(57)【要約】【課題】フロート法において発生し得る揮発物に起因したガラスの微小欠点を抑制しつつ、ガラス板の製造を円滑に行うことを可能とするガラス板製造装置を提供する。【解決手段】ガラス流５０ｂを流動させるための溶融金属４０で満たされた溶融金属浴１０と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造２０と、溶融金属浴１０と上部構造２０とを接続する側壁部３０とを備えたガラス板製造装置であって、稼働中に側壁部３０に設けられた排気口７０からガスが排気され、溶融金属浴１０の入口１１から出口１２までの範囲において、入口１１からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間ＫＵと下流区間ＫＬとを画定する境界部６０を設定し、上流区間ＫＵにおける排気口７０へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス流を流動させるための溶融金属で満たされた溶融金属浴と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造と、前記溶融金属浴と前記上部構造とを接続する側壁部とを備えたガラス板製造装置であって、
稼働中に前記側壁部に設けられた排気口からガスが排気され、
前記溶融金属浴の入口から出口までの範囲において、前記入口からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間と下流区間とを画定する境界部を設定し、
前記上流区間における前記排気口へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してあるガラス板製造装置。
【請求項２】
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してある請求項１に記載のガラス板製造装置。
【請求項３】
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０５ｍ／秒以上に設定してある請求項１に記載のガラス板製造装置。
【請求項４】
前記境界部に前記上部構造の下面から垂下される区画部を設け、
前記区画部の下端部が、前記下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して前記下面から５０〜９５％の距離に位置する請求項１〜３の何れか１項に記載のガラス板製造装置。
【請求項５】
前記上流区間の圧力が前記下流区間の圧力より大きくなるように、ガス導入量及び前記ガス平均引込み速度を調整してある請求項４に記載のガラス板製造装置。
【請求項６】
ガラス流を流動させるための溶融金属で満たされた溶融金属浴と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造と、前記溶融金属浴と前記上部構造とを接続する側壁部とを備えたガラス板製造装置を用いてガラス板を製造するガラス板製造方法であって、
前記側壁部にガスを排気する排気口を設けるとともに、前記溶融金属浴の入口から出口までの範囲において、前記入口からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間と下流区間とを画定する境界部を設定し、
前記溶融金属浴の上流側の入口から溶融ガラスを流し込む工程と、
当該溶融ガラスを前記溶融金属上に浮遊させた状態で下流側に流動させて帯状のガラス流を形成する工程と、
当該帯状のガラス流を冷却固化させて前記下流側の出口からガラス板として搬出させる工程と、
前記ガラス板製造装置の稼働中に前記排気口よりガスを排出する工程と、
を包含し、
前記上流区間における前記排気口へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定するガラス板製造方法。
【請求項７】
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定する請求項６に記載のガラス板製造方法。
【請求項８】
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０５ｍ／秒以上に設定する請求項６に記載のガラス板製造方法。
【請求項９】
前記境界部に前記上部構造の下面から垂下される区画部を設け、
前記区画部の下端部は前記下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して前記下面から５０〜９５％の距離に位置するように構成した前記ガラス板製造装置を用いてガラス板を製造する請求項６〜８の何れか一項に記載のガラス板製造方法。
【請求項１０】
前記上流区間の圧力が前記下流区間の圧力より大きくなるように、ガス導入量及び前記ガス平均引込み速度を調整する請求項９に記載のガラス板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロート法によるガラス板製造装置、及びガラス板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス板の成形方法として、フロートバスと称される製造ラインを使用して行うフロート法が広く知られている。フロート法によって製造されたガラス板は、例えば、フラットパネルディスプレイ（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）、太陽電池パネル、建築用ガラス等に使用される。
【０００３】
フロートバス（単に「バス」とも称される）は、主に、溶融金属浴と、上部構造と、溶融金属浴及び上部構造を接続する側壁部とから構成される。溶融金属浴には、通常、溶融したスズ（融点：約２３２℃）が満たされる。上部構造には、雰囲気ガスとして、溶融金属の酸化防止を目的とした不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン等）又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される。
【０００４】
このフロート法においては、トップスペックと呼ばれるガラス表面上に発生し得る欠陥がしばしば問題となる。トップスペックとは、酸化第一スズ（ＳｎＯ）や硫化スズ（ＳｎＳ）等のスズ化合物が溶融金属スズの表面から揮発し、その揮発物が比較的温度が低い上部構造の天井壁や冷却器の表面で凝縮し、この凝縮物又は凝縮物が雰囲気ガス中の還元性ガスにより還元された結果生成した金属スズが落下してガラス表面に付着したものである。トップスペックは、完成品において数十μｍ程度のサイズの微小欠点となり得る。また、微小欠点の生成密度は、溶融金属スズの表面から揮発する金属化合物の濃度が高くなるにつれて増大する。そして、微小欠点の密度が大きいガラス板は、不良品として扱われる。とりわけ、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイスに使用されるガラス板には高い品質が要求されるため、微小欠点を一層低減することが求められている。
【０００５】
揮発物の一つである酸化第一スズは、フロートバスの密閉構造が不完全である場合に外部からフロートバス内部に侵入した微量の酸素と金属スズとが反応すること、当該酸素と雰囲気ガス中の還元性ガスである水素との反応により生成する水蒸気と金属スズとが反応すること、又は溶融ガラスに含まれる酸素と金属スズとが反応することに起因して発生すると考えられている。もう一方の揮発物である硫化スズは、溶融ガラスに清澄剤として含まれている硫酸塩と金属スズとが反応することに起因して発生すると考えられている。
【０００６】
また、前記の酸化第一スズ及び硫化スズの飽和蒸気圧は、温度上昇とともに高くなることが知られている。このため、揮発物はフロートバスの高温側である上流側の溶融スズ表面から多く発生する。そして、揮発物が上部構造に導入された雰囲気ガスの気流に乗ってフロートバス全体に移動し、凝縮及び還元されるとガラス表面全体に落下することになる。
【０００７】
このような、フロート法特有の問題である揮発物に起因する微小欠点を低減するため、特に揮発物が多く発生するガラス溶融炉の上流側にガス排気口を設けたガラス板製造装置があった（例えば、特許文献１を参照）。
【０００８】
特許文献１のガラス板製造装置によれば、ガラス溶融炉の上流側にガス排気口を設けることにより、炉内の上部空間において、低温領域（下流側）から高温領域（上流側）に向かうガス流を形成し、揮発物が低温領域に移動して凝縮することを阻止しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭４７−１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１のガラス板製造装置においては、下流側の比較的低温のガスが上流側に移動したときに、当該低温のガスによって高温状態にあるべき上流側のガラス流が過剰に冷却されることになり、その結果、ガラス流を下流側に円滑に流動させることが困難になるという問題が発生し得る。また、上流側にある構造物が前記低温のガスによって局所的に冷却され易い状態となり、その結果、前記構造物の表面に揮発物が凝縮し易くなることも想定される。
【００１１】
このように、現状においては、フロート法におけるトップスペックに対する問題点を根本的に解決し得る技術は未だ開発されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、フロート法において発生し得る揮発物に起因したガラスの微小欠点を抑制しつつ、ガラス板の製造を円滑に行うことを可能とするガラス板製造装置、及びガラス板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】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板製造装置の特徴構成は、
ガラス流を流動させるための溶融金属で満たされた溶融金属浴と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造と、前記溶融金属浴と前記上部構造とを接続する側壁部とを備えたガラス板製造装置であって、
稼働中に前記側壁部に設けられた排気口からガスが排気され、
前記溶融金属浴の入口から出口までの範囲において、前記入口からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間と下流区間とを画定する境界部を設定し、
前記上流区間における前記排気口へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してある点にある。
【００１３】
溶融金属の液面から揮発した酸化第一スズや硫化スズ等の揮発物は、溶融金属浴の液面と上部構造と側壁部とによって画定される内部空間（成形炉内）に拡散し、当該内部空間の雰囲気ガスの気流に乗って全体に移動し得る。
そこで、本構成のガラス板製造装置では、溶融金属浴の入口から出口までの範囲において、入口からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間と下流区間とを画定する境界部を設定し、上流区間における排気口へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してある。ここで、排気口へのガス平均引込み速度とは、上流区間における総排気量（炉内温度でのガス流量であり、単位はｍ３／秒で表わされる）を、当該区間の断面積（当該区間の長さに内部空間Ｋの高さを乗じた値であり、単位はｍ２で表わされる）の２倍により除した値で求められる。なお、断面積を２倍にするのは、ガラス流に対して両側に側壁部が存在するためである。
このような設定とすれば、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、効率よく外部へと排出することができる。その結果、内部空間の雰囲気ガスは常に揮発物の少ない清浄な状態に保たれ、フロート法において問題となっていた揮発物の凝縮及び還元に起因するガラス板上の微小欠点の生成を低減又は防止することができ、トップスペックのない高品位なガラス板を得ることができる。
なお、排気口を溶融金属スズの液面付近に設けるように構成すれば、液面付近から発生した揮発物を含むガスを選択的に、且つ効率よく排出することができる。
【００１４】
本発明に係るガラス板製造装置において、
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定してあることが好ましい。
【００１５】
ここでのガス平均引込み速度は、上述の上流区間におけるガス平均引込み速度を導出する際に用いる上流区間の長さを、仮想領域の長さで置き換えることで求められる。すなわち、仮想領域１単位における排気量を仮想領域１単位の断面積の２倍により除した値で求められる。
このような設定とすれば、上流区間の全域に亘って、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、より効率よく外部へと排出することができる。
【００１６】
本発明に係るガラス板製造装置において、
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０５ｍ／秒以上に設定してあることが好ましい。
【００１７】
このような設定とすれば、上流区間の全域に亘って、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、さらに効率よく外部へと排出することができる。
【００１８】
本発明に係るガラス板製造装置において、
前記境界部に前記上部構造の下面から垂下される区画部を設け、
前記区画部の下端部が、前記下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して前記下面から５０〜９５％の距離に位置することが好ましい。
さらに、前記上流区間の圧力が前記下流区間の圧力より大きくなるように、ガス導入量及び前記ガス平均引込み速度を調整してあることが好ましい。
【００１９】
前述のように、従来技術では、下流側の比較的低温のガスが上流側に移動して高温状態にあるべきガラス流を過剰に冷却してしまうことが問題となっていた。
この点、本構成のガラス板製造装置であれば、境界部に上部構造の下面から垂下される区画部を設けているので、内部空間の上方においてガラス流の流軸方向に対流によって雰囲気ガスが移動することを抑制することができる。また、区画部を挟んだ上流区間の圧力が下流区間の圧力より大きくなるように、ガス導入量及びガス平均引込み速度を調整してあるので、下流区間のガスが上流区間に侵入することが防止される。ここで、区画部の下端部は下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して下面から５０〜９５％の距離に位置しているので、上流区間と下流区間との隔離性が確保され、上流区間と下流区間との間で気流の逆流を防止するに充分な圧力差を発生させることができる。また、下流区間においては、区画部を設けることにより内部空間から出口に向かうスムーズな気流が形成されるため、出口における逆流や酸素の侵入を確実に防止することができる。
なお、区画部の下端部を下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して下面から５０〜９５％、さらに好ましくは８５〜９５％の距離に位置するように設定すると、ガラス流が区画部に接触することなく区画部下の風速を低下させることができ、上流区間と下流区間との間の乱気流の発生を防止することができる。
【００２０】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板製造方法の特徴構成は、
ガラス流を流動させるための溶融金属で満たされた溶融金属浴と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造と、前記溶融金属浴と前記上部構造とを接続する側壁部とを備えたガラス板製造装置を用いてガラス板を製造するガラス板製造方法であって、
前記側壁部にガスを排気する排気口を設けるとともに、前記溶融金属浴の入口から出口までの範囲において、前記入口からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間と下流区間とを画定する境界部を設定し、
前記溶融金属浴の上流側の入口から溶融ガラスを流し込む工程と、
当該溶融ガラスを前記溶融金属上に浮遊させた状態で下流側に流動させて帯状のガラス流を形成する工程と、
当該帯状のガラス流を冷却固化させて前記下流側の出口からガラス板として搬出させる工程と、
前記ガラス板製造装置の稼働中に前記排気口よりガスを排出する工程と、
を包含し、
前記上流区間における前記排気口へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定する点にある。
【００２１】
本構成のガラス板製造方法であれば、上述のガラス板製造装置と同様の作用効果が得られる。すなわち、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、効率よく外部へと排出することができる。その結果、内部空間の雰囲気ガスは常に揮発物の少ない清浄な状態に保たれ、フロート法において問題となっていた揮発物の凝縮及び還元に起因するガラス板上の微小欠点の生成を低減又は防止することができ、トップスペックのない高品位なガラス板を得ることができる。
なお、排気口を溶融金属スズの液面付近に設けるように構成すれば、液面付近から発生した揮発物を含むガスを選択的に、且つ効率よく排出することができる。
【００２２】
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定することが好ましい。
【００２３】
本構成のガラス板製造方法であれば、上述のガラス板製造装置と同様の作用効果が得られる。すなわち、上流区間の全域に亘って、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、より効率よく外部へと排出することができる。
【００２４】
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記上流区間を、ガラス流の流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域で分割し、全ての仮想領域における前記ガス平均引込み速度を、常時０．０５ｍ／秒以上に設定することが好ましい。
【００２５】
本構成のガラス板製造方法であれば、上述のガラス板製造装置と同様の作用効果が得られる。すなわち、上流区間の全域に亘って、溶融金属の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間の気流の移動に打ち勝って側壁部に設けられた排気口に引き込まれ、さらに効率よく外部へと排出することができる。
【００２６】
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記境界部に前記上部構造の下面から垂下される区画部を設け、
前記区画部の下端部は前記下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して前記下面から５０〜９５％の距離に位置するように構成してあることが好ましい。
さらに、前記上流区間の圧力が前記下流区間の圧力より大きくなるように、ガス導入量及び前記ガス平均引込み速度を調整することが好ましい。
【００２７】
本構成のガラス板製造方法であれば、上述のガラス板製造装置と同様の作用効果が得られる。すなわち、内部空間の上方においてガラス流の流軸方向に対流によって雰囲気ガスが移動することを抑制できるとともに、下流区間のガスが上流区間に侵入することが防止される。ここで、区画部の下端部は下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して下面から５０〜９５％の距離に位置しているので、上流区間と下流区間との隔離性が確保され、上流区間と下流区間との間で気流の逆流を防止するに充分な圧力差を発生させることができる。また、下流区間においては、区画部を設けることにより内部空間から出口に向かうスムーズな気流が形成されるため、出口における逆流や酸素の侵入を確実に防止することができる。
なお、区画部の下端部を下面から前記溶融金属の液面までの距離に対して下面から５０〜９５％、さらに好ましくは８５〜９５％の距離に位置するように設定すると、ガラス流が区画部に接触することなく区画部下の風速を低下させることができ、上流区間と下流区間との間の乱気流の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態によるガラス板製造装置の内部構造を示す概略平面図である。
【図２】図１のガラス板製造装置におけるＡ−Ａ´位置の断面図である。
【図３】本発明のガラス板製造装置における仮想領域の設定例（実施例１）である。
【図４】本発明のガラス板製造装置における仮想領域の設定例（実施例２）である。
【図５】仮想領域の長さが５ｍである場合の解析モデルを示す図である。
【図６】解析モデルにおける解析ケース（１）の解析結果を示すグラフである。
【図７】解析モデルにおける解析ケース（２）の解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明のガラス板製造装置、及びガラス板製造方法に関する実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。
【００３０】
〔ガラス板製造装置〕
図１は、本発明の実施形態によるガラス板製造装置１００の内部構造を示す概略平面図である。図２は、図１のガラス板製造装置１００におけるＡ−Ａ´位置の部分断面図である。ガラス板製造装置１００は、フロート法によって種々のガラス板を製造する設備の一部であり、主要な構成要素として、溶融金属浴１０、上部構造２０、及び側壁部３０を備えている。
【００３１】
溶融金属浴１０には、溶融した金属スズ４０が満たされている。溶融金属浴１０の浴槽温度は、スズの融点（約２３２℃）以上となるように設定され、通常は、６００〜１３００℃に維持されている。
【００３２】
上部構造２０は、溶融金属浴１０を覆うように溶融金属スズ４０の液面から一定距離をおいて離間して配置される。前記一定距離は、通常０．５〜２．０ｍ程度に設定される。上部構造２０は、ガラス板製造装置１００の天井部分を構成し、その長手方向に複数のガス導入口２１が設けられている。ガス導入口２１からは、ガラス板製造装置１００の内部空間Ｋに不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される。不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴンが挙げられる。還元性ガスは、水素が代表的である。
【００３３】
側壁部３０は、溶融金属浴１０と上部構造２０とを接続するように略垂直方向に設けられる。側壁部３０には、ガラス板製造装置１００の稼働中にガスを外部に排気する排気口７０が複数設けられている。本発明のガラス板製造装置１００にあっては、溶融金属浴１０に満たされている溶融金属スズ４０の液面と上部構造２０と側壁部３０とによって、上記の内部空間Ｋが画定される。この内部空間Ｋは、ガラス板製造装置１００の成形炉内である。
【００３４】
ガラス板製造装置１００を用いてガラス板を製造するには、溶融金属浴１０の上流側の入口１１から溶融ガラス５０ａを流し込み、当該溶融ガラス５０ａを溶融金属スズ４０上に浮遊させた状態で下流側に流動させて帯状のガラス流（ガラスリボン）５０ｂを形成した後、当該帯状のガラス流５０ｂを冷却固化させて下流側の出口１２からガラス板５０ｃとして搬出させる。ここで、「背景技術」の項目で説明したように、溶融金属スズ４０の表面からは、酸化第一スズ（ＳｎＯ）や硫化スズ（ＳｎＳ）等のスズ化合物が多少に関わらず揮発している。揮発物は、比較的温度が低い上部構造２０の天井壁や成形炉内に設けられた冷却器（図示せず）の表面で凝縮する。この凝縮物又は凝縮物が雰囲気ガス中の還元性ガス（水素）により還元された結果生成した金属スズが落下し、ガラス板の表面に付着する。この付着物は、トップスペックと呼ばれるガラス板の微小欠点となり得、微小欠点の密度が一定以上に達すると不良品として扱われることになる。
【００３５】
そこで、本発明では、このような微小欠点の発生を防止すべく、必要に応じて、ガラス板製造装置１００の内部空間Ｋを仮想的に区分けした上で、以下のガス排気に関する操作を行う。
【００３６】
初めに、溶融金属浴１０の入口１１から出口１２までの範囲において、入口１１からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間ＫＵと下流区間ＫＬとを画定する境界部６０を設定する。境界部６０は、仮想的な境界とすることができる。従って、上流区間ＫＵと下流区間ＫＬとが物理的に隔たれていることを必須としない。ただし、図２に示すように、境界部６０において、上部構造２０の下面から垂下される隔壁としての区画部８０を設けることは、本発明を実施する上で有効である。区画部８０を設けると、内部空間Ｋの上方においてガラス流５０ｂの流軸方向に対流によって雰囲気ガスが移動することを抑制できる。境界部６０は、例えば、溶融金属浴１０の全長（溶融金属スズ４０の流動範囲長）が７０ｍの場合、入口１１から２１ｍ（３０％）〜５６ｍ（８０％）離れた下流側の所定位置に設定される。境界部６０の設定位置が入口１１から３０％より上流側では、上流区間ＫＵが小さくなり過ぎるため、後述する排気口７０の設置パターンによっては、揮発物を含むガスを効率よく排気することが困難となる。一方、境界部６０の設定位置が入口１１から８０％より下流側では、出口１２付近の気流の乱れの影響を大きく受けることになる。実際に境界部６０に区画部８０を設ける場合においても、当該区画部８０が入口１１から８０％より下流側にあると、出口１２付近の気流が区画部８０の存在によって乱され易くなり、外部から内部空間Ｋに酸素が侵入する可能性がある。これらの理由から、境界部６０の設定位置を入口１１から３０〜８０％の範囲の所定位置とする必要がある。より好ましい境界部６０の設定位置の範囲は、入口１１から５０〜８０％のところである。
【００３７】
区画部８０は、境界部６０の他、複数の位置に設けることも可能である。特に、内部空間Ｋの上流側に複数の区画部８０を設けることにより、内部空間Ｋの対流を効果的に抑制することが可能となる。区画部８０を構成する材料としては、ガラス板製造時の温度条件下（６００〜１３００℃）において耐久性のあるものが使用される。すなわち、溶融金属浴１０、上部構造２０、又は側壁部３０と同じ材料で構成することができる。そのような高温耐久性のある材料として、例えば、耐火レンガ、耐熱鋼、カーボン、炭化ケイ素等が挙げられる。
【００３８】
ガラス板製造装置１００において上記の境界部６０を設定し、さらに、必要に応じて、区画部８０を設置し、溶融金属スズ４０の表面から発生した揮発物を含むガスを側壁部３０に設けた排気口７０に引き込むように操作する。このときのガス引き込み操作において、上流区間ＫＵにおけるガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上に設定する。さらに、必要に応じて、上流区間ＫＵを、ガラス流５０ｂの流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域Ｘで分割し、全ての仮想領域Ｘにおけるガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上、好ましくは常時０．０５ｍ／秒以上に設定する。上流区間ＫＵ又は仮想領域Ｘにおいて、ガス平均引込み速度を常時０．０３ｍ／秒以上に設定するのは、以下の理由による。
【００３９】
先ず、本発明者らは、揮発物を含むガスを効率よく、且つ確実に外部に排気するに最適なガス平均引込み速度を決定するにあたり、以下の試験を実施した。
【００４０】
ガラス板製造装置１００の上流側において所定流量で雰囲気ガスの排気を行い、上流区間ＫＵの雰囲気ガスに対しては上流側に向かうガス流を形成し、且つ下流区間ＫＬの雰囲気ガスに対しては下流側に向かうガス流を形成することを目標として、上部構造２０のガス導入口２１からガス供給量の配分を調整する方法により、試験的なガラス板製造試験を実施した。この製造試験中において、雰囲気ガスの流動状況を煙状の微粒子を利用して可視化した。その結果、雰囲気ガスの流動は広範囲に亘っており、また、流動状態が時間とともに変化する無秩序な状態となっていた。比較的流動が穏やかな領域においても、雰囲気ガスの流速は約０．１ｍ／秒であることが判明した。
【００４１】
次に、雰囲気ガスに揮発物が蓄積されることを考慮せず、排気口７０から外部に排気される排気流量を大幅に低減すると同時に、ガス導入口２１から内部空間Ｋへ供給される新鮮なガスの供給量も大幅に低減するように調整した。さらに、上部構造２０から溶融金属スズ４０の液面に向けて複数のパーティション（区画部）を垂下させることにより、ガラス流５０ｂの流動方向に沿って移動する雰囲気ガスの対流を抑制した状態とした。この状態で、雰囲気ガスの流動を前記と同様の方法により可視化した。その結果、雰囲気ガスの流速は約０．０２〜０．０５ｍ／秒であることが判明した。この雰囲気ガスの流動は、内部空間Ｋの温度差による自然対流によるものと推測される。
【００４２】
揮発物は溶融金属スズ４０の液面から発生することから、溶融金属スズ４０の液面近傍の雰囲気ガスを優先的に排出することができれば、揮発物が内部空間Ｋの全体に拡散することを効果的に抑制することができる。そのためには、排気口７０を溶融金属スズ４０の液面よりわずかに高い位置に設け、排気口７０の間隔をできるだけ小さくして、液面近傍のガスを引き込むことが有効と考えられる。ただし、液面近傍の雰囲気ガスを確実に排気するためには、内部空間Ｋの気流の移動（雰囲気ガスの対流等）に打ち勝つのに十分なガス引込み速度を、当該溶融金属スズ４０の液面近傍の雰囲気ガスに与える必要がある。そして、このガス引込み速度を、上流区間ＫＵの溶融金属スズ４０の液面近傍の大部分で実現することができれば、揮発物の拡散による雰囲気ガスの汚染を根本的に抑制することができる。
【００４３】
上述のように、本発明者らによる雰囲気ガスの流速測定結果から、ガラス流５０ｂの流動方向に沿って移動する雰囲気ガスの対流を抑制しない場合は、約０．１ｍ／秒以上の流速で雰囲気ガスが流動し、ガラス流５０ｂの流動方向に沿って移動する雰囲気ガスの対流を抑制した場合は、約０．０２〜０．０５ｍ／秒で雰囲気ガスが流動していることが判明した。これらの事実から、本発明者らは、溶融金属スズ４０の液面近傍の雰囲気ガスに与えるガス平均引込み速度を０．０３ｍ／秒以上とすることが必要であり、特に、０．０５ｍ／秒以上とすることが好ましいことを導き出した。なお、ガス平均引込み速度の上限については、ガラス流５０ｂの冷却に支障がない程度であればよく、本発明の場合、５ｍ／秒以下とすればよい。
【００４４】
溶融金属スズ４０の液面から上部構造２０の下面までの距離をＨとし、内部空間Ｋの雰囲気ガスの温度を１０００℃とすると、ガス平均引込み速度０．０３ｍ／秒は、成形炉の片側の側壁部３０の長さ１ｍ当たり１０８×Ｈｍ３／時間（２３×ＨＮｍ３／時間）に相当し、ガス平均引込み速度０．０５ｍ／秒は、成形炉の片側の側壁部３０の長さ１ｍ当たり１８０×Ｈｍ３／時間（３９×ＨＮｍ３／時間）に相当する。例えば、長さ６８ｍスケールのガラス板製造装置１００を用いて、溶融金属浴１０の入口１１からの距離が全体の７０％となる位置に境界部６０を設定した場合、上流区間ＫＵにおける総排気量は、ガス平均引込速度０．０３ｍ／秒では２２００×ＨＮｍ３／時間、ガス平均引込速度０．０５ｍ／秒では３７００×ＨＮｍ３／時間に相当する。
【００４５】
以上の本発明者らによる新規な知見に基づき、本発明の実施例について次に説明する。
【実施例】
【００４６】
〔実施例１〕
図３は、本発明のガラス板製造装置１００における仮想領域Ｘの設定例（実施例１）である。このガラス板製造装置１００において、溶融金属浴１０の入口１１から出口１２までの距離は４５ｍである。実施例１では、溶融金属浴１０の入口１１から３０ｍ（約６７％）の位置に境界部６０を設定し、上流区間ＫＵを３．３ｍおきにａ〜ｉの９つの領域に区分けし、各領域ａ〜ｉを夫々仮想領域Ｘとした。この例では、全ての領域ａ〜ｉにおいて、両側の側壁部３０に排気口７０が１箇所ずつ、合計２箇所ずつ配置されている。溶融金属スズ４０の液面から上部構造２０の下面までの距離Ｈは０．９ｍである。各排気口７０により排気するガス流量を５３５ｍ３／時間（雰囲気ガスの温度を１０００℃とすると、１１５Ｎｍ３／時間に相当）に設定した。このガス流量は、溶融金属スズ４０の表面近傍から排気口７０に向かうガスのガス平均引込み速度に換算すると、約０．０５ｍ／秒である。この場合、溶融金属スズ４０の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間Ｋの気流の移動に打ち勝って側壁部３０に設けられた排気口７０に引き込まれ、効率よく外部へと排出することができた。その結果、内部空間Ｋの雰囲気ガスは常に揮発物の少ない清浄な状態に保たれ、フロート法において問題となっていた揮発物の凝縮及び還元に起因するガラス板上の微小欠点の生成を低減又は防止することができ、トップスペックのない高品位なガラス板を得ることができた。なお、本実施例では仮想領域の長さが全て等しく設定されているが、３．４ｍ以下の長さであれば仮想領域ごとに長さが異なっていてもよい。
【００４７】
〔実施例２〕
図４は、本発明のガラス板製造装置１００における仮想領域Ｘの他の設定例（実施例２）である。このガラス板製造装置１００において、溶融金属浴１０の入口１１から出口１２までの距離は４５ｍである。実施例２では、溶融金属浴１０の入口１１から１５ｍ（約３３％）の位置に境界部６０を設定し、上流区間ＫＵを３．０ｍおきにａ〜ｅの５つの領域に区分けし、各領域ａ〜ｅを夫々仮想領域Ｘとした。この例では、全ての領域ａ〜ｅにおいて、両側の側壁部３０に排気口７０が１箇所ずつ、合計２箇所ずつ配置されている。溶融金属スズ４０の液面から上部構造２０の下面までの距離Ｈは０．９ｍである。各排気口７０により排気するガス流量を８２０ｍ３／時間（雰囲気ガスの温度を１０００℃とすると、１７６Ｎｍ３／時間に相当）に設定した。このガス流量は、溶融金属スズ４０の表面近傍から排気口７０に向かうガスのガス平均引込み速度に換算すると、約０．０８ｍ／秒である。この場合、溶融金属スズ４０の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間Ｋの気流の移動に打ち勝って側壁部３０に設けられた排気口７０に引き込まれ、効率よく外部へと排出することができた。その結果、内部空間Ｋの雰囲気ガスは常に揮発物の少ない清浄な状態に保たれ、フロート法において問題となっていた揮発物の凝縮及び還元に起因するガラス板上の微小欠点の生成を低減又は防止することができ、トップスペックのない高品位なガラス板を得ることができた。
なお、参考として、実施例２との比較のため、実施例２の領域d及び領域eの排気を停止した条件を用いてガラス板の生産を試験的に実施した。この場合、境界部６０は９ｍ（約２０％）の位置となる。その結果、検出されるトップスペックの数は、実施例２で得られたガラス板のトップスペックの数に対して５〜１０倍程度増加し、高品質なガラス板を得ることができなかった。この結果より、内部空間Ｋを高品質なガラス板を製造するのに十分清浄な状態に保つためには、十分なガス引き込み速度を与える領域を約３０％以上にする必要があることが明らかとなった。
【００４８】
〔数値解析〕
次に、本発明の優位性を確認するため、上記実施例に類似のガラス板製造装置１００を想定したモデルにおいて、仮想領域Ｘの長さを３〜１０ｍの範囲で変更した場合の内部雰囲気ガスの流れに関する数値解析を行った。ここでは、上流区間ＫＵのうち約３０ｍの区間を抜き出したモデルを用いた。各仮想領域Ｘの中央のガラス流５０ｂの流動方向に対し両側に夫々１つずつの排気口７０が設けられ、全ての排気口７０のガス排気量は等しく、上部からのガス供給量と側壁部３０に設けられた排気口７０からのガス排気量合計とが等しいものと仮定している。また、ここでは、成形炉内のガス温度が１０００℃で均一なものと仮定しており、温度差による自然対流を無視している点や、乱流を無視している点など、実際とは異なる点が存在するが、このような簡略化したモデルを用いても、成形炉内におけるガスの引込み速度分布に対する仮想領域Ｘの長さの影響をある程度把握することは可能である。
【００４９】
＜解析モデル＞
・解析スケール：長さ３０ｍ、幅１０ｍの三次元モデル
・ガラス流５０ｂの側端部ｓから側壁部３０までの距離：１ｍ
・溶融金属スズ４０の液面から上部構造２０の下面までの高さ：０．９ｍ
・排気口７０の形状：断面が０．２ｍ×０．２ｍのダクト形状
・溶融金属スズ４０の液面から排気口７０の中心までの高さ：０．２ｍ
＜解析条件＞
・ガス給排気量：全領域に対するガス平均引込み速度が０．０３ｍ／秒又は０．０５ｍ／秒になるように設定
・内部構造（成形炉内）温度：１０００℃（温度差による自然対流は無視）
＜解析ケース＞
（１）全領域に対するガス平均引込み速度が０．０３ｍ／秒となるようにガス給排気量を設定し、仮想領域Ｘの長さは等間隔とし、仮想領域Ｘの長さを３〜１０ｍの範囲で変更した。各仮想領域Ｘの中央のガラス流５０ｂの流動方向に対し両側に夫々１つずつの排気口７０を設置した。
（２）全領域に対するガス平均引込み速度が０．０５ｍ／秒となるようにガス給排気量を設定し、仮想領域Ｘの長さは等間隔とし、仮想領域Ｘの長さを３〜１０ｍの範囲で変更した。各仮想領域Ｘの中央のガラス流５０ｂの流動方向に対し両側に夫々１つずつの排気口７０を設置した。
解析モデルのうち仮想領域Ｘの長さが５ｍである場合の例を図５に示す。
＜評価方法＞
・側壁部３０より１ｍの距離、すなわち、ガラス流５０ｂの側端部ｓの、溶融金属スズ４０の液面より０．２ｍ上方の空間において、ガラス流５０ｂの流軸から側壁部３０の排気口７０の方向へ向かう気流の流速、すなわち引込み速度を求めた。
【００５０】
＜解析結果＞
図６は、解析ケース（１）の解析結果を示すグラフである。図６より、仮想領域Ｘの長さを短くするほどガラス流５０ｂの側端部ｓの上部におけるガス引込み速度が平均化されることが分かる。さらに、仮想領域Ｘの長さを３．４ｍ以下とした場合には、評価位置の全領域に亘ってガス引込み速度が０．０３ｍ／秒以上となることが判明した。
【００５１】
図７は、解析ケース（２）の解析結果を示すグラフである。図７より、仮想領域Ｘの長さを３．４ｍ以下とした場合には、評価位置の全領域に亘ってガス引込み速度が０．０５ｍ／秒以上となることが判明した。
【００５２】
以上より、仮想領域Ｘの長さを３．４ｍ以下とすることで、設定したガス給排気量に対して、所望のガス引込み速度を内部空間Ｋの広範囲に亘って与えることが可能となることが判明した。
【００５３】
３．４ｍ以下に設定した仮想領域Ｘ内のガラス流５０ｂの流動方向の両側に排気口７０を夫々１つずつ設置する場合には、排気口７０は仮想領域Ｘのガラス流５０ｂの流動方向中央付近に設置するのが好ましく、２つ以上設置する場合には、できるだけ偏りの無いように等間隔で設置することが好ましい。ただし、トップロールや冷却部材等（図示せず）の装置の構成に応じて、位置を調整することも可能である。
【００５４】
所定長さの上流区間ＫＵに複数の排気口７０が設置された本発明に係るガラス板製造装置１００が、上記の本発明におけるより好ましい形態を満たしているかどうかは、上流区間ＫＵを３．４ｍ以下の仮想領域Ｘで分割した際、全ての仮想領域Ｘにおいてガス平均引込み速度が０．０３ｍ／秒以上となるような仮想領域Ｘの分割方法が１通りでも存在するかにより判定することができる。
【００５５】
〔ガラス板製造方法〕
本発明のガラス板製造方法は、上記のガラス板製造装置１００を用いて実施される。すなわち、ガラス板製造方法は、ガラス流５０ｂを流動させるための溶融金属スズ４０で満たされた溶融金属浴１０と、不活性ガス又は不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスが導入される上部構造２０と、溶融金属浴１０と上部構造２０とを接続する側壁部３０とを備えたガラス板製造装置１００を使用するものであり、側壁部３０にガスを排気する排気口７０を設けるとともに、溶融金属浴１０の入口１１から出口１２までの範囲において、入口１１からの距離が全体の３０〜８０％となる範囲の所定位置に、上流区間ＫＵと下流区間ＫＬとを画定する境界部６０を設定しておく。
【００５６】
ガラス板の製造は、溶融金属浴１０の上流側の入口１１から溶融ガラス５０ａを流し込む工程と、当該溶融ガラス５０ａを溶融金属スズ４０上に浮遊させた状態で下流側に流動させて帯状のガラス流５０ｂを形成する工程と、当該帯状のガラス流５０ｂを冷却固化させて下流側の出口１２からガラス板５０ｃとして搬出させる工程と、ガラス板製造装置１００の稼働中に排気口７０よりガスを排出する工程とを実行する。ここで、ガスを排出する工程において、上流区間ＫＵにおける排気口７０へのガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上、好ましくは常時０．０５ｍ／秒以上に設定する。
【００５７】
本発明のガラス板製造方法によれば、溶融金属スズ４０の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間Ｋの気流の移動に打ち勝って側壁部３０に設けられた排気口７０に引き込まれ、効率よく外部へと排出することができる。その結果、内部空間Ｋの雰囲気ガスは常に揮発物の少ない清浄な状態に保たれ、フロート法において問題となっていた揮発物の凝縮及び還元に起因するガラス板上の微小欠点の生成を低減又は防止することができ、トップスペックのない高品位なガラス板を得ることができる。
【００５８】
なお、前記上流区間ＫＵを、ガラス流５０ｂの流動方向の長さが３．４ｍ以下の複数の仮想領域Ｘで分割し、全ての仮想領域Ｘにおけるガス平均引込み速度を、常時０．０３ｍ／秒以上、好ましくは常時０．０５ｍ／秒以上に設定すれば、上流区間ＫＵの全域に亘って、溶融金属スズ４０の表面から揮発した揮発物を含むガスは、内部空間Ｋの気流の移動に打ち勝って側壁部３０に設けられた排気口７０に引き込まれ、より効率よく外部へと排出することができる。
【００５９】
また、排気口７０を溶融金属スズ４０の液面付近に設けるように構成すれば、液面付近から発生した揮発物を含むガスを選択的に、且つ効率よく排出することができる。
【００６０】
〔別実施形態〕
＜１＞
境界部６０に区画部８０を設ける場合において、区画部８０の下端部を、上部構造２０の下面から溶融金属スズ４０の液面までの距離に対して上部構造２０の下面から５０〜９５％の距離に、より好ましくは８５〜９５％の距離に位置するように設定した上で、上流区間ＫＵの圧力が下流区間ＫＬの圧力より大きくなるように、ガス導入量及びガス平均引込み速度を調整する。この場合、下流区間ＫＬのガスが上流区間ＫＵに侵入することが防止されるので、低温のガスによって高温状態にあるべき上流区間ＫＵのガラス流５０ｂが過剰に冷却されることがない。その結果、ガラス流５０ｂを下流側に円滑に流動させることができる。また、上流区間ＫＵにある構造物が低温のガスによって局所的に冷却されることがなくなるので、構造物の表面に揮発物が凝縮することを防止することができる。
なお、区画部８０の下端部を上部構造２０の下面から溶融金属スズ４０の液面までの距離に対して上部構造２０の下面から５０〜９５％の距離に、より好ましくは８５〜９５％の距離に位置することにより、上流区間ＫＵと下流区間ＫＬとの隔離性が確保され、気流の逆流を防止するに充分な圧力差を発生させることができる。また、下流区間ＫＬにおいては、区画部８０を設けることにより内部空間Ｋから出口１２に向かうスムーズな気流が形成されるため、出口１２における逆流や酸素の侵入を確実に防止することができる。
【００６１】
＜２＞
区画部８０を伸縮式及び移動式に構成することも可能である。伸縮式の区画部８０は、例えば、区画部８０を二枚の板状部材を積層して構成し、一つの板状部材を延直下方にスライドさせる。これにより、区画部８０の長さを、約２倍の長さまで変化させることができる。移動式の区画部８０は、例えば、上部構造２０に移動用の溝を設け、当該溝に区画部８０の基部を嵌入する。これにより、区画部８０をその都度取り外さずにガラス流５０ｂの流動方向に沿って、容易に前後移動させることが可能となる。
【００６２】
＜３＞
上記実施形態では、上部構造２０と区画部８０とを別個の部材として取り扱っているが、区画部８０を上部構造２０の一部として構成することも可能である。この場合、上部構造２０の下面の一部を延直下方に膨出させる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のガラス板製造装置、及びガラス板製造方法は、例えば、フラットパネルディスプレイ（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）、太陽電池パネル、建築用ガラス等に用いられるガラス板を製造するために利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０    溶融金属浴
１１    入口
１２    出口
２０    上部構造
３０    側壁部
４０    溶融金属スズ
５０ａ  溶融ガラス
５０ｂ  ガラス流
５０ｃ  ガラス板
６０    境界部
７０    排気口
８０    区画部
１００  ガラス板製造装置
【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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【図６】
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【図７】
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