JP5802266B2 - 製造後のガラス容器の熱的強化ステーション用底面冷却ノズル - Google Patents

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関連特許出願の確認
本特許出願は、２０１０年５月２５日出願の「Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許仮出願第６１／３２８，０４３号、および２０１１年５月２４日出願の「Ｂａｓｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｎｏｚｚｌｅ ｆｏｒ ａ Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，７６５号の優先権を主張するものであり、これらの特許出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

本出願は、７つの他の同時出願の同時係属特許出願、すなわち「Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，６２８号、「Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，６４９号、「Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｕｂｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，６６８号、「Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｕｂｅ Ｎｏｚｚｌｅ ｆｏｒ
ａ Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，６８８号、「Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｈｒｏｕｄ ｆｏｒ ａ Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，７４４号、「Ｂｏｔｔｏｍ Ｃｏｏｌｅｒ ｆｏｒ ａ Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，７７９号、および「Ｐｏｓｔ−Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｎ ａ Ｃｏｎｖｅｙｏｒ」という名称の米国特許出願第１３／１１４，８０２号と関連するものであり、これらのすべてが本特許出願の譲受人に譲渡されており、これら７つの特許出願のそれぞれが、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に、強化されたガラス容器の製造に関し、より具体的には、ガラス容器の製造ラインにおいて、ホットエンドとコールドエンドの中間位置でガラス容器を熱的に強化するための装置における底面冷却ノズルの構造および動作に関する。

瓶などのガラス容器に使用される、２つの広義の範疇のガラス、すなわち「硬質」ガラスおよび「軟質」ガラスがある。ホウ珪酸ガラスとも称される「硬質」ガラスは、シリカおよび酸化ホウ素で作製され、非常に高温度を必要とし、形成するのがより困難であり、優れた熱応力特性を有するが、製造するのに軟質ガラスを上回るコストがかかる。「軟質」ガラス、またはソーダ石灰もしくはソーダ石灰ケイ酸塩のガラスは、ソーダ、石灰、シリカ、アルミナ、および少量の清澄剤で作製され、低温で製作され得て、形成するのがより簡単で、より安く製造されるが、熱応力特性は硬質ガラスほど優れていない。「軟質」ガラスは、より普及しているタイプのガラスであり、ガラス容器に一般的に使用される。コスト上の理由で、今日のガラス容器は、溶融ガラスを吹込み型の中でガラス容器へと成形することにより、主としてソーダ石灰ガラスで作製される。

ガラス容器は、３つの部分、すなわちバッチハウス、ホットエンド、およびコールドエンドを有する製造工程で作製される。バッチハウスは、ガラスの原料（一般に砂、ソーダ灰、石灰石、カレット（破砕されたリサイクルガラス）および他の原料を含む）が準備されてバッチへと混合される場所である。ホットエンドは炉から始まり、バッチ材料が炉の中で溶融ガラスへと溶解され、炉から溶融ガラス流が流れる。

溶融ガラスはゴブと称されるガラスの円筒に切断され、これが重力によってブランク型の中へ落下する。ブランク型では、金属プランジャを使用してガラスゴブをブランク型に押し込む、またはガラスゴブを下からブランク型の中へ吹き込むことにより、パリソンと称される前段階の容器が形成される。パリソンは、逆さにされて型に移され、そこで容器の形状へと吹込み成形される。ホットエンドは、不均一な冷却に起因する応力のために容器のガラスが脆弱になるのを防止する焼きなまし工程も含む。焼きなまし工程は、均一な冷却を達成するために、焼きなまし炉すなわちガラス焼きなまし炉を使用して容器を加熱し、次いで２０から６０分間にわたってゆっくりと冷却するのに用いられる。この焼きなまし工程は、例えば本特許出願の譲受人に譲渡されたＦｕｌｌｅｒの米国特許第３，４６３，４６５号に説明されており、同特許は参照によって本明細書に組み込まれる。このようなガラス器のガラス焼きなまし炉は、一般的には互いに端と端を接続された複数のトンネル画定モジュールを有し、トンネルを通って延在する上側走路を有する循環式コンベヤを伴う。これらのモジュールのそれぞれが、コンベヤの上側走路の下の空気循環チャンバと、入口溝および出口溝を有するプレナムチャンバを画定する上部と、吸気開口を通して空気を引き込み、排気溝から前記コンベヤの上側走路を通して空気循環チャンバの中へ高速で放出する換気手段とを有する。

ガラス容器製造工程のコールドエンドにおける装置は、容器が合格品質であると確認するために容器を検査する。すべてのガラス容器が、一般にビリと称されるガラス中の小さなひび割れ、ストーンと称される異質包含物、ブリスタと称されるガラス中の泡、および過度に薄い壁を含む様々な欠陥に関して、製造後に自動機械で検査される。供試体のガラス容器は、ガラス容器の強度および硬度などの特性を確認するために、一般的には破壊試験も受ける。

本特許出願の譲受人は、これらのガラス容器がまだ吹込み型の中にある間に、これらをホットエンドにおいて部分的に熱的強化するための工程を開発した。応力を除去するために、もっぱらガラス焼きなまし炉の中でのガラス容器の焼きなましに頼るのではなく、ガラス容器の壁の端から端まで意図的に導入された応力プロファイルを有する熱強化されたソーダ石灰ガラス容器を製作するために、ガラス容器の外壁および内壁の両方が、ガラス焼きなまし炉に移動するのに先立って、ホットエンドにおいて吹込み型の中で冷却される。

この工程は、最初に吹込み型の中で生じ、吹込み成形されたガラス容器の仕上げから吹込みヘッドがわずかに離され、ガラス容器の外部を冷却するために吹込み型の中の通路を通して冷却用空気を吹き付けるのと同時に、ガラス容器の内部を冷却するためにガラス容器の中で吹込み管が上下に振動される。次いで、形成されたガラス容器は、形成ステーションから口板冷却位置に移動され、ここでは、ガラス容器の外面を冷却するために、冷却囲い板または「缶」でガラス容器の外部を囲んでそこを通る冷却用空気を利用し、同時に、ガラス容器の内面を冷却するためにガラス容器の中に延在する振動冷却管が使用される。

この冷却工程により、ガラス容器の内壁および外壁の両方に圧縮応力が生じ、ガラス容器の壁の内部に引張り応力が生じる。そのために、ガラス容器の熱エネルギーは、ガラス容器がコンベヤ上に置かれる以前に、十分に焼きもどされる点まで低減され、したがってガラス容器に欠陥をもたらすことなくさらなる冷却を迅速に行なうことができる。次のコンベヤ冷却は、部分的に冷却されたガラス容器を従来型のガラス焼きなまし炉に供給するのに先立って冷却トンネルの中で遂行されてよい。

上記で参照された、改善された冷却技術を用いて製作される熱的に強化されたソーダ石灰ガラス容器は、実質的により強く、より耐久性があり、機械的な負荷もしくは取扱いまたは突然の温度変化の下でも、壊れる可能性が非常に低い。上記で簡潔に論じられた改善は、Ｍｕｎｇｏｖａｎらの米国特許第６，７０５，１２１号、Ｈｙｒｅらの米国特許第６，７６６，６６４号、Ｈｙｒｅらの米国特許第６，７６６，６６５号、Ｈｙｒｅらの米国特許第６，７７６、００９号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，７６６，０１０号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，７８２，７１９号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，８０７，８２６号、Ａｎｈｅｙｅｒらの米国特許第６，８０７，８２７号、Ｆｅｎｔｏｎらの米国特許第６，８０７，８２９号、Ｆｅｎｔｏｎらの米国特許第６，８１０，６９０号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，８１３，９０５号、Ｆｅｎｔｏｎらの米国特許第６，８２３，６９６号、Ｐｉｎｋｅｒｔｏｎの米国特許第６，８５４，２９２号、Ｄｉｅｈｍらの米国特許第６，８５７，２９１号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，８５７，２９２号、Ｆｅｎｔｏｎの米国特許第６，８６５，９１０号、Ｈｙｒｅらの米国特許第７，４８７，６５０号、およびＨｙｒｅらの米国特許出願第１１／８９０，０５６号でより詳細に説明されており、これらの特許および特許出願のすべてが本特許出願の譲受人に譲渡されており、すべてが参照によって本明細書に組み込まれる。

瓶詰め産業は、絶え間なくコスト削減に注目しており、この注目は、ガラス容器の重量軽減に対する強い要求を含んでいる。ガラス容器の重量を軽減すると、作製するのに必要な原料のコストが低下するのに加えて、ガラスを加熱するのに必要なエネルギー（および形成されたガラス容器から取り除かれなければならない熱量）も低減する。ガラス容器の重量がより軽ければ、輸送コストも削減することができ、空になったとき、再利用または廃棄する材料がより少なくなる。

元来のガラスは非常に強いものであるが、形成する工程の間に応力集中が導入される。望ましくない応力を除去するために寸法形状を大きくしてガラス容器の形状を最適化することができるが、ガラス容器の重量をより軽くすれば、必然的に壁がより薄くなる。既知のガラス容器製造工程を用いて、より軽い重量ガラス容器が製作されるとき、必然的に、他のすべての要因が等しければ、より軽いガラス容器は、より重い（より厚い壁の）ガラス容器ほど強くない。

したがって、本発明が、改善された工程によって製作されたガラス容器の強度の向上をもたらす、改善されたガラス容器製造工程を提供することが望ましい。ガラス容器の強度のこの向上が、あらゆる設計の寸法形状のガラス容器に対して得られることも望ましい。改善されたガラス容器製造工程が、従来型の軽くないガラス容器と少なくとも同一の強度を有する、より軽いガラス容器の作製を可能にすることがさらに望ましい。

改善されたガラス容器製造工程が、既存のガラス容器製造ラインに適合可能であることがさらに望ましい。さらに、改善されたガラス容器製造工程が、ガラス容器製造ラインのホットエンドで既存のＩＳ機の交換または再構成のいずれも必要としないことが望ましい。改善されたガラス容器製造工程で、ガラス容器の硬度特性の変更が、化学的強化方法を用いる必要性なしに達成されることも望ましい。

改善されたガラス容器製造工程に使用される装置は、耐久性と長寿命の両方を備えた構造にする必要があり、また、その動作寿命を通じて、ユーザによる保守整備を、ほとんど、またはまったく不要にするべきである。また、この装置の市場訴求力を高めるために、この装置は、ガラス容器の製造において従来型のガラス容器製造に対する十分な利点を提供するべきであり、それによって、可能な限り広範な市場を得る。最後に、いかなる重要な相対的不都合も招くことなく前述の利点のすべてが達成されることも、目標の一つである。

上記で論じられた背景技術の短所および制約は、本発明によって克服される。本発明により、ガラス容器を熱的に強化するための斬新な底面冷却ノズルを有する装置は、製造後のガラス容器の熱的強化工程を、ガラス容器が、ガラス製造ラインのホットエンドで形成された後に（ホットエンドは、溶融ガラスのゴブからガラス容器を形成するＩＳ機を含んでいる）、ガラス製造ラインのコールドエンドの前に遂行し、コールドエンドでは、完成したガラス容器が任意選択でコーティングされ、次いで検査される。本発明によって実行される製造後のガラス容器の熱的強化工程は、ガラス焼きなまし炉の中でガラス容器が従来の焼きなまし工程で徐々に冷却される従来型の焼きなまし動作に代わるものである。

ＩＳ機で形成された５００℃から６００℃の温度のガラス容器は、おおよそ６２０℃とおおよそ６６０℃の間の均一な温度に加熱する特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉を通って運ばれ、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉を出る。特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉は、ガラス容器を通すときに加熱することを除けば、焼きなましのガラス焼きなまし炉に構造的に類似している。ガラス容器は、適切な圧縮応力を得るために、少なくともおおよそ６２０℃でなければならず、また、より高温では変形する可能性があるので、おおよそ６６０℃以下でなくてはならない。

ガラス容器は、所望の温度範囲に加熱された後、ガラス容器のすべての領域を含む外面および内面がガラス容器に用いられるガラスの歪み点を下回る温度まで同時に冷却される、独特かつ急速な熱的強化の冷却工程を施される。好ましくは、ガラス容器は、この急速な熱的強化の冷却工程で、おおよそ４００℃とおおよそ４５０℃の間の温度範囲に冷却される。

好ましい実施形態では、急速な熱的強化の冷却工程は、それぞれのガラス容器を、頂部および底部の両方が開かれている円筒状の冷却囲い板の中に配置することにより達成される。冷却囲い板の中に多数の小さな開口が配置されており、これを通して冷却用空気が吹き込まれて、冷却囲い板の内部にあるガラス容器の外面を冷却する。任意選択で、冷却囲い板は、ガラス容器の外面上に向けられた冷却用空気のジェットを「吹きつける」ために回転され、かつ／または振動されてよい。各冷却囲い板の底部の近くに配置されたノズルが、冷却用空気を上方へ吹き込んで、冷却囲い板の内部に配置されたガラス容器の底面を冷却する。あるいは、各冷却囲い板の壁の近くでガラス容器の下に開いている円形の間隙から冷却用空気を吹き込む環状の底面冷却器が、冷却ノズルの代わりに使用されてもよい。底部にノズルを有する冷却管が、ガラス容器の中へ下降され、上下に振動されて、冷却囲い板の内部にあるガラス容器の内面を冷却してよい。これらの冷却動作のすべてが同時に行なわれ、したがって、ガラス容器全体の温度が急速に下降される。

次いで、ガラス容器は、冷却囲い板から取り出され、次いで、ファンの配列または群の下にある、または隣接したコンベヤ上に配置され、製造ラインのコールドエンドに入るのに先立って必要に応じてさらに冷却されてよい。代わりに、ガラス容器をさらに冷却するために、ガラス焼きなまし炉の追加の部分が使用されてもよい。

代替実施形態では、ガラス容器は、ガラス容器製造ラインで、ホットエンドとコールドエンドの中間のコンベヤ上にある間に熱的に強化される。別の代替実施形態では、全体の製造工程を通って冷えている、焼きなまされて完成したガラス容器が、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中で高温に再加熱されてよく、次いで、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程をガラス容器に対して遂行してよい。業務上の理由で既存のガラス容器製造ラインを変更することができないとき、これは代替形態になり得る。

したがって、本発明が、この工程によって製作されたガラス容器の強度の向上をもたらす、製造後の熱的強化工程においてガラス容器を熱的に強化するための装置における底面冷却ノズルを教示することが理解され得る。ガラス容器の強度のこの向上は、あらゆる設計の幾何学的形状のガラス容器に対して本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程によって得られる。製造後のガラス容器の熱的強化工程は、従来型の軽くないガラス容器と少なくとも同一の強度を有する、より軽いガラス容器の製造を可能にする。

本発明によって実施される、製造後のガラス容器の熱的強化工程は、既存のガラス容器製造ラインのすべてではないにしても大部分に対して十分に適応可能である。さらに、製造後のガラス容器の熱的強化工程は、ガラス容器製造ラインのホットエンドで既存のＩＳ機の交換または再構成のいずれかを必要とすることがない。製造後のガラス容器の熱的強化工程は、ガラス容器の硬度特性を変更するのに、化学的強化方法を用いる必要性なしにガラス容器を強化する。

本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程に使用される装置は、耐久性と長寿命の両方を備えた構造にする必要があり、また、その動作寿命を通じて、ユーザによる保守整備が、ほとんど、またはまったく不要なはずである。本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程によってもたらされる利点は、その市場訴求力を実質的に強化し、それによって、同容器に、可能な限り広範な市場を与える。最後に、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程の前述の利点および目標のすべてが、いかなる重要な相対的不都合も招くことなく達成される。

本発明のこれらおよび他の利点は、図面を参照すると最もよく理解される。

ガラス容器の側壁の厚さに対してプロットされた最適な応力放物線を表すグラフである。 温度に対してプロットされた粘度を表すグラフである。 本発明によって実施される、製造後のガラス容器の熱的強化工程を示す流れ図である。 製造後のガラス容器の熱的強化法を施されようとしている再加熱されたガラス容器を示す概略断面図であり、ガラス容器の下には、円筒状の冷却囲い板および底面冷却ノズルが配置されており、ガラス容器の上には、下端にノズルを有する冷却管が配置されている。 円筒状の冷却囲い板の内側で、冷却囲い板の中に配置された底面冷却ノズルの上に配置された図４のガラス容器を示す概略図であり、下端にノズルを有する冷却管が、ガラス容器の内側に配置されていて、製造後のガラス容器の熱的強化法を遂行する。 円筒状の冷却囲い板の内側で、冷却囲い板の中に配置された底面冷却ノズルの上に配置された図４のガラス容器を示す概略図であり、下端にノズルを有する冷却管が、ガラス容器の内側に配置されていて、製造後のガラス容器の熱的強化法を遂行する。 図５および図６に示された冷却囲い板を斜め上から見た等角図である。 図５から図７に示された冷却囲い板の側面図である。 図５から図８に示された冷却囲い板の上面図である。 図５から図９に示された冷却囲い板の第１の断面図である。 図５から図１０に示された冷却囲い板の第２の断面図である。 図１０に示された冷却囲い板の一部分の拡大図である。 図５および図６に示された管の冷却ノズルを斜め上から見た等角図である。 図５、図６、および図１３に示された管の冷却ノズルの上面図である。 図５、図６、図１３、および図１４に示された管の冷却ノズルの断面図である。 図５および図６に示された底面冷却ノズルを斜め上から見た等角図である。 図５、図６、および図１６に示された底面冷却ノズルの上面図である。 図５、図６、図１６、および図１７に示された底面冷却ノズルの断面図である。 製造後のガラス容器の熱的強化工程の冷却部分を遂行するための、製造後のガラス容器の熱的強化装置の分解等角図である。 図１９に示された製造後のガラス容器の熱的強化装置の側面図であり、再加熱されたガラス容器を製造後のガラス容器の熱的強化装置に供給するための供給コンベヤの遠位端ならびに製造後のガラス容器の熱的強化装置によって排出された熱的に強化されたガラス容器を運ぶための排出コンベヤの近位端も示す。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 再加熱されたガラス容器に施す、製造後のガラス容器を熱的に強化するのに用いられる熱的強化法の動作の順序を示す、製造後のガラス容器の熱的強化装置の一部分および供給／排出のコンベヤの終端の側断面図である。 図１９に示された製造後のガラス容器の熱的強化装置の取出し用はさみ道具の稼動組立体の等角図である。 図１９に示された製造後のガラス容器の熱的強化装置の冷却管の稼動組立体の平面図である。 図１９および図２０に示された、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程の冷却部分の、それぞれが２つの容器を冷却するための２つの冷却囲い板機構において、一方が上昇され、他方が下降されている様子を示す等角図である。 冷却囲い板および底面冷却ノズルに冷却用空気を供給する伸縮機構を示す、図３１に示された冷却囲い板機構の部分切取り断面図である。 冷却囲い板および底面冷却ノズルに冷却用空気を供給する伸縮機構を示す、図３１に示された冷却囲い板機構の部分切取り断面図である。 冷却囲い板および底面冷却ノズルに冷却用空気を供給する伸縮機構を示す、図３１に示された冷却囲い板機構の部分切取り断面図である。 冷却囲い板および底面冷却ノズルに冷却用空気を供給する伸縮機構を示す、図３１に示された冷却囲い板機構の部分切取り断面図である。 再加熱されたガラス容器を図１９および図２０に示された冷却管の稼動組立体へ配送するための供給コンベヤが通って延在している、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉を示す等角図である。 冷却管の稼動組立体および口板と、排出コンベヤと、押込み機構と、図３６の反対側から見た特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の一部分とを示す等角図である。 図３６に示された冷却管の稼動組立体および特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の一部分を示す上面図である。 図５から図１１に示された冷却囲い板の底に取り付けるための代替実施形態の底面冷却器を斜め上から見た等角図である。 図３９に示された代替実施形態の底面冷却器の上面図である。 図３９および図４０に示された代替実施形態の底面冷却器の断面図である。 図５から図１２に示された冷却囲い板の底部における図３９から図４１に示された代替実施形態の底面冷却器の断面図である。 代替実施形態の製造後のガラス容器の熱的強化装置および方法の概略断面図であり、空気浸透性のコンベヤ上のいくつかのガラス容器の上に取り付けられた冷却囲い板および冷却管と、冷却囲い板および冷却管の下のガラス容器の下に配置され、概略的に描かれた底面冷却装置とを示す。 図４３に示された代替実施形態の製造後のガラス容器の熱的強化装置および方法の概略断面図であり、空気浸透性のコンベヤ上のいくつかのガラス容器の上に下降された冷却囲い板および冷却管と、ガラス容器を冷却する、冷却囲い板および冷却管の下のガラス容器の下に配置された冷却装置とを示す。

本発明によって実施される、製造後のガラス容器の熱的強化または熱硬化の方法の例示的実施形態について論じるのに先立って、本発明によって用いられる原理のいくつかの簡潔な議論が提供されることになる。ガラス容器の熱的強化は、ガラス容器の内面および外面を、内面および外面の温度がガラス遷移温度未満になるまで急速に冷却し、それによって、ガラス容器の表面構造を「凍りつかせる」一方で、内部のガラスは、その温度がガラス遷移温度に到達するまで流れ続けることを可能にし、次いでガラス容器を室温まで冷却する。ガラス容器が室温に達したとき、ガラス容器の内面および外面は圧縮状態にあり、ガラス容器の壁の内部は引張り状態にあるはずである。したがって、適切に制御された冷却工程では、ガラス容器の壁の厚さに沿った応力は、外壁における圧縮から、壁の内部で引張りとなり、内壁では圧縮へと変化するはずであって、半径方向の正味の応力は、極めて小さい、またはゼロである。

図１は、ガラス容器の外壁における圧縮から、（壁の中間点を含む）壁の内部で引張りとなり、ガラス容器の内壁における圧縮へと、ガラス容器の壁の全体を通して変化する理想的な理論上の応力分布を表す応力放物線を示す。ガラスの端から端までの応力プロファイルは、理想的には放物線の形状であり、横軸の下の面積と横軸の上の面積とが等しく、表面の圧縮の合計が挟まれた部分の引張りと釣り合って、総応力がゼロになる。理想的には、表面の圧縮区域の厚さは、一般に、それぞれの側でガラス壁の合計の厚さの２１％であり、したがって４２％が圧縮で５８％が引張りとなる。最大の引張りレベルは、一般に、表面圧縮応力の半分である。

ガラス容器の内面および外面に与えられる圧縮応力レベルは、通常は−２０ＭＰａと−６０ＭＰａの間の範囲である。焼きなまされたガラスに関する工業規格レベルは０ＭＰａ（±５ＭＰａ）であり、熱的に強化されたガラスについては−２４ＭＰａから−５２ＭＰａであり、強化ガラスについては−６９ＭＰａから−１０３ＭＰａであって、安全ガラスについては−１０３ＭＰａから−１５２ＭＰａである。本発明によって実施される、製造後のガラス容器の熱的強化工程は、１０から３０ＭＰａの内部引張り応力をもたらす２０から６０ＭＰａの外側圧縮応力を有するガラス容器を製作することができる。

ガラス容器の内面および外面にこのような圧縮応力レベルを有する均衡のとれた応力プロファイルを実現するためには、両方の表面を均一に冷却する必要がある。薄い区間では、内面および外面と中核の間で大きな温度差を得るのが難しいために、調節するのが最も困難である。薄い区間では、厚い領域より大きな伝熱係数が必要である。

図２は、示された温度対粘度のグラフを有する一般的なガラス容器のいくつかの主要な温度依存特性を示す例示の温度対粘度のグラフを示す。ガラス容器は、十分に送風されて型から取り出された後も、一般におおよそ７４８℃である軟化点６０より低い温度にとどまっていなければならない。ガラス容器のガラス材料は、高粘度液の範囲の特性６２によって示された軟化点６０より高い温度では、高粘度液である。ガラス容器は、成形工程に続いて、従来型のガラス焼きなまし炉の中で、ガラス容器のガラスが粘弾性の特性を示す、より広いガラスの粘弾性範囲６６にあるガラス遷移の範囲６４にわたって徐々に冷却することにより、焼きなまされる。ガラス遷移範囲６４は、ガラス容器のガラスが、過冷却された液体から固体になる温度の範囲である。

焼きなまし点６８は、ガラス遷移範囲６４の中に示され、ガラス容器の応力が、一般的には数分である選択された所定の期間で緩和される温度を表す。一般的なガラス容器については、焼きなまし点６８の温度は、一般におおよそ５５５℃でよい。おおよそ５５０℃未満の温度では、ガラス容器の応力を緩和するのに、数分ではなく数時間かかることになる。選択された焼きなまし点６８より高いガラス遷移範囲６４の温度では、ガラス容器の応力を緩和するのにかかる時間がより短くなるはずである。ガラス容器の応力は、歪み点７０未満の温度に冷却することによって固定され、歪み点７０は、一般におおよそ５３２℃であるが、ガラス容器を作製するのに用いられる特定のガラス配合成分次第で、おおよそ４８０℃まで下げることができる。これらの温度は、ガラス容器のより薄い領域より一般的にはゆっくりと冷える最も厚い領域についても守られなければならないことに留意されたい。

次に図３を参照すると、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程が、ホットエンド工程７６とコールドエンド工程７７の中間にある熱的強化工程７５を示す流れ図に示されている。工程は、溶融ガラスを作るのに用いられる材料が炉の中で一緒に溶解される、ガラス材料を溶解するステップ７８で始まる。溶融ガラスは、ゴブをブランク型に分配するステップ７９で溶融ガラスがＩＳ機のブランク型またはパリソン型に分配されることで始まるホットエンド工程７６に供給される。パリソンは、ブランク型の中でパリソンを形成するステップ８０で、パリソン型の中で形成される。

パリソンを吹込み型の中の配置してガラス容器に送風するステップ８１で、パリソンが、吹込み型の中に配置され、送風される。送風されたガラス容器は、最初に、吹込み型の中のガラス容器を冷却するステップ８２で、型の中で軟化点未満に冷却され、ホットエンド工程７６の作業はステップ８２で終了する。次いで、高温のガラス容器は、ガラス容器をガラス焼きなまし炉のコンベヤに移動するステップ８３で、ガラス焼きなまし炉コンベヤに移動され、従来の工程では、従来のガラス容器焼きなまし工程を構成する制御された加熱および冷却が、ここで始まることになる。しかし、図３に示されるように、高温のガラス容器は、代わりに、本発明によって実施される熱的強化工程７５に施される。

熱的強化工程７５に入る高温のガラス容器（この時点では一般に５００℃から６００℃である）は、ガラス容器を特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中でより高温度に再加熱するステップ８４を最初に施される。特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉は、従来型のガラス焼きなまし炉より高温であり、例えば入口でおおよそ６００℃、出口でおおよそ７１５℃に設定されてよい。本明細書に示された実例では、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の長さは１６フィート（４．９ｍ）でよく、４つの独立した温度制御区域を有してよい。

特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中のガラス容器によって費やされる一般的な時間は、おおよそ２分３０秒から３分３０秒であり、ガラス容器は、おおよそ６２０℃とおおよそ６８０℃の間の温度に（しかし、常に軟化点温度未満に）加熱されることになる。この温度範囲が選択される理由は、ガラス容器がおおよそ６２０℃より低い温度であると適切な圧縮応力を達成することができず、ガラス容器がおおよそ６８０℃より高い温度であると変形する恐れがあるためである。

特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中でガラス容器をより高い温度に再加熱するステップ８４に続いて、再加熱されたガラス容器は、熱的強化の冷却工程８５を施され、ガラス容器は、歪み点未満に、好ましくはおおよそ４００℃とおおよそ４５０℃の間の範囲に冷却される。熱的強化の冷却工程８５では、一般的にはより長い冷却時間を要するより厚い領域を含めて、ガラス容器のすべての領域を歪み点未満に冷却する必要がある。この冷却は、熱的強化の冷却工程８５に含まれるステップの議論とともに、以下でより詳細に論じられることになる。

熱的強化の冷却ステップ８５に続いて、熱的強化工程７５は、ガラス容器をさらに冷却するステップ８６終了し、ステップ８６で、ガラス容器の温度は、おおよそ１００℃からおおよそ１５０℃に下げられる。ガラス容器をさらに冷却するステップ８６は、ガラス容器が熱的強化工程７５からコールドエンド工程７７へ移動するときに熱的に強化されたガラス容器を運ぶコンベヤの上に配置されたファン配列を使用して達成されてよい。

代わりに、製造後のガラス容器の熱的強化工程が、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中で、ガラス容器をより高い温度に再加熱するステップ８４を遂行するのにガラス焼きなまし炉の第１区間が用いられる既存のガラス容器生産ラインと一体化される場合には、ガラス焼きなまし炉の残りの区間が、ガラス容器をさらに冷却するステップ８６でガラス容器を冷却するのに用いられてよい。

別の代替形態は、熱的強化工程７５を、ガラス容器の製造作業と完全に分離した作業として用いるもので、熱的強化工程７５では、完成して十分に冷却されたガラス容器が、ガラス容器を特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中でより高い温度に再加熱するステップ８４で再加熱されることになり、熱的強化の冷却ステップ８５で強化され、次いで、ガラス容器をさらに冷却するステップ８６で冷却される。

熱的強化工程８５に戻って、この工程の好ましい実施形態は、図３に示されたステップで示される。ガラス容器を特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉の中でより高い温度に再加熱するステップ８４において、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉から来るガラス容器は、ガラス容器が取り上げられて冷却囲い板の上に持ち上げられるステップ８７で、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉から出て来るコンベヤベルトからはさみ道具で取り上げられ、冷却囲い板の上の位置に持ち上げられる。次に、冷却ノズルを有する冷却囲い板がガラス容器のまわりに上昇されるステップ８８で、冷却ノズルを有する冷却囲い板がガラス容器を取り巻くように上昇され、冷却管がガラス容器の中へ下降されるステップ８９で、冷却管がガラス容器の中へ下降される。

次いで、冷却用空気が冷却囲い板、冷却ノズル、および冷却管に供給されるステップ９０で、冷却用空気が冷却囲い板、冷却ノズル、および冷却管に供給され、一方、冷却囲い板が回転され、冷却管が振動されるステップ９１で、冷却囲い板が任意選択で回転され、冷却管が振動されて、ガラス容器の外面および内面を同時に冷却する。ガラス容器の外面の仕上げは、熱的強化の冷却ステップ８５の全体にわたって、はさみ道具のはさみ道具挿入物がガラス容器を支持して、伝導的に冷却されることに留意されたい。ガラス容器は、ガラス容器の内面と外面の温度が同時に下降されるステップ９２で、歪み点未満に、好ましくはおおよそ４００℃とおおよそ４５０℃の間の範囲に冷却される。この工程が、商用製造作業に用いられることを可能にするために、冷却時間は比較的速くするべきであり、したがって、一般的なガラス容器については、おおよそ１５秒未満からおおよそ２０秒までにするべきである。一般的な冷却時間は、重量が１５５グラムから２８４グラムのガラス容器については、それぞれ、おおよそ９秒からおおよそ１２．５秒であることが判明している。

ガラス容器が、歪みを設定するのに十分に冷却されたとき、冷却管が上昇されて冷却囲い板が下降されるステップ９３で、冷却管が上昇され、冷却囲い板および冷却ノズルが下降される。次に、熱的に強化されたガラス容器は、ガラス容器が排出コンベヤベルトまで下降されるステップ９４で、排出コンベヤベルトまで下降される。これで熱的強化の冷却ステップ８５が終了して、次いでガラス容器は、前述の、ガラス容器をさらに冷却するステップ８６に進む。

ガラス容器は、熱的強化工程７５に続いて、コールドエンド工程７７を適用するために、ガラス容器製造ラインのコールドエンド工程に供給されてよい。ガラス容器がコーティングされることになっている場合、ガラス容器の温度は、おおよそ１００℃と１５０℃の間になければならない。ガラス容器は、コールドエンドコーティングのステップ９５で、例えば滑らかな被覆を用いてコーティングされてよい。次いで、ガラス容器は、ガラス容器が検査領域に移動されるステップ９６で、検査領域に運ばれて、ガラス容器を検査するステップ９７で検査される（ガラス容器は、一般に、おおよそ２５℃と８０℃の間の低下された温度にある）。次いで、強化されたガラス容器が完成する終結ステップ９８に示されるように、熱的に強化されたガラス容器が完成する。

次に図４に移って、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程の主要な構成要素のいくつかが、ガラス容器１００とともに示されている。ガラス容器１００は、ガラス容器１００を再加熱した特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉（図示せず）からガラス容器１００を取り出したはさみ道具１０２により、製造後のガラス容器熱的強化工程の全体にわたって支持される。図４では、ガラス容器１００は、円筒状の冷却囲い板１０４の上に、また、冷却囲い板１０４の内部で頂部より底部の近くに配置された底面冷却ノズル１１０の上に、直接配置して示されている。遠位端に管ノズル１０８が配置されている冷却管１０６が、ガラス容器１００の上に管ノズル１０８が配置されて示されている。冷却囲い板１０４、底面冷却ノズル１０４、冷却管１０６、および管ノズル１０８のより詳細な説明が、図７から図１８とともに以下で提供されることになる。

次に図５および図６を参照して、製造後のガラス容器の熱的強化装置は、ガラス容器１００の底面を冷却するように冷却用空気を供給するために、ガラス容器１００の底面が底面冷却ノズル１１０上に配置されるように、ガラス容器１００が完全に冷却囲い板１０４の中へ下降して示されている。冷却囲い板１０４の垂直の開口１１２が、冷却用空気の流れを、ガラス容器１００の首および仕上げの上へ導き、角を成す開口１１４が、冷却用空気を、ガラス容器１００の首の下部、肩部、および本体の上へ導く。冷却囲い板１０４は、垂直の開口１１２および角を成す開口１１４からの冷却用空気のジェットを「吹きつける」ために任意選択で回転されてよく、回転は連続的なものまたは振動的なものである。

冷却囲い板１０４の孔パターン、冷却囲い板１０４の寸法（すなわち内径および外径）、開口１１２および１１４の数、開口１１２および１１４の直径、圧力設定、また、開口１１２および１１４が、半径方向である、かつ／または角を成すかどうかといったことのすべてが、ガラス容器１００の外面上の圧縮応力プロファイルを調整することによってガラス容器１００の強度を最適化するために変更され得る。このようにして、所望の要求性能が、耐破裂性、耐落下性、耐垂直荷重性、耐衝撃性、または耐熱衝撃性といった、いかなるタイプのものであろうと、強度が最大化され得る。冷却囲い板１０４に供給される冷却用空気の一般的な圧力は、おおよそ７．５ｋＰａ（７５ミリバール）からおおよそ１５ｋＰａ（１５０ミリバール）でよい。

冷却用空気は、冷却管１０６を通って管ノズル１０８にも供給され、管ノズル１０８は、冷却用空気をガラス容器１００の内面に導く。冷却管１０６および管ノズル１０８は、図５に示されたガラス容器１００の首の最下部に近い位置（またはガラス容器１００の首におけるより高い位置から任意選択で）と、図６に示されたガラス容器１００の底面に近い位置（または任意選択で、ガラス容器１００におけるより高い位置またはわずかにより低い位置）の間で振動されてよい。冷却管１０６および管ノズル１０８は、１つのガラス容器１００当たりおおよそ６回まで、２つの位置の間で振動されてよく、または任意選択で、図６に示された位置へ１回だけ振動されてよい。振動の速度は一定でよく、あるいは動作距離の深さを通じて変化してよく、また、任意選択で、一時的に任意の位置で休止されてもよい。

ガラス容器１００の内部に冷却管１０６を突っ込むと、有利な空気流れのパターンを設定する。これらの流れパターンは、冷却管１０６の遠位端における管ノズル１０８の巧みに計画された寸法形状によって強化される。ガラス容器１００に入る空気流およびガラス容器１００から出る空気流を最大化するために、供給面積（冷却管１０６の内径）と排気面積（ガラス容器１００の仕上げの内径と冷却管１０６の外径の差）の平衡を慎重に保たなければならない。冷却管１０６の寸法は、このように求められてよい。

冷却管１０６の位置、速度、動作距離、および圧力設定は、ガラス容器１００の強度を最適化するために内面の圧縮応力プロファイルを調整することにより、すべて変更され得る。このようにして、所望の要求性能が、耐破裂性、耐落下性、耐垂直荷重性、耐衝撃性、または耐熱衝撃性といった、いかなるタイプのものであろうと、強度が、最大化され得る、または、瓶の寸法形状の問題点（例えば難易度が高い形状、壁の厚さの変動）を補償するために調節され得る。管ノズル１０８に供給される一般的な冷却用空気圧力は、おおよそ０．２７ＭＰａ±０．０７ＭＰａ（２．７バール±０．７バール）でよく、冷却管１０６および管ノズル１０８の動作距離は、おおよそ１８０ｍｍ以内でよい。

底面冷却ノズル１１０の設計も、ガラス容器１００の強度の最適化を容易にするように変更されてよい。底面冷却ノズル１１０は、ガラス容器１００の外側底面を冷却するように配置される。底面冷却ノズル１１０に供給される一般的な冷却用空気圧力は、おおよそ０．０７ＭＰａ（０．７バール）でよい。

次に、図４から図６に加えて図７から図１２を参照すると、冷却囲い板１０４は、頂部端と底部端の両方で開かれており、その側壁には複数の垂直の開口１１２および角を成す開口１１４が配置されており、それぞれの直径がおおよそ２ｍｍであり得ることが理解されよう。したがって、冷却囲い板１０４は、ガラス容器１００の底面の他に、ガラス容器１００の外面を冷却するように機能する。冷却囲い板１０４の外側では、冷却囲い板１０４の外面と図７から図１２には示されていない囲い部材との間に形成された環状の空洞に空気圧力が供給されることになる。

冷却囲い板１０４は、ガラス容器１００の外面を均一に覆うために、側壁において小さな孔パターン（例えば垂直の開口１１２および角を成す開口１１４が、それぞれおおよそ１８組）を用いる。冷却囲い板１０４の側壁における多数の角を成す開口１１４は、例えば下方へおおよそ４５度の角を成すことが、図６および図１０で最もよく理解されるであろう。これらの角を成す開口１１４は、ガラス容器１００の肩部および側壁を冷却することになる。角を成す開口１１４の上には垂直の開口１１２が多数配置されており、これらがガラス容器１００の首および仕上げの外側を冷却することになる。

角を成す開口１１４および垂直の開口１１２の空気圧力は、好ましくは個々の環状部で測定されたとき、おおよそ７．５ｋＰａ（７５ミリバール）から３０ｋＰａ（３００ミリバール）（７６ｃｍから３０４ｃｍ（３０から１２０インチ）の水）である。ガラス容器１００の外面を均一に覆うために、多数の角を成す小さな開口１１４および垂直の開口１１２が用いられる。その上に、冷却囲い板１０４は、回転振動され、また、ガラス容器１００上の冷却パターンを平滑化するために、回転の代わりに、またはその回転に加えて軸方向に振動されてもよい。

次に、図４および図５に加えて図１３から図１５を参照すると、管ノズル１０８は、冷却管１０６の終端の内部の中に適合する環状の上部１２０と、冷却管１０６の底面に接する環状の下部１２２とを有することが理解されよう。環状の下部１２２の下には、外側に広がる円錐台の部分１２４が配置されており、これは、垂直からの角度がおおよそ３０度でよく、例えばその最大の直径がおおよそ１２ｍｍでよい。例えば直径がおおよそ４ｍｍであり得る、中央に配置された開口１２６は、環状の上部１２０、環状の下部１２２、および円錐台の部分１２４を通って延在する。例えば直径がおおよそ２．３ｍｍであり得る、半径方向に離隔された８つの縦方向の開口１２８が、環状の上部１２０および環状の下部１２２を通って延在する。

冷却管１０６は、３３０ミリリットルの１回限りのビール容器タイプの仕上げに対して用いられるとき、一般におおよそ１２ミリメートルの外径およびおおよそ１０ミリメートルの内径を有し、アイスティーまたはジュースに一般に用いられるサイズの５００ミリリットルのガラス容器に対して用いられるときには、おおよそ１９．０５ミリメートルの外径およびおおよそ１６．５６ミリメートルの内径を有してもよい。冷却管１０６およびノズル１０８は、どちらも、製造後のガラス容器の熱的強化装置に設置されながら、容易に、かつ迅速に交換可能である。冷却管１０６は、直線の垂直位置に取り付けられて、ガラス容器１００の中へ下降され得る。

空気圧力が、冷却管１０６を通ってノズル１０８に供給され、中央に配置された開口１２６および縦方向の開口１２８を通ってノズル１０８を出る。冷却管１０６に供給する空気圧力は、好ましくはおおよそ０．２ＭＰａ±０．０７ＭＰａ（２．０バール±０．７バール）（３０ｐｓｉ±１０ｐｓｉ）である。中央に配置された開口１２６を通ってノズル１０８を出る冷却用空気は、ガラス容器１００の内部を底面で冷却し、一方、縦方向の開口１２８を通ってノズル１０８を出る冷却用空気は、分散され、円錐台の部分１２４によって半径方向で外側へ導かれる。冷却管１０６を上下に振動させることにより、ガラス容器１００の内面の全長が冷却され得る。好ましい実施形態では、ノズル１０８は、一般的な首長ビール容器に対して、おおよそ１８０ミリメートルの動作距離で上下動を繰り返され得る。冷却管１０６によってノズル１０８を通って供給された冷却用空気は、ガラス容器１００の仕上げを通ってガラス容器１００を出る。

次に、図４から図６に加えて図１６から図１８を参照すると、底面冷却ノズル１１０が、冷却囲い板１０４の中で、底面近くの静止位置に同軸に取り付けられていることが理解されよう。底面冷却ノズル１１０の位置は、冷却囲い板１０４内に様々な寸法の瓶を収容するための高さに調節可能である。これらの図には示されていない管路によって、底面冷却ノズル１１０の底部にあるチャンバ１３０に冷却用空気が供給される。底面冷却ノズル１１０は、中央に配置して上方へ配向された開口１３２を有し、開口１３２は、半径方向に離隔された６つの角を成す開口１３４によって囲まれており、開口１３４の角度は、例えば垂直からおおよそ３０度であり、底面冷却ノズル１１０の頂部は、円錐台であって垂直からおおよそ６０度の角度で傾斜されている。中央に配置された開口１３２および角を成す開口１３４は、直径が例えばおおよそ３．２ｍｍでよい。

冷却用空気が、底面冷却ノズル１１０のチャンバ１３０に供給され、次いで、中央に配置された開口１３２および６つの半径方向に離隔されて角を成す開口１３４を通って底面冷却ノズル１１０を出る。底面冷却ノズル１１０に供給される空気圧は、好ましくはおおよそ０．０３４ＭＰａ（０．３４バール）から０．０６９ＭＰａ（０．６９バール）（５から１０ｐｓｉ）である。中央に配置された開口１３２および６つの半径方向に離隔された角を成す開口１３４の吹付けパターンは、ガラス容器１００の底面をカバーする。底面冷却ノズル１１０によって供給された冷却用空気は、冷却囲い板１０４の底で冷却囲い板１０４を出る。冷却工程中に粉々になる可能性がある割れたガラスは、冷却囲い板１０４から明白に落下するための経路を有する必要があるので、底面冷却ノズル１１０は、割れたガラスの捕獲ポイントにならないように設計しなければならない。

好ましくは、ガラス容器１００を保持するはさみ道具１０２（図４から図６に示されている）は、ガラス容器１００が冷却囲い板１０４に配置されている間に揺れるのを防止するために、ガラス容器１００を十分に堅く握る必要がある。あるいは、ガラス容器１００が揺れるのを防止するために、図には示されていないが、冷却囲い板１０４の内側に複数の整列ピンが配置されているのが望ましいであろう。整列ピンは、高温に耐えることができて、ガラス容器１００のガラスにビリをもたらさない材料で作製されることになる。また、整列ピンは、容易に交換可能でなければならない。冷却囲い板１０２の回転のために整列ピンとガラス容器１００の間にこする動作があり得るので、整列ピンは間隙を伴って設計されるべきである。

次に、図１９を参照すると、本発明によって使用される、製造後のガラス容器の熱的強化装置の主要な部品が示されている。図面に示された熱的強化装置はかなり複雑に見えるが、８つの半組立部品から成る組立体と考えられると、比較的より簡単である。これらの半組立部品のうちの４つがガラス容器を移動するように機能し、半組立部品のうちの１つがガラス容器の外側を冷却するように機能し、半組立部品のうちの１つがガラス容器の内部を冷却する半組立部品を支持するように機能し、最後の半組立部品がガラス容器の内部を冷却するように機能する。

ガラス容器を移動させるように機能する第１の半組立部品は、製造後のガラス容器の熱的強化装置が配置される床に配置された支持部材１４０であり、支持部材１４０は、ベース部材１４６の両端の近くで上方へ延びるように取り付けられた２つの直立した駆動装置カバー１４２および１４４と、直立した駆動装置カバー１４２と１４４の間に配置された作動機構カバー１４５とを有する。ガラス容器を移動させるように機能する第２の半組立部品は、直立した駆動装置カバー１４２に隣接して取り付けられる、はさみ道具のアーム支持装置１４８であり、支持部材１４０のベース部材１４６によって支持され、ガラス容器を移動させるように機能する第３の半組立部品は、直立した駆動装置カバー１４４に隣接して取り付けられる、第２のはさみ道具のアーム支持装置１５０であり、支持部材１４０のベース部材１４６によって支持される。

はさみ道具のアーム支持装置１４８は、はさみ道具駆動アーム１５４を支持する支柱１５２を有し、駆動アーム１５４の近位端が支柱１５２の頂部に取り付けられている。はさみ道具駆動装置のアーム１５４の遠位端には、はさみ道具のアーム取付け部材１５６が配置されている。同様に、はさみ道具のアーム支持装置１５０は、はさみ道具駆動アーム１６０を支持する支柱１５８を有し、駆動アーム１６０の近位端が支柱１５８の頂部に取り付けられている。はさみ道具駆動装置のアーム１６０の遠位端には、はさみ道具のアーム取付け部材１６２が配置されている。

ガラス容器を移動させるように機能する第４の半組立部品は、はさみ道具支持部材１６６であって、一端をはさみ道具の駆動アーム１５４のはさみ道具のアーム取付け部材１５６に取り付けられ、他端をはさみ道具の駆動アーム１６０のはさみ道具のアーム取付け部材に１６２に取り付けられた、はさみ道具のバー１６４を有する。４組のはさみ道具の操作器具１６８は、はさみ道具のバー１６４によって支持され、はさみ道具の操作器具１６８の各組が、１対のはさみ道具１０２を支持している（図１９ではこれらの対のうち１つの一部分しか見えない）。はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０は、はさみ道具支持部材１６６をおおよそ１８０度の円弧で駆動するように機能し、これが、ガラス容器１００を再加熱する特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉（図１９には示されていない）を出るコンベアからガラス容器１００を取り上げることになり、ガラス容器１００を、本発明によって用いられる、製造後のガラス容器の熱的強化法が遂行される位置へ移動させて、最後に、ガラス容器１００を、製造後のガラス容器の熱的強化装置からガラス容器１００を取り出すコンベアへ移動させる。

はさみ道具のアーム支持装置１４８とはさみ道具のアーム支持装置１５０は、一緒に動作するように構成して配置され、はさみ道具支持部材１６６のはさみ道具のバー１６４を、支持部材１４０のベース部材１４６と支持部材１４０が取り付けられた表面とに対して平行に保つ。はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０が、はさみ道具支持部材１６６、はさみ道具の操作器具１６８、およびはさみ道具１０２を、おおよそ１８０度の円弧で駆動するとき、はさみ道具１０２は、すべて、はさみ道具１０２によって搬送されるガラス容器１００が、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０と、はさみ道具支持部材１６６と、はさみ道具の操作器具１６８と、はさみ道具１０２との角度位置に関係なく、はさみ道具の操作器具１６８の直下に保持されることになるように、垂直位置において保たれる。

ガラス容器の外側を冷却するように機能する半組立部品は、直立した駆動装置カバー１４２と直立した駆動装置カバー１４４の中間の位置で支持部材１４０のベース部材１４６上に取り付けられた冷却囲い板機構１７０である。冷却囲い板機構１７０は、製造後のガラス容器の熱的強化装置が配置される床の上に、はさみ道具のアーム支持装置１４８と１５０の間で隣り合って配置される２つの囲い板機構の半組立部品１７２および１７４を有し、２つの囲い板機構の半組立部品１７２および１７４のそれぞれの中には、２つの冷却囲い板１０４（および図１９には示されていないが、その中に含まれる２つの底面冷却ノズル１１０）が含まれている。冷却囲い板機構１７０は、冷却囲い板１０４および底面冷却ノズル１１０を動作させるための装置も含む。

囲い板機構の半組立部品１７２および１７４は、図１９で囲い板機構の半組立部品１７２に関して示された、それらが下降される第１の引っ込んだ位置と、図１９で囲い板機構の半組立部品１７４に関して示された、それらが上昇される第２の延びた位置とを有する。はさみ道具支持部材１６６およびはさみ道具１０２は、下降された位置では、ガラス容器を、熱的焼き戻しのための位置へ、または熱的焼き戻しの後に冷却位置から遠方へと、自由に移動させることができる。上昇された位置では、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０が熱的焼き戻し用の位置にある状態で、はさみ道具支持部材１６６上のはさみ道具１０２によって支持されたガラス容器は、熱的焼き戻しのために、冷却囲い板１０４の中に、囲い板機構の半組立部品１７２および１７４の中に配置された底面冷却ノズル１１０の上に含まれることになる。

囲い板機構の半組立部品１７４が上方へ延びた位置に示され、囲い板機構の半組立部品１７２が下方へ引っ込んだ位置に示されているが、動作では、囲い板機構の半組立部品１７２および１７４は、下方へ引っ込んだ位置と上方へ延びた位置の間で互いに移動することが理解されよう。冷却囲い板機構１７０の他の態様が、以下で図３１から図３５の議論とともに論じられることになる。

ガラス容器の内部を冷却する半組立部品を支持するように機能する半組立部品は、２つの支持アーム１７８および１８０を有する冷却管支持組立体１７６であり、支持アーム１７８の下端が、はさみ道具のアーム支持装置１４８の支柱１５２上に取り付けられ、支持アーム１８０の下端が、はさみ道具のアーム支持装置１５０の支柱１５８上に取り付けられている。支持アーム１７８および１８０は、上方へ、冷却囲い板機構１７０の上に延在し、その間には、それぞれの上端に取り付けられて冷却囲い板機構１７０の上に延在する、冷却管組立体の支持ブリッジ１８２がある。冷却管組立体の支持ブリッジ１８２ならびに支持アーム１７８および１８０は、固定位置に取り付けられ、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０が、はさみ道具支持部材１６６をおおよそ１８０度の円弧で駆動するのを可能にするように構成して配置される。

最後に、ガラス容器の内部を冷却するように機能する半組立部品は、囲い板機構の半組立部品１７２および１７４の上の冷却管組立体の支持ブリッジ１８２上に取り付けられた冷却管組立体１８４である。冷却管組立体１８４は、それぞれの底面に管ノズル１０８が配置されている４つの冷却管１０６を支持する。冷却管組立体１８４は、冷却管支持組立体１７６の冷却管組立体支持ブリッジ１８２上に取り付けられたベース板１８６を有する。

２つの支持レール１８８および１９０が、ベース板１８６のそれぞれの終端から上方へ垂直に延在する。支持レール１８８の上端と支持レール１９０の間に、支持板１９２が取り付けられる。クロスバー１９４が、支持レール１８８および１９０の上に摺動自在に取り付けられ、モータ１９８によって作動されるねじ機構１９６によって支持板１９２とベース板１８６の間で垂直方向に駆動される。

４つの管支持スリーブ２００（図１９には２つしか示されていない）が、クロスバー１９４から下方へ、離隔されて延在しており、それぞれが冷却管１０６（図１９には２つしか示されていない）を支持する。冷却管組立体１８４は、それぞれの冷却管１０６が冷却囲い板機構１７０の囲い板機構の半組立部品１７２および１７４の冷却囲い板１０４の上にあってこれと共軸になるように、構成して配置される。冷却用空気は、冷却管１０６のそれぞれに供給されるように、冷却管組立体１８４に供給されてよい。

冷却管組立体１８４は、冷却管１０６を、第１の上昇された位置と第２の下降された位置の間で駆動するように動作可能である。はさみ道具支持部材１６６およびはさみ道具１０２は、上昇された位置では、ガラス容器１００を、熱的強化の位置へ、または熱的焼き戻しが完了した後に熱的焼き戻しの位置から、自由に移動させることができ、冷却管組立体１８４が上昇された位置にあるとき、冷却管１０６の下端およびノズル１０８は、はさみ道具支持部材１６６およびはさみ道具１０２上に配置される。冷却管１０６の下端およびノズル１０８のそれぞれが、下降された位置では、熱的焼き戻しのためにはさみ道具支持部材１６６およびはさみ道具１０２によって支持されているガラス容器１００の中に深く配置されることになる。

次に図２０を参照すると、本発明によって使用される製造後のガラス容器の熱的強化装置が、再加熱されたガラス容器１００の供給源と、製造後のガラス容器の熱的強化装置を出た熱的に強化されたガラス容器１００が向かう装置とともに示されている。製造後のガラス容器の熱的強化装置は、ガラス容器１００を、ガラス容器１００が再加熱された後に供給源コンベア２１０から取り上げられる第１の位置と、ガラス容器１００が熱的に冷却される第２の位置と、ガラス容器１００が口板２１２上に置かれる第３の位置との間で移動させることになる。本明細書に説明されたこの例示的実施形態では、はさみ道具支持部材１６６に４組のはさみ道具１０２が取り付けられて、はさみ道具１０２のそれぞれが１つのガラス容器１００を取り上げて移動させるように使用され得るが、代わりに、はさみ道具１０２の組の任意数が使用されてよいことが理解されよう。

供給源コンベア２１０が、再加熱されたガラス容器１００を製造後のガラス容器の熱的強化装置に供給し、はさみ道具駆動アーム１５４のはさみ道具１０２が、ガラス容器１００を取り上げ、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０（図２０には後者が示されていない）を回転させて円弧状に移動する。再加熱されたガラス容器１００は、熱的に強化される位置へ、左回りの円弧でおおよそ９０度移動される。

熱的に強化されたガラス容器１００は、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０の回転によって左回りの円弧でさらにおおよそ９０度移動され続け、そこで、はさみ道具１０２によって口板２１２上に置かれる。熱的に強化されたガラス容器１００は、はさみ道具１０２が上昇した後に、押し機構２１６によって搬出コンベア２１４上に押される。次いで、熱的に強化されたガラス容器１００は、製造後のガラス容器の熱的強化装置から離されてよく、任意選択でファンまたは後段の冷却装置（図２０には示されていない）によってさらに冷却されてよい。

次に図２１から図２８を参照すると、製造後のガラス容器の熱的強化法のまとまった順序が示される。これらの図は、すべて、製造後のガラス容器の熱的強化装置の中心線に沿った断面として示されている。図２１では、再加熱されたガラス容器１００が、製造後のガラス容器の熱的強化装置に隣接した特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０を供給源コンベア２１０に載って出る様子が示されている。ガラス容器１００が特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０に入るまでに冷えるのを最小限にするために、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０は、好ましくはＩＳ機（図２１から図２８には示されていない）のすぐ下流にできるだけ接近して配置される。はさみ道具支持部材１６６は、右回りの円弧に回転されており、はさみ道具１０２が、再加熱されたガラス容器１００のすぐ上に示されている。はさみ道具支持部材１６６は、はさみ道具駆動アーム１６０がほぼ水平になるまで右回りに回転し続けて、水平になったとき、はさみ道具１０２が、再加熱されたガラス容器１００の仕上げをつかむことになり、はさみ道具１０２のそのときの位置が想像線で示されている。

はさみ道具１０２が、再加熱されたガラス容器１００の仕上げをつかんだ後、はさみ道具支持部材１６６が左回りの円弧で回転し始めることになり、再加熱されたガラス容器１００を供給コンベア２１０から持ち上げたはさみ道具１０２が、図２２に示されるように左回りの円弧で回転する。はさみ道具支持部材１６６は、はさみ道具１０２とともに、はさみ道具支持部材１６６が垂直になるまで左回りの円弧で回転し続けることになり、垂直になった位置で、再加熱されたガラス容器１００が、図２３に示されるように、冷却囲い板１０４の上に、かつ冷却管１０６および管ノズル１０８の下に配置される。

図２４に示されるように、冷却囲い板１０４は、再加熱されたガラス容器１００を囲むために、冷却囲い板機構１７０の囲い板機構の半組立部品１７４によって上昇されることになり、再加熱されたガラス容器１００の底面の直下に底面冷却ノズル１１０が配置され、冷却管１０６および管ノズル１０８は、管ノズル１０８が再加熱されたガラス容器１００の首に来るまで、冷却管組立体１８４によって下降されることになる。この時点で、１つまたは複数の冷却用空気の供給源によって、冷却用空気が、冷却囲い板１０４と、冷却管１０６および管ノズル１０８と、底面冷却ノズル１１０とに供給されることになる。

冷却囲い板１０４は、任意選択で、再加熱されたガラス容器１００を冷却するために、垂直の開口１１２および角を成す開口１１４（どちらも図５および図６に示されている）から入ってくる冷却用空気を、ガラス容器１００の外面に吹き付けるように、回転され、かつ／または上下に振動されてよい。同時に、底面冷却ノズル１１０が、再加熱されたガラス容器１００を冷却するために、その底面に冷却用空気を導くことになる。また、冷却管１０６および管ノズル１０８は、同時に、再加熱されたガラス容器１００の内面を冷却するために、図２４に示された高い位置と図２５に示された低い位置の間で振動されることになる。前述のように、冷却管１０６および管ノズル１０８は、１回とおおよそ６回の間で振動されてよい。

この時点で、ガラス容器１００の表面は、急速に、かつ均一に冷却されて、ガラスの端から端まで温度プロファイルを設定し、このことにより、ガラスのすべてが、一旦、歪み点未満に、好ましくはおおよそ４００℃とおおよそ４５０℃の間の範囲に冷却されると、恒久的な応力プロファイルをもたらす。一般的にはより長い冷却時間を要する、より厚い領域の中間を含む、ガラス容器１００のすべての領域が歪み点未満に冷却されるので、ガラス容器１００の全体を通しての応力プロファイルが、ガラス容器の外壁における圧縮から、壁の内部で引張りとなり、ガラス容器の内壁における圧縮へと変化する、ガラス容器１００の壁の全体を通しての理想的な理論上の応力分布に近づくことになる。これによって、ガラス容器１００がより強くなり、壁がより薄く、より軽い、それでもなお優れた強度特性を有するガラス容器の製造も可能になる。

図２４および図２６に示された、製造後のガラス容器の熱的強化法の遂行に続いて、冷却囲い板１０４および底面冷却ノズル１１０が、熱的に強化されたガラス容器１００の下の位置に、冷却囲い板機構１７０の囲い板機構の半組立部品１７４によって下降されることになり、冷却管１０６および管ノズル１０８は、図２６に示されるように管ノズル１０８が熱的に強化されたガラス容器１００の首の上に来るまで、冷却管組立体１８４によって上昇されることになる。

次いで、はさみ道具支持部材１６６は、左回りの円弧で回転されることになり、はさみ道具１０２が、熱的に強化されたガラス容器１００を、図２７に示されるように、その底面が口板２１２上に載るところへ運ぶ。この時点で、はさみ道具駆動アーム１６０がおおよそ水平になり、はさみ道具１０２が、熱的に強化されたガラス容器１００の仕上げを放し、右回りに回転し始めて、熱的に強化されたガラス容器１００を口板２１２上に残すことになる。はさみ道具駆動アーム１６０が右回りに回転し続けると、押し機構２１６が、図２８に示されるように、熱的に強化されたガラス容器１００を、排出コンベア２１４の上に押し進めることになる。

次に図２９を参照すると、はさみ道具のアーム支持装置１４８および１５０の支持部材１４０上への設置、およびはさみ道具支持部材１６６のはさみ道具駆動アーム１５４および１６０上への設置が示されている。明確にするために、作動機構のカバー１４５ならびに直立した駆動装置のカバー１４２および１４４（それらのすべてが図１９に示されている）の両方が除去されて、支持部材１４０が示されている。はさみ道具のアーム支持装置１４８の支柱１５２がベース部材１４６の一端に取り付けられ、はさみ道具のアーム支持装置１５０の支柱１５８がベース部材１４６の他端に取り付けられる。はさみ道具のアーム支持装置１４８のはさみ道具駆動アーム１５４は、支柱１５２の上端で回転するように支持され、はさみ道具のアーム支持装置１５０のはさみ道具駆動アーム１６０は、支柱１５８の上端で支持される。

その中心で支持部材１４０のベース部材１４６に取り付けられた駆動モータ２３０が、両端に歯付きプーリー２３４および２３６が取り付けられた、４つの軸受け支持部材２３８によって回転するように支持されている駆動軸２３２を回転させるように動作する。歯付きプーリー２３４が、はさみ道具駆動アーム１５４を回転させる歯付きプーリー２４０を、歯付きベルト２４２を介して駆動する。歯付きプーリー２３６が、はさみ道具駆動アーム１６０を回転させる歯付きプーリー２４４を、歯付きベルト２４６を介して駆動する。はさみ道具を支持する回転部材が、参照数字２４８によって全体的に示されており、はさみ道具駆動アーム１５４上に配置されて、はさみ道具駆動アーム１５４と一緒に動き、はさみ道具を支持する回転部材が、参照数字２５０によって全体的に示されており、はさみ道具駆動アーム１６０上に配置されて、はさみ道具駆動アーム１６０と一緒に動く。

はさみ道具を支持する回転部材２４８および２５０は、はさみ道具駆動アーム１５４および１６０が図２１から図２８とともに説明されたような円弧ではさみ道具支持部材１６６を駆動するとき、はさみ道具支持部材１６６を、その垂直方向において保つように動作する。はさみ道具のアーム支持装置１４８の支柱１５２の外側には、支持ブラケット２５２が取り付けられており、はさみ道具のアーム支持装置１５０の支柱１５８の外側には、支持ブラケット２５４が取り付けられている。支持ブラケット２５２および２５４は、冷却管支持組立体１７６および冷却管組立体１８４（どちらも図１９に示されている）を支持することになる。

次に図３０を参照すると、クロスバー１９４が、支持板１９２とベース板１８６の間で垂直に動くように、支持レール１８８および１９０上に取り付けられる。クロスバー１９４は、クロスバー１９４のねじ切リされた開口２６０を通って延在するねじ機構１９６を駆動するモータ１９８によって駆動される。管支持スリーブ２００のうちの２つが、管支持板２６２上に取り付けられ、他の２つの管支持スリーブ２００が、管支持板２６４上に取り付けられる。２つの管支持板２６２および２６４は、クロスバー１９４上に取り付けられる。

次に図３１を参照すると、囲い板機構の半組立部品１７２の一部分および囲い板機構の半組立部品１７４の一部分が示されており、やはり、囲い板機構の半組立部品１７２が、下降された位置、すなわち不活性の位置にあって、囲い板機構の半組立部品１７４が、上昇された位置、すなわち冷却位置にある（しかし、動作では、囲い板機構の半組立部品１７２および１７４の両方が、通常、同一の位置で一緒に動作する）。囲い板機構の半組立部品１７２および１７４のそのそれぞれが、囲い板容器２７０および２７２にそれぞれ取り付けられた１対の冷却囲い板１０４を有することが理解されよう。囲い板容器２７０および２７２は、製造後のガラス容器の熱的強化装置が配置されている支持部材１４０（どちらも図１９に示されている）の作動機構カバー１４５に取り付けられたアクチュエータ機構２７４および２７６（一般的には、それぞれがサーボ機構で駆動されるねじ機構である）によって、それぞれが電気機械的に上昇／下降される。

次に図３２を参照すると、囲い板機構の半組立部品１７４の一部分が、中に含まれる機構のいくつかが見えるように切り取られている。具体的には、冷却囲い板１０４に冷却用空気を供給する伸縮式の囲い板空気供給管２８０、および底面冷却ノズル１１０に冷却用空気を供給する伸縮式のベース空気供給管２８２が示されている。したがって、囲い板機構の半組立部品１７４が上昇／下降されるとき、供給管２８０および２８２が延び／縮みすることになる。囲い板空気供給管２８０は、囲い板容器２７２と囲い板容器２７２の中にある冷却囲い板１０４の両方との中間に配置された囲い板冷却空洞２８６に冷却用空気を供給する通路２８４に通じる。

好ましくは、冷却囲い板１０４は、囲い板冷却空洞２８６が冷却囲い板１０４の頂部および底部で封止されるように、囲い板容器２７２の中に設置され、その結果、囲い板空気供給管２８０を通って供給される冷却用空気が、すべて冷却囲い板１０４の垂直の開口１１２および角を成す開口１１４（これらは図５および図６に最もよく示されている）を通って配送されることになる。冷却囲い板１０４は、任意選択で冷却動作中に回転するが、このことは図３５の議論とともに以下で明白になるであろう（必要に応じて、冷却囲い板１０４は、軸方向に回転するように、任意選択で囲い板容器１６０に取り付けられてもよい）。

ベース空気供給管２８２は、冷却囲い板１０４の中の位置に底面冷却ノズル１１０を堅く支持するノズル供給管２８８に通じる。ベース空気供給管２８２を通って配送された冷却用空気は、底面冷却ノズル１１０の、中央に配置された開口１３２および角を成す開口１３４（図１６から図１８に示されている）に配送されることになる。

次に図３３および図３４を参照して、囲い板機構の半組立部品１７２のさらなる詳細が示されている。囲い板回転機構の位置は、参照数字２９０で示される。また、囲い板容器２７０の冷却囲い板１０４の下にカレットシュート２９２の位置が示されている。冷却囲い板１０４が、底部で（頂部でも）開かれており、また、ノズル供給管２８８および底面冷却ノズル１１０が、冷却囲い板１０４の底部の開口の大部分を遮断せずに残すように寸法設定して配置されているので、万一、ガラス容器１００が冷却囲い板１０４の内部にある間に壊れたとしても、壊れたガラスは、冷却囲い板１０４からカレットシュート２９２の中へ自由に落下し得て、そこから収集領域（図３３または図３４には示されていない）に導かれ得ることに注目されたい。

次に図３５を参照すると、冷却囲い板１０４が冷却動作中に回転する実施形態に使用される追加ハードウェアが示されている。上側軸受け３００および下側軸受け３０２は、冷却囲い板１０４を囲い板容器２７０に回転可能に支持するのに使用される。上側軸受け３００の下には上側封止部材３０４が配置されており、下側軸受け３０２の上には下側封止部材３０６が配置されている。必要に応じて、囲い板空気供給管２８０（図３２に示されている）も、（図３２に示された通路２８４に加えて）追加の通路３０８を通して冷却用空気を供給することができる。囲い板容器２７０の側面に、取付け面３１０が示されている。最後に、冷却囲い板１０４を回転させるための位置決めピン３１２が、囲い板容器２７０の底面の近くに示されている。モータおよびリンク駆動装置３１２は、図３５には示されていない。

次に図３６から図３８を参照すると、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程のための例示的製造ラインが、ホットエンド（本明細書には示されていないが、ガラス容器を成形するＩＳ機である）の下流で、コールドエンド（本明細書には示されていないが、コーティングおよび検査の装置である）の上流に配置して示されている。特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０には、供給コンベア２１０が通っている。ＩＳ機（図示せず）で形成されたガラス容器１００が、ＩＳ機から排出された後に、図３６に示されるように、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０の右側で供給コンベア２１０上に配置される。ガラス容器１００は、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０に入るとき、一般におおよそ５００℃とおおよそ６００℃の間にある。

特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０は、一般に、入り口区域（図３６の右側に示される）でのおおよそ６００℃から、出口区域（図３７の右側に示される）でのおおよそ７１５℃の範囲の温度に設定される。特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０に関する一般的な寸法は、おおよそ１６フィート（４．９メートル）の長さである。特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０は、例えば４つの独立した温度制御区域を有してよい。ガラス容器１００は、特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉２２０の中で、一般に２分３０秒から３分３０秒の間の時間をかけて、おおよそ６２０℃からおおよそ６８０℃の温度に加熱されることになる。ガラス容器が６２０℃より低温であると、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程において適切な圧縮応力を得ることができず、また、ガラス容器がおおよそ６８０℃より高温であると、変形が生じる恐れがあるので、この範囲は重要である。

製造後のガラス容器の熱的強化工程の遂行に続いて、熱的に強化されたガラス容器１００が、口板２１２上に置かれる。次いで、熱的に強化されたガラス容器１００は、押し機構２１６によって排出コンベア２１４に押し進められ、排出コンベア２１４が、製造後のガラス容器の熱的強化装置から、熱的に強化されたガラス容器１００を運び去る。熱的に強化されたガラス容器１００は、依然としてかなり高温であるので（歪み点７０よりかなり低温で均一であるが）、コールドエンド装置（本明細書には示されていない）に到達する前に、より十分に冷えるように、概略的に示された冷却用ファンの配列３２０からの冷却用空気にさらされてよい。図３７および図３８には、製造後のガラス容器の熱的強化装置から落下する割れたガラスを収集するためのカレットシュート２９２も示されており、割れたガラスは収集ビン３２２に収集される。

次に図３９から図４１を参照すると、図４２に示されるような冷却囲い板１０４の底部に取り付けるための代替実施形態の底面冷却器３４０が示されている。ガラス容器１００の底面の直下で中央に配置される、図５および図６に最もよく示された底面冷却ノズル１１０を使用する代わりに、底面冷却器３４０は、優れた底面冷却特性を提供する一方で、本明細書で説明された製造後のガラス容器の熱的強化法の遂行中に欠陥のために壊れる可能性があるガラス容器１００の部片に対して示す妨げがより少ないという点が有利であり得る。当業者なら、１片の割れたガラスが底面冷却ノズル１１０上で動かなくなると、割れたガラスを手作業で除去するために装置が停止されなければならないことを理解するであろう。

代わりに、底面冷却器３４０は、冷却囲い板１０４の内壁に近接してその底面の近くに全体が配置される設計であり、それ自体は、熱的に強化されるガラス容器１００の底面の下で完全に開いている。底面冷却器３４０は、円筒状で中空の調節可能な外側スリーブ３４２、円筒状で中空の内側スリーブ３４４、および環状の固定要素３４６を含む。内側スリーブ３４４の外側の上部は、参照数字３４８で示されるように、その頂部で、断面が弓形に内側へ湾曲している。内側スリーブ３４４の底部は、外面がねじ切リされている。

調節可能な外側スリーブ３４２の内側の上部は、参照数字３５０によって示されるように、その頂部で、断面が弓形に内側へ湾曲している。調節可能な外側スリーブ３４２の内側には、内側へ湾曲した部分３５０の直下に配置された環状の窪み３５２がある。調節可能な外側スリーブ３４２は、外面から環状の窪み３５２の内部に通じる入口３５４も有する。調節可能な外側スリーブ３４２の底部は、環状の窪み３５２の少し下で内面がねじ切リされている。

調節可能な外側スリーブ３４２は、調節可能な外側スリーブ３４２の内側へ湾曲した部分３５０と内側スリーブ３４４の内側へ湾曲した部分３４８が、その間に間隙３５６を画定するように、内側のスリーブ３４４にねじ留めされ、間隙３５６は、底面冷却器からの空気出口になる。間隙３５６の寸法は、調節可能な外側スリーブ３４２を内側スリーブ３４４に対して回転させることにより調節され得る。一旦、間隙３５６が、希望どおりに調節されると、環状の固定要素３４６が、歯付きプーリー２４４上の調節可能な外側スリーブ３４２と係合して、外側スリーブ３４２のさらなる回転を固定するまで、内側スリーブ３４４の外側のねじ山にねじ込まれる。

次に図４２を参照すると、底面冷却器が、冷却囲い板１０４の底部の内側に配置されたスリーブ３６０の中に設置して示されている。スリーブ３６０の底部には、調節可能な外側スリーブ３４２の入口３５４と、スリーブ３６０の底面から延在する空気供給管３６４の間を連絡する通路３６２とがあることが理解されよう。したがって、空気供給管３６４から、冷却用空気が底面冷却器に供給され、冷却用空気は、底面冷却器から、調節可能な外側スリーブ３４２の内側へ湾曲した部分３５０と内側スリーブ３４４の内側へ湾曲した部分３４８の間の間隙３５６を通って、ガラス容器１００の底面へ、高速度で導かれる。

図３９から図４２に示された底面冷却器は、流体ジェットのまわりの周囲空気の吸込みを招くコアンダ効果を利用する。したがって、調節可能な外側スリーブ３４２の内側へ湾曲した部分３５０と内側スリーブ３４４の内側へ湾曲した部分３４８の間の間隙３５６から放出される流体ジェットが、内側スリーブ３４４の頂部の近くで内径の近くにある周囲空気を吸い込むことになり、それによって、ガラス容器１００の底面に導かれる空気の量が増加して、ガラス容器１００の底面の冷却効率が向上する。

最後に図４３および図４４を参照すると、製造後のガラス容器の熱的強化装置および関連した方法の代替実施形態が概略的に示されている。図４３および図４４に概略的に示された方法は、再加熱されたガラス容器１００を供給コンベアから取り出し、ガラス容器１００を熱的に強化して、次いで、熱的に強化されたガラス容器１００を排出コンベアの上に置く装置を使用するのではなく、熱的強化工程を通じて、空気を通す多孔性のコンベア３７０上にガラス容器１００を維持する。

その代わりに、再冷却囲い板１０４の底面が多孔性コンベア３７０の上面の真上に来るまで、冷却囲い板１０４と冷却管１０６および管ノズル１０８とが、再加熱されたガラス容器１００の上へ下降される。底面冷却要素３７２が、多孔性コンベア３７０および冷却囲い板１０４下に配置されて、冷却用空気を、上方へ、再加熱されたガラス容器１００の底面に導く。同時に、冷却用空気が、再加熱されたガラス容器１００の全高に沿って側面に供給されて外表面を冷却し、また、冷却管１０６および管ノズル１０８が、再加熱されたガラス容器１００の中へ下降されて、内部を冷却する。冷却管１０６および管ノズル１０８は、前述のように振動されてよい。

この代替実施形態により、２つの別々の方法が企図される。一実施形態では、熱的強化工程が遂行されている間、底面冷却要素３７２が停止され、その後、底面冷却要素３７２が動かされて、熱的に強化されることになる再加熱されたガラス容器１００の次の組を進める。他の実施形態では、製造後のガラス容器の熱的強化装置が、底面冷却要素３７２と一緒に移動され、この場合には、底面冷却要素３７２が動作を停止せずに継続することができるように、熱的に強化する組は、縦方向に十分な数がなければならない。

したがって、本発明によって実施される例示的実施形態の上記の詳細な説明から、この説明が、改善された工程によって製作されたガラス容器の強度の向上をもたらす、製造後の熱的強化工程においてガラス容器を熱的に強化するための装置における底面冷却ノズルを教示することが理解され得る。ガラス容器の強度のこの向上は、あらゆる設計の幾何学的形状のガラス容器に対して本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程によって得られる。製造後のガラス容器の熱的強化工程は、従来型の軽くないガラス容器と少なくとも同一の強度を有する、より軽いガラス容器の製造を可能にする。

本発明によって実施される、製造後のガラス容器の熱的強化工程は、既存のガラス容器製造ラインのすべてではないにしても大部分に対して十分に適応可能である。さらに、製造後のガラス容器の熱的強化工程は、ガラス容器製造ラインのホットエンドで既存のＩＳ機の交換または再構成のいずれかを必要とすることがない。製造後のガラス容器の熱的強化工程は、ガラス容器の硬度特性を変更させるのに、化学的強化方法を用いる必要性なしにガラス容器を強化する。

本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程に使用される装置は、耐久性と長寿命の両方を備えた構造にする必要があり、また、その動作寿命を通じて、ユーザによる保守整備が、ほとんど、またはまったく不要なはずである。本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程によってもたらされる利点は、その市場訴求力を実質的に強化し、それによって、同容器に、可能な限り広範な市場を与える。最後に、本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程の前述の利点および目標のすべてが、いかなる重要な相対的不都合も招くことなく達成される。

本発明によって実施される製造後のガラス容器の熱的強化工程の前述の説明は、その特定の実施形態および適用例を参照しながら示され、説明されてきたが、実例および説明の目的のために提供されたものであって、網羅的なものでも、本発明を開示された特定の実施形態および適用例に限定するように意図されたものでもない。本明細書で説明された本発明に対して、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、多数の変更、修正、変形、または改変が行なわれ得ることが当業者には明らかであろう。これらの特定の実施形態および適用例は、本発明の原理および実用的応用例について最善の説明を提供することによって、当業者が、様々な実施形態で、企図された特定の利用法に適する様々な修正を加えて、本発明を利用することができるように選択して説明されたものである。したがって、このような変更、修正、変形、および改変のすべては、添付の特許請求の範囲が、適正に、法律的に、公平に権利を与えられた広さによって解釈されたとき、同範囲によって決定される本発明の範囲内にあるものと見なされるべきである。

Claims (13)

1. ＩＳ機で形成された後のガラス容器を熱的に強化するための装置であって、
   前記ガラス容器を再加熱して、前記ガラス容器の内部に適切な圧縮応力を得るのには十分に高いが、前記ガラス容器が変形するほど高くない温度まで上昇させる特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉と、
   中の前記ガラス容器の応力のすべてが固定されるように、冷却ステーション内の前記ガラス容器の外面および内面を、同時に急速に冷却する冷却ステーションとを備え、前記冷却ステーションが、
   前記冷却ステーションの中に配置されたガラス容器の内部へ挿入するための冷却管において、前記冷却管が、その遠位端に、前記ガラス容器の内部へ冷却用空気を配送する管ノズルを有する冷却管、
   前記冷却ステーションの中に配置されたガラス容器の外側に冷却用空気を導く冷却囲い板、および
   冷却用空気を、上方へ、前記冷却ステーションの中に配置された前記ガラス容器の底面に導く底面冷却装置を備え、
   前記底面冷却装置は開いた中央開口および該開いた中央開口から半径方向外側に配置されている環状の冷却用の間隙を画定する底面冷却器を有し、前記底面冷却器は前記環状の冷却用の空隙から前記ガラス容器に向かって冷却用空気を導くように構成されている、装置。
2. 前記底面冷却装置が、前記冷却囲い板の下部の軸方向周囲の上方の位置から前記ガラス容器に向かって冷却用空気を導くように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記底面冷却装置が、
   前記冷却ステーションの中に配置された前記ガラス容器の下の前記冷却囲い板の中の位置に前記底面冷却ノズルを堅固に支持するノズル供給管を備える請求項１に記載の装置。
4. 前記底面冷却器は、前記冷却囲い板内の壊れたガラスが前記開いた中央開口を通って前記冷却囲い板を出ることを許容するように構成されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記底面冷却器は、外側スリーブおよび内側スリーブを有し、前記外側スリーブおよび前記内側スリーブはその間に前記環状の冷却用の間隙を画定する、請求項１に記載の装置。
6. 前記外側スリーブは、前記環状の冷却用の間隙の大きさを調節するために前記内側スリーブに対して調節可能である、請求項５に記載の装置。
7. 前記外側スリーブは、半径方向内側へ湾曲した上部分を含む、請求項５に記載の装置。
8. 前記内側スリーブは、半径方向内側へ湾曲した上部分を含む、請求項５に記載の装置。
9. 前記底面冷却器は前記冷却囲い板に連結される追加のスリーブを含み、前記外側スリーブは前記追加のスリーブに連結される、請求項５に記載の装置。
10. ＩＳ機で形成された後のガラス容器を熱的に強化するための装置であって、
    前記ガラス容器を再加熱して、前記ガラス容器の内部に適切な圧縮応力を得るのには十分に高いが、前記ガラス容器が変形するほど高くない温度まで上昇させる特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉と、
    中の前記ガラス容器の応力のすべてが固定されるように、冷却ステーション内の前記ガラス容器の外面および内面を、同時に急速に冷却する冷却ステーションとを備え、前記冷却ステーションが、
    前記冷却ステーションの中に配置されたガラス容器の内部へ挿入するための冷却管において、前記冷却管が、その遠位端に、前記ガラス容器の内部へ冷却用空気を配送する管ノズルを有する冷却管、
    前記冷却ステーションの中に配置されたガラス容器の外側に冷却用空気を導く、上端部および下端部を有する冷却囲い板、および
    冷却用空気を、上方へ、前記冷却ステーションの中に配置された前記ガラス容器の底面に導く底面冷却装置であって、該底面冷却装置が中央開口を画定し、前記底面冷却装置が、前記ガラス容器に向かって前記中央開口より半径方向外側且つ前記冷却囲い板の下端部の上方の位置から冷却用空気を導くように構成されている、底面冷却装置
    を備え、
    前記底面冷却装置が、前記中央開口より半径方向外側に配置される環状の冷却用の間隙を画定し、前記底面冷却器が前記環状の冷却用の間隙から前記ガラス容器へ向かって冷却用空気を導くように構成される、装置。
11. ＩＳ機で形成された後のガラス容器を熱的に強化するための装置であって、
    前記ガラス容器を再加熱して、前記ガラス容器の内部に適切な圧縮応力を得るのには十分に高いが、前記ガラス容器が変形するほど高くない温度まで上昇させる特別な焼き戻しのガラス焼きなまし炉と、
    中の前記ガラス容器の応力のすべてが固定されるように、前記ガラス容器の外面および内面を、同時に急速に冷却する冷却ステーションと
    を備え、前記冷却ステーションが、
    冷却囲い板と、
    冷却用空気を、上方へ、前記冷却ステーションの中に配置された前記ガラス容器の底面に導く底面冷却装置と
    を備え、前記底面冷却装置が環状の開口を画定し、該環状の開口から冷却用空気が前記ガラス容器に向かって導かれ、
    前記底面冷却器が、中央開口と、該中央開口より半径方向外側に配置された環状の冷却用の間隙とを画定し、前記底面冷却器は、前記冷却用空気を前記環状の冷却用の間隙から前記ガラス容器に向かって導くように構成される、装置。
12. 前記冷却囲い板が上方の第１の端部から下方の第２の端部へ延び、前記底面冷却器が、前記下方の第２の端部の上方の位置から前記ガラス容器に向かって前記冷却用空気を導くように構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記底面冷却器が、前記冷却囲い板内の位置から上方に前記ガラス容器の底面へ冷却用空気を導くように構成される、請求項１１に記載の装置。