JP7144750B2 - ガラス板製造装置及びガラス板製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダウンドロー法によりガラス板を製造する装置及び方法に関する。

周知のように、ガラス板製造の分野で採用されるダウンドロー法の代表例として、断面が略くさび形の成形体の両表面に沿って溶融ガラスを流下させながらガラスリボンを連続的に成形していくオーバーフローダウンドロー法がある。これ以外のダウンドロー法としては、スロットダウンドロー法等が知られている。

特許文献１には、オーバーフローダウンドロー法によりガラス板を製造する装置が開示されている。この装置の構成要素である成形体は、幅方向（長手方向）の両端部が支持体によって支持されている。

ＷＯ２０１２／１３２３０９号公報

一般に、成形体の周辺は、加熱等によって高温に維持されている。しかしながら、特許文献１に開示されているように、成形体の幅方向両端部が支持体によって支持されていると、当該幅方向両端部の周辺の熱が支持体に奪われる。

そのため、成形体は、成形されるガラスリボンの幅方向中央部と接触する部分に比して、ガラスリボンの幅方向両端部と接触する部分の温度が低下する。その結果、製品となるガラス板の偏肉（偏肉度）の増大や失透の発生を招くおそれがあり、安定した品質の製品を得ることが困難になる。

以上の観点から、本発明は、成形体の幅方向両端部の周辺温度を適温に維持して、ガラス板の偏肉や失透の問題を低減することを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明の第一の側面は、ダウンドロー法により溶融ガラスをガラスリボンに成形するために用いられる成形体と、前記成形体の幅方向両端部を支持する支持体とを、成形炉内に収容したガラス板製造装置であって、前記支持体にヒータを設置したことに特徴づけられる。

このような構成によれば、成形体の幅方向両端部を支持する支持体がヒータによって加熱されるため、成形炉内における当該幅方向両端部の周辺の温度低下が抑制される。そのため、成形体は、成形されるガラスリボンの幅方向中央部と接触する部分と、ガラスリボンの幅方向両端部と接触する部分との温度差が減少する。その結果、製品となるガラス板の偏肉（偏肉度）が低減すると共に失透が生じ難くなり、安定した品質の製品を提供することが可能になる。

この構成において、前記支持体は、耐火煉瓦であることが好ましい。

このようにすれば、高温での強度を確保することができ、支持体の変形を防止することができる。

以上の構成において、前記支持体に形成された孔に、前記ヒータが配設されるようにしてもよい。

このようにすれば、ヒータのみの交換が可能となり、保守点検や管理等を容易に行うことができる。

以上の構成において、前記支持体に形成された孔と、前記成形炉の炉壁に形成された孔とに跨って、前記ヒータが配設されるようにしてもよい。

このようにすれば、ヒータを適切に支持することができると共に、ヒータの設置や交換も容易に行うことができる。

この構成において、前記ヒータが棒状をなし、前記支持体に形成された孔が貫通孔であると共に、前記成形炉の炉壁に形成された孔が貫通孔であり、これらの貫通孔に、前記ヒータが挿通されるようにしてもよい。

このようにすれば、成形炉外からのヒータの設置や、操業中のヒータの交換が可能になる。また、ヒータを成形炉外まで延び出させた状態で、ヒータに対して配線をすることも可能になる。しかも、ヒータを棒状にすることで、該ヒータを細長状にすることができる。これにより、支持体及び炉壁に形成する貫通孔を細径にすることができ、成形炉内から逃げる熱量を少なくすることができる。

この構成において、前記支持体に、前記ヒータを前記成形炉の内部空間に露出させるための開口窓を形成してもよい。

このようにすれば、ヒータからの熱が、開口窓を通じて効率良く成形炉の内部空間に伝わるため、成形体の幅方向両端部の周辺の雰囲気を昇温することができる。そのため、成形体におけるガラスリボンの幅方向中央部と接触する部分と、ガラスリボンの幅方向両端部と接触する部分との温度差がさらに減少する。

この構成において、前記開口窓は、前記支持体に形成された孔の中心軸線方向の中間部に設けられ、前記支持体に形成された孔の中心軸線方向の両端部において、前記支持体に形成された孔と、前記ヒータとの間に、シール材を充填させるようにしてもよい。

開口窓を設ける場合、成形炉内の雰囲気が、開口窓を介して支持体の孔とヒータとの間から流出しやすく、これに伴って成形炉内の温度が低下しやすい。これに対して、支持体の孔の中心軸線方向の両端部において、支持体の孔とヒータとの間にシール材を充填すれば、成形炉内の雰囲気の流出を防止でき、成形炉内の温度を好適に維持できる。

開口窓を設ける構成において、前記成形炉の炉壁に形成された孔と、前記ヒータとの間に、シール材を充填させるようにしてもよい。

このようにした場合も、成形炉内の雰囲気の流出を防止でき、成形炉内の温度を好適に維持できる。

上記課題を解決するために創案された本発明の第二の側面は、成形炉内に、成形体と、該成形体の幅方向両端部を支持する支持体とを収容して、ダウンドロー法により前記成形体を用いて溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形工程を備えたガラス板製造方法であって、前記成形工程で、前記支持体に設置されたヒータで前記支持体を加熱することに特徴づけられる。

この方法による場合も、既に述べた事項と同様にして、製品となるガラス板の偏肉（偏肉度）や失透の問題が生じ難くなり、安定した品質の製品を提供することが可能になる。

本発明によれば、成形体の幅方向両端部の周辺温度が適温に維持され、ガラス板の偏肉や失透の問題が低減され得る。

本発明の実施形態に係るガラス板製造装置の主要部を示す縦断側面図である。 図１のＡーＡ線に従って切断した縦断正面図である。 図２のＢーＢ線に従って切断した縦断側面図である。 図１のＣーＣ線に従って切断した縦断正面図である。 図１の主要部の片側部分を拡大した縦断側面図である。 図２の主要部の片側部分を拡大した縦断正面図である。 図３の主要部の片側部分を拡大した縦断側面図である。 図４の主要部の片側部分を拡大した縦断正面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。

［ガラス板製造装置］
図１は、本発明の実施形態に係るガラス板製造装置の要部を示す縦断側面図であり、図２は、図１のＡ―Ａ線に従って切断した縦断正面図である。また、図３は、図２のＢ－Ｂ線に従って切断した縦断側面図であり、図４は、図１のＣ－Ｃ線に従って切断した縦断正面図である。これら各図に示すように、ガラス板製造装置１は、主たる構成要素として、成形体２と、一対の支持体３と、これら成形体２及び支持体３を収容する成形炉４とを備える。成形体２は、その幅方向中間部で、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラス５をガラスリボン６に成形する。一対の支持体３は、成形体２の幅方向両端部を支持するために配備される。ここで、「幅方向」とは、図２及び図４における左右方向であって、本実施形態では成形体２の長手方向を意味する。

成形体２は、頂部に形成されたオーバーフロー溝７と、オーバーフロー溝７から溢れ出た溶融ガラス５が流下する一対の表面８とを有する。一対の表面８はそれぞれ、上部の垂直面部８ａと、下部の傾斜面部８ｂとで構成される（図１及び図４参照）。一対の垂直面部８ａは、成形体２の上部の直方体状部２ａに形成される。一対の傾斜面部８ｂは、成形体２の下部における下方に向かって漸次薄肉となる先細り部２ｂに形成される（図１参照）。一対の垂直面部８ａ及び一対の傾斜面部８ｂを流下した溶融ガラスは、成形体２の下端部２ｃで融合一体化した後、図外の冷却ローラ等を経由して下方に送られることで、ガラスリボン６として連続的に成形される。成形体２は、例えばデンスジルコンやアルミナ系、ジルコニア系等の耐火煉瓦により構成される。

支持体３は、直方体状の耐火煉瓦である。成形体２の幅方向両端部は、直方体状の突出部２ｄと、先細り部２ｂの幅方向外側の端面部２ｅとをそれぞれ有する（図２及び図４参照）。突出部２ｄは、成形体２の上部から幅方向外側にそれぞれ突設されている。また、突出部２ｄは、支持体３の上面にそれぞれ載置されている。これによって、成形体２の重量が一対の支持体３により受けられている。本実施形態では、成形体２の突出部２ｄの下端が、先細り部２ｂ（傾斜面部８ｂ）の上端よりも低くなっている。換言すれば、支持体３の上端は、成形体２の傾斜面部８ｂの上端よりも低くなっている。そして、支持体３の幅方向内側の端面部３ａは、成形体２の先細り部２ｂの幅方向外側の端面部２ｅに接触している（図２及び図４参照）。支持体３は、例えばデンスジルコンやアルミナジルコン、ムライト等の耐火煉瓦により構成される。

成形炉４の炉壁は、成形体２の突出部２ｄの幅方向外方側をそれぞれ覆う端壁部４ａと、成形体２の両表面８の前後方向外方側をそれぞれ覆う側壁部４ｂと、成形体２の上方側を覆う天井壁部４ｃと、成形体２の下方側を覆う底壁部４ｄとで構成される。ここで、「前後方向」とは、図１及び図３における左右方向であって、成形体２の厚み方向を意味する。底壁部４ｄの中央部には、成形体２の下端部２ｃで融合一体化した溶融ガラス５が通過するための幅方向に長尺なスリット状の開口部４ｅが形成されている（図１及び図２参照）。

成形炉４の底壁部４ｄの四隅部には、基台体９がそれぞれ載置されている。一対の支持体３はそれぞれ、一対の基台体９の上に載置されている。成形炉４の炉壁４ａ～４ｄは、複数の耐火煉瓦で構成される。また、基台体９も耐火煉瓦で構成される。

支持体３の幅方向外側の端面部３ｂは、成形炉４の端壁部４ａから離間している（図２及び図４参照）。これに対して、支持体３の前後方向外側の側面部３ｃは、成形炉４の側壁部４ｂに接触または近接している（図１及び図３参照）。

一対の支持体３には、複数本のヒータ１０がそれぞれ設置されている。図例では、各支持体３の上段及び下段の２箇所にヒータ１０がそれぞれ設置されている（図２及び図４参照）。各ヒータ１０は、断面円形の棒状をなし、これらのヒータ１０は、各支持体３にそれぞれ形成された貫通孔１１に挿通されている。これらの貫通孔１１は、前後方向に沿って延びるように各支持体３の上下２箇所においてそれぞれが分離して形成されている。詳しくは、各支持体３における前後方向の中央部の上下２箇所に形成された貫通孔１１と、これらから離間して前後方向の両端部の上下２箇所に形成された貫通孔１１とが、それぞれ同一軸線上に配置されている（図３参照）。さらに、成形炉４の側壁部４ｂにもそれぞれ、支持体３の貫通孔１１（前後方向の両端部の貫通孔１１）と連通する貫通孔１２が形成されている。各ヒータ１０は、支持体３の貫通孔１１と側壁部４ｂの貫通孔１２とに跨って挿通され、側壁部４ｂから外側に延び出している。

なお、図示しないが、成形炉４の側壁部４ｂには、主として成形体２の両表面８を流下する溶融ガラス５を加熱するためのヒータが、支持体３と干渉しないように配設されている。

図５は、図１の主要部の片側部分を拡大した縦断側面図であり、図６は、図２の主要部の片側部分を拡大した縦断正面図である。また、図７は、図３の主要部の片側部分を拡大した縦断側面図であり、図８は、図４の主要部の片側部分を拡大した縦断正面図である。これら各図に示すように、支持体３には、２本のヒータ１０を成形炉４の内部空間４ｘに露出させるための開口窓１３が形成されている。

これらの開口窓１３は、貫通孔１１の中心軸線方向の中間部（中心軸線方向の中央の両側２箇所）に形成されている。詳しくは、前後方向の中央部の貫通孔１１と、前後方向の両端部の貫通孔１１との間に、凹状をなす開口窓１３がそれぞれ形成され、これらの開口窓１３に、各貫通孔１１が通じている。さらに、これらの開口窓１３は、上方から下方に移行するに連れて前後方向長さが漸次長尺になる形状をなし、成形体２（先細り部２ｂ）とオーバーラップしないように形成されている（図５参照）。そして、これらの開口窓１３は、前後方向の内側の縁部が、成形体２の傾斜面部８ｂに倣うように傾斜し、前後方向の外側の縁部が、鉛直方向に沿うように形成されている。

支持体３の前後方向の両端部に形成された貫通孔１１とヒータ１０との間には、シール材１４が充填されている。換言すると、シール材１４は、支持体３の２箇所に形成された貫通孔１１の中心軸線方向の両端部において、ヒータ１０の全周にわたって充填されている。成形炉４の側壁部４ｂに形成された貫通孔１２とヒータ１０との間にも、ヒータ１０の全周にわたってシール材１５が充填されている。これらのシール材１４、１５は、断熱材であって、例えば耐火繊維からなる。

なお、図５～図８に基づく以上の説明は、ガラス板製造装置１の主要部の片側のみに対するものであるが、当該主要部の他方の側に対しても同一の説明が適用される。

以上の構成を備えたガラス板製造装置１によれば、下記のような作用効果を奏する。

成形体２の幅方向両端部を支持する支持体３はヒータ１０によって加熱されるため、成形炉４の内部空間４ｘにおける当該幅方向両端部（特に先細り部２ｂの幅方向外側の端面部２ｅ）の周辺の温度低下が抑制される。そのため、成形体２は、ガラスリボン６の幅方向中央部と接触する部分と、ガラスリボン６の幅方向両端部と接触する部分との温度差が減少する。その結果、製品となるガラス板の偏肉（偏肉度）が低減すると共に失透が生じ難くなり、安定した品質の製品を提供することが可能になる。なお、既述のように成形炉４の側壁部４ｂには図示しないヒータが配設されているが、このヒータは、支持体３に熱が奪われることによる温度低下を十分に抑制できるものではない。

また、支持体３に形成された貫通孔１１に、ヒータ１０が挿通されているため、ヒータ１０のみの交換が可能となり、保守点検や管理等を容易に行うことができる。しかも、ヒータ１０は、成形炉４の側壁部４ｂに形成された貫通孔１２にも挿通されているため、ヒータ１０の交換を成形炉４の外部から行うことができ、保守点検や管理等をより一層容易に行うことができる。

さらに、支持体３には、ヒータ１０を成形炉４の内部空間４ｘに露出させるための開口窓１３が形成されていることにより、ヒータ１０からの熱は、これらの開口窓１３を通じて効率良く成形炉４の内部空間４ｘに伝わる。これにより、成形体２の幅方向両端部（特に先細り部２ｂの幅方向外側の端面部２ｅ）の周辺の温度低下がさらに抑制される。しかも、図５に示すように、開口窓１３は、成形体２とオーバーラップしておらず、且つ、上方から下方に移行するに連れて前後方向長さが漸次長尺になる形状であるため、ヒータ１０からの熱をできるだけ多く成形炉４の内部空間４ｘに伝えることができる。

また、開口窓１３を設ける場合、成形炉４内の雰囲気が、開口窓１３を介して貫通孔１１、１２とヒータ１０との間から流出しやすく、これに伴って成形炉４内の温度が低下しやすい。これに対して、本実施形態に係るガラス板製造装置１では、支持体３に形成された貫通孔１１の中心軸線方向の両端部において、貫通孔１１とヒータ１０との間に、シール材１４が充填されている。これに加えて、成形炉４の側壁部４ｂに形成された貫通孔１２とヒータ１０との間にも、シール材１５が充填されている。これらにより、成形炉４内の雰囲気の流出を防止でき、成形炉４内の温度を好適に維持できる。

なお、本発明に係るガラス板製造装置１は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような種々のバリエーションが可能である。

すなわち、上記実施形態では、支持体３に貫通孔１１を形成したが、支持体３に貫通しない孔を形成するようにしてもよい。また、ヒータ１０は棒状をなすようにしたが、棒状以外の形状をなすヒータであってもよい。さらに、ヒータ１０は、支持体３に埋め込まれるようにしてもよい。また、１つの支持体３につき、ヒータ１０の個数は２個に限られず、１個、または３個以上であってもよく、或いは、ヒータ１０を上下複数段で且つ複数列に配設するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、１つの開口窓１３が上下複数段の全てのヒータ１０を露出させるように構成したが、上下に複数の開口窓１３を形成して、それらの開口窓１３が上下複数段のヒータ１０を１個ずつ露出させるように構成してもよい。また、成形炉４の側壁部４ｂに貫通孔１２を形成したが、側壁部４ｂに貫通しない孔を形成するようにしてもよく、孔を形成しないようにしてもよい。しかも、支持体３を成形炉４の端壁部４ａから離間するようにしたが、支持体３を端壁部４ａに接触または近接させるようにしてもよい。その場合には、支持体３に幅方向に延びる孔を形成し、端壁部４ａにも孔を形成して、これらの孔に跨ってヒータ１０を挿通するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、支持体３の上端を、成形体２の傾斜面部８ｂの上端よりも低くしたが、支持体３の上端を、傾斜面部８ｂの上端と同じかまたはそれよりも高くしてもよい。

さらに、上記実施形態では、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラス５をガラスリボン６に成形する場合について本発明を適用したが、スロットダウンドロー法により溶融ガラスをガラスリボンに成形するために用いる成形体及びその幅方向両端部を支持する支持体についても同様にして本発明を適用することができる。

［ガラス板製造方法］
次に、本発明の他の実施形態であるガラス板製造方法について説明する。図１～図８を参照して、このガラス板製造方法は、成形炉４内に、成形体２と、成形体２の幅方向両端部を支持する支持体３とを収容して、ダウンドロー法により成形体２を用いて溶融ガラス５をガラスリボン６に成形する成形工程を備える。そして、この成形工程で、支持体３に設置されたヒータ１０で支持体３を加熱するようにする。従って、このガラス板製造方法による場合も、上記のガラス板製造装置１について既に述べた事項と同様の理由により、製品となるガラス板の偏肉（偏肉度）や失透の問題が生じ難くなり、安定した品質の製品を提供することが可能になる。

１ ガラス板製造装置
２ 成形体
３ 支持体
４ 成形炉
４ａ 炉壁（端壁部）
４ｂ 炉壁（側壁部）
４ｘ 成形炉の内部空間
５ 溶融ガラス
６ ガラスリボン
１０ ヒータ
１１ 支持体に形成された貫通孔
１２ 炉壁に形成された貫通孔
１３ 開口窓
１４ 支持体のシール材
１５ 炉壁のシール材

Claims (9)

1. ダウンドロー法により溶融ガラスをガラスリボンに成形するために用いられる成形体と、前記成形体の幅方向両端部を支持する支持体とを、成形炉内に収容したガラス板製造装置であって、
   前記支持体にヒータを設置したことを特徴とするガラス板製造装置。
2. 前記支持体は、耐火煉瓦である請求項１に記載のガラス板製造装置。
3. 前記支持体に形成された孔に、前記ヒータが配設されている請求項１または２に記載のガラス板製造装置。
4. 前記支持体に形成された孔と、前記成形炉の炉壁に形成された孔とに跨って、前記ヒータが配設されている請求項３に記載のガラス板製造装置。
5. 前記ヒータが棒状をなし、前記支持体に形成された孔が貫通孔であると共に、前記成形炉の炉壁に形成された孔が貫通孔であり、これらの貫通孔に、前記ヒータが挿通されている請求項４に記載のガラス板製造装置。
6. 前記支持体に、前記ヒータを前記成形炉の内部空間に露出させるための開口窓を形成する請求項４または５に記載のガラス板製造装置。
7. 前記開口窓は、前記支持体に形成された孔の中心軸線方向の中間部に設けられ、
   前記支持体に形成された孔の中心軸線方向の両端部において、前記支持体に形成された孔と、前記ヒータとの間に、シール材が充填されている請求項６に記載のガラス板製造装置。
8. 前記成形炉の炉壁に形成された孔と、前記ヒータとの間に、シール材が充填されている請求項６または７に記載のガラス板製造装置。
9. 成形炉内に、成形体と、該成形体の幅方向両端部に形成された突出部を支持する支持体とを収容して、ダウンドロー法により前記成形体を用いて溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形工程を備えたガラス板製造方法であって、
   前記成形工程で、前記支持体に設置されたヒータで前記支持体を加熱することを特徴とするガラス板製造方法。

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