特許 6346485 ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6346485

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 25/12 20060101AFI20180611BHJP

   C03B 17/06 20060101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   C03B25/12

   C03B17/06

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-73898(P2014-73898)

(22)【出願日】2014年3月31日

(65)【公開番号】特開2015-196606(P2015-196606A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年2月8日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】598055910

【氏名又は名称】ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】樋渡 博一

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１６５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０１６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０９３５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ２５／００ − ２５／１２

Ｃ０３Ｂ １７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形炉において熔融ガラスを成形体からオーバーフローさせて連続したシートガラスを成形し、徐冷炉において前記シートガラスをローラにより挟持して下方に搬送するガラス基板の製造方法であって、
前記徐冷炉は、前記シートガラスが搬送される炉内と、外空間の炉外とを区画する壁を有し、
前記ローラは前記壁を貫通する、中空の回転軸により片持ち支持され、
前記徐冷炉には、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配を調節する温度勾配調節手段が設けられ、
前記温度勾配調整手段は、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、少なくとも前記壁側の端部を被覆する断熱材と、中空の前記回転軸内に設けられた内管内で熱媒体を前記壁の側から前記ローラに供給する供給流路と、前記ローラの温度調節に使用した前記熱媒体を前記内管の外壁面と前記回転軸の内壁面との間で前記ローラの側から前記壁の側に向かって流して前記熱媒体を回収しつつ、前記熱媒体によって前記回転軸の温度勾配を低下させる回収流路と、を備え、
前記回転軸には、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、前記断熱材で被覆された被覆部分に対して前記ローラの側に、前記断熱材で被覆されず、前記徐冷炉の空間に露出した露出部分が設けられ、
前記温度勾配調節手段の前記熱媒体の流量及び前記断熱材によって、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配のうち、前記被覆部分が前記露出部分と接する前記断熱材の端部の位置における前記回転軸の長さ方向の温度勾配を１３００℃／ｍ以下に調整する、ガラス基板の製造方法。

【請求項2】

前記温度勾配調節手段は、前記回転軸を加熱する加熱手段を含む、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。

【請求項3】

前記回転軸の長さ方向の温度勾配の最大値が２５００℃／ｍ以下となるように調整されている、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】

ガラス基板の製造装置であって、
熔融ガラスをオーバーフローさせて連続したシートガラスを成形する成形体を有する成形炉と、
前記シートガラスを挟持して下方に搬送しながら徐冷する徐冷炉と、を有し、
前記徐冷炉は、前記シートガラスが搬送される炉内と外空間の炉外とを区画する壁と、
前記壁を貫通する、中空の回転軸と、
前記回転軸の先端部に設けられ前記回転軸により片持ち支持されるローラと、
前記徐冷炉に設けられ、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配を調節する温度勾配調節手段と、を備え、
前記温度勾配調整手段は、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、少なくとも前記壁側の端部を被覆する断熱材と、中空の前記回転軸内に設けられた内管内で熱媒体を前記壁の側から前記ローラに供給する供給流路と、前記ローラの温度調節に使用した前記熱媒体を前記内管の外壁面と前記回転軸の内壁面との間で前記ローラの側から前記壁の側に向かって流して前記熱媒体を回収しつつ、前記熱媒体によって前記回転軸の温度勾配を低下させる回収流路と、を備え、
前記回転軸には、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、前記断熱材で被覆された被覆部分に対して前記ローラの側に、前記断熱材で被覆されず、前記徐冷炉の空間に露出した露出部分が設けられ、
前記温度勾配調整手段の前記熱媒体の流量及び前記断熱材が、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配のうち、前記被覆部分が前記露出部分と接する前記断熱材の端部の位置における前記回転軸の長さ方向の温度勾配が１３００℃／ｍ以下となるように調整される、ガラス基板の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス基板を製造するガラス基板の製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いるガラス基板（以下、「ＦＰＤ用ガラス基板」という。）には、厚さが例えば０．５〜０．７ｍｍと薄いガラス板が用いられている。ＦＰＤ用ガラス基板は、例えば第１世代では３００×４００ｍｍのサイズであるが、第１０世代では２８５０×３０５０ｍｍのサイズになっている。

【0003】

ＦＰＤ用ガラス基板を製造するのに、オーバーフローダウンドロー法が使用される場合がある。オーバーフローダウンドロー法は、成形炉において熔融ガラスを成形体の上部から溢れ（オーバーフロー）させることにより成形体の下方においてシートガラス（板状ガラス）を成形する工程と、シートガラスを徐冷炉において徐冷する冷却工程とを含む。徐冷炉では、対になったローラ間にシートガラスを引き込み、ローラによりシートガラスを下方に搬送しながら所望の厚さに引き伸ばした後、シートガラスを徐冷する。この後、シートガラスを所定の寸法に切断することでガラス基板が形成される。

【0004】

オーバーフローダウンドロー法においては、シートガラスの徐冷は、歪点よりも高く、かつ、徐冷点よりも低い温度で行われ、シートガラスを搬送するローラ付近の温度は比較的高い状態（高いところでは６００℃以上）に保たれている。一般に、ローラを回転させる回転軸は金属製のため、温度上昇に伴い強度が低下し、許容応力が低下して軸が変形するリスクが高まる。軸が変形した状態で回転すると、軸の先端近くに装着されたローラがガラス基板を送る速度に周期的な変動が起こり、縦（引張り）方向での厚み偏差や、反りを発生させる原因となる。特許文献１には、このような回転軸の変形を防止するため、例えば軸を中空にして、その中空空間内に熱媒体を流すことにより回転軸を冷却することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平５−１２４８２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、成形体からオーバーフローされた熔融ガラスは、反り及び歪が必要以上に大きくならないように、熔融ガラスの流れ方向に沿ってシートガラスの幅方向の温度プロファイルが予め設計されており、シートガラスが設計された温度プロファイルとなるように、冷却装置やヒータなどを用いて厳密な温度管理を行っている。このため、シートガラスと接触するローラを一定の温度に維持する必要がある。

【0007】

一方、ローラを片持ち支持する回転軸は成形炉の炉壁を貫通して設けられており、炉壁の内外で温度勾配が生じる。回転軸の長さ方向の温度勾配が大きくなると、回転軸に生じる応力が大きくなり、回転軸に変形が生じるおそれがあるという問題がある。温度勾配による応力よりも許容応力が大きい材料を回転軸に使用することも考えられるが、選択できる材料は限られている。ＦＰＤに用いられる、低温ポリシリコンＴＦＴ液晶用のガラス基板を製造するのに用いられるガラスは、歪点や徐冷点等のガラス特異点が高いため、成形時の温度が高く、成形後に徐冷する際の温度も高くなり、徐冷炉の内外で温度勾配が大きくなり、上記課題が顕著となる。

【0008】

そこで、本発明は、シートガラスの温度プロファイルを設計された通りに精度良く再現でき、かつ、シートガラスを搬送するローラの回転軸に生じる応力を低下させることができるガラス基板の製造方法および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】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、成形炉において熔融ガラスを成形体からオーバーフローさせて連続したシートガラスを成形し、徐冷炉において前記シートガラスをローラにより挟持して下方に搬送しながら徐冷するガラス基板の製造方法であって、 前記徐冷炉は、前記シートガラスが搬送される炉内と、外空間の炉外とを区画する壁を有し、
前記ローラは前記壁を貫通する、中空の回転軸により片持ち支持され、
前記徐冷炉には、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配を調節する温度勾配調節手段が設けられ、
前記温度勾配調整手段は、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、少なくとも前記壁側の端部を被覆する断熱材と、中空の前記回転軸内に設けられた内管内で熱媒体を前記壁の側から前記ローラに供給する供給流路と、前記ローラの温度調節に使用した前記熱媒体を前記内管の外壁面と前記回転軸の内壁面との間で前記ローラの側から前記壁の側に向かって流して前記熱媒体を回収しつつ、前記熱媒体によって前記回転軸の温度勾配を低下させる回収流路と、を備え、
前記回転軸には、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、前記断熱材で被覆された被覆部分に対して前記ローラの側に、前記断熱材で被覆されず、前記徐冷炉の空間に露出した露出部分が設けられ、
前記温度勾配調節手段の前記熱媒体の流量及び前記断熱材によって、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配のうち、前記被覆部分が前記露出部分と接する前記断熱材の端部の位置における前記回転軸の長さ方向の温度勾配を１３００℃／ｍ以下に調整する、ことを特徴とする。 前記温度勾配調節手段は、前記回転軸を加熱する加熱手段を含んでもよい。
前記回転軸の長さ方向の温度勾配の最大値が２５００℃／ｍ以下となるように調整されていることが好ましい。

【0011】

本発明の第２の態様は、ガラス基板の製造装置であって、 熔融ガラスをオーバーフローさせて連続したシートガラスを成形する成形体を有する成形炉と、
前記シートガラスを挟持して下方に搬送しながら徐冷する徐冷炉と、を有し、
前記徐冷炉は、前記シートガラスが搬送される炉内と外空間の炉外とを区画する壁と、
前記壁を貫通する、中空の回転軸と、
前記回転軸の先端部に設けられ前記回転軸により片持ち支持されるローラと、
前記徐冷炉に設けられ、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配を調節する温度勾配調節手段と、を備え、
前記温度勾配調整手段は、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、少なくとも前記壁側の端部を被覆する断熱材と、中空の前記回転軸内に設けられた内管内で熱媒体を前記壁の側から前記ローラに供給する供給流路と、前記ローラの温度調節に使用した前記熱媒体を前記内管の外壁面と前記回転軸の内壁面との間で前記ローラの側から前記壁の側に向かって流して前記熱媒体を回収しつつ、前記熱媒体によって前記回転軸の温度勾配を低下させる回収流路と、を備え、
前記回転軸には、前記回転軸の前記徐冷炉内側の部分において、前記断熱材で被覆された被覆部分に対して前記ローラの側に、前記断熱材で被覆されず、前記徐冷炉の空間に露出した露出部分が設けられ、
前記温度勾配調整手段の前記熱媒体の流量及び前記断熱材が、前記回転軸における、前記回転軸の長さ方向の前記徐冷炉内側の部分の温度勾配のうち、前記被覆部分が前記露出部分と接する前記断熱材の端部の位置における前記回転軸の長さ方向の温度勾配が１３００℃／ｍ以下となるように調整される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、シートガラスを搬送するローラを支持する回転軸の長さ方向の温度勾配を小さくすることで、温度勾配に起因して回転軸に生じる応力を低下させることができ、回転軸の変形を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ガラス基板の製造方法のフローを示す図である。

【図2】ガラス基板の製造装置の概略図である。

【図3】図２に示す成形装置の概略図である。

【図4】図３のIV−IV矢視断面図である。

【図5】図３、図４に示す搬送部材の断面図である。

【図6】搬送ローラの回転軸の長さ方向の位置と温度との関係を示す図である。

【図7】搬送ローラの回転軸の長さ方向の位置と応力との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造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。

【0015】

（ガラス基板の製造方法の全体概要）
ガラス基板の製造方法は、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）、および、切断工程（ＳＴ７）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、梱包工程等を有してもよい。製造されたガラス基板は、必要に応じて梱包工程で積層され、納入先の業者に搬送される。

【0016】

熔解工程（ＳＴ１）では、ガラス原料を加熱することにより熔融ガラスを作る。熔融ガラスの加熱は、熔融ガラス自身に電気を流して発熱させて加熱する通電加熱により行うことができる。さらに、バーナーの火焔による補助的に加熱しガラス原料を熔解することもできる。
なお、熔融ガラスは、清澄剤を含有する。清澄剤として、酸化スズ、亜ヒ酸、アンチモン等が知られているが、特に制限されない。しかし、環境負荷低減の点から、清澄剤として酸化スズを用いることが好ましい。

【0017】

清澄工程（ＳＴ２）では、熔融ガラスが昇温されることにより、熔融ガラス中に含まれる酸素、ＣＯ₂あるいはＳＯ₂を含んだ泡が発生する。この泡が清澄剤の還元反応により生じた酸素を吸収して成長し、熔融ガラスの液面に浮上して放出される。その後、清澄工程では、熔融ガラスの温度を低下させることにより、清澄剤の還元反応により得られた還元物質が酸化反応をする。これにより、熔融ガラスに残存する泡中の酸素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。清澄剤による酸化反応及び還元反応は、熔融ガラスの温度を制御することにより行われる。
なお、清澄工程は、熔融ガラスに存在する泡を減圧雰囲気で成長させて脱泡させる減圧脱泡方式を用いることもできる。減圧脱泡方式は、清澄剤を用いない点で有効である。しかし、減圧脱泡方式は装置が複雑化及び大型化する。このため、清澄剤を用い、熔融ガラス温度を上昇させる清澄方法を採用することが好ましい。

【0018】

均質化工程（ＳＴ３）では、スターラを用いて熔融ガラスを攪拌することにより、ガラス成分の均質化を行う。これにより、脈理等の原因であるガラスの組成ムラを低減することができる。
供給工程（ＳＴ４）では、攪拌槽された熔融ガラスが成形装置に供給される。

【0019】

成形工程（ＳＴ５）及び徐冷工程（ＳＴ６）は、成形装置で行われる。
成形工程（ＳＴ５）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が用いられる。
徐冷工程（ＳＴ６）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（ＳＴ７）では、徐冷後の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られる。

【0020】

図２は、本実施形態における熔解工程（ＳＴ１）〜切断工程（ＳＴ７）を行うガラス基板の製造装置の概略図である。ガラス基板の製造装置は、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、清澄管１２０と、攪拌槽１０３と、移送管１０４、１０５と、ガラス供給管１０６と、を有する。
図２に示す熔解槽１０１には、図示されないバーナー等の加熱手段が設けられている。熔解槽には清澄剤が添加されたガラス原料が投入され、熔解工程（ＳＴ１）が行われる。熔解槽１０１で熔融した熔融ガラスは、移送管１０４を介して清澄管１２０に供給される。
清澄管１２０では、熔融ガラスＭＧの温度を調整して、清澄剤の酸化還元反応を利用して熔融ガラスの清澄工程（ＳＴ２）が行われる。清澄後の熔融ガラスは、移送管１０５を介して攪拌槽に供給される。
攪拌槽１０３では、スターラ１０３ａによって熔融ガラスが攪拌されて均質化工程（ＳＴ３）が行われる。攪拌槽１０３で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給管１０６を介して成形装置２００に供給される（供給工程ＳＴ４）。
成形装置２００では、オーバーフローダウンドロー法により、熔融ガラスからシートガラスが成形され（成形工程ＳＴ５）、徐冷される（徐冷工程ＳＴ６）。
切断装置３００では、シートガラスから切り出された板状のガラス基板が形成される（切断工程ＳＴ７）。

【0021】

（成形装置の説明）
図３は、ガラス基板の成形装置２００の概略図であり、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。

【0022】

成形装置２００の炉壁は、耐火レンガ、耐火断熱レンガ、ファイバー系断熱材等の耐火物により形成されている。成形装置２００の内部空間は、成形炉２０１（上部成形炉２０１Ａおよび下部成形炉２０１Ｂ）と、成形炉２０１の下部の徐冷炉２０２とに区分けされている。成形炉２０１では成形工程（ＳＴ５）が行われ、徐冷炉２０２では徐冷工程（ＳＴ６）が行われる。

【0023】

上部成形炉２０１Ａには、成形体２１０が設けられている。
成形体２１０には、図２に示すガラス供給管１０６を通して熔解装置１００から熔融ガラスが供給される。
成形体２１０は、耐火レンガ等によって構成された細長い構造体であり、図４に示すように断面が楔形状を成している。成形体２１０の上部には、熔融ガラスＭＧを導く流路となる溝２１２が設けられている。溝２１２は、第３配管１０６と接続され、第３配管１０６を通して流れてくる熔融ガラスＭＧは、溝２１２を伝って流れる。溝２１２の深さは、熔融ガラスＭＧの流れの下流ほど浅くなっているため、溝２１２を流れる熔融ガラスＭＧは徐々に溝２１２から溢れ出し、成形体２１０の両側の側壁を伝わって流下し、成形体２１０の下方端部２１３で合流し、鉛直下方に流下する。これにより、成形装置２００内で成形体２１０から鉛直下方に向かうシートガラスＳＧが作られる。
なお、成形体２１０の下方端部２１３の直下におけるシートガラスＳＧの温度は、１０^5.7〜１０^7.5ｐｏｉｓｅの粘度に相当する温度であり、例えば１０００〜１１３０℃である。

【0024】

雰囲気仕切り部材２２０は、成形体２１０の下方端部２１３の下方近傍に設けられており、成形炉２０１Ａの内部空間を上部成形炉２０１Ａと下部成形炉２０１Ｂとに区分けする。雰囲気仕切り部材２２０は、一対の板状の断熱材であって、シートガラスＳＧを厚さ方向（図中Ｘ方向）の両側から挟むように、シートガラスＳＧの厚さ方向の両側に設けられている。シートガラスＳＧと雰囲気仕切り部材２２０との間には、雰囲気仕切り部材２２０がシートガラスＳＧに接触しない程度に隙間が設けられている。雰囲気仕切り部材２２０は、成形装置２００の内部空間を仕切ることにより、雰囲気仕切り部材２２０の上方の成形炉２０１と下方の徐冷炉２０２との間の熱の移動を遮断する。

【0025】

下部成形炉２０１Ｂには、１対の冷却ローラ２３０と、冷却手段２４０が設けられている。
冷却ローラ２３０および冷却手段２４０は、雰囲気仕切り部材２２０の下方に設けられている。
１対の冷却ローラ２３０は、図３、図４に示すように、シートガラスＳＧを厚さ方向の両側から挟むように、シートガラスＳＧの厚さ方向の両側に設けられている。冷却ローラ２３０は、シートガラスＳＧの幅方向両端部を、約１０^9・0ｐｏｉｓｅ以上の粘度に相当する温度（例えば９００℃）以下の温度に低下するように、冷却する。冷却ローラ２３０は中空であり、内部に冷却媒体（例えば空気等）が供給されることにより急冷されている。冷却ローラ２３０は後述する搬送部材２５０１、２５０２、…、２５０ｎよりも径が小さく、炉内への挿入長さも短く、また急冷されているため、変形（偏芯）が生じるおそれが少ない。

【0026】

冷却手段２４０は、複数の冷却ユニット（端部冷却ユニット２４１および中央冷却ユニット２４２）からなり、シートガラスＳＧを冷却する。
端部冷却ユニット２４１は、シートガラスＳＧの幅方向両端部を、１０^１４．５poise以上の粘度に相当する温度に低下するように、冷却する。

【0027】

中央冷却ユニット２４２は、シートガラスＳＧの幅方向の中央部を、軟化点より高い温度から、徐冷点近傍まで冷却する。ここで、シートガラスＳＧの中央部とは、シートガラス成形後に切断される対象を除く領域であり、シートガラスＳＧの板厚が均一となるように製造される領域である。
中央冷却ユニット２４２は、例えば上下方向に３段のユニット（上段ユニット２４２ａ、中段ユニット２４２ｂ、下段ユニット２４２ｃ）からなる。上段ユニット２４２ａは成形体２１０の下端２１３から離れたシートガラスＳＧを軟化点近傍まで急冷し、中段ユニット２４２ｂおよび下段ユニット２４２ｃは、緩やかな冷却により、シートガラスＳＧを徐冷点近傍まで冷却する。

【0028】

徐冷炉２０２は、壁２０３を有している。壁２０３は、徐冷炉２０２のシートガラスＳＧが搬送される炉内と、外空間の炉外とを区画している。徐冷炉２０２には、複数の搬送部材２５０１、２５０２、…、２５０ｎと、複数の温度調整装置２７０１、２７０２、２７０ｎと、複数の仕切り板２０２１、２０２２、…、２０２ｎとが設けられている。
徐冷炉２０２は、仕切り板２０２１により下部成形炉２０１Ｂと仕切られており、徐冷炉２０２の内部空間は、仕切り板２０２１以外の複数の仕切り板２０２２、…、２０２ｎにより高さ方向に複数の空間に仕切られている。複数の仕切り板２０２１、２０２２…、２０２ｎにより仕切られた各空間にそれぞれ搬送部材２５０１、２５０２、…、２５０ｎ、複数の温度調整装置２７０１、２７０２、…、２７０ｎが設けられている。具体的には、仕切り板２０２１および仕切り板２０２２により仕切られた空間に搬送部材２５０１および温度調整装置２７０１が設けられ、仕切り板２０２２および仕切り板２０２３により仕切られた空間に搬送部材２５０２および温度調整装置２７０２が設けられている。
仕切り板２０２２と仕切り板２０２ｎの間も図示されない仕切り板により仕切られており、仕切られた各空間に他の図示されない搬送部材および温度調整装置が同様に設けられている。なお、最も下部の搬送部材２５０ｎおよび温度調整装置２７０ｎは最も下部の仕切り板２０２ｎの下部の空間に設けられている。

【0029】

各搬送部材２５０１、２５０２、…、２５０ｎは、シートガラスＳＧの厚さ方向の両側に設けられ、炉壁の外部において図示しない軸受により片持ち支持される１対の回転軸と、各回転軸の先端に取り付けられた１対の搬送ローラとを備える。各温度調整装置２７０１、２７０２、…、２７０ｎは、シートガラスＳＧの厚さ方向の両側に設けられた１対のヒータからなる。各ヒータはシートガラスＳＧの幅方向に複数の熱源を備え、それぞれ加熱量が調整可能である。複数の熱源は例えばクロム系発熱線等である。

【0030】

上記冷却部材２３０、冷却装置２４０および温度調整装置２７０１、２７０２、…、２７０ｎにより、例えば、以下のように、シートガラスＳＧが、予め設計された温度プロファイルに対応した温度分布を持つように、冷却する。
粘性領域では、例えば、シートガラスの幅方向の端部の温度が中央領域の温度より低く、且つ、中央領域の温度が均一になるような温度プロファイル（第１プロファイル）に設計される。これにより、幅方向の収縮を抑えつつ、シートガラスの板厚を均一にすることができる。
粘弾性領域では、例えば、シートガラスの温度が中央部から端部に向かって幅方向に漸減するような温度プロファイル（第２プロファイル）に設計される。
ガラス歪点の近傍の温度領域では、シートガラスの幅方向の端部の温度と中央部の温度とが略均一になるような温度プロファイルに設計される。
上記の設計された温度プロファイルに従うようにシートガラスの温度を管理することにより、シートガラスの反り及び歪（残留応力）を低減することができる。なお、シートガラスの中央領域は、板厚を均一にする対象の部分を含む領域であり、シートガラスの端部は、製造後に切断される対象の部分を含む領域である。

【0031】

以上説明したとおり、シートガラスは、反り及び歪が許容値を超えないように、上述の徐冷工程が実施される。この徐冷工程において、シートガラスとの接触部からの熱伝導、シートガラスからの輻射熱、徐冷炉２０２内の雰囲気からの熱伝導により、搬送ローラの回転軸の炉壁から徐冷炉２０２内へ突出する部分が加熱される。一方、炉壁は断熱性が高いため、徐冷炉２０２の外部は徐冷炉２０２内よりも低温に維持されている。
本願発明者は、炉壁の近傍において、回転軸の長さ方向の温度勾配が大きくなり、温度勾配の大きさに応じて回転軸に生じる応力が大きくなるという知見を得て、回転軸に発生する応力を、使用環境下における許容応力以下とするため、回転軸の温度勾配を調整することを検討した。

【0032】

本発明では、設計された温度プロファイルに及ぼす影響ができるだけ小さくなり、かつ、回転軸の長さ方向の温度勾配の最大値が所定値以下となるように、具体的には、２５００℃／ｍ以下となるように、回転軸の温度を制御している。以下、実施の形態に基づき説明する。

【0033】

図５は、搬送部材２５０１、２５０２、…、２５０ｎの１つの断面図である。
搬送ローラ３０は、徐冷炉２０２内において、シートガラスＳＧと接触し、シートガラスＳＧを下方に搬送する。搬送ローラ３０は回転軸３１の先端部に固定されている。搬送ローラ３０は例えば無機繊維を固めて形成することができる。

【0034】

回転軸３１は中空の管状である。回転軸３１の一端は閉塞されており、回転軸３１の閉塞端の外周部には搬送ローラ３０が固定されている。回転軸３１の中間部は徐冷炉２０２の壁２０３に設けられた貫通孔に回転可能に挿通されている。すなわち、回転軸３１は壁２０３を貫通している。回転軸３１の搬送ローラ３０と反対側の端部は壁２０３の外部において図示しない軸受により片持ち支持されるとともに、図示しない排出管に接続されている。排出管は後述するように、回転軸３１に供給された熱媒体を排出するのに用いられる。
回転軸３１には、耐熱性に優れ硬度も高い材料を用いることができる。例えばオーステナイト系ステンレス鋼を回転軸３１に用いることができる。具体的には、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６を用いることができる。なお、回転軸３１の全長は例えば１５００ｍｍ以下であり、炉内への挿入量は例えば５００ｍｍ以下、外径を例えば５０ｍｍ以下、内径を例えば外径の５０〜８０％とすることができる。

【0035】

回転軸３１の中空の内部には、回転軸３１の内径よりも小径のインナーパイプ３２が回転軸３１の内壁と離間して配置されている。インナーパイプ３２の搬送ローラ３０側の端部は開口しており、その開口端は回転軸３１の閉塞端から離間している。インナーパイプ３２の開口端と反対側の端部は壁２０３の外部において図示しない供給管に接続されている。供給管は後述するように、インナーパイプ３２から回転軸３１に熱媒体を供給するのに用いられる。熱媒体は気体でも液体でもよいが、液体は熱容量が大きく、回転軸３１の温度を下げすぎるおそれがあるため、気体であることが好ましい。

【0036】

本実施形態においては、壁２０３の外部からインナーパイプ３２に熱媒体が供給される。熱媒体は回転軸３１の搬送ローラ３０側の端部からインナーパイプ３２の外側面と回転軸３１の内壁面との間の隙間を通って壁２０３側に流れ、徐冷炉２０２の外部へ排出される。熱媒体は、回転軸３１の搬送ローラ３０側の端部の熱を、搬送ローラ３０と反対側の端部に移動させるための媒体である。すなわち、回転軸３１の搬送ローラ３０側の端部において熱媒体が熱を吸収し回転軸の温度を低下させるとともに、温度上昇した熱媒体が徐冷炉２０２の外部に向かって回転軸３１の長さ方向に流れることで、回転軸３１の搬送ローラ３０側の端部から回転軸３１の長さ方向に熱が移動する。これにより、搬送ローラ３０のシートガラスＳＧとの接触部からの熱伝導に起因する回転軸３１の長さ方向の温度勾配を低く抑えることができる。本実施形態においては、熱媒体の流量を制御することで、回転軸３１の長さ方向の温度勾配が小さくなるように調整する。これにより、温度勾配に起因して回転軸３１に作用する応力を低下させることができ、回転軸３１の変形を防止することができる。ここで、回転軸３１の長さ方向の温度勾配の最大値が２５００℃／ｍ以下となるように調整することが好ましい。徐冷炉２０２内の雰囲気温度（７００℃〜８５０℃）における回転軸３１の許容応力よりも、温度勾配が２５００℃／ｍ以下のときに回転軸３１に作用する応力が小さいからである。
なお、図示しないヒータ等の熱源により回転軸３１を加熱することで、回転軸３１の温度勾配を小さくしてもよい。

【0037】

徐冷炉２０２の回転軸が挿通される貫通孔から回転軸３１のローラ３０側に延在し、回転軸３１の外側面を被覆する断熱材３３が設けられていることが好ましい。断熱材３３は、回転軸３１が配置される徐冷炉２０２内の雰囲気の温度における耐熱性を備える材料（例えば耐熱レンガ、耐火断熱レンガ、無機繊維等）を用いることができる。断熱材３３は回転軸３１の外側面を被覆するように円筒形に形成することができるが、円筒状である必要はない。また、断熱材３３は回転軸３１の外側の全面を被覆する必要はなく、所望の温度勾配が得られるよう、回転軸３１の徐冷炉２０２内側の部分において、少なくとも壁２０３側の端部を被覆することが好ましい。

【0038】

断熱材３３を設けることで、シートガラスからの輻射熱や徐冷炉２０２内の雰囲気からの熱伝導による回転軸３１の温度上昇を抑えることができる。これにより、断熱材３３によって被覆された部分における回転軸３１の長さ方向の温度勾配を低くすることができる。
断熱材３３のローラ３０側の端部の位置における、回転軸３１の温度勾配は１３００℃／ｍ以下であることが好ましい。断熱材３３のローラ３０側の端部の位置では、回転軸３１の断熱材３３により被覆されている部分と被覆されていない部分とで温度差が大きくなり、温度勾配が大きくなる傾向にある。また、回転軸３１の断熱材３３により被覆されていない部分は徐冷炉２０２内の雰囲気温度（７００℃〜８５０℃）にさらされて高温となるため、許容応力が小さくなるためである。温度勾配が１３００℃／ｍ以下のときに回転軸３１に作用する応力は、徐冷炉２０２内のシートガラスＳＧの下端部近傍の雰囲気温度（７００℃以上）における許容応力よりも小さい。

【実施例】

【0039】

以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
徐冷炉における搬送部材の回転軸を上述の図５に示す構造とした。回転軸の長さ方向における、断熱材の炉壁からの長さを０．２６ｍとし、徐冷炉内の温度を８００℃とし、徐冷炉の外部の温度を３０℃とし、回転軸の熱伝導率はＳＵＳ３０４を想定して熱伝導率Ｗ／（ｍ・Ｋ）=0.013＊温度（℃）+15とし、断熱材の熱伝導率を０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）として回転軸の許容応力を計算した。

【0040】

＜比較例＞
回転軸の長さ方向における、断熱材の炉壁からの長さを０．２６ｍより短くし（０．２ｍ以下０．１ｍ以上）、徐冷炉内の温度を８００℃とし、徐冷炉の外部の温度を３０℃とし、回転軸の熱伝導率はＳＵＳ３０４を想定して熱伝導率Ｗ／（ｍ・Ｋ）=0.013＊温度（℃）+15、断熱材の熱伝導率を０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）として回転軸の許容応力を計算した。

【0041】

図６は回転軸の長さ方向の位置と温度の関係を示す図である。回転軸の長さ方向の位置を横軸、温度を縦軸とした。回転軸の長さ方向の位置は、炉壁を基準として徐冷炉側を正とした。実施例を実線、比較例を破線で示す。
実施例では、断熱材の炉壁の位置で回転軸の長さ方向の温度勾配が最大となり、その最大値は２５００℃／ｍであった。また、断熱材のローラ側の端部の位置における回転軸の長さ方向の温度勾配は１２５０℃／ｍであった。
比較例では、断熱材の炉壁の位置で回転軸の長さ方向の温度勾配が最大となり、その最大値は３６００℃／ｍであった。また、断熱材のローラ側の端部の位置における回転軸の長さ方向の温度勾配は２３５０℃／ｍであった。

【0042】

図７は図６の回転軸の温度における、回転軸の長さ方向の位置と回転軸の応力の関係を示す図である。実施例では、比較例よりも温度勾配の最大値が小さいために、回転軸に作用する応力が小さくなることがわかる。

【0043】

以上、本発明のガラス基板の製造方法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。

【符号の説明】

【0044】

３０ ローラ
３１ 回転軸
３２ インナーパイプ
３３ 断熱材
１００ 熔解装置
１０１ 熔解槽
１０２ 清澄槽
１０３ 攪拌槽
１０４、１０５ 移送管
１０６ ガラス供給管
２００ 成形装置
２０１ 成形炉
２０２ 徐冷炉
２１０ 成形体
２１２ 溝
２１３ 下方端部
２２０ 雰囲気仕切り部材
２３０ 冷却部材
２４０ 冷却装置
２４１ 端部冷却ユニット
２４２ 中央冷却ユニット
２４２ａ 上段ユニット
２４２ｂ 中段ユニット
２４２ｃ 下段ユニット
２５０１、２５０２、…、２５０ｎ 搬送部材
２７０１、２７０２、２７０ｎ 温度調整装置
３００ 切断装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】