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JP6940991B2 - Glass sheet manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、熔融ガラスを成形してガラスシートを製造するガラスシートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glass sheet for producing a glass sheet by molding molten glass.

従来より、ダウンドロー法を用いてガラスシートを製造する方法が用いられている。ダウンドロー法では、成形体に熔融ガラスを流し込んだ後、当該熔融ガラスを成形体の頂部からオーバーフローさせる。オーバーフローされた熔融ガラスは、成形体の両側面に沿って流下し、成形体の下端部で合流することにより、シート状のガラスシートとなる。ガラスシートは、その後、ローラによって下方に引っ張られ、所定の長さに切断される。
しかし、下方に引っ張られ、所定の長さに切断されるまでの徐冷工程中、ガラスシートは熱収縮し、これにより反り及び歪(残留応力)が生じる。このような反り及び歪は、ガラスシートを、例えば液晶ディスプレイ(LCD)基板として用いた際に、表示欠陥の原因となる。このため、徐冷工程中に、ガラスシートに反り及び歪(残留応力)が生じないようにガラスシートの温度を調整することは重要である。ガラスシートの温度は、ガラスシートの幅方向の温度分布の他に、ガラスシートの移動方向の温度分布も調整することが好ましい。
Conventionally, a method of manufacturing a glass sheet by using a down draw method has been used. In the down draw method, after the molten glass is poured into the molded body, the molten glass is overflowed from the top of the molded body. The overflowed molten glass flows down along both side surfaces of the molded body and joins at the lower end of the molded body to form a sheet-shaped glass sheet. The glass sheet is then pulled down by a roller and cut to a predetermined length.
However, during the slow cooling process until the glass sheet is pulled downward and cut to a predetermined length, the glass sheet is thermally shrunk, which causes warpage and strain (residual stress). Such warpage and distortion cause display defects when the glass sheet is used, for example, as a liquid crystal display (LCD) substrate. Therefore, it is important to adjust the temperature of the glass sheet so that the glass sheet does not warp and strain (residual stress) during the slow cooling step. As for the temperature of the glass sheet, it is preferable to adjust the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet in addition to the temperature distribution in the width direction of the glass sheet.

ガラスシートの移動方向の温度分布は、徐冷工程中ガラスシートが通過する複数の温度管理した、徐冷空間を複数に分割した分割空間の温度管理を行うことで、分割空間の出口それぞれにおけるガラスシートの温度が所望の温度になるように調整されることが多い。 The temperature distribution in the moving direction of the glass sheet is controlled by a plurality of temperatures through which the glass sheet passes during the slow cooling process. By controlling the temperature of the divided space obtained by dividing the slow cooling space into a plurality of parts, the glass at each outlet of the divided space is controlled. The temperature of the sheet is often adjusted to the desired temperature.

例えば、徐冷空間それぞれ(分割空間)におけるガラスシートの温度を、ヒータが発したヒータ熱量と分割空間内の空間温度とから、熱流体の解析ソフトを利用して求める技術が知られている(特許文献1)。 For example, a technique is known in which the temperature of a glass sheet in each of the slow cooling spaces (divided space) is obtained from the amount of heat generated by the heater and the space temperature in the divided space using thermal fluid analysis software (). Patent Document 1).

WO2015/166972号WO2015 / 166792

しかし、上記技術は、分割空間、ガラスシート、及び分割空間を囲む壁を、複数のメッシュ分割したシミュレーションモデルで徐冷装置を再現し、再現したシミュレーションモデルを用いて流体解析の計算を行なうため、シミュレーションモデルの作成に時間を費やし、容易に温度分布を取得することはできない。特に、徐冷装置の形状寸法(例えば、分割空間のガラスシートの移動方向の長さ)を変更する場合、作成のために多くの時間を費やすシミュレーションモデル全体を作成し直す必要が生じ、効率が悪い。
このため、徐冷装置を設計する場合に、予め簡易なモデルを用いて徐冷装置の形状寸法を概略決定した後、上記熱流体の解析ソフトを利用してシミュレーションモデルで詳細に検討を行うことが好ましい。
However, the above technique reproduces the slow cooling device with a simulation model in which the divided space, the glass sheet, and the wall surrounding the divided space are divided into a plurality of meshes, and calculates the fluid analysis using the reproduced simulation model. It takes time to create a simulation model, and the temperature distribution cannot be easily obtained. In particular, when changing the shape and dimensions of the slow cooling device (for example, the length of the glass sheet in the divided space in the moving direction), it becomes necessary to recreate the entire simulation model, which takes a lot of time to create, which is efficient. bad.
Therefore, when designing a slow cooling device, after roughly determining the shape and dimensions of the slow cooling device using a simple model in advance, a detailed study should be conducted with a simulation model using the above thermal fluid analysis software. Is preferable.

本発明は、従来のように、徐冷装置を再現したシミュレーションモデルを用いて、熱流体の解析ソフトを利用してガラスシートの移動方向の温度分布を計算することなく、容易にガラスシートの移動方向の温度分布を算出して、ガラスシートの温度を調整することができる、ガラスシートの製造方法を提供することを目的とする。 In the present invention, the movement of the glass sheet can be easily performed by using a simulation model that reproduces the slow cooling device as in the conventional case, without calculating the temperature distribution in the movement direction of the glass sheet by using the analysis software of the thermal fluid. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a glass sheet, which can calculate a temperature distribution in a direction and adjust the temperature of the glass sheet.

本発明の一態様は、ガラスシートの製造方法である。当該製造方法は、
熔融ガラスからガラスシートを成形する工程と、
成形したガラスシートを、冷却空間内を移動させながら冷却する工程と、を備える。
前記冷却空間には、前記ガラスシート移動経路に対向する位置に、熱を前記ガラスシートに放射する放射源が設けられる。
前記ガラスシートが前記放射源から放射熱を受けて形成される、前記冷却空間における前記ガラスシートの移動方向の温度分布を、前記ガラスシートと前記放射源のモデルを用いて定式化した温度分布の解析式を用いた計算を行なって推定し、推定した前記温度分布を用いて、前記ガラスシートの前記移動方向における温度分布が所望の分布になるように前記冷却空間は調整されている。
One aspect of the present invention is a method for producing a glass sheet. The manufacturing method is
The process of molding a glass sheet from molten glass,
It includes a step of cooling the molded glass sheet while moving it in the cooling space.
In the cooling space, a radiation source for radiating heat to the glass sheet is provided at a position facing the glass sheet moving path.
The temperature distribution in the moving direction of the glass sheet in the cooling space formed by receiving the radiant heat from the radiation source of the glass sheet is the temperature distribution formulated by using the model of the glass sheet and the radiation source. The cooling space is adjusted so that the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet becomes a desired distribution using the estimated temperature distribution obtained by performing a calculation using an analytical formula.

前記放射源は、前記ガラスシートの移動経路に平行に配置された放射板であり、
前記解析式は、下記式で表される微分方程式である、ことが好ましい。

Figure 0006940991
Tは、前記冷却空間の前記ガラスシートの移動方向をZ方向として、前記冷却空間における入り口及び出口のZ方向における位置をz=0及びz=Hとして、前記冷却空間における位置zにおける前記ガラスシートの温度であり、
Dは、前記ガラスシートと前記放射板の間の離間距離であり、
Twは、前記放射板の加熱された温度であり、
σは、ステファンボルツマン定数であり、
ε及びεは、前記ガラスシート及び前記放射板の放射率であり、
ρは、前記ガラスシートの密度であり、
Vは、前記ガラスシートの移動速度であり、
tは、前記ガラスシートの厚さであり、
Cpは、前記ガラスシートの単位質量当たりの定圧比熱である。 The radiation source is a radiation plate arranged in parallel with the movement path of the glass sheet.
The analysis formula is preferably a differential equation represented by the following formula.
Figure 0006940991
T is the glass sheet at the position z in the cooling space, where the moving direction of the glass sheet in the cooling space is the Z direction, the positions of the inlet and outlet in the cooling space in the Z direction are z = 0 and z = H. Is the temperature of
D is the separation distance between the glass sheet and the radiation plate.
Tw is the heated temperature of the radiation plate.
σ is the Stefan-Boltzmann constant,
ε G and ε W are the emissivity of the glass sheet and the radiation plate.
ρ is the density of the glass sheet.
V is the moving speed of the glass sheet.
t is the thickness of the glass sheet.
Cp is the constant pressure specific heat per unit mass of the glass sheet.

前記ガラスシートの温度は、前記放射源の前記ガラスシートからの離間距離及び前記放射源の発熱温度の少なくとも1つを用いて調整される、ことが好ましい。 The temperature of the glass sheet is preferably adjusted using at least one of the distance of the radiation source from the glass sheet and the heat generation temperature of the radiation source.

前記冷却空間には、それぞれ別べつに温度管理をした複数の分割空間が前記ガラスシートの移動方向に沿って設けられ、前記分割空間のそれぞれを順番に前記ガラスシートを移動させて冷却し、
前記分割空間の1つにおける出口における前記ガラスシートの推定温度を、前記ガラスシートの移動方向下流側に隣接する分割空間の入り口における前記ガラスシートの温度を初期条件として与えて、前記ガラスシートの移動方向の温度分布を、前記解析式を用いた計算を行って推定する、ことが好ましい。
A plurality of divided spaces whose temperatures are separately controlled are provided in the cooling space along the moving direction of the glass sheet, and the glass sheet is moved and cooled in each of the divided spaces in order.
The estimated temperature of the glass sheet at the outlet in one of the divided spaces is given as an initial condition, and the temperature of the glass sheet at the entrance of the divided space adjacent to the downstream side in the moving direction of the glass sheet is given as an initial condition to move the glass sheet. It is preferable to estimate the temperature distribution in the direction by performing a calculation using the above analytical formula.

前記ガラスシートを成形する工程は、オーバーフローダウンドロー法により行われる、ことが好ましい。 The step of forming the glass sheet is preferably performed by an overflow down draw method.

上述のガラスシートの製造方法によれば、従来のように、徐冷装置を再現したシミュレーションモデルを用いて、熱流体の解析ソフトを利用してガラスシートの移動方向の温度分布を計算することなく、容易にガラスシートの移動方向の温度分布を算出して、ガラスシートの温度を調整することができる。 According to the above-mentioned glass sheet manufacturing method, the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet is not calculated by using the thermal fluid analysis software using the simulation model that reproduces the slow cooling device as in the conventional case. , The temperature of the glass sheet can be adjusted by easily calculating the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet.

本実施形態のガラスシートの製造方法の工程を説明するためのフロー図である。It is a flow chart for demonstrating the process of the manufacturing method of the glass sheet of this embodiment. 本実施形態のガラスシートの製造方法に用いる装置の概略的な配置図である。It is a schematic layout drawing of the apparatus used in the manufacturing method of the glass sheet of this embodiment. 本実施形態で用いる成形装置の概略の側面図である。It is a schematic side view of the molding apparatus used in this embodiment. 本実施形態で用いる制御装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the control device used in this embodiment. (a)は、ヒータ及び放射板とガラスシートの位置を説明する図であり、(b)は、熱放射における形態係数を説明する図である。(A) is a diagram for explaining the positions of the heater, the radiation plate and the glass sheet, and (b) is a diagram for explaining the view factor in heat radiation. 本実施形態で用いる解析式を計算して得られるガラスシートの温度分布T(z)の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature distribution T (z) of the glass sheet obtained by calculating the analysis formula used in this embodiment.

以下、図面を参照しながら、本実施形態のガラスシートの製造方法について説明する。 Hereinafter, the method for manufacturing the glass sheet of the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係るガラスシートの製造方法の一部のフローチャートである。
以下、図1を用いてガラスシートの製造方法について説明する。
ガラスシートは、図1に示すように、熔解工程ST1と、清澄工程ST2と、均質化工程ST3と、成形工程ST4と、冷却工程ST5と、切断工程ST6とを含む種々の工程を経て製造される。以下、これらの工程について説明する。
FIG. 1 is a partial flowchart of a glass sheet manufacturing method according to the present embodiment.
Hereinafter, a method for manufacturing a glass sheet will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the glass sheet is manufactured through various steps including a melting step ST1, a clarification step ST2, a homogenization step ST3, a molding step ST4, a cooling step ST5, and a cutting step ST6. NS. Hereinafter, these steps will be described.

熔解工程ST1では、ガラス原料を加熱して熔解する。ガラス原料は、例えば、SiO、Al等の組成からなる。完全に熔解したガラス原料は、熔融ガラスとなる。
清澄工程ST2では、熔融ガラスを清澄する。具体的には、熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラスから放出する、或いは、熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラス中に吸収する。
均質化工程ST3では、熔融ガラスを均質化する。なお、この工程では、清澄が済んだ熔融ガラスの温度調整を行う。
成形工程ST4では、ダウンドロー法(例えば、オーバーフローダウンドロー法)により熔融ガラスからガラスシートを成形する。
In the melting step ST1, the glass raw material is heated and melted. The glass raw material has a composition of, for example, SiO 2 , Al 2 O 3, and the like. The completely melted glass raw material becomes molten glass.
In the clarification step ST2, the molten glass is clarified. Specifically, the gas component contained in the molten glass is released from the molten glass, or the gas component contained in the molten glass is absorbed into the molten glass.
In the homogenization step ST3, the molten glass is homogenized. In this step, the temperature of the clarified molten glass is adjusted.
In the molding step ST4, a glass sheet is molded from the molten glass by a downdraw method (for example, an overflow downdraw method).

冷却工程ST5では、成形工程ST4で成形されたガラスシートを、徐冷空間(冷却空間)内を移動させながら冷却する。当該冷却工程ST5において、ガラスシートは、室温近くまで冷却される。
切断工程ST6では、室温近くまで冷却されたガラスシートを、所定の長さ毎に切断する。
なお、所定の長さ毎に切断されたガラスシートは、その後、さらに切断されて、研削・研磨、洗浄、検査が行われて最終製品となり、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに使用される。
In the cooling step ST5, the glass sheet molded in the molding step ST4 is cooled while moving in the slow cooling space (cooling space). In the cooling step ST5, the glass sheet is cooled to near room temperature.
In the cutting step ST6, the glass sheet cooled to near room temperature is cut at predetermined length intervals.
The glass sheet cut to a predetermined length is then further cut and subjected to grinding / polishing, cleaning, and inspection to become a final product, which is used for a flat panel display such as a liquid crystal display.

図2は、熔解装置200を主として示す模式図である。図3は、ガラスシートの製造装置に含まれる成形装置300の概略の側面図である。 FIG. 2 is a schematic view mainly showing the melting device 200. FIG. 3 is a schematic side view of the molding apparatus 300 included in the glass sheet manufacturing apparatus.

ガラスシートの製造装置は、主として、熔解装置200(図2を参照)と、成形装置300(図3を参照)と、切断装置400(図3参照)とを有する。 The glass sheet manufacturing apparatus mainly includes a melting apparatus 200 (see FIG. 2), a molding apparatus 300 (see FIG. 3), and a cutting apparatus 400 (see FIG. 3).

熔解装置200は、熔解工程ST1、清澄工程ST2、及び、均質化工程ST3を行うための装置である。
熔解装置200は、図2に示すように、熔解槽201、清澄槽202、攪拌槽203、第1配管204、及び、第2配管205を有する。
熔解槽201は、ガラス原料を熔解するための槽である。熔解槽201では、熔解工程ST1を行う。
The melting device 200 is a device for performing the melting step ST1, the clarification step ST2, and the homogenization step ST3.
As shown in FIG. 2, the melting device 200 includes a melting tank 201, a clarification tank 202, a stirring tank 203, a first pipe 204, and a second pipe 205.
The melting tank 201 is a tank for melting the glass raw material. In the melting tank 201, the melting step ST1 is performed.

清澄槽202は、熔解槽201で熔解された熔融ガラスから泡を除去するための槽である。熔解槽201より送り込まれた熔融ガラスを、清澄槽202でさらに加熱することで、熔融ガラス中の気泡の脱泡が促進される。清澄槽202では、清澄工程ST2を行う。
攪拌槽203は、熔融ガラスを収容する容器と、回転軸と、当該回転軸に取り付けられた攪拌翼とを含む攪拌装置を有している。容器、回転軸、及び、攪拌翼としては、例えば、白金等の白金族元素又は白金族元素の合金製のものを用いることができるが、これに限られない。モータ等の駆動部(図示せず)の駆動によって回転軸が回転することによって、回転軸に取り付けられた攪拌翼が、熔融ガラスを攪拌する。攪拌槽203では、均質化工程ST3を行う。
第1配管204及び第2配管205は、例えば、白金族元素又は白金族元素の合金からなる配管である。第1配管204は、清澄槽202と攪拌槽203とを接続する配管である。第2配管205は、攪拌槽203と成形装置300とを接続する配管である。
The clarification tank 202 is a tank for removing bubbles from the molten glass melted in the melting tank 201. By further heating the molten glass sent from the melting tank 201 in the clarification tank 202, defoaming of bubbles in the molten glass is promoted. In the clarification tank 202, the clarification step ST2 is performed.
The stirring tank 203 has a stirring device including a container for accommodating molten glass, a rotating shaft, and a stirring blade attached to the rotating shaft. As the container, the rotating shaft, and the stirring blade, for example, those made of a platinum group element such as platinum or an alloy of a platinum group element can be used, but the present invention is not limited thereto. When the rotating shaft is rotated by driving a driving unit (not shown) such as a motor, the stirring blade attached to the rotating shaft stirs the molten glass. In the stirring tank 203, the homogenization step ST3 is performed.
The first pipe 204 and the second pipe 205 are, for example, pipes made of a platinum group element or an alloy of a platinum group element. The first pipe 204 is a pipe that connects the clarification tank 202 and the stirring tank 203. The second pipe 205 is a pipe that connects the stirring tank 203 and the molding apparatus 300.

成形装置300は、成形工程ST4、及び、冷却工程ST5を行うための装置である。
成形装置300は、図3に示すように、成形体310と、雰囲気仕切り部材320と、冷却ローラ330と、冷却ユニット340と、引っ張りローラ350a〜350eと、ヒータ360a〜360eとを有する。以下、これらの構成について説明する。
The molding apparatus 300 is an apparatus for performing the molding step ST4 and the cooling step ST5.
As shown in FIG. 3, the molding apparatus 300 includes a molded body 310, an atmosphere partition member 320, a cooling roller 330, a cooling unit 340, pulling rollers 350a to 350e, and heaters 360a to 360e. Hereinafter, these configurations will be described.

成形体310は、成形工程ST4を行うための装置である。
成形体310は、図3に示すように、成形装置300の上方部分に位置し、熔解装置200から流れてくる熔融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法によりシート状のガラスシートGSに成形する機能を有する。成形体310は、垂直方向に切断した断面形状が楔形形状を有し、例えば、耐火レンガにより構成されている。
The molded body 310 is an apparatus for performing the molding step ST4.
As shown in FIG. 3, the molded body 310 is located above the molding device 300 and has a function of molding the molten glass flowing from the melting device 200 into a sheet-shaped glass sheet GS by the overflow down draw method. .. The molded body 310 has a wedge-shaped cross-sectional shape cut in the vertical direction, and is made of, for example, refractory brick.

成形体310には、熔解装置200から流れてくる熔融ガラスの流路方向の上流側に、成形体310に熔融ガラスを供給する供給口が形成されている。また、成形体310には、長手方向(図3の紙面垂直方向)に沿って、上方に開放された溝部312が形成されている。溝部312は、熔融ガラスの流路方向の上流側から下流側に向かうにつれ、徐々に浅くなるように形成されている。
熔解装置200から成形装置300に向かって流れてくる熔融ガラスは、図示されない供給口を介して成形体310の溝部312に流れるようになっている。
成形体310の溝部312に流れた熔融ガラスは、当該溝部312の頂部においてオーバーフローし、成形体310の両側面313を沿って流下する。そして、成形体310の両側面313を沿って流下する熔融ガラスは、成形体310の下部314で合流してガラスシートGSとなる。
The molded body 310 is formed with a supply port for supplying the molten glass to the molded body 310 on the upstream side in the flow path direction of the molten glass flowing from the melting device 200. Further, the molded body 310 is formed with a groove portion 312 opened upward along the longitudinal direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3). The groove portion 312 is formed so as to gradually become shallower from the upstream side to the downstream side in the flow path direction of the molten glass.
The molten glass flowing from the melting device 200 toward the molding device 300 flows into the groove portion 312 of the molded body 310 through a supply port (not shown).
The molten glass that has flowed into the groove portion 312 of the molded body 310 overflows at the top of the groove portion 312 and flows down along both side surfaces 313 of the molded body 310. Then, the molten glass flowing down along both side surfaces 313 of the molded body 310 merges at the lower portion 314 of the molded body 310 to form a glass sheet GS.

図3に示すように、雰囲気仕切り部材320は、成形体310の下部314の近傍に配置される板状の部材である。
雰囲気仕切り部材320は、成形体310の下部314から流下していくガラスシートGSの厚み方向の両側に、略水平となるように配置されている。雰囲気仕切り部材320は、断熱材として機能する。すなわち、雰囲気仕切り部材320は、その上下の空間を仕切ることにより、雰囲気仕切り部材320の上側の空間から下側の空間への熱の移動を抑制している。成形装置300は、図3に示されるように、雰囲気仕切り部材320より上方の空間である成形体収容部410と、雰囲気仕切り部材320直下の空間である成形ゾーン42aと、成形ゾーン42aの下方の空間である徐冷ゾーン420とを有する。徐冷ゾーン420は、複数の徐冷空間42b,42c,・・・,42fを有する。成形ゾーン42a、徐冷空間42b〜42fは、この順番で鉛直方向上方から下方に向かって直列に配置されている。炉壁により囲まれることにより、成形ゾーン42a、徐冷ゾーン420(徐冷空間42b〜42f)が形成され、この成形ゾーン42a、徐冷ゾーン420(徐冷空間42b〜42f)をガラスシートGSが移動する。
As shown in FIG. 3, the atmosphere partition member 320 is a plate-shaped member arranged in the vicinity of the lower portion 314 of the molded body 310.
The atmosphere partition members 320 are arranged so as to be substantially horizontal on both sides of the glass sheet GS flowing down from the lower portion 314 of the molded body 310 in the thickness direction. The atmosphere partition member 320 functions as a heat insulating material. That is, the atmosphere partition member 320 suppresses the transfer of heat from the space above the atmosphere partition member 320 to the space below by partitioning the space above and below the atmosphere partition member 320. As shown in FIG. 3, the molding apparatus 300 includes a molded body accommodating portion 410 which is a space above the atmosphere partition member 320, a molding zone 42a which is a space directly below the atmosphere partition member 320, and a molding zone 42a below the molding zone 42a. It has a slow cooling zone 420 which is a space. The slow cooling zone 420 has a plurality of slow cooling spaces 42b, 42c, ..., 42f. The molding zones 42a and the slow cooling spaces 42b to 42f are arranged in series in this order from the upper side to the lower side in the vertical direction. By being surrounded by the furnace wall, a molding zone 42a and a slow cooling zone 420 (slow cooling space 42b to 42f) are formed, and the glass sheet GS forms the molding zone 42a and the slow cooling zone 420 (slow cooling space 42b to 42f). Moving.

断熱部材41は、徐冷ゾーン420において、後述する冷却ローラ330の下方、かつ、ガラスシートGSの厚み方向両側に配置される板状の断熱材である。断熱部材41、雰囲気仕切り部材320より下方の空間を仕切ることによって、成形ゾーン42aおよび徐冷空間42b〜42fを形成する。例えば、図3に示されるように、断熱部材41は、成形ゾーン42aと徐冷空間42bとを形成する。また、断熱部材41は、徐冷空間42bと徐冷空間42cとを形成する。つまり、徐冷空間42b〜42fは、炉壁及び断熱部材41により囲まれることにより形成される。各断熱部材41は、上下の空間の間における熱移動を抑制する。例えば、断熱部材41は、成形ゾーン42aと徐冷空間42bとの間の熱移動を抑制し、また、断熱部材41は、徐冷空間42bと徐冷空間42cとの間の熱移動を抑制する。すなわち、徐冷空間42b〜42fは、それぞれ別べつに温度管理をした複数の分割空間である。これらの分割空間は、ガラスシートGSの移動方向に沿って設けられ、分割空間のそれぞれを順番にガラスシートGSは移動して徐冷される。 The heat insulating member 41 is a plate-shaped heat insulating material arranged below the cooling roller 330, which will be described later, and on both sides of the glass sheet GS in the thickness direction in the slow cooling zone 420. By partitioning the space below the heat insulating member 41 and the atmosphere partition member 320, the molding zone 42a and the slow cooling spaces 42b to 42f are formed. For example, as shown in FIG. 3, the heat insulating member 41 forms a molding zone 42a and a slow cooling space 42b. Further, the heat insulating member 41 forms a slow cooling space 42b and a slow cooling space 42c. That is, the slow cooling spaces 42b to 42f are formed by being surrounded by the furnace wall and the heat insulating member 41. Each heat insulating member 41 suppresses heat transfer between the upper and lower spaces. For example, the heat insulating member 41 suppresses heat transfer between the molding zone 42a and the slow cooling space 42b, and the heat insulating member 41 suppresses heat transfer between the slow cooling space 42b and the slow cooling space 42c. .. That is, the slow cooling spaces 42b to 42f are a plurality of divided spaces in which the temperatures are separately controlled. These divided spaces are provided along the moving direction of the glass sheet GS, and the glass sheet GS moves in order in each of the divided spaces and is gradually cooled.

冷却ローラ330は、雰囲気仕切り部材320の下方に配置されている。また、冷却ローラ330は、ガラスシートGSの厚み方向の両側に、且つ、その幅方向の両端部分に対向するように配置されている。冷却ローラ330は、内部に通された空冷管により空冷されている。よって、ガラスシートGSは、冷却ローラ330を通る際に、空冷された冷却ローラ330に接触するその厚み方向の両側部分且つその幅方向の両端部分が冷却される。冷却ローラ330は、冷却ローラ駆動モータ390(図4を参照)による駆動力が伝達されることにより、ガラスシートGSを下方に引っ張る役割も有する。冷却ローラ330により、ガラスシートGSは、所定の厚さに引き伸ばされる。 The cooling roller 330 is arranged below the atmosphere partition member 320. Further, the cooling rollers 330 are arranged on both sides of the glass sheet GS in the thickness direction and facing both end portions in the width direction thereof. The cooling roller 330 is air-cooled by an air-cooled pipe passed through the inside. Therefore, when the glass sheet GS passes through the cooling roller 330, both side portions in the thickness direction and both end portions in the width direction in contact with the air-cooled cooling roller 330 are cooled. The cooling roller 330 also has a role of pulling the glass sheet GS downward by transmitting the driving force by the cooling roller drive motor 390 (see FIG. 4). The cooling roller 330 stretches the glass sheet GS to a predetermined thickness.

成形ゾーン42aには、冷却ユニット340が設けられている。この冷却ユニット340は、例えば、空冷式の冷却装置であり、冷却ローラ330及びその下方を通るガラスシートGSの雰囲気温度を冷却する。また、冷却ユニット340は、ガラスシートGSの幅方向に複数(例えば、3つ)及びその流れ方向に複数配置される。具体的には、冷却ユニット340は、ガラスシートGSの両端部の表面に対向するように、1つずつ配置され、且つ、両端部に挟まれた中央領域の表面に対向するように1つ配置されている。 A cooling unit 340 is provided in the molding zone 42a. The cooling unit 340 is, for example, an air-cooled cooling device that cools the atmospheric temperature of the cooling roller 330 and the glass sheet GS passing below the cooling roller 330. Further, a plurality of cooling units 340 (for example, three) are arranged in the width direction of the glass sheet GS and a plurality of cooling units 340 are arranged in the flow direction thereof. Specifically, the cooling units 340 are arranged one by one so as to face the surfaces of both ends of the glass sheet GS, and one cooling unit is arranged so as to face the surface of the central region sandwiched between both ends. Has been done.

引っ張りローラ350a〜350eは、冷却ローラ330の下方に、ガラスシートGSの流れ方向に所定の間隔をもって配置される。また、引っ張りローラ350a〜350eは、それぞれ、ガラスシートGSの厚み方向の両側に、且つ、ガラスシートGSの幅方向の両端部分に対向するように、徐冷空間42b〜42f内に配置される。そして、引っ張りローラ350a〜350eは、冷却ローラ330によって粘度が所定値以上になったガラスシートGSの厚み方向の両端部分に接触しながら当該ガラスシートGSを下方に引っ張る。なお、引っ張りローラ350a〜350eは、引っ張りローラ駆動モータ391(図4を参照)による駆動力が伝達されることにより駆動される。引っ張りローラ350a〜350eの周速度は、冷却ローラ330の周速度よりも大きい。引っ張りローラの周速度は、ガラスシートGSの流れ方向の下流側に配置されるにつれて大きくなる。すなわち、複数の引っ張りローラ350a〜350eにおいては、引っ張りローラ350aの周速度が最も小さく、引っ張りローラ350eの周速度が最も大きい。 The tension rollers 350a to 350e are arranged below the cooling roller 330 at predetermined intervals in the flow direction of the glass sheet GS. Further, the pulling rollers 350a to 350e are arranged in the slow cooling space 42b to 42f on both sides of the glass sheet GS in the thickness direction and facing both ends in the width direction of the glass sheet GS, respectively. Then, the pulling rollers 350a to 350e pull the glass sheet GS downward while contacting both end portions in the thickness direction of the glass sheet GS whose viscosity has become a predetermined value or more by the cooling roller 330. The tension rollers 350a to 350e are driven by transmitting the driving force of the tension roller drive motor 391 (see FIG. 4). The peripheral speeds of the pulling rollers 350a to 350e are larger than the peripheral speeds of the cooling rollers 330. The peripheral speed of the pulling roller increases as it is arranged on the downstream side in the flow direction of the glass sheet GS. That is, among the plurality of tension rollers 350a to 350e, the peripheral speed of the tension roller 350a is the smallest, and the peripheral speed of the tension roller 350e is the largest.

図3に示すように、冷却ユニット340及びヒータ(温度制御ユニット)360a〜360eは、成形ゾーン42aおよび徐冷空間42b〜42fにそれぞれ配置され、成形ゾーン42aおよび徐冷空間42b,42c,・・・,42fにおけるガラスシートGSの温度を制御する。ヒータ360a〜360eは、後述する制御装置500によってヒータ360a〜360eの出力が制御されることで、引っ張りローラ350a〜350eによって下方に牽引されるガラスシートGSの温度を制御する冷却装置として機能する。また、各ヒータ360a〜360eは、幅方向に複数(例えば、3つ、6つ等)に配置された発熱部を有する構成とすることができる。
ここでは、引っ張りローラ350a〜350eによって下方に牽引されるガラスシートGSの温度が、ヒータ360a〜360eの温度制御によって制御され、ガラスシートGSが粘性域から粘弾性域を経て弾性域へと推移する。
As shown in FIG. 3, the cooling unit 340 and the heaters (temperature control units) 360a to 360e are arranged in the molding zone 42a and the slow cooling space 42b to 42f, respectively, and the molding zone 42a and the slow cooling space 42b, 42c, ... The temperature of the glass sheet GS at 42f is controlled. The heaters 360a to 360e function as a cooling device that controls the temperature of the glass sheet GS towed downward by the pulling rollers 350a to 350e by controlling the output of the heaters 360a to 360e by the control device 500 described later. Further, each of the heaters 360a to 360e may have a configuration having a plurality of (for example, three, six, etc.) heat generating portions arranged in the width direction.
Here, the temperature of the glass sheet GS pulled downward by the pulling rollers 350a to 350e is controlled by the temperature control of the heaters 360a to 360e, and the glass sheet GS changes from the viscous region to the viscoelastic region to the elastic region. ..

また、ヒータ(温度制御ユニット)360a〜360eの近傍には、ガラスシートGSの各領域の雰囲気温度を検出する熱電対ユニット380(図4参照)が、配置されている。熱電対ユニット380は、ヒータ360a〜360eが発熱することにより、変化する徐冷空間42b〜42fの雰囲気温度を測定する。制御装置500は、熱電対ユニット380が測定した雰囲気温度を取得し、取得した雰囲気温度に基づいて、ヒータ360a〜360eからの発熱量を制御する。あるいは、ヒータ360a〜360eとガラスシートGSの間に設けられ、ヒータ360a〜360eによって加熱されてガラスシートGSに均一に熱を放射する放射板の、ガラスシートGSの間の離間距離を制御する。すなわち、徐冷空間42b,42c,・・・,42fにおけるガラスシートGSの温度を制御するために、ヒータ360a〜360eの発熱量及び放射板とガラスシートGSとの離間距離のいずれか一方が、ヒータ360a〜360eの計測結果に応じて制御される。 Further, in the vicinity of the heaters (temperature control units) 360a to 360e, thermocouple units 380 (see FIG. 4) for detecting the atmospheric temperature of each region of the glass sheet GS are arranged. The thermocouple unit 380 measures the atmospheric temperature of the slow cooling spaces 42b to 42f that change as the heaters 360a to 360e generate heat. The control device 500 acquires the atmospheric temperature measured by the thermocouple unit 380, and controls the amount of heat generated from the heaters 360a to 360e based on the acquired atmospheric temperature. Alternatively, the separation distance between the glass sheet GS of the radiation plate provided between the heaters 360a to 360e and the glass sheet GS and heated by the heaters 360a to 360e to uniformly radiate heat to the glass sheet GS is controlled. That is, in order to control the temperature of the glass sheet GS in the slow cooling spaces 42b, 42c, ..., 42f, either the calorific value of the heaters 360a to 360e and the separation distance between the radiation plate and the glass sheet GS are set. It is controlled according to the measurement results of the heaters 360a to 360e.

このように、成形体310の下部314以下の領域である成形ゾーン42aおよび徐冷空間42b〜42fにおいて、冷却ローラ330、成形ゾーン42aに設けられた冷却ユニット、ヒータ360a〜360e(発熱部361a〜366a)によってガラスシートGSが冷却されていく工程が冷却工程ST5である。 As described above, in the molding zone 42a and the slow cooling space 42b to 42f, which are the regions below the lower portion 314 of the molded body 310, the cooling roller 330, the cooling unit provided in the molding zone 42a, and the heaters 360a to 360e (heating portions 361a to The step of cooling the glass sheet GS by 366a) is the cooling step ST5.

切断装置400では、切断工程ST6を行う。切断装置400は、成形装置300において流下するガラスシートGSを、その長手面に対して垂直な方向から切断する装置である。これにより、シート状のガラスシートGSは、所定の長さを有する複数のガラスシートGSとなる。切断装置400は、切断装置駆動モータ392(図4を参照)によって駆動される。 In the cutting device 400, the cutting step ST6 is performed. The cutting device 400 is a device that cuts the glass sheet GS flowing down in the molding device 300 from a direction perpendicular to the longitudinal surface thereof. As a result, the sheet-shaped glass sheet GS becomes a plurality of glass sheet GS having a predetermined length. The cutting device 400 is driven by a cutting device drive motor 392 (see FIG. 4).

図4は、制御装置500の制御ブロック図である。
制御装置500は、CPU、ROM、RAM、ハードディスク等から構成されるコンピュータであり、ガラスシートの製造装置100に含まれる種々の機器の制御を行う制御部として機能する。
制御装置500は、図4に示すように、ガラスシートの製造装置に含まれる各種のセンサ(例えば、熱電対ユニット380等)やスイッチ(例えば、主電源スイッチ381等)等による信号、入力装置(図示せず)等を介した作業者からの入力信号を受けて、冷却ユニット340、ヒータ360a〜360e、冷却ローラ330の動作を制御する冷却ローラ駆動モータ390、引っ張りローラ350a〜350eの動作を制御する引っ張りローラ駆動モータ391、切断装置400の動作を制御する切断装置駆動モータ392、放射板移動モータ393等の制御を行う。
FIG. 4 is a control block diagram of the control device 500.
The control device 500 is a computer composed of a CPU, a ROM, a RAM, a hard disk, and the like, and functions as a control unit that controls various devices included in the glass sheet manufacturing device 100.
As shown in FIG. 4, the control device 500 includes signals and input devices (for example, main power switch 381 and the like) by various sensors (for example, thermocouple unit 380 and the like) and switches (for example, main power switch 381 and the like) included in the glass sheet manufacturing apparatus. In response to an input signal from the operator via (not shown) or the like, the operations of the cooling unit 340, the heaters 360a to 360e, the cooling roller drive motor 390 that controls the operation of the cooling roller 330, and the operation of the pulling rollers 350a to 350e are controlled. The pulling roller drive motor 391, the cutting device drive motor 392 that controls the operation of the cutting device 400, the radiation plate moving motor 393, and the like are controlled.

制御装置500は、特に、後述するように、冷却ゾーン42aあるいは徐冷空間42b〜42fにおけるガラスシートGSが放射板等の放射源から放射熱を受けて形成される、ガラスシートGSの移動方向の温度分布を、ガラスシートGSと放射源のモデルを用いて定式化した温度分布の解析式を用いた計算を行なって推定する。制御装置500は、この推定した温度分布を用いて、ガラスシートGSの移動方向における温度分布が所望の分布になるように冷却ゾーン42aあるいは徐冷空間42b〜42fを調整する。
具体的には、制御装置550におけるガラスシートGSの温度分布の推定は、熱電対ユニット380の特定の位置における計測結果を用いて、解析式からガラスシートGSの移動方向の温度分布を計算する。ここで、熱電対ユニット380が計測する温度は、上記解析式における境界条件として用いられる。熱電対ユニット380が計測する特定の位置の温度は、例えば、冷却ゾーン42aや徐冷空間42b〜42eの入口におけるガラスシートGS近傍の温度であることが好ましい。この温度の計測結果から、ガラスシートGSの入口におけるガラスシートGSの温度を求め、この入口におけるガラスシートGSの温度を用いて、冷却ゾーン42aあるいは徐冷空間42a〜42eにおけるガラスシートGSの移動方向の温度分布を推定する。
In particular, as will be described later, the control device 500 is formed in the direction of movement of the glass sheet GS in which the glass sheet GS in the cooling zone 42a or the slow cooling spaces 42b to 42f receives radiant heat from a radiation source such as a radiation plate. The temperature distribution is estimated by performing a calculation using the analysis formula of the temperature distribution formulated using the glass sheet GS and the model of the radiation source. Using this estimated temperature distribution, the control device 500 adjusts the cooling zone 42a or the slow cooling spaces 42b to 42f so that the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS becomes a desired distribution.
Specifically, in the estimation of the temperature distribution of the glass sheet GS in the control device 550, the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS is calculated from the analytical formula using the measurement result at a specific position of the thermocouple unit 380. Here, the temperature measured by the thermocouple unit 380 is used as a boundary condition in the above analysis formula. The temperature at a specific position measured by the thermocouple unit 380 is preferably, for example, the temperature near the glass sheet GS at the inlet of the cooling zone 42a or the slow cooling spaces 42b to 42e. From the measurement result of this temperature, the temperature of the glass sheet GS at the inlet of the glass sheet GS is obtained, and the temperature of the glass sheet GS at this inlet is used to move the glass sheet GS in the cooling zone 42a or the slow cooling spaces 42a to 42e. Estimate the temperature distribution of.

図5(a)は、ヒータ360aとガラスシートGSの位置を説明する図である。図5(a)に示すように、2つの断熱部材41の間に形成される徐冷空間42bには、ガラスシートGSに対向するように、放射板360a3が設けられている。図5(a)では、ガラスシートSGの一方の面の側の放射板360a3及びヒータ360aが示されているが、ガラスシートSGの両側に、放射板360a3及びヒータ360aが設けられている。放射板360a3は、放射板移動モータ393による信号を受けて、ガラスシートGSに対して近づくようにあるいは遠ざかるように、ガラスシートGSから放射板360a3までの離間距離が調整される。ヒータ360aは、ガラスシートGSの移動方向の2箇所に熱源360a1、360a2が設けられ、熱源360a1、360a2は、放射板360a3が均等な温度分布になるように放射板360a3を加熱するように構成されている。 FIG. 5A is a diagram illustrating the positions of the heater 360a and the glass sheet GS. As shown in FIG. 5A, a radiation plate 360a3 is provided in the slow cooling space 42b formed between the two heat insulating members 41 so as to face the glass sheet GS. In FIG. 5A, the radiation plate 360a3 and the heater 360a on one side of the glass sheet SG are shown, but the radiation plates 360a3 and the heater 360a are provided on both sides of the glass sheet SG. The radiation plate 360a3 receives a signal from the radiation plate moving motor 393, and the separation distance from the glass sheet GS to the radiation plate 360a3 is adjusted so as to approach or move away from the glass sheet GS. The heater 360a is provided with heat sources 360a1 and 360a2 at two locations in the moving direction of the glass sheet GS, and the heat sources 360a1 and 360a2 are configured to heat the radiation plate 360a3 so that the radiation plate 360a3 has an even temperature distribution. ing.

ガラスシートGSは、図5(a)において上から下の方向に向けて移動する。この移動方向をZ方向とし、Z方向の位置をzで表す。図5(a)では、図5(a)の上側の断熱板41の高さ方向の位置をz=0とする。このz=0の位置が、徐冷空間42bの入口の位置となる。一方、図5(a)に示す下側の断熱板41の位置が、ガラスシートGSの出口の位置となり、図5(a)では、z=Hとなっている。Hは、徐冷空間42bのガラスシートGSの移動方向の長さである。
一方、放射板360a3は、ガラスシートGSの面と平行に配置され、放射板360a3とガラスシートGSの離間距離はDである。
放射板360a3の加熱された温度をTwとし、下記解析式を用いて算出される、ガラスシートGSの移動方向(Z方向)における温度分布をT(z)とする。
The glass sheet GS moves from top to bottom in FIG. 5A. This moving direction is defined as the Z direction, and the position in the Z direction is represented by z. In FIG. 5A, the position of the heat insulating plate 41 on the upper side of FIG. 5A in the height direction is set to z = 0. This position of z = 0 is the position of the entrance of the slow cooling space 42b. On the other hand, the position of the lower heat insulating plate 41 shown in FIG. 5A is the position of the outlet of the glass sheet GS, and in FIG. 5A, z = H. H is the length of the glass sheet GS in the slow cooling space 42b in the moving direction.
On the other hand, the radiation plate 360a3 is arranged parallel to the surface of the glass sheet GS, and the separation distance between the radiation plate 360a3 and the glass sheet GS is D.
Let Tw be the heated temperature of the radiation plate 360a3, and let T (z) be the temperature distribution in the moving direction (Z direction) of the glass sheet GS calculated using the following analysis formula.

図5(a)に示すような放射板360a3及びガラスシートGSの配置において、ガラスシートGSの温度分布が、放射板360a3の放射熱を受けてできるものと想定したとき、温度分布T(z)を求める解析式は、下記式で表される微分方程式である。

Figure 0006940991
ここで、Tは、ガラスシートGSの温度分布T(z)である。
また、σは、ステファンボルツマン定数であり、ε及びεは、ガラスシートGS及び放射板360a3の放射率であり、ρは、ガラスシートGSの密度であり、Vは、ガラスシートGSの移動速度であり、tは、ガラスシートGSの厚さであり、Cpは、ガラスシートGSの単位質量当たりの定圧比熱である。また、Hは、徐冷空間のZ方向の長さである。 In the arrangement of the radiation plate 360a3 and the glass sheet GS as shown in FIG. 5A, assuming that the temperature distribution of the glass sheet GS is formed by receiving the radiant heat of the radiation plate 360a3, the temperature distribution T (z) The analytical equation for obtaining is a differential equation expressed by the following equation.
Figure 0006940991
Here, T is the temperature distribution T (z) of the glass sheet GS.
Further, σ is a Stefan-Boltzmann constant, ε G and ε W are the emissivity of the glass sheet GS and the radiation plate 360a3, ρ is the density of the glass sheet GS, and V is the movement of the glass sheet GS. The velocity, t is the thickness of the glass sheet GS, and Cp is the constant pressure specific heat per unit mass of the glass sheet GS. Further, H is the length of the slow cooling space in the Z direction.

このような解析式は、ステファン=ボルツマンの法則に基づく熱放射と、ガラスシートGSの各位置における放射板360a3を見込む形態係数FG→Wを用いて定めることができる。図5(b)は、熱放射における形態係数を説明する図である。
形態係数FG→Wは、位置zにおいて、放射板360a3を見込む角度は、φ1(φ1<0)〜φ2(0<φ2)であるので、形態係数FG→Wは、1/2・cosφを被積分関数として、積分範囲をφ1〜φ2とした積分結果である。したがって、形態係数FG→Wは、1/2・(sinφ2−sinφ1)である。
Such an analytical formula can be determined by using thermal radiation based on Stefan-Boltzmann's law and a view factor FG → W that anticipates the radiation plate 360a3 at each position of the glass sheet GS. FIG. 5B is a diagram illustrating a view factor in heat radiation.
As for the view factor FG → W , the angle at which the radiation plate 360a3 is expected at the position z is φ1 (φ1 <0) to φ2 (0 <φ2), so that the view factor FG → W is 1/2 · cosφ. Is the integrand, and the integration range is φ1 to φ2. Therefore, the view factor FG → W is 1/2 · (sinφ2-sinφ1).

一方、ガラスシートGSの微小部分dzが受ける熱量dQは、ステファン=ボルツマンの法則を用いて、dQ=fs・σ・(T −T(z))dzと表される。
ここで、放射係数fs=FG→W・ε・ε/{1−FG→W・FW→G・(1−ε)・(1−ε)}である。FW→Gは、放射板360a3からガラスシートGSを見込んだ形態係数であり、FW→G=dz/H・FG→Wであるので、放射係数fs≒FG→W・ε・εである。
一方、dQは、ガラスシートGSに温度変化dTを与え、dQ=ρ・V・t・Cp・dTと表すことができる。
以上より、dQ=ρ・V・t・Cp・dTと、dQ=FG→W・ε・ε・σ・(T −T(z))dzを纏めることにより、下記解析式で表すことができる。形態係数FG→Wのsinφ1及びsinφ2は、sinφ1=−z/(z+D(1/2)であり、sinφ2=(H−z)/{(H−z)+D(1/2)である。
On the other hand, the amount of heat dQ received by the minute portion dz of the glass sheet GS is expressed as dQ = fs · σ · (T w 4- T (z) 4) dz using Stefan-Boltzmann's law.
Here, the radiation coefficient fs = FG → W · ε G · ε W / {1-FG → W · FW → G · (1-ε G ) · (1-ε W )}. FW → G is a view factor that anticipates the glass sheet GS from the radiation plate 360a3, and since FW → G = dz / H · FG → W , the radiation coefficient fs ≒ FG → W · ε G · ε W.
On the other hand, dQ gives a temperature change dT to the glass sheet GS and can be expressed as dQ = ρ, V, t, Cp, dT.
From the above, by summarizing dQ = ρ, V, t, Cp, dT and dQ = FG → W , ε G , ε W , σ, (T w 4- T (z) 4 ) dz, the following analysis It can be expressed by an expression. Sinfai1 and Sinfai2 the view factor F G → W is, sinφ1 = -z / (z 2 + D 2) is (1/2), sinφ2 = (H -z) / {(H-z) 2 + D 2} ( 1/2) .

Figure 0006940991
Figure 0006940991

上記解析式は、ガラスシートGSの温度Tがzの関数で表される微分方程式であり、上記微分方程式は、解析解を得ることはできないが、数値解を得ることができる。この数値解である温度分布T(z)に基づいてガラスシートGSの温度分布を推定することができる。
このとき、上記微分方程式は、1次の微分方程式であるので、初期条件を入力する必要がある。本実施形態では、z=0、すなわち、徐冷空間42bの入口における熱電対ユニット380の計測温度を、入口におけるガラスシートGSの温度とし、この温度を1次の微分方程式の初期条件として与える。この場合、熱電対ユニット380は、ガラスシートGSに対して可能な限り近い断熱部材41の部分に設けられることが、温度の計測結果を小さい誤差でガラスシートGSの温度と見なすことができる点から好ましい。
図6は、解析式から算出されるガラスシートGSの温度分布T(z)の一例を示す図である。図6では、H=600mmとし、入口におけるガラスシートGSの温度(初期条件)を1100℃としている。
The above-mentioned analytical equation is a differential equation in which the temperature T of the glass sheet GS is represented by a function of z, and the above-mentioned differential equation cannot obtain an analytical solution, but can obtain a numerical solution. The temperature distribution of the glass sheet GS can be estimated based on the temperature distribution T (z) which is a numerical solution.
At this time, since the differential equation is a first-order differential equation, it is necessary to input the initial conditions. In the present embodiment, z = 0, that is, the measured temperature of the thermocouple unit 380 at the inlet of the slow cooling space 42b is the temperature of the glass sheet GS at the inlet, and this temperature is given as the initial condition of the first-order differential equation. In this case, the thermocouple unit 380 is provided at the portion of the heat insulating member 41 as close as possible to the glass sheet GS, so that the temperature measurement result can be regarded as the temperature of the glass sheet GS with a small error. preferable.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the temperature distribution T (z) of the glass sheet GS calculated from the analysis formula. In FIG. 6, H = 600 mm, and the temperature (initial condition) of the glass sheet GS at the inlet is 1100 ° C.

制御装置500は、解析式を算出して得た温度分布T(z)をガラスシートGSの温度分布としてを推定するが、この推定結果において、例えば、徐冷空間360aの中間の位置(例えば、z=100〜500mmの範囲)における温度が所望の温度に対してずれていた場合、制御装置500は、温度分布が目標とする温度分布になるように調整をする。温度分布T(z)に影響を与える調整可能なパラメータは、放射板360a3の温度Tw及び離間距離Dの他に、ガラスシートVの移動速度、及び、徐冷空間360aのガラスシートGSの移動方向の長さHを含むが、熱源360a1,360a2の発熱量を調整し、あるいは、離間距離Dを調整することが好ましい。これらの調整により、徐冷空間42bにおける入口や出口におけるガラスシートGSの温度が略同じであっても、中間の位置におけるガラスシートGSの温度を調整することができる。このように、制御装置500は、徐冷空間360aにおける入口及び出口の間の中間の位置におけるガラスシートGSの温度を調整することができるので、ガラスシートGSの反り及び歪(残留応力)の低減に寄与する。
また、本実施形態では、熱流体の解析ソフトを利用してガラスシートの移動方向の温度分布を計算せず、上述の解析式(微分方程式)を用いるので、ガラスシートGSの温度分布を、解析式から計算した温度分布T(z)から容易に推定することができる。
The control device 500 estimates the temperature distribution T (z) obtained by calculating the analysis formula as the temperature distribution of the glass sheet GS. In this estimation result, for example, an intermediate position in the slow cooling space 360a (for example, When the temperature in (z = 100 to 500 mm range) deviates from the desired temperature, the control device 500 adjusts the temperature distribution so that it becomes the target temperature distribution. Adjustable parameters that affect the temperature distribution T (z) are the temperature Tw of the radiation plate 360a3 and the separation distance D, as well as the moving speed of the glass sheet V and the moving direction of the glass sheet GS in the slow cooling space 360a. However, it is preferable to adjust the calorific value of the heat sources 360a1 and 360a2 or to adjust the separation distance D. By these adjustments, the temperature of the glass sheet GS at the intermediate position can be adjusted even if the temperature of the glass sheet GS at the inlet and the outlet in the slow cooling space 42b is substantially the same. In this way, the control device 500 can adjust the temperature of the glass sheet GS at an intermediate position between the inlet and the outlet in the slow cooling space 360a, so that the warp and strain (residual stress) of the glass sheet GS can be reduced. Contribute to.
Further, in the present embodiment, the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet is not calculated by using the thermal fluid analysis software, and the above-mentioned analysis formula (differential equation) is used. Therefore, the temperature distribution of the glass sheet GS is analyzed. It can be easily estimated from the temperature distribution T (z) calculated from the equation.

上述したように、ガラスシートGSの温度分布の調整は、上述した複数の調整パラメータにより可能であるが、その中でも、放射板360a3のような放射源のガラスシートGSからの離間距離D、及び放射源の発熱温度、すなわち温度Tの少なくとも1つを用いて調整されることが、ガラスシートGSの温度分布の徐冷空間の入口と出口の間の中間の位置における温度を調整する上で好ましい。 As described above, the temperature distribution of the glass sheet GS can be adjusted by the plurality of adjustment parameters described above. Among them, the distance D of the radiation source such as the radiation plate 360a3 from the glass sheet GS and the radiation. It is preferable to adjust using at least one of the exothermic temperature of the source, that is, the temperature T w , in order to adjust the temperature at an intermediate position between the inlet and the outlet of the slow cooling space of the temperature distribution of the glass sheet GS. ..

冷却空間である冷却ゾーン42a及び徐冷空間42b〜42fの1つにおける出口におけるガラスシートGSの推定温度を、ガラスシートGSの移動方向下流側に隣接する徐冷空間の入口におけるガラスシートGSの温度を初期条件として与えて、ガラスシートGSの移動方向の温度分布を、上述の解析式を用いた計算を行って推定する、ことが好ましい。これにより、図3に示すように、冷却ゾーン42a、徐冷空間42b〜42fがガラスシートGSの移動方向に連続して直列に配置されている場合、徐冷ゾーン42aの入口におけるガラスシートGSの温度を初期条件として設定するだけで、冷却ゾーン42a、徐冷空間42b〜42fにおける温度分布T(z)から、ガラスシートGSの移動方向における温度分布を推定することができ、演算効率がよい。
このようなガラスシートGSの温度の推定は、ガラスシートGSを移動しながら反りや歪を抑制しながら冷却するオーバーフローダウンドロー法により行われる徐冷工程において適している。
The estimated temperature of the glass sheet GS at the outlet of one of the cooling zones 42a and the slow cooling spaces 42b to 42f, which are the cooling spaces, is the temperature of the glass sheet GS at the inlet of the slow cooling space adjacent to the downstream side in the moving direction of the glass sheet GS. Is given as an initial condition, and it is preferable to estimate the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS by performing a calculation using the above-mentioned analytical formula. As a result, as shown in FIG. 3, when the cooling zone 42a and the slow cooling spaces 42b to 42f are continuously arranged in series in the moving direction of the glass sheet GS, the glass sheet GS at the entrance of the slow cooling zone 42a By simply setting the temperature as the initial condition, the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS can be estimated from the temperature distributions T (z) in the cooling zone 42a and the slow cooling spaces 42b to 42f, and the calculation efficiency is high.
Such estimation of the temperature of the glass sheet GS is suitable in the slow cooling step performed by the overflow down draw method in which the glass sheet GS is cooled while moving while suppressing warpage and distortion.

なお、上述の実施形態では、上述の解析式を用いて計算された温度分布T(z)を、ガラスシートGSの推定された温度分布そのものとして用いるが、必要に応じて、温度分布T(z)に補正を加えたものを、ガラスシートGSの移動方向の推定した温度分布としてもよい。補正方法として、熱流体の解析ソフトを利用したガラスシートの移動方向の温度分布のシミュレーション結果と、同じ状態及び条件におけるガラスシートGSの解析式を用いて計算した温度分布T(z)の計算結果とのずれを予め求めて、温度分布T(z)の計算結果をシミュレーション結果に補正できる補正式を確立しておき、この補正式を用いて、解析式の計算結果を補正するとよい。 In the above-described embodiment, the temperature distribution T (z) calculated using the above-mentioned analysis formula is used as the estimated temperature distribution itself of the glass sheet GS, but if necessary, the temperature distribution T (z) is used. ) May be used as the estimated temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS. As a correction method, the simulation result of the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet using the thermal fluid analysis software and the calculation result of the temperature distribution T (z) calculated using the analysis formula of the glass sheet GS under the same state and conditions. It is preferable to obtain a deviation from the above in advance, establish a correction formula capable of correcting the calculation result of the temperature distribution T (z) to the simulation result, and use this correction formula to correct the calculation result of the analysis formula.

また、上述の解析式が微分方程式である場合、上記実施形態では、ガラスシートGSの温度分布を算出する際、初期条件(境界条件)として徐冷空間の入口におけるガラスシートGSの温度の計測結果を用いたが、熱電対ユニット380による計測結果の温度を予め定めた補正式に基づいて補正して、ガラスシートSGの入口における温度として用いてもよい。また、初期条件(境界条件)として用いるガラスシートSGの温度は、入口における温度には限定されず、出口における温度でもよいし、特定された中間の位置における温度であってもよい。 When the above analysis formula is a differential equation, in the above embodiment, when calculating the temperature distribution of the glass sheet GS, the measurement result of the temperature of the glass sheet GS at the entrance of the slow cooling space is used as an initial condition (boundary condition). However, the temperature of the measurement result by the thermocouple unit 380 may be corrected based on a predetermined correction equation and used as the temperature at the inlet of the glass sheet SG. Further, the temperature of the glass sheet SG used as the initial condition (boundary condition) is not limited to the temperature at the inlet, and may be the temperature at the outlet or the temperature at the specified intermediate position.

また、本実施形態では、予め配置された徐冷装置300のガラスシートの製造オペレーション中の熱電対ユニット380による温度の計測結果に応じて、徐冷空間の調整を行うが、装置の設計段階において、設計した徐冷装置300が適切に稼動してガラスシートGSの温度が目標とする温度になるか否かを検討するときに、ガラスシートGSの移動方向の温度分布の推定を利用することができる。
例えば、図5(a)に示す徐冷空間360aにおける長さHのような、設計段階で決定すべき形状寸法を適正化する検討を行う場合、徐冷空間におけるガラスシートGSの移動方向の温度分布を計算して、計算した温度分布が、目標とする温度分布に近いか否かを判断することができる。この後、決定した形状寸法を用いたシミュレーションモデルを用いて、熱流体の解析ソフトを利用して詳細解析により、徐冷空間を調整することができ、効率のよい徐冷装置300の開発を効率よく行う点から好ましい。
Further, in the present embodiment, the slow cooling space is adjusted according to the temperature measurement result by the thermocouple unit 380 during the manufacturing operation of the glass sheet of the slow cooling device 300 arranged in advance, but at the design stage of the device. When examining whether or not the designed slow cooling device 300 operates properly and the temperature of the glass sheet GS reaches the target temperature, it is possible to use the estimation of the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet GS. can.
For example, when considering optimizing the shape and dimensions to be determined at the design stage, such as the length H in the slow cooling space 360a shown in FIG. 5 (a), the temperature in the moving direction of the glass sheet GS in the slow cooling space. The distribution can be calculated to determine whether the calculated temperature distribution is close to the target temperature distribution. After that, using a simulation model using the determined shape and dimensions, the slow cooling space can be adjusted by detailed analysis using thermal fluid analysis software, and the development of an efficient slow cooling device 300 is efficient. It is preferable because it is often done.

本実施形態では、ガラスシートGSに熱を与える放射源として放射板を用いるが、放射板に限定されず、ヒータ等を用いることができる。この場合、ヒータが面状に均一に熱放射をする場合、上述の形態係数FG→Wは、1/2・(sinφ2−sinφ1)が用いられる。しかし、点状のヒータを用いる場合、上述の形態係数FG→Wは、1/2・(sinφ2−sinφ1)とは異なり、点状の放射源として定式化される。 In the present embodiment, a radiation plate is used as a radiation source for giving heat to the glass sheet GS, but the radiation plate is not limited to the radiation plate, and a heater or the like can be used. In this case, when the heater radiates heat uniformly in a plane, the above-mentioned view factor FG → W is 1/2 · (sinφ2-sinφ1). However, when a point-shaped heater is used, the above-mentioned view factor FG → W is formulated as a point-shaped radiation source, unlike 1/2 · (sinφ2-sinφ1).

以上、本発明のガラスシートの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Although the method for producing a glass sheet of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and changes may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

100 ガラスシートの製造装置
200 熔解装置
201 熔解槽
202 清澄槽
203 攪拌槽
204 第1配管
205 第2配管
300 成形装置
310 成形体
312 溝部
313 側面
314 下部
320 雰囲気仕切り部材
330 冷却ローラ(ローラ)
350a〜350e 引っ張りローラ(ローラ)
360a〜360e ヒータ
360a1,360a2 熱源
360a3 放射板
400 切断装置
410 成形体収容部
420 徐冷ゾーン
41 断熱部材41
42a 成形ゾーン
42b〜42f 徐冷空間
SG ガラスシート
100 Glass sheet manufacturing equipment 200 Melting equipment 201 Melting tank 202 Clearing tank 203 Stirring tank 204 1st pipe 205 2nd pipe 300 Molding equipment 310 Molded body 312 Groove 313 Side surface 314 Lower part 320 Atmosphere partition member 330 Cooling roller (roller)
350a-350e Pulling roller (roller)
360a to 360e Heaters 360a1, 360a2 Heat source 360a3 Radiant plate 400 Cutting device 410 Mold accommodating part 420 Slow cooling zone 41 Insulation member 41
42a Molding zone 42b to 42f Slow cooling space SG glass sheet

Claims (5)

ガラスシートの製造方法であって、
熔融ガラスからガラスシートを成形する工程と、
成形したガラスシートを、冷却空間内を移動させながら冷却する工程と、を備え、
前記冷却空間には、前記ガラスシート移動経路に対向する位置に、熱を前記ガラスシートに放射する放射源が設けられ、
前記ガラスシートが前記放射源から放射熱を受けて形成される、前記冷却空間における前記ガラスシートの移動方向の温度分布を、シミュレーションモデルを用いて、熱流体の解析ソフトを利用してガラスシートの移動方向の温度分布を計算することなく、前記ガラスシートと前記放射源のモデルを用いて定式化した温度分布の解析式を用いた計算を行なって推定し、推定した前記温度分布を用いて、前記ガラスシートの前記移動方向における温度分布が所望の分布になるように前記冷却空間は調整されている、ことを特徴とするガラスシートの製造方法。
It is a manufacturing method of glass sheets.
The process of molding a glass sheet from molten glass,
It includes a process of cooling the molded glass sheet while moving it in the cooling space.
In the cooling space, a radiation source for radiating heat to the glass sheet is provided at a position facing the glass sheet moving path.
Using a simulation model, the temperature distribution in the moving direction of the glass sheet in the cooling space formed by receiving the radiant heat from the radiation source of the glass sheet can be measured by using thermal fluid analysis software. Without calculating the temperature distribution in the moving direction, it was estimated by performing a calculation using the analysis formula of the temperature distribution formulated using the glass sheet and the model of the radiation source, and the estimated temperature distribution was used. A method for producing a glass sheet, wherein the cooling space is adjusted so that the temperature distribution of the glass sheet in the moving direction becomes a desired distribution.
前記放射源は、前記ガラスシートの移動経路に平行に配置された放射板であり、
前記解析式は、下記式で表される微分方程式である、請求項1に記載のガラスシートの製造方法。

Figure 0006940991
Tは、前記冷却空間の前記ガラスシートの移動方向をZ方向として、前記冷却空間における入り口及び出口のZ方向における位置をz=0及びz=Hとして、前記冷却空間における位置zにおける前記ガラスシートの温度であり、
Dは、前記ガラスシートと前記放射板の間の離間距離であり、
Twは、前記放射板の加熱された温度であり、
σは、ステファンボルツマン定数であり、
ε及びεは、前記ガラスシート及び前記放射板の放射率であり、
ρは、前記ガラスシートの密度であり、
Vは、前記ガラスシートの移動速度であり、
tは、前記ガラスシートの厚さであり、
Cpは、前記ガラスシートの単位質量当たりの定圧比熱である。
The radiation source is a radiation plate arranged in parallel with the movement path of the glass sheet.
The method for manufacturing a glass sheet according to claim 1, wherein the analysis formula is a differential equation represented by the following formula.

Figure 0006940991
T is the glass sheet at the position z in the cooling space, where the moving direction of the glass sheet in the cooling space is the Z direction, the positions of the inlet and outlet in the cooling space in the Z direction are z = 0 and z = H. Is the temperature of
D is the separation distance between the glass sheet and the radiation plate.
Tw is the heated temperature of the radiation plate.
σ is the Stefan-Boltzmann constant,
ε G and ε W are the emissivity of the glass sheet and the radiation plate.
ρ is the density of the glass sheet.
V is the moving speed of the glass sheet.
t is the thickness of the glass sheet.
Cp is the constant pressure specific heat per unit mass of the glass sheet.
前記ガラスシートの温度は、前記放射源の前記ガラスシートからの離間距離及び前記放射源の発熱温度の少なくとも1つを用いて調整される、請求項1または2に記載のガラスシートの製造方法。 The method for producing a glass sheet according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the glass sheet is adjusted by using at least one of the distance of the radiation source from the glass sheet and the heat generation temperature of the radiation source. 前記冷却空間には、それぞれ別べつに温度管理をした複数の分割空間が前記ガラスシートの移動方向に沿って設けられ、前記分割空間のそれぞれを順番に前記ガラスシートを移動させて冷却し、
前記分割空間の1つにおける出口における前記ガラスシートの推定温度を、前記ガラスシートの移動方向下流側に隣接する分割空間の入り口における前記ガラスシートの温度を初期条件として与えて、前記ガラスシートの移動方向の温度分布を、前記解析式を用いた計算を行って推定する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラスシートの製造方法。
A plurality of divided spaces whose temperatures are separately controlled are provided in the cooling space along the moving direction of the glass sheet, and the glass sheet is moved and cooled in each of the divided spaces in order.
The estimated temperature of the glass sheet at the outlet in one of the divided spaces is given as an initial condition, and the temperature of the glass sheet at the entrance of the divided space adjacent to the downstream side in the moving direction of the glass sheet is given as an initial condition to move the glass sheet. The method for manufacturing a glass sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature distribution in the direction is estimated by performing a calculation using the above analytical formula.
前記ガラスシートを成形する工程は、オーバーフローダウンドロー法により行われる、
請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラスシートの製造方法。
The step of forming the glass sheet is performed by an overflow down draw method.
The method for producing a glass sheet according to any one of claims 1 to 4.
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