JP5685264B2 - 制御された厚さを有するガラスシートを製造する方法および装置 - Google Patents

Description

関連出願の説明

本出願は、２００９年１１月２４日に出願された、米国仮特許出願第６１／２６４０１７号の優先権を主張するものである。

本発明は、一般に、ガラスシートを成形する方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、溶融ガラスから成形されるガラスシートの厚さを制御する方法および装置に関する。

特許文献１（Ｓ．Ｍ．Ｄｏｃｋｅｒｔｙ）では、溶融ガラスから成形されるシートの厚さを制御するシステムが説明されている。特許文献１のシステムでは、溶融ガラスが成形部材の対向面を流れ落ち、これが成形部材の楔底部で融合してガラスシートを成形する。ガラスシートは一対の対向しているハウジング間を通過し、このハウジング夫々がガラスシートに面した前面壁を有している。この前面壁は、例えば炭化ケイ素など、高熱伝導率、低膨張率、および低放射率を有する材料から作られている。ハウジング内には流体導管が配列され、このとき流体導管のノズルは間隔を空けた位置関係で前面壁の背面に位置付けられている。各流体導管は、制御弁を備えかつマニホールドに接続されている、関連する流量計を有している。各流体導管は、隣接する前面壁の背面エリアに冷却流体または加熱流体を供給する。典型的には、供給される流体は空気である。ガラスシートの厚さを制御するために、ガラスシートと前面壁との間で熱放射による熱交換が起こる。ガラスシート幅を横切る特定エリアが所望の厚さより厚いことをガラスシートの厚さ波形が示した場合には、このより厚いエリアに隣接する、ガラスシートのゾーンを冷却して、すなわちより薄いエリアを冷却して、厚さ波形を補正する。この隣接するゾーンに対応する流体導管を駆動させて、隣接ゾーン（すなわち、より薄いエリア）を冷却する。この特許では、冷却流体を供給する代わりに、前面壁の背面に加熱流体を供給することも提案している。この場合、加熱流体は、より厚いエリアに対応する流体導管から供給されることになる。これにより、より厚いエリアの粘度が減少し、その後このエリアが薄くなる。加熱流体は、電気巻線を流体導管と関連付けて供給してもよい。

米国特許第３，６８２，６０９号明細書

上述した装置では、後にその熱伝導により効果を拡散させる、介在する壁の対流冷却が使用されることで、装置の視野の分解能は制限される。成形中のガラスリボンに関して、より高分解能の制御が必要である。

本発明は、この要求および他の要求を満足させたものである。

本発明のいくつかの態様がここに開示される。これらの態様は、互いに重複しているかもしれないし、あるいは重複していないかもしれないことを理解されたい。すなわち、１つの態様の一部は別の態様の範囲内に含まれる可能性があり、逆もまた同様である。文脈の中でその反対が示されていなければ、異なる態様は範囲内において互いに重複していると見なされるものとする。

各態様は多くの実施形態により説明され、この実施形態がさらに、１以上の具体的な実施形態を含むことがある。これらの実施形態は、互いに重複しているかもしれないし、あるいは重複していないかもしれないことを理解されたい。すなわち、１つの実施形態の一部、またはその具体的な実施形態は、別の実施形態、またはその具体的な実施形態の、範囲内に含まれる可能性があるし、あるいは含まれない可能性もあり、逆もまた同様である。文脈の中でその反対が示されていなければ、異なる実施形態は範囲内において互いに重複していると見なされるものとする。

すなわち、本発明の第１の態様によれば、ガラスシートを製造する方法は、（Ａ）ガラスリボンを、ガラスリボンの少なくとも一部分が粘性挙動を示す第１温度で提供するステップ、（Ｂ）ガラスリボンのこの少なくとも一部分に隣接させて、ヒートシンクを第２温度で提供するステップ、（Ｃ）複数の加熱要素を、加熱要素がヒートシンクの熱プロファイルを成形するように動作可能な位置に、提供するステップ、および、（Ｄ）ガラスリボンのこの少なくとも一部分からヒートシンクへと熱を移動させて、熱の少なくとも一部分をヒートシンクに吸収するステップ、を含む。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｂ）の第２温度は第１温度よりも低く、そのためガラスリボンの少なくとも一部はヒートシンクによって冷却される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｂ）の第２温度は第１温度よりも高く、そのためガラスリボンの少なくとも一部はヒートシンクによって優先的に加熱される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｃ）では、加熱要素はヒートシンクに埋め込まれている。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、この方法は、（Ｅ）ステップ（Ｄ）において熱がヒートシンクに差別的に吸収されるように、各加熱要素の出力を選択的に調整してヒートシンクの熱プロファイルを成形するステップをさらに含む
本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｅ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分上の複数のエリア夫々から、この各エリアの厚さに反比例する量の熱が移動するように、各加熱要素の出力が選択的に調整される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｅ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分のうちのより薄いエリアから移動される熱の方が、ガラスリボンのこの少なくとも一部分のうちのより厚いエリアから移動される熱よりも多くなるように、各加熱要素の出力が選択的に調整される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｅ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分上の複数のエリア夫々から、この各エリアの温度に比例する量の熱が移動するように、各加熱要素の出力が選択的に調整される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｅ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分のうちのより高温のエリアから移動される熱の方が、ガラスリボンのこの少なくとも一部分のうちのより低温のエリアから移動される熱よりも多くなるように、各加熱要素の出力が選択的に調整される。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、この方法は、（Ｆ）ヒートシンクの熱プロファイルを監視し、さらにこの監視の結果を利用して、ステップ（Ｅ）において各加熱要素の出力を選択的に調整するステップをさらに含む。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、この方法は、（Ｇ）ヒートシンクの選択された地点に冷却流体を供給し、ヒートシンクの熱プロファイルの形状を変更するステップをさらに含む。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、この方法は、（Ｈ）ガラスリボンをヒートシンクに対して移動させるステップをさらに含む。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｈ）はステップ（Ｄ）と同時に行われる。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ａ）は、（Ａ１）溶融ガラスの分離流を提供し、さらに、この溶融ガラスの分離流を成形部材の楔底部で融合させることにより、ガラスリボンを成形するステップを含む。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｄ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分は楔底部の近傍にある。

本発明の第１の態様の特定の実施形態において、ステップ（Ｄ）では、ガラスリボンのこの少なくとも一部分は楔底部より下方にある。

本発明の第２の態様によれば、ガラスシートを製造する装置が提供され、この装置は（ｉ）楔底部を有する楔形部分を備えた、ガラスリボンを成形するための成形部材であって、楔底部で溶融ガラスの分離流が融合してガラスリボンを成形する、成形部材、（ｉｉ）ヒートシンクであって、このヒートシンクがガラスリボンの少なくとも一部分から熱を吸収することができるように、楔底部の近傍に位置付けられる、ヒートシンク、および、（ｉｉｉ）ヒートシンクに接触している、またはヒートシンクに隣接している、複数の加熱要素であって、さらにヒートシンクの熱プロファイルを成形するように動作可能な、複数の加熱要素、を備えている。ヒートシンクの表面は、ガラスリボンの表面の少なくとも一部に及ぶ熱視野を有している。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、この装置は、ヒートシンクの選択された地点に冷却流体を供給する、複数の管をさらに備えている。管が、ヒートシンクの背後に位置し、かつガラスリボンの熱視野内に位置しないものであると有利である。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、ヒートシンクは楔底部の下方の位置に置かれる。特定の実施形態において、このプレートは、ガラスリボンに面した平坦な表面を有している。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、ヒートシンクは、このヒートシンクの動作温度で少なくとも炭化ケイ素の１／３の熱伝導率を有するセラミック材料を含む、プレートを備えたものである。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、この装置は、炭化ケイ素および／または窒化ケイ素を含むプレートを備えている。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、加熱要素はヒートシンクに埋め込まれている。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、加熱要素は、ヒートシンクの背後に位置し、かつガラスリボンの熱視野内に位置していない。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、加熱要素は抵抗加熱要素である。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、この装置は、ヒートシンクに連結された、ヒートシンクの熱プロファイルを監視するための複数の温度センサをさらに備えている。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、温度センサは熱電対である。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、この装置は、各加熱要素の出力を各温度センサの出力に基づいて選択的に調整する、コントローラをさらに備えている。

本発明の第２の態様の特定の実施形態において、この装置は、リボンがヒートシンクの熱視野内に入る前にリボンの厚さ分布情報を集めるためのセンサをさらに備え、かつこの厚さ分布情報が、各加熱要素および／または各冷却管の出力を選択的に調整するコントローラに送られる。

本発明のこれらの態様および他の態様を、以下でより詳細に説明する。

以下は、添付の図面に含まれる図の説明である。図は必ずしも原寸に比例したものではなく、さらに特定の特徴および特定の図は、明瞭および簡潔にするため、縮尺において、または概略的に、拡大して図示されている可能性がある。

本発明の一実施の形態における、制御された厚さを有するガラスシートを製造するための装置を示した概略図 本発明の一実施の形態における、ガラスリボン部分から熱を差別的に吸収するためのヒートシンクの断面を示す概略図 本発明の一実施の形態における、図２のヒートシンクとともに使用される被覆された加熱要素の断面を示す概略図 本発明の一実施の形態における、図２のヒートシンクの熱プロファイルを制御する装置のブロック図 図２のヒートシンクを使用してガラスリボン部分から熱を差別的に吸収し得る手法を説明する概略図

ここで、添付の図面を参照し、本発明を詳細に説明する。この詳細な説明においては、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的詳細が明記されるであろう。しかしながら、これらの具体的詳細のいくつかまたは全てを含まずに本発明を実施し得ることは、当業者には明らかであろう。他の事例では、本発明を不必要に不明瞭にしないよう、周知の特徴および／またはプロセスステップを詳細には説明しないことがある。さらに、同様のまたは同一の参照数字を使用して、共通のまたは類似の要素を識別することがある。

本書において使用される「ヒートシンク」とは、周囲から、そして周囲へと、熱を吸収および／または照射することによって、装置またはシステムの温度を調節する機器を意味する。

図１は、幅Ｗおよび厚さＴを有するガラスリボン１１３を成形するための装置１００を示したものである。装置１００は、楔底部１０７で終端する合流面１０３、１０５を有する楔形部分を備えた、ダウンドロー成形部材１０１を含む。ガラスリボン１１３は最初に、成形部材１０１の合流面１０３、１０５を流れ落ちる２つの溶融ガラス流１０９、１１１として始まり、その後、楔底部１０７の位置で融合してガラスシートを成形する。例えば、米国特許第１，８２９，６４１号明細書および同第３，３３８，６９６号明細書に記載されているような既知の手法で、溶融ガラスを成形部材１０１の溝に供給し、そして溶融ガラスを溝から溢れさせることにより、溶融ガラス流１０９、１１１は形成される。ガラスリボン１１３は、矢印１０８で示すように、楔底部１０７からシート状に延伸される。ガラスリボン１１３が楔底部１０７から延伸されると、ガラスリボン１１３は冷えてガラスが粘性状態から弾性状態に転移する。粘性状態にあるガラスリボン１１３の冷却パターンは、弾性状態のガラスリボン１１３の厚さプロファイルに影響を与える。そのため、粘性状態にあるガラスの冷却を制御することが、弾性状態で所望の厚さプロファイルを得るために重要である。

装置１００は、ヒートシンク２０１で作られた冷却機器１１５、ヒートシンク２０１を加熱するための複数の加熱要素２０７、ヒートシンク２０１内の温度分布を監視する複数の温度センサ２０９、およびヒートシンク２０１に冷却流体ジェットを供給する複数の管１２０を含む。動作中、ヒートシンク２０１は、ガラスリボン１１３の一部分１２１に隣接して位置付けられる。ヒートシンク２０１はガラスリボン部分１２１よりも低温で保たれており、そのため熱がガラスリボン部分１２１からヒートシンク２０１へと移動し、かつヒートシンク２０１内に吸収される。加熱要素２０７は、ヒートシンク２０１の熱プロファイルを成形するために使用される。ヒートシンク２０１の熱プロファイルをどのように成形するかは、ガラスリボン部分１２１の温度プロファイル（または厚さプロファイル）に依存することになる。

図５に示した仮定の例を検討する。ガラスリボン部分１２１はエリア５０１、５０３、５０５、および５０６を有し、夫々の温度はＴ５０１、Ｔ５０３、Ｔ５０５、Ｔ５０６である。Ｔ５０１、Ｔ５０３、Ｔ５０５、およびＴ５０６は３次元に沿って変化し得るが、簡単のため、Ｔ５０１、Ｔ５０３、Ｔ５０５、およびＴ５０６を単一値であるものと見なす。ここで、Ｔ５０１＞Ｔ５０３＞Ｔ５０５＞Ｔ５０６である、すなわちガラスリボン部分１２１の温度分布が均一ではないと仮定し、さらにガラスリボン部分１２１内の温度分布を均一にすることが課題であると仮定する。この場合、Ｔ５０１≒Ｔ５０３≒Ｔ５０５≒Ｔ５０６となるまでヒートシンク２０１がガラスリボン部分１２１から差別的に熱を吸収するように、ヒートシンク２０１の熱プロファイルを成形することができる。このとき、ヒートシンク２０１がエリア５０７、５０９、５１１、および５１３を有し、夫々の温度がＴ５０７、Ｔ５０９、Ｔ５１１、およびＴ５１３であると仮定する。各ヒートシンクエリア５０７、５０９、５１１、５１３は、１以上の付随する加熱要素２０７と、１以上の付随する温度センサ２０９とを有している。さらに、ヒートシンクはガラスリボン１２１に十分に近接していると仮定し、このため夫々矢印５１５、５１７、５１９、および５２０で示されているように、エリア５０７はガラスリボンエリア５０１から熱を吸収し、ヒートシンクエリア５０９はガラスリボンエリア５０３から熱を吸収し、ヒートシンクエリア５１１はガラスリボンエリア５０５から熱を吸収し、そしてヒートシンクエリア５１３はガラスリボンエリア５０６から熱を吸収する。ガラスリボン部分１２１でＴ５０１≒Ｔ５０３≒Ｔ５０５≒Ｔ５０６を達成するためには、Ｔ５０１、Ｔ５０３、Ｔ５０５、およびＴ５０６を、夫々、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄという関係にあるいくらかの量ａ、ｂ、ｃ、およびｄだけ低下させなければならないことになる。Ｔ５０７、Ｔ５０９、Ｔ５１１、Ｔ５１３が、夫々ガラスリボンエリア５０１、５０３、５０５、および５０６から所望量の熱を吸収する適切な設定となるように、ヒートシンクエリア５０７、５０９、５１１、５１３における加熱要素２０７の出力を調整することができる。典型的には、以下の関係、すなわちＴ５０７＜Ｔ５０９＜Ｔ５１１＜Ｔ５１３が当てはまる。ヒートシンク２０１がガラスリボン部分１２１から熱を差別的に吸収することができるように、ヒートシンク２０１を横切る温度分布を調整することを、ヒートシンク２０１の熱プロファイルを成形すると称する。

ガラスリボン部分１２１に関する別の考え方は、ガラスリボン部分１２１が高温エリアと低温エリアを有しているということである。ガラスリボン部分１２１の温度プロファイルを一定にするためには、低温エリアからよりも高温エリアから、より多くの熱を移動することが必要となる。ヒートシンク２０１を使用して、この熱の移動を制御することができる。ヒートシンク２０１に相対的に低温のエリアと相対的に高温のエリアとを設けることで、ヒートシンク２０１は、ガラスリボン部分１２１内の温度分布がより一定になるようにガラスリボン部分１２１から差別的に熱を吸収することができる。あるいは、ガラスリボン部分１２１は、厚いエリアと薄いエリアとを有していると考えられ得る。ガラスリボン部分１２１の厚さプロファイルを一定にするためには、薄いエリアからより多くの熱を移動させ、そして厚いエリアからより少ない熱を移動させることになる。ヒートシンク２０１はこの場合も、ガラスリボン部分１２１を横切る厚さがより均一になるように、ガラスリボン部分１２１から熱を差別的に吸収するよう設計することができる。

ヒートシンク２０１は成形された熱プロファイルを有しているため、ガラスリボン部分１２１から熱を差別的に吸収することができる。ヒートシンク２０１の熱プロファイルは、加熱要素２０７の制御を通じて能動的に成形することができる。例えば、特定の加熱要素２０７を制御してヒートシンク２０１の特定のエリアを相対的に高温とし、一方特定の加熱要素２０７を制御してヒートシンク２０１の特定のエリアを相対的に低温にすることができる。管（図１の１２０）を使用し、ヒートシンク２０１の熱プロファイルの成形に影響を及ぼすよう、ヒートシンク２０１上のいくつかの地点に冷却流体ジェットをさらに供給してもよい。ただし、冷却流体ジェットを単独で使用したときに得ることができるプロファイル成形の分解能は、加熱要素２０７を用いることで可能となる分解能ほど細かいものとはならない。

ヒートシンク２０１は、高熱容量かつ低熱膨張の材料の塊である。ヒートシンク２０１の表面は、ガラスリボン部分１２１との対向関係において連続的である。このためヒートシンク２０１は、ガラスリボン部分１２１に対し、遮られないヒートダンプを生成することができる。特定の実施形態において、ヒートシンク２０１はプレート状であり、これは図示のように平坦なものでもよい。あるいは、ヒートシンク２０１を以下でさらに説明するように他の形状を有するものとしてもよい。特定の実施形態において、ヒートシンク２０１の材料はセラミック材料であり、この例としては、限定されるものではないが、窒化ケイ素および炭化ケイ素が挙げられる。炭化ケイ素は優れた熱スプレッダである。窒化ケイ素は、優れた高温強度、耐クリープ性、および耐酸化性を有している。窒化ケイ素はさらに、炭化ケイ素を含むほとんどのセラミック材料と比較すると、優れた耐熱衝撃性を有している。窒化ケイ素の熱伝導率は、炭化ケイ素の熱伝導率の半分未満である。そのため、窒化ケイ素は、炭化ケイ素よりも細かい温度プロファイルを提供できる可能性を有している。セラミックをベースとしていない他の種類のヒートシンク材料、例えば合金またはナノ材料をベースとした材料を、ヒートシンク２０１に使用してもよい。

図２はヒートシンク２０１の断面を示したものである。図示の加熱要素２０７はヒートシンク２０１内に埋め込まれている。加熱要素２０７は、例えば、ヒートシンク２０１内に孔を形成し、かつこの孔に加熱要素２０７を挿入することにより、ヒートシンク２０１に埋め込んでもよい。代わりの実施形態では、加熱要素２０７を、ヒートシンク２０１内に埋め込むのではなく、ヒートシンク２０１の表面に隣接させかつ極近接させてもよい。この代わりの実施形態では、欠陥のある加熱要素の交換が容易になる。特定の実施形態において、加熱要素２０７は高温材料から作られた抵抗加熱要素である。高温材料は不活性材料、すなわち酸化に耐える材料でもよい。適切な高温材料の例として、白金、白金合金、および貴金属合金が挙げられる。特定の実施形態において、各加熱要素２０７は、高温材料から作られた導電性ワイヤである。これらの加熱要素２０７は、直線状の加熱要素でもよいし、あるいは非直線状の加熱要素でもよい。加熱要素２０７が直線状の加熱要素である場合には、隣接する加熱要素２０７の間隔を細かくすることにより、ヒートシンク２０１を横切る温度プロファイルの微調整が達成可能となる。

加熱要素２０７をヒートシンク２０１に埋め込む際には、ヒートシンク２０１の材料に応じて、被覆材料とともに埋め込んでもよいし、あるいは被覆材料なしで埋め込んでもよい。例えば、ヒートシンク２０１の材料が窒化ケイ素などの電気絶縁体である場合には、加熱要素は被覆材料を必要としない。一方、ヒートシンク２０１の材料が炭化ケイ素などの電気伝導体である場合には、加熱要素に被覆材料が必要となる。図３は、高温伝導体（またはワイヤ）３００を含み、その周りが高温絶縁体３０２に包囲され、さらにその周りが高温被覆部３０４に包囲されている、一例の被覆された加熱要素２０７を示したものである。例えば、高温伝導体３００は、白金、白金合金、および貴金属合金などから作られたものでもよい。高温絶縁体３０２は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、および酸化ベリリウムなどから作られたものでもよい。高温被覆部３０４は、白金合金、または他の高温金属または合金から作られたものでもよい。高温伝導体、高温絶縁体、および高温被覆部としての使用に適した他の材料を使用することもできる。

図２では、温度センサ２０９がヒートシンク２０１内に少なくとも部分的に埋め込まれている。温度センサ２０９は、例えば、ヒートシンクプレート２０１内に孔を形成し、かつこの孔に少なくとも部分的に温度センサ２０９を挿入することにより、ヒートシンク２０１に埋め込んでもよい。代わりの実施形態では、温度センサ２０９をヒートシンク２０１の表面上にマウントしてもよい。温度センサ２０９は、例えば、熱電対でもよいし、あるいはサーミスタでもよい。典型的には、温度センサ２０９は、酸化雰囲気内で不活性でありかつ耐高温性の材料から、作られたものであることが望ましい。温度センサ２０９が高温熱電対である場合には、この熱電対は白金、白金合金、または貴金属合金で作られたものでもよい。加熱要素２０７の場合と同様に、熱電対などの温度センサ２０９とヒートシンク２０１との間には、ヒートシンク２０１の材料に応じて、電気分離が必要とされることもあるし、あるいは必要とされないこともある。ヒートシンク２０１の材料が炭化ケイ素である場合など、電気分離が必要になるときには、加熱要素２０７の被覆に類似した手法を温度センサ２０９に対して用いることができる。

加熱要素２０７は熱を生成するように設計されている。例えば、加熱要素２０７が抵抗加熱要素である場合には、加熱要素２０７に電力を供給して加熱要素２０７に熱を生成させることができる。加熱要素２０７により生成された熱は、ヒートシンク２０１へと消散する。図４は、温度センサ２０９および加熱要素２０７が、コントローラ４００に連結されているところを示したものである。コントローラ４００は３つの機能、すなわち、温度読取り、電力教示、および電力出力の機能を有している。コントローラ４００は温度センサ２０９から出力信号を受信し、この出力信号を利用して、ヒートシンク２０１の現在の熱プロファイルを作る。ヒートシンク２０１の現在の熱プロファイルを、ヒートシンク２０１の所望の熱プロファイルと比較する。その後コントローラ４００は、それに応じて加熱要素２０７に対する出力電力を調節する。信号出力制御のフィードバックループを通じて、コントローラ４００は現在の熱プロファイルを所望の熱プロファイルと合致するように調整する。ヒートシンク２０１の所望の熱プロファイルは、上で説明したように、ガラスリボン部分（図１の１２１）の温度または厚さプロファイルによって決定される。

図２では、ヒートシンク２０１は平坦な長方形のプレートとして図示されている。代わりの実施形態において、ヒートシンク２０１、すなわちガラスリボン部分（図１の１２１）と向かい合わせの関係となるヒートシンク２０１表面は、ヒートシンク２０１とガラスリボン部分（図１の１２１）との間の放射形状係数を最大にするために、非平坦形状、例えば湾曲した形状を有するものとしてもよい。放射形状係数は、ガラスリボン部分（図１の１２１）の表面を離れてヒートシンク２０１の表面へと到達する、熱エネルギーの割合であり、専らヒートシンク２０１とガラスリボン部分（図１の１２１）との幾何学的考察から決定される。ヒートシンク２０１の厚さは、ヒートシンクの材料の伝導率に依存する。一般に、ヒートシンクの材料の熱伝導率が低くなればなるほど、ヒートシンクの厚さを薄くする必要がある。例えば、窒化ケイ素で作られたヒートシンクは、炭化ケイ素で作られたヒートシンクの半分の厚さで、炭化ケイ素と同等の熱流束（ｑ）を供給し得る。ここでｑ＝ＫΔＴ／Ｘであり、Ｋは熱伝導率、ΔＴは温度差、そしてＸは基板の厚さである。例えば、特定のｑを供給するために１インチ（２．５４ｃｍ）の厚さの炭化ケイ素が必要である場合には、同じｑを供給するために０．５インチ（１．２７ｃｍ）の窒化ケイ素が必要になるということになる。

図１を参照すると、ガラスシートを作製する方法は、上述したように、ガラスリボン１１３を成形するステップを含む。ガラスリボン１１３を成形している間、熱をガラスリボン部分１２１からヒートシンク２０１へと放射によって移動させるように、ヒートシンク２０１をガラスリボン１１３の部分１２１に隣接して位置付ける。ヒートシンク２０１は本質的に、ガラスリボン部分１２１に対してヒートダンプとしての機能を果たす。ガラスリボン部分１２１の温度は典型的に、ガラスが粘性挙動を呈する温度であり、一方ヒートシンク２０１の温度は、ガラスリボン部分１２１の温度よりも低い。ガラスリボン部分１２１の位置は典型的には楔底部１０７の近傍（楔底部１０７の上方または下方）であり、この位置ではガラスは依然として粘性状態にある可能性が高い。ヒートシンク２０１の幅は、ヒートシンク２０１がヒートダンプとしての機能を果たす際に対象とする、ガラスリボン部分１２１の幅を決定する。典型的には、ヒートシンク２０１の幅はガラスリボン１１３の幅と同等であるが、他の例においては、ガラスリボン１１３の幅より短くてもよいし、あるいは長くてもよい。

ヒートシンク２０１はガラスリボン部分１２１から熱を差別的に吸収する。この差別的な吸収はヒートシンク２０１の熱プロファイルによって決定され、ヒートシンク２０１の熱プロファイルは上で説明したように、加熱要素２０７により、そして随意的には管１２０からの冷却流体ジェットにより、制御することができる。特定の実施形態において、ヒートシンク２０１の熱プロファイルは、ガラスリボン１２１の異なるエリアから、そのエリアのガラスの厚さに反比例する量の熱をヒートシンク２０１へと移動させるような熱プロファイルである。特定の実施形態において、ヒートシンク２０１の熱プロファイルは、ガラスリボン部分１２１のより薄いエリアからヒートシンクに移動される熱の方が、ガラスリボン部分１２１のより厚いエリアからヒートシンク２０１に移動される熱よりも多くなるようなの熱プロファイルである。最終結果は、ガラスリボン部分１２１の温度プロファイルまたは厚さプロファイルがより均一になるように、ヒートシンク２０１がガラスリボン部分１２１から熱を差別的に吸収するということであろう。

ガラスリボン１１３が成形部材１０１の楔底部１０７から離れると、変更された温度プロファイルまたは厚さプロファイルを有するガラスリボン部分１２１はガラスリボン１１３とともに移動する。新たなガラスリボン部分が以前のガラスリボン部分１２１から置き換わる。以前のガラスリボン部分１２１に関連して上で説明したのと同様に、ヒートシンク２０１を用いて新たなガラスリボン部分から熱を差別的に吸収することができる。ガラスリボン１１３は連続的に楔底部１０７から離れていくため、このプロセスを、ヒートシンク２０１に隣接して位置付けられる全ての新たなガラスリボン部分に対して繰り返してもよい。特定の実施形態においては、１つのセンサまたは複数のセンサを導入して、リボンがヒートシンクの熱視野内に入る前にヒートシンクの上方でガラスリボンの厚さを監視し、そしてガラスリボンの幅を横切る厚さ分布情報を加熱要素および／または冷却流体管の制御システムに送って、ヒートシンクの温度分布を優先的に調整する。こうして、ガラスリボンがヒートシンクの熱視野を通過するときに、ガラスリボンの温度および／または厚さを効果的に調整する。

成形された熱プロファイルを有するヒートシンク２０１は、ガラスリボン部分１２１の厚さを制御するために単独で使用してもよい。あるいは、成形された熱プロファイルを有するヒートシンク２０１を、管１２０からの冷却流体ジェットとともに使用して、ガラスリボン部分１２１の厚さを制御してもよい。前に説明したように、冷却流体ジェットはヒートシンク２０１の熱プロファイルの形状に影響を与えるであろうが、この影響は全体的な性質のものとなり得、一方加熱要素２０７は、熱プロファイルの形状を微調整するものとして信頼に値するであろう。管１２０は、米国特許第３，６８２，６０９号明細書に記述されている流体導管に類似したものでもよく、また流量計（図示なし）と制御弁（図示なし）とを介してマニホールド（図示なし）に接続されたものでもよい。管１２０によって供給される流体は空気でもよい。ヒートシンク２０１は、米国特許第３，６８２，６０９号明細書の中の介在する壁の代わりに使用される。ガラスリボン部分１２１の厚さ制御を達成するためにヒートシンク２０１の熱プロファイルを成形するには、ガラスリボン部分１２１の温度分布または厚さプロファイルに関するいくらかの情報が必要となることに留意されたい。これは、ガラスリボン部分１２１上でのアクティブ計測を含むものでもよいし、あるいはプロセス設定およびパラメータの特定の組を用いて得られる過去データに基づくものでもよい。

ヒートシンク２０１は、ガラスリボン部分１２１の幅を十分に含む幅を有している単一のユニットでもよく、このときガラスリボン部分１２１の幅は、ガラスリボン１１３の幅Ｗと同一でもよいし、または異なっていてもよい。あるいは、ヒートシンク２０１はモジュール式構造を有するものでもよく、この場合複数のモジュールを互いに隣り合わせで配列して所望の幅のヒートシンク２０１を形成してもよい。あるいは、ガラスリボン１１３の厚さ制御を必要とする部分のみに、複数のモジュールを別々に配列してもよい。

特定の実施形態においては、少なくともガラスリボンに面しているヒートシンク表面の部分がヒートシンクの熱視野の範囲内においてガラスリボンの対応するエリアよりも高温を有するように、ヒートシンクの温度を制御することも可能である。こういった実施形態では、熱がヒートシンクからガラスリボンへと移動することで、曝されたエリアの温度とガラスの粘度とが効果的に上昇し、ガラスリボンが延伸されている間にその厚さが減少する。

本発明を、限られた数の実施形態を参照してこれまで説明してきたが、本書において開示した本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態を考案できることは、本開示から利益を得ている当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されるべきである。

１０１ 成形部材
１１３ ガラスリボン
１２０ 管
１２１ ガラスリボン部分
２０１ ヒートシンク
２０７ 加熱要素
２０９ 温度センサ

Claims (11)

1. ヒートシンクと複数の加熱要素を用いてガラスシートを製造する方法であって、
   （Ａ）ガラスリボンを、該ガラスリボンの少なくとも一部分が粘性挙動を示す温度で提供するステップ、
   （Ｂ）前記ヒートシンクの特定のエリアをそれ以外のエリアと比較して高温としつつ前記ヒートシンクの他のエリアをそれ以外のエリアと比較して低温となるように、前記複数の加熱要素の各々の出力を選択的に調整することにより、前記ヒートシンクの熱プロファイルを成形するステップ、および、
   （Ｃ）前記ステップ（Ｂ）で生成した前記ヒートシンクの熱プロファイルに基づいて、熱の少なくとも一部分をヒートシンクに差別的に吸収することにより、前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分から前記ヒートシンクへと熱を移動させるステップであって、前記差別的な熱吸収は、前記ガラスリボンの一部分に対して遮られないヒートダンプを提供するように前記ヒートシンクの連続した表面が前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分に隣接して位置する間に生じるものである、前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分から前記ヒートシンクへと熱を移動させるステップ
   を含んでなる方法。
2. 前記ステップ（Ｂ）は、前記ヒートシンクに埋め込まれた加熱要素を用いて該ヒートシンクの熱プロファイルを成形することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記ステップ（Ｃ）において前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分のうちのより薄いエリアから移動される熱の方が前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分のうちのより厚いエリアから移動される熱よりも多くなるように、前記ステップ（Ｂ）において前記各加熱要素の前記出力が選択的に調整されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記ステップ（Ｃ）において前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分のうちのより高温のエリアから移動される熱の方が前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分のうちのより低温のエリアから移動される熱よりも多くなるように、前記ステップ（Ｂ）において前記各加熱要素の前記出力が選択的に調整されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
5. （Ｄ）前記ヒートシンクの前記熱プロファイルを監視し、さらに該監視の結果を利用して、前記ステップ（Ｂ）において前記各加熱要素の前記出力を選択的に調整するステップ、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
6. 前記ステップ（Ｃ）において、前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分が、楔底部の近傍にあることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
7. ガラスシートを製造するための装置において、
   楔底部を有する楔形部分を備えた、ガラスリボンを成形するための成形部材であって、前記楔底部で溶融ガラスの分離流が融合して前記ガラスリボンを成形する、成形部材、
   前記ガラスリボンの少なくとも一部に対して遮られないヒートダンプを提供する連続した表面を有するヒートシンクであって、該ヒートシンクが前記ガラスリボンの前記少なくとも一部分から熱を吸収することができるように、前記楔底部の近傍に位置付けられる、ヒートシンク、
   前記ヒートシンクに接触している、または前記ヒートシンクに隣接している、複数の加熱要素であって、前記ヒートシンクの熱プロファイルを成形するように動作可能な、複数の加熱要素、および、
   前記ヒートシンクの特定のエリアをそれ以外のエリアと比較して高温としつつ前記ヒートシンクの他のエリアをそれ以外のエリアと比較して低温となるように、前記複数の加熱要素の各々の出力を選択的に調整することにより、前記ヒートシンクの熱プロファイルを成形するように構成されたコントローラ、
   を備えてなる装置。
8. 前記ヒートシンクに連結された、前記ヒートシンクの前記熱プロファイルを監視するための複数の温度センサをさらに備えていることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 前記コントローラが、さらに、前記各加熱要素の出力を前記各温度センサの出力に基づいて選択的に調整するものであることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記ガラスリボンが前記ヒートシンクの熱視野内に入る前に該ガラスリボンの厚さ分布情報を集めるためのセンサをさらに備え、該厚さ分布情報が、前記各加熱要素の出力を選択的に調整するために前記コントローラに送られることを特徴とする請求項７記載の装置。
11. 前記ヒートシンクが、該ヒートシンクの動作温度で炭化ケイ素の少なくとも１／３の熱伝導率を有するセラミック材料を含むプレートであることを特徴とする請求項７から１０いずれか１項記載の装置。

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