(57)【要約】【課題】熔解槽の流出口付近で熔融ガラスの下降流が発生することを抑制する。【解決手段】ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解槽を備える。前記熔解槽は、前記熔融ガラスと接する壁部と、前記壁部のうち前記熔融ガラスを囲む側壁に設けられた複数の電極対と、前記電極対が並ぶ方向と交差するように延在した前記側壁の部分に設けられ、前記熔融ガラスを外部に流出させる流出口と、を有し、前記壁部のうち、前記流出口の周りの第１の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の部分よりも離れて位置する第２の部分の材料よりも導電率が大きい。【選択図】図７
2019116416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板製造装置であって、
ガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解槽を備え、
前記熔解槽は、前記熔融ガラスと接する壁部と、前記壁部のうち前記熔融ガラスを囲む側壁に設けられた複数の電極対と、前記側壁のうち、前記複数の電極対が並ぶ方向と交差するように延在した部分に設けられ、前記熔融ガラスを外部に流出させる流出口と、を有し、
前記壁部のうち、前記流出口の周りの第１の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の部分よりも離れて位置する第２の部分の材料よりも導電率が大きい、ことを特徴とするガラス基板製造装置。
【請求項２】
前記第２の部分は、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の周りに設けられ、
前記第２の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の周りの第３の部分の材料よりも導電率が小さく、
前記第１の部分の材料は、前記第３の部分の材料よりも導電率が大きい、請求項１に記載のガラス基板製造装置。
【請求項３】
前記電極対が並ぶ方向において、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対と、前記流出口との間隔Ｍは、前記流出口から最も離れて位置する前記第２の部分の端と、前記第１の電極対との間隔Ｎより長い、請求項１又は２に記載のガラス基板製造装置。
【請求項４】
前記第１の部分は、前記電極対をなす２つの電極を結ぶ方向に沿った前記流出口の両側のそれぞれに、当該電極が設けられた側壁の間の間隔の２５％以上の範囲に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス基板製造装置。
【請求項５】
前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の間を流れる電流量は、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の間を流れる電流量よりも多い、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス基板製造装置。
【請求項６】
前記第１の部分の材料の導電率の大きさは、前記第２の部分の材料の導電率の大きさの２０倍以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス基板製造装置。
【請求項７】
ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽を用いてガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解工程を有し、
前記熔解槽は、前記熔融ガラスと接する壁部と、前記壁部のうち前記熔融ガラスを囲む側壁に設けられた複数の電極対と、前記側壁のうち、前記複数の電極対が並ぶ方向と交差するように延在した部分に設けられ、前記熔融ガラスを外部に流出させる流出口と、を有し、
前記壁部のうち、前記流出口の周りの第１の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の部分よりも離れて位置する第２の部分の材料よりも導電率が大きい、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項８】
前記熔解工程では、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の間を流れる電流量を、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の間を流れる電流量よりも多くする、請求項７に記載の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、ガラス原料を熔融して生成させた熔融ガラスを成形して製造される。一般に、ガラス基板製造装置は、ガラス原料から熔融ガラスを生成させる熔解槽と、熔融ガラスをガラス基板へと成形する成形装置と、熔解槽と成形装置との間を熔融ガラスが移送可能であるように接続する移送管と、を備える。
【０００３】
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくるとき、熔融ガラスの液面上に投入されたガラス原料は、バーナー等の火炎により熔解される。熔解したガラス原料は、液面の下方の熔融ガラスに溶けて行く。熔融ガラスは、熔解槽に蓄えられ、熔融ガラスと接触する電極対を用いて通電される。この通電により、熔融ガラス自身はジュール熱を発し、このジュール熱が熔融ガラス自身を加熱する。
【０００４】
熔融ガラスにガラス組成のムラ（ガラス組成が均一でないこと）が存在すると、成形されたガラス基板において、例えば脈理と呼ばれるスジ状の欠陥が発生する。この脈理は、不均質なガラス組成に起因する熔融ガラスの粘度の違い、つまり、ガラス原料の熔解ムラに起因して、成形時の熔融ガラスの表面に微細な表面凹凸として形成され、この表面凹凸がガラス基板に残存したものである。このため、ガラス原料を熔解する段階で脈理等の原因となるガラス組成のムラを引き起こさないようにする必要がある。
【０００５】
例えば、熔解槽において、熔融ガラスのホットスプリングを強調し、熔融ガラスの対流を促進して十分に撹拌を行うと共に、ガラス原料投入端側の表層の半熔融状態等のガラスが導出端側へ早流れすることを阻止し得るガラス熔解窯が知られている（特許文献１）。
上記ガラス熔解窯では、ガラス原料の投入端側の領域から導出端側の領域に至る途中のホットスプリング領域に、通電方向を窯の長さ方向とした複数対の電極を適宜間隔で窯の幅方向全長に亘って複列配置することにより、熔融ガラスのホットスプリングを強調している。これにより、半熔融状態等のガラスが導出端側へ早流れすることを抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−６０２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熔解槽内の熔融ガラスは、熔解槽の底部に設けられた流出口から、移送管を通って流出する。したがって、熔解槽内の流出口付近では、流出口に向かう熔融ガラスの流れが形成される。このような熔融ガラスの流れとして、熔解槽内での熔融ガラスの対流や、熔解槽内の熔融ガラスの温度分布に起因して、熔融ガラスの液面付近から下方向に向かって流れる下降流が形成される場合がある。熔融ガラスの下降流が形成されると、液面に浮遊する未溶解のガラス原料が、周囲の熔融ガラスと十分に混ざり合うことなく下降し、流出する可能性がある。このようにして流出した熔融ガラスには、ガラス組成のムラが生じているため、ガラス基板に脈理を発生させ、ガラス基板の品質を低下させてしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、熔解槽の流出口付近で熔融ガラスの下降流が発生することを抑制することのできるガラス基板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】
【０００９】
本発明の一態様は、ガラス基板製造装置であって、
ガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解槽を備え、
前記熔解槽は、前記熔融ガラスと接する壁部と、前記壁部のうち前記熔融ガラスを囲む側壁に設けられた複数の電極対と、前記側壁のうち、前記複数の電極対が並ぶ方向と交差するように延在した部分に設けられ、前記熔融ガラスを外部に流出させる流出口と、を有し、
前記壁部のうち、前記流出口の周りの第１の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の部分よりも離れて位置する第２の部分の材料よりも導電率が大きい、ことを特徴とする。
【００１０】
前記第２の部分は、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の周りに設けられ、
前記第２の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の周りの第３の部分の材料よりも導電率が小さく、
前記第１の部分の材料は、前記第３の部分の材料よりも導電率が大きいことが好ましい。
【００１１】
前記ガラス基板製造装置は、前記電極対が並ぶ方向において、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対と、前記流出口との間隔Ｍは、前記流出口から最も離れて位置する前記第２の部分の端と、前記第１の電極対との間隔Ｎより長い場合に好適である。
【００１２】
前記ガラス基板製造装置は、前記電極対が並ぶ方向において、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対と、前記流出口との間隔Ａは、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対と、前記第１の電極対との間隔Ｂより長い場合に好適である。
【００１３】
前記第１の部分は、前記電極対をなす２つの電極を結ぶ方向に沿った前記流出口の両側のそれぞれに、当該電極が設けられた側壁の間の間隔の２５％以上の範囲に配置されていることが好ましい。
【００１４】
前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の間を流れる電流量は、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の間を流れる電流量よりも多いことが好ましい。
【００１５】
前記第１の部分の材料の導電率の大きさは、前記第２の部分の材料の導電率の大きさの２０倍以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明の別の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽を用いてガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解工程を有し、
前記熔解槽は、前記熔融ガラスと接する壁部と、前記壁部のうち前記熔融ガラスを囲む側壁に設けられた複数の電極対と、前記側壁のうち、前記複数の電極対が並ぶ方向と交差するように延在した部分に設けられ、前記熔融ガラスを外部に流出させる流出口と、を有し、
前記壁部のうち、前記流出口の周りの第１の部分の材料は、前記流出口に対して前記第１の部分よりも離れて位置する第２の部分の材料よりも導電率が大きい、ことを特徴とする。
【００１７】
前記熔解工程では、前記電極対のうち前記流出口に最も接近して配置された第１の電極対の間を流れる電流量を、前記流出口に対して前記第１の電極対よりも離れて配置された第２の電極対の間を流れる電流量よりも多くすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熔解槽の流出口付近で熔融ガラスの下降流が発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の製造方法のフローを示す図である。
【図２】ガラス基板製造装置の概略図である。
【図３】熔解槽の概略的な斜視図である。
【図４】熔解槽の長手方向に直交する方向に沿った断面図である。
【図５】熔解槽の壁部について説明する図である。
【図６】図５の熔解槽の変形例を示す図である。
【図７】熔解槽の壁部について説明する図である。
【図８】図６の熔解槽の変形例を示す図である。
【図９】熔解槽内部の熔融ガラスの対流の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置について説明する。
（ガラス基板の製造方法の全体概要）
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。ガラス基板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）、清澄工程（ＳＴ２）、均質化工程（ＳＴ３）、供給工程（ＳＴ４）、成形工程（ＳＴ５）、徐冷工程（ＳＴ６）、および、切断工程（ＳＴ７）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、梱包工程等を有してもよい。製造されたガラス基板は、必要に応じて梱包工程で積層され、納入先の業者に搬送される。
【００２１】
熔解工程（ＳＴ１）では、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。
清澄工程（ＳＴ２）では、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酸素、ＣＯ2あるいはＳＯ2を含んだ泡が発生する。この泡が熔融ガラス中に含まれる清澄剤（酸化スズ等）の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、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酸素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。
【００２２】
均質化工程（ＳＴ３）では、スターラを用いて熔融ガラスを撹拌することにより、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。均質化工程は、後述する撹拌槽において行われる。
供給工程（ＳＴ４）では、撹拌された熔融ガラスが成形装置に供給される。
【００２３】
成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）は、成形装置で行われる。
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。成形には、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、徐冷後のシートガラスを所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、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。
【００２４】
（ガラス基板製造装置の全体概要）
図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス基板製造装置の概略図である。ガラス基板製造装置は、図２に示すように、主に熔解装置１００と、成形装置１０８と、切断装置１０９と、を有する。熔解装置１００は、熔解槽１０１と、清澄管１０２と、撹拌槽１０３と、移送管１０４、１０５と、ガラス供給管１０６と、を有する。
図２に示す熔解槽１０１には、バーナー１１２（図３及び図４参照）等の加熱手段が設けられている。熔解槽には清澄剤が添加されたガラス原料が投入され、熔解工程（ＳＴ１）が行われる。熔解槽１０１で熔融した熔融ガラスは、移送管１０４を介して清澄管１０２に供給される。
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の清澄工程（ＳＴ２）が行われる。具体的には、清澄管１０２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酸素、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酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して気相空間に放出される。その後、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酸素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。清澄後の熔融ガラスは、移送管１０５を介して撹拌槽１０３に供給される。
撹拌槽１０３では、撹拌機１０７によって熔融ガラスが撹拌されて均質化工程（ＳＴ３）が行われる。撹拌槽１０３で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給管１０６を介して成形装置１０８に供給される（供給工程ＳＴ４）。
成形装置１０８では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスからシートガラスＳＧが成形され（成形工程ＳＴ５）、徐冷される（徐冷工程ＳＴ６）。
切断装置１０９では、シートガラスＳＧから切り出された板状のガラス基板が形成される（切断工程ＳＴ７）。
【００２５】
（熔解槽の構成）
図３は、本実施形態の熔解槽１０１の概略的な斜視図である。図４は、熔解槽１０１の長手方向に直交する方向に沿った断面図である。
熔解槽１０１は、主として、熔解槽本体を構成する壁１１０と、バーナー１１２と、電極対１１４と、迫部１１３とを備える。
熔解槽１０１は、例えば、ガラス原料を、熔解槽１０１に蓄えられた熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃの略全面に投入することにより、液面を含む表層において均一にガラス原料が熔融した熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽１０１は、熔解槽１０１の内側側壁のうち、図３中の左右方向（第１の方向）に向く内側側壁の底部に設けられた流出口１０４ａから後工程に向けて熔融ガラスＭＧを流す。第１の方向とは、図３において、熔解槽１０１の長手方向であり、ガラス原料の投入口から移送管１０４へ向かう方向であるとともに、複数の電極対１１４が並ぶ方向である。
【００２６】
壁１１０は、耐火レンガ等の耐火物により構成されている。熔解槽１０１は、壁１１０で囲まれた内部空間を有し、熔解槽１０１の内部空間は、空間内に投入されたガラス原料が熔解してできた熔融ガラスＭＧを加熱しながら収容する液槽１０１ａ内の空間と、液槽１０１ａ内の空間の上方に形成され、ガラス原料が投入される上部空間（気相空間）１０１ｂと、を有する。このうち、液槽１０１ａを構成する壁１１０の部分、すなわち、熔融ガラスＭＧと接する壁１１０の部分は、本実施形態の壁部をなす。
【００２７】
熔解槽１０１の底壁１１０ｃは、複数種類の耐火物が鉛直方向に積層された構造を有している。図４に示されるように、底壁１１０ｃは、少なくとも３種類の耐火物が積層された構造を有している。底壁１１０ｃは、第１耐火物１２１、第２耐火物１２２および第３耐火物１２３が、鉛直方向上方から下方に向かって積層している構造を有している。第１耐火物１２１、第２耐火物１２２および第３耐火物１２３は、例えば、耐熱耐火レンガ等である。第１耐火物１２１は、底壁１１０ｃの最上層を構成し、熔解槽本体１１０に貯留される熔融ガラスＭＧと接触する。後述する内側側壁１１０ａ、１１０ｂは、第１耐火物１２１と接続されている。
【００２８】
迫部１１３は、熔解槽１０１の気相空間１０１ｂを覆う天井壁である。図４には、迫部１１３の詳細が示されている。迫部１１３は、高温の熔融ガラスＭＧに対して耐熱性を有する素材で成形されている。
【００２９】
上部空間１０１ｂと接する第１の方向と平行な壁１１０の部分には、燃料と酸素等を混合した燃焼ガスが燃焼して火炎を発する複数のバーナー１１２が設けられる。バーナー１１２は、電極対１１４が設けられた位置の熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃより上方位置に設けられ、火炎によって上部空間１０１ｂの耐火物を加熱して壁１１０を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁１１０の輻射熱により、また、高温となった気相の雰囲気によって加熱される。図３、４に示されるように、上部空間１０１ｂの互いに対向する一対の壁に、それぞれ３基のバーナー１１２が取り付けられている。図３では、熔解槽本体１１０の奥側の壁に取り付けられているバーナー１１２のみが示されている。バーナー１１２は、互いに対向する位置に設けられておらず、互い違いの位置に設けられている。すなわち、図４では、２基のバーナー１１２が互いに対向する位置に設けられるように見えるが、この２基のバーナー１１２は、図４の紙面に対して垂直方向の異なる位置に設けられている。なお、バーナー１１２は、互いに対向する一対の壁の一方のみに設けられてもよい。
【００３０】
熔解槽１０１の図３中の左側側壁には、上部空間１０１ｂに接する面には、原料投入窓（投入口）１０１ｆが設けられている。この原料投入窓１０１ｆを通して、ガラス原料を収めたバケット１０１ｄ（図２参照）が上部空間１０１ｂに出入りし、熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃ上を前後左右に移動するように構成されている。
熔解槽１０１では、熔融ガラスＭＧの液面の略全面に投入され、常に熔融ガラスＭＧの液面１０１ｃをガラス原料が覆うように浮遊していることによって、熔融ガラスＭＧの熱が液面１０１ｃを通して、気相である上部空間１０１ｂに放射されず、熔融ガラスＭＧの液面を含む表層において均一にガラス原料が熔融した熔融ガラスを形成させることができる。
【００３１】
熔解槽１０１の第１の方向と平行で、お互いに対向する液槽１０１ａの内側側壁１１０ａ，１１０ｂに、酸化錫あるいはモリブデン等の耐熱性を有する導電性材料で構成された３つの電極対１１４が設けられている。３つの電極対１１４は、内側側壁１１０ａ，１１０ｂのうち、熔融ガラスＭＧの下層に対応する領域に設けられている。３つの電極対１１４はいずれも、液槽１０１ａの外壁の面の外側から内壁の面まで延びている。３つの電極対１１４のうち、図中奥側の電極は図示されていない。電極対１１４のそれぞれをなす電極は、熔融ガラスＭＧを挟んでお互いに対向するように、内側側壁１１０ａ，１１０ｂに設けられている。各電極対１１４は、電極間に位置する熔融ガラスＭＧに電流を流す。熔融ガラスＭＧはこの通電により、ジュール熱を自ら発して熔融ガラスＭＧを加熱する。熔解槽１０１では、熔融ガラスＭＧは例えば１５００℃以上に加熱される。加熱された熔融ガラスＭＧは、移送管１０４を通して清澄管１０２へ送られる。
本実施形態では、熔解槽１０１には３つの電極対１１４が設けられるが、２つあるいは４つ、５つ、６つ以上の電極対が設けられてもよい。
【００３２】
電極対１１４は、制御ユニット（図示せず）に接続され、制御ユニットから電流の供給を受ける。制御ユニットは、コンピュータ（図示せず）に接続される。コンピュータは、電極対１１４に流れる電流を制御するための制御信号を制御ユニットに送る。コンピュータは、熔解槽１０１に蓄えられる熔融ガラスＭＧの温度および粘度が所定の範囲内になるように制御信号を生成する。
【００３３】
熔解槽１０１の流出口１０４ａは、移送管１０４を通して、清澄管１０２と接続されている。
【００３４】
図５及び図７は、熔解槽１０１の壁部について説明する図である。
熔解槽１０１の壁部は、液槽１０１ａを構成する壁１１０の部分であり、図５及び図７には、このうち、内側側壁１１０ａ、底壁１１０ｃ、及び、図３中の右側側壁が示されている。なお、図５及び図７において、３つの電極対１１４は、流出口１０４ａから近い順に、電極対１１４ａ、電極対１１４ｂ、電極対１１４ｃで表される。
【００３５】
本実施形態において、壁部のうち、流出口１０４ａの周りの第１の部分１１１ａの材料は、流出口１０４ａに対して第１の部分１１１ａよりも離れて位置する第２の部分１１１ｂの材料よりも導電率が大きい。図５及び図７に示す例において、第１の部分１１１ａは、図３中の右側側壁である。第２の部分１１１ｂは、内側側壁１１０ａ、１１０ｂのうち、電極対１１４ａを囲むように配置された部分である。
電極対１１４ａの間を流れる電流は、熔融ガラスＭＧだけでなく、第１の部分１１１ａにも流れる。上記したように、第１の部分１１１ａの材料の導電率が、第２の部分１１１ｂの材料の導電率より大きいと、第１の部分１１１ａを流れる電流量は、第１の部分１１１ａの材料の導電率が第２の部分１１１ｂの材料の導電率と等しい場合と比べ、熔融ガラスＭＧを流れる電流量に対して多くなる。このため、第１の部分１１１ａにより消費される電力が増加し、第１の部分１１１ａの発熱量が大きくなる。したがって、流出口１０４ａ付近に位置する熔融ガラスＭＧは、通電によって加熱されることに加え、第１の部分１１１ａによっても加熱され、さらにその周囲に位置する熔融ガラスＭＧに対して相対的に温度が上昇する。これにより、流出口１０４ａの近傍で、熔融ガラスＭＧの液面付近から下方向に向かって流れる下降流の発生が抑制される。また、このような下降流の発生を抑制する効果によって、熔融ガラスＭＧ内に生じている下降流の速度を低減することもできる。本明細書において、導電率は、熔解工程（ＳＴ１）を行うときの熔解槽１０１内の熔融ガラスＭＧの温度（例えば１５００℃）における導電率を意味する。
【００３６】
下降流の発生を抑制する効果を高めるために、第１の部分１１１ａの材料の導電率は、第２の部分１１１ｂの材料の導電率の４倍以上であることが好ましい。
一方で、第１の部分１１１ａの材料の導電率が、第２の部分１１１ｂの材料の導電率に対して過度に大きいと、第１の部分１１１ａの発熱量が大きくなりすぎ、これにより、第１の部分１１１ａの一部が熔融ガラスＭＧ中に溶出し、第１の部分１１１ａの損耗が進行する場合がある。このため、第１の部分１１１ａの材料の導電率は、第２の部分１１１ｂの材料の導電率の２０倍以下であることが好ましく、１５倍以下であることがより好ましい。
【００３７】
図５及び図７に示すように、第２の部分１１１ｂが、電極対１１４ａ（第１の電極対）の周りに設けられている場合、第２の部分１１１ｂの材料は、流出口１０４ａに対して電極対１１４ａよりも離れて配置された電極対のうち、電極対１１４ａに最も近い電極対１１４ｂ（第２の電極対）の周りの第３の部分１１１ｃの材料よりも導電率が小さく、かつ、第１の部分１１１ａの材料は、第３の部分１１１ｃの材料よりも導電率が大きいことが好ましい。すなわち、第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃの材料の導電率に関して、第１の部分１１１ａの導電率＞第３の部分１１１ｃの導電率＞第２の部分１１１ｂの導電率、を満たしていることが好ましい。なお、図５及び図７に示す例において、第３の部分１１１ｃは、内側側壁１１０ａ、１１０ｂのうち、電極対１１４ｂ及び電極対１１４ｃを囲むように配置された部分である。図５及び図７において、第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃをそれぞれ、斜線領域で示す。なお、図５及び図７において、第３の部分１１１ｃは、第１の方向に沿った電極対１１４ｂ及び電極１１４ａの中間点を通る、第１の方向と垂直な平面を基準として、電極対１１４ｂが位置する側の内側側壁１１０ａ、１１０ｂの部分に設けられている。第２の部分１１１ｂは、当該平面と、流出口１０４ａが位置する側壁（図３中の右側側壁）との間の内側側壁１１０ａ、１１０ｂの部分に設けられている。
第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃの材料の導電率が、上記した大小関係を満たしていると、第１の部分１１１ａ付近の熔融ガラスＭＧの温度上昇量が、さらにその周囲の熔融ガラスＭＧの温度上昇量に対して大きくなり、熔融ガラスＭＧの間の温度差が強調されるので、流出口１０４ａの近傍での下降流の発生を効果的に抑制できる。
【００３８】
第１の部分１１１ａ付近の熔融ガラスＭＧと、その周囲の熔融ガラスＭＧとの間の温度差を強調する効果を高めるために、第２の部分１１１ｂの材料の導電率は、第３の部分１１１ｃの材料の導電率の１／２倍以下であることが好ましく、第１の部分１１１ａの材料の導電率は、第３の部分１１１ｃの材料の導電率の２倍以上であることが好ましい。
また、上記した導電率（Ｓ／ｍ）の大小関係を満たす、第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃの好ましい電気抵抗率（Ω・ｃｍ）の範囲として、１５００℃において、第１の部分１１１ａの電気抵抗率５０〜９０Ω・ｃｍ、第２の部分１１１ｂの電気抵抗率２００〜６００Ω・ｃｍ、第３の部分１１１ｃの電気抵抗率９０〜４００Ω・ｃｍが挙げられる。
第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃの材料の具体例として、ジルコニア系電鋳耐火物が挙げられる。ジルコニア系電鋳耐火物は、ジルコニア（ＺｒＯ2）の含有量が９０質量％以上である耐火物である。ジルコニア系電鋳耐火物の好ましい具体例としては、サンゴバン・ティーエム（SAINT-GOBAIN TM）社のＳＣＩＭＯＳシリーズのジルコニア系電鋳耐火物が挙げられ、例えば、第１の部分１１１ａの材料としてＳＣＩＭＯＳ  Ｚが挙げられ、第２の部分１１１ｂの材料としてＳＣＩＭＯＳ  ＭＣＺが挙げられ、第３の部分１１１ｃの材料としてＳＣＩＭＯＳ  ＣＺが挙げられる。
【００３９】
第１から第３の部分１１１ａ〜１１１ｃは、図５及び図７に示す例において、いずれも内側側壁の一部を構成するよう配置されているが、このうち少なくとも一部は、内側側壁の一部を構成するよう配置する代わりに、図６及び図８に示す例のように、底壁１１０ｃの一部を構成するよう配置されていてもよい。あるいは、内側側壁の一部及び底壁１１０ｃの一部の両方を構成するよう配置されていてもよい。図６は、図５の熔解槽の変形例を示す図である。図８は、図７の熔解槽の変形例を示す図である。図６及び図８において、第２の部分１１１ｂは、底壁１１０ｃのうち第１耐火物１２１の一部を構成するよう配置されている。なお、図６及び図８に示す例において、電極対１１１ａに隣接する内側側壁の部分（図６及び図８中、電極対１１１ａの周りの斜線のない領域）の材料の導電率も、熔融ガラスＭＧの下降流の発生を抑制する観点から、第１の部分１１１ａの材料の導電率より小さいことが好ましい。
【００４０】
第１の部分１１１ａは、電極対１１１ａをなす２つの電極を結ぶ方向に沿った流出口１０４ａの両側のそれぞれに、内側側壁１１０ａ、１１０ｂの間の間隔の好ましくは２５％以上、より好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％の範囲にわたって配置されている。これにより、上記２つの電極を結ぶ方向に沿った流出口１０４ａの両側の流出口１０４ａから離れた位置から流出口１０４ａに向かって流れる下降流の発生を抑制できる。なお、図５から図８に示す例において、第１の部分１１１ａは、図３中の左側側壁の全体を構成している。
【００４１】
本実施形態は、図５に示す例のように、電極対１１４ａ〜１１４ｃが並ぶ方向（第１の方向）において、電極対１１４ａ（第１の電極対）と流出口１０４ａとの間隔Ａは、流出口１０４ａに対して電極対１１４ａよりも離れて配置された電極対のうち、電極対１１４ａに最も近い電極対１１４ｂ（第２の電極対）と電極対１１４ａとの間隔Ｂより長い場合に好適である。間隔Ａを定めるとき、流出口１０４ａとは、図５及び図６に示すように、熔解槽１０１の壁１１０の外側を延びる移送管１０４の部分と接する壁１１０の壁面の部分をいう。電極対１１４ａの間を流れる電流は、電極対１１４ａと電極対１１４ｂの間の中間点を通る、第１の方向と垂直な平面と、第１の部分１１１ａとの間（内側側壁１１０ａ、１１０ｂのそれぞれに設けられた第１の部分１１１ｂの間）に位置する熔融ガラスＭＧ内を流れるとともに、一部は第１の部分１１１ａを流れる。上記した間隔Ａが間隔Ｂよりも長い熔解槽では、間隔Ａが間隔Ｂ以下の長さである場合と比べ、電極対１１４ａから第１の部分１１１ａに流れる電流量が少なく、第１の部分１１１ａの発熱量は少ない。しかし、本実施形態によれば、上述したように、第１の部分１１１ａの材料の導電率が第２の部分１１１ｂの材料の導電率より大きいことによって、間隔Ａが間隔Ｂよりも長い熔解槽を用いて溶解工程を行った場合でも、第１の部分１１１ａの材料の導電率が第２の部分１１１ｂの材料の導電率と等しい場合と比べ、第１の部分１１１ａに流れる電流量が増え、第１の部分１１１ａの発熱量が確保されるため、上記した下降流の発生を抑制する効果が得られる。
間隔Ａの好ましい長さは、例えば、間隔Ｂの長さの１００％を超え、１５０％以下である。
【００４２】
本実施形態は、図７に示す例のように、電極対１１４ａ〜１１４ｃが並ぶ方向（第１の方向）において、電極対１１４ａ（第１の電極対）と流出口１０４ａとの間隔Ｍは、流出口１０４ａから最も離れて位置する第２の部分１１１ｂの端と電極対１１４ａとの間隔Ｎより長い場合に好適である。間隔Ｍを定めるとき、流出口１０４ａとは、図３中の右側側壁の熔融ガラスＭＧと接する壁面の部分（図７及び図８において、第２の部分１１１ｂと接する第１の部分１１１ａの端）をいう。なお、図７及び図８において、間隔Ｍと間隔Ｎは、便宜的に、等しい長さで示している。電極対１１４ａの間を流れる電流は、内側側壁１１０ａ、１１０ｂのそれぞれに設けられた第１の部分１１１ｂの間（図７及び図８において、電極対１１４ａと電極対１１４ｂの間の中間点を通る、第１の方向と垂直な平面と、第１の部分１１１ａとの間）に位置する熔融ガラスＭＧ内を流れるとともに、一部は第１の部分１１１ａを流れる。上記した間隔Ｍが間隔Ｎよりも長い熔解槽では、図３中の右側側壁から外部に熱が放出され難く、第１の方向の端部における熔融ガラスＭＧの温度は中央部に比べて低くなり難い。その反面、間隔Ｍが間隔Ｎ以下の長さである場合と比べ、電極対１１４ａから第１の部分１１１ａに流れる電流量が少なく、第１の部分１１１ａの発熱量は少ない。しかし、本実施形態によれば、上述したように、第１の部分１１１ａの材料の導電率が第２の部分１１１ｂの材料の導電率より大きいことによって、間隔Ｍが間隔Ｎよりも長い熔解槽を用いて溶解工程を行った場合でも、第１の部分１１１ａの材料の導電率が第２の部分１１１ｂの材料の導電率と等しい場合と比べ、第１の部分１１１ａに流れる電流量が増え、第１の部分１１１ａの発熱量が確保されるため、上記した下降流の発生を抑制する効果が得られる。
間隔Ｍの好ましい長さは、例えば、間隔Ｎの１００％を超え、１５０％以下である。
【００４３】
熔解工程では、電極対１１４ａ（第１の電極対）の間を流れる電流量Ｉ１を、流出口１０４ａに対して電極対１１４ａよりも離れて配置された電極対のうち、電極対１１４ａに最も近い電極対１１４ｂ（第２の電極対）の間を流れる電流量Ｉ２よりも多くすることが好ましい。これにより、第１の部分１１１ａを流れる電流量Ｉ１が増して第１の部分１１１ａの発熱量がさらに増すため、下降流の発生を抑制する効果が高くなる。具体的には、電極対１１４ａの間を流れる電流量Ｉ１が、電極対１１４ｂの間を流れる電流量Ｉ２よりも多くなるよう、コンピュータが、電極対１１４ａ、１１４ｂを流れる電流を制御する制御信号を、制御ユニットに送ることで、上記した熔解工程が行われる。
下降流を抑制する効果を高めるために、電極対１１４ａの間を流れる電流量Ｉ１は、電極対１１４ｂの間を流れる電流量Ｉ２の２倍以上であることが好ましい。
一方で、電極対１１４ａの間を流れる電流量が、電極対１１４ｂの間を流れる電流量に対して過度に大きいと、第１の部分１１１ａの発熱量が大きくなりすぎ、これにより、第１の部分１１１ａの一部が熔融ガラスＭＧ中に溶出し、第１の部分１１１ａの損耗が進行する場合がある。このため、電極対１１４ａの間を流れる電流量Ｉ１は、電極対１１４ｂの間を流れる電流量Ｉ２の５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましい。
【００４４】
図９は、熔解槽１０１内部の熔融ガラスの流れを説明する図である。
熔解工程では、熔融ガラスＭＧの下層において熔融ガラスＭＧの温度分布に起因した対流が生じないように、熔融ガラスＭＧの深さ方向に沿って下層の温度を、調整することが好ましい。このような熔融ガラスＭＧの流れをつくることにより、流出口１０４ａの近傍で熔融ガラスＭＧの下降流を発生し難くすることができる。熔融ガラスＭＧの下層とは、熔融ガラスＭＧの表層以外の領域をいう。熔融ガラスＭＧの表層とは、液面１０１ｃから熔解槽１０１の底部に向かった深さの５％以下の範囲内の液面１０１ｃを含む領域をいう。なお、流出口１０４ａは、熔解槽１０１の底部に設けられており、熔解槽１０１の底部とは、下層の一部であって、底面側に位置する領域、好ましくは、熔解槽１０１の深さ方向において底面からの高さが、液面１０１ｃと熔解槽１０１の底面との間の深さの１／２の以下である領域をいう。
上記した下層の温度の調整は、具体的には、下層に位置する熔融ガラスＭＧのうち、熔解槽１０１の第１の方向（図３中の左右方向）の両端部に位置する熔融ガラスに与える熱量を少なくとも調整する（大きくする）ことにより、下層における温度分布を均一化させることで行う。このように両端部に位置する熔融ガラスに与える熱量を少なくとも調整するのは、図３中の左右の側壁から外部に熱が放出され易く、上記両端部における熔融ガラスＭＧの温度は中央部に比べて低くなり易いからである。すなわち、温度が低下し易い両端部に位置する熔融ガラスの温度が上昇するように、両端部に位置する熔融ガラスに与える熱量を調整する。このため、温度が低下し易い両端部に位置する熔融ガラスＭＧの温度が上昇するように、図３中の左側側壁のうち液槽を構成する部分（第４の部分）の材料の導電率を、この部分に最も接近して配置された電極対１１４ｃの周りの壁部の材料の導電率よりも大きくすることが好ましい。例えば、第４の部分の材料には、第１の部分１１１ａと同じ材料、あるいは、第１の部分１１１ａの材料よりも導電率が高い材料が用いられる。また、第４の部分は、内側側壁１１０ａ、１１０ｂの間の間隔の好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上、特に好ましくは１００％の範囲にわたって配置されている。さらに、これらの態様と合わせて、３つの電極対１１４に供給する電力を、第１の方向の中央部の電極対１１４ｂに比べて、両側に位置する電極対１１４ａ、１１４ｃを高く設定することも好ましい。
以上のように熔解工程を行うことにより、熔融ガラスＭＧは、下層における熔融ガラスＭＧの温度分布に起因した対流を起こすことなく、熔融ガラスＭＧの流出口１０４ａからの流出に引っ張られて、図９に示す矢印のように流れる。
【００４５】
本実施形態によれば、第１の部分１１１ａの材料の導電率が、第２の部分１１１ｂの材料の導電率より大きいことによって、流出口１０４ａの近傍で、熔融ガラスＭＧの液面付近から下方向に向かって流れる下降流の発生が抑制される。このため、熔融ガラスＭＧの液面に浮遊する未熔解のガラス原料や、液面付近に存在する半熔融状態のガラス原料が、周囲の熔融ガラスＭＧと十分に混ざりあうことなく下降し、流出口１０４ａから流出することが抑制される。特に、ＳｉＯ２（シリカ）等の熔解性の低い（熔解温度が高い）原料成分は熔け難く、液面に異質素地として浮遊する場合があるため、このように下降流の発生を抑制できることは有効である。また、下降流の発生を抑制する効果によって、熔融ガラスＭＧ内に生じている下降流に異質素地が残らない程度に下降流の速度を低減することができる。
このようにして、成形されたガラス基板において脈理等が発生してガラス品質が低下することが抑制される。
【００４６】
本実施形態が適用されるガラス基板は、例えば以下の組成を含む無アルカリガラスからなる。
ＳｉＯ２：５５−８０質量％
Ａｌ２Ｏ３：８−２０質量％
Ｂ２Ｏ３：０−１８質量％
ＲＯ  ０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)、
Ｒ’2Ｏ  ０〜２モル％（Ｒ’2ＯはＬｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合量)。
【００４７】
ＳｉＯ２は６０〜７５質量％、さらには、６３〜７２質量％であることが、熱収縮率を小さくするという観点から好ましい。
ＲＯのうち、ＭｇＯが０〜１０質量％、ＣａＯが０〜１０質量％、ＳｒＯが０〜１０質量％、ＢａＯが０〜１０質量％であることが好ましい。
【００４８】
また、ＳｉＯ２、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、及びＲＯを少なくとも含み、モル比（（２×ＳｉＯ２）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．５以上であるガラスであってもよい。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの少なくともいずれか含み、モル比（ＢａＯ＋ＳｒＯ）／ＲＯは０．１以上であることが好ましい。
【００４９】
また、質量％表示のＢ2Ｏ3の含有率の２倍と質量％表示のＲＯの含有率の合計は、３０質量％以下、好ましくは１０〜３０質量％であることが好ましい。
さらに、熔融ガラス中で価数変動する金属の酸化物（酸化スズ、酸化鉄）を合計で０．０５〜１．５質量％含んでいることが好ましい。
ＡＳ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯを実質的に含まないことが好ましいが、これらを任意に含んでいてもよい。
また、ガラス中で価数変動する金属の酸化物（酸化スズ、酸化鉄）を合計で０．０５〜１．５質量％含み、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＰｂＯを実質的に含まないということは必須ではなく任意である。
【００５０】
本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に好適である。ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びＬＴＰＳ（低温度ポリシリコン）半導体を使用したＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板にも好適である。言い換えると、本実施形態のガラス基板の製造方法は、ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。その他、携帯端末機器などのディスプレイや筐体用のカバーガラス、タッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、ポリシリコンＴＦＴを用いた液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも適用することが可能である。
【００５１】
以上、本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板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、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００５２】
１００  熔解装置
１０１  熔解槽
１０２  清澄管
１０３  撹拌槽
１０４、１０５  移送管
１０４ａ  流出口
１０６  ガラス供給管
１０７  撹拌機
１０８  成形装置
１０９  切断装置
１１０  壁
１１０ａ、１１０ｂ  内側側壁
１１１ａ  第１の部分
１１１ｂ  第２の部分
１１１ｃ  第３の部分
１１４  電極対
ＭＧ  熔融ガラス
ＳＧ  シートガラス
【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】
2019116416.tif 000009
【図８】
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【図９】
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