JP2016050149A - ガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清澄管から気相空間内に揮発した白金族金属を含む成分が凝集するのを抑え、凝集物が熔融ガラスに混入するのを抑制できるガラス基板の製造方法等を提供する。【解決手段】清澄管において熔融ガラスの清澄を行うガラス基板の製造方法であって、ガラス原料を熔解して清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解工程と、少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなる清澄管内に熔融ガラスが供給されることによって清澄管の内壁と熔融ガラスの液面とで形成される気相空間に、熔融ガラスからガスを放出させるとともに、気相空間に放出されたガスを清澄管に接続された通気管から清澄管外に排出する清澄工程と、清澄された熔融ガラスをシートガラスに成形する成形工程と、を備え、清澄工程では、通気管の上方に位置する上部空間に、熔融ガラスが発する輻射熱により上部空間を保温する保温部材が設けられ、上部空間に設けられた開口領域からガスを放出する。【選択図】 図４

Description

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。

清澄剤を用いて熔融ガラスを清澄するために、従来より、清澄槽の清澄管内の熔融ガラスを加熱し、熔融ガラスに含まれる清澄剤の脱泡作用を促進させることにより、熔融ガラスから清澄管内の気相空間に気泡を放出させることが行われている。気相空間は、清澄管の内壁と熔融ガラスとで形成された空間である。言い換えると、気相空間は、清澄管の内壁と清澄管内の熔融ガラスの液面とで囲まれた空間である。

清澄管の構成材料としては、例えば、耐熱性に優れた白金が用いられていることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００６−５２２００１号公報

清澄管の内壁のうち気相空間に接する部分は、熔融ガラスと接する部分と比べ、温度が高くなりやすい。さらに、気相空間は酸素を含んでいるため、気相空間に接する清澄管の部分に含まれる白金は、酸化されて、清澄管の内壁から揮発し、蒸気として気相空間内に分散しやすいという問題があった。そして、気相空間内に分散した白金含有成分（以降、揮発成分ともいう）は、気相空間内で凝集し、当該凝集した揮発成分が熔融ガラス中に混入することで、ガラス基板の品質を低下させるという課題があった。揮発成分の凝集が、清澄管内の気相空間に放出されたガスを清澄管外に排出するために設けられた通気管の上部空間で特に生じやすかった。

そこで本発明は、通気管の上部空間での揮発成分の凝集を抑えるために、通気管の上部空間での温度低下を抑制し、凝集物が熔融ガラスに混入するのを抑制でき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。

本発明の一態様は、清澄管において熔融ガラスの清澄を行うガラス基板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解工程と、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなる清澄管内に前記熔融ガラスが供給されることによって前記清澄管の内壁と前記熔融ガラスの液面とで形成される気相空間に、前記熔融ガラスからガスを放出させるとともに、前記気相空間に放出されたガスを前記清澄管に接続された通気管から前記清澄管外に排出する清澄工程と、
前記清澄された熔融ガラスをシートガラスに成形する成形工程と、を備え、
前記清澄工程では、前記通気管の上方に位置する上部空間に、前記熔融ガラスが発する輻射熱により前記上部空間を保温する保温部材が設けられ、前記上部空間に設けられた開口領域から前記ガスを放出する、
ことを特徴とする。

前記上部空間に発熱体を設け、前記通気管の上部空間の温度が１５００℃以上となるよう加熱する、ことが好ましい。

前記通気管の高さは、前記上部空間の高さより低い、ことが好ましい。

本発明の他の態様は、ガラス基板の製造装置であって、
ガラス原料を熔解して清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解槽と、
少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなり、前記熔融ガラスが供給されることによって内壁と前記熔融ガラスの液面とで気相空間が形成され、前記気相空間に前記熔融ガラスからガスが放出される清澄管と、
前記清澄管と接続され、前記気相空間に放出されたガスを前記清澄管外に排出する通気管と、
前記通気管の上方に位置し、前記熔融ガラスが発する輻射熱により前記上部空間を保温する保温部材と、
前記清澄槽により清澄された熔融ガラスをシートガラスに成形する成形装置と、を備える、
ことを特徴とする。

本発明によれば、清澄管から気相空間内に揮発した白金族金属を含む成分が凝集するのを抑え、凝集物が熔融ガラスに混入するのを抑制できる。

本実施形態であるガラス基板の製造方法のフローを示す図である。 本実施形態の熔解工程〜切断工程を行う装置を模式的に示す図である。 本実施形態の清澄槽の外観を示す図である。 通気管に注目して示す清澄槽の模式的な断面図である。 レンガ保温部材の上面図である。 本実施形態の通気管の上部空間の温度分布の一例を示す図である。

以下、本発明のガラス基板の製造方法、及び、ガラス基板の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）
以下、本実施形態のガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造装置及び熔融ガラスの清澄槽について説明する。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または白金合金等は、白金族金属であり、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、これらのうちの２種以上の合金、を含む。

ガラス基板の製造方法は、熔解工程（ＳＴ１）と、清澄工程（ＳＴ２）と、均質化工程（ＳＴ３）と、成形工程（ＳＴ４）と、徐冷工程（ＳＴ５）と、切断工程（ＳＴ６）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基板は、納入先の業者に搬送される。

熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解工程では、ガラス原料を熔解して熔融ガラスを作る。なお、ガラス原料には清澄剤が添加されることが好ましい。清澄剤については、環境負荷低減の点から、酸化錫が好適に用いられる。

清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽で行われる。溶融ガラスは、白金又は白金合金等で構成される、清澄槽の清澄管内に供給される。清澄工程では、清澄管内の熔融ガラスが昇温される。この過程で、清澄剤は、還元反応により酸素を放出し、後に還元剤として作用する物質となる。熔融ガラス中に含まれるＯ２、ＣＯ２あるいはＳＯ２を含んだ泡は、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浮上して破泡し消滅する。このようにして清澄剤の酸化還元反応による脱泡が行われる。なお、清澄工程（ＳＴ２）で行う脱泡には、清澄管内の後述する気相空間を減圧状態にして脱泡を行う減圧脱泡は除かれる。減圧脱泡は、気相空間の圧力を５００〜３５０００Ｐａに減圧して行う脱泡をいい、例えば、清澄管の温度は１２００〜１５５０度にして行われる。

その後、清澄工程（ＳＴ２）では、熔融ガラスの温度を低下させる。この過程で、清澄剤の還元反応により得られた還元剤が酸化反応をする。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。清澄工程（ＳＴ２）については後で詳細に説明する。

均質化工程（ＳＴ３）では、清澄管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。

成形装置では、成形工程（ＳＴ４）及び徐冷工程（ＳＴ５）が行われる。
成形工程（ＳＴ４）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あるいはフロート法を用いることができる。後述する本実施形態では、オーバーフローダウンドロー法が用いられる例を挙げて説明する。
徐冷工程（ＳＴ５）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（ＳＴ６）では、切断装置において、成形装置から供給された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基板が作られる。

熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ６）は、例えば、図２に示す装置によって行われる。図２は、本実施形態の製造方法を行う装置を模式的に示す。当該装置は、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２０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４、１０５、１０６と、を有する。

（清澄工程および清澄槽）
ここで、清澄工程（ＳＴ２）および清澄槽について説明する。清澄工程（ＳＴ２）では、脱泡を行う間、さらに、清澄管の内壁から揮発した揮発成分の凝集を抑えるために、通気管の上部空間に対し温度調整を行う。清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽によって行われる。図３および図４に、清澄槽２０２を説明するための図を示す。図４は、通気管２１２に注目して示す清澄槽２０２の模式的な断面図である。清澄槽２０２は、清澄管２０２ａと、通気管２１２と、ヒータ（発熱体）２２１と、レンガ層（構造体）２２２と、レンガ保温部材２２３とを有する。

（ａ）清澄管
清澄管２０２ａは、例えば、白金又は金合金等からなる円筒状の容器であり、長手方向（図３の左右方向）の両端のそれぞれにガラス供給管１０４，１０５が接続されている。なお、減圧脱泡に用いられる清澄管には、通常、ガラス供給管は、清澄管の底面をなす清澄管の周面の２箇所から下方に延びるよう清澄管に接続されている。清澄工程（ＳＴ２）では、ガラス供給管１０４から清澄管２０２ａ内に供給された熔融ガラスＧは、清澄管２０２ａ内を流れながら清澄が行われ、ガラス供給管１０５から攪拌槽１０３に移送される。このとき、清澄管２０２ａ内の上方の部分には、熔融ガラスＧを除いた空間である気相空間Ｓが形成される。気相空間Ｓには、熔融ガラスＧ内に生じた気泡Ｂが浮上して液面で破泡することで、ガスが放出される。気相空間Ｓに放出されたガスは、さらに、通気管２１２を通って清澄管２０２ａの外に排出される。

清澄管２０２ａの長手方向の両端のそれぞれには、清澄管２０２ａの表面から外周側に突出した円板状のフランジ２０２ｅ，２０２ｆが設けられている。フランジ２０２ｅ，２０２ｆには、それぞれ、図示されない電極が取り付けられており、電極からの電流を清澄管２０２ａの周上に均一に拡散する。清澄工程（ＳＴ２）において、フランジ２０２ｅ，２０２ｆに取り付けられた２つの電極の間で通電されることで、清澄管２０２ａが発熱し、清澄管２０２ａ内の熔融ガラスＧが加熱される（直接通電加熱）。なお、フランジ２０２ｅ，２０２ｆは、電極に直接接続され、過熱しやすいため、水または空気で冷却される。また、フランジが設けられる位置は、清澄管２０２ａの長手方向の両端でなくてもよく、一方又は両方が清澄管２０２ａの両端以外の部分に設けられてもよく、特に限定されない。フランジの数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上設けられてもよい。

なお、清澄管２０２ａの加熱は、上記直接通電加熱に代えて、レンガ層２２２の外周側に、レンガ層２２２を囲むように配した複数の図示されないヒータによって間接的に加熱することで行ってもよい（間接加熱）。複数のヒータは、レンガ層２２２を外周側から囲むように清澄管２０２ａの長手方向に沿って配される。

清澄管２０２ａのうち、気相空間Ｓに触れる部分の外表面には、長手方向の複数箇所に、図示されない温度測定手段が設けられる。温度測定手段には、例えば熱電対が用いられるが、特に限定されない。例えば、気相空間内に放射温度計を挿入して温度を測定してもよい。なお、本明細書において、清澄管２０２ａの温度に言及する場合、特に断らない限り、清澄管２０２ａのうち気相空間Ｓに接する部分の温度をいう。

（ｂ）通気管
通気管２１２は、清澄管２０２ａ内の気相空間と大気とを接続し、気相空間内の気体や意図的に導入される不活性なガスを大気に排出する。通気管２１２は、清澄管２０２ａ内の気相空間と接する何れかの位置に設けられている。例えば、清澄管２０２ａ円周方向の頂部に設けられている。通気管２１２の形状は、特に制限されないが、清澄管２０２ａから上方に真っすぐ延びた煙突状の形状であってもよく、屈曲した形状であってもよい。通気管２１２は、白金又は白金合金等からなる材料、耐熱レンガ、および、これらの組み合わせ、のいずれかにより構成される。温度調整装置２２０によって加熱されやすく、また、異物が清澄管２０２ａ内に落下するのを防止する観点からは、通気管２１２のうち少なくとも清澄管２０２ａと接続される部分は、白金又は白金合金等からなる材料で構成されるのが好ましい。なお、通気管２１２が白金又は白金合金等からなる材料で構成される場合には、通気管２１２の揮発を防止するために、通気管２１２の内表面及び外表面の少なくともいずれかに溶射膜を設けることが好ましい。

通気管２１２が設けられる清澄管２０２ａに対する位置は、特に制限されないが、例えば、清澄管２０２ａの長手方向中央に設けられる。通気管２１２は、１つだけ設けられてもよく、２つ以上設けられてもよい。なお、上記フランジが３つ以上設けられる場合は、通気管２１２は、例えば、長手方向に隣り合って配された２つのフランジの間に１つ設けられる。
通気管２１２には、長手方向（図３および図４において上下方向）の１箇所または複数箇所に、例えば熱電対からなる温度測定手段が設けられる。温度測定手段は、少なくとも通気管２１２の上方に設けられていることが好ましい。
また、通気管２１２の上方には、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度が低下しないように所定の温度範囲内に保たれるよう、熔融ガラスＧが発する輻射熱を受けて上部空間２１２ａを保温する、また、気体の流れを抑制するレンガ保温部材（レンガ蓋）２２３が設けられる。レンガ保温部材２２３は、通気管２１２の上方に位置する上部空間２１２ａを覆い、通気管２１２と清澄管２０２ａ外とを遮蔽する。また、レンガ保温部材２２３は、熔融ガラスＧが発する輻射熱を受けて上部空間２１２ａを保温することにより、気相空間に接する部分から揮発した揮発成分の凝集を抑制する。上部空間２１２ａには、気体ガスを外部に流すための開口領域２２３ａが設けられ、上部空間２１２ａにある気体は、上部空間２１２ａから外部に徐々に放出される。

なお、通気管２１２の高さは任意であるが、通気管２１２からの放熱を抑制するために、低い方がよく、好ましくは、通気管２１２の上端からレンガ保温部材２２３の下端の間に形成される上部空間２１２ａの高さより低い。

（ｃ）温度調整装置
温度調整装置２２０は、通気管２１２の上部空間２１２ａに対し温度調整を行う装置である。温度調整は、温度調整装置２２０を用いて行うことができる。温度調整装置２２０は、例えば、図４に示すヒータ２２１と、ヒータ２２１に接続される制御装置（図示せず）と、を有している。
ヒータ２２１は、通気管２１２の上部空間２１２ａを加熱できるものであれば特に限定されず、ハロゲンヒータ、電熱コイル等、公知の加熱手段、発熱体が用いられる。ヒータ２２１は、例えば、図４に示されるように、通気管２１２の上部空間２１２ａの外周側に複数設けられる。ヒータ２２１は、制御装置に接続され、清澄工程において通気管２１２の上部空間２１２ａの温度が所定の温度範囲内に保たれるよう温度制御される。なお、ヒータ２２１の設置位置及び設置数は、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度を制御できればよく、任意である。

制御装置は、上記したヒータ２２１とともに、通気管２１２の上部空間２１２ａに設けられた温度測定手段に接続されている。制御装置は、温度測定手段によって計測された温度を用いて、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度が所定の温度範囲に保たれるよう、ヒータ２２１に対しフィードバック制御を行うことが好ましい。所定の温度範囲については後述する。

（ｄ）レンガ層
レンガ層２２２は、清澄管２０２ａ内の熔融ガラスを保温するための構造体であり、清澄管２０２ａを外周側から覆うよう設けられた多数の耐熱レンガからなる。レンガ層２２２は、清澄管２０２ａの上面部、及び、通気管２１２が清澄管２０２ａと接続された部分に、通気管２１２を囲むように、設けられた耐熱レンガ（第１のレンガ）２２２ａを有している。従来、耐熱レンガ２２２ａは、清澄管２０２ａが放熱しないように熱伝導率の低いレンガが好ましく用いられてきた。しかし、本実施形態の耐熱レンガ２２２ａは、他の部分に配される耐熱レンガ２２２ｂ（第２のレンガ）よりも熱伝導率が高いことが好ましい。耐熱レンガ２２２ａは、通気管２１２および清澄管２０２ａに接触して又は近接して設けられているため、清澄管２０２ａの熱が通気管２１２に伝わりやすくなり、清澄時の通気管２１２の温度を高い温度に保つことができるためである。耐熱レンガ２２２ａの熱伝導率は、例えば２〜３０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。また、耐熱レンガ２２２ｂ（第２のレンガ）の熱伝導率は、例えば０．０５〜１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることが好ましい。さらに、耐熱レンガ２２２ａの熱伝導率は耐熱レンガ２２２ｂよりも高いことが好ましく、耐熱レンガ２２２ａの熱伝導率と耐熱レンガ２２２ｂ（第２のレンガ）の熱伝導率との比が３倍以上あることが好ましい。
なお、レンガ層２２２は、清澄管２０２ａの径方向に複数の層を有する、耐熱レンガを上下方向（図４の上下方向）に積み重ねたものであってもよい。また、第１のレンガは、接続部２１２ｃに配された耐熱レンガ２２２ａを含むものであれば、上下方向に隣接して配されるまたは左右方向（図４の左右方向）に隣接して配される複数の耐熱レンガで構成されてもよい。また、耐熱レンガ（第１のレンガ）２２２ａ及び耐熱レンガ（第２のレンガ）２２２ｂは、清澄管２０２ａに直接接している必要はなく、清澄管２０２ａと、耐熱レンガ２２２ａ及び耐熱レンガ２２２ｂとの間に他の耐火物が設けられていてもよい。

また、通気管２１２の上方には、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度が低下しないように所定の温度範囲内に保たれるよう、熔融ガラスＧが発する輻射熱を受けて上部空間２１２ａを保温し、気体の流れを抑制するレンガ保温部材（レンガ蓋）２２３が設けられる。レンガ保温部材２２３は、第１のレンガ２２２ａ又は第２のレンガ２２２ｂを構成する耐火レンガからなる。図５は、レンガ保温部材２２３の上面図である。レンガ保温部材２２３は、通気管２１２の上部に形成される上部空間２１２ａを覆うことにより、上部空間２１２ａを保温している。通気管２１２は、清澄管２０２ａ内の気相空間と大気とを接続し、気相空間内の気体や意図的に導入される不活性なガスを大気に排出する。つまり、清澄管２０２ａからの距離が遠くなるほど、通気管２１２の温度は低下していく。白金又は白金合金等を含む揮発成分が、周りに比べ温度の低い通気管対応部分に触れると、揮発成分の飽和蒸気圧の温度依存性に従って揮発成分が凝集し易くなる。このため、通気管２１２を上昇していく気体が、大気に触れる前に気体の流れを抑制して、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度低下を防ぐ、レンガ保温部材２２３が設けられる。レンガ保温部材２２３は、通気管２１２の上部空間２１２ａを覆い、蓋をするような構成になっており、上部空間２１２ａを密封しないように設けられている。このため、上部空間２１２ａにある気体は、レンガ保温部材２２３と第１のレンガ２２２ａとの間から外部空間に徐々に流れる、又は、上部空間２１２ａにある集塵物を外部に排出する集塵装置（図示せず）により、外部空間に徐々に排出される。これにより、上部空間２１２ａ及び上部空間２１２ａにある気体の温度が、急激に低下しないようになっている。そして、レンガ保温部材２２３は、熔融ガラスＧが発する輻射熱を受けて発熱し、上部空間２１２ａを保温することにより、凝集を抑制する。
通気管２１２内を上昇する気体の温度は上昇するにつれて下がっていくが、図４中の矢印で示す通気管２１２内を上昇した気体は、レンガ保温部材２２３にぶつかり、通気管２１２の上部空間２１２ａにおいて滞留する。レンガ保温部材２２３は、熔融ガラスＧが発する輻射熱、ヒータ２２１からの熱、及び、気体からの熱を受けて、温度の低下が抑制されている。また、上部空間２１２ａにある気体は、大気と直接触れ合っていないため、温度の低下が抑制される。また、通気管２１２の上部空間２１２ａに隣接した位置に設けられたヒータ２２１により、上部空間２１２ａにある気体、及び、レンガ保温部材２２３は温められて、温度の低下速度がさらに抑制される。これにより、白金又は白金合金等を含む揮発成分の凝集が抑えられる。

なお、レンガ保温部材２２３は、白金又は白金合金等を含む揮発成分の凝集が抑えられる温度以上になるよう気体の温度低下を防げればよく、通気管２１２を上昇した気体が、外気と触れ合う前の任意の位置に設けられていてもよい。また、レンガ保温部材２２３は、耐火性能を有し、熱伝導率が低い、任意の耐火物材から構成されてもよく、保温特性の異なる耐火物材が複数積層された構造体でもよい。

ここで、図６を参照して、清澄管２０２ａに生じる温度分布について説明する。図６は、清澄管２０２ａの温度の長手方向に沿った温度分布の一例を模式的に示す図である。この温度分布は、例えば、上記温度測定手段による計測値を用いて得ることができるが、特に制限されず、シミュレーションによって求めることもできる。
清澄管２０２ａのうち、通気管２１２が設けられた長手方向領域の部分（通気管対応部分）では、温度が大きく低下する。これは、通気管２１２が、大気に近い領域に突出する管であるので、大気への熱の放射は避けられないためである。また、通気管２１２の下方の部分には、清澄管２０２ａにも接する耐熱レンガが配されているため、清澄管２０２ａの熱が通気管２１２に伝わりにくいためである。清澄管２０２ａの温度は、通気管対応部分で低く、通気管２１２から長手方向に遠ざかる方向に進むにつれ、徐々に高くなっている。そして、フランジ２０２ｅ，２０２ｆが設けられた長手方向領域の部分では、清澄管２０２ａの温度が低くなっている。これは、清澄管２０２ａからフランジ２０２ｅ，２０２ｆに熱が伝わり外部に放射されるためである。また、フランジ２０２ｅ，２０２ｆは冷却されるためである。この部分の温度は、例えば、通気管対応部分よりも低い。
清澄管２０２ａでは、このような温度分布を有する。具体的に、清澄管２０２ａの最も温度の高い部分と最も温度の低い部分との温度差は、例えば、５０℃以上であり、１５０℃以上であり、２５０℃以上である。

このように、通気管２１２が設けられる通気管対応部分では、清澄管２０２ａの温度がその周りに比べて低くなっている。そのため、白金又は白金合金等を含む揮発成分が、周りに比べ温度の低い通気管対応部分に触れると、揮発成分の飽和蒸気圧の温度依存性に従って揮発成分が凝集し易くなる。このため、通気管対応部分の周りで揮発した揮発成分が、低い温度の通気管２１２に触れても凝集しないように、通気管２１２及び通気管２１２の上部空間２１２ａに対し温度調整を行う。このような温度調整を行うことで、通気管２１２内および通気管２１２周辺領域での揮発成分の飽和蒸気圧が上昇し、これにより、通気管２１２内および通気管２１２周辺領域とそれ以外の気相空間内との間での飽和蒸気圧差が小さくなり、揮発成分の凝集が抑えられる。したがって、通気管２１２内および通気管２１２の周辺領域の清澄管２０２ａの内壁に析出した凝集物が熔融ガラスＧ内に落下して、ガラス基板の品質不良を招くのを回避できる。なお、凝集物が熔融ガラスＧに落下することを防止するために、通気管２１２に受け部を設けることもできる。受け部の構成については、特開２０１４−４７１２４号公報に記載される内容を含み、当該内容が参酌される。

清澄工程（ＳＴ２）の説明に戻り、温度調整は、清澄管２０２ａの温度が最も高い部分（最高温度部分）と通気管２１２との温度差が３００℃以内となるよう、行うことが好ましい。最高温度部分は、清澄管２０２ａに取り付けられた複数の温度測定手段のうち、最高温度を計測したものが取り付けられた清澄管２０２ａの部分である。また、通気管２１２の温度は、通気管２１２に複数の温度測定手段が設けられている場合は、それらのうち最も清澄管２０２ａから遠い位置に設けられたものが計測した温度が用いられる。上記温度差が３００℃以内となるよう温度調整されることにより、清澄管２０２ａと通気管２１２との間で、白金又は白金合金等の揮発成分の飽和蒸気圧差が小さくなり、清澄管２０２ａから揮発した揮発成分の凝集が抑制される。上記温度差は、より好ましくは２００℃以内であり、さらに好ましくは１００℃以内である。
また、上記温度差の下限値は、特に制限されないが、例えば０℃、すなわち、清澄管２０２ａの最高温度部分と通気管２１２との温度差がない温度である。例えば、通気管２１の温度が清澄管２０２ａの最高温度部分の温度よりも低く、清澄管２０２ａの温度が最も高い部分（最高温度部分）と通気管２１２の最も低い温度との温度差は０〜３００℃であることが好ましく、より好ましくは０〜２００℃であり、さらに好ましくは０〜１００℃である。なお、通気管２１の温度が清澄管２０２ａの最高温度部分の温度よりも高くなるよう、温度調整を行ってもよい。しかし、通気管２１２の温度が高くなりすぎると、通気管２１２が白金又は白金合金等からなる材料で構成されている場合は変形しやすくなる。このため、通気管２１２の温度は、清澄管２０２ａの最高温度を超えないことが好ましい。

上記温度差となるよう温度制御を行う場合に、通気管２１２は、１４５０℃以上に加熱されることが好ましい。これは、１４００℃以下で白金又は白金合金等の揮発成分が凝集しやすくなるためである。通気管２１２の加熱温度は、より好ましくは１５００℃以上であり、さらに好ましくは１６００℃以上である。また、通気管２１２の上部空間２１２ａは、１４５０℃以上に加熱されることが好ましく、より好ましくは１５００℃以上である。

本実施形態は、清澄工程（ＳＴ２）において、清澄管２０２ａの最高温度部分の温度が１６００℃以上である場合に好適である。清澄管２０２ａの温度が１６００℃以上であると、清澄剤に酸化錫を用いた場合に熔融ガラス中で気泡が急激に発生しやすくなり、また、熔融ガラスの粘度が低くなる点で好ましい反面、白金又は白金合金等が揮発しやすく、上記した凝集の問題が生じやすい。特に、上記した清澄管２０２ａに対する直接通電加熱は、清澄管２０２ａの温度を上昇させやすく、熔融ガラスの温度調節が容易になる反面、清澄管２０２ａの温度が高すぎてしまうことがある。清澄管２０２ａの温度が高すぎると、白金又は白金合金等が揮発しやすく、上記問題が生じやすい。本実施形態では、このような場合であっても、上記温度調整が行われることで、揮発成分の凝集が抑制される。
揮発成分の凝集は、清澄管２０２ａの最高温度部分の温度が、１６３０℃以上である場合により顕著に発生し、１６５０℃以上である場合にさらに顕著に発生するため、本実施形態の方法はより好適である。清澄管２０２ａの最高温度部分の温度の上限値は、白金又は白金合金等が溶融しないよう、１７２０℃以下であるのが好ましい。

清澄工程（ＳＴ２）では、さらに、気相空間Ｓの気圧を清澄管２０２ａの外部雰囲気の気圧より高くしてもよい。このような気圧差は、清澄管２０２ａ内で、脱泡による気相空間Ｓへのガスの放出を促進させることによって、また、清澄管２０２ａの温度を高くすることによって得ることできる。これにより、白金または白金合金等を含む揮発成分を、気相空間Ｓ内の他のガスとともに清澄管２０２ａ外に排出させやすくなる。その結果、気相空間Ｓ内の揮発成分の濃度を下げ、凝集を抑えることができる。また、上記気圧差を生じさせることで、通気管２１２を通過する気体の流速を速くでき、揮発成分が凝集する前に揮発成分を清澄管２０２ａ外に排出できる。なお、外部雰囲気の気圧は、例えば大気圧である。
あるいは、通気管２１２に図示しない吸引装置を接続し、白金または白金合金等を含む揮発成分を、気相空間Ｓ内の他のガスとともに通気管２１２から素早く排出させるようにしてもよい。このとき、気相空間Ｓ内の気圧は、大気圧、あるいは、清澄槽１０３を取り巻く外部雰囲気の圧力よりも低くなっている。具体的には、気相空間Ｓ内の気圧は、大気圧よりも０超〜１０Ｐａ小さくてもよい（０Ｐａ＜大気圧―気相空間内気圧＜１０Ｐａ）。

清澄工程（ＳＴ２）では、さらに、気相空間Ｓ内に、不活性ガスを供給してもよい。不活性ガスは、熔融ガラスＧに対して不活性なものであれば特に制限されず、窒素または希ガスが用いられる。不活性ガスの供給は、例えば、フランジ２０２ｅ，２０２ｆが設けられた清澄管２０２ａの部分の近傍に、図示されないガス供給管が設けられる。ガス供給管は、外部のガス供給源に接続され、気相空間Ｓ内に不活性ガスを供給する。このように清澄管２０２ａ内に不活性ガスを供給することによって、白金または白金合金等を揮発させる酸素の気相空間Ｓ内での分圧が下がり、白金または白金合金等の揮発を抑制できるので揮発成分の凝集を抑制できる。

（ガラス組成）
このようなガラス基板として、以下のガラス組成のガラス基板が例示される。したがって、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は用いられる。
ＳｉＯ_２：５５〜７５モル％、
Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２０モル％、
Ｂ_２Ｏ_３：０〜１５モル％、
ＲＯ：５〜２０モル％
（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち、ガラス基板に含まれる全元素)、
Ｒ’_２Ｏ：０〜０．８モル％（Ｒ’はＬｉ、Ｋ、及びＮａのうち、ガラス基板に含まれる全元素）。上記ガラスは、高温粘性が高いガラスの一例である。このようなガラスにおいて、清澄管１０２ａにおいて適正な熔融ガラスの粘度で脱泡を行うために熔融ガラスを高温に加熱する。このため、清澄管１０２ａの内壁から揮発成分は多量に揮発し、揮発成分の凝集が問題となる。このような場合、白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する本実施形態の効果は顕著となる。
このとき、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、及びＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち前記ガラス基板に含有される全元素）の少なくともいずれかを含み、モル比（（２×ＳｉＯ_２）＋Ａｌ_２Ｏ_３）／（（２×Ｂ_２Ｏ_３）＋ＲＯ）は４．０以上であってもよい。すなわち、モル比（（２×ＳｉＯ_２）＋Ａｌ_２Ｏ_３）／（（２×Ｂ_２Ｏ_３）＋ＲＯ）は４．０以上であるガラスは、高温粘性が特に高いガラスの一例である。そのため、白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する本実施形態の効果はより顕著となる。また、アルカリ金属酸化物の含有量が少ないほどガラス粘度は高くなる傾向にあるので、アルカリ金属酸化物の合量であるＲ’_２Ｏが０〜０．８モル％であるガラスは特に粘性が高い。粘度が高いガラスを十分に清澄させるためには清澄槽温度（白金または白金合金）の温度を高くする必要があるが、このような粘度の高いガラスを製造する場合であっても、本実施形態を適用することで白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果が得られる。

製造方法は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。言い換えると、清澄工程において、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板のガラス組成を有する熔融ガラスの清澄を行う場合に好適である。これらのガラス基板のガラス組成は他の用途のガラスと比較して粘性が高いため、清澄工程において充分な泡の浮上速度を得るために、熔融ガラスの温度を高くする必要がある。そのため、白金又は白金合金等からなる清澄管が好ましく用いられるが、白金又は白金合金等は、上記したように高温下では、揮発しやすい。そのような熔融ガラスの清澄を行う場合でも、本実施形態では、上記した温度調整によって清澄管から揮発した白金等の凝集を抑えられる。また、本製造方法は、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の製造に好適である。同様に、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板の製造にも好適である。
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。

また、本実施形態の白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果は、上述した高温粘性の高いガラスを用いる場合の他、熔解温度の高いガラスを用いる場合においても、顕著となる。例えば、熔解温度の指標となる粘度が１０^２．５ポアズであるときの温度が１５００℃以上であるガラスを製造する場合には、本実施形態の白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果が顕著となる。

ガラス基板の歪点は６５０℃以上であってもよく、６９０℃以上であることがより好ましい。また、歪点が高いガラスは、粘度が１０^２．５ポアズにおける熔融ガラスの温度が高くなる傾向にあるため、本実施形態の効果が顕著となる。

また、酸化錫を含み、粘度が１０^２．５ポアズであるときの熔融ガラスの温度が１５００℃以上となるようにガラス原料を熔解した場合、より本実施形態の効果が顕著となり、粘度が１０^２．５ポアズであるときの熔融ガラスの温度は、例えば１５００〜１７００℃であり、１５５０〜１６５０℃であってもよい。

さらに、作製するガラス基板の板厚が薄いガラス基板、例えば０．５ｍｍ以下、さらには０．３ｍｍ以下、さらには０．１ｍｍ以下のガラス基板においても、本実施形態の白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果は、板厚の厚いガラス基板に比べて顕著となる。清澄管１０２ａ等の内壁に凝集した白金または白金合金等の凝集物の一部が微粒子となって熔融ガラス中に落下し、熔融ガラス中に混入しガラス基板に含まれる。この場合、ガラス基板の板厚が薄いほど、欠陥となる微粒子はガラス基板の表面に位置することが多い。ガラス基板の表面に位置する微粒子は、ガラス基板を用いたパネル製造工程において離脱すると、離脱した部分が凹部となり、ガラス基板上に形成される薄膜が均一に形成されず、画面の表示欠陥をつくる。したがって、本実施形態のように清澄管１０２ａにおいて白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果は、板厚が薄いガラス基板ほど大きくなる。

なお、本実施形態では、清澄槽１０２に適用した例を示したが、熔融ガラスを均質化する攪拌槽１０３に適用することもできる。この場合、攪拌槽１０３の内壁のうち温度が低い部分は、攪拌槽１０３の天井壁と側壁の接続部分である場合が多い。この場合、上記接続部分から不活性なガスを気相空間内に供給することが好ましい。このとき、攪拌槽１０３とスターラ１０３ａとの間の隙間から気相空間内の気体やガスを外部に流すことができる。

以上、本発明のガラス基板の製造方法、熔融ガラスの清澄槽およびガラス基板の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。
清澄管は、清澄時の気相空間と触れる部分の少なくとも一部が白金又は白金合金等からなる材料で構成されたものであればよい。

（実施例）
清澄剤として酸化錫を用い、図３に示す清澄槽を用いて、熔融ガラスの清澄を行うとともに、上記実施形態の温度調整を行い、清澄後、２２７０ｍｍ×２０００ｍｍであり、厚さが０．５ｍｍのシートガラスに成形し、１００枚のガラス基板を作成した（実施例）。温度調整は、白金製の通気管２１２の上部空間に対する加熱により行い、通気管２１２の上部空間２１２ａの温度を１５００℃に保った。なお、清澄管の最高温度部分の温度は、１６５０℃であり、通気管と清澄管の最高温度部分の温度差は１００℃であった。清澄時間は１時間であった。また、ガラス基板のガラス組成は、ＳｉＯ_２ ６６．６モル％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０．６モル％、Ｂ_２Ｏ_３ １１．０モル％、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯの合量 １１．４モル％であり、歪点は６６０℃、粘度が１０^２．５ポアズであるときの熔融ガラスの温度は１５７０℃であった。
一方、通気管２１２の上部空間に対する温度調整を行わなかった点を除いて、上記実施例と同様にして、熔融ガラスの清澄を行った（比較例）。比較例において、清澄時の通気管の温度は、１３００℃であり、通気管と清澄管の最高温度部分の温度差は３５０℃であった。実施例および比較例のガラス基板の白金異物の有無を、目視で確認したところ、実施例では、白金異物が確認されたガラス基板の数は、比較例の１／６に抑えることができた。

以上の結果から、本発明に示す温度調整（レンガ保温部材及びヒータ）を用いることで、白金または白金合金等の揮発成分の凝集を抑制する効果が得られることが確認できた。

２０２ 清澄槽
２０２ａ 清澄管
２１２ 通気管
２２０ 温度調整手段
２２１ ヒータ
２２２ レンガ層
２２３ レンガ保温部材
Ｂ 気泡
Ｇ 熔融ガラス
Ｓ 気相空間

Claims (4)

1. 清澄管において熔融ガラスの清澄を行うガラス基板の製造方法であって、
   ガラス原料を熔解して清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解工程と、
   少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなる清澄管内に前記熔融ガラスが供給されることによって前記清澄管の内壁と前記熔融ガラスの液面とで形成される気相空間に、前記熔融ガラスからガスを放出させるとともに、前記気相空間に放出されたガスを前記清澄管に接続された通気管から前記清澄管外に排出する清澄工程と、
   前記清澄された熔融ガラスをシートガラスに成形する成形工程と、を備え、
   前記清澄工程では、前記通気管の上方に位置する上部空間に、前記熔融ガラスが発する輻射熱により前記上部空間を保温する保温部材が設けられ、前記上部空間に設けられた開口領域から前記ガスを放出する、
   ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
2. 前記上部空間に発熱体を設け、前記通気管の上部空間の温度が１５００℃以上となるよう加熱する、
   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。
3. 前記通気管の高さは、前記上部空間の高さより低い、
   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。
4. ガラス原料を熔解して清澄剤を含む熔融ガラスをつくる熔解槽と、
   少なくとも一部が白金族金属を含む材料からなり、前記熔融ガラスが供給されることによって内壁と前記熔融ガラスの液面とで気相空間が形成され、前記気相空間に前記熔融ガラスからガスが放出される清澄管と、
   前記清澄管と接続され、前記気相空間に放出されたガスを前記清澄管外に排出する通気管と、
   前記通気管の上方に位置し、前記熔融ガラスが発する輻射熱により前記上部空間を保温する保温部材と、
   前記清澄槽により清澄された熔融ガラスをシートガラスに成形する成形装置と、を備える、
   ことを特徴とするガラス基板の製造装置。

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