JP7222312B2 - ガラス物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス物品の製造方法に関する。

溶融ガラスは、複数の耐火ブロックにより構成される供給路を備える溶融ガラス供給装置を通り、後工程に搬送される。特許文献１の溶融ガラス供給装置は、供給路を構成する耐火ブロックとして、供給路の底面を形成するボトムブロックと、供給路の側面を形成するサイドブロックとを備えている。供給路を流れる溶融ガラスは、成形工程へと供給されて所定形状のガラス物品に成形される。

特開２０１６－１１７６０８号公報

図５に示すように、従来の溶融ガラス供給装置の供給路３０は、昇温に伴う熱膨張による応力を逃がすために、複数の耐火ブロック３１が互いに接触することなく配置されており、耐火ブロック３１の僅かな相対移動を許容するように構成されている。そのため、供給路３０の内面に沿って溶融ガラスＭＧが流れる際に、隣接する耐火ブロック３１同士の間に形成される目地３２から空気が吸い込まれて、溶融ガラスＭＧに気泡３３が混入する場合があった。供給路３０を流れる溶融ガラスＭＧへの気泡３３の混入は、成形工程にて成形されるガラス物品に成形不良を生じさせる原因になる。

ここで、特許文献１に記載されるように、溶融ガラスＭＧにおける供給路３０に接する界面に位置する部分の全体を冷却して不動の固定層とすれば、固定層により目地３２が塞がれることによって溶融ガラスＭＧへの気泡３３の混入を抑制できる。しかしながら、この場合には、冷却による固定層の形成に伴って供給路３０内の溶融ガラスＭＧが冷えてしまい、ガラス物品を目的の形状に成形することが難しくなる。成形工程に供給される溶融ガラスＭＧの温度の低下による成形性の低下もまた、ガラス物品に成形不良を生じさせる原因になる。なお、上記成形性の低下は、ロールアウト成形法等、成形時の溶融ガラスの温度が比較的高い成形法の場合により顕著になる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、供給路を流れる溶融ガラスに混入する気泡及び溶融ガラスの温度低下に起因するガラス物品の成形不良を抑制することにある。

上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、複数の耐火ブロックにより構成される供給路を通じて溶融ガラスを成形部に供給し、成形部において前記溶融ガラスからガラス物品を成形するガラス物品の製造方法であって、前記耐火ブロックを冷却することにより、前記耐火ブロック間に形成される目地のみに前記溶融ガラスが流動し難い不動層を設ける。

上記構成によれば、供給路を構成する耐火ブロック間に形成される目地のみに不動層が形成され、この不動層によって目地が封止される。これにより、供給路に沿って流れる溶融ガラスに、目地内の空気が吸い込まれて気泡が混入することが抑制される。また、供給路内の溶融ガラスが接する部分に流動層が存在するように、供給路を構成する耐火ブロックを冷却して目地のみに不動層を形成している。これにより、供給路内の溶融ガラスの温度が低下することを抑制できる。その結果、溶融ガラスに混入する気泡及び溶融ガラスの温度低下に起因するガラス物品の成形不良が抑制される。

上記ガラス物品の製造方法において、前記不動層は、その上端が前記供給路の底壁の上面以下の位置に配置されるように形成されることが好ましい。
上記構成によれば、供給路を流れる溶融ガラスに不動層が干渉して溶融ガラスの流れが乱れることが抑制される。そのため、不動層を形成することによる供給路における溶融ガラスの流動態様の変化を抑制できる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記供給路の底壁の目地に冷却水を供給することにより前記不動層を形成することが好ましい。
上記構成によれば、供給路の底壁を構成する耐火ブロックにおける底壁の目地を形成する面を局所的に冷却することが可能であり、当該耐火ブロック全体の温度低下を抑制できる。これにより、供給路を流れる溶融ガラスの温度の低下を抑制しつつ、底壁の目地に不動層を形成できる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記供給路の側壁を構成する前記耐火ブロックの外面に向かって側方から前記冷却水を噴射することによって、前記側壁を構成する前記耐火ブロック間に形成される側壁目地を通じて前記底壁の目地に冷却水を供給し、前記耐火ブロックにおける前記冷却水が当たる位置は、前記供給路の底面から３０ｍｍ以上上方の位置であることが好ましい。

上記構成によれば、より高い位置から冷却水が供給されることにより、底壁の目地における供給路の幅方向の中央側まで冷却水が浸入しやすくなる。これにより、供給路の底面を構成する耐火ブロックにおける底壁の目地を形成する面を効率的に冷却できる。

上記ガラス物品の製造方法において、前記供給路における底面から溶融ガラスの液面までの距離の最大値をＨｓとした場合、前記耐火ブロックにおける前記冷却水が当たる位置は、前記供給路の底面から上方に１／３Ｈｓ以下の位置であることが好ましい。

上記構成によれば、供給路の側壁を構成する耐火ブロックが冷却水により過度に冷却されることを抑制できる。これにより、供給路を流れる溶融ガラスの温度の低下を抑制しつつ、底壁の目地に不動層を形成できる。

本発明によれば、供給路を流れる溶融ガラスに混入する気泡及び溶融ガラスの温度低下に起因するガラス物品の成形不良を抑制できる。

ガラス物品の製造方法の概略図。 図１の２－２線断面図。 図２の３－３線断面図。 供給路の底面の部分拡大図。 従来の供給路の説明図。

以下、本発明のガラス物品の製造方法を、ロールアウト成形法により板ガラスを製造する方法に具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、ガラス物品の製造方法は、溶融炉等の溶融ガラスＭＧの供給源に接続される供給路１０を通じて溶融ガラスＭＧを成形部２０に供給し、成形部２０において溶融ガラスＭＧからガラス物品Ｇを成形する。

図１に示すように、供給路１０は、供給源から成形部２０に向かう方向（以下、流動方向Ｄという。）に沿って延びる溶融ガラスＭＧの流路である。供給路１０は、供給源側から成形部２０側に向けて、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び第３領域Ｒ３を有している。

第１領域Ｒ１は、供給路１０における最も上流側に位置し、底面１１及び上面１２が共に水平面状に形成されている。
第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の下流側に隣接して位置し、底面１１が第１領域Ｒ１と同じ高さにて水平面状に形成されるとともに、上面１２が第１領域Ｒ１よりも高い位置にて平面状に形成されている。

第３領域Ｒ３は、第２領域Ｒ２の下流側に隣接して位置し、底面１１が下流側に向かって第２領域Ｒ２と同じ高さから徐々に高くなる傾斜面状に形成されるとともに、上面１２が第２領域Ｒ２と同じ高さにて水平面状に形成されている。

図１～３に示すように、供給路１０は、複数の耐火ブロックを組み合わせることにより区画されている。供給路１０は、上記耐火ブロックとして、供給路１０の底壁１３を形成するボトムブロック１３ａと、供給路１０の側壁１４を形成するサイドブロック１４ａと、供給路１０の上壁１５を形成するトップブロック１５ａとを備えている。そして、複数の耐火ブロックのうち、隣接するボトムブロック１３ａ同士、サイドブロック１４ａ同士、及びトップブロック１５ａ同士は、耐火ブロックの僅かな相対移動を許容するように接触することなく配置されている。

図１及び図２に示すように、ボトムブロック１３ａは、供給路１０の幅方向（流動方向Ｄに直交する方向）に延びる矩形状をなし、複数のボトムブロック１３ａが流動方向Ｄに並んで配置されることにより底壁１３が形成されている。供給路１０の底壁１３には、隣接するボトムブロック１３ａ間の継ぎ目として、供給路１０の幅方向に延びる目地１３ｂが形成されている。

本実施形態においては、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２にそれぞれ一つずつ、第３領域Ｒ３に二つの合計４個のボトムブロック１３ａが流動方向Ｄに並んで配置されている。そして、目地１３ｂは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３との間、及び第３領域Ｒ３の中間部分に位置するように形成されている。

図２及び図３に示すように、サイドブロック１４ａは、上下方向に延びる平板状をなし、ボトムブロック１３ａの上面に積み重ねられた複数のサイドブロック１４ａがボトムブロック１３ａの幅方向の両端縁に沿って流動方向Ｄに並んで配置されることにより側壁１４が形成されている。供給路１０の側壁１４には、隣接するサイドブロック１４ａ間の継ぎ目として、供給路１０の上下方向に延びる側壁目地１４ｂが形成されている。

本実施形態においては、各側壁１４に関して、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２にそれぞれ一つずつ、第３領域Ｒ３に二つの合計４個のサイドブロック１４ａが流動方向Ｄに並んで配置されている。そして、側壁目地１４ｂは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３との間、及び第３領域Ｒ３の中間部分に位置するように形成されている。したがって、側壁目地１４ｂは、目地１３ｂと同一平面上に位置し、側壁目地１４ｂの下端は、目地１３ｂの直上に位置している。

図１及び図２に示すように、トップブロック１５ａは、供給路１０の幅方向に延びる矩形状をなし、サイドブロック１４ａの上面に積み重ねられた複数のトップブロック１５ａが流動方向Ｄに並んで配置されていることにより上壁１５が形成されている。本実施形態においては、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２にそれぞれ一つずつ、第３領域Ｒ３に二つの合計４個のトップブロック１５ａが流動方向Ｄに並んで配置されている。

図２及び図３に示すように、供給路１０の外側には、供給路１０の側壁１４の外面に向かって側方から冷却水を噴射する複数の第１噴射ノズル１６ａ及び複数の第２噴射ノズル１６ｂが流動方向Ｄに所定の間隔をあけて配置されている。第１噴射ノズル１６ａは、側壁１４を構成するサイドブロック１４ａ間の側壁目地１４ｂに向かって冷却水を噴射するノズルであり、第２噴射ノズル１６ｂは、サイドブロック１４ａの表面に向かって冷却水を噴射するノズルである。そして、隣接する２つの第１噴射ノズル１６ａの間に１個又は２個の第２噴射ノズル１６ｂが配置される。

図１及び図２に示すように、側壁１４の外面において、第１噴射ノズル１６ａ及び第２噴射ノズル１６ｂから噴射される冷却水が当たる位置は、供給路１０の底面１１から３０ｍｍ以上上方となる高さである。図１及び図２においては、供給路１０の底面１１から３０ｍｍ上方の位置をＨ１として示している。また、第１噴射ノズル１６ａ及び第２噴射ノズル１６ｂから噴射される冷却水が当たる位置は、供給路１０における底面１１から溶融ガラスＭＧの液面ＭＧａまでの距離の最大値をＨｓとした場合、供給路１０の底面１１から上方に１／３Ｈｓ以下となる高さである。なお、図１に示すように、本実施形態においては、供給路１０の第２領域Ｒ２における底面１１から溶融ガラスＭＧの液面ＭＧａまでの距離が最大値Ｈｓとなる。図１及び図２においては、供給路１０の底面１１から上方に１／３Ｈｓとなる位置をＨ２として示している。

図１及び図２に示すように、供給路１０の外側には、供給路１０の底壁１３に向かって下方から冷却水を噴射する複数の第３噴射ノズル１６ｃが配置されている。第３噴射ノズル１６ｃは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との間に形成される目地１３ｂに向かって冷却水を噴射する。

図１に示すように、成形部２０は、供給路１０から排出される溶融ガラスＭＧの幅や流量等の供給態様を調節するリップブロック１７を介して、供給路１０の下流側に配置されている。成形部２０は、第１ロール２１と、この第１ロール２１に対向して配置される第２ロール２２とを備え、第１ロール２１と第２ロール２２との間で溶融ガラスＭＧを圧延することで、ガラス物品Ｇとしての板ガラスを成形するように構成されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、溶融炉等の溶融ガラスＭＧの供給源から排出された溶融ガラスＭＧは、供給路１０を流れて成形部２０に供給される。そして、成形部２０は、供給された溶融ガラスＭＧを第１ロール２１と第２ロール２２との間で圧延することで、ガラス物品Ｇとしての板ガラスを成形する。

供給路１０を溶融ガラスＭＧが流れる際に、供給路１０の側壁１４の側壁目地１４ｂに向かって冷却水を噴射する第１噴射ノズル１６ａ、及び２つの第１噴射ノズル１６ａの間に配置された１個の第２噴射ノズル１６ｂから室温の冷却水が噴射されるとともに、供給路１０の底壁１３の目地１３ｂに向かって第３噴射ノズル１６ｃから室温の冷却水が噴射される。

図２に示すように、第１噴射ノズル１６ａ及び第２噴射ノズル１６ｂから噴射された冷却水は、側壁目地１４ｂに入り込み、側壁目地１４ｂ内を供給路１０の幅方向中央側に進みながら自重により下方へと流れる。そして、側壁目地１４ｂ内を下方へと流れた冷却水は、目地１３ｂに入り込み、目地１３ｂ内を下方へと流れて排出される。

第３噴射ノズル１６ｃから噴射された冷却水は、目地１３ｂに入り込んで広がり、目地１３ｂ内を下方へと流れて排出される。第１噴射ノズル１６ａ、第２噴射ノズル１６ｂ、及び第３噴射ノズル１６ｃから噴射された冷却水が目地１３ｂ内に供給されることにより、ボトムブロック１３ａにおける目地１３ｂを構成する表面の温度が局所的に低下する。

これにより、図２及び図４に示すように、溶融ガラスＭＧが供給路１０内を底壁１３に沿って流れる際に、目地１３ｂに浸入した溶融ガラスＭＧが冷却されて、流動性が著しく低下した不動層ＭＧ１となり、この不動層ＭＧ１によって目地１３ｂが封止される。

また、第２噴射ノズル１６ｂの数を限定していることから、目地１３ｂを構成する表面以外の部分は、温度が大きく低下しない。そのため、供給路１０内の溶融ガラスＭＧにおけるボトムブロック１３ａに接する底側部分のうち、目地１３ｂに浸入した一部の溶融ガラスＭＧのみが不動層ＭＧ１となり、その他の大部分は、不動層ＭＧ１にはならずに底壁１３に沿って流動する。

つまり、図４に示すように、溶融ガラスＭＧは、ボトムブロック１３ａに接する底側部分に、底壁１３に沿って溶融ガラスＭＧが流動する流動層ＭＧ２と、目地１３ｂに形成され、流動層ＭＧ２よりも溶融ガラスＭＧが流動し難い不動層ＭＧ１とを有する状態にて供給路１０内を流動する。

なお、溶融ガラスＭＧの流れが不動層ＭＧ１により乱されないようにするために、不動層ＭＧ１は、目地１３ｂから突出しないように形成すること、即ち、上端ＭＧ１ａが供給路１０の底面１１以下（底壁１３の上面以下）に位置するように形成することが好ましい。

目地１３ｂが不動層ＭＧ１によって封止されることにより、供給路１０内を底壁１３に沿って流れる溶融ガラスＭＧに、目地１３ｂ内の空気が吸い込まれて気泡が混入することが抑制される。また、供給路１０内の溶融ガラスＭＧの底側部分に流動層ＭＧ２が存在するように、ボトムブロック１３ａを部分的に冷却して目地１３ｂのみに不動層ＭＧ１を形成している。これにより、供給路１０内の溶融ガラスＭＧの温度が低下することを抑制できる。

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）複数の耐火ブロックにより構成される供給路１０を通じて溶融ガラスＭＧを成形部２０に供給し、成形部２０において溶融ガラスＭＧからガラス物品Ｇを成形する。供給路１０の底壁１３を構成するボトムブロック１３ａを冷却することにより、ボトムブロック１３ａ間に形成される目地１３ｂのみに溶融ガラスＭＧが流動し難い不動層ＭＧ１を設ける。

上記構成によれば、目地１３ｂが不動層ＭＧ１によって封止されることにより、供給路１０を流れる溶融ガラスＭＧに目地１３ｂ内の空気が吸い込まれて気泡が混入することを抑制できる。そして、不動層ＭＧ１が設けられる位置を目地１３ｂのみとするようにボトムブロック１３ａを冷却することにより、供給路１０内の溶融ガラスＭＧの温度の低下を抑制できる。したがって、溶融ガラスＭＧに混入する気泡及び溶融ガラスＭＧの温度低下に起因するガラス物品Ｇの成形不良が抑制される。

（２）不動層ＭＧ１は、その上端ＭＧ１ａが供給路１０の底面１１以下の位置に配置されるように形成される。
上記構成によれば、供給路１０を流れる溶融ガラスＭＧに不動層ＭＧ１が干渉して溶融ガラスＭＧの流れが乱れることが抑制される。そのため、不動層ＭＧ１を形成することによる供給路１０における溶融ガラスＭＧの流動態様の変化を抑制できる。

（３）目地１３ｂに冷却水を供給することにより不動層ＭＧ１を形成している。
上記構成によれば、ボトムブロック１３ａにおける目地１３ｂを形成する面を局所的に冷却することが可能であり、ボトムブロック１３ａ全体の温度低下を抑制できる。これにより、供給路１０を流れる溶融ガラスＭＧの温度の低下を抑制しつつ、目地１３ｂに不動層ＭＧ１を形成できる。

（４）サイドブロック１４ａの外面に向かって側方から冷却水を噴射することによって、サイドブロック１４ａ間に形成される側壁目地１４ｂを通じて目地１３ｂに冷却水を供給している。サイドブロック１４ａにおける冷却水が当たる位置は、供給路１０の底面１１から３０ｍｍ以上上方の位置である。

上記構成によれば、より高い位置から冷却水が供給されることにより、目地１３ｂにおける供給路１０の幅方向の中央側まで冷却水が浸入しやすくなる。これにより、ボトムブロック１３ａにおける目地１３ｂを形成する面を効率的に冷却できる。

（５）供給路１０における底面１１から溶融ガラスＭＧの液面ＭＧａまでの距離の最大値をＨｓとした場合、サイドブロック１４ａにおける冷却水が当たる位置は、供給路１０の底面１１から上方に１／３Ｈｓ以下の位置である。

上記構成によれば、冷却水によってサイドブロック１４ａが過度に冷却されることを抑制できる。これにより、供給路１０を流れる溶融ガラスＭＧの温度の低下を抑制しつつ、不動層ＭＧ１を形成できる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ボトムブロック１３ａ間に形成される目地１３ｂの全てに対して不動層ＭＧ１を形成してもよいし、特定の目地１３ｂのみに不動層ＭＧ１を形成してもよい。なお、流動方向Ｄの最も上流側に位置する目地１３ｂは、その上部を流れる溶融ガラスＭＧの流速が速いことから空気が吸い込まれやすい。そのため、流動方向Ｄの最も上流側に位置する目地１３ｂに不動層ＭＧ１を形成することが好ましい。

・サイドブロック１４ａにおける冷却水が当たる位置を変更してもよい。例えば、供給路１０の底面１１から上方に３０ｍｍとなる位置Ｈ１よりも低い位置であってもよいし、供給路１０の底面１１から上方に１／３Ｈｓとなる位置Ｈ２よりも高い位置であってもよい。

・第１噴射ノズル１６ａ、第２噴射ノズル１６ｂ、及び第３噴射ノズル１６ｃのうちのいずれか一種又はいずれか二種を省略してもよい。例えば、第２噴射ノズル１６ｂにより、目地１３ｂ以外の部分に不動層ＭＧ１が形成されないようにするため、第２噴射ノズル１６ｂを省略してもよい。

・第２噴射ノズル１６ｂにより、目地１３ｂ以外の部分に不動層ＭＧ１が形成されないようにするため、第１噴射ノズル１６ａや第３噴射ノズル１６ｃより噴射される冷却水と比較して、第２噴射ノズル１６ｂから噴射される冷却水の量を減らしてもよい。また、第２噴射ノズル１６ｂから噴射される冷却水の温度を、第１噴射ノズル１６ａや第３噴射ノズル１６ｃより噴射される冷却水の温度よりも高くしてもよい。

・上記実施形態では、供給路１０の底壁１３を構成するボトムブロック１３ａを部分的に冷却するために、第１噴射ノズル１６ａの間に１個の第２噴射ノズル１６ｂを配置したが、目地１３ｂ以外の部分に不動層ＭＧ１が形成されない限りにおいては、第２噴射ノズル１６ｂを２個以上配置してもよい。

・上記実施形態では、第３噴射ノズル１６ｃは、供給路１０の底壁１３を構成するボトムブロック１３ａ間の目地１３ｂに向かって下方から冷却水を噴射するように構成されていたが、ボトムブロック１３ａ間の目地１３ｂに向かって側方から冷却水を噴射するように構成してもよい。

・冷却水には、水以外の成分が含まれていてもよい。また、冷却水の温度は室温以上であってもよいし、室温以下であってもよい。
・上記実施形態では、ボトムブロック１３ａにおける目地１３ｂを形成する面を水冷により冷却していたが、風冷等の他の手法を用いて冷却してもよい。

・供給路１０の形状は特に限定されるものではない。例えば、底面１１及び上面１２の高さが一定の供給路１０であってもよい。
・供給路１０の底壁１３に目地１３ｂが形成されていれば、供給路１０を構成する各耐火ブロック（ボトムブロック１３ａ、サイドブロック１４ａ、トップブロック１５ａ）の形状、及びその組み合わせ方は特に限定されるものではない。

・成形部２０により成形されるガラス物品Ｇは、板ガラスに限定されるものではなく、管ガラス等のその他の形状のガラス物品であってもよい。

Ｇ…ガラス物品、ＭＧ…溶融ガラス、ＭＧａ…液面、ＭＧ１…不動層、ＭＧ２…流動層、１０…供給路、１１…底面、１２…上面、１３…底壁、１３ａ…ボトムブロック、１３ｂ…目地、１４…側壁、１４ａ…サイドブロック、１４ｂ…側壁目地、１５…上壁、１５ａ…トップブロック、１６ａ…第１噴射ノズル、１６ｂ…第２噴射ノズル、１６ｃ…第３噴射ノズル、２０…成形部。

Claims (4)

1. 複数の耐火ブロックにより構成される供給路を通じて溶融ガラスを成形部に供給し、成形部において前記溶融ガラスからガラス物品を成形するガラス物品の製造方法であって、
   前記供給路の底壁の目地に冷却水を供給して、前記耐火ブロックを冷却することにより、前記耐火ブロック間に形成される目地のみに前記溶融ガラスが流動し難い不動層を設けることを特徴とするガラス物品の製造方法。
2. 前記不動層は、その上端が前記供給路の底壁の上面以下の位置に配置されるように形成される請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
3. 前記供給路の側壁を構成する前記耐火ブロックの外面に向かって側方から前記冷却水を噴射することによって、前記側壁を構成する前記耐火ブロック間に形成される側壁目地を通じて前記底壁の目地に冷却水を供給し、
   前記耐火ブロックにおける前記冷却水が当たる位置は、前記供給路の底面から３０ｍｍ以上上方の位置である請求項１又は請求項２に記載のガラス物品の製造方法。
4. 前記供給路における底面から溶融ガラスの液面までの距離の最大値をＨｓとした場合、前記耐火ブロックにおける前記冷却水が当たる位置は、前記供給路の底面から上方に１／３Ｈｓ以下の位置である請求項３に記載のガラス物品の製造方法。

Images