JP7084948B2 - ガラス製造システムの再調整方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照

本願は、米国特許法第１１９条の下、２０１７年６月６日出願の米国仮特許出願第６２／５１５、７９６号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、ガラス製造システムの再調整方法に関し、特に、中断時間および費用を削減したガラス製造システムの再調整方法に関する。

テレビ、並びに、電話およびタブレットなどの手に持つ装置を含む、表示装置用のガラスシートなどのガラス物品の製造において、典型的には、原料は、溶融されて、溶融ガラスになり、次に、形成冷却されて、意図するガラス物品が製作される。場合によっては、例えば、１つの製品の販売が減少しているが、他の製品の販売が増加している場合、ガラス溶融システムを通って処理されている溶融ガラスの組成を変化させるのが望ましいことがありうる。

ガラス溶融システムを通って処理されている溶融ガラスの組成を変化させる１つの方法は、システムが空となるように排出せずに、異なるバッチ組成物の間で、徐々に移行する工程を含む。例えば、中間の溶融ガラス組成物を処理することから、安定性を考慮するので、そのような転換処理は、かなりの時間が掛かり、更に、いくつかの状況では、例えば、中間の組成物と何らかの処理構成要素との間での不適合により、不可能なことがありうる。更に、そのような中間の組成物は、典型的には、販売できないものである。

ガラス溶融システムを通って処理されている溶融ガラスの組成を変化させる他の方法は、新しい組成物を導入する前に、古い組成物をシステムから排出する工程を含む。そのような転換は、状況に応じては、上記のように２つの異なるバッチ組成物の間で徐々に行われるものより、急速に行われうるものである。しかしながら、そのような転換は、排出後のシステムと適合しない処理器具に犠牲を生じうる。この不適合性により、システムが新しい組成物で再び満たされるまで、代わりの処理器具がシステムに導入されないことがあり、それは、典型的には、時間、費用、および、複雑な処理を必要としうる。

本明細書に開示の実施形態は、ガラス製造システムの再調整方法を含む。その方法は、ガラス溶融槽内に、還元雰囲気を確立する工程を含む。方法は、還元雰囲気がガラス溶融槽に存在する間に、ガラス溶融組成物をガラス溶融槽から排出する工程も含む。ガラス溶融槽内の還元雰囲気の圧力は、ガラス溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高い。更に、ガラス溶融槽内に還元雰囲気を確立する工程は、ガラス溶融槽内の少なくとも１つの燃焼バーナーを、燃料豊富条件で運転する工程を含む。

本明細書に開示の実施形態は、ガラス溶融槽が、清澄槽を含む下流側ガラス製造装置と流体連通した実施形態も含みうる。ガラス溶融組成物をガラス溶融槽から排出する工程の間、清澄槽内の雰囲気の圧力は、ガラス溶融槽内の還元雰囲気の圧力より高い。

本明細書に開示の実施形態は、ガラス溶融槽が、モリブデンを含む少なくとも１つの電極を含み、清澄槽が、白金または、その合金を含む実施形態を、更に含みうる。

本明細書に開示の実施形態の更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、当業者には、その記載から明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって分かるだろう。

ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、請求した実施形態の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、更なる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示の実施形態を示し、明細書の記載と共に、それらの原理および動作を説明する役割を果たす。

例示的なフュージョンダウンドローガラス製造装置および処理の概略図である。 図１の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が運転状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第１の再調整状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第２の再調整状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第３の再調整状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第４の再調整状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第５の再調整状態である。 図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す概略図であり、ガラス溶融槽および清澄槽が、運転状態に戻っている。 本明細書に開示の実施形態による排出および注入手順中の電極の直径を、電極の最上部からの距離の関数として示すチャートである。

ここで、本開示の好適な実施形態を詳細に記載し、その例を、添付の図面に示している。全図を通して、同じ、または、類似の部分を指すには、可能な限り同じ参照番号を用いている。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で実施しうるものであり、本明細書に示した実施形態に限定されると解釈されるべきではない。

本明細書において、範囲を、「約」１つの特定の値から、および／または、「約」他の特定の値までと表しうる。そのような範囲を表す場合には、他の実施形態は、その１つの特定の値から、および／または、他方の特定の値までの範囲を含む。同様に、値を、例えば、「約」を前に付けて、概数で表す場合には、その特定の値が他の実施形態を形成することが、理解されよう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でと、他方の端点とは独立にとの両方で、重要であることが理解されよう。

本明細書において用いる、例えば、上に、下に、右、左、前、後ろ、最上部、底部などの方向を表す用語は、示した図面に関する記載であり、全体的な向きを意味することを意図しない。

別段の記載がない限りは、本明細書に示した、いずれの方法も、工程が特定の順序で行われることを要するとも、いずれの装置も、特定の向きであることを要すると解釈されることを意図しない。したがって、方法の請求項が、工程の行われる順序を実際に記載しないか、若しくは、いずれの装置の請求項も、個々の構成要素の順序も向きも実際に記載しないか、若しくは、そうではなく、請求項または明細書の記載で、工程は特定の順序に限定されるとも、装置の構成要素の具体的な順序も向きも記載しない場合には、いかなる点でも、順序も向きも推測されることを全く意図しない。このことは、記載がないことに基づく、いずれの解釈にも当てはまり、そのような解釈は、工程の配列についての論理的事項、動作フロー、構成要素の順序、または、構成要素の向き、文法構造または句読点に由来する単なる意味、並びに、明細書に記載された実施形態の数または種類を含む。

本明細書において用いるように、原文の英語で単数を表す不定冠詞および定冠詞は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、複数のものを含む。したがって、例えば、不定冠詞を付けた構成要素は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。

本明細書において用いるように、「ガラス溶融組成物」という用語は、ガラス物品を、それから製作する組成物を称するものであり、組成物は、略固体状態と、略液体状態を含む、それらの間の状態で存在しうるもので、原料の状態と、溶融ガラスの状態を含む、それらの間の状態など、部分的に任意の程度に溶融した状態を含むものである。

本明細書において用いるように、「溶融運転」という用語は、ガラス溶融組成物が、略固体状態から略液体状態まで加熱されて、原料を溶融ガラスに変換する運転を称する。

本明細書において用いるように、「ガラス製造システムの再調整」という用語は、ガラス溶融組成物をガラス溶融槽から排出する工程を含む処理を称するものであり、最初のガラス溶融組成物が、ガラス溶融槽から、完全に、または、部分的に排出された後に、ガラス溶融槽は、少なくとも１つの同じ、または、異なるガラス溶融組成物で再び満たされうる。任意で、ガラス溶融組成物がガラス溶融槽から排出された後に、ガラス溶融槽は、ガラス溶融組成物で再び満たされなくてもよい。

本明細書において用いるように、「ガラス溶融槽内の雰囲気」という用語は、ガラス溶融槽内の気体雰囲気のことを称し、ガラス溶融槽内の溶融ガラスの上の気体雰囲気などである。

本明細書において用いるように、「清澄槽内の雰囲気」という用語は、清澄槽内の気体雰囲気のことを称し、清澄槽内の溶融ガラスの上の気体雰囲気などである。

本明細書において用いるように、「還元雰囲気」という用語は、ガラス溶融槽内の約１０００百万分率（ｐｐｍ）未満の濃度の酸素を含む雰囲気などの雰囲気を称し、約０ｐｐｍから約５００ｐｐｍの酸素濃度の全範囲、および、それの間の部分範囲などであり、例えば、約１０ｐｐｍから約３００ｐｐｍ、約２０ｐｐｍから約２００ｐｐｍなど、約３００ｐｐｍ未満の酸素濃度を含み、更に、酸素を実質的に含まない雰囲気も含む。

本明細書において用いるように、「燃焼バーナーを燃料豊富条件で運転する」という用語は、ガラス溶融槽内の燃焼バーナーなどの燃焼バーナーを、燃料（例えば、天然ガス、プロパンなど）の酸素に対する理論混合比を超えた状態で運転することを称する。

図１は、例示的なガラス製造装置１０の概略図である。いくつかの例において、ガラス製造装置１０は、溶融槽１４を含みうるガラス溶融炉１２を含みうる。溶融槽１４に追加で、ガラス溶融炉１２は、任意で、原料を加熱して、原料を溶融ガラスに変換する加熱要素（例えば、燃焼バーナーまたは電極）などの１つ以上の更なる構成要素を含みうる。更なる例において、ガラス溶融炉１２は、溶融槽の近傍からの熱損失を削減する熱管理装置（例えば、断熱要素）を含みうる。更なる例において、ガラス溶融炉１２は、原料をガラス溶融物へと溶融され易くする電子装置および／または電気機械装置を含みうる。更に、ガラス溶融炉１２は、支持構造物（例えば、支持台、支持部材など）、または、他の構成要素を含みうる。

ガラス溶融槽１４は、典型的には、耐火セラミック材料、例えば、アルミナまたはジルコニアを含む耐火セラミック材料などの耐火材料を含む。いくつかの例において、ガラス溶融槽１４は、耐火セラミック煉瓦から構成されうる。以下に、ガラス溶融槽１４の具体的な実施形態を、より詳細に記載する。

いくつかの例において、ガラス溶融炉は、ガラス製造装置の構成要素として組み込まれて、ガラス基板、例えば、連続した長さのガラスリボンを製作しうる。いくつかの例において、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、フュージョン処理などのダウンドロー装置、アップドロー装置、プレスローリング装置、管引出し装置、または、本明細書に開示の態様の利益を享受しうる任意の他のガラス製造装置を含むガラス製造装置の構成要素として組み込まれうる。例として、図１は、ガラス溶融炉１２を、次の処理で個々のガラスシートにするためのガラスリボンを溶融して引き出すフュージョンダウンドローガラス製造装置１０の構成要素として、概略的に示している。

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、任意で、ガラス溶融槽１４に対して上流側に配置された上流側ガラス製造装置１６を含みうる。いくつかの例において、上流側ガラス製造装置１６の一部または全体が、ガラス溶融炉１２の一部として組み込まれうる。

図示した例に示すように、上流側ガラス製造装置１６は、保存容器１８、原料送出装置２０、および、原料送出装置に接続されたモータ２２を含みうる。保存容器１８は、矢印２６が示すようにガラス溶融炉１２の溶融槽１４に供給しうる大量の原料２４を保存するように構成されうる。原料２４は、典型的には、１つ以上のガラス形成金属酸化物、および、１つ以上の改質剤を含む。いくつかの例において、原料送出装置２０は、モータ２２によって動力を与えられて、原料送出装置２０が所定の量の原料２４を、保存容器１８から溶融槽１４に送出するようにしうる。更なる例において、モータ２２は、原料送出装置２０に動力を与えて、原料２４を、溶融槽１４の下流側で検出された溶融ガラス面の高さに基づいて制御された速度で、導入しうる。その後、溶融槽１４内の原料２４は加熱されて、溶融ガラス２８を形成しうる。

ガラス製造装置１０は、任意で、ガラス溶融炉１２に対して下流側に位置する下流側ガラス製造装置３０も含みうる。いくつかの例において、下流側ガラス製造装置３０の一部は、ガラス溶融炉１２の一部として組み込まれうる。いくつかの場合において、以下に記載する第１の接続路３２、または、下流側ガラス製造装置３０の他の部分を、ガラス溶融炉１２の一部として組み込みうる。第１の接続路３２を含む、下流側ガラス製造装置の要素を、貴金属から形成しうる。適した貴金属は、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、および、パラジウム、若しくは、それらの合金からなる金属の群から選択される白金族金属を含む。例えば、ガラス製造装置の下流側構成要素は、約７０質量％から約９０質量％の白金、および、約１０質量％から約３０質量％のロジウムを含む白金ロジウム合金から形成されうる。しかしながら、他の適した金属は、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、および、それらの合金を含みうる。

下流側ガラス製造装置３０は、溶融槽１４の下流側に位置して、溶融槽１４に上記第１の接続路３２を通って連結された清澄槽３４などの第１の調整（つまり、処理）槽を含みうる。いくつかの例において、溶融ガラス２８は、溶融槽１４から清澄槽３４へ、第１の接続路３２を通って重力送りされうる。例えば、重力が、溶融ガラス２８を、溶融槽１４から清澄槽３４へ、第１の接続路３２の内側経路を通過させうる。しかしながら、他の調整槽を、溶融槽１４の下流側、例えば、溶融槽１４と清澄槽３４の間に配置しうると理解すべきである。いくつかの実施形態において、調整槽を、溶融槽と清澄槽の間に採用して、主要な溶融槽からの溶融ガラスを、清澄槽に入る前に、更に加熱して溶融処理を継続するか、または、溶融槽内の溶融ガラスの温度より低い温度に冷却しうる。

清澄槽３４内の溶融ガラス２８から、気泡を、様々な技術によって除去しうる。例えば、原料２４は、加熱された場合に化学還元反応を生じて酸素を放出する酸化スズなどの多価化合物（つまり、清澄剤）を含みうる。他の適した清澄剤は、限定するものではないが、ヒ素、アンチモン、鉄、および、セリウムを含む。清澄槽３４は、溶融槽の温度より高い温度まで加熱され、それによって、溶融ガラスおよび清澄剤が加熱される。清澄剤の温度誘起化学還元により生成された酸素の気泡は、清澄槽内の溶融ガラスを通って上昇し、溶融炉内で生成された溶融ガラス内の気体は、拡散するか、または、清澄剤によって生成された酸素の気泡に合体する。次に、拡大した気泡は、清澄槽内の溶融ガラスの自由表面へ上昇し、その後、清澄槽から排気される。更に、酸素の気泡は、清澄槽内の溶融ガラスを機械的に混合させうる。

下流側ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混合する混合槽３６など、他の調整槽を、更に含みうる。混合槽３６は、清澄槽３４の下流側に位置しうる。混合槽３６を用いて、均一なガラス溶融組成物を提供し、それによって、清澄槽を出る清澄後の溶融ガラスに存在しうる帯状の化学的または熱的不均一部分を削減しうる。図示したように、清澄槽３４は、第２の接続路３８を通って、混合槽３６に連結されうる。いくつかの例において、溶融ガラス２８は、清澄槽３４から混合槽３６に、第２の接続路３８を通って重力送りされうる。例えば、重力が、溶融ガラス２８を、清澄槽３４から混合槽３６へ、第２の接続路３８の内側経路を通過させうる。混合槽３６を清澄槽３４の下流側に示しているが、混合槽３６は、清澄槽３４の上流側に配置されうることに留意すべきである。いくつかの実施形態において、下流側ガラス製造装置３０は、多数の混合槽、例えば、清澄槽３４の上流側の混合槽、および、清澄槽３４の下流側の混合槽を含みうる。これらの多数の混合槽は、同じ設計であるか、または、異なる設計でありうる。

下流側ガラス製造装置３０は、混合槽３６の下流側に位置しうる送出槽４０など、他の調整槽を更に含みうる。送出槽４０は、下流側形成装置に供給されるべき溶融ガラス２８を調整しうる。例えば、送出槽４０は、蓄積部、および／または、流量制御部として作用して、溶融ガラス２８を調節するか、および／または、溶融ガラスの一定の流れを、流出路４４を通って形成体４２に提供しうる。図示したように、混合槽３６は、送出槽４０に、第３の接続路４６を通って連結されうる。いくつかの例において、溶融ガラス２８は、混合槽３６から送出槽４０に、第３の接続路４６を通って重力送りされうる。例えば、重力が、溶融ガラス２８を、混合槽３６から送出槽４０へ、第３の接続路４６の内側経路を通過させうる。

下流側ガラス製造装置３０は、上記形成体４２、および、流入路５０を含む形成装置４８を、更に含みうる。流出路４４は、溶融ガラス２８を、送出槽４０から、形成装置４８の流入路５０に送出するように配置されうる。例えば、流出路４４は、流入路５０内に入れ子状態で、その内面から離間して位置し、それによって、流出路４４の外面と流入路５０の内面の間に位置する溶融ガラスの自由表面を提供しうる。フュージョンダウンドローガラス製造装置内の形成体４２は、形成体の上面に位置する桶部５２、および、形成体の底縁部５６に沿ってドロー方向に収束する収束形成面５４を含みうる。形成体の桶部に、送出槽４０、流出路４４、および、流入路５０を介して送出された溶融ガラスは、桶部の側壁部から溢れて、収束形成面５４に沿って、溶融ガラスの別々の流れとして下降する。溶融ガラスの別々の流れは、下方で、底縁部５６に沿って合流し、ガラスが冷却されて、ガラスの粘度が高まる時に、ガラスリボンの寸法を制御するように、ガラスリボンに、重力、縁部ロール７２、および、引張ロール８２などによる張力を加わることによって、底縁部５６からドローまたは流れ方向６０に引き出される単一のガラスリボンガラス５８を生成する。こうして、ガラスリボン５８は、粘弾性転移を生じて、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取得する。いくつかの実施形態において、ガラスリボン５８は、ガラス分離装置１００によって、ガラスリボンの弾性領域で、個々のガラスシート６２に分離されうる。次に、ロボット６４が、把持具６５を用いて、個々のガラスシート６２を、搬送システムに転送し、その後、個々のガラスシートは、更に処理されうる。

図２は、図１の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示し、溶融槽１４、および、清澄槽３４が運転状態である。具体的には、図２において、原料２４が、溶融槽１４に、原料送出装置２０（例えば、スクリュー供給部）を介して連続して導入され、溶融槽１４、第１の接続路３２、清澄槽３４、および、第２の接続路３８が、溶融槽１４、第１の接続路３２、清澄槽３４、および、第２の接続路３８の間を連続して流れる溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物で、運転レベルまで満たされる。

運転状態において、溶融槽１４、清澄槽３４、並びに、第１および第２の接続路３２、３８内の温度は、溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物の融点より高い、例えば、溶融槽１４内の温度は、（図２～８に、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃとして示したような）１つ以上の燃焼バーナーの運転を介して、および／または、（図４～６に、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとして示したような）１つ以上の電極の運転を介して維持され、更に、清澄槽３４内の温度は、（図２～８に、１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃとして示したような）フランジの作用を介して維持されうる。第１および第２の接続路３２、３８内の温度も、例えば、フランジ（不図示）によって維持されうる。図２～８は、３つの燃焼バーナー、および、３つのフランジを示し、図４～６は、３つの電極を示しているが、本明細書に開示の実施形態は、それらに限定されず、任意の数の燃焼バーナー、フランジ、および、電極を含みうると理解すべきである。

図２に示した運転状態において、溶融槽１４の（図４に、１５８として示したような）排出口は、栓部１１８で塞がれる。更に、運転状態において、溶融槽１４内の電極は、溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物内に完全に埋まっている。

更に、運転状態において、清澄槽３４の少なくとも一部の温度は、溶融槽１４内の温度より高い温度で維持されうる。例えば、清澄槽３４の少なくとも一部の温度は、溶融槽１４内の温度より、少なくとも５０℃高く、更に、少なくとも１００℃高くなど、少なくとも２０℃高く維持されうるもので、約５０℃から約１５０℃高くなど、約２０℃から約２００℃高く維持される場合を含みうる。例えば、ある実施形態において、運転状態における清澄槽３４の少なくとも一部の温度は、約１４２０℃から約１６７０℃の範囲で、ガラス溶融組成物に応じて、変えうる。

運転状態である例示的な実施形態において、溶融槽１４内の雰囲気（ＭＡ）（つまり、溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物の上方の気体組成物）、および／または、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ）は、溶融槽１４および／または清澄槽３４を囲む雰囲気と略同じ圧力を有しうる。更に、ある運転状態の例示的な実施形態において、溶融槽１４内の雰囲気（ＭＡ）、および／または、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ）は、空気と略同じ酸素濃度を有しうる。溶融槽１４は、溶融槽１４内の雰囲気と流体連通した排気口１１４を含み、次に、それは、例えば、汚染削減システム（不図示）と流体連通しうる。同様に、清澄槽は、清澄槽３４内の雰囲気と流体連通した排気口１３４を含み、次に、それは、例えば、汚染削減システム（不図示）と流体連通しうる。

図３は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示し、溶融槽１４、および、清澄槽３４が、本明細書に開示の実施形態による第１の再調整状態である。図３に示した実施形態において、原料送出装置２０は、溶融槽１４から切断されて、投入領域（不図示）は、栓部１２０で塞がれている。更に、清澄槽３４の排気口１３４は、栓部１３８で部分的に塞がれ、更に、供給気体（ＦＧ）が、そこを通って清澄槽３４に供給されうる気体流入管１４０が、部分的に詰められている。

ある例示的な実施形態において、供給気体（ＦＧ）は、空気より低い酸素濃度を有しながら、窒素などの少なくとも１つの不活性ガスを含みうる。例えば、ある実施形態において、供給気体（ＦＧ）は、約０．０１体積％から約１．０体積％の酸素、および、約０．０５体積％から約０．５体積％の酸素など、約１．０体積％未満の酸素を含みうる。更に、ある例示的な実施形態において、約１．０体積％未満の酸素を含む供給気体（ＦＧ）は、約９９．０体積％から約９９．９９体積％の窒素など、少なくとも約９９体積％の窒素を含みうる。

供給気体（ＦＧ）が清澄槽３４に供給される間に、ガラス溶融槽内の少なくとも１つの燃焼バーナー（例えば、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃの少なくとも１つ）を燃料豊富条件で運転することによって、溶融槽１４内に、還元雰囲気（ＭＡ’）が確立される。ある例示的な実施形態において、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）は、約１０ｐｐｍから約３００ｐｐｍの酸素、および、約２０ｐｐｍから約２００ｐｐｍの酸素など、約３００ｐｐｍ未満の酸素を含みうる。

溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高くあるべきであり、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より、少なくとも約０．１５水柱インチ（約３７Ｐａ）高いなど、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より、約０．１５水柱インチ（約３７Ｐａ）から約０．３水柱インチ（約７５Ｐａ）高いものを含む。

溶融槽１４内の少なくとも１つの燃焼バーナーの燃料豊富条件での運転は、溶融槽１４内の温度を、ガラス溶融組成物の融点より高い温度で維持し続けるように、それと同時に、溶融槽１４内で約１０００ｐｐｍ未満の酸素濃度を有する還元雰囲気（ＭＡ’）を確立して維持し、溶融槽内の還元雰囲気の圧力は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高いようにしながら、行われるべきである。適切な燃料豊富条件の燃料の酸素に対する比は、運転状態で用いる燃料の酸素に対する比から推定しうるもので、例えば、使用する燃料の種類、および、ガラス溶融槽の幾何学形状の関数でありうる。

例えば、天然ガスを燃料として用いた場合、燃料の酸素に対するモル比は、運転状態において、約１：２．３から約１：２．５の範囲でありうるもので、本発明者は、燃料の酸素に対する比を、約１：１．８に調節した場合、そのような燃料豊富条件が、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高い圧力を有する溶融槽１４内で還元雰囲気（ＭＡ’）の確立および維持を可能にすることを見出した。したがって、天然ガスを燃料として用いた場合、溶融槽１４内の少なくとも１つの燃焼バーナーを運転して、運転状態に対して約３０％から約４０％の燃料豊富条件など、少なくとも約３０％の燃料豊富条件で運転して、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高い圧力を有する溶融槽１４内で還元雰囲気（ＭＡ’）の確立および維持を可能にしうる。

本明細書に開示の例示的な実施形態において、供給気体（ＦＧ）を清澄槽３４に供給して、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）の圧力が、溶融槽１４内の還元雰囲気内の圧力より高くなるようにする。例えば、ある例示的な実施形態において、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）の圧力は、約０．０５水柱インチ（約１３Ｐａ）から約０．１０水柱インチ（約２５Ｐａ）など、少なくとも約０．０５水柱インチ（約１３Ｐａ）、ガラス溶融槽１４内の還元雰囲気の圧力より高くありうる。一方、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）は、例えば、約０．０５体積％から約０．５体積％の酸素など、約０．０１体積％から約１．０体積％の酸素を含みうる。

その間に、清澄槽３４の温度は、運転状態の温度より低い温度、約１５５０℃以下の温度などに低下し、第２の接続路３８、および／または、清澄槽３４のうち第２の接続路３８に最も近接した部分の温度は、ガラス溶融組成物の軟化点以下である、約９７０℃から約１０００℃の温度など、約１０００℃より低い温度に低下しうる。そのような温度変化は、例えば、フランジ（例えば、１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ）に供給される電力を調節することによって可能でありうる。清澄槽３４、および／または、清澄槽３４と流体連通する第２の接続路３８内の温度を、そのようにガラス溶融組成物の軟化点以下に維持することによって、ガラス栓部１４８を確立しうる。ガラス栓部１４８が確立されると、ガラス栓部１４８の下流側の溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物は、ガラス製造装置１０から、清澄槽３４の下流側の下流側ガラス製造装置３０の構成要素、例えば、流出路４４などを通って排出されうる。

図４は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示し、溶融槽１４、および、清澄槽３４が、本明細書に開示の実施形態による第２の再調整状態である。図４に示した実施形態において、溶融槽１４の排出口１５８は、栓部１１８を一時的に取り外すことによって、塞がれておらず、溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物は、溶融槽２８から、排出口１５８を通って排出される。清澄槽３４、および、溶融槽１４と流体連通した第１の接続路３２内の溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物も、ガラス製造装置１０から、排出口１５８を通って排出される。一方、排出手順中に、電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃへの電力供給は停止し、排出手順の少なくとも一部の間、ガラス溶融組成物が溶融槽１４から完全に排出された時などに、溶融槽１４内の温度を、例えば、運転状態の溶融槽１４の温度より、少なくとも約１００℃低く維持しうる。

排出手順中、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）および清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）は、図３について記載したように維持される。具体的には、排出手順中、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高く、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）の圧力は、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力より高い。ある例示的な実施形態において、排出手順中、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）は、約１０ｐｐｍから約３００ｐｐｍの酸素を含み、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）は、約０．０１体積％から約１．０体積％の酸素を含む。図４に示した実施形態において、過度な加圧を防ぐために、栓部１３８は、排気口１３４から取り外れている。

溶融ガラス２８を含むガラス溶融組成物が、溶融槽１４から排出されると、電極（例えば、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）は、溶融槽内の還元雰囲気（ＭＡ’）に曝される。還元雰囲気（ＭＡ’）は、特に、ガラス溶融組成物の融点より高い温度などの高温で、電極が急速に酸化されてしまう場合に、電極を酸化から保護する。例えば、モリブデンから実質的に構成された電極など、モリブデンを含む電極は、非還元雰囲気内において、約４００℃より高い温度で急速に酸化することが知られている。溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）を維持し、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力を、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高くすることで、排出手順中に、そのような電極を酸化から実質的に保護する。

溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）が、モリブデン電極などの電極を酸化から実質的に保護しうる一方、そのような雰囲気は、白金または白金ロジウム合金など、貴金属、または、その合金を含むか、または、それから形成された清澄槽３４など、ガラス製造装置１０の任意の構成要素に悪影響を与えうる。例えば、モリブデン、または、ＳｎＯ_２などの他の金属の酸化物をある量で含む還元雰囲気は、白金と反応し易く、低融点の合金を形成し、それは、白金のシステムに孔を形成しうる。したがって、清澄槽３４が、白金または白金ロジウム合金など、貴金属、または、その合金を含むか、または、それから形成された場合、排出手順中に、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）が清澄槽３４内に実質的に流れ込むのを防ぐために、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）の圧力は、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力より高い。逆に、排出手順中に、溶融槽１４内に流れ込んだ清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）は、溶融槽１４内の少なくとも１つの燃焼バーナー（例えば、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）の燃料豊富条件での運転を介して、還元雰囲気に急速に変わり、それにより、例えば、白金を含む清澄槽３４を、望ましくない合金化から同時に保護しながら、溶融槽の電極（例えば、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）を、酸化から実質的に保護するのが可能になる。

図５は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す図であり、溶融槽１４および清澄槽３４が、本明細書に開示の実施形態による第３の再調整状態である。図５に示した実施形態において、栓部１２０が取り外され、栓部１１８が再び挿入されて、原料送出装置２０が溶融槽１４に再接続されている。原料送出装置２０は、ガラスカレット１２４を溶融槽１４内に導入し、図５に示したように、ガラスカレット１２４は、溶融ガラスカレット１２８状態で、電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを部分的に埋める。モリブデンを含む電極などの電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが、溶融ガラスカレット１２８内に、少なくとも部分的に埋められると、電極に電力が供給されうる。一方、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）、および、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）は、図３について記載したように維持される。具体的には、図５に示した実施形態において、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高く、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ’）の圧力は、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力より高い。

図６は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す図であり、溶融槽１４および清澄槽が、本明細書に開示の実施形態による第４の再調整状態である。図６に示した実施形態において、更に、溶融ガラスカレット１２８の表面高さが、溶融槽１４に最も近接した第１の接続路３２の少なくとも一部をすっかり埋める高さとなるように、ガラスカレット１２４は溶融槽１４内に導入される。この時点で、気体流入管１４０を排気口１３４から取り外して、清澄槽３４内の雰囲気（ＦＡ）を、図２について記載したように、運転状態に対応するものに戻しうる。一方、図３について記載したように、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）は、維持される。具体的には、図６に示した実施形態において、溶融槽１４内の還元雰囲気（ＭＡ’）の圧力は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高い。

図７は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す図であり、溶融槽１４および清澄槽３４が、本明細書に開示の実施形態による第５の再調整状態である。図７に示した実施形態において、更に、溶融ガラスカレット１２８の表面高さが、モリブデンを含む電極などの電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを完全に埋める高さとなるように、ガラスカレット１２４は、溶融槽１４内に導入される。電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを溶融ガラスカレット１２８に完全に埋めた後に、第２のガラス溶融組成物に対応する原料２４’を、溶融槽１４内に導入しうる。第２のガラス溶融組成物は、元のガラス溶融組成物と同じであるか、または、異なりうる。更に、電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを完全に埋めた後に、燃焼バーナー１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃを燃料豊富状態から運転状態に戻して、溶融槽内の雰囲気（ＭＡ）を、図２について記載したように、運転状態に対応するものに戻しうる。一方、清澄槽３４の温度は、図２について記載したように、運転状態に戻り、ガラス栓部１４８を溶融させうる。

図８は、図２の例示的なガラス製造装置および処理の一部を示す図であり、溶融槽１４および清澄槽３４が、運転状態に戻っている。図８に示すように、ガラス製造装置１０が第２のガラス溶融組成物で再び満たされると、溶融ガラスカレット１２８は、最終的に、ガラス製造装置１０から押し流されて、ガラス製造装置１０は、図２について記載したような運転状態に戻されるが、（元のガラス溶融組成物ではなく）溶融ガラス２８’を含む第２のガラス溶融組成物が処理される点が異なる。

上記実施形態は、ガラス溶融組成物を、溶融槽１４および清澄槽３４から排出する処理に関するが、本明細書に開示の実施形態は、ガラス製造装置１０の少なくとも一部を、取り外して使用しない実施形態も含むと理解すべきであり、例えば、清澄槽３４、第１の接続路３２、および、第２の接続路３８の少なくとも１つが、修理および／または交換のために、ガラス製造装置１０から取り外されうる。そのような実施形態において、図３～６に示したガラス栓部１４８と同様のガラス栓部を、例えば、溶融槽１４と第１の接続路３２の間に確立して、ガラス溶融組成物を溶融槽１４から排出するのと共に、ガラス溶融組成物で満たされた清澄槽３４および第１の接続路３２を、ガラス製造装置１０から取り外すようにしうる。

図９は、本明細書に開示の実施形態による排出および注入手順中の電極の直径を、電極の最上部からの距離の関数として示すチャートである。図２～８に対応する排出および注入手順において、ガラス溶融組成物は、モリブデン電極およびジルコニアの底部を含むガラス溶融槽から排出されて、還元雰囲気は、溶融槽を囲む雰囲気の圧力より、約０．２５水柱インチ（約６３Ｐａ）高い圧力で維持された。約１０ｐｐｍから約３００ｐｐｍの酸素濃度を有する還元雰囲気は、溶融槽内の燃焼バーナーを、天然ガスに対する酸素の比を約１．８で運転することによって維持された。ガラス溶融組成物が溶融槽から排出されると、還元雰囲気を含む溶融槽は、ガラス溶融組成物が空の状態で、約８４時間、約１５００℃の温度で維持された。図９から分かるように、いくつかの電極の溶解が、モリブデン電極の最上部近傍で生じたのが観察されたが、電極は、主に、破損しないままであった。これに対して、空気と略同じ酸素濃度を有する雰囲気などの非還元雰囲気において、そのようなモリブデン電極は、約８４時間に亘って、約１５００℃の温度の場合に、完全に腐食しうる。

上記実施形態を、フュージョンダウンドロー処理について記載したが、そのような実施形態を、フロート処理、スロットドロー処理、アップドロー処理、管引出し処理、プレスローリング処理など、他のガラス形成処理に利用しうると理解すべきである。

当業者には、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。したがって、本開示は、添付の請求項、および、それらの等価物の範囲内である限りは、そのような変更および変形を網羅することを意図する。

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
ガラス製造システムの再調整方法において、
ガラス溶融槽内に還元雰囲気を確立する工程と、
前記還元雰囲気が前記ガラス溶融槽内に存在する間に、ガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽から排出する工程と
を含み、
前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の圧力は、該ガラス溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高く、
前記ガラス溶融槽内に前記還元雰囲気を確立する工程は、該ガラス溶融槽内の少なくとも１つの燃焼バーナーを燃料豊富条件で運転する工程を含むものである方法。

実施形態２
前記ガラス溶融槽は、清澄槽を含む下流側ガラス製造装置と流体連通するものであり、前記ガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽から排出する工程の間、前記清澄槽内の雰囲気の圧力は、該ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力より高いものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態３
前記清澄槽内の前記雰囲気は、約０．１体積％から約１．０体積％の酸素を含むものである、実施形態２に記載の方法。

実施形態４
約１．０体積％未満の酸素を含む気体を、前記清澄槽に供給する工程を、
含むものである、実施形態３に記載の方法。

実施形態５
前記約１．０体積％未満の酸素を含む気体は、少なくとも約９９体積％の窒素を含むものである、実施形態４に記載の方法。

実施形態６
前記清澄槽は、白金または、その合金を含むものである、実施形態２に記載の方法。

実施形態７
前記清澄槽は、白金ロジウム合金を含むものである、実施形態６に記載の方法。

実施形態８
前記溶融槽は、モリブデンを含む少なくとも１つの電極を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態９
前記還元雰囲気が前記ガラス溶融槽に存在し、かつ、前記清澄槽内の前記雰囲気の前記圧力が該ガラス溶融槽内の該還元雰囲気の前記圧力より高い間に、溶融ガラスを該清澄槽から排出する工程を、
更に含む、実施形態２に記載の方法。

実施形態１０
前記清澄槽から排出される前記溶融ガラスの少なくとも一部は、前記ガラス溶融槽を通って排出されるものである、実施形態９に記載の方法。

実施形態１１
前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力は、少なくとも約０．２５水柱インチ（約６３Ｐａ）、該ガラス溶融槽を囲む前記雰囲気の前記圧力より高いものである、実施形態２に記載の方法。

実施形態１２
前記清澄槽内の前記雰囲気の前記圧力は、少なくとも約０．０５水柱インチ（約１３Ｐａ）、前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力より高いものである、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
前記還元雰囲気は、約１０ｐｐｍから約３００ｐｐｍの酸素を含むものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態１４
前記ガラス溶融組成物を前記ガラス溶融槽から排出する工程の後に、第２のガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽に導入するものである、実施形態１に記載の方法。

実施形態１５
前記ガラス溶融組成物を前記ガラス溶融槽から排出する間、モリブデンを含む前記少なくとも１つの電極に電流が供給されないものである、実施形態８に記載の方法。

実施形態１６
前記第２のガラス溶融組成物が前記ガラス溶融槽に導入される前に、ガラスカレットが、該ガラス溶融槽に導入されるものである、実施形態１５に記載の方法。

実施形態１７
前記ガラスカレットは、該ガラスカレットがモリブデンを含む前記少なくとも１つの電極を少なくとも部分的に埋めるまで、前記ガラス溶融槽に導入されるものであり、モリブデンを含む該少なくとも１つの電極は、該ガラスカレットによって少なくとも部分的に埋められた後に電流を供給されるものである、実施形態１６に記載の方法。

実施形態１８
前記ガラスカレットは、該ガラスカレットがモリブデンを含む前記少なくとも１つの電極を少なくとも完全に埋めるまで、前記ガラス溶融槽に導入されるものであり、該少なくとも１つの電極が該ガラスカレットに完全に埋められた後に、第２のガラス溶融組成物が該ガラス溶融槽に導入されるものである、実施形態１７に記載の方法。

実施形態１９
前記清澄槽、または、該清澄槽と流体連通した流路の一部を前記ガラス溶融組成物の軟化点以下の温度に維持することによって、ガラス栓部を、該清澄槽内、または、該清澄槽と流体連通した前記流路内に、確立する工程を、
更に含む、実施形態９に記載の方法。

実施形態２０
前記清澄槽から排出される前記溶融ガラスの少なくとも一部は、前記ガラス溶融槽を通って排出されるものである、実施形態１９に記載の方法。

１０ ガラス製造装置
１２ 溶融炉
１６ 上流側ガラス製造装置
１４ 溶融槽
２０ 原料送出装置
２２ モータ
３０ 下流側ガラス製造装置
３２ 第１の接続路
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続路
４６ 第３の接続路
１１４、１３４ 排気口
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ 燃焼バーナー
１１８、１２０、１３８、１４８ 栓部
１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 電極
１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ フランジ
１４０ 気体流入管

Claims (15)

1. ガラス製造システムの再調整方法において、
   ガラス溶融槽内に還元雰囲気を確立する工程と、
   前記還元雰囲気が前記ガラス溶融槽内に存在する間に、ガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽から排出する工程と
   を含み、
   前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の圧力は、該ガラス溶融槽を囲む雰囲気の圧力より高く、
   前記ガラス溶融槽内に前記還元雰囲気を確立する工程は、該ガラス溶融槽内の少なくとも１つの燃焼バーナーを燃料豊富条件で運転する工程を含むものである方法。
2. 前記ガラス溶融槽は、清澄槽を含む下流側ガラス製造装置と流体連通するものであり、前記ガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽から排出する工程の間、前記清澄槽内の雰囲気の圧力は、該ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力より高いものである、請求項１に記載の方法。
3. 前記清澄槽内の前記雰囲気は、約０．１体積％から約１．０体積％の酸素を含むものである、請求項２に記載の方法。
4. 約１．０体積％未満の酸素を含む気体を、前記清澄槽に供給する工程を、
   含むものである、請求項３に記載の方法。
5. 前記清澄槽は、白金または、その合金を含むものである、請求項２または３に記載の方法。
6. 前記溶融槽は、モリブデンを含む少なくとも１つの電極を含むものである、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記還元雰囲気が前記ガラス溶融槽に存在し、かつ、前記清澄槽内の前記雰囲気の前記圧力が該ガラス溶融槽内の該還元雰囲気の前記圧力より高い間に、溶融ガラスを該清澄槽から排出する工程を、
   更に含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記清澄槽から排出される前記溶融ガラスの少なくとも一部は、前記ガラス溶融槽を通って排出されるものである、請求項７に記載の方法。
9. 前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力は、少なくとも約０．２５水柱インチ（約６３Ｐａ）、該ガラス溶融槽を囲む前記雰囲気の前記圧力より高いものである、請求項２から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記清澄槽内の前記雰囲気の前記圧力は、少なくとも約０．０５水柱インチ（約１３Ｐａ）、前記ガラス溶融槽内の前記還元雰囲気の前記圧力より高いものである、請求項８に記載の方法。
11. 前記ガラス溶融組成物を前記ガラス溶融槽から排出する工程の後に、第２のガラス溶融組成物を該ガラス溶融槽に導入するものである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記ガラス溶融組成物を前記ガラス溶融槽から排出する間、モリブデンを含む前記少なくとも１つの電極に電流が供給されないものである、請求項６に記載の方法。
13. 前記第２のガラス溶融組成物が前記ガラス溶融槽に導入される前に、ガラスカレットが、該ガラス溶融槽に導入されるものである、請求項１１に記載の方法。
14. 前記清澄槽、または、該清澄槽と流体連通した流路の一部を前記ガラス溶融組成物の軟化点以下の温度に維持することによって、ガラス栓部を、該清澄槽内、または、該清澄槽と流体連通した前記流路内に、確立する工程を、
    更に含む、請求項７または８に記載の方法。
15. 前記清澄槽から排出される前記溶融ガラスの少なくとも一部は、前記ガラス溶融槽を通って排出されるものである、請求項１４に記載の方法。

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