JP2020512968A - ガラス製造処理でのガラスリボン急冷装置および方法 - Google Patents

Abstract

ガラスシート製作装置は、形成装置、転移部材、および、熱伝達装置を含む。形成装置は、ガラスリボンを、供給された溶融ガラスから形成する。転移部材は、形成装置に隣接してガラスリボンを囲み、ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する。熱伝達装置は、内部空間内に配置され、管およびフィンを含む。管は、外面および内側通路を画定する。フィンは、外面から突出する。この構成で、熱伝達装置は、渦流の形成を最小にしながら、ガラスリボンによって放射された熱を取り出すように機能する。

Description

関連出願の相互参照

本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年４月４日出願の米国仮特許出願第６２／４８１，２２１号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、ガラス製造装置および方法に関する。特に、ガラス製造処理またはシステムの一部として、ガラスドロー装置などを用いて生成されたガラスリボンの冷却処理に関する。

典型的なガラス製造システムにおいて、様々な未加工構成物質またはバッチ材料が、溶融炉に導入または「装入」される。バッチ材料は溶融されて、システムの製作部へと流入可能な粘性溶融材料を形成する。粘性溶融材料は、冷却された時に、ガラスを形成する。

ガラスシートまたは他のガラス物品を、未加工材料の溶融によって製造することが知られている。フュージョン処理として知られた、そのような処理の１つにおいて、溶融ガラスは、形成体の桶部の側面から溢れる。別々の流れは、次に、形成体の底部で再結合または融合し、連続したガラスリボンを形成する。次に、ガラスリボンは、別々のガラスシートに切断される。フュージョン処理をガラス製造作業で用いて、フラットパネルディスプレイを含む様々な製品で使用される薄いガラスシートを製造する。

従来のフュージョン処理では、形成体は、（「マッフル」とも称される）囲い内に維持され、ガラスリボンは、（例えば、一連のローラによって引っ張られるか、または、引き出されて）形成体から出る時に、転移部材または覆い部によって囲まれている。覆い部は、その役割の１つとして、覆い部によって画定されてガラスリボンを囲む領域で、望ましい熱的環境を維持しうる。１つ以上の熱伝達部または装置が、転移部材に、または、転移部材に隣接した領域に、ガラスリボンの進行経路に沿った様々な位置で、例えば、形成体と第１の（または、最上流側の）組のローラの間に配置されることが多く、望ましい熱的効果を提供するように動作する。いくつかの例において、ガラスリボンの熱的環境から熱を取り出すのが望ましいことがありうる。例えば、円筒状の冷却管（または、「バヨネット」）を、形成体に近接配置された転移部材内に配置して、熱的環境を冷却する（つまり、放射による熱を取り出す）ように働きうるので、ガラスリボンは、形成体を出たらすぐに冷却されうる。この技術は実現可能でありうるが、低温のバヨネットと高温のガラスリボンにより、熱的環境が不安定になりうる。このような不安定性は、次に、生成されたガラスに望ましくない変動（波状模様）を生じうる。

上記のような従来のセルについての問題は、形成されたガラスリボンが、囲まれた空間で放射冷却条件に曝される他のガラス製造技術においても生じうる。例えば、ガラスを製造するスロット形成処理、フロート処理、および、フルコール処理の全てで、放射冷却装置を組み込みうる。

したがって、本明細書において、ガラスリボンをガラス製造処理において冷却する代わりの装置および方法を開示する。

本開示のいくつかの実施形態は、形成装置、転移部材、および、熱伝達装置を含むガラスシート製作装置に関する。形成装置は、ガラスリボンを、供給された溶融ガラスから形成する。転移部材は、形成装置に隣接してガラスリボンを囲み、ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する。熱伝達装置は、内部空間内に配置され、管およびフィンを含む。管は、外面および内側通路を画定する。フィンは、外面から突出する。この構成で、熱伝達装置は、渦流の形成を最小にしながら、ガラスリボンによって放射された熱を取り出すように機能する。いくつかの実施形態において、フィンは、細長い板であるか、または、それに類似したものである。他の実施形態において、フィンは、翼形状を有しうる。

更に、本開示の他の実施形態は、ガラスリボンを形成装置から引き出すドロー装置に関する。ドロー装置は、転移部材と熱伝達装置を含む。転移部材は、形成装置に隣接してガラスリボンを囲む。転移部材は、ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する。熱伝達装置は、内部空間内に配置されて、管およびフィンを含む。管は、外面および内側通路を画定する。フィンは、外面から突出する。

本開示の更に他の実施形態は、ガラスシート製作方法に関する。その方法は、ガラスリボンを、転移部材を通して向ける工程を含む。転移部材は、ガラスリボンを囲み、ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する。ガラスリボンを向ける工程中に、熱伝達装置を用いて、内部空間から熱が取り出される。熱伝達手段は、内部空間内に位置する。熱伝達手段は、内部空間内に配置されて、管およびフィンを含む。管は、外面および内側通路を画定する。フィンは、外面から突出する。いくつかの実施形態において、熱が取り出される工程は、内部空間内の空気流をフィンに沿って向けて、熱伝達装置の領域の内部空間内で実質的に層流状の空気流を提供する工程を含む。

更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって分かるだろう。

ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、様々な実施形態を記載し、請求した主題の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、明細書の記載と共に、請求した主題の原理および動作を説明する役割を果たす。

本開示の原理に基づくガラス製造装置を示す概略図であり、部分要素をブロックで示している。 図１のガラス製造装置で有用な本開示の原理に基づく熱伝達装置を簡略に示した斜視図である。 図２Ａの熱伝達装置の２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図である。 本開示の原理に基づく他の熱伝達装置を簡略に示す端面図である。 本開示の原理に基づく他の熱伝達装置の断面図である。 本開示の原理に基づく他の熱伝達装置を簡略に示す斜視図である。 本開示の原理に基づく他の熱伝達装置の断面図である。 図１のガラス製造装置の一部を簡略に示す側面図であり、ガラスリボンを形成装置から引き出すドロー装置を含み、更に、本開示の原理に基づく熱伝達装置を含む。 ガラスリボンを引き出しながら、時間の経過に亘って、図４のドロー装置に類似したドロー装置の一部に沿って計算した温度領域であり、熱伝達装置は省かれている。 ガラスリボンを引き出しながら、時間の経過に亘って、本開示の原理に基づく熱伝達装置を含むドロー装置の一部に沿って計算した温度領域である。 ガラスリボンを引き出しながら、時間の経過に亘って、従来の熱冷却装置を含むドロー装置の一部に沿って計算した温度領域である。 本開示の原理に基づく他のドロー装置を含むガラス製造装置の一部を簡略に示す側面図である。 本開示の原理に基づく他のドロー装置を含むガラス製造装置の一部を簡略に示す側面図である。 本開示の原理に基づく他のドロー装置を含むガラス製造装置の一部を簡略に示す側面図である。 本開示の原理に基づく他の熱伝達装置を拡大して簡略に、ガラスリボンと相対的に示す側面図である。

ここで、ガラスリボン冷却装置および方法並びにガラス製造作業の様々な実施形態を、詳細に記載する。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り同じ参照番号を用いている。図１は、概して、ドロー操作でガラスを製造するのに用いられるガラス製造装置を示す。ガラス製造装置は、バッチ材料を溶融ガラスへと処理し、溶融ガラスは、次に、形成装置に導入され、そこから、溶融ガラスは流れて、ガラスリボンを形成する。以下の記載は、ガラスシートをフュージョンガラス製造処理で形成するものとして示しているが、本明細書に記載の原理は、溶融ガラスが閉鎖または部分的に閉鎖された空間に収容されて、溶融ガラスから生成されたガラスリボンの冷却が望まれるような広範囲の状況で利用可能である。したがって、本明細書に開示した原理は、以下の具体的な実施形態によって限定されるものではなく、例えば、フロート、アップドロー、スロット式、および、フルコール式処理などの他のガラス製造処理で用いうる。

ここで、図１を参照すると、フュージョン処理を組み込んで、ガラスリボンを製造するガラス製造装置１００を示している。ガラス製造装置１００は、溶融槽１１０、清澄槽１１５、混合槽１２０、送出槽１２５、形成装置１３５、ドロー装置２００、および、切断装置１５０を含む。ガラス製造装置１００は、バッチ材料を溶融し合わせて溶融ガラスにし、溶融ガラスを予備的形状に分布させ、ガラスが冷却されて粘度が高まる時に、ガラスリボン１０５に張力を加えて、ガラスリボン１０５の寸法を制御し、更に、ガラスが粘弾性転移を経て、ガラスシート１５５に安定した寸法特性を与える機械的物性を有するようになった後に、ガラスリボン１０５を切断して、別々のガラスシート１５５にすることによって、連続したガラスリボン１０５をバッチ材料から製造する。ガラスリボン１０５の粘弾性領域は、ガラスの軟化点からガラスの歪点まで略延伸する。歪点より低い温度では、ガラスは弾性的振舞いをすると考えられる。

作業において、ガラスを形成するためのバッチ材料は、矢印１１２が示すように、溶融槽１１０に導入され、溶融されて溶融ガラス１２６を形成する。溶融ガラス１２６は、溶融槽１１０の温度より高温で維持される清澄槽１１５に流入する。溶融ガラス１２６は、清澄槽１１５から混合槽１２０に流入し、そこで、溶融ガラス１２６は混合処理されて、溶融ガラス１２６は均質になる。溶融ガラス１２６は、混合槽１２０から送出槽１２５に流れ、送出槽１２５は、溶融ガラス１２６を、下降管１３０通して、投入部１３２、更に、形成装置１３５へと送出する。

図１に示した形成装置１３５をフュージョンドロー処理で用いて、高い表面品質、および、低い厚さ変化を有するガラスリボン１０５を製造する。形成装置１３５は、溶融ガラス１２６を受け取る開口部１３６を含む。溶融ガラス１２６は、桶部１３７に流入し、次に、溢れて、更に、形成装置１３５の底縁部（根元部）１３９の下方で互いに融着される前に、桶部１３７の側面を２つの部分的なリボン部分として流れ落ちる。まだ溶融ガラス１２６である２つの部分的なリボン部分は、形成装置１３５の根元部１３９より下方位置で、互いに合流し（例えば、融着し）、それによって、ガラスリボン１０５を形成する。ガラスリボン１０５は、ドロー装置２００によって、形成装置１３５から引き出される。本明細書で示し記載した形成装置１３５は、フュージョンドロー処理を行っているが、限定するものではないが、スロットドロー装置などを含む他の形成装置を用いうると、理解すべきである。

ドロー装置２００は、１つ以上のローラアセンブリ２１０を含む。転移部材または覆い部２１２は、根元部１３９より下方でガラスリボン１０５の上側領域を囲み、更に、形成装置１３５を収容する上側囲い部またはバッフル２１４と接続する。ローラアセンブリ２１０は、ドロー装置２００に沿った位置に配列されて、ガラスリボン１０５がドロー装置２００に沿って移動する時に、ガラスリボン１０５に接触する。各ローラアセンブリ２１０は、軸部２２０、および、軸部２２０の上に配置された接触またはロール面２２２を含む。接触面２２２は、ガラスリボン１０５に接触するのに適した様々な形状を想定しうる。当業者なら分かるように、支持構造物、ベアリング、および、駆動力手段（例えば、駆動モータ）も、必要に応じて備えうる。つまり、１つ以上のローラアセンブリ２１０を駆動させる一方、他のローラアセンブリ２１０は、自由輪でありうる（例えば、非駆動アイドルローラ）。図１に示した実施形態において、各ローラアセンブリ２１０は、ガラスリボン１０５の幅の一部だけに亘って延伸し、各々、ガラスリボン１０５の縁部に近接配置される。他の実施形態において（不図示）、１つ以上のローラアセンブリ２１０が、ガラスリボン１０５の全幅に亘って延伸する。どちらの場合でも、１つ以上のローラアセンブリ２１０が、ガラスリボン１０５を、ガラスリボン１０５の幅に対して横切る向きに延伸するドロー経路に沿って引き出す役割を果たしうる。

少なくとも１つの熱伝達装置２５０が、ガラス製造装置１００に備えられ、いくつかの実施形態において、図１に概略的に示したように形成装置１３５の根元部１３９に近接配置されたドロー装置２００の構成要素と考えられうる。本開示の熱伝達アセンブリを、詳細に以下に示す。概して、熱伝達装置２５０は、カラスリボン１０５の環境において（例えば、転移部材２１２の中で）、ガラスリボン１０５から放射された熱を取り出すか、または、吸収する役割を果たして、その環境内の対流セルを維持または管理するように、空気流渦の形成を最小にしながら、ガラスリボン１０５の望ましい冷却を実現する。

本開示の原理に基づく熱伝達装置２５０の一実施形態を、図２Ａ、２Ｂに簡略に図示し、それは、管２６０およびフィン２６２を含む。概して、フィン２６２は、管２６０の外面に取り付けられ、そこから突出し（任意で、管２６０およびフィン２６２は、１つの均質な一体化された本体として備えられ）、熱伝達装置２５０に沿うか、または、それを中心とした流体の流れに影響を与えて、方向付けるように構成される（例えば、大きさ、形状、または、他の物理的特徴）。

管２６０は、外面２７０、および、少なくとも１つの内側通路２７２を形成または画定する細長い本体でありうる。管２６０の細長い形状は、長軸Ａを画定する。いくつかの限定するものではない実施形態において、管２６０の形状は、直円筒状であるか、それに類似した形状である。これらの限定するものではない構造で、図２Ｂの横断方向の（換言すれば、長軸Ａに垂直な平面で見た）断面図において、外面２７０の形状は、円形または略円形（つまり、真円形から５％以内）である。したがって、管２６０の（横断面での）最大外側寸法Ｔ_ＭＡＸは、外面２７０が生成した円形の直径でありうる。いくつかの実施形態において、外面２７０の形状は、管２６０の反対を向いた第１および第２の端部２７４、２７６の間で、均一または略均一で（つまり、真に均一から５％以内）である。規則的または不規則な形状を含む他の形状も可能でありうる。いずれの場合も、管２６０は、予想されるガラス製造温度下でも、その構造的完全性を維持するように選択された材料で形成され、熱伝導性を有する（例えば、金属）。

いくつかの実施形態において、熱伝達装置２５０は、熱を、外面２７０で、管２６０を通って流れる流体（例えば、水などの液体）に伝達するように構成される。したがって、内側通路２７２は、熱伝達流体（不図示）に流路を提供する。内側通路２７２は、再循環式流路を、入口２８０および出口２８２を第１の端部２７４で有する管２６０内に確立しうる（つまり、第２の端部２７６について、内側通路２７２は閉鎖されている）。出口２８２が第２の端部２７６で形成または開口した構成など、他の構成も可能である。更に他の実施形態において、管構造部の中に管がある構成など、２つ以上の内側通路２７２を形成しうる。いずれの場合でも、熱伝達装置２５０は、冷却流体源（不図示）を更に含む熱伝達アセンブリの一部として備えられ、冷却流体源は、内側通路２７２と流体連通して、冷却流体を、内側通路２７２を通って循環させるように動作しうる。

フィン２６２は、取り付けられて、外面２７０から突出する。フィン２６２は、反対を向いた第１および第２の側面２９０、２９２の間に延伸する細長い形状を有し、換言すれば、概して長軸Ａに対応する。図２Ｂの横断方向の断面図について、外面２７０から突出するフィン２６２は、固定端部２９４および自由端部２９６を画定するものとして観察されうる。固定端部２９４は、フィン２６２が外面２７０と交差する点または線に対応する。自由端部２９６は、固定端部２９４の反対側である。フィン２６２の反対を向いた第１および第２の面３００、３０２は、端部固定と自由端部２９４、２９６の間に延伸する。したがって、フィン２６２は、固定端部２９４と自由端部２９６の間の高さ方向３０４の高さＨ（例えば、外面２７０から自由端部２９６までの直線距離）、および、高さ方向３０４に垂直な方向の幅Ｗ（例えば、第１の面３００と第２の面３０２の間の直線距離）を画定する。いくつかの実施形態において、フィン２６２は、横断方向の断面図（例えば、図２Ｂ）について、フィン２６２の固定端部２９４での幅Ｗが、管２６０の最大外側寸法Ｔ_ＭＡＸ未満となるように構成される。

フィン２６２の形状は、以下に非常に詳細に記載するように、空気流に影響を与えるか、または、それを管理するように構成されるのが望ましい。いくつかの実施形態において、フィン２６２は、図２Ｂに示した横断面が矩形である板に類似したものでありうる。これらの構造および関連した構造において、第１および第２の面３００、３０２は、各々、平坦か、または、略平坦（つまり、真に平坦な形状から１０％以内）で、反対を向いた側面２９０、２９２の間に平行または略平行（つまり、真に平行な関係から１０％以内）に延伸しうる（図２Ａ）。他の構成も可能でありうる。例えば、フィン２６２の幅Ｗは、先細であるか、または、固定端部と自由端部２９４、２９６の間で変化しうる。他の実施形態において、反対を向いた面３００、３０２の一方または両方が、１つ以上の曲面を組み込みうる。図３Ａは、例えば、本開示の原理に基づく代わりの熱伝達装置２５０ａを簡略に示した端面図であり、上記管２６０をフィン２６２ａと共に含んでいる。図３Ａの実施形態において、フィン２６２ａは、対称な翼形状を有し、反対を向いた面３００ａ、３０２ａが１つ以上の曲面を示している。他の翼形状も可能であり、対称でなくてもよい。同様に、図２Ａ、２Ｂに戻ると、反対を向いた面３００、３０２は、同一形状でも、同一構成でもある必要はない。反対を向いた面３００、３０２の一方または両方が、凸部および／または凹部などの表面不規則部を含むか、形成しうる。

いくつかの実施形態において、フィン２６２は、中実で連続した構造物または本体でありうる。他の実施形態において、フィン２６２は、フィン２６２に沿った空気流に影響する１つ以上の孔または空隙を含みうる。例えば、図３Ｂの代わりの熱伝達装置２５０ｂは、上記のような管２６０を、フィン２６２ｂと共に含む。図３Ｂの実施形態において、フィン２６２ｂは、穴あき構造を有し、フィンの厚さを貫通する複数の孔３０６を画定している（例えば、１つ以上の孔３０６が、反対を向いた面３００ｂ、３０２ｂの両方に開口している）。

図２Ａ、２Ｂに戻り、いくつかの実施形態において、フィン２６２の形状は、反対を向いた第１および第２の側面２９０、２９２の間に略均一（つまり、真に均一な形状から１０％以内）に延伸しうる。他の実施形態において、フィン２６２は、非均一な構造を有しうる。例えば、１つ以上の中断部が、フィン２６２の長さに沿って形成されうる。関連した実施形態において、図３Ｃの代わりの熱伝達装置２５０ｃに反映されているように、フィン２６２ｃは、２つの（または、それより多数の）縦方向に離間したフィン部分３０８、３１０によって、集合的に画定されうる。フィン部分３０８、３１０は、同一形状を有しても、そうでなくてもよい。図２Ａ、２Ｂに戻り、他の実施形態において、本開示の熱伝達装置は、管２６０から円周方向に離間した位置で突出する２つの（または、それより多数の）２６２を含みうる。図２Ａは、フィン２６２の細長い形状は、概して、管２６０の長軸Ａと位置合わせされるか、または、それと平行でありうるのを示しているが、他の配列も可能でありうる。例えば、フィン２６２は、らせん状の形状を有し、管２６０を中心に、らせん状に巻かれるか、その代わりに、フィン２６２の細長い形状は、長軸Ａから、ずれうる（例えば、フィン２６２の反対を向いた側面２９０、２９２は、長軸Ａ方向に直線状に位置合わせされる必要はない）。更に、フィン２６２の長さを、管２６０の長さに概して対応するように示しているが（例えば、限定するものではない図２Ａの配列において、フィン２６２の第１の側面２９０は、管２６０の第１の端部２７４から僅かに離間し、フィン２６２の第２の側面２９２は、管２６０の第２の端部２７６から僅かに離間する）、他の構造も可能でありうる。例えば、フィン２６２の側面２９０、２９２の一方または両方が、管２６０の対応する端部２７４、２７６に、更に近くても、更に離れていてもよい。

他の実施形態において、本開示の熱伝達装置は、管およびフィンを、１つの均一な本体または構造物として備える。例えば、図３Ｄは、本開示の原理に基づく他の実施形態の熱伝達装置２５０ｄを示し、管部２６０ｄ、および、フィン部２６２ｄを含む。熱伝達装置２５０ｄは、図示したように、横断面で、翼形状を有する。他の形状も可能である。

図４は、ガラス製造処理における、図１のドロー装置２００の一部としての熱伝達装置２５０の１つの配列を示している。概して、転移部材２１２の壁部は、ガラスリボン１０５が進行する（概して称する）内部空間３１８を画定し、熱伝達装置２５０は、内部空間３１８内のどこかに配置されうる。いくつかの実施形態において、参考のために、１つ以上の領域またはゾーンをドロー装置２００に沿って画定しうるもので、それらは、概して、ガラスリボン１０５が形成装置１３５の根元部１３９から下流側方向３２０（例えば、ダウンドロー方向）に進行して、柔軟だが厚い液体から堅いガラスへと変形する時のガラスリボン１０５の状態に対応する（ガラスリボン１０５は、物理的寸法だけではなく、分子レベルで、複雑な構造変化を経験することが分かる）。転移上側領域３２２は、根元部１３９で始まり、概して、ガラスリボン１０５が粘性を有するか、粘性状態の領域に対応する。いくつかのガラス製造処理で、上流側隔壁またはゲート３２４、並びに、下流側隔壁またはフラッパ３２６が含まれ、転移部材２１２は、ガラスリボン１０５が根元部１３９から出る時に、ある程度の断熱効果をガラスリボン１０５の環境に提供する役割を果たしている。下流側隔壁３２６が備えられた場合には、下流側隔壁３２６は、転移上側領域３２２の下流側範囲を画定するものとして観察されうる。転移下側領域３２８は、転移上側領域３２２の下流側で、第１の対のローラ３３０と略同じ位置か、または、そのすぐ上流側に特定されうる。第１の対のローラ３３０の（図４で、２１０ａ、２１０ｂと特定された）ローラアセンブリの一方または両方が、ローラによって駆動され、ガラスリボン１０５に引っ張る力を加えうる。転移中間領域３３２は、転移上側領域３０２と転移下側領域３２８の間に特定されうる。転移中間領域３３２は、（下流側隔壁３２６が備えられた場合には）下流側隔壁３２６で始まる。ガラスリボン１０５は、転移中間領域３３２および転移下側領域３２８を通って進行する時に、粘性状態から粘弾性状態および／または弾性状態へと変形すると考えられる。したがって、図４には示していないが、例示的な熱伝達装置２５０は、内部空間３１８の任意の位置に備えられうるもので、位置は、限定するものではないが、転移上側領域３２２、転移下側領域３２８、転移中間領域３３２、および、内部空間３１８によって画定される他の領域を含みうる。

したがって、熱伝達装置２５０は、ガラスリボン１０５に比較的近接するが、離間するように配列される。ガラスリボン１０５は、反対を向いた第１および第２の主要面３４０、３４２を有するものとして観察されうる。熱伝達装置２５０は、第１の主要面３４０に近接するが、そこから離間して位置する。いくつかの実施形態において、熱伝達装置２５０と第１の主要面３４０の間に、他の物理的構造物な何も配置されずに、図４の限定するものではない構成では、熱伝達装置２５０は、ガラスリボン１０５に対して「直視型」熱伝達装置と考えられうる。（例えば、水などの冷却流体が管２６０を通って流れる）使用中に、熱伝達装置２５０は、ガラスリボン１０５から放射を介して熱を吸収するか、または、取り出すように機能する。更に、フィン２６２は、空気流が妨げられるのを最小にするか、並びに／若しくは、熱伝達装置２５０およびガラスリボン１０５からすぐの環境において安定した流れ領域を容易に提供するように、空間的に配置される。

いくつかの実施形態において、熱伝達装置２５０は、図示したように、転移上側領域３２２に配置され、フィン２６２が管２６０から延伸する方向が、熱伝達装置２５０の近傍で予想される空気流領域の方向と対応するように向けられる。例えば、転移上側領域３２２は、ガラスリボン１０５の第１の主要面３４０、および、第１の主要面３４０に最も近い転移部材２１２の壁部（例えば、上流側隔壁３２４、下流側隔壁３２６、および、第１の主要面３４０に最も近接した側壁部分３４６）を境界とする空気空隙部３４４を有するか、または、画定するものとして観察されうる。ガラスリボン１０５は、根元部１３９から出る時に、非常に高温であり、熱を空気空隙部３４４に放射する。熱伝達装置２５０の温度は、（例えば、冷却流体が管２６０を通って流れる状態では）ガラスリボン１０５の温度より十分低く、空気空隙部３４４の熱は、熱伝達装置２５０によって、吸収されるか、または、取り出される。ガラスリボン１０５と熱伝達装置２５０の温度差は、空気空隙部３４４内に対流セルを形成する。特に、ガラスリボン１０５の近傍の空気は上昇し、上流側隔壁３２４の下で、（図４の向きと相対的に）右に曲がり下降する。更なる説明として、図５Ａ〜５Ｃは、熱伝達装置２５０（図４）を備えずに、転移上側領域の空気空隙部３４４を通って進行するガラスリボン１０５について、時間の経過に亘って計算した温度領域を示している。上記のような空気流または流れ３４６、並びに、対流セル３４８が、特定されている。明確にしておくが、図５Ａ〜５Ｃの温度領域の計算では、理解を助けるために、熱伝達装置２５０は、含まれも、考慮もされていないが、本開示のいくつかのドロー装置に含みうる中間壁部３５０および冷却装置３５２などの他の任意の構成要素を反映して、図示している。いくつかの従来のフュージョン式ガラス製造システムでは、冷却装置３５２（換言すれば、上記のような熱伝達装置ではない）は、中間壁部３５０の「後方に」備えられ、したがって、ガラスリボン１０５に対して、「直視型」配列ではない。図５Ａ〜５Ｃは、空気空隙部３４４内に強力な対流セルパターンが存在する間に、温度領域は、異なる時間段階で実質的に同じであることを示しており、安定した流れを意味する。

図４に戻り、熱伝達装置２５０は、フィン２６２が、上記のような予想される空気流パターンの方向に延伸するか、向けられるように、配列されている。例えば、図４の限定するものではない実施形態について、熱伝達装置２５０は、フィン２６２が管２６０から下流側方向に延伸するように配列される。図６Ａ〜６Ｃの計算した温度領域は、この向きの影響を、時間の経過に亘って示している。参考のために、図６Ａ〜６Ｃの計算した温度領域を生成するのに用いたパラメータまたは制約条件は、図６Ａ〜６Ｃでは、（流れパターンと相対的なフィン２６２の向きを含む）熱伝達装置２５０の存在および冷却効果を考慮した以外は、図５Ａ〜５Ｃのものと同一である。図６Ａ〜６Ｃは、転移上側領域の空気空隙部３４４の略中心の空気流に向けられたフィン２６２を含む熱伝達装置２５０を用いた場合の温度領域は、時間の経過に亘って、安定した流れパターンを示すことを明らかにしている。そのように向けられたフィン２６２は、流れを円滑にさせる。更に図４を参照すると、いくつかの実施形態において、熱伝達装置２５０の領域における流れパターンは、下流側方向３２０と対応し、熱伝達装置２５０は、フィン２６２が管２６０から延伸する方向が下流側方向３２０と対応するように向けられうる。少なくとも部分的には、熱伝達装置２５０についての流れ条件に基づく多数の他の向きも、可能である。

熱伝達装置２５０の構造および向きは、任意で更に、ガラスリボンからすぐの環境において、渦放出の削減を示すとも記載しうる。図７Ａ〜７Ｃは、転移上側領域の空気空隙部３４４で、ガラスリボン１０５および冷却装置３５６によって生成された温度領域を、時間の経過に亘って計算して示している。冷却装置３５６は、本開示の熱伝達装置と異なり、フィン２６２（図２Ａ）を含まない。図７Ａ〜７Ｃの温度領域には不安定さがある。特に、冷却装置３５６が対流セル／空気流の場所にあることで、渦放出を生じ、不安定な流れ（および、温度）領域が発生する。図６Ａ〜６Ｃを、図７Ａ〜７Ｃと比較すると、本開示の熱伝達装置は、空気流と相対的に有利に向けられたフィン２６２を含むことで、従来からガラス製造システムで採用された冷却装置と比べて、渦放出の形成を最小にすることが明らかである。その代わりに、または、追加で、図７Ａ〜７Ｃに例示した従来の構造とは違い、本開示の熱伝達装置は、熱伝達装置の領域内で、層流状または実質的に層流状の流れ（つまり、真に層流状の流れから５％以内）を確立するように構成されているとも記載しうる。

図４に戻り、本開示の熱伝達装置２５０は、多すぎるような異なるガラス製造技術およびガラス組成物を用いた場合にも有用でありうる。限定するものではない例として、図４に反映されたフュージョンによるアプローチを用いた場合に、いくつかのガラス組成物（例えば、Ａｌｌａｎらによる米国特許第８，４２９，９３６号明細書に記載された約１００，０００ポアズ未満の液相粘度を有するガラスなどの低粘度ガラスであり、その教示が、全体として参照により本明細書に組み込まれる）について、ガラスリボン１０５が、転移上側領域３０２で急冷されて、ガラスで「弛み反り」の発生をなくすのが望ましいことがありうる。いくつかの場合において、「直視型」冷却アプローチは、要求されるレベルのガラスリボン冷却を行うために必要である。しかしながら、図７Ａ〜７Ｃが示すように、従来の直視型冷却技術は、望ましくない不安定な温度領域を生成し、それは、次に、ガラスリボン１０５を不完全にしうる（例えば、主要面３４０、３４２上で波状模様の形成）。本開示のいくつかの実施形態は、これらの問題を解決するものである。特に、本開示の熱伝達装置が上記のように設置されて向けられた場合には、対応するガラスリボン１０５の主要面３４０、３４２で生成される温度領域への悪影響を最小にするか、無くして、望ましい直視型冷却を行いうる。

熱伝達装置２５０の構成、並びに、形成装置１３５およびガラスリボン１０５に対する熱伝達装置２５０の位置を含む図４のドロー装置２００の構成は、本開示の原理に基づく一例であり、限定するものではない。例えば、図８に概して反映された代わりのドロー装置２００ａは、上記中間壁部３５０および冷却装置３５２などの更なる壁部および／または冷却装置を含みうる。熱伝達装置２５０は、中間壁部３５０とガラスリボン１０５の間に位置するので、直視型熱伝達装置として機能する。いくつかの実施形態において、熱伝達装置２５０を、既存のドロー装置に設置または追加で組み込んで、中間壁部３５０および冷却装置３５２を（更に、例えば、転移中間領域３３２、転移下側領域３２８に位置する追加の冷却装置も）既存のドロー装置の一部として備えうる。

他の実施形態において、ガラス製造システムで、２つ以上の本開示の熱伝達装置を備えうる。例えば、図９は、本開示の原理に基づく他のドロー装置２００ｂを示し、２つの熱伝達装置２５０ａ、２５０ｂを含む。第１の熱伝達装置２５０ａは、ガラスリボン１０５の第１の主要面３４０に対して、直視型熱伝達装置として配置され、第２の熱伝達装置２５０ｂは、第２の主要面３４２に対して、直視型熱伝達装置として配置される。更に他の実施形態において、例えば、図１０のドロー装置２００ｃに概して反映されたように、熱伝達装置２５０は、ガラスリボン１０５の進行経路に沿った他の位置に配置されうる。

本開示の熱伝達装置は、ガラス製造処理中に静止したままであるように構成され、設置されうる。他の実施形態において、熱伝達装置は、選択的に移動自在でありうる。例えば、図１１は、ガラスリボン１０５と相対的に設置された本開示の原理に基づく他の熱伝達装置３６０の一部を簡略に示している。熱伝達装置３６０は、上記管２６０およびフィン２６２を、作動機構３６２と共に含む。作動機構３６２は、機械的に管２６０に連結され、モータまたは同様の装置を含む。作動機構３６２は、フィン２６２の空間的向き（または、位置）を、管２６０を長軸Ａを中心に回転させるなどして、変化させるように動作自在である。図１１の矢印が示すように、次に、フィン２６２の空間的向きを望ましいように変えて、例えば、特定のガラス製造処理に関連した空気流または温度領域に対応するようにしうる。異なるパラメータまたは特徴（例えば、ガラスの配合、温度、引き出す時の力など）を有する異なるガラス製造処理を行う場合には、フィン２６２の異なる向きが望ましいことがありうるもので、作動機構３６２は、このような異なる向きを実現するように動作する。

請求した主題の範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に、様々な変更および変形を行いうる。したがって、本明細書に記載の様々な実施形態の変更例および変形例が、添付の請求項、および、それらの等価物の範囲である限りは、本明細書は、それらの変更例および変形例を網羅することを意図する。

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
ガラスシート製作装置において、
ガラスリボンを、供給された溶融ガラスから形成する形成装置と、
前記形成装置に隣接して前記ガラスリボンを囲み、該ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する転移部材と、
前記内部空間内に配置され、外面および内側通路を画定する管、並びに、前記外面から突出するフィンを含む第１の熱伝達装置と
を含む装置。

実施形態２
前記フィンは、前記外面との交点における固定端部、および、前記固定端部の反対側の自由端部を含むものである、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
前記管の長軸に垂直な断面において、前記フィンは、前記固定端部から前記自由端部までの高さ方向の高さ、および、前記高さ方向に垂直な方向の幅を画定するものであり、
更に、前記固定端部での前記フィンの幅は、前記外面によって画定される最大外側寸法未満である、実施形態２に記載の装置。

実施形態４
前記管は、円筒状であり、前記最大外側寸法は、該管の外径である、実施形態３に記載の装置。

実施形態５
前記フィンは、略平坦な板である、実施形態１に記載の装置。

実施形態６
前記フィンは、翼形状を含むものである、実施形態１に記載の装置。

実施形態７
前記内側通路と流体連通する冷却流体源を、
更に含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態８
前記ガラスリボンは、反対を向いた第１および第２の主要面を画定するものであり、
更に、前記第１の熱伝達装置は、前記第１の主要面に隣接配置されたものであり、
前記第２の主要面に隣接して前記内部空間内に配置され、外面および内側通路を画定する管、並びに、その前記外面から突出するフィンを含む第２の熱伝達装置を、
更に含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態９
前記形成装置は、桶部を含むものであり、
前記ガラスリボンを、前記形成装置から前記転移部材を通って、ダウンドロー経路に沿って引き出すドロー装置を、
更に含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態１０
第１の熱伝達装置は、前記フィンが前記管から延伸する方向が前記ガラスリボンの進行方向と対応するように、向けられたものである、実施形態１に記載の装置。

実施形態１１
ガラスリボンを形成装置から引き出すドロー装置において、
前記形成装置に隣接して前記ガラスリボンを囲み、該ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する転移部材と、
前記内部空間内に配置されて、外面および内側通路を画定する管、および、前記外面から突出するフィンを含む熱伝達装置と
を含む装置。

実施形態１２
前記フィンは、前記外面との交点における固定端部、および、前記固定端部の反対側の自由端部を含むものである、実施形態１１に記載の装置。

実施形態１３
前記管の中心軸に垂直な断面において、前記フィンは、前記固定端部から前記自由端部までの高さ方向の高さ、および、前記高さ方向に垂直な厚さ方向の厚さを画定するものであり、
更に、前記固定端部での前記フィンの厚さは、前記外面によって画定される最大外側寸法未満である、実施形態１２に記載の装置。

実施形態１４
前記管は、円筒状であり、前記最大外側寸法は、該管の外径である、実施形態１３に記載の装置。

実施形態１５
前記フィンは、略平坦な板である、実施形態１１に記載の装置。

実施形態１６
前記フィンは、翼形状を含むものである、実施形態１１に記載の装置。

実施形態１７
ガラスシート製作方法において、
ガラスリボンを、前記ガラスリボンを囲み、該ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する転移部材を通して向ける工程と、
前記ガラスリボンを向ける工程中に、前記内部空間内に配置され、外面および内側通路を画定する管、並びに、前記外面から突出するフィンを含む熱伝達装置を用いて、前記内部空間から熱を取り出す工程と
を含む方法。

実施形態１８
前記熱を取り出す工程は、前記内部空間内の空気流を前記フィンに沿って向けて、前記熱伝達装置の領域の該内部空間内で実質的に層流状の空気流を提供する工程を含むものである、実施形態１７に記載の方法。

実施形態１９
前記フィンは、板および翼からなる群から選択された形状を有するものである、実施形態１７に記載の方法。

実施形態２０
溶融ガラスを、形成装置を越えて流して、前記ガラスリボンを形成する工程と、
前記ガラスリボンを、前記形成装置から前記内部空間を通って、ダウンドロー経路に沿って引き出す工程と
を更に含む、実施形態１７に記載の方法。

１００ ガラス製造装置
１０５ ガラスリボン
１３５ 形成装置
１３９ 根元部
１５５ ガラスシート
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ ドロー装置
２１０ ローラアセンブリ
２１２ 転移部材
２２０ シャフト
２５０、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ、３６０ 熱伝達装置
２６０ 管
２６２、２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ、２６２ｄ フィン
２７２ 内側通路
３１８ 内部空間
３２４ 上流側隔壁
３２６ 下流側隔壁
３４０ 第１の主要面
３４２ 第２の主要面
３４４ 空気空隙部
３５６ 冷却装置
３６２ 作動機構

Claims (14)

1. ガラスシート製作装置において、
   ガラスリボンを、供給された溶融ガラスから形成する形成装置と、
   前記形成装置に隣接して前記ガラスリボンを囲み、該ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する転移部材と、
   前記内部空間内に配置され、外面および内側通路を画定する管、並びに、前記外面から突出するフィンを含む第１の熱伝達装置と
   を含む装置。
2. 前記フィンは、前記外面との交点における固定端部、および、前記固定端部の反対側の自由端部を含むものである、請求項１に記載の装置。
3. 前記管の長軸に垂直な断面において、前記フィンは、前記固定端部から前記自由端部までの高さ方向の高さ、および、前記高さ方向に垂直な方向の幅を画定するものであり、
   更に、前記固定端部での前記フィンの幅は、前記外面によって画定される最大外側寸法未満である、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記管は、円筒状であり、前記最大外側寸法は、該管の外径である、請求項３に記載の装置。
5. 前記フィンは、略平坦な板であるか、または、翼形状を含むものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記内側通路と流体連通する冷却流体源を、
   更に含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記ガラスリボンは、反対を向いた第１および第２の主要面を画定するものであり、
   更に、前記第１の熱伝達装置は、前記第１の主要面に隣接配置されたものであり、
   前記第２の主要面に隣接して前記内部空間内に配置され、外面および内側通路を画定する管、並びに、その前記外面から突出するフィンを含む第２の熱伝達装置を、
   更に含む、請求項１から６のいずれか１項に請求項１に記載の装置。
8. 前記形成装置は、桶部を含むものであり、
   前記ガラスリボンを、前記形成装置から前記転移部材を通って、ダウンドロー経路に沿って引き出すドロー装置を、
   更に含む、請求項１から７のいずれか１項に請求項１に記載の装置。
9. 第１の熱伝達装置は、前記フィンが前記管から延伸する方向が前記ガラスリボンの進行方向と対応するように、向けられたものである、請求項１から８のいずれか１項に請求項１に記載の装置。
10. ガラスリボンを形成装置から引き出すドロー装置において、
    前記形成装置に隣接して前記ガラスリボンを囲み、該ガラスリボンが中を通って進行する内部空間を画定する転移部材と、
    前記内部空間内に配置されて、外面および内側通路を画定する管、および、前記外面から突出するフィンを含む熱伝達装置と
    を含む装置。
11. 前記フィンは、前記外面との交点における固定端部、および、前記固定端部の反対側の自由端部を含むものである、請求項１０に記載の装置。
12. 前記管の中心軸に垂直な断面において、前記フィンは、前記固定端部から前記自由端部までの高さ方向の高さ、および、前記高さ方向に垂直な厚さ方向の厚さを画定するものであり、
    更に、前記固定端部での前記フィンの厚さは、前記外面によって画定される最大外側寸法未満である、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記管は、円筒状であり、前記最大外側寸法は、該管の外径である、請求項１２に記載の装置。
14. 前記フィンは、略平坦な板であるか、または、翼形状を含むものである、請求項１１に記載の装置。

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