(57)【要約】【課題】本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置は、攪拌装置から効率的にガラス異物を排出して熔融ガラスを均一に攪拌することで、脈理の発生を低減することができる。【解決手段】攪拌工程では、熔融ガラスＧが、攪拌容器１０１と攪拌器１０２とを備える攪拌装置１００で攪拌される。排出工程では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬに形成されるガラス異物が、攪拌容器１０１の側壁に設けられた排出口１１１ａから排出される。排出工程では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が、排出口１１１ａの下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が調整される。【選択図】図５
2016069235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を熔解して生成された熔融ガラスを、攪拌容器と攪拌器とを備える攪拌装置で攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌工程において、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面に形成され、前記熔融ガラスと異なるガラス組成を有するガラス異物を、前記攪拌容器の側壁に設けられた排出口から排出する排出工程と、
を備え、
前記排出工程では、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面の高さ位置が、前記排出口の下端から上端までの範囲内となるように、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面の高さ位置が調整される、
ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記排出工程では、前記攪拌容器から前記排出口を介して排出される前記熔融ガラスの流量に対する、前記攪拌容器に流入する前記熔融ガラスの流量、および、前記攪拌容器内で攪拌され前記攪拌容器から流出する前記熔融ガラスの流量の少なくとも１つを調整することで、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面の高さ位置が調整される、
請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記攪拌容器は、前記熔融ガラス液面の近傍の高さ位置において前記側壁に形成される、前記熔融ガラスの流入口を有し、
前記排出口は、前記攪拌容器内において前記流入口と対向している、
請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記攪拌装置は、前記攪拌容器と前記排出口を介して連通しているバッファ容器をさらに有し、
前記バッファ容器は、前記バッファ容器内の前記熔融ガラスを排出するための排出管口を有し、
前記バッファ容器の内部空間は、前記排出口から前記排出管口に向かうに従って狭くなっている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
ガラス原料を熔解して生成された熔融ガラスを攪拌し、攪拌容器と攪拌器とを有する攪拌装置を備え、
前記攪拌容器は、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面に形成され前記熔融ガラスと異なるガラス組成を有するガラス異物を排出するための排出口を有し、
前記排出口は、前記攪拌容器の側壁に設けられ、
前記攪拌装置は、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面の高さ位置が、前記排出口の下端から上端までの範囲内となるように、前記攪拌容器内の前記熔融ガラス液面の高さ位置を調整する、
ガラス基板製造装置。
【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、および、ガラス基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板等のガラス製品の量産工程においては、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成し、生成した熔融ガラスを成形して、ガラス基板等のガラス製品が製造される。熔融ガラスが不均質であると、ガラス製品には脈理が生じる。脈理は、周囲とは屈折率や比重が異なる筋状の領域である。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用基板等の用途においては、脈理は、ガラス製品から排除されることが求められる。脈理の発生を防ぐために、例えば、特許文献１（特開２０１０−１００４６２号公報）に記載されているように、円筒形状の攪拌容器と、攪拌器とを備える攪拌装置を用いて熔融ガラスが均一になるように攪拌することが行われている。
【０００３】
また、近年、液晶ディスプレイの高精細化に伴って、ガラス基板の表面に配置される画素のパターンサイズが低下し、また、ガラス基板の表面に形成されるブラックマトリックスの線幅およびピッチが低下している。そして、高精細ＬＣＤ用の基板として用いられるガラス基板は、通常のガラス基板と比較して脈理の発生の防止に関する基準がより厳しく、脈理の徹底的な排除が強く求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、攪拌装置を用いて熔融ガラスを攪拌したとしても、攪拌装置内の熔融ガラス液面に、熔融ガラスとは異なるガラス組成を有するガラス異物が形成され、このガラス異物が熔融ガラスと共に均質化されることなく攪拌容器から流出されるために、熔融ガラスが均一に攪拌されないという問題が生じた。この問題を解決するためには、ガラス異物を攪拌容器から排出する方法が考えられるが、ガラス異物を攪拌容器から排出している間は、ガラス基板を製造することができない。
【０００５】
そこで、本発明は、攪拌装置から効率的にガラス異物を排出して熔融ガラスを均一に攪拌することで、脈理の発生を低減することができるガラス基板の製造方法、および、ガラス基板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】
【０００６】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、攪拌工程と排出工程とを備える。攪拌工程は、ガラス原料を熔解して生成された熔融ガラスを、攪拌容器と攪拌器とを備える攪拌装置で攪拌する工程である。排出工程は、攪拌工程において、攪拌容器内の熔融ガラス液面に形成され、熔融ガラスと異なるガラス組成を有するガラス異物を、攪拌容器の側壁に設けられた排出口から排出する工程である。排出工程では、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が、排出口の下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が調整される。
【０００７】
このガラス基板の製造方法では、ガラス異物を含む熔融ガラスを攪拌容器内から排出する排出工程が行われる。ガラス異物は、攪拌容器内の熔融ガラス液面の近傍の高さ位置の熔融ガラスに含まれている。排出工程では、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が、攪拌容器の排出口の下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が調整される。これにより、排出工程において、攪拌容器と排出口を介して連通している空間内の熔融ガラス液面の高さ位置は、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置と同じになる。そのため、攪拌容器内のガラス異物を含む熔融ガラスは、その流速が低下することなく、排出口を介して攪拌容器内から排出される。従って、このガラス基板の製造方法は、攪拌装置から効率的にガラス異物を排出して熔融ガラスを均一に攪拌することで、脈理の発生を低減することができる。
【０００８】
また、本発明に係るガラス基板の製造方法では、排出工程において、攪拌容器から排出口を介して排出される熔融ガラスの流量に対する、攪拌容器に流入する熔融ガラスの流量、および、攪拌容器内で攪拌され攪拌容器から流出する熔融ガラスの流量の少なくとも１つを調整することで、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が調整されることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係るガラス基板の製造方法では、攪拌容器は、熔融ガラス液面の近傍の高さ位置において側壁に形成される、熔融ガラスの流入口を有することが好ましい。この場合、さらに、排出口は、攪拌容器内において流入口と対向していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るガラス基板の製造方法では、攪拌装置は、攪拌容器と排出口を介して連通しているバッファ容器をさらに有することが好ましい。この場合、さらに、バッファ容器は、バッファ容器内の熔融ガラスを排出するための排出管口を有し、バッファ容器の内部空間は、排出口から排出管口に向かうに従って狭くなっていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係るガラス基板の製造装置は、ガラス原料を熔解して生成された熔融ガラスを攪拌し、攪拌容器と攪拌器とを有する攪拌装置を備える。攪拌容器は、攪拌容器内の熔融ガラス液面に形成され熔融ガラスと異なるガラス組成を有するガラス異物を排出するための排出口を有する。排出口は、攪拌容器の側壁に設けられる。攪拌装置は、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置が、排出口の下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器内の熔融ガラス液面の高さ位置を調整する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置は、攪拌装置から効率的にガラス異物を排出して熔融ガラスを均一に攪拌することで、脈理の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るガラス製造装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】攪拌装置の側面図である。
【図３】攪拌装置の上面図である。
【図４】攪拌装置によって攪拌される熔融ガラスの流れを表す図である。
【図５】攪拌装置の側面図の拡大図であり、ガラス液面近傍の熔融ガラスの主な流れを示す図である。
【図６】比較例としての攪拌装置の上面図の拡大図であり、ガラス液面近傍の熔融ガラスの主な流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）ガラス製造装置の全体構成
本発明に係るガラス基板の製造方法、および、ガラス基板の製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のガラス製造装置２００の模式図である。ガラス製造装置２００は、熔解槽４０と、清澄槽４１と、攪拌装置１００と、成形装置４２とを備える。熔解槽４０と清澄槽４１とは、導管４３ａによって接続されている。清澄槽４１と攪拌装置１００とは、導管４３ｂによって接続されている。攪拌装置１００と成形装置４２とは、導管４３ｃによって接続されている。熔解槽４０で生成された熔融ガラスＧは、導管４３ａを通過して清澄槽４１に流入する。清澄槽４１で清澄された熔融ガラスＧは、導管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。攪拌装置１００で攪拌された熔融ガラスＧは、導管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスＧからガラスリボン４４が成形される。
【００１５】
熔解槽４０は、図示されていないが、バーナー等の加熱手段を備えている。熔解槽４０では、加熱手段によりガラス原料が熔解され、熔融ガラスＧが生成される。ガラス原料は、所望の組成のガラスを実質的に得ることができるように調製される。ガラスの組成の一例として、無アルカリガラスおよび微アルカリガラスは、ＳｉＯ2：５７質量％〜７０質量％、Ａｌ2Ｏ3：１５質量％〜２５質量％、Ｂ2Ｏ3：０質量％〜１３質量％、ＭｇＯ：０質量％〜１５質量％、ＣａＯ：０質量％〜２０質量％、ＳｒＯ：０質量％〜２０質量％、ＢａＯ：０質量％〜１０質量％、Ｎａ2Ｏ：０質量％〜１質量％、Ｋ2Ｏ：０質量％〜１質量％、Ａｓ2Ｏ3：０質量％〜１質量％、Ｓｂ2Ｏ3：０質量％〜１質量％、ＳｎＯ2：０質量％〜１質量％、Ｆｅ2Ｏ3：０質量％〜１質量％、ＺｒＯ2：０質量％〜１質量％からなる。ここで、「実質的に」とは、０．１質量％未満の範囲で、その他の微量成分の存在が許容されることを意味する。また、上記の組成を有するガラスに関して、Ｆｅ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3およびＳｎＯ2の各含有率は、複数の価数を有するＦｅ、Ａｓ、ＳｂまたはＳｎの成分を、それぞれＦｅ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3またはＳｎＯ2として換算した値である。
【００１６】
上記のように調製されたガラス原料は、熔解槽４０に投入される。熔解槽４０では、ガラス原料は、その組成等に応じた温度で熔解される。これにより、熔解槽４０では、例えば、１５００℃〜１６２０℃の高温の熔融ガラスＧが得られる。
【００１７】
熔解槽４０で得られた熔融ガラスＧは、熔解槽４０から導管４３ａを通過して清澄槽４１に流入する。清澄槽４１は、図示されていないが、熔解槽４０と同様に、加熱手段を備えている。清澄槽４１では、熔融ガラスＧをさらに昇温させることで、熔融ガラスＧの清澄が行われる。清澄槽４１において、熔融ガラスＧの温度は、好ましくは１６００℃〜１８００℃、より好ましくは１６３０℃〜１７５０℃、さらに好ましくは１６５０℃〜１７５０℃に上昇させられる。
【００１８】
清澄槽４１で清澄された熔融ガラスＧは、清澄槽４１から導管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。熔融ガラスＧは導管４３ｂを通過する際に冷却されるので、攪拌装置１００では、清澄槽４１の熔融ガラスＧよりも低い温度の熔融ガラスＧが攪拌される。上記の組成を有するガラスに関して、攪拌装置１００では、熔融ガラスＧの温度を１４００℃〜１５５０℃の範囲内に設定し、かつ、熔融ガラスＧの粘度を２５００ｄＰａ・ｓ〜４５０ｄＰａ・ｓの範囲内に調整して、熔融ガラスＧの攪拌が行われることが好ましい。熔融ガラスＧは、攪拌装置１００において攪拌されることで均質化される。
【００１９】
攪拌装置１００で攪拌されて均質化された熔融ガラスＧは、攪拌装置１００から導管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。熔融ガラスＧは導管４３ｃを通過する際に、成形装置４２での成形に適した温度、例えば、１２００℃まで冷却される。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスＧからガラスリボン４４が成形される。具体的には、成形装置４２の上部から溢れた熔融ガラスＧが、成形装置４２の側壁に沿って下方へと流れることで、成形装置４２の下端からガラスリボン４４が連続的に成形される。ガラスリボン４４は下方へ向かうに従って徐冷され、最終的に、所望の大きさのガラス基板に切断される。
【００２０】
（２）攪拌装置の構成
攪拌装置１００の具体的な構成について説明する。図２は、攪拌装置１００の側面図である。図３は、攪拌装置１００の上面図である。攪拌装置１００は、主として、攪拌容器１０１と、攪拌器１０２と、バッファ容器１１１と、排出管１１２とを備えている。
【００２１】
攪拌容器１０１は、円筒形状の容器である。攪拌容器１０１は、上部側面に取り付けられる上流側導管１０３、および、下部側面に取り付けられる下流側導管１０４を有している。上流側導管１０３は、図１の導管４３ｂであり、下流側導管１０４は、図１の導管４３ｃである。以下、攪拌容器１０１と上流側導管１０３との接続部であり、攪拌容器１０１の側壁に形成される孔を、流入口１０３ａと呼ぶ。また、攪拌容器１０１と下流側導管１０４との接続部であり、攪拌容器１０１の側壁に形成される孔を、流出口１０４ａと呼ぶ。また、以下において、「径方向」は、攪拌容器１０１の水平方向の断面形状である円の径方向を意味し、「周方向」は、当該円の周方向を意味する。なお、攪拌容器１０１の水平方向の断面形状は、楕円であってもよい。
【００２２】
熔融ガラスＧは、上流側導管１０３から流入口１０３ａを介して水平方向に攪拌容器１０１内に流入し、攪拌容器１０１内において上方から下方に導かれながら攪拌器１０２によって攪拌され、攪拌容器１０１内から流出口１０４ａを介して水平方向に下流側導管１０４へ流出する。攪拌容器１０１内における熔融ガラスＧの液面であるガラス液面ＧＬの高さ位置は、流入口１０３ａの上端と同程度、または、流入口１０３ａの上端より下方であることが好ましい。
【００２３】
攪拌器１０２は、攪拌容器１０１内に配置され、熔融ガラスＧを攪拌するために用いられる。攪拌器１０２は、強化白金で形成されている。強化白金は、白金または白金合金にジルコニア等の酸化物を分散させて、圧延した素材である。強化白金は、層状の白金粒界構造を有し、白金または白金合金と比べて、高温下におけるクリープ強度および引張強度が高い。そのため、強化白金は、高温の熔融ガラスＧが接触する攪拌器１０２にとって、好適な材料である。
【００２４】
攪拌器１０２は、鉛直方向に沿って配置される円柱形状の回転軸１０５と、回転軸１０５の外周面に連結される攪拌翼１０６を有している。回転軸１０５は、図３の矢印の方向に、その円柱形状の上面の中心と下面の中心とを連結する中心線Ｌの周りを軸回転する。回転軸１０５は、内部が空洞である管状の部材である。攪拌翼１０６は、回転軸１０５よりも細い管状の部材から構成されている。攪拌翼１０６は、回転軸１０５を貫通する複数の支持管１０６ａと、支持管１０６ａの両端部を連結する枠管１０６ｂとから構成されている。図３に示されるように、中心線Ｌに沿って攪拌装置１００を見た場合、複数の支持管１０６ａと枠管１０６ｂとは、互いに重なっている。支持管１０６ａおよび枠管１０６ｂは、回転軸１０５の外周面に、溶接によって取り付けられている。なお、支持管１０６ａと枠管１０６ｂとは、一体の部材であってもよい。
【００２５】
バッファ容器１１１は、攪拌容器１０１の上部側面に取り付けられている。バッファ容器１１１は、攪拌容器１０１と同じ材質で形成されている。なお、バッファ容器１１１と攪拌容器１０１とは、一体の部材であってもよい。以下、攪拌容器１０１とバッファ容器１１１との接続部であり、攪拌容器１０１の側壁に形成される孔を、排出口１１１ａと呼ぶ。攪拌容器１０１内において、排出口１１１ａは、回転軸１０５を挟んで、流入口１０３ａと対向している。
【００２６】
攪拌容器１０１内の熔融ガラスＧは、排出口１１１ａを介して、バッファ容器１１１内に流入する。中心線Ｌに沿って攪拌装置１００を見た場合、バッファ容器１１１の内部空間は、排出口１１１ａから径方向外側に向かうに従って、周方向の寸法である幅が徐々に小さくなる形状を有している。バッファ容器１１１には、後述するガラス異物を含む熔融ガラスＧが一時的に貯留される。
【００２７】
排出管１１２は、バッファ容器１１１の底面に取り付けられ、鉛直方向に延びている管である。排出管１１２は、攪拌容器１０１やバッファ容器１１１と同じ材質で形成されている。なお、バッファ容器１１１と排出管１１２とは、一体の部材であってもよい。以下、バッファ容器１１１と排出管１１２との接続部であり、バッファ容器１１１の底面に形成される孔を、排出管口１１２ａと呼ぶ。排出管口１１２ａは、バッファ容器１１１の底面において径方向外側に形成されている。すなわち、バッファ容器１１１の内部空間の幅は、排出口１１１ａから排出管口１１２ａに向かうに従って徐々に小さくなっている。排出管１１２は、バッファ容器１１１内にある、ガラス異物を含む熔融ガラスＧを、攪拌装置１００の外部に排出するための管である。排出管１１２には、手動で操作可能な図示しない開閉バルブが取り付けられている。ガラス異物を含む熔融ガラスＧは、開閉バルブが開いている間に、バッファ容器１１１内から排出管口１１２ａを介して排出管１１２に流入し、排出管１１２を流れて排出される。開閉バルブが閉じている間は、ガラス異物を含む熔融ガラスＧは、バッファ容器１１１内から排出されない。
【００２８】
（３）攪拌装置の攪拌工程
攪拌装置１００による熔融ガラスＧの攪拌工程について説明する。図４は、攪拌装置１００で攪拌される熔融ガラスＧの流れを表す図である。図４に示される矢印は、熔融ガラスＧの流れの向きを表す。攪拌工程では、排出管１１２の開閉バルブは閉じられている。攪拌容器１０１の内部には、上流側導管１０３から流入口１０３ａを介して熔融ガラスＧが水平方向に流入される。攪拌器１０２の回転軸１０５の上端部は、図示されないモータと連結されている。攪拌装置１００を上面視した場合において、攪拌器１０２は、回転軸１０５の中心線Ｌの周りを回転する。攪拌器１０２の回転方向は、流入口１０３ａ、流出口１０４ａおよび排出口１１１ａの位置関係等から決定され、時計回りまたは反時計回りのいずれであってもよい。本実施形態では、攪拌器１０２は、反時計回りに回転する。攪拌容器１０１の内部において、熔融ガラスＧは、上方から下方に向かって徐々に導かれながら、攪拌器１０２によって攪拌される。攪拌された熔融ガラスＧは、攪拌容器１０１の内部から流出口１０４ａを介して下流側導管１０４へ水平方向に流出される。なお、攪拌装置１００によって攪拌される熔融ガラスＧの温度は、１０2.5ｄＰａ・ｓの粘度を有する場合において、１４５０℃〜１７５０℃である場合に好適であり、１５００℃〜１７５０℃である場合により好適であり、１５３０℃〜１７５０℃である場合にさらに好適である。
【００２９】
（４）ガラス異物の排出工程
攪拌装置１００による、ガラス異物を含む熔融ガラスＧの排出工程について説明する。攪拌装置１００における熔融ガラスＧの攪拌が長期間継続すると、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬ近傍の層には、熔融ガラスＧとは異なるガラス成分を有するガラス異物が徐々に生成される。ガラス異物は、熔融ガラスＧに含まれるガラス成分のうち、主として、他の成分と比べて比重が小さい成分から構成される熔融ガラスである。ガラス異物は、ガラス製造装置２００により製造されるガラス基板の脈理の原因となるため、ガラス製造装置２００によるガラス基板の製造が行われない期間に、攪拌容器１０１内から排出されて取り除かれる。
【００３０】
攪拌装置１００による、ガラス異物を含む熔融ガラスＧの排出工程は、排出管１１２の開閉バルブを開けることにより開始される。排出工程では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が、排出口１１１ａの下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が調整される。排出口１１１ａの下端から上端までの範囲とは、排出口１１１ａの下端の高さ位置から上端の高さ位置までの範囲を意味する。図２において、排出口１１１ａの下端から上端までの範囲は、符号Ｈで示されている。このように攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が調整されることにより、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置は、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置と同じになる。
【００３１】
攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置を調整するためには、攪拌容器１０１から排出口１１１ａを介して排出される熔融ガラスの流量である排出量、流入口１０３ａを介して攪拌容器１０１に流入する熔融ガラスの流量である流入量、および、流出口１０４ａを介して攪拌容器１０１から流出する熔融ガラスの流量である流出量の少なくとも１つを調整する。排出量は、排出管１１２の開閉バルブの開度を調整することによって調整可能である。流入量は、攪拌装置１００の上流にある熔解槽４０に投入されるガラス原料の量や、攪拌装置１００の上流を流れる熔融ガラスＧの温度および粘度を調整することによって調整可能である。流出量は、攪拌装置１００の下流を流れる熔融ガラスＧの温度および粘度を調整することによって調整可能である。
【００３２】
（５）特徴
本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、ガラス異物を含む熔融ガラスＧを攪拌容器１０１内から排出する排出工程が行われる。排出工程では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が、排出口１１１ａの下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が調整される。これにより、排出工程において、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置は、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置と同じになる。
【００３３】
図２に示されるように、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置を、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置と同じにすることにより、排出工程において、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬ近傍に生成されるガラス異物を含む熔融ガラスＧを、効率的にバッファ容器１１１に送り込むことができる。以下、その理由について説明する。
【００３４】
図５は、バッファ容器１１１近傍における、攪拌装置１００の側面図の拡大図である。図５には、ガラス液面ＧＬ近傍において、攪拌容器１０１からバッファ容器１１１に流入する熔融ガラスＧの流れが矢印で示されている。図５では、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置が、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置と同じである。そのため、流入口１０３ａから攪拌容器１０１内に流入し、排出口１１１ａからバッファ容器１１１内に流入するガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧは、攪拌容器１０１とバッファ容器１１１との境界である排出口１１１ａを通過する際に、その流速が低下しにくい。そのため、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧは、効率的にバッファ容器１１１内に流れ込んで排出される。
【００３５】
一方、図６は、比較例としての、バッファ容器１１１近傍における、攪拌装置１００の側面図の拡大図である。なお、図６では、説明の便宜上、図５と同じ参照符号が使用されている。図６には、ガラス液面ＧＬ近傍において、攪拌容器１０１内からバッファ容器１１１に流入する熔融ガラスＧの流れが矢印で示されている。図６では、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置が、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置よりも下方にある。なお、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置は、排出口１１１ａの上端の高さ位置である。
【００３６】
この場合、図６に示されるように、流入口１０３ａから攪拌容器１０１内に流入し、排出口１１１ａからバッファ容器１１１内に流入するガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧは、排出口１１１ａを通過する前に、攪拌容器１０１内で下方に向かって流れる。そのため、図６に示されるように、攪拌容器１０１内において、排出口１１１ａの近傍、かつ、排出口１１１ａの上方、かつ、ガラス液面ＧＬの下方にある液面角部１０１ａで、熔融ガラスＧが捕らえられるおそれがある。液面角部１０１ａは、熔融ガラスＧの流速が小さい空間であり、液面角部１０１ａの熔融ガラスＧは、排出口１１１ａに向かって流れにくい。そのため、攪拌容器１０１内において、ガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧがバッファ容器１１１内に向かって流れる際に、熔融ガラスＧの流速は、液面角部１０１ａ、および、その近傍において小さくなる。すなわち、液面角部１０１ａの存在によって、ガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧがバッファ容器１１１内に流入することが妨げられ、結果的に、ガラス異物を含む熔融ガラスＧが攪拌容器１０１内から流出することが抑制される。また、液面角部１０１ａに熔融ガラスＧが長時間滞留すると、液面角部１０１ａにガラス異物が蓄積して、そのガラス異物が流出口１０４ａを介して下流側導管１０４に流出されるおそれがある。そのため、攪拌容器１０１内の液面角部１０１ａは存在しないことが好ましい。
【００３７】
本実施形態では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が、排出口１１１ａの下端から上端までの範囲内となるように、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置が調整されるので、図６に示される液面角部１０１ａは攪拌容器１０１内には存在しない。そのため、ガラス異物を含む熔融ガラスＧを攪拌容器１０１内から効率的に排出することができる。
【００３８】
従って、本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、攪拌容器１０１内において、熔融ガラスＧがガラス異物と共に流出口１０４ａを介して下流側導管１０４に流出されることが抑制される。ガラス異物が混入した不均質な熔融ガラスＧから製造されたガラス基板は、脈理が発生する可能性が高い。本実施形態では、ガラス異物を攪拌容器１０１から効率的に除去することで、攪拌装置１００において熔融ガラスＧを均質に攪拌することができる。これにより、脈理の発生が抑制され、高品質のガラス製品を得ることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、攪拌容器１０１内において、排出口１１１ａは、回転軸１０５を挟んで、流入口１０３ａと対向している。そのため、排出工程において流入口１０３ａから攪拌容器１０１内に流入した熔融ガラスＧは、流れの方向を変えずにそのままガラス液面ＧＬを流れて、排出口１１１ａからバッファ容器１１１内に流入しやすい。従って、流入口１０３ａと対向する位置に排出口１１１ａを設けることで、排出工程において熔融ガラスＧを効率的に排出することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係るガラス基板の製造方法では、排出管口１１２ａは、バッファ容器１１１の底面において径方向外側に形成され、かつ、バッファ容器１１１の内部空間の幅は、排出口１１１ａから排出管口１１２ａに向かうに従って徐々に小さくなっている。このように、排出口１１１ａの周方向の寸法が大きいので、排出工程において流入口１０３ａから攪拌容器１０１内に流入した熔融ガラスＧは、ガラス液面ＧＬを流れた後、排出口１１１ａからバッファ容器１１１内に流入しやすい。従って、排出口１１１ａの周方向の寸法が大きいバッファ容器１１１を設けることで、熔融ガラスＧを効率的に排出することができる。
【００４１】
（６）変形例
（６−１）変形例Ａ
本実施形態では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置を調整するために、排出量、流入量および流出量の少なくとも１つが調整される。しかし、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置を調整するために、排出量に対する流入量の比率、および、排出量に対する流出量の比率の少なくとも一方が調整されてもよい。
【００４２】
（６−２）変形例Ｂ
本実施形態では、攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置を調整するために、排出量、流入量および流出量の少なくとも１つが調整される。しかし、排出量、流入量および流出量は、コンピュータによって自動的に制御されてもよい。また、変形例Ａにおける、排出量に対する流入量の比率、および、排出量に対する流出量が、コンピュータによって自動的に制御されてもよい。
【００４３】
（６−３）変形例Ｃ
本実施形態では、攪拌容器１０１の内部において、熔融ガラスＧは、上方から下方に向かって徐々に導かれながら、攪拌器１０２によって攪拌される。しかし、熔融ガラスＧは、下方から上方に向かって徐々に導かれながら、攪拌器１０２によって攪拌されてもよい。この場合、熔融ガラスＧは、攪拌容器１０１の下部側面に形成された流入口から攪拌容器１０１内に流入し、攪拌容器１０１の上部側面に形成された流出口から流出する。
【００４４】
（６−４）変形例Ｄ
本実施形態に係るガラス製造装置２００では、攪拌装置１００は、清澄槽４１と成形装置４２との間に設置され、清澄槽４１で清澄された熔融ガラスＧを攪拌する。しかし、攪拌装置１００は、熔解槽４０と清澄槽４１との間に設置されてもよい。この場合、攪拌装置１００は、熔解槽４０で生成された熔融ガラスＧを攪拌して、均質化された熔融ガラスＧを清澄槽４１に供給する。なお、２つの攪拌装置１００が、熔解槽４０と清澄槽４１との間、および、清澄槽４１と成形装置４２との間に設置されてもよい。
【００４５】
（７）実施例
図５および図６に示される攪拌装置１００と同じ構成を有する空間を通過する熔融ガラスＧの流れに関して、熱流体解析シミュレーションを実行した。流れは定常とし、ＳＩＭＰＬＥアルゴリズムを用いて、単一のソルバを用いて解いた。また、今回は、等温状態における流れ場の解析であるため、対流熱伝達や輻射熱伝達に関しては解かなかった。次に、解析時に設定した各種パラメータについて説明する。実施形態と同じ構成要素には、同じ参照符号が用いられている。
（ａ）熔融ガラスの粘度：９０．８８Ｐａ・ｓ、
（ｂ）排出口１１１ａから流出する熔融ガラスＧの流量ｄ１：０．５、１．０および１．４（ｔ／ｄａｙ）の４パターン、
（ｃ）流出口１０４ａから流出する熔融ガラスＧの流量ｄ２：１８（ｔ／ｄａｙ）、
（ｄ）流入口１０３ａから流入する熔融ガラスＧの流量ｄ３：ｄ１＋ｄ２（ｔ／ｄａｙ）、
（ｅ）攪拌容器１０１のガラス液面ＧＬの高さ位置：流入口１０３ａの上端より５ｍｍ上方、
（ｆ）攪拌器１０２の下端の高さ位置：攪拌容器１０１の底面より３０ｍｍ上方、
以上のパラメータの下、次の２種類のモデルについて、攪拌装置１００内における熔融ガラスＧの流れ場を解析した。
（モデル１）図５に示される実施形態に相当する構成である。攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置は、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置と同じである。
（モデル２）図６に示される比較例に相当する構成である。攪拌容器１０１内のガラス液面ＧＬの高さ位置は、バッファ容器１１１内の熔融ガラスＧの液面の高さ位置より２０ｍｍ高い。
【００４６】
熔融ガラスＧの流れ場の解析では、上記の２種類のモデル、および、上記の３パターンの流量ｄ１の値のそれぞれについて、以下の４種類の流速分布が比較検討された。
（分布１）排出口１１１ａの位置における鉛直方向の流速分布、
（分布２）排出口１１１ａから径方向内側に７５ｍｍ離れた位置における鉛直方向の流速分布、
（分布３）流入口１０３ａから径方向内側に７５ｍｍ離れた位置における鉛直方向の流速分布、
（分布４）ガラス液面ＧＬの径方向の流速分布、
分布１に関して、モデル１では、ガラス液面ＧＬに近いほど、流速が大きかった。一方、モデル２では、排出口１１１ａの下端の高さ位置および上端の高さ位置で流速が小さく、それらの中間の高さ位置で流速が最大値を示した。しかし、モデル２における流速の最大値は、モデル１における流速の最大値の約半分であった。なお、モデル１およびモデル２において、流量ｄ１が大きいほど流速が大きかった。従って、モデル１は、モデル２よりも、熔融ガラスＧを効率的に排出することができることが確認された。
【００４７】
分布２に関して、モデル１では、ガラス液面ＧＬからの距離が大きいほど、流速が小さかった。一方、モデル２では、ガラス液面ＧＬから約４０ｍｍまでの範囲では、ガラス液面ＧＬからの距離に関わらず流速が一定であり、かつ、ガラス液面ＧＬから約４０ｍｍより離れた範囲では、ガラス液面ＧＬからの距離が大きいほど流速が小さかった。また、ガラス液面ＧＬから約４０ｍｍまでの範囲では、モデル１の流速がモデル２の流速よりも大きかった。なお、モデル１およびモデル２において、流量ｄ１が大きいほど流速が大きかった。従って、モデル１は、モデル２よりも、ガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧを効率的に排出することができることが確認された。
【００４８】
分布３に関して、モデル１およびモデル２において、同様の流速分布が確認された。モデル１およびモデル２において、流入口１０３ａの鉛直方向中間の高さ位置で流速が最大値を示した。なお、モデル１およびモデル２において、流量ｄ１が大きいほど流速が大きかった。
【００４９】
分布４に関して、モデル１では、径方向において排出口１１１ａの位置における流速が最も大きく、排出口１１１ａの位置から径方向内側に向かうに従って流速が小さくなった。一方、モデル２では、径方向において排出口１１１ａの位置における流速は、ほぼゼロであった。径方向において排出口１１１ａの位置は、図６の液面角部１０１ａに相当する位置である。また、モデル２では、排出口１１１ａの位置から径方向内側に向かうに従って、流速が大きくなり、最大値を示した後に、小さくなった。流速が最大値を示した位置は、排出口１１１ａと回転軸１０５との中間の位置である。なお、モデル１およびモデル２において、流量ｄ１が大きいほど流速が大きかった。従って、モデル２では、図６に示される熔融ガラスＧの流れが滞留する液面角部１０１ａが存在することが確認された。また、モデル１では、図６の液面角部１０１ａが存在せず、排出口１１１ａ近傍の熔融ガラスＧの流速が大きいことが確認された。従って、モデル１は、モデル２よりも、ガラス液面ＧＬ近傍の熔融ガラスＧを効率的に排出することができることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１００      攪拌装置
１０１      攪拌容器
１０２      攪拌器
１０５      回転軸
１０６      攪拌翼
１１１      バッファ容器
１１１ａ    排出口
１１２      排出管
２００      ガラス製造装置（ガラス基板の製造装置）
Ｇ        熔融ガラス
ＧＬ      ガラス液面（熔融ガラス液面）
Ｌ        回転軸の中心線
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開２０１０−１００４６２号公報
【図１】
2016069235.tif 000003
【図２】
2016069235.tif 000004
【図３】
2016069235.tif 000005
【図４】
2016069235.tif 000006
【図５】
2016069235.tif 000007
【図６】
2016069235.tif 000008