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(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】
(24)【登録日】2022-09-12
(45)【発行日】2022-09-21
(54)【発明の名称】ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置
(51)【国際特許分類】
C03B 5/225 20060101AFI20220913BHJP
【ＦＩ】
C03B5/225
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018133116
(22)【出願日】2018-07-13
(65)【公開番号】P2020011852
(43)【公開日】2020-01-23
【審査請求日】2021-06-18
(73)【特許権者】
【識別番号】598055910
【氏名又は名称】ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】508271425
【氏名又は名称】安瀚視特股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ Ｔａｉｗａｎ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８，Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＩＩＩ Ｒｏａｄ，Ａｎｎａｎ，Ｔａｉｎａｎ，７０９ Ｔａｉｗａｎ，Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
(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】鈴木 諒
【審査官】大塚 晴彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０５０１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１０７８０１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－０４７１２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１９０７５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｂ ５／１６ ー ５／２２５
(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、ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
清澄槽内で前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を備え、
前記清澄槽は、前記熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管を有し、
前記壁部には、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部には、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材が接続され、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄工程を行うとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項2】
前記清澄工程を行うとき、前記第２の空間内の雰囲気温度を、前記第１の空間内の雰囲気温度より低くする、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項3】
前記清澄工程を行うとき、前記第１の空間を囲む前記流路形成部材の第１の部分の温度を１５００℃以上にし、前記第２の空間を囲む前記流路形成部材の第２の部分の温度を１４００℃～１５００℃未満にし、前記揮発した白金族金属を前記第２の空間内で凝集させる、請求項２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項4】
前記流路は、前記第１の空間内を気体が流れる方向と、前記第２の空間内を気体が流れる方向とが異なるよう屈曲している、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】
ガラス基板製造装置であって、ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解槽と、
前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
前記清澄槽は、
熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管であって、前記壁部に、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられた清澄管と、
前記開口部と接続され、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材と、を有し、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄が行われるとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とするガラス基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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、熔融ガラス内で気泡を浮上させ、清澄管内の気相空間に気泡内のガスを放出させることが行われている。気相空間は、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族金属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）。
【0003】
清澄管の内壁のうち気相空間に接する部分は、熔融ガラスに接する部分と比べ、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族金属は、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ことが知られている。従来、気相空間と接する清澄管の壁部に、通気管が設けられている場合がある。通気管を用いて、熔融ガラスから気相空間に放出された酸素や、気相空間内に分散した白金族金属の揮発成分、さらには、気相空間内に導入された不活性なガス、の一部を排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特表２００６－５２２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
通気管は、清澄管の外に突出した形状を有しているため、清澄管と比べ温度が低くなりやすい。このため、通気管内を流れる白金族金属の揮発成分は、通気管内で過飽和状態となって凝集し、通気管の内壁に析出する場合がある。析出した白金族金属の凝集物は、時間の経過とともに成長し、自重により通気管の内壁から剥がれ、清澄管内の熔融ガラスに落下するおそれがある。白金族金属の凝集物（白金異物）が熔融ガラスに混入することで、ガラス基板の品質が低下するという問題がある。
【0006】
本発明は、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄槽を用いて熔融ガラスの清澄を行う際に、壁部から揮発し、通気管内で凝集した白金族金属の凝集物が熔融ガラスに混入することを抑制できるガラス基板の製造方法、及びガラス基板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】
【0007】
本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
清澄槽内で前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を備え、
前記清澄槽は、前記熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管を有し、
前記壁部には、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部には、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材が接続され、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄工程を行うとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とする。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
清澄槽内で前記熔融ガラスの清澄を行う清澄工程と、を備え、
前記清澄槽は、前記熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管を有し、
前記壁部には、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部には、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材が接続され、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄工程を行うとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とする。
【0008】
前記清澄工程を行うとき、前記第２の空間内の雰囲気温度を、前記第１の空間内の雰囲気温度より低くすることが好ましい。
【0009】
前記清澄工程を行うとき、前記第１の空間を囲む前記流路形成部材の第１の部分の温度を１５００℃以上にし、前記第２の空間を囲む前記流路形成部材の第２の部分の温度を１４００℃～１５００℃未満にし、前記揮発した白金族金属を前記第２の空間内で凝集させることが好ましい。
【0010】
前記流路は、前記第１の空間内を気体が流れる方向と、前記第２の空間内を気体が流れる方向とが異なるよう屈曲していることが好ましい。
【0011】
本発明の別の一態様は、ガラス基板製造装置であって、
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解槽と、
前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
前記清澄槽は、
熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管であって、前記壁部に、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられた清澄管と、
前記開口部と接続され、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材と、を有し、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄が行われるとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とする。
ガラス原料を熔解して熔融ガラスをつくる熔解槽と、
前記熔融ガラスの清澄を行う清澄槽と、を備え、
前記清澄槽は、
熔融ガラスの液面の上方に形成される気相空間と接し、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄管であって、前記壁部に、前記気相空間と前記清澄管の外部とを連通する開口部が設けられた清澄管と、
前記開口部と接続され、前記開口部を通過した前記気相空間内の気体の流路を形成する流路形成部材と、を有し、
前記流路は、前記開口部を通過した前記気体が流れる第１の空間と、前記第１の空間の下流側に位置し、前記第１の空間を流れた前記気体が流れる第２の空間と、を有し、
水平方向に沿った前記第１の空間の出口の位置は、前記開口部の側の前記第１の空間の底部の水平方向の範囲と重なっておらず、
前記清澄が行われるとき、前記壁部から揮発した白金族金属を含む、前記気相空間内の気体の一部が前記開口部を通過して前記第１の空間内に流れ、前記第１の空間内の雰囲気温度を前記揮発した白金族金属の凝集を抑制する温度以上にする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、白金族金属を含む材料から構成された壁部を備える清澄槽を用いて熔融ガラスの清澄を行う際に、壁部から揮発し、通気管内で凝集した白金族金属の凝集物が熔融ガラスに混入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】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。
【図2】本実施形態の熔解工程から切断工程までの各工程を行う装置を模式的に示す図である。
【図3】清澄槽を示す外観斜視図である。
【図4】気体の流れ方向に沿った流路形成部材の断面を示す図である。
【図5】流路形成部材の変形例を示す図である。
【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。
【0015】
（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、ガラス基板製造装置及び熔融ガラスの清澄槽について説明する。本実施形態には、後述する種々の実施形態が含まれる。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、及びイリジウムのいずれか１種、あるいは、これらのうちの２種以上の合金、である。
以下、本実施形態のガラス基板の製造方法、ガラス基板製造装置及び熔融ガラスの清澄槽について説明する。本実施形態には、後述する種々の実施形態が含まれる。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、及びイリジウムのいずれか１種、あるいは、これらのうちの２種以上の合金、である。
【0016】
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。
【0017】
熔解工程（ＳＴ１）は熔解槽で行われる。熔解工程（ＳＴ１）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。
【0018】
清澄工程（ＳＴ２）は、清澄槽内で熔融ガラスの清澄を行う。熔融ガラスは、少なくとも気相空間（後述）と接する壁部が白金族金属で構成された清澄槽内に供給される。清澄工程（ＳＴ２）では、清澄槽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と合体して体積が大きくなり、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、清澄槽内の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℃にして行われる。
【0019】
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溶け込むことで、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。
【0020】
均質化工程（ＳＴ３）では、清澄槽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。
【0021】
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。後で参照する図２には、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形を行う成形装置が示されている。
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。
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。後で参照する図２には、オーバーフローダウンドロー法を用いて成形を行う成形装置が示されている。
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。
【0022】
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。
【0023】
熔解工程（ＳＴ１）から切断工程（ＳＴ６）までの各工程は、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図である。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１０２と、攪拌槽１０３と、ガラス供給管１０４、１０５、１０６と、を有する。成形装置２００は、熔融ガラスをオーバーフローさせて板状に成形するための成形体２０１を備えている。
【0024】
（清澄工程および清澄槽）
次に、清澄工程（ＳＴ２）および清澄槽１０２について、より詳細に説明する。
図３に、清澄槽１０２の外観斜視図を示す。清澄槽１０２は、清澄槽１０２の本体である清澄管１０２ａと、流路形成部材２１０と、を有している。
次に、清澄工程（ＳＴ２）および清澄槽１０２について、より詳細に説明する。
図３に、清澄槽１０２の外観斜視図を示す。清澄槽１０２は、清澄槽１０２の本体である清澄管１０２ａと、流路形成部材２１０と、を有している。
【0025】
清澄管１０２ａは、例えば、白金族金属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。清澄工程（ＳＴ２）では、ガラス供給管１０４から清澄管１０２ａ内に供給された熔融ガラスＧは、清澄管１０２ａ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１０２ａには、熔融ガラスＧの液面に対して上方の位置に、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、気泡Ｂ内のガスが放出される。
気相空間Ｓと接する清澄管１０２ａの壁部には、気相空間Ｓと清澄管１０２ａの外部とを連通する開口部１０２ｂが設けられている。開口部１０２ｂには流路形成部材２１０が接続されている。気相空間Ｓに放出されたガスの一部は、開口部１０２ｂを通過し、さらに、流路形成部材２１０を通って清澄管１０２ａの外に排出される。
気相空間Ｓと接する清澄管１０２ａの壁部には、気相空間Ｓと清澄管１０２ａの外部とを連通する開口部１０２ｂが設けられている。開口部１０２ｂには流路形成部材２１０が接続されている。気相空間Ｓに放出されたガスの一部は、開口部１０２ｂを通過し、さらに、流路形成部材２１０を通って清澄管１０２ａの外に排出される。
【0026】
清澄管１０２ａの長手方向の両端のそれぞれには、清澄管１０２ａの表面から外周側に突出した円板状のフランジ１０２ｅ，１０２ｆが設けられている。フランジ１０２ｅ，１０２ｆ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１０２ａの周上に均一に拡散する。清澄工程（ＳＴ２）において、フランジ１０２ｅ，１０２ｆ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１０２ａが発熱し、清澄管１０２ａ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１０２ｅ，１０２ｆ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１０２ａ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１０２ａ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。
【0027】
図４に、気体の流れ方向に沿った流路形成部材２１０の断面を示す。
流路形成部材２１０は、開口部１０２ｂを通過した気相空間Ｓ内の気体の流路を形成する部材である。流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料、耐火レンガ、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。図４に示す例の流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料から構成された通気管２１１と、後述する耐火レンガ２２２ａから構成された壁部材と、を有している。
流路形成部材２１０は、開口部１０２ｂを通過した気相空間Ｓ内の気体の流路を形成する部材である。流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料、耐火レンガ、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。図４に示す例の流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料から構成された通気管２１１と、後述する耐火レンガ２２２ａから構成された壁部材と、を有している。
【0028】
通気管２１１は、流路形成部材２１０の入り口を形成する。通気管２１１は、例えば、清澄管１０２ａの頂部に設けられている。通気管２１１の形状は、清澄管１０２ａから真っすぐ延びた煙突状の形状である。なお、通気管２１１の揮発を防止するために、通気管２１１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。
【0029】
通気管２１１が設けられる清澄管１０２ａの位置は、例えば、清澄管１０２ａの長手方向中央位置である。通気管２１１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２１１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。
【0030】
流路形成部材２１０の壁部材は、清澄管１０２ａの周りに清澄管１０２ａを囲むように配置されたレンガ層を構成する複数の耐火レンガのうちの一部の耐火レンガ２２２ａである。すなわち、流路形成部材２１０の壁部材は、レンガ層の一部をなしている。なお、レンガ層は、清澄管１０２ａ内の熔融ガラスを保温するための構造体であり、複数の耐火レンガからなる。レンガ層は、例えば、耐火レンガが図４の上下方向に積み重ねられ、複数の層を有する。図４には、流路形成部材２１０とともに、レンガ層の一部が図示されている。
【0031】
耐火レンガ２２２ａは、図４に示す例において、通気管２１１を外側から囲むよう配置される。また、耐火レンガ２２２ａは、開口部１０２ｂを通過した気体が流れる第１の空間２２０と、第１の空間２２０の下流側に位置し、第１の空間２２０を流れた気体が流れる第２の空間２２１と、を有する流路が形成されるよう配置されている。本実施形態において、第１の空間２２０内の雰囲気温度は、白金族金属の揮発成分の凝集を抑制する温度以上にされる。このため、気相空間Ｓから流路形成部材２１０内に流れた白金族金属の揮発成分は、第１の空間２２０内で凝集することが抑制される。なお、白金族金属の揮発成分の凝集を抑制する温度とは、具体的に、第１の空間２２０内の雰囲気中の揮発成分の蒸気圧が飽和蒸気圧未満となる温度をいう。
そして、本実施形態において、水平方向に沿った第１の空間２２０の出口２２０ｂの位置は、図４に示すように、開口部２０２ｂの側の第１の空間２２０の底部２２０ａの水平方向の範囲Ｒと重なっていない。このため、第１の空間２２０の下流側に流れた揮発成分が、仮に、流路形成部材２１０（第２の空間２２１）内で凝集し、流路形成部材２１０（第２の空間２２１）内で落下したとしても、第１の空間２２０内に入り込んで第１の空間２２０の底部２２０ａに落下することは阻止される。このため、白金族金属の凝集物が熔融ガラスに混入することを抑制でき、ガラス基板の品質が低下することを抑制できる。
そして、本実施形態において、水平方向に沿った第１の空間２２０の出口２２０ｂの位置は、図４に示すように、開口部２０２ｂの側の第１の空間２２０の底部２２０ａの水平方向の範囲Ｒと重なっていない。このため、第１の空間２２０の下流側に流れた揮発成分が、仮に、流路形成部材２１０（第２の空間２２１）内で凝集し、流路形成部材２１０（第２の空間２２１）内で落下したとしても、第１の空間２２０内に入り込んで第１の空間２２０の底部２２０ａに落下することは阻止される。このため、白金族金属の凝集物が熔融ガラスに混入することを抑制でき、ガラス基板の品質が低下することを抑制できる。
【0032】
第１の空間２２０及び第２の空間２２１内の雰囲気温度は、流路形成部材２１０の温度を制御することで調整される。流路形成部材２１０の温度は、例えば、図４に示すヒータ２２４と、ヒータ２２４に接続された図示されない制御装置と、を用いて制御することができる。
ヒータ２２４には、ハロゲンヒータ、電熱コイル等、公知の加熱要素が用いられる。ヒータ２２４は、図４に示す例では、耐火レンガ２２２ａ同士の間の隙間の複数の位置に配置される。一方で、ヒータ２２４は、耐火レンガ２２２ａの外側の複数の位置に配置されていてもよい。第１の空間は、上方に位置する部分であるほど温度が低下しやすいため、第１の空間２２０の周りのヒータ２２４の設定温度に関して、上方（気相空間から離れる側）に配置されたヒータ２２４は、下方に配置されたヒータ２２４より高いことが好ましく、上方に配置されたヒータ２２４であるほど設定温度が高いことが好ましい。また、第１の空間２２０の周りのヒータ２２４は、下方より上方に多く設けられることが好ましい。
制御装置は、ＣＰＵ、メモリ等を含むコンピュータである。制御装置は、流路形成部材２１０に設けられた温度測定素子（図示せず）に接続されている。制御装置は、温度測定素子が計測した温度に基づいて、流路形成部材２１０の温度が目標となる温度範囲に保たれるよう、ヒータ２２４に向けて制御信号を出力する。
このように、第１の空間２２０及び第２の空間２２１内の雰囲気温度を、ヒータ２２４によって直接的に調整するのではなく、流路形成部材２１０を介して間接的に調整することで、空間２２０，２２１の容積が大きい場合でも、空間２２０，２２１内の温度分布のムラをなくして、所定の温度に近づけることができる。
ヒータ２２４には、ハロゲンヒータ、電熱コイル等、公知の加熱要素が用いられる。ヒータ２２４は、図４に示す例では、耐火レンガ２２２ａ同士の間の隙間の複数の位置に配置される。一方で、ヒータ２２４は、耐火レンガ２２２ａの外側の複数の位置に配置されていてもよい。第１の空間は、上方に位置する部分であるほど温度が低下しやすいため、第１の空間２２０の周りのヒータ２２４の設定温度に関して、上方（気相空間から離れる側）に配置されたヒータ２２４は、下方に配置されたヒータ２２４より高いことが好ましく、上方に配置されたヒータ２２４であるほど設定温度が高いことが好ましい。また、第１の空間２２０の周りのヒータ２２４は、下方より上方に多く設けられることが好ましい。
制御装置は、ＣＰＵ、メモリ等を含むコンピュータである。制御装置は、流路形成部材２１０に設けられた温度測定素子（図示せず）に接続されている。制御装置は、温度測定素子が計測した温度に基づいて、流路形成部材２１０の温度が目標となる温度範囲に保たれるよう、ヒータ２２４に向けて制御信号を出力する。
このように、第１の空間２２０及び第２の空間２２１内の雰囲気温度を、ヒータ２２４によって直接的に調整するのではなく、流路形成部材２１０を介して間接的に調整することで、空間２２０，２２１の容積が大きい場合でも、空間２２０，２２１内の温度分布のムラをなくして、所定の温度に近づけることができる。
【0033】
なお、図４に示す例のレンガ層は、流路形成部材２１０の壁部材を構成する耐火レンガ２２２ａと、流路形成部材２１０の周りに、流路形成部材２１０を囲むよう配置された耐火レンガ２２２ｂと、を有している。このうち、耐火レンガ２２２ａの熱伝導率は、上述した温度調整が容易に行えるよう、例えば２～３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。一方、耐火レンガ２２２ｂの熱伝導率は、高い保温効果が得られるよう、例えば０．０５～１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【0034】
一実施形態によれば、清澄工程（ＳＴ２）を行うとき、第２の空間２２１内の雰囲気温度を、第１の空間２２０内の雰囲気温度より低くすることが好ましい。上述したように、清澄工程（ＳＴ２）において、第１の空間２２０内の雰囲気温度は、白金族金属の揮発成分の凝集を抑制する温度以上にされるとともに、水平方向に沿った第１の空間２２０の出口２２０ｂの位置は、第１の空間２２０の底部２２０ａの水平方向の範囲Ｒと重なっていないことにより、第１の空間２２０内で白金族金属の揮発成分が凝集することが抑制されるとともに、仮に流路形成部材２１０（第２の空間２２１）内で析出した白金族金属の凝集物が落下することあがっても、第１の空間２２０内に入り込んで熔融ガラス内に落下することが抑制されている。
【0035】
一実施形態によれば、清澄工程（ＳＴ２）を行うとき、第１の空間２２０を囲む流路形成部材２１０の第１の部分２１０ａ（図４参照）の温度を１５００℃以上にし、第２の空間２２１を囲む流路形成部材２１０の第２の部分２１０ｂ（図４参照）の温度を１４００℃～１５００℃未満にし、白金族金属の揮発成分を第２の空間２２１内で凝集させることが好ましい。この実施形態では、流路形成部材２１０の第１の部分２１０ａ及び第２の部分２１０ｂをそれぞれ上記温度範囲に調整することにより、第１の空間２２０内では白金族金属の揮発成分の凝集を抑制できるとともに、第２の空間２２１内では白金族金属の揮発成分が凝集するという知見に基づき、流路形成部材２１０の第１の部分２１０ａ及び第２の部分２１０ｂをそれぞれ上記温度範囲に調整している。なお、第２の部分２１０ｂの温度が１４００℃未満であると、隣接する第１の部分２１０ａとの温度差が大きくなり、第１の部分２１０ａの温度を調整し難くなる場合がある。このため、第１の部分２１０ａの最低温度と第１の部分２１０ａの最高温度との差が、好ましくは１００℃以下であり、より好ましくは６０℃以下であり、さらに好ましくは４０℃以下である。
【0036】
一実施形態によれば、流路形成部材２１０内の気体の流路は、図４に示す例のように、第１の空間２２０内を気体が流れる方向（図４の上下方向）と、第２の空間２２１内を気体が流れる方向（図４の左右方向）とが異なるよう屈曲していることが好ましい。これにより、第２の空間２２１内で白金族金属の揮発成分を凝集させた場合であっても、凝集物が第１の空間２２０内に入り込むのを阻止できる。第１の空間２２０及び第２の空間２２１内を気体が流れる方向の屈曲角は、好ましくは３０～１５０度であり、例えば９０度である。
この実施形態では、さらに、図４に示す例のように、第２の空間２２１内を気体が流れる方向が水平方向であることが好ましい。図４に示す例において、第２の部分２１０ｂは、レンガ層の表層をなすよう形成されている。これにより、第２の空間２２１内に析出した白金族金属の凝集物Ｐの除去を、下記説明するように容易に行うことができる。図４において、凝集物Ｐは概念的に示される。凝集物Ｐの除去は、例えば、第２の空間２２１の出口２２１ａから、第２の空間２２１内に器具を挿入し、器具を用いて耐火レンガ２２２ａの表面から削り取ることで行われる。その際、第２の部分２１０ｂを構成する耐火レンガ２２２ａの一部を取り去って出口２２１ａを広げることができる。削り取った凝集物Ｐは、図示されない吸引装置を用いて第２の空間２２１の出口２２１ａから吸い取ることができる。このような第２の空間２２１内で白金族金属の凝集物Ｐを凝集させることにより、定期的に、凝集物Ｐを流路形成部材２１０内から除去でき、流路形成部材２１０内に凝集物Ｐが溜まることを防止できる。また、削り取った凝集物Ｐを出口２２１ａ側に集めて出口２２１ａから取り除きやすくするために、第２の空間２２１を形成する耐火レンガ２２２ａのうち第２の空間２２１の底面側（図４において第２の空間２２１の下側）の耐火レンガ２２２ａを、第１の空間２２０の出口２２０ｂから第２の空間２２１の出口２２１ａに向かうに連れ下方に位置するように、第２の空間２２１と接する耐火レンガ２２２ａの表面（上面）を水平方向に対し傾斜させて設置することもできる。
なお、第２の空間２２１の上方に位置する第２の部分２１０ｂをなす耐火レンガ２２２ａの厚さ（図４の上下方向に沿った長さ）が薄すぎると、第２の部分２１０ｂの温度を適切に調整し難くなる。このため、上記厚さは、第１の部分２１０ａをなす耐火レンガより厚いことが好ましい。
この実施形態では、さらに、図４に示す例のように、第２の空間２２１内を気体が流れる方向が水平方向であることが好ましい。図４に示す例において、第２の部分２１０ｂは、レンガ層の表層をなすよう形成されている。これにより、第２の空間２２１内に析出した白金族金属の凝集物Ｐの除去を、下記説明するように容易に行うことができる。図４において、凝集物Ｐは概念的に示される。凝集物Ｐの除去は、例えば、第２の空間２２１の出口２２１ａから、第２の空間２２１内に器具を挿入し、器具を用いて耐火レンガ２２２ａの表面から削り取ることで行われる。その際、第２の部分２１０ｂを構成する耐火レンガ２２２ａの一部を取り去って出口２２１ａを広げることができる。削り取った凝集物Ｐは、図示されない吸引装置を用いて第２の空間２２１の出口２２１ａから吸い取ることができる。このような第２の空間２２１内で白金族金属の凝集物Ｐを凝集させることにより、定期的に、凝集物Ｐを流路形成部材２１０内から除去でき、流路形成部材２１０内に凝集物Ｐが溜まることを防止できる。また、削り取った凝集物Ｐを出口２２１ａ側に集めて出口２２１ａから取り除きやすくするために、第２の空間２２１を形成する耐火レンガ２２２ａのうち第２の空間２２１の底面側（図４において第２の空間２２１の下側）の耐火レンガ２２２ａを、第１の空間２２０の出口２２０ｂから第２の空間２２１の出口２２１ａに向かうに連れ下方に位置するように、第２の空間２２１と接する耐火レンガ２２２ａの表面（上面）を水平方向に対し傾斜させて設置することもできる。
なお、第２の空間２２１の上方に位置する第２の部分２１０ｂをなす耐火レンガ２２２ａの厚さ（図４の上下方向に沿った長さ）が薄すぎると、第２の部分２１０ｂの温度を適切に調整し難くなる。このため、上記厚さは、第１の部分２１０ａをなす耐火レンガより厚いことが好ましい。
【0037】
一実施形態によれば、流路形成部材２１０は、図４に示す例のように、第１の空間２２０と第２の空間２２１との間で障壁Ｂが設けられることが好ましい。これにより、第２の空間２２１内で析出させた白金族金属の凝集物Ｐが第１の空間２２０内に入り込むことを確実に阻止できる。図４に示す例では、第１の空間２２０と第２の空間２２１との間の流路が狭まるように、障壁Ｂが配置されている。第１の空間２２０と第２の空間２２１との間の流路を狭めることで、第１の空間２２０の第２の空間２２１に対する温度の影響、及び、第２の空間２２１の第１の空間２２０に対する温度の影響を抑制でき、各空間２２０，２２１の温度制御が容易になる。
【0038】
【0039】
流路形成部材２１０の形態は、上記説明した形態に制限されることなく、種々、採用しうる。
図５に、本実施形態の流路形成部材２１０の変形例を示す。
図５に示す変形例では、流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料で構成された通気管２１２で構成されている。通気管２１２は、第１の部分２１２ａと、第２の部分２１２ｂと、を有している。通気管２１２は、ヒータ２２４等の加熱要素を用いて温度調整される。通気管２１２は、図示されないレンガ層で囲まれていることが好ましい。
通気管２１２は、図５に示す例において、第１の空間２２０内を気体が流れる方向と、第２の空間２２１内を気体が流れる方向とが屈曲しているが、屈曲していなくてもよい。例えば、鉛直方向に対して傾斜した方向に直線状に延びるよう、配置されたものであってもよい。
図５に、本実施形態の流路形成部材２１０の変形例を示す。
図５に示す変形例では、流路形成部材２１０は、白金族金属からなる材料で構成された通気管２１２で構成されている。通気管２１２は、第１の部分２１２ａと、第２の部分２１２ｂと、を有している。通気管２１２は、ヒータ２２４等の加熱要素を用いて温度調整される。通気管２１２は、図示されないレンガ層で囲まれていることが好ましい。
通気管２１２は、図５に示す例において、第１の空間２２０内を気体が流れる方向と、第２の空間２２１内を気体が流れる方向とが屈曲しているが、屈曲していなくてもよい。例えば、鉛直方向に対して傾斜した方向に直線状に延びるよう、配置されたものであってもよい。
【0040】
本実施形態によれば、上述したように、第１の空間２２０内の雰囲気温度は、白金族金属の揮発成分の凝集を抑制する温度以上にされるとともに、水平方向に沿った第１の空間２２０の出口２３０ｂの位置は、第１の空間２２０の底部２２０ａの水平方向の範囲Ｒと重なっていない。このため、第１の空間２２０内で白金族金属の揮発成分が凝集することが抑制されるとともに、仮に流路形成部材２１０内で析出した白金族金属の凝集物が落下することあがっても、第１の空間２２０内に入り込んで熔融ガラス内に落下することが抑制される。
【0041】
（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。
ＳｉＯ2：５５～７５モル％、
Ａｌ2Ｏ3：５～２０モル％、
Ｂ2Ｏ3：０～１５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）。
このガラス組成において、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、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×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．０以上であってもよい。
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。
ＳｉＯ2：５５～７５モル％、
Ａｌ2Ｏ3：５～２０モル％、
Ｂ2Ｏ3：０～１５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）。
このガラス組成において、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、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×ＳｉＯ2）＋Ａｌ2Ｏ3）／（（２×Ｂ2Ｏ3）＋ＲＯ）は４．０以上であってもよい。
【0042】
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用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、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用いられる。
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、あるいは、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
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用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、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用いられる。
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、あるいは、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
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用いられる。
【0043】
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く、７３０℃以上であることが特に好ましい。
【0044】
以上、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】
【0045】
１０１ 熔解炉
１０２ 清澄槽
１０２ａ 清澄管
１０２ｂ 開口部
２１０ 流路形成部材
２１０ａ 第１の部分
２１０ｂ 第２の部分
２１１，２１２ 通気管
２２０ 第１の空間
２２０ａ 底部
２２０ｂ 出口
２２１ 第２の空間
２２２ レンガ層
２２２ａ 耐火レンガ
２２４ ヒータ
１０２ 清澄槽
１０２ａ 清澄管
１０２ｂ 開口部
２１０ 流路形成部材
２１０ａ 第１の部分
２１０ｂ 第２の部分
２１１，２１２ 通気管
２２０ 第１の空間
２２０ａ 底部
２２０ｂ 出口
２２１ 第２の空間
２２２ レンガ層
２２２ａ 耐火レンガ
２２４ ヒータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】