WO2012018072A1

WO2012018072A1 - ガラス板製造装置およびガラス板冷却方法

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Publication number: WO2012018072A1
Application number: PCT/JP2011/067845
Authority: WO
Inventors: 伸広前田
Original assignee: ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-02-09
Also published as: JP2013063902A; TW201213247A; JP5190558B2; TWI414493B; TWI403471B; KR20120132688A; JPWO2012018072A1; JP5154700B2; CN203173971U; KR101452609B1; TW201332908A

Abstract

　本発明に係るガラス板製造装置は、成形体からオーバーフローした溶融ガラス（９０）を、成形体（１０）の両側面に沿って流下させた後、成形体の下端部近傍で合流させてガラス板（９１）を製造する、ガラス板の冷却速度を調整可能なガラス板製造装置であって、複数の冷却調整板と、温度制御ユニットとを備える。複数の冷却調整板は、溶融ガラスの合流ポイントより下方で、溶融ガラスの流れ方向に沿って並列して配置され、ガラス板の冷却速度を調整する。温度制御ユニットは、各冷却調整板に対応して設けられ、各冷却調整板の温度を制御する。

Description

ガラス板製造装置およびガラス板冷却方法

　本発明は、ガラス板製造装置またはガラス板冷却方法に関する。

　従来、ガラス板の製造方法の一つとして、フュージョン法が採用されている。フュージョン法では、成形体に流し込んだ溶融ガラスを成形体からオーバーフローさせてガラス板を製造する。成形体からオーバーフローした溶融ガラスは、成形体に沿って流下した後、成形体の下端部で合流し、その後、成形体を離れてガラス板となる。ガラス板は、炉内の雰囲気によって冷却され、粘性域から粘弾性域を経て弾性域へと変化していく。ここで、ガラスの粘弾性域において均一に冷却されるべきガラス板の範囲が、炉内で発生する対流によって不均一に冷却されることを防ぐため、例えば、特許文献１（特開平２－２２５３２６号公報）に示すように、ガラス板の両側に、板状部材を設ける技術が提案されている。

　ところで、近年のガラス基板の需要増加に伴い、ガラス板の生産量向上が求められてきた。しかし、従来の技術を採用した場合、ガラス板の冷却速度を十分に制御することが困難であるため、生産量の向上が十分に期待できない。

　そこで、本発明の課題は、ガラス板の冷却速度を調整可能なガラス板製造装置またはガラス板冷却方法を提供することにある。

　本発明に係るガラス板製造装置は、成形体からオーバーフローした溶融ガラスを、成形体の両側面に沿って流下させた後、成形体の下端部近傍で合流させてガラス板を製造するガラス板製造装置であって、複数の冷却調整板と、温度制御ユニットとを備える。複数の冷却調整板は、溶融ガラスの合流ポイントより下方で、溶融ガラスの流れ方向に沿って並列して配置され、ガラス板の冷却速度を調整する。温度制御ユニットは、各冷却調整板に対応して設けられ、各冷却調整板の温度を制御する。

　溶融ガラスの流れ方向に並列する冷却調整板は、各冷却調整板に対応する温度制御ユニットによってそれぞれ温度制御される。冷却調整板は、温度制御ユニットによって、幅方向の温度均一性を保つように制御され、ガラス板の冷却速度を調整する。

　これによって、ガラス板の温度制御を効果的に行うことができる。

　また、複数の冷却調整板は、上下雰囲気仕切り部材の下方に配置されることが好ましい。上下雰囲気仕切り部材は、溶融ガラスの合流ポイントの近傍に配置されて合流ポイントの上側雰囲気および下側雰囲気を仕切る。

　上下雰囲気仕切り部材によって成形体の熱が遮断された空間で、冷却調整板が溶融ガラスの冷却速度を制御するため、温度制御ユニットによる冷却の影響が成形体に及びにくい。また、成形体上を流れる溶融ガラスの最適ガラス粘度を変化させることなく、粘弾性域におけるガラス板の温度制御を効率よく行うことができる。

　さらに、各冷却調整板は、溶融ガラスの流れ方向に交差する水平方向に延び、温度制御ユニットは、パイプを含むことが好ましい。パイプは、各冷却調整板の全体を冷却または加熱する流体を流す。

　パイプを流れる流体によって、ガラス板に対向する各冷却調整板の全体を、ガラス板対向面の裏面側から冷却または加熱することができる。

　さらに、パイプは、メインパイプとサブパイプとを含むことが好ましい。メインパイプは、冷却調整板の長手方向に沿って配置される。サブパイプは、メインパイプの両側部にそれぞれ連結される。サブパイプは、メインパイプに熱交換の媒体となる気体を送る。また、メインパイプは、複数の吹出口を有することが好ましい。複数の吹出口は、サブパイプから送られた気体をメインパイプの外に吹き出して冷却調整板に吹き付ける。

　冷却調整板に対して複数の吹出口から気体を吹き付けることによって、冷却調整板の温度制御を効果的に行うことができる。

　さらに、複数の吹出口は、各吹出口から吹き出される気体の量が均一になるように、メインパイプの側部からの距離に応じて、それぞれ所定の大きさを有することが好ましい。

　冷却調整板に向けて気体を吹き出す吹出口の大きさ及び位置を調節することにより、パイプに供給する気体の圧力をある程度変更しても、第１方向に延びる冷却調整板全体の幅方向の冷却量がほぼ一定に保たれるようにすることができる。冷却調整板全体の幅方向の冷却量がほぼ一定に保たれることで高い平面度を保有した好適なガラス板を製造することができる。

　また、冷却調整板は、チャンネルであり、チャンネルの主部が、ガラス板と対向することが好ましい。これにより、冷却調整板の強度を向上させることができる。

　さらに、ガラス板の製造装置は、第１の囲み部材と、第２の囲み部材と、断熱部材とをさらに備えることが好ましい。第１の囲み部材は、第１のパイプを囲み、第１空間を形成する。第１のパイプとは、第１の冷却調整板を冷却または加熱する流体を流すパイプであり、第１空間とは、第１の冷却調整板の冷却速度を調整するための空間である。第２の囲み部材は、第２のパイプを囲み、第２空間を形成する。第２のパイプとは、第１の冷却調整板に隣接する第２の冷却調整板を、冷却または加熱する流体を流すパイプである。第２空間とは、第２の冷却調整板の冷却速度を調整するための空間である。断熱部材は、第１の空間と、第２空間との間に配置され、第１空間と第２空間との間の熱の移動を遮る。

　断熱部材によって第１空間と第２空間との熱の移動が遮られるため、第１の冷却調整板の温度制御時に、第２の冷却調整板への温度の影響を低減させることができる。

　また、ガラス板の製造装置は、気体制御ユニットをさらに備えることが好ましい。気体制御ユニットは、冷却調整板に吹き付けられた気体の流れを制御する。これにより、一の吹出口から冷却調整板に向けて吹き付けられた気体が、他の吹出口から吹き出される気体に与える影響を低減させることができる。

　本発明に係るガラス板の冷却方法は、成形体からオーバーフローした溶融ガラスを、成形体の両側面に沿って流下させた後、成形体の下端部近傍で合流させて形成するガラス板を冷却する、ガラス板冷却方法であって、第１冷却ステップと、第２冷却ステップとを備える。第１冷却ステップでは、第１の冷却調整板と第１の温度制御ユニットとによってガラス板を冷却する。第１の冷却調整板は、溶融ガラスの合流ポイントより下方に配置され、ガラス板の冷却速度を制御する。第１の温度制御ユニットは、第１の冷却調整板に対応して設けられ第１の冷却調整板の温度を調整する。第２冷却ステップでは、第２の冷却調整板と第２の温度制御ユニットによってガラス板を冷却する。第２の冷却調整板は、ガラス板の冷却速度を制御する。第２の温度制御ユニットは、第２の冷却調整板に対応して設けられ第２の冷却調整板の温度を調整する。第２の冷却調整板および第２の温度制御ユニットは、溶融ガラスの流れ方向に対して、第１の冷却調整板および前記第１の温度制御ユニットの下流に配置される。また、第２の冷却調整板および第２の温度制御ユニットは、第１の冷却調整板および第１の温度調整ユニットにそれぞれ並列する。

　溶融ガラスの流れ方向に並列する冷却調整板は、各冷却調整板に対応する温度制御ユニットによってそれぞれ温度制御される。冷却調整板は、温度制御ユニットによって幅方向の温度均一性を保つように制御され、ガラス板の冷却速度を制御する。

　本発明に係るガラス板製造装置およびガラス板の冷却方法では、ガラス板の温度制御を効果的に行うことができる。

ガラス板製造装置の概略構成図である。成形装置の概略構成図（断面図）である。成形装置の概略構成図（側面図）である。冷却調整板を示す図である。冷却調整板と囲み部材とによって形成される空間を示す図である。メインパイプから吹き出されるガスと、吹き出された後のガスの流れとを示す図である。パイプの構成を示す図である。制御装置および制御装置に接続される各機構を示す図である。

　（１）全体構成
　図１に、本発明の第１実施形態に係るガラス板製造装置１００の概略構成図を示す。ガラス板製造装置１００は、フュージョン法を採用してガラス板９１を製造する装置である。ガラス板製造装置１００によって製造されるガラス板９１は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイのガラス基板に用いられる。また、本実施形態において、ガラス板製造装置１００は、Ｇ５サイズのガラス基板に用いるガラス板９１を製造する。ガラス板製造装置１００は、帯状のガラス板９１を連続的に製造する。

　ガラス板製造装置１００は、主として、溶解槽２００と、清澄槽３００と、成形装置１０１とを含む。溶解槽２００では、ガラスの原料が溶解され溶融ガラスが生成される。その後、溶融ガラスは清澄槽３００に送られる。清澄槽３００では、溶融ガラス中の気泡の除去が行われる。その後、溶融ガラスは、成形装置１０１へと送られる。

　図２および図３に、成形装置１０１の概略構成を示す。図２は、成形装置１０１の断面図である。図３は、成形装置１０１の側面図である。成形装置１０１は、図２，図３または図６に示すように、主として、成形体１０と、上下雰囲気仕切り部材２０，２０と、冷却ローラ３０，３０，・・・と、冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆと、囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・と、断熱部材７１，７１，・・・と、引下げローラ６０，６０，・・・と、制御装置８０とから構成されている。以下、成形装置１０１に含まれる各構成について詳細に説明する。

　（２）詳細構成
　（２－１）成形体
　成形体１０は、溶融ガラス９０をオーバーフローさせることによって、溶融ガラス９０を板状のガラス（ガラス板９１）へと成形する。成形体１０は、流し込み口１２を有する（図３参照）。溶解槽２００および清澄槽３００を経由した溶融ガラス９０は、流し込み口１２から流し込まれる。

　図２に示すように、成形体１０は、断面形状で略５角形の形状を有する。略５角形の先端は、成形体１０の下端部に相当する。成形体には、溝１１が形成されている。溝１１は、成形体１０の長手方向に延びる。具体的には、溝１１は、流し込み口１２が設けられた第１端部から、第１端部に対向する第２端部に延びる。溝１１は、流し込み口１２近傍が最も深く、第２端部に近づくにつれて、徐々に浅くなるように形成されている。成形体１０からオーバーフローした溶融ガラス９０は、成形体１０の両側面を沿いながら流下し、成形体１０の下端部で合流する。

　（２－２）上下雰囲気仕切り部材
　上下雰囲気仕切り部材２０，２０は、溶融ガラス９０の合流ポイントの近傍に配置されている。また、図２に示すように、上下雰囲気仕切り部材２０，２０は、ガラス板９１の厚み方向両側に配置される。上下雰囲気仕切り部材２０，２０は、断熱材である。すなわち、上下雰囲気仕切り部材２０，２０は、溶融ガラス９０の合流ポイントの上側雰囲気および下側雰囲気を仕切ることにより、上下雰囲気仕切り部材２０，２０の上側から下側への熱の移動を遮断する。

　（２－３）冷却ローラ
　冷却ローラ３０，３０，・・・は、成形体１０の下端部で合流して板状になった溶融ガラス９０（ガラス板９１）に接触して、ガラスを冷却するために設置される。

　（２－４）冷却調整ユニット
　冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、ガラス板９１の冷却速度を調整するユニットである。本実施形態では、６つの冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆが設けられている。冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、図２および図３に示すように、上下雰囲気仕切り部材２０，２０の下方に配置される。また、冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、ガラス板９１の流下方向に沿って並列して配置されている。複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、隙間なく並べられる。各冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、独立して制御可能な構成になっている。本実施形態では、冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、ガラス板９１の流下方向に沿って、ガラス板９１を段階的に冷却できるようにそれぞれ制御される。

　冷却調整ユニット４０ａには、冷却調整板４１ａと、冷却調整板４１ａの温度を制御する温度制御ユニット５０ａとが含まれる（図６参照）。同様に、冷却調整ユニット４０ｂには、冷却調整板４１ｂと、冷却調整板４１ｂの温度を制御する温度制御ユニットとが含まれ、冷却調整ユニット４０ｃには、冷却調整板４１ｃと、冷却調整板４１ｃの温度を制御する温度制御ユニットが含まれる。他の冷却調整ユニット４０ｄ－４０ｆについても同様である。冷却調整板４１ｂ，４１ｃの温度を制御する温度制御ユニットについては、温度制御ユニットに含まれるパイプ５１ｂ，５１ｃのみを図示している（図５参照）。なお、全ての冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆの構成は同様である。したがって、以下、冷却調整ユニット４０ａを例に挙げて、冷却調整ユニット４０ａに含まれる、冷却調整板４１ａと、温度制御ユニット５０ａとについて説明する。冷却調整ユニット４０ａは、６つの冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆの中で、ガラス板９１の流下方向に対して、最も上流に配置されている。

　（２－４－１）冷却調整板
　冷却調整板４１ａは、ガラス板９１の表面近傍に配置され、ガラス板９１の冷却速度を調整する部材である。冷却調整板４１ａは、溶融ガラス９０（ガラス板９１）の流れ方向に交差する方向（すなわち、水平方向）に延びる。冷却調整板４１ａの長手方向の長さは、ガラス板９１の幅方向の長さよりもわずかに短い。本実施形態では、冷却調整板４１ａの長手方向の長さは１，５００ｍｍである。

　冷却調整板４１ａは、折り曲げ加工が施された金属部材である。金属部材は、大気中で６００℃以上の耐熱性を持つ部材であることが好ましい。また、金属部材は、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率があることが好ましい。このように熱伝導率が高い金属部材を用いることで、冷却調整板４１ａの表面と裏面との温度差が小さくなり、表面の熱膨張と裏面の熱膨張との差が抑えられ、冷却調整板４１ａの反りが抑制される。また、熱伝導率が高いので、冷却調整板４１ａの各部の温度差がついた場合にも、その温度差が速やかに緩和される。さらに、冷却調整板４１ａとして熱伝導率が高い金属部材を用いているため、ガラス板９１の冷却効率も高くなっている。金属部材の放射率特性については、高い熱交換率を確保するため、使用温度域で０．８５以上であることが好ましい。本実施形態では、金属部材として、純ニッケル（熱伝導率：９０．７Ｗ／ｍＫ）を用いる。

　冷却調整板４１ａは、図４に示すように、折り曲げ部４２ａと、主部４３ａとから構成される。折り曲げ部４２ａは、水平方向に延びる金属部材の上下に位置し、金属部材の折り曲げられた部分である。水平方向に延びる金属部材のうち、折り曲げ部４２ａを除く部分が主部４３ａである。主部４３ａは、ガラス板９１に対向する平坦な面（対向面）を有する。具体的に、冷却調整板４１ａは、チャンネル（溝形鋼）である。

　ここで、主部４３ａの寸法ｈは、所望の冷却速度を得るために適宜変更し得る。例えば、ガラスの単位幅当たりの流量に応じて変更される。また、主部４３ａは、所定値以上の厚みｔを有することが好ましい。具体的に、厚みｔは、約４ｍｍ以上である事が好ましい。熱容量の観点からすると、厚みｔは、より好ましくは６ｍｍ以上、さらに好ましくは８ｍｍ以上である。これぐらいの厚みｔのチャンネルを用いる場合には、冷却調整板４１ａの熱容量が十分に大きくなり、温度差が小さくなってガラス板９１の温度分布の均一性がより向上するようになる。また、折り曲げ部４２ａの寸法ｗは、約２０ｍｍ～約５０ｍｍである。なお、冷却調整板４１ａは、隣接する冷却調整板４１ｂと、螺子止めされている（図５参照）。具体的には、冷却調整板４１ａの折り曲げ部４２ａは、冷却調整板４１ｂの折り曲げ部４２ｂと螺子止めされて連結される。そのため、折り曲げ部４２ａは、基本的には螺子止めできる程度の寸法を有していればよい。但し、折り曲げ部４２ａは冷却調整板４１ａの断面二次モーメントを大きくすることにも寄与しているため、折り曲げ部４２ａが短すぎることは好ましくない。

　（２－４－２）温度制御ユニット
　温度制御ユニット５０ａは、冷却調整板４１ａの温度を調整する。具体的には、温度制御ユニット５０ａは、ガラス板９１の流下方向に沿ってガラス板９１が段階的に冷却されるように、対応する冷却調整板４１ａの温度を調整する。

　温度制御ユニット５０ａは、主として、パイプ５１ａと、サーミスタ５６（図７参照）と、気体制御ユニット５７ａとによって構成されている。

　ａ）パイプ
　パイプ５１ａは、冷却調整板４１ａの全体を冷却または加熱するための流体を流す。ここで、パイプに流される流体とは、ガス（例えば、空気や、窒素等の不活性ガス）である。パイプ５１ａには、メインパイプ５２ａと、サブパイプ５３１ａ，５３２ａとが含まれる。

　メインパイプ５２ａは、図６に示すように、冷却調整板４１ａの長手方向に沿って配置される。メインパイプ５２ａには、複数の吹出口５２１，５２１，５２１，・・・が均等に形成されている。具体的には、吹出口５２１，５２１，５２１，・・・は、メインパイプ５２ａの中心線Ｃに対して対称の位置に形成されている。また、吹出口５２１は、図５に示すように、冷却調整板４１ａの主部４３ａに対向する位置に設けられている。すなわち、吹出口５２１から吹き出されるガスは、冷却調整板４１ａの主部４３ａに吹き付けられる。より具体的には、吹出口５２１から吹き出されるガスは、対向面の裏面側に吹き付けられる。吹出口５２１は、メインパイプ５２ａの側部からの距離に応じて、それぞれ所定の大きさを有する。すなわち、吹出口５２１の大きさも、メインパイプ５２ａの中心線Ｃに対して対称である。ここで、メインパイプ５２ａの側部には、第１側部と第２側部とが含まれる。第１側部および第２側部は、メインパイプ５２ａの長手方向の中心線Ｃを基準に、対称の位置に配置される。また、所定の大きさとは、各吹出口５２１から吹き出されるガスの量が均一になるような大きさである。具体的に、吹出口５２１の大きさは、吹出口５２１が形成される位置が側部から離れれば離れるほど大きくなる（図７参照）。

　サブパイプ５３１ａ，５３２ａは、メインパイプ５２ａに熱交換の媒体となるガスを送るパイプである。サブパイプ５３１ａ，５３２ａは、メインパイプ５２ａの両側部（第１側部および第２側部）にそれぞれ接続されている。具体的に、メインパイプ５２ａの第１側部には、第１サブパイプ５３１ａが接続され、メインパイプ５２ａの第２側部には、第２サブパイプ５３２ａが接続されている。第１サブパイプ５３１ａおよび第２サブパイプ５３２ａは、図６に示すように、ガス供給ユニット５４と接続されている。ガス供給ユニット５４から第１サブパイプ５３１ａ及び第２サブパイプ５３２ａに送られるガスの量は、ガス供給弁５５によって調整される。

　ｂ）サーミスタ
　サーミスタ５６は、冷却調整板４１ａの温度を測定する。サーミスタ５６は、冷却調整板４１ａの長手方向に複数取り付けられている。サーミスタ５６で測定された冷却調整板４１ａの温度は、後述する制御装置８０に送られる。

　ｃ）気体制御ユニット
　気体制御ユニット５７ａは、冷却調整板４１ａに吹き付けられたガスの流れを制御するユニットである。具体的には、気体制御ユニット５７ａは、冷却調整板４１ａに吹き付けられたガスが、冷却調整板４１ａの長手方向に流れないように制御する。より具体的には、気体制御ユニット５７ａは、図６に示すように、メインパイプ５２ａの吹出口５２１から吹き出されたガスが、冷却調整板４１ａに吹き付けられた後、冷却調整板４１ａの長手方向に流れる前に、吹き出し方向ｄ１と真逆の方向ｄ２へ流れるようにガスの流れを制御する。気体制御ユニット５７ａは、吹出口５２１から吹き出されたガスを方向ｄ２に流れるように制御することにより、一の吹出口５２１から吹き出されるガスが、他の吹出口５２１２から吹き出されるガスの流れ方向ｄ１に影響を与えないように構成されている。方向ｄ２に流されたガスは、炉外へ放出される。

　（２－５）囲み部材
　囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・は、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃの温度を制御するための空間７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，・・・を形成する部材である。囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・は、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃの折り曲げ部４２ａ，４２ｂ，４２ｃに接続されている。冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃに接続された囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・とが、パイプ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，・・・を取り囲む空間７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，・・・を形成する。

　具体的には、図５に示すように、第１の冷却調整板４１ａには、第１の囲み部材７０ａ，７０ａが接続されている。第１の冷却調整板４１ａと第１の囲み部材７０ａ，７０ａとによって第１のパイプ５１ａを囲む第１の空間７２ａが形成される。第１の空間７２ａによって、第１の冷却調整板４１ａの温度が調整される。

　また、第２の冷却調整板４１ｂには、第２の囲み部材７０ｂ，７０ｂが接続されている。第２の冷却調整板４１ｂと第２の囲み部材７０ｂ，７０ｂとによって第２のパイプ５１ｂを囲む第２の空間７２ｂが形成される。第２の空間７２ｂによって、第２の冷却調整板４１ｂの温度が調整される。

　さらに、第３の冷却調整板４１ｃには、第３の囲み部材７０ｃが接続されており、第３の冷却調整板４１ｃと第３の囲み部材７０ｃとによって第３のパイプ５１ｃを囲む第３の空間７２ｃが形成される。第３の空間７２ｃによって、第３の冷却調整板４１ｃの温度が調整される。

　なお、囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・の役割は、下記の断熱部材７１，７１，・・・でも果たすことができるため、囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・が断熱板であってもよいし、下記の断熱部材７１，７１，・・・に囲み部材の役割を兼用させてもよい。

　（２－６）断熱部材
　断熱部材７１，７１，・・・は、隣接する空間７２ａ，７２ｂ，７２ｃの熱の移動を遮断する部材である。具体的には、断熱部材７１，７１，・・・は、隣接する空間７２ａ，７２ｂ，７２ｃを形成する囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・の間に配置される。より具体的には、図５に示すように、断熱部材７１は、第１の空間７２ａを形成する第１の囲み部材７０ａと、第１の空間７２ａに隣接する第２の空間７２ｂを形成する第２の囲み部材７０ｂとの間に配置され、第１の空間７２ａと第２の空間７２ｂとの間の熱の移動を遮断する。また、断熱部材７１は、第２の空間７２ｂを形成する第２の囲み部材７０ｂと、第２の空間７２ｂに隣接する第３の空間７２ｃを形成する第３の囲み部材７０ｃとの間に配置され、第２の空間７２ｂと第３の空間７２ｃとの間の熱の移動を遮断する。

　（２－７）引下げローラ
　引下げローラ６０，６０，・・・は、冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆに対して、ガラス板９１の流下方向下流に配置され、ガラス板９１を下方向へ引き下げる。引下げローラ６０，６０，・・・は、ガラス板９１の厚み方向両側（図２参照）、および、ガラス板９１の幅方向両側（図３参照）に配置される。

　引下げローラ６０，６０，・・・は、モーター（図示せず）によって駆動されている。また、引下げローラ６０，６０，・・・はガラス板９１に対して内側に回転する。これにより、二対の引下げローラ６０，６０，・・・は、ガラス板９１を下方向に引き下げる。

　（２－８）制御装置
　制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、およびハードディスク等から構成されている。制御装置８０は、図８に示すように、冷却ローラ３０，３０、引下げローラ６０，６０，・・・、気体制御ユニット５７ａ、ガス供給ユニット５４、ガス供給弁５５、およびサーミスタ５６等と接続されている。

　制御装置８０は、冷却ローラ３０、引下げローラ６０、気体制御ユニット５７ａ、およびガス供給ユニット５４の駆動部を制御する。また、制御装置８０は、ガス供給弁５５の開閉または開度を制御する。また、制御装置８０は、サーミスタ５６によって計測された温度を取得して記憶する。さらに、制御装置８０は、サーミスタ５６によって計測された温度に基づいて、ガスの供給量を調整する。

　（３）全体動作
　成形体１０からオーバーフローした溶融ガラス９０は、成形体１０の両側面を沿って流下し、成形体１０の下端部で合流する。成形体１０の下端部で合流した溶融ガラス９０は、その後、板状（ガラス板９１）になってさらに流下する。ガラス板９１は、冷却ローラ３０によって幅方向両端部が挟み込まれ、両端部が冷却される。また、ガラス板９１の幅方向両端部を除く部分は、複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆによって、流下方向に沿って段階的に冷却速度が調整される。具体的には、第１の冷却調整板４１ａと、当該第１の冷却調整板４１ａに対応する第１の温度制御ユニット５０ａとによって、ガラス板９１の幅方向の温度が一定になるように制御される。その後、ガラス板９１は、第１の冷却調整板４１ａに並列して配置された第２の冷却調整板４１ｂと、第２の冷却調整板４１ｂに対応する第２の温度制御ユニット５０ｂとによって、さらに冷却される。この時、第２の温度制御ユニット５０ｂもまた、第２の冷却調整板４１ｂの長手方向の温度を一定にし、ガラス板９１の幅方向の温度を均一にするように制御される。このように、複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、ガラス板９１の幅方向の温度を均一にしながら、ガラス板９１の流下方向に沿って、ガラス板９１を段階的に冷却する。その後、引下げローラ６０によってガラス板９１は、さらに下方へ引き下げられ、その後、所定の長さ毎に切断されていく。

　（４）特徴
　（４－１）
　上記実施形態に係るガラス板製造装置１００では、成形装置１０１においてガラス板９１（溶融ガラス９０）の流下方向に沿って複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆが並列して配置される。冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆに含まれる冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・の温度は、対応する温度制御ユニット５０ａ，・・・によって調整される。すなわち、ガラス板９１の上下方向（長手方向）の冷却速度の制御の自由度が、ガラス板製造装置１００では向上している。

　従来のガラス板製造装置では、ガラス板の近傍に板状部材を配置することにより、炉内で発生する対流によってガラス板の冷却が不均一になることを防いでいたが、板状部材の温度をガラス板の引き下げ方向で任意に調整できる機構は持たなかった。ガラス基板の需要増加に伴い、ガラス板の冷却速度を制御し、ガラス板の生産量を向上させることが期待されるようになったが、従来のガラス板製造装置では、生産量増大に伴う必要冷却量を確保するために、装置全体のガラス板の引き下げ方向への大型化なしに生産量を十分に向上させることができなかった。

　上記実施形態に係るガラス板製造装置１００では、成形装置１０１において、ガラス板９１の冷却速度を調整するために冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆを用いている。冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆには、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・および温度制御ユニット５０ａ，・・・がそれぞれ含まれ、温度制御ユニット５０ａ，・・・によって冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・の温度を調整するため、所望に応じてガラス板９１の冷却速度を調整することができる。これにより、装置全体を大型化することなく、限られたスペースの中で効率的に冷却速度を制御できるため、ガラス板９１の生産量を向上させることができる。

　（４－２）
　また、上記実施形態に係るガラス板製造装置１００では、成形装置１０１において、複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆを用いている。一の冷却調整ユニット４０ａに含まれる冷却調整板４１ａは、ガラス板９１の幅方向に延びている。そして、温度制御ユニット５０ａは、冷却調整板４１ａの全体の温度制御を行う。したがって、ガラス板９１の幅方向の温度を均一に保った状態で、ガラス板９１の流下方向に沿って、ガラス板９１の温度を段階的に下げていくことができる。これにより、ガラス板９１の有効幅内の平面度品質を良好に保つことができる。

　（４－３）
　上記実施形態に係るガラス板製造装置１００では、上下雰囲気仕切り部材２０，２０の下方に、複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆが設けられる。上下雰囲気仕切り部材２０，２０の下方は、上下雰囲気仕切り部材２０，２０によって成形体１０の熱が遮断された空間になっている。冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆは、成形体１０の熱が遮断された空間で、溶融ガラス９０の冷却速度を制御する。これにより、成形体上を流れる溶融ガラスの温度に与える影響を低減し、温度制御を効率よく行うことができる。

　（４－４）
　上記実施形態では、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・にガスを吹き付けるメインパイプ５２ａ，・・・が、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・と同様、水平方向に延びている。また、メインパイプ５２ａ，・・・は、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・に対向し、所定の距離間隔を空けて設けられた吹出口を有する。吹出口は、サブパイプが連結された側部からの位置によって大きさが設定されている。冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃの温度は、吹出口から吹き付けられるガスによって調整される。これにより、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・の幅方向の温度を均一に近づけるように、温度制御を行うことができる。

　（４－５）
　また、上記実施形態では、メインパイプ５２ａが有する吹出口５２１は、側部からの距離に応じて幅方向の中心線Ｃを対称に異なる大きさを有している。ループ配管により両側部から等しい圧力の冷却ガスを供給しているため、側部（サブパイプからメインパイプへのガスの供給位置）から吹出口５２１までの距離が遠くなればなるほど圧力損失が大きくなる。すなわち、吹出口５２１の位置が側部から離れれば離れるほど、吹出口５２１から吹き出されるガスの圧力が下がり、全ての吹出口５２１で十分な流量を確保することが困難である。そこで、上記実施形態では、各吹出口の大きさ（開口面積）を、側部からの距離に応じて変更している。具体的には、側部から離れれば離れるほど吹出口５２１の開口面積を大きくしている。また、吹出口５２１は、中心線Ｃに対して対称となる位置に形成されている。その結果、冷却調整板４１ａの長手方向の温度が均一になるように、メインパイプ５２ａからガスが吹き出される。これによりそれぞれの冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・は幅方向でほぼ均一な温度に保たれ好適な平面度のガラス板９１を製造することができる。

　（４－６）
　さらに、上記実施形態では、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・がチャンネルである。すなわち、冷却調整板４１ａは、折り曲げ部４２ａと、主部４３ａとを有し、折り曲げ部４２ａは、水平方向に延びる金属部材の上下の折り曲げられた部分であり、主部４３ａは、水平方向に延びる金属部材のうち折り曲げ部４２ａを除く部分であり、ガラス板９１に対向する平坦な面である。したがって、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，・・・は、この折り曲げ構造を採ることにより、平面方向の曲げ応力に対する断面二次モーメントが大きくなるため、主部４３ａの表面と裏面の温度差による変形が抑えられる。すなわち、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，・・・の湾曲を抑え、ガラス板（ガラスリボン）９１と冷却調整板４１ａ，４１ｂ，・・・との距離が特にガラス板の引き下げ方向において場所により大きく異なることを防ぐことができる。これにより、ガラスリボンの冷却過程における平面度の悪化を抑制することができる。

　また、上記実施形態では、冷却調整板４１ａの主部４３ａが、約４ｍｍ以上の厚みｔを有している。これにより、冷却調整板４１ａのガラス対向側と反対表面幅方向に温度ムラが生じた場合であっても、冷却調整板４１ａ内部の熱伝導でガラス対向面の温度差は緩和され、ガラス板９１の温度制御に与える影響を抑制することができる。また、冷却調整板間に流入するガラス板９１が幅方向でもともと温度ムラを持っている場合でも、冷却調整板の面内温度均一性が高ければ、調整板との熱交換に伴い、ガラス板９１が持っていた温度ムラは緩和される。

　（４－７）
　また、上記実施形態では、囲み部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，・・・と、断熱部材７１，７１，・・・とを用いることにより、一の冷却調整ユニット４０ａが、隣接する冷却調整ユニット４０ｂに影響を与え難い構成にしている。具体的に、第１の冷却調整ユニット４０ａの冷却調整板（第１の冷却調整板）４１ａに接続された囲み部材７０ａと、第２の冷却調整ユニット４０ｂの冷却調整板（第２の冷却調整板）４１ｂに接続された囲み部材７０ｂとの間に、断熱部材７１を配置しているため、第１の冷却調整板４１ａの温度を調整するための第１の空間７２ａと、第２の冷却調整板４１ｂの温度を調整するための第２の空間７２ｂとの間での熱の移動が遮られる。

　これにより、一の冷却調整ユニット４０ａが隣接する冷却調整ユニット４０ｂに与える影響を低減させることができる。

　（４－８）
　さらに、上記実施形態では、気体制御ユニット５７ａによって、冷却調整板４１ａに吹き付けられた後のガスの流れが制御される。気体制御ユニット５７ａは、パイプから冷却調整板４１ａへのガスの吹き出し方向ｄ１と真逆の方向ｄ２へ流す。これにより、一の吹出口５２１から吹き出されたガスが、他の吹出口５２１から吹き出されるガスの流れ方向ｄ１に与える影響を低減させることができる。

　（５）変形例
　（５－１）変形例Ａ
　上記実施形態では、フュージョン法を用いてガラス板９１を製造する場合の例を説明したが、複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆを用いた構成は、スロットダウンドロー法を用いてガラス板９１を製造する場合にも採用することができる。

　（５－２）変形例Ｂ
　上記実施形態では、熱伝導率の高い材料として、純ニッケルを採用したが、熱伝導率の高い材料として、他の材料を用いても構わない。例えば、モリブデン、焼結ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、人造黒鉛、鉄、タングステン等であっても構わない。但し、モリブデンを採用する場合には、非酸化雰囲気で使用することが好ましい。また、モリブデンを酸化雰囲気で使用する場合には、耐酸化コートを施すことが好ましい。また、焼結ＳｉＣは、酸化雰囲気で採用することができ、人造黒鉛、鉄、およびタングステンは、非酸化雰囲気で使用される場合に採用することができる。また、冷却調整板とガラス板の熱輻射による熱交換を促進するため、放射率があまり高くない材料を用いる場合は、その耐熱性の部材表面に放射率を上げる材料をコーティングしたものを冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・として用いることが望ましい。

　（５－３）変形例Ｃ
　上記実施形態では、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・としてチャンネル（溝形鋼形状）を用いたが、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・は、上記形状に限定されず、他の形状であっても構わない。このとき、隣接する冷却調整板４１ａ，４１ｂ同士の接触を最小限にし、隣接する冷却調整板４１ａ，４１ｂ同士の熱伝導を抑えるような構成にすることが好ましい。例えば、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・は、丸棒（円柱）形状や、奇数の多角柱形状などであってもよい。

　（５－４）変形例Ｄ
　上記実施形態において、メインパイプ５２ａには複数の吹出口５２１が均等に形成されていたが、当該複数の吹出口５２１は、側部からの距離および吹出口５２１の大きさに基づいた距離間隔で形成されていてもよい。

　（５－５）変形例Ｅ
　上記実施形態では、Ｇ５サイズのガラス基板に用いるガラス板９１を製造する際の例として、冷却調整板４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・の長手方向の長さや、冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆの数（６つ）を例示したが、製造するガラス板９１の大きさに応じて、長手方向の長さや冷却調整ユニットの数を調整してもよい。

　（５－６）変形例Ｆ
　また、上記実施形態において、冷却調整板４１ａの主部４３ａは、幅方向には高い真直度を保つことが望ましいが、高さ方向には凸凹であってもよい。これにより、ガラス板９１に沿って発生する上昇気流の流れを抑制し、場所による冷却速度差の発生を抑えることができる。

　（５－７）変形例Ｇ
　上記実施形態に係るガラス板製造装置１００において、一のガス供給ユニット５４が、一の冷却調整ユニット４０ａに対してガスを供給する構成であってもよく、また、一のガス供給ユニット５４が複数の冷却調整ユニット４０ａ－４０ｆに対してガスを供給する構成であってもよい。

１０　　　成形体
１１　　　溝
２０　　　上下雰囲気仕切り部材
３０　　　冷却ローラ
４０ａ－４０ｆ　　　冷却調整ユニット
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・　冷却調整板
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，・・・　折り曲げ部
４３ａ，４３ｂ，・・・　主部
５０ａ　　　温度制御ユニット
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，・・・　パイプ
５２ａ　メインパイプ
５５　　　ガス供給弁
５７ａ　　　気体制御ユニット
６０　　　引下げローラ
９０　　　溶融ガラス
９１　　　ガラス板
１００　　ガラス板製造装置
１０１　　成形装置
５２１　　吹出口
５３１ａ，５３２ａ　　　サブパイプ

特開平２－２２５３２６号公報

Claims

　成形体（１０）からオーバーフローした溶融ガラス（９０）を、前記成形体の両側面に沿って流下させた後、前記成形体の下端部近傍で合流させてガラス板（９１）を製造する、ガラス板製造装置（１００）であって、
　前記溶融ガラスの合流ポイントより下方で、前記溶融ガラスの流れ方向に沿って並列して配置され、前記ガラス板の冷却速度を調整する複数の冷却調整板（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，・・・）と、
　各冷却調整板に対応して設けられ、各冷却調整板の温度を制御する温度制御ユニット（５０ａ，・・・）と、
を備える、
ガラス板製造装置。
　前記複数の冷却調整板は、前記溶融ガラスの合流ポイントの近傍に配置されて前記合流ポイントの上側雰囲気および下側雰囲気を仕切る上下雰囲気仕切り部材（２０）の下方に配置される、
請求項１に記載のガラス板製造装置。
　前記各冷却調整板は、前記溶融ガラスの流れ方向に交差する水平方向に延び、
　前記温度制御ユニットは、前記各冷却調整板の全体を冷却または加熱する流体を流すパイプ（５１ａ）を含む、
請求項１または２に記載のガラス板製造装置。
　前記パイプは、
　前記冷却調整板の長手方向に沿って配置されるメインパイプ（５２ａ）と、
　前記メインパイプの両側部にそれぞれ連結され、前記メインパイプに熱交換の媒体となる気体を送るサブパイプ（５３１ａ，５３２ａ）と、
を含み、
　前記メインパイプは、前記サブパイプから送られた気体を前記メインパイプの外に吹き出して前記冷却調整板に吹き付けるための複数の吹出口（５２１，５２１，５２１，・・・）を有する、
請求項３に記載のガラス板製造装置。
　前記複数の吹出口は、各吹出口から吹き出される前記気体の量が均一になるように、前記メインパイプの側部からの距離に応じて、それぞれ所定の大きさを有する、
請求項４に記載のガラス板製造装置。
　前記冷却調整板は、チャンネルであり、
　前記チャンネルの主部が、前記ガラス板と対向する、
請求項１から５のいずれかに記載のガラス板製造装置。
　第１の冷却調整板（４１ａ）を冷却または加熱する流体を流す前記パイプである第１のパイプ（５１ａ）を囲み、前記第１の冷却調整板の温度を調整するための第１の空間（７２ａ）を形成する第１の囲み部材（７０ａ，７０ａ）と、
　前記第１の冷却調整板に隣接する第２の冷却調整板（４１ｂ）を冷却または加熱する流体を流す前記パイプである第２のパイプ（５１ｂ）を囲み、前記第２の冷却調整板の温度を調整するための第２の空間（７２ｂ）を形成する第２の囲み部材（７０ｂ，７０ｂ）と、
　前記第１の空間と、前記第２の空間との間に配置され、前記第１の空間と前記第２の空間との間の熱の移動を遮る断熱部材（７１）と
をさらに備える、
請求項３から６のいずれかに記載のガラス板製造装置。
　前記冷却調整板に吹き付けられた前記気体の流れを制御する気体制御ユニット（５７ａ）をさらに備える、
請求項４から７のいずれかに記載のガラス板製造装置。
　成形体（１０）からオーバーフローした溶融ガラス（９０）を、前記成形体の両側面に沿って流下させた後、前記成形体の下端部近傍で合流させて形成するガラス板（９１）を冷却する、ガラス板冷却方法であって、
　前記溶融ガラスの合流ポイントより下方に配置され、前記ガラス板の冷却速度を調整する第１の冷却調整板と、前記第１の冷却調整板に対応して設けられ前記第１の冷却調整板の温度を制御する前記第１の温度制御ユニットとによって前記ガラス板を冷却する第１冷却ステップと、
　前記溶融ガラスの流れ方向に対して、前記第１の冷却調整板および前記第１の温度制御ユニットの下流に配置され、前記第１の冷却調整板および前記第１の温度調整ユニットにそれぞれ並列する第２の冷却調整板および第２の温度制御ユニットであって、前記ガラス板の冷却速度を調整する前記第２の冷却調整板と、前記第２の冷却調整板に対応して設けられ前記第２の冷却調整板の温度を制御する前記第２の温度制御ユニットとによって前記ガラス板を冷却する第２冷却ステップと、
を備える、
ガラス板冷却方法。