JP7488510B2 - ガラス物品の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、オーバーフローダウンドロー法によりガラス物品を製造するための技術の改良に関する。

ガラス板などのガラス物品の製造方法としては、オーバーフローダウンドロー法が用いられる場合がある。この製法では、成形装置が、略楔状の成形体を備えている。成形体に供給された溶融ガラスは、成形体の頂部に形成された溝部から溢れ出た後、成形体の両側面に形成された傾斜成形面を伝って下端部で合流する。これにより、溶融ガラスから帯状のガラスリボンが連続成形される。この製法によれば、成形されるガラスリボンの表裏面が成形過程で成形体と接触しないため、表裏面に傷等のない平滑なガラスリボンを成形できるという利点がある（例えば、特許文献１、２を参照）。

特開２０１２－２１４３４９号公報 特開２０１３－２１６５３３号公報

オーバーフローダウンドロー法の場合、成形体の幅方向両端部の下端部において、溶融ガラスが冷えて失透が生じ、失透物が形成される場合がある。失透物は、時間の経過とともに成長し、溶融ガラスの流路を妨げる障害物となり得る。失透物が障害物となるまで成長すると、溶融ガラスの一部は、失透物を伝って溶融ガラスの主たる流れから分離するとともに、成形体の下端部から垂れ下がった状態で冷却固化されてガラス玉を形成する場合がある。そして、ガラス玉が落下すると、製造装置やガラスリボンを破損するなどの重大なトラブルを招く原因となる。

特許文献２には、溶融ガラスの失透を抑制する観点から、成形体の幅方向両端部に配置される規制部材（ガイド）全体を通電加熱することが開示されている。しかしながら、規制部材全体を通電加熱すると、溶融ガラスの幅方向両端部の温度が上昇しすぎる。その結果、溶融ガラスから成形されるガラスリボンの温度分布が不均一になり、ガラスリボンに皺が発生するおそれがある。

本発明は、ガラスリボンの温度分布を均一に維持しながら、成形体の幅方向両端部の下端部における溶融ガラスの失透を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、オーバーフローダウンドロー法により、溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形装置を備えるガラス物品の製造装置において、成形装置は、溶融ガラスを流下させる成形体と、成形体の幅方向両端部に配置され、成形体を流下する溶融ガラスの幅方向両端部を規制する規制面を有する規制部材と、規制面よりも幅方向外側で、規制部材の下部のみに配置されるヒーターとを備えていることを特徴とする。

このようにすれば、規制部材の下部のみが加熱されるため、成形体を流下する溶融ガラスの幅方向両端部が過剰に加熱されることがない。つまり、溶融ガラスから成形されるガラスリボンの温度分布を均一に維持しながら、成形体の幅方向両端部の下端部における溶融ガラスの失透を抑制できる。

上記の構成において、ヒーターは、抵抗加熱式ヒーターであることが好ましい。

このようにすれば、ヒーターの厚みや幅で発熱量や加熱箇所を調整できるため、必要な箇所を効率よく加熱できる。

ヒーターが抵抗加熱式である場合、ヒーターは、第一の断面積を有する広大部と、広大部よりも下方位置に設けられ、第一の断面積よりも小さい第二の断面積を有する狭小部とを有することが好ましい。

このようにすれば、断面積が小さく抵抗値が大きい狭小部の発熱量が、断面積が大きく抵抗値が小さい広大部の発熱量よりも大きくなるため、失透が生じやすい成形体の下端部を重点的に加熱できる。

上記の構成において、規制部材とヒーターとの間に、溶射膜からなる絶縁層が形成されていることが好ましい。

このようにすれば、ヒーターから規制部材への熱伝導を阻害することなく、ヒーターと規制部材との間の絶縁が可能となるため、規制部材の下部を効率よく加熱できる。

上記の構成において、成形体は、成形体の下端部で互いに交わる一対の傾斜成形面を有し、ヒーターは、傾斜成形面に対応する位置のみに配置されていることが好ましい。

このようにすれば、成形体を流下する溶融ガラスの幅方向両端部が過剰に加熱されるのをより確実に防止できる。

上記の構成において、規制部材は、傾斜成形面から起立して規制面を有する第一部分と、傾斜成形面に沿う第二部分とを有し、ヒーターは、第二部分に配置されていることが好ましい。

規制部材は、第一部分の面積に比べて第二部分の面積を大きくとることができる場合が多いため、ヒーターの配置スペースを確保しやすくなる。また、規制部材に成形体の幅方向両端部を嵌め込んで固定する場合には、成形体の傾斜成形面にヒーターの熱を伝えやすくなる。

第二部分にヒーターを配置する場合、ヒーターは、一対の傾斜成形面のうちの一方に沿う第二部分と、一対の傾斜成形面のうちの他方に沿う第二部分とにそれぞれ配置されていることが好ましい。

このようにすれば、成形体の一対の傾斜成形面のそれぞれに、ヒーターの熱を伝えやすくなる。

第二部分にヒーターを配置する場合、一対の傾斜成形面のうちの一方に沿う第二部分に設けられたヒーターと、一対の傾斜成形面のうちの他方に沿う第二部分に設けられたヒーターとが、成形体の下端部で連続していることが好ましい。

このようにすれば、溶融ガラスの失透が生じやすい成形体の下端部を効率よく加熱できる。

上記の構成において、ヒーターは、規制部材に１箇所のみ溶接されていることが好ましい。

このようにすれば、ヒーターから規制部材への漏電を防止しながら、ヒーターを規制部材に確実に固定できる。

上記の構成において、ヒーターは、規制部材の下端部に溶接されていることが好ましい。

このようにすれば、ヒーターを規制部材に確実に固定できる。また、成形体の下端部周辺でヒーターを規制部材に確実に密着させることができるため、溶融ガラスの失透が生じやすい成形体の下端部を効率よく加熱できる。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、成形装置を用いて、オーバーフローダウンドロー法により、溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形工程を備えるガラス物品の製造方法において、成形装置は、溶融ガラスを流下させる成形体と、成形体の幅方向両端部に配置され、成形体を流下する溶融ガラスの幅方向両端部を規制する規制面を有する規制部材とを備え、成形工程では、規制面よりも幅方向外側で、規制部材の下部のみに配置されたヒーターにより、規制部材を加熱することを特徴とする。

このようにすれば、上述の対応する構成と同様の作用効果を享受できる。

本発明によれば、ガラスリボンの温度分布を均一に維持しながら、成形体の幅方向両端部の下端部における溶融ガラスの失透を抑制できる。

本発明の一実施形態に係るガラス物品の製造装置に含まれる成形装置を示す正面図である。 図１に示す成形装置のＡ－Ａ断面図である。 図１に示す成形装置のＢ－Ｂ断面図である。 図３のＱ領域を拡大して示す拡大図である。 図１のＰ領域を拡大して示す拡大図である。 図１のＰ領域の変形例を拡大して示す拡大図である。 図１に示す成形装置の変形例のＢ－Ｂ断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、図中に示すＸＹＺからなる直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向が水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である。また、成形されるガラスリボンＧの幅方向に対応する方向を幅方向Ｘ、成形されるガラスリボンＧの厚み方向に対応する方向を厚み方向Ｙと呼ぶ。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るガラス物品の製造装置は、オーバーフローダウンドロー法によって、溶融炉（図示略）から供給される溶融ガラスＧｍを、帯状のガラスリボンＧに成形する成形装置１を備えている。

成形装置１は、成形室（図示略）の内部に配置された成形体２を備えている。成形装置１は、成形室の下方に、ガラスリボンＧの徐冷（アニール）を行う徐冷室、ガラスリボンＧの冷却を行う冷却室、ガラス物品としてのガラス板を得るために、ガラスリボンＧを所定サイズに切断する切断室をさらに備えている。得られたガラス板は、例えばディスプレイのガラス基板やカバーガラスに用いられる。

成形体２は、成形されるガラスリボンＧの幅方向Ｘに沿って長尺な耐火物により形成されている。なお、本明細書において、成形体２の幅方向は、成形されるガラスリボンＧの幅方向Ｘと同じ方向を意味する。

成形体２の頂部には、幅方向Ｘに沿って形成された溝部（オーバーフロー溝）３が設けられている。溝部３の幅方向Ｘの一端側には、供給パイプ（図示略）が接続されている。この供給パイプを通じて溝部３内に溶融ガラスＧｍが供給される。溶融ガラスＧｍの供給方法はこれに限定されない。例えば溝部３の幅方向Ｘの両端側から溶融ガラスＧｍを供給するようにしてもよいし、溝部３の上方から溶融ガラスＧｍを供給するようにしてもよい。

成形体２は、厚み方向Ｙにおいて対称形状をなす。成形体２の厚み方向Ｙの両外側面４はそれぞれ、鉛直方向に沿った平面状をなす垂直成形面５と、垂直成形面５の下方に連なり、鉛直方向に対して傾斜した平面状をなす傾斜成形面６とを備えている。各垂直成形面５は、互いに平行な面である。各傾斜成形面６は、下方に向かうに連れて厚み方向Ｙに互いに近づくように傾斜した面である。つまり、成形体２は、各傾斜成形面６が形成されることで、幅方向Ｘから見た場合に下方に向かって先細りする楔状をなし、各傾斜成形面６が交わる角部が成形体２の下端部２ａを形成している。なお、垂直成形面５は、傾斜面や曲面などに形状を変更してもよいし、省略してもよい。

図１及び図２に示すように、成形体２の幅方向Ｘの両端部には、垂直成形面５及び傾斜成形面６を流下する溶融ガラスＧｍの広がりを規制する規制部材７がそれぞれ設けられている。

規制部材７は、例えば白金又は白金合金により形成されている。

規制部材７は、成形体２の幅方向Ｘの両端部にそれぞれ外嵌された状態で固定されている。詳細には、規制部材７に設けられた嵌合凹部８に成形体２の幅方向Ｘの端部が嵌め込まれている。なお、規制部材７の固定方法はこれに限定されない。例えば、規制部材７は、成形体２にピン等により固定されていてもよい。

本実施形態では、規制部材７は、成形体２の外側面４から起立する第一部分９と、成形体２の外側面４に沿う第二部分１０とを有する。詳細には、第一部分９は、成形体２の垂直成形面５から起立する第一部分９の上部と、成形体２の傾斜成形面６から起立する第一部分９の下部とを有する。同様に、第二部分１０は、成形体２の垂直成形面５に沿う第二部分１０の上部と、成形体２の傾斜成形面６に沿う第二部分１０の下部とを有する。

第一部分９の幅方向Ｘの内側端面は、成形体２の外側面４を流下する溶融ガラスＧｍの幅方向Ｘの端部と接触する規制面１１とされている。規制面１１は、垂直成形面５及び傾斜成形面６に対して垂直であり、かつ、下方に真っ直ぐ延びる平面からなる。すなわち、規制面１１は、ＹＺ平面に沿う平面である。

図１及び図２に示すように、成形体２の幅方向Ｘの両端部の下部には、成形体２の下端部２ａ（傾斜成形面６の下端部６ａ）の一部を下方から覆うように、案内部材１２がそれぞれ設けられている。案内部材１２は、成形体２の傾斜成形面６を正常に流下する溶融ガラスＧｍの一部を傾斜成形面６に沿って案内する役割と、成形体２と規制部材７との間の隙間から嵌合凹部８内に侵入した溶融ガラスＧｍを成形体２の下端部２ａでＦ方向に排出し、成形体２の傾斜成形面６に沿って正常に流下する溶融ガラスＧｍに合流させる役割とを有する。

案内部材１２は、規制部材７と同一材料（例えば白金又は白金合金）により形成されている。

案内部材１２は、規制部材７の規制面１１に沿った垂直案内面１３と、成形体２の傾斜成形面６に沿った傾斜案内面１４と、成形体２の下端部２ａで傾斜案内面１４から垂下されたフィン１５とを備えている。フィン１５は、鉛直方向Ｚに沿って延びる板状体である。

案内部材１２は、垂直案内面１３、傾斜案内面１４及びフィン１５が一体化された単一部材である。本実施形態では、垂直案内面１３を規制部材７の規制面１１に溶接等することにより、案内部材１２が規制部材７に固定されている。なお、案内部材１２の固定方法はこれに限定されない。例えば、案内部材１２は、傾斜成形面６に固定されていてもよい。

傾斜案内面１４は、成形体２の下端部２ａの形状に倣ったＶ字状をなし、その下端部２ａの一部、及び各傾斜成形面６の一部を覆っている。また、傾斜案内面１４は、幅方向Ｘの寸法が案内部材１２の下端側に向かうに連れて長くなるように形成されている。

垂直案内面１３の厚みは、例えば０．５～３ｍｍである。傾斜案内面１４の厚みは、例えば０．５～３ｍｍである。フィン１５の厚みは、例えば０．５～１０ｍｍであり、フィン１５の幅方向Ｘの寸法は、例えば１０～１００ｍｍである。

本実施形態では、フィン１５は、傾斜成形面６の下端部６ａの幅方向両端部のみに設けられているが、これに限定されない。例えば、フィン１５は、傾斜成形面６の下端部６ａの全域に設けられていてもよい。あるいは、フィン１５は、省略してもよい。

図１及び図３に示すように、規制面１１よりも幅方向Ｘの外側における規制部材７の下部には、ヒーター１６が設けられている。このようにすれば、規制部材７の下部のみが加熱されるため、成形体２を流下する溶融ガラスＧｍの幅方向Ｘの両端部が過剰に加熱されることがない。このため、ガラスリボンＧの温度分布を均一に維持しながら、成形体２の幅方向Ｘの両端部の下端部２ａにおける溶融ガラスＧｍの失透を抑制できる。

ここで、規制部材７の下部とは、成形体２の傾斜成形面６に対応する位置であることが好ましい。本実施形態では、ヒーター１６は、成形体２の傾斜成形面６に対応する位置のみに配置されており、成形体２の垂直成形面５に対応する位置には配置されていない。

ヒーター１６は、抵抗加熱式ヒーターである。ヒーター１６の発熱部（導電部）は、例えば、白金や白金合金、ニクロム、鉄クロム、カーボン、炭化ケイ素から形成される。

本実施形態では、ヒーター１６は、規制部材７の第二部分１０の下部の表面に配置されている。

ヒーター１６は、第一の幅Ｗ１を有する幅広部１７（広大部）と、幅広部１７よりも下方位置に設けられ、第一の幅Ｗ１よりも小さい第二の幅Ｗ２を有する幅狭部１８（狭小部）と有する。幅広部１７及び幅狭部１８は、第二部分１０の下部の表面に沿った帯状体である。このようにすれば、断面積が小さく抵抗値が大きい幅狭部１８の発熱量が、断面積が大きく抵抗値が小さい幅広部１７の発熱量よりも大きくなるため、失透が生じやすい成形体２の下端部２ａを重点的に加熱できる。

（狭小部の断面積）／（広大部の断面積）は、例えば、０．１～０．８であることが好ましく、０．３～０．５であることがより好ましい。また、（傾斜成形面６に沿った方向における狭小部の寸法Ｌ２）／（（傾斜成形面６に沿った方向における傾斜成形面６の寸法）＋（垂直成形面５に沿った方向における垂直成形面５の寸法））は、例えば、０．０１～０．３であることが好ましく、０．１～０．２であることがより好ましい。（傾斜成形面６に沿った方向における広大部の寸法Ｌ１）／（（傾斜成形面６に沿った方向における傾斜成形面６の寸法）＋（垂直成形面５に沿った方向における垂直成形面５の寸法））は、例えば、０．０１～０．３であることが好ましく、０．１～０．２であることがより好ましい。なお、ヒーター１６に広大部と狭小部を設ける場合、幅を一定にして厚みを異ならせてもよく、幅と厚みの両方を異ならせてもよい。また、ヒーター１６は、断面積が一定であってもよい。

図３に示すように、ヒーター１６は、一対の傾斜成形面６のうちの一方に沿う第二部分１０と、一対の傾斜成形面６のうちの他方に沿う第二部分１０とにそれぞれ配置されている。一方の傾斜成形面６に沿う第二部分１０に配置されたヒーター１６と、他方の傾斜成形面６に沿う第二部分１０に配置されたヒーター１６とは、成形体２の下端部２ａで連続している。つまり、ヒーター１６は一本の連続した帯状体であり、その連続部１９は傾斜成形面６の下端部６ａに倣ったＶ字形状をなす。

図４に示すように、規制部材７の第二部分１０の表面には、溶射膜からなる絶縁層２０が成膜されており、この絶縁層２０がヒーター１６と接触している。絶縁層２０は、規制部材７とヒーター１６との間の絶縁が維持できれば、ヒーター１６の配置領域の全体に形成されていてもよいし、ヒーター１６の配置領域に部分的に形成されていてもよい。本実施形態では、絶縁層２０は、第二部分１０の表面の略全面に形成されている。このように溶射膜からなる絶縁層２０を形成すれば、ヒーター１６から規制部材７への熱伝導を阻害することなく、ヒーター１６と規制部材７との間の絶縁が可能となるため、規制部材７の下部を効率よく加熱できる。

絶縁層２０は、例えばアルミナ・ジルコニアの溶射膜やアルミナの溶射膜、ジルコニアの溶射膜により形成される。

なお、絶縁層２０は、規制部材７の表面ではなく、ヒーター１６の表面に成膜されていてもよい。あるいは、絶縁層２０は省略してもよい。

図５に示すように、ヒーター１６は、規制部材７の第一部分９に溶接により固定されている。ヒーター１６と規制部材７との溶接部２１は、規制部材７上の１箇所のみに形成されている。溶接部２１には、絶縁層２０は形成されていない。このようにすれば、規制部材７への通電を防止しながら、ヒーター１６を規制部材７に確実に固定できる。

図５では、溶接部２１は、規制部材７の下端部７ａに形成されているが、これに限定されない。つまり、溶接部２１は、規制部材７の下端部７ａよりも上方のいずれか１箇所に形成されていてもよい。ただし、溶接部２１を規制部材７の下端部７ａに形成した場合、成形体２の下端部２ａ周辺でヒーター１６を規制部材７に確実に密着させることができる。このため、溶融ガラスＧｍの失透が生じやすい成形体２の下端部２ａを効率よく加熱できる。したがって、溶接部２１は、規制部材７の下端部７ａに形成することが好ましい。

溶接部２１を規制部材７の下端部７ａに形成する場合、図６に示すように、溶接部２１は、２箇所以上（図示例は２箇所）に形成されていてもよい。これは、規制部材７の下端部７ａであれば、ヒーター１６から規制部材７に通電しても規制部材７の下端部７ａを加熱できるためである。

溶接部２１は、規制部材７及びヒーター１６の発熱部と同じ材質（例えば、白金、白金合金など）で形成される。

本実施形態に係るガラス物品の製造方法は、上記の成形装置１を用いて、オーバーフローダウンドロー法により、溶融ガラスＧｍからガラスリボンＧを成形する成形工程を含む。成形工程では、溝部３に供給された溶融ガラスＧｍが、溝部３から溢れ出た後、各外側面４をそれぞれ伝って、成形体２の下端部２ａで合流する。これにより、溶融ガラスＧｍからガラスリボンＧが連続成形される。

本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では、ヒーター１６の一端部及び他端部を成形体２の下端部２ａよりも上方に位置させ、ヒーター１６の中央部（連続部１９）を成形体２の下端部２ａ周辺に位置させる態様を説明したが、ヒーター１６の配置態様はこれに限定されない。例えば、ヒーター１６の一端部及び他端部を成形体２の下端部２ａ周辺に位置させ、ヒーター１６の中央部（連続部１９）を成形体２の下端部２ａよりも上方に位置させる態様としてもよい。また、ヒーター１６は、連続部１９を設けることなく、一方の傾斜成形面６に沿う第二部分１０に配置されたヒーター１６と、他方の傾斜成形面６に沿う第二部分１０に配置されたヒーター１６とをそれぞれ独立した回路としてもよい。

図７に示すように、規制部材７の第一部分９の幅方向の外側端面（溶融ガラスＧｍと接触しない側の端面）２２に、ヒーター１６を配置してもよい。この構成においても、ヒーター１６は、幅広部１７（広大部）と、幅広部１７（広大部）よりも下方位置に設けられる幅狭部１８（狭小部）とを有していてもよい。

ヒーター１６は、抵抗加熱式ヒーターに限定されない。例えば、ヒーター１６は、通電加熱式ヒーター、誘導加熱式ヒーターなどであってもよい。

上記の実施形態において、案内部材１２は省略してもよい。

上記の実施形態では、ガラス物品がガラス板である場合を説明したが、ガラス物品は、例えば、ガラスリボンＧを巻芯などの周りにロール状に巻き取ったガラスロールなどであってもよい。

１ 成形装置
２ 成形体
４ 外側面
５ 垂直成形面
６ 傾斜成形面
７ 規制部材
８ 嵌合凹部
９ 第一部分
１０ 第二部分
１１ 規制面
１２ 案内部材
１３ 垂直案内面
１４ 傾斜案内面
１５ フィン
１６ ヒーター
１７ 幅広部（広大部）
１８ 幅狭部（狭小部）
１９ 連続部
２０ 絶縁層
２１ 溶接部

Claims (10)

1. オーバーフローダウンドロー法により、溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形装置を備えるガラス物品の製造装置において、
   前記成形装置は、前記溶融ガラスを流下させる成形体と、前記成形体の幅方向両端部に配置され、前記成形体を流下する前記溶融ガラスの幅方向両端部を規制する規制面を有する規制部材と、前記規制面よりも幅方向外側で、前記規制部材の下部に配置されるヒーターとを備え、
   前記成形体は、前記成形体の下端部で互いに交わる一対の傾斜成形面を有し、
   前記ヒーターは、前記傾斜成形面に対応する位置のみに配置されていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
2. 前記ヒーターは、抵抗加熱式ヒーターである請求項１に記載のガラス物品の製造装置。
3. 前記ヒーターは、第一の断面積を有する広大部と、前記広大部よりも下方位置に設けられ、前記第一の断面積よりも小さい第二の断面積を有する狭小部とを有する請求項２に記載のガラス物品の製造装置。
4. 前記規制部材と前記ヒーターとの間に、溶射膜からなる絶縁層が形成されている請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
5. 前記規制部材は、前記傾斜成形面から起立して前記規制面を有する第一部分と、前記傾斜成形面に沿う第二部分とを有し、
   前記ヒーターは、前記第二部分に配置されている請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
6. 前記ヒーターは、前記一対の傾斜成形面のうちの一方に沿う前記第二部分と、前記一対の傾斜成形面のうちの他方に沿う前記第二部分とにそれぞれ配置されている請求項５に記載のガラス物品の製造装置。
7. 前記一対の傾斜成形面のうちの一方に沿う前記第二部分に配置された前記ヒーターと、前記一対の傾斜成形面のうちの他方に沿う前記第二部分に配置された前記ヒーターとが、
   前記成形体の下端部で連続している請求項６に記載のガラス物品の製造装置。
8. 前記ヒーターは、前記規制部材に１箇所のみ溶接されている請求項１～７のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
9. 前記ヒーターは、前記規制部材の下端部に溶接されている請求項１～８のいずれか１項に記載のガラス物品の製造装置。
10. 成形装置を用いて、オーバーフローダウンドロー法により、溶融ガラスからガラスリボンを成形する成形工程を備えるガラス物品の製造方法において、
    前記成形装置は、前記溶融ガラスを流下させる成形体と、前記成形体の幅方向両端部に配置され、前記成形体を流下する前記溶融ガラスの幅方向両端部と接触する規制面を有する規制部材とを備え、
    前記成形工程では、前記規制面よりも幅方向外側で、前記規制部材の下部に配置されたヒーターにより、前記規制部材を加熱し、
    前記成形体は、前記成形体の下端部で互いに交わる一対の傾斜成形面を有し、
    前記ヒーターは、前記傾斜成形面に対応する位置のみに配置されることを特徴とするガラス物品の製造方法。

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