JP6821603B2 - 溶融ガラスを調整するための装置及び方法 - Google Patents

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関連技術の相互参照
本願は、２０１５年６月１０日出願の米国仮特許出願第６２／１７３，４７５号の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張するものであって、その内容に依拠し、参照により全内容が本明細書に援用されるものである。
本開示は、概して、溶融ガラスを処理するための装置に関し、特には、耐火容器、例えば、耐火炉から送出導管に溶融ガラスを送出するための装置に関するものである。
一般に、商業規模のガラスの製造は、原材料（バッチ）が投入され、バッチが化学反応を起こし、溶融ガラスが生成される温度に加熱される溶融炉内で実施される。ガス燃焼バーナー、電流、又はその両方を含む、幾つかのバッチの加熱方法を用いることができる。所謂ハイブリッド法では、まず１つ以上のガス燃焼バーナーからのガス火炎によって、バッチが加熱される。バッチの温度が上昇して、溶融ガラスが形成されるにつれ、材料の電気抵抗が減少し、溶融炉の側壁及び／又は床に取り付けられた電極を通して、溶融ガラスに電流を流すことが可能になる。電流によって溶融ガラスが内部から加熱され、ガスバーナーによって溶融ガラスが上方から加熱される。一部の実施の形態において、液中燃焼を用いることができる。
その後の下流の溶融ガラスの処理、例えば、清澄及び均質化は、炉構造の特定の部分又は溶融炉の下流に位置し、導管によって溶融炉に接続された別の容器内で実施することができる。溶融ガラスが搬送されているとき、溶融ガラスを適切な温度に維持するために、溶融ガラスを加熱することができる。清澄工程等の一部の工程において、清澄容器内で炉の温度より高い温度で溶融ガラスを加熱して、溶融ガラスから容易に泡を完全に除去することができる。溶融炉の下流の製造装置の別の部分において、１つ以上の導管を通して流れる間に、溶融ガラスを冷却して成形に適した粘度にすることができる。しかし、制御熱エネルギーを添加して冷却を制限することによって、冷却速度が速くなり過ぎるのを防止することができる。
溶融ガラスが金属導管を通して搬送される場合、導管の電気抵抗によって、導管及びその中の溶融ガラスが加熱される。しかし、金属導管、例えば白金含有導管は、水又はヒドロキシルイオンが分解することによって生成される水素が、導管の壁を通過して溶融ガラス中に酸素を残し、その後溶融ガラス中に泡が形成され得る、水素透過として知られている現象のために、導管のガラス側に酸素の泡が形成され易いことが知られている。
耐火溶融炉としての、かかる耐火構造体を出る溶融ガラスは、ガラス製造装置の様々な追加の容器及び導管を通して、溶融ガラスが搬送されるとき、継続的な調整を必要とし得る。
一部の実施の形態において、溶融ガラスを精製（清澄）することによって、溶融工程中に生じた泡を除去することができる。また、溶融ガラスを混合（例えば、撹拌）して、溶融ガラスの不均一性を分散させ、除去することもできる。加えて、溶融ガラスの温度及び粘度を注意深く制御して、溶融ガラスが最終的なガラス物品に適切に形成されるのを保証する必要がある。
表示パネルの製造に用いられるガラスシート等の光学品質のガラスの調整及び搬送は、通常、耐火（例えば、耐火セラミック）容器と金属容器とを組み合わせた内部で実施され、金属容器の場合には、金属容器は、１つ以上の白金族金属又は他の高温、低腐食金属を用いることができる。
金属容器を通した溶融ガラスの搬送に影響を及ぼすことが知られている１つの現象に、水素透過と呼ばれるものがある。水素透過は、水、分子水又はヒドロキシルイオンのいずれかが、構成水素及び酸素に分解するときに生じる。容器内を通して流れる溶融ガラスの水素分圧が、容器外の水素分圧より大きい場合、水素が容器の金属壁を透過することができ、溶融ガラス内に酸素の泡を残す。これらの泡は、溶融ガラスの流れの中に混入することがあり、除去しなければ、完成したガラス物品に入る可能性がある。溶融ガラスを更に調整して、水素透過を抑制又は防止する必要がある。
従って、耐火容器の壁を通して延びる金属導管と、導管に接合された第１のフランジと、導管に接合された第２のフランジであって、容器との間に第１のフランジが配置されるように、第１のフランジから離間した第２のフランジとを備えた、溶融ガラスを調整するための装置が記述されている。本装置は、第１のフランジと第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料、第１の耐火断熱材料の外周の周囲に配置されたシール部材であって、シール部材の対向する縁部に沿って、第１及び第２のフランジに固定されたシール部材、及びシール部材を通して延びるガス送出管であって、第１の耐火断熱材料にガスを供給するように構成されたガス送出管を更に備えることができる。シール部材は、例えば、金属帯を含んでいてよい。金属帯は、例えば、溶接によって、第１又は第２のフランジの各々に接合することができる。金属帯は、一部の実施の形態において、白金、例えば、白金−ロジウム合金を含んでいる。
加えて、第１及び第２のフランジのいずれか一方又は両方が、白金を含むことができる。
一部の実施の形態において、第２のフランジは、フランジの外周の周囲に延びる冷却管であって、内部を通して冷却流体流を受け取るように構成された通路を有する冷却管を備えることができる。一部の実施の形態において、シール部材と第１の耐火断熱材料との間に、繊維質材料を配置することができる。
特定の実施の形態において、耐火容器は溶融炉である。別の特定の実施の形態において、耐火容器は、一次溶融炉より低い温度の二次溶融炉であってよい。更に別の実施の形態において、耐火容器は清澄容器であってよい。耐火容器又は複数の耐火容器は、耐火セラミック材料、例えば、耐火セラミック煉瓦で形成することができる。
別の実施の形態において、耐火容器と、耐火容器の壁を通して延びる金属導管であって、内壁及び外壁を有し、内壁が、耐火容器内に配置された導管の第１の端部において、外壁に接続され、外壁の対向端部において、外壁から離間した、導管とを備えた溶融ガラスを調整するための装置が開示されている。本装置は、導管の外壁に連結され、耐火容器に近接して配置された第１のフランジと、導管の外壁に連結され、第１のフランジから離間した第２のフランジであって、容器との間に第１のフランジが配置される、第２のフランジと、第１のフランジと第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料と、導管の内壁に連結され、第２のフランジから離間した第３のフランジであって、第１のフランジとの間に第２のフランジが配置される、第３のフランジと、第２のフランジと第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料とを更に備えることができる。本装置は、導管の内壁と導管の外壁との間に配置された第３の耐火断熱材料と、第２の耐火断熱材料の外周との間に間隙が形成されるように、第２フランジと第３のフランジとの間において、第２の耐火断熱材の周囲に離間して配置されたシール部材とを更に備えることができる。
本装置は、シール部材と第２及び第３のフランジとの間に配置された、繊維質断熱材料を更に備えることができる。シール部材は、シール部材を通して延び、間隙にガスを供給するように構成されたガス送出管を含むことができる。
本装置は、第３のフランジに連結された第１の冷却部材であって、その冷却部材の通路を通して、冷却流体流を受け取るように構成された冷却部材を更に備えることができる。
本装置は、第２のフランジに連結された第２の冷却部材であって、その冷却部材の通路を通して、冷却流体流を受け取るように構成された冷却部材を更に備えることができる。
一部の実施の形態において、第２のフランジは、電力供給源と電気的に連通している。第３のフランジは、電力供給源と電気的に連通することができる。
第２のフランジが、複数のリングを有することができ、内側のリングが導管の外壁に取り付けられ、外側のリングが内側のリングの周囲に配置されている。内側のリングは、例えば、白金を含むことができる。外側のリングは、白金を含まない金属を含むことができる。例えば、外側のリングは、ニッケルを含むことができる。
更に別の実施の形態において、ガラスを製造するための方法が、第１の容器において、溶融ガラスを形成するステップと、溶融ガラスを、金属導管を通して第２の容器に流すステップであって、金属導管が、導管の外壁に連結され、耐火容器に近接して配置された第１のフランジ、導管の外壁に連結され、第１のフランジから離間した第２のフランジであって、容器との間に第１のフランジが配置される第２のフランジ、第１のフランジと第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料、導管の内壁に連結され、第２のフランジから離間した第３のフランジであって、第１のフランジとの間に、第２のフランジが配置される第３のフランジ、第２のフランジと第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料、導管の内壁と導管の外壁との間に配置された第３の耐火断熱材料、及び第２の耐火断熱材の外周との間に隙間が形成されるように、第２のフランジと第３のフランジとの間において、第２の耐火断熱材の周囲に離間して配置されたシール部材を有する、ステップとを備えている。
本方法は、第２のフランジと第３のフランジとの間に電流を供給することによって、金属導管を加熱するステップと、第３のフランジと第２の容器との間の溶融ガラスを冷却して、第３のフランジと第２の容器との間にガラスシールを形成するステップとを更に備えることができる。第２の容器は搬送導管であってよい。本明細書に記載の更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識できるであろう。
更に別の態様において、ガラスを製造する方法が、第１の容器において、溶融ガラスを形成するステップと、溶融ガラスを、金属導管を通して第２の容器に流すステップであって、金属導管が、導管の外壁に連結され、耐火容器に近接して配置された第１のフランジ、導管の外壁に連結され、第１のフランジから離間した第２のフランジであって、容器との間に第１のフランジが配置される第２のフランジ、第１のフランジと第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料、導管の内壁に連結され、第２のフランジから離間した第３のフランジであって、第１のフランジとの間に、第２のフランジが配置される第３のフランジ、第２のフランジと第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料、導管の内壁と導管の外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料、及び第２の耐火断熱材の外周との間に隙間が形成されるように、第２のフランジと第３のフランジとの間において、第２の耐火断熱材の周囲に離間して配置されたシール部材を有する、ステップとを備えている。
本方法は、第２のフランジと第３のフランジとの間に電流を供給することによって、金属導管を加熱するステップと、第３のフランジと第２の容器との間の溶融ガラスを冷却して、第３のフランジと第２の容器との間にガラスシールを形成するステップとを更に備えることができる。第２の容器は搬送導管であってよい。
本方法は、溶融ガラスをガラス物品、例えば、ガラスリボンに形成するステップを更に備えることができる。ガラスリボンは、個々のガラスシートに分割することができる。別の実施の形態において、ガラスリボンをスプールに巻き取ることができる。
本明細書に記載の更なる特徴及び効果は、これに続く詳細な説明に述べてあり、当業者はその記述から、一部は容易に明らかであり、これに続く詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含め、本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識できるであろう。
前述の概要説明及び以下の詳細な説明は、いずれも様々な実施の形態について説明するものであって、特許請求した主題の性質及び特徴を理解するための概要、及び枠組みの提供を意図したものであることを理解されたい。添付図面は、様々な実施の形態について更なる理解が得られることを意図して添付したもので、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものである。図面は、本明細書に記載の様々な実施の形態を図示するもので、その説明と併せ、特許請求した主題の原理及び作用の説明に役立つものである。特に断りのない限り、図面は縮尺通りではない。
本開示の実施の形態による、例示的なガラス製造プロセスの概略図。 本開示の実施の形態による、接続管アセンブリの概略断面図。 接続管アセンブリの内部を示すために、第２のフランジを省略した、図２の接続管アセンブリの一部の断面側面図。 本開示の別の実施の形態による、接続管アセンブリの概略断面図。 第２のフランジと第３のフランジとの間の接続管アセンブリの内部を示すために、第３のフランジを省略した、図４の接続管アセンブリの一部の断面側面図。 接続管アセンブリの一方の側から見た、図４の接続管アセンブリの斜視図。 接続管アセンブリの反対の側から見た、図５の接続管アセンブリの斜視図。 本開示の実施の形態による、別の例示的なガラス製造プロセスの概略図。 本開示の実施の形態による、更に別の例示的なガラス製造プロセスの概略図。
ここで、本開示の例示的な実施の形態を示す添付図面を参照して、装置及び方法について、以下更に詳細に説明する。同一又は同様の部品には、可能な限り、同じ参照番号を用いている。しかし、本開示は多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施の形態に限定されると解釈されるものではない。
本明細書において、範囲は「約」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までと表現することができる。かかる範囲が示された場合、別の実施の形態は、１つの特定の値から、及び／又は別の特定の値まで含んでいる。同様に、先行する「約」を使用することによって、値が近似値として表現されている場合、特定の値が別の実施形態を形成することが理解されるであろう。更に、範囲の各々の終点は、他方の終点に関連して、及び他方の終点とは無関係に、有意であることが理解されるであろう。
本明細書において、例えば、上方、下方、右、左、前方、後方、最上部、底部等の方向を示す用語は、描かれている図を参照した場合のみの方向であって、絶対的な方向を意味するものではない。
特に明記しない限り、本明細書に記載の方法は、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることを意図するものでは全くなく、又如何なる装置も特定の配向が要求されると解釈されることを意図するものでは全くない。従って、方法クレームが実際にそのステップが従うべき命令を記述していない場合、又は任意の装置クレームが実際に個々の構成要素に関する順序又は方向を記述していない場合、あるいは請求項又は明細書において、ステップが特定の順序に限定されると記述されていない場合、又は装置の構成要素に関する特定の順序又は配向が記述されていない場合、いかなる点においても、順序又は方向が推測されることを意図するものでは全くない。これは、ステップの配列又は動作フロー、構成要素の順序、又は構成要素の配向に関する論理上の問題、文法的な構成又は句読点から得られる明白な意味、本明細書に記載の実施の形態の数又は種類を含む、あらゆる可能な明示されていない根拠による解釈にも当てはまる。
本明細書において、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別の意味に解釈されない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「ａ」ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ（構成要素）と言った場合、文脈上明らかに別の意味に解釈されない限り、かかる構成要素を２つ以上有する態様を含む。
図１に示すのは、例示的なガラス製造装置１０である。一部の例において、ガラス製造装置１０は、溶融容器１４を有することができる、ガラス溶融炉１２を備えることができる。ガラス溶融炉１２は、溶融容器１４の他に、必要に応じ、バッチを加熱して溶融ガラスに変換する加熱要素（燃焼バーナー又は電極）等、１つ以上の構成要素を更に備えることができる。別の例において、ガラス溶融炉１２は、溶融容器の近傍から失われる熱を減少させるように構成された、熱管理装置（例えば、断熱要素）を備えることができる。更に別の例において、ガラス溶融炉１２は、バッチ材料をガラス融液に溶融するのを助長するように構成された、電子装置及び／又は電気機械装置を備えることができる。更に、ガラス溶融炉１２は、支持構造体（例えば、支持筐体、支持部材等）又はその他の構成要素を備えることができる。
ガラス溶融容器１４は、通常、耐火セラミック材料等の耐火材料で構成される。一部の例において、ガラス溶融容器１４は耐火セラミック煉瓦、例えば、アルミナ又はジルコニアを含む、耐火セラミック煉瓦で構成することができる。
一部の例において、ガラス溶融炉は、ガラス基体、例えば連続長のガラスリボンを製造するように構成された、ガラス製造装置の１つの構成要素として組み込むことができる。一部の例において、本開示のガラス溶融炉は、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（例えば、フュージョン法を含む）、プレス圧延装置、管引装置、又は本開示の恩恵を受ける他の任意のガラス製造装置を含む、ガラス製造装置の１つの構成要素として組み込むことができる。一例として、 図１は、ガラスリボンを溶融延伸し、例えば、その後個々のガラスシートに処理される、フュージョンダウンドローガラス製造装置１０の１つの構成要素としての、ガラス溶融炉１２を示す概略図である。
ガラス製造装置１０（例えば、フュージョンダウンドロー装置１０）は、必要に応じ、ガラス溶融容器１４の上流に配置された、上流ガラス製造装置１６を備えることができる。一部の例において、上流ガラス製造装置１６の一部又は全部を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。
図示の例に示すように、上流ガラス製造装置１６は、バッチ貯蔵ビン１８、バッチ送出装置２０、及びバッチ送出装置に接続されたモータ２２を備えることができる。貯蔵ビン１８は、矢印２６で示すように、ガラス溶融炉１２のガラス溶融容器１４に送り込むことができる、ある量のバッチ２４を貯蔵するように構成することができる。バッチ２４は、一般に、１種以上のガラス形成金属酸化物、及び１種以上の改質剤を含んでいる。一部の例において、バッチ送出装置２０は、貯蔵ビン１８から溶融容器１４に、所定量のバッチ２４を送出するように構成されたモータ２２で駆動することができる。別の例において、モータ２２は、バッチ送出装置２０を駆動し、溶融容器１４の下流で検知された溶融ガラスのレベルに基づいて、速度を制御してバッチ２４を投入することができる。その後、溶融容器１４内のバッチ２４を加熱して、溶融ガラス２８を形成することができる。
ガラス製造装置１０は、必要に応じ、ガラス溶融炉１２の下流に配置された、下流ガラス製造装置３０も備えることができる。一部の例において、下流ガラス製造装置３０の一部を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。図１に示す実施の形態において、破線３１が、溶融炉１２（及び上流製造装置１６）を下流製造装置３０から分離している。しかし、一部の例では、以下に説明する第１の接続導管３２、又は下流ガラス製造装置３０の他の部分を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込むことができる。第１の接続導管３２を含む、下流ガラス製造装置の要素は、貴金属で形成することができる。適切な貴金属には、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、及びパラジウム、又はこれ等の合金から成る金属群から選択される、白金族金属が含まれる。ガラス製造装置の下流の構成要素は、約７０〜約９０質量％の白金、及び約１０〜約３０質量％のロジウムを含む、白金−ロジウム合金で形成することができる。しかし、別の適切な材料には、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、及びこれ等の合金を含めることができる。
下流ガラス製造装置３０は、溶融容器１４の下流に位置し、前述の第１の接続導管３２を介して溶融容器１４に連結された、清澄容器３４等の第１の調整（即ち、処理）容器を備えることができる。一部の例において、溶融容器１４から、第１接続導管３２を介して、清澄容器３４に溶融ガラス２８を重力送りすることができる。しかし、溶融容器１４の下流、例えば、溶融容器１４と清澄容器３４との間に、別の調整容器を配置することができることを理解されたい。一部の実施の形態において、調整容器（図示せず）、例えば、冷却容器を、溶融容器と清澄容器との間に用い、溶融容器から受け取った溶融ガラスを、溶融容器内の溶融ガラスの温度より低い温度に冷却してから、清澄容器に流入させることができる。
清澄容器３４の内部において、様々な手法によって、溶融ガラス２８から泡を除去することができる。例えば、バッチ２４は、加熱されると化学還元反応を受け、酸素を放出する酸化錫のような多価化合物（即ち、清澄剤）を含むことができる。他の適切な清澄剤には、ヒ素、アンチモン、鉄、及びセリウムが含まれるが、これに限定されるものではない。清澄容器３４は、溶融容器の温度より高い温度に加熱され、それによって清澄剤が加熱される。温度誘発された清澄剤の化学的還元によって生成された酸素の泡は、清澄容器内の溶融ガラスを通して上昇し、溶融炉内で生成された融液中のガスが、清澄剤によって生成された酸素泡に融合することができる。その後、膨らんだ気泡は、清澄容器内の溶融ガラスの自由表面に上昇することができ、その後排出することができる。
下流ガラス製造装置３０は、清澄容器３４の下流に位置することができる、溶融ガラスを混合するための混合容器３６等の別の調整容器を更に備えることができる。混合容器３６を用いて、均一なガラス融液組成を生成し、それによって清澄容器を出る清澄された溶融ガラスに存在し得る、物理的及び／又は熱的不均一性を低減又は排除することができる。図示のように、清澄容器３４は、第２の接続導管３８を介して、溶融ガラス混合容器３６に連結することができる。一部の例において、清澄容器３４から、第２の接続導管３８を介して、混合容器３６に溶融ガラス２８を重力送りすることができる。例えば、重力によって、清澄容器３４から混合容器３６まで、溶融ガラス２８を第２の接続導管３８の内部通路を通過させることができる。混合容器３６は清澄容器３４の下流に示されているが、清澄容器３４の上流に配置することができることに留意されたい。一部の実施の形態において、下流ガラス製造装置３０は、複数の混合容器、例えば、清澄容器３４の上流の混合容器及び清澄容器３４の下流の混合容器を備えることができる。これ等複数の混合容器は、同じ設計であっても、互いに異なる設計であってもよい。
下流ガラス製造装置３０は、混合容器３６の下流に位置することができる、送出容器４０等の別の調整容器を更に備えることができる。送出容器４０は、下流の成形装置に送り込む溶融ガラス２８を調整することができる。例えば、送出容器４０は、蓄積装置及び／又は流量制御装置として機能し、成形体４２に対し、出口導管４４を介して、溶融ガラス２８を一貫した流量に調整して送出することができる。図示のように、混合容器３６は、第３の接続導管４６を介して、供給容器４０に連結することができる。例えば、重力によって、混合容器３６から送出容器４０まで、溶融ガラス２８を第３の接続導管４６の内部通路を通過させることができる。
下流ガラス製造装置３０は、入口導管５０を含む、前述の成形体４２を有する成形装置４８を更に備えることができる。出口導管４４は、溶融ガラス２８を、送出容器４０から成形装置４８の入口導管５０に送出するように配置することができる。フュージョン成形処理において、成形体４２は、成形体の上面に配置されたトラフ５２と、成形体の底端部（根底部）５６に沿って収束する、収束成形面５４とを有することができる。送出容器４０、出口導管４４、及び入口導管５０を介して、成形体のトラフに送出された溶融ガラスは、トラフの壁をオーバーフローして、個別の溶融ガラス流として、収束成形面５４に沿って下降する。個別の溶融ガラス流は、根底部の下方、且つ根底部に沿って合流し、単一のガラスリボン５８が生成され、例えば、ガラスリボンに、重力と牽引ロール（図示せず）との組み合わせによる張力を加えることによって、ガラスリボンが根底部５６から延伸され、ガラスが冷却する従って、ガラスリボンの寸法が制御される。粘度が増加するつれ、ガラスリボン５８は、粘弾性転移を経て、ガラスリボン５８に安定した寸法特性を与える機械的特性を得る。ガラスリボンが弾性状態に達すると、ガラスリボンは、その後、ガラス分離装置（図示せず）によって、個別のガラスシートに分離することができる。別の実施の形態では、代わりに、ガラスリボンをロールに巻き取ることができ、一部の例では、ロールを保管して後日使用することができる。
一部の実施の形態（図示せず）において、成形装置４８は、例えば、上部成形体が、下部成形体のトラフ内の溶融ガラスに交差する１つ以上の溶融ガラス流を生成する、複数の成形体を備えることができる。成形体のかかる組み合わせは、例えば、上部成形体からのガラス流が、下部成形体からの溶融ガラス流の外層を形成する、合わせガラスリボンの生成に用いることができる。適切な成形装置については、例えば、参照により、全内容が本明細書に援用される、Ｃｏｐｐｏｌａ他の米国特許第８，００７，９１３号明細書に記載されている。
図２は、図１に示す例示的なフュージョンガラス製造装置等を含み、これに限定されない、ガラス製造装置を含むことができる、例示的な耐火容器１００、例えば、耐火セラミック容器の一部を示す図である。例えば、耐火容器１００は、溶融容器１４等の溶融容器であってよい。耐火容器１００は、側壁１０２及び底壁１０４を有している。一部の例において、側壁１０２及び底壁１０４は、セラミック煉瓦で形成することができる。図２は、耐火容器１００から溶融ガラス流を受け取る通路を画成する、外壁１１０を有する導管１０８であって、耐火容器の側壁１０２の通路を通して延びる導管を備えた、接続管アセンブリ１０６を更に示している。別の実施の形態において、導管１０８は、底壁１０４の同様の通路を通して延びることができる。導管１０８は、例えば、外壁１１０が、導管の長手方向の軸１１５に対して垂直な平面において、円形断面形状を有する、円筒形の導管であってよい。しかし、様々な別の実施の形態では、導管１０８は非円形断面形状、例えば、横長の断面形状（例えば、矩形断面形状、長円断面形状、楕円断面形状、又はこれ等若しくは別の形状の組み合わせ）であってよい。導管１０８は、溶融ガラスの高温及び腐食性に耐えることができる、高温金属で形成することができる。例えば、導管１０８は白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。特定の実施の形態において、導管１０８は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
接続管アセンブリ１０６は、導管１０８の外壁１１０に接合された第１のフランジ１１２、及び同様に導管１０８の外壁１１０に接合され、第１のフランジ１１２から離間した第２のフランジ１１４を更に備え、第１のフランジ１１２が、容器の側壁１０２（又は底壁１０４）と第２のフランジ１１４との間に配置されている。第１及び第２のフランジ１１２、１１４は、溶接又は他の適切な接合技術によって導管１０８に接合することができる。様々な実施の形態において、第１及び第２のフランジ１１２、１１４の各々は、導管１０８が通過して延びる開口部を有する平坦なディスクであってよく、各フランジの平面は導管１０８の長手方向の軸１１５に対し垂直である。従って、第１及び／又は第２のフランジ１１２、１１４は、概して、外壁１１０の周囲に延び、外壁１１０に接合されたリングとして形成することができる。第１及び第２のフランジ１１２、１１４は、例えば、高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。第１及び第２のフランジ１１２、１１４は、酸化物分散強化合金で形成することができる。特定の実施の形態において、第１及び第２のフランジ１１２、１１４は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
図３に最もよく示されているように、接続管アセンブリ１０６は、第１及び第２のフランジ１１２、１１４の周辺領域１２０に接合されたシール部材１１８を更に備えることができ、周辺領域１２０は、破線１２２（第１のフランジ１１２に示す）から各々のフランジの最外縁に延びている。図３は第１のフランジ１１２と第２のフランジ１１４との間の断面を示しているため、第２のフランジ１１４は、図３には示されていないことに留意されたい。シール部材１１８は、第１及び第２のフランジ１１２、１１４、外壁１１０、及びシール部材１１８の間に、閉鎖空間１２４を形成する。シール部材１１８は、例えば、金属帯であってよく、金属帯の縁部は、例えば、溶接又は他の適切な接合方法によって、第１及び第２のフランジ１１２、１１４の周辺領域１２０内において、第１及び第２のフランジ１１２、１１４に接合される。シール部材１１８は、例えば、高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。特定の実施の形態において、シール部材１１８は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
更に別の例において、接続管アセンブリ１０６は、第１のフランジ１１２と第２のフランジ１１４との間のシール部材１１８によって形成された、閉鎖空間１２４内に配置された耐火断熱材料１２６を備えることができる。耐火断熱材料１２６は、例えば、導管の外壁１１０の周囲に延びる環状体であってよい。適切な耐火断熱材料１２６は、例えば、Ｈａｒｂｉｓｏｎ Ｗａｌｋｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能なＴＡＭＡＸ（登録商標）等の高アルミナ含有材料であってよい。特定の例において、耐火断熱材料１２６は、例えば、耐火シートを積層配置した、複数の環状耐火体を含むことができる。別の例において、耐火断熱材料１２６は、第１のフランジ１１２と第２のフランジ１１４との間の、外壁１１０の周囲に配置された、複数のブロックを含むことができる。例示的な実施の形態において、耐火断熱材料１２６は、第１の耐火断熱材料１２６とシール部材１１８との間に間隙１２８（図３参照）が存在するように、シール部材１１８から離間している。
ガス送出管１３０は、シール部材１１８を通して延び、第１のフランジと第２のフランジとの間の、シール部材１１８によって形成された閉鎖空間１２４に、ガス供給源１３１からガスを供給するように構成されている。様々な例において、ガス送出管１３０は、シール部材１１８と耐火断熱材料１２６との間の閉鎖空間１２４、例えば、間隙１２８にガスを供給するように構成されている。一部の実施の形態において、例えば耐火繊維テープ（図２参照）等の繊維質材料１３２を間隙１２８内に含めることができ、特定の実施形態では、間隙を完全に埋めることができる。適切な繊維耐火テープは、Ｕｎｉｆｒａｘ ＬＬＣが製造するＦｉｂｅｒｆｒａｘ ９７０−Ｊ等のアルミノシリケート繊維質材料であってよい。繊維質材料１３２は、ガス送出管１３０によって供給されるガスが、耐火断熱材料１２６の外周の周囲に流動可能であるように、多孔性であるように選択される。加えて、この耐火断熱材料１２６の多孔性は、ガスが耐火断熱材を透過して導管１０８の外壁と接触することができる程のものである。接続管アセンブリに供給されるガスを用いて、シール部材１１８と第１及び第２のフランジ１１２、１１４との間の閉鎖空間１２４内の水素分圧（ｐＨ２）及び／又は酸素分圧（ｐＯ２）を制御することができる。これは、例えば、露点等の供給ガスの湿度を制御することによって実現することができる。シール部材１１８に通気孔１３４を設けて、空間１２４からガスが流出できるようにすることができるが、外部の大気圧に対して正の圧力が空間内に維持されるように、十分に小さいものである。一部の実施の形態において、通気孔１３４はガス送出管１３０に対向配置することができる。
一部の実施の形態において、制御システムを用いて、導管１０８の外側（非ガラス接触面）周囲の水素レベルを制御して、ガラス製造装置１０によって製造されるガラスシートに、ガス状の内包物及び表面気泡が形成されるのを抑制することができる。加えて、制御システムを用いて、酸素を極力抑えた容器周囲の環境を維持して、導管を構成する貴金属の酸化を抑制することができる。
溶融ガラス２８に内包物が形成されるのを抑制するためには、導管１０８の外表面の水素レベルが、導管１０８の内表面（即ち、溶融ガラスに直接接触する導管１０８の面）の水素レベル以上であることが必要である。導管１０８の外表面の水素レベルは、水分解反応Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋１／２Ｏ２の熱力学的平衡によって決定される。熱力学表によれば、水分解反応の自由エネルギー（ΔＧ）は、５８，９００−１３．１Ｔであり、ここで、Ｔはケルビン単位の温度、Ｇはカロリー／モル単位の自由エネルギーである。所与の温度において、水反応の平衡定数は、Ｋｅｇ＝ｅ−Ｇ／ＲＴの関係を用いて計算することができ、ここでＧ及びＴは前述の通りであり、Ｒは一般ガス定数である。Ｋｅｇが分かると、水分破壊に関与する各種ガスの分圧比を算出することができ、ここで、Ｋｅｇ＝ [（ｐＨ２） （ｐＯ２）１／２]／ｐＨ２Ｏである。例えば、１４５０℃において、Ｋｅｇは、２．４７×１０−５に等しい。従って、７５°Ｆ（約２３．９℃）の露点空気環境（０．０３０気圧のｐＨ２Ｏ）が１４５０℃に加熱された場合、ｐＨ２は１．５９×１０−６気圧（１．５９ｐｐｍ）と計算される。この平衡を考慮して、一定の露点（ｐＨ２Ｏ）を維持しつつ、酸素分圧を低下させることによって、大気中の水素レベルを実質的に増加させることができる。好ましいガス混合物中の窒素（又は他の不活性ガス）の存在は、水分解反応に直接関与しないことに留意されたい。代わりに、不活性ガスの分圧は、理想気体法則に従って酸素分圧に影響を与える。そして、水の分解による酸素分圧の変化が、形成される平衡ガスに影響を与えるものである。
シール部材と第１及び第２のフランジ１１２、１１４との間の閉鎖空間１２４内の雰囲気中の水素レベルは、平衡関係を用いる以下の式で算出される、水素レベル以上でなければならないことが分かる。
ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ−（Ｇ/ＲＴ） （１）
ここで、Ｇ、Ｒ、及びＴは既に定義されている。この式は、数値形式で次のように書き直すことができる。
ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ[(-58,900+13.1Ｔ)／(1.987*Ｔ)] （２）
ここで、温度はケルビン単位の温度である。
前述に従い、本開示の実施の形態は、導管１０８と接触する環境／雰囲気を制御し、導管１０８の金属／ガラス界面において、問題のある酸化反応が生じるのを防止する制御システム１３６を更に備えることができる。様々な実施形態において、制御システム１３６は、閉ループ制御システムであってよい。ここでもまた、酸化反応は、ガラス製造装置１０によって生成されるガラス物品に、ガス状の内包物を形成させる。加えて、導管１０８の酸化反応は、導管の破損につながり得る。
一部の実施の形態において、制御システム１３６は、接続管アセンブリ１０６内、より具体的には、外壁１１０、シール部材１１８、並びに第１及び第２のフランジ１１２、１１４によって画成される空間１２４内の水蒸気、酸素、及び窒素の混合物を含むガスシステムを制御する。酸素の代表的な値は、約０．０１％〜約１％であり、水分は約２％〜約２０％であり、残りのガスは、窒素（又は、アルゴン等の別の不活性ガス）である。ガスシステムは、酸素が約２１％まで、露点が約２００°Ｆ（約９３．３℃）までにおいて、動作することができる。２００°Ｆ（約９３．３℃）の露点で、０．０１％の酸素及び２０％の水分を含むガスシステムは、１７００℃において、約１〜約３８，０００ｐｐｍの範囲の水素を与えることができる。これに代えて、空間１２４に導入されるガスの混合物は、炭化水素（及び酸素）、アンモニア、分解アンモニア生成物及び／又は燃焼生成物を含むことができる。
接続管アセンブリ１０６を用いて、耐火容器１００から流動方向１３８に別の容器又は導管に溶融ガラスを搬送することができる。例えば、図２の実施の形態によれば、導管１０８の近傍に第２の導管１４０を配置することができ、第２の導管１４０は、導管１０８及び第２のフランジ１１４に直接対向する、第２の導管１４０の端部１４４に配置されたフランジ１４２を有している。フランジ１４２を有する第２の導管１４０は、例えば、高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。特定の実施の形態において、第２の導管１４０及びフランジ１４２は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
接続管アセンブリ１０６は、必要に応じ、第２のフランジ１１４に連結された、少なくとも１つの冷却管１４６を備えることができる。例えば、冷却管１４６は、第２のフランジの外周に取り付けることができる。その後、冷却管の長手方向に延びる通路を通して、冷却流体を流すことができる。冷却流体は、一般に、水等の液体であるが、一部の例では、冷却流体は、空気、窒素、ヘリウム及び／又はアルゴン等を含みこれに限定されないガスであってよい。冷却管は、第２のフランジ１１４、従って、第２のフランジ１１４と第２の導管１４０のフランジ１４２との間で漏出する溶融ガラスを冷却し、それによって、導管１０８と第２の導管１４０との間にガラスシール１４８を形成する機能を果たす。ガラスシール１４８は、更に、第２の導管１４０から、導管１０８を電気的に絶縁する機能も果たすことができる。図１において、接続管アセンブリ１０６は、溶融容器１４と接続導管３２との間に延びる移行部を形成することができる。例えば、図１の実施の形態において、ガラスシール１４８が、破線３１（図２参照）で示す、ガラス溶融炉１２と下流ガラス製造装置３０との境界である。
本開示の別の実施の形態における、接続管アセンブリ２００を図４に示す。接続管アセンブリ２００は、第１の端部２０４と第２の端部との間に延びる導管２０２を備えている。導管２０２は、内壁２０８及び外壁２１０を更に備えている。内壁２０８及び外壁２１０は、導管２０２の第１の端部２０４において接合されている。しかし、内壁２０８と外壁２１０とは、外壁２１０の反対側の接合されていない端部において離間している。従って、内壁２０８と外壁２１０との間に、外壁２１０の第１の端部２０４から対向端部に延びる間隙が存在している。内壁２０８の長さは、外壁２１０の長さよりも長く、内壁２０８は外壁２１０を越えて長手方向に延びている。導管２０２は、第１の端部２０４が耐火容器１００の空間に接して又は空間内に配置され、第２の端部２０６が耐火容器１００の外側に配置されるように、耐火容器の側壁１０２の通路を通して延びている。即ち、一部の実施の形態において、第１の端部２０４は、側壁１０２の内表面と同一平面であってよく、別の実施の形態では、第１の端部２０４は、側壁１０２の内部で終結することができ、図４に示す実施の形態等の更に別の実施の形態では、第１の端部２０４は、耐火容器１００の内部に延びることができる。別の例において、導管２０２は、底壁１０４の通路を通して、同様に延びることができる。
一部の実施の形態において、接続管アセンブリ２００は、導管２０２の外壁２１０に接合された、第１のフランジ２１２を更に備えることができる。第１のフランジ２１２は、耐火容器壁１０２の外表面（溶融ガラス２８の反対側）の近傍に配置されている。例えば、第１のフランジ２１２は、耐火容器壁１０２に当接することができる。第１のフランジ２１２は、内部を通して導管２０２が延びる開口部を有し、第１のフランジ２１２の平面は、導管２０２の長手方向軸に対し垂直である。従って、第１のフランジ２１２は、リングとして外壁２１０の周囲に延び、例えば、溶接又は他の適切な接合方法によって、外壁２１０に接合されている。例えば、第１のフランジ２１２は高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。第１のフランジ２１２は、酸化物分散強化合金、例えば分散強化白金（例えば、ジルコニア強化白金）で形成することができる。特定の実施の形態において、第１のフランジ２１２は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
接続管アセンブリ２００は、第２のフランジ２１４であって、第１のフランジ２１２が、耐火容器壁１０２と第２のフランジ２１４との間に位置するように、第１のフランジ２１２の近傍に離間して配置されたフランジを更に備えている。第２のフランジ２１４は、内部を通して導管２０２が延びる開口部を有し、第２のフランジ２１４の平面は、導管２０２の長手方向軸に対し垂直である。従って、第２のフランジ２１４は、リングとして外壁２１０の周囲に延び、例えば、溶接又は他の適切な接合方法によって、外壁２１０に接合されている。例えば、第２のフランジ２１４は高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。第２のフランジ２１４は、酸化物分散強化合金、例えば、分散強化白金（例えば、ジルコニア強化白金）で形成することができる。特定の実施の形態において、第２のフランジ２１４は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
様々な実施の形態によれば、接続管アセンブリ２００は、第１のフランジ２１２と第２のフランジ２１４との間の導管２０２の周囲に配置された第１の耐火断熱材料２１６を更に備えることができる。例えば、第１の耐火断熱材料２１６は、内部を通して導管２０２（例えば、外壁２１０）が延びる通路を有する環状体であってよい。しかし、別の実施の形態では、第１の耐火断熱材料２１６は、複数のセグメント、例えば、積層された複数の耐火断熱ディスク又は複数の嵌合ブロックを含むことができる。適切な耐火断熱材料２１６は、例えば、Ｈａｒｂｉｓｏｎ Ｗａｌｋｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から入手可能なＴＡＭＡＸ（登録商標）等の高アルミナ含有材料であってよい。
接続管アセンブリ２００は、内壁２０８に接合された第３のフランジ２１８であって、第２のフランジ２１４が、第１のフランジ２１２と第３のフランジ２１８との間に配置されるように、第２のフランジ２１４から離間したフランジを更に備えることができる。第３のフランジ２１８は、内部を通して導管２０２（より具体的には内壁２０８）が延びる開口部を有し、第３のフランジ２１８の平面は、導管２０２の長手方向軸に対し垂直である。従って、第３のフランジ２１８は、リングとして内壁２０８の周囲に延び、溶接等によって、内壁２０８に接合されている。例えば、第３のフランジ２１８は高温金属、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、１つ以上の白金族金属で形成することができる。第３のフランジ２１８は、酸化物分散強化合金、例えば、分散強化白金（例えば、ＺＧＳ白金として商業的に知られているジルコニア強化白金）で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができ、例えば、８０質量％−２０質量％の白金−ロジウム合金であってよい。
接続管アセンブリ２００は、第２のフランジ２１４と第３のフランジ２１８との間の、第２及び第３のフランジ２１４、２１８の周辺領域２２２に配置されたシール部材２２０を更に備えることができ、周辺領域２２２は、破線２２４（第２のフランジ２１４に示す）から各々のフランジの最外縁に延びている（図４及び５参照）。シール部材２２０は、第２のフランジ２１４と第３のフランジ２１８との間に、閉鎖空間２２６形成し、閉鎖空間は更に内壁２０８からシール部材２２０まで半径方向外側に延びている。シール部材２２０に適した材料は、例えば、ＺＩＲＣＡＲ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社が製造する、ＺＩＲＣＡＲ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｓｈｅｅｔ Ｔｙｐｅ ＲＳ−１００であってよい。
接続管アセンブリ２００は、閉鎖空間２２６に配置され、内壁２０８の周囲に延びる第２の断熱材料２２８を更に備えることができ、第２の断熱材料２２８は、シール部材２２０から離間配置され、それによって第２の耐火断熱材料とシール部材２２０との間に間隙２３０が形成されている。例えば、第２の耐火断熱材料２２８は、内部を通して導管２０２（例えば、内壁２０８）が延びる通路を有する環状体であってよい。しかし、別の実施の形態では、第２の耐火断熱材料２２８は、複数のセグメント、例えば、積層された複数の耐火断熱ディスク又は複数の嵌合ブロックを含むことができる。適切な耐火断熱材料２２８は、例えば、Ｈａｒｂｉｓｏｎ Ｗａｌｋｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能なＴＡＭＡＸ（登録商標）等の高アルミナ含有材料であってよい。
必要に応じ、繊維質材料２３２、例えば、繊維質紙２３２をシール部材２２０と第２及び第３のフランジ２１４、２１８の各々との間に配置することができる。繊維質材料２３２は、繊維質紙であってよい。例えば、繊維質材料は、Ｕｎｉｆｒａｘ ＬＬＣ社が製造するＦｉｂｅｒｆｒａｘ ９７０−Ｊ等のアルミノシリケート繊維質材料であってよい。
接続管アセンブリ２００は、シール部材２２０を通して、間隙２３０に延びるガス送出管２３４を更に備えることができ、ガス送出管２３４は、ガス供給源（図示せず）と流体連通し、前述のガスを供給することができる。シール部材２２０は、シール部材２２０の厚さを通して延びる排気路２３６を更に有することができ、それを通して閉鎖空間２２６（例えば、間隙２３０）内のガスを排出することができる。
一部の実施の形態において、制御システムを用いて、導管２０２の外部（非ガラス接触面）周囲の水素レベルを制御して、ガラス製造装置１０によって製造されるガラスシートに、ガス状の内包物及び表面気泡が形成されるのを抑制することができる。加えて、制御システムを用いて、酸素を極力抑えた容器周囲の環境を維持して、導管を構成する貴金属の酸化を抑制することができる。
前述及び先の説明に従い、本開示の実施の形態は、導管２０２と接触する環境／雰囲気を制御し、導管２０２の金属／ガラス界面において、問題のある酸化反応が生じるのを防止する制御システム１３６を更に備えることができる。様々な実施の形態において、制御システム１３６は、供給ガス、特に内壁２０８を介して、導管２０２と接触する水素及び又は酸素の分圧を制御する閉ループ制御システムであってよい。ここでもまた、前述の酸化反応は、ガラス製造装置１０によって製造されるガラス物品に、ガス状の内包物を形成し得る。加えて、導管２０２の酸化反応は、導管の破損につながり得る。
一部の実施の形態において、制御システム１３６は、接続管アセンブリ２００内、より具体的には、内壁２０８、シール部材２２０、並びに第２及び第３フランジ２１４、２１８によって画成される閉鎖空間２２６内の水蒸気、酸素、及び窒素の混合物を含むガスシステムを制御する。酸素の代表的な値は、約０．０１％〜約１％であり、水分は約２％〜約２０％であり、残りのガスは、窒素（又は、アルゴン等の別の不活性ガス）である。ガスシステムは、酸素が約２１％まで、露点が約２００°Ｆ（約９３．３℃）までにおいて、動作することができる。２００°Ｆ（約９３．３℃）の露点で、０．０１％の酸素及び２０％の水分を含むガスシステムは、１７００℃において、約１〜約３８，０００ｐｐｍの範囲の水素を与えることができる。これに代えて、空間１２４に導入されるガスの混合物は、炭化水素（及び酸素）、アンモニア、分解アンモニア生成物及び／又は燃焼生成物を含むことができる。前述のように、制御システム１３６は、閉ループ制御システムであってよい。
接続管アセンブリ２００は、導管２０２の内壁２０８と外壁２１０との間に配置された、第３の耐火断熱材料２３８を更に備えることができる。第３の耐火断熱材料２３８は、高温での劣化に耐えることができ、導管２０２の内壁及び外壁の崩壊を避けるために高い構造的強度を示す必要がある。適切な第３の耐火断熱材料は、例えば、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ社が製造する、Ａｌｕｎｄｕｍ ＡＮ４８５等の高アルミナ含有材料であってよい。しかし、装置の熱的及び構造的要件を満足する任意の適切な耐火断熱材料を用いることができる。
第３のフランジ２１８、及び必要に応じ、第２のフランジ２１４は、冷却管２４０であって、その内部通路を通して冷却流体流を受け取るように構成された冷却管を備えることができる。例えば、各々の冷却管２４０は、第２又は第３のフランジ２１４、２１８の外周の少なくとも一部又は全部の周囲に延びることができる。少なくとも第３のフランジ２１８を冷却することで、導管２０２（即ち、第３のフランジ２１８）と隣接する容器、例えば、終端フランジ１４２を有する、第２の導管１４０との間に、ガラスシール１４８を形成する機能を果たす。隣接するフランジ間に漏れる溶融ガラスが冷えてガラスシール１４８に凝固し、それによって、溶融ガラスが、隣接する２つのフランジ２１８、１４２間に連続的に流れるのが防止される。また、冷却管は、電流によって加熱され得るフランジ又は複数のフランジを冷却するように機能し、それによって、フランジに対する熱損傷が防止されることも明らかであろう。
一部の実施の形態において、第２及び第３のフランジ２１４、２１８は、導管２０２の内部及び導管２０２を通して電流を流すように構成することができる。従って、図６及び７に最もよく示されているように、第２及び第３のフランジ２１４、２１８の各々は、（それぞれ）電流源（図示せず）と電気的に接触する電極部分２４２、２４４を備えることができる。第２のフランジ２１４は、導管２０２の外壁２１０、より具体的には、外壁２１０の端部に接合され、第３のフランジ２１８は、導管２０２の内壁２０８、より具体的には、内壁２０８の端部に接合されているため、導管２０２の第１の端部２０４を除いて、内壁２０８及び外壁２１０は間隙によって分離されている。第２及び第３のフランジ２１４、２１８に供給された電流は、内壁２０８及び外壁２１０の実質的に全体を通して、第２のフランジと第３のフランジとの間を流れ、それによって、導管２０２（及びその内部の溶融ガラス）が加熱される。所望であれば、導管２０２の全体が電気的に加熱されないように、第２及び第３のフランジを配置することができることは明らかであろう。加えて、第２のフランジ２１４及び第３のフランジ２１８の何れか一方又は両方が、導管２０２の周囲に延びる第１の（内側）リング、及び第１のリングの周囲に延びる第２の（外側）リングを備えることができる。一部の実施の形態において、第１のリングは、最も内側のリングであって導管２０２に直接接触していてよい。同様に、第２のリングは最も外側のリングであって、それぞれの電極部分に直接接触していてよい。
従って、特定の実施の形態において、第２のフランジ２１４は、外壁２１０に直接接触する最も内側のリングである、第１のリング２４６を備えることができる。第２のフランジ２１４は、最も外側のリングであって、第１のリング２４６の周囲に延びる、第２のリング２４８を更に備えることができる。第２のリング２４８は、第１のリング２４６の外周に接合されるように、第１のリング２４６に直接接触することができる。別の実施の形態において、第２のフランジ２１４は、第１のリング２４６と第２のリング２４８との間に、中間リング２１４を備えることができる。第１のリング２４６は、導管２０２に近接しているため、一部の実施の形態において、第１のリング２４６は高温貴金属、例えば、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、白金族金属で形成することができる。特定の実施の形態において、第１のリング２４６は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができる。しかし、第２のリング２４８は、第１のリング２４６より、導管２０２から遠くに配置されているため、第２のリング２４８は、中程度の温度に耐えることができる、より安価な金属で形成することができ、必ずしも導管２０２を流れる溶融ガラスの高温（一部のガラス製造方法において、溶融容器を出る溶融ガラスは、１５００℃を超える可能性がある）に耐える必要はない。従って、一部の実施の形態において、第２のリング２４８は、ニッケル、モリブデン、又は類似の導電率及び融点を有する他の金属で形成することができる。第２のリング２４８は、第１のリング２４６の厚さより大きい厚さを有することができる。前述の中間リングは、貴金属、例えば第１のリングの貴金属、又は第２のリングの金属等の別の金属から形成することができ、第２のリングが最も外側のリングである。しかし、別の実施の形態において、中間リング又は複数の中間リングは、第１及び第２のリングと異なる金属を含むことができる。
特定の実施の形態において、第３のフランジ２１８は、外壁２１０に直接接触する最も内側のリングである、第１のリング２５０を備えることができる。第３のフランジ２１８は、最も外側のリングであって第１のリング２５０の周囲に延びることができる、第２のリングを更に備えることができる。第２のリング２５２は、第１のリング２５０の外周に結合されるように、第１のリング２５０に直接接触することができる。別の実施の形態において、第３のフランジ２１８は、第１のリング２５０と第２のリング２５２との間に、中間リングを備えることができる。第１のリング２５０は、導管２０２に近接しているため、第１のリング２５０は高温貴金属、例えば、例えば、白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、及びこれ等の合金から成る群から選択される、白金族金属で形成することができる。特定の実施の形態において、第１のリング２５０は、白金−ロジウム合金で形成することができる。具体的な例において、白金−ロジウム合金は、約７０質量％〜約９０質量％の範囲の量の白金を含むことができ、更に約１０質量％〜約３０質量％の範囲の量のロジウムを含むことができる。しかし、第２のリング２５２は、第１のリング２５０より、導管２０２から遠くに配置されているため、第２のリング２４８は、中程度の温度に耐えることができる、より安価な金属で形成することができ、必ずしも導管２０２を流れる溶融ガラスの高温（一部のガラス製造方法において、溶融容器を出る溶融ガラスは、１５００℃を超える可能性がある）に耐える必要はない。従って、一部の実施の形態において、第２のリング２５２は、ニッケル、モリブデン、又は類似の導電率及び融点を有する他の金属で形成することができる。第２のリング２５２は、第１のリング２５０の厚さより大きい厚さを有することができる。前述の中間リングは、貴金属、例えば第１のリングの貴金属、又は第２のリングの金属等の別の金属から形成することができ、第２のリングが最も外側のリングである。しかし、別の実施の形態において、中間リング又は複数の中間リングは、第１及び第２のリングと異なる金属を含むことができる。
第２及び第３のフランジ２１４、２１８は、複数の締結具２５４、例えば、ボルト又はねじ等によって、一方を他方に連結することができ、この連結が、繊維質材料２３２をシール材料２２０に押圧する機能を果たし、それによって密閉性が向上する。例えば、図４に示す実施の形態において、第３のフランジ２１８の第２のリング２５２は、内部を締結具２５４が延びる開口部を有している。電気的に絶縁するブッシング２５６が、各々の締結具の周囲に配置され、各々の締結具２５４が、第３のフランジ２１８から電気的に絶縁されるように、開口部に挿入される。第２のフランジ２１４は、各々の締結具２５４をねじ込むことができる対応するネジを切った開口部を有している（電気絶縁体は、各々の締結具の一端にのみ必要であることは明らかであろう）。他の実施形態では、締結具の位置を交換して、第３のフランジ２１８がねじ切り通路を有することができることは明らかであろう。電気的に絶縁された締結具を用いることによって、第２のフランジ２１４と第３のフランジ２１８との間に電気的短絡を生じさせることなく、締結具の締め付け、及びその後の繊維質材料２３２の押圧、並びに第２及び第３のフランジ２１４、２１８に対するシール部材２２０の密封が容易になる。
前述の説明によって、本明細書に開示の接続管アセンブリは、様々なガラス製造システムに使用できることは明らかであろう。例えば、図８は、耐火清澄容器３３４、例えば、耐火セラミック清澄容器を有する、別のガラス製造装置１０であって、耐火容器（例えば、溶融容器１４又は清澄容器３３４）に入る若しくは出る（又はその両方の）複数の接続管アセンブリ（例えば、接続管アセンブリ１０６及び／又は接続管アセンブリ２００）を備えたガラス製造装置を示す図である。
図９に示す更に別の実施の形態において、ガラス溶融炉１２が、溶融容器１４の下流かつ清澄容器３４の上流において、溶融容器１４に直列に接続された第２の溶融容器１５を備えた、ガラス製造装置１０が示されている。第２の溶融容器１５は、溶融容器１４以下の温度であってよい。溶融容器１５は、一般に、耐火性セラミック材料等の耐火性材料で構成されている。一部の例において、ガラス溶融炉１５は、耐火セラミック煉瓦、例えば、アルミナ又はジルコニアを含む、耐火セラミック煉瓦で構成することができる。図８の例と同様に、図９のガラス製造装置１０は、耐火容器（例えば、溶融容器１４又は溶融容器１５）に入る若しくは出る（又はその両方の）複数の接続管アセンブリ（例えば、接続管アセンブリ１０６及び／又は接続管アセンブリ２００）を備えている。
本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、本開示の実施の形態に様々な改良及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲に属することを条件に、かかる実施の形態の改良及び変形も包含するものと考える。
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
溶融ガラスを調整するための装置であって、
耐火容器の壁を通して延びる導管と、
前記導管に接合された第１のフランジと、
前記導管に接続された第２のフランジであって、該第２のフランジと前記容器との間に、前記第１のフランジが配置されるように、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジと、
前記第１及び前記第２のフランジの外縁領域の周囲に固定され、閉鎖空間を形成するシール部材と、
前記閉鎖空間内に配置された第１の耐火断熱材料と、
を備えた装置。
実施形態２
前記シール部材を通して延びるガス送出管であって、前記閉鎖空間にガスを供給するように構成されたガス送出管を更に備えた、実施形態１記載の装置。
実施形態３
前記シール部材が金属帯を含む、実施形態１又は２記載の装置。
実施形態４
前記金属帯が白金を含む、実施形態３記載の装置。
実施形態５
前記第１のフランジ及び前記第２のフランジが白金を含む、実施形態１〜４のいずれかに記載の装置。
実施形態６
前記第２のフランジが、該フランジの外縁の周囲に延びる冷却管であって、冷却流体流を受け取るように構成された通路を有する冷却管を備えた、実施形態１〜５のいずれかに記載の装置。
実施形態７
前記シール部材と、前記第１の耐火断熱材料との間に配置された繊維質材料を更に備えた、実施形態１〜６のいずれかに記載の装置。
実施形態８
前記耐火容器が溶融炉である、実施形態１〜７のいずれかに記載の装置。
実施形態９
前記耐火容器が清澄容器である、実施形態１〜７のいずれかに記載の装置。
実施形態１０
溶融ガラスを調整するための装置であって、
耐火容器と、
前記耐火容器の壁を通して延びる導管であって、内壁及び外壁を有し、前記内壁が、前記外壁の第１の端部において前記外壁に接続され、前記外壁の対向端部において前記外壁から離間して成る、導管と、
前記導管の前記外壁に連結され、前記耐火容器に近接して配置された第１のフランジと、
前記導管の前記外壁に連結され、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジであって、該第２のフランジと前記容器との間に、前記第１のフランジが配置される、第２のフランジと、
前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料と、
前記導管の前記内壁に連結され、前記第２のフランジから離間して成る第３のフランジであって、該第３のフランジと前記第１のフランジとの間に前記第２のフランジが配置される、第３のフランジと、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料と、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置され、それによって閉鎖空間が形成されるシール部材と、
を備えた装置。
実施形態１１
前記導管の前記内壁と前記導管の前記外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料を更に備えた、実施形態１０記載の装置。
実施形態１２
前記シール部材と前記第２のフランジ及び前記第３のフランジとの間に配置された、繊維質断熱材料を更に備えた、実施形態１０又は１１記載の装置。
実施形態１３
前記シール部材を通して延び、前記閉鎖空間にガスを供給するように構成されたガス供給管を更に備えた、実施形態１０〜１２のいずれかに記載の装置。
実施形態１４
前記第３のフランジに連結された第１の冷却部材であって、その通路を通して、冷却流体流を受け取るように構成された冷却部材を更に備えた、実施形態１０〜１３のいずれかに記載の装置。
実施形態１５
前記第２のフランジに連結された第２の冷却部材であって、その通路を通して、冷却流体流を受け取るように構成された冷却部材を更に備えた、実施形態１４記載の装置。
実施形態１６
前記第２のフランジが、電力供給源と電気的に連通して成る、実施形態１０〜１５のいずれかに記載の装置。
実施形態１７
前記第３のフランジが、電力供給源と電気的に連通して成る、実施形態１０〜１６のいずれかに記載の装置。
実施形態１８
前記第２のフランジが複数のリングを有し、内側のリングが、前記導管の前記外壁に取り付けられ、外側のリングが、前記内側のリングの周囲に配置されて成る、実施形態１０〜１７のいずれかに記載の装置。
実施形態１９
前記内側のリングが白金を含む、実施形態１８記載の装置。
実施形態２０
前記外側のリングが白金を含まない、実施形態１９記載の装置。
実施形態２１
前記外側のリングがニッケルを含む、実施形態２０記載の装置。
実施形態２２
溶融ガラスを調整するための装置であって、
前記溶融ガラスを搬送するための導管を有する接続管アセンブリであって、
前記導管に接合された、少なくとも２つのフランジ、
前記少なくとも２つのフランジ間の周辺領域に配置され、閉鎖空間を形成するシール部材、及び
前記少なくとも２つのフランジ間に配置された、第１の耐火断熱材料、
を有する接続管アセンブリと、
前記閉鎖空間と流体連通し、前記閉鎖空間の雰囲気を制御するように構成された雰囲気制御システムと、
を備えた装置。
実施形態２３
前記シール部材が、前記少なくとも２つのフランジ間に延び、かつ該フランジに接合された金属帯である、実施形態２２記載の装置。
実施形態２４
前記金属帯が、前記少なくとも２つのフランジに溶接されて成る、実施形態２３記載の装置。
実施形態２５
前記少なくとも２つのフランジの各々が、前記少なくとも２つのフランジ及び前記導管を通して電流を流すための電極部分を備えた、実施形態２２〜２４のいずれかに記載の装置。
実施形態２６
前記少なくとも２つのフランジが、複数の締結具によって連結されて成る、実施形態２５記載の装置。
実施形態２７
前記シール部材が、第２の耐火断熱材料を含む、実施形態２６記載の装置。
実施形態２８
前記導管が、外壁及び内壁を有し、前記少なくとも２つのフランジのうちの１つのフランジが、前記外壁に接合され、前記少なくとも２つのフランジのうちの別のフランジが内壁に接合されて成る、実施形態２２〜２７のいずれかに記載の装置。
実施形態２９
ガラス製造装置であって、
耐火溶融炉と、
前記耐火溶融炉の壁を通して延びる導管であって、内壁及び外壁を有し、前記内壁が、前記外壁の第１の端部において前記外壁に接合され、前記外壁の対向端部において前記外壁から離間して成る、導管と、
前記導管の前記外壁に連結され、前記耐火溶融炉に近接して配置された第１のフランジと、
前記導管の前記外壁に連結され、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジであって、該第２のフランジと前記耐火溶融炉との間に、前記第１のフランジが配置される、第２のフランジと、
前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された、第１の耐火断熱材料と、
前記導管の前記内壁に連結され、前記第２のフランジから離間して成る第３のフランジであって、該第３のフランジと前記第１のフランジとの間に前記第２のフランジが配置される、第３のフランジと、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料と、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置され、それによって閉鎖空間が形成されるシール部材と、
前記耐火溶融炉と流体連通し、該溶融炉から溶融ガラスを受け取るように構成された成形体と、
を備えた装置。
実施形態３０
前記導管の前記内壁と前記導管の外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料を更に備えた、実施形態２９記載のガラス製造装置。
実施形態３１
前記シール部材と前記第２のフランジ及び前記第３のフランジとの間に配置された、繊維質断熱材料を更に備えた、実施形態２９又は３０記載のガラス製造装置。
実施形態３２
前記シール部材を通して延び、前記閉鎖空間にガスを供給するように構成されたガス供給管を更に備えた、実施形態２９〜３１のいずれかに記載の装置。
実施形態３３
前記第３のフランジに連結された第１の冷却部材であって、その通路を通して、冷却流体流を受け取るように構成された冷却部材を更に備えた、実施形態２９〜３２のいずれかに記載の装置。
実施形態３４
ガラスを製造する方法であって、
第１の容器において、溶融ガラスを形成するステップと、
前記溶融ガラスを、接続管アセンブリを通して、第２の容器に流すステップであって、前記接続管アセンブリが、
外壁及び内壁を有する導管、
前記導管の前記外壁に連結され、前記第１の容器に近接して配置された第１のフランジ、
前記導管の前記外壁に連結され、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジであって、該第２のフランジと前記第１の容器との間に、前記第１のフランジが配置される、第２のフランジ、
前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された、第１の耐火断熱材料、
前記導管の前記内壁に連結され、前記第２のフランジから離間して成る第３のフランジであって、該第３のフランジと前記第１のフランジとの間に前記第２のフランジが配置される、第３のフランジ、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料、
前記導管の内壁と前記導管の外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料、及び
シール部材であって、該シール部材と前記第２の耐火断熱材料の外周との間に隙間が形成されるように、前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間の、前記第２の耐火断熱材料の周囲に離間して配置されたシール部材を有する、ステップと、
前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に電流を供給することによって、前記導管を加熱するステップと、
前記第３のフランジと前記第２の容器との間の溶融ガラスを冷却して、前記第３のフランジと前記第２の容器との間にガラスシールを形成するステップと、
を備えた方法。
１０ ガラス製造装置
１６ 上流カラス製造装置
２８ 溶融ガラス
３０ 下流ガラス製造装置
３２、３８、１０８、１４０、２０２ 導管
４８ 成形装置
１００ 耐火容器
１０２ 側壁
１０４ 底壁
１０６、２００ 接続管アセンブリ
１１０、２１０ 外壁
１１２、２１２ 第１のフランジ
１１４、２１４ 第２のフランジ
１１８、２２０ シール部材
１２４ 閉鎖空間
１２６、２１６、２２８、２３８ 耐火断熱材料
１３０ ガス送出管
１４２ フランジ
１４６、２４０ 冷却管
１４８ ガラスシール
２１８ 第３のフランジ
２３０ 間隙
２５４ 締結具
２４２、２４４ 電極部分

Claims (10)

  1. 溶融ガラスを調整するための装置であって、
    耐火容器の壁を通して延びる導管と、
    前記導管に接合された第１のフランジと、
    前記導管に接続された第２のフランジであって、該第２のフランジと前記容器との間に、前記第１のフランジが配置されるように、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジと、
    前記第１及び前記第２のフランジの外縁領域の周囲に固定され、閉鎖空間を形成するシール部材と、
    該シール部材を通して延びるガス送出管であって、前記閉鎖空間にガスを供給するように構成されたガス送出管と、
    前記閉鎖空間内に配置された第１の耐火断熱材料と、
    を備えたことを特徴とする装置。
  2. 前記シール部材が、金属帯を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
  3. 前記金属帯が白金を含むことを特徴とする、請求項２記載の装置。
  4. 前記第１のフランジ及び前記第２のフランジが、白金を含むことを特徴とする、請求項１〜３いずれか１項記載の装置。
  5. 前記第２のフランジが、該フランジの外縁の周囲に延びる冷却管であって、冷却流体流を受け取るように構成された通路を有する冷却管を備えたことを特徴とする、請求項１〜４いずれか１項記載の装置。
  6. 前記シール部材と前記第１の耐火断熱材料との間に配置された繊維質材料を更に備えたことを特徴とする、請求項１〜５いずれか１項記載の装置。
  7. 溶融ガラスを調整するための装置であって、
    耐火容器と、
    前記耐火容器の壁を通して延びる導管であって、内壁及び外壁を有し、前記内壁が、前記外壁の第１の端部において前記外壁に接続され、前記外壁の対向端部において前記外壁から離間して成る、導管と、
    前記導管の前記外壁に連結され、前記耐火容器に近接して配置された第１のフランジと、
    前記導管の前記外壁に連結され、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジであって、該第２のフランジと前記容器との間に、前記第１のフランジが配置される、第２のフランジと、
    前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された第１の耐火断熱材料と、
    前記導管の前記内壁に連結され、前記第２のフランジから離間して成る第３のフランジであって、該第３のフランジと前記第１のフランジとの間に前記第２のフランジが配置される、第３のフランジと、
    前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料と、
    前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置され、それによって閉鎖空間が形成されるシール部材と、
    該シール部材を通して延び、前記閉鎖空間にガスを供給するように構成されたガス供給管と、
    を備えたことを特徴とする装置。
  8. 前記導管の前記内壁と前記導管の前記外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料を更に備えたことを特徴とする、請求項７記載の装置。
  9. 前記シール部材と前記第２のフランジ及び前記第３のフランジとの間に配置された、繊維質断熱材料を更に備えたことを特徴とする、請求項７又は８記載の装置。
  10. ガラスを製造する方法であって、
    第１の容器において、溶融ガラスを形成するステップと、
    前記溶融ガラスを、接続管アセンブリを通して、第２の容器に流すステップであって、前記接続管アセンブリが、
    外壁及び内壁を有する導管、
    前記導管の前記外壁に連結され、前記第１の容器に近接して配置された第１のフランジ、
    前記導管の前記外壁に連結され、前記第１のフランジから離間して成る第２のフランジであって、該第２のフランジと前記第１の容器との間に、前記第１のフランジが配置される、第２のフランジ、
    前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された、第１の耐火断熱材料、
    前記導管の前記内壁に連結され、前記第２のフランジから離間して成る第３のフランジであって、該第３のフランジと前記第１のフランジとの間に前記第２のフランジが配置される、第３のフランジ、
    前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に配置された第２の耐火断熱材料、
    前記導管の内壁と前記導管の外壁との間に配置された、第３の耐火断熱材料、及び
    シール部材であって、該シール部材と前記第２の耐火断熱材料の外周との間に隙間が形成されるように、前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間の、前記第２の耐火断熱材料の周囲に離間して配置されたシール部材を有する、ステップと、
    前記第２のフランジと前記第３のフランジとの間に電流を供給することによって、前記導管を加熱するステップと、
    前記第３のフランジと前記第２の容器との間の溶融ガラスを冷却して、前記第３のフランジと前記第２の容器との間にガラスシールを形成するステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
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