JP2016084241A - ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白金または白金合金で形成される部材の劣化を抑制でき、ガラス板の欠陥を低減できる、ガラス板の製造方法を提供すること。【解決手段】ガラス板の製造方法は、溶融ガラス１２を、溶融ガラス１２の流量を調節するツイール３２２を通過させた後、溶融ガラス１２の流路を形成するリップ３２４からスズ浴槽３１０内の溶融スズ１６上に連続的に供給し、溶融スズ１６上で流動させて板状に成形する。スパウト空間Ｓ１において溶融ガラス１２の上方に、ガスの移動を制限する制限壁３２８が設けられ、ツイール３２２と制限壁３２８と溶融ガラス１２とで形成される第１空間Ｓ１１に酸化防止ガスを供給し、制限壁３２８と仕切り壁３２６と溶融ガラス１２とで形成される第２空間Ｓ１２に酸化防止ガスを供給する。第１空間Ｓ１１に供給する酸化防止ガスと、第２空間Ｓ１２に供給する酸化防止ガスとが異なる。【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置に関する。

ガラス板の製造方法は、溶融ガラスを、該溶融ガラスの流量を調節するツイール（tweel）を通過させた後、該溶融ガラスの流路を形成するリップ（lip）から浴槽内の溶融スズ上に連続的に供給し、該溶融スズ上で流動させて板状に成形する（例えば、特許文献１参照）。溶融スズの上方空間には、リップを配設するスパウト（spout）空間と、該スパウト空間よりも下流側のメイン空間とに仕切る仕切り壁（一般的にフロントリンテル（front lintel）と呼ばれる）が設けられる。メイン空間は、スパウト空間よりも十分に大きく、溶融スズの酸化を防止する酸化防止ガス（例えば不活性ガスと還元性ガスの混合ガス）で満たされている。還元性ガス（例えば水素ガス）は、メイン空間に混入する空気に含まれる酸素ガスと反応し、水蒸気を生成することで、溶融スズの酸化を防止する。

国際公開第２０１０／０１３５７５号

スパウト空間は溶融スズから蒸発したスズ蒸気を含む。スパウト空間の周辺には白金または白金合金で形成される部材が配設される。白金または白金合金は、溶融ガラスとの反応性が低く、溶融ガラスと接触する部材に用いられる。

ところで、スパウト空間に還元性ガスを供給すると、還元性ガスが酸素ガスと反応し水蒸気を生成するため、スパウト空間の酸素ガスの濃度が下がる。但し、スパウト空間に還元性ガスを供給すると、白金または白金合金で形成される部材が還元性ガスによって劣化する。

一方、スパウト空間に不活性ガスを供給すると、白金または白金合金で形成される部材の劣化が抑えられる。但し、スパウト空間に還元性ガスを供給する場合に比べて、スパウト空間の酸素ガスの濃度が上がる。そのため、酸素ガスとスズ蒸気との反応により酸化スズの微粒子が形成される。形成された微粒子は、溶融ガラス上に落下し、ガラス板の欠陥となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、白金または白金合金で形成される部材の劣化を抑制でき、ガラス板の欠陥を低減できる、ガラス板の製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、
溶融ガラスを、該溶融ガラスの流量を調節するツイールを通過させた後、該溶融ガラスの流路を形成するリップからスズ浴槽内の溶融スズ上に連続的に供給し、該溶融スズ上で流動させて板状に成形する、ガラス板の製造方法であって、
前記溶融スズの上方空間を、前記リップを配設するスパウト空間と、該スパウト空間よりも下流側のメイン空間とに仕切る仕切り壁が設けられ、
前記スパウト空間において前記溶融ガラスの上方に、ガスの移動を制限する制限壁が設けられ、
前記ツイールと前記制限壁と前記溶融ガラスとで形成される第１空間に酸化防止ガスを供給し、
前記制限壁と前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される第２空間に酸化防止ガスを供給し、
前記第１空間に供給する酸化防止ガスと、前記第２空間に供給する酸化防止ガスとが異なる。

本発明によれば、白金または白金合金で形成される部材の劣化を抑制でき、ガラス板の欠陥を低減できる、ガラス板の製造方法が提供される。

本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置を示す断面図である。 図１の一部拡大図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。尚、各図面において、同一のまたは対応する構成には同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態によるガラス板の製造装置を示す断面図である。図２は、図１の一部拡大図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。

ガラス板の製造装置１００は、フロート法でガラス板を製造するものであり、例えば図１に示すように、溶解装置２００と、成形装置３００と、徐冷装置４００とを備える。

溶解装置２００は、ガラス原料１０を溶解し溶融ガラス１２とする。溶解装置２００は、溶融ガラス１２を収容する溶解槽２１０と、溶解槽２１０内に収容される溶融ガラス１２の上方に火炎を形成するバーナ２２０とを備える。溶解槽２１０内に投入されたガラス原料１０は、バーナ２２０が形成する火炎からの輻射熱によって溶融ガラス１２に徐々に溶け込む。

成形装置３００は、溶解装置２００から供給される溶融ガラス１２を帯板状のガラスリボン１４に成形する。成形装置３００は、溶融スズ１６を収容するスズ浴槽３１０を備え、溶融スズ１６上に連続的に供給される溶融ガラス１２を、溶融スズ１６上で流動させて帯板状に成形する。溶融ガラス１２は、所定方向に流動しながら徐々に冷却され、徐々に固くなる。このようにして成形されたガラスリボン１４は、スズ浴槽３１０の下流域で溶融スズ１６から斜めに引き上げられる。

徐冷装置４００は、成形装置３００で成形されたガラスリボン１４を所定方向に連続的に搬送しながら徐冷する。徐冷装置４００は、ガラスリボン１４を徐冷する徐冷室４０２を形成する炉体４１０を含む。徐冷室４０２の入口から出口に向かうほど、徐冷室４０２の温度が低くなる。徐冷室４０２の温度は、図示されないヒータ等で調整される。徐冷装置４００から引き出されたガラスリボン１４は、切断機で所定のサイズに切断され、製品であるガラス板が得られる。

次に、図２および図３を参照して、成形装置３００について主に説明する。図２に示すように、成形装置３００は、ツイール３２２と、リップ３２４と、仕切り壁３２６と、制限壁３２８と、第１ガス供給部３３０と、第２ガス供給部３３２とを備える。

ツイール３２２は、溶融ガラス１２の流量を調節する。ツイール３２２は、溶融ガラス１２の流路を形成するリップ３２４に対して上下動可能となっており、溶融ガラス１２の流路に差し込まれ、溶融ガラス１２の流路の開度を調節する。ツイール３２２の下面の断面形状は、下に凸の湾曲形状であってよい。

ツイール３２２は、溶融ガラス１２と接触する表面に、白金または白金合金で形成される保護層３２２ｂを有する。保護層３２２ｂは、ツイール３２２の本体３２２ａの少なくとも一部に形成され、本体３２２ａを構成するレンガと、溶融ガラス１２との反応を抑える。

ツイール３２２の上流側には、成形装置３００と溶解装置２００とを接続する流路管３３４が設けられる。流路管３３４は、溶融ガラス１２の流路を形成する。流路管３３４は、溶融ガラス１２と反応しにくい白金または白金合金で形成されてよい。流路管３３４内における溶融ガラス１２の流動性を確保するため、流路管３３４に電流を流し、流路管３３４のジュール熱で、流路管３３４内の溶融ガラス１２を加熱することも可能である。

リップ３２４は、ツイール３２２で流量調節された溶融ガラス１２をスズ浴槽３１０内の溶融スズ１６上に連続的に供給する。リップ３２４は、例えばレンガなどの耐火物で構成され、スズ浴槽３１０に設置される。リップ３２４上を流れる溶融ガラス１２の左右両側には、溶融ガラス１２が左右にこぼれないように図示されない横壁が設けられてよい。

仕切り壁３２６は、溶融スズ１６の上方空間Ｓ０を、リップ３２４を配設するスパウト空間Ｓ１と、スパウト空間Ｓ１よりも下流側のメイン空間Ｓ２とに仕切る。仕切り壁３２６は溶融ガラス１２の上方に設けられ、スパウト空間Ｓ１で溶融スズ１６上に供給された溶融ガラス１２は、仕切り壁３２６の下を通過して、メイン空間Ｓ２に移動する。

メイン空間Ｓ２は、溶融ガラス１２を帯板状のガラスリボン１４に成形するための空間であって、スパウト空間Ｓ１よりも十分に大きい。メイン空間Ｓ２の天井面を形成するルーフ３４０にはメインガス供給路３４２が設けられ、メインガス供給路３４２には加熱源としてのヒータ３４４が挿通される。

メインガス供給路３４２は、溶融スズ１６の酸化を防止するため、メイン空間Ｓ２に酸化防止ガスを供給する。酸化防止ガスは、例えば不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスであってよい。例えば、メインガス供給路３４２は、酸化防止ガスとして、０体積％〜１５体積％の水素ガスを含み、残部が窒素ガスおよび不可避の不純物ガスからなる混合ガスをメイン空間Ｓ２に供給する。水素ガスは、メイン空間Ｓ２に混入する空気に含まれる酸素ガスと反応し、水蒸気を生成することで、酸素ガスを低減する。メイン空間Ｓ２は、外気の混入を制限するため、大気圧よりも高い気圧となっている。

ヒータ３４４は、ガラスリボン１４の温度分布を調節するため、例えば、ガラスリボン１４の流動方向及び幅方向に間隔をおいて複数設けられる。ヒータ３４４の出力は、上流側から下流に向かうほどガラスリボン１４の温度が低くなるように制御される。また、ヒータ３４４の出力は、ガラスリボン１４の厚さが幅方向に均一になるように制御される。

制限壁３２８は、スパウト空間Ｓ１において、溶融ガラス１２の上方のガスの移動を制限する。制限壁３２８は、ツイール３２２と仕切り壁３２６との間に設けられ、溶融ガラス１２の上方に設けられる。制限壁３２８は、ツイール３２２と異なり、溶融ガラス１２と接触しないので、白金または白金合金で形成される保護層を表面に有しなくてよい。

制限壁３２８は、スパウト空間Ｓ１の天井面を形成するブロック３４６の開口部からスパウト空間Ｓ１に挿入され、溶融ガラス１２との間に隙間を形成する。制限壁３２８は、製造コストや管理コストを低減するため、ツイール３２２の本体３２２ａと同様に構成されてよい。

図３に示すように、スパウト空間Ｓ１の左側壁３４８、およびスパウト空間Ｓ１の右側壁３５０には、それぞれ、制限壁３２８を支持する支持溝３４８ａ、３５０ａが設けられてよい。支持壁３４８ａ、３５０ａは、制限壁３２８が溶融ガラス１２の流れ方向に移動するのを規制する。よって、例えば制限壁３２８が左右方向中央（図３において上下方向中央）で半分に割れた場合に、割れた破片同士が支え合い、破片が溶融ガラス１２に落下するのを防止できる。

支持溝３４８ａ、３５０ａは、ブロック３４６の開口部からスパウト空間Ｓ１に制限壁３２８を挿入する際に、制限壁３２８を上下方向に案内してよい。支持溝３４８ａ、３５０ａは制限壁３２８の上端から下方に延び、支持溝３４８ａ、３５０ａの下面は制限壁３２８を係止する。

第１ガス供給部３３０は、ツイール３２２と制限壁３２８と溶融ガラス１２とで形成される第１空間Ｓ１１に酸化防止ガスを供給する。例えば、第１ガス供給部３３０は、酸化防止ガスとして、不活性ガスである窒素ガスを第１空間Ｓ１１に供給してよい。第１空間Ｓ１１は、外気の混入を制限するため、大気圧よりも高い気圧であってよい。尚、不活性ガスは、窒素ガスでなくてもよく、アルゴンガスなどでもよい。

第１ガス供給部３３０は、スパウト空間Ｓ１の側壁３４８、３５０に形成される開口部などで構成される。この開口部は、流量調整バルブ、開閉バルブなどが途中に設けられる配管を介して、酸化防止ガスの供給源に接続される。尚、第１ガス供給部３３０は、スパウト空間Ｓ１の側壁３４８、３５０の開口部に挿通される管などで構成されてもよい。

第２ガス供給部３３２は、制限壁３２８と仕切り壁３２６と溶融ガラス１２とで形成される第２空間Ｓ１２に酸化防止ガスを供給する。酸化防止ガスは、例えば不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスであってよい。例えば、第２ガス供給部３３２は、酸化防止ガスとして、０体積％〜１５体積％の水素ガスを含み、残部が窒素ガスおよび不可避の不純物ガスからなる混合ガスを第２空間Ｓ１２に供給する。水素ガスは、第２空間Ｓ１２に混入する空気に含まれる酸素ガスと反応し、水蒸気を生成することで、酸素ガスを低減する。第２空間Ｓ１２は、外気の混入を制限するため、大気圧よりも高い気圧であってよい。

第２ガス供給部３３２は、スパウト空間Ｓ１の側壁３４８、３５０に形成される開口部などで構成される。この開口部は、流量調整バルブ、開閉バルブなどが途中に設けられる配管を介して、酸化防止ガスの供給源に接続される。尚、第２ガス供給部３３２は、スパウト空間Ｓ１の側壁３４８、３５０の開口部に挿通される管などで構成されてもよい。

第１空間Ｓ１１及び第２空間Ｓ１２などで、スパウト空間Ｓ１が構成される。第１空間Ｓ１１と第２空間Ｓ１２との間のガスの移動は制限壁３２８によって制限され、上流側の第１空間Ｓ１１が窒素ガスで満たされ、下流側の第２空間Ｓ１２が窒素ガスと水素ガスの混合ガスで満たされる。

上流側の第１空間Ｓ１１が窒素ガスで満たされるので、第１空間Ｓ１１を形成するツイール３２２、およびツイール３２２の上流側に設けられる流路管３３４などの周囲に水素ガスが少なく、白金または白金合金で形成される部材の劣化が抑制できる。

また、下流側の第２空間Ｓ１２が窒素ガスと水素ガスの混合ガスで満たされるので、窒素ガスのみで満たされる場合よりも、第２空間Ｓ１２における酸素ガスの濃度が低い。よって、第２空間Ｓ１２において、酸素ガスとスズ蒸気との反応が進みにくく、酸化スズの微粒子が生成しにくく、微粒子が溶融ガラス１２上に落下しにくい。よって、ガラス板の欠陥を低減することができる。

尚、本実施形態の第１ガス供給部３３０は、第１空間Ｓ１１に窒素ガスを供給するとしたが、第１空間Ｓ１１に窒素ガスと水素ガスの混合ガスを供給してもよい。第１ガス供給部３３０が第１空間Ｓ１１に供給する酸化防止ガス中の水素ガスの濃度（体積％）が、第２ガス供給部３３２が第２空間Ｓ１２に供給する酸化防止ガス中の水素ガスの濃度（体積％）よりも低ければよい。白金または白金合金で形成される部材の劣化の抑制と、ガラス板の欠陥の低減とを両立することができる。

第２ガス供給部３３２が第２空間Ｓ１２に供給する酸化防止ガス中の水素ガス濃度（体積％）は、メインガス供給路３４２がメイン空間Ｓ２に供給する酸化防止ガス中の水素ガス濃度（体積％）よりも低くてよい。メイン空間Ｓ２、第２空間Ｓ１２、第１空間Ｓ１１の順で水素ガス濃度が段階的に低くなるので、白金または白金合金で形成される部材の劣化の抑制と、ガラス板の欠陥の低減とを効率良く両立することができる。

以上、ガラス板の製造方法、およびガラス板の製造装置の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で、種々の変形、改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、酸素ガスを還元できる還元性ガスとして、水素ガスが用いられるが、例えばアセチレンガスなどが用いられてもよい。また、還元性ガスの種類は、第１ガス供給部３３０と、第２ガス供給部３３２と、メインガス供給路３４２とで同じでなくてもよい。還元性ガスの種類毎に、還元性ガスの還元力が異なり、例えばアセチレンガスは水素ガスよりも高い還元力を有する。そのため、第１ガス供給部３３０が第１空間Ｓ１１に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度（体積％）が、第２ガス供給部３３２が第２空間Ｓ１２に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度（体積％）以上でもよい場合がある。そのような場合としては、第２ガス供給部３３２からの還元性ガスが、第１ガス供給部３３０からの還元性ガスよりも高い還元力を有する場合が挙げられる。従って、第１ガス供給部３３０が第１空間Ｓ１１に供給する酸化防止ガスと、第２ガス供給部３３２が第２空間Ｓ１２に供給する酸化防止ガスとが異なっていれば、白金または白金合金で形成される部材の劣化の抑制と、ガラス板の欠陥の低減とを両立することができる。

また、上記実施形態の制限壁３２８は、１つ設けられるが、溶融ガラス１２の流れに沿って間隔をおいて複数設けられてもよい。

１０ ガラス原料
１２ 溶融ガラス
１４ ガラスリボン
１６ 溶融スズ
１００ ガラス板の製造装置
２００ 溶解装置
３００ 成形装置
３１０ スズ浴槽
３２２ ツイール
３２４ リップ
３２６ 仕切り壁
３２８ 制限壁
３３０ 第１ガス供給部
３３２ 第２ガス供給部
３４２ メインガス供給路
４００ 徐冷装置
Ｓ０ 溶融スズの上方空間
Ｓ１ スパウト空間
Ｓ１１ 第１空間
Ｓ１２ 第２空間
Ｓ２ メイン空間

Claims (14)

1. 溶融ガラスを、該溶融ガラスの流量を調節するツイールを通過させた後、該溶融ガラスの流路を形成するリップからスズ浴槽内の溶融スズ上に連続的に供給し、該溶融スズ上で流動させて板状に成形する、ガラス板の製造方法であって、
   前記溶融スズの上方空間を、前記リップを配設するスパウト空間と、該スパウト空間よりも下流側のメイン空間とに仕切る仕切り壁が設けられ、
   前記スパウト空間において前記溶融ガラスの上方に、ガスの移動を制限する制限壁が設けられ、
   前記ツイールと前記制限壁と前記溶融ガラスとで形成される第１空間に酸化防止ガスを供給し、
   前記制限壁と前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される第２空間に酸化防止ガスを供給し、
   前記第１空間に供給する酸化防止ガスと、前記第２空間に供給する酸化防止ガスとが異なる、ガラス板の製造方法。
2. 前記第１空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度は、前記第２空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度よりも低い、ガラス板の製造方法。
3. 前記第１空間には酸化防止ガスとして不活性ガスを供給し、前記第２空間には酸化防止ガスとして不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを供給する、請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
4. 前記第２空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度が、前記メイン空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度よりも低い、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
5. 前記ツイールは、前記溶融ガラスと接触する表面に、白金または白金合金で形成される保護層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
6. 前記ツイールの上流側に、前記溶融ガラスの流路を形成する流路管が設けられ、
   該流路管が白金または白金合金で形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
7. 前記スパウト空間の側壁に、前記制限壁を支持する支持溝が形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
8. 溶融ガラスの流量を調節するツイールと、
   該ツイールで流量調節された溶融ガラスをスズ浴槽内の溶融スズ上に連続的に供給するリップと、
   前記溶融スズの上方空間を、前記リップを配設するスパウト空間と、該スパウト空間よりも下流側のメイン空間とに仕切る仕切り壁と、
   前記スパウト空間において、前記溶融ガラスの上方のガスの移動を制限する制限壁と、
   前記ツイールと前記制限壁と前記溶融ガラスとで形成される第１空間に酸化防止ガスを供給する第１ガス供給部と、
   前記制限壁と前記仕切り壁と前記溶融ガラスとで形成される第２空間に酸化防止ガスを供給する第２ガス供給部とを備え、
   前記第１ガス供給部が前記第１空間に供給する酸化防止ガスと、前記第２ガス供給部が前記第２空間に供給する酸化防止ガスとが異なる、ガラス板の製造装置。
9. 前記第１ガス供給部が前記第１空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度は、前記第２ガス供給部が前記第２空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度よりも低い、請求項８に記載のガラス板の製造装置。
10. 前記第１ガス供給部は、前記第１空間に酸化防止ガスとして不活性ガスを供給し、
    前記第２ガス供給部は、前記第２空間に酸化防止ガスとして、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスを供給する、請求項８または９に記載のガラス板の製造装置。
11. 前記第２ガス供給部が前記第２空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度が、前記メイン空間に供給する酸化防止ガス中の還元性ガスの濃度よりも低い、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のガラス板の製造装置。
12. 前記ツイールは、前記溶融ガラスと接触する表面に、白金または白金合金で形成される保護層を有する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のガラス板の製造装置。
13. 前記ツイールの上流側に、前記溶融ガラスの流路を形成する流路管をさらに備え、
    該流路管が白金または白金合金で形成される、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のガラス板の製造装置。
14. 前記スパウト空間の側壁に、前記制限壁を支持する支持溝が形成される、請求項８〜１１３のいずれか１項に記載のガラス板の製造装置。

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