特許 6722021 ガラス基板の製造方法、およびガラス熔解装置

(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】6722021

(24)【登録日】2020年6月23日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】ガラス基板の製造方法、およびガラス熔解装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/03 20060101AFI20200706BHJP

【ＦＩ】

   C03B5/03

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-70850(P2016-70850)

(22)【出願日】2016年3月31日

(65)【公開番号】特開2017-178728(P2017-178728A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年3月6日

(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】 若土 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１５７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２５０９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５１８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５５３６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ １／００−５／４４

８／００−８／０４

１９／１２−２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽でガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスを用いてシートガラスを成形する成形工程と、を備え、
前記熔解工程は、
前記熔解槽に貯留された熔融ガラスを、前記熔解槽の側壁を貫通するよう配置された電極体の対を用いて加熱するステップと、
前記側壁の外側から前記電極体に冷却ガスを吹き付けて前記電極体を冷却するステップと、を有し、
前記加熱するステップでは、前記電極体を前記側壁の内側に向けて押し込んだ状態で前記熔融ガラスを加熱し、
前記冷却するステップでは、前記電極体よりも前記側壁の外側に、前記電極体に向けて延びるよう配置された冷却管内に、前記冷却ガスを流して前記電極体に吹き付け、
前記冷却管は、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記電極体に追随して移動するよう、前記側壁の外側と内側とを結ぶ方向に沿って伸縮すること特徴とするガラス基板の製造方法。

【請求項2】

前記冷却管は、前記冷却ガスが導入される第１の管と、前記第１の管に接続され、前記電極体に接近して配置される前記端を有する第２の管と、を有し、
前記第１の管と前記第２の管は互いに嵌め合わせられ、前記第２の管が前記第１の管に対し相対的に移動することで前記冷却管は伸縮する、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。

【請求項3】

前記電極体は、前記熔融ガラスと接するよう配置される第１の電極要素と、前記側壁の外側から前記第１の電極要素に当接するよう配置される第２の電極要素と、を有し、
前記加熱するステップでは、前記第２の電極要素を前記側壁の内側に向けて押し込むことで前記第１の電極要素が押し込まれ、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記第２の電極要素に追随して移動するよう前記冷却管を伸縮させる、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】

前記電極体は、前記熔解槽の側壁の厚さよりも長い長さを有している、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。

【請求項5】

ガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくるガラス熔解装置であって、
熔融ガラスを貯留する熔解槽であって、前記熔解槽の側壁を貫通するよう配置された、前記熔融ガラスを通電加熱する電極体の対を有する熔解槽と、
前記電極体を前記側壁の内側に向けて押し込む押込装置と、
前記側壁の外側から冷却ガスを前記電極体に吹き付けて前記電極体を冷却する冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は、前記電極体よりも前記側壁の外側に前記電極体に向けて延びるよう配置された、前記冷却ガスが流れる冷却管を有し、
前記冷却管は、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記電極体に追随して移動するよう、前記側壁の外側と内側とを結ぶ方向に沿って伸縮することを特徴とするガラス熔解装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス基板の製造方法、およびガラス熔解装置に関する。

【背景技術】

【0002】

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等に用いられるガラス基板は、一般に、熔解槽に投入されたガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくり、脱泡等の清澄を行った後、シート状に成形し、切断することにより製造される。熔融ガラスをつくる熔解工程では、熔解槽に蓄えられた熔融ガラスは、熔解槽の側壁に設けられた１対の電極体を用いて通電されることで、ジュール熱を発生し、加熱される。電極体は、例えば、酸化錫、モリブデン等の耐熱性材料から構成されている。酸化錫、モリブデン等を用いた電極体は、熔融ガラスに侵食され、溶損するため、熔融ガラスに接する先端位置が経時的に熔解槽の外側に後退する。このため、従来、熔解槽の側壁を貫通するよう電極体を配置し、電極体の先端位置が所定位置に保持されるよう、側壁の外側から電極体を押し込むことが知られている（特許文献１）。

【0003】

ところで、電極体は、熔解工程の間、熔融ガラスに接しているため、高温になりすぎないよう、側壁の外側から冷却ガスを吹き付けることで冷却される場合がある。冷却ガスは、例えば、側壁の外側に配置されたパイプ内に供給され、電極体の近傍に配置されたパイプの先端から放出されることで、電極体に冷却ガスが吹き付けられる。このようなパイプには、例えば、ゴムホースのような可撓性を有する部材が用いられ、螺旋状に巻かれる等、予め撓ませた状態で側壁の外側に配置される。これにより、電極体の先端位置の後退に伴って押し込まれたときに、パイプの先端が電極体に追随して移動することができ、電極体とパイプとの間に適切な間隔が保持され、冷却性能を維持することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１５５３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、電極体の押し込み量が大きい場合、電極体に追随して移動するパイプの移動量も大きくなるため、予め撓ませたパイプの形態が崩れ、パイプが捻れたり、折れ曲がったりする場合がある。このため、パイプ内を流れる冷却ガスの配管抵抗が大きくなり、冷却性能が発揮され難くなる場合がある。電極体を十分に冷却できないと、電極体が熔融ガラスに侵食されやすく、電極体が早期に減耗してしまう。

【0006】

本発明は、熔解槽の側壁を貫通するよう配置され、側壁の外側から押し込まれた電極体を十分に冷却することのできるガラス基板の製造方法およびガラス熔解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】

【0007】

本発明は、下記（１）〜（５）を提供する。
（１）ガラス基板の製造方法であって、
熔解槽でガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスを用いてシートガラスを成形する成形工程と、を備え、
前記熔解工程は、
前記熔解槽に貯留された熔融ガラスを、前記熔解槽の側壁を貫通するよう配置された電極体の対を用いて加熱するステップと、
前記側壁の外側から前記電極体に冷却ガスを吹き付けて前記電極体を冷却するステップと、を有し、
前記加熱するステップでは、前記電極体を前記側壁の内側に向けて押し込んだ状態で前記熔融ガラスを加熱し、
前記冷却するステップでは、前記電極体よりも前記側壁の外側に、前記電極体に向けて延びるよう配置された冷却管内に、前記冷却ガスを流して前記電極体に吹き付け、
前記冷却管は、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記電極体に追随して移動するよう、前記側壁の外側と内側とを結ぶ方向に沿って伸縮することを特徴とするガラス基板の製造方法。

【0008】

（２）前記冷却管は、前記冷却ガスが導入される第１の管と、前記第１の管に接続され、前記電極体に接近して配置される前記端を有する第２の管と、を有し、
前記第１の管と前記第２の管は互いに嵌め合わせられ、前記第２の管が前記第１の管に対し相対的に移動することで前記冷却管は伸縮する、前記（１）に記載のガラス基板の製造方法。

【0009】

（３）前記電極体は、前記熔融ガラスと接するよう配置される第１の電極要素と、前記側壁の外側から前記第１の電極要素に当接するよう配置される第２の電極要素と、を有し、
前記加熱するステップでは、前記第２の電極要素を前記側壁の内側に向けて押し込むことで前記第１の電極要素が押し込まれ、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記第２の電極要素に追随して移動するよう前記冷却管を伸縮させる、前記（１）または前記（２）に記載のガラス基板の製造方法。

【0010】

（４）前記電極体は、前記熔解槽の側壁の厚さよりも長い長さを有している、前記（１）から前記（３）のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。

【0011】

（５）ガラス原料を熔解し、熔融ガラスをつくるガラス熔解装置であって、
熔融ガラスを貯留する熔解槽であって、前記熔解槽の側壁を貫通するよう配置された、前記熔融ガラスを通電加熱する電極体の対を有する熔解槽と、
前記電極体を前記側壁の内側に向けて押し込む押込装置と、
前記側壁の外側から冷却ガスを前記電極体に吹き付けて前記電極体を冷却する冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は、前記電極体よりも前記側壁の外側に前記電極体に向けて延びるよう配置された、前記冷却ガスが流れる冷却管を有し、
前記冷却管は、前記電極体に接近して配置される前記冷却管の端が前記電極体に追随して移動するよう、前記側壁の外側と内側とを結ぶ方向に沿って伸縮することを特徴とするガラス熔解装置。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、熔解槽の側壁を貫通するよう配置され、側壁の外側から押し込まれた電極体を長期間にわたり冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。

【図2】図１に示す熔解工程から切断工程までを行う装置を模式的に示す図である。

【図3】ガラス熔解装置の熔解槽を説明する図である。

【図4】ガラス熔解装置を側方から見て示す図である。

【図5】ガラス熔解装置を側壁の外側から見て示す図である。

【図6】（ａ）は、ガラス熔解装置の冷却管の収縮した状態を示す図であり、（ｂ）は、冷却管の伸長した状態を示す図である。

【図7】（ａ）は、短小化した第１の電極要素を押し込んだ状態を説明する図であり、（ｂ）は、第２の電極要素を追加して押し込んだ状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本実施形態のガラスの製造方法について説明する。図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
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、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。

【0015】

図２は、熔解工程（ＳＴ１）から切断工程（ＳＴ７）まで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２００と、成形装置３００と、切断装置４００と、を有する。熔解装置２００は、熔解槽２０１と、清澄槽２０２と、攪拌槽２０３と、第１配管２０４と、第２配管２０５と、押込装置２２０と、冷却装置２４０とを主に有する。押込装置２２０および冷却装置２４０については、後で詳細に説明する。

【0016】

熔解工程（ＳＴ１）では、熔解槽２０１内に供給されたガラス原料を、バーナー２０６（図３参照）から発する火焔で加熱して熔解することで、熔融ガラスＭＧが作られる。この後、電極体２０８（図３参照）を用いて熔融ガラスＭＧが通電加熱される。
清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽２０２において行われる。清澄槽２０２内の熔融ガラスＭＧが加熱されることにより、熔融ガラスＭＧ中に含まれるＯ_２等の気泡は、清澄剤の還元反応により生成される酸素を吸収して成長し、液面に浮上して放出される。あるいは、気泡中の酸素等のガス成分が、清澄剤の酸化反応のために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、第１配管２０４を通って供給された攪拌槽２０３内の熔融ガラスＭＧがスターラを用いて攪拌されることにより、ガラス成分の均質化が行われる。
供給工程（ＳＴ４）では、第２配管２０５を通して熔融ガラスＭＧが成形装置３００に供給される。

【0017】

成形装置３００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がシートガラスに成形され、シートガラスの流れが作られる。本実施形態では、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、熱収縮率が大きくならないように、冷却される。
切断工程（ＳＴ７）では、切断装置４００において、成形装置３００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、ガラス基板が得られる。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。この後、ガラス基板は、端面の研削および研磨がされた後、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、検査合格品のガラス基板が最終製品として梱包される。なお、切断工程（ＳＴ７）は、ガラス基板の製造方法において、必須の工程ではなく、この場合、シートガラスは、本実施形態で製造されるガラス基板とされる。そのようなガラス基板として、例えば、ロール状に巻き取られた長尺状のシートガラスが挙げられる。

【0018】

図３は、熔解工程を行う熔解槽２０１を説明する図である。
熔解槽２０１は、耐火レンガである耐火物部材により構成された壁２１０を有する。熔解槽２０１は、壁２１０で囲まれた内部空間を有する。熔解槽２０１の内部空間は、ガラス原料が熔解してできた熔融ガラスＭＧを加熱しながら貯留する液槽Ｂと、熔融ガラスＭＧの上方に形成され、ガラス原料が投入される、気相である上部空間Ａとを有する。
上部空間Ａの壁２１０には、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２０６が設けられる。バーナー２０６は火炎によって上部空間Ａの耐火物部材を加熱して壁２１０を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁２１０の輻射熱により、また、高温となった気相の雰囲気により加熱されて熔解する。

【0019】

熔解槽２０１の液槽Ｂの向かい合う壁２１０，２１０には、それぞれ３つの貫通孔２１０ａが設けられている。貫通孔２１０ａには、酸化錫あるいはモリブデン等の耐熱性を有する導電性材料で構成された３対の電極体２０８が配置されている。本実施形態においては、電極体２０８は酸化錫により構成されている。３対の電極体２０８はいずれも、貫通孔２１０ａを通して熔解槽２０１の側壁２１０の外側から液槽Ｂの内壁面に向かって延びている。図示される例では、電極体２０８の寿命を延ばすために、熔解槽２０１の側壁２１０の厚さよりも長い電極体２０８が配置されている。

【0020】

３対の電極体２０８のそれぞれの対のうち、図中奥側の電極体は図示されていない。３対の電極体２０８の各対は、熔融ガラスＭＧを通してお互いに対向するように、貫通孔２１０ａに配置されている。各対の電極体２０８は、正電極、負電極となってこの電極間の熔融ガラスＭＧに電流を流す。この通電により熔融ガラスＭＧにジュール熱が発生し、熔融ガラスＭＧは自ら発するジュール熱により加熱される。熔解槽２０１では、熔融ガラスＭＧは例えば１５００℃以上に加熱される。加熱された熔融ガラスＭＧは、ガラス供給管を通して清澄槽２０２へ送られる。

【0021】

本実施形態では、熔解槽２０１には３対の電極体２０８が設けられるが、１対、２対あるいは４対以上の電極体が設けられてもよい。すなわち、本実施形態では、少なくとも一対の貫通孔２１０ａ，２１０ａの各々に電極体２０８を設けた熔解槽２０１を用い、熔解槽２０１に収容したガラス原料を熔解する。

【0022】

以下、鉛直方向をｚ軸とし、ｘｙ平面が水平面であるｘｙｚ直交座標系を用いて説明する。図３に示すように、熔解槽２０１の液槽Ｂの向かい合う壁２１０，２１０は、ｙｚ平面と平行に設けられている。
図４は、熔解槽２０１の電極体２０８及び貫通孔２１０ａ近傍のｘｚ平面に平行な断面図である。図５は、電極体２０８及び貫通孔２１０ａ近傍をｘ方向から見た正面拡大図である。図４および図５では、電極体２０８に設けられるコネクタ等の図示は省略されている。

【0023】

電極体２０８は、複数の長尺状の電極棒２０８ａを一方向に延びるように束ねた複合体であり、電極棒２０８ａの各々が熔融ガラスＭＧに通電する。図４から図５では、縦方向に４段、横方向に４列、合計１６本の電極棒２０８ａで構成されている。電極棒２０８ａからなる複合体としての電極体２０８は、本実施形態のように、縦方向に４段、横方向に４列、合計１６本の電極棒２０８ａで構成されることに限定されず、合計本数、縦方向の段数、横方向の列数は特に制限されない。例えば、電極体２０８は、１つの電極棒２０８ａで構成されてもよい。

【0024】

図４に示すように、熔解槽２０１の壁２１０は、耐火レンガである耐火物部材が積層されて構成されている。壁２１０に設けられた貫通孔２１０ａは、図示される例において、ｘ軸方向に、その中心軸線が延びるよう形成されている。この貫通孔２１０ａに電極体２０８が挿入されて設置されている。

【0025】

電極体２０８は、設置時に、先端面２０８ｆの位置が液槽Ｂの内壁面（壁２１０の内表面）の位置Ｐ０に合せられている。すなわち、電極体２０８の先端面２０８ｆと熔解槽２０１の内壁面とは段差なく隣接しており、先端面２０８ｆは、液槽Ｂの内壁面と同一の平面上に配置されている。なお、電極体２０８の先端面２０８ｆは、ある程度、貫通孔２１０ａから液槽Ｂの内側に突出するように配置しても良いが、先端面２０８ｆの位置を液槽Ｂの内壁面の位置Ｐ０に合せることで、電極体２０８の浸食および熔解槽２０１の壁２１０を構成する耐火物部材の浸食を低減することができる。

【0026】

電極体２０８は、熔融ガラスＭＧを通電加熱することで、熔融ガラスＭＧに接する先端部が熔融ガラスＭＧによって浸食されて減耗し、図４に示すように、先端面２０８ｆの位置が液槽Ｂの内壁面の位置Ｐ０よりも熔解槽２０１の側壁２１０の外側へ後退していく。このように、電極体２０８の先端面２０８ｆが液槽Ｂの内壁面から貫通孔２１０ａの内側に窪んだ状態になると、対向する電極体２０８，２０８間の電圧が上昇するだけでなく、電極体２０８の近傍の壁２１０が浸食されやすくなる。そのため、側壁２１０の外側には、電極体２０８を熔解槽２０１の内側に押し込むための押込装置２２０が設けられている。

【0027】

押込装置２２０は、電極体２０８の後端面２０８ｂに配置された水平治具２２１および垂直治具２２２と、垂直治具２２２に押圧力を作用させるウォームジャッキ２２３と、を備えている。
図５に示すように、水平治具２２１は、水平方向に隣接するすべての電極棒２０８ａに掛け渡され、電極棒２０８ａの最も上の段から最も下の段までの各段にそれぞれ設けられている。垂直治具２２２は、上下方向に隣接する水平治具２２１の各々に掛け渡されている。また、最も上の段の水平治具２２１、および最も下の段の水平治具２２１のそれぞれの両端の計４箇所には、後述する冷却管の先端が取り付けられる先端ホルダ２４４（図６参照）が設けられている。先端ホルダ２４４が設けられる水平治具２２１の部分には、図５に示されるように、後述する冷却ガスを電極体２０８に吹き付けるための孔２２１ａが形成されている。

【0028】

図４に示すように、ウォームジャッキ２２３は、フランジ部２２３ａと、押圧軸２２３ｂと、駆動部２２３ｃとを備えている。フランジ部２２３ａは、側壁２１０の外側に設けられた不図示のフレーム状の構造体の任意の位置に固定できるように設けられている。押圧軸２２３ｂは、フランジ部２２３ａに対して垂直に設けられ、外周面に台形ネジが形成されている。駆動部２２３ｃは、歯車を有するウォームギアを備えている。歯車は、内周部に台形ネジが形成されて押圧軸２２３ｂの台形ネジに螺合されている。駆動部２２３ｃに不図示のハンドルを取り付けて回転させるとウォームギアの歯車が回転し、押圧軸２２３ｂが台形ネジの作用によりフランジ部２２３ａと垂直な方向に前進及び後退する。ウォームジャッキ２２３は、押圧軸２２３ｂの先端を垂直治具２２２に当接させた状態で、押圧軸２２３ｂをｘ軸負方向に前進させることで、垂直治具２２２及び水平治具２２１を介して電極体２０８の後端面２０８ｂに押圧力を作用させる。本実施形態では、ウォームジャッキ２２３が１つ設置されているが、ウォームジャッキ２２３の設置数は２つ以上であっても良い。

【0029】

図４に示すように、電極体２０８は、先端部が熔解槽２０１の液槽Ｂの壁２１０に設けられた貫通孔２１０ａに挿入され、後端部が貫通孔２１０ａから側壁２１０の外側に突出した状態で配置される。電極体２０８の後端部の下方には、側壁２１０の外側に突出した電極体２０８の少なくとも一部を下方からｚ方向に支持する不図示の電極支持台が設けられている。図４に、電極支持台を構成する部分のうち、代表して支持部２３５を示す。支持部２３５は耐火レンガからなる。電極支持台は、支持部２３５を適切な高さに調節でき、電極体２０８の中心軸（電極棒２０８ａが延びる方向）が水平になるように支持している。

【0030】

電極体２０８は、熔解工程（ＳＴ１）において、先端面２０８ｆが熔融ガラスＭＧに接しているため、高温になりやすい。電極体２０８の温度が高くなりすぎると、熔融ガラスＭＧによる侵食が促進され、電極体２０８が早期に減耗してしまう。そのため、熔解槽２０１の側壁２１０の外側には、電極体２０８を冷却するための冷却装置２４０が設けられている。

【0031】

冷却装置２４０は、側壁２１０の外側から冷却ガスを電極体２０８に吹き付けて電極体２０８を冷却する装置である。冷却装置２４０は、主に、冷却管２４１（図６参照）を有している。冷却管２４１は、電極体２０８に向けて冷却ガスを流すための管であり、電極体２０８よりも外側（ｘ軸方向）に、電極体２０８に向けて延びるよう配置されている。図６は、冷却管２４１を説明する図であり、ｘｚ平面と平行な断面図を示す。図６（ａ）は、冷却管２４１の後述する収縮した状態を示す図であり、図６（ｂ）は、冷却管２４１の後述する伸長した状態を示す図である。図６（ａ）および図６（ｂ）では、電極体２０８を構成する電極棒２０８ａのうち、冷却ガスが直接吹き付けられる電極棒２０８ａに注目して示す。

【0032】

冷却装置２４０が備える冷却管２４１の数は、電極体２０８を均等に冷却できるよう定めることができ、１本であってもよく、複数本であってもよい。本実施形態では、図５に示される水平治具２２１の孔２２１ａのそれぞれと対応して、４本設けられている。冷却管２４１の数が複数である場合の冷却管２４１の配置位置は、電極体２０８を均等に冷却するために、ｙｚ平面において押込装置２２０を中心として互いに点対称となる位置あるいは正多角形の頂点をなす位置に、配置されることが好ましい。冷却管２４１の配置位置は、本実施形態では、電極体２０８の後端面２０８ｂの４つの頂角に位置する電極棒２０８ａと同じｙｚ平面上の位置である。なお、冷却管２４１の数は、４本に限定されず、例えば、２本、３本、５本以上であってもよい。

【0033】

冷却管２４１は、水平治具２２１に設けられた先端ホルダ２４４に、先端２４１ａが接続されることで、先端２４１ａが電極体２０８に接近して配置されており、押込装置２２０によって押し込まれる電極体２０８に追随して移動することができる。冷却管２４１の先端２４１ａは、電極体２０８との間には隙間をあけて配置され、冷却管２４１内を流れる冷却ガスは、先端２４１ａから電極体２０８に吹き付けられた後、水平治具２２１の孔２２１ａと先端ホルダ２４４との間の隙間から外気中に放出される。冷却管２４１の後端２４１ｂは、後端ホルダ２４５に接続されている。後端ホルダ２４５は、熔解槽２０１の側壁２１０の外側に設けられた不図示のフレーム状の構造体に固定された部材である。具体的には、後端２４１ｂは、構造体に設けられた後端ホルダに取り付けられることで支持されている。

【0034】

冷却管２４１は、熔解槽２０１の側壁２１０の外側と内側とを結ぶ方向に沿って伸縮するよう構成されている。冷却管２４１は、直線状に延びる形状を有し、金属、プラスチック、セラミックス等の硬質な材料で構成されていることが好ましい。側壁２１０の外側と内側とを結ぶ方向は、本実施形態ではｘ軸方向であるが、ｘ軸に対して傾斜した方向であってもよい。例えば、冷却管２４１と押込装置２２０との間隔を十分に確保するために、冷却管２４１の後端２４１ｂが、ｙｚ平面において、電極体２０８の後端面２０８ｂよりも外側に位置するよう、冷却管２４１の延びる向きがｘ軸に対して傾斜していてもよい。
冷却管２４１は、具体的に、冷却ガスが導入される第１の管２４２と、第１の管２４２に接続され、先端２４１ａを有する第２の管２４３とを有している。第１の管２４２および第２の管２４３は、図６に示される例において、互いに径が異なっていて、嵌め合わせられるようになっている。このため、第２の管２４３は第１の管２４１に対し相対的に移動することができ、冷却管２４１は伸縮することができる。冷却管２４１を構成する管の数は、２本に限定されず、３本以上であってもよい。これらの管は、隣接する管同士が、第１の管２４２および第２の管２４３と同様に、互いに嵌め合わせられるよう構成される。なお、冷却管２４１が伸縮するための構造は、上記説明したものに限定されない。例えば、冷却管２４１が延びる領域の少なくとも一部が、蛇腹状の形態を有し、冷却管２４１が延びる方向に伸縮するものであっても良い。

【0035】

冷却ガスは、後端２４１ｂから冷却管２４１内に導入される。冷却ガスは、例えば、冷却ガスが充填されたタンクから供給されてもよく、図示されない熱交換器にガスを通過させることで供給されてもよい。冷却ガスの温度は、熔解工程（ＳＴ１）における電極体２０８の温度より低いものであれば制限されず、例えば、常温、あるいは、常温より低い低温である。低温の冷却ガスが用いられる場合、冷却管２４１は、冷却管２４１の外周を被覆するよう巻きつけられた断熱部材を有していてもよい。冷却ガスには、例えば、空気、窒素、希ガス等が用いられる。

【0036】

本実施形態では、熔解工程（ＳＴ１）において、熔解槽２０１の液槽Ｂの壁２１０の貫通孔２１０ａに電極体２０８を配置した後、熔解槽２０１内にガラス原料が供給される。ガラス原料は、バーナー２０６が発する火焔によって加熱されて熔解し、熔融ガラスＭＧが液槽Ｂに蓄えられる。その後、電極体２０８を用いて熔融ガラスＭＧが通電加熱される。熔解工程（ＳＴ１）では、電極体２０８が高温になりすぎないよう、冷却装置２４０を用いて電極体２０８の冷却が行われる。具体的には、冷却管２４１内に冷却ガスを流し、電極体２０８に吹き付けることで冷却を行う。これにより、電極体２０８の温度が高くなりすぎるのを抑え、熔融ガラスＭＧによる侵食が促進されることで生じる電極体２０８の早期の減耗を抑制することができる。

【0037】

他方、熔融ガラスＭＧの通電加熱を継続することで、電極体２０８は熔融ガラスＭＧによって浸食され、電極体２０８の先端面２０８ｆの位置は初期の位置Ｐ０から、経時的に、貫通孔２１０ａの内側へ後退する。このため、短小化した電極体２０８は、押込装置２２０を用いて熔解槽２０１の内側に押し込まれる。具体的には、水平治具２２１及び垂直治具２２２を介して、ウォームジャッキ２２３の押圧軸２２３ｂにより、電極体２０８の後端面２０８ｂを押圧する。これによって、電極体２０８の先端面２０８ｆを液槽Ｂの内壁面の位置Ｐ０に合わせることができ、電極体２０８の浸食および熔解槽２０１の壁２１０を構成する耐火物部材の浸食を低減することができる。また、押し込まれる電極体２０８に追随して冷却管２４１の先端２４１ａが移動し、冷却管２４１は、熔解槽２０１の側壁２１０の内側と外側とを結ぶ方向に沿って伸長される。このため、冷却管２４１内を流れる冷却ガスの配管抵抗を増加させることなく、冷却管２４１と電極体２０８との間の隙間が適切に保たれる。これにより、冷却装置２４０による電極体２０８に対する冷却性能を維持することができる。また、冷却管２４１の先端２４１ａを電極体２０８に密着させ続けられるので、冷却ガスを拡散させずに電極体２０８に届けることができる。

【0038】

以上、本発明のガラス基板の製造方法およびガラス熔解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。

【0039】

例えば、電極体は、複数の電極要素から構成されていてもよい。上記実施形態では、電極体２０８を１つの部材として説明したが、複数の電極要素から構成される電極体として、上記実施形態の電極体２０８（第１の電極要素）と、電極体２０８に側壁２１０の外側から当接するよう配置される別の電極体（第２の電極要素）２０９（図７参照）と、から構成される電極体を用いることができる。図７は、図６の変形例を示す図であり、ｘｚ平面と平行な断面図を示す。図７（ａ）は、短小化した電極体２０８を押し込んだ状態を説明する図であり、図７（ｂ）は、電極体２０９を電極体２０８に当接する配置して押し込んだ状態を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、電極体２０９を構成する電極棒２０９ａのうち、冷却ガスが直接吹き付けられる電極棒２０９ａに注目して示す。電極体２０９は、電極体２０８が減耗した後も継続して通電加熱を行うために、電極体２０８に継ぎ足して用いられる。電極体２０９は、例えば、電極体２０９と同様に構成される。電極体２０９を配置する際は、電極体２０８から水平治具２２１および垂直治具２２２を取り外して、電極体２０９に付け替えられる。このとき、図７（ｂ）に示されるように、冷却管２４１の第２の管２４３が第１の管２４２に対してｘ方向に移動することで、冷却管２４１は熔解槽２０１の側壁２１０の外側と内側とを結ぶ方向に収縮した状態となる。

【0040】

また、上述の実施形態では、押込装置２２０は、水平治具２２１及び垂直治具２２２を介して電極体２０８の後端面２０８ｂを押圧する構成としたが、例えば格子状の治具や板状の一体的に形成された治具を用いて電極体２０８の後端面２０８ｂを押圧しても良い。

【0041】

本実施形態で製造されるガラス基板には、歪点や徐冷点が高く良好な寸法安定性を有する無アルカリのボロアルミノシリケートガラスあるいはアルカリ微量含有ガラスが用いられる。

【0042】

本実施形態が適用されるガラス基板は、例えば以下の組成を含む無アルカリガラスからなる。
ＳｉＯ_２：５６−６５質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：１５−１９質量％
Ｂ_２Ｏ_３：８−１３質量％
ＭｇＯ：１−３質量％
ＣａＯ：４−７質量％
ＳｒＯ：１−４質量％
ＢａＯ：０−２質量％
Ｎａ_２Ｏ：０−１質量％
Ｋ_２Ｏ：０−１質量％
Ａｓ_２Ｏ_３：０−１質量％
Ｓｂ_２Ｏ_３：０−１質量％
ＳｎＯ_２：０−１質量％
Ｆｅ_２Ｏ_３：０−１質量％
ＺｒＯ_２：０−１質量％

【0043】

本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板を含むディスプレイ用ガラス基板に好適である。ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びＬＴＰＳ（低温度ポリシリコン）半導体を使用したＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板に好適である。また、本実施形態で製造されるガラス基板は、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に好適である。また、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板にも好適である。言い換えると、本実施形態のガラス基板の製造方法およびガラス熔解装置は、ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適であり、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の製造に好適である。
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。

【符号の説明】

【0044】

２０１ 熔解槽
２０８ 電極体（第１の電極要素）
２０９ 電極体（第２の電極要素）
２２０ 押込装置
２４０ 冷却装置
２４１ 冷却管
２４１ａ 先端
２４２ 第１の管
２４３ 第２の管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】