(57)【要約】【課題】攪拌槽の溶接部分が破損することなく、攪拌槽を長時間使用することができる、ガラス基板の製造方法及び製造装置、ならびに攪拌槽を提供する。【解決手段】ガラス基板の製造方法に用いる熔融ガラスを攪拌する攪拌槽は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた例えば酸化物分散強化型白金合金を管の構成部材として用い、前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有する管本体部を有する。前記攪拌槽における前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、スターラの回転数は６〜１６回／分である。前記攪拌槽において、前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有し、前記接合部分は、補強部材により補強されている。【選択図】  図３
2014047102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、
熔解炉でガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる工程と、
前記熔融ガラスを、管状の攪拌槽においてスターラにより攪拌する攪拌工程と、
成形装置を用いて前記熔融ガラスを成形してガラス基板を形成する工程と、を含み、
前記攪拌工程における前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であり、
前記攪拌槽は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金を管の構成部材として用い、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有し、前記接合部分は補強部材にて補強されている、ことをと特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記接合部分は、酸化物分散強化型白金合金から構成される補強部材により補強されている、請求項１に記載のガラス基板の製造方法
【請求項３】
前記ガラス基板は、無アルカリガラス又はアルカリ微量含有ガラスであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記接合部分は、前記酸化物分散強化型白金合金からなる一つの補強部材を前記管の外周から覆うように配して鍛接することにより補強されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記補強部材の外周には、前記接合部分をさらに補強する他の補強部材を有しない、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
熔融ガラスを均質化する攪拌槽であって、
粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅである熔融ガラスを流す管本体部と、
前記管本体部における前記熔融ガラスを回転数６〜１６回／分で攪拌するスターラと、を含み、
前記管本体部は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金を用い、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有し、前記接合部分は、補強部材により補強されている、ことを特徴とする攪拌槽。
【請求項８】
ガラス基板を製造するガラス基板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解炉と、
前記熔融ガラスを、管状の攪拌槽においてスターラにより攪拌する攪拌槽と、
前記熔融ガラスを成形してガラス基板を形成する成形装置と、を含み、
前記攪拌槽における前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であり、
前記攪拌槽は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金を管の構成部材として用い、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有し、前記接合部分は、補強部材により補強されていることをと特徴とする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、ガラス基板を製造するガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板は、一般的に、ガラス原料を熔解して得られた熔融ガラスをガラス基板へ成形することにより製造される。上記製造過程には、熔融ガラスが内包する小さな気泡を除去する清澄工程の他に、清澄工程後、攪拌槽において、スターラを用いて熔融ガラスを攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う均質化工程が含まれる。この均質化工程により、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。
【０００３】
このような均質化工程では、熔融ガラスの高温に耐えることができるように、攪拌槽は、例えば、白金または白金合金から構成される。また、特許文献１に記載されているように、攪拌槽は分散強化した白金（以降、単に強化白金という）、例えば、ジルコニア強化白金からなるものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１１４６２号公報
【０００５】
上記特許文献１に記載された強化白金は、一般に、環状に溶接して接合することにより攪拌槽が構成される。しかし、この場合、攪拌槽の使用中、溶接により接合された接合部分が破損して、この接合部分からガラス漏れが発生する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、攪拌槽の溶接による接合部分が破損することなく、攪拌槽を長時間使用することができる、攪拌槽に適した強化白金あるいは強化白金合金の接合部分の補強方法を含むガラス基板の製造方法及び製造装置、ならびに攪拌槽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】
本願発明者は、上述の攪拌槽の問題点を解消するために鋭意検討した結果、強化白金あるいは強化白金合金の溶接箇所およびその溶接箇所にかかる応力が原因であることを見出した。すなわち、ジルコニア等の金属酸化物を白金に分散させた酸化物分散強化型白金（強化白金）あるいはジルコニア等の金属酸化物を白金合金に分散させた酸化物分散強化型白金合金（以降、単に強化白金合金という）は、非常に大きな結晶形状比（Grain Aspect Ratio（GAR）＝応力軸方向の結晶サイズ／応力軸に垂直方向の結晶サイズ）を持った結晶構造を有し、強化白金あるいは強化白金合金のクリープ強度を高めている。しかし、強化白金あるいは強化白金合金が溶接温度に加熱されると、非常に大きな結晶形状比を持った結晶構造が、通常の白金または白金合金に近い結晶構造に戻ってしまうため、強化白金あるいは強化白金合金は、通常の白金または白金合金と同程度まで破壊強度（以下、単に強度という））は低下する。この状態で、熔融ガラスの均質化のために用いるスターラを回転すると、この回転に起因して、接合部分にかかる応力は周期性を持って変動する。この応力の変動が接合部分に長時間作用すると、接合部分は破損しやすくなることを本願発明者は見出した。
【０００８】
本発明の一態様は、ガラス基板を製造するガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、
熔解炉でガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる工程と、
前記熔融ガラスを、管状の攪拌槽においてスターラにより攪拌する攪拌工程と、
成形装置を用いて前記熔融ガラスを成形してガラス基板を形成する工程と、を含む。
前記攪拌槽で用いる前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分である。
前記攪拌槽は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金を管の構成部材として用い、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有し、前記接合部分は、補強部材を用いて補強されている。
前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の前記接合部分は強度が低下しており、スターラの回転により、周期的に変動する応力が接合部分にかかるため、接合部分が破損（破断）する可能性が高い。前記攪拌槽で用いる前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であるときには、特に、上記応力の変動が大きいので、より接合部分が破損する可能性が高い。しかし、前記攪拌槽の前記接合部分は補強部材を用いて補強されているので、前記熔融ガラスの粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であっても、前記接合部分が破損され難い。
【０００９】
上記ガラス基板の製造方法の好ましい一形態では、前記接合部分は、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金から構成される補強部材により補強されている。
前記酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金から構成された補強部材により接合部分が補強されているので、前記接合部分の強度はさらに向上する。
【００１０】
上記ガラス基板の製造方法の他の好ましい一形態では、前記ガラス基板は、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。
前記無アルカリガラスあるいは前記アルカリ微量含有ガラスは、高温粘性が高いガラスであるので、前記攪拌槽において熔融ガラスの粘度は高くなる傾向にある。前記攪拌槽における熔融ガラスの粘度が高くなると、上記接合部分の接合面にかかる応力の変動は大きくなり、前記接合部分が破損する可能性が高くなる。すなわち、上記態様のガラス基板の製造方法は、無アルカリガラス又はアルカリ微量含有ガラスのような高温粘性の高いガラスを用いても、前記接合部分の破損を抑制することができる。
【００１１】
上記ガラス基板の製造方法の他の好ましい一形態では、前記接合部分は、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金からなる一つの補強部材を前記管の外周から覆うように配して鍛接することにより、補強されている。
前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金からなる一つの補強部材を前記管の外周から覆うように配して鍛接することにより、前記攪拌槽の前記接合部分は補強されているので、複数枚の薄板からなる補強部材により貼り合わされて接合部分が補強されている場合と異なり、前記接合部分が前記応力の変動を受けても、薄板同士が分離することが無い。すなわち、前記補強部材は、必要な強度を有する１枚の補強材として機能するため、破損することが無い。したがって、上記形態は、前記接合部分の補強が前記攪拌槽に適した形で達成することができる。すなわち、前記攪拌槽の接合部分が破損することなく、前記攪拌槽を長時間使用することができる。
【００１２】
上記ガラス基板の製造方法の他の好ましい一形態では、前記ガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板である。
フラットパネルディスプレイ用ガラス基板では、無アルカリガラス又はアルカリ微量含有ガラスが用いられる。無アルカリガラス又はアルカリ微量含有ガラスは、上述したように、高温粘性が高いので、攪拌槽における粘度が高くなる傾向にある。前記攪拌槽における粘度が高くなると、前記接合部分における接合面にかかる応力の変動が大きくなり、前記接合部分が破損する可能性が高くなる。すなわち、上記ガラス基板の製造方法は、無アルカリガラス又はアルカリ微量含有ガラスのような高温粘性が高いガラスに特に適している。
【００１３】
本発明の他の一態様は、熔融ガラスを均質化する攪拌槽である。当該攪拌槽は、
粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅである熔融ガラスを流す管本体部と、
前記管本体部における前記熔融ガラスを回転数６〜１６回／分で攪拌するスターラと、を含む。
前記管本体部には、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金が用いられ、前記管本体部は、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有する。前記接合部分は、補強部材により補強されている。
前記攪拌槽における前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の前記接合部分は溶接により強度が低下している。さらに、前記スターラの攪拌により、周期的に変動する応力が接合部分にかかるので、前記接合部分は破損する可能性が高い。前記攪拌槽で用いる前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であるときには、特に上記応力の変動が大きいので、前記接合部分が破損する可能性がより高い。しかし、前記攪拌槽の前記接合部分は補強部材を用いて補強されているので、前記熔融ガラスの粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であっても、前記接合部分は破損し難い。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、ガラス基板を製造するガラス基板の製造装置である。当該製造装置は、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解炉と、
前記熔融ガラスを、管状の攪拌槽においてスターラにより攪拌する攪拌槽と、
前記熔融ガラスを成形してガラス基板を形成する成形装置と、を含む。
前記攪拌槽における前記熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分である。
前記攪拌槽は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた酸化物分散強化型白金あるいは酸化物分散強化型白金合金を管の構成部材として用い、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有する。前記接合部分は、補強部材により補強されている。
当該製造装置においても、上述の攪拌槽と同様に、前記攪拌槽の前記接合部分が補強部材を用いて補強されているので、前記熔融ガラスの粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、前記スターラの回転数が６〜１６回／分であっても、前記接合部分は破損し難い。
【００１５】
上述のガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、あるいは攪拌槽においては、前記補強部材の外周には、前記接合部分をさらに補強する他の補強部材を有さず、前記攪拌槽は、前記熔融ガラスと接する内側部材と、前記内側部材の外周を覆うように設けられた外側部材とを管の構成部材として有する２層構造の管本体部を有し、前記外側部材は、前記酸化物分散強化型白金あるいは前記酸化物分散強化型白金合金からなる場合がある。この場合、前記補強部材の厚さをＸ1とし、前記外側部材の厚さをＸ2とし、前記内側部材の厚さをＸ3とし、前記補強部材の材料である前記強化白金あるいは前記強化白金合金の単位厚さ当たりの強度をＳ1とし、前記外側部材の材料の単位厚さ当たりの強度をＳ2とし、前記内側部材の材料の単位厚さ当たりの強度をＳ3としたとき、前記補強部材の厚さＸ1は、Ｘ1＝Ａ×（（Ｘ2×Ｓ2）−（Ｘ3×Ｓ3））／Ｓ1を満足する（Ａは０．７〜１．３の範囲内の予め定められた値である）ことが好ましい。上記式に従って求められる厚さＸ1を有する前記補強部材を用いることで、前記接合部分の補強をより確実にすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の態様のガラス基板の製造方法、製造装置、及び攪拌槽によれば、管本体部の接合部分が破損せず、接合部分の補強を維持することができる。したがって、上述の態様は、攪拌槽に適した攪拌槽の補強を提供することができる。すなわち、攪拌槽の接合部分が破損することなく、攪拌槽を長時間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【図２】本実施形態であるガラス基板の製造方法における熔解工程〜切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態の攪拌槽の管本体部の一例を主に表した外観図であり、（ｂ）は、管本体部の接合部近傍の断面の一例を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本実施形態の攪拌槽における熔融ガラスの均質化の一例を説明する模式図である。
【図５】本実施形態の補強部材の受ける力の時間依存性を模式的に示したグラフである。
【図６】本実施形態の接合部分の他の補強方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態のガラス基板の製造方法及び製造装置、及び攪拌槽について説明する。図１は、本発明のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【００１９】
ガラス基板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、を主に有する。この他に、切断研削工程、洗浄工程、検査工程、梱包工程等を有し、梱包工程で積層された複数のガラス基板は、納入先の業者に搬送される。
【００２０】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解工程では、熔解槽に蓄えられた熔融ガラスの液面にガラス原料を投入することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽の底部に設けられた流出口から後工程に向けて熔融ガラスを流す。
【００２１】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解炉で行われる。熔解炉では、ガラス原料を、熔解炉に蓄えられた熔融ガラスの液面に投入し、加熱することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解炉の内側側壁の１つの底部に設けられた流出口から下流工程に向けて熔融ガラスを流す。
熔解炉の熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱して加熱する方法に加えて、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解することもできる。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤として、ＳｎＯ2，Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3等、高温で還元反応により酸素を放出するタイプの金属酸化物が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤としてＡｓ2Ｏ3の使用は望ましくない。
【００２２】
清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽において行われる。清澄工程では、最初に、清澄槽内の熔融ガラスを昇温することで、溶融ガラス中に含まれる清澄剤に還元反応を起こさせ、Ｏ2を発生させる。このＯ2が、ガラス原料の分解反応やガラス原料中の不純物、溶解時の雰囲気の巻き込み等により、熔融ガラス中に含まれる、ＣＯ2、ＳＯ2あるいはＮ2等を含んだ気泡に吸収されることで、熔融ガラス中の気泡の泡径が拡大し、気泡の浮上速度が高まる。この気泡の浮上速度の向上により熔融ガラスの液面に気泡を浮上させて脱泡が促進される。すなわち、熔融ガラスの液面まで浮上した気泡は、液面で破泡し、気泡に含まれていたガスが清澄槽内の気相空間に放出される。
その後、溶融ガラスの温度を下げていき、清澄剤に酸化反応を起こさせ、溶融ガラス中のＯ2を再吸収させる。このＯ2の再吸収により、脱泡しきれなかった溶融ガラス中の小泡は、泡内のＯ2が脱泡とガラス温度の低下とが相まって、小泡内のガス圧が低下し、縮小消滅する。なお、清澄管は、熔融ガラスから気相空間に放出されたガスを大気に放出するために、大気に連通した通気管を備える。
【００２３】
均質化工程（ＳＴ３）では、清澄管から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスを、スターラを用いて攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。
【００２４】
成形装置では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスをシートガラスに成形し、シートガラスの流れを作る。成形は、オーバーフローダウンドロー法が用いられる。
徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるシートガラスが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、切断装置において、成形装置から供給されたシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス板を得る。切断されたガラス板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作られる。この後、ガラス基板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス基板の洗浄が行われ、さらに、気泡等の異常欠陥の有無が検査された後、検査合格品のガラス板が最終製品として梱包される。
【００２５】
図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス基板の製造装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図２に示すように、主に熔解装置１００と、成形装置２００と、切断装置３００と、を有する。熔解装置１００は、熔解炉１０１と、清澄管１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４，１０５，１０６と、を有する。
【００２６】
図２に示す熔解装置１０１では、ガラス原料の投入がバケット１０１ｄを用いて行われるが、原料投入方法に制約は無く、スクリューフィーダー方式や、ブッシュープレート方式の投入機を用いてもよい。
清澄管１０２では、熔融ガラスＭＧの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスＭＧの清澄が行われる。さらに、攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａによって熔融ガラスＭＧが攪拌されて均質化される。成形装置２００では、成形体２１０を用いたオーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスＭＧからシートガラスＳＧが成形される。
なお、図２に示す熔解炉１０１から成形装置２００にいたる熔融ガラスＭＧの流路、具体的には、ガラス供給管１０４、清澄管１０２、ガラス供給管１０５、攪拌槽１０３、およびガラス供給管１０６の熔融ガラスＭＧの流路を形成する流路内表面は、少なくてもその一部が、白金あるいは白金合金で構成されている。
【００２７】
（攪拌槽）
図３（ａ）は、攪拌槽１０３の管本体部１０３ｄを主に表した外観図である。図３（ａ）には、管本体部１０３ｄの上端部及び下端部の蓋部分の図示は省略している。さらに、スターラ１０３ａの図示も省略している。さらに、攪拌槽１０３の周囲を囲む耐熱レンガ等の耐火物部材の図示も省略されている。図３（ｂ）は、管本体部１０３ｄの接合部近傍の断面の一例を示す図である。
【００２８】
攪拌槽１０３は、スターラ１０３ａ、管本体部１０３ｄ、及び補強部材１０３ｅを主に有する。
スターラ１０３ａは、図２に示すように、管本体部１０３ｄ内を流れる熔融ガラスを攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減する。スターラ１０３ａは、図示されない回転駆動源に接続された駆動軸に接続されて回転する。スターラ１０３ａで攪拌される熔融ガラスの粘度は８００〜２０００ｐｏｉｓｅであり、スターラ１０３ａは回転数６〜１６回／分で回転する。
【００２９】
管本体部１０３ｄは、白金あるいは白金合金で形成された内側部材１０３ｃと、内側部材１０３ｃの外周を覆うように設けられた外側部材１０３ｂと、を有する２層構造である。内側部材１０３ｃは、管本体部１０３ｄを流れる熔融ガラスと接する。すなわち、管本体部１０３ｄは、白金あるいは白金合金からなる内側部材１０３ｃに、強化白金あるいは強化白金合金からなる外側部材１０３ｃを積層したクラッド材で構成されており、熔融ガラスを流す。このクラッド材は、シート材であるが、管形状を成すために、内側部材１０３ｃが内側に向くように管状に丸められ、管状に丸めたクラッド材の端部同士を溶接して接合して管本体部１０３ｄが作製される。
ここで白金合金は、白金の他に、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、あるいは金を含んでもよく、例えば白金中に１０質量％のロジウムを含む合金を挙げることができる。
また、管本体部１０３ｄは、白金あるいは白金合金からなる内側部材１０３ｃを有さず、強化白金あるいは強化白金合金の材料のみで構成されていてもよい。
強化白金あるいは強化白金合金は高温での耐クリープ性能の向上を目的として、ガラス工業用に開発されたもので、白金もしくは白金合金中に、酸化ジルコニウムの微粒子を均一に分散させて作られる。
分散した酸化ジルコニウムの微粒子による転移移動応力の上昇ならびに転移運動の阻害により強度が増加することに加え、クリープ変形時の結晶粒界すべりの少なさにより、通常の白金あるいは白金合金に比べ、極めて高い高温クリープ強度を獲得している。なお、クリープ変形時の結晶粒界すべりの少なさは、分散した微粒子が特定方向へ結晶粒として成長することを抑制することで得られる結晶形状比の大きな結晶組織に依拠する。
このため、白金あるいは白金合金である内側部材１０３ｃの強度が高温により低下をしても、強化白金あるいは強化白金合金である外側部材１０３ｄにより強度を保持することができる。
【００３０】
外側部材１０３ｂ及び内側部材１０３ｃの両端部は、溶接されて接合されている。すなわち、管本体部１０３ｄは、強化白金合金である外側部材１０３ｂの少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有している。溶接は、水素−酸素バーナ溶接や、ＴＩＧ溶接等の公知の溶接法が適用されるが、本実施形態では、溶接法は特に限定されない。
しかし、溶接により外側部材１０３ｂの端部が白金あるいは白金合金の溶解温度に近い高温になると、強化白金あるいは強化白金合金に特有の、非常に大きな結晶形状比（GAR）を有する結晶構造が崩れてしまい、その強度が低下する。このため、端部同士の接合により管状となった管本体部１０３の溶接された接合部近傍の強度を補強するために、補強部材１０３ｅが接合部に設けられる。補強部材１０３ｅは、強化白金あるいは強化白金合金からなる部材であることが好ましい。補強部材１０３ｅは、白金あるいは白金合金からなる部材であってもよいが、強度を上げるためには、強化白金あるいは強化白金合金とすることが好ましい。この補強部材１０３ｅは、管本体部１０３の接合部分を、管の外周から覆うように配して鍛接される。本実施形態における鍛接は、例えばハンマを用いて補強部材１０３ｅを叩いて、図３（ｂ）に示すように、接合部に溶接によってつくられた溶接ビードを覆うように、補強部材１０３ｅを外側部材１０３ｂに接合させる処理である。本実施形態では、１つの補強部材１０３ｅで接合部分を補強することができる。したがって、補強部材１０３ｅの外周には、接合部分をさらに補強する他の補強部材を有しなくてもよい。なお、本実施形態の接合部分の補強は、強化白金あるいは強化白金合金からなる補強部材を用いた鍛接によるが、鍛接でなくてもよい。
【００３１】
このように、管本体部１０３ｄの接合部分を補強する理由は、以下の理由による。
図４（ａ），（ｂ）は、攪拌槽１０３おける熔融ガラスの均質化を説明する模式図である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、攪拌槽１０３は、管本体部１０３dの中を流れる熔融ガラスを、スターラ１０３ａにて撹拌するが、まず、スターラ１０３ａが停止している時には、管本体部１０３ｄには、管本体部１０３ｄの中を流れる熔融ガラスのヘッド圧に相当する、管本体部１０３ｄを外側に押し広げようとする応力のみが加わっている。
【００３２】
スターラ１０３ａを回転させると、スターラ１０３ａの回転進行方向の前方には、スターラ１０３ａが粘性の高い熔融ガラスを押しのけて進もうとする分、正圧が加わる。その一方で、スターラ１０３ａが通り過ぎた後方では負圧が発生する。そのため、回転するスターラ１０３ａが図４（ａ）に示すような位置にあるとき、管本体部１０３ｄの接合部分および補強部材１０３eは、管本体部１０３ｄの中に入っている熔融ガラスのヘッド圧と、スターラ１０３ａの回転により生じた正圧の合計に相当する応力、すなわち、管本体部１０３ｄを押し広げようとする応力を受ける。この応力は、スターラ１０３ａが接近してくるほど大きくなり、通過する直前で最大となる。
【００３３】
一方、図４（ｂ）に示すように、スターラ１０３ａが、管本体部１０３ｄの接合部分および補強部材１０３ｅを通過した直後、スターラ１０３ａの通過した後に発生する負圧により、管本体部１０３dの接合部分および補強部材１０３eに加わる圧力は、熔融ガラスのヘッド圧から、スターラ１０３ａの通過により生じる負圧を差し引いたものになる。そのため、接合部分および補強部材１０３ｅは、接合部分および補強部材１０３ｅの周りの管本体部１０３ｄ上の部分よりも圧力が低くなる。このため、管本体部１０３dの接合部分および補強部材１０３ｅには、スターラ１０３ａが通過する直前に係る応力に比べて小さな応力が加わる。スターラ１０３ａの回転に伴い、スターラ１０３ａの回転方向の前方に発生する正圧および通過直後に発生する負圧は、熔融ガラスの粘度が高いほど、また、スターラ１０３ａの回転数が高いほど、大きくなる。そのため、スターラ１０３ａの回転数を早くするほど、管本体部１０３ｄの接合部分および補強部材１０３ｅに加わる、応力の変動（最大応力と最小応力との差）もそれぞれ大きくなる。言い換えれば、スターラ１０３ａの回転数を早くするほど、管本体部１０３ｄの接合部分および補強部材１０３ｅには、大きな応力差で応力が加わることになる。
【００３４】
このように、攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａの回転により発生する圧力により、補強部材１０３ｅが受ける応力は、ヘッド圧に対応する応力を中心に変動することになる。
図５は、スターラ１０３ａが図４（ａ），（ｂ）に示されたように、羽根２枚を有する場合に、スターラ１０３ａが１回転３６０度回る間に、補強部材１０３ｅの受ける応力の変動を模式的に示したグラフである。
【００３５】
すなわち、接合部分は溶接により強度が低下しており、この状態で、さらに、熔融ガラスのヘッド圧に相当する応力に付加される応力が周期的に変動し続けると、接合部分の接合面は破損し易くなる。したがって、本発明では、接合部分を補強部材で補強することにより、破損を抑制する。
【００３６】
図６は、本実施形態の接合部分の他の補強方法を説明する図である。図６に示すように、接合部分の補強は、補強部材２０３ｅを外側部材１０３ｂに対して鍛接して、接合部分を補強するとともに、さらに、別の補強部材２０３ｆを補強部材２０３ｅに対して鍛接して接合部分を補強している。
これにより、補強部材２０３ｅの鍛接時の外側部材１０３ｂの凹みを抑えつつ、厚さが厚く、長さが短い補強部材２０３ｆを補強部材２０３ｅに対して鍛接して、接合部分を補強することができる。
このような接合部分の補強は、スターラ１０３ａの回転が無い場合のような一定の応力に対しては、補強部材２０３eと補強部材２０３fの厚さの合計に等しい厚さの１枚の補強部材と同等の強度を示す。
しかし、以下の理由から、図３（ａ），（ｂ）に示す接合部分の補強がより好ましい。すなわち、図４（ａ），（ｂ）に示す矢印のように、接合部分および補強部材２０３ｅ，２０３ｆに、反対方向の応力がヘッド圧に対応する応力に対して交互に加わり続けると、補強部材２０３ｅと補強部材２０３ｆとの間の境界面２０３ｇで剥離が発生する可能性がある。一旦、境界面２０３ｇに剥離が生じてしまうと、補強部材２０３ｅと補強部材２０３ｆは、それぞれの厚さに相当する強度しか有さないので、変動する応力に耐え切れず、まず、内側の補強部材２０３ｅが破断し、遅れて、外側の補強部材２０３fが破断する可能性がある。この結果、接合部分が破損し、管本体部１０３ｄから熔融ガラスが漏れる可能性がある。したがって、熔融ガラスの粘度及びスターラ１０３ａの回転数によっては、図６に示す接合部分の補強も可能であるが、図３（ａ），（ｂ）に示す接合部分の補強がより好適に用いられる。
【００３７】
なお、図３（ａ），（ｂ）に示すような１枚の補強部材１０３ｅで、接合部分を補強する場合、補強部材１０３ｅの厚さは以下のようにして定められる。
補強部材１０３ｅの厚さと、管本体部１０３ｄを構成する外側部材１０３ｂ、内側部材１０３ｃの厚さの関係は、次のとおりである。
補強部材１０３ｅの厚さ：Ｘ1、
外側部材１０３ｂの厚さ：Ｘ2、
内側部材１０３ｃの厚さ：Ｘ3、
補強部材１０３ｅの材料である強化白金あるいは強化白金合金の単位厚さ当たりの強度：Ｓ1、
外側部材１０３ｂの材料である強化白金あるいは強化白金の単位厚さ当たりの強度：Ｓ2、
内側部材１０３ｃの材料である白金あるいは白金合金の単位厚さ当たりの強度：Ｓ3、
として、
Ｘ1＝  Ａ  ×  （（Ｘ2×Ｓ2）−（Ｘ3×Ｓ3））／Ｓ1
と、定められる。
ここで、Ａ＝  ０．７〜１．３の範囲内の予め定められた値であり、より好ましくは０．８〜１．２、さらに好ましくは０．９〜１．１の範囲内の値である。なお、Ａが上記数値範囲よりも小さいと、補強部材１０３eは、管本体１０３ｄの接合部分の補強材としての強度が不足して、充分に補強材として機能しない。Ａが上記数値範囲よりも大きいと、高価な白金あるいは白金合金を必要以上に用いることになり、さらに、補強部分と補強部材１０３ｅを設けていない部分との間の強度差が大きくなる。このとき、補強部材１０３ｅが途切れた部分に大きな応力集中が発生するので、応力集中した部分の破損の危険性が高まる。このため、Ａの範囲は、上記数値範囲内に定められる。
【００３８】
以上を纏めると、本実施形態の攪拌槽１０３は、白金又は白金合金に金属酸化物を分散させた強化白金あるいは強化白金合金を管の外側部材１０３ｂ（構成部材）として用いる。攪拌槽１０３は、強化白金あるいは強化白金合金の少なくとも一部が互いに溶接されて接合された接合部分を有する。攪拌槽１０３は、粘度が８００〜２０００ｐｏｉｓｅである熔融ガラスを流すとき、この熔融ガラスをスターラ１０３ａにより６〜１６回／分で攪拌する。このとき、上記接合部分にかかる応力は変動する。熔融ガラスの粘度が８００ｐｏｉｓｅ未満の場合、熔融ガラスの粘度が低すぎ、攪拌の目的であるガラス成分の均質化が不充分となる。攪拌槽１０３における粘度の上限を２０００ｐｏｉｓｅとするのは、粘度が２０００ｐｏｉｓｅを超える場合、熔融ガラスが硬く、スターラ１０３ａにかかる負荷が大きくなりすぎて、攪拌そのものが難しくなるためである。本実施形態では、熔融ガラスの粘度が、９００〜２０００ｐｏｉｓｅであるとき、より適しており、１０００〜２０００ｐｏｉｓｅであるとき、さらに適している。
また、本実施形態は、スターラ１０３ａの回転は、８〜１６回／分であるとき、より適しており、１０〜１６回／分であるとき、さらに適している。
このように接合部分は補強部材で補強されているので、接合部分の破損が抑制されている。
本実施形態では、好ましい形態として、図３（ａ），（ｂ）に示すように、強化白金合金あるいは強化白金からなる一つの補強部材１０３ｅを管本体部１０３ｄの外周から覆うように配して鍛接することにより補強されている。したがって、２枚の補強部材を重ねて接合部分を補強する図６に示す補強に比べて、接合部分を効果的に補強することができ、攪拌槽１０３に適した接合部分の補強が達成できる。
【００３９】
なお、本実施形態は、液晶表示装置用ガラス基板や有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板等のフラットパネルディスプレイ用基板の製造に用いる場合に上記効果を効率よく発揮することができる。液晶表示装置用ガラス基板等のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板では、上述したように、ガラス基板に形成するＴＦＴを劣化させないためにアルカリ金属を含まないか、ごく僅かしか含まないアルカリ微量含有ガラスが用いられる。
アルカリ金属を含まないか、ごく僅かしか含まないアルカリ微量含有ガラスは高温粘性が高いので、攪拌槽にかかる図４（ａ），（ｂ）に示す応力の変動は従来より高くなる傾向がある。したがって、管本体部１０３ｄの接合部分が破損する可能性が高くなるので、補強部材１０３ｅを用いて接合部分を補強する本実施形態の効果は大きくなる。
【００４０】
（ガラス組成）
本実施形態で製造されるガラス基板は、例えば、以下のガラス組成を有する。
ＳｉＯ2：  ５８質量％〜７０質量％、
Ａｌ2Ｏ3：  １４質量％〜２０質量％、
Ｂ2Ｏ3：    ３質量％〜１２質量％、
ＭｇＯ：    ０質量％〜５質量％、
ＣａＯ：    ０質量％〜１２質量％、
ＳｒＯ：    ０質量％〜１２質量％、
ＢａＯ：    ０質量％〜７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、７質量％〜１６質量％である。
また、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種であり、ガラス基板に含有するすべてのアルカリ金属成分である。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。
また、本発明によって製造されるガラス基板は、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く、環境負荷を考慮して、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3およびＰｂＯを実質的に含有しなくてもよい。
【００４１】
（実施例）
本実施形態の効果を確認するために、図２に示すガラス基板の製造装置を用いて、液晶表示装置用ガラス基板を製造した。
ガラス基板における組成（質量％）は下記の通りである。
ＳｉＯ2：６０質量％
Ａｌ2Ｏ3：１７質量％
Ｂ2Ｏ3：１１質量％
ＭｇＯ：２質量％
ＣａＯ：６質量％
ＳｒＯ：２質量％、
ＢａＯ：1質量％
その他、清澄剤などの成分が含まれている。
【００４２】
実施例１では、図６に示す形態により接合部分の補強を行った攪拌槽を用いた。内側部材１０３ｃが０．６ｍｍの白金であり、外側部材１０３ｂが０．６ｍｍである強化白金に相当する（白金の厚さ：強化白金の厚さが１：１である）、１．２ｍｍの厚さのクラッド材からなる管本体部１０３dに、補強部材２０３ｅ及び補強部材２０３ｆを鍛接により設けた。クラッド材の溶接は、通常のＴＩＧ溶接とした。補強部材２０３ｅの厚さは０．３ｍｍとし、補強部材２０３ｆの厚さは０．３ｍｍとし、補強部材２０３ｅ及び補強部材２０３ｆを鍛接により管本体部１０３ｄに設けた。熔融ガラスの粘度は、１０２０ｐｏｉｓｅであり、スターラ１０３ａの回転数は、１２ｒｐｍとした。この攪拌槽１０３を用いて熔融ガラスの均質化を行ったところ、７．５ヶ月後に管本体部１０３ｄの接合部分が破損した。しかし、この７．５ヶ月は、補強部材を全く設けない場合に比較すれば、長期間である。すなわち、実験例１では、補強部材を全く設けない場合に比べて長期間連続操業できた。破損箇所および破損箇所の周辺部分を綿密に調べたところ、補強部材２０３ｅと補強部材２０３ｆとの間の境界面２０３ｇで剥離が起こり、内側の補強部材２０３eがまず破断し、次に、外側の補強部材２０３fが破断していたことが明らかになった。
【００４３】
次に、実施例２では、図３（ａ），（ｂ）に示す形態により接合部分を補強した攪拌槽１０３を用いてガラス基板を製造した。内側部材１０３ｃが０．６ｍｍの厚さの白金であり、外側部材１０３ｂが０．６ｍｍの厚さの強化白金に相当する（白金の厚さ：強化白金の厚さが１：１である）、１．２ｍｍのクラッド材からなる管本体部１０３ｄに、０．６ｍｍの強化白金の補強部材１０３ｅを鍛接により設けた。なお、クラッド材の溶接は、通常のＴＩＧ溶接とした。
熔融ガラスの粘度は、１０２０ｐｏｉｓｅであり、スターラ１０３ａの回転数は、１２ｒｐｍとした。この攪拌槽１０３を用いて操業したところ、１８ヶ月以上経過しても、管本体部１０３dの接合部分および補強部材１０３eに、異常は認めらなかった。
以上の結果より、本実施形態の効果は明確である。
【００４４】
以上、本発明のガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置、及び攪拌槽について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態や実施例に限定されず、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。
【符号の説明】
【００４５】
１００  熔解装置
１０１  熔解炉
１０１ａ  流出口
１０２  清澄管
１０３  攪拌槽
１０３ａ  スターラ
１０３ｂ  外側部材
１０３ｃ  内側部材
１０３ｄ  管本体部
１０３ｅ，２０３ｅ，２０３ｆ  補強部材
２０３ｇ  境界面
１０４，１０５，１０６  ガラス供給管
１１２  清澄管ユニット
２００  成形装置
２１０  成形体
３００  切断装置
【図１】
2014047102.tif 000003
【図２】
2014047102.tif 000004
【図３】
2014047102.tif 000005
【図４】
2014047102.tif 000006
【図５】
2014047102.tif 000007
【図６】
2014047102.tif 000008