玻璃板的制造方法、及玻璃板的制造装置的制造方法_3

文档序号:9244740阅读:来源:国知局
截面的纵宽从宽度W3慢慢扩张至宽度W4。并且,在本实施方式中,在剥离点 到再附着点之间,具备加热装置212。关于剥离点、再附着点,于下文中进行叙述。加热装置 212例如包括由电阻加热、感应加热、微波加热而发热的封装加热器、筒形加热器、陶瓷加热 器,通过加热熔融玻璃MG,来抑制熔融玻璃MG的停留。加热装置212的设置位置只要是可 以对流经剥离点、再附着点的熔融玻璃MG进行加热的位置,便可以是任意位置。并且,也可 以利用通电加热对流经剥离点、再附着点的熔融玻璃MG进行加热。
[0063] (熔融玻璃的加热)
[0064] 熔融玻璃MG的流动的停留存在因流路截面扩大而产生的情况,但即使是容易产 生停留的玻璃供给管106的直径方向的外周附近(例如顶部、底部)的熔融玻璃MG的温度 比玻璃供给管106的直径方向的中心附近的熔融玻璃MG的温度低一定程度以上(温度差 为一定以上)的情况,也容易产生停留。熔融玻璃MG的温度与熔融玻璃MG的粘性有关联 关系,当熔融玻璃MG的温度差为一定以上时、也就是熔融玻璃MG的压力差为一定以上时, 可能产生停留。在玻璃供给管106内,当成为从上游向下游压力降低的压力梯度时,不会产 生停留,当成为从上游向下游压力上升的反压力梯度时,可能产生停留。熔融玻璃MG为反 压力梯度的位置、也就是可能产生停留的位置可以根据熔融玻璃MG的流线进行判断。图6 是模式地表示熔融玻璃MG的流线220的图。在流路扩大的玻璃供给管主体106a与管扩张 部106b的顶部108b的接合部附近、管扩张部106b与槽部210a的顶对应部211a的接合部 附近,容易产生熔融玻璃MG的停留、淤塞,特别是如图6所示,在剥离点221附近(近旁) 到再附着点222附近(近旁)之间产生的可能性高。此处,所谓剥离点是指熔融玻璃MG的 流线220远离物体(玻璃供给管主体106a、管扩张部106b)表面的点,是指下游的静压高 于上游的反压力梯度区间的上游侧端点。并且,所谓再附着点是指在剥离点之后(下游), 熔融玻璃MG的流线220再次沿着物体(玻璃供给管主体106a、管扩张部106b)表面的点, 是指反压力梯度区间的下游侧端点。并且,所谓静压是指相对于由流体的流动形成的动压 的压力,是静止的流体的压力。并且,所谓熔融玻璃MG的流线220是指将熔融玻璃MG的速 度矢量设为切线的曲线(群),表示熔融玻璃MG的流动。并且,所谓附近(近旁)意味着距 离对象(剥离点221、再附着点222)的位置30cm的范围内。在剥离点221附近,熔融玻璃 MG向远离玻璃供给管106 (玻璃供给管主体106a、管扩张部106b)的内壁表面的方向流动。 因此,在剥离点221附近,压力低于其他部分(例如,玻璃供给管106的直径方向的中心部、 玻璃供给管106的底面107等),处于负压状态。相对于此,在再附着点222附近,压力高于 其他部分,处于正压状态。此处,如果根据分子运动论,那么粘度(粘性)与压力有关联关 系。在压力变高的状态(正压状态)下,粘度变高,在压力变低的状态(负压状态)下,粘 度变低。在存在这种压力差的部分、换句话说粘度产生差的部分、进一步换句话说产生温度 差的部分,容易产生熔融玻璃MG的停留、淤塞。因此,在本实施方式中,通过在剥离点221 附近到再附着点222附近为止的范围中,使用加热装置212对熔融玻璃MG进行加热,来降 低从剥离点221附近到再附着点222附近的熔融玻璃MG的温度差。通过降低温度差,而粘 度差、压力差(反压力梯度)也被消除,从而可以抑制熔融玻璃MG的停留、淤塞的产生。
[0065] 关于剥离点221、再附着点222的位置,通过在玻璃供给管106 (玻璃供给管主体 l〇6a、管扩张部106b)内,包括多个温度计、液面水平计、流速计、压力计(未图示),可以指 定。例如,测量熔融玻璃MG的温度与液面高度,使用测量得到的温度、液面高度的数据利用 模拟指定反压力梯度区间。在该模拟中,在计算机(特定装置)上将熔融玻璃MG的流路形 状模型化,在多个(例如,100万个左右)格子中分割出流体区域。为了进行模拟而设定物 性值、边界条件。此处,为了计算压力损失,而将熔融玻璃MG的密度(kg/m3)、粘度(Pa· S) 设定为物性值。并且,作为边界条件,设定入口、壁、出口。入口是例如在比管扩张部l〇6b 更靠上游,设定入口边界。然后,赋予熔融玻璃MG的质量流量(kg/s)或熔融玻璃MG的入 口流速(m/s)。成为熔融玻璃MG与成形体210的槽部210a的壁面的界面的壁为固定壁,所 以设为粘着条件(在边界流速为零),成为熔融玻璃MG与成形体210的槽部210a的空间面 (空洞面)的界面的壁为自由液面,所以设为滑行条件(与壁平行的剪切应力为零)。出口 是在熔融玻璃MG自槽部210a溢流(溢出)后的适当的位置,设定出口边界,设为等压面条 件。然后,对各格子赋予关于流速恰当的初始值,利用反复计算(例如,简单算法)将流速 值的更新反复进行,由此获得接近精确解的近似解。
[0066] 并且,在管扩张部106b的顶部108b,从上游到下游包括多个温度计、流速计,根据 实际测量得到的温度、流速求得流速分布,由此也可求出管扩张部l〇6b的顶部108b的内壁 表面的压力、压力梯度。由此,指定下游的静压高于上游的反压力梯度区间。剥离点221是 反压力梯度区间的上游侧的位置,是反压力梯度区间中压力相对低的位置。再附着点222 是反压力梯度区间的下游侧的位置,是反压力梯度区间中压力相对高的位置。而且,如上所 述,因为玻璃供给管106内的压力、熔融玻璃MG的粘度、熔融玻璃MG的温度有关联关系,所 以通过测量熔融玻璃MG的粘度、熔融玻璃MG的温度,也可以指定剥离点221、再附着点222 的位置。
[0067] 加热装置212将剥离点221附近的静压与再附着点222附近的静压的差(反压力 梯度)控制在基准值以下。此处,基准值例如为500Pa,即使是反压力梯度,也为熔融玻璃MG 不淤塞程度的值。超过500Pa的反压力梯度超过了计算的误差程度,并非偶然。由非偶然 的反压力梯度,导致熔融玻璃MG产生从再附着点222朝向剥离点221的2次流动。因此, 由流量的微小变动等原因导致的已经不顺畅地流入的熔融玻璃MG因2次流动而在淤塞区 域中循环,难以逃离淤塞区域。因此,可能产生失透等重大的品质不良。为了控制反压力梯 度,加热装置212施加的热量根据玻璃供给管106的热导率、熔融玻璃MG的量、熔融玻璃MG 的组成、从加热装置212到熔融玻璃MG的距离等发生变化。因此,加热装置212基于粘度 计(未图示)测量获得的测量结果,对熔融玻璃MG适当加热,将反压力梯度控制在基准值 以下。通过降低从剥离点221附近到再附着点222附近的反压力梯度(压力差),可以抑制 熔融玻璃MG的停留、淤塞的产生。
[0068] 熔融玻璃MG的温度为了接近适于在成形体210中进行成形的温度,而随着朝向下 游慢慢降低。在熔融玻璃MG从成形体210的槽部210a溢出前的阶段中,处于槽部210a的 熔融玻璃MG的液面(表面)温度最低。也就是说,在图5所示的成形体210的槽部210a入 口的流路截面中,管扩张部l〇6b与槽部210a的顶对应部211a的接合部附近的熔融玻璃MG 的温度最低。因此,通过防止处于槽部210a的熔融玻璃MG的液面(表面)、也就是顶对应 部211a的接合部附近的温度降低,需要抑制停留、淤塞。在本实施方式中,通过在槽部210a 的上部附近、成形体210的上部(上表面)附近、特别是管扩张部106b与槽部210a的顶对 应部211a的接合部附近,设置加热装置212,来抑制处于槽部210a的熔融玻璃MG的液面的 温度(成形体210的槽部210a入口的流路截面中的最低温度)的降低,将从剥离点221附 近到再附着点222附近的反压力梯度控制在基准值以下。通过对熔融玻璃MG的温度降低 的位置、也就是从剥离点221附近到再附着点222附近的位置进行加热,可以抑制供给至槽 部210a的熔融玻璃MG的停留、淤塞。
[0069] 可以抑制熔融玻璃MG的停留、淤塞的熔融玻璃MG的加热量、设定温度可以用以下 方式求得。首先,在决定玻璃供给管106 (玻璃供给管主体106a、管扩张部106b)的结构的 设计阶段中,进行流体解析模拟,以反压力梯度尽量变小的方式设计玻璃供给管106的结 构(截面面积发生变化的结构)。于该流体解析模拟中,例如,使用熔融玻璃MG的预想温度 预测(算出)流路的压力。预想温度通过同时解热导与熔融玻璃的流动而获得。为了同时 计算热导与熔融玻璃的流动,而将玻璃、铂、炉内空气、各耐火物设为解析区域。为了进行解 析模拟而设定物性值、产生条件、边界条件。此处,作为物性值,设定玻璃的密度[kg/m3]、粘 度[Pa*s]、比热[J/kg*K]、热导率[W/m*K]及铂、加热装置212(加热器)、各耐火物的密 度[kg/m3]、比热[J/kg*K]、热导率[W/m*K]。并且,作为产生条件,在铂、加热装置212(加 热器)的发热部位,设定发热密度[W/m3]。并且,设定入口、壁、出口,并对该部分赋予边界 条件。入口是例如在比管扩张部l〇6b更靠上游设定入口边界。入口是例如在比管扩张部 106b更靠上游设定入口边界。然后,赋予熔融玻璃MG的质量流量(kg/s)或熔融玻璃MG的 入口流速(m/s)及流入温度(°C )。成为熔融玻璃MG与成形体210的槽部210a的壁面的 界面的壁为固定壁,所以设为粘着条件(在边界流速为零),成为熔融玻璃MG与成形体210 的槽部210a的空间面(空洞面)的界面的壁为自由液面,所以设为滑行条件(与壁平行的 剪切应力为零)。耐火物外壁以温度成为30°C左右的方式设定散热条件。在玻璃或耐火物 与空气接触的面设定辐射边界。出口是在熔融玻璃MG自槽部210a溢流(溢出)后的适当 的位置,设定出口边界,设为等压面条件。通过设定这些条件,进行解析模拟,而计算出玻璃 供给管106中的熔融玻璃的预测压力。然而,因为玻璃供给管106中的反压力梯度、与由反 压力梯度造成的剥离点、再附着点的压力依存于熔融玻璃MG的温度,所以实际的玻璃板成 形时(操作过程中)的压力可能与利用流体解析模拟预测获得的预测压力有偏差。因此, 使用在实际的玻璃板的成形时测量获得的熔融玻璃MG的温度,再次进行流体解析模拟,求 得反压力梯度区间的压力差。然后,利用模拟等求得已求得的反压力梯度区间的压力差为 基准值500Pa以下的熔融玻璃MG的温度,来决定熔融玻璃MG的目标温度、加热量。加热装 置212以熔融玻璃MG成为目标温度的方式对熔融玻璃MG进行加热,由此可以抑制熔融玻 璃
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