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技術 ガラス基板の製造方法

出願人 AvanStrate株式会社
発明者 樋渡博一
出願日 2015年9月30日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-192807
公開日 2017年4月6日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-065960
状態 特許登録済
技術分野 ガラスの溶融、製造 ガラスの成形
主要キーワード 基準厚み 低圧エア エア吐出口 外周面温度 略角柱 移送管内 量調整部材 反転直後
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

低コスト冷却効率が良く、安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽移送管電極を冷却することができるガラス基板の製造方法を提供する。

解決手段

ガラス原料を溶解した溶融ガラス上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、処理槽又は移送管に電流を流して通電加熱して処理槽又は移送管内の溶融ガラスを加熱する電極と、これら処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段を備える。この冷却手段は、上記処理槽、移送管等とそれらの周囲の空気層の間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、境界層に対して第1の風圧をかけた後、第1の風圧より弱い第2の風圧をかけて処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷する。

概要

背景

液晶ディスプレイ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(以下、「FPD」と呼ぶ。)に用いるガラス基板には、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。この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。

このような薄板で大きなサイズのFPD用ガラス基板は、ガラス原料を溶解した溶融ガラス成形炉移送して、例えばオーバーフローダウンドロー法により製造されている。オーバーフローダウンドロー法を用いるガラス基板の製造方法は例えば特許文献1に開示されている。

また、上記の溶融ガラスを移送する移送管は、管内の溶融ガラスを所定の温度に加熱する必要があり、この加熱を効率良く行うために、移送管にはこれを加熱する加熱装置を設けている。例えば特許文献2には、白金または白金合金で構成された移送管を用い、この移送管に通電用フランジ電極を設け、移送管を通電加熱する方法が開示されている。

概要

低コスト冷却効率が良く、安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽、移送管や電極を冷却することができるガラス基板の製造方法を提供する。ガラス原料を溶解した溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、処理槽又は移送管に電流を流して通電加熱して処理槽又は移送管内の溶融ガラスを加熱する電極と、これら処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段を備える。この冷却手段は、上記処理槽、移送管等とそれらの周囲の空気層の間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、境界層に対して第1の風圧をかけた後、第1の風圧より弱い第2の風圧をかけて処理槽、移送管、電極の少なくともいずれかを風冷する。

目的

本発明は、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽、移送管や電極を冷却することができ、そのため高品質のガラス基板を製造することが可能なガラス基板の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ガラス原料を溶解した溶融ガラス成形炉移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第1の風圧をかけた後、前記第1の風圧より弱い第2の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするガラス基板の製造方法。

請求項2

前記冷却手段は、前記境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制するように、前記境界層に対して水平方向から第1の風圧をかけた後、前記境界層の厚みが前記基準厚み以下を維持するよう前記水平方向と同一方向から第2の風圧をかけ、前記第1の風圧と前記第2の風圧とを交互にかけて風冷することを特徴とする請求項1に記載のガラス基板の製造方法。

請求項3

前記基準厚みは、20mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス基板の製造方法。

請求項4

前記境界層に対してかける前記第1の風圧は、100kPa以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。

請求項5

前記冷却手段は、高圧エア吐出するコンプレッサと、低圧エアを吐出するファンとを備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、液晶ディスプレイ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の製造方法に関するものである。

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(以下、「FPD」と呼ぶ。)に用いるガラス基板には、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。この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

このような薄板で大きなサイズのFPD用ガラス基板は、ガラス原料を溶解した溶融ガラス成形炉移送して、例えばオーバーフローダウンドロー法により製造されている。オーバーフローダウンドロー法を用いるガラス基板の製造方法は例えば特許文献1に開示されている。

0004

また、上記の溶融ガラスを移送する移送管は、管内の溶融ガラスを所定の温度に加熱する必要があり、この加熱を効率良く行うために、移送管にはこれを加熱する加熱装置を設けている。例えば特許文献2には、白金または白金合金で構成された移送管を用い、この移送管に通電用フランジ電極を設け、移送管を通電加熱する方法が開示されている。

先行技術

0005

国際公開第2012/132425号
特開2009−298671号公報
特表2011−513173号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、FPD用ガラス基板を製造するには、溶融ガラスを例えば千数百度程度まで昇温する必要がある。移送管を加熱して、管内の溶融ガラスを千数百度程度まで昇温した場合、移送管の通電用のフランジ電極自体も昇温し、一般に白金または白金合金で構成されたフランジ電極が揮発することにより、フランジ電極が破損する虞があった。また、長期間連続して製造が行われる場合、フランジ電極のみならず、移送管のダメージも大きくなり、破損する虞があった。

0007

このため、従来は、たとえばフランジ電極を水冷により冷却することによって、フランジ電極が破損するのを抑制していた。例えば特許文献3には、フランジ状の電極に水冷管を設けて冷却することが開示されている。

0008

しかしながら、水冷管を配置し、水冷により冷却する方法では、局所的に温度が低下し、安定した冷却効果を得ることが困難である。
また、ファンによるエアをフランジ電極や移送管に当てて風冷により冷却する方法も考えられるが、例えば千度以上の高温になるようなフランジ電極や移送管を効率よく冷却することは困難である。

0009

近年、FPDの分野では、高精細化進展に伴って、FPD用ガラス基板に対する品質要求は益々厳しくなってきており、ガラス基板を従来よりさらに高温で成形することが求められている。溶融ガラスを従来より高温にすると、フランジ電極や移送管も従来より高温になるため、上述のフランジ電極や移送管の破損の問題はいっそう深刻となる。また、ガラス基板製造における、ガラス原料を溶解することで溶融ガラスを得る溶解槽溶融ガラス中に含まれるガス成分の泡を脱泡する清澄槽や、脱泡された溶融ガラスを撹拌する撹拌槽、及びこれら各処理槽が有する電極に関しても上述の移送管等と同様の問題が発生する。

0010

そこで、本発明は、低コスト冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、処理槽、移送管や電極を冷却することができ、そのため高品質のガラス基板を製造することが可能なガラス基板の製造方法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

0011

本発明者は、従来の課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成の発明を完成するに至ったものである。
(構成1の発明)
すなわち、本発明は、ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第1の風圧をかけた後、前記第1の風圧より弱い第2の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするガラス基板の製造方法である。

0012

本発明において、前記冷却手段は、前記境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制するように、前記境界層に対して水平方向から第1の風圧をかけた後、前記境界層の厚みが前記基準厚み以下を維持するよう前記水平方向と同一方向から第2の風圧をかけ、前記第1の風圧と前記第2の風圧とを交互にかけて風冷することが好ましい。

0013

また、本発明では、前記基準厚みは、20mmであることが好ましい。

0014

また、本発明では、前記境界層に対してかける前記第1の風圧は、100kPa以上であることが好適である。

0015

また、本発明では、前記冷却手段は、具体的には、例えば高圧エア吐出するコンプレッサと、低圧エアを吐出するファンとを備えていることができる。

発明の効果

0016

本発明によれば、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の処理槽、移送管や電極を冷却することができる。そのため高品質のガラス基板を製造することが可能である。

図面の簡単な説明

0017

本発明に係わるガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。
本発明に係わるガラス基板の製造方法における溶解工程乃至切断工程を行う装置の一例を模式的に示す図である。
成形装置の概略の側面図である。
本発明の第1の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
冷却手段として使用するノズルの断面図である。
本発明における冷却方法を説明するための模式図である。
本発明の冷却方法における冷却パターンの一例を示す図である。
本発明の第2の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
本発明の第3の実施形態を説明するための溶解槽近傍の構成を示す斜視図である。
本発明の第3の実施形態の変形例を説明するための溶解槽の壁面の断面図である。

実施例

0018

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(ガラス基板の製造方法の全体概要
まず、本発明に係わるガラス基板の製造方法の全体概要について説明する。オーバーフローダウンドロー法が採用されるガラス基板の製造工程の概要の一例は、例えば図1に示すことができる。
図1は、本発明に係わるガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。

0019

このガラス基板の製造工程では、溶融工程(ST1)と、清澄工程(ST2)と、撹拌(均質化)工程(ST3)と、供給工程(ST4)と、成形工程(ST5)と、冷却(徐冷)工程(ST6)と、切断工程(ST7)と、を包含し、その成形工程(ST5)および冷却(徐冷)工程(ST6)においてダウンドロー法が採用され、その成形工程では、たとえば、図3に示すように、楔形成形体210を含む装置により成形される。

0020

図2は、上記溶融工程(ST1)乃至切断工程(ST7)を行う装置の一例を模式的に示す図である。当該装置は、図2に示すように、溶解装置100と、成形装置200と、切断装置300とを主に有する。溶解装置100は、溶解槽101と、清澄槽102と、撹拌槽103と、第1移送管104と、第2移送管105と、第3移送管106とを有する。

0021

上記溶融工程(ST1)では、溶解槽101内に供給されたガラス原料を火焔および/又は電極を用いた通電加熱により溶解することで溶融ガラスMGを得る。溶融ガラスMGは、溶解槽101から第1移送管104を通って清澄槽102に供給される。

0022

上記清澄工程(ST2)では、清澄槽102に供給された溶融ガラスMGが昇温されることにより、溶融ガラスMG中に含まれるO2、CO2あるいはSO2等のガス成分を含んだ泡が、SnO2などの清澄剤還元反応により生じたO2を吸収して成長し、溶融ガラスMGの液面に浮上して清澄槽102上方の空気中、窒素ガス等を含有する雰囲気中に放出されて除去される。次いで、溶融ガラスMGの温度の低下による泡中のガス成分の内圧が低下することと、還元された清澄剤(例えばSnO)が溶融ガラスMGの温度の低下によって酸化反応をすることにより、溶融ガラスMGに残存する泡中のO2等のガス成分を再吸収して、泡を消滅させる。
上記清澄工程で脱泡された溶融ガラスMGは、清澄槽102から第2移送管105を通って撹拌槽103に供給される。

0023

上記撹拌(均質化)工程(ST3)では、上記清澄工程で脱泡された溶融ガラスMGが供給されて、撹拌槽103内の溶融ガラスMGを、撹拌手段(例えば図示するスターラ103a)を用いて撹拌することにより、ガラス成分の均質化が行われる。

0024

上記供給工程(ST4)では、均質化された溶融ガラスMGが、撹拌槽103から第3移送管106を通って成形装置200に供給される。その成形装置200の一例は、図3に示されている。図3は成形装置の概略の側面図である。

0025

その図3において、成形装置200は、成形炉240と徐冷炉250を含む。その成形装置200では、上記成形工程(ST5)及び冷却(徐冷)工程(ST6)が順次行われる。

0026

上記成形工程(ST5)では、溶融ガラスMGをシートガラスSGに成形し、シートガラスSGの流れを作る。本実施形態では、成形体210を用いたオーバーフローダウンドロー法を用いている。この場合、シートガラスSGの流れ方向は、鉛直下方となる。

0027

さらに詳しく説明すると、上記成形体210は、図2及び図3に示すように、第3移送管106を通して溶解装置100から流れてくる溶融ガラスMGを、シートガラスSGに成形する。これにより、成形装置200内で、鉛直下方のシートガラスSGの流れが作られる。成形体210は、耐火レンガ等によって構成された細長構造体であり、図3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、溶融ガラスMGを導く流路となる供給溝212が設けられている。供給溝212は、成形体210に設けられた供給口において第3移送管106と接続され、第3移送管106を通して流れてくる溶融ガラスMGは、供給溝212を伝って流れる。供給溝212の深さは、溶融ガラスMGの流れの下流ほど浅くなっており、供給溝212から溶融ガラスMGが鉛直下方に向かって溢れ出るようになっている。

0028

供給溝212から溢れ出た溶融ガラスMGは、成形体210の両側の側壁を伝わって流下する。側壁を流れた溶融ガラスMGは、成形体210の下方端部213(図3に示す)で合流し、1つのシートガラスSGが成形される。シートガラスSGは、図3に示すシートガラスSGの流下方向である鉛直下方に流れる。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、例えば104.3〜106poiseの粘度に相当する温度(例えば1000〜1250℃)である。また、1150℃〜1250℃であってもよい。

0029

成形体210の下方端部213の下方近傍には、雰囲気仕切り部材220が設けられている。雰囲気仕切り部材220は、シートガラスSGを厚さ方向の両側から挟むように設けられた一対の板状の断熱部材である。この断熱部材からなる雰囲気仕切り部材220は、成形体210が収容された上部空間である成形炉240と、下方空間とを仕切るために設けられる。

0030

雰囲気仕切り部材220の下方には冷却ローラ(冷却ローラとしての機能を備える搬送ローラ)230が設けられている。冷却ローラ230は、図3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。

0031

また、上記冷却ローラ230の下方の領域には、シートガラスSGの流れ方向に沿って、さらに別の搬送ローラ250a〜250dを含む複数の搬送ローラと、図示しない温度調整装置が設けられている。個々の搬送ローラはシートガラスSGの厚さ方向の両側のそれぞれに設けられており、シートガラスSGの両端を対となって夫々挟持している。つまり、ローラ搬送手段対を構成している。

0032

以上説明した上記冷却(徐冷)工程(ST6)では、上記冷却ローラ230及び搬送ローラ250a〜250dによって挟持搬送される過程において、成形されて流れるシートガラスSGが所望の厚さになり、冷却に起因する反り、内部歪が生じないように冷却(徐冷)される。

0033

上記切断工程(ST7)では、切断装置300において、成形装置200から供給されたシートガラスSGが所定の長さに切断されることで、板状のガラス板を得る。
板状に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、泡や脈理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。

0034

次に、本発明に係るガラス基板の製造方法の構成上の特徴について説明する。
本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記構成1の発明にあるとおり、ガラス原料を溶解した溶融ガラスを成形炉に移送してガラス基板を製造するガラス基板の製造方法であって、前記溶融ガラスを上流側から下流側へと流す処理槽又は移送管と、前記処理槽又は前記移送管にそれぞれ設けられ、前記処理槽又は前記移送管に電流を流して通電加熱して前記処理槽又は前記移送管内の前記溶融ガラスを加熱する少なくとも一対の電極と、前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷により冷却する冷却手段と、を備え、前記冷却手段は、前記処理槽、前記移送管又は前記電極とそれらの周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して第1の風圧をかけた後、前記第1の風圧より弱い第2の風圧をかけて前記処理槽、前記移送管及び前記電極の少なくともいずれかを風冷することを特徴とするものである。
以下、このような構成上の特徴を有する本発明に係るガラス基板の製造方法の第1の実施形態について説明する。

0035

(第1の実施形態)
図4は、本発明の第1の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
図4に示されるように、本実施形態においては、上記溶融ガラスMGを上流側から下流側へと流しながら移送する移送管10と、当該移送管10の上流側と下流側とにそれぞれ設けられ、当該移送管10に電流を流して通電加熱して当該移送管10内の上記溶融ガラスMGを加熱する一対の電極20,20と、前記移送管10及び/又は前記電極20,20を風冷により冷却する冷却手段30と、を備えている。

0036

ここで、上記移送管10は、例えば前述の図2に示されるような、各工程(処理槽)間を連結し、上記溶融ガラスMGを上流側から下流側へと流しながら移送するための第1移送管104、第2移送管105、第3移送管106として使用されるものである。したがって、本実施形態の構成は、これらの第1移送管104、第2移送管105、第3移送管106の少なくとも1つに適用される。
なお、本実施形態では、移送管10を用いて説明するが、ガラス原料を溶解することで溶融ガラスMGを得る溶解槽101や、それに続く清澄槽102、撹拌槽103の各処理層と、各処理槽間をつなぐ第1移送管104、第2移送管105、第3移送管106を有する溶解装置100のいずれであっても本発明を適用することができる。

0037

上記移送管10は、管内を非常に高温の溶融ガラスMGが流れるため、例えば白金族金属で構成された円筒形状の部材である。白金族金属は、単一の白金族元素(白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir))からなる金属や、白金族元素からなる金属の合金などである。これら白金族金属は、高価であるが、融点が高く、溶融ガラスMGに対する耐食性に優れている。本実施形態では、上記移送管10は、例えば白金(Pt)または白金合金で成形され、例えば0.5mm〜1.5mm程度の厚みを有している。上記移送管10の内径は、例えば100mm〜500mm程度である。

0038

また、上記一対の電極20,20は、導電性を有する金属材料で構成され、上記移送管10に電流を流して通電加熱するために用いられる。そして、上記移送管10が加熱されることにより、その内部を流れる溶融ガラスMGの温度が調整される。上記電極20,20はそれぞれ上記移送管10の外周面に取り付けられており、各電極20は、環状の導電体からなるフランジ形状に形成されている。

0039

また、各電極20は、図示していない電源に接続される給電端子21を有する。給電端子21を介して電源から電力が供給され、電極20,20にそれぞれ電流が流れ、移送管10は通電加熱される。したがって、一対の電極20,20を流れる電流を制御することで、移送管10の内部を流れる溶融ガラスMGの温度を調整することができる。

0040

なお、移送管10に取り付けられる電極20の数や位置は、移送管10の材質、内径、長さや、設置位置等に応じて適宜決定されればよいので、図4の実施形態に限定される必要はない。また、本実施形態では、上記一対の電極20,20は移送管10の上側に配置されているが、これに限定される必要はない。

0041

また、上記冷却手段30は、前記移送管10及び/又は前記電極20,20を風冷により冷却するために用いられる。
上記冷却手段30について、さらに詳しく説明する。

0042

図4に示されるように、本実施形態では、上記冷却手段30は、上記移送管10の外周面の近傍にてエアが吐出されるような位置に配置されている。

0043

また、本実施形態では、上記冷却手段30は、具体的には、高圧エアを吐出するコンプレッサ(図示せず)と、低圧エアを吐出するファン(図示せず)とを備えている。また、図5は、冷却手段として使用するノズルの断面図である。図5に示すように、本実施形態においては、上記冷却手段30からのエア吐出口である先端ノズル31は、コンプレッサノズル31cとファンノズル31fとを備えている。なお、コンプレッサノズル31cとファンノズル31fとは接着等により一体的に固定されている。

0044

一般に、コンプレッサは、100kPa以上の吐出圧力のものをいう。一方、ファンは、一般に10kPa以下の吐出圧力のものをいう。したがって、本実施形態では、上記コンプレッサノズル31cからは、例えば吐出圧力100kPa以上の高圧エアが吐出され、ファンノズル31fからは、例えば吐出圧力10kPa以下の低圧エアが吐出される。

0045

また、本実施形態においては、上記冷却手段30は、その先端ノズル31からのエアが上記移送管10の外周面の長手方向(図4中の矢印A方向)へ向かって吐出されるように配置されている。

0046

上述したように、本発明の構成上の特徴は、上記冷却手段30によって、例えば上記移送管10とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、前記境界層に対して風圧をかけた後、上記移送管10を風冷することである。

0047

ここで、本発明における冷却方法について説明する。
図6は、本発明における冷却方法を説明するための模式図である。図中の実線温度曲線である。なお、図中のt1(℃)は、空気層と境界層との境界温度であり、t2(℃)は、移送管10の表面温度(移送管10と境界層との境界温度)であり、t2>t1である。

0048

同図(a)に示すように、内部に溶融ガラスMGが流れている移送管10とその周囲の空気層との間には所定の厚み(L0)を有する境界層が形成されている。この境界層の厚みL0は、例えば50〜200mm程度であると考えられる。もし、同図(b)に示すように、この境界層の厚みを薄くしてL1(L1<L0)とすることにより、冷却の効率を向上させることができる。

0049

本実施形態では、上記冷却手段30によって、例えば上記移送管10とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み以下になるように、上記境界層に対して、コンプレッサノズル31cから吐出される高圧のエアによって風圧をかけた後、ファンノズル31fから吐出される低圧のエアによって上記移送管10を風冷する。ここでいう基準厚みは、冷却効率を向上させる観点からは、例えば10〜20mm程度とすることが望ましく、特に20mm程度とすることが最も望ましい。境界層の厚みが0mmの場合において冷却効果は最も高くなるが、境界層の厚みを10〜20mmにすることで、風冷による冷却効果を高めることができる。

0050

また、上記のように境界層の厚みを薄くするためには、境界層に対してかける風圧の緩衝を抑制することが望ましい。したがって、上記冷却手段30によって、例えば上記移送管10とその周囲の空気層との間に形成されている境界層に対して水平方向から高圧エアによる所定の風圧をかけた後、上記境界層の厚みが上記の基準厚み以下を維持するよう上記水平方向と同一方向から低圧エアによって上記移送管10を風冷することが好ましい。本実施形態では、上記したように、上記冷却手段30は、その先端ノズル31からのエアが上記移送管10の外周面の長手方向(図4中の矢印A方向)へ向かって吐出されるように配置されているので、境界層に対してかける風圧の緩衝を受けることなく、境界層を所定の基準厚み以下に薄くすることができる。

0051

また、上記境界層の厚みを基準厚み以下に薄くするためには、境界層に対してかける風圧による風速としては、例えば15m/秒〜30m/秒の範囲であることが好適である。また、上記境界層に対してかける風圧としては、例えば100kPa以上であることが好適である。

0052

図7は、本実施形態の冷却方法における冷却パターンの一例を示す図である。なお、図中の符号「C」はコンプレッサによる高圧エアをかけること、符号「F」はファンによる低圧エアをかけることを意味している。

0053

本実施形態では、上記冷却手段30によって、例えば上記移送管10とその周囲の空気層との間に形成されている境界層の厚みが所定の基準厚み(Lsとする)以下になるように、上記境界層に対して、コンプレッサノズル31cから吐出される高圧のエアによって風圧をかけた後、ファンノズル31fから吐出される低圧のエアによって上記移送管10を風冷する。但し、ファンを使用し続けると、上記境界層の厚みは次第に厚くなっていき、冷却効率も低下して、移送管10の外周面温度は次第に上昇していくので、境界層の厚みが上記の基準厚みLs以下を維持するように、再度、コンプレッサを使用して、上記境界層に対して高圧エアをかけた後、ファンによる低圧エアによって上記移送管10を風冷することを適宜繰り返すことが好適である。

0054

ファンによる低圧エアだけで風冷した場合、境界層の厚みは約100mmとなり、境界層の厚みが基準厚みLsを下回ることがないため、風冷による冷却効果を高めることができない。しかし、コンプレッサによる高圧エアをかけることによって、境界層の厚みが10mm〜20mmとなり、Ls以下になる。境界層の厚みが約100mmの状態のまま、移送管10に溶融ガラスMGを流し続けると、移送管10は約3年で破断する(移送管10の寿命は約3年である)のに対し、境界層の厚みがLs以下の10mm〜20mmの状態を維持することにより、移送管10の寿命は6年以上になる。境界層の厚みを100mmから10mm〜20mmに低減することにより、移送管10の温度を約3割下げることができるため、移送管10の寿命を延ばすことができる。

0055

なお、上記の境界層の厚みを正確に測定することは困難であるとも考えられるが、例えば上記移送管10の外周面温度や、上記移送管10の外周面から所定の離間位置での温度を計測することにより、上記境界層の厚みを把握することは可能である。

0056

また、上記冷却手段30の配置位置や数は、例えば移送管10の材質、内径、長さや、設置位置等や、或いは上記電極20の配置や取付け位置等に応じて適宜決定されればよいので、図4の実施形態に限定される必要はない。また、上記移送管10と電極20を単一の冷却手段によって冷却してもよいし、別々の冷却手段によって上記移送管10と電極20を同時に或いは個別に冷却するようにしてもよい。

0057

以上のように、本実施形態においては、例えば上記移送管10とその周囲の空気層との間に形成されている境界層を所定の基準厚み以下に薄くすることに限定して高圧のコンプレッサを使用し、境界層を薄くした後は、ファンの低圧エアで上記移送管10を風冷するので、コスト的にも有利である。本発明によれば、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の移送管や電極を冷却することができる。そのため高品質のガラス基板を製造することが可能である。

0058

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態を説明するための移送管近傍の構成を示す斜視図である。
図8に示されるように、本実施形態では、上記移送管10と、支持部材40と、放熱量調整部材50とを備えている。本実施形態は、上記移送管10が支持部材40によって支持され、さらに、その周囲に放熱量調整部材50が配置されている実施態様である。なお、図8には、上記の電極が図示されていないが、第1の実施形態と同様に電極が配置される構成とすることができる。なおその場合、上記移送管10に上記電極が取り付けられている位置では、上記支持部材40と放熱量調整部材50は分断されている。

0059

上記移送管10に関してはすでに説明した通りであるため、ここでは重複説明は省略する。
上記支持部材40は、上記移送管10を支持するために設けられる。支持部材40は、移送管10の外周面と接触するように設けられている。支持部材40は、略角柱形状を有しており、支持部材40の断面方向の断面形状は、略四角形である。支持部材40は、鋳造または焼結により形成されたセメントから成形される。

0060

また、上記放熱量調整部材50は、移送管10の内部を流れる溶融ガラスMGの放熱量を調整するために設けられる。本実施形態では、上記放熱量調整部材50は、支持部材40の外周面の少なくとも一部と接触するように設けられている。この放熱量調整部材50は、例えば耐火煉瓦で成形されており、その寸法は、部材の材質や、移送管10内を流れる溶融ガラスMGの温度等によって決定される。

0061

本実施形態においては、上記移送管10等の外周面ではなく、上記移送管10を支持している上記支持部材40の周囲や、その外周に配置された上記放熱量調整部材50の周囲を冷却すればよい。第1の実施形態で説明した冷却手段30は、本実施形態においても適用することができる。

0062

したがって、本実施形態においても、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の移送管や電極を冷却することができるため、その結果、高品質のガラス基板を製造することが可能である。

0063

(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態を説明するための溶解槽近傍の構成を示す斜視図である。
本実施形態は、溶解槽101及び該溶解槽101が有する電極を冷却する場合の態様を示すものである。

0064

溶解槽101は、複数の耐火物部材(耐火煉瓦)が積層されて構成されている。そして、この溶解槽101は、耐火煉瓦である耐火物部材により構成された壁面110を有し、この壁面110で囲まれた内部空間を有する。溶解槽101の内部空間は、この空間に投入されたガラス原料が溶解してできた溶融ガラスMGを加熱しながら収容する液槽Bと、溶融ガラスMGの上層に形成され、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。

0065

上部空間Aの壁面110には、燃料酸素等を混合した燃焼ガス燃焼して火炎を発するバーナー111が複数箇所に設けられている。このバーナー111は、火炎によって上部空間Aの耐火物部材を加熱して壁面110を高温にする。ガラス原料は、高温になった壁面110の輻射熱により、また、高温になった気相の雰囲気により加熱されて溶解する。

0066

また、溶解槽101の向かい合う液槽Bの壁面110,110には、酸化スズ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112が設けられている。3対の電極112はいずれも、液槽Bの内壁面に向かって延びている。なお、3対の電極112のそれぞれの対のうち、図中奥側の電極は図示されていない。3対の電極112の各対は、溶融ガラスMGを通してお互いに対向するように、向かい合う壁面110、110に設けられている。各対の電極112は、正電極負電極となってこの電極間の溶融ガラスMGに電流を流す。溶融ガラスMGは、この通電により,ジュール熱を自ら発して溶融ガラスMGを加熱する。溶解槽101では、溶融ガラスMGは例えば1500℃以上に加熱される。加熱された溶融ガラスMGは、第1移送管104を通して清澄槽102へ送られる。なお、図9では、溶解槽101には3対の電極112が設けられているが、これに限らず、1対、2対あるいは4対以上の電極が設けられてもよい。

0067

本実施形態においては、上記溶解槽101の壁面110や上記電極112の周囲を冷却すればよい。特に、上記電極112の周囲の部分が最も効果的である。第1の実施形態で説明した冷却手段30は、本実施形態においても適用することができる。

0068

したがって、本実施形態においても、上記構成により、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる方法により、上記の溶解槽101及びその電極112を冷却することができるため、その結果、高品質のガラス基板を製造することが可能である。

0069

(変形例)
図10は、本発明の第3の実施形態の変形例を説明するための溶解槽の壁面の断面図である。
本変形例は、第3の実施形態の変形例として、境界層に対して垂直方向から風圧を当てる態様を示すものである。

0070

図10に示すように、例えば上記電極112の周囲の部分(図中のB)を冷却する場合、前記冷却手段30の先端ノズル31と溶解槽101との距離Lを一定距離(例えば、10mm〜300mm)以下にすることにより、先端ノズル31から出たエアは、溶解槽101に当たった後、反転して、図に示すように、先端ノズル31を避けて流れる。反転したエアは、反転直後は溶解槽101に対して垂直方向に進むが、速度が落ちると渦を巻くように流れる。渦を巻くように流れるエアと先端ノズル31から出たエアとが干渉すると、先端ノズル31から出たエアによる境界層の厚みを低減させる効果が減少する。このため、先端ノズル31の位置を、反転したエアが渦を巻く位置より溶解槽101に近い位置、具体的には、距離Lが10mm〜300mmに設定することにより、冷却効果が得られる。このように、境界層に対して垂直方向から風圧を当てる場合にあっても、先端ノズル31と溶解槽101との距離Lを一定距離以下にすることにより、先端ノズル31から出たエアと、溶解槽101に当たった後に反転したエアとの干渉を抑制できるため、境界層の厚みを効果的に薄くすることができる。
したがって、本変形例においても、低コストで冷却効率が良く、しかも安定した冷却効果が得られる。

0071

上述の本発明の実施形態において製造されるガラス基板は、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板有機ELディスプレイ用ガラス基板等に好適に用いられる。また、このガラス基板は、その他、携帯端末機器などのディスプレイ筐体用のカバーガラスタッチパネル板、太陽電池のガラス基板やカバーガラスとしても用いることができる。特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板に好適である。その中でも特に熱収縮率の小さいことが要求される、LTPS(低温ポリシリコン)・TFTや、酸化物半導体・TFTなど、パネル製造工程において高温処理を必要とする製品に好適に用いることができる。

0072

また、本発明において製造されるガラス基板の幅方向及び縦方向の長さは、例えば500mm〜3500mmであり、1000mm〜3500mmであることが好ましく、2000mm〜3500mmであることがより好ましい。
また、本発明において製造されるガラス基板の厚さは、例えば0.01mm〜1.0mmである。好ましくは、0.1mm〜0.7mmである。

0073

(ガラス基板の組成
上述の用途のガラス基板のガラス組成としては、アルミノシリケートガラス、ボロアルミシリケートガラスであり、さらに無アルカリガラス、微アルカリガラスであり、例えば以下のものを好ましく挙げることができる。なお、以下に示す組成の含有率表示は、モル%である。
SiO2 55〜75%、Al2O3 5〜20%、B2O3 0〜15%、RO 5〜20%(ただし、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 0〜0.4% (ただし、R'はLi、Na及びKのうち、ガラス基板に含まれる全元素)。
本発明で用いる溶融ガラスの歪点は、650℃以上であってもよく、680℃以上であることがより好ましい。
また、例えば、ガラス基板の液相粘度は、104.3poise〜106.7poiseである。
もちろん、本発明においては、ガラス基板のガラス組成を限定するものではない。

0074

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、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。

0075

10移送管
20電極
21給電端子
30 冷却手段
31先端ノズル
31cコンプレッサノズル
31fファンノズル
40支持部材
50放熱量調整部材
100溶解装置
101溶解槽
102清澄槽
103撹拌槽
104 第1移送管
105 第2移送管
106 第3移送管
110 溶解槽壁面
112 電極
200成形装置
210成形体
212供給溝
213 下方端部
220雰囲気仕切り部材
230冷却ローラ
240成形炉
250徐冷炉
250a〜250d搬送ローラ
300 切断装置

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