JP2015105204A - ガラス基板の製造方法、及び熔融ガラス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された熔融ガラスの清澄装置において、清澄装置の長寿命化を図りながら、白金族金属で構成された壁面から白金族金属の揮発を抑制する。
【解決手段】ガラス基板の製造方法に用いる清澄装置は、熔融ガラスの液相と、熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された金属管と、前記金属管の周りを囲んで前記金属管を保温する保温構造体と、を備える。清澄装置の金属管に前記熔融ガラスを流して清澄する。この清澄のとき、前記保温構造体により、前記気相空間と接する前記金属管の上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう前記金属管を保温する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス原料を熔融して生成させた熔融ガラスを成形することによりガラス基板を製造するガラス基板の製造方法、及び熔融ガラスを処理する熔融ガラス処理装置に関する。

従来より、ガラス板を製造する際、ガラス原料を熔解槽で熔融して熔融ガラスをつくり、この熔融ガラスを、清澄管、攪拌槽を通して成形装置に供給する。
熔融ガラスは、成形装置にいたるまで極めて高温に維持されるため、耐熱性の優れた白金族金属によって構成された管や槽が用いられる。特に、熔融ガラスを清澄するための清澄管では、熔融ガラス内に含まれる清澄剤が還元反応を起こすように熔融ガラスを高温に加熱する。特に、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用ガラス板に用いる場合、フラットパネルディスプレイ用ガラス板に形成されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）の損傷を防止するために、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属成分を全く含まない無アルカリガラスか、アルカリ金属成分を含んでも微量であるアルカリ微量含有ガラスが用いられている。この無アルカリガラスあるいはアルカリ微量含有ガラスは、熔解性が低く高温粘性が高い。このため、上述した清澄管における熔融ガラスの脱泡を効果的に行い、泡を効果的に消滅させるために、清澄管において、熔融ガラスは、従来よりも高く昇温される。
また、環境負荷低減の点から、Ａｓ₂Ｏ₃に比べて清澄剤としての機能が劣るが、毒性の少ないＳｎＯ₂等が好適に用いられる。しかし、このような清澄剤を好適に機能させるには従来よりも熔融ガラスの温度を高くする必要がある。このため、清澄管では、熔融ガラスの温度を例えば１７００℃程度まで上昇させる。

このような高温の熔融ガラスをつくるために、従来に比べて清澄管を高温に加熱するが、この清澄管の高温加熱により、清澄管を構成する白金族金属の一部は揮発して、清澄管の肉厚が薄くなり易く、清澄管の寿命が従来に比べて短くなる、といった問題がある。白金族金属の揮発は、清澄管の内壁のみならす、清澄管の外壁面においても生じ得る。特に、清澄管の内壁から生じた白金族金属の揮発物は、気相空間内の温度や圧力の変化等に起因して清澄管の内壁に凝集する場合がある。この場合、凝集物の一部が内壁から脱落して熔融ガラス内に混入すると、この熔融ガラスから成形されたガラス基板内に異物として残存する虞がある。このようなガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス板として用いると、表示欠陥を引き起こし易い。

これに対して、ガラス板を製造する際、白金あるいは白金合金で構成される清澄管から白金の揮発を抑制し、ガラス板を製造するガラス板の製造方法が知られている（特許文献１）。
上記ガラス板の製造方法で行う熔融ガラスの清澄は、熔融ガラスの移送管と清澄管で少なくとも行われる。前記移送管では、前記熔融ガラスが前記移送管の内側断面全体に充填されて流れ、前記熔融ガラスが前記移送管を流れるときの熔融ガラスの第１の最高温度は、前記清澄管を流れるときの熔融ガラスの第２の最高温度と同等、あるいはそれより高くする。

特開２０１３−２１６５３１号公報

上述のガラス板の製造方法を用いることにより、白金族金属等の揮発を抑制することができるが、熔融ガラスの温度が高いほど清澄装置の寿命が短くなるため、ガラス板の製造コスト高につながる。

そこで、本発明は、清澄装置の長寿命化を図りながら、白金族金属で構成された壁面から白金族金属の揮発を抑制することができるガラス基板の製造方法及び熔融ガラスの処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、
ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
前記熔融ガラスの液相と、前記熔融ガラスの前記液相の液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された金属管と、前記金属管の周りを囲んで前記金属管を保温する保温構造体と、を備える清澄装置において前記熔融ガラスを前記金属管内に流して清澄する清澄工程と、を有する。
前記清澄工程では、前記保温構造体により、前記気相空間と接する前記金属管の上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう前記金属管を保温する。

前記清澄工程では、前記保温構造体により、前記気相空間と接する前記金属管の上面から前記保温構造体へ伝わる、前記金属管の伝熱量は、前記液相と接する前記金属管の底面から前記保温構造体へ伝わる、前記金属管の伝熱量に比べて大きいことが好ましい。

また、前記保温構造体は、耐火物材の積層構造を有し、
前記金属管の前記上面から上方に延びる前記保温構造体の上部の熱抵抗は、前記液相と接する前記金属管の側面から水平方向に延びる前記保温構造体の側部の熱抵抗、及び、前記液相と接する前記金属管の底面から下方に延びる前記保温構造体の下部の熱抵抗に比べて小さい、ことが好ましい。

また、前記金属管を流れる前記熔融ガラスは、前記金属管の長手方向に温度分布があり、
前記金属管の前記上面から上方に延びる前記保温構造体の上部の熱抵抗は、前記熔融ガラスの温度が高い位置ほど小さくなる長手方向に沿った熱抵抗分布を有している、ことが好ましい。

前記金属管の前記上面には、前記気相空間と大気を連通する連通管が設けられ、
前記保温構造体の前記上部の前記熱抵抗分布は、前記金属管の長手方向の途中の位置であって、前記連通管に対して、前記熔融ガラスの流れる方向の上流側の位置において、前記熱抵抗の最小値を有する、ことが好ましい。

さらに、本発明の他の一態様は、熔融ガラス処理装置である。当該熔融ガラス処理装置は、
熔融ガラスの液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された、前記熔融ガラスを清澄する金属管と、
前記金属管の周りを囲んで前記金属管を保温する保温構造体と、を備える。
前記保温構造体は、前記熔融ガラスの温度を清澄温度に維持しつつ、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう前記金属管を保温する。

上述の態様のガラス基板の製造方法及び熔融ガラス処理装置によれば、清澄装置の長寿命化を図りながら、白金族金属の揮発を抑制することができる。

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。 本実施形態における熔解工程〜切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。 本実施形態の熔融ガラス処理装置の構成を説明する図である。 本実施形態の清澄管から保温構造体へ流れる熱を説明する図である。 本実施形態の保温構造体の構成の一例を示す図である。 本実施形態の清澄管の長手方向における温度分布の一例を示す図である。

以下、本実施形態のガラス基板の製造方法及び熔融ガラス処理装置について説明する。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。
以降で説明する白金族金属は、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、およびこれらの金属の合金を含む。

（ガラス板の製造方法の全体概要）
図１は、ガラス板の製造方法の工程図である。
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。

図２は、熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行う装置を模式的に示す図である。当該装置は、図２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。

熔解工程（ＳＴ１）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（ＳＴ２）は、ガラス供給管１０４、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（ＳＴ３）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（ＳＴ４）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。

成形装置２００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。本実施形態では、図示されない成形体を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いる。徐冷工程（ＳＴ６）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（ＳＴ７）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。

（ガラス組成）
本実施形態で製造されるガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適に用いられる。例えば、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのいずれの成分も含有されていないか、あるいは、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのいずれか少なくとも１つの成分が含有されているとしても、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫの内含有する成分の合計量が、２質量％以下であるガラス組成を有する。清澄剤として、ＳｎＯ₂が主に用いられる。ガラス組成は、以下に示すものが好適に例示される。
（ａ）ＳｉＯ_２:５０〜７０質量％、
（ｂ）Ｂ_２Ｏ_３:５〜１８質量％、
（ｃ）Ａｌ_２Ｏ_３:１０〜２５質量％、
（ｄ）ＭｇＯ:０〜１０質量％、
（ｅ）ＣａＯ:０〜２０質量％、
（ｆ）ＳｒＯ:０〜２０質量％、
（ｇ）ＢａＯ:０〜１０質量％、
（ｈ）ＲＯ:５〜２０質量％（ただしＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種であり、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうち含有する成分の合計）、
（ｉ）Ｒ’_２Ｏ:０．２０質量％を超え２．０質量％以下（ただしＲ’はＬｉ、ＮａおよびＫから選ばれる少なくとも１種であり、Ｒ’_２ＯはＬｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏのうち含有する成分の合計）、
（ｊ）ＳｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃およびＣｅＯ₂などから選ばれる少なくとも１種の金属酸化物を合計で０．０５〜１．５質量％。
なお、金属酸化物では、ＳｎＯ₂が最も多く含有される。したがって、後述する清澄装置１０２内における脱泡処理では、ＳｎＯ₂が還元反応を起こす温度、例えば１６３０℃以上の温度に熔融ガラスＭＧは昇温される。
また、（ｉ）のＲ’_２Ｏの含有が０質量％であっても構わない。

上述した成分に加え、本実施形態のガラス板は、ガラスの様々な熔融、清澄、および成形の特性を調節するために、様々な他の酸化物を含有しても差し支えない。そのような他の酸化物の例としては、以下に限られないが、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、Ｙ₂Ｏ₃、およびＬａ₂Ｏ₃が挙げられる。
また、本実施形態においては、ＳｎＯ₂はガラスを失透しやすくする成分であるため、清澄性を高めつつ失透を起こさせないためには、その含有率が０．０１〜０．５質量％であることが好ましく、０．０５〜０．３質量％であることがより好ましく、０．１〜０．２質量％であることがさらに好ましい。

（清澄工程）
清澄工程は、熔融ガラスＭＧの温度を、例えば１６３０℃以上に昇温させることにより熔融ガラスＭＧ中に泡Ｂを生成させて脱泡を行う脱泡処理と、脱泡処理の後、熔融ガラスＭＧを例えば１６００℃以下に降温させることにより、熔融ガラスＭＧ中の泡を熔融ガラスＭＧに吸収させる吸収処理と、を含む。上述したように、熔融ガラスＭＧは、清澄剤としてＳｎＯ₂を主成分として含むため、ＳｎＯ₂が還元反応によりＯ₂を放出して還元するとき、熔融ガラスＭＧ中のＳｎＯ₂が放出したＯ₂は、熔融ガラスＭＧに既に存在する小さな泡に吸収されて、この小さな泡を成長させる。成長した泡の浮力と熔融ガラスＭＧの昇温による粘性の低下により、熔融ガラスＭＧ内の泡の浮上速度は大きくなり、泡の浮上による脱泡が促進する。この浮上による脱泡の処理が脱泡処理である。したがって、本実施形態では、ＳｎＯ₂が還元反応を起こす温度、例えば１６３０℃以上に熔融ガラスＭＧは昇温される。

一方、清澄装置１０２のガラス供給管１０５側の端部近傍あるいはガラス供給管１０５において、熔融ガラスＭＧは、ＳｎＯ₂の還元により得られたＳｎＯが酸化反応によりＯ₂を吸収する温度、例えば１６００℃以下に降温される。このとき、熔融ガラスＭＧ中に残存する泡内のＯ₂は吸収され、熔融ガラスＭＧに既に存在する泡内のＯ₂は減少する。泡内のＯ₂の減少と熔融ガラスＭＧの温度の降温により、熔融ガラスＭＧ内での泡のサイズは小さくなり、多くの泡は消滅する。このＳｎＯの酸化反応により泡内のＯ₂を吸収させる処理が、吸収処理である。
このような清澄工程は、少なくとも清澄装置１０２で行われる。本実施形態の清澄工程では、後述する保温構造体により、気相空間と接する、少なくとも一部が白金族金属で構成された清澄管の上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう清澄管を保温する。このとき、熔融ガラスＭＧの温度を上述の清澄温度（清澄剤に酸化還元反応を生じさせる温度）に維持しつつ、清澄装置の清澄管の気相空間と接する上面から保温構造体へ伝わる、清澄管の伝熱量を、清澄管の底面から保温構造体へ伝わる、清澄管の伝熱量に比べて大きくすることが好ましい。これにより、清澄管の上面の温度を従来より低下させて、白金族金属の揮発を抑制させることができる。以下、この点を説明する。

（清澄装置）
図３は、本実施形態の熔融ガラス処理装置である清澄装置１０２の構成を説明する図である。
清澄装置１０２は、清澄管（金属管）１０２ａと、保温構造体１０２ｂと、連通管１０２ｆと、電極板１０２ｇ，１０２ｈと、を有する。
清澄管１０２ａは、その内部において、熔融ガラスＭＧの液相１０２ｉと、熔融ガラスＭＧの液面と内壁から形成される気相空間１０２ｊとを有する。気相空間１０２ｊを囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成されている。本実施形態では、気相空間１０２ｊを囲む内壁全てが白金族金属を含む材料で構成されている。清澄管１０２ａにおいて、熔融ガラスＭＧは清澄される。
保温構造体１０２ｂは、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう清澄管１０２ａを保温する。
保温構造体１０２ｂは、清澄管（金属管）１０２ａの周りを囲んで清澄管１０２ａを保温する。保温構造体１０２ｂは、例えば、耐火物材からなる複数の耐火物層１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅと、清澄管１０２ａと耐火物層の隙間を埋めるように耐火物セメント層１０２ｋと、を含む。保温構造体１０２ｂは、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａを保温する気相保温手段と、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａを保温する液相保温手段と、に分かれている。そして、保温構造体１０２ｂは、気相保温手段と液相保温手段とによって、金属管１０２ａにおいて熔融ガラスＭＧが清澄する温度範囲に制御している。気相保温手段、液相保温手段は、耐火物層１０２ｂの厚さ、保温特性を変更することにより、温度を制御している。ここでは、耐火物層１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅは互いに保温特性の異なる耐火物材で構成されて互いに積層された構造体とするが、各耐火物層の保温特性は同一であってもよく、また、任意の段からなる層構造体でもよい。
連通管１０２ｆは、白金族金属で構成され、清澄管１０２ａの気相空間１０２ｊと接する壁面の頂部に設けられた孔と接続されて、清澄管１０２ａの気相空間１０２ｊと大気とを連通する。連通管１０２ｆは、熔融ガラスＭＧから放出されたガスを大気に排気するために用いられる。
電極板１０２ｇ，１０２ｈは、清澄管１０２ａの周りに設けられてフランジ形状を成し、清澄管１０２ａに電流を流して清澄管１０２ａを通電加熱する。これにより熔融ガラスＭＧ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ＭＧの温度を清澄に適正な温度に維持する。
清澄管１０２ａと接続するガラス供給管１０４の周りには、移送される熔融ガラスＭＧの温度を維持するために保温構造体１０４ａが設けられている。

清澄装置１０２において、保温構造体１０２ｂは、清澄管１０２ａの気相空間１０２ｊと接する上面の温度が、白金族金属の揮発を促進する温度未満、清澄管１０２ａ内で熔融ガラスＭＧを清澄できる温度を維持するように金属管を保温するように構成されている。ここで、白金族金属の揮発を促進する温度とは、清澄管１０２ａ内において、白金族金属が揮発する速度と凝縮する速度が等しい平衡状態にある温度をいう。白金族金属の飽和蒸気圧は、白金族金属の温度上昇とともに上昇する。このため、白金族金属の温度を下げることにより白金族金属の飽和蒸気圧も下がり、平衡状態にある温度も下がることとなる。
このように清澄管１０２ａの気相空間１０２ｊと接する上面の温度が、白金族金属の揮発を促進する温度未満で、清澄管１０２ａ内で熔融ガラスの温度を清澄温度に維持するには、保温構造体１０２ｂにより、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面から保温構造体１０２ｂへ伝わる清澄管１０２ａの伝熱量を、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの底面から保温構造体１０２ｂへ伝わる清澄管１０２ａの伝熱量に比べて大きくすることにより達成される。
このとき、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面から上方に延びる保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗を、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの側面から水平方向に延びる保温構造体１０２ｂの側部の熱抵抗、及び、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの底面から下方に延びる保温構造体１０２ｂの下部の熱抵抗に比べて小さくした構成となっていることが好ましい。保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗を、保温構造体１０２ｂの側部及び下部に比べて小さくするには、上部の耐火物層１０２ｃ〜１０２ｅの一部を除去する、あるいは、上部の耐火物層１０２ｃ〜１０２ｅの一部の厚さを薄くする、あるいは、上部の耐火物層１０２ｃ〜１０２ｅの一部を熱伝導率の高い耐火物材と交換する等を行うことにより達成することができる。

図４は、清澄管１０２ａから保温構造体１０２ｂに伝わる熱を説明する図である。
清澄管１０２ａは１６００℃以上に加熱され、保温構造体１０２ｂの外壁は、大気に接するように設けられているので、清澄管１０２ａと保温構造体１０２ｂの外周との間には大きな温度差がある。したがって、この温度差によってできる温度勾配のうち、最も大きな温度勾配の領域に沿って熱は流れる。温度勾配は、清澄管１０２ａの外周と保温構造体１０２ｂの外周との間を短距離で結ぶ直線上に添って最も大きくなるので、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面の熱は、この上面から上方に延びる保温構造体１０２ｂの上部１０２ｌに向かって流れる。同様に、清澄管１０２ａの液相１０２ｉと接する側面の熱は、この側面から水平方向に延びる保温構造体１０２ｂの側部１０２ｍに向かって流れ、清澄管１０２ａの液相１０２ｉと接する底面の熱は、底面から下方に延びる保温構造体１０２ｂの下部１０２ｎに向かって流れる。
ここで、清澄管１０２ａの側面は、清澄管１０２ａの内壁が熔融ガラスＭＧの液面と接触する、両側の壁の部分をいい、底面は、清澄管１０２ａ内の内壁が熔融ガラスＭＧの液面と接触する、底の壁の部分をいう。より正確には、側面とは、図４に示すように、清澄管１０２ａの中心軸Ｏの周りにおいて、水平方向の方位角度θをθ＝０としたとき、角度θが−８９度〜８９度及び９１度〜２６９度の範囲内であって、壁が熔融ガラスＭＧと接触する壁の部分をいう。また、底面とは、角度θ＝１８１度〜３５９度の範囲であって、清澄管１０２ａ内の内壁が熔融ガラスＭＧと接触する壁の部分をいう。一方、上面とは、角度θ＝１度〜１７９度の範囲であって、清澄管１０２ａ内の内壁が気相空間１０２ｊと接触する壁の部分をいう。
したがって、保温構造体１０２ｂの熱抵抗を、清澄管１０２ａの上方向、左右方向、及び下方向の間で変えることにより、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面から保温構造体１０２ｂへ伝わる清澄管１０２ａの伝熱量を、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの底面から保温構造体１０２ｂへ伝わる清澄管１０２ａの伝熱量に比べて大きくすることができる。

図５は、保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗を、保温構造体１０２ｂの側部及び下部に比べて小さくする保温構造体１０２ｂの構成の一例を示す図である。図５に示すように、上部の耐火物層１０２ｄ，１０２ｅを、連通管１０２ｆに近づくにつれて徐々に無くして、保温構造体１０２ｂの上部の厚さを徐々に（段階的に）薄くした構成となっている。側部及び下部の耐火物層１０２ｄ，１０２ｅは例えば一定の厚さとする。この構成により、気相空間１０２ｊと接する清澄管１０２ａの上面から上方に延びる保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗を、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの側面から水平方向に延びる保温構造体１０２ｂの側部の熱抵抗、及び、液相１０２ｉと接する清澄管１０２ａの底面から下方に延びる保温構造体１０２ｂの下部の熱抵抗に比べて小さくすることができる。

図６は、本実施形態の清澄管１０２ａの上面の長手方向における温度分布の一例を示す図である。図６に示す領域Ｒのように、清澄管１０２ａの上面の温度は、１６５０℃以下になる（図６中の実線）。従来の清澄管の上面の温度は１７００℃程度（図６中の点線）であり、清澄管１０２ａから保温構造体１０２ｂへの伝熱量を調整することにより、清澄管１０２ａの上面の温度を、白金族金属の揮発の促進を抑制する温度に低下させることができる。
なお、熔融ガラスＭＧは、上述したように、清澄管１０２ａの長手方向に温度分布があり、これに対応するように、清澄管１０２ａの上面の温度は、清澄管１０２ａの長手方向に温度分布を有する。
このとき、清澄管１０２ａの上面から上方に延びる保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗は、熔融ガラスＭＧの温度が高い位置ほど小さくなる、清澄管１０２ａの長手方向に沿った熱抵抗分布を有していることが好ましい。熔融ガラスＭＧの温度が高い位置では、従来清澄管の上面の温度は１７００℃程度になるため、清澄管１０２ａを構成する白金族金属が揮発し易い。したがって、従来白金族金属の揮発がし易い、熔融ガラスＭＧの温度が高い位置ほど、上記熱抵抗を小さくして、清澄管から保温構造体への伝熱量を多くすることができる。

なお、清澄管１０２ａの上面には、気相空間１０２ｊと大気を連通する連通管１０２ｆが設けられており、保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗分布は、清澄管１０２ａの長手方向途中の位置であって、連通管１０２ｆに対して、熔融ガラスＭＧの流れる方向の上流側の位置において、熱抵抗の最小値を有することが好ましい。これにより、熔融ガラスＭＧの温度に合わせて、清澄管１０２ａの保温構造体１０２ｂへの伝熱量を変えることができる。
連通管１０２ｆは、図３に示すように、気相空間１０２ｊと大気とを連通する管であるので、清澄管１０２ａの連通管１０２ｆ周りの部分では温度が低下する。この結果、白金族金属の揮発物は連通管１０２ｆ周りの部分で凝集し易くなる。気相空間１０２ｊでは、温度の高い部分から低い部分に向けた気流が形成されるので、気相空間１０２ｊでは、揮発物は熔融ガラスＭＧの流れる方向のうち上流側から連通管１０２ｆの位置する下流側に流れる。したがって、気相空間１０２ｊ内の、連通管１０２ｆ周りの部分で凝集する揮発物を少なくするために、連通管１０２ｆの位置より上流側に位置する領域Ｒにおいて清澄管１０２ａから保温構造体１０２ｂへの伝熱量を調整することにより、領域Ｒにおける清澄管１０２ａの温度を下げて、白金族金属の揮発を抑制することができる。この点から、保温構造体１０２ｂの上部の熱抵抗分布は、清澄管１０２ａの長手方向の途中の位置であって、連通管１０２ｆに対して、熔融ガラスＭＧの流れる方向の上流側の位置において、熱抵抗の最小値を有することが好ましい。例えば、領域Ｒにおいて、熱伝導率の高い耐火物材を部分的に用い、あるいは、耐火物部材の厚さを薄くすることにより、熱抵抗を最も小さくすることができる。

以上、本発明のガラス基板の製造方法及び熔融ガラス処理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。

１００ 熔融装置
１０１ 熔解槽
１０２ 清澄装置
１０２ａ 清澄管
１０２ｂ 保温構造
１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅ 耐火物層
１０２ｆ 連通管
１０２ｇ，１０２ｈ 電極板
１０２ｉ 液相
１０２ｊ 気相空間
１０２ｋ 耐火物セメント層
１０２ｌ 上部
１０２ｍ 側部
１０２ｎ 下部
１０３ 攪拌装置
１０３ａ スターラ
１０４，１０５，１０６ ガラス供給管
２００ 成形装置
２１０ 成形体
３００ 切断装置

Claims (5)

1. ガラスの原料を熔解して熔融ガラスを生成する熔解工程と、
   前記熔融ガラスの液相と、前記熔融ガラスの前記液相の液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された金属管と、前記金属管の周りを囲んで前記金属管を保温する保温構造体と、を備える清澄装置において前記熔融ガラスを前記金属管内に流して清澄する清澄工程と、を有し、
   前記清澄工程では、前記保温構造体により、前記気相空間と接する前記金属管の上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう前記金属管を保温する、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
2. 前記清澄工程では、前記保温構造体により、前記気相空間と接する前記金属管の上面から前記保温構造体へ伝わる、前記金属管の伝熱量を、前記液相と接する前記金属管の底面から前記保温構造体へ伝わる、前記金属管の伝熱量に比べて大きくした、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
3. 前記保温構造体は、耐火物材の積層構造を有し、
   前記金属管の前記上面から上方に延びる前記保温構造体の上部の熱抵抗は、前記液相と接する前記金属管の側面から水平方向に延びる前記保温構造体の側部の熱抵抗、及び、前記液相と接する前記金属管の底面から下方に延びる前記保温構造体の下部の熱抵抗に比べて小さい、請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
4. 前記金属管を流れる前記熔融ガラスは、前記金属管の長手方向に温度分布があり、
   前記金属管の前記上面から上方に延びる前記保温構造体の上部の熱抵抗は、前記熔融ガラスの温度が高い位置ほど小さくなる長手方向に沿った熱抵抗分布を有している、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。
5. 熔融ガラスの液相と前記熔融ガラスの液面と内壁から形成される気相空間とを有し、前記気相空間を囲む内壁の少なくとも一部が白金族金属を含む材料で構成された、前記熔融ガラスを清澄する金属管と、
   前記金属管の周りを囲んで前記金属管を保温する保温構造体と、を備え、
   前記保温構造体は、前記気相空間と接する前記金属管の上面の温度を、白金族金属の揮発を促進する温度未満となるよう前記金属管を保温する、ことを特徴とする熔融ガラス処理装置。

Images