JP7255337B2 - ガラス板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板の製造装置に関する。

一般に、ガラス板の製造装置は、溶融ガラス中に含まれる気泡を除去する清澄部、および溶融ガラスを成形する成形部を有する。両部分は、溶融ガラスを流通させるための配管などによって、相互に接続される。

製造されるガラス板の品質を維持するためには、清澄部から成形部に流通する溶融ガラスの温度管理が重要となる。このため、溶融ガラスが流れる配管の近傍には、ヒータなどの加熱装置が設けられる。

加熱装置を設けることにより、配管を流れる過程で溶融ガラスの温度が低下しても、配管を加熱して、溶融ガラスを所望の温度に維持することができる。

一方、配管を流れる溶融ガラスを冷却するための冷却手段は、通常設置されていない。これは、溶融ガラスの冷却は、自然冷却、すなわち配管からの自然放熱で実施可能なためである。

特表２０１２－５１７３９８号公報

近年、ガラス板の製造効率向上の観点から、生産量の急激なおよび／または大幅な変更、ならびにガラス板の種類の変更に迅速に対応できる製造装置が求められるようになってきた。

この点、例えば、ガラス板の生産量が大きく低下した際は、前述の加熱装置により、配管の温度調整ができる。すなわち、ガラス板の生産量の低下に伴い、配管に流れる溶融ガラスの量が減少し、配管が必要な温度まで上昇しなくなっても、この場合、加熱装置によって、配管の温度を高めることができる。

これに対して、製造装置の稼働中に、ガラス板の生産量が大きく上昇した場合は、配管に流れる溶融ガラスの量が急増し、配管の温度が急激に上昇する。この場合、自然冷却では、配管の温度を十分に低下させることは難しくなり得る。また、その結果、成形部の入口において、溶融ガラスの温度を所望の温度まで低下させることが難しくなってしまう。

また、製造するガラス板の組成が変更された際には、清澄部および成形部における溶融ガラスのプロセス温度も変化する。従って、これに伴い、溶融ガラスが流れる配管の温度を、所定の条件に迅速に変更する必要が生じ得る。

しかしながら、配管の自然冷却では、そのような迅速な温度変更に対応できない場合が生じ得る。

なお、特許文献１には、ガラス板の製造装置において、清澄槽の上流または下流の冷却耐火性管に、冷却フィンを設けることが記載されている。

しかしながら、そのような冷却フィンは、配管の表面積を高める効果はあるものの、冷却効果の観点からは、未だ不十分である。特に、前述のような、製造装置の稼働中に配管の温度が急上昇するような作動条件では、冷却フィンを用いても、配管の温度を効果的に低下させることは難しいという問題がある。

このように、生産量の急激なおよび／または大幅な変更、ならびにガラス板の組成の変更などに迅速に対応できる製造装置が、今もなお要望されている。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、生産量の変更およびガラス板の組成の変更が生じた場合であっても、製造プロセスを比較的迅速に適正化できるガラス板の製造装置を提供することを目的とする。

本発明では、ガラス板の製造装置であって、
溶融ガラスを清澄する清澄槽と、
該清澄槽から排出される前記溶融ガラスが流れる配管と、
冷却手段と、
を有し、
前記冷却手段は、外界と分離された冷媒空間に流通される冷媒により、前記配管に流れる前記溶融ガラスを冷却するように構成される、製造装置が提供される。

本発明では、生産量の変更およびガラス板の組成の変更が生じた場合であっても、製造プロセスを比較的迅速に適正化できるガラス板の製造装置を提供できる。

本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置の構成を概略的に示した図である。 冷却手段の別の構成例を模式的に示した断面図である。 本発明の別の実施形態によるガラス板の製造装置の構成を概略的に示した図である。 本発明のさらに別の実施形態によるガラス板の製造装置の構成を概略的に示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

（本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置）
図１を参照して、本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置ついて説明する。

図１には、本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置（以下、「第１の製造装置」と称する）を模式的に示す。

図１に示すように、第１の製造装置１００は、装置の上流側から、溶解部１１０、清澄部１３０、および成形部１８０を有する。

溶解部１１０は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスＭＧを形成する区画である。清澄部１３０は、溶融ガラスＭＧに含まれるガス成分を除去する区画である。成形部１８０は、溶融ガラスＭＧを成形してガラスリボンＧＲを形成する区画である。

また、図１には示されていないが、第１の製造装置１００は、さらに、成形部１８０で形成されたガラスリボンＧＲを徐冷する徐冷部、およびガラスリボンＧＲを切断する切断部を有し得る。

溶解部１１０は、ガラス原料を溶解して溶融ガラスを形成する溶解炉１１２を有する。

清澄部１３０は、溶融ガラスＭＧからガス成分を除去する清澄槽１３２を有する。

清澄槽１３２は、流通路１２０により、溶解炉１１２と接続され、これにより、溶解炉１１２から清澄槽１３２への溶融ガラスＭＧの流通が可能となる。

成形部１８０は、溶融金属ＭＭが収容された浴槽１８２を有する。成形部１８０に供給された溶融ガラスＭＧは、溶融金属ＭＭ上を搬送中に冷却され、ガラスリボンＧＲが形成される。

清澄槽１３２と浴槽１８２との間には、配管１４０が設けられる。配管１４０により、清澄部１３０から排出された溶融ガラスＭＧが成形部１８０に供給される。

配管１４０は、例えば、貴金属または耐熱セラミックスで構成される。貴金属としては、白金（白金合金を含む）、金（金合金を含む）、イリジウム（イリジウム合金を含む）、またはロジウム（ロジウム合金を含む）などが使用されてもよい。また、耐熱セラミックスとしては、耐火性レンガ、アルミナ質セラミックス、およびジルコニア質セラミックス等が挙げられる。

なお、図１には示されていないが、流通路１２０および配管１４０の近傍には、加熱装置が設けられても良い。

このような第１の製造装置１００を用いてガラス板を製造する際には、まず、溶解部１１０にガラス原料が供給される。ガラス原料は、溶解炉１１２内で溶解され、溶融ガラスＭＧとなる。この溶融ガラスＭＧは、流通路１２０を介して、清澄部１３０に供給される。

清澄部１３０に供給された溶融ガラスＭＧは、清澄槽１３２内で所望の温度に加熱される。

清澄槽１３２における溶融ガラスＭＧの温度、すなわち清澄温度Ｔ_Ｃは特に限られないが、例えば、１１００℃～１７５０℃の範囲である。清澄温度Ｔ_Ｃは、１５００℃～１６５０℃の範囲であることが好ましい。

清澄部１３０において溶融ガラスＭＧを清澄温度Ｔ_Ｃに加熱するのは、溶融ガラスＭＧに含まれるガス成分を効率的に除去するためである。すなわち、通常、酸素のようなガス成分は、溶融ガラスＭＧが高温になるほど溶解度が低下する傾向にある。従って、溶融ガラスＭＧの温度を高めることにより、溶融ガラスＭＧに含まれるガス成分を効率的に除去することができる。

なお、溶融ガラスＭＧは、清澄槽１３２に供給される前、すなわち流通路１２０において、加熱装置（図示されていない）により予め加熱されてもよい。

次に、脱ガスされた溶融ガラスＭＧは、配管１４０を通り成形部１８０に供給される。

成形部１８０の浴槽１８２には、例えば溶融スズのような溶融金属ＭＭが予め収容されている。このため、成形部１８０に供給された溶融ガラスＭＧは、溶融金属ＭＭ上に設置される。その後、溶融ガラスＭＧは、溶融金属ＭＭ上を浴槽１８２の上流から下流に向かって移動し、その過程でガラスリボンＧＲに成形される。

成形部１８０の入口における溶融ガラスＭＧの温度は、ガラス組成などによっても変化するが、例えば、７００℃～１５００℃の範囲である。この温度は、８００℃～１４５０℃の範囲が好ましい。

なお、溶融ガラスＭＧの成形部１８０の入口における温度が上記範囲を下回る場合、配管１４０は、加熱装置（図示されていない）により加熱されてもよい。

その後、ガラスリボンＧＲは、成形部１８０の出口から搬出され、徐冷部（図示されていない）に搬入され、徐冷される。さらに、徐冷されたガラスリボンＧＲは、切断部（図示されていない）の切断機で、所定のサイズに切断される。

第１の製造装置１００では、このような方法で、ガラス板を製造することができる。

ところで、ガラス板の生産中に、生産量の急激なおよび／または大幅な変更が要求される場合がある。しかしながら、従来の製造装置では、その際に、しばしば、変更後のガラス板の生産に適した条件に、プロセス条件を調整することが難しくなる。

例えば、ガラス板の生産量が低減すると、配管に流れる溶融ガラスの量が減少し、配管の温度が十分に上昇しなくなる場合がある。ただし、そのような状況では、配管の近傍に設置された加熱装置を用いて配管を加熱することにより、配管を所定の温度まで加熱することができる。従って、この場合、溶融ガラスの温度を比較的速やかに調整できる。

一方、ガラス板の生産量を高めた場合は、配管に流れる溶融ガラスの量が増加し、配管の温度が上昇する。そのような状況では、配管からの自然冷却のみでは、配管さらには内部に流通する溶融ガラスの温度を十分に低下させることが難しくなり得る。特に、生産量が急激に、および／または大幅に増加された場合、自然冷却により溶融ガラスを所定の温度まで低下させることは、極めて難しくなってしまう。

また、製造するガラス板の種類が変更された際には、清澄部および成形部における溶融ガラスのプロセス温度も変化する。従って、これに伴い、溶融ガラスが流れる配管の温度を、所定の条件に迅速に変更する必要が生じ得る。しかしながら、前述のように、配管の自然冷却では、溶融ガラスの迅速な温度調整ができなくなる場合が生じ得る。

これに対して、第１の製造装置１００は、配管１４０の周囲に、冷却手段１５０を有するという特徴を有する。

本願において、「冷却手段」とは、外界と分離された冷媒空間に流通する冷媒により、配管に流通する溶融ガラスＭＧを冷却することが可能な手段全般を意味する。また、そのような冷媒は、設置環境において適正に使用できる限り、特に限られない。冷媒は、例えば、水（もしくは水蒸気）または空気であってもよい。

例えば、図１に示した例では、冷却手段１５０は、配管１４０の周囲に巻き付けられたらせん管１５２で構成され、該らせん管１５２の内部に冷媒が流通される。

第１の製造装置１００では、このような冷却手段１５０により、配管１４０、さらにはその内部に流通する溶融ガラスＭＧを効果的に冷却することができる。

また、冷却手段１５０は、冷媒空間に供給される冷媒の流速および／または流量を自由に調整できる。このため、溶融ガラスＭＧの冷却を、状況に応じて的確に行うことができる。

例えば、ガラス板の生産量を少しだけ高めた場合、配管１４０に流れる溶融ガラスＭＧの量は増加するものの、その増加量は僅かである。従って、配管１４０の温度は、それほど顕著には上昇しない。そのような場合、冷却手段によって流通される冷媒の量を僅かに高めることにより、配管１４０の適正な冷却が行える。

一方、ガラス板の生産量が大きく上昇した場合、配管１４０に流れる溶融ガラスＭＧの量が著しく増加するため、配管１４０の温度は急激に上昇する。しかしながら、そのような場合も、冷媒の流速および流量を十分に高めることにより、配管１４０の適正な冷却が行える。

このように、冷却手段１５０を用いた場合、冷媒の流速および流量を調整することにより、状況に適した配管１４０および溶融ガラスＭＧの冷却を行うことができる。

このような冷却手段１５０の効果により、第１の製造装置１００では、ガラス板の生産量の急激なおよび／または大幅な変更、ならびにガラス板の種類の変更が生じても、配管１４０を所望の温度に比較的迅速に調整できる。また、これにより、第１の製造装置１００では、製造プロセスを比較的迅速に適正化することができ、これによりガラス板の製造効率を高めることができる。

（冷却手段１５０について）
図１に示した例では、冷却手段１５０は、配管１４０の周囲に巻き付けられたらせん管１５２を有する。

らせん管１５２は、例えば、貴金属または耐熱性のセラミックス等で構成される。貴金属としては、例えば、貴金属としては、白金（白金合金を含む）、金（金合金を含む）、イリジウム（イリジウム合金を含む）、またはロジウム（ロジウム合金を含む）などが使用できる。

なお、図１に示した例では、らせん管１５２は、配管１４０に直接巻き付けられている。しかしながら、らせん管１５２は、配管１４０の外周に設置された介在物を介して、配管１４０に巻き付けられてもよい。

らせん管１５２を配管１４０に直接巻き付けた場合、両者の接触点で、局部的に大きな熱交換が生じ得る。このような大きな熱交換が生じると、配管１４０が変形する場合がある。しかしながら、らせん管１５２を介在物を介して巻き付けた場合、そのような局部的な熱交換が回避される。

介在物は、薄いシート状の耐熱部材であってもよい。

ここで、図１に示したらせん管１５２は、冷却手段１５０の単なる一例に過ぎない。冷却手段１５０は、配管１４０に流れる溶融ガラスＭＧを適正に冷却できる限り、その構成は特に限られないことに留意する必要がある。

以下、図２を参照して、冷却手段１５０の別の構成例について説明する。

図２には、冷却手段１５０の別の構成例の断面を模式的に示す。

図２に示すように、この冷却手段１５０は、二重管構造１６０の一部として構成される。

具体的には、二重管構造１６０は、内側管１６２および外側管１６４を有する。また、内側管１６２の内部には第１の流路１６６が構成され、内側管１６２と外側管１６４の間には、第２の流路１６８が構成される。

このような二重管構造１６０では、第１の流路１６６に、溶融ガラスＭＧまたは冷却手段１５０用の冷媒を流通させ、第２の流路１６８に、第１の流路１６６とは逆の流体を流通させることができる。従って、内側管１６２および外側管１６４の一方を配管１４０として利用し、他方を冷却手段１５０として利用することが可能となる。

例えば、内側管１６２を、第１の流路１６６に溶融ガラスＭＧが流れる配管１４０として利用し、外側管１６４を、第２の流路１６８に冷媒が流れる冷却手段１５０として利用した場合、冷媒により、溶融ガラスＭＧを効率的に冷却することができる。

二重管構造１６０において、内側管１６２および／または外側管１６４は、貴金属または耐熱性のセラミックス等で構成されてもよい。貴金属としては、前述のような材料が使用できる。

（本発明の別の実施形態によるガラス板の製造装置）
次に、図３を参照して、本発明の別の実施形態によるガラス板の製造装置ついて説明する。

図３には、本発明の別の実施形態によるガラス板の製造装置（以下、「第２の製造装置」と称する）を示す。

図３に示すように、第２の製造装置２００は、前述の図１に示した第１の製造装置１００と同様の構成を有する。

従って、第２の製造装置２００において、第１の製造装置１００と同様の部分または部材には、図１に示した参照符号に１００を加えた参照符号が使用されている。例えば、第２の製造装置２００は、溶解部２１０、清澄部２３０、および成形部２８０を有する。

ただし、第２の製造装置２００は、清澄部２３０と成形部２８０の間に、撹拌部２７０を有する点が、第１の製造装置１００とは異なっている。

撹拌部２７０は、溶融ガラスＭＧを撹拌して、溶融ガラスＭＧを均質化する区画である。このため撹拌部２７０は、溶融ガラスＭＧを撹拌することが可能な撹拌機２７２を有する。なお、撹拌機２７２の構成は特に限られず、撹拌機２７２として、従来より使用されている撹拌機が使用されてもよい。

清澄槽２３２と撹拌機２７２との間には、第１の配管２４０が設けられる。溶融ガラスＭＧは、第１の配管２４０を介して、清澄槽２３２から撹拌機２７２に供給される。

また、撹拌機２７２と浴槽２８２の間には、第２の配管２７５が設けられる。第２の配管２７５により、撹拌部２７０から排出された溶融ガラスＭＧが成形部２８０に供給される。

第１の配管２４０および／または第２の配管２７５は、例えば、貴金属または耐熱セラミックスで構成される。貴金属としては、白金（白金合金を含む）、金（金合金を含む）、イリジウム（イリジウム合金を含む）、またはロジウム（ロジウム合金を含む）などが使用されてもよい。

なお、第２の製造装置２００の動作については、前述の第１の製造装置１００に関する記載が参照できる。従って、ここでは、これ以上説明しない。

ここで、第２の製造装置２００では、第１の配管２４０に冷却手段２５０が設けられている。

なお、図３に示した例では、冷却手段２５０はらせん管２５２を有する。しかしながら、冷却手段２５０の構成は、特に限られない。冷却手段２５０は、例えば、図２に示したような二重管で構成されてもよい。

このような冷却手段２５０を有する第２の製造装置２００においても、前述の第１の製造装置１００と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。

すなわち、第２の製造装置２００においても、冷却手段２５０により、第１の配管２４０に流れる溶融ガラスＭＧを迅速に冷却することができる。このため、第２の製造装置２００では、ガラス板の生産量の急激なおよび／または大幅な変更、ならびにガラス板の種類の変更が生じても、配管２４０を所望の温度に比較的迅速に調整できる。また、これにより、第２の製造装置２００では、製造プロセスを比較的迅速に適正化することができ、これによりガラス板の製造効率を高めることができる。

（本発明のさらに別の実施形態によるガラス板の製造装置）
次に、図４を参照して、本発明のさらに別の実施形態によるガラス板の製造装置ついて説明する。

図４には、本発明のさらに別の実施形態によるガラス板の製造装置（以下、「第３の製造装置」と称する）を示す。

図４に示すように、第３の製造装置３００は、前述の図３に示した第２の製造装置２００と同様の構成を有する。

従って、第３の製造装置３００において、第２の製造装置２００と同様の部分または部材には、図３に示した参照符号に１００を加えた参照符号が使用されている。例えば、第３の製造装置３００は、溶解部３１０、清澄部３３０、撹拌部３７０、および成形部３８０を有する。

ただし、第３の製造装置３００では、冷却手段３５０の設置位置が、第２の製造装置２００とは異なっている。すなわち、図４に示すように、冷却手段３５０は、撹拌機３７２と浴槽３８２を接続する第２の配管３７５に設けられている。

一般に、撹拌部３７０では、撹拌機３７２の内部に含まれる溶融ガラスＭＧが高温ほど、すなわちガラス粘性が低いほど、均質化処理を実施し易くなる。このため、撹拌機３７２内の溶融ガラスＭＧの温度は、なるべく高い方が好ましい。

この点、第３の製造装置３００では、第２の製造装置２００とは異なり、冷却手段３５０は、撹拌部３７０の下流側に配置される。このため、第３の製造装置３００では、撹拌部３７０に供給される溶融ガラスＭＧに温度の低下が生じ難く、より効率的な均質化処理を実施することが可能となる。

図４に示した例では、冷却手段３５０はらせん管３５２を有する。しかしながら、冷却手段３５０の構成は、特に限られない。冷却手段３５０は、例えば、図２に示したような二重管で構成されてもよい。

このような冷却手段３５０を有する第３の製造装置３００においても、前述の第１の製造装置１００および第２の製造装置２００と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。

すなわち、第３の製造装置３００においても、冷却手段３５０により、第２の配管３７５に流れる溶融ガラスＭＧを迅速に冷却することができる。このため、第３の製造装置３００では、ガラス板の生産量の急激なおよび／または大幅な変更、ならびにガラス板の種類の変更が生じても、第２の配管３７５を所望の温度に比較的迅速に調整できる。また、これにより、第３の製造装置３００では、製造プロセスを比較的迅速に適正化することができ、これによりガラス板の製造効率を高めることができる。

以上、第１の製造装置１００～第３の製造装置３００を例に、本発明の一実施形態について説明した。

しかしながら、これらの構成は、単なる一例であって、本発明によるガラス板の製造装置は、これらとは異なる構成を有しても良い。

例えば、図３に示した第２の製造装置２００では、冷却手段２５０は、第１の配管２４０の周囲に設置される。しかしながら、これとは異なり、冷却手段２５０は、第１の配管２４０と第２の配管２７５の両方に設置されてもよい。

また、第１の製造装置１００～第３の製造装置３００では、溶解炉と清澄槽は、相互に分離され、流通管で接続された別々の部材として示されている。しかしながら、これとは異なり、溶解炉と清澄槽は、相互に直接接続された構成、または一体化された構成を有してもよい。この場合、流通管は不要となる。

この他にも、本発明から逸脱しない範囲で、各種変更が可能である。

１００ 第１の製造装置
１１０ 溶解部
１１２ 溶解炉
１２０ 流通路
１３０ 清澄部
１３２ 清澄槽
１４０ 配管
１５０ 冷却手段
１５２ らせん管
１６０ 二重管構造
１６２ 内側管
１６４ 外側管
１６６ 第１の流路
１６８ 第２の流路
１８０ 成形部
１８２ 浴槽
２００ 第２の製造装置
２１０ 溶解部
２１２ 溶解炉
２２０ 流通路
２３０ 清澄部
２３２ 清澄槽
２４０ 第１の配管
２５０ 冷却手段
２５２ らせん管
２７０ 撹拌部
２７２ 撹拌機
２７５ 第２の配管
２８０ 成形部
２８２ 浴槽
３００ 第３の製造装置
３１０ 溶解部
３１２ 溶解炉
３２０ 流通路
３３０ 清澄部
３３２ 清澄槽
３４０ 第１の配管
３５０ 冷却手段
３５２ らせん管
３７０ 撹拌部
３７２ 撹拌機
３７５ 第２の配管
３８０ 成形部
３８２ 浴槽
ＧＲ ガラスリボン
ＭＧ 溶融ガラス
ＭＭ 溶融金属

Claims (7)

1. ガラス板の製造装置であって、
   溶融ガラスを清澄する清澄槽と、
   該清澄槽から排出される前記溶融ガラスが流れる配管と、
   冷却手段と、
   を有し、
   前記冷却手段は、外界と分離された冷媒空間に流通される冷媒により、前記配管に流れる前記溶融ガラスを冷却するように、前記配管とともに二重管を構成し、
   前記二重管の内側管は、外表面および内表面を有し、前記外表面および前記内表面は、径方向の畝および溝を有しない、製造装置。
2. 前記溶融ガラスは、前記二重管の前記内側管の内部に流れ、前記冷媒は、前記二重管の外側管と前記内側管の間に流れる、請求項１に記載の製造装置。
3. 前記二重管の外側管は、貴金属または耐熱セラミックスを有する、請求項１または２に記載の製造装置。
4. 前記二重管の前記内側管は、貴金属または耐熱セラミックスを有する、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の製造装置。
5. 前記冷媒は、空気または水である、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の製造装置。
6. さらに、前記配管を加熱する加熱手段を有する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の製造装置。
7. さらに、前記清澄槽の下流に、前記溶融ガラスを撹拌する撹拌室を有し、
   前記冷却手段は、
   （ｉ）前記撹拌室の下流、
   （ｉｉ）前記清澄槽と前記撹拌室の間、または
   （ｉｉｉ）前記（ｉ）と前記（ｉｉ）の両方
   に設置される、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の製造装置。

Images