲が発生する。このため、第２徐冷領域Ａ２では、独立型ローラー４１，４２を配置することにより、ガラスリボンの幅方向中央部がローラーと接触するのを抑制する。

徐冷炉１３内では、図１のα，β矢印にて示すように、上昇気流が発生する。特に、第１徐冷領域Ａ１では、その上昇気流によりガラスリボンＧＲの温度分布が局所的に設定温度から乖離すると、ガラスリボンＧＲの平坦性を悪化させる要因となる。このことを考慮し、第１徐冷領域Ａ１では、各ローラー部３１ａ～３３ａ間に気流抑制部３１ｂ～３３ｂを備える一体型ローラー３１～３３を用いる。この場合、気流抑制部３１ｂ～３３ｂにより、ガラスリボンＧＲの表面付近の上昇気流が遮断される。つまり、第２徐冷領域に配置された独立型ローラー４１，４２間を上昇してきた気流は、第１徐冷領域Ａ１の特に最下段のローラー３３（主として気流抑制部３３ｂ）により、ガラスリボンＧＲの表面を離脱したり（α矢印）、ガラスリボンＧＲの幅方向Ｗの外側に逃げたりするようになる（β矢印）。これにより、ガラスリボンＧＲの平坦性を低下させるような上昇気流の発生を阻止でき、ガラスリボンＧＲの平坦性向上を図ることができる。

ちなみに、第２徐冷領域Ａ２より下流、及び徐冷炉１３の炉外の領域では、支持ローラー５１等が設置されている（徐冷炉１３内は省略）。この支持ローラー５１は、左右のローラー部５１ａ間が軸のみとなっており、両持ち支持構造のローラーの一般的なものである。そして、徐冷工程を終えたガラスリボンＧＲは、支持ローラー５１等でさらに下流側に搬送され、例えば図示略の切断装置にて所定寸法の板ガラスとして加工される。あるいは、ガラスリボンＧＲの幅方向の両端を除去した後、ロール状に巻き取ってもよい。

上記実施形態では、第１徐冷領域用ローラー３１～３３が配置される第１徐冷領域Ａ１と、第２徐冷領域用ローラー４１，４２が配置される第２徐冷領域Ａ２との境界を、ガラスリボンＧＲの歪点Ｔ［℃］よりも３０～１００［℃］高い温度に設定したが、これに限らない。ガラスリボンＧＲの歪点Ｔ［℃］よりも５０～８０［℃］高い温度に設定することがより好ましい。

例えば、ガラスリボンＧＲの温度が６００～８００［℃］の間のいずれかで第１及び第２徐冷領域Ａ１，Ａ２の境界を設定してもよい。第１及び第２徐冷領域用ローラー３１～３３，４１，４２は各領域Ａ１，Ａ２に同様に配置する。このようにしても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、ガラスリボンＧＲの粘度をη［ｐｏｉｓｅ］とするとき、その粘度ηが１１≦Ｌｏｇη≦１６、より好ましくは１２≦Ｌｏｇη≦１３．５の間のいずれかで第１及び第２徐冷領域Ａ１，Ａ２の境界を設定してもよい。この場合も第１及び第２徐冷領域用ローラー３１～３３，４１，４２は各領域Ａ１，Ａ２に同様に配置する。このようにしても、上
記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上記実施形態では、第１徐冷領域Ａ１に３組の第１徐冷領域用ローラー３１～３３を備え、第２徐冷領域Ａ２に２組の第２徐冷領域用ローラー４１，４２を備えたが、組数及び配置はこれに限らない。第１徐冷領域Ａ１の一部に独立型ローラー４１，４２を配置しても、第２徐冷領域Ａ２の一部に一体型ローラー３１～３３を配置してもよい。また、一体型及び独立型ローラー３１～３３，４１，４２以外の構成のものを混在させてもよい。

１１ ガラス物品の製造装置
１３ 徐冷炉
３１～３３ 第１徐冷領域用ローラー（一体型ローラー）
３１ａ～３３ａ ローラー部
３１ｂ～３３ｂ 気流抑制部
４１，４２ 第２徐冷領域用ローラー（独立型ローラー）
４１ａ，４２ａ ローラー部
Ａ１ 第１徐冷領域
Ａ２ 第２徐冷領域
Ｗ 幅方向
ＧＲ ガラスリボン

Claims (7)

1. 流下成形されたガラスリボンの表面に接触し、そのガラスリボンを下方に搬送する複数組のローラーを備え、前記ガラスリボンを徐冷炉を含む諸工程を通過させることでその製造が行われるガラス物品の製造装置であって、
   前記ローラーは、前記ガラスリボンの幅方向両端側で独立したローラー部を有する独立型ローラーと、
   前記独立型ローラーの上方側に位置する一体型ローラーと、を備え、
   前記一体型ローラーは、前記ガラスリボンの幅方向両端部にそれぞれ配置されるローラー部と、そのローラー部間に生じ得る上昇気流を抑制する気流抑制部と、前記ガラスリボンの幅よりも長くその両側で支持される軸とを有し、
   前記気流抑制部の外径は、前記一体型ローラーの前記ローラー部の外径よりも小さく、かつ、前記軸の外径よりも大きいことを特徴とするガラス物品の製造装置。
2. 前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの歪点とその歪点よりも３０～１００［℃］高い温度との間の温度領域に少なくとも１組設置され、
   前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造装置。
3. 前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの温度が６００～８００［℃］となる温度領域に少なくとも１組設置され、
   前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス物品の製造装置。
4. 前記独立型ローラーは、前記ガラスリボンの粘度をη［ｐｏｉｓｅ］とするとき、その粘度ηが１１≦Ｌｏｇη≦１６となる粘度領域に少なくとも１組設置され、
   前記一体型ローラーは、前記独立型ローラーが設置された位置から上方において少なくとも１組設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス物品の製造装置。
5. 前記一体型ローラーは、上下方向で２組以上連続して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス物品の製造装置。
6. 前記独立型ローラーは、上下方向で２組以上連続して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス物品の製造装置。
7. 流下成形されたガラスリボンの表面に接触し、そのガラスリボンを下方に搬送する複数組のローラーを用い、前記ガラスリボンを徐冷炉を含む諸工程を通過させることでその製造を行うガラス物品の製造方法であって、
   前記ローラーとして、前記ガラスリボンの幅方向両端側で独立したローラー部を有する独立型ローラーと、
   前記独立型ローラーの上方側に位置する一体型ローラーと、を用い、
   前記一体型ローラーは、前記ガラスリボンの幅方向両端部にそれぞれ配置されるローラー部と、そのローラー部間に生じ得る上昇気流を抑制する気流抑制部と、前記ガラスリボンの幅よりも長くその両側で支持される軸とを有し、
   前記気流抑制部の外径は、前記一体型ローラーの前記ローラー部の外径よりも小さく、かつ、前記軸の外径よりも大きいことを特徴とするガラス物品の製造方法。

Images