JPWO2011036939A1 - 溶融ガラス製造装置、溶融ガラス製造方法およびそれらを用いた板ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

高品質な無アルカリガラスを生産するのに適した溶融ガラス製造装置、溶融ガラス製造方法、および、それらを用いた板ガラス製造方法を提供する。本発明はガラス粘度ηが１０2［ｄＰａ・Ｓ］となる温度Ｔηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造するための溶融ガラス製造装置であって、該溶融ガラス製造装置は溶解槽を有し、前記溶解槽は、複数の第２のバブラーおよび該第２のバブラーよりも上流側に設けられた複数の第１のバブラーを有し、前記溶解槽の溶融ガラス流路の長さをＬFとするとき、前記溶融ガラス流路の上流端から前記第１のバブラーの列までの距離が０．４ＬF〜０．５ＬFであり、前記溶融ガラス流路の下流端から前記第２のバブラーの列までの距離が０．４５ＬF〜０．５５ＬFであり、前記第１のバブラーの列と前記第２のバブラーの列との距離ＬPが５００〜１０００ｍｍであり、前記第１のバブラーの列と該列の上流側に直近のバーナーとの距離ＬB1が０〜２０００ｍｍであり、前記第２のバブラーの列と該列の下流側に直近のバーナーとの距離ＬB2が８００〜２５００ｍｍであり、かつ、ＬB2＞ＬB1であることを特徴とする溶融ガラス製造装置に関する。

Description

本発明は、溶融ガラス製造装置、溶融ガラス製造方法およびそれらを用いた板ガラスの製造方法に関する。より具体的には、均質性の高い高品質な無アルカリガラスを生産するための溶融ガラス製造装置、溶融ガラス製造方法およびそれらを用いた板ガラスの製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板の製造には、実質的にアルカリ金属イオンを含まない無アルカリガラスを用いることが、ガラス基板の絶縁性を高めるために好ましい。また、無アルカリガラスは熱膨張係数が小さい点でもＦＰＤ用のガラス基板の製造に好ましい。

ＦＰＤ用のガラス基板の製造においては、なお一層の高品質化、すなわち、均質性の高い高品質なガラス基板の製造が求められている。このためガラス原料を溶解して溶融ガラスを得る溶解槽（溶融炉）では溶融ガラスの均質性を高めるために様々な工夫がなされている。

特許文献１に記載の溶融炉では、横断敷居により溶解炉を上流帯域と下流帯域とに分け、各々の帯域で溶融ガラスの循環流（上流側循環流、下流側循環流）を形成させることにより、原料の溶解および溶融ガラスの均質化を行っている。より具体的には、上流帯域では上流側循環流を形成することによりガラス原料の溶解を行い、下流帯域では下流側循環流を形成することにより溶融ガラスの均質化を行う。特許文献１に記載の溶融炉では、上流側循環流および下流側循環流を制御するために、横断敷居の上流側にバブラーが設けられている。

特許文献２に記載の溶融炉（溶融タンク）は、特許文献１に記載の溶融炉における横断敷居に相当する構造は有していないが、少なくとも１列のバブラーと少なくとも２つの互いに向かい合ったバーナーを用いてガラスを溶融、清澄することについて記載されている。

日本国特開平９−１２４３２３号公報 日本国特開平７−１４４９２３号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の溶融炉は、高品質な無アルカリガラスを生産するのには必ずしも適していなかった。
ガラスの溶解温度の指標には、Ｔ_η、すなわち、ガラス粘度ηが１０²［ｄＰａ・Ｓ］となる温度が用いられるが、無アルカリガラスはＴ_ηが１５００〜１７６０℃であり、通常のソーダライムガラス等のアルカリ含有ガラスに比べてＴ_ηが１００℃以上高く、均質化が難しい。このため、特許文献１，２に記載のソーダライムガラス等の一般的な大量生産用等のレイアウトの溶融炉では十分均質化することができず、均質性に対する要求が特に厳しいガラス製品（ＦＰＤ用のガラス基板等）の製造には必ずしも適していなかった。

また、上述したように、無アルカリガラスはソーダライムガラス等のアルカリ含有ガラスに比べてＴ_ηが高いため、溶融炉内における溶融ガラスの温度も必然的に高くなる。溶融ガラスの温度が高ければ、それに応じて溶融ガラスによる炉内構造物への侵食作用が強くなる。したがって、無アルカリガラスの場合、特許文献１に記載の溶融炉における横断敷居や特許文献２に記載の溶融炉における清澄台のような、溶融炉の底部に溶融ガラス流に影響を与える段差が存在すると、溶融ガラスによる段差の侵食、および、それによる不純物の発生が問題となる。

また、無アルカリガラスの場合、溶融炉内における溶融ガラスの温度が必然的に高くなるので、特許文献１のように下流帯域が長い構造や、特許文献２のように大型の溶融炉とすると、バーナーを用いて加熱する範囲が広くなることからエネルギー効率的に不利である。また、溶融ガラスによる侵食およびそれによる不純物の発生や、溶融ガラスの流速の変化も問題となる。

上記した従来技術の問題点を解決するため、本発明は、均質性の高い高品質な無アルカリガラスを生産するのに適した溶融ガラス製造装置、溶融ガラス製造方法、および、それらを用いた板ガラス製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、均質性の高い高品質な無アルカリガラスを生産するためには、ガラス原料を溶解する溶解槽内における上流側循環流の流速と、下流側循環流の流速と、が一定の関係になるように制御することが必要であることを本願発明者は見出した。

本発明は、本願発明者による上記の知見に基づいてなされたものであり、ガラス粘度ηが１０²［ｄＰａ・Ｓ］となる温度Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造するための溶融ガラス製造装置であって、該溶融ガラス製造装置はガラス原料を溶解する溶解槽を有し、
前記溶解槽の底面近傍に、溶融ガラス流路の幅方向にわたって複数の第１のバブラーおよび複数の第２のバブラーを有し、
前記第１のバブラーは、前記の第２のバブラーよりも溶融ガラス流路の上流側に設けられており、
前記溶解槽は、該溶解槽の上部空間を加熱するためのバーナーを有し、
前記溶解槽の溶融ガラス流路の長さをＬ_Fとするとき、前記溶融ガラス流路の上流端から前記第１のバブラーの列までの距離が０．４Ｌ_F〜０．５Ｌ_Fであり、前記溶融ガラス流路の下流端から前記第２のバブラーの列までの距離が０．４５Ｌ_F〜０．５５Ｌ_Fであり、前記第１のバブラーの列と前記第２のバブラー列との距離Ｌ_Pが５００〜１０００ｍｍであり、
前記溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、前記第１のバブラーの列と該列の上流側に直近のバーナーとの距離Ｌ_B1が０〜２０００ｍｍであり、
前記溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、前記第２のバブラーの列と該列の下流側に直近のバーナーとの距離Ｌ_B2が８００〜２５００ｍｍであり、
かつ、Ｌ_B2＞Ｌ_B1であることを特徴とする溶融ガラス製造装置を提供する。

また、本発明は、上記した溶融ガラス製造装置を用いて溶融ガラスを製造する方法であって、前記第１のバブラーから供給されるガスの平均流量をＶ₁［リットル／分］とし、前記第２のバブラーから供給されるガスの平均流量をＶ₂［リットル／分］とし、前記第１のバブラーの上方の雰囲気温度をＴ₁［℃］とし、前記第２のバブラーの上方の雰囲気温度をＴ₂［℃］とするとき、Ｖ₁＞Ｖ₂、Ｔ₁＞Ｔ₂となる条件で溶融ガラスを製造する溶融ガラス製造方法を提供する。

また、本発明は、上記した本発明の溶融ガラス製造方法により得られた溶融ガラスを板ガラスに成形する板ガラス製造方法を提供する。

本発明の溶融ガラス製造装置および溶融ガラス製造方法は、均質性の高い高品質な無アルカリガラスの生産に好適である。
本発明の板ガラス製造方法は、均質性が高く、透明性が高い板ガラスを製造することができるため、ＦＰＤ用の基板の製造に好適である。

図１は、本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽の一実施形態の断面図である。 図２は、図１に示す溶解槽１０の平面図である。但し、溶解槽１０の上部壁面は省略されている。

以下、図面を参照して本発明を説明する。

上述したように、Ｔ_ηはガラスの溶解温度の指標として用いられるものである。本発明が対象とするガラスは、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃と、一般的なソーダライムガラス等のアルカリ含有ガラスのＴ_ηに比べて１００℃以上高いため、溶融ガラスの均質化が難しい。本発明の溶融ガラス製造装置、および、溶融ガラス製造方法は、このような溶融ガラスの均質化を図るのに好適である。なお、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃となるガラスの具体例としては、特に無アルカリガラスが該当する。
この点から、本発明の溶融ガラス製造装置、および、溶融ガラス製造方法は、ＦＰＤ用のガラス基板のような、品質についての要求が厳しいガラス製品を所定量（２０〜１００トン／日）生産するのに適している。

図１は、本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽の１実施形態の断面図であり、図２は、図１に示す溶解槽の平面図である。但し、理解を容易にするため、溶解槽１０の上部壁面は省略されている。
溶解槽１０の上流側の端部にはガラス原料の投入口１１が設けられている。投入口１１から投入されたガラス原料は、バーナー１５による加熱によって溶解して溶融ガラスＧとなり、溶解槽１０内に保持される。溶解槽１０の下流側の端部には、溶融ガラスＧを次工程に払出すための払出し口１２が設けられている。払出し口１２は下流側の導管２０と連通している。

図１、２に示す溶解槽１０の底面近傍には、複数の第１のバブラー１３、および、複数の第２のバブラー１４が設けられている。
複数の第１のバブラー１３、および、複数の第２のバブラー１４は、溶解槽１０の幅方向、より具体的には、溶解槽１０の溶融ガラス流路の幅方向、にわたって所定の間隔（ピッチ）を開けて配設されている。
また、第１のバブラー１３は、第２のバブラー１４よりも溶融ガラス流路の上流側に設けられており、第１のバブラー１３の列と第２のバブラー１４の列との間には所定の間隔が設けられている。
なお、第１のバブラー１３、および、第２のバブラー１４の列方向における個々のバブラーのピッチ、ならびに、第１のバブラー１３の列と第２のバブラー１４の列との距離の好適範囲については後述する。

図１、２に示す溶解槽１０の両側面には、該溶解槽１０内に保持された溶融ガラスＧよりも上方に位置するようにバーナー１５が配置されている。バーナー１５は、後述する例外部分を除いて、溶解槽１０の長さ方向全体にわたって等間隔で設けられている。

本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽１０は、第１，２のバブラー１３，１４、および、バーナー１５を後述する特定の配置にすることにより、溶融ガラス流路の底部に特許文献１、２に記載されているような溶融ガラス流に影響を与える段差構造を設けることなしに、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進し、かつ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御することができる。
本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽１０は、溶融ガラス流路の底部に溶融ガラスによる侵食が問題となる段差構造が存在しないため、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃であるガラスの製造に好適である。

本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽１０は、該溶解槽１０の溶融ガラス流路の長さをＬ_Fとするとき、溶融ガラス流路の上流端から第１のバブラー１３の列までの距離が、０．４Ｌ_F〜０．５Ｌ_Fであり、溶融ガラス流路の下流端から第２のバブラー１４の列までの距離が０．４５Ｌ_F〜０．５５Ｌ_Fである。
したがって、特許文献１，２に記載されているような従来の溶解槽（溶融炉）に比べて、溶解槽１０の長さが短く、溶解槽における下流側循環流を形成する部位の長さも短い。
本発明の溶解槽１０の溶融ガラス流路の長さＬ_Fは、溶融ガラス流路の幅によって異なるが、好ましくは１０〜３０ｍであり、より好ましくは１０〜２５ｍであり、さらに好ましくは１５〜２２ｍである。
一方、溶融ガラス流路の幅は、好ましくは５〜１０ｍであり、より好ましくは５．５〜９ｍであり、さらに好ましくは６．５〜８ｍである。

本発明の溶融ガラス製造装置における溶解槽１０では、第１のバブラー１３および第２のバブラー１４からのガス１６，１７の流量を後述する特定の関係とし、かつ、バーナー１５を後述する特定の配置にすることにより、下流帯域における溶融ガラス流（下流側循環流１０１）の単位時間当たりの流量を下げ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御することができる。これにより、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造する際に、ガラス原料中の未溶解物や溶融ガラス表面での揮散等によってできる比重の軽い異質層（スカム層）の前進（下流帯域への素通り）を抑え、溶融ガラスの均質化を促進することができ、均質性の高い高品質な溶融ガラスを得ることができる。
なお、第１のバブラー１３および第２のバブラー１４から供給するガス１６，１７には、溶融ガラスＧ、および、バブラー１３，１４等の溶解槽１０の構成要素に悪影響を及ぼさないものを用いることが好ましい。このようなガスの具体例としては、空気、窒素、酸素、ヘリウム、アルゴン等が例示される。バブラー１３，１４の材料として、白金または白金合金が用いられる場合、バブラー１３，バブラー１４から供給するガス１６，１７には、窒素、ヘリウム、および、アルゴンといった酸素を含まないガスを用いることが好ましい。これらの中でも窒素が特に好ましい。

溶解槽１０において、溶融ガラス流路の上流端から第１のバブラー１３の列までの距離が０．４３Ｌ_F〜０．４６Ｌ_Fであることが好ましく、溶融ガラス流路の下流端から第２のバブラー１４の列までの距離が０．４７Ｌ_F〜０．５４Ｌ_Fであることが好ましい。

溶解槽１０において、第１のバブラー１３の列と、第２のバブラー１４の列との距離をＬ_Pとするとき、Ｌ_Pが５００〜１０００ｍｍである。Ｌ_Pが、上記の範囲を満たしていると、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果に優れ、かつ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御するうえで好ましい。
Ｌ_Pが５００ｍｍ未満だと、第１のバブラー１３の列と、第２のバブラー１４の列との距離が近すぎるため、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果に乏しく、かつ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御するのが困難である。
Ｌ_Pが１０００ｍｍ超の場合も、第１のバブラー１３の列と、第２のバブラー１４の列との距離が広すぎるため、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果に乏しく、かつ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御するのが困難である。
溶解槽１０において、Ｌ_Pが６００〜８００ｍｍであることが好ましい。

第１のバブラー１３および第２のバブラー１４において、バブラーの列方向における個々のバブラー間のピッチｐ、すなわち、溶解槽１０の溶融ガラス流路の幅方向における個々のバブラー間の距離が、４００〜７００ｍｍであることが好ましい。個々のバブラー間のピッチｐが上記の範囲であれば、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果に優れ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御するうえで好ましく、かつ製造コストの観点でも優れている。
個々のバブラー間のピッチｐが７００ｍｍ超だと、個々のバブラー間の距離が広すぎるため、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果が不十分となるおそれがあり、特に、溶融ガラス流路の幅方向において、部位によって、溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成の促進に差が生じ、循環流の流速にムラが生じるおそれがあり、溶融ガラスＧの均質化という点から好ましくない。また、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御するのが困難になるおそれがある。
一方、個々のバブラー間のピッチｐを４００ｍｍ未満としても、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成の促進にはもはや寄与せず、むしろ、費用対効果の観点では溶解槽１０内に設ける第１，第２のバブラー１３，１４の数が過剰となり、溶融ガラスの製造コストの増加につながることから好ましくない。

溶解槽１０における溶融ガラスの流路方向を軸とするとき、第１のバブラー１３と第２のバブラー１４とが同軸上に存在しないように配置されていることが好ましい。
図２に示す溶解槽１０において、第１のバブラー１３の突出口と第２のバブラー１４の突出口とが千鳥状に配置されており、第１のバブラー１３の突出口と第２のバブラー１４の突出口とが同軸上に存在しない。
このような配置にした場合、第１のバブラー１３の突出口のいずれかが機能しなくなった場合であっても、下流側に千鳥状に配置された第２のバブラー１４の突出口の存在により、溶解槽１０内での溶融ガラスＧの循環流（上流側循環流１００、下流側循環流１０１）の形成を促進する効果が損なわれることがなく、かつ、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御することができる。

図１、２に示す溶解槽１０の両側面には、該溶解槽１０の長さ方向全体にわたってバーナー１５が等間隔で設けられている。但し、第２のバブラー１４の上方にはバーナー１５が設けられていない。
詳しくは後述するが、本発明では、第２のバブラー１４から供給されるガス１７の平均流量Ｖ₂を第１のバブラー１３から供給されるガス１６の平均流量Ｖ₁よりも小さくし（制御１）、かつ、第２のバブラー１４の上方の雰囲気温度Ｔ₂を第１のバブラー１３の上方の雰囲気温度Ｔ₁よりも低くすることにより（制御２）、下流側循環流１０１の単位時間当たりの流量を下げて、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを所定の関係になるように制御することができる。これにより、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造する際に、溶融ガラスの均質化を促進することができ、均質性の高い高品質な溶融ガラスを得ることができる。

上記制御２を達成するためには、図２に示すように、第２のバブラー１４の列と該列の下流側に直近のバーナー１５とをある程度離して配置する必要がある。このため、Ｌ_B2＝８００ｍｍ以上とする必要がある。
但し、第２のバブラー１４の列と該列の下流側に直近のバーナー１５とを離しすぎると、第２のバブラー１４の上方の雰囲気温度が低くなりすぎて、却って溶融ガラスの均質化が不十分になる等の問題が生じる。また、溶解槽１０の下流側の端部に設けられた払出し口１２から払出される溶融ガラスＧの温度が低くなり、後工程において減圧脱泡を行う場合に脱泡し難くなる等の問題が生じる。このため、Ｌ_B2＝２５００ｍｍ以下とする必要がある。
したがって、Ｌ_B2＝８００〜２５００ｍｍである。なお、Ｌ_B2＝１０００〜２０００ｍｍであることが好ましく、Ｌ_B2＝１０００〜１６００ｍｍであることがより好ましい。

また、上記制御２を達成するため、図２に示す溶解槽１０では、溶解槽１０での溶融ガラスの流路方向における、第１のバブラー１３の列と該列の上流側に直近のバーナー１５との距離Ｌ_B1と、第２のバブラー１４の列と該列の下流側に直近のバーナー１５との距離Ｌ_B2と、が、Ｌ_B2＞Ｌ_B1の関係になっている。すなわち、第１のバブラー１３の上方にバーナー１５が設けられているのに対して、第２のバブラー１４の上方にはバーナー１５が設けない。図２に示す溶解槽１０では、このような配置とすることによって、第２のバブラーの上方の雰囲気温度Ｔ₂を第１のバブラーの上方の雰囲気温度Ｔ₁よりも低くすることができる。
本発明において、Ｌ_B2−Ｌ_B1≧３００ｍｍであることが好ましく、Ｌ_B2−Ｌ_B1≧５００ｍｍであることがより好ましく、Ｌ_B2−Ｌ_B1≧８００ｍｍであることがさらに好ましい。

一方、図２に示す溶解槽１０では、第１のバブラー１３の列の上方にバーナー１５が設けられているが、Ｌ_B2＞Ｌ_B1の関係を満たす限り、第１のバブラー１３の列と該列の上流側に直近のバーナー１５とをある程度離して配置してもよい。但し、第１のバブラー１３の列と該列の上流側に直近のバーナー１５とを離しすぎると、第１のバブラー１３の上方の雰囲気温度が低くなりすぎて上流側循環流１００が弱まり、ガラス原料の溶解が不十分になる、また、それにより、溶解槽１０の下流域での溶融ガラスＧの均質化が不十分になる等の問題が生じる。このため、Ｌ_B1＝２０００ｍｍ以下とする必要がある。
したがって、Ｌ_B1＝０〜２０００ｍｍである。なお、Ｌ_B1＝５００〜１５００ｍｍであることが好ましい。
また、隣り合うバーナー１５間のピッチは、バーナー１５の種類や溶解槽１０のレイアウトにもよるが、６００〜２６００ｍｍが好ましく、８００〜２４００ｍｍがより好ましい。

バーナー１５での燃焼は、燃料を酸素ガスと混合して燃焼させたり、燃料を酸素ガスおよび空気と混合して燃焼させたりすることができる。これらの方法を用いることにより、溶融ガラスに水分を含有させることができる。溶解槽１０から下流側の導管２０へと送られた溶融ガラスの後工程において、溶融ガラス中の泡を減圧脱泡により脱泡する場合には、溶融ガラスが水分を含んでいることが好ましいことから、上記のような燃焼が好ましい。

溶解槽１０の溶融ガラスＧと接する部分の構成材料は、耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れていることが求められることから、ＺｒＯ₂含有の耐火レンガが用いられるが、溶融ガラス流路をなす溶解槽１０の底面のうち、第１のバブラー１３の列から上流側に０．１Ｌ_F〜０．３Ｌ_Fの部分には、質量％でＺｒＯ₂が８５％以上９７％以下で、残部がＳｉＯ₂を主体とするガラス質の熱溶融耐火物が用いることが好ましい。溶解槽１０を流通する溶融ガラスの温度は、下流側よりも上流側のほうが高く、また、第２のバブラー１４からの流量よりも第１のバブラー１３からの流量のほうが大きいため、耐火レンガが侵食されやすいからである。この場合、個々の熱溶融耐火物の厚さは５０〜１２０ｍｍであることが好ましく、熱溶融耐火物は２〜３個積層させることが好ましい。さらに、このようにして形成した熱溶融耐火物の層の外側に、他のＺｒＯ₂含有の耐火レンガを２〜５層積層させることができる。なお、溶解槽１０の溶融ガラスＧと接する部分の全てを上記組成の熱溶融耐火物で構成することが好ましい。また、各耐火レンガをアルミナ・ジルコン質等のタンプ材を介して積層することができる。
溶解槽１０底部の耐火レンガの外側には、該耐火レンガを冷却するための空冷または水冷等による冷却手段が設けられていると、耐火レンガの寿命が向上するため、好ましい。

次に、本発明の溶融ガラス製造方法について説明する。
本発明の溶融ガラス製造方法では、上記制御１，２を行いつつ溶融ガラスを製造する。
上記制御１，２を行うことによって、下流側循環流１０１の単位時間当たりの流量を下げて、上流側循環流１００の流速と下流側循環流１０１の流速とを、後述する所定の関係になるように制御することができる。

本発明の溶融ガラス製造方法において、上記Ｖ₁が０．５〜２０リットル／分であることが好ましく、０．７〜５リットル／分であることがより好ましく、０．９〜３リットル／分であることがさらに好ましく、１．８〜２．６リットル／分であることが特に好ましい。また、上記Ｖ₂が０．３〜１９．８リットル／分であることが好ましく、０．４〜４．８リットル／分であることがより好ましく、０．５〜２リットル／分であることがさらに好ましく、０．９〜２．０リットル／分であることが特に好ましい。
また、Ｖ₁−Ｖ₂≧０．２リットル／分が好ましく、Ｖ₁−Ｖ₂≧０．４リットル／分がより好ましく、Ｖ₁−Ｖ₂≧０．６リットル／分がさらに好ましく、Ｖ₁−Ｖ₂≧１．０リットル／分が特に好ましい。

本発明の溶融ガラス製造方法において、上記Ｔ₁が１５９０〜１７１０℃であることが好ましく、１６００〜１６９５℃であることがより好ましい。また、上記Ｔ₂が１５７０〜１６９０℃であることが好ましく、１５８０〜１６７５℃であることがより好ましい。
また、Ｔ₁−Ｔ₂は１０〜３５℃が好ましく、Ｔ₁−Ｔ₂は１５〜３０℃がより好ましく、１９〜２６℃がさらに好ましい。
なお、Ｔ₁およびＴ₂は、以下の方法で測定することができる。
（測定位置）
Ｔ₁：第１のバブラーの列よりも上流側に直近のバーナーと、該バーナーよりもさらに上流側に位置する直近のバーナーと、の中間位置。
Ｔ₂：第２のバブラーの列と、該バブラーよりも下流側に直近のバーナーと、の中間位置。
（測定方法）
溶解槽の側面に設けられた観察用窓から、対面側の側面の溶解槽内壁面温度を放射温度計（例えば、ＣＨＩＮＯ ＩＲ−ＡＨ３ＳＵ（測定波長：０．６５μｍ、ε＝１．０））で測定する。

本発明の溶融ガラス製造方法では、上流側循環流１００の平均流速をＦ₁［ｍ／時間］とし、下流側循環流１０１の平均流速をＦ₂［ｍ／時間］とするとき、Ｆ₁＝５〜２０ｍ／時間、Ｆ₂＝０．５〜７ｍ／時間となるように制御することが好ましい。これにより、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造する際に、溶融ガラスの均質化を促進することができ、均質性の高い高品質な溶融ガラスを得ることができる。
Ｆ₁＝８〜１５ｍ／時間、Ｆ₂＝１〜４ｍ／時間となるように制御することがより好ましい。
なお、Ｆ₁およびＦ₂は、以下の方法で測定することができる。
（測定位置）
Ｆ₁：溶融ガラス流路の上流端からの距離が０．３０Ｌ_F〜０．３４Ｌ_Fで、溶融ガラス流路の幅方向における中央付近。
Ｆ₂：溶融ガラス流路の下流端からの距離が０．２２Ｌ_F〜０．３０Ｌ_Fで、溶融ガラス流路の幅方向における中央付近。
（測定方法）
溶融ガラスの表層における泡の流れをビデオ撮影し、泡の移動距離に対する移動時間を測定して流速とする。この手順を２〜３回繰り返して平均流速を求める。

次に、本発明の板ガラス製造方法について説明する。
本発明の板ガラス製造方法では、上記した本発明の溶融ガラス製造方法により得られた溶融ガラスを板ガラスに成形する。溶融ガラスを成形して板ガラスとする手段としては、フロート法、ダウンドロー法等の各種成形方法を用いることができる。Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃のガラスの場合、フロート法が特に好ましい。
本発明の板ガラス製造方法において、上記した本発明の溶融ガラス製造方法により得られた溶融ガラスを板ガラスに成形する前に、該溶融ガラス中の泡を減圧脱泡により脱泡してもよい。
本発明の板ガラス製造方法では、本発明の溶融ガラス製造方法により得られた均質性が高い溶融ガラスを成形して板ガラスとするので、均質性が高く、透明性が高い板ガラスを得ることができる。
本発明の板ガラス製造装置では、様々な用途の板ガラスの製造に適用可能であるが、均質性が高く、透明性が高い板ガラスが得られることから、ＦＰＤ用のガラス基板のように、均質性についての要求がきわめて厳しい用途の板ガラスの製造に適用することが特に好ましい。

図１，２に示す溶解槽１０の投入口に所望の組成となるようにガラス原料を投入して、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の無アルカリガラスを製造する。図１，２に示す溶解槽１０の各部の寸法は以下の通り。
溶融ガラス流路の長さＬ_F：１６〜２５ｍ
溶融ガラス流路の幅：５．５〜９ｍ
溶融ガラス流路の上流端から第１のバブラー１３の列までの距離
：０．４３Ｌ_F〜０．４６Ｌ_F
溶融ガラス流路の下流端から第２のバブラー１４の列までの距離
：０．４７Ｌ_F〜０．５４Ｌ_F
第１のバブラー１３の列と、第２のバブラー１４の列との距離Ｌ_P：６００〜８００ｍｍバブラーの列方向における個々のバブラー１３，１４のピッチｐ：４００〜７００ｍｍ
溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、第１のバブラー１３の列と該列の上流側に直近のバーナー１５との距離Ｌ_B1：５００〜１５００ｍｍ
溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、第２のバブラー１４の列と該列の下流側に直近のバーナー１５との距離Ｌ_B2：１０００〜２０００ｍｍ
Ｌ_B2−Ｌ_B1≧５００ｍｍ
溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、個々のバーナー間の距離
：８００〜２４００ｍｍ
第１のバブラー１３からの平均流量Ｖ₁、および、第２のバブラー１４からの平均流量Ｖ₂が下記条件となるように調整する。
Ｖ₁：１．８〜２．６リットル／分
Ｖ₂：０．９〜２．０リットル／分
Ｖ₁−Ｖ₂≧０．６リットル／分
バーナー１５での燃焼により、第１のバブラー１３の上方の雰囲気温度Ｔ₁、および、第２のバブラー１４の上方の雰囲気温度Ｔ₂は下記条件に保持される。なお、Ｔ₁およびＴ₂は上述した方法で測定する。
Ｔ₁：１５９０〜１７１０℃
Ｔ₂：１５８０〜１６７５℃
Ｔ₁−Ｔ₂：１０〜３５℃
溶解槽１０内における上流側循環流１００の平均流速Ｆ₁および下流側循環流１０１の平均流速Ｆ₂を上述した方法により測定する。結果は以下の通りである。
Ｆ₁＝８〜１５ｍ／時間
Ｆ₂＝１〜４ｍ／時間
上記の条件で実施することにより、Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃で、均質性が高い高品質な無アルカリガラスが製造される。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２００９年９月２４日出願の日本特許出願２００９−２１９３４７に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の溶融ガラス製造装置および溶融ガラス製造方法は、均質性の高い高品質な無アルカリガラスの生産に好適である。また、本発明の板ガラス製造方法は、均質性が高く、透明性が高い板ガラスを製造することができるため、ＦＰＤ用の基板の製造に好適である。

１０：溶解槽
１１：投入口
１２：払出し口
１３：第１のバブラー
１４：第２のバブラー
１５：バーナー
１６：第１のバブラーからのガス
１７：第２のバブラーからのガス
２０：下流側の導管
１００：上流側循環流
１０１：下流側循環流

Claims (8)

1. ガラス粘度ηが１０²［ｄＰａ・Ｓ］となる温度Ｔ_ηが１５００〜１７６０℃の溶融ガラスを製造するための溶融ガラス製造装置であって、該溶融ガラス製造装置はガラス原料を溶解する溶解槽を有し、
   前記溶解槽の底面近傍に、溶融ガラス流路の幅方向にわたって複数の第１のバブラーおよび複数の第２のバブラーを有し、
   前記第１のバブラーは、前記の第２のバブラーよりも溶融ガラス流路の上流側に設けられており、
   前記溶解槽は、該溶解槽の上部空間を加熱するためのバーナーを有し、
   前記溶解槽の溶融ガラス流路の長さをＬ_Fとするとき、前記溶融ガラス流路の上流端から前記第１のバブラーの列までの距離が０．４Ｌ_F〜０．５Ｌ_Fであり、前記溶融ガラス流路の下流端から前記第２のバブラーの列までの距離が０．４５Ｌ_F〜０．５５Ｌ_Fであり、前記第１のバブラーの列と、前記第２のバブラーの列との距離Ｌ_Pが５００〜１０００ｍｍであり、
   前記溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、前記第１のバブラーの列と該列の上流側に直近のバーナーとの距離Ｌ_B1が０〜２０００ｍｍであり、
   前記溶解槽での溶融ガラスの流路方向における、前記第２のバブラーの列と該列の下流側に直近のバーナーとの距離Ｌ_B2が８００〜２５００ｍｍであり、
   かつ、Ｌ_B2＞Ｌ_B1であることを特徴とする溶融ガラス製造装置。
2. 前記第１のバブラーおよび前記第２のバブラーにおいて、バブラーの列方向における個々のバブラーのピッチｐが、４００〜７００ｍｍである請求項１に記載の溶融ガラス製造装置。
3. 前記溶解槽における溶融ガラスの流路方向を軸とするとき、前記第１のバブラーと前記第２のバブラーとが同軸上に存在しないように配置されている請求項１または２に記載の溶融ガラス製造装置。
4. 前記溶解槽の構成材料がＺｒＯ₂含有の耐火レンガであり、溶融ガラス流路をなす前記溶解槽の底面のうち、前記第１のバブラーの列から上流側に０．１Ｌ_F〜０．３Ｌ_Fの部分に、質量％でＺｒＯ₂が８５％以上９７％以下で、残部がＳｉＯ₂を主体とするガラス質の熱溶融耐火物が用いられた請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融ガラス製造装置。
5. 前記第１のバブラーおよび前記第２のバブラーが白金製または白金合金製であり、前記第１のバブラーおよび前記第２のバブラーから供給されるガスが酸素を含まないガスである請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融ガラス製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融ガラス製造装置を用いて、前記第１のバブラーから供給されるガスの平均流量をＶ₁［リットル／分］とし、前記第２のバブラーから供給されるガスの平均流量をＶ₂［リットル／分］とし、前記第１のバブラーの上方の雰囲気温度をＴ₁［℃］とし、前記第２のバブラーの上方の雰囲気温度をＴ₂［℃］とするとき、Ｖ₁＞Ｖ₂、Ｔ₁＞Ｔ₂となる条件で溶融ガラスを製造する溶融ガラス製造方法。
7. 前記第１のバブラーよりも上流側に形成される溶融ガラスの上流側循環流の平均流速をＦ₁［ｍ／時間］とし、前記第２のバブラーよりも下流側に形成される溶融ガラスの下流側循環流の平均流速をＦ₂［ｍ／時間］とするとき、Ｆ₁＝５〜２０ｍ／時間、Ｆ₂＝０．５〜７ｍ／時間となる条件で溶融ガラスを製造する請求項６に記載の溶融ガラス製造方法。
8. 請求項６または７に記載の溶融ガラス製造方法により得られた溶融ガラスを板ガラスに成形する板ガラス製造方法。

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