(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンドロー法によるガラス板の製造方法であって、
熔融ガラスをシート状のガラス板に成形する成形工程と、
前記成形工程で成形したガラス板を、鉛直方向下方に搬送しながら、炉壁により囲まれた徐冷空間において、前記徐冷空間内の温度を制御する複数のヒータを用いて徐冷する徐冷工程と、を備え、
前記冷却工程では、前記ガラス板が保有する保有熱量を、前記ヒータが発する発熱量を用いて、前記徐冷空間内の空間熱量とともに求め、前記保有熱量と前記ガラス板の歪との予め定められた関係に基づいて、前記ガラス板の歪を求め、
前記ヒータ熱量を制御することにより、前記ガラス板の保有熱量を補正して、前記ガラス板の歪を抑制する、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記徐冷空間を前記鉛直方向に複数の空間に分け、各空間において複数のヒータを用いて空間内の温度を制御し、
前記各空間において前記ガラス板の歪をそれぞれ求めた結果に基づいて、前記ヒータが発するヒータ熱量を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス板の歪は、熱流体解析シミュレーション及び粘弾性モデル解析シミュレーションにより求める、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記徐冷空間は前記鉛直方向に複数の空間に分けられており、
前記熱流体解析シミュレーションでは、前記複数の空間のそれぞれに進入するときのガラス板の保有熱量をガラス板の進入時の保有熱量とし、前記進入時のガラス板の保有熱量と前記ヒータの前記発熱量を与えることにより、前記ガラス板の前記複数の空間それぞれにおける前記ガラス板の保有熱量を求める、請求項３に記載のガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記複数の空間を前記ガラス板が流れるとき、前記熱流体解析シミュレーションは、前記複数の空間のそれぞれにおいて行なわれ、前記複数の空間のうち、前記ガラス板の流れ方向の上流側からみて２段目以降の空間では、上流側に隣接する空間において前記ガラス板が出るときの温度分布を、前記進入時の保有熱量として用いる、請求項４に記載のガラス板の製造方法。
【請求項６】
ダウンドロー法によるガラス板の製造装置であって、
熔融ガラスをシート状のガラス板に成形する成形体と、
前記成形体で成形したガラス板を、鉛直方向下方に搬送しながら、炉壁により囲まれた徐冷空間と、
前記徐冷空間内の温度を制御し、前記ガラス板を徐冷する複数のヒータと、を備えた成形装置を含み、
前記成形装置は、
前記ガラス板が保有する保有熱量を、前記ヒータが発した発熱量を用いて、前記徐冷空間内の空間熱量とともに求め、前記保有熱量と前記ガラス板の歪との予め定められた関係に基づいて、前記ガラス板の歪を求める第１の部分と、
前記ヒータ熱量を制御することにより、前記ガラス板の保有熱量を補正して、前記ガラス板の歪を抑制する第２の部分と、を有する
ことを特徴とするガラス板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板の反り及び歪が低減され得るガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダウンドロー法を用いてガラス板を製造する方法が用いられている。ダウンドロー法では、成形体に熔融ガラスを流し込んだ後、当該熔融ガラスを成形体の頂部からオーバーフローさせる。オーバーフローされた熔融ガラスは、成形体の両側面に沿って流下し、成形体の下端部で合流することにより、シート状のガラス板となる。ガラス板は、その後、ローラによって下方に引っ張られ、所定の長さに切断される。
しかし、下方に引っ張られ、所定の長さに切断されるまでの間に、ガラス板は熱収縮し、これにより反り及び歪（残留応力）が生じる。このような反り及び歪は、ガラス板を、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板として用いた際に、表示欠陥の原因となる。【０００３】
特許文献１には、ガラス板の板厚を極力均一にし、反り及び歪を低減するためのガラス板の製造方法が記載されている。具体的には、ガラス板の幅方向の端部が前記端部に挟まれた中央領域の温度より低く、且つ、前記中央領域の温度が均一になるようにする第１温度制御工程と、前記ガラス板の幅方向の温度が中央部から端部に向かって低くなるようにする第２温度制御工程と、ガラス歪点の近傍の温度領域において、前記ガラス板の幅方向の端部と中央部との温度勾配がなくなるようにする第３温度制御工程とを含む、ガラス歪点上温度制御工程、が行われる、ガラス板の冷却工程を含むガラス板の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３３８４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のガラス板の製造方法を用いて得られたガラス板の反り及び歪は、従来の方法より低減できるものの、得られるガラス板の歪は所望のとおりに形成されないことがあった。そこで、本発明者が鋭意検討し、研究を進めた結果、ガラス板の歪が所望のとおりに形成されない原因が、ガラス板の歪と相関関係にあるガラス板を徐冷する徐冷空間内での温度の制御の精度が十分でないことにあることを見出し、徐冷空間の温度を制御するヒータにより発生させる熱量を制御することによりガラス板の反り及び歪を低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の形態を含む。
（形態１）
ダウンドロー法によるガラス板の製造方法であって、
熔融ガラスをシート状のガラス板に成形する成形工程と、
前記成形工程で成形したガラス板を、鉛直方向下方に搬送しながら、炉壁により囲まれた徐冷空間において、前記徐冷空間内の温度を制御する複数のヒータを用いて徐冷する徐冷工程と、を備え、
前記冷却工程では、前記ガラス板が保有する保有熱量を、前記ヒータが発する発熱量を用いて、前記徐冷空間内の空間熱量とともに求め、前記保有熱量と前記ガラス板の歪との予め定められた関係に基づいて、前記ガラス板の歪を求め、
前記ヒータ熱量を制御することにより、前記ガラス板の保有熱量を補正して、前記ガラス板の歪を抑制する、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。【０００７】
（形態２）
前記徐冷空間を前記鉛直方向に複数の空間に分け、各空間において複数のヒータを用いて空間内の温度を制御し、
前記各空間において前記ガラス板の歪をそれぞれ求めた結果に基づいて、前記ヒータが発するヒータ熱量を制御する、
ことを特徴とする形態１に記載のガラス板の製造方法。【０００８】
（形態３）
前記ガラス板の歪は、熱流体解析シミュレーション及び粘弾性モデル解析シミュレーションにより求める、
ことを特徴とする形態１又は２に記載のガラス板の製造方法。【０００９】
（形態４）
前記徐冷空間は前記鉛直方向に複数の空間に分けられており、
前記熱流体解析シミュレーションでは、前記複数の空間のそれぞれに進入するときのガラス板の保有熱量をガラス板の進入時の保有熱量とし、前記進入時のガラス板の保有熱量と前記ヒータの前記発熱量を与えることにより、前記ガラス板の前記複数の空間それぞれにおける前記ガラス板の保有熱量を求める、形態３に記載のガラス板の製造方法。【００１０】
（形態５）
前記複数の空間を前記ガラス板が流れるとき、前記熱流体解析シミュレーションは、前記複数の空間のそれぞれにおいて行なわれ、前記複数の空間のうち、前記ガラス板の流れ方向の上流側からみて２段目以降の空間では、上流側に隣接する空間において前記ガラス板が出るときの温度分布を、前記進入時の保有熱量として用いる、請求項４に記載のガラス板の製造方法。【００１１】
（形態６）
ダウンドロー法によるガラス板の製造装置であって、
熔融ガラスをシート状のガラス板に成形する成形体と、
前記成形体で成形したガラス板を、鉛直方向下方に搬送しながら、炉壁により囲まれた徐冷空間と、
前記徐冷空間内の温度を制御し、前記ガラス板を徐冷する複数のヒータと、を備えた成形装置を含み、
前記成形装置は、
前記ガラス板が保有する保有熱量を、前記ヒータが発した発熱量を用いて、前記徐冷空間内の空間熱量とともに求め、前記保有熱量と前記ガラス板の歪との予め定められた関係に基づいて、前記ガラス板の歪を求める第１の部分と、
前記ヒータ熱量を制御することにより、前記ガラス板の保有熱量を補正して、前記ガラス板の歪を抑制する第２の部分と、を有する
ことを特徴とするガラス板の製造装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、徐冷空間の温度を制御するヒータから発生させる熱量を制御することにより、ガラス板の反り及び歪を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るガラス板の製造方法の一部のフローチャートである。
【図２】本実施形態に係るガラス板の製造方法に用いる、ガラス板の製造装置に含まれる熔解装置を主として示す図である。
【図３】成形装置の概略の正面図である。
【図４】成形装置の概略の側面図である。
【図５】制御装置の制御ブロック図である。
【図６】成形装置の概略の正面図の一部拡大図である。
【図７】成形装置の概略の横断面図である。
【図８】図７のＡ線における断面図である。
【図９】本実施形態における、徐冷空間の一段モデルを示す図である。
【図１０】一般的なガラスの温度と比熱の関係を示す図である。
【図１１】ガラス板の応力緩和パラメータを示す図である。
【図１２】ガラス板の構造緩和パラメータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、ガラス板の製造装置を用いてガラス板を製造する、本実施形態のガラス板の製造方法について説明する。
【００１５】
（１）ガラス板の製造方法の概要
図１は、本実施形態に係るガラス板の製造方法の一部のフローチャートである。
以下、図１を用いてガラス板の製造方法について説明する。
ガラス板は、図１に示すように、溶解工程ＳＴ１と、清澄工程ＳＴ２と、均質化工程ＳＴ３と、成形工程ＳＴ４と、冷却工程ＳＴ５と、切断工程ＳＴ６とを含む種々の工程を経て製造される。以下、これらの工程について説明する。
【００１６】
溶解工程ＳＴ１では、ガラス原料を加熱して溶解する。ガラス原料は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の組成からなる。溶解したガラス原料は、熔融ガラスとなる。
清澄工程ＳＴ２では、熔融ガラスを清澄する。具体的には、熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラスから放出する、或いは、熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラス中に吸収する。
均質化工程ＳＴ３では、熔融ガラスを均質化する。なお、この工程では、清澄が済んだ熔融ガラスの温度調整を行う。
成形工程ＳＴ４では、ダウンドロー法（例えば、オーバーフローダウンドロー法）により熔融ガラスをシート状のガラス板に成形する。
【００１７】
冷却工程ＳＴ５では、成形工程ＳＴ４で成形されたガラス板の冷却を行う。当該冷却工程ＳＴ５において、ガラス板は、室温近くまで冷却される。
切断工程ＳＴ６では、室温近くまで冷却されたガラス板を、所定の長さ毎に切断してガラス板とする。
なお、所定の長さ毎に切断されたガラス板は、その後、さらに切断されて、研削・研磨、洗浄、検査が行われてガラス板となり、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに使用される。
【００１８】
（２）ガラス板の製造装置１００の概要
図２は、ガラス板の製造装置１００に含まれる溶解装置２００を主として示す模式図である。図３は、ガラス板の製造装置１００に含まれる成形装置３００の概略の正面図である。図４は、成形装置３００の概略の側面図である。以下、ガラス板の製造装置１００について説明する。
【００１９】
ガラス板の製造装置１００は、主として、溶解装置２００（図２を参照）と、成形装置３００（図３〜図４を参照）と、切断装置４００（図示せず）とを有する。
【００２０】
（２−１）溶解装置２００の構成
溶解装置２００は、溶解工程ＳＴ１、清澄工程ＳＴ２、及び、均質化工程ＳＴ３を行うための装置である。
溶解装置２００は、図２に示すように、溶解槽２０１、清澄槽２０２、攪拌槽２０３、第１配管２０４、及び、第２配管２０５を有する。
溶解槽２０１は、ガラス原料を溶解するための槽である。溶解槽２０１では、溶解工程ＳＴ１を行う。
【００２１】
清澄槽２０２は、溶解槽２０１で溶解された熔融ガラスから泡を除去するための槽である。溶解槽２０１より送り込まれた熔融ガラスを、清澄槽２０２はさらに加熱することで、熔融ガラス中の気泡の脱泡が促進される。清澄槽２０２では、清澄工程ＳＴ２を行う。
攪拌槽２０３は、熔融ガラスを収容する容器と、回転軸と、当該回転軸に取り付けられた攪拌翼とを含む攪拌装置を有している。容器、回転軸、及び、攪拌翼としては、例えば、白金等の白金族元素又は白金族元素の合金製のものを用いることができるが、これに限られない。モータ等の駆動部（図示せず）の駆動によって回転軸が回転することによって、回転軸に取り付けられた攪拌翼が、熔融ガラスを攪拌する。攪拌槽２０３では、均質化工程ＳＴ３を行う。
第１配管２０４及び第２配管２０５は、例えば、白金族元素又は白金族元素の合金からなる配管である。第１配管２０４は、清澄槽２０２と攪拌槽２０３とを接続する配管である。第２配管２０５は、攪拌槽２０３と成形装置３００とを接続する配管である。
【００２２】
（２−２）成形装置３００の構成
成形装置３００は、成形工程ＳＴ４、及び、冷却工程ＳＴ５を行うための装置である。
成形装置３００は、図３及び図４に示すように、成形体３１０と、雰囲気仕切り部材３２０と、冷却ローラ３３０と、冷却ユニット３４０と、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅと、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅとを有する。以下、これらの構成について説明する。
【００２３】
（２−２−１）成形体３１０
成形体３１０は、成形工程ＳＴ４を行うための装置である。
成形体３１０は、図３に示すように、成形装置３００の上方部分に位置し、溶解装置２００から流れてくる熔融ガラスを、オーバーフローダウンドロー法によりシート状のガラス板ＳＧに成形する機能を有する。成形体３１０の、垂直方向に切断した断面形状は、楔形形状であり、成形体３１２０は、例えば、耐火レンガにより構成されている。
【００２４】
成形体３１０には、図４に示すように、溶解装置２００から流れてくる熔融ガラスの流路方向の上流側に、供給口３１１が形成されている。また、成形体３１０には、図４に示すように、その長手方向に沿って、上方に開放された溝部３１２が形成されている。溝部３１２は、熔融ガラスの流路方向の上流側から下流側に向かうにつれ、徐々に浅くなるように形成されている。
溶解装置２００から成形装置３００に向かって流れてくる熔融ガラスは、供給口３１１を介して成形体３１０の溝部３１２に流れるようになっている。
成形体３１０の溝部３１２に流れた熔融ガラスは、当該溝部３１２の頂部においてオーバーフローし、成形体３１０の両側面３１３に沿って流下する。そして、成形体３１０の両側面３１３に沿って流下する熔融ガラスは、成形体３１０の下部３１４で合流してガラス板ＳＧとなる。
【００２５】
（２−２−２）雰囲気仕切り部材３２０、断熱部材４１
図３及び図４に示すように、雰囲気仕切り部材３２０は、成形体３１０の下部３１４の近傍に配置される板状の部材である。
雰囲気仕切り部材３２０は、成形体３１０の下部３１４から流下していくガラス板ＳＧの厚み方向の両側に、略水平となるように配置されている。雰囲気仕切り部材３２０は、断熱材として機能する。すなわち、雰囲気仕切り部材３２０は、その上下の空気を仕切ることにより、雰囲気仕切り部材３２０の上側から下側への熱の移動を抑制している。成形装置３００は、図３及び図４に示されるように、雰囲気仕切り部材３２０より上方の空間である成形体収容部４１０と、雰囲気仕切り部材３２０直下の空間である成形ゾーン４２ａと、成形ゾーン４２ａの下方の空間である徐冷ゾーン４２０とを有する。徐冷ゾーン４２０は、複数の徐冷空間４２ｂ，４２ｃ，・・・４２ｆを有する。成形ゾーン４２ａ、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆは、この順番で鉛直方向上方から下方に向かって積層している。炉壁により囲まれることにより、成形ゾーン４２ａ、徐冷ゾーン４２０（徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ）が形成され、この成形ゾーン４２ａ及び徐冷ゾーン４２０（徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ）をガラス板ＳＧが移動する。
【００２６】
断熱部材４１は、徐冷ゾーン４２０において、後述する冷却ローラ３３０の下方、かつ、ガラス板ＳＧの厚み方向両側に配置される板状の断熱材である。断熱部材４１、雰囲気仕切り部材３２０より下方の空間を仕切ることによって、成形ゾーン４２ａおよび徐冷空間４２ｂ〜４２ｆを形成する。例えば、図４に示されるように、断熱部材４１は、成形ゾーン４２ａと徐冷空間４２ｂとを形成する。また、断熱部材４１は、徐冷空間４２ｂと徐冷空間４２ｃとを形成する。このように、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆは、炉壁及び断熱部材４１により囲まれることにより形成される。各断熱部材４１は、上下の空間の間における熱移動を抑制する。例えば、断熱部材４１は、成形ゾーン４２ａと徐冷空間４２ｂとの間の熱移動を抑制し、また、断熱部材４１は、徐冷空間４２ｂと徐冷空間４２ｃとの間の熱移動を抑制する。
【００２７】
（２−２−３）冷却ローラ３３０
冷却ローラ３３０は、雰囲気仕切り部材３２０の下方に配置されている。また、冷却ローラ３３０は、ガラス板ＳＧの厚み方向の両側に、且つ、その幅方向の両端部分に対向するように配置されている。冷却ローラ３３０は、内部に通された空冷管により空冷されている。よって、ガラス板ＳＧは、冷却ローラ３３０を通る際に、空冷された冷却ローラ３３０に接触する、ガラス板ＳＧの厚み方向の両側部分且つその幅方向の両端部分（以下では、当該部分をガラス板ＳＧの耳部Ｒ，Ｌという）が冷却される。これにより、当該耳部Ｒ，Ｌの粘度は、所定値（例えば、１０９．０ポワズ）以上にされる。ここで、耳部Ｒ，Ｌは、耳部Ｒ，Ｌに挟まれたガラス板ＳＧの幅方向の中央領域（中央部）の板厚に対して厚く、所定の厚みを有する部分をいい、上記中央領域（中央部）が、製品（ガラス基板）として利用できる厚さがほぼ均一な部分である。冷却ローラ３３０は、冷却ローラ駆動モータ３９０（図５を参照）による駆動力が伝達されることにより、ガラス板ＳＧを下方に引っ張る役割も有する。冷却ローラ３３０により、ガラス板ＳＧは、所定の厚さに引き伸ばされる。
【００２８】
（２−２−４）冷却ユニット３４０
冷却ユニット３４０は、例えば、空冷式の冷却装置であり、冷却ローラ３３０及びその下方を通るガラス板ＳＧの雰囲気温度を冷却する。また、冷却ユニット３４０は、ガラス板ＳＧの幅方向に複数（例えば、３つ）及びその流れ方向に複数配置される。具体的には、冷却ユニット３４０は、ガラス板ＳＧの耳部Ｒ，Ｌの表面に対向するように、１つずつ配置され、且つ、中央領域の表面に対向するように１つ配置されている。
【００２９】
（２−２−５）引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅ
引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅは、冷却ローラ３３０の下方に、ガラス板ＳＧの流れ方向に所定の間隔をもって配置される。また、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅは、それぞれ、ガラス板ＳＧの厚み方向の両側に、且つ、ガラス板ＳＧの幅方向の両端部分に対向するように、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ内に配置される。そして、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅは、冷却ローラ３３０において耳部Ｒ，Ｌの粘度が所定値以上になったガラス板ＳＧの厚み方向の両側部分であってその幅方向の両端部分に接触しながら当該ガラス板ＳＧを下方に引っ張る。なお、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅは、引っ張りローラ駆動モータ３９１（図５を参照）による駆動力が伝達されることにより駆動される。引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅの周速度は、冷却ローラ３３０の周速度よりも大きい。引っ張りローラの周速度は、ガラス板ＳＧの流れ方向の下流側に配置されるにつれて大きくなる。すなわち、複数の引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅにおいては、引っ張りローラ３５０ａの周速度が最も小さく、引っ張りローラ３５０ｅの周速度が最も大きい。
【００３０】
（２−２−６）ヒータ（温度制御ユニット）
図３に示すように、ヒータ（温度制御ユニット）３６０ａ〜３６０ｅは、冷却ユニット３４０の下方の成形ゾーン４２ａおよび徐冷空間４２ｂ〜４２ｆにそれぞれ配置され、成形ゾーン４２ａおよび徐冷空間４２ｂ，４２ｃ，・・・の雰囲気温度を制御する。ヒータ３６０ａ〜３６０ｅは、後述する制御装置５００によって出力を制御されることで、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅによって下方に牽引されるガラス板ＳＧの近傍の雰囲気温度を制御する（具体的には、雰囲気温度を昇温する）冷却装置として機能する。また、各ヒータ３６０ａ〜３６０ｅは、図６及び図７に示すように、幅方向に複数（例えば、３つ、６つ等）に配置された発熱部３６１ａ、３６２ａ、・・・３６６ａを有する。発熱部３６１ａ〜３６６ａは、熱を徐冷空間に放出する発熱体である。発熱部３６１ａ〜３６６ａは炉壁に埋め込まれ、それぞれ電力を与えられて発熱するように構成されている。発熱部３６１ａ〜３６６ａは、図６に示されるように、ガラス板ＳＧの幅方向に沿って、ガラス板ＳＧの両側の面に対向する位置に一列に配列されている。図６には、徐冷空間４２ｂに設けられた発熱部３６１ａ〜３６６ａが示されているが、同様の発熱部を有するヒータ３６０ｂ〜３６０ｅが、ガラス板ＳＧ近傍の雰囲気温度がガラス板ＳＧの幅方向に所定の温度分布（以下、「温度プロファイル」という）を形成するように設けられている。このようにして、発熱部を有する各ヒータ３６０ａ〜３６０ｅは、成形ゾーン４２ａおよび徐冷空間４２ｂ〜４２ｆの雰囲気温度を制御する。なお、各ヒータ３６０ａ〜３６０ｅの発熱部は、ガラス板ＳＧの幅方向のみならず、ガラス板ＳＧの流れ方向に対し、夫々複数配置された構成としてもよい。
【００３１】
ここでは、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅによって下方に牽引されるガラス板ＳＧの雰囲気温度が、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）によって温度制御されることによって（具体的には、ガラス板ＳＧの雰囲気温度が制御されることにより、ガラス板ＳＧが温度制御されることによって）、ガラス板ＳＧが粘性域から粘弾性域を経て弾性域へと推移する冷却が行われる。
【００３２】
また、発熱部３６１ａ〜３６６ａの近傍には、ガラス板ＳＧの各領域の雰囲気温度を検出する熱電対ユニット３８０（図５〜図７参照）が、配置されている。熱電対ユニット３８０は、発熱部３６１ａ〜３６６ａが発熱することにより、変化する徐冷空間４２ｂ〜４２ｆの雰囲気温度を測定する。制御装置５００は、熱電対ユニット３８０が測定した雰囲気温度を取得し、取得した雰囲気温度に基づいて、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅが備える発熱部３６１ａ〜３６６ａからの発熱量を制御する。成形体３１０の下部３１４以下の領域である成形ゾーン４２ａおよび徐冷空間４２ｂ〜４２ｆにおいて、冷却ローラ３３０、冷却ユニット３４０、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）によってガラス板ＳＧが冷却されていく工程が冷却工程ＳＴ５である。
【００３３】
（２−３）切断装置４００
切断装置４００では、切断工程ＳＴ６を行う。切断装置４００は、成形装置３００において流下するガラス板ＳＧを、その長手面に対して垂直な方向から切断する装置である。これにより、シート状のガラス板ＳＧは、所定の長さを有する複数のガラス板ＳＧとなる。切断装置４００は、切断装置駆動モータ３９２（図５を参照）によって駆動される。
【００３４】
（３）制御装置５００
図５は、制御装置５００の制御ブロック図である。
制御装置５００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等から構成され、ガラス板の製造装置１００に含まれる種々の機器の制御を行う制御部として機能する。
具体的には、ガラス板の製造装置１００又は成形装置３００は、制御装置５００を備え、この制御装置５００は、図５に示すように、ガラス板の製造装置１００に含まれる各種のセンサ（例えば、熱電対ユニット３８０等）やスイッチ（例えば、主電源スイッチ３８１等）等による信号、入力装置（図示せず）等を介した作業者からの入力指示を受けて、冷却ユニット３４０、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）、冷却ローラ３３０の動作を制御する冷却ローラ駆動モータ３９０、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅの動作を制御する引っ張りローラ駆動モータ３９１、切断装置４００の動作を制御する切断装置駆動モータ３９２等の制御を行う。
【００３５】
（４）冷却工程ＳＴ５における温度制御
冷却工程ＳＴ５は、制御装置５００が、冷却ローラ３３０を制御することにより、ガラス板ＳＧの温度を制御することを含む。さらに、冷却工程ＳＴ５は、ガラス板ＳＧを温度制御する温度制御工程を含む。具体的には、温度制御工程では、冷却ユニット３４０、及び、ヒータ３６０ａ〜３６０ｅが有する発熱部３６１ａ〜３６６ａを制御してガラス板ＳＧの雰囲気温度の制御を行うことによって、ガラス板ＳＧの温度を制御する。
【００３６】
また、冷却工程ＳＴ５は、発熱部３６１ａ〜３６６ａの発熱量を制御する熱量制御工程を含み、ガラス板ＳＧの温度が所定の高さ位置（所定の徐冷空間）において所定の温度範囲に入るように、且つ、ガラス板ＳＧの温度がその幅方向に所定の温度分布を有するようにしている。すなわち、ガラス板ＳＧの温度は、その流れ方向及び幅方向において制御されている。
【００３７】
上述の熱量制御工程について、発熱部３６１ａ〜〜３６６ａの動作を例にとり以下に説明する。熱量制御工程では、発熱部３６１ａ〜３６６ａにより発生させる熱量を決定する。
【００３８】
発熱部３６１ａ〜３６６ａにより発生させる熱量を決定する手順を、以下に説明する。ｉ）制御部５００は、発熱部３６１ａ〜３６６ａを所定の設定温度に初期設定し、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ（徐冷ゾーン４２０）内において、ガラス板ＳＧ近傍の雰囲気温度がガラス板ＳＧの幅方向に所定の温度プロファイルを形成するようにする。
ｉｉ）ガラス板ＳＧが保有する保有熱量（ガラス板ＳＧの温度）、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ（徐冷ゾーン４２０）内の雰囲気温度を求める。
ｉｉｉ）上記ｉｉ）で求められたガラス板ＳＧの温度、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ内の雰囲気温度に基づいて、形成されるガラス板ＳＧの温度分布、歪分布を求め、求めた歪が低減するように、発熱部３６１ａ〜３６６ａにより発生させる熱量（設定温度）を制御する。
【００３９】
発熱部３６１ａ〜３６６ａにより発生させる熱量（発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度）を制御するために、ガラス板ＳＧの温度分布を求める方法を以下に説明する。当該方法は、熱流体解析シミュレーション及び粘弾性解析シミュレーションを用いる。
【００４０】
＜熱流体解析シミュレーション＞
熱流体解析シミュレーションでは、例えば有限要素法に基づく離散化モデルを用いて熱流体解析を行なう。熱流体解析では、発熱部３６１ａ〜３６６ａが発するヒータ熱量を与えて、すなわち発熱体３６１ａ〜３６６ａの設定温度を与えて、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆの雰囲気の温度分布とガラス板ＳＧの温度分布を未知数として、徐冷空間全域（徐冷ゾーン）におけるガラス板ＳＧの保有熱量である温度分布を求める。シミュレーションは以下の条件で実施する。
【００４１】
１．モデル
徐冷ゾーン４２０をガラス板ＳＧの流れ方向に複数段に区切ったうちの一段の徐冷空間４２ｂをメッシュモデルとして離散化し、熱流体解析を用いて、一段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布を求める。このとき、徐冷空間４２ｂに進入するガラス板ＳＧの温度分布は予め定められる。そして、一段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布のうち、徐冷空間４２ｂから出るときの幅方向の温度分布が、２段目の徐冷空間４２ｃに進入するガラス板ＳＧの温度分布として定められる。このように、各段の徐冷空間に進入する時のガラス板ＳＧの温度分布を用いて、各徐冷空間におけるガラス板の温度分布を求める。こうして、徐冷空間全域におけるガラス板ＳＧの温度分布をシミュレーションする。
図９は、ガラス板ＳＧの流れ方向からみて１段目の徐冷空間４２ｂのモデルを示す。徐冷空間４２ｂに進入する時のガラス板ＳＧの保有熱量、ヒータ３６０ａ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）のヒータ熱量（設定温度）を与えて、徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度とともに１段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布を求める。そして、１段目より下流側の２段目以降において、１段目と同様にガラス板ＳＧの温度分布を求め、求めた複数のガラス板ＳＧの温度分布をつなげることにより、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ全体（徐冷ゾーン４２０）におけるガラス板ＳＧの温度分布を求める。
（１）徐冷空間４２ｂに進入する時のガラス板ＳＧの保有熱量、（２）ヒータ３６０ａ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）のヒータ熱量（設定温度）、（３）徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度、の影響を考慮して、１段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布の解析を行う。上記（１）〜（３）について、以下のとおり説明する。
【００４２】
（１）徐冷空間４２ｂに進入する時のガラス板ＳＧの保有熱量
ガラス板ＳＧの保有熱量（温度分布）は、徐冷空間４２ｂにガラス板ＳＧが進入してくる位置（徐冷空間４２ｂの上流側）に設けられた温度センサー（図示せず）を用いて、測定される。成形体３１０から流れ出る熔融ガラスの量は一定であるため、ガラス板ＳＧの流量（搬送速度）は一定となり、測定した温度（温度分布）から、徐冷空間４２ｂに進入するときのガラス板ＳＧの保有熱量が求まる。また、ガラス板ＳＧの流量、成形体３１０に流入する熔融ガラスの温度から、徐冷空間４２ｂに進入する時のガラス板ＳＧの保有熱量（温度分布）を求めることもできる。
【００４３】
（２）ヒータ３６０ａ（発熱部３６１ａ〜３６６ａ）の発熱量（設定温度）
各発熱部３６１ａ〜３６６ａの発熱量は、制御装置５００が設定した設定温度によって変化する。設定温度に基づく各発熱部３６１ａ〜３６６ａの発するヒータ熱量は、電源装置に併設された発熱部３６１ａ〜３６６ａの電力計（図示せず）の測定結果から求められる。したがって、発熱部３６１ａ〜３６６ａの発熱量を制御する場合、各発熱部３６１ａ〜３６６ａに与える電力を制御することになる。ここでは、徐冷空間４２ｂのヒータ３６０ａが有する発熱部３６１ａ〜３６６ａに初期設定される設定温度を例えば７００℃とする。発熱体３６１ａ〜３６６ａの発熱量は、いずれも同じにしてもよいが、発熱量に分布を与えてもよい。また、初期設定される温度７００℃は例示であるため、発熱部３６１ａ〜３６６ａの温度は、未知量として計算の結果として取得することもできる。ガラス板ＳＧの流入温度を、例えば７００℃として計算し、実測温度と計算結果の温度の一致が良くなるようにガラス板ＳＧの流入温度を設定することもできる。温度設定されている発熱部３６１ａ〜３６６ａの平均的な電流（Ａ）・電圧（Ｖ）・力率を実際に測定し、そこから発熱量（Ｗ）を求め、発熱密度（Ｗ／ｍ３）に換算して計算条件とする。温度は、計算の結果（解）として得られるので、計算結果と設定温度を比較し、一致が良くなるように条件の見直しを繰り返すことにより求められる。
【００４４】
（３）徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度
ガラス板ＳＧが保有する保有熱量、及び、発熱部３６１ａ〜３６６ａのヒータ熱量により、徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度が変化する。徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度は、徐冷空間４２ｂの雰囲気を非圧縮性の理想気体と仮定することにより、浮力に起因する自然対流とそれによる熱伝達を、ガラス板ＳＧの熱伝達と同一の熱流体解析モデルに含めて連成して解く。なお、本実施形態では、徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度を熱流体解析における未知数として解くが、これに代えて、熱電対ユニット３８０が、徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度を測定することにより、徐冷空間４２ｂ内で保持されている熱量（徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度）を求め、この熱量を熱流体解析における徐冷空間４２ｂ内の雰囲気温度として与えてガラス板ＳＧの温度分布を算出してもよい。
【００４５】
２．物性値
ガラス板ＳＧ及び徐冷空間４２ｂを構成する材料についての物性値は、以下のとおりである。
Ａ．ガラス板ＳＧ
ｉ）密度：２５００［ｋｇ／ｍ３］。
ｉｉ）熱伝導率：１．１２７８［Ｗ／ｍＫ］。
ｉｉｉ）比熱：図１０に示すとおりである。
Ｂ．引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅ（ステンレス鋼ＳＵＳ３０４）
ｉｉ）熱伝導率：１６．０［Ｗ／ｍＫ］（２７℃）、２５．７［Ｗ／ｍＫ］（７２７℃）。
Ｃ．雰囲気仕切り部材３２０、断熱部材４１、炉壁（断熱材）
ｉ）熱伝導率：０．０４〜０．３［Ｗ／ｍＫ］。
【００４６】
３．計算条件
定常計算（時間変化しない系の計算）であるため、熱流体解析のアルゴリズムを用いる。流れは定常とし、SIMPLEアルゴリズムを用い、流体の流れ、対流熱伝達、輻射伝熱の３つを連成し、単一のソルバを用いて解く。ソルバには、市販のソフトウェアを用いることが可能であり、公知の汎用熱流体解析ソフトウェアを用いることができる。ここで，熱流体解析では、ガラス板ＳＧを計算上、流体として扱うが、ガラス板ＳＧの移動速度は搬送速度に一致し、既知であるため、ガラス板ＳＧ領域全体の流速を固定し計算を行う。また、空気は非圧縮性の理想気体と仮定し、自然対流による熱伝達を計算に含める。
【００４７】
以上の条件及び物性値を、汎用熱流体解析ソフトウェアに入力して解析を行うことにより、１段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布を求めることができる。
【００４８】
次に、２段目以降の徐冷空間４２ｃ〜４２ｆにおけるガラス板ＳＧの温度分布を求める。２段目以降の徐冷空間４２ｃ〜４２ｆについても、徐冷空間４２ｂと同様に離散化したメッシュモデルを作成する。具体的には、メッシュモデルにおいて、徐冷空間４２ｃ〜４２ｆへ流入するガラス板ＳＧの保有熱量は、熱流体解析の結果として求められた、前段の徐冷空間から出る時のガラス板ＳＧの保有熱量（温度分布）を用いる。すなわち、例えば、２段目の徐冷空間４２ｃへ進入するガラス板ＳＧの保有熱量には、熱流体解析の結果として求められた、１段目の徐冷空間４２ｂにおいて温度（温度分布）を求めたガラス板ＳＧが、１段目の徐冷空間４２ｂから流出するときのガラス板ＳＧの保有熱量を用いる。
また、２段目の徐冷空間４２ｃに設けられた発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度を、前段より５℃〜３０℃低下した温度、好ましくは、１５℃低下した温度とし、流れ方向に向かって、段が進むごとに、設定温度を５℃〜３０℃の範囲で低下させた温度、好ましくは１５℃ずつ低下させた温度とする。
熱流体解析により、２段目以降の徐冷空間４２ｃ〜４２ｆにおけるガラス板ＳＧ全域の温度分布を求めるための条件は、１段目の徐冷空間４２ｂにおけるガラス板ＳＧの温度分布に用いた条件及び物性値と同一であるので、説明を省略する。
このように、熱流体解析シミュレーションでは、複数の徐冷空間のそれぞれに進入するときのガラス板の保有熱量をガラス板の進入時の保有熱量とし、進入時のガラス板の保有熱量とヒータの発熱量を与えることにより、ガラス板の複数の冷却空間それぞれにおけるガラス板の保有熱量を求めることができる。このとき、熱流体解析シミュレーションは、複数の冷却空間のそれぞれにおいて行なわれ、複数の冷却空間のうち、ガラス板の流れ方向の上流側からみて２段目以降の冷却空間では、上流側に隣接する冷却空間からガラス板が出るときの温度分布を、進入時の保有熱量として用いることができる。
こうして、熱流体解析により、一段毎の徐冷空間におけるガラス板ＳＧの温度分布を得て、一段毎の徐冷空間におけるガラス板ＳＧの温度分布を複数つなげることにより、複数段の徐冷空間４２ｃ〜４２ｆ全域（徐冷ゾーン４２０）におけるガラス板ＳＧの温度分布を得ることができる。
【００４９】
＜粘弾性解析シミュレーション＞
上記の熱流体解析により得られた徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ全域（徐冷ゾーン４２０）におけるガラス板ＳＧの保有熱量（温度分布）を使用して、粘弾性モデル解析によりガラス板ＳＧの歪分布を求める。
具体的には、上記の熱流体解析により得られた徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ全域におけるガラス板ＳＧの温度分布、上記ガラス板ＳＧの物性値並びにガラス板ＳＧの応力緩和パラメータ及び構造緩和パラメータを、公知の解析ソフトウェアに入力して解析を行うことにより、粘弾性モデル解析を行い、ガラス板の歪分布を求める。具体的には、応力緩和パラメータ、構造緩和パラメータを考慮して歪分布を求める。徐冷空間４２ｂ〜４２ｆ中では，ガラス板ＳＧの温度が幅方向で不均一な状態で冷却される場合があり、収縮差により絶えず熱応力が発生し、また応力が絶えず緩和している。このため、ガラス板ＳＧに残る残留応力を評価するためには、収縮による熱応力計算だけでなく、時間とともに応力が小さくなる応力緩和を考慮する必要がある。このため、構造解析のソフトウェアの粘弾性モデルを用いることにより、応力緩和を考慮する。また、構造緩和パラメータを求めるために、構造緩和に起因する収縮を考慮することもできる。ガラス板ＳＧの収縮には、熱膨張に起因して、温度低下とともに体積が小さくなる収縮（thermal expansion）、構造緩和に起因する収縮である熱収縮（compaction）がある。ガラス板ＳＧを高温で長時間おいておくと体積が小さくなるため、これを構造緩和パラメータとする。構造緩和パラメータを推定するためのオフライン実験により、サイクル回数は、複数回の熱処理の収縮結果に合うように構造緩和パラメータを合わせる。
粘弾性解析の結果によれば、ガラス板の温度分布とガラス板の歪とは、相関関係があるため、この相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいて、ガラス板ＳＧの温度（温度分布）からガラス板ＳＧの歪分布を求めることができる。ガラス板ＳＧの上記応力緩和パラメータ及び上記構造緩和パラメータは、実験における測定により図１１及び図１２にそれぞれ示すとおりである。
【００５０】
以上により、熱流体解析及び粘弾性モデル解析を用いて、ガラス板ＳＧの歪分布を求めることができる。
【００５１】
上述の方法により求めたガラス板ＳＧの歪分布は、発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度を７００℃とした初期状態の発熱量から求めたものであり、発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度を変化させることにより、ガラス板ＳＧの歪分布も変化する。熱流体解析及び粘弾性モデル解析を用いることにより、発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度の変化と、ガラス板ＳＧの歪変化との関係が求まるため、ガラス板ＳＧの歪分布を抑制するように、発熱部３６１ａ〜３６６ａの設定温度を制御することにより、ガラス板ＳＧの反り及び歪を低減できる。
【００５２】
なお、歪測定装置（歪測定センサー）を、徐冷空間４２ｂ〜４２ｆに設けて、ガラス板ＳＧの反り及び歪、温度分布を測定することもできる。歪測定と温度測定（熱電対）は別測定であるが、同じ場所において両方を測定することもできる。
【００５３】
また、ガラス板ＳＧの保有熱量（温度分布）が、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅにより挟み込まれることにより変化してもよい。この場合、熱電対ユニット３８０により、又は、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅが備える熱量検知センサーにより、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅが備える保有熱量（温度分布）を測定する。引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅの保有熱量とガラス板ＳＧの保有熱量との両方を用いてシミュレーションすることにより、ガラス板ＳＧの反り及び歪を得ることもできる。
【００５４】
具体的には、上述した熱流体解析シミュレーションを行うとき、各徐冷空間のモデルに、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅのメッシュモデルを加え、引っ張りローラ３５０ａ〜３５０ｅのメッシュモデルの保有熱量を上述の測定結果から定め、発熱部に設定温度を与えることで徐冷空間の雰囲気温度とガラス板ＳＧの温度分布を解いてもよい。これにより、より正確にガラス板ＳＧの温度分布を求めることができる。
【００５５】
以上、本発明のガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置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、種々の改良又は変更をしてもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００５６】
１００  ガラス板の製造装置
３１０  成形体
３１３  成形体の下部
３３０  冷却ローラ（ローラ）
３５０ａ〜３５０ｅ  引っ張りローラ（ローラ）
３６０ａ〜３６０ｅ  ヒータ
３６１ａ〜３６６ａ  発熱部
４２０  徐冷ゾーン
４２ａ  成形ゾーン
４２ｂ〜４２ｆ  徐冷空間
ＳＧ  ガラス板
【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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【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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【図１１】
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【図１２】
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