JP2017525649A - ガラスを製造するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

ガラスを製造するための方法及び装置が提供される。本装置は、ガラスリボンを延伸するように構成されており、作動液を収容するように構成された液体貯槽を有するエバポレータユニットを備えている。本装置はさらに、液体貯槽に収容された作動液と熱的に接触して配されるように構成された熱伝導素子を備える。熱伝導素子は、ガラスリボンから放射熱を受け取り、液体貯槽に収容された作動液へと熱を伝導し、それにより、一定量の作動液を蒸気へと変換することによって、ガラス製造装置から延伸されるガラスリボンを冷却するように構成されている。本方法は、ガラスリボンを延伸する工程、及び、ガラスリボンから熱伝導素子に熱を放射し、次いで熱伝導素子から作動液へと熱を伝導することによって、ガラスリボンを冷却する工程を含む。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１４年８月１５日出願の米国特許出願第１４／４６０４４７号の米国法典第３５編第特許法１２０条に基づく優先権の利益を主張する。

本開示は、概して、ガラスを製造するための装置及び方法に関し、より詳細には、ガラスリボンを延伸し、冷却する装置及び方法に関する。

ガラス板は、一般的に、例えばディスプレイ用途、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などにおいて使用される。さまざまなガラス製造装置及び方法がガラスリボンの製造に使用されてよく、ガラスリボンはさらに１枚以上のガラス板へと加工されうる。例えば、ガラス製造装置は、ダウンドロー、アップドロー、フロート、フュージョン、圧延、スロットドロー、又は他のガラス形成技術によって、ガラスリボンを形成するように構成されうる。

詳細な説明に記載されるある例示的態様の基本的な理解をもたらすために、本開示の簡略化された概要が以下に提示される。

第１の例示的態様では、ガラスリボンを延伸するように構成されたガラス製造装置は、作動液を収容するように構成された液体貯槽と、液体貯槽に収容された作動液と熱的に接触して配されるように構成された熱伝導素子とを備えたエバポレータユニットを備える。熱伝導素子は、ガラスリボンから放射熱を受け取り、液体貯槽に収容された作動液へと熱を伝導し、それにより、一定量の作動液を蒸気へと変換することによって、ガラス製造装置から延伸されているガラスリボンを冷却するように構成される。

第１の態様の一例では、ガラス製造装置は、エバポレータユニットと流体連通するコンデンサユニットをさらに備える。コンデンサユニットは、蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、凝縮された作動液を液体貯槽に送り戻すように構成される。例えば、一例では、ガラス製造装置は、凝縮された作動液が液体貯槽に重力送給されるように構成される。

第１の態様の別の例では、ガラス製造装置は、追加の作動液を液体貯槽に選択的に供給するように構成された補助的な液体貯槽をさらに備える。

第１の態様のさらに別の例では、ガラス製造装置は、電磁エネルギーを熱伝導素子に選択的に供給するように構成された誘導コイルをさらに備える。一例では、熱伝導素子は、電磁エネルギーを熱に転換し、熱を放射によりガラスリボンに伝導するように構成される。別の例では、誘導コイルが液体貯槽内に設けられている。さらに別の例では、ガラス製造装置は、誘導コイルを、液体貯槽に収容された作動液との接触から隔離するように構成された隔離チャンバをさらに備える。

第１の態様のさらに別の例では、ガラス製造装置は作動液をさらに含み、この作動液は水である。

第１の態様のさらに別の例では、熱伝導素子は液体貯槽の壁部を画成する。

第１の態様は、単独で提供されてもよいし、あるいは、上述の第１の態様の例の１つ以上と組み合わせて提供されてもよい。

第２の例示的態様では、ガラスを製造する方法は、一定量の溶融材料からガラスリボンを延伸する工程を含む。本方法は、ガラスリボンから熱伝導素子に熱を放射し、次に、熱伝導素子から液体貯槽内の作動液へと熱を伝導し、それにより、一定量の作動液を蒸気へと変換することによって、ガラスリボンを冷却する工程をさらに含む。

第２の態様の１つの例では、方法は、液体貯槽内の作動液の飽和温度を調整することによって熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含む。例えば、一例では、作動液の飽和温度は、液体貯槽の流体圧力を調整することによって調整される。

第２の態様の別の例では、方法は、作動液と熱伝導素子との間の熱的接触の面積を調整することによって熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含む。一例では、熱伝導素子の冷却速度は、液体貯槽内の作動液の飽和温度を調整することによってさらに調整される。例えば、一例では、液体貯槽の流体圧力を調整することによって作動液の飽和温度が調整される。

第２の態様のさらに別の例では、方法は、蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、凝縮された作動液を液体貯槽に供給する工程をさらに含む。例えば、一例では、凝縮された作動液は、凝縮された作動液を液体貯槽に重力送給することによって、液体貯槽に供給される。

第２の態様のさらに別の例では、方法は、電磁エネルギーを放射熱へと転換するように構成されている熱伝導素子に、電磁エネルギーを供給する工程をさらに含む。一例では、電磁エネルギーによって供給された放射熱は、放射によりガラスリボンへと伝導される。

第２の態様は、単独で提供されてもよいし、あるいは、上述の第２の態様の例の１つ以上と組み合わせて提供されてもよい。

本開示のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読み解かれるときに、さらによく理解される。

ガラスを製造するための例示的ガラス製造装置の概略図 図１の線２−２に沿ったガラス製造装置の断面の斜視図 図１の形成容器から延伸されたガラスリボンの概略図 ガラス製造装置に使用可能な例示的熱伝導ユニットの概略図 図４の面５に沿って切り取った、熱伝導ユニットのエバポレータユニットの断面図 図４の面６に沿って切り取った、熱伝導ユニットのエバポレータユニットの断面図 ガラスを製造する方法の工程を示すフローチャート

装置及び方法は、本開示の例示的実施形態を示す添付の図面を参照して、以下により十分に説明される。可能な限り、図面全体を通して、同一又は同様のパーツについての参照には同一の参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化されて差し支えなく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。

本開示のさまざまなガラス製造装置及び方法を、ガラスリボンの製造に使用してよく、ガラスリボンはさらに１枚以上のガラス板へと加工されてもよい。例えば、ガラス製造装置は、ダウンドロー、アップドロー、フロート、フュージョン、圧延、スロットドロー、又は他のガラス形成技術によってガラスリボンを形成するように構成されうる。一例として、例示的なダウンドロー装置及び方法が説明かつ例証されるが、さらなる例では、他のガラス製造法が使用されうる。

図１は、ガラス板を製造するためにフュージョンダウンドロー法を行うように構成された例示的ガラス製造装置１０１を概略的に示している。図示されるように、ガラス製造装置１０１は、貯留ビン１０９からバッチ材料１０７を受け取るように構成された溶融容器１０５を備えうる。バッチ材料１０７は、モーター１１３で動くバッチ供給装置１１１によって導入することができる。随意的なコントローラ１１５は、矢印１１７が示すように、所望の量のバッチ材料１０７を溶融容器１０５内に導入するために、モーター１１３を作動させるように構成されうる。金属プローブ１１９を使用して、スタンドパイプ１２３内の溶融ガラス１２１のレベルを測定し、その測定情報を通信回線１２５によってコントローラ１１５に通信することができる。

ガラス製造装置１０１は、溶融容器１０５から下流に設置され、第１の連結管１２９によって溶融容器１０５に連結された清澄容器１２７、例えば清澄管も備えることができる。攪拌チャンバなどの混合容器１３１もまた、清澄容器１２７から下流に設置することができ、供給容器１３３は混合容器１３１から下流に設置されうる。図示されるように、第２の連結管１３５は清澄容器１２７を混合容器１３１に連結することができ、第３の連結管１３７は混合容器１３１を供給容器１３３に連結することができる。さらに図示されるように、下降管１３９は、溶融ガラス１２１を供給容器１３３から延伸装置へと送出するように配置することができる。図示されるフュージョンドロー機１４０を備えたガラス製造装置１０１は、以下にさらに十分に論じられるように、溶融ガラスをガラスリボンへと延伸するように構成される。一例では、フュージョンドロー機１４０は、溶融ガラスを下降管１３９から収容するために入口１４１に設けられた形成容器１４３を備えうる。

図示されるように、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合容器１３１、供給容器１３３、及び形成容器１４３は、ガラス製造装置１０１に沿って直列に設置されてよい、溶融ガラスステーションの例である。

溶融容器１０５は、典型的には、耐火（例えばセラミック）レンガなどの耐火材料で作られている。ガラス製造装置１０１は、典型的には、白金又は、白金−ロジウム、白金−イリジウム及びそれらの組合せなどの白金含有金属から作製されるが、例えば、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ジルコニウムなどの耐火金属、及びそれらの合金及び／又は二酸化ジルコニウムを含んでもよい、構成要素をさらに含みうる。白金を含有する構成要素は、第１の連結管１２９、清澄容器１２７（例えば微細管（finer tube））、第２の連結管１３５、スタンドパイプ１２３、混合容器１３１（例えば攪拌チャンバ）、第３の連結管１３７、供給容器１３３（例えばボウル）、下降管１３９及び入口１４１のうち１つ以上を備えうる。形成容器１４３もまた耐火材料で作られており、ガラスリボン１０３を形成するように設計される。

図２は、図１の線２−２に沿ったガラス製造装置１０１の断面の斜視図である。図示されるように、形成容器１４３は、一対の下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５が成形ウェッジ２０１の対向する両端部の間に延びる、成形ウェッジ２０１を備えている。一対の下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５は、延伸方向２０７に沿って収束してルート２０９を形成する。延伸面２１１は、ルート２０９を通って延び、ガラスリボン１０３は、延伸面２１１に沿って延伸方向２０７に延伸されうる。図示されるように、延伸面２１１はルート２０９を二分してよいが、延伸面２１１はルート２０９に対して他の位置に延びてよい。

図２に示されるように、ガラスリボン１０３は、第１の主面２３１及び第２の主面２３２を伴って、ルート２０９から延伸される。図示されるように、第１の主面２３１及び第２の主面２３２は、第１の主面２３１と第２の主面２３２との間に画成されるガラスリボン１０３の厚さＴを伴って互いに反対側に面している。

ガラスリボンを溶融延伸するガラス製造装置１０１はまた、リボンが成形ウェッジ２０１のルート２０９から延伸される際に、ガラスリボン１０３の対応するエッジ１０３ａ、１０３ｂを係合するように構成された一対のエッジローラを有する、少なくとも１つのエッジローラアセンブリを備えうる。一対のエッジローラは、ガラスリボンのエッジの良好な仕上りを促進する。エッジローラ仕上げにより、一対の下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５に結合したエッジディレクタ２１２の対向する面から引っ張られる溶融ガラスのエッジ部分に適切な溶融及び所望のエッジ特性がもたらされる。図２に示されるように、第１のエッジローラアセンブリ２１３ａは、第１のエッジ１０３ａに関連付けられる。図３は、ガラスリボン１０３の第２のエッジ１０３ｂに関連付けられた第２のエッジローラアセンブリ２１３ｂを示している。

図３に示されるように、ガラス製造装置１０１は、ガラスリボン１０３の延伸面２１１の延伸方向２０７への引っ張りを促進するために、各々のエッジ１０３ａ、１０３ｂのための第１及び第２のプルロールアセンブリ３０１ａ、３０１ｂをさらに備えうる。また図３に示されるように、ガラス製造装置１０１は、ガラスリボン１０３を別個のガラス板３０５へと切断可能にする切断装置３０３を備えうる。ガラス板３０５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのさまざまなディスプレイ装置内に組み込むための個々のガラス板に細分されうる。

図２を参照すると、一例では、溶融ガラス１２１は、形成容器１４３のトラフ２１５へと流れうる。溶融ガラス１２１は、次に、同時に、対応する堰２１７ａ、２１７ｂから溢れ出て、対応する堰２１７ａ、２１７ｂの外表面２１９ａ、２１９ｂを下方へと流れうる。溶融ガラスのそれぞれの流れは、次に、下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５に沿って形成容器１４３のルート２０９へと流れ、これらの流れは収束かつ融合してガラスリボン１０３となる。ガラスリボン１０３は、その後、ルート２０９から延伸方向２０７に沿った延伸面２１１において延伸される。

図２〜３に示されるように、ガラス製造装置１０１は、熱伝導装置２２１を備えうる。例えば、図２に示されるように、熱伝導装置２２１は、延伸方向２０７に対して、例えば垂直に、横方向へ延びる少なくとも１つの熱伝導軸に沿ってそれぞれの側方位置２２５に配置されうる複数の熱伝導ユニット２２３を備えうる。熱伝導装置２２１は、図３に示されるように、フュージョンドロー機１４０内に設置することができ、あるいは、熱伝導装置２２１は、フュージョンドロー機１４０の下流に設置することができる。以下にさらに詳細に論じられるように、熱伝導装置２２１の熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボン１０３の制御された冷却又は加熱をもたらすように動作させることができる。

図示されるように、熱伝導装置２２１は、第１の熱伝導軸２２７ａ及び第２の熱伝導軸２２７ｂとして少なくとも１つの軸を含みうるが、さらなる例では、単一の又は３つ以上の熱伝導軸が設けられてもよい。図示されるように、第１及び第２の熱伝導軸２２７ａ、２２７ｂは、各々、実質的にまっすぐな軸を含みうるが、さらなる例では、湾曲した又は他の軸形状が設けられてもよい。さらには、第１及び第２の熱伝導軸２２７ａ、２２７ｂは互いに対して略平行であるが、さらなる例では、軸は互いに対して角度をなしていてもよい。

熱伝導軸は、ガラスリボンに関して多種多様な高さ位置に設置されうる。例えば、図２及び３に示されるように、第１及び第２の熱伝導軸２２７ａ、２２７ｂは、硬化ゾーン３０９内に設置される。加えて又は代替的に、各々又は少なくとも１つの熱伝導軸は、さらなる例では、粘性ゾーン３０７内及び／又は弾性ゾーン３１１内に設置されうる。

先に述べた通り、図２に示されるように、複数の熱伝導ユニット２２３は、それぞれの側方位置２２５に設置することができ、熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボン１０３の幅Ｗに沿って、ガラスリボン１０３と熱伝導ユニット２２３との間で熱を伝導するように構成される。例えば、図２に示されるように、各熱伝導軸上の複数の熱伝導ユニット２２３の各々は、それぞれの熱伝導軸に沿って連続して互いに離間されうる。熱伝導ユニット２２３の１つは、ガラスリボン１０３のエッジ１０３ａから距離Ｌ１にある、側方位置２２５に設置されてよく、一方、隣接する熱伝導ユニット２２３は、距離Ｌ１よりも大きい、エッジ１０３ａからの距離Ｌ２に設置することができる。一部の例では、熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボンの幅Ｗに沿って互いに等間隔で離間させることができるが、熱伝導ユニットはガラスリボンのエッジ１０３ａ、１０３ｂに対してさまざまな距離で設置されてもよい。例えば、熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボンの中心部分よりもエッジにおいてより大きい熱伝導を可能にするために、ガラスリボン１０３の中心領域と比較した場合に、エッジ１０３ａ、１０３ｂの近くで互いにより近接して設置されうる。

複数の熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボン１０３と熱伝導ユニット２２３との間で熱を放射により伝導するように構成されてもよく、したがって、複数の熱伝導ユニット２２３を、ガラスリボン１０３と物理的に接触しないように、ガラスリボン１０３から離間することが可能となる。例えば、図２に示されるように、第１の熱伝導軸２２７ａに沿った複数の熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボン１０３の第１の主面２３１から距離Ｄだけ離して設置されうる。第２の熱伝導軸２２７ｂに沿った複数の熱伝導ユニット２２３もまた、第１の主面２３１から距離Ｄだけ離して設置することができる。一部の例では、熱伝導ユニット２２３の１つは、第１の主面２３１から距離Ｄだけ離して設置されうるが、一方、熱伝導ユニットの別の１つは、第１の主面２３１から異なる距離だけ離して設置される。実際、複数の熱伝導ユニット２２３の各々は、第１の主面２３１からさまざまな距離に設置することができる。

さらには、複数の熱伝導ユニット２２３は、第１の主面２３１に対して離間された関係で延在するように示されている。図示してはいないが、さらなる例では、さらなる熱伝導ユニット２２３は、ガラスリボン１０３の第１の主面２３１とは反対側にある第２の主面２３２とは離間された関係で延在してもよい。一例では、熱伝導ユニット２２３の同一の構成が、第１の主面２３１に沿って設けられた熱伝導ユニット２２３の構成を反映させて、第２の主面２３２に沿って設けられてもよい。熱伝導ユニット２２３をガラスリボン１０３の第１及び第２の主面２３１、２３２の両方から離間して設けることは、ガラスリボンの厚さＴに亘って均一な熱伝導をもたらすのに役立ちうる。さらなる例では、熱伝導ユニット２２３は、主面の一つに沿って設けられうる。このような構成は、約３００μｍ以下の厚さ又は他の厚さを有する比較的薄いガラスリボンを冷却する場合に、ガラスリボンの単一の主面に沿ってリボンから熱を伝導する場合でも厚さに亘って熱伝導を実質的に均一にすることができ、特に所望でありうる。

図４〜６を参照して、上述の熱伝導ユニット２２３の１つ以上に使用することができる、例示的熱伝導ユニット４２３が説明される。図示されるように、熱伝導ユニット４２３は、エバポレータユニット４２７を備えてもよい。さらなる例では、熱伝導ユニット４２３は、随意的なコンデンサユニット４２９及び／又は随意的な補助液体貯槽４３１を備えてもよい。熱伝導ユニット４２３はまた、作動液５０３及び／又は蒸気の形態をした作動流体も含みうる。エバポレータユニット４２７は、液体貯槽４３５及び熱伝導素子４３７を備えてもよい。図５及び６から分かるように、液体貯槽４３５は、作動液５０３を収容するように構成され、熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５に収容された作動液５０３と熱的に接触して配置されるように構成される。作動液５０３は、水又は他の任意の種類の液体を含みうる。

熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５の壁部を画成することができる。例えば、熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５の壁全体を画成することができ、あるいは、熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５の壁の一部のみを画成することもできる。一部の例では、熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５の壁部だけでなくそれ以上を画成してもよいであろう。例えば、熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５全体を画成してもよいであろう。この例では、図４及び６に示されるように、熱伝導素子４３７は、ガラスリボン１０３の第１の主面２３１に面する液体貯槽４３５の壁全体４４３を画成する、第１の表面４３９及び反対側の第２の表面４４１を有するプレートである。熱伝導素子４３７は、液体貯槽４３５の残余部分４４５に取り外し可能に連結されて、作動液５０３を回収するためのリザーバを形成する。残余部分４４５は、ガラスセラミック又は他の非金属材料などの非伝導性材料を含みうるが、一部の例では、残余部分４４５は、加えて又は代替的に、例えば、鋼鉄又は一部の他の金属材料などの熱伝導材料を含んでもよいであろう。

熱伝導ユニット４２３は、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９が、ガラス製造装置１０１から延伸されているガラスリボン１０３の第１の主面２３１に面し、かつ、それから離間され、それによって、ガラスリボン１０３からの熱を、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９へと放射により伝導できるように配置されうる。熱伝導素子４３７は、ガラスリボン１０３から放射熱を受け取り、液体貯槽４３５に収容された作動液５０３へと熱を伝導し、それにより、一定量の作動液５０３を蒸気へと変換することによって、ガラスリボン１０３を冷却するように構成されうる。例えば、熱伝導素子４３７は、第１の表面４３９に放射により伝導された熱が、熱伝導素子４３７の第２の表面４４１と熱的に接触している作動液５０３に、熱伝導を介して伝導できるように、例えば、鋼鉄又は他の金属材料のような熱伝導材料を含んでよい。最終的には、十分な熱がガラスリボン１０３から作動液５０３へと伝導される場合に、一定量の作動液５０３が蒸気へと変換される。

熱伝導ユニット４２３は、エバポレータユニット４２７内で生じた蒸気が、エバポレータユニット４２７と流体連通するコンデンサユニット４２９へと供給されるように構成されうる。例えば、コンデンサユニット４２９は、蒸気がエバポレータユニット４２７からコンデンサユニット４２９へと自然に上昇するように、エバポレータユニット４２７に対して配置されてよい。コンデンサユニット４２９は、その後、凝縮された作動液へと戻すように蒸気を凝縮し、凝縮された作動液を液体貯槽４３５に送り戻すように構成されうる。より具体的には、熱伝導ユニット４２３は、凝縮された作動液が液体貯槽４３５へと重力送給されるように構成されうる。例えば、コンデンサユニット４２９は、凝縮された作動液がコンデンサユニット４２９からエバポレータユニット４２７の液体貯槽４３５へと自然に降下するように、エバポレータユニット４２７の上に部分的に又は全体的に配置されてよい。加えて又は代替的に、他の機械的及び／又は電気的手段を使用して、凝縮された作動液の液体貯槽４３５への供給を補助してもよい。よって、エバポレータユニット４２７及びコンデンサユニット４２９は、閉ループシステムを形成することができ、ここで、液体貯槽４３５内の作動流体は、液体から蒸気へと変換されるまでガラスリボン１０３から熱を繰り返し吸収し、次いで、コンデンサユニット４２９によって液体形態に戻るように凝縮され、その後、液体貯槽４３５に送り戻されて、再び蒸発するまで、さらなる熱をガラスリボン１０３から吸収する。

熱伝導ユニット４２３は、電磁エネルギーを熱伝導素子４３７に選択的に供給するように構成された随意的な誘導コイル５０９をさらに備えうる。誘導コイル５０９は、液体貯槽４３５の外部に設置されてよく、あるいは、誘導コイル５０９は、液体貯槽４３５内に、少なくとも部分的に、又は、図５及び６に示されるように全体的に、設けることができる。さらには、液体貯槽４３５の内部に配置される場合、誘導コイル５０９を液体貯槽４３５内に収容された作動液５０３との接触から隔離するように構成された隔離チャンバ５１３内に、誘導コイル５０９を設けることができる。残余部分４４５と同様に、隔離チャンバ５１３は、ガラスセラミック又は他の非金属材料などの非伝導性材料を含みうるが、一部の例では、隔離チャンバ５１３は、加えて又は代替的に、例えば、鋼鉄又は他の金属材料などの熱伝導材料を含んでもよいであろう。

熱伝導素子４３７は、電磁エネルギーを熱に転換し、熱をガラスリボン１０３に放射により伝導するように構成されうる。例えば、上で論じられるように、熱伝導素子４３７は、鋼鉄又は他の金属材料などの熱伝導材料を含みうる。伝導性材料は、電磁エネルギーを吸収し、それを熱へと変換する能力を有するサセプタとして作用しうる。よって、熱伝導素子４３７は、誘導コイル５０９からの電磁エネルギーを熱へと転換でき、次いでこの熱は、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９からガラスリボン１０３へと放射により伝導されうる。さらには、隔離チャンバ５１３及び残余部分４４５が非伝導性材料を含む例では、隔離チャンバ５１３及び残余部分４４５のいずれも、誘導コイル５０９により供給される電磁エネルギーのサセプタとして作用しない。したがって、より大量の電磁エネルギーを熱伝導素子４３７によって転換することができ、それによって、ガラスリボン１０３の放射熱源としての熱伝導素子４３７の有効性を向上することができる。

上述の熱伝導素子４３７によって、熱伝導ユニット４２３をガラスリボン１０３のためのヒートシンク又は熱源のいずれかとして動作可能にすることができる。熱伝導素子４３７が作動液５０３に伝導されるガラスリボン１０３からの放射熱を取り除く速度（すなわち、熱伝導素子４３７の冷却速度）は、シュテファン・ボルツマンの法則によって支配され、ここで、放射熱流束は以下によって与えられる：
Ｑ＝ε・σ・Ａ・（Ｔ_１ ^４−Ｔ_２ ^４）
式中：
ε＝熱伝導素子の放射率
σ＝シュテファン・ボルツマン定数
Ａ＝熱伝導素子の第１の表面の有効表面積
Ｔ_１＝ガラスリボンの温度
Ｔ_２＝有効表面積に亘る熱伝導素子の温度
よって、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑは、とりわけ、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９の有効表面積Ａ、及び有効表面積Ａに亘る熱伝導素子４３７の温度Ｔ_２に依存する。したがって、以下にさらに詳細に論じられるように、これらの変数は、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを制御するために調整されうる。

蒸気の熱伝導率は作動液５０３の熱伝導率より小さいため、液体貯槽４３５の蒸気領域５１５は熱伝導の工程に対する寄与が比較的制限されることから、熱伝導素子４３７の有効表面積Ａは、作動液５０３と熱的に接触する第２の表面４４１の面積と実質的に等しい。したがって、作動液５０３と熱伝導素子４３７との間の熱的接触の面積を調整することによって、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを調整しうる。実際、作動液５０３と熱伝導素子４３７との間の熱的接触の面積の調整は、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑにおいて一次効果を有し、したがって、有効な制御手段である。

作動液５０３と熱伝導素子４３７との間の熱的接触の面積は、例えば、液体貯槽４３５内の作動液５０３のレベルＬを調整することにより、調整することができる。レベルＬを調整するため、随意的なコンデンサユニット４２９の凝縮速度は、凝縮された作動液が液体貯槽４３５へとフィードバックされる速度を増大又は低下するように調整することができる。凝縮速度が十分に低下している場合、蒸発する作動液５０３を交換するために液体貯槽４３５へとフィードバックされる凝縮された作動液は十分に存在せず、作動液レベルＬは低下する。あるいは、凝縮速度が十分に増大している場合、液体貯槽４３５にフィードバックされる、凝縮された作動液の速度は、作動液５０３の蒸発速度より大きく、作動液レベルＬは増大する。レベルＬはまた、随意的な補助的液体貯槽４３１を使用して調整することもできる。補助的な液体貯槽４３１は、設けられる場合には、追加的な作動液を液体貯槽４３１に選択的に供給し、及び／又は、液体貯槽４３１から作動液を選択的に取り除き、それによって、液体貯槽４３５内の作動液５０３のレベルＬを調整するように構成されうる。

上述のように、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑは、有効表面積Ａに亘る熱伝導素子４３７の温度Ｔ_２にも依存する。温度Ｔ_２は、作動液５０３の飽和温度に、熱伝導素子４３７の厚さ及び熱伝導率によって決まる上昇分を加えたものと実質的に等しい。したがって、上で論じた熱伝導素子４３７の有効表面積Ａを調整することに加えて又はその代替として、作動液５０３の飽和温度、熱伝導素子４３７の厚さ、及び／又は熱伝導素子４３７の熱伝導率を調整することによって、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを調整することができる。例えば、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑは、作動液５０３の飽和温度を調整することによって調整することができる。一例では、作動液５０３の飽和温度は、液体貯槽４３１内の作動液５０３の流体圧力を調整することによって調整することができる。流体圧力の増加は飽和温度を上昇させる一方、流体圧力の低下は飽和温度を低下させる。別の例では、作動液５０３の飽和温度は、作動液の組成を変えることによって調整することができる。この例では、作動液５０３は水を含む。しかしながら、異なる飽和温度を有する異なる液体を使用してもよい。

別の例として、熱伝導素子４３７の厚さを調整することによって、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを調整することができる。熱伝導素子４３７の厚さは、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９及び／又は第２の表面４４１に熱伝導層を加えることによって調整することができる。加えて又は代替的に、熱伝導素子４３７は、残余部分４４５から取り外されて、異なる厚さを有する代替的な熱伝導素子４３７と置換されてもよい。

さらに別の例として、熱伝導素子４３７の熱伝導率を調整することによって、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを調整することができる。熱伝導素子４３７とは異なる熱伝導率を有する熱伝導層を、熱伝導素子４３７の第１の表面４３９及び／又は第２の表面４４１に加えることによって、熱伝導率を調整することができる。加えて又は代替的に、熱伝導素子４３７は、残余部分４４５から取り外されて、異なる熱伝導率を有する代替的な熱伝導素子４３７と置換されてもよい。

上で論じたガラス製造装置１０１を用いてガラスリボン１０３を製造する方法は、これより、図７を参照して説明される。方法７０１は、成形ウェッジ２０１内で、延伸方向２０７において、一定量の溶融ガラス１２１からガラスリボン１０３を延伸する工程７０３を含みうる。方法７０１は、ガラスリボン１０３から熱伝導ユニット４２３の熱伝導素子４３７へと熱を放射し、次いで、熱伝導素子４３７から液体貯槽４３５内の作動液５０３へと熱を伝導し、それにより、一定量の作動液５０３を蒸気へと変換することによって、ガラスリボン１０３を冷却する工程７０５をさらに含みうる。量は、液体貯槽４３５内の作動液５０３のすべて又は一部でありうる。破線矢印７０６により示されるように、方法７０１は、蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、凝縮された作動液を液体貯槽４３５に供給する随意的な工程７０７をさらに含みうる。例えば、蒸気は、上述のコンデンサユニット４２９を使用して凝縮することができる。一例では、凝縮された作動液は、凝縮された作動液を液体貯槽４３５へと重力供給することにより、液体貯槽４３５へと供給されうる。図示されてはいないが、ポンプもまた、作動液をコンデンサユニットから液体貯槽に供給するために設けられてもよい。

加えて又は代替的に、破線矢印７０８によってさらに示されるように、方法７０１は、熱伝導素子４３７の冷却速度Ｑを調整する随意的な工程７０９をさらに含みうる。冷却速度Ｑは、上述の技法のいずれかを使用して調整することができる。例えば、冷却速度Ｑは、液体貯槽４３５内の作動液５０３の飽和温度を調整することによって調整されうる。例えば、飽和温度は、液体貯槽４３５内の作動液５０３の流体圧力を変更することによって調整してもよい。別の例として、冷却速度Ｑは、例えば、液体貯槽４３５内の作動液５０３のレベルＬを調整することにより、作動液５０３と熱伝導素子４３７との間の熱的接触の面積を調整することによって調整されうる。さらに別の例として、冷却速度Ｑは、熱伝導素子４３７の厚さ及び／又は熱伝導率を調整することによって調整されうる。冷却速度Ｑは、別個に、又は互いに組み合わせて、上述の技法のいずれかを使用して調整してもよい。

加えて又は代替的に、破線矢印７１０によってさらに示されるように、方法７０１は、電磁エネルギーを熱伝導素子４３７に供給する随意的な工程７１１をさらに含みうる。例えば、電磁エネルギーを、上に論じた誘導コイル５０９を使用して熱伝導素子４３７に供給することができる。上述のように、熱伝導素子４３７は、電磁エネルギーを放射熱へと転換するように構成される。放射熱は、次に、ガラスリボン１０３へと放射により伝導される。

工程７０５、７０７、７０９及び７１１は、設けられる場合には、任意の順序で行うことができる。さらには、工程７０３及び７０５は、単独で、又は、工程７０７、７０９、７１１及び／又は他の工程のうちの１つ又はそれらの任意の組合せと組み合わせて行われてもよい。

当業者は、さまざまな修正及び変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示になされうることを認識するであろう。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内にあることを条件に、本開示の修正及び変更に及ぶことが意図されている。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
ガラスリボンを延伸するように構成されたガラス製造装置であって、
作動液を収容するように構成された液体貯槽と、前記液体貯槽に収容された前記作動液と熱的に接触して配置されるように構成された熱伝導素子とを備えたエバポレータユニットを備え、
前記熱伝導素子が、前記ガラスリボンから放射熱を受け取り、前記液体貯槽に収容された前記作動液に前記熱を伝導し、それにより、一定量の前記作動液を蒸気へと変換することによって、前記ガラス製造装置から延伸されている前記ガラスリボンを冷却するように構成されている、
ガラス製造装置。

実施形態２
前記エバポレータユニットと流体連通するコンデンサユニットをさらに備え、該コンデンサユニットが、前記蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、該凝縮された作動液を前記液体貯槽へと送り戻すように構成されている、実施形態１に記載のガラス製造装置。

実施形態３
前記ガラス製造装置が、前記凝縮された作動液が前記液体貯槽に重力送給されるように構成されている、実施形態２に記載のガラス製造装置。

実施形態４
追加的な作動液を前記液体貯槽に選択的に供給するように構成された補助的な液体貯槽をさらに備える、実施形態１に記載のガラス製造装置。

実施形態５
電磁エネルギーを前記熱伝導素子に選択的に供給するように構成された誘導コイルをさらに備える、実施形態１に記載のガラス製造装置。

実施形態６
前記熱伝導素子が、前記電磁エネルギーを熱へと転換し、かつ、前記熱を前記ガラスリボンに放射により伝導するように構成される、実施形態５に記載のガラス製造装置。

実施形態７
前記誘導コイルが前記液体貯槽内に設けられている、実施形態５に記載のガラス製造装置。

実施形態８
前記誘導コイルを、前記液体貯槽内に収容された前記作動液との接触から隔離するように構成された隔離チャンバをさらに備えている、実施形態７に記載のガラス製造装置。

実施形態９
前記作動液をさらに含み、該作動液が水である、実施形態１に記載のガラス製造装置。

実施形態１０
前記熱伝導素子が前記液体貯槽の壁部を画成する、実施形態１に記載のガラス製造装置。

実施形態１１
一定量の溶融材料からガラスリボンを延伸する工程；及び
前記ガラスリボンから熱伝導素子に熱を放射し、次いで、前記熱伝導素子から液体貯槽内の作動液へと熱を伝導し、それにより、一定量の前記作動液を蒸気へと変換することによって、前記ガラスリボンを冷却する工程
を含む、ガラスを製造する方法。

実施形態１２
前記液体貯槽内の前記作動液の飽和温度を調整することによって、前記熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
前記作動液の飽和温度が、前記液体貯槽の流体圧力を調整することによって調整される、実施形態１２に記載の方法。

実施形態１４
前記作動液と前記熱伝導素子との間の熱的接触の面積を調整することによって前記熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１５
前記熱伝導素子の冷却速度が、前記液体貯槽内の前記作動液の飽和温度を調整することによってさらに調整される、実施形態１４に記載の方法。

実施形態１６
前記作動液の飽和温度が、前記液体貯槽の流体圧力を調整することによって調整される、実施形態１５に記載の方法。

実施形態１７
前記蒸気を凝縮された作動液へと凝縮する工程、及び前記凝縮された作動液を前記液体貯槽に供給する工程をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１８
前記凝縮された作動液を前記液体貯槽へと重力供給することによって、前記凝縮された作動液が前記液体貯槽に供給される、実施形態１７に記載の方法。

実施形態１９
前記熱伝導素子に電磁エネルギーを供給する工程をさらに含み、前記熱伝導素子が、前記電磁エネルギーを放射熱へと転換するように構成される、実施形態１１に記載の方法。

実施形態２０
前記電磁エネルギーによってもたらされる前記放射熱が、前記ガラスリボンに放射により伝導される、実施形態１９に記載の方法。

Claims (10)

1. ガラスリボンを延伸するように構成されたガラス製造装置であって、
   作動液を収容するように構成された液体貯槽と、該液体貯槽に収容された前記作動液と熱的に接触して配されるように構成された熱伝導素子とを備えたエバポレータユニットを備え、
   前記熱伝導素子が、前記ガラスリボンから放射熱を受け取り、前記液体貯槽に収容された前記作動液に前記熱を伝導し、それにより、一定量の前記作動液を蒸気へと変換することによって、前記ガラス製造装置から延伸されている前記ガラスリボンを冷却するように構成されていることを特徴とする、
   ガラス製造装置。
2. 前記エバポレータユニットと流体連通するコンデンサユニットをさらに備え、該コンデンサユニットが、前記蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、前記凝縮された作動液を前記液体貯槽へと送り戻すように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のガラス製造装置。
3. 追加的な作動液を前記液体貯槽に選択的に供給するように構成された補助的な液体貯槽をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガラス製造装置。
4. 電磁エネルギーを前記熱伝導素子に選択的に供給するように構成された誘導コイルをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス製造装置。
5. 前記作動液をさらに備え、該作動液が水であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス製造装置。
6. 一定量の溶融材料からガラスリボンを延伸する工程；及び
   前記ガラスリボンから熱伝導素子に熱を放射し、次いで、前記熱伝導素子から液体貯槽内の作動液へと熱を伝導し、それにより、一定量の前記作動液を蒸気へと変換することによって、前記ガラスリボンを冷却する工程
   を含むことを特徴とする、ガラスを製造する方法。
7. 前記液体貯槽内の前記作動液の飽和温度を調整することによって、前記熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記作動液と前記熱伝導素子との間の熱的接触の面積を調整することによって、前記熱伝導素子の冷却速度を調整する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記蒸気を凝縮された作動液へと凝縮し、前記凝縮された作動液を前記液体貯槽に供給する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記熱伝導素子に電磁エネルギーを供給する工程をさらに含み、前記熱伝導素子が前記電磁エネルギーを放射熱へと転換するように構成されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の方法。

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