(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔解槽において熔融ガラスを通電加熱によりつくる工程と、
前記熔融ガラスを成形してガラス板をつくる工程と、を有し、
前記熔解槽の底部には第１保温抑制構造及び第２保温抑制構造が備えられ、
前記第１保温抑制構造の放熱量が前記第２保温抑制構造の放熱量より大きく、
前記熔解槽の、原料投入口から前記熔融ガラスの流出口に向かう方向を長手方向としたとき、
前記第１保温抑制構造が前記熔解槽の前記熔融ガラスと接する床壁の前記長手方向の中心位置から、前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記床壁の前記長手方向の中心長さの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられ、
前記第１保温抑制構造の位置を基準にして前記床壁の領域を前記長手方向の前記原料投入口の側の第１床壁領域と、前記流出口の側の第２床壁領域とにわけたとき、前記第１床壁領域及び前記第２床壁領域のそれぞれに、少なくとも１つずつ第２保温抑制構造が設けられる、ことを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記第１床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第１床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となり、前記第２床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記流出口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第２床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となるように、前記第１保温抑制構造及び前記第２保温抑制構造が設けられる、請求項１に記載のガラス板の製造方法。
【請求項３】
前記第１床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ａとし、前記第２床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ｂとしたとき、
前記第１床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ａの位置と前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置し、前記第２床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ｂの位置と、前記流出口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置するように、前記第１保温抑制構造、前記第２保温抑制構造Ａ、及び前記第２保温抑制構造Ｂが設けられる、請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
【請求項４】
前記第２保温抑制構造が、前記第１保温抑制構造の位置を中心にして、前記長手方向に沿って前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記中心長さの３分の１の長さ離れた範囲内に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
【請求項５】
熔融ガラスをつくる熔解槽であって、
前記熔融ガラスを貯留する前記熔解槽の底部には、第１保温抑制構造及び第２保温抑制構造が備えられ、
前記第１保温抑制構造の放熱量は、前記第２保温抑制構造の放熱量より大きく、
前記熔解槽の、原料投入口から前記熔融ガラスの流出口に向かう方向を長手方向としたとき、
前記第１保温抑制構造が前記熔解槽の前記熔融ガラスと接する床壁の前記長手方向の中心位置から、前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記床壁の前記長さ方向の中心長さの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられ、
前記第１保温抑制構造の位置を基準にして前記床壁の領域を前記長手方向の前記原料投入口の側の第１床壁領域と、前記流出口の側の第２床壁領域とにわけたとき、前記第１床壁領域及び前記第２床壁領域のそれぞれに、少なくとも１つずつ第２保温抑制構造が設けられる、ことを特徴とする熔解槽。
【請求項６】
前記第１床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第１床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となり、前記第２床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記流出口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第２床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となるように、前記第１保温抑制構造及び前記第２保温抑制構造が設けられる、請求項５に記載の熔解槽。
【請求項７】
前記第１床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ａとし、前記第２床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ｂとしたとき、
前記第１床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ａの位置と前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置し、前記第２床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ｂの位置と、前記流出口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置するように、前記第１保温抑制構造、前記第２保温抑制構造Ａ、及び前記第２保温抑制構造Ｂが設けられる、請求項５または６に記載の熔解槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板の製造方法及び熔解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤと言う）の分野では、画像表示の高精細化の進展に伴って、ＦＰＤ用ガラス基板に対する品質要求は益々厳しくなってきている。特に、画素のピッチズレの原因となるディスプレイパネル製造時に生じるガラス基板の熱収縮を抑制するために、ガラス基板を従来よりさらに高温で成形し、熔融ガラスがより高温になる傾向にある。
【０００３】
ダウンドロー法で熱収縮に対する品質要求に答えるガラス板を製造するためには、例えば、従来のガラス組成に比べて歪点の高いガラス組成のガラスを利用する。つまり、高温粘性の高いガラス組成のガラスを利用する。例えば、ＦＰＤのガラス基板として使用されるものなどの、高熔融温度のガラスまたは高歪み点ガラスにおいてガス状包有物を減少させるためのガラス製造システムおよび方法が知られている（特許文献１）。このシステム及び方法では、溶融容器内でバッチ材料を加熱して、溶融温度ＴMで、多価酸化物材料を含む熔融ガラスを形成し、その後、耐火性管内で熔融ガラスをＴM未満の冷却温度ＴCに冷却し、熔融ガラスを該耐火性管内に所定の滞留時間に亘り滞留させる。この後、冷却された熔融ガラスを清澄温度ＴF≧ＴMまで加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５１７３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、高温粘性が高い、あるいは歪点が高いガラスとなるようにガラス組成を調整したガラスは、熔融ガラス時の電気抵抗率も大きくなる傾向にある。熔融ガラスを通電加熱する熔解工程においては、例えば、１５５０℃における電気抵抗率が１６０Ω・ｃｍ以上である熔融ガラスの場合、熔融ガラスの加熱のために熔融ガラスに通電させようとする電流の一部が熔解槽を形成する耐火レンガに流れて加熱されるため、その熱が熔解槽の底部を構成する敷き部の耐火レンガに蓄積されて温度がその周囲に比べて局所的に高くなる熱ごもりが無視できなくなる。局所的な熱ごもりにより、耐火レンガの強度は低下して変形し易くなり、場合によっては、耐火レンガが熔損する可能性がある。
【０００６】
さらに、上述のような熔解槽では、熔解槽の側壁周辺、あるいは熔解槽の側壁下部に設けられる熔融ガラスの流出口の周辺では、熔解槽の外部への放熱により、熔融ガラスが側壁周辺で下降流をつくる傾向にある。特に、熔解槽の側壁下部に設けられる流出口周辺に発生する熔融ガラスの下降流は、熔融ガラスの表面（液面）に浮遊する未熔解の原料成分を含む異質素地を巻き込んで、ガラス品質にとって好ましくない脈理を引き起こす原因となる可能性がある。
【０００７】
このような状況から、電気抵抗率が大きくなる傾向にある熔融ガラスを熔解槽で通電加熱するとき、熔解槽の敷き部の局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、ガラス品質における脈理の原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えるように、熔解槽における熔融ガラスの温度分布をコントロールすることが好ましい。
【０００８】
本発明の目的は、熔解槽の敷き部に生じる局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、ガラス品質に好ましくない脈理の発生原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えるガラス板の製造方法及び溶解槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、ガラス板の製造方法である。当該製造方法は、
熔解槽において熔融ガラスを通電加熱によりつくる工程と、
前記熔融ガラスを成形してガラス板をつくる工程と、を有する。
前記熔解槽の底部には第１保温抑制構造及び第２保温抑制構造が備えられ、
前記第１保温抑制構造の放熱量が前記第２保温抑制構造の放熱量より大きい。
前記熔解槽の、原料投入口から前記熔融ガラスの流出口に向かう方向を長手方向としたとき、
前記第１保温抑制構造が前記熔解槽の熔融ガラスと接する床壁の前記長手方向の中心位置から、前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記床壁の前記長手方向の中心長さの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられ、
前記第１保温抑制構造の位置を基準にして前記床壁の領域を前記長手方向の前記原料投入口の側の第１床壁領域と、前記流出口の側の第２床壁領域とにわけたとき、前記第１床壁領域及び前記第２床壁領域のそれぞれに、少なくとも１つずつ第２保温抑制構造が設けられる。
【００１０】
前記第１床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第１床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となり、前記第２床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記流出口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第２床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となるように、前記第１保温抑制構造及び前記第２保温抑制構造が設けられる、ことが好ましい。
【００１１】
前記第１床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ａとし、前記第２床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ｂとしたとき、
前記第１床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ａの位置と前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置し、前記第２床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ｂの位置と、前記流出口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置するように、前記第１保温抑制構造、前記第２保温抑制構造Ａ、及び前記第２保温抑制構造Ｂが設けられる、ことが好ましい。
【００１２】
前記第２保温抑制構造が、前記第１保温抑制構造の位置を中心にして、前記長手方向に沿って前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記中心長さの３分の１の長さ離れた範囲内に設けられる、ことが好ましい。
【００１３】
本発明の他の一態様は、熔融ガラスをつくる熔解槽である。当該熔解槽の前記熔融ガラスを貯留する前記熔解槽の底部には、第１保温抑制構造及び第２保温抑制構造が備えられ、
前記第１保温抑制構造の放熱量は、前記第２保温抑制構造の放熱量より大きい。
前記熔解槽の、原料投入口から前記熔融ガラスの流出口に向かう方向を長手方向としたとき、
前記第１保温抑制構造が前記熔解槽の前記熔融ガラスと接する床壁の前記長手方向の中心位置から、前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに前記床壁の前記長さ方向の中心長さの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられ、
前記第１保温抑制構造の位置を基準にして前記床壁の領域を前記長手方向の前記原料投入口の側の第１床壁領域と、前記流出口の側の第２床壁領域とにわけたとき、前記第１床壁領域及び前記第２床壁領域のそれぞれに、少なくとも１つずつ第２保温抑制構造が設けられる。
【００１４】
前記第１床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第１床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となり、前記第２床壁領域のうち、前記長手方向の中心位置に比べて、前記長手方向において前記流出口の側の前記熔解槽の側壁に近い位置で前記第２床壁領域における前記熔融ガラスの温度が最高となるように、前記第１保温抑制構造及び前記第２保温抑制構造が設けられる、ことが好ましい。
【００１５】
前記第１床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ａとし、前記第２床壁領域に位置する前記第２保温抑制構造の１つを第２保温抑制構造Ｂとしたとき、
前記第１床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ａの位置と前記原料投入口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置し、前記第２床壁領域において前記熔融ガラスの温度が最高となる位置は、前記長手方向において、前記第２保温抑制構造Ｂの位置と、前記流出口の側の前記熔解槽の側壁との間に位置するように、前記第１保温抑制構造、前記第２保温抑制構造Ａ、及び前記第２保温抑制構造Ｂが設けられる、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のガラス板の製造方法及び熔解槽によれば、電気抵抗率が大きくなる傾向にある熔融ガラスを熔解槽で通電加熱した場合でも、熔解槽の敷き部に生じる局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、ガラス品質に好ましくない脈理の発生原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えるように、熔解槽における熔融ガラスの温度分布をコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る熔解槽の床壁における、第１保温抑制構造及び第２保温抑制構造の配置を説明する概念図である。
【図２】本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【図３】本実施形態における熔解工程〜切断工程を行うガラス板製造装置の一例を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態の熔解槽の熔解槽本体とその周辺の構造の概略を説明する斜視図である。
【図５】本実施形態の熔解槽の断面を簡略化して説明する図である。
【図６】本実施形態の熔解槽における熔解槽本体の長手方向に沿った断面図である。
【図７】本実施形態の熔解槽の、シミュレーション計算に用いる熔解槽モデルを示す図である。
【図８】本実施形態の熱伝導のシミュレーション計算の結果である熔融ガラスの温度分布を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態のガラス板の製造方法について説明する。
（本実施形態の概要説明）
図１は、本実施形態に係る熔解槽の床壁１０における、後述する第１保温抑制構造１２及び第２保温抑制構造１４の配置を説明する概念図である。床壁１０は、原料投入口側の端（床壁１０が側壁と接する部分）１６と、熔融ガラスの流出口側の端（床壁１０が側壁と接する部分）１８を有する。熔解槽の床壁１０の長手方向は、端１６から端１８に向かう図中のＸ方向である。
本実施形態では、熔解槽の床壁１０を含む底部には第１保温抑制構造１２及び第２保温抑制構造１４（第１保温抑制構造の放熱量＞第２の保温抑制構造の放熱量）が備えられる。この第１保温抑制構造１２が熔解槽の床壁１０の長手方向（原料投入口側の端１６から熔融ガラスの流出口側の端１８に向かうＸ方向）の中心位置Ｃから、前記原料投入口の側及び前記流出口の側のそれぞれに床壁１０の長手方向の中心長さＬの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられる。さらに、第１床壁領域２０（第１保温抑制構造の位置を基準にして熔解槽の長手方向の原料投入口の側の領域）及び第２床壁領域２２（第１保温抑制構造の位置を基準にして熔解槽の長手方向の流出口の側の領域）のそれぞれに、少なくとも１つずつ第２保温抑制構造１４が設けられる。
【００１９】
ここで保温抑制構造は、熔解槽の底部に設けられる熔融ガラスのドレン孔、温度センサの設置用孔、および泡形成用気体導入孔の少なくとも１つを含む。保温抑制構造は、床壁の下方に設けられる複数の耐火レンガの積層構造の敷き部が設けられるとき、敷き部の耐火レンガの少なくとも一層において、敷き部の耐火レンガの熱伝導率を部分的に周囲に対して高くした構造をいう。
これらの保温抑制構造は、例えば、基準とする熔解槽のシミュレーションモデルを用いて熔融ガラスをつくるシミュレーション計算を行い熔解槽の底部の温度分布を予測計算し、予測計算で得られた温度分布から確かめることができる。ドレン孔、温度センサの設置用孔、および泡形成用気体導入孔の孔空間には、断熱性の高い耐火レンガないので、これらの孔は、孔空間に沿って放熱が生じ易い。このため、これらの孔を備えた領域の構造は、保温抑制構造といえる。
保温抑制構造における放熱量の大小は、例えば、保温抑制構造があるシミュレーションモデルと保温抑制構造のないシミュレーションモデルを用いて上記シミュレーション計算を行って、保温抑制構造の位置における熔融ガラスの温度の差分の大小により定めることができる。例えば、大きな孔は小さな孔に比べて、孔空間は大きいので、放熱量は多い。
【００２０】
このように、熔解槽の底部に第１保温構造１２及び第２保温構造１４が設けられることにより、熔解槽の敷き部に生じる局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、ガラス品質に好ましくない脈理の発生原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えることができる。以下、本実施形態の詳細を説明する。
【００２１】
（ガラス板の製造方法の全体概要）
図２は、本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。
ガラス板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、供給工程（ＳＴ４）と、成形工程（ＳＴ５）と、徐冷工程（ＳＴ６）と、切断工程（ＳＴ７）と、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、梱包工程で積層された複数のガラス板は、納入先の業者に搬送される。
【００２２】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解槽では、ガラス原料を、熔解槽に蓄えられた熔融ガラスの液面に投入し、加熱することにより熔融ガラスを作る。さらに、熔解槽の内側側壁の１つに設けられた流出口から下流工程に向けて熔融ガラスを流す。
熔解槽の熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気が流れて自ら発熱し加熱するとともに、バーナーによる火焔を補助的に与えてガラス原料を熔解する。具体的には、投入されたガラス原料は、熔解槽の気相空間の壁面あるいはバーナーの火炎からの熱輻射伝熱で加熱され、熱分解して熔解される。こうしてできた熔融ガラスは、より高温に通電加熱される。なお、ガラス原料には清澄剤が添加される。清澄剤として、ＳｎＯ2，Ａｓ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ3等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤としてＳｎＯ2（酸化錫）を用いることが好ましい。熔解槽では、脈理が発生しないようにガラス原料が完全に熔解されるとともに、後工程が適切に行われるように所定の粘度の熔融ガラスが通電加熱によりつくられる。
【００２３】
清澄工程（ＳＴ２）は、少なくとも清澄槽において行われる。清澄工程では、清澄槽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Ｏ2、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Ｏ2を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に泡は浮上して放出される。さらに、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Ｏ2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。なお、清澄工程では、酸化錫を清澄剤として用いた清澄方法を用いることができる。
【００２４】
均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽から延びる配管を通って供給された攪拌槽内の熔融ガラスを、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。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。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽から延びる配管を通して熔融ガラスが成形装置に供給される。
【００２５】
成形装置では、成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスを帯状のガラス板に成形して、ガラス板の流れを作る。成形は、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、成形されたガラス板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、切断装置において、成形装置から供給された帯状のガラス板を所定の長さに切断することで、一枚のガラス板を得る。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られる。この後、ガラス板の端面の研削、研磨が行われ、ガラス板の洗浄が行われ、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。
【００２６】
図３は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス板製造装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図３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。
図３に示す熔解装置１０１では、ガラス原料の投入がバケット１０１ｄを用いて行われ、このガラス原料の熔解により得られる熔融ガラスＭＧが所定の粘度になるように熔融ガラスＭＧは加熱される。清澄槽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ＭＧの清澄が行われる。さらに、攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａによって熔融ガラスＭＧが攪拌されて均質化される。成形装置２００では、成形体２１０を用いたオーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスＭＧからシートガラスＳＧが成形される。本実施形態は、バケット１０１ｄをガラス原料の投入手段として用いるが、これに制限されない。例えば、スクリューフィーダを用いることもできる。
【００２７】
このようなガラス板の製造方法及びガラス板製造装置において、熱収縮の小さいガラス板をつくるために、高温粘性の高いガラス組成のガラスを利用する場合、熔解槽１０１では、高温粘性の高くないガラスに比べて多量の電流を流して通電加熱をしなければならない。しかし、高温粘性の高いガラスでは、熔融状態の電気抵抗率は大きくなる傾向にあり、熔融ガラスの電気抵抗率は、熔解槽１０１の側壁及び床壁に用いる耐火レンガの電気抵抗率と同等になる。このため、熔解槽１０１の側壁に設けられた電極対に電流を流して熔融ガラスに電流を流そうとすると、本来熔融ガラスに流れるべき電流の一部は、熔解槽１０１の側壁及び床壁に流れ、側壁および床壁が加熱される。特に、熔解槽１０１の床壁の下方の、複数層の断熱特性に優れた耐火レンガを敷き詰めた層構成の敷き部には、断熱特性によって熱が逃げず、部分的に熱が蓄積されて高温になった熱ごもりが発生する。このような熱ごもりは、床壁や敷き部の耐火レンガの機械的強度を低下させ、熱クリープが生じる他、耐火レンガの一部が熔損して貯留すべき熔融ガラスが外部に流出する虞もある。
このため、本実施形態では、熔解槽１０１の底部に設ける第１保温構造１２及び第２保温構造１４の配置位置を適切に定めることにより、熔解槽の敷き部に生じる局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、ガラス品質に好ましくない脈理の発生原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えることができる。以下、熔解槽の構成をより詳細に説明する。
【００２８】
（熔解槽）
図４は、熔解槽１０１の熔解槽本体とその周辺の構造の概略を説明する斜視図であり、図５は、熔解槽１０１の断面を簡略化して説明する図である。図５に示す断面は、図４に示す電極１１４が設けられた長手方向の位置における断面である。図６は、熔解槽本体の長手方向に沿った断面図である。
【００２９】
本実施形態において、熔解槽１０１は、熔解槽本体１１０と、バーナー１１２と、電極対１１４と、迫部１１８と、を主に有する。
【００３０】
熔解槽本体１１０は、上部に気相空間を有し、下部において熔融ガラスを貯留する。
バーナー１１２は、熔解槽本体１１０の気相空間を囲う気相空間仕切り壁１１６上の長手方向の異なる位置に、互いに対向する両方の壁それぞれに３つ設けられている。このときバーナー１１２は、互いに対向する位置には設けられず、互い違いに設けられている。なお、バーナー１１２は、互いに対向する両壁の双方に設けられず、片方の壁に３つ設けてもよい。図４では、熔解槽本体１１０の奥側の壁に設けられるバーナー１１２のみが示されている。バーナー１１２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。図５では、２つのバーナー１１２が対向する壁の対向する位置に設けられるように示されるが、図５に示す２つバーナー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。
【００３１】
電極対１１４は、熔融ガラスを通電加熱するために熔解槽本体１１０の側壁部の、長手方向の３つの異なる位置に、熔融ガラスを挟んで互いに対向するように３対設けられている。図４では、熔解槽本体１１０の手前側の側壁部に設けられる電極のみが示されている。電極対１１４は、例えば、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が用いられる。電極対１１４は、制御ユニット１２０に接続され、制御ユニット１２０から制御された電流の供給を受ける。
【００３２】
気相空間仕切り壁１１６は、熔解槽本体１１０の一部であり、溶融ガラスの貯留部分の上方に設けられた壁である。この壁にバーナー１１２が設けられている。また、気相空間仕切り壁１１６には、開閉自在な原料投入口１０１ｆが設けられ、この原料投入口１０１ｆを通してガラス原料を積んだバケット１０１ｄ（図２参照）が出入りする。バケット１０１ｄにより、ガラス原料は熔解槽本体１１０に貯留する熔融ガラスの液面に投入される。熔解槽本体１１０の原料投入口１０１ｆと対向する側壁の床壁近傍には、流出口１０４ａが設けられている。熔解槽１０１は、流出口１０４ａから後工程に向けて熔融ガラスを流す。
【００３３】
迫部１１８は、熔解槽１０１の気相空間を閉じる天井壁である。
熔解槽本体１１０、気相空間仕切り壁１１６及び迫部１１８は、いずれも熔融ガラスの温度に対して耐熱性を有するものが用いられる。
【００３４】
熔解槽本体１１０の下方には、耐火レンガによって構成された積層構造の敷き部１２４が設けられている。敷き部１２４は、４層構造の断熱層を有する。熔解槽１０１の底部１２６は、熔解槽本体１１０の槽の底に相当する床壁１０と、敷き部１２４と、を備え、床壁１０及び敷き部１２４は積層構造を構成している。熔融ガラスと接する熔解槽本体１１０の床壁１０には、例えば、敷き部１２４に用いる耐火レンガに比べて気孔率の低い緻密な耐火レンガが用いられ、床壁１１０ａに用いられる耐火レンガの熱伝導率は、敷き部１２４に用いられる耐火レンガに比べて高い。
【００３５】
熔解槽本体部１１０の底部１２６には、図６に示すように、温度センサ設置用孔１２６ａとドレン孔１２６ｂが設けられている。
【００３６】
温度センサ設置用孔１２６ａは、床壁１０に位置する熔融ガラスＭＧの温度を計測する温度センサ、例えば熱電対を設置するために熔解槽本体１１０の床壁に設けられた孔である。したがって、温度センサ設置用孔１２６ａは、熔融ガラスＭＧの粘度を高くして熔融ガラスＭＧが孔から漏出しないように、孔及び孔の周辺の保温は抑えられている。なお、温度センサ設置用孔１２６ａは、床壁１０及び敷き部１２４の耐火レンガに延びて途中で閉塞している。温度センサ設置用孔１２６ａは、床壁１０及び敷き部１２４の耐火レンガを貫通した孔でもよいし、途中で閉塞した孔でもよい。
ドレン孔１２６ｂは、熔融ガラスＭＧを後工程に流すことなく、ガラス板製造装置の外部に流出する、床壁１０及び敷き部１２４の耐火レンガが貫通する排出口である。熔解槽本体１１０に貯留する熔融ガラスＭＧは、熔解槽１０１あるいは熔解装置１００の補修のために、熔解槽本体１１０から完全に抜き出す場合がある。この場合、ドレン孔１２６ｂから熔融ガラスＭＧを排出させる。
【００３７】
ドレン孔１２６ｂの孔径は、温度センサ設置用孔１２６ａの孔径に比べて大きく、しかも底部１２６を貫通するので、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造の放熱量は、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造の放熱量に比べて大きい。したがって、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造は、第１保温抑制構造であり、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造は、第２保温抑制構造である。
ここで、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）が床壁１０の長手方向の中心位置Ｃから、原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側のそれぞれに床壁１０の長手方向の中心長さＬの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられている。ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）の位置は、ドレン孔１２６ｂの中心位置をいう。さらに、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造の位置を基準にして床壁１０の領域を長手方向（Ｘ方向）の原料投入口１０１ｆの側の第１床壁領域２０と、流出口１０４ａの側の第２床壁領域２２にわけたとき、第１床壁領域２０及び第２床壁領域２２のそれぞれに、少なくとも１つずつ温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造）が設けられている。ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）及び温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造）の、Ｘ方向と直交する床壁１０の幅方向の位置は特に制限されない。
【００３８】
本実施形態では、保温抑制構造として、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造とドレン孔１２６ｂを囲む層構造を挙げたが、これ以外の構造を含んでもよく、例えば、泡形成用気体導入孔を囲む層構造であってもよい。熔解槽本体１１０には、熔融ガラスＭＧ中の泡を成長させて後工程の清澄工程で清澄しやすくするために、熔融ガラスＭＧに泡を導入する場合がある。この場合、熔融ガラスＭＧに泡を導入するための泡形成用気体導入孔が熔解槽本体１１０の床壁１０に設けられる。泡形成用気体導入孔も、熔融ガラスＭＧの粘度を高くして熔融ガラスＭＧが孔から漏出しないように、孔及び孔の周辺の保温は抑えられている。また、敷き部１２４の下方から耐火レンガの積層の途中まで延びる孔を囲む層構造も保温抑制構造の一例として挙げることができる。このような孔を設けることで、孔を囲む層構造は外気に触れる面積が広くなるため熱放射をし易い。このため、孔の周辺の耐火レンガの保温は抑制される。
【００３９】
本実施形態では、第１床壁領域２０のうち、長手方向の中心位置Ｃに比べて、長手方向において原料投入口１０１ｆの側の熔解槽１０１の側壁に近い位置で第１床壁領域２０における熔融ガラスの温度が最高となり、第２床壁領域２２のうち、長手方向の中心位置Ｃと、流出口１０４ａの側の熔解槽１０１の側壁とを長手方向において比べた時、長手方向において熔解槽１０１の側壁に近い位置で第２床壁領域２２における熔融ガラスの温度が最高となるように、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）及び温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造）が設けられることが好ましい。第１床壁領域２０及び第２床壁領域２２を上記のように設けることにより、熔融ガラスのそれぞれの領域における最高温度が原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側の側壁近くに位置するので、側壁に沿って熔融ガラスが下降する下降流を抑えることができる。熔解槽１０１内の熔融ガラスの表面（液面）には、投入されたガラス原料のうち未熔解のガラス成分の異質素地が浮遊している。特に、原料投入口１０１ｆ及び流出口１０４ａの側の側壁近傍には、未熔解のガラス成分の異質素地が多く浮遊しているので、熔融ガラスの大きな下降流があると、未熔解のガラス成分の異質素地は側壁に沿って下降し、流出口１０４ａから流出して、清澄工程ＳＴ２に流れ易い。このような異質素地は、脈理の原因となり好ましくない。このため、熔融ガラスの下降流が生じ難いように、熔融ガラスの第１床壁領域２０及び第２溝底領域２２それぞれにおける最高温度が原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側の側壁近くに位置するように、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）及び温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造）が設けられることが好ましい。すなわち、ガラス品質における脈理の原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えるように、熔解槽１０１における熔融ガラスの温度分布をコントロールすることができる。
【００４０】
第１床壁領域２０において熔融ガラスの温度が最高となる長手方向の位置は、長手方向において、第１床壁領域２０に設けられる温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ）の位置（温度センサ設置用孔１２６ａの中心位置）と原料投入口１０１ｆの側の熔解槽１０１の側壁との間に位置し、第２床壁領域２２において熔融ガラスの温度が最高となる長手方向の位置は、長手方向において、第２床壁領域２２に設けられる温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ｂ）の位置（温度センサ設置用孔１２６ａの中心位置）と、流出口１０４ａの側の熔解槽１０１の側壁との間に位置するように、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）及び温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ、Ｂ）が設けられることが好ましい。より具体的には、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ及び第２保温抑制構造Ｂ）が、それぞれ、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）の位置を中心にして、熔解槽１０１の長手方向に沿って原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側のそれぞれに中心長さＬの３分の１の長さ離れた範囲内に設けられることが好ましい。これにより、上述したように、側壁に沿って熔融ガラスが下降する下降流を抑えることができ、未熔解のガラス成分の異質素地が下降流に乗って流出口１０４ａから流出することを抑制することができる。すなわち、ガラス品質に好ましくない脈理の発生原因となる熔解槽の側壁周辺の下降流を抑えるように、熔解槽１０１における熔融ガラスの温度分布をコントロールすることができる。
温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ、Ｂ）をドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）に近づけると、側壁に沿って熔融ガラスが下降する下降流を抑えることができず、底部１２６の熱を分散して放射できないため熱ごもりも抑制できない。このため、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ、Ｂ）の長手方向の位置は、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）の位置を中心から遠ざけて設けることが好ましい。
【００４１】
図７は、熔解槽の熱伝導のシミュレーション計算に用いる熔解槽モデル１０１Ｍを示す図である（温度センサ設置用孔１２６ａ及びドレン孔１２６ｂの図示は省略されている）。図８は、熱伝導のシミュレーション計算の結果である熔融ガラスの温度分布の一例を示す図である。
図７は、熔解槽モデル１０１Ｍを、長手方向と直交する幅方向の中心位置を通り、長手方向に沿った垂直平面で切断した図を示している。熔解槽モデル１０１Ｍは、熔解槽本体モデル１１０Ｍと敷き部モデル１２４Ｍを含む。敷き部モデル１２４Ｍは、４層のレンガ層モデルで構成されている。
図７に示すモデルでは、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）が床壁１０の長手方向の中心位置Ｃから原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側のそれぞれに床壁１０の長手方向の中心長さＬの５％離れた範囲内の位置に１つ設けられ、温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ及び第２保温抑制構造Ｂ）が、それぞれ、ドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）の位置を中心にして、熔解槽１０１の長手方向に沿って原料投入口１０１ｆの側及び流出口１０４ａの側のそれぞれに中心長さＬの３分の１の長さ離れた範囲内に設けられる構成を採用している。
【００４２】
熔解槽本体モデル１１０Ｍと敷き部モデル１２４Ｍの熱伝導率は、基準とする実際の熔解槽１０１の熔解槽本体１１０と敷き部１２４の熱伝導率の値を用いた。熔解槽本体モデル１１０Ｍの壁に対応する部分の熱伝導率は（3.18799×10-12Ｔ4 − 1.8239798×10-8Ｔ3 ＋ 4.0884149 × 10-5Ｔ2 −0.0384005Ｔ＋13.677581）[Ｗ／（ｍ・Ｋ）］(Ｔ:温度[Ｋ])とし、４層の敷き部モデル１２４Ｍの熱伝導率は、上層から順番にそれぞれ、
・（3.18799×10-12Ｔ4 −1.8239798×10-8Ｔ3 ＋ 4.0884149 × 10-5Ｔ2 −0.0384005Ｔ＋13.677581）［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］(Ｔ:温度[Ｋ])、
・３．６０５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
・２．０９３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
・（3.05869×10-4Ｔ−0.159519）［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］(Ｔ:温度[Ｋ])、
とした。
【００４３】
熱伝導のシミュレーション計算として、熔融ガラスＭＧを模擬する流体要素を熔解槽本体モデル１１０Ｍに満たして、流体要素の液面に放射熱伝達境界条件（放射率０．７、参照温度１５８０℃）の温度境界条件を与え、流体要素に（流量６トン／日、流入温度１５００℃、３つの電極について、原料投入口１０１ｆの側から順に１１４アンペア，１２５アンペア，１３８アンペア）の条件で加熱を与えて通電加熱をシミュレーションして熔融ガラスＭＧ及び熔解槽１０１の熱伝導による温度分布のシミュレーション計算を行った。
【００４４】
図８に示すシミュレーション結果である熔融ガラスの温度分布では、原料投入口１０１ｆ側の熔解槽本体モデル１１０Ｍの側壁と温度センサ設置用孔モデル１２６Ｍａを囲む層構造モデル（第２保温抑制構造Ａのモデル）との間で第１床壁領域２０における熔融ガラスの温度は最高温度Ｔａとなり、流出口モデル１０４Ｍａ側の熔解槽本体モデル１１０Ｍの側壁と温度センサ設置用孔モデル１２６Ｍａを囲む層構造モデル（第２保温抑制構造Ｂのモデル）との間で第２床壁領域２２における熔融ガラスの温度は最高温度Ｔｂとなっている。
【００４５】
このように、本実施形態の熔解槽１０１では、底部１２６にドレン孔１２６ｂを囲む層構造（第１保温抑制構造）及び温度センサ設置用孔１２６ａを囲む層構造（第２保温抑制構造Ａ，Ｂ）を上述した範囲に設けることにより、底部１２６における放熱が分散されるので、敷き部１２４に生じる局所的な熱ごもりを抑制し、かつ、脈理の発生原因となる熔解槽１０１の側壁周辺の下降流を抑えることができる。
【００４６】
以上、本発明のガラス板の製造方法及び熔解槽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】
【００４７】
１０  床壁
１２  第１保温抑制構造
１４  第２保温抑制構造
１６，１８  端
２０  第１床壁領域
２２  第２床壁領域
１００  熔解装置
１０１  熔解槽
１０１ｄ  バケット
１０１ｆ  原料投入口
１０２  清澄槽
１０３  攪拌槽
１０３ａ  スターラ
１０４，１０５，１０６  ガラス供給管
１０４ａ  流出口
１１０  熔解槽本体
１１２  バーナー
１１４  電極対
１１６  気相空間仕切り壁
１１８  迫部
１２０  制御ユニット
１２４  敷き部
１２６  底部
１２６ａ  温度センサ設置用孔
１２６ｂ  ドレン孔
２００  成形装置
２１０  成形体
３００  切断装置
１０１Ｍ  熔解槽モデル
１０４Ｍａ  流出口モデル
１１０Ｍ  熔解槽本体モデル
１２４Ｍ  敷き部モデル
１２６Ｍ  底部モデル
１２６Ｍａ  温度センサ設置用孔モデル
１２６Ｍｂ  ドレン孔モデル
【図１】
0006731770.tif 000002
【図２】
0006731770.tif 000003
【図３】
0006731770.tif 000004
【図４】
0006731770.tif 000005
【図５】
0006731770.tif 000006
【図６】
0006731770.tif 000007
【図７】
0006731770.tif 000008
【図８】
0006731770.tif 000009