JPWO2008093580A1 - ガラス製造方法および減圧脱泡装置 - Google Patents

Abstract

過減圧による泡層の肥大化によって減圧脱泡の効果が低下することが防止されたガラス製造方法、および該ガラス製造方法に好適な減圧脱泡装置を提供する。溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法であって、減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、前記溶融ガラスの流通方向のガス流および前記溶融ガラスの流通方向とは反対方向のガス流からなる群から選択される少なくとも１つのガス流を形成することを特徴とするガラス製造方法。

Description

本発明は、溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法、および減圧脱泡装置に関する。

従来、成形されたガラス製品の品質を向上させるために、溶解炉で原料を溶解した溶融ガラスを成形装置で成形する前に、溶融ガラス内に発生した気泡を除去する清澄工程による清澄処理が行われている。
清澄処理の方法としては、減圧雰囲気内に溶融ガラスを導入し、この減圧雰囲気下、連続的に流れる溶融ガラス内の気泡を大きく成長させて浮上させ、溶融ガラス表面で気泡を破泡させて除去し、その後減圧雰囲気から排出する減圧脱泡方法が知られている。

このような清澄工程において、溶融ガラス流内での気泡の成長を促進するため、または気泡を破泡させるため、様々な手法が提案されている。
特許文献１には、清澄操作の性能特性を改良するため、さまざまな清澄促進剤をガラス化可能物質、すなわち、ガラス原料、に含めることが提案されている。また、特許文献１には、減圧条件下での清澄の間に気泡の成長に影響する要素として、溶融体物質上のガスの性質、すなわち、溶融ガラス上のガスの性質を挙げている。
また、特許文献２には、溶融ガラスが清澄チャンバ中の減圧に遭遇することで発生した泡沫を破壊する泡沫破壊手段が開示されている。泡沫破壊手段としては、気泡を広げ、破裂させるための機械的回転体の使用や、泡沫へジェット流を衝突させることが開示されている。

特表２００１−５１５４５３号公報 特開２００３−８９５２９号公報

特許文献１には、溶融ガラス上のガスの性質を変える方法として、空気の分圧の選択、窒素タイプの不活性ガスを富化した雰囲気の選択、および窒素タイプの不活性ガスの分圧の選択を挙げているが、溶融ガラス上のガスがどのような性質であれば、気泡の成長が促進させるかという点は全く示していない。また、減圧条件下で清澄を行っている際、溶融ガラスからの揮発ガス成分および溶融ガラスに含まれる気泡のガス成分がさかんに放出されるため、選択した空気の分圧および選択した窒素タイプの不活性ガスの分圧は容易に低下してしまうという問題がある。また、選択した窒素タイプの不活性ガスを富化した雰囲気から、雰囲気のガス組成が容易に変化してしまうという問題がある。

また特許文献２に記載の方法は、清澄チャンバ内で発生する泡沫の破壊という点では必ずしも十分ではなかった。すなわち、機械的回転体やジェット流の使用は、溶融ガラス上に既に存在している泡沫を破壊することはできるが、溶融ガラス流に乱れを生じる結果、新たな気泡の発生原因となる。また、清澄チャンバ内において、泡沫を局所的に破壊することはできるが、機械的回転体やジェット流よりも下流側で新たに発生した泡沫を破壊することはできない。また、機械的回転体の使用は溶融ガラスの汚染源となるおそれがあり、またジェット流の使用は溶融ガラスの温度を低下させてガラスの品質を低下させるおそれがある。

また、理論上は、雰囲気の減圧度を高めるほど（雰囲気の絶対圧を低くするほど）、減圧脱泡の効果が向上し、溶融ガラス流内の気泡が減少するはずである。しかし、実際には、雰囲気の減圧度（雰囲気の絶対圧）がある段階に達すると、気泡の生成速度が破泡による気泡消滅速度を上回り、溶融ガラス表面で泡層が肥大化することにより、減圧脱泡能力が低下してしまう。このような現象を「過減圧による泡層の肥大化」という。結果として、溶融ガラス流内の気泡がかえって増加する。したがって、減圧脱泡の効果を十分発揮できる雰囲気の減圧度の範囲はかなり狭く、大気圧の変動等の外的要因によっても減圧脱泡の効果が影響されることが問題となっていた。

上記した従来技術の問題点を解決するため、本発明は、減圧脱泡の効果に優れたガラス製造方法、より具体的には、過減圧による泡層の肥大化によって減圧脱泡の効果が低下することが防止されたガラス製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明のガラス製造方法に好適な減圧脱泡装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、溶融ガラス表面で気泡が破泡することによって発生したガス成分が、減圧脱泡槽内を流通する溶融ガラスの上方に滞留することによって減圧脱泡の効果が低下することを見出した。以下、本明細書において、溶融ガラス表面で気泡が破泡することによって発生したガス成分のことを「溶融ガラスからのガス成分」とし、溶融ガラスからのガス成分が減圧脱泡槽内を流通する溶融ガラスの上方に滞留することを「溶融ガラスからのガス成分の滞留」とする。
溶融ガラスからのガス成分が滞留すると、溶融ガラス上方の雰囲気（減圧脱泡槽内部の上部空間）で溶融ガラスからのガス成分の分圧が高くなるので、溶融ガラス表面に浮上した気泡が破泡しにくくなり、減圧脱泡の効果が低下すると考えられる。
また、本発明者らは、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することにより、溶融ガラス表面の破泡速度が高まり、過減圧による泡層の肥大化を抑制することができることを見出した。
なお、溶融ガラスからのガス成分は、ガラス組成によっても異なるが、例えば、ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、ホウ酸化合物、ＨＦ等が挙げられる。

本発明は、上記した本発明者らの知見に基づいてなされたものであり、溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法であって、
前記減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、前記溶融ガラスの流通方向のガス流および前記溶融ガラスの流通方向とは反対方向のガス流からなる群から選択される少なくとも１つのガス流を形成することを特徴とするガラス製造方法を提供する。

また、本発明は、溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法であって、
前記減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、溶融ガラスの流通方向に対して直交方向のガス流を形成することを特徴とするガラス製造方法を提供する。

本発明のガラス製造方法において、前記ガス流をなすガスは、溶融ガラスから発生するガス成分を実質的に含まないことが好ましい。
本発明のガラス製造方法において、前記ガス流をなすガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、酸素（Ｏ₂）、空気、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、炭化水素系ガス、炭化フッ素系ガスおよびアンモニア（ＮＨ₃）からなる群から選択される少なくとも１つであることが好ましい。
本発明のガラス製造方法において、前記ガス流をなすガスは溶融ガラスの表面から近い位置に導入されることが好ましい。

また、本発明は、減圧吸引される減圧ハウジングと、前記減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽に導入する導入手段と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から導出する導出手段とを有する溶融ガラスの減圧脱泡装置であって、
前記減圧脱泡槽内部の上部空間へガスを導入するガス導入手段および前記上部空間からガスを導出するガス導出手段よりなるガス流形成手段を更に有することを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置を提供する。
本発明の溶融ガラスの減圧脱泡装置において、前記ガス流形成手段は、減圧脱泡槽内部の溶融ガラス上に上部空間を形成している、減圧脱泡槽の天井部または側面に設けられることが好ましい。

本発明によれば、減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方にガス流を形成することにより、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる。溶融ガラスからのガス成分の滞留が解消されることにより、減圧脱泡の効果の低下が防止される。また、溶融ガラスからのガス成分の滞留が解消されることにより、過減圧による泡層の肥大化が発生しにくくなる。この結果、減圧脱泡槽内の減圧度をより高くすることができ、減圧脱泡の効果を向上させることができる。

図１は、本発明の減圧脱泡装置の一構成例を示す断面図である。 図２は、本発明の減圧脱泡装置の好適態様の一構成例を示す断面図である。 図３は、比較例２及び実施例３における下流ピット２４での泡密度測定結果と、減圧脱泡槽１２内の絶対圧力と、の相関を示したグラフである。

符号の説明

１０：減圧脱泡装置
１１：減圧ハウジング
１２：減圧脱泡槽
１２１，１２２：上部空間
１２３，１２４：窓
１３：上昇管
１４：下降管
１５：断熱材
２０：溶解槽
２２：上流ピット
２４：下流ピット
３０：ガス導入手段
３００：中空管
３１：ガス導出手段
４０：ガス（導入ガス）
４１：ガス流
４２：ガス（放出ガス）
Ｇ：溶融ガラス

以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の減圧脱泡装置の一構成例を示す断面図である。図１に示す減圧脱泡装置１０において、円筒形状をした減圧脱泡槽１２は、その長軸が水平方向に配向するように減圧ハウジング１１内に収納配置されている。減圧脱泡槽１２の上流側の下面には垂直方向に配向する上昇管１３が、下流側の下面には下降管１４が取り付けられている。なお、減圧脱泡層１２の上流側および下流側とは、減圧脱泡槽１２を流通する溶融ガラスＧの流動方向における上流側および下流側を意味する。上昇管１３及び下降管１４は、その一部が減圧ハウジング１１内に位置している。

図１に示すように、上昇管１３は減圧脱泡槽１２と連通しており、溶解槽２０からの溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１２に導入する導入手段である。このため、上昇管１３の下端部は、上流ピット２２の開口端に嵌入され、この上流ピット２２内の溶融ガラスＧに浸漬されている。
下降管１４は、減圧脱泡槽１２に連通しており、減圧脱泡後の溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１２から下降させて後工程の処理槽（図示せず）に導出する導出手段である。このため、下降管１４の下端部は、下流ピット２４の開口端に嵌入され、この下流ピット２４内の溶融ガラスＧに浸漬されている。
減圧ハウジング１１内において、減圧脱泡槽１２、上昇管１３及び下降管１４の周囲には、これらを断熱被覆する断熱用レンガ等の断熱材１５が配設されている。

図１に示す減圧脱泡装置１０において、減圧脱泡槽１２、上昇管１３及び下降管１４は、溶融ガラスＧの導管であるため、耐熱性及び溶融ガラスに対する耐食性に優れた材料を用いて作製されている。一例を挙げると、白金又は白金合金製の中空管である。白金合金の具体例としては、白金−金合金、白金−ロジウム合金が挙げられる。また、他の一例を挙げると、セラミックス系の非金属無機材料製、すなわち、緻密質耐火物製の中空管である。緻密質耐火物の具体例としては、例えば、アルミナ系電鋳耐火物、ジルコニア系電鋳耐火物、アルミナ−ジルコニア−シリカ系電鋳耐火物等の電鋳耐火物、並びに緻密質アルミナ系耐火物、緻密質ジルコニア−シリカ系耐火物及び緻密質アルミナ−ジルコニア−シリカ系耐火物等の緻密質焼成耐火物が挙げられる。減圧脱泡槽１２を収容し、上昇管１３及び下降管１４の一部を収容する減圧ハウジング１１は、金属製、例えばステンレス製である。

図１に示す本発明の減圧脱泡装置１０において、減圧脱泡槽１２天井部の上流側および下流側には、減圧脱泡槽１２内部をモニターするための窓１２２，１２３が設けられている。窓１２２，１２３は、白金製若しく白金合金製、又は緻密質耐火物製の中空管であり、一端は減圧脱泡槽１２の天井部の上流側および下流側に連通しており、他端は減圧ハウジング１１の壁面を貫通して減圧ハウジング１１の外部に位置している。

図１に示す減圧脱泡装置１０は、ガス導入手段およびガス導出手段よりなるガス流形成手段を有している。
図１に示す減圧脱泡装置１０において、窓１２２は、減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へガスを導入するガス導入手段３０でもある。窓１２２から減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へ導入されたガス４０は、減圧脱泡槽１２内部を流通する溶融ガラスＧの上方に、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流４１、すなわち、減圧脱泡槽１２の上流側から下流側に向かうガス流４１を形成する。その後、減圧脱泡槽１２の下流側に設けられた窓１２３からガス４２が外部に放出される。すなわち、図１に示す減圧脱泡装置１０において、窓１２３は減圧脱泡槽１２の上部空間１２１からガス４２を放出するガス導出手段３１でもある。

図１に示す減圧脱泡装置１０では、減圧脱泡槽１２内部を流通する溶融ガラスＧの上方にガス流４１を形成することにより、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消する。すなわち、溶融ガラスからのガス成分は滞留することなく、ガス流４１によって運ばれ、窓１２３（ガス導出手段３１）から外部に放出される。
溶融ガラスからのガス成分が滞留すると、溶融ガラスＧの上方の雰囲気（減圧脱泡槽１２の上部空間１２１）において、溶融ガラスからのガス成分の分圧が高くなるので、溶融ガラスＧ表面に浮上した気泡が破泡しにくくなり減圧脱泡の効果が低下すると考えられる。
本発明では、溶融ガラスからのガス成分の滞留が解消されることにより、減圧脱泡の効果の低下が起こらず、減圧脱泡の効果に優れている。

また、溶融ガラスからのガス成分が滞留すると、過減圧による泡層の肥大化が起こり、減圧脱泡の効果が大幅に低下してしまうが、本発明では、溶融ガラスからのガス成分が滞留することなく、ガス流４１によって運ばれ、ガス導出手段３１から外部に放出されるため、減圧脱泡槽１２の減圧度を従来よりも高くしても過減圧による泡層の肥大化がより抑制できるようになる。したがって、減圧脱泡槽１２の減圧度を従来よりも高くすることができ（減圧脱泡槽１２の絶対圧を従来よりも低くすることができ）、減圧脱泡の効果をより高めることができる。
なお、溶融ガラスからのガス成分の滞留が解消されることで、減圧脱泡の効果が高まることは、本願発明者らによる新たな知見である。図１において上部空間１２１の圧力は、後述するように３８〜４６０ｍｍＨｇ（５１〜６１３ｈＰａ）程度の圧力しか有していないいわゆる真空状態である。そのようないわゆる真空状態となっている上部空間１２１に溶融ガラスからのガス成分が滞留するとは従来考えられていなかった。本願発明者らは、鋭意検討した結果、上記したようないわゆる真空状態となっている上部空間１２１に溶融ガラスからのガス成分が滞留することを見出し、さらに、溶融ガラスからのガス成分の滞留が減圧脱泡の効果に影響することを見出したのである。

以上の点から明らかなように、本発明において、溶融ガラスＧの上方にガス流４１を形成するのは、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消するためである。したがって、溶融ガラスＧの上方に形成するガス流４１は、溶融ガラスからのガス成分を含まないことが好ましい。また、ガス流４１をなすガスは、溶融ガラスや製造されるガラス製品、およびガラス製造設備、特に減圧脱泡装置に悪影響を及ぼすものではないことが好ましい。

上記を満足するガスとしては、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、酸素（Ｏ₂）、空気、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、炭化水素系ガス、炭化フッ素系ガス、アンモニア（ＮＨ₃）等が挙げられる。これらのガスは単独で使用してもよく、２種以上の混合ガスとして使用してもよい。

また、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる限り、溶融ガラスＧの上方に形成するガス流は、図１のガス流４１のように減圧脱泡槽１２内における溶融ガラスＧの流通方向と同一方向に限定されず、減圧脱泡槽１２内における溶融ガラスＧの流通方向とは反対方向、すなわち、減圧脱泡槽１２の下流側から上流側に向かうガス流であってもよい。この場合、減圧脱泡槽１２天井部の下流側に設けられた窓１２３がガス導入手段となり、減圧脱泡槽１２天井部の上流側に設けられた窓１２２がガス導出手段となる。

また、図１では、減圧脱泡槽１２の長手方向全体にわたって、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流４１が形成されているが、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる限り、溶融ガラスＧの上方に複数のガス流を形成してもよい。複数のガス流は溶融ガラスＧの流通方向と同一であってもよく、または反対方向であってもよい。また、複数のガス流は互いに流通方向が同一であってもよく、反対方向であってもよい。さらに、ガス導出手段やガス導入手段の数は一つのみならず、複数存在していてもよい。
例えば、以下の構成とすることで溶融ガラスＧの上方に複数のガス流を形成することができる。
［構成例１］
図１に示す減圧脱泡装置１０において、減圧脱泡槽１２天井部の長手方向中央部分にもガス導出手段をなす窓を設け、窓１２３はガス導入手段として使用する。ガス導入手段としての窓１２２から導入されたガスは、溶融脱泡槽１２の上流側で溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流を形成した後、減圧脱泡槽１２天井部の長手方向中央部分に設けられた窓から外部に放出される。また、ガス導入手段としての窓１２３から導入されたガスは、溶融脱泡槽１２の下流側で溶融ガラスＧの流通方向と反対方向のガス流を形成した後、減圧脱泡槽１２の長手方向中央部分に設けられた窓から外部に放出される。
［構成例２］
図１に示す減圧脱泡装置１０において、減圧脱泡槽１２天井部の長手方向中央部分にもガス導入手段をなす窓を設け、窓１２２および１２３はガス導出手段として使用する。減圧脱泡槽１２天井部の長手方向中央部分に設けた窓に導入されたガスの一部は、溶融脱泡槽１２の上流側で溶融ガラスＧの流通方向と反対方向のガス流を形成した後、ガス導出手段をなす窓１２２から外部に放出される。また、減圧脱泡槽１２天井部の長手方向中央部分に設けた窓に導入されたガスの別の一部は、溶融脱泡槽１２の下流側で溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流を形成した後、ガス導出手段をなす窓１２３から外部に放出される。

また、図１では、減圧脱泡槽１２天井部の上流側に設けられた窓１２２からガス４０が導入されているが、溶融ガラスＧの上方にガス流（図１の場合、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流４１）を形成して溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる限り、減圧脱泡槽１２上流側の端面に窓を形成して、該窓からガスを導入してもよい。この場合、減圧脱泡槽１２上流側の端面（側面）に形成された窓がガス導入手段である。
また、図１では、減圧脱泡槽１２天井部の下流側に設けられた窓１２３からガス４２を外部に放出しているが、溶融ガラスＧの上方にガス流（図１の場合、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流４１）を形成して溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる限り、減圧脱泡槽１２下流側の端面に窓を形成して、該窓からガスを放出してもよい。この場合、減圧脱泡槽の端面（側面）に形成された窓がガス導出手段である。

また、図１に示す減圧脱泡槽１２は、溶融ガラスＧの流通方向に長い縦長な形状であるが、減圧脱泡槽には、溶融ガラスＧの流通方向の長さが短い、幅広形状のものもある。このような減圧脱泡槽の場合、減圧脱泡槽の幅方向、すなわち、溶融ガラスの流通方向に対して直交方向のガス流を形成してもよい。減圧脱泡槽の幅方向にガス流を形成するには、例えば、減圧脱泡槽の両側面に窓を設けて、一方の窓をガス導入手段とし、他方の窓をガス導出手段とすればよい。

図２は、本発明のガラス製造装置の好適態様の一例を示している。図２に示す減圧脱泡装置１０において、減圧脱泡槽１２の上流側に設けられた窓１２２には、白金製若しくは白金合金製、またはアルミナ、ジルコニア等を含有するセラミック製の中空管３００が挿入されている。減圧脱泡槽１２内において、中空管３００の先端は溶融ガラスＧの上方に位置している。
図２に示す減圧脱泡装置１０において、中空管３００は、減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へガスを導入するガス導入手段３０である。中空管３００から減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へ導入されたガス４０は、減圧脱泡槽１２内部を流通する溶融ガラスＧの上方に、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流、すなわち、減圧脱泡槽１２の上流側から下流側に向かうガス流４１を形成する。その後、減圧脱泡槽１２の下流側に設けられた窓１２３からガス４２が外部に放出される。
なお、ガス導入手段としての中空管３００は、図２に示す態様に限定されず、上記したいずれの態様にも使用することができる。例えば、減圧脱泡槽１２の下流側からガスを導入する場合、減圧脱泡槽１２の下流側に設けた窓１２３にガス導入手段としての中空管を挿入してもよく、減圧脱泡槽の長手方向中央部分からガスを導入する場合、減圧脱泡槽の長手方向中央部分に設けた窓にガス導入手段としての中空管を挿入してもよい。また、減圧脱泡槽の上流側端面または下流側端面からガスを導入する場合、上流側端面または下流側端面に設けた窓にガス導入手段としての中空管を挿入してもよい。また、減圧脱泡槽の側面からガスを導入する場合、減圧脱泡槽の側面に設けた窓にガス導入手段としての中空管を挿入してもよい。

図２において、中空管３００の先端の位置は特に限定されず、必要に応じて適宜選択してよい。例えば、溶融ガラスＧの上方に滞留するガス成分を解消するには、溶融ガラスＧの表面（液面）近くにガス流４１を形成するのが好ましいと考えられるため、溶融ガラスＧの表面（液面）から近い位置に中空管３００の先端がくるようにしてもよい。
また、溶融ガラスＧの表面（液面）近くにガス流４１を形成するため、減圧脱泡槽１２天井部の内側にガス流を下方に誘導するための邪魔板を設けてもよい。

また、図２では、先端が下方に向いた直管形状の中空管３００が示されているが、これに限定されず、中空管の形状は適宜選択してよい。例えば、減圧脱泡槽１２に導入されるガス４０を下流方向に誘導するため、先端が溶融ガラスＧの流動方向（図２においては下流側）に湾曲した中空管を用いてもよい。

本発明のガラス製造方法は、溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備し、減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、溶融ガラスの流通方向のガス流、溶融ガラスの流通方向とは反対方向のガス流、またはその両方のガス流を形成することを特徴とする。なお、上記したように、溶融ガラスの上方には、互いに流通方向が同一であってもよく、または反対方向であってもよい複数のガス流を形成してもよい。
減圧脱泡槽１２を流通する溶融ガラスＧの上方にガス流４１を形成するには、図１を用いて説明した本発明の減圧脱泡装置を用いればよい。なお、本発明のガラス製造方法において、減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方にガス流を形成することによって得られる効果については、本発明の減圧脱泡装置のところで既に記載したので省略する。

なお、本発明では溶融ガラスの上方にガス流を形成することにより、溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消できればよいので、減圧脱泡の実施中、溶融ガラスの上方に常時ガス流を形成しておく必要は必ずしもない。したがって、溶融ガラスの上方にガス流を形成して溶融ガラスからのガス成分の滞留を解消することができる限り、減圧脱泡の実施中、定期的にガス流を形成してもよく、例えば、１時間毎に１〜３０秒程度ガス流を形成してもよい。なお、定期的にガス流を形成するには、ガス導入手段から定期的にガスを導入すればよく、例えば、図１に示す減圧脱泡装置１０の窓１２２にガスを供給するための電磁弁（図示していない）を定期的に開閉すればよい。

本発明のガラス製造方法において、減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方にガス流を形成する点以外は、従来のガラス製造方法と同様に実施することができる。例えば、減圧脱泡の実施時、減圧脱泡槽１２は、内部が１１００℃〜１６００℃、特に１１５０℃〜１４５０℃の温度範囲になるように加熱されていることが好ましい。また、減圧脱泡槽１２内部は、絶対圧で３８〜４６０ｍｍＨｇ（５１〜６１３ｈＰａ）に減圧されていることが好ましく、より好ましくは、６０〜３５０ｍｍＨｇ（８０〜４６７ｈＰａ）に減圧されていることが好ましい。また、減圧脱泡槽１２を流通する溶融ガラスＧの流量が１〜２０００トン／日であることが生産性の点から好ましい。

本発明のガラス製造方法は、減圧脱泡工程を具備し、前工程及び後工程として原料溶融工程及び成形工程を具備することが好ましい。この原料溶融工程は、例えば従来公知のものでよく、例えばガラスの種類に応じて約１４００℃以上に加熱することによって原料を溶融する工程である。用いる原材料も製造するガラスに適合させる原材料であれば特に限定されず、例えば硅砂、ホウ酸、石灰石等の従来公知のものを最終ガラス製品の組成に合わせて調合した原材料を用いることができ、所望の清澄剤を含んでもよい。また、この成形工程は、例えば従来公知のものでよく、例えばフロート成形工程、ロールアウト成形工程、フュージョン成形工程等が挙げられる。

本発明によって製造されるガラスは、加熱溶融法により製造されるガラスである限り、組成的には制約されない。したがって、無アルカリガラスであってもよいし、ソーダライムガラスに代表されるソーダライムシリカ系ガラスやアルカリホウケイ酸ガラスのようなアルカリガラスであってもよい。本発明は、特に無アルカリガラス、さらには液晶ディスプレイ用ガラス基板に用いられる無アルカリガラスの製造に適している。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例では、図１に示す減圧脱泡装置を用いて溶融ガラスの減圧脱泡を実施した。溶融ガラスには無アルカリガラスを用いた。
減圧脱泡槽１２内の温度は１４００℃に保持した。真空ポンプにより減圧ハウジング１１内を排気することにより、減圧ハウジング１１に収容されている減圧脱泡槽１２内を間接的に排気した。すなわち、減圧ハウジング１１は密閉され内外が遮断されているが、減圧脱泡槽１２には溶融ガラス上の上部空間に接する部分に開口部が設けられており、減圧ハウジング内部に対して通じている。そのため、減圧ハウジング内を排気すると自ずと減圧脱泡槽内も減圧される。減圧脱泡の実施中、気圧計を用いて大気圧を常時モニターした。真空ポンプのゲージ圧力を調節することで、減圧脱泡槽１２内の減圧度を調節し、減圧脱泡槽１２内の絶対圧を制御した。
また、減圧脱泡槽１２内の減圧度の調節によって生じる、減圧脱泡槽１２内での溶融ガラスＧの液面変化は減圧ハウジング１１の位置を上下に移動させることで補正した。
減圧脱泡槽１２天井部の上流側に設けられた窓１２２から目視で溶融ガラスＧの液面をモニターした。減圧脱泡槽１２内部の窓１２２から確認可能な位置には、減圧脱泡槽１２の底面から溶融ガラスＧの液面までの距離を示す目盛(図示していない)が設けられている。該目盛と溶融ガラスＧの液面とを比較することで、溶融ガラスＧの液面変化の有無及び溶融ガラスＧ表層に発生した泡層の厚みの変化をモニターした。

（比較例１）
減圧脱泡槽１２内の絶対圧を３００ｍｍＨｇ（４００ｈＰａ）に保たれるように大気圧の変化に応じて減圧脱泡槽１２内の減圧度を調節しながら、減圧脱泡を実施した。減圧度の調節によって生じる、減圧脱泡槽１２内での溶融ガラスＧの液面変化は減圧ハウジング１１の位置を上下に移動させることで補正した。このとき窓１２２から観察される泡層の厚みは３０ｍｍ程度であった。このことにより、この減圧脱泡槽での減圧脱泡を経て製造されるガラスは、泡不良が多くなると推定される。

（実施例１）
比較例１と同様に減圧脱泡を実施した。但し、減圧脱泡の実施中、減圧脱泡槽１２天井部の上流側に設けられた窓１２２から、減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１に窒素ガス（Ｎ₂）を１００Ｌ/分の流量で導入した。窓１２２に挿入された熱電対（図示していない）では、窒素ガスの導入後、温度の低下が確認された。また、減圧脱泡槽１２天井部の下流側に設けられた窓１２３に挿入された熱電対（図示していない）では、窒素ガスの導入後、温度の上昇が確認された。これらの温度変化は、減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へ導入された窒素ガスが、減圧脱泡槽１２内部を流通する溶融ガラスＧの上方に、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流４１、すなわち、減圧脱泡槽１２の上流側から下流側に向かうガス流４１を形成した後、窓１２３から外部に放出されたことを示している。
なお、実施例１では、比較例１と比較して、窓１２２から観察される泡層の厚みが２０ｍｍ以上薄くなっており、溶融ガラスＧ表面での破泡が活発に行われていること、すなわち、減圧脱泡の効果が向上していることが確認された。このことにより、この減圧脱泡槽での減圧脱泡を経て製造されるガラスは、泡不良が減少すると推定される。

（実施例２）
実施例１と同様に減圧脱泡を実施した。但し、減圧脱泡槽１２天井部の下流側に設けられた窓１２３から、減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１に窒素ガスを１００Ｌ/分の流量で導入した。窓１２３に挿入された熱電対（図示していない）では、窒素ガスの導入後、温度の低下が確認された。また、減圧脱泡槽１２天井部の上流側に設けられた窓１２２に挿入された熱電対（図示していない）では、窒素ガスの導入後、温度の上昇が確認された。これらの温度変化は、窓１２３から減圧脱泡槽１２内部の上部空間１２１へ導入された窒素ガスが、減圧脱泡槽１２内部を流通する溶融ガラスＧの上方に、溶融ガラスＧの流通方向と反対方向のガス流、すなわち、減圧脱泡槽１２の下流側から上流側に向かうガス流を形成した後、減圧脱泡槽１２の上流側に設けられた窓１２２から外部に放出されたことを示している。
なお、実施例２では、比較例１と比較して、窓１２２から観察される泡層の厚みが２０ｍｍ以上薄くなっており、溶融ガラスＧ表面での破泡が活発に行われていること、すなわち、減圧脱泡の効果が向上していることが確認された。このことにより、この減圧脱泡槽での減圧脱泡を経て製造されるガラスは、泡不良が減少すると推定される。
実施例２において、窒素ガスの導入側（窓１２３）の反対側（窓１２２）でも破泡が活発におこなわれていることから、ガス流を形成したことにより、減圧脱泡槽全体で減圧脱泡の効果が向上していることがわかる。また、実施例１，２の結果から、溶融ガラスＧの流通方向と同一方向のガス流を形成した場合と、溶融ガラスＧの流通方向とは反対方向のガス流を形成した場合のどちらにおいても、減圧脱泡の効果が向上することが確認できた。

（比較例２）
比較例１と同様に減圧脱泡を実施した。但し、減圧脱泡槽１２内の絶対圧を３０７〜３１９ｍｍＨｇ（４０９〜４２５ｈＰａ）の範囲内で変化させた。
（実施例３）
実施例１と同様に減圧脱泡を実施した。但し、減圧脱泡槽１２内の絶対圧を２９５〜３１５ｍｍＨｇ（３９３〜４２０ｈＰａ）の範囲内で変化させた。
比較例２及び実施例３では、下流ピット２４に排出される溶融ガラスＧを採取し、徐冷の後目視により気泡の数密度を測定した。図３は、比較例２及び実施例３の下流ピット２４における気泡密度測定結果と、減圧脱泡槽１２内の絶対圧力と、の相関を示している。ここで、気泡密度は、実施例３の絶対圧３１５ｍｍＨｇ（４２０ｈＰａ）の気泡密度を１とした相対値で示されている。図３から明らかなように、比較例２においては絶対圧が約３１２ｍｍＨｇ（４１６ｈＰａ）を極小値として、絶対圧がこれより高い側、および絶対圧がこれより低い側の両方で気泡密度が増加した。つまり、３１２ｍｍＨｇ（４１６ｈＰａ）を境として、過減圧により泡が増大することが見て取れる。一方、実施例３においては、比較例２と同様に絶対圧が約３１２ｍｍＨｇ（４１６ｈＰａ）よりも高い側では気泡密度の増加が確認されたが、絶対圧がより低い側では約３０７ｍｍＨｇ（４０９ｈＰａ）まで気泡密度は減少し、さらに絶対圧を約２９５ｍｍＨｇ（３９３ｈＰａ）と低くしても気泡密度の増加は見られなかった。この結果から明らかなように、実施例３では比較例２よりも過減圧による泡の増大を防止でき、結果的に気泡密度の少ないガラスを得ることができた。

本発明は、気泡の少ない高品質のガラス製品の製造に適しており、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板等に用いられる無アルカリガラスの製造に好適である。

なお、２００７年１月３１日に出願された日本特許出願２００７−０２０４１７号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (7)

1. 溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法であって、
   前記減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、前記溶融ガラスの流通方向のガス流および前記溶融ガラスの流通方向とは反対方向のガス流からなる群から選択される少なくとも１つのガス流を形成することを特徴とするガラス製造方法。
2. 溶融ガラスを減圧脱泡槽において減圧脱泡する工程を具備するガラス製造方法であって、
   前記減圧脱泡槽を流通する溶融ガラスの上方に、溶融ガラスの流通方向に対して直交方向のガス流を形成することを特徴とするガラス製造方法。
3. 前記ガス流をなすガスは、溶融ガラスから発生するガス成分を実質的に含まないことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス製造方法。
4. 前記ガス流をなすガスは、水素（Ｈ₂）、窒素（Ｎ₂）、酸素（Ｏ₂）、空気、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、炭化水素系ガス、炭化フッ素系ガスおよびアンモニア（ＮＨ₃）からなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載のガラス製造方法。
5. 前記ガス流をなすガスを溶融ガラスの表面から近い位置に導入することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラス製造方法。
6. 減圧吸引される減圧ハウジングと、前記減圧ハウジング内に設けられ、溶融ガラスの減圧脱泡を行う減圧脱泡槽と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡前の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽に導入する導入手段と、前記減圧脱泡槽に連通して設けられ、減圧脱泡後の溶融ガラスを前記減圧脱泡槽から導出する導出手段とを有する溶融ガラスの減圧脱泡装置であって、
   前記減圧脱泡槽内部の上部空間へガスを導入するガス導入手段および前記上部空間からガスを導出するガス導出手段よりなるガス流形成手段を更に有することを特徴とする溶融ガラスの減圧脱泡装置。
7. 前記ガス流形成手段が、減圧脱泡槽内部の溶融ガラス上に上部空間を形成している、減圧脱泡槽の天井部または側面に設けられることを特徴とする請求項６に記載の溶融ガラスの減圧脱泡装置。

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