JP2007308331A

JP2007308331A - フロートバス

Info

Publication number: JP2007308331A
Application number: JP2006138816A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Niwa; 努丹羽
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】フロートバスにおいて、より省エネルギー対策を講じることができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】フロートバスは、ガラスリボン３９の上面を覆うカバー部材３０を備え、このカバー部材３０は、ガラスリボン３９と平行な板材３１と、この板材３１の周縁部から下げたスカート３２と構成される。
【効果】カバー部材はスカートを含むため、保護ガスが板材とスカートとで形成される空間に封じ込まれる。この結果、対流が著しく制限され、対流によるガラスリボンの温度低下を抑制することができる。また、高温のガラスリボンから放射される放射熱は、カバー部材の板材で遮断されるため、放射量は小さくなる。この結果、放射によるガラスリボンの温度低下を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、フロートガラスの製造に用いるフロートバスに関するものである。

溶融した錫の上にガラスリボンをフロートさせて（浮かせて）、板ガラスを製造するフロート法は古くから行われている。
このフロート法でのガラスの成形は、溶けたガラス素地をフロートバス内に流し込むとガラスは徐々に広がり、ガラスと錫の表面張力、浮力、自重がバランスしながら、適当な外力を与えて目的の厚みとガラスリボンの幅を得るようにして実施する。

溶融した錫は空気中の酸素と接触すると酸化錫に変化するため、フロートバスに窒素、又は窒素と水素からなる保護ガスを供給して溶融錫上を覆い、錫の酸化を防止するという対策が講じられる。
一方、ガラスの粘度などを適正に維持するには、フロートバス内の温度分布を適正に制御する必要があり、電気ヒータによる温度制御技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３２５０２４号公報（図１）

特許文献１は、同公報の図１によれば、フロートバスの天井を多数の領域に区画し、これらの領域の各々に電気ヒータを配置し、区画を単位として発熱量を制御することで、フロートバス内の温度分布を制御するというものである。
しかし、フロートガラスの製造において、大量の電力を消費することが分かった。

省エネルギーを図る必要があることから、本発明者らは節電対策の研究を開始した。
炉体からの放熱や保護ガス（窒素、水素）の吸熱などを検討したところ、保護ガスに係るエネルギーロスが顕著であることが判明した。すなわち、常温で吹き込んだ保護ガスは、フロートガラスや溶融錫に接触して、これらを冷却する。この冷却による温度低下を補うために、大量の電気エネルギーを供給する必要がある。
保護ガスに対する省エネルギー対策を講じることが、節電対策に有効であることが判明した。

本発明は、フロートバスにおいて、より省エネルギー対策を講じることができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、溶融金属上に溶融したガラス素地を流し、このガラス素材を所定の厚さで且つ帯状のガラスリボンにすることでフロートガラスを製造するフロートバスにおいて、このフロートバスは、前記ガラスリボンの上面を覆うカバー部材を備え、このカバー部材は、前記ガラスリボンと平行な板材と、この板材の周縁部から下げたスカートとで構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、板材は炭素繊維強化炭素複合材料で構成され、スカートは布状の炭素繊維材料で構成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ガラスリボンと平行な板材と、この板材の周縁部から下げたスカートとで構成されるカバー部材で、ガラスリボンの上面を覆う。ガラスリボンの上面は保護ガスで覆われており、この保護ガスは、カバー部材に収納されている。
カバー部材はスカートを含むため、保護ガスが板材とスカートとで形成される空間にほぼ封じ込まれる。この結果、対流が著しく制限され、対流によるガラスリボンの温度低下を抑制することができる。

また、高温のガラスリボンから放射される放射熱は、カバー部材の板材で遮断されるため、放射量は小さくなる。この結果、放射によるガラスリボンの温度低下を抑制することができる。
以上により、保護ガスに対する省エネルギー対策を十分に講じることができた。

請求項２に係る発明では、スカートは布状の炭素繊維材料で構成される。炭素繊維であるから耐熱性能を十分に有する。加えて布状の繊維材料であるから、万一、スカートがガラスリボンに接触してもガラスリボンに傷を付ける心配はない。そのため、スカートの下端をガラスリボンに接近させることができる。

また、板材は炭素繊維強化炭素複合材料で構成される。炭素繊維強化炭素複合材料であるから耐熱性能を十分に有する。加えて炭素複合材料であるから熱伝導性に優れている。フロートバスの天井にヒータを配置したときに、ヒータの熱をガラスリボンへ良好に伝達させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るフロートバスの要部の平面断面図であり、フロートバス１０の出口側に、平面視で矩形のカバー部材３０・・・（・・・は複数個を示す。以下同様）が配置されている。なお、カバー部材３０は、１枚物でも差し支えないが、この実施例では４枚のカバー部材３０・・・が、田の字形に密に（隙間が空かないように）配列されている。４枚で構成すれば、１枚のカバー部材３０を適当な大きさに設定することができるとともに、図示するように対向するサイド耐火物１２とサイド耐火物１２を貫通してフロートバス１０の内部へ挿入することができる。

フロートバス１０の詳細構造を次図で説明する。
図２は図１の２−２線断面図であり、フロートバス１０は、ボトム耐火物１１とサイド耐火物１２、１２とルーフ耐火物１３で囲い、ルーフ耐火物１３からヒータ１４・・・を吊り下げてなる、横長矩形断面の炉である。炉内には、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスを供給する。

ボトム耐火物１１は、基礎又は架台１５で支持された下部フレーム１６、１６で支持されている。また、基礎又は架台１５に支柱１７、１７を建て、これらの支柱１７、１７の上端にトップクロスビーム１８を渡し、このトップクロスビーム１８で上部フレーム１９を支え、この上部フレーム１９でルーフ耐火物１３を支える構造とされている。

さらに、本発明では、サイド耐火物１２、１２を貫通して、先端が炉内へ差し込まれた水冷サポートパイプ２０、２０でカバー部材３０、３０が支持されている。
水冷サポートパイプ２０、２０は炉外に置かれたパイプハンガー２１、２１で水平に保持されており、これらのパイプハンガー２１、２１は、トップクロスビーム１８の両端に設けられたレール部材２２、２２に吊り下げられており、レール部材２２、２２に沿って図面左右へ移動可能とされている。

図３は図２の要部拡大図であり、水冷サポートパイプ２０、２０は、鋼製の角パイプ２４、２４とこれらの角パイプ２４、２４を熱的に保護するために角パイプ２４、２４に被せた断熱材２５、２５とからなる。
また、水冷サポートパイプ２０、２０に支持されるカバー部材３０、３０は、板材３１、３１とこれらの板材３１、３１の周縁部から下げたスカート３２、３２とからなる。
板材３１、３１は耐熱材製ボルト３３・・・、耐熱材製ナット３４・・・で鋼製の角パイプ２４、２４に取付けられ、スカート３２、３２は耐熱材製ボルト３５・・・、耐熱材製ナット３６・・・で板材３１、３１に取付けられている。

図中、３８は溶融金属であり、３９はこの溶融金属３８の上面に浮いているガラスリボンである。
板材３１、３１はガラスリボン３９の幅寸法とほぼ同一の幅に設定されている。板材３１の材料は、耐熱性能の関係で、金属よりはセラミックスが適当であり、セラミックスであれば、炭素繊維強化炭素複合材料が耐熱強度及び熱伝導性能の点で好適である。
図２で、ヒータ１４・・・でガラスリボン３９を加熱する場合、熱伝導率の高い（大きい）炭素複合材料で、カバー部材３０を構成すれば、ヒータ１４・・・の発熱をガラスリボン３９に伝えることができる。

また、スカート３２、３２は、布状の炭素繊維材料で構成することが望ましい。炭素繊維であれば耐熱性能を十分に有する。加えて布状の繊維材料であれば、万一、ガラスリボン３９に接触してもガラスリボン３９に傷を付ける心配はない。そのため、スカート３２、３２の下端をガラスリボン３９に接近させることができる。

以上の構成からなるカバー部材３０の作用を次に説明する。
図４は本発明に係るカバー部材の作用説明図であり、溶解されたガラス（ガラスリボン３９）は、溶融金属３８に浮いた状態で図面表裏方向へ移動する間に、熱を失って徐々に温度が低下する。
ガラスリボン３９からは熱が、矢印（１）のように放射による熱Ｑｒ及び矢印（２）のように対流による熱Ｑｃの形態で放出される。

熱Ｑｒに係る放射熱線は、光と同様に直進する。上方に板材３１がある場合には、板材３１に衝突し、一部が板材３１に吸収され、残部がガラスリボン３９へ戻る。
また、熱Ｑｃに係る対流は、ガラスリボン３９と板材３１とスカート３２とで囲われた狭い空間を循環する。この循環は小規模であるため、熱の移動は小さくなり、結果的に熱Ｑｃは小さくなる。

以上の理由（熱Ｑｒと熱Ｑｃが共に小さい。）により、ガラスリボン３９の温度低下は小さくなる。すなわち、ヒータ１４・・・（図２）への供給電力を減少させることができ、省エネルギー化を達成することができる。

次に、カバー部材３０の有無について、比較説明をする。
図５はフロートバスの比較説明図であり、（ａ）にカバー部材３０を備えたフロートバス１０を示し、（ｂ）にカバー部材を備えていない従来のフロートバス１００を示す。

（ａ）では、図４で説明したように、カバー部材３０が保温カバーの作用を発揮するため、溶融金属３８の上のガラスリボン３９の温度低下は小さくなる。

これに対して、カバー部材を備えていない（ｂ）では、対流による熱ｑｃは、ガラスリボン１３９とルーフ耐火材１１３とサイド耐火材１１２とで囲われた大きな空間を循環する。ルーフ耐火材１１３の外表面やサイド耐火材１１２の外表面から外へ熱が逃げるため、または炉内には低温の保護ガス（窒素と水素の混合ガス）が常に供給されるため、熱ｑｃは大きくなり、溶融金属１３８の上のガラスリボン１３９の温度低下が顕著になる。

また、熱ｑｒに関する放射熱線は、直接、ルーフ耐火材１３に到達して、大部分がルーフ耐火材１１３に吸収される。ルーフ耐火材１３外表面から外へ熱が逃げるため、熱ｑｃは大きくなり、ガラスリボン１３９の温度低下が顕著になる。

さらには、（ｂ）において、ルーフ耐火材１１３から耐火材の屑１４１が、不可避的に落下する。この屑１４１はガラスリボン１３９に付着するため、ガラスリボン１３９の品質を低下させる虞がある。
一方、（ａ）では、ルーフ耐火材１３から屑４１が落下したとしても、この屑４１はカバー部材３０でキャッチされる。この結果、ガラスリボン３９の品質を良好に保つことができる。

尚、カバー部材３０は、ルーフ耐火材１３側から吊り下げてもよく、ガラスリボン３９の上面を概ね覆うことが重要であり、カバー部材３０の支持機構は、適宜変更することができる。

また、本実施例では、水冷サポートパイプ２０でカバー部材３０を支持させる。水冷サポートパイプ２０は、セラミックス製ビーム、例えば炭素繊維強化炭素複合材料製ビームに換えてもよい。炭素繊維強化炭素複合材料製ビームであれば、水冷する必要がないので、一層の省エネルギー化を図ることができる。

さらにまた、カバー部材３０を構成する板材３１は、炭素繊維強化炭素複合材料が好適であるが、炭化珪素（ＳｉＣ）板であってもよく、適宜材質を変更することは差し支えない。
また、スカート３２は、炭素繊維製フェルトや炭素繊維強化炭素複合材料製板材とその下端に炭素繊維製フェルトを付したものや、炭素繊維の紐を密に下げた「縄のれん」が好適であり、形状や材質は適宜変更することができる。
さらには溶融金属３８は、溶融錫が好適であるが、フロートバス１０で使用可能な金属であれば種類は問わない。

実施例では保護ガスは窒素と水素の混合ガスにしたが、窒素のみでもよい。また、カバー部材とガラスリボンとの間に、塩素ガスやフッ酸ガスからなる腐食性ガスを導入してもよい。腐食性ガスであれば、ガラスリボンに適当な加工（表面改質、模様形成など）を施すことができる。

本発明は、フロートガラスの製造に用いるフロートバスに好適である。

本発明に係るフロートバスの要部の平面断面図である。図１の２−２線断面図である。図２の要部拡大図である。本発明に係るカバー部材の作用説明図である。フロートバスの比較説明図である。

符号の説明

１０…フロートバス、３０…カバー部材、３１…板材、３２…スカート、３８…溶融金属、３９…ガラスリボン。

Claims

溶融金属上に溶融したガラス素地を流し、このガラス素材を所定の厚さで且つ帯状のガラスリボンにすることでフロートガラスを製造するフロートバスにおいて、
このフロートバスは、前記ガラスリボンの上面を覆うカバー部材を備え、このカバー部材は、前記ガラスリボンと平行な板材と、この板材の周縁部から下げたスカートとで構成されていることを特徴とするフロートバス。
前記板材は炭素繊維強化炭素複合材料で構成され、前記スカートは布状の炭素繊維材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載のフロートバス。