JP5671762B2 - フロートガラス製造用フロート槽、及びフロート槽の冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、フロートガラス製造用フロート槽（ｆｌｏａｔ ｂａｔｈ）、及びフロート槽の冷却方法に関するものであって、より詳しくは、溶融金属を貯蔵する煉瓦を囲むボトムケーシングを冷却させる構造が改善したフロートガラス製造用フロート槽、及びフロート槽の冷却方法に関する。

本出願は、２０１０年８月１２日出願の韓国特許出願第１０‐２０１０‐００７７８５６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書および図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

一般に、フロートガラス法による板ガラスの製造装置は、フロート槽に貯蔵されて流動する溶融金属上に溶融ガラスを連続的に供給し、溶融金属上に溶融ガラスを浮遊した状態で進行させながらガラスリボンを成形し、フロート槽の出口に隣接した徐冷炉に向けてガラスリボンを引っ張ることで、一定幅及び厚さを有する帯（リボン）状の板ガラスを製造する装置である。

ここで、溶融金属は、例えば、溶融錫または溶融錫合金を含んでおり、溶融ガラスより比重が大きく、還元性水素（Ｈ_２）及び／または窒素（Ｎ_２）ガスで充填されたフロートチャンバー（ｆｌｏａｔ ｃｈａｍｂｅｒ）内に収容されている。フロートチャンバーは、溶融金属が貯蔵されているボトムと、ボトムを覆っているルーフとを含む。また、溶融金属を収容するボトム（またはフロート槽）は特殊耐火材料が内蔵された、長さ方向に延びた構造になっている。溶融ガラスはフロート槽の上流側から下流側に向けて移動しながら、溶融金属の表面でガラスリボンとして成形され、フロート槽の下流側に設定された離隔位置（以下、テイクオフポイント（ｔａｋｅ ｏｆｆ ｐｏｉｎｔ）とする）で溶融金属から離されて引き上げられ、次の工程の徐冷炉に向けて送られる。

一方、フロートチャンバー内の溶融金属は高温（約６００℃〜１,１００℃）状態に維持され、溶融金属の溶融温度は２３２℃であるため、フロート槽のボトムは所定温度に冷却させる必要がある。なぜなら、溶融金属とカーボンスチール材質のベースケーシングとの間に反応が生じてベースケーシングに穴が開いて溶融金属がフロート槽の外部に流出する危険性が存在するからである。また、品質面において、フロート槽内部の温度変化（例えば、−５℃〜＋５℃）は溶融金属の流動を変化させ、気泡が生じるようになる。このような現象は最終的なフロートガラス製品の表面欠陥（ＯＢＢ（Ｏｐｅｎ Ｂｏｔｔｏｍ Ｂｕｂｂｌｅ）またはＢＯＳ（Ｂｏｔｔｏｍ Ｏｐｅｎ Ｓｅｅｄ））の原因になる。したがって、フロート槽で生産される最終的なフロートガラス製品は特に品質面において、またはＯＢＢ面において、フロート槽内部の温度分布を均一に維持する必要がある。

ところが、従来のフロート槽システムは、送風機（ａｉｒ ｂｌｏｗｅｒ）を利用して冷却空気をボトムケーシングに吹き込むことでフロート槽のボトムを冷却させる方式を採用する。このような従来の送風機を利用した冷却装置は複数のノズルを利用している。ここで、それぞれのノズルの直径は約６０ｍｍであり、ノズル間のピッチは約５００ｍｍであり、ノズルの端とボトムケーシングとの間隔は約３００ｍｍである。このような従来のフロート槽システムのボトムの温度を測定してみれば、ボトムの最大温度が１４６.８℃であり、ボトムの最小温度が６９.１℃であり、その平均温度が１０３.５℃である。これは、従来のフロート槽のボトムを冷却させるための送風機のノズルの直径が大きすぎ、ピッチが大きすぎ、ノズルとボトムケーシングとの間隔が大きすぎることから、温度の均一性維持に問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものであって、フロート槽を冷却させるための送風機の冷却空気の流量、入口温度が一定であると仮定した上で、送風機ノズルの適切な直径、ノズル間のピッチ、及びノズルとボトムケーシングとの適切な間隔を提示することで、フロート槽のボトムケーシング温度の均一性が維持できるように構造が改善したフロートガラス製造用フロート槽、及びフロート槽の冷却方法を提供することをその技術的課題とする。

上記のような課題を達成するために、本発明の例示的実施例によるフロートガラス製造用フロート槽は、溶融金属上にフロートガラスを浮遊した状態で進行させることができるように溶融金属が貯蔵可能であり、複数の煉瓦から構成された煉瓦組立体（ｂｒｉｃｋ ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、上記煉瓦組立体の外側を区画するボトムケーシングと、上記ボトムケーシングの方へと冷却空気が供給可能に上記ボトムケーシングから離隔して設けられた送風機とを備え、上記送風機は、上記ボトムケーシングを予め決定された温度に冷却させるために、約３０ｍｍの直径をそれぞれ有し、約２５０ｍｍから３００ｍｍの間隔(ピッチ)で配置された複数のノズルを備える。

望ましくは、上記ノズルは、上記ボトムケーシングから約１００ｍｍから２００ｍｍの間隔で離隔して設けられる。

上記のような課題を達成するために、本発明の例示的実施例によるフロートガラス製造用フロート槽の冷却方法は、溶融金属上にフロートガラスを浮遊した状態で進行させることができるように溶融金属が貯蔵可能な煉瓦組立体を囲むボトムケーシングの下部に設けられた複数のノズルから供給されるエアを利用して上記ボトムケーシングを冷却させる方法において、（ａ）上記ノズル間の予め決定されたピッチを調節するステップと、（ｂ）上記ノズルそれぞれの直径を調節するステップと、（ｃ）上記ノズルと上記ボトムケーシングとの距離を調節するステップのうち、少なくとも何れか一つのステップによって冷却均一度を維持させる。

望ましくは、上記（ａ）ステップは、上記ピッチを約２５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に維持させる。

望ましくは、上記（ｂ）ステップは、上記ノズルそれぞれの直径を約３０ｍｍに維持させる。

望ましくは、上記（ｃ）ステップは、上記ノズルと上記ボトムケーシングとの間隔を約１００ｍｍから２００ｍｍの範囲に維持させる。

本発明によるフロートガラス製造用フロート槽、及びフロート槽の冷却方法は、送風機ノズルの直径、及びノズル間のピッチを従来より小さく構成し／またはノズルとボトムケーシングとの間隔を従来より近く維持させることで、定められた冷却空気の流量、入口温度の条件下で、最適の冷却効果が期待できる。

したがって、フロート槽のボトムケーシングを有効温度範囲内で均一化できることから、最終的に生産されるフロートガラス製品の品質をさらに高めることができ、工程の安定性も期することができる。

本明細書に添付される下記の図面は本発明の望ましい実施例を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはいけない。
本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造用フロート槽の構成を概略的に示す正面図である。 図１の側面図である。 本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造用フロート槽のボトムケーシングの温度分布と従来例とを比較した写真である。

本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはいけず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。従って、本明細書に記載された実施例は本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想の全てを代弁するものではないため、本出願時点においてこれらに代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造用フロート槽、及びフロート槽の冷却方法を詳しく説明する。

図１は本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造用フロート槽の構成を概略的に示す正面図であり、図２は図１の側面図である。

図１及び図２を参照すれば、本実施例によるフロートガラス製造用フロート槽１００は、溶融金属Ｍを貯蔵できるように複数の煉瓦Ｂが連結されて形成する煉瓦組立体１１０と、煉瓦組立体１１０の外側を囲むように設置されたスチール材質のボトムケーシング１２０と、ボトムケーシング１２０を冷却させるために冷却空気をボトムケーシング１２０側に噴射できる送風機１３０とを備える。

本実施例によるフロート槽１００は、いわゆる、フロートガラス法によってフロートガラスを製造するためのものであって、下部のボトム１１２、ボトム１１２の上部を覆い、電気抵抗加熱要素１１４が設けられたルーフ１１６、入口１１１、及び出口１１３を含む密閉された構造のフロートチャンバー１１８を備える。

ボトム１１２には、溶融錫、溶融錫合金などの溶融金属Ｍが貯蔵される。溶融炉から入口１１１を通じて供給される溶融ガラスＧは敷居１１７と水平調整トゥイール（ｔｗｅｅｌ）１１９とを通じて計量されてフロートチャンバー１１８の内部に流入する。溶融ガラスＧがフロートチャンバー１１８の上流側（図面の左側）から下流側（図面の右側）に移動する過程で、溶融金属Ｍは溶融ガラスＧによって流動される。また、溶融金属Ｍはフロートチャンバー１１８内部の温度勾配によって比較的高温に保持されるフロートチャンバー１１８の上流側から下流側に流動すると同時に、フロートチャンバー１１８の長手方向の中心からその両側に流動する。溶融ガラスＧは上流側から下流側に向いて移動しながら好適な厚さ及び幅を持つリボン状のガラスリボンＧに成形され、フロートチャンバー１１８の出口１１３側に設けられたリフトアウトローラー１１５によって引き上げられ、テイクオフポイントで溶融金属Ｍの表面から離される。リフトアウトローラー１１５を通過したガラスリボンＧは次の工程の徐冷炉（図示せず）に送られる。

フロートチャンバー１１８の内部雰囲気は窒素と水素との混合気体からなり、このような混合気体は外部大気より若干高い圧力で維持され、溶融金属Ｍ及びリボン状の溶融ガラスＧは電気抵抗加熱要素１１４によって約８００〜１３００℃程度に維持される。溶融ガラスＧは無アルカリガラスまたはソーダ石灰ガラス（ｓｏｄａ‐ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）などである。フロートチャンバー１１８内部における溶融金属Ｍの流動発生原理と構造、及び溶融ガラスＧの投入、リボン化、移動及び排出などは一般的なフロートガラス法で公知されているため、本実施例ではその詳細な説明を省略する。

上記煉瓦組立体１１０は、例えば、耐火煉瓦のような複数の煉瓦Ｂがライニング結合されたものであり、溶融金属Ｍを直接貯蔵しているボトムライニング煉瓦と、このようなボトムライニング煉瓦を囲み、ボトムケーシング１２０の内面と接触するように配列されたボトム絶縁煉瓦とを含み得る。この場合、ボトムライニング煉瓦とボトム絶縁煉瓦の間には無機接着剤が充填されることが望ましい。煉瓦組立体１１０を構成する煉瓦Ｂ同士の間隔は、煉瓦の加熱による膨張などを考慮して決定することが望ましい。また、煉瓦Ｂには溶融金属Ｍに対する耐食性、溶融ガラス（Ｇ）内に含まれるＫ_２ＯやＮａ_２Ｏに対する耐アルカリ性、ガラス製品の温度変化に対応する耐スポーリング性（ｓｐａｌｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）などが求められる。また、煉瓦組立体１１０は、フロートチャンバー１１８のボトム１１２を形成するボトム煉瓦Ｂと、その側面を形成するサイド煉瓦Ｂとからなる。

上記ボトムケーシング１２０は、ボトム煉瓦Ｂの外周面を囲むように設けられたベースケーシング１２２と、サイド煉瓦Ｂを囲み、ベースケーシング１２２と連結されたサイドケーシング１２４とを含む。ボトムケーシング１２０は煉瓦組立体１１０を支持できる程度の剛性と厚さを持つ通常の金属で製造することが望ましい。

上記送風機１３０は、フロート槽１００を支持する支持フレーム（図示せず）と、フロート槽１００のボトム１１２、すなわち、ボトムケーシング１２０の下面との間の空間に一定パターンで配置されたノズル１３２を通じて抜け出る冷却空気によってボトムケーシング１２０を所定温度に冷却させるためのものであって、例えば、ファンのような駆動源によって駆動される。すなわち、フロートチャンバー１１８内部の高温雰囲気によって加熱される煉瓦組立体１１０及びボトムケーシング１２０は送風機１３０によって冷却される。

送風機１３０のノズル１３２は、ガラスリボンＧの品質面（ＢＯＳ）においてフロート槽１００の均一な温度分布を維持するために、適切なパターンで設計することが望ましい。本発明の望ましい例示的実施例において、それぞれのノズル１３２の直径（Ｄ）は約３０ｍｍである。従来のノズルの直径に比べて約１／２に減少した大きさである。

望ましい実施例において、ノズル１３２間のピッチ（Ｐ）は約２５０ｍｍから３００ｍｍに維持される。ノズル１３２間のピッチ（Ｐ）が２５０ｍｍより小さい場合、必要となるノズル１３２の数が多すぎて非効率的であり、ピッチ（Ｐ）を３００ｍｍより大きくすれば、均一な冷却効果が得られなくなる。

望ましい実施例において、ノズル１３２とボトムケーシング１２０の下面との間隔（Ｈ）は約１００ｍｍから２００ｍｍに維持されるように送風機１３０が設けられる。ノズル１３２とボトムケーシング１２０との間隔（Ｈ）が１００ｍｍより小さくなるように送風機１３０を位置させれば、ノズル１３２から噴射される冷却空気の流動がボトムケーシング１２０の下面に均一に分散できず、ノズル１３２の孔の中心に対応するボトムケーシング１２０の表面に集中するため非効率的であり、ノズル１３２とボトムケーシング１２０との間隔（Ｈ）を２００ｍｍより大きくすれば、その分冷却空気の損失が発生して均一な冷却効果が得られなくなる。

もちろん、前述の実施例において、ノズル１３２の直径（Ｄ）、ピッチ（Ｐ）、及びノズル１３２とボトムケーシング１２０との間隔（Ｈ）は、送風機１３０を通じて吹き込まれる冷却空気の流量が同一であり、また冷却空気の入口温度が同一であるということを前提としているのは当業者に十分理解できるであろう。

[表１]は、本発明の望ましい実施例によるノズルサイズ、及びノズルとボトムケーシングとの間隔などを、従来技術である比較例と比較したものである。

図３は、本発明の望ましい実施例によるフロートガラス製造用フロート槽のボトムケーシングの温度分布と従来例とを比較した写真である。

図３を参照すれば、図面の左側は本発明の望ましい実施例によるボトムケーシングの温度分布を示し、図面の右側は従来技術の比較例におけるボトムケーシングの温度分布を示す。図３の左側に示すボトムケーシングの温度分布を見てみると、濃色で表された低温領域は右側の比較例と比較すれば、より密に配列されており、淡色の高温領域が存在しないという点に特徴がある。従って、本発明によれば、ノズルの直径を従来に比べて１／２にし、ノズルのピッチを従来に比べて約１／２にし、ノズルとボトムケーシングとの間隔を従来に比べて約１／３にすることで、従来よりも一層均一な温度分布が得られることがわかる。

[表２]は、上記[表１]に従って測定されたフロート槽のボトムケーシングの温度改善効果を示す。

[表２]から確認できるように、本発明の望ましい実施例によるフロート槽のボトムケーシング温度（平均、最大、最小）は比較例に比べて十分低くなったことがわかる。また、ボトムケーシングの最大及び最小温度差も比較例に比べて温度範囲が非常に小さくなったことがわかる。従って、本発明の実験例によれば、本発明のボトムケーシングの温度は、従来技術による比較例に比べて、より一層均一になる。

本発明の望ましい例示的実施例によるフロートガラス製造用フロート槽の冷却方法は、溶融金属Ｍ上にフロートガラスを浮遊した状態で進行させることができるように溶融金属が貯蔵可能な煉瓦組立体１１０を囲むボトムケーシング１２０の下部に設けられた複数のノズル１３２から供給されるエアを利用して上記ボトムケーシング１２０を冷却させる方法において、（ａ）ノズル１３２間の予め決定されたピッチ（Ｐ）を調節するステップと、（ｂ）ノズル１３２それぞれの直径（Ｄ）を調節するステップと、（ｃ）ノズル１３２とボトムケーシング１２０との距離を調節するステップのうち、少なくとも何れか一つのステップによって冷却均一度を維持できる。すなわち、本実施例による方法は、ノズル１３２の直径（Ｄ）を小さくしノズル１３２間のピッチ（Ｐ）を小さくするか、或いはノズル１３２とボトムケーシング１２０との間隔（Ｈ）を小さくすることである。

ここで、上記（ａ）ステップは、ピッチを約２５０ｍｍから３００ｍｍの範囲に維持させることである。また、上記（ｂ）ステップは、ノズル１３２それぞれの直径（Ｄ）を約３０ｍｍに維持させることである。そして、上記（ｃ）ステップは、ノズル１３２とボトムケーシング１２０との間隔（Ｈ）を約１００ｍｍから２００ｍｍの範囲に維持させることである。

上述のような条件で、フロートチャンバー１１８内部に投入される溶融ガラスＧは、フロート槽１００のボトムケーシング１２０の均一な温度分布の維持により、ガラスリボンＧの成形中に発生し得るＢＯＳのレベルを低めることができることから、より良い品質のフロートガラスを製造することが可能である。

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者により本発明の技術思想と特許請求範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能なのは言うまでもない。

Ｍ…溶融金属
Ｇ…溶融ガラス、ガラスリボン
Ｂ…煉瓦
１１０…煉瓦組立体
１１１…入口
１１２…ボトム
１１３…出口
１１４…加熱要素
１１５…リフトアウトローラー
１１６…ルーフ
１１７…敷居
１１８…フロートチャンバー
１１９…水平調整トゥイール
１２０…ボトムケーシング
１２２…ベースケーシング
１２４…サイドケーシング
１３０…送風機
１３２…ノズル

Claims (2)

1. 溶融金属上にフロートガラスを浮遊した状態で進行させることができるように溶融金属が貯蔵可能であり、複数の煉瓦から構成された煉瓦組立体と、
   前記煉瓦組立体の外側を区画するボトムケーシングと、
   前記ボトムケーシングの方へと冷却空気が供給可能に上記ボトムケーシングから離隔して設けられた送風機とを備え、
   前記送風機は、前記ボトムケーシングを予め決定された温度に冷却させるために、３０ｍｍの直径をそれぞれ有し、２５０ｍｍから３００ｍｍの間隔(ピッチ)を置いて２次元的に配置され、前記ボトムケーシングから１００ｍｍから２００ｍｍの間隔で離隔した複数のノズルを備えることを特徴とするフロートガラス製造用フロート槽。
2. 溶融金属上にフロートガラスを浮遊した状態で進行させることができるように溶融金属が貯蔵可能な煉瓦組立体を囲むボトムケーシングの下部を冷却させる方法において、
   （ａ）３０ｍｍの直径をそれぞれ有し、２５０ｍｍから３００ｍｍの間隔（ピッチ）を置いて２次元的に配置され、前記ボトムケーシングから１００ｍｍから２００ｍｍの間隔で離隔した複数のノズルを備える送風機を前記ボトムケーシングの下部に設けるステップと、
   （ｂ）前記複数のノズルを用いて前記ボトムケーシングの下部に向かって冷却空気を供給するステップと、
   を含むことを特徴とするボトムケーシングの下部の冷却方法。