(57)【要約】【課題】本発明は、溶融ガラスを成形する場合の高熱に耐え、溶着を生じ難く、破断することのないハンガー組立体の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、フロート板ガラス製造装置用のフロートバスと該フロートバスの上方に設置されたフロートバスルーフを備えたフロートバス装置に設けられ、前記フロートバスルーフの天井部を構成する耐火レンガを吊り下げるためのハンガー組立体であって、当該ハンガー組立体が、ＮｉＣｒ合金製の支持ロッドと、ＳｉＣ製のハンガー部材と、前記支持ロッドと前記ハンガー部材を係止する連結ピンを備えて構成され、前記連結ピンが結晶質の粒界層でＳｉ３Ｎ４粒子を複数結合したＳｉ３Ｎ４製の焼結体からなるハンガー組立体に関する。【選択図】図１
2015098425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロート板ガラス製造装置用のフロートバスと該フロートバスの上方に設置されたフロートバスルーフを備えたフロートバス装置に設けられ、前記フロートバスルーフの天井部を構成する耐火レンガを吊り下げるためのハンガー組立体であって、
当該ハンガー組立体が、ＮｉＣｒ合金製の支持ロッド部材と、ＳｉＣ製のハンガー部材と、前記支持ロッド部材と前記ハンガー部材を係止する連結ピンを備えて構成され、
前記連結ピンが結晶質の粒界層でＳｉ３Ｎ４粒子を複数結合したＳｉ３Ｎ４製の焼結体からなるハンガー組立体。
【請求項２】
前記連結ピンの前記ハンガー部材に対する摩擦係数が、水素を含む不活性ガス雰囲気、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲である請求項１に記載のハンガー組立体。
【請求項３】
前記連結ピンの前記支持ロッド部材に対する摩擦係数が、水素を含む不活性ガス雰囲気、２５℃〜１０００℃において０．１〜０．５の範囲である請求項１または請求項２に記載のハンガー組立体。
【請求項４】
前記支持ロッド部材が、ロッド状の延伸部と、該延伸部の一端側に形成された分岐部と、該分岐部の端部に前記延伸部を延長する方向に形成され、前記連結ピンを挿通する貫通孔を有する複数の支持片を備え、
前記ハンガー部材の一端側に前記連結ピンを挿通する貫通孔を備えた連結部が形成され、前記ハンガー部材の他端側に前記耐火レンガを係止するフック部が形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載のハンガー組立体。
【請求項５】
内部に溶融金属が収容されるフロートバスと、ハンガー組立体に耐火レンガを係合させることにより形成された天井部を有するフロートバスルーフとを備えたフロート板ガラスの製造装置であって、前記ハンガー組立体が、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のハンガー組立体で構成されたフロート板ガラスの製造装置。
【請求項６】
前記フロートバスルーフが、前記フロートバスの側壁上に架設された天井部と、前記フロートバスの側壁上に前記天井部を覆うように設置されたルーフケーシングを備えてなり、前記ルーフケーシングの上部から吊り下げられた鋼材を介し前記ハンガー組立体の支持ロッド部材が吊り下げられた請求項５に記載のフロート板ガラスの製造装置。
【請求項７】
前記フロート板ガラスが、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスからなる請求項５または請求項６に記載のフロート板ガラスの製造装置。
ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
【請求項８】
前記フロート板ガラスが、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスからなる請求項５または請求項６に記載のフロート板ガラスの製造装置。
ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％。
【請求項９】
前記フロート板ガラスが、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスからなる請求項５または請求項６に記載のフロート板ガラスの製造装置。
ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５．５  ％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５  ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンガー組立体およびそれを備えたフロート板ガラスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロート法による板ガラスの製造は一般的に以下に説明する方法で行われている。ガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを得た後、この溶融ガラスを浴槽に収容された溶融錫などの溶融金属の表面上に連続的に供給する。
溶融ガラスを溶融金属の表面に沿って上流側から下流側に搬送しながらガラスリボンを成形し、このガラスリボンを浴槽から引き出し、徐冷して洗浄後、切断することで、目的の大きさの板ガラスを得ることができる。
このフロート成形による板ガラスの製造方法は、生産性が高く、得られた板ガラスは平坦性に優れている。従って、フロート成形による板ガラスは、建築用板ガラス、自動車用板ガラス、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用板ガラスなどとして広く適用されている。
【０００３】
図８は、フロート法を実施する場合に用いる製造装置の一例を示す断面図である。図８に示す製造装置の主要構成は、以下の特許文献１に記載されるなど、一般に広く知られている。
図８に示す製造装置１００は、フロートバス１０１とフロートバスルーフ１０２と呼ばれる天井部分からなる。フロートバス１０１は、浴槽１０３の内部に溶融金属１０５が収容され、その上に溶融ガラスＧが供給される。フロートバスルーフ１０２は、側壁１０６とその上に設置された金属製のルーフケーシング１０７とこのルーフケーシング１０７の内部に架設された横架材１０８と横架材１０８に吊り下げ支持された天井部１０９を備えている。
天井部１０９は、複数のルーフレンガの集合体であり、これらルーフレンガを複数のフック型のハンガー組立体１１０により支持することで天井部１０９が支持されている。
【０００４】
天井部１０９から複数の加熱ヒーター１１１が吊り下げられ、これらの加熱ヒーター１１１により溶融金属１０５上の溶融ガラスＧを所望の温度に調整できる。溶融ガラスＧの上の空間はルーフケーシング１０７の外部からガス供給管により供給された窒素ガスと水素ガスからなる還元性雰囲気とされている。
【０００５】
図９に示すように、天井部１０９を構成するルーフレンガ１０９Ａを吊り下げ支持するためのハンガー組立体１１０が特許文献１あるいは特許文献２に記載されている。このハンガー組立体１１０は、横架材１０８から吊り下げられた図９に示す延伸部１１３と、この延伸部１１３の下端部に形成された二股型の支持片１１５と、この支持片１１５にピン１１６を介し接合されたフック部材１１７とからなる。フック部材１１７の下端部には逆Ｔ字型の鉤部１１７Ａが形成されていて、この鉤部１１７Ａを用いて天井部１０９を構成するルーフレンガ１０９Ａのコーナー部分を支持することで天井部１０９を支持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１５０８３１号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０１０６２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９に示すハンガー組立体１１０において、フック部材１１７の下端側は天井部１０９の下面側に位置して溶融ガラスＧに対向する側に配置されるので、溶融ガラスＧと同程度の温度、例えば１０００℃あるいは１０００℃を超える温度に曝される。
このため、ハンガー組立体１１０において、フック部材１１７は１０００℃を超える温度に曝されても強度低下の少ない、セラミック材料、例えばセラミック材料の中でＡｌ２Ｏ３焼結体などよりも耐熱性に優れ、最も耐熱性が高いと認識されているＳｉＣから構成される。フック部材１１７の上端部に挿通されるピン１１６も同様に耐熱性を高くしたいという要求があるのでＳｉＣから構成される。
また、天井部１０９を支持するハンガー組立体１１０は、フロートバス１０１の規模にもよるが、大型の装置では数１０００本程度必要となるため、汎用性、コストの制約などから延伸部１１３と支持片１１５はＮｉＣｒ系の耐熱合金から形成される。
【０００８】
近年では、ＦＰＤ用板ガラスなどの性能向上が著しく、無アルカリガラス等の高歪点ガラスの製造では、従来のソーダライムガラスよりも成形時の温度が１００℃以上高い場合がある。このため、成形するガラスの種類によっては、フック部材１１７が１０００℃あるいはそれを超える温度に曝されることになる。
その結果、ＳｉＣ製のピン１１６とＮｉＣｒ系耐熱合金製の支持片１１５の接触部分が固相反応により溶着すること、この溶着が原因となって破断に至るおそれがある問題があった。また、溶着を生じても通常生産時に問題は生じないが、地震等の振動により天井部１０９が揺れて溶着部が強制的に剥がされた場合、溶着部の剥離から溶着部近傍の破断につながるおそれがあった。
例えば、地震などに起因する大きな力が生じた場合、図１０に示すようにピン１１６によって支持されているフック部材１１７が矢印に示すように揺動しようとした場合、溶着部分に大きな力が作用するので、溶着部分にクラックが生じると同時にクラックがピンに伝播し、ピン自体、あるいは、ピンに固着している部分が破断するおそれがあった。
【０００９】
また、ＳｉＣは熱伝導性に優れた材料であるため、フック部材１１７の底部側が１０００℃あるいはそれを超える温度に加熱されると、フック部材１１７に接しているピン１１６、ピン１１６に接している支持片１１５も相応の温度に加熱されるが、ＮｉＣｒ合金はセラミックスに比較すると高温クリープ特性に劣るので、ＮｉＣｒ合金製の支持片１１５がクリープを起こして伸びるおそれを有していた。
更に、ＳｉＣは本発明者らの知見によれば、フロートバス１０１の内部のような水素を含む還元性雰囲気中では表面に酸化皮膜が生成しないので、ＳｉＣからなる部材同士は溶着が起こり易いと推定している。
【００１０】
本発明は以上説明の課題を解決するためになされたもので、高温の溶融ガラスを成形する場合の高熱に耐え、溶着を生じ難く、破断することのないハンガー組立体を提供することを目的とする。また、そのようなハンガー組立体を備えたフロート板ガラスの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明のハンガー組立体は、フロート板ガラス製造装置用のフロートバスと該フロートバスの上方に設置されたフロートバスルーフを備えたフロートバス装置に設けられ、前記フロートバスルーフの天井部を構成する耐火レンガを吊り下げるためのハンガー組立体であって、当該ハンガー組立体が、ＮｉＣｒ合金製の支持ロッド部材と、ＳｉＣ製のハンガー部材と、前記支持ロッド部材と前記ハンガー部材を係止する連結ピンを備えて構成され、前記連結ピンが結晶質の粒界層でＳｉ３Ｎ４粒子を複数結合したＳｉ３Ｎ４製の焼結体からなることを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明のハンガー組立体は、前記連結ピンの前記ハンガー部材に対する摩擦係数が、水素を含む不活性ガス雰囲気、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲である。
（３）本発明のハンガー組立体は、前記連結ピンの前記支持ロッド部材に対する摩擦係数が、水素を含む不活性ガス雰囲気、２５℃〜１０００℃において０．１〜０．５の範囲である。
【００１３】
（４）前記支持ロッド部材が、ロッド状の延伸部と、該延伸部の一端側に形成された分岐部と、該分岐部の端部に前記延伸部を延長する方向に形成され、前記連結ピンを挿通する貫通孔を有する複数の支持片を備え、前記ハンガー部材の一端側に前記連結ピンを挿通する貫通孔を備えた連結部が形成され、前記ハンガー部材の他端側に前記耐火レンガを係止するフック部が形成された構成を採用できる。
（５）内部に溶融金属が収容されるフロートバスと、ハンガー組立体に耐火レンガを係合させることにより形成された天井部を有するフロートバスルーフとを備えたフロート板ガラスの製造装置であって、前記ハンガー組立体が、先のいずれかに記載のハンガー組立体で構成されたことが好ましい。
（６）前記フロートバスルーフが、前記フロートバスの側壁上に架設された天井部と、前記フロートバスの側壁上に前記天井部を覆うように設置されたルーフケーシングを備え、前記ルーフケーシングの上部から吊り下げられた鋼材を介し前記ハンガー組立体の支持ロッド部材が吊り下げられた構成を採用できる。
【００１４】
（７）前記フロート板ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスに適用できる。
ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
（８）前記フロート板ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスに適用できる。
ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％。
（９）前記フロート板ガラスとして、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスに適用できる。
ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５．５  ％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５  ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶融ガラスを高温で成形するフロートバスに設けられる天井部を吊り下げ支持し、高温に曝されたとしても、溶着を生じ難く、破断し難いハンガー組立体を提供できる。このため、成形時の温度が一般的なソーダライムガラスよりも高い無アルカリガラス等の高歪点ガラスを成形しても、溶着しない、破断し難いハンガー組立体を提供でき、このハンガー組立体を用いてフロートバスの天井部を支持できる。
【００１６】
ＮｉＣｒ合金製の支持ロッド部材と、結晶質の粒界層を有するＳｉ３Ｎ４の焼結体からなる連結ピンとの摩擦係数が低く、ＳｉＣ製のハンガー部材と連結ピンとの摩擦係数も低いので、支持ロッド部材と連結ピンが融着し難く、連結ピンとハンガー部材との融着も起こり難い。このため、支持ロッド部材と連結ピンとハンガー部材の間で融着が生じ難いので、フロートバスの天井部を吊り下げているハンガー組立体が地震などにより振動を受けることがあっても破断することがない。このハンガー組立体によりフロートバスの天井部を安定支持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るハンガー組立体を備えたフロートバスの一実施形態を示す断面図。
【図２】同フロートバスに接続して設けられるドロスボックスと徐冷炉を示す断面図。
【図３】同ハンガー組立体の側面図。
【図４】同ハンガー組立体を示すもので、図４（Ａ）は要部断面図、図４（Ｂ）は支持ロッド部材の側面図、図４（Ｃ）は支持ロッド部材の正面図。
【図５】Ｓi３Ｎ４焼結体の摩擦係数を計測するための試験装置の一例を示す側面図。
【図６】Ｓi３Ｎ４焼結体とＮｉＣｒ合金との摩擦係数を測定した結果を示すグラフ。
【図７】Ｓi３Ｎ４焼結体とＳiＣとの摩擦係数を測定した結果を示すグラフ。
【図８】従来のフロートバスにおける天井部の吊り下げ構造の一例を示す断面図。
【図９】従来のフロートバスにおいて天井部を吊り下げ支持しているハンガー組立体の一例を示す断面略図。
【図１０】同ハンガー組立体に振動が作用して揺動する状態を示す説明図。
【図１１】一般的なＳｉＣとＳi３Ｎ４焼結体の強度関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照し、本発明に係るハンガー組立体およびそれを備えたフロート板ガラスの製造装置の一実施形態について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１に示すように、本実施形態のフロートバス装置１は、フロートバス２に供給された溶融ガラスＧをフロートバス２に収容された溶融錫（溶融金属）３の表面に沿って流しつつその両サイドから図示略のトップロールにより拡げ、フロートバス２の上流側から下流側に流動させて帯板状のガラスリボンを成形する装置である。
【００１９】
図１に示すようにフロートバス装置１は、フロートバス２とその上方に設けられている延長壁２ｃ、上部側壁２ｄ、ルーフケーシング５、天井部１８を備えて構成される。フロートバス装置１の上流側には溶融ガラスの溶解炉が設けられ、この溶解炉からフロートバス２に溶融ガラスＧが供給され、フロートバス２において成形されたガラスリボン６は、図２に示すようにフロートバス２の下流側に設けられたチャンバー７を介し徐冷炉８に搬送される。チャンバー７に設けられたリフトアウトロール９によりガラスリボン６は溶融金属３の表面から引き上げられ、徐冷炉８に設けられたレヤーにより徐冷炉８に搬送されて徐冷される。
【００２０】
なお、図２はガラスリボン６の移動する方向（ガラスリボン６の長さ方向）に沿ってフロートバス２とチャンバー７と徐冷炉８を見た縦断面図であり、これに対し図１はガラスリボン６の幅方向に沿って断面視した横断面図である。また、図２においてはフロートバス装置１のフロートバスルーフ５について、概略のみを示している。
図２に示すように、フロートバス２から徐冷炉８に搬送されて冷却されたガラスリボン６は、洗浄装置で洗浄された後、切断装置で所定の寸法に切断され、目的の大きさの板ガラスが得られる。
【００２１】
本実施形態のフロートバス２において、その上流端の入口部２ａには、図示略の溶解炉から供給通路１２を介し送られてきた溶融ガラスＧが供給通路１２の終端部に設けられたリップ１３を介し供給されるようになっている。リップ１３の上流側の供給通路１２には溶融ガラスＧの流れを調節するためのツイール１４が設置されている。前記供給通路１２、フロートバス２はそれぞれ耐火レンガ等の耐熱材を複数組み付けて構成されるが、図２においては簡略記載している。
フロートバス２は、図１に示すように溶融錫３が満たされた溶融金属浴槽２Ａと、該溶融金属浴槽２Ａの上部に設置された上部構造体２Ｂとからなり、フロートバス２の内部が外部雰囲気とは極力遮断され、内部は水素を１．５〜１０％程度含む不活性ガス雰囲気などの還元性雰囲気に保持されている。
図１に示すようにフロートバス２の側壁２ｂの上には、側壁遮蔽ブロックからなる延長壁２ｃが形成され、この延長壁２ｃの上に上部側壁２ｄが形成されている。図２ではこれら各壁の構成を簡略化して示している。
【００２２】
フロートバス２の上流端側には延長壁２ｃの一部を兼ねる前面壁１５が形成され、この前面壁１５の底部側に入口部２ａが形成され、フロートバス２の下流端側には延長壁２ｃの一部を兼ねる後端壁１７が形成され、後端壁１７の下方において溶融金属３の液面近くの位置にガラスリボン６の出口部２ｃが形成されている。
フロートバス２において前面壁１５、後端壁１７、延長壁２ｃ、上部側壁２ｄ、フロートバスルーフ５を備えて上部構造体２Ｂが構成されている。フロートバスルーフ５は金属製であり、上部側壁２ｄの周囲から上方空間を覆うように設けられている。
また、上部構造体２Ｂにおいて、上部側壁２ｄの内側に延長壁２ｃ上に位置するように天井部１８が吊り下げ支持されている。天井部１８は、直方体状の複数のルーフレンガ１８Ａを複数並べて構成され、並列配置された複数のルーフレンガ１８Ａのコーナー部分の境界を後述するハンガー組立体２１が貫通し、天井部１８が吊り下げ支持されている。また、ルーフレンガ１８Ａを上下に貫通するように形成された複数の貫通孔１８ｂを介し複数の加熱ヒーター２０が吊り下げられている。
【００２３】
図３に示すように本実施形態のハンガー組立体２１は、ルーフケーシング５の天井部から吊り下げられた鋼線製の索条体２２と、この索条体２２の下に順次吊り下げられた支持ロッド部材２３と、連結ピン２６と、ハンガー部材２７とからなる。
索条体２２は例えば、ＪＩＳ規定ＳＳ４４０などの鋼材からなる。
支持ロッド部材２３は、図３に示すように帯状の延伸部２３ａを有し、その上端部に形成されている板状の接続部２３ｂの一側面に前記索条体２２を係止するための係止ピン２３ｃが形成されている。係止ピン２３ｃには索条体２２の下端部に形成されているリング部２２ａが接続されている。
図３に示すように支持ロッド部材２３の延伸部２３ａの下端部には、２股型の分岐部２３ｄを介し２つの板状の支持片２３ｅが形成され、この支持片２３ｅの先端側に貫通孔２３ｆが形成されている。
【００２４】
以上構成の支持ロッド部材２３は、ＮｉＣｒ系のＮｉ基耐熱鋳造合金、例えば、ＨＷ合金と称されているＣrとＦｅを主要添加元素として含有するＮｉ基耐熱鋳造合金からなる。ＨＷ合金は、Ｎｉを５５〜６５質量％程度有し、Ｃｒを１４〜１８質量％程度添加し、Ｆｅを１５〜２５質量％程度添加してなるＮｉ基耐熱鋳造合金である。ＨＷ合金には、これらの添加元素の他、Ｓｉを１．０〜２．０質量％程度、Ｍｎを０．５−１．５質量％程度含有していても良い。
【００２５】
支持ロッド部材２３の下方には、円柱状の連結ピン２６を介しハンガー部材２７が吊り下げられている。
連結ピン２６は、一例として結晶質の粒界層でサブミクロンオーダーのＳｉ３Ｎ４粒子を複数結合したＳｉ３Ｎ４の焼結体からなる。Ｓｉ３Ｎ４粒子は単独では焼結できないので、焼結助剤が必要であり、本実施形態ではＹ２Ｏ３を含み、必要に応じてＺｒＯ２を添加した焼結後に結晶質となる粒界層であることが好ましい。これらの焼結助剤はＳｉ３Ｎ４粒子に対し１〜１０質量％程度含まれていることが好ましい。
【００２６】
ハンガー部材２７は、連結ピン２６を挿通する貫通孔２８ａを有した板状の連結部２８とこの連結部の下端側に連結部２８を延長するように先拡がり形状に形成された支持片２９とこの支持片２９の下端部に支持片２９に対し直角に延出されたＴ字型のフック部３０とからなる。
【００２７】
以上構成のハンガー組立体２１は、図１に示すようにルーフケーシング５の天井部に対し索条体２２を吊り下げ、図３に示すように天井部１８を構成するルーフレンガ１８Ａの４隅の突合せ部分に支持ロッド部材２３と支持片２９を挟み込み、フック部３０をルーフレンガ１８Ａの下面側に沿わせて設置されている。
以上説明のように複数のルーフレンガ１８Ａを複数のハンガー組立体２１で支持する構造が本実施形態のフロートバス装置１で採用される。
【００２８】
なお、フロートバス装置１においては、その規模にもよるが、大型の装置で数１０００本のハンガー組立体２１により天井部１８が支持される。この数１０００本のハンガー組立体２１のうち、全数を上述の構造としてもよいが、溶融ガラスＧの温度は、フロートバス２の上流側で高く、下流側に向かうにつれて徐々に低下し、ガラスリボン６となってフロートバス２の出口部２ｃから排出される。このため、特に高温に曝されるフロートバス２の上流側の領域に設置されるハンガー組立体を本実施形態のハンガー組立体２１で構成することが好ましい。その場合、上流側を除く領域のハンガー組立体はＳｉＣからなる連結ピンを備えたハンガー組立体であっても良い。また、フロートバス２の幅方向両端側は、溶融ガラスＧが存在しない領域であり、溶融ガラスＧが存在する幅方向中央側よりも温度が低いので、ＳｉＣからなる連結ピンを備えたハンガー組立体であっても良い。
【００２９】
例えば、２０００本のハンガー組立体で天井部１８を吊り下げ支持している構造の場合は、上流側の２００本〜６００本程度を本実施形態のハンガー組立体２１として、その他のハンガー組立体はＳｉＣからなる連結ピンを設けた構成でも良い。ハンガー組立体としてＳｉＣの連結ピンを備えた他の構成は先の図３に示すハンガー組立体２１と同等構造で良い。一例として、ＳｉＣからなる連結ピンを用いるハンガー組立体は、９５０〜１１００℃となる温度領域に使用することができるが、溶着などの面を考慮し、１０５０℃以上となる領域に本実施形態に係るハンガー組立体２１を適用することが好ましい。
【００３０】
また、ルーフケーシング５の天井部には給気管２９が備えられ、この給気管２９から１．５〜１０％程度の水素及び残部窒素ガスからなる還元性混合ガスが供給され、フロートバス２の内部空間が常に大気圧以上の還元性雰囲気に保持される。フロートバス２の内部の還元性雰囲気を構成するガスは、ガラスリボン６が引き出される出口部２ｃからチャンバー７側に若干流出する。
【００３１】
フロートバス２の下流側に設けられているチャンバー７は、ドロスボックス７Ａと天井部７Ｂと図示略の側壁からなり、本実施形態ではドロスボックス７Ａの内部に３つのリフトアウトロール９が設けられている。ドロススボックス７Ａは、フロートバス２と徐冷炉８を接続するようにチャンバー７の底部側を構成している。
ドロスボックス７Ａにおいて、リフトアウトロール９の下部側には、フロートバス２と徐冷炉８との間の気流を遮断するために、グラファイト製のシールブロック３５を上部に備えた壁状の台座３１が配置されている。
【００３２】
チャンバー７の天井部７Ｂは、フロートバス２と徐冷炉８の間に設置されたフード３２と、フード３２の下面から吊り下げられたドレープ３３を備えている。ドレープ３３は板状の仕切り部材であり、チャンバー７の内部空間をガラスリボン６の搬送方向に沿って複数の空間部に仕切っている。
徐冷炉８は金属製の炉殻８Ａにより通路型に構成され、その内部にレヤーロール９が水平に複数設置されており、チャンバー７を通過して移動してきたガラスリボン６を複数のレヤーロール１０によって搬送しながら徐冷することができる。
【００３３】
以上説明のフロート板ガラスの製造装置１は、フロートバス２において溶融金属３の上方空間に水素ガスを含む不活性ガスを満たした還元性雰囲気とした後、フロートバス２の上流端の入口部２ａから下流端の出口部２ｃ側に溶融ガラスＧを流しつつ、ガラスリボン６を成形する。そして、ガラスリボン６をリフトアウトロール９により溶融金属３から引き上げてチャンバー７側に搬送し、引き続いて徐冷炉８側にレヤーロール１０により搬送することで冷却し、冷却したガラスリボン６を得ることができる。
また、徐冷炉８の下流側に設けた図示略の洗浄装置でガラスリボン６を洗浄し、更に下流側においてガラスリボンを切断装置により切断することで目的の幅と長さの板ガラスを得ることができる。
【００３４】
上述のガラスリボン６の成形に適用するガラスとして以下の組成例に示す無アルカリガラスを適用できる。
第１の例として、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、ＺｒＯ２：０〜５％。
【００３５】
第２の例として、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％。
【００３６】
第３の例として、酸化物基準の質量百分率表示で、下記の組成を有する無アルカリガラスを用いることができる。
ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０〜５．５  ％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５  ％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２６％。
これらの無アルカリガラスを用いてフロート法により製造する板ガラスとして、例えば、表示装置用ガラスであれば、厚さ０．７ｍｍ〜０．１ｍｍ、縦幅２５００ｍｍ、横幅２２００ｍｍなどの板ガラスを例示できる。
【００３７】
上述のようにガラスリボン６の生産を開始すると、ガラスが一般的なソーダライムガラスであっても１０００℃近く、無アルカリガラス等の前述した組成の高歪点ガラスなどにおいては、一般的なソーダライムガラスよりも１００℃程度高い温度で成形される。そのため、天井部１８を支持しているハンガー組立体２１のハンガー部材２７にはこれまで以上に高い温度に曝される。また、ハンガー部材２７からの熱伝導により連結ピン２６も相応の温度に加熱され、支持ロッド部材２３の下部側もかなり高い温度に曝される。
【００３８】
この温度付加が長い間作用すると、従来構造のＳｉＣのハンガー部材とＳｉＣの連結ピンとの組み合わせでは溶着を生じる。また、ＳｉＣの連結ピンに対しＮｉＣｒなどのＮｉ基耐熱合金も溶着を生じる。
この点、ＳｉＣのハンガー部材２７とＳｉ３Ｎ４焼結体の連結ピン２６との組み合わせでは溶着を生じ難い。また、Ｓｉ３Ｎ４焼結体の連結ピン２６に対しＮｉＣｒなどのＮｉ基耐熱合金製の支持片２３ｅも溶着を生じ難い。これらの組み合わせにおいて溶着を生じ難いのは、相互の摩擦係数が小さいためである。
ＳｉＣのハンガー部材２７とＳｉ３Ｎ４焼結体の連結ピン２６との組み合わせで溶着を生じ難いことにより、地震等の振動が付加された場合であっても、ハンガー部材２７と連結ピン２６の間で揺動可能であるので、ハンガー部材２７と連結ピン２６に破断は生じない。また、同様に、連結ピン２６に対し支持片２３ｅも溶着を生じ難いので、地震等の振動が付加された場合であっても、連結ピン２６と支持片２３ｅに破断は生じ難い。
【００３９】
本実施形態の構造において、Ｓｉ３Ｎ４製連結ピン２６のＮｉＣｒ合金製支持ロッド部材２３に対する摩擦係数として、水素を含む不活性ガス雰囲気において、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲を採用でき、より好ましくは、０．１２〜０．４５の範囲を採用できる。
本実施形態の構造において、Ｓｉ３Ｎ４製連結ピン２６のＳｉＣ製ハンガー部材２７に対する摩擦係数として、水素を含む不活性ガス雰囲気において、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲を採用でき、より好ましくは、０．３〜０．４の範囲を採用できる。
前記範囲の摩擦係数であるならば、一般的な組成のソーダライムガラスを成形する場合は勿論、更に、成形温度の高い上述の組成の無アルカリガラスを成形する場合であっても、Ｓｉ３Ｎ４製連結ピン２６のＳｉＣ製ハンガー部材２７に対する溶着を生じない。また、同様にＳｉ３Ｎ４製連結ピン２６のＮｉＣｒ合金製支持ロッド部材２３に対する溶着も生じない。
【実施例】
【００４０】
図５に示す構成の試験装置を用い、ＮｉＣｒ合金製の支持ロッド部材とＳｉ３Ｎ４焼結体製の連結ピンとＳｉＣ製のハンガー部材の相対的な摩擦係数測定のモデル試験を行った。
図５に示す試験装置は、フレーム５０の上にヒーター５１が設置され、このヒーター５１の上に板状の固定側試験片５２（５０×５０×１０ｍｍ）が設置され、固定側試験片５２の端部に温度測定用の熱電対５３が設置されるとともに、固定側試験片５２の上面中央部に円柱状の可動側試験片５４（φ２０×１５ｍｍ）が配置されている。また、可動側試験片５４の上に、この可動側試験片５４を支持するためのホルダ５５が設けられ、このホルダ５５の上から鉛直下方に向けて荷重付加と同時に移動ができる構成とされている。
可動側試験片５４を固定側試験片５２に押し付ける負荷荷重を１０ｋｇｆ、変位速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ、相対変位〜０．５ｍｍとして摩擦係数の測定を行った。
【００４１】
可動側試験片はＳｉＣ製の試験片とＳｉ３Ｎ４製の試験片を用いた。ＳｉＣ製の試験片は、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３からなる焼結助剤を添加してなるＡＧＣセラミックス社製セラロイＣを用いた。
Ｓｉ３Ｎ４製の試験片は、焼結助剤を添加してなる結晶質バインダーを有する焼結体（黒崎播磨（株）製）を用いた。
固定側試験片は、ＮｉＣｒ合金（耐熱鋳造合金ＨＷ）製の試験片とＳｉＣ製の試験片を用いた。
【００４２】
試験温度は、２５℃の場合と、ヒーター５１を作動させて固定側試験片を１０００℃に加熱した場合の２通りとした。試験雰囲気は、大気中と３％水素を含む窒素ガス雰囲気中で行った。
ＳｉＣ製の可動側試験片とＳｉ３Ｎ４製の可動側試験片のＮｉＣｒ合金製固定側試験片に対する試験結果を以下の表１と図６に示す。
ＳｉＣ製の可動側試験片とＳｉ３Ｎ４製の可動側試験片のＳｉＣ製固定側試験片に対する試験結果を以下の表２と図７に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
【表２】
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【００４５】
表１、表２と図６、図７に示す試験結果から、Ｎ２＋Ｈ２混合ガス雰囲気下における摩擦係数は、ＳｉＣ製試験片とＮｉＣｒ合金製固定側試験片との組み合わせではかなり高いのに対し、ＮｉＣｒ合金製固定側試験片とＳｉ３Ｎ４製の可動側試験片との組み合わせでは、大幅に低くなることが明らかである。従って、Ｓｉ３Ｎ４製の連結ピンを用いることによって、ＮｉＣｒ合金製の支持ロッド部材との固着を防止することができ、長時間使用後に地震などにより強制的な揺れが作用しても、連結ピンの破断は生じ難く、支持ロッド部材の破断も生じ難くなることがわかる。
【００４６】
表１に示す試験結果から、Ｓｉ３Ｎ４製連結ピンのＮｉＣｒ合金製支持ロッド部材に対する摩擦係数として、水素を含む不活性ガス雰囲気において、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲を採用でき、より好ましくは、０．１２〜０．４５の範囲を採用できる。
表２に示す試験結果から、Ｓｉ３Ｎ４製連結ピンのＳｉＣ製ハンガー部材に対する摩擦係数として、水素を含む不活性ガス雰囲気において、２５℃〜１０００℃において０．２〜０．５の範囲を採用でき、より好ましくは、０．３〜０．４の範囲を採用できる。
【００４７】
以上のような試験結果が生じた原因は以下のように推定できる。摺動時の摩擦抵抗は、相対する物質どうしの最表面に存在する物質の組み合わせに最も影響される。一般には、ＮｉＣｒのように酸化され易い材料の表面は、高温では酸化物が形成され、摩擦係数は下がるが、非酸化雰囲気ではその効果は期待できず、硬さ低下による摩擦係数の増大が生じる。
一方、窒化物どうしの組み合わせでは、真空中において、Ｓｉ３Ｎ４とＣＮxの組み合わせの摩擦係数が極端に低くなることが知られている。窒化物相互の摩擦係数が低下するメカニズムは必ずしも明らかにされていないが、本試験結果において、１０００℃に加熱したＮ２−Ｈ２雰囲気では、ＮｉＣｒ合金やＳｉＣの極表面に原子レベルの窒化層が形成されて、Ｓｉ３Ｎ４との窒化物どうしの摺動となったため、摩擦係数が大幅に下がったものと考えられる。
【００４８】
図１１は一般的に知られているＡｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３を焼結助剤としてＳｉ３Ｎ４粒子に添加して焼結したＳｉ３Ｎ４焼結体の強度と、ＳｉＣ焼結体の強度の温度依存性を示す。Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３を焼結助剤として用いるタイプのＳｉ３Ｎ４焼結体は粒界層がガラス相からなる。
図１１に示すようにガラス相を粒界層とするＳｉ３Ｎ４焼結体は、６００℃を超えるあたりから急激に強度低下が始まり、８００〜１２００℃の温度領域ではＳｉＣ焼結体よりも強度低下が著しい。このため、溶融ガラスＧを成形するなどのような１０００℃程度あるいは１０００℃を超える領域にＳｉ３Ｎ４焼結体からなる部材を配置することは適用し難い。
これに対し本願実施形態では、結晶質の粒界層を設けたＳｉ３Ｎ４焼結体を使用し、その上でＳｉＣからなるハンガー部材に対する摩擦係数の低い現象を利用し、ＮｉＣｒ合金からなる支持ロッド部材に対し摩擦係数の低い現象を利用し、溶着を生じ難い、破断し難いハンガー組立体を提供できる点は、従来公知の技術からでは得られない特徴を備える。
なお、図１１に示す強度の比較から、高温域ではＳｉＣ焼結体に代えてＳｉ３Ｎ４焼結体を採用し難いところであるが、上述のように結晶質の粒界層を用いたＳｉ３Ｎ４焼結体を採用することで高温での強度低下を抑制できる。また、フロートバス２のように１．５〜１０％の水素を含む不活性ガス雰囲気では、ＳｉＣの表面に高温で通常生成される酸化膜が生成しないため、ＳｉＣにおいて溶着の問題は顕在化する。この点から鑑みても、結晶質の粒界層を設けたＳｉ３Ｎ４焼結体を用いることの優位性がある。
【符号の説明】
【００４９】
１…フロートバス装置、２…フロートバス、２ａ…入口部、２ｃ…出口部、３…溶融金属、Ｇ…溶融ガラス、５…ルーフチャンバー、６…ガラスリボン、７…チャンバー、８…徐冷炉、９…リフトアウトロール、１０…レヤーロール、１８…天井部、１８Ａ…ルーフレンガ、２０…ヒーター、２１…ハンガー組立体、２２…索条体、２３…支持ロッド部材、２３ｄ…分岐部、２３ｅ…支持片、２３ｆ…貫通孔、２６…連結ピン、２７…ハンガー部材、２８…連結部、２８ａ…貫通孔、２９…支持片、３０…フック部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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