JP5990266B2 - ガラスリボンを製造するための装置および方法 - Google Patents

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関連出願の説明

本出願は、その内容をここに引用する、２０１１年６月１７日に出願された米国特許出願第１３／１６３１７６号の米国法典第３５編第１２０条の下での優先権の恩恵を主張するものである。

本発明は、概して、ガラスリボンを製造するための装置および方法に関し、より詳しくは、ガラスリボンの板引方向に対して横の冷却軸に沿って延在する複数の冷却コイルによりガラスリボンを製造するための装置および方法に関する。

板引装置によりガラスリボンを引っ張ることが公知である。ガラスリボンは、その後、幅広い用途に利用できる複数のガラス板を製造するために割断される。このガラスリボンは、最終的な特徴がガラス板に永久的に確定される弾性状態へと最終的に冷却するために、粘性状態で引っ張られることが公知である。

以下は、詳細に説明に記載されたいくつかの例示の態様を基本的に理解するために本開示の単純化された要約を提示するものである。

１つの例示の態様において、ガラスリボンの製造装置は、この製造装置の板引面に沿って板引方向に溶融ガラスをガラスリボンに引っ張るように構成された板引装置を備えている。この製造装置はさらに、板引方向に対して横に延在する製造装置の冷却軸に沿って配置された複数の冷却コイルを含む冷却装置を備えている。その冷却コイルは、冷却軸に沿ってガラスリボンの横温度プロファイルを制御するように構成されている。各冷却コイルは、少なくとも１つの管から製造され、冷却コイルから熱を除去するために、流体をその少なくとも１つの管に循環させるように構成されている。

別の例示の態様において、ガラスリボンを製造する方法は、溶融ガラスを板引方向に粘性区域へと引っ張って、板引方向に延在する反対の縁を含むガラスリボンを形成する工程を含む。反対の縁は、板引方向に対して横のガラスリボンの幅に沿って間隔が置かれている。この方法はさらに、溶融ガラスを粘性区域から、その粘性区域の下流にある固化区域へと引っ張る工程であって、ガラスリボンは粘性状態から弾性状態へと固化する工程を含む。この方法はさらに、ガラスリボンを、固化区域の下流にある弾性区域へと引っ張る工程を含む。この方法は、粘性区域、固化区域および弾性区域の少なくとも１つにおいてガラスリボンの幅に沿ってガラスリボンの横温度プロファイルを制御する工程も含む。温度プロファイルを制御する工程は、板引方向に対して横の冷却軸に沿って配置された複数の冷却コイルの少なくとも１つから熱を選択的に除去する工程を含む。

本開示のこれらと他の特徴、態様および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解される。
本開示の態様による冷却装置を備えた例示のフュージョンドロー装置の説明図 図１のフュージョンドロー装置の成形容器の断面斜視図 図１の成形容器から引っ張られているガラスリボンを示す説明図 本開示の１つの例示の態様による冷却装置を示す説明図 図４の冷却装置の特徴を示す、図４の線５−５に沿った断面図 図４の冷却装置の特徴を示す、図４の線６−６に沿った断面図 冷却装置の制御モジュールを新しい制御モジュールと交換する方法を示す説明図

ここで、本開示の例示の実施の形態が示されている添付図面を参照して、方法を以下により詳しく説明する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部品を参照するために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。しかしながら、本開示は、多くの様々な形態で具体化してよく、ここに述べられた実施の形態に制限されるものと解釈すべきではない。

後にガラス板に加工するためのガラスリボンを形成するための装置を提供できる。図１は、フュージョンドロー装置１０１を図解しているが、さらに別の実例において、本開示の態様にアップドロー法、スロットドロー法または他のガラス成形技法を使用してもよい。そのようなフュージョンドロー技法について、本開示は、プロセス安定性を提供し、品質性能を促進するために、粘度曲線および温度冷却曲線の制御を提供する。例えば、成形容器の下での適切な冷却は、リボンの波状たるみ、すなわち、自重での不均一に、のように制御不能にリボンが変形する傾向を最小にするのに十分な冷却と十分に高い粘度をガラスリボンに提供するのに役立つ。成形容器の下での適切な冷却は、厚さを安定化させ、形状を制御するのに役立ち得る。さらに、適切な冷却は、最終的なガラスの平坦さ、応力、形状が制御される粘弾性領域へのガラスの適切な移行および状態調節を与えるのに役立つことができる。

図示されるように、フュージョンドロー装置１０１は、貯蔵容器１０９からバッチ材料１０７を受け入れるように構成された溶融容器１０５を備えることができる。バッチ材料１０７は、モータ１１３で動くバッチ供給装置１１１により導入できる。随意的な制御装置１１５は、矢印１１７により示されるように、所望の量のバッチ材料１０７を溶融容器１０５中に導入するためにモータ１１３を稼働させるように構成できる。直立管１２３内のガラス溶融物１２１のレベルを測定し、通信回線１２５によって測定情報を制御装置１１５に通信するために、金属プローブ１１９を使用することができる。

フュージョンドロー装置１０１は、溶融容器１０５の下流に位置し、第１の接続管１２９により溶融容器１０５に接続された、清澄管などの清澄容器１２７も備えることができる。撹拌槽などの混合容器１３１も清澄容器１２７の下流に位置して差し支えなく、供給容器１３３が混合容器１３１の下流に位置してよい。図示したように、第２の接続管１３５が清澄容器１２７を混合容器１３１に接続でき、第３の接続管１３７が混合容器１３１を供給容器１３３に接続できる。さらに示されるように、降下管１３９が、供給容器１３３からガラス溶融物１２１をフュージョンドロー設備１４０に供給するために配置することができる。フュージョンドロー設備１４０は、降下管１３９からガラス溶融物を受け入れるために入口１４１が設けられた成形容器１４３を備えることができる。

図示されるように、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合容器１３１、供給容器１３３、および成形容器１４３は、フュージョンドロー装置１０１に沿って直列に配置できるガラス溶融物ステーションの例である。

溶融容器１０５は、一般に、耐火（例えば、セラミック）レンガなどの耐火材料から製造されている。フュージョンドロー装置１０１は、白金・ロジウム、白金・イリジウムおよびそれらの組合せなどの白金または白金含有金属から一般に製造された構成部材をさらに備えてもよく、それらの構成部材は、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ジルコニウム、およびその合金などの耐火金属および／または二酸化ジルコニウムを含んでもよい。白金含有構成部材は、第１の接続管１２９、清澄容器１２７（例えば、清澄管）、第２の接続管１３５、直立管１２３、混合容器１３１（例えば、混合槽）、第３の接続管１３７、供給容器１３３（例えば、ボウル）、降下管１３９および入口１４１の１つ以上を含んでも差し支えない。成形容器１４３も、耐火材料から製造されており、ガラスリボン１０３を形成するように設計されている。

図２は、図１の線２−２に沿ったフュージョンドロー装置１０１の断面斜視図である。図示されるように、成形容器１４３は、成形ウェッジ２０１の反対の端部の間に延在する一対の下方に傾斜した成形表面部分２０３，２０５を含む成形ウェッジ２０１を含む。一対の下方に傾斜した成形表面部分２０３，２０５は板引方向２０７に沿って収束して基部２０９を形成する。板引面２１１は基部２０９を通って延在し、ここで、ガラスリボン１０３は板引面２１１に沿って板引方向２０７に引っ張ることができる。図示したように、板引面２１１は基部２０９を二等分できるが、板引面２１１は、基部２０９に関して他の向きに延在してもよい。

ガラスリボンをフュージョンドローするためのフュージョンドロー装置１０１は、リボンが成形ウェッジ２０１の基部２０９から離れて引っ張られるときに、ガラスリボン１０３の対応する縁１０３ａ，１０３ｂを係合させるように構成された一対のエッジ・ローラを含む少なくとも１つのエッジ・ローラ・アセンブリも備えることができる。この一対のエッジ・ローラは、ガラスリボンの縁の適切な仕上げを促進させる。エッジ・ローラ仕上げは、一対の下方に傾斜した成形表面部分２０３，２０５に関連するエッジ方向付け部材２１２の反対の表面から引っ張られている溶融ガラスの縁部分の所望の縁特徴および適切な融合を与える。図２に示されるように、第１のエッジ・ローラ・アセンブリ２１３ａは第１の縁１０３ａに関連付けられている。図３は、ガラスリボン１０３の第２のエッジ１０３ｂに関連付けられた第２のエッジ・ローラ・アセンブリ２１３ｂを示している。各エッジ・ローラ・アセンブリ２１３ａ，２１３ｂは、互いに実質的に同一であって差し支えないが、一対のエッジ・ローラは、さらに別の例において、異なる特徴を有してもよい。

図３に示されるように、フュージョンドロー装置１０１は、板引面２１１の板引方向２０７におけるガラスリボン１０３の引っ張りを促進するために各それぞれの縁１０３ａ，１０３ｂのために第１と第２の牽引ロール・アセンブリ３０１ａ，３１０ｂをさらに備えることができる。

フュージョンドロー装置１０１は、ガラスリボン１０３を別個のガラス板３０５に切断できる切断装置３０３をさらに備えることができる。これらのガラス板３０５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの様々なディスプレイ装置に組み込むために個々のガラス板に再分割してもよい。切断装置は、レーザ装置、機械式罫書き装置、移動式アンビル装置および／またはガラスリボン１０３を別個のガラス板３０５に切断するように構成された他の装置を備えてもよい。

図２を参照すると、一例において、ガラス溶融物１２１は成形容器１４３のトラフ２１５中に流れ込むことができる。次いで、ガラス溶融物１２１は対応する堰２１７ａ，２１７ｂから同時に溢れ出て、その対応する堰２１７ａ，２１７ｂの外面２１９ａ，２１９ｂ上を下方に流れることができる。次いで、ガラス溶融物のそれぞれ流れは、下方に傾斜した成形表面部分２０３，２０５に沿って成形容器１４３の基部２０９に収束する。次いで、ガラスリボン１０３は、板引面２１１において基部２０９から離れて板引方向２０７に引っ張られる。

図３に戻ると、ガラスリボン１０３は、板引面２１１の板引方向２０７に基部２０９より、粘性区域３０７から固化区域３０９へと引っ張られる。固化区域３０９において、ガラスリボン１０３は、粘性状態から、所望の断面プロファイルを有する弾性状態へと固化する。次いで、ガラスリボンは固化区域３０９から弾性区域３１１へと引っ張られる。弾性区域３１１において、粘性区域３０７からのガラスリボンのプロファイルは、ガラスリボンの特徴として固定される。固化したリボンをこの配置から離れるように曲げてもよいが、内部応力により、ガラスリボンは元の固化プロファイルに戻り得る。

ガラスリボンを製造するための装置のいずれも、冷却軸に沿ってガラスリボンの横温度プロファイルを制御するように構成された冷却装置を備えることができる。例えば、フュージョンドロー装置１０１は、冷却装置を含むものとして図解されている。図４は、本開示の態様による１つの例示の冷却装置４０１を示しているが、さらに別の例において、他の冷却装置の構成を設けてもよい。冷却装置４０１は、例えば、図１〜３に図解されたフュージョンドロー設備１４０の一部であってよい。冷却装置４０１の詳細は、明確にするために、図１〜３には示されていないが、例示の冷却装置４０１の態様は、図４〜７により十分に示されている。

図４〜７は、図示されたフュージョンドロー装置１０１を構成してよいガラスリボンを製造する例示の装置を示しているが、本開示の態様による冷却装置を、アップドロー装置または他のガラス成形装置に設けてもよい。図４〜６に示されるように、図示された冷却装置４０１は、フュージョンドロー装置１０１の冷却軸４０５ａに沿って位置する複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅを備えることができる。図示されたように、冷却軸４０５ａは、板引方向２０７に対して、実質的に垂直などの、横に延在するように設計できる。例えば、図３に示されるように、冷却軸４０５ａは、ガラスリボン１０３が粘性状態から弾性状態へと移行し始める固化区域３０９の上部に位置している間、板引方向２０７に対して実質的に垂直であって差し支えない。図４に示されるように、そのような位置で、フュージョンドロー設備１４０の構造を保護するために、熱シールド４０６が設けられていてもよい。熱シールド４０６はＳｉＣ材料からなって差し支えないが、さらに別の例において、さらに他の材料を使用してもよい。

その上、または代わりに、図３および４に示されるように、冷却軸４０５ｂが、ガラスリボン１０３が粘性状態から弾性状態への移行を終わらせる固化区域３０９の下部に位置してもよい。さらにまた、図３に示されるように、冷却軸４０５ｃが、ガラスリボンが弾性状態に完全に固化した弾性区域３１１に位置してもよい。実際に、冷却軸は、成形容器１４３から移動するガラスリボンの様々な位置に位置付けられていても差し支えないことが認識されよう。例えば、図示された例において、冷却軸は、成形ウェッジ２０１の基部２０９と切断装置３０３との間のガラスリボンの様々な代わりの位置に位置付けられていてもよい。

冷却軸を設けることは、冷却軸に沿ってガラスリボン１０３の横温度プロファイルを制御するのに役立つように有益であろう。例えば、横温度プロファイルは、ガラスリボンのプロファイル軸に実質的に沿って位置していて差し支えない。図４は、ガラスリボン１０３の温度プロファイル軸４０７ａが、板引方向２０７に対して実質的に垂直であり、かつ対応する冷却軸４０５ａに対して平行である例を示している。同様に、ガラスリボン１０３の別の温度プロファイル軸４０７ｂは、板引方向２０７に対して実質的に垂直であり、かつ対応する冷却軸４０５ｂに対して平行である。それゆえ、プロファイル軸（例えば、４０７ａおよび４０７ｂ）は、板引方向２０７に対して実質的に垂直であり、同様に、ガラスリボンの引き伸ばし軸(elongated axis)に対して実質的に垂直であってよい。さらにまた、プロファイル軸は、ガラスリボンの縁１０３ａ，１０３ｂに対して実質的に垂直であってよいが、プロファイル軸は、縁１０３ａ，１０３ｂおよび／または板引方向２０７に対して斜角に向けられてもよい。

したがって、本開示の装置および方法は、ガラスリボン１０３の板引方向２０７に沿った様々な位置での冷却軸に沿ったガラスリボン１０３の横温度の制御を促進することができる。ガラスリボンの横温度の制御を可能にすることにより、ガラスリボン１０３の横方向における横粘度曲線および／または温度冷却曲線の制御を促進することができる。

図４に参照された複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅが図５〜６に示されている。図５は、図４の線５−５に沿ったフュージョンドロー設備１４０の部分の断面図である。説明目的のために、図５は、５つの冷却コイル４０３ａ〜ｅを含む複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅを示しているが、さらに別の例において、それより多いか少ない冷却コイルを設けてもよい。

各冷却コイルは、少なくとも１つの管から製造することができ、冷却コイルから熱を除去するために流体をその少なくとも１つの管に循環させるように構成することができる。したがって、ガラスリボンまたはフュージョンドロー装置１０１の他の部分と物理的に接触せずに、管に循環させるために、液体および／または気体の冷却流体を使用してよい。一例において、その管は、熱がそれぞれの冷却区域から除去される伝熱率を上昇させるために液体を循環させるように構成することができる。したがって、少なくとも１つの管は、電機部品またはフュージョンドロー設備の他の構造を汚染せずに、液体を冷却区域の近傍に動かすことができる。それゆえ、装置の他の部分と接触せずに、少なくとも１つの管を含む冷却コイルによる液体冷却に関連する高い熱伝達の恩恵を達成することができる。

一例において、少なくとも１つの冷却コイルは、互いに接続された複数の冷却コイルまたはコイルのセグメントを含むことができる。さらに別の例において、コイルの１つ以上が、セグメント間の界面および／または冷却管の縦軸に沿ってのいずれかで、継ぎ目(seam)で形成されていてよい。例えば、複数の真っ直ぐなセグメントは、複数のひじ形またはＵ字形セグメントと互いに溶接、はんだ付け、または他の様式で接合されていてよい。あるいは、図５に示されるように、各冷却コイルの少なくとも１つの管は、コンパクト形状５０３に曲げられた単一の実質的に連続した管５０１を備えることができる。この単一の実質的に連続した管５０１は、冷却コイルのコンパクト形状５０３に沿って（例えば、冷却管の縦軸に沿って）どのような溶接またははんだ継ぎ目もなく設けられるが、コンパクト形状５０３は、２つ以上の管および／または継ぎ目のある管により設けられてもよい。しかしながら、継ぎ目のない図示された単一の連続した管で冷却コイルを設けることによって、亀裂、流体の漏れおよび／または冷却コイルの近傍で装置の電気部品および他の構成要素に他の様式で損傷を与えるかもしれない冷却コイルの壊滅的な破損の可能性を減少させることができる。

本開示の態様にしたがって様々なコンパクト形状を使用してもよい。例えば、図５に示されるように、コンパクト形状５０３は蛇行形状を含むことができる。蛇行形状により、少なくとも１つの管が、対応する冷却区域内で冷却コイルの表面を増加させるようにコンパクト形態を達成することができる。例えば、図５に示されるように、蛇行形状は、屈曲端部５０７で互いに接続された複数の真っ直ぐなセグメント５０５を含むことができる。

図４に示されるように、冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々のコンパクト形状５０３は、冷却面４１１に沿って延在できる。そのような構成において、蛇行形状は、真っ直ぐなセグメント５０５および屈曲端部５０７が互いに実質的に同平面上にあるように、冷却面４１１に沿って実質的に延在できる。そのような例において、温度プロファイル軸４０７ａ，４０７ｂの上と下で、比較的一貫した冷却を達成できる。さらに図示されるように、冷却面４１１は板引面２１１に面している。一例において、冷却面４１１は、冷却コイル４０３ａ〜ｅの高さに沿って熱伝達を変化させられるように、板引面２１１に対してある角度に位置付けることもできる。あるいは、図示されるように、冷却面４１１は板引面２１１に対して実質的に平行であって差し支えない。実質的に平行な相対的向きを提供することによって、板引方向２０７に沿って冷却区域の高さに亘り所望の温度プロファイルの維持を促進するために、ガラスリボンから熱を均一に除去するのに役立つことができる。

図５を参照すると、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅを、冷却軸４０５ａに沿って延在する冷却コイル４０３ａ〜ｅの列に互いに対して整列させることができる。一列が示されているが、さらに別の例は、多数の列を有する冷却コイルのアレイに配列された冷却コイルを含んでもよい。そのような例において、冷却コイルは、冷却コイルの行列を形成するようにそれぞれの行に沿って整列されていてよい。

さらに図示されるように、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅは、各々が、装置の冷却軸に沿って延在する対応する横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」を有することができる。図示されるように、複数の冷却コイルの少なくとも１つの横幅は、複数の冷却コイルの別のものの横幅よりも大きい。例えば、ガラスリボンの中心は、外側の冷却コイルよりも狭い横幅を有する１つ以上の冷却コイルに関連つけられてよい。例えば、実例として、一列の冷却コイル４０３ａ〜ｅは、内側の冷却コイル４０３ｃをまたぐ冷却コイル４０３ｂ，４０３ｄの内側対の横幅「Ｗ₂」より狭い横幅「Ｗ₃」を有する内側冷却コイル４０３ｃを含むことができる。同様に、一列の冷却コイル４０３ａ〜ｅは、冷却コイル４０３ｂ，４０３ｄの内側対の幅「Ｗ₂」および内側の冷却コイル４０３ｃの幅「Ｗ₃」よりも大きくあり得る幅「Ｗ₁」を有する冷却コイル４０３ａ，４０３ｅの外側対を含むことができる。

さらに別の例において、冷却コイルの１つ以上が同じ幅を有していてもよい。例えば、図示されるように、冷却コイル４０３ｂ，４０３ｄの内側対は同じ横幅「Ｗ₂」を有し、冷却コイル４０３ａ，４０３ｅの外側対は同じ横幅「Ｗ₁」を有する。異なる幅および／または同じ幅を有する冷却コイルを設けることにより、ガラスリボンの中心から様々な距離で、ガラスリボン１０３の冷却および／または加熱を補償するのに役立つことができる。さらに、冷却コイルは、以下により十分に記載される複数の加熱装置の横幅に対応するように異なる幅を有してもよい。

図６に示されるように、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅの各横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」は、フュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」より実質的に狭い。図６に示されるように、フュージョンドローの板引幅「Ｗ_d」は、縁１０３ａ，１０３ｂの間の板引方向２０７に対して垂直な方向に沿ってガラスリボン１０３の横幅と考えることができる。フュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」より実質的に狭い横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」を有する各冷却コイル４０３ａ〜ｅにより、冷却区域６０１ａ〜ｅ内の選択的冷却が、冷却軸４０５ａに沿って所望の温度プロファイルを達成するのに役立てることができる。

複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅは、冷却コイルの全長「Ｌ」がフュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」より大きいか、またはほぼ等しくなるように、冷却軸４０５ａに沿って冷却コイル４０３ａ〜ｅの列に互いに対して整列させることができる。それより短いことも可能であるが、長さ「Ｌ」を板引幅「Ｗ_d」より大きいまたはほぼ等しくすることによって、ガラスリボン１０３の全幅に渡る横温度プロファイルを制御することができる。

図６に示されるように、冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々は他の冷却コイルから独立して作動させることができる。例えば、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々は、気体および／または液体などの冷却流体を受け入れるように構成されたそれぞれの入口６０３ａ〜ｅを含むことができる。例えば、図示されるように、各それぞれの入口６０３ａ〜ｅに、水などの冷却流体６０７を、冷却流体６０７の供給源６０９から提供することができる。冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々は、加熱された液体を冷却コイルから格納構造６１１に通過させるように構成されたそれぞれの出口６０５ａ〜ｅも含むことができる。そのような例において、冷却された流体をそれぞれの入口６０３ａ〜ｅに再度導入する前に、加熱された流体から熱を除去するために、熱交換器を使用することができる。

一例において、液体をそれぞれの入口６０３ａ〜ｅに送り込んで、冷却コイル４０３ａ〜ｅに循環させるために、ポンプ６１３を設けてもよい。一例において、マニホールド６１５に、それぞれの冷却コイル４０３ａ〜ｅを通る流体の流量を調節するように手動で、または自動的に作動できる複数のソレノイドフローバルブを設けてもよい。一例において、信号をそれぞれの回線６２１に沿ってそれぞれのソレノイドフローバルブ６１７に送信するために、コンピュータ制御装置６１９を設けてもよい。さらに別の例において、各それぞれの冷却コイル４０３ａ〜ｅの所定の流れを、コンピュータにプログラムしても、さらに別の入力によって、コンピュータにより計算させてもよい。一例において、フローセンサ６２３が、各冷却コイル４０３ａ〜ｅ内の流体流をモニタし、それぞれの通信回線６２５による信号をコンピュータ制御装置６１９に提供することができる。したがって、各それぞれの冷却コイル４０３ａ〜ｅを通る実際の流体流は、それぞれのフローセンサ６２３によってモニタすることができる。次いで、流体流信号をコンピュータ制御装置６１９に提供し、この装置は、次いで、指令信号を出力してポンプ６１３を作動させ、それぞれのソレノイドフローバルブ６１７を調節して、対応する冷却コイル４０３ａ〜ｅを通じて適切な流量を提供することができる。図示されていないが、各流体回路は、圧力逃がし弁を含んでよいが、さらに別の例において、必要とされない。

図６にさらに示されるように、入口６０３ａ〜ｅの各々に、対応する入口温度センサＴ₁を設けてよく、出口６０５ａ〜ｅの各々に対応する出口温度センサＴ₂を設けてもよい。したがって、冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々に出入りする流体の入口温度と出口温度をモニタすることができる。コンピュータ制御装置６１９は、温度センサＴ₁，Ｔ₂により測定された温度の変化（すなわち、ΔＴ）を計算するようにプログラムすることができる。さらに、コンピュータ制御装置６１９は、冷却コイル４０３ａ〜ｅに循環されている流体の比熱をプログラムすることができる。フローセンサ６２３により測定される流体の流量と共に、コンピュータ制御装置６１９は、各冷却コイル４０３ａ〜ｅにより除去されている熱を概算することができる。この情報をさらに使用して、冷却区域６０１ａ〜ｅ内の温度制御を最適化するのに役立ててもよい。

さらに別の例において、前記装置は、冷却区域６０１ａ〜ｅの各々に関連した複数の熱センサ６２７を備えることができる。熱センサ６２７は、横プロファイルに沿った様々な位置でガラスリボンの温度をモニタするように構成することができる。一例において、各熱センサ６２７は、検出した温度に対応する信号をコンピュータ制御装置６１９に戻すように送信できるように構成された通信回線６２９を含むことができる。したがって、各冷却区域６０１ａ〜ｅに関連するガラスリボン１０３の部分の温度をモニタすることができる。検出された温度に基づいて、各冷却コイル４０３ａ〜ｅを通る流体の流れは、冷却軸４０５ａに沿ってガラスリボン１０３の所望の横温度プロファイルを達成するために他の冷却コイルとは独立して作動させてもよい。したがって、図示された構成は、横プロファイルに沿った様々な位置で検出された対応する温度に基づいて、冷却コイルを選択的に作動させるように構成された制御システムを提供する。

図４〜７に示されるように、フュージョンドロー装置１０１は、冷却軸４０５ａに沿って位置している複数の加熱装置４１３ａ〜ｅも必要に応じて備えてもよい。本開示の態様にしたがって、様々な加熱装置を使用してよい。例えば、図４に示されるように、加熱装置４１３ａ〜ｅは、互いに対して並列にまたは直列に電気的に配列されてよい加熱素子４１５の列を含むことができる。加熱素子４１５の各列は、板引方向２０７の温度勾配を生じられるように様々な温度を達成するように設計できる。さらに別の例において、加熱素子４１５の各列は、ガラスの部分が加熱装置４１３ａ〜ｅを通過するときに、リボンの部分を実質的に同じ加熱温度に曝露するように実質的に同じ温度を達成するように設計することができる。

また図４に示されるように、加熱素子４１５は各々、加熱面４１７に沿って延在することができる。一例において、加熱面４１７は、ガラスリボン１０３の部分が加熱面４１７を通過するときに、熱伝達を変化させられるように板引面２１１および／または冷却面４１１に対してある角度に位置付けられている。あるいは、図示したように、加熱面４１７は、冷却面４１１および板引面２１１に対して実質的に平行であって差し支えないが、加熱面４１７は、別の例において、冷却面４１１または板引面２１１に関してのみ実質的に平行であってよい実質的に平行な相対向きを提供することにより、板引方向２０７に沿って冷却区域（または加熱区域）の高さに亘り所望の温度プロファイルの維持を促進するようにガラスリボンに熱を均一に印加するのに役立ち得る。

図５を参照すると、複数の加熱装置４１３ａ〜ｅを、一列の冷却コイル４０３ａ〜ｅと共に、冷却軸４０５ａに沿って延在する加熱装置４１３ａ〜ｅの列に互いに対して整列させることができる。一列が示されているが、さらに別の例は、多数の列を有する加熱装置の例に配列された加熱装置を含んでもよい。そのような例において、加熱装置は、加熱装置の行列を形成するようにそれぞれの行に沿って整列されてもよい。

さらに図示されるように、複数の加熱装置４１３ａ〜ｅは、冷却コイル４０３ａ〜ｅの対応するものとほぼ等しくてよい対応する横幅を有することもできる。したがって、図５に示されるように、加熱装置の各々は、対応する冷却コイルの横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」と実質的に均しい横幅を有することができる。先に冷却コイルについて記載したように、加熱装置は、同様に、同じ幅または異なる幅を有してよい。加熱装置に同じ幅および／または異なる幅を設けることによって、ガラスリボン１０３の縁１０３ａ，１０３ｂに向かって一般に生じるより速い冷却を補償するのに役立ち得る。

図６に示されるように、加熱装置４１３ａ〜ｅにも対応する各横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」は、同様に、フュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」よりも実質的に狭い。加熱装置４１３ａ〜ｅの各々に、フュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」よりも実質的に狭い対応する横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」を設けることによって、冷却区域６０１ａ〜ｅ内を選択的に加熱して、冷却軸４０５ａに沿って所望の温度プロファイルを達成するのに役立つことができる。加熱装置４１３ａ〜ｅの列は、長さ「Ｌ」がフュージョンドロー装置１０１の板引幅「Ｗ_d」以上となるように、冷却軸４０５ａに沿って加熱装置４１３ａ〜ｅの列に互いに対して整列させても差し支えない。それより短い長さも可能であるが、長さ「Ｌ」を板引幅「Ｗ_d」以上にすることによって、ガラスリボン１０３の全幅に亘る横温度プロファイル制御が可能となる。

図６に示されるように、加熱装置４１３ａ〜ｅの各々は、他の加熱装置から独立して作動可能である。例えば、複数の加熱装置４１３ａ〜ｅの各々は、巻線に電流を流すときに、加熱装置の巻線を加熱できるように電気回路に配置されるように構成された電気接点６３１ａ，６３１ｂを含むことができる。一例において、電気リレー６３３は、各冷却区域６０１ａ〜ｅで望ましいと決定された所望の熱出力に応じて、電気接点６３１ａ，６３１ｂを通じて流れる電流を個別に制御するために、コンピュータ制御装置６１９からの信号を受信するように構成されている。さらに別の例において、それぞれの加熱装置４１３ａ〜ｅの各自の所定の電流は、コンピュータ制御装置にプログラムされても、またはさらに別の入力によりコンピュータ制御装置によって計算されてもよい。

さらに別の例において、加熱装置４１３ａ〜ｅの各々を通る電流は、複数の随意的な熱センサ６２７から検出された温度に基づいて、独立して作動させることができる。それゆえ、図示された装置は、横プロファイルに沿った様々な位置で検出された対応する温度に基づいて、加熱装置を選択的に作動させるように構成された制御システムを提供する。

さらに別の例において、冷却コイル４０３ａ〜ｅの１つ以上を、加熱装置４１３ａ〜ｅの各々に関連付けてもよい。あるいは、加熱装置４１３ａ〜ｅの１つ以上を、冷却コイル４０３ａ〜ｅの各々に関連付けてもよい。図５〜６に示されるように、複数の加熱装置４１３ａ〜ｅの各々は、冷却コイル４０３ａ〜ｅの対応する１つに関連付けてもよい。いくつかの例において、加熱装置４１３ａ〜ｅは、冷却コイル４０３ａ〜ｅと同時に作動させてもよい。それゆえ、各それぞれの冷却区域６０１ａ〜ｅ内の冷却は、それぞれの冷却装置と共に加熱装置を作動させることによって微調整してもよい。あるいは、温度プロファイルを制御する加熱装置のみを作動させることによって冷却が行われる場合、冷却コイル４０３ａ〜ｅを停止させてもよい。そのような例において、冷却コイルの少なくとも１つの管は、加熱装置のみを作動させるときに、高温に耐えられる様々な材料を含んでよい。例えば、その少なくとも１つの管は、高ニッケル合金、３１０ステンレス鋼、または他の高温材料を含んで差し支えない。

さらにまた、その材料の所望の放射率を得て、それによって、ガラスリボンからの放射熱損失に影響を与えるコーティングを、必要に応じて、冷却コイルに設けてもよい。その上、またはその代わりに、腐食を防ぐために、同じまたは異なるコーティングを設けてもよい。それゆえ、放射率特徴を向上させるために、および／または耐食性を向上させるために、冷却コイルに１つ以上のコーティングを施してもよい。

図４および７に図解したように、フュージョンドロー装置１０１は、このフュージョンドロー装置１０１の冷却軸４０５ａに沿って位置する複数の温度制御モジュール４１９ａ〜ｅを備えることができ、この制御モジュール４１９ａ〜ｅの各々は、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅの少なくとも１つおよび複数の加熱装置４１３ａ〜ｅの少なくとも１つを含む。図４に示されるように、各温度制御モジュール４１９ａ〜ｅは、対応する冷却コイル４０３ａ〜ｅが、フュージョンドロー装置１０１の対応する加熱装置４１３ａ〜ｅと板引面２１１との間に位置するように、図示された成形ウェッジ２０１などの板引装置に対して取り付けることができる。

さらにまた、図４および７に示されるように、各温度制御モジュール４１９ａ〜ｅは板引装置に対して取外し可能に取り付けられていてよいが、さらに別の例において、取外し不可能な取付け構成を使用してもよい。例えば、図４に図解されるように、取付ブラケット４２１は、留め具４２３によって、フュージョンドロー装置１０１の支持構造４２５に取外し可能に取り付けることができる。別の組の留め具４２７が加熱装置４１３ａ〜ｅを取付ブラケット４２１に取り付けることができる。さらに別の組の留め具４２９が、冷却コイル４０３ａ〜ｅを取付ブラケット４２１に取り付けることができる。図示されるように、管５０１は、対応する加熱装置４１３ａ〜ｅに関連付けられた断熱レンガ４３５内に形成された取付溝４３３内に受け入れられる取付セグメント４３１を含むことができる。図示されるように、取付溝４３３は、断熱レンガ４３５に対して片持ち式に冷却コイル４０３ａ〜ｅのコンパクト形状５０３をしっかり固定するのに役立つように、管５０１の対応する取付セグメント４３１を受け入れることができる。図示されていないが、さらに別の随意的な取付構造を、本開示のさらに別の態様にしたがって設けてもよい。

図示されるように、取付ブラケット４２１は、板引装置に対する温度制御モジュール４１９ａ〜ｅを取外し可能に取り付ける。例えば、図７に示されるように、温度制御モジュール４１９ａ〜ｅの選択されたものは、選択された制御モジュールに対応する取付留め具４２３を外すことによって、取り外せる。矢印７０１により示されるように、古い制御モジュール７０３は、迅速に取り外し、新しい制御モジュール７０５と交換できる。それゆえ、選択された制御モジュールは、他の制御モジュールを交換する必要なく、迅速に交換できる。さらに、板引方向に溶融ガラスを引っ張っている間、フュージョンドロープロセスを停止させずに、古い制御モジュール７０３に関連する損傷した加熱装置および／または冷却装置を交換することも可能である。次いで、古い制御モジュールは、将来、別の交換モジュールを提供するために、修復することができる。

先に論じたように、冷却コイルおよび／または加熱装置は様々な位置に設けてもよい。図４に示されるように、固化区域３０９の下側部分に位置する冷却軸４０５ｂに沿って、別の温度制御モジュール４３７ａ〜ｅを設けてもよい。温度制御モジュール４３７ａ〜ｅは、上述した制御モジュール４１９ａ〜ｅと実質的に同一であってよい。あるいは、図示されるように、温度制御モジュール４３７ａ〜ｅは、制御モジュール４１９ａ〜ｅと異なるサイズのものであってよい。さらに別の例において、冷却軸４０５ｂに沿って、冷却装置または加熱装置のみを設けてもよい。

作動中、ガラスリボン１０３を製造する方法は、板引方向２０７に溶融ガラスを粘性区域３０７へと引っ張って、板引方向２０７に延在する反対の縁１０３ａ，１０３ｂを含むガラスリボン１０３を形成する工程を含み得る。図１および３に示されるように、反対の縁１０３ａ，１０３ｂは、板引方向２０７に対して横であるガラスリボン１０３の幅に沿って間隔が置かれている。

次いで、この方法は、溶融ガラスを粘性区域３０７から、その粘性区域３０７の下流の固化区域３０９へと引っ張る工程を含む。固化区域３０９において、ガラスリボン１０３は粘性状態から弾性状態へと固化する。この方法は、ガラスリボン１０３を、固化区域３０９の下流の弾性区域３１１へと引っ張る工程をさらに含む。次いで、切断装置３０３を必要に応じて使用して、さらに加工するために、ガラスリボン１０３から別個のガラス板３０５を切断してもよい。図示されていないが、ガラスリボンの縁をトリミングしてもよく、および／またはガラスリボンは、別の場所でさらに別の切断技法を実施するために、保管スプールに巻き付けてもよい。

この方法は、粘性区域３０７、固化区域３０９および弾性区域３１１の少なくとも１つにおいて、ガラスリボン１０３の幅に沿ってガラスリボン１０３の横温度プロファイルを制御する工程をさらに含む。この温度プロファイルを制御する工程は、板引方向２０７に対して横である冷却軸４０５ａに沿って配置された複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅの少なくとも１つから熱を選択的に除去する工程を含む。

図６に示されるように、冷却コイルから熱を除去する工程は、水などの流体を対応する冷却コイルを形成する少なくとも１つの管５０１に循環させることによって、行うことができる。流体を管に循環させることにより、フュージョンドロー装置１０１の加熱装置または他の部品と関連する電気部品を水などの流体で損傷する、またはそうでなければ汚染することを避けることができる。

図６にさらに示されているように、前記方法は、冷却コイル４０３ａ〜ｅを選択的に作動させて、ガラスリボン１０３の横温度プロファイルを制御することができる。例えば、熱センサ６２７は、ガラスリボンの幅に沿った様々な位置でガラスリボン１０３の温度を検出できる。次いで、熱センサ６２７は、通信回線６２９によって、コンピュータ制御装置６１９にフィードバックを送信することができる。そのフィードバックに基づいて、コンピュータ制御装置は、ポンプ６１３および／またはソレノイドフローバルブ６１７の１つ以上を調節して、冷却コイル４０３ａ〜ｅの１つ以上を通る流体の冷却流を独立して調節することができる。それゆえ、冷却コイルの少なくとも別のものの冷却速度を調節せずに、冷却コイル４０３ａ〜ｅの少なくとも１つの冷却速度を調節する方法が可能になる。さらに、複数の冷却コイル４０３ａ〜ｅを温度フィードバックに基づいて選択的に作動させて、検出された温度に基づいて冷却コイルを作動させる制御システムを提供してもよい。

さらに別の例において、温度プロファイルは、冷却軸４０５ａに沿って配置された複数の加熱装置４１３ａ〜ｅの少なくとも１つで選択的に熱を加えることによって、制御することができる。一例において、コンピュータ制御装置６１９は、熱センサ６２７によって検出されたフィードバックに基づいて、加熱装置の各々によって加えられる熱を自動的に調節することができる。例示の方法は、冷却コイル４０３ａ〜ｅを使用せずに、加熱装置４１３ａ〜ｅによる冷却を含むことができる。例えば、流体を冷却コイルから流れ出させてよく、ここで、冷却装置の少なくとも１つの管の高温金属により、冷却コイルが、それぞれの加熱装置によるガラスリボンの部分の加熱を、もしあるとしてもわずかしか干渉せずに、高温環境内で構造の健全性を維持することができる。作動中、縁１０３ａ，１０３ｂに近いガラスリボン１０３の外側部分は必然的に、ガラスリボン１０３の中央部分よりも速く冷却する傾向がある。それゆえ、冷却区域６０１ａ，６０１ｂに関連する外側のセンサ６２７が検出する温度によって、ガラスリボン１０３の外側部分がより速く冷却されることが分かるであろう。それに応じて、コンピュータ制御装置６１９は、残りの加熱装置に対して高い温度で加熱装置４１３ａ，４１３ｅの外側の対を始動させて、幅に亘りガラスリボンをより均一に冷却することができる。

あるいは、冷却が冷却コイル４０３ａ〜ｅにより行われている場合、加熱装置を停止してもよい。この例において、中央の冷却区域６０１ｃに関連する熱センサ６２７により検出された温度は、ガラスリボンの中央部分が比較的高い温度を含むことを示すであろう。それに応答して、コンピュータ制御装置６１９は、中央の冷却区域６０１ｃの冷却速度を上昇させるために、内側の冷却コイル４０３ｃを通る流体の流量を増加させてもよい。それゆえ、中央の冷却コイルは、比較的速い速度で冷却して、幅に亘りガラスリボンをより均一に冷却するであろう。

さらに別の例において、加熱装置および冷却コイルを同時に作動させてもよい。例えば、加熱装置により印加される加熱は、それぞれの冷却区域により適用される有効冷却速度を微調整するために、それぞれの冷却コイルによる冷却で変えることができる。

さらに図解されるように、冷却速度の調節が最も必要とされている区域におけるより大きい熱伝達を促進するのに役立つように、相対的に異なる横幅「Ｗ₁」、「Ｗ₂」および「Ｗ₃」を設けてもよい。例えば、さもなければ望ましくない横温度プロファイルをもたらすであろう縁でのより速い冷却を補償するために、外側の縁により速い速度で熱を印加するのに役立つように、外側の加熱装置４１３ａ，４１３ｅに比較的広い幅「Ｗ₁」を関連付けてもよい。

本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本開示に様々な改変および変更を行えることが、当業者には明白である。それゆえ、本発明は、本開示の改変および変更を、それらが付随の特許請求の範囲とその同等物の範囲に含まれるという条件で、包含することが意図されている。

１０１ フュージョンドロー装置
１０３ ガラスリボン
１０５ 溶融容器
１０７ バッチ材料
１１１ バッチ供給装置
１２７ 清澄容器
１３１ 混合容器
１３３ 供給容器
１４０ フュージョンドロー設備
１４３ 成形容器
２０１ 成形ウェッジ
２０３，２０５ 成形表面部分
２０７ 板引方向
２１１ 板引面
２１３ａ，２１３ｂ エッジ・ローラ・アセンブリ
３０５ ガラス板
３０７ 粘性区域
３０９ 固化区域
３１１ 弾性区域
４０１ 冷却装置
４０３ａ〜ｅ 冷却コイル
４０５ａ，ｂ 冷却軸
４０７ａ，ｂ 温度プロファイル軸
４１１ 冷却面
４１３ａ〜ｅ 加熱装置
４１９ａ〜ｅ，７０３，７０５ 制御モジュール
４２１ 取付ブラケット
４３５ 断熱レンガ
５０１ 管
６０１ａ〜ｅ 冷却区域
６１３ ポンプ
６１９ コンピュータ制御装置
６２３ フローセンサ
６２５ 通信回線
６２７ 熱センサ
６３３ 電気リレー
Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃ 横幅

Claims (10)

1. ガラスリボンの製造装置において、
   該製造装置の板引面に沿って板引方向に溶融ガラスをガラスリボンに引っ張るように構成された板引装置、および
   前記板引方向に対して横に延在する前記製造装置の冷却軸に沿って配置されており、該冷却軸に沿って前記ガラスリボンの横温度プロファイルを制御するように構成された複数の冷却コイルであって、各々が、前記板引面に面した冷却面に沿って延在するコンパクトな蛇行形状に曲げられた少なくとも１つの管から製造され、前記冷却コイルから熱を除去するために、流体を該少なくとも１つの管に循環させるように構成されている冷却コイルを含む冷却装置、
   を備えた製造装置。
2. 複数の加熱装置をさらに含み、前記複数の冷却コイルが、冷却コイルの列において互いに対して整列され、前記複数の加熱装置が、前記冷却コイルの列と共に、前記冷却軸に沿って延在する加熱装置の列において互いに対して整列され、少なくとも１つの前記加熱装置の各々は、前記複数の冷却コイルの対応する１つに関連付けられている、請求項１記載の製造装置。
3. 前記少なくとも１つの管が、同一平面上にある真っ直ぐなセグメントおよび屈曲端部を含む、前記コンパクトな蛇行形状に曲げられた単一の連続した管からなる、請求項１または２記載の製造装置。
4. 前記複数の冷却コイルの各冷却コイルが、該複数の冷却コイルの別の冷却コイルから独立して作動できる、請求項１から３いずれか１項記載の製造装置。
5. 前記複数の冷却コイルの各々は、前記製造装置の冷却軸に沿って延在する対応する横幅を有し、該複数の冷却コイルの少なくとも１つの横幅が、該複数の冷却コイルの別のものの横幅より広い、請求項１から４いずれか１項記載の製造装置。
6. ガラスリボンを製造する方法において、
   （Ｉ）溶融ガラスを板引面に沿って板引方向に粘性区域へと引っ張って、該板引方向に延在する反対の縁を含むガラスリボンを形成する工程であって、前記反対の縁は、前記板引方向に対して横の前記ガラスリボンの幅に沿って間隔が置かれている工程、
   （ＩＩ）前記溶融ガラスを前記粘性区域から、該粘性区域の下流にある固化区域へと引っ張る工程であって、前記ガラスリボンが粘性状態から弾性状態へと固化する工程、
   （ＩＩＩ）前記ガラスリボンを、前記固化区域の下流にある弾性区域へと引っ張る工程、および
   （ＩＶ）前記粘性区域、前記固化区域および前記弾性区域の少なくとも１つにおいて前記ガラスリボンの幅に沿って該ガラスリボンの横温度プロファイルを制御する工程であって、前記板引方向に対して横の冷却軸に沿って配置され、各々が、前記板引面に面した冷却面に沿って延在するコンパクトな蛇行形状に曲げられた少なくとも１つの管から製造された複数の冷却コイルの少なくとも１つから熱を選択的に除去する工程を含む、制御する工程、
   を有してなる方法。
7. 各冷却コイルが、前記冷却軸に沿って一列の冷却区域を形成するために互いに整列された複数の冷却区域の関連する１つを形成するように、前記冷却コイルを作動させる工程をさらに含む、請求項６記載の方法。
8. 前記複数の冷却コイルを選択的に作動させて、前記ガラスリボンの横温度プロファイルを制御する工程をさらに含む、請求項６または７記載の方法。
9. 前記ガラスリボンの幅に沿った様々な位置で該ガラスリボンの温度を検出する工程、および検出された温度に基づいて前記複数の冷却コイルを選択的に作動させる工程をさらに含む、請求項６から８いずれか１項記載の方法。
10. 前記横温度プロファイルを制御する工程が、前記冷却軸に沿って配置された複数の加熱装置の少なくとも１つにより選択的に熱を印加する工程であって、少なくとも１つの前記加熱装置の各々は、前記複数の冷却コイルの対応する１つに関連付けられている工程を含む、請求項６から９いずれか１項記載の方法。

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