(57)【要約】【課題】本発明に係るガラス基板の製造方法は、成形されたガラスシートが冷却される空間において、ガラスシートと効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができる。【解決手段】本発明に係るガラス基板の製造方法では、成形体１０から離れたガラスシート９０が徐冷点近傍まで冷却される空間の少なくとも一部において、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆが設けられる。冷却速度制御部材を挟んでガラスシート９０の反対側にある後方冷却空間４２２は、ガラスシート９０の進行方向に沿って配置されている冷却室４２２ａ〜４２２ｆから構成される。冷却室４２２ａ〜４２２ｆは、冷却器５１ａ〜５１ｆによって冷却される。冷却器５１ｂは、断熱板５２ｂと、冷媒管５３ｂとを有する。断熱板５２ｂは、冷却室４２２ｂと、進行方向に沿って冷却室４２２ｂに隣接する空間との間の熱移動を抑制する。冷媒管５３ｂは、液体冷媒が内部を流れることで冷却室を冷却する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形体から熔融ガラスをオーバーフローさせてガラスシートを成形する成形工程と、
成形された前記ガラスシートを下方に引き延ばしながら冷却する冷却工程と、
冷却された前記ガラスシートを切断してガラス基板を得る切断工程と、
を備え、
前記成形体から離れた前記ガラスシートが徐冷点近傍になるまで冷却される空間の少なくとも一部において、前記ガラスシートの幅方向の中央領域の表面と対向する冷却速度制御部材が設けられ、
前記冷却速度制御部材を挟んで前記ガラスシートの反対側にある後方冷却空間は、前記ガラスシートの進行方向に沿って配置されている冷却室から構成され、
前記冷却室の少なくとも一部は、冷却器によって冷却され、
前記冷却工程では、前記ガラスシートは、前記冷却室に接する前記冷却速度制御部材と対向しながら前記進行方向に沿って移動することで、段階的または連続的に冷却され、
前記冷却器の少なくとも一部は、
前記冷却室と、前記進行方向に沿って前記冷却室に隣接する空間との間の熱移動を抑制する断熱板と、
液体冷媒が内部を流れることで前記冷却室を冷却する冷媒管と、
を有する、
ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記冷却工程は、
前記ガラスシートの前記中央領域の温度が徐冷点になるまで、第１平均冷却速度で前記ガラスシートが冷却される第１冷却工程と、
前記ガラスシートの前記中央領域の温度が、徐冷点から、歪点より５０℃低い温度になるまで、第２平均冷却速度で前記ガラスシートが冷却される第２冷却工程と、
を有し、
前記第１平均冷却速度は、前記第２平均冷却速度より大きい、
請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記冷却工程では、前記冷却速度制御部材によって、前記進行方向における前記ガラスシートの冷却速度が制御される、
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】
前記成形体から離れた前記ガラスシートが冷却される空間において、前記ガラスシートの幅方向の端部を冷却する端部冷却装置が設けられ、
前記冷却工程では、前記端部冷却装置によって、前記ガラスシートの前記端部が、前記ガラスシートの前記中央領域よりも大きい速度で冷却されるように、前記ガラスシートが冷却される、
請求項１から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】
前記冷却速度制御部材の、前記ガラスシートの対向面とは反対側の面には、前記ガラスシートの幅方向に沿って保温部材が設置され、
前記冷却工程では、前記保温部材によって、前記ガラスシートの幅方向の厚みおよび／または反りが制御される、
請求項１から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】
前記冷却工程では、前記ガラスシートの前記中央領域の温度が軟化点近傍になるまでの空間の少なくとも一部において、前記保温部材の寸法の変更によって、前記ガラスシートの幅方向の板厚分布に応じて、前記ガラスシートの厚みが制御される、
請求項５に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
前記冷却工程では、前記ガラスシートの厚みが制御された後、前記保温部材の寸法の変更によって、前記ガラスシートの前記中央領域から前記端部に向かって、前記ガラスシートの温度が段階的または連続的に下がるような温度プロファイルが形成されて、平面度が所定の範囲内となるように前記ガラスシートの反りが制御される、
請求項６に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項８】
空間を冷却するための冷却器であって、
前記空間を複数の冷却室に分割し、かつ、隣接する前記冷却室の間の熱移動を抑制する断熱板と、
液体冷媒が内部を流れることで前記冷却室を冷却する冷媒管と、
を備える、
冷却器。
【請求項９】
前記冷媒管は、その外径以上の間隔を空けて複数回往復するように配置され、かつ、往復する前記冷媒管の列からなる平面である管平面を形成し、
前記断熱板は、前記冷却室の壁面の内の一面を構成し、かつ、前記管平面に平行に、および、前記管平面に接しながら、前記冷媒管の列の上に、その自重を預けて設置される、
請求項８に記載の冷却器。
【請求項１０】
前記冷却器は、その両端部が支持された状態における、長手方向の中央部の自重によるたわみ量が、長手方向の長さに関わらず２０ｍｍ以下であるような剛性を有する、
請求項８または９に記載の冷却器。
【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、冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板を製造する方法としてオーバーフローダウンドロー法が用いられている。オーバーフローダウンドロー法では、成形体からオーバーフローした熔融ガラスを、成形体の両側面に沿って流下させた後、成形体の下端部の近傍で合流させることにより、ガラスシートが成形される。成形されたガラスシートは、下方に引き延ばされながら冷却される。冷却されたガラスシートは、所定の寸法に切断されて、ガラス基板が得られる。
【０００３】
オーバーフローダウンドロー法において、成形されたガラスシートを冷却する際に、ガラスシートの冷却速度を制御するための技術が用いられている。例えば、特許文献１（国際公開第２０１２／０１８０７２号パンフレット）には、成形体の下方の空間において、ガラスシートの進行方向に沿って複数の冷却速度制御部材を配置し、冷却速度制御部材のそれぞれに所定の温度の気体を吹き付けることで、ガラスシートの温度を制御する方法が開示されている。また、成形されたガラスシートが最終的な厚さにより迅速に到達するように、特許文献２（特表第２００９−５０２７０６号公報）には、成形体の下端から離れた直後のガラスシートを急速に冷却する方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、成形体の下端から離れた直後のガラスシートを急速に冷却する場合、特許文献１に開示されている冷却速度制御部材を用いる方法では、ガラスシートを冷却する能力が不十分である。また、この方法では、冷却速度制御部材に吹き付けられる気体の、ガラスシート幅方向における僅かな流量差に起因して、ガラスシートの温度差が発生する。また、この方法では、冷却速度制御部材に吹き付けられる気体の一部が、意図せずに漏れ出してガラスシートに衝突することに起因して、ガラスシートの温度差が発生する。そして、ガラスシートの温度差によって、ガラスシートの板厚偏差が増加してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、成形されたガラスシートが冷却される空間において、ガラスシートと効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができるガラス基板の製造方法、および、熱源が存在する空間において、熱源と効率的な熱交換を行うことができる冷却器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、成形工程と、冷却工程と、切断工程とを備える。成形工程は、成形体から熔融ガラスをオーバーフローさせてガラスシートを成形する。冷却工程は、成形されたガラスシートを下方に引き延ばしながら冷却する。切断工程は、冷却されたガラスシートを切断してガラス基板を得る。成形体から離れたガラスシートが徐冷点近傍になるまで冷却される空間の少なくとも一部において、冷却速度制御部材が設けられる。冷却速度制御部材は、ガラスシートの幅方向の中央領域の表面と対向する。冷却速度制御部材を挟んでガラスシートの反対側にある後方冷却空間は、ガラスシートの進行方向に沿って配置されている冷却室から構成される。冷却室の少なくとも一部は、冷却器によって冷却される。冷却工程では、ガラスシートは、冷却室に接する冷却速度制御部材と対向しながら進行方向に沿って移動することで、段階的または連続的に冷却される。冷却器の少なくとも一部は、断熱板と、冷媒管とを有する。断熱板は、冷却室と、進行方向に沿って冷却室に隣接する空間との間の熱移動を抑制する。冷媒管は、液体冷媒が内部を流れることで冷却室を冷却する。
【０００７】
このガラス基板の製造方法では、成形体の下端から離れた直後のガラスシートは、冷却器によって徐冷点近傍まで急冷される。冷却器は、断熱板と冷媒管とから構成される。断熱板は、ガラスシートの進行方向、すなわち、鉛直方向に沿って、後方冷却空間を複数の冷却室に区画するための隔壁である。冷媒管は、内部を流れる液体冷媒と、断熱板によって隔てられた２つの空間の一方との間において、輻射熱伝達および自然対流熱伝達による効率的な熱交換を行う。冷却器は、冷媒管内部の液体冷媒の流量を調節したり、液体冷媒の温度を変更したりすることで、熱交換量を制御することができる。なお、冷却速度調整可能範囲をより拡大したい場合には、冷媒管の往復回数を増減して冷媒管の表面積を変更するか、冷媒管に供給される液体冷媒の温度を変更する必要がある。
【０００８】
従って、このガラス基板の製造方法は、成形されたガラスシートが冷却される空間において、ガラスシートと効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができる。
【０００９】
また、冷却工程は、第１冷却工程と第２冷却工程とを有することが好ましい。第１冷却工程では、ガラスシートの中央領域の温度が徐冷点になるまで、第１平均冷却速度でガラスシートが冷却される。第２冷却工程では、ガラスシートの中央領域の温度が、徐冷点から、歪点より５０℃低い温度になるまで、第２平均冷却速度でガラスシートが冷却される。第１平均冷却速度は、第２平均冷却速度より大きいことが好ましい。
【００１０】
第１冷却工程では、ガラスシートの中央領域の温度が１２００℃〜徐冷点であり、熱収縮率の影響が小さい。この温度領域では、ガラス分子が容易に移動するので、歪みが発生し難い。一方、第２冷却工程では、ガラスシートの中央領域の温度が徐冷点〜歪点近傍であり、熱収縮率の影響が大きいので、できるだけゆっくり冷却することが好ましい。この温度領域では、第１冷却工程と比べて、ガラス分子の移動に要する時間が長く、歪みが発生しやすい。従って、第１平均冷却速度は、第２平均冷却速度より大きいことが好ましい。
【００１１】
また、冷却工程では、冷却速度制御部材によって、進行方向におけるガラスシートの冷却速度が制御されることが好ましい。冷却速度制御部材は、ガラスシートの幅方向の温度を均一にすることができる。
【００１２】
また、成形体から離れたガラスシートが冷却される空間において、ガラスシートの幅方向の端部を冷却する端部冷却装置が設けられることが好ましい。冷却工程では、端部冷却装置によって、ガラスシートの端部が、ガラスシートの中央領域よりも大きい速度で冷却されるように、ガラスシートが冷却される。端部冷却装置は、ガラスシートの幅方向の収縮を抑制することができる。
【００１３】
また、冷却速度制御部材の、ガラスシートの対向面とは反対側の面には、ガラスシートの幅方向に沿って保温部材が設置されることが好ましい。冷却工程では、保温部材によって、ガラスシートの幅方向の厚みおよび／または反りが制御される。
【００１４】
また、冷却工程では、ガラスシートの中央領域の温度が軟化点近傍になるまでの空間の少なくとも一部において、保温部材の寸法の変更によって、ガラスシートの幅方向の板厚分布に応じて、ガラスシートの厚みが制御されることが好ましい。
【００１５】
冷却工程において、保温部材を用いることによって、ガラスシートの幅方向の温度分布を制御することができる。これにより、冷却工程において、ガラスシートの板厚偏差および反りを低減するために適したガラスシートの温度分布を実現することができる。
【００１６】
また、冷却工程では、ガラスシートの厚みが制御された後、保温部材の寸法の変更によって、ガラスシートの中央領域から端部に向かって、ガラスシートの温度が段階的または連続的に下がるような温度プロファイルが形成されて、平面度が所定の範囲内となるようにガラスシートの反りが制御されることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る冷却器は、空間を冷却するための冷却器であって、断熱板と、冷媒管とを備える。断熱板は、空間を複数の冷却室に分割し、かつ、隣接する冷却室の間の熱移動を抑制する。冷媒管は、液体冷媒が内部を流れることで冷却室を冷却する。
【００１８】
この冷却器では、冷媒管は、内部を流れる液体冷媒と、断熱板によって隔てられた２つの空間の一方との間において、輻射熱伝達および自然対流熱伝達による効率的な熱交換を行う。この冷却器は、冷媒管内部の液体冷媒の流量を調節したり、液体冷媒の温度を変更したりすること、および、冷媒管の往復回数を変更して冷媒管の表面積を変更することで、熱交換量を制御することができる。
【００１９】
従って、この冷却器は、熱源が存在する空間において、熱源と効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができる。
【００２０】
また、冷媒管は、その外径以上の間隔を空けて複数回往復するように配置され、かつ、往復する冷媒管の列からなる平面である管平面を形成することが好ましい。断熱板は、冷却室の壁面の内の一面を構成し、かつ、管平面に平行に、および、管平面に接しながら、冷媒管の列の上に、その自重を預けて設置される。
【００２１】
この冷却器は、周囲の雰囲気と接触する冷却管の表面積を大きく取れるので、熱源が存在する空間において、熱源と、より効率的な熱交換を行うことができる。また、冷却管の鉛直方向の寸法が小さいため、この冷却器は、設置スペースの鉛直方向の寸法が制限されている場合においても、熱交換効率を低下させることなく設置することができる。
【００２２】
また、冷却器は、その両端部が支持された状態における、長手方向の中央部の自重によるたわみ量が、長手方向の長さに関わらず２０ｍｍ以下であるような剛性を有することが好ましい。そのため、この冷却器は、その長手方向の中央部における支持を必要としない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、成形されたガラスシートが冷却される空間において、ガラスシートと効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができる。本発明に係る冷却器は、熱源が存在する空間において、熱源と効率的な熱交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施液体に係るガラス基板製造装置の概略構成図である。
【図２】成形装置の正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における、成形装置の断面図である。
【図４】冷却速度制御部材の外観図である。
【図５】冷却速度制御部材の近傍における図２の拡大図である。
【図６】端部冷却装置の外観図である。
【図７】冷却器の外観図である。
【図８】冷却器の側面図である。
【図９】変形例Ａに係る冷却器の上面図である。
【図１０】変形例Ａに係る冷却器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（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冷却器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、本実施形態で用いられるガラス基板製造装置１００の概略構成図である。ガラス基板製造装置１００は、図１に示されるように、熔解槽２００と、清澄槽３００と、成形装置４００とから構成される。熔解槽２００では、ガラス原料が加熱されて熔解ガラスが生成される。清澄槽３００では、熔解槽２００で生成された熔融ガラスに含まれる気泡が除去される。成形装置４００では、清澄槽３００で気泡が除去された熔融ガラスから、オーバーフローダウンドロー法によって、ガラスシートが連続的に成形される。成形されたガラスシートは、所定の寸法に切断され、製品サイズのガラス基板が得られる。ガラス基板は、端面加工工程、洗浄工程および検査工程等を経て、梱包されて出荷される。
【００２６】
ガラス基板製造装置１００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および有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に用いられる。このガラス基板は、例えば、０.２ｍｍ〜０.８ｍｍの厚みを有し、かつ、縦６８０ｍｍ〜２２００ｍｍおよび横８８０ｍｍ〜２５００ｍｍの寸法を有する。
【００２７】
（２）成形装置の詳細構成
図２は、成形装置４００の正面図である。図２は、成形装置４００によって成形されるガラスシート９０の表面に垂直な方向に沿って見た、成形装置４００の外観図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における、成形装置４００の断面図である。成形装置４００は、主として、成形体１０と、上部仕切り部材２０と、冷却ローラ３０と、冷却ユニット４０と、冷却器５１ａ〜５１ｆと、下部仕切り部材６０と、引下げローラ７０と、制御装置（図示せず）とから構成される。
【００２８】
（２−１）成形体
成形体１０は、図３に示されるように、略楔状かつ五角形の断面形状を有する。成形体１０は、耐火レンガで成形され、かつ、上部仕切り部材２０の上方の空間である成形体収容空間４１０に設置される。成形体１０は、略楔状の断面形状の尖端が下端に位置するように設置される。
【００２９】
成形体１０の上端面には、成形体１０の長手方向に沿って、溝１２が形成されている。成形体１０の長手方向の端部には、溝１２と連通しているガラス供給管１４が取り付けられている。溝１２は、ガラス供給管１４と連通している一方の端部から他方の端部に向かうに従って、徐々に浅くなるように形成されている。
【００３０】
清澄槽３００から送られてきた熔融ガラスは、ガラス供給管１４を経由して、溝１２に流し込まれる。成形体１０の溝１２からオーバーフローした熔融ガラス８０は、成形体１０の両側面を伝いながら流下し、成形体１０の下端の近傍において合流する。合流した熔融ガラス８０は、ガラスシート９０となる。ガラスシート９０は、連続的に成形され、上部仕切り部材２０の下方、かつ、下部仕切り部材６０の上方の空間である冷却空間４２０において、流下しながら冷却される。
【００３１】
（２−２）上部仕切り部材
上部仕切り部材２０は、成形体１０の下端の近傍に設置される一対の板状の断熱部材である。上部仕切り部材２０は、図３に示されるように、ガラスシート９０の厚み方向の両側に設置される。上部仕切り部材２０は、成形体収容空間４１０と冷却空間４２０とを鉛直方向に仕切る。成形体収容空間４１０は、成形体１０が設置される空間である。冷却空間４２０は、ガラスシート９０が流下しながら冷却される空間である。上部仕切り部材２０は、成形体収容空間４１０から冷却空間４２０への熱の移動を遮断する。
【００３２】
（２−３）冷却ローラ
冷却ローラ３０は、冷却空間４２０を流下するガラスシート９０を急冷するための部材である。冷却ローラ３０は、図２に示されるように、ガラスシート９０の幅方向の両端部を冷却する。冷却ローラ３０は、図３に示されるように、ガラスシート９０の厚み方向の両側に設置される。従って、ガラスシート９０は、その幅方向の両端部を、２対の冷却ローラ３０によって挟まれて急冷される。
【００３３】
（２−４）冷却ユニット
冷却ユニット４０は、冷却空間４２０を流下するガラスシート９０の冷却速度を調節しながら、ガラスシート９０を徐冷点近傍まで冷却するユニットである。ここで、徐冷点近傍は、ガラスシート９０の徐冷点に１００℃を足した温度から、ガラスシート９０の歪点とガラスシート９０の徐冷点とを足して２で除した温度までの温度領域である。冷却ユニット４０は、ガラスシート９０の流下方向に沿って、ガラスシート９０を段階的または連続的に冷却するように制御される。冷却ユニット４０は、主として、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆと、端部冷却装置４２と、保温部材４３とを有している。
【００３４】
（２−４−１）冷却速度制御部材
本実施形態では、図３に示されるように、６対の冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆが、上部仕切り部材２０の下方の冷却空間４２０に設置されている。冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆは、ガラスシート９０の流下方向、すなわち、鉛直方向に沿って設置されている。冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆは、鉛直方向に隙間なく並べられている。なお、鉛直方向に配置される冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの数は、成形装置４００の寸法、および、ガラスシート９０の徐冷点近傍までの冷却工程において設定したい、異なる冷却速度パターンの数等に応じて、適宜に決定されてもよい。
【００３５】
冷却速度制御部材４１ａは、６個の冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの内、ガラスシート９０の流下方向に対して、最も上流に設置されている。冷却速度制御部材４１ｆは、６個の冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの内、ガラスシート９０の流下方向に対して、最も下流に設置されている。冷却速度制御部材４１ａは、上部仕切り部材２０の下方に隣接して設置され、冷却速度制御部材４１ｆは、概ね下部仕切り部材６０の上方に設置されている。各冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆは、同じ構成を有している。次に、冷却速度制御部材４１ａを例として、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの構成について説明する。
【００３６】
一対の冷却速度制御部材４１ａは、ガラスシート９０の両表面の近傍に、それぞれ設置されている。冷却速度制御部材４１ａは、ガラスシート９０の幅方向、すなわち、水平方向に延びている部材である。冷却速度制御部材４１ａは、図２に示されるように、ガラスシート９０の幅方向の中央領域９０ａの表面と対向する位置に設置されている。以下、ガラスシート９０の中央領域９０ａは、板厚を均一にする対象の部分を含む領域であり、ガラスシート９０の両端部９０ｂは、製造後に切断される対象の部分を含む領域である。冷却速度制御部材４１ａの長手方向の長さは、ガラスシート９０の幅方向の長さよりも短い。
【００３７】
図４は、冷却速度制御部材４１ａの一部の外観図である。冷却速度制御部材４１ａは、折り曲げ加工された板状の金属部材である。この金属部材は、大気中で６００℃以上の耐熱性を有し、少なくとも３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有し、使用温度領域で０．８５以上の放射率特性を有することが好ましい。冷却速度制御部材４１ａの金属部材は、例えば、純ニッケルである。
【００３８】
冷却速度制御部材４１ａは、図４に示されるように、折り曲げ部６２ａと主部６３ａとを有するチャンネル（溝形鋼）である。折り曲げ部６２ａは、冷却速度制御部材４１ａの鉛直方向の両端部に位置し、金属部材が折り曲げられて形成された水平部である。主部６３ａは、折り曲げ部６２ａ以外の鉛直部である。主部６３ａは、ガラスシート９０に対向する面を有している。主部６３ａの鉛直方向の寸法ｈは、例えば、５０ｍｍ〜２５０ｍｍである。主部６３ａは、例えば、４ｍｍ以上の厚みｔを有することが好ましい。折り曲げ部６２ａの水平方向の寸法ｗは、例えば、４０ｍｍ〜９０ｍｍである。
【００３９】
図５は、冷却速度制御部材４１ａの近傍における図２の拡大図である。図５では、端部冷却装置４２が省略されている。図３に示されるように、冷却速度制御部材４１ａは、鉛直方向に隣接している冷却速度制御部材４１ｂと、ネジ止めによって連結されている。具体的には、冷却速度制御部材４１ａの下側の折り曲げ部６２ａは、冷却速度制御部材４１ｂの上側の折り曲げ部６２ｂと、ネジ止めによって連結されている。同様に、冷却速度制御部材４１ｂの下側の折り曲げ部６２ｂは、冷却速度制御部材４１ｃの上側の折り曲げ部６２ｃと、ネジ止めによって連結されている。
【００４０】
図３において、後方冷却空間４２２は、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆを挟んで、ガラスシート９０の反対側にある空間である。すなわち、後方冷却空間４２２は、ガラスシート９０側から見て、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの後方にある空間である。後方冷却空間４２２は、冷却空間４２０の一部である。冷却空間４２０において、後方冷却空間４２２は、後方冷却空間４２２以外の空間と仕切られている。具体的には、ガラスシート９０の幅方向における、後方冷却空間４２２の両側部は、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆと同じ形状を有するチャンネル等の部材によって仕切られている。後方冷却空間４２２の、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆと対向する側部は、成形装置４００の内壁や断熱部材によって仕切られている。後方冷却空間４２２の上部および下部は、それぞれ、冷却器５１ａおよび下部仕切り部材６０によって仕切られている。後方冷却空間４２２は、冷却器５１ｂ〜５１ｆによって、ガラスシート９０の進行方向に沿って、複数の冷却室４２２ａ〜４２２ｆに分割されている。
【００４１】
（２−４−２）端部冷却装置
端部冷却装置４２は、冷却空間４２０において、ガラスシート９０の幅方向の両端部を冷却するユニットである。端部冷却装置４２は、図２に示されるように、ガラスシート９０の幅方向の両端部９０ｂにおいて、ガラスシート９０の両表面と対向する位置に設置されている。端部冷却装置４２は、ガラスシート９０の幅方向において、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの両側に設置されている。また、図２に示されるように、複数の端部冷却装置４２が、ガラスシート９０の流下方向に沿って設置されている。
【００４２】
図６は、端部冷却装置４２の外観図である。端部冷却装置４２は、主として、水冷板４２ａと、給水管４２ｂと、排水管４２ｃとから構成されている。水冷板４２ａは、熱伝導率が比較的高く、耐酸化性および耐熱性に優れた部材で構成されている。本実施形態では、水冷板４２ａは、ステンレスで成形されている。水冷板４２ａは、冷却水が流れる流路を内部に有している。給水管４２ｂおよび排水管４２ｃは、水冷板４２ａの流路と連通している。水冷板４２ａは、ガラスシート９０の表面と対応する表面を有している。端部冷却装置４２は、ガラスシート９０に対して、近接または離反させることができる構造を有している。
【００４３】
冷却水は、給水管４２ｂを通って、水冷板４２ａの流路に供給される。水冷板４２ａの流路を通過して温められた冷却水は、排水管４２ｃから排出される。ガラスシート９０の幅方向の両端部９０ｂは、水冷板４２ａからの輻射熱伝達によって冷却される。
【００４４】
冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆおよび端部冷却装置４２によって、ガラスシート９０の両端部９０ｂは、ガラスシート９０の中央領域９０ａよりも大きい速度で冷却される。これにより、端部冷却装置４２は、ガラスシート９０の幅方向の収縮を抑制すると共に、ガラスシート９０の幅方向に所要の温度分布を形成することができる。
【００４５】
（２−４−３）保温部材
保温部材４３は、図５に示されるように、冷却速度制御部材４１ａの下側の折り曲げ部６２ａに固定されている。すなわち、保温部材４３は、後方冷却空間４２２に設置されている。冷却速度制御部材４１ａは、その長手方向に沿って、複数の保温部材４３が取り付けられている。保温部材４３は、ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が軟化点近傍になるまでの空間の少なくとも一部において、ガラスシート９０の肉厚分布形状に応じて、ガラスシート９０の幅方向において間欠的に、かつ、不規則に配置されている。ここで、軟化点近傍は、ガラスシート９０の軟化点に１００℃を足した温度から、ガラスシート９０の軟化点から１００℃を引いた温度までの温度領域である。保温部材４３は、ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が軟化点より低い空間において、ガラスシート９０の幅方向の中央領域９０ａから両端部９０ｂに向かってガラスシート９０の温度が段階的または連続的に下がるような温度プロファイルを形成するために、ガラスシート９０の幅方向において概ね規則的に、かつ、隙間無く配置されている。他の冷却速度制御部材４１ｂ〜４１ｆのそれぞれも、冷却速度制御部材４１ａと同様に、複数の保温部材４３が取り付けられている。
【００４６】
保温部材４３は、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆからの放熱を抑制する。保温部材４３は、例えば、セラミックファイバーボードおよびブランケットである。保温部材４３によって、ガラスシート９０の厚みおよび反りが制御される。例えば、ガラスシート９０の幅方向の中央領域９０ａの温度が軟化点近傍まで冷却される空間の少なくとも一部において、保温部材４３の寸法を適宜に調節することによって、ガラスシート９０の幅方向の板厚分布に応じて、ガラスシート９０の厚みが制御される。
【００４７】
また、保温部材４３を用いることによって、ガラスシート９０の幅方向の温度分布を制御することができる。これにより、ガラスシート９０の板厚偏差および反りを低減するために適したガラスシート９０の温度分布を実現することができる。
【００４８】
また、保温部材４３の寸法を適宜に調節することによって、ガラスシート９０の中央領域９０ａから両端部９０ｂに向かって、ガラスシート９０の温度が段階的または連続的に下がるような温度プロファイルを形成することができる。これにより、平面度が所定の範囲内となるように、ガラスシート９０の反りが制御される。このような温度プロファイルを形成するためには、例えば、冷却速度制御部材４１ｂ〜４１ｆの長手方向の中央部に設置される保温部材４３を、両端部に設置される保温部材４３よりも厚くしたり高くしたりする。
【００４９】
（２−５）冷却器
冷却器５１ａ〜５１ｆは、ガラスシート９０の進行方向に沿って、後方冷却空間４２２を鉛直方向に分割する部材である。一対の後方冷却空間４２２のそれぞれは、図３に示されるように、５個の冷却器５１ｂ〜５１ｆによって、６つの冷却室４２２ａ〜４２２ｆに分割されている。冷却室４２２ａ〜４２２ｆは、それぞれ、ガラスシート９０側から見て、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの後方にある空間である。冷却室４２２ａは、６つの冷却室４２２ａ〜４２２ｆの内、ガラスシート９０の流下方向に対して、最も上流に位置している。冷却室４２２ｆは、６つの冷却室４２２ａ〜４２２ｆの内、ガラスシート９０の流下方向に対して、最も下流に位置している。なお、冷却室４２２ａ〜４２２ｆの少なくとも一部が、冷却器５１ａ〜５１ｆによって冷却されていればよい。
【００５０】
図３に示されるように、冷却器５１ａは、冷却速度制御部材４１ａの上側の折り曲げ部６２ａの高さ位置に設置されている。冷却器５１ｂは、冷却速度制御部材４１ａと冷却速度制御部材４１ｂとの間の高さ位置に設置されている。すなわち、冷却器５１ｂは、冷却速度制御部材４１ａに対応する冷却室４２２ａと、冷却速度制御部材４１ｂに対応する冷却室４２２ｂとの間の高さ位置に設置されている。同様に、冷却器５１ｃは、冷却速度制御部材４１ｂと冷却速度制御部材４１ｃとの間の高さ位置に設置されている。すなわち、冷却器５１ｃは、冷却速度制御部材４１ｂに対応する冷却室４２２ｂと、冷却速度制御部材４１ｃに対応する冷却室４２２ｃとの間の高さ位置に設置されている。他の冷却器５１ｄ〜５１ｆに関しても、同様である。
【００５１】
冷却室４２２ａは、冷却速度制御部材４１ａ、冷却器５１ａおよび冷却器５１ｂによって取り囲まれ、冷却室４２２ｂは、冷却速度制御部材４１ｂ、冷却器５１ｂおよび冷却器５１ｃによって取り囲まれている。冷却室４２２ｃ〜４２２ｅに関しても、同様である。冷却室４２２ｆは、冷却速度制御部材４１ｆ、冷却器５１ｆおよび下部仕切り部材６０によって取り囲まれている。
【００５２】
各冷却器５１ａ〜５１ｆは、同じ構成を有している。次に、冷却器５１ｂの構成について説明する。なお、以下の説明は、他の冷却器５１ａ，５１ｃ〜５１ｆにも適用可能である。冷却器５１ｂは、主として、断熱板５２ｂと、冷媒管５３ｂと、支持部５４ｂとから構成される。図７は、冷却器５１ｂを下方から見た外観図である。図８は、冷却器５１ｂの側面図である。
【００５３】
（２−５−１）断熱板
断熱板５２ｂは、ガラスシート９０の幅方向において、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆとほぼ同じ長さを有している。断熱板５２ｂは、冷却器５１ｂによって隔てられている冷却室４２２ａと冷却室４２２ｂとの間の熱の移動を抑制する。
【００５４】
断熱板５２ｂは、冷却器５１ｂの上部に取り付けられる。すなわち、図７は、後方冷却空間４２２に設置される冷却器５１ｂを、下方から見た外観図である。断熱板５２ｂの長手方向は、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの長手方向、および、ガラスシート９０の幅方向と平行である。断熱板５２ｂは、０．０７ｍ2・Ｋ／Ｗ以上の熱抵抗を有することが好ましい。
【００５５】
（２−５−２）冷媒管
冷媒管５３ｂは、冷却器５１ｂの下部に取り付けられる。冷媒管５３ｂは、内部を冷却水が流れる管である。冷媒管５３ｂは、断熱板５２ｂの下面に取り付けられる。冷媒管５３ｂは、主として、複数の角管９１と、複数のロングエルボ９２と、流入管９３と、流出管９４とから構成される。本実施形態では、図７に示されるように、冷媒管５３ｂは、４本の角管９１と、３個のロングエルボ９２とを有している。なお、角管９１、ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４としては、市販のステンレスパイプおよび銅パイプ等が用いられる。角管９１は、略正方形の断面形状を有する。ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４は、略円形の断面形状を有する。
【００５６】
４本の角管９１は、断熱板５２ｂの長手方向に沿って、断熱板５２ｂの下面に取り付けられている。４本の角管９１は、所定の間隔を空けて、互いに平行に設置されている。隣接する角管９１間の間隔は、角管９１の外径以上である。ロングエルボ９２は、図７に示されるように、隣接する角管９１の端部同士を連結するＵ字形の管である。流入管９３および流出管９４は、断熱板５２ｂの両端に設置されている２本の角管９１の端部に連結されている。流入管９３および流出管９４に連結されていない２本の角管９１は、その両端部において、互いに異なる２本の角管９１と、ロングエルボ９２で連結されている。ロングエルボ９２の断面積は、流入管９３および流出管９４の断面積と、ほぼ等しい。角管９１の断面積は、流入管９３および流出管９４の断面積の４倍未満である。
【００５７】
冷媒管５３ｂの内部を流れる水は、流入管９３から供給されて、角管９１およびロングエルボ９２を交互に流れて、流出管９４から排出される。冷媒管５３ｂ内部を流れる水は、図７に示されるように、断熱板５２ｂの長手方向において、複数回往復する。
【００５８】
（２−５−３）支持部
支持部５４ｂは、冷却器５１ｂの両側部に取り付けられる。一対の支持部５４ｂは、それぞれ、４本の角管９１の端部に連結されている。角管９１は、図８に示されるように、熱伝セメント９６によって支持部５４ｂに固着されている。４本の角管９１の上端面は、図８に示されるように、管平面９５に含まれる。管平面９５は、４本の角管９１の上端面を含む仮想上の平面である。管平面９５は、断熱板５２ｂの下面と平行な平面である。断熱板５２ｂは、管平面９５と接した状態で、４本の角管９１の上端面に、その自重を預けて支持されている。すなわち、４本の角管９１の上端面は、断熱板５２ｂの下面と接着する面である。
【００５９】
支持部５４ｂは、冷却空間４２０を構成する壁面に固定されている。冷却器５１ｂは、一対の支持部５４ｂによって、その両端部が支持された状態で、後方冷却空間４２２に設置されている。冷却器５１ｂは、その長手方向の中央部の自重によるたわみ量が２０ｍｍ以下であるような剛性を有している。
【００６０】
（２−６）下部仕切り部材
下部仕切り部材６０は、冷却ユニット４０の下方に設置される板状の断熱部材である。下部仕切り部材６０は、図３に示されるように、ガラスシート９０の厚み方向の両側に設置される。下部仕切り部材６０は、冷却空間４２０と、冷却空間４２０の下方の徐冷空間４３０とを鉛直方向に仕切る。下部仕切り部材６０は、冷却空間４２０から徐冷空間４３０への熱の移動を遮断する。
【００６１】
（２−７）引下げローラ
引下げローラ７０は、図２および図３に示されるように、徐冷空間４３０に設置され、ガラスシート９０を引き下げるための部材である。徐冷空間４３０は、ガラスシート９０が引下げローラ７０によって引き下げられながら徐々に冷却される空間である。引下げローラ７０は、ガラスシート９０の厚み方向の両側、および、ガラスシート９０の幅方向の両端部に設置されている。引下げローラ７０は、モータ駆動により回転する。引下げローラ７０の回転によって、ガラスシート９０は引き下げられる。
【００６２】
ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が徐冷点になるまでのガラスシート９０の平均冷却速度は、ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が徐冷点から歪点より５０℃低い温度になるまでのガラスシート９０の平均冷却速度より大きい。ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が徐冷点になるまで冷却される空間は、冷却空間４２０である。ガラスシート９０の中央領域９０ａの温度が徐冷点から歪点より５０℃低い温度になるまで冷却される空間は、徐冷空間４３０の一部の空間である。
【００６３】
（２−８）制御装置
制御装置は、主として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびハードディスク等から構成される。制御装置は、冷却ローラ３０、端部冷却装置４２、冷却器５１ａ〜５１ｆおよび引下げローラ７０等と接続されている。制御装置は、例えば、冷却ローラ３０および引下げローラ７０の回転速度を調節する。制御装置は、例えば、端部冷却装置４２の水冷板４２ａを通過する冷却水の流量を調節する。制御装置は、例えば、冷却器５１ａの冷媒管５３ａを通過する冷却水の流量を調節する。
【００６４】
（３）ガラス基板製造装置の動作
成形体１０の溝１２からオーバーフローした熔融ガラス８０は、成形体１０の両側面を伝って流下して、成形体１０の下端の近傍で合流する。合流した熔融ガラス８０は、ガラスシート９０になる。ガラスシート９０は、連続的に成形され、冷却空間４２０および徐冷空間４３０を流下しながら冷却される。
【００６５】
冷却空間４２０では、最初に、冷却ローラ３０によって、ガラスシート９０の幅方向の両端部が急冷される。次に、冷却ユニット４０によって、ガラスシート９０の冷却速度が調節されながら、ガラスシート９０が徐冷点近傍まで冷却される。徐冷空間４３０では、ガラスシート９０は、引下げローラ７０によって引き下げられながら徐々に冷却される。冷却されたガラスシート９０は、所定の寸法に切断されて、製品サイズのガラス基板が得られる。
【００６６】
（４）ガラス基板製造装置の特徴
（４−１）
本実施形態に係る冷却器５１ｂ（以下、他の冷却器５１ａ，５１ｃ〜５１ｆについても同様である。）では、角管９１の断面積は、ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４の断面積の４倍未満であり、流入管９３と角管９１との連結部、角管９１とロングエルボ９２との連結部、および、角管９１と流出管９４との連結部において、冷媒管５３ｂの流路断面積の変化率が、所定の値未満に抑えられている。すなわち、冷媒管５３ｂの流路全体は、流路断面積が急激に拡大する部分、および、流路断面積が急激に縮小する部分を有さない。
【００６７】
熱交換に用いられる液体冷媒が内部を流れる冷媒管が、流路断面積が急激に変化する部分を有している場合、冷媒管の内部に、冷媒の流れが滞留する部分が発生する。冷媒が滞留する部分では、冷媒管を流れる冷媒と、冷媒管の周囲の雰囲気との熱交換効率が低下する。また、冷媒の清浄度が低い場合、冷媒が滞留する部分において、冷媒に含まれる不純物が沈降および堆積して、冷媒管が詰まる原因となる可能性がある。また、流路断面積が急激に変化する等、冷媒管の流路形状が複雑である場合、冷媒管に冷媒を満たす際に冷媒管内部の空気が完全に抜け切らないおそれがある。これにより、冷媒に接していない冷媒管の壁面が、局所的に加熱および酸化され、破損する可能性がある。
【００６８】
本実施形態では、上述したように、冷媒管５３ｂは、流路断面積が急激に変化する部分を有さないので、冷媒が滞留する部分の発生が抑えられる。そのため、冷媒管５３ｂ内部を流れる冷媒と、冷媒管５３ｂの周囲の雰囲気との熱交換の効率が低下することが抑制され、冷媒に含まれる不純物で冷媒管５３ｂが詰まることが抑制される。また、冷媒管５３ｂ内部に空気が滞留する部分が発生することが抑制されるため、冷媒管５３ｂの壁面が局所的に加熱されて破損することが抑制される。
【００６９】
従って、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆは、熱交換効率の低下を抑制することができるので、冷却器５１ａ〜５１ｆを備えるガラス基板製造装置１００は、成形されたガラスシート９０が冷却される冷却空間４２０において、ガラスシート９０と効率的に熱交換を行うことができる。
【００７０】
（４−２）
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂを構成する４本の角管９１の上端面は同一の管平面９５に含まれる。断熱板５２ｂは、４本の角管９１によって支持されている。断熱板５２ｂは、冷却器５１ｂの上方の冷却室４２２ａと、冷却器５１ｂの下方の冷却室４２２ｂとを分離する。そのため、冷却室４２２ａと冷却室４２２ｂとの間において、気流の移動が発生せず、熱移動が遮断されている。
【００７１】
これにより、断熱板５２ｂの下面に取り付けられる冷媒管５３ｂと、冷却器５１ｂの下方の冷却室４２２ｂの雰囲気との間の熱交換が行われる。一方、冷媒管５３ｂと、冷却器５１ｂの上方の冷却室４２２ａの雰囲気との間の熱交換は、断熱板５２ｂによって抑制される。すなわち、冷却器５１ｂは、冷却室４２２ａに接している冷却速度制御部材４１ａの温度に影響を与えることなく、冷却室４２２ｂに接している冷却速度制御部材４１ｂの温度を調節することができる。
【００７２】
そのため、冷却器５１ａ〜５１ｆは、それぞれ、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの温度のみを調節することができる。これにより、例えば、制御装置を用いて、各冷却器５１ａ〜５１ｆを通過する冷媒の流量を制御することで、各冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの温度を独立に調節することができる。
【００７３】
従って、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆは、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆを介して、ガラスシート９０と効率的かつ制御性に優れた熱交換を行うことができる。これにより、冷却器５１ａ〜５１ｆは、ガラスシート９０の冷却速度を適切に制御することができる。
【００７４】
（４−３）
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、４本の角管９１が、間隔を空けて互いに平行に配置されている。各角管９１の上端面は、断熱板５２ｂの下面に接着されている。そのため、冷却器５１ｂの各角管９１の上端面以外の３つの面は、冷却室４２２ｂの雰囲気に接している。このように、４本の角管９１が間隔を空けて配置されることで、冷却室４２２ｂと接する角管９１の表面積を大きく取れるので、冷却器５１ｂの熱交換効率が向上する。
【００７５】
従って、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆは、高い熱交換効率を有するので、冷却器５１ａ〜５１ｆを備えるガラス基板製造装置１００は、ガラスシート９０が冷却される冷却空間４２０において、ガラスシート９０と効率的に熱交換を行うことができる。また、４本の角管９１が間隔を空けて配置されている構成によって、冷却器５１ｂの軽量化を実現することができる。
【００７６】
（４−４）
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂの流路の大部分を占める角管９１は、断熱板５２ｂの下面に取り付けられ、かつ、ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４のみが、図８に示されるように、角管９１の下端面から下方に突出している。ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４は、角管９１の端部に連結されている。そのため、冷却器５１ｂの長手方向の両端部を除いて、冷却器５１ｂの高さ寸法は、断熱板５２ｂの高さ寸法と、角管９１の高さ寸法とを合わせた値以内に納まっている。
【００７７】
従って、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆは、その長手方向の両端部を除いて、高さ寸法を抑えることができる。そのため、冷却空間４２０の高さ寸法が制限されている場合においても、熱交換効率を低下させることなく、複数の冷却器５１ａ〜５１ｆを設置することができる。
【００７８】
（４−５）
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂを構成する角管９１、ロングエルボ９２、流入管９３および流出管９４として、市販のステンレスパイプおよび銅パイプ等が用いられる。また、冷媒管５３ｂを組み立てるためには、角管９１とロングエルボ９２との連結部、角管９１と流入管９３との連結部、および、角管９１と流出管９４との連結部を全周溶接するだけでよい。
【００７９】
従って、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆは、単純な構造を有する冷媒管５３ｂを備えるので、冷媒管５３ｂを組み立てるための工数およびコストを抑えることができる。
【００８０】
（４−６）
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、角管９１の両端部は、熱伝セメント９６によって一対の支持部５４ｂに固着されている。熱伝セメント９６は、高い熱伝導率を有するので、支持部５４ｂは、角管９１内部を流れる冷媒によって冷却されやすい。
【００８１】
支持部５４ｂの一方の端部は、冷却速度制御部材４１ｂの近傍に位置しているため、流下しているガラスシート９０の熱によって加熱されやすい。支持部５４ｂが加熱されて酸化すると、支持部５４ｂの破損および熱変形が発生するおそれがある。
【００８２】
本実施形態では、角管９１内部を流れる冷媒によって支持部５４ｂが冷却されやすいので、支持部５４ｂの破損および熱変形が抑制される。
【００８３】
（４−７）
本実施形態に係る冷却器５１ｂは、一対の支持部５４ｂによって、その両端部が支持された状態で設置されている。冷却器５１ｂは、その長手方向の寸法に関わらず、その長手方向の中央部の自重によるたわみ量が２０ｍｍ以下であるような剛性を有している。そのため、冷却器５１ｂの両端部のみが一対の支持部５４ｂによって支持されている状態においても、冷却器５１ｂの中央部は、自重によってほとんど垂れ下がらない。すなわち、冷却器５１ｂの中央部は、他の支持部材によって支持される必要がない。
【００８４】
従って、冷却器５１ｂは、その長手方向の中央部が他の支持部材によって支持される必要がないので、熱交換効率の低下を抑制することができる。また、冷却器５１ｂは、その長手方向の中央部の近傍の空間へのアクセスが妨げられない。そのため、冷却器５１ｂが設置される後方冷却空間４２２を、冷却器５１ｂの長手方向において、効率的に利用することができる。
【００８５】
（４−８）
本実施形態に係るガラス基板製造装置１００では、冷却空間４２０において、ガラスシート９０の流下方向に沿って、複数の冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆが設置されている。冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆは、それぞれ、冷却室４２２ａ〜４２２ｆに接している。冷却室４２２ａ〜４２２ｆは、それぞれ、冷却器５１ａ〜５１ｆによって冷却される。すなわち、冷却器５１ａ〜５１ｆは、それぞれ、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの温度を調節する。これにより、流下されながら冷却されるガラスシート９０の冷却速度が制御される。
【００８６】
従来のガラス基板製造装置では、例えば、成形体の下端から離れた直後のガラスシートを急速に冷却するために、冷却用の気体を冷却速度制御部材に吹き付けて、ガラスシートの温度を調節する方法が用いられていた。しかし、この方法では、冷却速度制御部材に吹き付けられる気体の、ガラスシート幅方向における僅かな流量差に起因して、ガラスシートの温度差が発生するため、ガラスシートの温度を調節しにくい。また、冷却速度制御部材に吹き付けられる気体の一部が、意図せず漏れ出してガラスシートに衝突することに起因して、ガラスシートの温度差が発生するおそれがある。そのため、この方法では、ガラスシートの冷却速度を調整することが困難であるため、ガラスシートの板厚偏差が増加してしまう問題がある。
【００８７】
本実施形態に係るガラス基板製造装置１００では、冷却器５１ａ〜５１ｆは、それぞれ、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの温度を独立して調節することができる。そのため、冷却器５１ａ〜５１ｆは、ガラスシート９０の流下方向に沿って、ガラスシート９０の冷却速度を所望の値に容易に調節することができる。従って、ガラス基板製造装置１００は、ガラスシート９０の板厚偏差を増加させることなく、ガラスシート９０を効率的に量産することができる。
【００８８】
（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
本実施形態に係る冷却器５１ｂ（以下、他の冷却器５１ａ，５１ｃ〜５１ｆについても同様である。）では、熱交換用の冷媒が内部を流れる角管９１は、略正方形の断面形状を有する管である。しかし、角管９１の代わりに、略円形の断面形状を有する円管が用いられてもよい。
【００８９】
図９および図１０は、本実施形態に係る冷却器５１ｂの変形例である冷却器１５１ｂを表す。図９は、冷却器１５１ｂの上面図である。図１０は、冷却器１５１ｂの側面図である。冷却器１５１ｂは、主として、断熱板１５２ｂと、冷媒管１５３ｂと、支持部１５４ｂとから構成される。なお、冷却器１５１ｂは、本実施形態に係る冷却器５１ｂと同じ位置に配置され、かつ、同じ効果を有する。
【００９０】
冷却器１５１ｂの断熱板１５２ｂおよび支持部１５４ｂは、それぞれ、本実施形態に係る冷却器５１ｂの断熱板５２ｂおよび支持部５４ｂと、同一の構成を有している。冷却器１５１ｂの冷媒管１５３ｂは、本実施形態に係る冷却器５１ｂの冷媒管５３ｂと、異なる構成を有している。冷媒管１５３ｂは、図９に示されるように、４本の円管１９１と、３個のロングエルボ１９２と、流入管１９３と、流出管１９４とから構成される。円管１９１の断面積は、ロングエルボ１９２と、流入管１９３および流出管１９４の断面積と、ほぼ同じである。ロングエルボ１９２、流入管１９３および流出管１９４は、熱伝セメント１９６によって支持部１５４ｂに固着されている。
【００９１】
４本の円管１９１は、間隔を空けて互いに平行に配置されている。各円管１９１の上端は、断熱板１５２ｂの下面に接着されている。流入管１９３および流出管１９４は、断熱板１５２ｂの両端に設置されている２本の円管１９１の端部に連結されている。流入管１９３および流出管１９４に連結されていない２本の円管１９１は、その両端部において、互いに異なる２本の円管１９１と、ロングエルボ１９２で連結されている。
【００９２】
本変形例では、図１０に示されるように、ロングエルボ１９２および流入管１９３は、円管１９１と同じ高さ位置に設置されている。流出管１９４は、円管１９１との連結部を除く部分において、円管１９１より低い高さ位置にある。
【００９３】
冷媒管１５３ｂの内部を流れる冷却水は、流入管１９３から流入して、円管１９１およびロングエルボ１９２を交互に流れて、流出管１９４から流出する。冷媒管１５３ｂの内部を流れる冷却水は、図９に示されるように、断熱板１５２ｂの長手方向において、複数回往復する。
【００９４】
本変形例では、冷却器１５１ｂの冷媒管１５３ｂは、円管１９１を有している。円管１９１は、本実施形態の角管９１と比べて、断熱板１５２ｂとの接着面積が小さい。しかし、４本の円管１９１が間隔を空けて配置されている構成により、断熱板１５２ｂの下方の冷却室と接する円管１９１の表面積が大きい。従って、冷却器１５１ｂは、本実施形態に係る冷却器５１ｂと同様に、高い熱交換効率を有する。
【００９５】
（５−２）変形例Ｂ
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂは、間隔を空けて複数回往復するように配置されている。具体的には、冷媒管５３ｂ内部を流れる冷媒は、４本の角管９１を通過することで、断熱板５２ｂの長手方向に沿って、２回往復する。しかし、冷媒管５３ｂの往復回数は、角管９１の断面積および断熱板５２ｂの寸法等に応じて、適宜に変更されてもよい。
【００９６】
また、角管９１の断面積も、適宜に変更されてもよい。本実施形態では、角管９１の断面積は、流入管９３および流出管９４の断面積の４倍未満である。しかし、角管９１の断面積は、流入管９３および流出管９４の断面積とほぼ同じであることが好ましい。これにより、角管９１と流入管９３との連結部等における、冷媒管５３ｂの流路断面積の変化率が抑えられるので、冷媒の流れが滞留する部分がより発生しにくくなる。
【００９７】
（５−３）変形例Ｃ
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂの角管９１は、ステンレスパイプおよび銅パイプ等で成形されている。角管９１の上端面以外の３つの面は、冷却室４２２ｂの雰囲気に接している。そのため、角管９１の上端面以外の３つの面に、高放射率塗料が塗布されてもよい。これにより、角管９１の熱輻射の吸収率が増加するので、角管９１内部を流れる冷媒と、冷却室４２２ｂの雰囲気との熱交換効率が向上する。
【００９８】
なお、角管９１の表面に高放射率塗料を塗布する前に、角管９１の表面をサンドブラスト加工してもよい。これにより、角管９１の表面における高放射率塗料の付着性が向上する。
【００９９】
（５−４）変形例Ｄ
本実施形態に係る冷却器５１ｂでは、冷媒管５３ｂは、４本の角管９１を有している。しかし、４本の角管９１の内、熱源に近い位置にあり加熱されやすい角管９１が、「変形例Ａ」の円管１９１で置き換えられてもよい。具体的には、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆに最も近い位置にある角管９１が、円管１９１で置き換えられてもよい。
【０１００】
冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆに最も近い位置にある角管９１において、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆと対向する面である対向面と、対向面に対して直角に連結している面との間では、熱輻射熱伝導により受ける熱量が大きく異なる。そのため、この角管９１には、その表面に応じて大きな温度差が生じるので、その温度差に起因する熱変形によって、角管９１の角部に大きな応力が発生するおそれがある。これにより、角管９１が破損するおそれがある。そのため、熱源に近い位置にある角管９１は、円管１９１で置き換えられることが好ましい。
【０１０１】
（５−５）変形例Ｅ
本実施形態では、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの材料として、純ニッケルが用いられているが、熱伝導率の高い他の材料、例えば、モリブデン、焼結ＳｉＣ、再結晶ＳｉＣ、人造黒鉛、鉄およびタングステンが用いられてもよい。
【０１０２】
しかし、モリブデンは、非酸化雰囲気下で用いられることが好ましい。また、モリブデンを酸化雰囲気下で用いる場合には、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆに耐酸化コートを施すことが好ましい。また、焼結ＳｉＣおよび再結晶ＳｉＣは、酸化雰囲気下で用いることができ、人造黒鉛、鉄およびタングステンは、非酸化雰囲気下で用いることができる。
【０１０３】
（５−６）変形例Ｆ
本実施形態では、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆとして、チャンネル（溝形鋼）が用いられているが、他の形状を有する金属部材が用いられてもよい。この場合、鉛直方向に隣接している冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆ同士の接触を最小限にすることで、隣接している冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆ同士の熱伝導が抑えられる構成が好ましい。
【０１０４】
（５−７）変形例Ｇ
本実施形態では、幅方向の長さが２２００ｍｍであるガラスシート９０を冷却するためのガラス基板製造装置１００として、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの長手方向の長さ、および、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの数を例示した。しかし、ガラス基板製造装置１００によって製造されるガラスシート９０の幅方向の長さおよび厚み等に応じて、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの長手方向の長さ、および、冷却速度制御部材４１ａ〜４１ｆの数が変更されてもよい。
【０１０５】
（５−８）変形例Ｈ
本実施形態において、冷却速度制御部材４１ａの主部６３ａは、鉛直方向に延びているが、例えば、鉛直方向に対して傾斜し、または、鉛直方向に沿って凸凹部が形成されてもよい。これにより、ガラスシート９０の表面に沿って発生する上昇気流が抑制され、鉛直方向におけるガラスシート９０の冷却速度の差を抑えることができる。従って、本変形例では、冷却空間４２０において、ガラスシート９０をほぼ一定の速度で冷却することができる。
【０１０６】
（５−９）変形例Ｉ
本実施形態において、後方冷却空間４２２は、５個の冷却器５１ｂ〜５１ｆによって、ガラスシート９０の進行方向に沿って、６個の冷却室４２２ａ〜４２２ｆに分割されている。しかし、後方冷却空間４２２は、少なくとも一部が冷却器５１ａ〜５１ｆによって分割されていれば、他の断熱部材等によって分割されてもよい。
【０１０７】
（５−１０）変形例Ｊ
本実施形態において、冷却室４２２ａ〜４２２ｆは、それぞれ、冷却器５１ａ〜５１ｆによって冷却される。しかし、冷却室４２２ａ〜４２２ｆは、少なくとも一部が冷却器５１ａ〜５１ｆによって冷却されていれば、例えば、本実施形態に係る冷却器５１ａ〜５１ｆと異なる構成を有する冷却器、および、他の冷却手段によって冷却されてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０      成形体
４１ａ〜４１ｆ      冷却速度制御部材
４２      端部冷却装置
４３      保温部材
５１ａ〜５１ｆ      冷却器
５２ｂ    断熱板
５３ｂ    冷媒管
８０      熔融ガラス
９０      ガラスシート
９５      管平面
４２２      後方冷却空間
４２２ａ〜４２２ｆ    冷却室
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０９】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０１８０７２号パンフレット
【特許文献２】特表第２００９−５０２７０６号公報
【図１】
2014070000.tif 000003
【図２】
2014070000.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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