JP2023520407A - ガラス溶融システムにおいて欠陥を低減するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
ガラス物品を製造するための装置及び方法は、溶融ガラスを包み込む貴金属又は貴金属合金の導管を含む。また、本装置及び方法は、導管の内部に又は導管に近接して配置され、その中を欠陥抑制流体が流れる流路をさらに含む。流路は、溶融ガラスの自由表面に近接して配置される少なくとも１つの開口部を有しており、この開口部から欠陥抑制流体が流れ出る。
Description
本出願は、２０２０年３月３０日を出願日とする米国仮特許出願第６３／００１８１１号の米国特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張するものであり、この仮出願のすべての開示内容は、本明細書の依拠するところとし、参照することによって本明細書の一部をなすものとする。
本開示は、概して、ガラス溶融システムに関し、特に、ガラス溶融システムにおいて欠陥を低減するための装置及び方法に関するものである。
テレビや携帯デバイス（例えば、電話機やタブレット端末）などのディスプレイ用のガラス板などのガラス物品の製造では、溶融したガラスを搬送して、ガラス溶融システム内を通過させている。ガラス溶融システムは、通常、貴金属又は貴金属合金を含む槽又は導管を備えており、溶融ガラスはこれらの槽又は導管を通過して搬送されるが、その際、溶融ガラスが当該貴金属又は貴金属合金に物理的に接触する。このように溶融ガラスと貴金属又は貴金属合金とが接触することにより、酸化還元反応などの化学反応が起こる場合があり、その際、貴金属又は貴金属酸化物が溶融ガラスの中や溶融ガラスの表面に移動する場合があった。そして、このように貴金属や貴金属酸化物が溶融ガラスの中や溶融ガラスの表面に存在することにより、ガラス物品に望ましくない欠陥が生じる場合があった。さらに、このような反応がガラス溶融システムの槽や導管の腐食を引き起こす場合もあり、その結果、これらの部品を修理、交換する必要が生じたり、望ましくないプロセス中断時間が発生したりする恐れがあった。
したがって、これらの影響を緩和又は抑制することが望まれている。
本明細書に開示の実施形態は、ガラス物品を製造するための装置を含む。本装置は、貴金属又は貴金属合金を含み、溶融ガラスがその中を流れるように構成された導管を備える。また、本装置は、導管の内部に又は導管に近接して配置され、その中を欠陥抑制流体が流れるように構成された流路をさらに備える。流路は、溶融ガラスの自由表面に近接して配置され、流路から欠陥抑制流体を流すように構成された少なくとも１つの開口部を有している。
また、本明細書に開示の実施形態は、ガラス物品の製造方法をさらに含む。本方法は、貴金属又は貴金属合金を含む導管を通して溶融ガラスを搬送するステップを含む。また、本方法は、導管の内部に又は導管に近接して配置された流路の少なくとも１つの開口部から欠陥抑制流体を流すステップをさらに含む。少なくとも１つの開口部は、溶融ガラスの自由表面に近接して配置されている。
以下の詳細な説明において、本明細書に開示の実施形態のさらなる特徴及び利点を記載する。下記のさらなる特徴及び利点は、当業者であれば、ある程度はその説明からただちに理解するであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む本明細書に記載の本開示の実施形態を実施することによって理解するであろう。
上述の概略的な説明及び以下の詳細な説明はいずれも、特許請求の対象となる実施形態の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図した実施形態を示すものであることを理解されたい。また、添付の図面は、さらなる理解のために添付するものであり、本明細書に組み込まれ、その一部をなすものとする。図面は、本開示の種々の実施形態を例示的に示すものであり、以下の詳細な説明と併せて、種々の実施形態の原理及び作用を説明するためのものである。
次に、本開示の好ましい実施形態について詳細に説明する。添付の図面は、これら好ましい実施形態の例を示すものである。図面全体を通して、同一又は類似の箇所は、可能な限り同一の参照番号を用いて示す。なお、本開示は、多種多様な形態で実施することができるものであり、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。
本明細書において、「約（about）」ある特定の値以上、「約」ある特定の値～「約」他の特定の値、又は、「約」該他の特定の値以下、という形で範囲を表現する場合がある。このような表現で範囲を表す場合、ある特定の値以上、ある特定の値～他の特定の値、又は、該他の特定の値以下、を含む他の実施形態が存在する。同様に、例えばある値の前に「約」をつけるなどによってその値を近似値として表現する場合、その特定の値自身によって構成される他の実施形態も存在することが理解されるであろう。また、各範囲の両端点が持つ意味は、互いに相関しているとともに互いに独立でもあることも理解されるであろう。
本明細書において、方向性のある用語（例えば、上へ（up）、下へ（down）、右（right）、左（left）、前（front）、後（back）、上（top）、下（bottom）など）は、図面を参照したものに過ぎず、絶対的な向きを意味することを意図するものではない。
別段の明示的な記載がない限り、本明細書に記載のいかなる方法も、各ステップ（工程）を特定の順序で実施することを要請していると解釈されることを意図するものではなく、また、いかなる装置に関しても、特定の向きを要請すると意図するものではない。したがって、方法クレームにおいてそのステップの順序を実際に記載している場合、及び、装置クレームにおいて個々の構成要素の並び順や向きを実際に記載している場合を除き、又は、その他、各ステップが特定の順序に限定される旨の記載が請求の範囲若しくは発明の詳細な説明において明確になされている場合、及び、装置の構成要素の特定の並び順や特定の向きを記載している場合を除き、順序（並び順）や向きが推測されることは、いかなる点においても意図していない。これは、各ステップの並び、操作の流れ、構成要素の並び順、又は構成要素の向きについての論法の問題、文法的な構成又は句読点から導き出される通俗的な意味、本明細書に記載の実施形態の数又は種類など、解釈の根拠となり得るあらゆる非明示的事項に対して該当する。
本明細書において、「a」、「an」、及び「the（その／前記）」で示す単数形は、文脈上明らかに複数形を含まないことが明らかである場合を除き、対応する複数形に対する言及も包含するものとする。したがって、例えば、ある構成要素を冠詞「a」で導く表現は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、その構成要素を２つ以上有する態様も包含する。
本明細書において、「近接（proximate）」という用語は、約７５ミリメートル以下の距離を指す。
本明細書において、「欠陥抑制流体（defect inhibiting fluid）」という用語は、ガラス製造装置の導管又は槽から溶融ガラスへの貴金属又は貴金属酸化物の移動を抑制する流体を指す。
本明細書において、「溶融ガラス（molten glass）」という用語は、その液相温度（この温度を超えると、結晶相が平衡状態でガラスと共存できなくなる温度）以上であるガラス組成物を指す。
本明細書において、「溶融ガラスの自由表面（free surface of the molten glass）」という用語は、溶融ガラスが、溶融ガラス上方の雰囲気に接触している領域を指す。
本明細書において、「導管（conduit）」という用語は、ガラス製造装置の導管又は槽であって、その中を溶融ガラスが流れるように構成されたものを指す。例示的な導管として、混合槽３６、清澄槽３４、送達槽４０、及び各接続導管が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、「接続導管（connecting conduit）」という用語は、ガラス製造装置の構成要素を接続するために使用される導管であって、その中を溶融ガラスが流れるように構成されたものを指す。本明細書に開示の例示的な接続導管として、第１の接続導管３２、第２の接続導管３８、及び第３の接続導管４６が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図１に、例示的なガラス製造装置１０を示す。いくつかの例では、ガラス製造装置１０は、ガラス溶融炉１２を備えることができ、ガラス溶融炉１２は、溶融槽１４を備えることができる。溶融槽１４に加えて、ガラス溶融炉１２は、原料を加熱して原料を溶融ガラスに変化させる加熱要素（本明細書でより詳細に説明する）などの１つ以上のさらなる構成要素を備えている。さらなる例では、ガラス溶融炉１２は、溶融槽の近傍からの熱損失を低減する熱管理デバイス（例えば、断熱要素）を備えることもできる。さらに他の例では、ガラス溶融炉１２は、原料からガラス融液への溶融を支援する電子デバイス及び／又は電気機械デバイスを備えることができる。またさらに、ガラス溶融炉１２は、支持構造体（例えば、支持筐体、支持部材など）などの構成要素を備えることもできる。
ガラス溶融槽１４は、通常、耐火セラミック材料などの耐火材料（例えば、アルミナ又はジルコニアを含む耐火セラミック材料）で構成される。いくつかの例では、ガラス溶融槽１４は、耐火セラミックレンガで構成することができる。以下、ガラス溶融槽１４の具体的な実施形態について、より詳細に説明する。
いくつかの例では、ガラス溶融炉を、ガラス基板（例えば、長尺のガラスリボン）を製造するためのガラス製造装置の構成要素として組み込むことができる。いくつかの例では、本開示のガラス溶融炉を構成要素として組み込むことができるガラス製造装置として、スロットドロー装置、フロートバス装置、フュージョンプロセスなどのダウンドロー装置、アップドロー装置、プレス圧延装置、又は管引き装置などの、本明細書に開示の態様によって利益を得るであろうガラス製造装置を挙げることができる。一例として、図１には、フュージョンダウンドロー式ガラス製造装置１０の構成要素としてのガラス溶融炉１２を模式的に示す。フュージョンダウンドロー式ガラス製造装置１０は、ガラスリボンをフュージョンドロー法で延伸するための装置であり、このガラスリボンが、後続の工程で個々のガラス板に加工される。
ガラス製造装置１０（例えば、フュージョンダウンドロー装置１０）は、任意選択的に、ガラス溶融槽１４の上流側に配置される上流側ガラス製造装置１６を備えることができる。いくつかの例では、上流側ガラス製造装置１６の一部又は全体を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。 図示の例に示すように、上流側ガラス製造装置１６は、貯留容器（storage bin）１８と、原料送達デバイス２０と、原料送達デバイスに接続されるモータ２２と、を備えることができる。貯留容器１８は、矢印２６で示すようにガラス溶融炉１２の溶融槽１４内に送給することができる量のバッチ原料２４を貯留するように構成することができる。バッチ原料２４は、通常、１つ以上のガラス形成金属酸化物と、１つ以上の改質剤とを含む。いくつかの例では、原料送達デバイス２０により貯留容器１８から溶融槽１４に所定量のバッチ原料２４を送達することができるように、モータ２２で原料送達デバイス２０を動作させることができる。さらなる例では、モータ２２は、溶融槽１４の下流側で感知した溶融ガラスレベルに基づいて制御した流量で、バッチ原料２４を送り込むように、原料送達デバイス２０を動作させることができる。その後、溶融槽１４内のバッチ原料２４は加熱され、溶融ガラス２８を形成することができる。
ガラス製造装置１０は、任意選択的に、ガラス溶融炉１２の下流側に配置される下流側ガラス製造装置３０も備えることができる。いくつかの例では、下流側ガラス製造装置３０の一部を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。また、場合によっては、後述する第１の接続導管３２、又は下流側ガラス製造装置３０の他の部分を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。下流側ガラス製造装置の、第１の接続導管３２などの各要素は、貴金属で形成することができる。好適な貴金属としては、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、及びパラジウムからなる金属の群から選択される白金族金属、又はそれらの合金が挙げられる。例えば、ガラス製造装置の下流側の構成要素を、約１００質量％～約６０質量％の白金と、約０質量％～約４０質量％のロジウムとを含む白金ロジウム合金で形成することができる。ただし、他の好適な金属として、モリブデン、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、及びそれらの合金を挙げることもできる。また、酸化物分散強化（Oxide Dispersion Strengthened：ＯＤＳ）貴金属合金も使用することができる。
下流側ガラス製造装置３０は、例えば、清澄槽３４などの第１の調節槽（すなわち、処理槽）を備えることができる。第１の調節槽は、溶融槽１４の下流側に配置され、上述の第１の接続導管３２によって溶融槽１４に連結される。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第１の接続導管３２によって溶融槽１４から清澄槽３４に重力送給することができる。例えば、重力によって、溶融ガラス２８を、溶融槽１４から清澄槽３４まで第１の接続導管３２の内部経路を通過させることができる。ただし、溶融槽１４の下流側（例えば、溶融槽１４と清澄槽３４の間に）に、他の調節槽を配置することもできることを理解されたい。いくつかの実施形態では、溶融槽と清澄槽との間に調節槽を採用して、一次溶融槽から出た溶融ガラスをさらに加熱して溶融プロセスを継続したり、又は、溶融槽から出た溶融ガラスを、清澄槽に流入するまでに溶融槽内の溶融ガラス温度より低い温度まで冷却したりすることができる。
清澄槽３４内では、様々な技術によって、溶融ガラス２８から気泡を取り除くことができる。例えば、バッチ原料２４は、加熱されると化学還元反応を起こして酸素を放出する酸化スズなどの多価化合物（すなわち、清澄剤）を含むことができる。他の好適な清澄剤としては、ヒ素、アンチモン、鉄、及びセリウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。清澄槽３４は、溶融槽の温度よりも高い温度に加熱され、これにより、溶融ガラスと清澄剤とを加熱する。温度によって誘発された（１つ以上の）清澄剤の化学還元によって、酸素気泡が生成されて清澄槽内の溶融ガラス中を上昇し、この清澄剤によって生成された酸素気泡の中に、溶融炉で生成された溶融ガラス中の気体が拡散（すなわち合体）することができる。そして、大きくなった気泡は、清澄槽内の溶融ガラスの自由表面まで上昇し、その後、気泡を清澄槽の外に排出させることができる。さらに、酸素気泡によって、清澄槽内の溶融ガラスの機械的混合も誘発され得る。
また、下流側ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混合するための混合槽３６などの別の調節槽をさらに備えることができる。混合槽３６は、清澄槽３４の下流側に配置することができる。混合槽３６を使用することにより、均質なガラス溶融組成を実現することができ、これにより、混合槽３６を使用しない場合に清澄槽から排出される清澄化後の溶融ガラス内に存在する可能性のあった化学又は温度不均一のすじ（cord）を低減することができる。図示の通り、清澄槽３４は、第２の接続導管３８によって混合槽３６に連結することができる。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第２の接続導管３８によって清澄槽３４から混合槽３６に重力送給することができる。例えば、重力によって、溶融ガラス２８を、清澄槽３４から混合槽３６まで第２の接続導管３８の内部経路を通過させることができる。なお、混合槽３６は清澄槽３４の下流側に図示しているが、混合槽３６は、清澄槽３４より上流側に配置することもできる。いくつかの実施形態では、下流側ガラス製造装置３０は、複数の混合槽を備えることができ、例えば、清澄槽３４より上流側の混合槽と、清澄槽３４より下流側の混合槽とを備えることができる。これらの複数の混合槽は、同一の設計とすることができ、異なる設計とすることもできる。
また、下流側ガラス製造装置３０は、送達槽４０などの別の調節槽をさらに備えることができる。送達槽４０は、混合槽３６の下流側に配置することができる。送達槽４０は、下流の成形デバイスに送給される溶融ガラス２８を調節することができる。例えば、送達槽４０は、溶融ガラス２８が出口導管４４を通って成形本体４２まで安定して流れるように流量を調整及び／又は送給する滞留機構（accumulator）及び／又は流量制御機構として機能することができる。図示の通り、混合槽３６は、第３の接続導管４６によって送達槽４０に連結することができる。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第３の接続導管４６によって混合槽３６から送達槽４０に重力送給することができる。例えば、重力によって、溶融ガラス２８を、混合槽３６から送達槽４０まで第３の接続導管４６の内部経路を通過させることができる。
下流側ガラス製造装置３０は、上記成形本体４２と入口導管５０とからなる成形装置４８をさらに備えることができる。出口導管４４は、送達槽４０から成形装置４８の入口導管５０まで溶融ガラス２８を送達するように配置することができる。例えば、出口導管４４は、入口導管５０内に入れ子状にかつ入口導管５０の内面から離間して配置することができ、これにより、出口導管４４の外面と入口導管５０の内面との間の位置に溶融ガラスの自由表面が得られる。フュージョンダウンドロー式ガラス製造装置における成形本体４２は、成形本体の上面に位置する溝（trough）５２と、成形本体のドロー方向に向かって互いに近づいて底縁５６に沿って合わさる収束成形面５４とを備えることができる。送達槽４０、出口導管４４、及び入口導管５０を介して成形本体の溝に送達された溶融ガラスは、溝の側壁を越流し、別々の溶融ガラス流に分かれて各収束成形面５４に沿って流れ落ちる。これらの別々の溶融ガラス流が、底縁５６の下方で、底縁５６に沿って合流して一本のガラスリボン５８となり、ガラスが冷却されてガラスの粘度が増大する際に、このガラスリボンに対して、重力、エッジロール７２及び引張ロール８２などによって張力を加えることにより、ガラスリボンを底縁５６からドロー方向（すなわち流れ方向）６０に延伸し、これによりガラスリボンの寸法を制御する。したがって、ガラスリボン５８は粘弾性転移を起こし、これを経てガラスリボン５８自身の安定的な寸法特性を決める力学的特性を獲得する。いくつかの実施形態では、ガラスリボン５８は、ガラスリボンの弾性が高い領域で、ガラス分離装置１００によって個々のガラス板６２に分離することができる。そして、個々のガラス板６２は、ロボット６４が把持ツール６５でコンベアシステムに移載し、コンベアシステム上で個々のガラス板にさらなる加工を施すことができる。
図２は、本明細書に開示の実施形態に係る例示的な混合槽３６の一部を示す、模式的な側断面図である。混合槽３６は、溶融ガラス２８を包み込むように構成される。混合槽３６は、溶融ガラス２８を周方向に取り囲む壁１４０を備えている。また、混合槽は、溶融ガラス２８の上方に配置されるように構成された取り外し可能なカバー１３０をさらに備えている。さらに、混合槽３６は、回転可能な中央シャフト１３２を備えており、中央シャフト１３２から攪拌羽根１４２が延出している。取り外し可能なカバー１３０は、回転可能な中央シャフト１３２が取り外し可能なカバー１３０を挿通して延在することができるように構成されており、例えば、回転可能な中央シャフト１３２を囲んで二枚貝のように延在する２つの略半円形の部分を含むことができる。
図２に示すように、流路１３４は、混合槽３６の内部に延びて、流路１３４の一部が溶融ガラス２８の自由表面Ｓと概ね平行になる（すなわち、流路１３４の一部が水平に延びる）ように配置されている。流路１３４は、ワイヤなどの支持構造体１３６と、ナットなどの締め付け構造体１３８とで混合槽３６内に固定することができる。締め付け構造体１３８は、緩めたり締めたりすることができ、これにより、混合槽３６内の流路１３４の位置を調整する（例えば、流路１３４を動かして、混合槽３６内の流路１３４の位置を相対的に上下させる）ことができる。流路１３４は、欠陥抑制流体がその中を流れるように構成されており、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに近接する開口部１４４を有している。開口部１４４は、流路１３４における、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに概ね平行な部分に配置されている。
欠陥抑制流体は、矢印Ｆで示すように流体源（図示せず）から流路１３４内に流れ込み、矢印Ｆ’で示すように開口部１４４から流路１３４の外に流れ出る。図２に示すように、開口部１４４は、欠陥抑制流体を混合槽３６の壁１４０に向かって流すように構成されている。なお、図２に示すように、欠陥抑制流体は、混合槽３６の壁１４０に向かって若干下向きの半径方向外方に流れるが、本明細書における実施形態には、欠陥抑制流体が、混合槽３６の壁１４０に向かって若干上向きの半径方向外方に流れる態様、及び／又は混合槽３６の壁１４０に向かってまっすぐ（すなわち、上向きでも下向きでもない）半径方向外方に流れる実施形態も含まれる。
図３は、図２に示す例示的な混合槽３６のＸＸ’線に沿った模式的な上部断面図である。図３に示すように、２本の流路１３４は混合槽３６の内部に配置されており、各流路１３４は、混合槽３６の壁１４０によって周方向に囲まれた概ね半円形の部分（この概ね半円形の部分が、図２に示す、溶融ガラスの自由表面Ｓに概ね平行な部分に相当する）を有している。各流路１３４は、欠陥抑制流体を、矢印Ｆ’に示すように、複数の開口部（図３では不図示）から混合槽３６の壁１４０に向かって半径方向外方に流すように構成されている。
図４は、本明細書に開示の実施形態に係る例示的な混合槽３６の一部を示す、模式的な側断面図である。図２に示す混合槽３６と同様、混合槽３６は、溶融ガラス２８を包み込むように構成される。混合槽３６は、溶融ガラス２８を周方向に取り囲む壁１４０を備えている。また、混合槽は、溶融ガラス２８の上方に配置されるように構成された取り外し可能なカバー１３０をさらに備えている。さらに、混合槽３６は、回転可能な中央シャフト１３２を備えており、中央シャフト１３２から攪拌羽根１４２が延出している。取り外し可能なカバー１３０は、回転可能な中央シャフト１３２が取り外し可能なカバー１３０を挿通して延在することができるように構成されており、例えば、回転可能な中央シャフト１３２を囲んで二枚貝のように延在する２つの略半円形の部分を含むことができる。
図４に示すように、流路１３４’は、その一部が取り外し可能なカバー１３０の上方に延在し、その他の部分が混合槽３６の内部に延びるように配置されており、流路１３４’における、混合槽３６の内部に延びる部分は、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに対して概ね垂直となる（すなわち、流路１３４’のいくつかの部分が鉛直に延びる）ように配置されている。流路１３４’は、ナットなどの締め付け構造体１３８で混合槽３６内に固定することができる。締め付け構造体１３８は、緩めたり締めたりすることができ、これにより、混合槽３６内の流路１３４’の位置を調整する（例えば、流路１３４’を動かして、混合槽３６内の流路１３４’の位置を相対的に上下させる）ことができる。流路１３４’は、欠陥抑制流体がその中を流れるように構成されており、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに近接する開口部１４４を有している。開口部１４４は、流路１３４’における、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに概ね垂直な部分に配置されている。欠陥抑制流体は、矢印Ｆで示すように流体源（図示せず）から流路１３４’内に流れ込み、矢印Ｆ’で示すように開口部１４４から流路１３４’の外に流れ出る。
図５は、図４に示す例示的な混合槽３６のＸＸ’線に沿った模式的な上部断面図である。図５に示すように、２本の流路１３４’は、各流路１３４’の概ね半円形の部分が取り外し可能なカバー１３０の上方に延在し、各流路１３４’の他の部分が混合槽３６内部に鉛直に延びる（この鉛直に延びる部分が、図４に示す、溶融ガラスの自由表面Ｓに概ね垂直な部分に相当する）ように配置されている。各流路１３４’は、欠陥抑制流体を、矢印Ｆ’に示すように、複数の開口部（図５では不図示）から混合槽３６の壁１４０に概ね平行な方向に流すように構成されている。
図６は、本明細書に開示の実施形態に係る例示的な導管の一部を示す、模式的な側断面図である。なお、図６では、導管として第２の接続導管３８を示しているが、図６は、第１の接続導管３２及び第３の接続導管４６などの、本明細書に開示の他の導管にも適用することができる。第２の接続導管３８は、溶融ガラス２８を包み込むように構成される。第２の接続導管３８は、第２の接続導管３８の本体から半径方向外方に延びる付加部２３０を備えている。付加部２３０は、状態測定デバイス２３２（例えば、レベルプローブ、温度プローブなど）を周方向に取り囲んでおり、状態測定デバイス２３２の先端は溶融ガラス２８の内部まで延びている。状態測定デバイス２３２は、欠陥抑制流体がその中を流れるように構成された流路として機能する。詳細には、欠陥抑制流体は、矢印Ｆで示すように流体源（図示せず）から状態測定デバイス２３２内に流れ込み、矢印Ｆ’で示すように開口部２３４から状態測定デバイス２３２の外に流れ出る。図６から分かるように、開口部２３４は、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに近接している。
図７は、本明細書に開示の実施形態に係る例示的な導管の一部を示す、模式的な側断面図である。図６と同様、図７でも、導管として第２の接続導管３８を示しているが、やはりこれも、第１の接続導管３２及び第３の接続導管４６などの、本明細書に開示の他の導管にも適用することができる。図６と同様、第２の接続導管３８は、溶融ガラス２８を包み込むように構成される。第２の接続導管３８は、第２の接続導管３８の本体から半径方向外方に延びる付加部２３０を備えている。付加部２３０は、状態測定デバイス２３２（例えば、レベルプローブ、温度プローブなど）を周方向に取り囲んでおり、状態測定デバイス２３２の先端は溶融ガラス２８の内部まで延びている。また、シース２３６は、状態測定デバイス２３２を周方向に取り囲むとともに、付加部２３０によって周方向に取り囲まれている。シース２３６は、欠陥抑制流体がその中を流れるように構成された流路として機能する。詳細には、欠陥抑制流体は、矢印Ｆで示すように流体源（図示せず）からシース２３６内に流れ込み、開口部２３４からシース２３６の外に流れ出る。図７から分かるように、開口部２３４は、溶融ガラス２８の自由表面Ｓに近接している。
図２～図７に示す実施形態などの特定の例示的な実施形態においては、溶融ガラス２８の自由表面に近接して配置され、欠陥抑制流体を流路（例えば、流路１３４、１３４’など）から流し出すように構成された１つ以上の開口部が設けられている。例えば、１つ以上の開口部は、溶融ガラス２８の自由表面の約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置、例えば、約１０ミリメートル～約５０ミリメートルの位置に配置することができる。さらに、特定の例示的な実施形態においては、例えば、１つ以上の開口部を、壁１４０の約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置、例えば、約１０ミリメートル～約５０ミリメートルの位置に配置することができる。
図２～図７に示す実施形態などの特定の例示的な実施形態において、各流路は、槽（例えば、混合槽３６）又は導管（例えば、第２の接続導管３８）と同一又は同様の材料で構成することができる。例えば、特定の例示的な実施形態において、流路１３４、流路１３４’、状態測定デバイス２３２、及び／又はシース２３６は、貴金属又は貴金属合金を含むことができる。例示的な貴金属としては、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、及びパラジウムからなる金属の群から選択される白金族金属、又はそれらの合金が挙げられる。例えば、流路は、約７０質量％～約９０質量％の白金と、約１０質量％～約３０質量％のロジウムとを含む白金ロジウム合金を含むことができる。ただし、他の好適な金属として、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、及びそれらの合金を挙げることもできる。
欠陥抑制流体は、槽（例えば、混合槽３６）又は導管（例えば、第２の接続導管３８）から溶融ガラス２８への貴金属又は貴金属酸化物の移動を抑制するものである。例えば、槽又は導管が白金ロジウム合金を含む場合、酸素を豊富に含む雰囲気中では、以下のような酸化還元反応が起こる可能性がある：
Ｐｔ・Ｒｈ＋Ｏ２→Ｐｔ・ＲｈＯ２
Ｐｔ・Ｒｈ＋Ｏ２→Ｐｔ・ＲｈＯ２
このような反応により、溶融ガラス２８中に望ましくない量の白金及び／又はロジウムの酸化物が存在するようになる恐れがある。そして、この反応により、貴金属ガスが生成され、この貴金属ガスを原料に、以下の逆反応が起こって欠陥が形成され得る：
Ｐｔ・ＲｈＯ２→Ｐｔ・Ｒｈ＋Ｏ２
Ｐｔ・ＲｈＯ２→Ｐｔ・Ｒｈ＋Ｏ２
また、この逆反応が、多価元素の酸化還元反応（ＳｎＯ／ＳｎＯ２、ＦｅＯ／Ｆｅ２Ｏ３など）のような他の反応をさらに引き起こす場合もある。しかし、本明細書に開示するように、溶融ガラス２８の自由表面に近接させて欠陥抑制流体を流すことにより、このような反応を抑制することができる。
例示的な欠陥抑制流体としては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、塩素、又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
特定の例示的な実施形態では、欠陥抑制流体の温度は、溶融ガラス２８の温度又はその付近とすることができる。例えば、欠陥抑制流体の温度は、少なくとも約１２００℃とすることができ、例えば、少なくとも約１３００℃、さらに例えば、少なくとも約１４００℃、またさらに例えば、少なくとも約１５００℃とすることができ、約１２００℃～約１７００℃の温度（例えば、約１３００℃～約１６００℃）などの温度とすることができる。
特定の例示的な実施形態において、欠陥抑制流体の流量は、約０．１～約１００標準リットル／分（Standard Liters Per Minute：ＳＬＰＭ）の範囲、例えば、約５ＳＬＰＭ～約５０ＳＬＰＭの範囲とすることができる。
以上、上述の実施形態をフュージョンダウンドロープロセスに関連させて説明したが、かかる実施形態は、フロートプロセス、スロットドロープロセス、アップドロープロセス、管引きプロセス、及びプレス圧延プロセスなどの他のガラス成形プロセスにも適用できることを理解されたい。
当業者であれば、本開示の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、本開示の実施形態に種々の変形及び変更を加えることができることは明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲を逸脱しない範囲で、そのような変形や変更も範囲に含む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
ガラス製造装置であって、
貴金属又は貴金属合金を含み、溶融ガラスがその中を流れるように構成された導管と、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置され、その中を欠陥抑制流体が流れるように構成された流路であって、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置され、前記流路から前記欠陥抑制流体を流すように構成された少なくとも１つの開口部を有する流路と、
を備えるガラス製造装置。
ガラス製造装置であって、
貴金属又は貴金属合金を含み、溶融ガラスがその中を流れるように構成された導管と、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置され、その中を欠陥抑制流体が流れるように構成された流路であって、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置され、前記流路から前記欠陥抑制流体を流すように構成された少なくとも１つの開口部を有する流路と、
を備えるガラス製造装置。
実施形態２
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの前記自由表面から約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置に配置されるように構成されている、実施形態１に記載の装置。
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの前記自由表面から約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置に配置されるように構成されている、実施形態１に記載の装置。
実施形態３
前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、実施形態１に記載の装置。
前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、実施形態１に記載の装置。
実施形態４
前記槽が混合槽を含む、実施形態３に記載の装置。
前記槽が混合槽を含む、実施形態３に記載の装置。
実施形態５
前記導管が接続導管を含む、実施形態１に記載の装置。
前記導管が接続導管を含む、実施形態１に記載の装置。
実施形態６
前記欠陥抑制流体が、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、塩素、又はこれらの混合物のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１に記載の装置。
前記欠陥抑制流体が、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、塩素、又はこれらの混合物のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１に記載の装置。
実施形態７
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流すように構成されている、実施形態３に記載の装置。
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流すように構成されている、実施形態３に記載の装置。
実施形態８
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流すように構成されている、実施形態３に記載の装置。
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流すように構成されている、実施形態３に記載の装置。
実施形態９
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね平行な部分に沿って配置されるように構成されている、実施形態７に記載の装置。
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね平行な部分に沿って配置されるように構成されている、実施形態７に記載の装置。
実施形態１０
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね垂直な部分に沿って配置されるように構成されている、実施形態８に記載の装置。
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね垂直な部分に沿って配置されるように構成されている、実施形態８に記載の装置。
実施形態１１
貴金属又は貴金属合金を含む導管を通して溶融ガラスを搬送するステップと、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置された流路の少なくとも１つの開口部から欠陥抑制流体を流すステップと、
を含むガラス物品の製造方法であって、
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置されている、方法。
貴金属又は貴金属合金を含む導管を通して溶融ガラスを搬送するステップと、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置された流路の少なくとも１つの開口部から欠陥抑制流体を流すステップと、
を含むガラス物品の製造方法であって、
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置されている、方法。
実施形態１２
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの前記自由表面から約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置に配置されている、実施形態１１に記載の方法。
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの前記自由表面から約５ミリメートル～約７５ミリメートルの位置に配置されている、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３
前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、実施形態１１に記載の方法。
前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１４
前記槽が混合槽を含む、実施形態１３に記載の方法。
前記槽が混合槽を含む、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１５
前記導管が接続導管を含む、実施形態１１に記載の方法。
前記導管が接続導管を含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１６
前記欠陥抑制流体が、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、塩素、又はこれらの混合物のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１１に記載の方法。
前記欠陥抑制流体が、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、水素、塩素、又はこれらの混合物のうち少なくとも１つから選択される、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１７
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流す、実施形態１３に記載の方法。
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流す、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１８
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流す、実施形態１３に記載の方法。
前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流す、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１９
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね平行な部分に沿って配置されている、実施形態１７に記載の方法。
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね平行な部分に沿って配置されている、実施形態１７に記載の方法。
実施形態２０
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね垂直な部分に沿って配置されている、実施形態１８に記載の方法。
前記開口部が、前記流路における、前記溶融ガラスの前記自由表面に対して概ね垂直な部分に沿って配置されている、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２１
実施形態１１に記載の方法によって製造されたガラス物品。
実施形態１１に記載の方法によって製造されたガラス物品。
実施形態２２
実施形態２１に記載のガラス物品を備える電子デバイス。
実施形態２１に記載のガラス物品を備える電子デバイス。
１０ ガラス製造装置
１２ ガラス溶融炉
１４ ガラス溶融槽
１６ 上流側ガラス製造装置
１８ 貯留容器
２０ 原料送達デバイス
２２ モータ
２４ バッチ原料
２６ 矢印
２８ 溶融ガラス
３０ 下流側ガラス製造装置
３２ 第１の接続導管
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続導管
４０ 送達槽
４２ 成形本体
４４ 出口導管
４６ 第３の接続導管
４８ 成形装置
５０ 入口導管
５２ 溝
５４ 収束成形面
５６ 底縁
５８ ガラスリボン
６０ 流れ方向
６２ ガラス板
６４ ロボット
６５ 把持ツール
７２ エッジロール
８２ 引張ロール
１００ ガラス分離装置
１３０ カバー
１３２ 中央シャフト
１３４、１３４’ 流路
１３６ 支持構造体
１３８ 締め付け構造体
１４０ 壁
１４２ 攪拌羽根
１４４ （流路の）開口部
２３０ 付加部
２３２ 状態測定デバイス
２３４ （状態測定デバイス又はシースの）開口部
２３６ シース
Ｓ 自由表面
１２ ガラス溶融炉
１４ ガラス溶融槽
１６ 上流側ガラス製造装置
１８ 貯留容器
２０ 原料送達デバイス
２２ モータ
２４ バッチ原料
２６ 矢印
２８ 溶融ガラス
３０ 下流側ガラス製造装置
３２ 第１の接続導管
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続導管
４０ 送達槽
４２ 成形本体
４４ 出口導管
４６ 第３の接続導管
４８ 成形装置
５０ 入口導管
５２ 溝
５４ 収束成形面
５６ 底縁
５８ ガラスリボン
６０ 流れ方向
６２ ガラス板
６４ ロボット
６５ 把持ツール
７２ エッジロール
８２ 引張ロール
１００ ガラス分離装置
１３０ カバー
１３２ 中央シャフト
１３４、１３４’ 流路
１３６ 支持構造体
１３８ 締め付け構造体
１４０ 壁
１４２ 攪拌羽根
１４４ （流路の）開口部
２３０ 付加部
２３２ 状態測定デバイス
２３４ （状態測定デバイス又はシースの）開口部
２３６ シース
Ｓ 自由表面
Claims (10)
- ガラス製造装置であって、
貴金属又は貴金属合金を含み、溶融ガラスがその中を流れるように構成された導管と、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置され、その中を欠陥抑制流体が流れるように構成された流路であって、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置され、前記流路から前記欠陥抑制流体を流すように構成された少なくとも１つの開口部を有する流路と、
を備えるガラス製造装置。 - 前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流すように構成されている、請求項２に記載の装置。
- 前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流すように構成されている、請求項２に記載の装置。
- 貴金属又は貴金属合金を含む導管を通して溶融ガラスを搬送するステップと、
前記導管の内部に又は前記導管に近接して配置された流路の少なくとも１つの開口部から欠陥抑制流体を流すステップと、
を含むガラス物品の製造方法であって、
前記少なくとも１つの開口部が、前記溶融ガラスの自由表面に近接して配置されている、方法。 - 前記導管が、前記流路を周方向に取り囲む槽を含む、請求項５に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に向かって流す、請求項６に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの開口部が、前記欠陥抑制流体を前記槽の壁に概ね平行な方向に流す、請求項６に記載の方法。
- 請求項５～８のいずれか１項に記載の方法によって製造されたガラス物品。
- 請求項９に記載のガラス物品を備える電子デバイス。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063001811P | 2020-03-30 | 2020-03-30 | |
| US63/001,811 | 2020-03-30 | ||
| PCT/US2021/022695 WO2021202102A1 (en) | 2020-03-30 | 2021-03-17 | Apparatus and method for reducing defects in glass melt systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023520407A true JP2023520407A (ja) | 2023-05-17 |
Family
ID=77928853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2023520407A (ja) |
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| CN (1) | CN115884944A (ja) |
| TW (1) | TW202204272A (ja) |
| WO (1) | WO2021202102A1 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10362074B4 (de) * | 2003-10-14 | 2007-12-06 | Schott Ag | Hochschmelzendes Glas oder Glaskeramik sowie der Verwendung |
| DE102007023497B4 (de) * | 2007-05-18 | 2010-08-05 | Schott Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gläsern, Glaskeramiken oder Keramiken sowie deren Verwendung |
| DE102008026890B3 (de) * | 2008-06-05 | 2009-06-04 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas |
| TWI813534B (zh) * | 2015-12-18 | 2023-09-01 | 德商何瑞斯廓格拉斯公司 | 利用露點監測在熔融烘箱中製備石英玻璃體 |
| WO2017103168A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Gasspülung für schmelzofen und herstellungsverfahren für quarzglas |
-
2021
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- 2021-03-17 US US17/905,853 patent/US20230120775A1/en active Pending
- 2021-03-17 CN CN202180039621.9A patent/CN115884944A/zh active Pending
- 2021-03-17 WO PCT/US2021/022695 patent/WO2021202102A1/en active Application Filing
- 2021-03-30 TW TW110111684A patent/TW202204272A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220161355A (ko) | 2022-12-06 |
| WO2021202102A1 (en) | 2021-10-07 |
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| US20230120775A1 (en) | 2023-04-20 |
| CN115884944A (zh) | 2023-03-31 |
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