熔融玻璃制造装置、熔融玻璃制造方法及使用该制造装置和制造方法的平板玻璃的制造方法

摘要

本发明提供即使在开始熔化槽的运转时或改变熔化槽的运转条件时也能够促进熔融玻璃的均质化、适合生产均质性高的高质量无碱玻璃的熔融玻璃制造装置。一种熔融玻璃制造装置，具有用于熔化玻璃原料的熔化槽，其特征在于，所述熔化槽具有用于对该熔化槽的上部空间进行加热的燃烧器，将所述熔化槽的熔融玻璃流路的长度设为LF时，在距该熔化槽的上游侧的距离为0.4LF～0.6LF的位置设置有中游区鼓泡单元，在距该熔化槽的上游侧的距离为0.05LF～0.2LF的位置设置有上游区鼓泡单元，所述中游区鼓泡单元由在所述熔化槽的底面附近在该熔化槽的熔融玻璃流路的宽度方向上设置有多个鼓泡器的鼓泡器组构成，所述上游区鼓泡单元由在所述熔化槽的底面附近在该熔化槽的熔融玻璃流路的宽度方向上并排设置的多个鼓泡器构成，所述上游区鼓泡单元至少包含设置在相对于该熔融玻璃流路的宽度方向上的中心成对称的位置的一对鼓泡器。

说明书

技术领域

本发明涉及熔融玻璃制造装置、熔融玻璃制造方法及使用该制造 装置和制造方法的平板玻璃的制造方法。更具体而言，本发明涉及用 于生产均质性高的高质量的无碱玻璃的熔融玻璃制造装置、熔融玻璃 制造方法及使用该制造装置和制造方法的平板玻璃的制造方法。

背景技术

平板显示器(FPD)用玻璃基板的制造中使用实质上不含碱金属离 子的无碱玻璃，对于提高玻璃基板的绝缘性是优选的。另外，从热膨 胀系数小的方面考虑，无碱玻璃对于FPD用玻璃基板的制造也是优选 的。

FPD用玻璃基板的制造中，要求制造进一步高质量化即均质性高 的高质量玻璃基板。因此，为了在将玻璃原料熔化而得到熔融玻璃的 熔化槽(熔炉)中提高熔融玻璃的均质性进行了各种研究。

在专利文献1记载的熔炉中，利用横槛将熔炉分成上游区域和下 游区域，在各个区域中形成熔融玻璃的循环流(上游侧循环流、下游侧 循环流)，由此进行原料的熔化和熔融玻璃的均质化。更具体而言，在 上游区域中形成上游侧循环流，由此进行玻璃原料的熔化，在下游区 域中形成下游侧循环流，由此进行熔融玻璃的均质化。在专利文献1 记载的熔炉中，为了控制上游侧循环流和下游侧循环流，在横槛的上 游侧设置有鼓泡器。

专利文献2记载的熔炉(熔化槽)不具有与专利文献1记载的熔炉中 的横槛相当的结构，但记载了如下内容：使用至少一列鼓泡器和至少 两个彼此相向的燃烧器对玻璃进行熔融、澄清。

但是，专利文献1、2记载的熔炉不一定适合生产高质量无碱玻璃。

玻璃的熔化温度的指标使用T_η、即玻璃粘度η达到10²[dPa·s]时 的温度，无碱玻璃的T_η为1500～1760℃，与通常的钠钙玻璃等含碱玻 璃相比，T_η高出100℃以上，难以均质化。因此，在专利文献1、2记 载的钠钙玻璃等的通常的大量生产用等的设计的熔炉中不能充分均质 化，不一定适合制造对均质性的要求特别严格的玻璃制品(FPD用玻璃 基板等)。

另外，如上所述，无碱玻璃的T_η高于钠钙玻璃等含碱玻璃的T_η， 因此，熔炉内的熔融玻璃的温度也必然升高。熔融玻璃的温度高时， 熔融玻璃对炉内结构物的侵蚀作用也相应地增强。因此，在无碱玻璃 的情况下，如果熔炉的底部存在专利文献1记载的熔炉的横槛或专利 文献2记载的熔炉的澄清台那样的、对熔融玻璃流带来影响的高差结 构，则熔融玻璃对高差结构的侵蚀和由此产生的杂质成为问题。

另外，在无碱玻璃的情况下，熔炉内的熔融玻璃的温度必然升高， 因此，如果采用专利文献1那样下游区域较长的结构或专利文献2那 样大型的熔炉，则使用燃烧器进行加热的范围增宽，因此从能效方面 考虑是不利的。另外，熔融玻璃所致的侵蚀及由此产生的杂质、熔融 玻璃的流速变化也成为问题。

为了解决上述的问题，本申请人提出了专利文献3记载的熔融玻 璃制造装置。在专利文献3记载的熔融玻璃制造装置中，将设置在用 于熔化玻璃原料的熔化槽10的底面附近的鼓泡器(第一、第二鼓泡器 13、14)和对熔化槽10的上部空间进行加热的燃烧器15设定为特定的 配置，由此在没有在熔融玻璃流路的底部设置专利文献1、2记载的那 样对熔融玻璃流带来影响的高差结构的情况下促进熔化槽10内熔融玻 璃的循环流(上游侧循环流100、下游侧循环流101)的形成，并且，以 使上游侧循环流100的流速与下游侧循环流101的流速形成规定关系 的方式进行控制，由此能够生产均质性高的高质量无碱玻璃(文中的标 号均如专利文献3所记载)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-124323号公报

专利文献2：日本特开平7-144923号公报

专利文献3：国际公开第2011/036939号

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，通过使用专利文献3记载的玻璃制造装置，能够生产 均质性高的高质量无碱玻璃。

但是，即使在使用专利文献3记载的玻璃制造装置的情况下，也 会在开始熔化槽的运转时或改变熔化槽的运转条件时，基于后述的理 由，熔融玻璃的均质化需要长时间。

开始熔化槽的运转时，为了提高熔化操作的效率，在使用燃烧器 对熔化槽的上部空间进行加热的同时，将碎玻璃投入到熔化槽内，通 过使该碎玻璃熔化来确保熔化槽内熔融玻璃的深度。例如，通过碎玻 璃的熔融确保熔融玻璃的深度，直至达到熔化槽内的熔融玻璃的目标 深度的约50％以上为止。

达到熔化槽内的熔融玻璃的目标深度的约50％以上所需要的时间 因熔化槽的尺寸而异。在规模为玻璃生产量20～100吨/天的熔化槽的 情况下，由于其尺寸相当大，因此，需要长时间来达到熔化槽内的熔 融玻璃的目标深度的约50％以上。

在制造无碱玻璃的情况下，投入无碱玻璃组成的碎玻璃，但在无 碱玻璃组成的情况下，玻璃组成中含有B₂O₃、Cl等易挥散的成分(以下 称为“挥散成分”)，因此，由于从熔融玻璃中挥散，导致熔融玻璃的 组成不同于目标组成。

因此，在开始投入玻璃原料时，以多于目标组成的量投入挥散成 分的原料，由此缩短熔融玻璃达到目标组成为止的时间。

如上所述，在专利文献3记载的熔融玻璃制造装置中，由设置在 熔化槽10的底面附近的鼓泡器(第一、第二鼓泡器13、14)供给气体16、 17，由此促进熔化槽10内熔融玻璃的循环流(上游侧循环流100、下游 侧循环流101)的形成，并且，以使上游侧循环流100的流速与下游侧 循环流101的流速形成规定关系的方式进行控制，由此促进熔融玻璃 的均质化(文中的标号均如专利文献3所记载)。

但是，分子量小的挥散成分的比重比其他玻璃原料轻，因此，该 较轻的原料倾向于不溶入上游侧循环流而是漂浮在上游侧循环流上并 且向熔化槽的下游侧移动。因此，熔化槽内的熔融玻璃的均质化需要 长时间。

另外，在改变熔化槽的运转条件的情况下，有时在比上游侧循环 流更靠熔化槽的上游侧的位置发生熔融玻璃的滞留。这种熔融玻璃的 滞留成为延缓熔融玻璃的均质化的原因。另外，这种熔融玻璃的滞留 倾向于在例如增加玻璃原料的投入量的情况下、出于调节所制造的玻 璃的比重的目的而投入比重比熔化槽内的熔融玻璃更轻的玻璃原料的 情况下发生。另外，这种熔融玻璃的滞留倾向于在熔化槽内的熔融玻 璃的深度出于某些原因而下降的情况下、存在于熔化槽的上游侧的熔 融玻璃的温度降低的情况下发生。

为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供即使在开 始熔化槽的运转时或改变熔化槽的运转条件时也能够促进熔融玻璃的 均质化、适合生产均质性高的高质量无碱玻璃的熔融玻璃制造装置、 熔融玻璃制造方法及使用该制造装置和制造方法的平板玻璃制造方 法。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供一种熔融玻璃制造装置，具有用 于熔化玻璃原料的熔化槽，其特征在于，

所述熔化槽具有用于对该熔化槽的上部空间进行加热的燃烧器，

将所述熔化槽的熔融玻璃流路的长度设为L_F时，在距该熔化槽的 上游侧的距离为0.4L_F～0.6L_F的位置设置有中游区鼓泡单元，在距该熔 化槽的上游侧的距离为0.05L_F～0.2L_F的位置设置有上游区鼓泡单元，

所述中游区鼓泡单元由在所述熔化槽的底面附近在该熔化槽的熔 融玻璃流路的宽度方向上设置有多个鼓泡器的鼓泡器组构成，

所述上游区鼓泡单元由在所述熔化槽的底面附近在该熔化槽的熔 融玻璃流路的宽度方向上并排设置的多个鼓泡器构成，

所述上游区鼓泡单元至少包含设置在相对于该熔融玻璃流路的宽 度方向上的中心成对称的位置的一对鼓泡器。

另外，本发明提供一种熔融玻璃制造方法，其中，使用本发明的 熔融玻璃制造装置，在由构成所述中游区鼓泡单元和所述上游区鼓泡 单元的各鼓泡器供给气体的同时制造熔融玻璃。

另外，本发明提供一种平板玻璃制造方法，其中，将通过本发明 的熔融玻璃制造方法得到的熔融玻璃成形为平板玻璃。

发明效果

根据本发明的熔融玻璃制造装置和熔融玻璃制造方法，即使在开 始熔化槽的运转时或改变熔化槽的运转条件时，也能够促进熔融玻璃 的均质化，因此，适合生产均质性高的高质量无碱玻璃，能够缩短该 无碱玻璃的生产所需要的时间。

本发明的平板玻璃制造方法能够制造均质性高且透明性高的平板 玻璃，因此适合制造FPD用基板。

附图说明

图1是本发明的熔融玻璃制造装置中的熔化槽的一个实施方式的 截面图。

图2是图1所示的熔化槽10的俯视图。其中，省略了熔化槽10 的上部壁面。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明进行说明。

图1是本发明的熔融玻璃制造装置中的熔化槽的一个实施方式的 截面图，图2是图1所示的熔化槽的俯视图。其中，为了易于理解， 省略了熔化槽10的上部壁面。

在熔化槽10的上游侧的端部设置有玻璃原料的投入口11。从投 入口11投入的玻璃原料通过燃烧器16加热后熔化而形成熔融玻璃G， 并且保持于熔化槽10内。在熔化槽10的下游侧的端部设置有用于将 熔融玻璃G投出至下一工序的投出口12。投出口12与下游侧的导管 20连通。

在图1、2所示的熔化槽10的底面附近，设置有分别由多个鼓泡 器13、14、15构成的上游区鼓泡单元和中游区鼓泡单元。详情如后所 述，构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13设置在熔化槽10的熔融玻璃流 路的上游区，构成中游区鼓泡单元的鼓泡器14、15设置在熔化槽10 的熔融玻璃流路的中游区。

在图1、2所示的熔化槽10的两侧面，以位于保持于该熔化槽10 内的熔融玻璃G的更上方的方式配置有燃烧器16。除了后述的例外部 分以外，燃烧器16在熔化槽10的整个长度方向上以等间隔设置。

上游区鼓泡单元由在熔化槽10的底面附近在该熔化槽10的熔融 玻璃流路的宽度方向上并排设置的多个鼓泡器13构成。

在图2所示的方式中，上游区鼓泡单元由设置在相对于熔化槽10 的熔融玻璃流路的宽度方向上的中心成对称的位置的一对鼓泡器13构 成。

详情如后所述，本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，通过 由构成中游区鼓泡单元的鼓泡器14、15供给气体18、19，能够在没有 在熔融玻璃流路的底部设置专利文献1、2记载的那种对熔融玻璃流带 来影响的高差结构的情况下促进熔化槽10内熔融玻璃G的循环流(上 游侧循环流100、下游侧循环流101)的形成，并且，能够以使上游侧循 环流100的流速与下游侧循环流101的流速形成规定关系的方式进行 控制。以下，在本说明书中，有时将由构成中游区鼓泡单元的鼓泡器 14、15供给气体18、19的操作称为“由中游区鼓泡单元进行的鼓泡”。

但是，仅通过由中游区鼓泡单元进行的鼓泡，在开始熔化槽10的 运转时或改变熔化槽的运转条件时，熔化槽10内的熔融玻璃G的均质 化需要长时间。

在制造无碱玻璃的情况下，为了在开始熔化槽10的运转时缩短熔 化槽10内的熔融玻璃G达到目标组成为止的时间，以多于目标组成的 量投入挥散成分的原料，但分子量小的挥散成分的比重比其他玻璃原 料轻，因此，该较轻的原料倾向于不溶入上游侧循环流100而是漂浮 在上游侧循环流100上并且向熔化槽10的下游侧移动，因此，熔化槽 10内的熔融玻璃G的均质化需要长时间。

另外，在改变熔化槽10的运转条件时，有时在比上游侧循环流 100更靠熔化槽10的上游侧的位置发生熔融玻璃G的滞留。以下，在 本说明书中，将熔融玻璃G在比上游侧循环流100更靠熔化槽10的上 游侧的位置的滞留称为“熔融玻璃G在熔化槽10的上游侧的滞留”。

熔融玻璃G在熔化槽10的上游侧的滞留成为延缓熔化槽10内的 熔融玻璃G的均质化的原因，因此，改变熔化槽10的运转条件后熔化 槽10内的熔融玻璃G的均质化需要长时间。

熔化槽10中，通过由构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13供给气体 17，能够在开始熔化槽10的运转时或改变熔化槽的运转条件时促进熔 化槽10内的熔融玻璃G的均质化。以下，在本说明书中，有时将由构 成上游区鼓泡单元的鼓泡器13供给气体17的操作称为“由上游区鼓 泡单元进行的鼓泡”。

在开始熔化槽10的运转时，通过实施由上游区鼓泡单元进行的鼓 泡，可促进挥散成分的原料向上游侧循环流100中溶入。由此，可促 进熔化槽10内的熔融玻璃G的均质化。

另外，即使在改变熔化槽10的运转条件时，通过实施由上游区鼓 泡单元进行的鼓泡，也能够抑制熔融玻璃G在熔化槽10的上游侧的滞 留，根据情况，也能够消除该熔融玻璃G的滞留。

为了发挥上述的效果，构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13在与熔化 槽10的熔融玻璃流路的长度的关系上需要满足如下所述的条件。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，将熔化槽10的熔 融玻璃流路的长度设为L_F时，从熔融玻璃流路的上游端至构成上游区 鼓泡单元的各鼓泡器13的距离为0.05L_F～0.2L_F。

从熔融玻璃流路的上游端至各鼓泡器13的距离小于0.05L_F时，熔 化槽10的上游侧壁面与各鼓泡器13的距离过近，因此，可能会由于 实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡而促进熔化槽10的上游侧壁面的侵 蚀。

另一方面，从熔融玻璃流路的上游端至鼓泡器13的距离大于0.2L_F时，在开始熔化槽10的运转时，即使实施由上游区鼓泡单元进行的鼓 泡，也无法促进挥散成分的原料向上游侧循环流100中溶入，无法促 进熔化槽10内的熔融玻璃G的均质化。另外，在改变熔化槽10的运 转条件时，即使实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡，也无法抑制熔融 玻璃G在熔化槽10的上游侧的滞留。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，从熔融玻璃流路的 上游端至构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13的距离优选为0.1L_F～ 0.2L_F，更优选为0.1L_F～0.15L_F。

如上所述，在图2所示的熔化槽10中，在相对于熔化槽10的熔 融玻璃流路的宽度方向上的中心成对称的位置设置有一对鼓泡器13。 以下，在本说明书中，将在相对于熔化槽10的熔融玻璃流路的宽度方 向上的中心成对称的位置设置有鼓泡器13的情况称为“以在熔化槽10 的宽度方向上成对称的方式设置有鼓泡器13”。在本发明的熔融玻璃 制造装置的熔化槽10中，需要以在熔化槽10的宽度方向上成对称的 方式设置有鼓泡器13。作为没有以在熔化槽10的宽度方向上成对称的 方式设置有鼓泡器13的例子，可以列举没有设置图2所示的一对鼓泡 器13中的一个的情况。在这种情况下，实施由上游区鼓泡单元进行的 鼓泡时，熔化槽10内的熔融玻璃G的流动相对于熔化槽10的宽度方 向不对称，会促进向熔化槽10的侧壁方向的流动，因此，熔化槽10 的侧壁可能会被侵蚀。另外，会使上游侧循环流100产生紊流，可能 对熔融玻璃G的均质化带来不利影响。

另外，作为没有以在鼓泡器熔化槽10的宽度方向上成对称的方式 设置有鼓泡器13的例子，可以列举在熔化槽10的熔融玻璃流路的宽 度方向上的中心附近设置有一个鼓泡器13的情况。在这种情况下，实 施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡时，也会促进熔融玻璃G向熔化槽10 的侧壁方向的流动，因此，熔化槽10的侧壁可能会被侵蚀。

另外，由于需要以在熔化槽10的宽度方向上成对称的方式设置有 鼓泡器13，因此，需要设置有至少两个鼓泡器13。另外，在将鼓泡器 13增加至多于两个的情况下，需要将鼓泡器13的数量设定为偶数。例 如，在设置四个鼓泡器13的情况下，需要以在熔化槽10的宽度方向 上成对称的方式设置两对鼓泡器13。

构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13优选在与熔化槽10的熔融玻璃 流路的宽度的关系上也满足如下所述的条件。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，将熔化槽10的熔 融玻璃流路的宽度设为W时，构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13优选 设置在距熔融玻璃流路的宽度方向上的中心的距离为0.25W以上的位 置。

距熔融玻璃流路的宽度方向上的中心的距离小于0.25W时，由于 在该熔融玻璃流路的宽度方向上的中心附近设置有鼓泡器13，因此， 实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡时，会促进熔融玻璃G向熔化槽10 的侧壁方向的流动，因此，熔化槽10的侧壁可能会被侵蚀。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，构成上游区鼓泡单 元的各鼓泡器13更优选设置在距熔融玻璃流路的宽度方向上的中心的 距离为0.27W以上的位置，进一步优选设置在距熔融玻璃流路的宽度 方向上的中心的距离为0.4W以上的位置。

但是，构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13优选设置在距熔化槽 10的侧壁的距离为400mm以上的位置。在将鼓泡器13设置在距熔化 槽10的侧壁的距离小于400mm的位置的情况下，熔化槽10的侧壁与 鼓泡器13的距离过近，因此，可能会由于实施由上游区鼓泡单元进行 的鼓泡而促进熔化槽10的侧壁的侵蚀。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，构成上游区鼓泡单 元的各鼓泡器13更优选设置在距熔化槽10的侧壁的距离为1000mm 以上的位置。

另外，本发明的熔化槽10的熔融玻璃流路的长度L_F因熔融玻璃 流路的宽度W而异，优选为10～30m，更优选为10～25m，进一步优 选为15～22m。

另一方面，熔融玻璃流路的宽度W优选为5～10m，更优选为5.5～ 9m，进一步优选为6.5～8m。

在图1、2所示的熔化槽10中，构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器 13设置在熔融玻璃流路的长度方向上比位于最上游侧的燃烧器16更靠 上游侧的位置。这样，在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中， 从发挥通过实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡而带来的促进熔融玻璃 均质化的效果的观点考虑，优选构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13设 置在比位于最上游侧的燃烧器16更靠上游侧的位置。

另外，根据熔化槽，有时在比位于最上游侧的燃烧器16更靠上游 侧的位置设置有用于排出由燃烧器16产生的燃烧废气的烟道。这种情 况下，优选将构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13设置在比该烟道更靠 上游侧的位置。

但是，为了发挥通过实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡而带来的 促进熔融玻璃均质化的效果，优选在熔融玻璃流路的长度方向上，构 成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13与位于最上游侧的燃烧器16的距离 不要过大。在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，构成上游区 鼓泡单元的各鼓泡器13与位于最上游侧的燃烧器16在熔融玻璃流路 的长度方向上的距离优选为2000mm以内，更优选为1500mm以内， 进一步优选为1000mm以内。

中游区鼓泡单元由在熔化槽10的底面附近在该熔化槽10的熔融 玻璃流路的宽度方向上设置有多个鼓泡器14、15的鼓泡器组构成。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，通过实施由中游区 鼓泡单元进行的鼓泡，能够在没有在熔融玻璃流路的底部设置专利文 献1、2记载的那种对熔融玻璃流带来影响的高差结构的情况下促进熔 化槽10内熔融玻璃G的循环流(上游侧循环流100、下游侧循环流101) 的形成，并且能够以使上游侧循环流100的流速与下游侧循环流101 的流速形成规定关系的方式进行控制。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，不需要在熔融玻璃 流路的底部设置使熔融玻璃所致的侵蚀成为问题的高差结构，因此， 适合制造T_η为1500～1760℃、比钠钙玻璃等含碱玻璃高100℃以上的 无碱玻璃。

在图1、2所示的熔化槽10中，中游区鼓泡单元由在该熔化槽10 的熔融玻璃流路的长度方向上的位置相互不同的两个鼓泡器组构成， 即，由在熔融玻璃流路的宽度方向上设置有多个鼓泡器14的第一鼓泡 器组和在熔融玻璃流路的宽度方向上设置有多个鼓泡器15的第二鼓泡 器组构成。

但是，在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，中游区鼓泡 单元也可以具有单一的鼓泡器组。具体而言，例如，可以仅具有上述 的第一鼓泡器组和第二鼓泡器组中的一组。

但是，从发挥通过实施上述的由中游区鼓泡单元进行的鼓泡而带 来的效果的观点考虑，优选中游区鼓泡单元由在熔化槽10的熔融玻璃 流路的长度方向上的位置相互不同的多个鼓泡器组构成。

另外，在由多个鼓泡器组构成中游区鼓泡单元的情况下，可以由 在熔化槽10的熔融玻璃流路的长度方向上的位置相互不同的三个以上 的鼓泡器组构成，但从性价比的观点考虑，更优选如图1、2所示的熔 化槽10那样由在熔化槽10的熔融玻璃流路的长度方向上的位置相互 不同的两个鼓泡器组构成。

为了发挥上述效果，构成中游区鼓泡单元的鼓泡器14、15在与熔 化槽10的熔融玻璃流路的长度的关系上满足如下所述的条件。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，将熔化槽10的熔 融玻璃流路的长度设为L_F时，从熔融玻璃流路的上游端至构成中游区 鼓泡单元的各鼓泡器(第一鼓泡器组、第二鼓泡器组)的各鼓泡器14、15 的距离为0.4L_F～0.6L_F。

因此，与专利文献1、2记载的那种现有熔化槽(熔炉)相比，熔化 槽10的长度短，熔化槽中形成下游侧循环流的部位的长度也短。

在此，在如图1、2所示的熔化槽10那样由在熔化槽10的熔融玻 璃流路的长度方向上的位置相互不同的两个鼓泡器组(第一鼓泡器组、 第二鼓泡器组)构成的情况下，从熔融玻璃流路的上游端至构成各鼓泡 器组的鼓泡器14、15的距离优选分别满足如下条件。

从熔融玻璃流路的上游端至构成第一鼓泡器组的各鼓泡器14的 距离优选为0.4L_F～0.5L_F，更优选为0.43L_F～0.46L_F。另一方面，从熔 融玻璃流路的上游端至构成第二鼓泡器组的各鼓泡器15的距离优选为 0.45L_F～0.55L_F，更优选为0.46L_F～0.53L_F。

在如图1、2所示的熔化槽10那样由在熔化槽10的熔融玻璃流路 的长度方向上的位置相互不同的两个鼓泡器组(第一鼓泡器组、第二鼓 泡器组)构成的情况下，将构成第一鼓泡器组的各鼓泡器14与构成第二 鼓泡器组的各鼓泡器15的距离设为L_P时，从发挥通过实施上述的由中 游区鼓泡单元进行的鼓泡而带来的效果的观点考虑，优选L_P为500～ 1000mm，更优选L_P为600～800mm。

另外，从性价比的观点考虑，并且从发挥通过实施上述的由中游 区鼓泡单元进行的鼓泡而带来的效果的观点考虑，优选构成中游区鼓 泡单元的各鼓泡器组的各鼓泡器间的间距p、即熔化槽10的熔融玻璃 流路的宽度方向上的各鼓泡器间的距离为400～700mm。

在如图1、2所示的熔化槽10那样由在熔化槽10的熔融玻璃流路 的长度方向上的位置相互不同的两个鼓泡器组(第一鼓泡器组、第二鼓 泡器组)构成的情况下，将熔化槽10中的熔融玻璃的流路方向设为轴 时，优选构成第一鼓泡器组的鼓泡器14与构成第二鼓泡器组的鼓泡器 15以不存在于同轴上的方式配置。

在图2所示的熔化槽10中，构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的突 出口和构成第二鼓泡器组的鼓泡器15的突出口以交错状配置，并且构 成第一鼓泡器组的鼓泡器14的突出口与构成第二鼓泡器组的鼓泡器15 的突出口不存在于同轴上。

以这种方式配置时，即使在构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的突出 口中的任何一个不起作用的情况下，由于以交错状配置在下游侧的构 成第二鼓泡器组的鼓泡器15的突出口的存在，也不会损害促进熔化槽 10内熔融玻璃G的循环流(上游侧循环流100、下游侧循环流101)的形 成的效果，并且，能够以使上游侧循环流100的流速与下游侧循环流 101的流速形成规定关系的方式进行控制。

在本发明的熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，从要求耐燃性和对 熔融玻璃的耐腐蚀性优良的观点考虑，构成上游区鼓泡单元的鼓泡器 13和构成中游区鼓泡单元的鼓泡器14、15的构成材料优选为铂或铂合 金。

另外，由构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13供给的气体17和由构 成中游区鼓泡单元的鼓泡器14、15供给的气体18、19优选使用不会 对熔融玻璃G和鼓泡器13、14、15等熔化槽10的构成要素带来不利 影响的气体。作为这种气体的具体例子，可以例示空气、氮气、氧气、 氦气、氩气等。在使用铂或铂合金作为鼓泡器13、14、15的构成材料 的情况下，由鼓泡器13、14、15供给的气体17、18、19优选使用氮 气、氦气和氩气这样不含氧的气体。其中，特别优选氮气。

在图1、2所示的熔化槽10的两侧面，在该熔化槽10的整个长度 方向上以等间隔设置有燃烧器16。但是，在构成第二鼓泡器组的鼓泡 器15的上方未设置燃烧器16。

在构成第二鼓泡器组的鼓泡器15的上方未设置燃烧器16的原因 在于，在后述的本发明的熔融玻璃制造方法中，在实施作为控制的一 个优选方式的(控制2)的情况下，需要使构成第二鼓泡器组的鼓泡器15 的上方的气氛温度T₂低于构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的上方的气氛 温度T₁。

在实施(控制2)的情况下，优选将构成第二鼓泡器组的鼓泡器15 与相对于该鼓泡器15在下游侧最近的燃烧器16以相隔一定距离的方 式配置。具体而言，优选将构成第二鼓泡器组的鼓泡器15与相对于该 鼓泡器15在下游侧最近的燃烧器16的距离L_B2设定为800mm以上。

但是，使构成第二鼓泡器组的鼓泡器15与相对于该鼓泡器15在 下游侧最近的燃烧器16相隔过远时，构成第二鼓泡器组的鼓泡器15 的上方的气氛温度过低，反而可能产生熔融玻璃的均质化不充分等问 题。另外，从设置在熔化槽10的下游侧的端部的投出口12投出的熔 融玻璃G的温度降低，在后续工序中进行减压脱泡的情况下，可能产 生难以脱泡等问题。因此，L_B2优选设定为2500mm以下。另外，优选 L_B2为1000～2000mm，更优选L_B2为1000～1600mm。

另外，在实施(控制2)的情况下，需要使构成第二鼓泡器组的鼓泡 器15的上方的气氛温度T₂低于构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的上方 的气氛温度T₁，因此，构成第一鼓泡器组的鼓泡器14与相对于该鼓泡 器14在上游侧最近的燃烧器16的距离L_B1和上述的距离L_B2优选满足 L_B2＞L_B1的关系。因此，如图2所示，优选在构成第一鼓泡器组的鼓泡 器14的上方设置有燃烧器16。通过这样的配置，能够使构成第二鼓泡 器组的鼓泡器15的上方的气氛温度T₂低于构成第一鼓泡器组的鼓泡器 14的上方的气氛温度T₁。

在本发明中，优选L_B2-L_B1≥300mm，更优选L_B2-L_B1≥500mm， 进一步优选L_B2-L_B1≥800mm。

另一方面，在图2所示的熔化槽10中，在构成第一鼓泡器组的鼓 泡器14的上方设置有最近的燃烧器16，但只要满足L_B2＞L_B1的关系， 则也可以将构成第一鼓泡器组的鼓泡器14与在该鼓泡器14的上游侧 最近的燃烧器16以相隔一定距离的方式配置。但是，使构成第一鼓泡 器组的鼓泡器14与在该鼓泡器14的上游侧最近的燃烧器16相隔过远 时，鼓泡器14的上方的气氛温度过低，上游侧循环流100减弱，玻璃 原料的熔化不充分，另外，由此可能产生熔化槽10的下游区的熔融玻 璃G的均质化不充分等问题。从这样的观点考虑，优选L_B1为2000mm 以下。另外，更优选L_B1为500～1500mm。

另外，相邻的燃烧器16间的间距因燃烧器16的种类、熔化槽10 的设计而异，优选600～2600mm，更优选800～2400mm。

对于利用燃烧器16的燃烧而言，可以将燃料与氧气混合而进行燃 烧，或者将燃料与氧气和空气混合而进行燃烧。通过使用这些方法， 能够在熔融玻璃中含有水分。在从熔化槽10向下游侧的导管20输送 的熔融玻璃的后续工序中，在通过减压脱泡对熔融玻璃中的气泡进行 脱泡的情况下，优选熔融玻璃含有水分，因此优选如上所述的燃烧。

另外，为了防止熔化槽10的内壁砖表面的附着物(例如，从该砖 中溶出的玻璃质、原料或熔融玻璃的挥散物等)落下至燃烧器部，优选 在熔化槽10的内壁上的燃烧器16的上部设置有檐(未图示)。

熔化槽10的与熔融玻璃G接触的部分的构成材料要求耐热性和对 熔融玻璃的耐腐蚀性优良，因此，使用含有ZrO₂的耐火砖，但在形成 熔融玻璃流路的熔化槽10的底面中距离构成第一鼓泡器组的鼓泡器14 在上游侧为0.1L_F～0.3L_F的部分优选使用以质量％计ZrO₂为85％以上 且97％以下、余量以SiO₂为主体的玻璃质的热熔融耐火物。这是因为， 在熔化槽10中流通的熔融玻璃的温度在上游侧比在下游侧更高，另外， 在实施后述的作为本发明的熔融玻璃制造方法中的优选控制方式的(控 制1)的情况下，由构成第一鼓泡器组的鼓泡器14供给的气体18的流 量大于由构成第二鼓泡器组的鼓泡器15供给的气体19的流量，因此， 形成熔融玻璃流路的熔化槽10的底面的构成材料易被侵蚀。

另外，从防止形成熔融玻璃流路的熔化槽10的底面的构成材料的 侵蚀的观点考虑，优选在构成上游区鼓泡单元的鼓泡器13的周边部分 也使用上述的热熔融耐火物。

另外，在如上所述使熔化槽10的熔融玻璃流路的长度L_F为10～ 30m(优选10～25m、更优选15～22m)的尺寸的情况下，优选以构成上 游区鼓泡单元的鼓泡器13为中心在该熔融玻璃流路的长度方向上分别 为100～600mm的范围、优选150～400mm的范围的部分使用上述的 热熔融耐火物。

另外，在如上所述使熔化槽10的熔融玻璃流路的宽度W为5～ 10m(优选5.5～9m、更优选6.5～8m)的尺寸的情况下，优选以构成上 游区鼓泡单元的鼓泡器13为中心在该熔融玻璃流路的宽度方向上分别 为100～600mm的范围、优选150～400mm的范围、更优选150～300mm 的范围的部分使用上述的热熔融耐火物。

上述情况下，各个热熔融耐火物的厚度优选为50～400mm，优选 将2～3个热熔融耐火物层叠。可以进一步在如此形成的热熔融耐火物 的层的外侧层叠2～5层其他含有ZrO₂的耐火砖。另外，优选熔化槽 10的与熔融玻璃G接触的部分全部由上述组成的热熔融耐火物构成。 另外，也可以隔着氧化铝-锆石质等填充材料将各耐火砖层叠。

另外，为了防止熔融玻璃从熔化槽10底部的耐火砖的接缝侵入而 使该耐火砖被侵蚀，优选在上述接缝的下方以堵住接缝的方式层叠配 置耐火砖。

在熔化槽10底部的耐火砖的外侧设置有用于冷却该耐火砖的利 用空冷或水冷等的冷却装置时，耐火砖的寿命增加，因此优选。

另外，在熔化槽10底部的耐火砖内部或耐火砖外侧的上述鼓泡器 13、14、15的配管周围，优选设置有用于冷却该配管的环状或马蹄形 状的水管。

接下来，对本发明的熔融玻璃制造方法进行说明。

在本发明的熔融玻璃制造方法中，使用上述的熔融玻璃制造装置， 在熔融玻璃制造装置的熔化槽10中，在实施由中游区鼓泡单元进行的 鼓泡并且实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡的同时制造熔融玻璃。

如上所述，通过实施由中游区鼓泡单元进行的鼓泡，能够在没有 在熔融玻璃流路的底部设置专利文献1、2记载的那种对熔融玻璃流带 来影响的高差结构的情况下促进熔化槽10内熔融玻璃G的循环流(上 游侧循环流100、下游侧循环流101)的形成，并且能够以使上游侧循环 流100的流速与下游侧循环流101的流速形成规定关系的方式进行控 制，因此，适合制造T_η为1500～1760℃且均质性高的无碱玻璃。

另外，通过实施由中游区鼓泡单元进行的鼓泡，在开始熔化槽10 的运转时或改变熔化槽的运转条件时，能够促进熔化槽10内的熔融玻 璃G的均质化，因此，能够缩短制造该无碱玻璃所需要的时间。

作为T_η为1500～1760℃的无碱玻璃的具体例子，可以例示以基于 氧化物的质量百分率计为下述组成的无碱玻璃组成1～4。

无碱玻璃组成1

SiO₂：50～73％、优选50～66％

Al₂O₃：10.5～24％

B₂O₃：0～12％

MgO：0～10％、优选0～8％

CaO：0～14.5％

SrO：0～24％

BaO：0～13.5％

MgO+CaO+SrO+BaO：8～29.5％、优选9～29.5％

ZrO₂：0～5％

在应变点高且考虑熔化性的情况下，优选无碱玻璃组成2。

SiO₂：58～66％

Al₂O₃：15～22％

B₂O₃：5～12％

MgO：0～8％

CaO：0～9％

SrO：3～12.5％

BaO：0～2％

MgO+CaO+SrO+BaO：9～18％

在特别考虑熔化性的情况下，优选无碱玻璃组成3。

SiO₂：50～61.5％

Al₂O₃：10.5～18％

B₂O₃：7～10％

MgO：2～5％

CaO：0～14.5％

SrO：0～24％

BaO：0～13.5％

MgO+CaO+SrO+BaO：16～29.5％

在特别考虑高应变点的情况下，优选无碱玻璃组成4。

SiO₂：54～73％

Al₂O₃：10.5～22.5％

B₂O₃：0～5.5％

MgO：0～10％

CaO：0～9％

SrO：0～16％

BaO：0～2.5％

MgO+CaO+SrO+BaO：8～26％

在本发明的熔融玻璃制造方法中，从促进熔化槽10内熔融玻璃G 的循环流(上游侧循环流100、下游侧循环流101)的形成、并且以使上 游侧循环流100的流速与下游侧循环流101的流速形成规定关系的方 式进行控制的观点考虑，优选将由构成中游区鼓泡单元的各鼓泡器14、 15供给的气体18、19的平均流量设定为0.5～5.0升/分钟。

在此，在中游区鼓泡单元如图1、2所示的熔化槽10那样由第一 鼓泡器组和第二鼓泡器组构成的情况下，从促进熔化槽10内熔融玻璃 G的循环流(上游侧循环流100、下游侧循环流101)的形成、并且以使 上游侧循环流100的流速与下游侧循环流101的流速形成规定关系的 方式进行控制的观点考虑，优选实施以下所述的(控制1)和(控制2)。由 此，在制造T_η为1500～1760℃的熔融玻璃时，能够促进熔融玻璃的均 质化，能够得到均质性高的高质量熔融玻璃。

(控制1)

使由构成第二鼓泡器组的鼓泡器15供给的气体19的平均流量V₂小于由构成第一鼓泡器组的鼓泡器14供给的气体18的平均流量V₁。

(控制2)

使第二鼓泡器15的上方的气氛温度T₂低于第一鼓泡器14的上方 的气氛温度T₁。

在实施(控制1)的情况下，上述V₁优选为0.5～20升/分钟，更优 选为0.7～5升/分钟，进一步优选为0.9～3升/分钟，特别优选为1.8～ 2.6升/分钟。另外，上述V₂优选为0.3～19.8升/分钟，更优选为0.4～ 4.8升/分钟，进一步优选为0.5～2升/分钟，特别优选为0.9～2.0升/ 分钟。

另外，优选V₁-V₂≥0.2升/分钟，更优选V₁-V₂≥0.4升/分钟，进 一步优选V₁-V₂≥0.6升/分钟，特别优选V₁-V₂≥1.0升/分钟。

在实施(控制2)的情况下，上述T₁优选为1590～1710℃，更优选 为1600～1695℃。另外，上述T₂优选为1570～1690℃，更优选为1580～ 1675℃。

另外，T₁-T₂优选为10～35℃，更优选T₁-T₂为15～30℃，进一步 优选为19～26℃。

另外，T₁和T₂可以通过以下的方法测定。

(测定位置)

T₁：在构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的上游侧最近的燃烧器16 与位于该燃烧器16的更上游侧的最近的燃烧器16的中间位置。

T₂：在构成第二鼓泡器组的鼓泡器15的下游侧最近的燃烧器16 与在该鼓泡器的下游侧最近的燃烧器16的中间位置。

(测定方法)

使用放射温度计(例如，CHINO IR-AH3SU(测定波长：0.65μm， ε＝1.0))，从设置在熔化槽的侧面的观察用窗测定对面侧的侧面的熔化槽 内壁面温度。

在本发明的熔融玻璃制造方法中，将由构成上游区鼓泡单元的各 鼓泡器13供给的气体17的平均流量设定为0.1～5.0升/分钟时，在包 括开始熔化槽10的运转时、改变熔化槽10的运转条件时在内的时刻 总是能够促进熔化槽10内的熔融玻璃G的均质化，因此优选。

在此，由构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13供给的气体17的平 均流量可以在开始熔化槽10的运转时或改变熔化槽10的运转条件时 这样的、进一步要求通过实施由上游区鼓泡单元进行的鼓泡来促进熔 化槽10内的熔融玻璃G的均质化的状况下和熔化槽10的通常运转时 进行改变。例如，在开始熔化槽10的运转时或改变熔化槽10的运转 条件时，优选将由构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13供给的气体17 的平均流量设定为0.5～3.0升/分钟，优选设定为1.0～2.0升/分钟，在 熔化槽10的通常运转时，优选将由构成上游区鼓泡单元的各鼓泡器13 供给的气体17的平均流量设定为0.1～1.0升/分钟，优选设定为0.2～ 0.5升/分钟。在此，熔化槽10的通常运转时是指，例如在玻璃组成中 含有B₂O₃的情况下，以基于氧化物的质量百分率计，B₂O₃相对于目标 组成为±1％、优选±0.5％、更优选±0.3％的状态。

在本发明的熔融玻璃制造方法中，将上游侧循环流100的平均流 速设为F₁[m/小时]、将下游侧循环流101的平均流速设为F₂[m/小时] 时，优选以使F₁＝5～20m/小时、F₂＝0.5～7m/小时的方式进行控制。由 此，在制造T_η为1500～1760℃的熔融玻璃时，能够促进熔融玻璃的均 质化，能够得到均质性高的高质量熔融玻璃。

更优选以使F₁＝8～15m/小时、F₂＝1～4m/小时的方式进行控制。

另外，F₁和F₂可以通过以下方法测定。

(测定位置)

F₁：距熔融玻璃流路的上游端的距离为0.30L_F～0.34L_F且在熔融 玻璃流路的宽度方向上的中央附近。

F₂：距熔融玻璃流路的下游端的距离为0.22L_F～0.30L_F且在熔融 玻璃流路的宽度方向上的中央附近。

(测定方法)

对熔融玻璃的表层上的气泡的流动进行摄像，测定气泡的相对于 移动距离的移动时间，得到流速。将该步骤重复2～3次，求出平均流 速。

接下来，对本发明的平板玻璃制造方法进行说明。

在本发明的平板玻璃制造方法中，将通过上述本发明的熔融玻璃 制造方法得到的熔融玻璃成形为平板玻璃。作为将熔融玻璃成形而制 成平板玻璃的方法，可以使用浮法、下拉法等各种成形方法。在T_η为 1500～1760℃的玻璃的情况下，特别优选浮法。

在本发明的平板玻璃制造方法中，在将通过上述本发明的熔融玻 璃制造方法得到的熔融玻璃成形为平板玻璃之前，可以通过减压脱泡 对该熔融玻璃中的气泡进行脱泡。

在本发明的平板玻璃制造方法中，将通过本发明的熔融玻璃制造 方法得到的均质性高的熔融玻璃成形而制成平板玻璃，因此，能够得 到均质性高且透明性高的平板玻璃。

本发明的平板玻璃制造装置能够用于制造各种用途的平板玻璃， 由于能够得到均质性高且透明性高的平板玻璃，因此，特别优选用于 制造FPD用玻璃基板那样对均质性的要求极为严格的用途的平板玻 璃。

实施例

将玻璃原料以达到期望组成的方式投入图1、2所示的熔化槽10 的投入口中，制造T_η为1500～1760℃的无碱玻璃、具体而言为上述无 碱玻璃组成1～4。图1、2所示的熔化槽10的各部的尺寸如下。

熔融玻璃流路的长度L_F：16～25m

熔融玻璃流路的宽度W：5.5～9m

从熔融玻璃流路的上游端至构成上游侧鼓泡单元的各鼓泡器13 的距离：0.1L_F

从熔融玻璃流路的宽度方向上的中心至构成上游侧鼓泡单元的各 鼓泡器13的距离：0.5W

从熔融玻璃流路的上游端至构成第一鼓泡器组的各鼓泡器14的 距离：0.43L_F～0.46L_F

从熔融玻璃流路的下游端至构成第二鼓泡器组的各鼓泡器15的 距离：0.47L_F～0.54L_F

构成第一鼓泡器组的各鼓泡器14与构成第二鼓泡器组的各鼓泡 器15的距离L_P：600～800mm

构成第一鼓泡器组的各鼓泡器14间的间距p：400～700mm

构成第二鼓泡器组的各鼓泡器15间的间距p：400～700mm

从熔融玻璃流路的上游端至熔化槽中的熔融玻璃的流路方向上位 于最上游侧的燃烧器16的距离：0.15L_F

熔化槽中的熔融玻璃的流路方向上的构成第一鼓泡器组的鼓泡器 14与在该鼓泡器14的上游侧最近的燃烧器16的距离L_B1：500～ 1500mm

熔化槽中的熔融玻璃的流路方向上的构成第二鼓泡器组的鼓泡器 15与在该鼓泡器15的下游侧最近的燃烧器16的距离L_B2：1000～ 2000mm

L_B2-L_B1≥500mm

熔化槽中的熔融玻璃的流路方向上的各个燃烧器16间的距离： 800～2400mm

将由构成上游侧鼓泡单元的鼓泡器13供给的气体17的平均流量 调节至0.25～0.5升/分钟。

由构成第一鼓泡器组的鼓泡器14供给的气体18的平均流量V₁和 由构成第二鼓泡器组的鼓泡器15供给的气体19的平均流量V₂以达到 下述条件的方式进行调节。

V₁：1.8～2.6升/分钟

V₂：0.9～2.0升/分钟

V₁-V₂≥0.6升/分钟

通过利用燃烧器16的燃烧，将构成第一鼓泡器组的鼓泡器14的 上方的气氛温度T₁和构成第二鼓泡器组的鼓泡器15的上方的气氛温度 T₂保持于下述条件。另外，T₁和T₂通过上述的方法测定。

T₁：1590～1710℃

T₂：1580～1675℃

T₁-T₂：10～35℃

在开始熔化槽10的运转时，通过实施由构成上游侧鼓泡单元的鼓 泡器13进行的鼓泡，可缩短熔化槽10内的熔融玻璃的均质化所需要 的时间。

通过上述的方法测定熔化槽10内的上游侧循环流100的平均流速 F₁和下游侧循环流101的平均流速F₂。结果如下所示。

F₁＝8～15m/小时

F₂＝1～4m/小时

通过在上述条件下实施，能够制造T_η为1500～1760℃且均质性高 的高质量无碱玻璃，能够缩短生产该无碱玻璃所需要的时间。

参照特定的实施方式详细地说明了本发明，但可以在不偏离本发 明的精神和范围的情况下进行各种变更和修正，这对本领域技术人员 而言是显而易见的。

本申请基于2011年12月19日提出的日本专利申请2011-277287， 将该申请的内容作为参考并入本发明中。

产业实用性

根据本发明的熔融玻璃制造装置和熔融玻璃制造方法，即使在开 始熔化槽的运转时或改变熔化槽的运转条件时也能够促进熔融玻璃的 均质化，因此，适合生产均质性高的高质量无碱玻璃，能够缩短生产 该无碱玻璃所需要的时间。

本发明的平板玻璃制造方法能够制造均质性高且透明性高的平板 玻璃，因此，适合制造FPD用基板。

标号说明

10：熔化槽

11：投入口

12：投出口

13：鼓泡器(上游区鼓泡单元)

14：鼓泡器(中游区鼓泡单元、第一鼓泡器组)

15：鼓泡器(中游区鼓泡单元、第二鼓泡器组)

16：燃烧器

17：由鼓泡器(上游区鼓泡单元)供给的气体

18：由鼓泡器(中游区鼓泡单元、第一鼓泡器组)供给的气体

19：由鼓泡器(中游区鼓泡单元、第二鼓泡器组)供给的气体

20：下游侧的导管

100：上游侧循环流

101：下游侧循环流