JP6247958B2

JP6247958B2 - ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置

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Publication number: JP6247958B2
Application number: JP2014035107A
Authority: JP
Inventors: 諒鈴木
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Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2017-12-13
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Also published as: JP2015160753A

Description

本発明は、ガラス板の製造方法、及び、ガラス板の製造装置に関する。

ガラス板は、一般的に、ガラス原料から熔融ガラスを生成させた後、熔融ガラスをガラス板へと成形する工程を経て製造される。上記の工程中には、熔融ガラスが内包する微小な気泡を除去する工程（以下、清澄ともいう）が含まれる。清澄は、管状の清澄槽の本体を加熱しながら、この清澄槽本体（以下、単に本体ともいう）に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させ、清澄剤の酸化還元反応により熔融ガラス中の泡が取り除かれることで行われる。より具体的には、粗熔解した熔融ガラスの温度をさらに上げて清澄剤を機能させ泡を浮上脱泡させた後、温度を下げることにより、脱泡しきれずに残った比較的小さな泡は熔融ガラスに吸収させるようにしている。すなわち、清澄は、泡を浮上脱泡させる処理（以下、脱泡処理または脱泡工程ともいう）および小泡を熔融ガラスへ吸収させる処理（以下、吸収処理または吸収工程ともいう）を含む。清澄剤は従来三酸化二ヒ素Ａｓ_２Ｏ_３が一般的であったが、近年の環境負荷の観点から、酸化錫ＳｎＯ_２等が用いられるようになってきている。

高温の熔融ガラスから品位の高いガラス板を量産するためには、ガラス板の欠陥の要因となる異物等が、ガラス板を製造するいずれの装置からも熔融ガラスへ混入しないよう考慮することが望まれる。このため、ガラス板の製造過程において熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、要求されるガラス板の品質等に応じ、適切な材料により構成する必要がある。例えば、上述の清澄槽本体を構成する材料は、通常白金または白金合金等の白金族金属が用いられていることが知られている（特許文献１）。白金または白金合金は、高価ではあるが融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性にも優れている。

脱泡工程時に清澄槽本体を加熱する温度は、成形するべきガラス板の組成によって相違するが、１６００〜１７００℃程度である。
清澄槽本体を加熱する技術として、例えば、清澄槽本体に１対のフランジ状の電極を設け、この電極対に電圧を印加することにより、清澄槽本体を通電加熱する技術が知られている（特許文献２）。また、フランジ状の電極には、銅やニッケルから構成される水冷管が設けられている。

特表２００６−５２２００１号公報特表２０１１−５１３１７３号公報

近年、ガラス板に含まれる白金異物が、問題となっている。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに使用されるガラス板（ＦＰＤ用ガラス基板）に含まれる白金異物は、近年特に厳しく制限されている。また、フラットパネルディスプレイ用に限らず、他の用途でも問題となっている。

しかしながら、上記特許文献２に記載されているように、フランジ状の電極を水冷管で冷却すると、清澄槽の電極近傍の位置では、局所的に温度が低下する。
一方、清澄槽本体の内部表面が、白金または白金合金（白金族金属）から構成されている場合、気相空間（酸素を含む雰囲気）に接する部分が揮発する。揮発した白金または白金合金は、清澄槽の電極近傍の局所的に温度が低下した位置で凝固し、付着する。凝固した揮発物は脱泡工程中の熔融ガラス中に落下して混入し、ガラス板に白金異物として混入する恐れがあった。

本発明は以上の点を鑑み、電極近傍での温度低下を抑制して、ガラス板の白金異物を低減することが可能なガラス板の製造方法及びガラス板の製造装置を提供する。

本発明の一態様は、清澄剤を含む熔融ガラスを加熱しながら清澄する清澄工程を含むガラス板の製造方法であって、
前記熔融ガラスからなる液相と、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、前記熔融ガラスを上流側から下流側へと流しながら清澄する白金管と、
前記白金管の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、前記白金管に電流を流して通電加熱して前記熔融ガラスを加熱する一対のフランジ状の電極と、を備え、
前記清澄工程では、前記白金管の上流側に設けられた上流側電極の近傍の液相に対する加熱と気相空間に対する加熱を等しくし、前記白金管の下流側に設けられた下流側電極の近傍の気相空間に対する加熱を液相に対する加熱に比べて高めて、前記下流側電極の近傍の気相空間の温度を、白金揮発物が凝縮する温度を超える範囲にする、
ことを特徴とする。

前記白金管に流れる電流を誘導するように前記電極の外周を覆い、前記電極を冷却する冷却管をさらに備え、
前記冷却管の抵抗値は前記電極の抵抗値より小さく、
前記上流側では、前記上流側電極の外周を覆う上流側冷却管の抵抗値は、前記白金管の径方向で均一であり、
前記下流側では、前記下流側電極の外周を覆う下流側冷却管の抵抗値は、前記気相空間側が液相側より小さい、ことが好ましい。

前記白金管に流れる電流を誘導するように前記電極の外周を覆い、前記電極を冷却する冷却管をさらに備え、
前記冷却管の抵抗値は前記電極の抵抗値より小さく、
前記下流側電極の外周を覆う下流側冷却管において前記電流が流れる部分の断面積は、前記上流側電極の外周を覆う上流側冷却管において前記電流が流れる部分の断面積より小さい、ことが好ましい。

前記白金管に流れる電流を誘導するように前記電極の外周を覆い、前記電極を冷却する冷却管をさらに備え、
前記上流側では、前記上流側電極の外周を覆う上流側冷却管の直径を、前記下流側電極の外周を覆う下流側冷却管の直径より大きくし、前記上流側電極を流れる電流を前記白金管の周方向で均一にして、前記熔融ガラスを加熱し、
前記下流側では、前記下流側電極を流れる電流を液相側より気相空間側で大きくして、前記熔融ガラスを加熱する、ことが好ましい。

本発明の他の態様は、清澄剤を含む熔融ガラスを加熱しながら清澄する清澄槽を備えるガラス板の製造装置であって、
前記清澄槽は、
前記熔融ガラスからなる液相と、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、前記熔融ガラスを上流側から下流側へと流しながら清澄する白金管と、
前記白金管の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、前記白金管に電流を流して通電加熱して前記熔融ガラスを加熱する一対のフランジ状の電極と、を備え、
前記清澄槽では、前記白金管の上流側に設けられた上流側電極の近傍の液相に対する加熱と気相空間に対する加熱を等しくし、前記白金管の下流側に設けられた下流側電極の近傍の気相空間に対する加熱を液相に対する加熱に比べて高めて、前記下流側電極近傍の気相空間の温度を、白金揮発物が凝縮する温度を超える範囲にする、
ことを特徴とする。

本発明によれば、電極近傍での温度低下を抑制して、ガラス板の白金異物を低減することができる。

ガラス板の製造方法の簡単な工程を説明するためのフロー図である。ガラス板の製造装置の概略的な配置図である。本実施形態の清澄槽の構成を示す概略図である。（ａ）は、本実施形態の電極及び冷却管の概略的な正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。上流側の電極での電流経路の一例を示す図である。下流側の冷却管の抵抗値の一例を示す図である。下流側の電極での電流経路の一例を示す図である。冷却管の直径と冷却管を流れる電流量との関係の一例を示す図である。白金管の長手方向の温度分布の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、ガラス基板の製造方法の実施の形態について説明する。

図１は、ガラス板の製造方法の工程を示すフロー図である。図１に示すように、ガラス板は、主に熔解工程（ＳＴ１）、清澄工程（ＳＴ２）、均質化工程（ＳＴ３）、供給工程（ＳＴ４）、成形工程（ＳＴ５）、徐冷工程（ＳＴ６）、切断工程（ＳＴ７）を経て作製される。
また、図２は、上述の熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を経て作製されるガラス板の製造装置の概略図であり、各工程において使用される装置の配置を概略的に示している。
図２に示すように、ガラス板の製造装置２００は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔解装置４０と、熔融ガラスを清澄する清澄槽４１と、熔融ガラスを撹拌して均質化するための撹拌装置１００と、ガラス板に成形する成形装置４２と、を備えている。また、熔融ガラスを上述の装置間に移送するガラス供給管４３ａ、４３ｂ、４３ｃを有する。熔解装置４０以降、成形装置４２までの各装置間を接続するガラス供給管４３ａ、４３ｂ、４３ｃおよび清澄槽４１と撹拌装置１００は、白金族金属で構成されている。

熔解装置４０は、耐火煉瓦等の耐火物により構成され、図示されない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バーナー等の加熱手段が設けられている。熔解工程（ＳＴ１）では、例えばＳｎＯ_２等の清澄剤が添加されて熔解装置４０内に供給されたガラス原料を、上述の加熱手段で加熱して熔解することで熔融ガラスＭＧを得る。

熔解装置４０に投入されるガラス原料は、製造するべきガラス基板の組成に応じて適宜調製される。一例として、ＴＦＴ型ＬＣＤ用基板として用いるガラス基板を製造する場合を挙げると、ガラス基板を構成するガラス組成物を質量％で表示して、
ＳｉＯ_２：５０〜７０％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０〜２５％、
Ｂ_２Ｏ_３：１〜１５％、
ＭｇＯ：０〜１０％、
ＣａＯ：０〜２０％、
ＳｒＯ：０〜２０％、
ＢａＯ：０〜１０％、
ＲＯ：５〜３０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの合量)、
を含有する無アルカリガラスであることが、好ましい。

なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、Ｒ’_２Ｏの合計が０．１０％以上０．５％以下、好ましくは０．２０％以上０．５％以下(ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス基板が含有するものである)含むことが好ましい。勿論、Ｒ’_２Ｏの合計が０．１０％より低くてもよい。

次の清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽４１において行われる。清澄工程では、清澄槽４１内の気相空間（酸素を含む雰囲気）を有するように熔融ガラスＭＧの液位を調整して熔融ガラスＭＧを通過させる。清澄槽４１内では、熔融ガラスＭＧからなる液相と気相空間とに分かれている。ここで、気相空間は、液相の液面と清澄槽４１（が備える白金管）の内壁から形成される。このとき、清澄槽４１内の熔融ガラスＭＧが所定温度（上記組成のガラスの場合は例えば１６００℃以上）に昇温されることにより、熔融ガラスＭＧ中に含まれるＯ_２、ＣＯ２あるいはＳＯ_２を含んだ泡が、例えばＳｎＯ_２等の清澄剤の還元反応により生じたＯ_２を吸収して成長し、熔融ガラスＭＧの液面に浮上して放出される。その後、ガラス供給管４３ｂ等において熔融ガラスＭＧの温度を低下させることにより、ＳｎＯ_２等の清澄剤が還元反応して得られたＳｎＯが酸化反応をすることにより、熔融ガラスＭＧに残存する泡中のＯ_２等のガス成分が熔融ガラスＭＧ中に吸収されて、泡が消滅する。清澄剤による酸化反応および還元反応は、溶融ガラスＭＧの温度を制御することにより行われる。

均質化工程（ＳＴ３）では、ガラス供給管４３ｂを通って供給された撹拌装置１００内の熔融ガラスＭＧを、攪拌機１０３を用いて撹拌することにより、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４３ｃを通して熔融ガラスＭＧが成形装置４２に供給される。熔融ガラスは、清澄槽４１から成形装置に送られる際のガラス供給管４３ｃにおいて、成形に適した温度（上記組成のガラスの場合は例えば１２００℃程度）となるように冷却される。
成形装置４２では、成形工程（ＳＴ５）および徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。
成形工程（ＳＴ５）では、熔融ガラスＭＧをシート状のガラス板４４に成形し、ガラス板４４の流れを作る。徐冷工程（ＳＴ６）では、成形されて流れるガラス板４４が所望の厚さになり、内部歪みが生じないように冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、図示しない切断装置において、成形装置４２から供給されたガラス板４４を所定の長さに切断することで、板状のガラス基板を得る。切断されたガラス基板はさらに、所定のサイズに切断され、目標サイズのガラス基板が作製される。この後、ガラス基板の端面の研削、研磨およびガラス基板の洗浄が行われ、さらに、泡やキズ、汚れ等の欠点の有無が検査された後、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。

［清澄槽４１の構成］
次に、図３、図４を用いて、清澄槽４１の構成を説明する。図３は、本実施形態の清澄槽４１の構成を示す概略図である。また、図４（ａ）は、清澄槽４１が有する電極５０及び冷却管５０２の正面図であり、図４（ｂ）は、電極５０及び冷却管５０２のＡ−Ａ線の断面図である。

清澄槽４１は、図３に示すように、白金又は白金合金から構成される筒状の形状の白金管４００を有している。白金管４００の両端の外周面には、一対のフランジ状の電極５０ａ、５０ｂが溶接されている。電極５０ａは、白金管４００の上流側に設けられ、電極５０ｂは、白金管４００の下流側に設けられる。ここで、上流側とは、白金管４００の長手方向中央部よりガラス供給管４３ａ側をいい、下流側とは、白金管４００の長手方向中央部よりガラス供給管４３ｂ側をいう。電極５０ａ、５０ｂは、清澄槽４１を通電加熱するために用いられ、電源装置５２に接続される延在部５１ａ、５１ｂが溶接されている。延在部５１ａ、５１ｂと電極５０ａ、５０ｂとは、電源装置５２から流れてくる電流を白金管４００に流す。そして、電極５０ａ、５０ｂは、白金管４００よりも大きな直径の円形になっており、電流を白金管４００の底部側（液相側）に誘導する。電源装置５２から電極５０ａ、５０ｂ（延在部５１ａ、５１ｂ）の間に電圧が印加されることにより、電極５０ａ、５０ｂの間の白金管４００に電流が流れて、白金管４００が通電加熱される。この通電加熱により、白金管４００は例えば、１６５０℃〜１７００℃程度に加熱され、ガラス供給管４３ａから供給された熔融ガラスＭＧは、脱泡に適した温度、例えば、１６００℃〜１７００℃程度に加熱される。また、電極５０ａ、５０ｂ、及び、延在部５１ａ、５１ｂの外周には、過熱を抑制するために、冷却管５０２ａ、５０２ｂがそれぞれ設けられている。冷却管５０２ａ、５０２ｂは、冷媒供給装置５４ａ、５４ｂに接続されている。冷却管５０２ａ、５０２ｂは、管状に構成されており、冷媒供給装置５４ａ、５４ｂから供給された冷媒（例えば、水などの液体、空気などの気体）を受け入れる流入口と、供給された冷媒を冷媒供給装置５４に対して排出する排出口とを有し、冷媒を流すことにより、電極５０ａ、５０ｂ、及び、延在部５１ａ、５１ｂを冷却する。
なお、電極５０ａは電極５０ｂと、延在部５１ａは延在部５１ｂと、冷却管５０２ａは冷却管５０２ｂと、冷媒供給装置５４ａは冷媒供給装置５４ｂと、それぞれ同じ構成を有するので、以下、電極５０ａ、５０ｂを電極５０と総称し、延在部５１ａ、５１ｂを延在部５１と総称し、冷却管５０２ａ、５０２ｂを冷却管５０２と、冷媒供給装置５４ａ、５４ｂを冷媒供給装置５４と総称して説明する。

電極５０は、白金、白金合金、白金ロジウムまたは白金ロジウム合金から構成され、板状に形成され、白金管４００の両端の外周面に互いの電極５０（５０ａ、５０ｂ）がほぼ平行になるように溶接されて設置される。そして、電極５０には、電源装置５２と接続するために、突出した延在部５１が設けられている。この延在部５１は、白金管４００から突出しているために、清澄槽４１（白金管４００）の外気により冷却される。このため、電極５０近傍の清澄槽４１（白金管４００）が冷却される。電極５０、白金管４００には、温度計測装置（図示せず）が接続されている。例えば、温度計測装置は、熱電対から構成される。温度計測装置はそれぞれ、電極５０、白金管４００の温度を計測する。温度計測装置により、電極５０の温度、熔融ガラスＭＧ及び気相空間の温度（例えば、電極５０近傍の温度、白金管４００の長手方向における各温度）が計測される。なお、電極５０近傍とは、電極５０の位置から例えば５０ｃｍの範囲内を意味する。

電極５０、延在部５１には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、外縁部（端部、外周部）に、冷却管５０２が設けられている。冷却管５０２は、冷媒供給装置５４から供給された冷媒を通過させることにより、冷却管５０２に接触するように設けられている電極５０、延在部５１を冷却するように構成されている。冷却管５０２により電極５０が冷却されるため、電極５０近傍の白金管４００の温度が局所的に低下する。白金管４００において局所的な温度低下が起きると、清澄が十分に行なわれず、泡品質が低下するおそれがある。また、白金又は白金合金から構成された白金管４００では気相空間を有するので白金又は白金合金が揮発する。揮発した白金又は白金合金（白金揮発物）は、電極５０近傍の局所的に温度が低下した位置で凝縮し、凝縮物となって付着する。白金揮発物が凝縮する温度、つまり、白金揮発物が析出する温度は、白金の蒸気圧が飽和蒸気圧を超える温度であり、この温度において、気相空間に含まれる白金揮発物が凝縮する。このため、凝縮物の一部は脱泡工程中の溶融ガラスＭＧ中に落下して混入し、ガラス板の品質の低下を招くおそれがある。

冷却管５０２は、冷媒供給装置５４から供給された冷媒を通過させることにより、電極５０及び延在部５１が熱により破断しないように冷却するが、電極５０及び延在部５１よりも抵抗値を小さくして電極５０を流れる電流をバイパスすることにより電極５０内の電流密度を均一化する役割も担う。冷却管５０２がない場合、板状の電極５０だけでは、延在部５１から流れてきた電流は白金管４００へ最短距離で向かう傾向にあり、白金管４００内部での電流密度が上側（延在部５１側）に偏る。一方、冷却管５０２がある場合、冷却管５０２は電極５０と比べて電気抵抗値が小さくなるようにできており、電流を冷却管５０２に誘導することで、電流を迂回させて電極５０内の電流密度の偏りを低減することができる。電流の偏りがなくなり、電極５０の電流密度が均一になると、電極５０、白金管４００が均一に発熱して液相と気相空間とが均一に加熱され、電極５０近傍において、温度が局所的に低下することを防止することができる。

図５は、上流側の電極５０ａでの電流経路の一例を示す図である。上流側の電極５０ａの外周を覆う冷却管５０２ａの抵抗値は、白金管４００の径方向でほぼ均一になっている。また、冷却管５０２ａの抵抗値は、電極５０ａ及び延在部５１ａの抵抗値より小さい。このため、電源装置５２から流れてきた電流は、冷却管５０２ａにより多く流れ、同図に示すように、白金管４００の底部側（液相側）まで流れた後、電極５０ａの中心にある白金管４００に向かって流れる。このため、電極５０ａでは、白金管４００の周方向で電流密度が均一になり、液相と気相空間とが均一に加熱される。これに対し、下流側の電極５０ｂの外周を覆う冷却管５０２ｂの抵抗値は、液相側と気相空間側とで均一になっていない。図６は、下流側の冷却管５０２ｂの抵抗値の一例を示す図である。同図に示すように、冷却管５０２ｂにおいて、延在部５１ｂ側である気相空間側の抵抗値は、液相側の抵抗値より小さい。このため、電極５０ｂにおいて、電流密度は、液相側より気相空間側で高くなる。図７は、下流側の電極５０ｂでの電流経路の一例を示す図である。下流側の電極５０ｂの外周を覆う冷却管５０２ｂの抵抗値は、電極５０ｂ及び延在部５１ｂの抵抗値より小さいため、電源装置５２から流れてきた電流は、冷却管５０２ｂをより多く流れる。しかし、冷却管５０２ｂの抵抗値は、液相側が気相空間側より大きくなっているため、電流は、同図に示すように、白金管４００の底部側（液相側）まで回り込まずに、電極５０ｂの中心にある白金管４００に向かって流れる。このため、電極５０ｂでは、気相空間側が液相側より加熱され、電極５０ｂの近傍の気相空間側の温度は、液相と気相空間とが均一に加熱される場合に比べて高くなる。

冷却管５０２を流れる電流量は、例えば、冷却管５０２の直径Ｒ（電流が流れる部分の断面積）、冷却管５０２の管厚（肉厚）によって変化する。図８は、冷却管５０２の直径Ｒと冷却管５０２を流れる電流量との関係の一例を示した図である。冷却管５０２の直径Ｒが大きくなる（電流が流れる部分の断面積が大きくなる、又は、管厚が厚くなる）と、冷却管５０２の電気抵抗値が小さくなるため、同図に示すように、冷却管５０２を流れる電流量が、冷却管５０２の直径Ｒ（断面積、管厚）に対して単調増加する関係にある。つまり、冷却管５０２の直径Ｒ（断面積、管厚）が大きい場合、冷却管５０２に多量の電流が流れ、図５に示すような放射状の電流経路となり、電極５０の電流密度が均一になる。これに対し、冷却管５０２の直径Ｒ（断面積、管厚）が小さい場合、冷却管５０２に電流が流れにくくなり、延在部５１側の電極５０の上半分側の電流密度が、下半分側の電流密度より高くなり、電極５０の電流密度が不均一になる。冷却管５０２の直径Ｒ等を変えることにより、電極５０の電流密度が変わり、電極５０及び電極５０近傍における白金管４００の径方向の温度を変えることができる。
なお、冷却管５０２の抵抗値を上半分側（気相空間側）と下半分側（液相側）とで変化させることにより、電極５０の電流密度が変わり、温度差ができればよいため、冷却管５０２の直径Ｒ、断面積、管厚は、任意である。

白金管４００を流れる熔融ガラスＭＧを脱泡するためには、例えば、熔融ガラスＭＧの温度を１６００℃〜１７００℃程度に加熱する必要がある。脱泡を促進させるために、上流側であるガラス供給管４３ａ側の電極５０ａでは、冷却管５０２ａの直径等を、下流側であるガラス供給管４３ｂ側の冷却管５０２ｂの直径等より大きくし、電極５０ａと電極５０ａ近傍の白金管４００との電流密度を均一にして、白金管４００及び熔融ガラスＭＧの加熱を促進する。熔融ガラスＭＧを白金管４００の径方向で均一に電極５０ａを加熱することにより、熔融ガラスＭＧを効率的に加熱でき、脱泡を促進できる。また、気相空間に露出する白金管４００の最高温度を最小限に抑え、白金の揮発を抑制することができる。さらに、電極５０ａの電流密度が均一になるため、最小限の電流で加熱することができ、省電力、及び、電極５０ａ、白金管４００の延命を実現できる。これに対し、下流側では、熔融ガラスＭＧをガラス供給管４３ａ、撹拌装置１００に供給するために、熔融ガラスＭＧの温度を上流側に比べて一定温度以下に下げる必要がある。しかし、温度を下げすぎると、白金管４００の気相空間ＧＰに揮発した白金揮発物が、電極５０ｂ近傍で凝縮し、凝縮物となって付着するおそれがある。そこで、電極５０ｂの外周に設けられた冷却管５０２ｂの直径等を、電極５０ｂの電流密度が不均一となる長さまで小さくする。冷却管５０２ｂの直径等を一定以下に小さくすると、冷却管５０２ｂによる電流のバイパス効果が抑制され、電流が流れてくる延在部５１ｂ側の電極５０ｂの上半分側の電流密度が、下半分側の電流密度より高くなり、電極５０ｂに電流密度の偏りが生じる。電流密度が高い電極５０ｂの上半分側の温度は、下半分側の温度より高くなるため、電極５０ｂ近傍では、気相空間ＧＰ側にある熔融ガラスＭＧの温度が、白金管４００の底部側にある熔融ガラスＭＧより高くなり、気相空間ＧＰの温度（気相空間ＧＰにおける白金管４００の内壁の温度）は高くなる。このような構成にすることにより、白金管４００の上流側では、電極５０ａの破断を防ぎつつ、熔融ガラスＭＧの加熱を促進して脱泡を行い、下流側では、清澄剤が清澄を発現する温度以上に熔融ガラスＭＧの温度を保ちつつ、上流側より熔融ガラスＭＧの温度を下げながら、電極５０ｂ近傍の気相空間ＧＰの温度を、白金揮発物が凝縮する温度以上にすることができる。

図９は、清澄槽４１の長手方向の温度分布の一例を示した図である。同図に示すように、白金管４００の長手方向中央部の温度が最高温度となり、長手方向両端部の電極５０ａ、５０ｂ近傍の温度が低温となる。これは、電極５０ａ、５０ｂの間の白金管４００に電流を流して白金管４００を通電加熱すると、熔融ガラスＭＧの温度、気相空間ＧＰの温度は上昇していくが、電極５０ａ、５０ｂは、清澄槽４１の外気及び冷却管５０２ａ、５０２ｂにより冷却されるためである。本実施形態では、電極５０ａの外周に設けられた冷却管５０２ａの直径（断面積、管厚）を、電極５０ｂの外周に設けられた冷却管５０２ｂの直径（断面積、管厚）より大きくしている。このため、電極５０ａの近傍では白金管４００の径方向で均一に加熱され、熔融ガラスＭＧの温度、気相空間ＧＰの温度は徐々に上昇し、白金管４００の長手方向中央部付近において最高温度となる。熔融ガラスＭＧの温度、気相空間ＧＰの温度は、電極５０ａ、白金管４００を流れる電流量によって変化するが、上流側の電極５０ａでは、電流密度が均一になるように冷却管５０２ａを設けているため、熔融ガラスＭＧと気相空間ＧＰとを均一に加熱しながら、電源装置５２から流す電流量を従来よりも抑制することができる。熔融ガラスＭＧと気相空間ＧＰとを均一に加熱できるため、熔融ガラスＭＧの脱泡を促進できる温度まで上昇させながら、気相空間ＧＰの温度上昇を最小限に抑えて、最高温度Ｔ１ａを従来の（典型的な）温度Ｔ１ｂよりも下げることができる。ここで、最高温度Ｔ１ａは、白金管４００が発熱により破断しない温度であり、例えば、白金の融点１７６８℃以下である。下流側においては、電極５０ｂに流す電流量を電極５０ａより抑制し、上流側より下流側で温度が低下するようにしている。このため、熔融ガラスＭＧの温度、気相空間ＧＰの温度は、最高温度を過ぎると、徐々に下降する。下流側では、電極５０ｂの外周に設けられた冷却管５０２ｂの直径（断面積、管厚）を小さくすることにより、気相空間ＧＰ側において電極５０ｂの電流密度を高めて加熱する。これにより、徐々に下降する気相空間ＧＰの温度は、電極５０ｂ近傍では温度Ｔ２ａとなる。この温度Ｔ２ａは、電極５０ｂの気相空間ＧＰ側の電流密度を高めていない従来の温度Ｔ２ｂよりも高く、白金揮発物が凝縮する温度（例えば、１３００℃〜１４００℃）より高くなっている。これにより、白金管４００内において最低温度となる電極５０ｂ近傍における温度低下を抑制し、白金管４００の気相空間ＧＰに生じる白金揮発物の凝縮を抑制している。また、電極５０ｂ近傍での熔融ガラスＭＧの温度Ｔ３ａは、電極５０ｂの液相側の電流量を抑制していない従来の温度Ｔ３ｂよりも低い。熔融ガラスＭＧの温度Ｔ３ａは、温度Ｔ３ｂより低くなっているが、清澄剤が清澄を発現する温度以上に保たれており、熔融ガラスＭＧの清澄が促進している。これにより、熔融ガラスＭＧを清澄しつつ、最低温度となる電極５０ｂ近傍での気相空間ＧＰの温度Ｔ２ａの温度低下を抑制し、白金揮発物の凝縮を防ぐことができる。

以上説明したように、清澄槽４１の白金管４００は、温度が局所的に低下する電極５０の近傍位置において、温度低下が抑えされているため、揮発した白金や白金合金が電極５０の近傍位置において結晶化することは無く、したがって、熔融ガラスＭＧに白金異物や白金合金異物等の金属異物が混入することは少なく、成形装置４２成形されるガラス板への金属異物の混入を抑えることができる。また、上流側の電極５０ａの電流密度を均一にし、下流側の電極５０ａの電流密度を気相空間側で高くすることにより、上流側では熔融ガラスＭＧの加熱を促進し、下流側では白金揮発物が凝縮するおそれのある気相空間ＧＰを重点的に加熱することができる。したがって、白金管４００の気相空間ＧＰに生じる白金揮発物が凝縮するのを防止し、ガラス中に白金異物が混入することを防止することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

上記の実施形態では、清澄槽４１（白金管４００）は、フランジ状の１対の電極５０ａ、５０ｂを有する場合を具体例として説明したが、例えば、電極５０ａと電極５０ｂとの間に電極５０ｃを設けてもよい。電極５０ｃを設けることにより、電極５０ｃ近傍の熔融ガラスＭＧの温度、気相空間ＧＰの温度を任意に制御できるため、脱泡を促進させながら、白金揮発物が凝縮するのを防止することができる。

電極５０及び冷却管５０２は、銀、銅、パラジウム、金、鉄、コバルト、ニッケルのいずれかを含むように構成されていてよい。なお、冷却管５０２に白金より融点が低い銀等の材料を用いる場合、冷却管５０２の周囲を耐火煉瓦等の耐火物で覆い、冷却管５０２を保護することもできる。

また、冷却管５０２の形状、材料を変化させて、冷却管５０２の抵抗値を任意に変更することもできる。例えば、冷却管５０２において、気相空間側では電気抵抗値の小さい材料を用いて流れる電流量を大きくし、液相側では電気抵抗値の大きい材料を用いて流れる電流量を小さくすることもできる。また、冷却管５０２において、気相空間側では管厚を厚くして流れる電流量を大きくし、液相側では管厚を薄くして流れる電流量を小さくすることもできる。

白金管４００の長手方向において最高温度となる位置は、白金揮発物を排出するための白金管４００に形成される通気管の位置などによって変わるものであり、長手方向中央部の任意の位置である。また、熔融ガラスＭＧの温度は、清澄剤ＳｎＯ_２の含有量によって変わるものであり、１６００℃〜１７００℃に限定されるものではない。

４０熔解装置
４１清澄槽
４２成形装置
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ（４３）ガラス供給管
４００白金管
５０ａ、５０ｂ（５０）電極
５１ａ、５１ｂ（５１）延在部
５２電源装置
５４ａ、５４ｂ（５４）冷媒供給装置
５０２ａ、５０２ｂ（５０２）冷却管
１００撹拌装置
２００ガラス板の製造装置

Claims

清澄剤を含む熔融ガラスを加熱しながら清澄する清澄工程を含むガラス板の製造方法であって、
前記熔融ガラスからなる液相と、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、前記熔融ガラスを上流側から下流側へと流しながら清澄する白金管と、
前記白金管の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、前記白金管に電流を流して通電加熱して前記熔融ガラスを加熱する一対のフランジ状の電極と、を備え、
前記清澄工程では、前記白金管の上流側に設けられた上流側電極の近傍の液相に対する加熱と気相空間に対する加熱を等しくし、前記白金管の下流側に設けられた下流側電極の近傍の気相空間に対する加熱を液相に対する加熱に比べて高めて、前記下流側電極の近傍の気相空間の温度を、白金揮発物が凝縮する温度を超える範囲にする、
ことを特徴とするガラス板の製造方法。
前記白金管に流れる電流を誘導するように前記電極の外周を覆い、前記電極を冷却する冷却管をさらに備え、
前記冷却管の抵抗値は前記電極の抵抗値より小さく、
前記上流側では、前記上流側電極の外周を覆う上流側冷却管の抵抗値は、前記白金管の径方向で均一であり、
前記下流側では、前記下流側電極の外周を覆う下流側冷却管の抵抗値は、前記気相空間側が液相側より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
前記白金管に流れる電流を誘導するように前記電極の外周を覆い、前記電極を冷却する冷却管をさらに備え、
前記冷却管の抵抗値は前記電極の抵抗値より小さく、
前記下流側電極の外周を覆う下流側冷却管において前記電流が流れる部分の断面積は、前記上流側電極の外周を覆う上流側冷却管において前記電流が流れる部分の断面積より小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
前記上流側では、前記上流側冷却管の直径を前記下流側冷却管の直径より大きくし、前記上流側電極を流れる電流を前記白金管の周方向で均一にして、前記熔融ガラスを加熱し、
前記下流側では、前記下流側電極を流れる電流を液相側より気相空間側で大きくして、前記熔融ガラスを加熱する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
清澄剤を含む熔融ガラスを加熱しながら清澄する清澄槽を備えるガラス板の製造装置であって、
前記清澄槽は、
前記熔融ガラスからなる液相と、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、前記熔融ガラスを上流側から下流側へと流しながら清澄する白金管と、
前記白金管の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、前記白金管に電流を流して通電加熱して前記熔融ガラスを加熱する一対のフランジ状の電極と、を備え、
前記清澄槽では、前記白金管の上流側に設けられた上流側電極の近傍の液相に対する加熱と気相空間に対する加熱を等しくし、前記白金管の下流側に設けられた下流側電極の近傍の気相空間に対する加熱を液相に対する加熱に比べて高めて、前記下流側電極近傍の気相空間の温度を、白金揮発物が凝縮する温度を超える範囲にする、
ことを特徴とするガラス板の製造装置。