JP6568598B2 - 溶融材料を処理するための装置及び方法 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年５月６日出願の米国仮特許出願第６２／１５７，５７４号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
本開示は、概略的には、溶融材料を処理するための装置及び方法に関し、より詳細には、導管内部を流れる溶融材料を処理するための装置及び方法に関する。
溶融材料からガラスリボンを製造することが知られている。典型的には、溶融材料は、直列的に配置された幾つかのステーションを含むガラス製造装置を用いて加工される。幾つかの例では、一対のステーションは、第１のステーションから第２のステーションまで走る溶融材料のための移動経路を画成する導管に接合する。
詳細な説明に記載された幾つかの例示的な態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化された概要を以下に提示する。
本明細書に開示される実施形態によれば、ガラス製造装置の第１のステーションから第２のステーションに至る、導管によって画成された移動経路に沿って、溶融材料を導管内部に通流させる工程を含む、溶融材料を処理する方法が記載される。本方法は、導管の第１の側面と第２の側面との間の移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、導管外部に冷却流体流を強制的に流すことによって、導管内部の溶融材料を冷却する工程をさらに含みうる。
幾つかの実施形態では、冷却軸は、移動経路に対して垂直に延在しうる。
幾つかの実施形態では、冷却軸は、直線状の冷却軸を含みうる。
さらなる他の実施形態では、冷却軸は、移動経路に対して横方向に延びる導管によって画成されるチャネル内に延在しうる。例えば、冷却流体流は、チャネルのベースに対して強制的に流されうる。他の例では、冷却流体流は、チャネルのベースによって分配されて、チャネルの両側を上方に走りうる。
幾つかの実施形態では、冷却流体流は、冷却流体シートを含みうる。例えば、冷却流体シートは、冷却流体の実質的に連続したシートを含みうる。
さらなる実施形態では、冷却流体流は、冷却軸に沿って、衝突長さの全長（overall impact length）を含みうる。冷却流体流は、衝突長さの全長に沿って、実質的に連続した冷却流体流を含みうる。
またさらなる実施形態では、冷却流体は、実質的に酸素を含まない場合がある。例えば、冷却流体は窒素を含みうる。
前述の実施形態及び例は、単独で、又は、上述のうちの１つ又はいずれかの組合せと組み合わせて、提供されてもよい。
別の実施形態によれば、第１のステーション、第２のステーション、及び、第１のステーションから第２のステーションまで走る、溶融材料のための移動経路を画成する導管を含む、ガラス製造装置が開示される。該ガラス製造装置は、導管に面し、かつ、移動経路に対して横方向に延びる、少なくとも１つのノズルをさらに含みうる。該少なくとも１つのノズルは、導管内部の溶融材料を冷却するように構成されうる。例えば、幾つかの実施形態では、溶融材料は、冷却流体が少なくとも１つのノズルを通るように強いて、冷却流体流を生成することによって、冷却される。冷却流体流は、導管の第１の側面と第２の側面との間の移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、導管外部に対して強制的に流されうる。
幾つかの実施形態では、少なくとも１つのノズルは、移動経路に対して横方向に延びる、少なくとも１つの細長いポートを含みうる。該少なくとも１つの細長いポートは、長尺長さと、該長尺長さに対して横方向に延びる幅とを含みうる。
他の実施形態では、細長いポートの幅は、約０．４ｃｍ〜約２．４ｃｍの範囲内でありうる。
さらなる他の実施形態では、細長いポートの幅は、該細長いポートの長尺長さの約５％未満でありうる。
さらに他の実施形態では、少なくとも１つの細長いポートは、該細長いポートの長尺の全長に沿って延びる単一の細長いポートを含みうる。
さまざまな実施形態では、少なくとも１つのノズルは、少なくとも１つの細長いポートの長尺長さに沿って延びる長尺長さを含む、細長い圧力チャンバを含みうる。細長い圧力チャンバは、細長いポートと流体連通しうる。
またさらなる実施形態では、少なくとも１つのノズルは、第１の側面部及び第２の側面部、並びに、該第１の側面部と第２の側面部との間に少なくとも部分的に延在する、長尺長さの少なくとも１つの細長いポートを含みうる。少なくとも１つのノズルは、第１の側面部に配置された第１の入口ポート及び第２の側面部に配置された第２の入口ポートを含む、少なくとも２つの入口ポートをさらに含みうる。
幾つかの実施形態では、第１のステーションは、混合ステーションを含みうる。
実施形態において、第２のステーションは、送達容器を含みうる。
前述の実施形態及び例は、単独で、あるいは、上で論じたものの１つ又はいずれかの組合せと組み合わせて、提供されうる。
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、本開示の実施形態を提示しており、実施形態の性質及び特性が説明され特許請求される際に、それらを理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されているものと解されるべきである。添付の図面は、実施形態のさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示のさまざまな実施形態を例証しており、その説明と共に、それらの原理及び動作を説明する役割を担う。
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照しつつ、以下の詳細な説明を読んだときに、より良く理解される。
例示的なガラス製造装置の概略図 図１の線２−２に沿ったガラス製造装置の断面斜視図 導管によって画成された移動経路に対して横方向に延びる例示的なノズルを示す、概略的な斜視図 導管によって画成された移動経路に対して横方向に延びる複数のノズルを含む導管の概略的な上面図 導管によって画成された移動経路に対して横方向に延びる複数のノズルを含む導管の概略的な側面図 例示的なノズルの下方斜視図 ノズルの長尺長さに沿って切り取った図６のノズルの断面図 ノズルの長尺長さに対して横方向に切り取った図６のノズルの中央部分の別の断面図
装置及び方法は、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下にさらに十分に説明されよう。可能な限り、同一又同様の部分の参照には、図面全体を通じて同じ参照番号が用いられる。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で実施可能であり、本明細書に記載される実施形態に限られるように解釈されるべきではない。
本開示の装置及び方法によって生産されるガラス板は、一般に、例えばディスプレイ用途、例として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などに用いられる。幾つかの例では、ガラス板は、ガラス製造装置によって生産されたガラスリボンから分離されうる。
幾つかの実施形態では、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、ダウンドロー装置、アップドロー装置、圧延装置、又は他のガラス製造装置が挙げられうる。例として、図１は、その後に加工してガラス板１０４とするためにガラスリボン１０３を溶融延伸するためのフュージョンダウンドロー装置を含む、ある量の溶融材料を加工するためのガラス製造装置１０１を概略的に示している。フュージョンドロー装置１０１は、該溶融材料１２１からガラスリボン１０３を生成するためのテーションを通じて、溶融材料が連続的に移動しうる、直列的に配置された複数のステーション（例えば、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合チャンバ１３１、送達容器１３３及び成形容器１４３）を含みうる。
溶融容器１０５は、貯蔵ビン１０９からバッチ材料１０７を受け入れるように構成されうる。バッチ材料１０７は、矢印１１７に示されるように、所望の量のバッチ材料１０７を溶融容器１０５内に導入するためのモータ１１３を備えたバッチ送達デバイス１１１によって導入されうる。溶融容器１０５は、次に、バッチ材料１０７を溶融材料１２１へと溶融しうる。
フュージョンドロー装置１０１はまた、溶融容器１０５の下流に配置され、第１の導管１２９によって溶融容器１０５に連結可能な清澄容器１２７も含みうる。幾つかの例では、溶融材料１２１は、第１の導管１２９によって溶融容器１０５から清澄容器１２７へと重力供給されうる。例えば、重力は、溶融容器１０５から清澄容器１２７へと第１の導管１２９の内部を通じて溶融材料１２１を駆動しうる。清澄容器１２７内では、さまざまな技法によって溶融材料１２１から気泡が除去されうる。
フュージョンドロー装置は、清澄容器１２７の下流に配置してよい混合チャンバ１３１をさらに含みうる。混合チャンバ１３１は、均質な溶融材料組成物の供給に用いられ、それによって、そうでなければ清澄容器から出る清澄された溶融材料内に存在したであろう不均質性を軽減又は排除しうる。図示されるように、清澄容器１２７は、第２の導管１３５によって混合チャンバ１３１に連結されうる。幾つかの例では、溶融材料１２１は、第２の導管１３５によって、清澄容器１２７から混合チャンバ１３１へと重力供給されうる。例えば、重力は、清澄容器１２７から混合チャンバ１３１へと第２の導管１３５の内部を通じて溶融材料１２１を駆動しうる。
フュージョンドロー装置は、混合チャンバ１３１の下流に配置してよい送達容器１３３をさらに含みうる。送達容器１３３は、成形デバイス内に供給される溶融材料１２１を調整しうる。例えば、送達容器１３３は、成形容器１４３への溶融材料１２１の一貫した流れを調整かつ供給するためのアキュムレータ及び／又は流量コントローラとして作用しうる。図示されるように、混合チャンバ１３１は、第３の導管１３７によって送達容器１３３に連結されうる。幾つかの例では、溶融材料１２１は、第３の導管１３７によって、混合チャンバ１３１から送達容器１３３へと重力供給されうる。例えば、重力は、混合チャンバ１３１から送達容器１３３へと第３の導管１３７の内部を通じて溶融材料１２１を駆動させうる。
さらに例証されるように、下降管１３９が、送達容器１３３からフュージョンドロー機械１４０の成形容器１４３の入口１４１へと溶融材料１２１を送達するように位置付けられうる。以下にさらに十分に論じられるように、フュージョンドロー機械１４０は、溶融材料１２１をガラスリボン１０３へと延伸するように構成されうる。
ガラス製造装置１０１の導管（例えば、第１の導管１２９、第２の導管１３５、及び第３の導管１３７）は、多種多様な形状を含む内面を含みうる。例えば、溶融材料を供給する移動経路に対して垂直に切り取られた内面の断面輪郭形状は、円形状又は非円形状（例えば、長方形の形状、楕円形の形状又は他の形状構成）を含みうる。幾つかの例では、同一の又は幾何学的に似た断面輪郭形状が導管の長さに沿って存在しうる。非円形の断面輪郭形状を有する導管を設けることにより、導管内の溶融ガラスからの熱伝達効率を高めることができる。
溶融容器１０５及び成形容器１４３は、典型的には、例えば、耐火性（例えばセラミック）ブリックなどの耐火材料でできている。ガラス製造装置１０１は、構成要素をさらに含んでもよく、該構成要素は、典型的には、白金、又は、例えば、白金−ロジウム、白金−イリジウム及びそれらの組合せなどの白金含有金属でできているが、例えば、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、並びにそれらの合金、及び／又は、二酸化ジルコニウムなど、他の耐火性金属も含んでいてもよい。白金含有構成要素は、第１の導管１２９、清澄容器１２７、第２の導管１３５、混合チャンバ１３１、第３の導管１３７、送達容器１３３、下降管１３９及び入口１４１のうちの１つ以上を含みうる。
図２は、図１の線２−２に沿ったガラス製造装置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の両端の間に延在する一対の下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５を含む、成形ウェッジ２０１を備えている。一対の下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５は、延伸方向２０７に沿って収束し、ルート２０９を形成する。延伸面２１１は、ルート２０９を貫通して伸び、ガラスリボン１０３は、延伸面２１１に沿って延伸方向２０７に延伸されうる。図示されるように、延伸面２１１は、ルート２０９を二等分してよいが、延伸面２１１は、ルート２０９に対して他の配向で延在することもできる。
図２を参照すると、一例において、溶融材料１２１は、成形容器１４３のトラフ２００内へと流れうる。溶融材料１２１は、次に、対応する堰２０２ａ、２０２ｂを同時に溢れ出て、対応する堰２０２ａ、２０２ｂの外面２０４ａ、２０４ｂを越えて下方へと流れうる。溶融材料のそれぞれの流れは、次に、下方に傾斜した成形面部分２０３、２０５に沿って成形容器１４３のルート２０９へと流れ、そこで流れは収束し、融着してガラスリボン１０３となる。ガラスリボン１０３は、次に、延伸方向２０７に沿った延伸面２１１においてルート２０９から引き出されうる。
図２に示されるように、ガラスリボン１０３は、第１の主面２１３及び第２の主面２１５を伴って、ルート２０９から延伸されうる。図示されるように、第１の主面２１３及び第２の主面２１５は、第１の主面２１３と第２の主面２１５との間に画成されたガラスリボン１０３の中央部分の厚さ２１７を伴って、反対方向を向いている。本開示の態様は、多くの代替的な厚さ（例えば、１ミリメートル超又は５０マイクロメートル未満の厚さを含む）の生成には有益でありうるが、幾つかの例では、中央部分の厚さ２１７は、約１ミリメートル（ｍｍ）以下であってよく、例えば、約５０マイクロメートル（μｍ）〜約７５０μｍ、例えば、約１００μｍ〜約７００μｍ、例えば、約２００μｍ〜約６００μｍ、例えば、約３００μｍ〜約５００μｍでありうる。
一例において、ルート２０９から引き出されたガラスリボン１０３は、ガラス分離装置１４５を用いて個別のガラス板１０４へと分離されうる。あるいは、図示されていないが、ガラスリボンは、個別のガラス板１０４へとすぐに分離されるのではなく、さらなる加工ステーションに通されてもよく、及び／又は、ガラスリボンのロールとして保管されてもよい。
幾つかの例では、ガラス製造装置１０１の隣接するステーション（例えば、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合チャンバ１３１、送達容器１３３、及び成形容器１４３）間の導管（例えば、第１の導管１２９、第２の導管１３５、第３の導管１３７等）のうちの１つ以上の内部を移動する溶融材料を冷却することが望ましい場合がある。冷却についての論考は、ガラス製造装置１０１の第１のステーション（例えば、混合チャンバ１３１）と第２のステーション（例えば、送達容器１３３）との間に延在する、第３の導管１３７に関して説明されよう。図示されていないが、本開示の概念を、他の例証された導管（例えば、第１の導管１２９、第２の導管１３５）のいずれか又は他の例示的なガラス製造装置におけるいずれかの他の導管に適用してもよい。さらには、例証されるステーションは、溶融容器１０５の下流に位置付けられた清澄容器１２７、該清澄容器１２７の下流に位置付けられた混合チャンバ１３１、該混合チャンバ１３１の下流に位置付けられた送達容器１３３、及び該送達容器１３３の下流に位置付けられた成形容器１４３を伴って直列的に配置されているが、これは、配置のほんの一例に過ぎない。幾つかの例では、より多くの又はより少ないステーションが設けられてよく、及び／又は、該ステーションは、異なる順序で配置されてもよく、ここで、本開示の概念は、一連のステーションにおいてステーション間を移動する溶融材料のための移動経路をもたらす導管内の溶融ガラスを冷却するために適用されうる。他の例では、例えば複数の混合チャンバなど、特定のステーションを複数、設けてもよい。
図３に移ると、例として、ガラス製造装置１０１は、例証される混合チャンバ１３１を含みうる、第１のステーションを含む。ガラス製造装置１０１は、例証される送達容器１３３を含みうる第２のステーションをさらに含んでいてもよい。ガラス製造装置は、また、第１のステーションと第２のステーションとの間に延在し、かつ、それらに流体的に連結された第３の導管１３７をさらに含む。図３に概略的に示されるように、第３の導管１３７は、第１のステーションから第２のステーションに向かう方向３１５に走る、溶融材料１２１のための移動経路３０１を提供するように構成されうる。
混合チャンバ１３１における比較的高い温度から送達容器１３３における比較的低い温度まで、溶融材料１２１の温度を低下させることが望ましい場合がある。溶融材料１２１の温度を低下させることは、フュージョンドロー機械１４０を用いて溶融材料１２１をガラスリボン１０３へと加工するために所望される溶融材料特性（例えば、粘度）をもたらすためには望ましい場合がある。
一例において、ガスなどの冷却流体３０３は、導管１３７の外部３０５に沿って通過して、導管１３７内の溶融材料の冷却速度の増加を達成しうる。実際、比較的冷却された流体は、導管１３７に沿って通過して対流熱伝達をもたらすことができ、それによって、導管１３７から熱を取り除き、その結果として、導管１３７内部の溶融材料１２１の温度を低下させる。導管１３７は、移動経路３０１を画成する導管内部を画成する、耐火性金属（例えば、白金又は白金含有金属）から製造されたコア３０７を含みうる。導管１３７は、コア３０７に加えて、覆い、コーティング、又は支持構造体などの他の特徴を含みうる。例えば、部分的に概略的に示されるように、導管は、該導管１３７のコア３０７の支持を促進しうる支持構造体３０６を含みうる。冷却流体３０３は、コア３０７の外部、支持構造体３０６、又は導管１３７の他の特徴など、導管１３７の外部３０５に沿って通過しうる。
図３に示されるように、導管１３７は、必要に応じて、格納エリア３０９内に設置されうる。図３にさらに示されるように、第１のステーション（例えば、混合チャンバ１３１）及び第２のステーション（例えば、送達容器１３３）もまた、格納エリア３０９に設置されうる。格納エリア３０９内への導管１３７、第１のステーション及び第２のステーションの設置は、制御された量の流体を、格納エリア３０９の上流部分３１１から格納エリア３０９の下流部分３１３へと移動経路に沿って移動するように誘導するために役立ちうる。さらには、格納エリア３０９は、導管１３７、第１のステーション及び第２のステーションを、実質的に酸素を含まない雰囲気内に設置するように設計されうる。本願全体を通して、酸素を実質的に含まない雰囲気とは、該雰囲気が、２質量％以下の酸素を含むことを意味する。このように、ガラス製造装置１０１によって加工される溶融材料の汚染を回避するために、ガラス製造装置１０１の一部分の酸化は、例えば防止されるなど、最小限に抑えられうる。幾つかの例では、冷却流体は、実質的に酸素を含まなくてよく、窒素などの不活性ガスを含みうるが、さらなる例では、冷却流体は、他の化学元素を含んでもよい。
動作中、溶融材料１２１は、第１のステーション（例えば、混合チャンバ１３１）から第２のステーション（例えば、送達容器１３３）の方へと向かう方向３１５で、導管１３７の移動経路３０１に沿って移動しうる。必要に応じて、冷却流体は、第２のステーションから第１のステーションの方へと向かう方向３１６で、経路に沿って移動しうる。冷却流体と導管１３７との温度差は、第１のステーションの近くよりも第２のステーションの近くでより大きくなるであろうことから、溶融材料の流れとは概ね反対方向に流れる冷却流体を提供することにより、第２のステーションの近くの対流熱伝達の増進をもたらすことができる。
導管１３７内部の溶融材料１２１の温度を迅速かつ効率的に低下させて、第２のステーション（例えば、送達容器１３３）に所望の温度をもたらすことは、望ましいであろう。熱伝達の増加をもたらすことにより、導管内の溶融材料の流れを増加させることができ、それによって、ガラスリボンの生産速度を高めることができる。さらには、熱伝達の増加をもたらすことにより、供給するのに必要とされる導管の長さを短縮することができる。実際、あまり効率的ではない技法とともに冷却に用いられる比較的長い導管は、より効率的な熱伝達を伴って、大幅に短縮されうる。比較的短い導管の提供は、導管の生産に用いられる高価な耐火性金属の量を低減するのに有益でありうる。
図３及び４から認識できるように、導管１３７は、幅「Ｗ」未満でありうる高さ「Ｈ」を含みうる。このような設計は、導管内を移動する溶融材料の増進された熱伝達をもたらすことができる、長方形又は楕円形の形状を設けるために有益でありうる。図３に示されるように、熱伝達を高めるため、ガラス製造装置１０１は、少なくとも１つのノズル３１７を含みうる。図５に示されるように、少なくとも１つのノズル３１７は、例証される複数のノズル３１７を含みうる。例示される例では、ノズル３１７の各々は、ノズル３１７から強制的に流された冷却流体流５０１が導管１３７の外部５０３に対して強制的に流されるように、導管１３７に面する。図４に示されるように、各ノズル３１７は、導管１３７の第１の側面４０１と導管１３７の第２の側面４０３との間に導管１３７によって画成された移動経路３０１に対して横方向に延びる。図１に例証される単一のノズル３１７、又は図４及び５に例証される複数のノズル３１７など、少なくとも１つのノズル３１７は、冷却流体を少なくとも１つのノズルを通るように強制して、導管１３７の外部５０３に対して強制的に流される冷却流体流５０１を生成することによって、少なくとも１つのノズルが導管１３７内部の溶融材料１２１を冷却するように構成される。ノズルは、上部５０５、底部５０７、第１の側面４０１及び／又は第２の側面４０３に沿って位置付けられうる。しかしながら、上部（及び、底部）は、側面の高さ「Ｈ」より大きい幅「Ｗ」を有しうることから、上部及び底部の表面積は、側面の表面積と比較して相対的に大きい。その結果、より大きい表面積を原因として、より大きい熱伝達率が、側面に連結した少なくとも１つのノズルではなく、上部及び底部に連結した少なくとも１つのノズルによってもたらされうる。
図４に概略的に示されるように、少なくとも１つのノズル３１７はまた、導管１３７の第１の側面４０１と導管１３７の第２の側面４０３との間に導管１３７によって画成された移動経路３０１に対して横方向に延びる冷却軸４０５に沿った冷却流体流５０１も生成しうる。例証されるように、冷却軸４０５は、移動経路３０１に対する角度「Ａ」で延在しうる。角度「Ａ」は、それらの間のすべての範囲及び部分的範囲を含めて、例えば約５°〜約９０°、例えば約１５°〜約９０°、例えば約２５°〜約９０°、例えば約３５°〜約９０°、例えば約４５°〜約９０°、例えば約５５°〜約９０°、例えば約６５°〜約９０°、例えば約７５°〜約９０°、例えば約８５°〜約９０°など、０°超〜約９０°の広範囲にわたる角度内に入りうる。
図６〜８に示されるように、少なくとも１つのノズルは、導管１３７によって画成された移動経路３０１（図４に概略的に示されている）に対して横方向に延びる、少なくとも１つの細長いポート６０１を含む。少なくとも１つの細長いポートは、長尺長さ６０３及び、該長尺長さ６０３に対して横方向に延びる幅６０５を含む。一例において、細長いポートの幅６０５は、それらの間のすべての範囲及び部分的範囲を含めて、例えば約０．８ｃｍ〜約２．４ｃｍ、例えば約１．２ｃｍ〜約２．４ｃｍ、例えば約１．６ｃｍ〜約２．４ｃｍ、例えば約２．０ｃｍ〜約２．４ｃｍなど、約０．４ｃｍ〜約２．４ｃｍの範囲内にある。さらなる例では、細長いポート６０１の幅６０５は、それらの間のすべての範囲及び部分的範囲を含めた、細長いポートの長尺長さの例えば約４％未満、例えば約３％未満、例えば約２％未満、例えば約１％未満など、細長いポートの長尺長さの約５％未満でありうる。
図６及び７に示されるように、少なくとも１つの細長いポート６０１は、細長いポートの長尺の全長６０３に沿って延びる、単一の細長いポートを含む。あるいは、図示していないが、少なくとも１つの細長いポートは、冷却軸６０３に沿って配置された複数のポートを含みうる。例えば、複数の開口は、冷却軸６０３に沿って間隔を空けてよく、冷却軸６０３に沿って整列した複数の細長い開口又は他の構成を設けることができる。
図７に示されるように、少なくとも１つのノズル３１７は、少なくとも１つの細長いポート６０１の長尺長さ６０３に沿って延びる長尺長さ７０３を含む、細長い圧力チャンバ７０１を含みうる。図示されるように、細長い圧力チャンバ７０１は、チャンバ７０１内の加圧された流体が冷却流体流５０１内へと細長いポートを通じて強制的に流されるように、細長いポート６０１と流体連通している。さらには、図７にさらに示されるように、少なくとも１つのノズル３１７は、第１の側面部７０５ａ及び第２の側面部７０５ｂ、並びに、該第１の側面部７０５ａと第２の側面部７０５ｂとの間に少なくとも部分的に横方向に延びる、長尺長さ６０３の少なくとも１つの圧力ポート６０１を含む。ノズル３１７は、冷却流体を圧力チャンバ７０１内に供給するように構成された１つ又は任意の複数のポートを含みうる。例えば、図示されるように、ノズル３１７は、第１の側面部７０５ａに配置された第１の入口ポート７０７ａ及び第２の側面部７０５ｂに配置された第２の入口ポート７０７ｂを含む、少なくとも２つのポートを含む。複数のポートを設けることで、圧力チャンバ７０１内の加圧された冷却流体を分配して細長いポート６０１から出る一貫した冷却流体流をもたらすのに役立てることができる。
これより、溶融材料の処理方法について論じる。本方法は、ガラス製造装置の第１のステーションから第２のステーションに至る導管内部に溶融材料１２１を通流させる工程を含みうる。第１のステーションは、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合チャンバ１３１、送達容器１３３、又はガラス製造装置の他のステーションを含みうる。第２のステーションは、清澄容器１２７、混合チャンバ１３１、送達容器１３３、成形容器１４３、又はガラス製造装置の他のステーションを含みうる。例えば、図１、３及び４に示されるように、第１のステーションは混合チャンバ１３１を含むことができ、第２のステーションは混合チャンバ１３１の下流に位置付けられた送達容器１３３を含むことができる。図３を参照すると、溶融材料は、ガラス製造装置１０１の第１のステーション（例えば、混合チャンバ１３１）から第２のステーション（例えば、送達容器１３３）へと移動経路３０１に沿って導管１３７の内部を通流する。
本方法は、例えば、必要に応じて、導管１３７の外部３０５に沿って冷却流体３０３を通過させることによって、導管１３７内部の溶融材料１２１を冷却する工程をさらに含みうる。図３に示されるように、冷却流体は、必要に応じて、第２のステーション（例えば、送達容器１３３）から第１のステーション（例えば、混合チャンバ１３１）に向かう方向３１６に移動しうる。先に述べたように、冷却流体と溶融材料との対向する流れ方向をもたらすことにより、温度の差異が増進され、その結果として、送達容器１３３に隣接した導管部分における熱伝達速度も増進されうる。幾つかの実施形態では、冷却流体は、実質的に酸素を含まなくてよい。幾つかの実施形態では、冷却流体は、窒素を含みうるが、導管１３７の酸化を抑制する（例えば防止する）他の不活性な化学元素が用いられてもよい。
さまざまな実施形態では、導管１３７内部の溶融材料１２１を冷却する工程は、導管１３７の第１の側面４０１と第２の側面４０３との間に導管１３７によって画成された移動経路３０１に対して横方向に延びる冷却軸４０５（図４参照）に沿って導管１３７の外部５０３に対して、冷却流体流５０１を強制的に流す（図５参照）工程を含みうる。冷却軸に沿って冷却流体を強制的に流す工程によって、対流熱伝達の促進を図り、それによって、導管１３７内の溶融材料の温度を低下させることができる。図４に示されるように、幾つかの実施形態では、冷却軸４０５は、移動経路３０１に対して垂直に延在して差し支えなく、ここで、角度「Ａ」はおよそ９０°であるが、さらなる実施形態では、他の角度が提供されうる。例証される冷却軸４０５は、直線状の冷却軸を含むが、さらなる実施形態では、正弦波冷却軸、Ｃ形状の冷却軸又は他の曲線軸構成など、異なる形状の冷却軸が提供されうる。
本開示のノズル３１７の配設は、導管１３７が、例えば導管１３７の第１の側面４０１と第２の側面４０３の間に、移動経路３０１に対して横方向に延びる横方向チャネル４０７（図４及び５参照）を含む用途に、特に有益でありうる。図５に示されるように、横方向チャネル４０７は、例えば、コア３０７から離れる方向に突出した例証される支持構造体３０６などの横方向に突出した特徴、又はコア３０７を覆う特徴などによって形成されうる。このように、チャネル４０７は、下方ベース面５０９と、コア３０７から離れるように上方向に延びる対向する側面５１１ａ、５１１ｂとから形成されうる。図５に示されるように、導管１３７によって画成された移動経路３０１を通過する垂直面に沿った横方向チャネル４０７の断面輪郭は、上方開口端及び下方ベース面５０９を含む、Ｕ字型の輪郭を形成しうる。
図４に示されるように、冷却軸４０５は、導管１３７によって画成される横方向チャネル４０７内に延びる。図５に示されるように、動作中、流体流５０１は、横方向チャネル４０７のベース５０９に対して強制的に流されうる。冷却流体流は、横方向チャネル４０７のベース５０９によって分配されて、チャネル４０７の対向する側面５１１ａ、５１１ｂを上方に走りうる。
幾つかの実施形態では、冷却流体流５０１は、図６に示されるような冷却流体シート６０７を含みうる。冷却流体シートは、横方向チャネル４０７のベース５０９に、より正確に衝突することができる。さまざまな実施形態では、冷却流体シート（例えば、窒素などの不活性ガス）は、実質的に導管１３７の全幅「Ｗ」に沿って、横方向チャネル４０７のベース５０９に衝突しうるが、冷却流体シートは、さらなる例では、幅「Ｗ」を超える長さ、又は幅「Ｗ」未満の長さを有していてもよい。
図示されるように、冷却流体シート６０７は、該冷却流体シート６０７の全長６０９に沿った、流体の実質的に連続したシートでありうる。本願全体を通して、流体の実質的に連続したシートは、冷却流体が冷却軸４０５に沿って導管１３７の外部５０３に対して強制的に流されるシートの幅にわたり、速度変動を含まない、流体シートを含む。例えば複数の圧力ポート６０１を有する、代替となる実施形態では、冷却流体シートは、流体速度がシートの長さに沿って実質的に連続的ではない、非連続的なシートを含みうる。冷却流体の非連続的なシートは、ある特定の用途において望ましい場合があるが、冷却流体の例証される実質的に連続したシート６０７の提供は、導管１３７の幅「Ｗ」にわたって均一な冷却特性をもたらすのに役立ちうる。
図３は、溶融材料１２１を処理する１つの特定の例となる方法における工程を示している。先に論じたように、本方法は、ガラス製造装置１０１の第１のステーション（例えば混合チャンバ１３１）から第２のステーション（例えば、送達容器１３３）に至る、導管１３７によって画成された移動経路３０１に沿って、溶融材料１２１を、導管１３７内部に通流させる工程を含みうる。本方法は、導管１３７の第１の側面４０１と第２の側面４０３の間に導管１３７によって画成された移動経路３０１に対して横方向に延びる冷却軸４０５に沿って、導管１３７の外部３０５に対して冷却流体流５０１を強制的に流すことによって、導管１３７内部の溶融材料１２１を冷却する工程をさらに含みうる。
一例において、冷却流体３０３の部分３０３ａは、格納エリア３０９の上流部分３１１に入り、導管３１９内に受け入れられ、ファン３２１によって駆動されうる。冷却流体は、冷却された流体をノズル３１７の第１の入口ポート７０７ａ及び第２の入口ポート７０７ｂにそれぞれ送達するための導管セグメント３２３、３２５によって分割される。図示されてはいないが、追加の導管セグメントが導管３１９から分割されて、追加のノズル（設けられている場合には）の入口ポートに供給されてもよい。冷却流体は、次に、圧力チャンバ７０１内で加圧され、冷却流体流５０１として圧力ポート６０１の外へと強制的に流され、冷却軸４０５に沿って導管に衝突しうる。
ノズル３１７を用いた先に言及した冷却は、幾つかの例では横方向チャネルのベースの中央部分内に位置付けられうる冷却軸に沿った、目標とされる冷却を可能にする。このように、対流冷却速度の増加はチャネルのベースにおいて実現されうる。さらには、ベースにより、横方向チャネルの両側面を上方に走るように冷却流体が分配され、それによって、導管１３７のコアから離れる方向に上方に延びる突起部（例えば、支持構造体）に由来する追加の熱伝達が促進されうる。したがって、導管からの熱伝達は、導管のチャネルの１つ、複数、又はすべての内部に冷却軸をもたらすように位置付けられた１つ又は複数のノズルの使用によって最小限に抑えられうる。図示されていないが、導管１３７の底部５０７に横方向チャネルを含む実施形態では、追加のノズルが導管１３７の底部５０７に衝突するように位置付けられうる。
ノズル１３７の垂直位置を調整するため、調整可能なブラケット５１３が設けられてもよい。調整可能なブラケットには、複数の垂直に整列した開口が備わっていてもよく、ここで、正確な高さで孔を貫通するピン６１１によって、幾つかの実施形態では支持レール５１７上にクランプ５１５を用いて支持されうるノズル１３７の垂直位置を係止することができる。
少なくとも１つのノズル３１７を用いた冷却に加えて、格納エリア３０９の上流部分３１１を通って入る冷却流体３０３の第２の部分３０３ｂ、３０３ｃによって、さらなる冷却がもたらされうる。実際、第２の部分３０３ｂ、３０３ｃは、送達容器１３３の周りを第１の側面４０１及び／又は第２の側面４０３に沿って移動しうる。その結果として、導管の冷却速度は、ノズルを用いて上部５０５（及び、必要に応じて底部５０７）を冷却することによって増進されうる。ノズルは、横方向チャネル内の冷却を最大にし、効率的な熱伝達を抑制するであろう流体の淀んだポケットを防止する。加えて、導管の冷却速度は、導管の横方向側面に沿って方向３１６に移動する冷却流体を用いて導管１３７の第１の側面４０１と第２の側面４０３を冷却することによって、さらに増進されうる。
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示に対し、さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件に、本開示の修正及び変形にも及ぶ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
ガラス製造装置の第１のステーションから第２のステーションに至る、導管によって画成された移動経路に沿って、溶融材料を前記導管の内部に通流させる工程；及び
前記導管の第１の側面と第２の側面との間の前記移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、前記導管の外部に冷却流体流を強制的に流すことによって、前記導管の内部にある前記溶融材料を冷却する工程
を含む、溶融材料を処理する方法。
実施形態２
前記冷却軸が、前記移動経路に対して垂直方向に延びることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記冷却軸が、直線状の冷却軸を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態４
前記冷却軸が、前記移動経路に対して横方向に延びる前記導管によって画成されたチャネル内に延びることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態５
前記溶融材料を冷却する工程が、前記チャネルのベースに前記冷却流体流を強制的に流す工程を含むことを特徴とする、実施形態４に記載の方法。
実施形態６
前記冷却流体流が、前記チャネルの両側を上方に走る前記チャネルの前記ベースによって分配されることを特徴とする、実施形態５に記載の方法。
実施形態７
前記冷却流体流が冷却流体シートを含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記冷却流体シートが、冷却流体の実質的に連続したシートを含むことを特徴とする、実施形態７に記載の方法。
実施形態９
前記冷却流体流が、前記冷却軸に沿って衝突長さの全長を含み、前記冷却流体流が、前記衝突長さの全長に沿って実質的に連続した冷却流体流を含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態１０
前記冷却流体が、酸素を実質的に含まないことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
実施形態１１
前記冷却流体が窒素を含むことを特徴とする、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２
第１のステーションと、
第２のステーションと、
前記第１のステーションから前記第２のステーションへと走る、溶融材料のための移動経路を画成する導管と、
前記導管に面し、かつ、前記移動経路に対して横方向に延びる、少なくとも１つのノズルであって、冷却流体を前記少なくとも１つのノズルに強制的に流すことによって、前記導管の第１の側面と前記導管の第２の側面との間の前記移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、前記導管の外部に対して強制的に流された冷却流体流を生成することによって、前記導管の内部の溶融材料を冷却するように構成されている、少なくとも１つのノズルと
を含む、ガラス製造装置。
実施形態１３
前記少なくとも１つのノズルが、前記移動経路に対して横方向に延びる少なくとも１つの細長いポートを含み、該少なくとも１つの細長いポートが、長尺長さと該長尺長さに対して横方向に延びる幅とを含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス製造装置。
実施形態１４
前記細長いポートの前記幅が、約０．４ｃｍ〜約２．４ｃｍの範囲内にあることを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス製造装置。
実施形態１５
前記細長いポートの前記幅が、前記細長いポートの前記長尺長さの約５％未満であることを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス製造装置。
実施形態１６
前記少なくとも１つの細長いポートが、該細長いポートの前記長尺の全長に沿って延びる単一の細長いポートを含むことを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス製造装置。
実施形態１７
前記少なくとも１つのノズルが、前記少なくとも１つの細長いポートの前記長尺長さに沿って延びる細長い圧力チャンバを含み、該細長い圧力チャンバが、前記細長いポートと流体連通していることを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス製造装置。
実施形態１８
前記少なくとも１つのノズルが、第１の側面部及び第２の側面部、並びに、前記第１の側面部と前記第２の側面部との間に少なくとも部分的に延在する、前記長尺長さの前記少なくとも１つの細長いポートを含み、前記少なくとも１つのノズルが、前記第１の側面部に配置された第１の入口ポートと前記第２の側面部に配置された第２の入口ポートとを含む、少なくとも２つの入口ポートを備えていることを特徴とする、実施形態１３に記載のガラス製造装置。
実施形態１９
前記第１のステーションが混合ステーションを含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス製造装置。
実施形態２０
前記第２のステーションが送達容器を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス製造装置。
１０１ フュージョンドロー装置／ガラス製造装置
１０３ ガラスリボン
１０４ ガラス板
１０５ 溶融容器
１０７ バッチ材料
１０９ 貯蔵ビン
１１１ バッチ送達デバイス
１１３ モータ
１１７ 矢印
１２１ 溶融材料
１２７ 清澄容器
１２９ 第１の導管
１３１ 混合チャンバ
１３３ 送達容器
１３５ 第２の導管
１３７ 第３の導管
１３９ 下降管
１４０ フュージョンドロー機械
１４１ 入口
１４３ 成形容器
１４５ ガラス分離装置
２０１ 成形ウェッジ
２０２ａ、２０２ｂ 堰
２０３ 成形面部分
２０４ａ、２０４ｂ 堰の外面
２０５ 成形面部分
２０７ 延伸方向
２０９ ルート
２１１ 延伸面
２１３ 第１の主面
２１５ 第２の主面
２１７ 厚さ
３０１ 移動経路
３０３ 冷却流体
３０５ 導管外部
３０６ 支持構造体
３０７ コア
３０９ 格納エリア
３１１ 上流部分
３１５ 方向
３１６ 方向
３１７ ノズル
３１９ 導管
３２１ ファン
３２３ 導管セグメント
３２５ 導管セグメント
４０１ 第１の側面
４０３ 第２の側面
４０５ 冷却軸
４０７ 横方向チャネル
５０１ 冷却流体流
５０３ 導管外部
５０５ 上部
５０７ 底部
５０９ ベース
５１１ａ、５１１ｂ 対向する側面
５１３ ブラケット
５１５ クランプ
５１７ 支持レール
６０１ 細長いポート
６０３ 細長いポートの長尺長さ／冷却軸
６０５ 幅
６０７ 冷却流体シート
６０９ 全長
６１１ ピン
７０１ 細長い圧力チャンバ
７０３ 細長い圧力チャンバの長尺長さ
７０５ａ 第１の側面部
７０５ｂ 第２の側面部
７０７ａ 第１の入口ポート
７０７ｂ 第２の入口ポート

Claims (9)

  1. ガラス製造装置の第１のステーションから第２のステーションに至る、導管によって画成された移動経路に沿って、溶融材料を前記導管の内部に通流させる工程；及び
    前記導管の第１の側面と第２の側面との間の前記移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、前記導管の外部に冷却流体流を強制的に流すことによって、前記導管の内部にある前記溶融材料を冷却する工程
    を含み、
    前記冷却流体流が、冷却流体シートを含む、溶融材料を処理する方法。
  2. 前記冷却軸が、前記移動経路に対して横方向に延びる前記導管によって画成されたチャネル内に延びることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記溶融材料を冷却する工程が、前記チャネルのベースに前記冷却流体流を強制的に流す工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
  4. 前記冷却流体流が、前記チャネルの両側を上方に走る前記チャネルの前記ベースによって分配されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
  5. 前記冷却流体が酸素を含まないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 第１のステーションと、
    第２のステーションと、
    前記第１のステーションから前記第２のステーションへと走る、溶融材料のための移動経路を画成する導管と、
    前記導管に面し、かつ、前記移動経路に対して横方向に延びる、少なくとも１つのノズルであって、冷却流体を前記少なくとも１つのノズルに強制的に流すことによって、前記導管の第１の側面と前記導管の第２の側面との間の前記移動経路に対して横方向に延びる冷却軸に沿って、前記導管の外部に対して強制的に流された冷却流体流を生成することによって、前記導管の内部の溶融材料を冷却するように構成されている、少なくとも１つのノズルと
    を含む、ガラス製造装置。
  7. 前記少なくとも１つのノズルが、前記移動経路に対して横方向に延びる少なくとも１つの細長いポートを含み、該少なくとも１つの細長いポートが、長尺長さと該長尺長さに対して横方向に延びる幅とを含むことを特徴とする、請求項６に記載のガラス製造装置。
  8. 前記少なくとも１つのノズルが、前記少なくとも１つの細長いポートの前記長尺長さにそって延びる細長い圧力チャンバを含み、該細長い圧力チャンバが、前記細長いポートと流体連通していることを特徴とする、請求項７に記載のガラス製造装置。
  9. 前記少なくとも１つのノズルが、第１の側面部及び第２の側面部、並びに、前記第１の側面部と前記第２の側面部との間に少なくとも部分的に延びる、前記長尺長さの前記少なくとも１つの細長いポートを含み、前記少なくとも１つのノズルが、前記第１の側面部に配置された第１の入口ポートと前記第２の側面部に配置された第２の入口ポートとを含む、少なくとも２つの入口ポートを備えていることを特徴とする、請求項７又は８に記載のガラス製造装置。
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