(57)【要約】      （修正有）【課題】白金揮発によるフランジの破損を防止するガラス基板の製造方法及びガラス基板の製造装置を提供する。【解決手段】熔融ガラスからガラス基板を成形する工程を含むガラス基板の製造方法であって、熔融ガラスを移送する移送管１０と、移送管１０に設けられ、移送管１０を加熱する白金又は白金合金で形成される少なくとも一対の白金系フランジ１１と、白金系フランジ１１に設けられ、白金系フランジ１１を通電加熱する電極１２と、を備え、耐火性セラミックが、白金系フランジ１１の少なくとも一部に溶射されて溶射膜１４が形成される。前記耐火性セラミックの融点は、白金又は白金合金より高い。前記溶射膜は、前記耐火性セラミックに代わって、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、及び、それらの合金からなる群から形成されるガラス基板の製造方法。【選択図】図２
2015105196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔融ガラスからガラス基板を成形する工程を含むガラス基板の製造方法であって、
前記熔融ガラスを移送する移送管と、
前記移送管に設けられ、前記移送管を加熱する白金または白金合金で形成される少なくとも一対の白金系フランジと、
前記白金系フランジに設けられ、前記白金系フランジを通電加熱する電極と、を備え、
耐火性セラミックが、前記白金系フランジの少なくとも一部に溶射されて溶射膜が形成される、
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記耐火性セラミックの融点は、白金または白金合金の融点より高い、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記溶射膜は、前記耐火性セラミックに代わって、アルミニウム、ベリウム、クロム、コバルト、銅、金、モリブデン、ニッケル、ニオブ、パラジウム、銀、チタン、ジルコニウム、及び、それらの合金からなる群から形成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記移送管は、白金または白金合金で形成され、前記熔融ガラスが清澄する温度まで加熱され熱膨張し、
前記白金系フランジは、前記熱膨張による応力で他の移送管が有する白金系フランジに圧接され、
前記溶射膜は、前記他の移送管が有する白金系フランジに圧接される位置に形成される、
ことを特徴とする請求項３に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
熔融ガラスからガラス基板を製造するガラス基板の製造装置であって、
前記熔融ガラスを移送する移送管と、
前記移送管に設けられ、前記移送管を加熱する白金または白金合金で形成される少なくとも一対の白金系フランジと、
前記白金系フランジに設けられ、前記白金系フランジを通電加熱する電極と、を備え、
耐火性セラミックが、前記白金系フランジの少なくとも一部に溶射されて溶射膜が形成される、
ことを特徴とするガラス基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラス原料を熔解した熔融ガラスを成形炉に移送して、ガラス基板を製造している。熔融ガラスを移送する移送管は、管内の熔融ガラスを所定の温度に加熱する必要があり、この加熱を効率よく行うために、移送管に加熱装置を設けている。特許文献１では、白金又は白金合金で構成された移送管を用い、この移送管に通電用の白金フランジ電極を設け、移送管を通電加熱する熔融ガラスの加熱装置が開示されている。熔融ガラスを、例えば千数百度に昇温すると白金フランジ電極も昇温し、白金フランジ電極が揮発することにより、白金フランジ電極が破損するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４９３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、白金揮発によるフランジの破損を防止するガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置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】
【０００５】
本発明の一態様は、熔融ガラスからガラス基板を成形する工程を含むガラス基板の製造方法であって、
前記熔融ガラスを移送する移送管と、
前記移送管に設けられ、前記移送管を加熱する白金または白金合金で形成される少なくとも一対の白金系フランジと、
前記白金系フランジに設けられ、前記白金系フランジを通電加熱する電極と、を備え、
耐火性セラミックが、前記白金系フランジの少なくとも一部に溶射されて溶射膜が形成される、
ことを特徴とする。
【０００６】
前記耐火性セラミックの融点は、白金または白金合金の融点より高い、ことが好ましい。
【０００７】
前記溶射膜は、前記耐火性セラミックに代わって、アルミニウム、ベリウム、クロム、コバルト、銅、金、モリブデン、ニッケル、ニオブ、パラジウム、銀、チタン、ジルコニウム、及び、それらの合金からなる群から形成されてもよい。
【０００８】
前記移送管は、白金または白金合金で形成され、前記熔融ガラスが清澄する温度まで加熱され熱膨張し、
前記白金系フランジは、前記熱膨張による応力で他の移送管が有する白金系フランジに圧接され、
前記溶射膜は、前記他の移送管が有する白金系フランジに圧接される位置に形成されてもよい。
【０００９】
また、本発明の一態様は、熔融ガラスからガラス基板を製造するガラス基板の製造装置であって、
前記熔融ガラスを移送する移送管と、
前記移送管に設けられ、前記移送管を加熱する白金または白金合金で形成される少なくとも一対の白金系フランジと、
前記白金系フランジに設けられ、前記白金系フランジを通電加熱する電極と、を備え、
耐火性セラミックが、前記白金系フランジの少なくとも一部に溶射されて溶射膜が形成される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、白金揮発によるフランジの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態にかかるガラス基板の製造方法に用いられる装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る移送管を示す図である。
【図３】（ａ）は、移送管の正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
以下、図面を参照して、本実施形態に係るガラス基板の製造方法について説明する。
ガラス板の製造方法は、熔解工程と、清澄工程と、均質化工程と、供給工程と、成形工程と、徐冷工程と、切断工程と、を主に有する。図１は、熔解工程〜切断工程を行う装置を模式的に示す図である。当該装置は、同図に示すように、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、熔解槽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。
【００１３】
熔解工程では、熔解槽１０１内に供給されたガラス原料を、図示されない火焔および電気ヒータで加熱して熔解することで熔融ガラスを得る。
清澄工程は、ガラス供給管１０４、一対の白金系フランジ及び電極を有するガラス供給管を備える清澄槽１０２およびガラス供給管１０５において主に行われ、清澄槽１０２内の熔融ガラスＭＧを加熱することにより、熔融ガラスＭＧ中に含まれるＯ2等の気泡が、清澄剤の酸化還元反応により成長し液面に浮上して放出される、あるいは、気泡中のガス成分が熔融ガラス中に吸収されて、気泡が消滅する。
均質化工程では、ガラス供給管１０５を通って供給された攪拌槽１０３内の熔融ガラスＭＧ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。
供給工程では、ガラス供給管１０６を通して熔融ガラスＭＧが成形装置２００に供給される。
【００１４】
成形装置２００では、成形工程及び徐冷工程が行われる。成形工程では、熔融ガラスＭＧをシート状ガラスＧに成形し、シート状ガラスＧの流れを作る。徐冷工程では、成形されて流れるシート状ガラスＧが所望の厚さになり、内部歪が生じないように冷却される。
切断工程では、切断装置３００において、成形装置２００から供給されたシート状ガラスＧ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板が作製される。この後、ガラス端面の研削、研磨、及びガラス主面の洗浄が行われ、さらに、気泡や脈理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。
【００１５】
本実施形態にかかるガラス基板の製造方法に用いられる溶融ガラスを移送するための移送管として、ガラス供給管１０４、１０５、１０６、及び、ガラス供給管を備える清澄槽１０２がある。以下では、清澄槽１０２が備えるガラス供給管を移送管１０として説明する。移送管１０では、熔融ガラスＭＧ中に含まれるＯ2等の気泡を、清澄剤の酸化還元反応により成長させて液面に浮上させるために、移送管１０を流れる熔融ガラスを、例えば、１６００℃〜１７００℃程度に加熱する必要がある。加熱により、移送管１０が備える後述するフランジ１１には、白金揮発による破損のおそれがあるため、フランジ１１の白金揮発を防止する必要がある。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る移送管を示す図である。また、図３（ａ）は、移送管１０の正面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。清澄槽１０２は、熔融ガラスを加熱しながら移送するものであり、当該管の内部を熔融ガラスが流れる移送管１０と、移送管１０の両端に設けられた一対のフランジ１１と、フランジ１１からそれぞれ同方向に引き出された一対の電極１２と、フランジ１１及び電極１２を冷却する冷却管１３を備える。
【００１７】
移送管１０は、白金または白金合金で構成され、略円筒状の形状を有している。移送管１０は、後述する電極１２の間に電圧が印加されることにより、電極１２の間の移送管１０、フランジ１１に電流が流れて、通電加熱される。この通電加熱により、移送管１０を流れる熔融ガラスは、例えば、１６００℃〜１７００℃程度に加熱される。
【００１８】
フランジ１１は、白金、白金合金から構成され、移送管１０の両端の外周面に溶接されて設けられるフランジ形状を成し、移送管１０に電流を流して移送管１０を通電加熱する。これにより熔融ガラスを加熱して、気相空間に泡を放出させる脱泡処理を行うとともに、熔融ガラスの温度を清澄に適正な温度に維持する。また、フランジ１１は、白金、白金合金から構成される、隣接する他の移送管と当接することにより、移送管１０が固定されている。固定された白金、白金合金から構成されるフランジ１１が、高温下で圧力を加えられた状態で当接し続けると、フランジ１１が拡散接合する原因となる。以下では、説明を容易にするため、移送管１０と同一の構成を有する他の移送管１０と、移送管１０とが当接する場合について説明する。なお、移送管１０に当接する管は、移送管１０と同様の移送管に限定されず、白金または白金合金で構成された、ガラス供給管１０４、１０５、１０６、ガラス原料を溶解する溶解槽１０１、熔融ガラスを撹拌する撹拌槽１０３、シートガラスを成形する成形装置２００等、任意である。
【００１９】
電極１２は、フランジ１１に溶接され延在し、電源装置（図示せず）が接続されている。電極１２は、電源装置から流れてくる電流をフランジ１１に流し、フランジ１１、移送管１０を発熱させる。熔融ガラスを清澄させるために、熔融ガラスが流れる移送管１０を発熱させるが、発熱した移送管１０は熔融ガラスの流れ方向に膨張する。移送管１０は他の移送管１０との間で固定されているため、移送管１０は、他の移送管１０から圧縮応力を受け、この応力を受けた移送管１０を長期間使用すると、移送管１０が歪み、湾曲し、破損の原因となる。
【００２０】
冷却管１３は、管状に構成されており、フランジ１１、電極１２の周囲に接触するように設けられる。冷却管１３は、冷媒供給装置（図示せず）から供給された冷媒（例えば、水などの液体）を受け入れる流入口と、供給された冷媒を冷媒供給装置に対して排出する排出口とを有し、冷媒を通過させることで、フランジ１１、電極１２の過熱を抑制し、フランジ１１、電極１２の破損を防止している。
【００２１】
溶射膜１４は、耐火性セラミック、すなわち、ガラス、半結晶化ガラス、および結晶質セラミックからなる群に属する物質が、少なくともフランジ１１の一部に溶射されて形成される膜である。耐火性セラミックは、例えば、１８００℃を超える融点により高耐火性を有する。白金の融点は１７６８℃であるため、この融点より高い融点を有する耐火性セラミックをフランジ１１に溶射することにより、白金で構成されるフランジ１１が揮発することを防止することができる。
また、溶射膜１４は、耐火性セラミックに代わって、白金との拡散接合が抑制される金属物質、すなわち、白金または白金合金を除く金属物質が溶射されて形成される膜でもよい。拡散接合を抑制するためには、溶射膜１４は、他の移送管１０のフランジ１１と当接（対向）する移送管１０のフランジ１１上に形成される。具体的には、溶射膜１４は、アルミニウム、ベリウム、クロム、コバルト、銅、金、モリブデン、ニッケル、ニオブ、パラジウム、銀、チタン、ジルコニウム、セラミック、及び、それらの合金からなる群からなる物質が、溶射されて形成される。これらの物質は、高融点、耐熱性、耐侵食性、高強度、炭素原子を含まない物質であるため、熔融ガラスが清澄する高温下で、長期間、白金を保護するのに適している。これらの群からなる物質としてより好ましくは、低熱伝導率、低電気伝導率、絶縁性を有する物質、例えば、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）、安定化ジルコニア（ＣａＯ安定化ジルコニア、Ｙ２Ｏ３安定化ジルコニア）、及び／又は、セラミック材料（Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯを含む）である。フランジ１１には電流が流れるため、絶縁性を有する物質を溶射することによって、フランジ１１から漏れるリーク電流を抑制でき、移送管１０を外周から支える耐火物支持体を保護することができる。
【００２２】
溶射方法としては、ガス式溶射（例えば、フレーム溶射）、電気式溶射（例えば、大気プラズマ溶射、減圧プラズマ溶射）が挙げられる。溶射は、溶射膜１４の成膜速度が速く、また、溶射できる材料の種類が多いため、上述した群からなる物質を用いることができる。また、溶射膜１４を形成しない部分（例えば、熔融ガラスが流れる移送管１０の内部）に予めマスキングテープ等を付着させた後、フランジ１１の当接面に溶射することもできる。また、フランジ１１の当接面の任意の位置をマスクすることにより、フランジ１１の一部を溶射することもできる。また、フランジ１１の当接面に対向する面にも溶射することができる。溶射膜１４の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍであり、溶射する物質により、適宜変更することができる。
【００２３】
ここで、白金同士が拡散接合することについて説明する。まず、拡散接合とは、母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法をいう。金属材料同士であっても、接触させて加熱すると、金属同士が混ざり合い接合する。接合面間に生じる原子の動きは、結晶構造によって異なるが、温度が高くなるほど拡散が容易となる。拡散接合は、金属原子が原子オーダーで接近して接合するため、溶接などの接合と比べて接合強度が高い。また、同一の金属同士では、同一原子配列を有し、原子オーダーで接近しやすいため、拡散接合しやすい。このため、拡散接合した金属同士を分離させることは困難である。
【００２４】
白金または白金合金で構成される移送管１０は、清澄剤として酸化スズを含む熔融ガラスが清澄する温度（例えば、１６００℃〜１７００℃程度）まで加熱される。加熱された移送管１０は、熱膨張により管の長手方向に膨張するが、隣接する他の移送管１０に挟まれて固定されているため、移送管１０のフランジ１１は、他の移送管１０のフランジ１１から圧縮応力を受ける。白金の融点１７６８℃以下の高温条件下で、移送管１０のフランジ１１と他の移送管１０のフランジ１１とが圧接した状態が長時間継続すると、フランジ１１の圧接面において白金原子が動き、白金同士が混ざり合い拡散接合する。接合強度が高い拡散接合したフランジ１１を引きはがすためにはより強い力が必要となるため、移送管１０を交換するには、時間、労力などがかかる。移送管１０を交換している間は、シートガラス、ガラス基板を製造することができないため、歩留りが悪化する。このため、拡散接合しない、交換が容易な移送管が必要となる。
【００２５】
当接面に溶射膜１４が溶射されたフランジ１１は、溶射膜１４が保護膜として機能し、白金、白金合金から構成されるフランジ１１同士が当接することがなくなる。溶射膜１４は、白金と異なる原子配列を有する物質により形成されており、接合界面での原子配列が互いに整合しないため原子が接近しにくくなり拡散接合が抑制されるため、白金と白金以外の物質との間の接合強度は、白金同士の接合強度と比べて低い。このため、フランジ１１を引きはがすことが容易になり、移送管１０を交換する時間を短縮することができる。また、白金、白金合金から構成されるフランジ１１に、高融点を有する物質を溶射することにより形成した溶射膜１４が白金の揮発を防止するため、移送管１０を長期間使用することもできる。
【００２６】
以上説明した移送管１０であれば、白金の揮発を防止することができるため、フランジ１１の破損を長期に亘って抑制でき、移送管１０を長期間使用することができる。また、移送管１０であれば、拡散接合を抑制、及び、防止することができるため、移送管１０が破損した場合であっても、短時間で容易に移送管１０を交換することができる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、フランジ１１が、白金または白金合金以外の金属物質を含む場合について説明する。なお、上述の実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００２８】
フランジ１１が白金または白金合金以外の金属物質、例えば、パラジウム、銀、銅を含んで構成されている場合、溶射膜１４は、フランジ１１を構成する物質を除く物質（ここでは、白金、パラジウム、銀、銅以外の物質）が、溶射されて形成される。同一物質同士が高温条件下で圧接すると拡散接合しやすくなるため、フランジ１１を構成する物質を除く物質を溶射して溶射膜１４を形成することにより、拡散接合を抑制、及び、防止し、移送管１０が破損した場合であっても、短時間で容易に移送管１０を交換することができる。また、フランジ１１を構成する物質を除く物質であり、高融点を有する物質により形成された溶射膜１４は、フランジ１１を構成する物質の揮発することを防止することができるため、フランジ１１の破損を長期に亘って抑制でき、移送管１０を長期間使用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  移送管
１１  フランジ
１２  電極
１３  冷却管
１４  溶射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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