(57)【要約】【課題】本発明の目的は、熔融ガラスの清澄工程において、熔融ガラスに異物が混入することを抑制することができるガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置を提供することである。【解決手段】ガラス基板の製造方法は、熔融工程と、清澄工程と、成形工程とを備える。清澄工程において、熔融ガラスＧは、白金製または白金合金製の清澄管４１の内部を、気相空間４１ｃが形成されるように流れる。気相空間４１ｃは、清澄管４１の内部において、熔融ガラスＧの液面ＬＳより上方の空間である。清澄管４１は、清澄管４１の外壁面から外方に突出している通気管４１ａと、熔融ガラスＧの液面ＬＳより上方に設けられる受け部４１ｄとを有する。通気管４１ａは、気相空間４１ｃと清澄管４１の外部空間とを連通させる。受け部４１ｄは、通気管４１ａの長手方向に沿って通気管４１ａを見た場合において、通気管４１ａの断面の一部を覆う。【選択図】図４
2014047124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、
前記熔融ガラスを清澄する清澄工程と、
清澄された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、
を備え、
前記清澄工程において、前記熔融ガラスは、白金製または白金合金製の清澄管の内部を、前記熔融ガラスの液面より上方の空間である気相空間が形成されるように流れ、
前記清澄管は、前記清澄管の外壁面から外方に突出している通気管と、前記熔融ガラスの液面より上方に設けられる受け部とを有し、
前記通気管は、前記気相空間と前記清澄管の外部空間とを連通させ、
前記受け部は、前記通気管の長手方向に沿って前記通気管を見た場合において、前記通気管の断面の一部を覆う、
ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記受け部は、前記通気管において、前記気相空間に存在する白金を含む気体が凝固する温度を有する部分よりも下方に設けられている、
請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記熔融ガラスは、清澄剤としてＳｎＯ2を含む、
請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、
前記熔融槽で生成された前記熔融ガラスを清澄する清澄管と、
前記清澄管で清澄された前記熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置と、
を備え、
前記清澄管は、前記熔融ガラスの液面より上方の空間である気相空間が形成されるように前記熔融ガラスが内部を流れる、白金製または白金合金製の管であり、
前記清澄管は、前記清澄管の外壁面から外方に突出している通気管と、前記熔融ガラスの液面より上方に設けられる受け部とを有し、
前記通気管は、前記気相空間と前記清澄管の外部空間とを連通させ、
前記受け部は、前記通気管の長手方向に沿って前記通気管を見た場合において、前記通気管の断面の一部を覆う、
ガラス基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガラス基板の製造方法は、特許文献１（特表２００６−５２２００１号公報）に記載されているように、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程とを有する。ガラス基板の製造方法は、さらに、熔融工程と成形工程との間に、熔融ガラスに含まれる微小な泡を除去する清澄工程を含む。清澄工程では、Ａｓ2Ｏ3等の清澄剤が配合された熔融ガラスを高温の清澄管に通過させることで、清澄剤の酸化還元反応によって熔融ガラス中の泡が除去される。具体的には、最初に、熔融ガラスの温度を上げて清澄剤を機能させることで、熔融ガラスに含まれる泡を、清澄管内の熔融ガラスの液面に浮上させて除去する。次に、熔融ガラスの温度を下げて、熔融ガラスに残留している微小な泡を、熔融ガラスに吸収させて除去する。熔融ガラスが通過する清澄管は、上側の内壁面と熔融ガラスの液面との間に、気相空間を有する。気相空間は、清澄管に接続された通気管を介して、清澄管の外部空間である外気と連通している。
【０００３】
高温の熔融ガラスから高品質のガラス基板を量産するためには、ガラス基板の欠陥の要因となる異物が熔融ガラスに混入しないことが望ましい。そのため、熔融ガラスに接触する部材の内壁は、その部材に接触する熔融ガラスの温度、および、要求されるガラス基板の品質等に応じて、適切な材料で構成される必要がある。熔融ガラスに接触する部材の内壁には、通常、白金族金属が用いられる。以下、「白金族金属」は、単一の白金族元素からなる金属、および、白金族元素からなる金属の合金を意味する。白金族元素は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）の６元素である。白金族金属は、高価であるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性に優れている。
【０００４】
清澄管の内部を通過する熔融ガラスの温度は、成形されるガラス基板の組成によって異なり、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板の場合、１０００℃〜１７００℃である。近年、環境負荷低減の観点から、Ａｓ2Ｏ3の代わりにＳｎＯ2が清澄剤として用いられている。ＳｎＯ2は、Ａｓ2Ｏ3と比べて清澄効果が小さく、Ａｓ2Ｏ3と同等の清澄効果を得るためには熔融ガラスの温度を上げる必要がある。具体的には、ＳｎＯ2を清澄剤として用いる場合、清澄管の内部を通過する熔融ガラスの温度は、１５００℃〜１７００℃に設定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳｎＯ2を清澄剤として用いるガラス基板の製造方法では、清澄管の内壁は、高温の熔融ガラスと接触している。そのため、長期間に亘る清澄管の使用によって、清澄管の内壁から白金族金属が徐々に揮発する。この揮発物は、熔融ガラス中の泡と共に、清澄管の気相空間および通気管を介して外気に排出される。しかし、白金族金属の揮発物は、外気に排出される過程で温度が低下して、過飽和状態になる。そのため、清澄管および通気管の内壁には、凝固した揮発物が析出しやすい。以下、清澄管および通気管の内壁に析出した物質を「白金異物」と呼ぶ。通気管の内部は、外気と連通しているため温度が低下しやすく、白金異物は、通気管の内壁に特に析出しやすい。白金異物は、時間の経過に伴って成長すると、清澄管および通気管の内壁から自重により剥がれて、清澄管内の熔融ガラスに落下する可能性がある。また、通気管の内壁に析出した白金異物を除去する際に、白金異物が清澄管内の熔融ガラスに落下してしまう可能性がある。そして、熔融ガラスに白金異物が混入すると、高品質のガラス基板を量産することが困難になる。
【０００６】
本発明の目的は、熔融ガラスの清澄工程において、熔融ガラスに異物が混入することを抑制することができるガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、熔融ガラスを清澄する清澄工程と、清澄された熔融ガラスからガラス基板を成形する成形工程と、を備える。清澄工程において、熔融ガラスは、白金製または白金合金製の清澄管の内部を、気相空間が形成されるように流れる。気相空間は、清澄管の内部において、熔融ガラスの液面より上方の空間である。清澄管は、清澄管の外壁面から外方に突出している通気管と、熔融ガラスの液面より上方に設けられる受け部とを有する。通気管は、気相空間と清澄管の外部空間とを連通させる。受け部は、通気管の長手方向に沿って通気管を見た場合において、通気管の断面の一部を覆う。
【０００８】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、ガラス原料を加熱して生成された熔融ガラスは、高温の清澄管の内部を通過することで加熱される。清澄管の内部では、熔融ガラスに含まれる泡が、熔融ガラスに配合された清澄剤の還元反応によって発生した酸素を吸収して成長する。成長した泡は、熔融ガラスの液面に浮上し、破泡して消滅する。消滅した泡に含まれていたガスは、清澄管内の気相空間に放出され、通気管を経由して清澄管から排出される。
【０００９】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、清澄管は、白金製または白金合金製である。白金または白金合金は、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性に優れているので、高温の熔融ガラスと接触する清澄管の材質として好適である。しかし、長期間に亘る清澄管の使用によって、清澄管の内壁から白金成分が徐々に揮発する。白金を含む揮発物は、熔融ガラス中の泡と共に、通気管を経由して清澄管から排出される。白金を含む揮発物は、通気管を通過する過程で温度が低下すると、過飽和状態になりやすい。そのため、通気管の内壁には、凝固した揮発物が白金異物として付着する場合がある。
【００１０】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、通気管の内部空間、または、清澄管の気相空間に、受け部が設けられている。通気管の内壁に付着した白金異物は、時間の経過に伴って成長すると、自重によって内壁面から剥離して落下する可能性がある。また、清澄管の保守作業時において、通気管の内壁面から白金異物を除去する際に、白金異物が落下する可能性がある。受け部は、通気管の内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止める。従って、受け部によって、通気管の内壁に付着した白金異物が熔融ガラスに混入することが抑制される。
【００１１】
また、受け部は、通気管において、気相空間に存在する白金を含む気体が凝固する温度を有する部分よりも下方に設けられていることが好ましい。通気管の内壁面から剥離して落下した白金異物をより効果的に受け止めるためには、受け部は、通気管の内部空間において、できるだけ高温の揮発物が通過する位置に設けられることが好ましい。すなわち、受け部は、清澄管内の気相空間にできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。
【００１２】
また、熔融ガラスは、清澄剤としてＳｎＯ2を含むことが好ましい。ＳｎＯ2を清澄剤として用いるガラス基板の製造方法では、Ａｓ2Ｏ3を清澄剤として用いる場合と比較して、清澄管の内部を通過する熔融ガラスの温度を高くする必要がある。そのため、ＳｎＯ2を清澄剤として用いる場合、清澄管の内壁から白金成分が揮発しやすく、通気管の内壁に白金異物が付着しやすい。そのため、本発明に係るガラス基板の製造方法は、ＳｎＯ2を清澄剤として用いるガラス基板の製造方法に好適である。
【００１３】
また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、粘度が１０2.5ｐｏｉｓｅである場合に１５００℃以上の温度を有する熔融ガラス等、高温粘性が高い熔融ガラスを清澄する場合に、好適である。高温粘性が高い熔融ガラスは、通常のアルカリガラスの熔融ガラスと比較して、清澄工程における温度を高くする必要がある。そのため、清澄管の内壁から白金成分が揮発する問題が顕著になり、通気管の内壁に白金異物が付着しやすい。
【００１４】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、高い高温粘性を有する熔融ガラス、すなわち、清澄工程において通常の熔融ガラスよりも高温にする必要がある熔融ガラスを用いるガラス基板の製造方法に好適である。
【００１５】
本発明に係るガラス基板の製造装置は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、熔融槽で生成された熔融ガラスを清澄する清澄管と、清澄管で清澄された熔融ガラスからガラス基板を成形する成形装置と、を備える。清澄管は、気相空間が形成されるように熔融ガラスが内部を流れる、白金製または白金合金製の管である。気相空間は、清澄管の内部において、熔融ガラスの液面より上方の空間である。清澄管は、清澄管の外壁面から外方に突出している通気管と、熔融ガラスの液面より上方に設けられる受け部とを有する。通気管は、気相空間と清澄管の外部空間とを連通させる。受け部は、通気管の長手方向に沿って通気管を見た場合において、通気管の断面の一部を覆う。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置は、熔融ガラスの清澄工程において、熔融ガラスに異物が混入することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るガラス基板製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】実施形態に係るガラス基板製造装置の構成を示す模式図である。
【図３】実施形態に係る清澄管の外観図である。
【図４】実施形態に係る清澄管の長手方向における断面図である。
【図５】図４に示される矢印Ｖの方向に沿って見た通気管の外観図である。
【図６】変形例Ａに係る清澄管の長手方向における断面図である。
【図７】図６に示される矢印ＶＩＩの方向に沿って見た通気管の外観図である。
【図８】変形例Ｂに係る清澄管の長手方向における断面図である。
【図９】図８に示される矢印ＩＸの方向に沿って見た通気管の外観図である。
【図１０】変形例Ｃに係る清澄管の長手方向における断面図である。
【図１１】図１０に示される矢印ＸＩの方向に沿って見た通気管の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（１）ガラス基板製造装置の全体構成
本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガラス基板製造方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【００１９】
ガラス基板製造方法は、図１に示されるように、主として、熔解工程Ｓ１と、清澄工程Ｓ２と、攪拌工程Ｓ３と、成形工程Ｓ４と、徐冷工程Ｓ５と、切断工程Ｓ６とを備える。
【００２０】
熔解工程Ｓ１では、ガラス原料が加熱されて熔融ガラスが得られる。熔融ガラスは、熔解槽に貯留され、所望の温度を有するように通電加熱される。ガラス原料には、清澄剤が添加される。環境負荷低減の観点から、清澄剤として、ＳｎＯ2が用いられる。
【００２１】
清澄工程Ｓ２では、清澄管の内部を熔融ガラスが流れる。最初に、熔融ガラスの温度を上昇させる。清澄剤は、昇温により還元反応を起こして酸素を放出する。熔融ガラス中に含まれるＣＯ2、Ｎ2、ＳＯ2等の気体成分を含む泡は、清澄剤の還元反応によって生じた酸素を吸収する。酸素を吸収して成長した泡は、熔融ガラスの液面に浮上し、破泡して消滅する。消滅した泡に含まれていたガスは、清澄管内の気相空間に放出され、最終的に外気に排出される。次に、清澄工程Ｓ２では、熔融ガラスの温度を低下させる。これにより、還元された清澄剤は、酸化反応を起こして、熔融ガラス中に残存している酸素等のガス成分を吸収する。
【００２２】
攪拌工程Ｓ３では、清澄された熔融ガラスが攪拌されて、熔融ガラスの成分が均質化される。これにより、ガラス基板の脈理等の原因である熔融ガラスの組成ムラが低減される。均質化された熔融ガラスは、成形工程Ｓ４に送られる。
【００２３】
成形工程Ｓ４では、オーバーフローダウンドロー法またはフロート法によって、熔融ガラスからガラスリボンが連続的に成形される。
【００２４】
徐冷工程Ｓ５では、成形工程Ｓ４で連続的に成形されたガラスリボンが所望の厚みを有し、かつ、歪みおよび反りが生じないように、徐々に冷却される。
【００２５】
切断工程Ｓ６では、徐冷工程Ｓ５で徐冷されたガラスリボンが所定の長さに切断されて、ガラスシートが得られる。ガラスシートは、さらに、所定のサイズに切断されて、ガラス基板が得られる。その後、ガラス基板の端面の研削および研磨、並びに、ガラス基板の洗浄が行われる。さらに、ガラス基板のキズ等の欠陥の有無が検査され、検査に合格したガラス基板が梱包されて製品として出荷される。
【００２６】
図２は、本実施形態に係るガラス基板製造装置２００の構成の一例を示す模式図である。ガラス基板製造装置２００は、熔解槽４０と、清澄管４１と、攪拌装置１００と、成形装置４２と、移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。移送管４３ａは、熔解槽４０と清澄管４１とを接続する。移送管４３ｂは、清澄管４１と攪拌装置１００とを接続する。移送管４３ｃは、攪拌装置１００と成形装置４２とを接続する。
【００２７】
熔解槽４０で生成された熔融ガラスＧは、移送管４３ａを通過して清澄管４１に流入する。清澄管４１で清澄された熔融ガラスＧは、移送管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。攪拌装置１００で攪拌された熔融ガラスＧは、移送管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法によって熔融ガラスＧからガラスリボンＧＲが成形される。ガラスリボンＧＲは、後の工程で所定の大きさに切断されて、ガラス基板が製造される。ガラス基板の幅方向の寸法は、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。ガラス基板の長さ方向の寸法は、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。
【００２８】
本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置によって製造されるガラス基板は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板として、特に適している。ＦＰＤ用のガラス基板としては、無アルカリガラス、または、アルカリ微量含有ガラスが用いられる。ＦＰＤ用のガラス基板は、高温時における粘性が高い。例えば、１０2.5ポアズの粘性を有する熔融ガラスの温度は、１５００℃以上である。
【００２９】
熔解槽４０は、バーナー等の加熱手段（図示せず）を備えている。熔解槽４０では、加熱手段によりガラス原料が熔解され、熔融ガラスＧが生成される。ガラス原料は、所望の組成のガラスを実質的に得ることができるように調製される。ガラスの組成の一例として、ＦＰＤ用のガラス基板として好適な無アルカリガラスは、ＳｉＯ2：５０質量％〜７０質量％、Ａｌ2Ｏ3：０質量％〜２５質量％、Ｂ2Ｏ3：１質量％〜１５質量％、ＭｇＯ：０質量％〜１０質量％、ＣａＯ：０質量％〜２０質量％、ＳｒＯ：０質量％〜２０質量％、ＢａＯ：０質量％〜１０質量％を含有する。ここで、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計の含有量は、５質量％〜３０質量％である。
【００３０】
また、ＦＰＤ用のガラス基板として、アルカリ金属を微量含むアルカリ微量含有ガラスを用いてもよい。アルカリ微量含有ガラスは、成分として、０．１質量％〜０．５質量％のＲ’2Ｏを含み、好ましくは、０．２質量％〜０．５質量％のＲ’2Ｏを含む。ここで、Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。なお、Ｒ’2Ｏの含有量の合計は、０．１質量％未満であってもよい。
【００３１】
本発明によって製造されるガラスは、上記成分に加えて、ＳｎＯ2：０．０１質量％〜１質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．５質量％）、Ｆｅ2Ｏ3：０質量％〜０．２質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．０８質量％）をさらに含有してもよい。また、本発明によって製造されるガラスは、環境負荷を考慮して、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3およびＰｂＯを実質的に含有しない。
【００３２】
上記のように調製されたガラス原料は、原料投入機（図示せず）を用いて熔解槽４０に投入される。原料投入機は、スクリューフィーダを用いてガラス原料の投入を行ってもよく、バケットを用いてガラス原料の投入を行ってもよい。熔解槽４０では、ガラス原料は、その組成等に応じた温度に加熱されて熔解される。これにより、熔解槽４０では、例えば、１５００℃〜１６００℃の高温の熔融ガラスＧが得られる。なお、熔解槽４０では、モリブデン、白金または酸化錫等で構成された少なくとも１対の電極間に電流を流すことで、電極間の熔融ガラスＧが通電加熱されてもよく、また、通電加熱に加えてバーナーによる火焔を補助的に与えることで、ガラス原料が加熱されてもよい。
【００３３】
熔解槽４０で得られた熔融ガラスＧは、熔解槽４０から移送管４３ａを通過して清澄管４１に流入する。清澄管４１および移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、白金製あるいは白金合金製の管である。清澄管４１には、熔解槽４０と同様に加熱手段が設けられている。清澄管４１では、熔融ガラスＧがさらに昇温させられることで清澄される。例えば、清澄管４１において、熔融ガラスＧの温度は、１５００℃〜１７００℃に上昇させられる。
【００３４】
清澄管４１において清澄された熔融ガラスＧは、清澄管４１から移送管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。熔融ガラスＧは、移送管４３ｂを通過する際に冷却される。攪拌装置１００では、清澄管４１を通過する熔融ガラスＧの温度よりも低い温度で、熔融ガラスＧが攪拌される。例えば、攪拌装置１００において、熔融ガラスＧの温度は、１２５０℃〜１４５０℃である。例えば、攪拌装置１００において、熔融ガラスＧの粘度は、５００ポアズ〜１３００ポアズである。熔融ガラスＧは、攪拌装置１００において攪拌されて均質化される。
【００３５】
攪拌装置１００で均質化された熔融ガラスＧは、攪拌装置１００から移送管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。熔融ガラスＧは移送管４３ｃを通過する際に、熔融ガラスＧの成形に適した粘度となるように冷却される。例えば、熔融ガラスＧは、１２００℃付近まで冷却される。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスＧが成形される。具体的には、成形装置４２に流入した熔融ガラスＧは、成形炉（図示せず）の内部に設置されている成形体５２に供給される。成形体５２は、耐火レンガによって成形され、楔状の断面形状を有する。成形体５２の上面には、成形体５２の長手方向に沿って溝が形成されている。熔融ガラスＧは、成形体５２の上面の溝に供給される。溝から溢れた熔融ガラスＧは、成形体５２の一対の側面を伝って下方へ流下する。成形体５２の側面を流下した一対の熔融ガラスＧは、成形体５２の下端で合流して、ガラスリボンＧＲが連続的に成形される。ガラスリボンＧＲは下方へ流れるに従って徐々に冷却され、その後、所望の長さのガラスシートに切断される。
【００３６】
（２）清澄管の構成
次に、清澄管４１の詳細な構成について説明する。図３は、清澄管４１の外観図である。図４は、清澄管４１の長手方向に沿って、清澄管４１を垂直に切断した断面図である。清澄管４１は、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚みを有し、３００ｍｍ〜５００ｍｍの内径を有する。清澄管４１には、通気管４１ａ、および、一対の加熱電極４１ｂが取り付けられている。清澄管４１の内部では、気相空間４１ｃが上方に形成されている状態で熔融ガラスＧが流れる。すなわち、清澄管４１の内部には、図４に示されるように、熔融ガラスＧの液面ＬＳが存在する。通気管４１ａの内部空間は、気相空間４１ｃと連通している。また、一対の加熱電極４１ｂの間に電流を流すことで、清澄管４１が通電加熱される。これにより、清澄管４１の内部を通過する熔融ガラスＧが加熱されて清澄される。熔融ガラスＧの清澄過程において、熔融ガラスＧ中に含まれるＣＯ2、Ｎ2、ＳＯ2等の気体成分を含む泡は、清澄剤の還元反応によって生じた酸素を吸収する。酸素を吸収して成長した泡は、熔融ガラスＧの液面ＬＳに浮上し、破泡して消滅する。消滅した泡に含まれていたガスは、清澄管４１内の気相空間４１ｃに放出され、通気管４１ａを経由して外気に排出される。
【００３７】
通気管４１ａは、清澄管４１の外壁面に取り付けられ、清澄管４１の外方に突出している。本実施形態では、図４に示されるように、通気管４１ａは、清澄管４１の外壁面の上端部に取り付けられ、清澄管４１の上方に向かって煙突状に突出している。通気管４１ａは、清澄管４１の内部空間の一部である気相空間４１ｃと、清澄管４１の外部空間である外気とを連通している。通気管４１ａは、清澄管４１と同様に、白金または白金合金で成形される。通気管４１ａは、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚みを有し、１０ｍｍ〜１００ｍｍの内径を有する。
【００３８】
通気管４１ａは、受け部４１ｄを有している。図４に示されるように、受け部４１ｄは、熔融ガラスＧの液面ＬＳより上方に位置し、かつ、通気管４１ａの内壁面に取り付けられている。受け部４１ｄは、通気管４１ａと同様に、白金または白金合金で成形される。図５は、図４に示される矢印Ｖの方向に沿って見た通気管４１ａの外観図である。図５は、通気管４１ａの長手方向、すなわち、鉛直方向に沿って、上方から下方に向かって通気管４１ａを見た状態を表す。言い換えると、図５は、通気管４１ａから清澄管４１の内部を覗いた場合に、どのように見えるかを表す。受け部４１ｄは、通気管４１ａの断面の一部を覆っている。受け部４１ｄは、中央部に孔が形成された円形の板である。受け部４１ｄの外周は、通気管４１ａの内壁面に接合されている。受け部４１ｄの中央部の孔によって、清澄管４１の気相空間４１ｃは、外気と連通している。
【００３９】
加熱電極４１ｂは、清澄管４１の両端部のそれぞれに取り付けられる、フランジ形状の電極板である。加熱電極４１ｂは、電源（図示せず）と接続されている。加熱電極４１ｂに電力が供給されることにより、一対の加熱電極４１ｂの間の清澄管４１に電流が流れ、清澄管４１が通電加熱される。これにより、清澄管４１は、例えば、１７００℃に加熱され、清澄管４１の内部を流れる熔融ガラスＧは、熔融ガラスＧに含まれる清澄剤であるＳｎＯ2の還元反応が起こる温度、例えば、１６００℃〜１６５０℃に加熱される。清澄管４１を流れる電流を制御することで、清澄管４１の内部を流れる熔融ガラスの温度を制御することができる。なお、清澄管４１に取り付けられる加熱電極４１ｂの数および位置は、清澄管４１の材質、内径および長さ、または、通気管４１ａの位置等に応じて、適宜に決定されてもよい。
【００４０】
また、図３および図４には示されていないが、清澄管４１の外壁面には、アルミナセメント等からなる耐火物保護層が設けられている。耐火物保護層の外壁面には、さらに、耐火物レンガが設けられている。耐火物レンガは、基台（図示せず）に載置されている。すなわち、清澄管４１は、耐火物保護層および耐火物レンガによって下方から支持されている。
【００４１】
（３）特徴
（３−１）
本実施形態に係るガラス基板製造方法では、ガラス原料を加熱して生成された熔融ガラスＧは、清澄管４１の内部を通過する際に加熱される。清澄管４１の内部では、熔融ガラスＧに添加されている清澄剤であるＳｎＯ2の酸化還元反応によって、熔融ガラスＧに含まれるＣＯ2またはＳＯ2を含む泡が除去される。具体的には、最初に、熔融ガラスＧの温度を上げて、清澄剤を還元させることにより、酸素の泡を熔融ガラスＧ中に発生させる。熔融ガラスＧ中に含まれるＣＯ2、Ｎ2、ＳＯ2等の気体成分を含む泡は、清澄剤の還元反応によって生じた酸素を吸収する。酸素を吸収して成長した泡は、熔融ガラスＧの液面ＬＳに浮上し、破泡して消滅する。消滅した泡に含まれていたガスは、気相空間４１ｃに放出され、通気管４１ａを経由して外気に排出される。次に、熔融ガラスＧの温度を下げて、還元された清澄剤を酸化させる。これにより、熔融ガラスＧ中に残留している酸素の泡が、熔融ガラスＧに吸収される。このように、清澄剤の酸化還元反応によって、熔融ガラスＧに含まれる泡が除去される。
【００４２】
清澄管４１は、白金製または白金合金製である。白金または白金合金は、融点が高く、熔融ガラスＧに対する耐食性に優れているので、高温の熔融ガラスＧと接触する清澄管４１の材質として好適である。しかし、長期間に亘る清澄管４１の使用によって、清澄管４１の内壁から白金成分が徐々に揮発する。白金を含む揮発物は、熔融ガラスＧに含まれる泡と共に、気相空間４１ｃに放出されて、通気管４１ａを経由して外気に排出される。しかし、白金を含む揮発物は、通気管４１ａを通過する過程で温度が低下して、過飽和状態になりやすい。そのため、通気管４１ａの内壁には、凝固した揮発物が白金異物として付着する。そして、通気管４１ａの内壁に付着した白金異物は、時間の経過に伴って成長する。成長した白金異物は、自重によって通気管４１ａの内壁面から剥離して落下する可能性がある。また、清澄管４１の保守作業時において、通気管４１ａの内壁面から白金異物を除去する際に、白金異物が落下する可能性がある。
【００４３】
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００では、清澄管４１の排気管である通気管４１ａの内壁面に、受け部４１ｄが設けられている。受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止めるための部材である。通気管４１ａが受け部４１ｄを有さない場合、通気管４１ａの内壁面から剥離した白金異物は、清澄管４１の内部空間まで落下して、清澄管４１を通過する熔融ガラスＧに混入してしまうおそれがある。熔融ガラスＧに白金異物が混入すると、製造されるガラス基板の品質欠陥となるおそれがある。受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物が、清澄管４１内の熔融ガラスＧの液面ＬＳまで落下することを抑制する。従って、受け部４１ｄによって、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制されるので、高品質のガラス基板を高い歩留まりで量産することができる。
【００４４】
（３−２）
本実施形態において、受け部４１ｄは、通気管４１ａにおいて、清澄管４１の気相空間４１ｃに存在する白金を含む揮発物が凝固する温度を有する部分よりも下方に設けられることが好ましい。すなわち、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内部空間において、できるだけ高温の揮発物が通過する位置に設けられることが好ましい。言い換えると、受け部４１ｄは、清澄管４１内の気相空間４１ｃにできるだけ近い位置に設けられることが好ましい。
【００４５】
通気管４１ａの温度は、清澄管４１と通気管４１ａとの連結部が最も高く、その連結部から上方に向かうに従って低下する傾向を示す。すなわち、通気管４１ａの内部空間の温度も、気相空間４１ｃと連通する部分が最も高く、上方に向かうに従って低下する傾向を示す。これにより、清澄管４１の内壁から徐々に揮発した白金を含む気体は、通気管４１ａを上方に向かって流れる過程で、徐々に冷却されて、過飽和状態になる。そのため、通気管４１ａの内部空間は、通気管４１ａの長手方向に沿って、白金を含む揮発物が凝固する温度を示すポイントである白金凝固ポイントを有する。従って、白金凝固ポイントより上方において、白金を含む揮発物が凝固して、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすい。
【００４６】
そのため、受け部４１ｄを白金凝固ポイントよりも下方に設けることで、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物をより効果的に受け止めることができる。受け部４１ｄが白金凝固ポイントよりも上方に設けられている場合、受け部４１ｄよりも下方において、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすい。この場合、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を、受け部４１ｄが受け止めることができないおそれがある。
【００４７】
（３−３）
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００は、白金製または白金合金製の清澄管４１において、ＳｎＯ2を清澄剤として使用する場合に、特に効果的である。近年、環境負荷の観点から、Ａｓ2Ｏ3の替わりにＳｎＯ2が清澄剤として用いられる。ＳｎＯ2を使用する場合、Ａｓ2Ｏ3を使用する場合よりも、清澄管４１において熔融ガラスＧをより高温にする必要があるため、白金または白金合金の揮発の問題が顕著になる。そして、白金または白金合金の揮発が促進されると、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすくなる。
【００４８】
本実施形態では、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすい状況においても、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止めることができるので、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制される。従って、本実施形態に係るガラス基板製造方法は、ＳｎＯ2を清澄剤として使用するガラス基板の製造工程に、特に効果的である。
【００４９】
（３−４）
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００は、白金製または白金合金製の清澄管４１において、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等のＦＰＤ用ガラス基板の製造に好適なガラス原料から生成される熔融ガラスを清澄する場合に、特に効果的である。
【００５０】
清澄管４１では、熔融ガラスＧの粘度を、熔融ガラスＧに含まれる泡が液面に浮上しやすい値に調節することにより、熔融ガラスＧが清澄される。しかし、ＦＰＤ用ガラス基板に好適な無アルカリガラスおよびアルカリ微量含有ガラスは、高温時において高い粘度を有する。そのため、清澄工程において、熔融ガラスの温度を、通常のアルカリガラスの熔融ガラスの温度に比べて高くする必要があるため、上述した白金または白金合金の揮発の問題が顕著になる。そして、白金または白金合金の揮発が促進されると、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすくなる。
【００５１】
本実施形態では、通気管４１ａの内壁に白金異物が付着しやすい状況においても、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止めることができるので、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制される。従って、本実施形態に係るガラス基板製造方法は、ＦＰＤ用ガラス基板の製造工程に、特に効果的である。
【００５２】
（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００では、通気管４１ａは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止める受け部４１ｄを有している。受け部４１ｄは、図５に示されるように、通気管４１ａの内壁面に取り付けられる環状の板である。しかし、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止めることができる形状であれば、他の形状を有していてもよい。
【００５３】
図６および図７は、受け部４１ｄの他の実施形態を示す図である。図６は、図４と同様に、清澄管１４１の長手方向に沿って、清澄管１４１を垂直に切断した断面図である。図７は、図５と同様に、図６に示される矢印ＶＩＩの方向に沿って見た通気管１４１ａの外観図である。図７は、通気管１４１ａの長手方向に沿って、上方から下方に向かって通気管１４１ａを見た状態を表す。
【００５４】
図７に示されるように、受け部１４１ｄは、通気管１４１ａの内壁面に設けられている。受け部１４１ｄは、上受け部１４１ｄ１と、下受け部１４１ｄ２とから構成される。上受け部１４１ｄ１および下受け部１４１ｄ２は、それぞれ、半円形状を有している。上受け部１４１ｄ１および下受け部１４１ｄ２は、通気管１４１ａの長手方向に沿って、互いに異なる位置に設けられている。具体的には、上受け部１４１ｄ１は、下受け部１４１ｄ２よりも、高い位置に設けられている。上受け部１４１ｄ１および下受け部１４１ｄ２は、それぞれ、通気管１４１ａの断面の一部を覆っている。そのため、清澄管１４１内の気相空間１４１ｃの気体は、通気管１４１ａを通過して外気に排出される。
【００５５】
本変形例においても、受け部１４１ｄによって、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制されるので、高品質のガラス基板を高い歩留まりで量産することができる。また、本実施形態と同様に、受け部１４１ｄは、白金凝固ポイントよりも下方に設けられることが好ましい。これにより、受け部１４１ｄは、通気管１４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物をより効果的に受け止めることができる。
【００５６】
（４−２）変形例Ｂ
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００では、受け部４１ｄは、通気管４１ａの内壁面に設けられている。しかし、受け部４１ｄは、熔融ガラスＧの液面ＬＳより上方に設けられていればよく、例えば、清澄管４１の気相空間４１ｃに設けられてもよい。
【００５７】
図８および図９は、受け部４１ｄの他の実施形態を示す図である。図８は、図４と同様に、清澄管２４１の長手方向に沿って、清澄管２４１を垂直に切断した断面図である。図９は、図５と同様に、図８に示される矢印ＩＸの方向に沿って見た通気管２４１ａの外観図である。図９は、通気管２４１ａの長手方向に沿って、上方から下方に向かって通気管２４１ａを見た状態を表す。
【００５８】
図８に示されるように、受け部２４１ｄは、清澄管２４１の上方の内壁面に取り付けられる。受け部２４１ｄは、熔融ガラスＧの液面ＬＳより上方に位置している。また、図９に示されるように、受け部２４１ｄは、上面視した場合において、多数の孔を有する網状の板である。通気管２４１ａの長手方向に沿って、上方から下方に向かって通気管２４１ａを見た場合において、通気管２４１ａの断面は、受け部２４１ｄの網状の板部材に覆われている。受け部２４１ｄは、通気管２４１ａの断面の一部を覆っている。そのため、清澄管２４１内の気相空間２４１ｃの気体は、通気管２４１ａを通過して外気に排出される。
【００５９】
本変形例においても、受け部２４１ｄによって、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制されるので、高品質のガラス基板を高い歩留まりで量産することができる。
【００６０】
（４−３）変形例Ｃ
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００では、通気管４１ａは、通気管４１ａの内壁面から剥離して落下した白金異物を受け止める受け部４１ｄを有している。受け部４１ｄは、図５に示されるように、通気管４１ａの内壁面に取り付けられる環状の板である。しかし、受け部４１ｄは、清澄管４１の一部から構成されてもよい。
【００６１】
図１０および図１１は、受け部４１ｄの他の実施形態を示す図である。図１０は、図４と同様に、清澄管３４１の長手方向に沿って、清澄管３４１を垂直に切断した断面図である。図１１は、図５と同様に、図１０に示される矢印ＸＩの方向に沿って見た通気管３４１ａの外観図である。図１１は、通気管３４１ａの長手方向に沿って、上方から下方に向かって通気管３４１ａを見た状態を表す。
【００６２】
図１１に示されるように、清澄管３４１は、円形の排気穴３４１ｅを有している。排気穴３４１ｅは、清澄管３４１の上端部に形成される。排気穴３４１ｅは、清澄管３４１内の気相空間３４１ｃと、清澄管３４１に取り付けられる通気管３４１ａの内部空間とを連通させる。図１１に示されるように、排気穴３４１ｅの内径は、通気管３４１ａの内径より小さい。また、通気管３４１ａの長手方向に沿って通気管３４１ａを見た場合において、通気管３４１ａの円形の断面形状の中心は、排気穴３４１ｅの中心と同じ位置にある。図１１において、清澄管３４１の外壁の一部であって、排気穴３４１ｅの外周より外側にあり、かつ、通気管３４１ａの内壁面より内側にある部分は、通気管３４１ａの内壁から剥離した白金異物を受け止める受け部３４１ｄの機能を有している。清澄管３４１内の気相空間３４１ｃの気体は、通気管３４１ａを通過して外気に排出される。
【００６３】
本変形例においても、清澄管３４１の一部から構成される受け部３４１ｄによって、熔融ガラスＧに白金異物が混入することが抑制されるので、高品質のガラス基板を高い歩留まりで量産することができる。
【００６４】
（４−４）変形例Ｄ
本実施形態に係るガラス基板製造装置２００では、清澄管４１、通気管４１ａおよび受け部４１ｄは、白金または白金合金で成形されるが、他の白金族金属で成形されてもよい。「白金族金属」は、単一の白金族元素からなる金属、および、白金族元素からなる金属の合金を意味する。白金族元素は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）の６元素である。白金族金属は、高価であるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性に優れている。
【符号の説明】
【００６５】
４１      清澄管
４１ａ    通気管
４１ｂ    加熱電極
４１ｃ    気相空間
４１ｄ    受け部
２００    ガラス基板製造装置
Ｇ      熔融ガラス
ＬＳ    熔融ガラスの液面
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特表２００６−５２２００１号公報
【図１】
2014047124.tif 000003
【図２】
2014047124.tif 000004
【図３】
2014047124.tif 000005
【図４】
2014047124.tif 000006
【図５】
2014047124.tif 000007
【図６】
2014047124.tif 000008
【図７】
2014047124.tif 000009
【図８】
2014047124.tif 000010
【図９】
2014047124.tif 000011
【図１０】
2014047124.tif 000012
【図１１】
2014047124.tif 000013