WO2022215426A1 - ガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法 - Google Patents

ガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法 Download PDF

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周作 玉村
儀昭 三星
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日本電気硝子株式会社
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    • C03B35/16Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands by roller conveyors
    • C03B35/18Construction of the conveyor rollers ; Materials, coatings or coverings thereof
    • C03B35/183Construction of the conveyor rollers ; Materials, coatings or coverings thereof specially adapted for thermal adjustment of the rollers, e.g. insulating, heating, cooling thereof
    • C03B35/184Cooling
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    • C03B35/18Construction of the conveyor rollers ; Materials, coatings or coverings thereof
    • C03B35/181Materials, coatings, loose coverings or sleeves thereof

Definitions

  • the present invention relates to improvements in a glass plate manufacturing apparatus and a glass plate manufacturing method.
  • the overflow down-draw method is known as a method capable of obtaining a glass sheet with very small surface waviness and roughness and excellent surface quality.
  • a molded body having a wedge-shaped cross section installed in a molding furnace is used, and molten glass is continuously supplied to the groove provided at the top of this molded body.
  • the supplied molten glass overflows from the groove, flows down along both side surfaces of the molded body, and fuses at the lower end of the molded body to form a plate-like glass ribbon.
  • Both edges of the glass ribbon are nipped and pulled by a plurality of pulling rollers, so that the glass ribbon is transported on a transport path extending vertically in the annealing furnace.
  • the ambient temperature in the slow cooling furnace is controlled, the glass ribbon is subjected to the slow cooling treatment, and unintended thermal strain is suppressed from occurring in the glass ribbon.
  • the surface of the pulling roller is made from an inorganic material containing ceramic fibers and a binder.
  • the glass ribbon is allowed to cool by being transported on a conveying path extending into a cooling chamber arranged at the bottom of the slow cooling furnace. After that, the glass ribbon is transported to a cutting chamber and cut in the width direction for each predetermined length to obtain a glass plate.
  • Patent Document 1 discloses a method of nipping the glass ribbon by installing support rollers made of a material (for example, synthetic rubber) having a large coefficient of friction with the glass ribbon in the cooling chamber. ing.
  • the temperature of the glass ribbon carried into the cooling chamber also increases, increasing the amount of heat conducted from the glass ribbon to the support rollers.
  • the transfer speed of the glass ribbon is increased in order to improve the manufacturing efficiency, the amount of heat conducted from the glass ribbon to the support roller increases. Therefore, even if the surface of the support roller is made of highly heat-resistant rubber such as fluororubber or silicone rubber, the surface of the support roller deteriorates due to heat in a relatively short period of time, requiring frequent replacement. there were.
  • An object of the present invention is to reduce the manufacturing cost by preventing the surface of the support roller from deteriorating due to the heat from the glass ribbon and extending the life of the roller.
  • the present invention which has been devised to solve the above problems, comprises a forming furnace for forming molten glass into a glass ribbon, an annealing furnace for slowly cooling the glass ribbon, a cooling chamber for allowing the glass ribbon to cool, and a glass ribbon.
  • a glass sheet manufacturing apparatus comprising: a cutting chamber for cutting into a predetermined length to obtain a glass sheet; A device is provided.
  • the cooling device preferably cools the surface of the support roller from the outside. If the surface of the support roller is made of a material with low thermal conductivity (such as rubber), the surface cannot be efficiently cooled from inside the support roller. By cooling the surface of the support roller from the outside, the surface of the support roller can be efficiently cooled regardless of the material of the surface of the support roller.
  • the support rollers constitute a support roller group by arranging a plurality of the support rollers side by side along the longitudinal direction of the glass ribbon, and the cooling device is the support roller group in the support roller group. It is preferably provided on the support roller that contacts the portion of the glass ribbon at 200° C. or higher. According to such a configuration, it is possible to selectively cool only the support roller having a high surface temperature and a high deterioration rate among the plurality of support rollers. As a result, the number of cooling devices installed can be reduced, and equipment costs can be reduced.
  • the material of the surface of the support roller is preferably rubber. Since rubber has a large coefficient of friction against glass, a large frictional force can be obtained with a small contact pressure. Therefore, the contact pressure of the supporting rollers against the glass ribbon can be reduced, and breakage of the glass ribbon can be prevented. Furthermore, since the physical properties of rubber, such as hardness, flexibility, and surface smoothness, can be easily adjusted, a material capable of reliably supporting the glass ribbon can be easily obtained.
  • the heat resistant temperature of the rubber is preferably 200°C or higher. According to such a configuration, it is possible to reduce the number of support rollers whose surfaces are heated to the heat-resistant temperature or more by coming into contact with the glass ribbon. As a result, the number of cooling devices installed can be reduced, and equipment costs can be reduced.
  • the heat resistant temperature means the maximum temperature within the range where the physical properties at room temperature can be maintained as they are without deformation of the rubber due to heat and unnecessary stickiness due to heat.
  • the cooling device is preferably a cooling roller that contacts the surface of the support roller.
  • a cooling device for cooling the surface of the support roller there are a cooling roller, a cooling plate, and a cooling device that are brought into contact with the surface of the support roller.
  • a cooling plate When a cooling plate is provided, friction between the surface of the supporting roller and the cooling plate causes wear of the surface of the supporting roller and an increase in the torque required to rotate the supporting roller.
  • a coolant blowing device is provided, air currents are generated in the glass sheet manufacturing apparatus, which causes problems such as disturbance of the ambient temperature and scattering of glass powder.
  • the surface of the support roller can be cooled without causing such a problem by using the configuration in which the cooling roller is brought into contact.
  • the cooling roller has a channel for circulating a coolant inside. According to such a configuration, the heat conducted from the surface of the support roller to the cooling roller can be rapidly conducted to the coolant. Therefore, the surface of the support roller that contacts the cooling roller can be efficiently cooled.
  • the coolant is preferably coolant.
  • the surface of the support roller that contacts the cooling roller can be cooled more efficiently.
  • the glass ribbon preferably has a width of 2000 mm or more.
  • the weight of the glass ribbon increases, and slippage between the support roller and the support roller is likely to occur. Therefore, the effect that the support roller prevents the glass ribbon from slipping becomes remarkable.
  • the method for manufacturing a glass plate according to the present invention includes a forming step of forming molten glass into a glass ribbon, a slow cooling step of slowly cooling the glass ribbon, and allowing the glass ribbon to cool while being in contact with a support roller.
  • a glass plate manufacturing method comprising a cooling step and a cutting step of cutting the glass ribbon into a predetermined length to obtain a glass plate, wherein the cooling step includes cooling the surface of the support roller using a cooling device. Characterized by cooling. Since the surface of the support roller comes into contact with the hot glass ribbon, it heats up and deteriorates in a relatively short period of time.
  • manufacturing costs can be reduced by efficiently cooling the surface of the support roller and extending the life of the support roller.
  • FIG. 1 is a front view showing a glass plate manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a main part of a support roller according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cooling roller according to one embodiment of the invention.
  • 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cooling roller according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a side view showing essential parts of a support roller and a cooling device according to another embodiment of the invention.
  • a glass plate manufacturing apparatus 1 includes a forming furnace 2 for forming molten glass Gm into a glass ribbon Gr, an annealing furnace 3 for slowly cooling the glass ribbon Gr, a glass A cooling chamber 4 for cooling the ribbon Gr and a cutting chamber 5 for cutting the glass ribbon Gr to a predetermined length to obtain a glass plate G are provided. Moreover, the manufacturing apparatus 1 of a glass plate is used for execution of the manufacturing method of the glass plate which concerns on this embodiment.
  • the molding furnace 2 is a space surrounded by a furnace wall 11 and includes a molded body 21 having a wedge-shaped cross section and a set of edge rollers 22 provided below the molded body 21 .
  • the molten glass Gm is continuously supplied to the groove provided on the top 211 of the molding 21 .
  • This molten glass Gm is formed, for example, by heating and melting frit and cullet in a melting furnace, and is subjected to clarification and stirring as necessary.
  • the supplied molten glass Gm overflows from the groove, flows down along both side surfaces 212 of the molded body 21 , and fuses at the lower end 213 of the molded body 21 . Thereby, a plate-like glass ribbon Gr is formed. Both edges of the glass ribbon Gr are cooled while being sandwiched from the front and back sides by a set of four edge rollers 22 . This minimizes shrinkage in the width direction of the glass ribbon Gr.
  • the slow cooling furnace 3 is a space surrounded by the furnace wall 11 and has a plurality of pairs of tension rollers 31 .
  • a plurality of pulling rollers 31 are arranged along the longitudinal direction of the glass ribbon Gr, and pull the glass ribbon Gr downward while pulling it in the width direction so that the glass ribbon Gr does not shrink in the width direction due to surface tension or the like.
  • the interior of the slow cooling furnace 3 is set to have a predetermined temperature gradient by a heater (not shown).
  • the temperature of the glass ribbon Gr gradually decreases as it is transferred through the slow cooling furnace 3, and is slowly cooled to a temperature below the strain point. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of unintended thermal strain inside the glass ribbon Gr.
  • the tension roller 31 is made of an inorganic material containing ceramic fibers and a binder.
  • the roller shaft of the tension roller 31 is connected to a power source (for example, a motor) (not shown) and controlled to rotate at a constant speed (peripheral speed or number of revolutions).
  • a power source for example, a motor
  • three pairs of tension rollers 31 are arranged along the longitudinal direction of the glass ribbon Gr, but the present invention is not limited to this.
  • the number of pairs of the pulling rollers 31 may be two or less or four or more.
  • the roller shaft of the pulling roller 31 may be controlled to rotate with a constant torque.
  • the cooling chamber 4 includes support rollers 41, and the support rollers 41 constitute a support roller group 41A by arranging a plurality of pairs of support rollers 41 side by side along the longitudinal direction of the glass ribbon Gr.
  • a plurality of pairs of support rollers 41 transport the glass ribbon Gr downward while sandwiching both edges of the glass ribbon Gr from the front and back.
  • the cooling chamber 4 cools the glass ribbon Gr without a heater.
  • the width of the glass ribbon Gr is preferably 2000 mm or more, more preferably 2500 mm or more, and even more preferably 3000 mm or more. When the width of the glass ribbon Gr is large in this way, the self-weight of the glass ribbon Gr increases, and slippage between the support roller 41 and the support roller 41 is likely to occur. Therefore, the effect that the support roller 41 prevents the glass ribbon Gr from slipping becomes remarkable.
  • the support roller 41 has a rubber surface layer 413 attached to a metal shaft 411 via a metal core 412 .
  • the surface layer portion 413 contacts the glass ribbon Gr and corresponds to the surface of the support roller 41 of the present invention.
  • Synthetic rubber such as silicone rubber or fluororubber can be used as the material of the surface layer portion 413 .
  • the heat resistance temperature of the rubber of the surface layer portion 413 is preferably 200° C. or higher, more preferably 250° C. or higher, and even more preferably 300° C. or higher.
  • the shaft portion 411 is connected to a power source (for example, a motor) (not shown) and controlled to rotate at a constant speed (peripheral speed or number of revolutions).
  • the logarithm of the support rollers 41 may be 3 pairs or less or 5 pairs or more.
  • the shaft portion 411 of the support roller 41 may be controlled to rotate with a constant torque.
  • the cutting chamber 5 has a cutting mechanism (not shown) that cuts the cooled glass ribbon Gr in the width direction for each predetermined length to obtain the glass sheet G.
  • the obtained glass sheet G is conveyed to subsequent processes such as a removing process for cutting and removing both ends of the glass sheet G in the width direction, various inspection processes, and a packing process by a conveying device (not shown).
  • a conveying device not shown
  • the cooling chamber 4 of this embodiment includes a cooling roller 42 as a cooling device that cools the surface of the support roller 41 .
  • the cooling roller 42 includes a roller portion 421 that contacts the surface of the support roller 41, a shaft portion 425 that holds the roller portion 421, and a cooling liquid Lc (for example, water) circulating therein. and a channel 422 that allows
  • the roller portion 421 is held by a shaft portion 425 via a bearing 426 and is rotatable as the support roller 41 rotates.
  • the roller portion 421 is made of a metal material such as stainless steel, so that the heat conducted from the surface of the support roller 41 to the roller portion 421 can be quickly conducted to the cooling liquid Lc.
  • the bearing 426 is provided with a sealing structure to prevent leakage of the coolant Lc.
  • the channel 422 is connected to an inflow channel 423 and an outflow channel 424 provided inside the shaft portion 425 .
  • an inflow passage 423 may be provided on one side of the shaft portion 425 in the longitudinal direction, and an outflow passage 424 may be provided on the opposite side of the shaft portion 425.
  • a double pipe structure may be provided on one side, and the inflow path 423 and the outflow path 424 may be provided on one side.
  • the cooling liquid Lc is supplied from a cooling liquid source (not shown) to the flow path 422 through the inflow path 423 . After cooling the roller portion 421 in the channel 422 , the coolant Lc is discharged through the outflow channel 424 .
  • the surface of the support roller 41 can be efficiently cooled by the cooling device (cooling roller 42), so that the life of the support roller 41 can be extended. It can be extended, and by lowering the replacement frequency, the manufacturing cost can be reduced.
  • the support roller 41 that contacts the portion of the glass ribbon Gr at 200° C. or higher has a support roller A cooling roller 42 is preferably provided in contact with the surface of 41 .
  • the cooling rollers 42 are provided on the three pairs of support rollers 41 from above among the plurality of pairs of support rollers 41, but the present invention is not limited to this.
  • the number of pairs of support rollers 41 with which the cooling rollers 42 are brought into contact may be two pairs or less or four pairs or more.
  • the cooling roller 42 is brought into contact with the support roller 41 from above, but the cooling roller 42 may be brought into contact with the support roller 41 from below, from the side, or from an oblique direction. From the standpoint of protecting the support roller 41 from falling glass fragments when the glass ribbon Gr is broken, it is preferable to bring the cooling roller 42 into contact with the support roller 41 from above.
  • the torque required to rotate the support roller 41 at a constant speed changes. Therefore, it is preferable to monitor the deterioration state of the surface of the support roller 41 by measuring the torque of the power source connected to the shaft portion 411 and detecting the temporal change of the torque.
  • the torque of the motor can be measured by measuring the load current of the motor using a sensor.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to other glass plate manufacturing methods such as a slot down-draw method, in which sheet drawing is performed while pulling the glass ribbon Gr using rollers.
  • cooling liquid Lc is used as the coolant in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a cooling gas may be used. From the viewpoint of efficiently cooling the support roller 41, it is preferable to use the cooling liquid Lc.
  • the surface of the support roller 41 is cooled by bringing the cooling roller 42 into contact with it, but the present invention is not limited to this.
  • a cooling plate 43 may be brought into contact with the surface of the support roller 41 as a cooling device, or a duct 44 for blowing cooling gas Gc onto the surface of the support roller 41 may be used as a cooling device.
  • the cooling plate 43 When the cooling plate 43 is brought into contact with the support rollers 41 from above, the support rollers 41 can be protected from falling objects when the glass ribbon Gr is damaged in the transport path.
  • a flow path for circulating a coolant may be provided inside the cooling plate 43 .
  • the cooling device may be configured by combining the cooling roller 42 , the cooling plate 43 and the duct 44 .
  • the shaft portion 411 is shared by the two support rollers 41 that are in contact with both edges of the glass ribbon Gr, and both ends of the shaft portion 411 are supported.
  • the two support rollers 41 may each be provided with a shaft portion 411, and the shaft portion 411 may be cantilevered.
  • the two tension rollers 31 in contact with both edges of the glass ribbon Gr have a common roller shaft, and both ends of the roller shaft are supported.
  • a roller shaft may be provided for each of the two tension rollers 31 described above, and the roller shaft may be supported by a cantilever.
  • one shaft 411 is provided with two core portions 412 and surface layer portions 413 to support both edge portions of the glass ribbon Gr, but the present invention is not limited to this.
  • Three or more core portions 412 and surface layer portions 413 may be provided on one shaft portion 411 to support both edge portions and an intermediate portion of the glass ribbon Gr.
  • the present invention can be suitably used to reduce manufacturing costs by efficiently cooling the surface of the support roller and extending its life.

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Abstract

ガラス板の製造装置1は、溶融ガラスGmをガラスリボンGrに成形する成形炉2と、ガラスリボンGrを徐冷する徐冷炉3と、ガラスリボンGrを放冷する冷却室4と、ガラスリボンGrを所定長さに切断しガラス板Gを得る切断室5と、を備えたガラス板の製造装置であって、冷却室4は、ガラスリボンGrと接触する支持ローラ41と、支持ローラ41の表面を冷却する冷却装置を備える。これにより、支持ローラの表面がガラスリボンからの熱によって劣化するのを防止し、長寿命化を図ることで、製造コストを削減することができる。

Description

ガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法
 本発明は、ガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法の改良に関する。
 周知のように、ガラス板を製造するための手法としては、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法に代表されるダウンドロー法を利用した手法や、フロート法を利用した手法が広く採用されている。特にオーバーフローダウンドロー法は、表面のうねりや粗さが非常に小さく、表面品位に優れたガラス板を得ることができる方法として知られている
 オーバーフローダウンドロー法では、成形炉内に設置された楔状の断面形状を有する成形体が用いられ、この成形体の頂部に設けられた溝部に溶融ガラスを連続的に供給する。供給された溶融ガラスは、溝部から溢れ出て成形体の両側面に沿って流下し、成形体の下端部で融合することによって板状のガラスリボンとなる。このガラスリボンの両縁部を複数の引張ローラで挟持しながら牽引することで、ガラスリボンは徐冷炉内の垂直方向に延びる搬送経路上を移送される。その際、徐冷炉内の雰囲気温度は管理されているので、ガラスリボンに徐冷処理が施され、意図しない熱歪がガラスリボンに発生するのが抑制される。徐冷炉内におけるガラスリボンは高温であるため、ガラスリボンを挟持する引張ローラは高い耐熱性が求められる。このため、引張ローラの表面は、セラミック繊維と結合剤を含む無機材料から作製される。続いてガラスリボンは、徐冷炉の下部に配置された冷却室内に延びる搬送経路上を移送されることで、放冷される。その後、ガラスリボンを切断室へ搬送し、所定の長さ毎に幅方向に切断することで、ガラス板を得る。
 近年、ディスプレイ用ガラス板は、大型化が進められている。ガラスリボンの幅寸法が大きくなると、搬送経路上で移送されるガラスリボンの自重が大きくなる。その自重が成形体付近の溶融ガラスを過度に牽引し、ガラスリボンが破損して落下するという現象が発生することがある。ガラスリボンは複数の引張ローラにより挟持されているが、前述の通り引張ローラは無機材料で作製されており、ガラスリボンとの間の摩擦係数が小さい。このため、ガラスリボンとの間で滑りが発生しやすく、ガラスリボンの移送速度を調整する役割を十分に果たすことができない。このような現象を防ぐため、ガラスリボンとの間の摩擦係数が大きい材料(例えば合成ゴム)で作製された支持ローラを冷却室内に設置し、ガラスリボンを挟持する方法が特許文献1に開示されている。
特開2012-167014号公報
 しかしながら、例えばガラスの歪点が高くなると、冷却室に搬入されるガラスリボンの温度も高くなり、ガラスリボンから支持ローラに伝導する熱量が増加する。また、製造効率を向上させるためにガラスリボンの移送速度を速くしても、ガラスリボンから支持ローラに伝導する熱量が増加する。このため、支持ローラの表面をフッ素ゴムやシリコーンゴム等の耐熱性の高いゴムで作製したとしても、支持ローラの表面が熱により比較的短期間で劣化し、頻繁に交換が必要となる課題があった。
 本発明は、支持ローラの表面がガラスリボンからの熱によって劣化するのを防止し、長寿命化を図ることで、製造コストを削減することを課題とする。
 上記課題を解決すべく創案された本発明は、溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形炉と、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、前記ガラスリボンを放冷する冷却室と、前記ガラスリボンを所定長さに切断しガラス板を得る切断室と、を備えたガラス板の製造装置であって、前記冷却室は、前記ガラスリボンと接触する支持ローラと、前記支持ローラの表面を冷却する冷却装置を備えることを特徴とする。冷却装置によって支持ローラの表面を直接冷却することで、支持ローラの表面の熱による劣化を抑制し、寿命を延ばすことができる。これにより、支持ローラの交換頻度を下げることができ、製造コストを削減することができる。
 上記の構成において、前記冷却装置は、前記支持ローラの表面を外部から冷却することが好ましい。支持ローラの表面が熱伝導率の低い材料(例えばゴム)で作製されている場合、支持ローラの内部からは表面を効率良く冷却することができない。支持ローラの表面を外部から冷却することで、支持ローラの表面の材質に関わらず、支持ローラの表面を効率的に冷却することができる。
 上記の構成において、前記支持ローラは、複数の前記支持ローラを前記ガラスリボンの長手方向に沿って並べて配置することで支持ローラ群を構成し、前記冷却装置は、前記支持ローラ群のうちで前記ガラスリボンの200℃以上の部位と接触する前記支持ローラに設けられることが好ましい。このような構成によれば、複数の支持ローラのうちで、表面の温度が高く劣化速度の速い支持ローラのみを選択的に冷却することができる。これにより冷却装置の設置数量を減らすことができ、設備費用を削減することができる。
 上記の構成において、前記支持ローラの表面の材料は、ゴムであることが好ましい。ゴムはガラスに対する摩擦係数が大きいため、小さい接触圧で大きな摩擦力が得られる。従って、ガラスリボンに対する支持ローラの接触圧を小さくすることができ、ガラスリボンの破損を防止することができる。さらに、ゴムはその硬度や柔軟性、表面平滑性等の物性を調整し易いため、ガラスリボンを確実に支持できる材質を容易に得ることができる。
 上記の構成において、前記ゴムの耐熱温度は、200℃以上であることが好ましい。このような構成によれば、ガラスリボンと接触することで表面を耐熱温度以上に加熱される支持ローラの数量を減らすことができる。これにより冷却装置の設置数量を減らすことができ、設備費用を削減することができる。ここで、耐熱温度とは、ゴムが熱により変形を来たすことなく、且つ熱により無用の粘着性を有することなく、室温での物性をそのまま維持できる範囲内での最高温度を意味する。
 上記の構成において、前記冷却装置は、前記支持ローラの表面に当接する冷却ローラであることが好ましい。支持ローラの表面を冷却する冷却装置としては、支持ローラの表面に当接させる冷却ローラや冷却板、冷媒の吹き付け装置等がある。冷却板を設ける場合、支持ローラの表面と冷却板との間の摩擦により、支持ローラの表面の摩耗や、支持ローラの回転に要するトルクの増大、という問題がある。冷媒の吹き付け装置を設ける場合、ガラス板の製造装置内に気流が発生することで、雰囲気温度の乱れや、ガラス粉の飛散、という問題がある。冷却ローラを当接させる構成を用いることで、このような問題を引き起こすことなく、支持ローラの表面を冷却することができる。
 上記の構成において、前記冷却ローラは、内部に冷媒を流通させる流路を有することが好ましい。このような構成によれば、支持ローラの表面から冷却ローラへ伝導した熱を速やかに冷媒へ伝導することができる。従って冷却ローラに当接する支持ローラの表面を効率的に冷却することができる。
 上記の構成において、前記冷媒は、冷却液であることが好ましい。このような構成によれば、冷却ローラに当接する支持ローラの表面を、より効率的に冷却することができる。
 上記の構成において、前記ガラスリボンは、幅2000mm以上であることが好ましい。このような構成によれば、ガラスリボンの自重が大きくなり、支持ローラとの間で滑りが発生し易くなる。そのため、支持ローラがガラスリボンの滑りを防止する効果が顕著となる。
 また、本発明に係るガラス板の製造方法は、溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷工程と、前記ガラスリボンを支持ローラと接触させながら放冷する冷却工程と、前記ガラスリボンを所定長さに切断しガラス板を得る切断工程と、を備えたガラス板の製造方法であって、前記冷却工程では、冷却装置を用いて前記支持ローラの表面を冷却することを特徴とする。支持ローラの表面は、高温のガラスリボンと接触するため、温度が上昇し、比較的短期間で劣化する。冷却装置によって支持ローラの表面を直接冷却することで、支持ローラの表面の熱による劣化を抑制し、寿命を延ばすことができる。これにより、支持ローラの交換頻度を下げることができ、製造コストを削減することができる。
 本発明によれば、支持ローラの表面を効率的に冷却し、長寿命化を図ることで、製造コストを削減することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るガラス板の製造装置を示す正面図である。 図2は、図1のA―A断面図である。 図3は、本発明の一実施形態に係る支持ローラの要部を示す斜視図である。 図4は、本発明の一実施形態に係る冷却ローラを示す断面図である。 図5は、図4のB―B断面図である。 図6は、本発明の他の実施形態に係る冷却ローラを示す断面図である。 図7は、本発明の別の実施形態に係る支持ローラ及び冷却装置の要部を示す側面図である。
 以下、添付図面に従って、本発明に係るガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法の一実施形態について説明する。
 図1及び図2に示すように、本実施形態に係るガラス板の製造装置1は、溶融ガラスGmをガラスリボンGrに成形する成形炉2と、ガラスリボンGrを徐冷する徐冷炉3と、ガラスリボンGrを放冷する冷却室4と、ガラスリボンGrを所定長さに切断しガラス板Gを得る切断室5と、を備える。また、本実施形態に係るガラス板の製造方法の実行には、ガラス板の製造装置1を用いる。
 成形炉2は、炉壁11で囲まれた空間であり、楔状の断面形状を有する成形体21と、成形体21の下方に設けられた1組のエッジローラ22と、を備える。成形炉2では、溶融ガラスGmが、成形体21の頂部211に設けられた溝部に連続的に供給される。この溶融ガラスGmは、例えば溶融炉でガラス原料やカレットを加熱して溶融することで形成され、必要に応じて清澄処理や撹拌処理が施されている。
 供給された溶融ガラスGmは、溝部から溢れ出して成形体21の両側面212に沿って流下し、成形体21の下端部213で融合する。これにより、板状のガラスリボンGrが成形される。ガラスリボンGrの両縁部は、4個で1組のエッジローラ22により表裏から挟持されながら冷却される。これにより、ガラスリボンGrは、幅方向の収縮が最小限に抑えられる。
 徐冷炉3は、炉壁11で囲まれた空間であり、複数対の引張ローラ31を備える。複数の引張ローラ31はガラスリボンGrの長手方向に沿って配置され、ガラスリボンGrが表面張力等で幅方向に収縮しないよう、幅方向に引っ張りながら下方に牽引する。また徐冷炉3内は、図示しないヒータによって所定の温度勾配となるように設定されている。徐冷炉3内を移送されるに従ってガラスリボンGrの温度は徐々に低下し、歪点以下の温度に徐冷される。これによりガラスリボンGr内部に意図しない熱歪が発生するのを抑制できる。
 引張ローラ31は、セラミック繊維と結合材を含む無機材料から作製されている。引張ローラ31のローラ軸は、図示しない動力源(例えばモータ)に接続され、一定の速度(周速度又は回転数)で回転するよう制御されている。本実施形態では、3対の引張ローラ31がガラスリボンGrの長手方向に沿って配置されているが、これに限定されない。ガラスリボンGrの温度や幅、移送速度、徐冷炉3の大きさ等に応じて、引張ローラ31の対数は2対以下又は4対以上であっても良い。また、引張ローラ31のローラ軸は、一定のトルクで回転するように制御されてもよい。
 冷却室4は、支持ローラ41を備え、支持ローラ41は、複数対の支持ローラ41をガラスリボンGrの長手方向に沿って並べて配置することで支持ローラ群41Aを構成する。複数対の支持ローラ41は、ガラスリボンGrの両縁部を表裏から挟持しながら下方に移送する。冷却室4は、ヒータを備えることなく、ガラスリボンGrを放冷する。ガラスリボンGrの幅は、好ましくは2000mm以上であり、より好ましくは2500mm以上であり、さらに好ましくは3000mm以上である。このようにガラスリボンGrの幅が大きい場合、ガラスリボンGrの自重が大きくなり、支持ローラ41との間で滑りが発生し易くなる。そのため、支持ローラ41がガラスリボンGrの滑りを防止する効果が顕著となる。
 図3に示すように、支持ローラ41は、ゴム製の表層部413が、金属製の芯部412を介して、金属製の軸部411に取り付けられている。表層部413は、ガラスリボンGrと接触し、本発明の支持ローラ41の表面に相当する。表層部413の材料には、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴムを採用できる。表層部413のゴムの耐熱温度は200℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることがさらに好ましい。軸部411は、図示しない動力源(例えばモータ)に接続され、一定の速度(周速度又は回転数)で回転するよう制御されている。本実施形態では、4対の支持ローラ41がガラスリボンGrの長手方向に沿って配置されているが、これに限定されない。ガラスリボンGrの温度や幅、移送速度、冷却室4の大きさ等に応じて、支持ローラ41の対数は3対以下又は5対以上であっても良い。また、支持ローラ41の軸部411は、一定のトルクで回転するように制御されてもよい。
 切断室5は、放冷されたガラスリボンGrを所定の長さ毎に幅方向に切断し、ガラス板Gを得る図示しない切断機構を有する。得られたガラス板Gは、図示しない搬送装置により、ガラス板Gの幅方向の両端を切断して除去する除去工程や各種の検査工程、梱包工程等の後続工程に搬送される。このようにしてガラス板Gが製造される。
 図1及び図2に示すように、本実施形態の冷却室4は、支持ローラ41の表面を冷却する冷却装置としての冷却ローラ42を備える。
 図4及び図5に示すように、冷却ローラ42は、支持ローラ41の表面に当接するローラ部421と、ローラ部421を保持する軸部425と、内部に冷却液Lc(例えば水)を流通させる流路422と、を有する。ローラ部421は軸受426を介して軸部425に保持されており、支持ローラ41の回転に従って回転可能である。また、ローラ部421は、ステンレス鋼等の金属材料で作製されており、支持ローラ41の表面からローラ部421へ伝導した熱を、速やかに冷却液Lcへ伝導することができる。軸受426には、冷却液Lcの漏出を防ぐためにシール構造が設けられている。流路422は軸部425の内部に設けられた流入路423及び流出路424に接続されている。図5に示すように軸部425の長手方向の片側に流入路423を設け、軸部425の反対側に流出路424を設けても良く、図6に示すように軸部425の長手方向の片側を二重管構造として、片側に流入路423及び流出路424を設けても良い。冷却液Lcは、図示しない冷却液源から、流入路423を通って流路422へ供給される。流路422でローラ部421を冷却した後、冷却液Lcは流出路424を通って排出される。
 以上のようなガラス板の製造装置、及びガラス板の製造方法によれば、冷却装置(冷却ローラ42)によって支持ローラ41の表面を効率的に冷却することができるため、支持ローラ41の寿命を延ばすことができ、交換頻度を下げることで、製造コストを削減することができる。
 図1及び図2に示すように、ガラスリボンGrの長手方向に沿って配置された支持ローラ群41Aのうちで、ガラスリボンGrの200℃以上の部位と接触する支持ローラ41には、支持ローラ41の表面に当接した状態で冷却ローラ42が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、冷却装置の設置数量を減らすことができるため、設備費用を削減することができる。本実施形態では、複数対の支持ローラ41のうち上方から3対の支持ローラ41に冷却ローラ42を設けているが、これに限定されない。冷却室4に搬入されるガラスリボンGrの温度や移送速度に応じて、冷却ローラ42を当接させる支持ローラ41の対数は、2対以下又は4対以上であっても良い。
 本実施形態では、支持ローラ41の上方から冷却ローラ42を当接させているが、支持ローラ41の下方、側方、又は斜め方向から冷却ローラ42を当接させても良い。ガラスリボンGrが破損した際に落下するガラス片から支持ローラ41を保護する観点では、支持ローラ41の上方から冷却ローラ42を当接させることが好ましい。
 支持ローラ41の表面が劣化すると、支持ローラ41を一定速度で回転させるために必要なトルクが変化する。従って、軸部411に接続された動力源のトルクを測定し、トルクの経時変化を検出することで、支持ローラ41の表面の劣化状態を監視することが好ましい。動力源としてモータを使用した場合には、センサを用いてモータの負荷電流を測定することで、モータのトルクを測定することができる。
 なお、本発明は、上記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。
 上記実施形態では、オーバーフローダウンドロー法によるガラス板の製造に本発明を適用した場合について説明したが、これに本発明は限定されない。スロットダウンドロー法等、ローラを用いてガラスリボンGrを牽引しながら板引成形を行う他のガラス板の製造方法にも本発明を適用することができる。
 上記実施形態では、冷媒として冷却液Lcを用いていたが、これに本発明は限定されず、冷却ガスを使用しても良い。支持ローラ41を効率良く冷却する観点では、冷却液Lcを用いることが好ましい。
 上記実施形態では、冷却ローラ42を当接させることで支持ローラ41の表面を冷却していたが、これに本発明は限定されない。図7に示すように、支持ローラ41の表面に、冷却装置として冷却板43を当接させても良く、支持ローラ41の表面に冷却ガスGcを吹き付けるダクト44を冷却装置として用いても良い。支持ローラ41の上方から冷却板43を当接させた場合、搬送経路においてガラスリボンGrが破損した場合に落下物から支持ローラ41を保護することができる。また、冷却板43の内部に冷媒を流通させる流路を設けても良い。また、冷却装置は、冷却ローラ42、冷却板43、及びダクト44を組み合わせて構成しても良い。
 上記実施形態では、ガラスリボンGrの両縁部と接触する2個の支持ローラ41で軸部411を共通とし、その軸部411の両端を支持する形態としたが、軸部411を分割することで上述の2個の支持ローラ41それぞれに軸部411を設け、その軸部411を片持ちで支持する形態としてもよい。同様に、上記実施形態では、ガラスリボンGrの両縁部と接触する2個の引張ローラ31でローラ軸を共通とし、そのローラ軸の両端を支持する形態としたが、ローラ軸を分割することで上述の2個の引張ローラ31それぞれにローラ軸を設け、そのローラ軸を片持ちで支持する形態としてもよい
 上記実施形態では、1本の軸部411に2つの芯部412及び表層部413を設け、ガラスリボンGrの両縁部を支持しているが、これに本発明は限定されない。1本の軸部411に3つ以上の芯部412及び表層部413を設け、ガラスリボンGrの両縁部及び中間部を支持しても良い。このような構成によれば、支持ローラ41とガラスリボンGrとの間の接触面積を増やすことができるため、より小さな接触圧でガラスリボンGrを支持することができる。
 本発明は、支持ローラの表面を効率的に冷却し、長寿命化を図ることで、製造コストを削減することに好適に使用することができる。
1   製造装置
2   成形炉
3   徐冷炉
4   冷却室
41  支持ローラ
41A 支持ローラ群
42  冷却ローラ
422 流路
5   切断室
Gr  ガラスリボン
Gm  溶融ガラス
Lc  冷却液
 

Claims (10)

  1.  溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形炉と、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、前記ガラスリボンを放冷する冷却室と、前記ガラスリボンを所定長さに切断しガラス板を得る切断室と、を備えたガラス板の製造装置であって、
     前記冷却室は、前記ガラスリボンと接触する支持ローラと、前記支持ローラの表面を冷却する冷却装置を備えることを特徴とするガラス板の製造装置。
  2.  前記冷却装置は、前記支持ローラの表面を外部から冷却することを特徴とする請求項1に記載のガラス板の製造装置。
  3.  前記支持ローラは、複数の前記支持ローラを前記ガラスリボンの長手方向に沿って並べて配置することで支持ローラ群を構成し、
     前記冷却装置は、前記支持ローラ群のうちで前記ガラスリボンの200℃以上の部位と接触する前記支持ローラに設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス板の製造装置。
  4.  前記支持ローラの表面の材料は、ゴムであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のガラス板の製造装置。
  5.  前記ゴムの耐熱温度は、200℃以上であることを特徴とする請求項4に記載のガラス板の製造装置。
  6.  前記冷却装置は、前記支持ローラの表面に当接する冷却ローラであることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のガラス板の製造装置。
  7.  前記冷却ローラは、内部に冷媒を流通させる流路を有することを特徴とする請求項6に記載のガラス板の製造装置。
  8.  前記冷媒は、冷却液であることを特徴とする請求項7に記載のガラス板の製造装置。
  9.  前記ガラスリボンは、幅2000mm以上であることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のガラス板の製造装置。
  10.  溶融ガラスをガラスリボンに成形する成形工程と、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷工程と、前記ガラスリボンを支持ローラと接触させながら放冷する冷却工程と、前記ガラスリボンを所定長さに切断しガラス板を得る切断工程と、を備えたガラス板の製造方法であって、
     前記冷却工程では、冷却装置を用いて前記支持ローラの表面を冷却することを特徴とするガラス板の製造方法。
     
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