(57)【要約】【課題】ガラス溶融槽の素地面レベルを高精度に制御することができるガラス溶融槽の素地面レベル制御装置及びその方法を提供することを目的とする。【解決手段】制御部５２は、変位計２２によって検出された素地面レベルＧＬが所定のレベルに対して低い場合、ボールねじ装置６４の駆動モータ６６を正転若しくは逆転駆動させ、ナット７０を下降移動させることにより、フロータ６２を溶融ガラスＧに対して沈めていく。この動作によって、素地面レベルＧＬは、フロータ６２の沈められた容積分だけ上昇していき、前記所定のレベルに達した時に駆動モータ６６を停止する。また逆に、素地面レベルＧＬが所定のレベルに対して高い場合には、駆動モータ６６を正転若しくは逆転駆動させ、フロータ６２を溶融ガラスＧに対して浮上させていく。この動作によって、素地面レベルＧＬは下降していき、所定のレベルに達した時に駆動モータ６６を停止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融槽の溶融ガラスの素地面レベルを検出する素地面検出手段と、
前記ガラス溶融槽の溶融ガラスに浮沈自在に配置され、浮沈させることにより前記素地面レベルを調整する浮沈部材と、
前記浮沈部材を前記溶融ガラスに対して浮沈させる駆動手段と、
前記素地面検出手段によって検出された前記素地面レベルに基づき前記駆動手段を動作させて浮沈部材の浮沈量を制御し、素地面レベルを調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とする溶融ガラスの素地面レベル制御装置。
【請求項２】
前記素地面検出手段は、
前記溶融ガラスに所定量浸漬して配置されるとともに、前記溶融ガラスの素地面レベルの変動に追従して上下に浮動する浮動部材と、
前記浮動部材の上下浮動量を測定する検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、ガラス溶融槽の溶融ガラスの素地面レベルを制御することを特徴とする溶融ガラスの素地面レベル制御方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、素地面レベルが調整された前記ガラス溶融槽からガラス基板の製板装置に、溶融ガラスを供給してガラス板を製造することを特徴とするガラス板の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融ガラスの素地面レベル制御装置及びガラス板の製造方法に係り、特に薄板ガラス基板の製板装置に溶融ガラスを供給するガラス溶融槽内の溶融ガラスの素地面を制御する素地面レベル制御装置と制御方法、及びその素地面レベル制御装置を使用したガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビやプラズマテレビ等の平面ディスプレイとして使用される薄板のガラス基板（Flat Panel Display）の製板法として、溶融したガラスを垂直方向に下に取り出して連続的に製板するフュージョン法が知られている。
【０００３】
このフュージョン法による薄板ガラス基板の製板装置においては、製板装置の樋に溶融ガラスを供給するガラス溶融槽の素地面レベルが、樋からのオーバーフロー量に影響し、薄板ガラス基板の厚みに影響を及ぼす。これは、ガラス溶融槽内の溶融ガラスのヘッド圧によって溶融ガラスの供給量が制御されているからである。このため、素地面レベルを測定し、素地面が安定して所定レベルになるように運転することが重要となる。
【０００４】
従来、ガラス溶融槽の素地面レベルの測定は、特許文献１に示すように接針センサを用いたベッグ式と称される測定が一般に行われている。このベッグ式測定方法は、接針センサを昇降移動自在に設けるとともに、昇降装置によって接針センサを素地面に対し間欠的に下降移動させて、接針センサの先端の通電素子を素地面に接触させる。接針センサの先端の通電素子が素地面に接触し、導通するときの接針センサの高さ位置に基づいて素地面レベルを検出するものである。
【特許文献１】特開平１１−７９７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の薄板ガラス基板は、厚みが１ｍｍ以下のものが要求されてきており、その厚みのガラス基板を製造するためには、素地面レベルを高精度に制御することが要求される。しかしながら、従来のガラス溶融槽の素地面レベルの測定方法では、素地面に泡層が発生している場合には泡層のレベルを測定し誤差を生じたり、接針センサを素地面から上昇させたときに溶融記素地が糸を引いて、素地レベルが測定できなかったりする等の不具合があった。
【０００６】
また、従来の溶融ガラスの素地面レベル制御方法は、ガラス溶融槽の上流側に設置されたガラス溶解槽に投入されるガラス原料の投入量によって制御していたため、応答性が良好ではなく、高精度な制御は難しいという欠点があった。なお、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガラス溶融槽の素地面レベルを高精度に制御することができる溶融ガラスの素地面レベル制御装置及びガラス板の製造方法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】
【０００７】
請求項１に記載の装置発明は、前記目的を達成するために、ガラス溶融槽の溶融ガラスの素地面レベルを検出する素地面検出手段と、前記ガラス溶融槽の溶融ガラスに浮沈自在に配置され、浮沈させることにより前記素地面レベルを調整する浮沈部材と、前記浮沈部材を前記溶融ガラスに対して浮沈させる駆動手段と、前記素地面検出手段によって検出された前記素地面レベルに基づき前記駆動手段を動作させて浮沈部材の浮沈量を制御し、素地面レベルを調整する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、素地面検出手段によって検出された素地面レベルに基づき、制御手段によって浮沈部材を溶融ガラスに対して浮かせたり沈ませたりさせてガラス溶融槽の素地面レベルを直接調整する。これにより、ガラス溶融槽にてガラス原料の投入量により素地面レベルを制御する従来の手法と比較して、ガラス溶融槽の素地面レベルを高精度に制御することができる。なお、本発明の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を用いる場合でもガラス溶解槽にはガラス原料が従来の方法で投入されるが、このガラス原料の投入量は、大まかに制御すればよい。
【０００９】
請求項２に記載の装置発明は、請求項１において、前記素地面検出手段は、前記溶融ガラスに所定量浸漬して配置されるとともに、前記溶融ガラスの素地面レベルの変動に追従して上下に浮動する浮動部材と、前記浮動部材の上下浮動量を測定する検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、浮動部材を溶融ガラスの素地面に浮かばせ、その浮動部材の上下浮動量を検出手段によって検出する。また、浮動部材は、溶融ガラスに安定して浮動させ、かつ溶融ガラスの素地面に発生した泡の影響を受けさせないため、所定量浸漬配置されている。これにより、溶融ガラスの素地面レベルを連続的に且つ高精度に測定することができる。また、この素地面検出手段を前記浮沈部材と併用することにより、溶融ガラスの素地面レベルを更に高精度に制御することができる。なお、浮動部材は、いわゆるフロータであり、材質は耐熱性のある材質であれば良いが、煉瓦体等を用い、耐熱性を上げるためその表面に白金コーティングすることが好ましい。また、検出手段としては、レーザ変位計等の非接触式の検出手段を例示できる。
【００１１】
請求項３に記載の方法発明は、請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、ガラス溶融槽の溶融ガラスの素地面レベルを制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、ガラス溶融槽の溶融ガラスの素地面レベルを制御するので、ガラス溶融槽にてガラス原料の投入量により素地面レベルを制御する従来の手法と比較して、ガラス溶融槽の素地面レベルを高精度に制御することができる。
【００１３】
請求項４に記載の方法発明は、前記目的を達成するために、請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、素地面レベルが調整された前記ガラス溶融槽からガラス基板の製板装置に、溶融ガラスを供給してガラス板を製造することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の溶融ガラスの素地面レベル制御装置を使用して、素地面レベルが調整されたガラス溶融槽からガラス基板の製板装置に、溶融ガラスを供給してガラス板を製造する。これにより、薄板であって板厚の均一なガラス基板を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る溶融ガラスの素地面レベル制御装置によれば、素地面検出手段によって検出された素地面レベルに基づき、制御手段によって浮沈部材を溶融ガラスに対して浮かせたり沈ませたりすることにより素地面レベルを調整するので、ガラス溶融槽の素地面レベルを高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１は、実施の形態の溶融ガラスの素地面レベル制御装置５０が、フュージョン製板装置１２のガラス溶融槽１４に設置された説明図である。素地面レベル制御装置５０が設置されるガラス溶融槽１４は、ガラス原料が投入されてガラス原料を溶解するガラス溶解槽１６に連通される。素地面レベル制御装置５０は、このガラス溶融槽１６から送られる溶融ガラスＧの、ガラス溶融槽１４内における素地面レベルＧＬを検出する素地面検出装置（素地面検出手段）１０と、素地面レベル調整装置６０とから構成され、製造されるガラス基板の板厚に基づいた所定のレベルに素地面レベルＧＬを調整する。
【００１８】
素地面検出装置１０、及び素地面レベル調整装置６０を統括制御する制御部（制御手段）５２は、素地面検出装置１０によって検出された検出値（素地面レベルＧＬ）に基づき  素地面レベル調整装置６０をフィードバック制御し、ガラス溶融槽１４内の溶融ガラスＧの素地面レベルＧＬが、前記所定のレベルで一定になるように制御する。これにより、ガラス溶融槽１４から樋１８に供給される溶融ガラスのオーバーフロー量（ａ）が常に一定に維持され、一定厚みの薄板ガラス基板が連続製板される。
【００１９】
図２は、図１で示した素地レベル調整装置６０の概略構造図であり、図３は図１で示した素地面検出装置１０の概略構造図である。
【００２０】
図２に示すように、素地面レベル調整装置６０は、フロータ（浮沈部材）６２、軸体７２、フロータ保持軸支持用の空気軸受６４、フロータ昇降装置（駆動手段）６５、及び制御部５２から構成される。
【００２１】
フロータ６２は、耐熱性の煉瓦又はセラミックで作られた円柱体であり、その表面には白金がコーティングされて耐熱性及び耐食性が高められている。このフロータ６２が溶融ガラスＧに対して浮沈されることにより、溶融ガラスＧの素地面レベルＧＬが上下に変動する。なお、実施の形態では浮沈部材として、製作が容易で素地レベルの制御が容易な煉瓦又はセラミックの円柱体を例示したが、これに限定されるものではなく、溶融ガラスＧの熱、圧力に耐えうる材質であればよく、所定の容積を持つものであれば、球体でも矩形体でもよく、中実部材であっても中空部材であってもよい。
【００２２】
フロータ昇降装置６５は例えば駆動モータ６６、ボールねじ６８、ナット７０から構成され、駆動モータ６６によってボールねじ６８が回転されることにより、ナット７０が上下移動され、その送り量は高精度に制御される。
【００２３】
ナット７０の下部には、例えばセラッミク製の軸体７２が鉛直方向に固定され、この軸体７２は、ガラス溶融槽１４の天井壁１５の開口部１５Ａに挿通され、その下部にフロータ６２が固定されている。したがって、駆動モータ６６の正転駆動によりねじ６８が回転されると、ナット７０が下降移動するので、ナット７０に固定されたセラミック製の軸体７２及びフロータ６２も下降移動し、フロータ６２が溶融ガラスＧに沈降されて、素地面レベルＧＬが上昇する。また、駆動モータ６６の逆転駆動によりねじ６８が回転されると、ナット７０が上昇移動するので、ナット７０に固定されたセラミック製の軸体７２及びフロータ６２も上昇移動し、フロータ６２が溶融ガラスＧに対して浮上されて、素地面レベルＧＬが下降する。なお、本実施例では駆動モータ６６の正転駆動によりナット７０が下降移動され、逆転駆動によりナット７０が上昇する例で説明したが、駆動モータ６６の逆転駆動によりナットが下降移動され、駆動モータ６６の正転駆動によりナットが下降してもよいまた、ガラス溶融槽１４の外部に位置する軸体７２は、空気軸受６４によって上下移動自在に支持されており、軸体７２には摩擦抵抗がかからないため、高精度の制御が可能である。なお、空気軸受は、本体ハウジングと軸２４との間に圧縮エアを供給し、この圧縮エアを介して軸２４を本体ハウジングに支持する周知の構造なので、ここではその構造の説明を省略する。
【００２４】
また、フロータ昇降装置６５および空気軸受６４はガラス溶融槽１４の外部に配置され、熱の影響が受けにくいようになっている。
【００２５】
一方、素地面検出装置１０は、図３の如くフロータ（浮動部材）２０、変位計（検出手段）２２、軸体２４、及びバランスウェイト２６等から構成される。
【００２６】
フロータ２０は、耐熱性の煉瓦又はセラミックで作られた円柱体であり、その表面には白金がコーティングされて耐熱性及び耐食性が高められている。なお、フロータ２０は、フロータ６２と同様に、実施の形態では浮動部材として、製作、設置及び調整が容易な煉瓦又はセラミック円柱体を例示したが、これに限定されるものではなく、溶融ガラスＧの熱、圧力に耐えうる材質のものであればよく、所定の容積を持つものであれば形状は球体でも矩形体でもよく、中実部材であっても中空部材であってもよい。
【００２７】
このフロータ２０は、その自重と後述するバランスウェイト２６によりガラス溶融槽１４の溶融ガラスＧに所定量浸漬させて配置されるとともに、フロータ２０の自重と溶融ガラスＧから受ける浮力とに対するバランスウェイト２６の相殺作用によって、溶融ガラスＧの素地面レベルＧＬの変動に応答性よく追従して上下に浮動するようになっている。
【００２８】
フロータ２０の上面には、例えばセラミック製の軸体２４の下端部が固着される。この軸体２４は、鉛直方向に配設されるとともに、ガラス溶融槽１４の天井壁１５に形成された開口部１５Ａに貫通配置され、上端部がガラス溶融槽１４の外部に位置される。軸体２４の上端部には、測定ターゲット片３０を保持するクランプ金具３２が固定される。この測定ターゲット片３０の上方に変位計２２が、測定部を下方に向けて図示しないブラケット等に固定されている。なお、変位計２２としては、レーザ変位計が例示できる。
【００２９】
このように構成された素地面検出装置１０によれば、フロータ２０を溶融ガラスＧの素地面に浮かばせ、そのフロータ２０の上下浮動量を軸体２４を介して、測定ターゲット片３０の鉛直方向の位置の変動量を変位計２２で測定することで素地レベルを検出する。また、このフロータ２０は、溶融ガラスＧに安定して浮動させるため、及び溶融ガラスＧの素地面に発生した泡の影響を受けないために、所定量浸漬配置されている。これにより、素地面検出装置１０によれば、溶融ガラスＧの素地面レベルＧＬを連続的に且つ高精度に測定することができる。この素地面検出装置１０による測定精度は±１０μなので、板厚１ｍｍ以下の極薄板のガラス基板の製板装置における素地面検出装置に十分に適用できる。
【００３０】
なお、実施の形態では、フロータ２０の上下浮動量を、軸体２４を介して変位計２２によって間接的に検出しているが、フロータ２０の上下浮動量を変位計２２によって直接検出してもよい。この構成では、変位計２２をガラス溶融槽１４内に設置せざるを得ず、耐熱的に不利であるため、図２の如く軸体２４を介してガラス溶融槽１４の外部で間接的に検出することが好ましい。
【００３１】
ところで、バランスウェイト２６は、軸２４の上端部に梃子３４を介して取り付けられている。すなわち、梃子３４を構成する棒状体３６は、軸体２４の上端部に固定されたクランプ金具３２の下端部と棒状体３６の一端（作用点）とが浮動支点ナイフ２８を介して回転自由に接続されるとともに、棒状体３６の他端（力点）にバランスウェイト２６が取り付けられ、また棒状体３６の中央部分が固定支点ナイフ３８によって支持されることにより棒状体３６が揺動自在に支持される。他端に対するバランスウェイト２６の取り付け位置は、バランスウェイト２６の自重が梃子３４を介して軸体２４を上昇させる力とフロータ２０が溶融ガラスＧから受ける浮力とを加えた力が、フロータ２０の自重を相殺する位置にネジ３９、３９によって調整される。これにより、フロータ２０は、溶融ガラスＧに沈むことなく浮動する。したがって、フロータ２０は、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の如く素地面レベルＧＬの上下の変動に応答性よく追従するので、素地面レベルＧＬを正確に検出することができる。
【００３２】
一方、ガラス溶融槽１４の外部に位置する軸体２４は、空気軸受４０によって上下移動自在に支持されている。この支持構造によれば、軸体２４の上下移動時に、軸体２４には摩擦抵抗がかからないため、フロータ２０は素地面レベルＧＬの極小さい変位であっても応答性よく追従して上下に浮動する。これにより、素地面レベルＧＬを高精度で検出することができる。
【００３３】
次に、前記の如く構成された素地面レベル制御装置５０の作用について説明する。
【００３４】
図１の制御部５２は、素地面検出装置１０によって検出された素地面レベルＧＬに基づき、その素地面レベルＧＬが予め設定された所定のレベルとなるように、素地面レベル調整装置６０を制御する。
【００３５】
すなわち、制御部５２は、素地面検出装置１０によって検出された素地面レベルＧＬが前記所定のレベルに対して低い場合には、フロータ昇降装置６５の駆動モータ６６を正転駆動させ、ナット７０を下降移動させることにより、フロータ６２を溶融ガラスＧに対して沈めていく。この動作によって、素地面レベルＧＬは、フロータ６２の沈められた容積分に比例して上昇していき、その時の随時変化する素地面レベルＧＬは素地面検出装置１０によって検出される。そして、その検出値が前記所定のレベルに達した時にフロータ昇降装置６４の駆動モータ６６を停止する。
【００３６】
また逆に、制御部５２は、素地面検出装置１０によって検出された素地面レベルＧＬが前記所定のレベルに対して高い場合には、フロータ昇降装置６４の駆動モータ６６を逆転駆動させ、ナット７０を上昇移動させることにより、フロータ６２を溶融ガラスＧに対して浮上させていく。この動作によって、素地面レベルＧＬは、フロータ６２の浮上した容積分に比例して下降していき、その時の随時変化する素地面レベルＧＬは素地面検出装置１０によって検出される。そして、その検出値が前記所定のレベルに達した時にフロータ昇降装置６４の駆動モータ６６を停止する。
【００３７】
前述した制御部５２のフィードバック制御により、ガラス溶融槽１４内の溶融ガラスＧの素地面レベルＧＬは常に所定のレベルに維持される。また、フロータ６２の駆動手段として、送り精度の高いボールねじ６８を使用していることから、その送り量を１０μまで制御できるので、素地面レベルＧＬの制御を更に高精度に行うことができる。
【００３８】
更にまた、このような構成の素地面レベル調整装置６０を使用するガラス基板の製板装置においは、薄板であって板厚の均一なガラス基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態の素地面レベル制御装置がフュージョン製板装置のガラス溶融槽に設置された説明図
【図２】図１で示した素地レベル調整装置の概略構造図
【図３】図１に示した素地面検出装置の概略構造図
【図４】図１に示した素地面検出装置の動作説明図
【符号の説明】
【００４０】
１０…素地面検出装置、１２…フュージョン製板装置、１４…ガラス溶融槽、１５…天井壁、１５Ａ…開口部、１６…ガラス溶解槽、１８…樋、２０…フロータ（浮動部材）、２２…変位計（検出手段）、２４…軸体（軸）、２６…バランスウェイト、２８…浮動支点ナイフ、３０…測定ターゲット片、３２…クランプ金具、３４…梃子、３６…棒状体、３８…固定支点ナイフ、４０…空気軸受、５０…素地面レベル制御装置、５２…制御部、６０…素地面レベル調整装置、６２…フロータ（浮沈部材）、６４…空気軸受、６５…フロータ昇降装置（駆動手段）、６６…駆動モータ、６８…ボールねじ、７０…ナット、７２…軸体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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