(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス基板の製造時、熔融ガラスを流す管に対して多量の通電をする必要がなく、管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができるガラス基板の製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板の製造装置は、熔解炉と、シートガラスを成形する成形装置と、前記熔解炉と前記成形装置との間に設けられ、熔融ガラスの移送または処理に用いられる、白金又は白金合金から構成された管と、を備える。前記管の外周に、前記管の外周に接するように設けられ、前記管を支持する、キャスタブル耐火物１１０ｄと、前記キャスタブル耐火物１１０ｄの外周に接するように設けられ、前記管およびキャスタブル耐火物１１０ｄを支持する、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材１１０ａと、前記電鋳耐火物材１１０ａの外周に設けられ、前記電鋳耐火物材１１０ａからの放熱を抑制するための放熱抑制部材１１０ｂ，１１０ｃと、を更に備える。【選択図】図４
2014069992.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解炉と、
前記熔融ガラスからシートガラスを成形する成形装置と、
前記熔解炉と前記成形装置との間に設けられ、前記熔融ガラスの移送または処理に用いられる、白金又は白金合金から構成された管と、
を備え、
前記管の外周に、
前記管の外周に接するように設けられ、前記管を支持する、キャスタブル耐火物と、
前記キャスタブル耐火物の外周に接するように設けられ、前記管およびキャスタブル耐火物を支持する、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材と、
前記電鋳耐火物材の外周に設けられ、前記電鋳耐火物材からの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、を更に備える、ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
【請求項２】
前記電鋳耐火物材は、ジルコニアを３０質量％以上含む、請求項１に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項３】
前記電鋳耐火物材の熱伝導度は、１４００℃において３［Ｗ／ｍ／Ｋ］以上である、請求項１または２に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項４】
前記電鋳耐火物材は、複数の直方体形状の電鋳耐火物ブロックを組み立てることで構成された組立体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項５】
前記放熱抑制部材は、保温部材であり、前記保温部材は、前記電鋳耐火物ブロックの目地が露出するように、前記電鋳耐火物材の外周の一部に設けられ、前記管あるいは前記処理容器から漏れ出た前記熔融ガラスの一部を、前記目地に進入したとき固化させる、請求項４に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項６】
前記保温部材は、前記管の破損による熔融ガラスの放熱量に応じてさらに前記電鋳耐火物材の外周に追加される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の製造装置を用いてガラス基板を製造する、ガラス基板の製造方法。
【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装置及びガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板は、一般的に、ガラス原料を熔かして熔融ガラスを生成させた後、熔融ガラスをガラス基板へ成形する工程を経て製造される。上記の工程中に、熔融ガラスが内包する微小な気泡を除去する清澄処理が含まれる。また、清澄工程後の熔融ガラスに対して、スターラを用いて熔融ガラスを攪拌して、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減するために、ガラス成分の均質化を行う均質化処理が含まれる。
【０００３】
ところで、今日、液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板などのフラットパネルディスプレイ用ガラス基板には、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の半導体素子が、ガラス板上に形成される。α-Ｓｉ（アモルファスシリコン）・ＴＦＴやＬＴＰＳ(低温ポリシリコン)・ＴＦＴや酸化物半導体がガラス基板に形成される。この半導体素子の特性の劣化を抑制するために、ガラス組成としてＬｉ，Ｋ等のアルカリ金属を全く含有しない無アルカリガラスか、含有したとしても微量含有するアルカリ微量含有ガラスが用いられる。また、清澄剤は従来Ａｓ２Ｏ３が一般的であったが、近年、環境負荷の観点から、ＳｎＯ２等が用いられる。
【０００４】
一般に、熔解炉から成形装置にいたる途中に設けられる清澄処理を行う清澄管及び均質化処理を行う攪拌槽、さらには、熔解炉、清澄管、攪拌槽及び成形装置の間を接続するガラス供給管には、高温の熔融ガラスを安定して流し、所定の処理を行うために、白金あるいは白金合金の耐火金属が用いられる。しかし、高温の熔融ガラスを流し、更に耐火金属を加熱して熔融ガラスを更に昇温する場合、この耐火金属においてさえも十分な強度を確保することができない。このため、耐火金属の外周には、耐火金属の破損を抑制するためのバックアップレンガ等で構成される耐火物材が設けられている。
しかし、処理容器やガラス供給管は、操業中、耐火金属（例えば白金）の揮発により薄化して破損し、破損した箇所から熔融ガラスが漏れ出し、さらにバックアップレンガを溶かし、熔融ガラスが外部に漏れ出る場合もあった。
【０００５】
このような状況下、熔融ガラスが金属槽から漏れ出た場合であっても、金属槽を支持することができる架台として、溶融ジルコニアを含む架台を用いる技術が知られている（特許文献１）。溶融ジルコニアは、高温において耐クリープ性、耐食性及び耐熱性に優れており、架台の外側に熔融ガラスが漏れ出ることを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５０２９３２号公報
【０００７】
上記熔融ジルコニアにより構成された耐火物材は、一般的に耐食性に優れるが、上記耐火物材をガラス導管あるいは処理容器に用いた場合、熱伝導率が極めて大きいため、ガラス導管あるいは処理容器から外部に向けた放熱量が大きくなる。このため、熔融ガラスの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、ガラス導管あるいは処理容器への通電量を多くしなければならず、設備設置コストおよびランニングコストが上がる。
特に、清澄剤として、ＳｎＯ２が使用される場合、Ａｓ２Ｏ３（亜ヒ酸）と比較して、より高い温度で清澄を行う必要があるので、清澄管や清澄管に接続されるガラス導管において上述した問題がより顕著となる。
また、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスは、高温粘性が高い。高温粘性が高いガラスは、高温粘性が低いガラスと比較して、より高い温度で清澄する必要があるので、清澄管や清澄管に接続されるガラス導管において上述した問題がより顕著となる。
すなわち、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスが使用される液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板などのフラットパネルディスプレイ用ガラス基板を製造する際に、上述した問題がより顕著となる。
【０００８】
また、架台の材料として用いる上記熔融ジルコニアは、１６００℃以上の温度に昇温するとき、温度の上昇に従って線形的に大きくなるのではなく、１１００〜１２００℃の温度領域で一度急激に収縮した後、それより高い温度領域で、膨張を再開するといった異常熱膨張と呼ばれる挙動を示す。このため、一体的に形成された一つの部材で架台を構成した場合、熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じることがないように温度を上昇させる作業は極めて難しく、不適切な昇温を行うと、架台に熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じる場合がある。また、架台の形状に一体的に形成された熔融ジルコニアの部材は非常に高価でコストがかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、熔融ガラスを流す管に対して多量の通電をする必要がなく、管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができるガラス基板の製造装置及びガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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装置である。当該製造装置は、
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔解炉と、
前記熔融ガラスからシートガラスを成形する成形装置と、
前記熔解炉と前記成形装置との間に設けられ、前記熔融ガラスの移送または処理に用いられる、白金又は白金合金から構成された管と、
を備える。
前記管の外周に、
前記管の外周に接するように設けられ、前記管を支持する、キャスタブル耐火物と、
前記キャスタブル耐火物の外周に接するように設けられ、前記管およびキャスタブル耐火物を支持する、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材と、
前記電鋳耐火物材の外周に設けられ、前記電鋳耐火物材からの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、を更に備える。
前記電鋳耐火物材は、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材で構成されるため、熔融ガラスに対して耐食性が高いが、熱伝導度が高い。このため、前記電鋳耐火物材の外周に放熱抑制部材が設けられる。これにより、前記電鋳耐火物材の放熱を抑制することができる。したがって、前記熔融ガラスの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、前記管をより多量に通電する必要はなくなる。したがって、前記管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。万が一、前記管が白金または白金合金の揮発により薄化し熔融ガラスの一部が前記管あるいは前記処理容器の外周に漏出しても、ジルコニアを成分として含む前記電鋳耐火物材が設けられているので、漏出した熔融ガラスは前記電鋳耐火物材の外周に流出し難い。このとき、前記電鋳耐火物材の外周に設けられた前記放熱抑制部材により、前記管の熔融ガラスの温度は低下しにくい。このため、熔融ガラスの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、前記管をより多量に通電する必要はなくなる。この結果、前記管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【００１１】
前記電鋳耐火物材は、ジルコニアを３０質量％以上含むことが好ましく、９０質量％以上含むことが、より好ましい。前記電鋳耐火物材はジルコニアの含有率が高いので、前記電鋳耐火物材は、前記管から漏出した熔融ガラスの浸食を受け難い。
【００１２】
前記電鋳耐火物材の熱伝導度は、１４００℃において３［Ｗ／ｍ／Ｋ］以上であってもよい。前記電鋳耐火物材の熱伝導度が１４００℃において３［Ｗ／ｍ／Ｋ］以上であっても、前記電鋳耐火物材に用いることができる。このような熱伝導度の高い電鋳耐火物材として、ジルコニアを９０質量％以上含む高ジルコニア質電鋳耐火物材が挙げられる。
【００１３】
前記電鋳耐火物材は、複数の直方体形状の電鋳耐火物ブロックを組み立てることで構成された組立体であることが好ましい。
前記電鋳耐火物材は、前記電鋳耐火物材からなる複数の電鋳耐火物ブロック（単に、ブロックともいう）で組み上げられた組立体であるので、一体的に形成された一つの複雑な形状の部材で前記電鋳耐火物材を構成した場合に比べて、熱膨張に起因する熱歪みが小さい。したがって、前記管や前記電鋳耐火物材の温度を上昇させる作業中、前記電鋳耐火物材に熱歪みに起因した割れ目（クラック）が発生することは抑制される。
特に、ジルコニアを９０質量％以上含む高ジルコニア質電鋳耐火物材を前記電鋳耐火物材に用いる場合好適である。高ジルコニア質電鋳耐火物材の熱膨張は、高ジルコニア質電鋳耐火物材を１６００℃以上の温度に昇温するとき、温度の上昇に従って線形的に大きくなるのではなく、１１００〜１２００℃の温度領域で一度急激に収縮した後、それより高い温度領域で、膨張を再開するといった異常熱膨張と呼ばれる挙動を示す。このため、一体的に形成された一つの電鋳耐火物材で前記電鋳耐火物材を構成した場合、熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じることがないように温度を上昇させる作業は極めて難しく、不適切な昇温を行うと、一体的に形成された電鋳耐火物材に熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じる場合がある。また、前記電鋳耐火物材の形状に一体的に形成された高ジルコニア質電鋳耐火物材は非常に高価でコストがかかる。しかし、前記電鋳耐火物材は、高ジルコニア質電鋳耐火物材で構成された複数のブロックを組み上げた構成を採用することにより、前記電鋳耐火物材にかけるコストを抑制でき、高ジルコニア質電鋳耐火物材に割れ目（クラック）が生じ難くなる。
【００１４】
前記放熱抑制部材は、保温部材であり、前記保温部材は、前記電鋳耐火物ブロック間の目地が露出するように、前記電鋳耐火物材の外周の一部に設けられ、前記管から漏れ出た前記熔融ガラスの一部を、前記目地に進入したとき固化させることが好ましい。
前記電鋳耐火物ブロック間の目地以外の部分が、前記保温部材で覆われ、前記電鋳耐火物ブロック間の目地の部分は、前記保温部材で覆われず前記保温部材の外部に対して露出している。このため、目地に熔融ガラスが進入したとしても、前記電鋳耐火物材の放熱により目地に進入した熔融ガラスは固化され易い。このため、熔融ガラスが目地に進入し、前記電鋳耐火物材の外周に流出することを防止できる。
【００１５】
前記保温部材は、前記管の破損による熔融ガラスの放熱量に応じてさらに前記電鋳耐火物材の外周に追加される、ことが好ましい。
前記管の破損による熔融ガラスの放熱量に応じてさらに保温部材を、前記電鋳耐火物材の外周に追加するので、前記管の加熱量も大幅に増やすことなく、前記管内の熔融ガラスの温度を所定の温度に維持することができ、エネルギー効率の点で好ましい。
【００１６】
本発明の他の一態様は、前記ガラス基板の製造装置を用いてガラス基板を製造するガラス基板の製造方法である。
ガラス基板の製造方法の際に用いるガラス基板の製造装置における前記電鋳耐火物材は、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材で構成されため、熔融ガラスに対して耐食性が高いが、熱伝導度が高い。このため、前記電鋳耐火物材の外周に放熱抑制部材が設けられる。これにより、前記電鋳耐火物材の放熱を抑制することができる。したがって、前記熔融ガラスの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、前記管をより多量に通電する必要はなくなる。したがって、前記管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。万が一、前記管が白金または白金合金の揮発により薄化して熔融ガラスの一部が前記管の外周に漏出しても、ジルコニアを成分として含む前記電鋳耐火物材が設けられているので、漏出した熔融ガラスは前記電鋳耐火物材の外周に流出し難い。このとき、前記電鋳耐火物材の外周に設けられた前記放熱抑制部材により、前記管の熔融ガラスの温度は低下しにくい。このため、熔融ガラスの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、前記管をより多量に通電する必要はなくなる。この結果、前記管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述の態様のガラス基板の製造装置及びガラス基板の製造方法によれば、熔融ガラスを流す管に対して多量の通電をする必要がなく、管の設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】本実施形態のガラス基板の製造装置における清澄槽の管本体の構成を説明する図である。
【図４】図３に示す清澄槽の管本体とこの管本体を取り巻く構成を説明する図である。
【図５】本実施形態における保温材の追加を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態のガラス基板の製造装置及びガラス基板の製造方法について説明する。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。
【００２０】
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、研削工程、研磨工程、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。
【００２１】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解炉で行われる。熔解工程では、熔解炉に蓄えられた熔融ガラスの液面にガラス原料を投入しガラス原料を加熱することにより、熔融ガラスを作る。さらに、熔解炉内の熔融ガラスは所定の温度に加熱されて、溶解炉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。
【００２２】
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等が知られているが、特に制限されないが、環境負荷低減の点から、清澄剤としてＳｎＯ2（酸化錫）を用いることが好ましい。
【００２３】
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、清澄槽内の熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれるＯ2、ＣＯ2あるいはＳＯ2を含んだ泡が、清澄剤の還元反応により生じたＯ2を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に泡は浮上して泡に含まれるガスが清澄槽内の気相空間内に放出される。さらに、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中のＯ2等のガス成分が熔融ガラス中に再吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。
【００２４】
均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、清澄槽１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４，１０５，１０６と、を有する。
【００２７】
図２に示す熔解炉１０１では、ガラス原料の投入がバケット１０１ｄを用いて行われ、熔融ガラスＭＧがつくられる。清澄槽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、清澄槽１０２、ガラス供給管１０５、攪拌槽１０３、およびガラス供給管１０６は、白金あるいは白金合金で構成されている。清澄槽１０２の管本体１０２ａ（図３参照）は、熔解炉１０１と成形装置２００との間に設けられ、熔融ガラスＭＧの移送または処理に用いられる管である。以下、本実施形態の説明では、清澄槽１０２が熔融ガラスＭＧの移送または処理に用いられる管として用いられる。しかし、熔融ガラスの均質化処理を行う攪拌槽１０３の容器や熔融ガラスを温度調節しながら熔融ガラスを移送するガラス供給管１０４，１０５，１０６も本発明における管として用いられ得る。
【００２８】
（清澄槽及び清澄）
図３は、清澄槽１０２の管本体の構成を説明する図である。清澄槽１０２は、熔解装置１０１でつくられ、ガラス供給管１０４を通して供給された熔融ガラスＭＧの清澄処理を行ってガラス供給管１０５に流出させる装置である。清澄槽１０２は、管本体１０２ａと、管本体１０２ａの外周を取り巻く構成部材（キャスタブル耐火物、電鋳耐火物材及び保温部材）と、図示されない電極板及びフランジを備える。管本体１０２ａは、少なくとも一部に白金または白金合金を用いた長尺状の管である。
【００２９】
清澄槽１０２の管本体１０２ａには、熔解炉１０１で熔解された熔融ガラスＭＧが、ガラス供給管１０４を介して導入される。
清澄槽１０２の管本体１０２ａで行う清澄処理は、脱泡処理を含む。以下の説明では、清澄剤としてＳｎＯ2を用いた例で説明する。ＳｎＯ2は、従来のＡｓ2Ｏ3に比べて清澄機能は低いが、環境負荷が低い点で清澄剤として好適に用いることができる。しかし、ＳｎＯ2は、清澄機能がＡｓ2Ｏ3に比べて低いので、ＳｎＯ2を用いた場合、熔融ガラスＭＧの清澄工程時の熔融ガラスＭＧの温度を従来より高くしなければならない。清澄工程における最高温度は、例えば１７００℃まで、場合によっては１７１０℃まで、上げる必要がある。
【００３０】
管本体１０２ａの周りには、電鋳耐火物材で構成されて直方体形状のブロックを組み立て構成された電鋳耐火物材１１０ａが設けられる（図４参照）。
管本体１０２ａの長尺状の両側の端部には、図示されない電極板が、管本体１０２ａの外周を取り巻くように設けられた図示されないフランジに接続されている。この電極板は、交流電源と接続され、所定の電圧が印加される。電極板は、管本体１０２ａに電流を流して管本体１０２ａを通電加熱することにより、管本体１０２ａ内を流れる熔融ガラスＭＧの温度を例えば１６３０℃以上に昇温する。
【００３１】
一方、熔融ガラスＭＧは、管本体１０２ａ内において、熔融ガラスＭＧが液面を有するように流れる。この昇温により粘性が例えば１２０〜４００poiseになった熔融ガラスＭＧは、熔融ガラスＭＧ内で清澄剤の作用により膨張した泡を浮上させ、熔融ガラスＭＧの液面で破泡させ気相空間に泡に含まれるガスを放出する。すなわち、脱泡処理が行われる。脱泡処理の後、清澄槽１０２及び後続するガラス供給管１０５において徐々に（段階的にあるいは連続的に）降温され、泡の吸収処理が行われる。吸収処理では、気泡が熔融ガラスＭＧの降温により熔融ガラスＭＧ内に吸収され消滅する。
【００３２】
（管本体１０２ａ周りの構成）
図４は、清澄槽１０２の管本体１０２ａと管本体１０２ａの外周を取り巻く構成を説明する断面図である。
管本体１０２ａの外周には、管本体１０２ａの外周に接するように設けられ、管本体１０２ａを支持する、キャスタブル耐火物１１０ｄが設けられている。キャスタブル耐火物１１０ｄの外周には、キャスタブル耐火物１１０ｄに接するように、管本体１０２ａおよびキャスタブル耐火物１１０ｄを支持する、ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材１１０ａが設けられている。電鋳耐火物材１１０ａの外周には、断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃが設けられている。断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃは、電鋳耐火物材１１０ａからの放熱を抑制するための放熱抑制部材である。
【００３３】
キャスタブル耐火物１１０ｄは、例えばコランダム、ムライト、シャモット等をアルミナ、シリカに混ぜた粉体を水と混練して固めたものであり、管本体１０２ａを電鋳耐火物材１１０ａが支持できるように管本体１０２ａと電鋳耐火物材１１０ａとの間に層状に充填されている。キャスタブル耐火物１１０ｄは、管本体１０２ａを保温する機能も有する。
電鋳耐火物材１１０ａは、管本体１０２ａを支持するジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材で構成されている。具体的には、電鋳耐火物材１１０ａは、電鋳耐火物材で構成された直方体形状の複数のブロックを組み上げた組立体である。図４に示す例では、複数のブロックを井桁状に組み上げて電鋳耐火物材１１０ａが形成されている。複数のブロックを井桁状に組み上げる際、目地の隙間が小さくなるように組まれる。
【００３４】
電鋳耐火物材１１０ａを構成する電鋳耐火物材は、気孔率が小さく緻密であるため、表面から熔融ガラスＭＧが沁み出すことは殆どない。電鋳耐火物材は、ジルコニアを３０質量％以上含むもの、例えばアルミナ−ジルコニアーシリカを含むもの、ジルコニアのみを含むもの等が挙げられる。好ましくは、９０質量％以上のジルコニアを有する高ジルコニア質電鋳耐火物材を用いることができる。
例えば、ＴＦＴ(Thin Film Transistor)を用いたＴＦＴ液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のガラス基板においてアルミノホウケイ酸ガラスを用いる場合、電鋳耐火物材１１０ａの温度は１６００℃を越え、かつ、清澄槽１０２の寿命も複数年以上、例えば３年以上であることが要求される。この点から、上記高ジルコニア質電鋳耐火物材を用いることが好ましい。これに対して、電鋳耐火物材１１０ａの温度が１５００℃以下である場合、高ジルコニア質電鋳耐火物材の他に、ジルコニアを４０質量％程度含有するアルミナ−ジルコニア−シリカ質電鋳耐火物材を用いることもできる。
【００３５】
なお、本実施形態の電鋳耐火物材１１０ａは、電鋳耐火物材で構成された直方体形状の複数のブロックを組み上げた組立体で構成されるが、電鋳耐火物材１１０ａを、このようなブロックによる組立体で構成するのは以下の理由に拠る。すなわち、熔融ガラスＭＧが電鋳耐火物材１１０ａから流出するのを防止する観点から、ブロック間の継ぎ目である目地が無く、電鋳耐火物材１１０ａの形状が一つの部材により一体的に形成されたものを用いることが好ましい。しかし、このような一体的に形成された電鋳耐火物材のサイズは極めて大きなものになり、図４に示すように井桁形状の断面を成しているので、精度良く作製することは難しく、さらに、作製コストは極めて高い。また、高ジルコニア質電鋳耐火物材の熱膨張率は大きい。しかも、高ジルコニア質電鋳耐火物材の熱膨張は、高ジルコニア質電鋳耐火物材を１６００℃以上の温度に昇温するとき、温度の上昇に従って線形的に大きくなるのではなく、１１００〜１２００℃の温度領域で一度急激に収縮した後、それより高い温度領域で、膨張を再開するといった異常熱膨張と呼ばれる挙動を示す。このため、一体的に形成された一つの部材で電鋳耐火物材１１０ａを構成した場合、熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じることがないように温度を上昇させる作業は極めて難しく、不適切な昇温を行うと、一体的に形成された電鋳耐火物材の部材に熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じる場合がある。本実施形態の電鋳耐火物材１１０ａは、電鋳耐火物材で構成された複数のブロックを組み上げた構成を採用するので、電鋳耐火物材１１０ａに割れ目（クラック）が生じ難くなる。特に、保温機能を有する断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃを電鋳耐火物材１１０ａの外周に設けることで、後述するように熱伝導度が高い電鋳耐火物材であっても、電鋳耐火物材１１０ａの温度分布が均一に近づき、熱歪みに起因した割れ目（クラック）が生じ難くなる。
【００３６】
ところで、電鋳耐火物材１１０ａの熱伝導度は高いため、断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃが設けられない場合、管本体１０２ａの外側で電鋳耐火物材１１０ａ内に保持される熔融ガラスＭＧの熱は電鋳耐火物材１１０ａに伝わり外部に放熱され、しかも、その放熱量は大きい。例えば、９０質量％以上のジルコニアを含有する高ジルコニア質電鋳耐火物材の、１４００℃における熱伝導度は、３．５[Ｗ／ｍ／Ｋ]であり、アルミナ−ジルコニア−シリカ質電鋳耐火物の、１４００℃における熱伝導度は、６[Ｗ／ｍ／Ｋ]であり、気孔率の高い耐火物材に比べて熱伝導度は大きい。このため、熔融ガラスＭＧの脱泡処理のために通電加熱して熔融ガラスＭＧを加熱する清澄槽１０２の管本体１０２ａにおいては、電鋳耐火物材に熱が伝わり易いことを考慮して通電加熱量を大きくしなければならず、エネルギー効率の点から好ましくない。
【００３７】
このため、電鋳耐火物材１１０ａ内に保持される熔融ガラスＭＧの熱が外部へ逃げる放熱量を抑制するために、電鋳耐火物材１１０ａの外周には、保温部材として機能する断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃが設けられている。
また、電鋳耐火物材１１０ａの外周に、断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃを設けることにより、清澄槽１０２の昇温時、電鋳耐火物材１１０ａを構成する電鋳耐火物材１１０ａの場所による温度差が小さくなり、電鋳耐火物材１１０ａの熱膨張に起因する割れ等を抑制することができる。断熱レンガ１１０ｂは、電鋳耐火物材１１０ａと接触するように設けられるので、電鋳耐火物材１１０ａを外側から補強する機能も有する。
【００３８】
断熱レンガ１１０bは、１層の断熱レンガにより構成されてもよいが、より好ましくは、電鋳耐火物材１１０ａに隣接する部分には、耐熱温度が高いレンガ、例えば、耐熱温度１６５０℃、熱伝導度０．４Ｗ／ｍ／Ｋを配し、その外側に、耐熱温度は下がるが、熱伝導度がより小さなレンガ、例えば、耐熱温度１３００〜１５００℃、熱伝導度が０．２〜０．３Ｗ／ｍ／Ｋであるレンガを配する、というように、外側に行くほど、耐熱温度は下がるが、熱伝導度が小さくなるレンガで構成される。
保温材１１０ｃは、例えば、公知のセラミックファイバを押し固めた板材で、熱伝導度が例えば０．０５〜０．１５[Ｗ／ｍ／Ｋ]であるものが用いられる。
【００３９】
なお、電鋳耐火物材１１０ａは、電鋳耐火物材で構成された複数のブロックを組み上げた組立体であるので、ブロック間には必ず目地が存在する。万が一、管本体１０２ａ内の熔融ガラスＭＧが漏出しても、電鋳耐火物材１１０ａの外側に流出しないように、目地の隙間は制限されることが好ましい。例えば、目地の隙間は０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以下とすることがより好ましい。このような目地の隙間を上記数値範囲に制限するためには、ブロックの組み上げを井桁状に精度高く行う必要がある。
【００４０】
しかし、上記目地の隙間が広くならないように、上記ブロックの井桁状への組み上げを十分に精度高く行うことができず、粘度が比較的低い熔融ガラスＭＧが目地に進入する場合がある。このため、本実施形態の断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃは、電鋳耐火物材１１０ａのブロック間の目地の部分を覆わず、ブロック間の目地以外の部分を覆っている。目地の部分は、断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃの外部に露出している。このため、電鋳耐火物材１１０ａのブロック間の目地の部分の放熱量は高い。このような構成を採用することにより、電鋳耐火物材１１０ａ内に保持される熔融ガラスＭＧがブロック間の目地に進入しても、進入した熔融ガラスは、目地周りの電鋳耐火物材１１０ａの高い熱伝導度による放熱により固化し、目地を塞ぐ役割を果たす。すなわち、放熱を利用して目地に進入した熔融ガラスを固化させて、熔融ガラスＭＧが電鋳耐火物材１１０ａの外周へ流出することを防止できる。すなわち断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃ等の放熱を抑制する放熱抑制部材は、電鋳耐火物材で構成されるブロックの目地が露出するように、電鋳耐火物材１１０ａの外周の一部に設けられるので、管本体１０２ａから漏れ出た熔融ガラスＭＧは、目地に進入したとき固化される。ここで、断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃにより覆われない目地の部分とは、５ｃｍ以下の幅の目地を含む領域であることが好ましく、より好ましくは３ｃｍ以下の幅の目地を含む領域である。
【００４１】
以上のように、熔融ガラスＭＧが目地に進入しないように、電鋳耐火物材１１０ａは組み上げられるが、万が一熔融ガラスＭＧが目地に進入したとしても、熔融ガラスＭＧは固化するので、目地を伝って電鋳耐火物材１１０ａの外周に熔融ガラスＭＧが流出することを防止することができる。
なお、保温材１１０ｃは、管本体１０２ａの破損による熔融ガラスＭＧの管本体１０２ａの外部への漏洩量に応じてさらに保温材１１０ｃを、電鋳耐火物材１１０ａの外周に追加することが好ましい。図５は、熔融ガラスＭＧが管本体１０２ａの外周に漏出した様子を示す図である。管本体１０２ａに孔が開いて漏れ出る熔融ガラスＭＧの漏洩は、熔融ガラスＭＧの管本体１０２ａの流入口１０２ｄと流出口１０２ｅにおける熔融ガラスＭＧの温度を計測して熔融ガラスＭＧの放熱量を求めることにより、検知することができる。熔融ガラスＭＧの温度計測は、管本体１０２ａの流入口１０２ｄと流出口１０２ｅの部分に設けられた熱電対を用いて行うことができる。また、図示されない制御装置が、計測した温度の情報を収集し、熔融ガラスＭＧの管本体１０２ａにおける放熱量を計算する。具体的には、上記制御装置は、熔融ガラスＭＧの流入口１０２ｄと流出口１０２ｅにおける温度差と、熔融ガラスＭＧの流量と、熔融ガラスＭＧの比熱と、を乗算し、乗算結果を、管本体１０２ａが加熱源として与える加熱量から減算することにより、放熱量を算出する。この放熱量が予め定められた閾値を越える場合、熔融ガラスＭＧが管本体１０２ａから漏出したと判定する。したがって、熔融ガラスＭＧが管本体１０２ａから漏出したと判定した場合、保温材１１０ｄ，１１０ｅが図示されない機構を用いて追加される。熔融ガラスＭＧが管本体１０２ａから漏出した場合、漏出した熔融ガラスＭＧはキャスタブル耐火物１１０ｄを熔かし、キャスタブル耐火物１１０ｄと熔融ガラスの混合物に変化する（図５参照）。この時の混合物は、キャスタブル耐火物１１０ｄに比べて熱伝導度が大きく、例えば１〜６［Ｗ／ｍ／Ｋ］程度である。このため、熔融ガラスＭＧの漏出が進行すると、電鋳耐火物材１１０ａへの放熱量が増え、さらには、保温材１１０ｃの表面からの放熱も増加する。管本体１０２ａ内の熔融ガラスＭＧの温度を所定の温度に維持するには、管本体１０２ａの加熱量も増やすことになるので、エネルギー効率の点で好ましくない。このために、図５に示すように、保温材１１０ｃの外側に、保温材１１０ｅ，１１０ｆが追加される。
【００４２】
なお、図４中に矢印で示すように、図４中の保温材１１０ｃは、図示されない押さえ金具で矢印方向に押圧して電鋳耐火物材１１０ａが熔融ガラスＭＧの圧力によって外側に広がろうとする力に対向する。これにより、電鋳耐火物材１１０ａの形状は保持される。
この場合、保温材１１０ｅの追加は、以下のようにして行われる、すなわち、図５に示すように保温材１１０ｃの外側から保温材１１０ｃを押圧するために設けられている押さえ金具を避けて保温材１１０ｃの外側の部分に保温材１１０ｅが追加され、この保温材１１０ｅの外側から、図示されない別の押さえ金具が保温材１１０ｅを押圧するように、押さえ金具が調整される。この後、保温材１１０ｃを押圧している押さえ金具が解除される。さらに、この後、保温材１１０ｅが設けられていない保温材１１０ｃの外側の部分に、別の保温材１１０ｆが追加される。この保温材１１０ｆの外側から、図示されない別の押さえ金具が保温材１１０ｆを押圧するように、押さえ金具が調整される。
【００４３】
本実施形態では、キャスタブル耐火物１１０ｄの外周にはジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材１１０ａが設けられ、更に、電鋳耐火物材１１０ａの外周には、放熱を抑制する手段が設けられている。ジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材は熔融ガラスＭＧに対して耐食性が高いが、熱伝導度が高い。このため、電鋳耐火物材１１０ａの外周に放熱を抑制する手段が設けられることにより、電鋳耐火物材１１０ａの放熱を抑制することができる。したがって、管本体１０２ａの多量の通電加熱のための設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。万が一、管本体１０２ａが消耗して熔融ガラスＭＧの一部が管本体１０２ａの外周に漏出してもジルコニアを成分として含む電鋳耐火物材１１０ａが設けられているので、漏出した熔融ガラスＭＧは電鋳耐火物材１１０ａの外周に流出し難い。このとき、電鋳耐火物材１１０ａの外周に設けられた放熱を抑制する手段である断熱レンガ１１０ｂと保温材１１０ｃにより、管本体１０２ａ内の熔融ガラスＭＧの温度は低下しにくい。このため、管本体１０２ａ内の熔融ガラスＭＧの温度を所定の温度に維持するために、あるいは所定の温度に昇温するために、管本体１０２ａをより多量に通電する必要はなくなる。この結果、清澄槽１０２を含む管本体１０２ａの設備設置コストおよびランニングコストを抑えることができる。
【００４４】
本実施形態では、清澄槽１０２の管本体１０２ａを中心に説明したが、電鋳耐火物材１１０ａ、断熱レンガ１１０b、及び保温材１１０ｃの配置を、攪拌槽１０３の処理容器やガラス供給管１０４，１０５，１０６にも適用できる。
【００４５】
電鋳耐火物材１１０ａでは、ジルコニアを３０質量％含む電鋳耐火物材、好ましくは、９０質量％以上ジルコニアを含む高ジルコニア質電鋳耐火物材を用いるので、電鋳耐火物材１１０ａの表面は、管本体１０２ａから漏出した熔融ガラスＭＧの浸食を受け難い。
電鋳耐火物材の熱伝導度が１４００℃において３Ｗ／ｍ／Ｋ以上であっても、この電鋳耐火物材を電鋳耐火物材１１０ａに用いることができる。このような熱伝導度の高い電鋳耐火物材は、高ジルコニア質電鋳耐火物材で構成され得る。
また、電鋳耐火物材１１０ａは、電鋳耐火物材からなる複数のブロックで組み上げられた組立体で構成されているので、一体的に形成された一つの複雑な形状の部材で電鋳耐火物材１１０ａを構成した場合に比べて、熱膨張に起因する熱歪みが小さい。したがって、管本体１０２ａや電鋳耐火物材１１０ａの温度を上昇させる作業中、電鋳耐火物材１１０ａに熱歪みに起因した割れ目（クラック）が発生することは抑制される。特に、ジルコニアを９０質量％以上含む高ジルコニア質電鋳耐火物材を電鋳耐火物材１１０ａに用いる場合好適である。高ジルコニア質電鋳耐火物材の熱膨張は、高ジルコニア質電鋳耐火物材を１６００℃以上の温度に昇温するとき、温度の上昇に従って線形的に大きくなるのではなく、１１００〜１２００℃の温度領域で一度急激に収縮した後、それより高い温度領域で、膨張を再開するといった異常熱膨張と呼ばれる挙動を示す。このため、一体的に形成された一つの部材で電鋳耐火物材１１０ａを構成した場合、熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じることがないように温度を上昇させる作業は極めて難しく、不適切な昇温を行うと、一体的に形成された電鋳耐火物材に熱歪みに起因する割れ目（クラック）が生じる場合がある。また、電鋳耐火物材１１０ａの形状に一体的に形成された高ジルコニア質電鋳耐火物材は非常に高価でコストがかかる。しかし、本実施形態の電鋳耐火物材１１０ａは、高ジルコニア質電鋳耐火物材で構成された複数のブロックを組み上げた構成を採用することにより、電鋳耐火物材１１０ａにかけるコストを抑制でき、高ジルコニア質電鋳耐火物材の部材に割れ目（クラック）が生じ難くなる。
本実施形態では、電鋳耐火物材からなるブロック間の目地以外の部分が、断熱レンガ１１０bと保温材１１０ｃ等の放熱抑制部材で覆われ、ブロック間の目地の部分は、保温部材で覆われず保温部材の外部に対して露出している。このため、目地に熔融ガラスＭＧが進入したとしても、電鋳耐火物材の放熱により目地に進入した熔融ガラスＭＧは固化され易い。このため、熔融ガラスＭＧが目地に進入し、電鋳耐火物材１１０ａの外周に流出することを防止できる。
また、放熱抑制部材であり保温部材として機能する保温材１１０ｃは、管本体１０２ａの破損による熔融ガラスＭＧの漏洩量に応じてさらに保温材１１０ｃを、電鋳耐火物材１１０ａの外周に追加するので、熔融ガラスＭＧからの放熱量の増加を抑制できる。このため、管本体１０２ａの加熱量も大幅に増やすことなく、管本体１０２ａ内の熔融ガラスＭＧの温度を所定の温度に維持することができ、エネルギー効率の点で好ましい。
【００４６】
（ガラス組成）
本実施形態は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造に適している。フラットパネルディスプレイ用ガラス基板では、無アルカリガラスが好適に用いられる。本実施形態の製造方法で製造されるガラス基板の一例として以下のものが挙げられる。以下のガラス組成は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に適した無アルカリガラスである。
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。
なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、Ｒ’2Ｏの合計が０．１０質量％以上０．５質量％以下、好ましくは０．２０質量％以上０．５質量％以下(ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス基板が含有するものである)含むことが好ましい。勿論、Ｒ’2Ｏの合計が０．１０質量％より低くてもよい。
また、本発明のガラス基板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分に加えて、ＳｎＯ2：０．０１〜１質量％（好ましくは０．０１〜０．５質量％）、Ｆｅ2Ｏ3：０〜０．２質量％（好ましくは０．０１〜０．０８質量％）を含有し、環境負荷を考慮して、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3及びＰｂＯを実質的に含有しないようにガラス原料を調製してもよい。
清澄剤として、ＳｎＯ2が使用される場合、Ａｓ2Ｏ3（亜ヒ酸）と比較して、より高い温度で清澄を行う必要があるので、清澄剤として、ＳｎＯ2が使用される場合に、本発明は適している。
また、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスは、高温粘性が高い。高温粘性が高いガラスは、高温粘性が低いガラスと比較して、より高い温度で清澄する必要があるので、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスを製造する場合に、本発明は適している。すなわち、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスが使用される液晶ディスプレイ用ガラス基板や有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板などのフラットパネルディスプレイ用ガラス板を製造する場合に、本発明は適している。
【００４７】
以上、本発明のガラス基板の製造装置及びガラス基板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。
【符号の説明】
【００４８】
１００  熔解装置
１０１  熔解炉
１０１ａ  流出口
１０２  清澄槽
１０２ａ  管本体
１０２ｄ  流入口
１０２ｅ  流出口
１０３  攪拌槽
１０３ａ  スターラ
１１０  管本体
１１０ａ  電鋳耐火物材
１１０ｂ  断熱レンガ層
１１０ｃ，１１０ｅ，１１０ｆ  保温材
１１０ｄ  キャスタブルセメント
２００  成形装置
２１０  成形体
３００  切断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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