JP6754469B2 - ガラス製造装置および方法 - Google Patents

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年１０月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／８９２６２４号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。

本開示は、一般にガラスを製造する装置に関し、特に、槽を備えており、この槽の壁が槽の外周の周りで周方向に変化する厚さを有している、溶融ガラス送出装置に関する。

原材料を溶解して、以下溶融ガラスと称する溶融材料を形成するには、溶解プロセス中に燃焼ガスおよび／または電気エネルギーを使用する必要がある。原材料は次いで調整され、溶解炉から成形装置へと移送され得る。いくつかのプロセスでは溶融ガラスを、種々の処理設備を備えた貴金属製の送出装置を介して成形装置へと送出する。確実に制御された温度にするため、送出装置の特定の構成要素は、その構成要素に電流を生成することによって直接加熱することができる。電流は構成要素を加熱し、これがさらに内部の溶融ガラスを加熱する。送出装置の様々な構成要素で、そのエネルギー必要量は変わる。送出装置の中で所要電力が恐らく最も高い構成要素は清澄槽であり、清澄槽で溶融ガラスは、溶解プロセスで生じた気体を除去するように調整される。

溶解プロセス後の気泡の効果的な除去を可能にし、かつ溶解炉から漏れ出た任意の固体粒子を確実に溶解するために、清澄槽は非常に高い温度で保持される。粘度が低いと気泡はより速く上昇し、高温になると固体含有物はより速く溶解する。清澄器の上部には空隙が存在している。残念なことに、酸素が存在していると貴金属（例えば、白金および／またはロジウム）の酸化が起こる可能性があり、酸化が起こる速度は温度および酸素含有量に応じて増加する。貴金属の酸化は金属の薄化につながる。１）溶融ガラスの表面の上方に空隙が存在する、および２）清澄槽の上部で温度が最も高い、といった少なくとも２つの理由で、酸化は一般に清澄槽の上部でより深刻である。清澄槽の上部の温度は、いくつかのガラスで１７００℃を超え得る。一般に、清澄槽の上部の温度は、清澄槽の下方部分に含有されている溶融ガラスの温度よりも平均で２０℃高くなり得る。清澄槽の上部の温度がより高いと、清澄槽の腐食損傷につながり得るため、清澄槽上部の温度を下げることが必要である。

フュージョンガラス製造プロセスは、非常に優れた表面品質の薄型ガラスシートを生成することができ、テレビ、携帯電話、コンピュータモニタなどのビジュアルディスプレイ製品の製造に理想的なガラスシートを製造する。典型的なフュージョンプロセスでは、バッチと称される原材料を耐火セラミック溶解炉内で溶解して、溶融ガラスを生成する。この溶融ガラスを続いて送出装置に通して成形本体へと搬送する。成形本体は、その上方表面に形成されたトラフと、外部合流成形面とを備えている。溶融ガラスは送出装置からトラフに受け入れられ、トラフを越え、分離流として合流成形面上を下方へと流れる。合流成形面が交わる位置でこの分離流が結合して単一のガラスリボンを形成し、これが、弾性固体まで冷却されると、別々のガラスシートに切断される。

溶解炉および成形本体は大部分が耐火セラミック材料から構成されるが、溶融ガラスを成形本体に送出する送出装置は、典型的には高温金属、特に耐酸化性の高温金属を用いて構成される。適切な金属は、例えば、白金群金属、すなわち白金イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、およびルテニウムから選択することができる。前述の白金群金属の合金も使用可能である。例えば、溶融ガラス送出装置は白金または白金ロジウム合金などの白金の合金から構成されることが多く、これは白金群金属の他のものよりも物理的に作業が容易であるためである。

溶融ガラスが送出装置を通って搬送されるとき、溶融ガラスは脱気プロセスが行われる清澄槽などの調整槽を通ることによって調整され得る。溶解プロセスの際に、様々な気体が発生する。こういった気体が溶融ガラス内に残された場合、フュージョンプロセスによるガラスシートなど、完成したガラス物品内に気泡を生じさせる可能性がある。ガラスから気泡を排除するために、清澄槽内で溶融ガラスの温度を、溶解温度を上回る温度に上昇させる。バッチに含まれかつ溶融ガラス内に存在する多価化合物が、温度が上昇する際に酸素を放出し、溶解プロセス中に形成された気体を溶融ガラスから一掃するのを助ける。この気体は、溶融ガラスの自由表面の上方の、清澄槽の排出容積内に放出される。清澄槽内の温度は、いくつかの事例、例えばディスプレイ産業用ガラスシートの製造では１６５０℃を超えることがあり、またさらには１７００℃も超え、清澄槽壁の溶解温度に近づくことがある。

清澄槽内の温度を上昇させる１つの方法は、清澄槽に電流を生じさせるものであり、槽の金属壁の電気抵抗を用いて温度を増加させる。この直接加熱はジュール加熱と称され得る。これを達成するために、フランジとも称される電極を清澄槽に取り付け、この電極は、電流が出入りする位置としての役割を果たす。

清澄槽の種々の位置での清澄槽の温度の監視は、清澄槽を包囲している耐火断熱材料に熱電対を埋め込むことによって実行することができる。この監視によるデータでは、溶融ガラスの自由表面の上方の気体雰囲気が清澄槽壁に接触している位置で、清澄槽の温度の増加が示された。これは、清澄槽の下方部分内に含有されている溶融ガラスの熱伝導率に対して、清澄槽内の気体雰囲気の熱伝導率が減少していることに起因するものであった。使用されていない清澄槽で行われた分析では、溶融ガラスに接触していない清澄槽の上方部分において、特にフランジが清澄槽壁に結合されている位置で過度の酸化が示された。この酸化は、酸素の存在下で金属が高温になると、結果として生じるものである。残念なことに、清澄槽の周囲環境から酸素を全排除することは困難である。さらに酸化は、槽の溶融ガラスが流れていない領域の槽壁の金属を徐々に薄化させ、最終的に槽壁の損傷につながる。従って本書で開示される実施形態は、清澄槽の壁を通る電流の流れを制御して、清澄槽内の気体雰囲気と接触している、溶融ガラスが流れていない壁の部分の温度を減少させるものに関する。

一態様において溶融ガラス用送出装置が開示され、この装置は、壁を備えている管として構成された清澄槽であって、この管の壁が、白金、ロジウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムおよびこれらの合金から選択された金属を含んでいる清澄槽と；管の周りを囲みかつ電流を壁に伝導させるように構成された、白金、ロジウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムおよびこれらの合金から選択された金属を含んでいる複数のフランジとを備えている。複数のフランジのうち少なくとも２つの連続したフランジの間の壁の少なくとも一部分は、周方向に変化する厚さを有している。「２つの連続したフランジ」という表現は、溶融ガラスが流れる方向において溶融ガラスはこの２つの連続したフランジを順に通過し、この２つの連続したフランジ間にフランジが介在していないことを示すよう意図されている。

壁の少なくとも一部分は、第１の壁部分と第２の壁部分とを含んでもよく、この壁の少なくとも一部分の断面において、第１の壁部分の厚さは第２の壁部分の厚さよりも薄くてもよい。第１の壁部分の厚さは実質的に均一でもよく、また第２の壁部分の厚さは実質的に均一でもよい。第１の壁部分は清澄槽の上部に位置付けられ、また第２の壁部分は清澄槽の下部に、第１の壁部分の下方に位置付けられる。

溶融ガラス送出装置は、第１の壁部分と第２の壁部分との間に位置付けられた、第３の壁部分をさらに含んでもよい。第３の壁部分の断面における厚さは、第２の壁部分の厚さよりも厚くてもよい。

第２の壁部分は、複数の層を含むように構成してもよい。例えば第２の壁部分は、複数の金属プレートを含む積層構造を有し得る。

別の実施形態において、清澄槽壁の少なくとも一部分は第１の壁部分と第２の壁部分とを備えてもよく、このとき第１の壁部分の厚さは第２の壁部分の厚さよりも厚い。第１の壁部分は清澄槽の上部に位置付けられ、また壁の少なくとも一部分は、２つの連続したフランジのうちの１つに隣接して位置付けられ得る。

第１の壁部分および／または第２の壁部分の厚さは、実質的に均一でもよい。

いくつかの実施形態において、第１の壁部分が第２の壁部分よりも厚い場合の第１の壁部分の長さは、約１６ｃｍ以下でもよい。

第１の壁部分が第２の壁部分よりも厚い場合、第１の壁部分は複数の金属層を含み得る。本実施形態のいくつかの態様によれば、第１の壁部分は、２つの連続したフランジのうちの１つのフランジに境を接している。他の態様では、第１の壁部分がフランジから清澄槽の縦軸に平行に外側に延在するように、フランジを第１の壁部分の中心部分などに第１の壁部分の上方表面に取り付けてもよい。一例では、清澄槽の縦軸に沿った第１の壁部分の長さは１６ｃｍであり、フランジはこの１６ｃｍの長さの中点で第１の壁部分に取り付けられる。前述から、この長さが例えば１６ｃｍ未満など１６ｃｍとは異なり、フランジが、第１の壁部分の長さの中点で第１の壁部分に取り付けられ得ることは明らかなはずである。

壁の少なくとも一部分は、第１の長さ部分と、第２の長さ部分と、第１の長さ部分から間隔を空けた第３の長さ部分とを含み得、第１の長さ部分は、第３の長さ部分および第２の長さ部分の間に位置付けられている。第１の長さ部分の厚さは周方向に変化してもよく、第２の長さ部分の厚さは周方向に変化してもよく、さらに第３の長さ部分の厚さは実質的に一定でもよい。さらに、第１および第２の長さ部分の夫々は、第１の壁部分および第２の壁部分を含んでもよく、第１および第２の長さ部分の第１の壁部分の厚さは、第１および第２の長さ部分の第２の壁部分の厚さよりも厚い。第１および第２の長さ部分の第１の壁部分は、清澄槽の上部に位置付けられる。

第１および第２の長さ部分の夫々は、第１および第２の長さ部分の夫々が２つの連続したフランジの各フランジに境を接するように、２つの連続したフランジの１つに隣接して位置付けられ得る。

溶融ガラス送出装置は、隣接するフランジ間に位置付けられた第４の長さ部分をさらに含んでもよく、この第４の長さ部分は第１の壁部分および第２の壁部分を含み、第４の長さ部分の第１の壁部分は清澄槽の上部に位置付けられる。第４の長さ部分の第１の壁部分の厚さは、第４の長さ部分の第２の壁部分の厚さよりも厚くてもよい。

さらに別の実施形態において、ガラスを成形する方法が開示され、この方法は、溶解炉内でバッチ材料を溶解するステップと、溶融ガラスを溶解炉から金属製の清澄槽に通して、溶融ガラスが清澄槽内で自由表面を有しかつ清澄槽と自由表面との間に雰囲気が位置付けられるように、流すステップとを含み、清澄槽の壁は、第１の厚さを有する第１の壁部分と、断面において第１の厚さとは異なるような第２の厚さを有する、第２の壁部分とを備えている。このとき溶融ガラスの流れを、溶融ガラスの流れが上方壁部分の表面上を流れないように制御することができる。従って、第１の壁部分は清澄槽の上部に位置付けられ、第２の壁部分は清澄槽の下部に位置付けられる。

第１の厚さは第２の厚さ未満でもよいし、あるいは第１の厚さは第２の厚さよりも厚くてもよい。

いくつかの実施形態において清澄槽は、第１の壁部分と第２の壁部分との間に位置付けられた第３の壁部分を含んでもよく、第３の壁部分は断面において、第１および第２の厚さよりも厚い第３の厚さを有している。清澄槽内の溶融ガラスの高さは、自由表面が第３の壁部分と交わるように制御され得る。

第１の壁部分の温度は、例えば、第２の壁部分の温度よりも少なくとも５℃低くてもよい。

本開示のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度はその説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは以下の詳細な説明、請求項、並びに添付の図面を含め、本書において説明された実施形態を実施することにより認識されるであろう。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本開示の実施形態を示していること、そして請求される実施形態の本質および特徴を理解するために概要または構成を提供するよう意図されていることを理解されたい。添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本開示の種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、実施形態の原理および動作の説明に役立つ。

本書で説明される実施形態による清澄槽を備えた一例のフュージョンダウンドローガラス製造装置の正面図 図１の清澄槽の斜視図 周方向に均一な厚さの壁を有する従来技術の清澄槽の断面図 清澄槽の壁の腐食損傷の写真 本書で説明される実施形態による、壁の厚さが周方向に変化している清澄槽の断面図 図５に関して説明される効果を示した電気回路図 上方壁部分が下方壁部分よりも薄くかつ下方壁部分が複数の層を含むように壁の厚さが周方向に変化している、本書で説明される実施形態による別の清澄槽の断面図 壁の厚さが周方向に変化し、かつ上方壁部分と下方壁部分との間に中間の壁部分が位置付けられている、本書で説明される実施形態による別の清澄槽の断面図 上方部分に薄い部分および厚い部分の両方を備えている清澄槽の側面図 図９の清澄槽の、上方壁部分の厚い部分で取った断面図 図９の清澄槽の、上方壁部分の薄い部分で取った断面図 清澄槽に薄い上方壁部分および厚い上方壁部分の両方を含むことによる効果を示した電気回路図 ２つの厚い上方壁部分間に位置付けられた薄い上方壁部分を備えている清澄槽の側面図 ２つの連続したフランジ間に位置付けられている上方壁部分および下方壁部分を示した清澄槽の側面図であって、このとき上方壁部分は下方壁部分よりも薄く、さらにフランジに取り付けられた電極が、清澄槽上部の上方部分近傍から上向きに延在している図 フランジ電極がフランジの、フランジ上部最寄りの位置から上向きに延在している実施形態による清澄槽の断面図 フランジ電極がフランジの、フランジ下部最寄りの位置から下向きに延在している実施形態による清澄槽の断面図 断面での厚さが実質的に周方向に均一である壁を有する清澄槽に沿った長さの関数として、モデル化された温度および実際の温度を示したグラフであって、清澄槽の上部での温度が清澄槽の他の部分での温度よりも概して高いことを示しているグラフ 図１７の曲線によりモデル化された清澄槽の側面図 図１７および図１８の清澄槽に沿った長さの関数としてモデル化された電流密度を示したグラフ 上方壁部分と下方壁部分とを含み上方壁部分の厚さが下方壁部分の厚さよりも薄い清澄槽に沿った長さの関数として、モデル化された温度を示したグラフ 図２０の清澄槽に対する長さの関数としてモデル化された電流密度を示したグラフ

本書では、文脈が明らかに他に指示していなければ、単数形は複数の指示対象を含む。すなわち、例えば「フランジ」へ言及は、文脈が明らかに他に指示していなければ、２以上のこのフランジを有する態様を含む。

本書では範囲を、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値までと表現することがある。このように範囲が表現されるとき、別の態様が、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が先行詞「約」を用いて近似値で表現されるとき、その特定の値は別の態様を形成することを理解されたい。各範囲の端点は、他方の端点との関連で、また他方の端点とは無関係に、意味を持つものであることをさらに理解されたい。範囲が、ある値と別の値との「間」と表現されるとき、このある値および別の値はその範囲の端点を表し、かつその範囲内に含まれる。

本書では「有する」および「含む」という用語はオープンエンドであり、明確に述べられていなければ、他の性質、特性、属性、または要素の存在を排除しない。

本書では「周方向」という用語は、断面の外縁周りの角度位置に関するものと一般に解釈されるべきであり、円形の断面に限定されるものではない。従って、厚さが周方向に変化するという言い回しは、品物（例えば、清澄槽）の壁の断面の厚さが、清澄槽の周りで縦軸に対する角度位置が変わるにつれて変動することを意味し、円形（円筒状）の清澄槽に限定されない。

本書では、円弧、線、または他の曲線に対する角度とは、その円弧の端点を通過する２つの射線が成す角度である。

本書では「槽」という用語は、溶融ガラスを含有することができる、あるいは溶融ガラスをこれに通して流すことができる、タンク、導管、管、または他の構造を含むと解釈されるべきである。

図１の例のガラス成形装置１０では、矢印１２で表されたバッチ材料が溶解炉１４内で溶解され、第１の温度Ｔ₁で溶融ガラス１６を形成する。Ｔ₁は具体的なガラス組成に依存するが、液晶ディスプレイ用基板として使用するのに適したガラスでは、Ｔ₁は１５００℃を上回り得る。溶融ガラスは溶解炉１４から接続導管１８を通って清澄槽２０に流れる。清澄槽２０からガラスは、接続導管２４を通って、溶融ガラスが混合および均質化される攪拌槽２２へと流れ、さらに攪拌槽２２から接続導管２６を通って送出槽２８へと、さらにその後、出口導管３０を通って成形本体の注入口導管３２へと流れる。溶融ガラスは次いで、注入口導管３２から成形本体３４へと導かれ得る。図１に描かれているようなフュージョンダウンドロープロセスの場合、成形本体３４へと送出された溶融ガラスは合流成形面３６上を流れ、合流成形面が交わる底部３８と称される位置で分離流が結合または融合してガラスリボン４０を成形する。リボンをその後、冷却および分離して、個々のガラスシートを成形する。

清澄槽２０では溶融ガラスを、Ｔ₁よりも高温の第２の温度Ｔ₂に加熱する。清澄槽２０の加熱は、例えば、清澄槽に結合されたフランジ４２を介して清澄槽の長さの少なくとも一部分に亘って電位を確立することによって達成することができる。フランジ４２はさらに、適切な電源（図示なし）に接続される。清澄槽２０は少なくとも２つのフランジ４２を備えている。電位は、清澄槽を加熱する電流を生成することができる。接続導管１８を同様に直接加熱してこの接続導管１８を通って流れる溶融ガラスを清澄温度Ｔ₂に加熱するために、追加のフランジをさらに接続導管１８に接続してもよい。一方Ｔ₁は１５００℃程度の高温でもよく、またいくつかの事例ではさらに高温でもよく、Ｔ₂はＴ₁よりも少なくとも１００℃高いものとされ得る。Ｔ₂が相対的に高温であることにより、溶融ガラスの粘度は低下し、それにより溶融材料中の気泡をより簡単に溶融ガラスから排除することができる。さらに温度がより高いことで、バッチを通じて溶融ガラスに導入された清澄剤（例えば、多価酸化物材料）中に含有されている酸素が放出される。放出された酸素は、他の気体のための核形成位置としての役割を果たし得る気泡を、溶融ガラス内に形成する。すなわち、溶融ガラス内に溶解した気体がこの酸素気泡へと移動して、気泡を成長させる。気泡の成長により増加した浮力で、溶融ガラスの自由表面を通じた溶融ガラスからの気泡の除去が加速する。さらに、気泡が溶融ガラスを通って上昇すると、いくらかの局所的なガラスの機械的攪拌がさらに起こり、これがさらに気体の抽出を活発化させる。

溶解炉１４は典型的には耐火セラミック材料（例えば、セラミックレンガまたは一体の大型セラミックブロック）を含んでいるが、溶解炉から成形本体へと溶融ガラスを搬送することに関与している下流の送出装置の多くは、全て典型的には導電性金属から形成されている。このような構成要素として、接続導管１８、２４、２６、清澄槽２０、攪拌槽２２、送出槽２８、出口導管３０、および注入口３２が挙げられる。

上述したように溶融ガラスは高温であり、従って「高温」材料、例えば少なくとも１５００℃を上回る温度に長期間耐えることができる材料が、送出装置の構成要素では必要である。さらにこの材料は酸化に耐えるものであるべきであり、酸化は酸素存在下で高温によって加速され得る。さらに、溶融ガラスはかなり腐食性であり得るため、この材料は、得られるガラス物品に槽材料からの汚染をもたらす可能性のある溶融ガラスによる攻撃に、比較的耐性のあるものであるべきである。周期表の白金群金属―白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、およびこれらの合金―を含む金属は、この目的に対して特に有用であり、また白金は他の白金群金属よりも容易に作業することができるため、多くの高温プロセスは白金または白金合金の槽を利用している。１つの一般的な白金合金は、白金・ロジウム合金である。しかしながらこういった貴金属は高価であるため、槽の大きさを最小限に抑えて使用される金属の重量を減少させるよう、あらゆる努力がなされる。

清澄槽内の溶融ガラスから最大量の気体を抽出するために、溶融ガラスを清澄温度Ｔ₂に上昇させる。溶融ガラスの加熱は、溶融ガラスが清澄槽に入るときに清澄温度または清澄温度付近になるよう、溶解炉１４と清澄槽２０との間の接続導管１８内で開始してもよい。接続導管１８外部の加熱コイルを介した間接加熱を採用してもよいが、前に要約したように、加熱は直接加熱法によってより効率的に達成することができる。直接加熱される清澄槽に対し、電流は交流電流（ＡＣ）でもよいし、あるいは直流（ＤＣ）でもよい。接続導管および清澄槽の両方の直接加熱を採用してもよく、従って接続導管と清澄槽の両方がフランジ４２を備え得る。

実質的に均一な電流が確実に清澄槽を通るようにするため、その設計とフランジ４２の清澄槽への取付けに注意が払われる。それにもかかわらず、清澄槽壁内で高温点が、清澄槽壁の上方部分で観察された。

図２は、名目上円筒状の断面形状と長さＬとを有する、清澄槽２０の少なくとも一部分４３の斜視図を示しており、少なくとも一部分４３は、この少なくとも一部分の端点として図２に示されている、清澄槽に取り付けられかつ清澄槽と電気接触している図示のいくつかのフランジ４２を含んでいる。本書では「断面形状」またはより簡単に「断面」という用語は、特に他に指示がない限り、清澄槽の縦軸４８に垂直な平面４６によって切断されたときの清澄槽の外側壁４４の形状を称する。以下の説明では円筒状の断面形状を想定しているが、他の幾何学的断面形状、例えば、その形状の一方向、例えば幅の寸法が、その形状の垂直方向、例えば高さの寸法よりも大きい、楕円形状、長円形状、または湾曲した壁部分によって接続された２つの比較的平面的な壁部分を含む「レーストラック」（例えば、横長）形状を、採用してもよいことを理解されたい。電極４９がフランジ４２に電気接触しており、電極４９は、ケーブル、バスバー、または他の導電体を通じて、フランジを電源に接続させる役割を果たす。

図３は一例の清澄槽の断面を示し、この清澄槽は、長手方向に延在する容積を内部に包囲した、長手方向に閉じた壁４４を有している。図３の断面は、含有している溶融ガラス１６が、その上方の気体雰囲気５２と接触している自由表面５０を有しているように図示されている。壁４４は内側表面５４と外側表面５６とを含み、内側表面５４は壁によって包囲された清澄槽の内部容積に面しており、外側表面５６は清澄槽の外側の周囲環境に露出されている。より具体的に図３は、内側表面と外側表面との間に延在する壁４４の、清澄槽の外周の周りでの相対的な厚さが、図示の清澄槽において実質的に一定であることを示している。すなわち、図３に示されている清澄槽壁の断面の厚さ「ｔ」は、清澄槽の外周の周りの任意の角度位置で実質的に同一であり、通常の製造上の公差と結合部および／または溶接部の範囲内でのみ変動する。

清澄槽２０からの熱損失を低減するために、清澄槽を１以上の耐火断熱材料の層で包囲してもよく（図示なし）、またこの耐火性ジャケット内に埋め込まれた熱電対を利用して、熱電対の位置または熱電対の位置付近で清澄槽の温度を監視してもよい。前述したように、このような監視で、溶融ガラスに接触している壁の部分よりもむしろ、含有している気体雰囲気５２に壁の内側表面５４が接触している位置で、清澄槽壁の温度の上昇が示された。使用されていない清澄槽で行われた分析では、清澄槽の中を流れる溶融ガラスに内側表面５４が接触していない清澄槽の部分で、金属の酸化腐食の増加が示された。この局所的な腐食は壁の薄化を早める。壁の薄化は、壁のその局所的な部分において電流密度を増加させる可能性があり、これがさらに温度を増加させ得る。従って一旦壁の薄化が始まると、腐食（例えば、酸化）は、清澄槽壁に損傷が生じて清澄槽が使用不可能にならざるを得なくなるまでますます早く進行する、暴走プロセスになり得る。この腐食損傷の写真が図４に示されており、図示の領域５８は清澄槽壁の割れ目を含む。さらに、腐食によって生成された亀裂が清澄槽の周りに広がる可能性があり、極端な場合には亀裂が交わって、清澄槽の一部分を他の部分から完全に分離させることがある。

上述した腐食プロセスは典型的には局所的な事象であり、少なくとも局所的な電流密度および酸素濃度次第であることを理解されたい。すなわちこの腐食は、溶融ガラスの自由表面上方の気体雰囲気に接触している清澄槽壁の部分のみを考えた場合でさえ、その壁の表面全体に亘って均一に生じるものではない。さらに、酸素濃度を局所的に制御することは困難になり得るため、１つの方針では電流密度を、従って清澄槽壁の温度を制御する。

従って、本書で説明される実施形態による清澄槽２０は、壁の厚さが清澄槽の少なくとも一部分において清澄槽の周りで周方向に変化するような、断面形状を有するように構成され、またいくつかの実施形態において壁の厚さは、清澄槽の全長に亘って変化し得る。すなわち清澄槽の断面を見るときに、この断面の外周の周囲に注目して断面を見ると、清澄槽壁の厚さは角度的に変化し得る。他の実施形態において壁の厚さは、清澄槽の１つの断面において変化し、別の断面では変化しないものでもよい。図５は一実施の形態による清澄槽２０の断面を示し、ここで清澄槽は、第１の円弧を形成する上方すなわち第１の壁部分４４ａと、第２の円弧を形成する下方すなわち第２の壁部分４４ｂとを備え、この第１および第２の壁部分が清澄槽壁４４全体を構成している。第１および第２の壁部分は夫々、壁の厚さｔ_aおよびｔ_bを含み、本実施形態によれば、清澄槽を断面で見るとｔ_bはｔ_aよりも大きい。すなわち上方壁部分４４ａの断面における壁の厚さｔ_aは、下方または第２の壁部分４４ｂの断面における壁の厚さｔ_bよりも薄い。図５に示されているように、溶融ガラス１６の自由表面５０は、溶融ガラス１６が清澄槽２０の上方壁部分４４ａ上を流れないように第２の壁部分４４ｂと交わる。上方壁部分の第１の円弧に対する角度θは約１０°から約１８０°の範囲でもよく、従っていくつかの実施形態において上方壁部分は清澄槽の上半分全体を含み得、または他の実施形態では槽の上半分の一部分のみを含み得る。下方または第２の壁部分の第２の円弧に対する補完的角度φは、約１８０°から約３５０°の範囲になり得る。

図５の実施形態では、清澄槽における電流に対し、より厚い下方の第２の壁部分４４ｂは、上方部分の抵抗に比べて低下した抵抗を呈し得る。結果として、第２の壁部分の電流に比べて低い第１の壁部分の電流は、第１の壁部分に温度の低下をもたらし得る。これは図６を用いると、よりよく理解できる。

図６は、第１の抵抗素子ＲＥ_aおよび第２の抵抗素子ＲＥ_bの電気回路図を示している。抵抗素子ＲＥ_aは、長さＬ_a、断面積Ａ_a、および抵抗率ρ_aを有し、抵抗素子ＲＥ_bは、長さＬ_b、断面積Ａ_b、および抵抗率ρ_bを有している。各抵抗素子を、例えば、円筒状で中実均質のワイヤと仮定することができる。図６に示されているように、抵抗素子ＲＥ_aおよびＲＥ_bは２つのバスバー６４および６６間に並列に接続され、この２つのバスバー間に電位Ｅがかけられる。この例ではＲＥ_aを用いて清澄槽２０の上方壁部分４４ａを表すことができ、また抵抗素子ＲＥ_bを用いて清澄槽２０の下方または第２の壁部分４４ｂを表すことができる。Ｌ_a＝Ｌ_b、Ａ_a＝Ａ_b、およびρ_a＝ρ_bであるように両方の抵抗素子が同一であると仮定すると、両方の抵抗素子は同一の抵抗を有し、すなわち抵抗素子ＲＥ_aの電気抵抗Ｒ_aは抵抗素子ＲＥ_bの電気抵抗Ｒ_bに等しい（このとき一般に抵抗率ρは、抵抗Ｒ×面積Ａを長さＬで割ったものに等しい）。結果として、ＲＥ_aを通る電流Ｉ_aは、ＲＥ_bを通る電流Ｉ_bに等しい（他の伝送損失を無視する）。両方の抵抗素子ＲＥ_aおよびＲＥ_bにおける全電流Ｉ_tは、Ｉ_a＋Ｉ_bまたはＥ／（Ｒ_aＲ_b／（Ｒ_a＋Ｒ_b））である。数値を入れて、Ｅは１０ボルトであり、Ｒ_aおよびＲ_bは夫々５オームであると仮定する。このときＩ_aおよびＩ_bは夫々２アンペアであり、全電流Ｉ_tはＩ_a＋Ｉ_b＝４アンペアである。熱として消費される全電力Ｐは、１００％の変換効率と仮定すると、Ｐ＝Ｉ_tＥである。上記による数値を入れると、Ｐ＝１０ボルト×４アンペア＝４０ワットである。

前述の例では、抵抗素子ＲＥ_aは抵抗素子ＲＥ_bと同一であると仮定した。ここでは抵抗素子ＲＥ_aの断面積が減少してＡ_a＜Ａ_bとなり、他の全ての条件は前述の例に等しいと仮定する。すなわち、抵抗素子ＲＥ_aは前述の例と同じワイヤであり、単に薄くなったと仮定する。これは、例えば、上方壁部分４４ａの厚さを減少させることと同等である。このときこの例では、Ｒ_a＞Ｒ_bかつＩ_a＜Ｉ_bである。前述の例より値を用いて、抵抗素子ＲＥ_aの抵抗Ｒ_aはここでは６オームであり、抵抗素子ＲＥ_bの抵抗Ｒ_bは５オームであると仮定する。ここでＩ_aは、１０ボルト／６オーム＝１．６７アンペアであり、またＩ_b＝１０ボルト／５オーム＝２アンペアである。Ｉ_totalは３．６７アンペアになり、Ｐ＝１０ボルト×３．６７アンペア＝３６．７ワットとなり、電力の減少が示される。前述の例では、ＲＥ_aおよびＲＥ_bを用いて清澄槽壁の上方部分４４ａおよび下方部分４４ｂを夫々表すことができる。従って、清澄槽からガラス内への電力が減少することによって、ガラス全体の温度の低下をもたらし得る。ガラスが最初よりも低い温度に冷却されることは、基本ケースでは望ましくなく、これは溶融ガラスに対して同じプロセス条件を保ちたいためである。従って、溶融ガラスの全体温度を基本ケースと同じに維持するために、溶融ガラス内への電力は一定に維持されるべきであり、これは例えばバスバーを横切る電圧Ｅを、この事例でも４０ワットの電力を得るために、およそ１０．４４ボルトまで増加させることで達成することができる。１０．４４ボルトでは、Ｉ_aはおよそ１．７４アンペアとなり、Ｉ_bはおよそ２．０８９アンペアとなる。従って、基本ケースと同じ電力でも、第１の抵抗素子ＲＥ_aにおける電流Ｉ_aは基本ケースに比べて減少し、第２の抵抗素子ＲＥ_bにおける電流Ｉ_bは増加した。

前述の単純な例は、清澄槽２０の上方壁部分、すなわち溶融ガラスの自由表面上方の気体雰囲気と接触している清澄槽壁部分の厚さを、下方壁部分、すなわち溶融ガラスと接触している清澄槽壁部分に比べて薄く作製すると、清澄槽の上方壁部分における電流を減少させることができ、それにより上方壁部分の温度を減少させることもできることを示している。セ氏数度の温度減少でさえ、清澄槽の耐用年数の著しい延長をもたらし得る。下方部分における電流の増加は、ずっと大きい断面積に亘って分配されるため（下方部分は上方部分よりも、かなり大きくかつ厚い）、下方部分における電流の増加は極僅かな影響しかもたらし得ない（極僅かな電流密度の増加のみ）。

前述の回路図による説明は、少なくとも、清澄槽の上方壁部分および下方壁部分が隔離された要素ではなく連続的に結合されているという理由で、単純化されたものであることに留意されたい。現実の清澄槽では、電気分析はずっと複雑なものである。しかしながら、Ｆｌｕｅｎｔ（登録商標）計算ソフトウェアを用いたコンピュータ分析が、結果として得られる効果を立証した。従って、前述の説明は基本原理の理解に有益である。

いくつかの実施形態では、例えば、下方または第２の壁部分４４ｂに図７に示されているような追加の材料を積層させることによって、上方または第１の壁部分４４ａの厚さを下方壁部分の厚さよりも薄く作製してもよい。例えば、下方壁部分の製造が、金属プレートを任意の厚さの円筒状プレートに圧延するステップを含む事例では、任意の厚さの第２の金属プレートを圧延して第２の円筒状のプレートとし、溶接などによって第１のプレートに結合させてもよく、それにより第１のプレートの厚さを、少なくとも第２のプレートの厚さの分だけ増加させることができる。第２の層は、第１の層と同じ材料でもよいし、あるいは異なった材料でもよい。１以上の層の追加によって清澄槽の全コストは、使用される追加材料が必要になるため増加し得る（これは白金群金属の場合、著しくなり得る）。一方、上方部分で厚さを減少させることができる量は、清澄槽の構造を、その金属の溶融点に極近い温度で長時間の間その形状を維持できるようにさせるために制限され、これに対し下方部分の厚さを代わりに増加させることは、主にコストにより制限される。従って、清澄槽の寿命の向上が、初期の増加コストに勝り得る。

図８に描かれている別の実施形態において、清澄槽２０はさらに、第１の壁部分４４ａと第２の壁部分４４ｂとの間に位置付けられた第３の壁部分４４ｃを含み得る。第３の壁部分４４ｃは、ｔ_bよりも大きい第３の厚さｔ_cを有している。第３の壁部分４４ｃの厚さｔ_cは、壁の厚さｔ_aおよび／またはｔ_bのいずれの厚さよりも厚いため、酸化による薄化などで生成される第１の壁部分４４ａに生じ得る亀裂が、清澄槽の下方または第２の壁部分４４ｂ内へと伝播するのを、壁部分４４ｃの厚さの増加によって防ぐことができる。図８に示されているように、清澄槽２０内の溶融ガラスの高さは、溶融ガラス１６の自由表面５０が第２の壁部分４４ｂと交わるように、またいくつかの実施形態では第３の壁部分４４ｃと交わり得るように、制御することができる。ガラス製造システム内の溶融ガラスの高さを制御する方法は既知であり、本書ではこれ以上論じない。

使用されていない清澄槽の分析では、上方または第１の壁部分４４ａにフランジが結合されている位置またはこの位置付近で、すなわち例えばフランジ４２が上方壁部分４４ａと交わっている位置から約１６ｃｍの範囲内で、清澄槽の酸化腐食がより頻繁に始まる傾向にあることも示された。従って、図９に示されているさらに別の実施形態において、清澄槽２０の上方壁部分４４ａを局所的に、上方または第１の壁部分４４ａの別の部分に比べて厚くしてもよい。

図９は清澄槽２０を描いたものであり、フランジ４２に隣接する上方壁部分４４ａの局所的に厚くなった部分を示している。上方すなわち第１の壁部分４４ａの、清澄槽の縦軸に沿った短い（局所的）部分の厚さが下方すなわち第２の壁部分４４ｂに比べて増加していることで、清澄槽の上方壁部分の局所的な部分内で電流密度を減少させることができる。これは、上方壁部分４４ａの局所的な肉厚化が、フランジ４２に境を接する位置に位置付けられると特に効果的になり得る。従って、２つの連続したフランジ４２間の上方壁部分４４ａは、第１の長さ部分４４ａ₁および第２の長さ部分４４ａ₂を含んでもよく、このとき第２の長さ部分４４ａ₂は、フランジ４２に隣接しかつフランジ４２に境を接して位置し、また第２の長さ部分４４ａ₂の上方壁部分の厚さｔ_a2は、図１０および１１の断面に示されているように、第１の長さ部分４４ａ₁の上方壁部分の厚さｔ_a1よりも厚い。連続したフランジとは、この対象のフランジ間に追加のフランジが存在していないことを意味する。本実施形態によれば、第２の壁部分４４ｂは、第１の長さ部分４４ａ₁の上方または第１の壁部分の厚さ以上の厚さを有し得る（すなわち、ｔ_b≧ｔ_a1）。第２の壁部分４４ｂはさらに、第２の長さ部分４４ａ₂の上方または第１の壁部分の厚さ未満の厚さを有し得る（ｔ_b <ｔ_a2）。図１２に示されている以下のさらなる簡単な説明は、清澄槽の上方部分の少なくとも一部分を肉厚化することの効果を理解する助けとなる。

比較のために再検討すると、図６は第１の抵抗素子ＲＥ_aおよび第２の抵抗素子ＲＥ_bの電気回路図を示している。抵抗素子ＲＥ_aは、長さＬ_a、断面積Ａ_a、および抵抗率ρ_aを有し、抵抗素子ＲＥ_bは、長さＬ_b、断面積Ａ_b、および抵抗率ρ_bを有している。各抵抗素子は例えばワイヤでもよい。図６に示されているように、抵抗素子ＲＥ_aおよびＲＥ_bは、２つのバスバー６４および６６間に並列に接続されている。電位Ｅが、この２つのバスバー間にかけられる。両方の抵抗素子が同一であると仮定すると、Ｌ_a＝Ｌ_b、Ａ_a＝Ａ_b、およびρ_a＝ρ_bであり、両方の抵抗素子は同一の抵抗を有し、すなわちＲ_a＝Ｒ_bである（このとき一般に抵抗率ρは、抵抗Ｒ×面積Ａを長さＬで割ったものに等しい）。この例でもＲＥ_aは清澄槽２０の上方壁部分４４ａを表し、抵抗素子ＲＥ_bは清澄槽２０の下方または第２の壁部分４４ｂを表す。ＲＥ_aを通る電流Ｉ_aは、ＲＥ_bを通る電流Ｉ_bに等しい（他の伝送損失を無視する）。全電流Ｉ_tは、Ｉ_a＋Ｉ_bまたはＥ／（Ｒ_aＲ_b／（Ｒ_a＋Ｒ_b））である。数値を入れて、Ｅは１０ボルトであり、Ｒ_aおよびＲ_bは夫々５オームであると仮定する。このときＩ_aおよびＩ_bは夫々２アンペアであり、全電流Ｉ_tはＩ_a＋Ｉ_b＝４アンペアである。熱として消費される全電力Ｐは、１００％効率と仮定すると、Ｐ＝Ｉ_tＥである。前述の数値を入れると、Ｐ＝１０ボルト×４アンペア＝４０ワットである。

前述の例では、抵抗素子ＲＥ_aは抵抗素子ＲＥ_bと同一であると仮定した。ここで図１２を参照し、抵抗素子ＲＥ_aの一部分の断面積を、抵抗素子ＲＥ_aが２つのセグメントから成るように増加させると仮定する。すなわち、抵抗素子ＲＥ_aは２つの抵抗素子セグメント、つまり第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1および第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2を備えていると仮定する。ＲＥ_a1は、長さＬ_a1、断面積Ａ_a1、抵抗率ρ_a1、および抵抗Ｒ_a1を有し、ＲＥ_a2は、長さＬ_a2、断面積Ａ_a2、抵抗率ρ_a2、および抵抗Ｒ_a2を有する。さらに、第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1の長さＬ_a1が、第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2の長さＬ_a2よりも大幅に長く、かつ第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2の断面積Ａ_a2が第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1の断面積Ａ_a1よりも大きいと仮定する。言い換えれば、第１の抵抗素子ＲＥ_aが、端と端を直列で接続して配置された２つのセグメントから成り、このとき第２のセグメントの厚さが第１のセグメントの厚さよりも厚く、しかし第１のセグメントの長さが第２のセグメントよりも大幅に長いと仮定する。両方のセグメントを、ρ_a1＝ρ_a2＝ρ_bとなるよう、第２の抵抗素子ＲＥ_bと同じ抵抗率を有すると仮定する。従って、ＲＥ_a1の抵抗がＲＥ_aの全体の抵抗に著しく影響し得ることを示すことができる（ある数値例として、２つの直列の抵抗素子で考えると、１つの抵抗素子の抵抗が１００オームでありかつ第２の抵抗素子の抵抗が５オームであり、２つの直列の抵抗素子の全抵抗が１０５オームであって、１００オームの抵抗素子の抵抗と著しく異なるものではない）。

このときこの例では、第１の抵抗素子ＲＥ_aの全体の抵抗Ｒ_a＝Ｒ_a1＋Ｒ_a2であり、第１の抵抗素子ＲＥ_aにおける電流Ｉ_aは、Ｅ／Ｒ_a＝Ｅ／（Ｒ_a1＋Ｒ_a2）であり、さらにＩ_b＝Ｅ／Ｒ_bである。セグメントＲＥ_a1およびＲＥ_a2、すなわち抵抗素子ＲＥ_aによって表される区間における電流Ｉ_aは、Ｅ／Ｒ_a1によっておおよそ判定される。電流Ｉ_bは、図６に関連する電流Ｉ_bと同じになる。しかしながら本実施形態の電流Ｉ_aは、第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1の断面積Ａ_a1よりも大きい第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2の断面積Ａ_a2に亘って分配される。従って、第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2の加熱は、第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1の加熱よりも小さくなり、従って、第２の抵抗素子セグメントＲＥ_a2の温度は第１の抵抗素子セグメントＲＥ_a1の温度よりも低くなる。清澄槽２０に関連付けると、これは、電流が清澄槽に入るおよび／または清澄槽から出る位置であって電流密度が最も大きくなる傾向にあるフランジの位置で、清澄槽の温度を減少させる効果がある。

図１３に示されているさらに別の実施形態において、清澄槽の少なくとも一部分の上方壁部分４４ａは、３つの長さセグメント、すなわち前述したような第１の長さ部分４４ａ₁および第２の長さ部分４４ａ₂と、第３の長さ部分４４ａ₃とを含み得る。前述のように、第１の長さ部分４４ａ₁の上方壁部分の断面は厚さｔ_a1を有し、第２の長さ部分４４ａ₂の上方壁部分の断面は厚さｔ_a2を有し、ｔ_a2＞ｔ_a1である。第３の長さ部分４４ａ₃の断面は、ｔ_a1よりも厚くかつｔ_a2に等しいまたは実質的に等しい、厚さｔ_a3を有している。第１の長さ部分４４ａ₁は、第２の長さ部分４４ａ₂と第３の長さ部分４４ａ₃との間に位置付けられている。第２の長さ部分４４ａ₂または第３の長さ部分４４ａ₃のいずれか１つまたは両方を、フランジ４２に境を接して位置付けてもよい。

清澄槽の上方壁部分４４ａの高温点の１つの要因は、フランジを電流供給源に接続させる電極４９を含む直線上の位置で、フランジの電流密度が高いことに起因する。すなわちフランジは、典型的には、フランジに電流を供給するケーブルまたはバスバーに接続される、フランジから延在したタブまたは電極を含む。例えば溶融ガラスの流量の増加などの、より強力な加熱の要求に対処するべく、フランジに供給される電流を増加させた場合、フランジ内および清澄槽の電極付近の領域（電流が電極からフランジおよび清澄槽に分配される位置）の高電流密度によってフランジおよび／または清澄槽に十分に高い温度が生じ、これによりフランジおよび／または清澄槽に、フランジおよび／または清澄槽を構成している材料を急速に酸化させることによって早期の損傷を引き起こし得る。これは、図１４〜１６を用いて図で説明することができる。

図１４は、周方向に変化する厚さを有する壁を含む清澄槽の側面図を示している。清澄槽壁の上方部分の電流（例えば、電流密度）が、電極４９を含む直線上の壁４４の領域内で最も大きくなるように、電極４９が清澄槽壁４４の上方または第１の壁部分４４ａの最寄りのフランジ４２に位置付けられている。すなわち電極４９に最も近い、清澄槽の上部での電流密度は、清澄槽の上方壁部分４４ａの材料によって許容され得るものよりも高くなる可能性があり、それにより、雰囲気５２に接触している清澄槽の上方部分の加熱の増加に潜在的につながり得る。これは、１つのフランジ４２の位置での図１４の清澄槽の断面を示した、図１５を用いてより明らかにすることができる。高電流密度を生み出す電流は矢印６０で表されており、高電流密度の領域はＺａが付された領域である。

清澄槽の上方部分の高電流密度を軽減するために、図１６に示されているように、電極４９が清澄槽の下方または第２の壁部分４４ｂの最寄りになるように電極を位置付けてもよく、その結果高電流密度は、清澄槽壁４４が溶融ガラスと接触している清澄槽の領域Ｚｂで生じる。すなわち電極４９を、フランジ４２の下部に、ここから下向きに延在するように位置付けてもよい。これは、下方壁部分の厚さが上方壁部分の厚さよりも厚い場合に特に有用である。

図１７は、周方向に実質的に均一な断面壁の厚さを有する清澄槽の、長さに沿った温度のグラフを示している。さらに図１８に示されているように、清澄槽はフランジ間に、第２のフランジ（図の最も右の離れたフランジ）に隣接しこれに境を接して位置付けられた、およそ１１ｃｍの距離だけ清澄槽に沿って長手方向に延在している肉厚帯７５をさらに含んでいる。肉厚帯は清澄槽の周りを囲み、清澄槽壁の残部の厚さよりも厚いが、肉厚帯の厚さ自体は実質的に均一である。フランジは位置ＡおよびＢに位置している。曲線７０、７２、および７４は、「Ｆｌｕｅｎｔ」ソフトウェアを用いて生成されたモデルデータを表し、円形および三角形は、清澄槽を包囲している耐火断熱材料に埋め込まれた熱電対によって得られた清澄槽での実際のデータを表している。このグラフは、実際のデータが概してモデルデータを模倣していることを示し、清澄槽の長さに沿った温度を表すためのモデルの実行可能性を立証する助けになる。曲線７０は、清澄槽の上部での温度を正規化長さの関数として表し、曲線７２は、清澄槽の下部に沿った温度を正規化長さの関数として表し、さらに曲線７４は清澄槽の温度を、清澄槽の上部と下部との間の中間の清澄槽の側面に沿って長さの関数として表している。このデータは、清澄槽の上部に沿った温度が、清澄槽の側面および下部での温度よりもおよそ１５から２０℃高いことを示している。前述したように、別の壁部分よりも厚い壁部分が存在していると、より厚い壁部分の位置で電流密度を減少させることができ、これは（図１７を左から右へと見て）Ｂのフランジの直前で温度の降下を示しているモデリングによって裏付けられる。しかしながら上記のように、清澄槽に沿った他の場所では厚さの違い（例えば、周方向の厚さ変動）がないため、清澄槽のこのような部分沿いでは高温となる。フランジ、特にＢのフランジでの温度降下は、フランジの熱放散能力に起因する。すなわち各フランジは少なくとも部分的に、熱を伝導的および放射的に放散する、フィンとして機能する。さらにフランジは、各フランジの外縁の周りに位置付けられた冷却コイルに冷却流体を流すことよって能動的に冷却されたものとしてモデル化された。図１９は、図１７の条件に対してモデル化された電流密度をアンペア／平方ミリメートル（Ａ／ｍｍ²）で示したグラフであり、ここで曲線７６は、上方壁部分における電流密度を正規化長さの関数として表し、曲線７８は、下方壁部分における電流密度を正規化長さの関数として表し、さらに曲線８０は電流密度を、清澄槽の上部と下部との間の中間の清澄槽の側面で、長さの関数として表したものである。データは、（この場合も図１９を左から右へと見て）肉厚帯の直前で電流密度が増加し、肉厚帯の位置で電流密度が急激に減少していることを示している。

図２０は、上方壁部分と下方壁部分とを備えた、例えば図５の清澄槽など、上方壁部分の断面壁の厚さが下方壁部分の断面の厚さよりも薄い清澄槽の長さに沿った温度のグラフを示している。図２０の清澄槽は、肉厚帯を含んでいない。長さを正規化長さとして示し、温度をセ氏（℃）で示す。曲線８０、８２、および８４は、「Ｆｌｕｅｎｔ」ソフトウェアを用いて生成されたモデルデータを表している。曲線８０は、清澄槽の上部での温度を正規化長さの関数として表し、曲線８２は、清澄槽の下部に沿った温度を正規化長さの関数として表し、さらに曲線８４は清澄槽の温度を、清澄槽の上部と下部との間の中間の、清澄槽の側面に沿って正規化長さの関数として表している。前述の例と同様のモデリングによれば、第１のフランジはＡに位置し、第２のフランジはＢに位置している。このデータは、清澄槽の上部の大部分に沿った温度が、位置Ｂのフランジに近づく位置を除いて、清澄槽の側面および下部での温度よりもおよそ５から１０℃低いことを示しており、位置Ｂ近くの位置では、この温度が下部の温度を超えて増加することが示されている。これは、Ｂに第２のフランジが存在しているために起こる。この増加は、清澄槽の下部の最寄りに電極をフランジから下向きに延在するように位置付けることによって、または肉厚帯を含むこと、あるいは最低でも上方部分が薄い第１の上方部分と厚い第２の上方部分とを含むことによって、抑制することができる。図２１は、図２０の条件に対してモデル化された電流密度をアンペア／平方ミリメートルで示したグラフである。曲線８６、８８、および９０は、「Ｆｌｕｅｎｔ」ソフトウェアを用いて生成されたモデルデータを表している。曲線８６は、清澄槽の上部での電流密度を正規化長さの関数として表し、曲線８８は、清澄槽の下部に沿った電流密度を正規化長さの関数として表し、さらに曲線９０は清澄槽の電流密度を、清澄槽の上部と下部との間の中間の清澄槽の側面に沿って、正規化長さの関数として表したものである。このグラフは、２つのフランジ間の中間の清澄槽の長さの範囲内で周方向の厚さを変化させた結果、（上部、下部、および中間点での電流密度により示されているように）清澄槽の周方向の周りで電流密度が概して均一であることを示しているが、さらにフランジの存在に起因してフランジの位置で電流密度が増加することも示しており、これはフランジが、清澄槽内への、または清澄槽から出ていく、清澄槽内の全ての電流を導く役割を果たしているためである。従ってフランジを、収集ノードまたは分配ノードとして見ることができる。この清澄槽のフランジの位置での電流密度の増加（これは最終的に温度増加につながり得る）の影響は、前述したように肉厚帯を含むことによって軽減することができるであろうし、あるいは清澄槽の外縁全体の周りを囲む肉厚帯を備えても清澄槽の下方部分の温度に著しく影響しないことがモデリングによって示されたため、より好適には厚い第２の上方部分を含むことによって軽減できるであろう。従って、清澄槽の上方部分でのみ薄い部分を利用すると、外周全体の周りで清澄槽の厚さを増加させる代替案に対し、貴金属のコスト削減を呈する。

前述の実施形態は清澄槽との関連で説明したが、本書で開示される原理および構造は、溶融ガラスの自由表面が槽内部内にあるかどうかに拘らず、溶融ガラスを搬送するために使用される他の槽に適用可能であることに留意されたい。例えば本書で開示される原理および構造は、部分的にまたは全体的に、接続導管１８、２４、２６、攪拌槽２２、送出槽２８、出口導管３０、および注入口３２、あるいは任意の他の金属製の槽に、特に、直接電気加熱されるような槽に、適用することができる。

これらの実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、このような改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本開示はこのような改変および変形を含むと意図されている。

これらの実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、本開示の実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、このような改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本開示はこのような改変および変形を含むと意図されている。

１４ 溶解炉
１６ 溶融ガラス
２０ 清澄槽
４２ フランジ
４３ 壁の少なくとも一部分
４４ 壁
４４ａ 第１の壁部分
４４ａ₁ 第１の長さ部分
４４ａ₂ 第２の長さ部分
４４ａ₃ 第３の長さ部分
４４ｂ 第２の壁部分
４４ｃ 第３の壁部分
５０ 自由表面
５２ 気体雰囲気

Claims (5)

1. 溶融ガラス送出装置において、
   壁を備えている槽、
   前記槽の周りを囲む第１の電気フランジ、および前記槽の周りを囲む第２の電気フランジ、
   を備え、
   前記第２の電気フランジは、前記第１の電気フランジから間隔を空けて離れているとともに、前記第１の電気フランジと平行に設けられており、
   前記壁が前記第１の電気フランジと前記第２の電気フランジとの間に延在し、
   前記壁が、前記第１の電気フランジと前記第２の電気フランジとの間の前記槽の頂部に沿って配置された第１の壁部分と、前記第１の電気フランジと前記第２の電気フランジとの間の前記槽の底部に沿って配置された第２の壁部分とを含み、
   前記第１の壁部分が、第１の厚さを有する第１の長さ部分と、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さを有する第２の長さ部分とを有し、
   前記第２の長さ部分が前記第１の電気フランジに当接するよう構成されている、溶融ガラス送出装置。
2. 前記第１の壁部分が、第３の厚さを有するとともに前記第２の電気フランジに当接する第３の長さ部分をさらに備え、
   前記第１の長さ部分が、前記第２の長さ部分と前記第３の長さ部分との間に位置することを特徴とする請求項１記載の溶融ガラス送出装置。
3. 前記第２の壁部分の厚さが、前記第１の厚さ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の溶融ガラス送出装置。
4. 前記第２の厚さが、前記第３の厚さと等しいことを特徴とする請求項２記載の溶融ガラス送出装置。
5. 前記第２の壁部分の厚さが、前記第２の長さ部分の厚さ未満であることを特徴とする請求項１記載の溶融ガラス送出装置。

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