KR101811908B1 - 미립자 제거 장치를 구비한 유리 제조 장치 및 이를 이용하기 위한 방법 - Google Patents

미립자 제거 장치를 구비한 유리 제조 장치 및 이를 이용하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

미립자 제거 장치를 구비한 유리 제조 장치 및 이를 이용하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에 있어서, 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신은 인클로저 및 이 인클로저 내부에 회전가능하게 배치된 제1풀 롤 및 제2풀 롤을 포함한다. 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤은 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하도록 협력한다. 상기 인클로저 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치는 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결되며, 상기 인클로저의 내부에 배치됨과 더불어 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 진공 노즐을 포함한다. 미립자 필터는 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고 상기 진공 노즐을 통해 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획한다.

Description

미립자 제거 장치를 구비한 유리 제조 장치 및 이를 이용하기 위한 방법{GLASS MANUFACTURING APPARATUSES WITH PARTICULATE REMOVAL DEVICES AND METHODS OF USING THE SAME}
본 출원은 내용이 참조로 여기에 반영되는 35 U.S.C. §120 하의 2010년 11월 29일자로 출원된 미국출원 제12/955,125호의 우선권의 이점을 청구한다.
통상, 본 발명은 유리 제조 장치에 관한 것으로, 특히 미립자 제거 장치를 구비한 퓨전 드로우 머신(fusion draw machine) 및 이를 통합한 유리 제조 장치에 관한 것이다.
유리 기판은 스마트폰, 랩탑 컴퓨터, LCD 디스플레이 및 유사한 전자장치를 포함하는 다양한 가전제품에 흔히 사용된다. 그와 같은 장치들에 사용된 유리 기판의 품질은 그와 같은 장치의 기능성 뿐만 아니라 심미성을 위해서도 중요하다. 예컨대, 그러한 유리 기판에 존재하는 결함 및/또는 결점은 그러한 유리 기판의 광학 특성을 저해하며, 그 결과 유리 기판이 채용되는 전자장치의 성능을 저하시킨다. 더욱이, 가시적으로 인식될 수 있는 유리 기판에서의 결함 및/또는 결점들은 그러한 유리 기판이 채용되는 전자장치의 소비자 인지도에 악영향을 미칠 것이다.
유리 기판에서의 그러한 결함의 소스 및 형태는 바뀔 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 그러한 결함은 유리가 용융 유리 배치(batch) 재료에서 기판으로 형성된 후 그러한 유리 기판 내로 도입된다. 예컨대, 제조하는 동안 유리 기판이 드로우됨에 따라 유리 기판의 표면 내에 매립되는 미립자 물질은 통상 온클루전(onclusion)이라 부르는 결함을 생성한다. 그러한 온클루전은 유리 기판으로부터 용이하게 세척되거나 제거될 수 없어, 그와 같은 온클루전이 있는 유리 기판은 제조 효율을 감소시키고 제조 비용을 증가시키므로 품질 관리 차원에서 아무리 작더라도 버려진다.
따라서, 유리 제조 장치에서의 온클루전 결함을 감소시키기 위한 대안의 장치가 필요하다.
본 발명은 미립자 제거 장치를 구비한 퓨전 드로우 머신 및 이를 통합한 유리 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
본원에 개시된 실시예들은 미립자 물질에 의해 야기된 유리 기판 상의 온클루전 결함의 발생을 감소시키는 퓨전 드로우 머신에 관한 것이다. 또한, 본원에는 그와 같은 퓨전 드로우 머신을 통합하는 유리 제조 장치 뿐만 아니라 유리 제조 장치에서의 미립자 물질에 의해 야기된 온클루전 결함이 감소된 유리 웹(glass web)을 드로우하기 위한 방법이 기술된다.
일 실시예에 따르면, 용융 유리를 미립자에 의해 야기된 온클루전 결함이 감소된 유리 웹으로 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신이 개시된다. 그러한 퓨전 드로우 머신은 인클로저 및 용융 유리를 수용하고 그 용융 유리를 유리 웹으로 형성하기 위한 성형 용기를 포함한다. 제1풀 롤(first pull roll) 및 제2풀 롤은 그러한 인클로저 내부에 회전가능하게 배치된다. 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤은 이 제1풀 롤과 제2풀 롤간 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하도록 협력한다. 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치는 이 미립자 제거 장치가 상기 인클로저의 내부로부터 배기가스 스트림 및 들어온 미립자 물질을 배출할 수 있도록 상기 인클로저에 연결된다. 상기 미립자 제거 장치는 상기 인클로저의 내부에 배치된 진공 노즐을 포함한다. 상기 진공 노즐은 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된다. 상기 진공 소스는 유리 웹이 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤에 의해 드로우됨에 따라 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질 및 배기가스 스트림을 용이하게 배출하도록 진공 노즐을 통해 진공을 야기한다. 미립자 필터는 이 미립자 필터가 상기 진공 노즐을 통해 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하도록 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된다.
또 다른 실시예에 따르면, 미립자 물질에 의해 야기된 온클루전 결함의 발생을 감소시키는 유리 제조 장치가 개시된다. 상기 유리 제조 장치는 용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하기 위한 용융 용기를 포함한다. 정제 용기는 상기 용융 용기로부터의 용융 유리를 수용하고 그 용융 유리로부터 버블을 제거한다. 퓨전 드로우 머신은 상기 정제 용기로부터 용융 유리를 수용하고, 상기 퓨전 드로우 머신은 그 용융 유리를 유리 웹으로 형성하기 위한 성형 용기 및 인클로저를 포함한다. 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저의 내부에 배치되어 유리 웹을 수용하고 그 유리 웹을 하향 드로우 방향으로 드로우한다. 상기 유리 제조 장치는 또한 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치를 포함한다. 일반적으로 상기 미립자 제거 장치는 상기 인클로저의 내부에 배치되고 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 진공 노즐을 포함한다. 상기 진공 소스는 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 및 배기가스를 배출하도록 상기 진공 노즐을 통해 진공을 야기한다. 미립자 필터는 이 미립자 필터가 상기 진공 노즐을 통해 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하도록 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된다. 냉각 재킷은 상기 진공 노즐을 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결하는 진공 라인 주위에 배치된다. 상기 냉각 재킷은 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스를 냉각한다.
또 다른 실시예에 있어서, 온 클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법은 용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하는 단계 및 퓨전 드로우 머신에 의해 그 용융 유리를 유리 웹으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 퓨전 드로우 머신은 인클로저, 성형 용기, 및 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리를 포함한다. 상기 성형 용기 및 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저 내에 배치되고, 상기 미립자 제거 장치는 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결된다. 상기 유리 웹은 상기 풀 롤 어셈블리를 구비한 인클로저를 통해 드로우된다. 배기가스 스트림 및 미립자 물질은 상기 유리 웹이 상기 인클로저를 통해 드로우됨에 따라 상기 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리에 가까운 인클로저의 내부로부터 배출된다.
따라서, 특정 실시예들로 한정하진 않지만 이하의 실시예들을 포함한다:
C1. 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신으로서, 상기 퓨전 드로우 머신은: 인클로저; 용융 유리를 수용하고 그 용융 유리를 유리 웹으로 형성하기 위한 성형 용기; 상기 인클로저 내부에 회전가능하게 배치되고, 제1풀 롤과 제2풀 롤간 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하도록 협력하는 상기 제1풀 롤과 제2풀 롤; 및 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치를 포함하며, 상기 미립자 제거 장치는: 상기 인클로저의 내부에 배치되고, 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 진공 노즐; 및 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 노즐을 통해 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하는 미립자 필터를 포함하고, 상기 진공 소스는 상기 유리 웹이 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤에 의해 드로우됨에 따라 상기 인클로저의 내부로부터 배기가스 스트림 및 미립자 물질을 배출하도록 상기 진공 노즐을 통해 진공을 야기한다.
C2. C1의 퓨전 드로우 머신은 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스 스트림을 냉각하고 진공 라인 주위에 배치된 냉각 재킷을 더 포함한다.
C3. C1 또는 C2의 퓨전 드로우 머신에 있어서, 상기 진공 노즐은 이 진공 노즐의 축 위치가 상기 제1풀 롤의 축 길이에 대해 조절가능하도록 상기 제1풀 롤의 회전 축에 거의 수직인 회전 축에 대해 회전가능하다.
C4. C1 내지 C3 중 어느 하나의 퓨전 드로우 머신에 있어서, 상기 인클로저에 대한 진공 노즐의 상기 인클로저 내의 삽입 깊이는 조절가능하다.
C5. C1 내지 C4 중 어느 하나의 퓨전 드로우 머신에 있어서, 상기 진공 노즐은 상기 제1풀 롤 상에 배치된다.
C6. C1 내지 C5 중 어느 하나의 퓨전 드로우 머신에 있어서, 상기 제1풀 롤은 제1환형 플랫을 포함하고, 상기 제2풀 롤은 제2환형 플랫을 포함하며, 상기 제1환형 플랫 및 제2환형 플랫은 상기 유리 웹과 접촉하고 상기 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하며, 상기 진공 노즐의 팁부는 상기 제1환형 플랫에 대향하는 인클로저의 내부에 배치되고 상기 제1환형 플랫으로부터 이격된다.
C7. C6의 퓨전 드로우 머신에 있어서, 상기 노즐의 팁부는 상기 제1환형 플랫의 축 폭보다 크거나 같은 측면 폭을 갖는다.
C8. C1 내지 C7 중 어느 하나의 퓨전 드로우 머신은 상기 진공 소스에 전기적으로 연결된 진공 제어 장치를 더 포함하며, 상기 진공 제어 장치는 미립자 제거 장치의 동작 시간, 상기 미립자 제거 장치의 동작 주파수, 상기 미립자 제거 장치에 의해 야기된 진공량 또는 그들의 조합을 제어한다.
C9. 유리 제조 장치는: 용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하기 위한 용융 용기; 상기 용융 용기로부터의 용융 유리를 수용하고 그 용융 유리로부터 버블을 제거하는 정제 용기; 및 상기 정제 용기로부터의 용융 유리를 수용하는 퓨전 드로우 머신을 포함하며, 상기 퓨전 드로우 머신은: 인클로저; 용융 유리를 유리 웹으로 형성하는 성형 용기; 상기 인클로저의 내부에 배치되고, 상기 유리 웹을 수용하며, 상기 유리 웹을 하향 드로우 방향으로 드로우하는 풀 롤 어셈블리; 및 상기 인클로저 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치를 포함하고, 상기 미립자 제거 장치는: 상기 인클로저의 내부에 배치되고, 상기 인클로저의 내부로부터 배기가스 및 미립자 물질을 배출하기 위해 진공 노즐을 통해 진공을 야기하는 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 상기 진공 노즐; 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스 및 미립자 물질이 통과하도록 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 노즐을 통해 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하는 미립자 필터; 및 상기 진공 노즐을 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결하는 진공 라인 주위에 배치되고, 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스를 냉각하는 냉각 재킷을 포함한다.
C10. C9의 유리 제조 장치에 있어서, 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저의 내부에 배치된 제1풀 롤 및 제2풀 롤을 포함하고, 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤은 유리 웹을 하향 드로우 방향으로 드로우하도록 협력한다.
C11. C9 또는 C10의 유리 제조 장치는 상기 진공 노즐에 기계적으로 연결된 노즐 포지셔닝 장치를 더 포함하고, 상기 노즐 포지셔닝 장치는 상기 인클로저 내의 진공 노즐의 삽입 깊이를 용이하게 조절한다.
C12. C9 내지 C11 중 어느 하나의 유리 제조 장치는 상기 진공 노즐에 기계적으로 연결된 포지셔닝 장치를 더 포함하며, 상기 노즐 포지셔닝 장치는 상기 진공 노즐이 제1풀 롤의 축 길이를 따라 위치될 수 있도록 풀 롤 어셈블리의 제1풀 롤의 회전 축에 대해 거의 수직인 회전 축에 대해 상기 진공 노즐이 회전가능하도록 진공 노즐 및 회전 스테이지에 기계적으로 연결된 회전 링키지를 포함한다.
C13. C12의 유리 제조 장치에 있어서, 상기 노즐 포지셔닝 장치는 인클로저 내의 진공 노즐의 삽입 깊이를 용이하게 조절한다.
C14. C9 내지 C13의 유리 제조 장치에 있어서, 상기 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저 내부에 배치된 제1풀 롤 및 제2풀 롤을 포함하고, 상기 제1풀 롤은 제1환형 플랫을 포함하고, 상기 제2풀 롤은 제2환형 플랫을 포함하며, 상기 제1환형 플랫 및 제2환형 플랫은 유리 웹과 접촉하여 이 유리 웹을 하향 드로우 방향으로 드로우하며, 상기 진공 노즐은 상기 제1환형 플랫에 대향하는 인클로저의 내부에 배치되고 상기 제1환형 플랫으로부터 이격된다.
C15. C14의 유리 제조 장치에 있어서, 상기 진공 노즐의 팁부는 상기 제1환형 플랫의 축 폭보다 크거나 같은 측 폭을 갖는다.
C16. C9 내지 C15 중 어느 하나의 유리 제조 장치는 상기 진공 소스에 전기적으로 연결된 진공 제어 장치를 더 포함하며, 상기 진공 제어 장치는 미립자 제거 장치의 동작 시간, 상기 미립자 제거 장치의 주파수, 상기 미립자 제거 장치에 의해 야기된 진공량 또는 그들의 조합을 제어한다.
C17. 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법은: 용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하는 단계; 인클로저, 성형 용기, 및 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리를 포함하는 퓨전 드로우 머신에 의해 용융 유리를 유리 웹으로 형성하는 단계로서, 상기 성형 용기 및 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저 내에 배치되고, 상기 미립자 제거 장치는 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결됨과 더불어 상기 인클로저에 진공을 야기하는 단계; 상기 풀 롤 어셈블리를 구비한 인클로저를 통해 유리 웹을 드로우하는 단계; 및 상기 유리 웹이 상기 인클로저를 통해 드로우됨에 따라 상기 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리에 가까운 인클로저의 내부로부터 배기가스 스트림 및 미립자 물질을 배출하는 단계를 포함한다.
C18. C17의 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법은 상기 배기가스 스트림으로부터 미립자 물질을 필터링하는 단계를 더 포함한다.
C19. C18의 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법에 있어서, 미립자 제거 장치는: 팁부가 인클로저의 내부에 배치되도록 인클로저 내에 배치된 상기 진공 노즐; 및 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질 및 배기가스가 미립자 필터를 통과하도록 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 미립자 필터를 포함하며, 상기 진공 노즐은 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 소스는 인클로저의 내부로부터 미립자 물질 및 배기가스 스트림을 배출하도록 상기 진공 노즐을 통해 진공을 야기한다.
C20. C17 내지 C19의 어느 하나의 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법은 배기가스 스트림이 인클로저의 내부로부터 배출된 후 배기가스 스트림을 냉각하는 단계를 더 포함한다.
C21. C20의 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법으로서, 미립자 제거 장치는 팁부가 인클로저 내부에 배치되도록 상기 인클로저 내에 배치된 상기 진공 노즐; 및 진공 라인 주위에 배치된 냉각 재킷을 포함하며, 상기 진공 노즐은 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 소스는 상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질 및 배기가스 스트림을 배출하도록 상기 진공 노즐을 통해 진공을 야기하고, 상기 배기가스 스트림은 이 배기가스 스트림이 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 후 상기 냉각 재킷에 의해 냉각된다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점들은 이하의 상세한 설명에 기술되며, 그 일부는 통상의 기술자에게 자명하고, 이하의 상세한 설명, 청구항 뿐만 아니라 수반되는 도면을 포함한 본원에 기술된 실시예들을 실시함으로써 알 수 있을 것이다.
상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 다양한 실시예들을 기술하는 것으로 청구 대상의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 토대를 제공하기 위한 것이라는 것을 이해해야 한다. 수반되는 도면들은 다양한 실시예의 이해를 돕기 위해 제공되고, 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 그러한 도면들은 청구 대상의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된 설명과 함께 본원에 기술된 다양한 실시예들을 기술한다.
도 1은 본원에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 풀 롤 어셈블리 및 미립자 제거 장치를 기술하는 도 1의 유리 제조 장치의 부분 횡단면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2a는 도 2의 미립자 제거 장치의 진공 라인의 일부의 폐쇄 상면도이다.
도 3a-3c는 본원에 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예에 따른 미립자 제거 장치의 진공 노즐을 개략적으로 나타낸다.
도 4a는 인클로저에 대한 다수 위치에서의 진공 노즐을 나타내는 도 2의 풀 롤 어셈블리의 부분 상면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4b는 인클로저에 대한 각기 다른 삽입 깊이에서의 진공 노즐을 나타내는 도 2의 풀 롤 어셈블리의 부분 상면도를 개략적으로 나타낸다.
도 4c는 인클로저 내에 진공 노즐의 삽입 깊이를 결정하기 위한 측정 표시를 나타내는 도 4b의 진공 노즐의 일부를 개략적으로 나타낸다.
이하, 수반되는 도면들에 나타낸 예시의 미립자 제거 장치를 구비한 퓨전 드로우 머신 및 유리 제조 장치의 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명이 이루어진다. 가능하면 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호가 사용될 것이다. 미립자 제거 장치를 구비한 퓨전 드로우 머신의 일부의 일 실시예가 도 2에 개략적으로 나타나 있다. 그러한 퓨전 드로우 머신은 제1풀 롤 및 제2풀 롤을 갖춘 풀 롤 어셈블리가 회전가능하게 배치된 인클로저를 포함한다. 미립자 제거 장치의 진공 노즐이 인클로저 내에 배치된다. 상기 진공 노즐은 이 진공 노즐을 통해 진공이 야기되도록 진공 소스 및 미립자 필터에 연결된다. 미립자 제거 장치를 구비한 퓨전 드로우 머신 및 유리 웹에서의 실제 온클루전을 감소시키기 위해 유리 제조 장치에 상기 퓨전 드로우 머신을 사용하기 위한 방법이 여기서 좀더 상세히 기술된다.
도 1에는 미립자 제거 장치를 갖춘 퓨전 드로우 머신을 채용하는 예시의 유리 제조 장치(100)의 일 실시예가 개략적으로 나타나 있다. 상기 유리 제조 장치(100)는 용융 용기(101), 정제 용기(103), 혼합 용기(104), 전달 용기(108), 및 퓨전 드로우 머신(120; FDM)을 포함한다. 화살표 102로 표시한 바와 같이 유리 배치 재료가 용융 용기(101) 내에 도입된다. 그러한 배치 재료는 용융 유리(106)를 형성하도록 용융된다. 상기 정제 용기(103)는 상기 용융 용기(101)로부터의 용융 유리(106)를 수용하는 고온 처리 영역을 갖추며, 거기서 용융 유리(106)로부터의 버블이 제거된다. 상기 정제 용기(103)는 연결 튜브(105)에 의해 혼합 용기(104)에 유체연통가능하게 연결된다. 즉, 상기 정제 용기(103)에서 혼합 용기(104)로 유동되는 용융 유리는 상기 연결 튜브(105)를 통해 유동된다. 상기 혼합 용기(104)에서 전달 용기(108)로 유동되는 용융 유리가 연결 튜브(107)를 통해 유동되도록 상기 혼합 용기(104)는 연결 튜브(107)에 의해 전달 용기(108)에 유체연통가능하게 연결된다.
상기 전달 용기(108)는 용융 유리(106)를 다운커머(109; downcomer)를 통해 FDM(120) 내로 공급한다. 상기 FDM(120)은 유입구(110), 성형 용기(111), 풀 롤 어셈블리(140) 및 미립자 제거 장치(150)가 배치된 인클로저(122)를 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 다운커머(109)로부터의 용융 유리(106)는 성형 용기(111)로 이끄는 유입구(110) 내로 유동된다. 상기 성형 용기(111)는 용융 유리(106)를 수용하는 개구(112)를 포함하며, 그 용융 유리(106)는 루트(root)에서 함께 융합되기 전에 트로프(113; trough) 내로 유동된 다음 넘쳐 흘러 2개의 수렴 측면(114a, 114b) 아래로 이동하며, 상기 2개의 수렴 측면은 유리 웹(148)을 형성하도록 풀 롤 어셈블리(140)에 의해 하향 드로우되기 전 합쳐진다. 상기 미립자 제거 장치는 상기 풀 롤 어셈블리(140)의 롤들간 유리 웹(148)이 드로우됨에 따라 인클로저(122)로부터 배기가스 스트림 및 미립자 물질을 배출한다. 따라서, 상기 인클로저 내에 존재하는 미립자 물질이 가열된 유리 웹 내에 매립되어 온클루전을 형성하기 전에 상기 인클로저의 내부로부터 배출된다.
도 2는 퓨전 드로우 머신(120)의 풀 롤 어셈블리(140) 및 미립자 제거 장치(150)를 개략적으로 도시하는 도 1의 퓨전 드로우 머신의 일부의 단면도를 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 풀 롤 어셈블리(140)는 상기 퓨전 드로우 머신의 인클로저(122) 내에 배치된 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)을 포함한다. 상기 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)은 이 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)이 도 2에 나타낸 실시예에서 -Y-방향인 하향 드로우 방향으로 유리 웹(148)을 드로우하도록 협력하기 위해 서로 평행하게 지향된다. 여기에 기술된 실시예들에 있어서, 상기 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)은 이 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)이 상기 유리 웹(148)을 드로하기 위해 모터에 의해 능동적으로 회전될 때와 같이 풀 롤을 구동시킬 것이다. 선택적으로, 상기 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)은 상기 퓨전 드로우 머신 내의 하나 또는 그 이상의 다른 풀 롤 및/또는 풀 롤 쌍(도시하지 않음)이 상기 유리 웹(148)에 인발력을 인가할 때와 같이 수동으로 회전될 것이다. 도 2가 단일의 풀 롤 쌍(즉, 제1풀 롤 141 및 제2풀 롤 142)을 나타냈지만, 다른 실시예에서 퓨전 드로우 머신의 인클로저(122)는 다수의 풀 롤 쌍을 포함할 수 있다.
여기에 나타낸 그리고 기술된 실시예들에 있어서, 상기 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)에는 상기 유리 웹(148)과 접촉하여 그 유리 웹(148)에 하향 드로우력을 제공하는 융기된 환형 플랫이 형성될 것이다. 예컨대, 도 4a는 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)과 각각의 풀 롤의 융기된 환형 플랫(143, 144)의 상면도를 나타낸다. 여기에 나타낸 그리고 기술된 실시예들에 있어서, 상기 융기된 환형 플랫(143, 144)들은 보통 축 방향(즉, 도 4a에 나타낸 좌표축의 X축)의 축 폭(W)을 가질 것이다. 일 실시예에 있어서, 여기서 좀더 상세히 기술하는 바와 같이 상기 융기된 환형 플랫의 축 폭(W)은 진공 노즐(154)의 팁부(tip portion)의 측 폭(W: lateral width)보다 작다.
여기서 상기 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)이 한 쌍의 융기된 환형 플랫을 포함하는 것으로 기술되었지만, 다른 실시예(도시하지 않음)에 있어서, 그러한 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)은 이 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)이 상기 유리 웹(148)의 전체 폭에 걸쳐 상기 유리 웹(148)과 접촉할 때와 같이 상기 융기된 환형 플랫 없이 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 2 및 2a에 따르면, 상기 미립자 제거 장치(150)는 통상 진공 노즐(154), 진공 라인(160), 냉각 재킷(158), 미립자 필터(164), 및 진공 소스(152)를 포함한다. 도 2에 나타낸 미립자 제거 장치(150)의 실시예에 있어서, 상기 미립자 제거 장치(150)는 포지셔닝 장치(174)를 더 포함한다. 그러나, 상기 포지셔닝 장치(174)는 선택사항이며, 몇몇 실시예에서는 미립자 제거 장치(150)가 포지셔닝 장치(174) 없이 구성된다는 것을 이해해야 한다. 여기에 기술된 실시예에 있어서, 상기 진공 노즐(154)은 인클로저(122)의 내부에 배치되며 최종 진공 소스(152)에 연결된 진공 라인(160)에 연결된다. 즉, 상기 진공 소스(152), 진공 라인(160) 및 진공 노즐(154)은, 상기 진공 소스(152)가 상기 진공 노즐(154)을 통해 진공을 야기할 때, 배기가스 스트림(178) 내에 도입된 소정의 미립자 물질(176) 뿐만 아니라 배기가스 스트림(178; 도 2 및 2a에 화살표로 표시한)이 상기 진공 노즐(154) 및 진공 라인(160)을 통해 상기 인클로저(122)로부터 배출되도록 연결된다. 일 실시예에 있어서, 상기 진공 라인(160)은 예컨대 편조 금속 호스(braided metal hose) 및/또는 고온 고무 호스와 같은 고온에 잘 견딜 수 있는 유연한 배관 재료로 구성된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 진공 라인(160)은 하나 또는 그 이상의 단단한 배관 섹션이 하나 또는 그 이상의 유연한 배관 섹션에 연결되는 경우와 같이 유연한 배관 및 단단한 배관의 조합으로부터 구성된다.
도 2에 따르면, 상기 진공 라인(160)은 여기에 기술된 실시예에서 진공 펌프인 진공 소스(152)에 연결된다. 이들 실시예에 있어서, 상기 진공 라인(160)은 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 진공 소스(152)에 직접 연결된다. 그러나, 다른 실시예(도시하지 않음)에 있어서, 그러한 진공 소스(152)는 중심의 진공 시스템에 연결된 포트가 될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 진공 소스(152)는 상기 진공 라인(160)을 통해 상기 인클로저(122)의 내부로부터 배기가스 스트림(178)을 드로우하는 팬이 될 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 진공 소스(152)는 약 20 scfh(standard cubic fet/hour)(0.567 ncmh(normalized cubic meters/hour)) 내지 약 100 scfh(2.831 ncmh), 바람직하게 약 40 scfh(1.132 ncmh) 내지 약 100 scfh(2.831 ncmh), 및 보다 바람직하게 약 50 scfh(1.416 ncmh) 내지 약 100 scfh(2.831 ncmh)의 비율로 인클로저(122)의 내부로부터 배기가스 스트림(178)을 드로우하도록 동작가능하다.
그러나, 그러한 배기가스 스트림(178)이 인클로저(122)로부터 드로우되는 비율이 인클로저의 크기, 인클로저(122) 내에 배치된 미립자 제거 장치의 수, 및 유사한 변수들에 좌우된다는 것을 알아야 한다. 따라서, 몇몇 실시예에 있어서, 상기 배기가스 스트림이 인클로저(122)로부터 제거되는 비율은 100 scfh(2.831 ncmh)보다 작거나 또는 100 scfh(2.831 ncmh)보다 클 수 있다.
도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 진공 소스(152)는 제어 신호가 제어 장치(180)와 그 진공 소스간 교환되도록 제어 장치(180)에 전기적으로 연결된다. 상기 제어 장치(180)는 상기 배기가스 스트림(178)이 진공 소스(152)에 의해 인클로저(122)로부터 배출되는 비율, 진공 소스(152)의 동작 시간, 및/또는 진공 소스(152)의 동작 주파수를 제어한다. 예컨대, 상기 제어 장치(180)는 특정 이벤트의 발생에 따라 그리고/또 특정 시간 간격으로 진공 소스(152)를 작동시키도록 프로그램되고 미리결정된 시간이 지난 후 그 진공 소스(152)를 스위치 오프시키도록 프로그램될 것이다. 도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 제어 장치(180)는 또한 프로세서(184)에 전기적으로 연결된 메모리(182)를 포함한다. 상기 메모리(182)는 상기 프로세서(184)에 의해 실행될 경우 상기 제어 장치(180)에 의해 진공 소스(152)의 제어를 촉진하는 컴퓨터 판독가능 및 실행가능 명령 세트를 포함한다.
도 2에 따르면, 상기 미립자 제거 장치(150)는 상기 진공 노즐(154) 및 진공 라인(160)을 통해 상기 인클로저(122)로부터 드로우된 배기가스 스트림(178)이 미립자 필터(164)를 통과하도록 상기 진공 노즐(154)과 진공 소스(152)간 진공 라인(160)에 유체연통가능하게 연결된 미립자 필터(164)를 더 포함한다. 상기 미립자 필터(164)는 통상 필터 보울(168; filter bowl) 내에 배치된 필터 매체(166)를 포함한다. 상기 인클로저(122)의 내부로부터 상기 진공 라인(160)을 통해 드로우된 배기가스 스트림(178)은 상기 미립자 필터(164)의 필터 보울(168)을 통해 드로우되며, 상기 배기가스 스트림(178)에 도입된 미립자 물질(176)은 상기 필터 보울(168) 내에 배치된 필터 매체(166)에서 수집되는 한편 그 배기가스 스트림(178)은 상기 필터 매체(166)를 통과한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 필터 매체는 10 μ 또는 그 이상의 미립자 물질을 필터링하는데 적합하다. 다른 실시예에 있어서, 상기 필터 매치는 5 μ 또는 그 이상의 미립자 물질을 필터링하는데 적합하다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 필터 매체는 1 μ 또는 그 이상 또는 심지어 0.1 μ 또는 그 이상의 미립자 물질을 필터링하는데 적합하다.
여기에 나타낸 그리고 기술된 실시예들에 있어서, 상기 필터 매체(166)는 이 필터 매체(166)가 상기 미립자 필터(164)로부터 제거되고, 세정되고, 교체되며, 또는 달리 처리될 수 있도록 상기 필터 보울(168) 내에 제거가능하게 배치된다. 예컨대, 일 실시예에 있어서, 미립자 물질(176)의 소스를 결정하기 위해 상기 필터 매체(166)가 상기 미립자 필터(164)로부터 제거되어 상기 필터 매체(166)에 함유된 미립자 물질(176)이 분석될 것이다. 그와 같은 정보는 유리 제조 장치의 유지관리 및/또는 세정이 수행될 필요가 있는지 또는 외부 오염물이 유리 제조 장치 내로 드로우되었지를 결정하기 위해 사용될 것이다.
도 2에 따르면, 통상 유리 웹(148)이 그 인클로저(122)의 내부를 통해 드로우됨에 따라 그 유리 웹(148)으로부터 방출된 열에 의해 상기 인클로저(122)의 내부의 온도가 상승되어 그 인클로저(122) 내부의 공기가 가열된다. 따라서, 상기 인클로저(122)의 내부로부터 배출된 배기가스 스트림(178)의 온도 또한 상승되는데, 몇몇 실시예에서 그 온도는 진공 노즐(154)의 수직 위치(즉, 도 2에 나타낸 좌표 축의 Y-방향의 진공 노즐의 위치)에 따라 900℃ 내지 1000℃정도가 된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 미립자 제거 장치(150)는 냉각 재킷(158)과 같은 냉각 장치를 더 포함한다. 도 2에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치(158)는 미립자 필터(164)에 도달하기 전에 배기가스 스트림이 냉각되도록 상기 진공 노즐(154)과 미립자 필터(164)간 진공 라인(160) 주위에 배치된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 냉각 재킷(158)은 냉각 유입구(170) 및 냉각 유출구(172)를 포함한다. 냉각재 펌프(도시하지 않음)는 냉각 유입구(170)를 통해 냉각 재킷(158) 내로 냉각액(162)을 순환시킴으로써, 상기 냉각액(162)이 냉각 재킷(158)의 진공 라인(160) 주위를 순환하여 배기가스 스트림(178)로부터의 열을 냉각액(162)으로 끌어들인다. 그 냉각액(162)은 상기 배기가스 스트림(178)로부터의 열을 수반하여 냉각 유출구(172) 밖으로 빠져나간다. 상기 냉각액(162)으로 전달된 열은 그 냉각액(162)이 냉각 재킷(158)으로 재순환되기 전에 라디에이터 코일(도시하지 않음) 등에 의해 대기로 방산된다.
도 2 및 3a-3c에 따라 미립자 제거 장치(150)와 함께 사용하기 위한 진공 노즐(154)의 일 실시예가 개략적으로 기술된다. 진공 노즐(154)은 강도 및 구조적 무결성의 손실 없이 상승 온도(즉, 1000℃ 이상 또는 그와 같은 온도)에 견딜 수 있는 금속 합금으로 형성된다. 더욱이, 상기 진공 노즐(154)을 구성하는 그러한 재료가 통상 높은 방사성을 갖기 때문에, 유리 웹(148)으로부터 방출된 그리고 인클로저(122)의 내부에서 포획된 열이 진공 노즐(154) 상에 축적되지 않는다. 그와 같은 열 축적은 인클로저(122)의 내부에 "핫 스폿(hot spot)"을 생성하고, 결국 그러한 핫 스폿은 인클로저(122)를 통해 이동함에 따라 유리 웹(148)의 냉각률을 바꿀 수 있다. 그 대신 상기한 진공 노즐(154)의 높은 방사성 재료는 상기 인클로저의 내부로 열을 쉽게 재방출함으로써 "핫 스폿"의 생성을 피하게 한다. 일 실시예에 있어서, 진공 노즐은 약 0.5보다 크거나 또는 심지어 약 0.7보다 큰 방사성을 갖는 금속성 재료나 세라믹 재료로 형성된다. 그러한 진공 노즐(154)이 형성되는 적절한 재료는 한정하진 않지만 내화성 세라믹, 316 등급의 스테인레스 스틸과 같은 스테인레스 스틸 합금, Haynes 214 니켈계 합금과 같은 니켈계 합금, 또는 상승된 온도에 사용하는데 적합한 소정의 다른 재료를 포함한다. 더욱이, 상기 진공 노즐의 방사성을 증가시키기 위해 하나 또는 그 이상의 코팅이 상기 진공 노즐(154)에 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
여기에 나타낸 그리고 기술된 상기의 진공 노즐(154)의 실시예들에 있어서, 상기 진공 노즐(154)은 내측 단부(186)와 외측 단부(188)간 확장하고 내측 단부(186)에 가까운 커플링부(190; coupling portion) 및 외측 단부(188)에 가까운 팁부(192; tip portion)를 포함한다.
도 2 및 3a-3b에 따르면, 진공 노즐(154)의 내측 단부(186)는 진공 라인(160)에 연결되도록 구성된다. 상기 진공 노즐(154)의 팁부(192)는 커플링부(190)에서 외측 단부(188)로 증가하는 측 폭(W)을 갖는다. 여기에 나타낸 그리고 기술된 실시예들에 있어서, 상기 팁부(192)의 외측 단부(188)에서의 측 폭(W)은 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)의 융기된 환형 플랫(143, 144)의 축 폭(w)보다 크다(도 4a). 진공 노즐(154)이 풀 롤의 융기된 환형 플랫으로부터 미립자 물질을 수집하도록 배치되는 실시예에 있어서, 팁부(192)의 외측 단부(188)가 상기 풀 롤의 융기된 환형 플랫의 축 폭(w)보다 큰 측 폭(W)을 갖도록 진공 노즐(154)을 형성하는 것은 상기 융기된 환형 플랫의 표면으로부터 분출되는 미립자 물질의 수집을 최소화시켜, 그와 같은 미립자 물질이 온클루전으로서 유리 웹(148)의 표면 내에 매립될 가능성을 감소시킨다.
도 3a-3b에 나타낸 진공 노즐의 실시예들에 있어서, 진공 노즐(154)의 팁부(192)의 두께(T)는 커플링부(190)에서 외측 단부(188)로 테이퍼(taper)진다. 예컨대, 일 실시예에 있어서, 팁부(192)의 하면(196)은 커플링부(190)에서 외측 단부(188)로 진공 노즐(154)의 상면(194) 쪽으로 테이퍼짐으로써 상기 진공 노즐(154)의 외측 단부(188)에 형성된 개구(198)의 단면이 타원형으로 된다. 이러한 실시예에 있어서, 진공 노즐의 상면(194)은 상기 개구(198)를 넘어 확장되는 후드부(200)를 생성하는 진공 노즐(154)의 하면(196)의 길이(LB)보다 긴 길이(LT)를 갖는다. 상기 후드부(200)는 미립자를 상기 진공 노즐(154)로 편향시키는 것을 돕는다. 상기 진공 노즐(154)이 풀 롤의 융기된 환형 플랫으로부터 미립자를 수집하도록 배치되는 실시예에 있어서, 후드부(200)는 진공 노즐(154)의 팁부(192)를 풀 롤 어셈블리의 풀 롤에 아주 가깝게 위치시키는 것을 용이하게 한다.
상기 진공 노즐(154)의 개구(198)가 타원형의 기하학적 형태의 구성을 포함하는 것으로 여기에 나타내고 기술했지만, 그러한 진공 노즐의 개구는 제한하진 않지만 원형의 기하학적 형태, 직사각형의 기하학적 형태 등을 포함하는 또 다른 기하학적 형태의 구성을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
이제 도 2 및 4a-4b에 따르면, 미립자 제거 장치(150)는 포지셔닝 장치(174)를 더 포함하며, 상기 포지셔닝 장치는 상기 미립자 제거 장치(150)의 진공 노즐(154)을 풀 롤(141, 142)에 대해 위치시키는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 일 실시예에 있어서, 그러한 포지셔닝 장치(174)는 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)의 회전 축(145, 146)에 거의 수직인 회전 축에 대한 상기 진공 노즐(154)의 회전을 용이하게 함으로써 제1풀 롤(141)의 축 길이에 대한 상기 진공 노즐(154)의 축 위치를 조절하는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 제1풀 롤(141)은 도 4a에 나타낸 좌표 축의 X-방향에 평행한 회전 축(145)에 대해 회전가능하다. 유사하게, 제2풀 롤(142)은 도 4에 나타낸 좌표 축의 X-방향에 평행한 회전 축(146)에 대해 회전가능하다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 포지셔닝 장치(174)는 상기 진공 노즐(154)의 축 위치가 상기 제1풀 롤(141) 및/또는 제2풀 롤(142)의 축 길이(즉, 도 4a에 나타낸 좌표 축의 ±X-방향의 제1풀 롤의 길이 및/또는 제2풀 롤의 길이)에 대해 조절가능하도록 제1풀 롤(141) 및 제2풀 롤(142)의 회전 축(즉, 도 4a에 나타낸 좌표 축의 Y-방향에 평행한 회전 축)에 거의 수직인 회전 축에 대해 상기 진공 노즐(154)을 회전시키는 것을 용이하게 한다.
도 2 및 4a와 관련하여, 상기 제1풀 롤(141) 및/또는 제2풀 롤(142)의 축 길이를 따라 상기 진공 노즐(154)의 축 위치를 조절하는 것을 용이하게 하기 위해, 상기 포지셔닝 장치(174)는 상기 진공 노즐(154)이 회전 링키지(175)에 의해 회전되도록 그 회전 링키지(175)에 의해 상기 진공 노즐(154)에 기계적으로 연결된 회전 스테이지(179)를 포함한다. 그 회전 스테이지(179)는 상기 포지셔닝 장치(174)의 바디(202) 상에 위치하고 상기 회전 링키지(175)는 상기 바디(202) 내에 위치하여 상기 회전 스테이지(179)에 연결됨으로써 상기 회전 링키지(175)가 상기 바디(202)에 대해 회전가능하다. 상기 진공 노즐(154)은, 상기 회전 스테이지(179)가 회전될 때, 상기 회전 스테이지의 회전 동작이 상기 회전 링키지(175)에 의해 상기 진공 노즐(154)에 전달되도록 상기 회전 링키지(175)에 걸쳐 확장한다. 도 2 및 4a에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 회전 스테이지(179)는 도 2 및 4a에 도시된 좌표계의 Y-축에 평행한 회전 축에 대해 회전가능하다. 따라서, 상기 진공 노즐(154)이 도 4a에 개략적으로 나타낸 바와 같이 Y-축에 평행한 회전 축에 대해 회전가능하다.
일 실시예에 있어서, 상기 포지셔닝 장치(174)는 또한 인클로저(122) 내에 상기 진공 노즐(154)의 삽입 깊이를 조절하는 것을 용이하게 한다. 상기 진공 노즐(154)의 위치는 이 진공 노즐(154)이 인클로저(122)에 대한 제1삽입 깊이(d1)에서 그 인클로저(122)에 대한 제2삽입 깊이(d2)로 조절되도록 상기 포지셔닝 장치(174)의 바디(202)에서 슬라이드가능하게 조절될 것이다. 상기 진공 노즐(154)이 제1풀 롤의 환형 플랫으로부터 미립자 물질을 수집하도록 위치되는 실시예에 있어서, 상기 제1풀 롤(141)에 대해 상기 진공 노즐(154)의 팁부(192)를 조절하는 것은, 특히 상기 제1풀 롤(141)의 융기된 환형 플랫(143)에 대해 상기 진공 노즐(154)의 팁부(192)의 위치를 조절하는 것은 상기 제1풀 롤(141)로부터 분출된 미립자 물질(176)을 상기 인클로저(122)의 내부로부터 수집 및 배출할 수 있게 함으로써 그와 같은 미립자 물질이 온클루전으로서 유리 웹(148) 내에 매립되는 것을 방지한다.
진공 노즐(154)을 인클로저(122)에 용이하게 위치시켜 고정하기 위해, 상기 포지셔닝 장치(174)의 바디(202)는 상기 진공 노즐(154)이 슬라이드가능하게 위치되는 잠금 칼라(177; locking collar)를 더 포함한다. 그러한 잠금 칼라(177)는 상기 진공 노즐(154)을 잠금 칼라(177)에 대해 고정하기 위해 사용되는 고정 스크류(set screw), 조임 스크류(thumb screw), 젬 너트(jam nut) 등과 같은 하나 또는 그 이상의 조임기(도시하지 않음)를 포함한다. 그와 같은 조임기들은 인클로저(122)에 대한 진공 노즐(154)의 삽입 깊이를 조절하기 위해 느슨해지고 이후 상기 진공 노즐(154)을 잠금 칼라(177)에 고정하도록 다시 조여질 것이다. 일 실시예에 있어서, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 상기 진공 노즐(154)은 인클로저(122)에 대한 진공 노즐(154)의 삽입 깊이를 표시하는 다수의 측정 표시(181)를 더 포함한다.
여기에 기술된 실시예들에 있어서, 포지셔닝 장치(174)는 풀 롤(141, 142)의 축 길이를 따라 진공 노즐(154)의 위치를 조절하고 인클로저(122)에 대한 진공 노즐(154)의 삽입 깊이를 조절하는 것을 용이하게 한다. 그러나, 다른 실시예들(도시하지 않음)에서, 상기 포지셔닝 장치(174)는 그 풀 롤(141, 142)의 축 길이를 따라 진공 노즐(154)의 위치를 조절하거나 또는 인클로저(122)에 대한 진공 노즐(154)의 삽입 깊이를 조절하도록 동작될 수 있다는 것을 알아야 한다.
다시 도 1 및 2에 따르면, 가열된 유리 웹(148)이 하향 드로우(즉, 도 1 및 2에 나타낸 좌표 축의 -Y-방향으로)됨에 따라, 그 유리 웹(148)에 의해 방사 가열된 공기(화살표 210으로 표시한)는 인클로저(122)를 통해 위쪽으로 상승된다(즉, 도 2에 나타낸 좌표 축의 +Y-방향으로). 공기가 인클로저(122)를 통해 위쪽으로 상승되면, 그 인클로저(122)의 내부 상의 미립자 물질(176)은 공기(210)와 함께 위쪽으로 이동한다. 따라서, 미립자 제거 장치가 성형 용기에 가까운 인클로저의 상단부에 위치한 풀 롤에 걸쳐 배치되는 실시예에 있어서, 미립자 제거 장치(150)의 진공 노즐(154)은 인클로저(122)를 통해 상향 드로우된 미립자 물질(176)을 포획하여 수집하기 위해 도 2에 나타낸 바와 같이 풀 롤(141, 142) 상에 배치된다. 이러한 구성은 상기 미립자 제거 장치(150)가 성형 용기(111)에 가까운 인클로저(122)의 상단부에 위치한 풀 롤과 함께 사용될 때 특히 유용하다.
그러나, 다른 실시예들(도시하지 않음)에 있어서, 그 미립자 제거 장치(150)의 진공 노즐(154)은 아래로(즉, 도 1 및 2에 나타낸 좌표 축의 -Y-방향으로) 떨어지는 미리자 물질(176)을 수집하기 위해 풀 롤 아래에 배치될 수 있다. 이러한 구성은 상기 미립자 제거 장치(150)가 상기 성형 용기(111)로부터 멀리 떨어진 인클로저(122)의 하단부에 위치한 풀 롤과 함께 사용되는 곳에서 유용하다.
여기에 기술된 실시예들에 있어서, 상기 퓨전 드로우 머신(120)은 단일의 진공 노즐(154)을 구비한 미립자 제거 장치(150)를 포함하는 것으로 기술되어 있다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 미립자 제거 장치(150)는 각각 진공 소스(152)에 연결된 다수의 진공 노즐을 포함할 수 있다는 것을 알아야 한다. 또 다른 대안으로서, 퓨전 드로우 머신은 전용의 미립자 물질 제거 장치가 풀 롤 어셈블리의 각각의 풀 롤과 쌍으로 이루어지는 경우와 같이 다수의 미립자 물질 제거 장치를 포함할 수 있다.
이하, 미립자 제거 장치(150)를 갖춘 퓨전 드로우 머신을 구비한 유리 제조 장치(100)의 동작이 도 1, 2 및 4a를 참조하여 기술된다.
상기 기술한 바와 같이, 퓨전 드로우 머신(120)의 성형 용기(111)는 용융 유리(106)를 풀 롤 어셈블리(140)에 의해 하향 드로우되는 유리 웹(148)으로 형성한다. 특히, 상기 유리 웹(148)은 유리 웹을 접촉하여 풀 롤(141, 142)이 회전됨에 따라 인클로저를 통해 유리 웹을 아래 방향으로 드로우시키는 제1풀 롤(141)과 제2풀 롤(142) 사이로 진행한다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 풀 롤 어셈블리(140)가 융기된 환형 플랫(143, 144)을 갖춘 풀 롤(141, 142)을 포함하는 실시예에 있어서, 유리 웹(148)에 하향 드로우력을 전달하는 융기된 환형 플랫(143, 144) 사이에 상기 유리 웹(148)이 충돌한다.
풀 롤(141, 142)이 유리 웹(148)을 하향 드로우시킴에 따라, 인클로저 내의 미립자 물질(176)은 상승된 온도의 유리 웹의 특히 더 부드러운 부분에 대한 잠재적인 온클루전의 소스이다. 그와 같은 미립자 물질(176)은 풀 롤(141, 142)로부터 또는 다른 소스로부터 인클로저(122)의 내부로 도입될 것이다. 예컨대, 대기로부터 인클로저 내로 드로우된 공기는 유리 웹(148) 상에 온클루전을 형성하는 미립자 물질을 함유할 것이다. 그러한 미립자 물질이 온클루전을 형성하는 것을 방지하기 위해, 미립자 제거 장치(150)의 진공 소스(152)는 인클로저(122)의 내부로부터 수반된 미립자 물질(176)을 함유하는 배기가스 스트림(178)을 배기함으로써, 미립자 물질이 유리 웹(148)에 매립되는 것을 방지하고 온클루전을 형성하는 것을 방지한다.
일 실시예에 있어서, 배기가스 스트림(178)은 이 배기가스 스트림(178)을 냉각하는 냉각 재킷(158)을 통해 진행한다. 또 다른 실시예에 있어서, 배기가스 스트림(178)은 이 배기가스 스트림(178)으로부터 수반된 미립자 물질(176)을 제거하기 위해 미립자 필터(164)에 의해 필터된다. 배기가스 스트림(178)이 냉각되는 실시예에 있어서, 그 배기가스 스트림은 필터되기 전에 냉각된다. 인클로저(122) 내에 미립자 물질(176)의 도입을 방지하기 위한 해결책이 취해지도록 미립자 물질(176)의 소스를 결정하기 위해 그 필터된 미립자 물질(176)이 분석될 것이다.
여기에 기술된 유리 제조 장치(100)의 몇몇 실시예들에 있어서, 미립자 제거 장치(150)는 유리 웹(148)이 퓨전 드로우 머신(120)으로부터 드로우됨에 따라 연속적으로 동작될 것이다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 미립자 제거 장치(150)는 유리 웹(148)이 퓨전 드로우 머신(120)으로부터 드로우됨에 따라 간헐적으로 동작될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에 있어서, 유리 제조 장치(100)가 동작됨에 따라 인클로저(122)의 내부에 미립자 물질(176)의 축적에 따라 야기되는 미리 결정된 주파수로 동작될 것이다. 상기 미리 결정된 주파수는 시스템의 동작 시간의 함수로서 시스템에서 발견된 미립자 물질(176)의 양에 기초하여 경험적으로 결정될 것이다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 미립자 제거 장치(150)는 특정 이벤트 후 인클로저(122)의 내부로부터 미립자 물질(176)을 제거하는데 사용된다. 예컨대, 상기 미립자 제거 장치(150)는 유리 웹(148)이 풀 롤 어셈블리(140)를 통해 빠져 나감에 따라 시스템 내로 도입된 미립자 물질을 제거하기 위해 유리 제조 장치(100)의 개시 동안 사용될 것이다. 유사하게, 상기 미립자 제거 장치(150)는 풀 롤 어셈블리(140)의 풀 롤이 교체 및 또는 다른 유지관리가 유리 제조 장치(100) 상에서 행해진 후 시스템 내로 도입된 미립자 물질을 제거하는데 사용될 것이다.
이제 여기에 기술된 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리가 유리 웹이 유리 제조 장치에서 형성됨에 따라 미립자 물질로 인한 유리 웹에서의 온클루전의 발생을 감소시키는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 여기에 기술된 미립자 제거 장치는 미립자 물질의 소스를 제거하기 위한 해결책이 취해질 수 있도록 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질의 소스를 확인하는데도 사용될 수 있다.
청구 대상의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 기술된 실시예들에 대한 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서는 부가된 청구항들 및 그 동등물의 범위 내에서 그와 같은 변형 및 변경이 제공된 본원에 기술된 다양한 실시예들의 변형 및 변경을 커버하기 위한 것이다.

Claims (21)

  1. 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신으로서,
    상기 퓨전 드로우 머신은:
    인클로저;
    용융 유리를 수용하고 그 용융 유리를 유리 웹으로 형성하기 위한 성형 용기;
    상기 인클로저 내부에 회전가능하게 배치되고, 제1풀 롤과 제2풀 롤간 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하도록 협력하는 상기 제1풀 롤과 제2풀 롤; 및
    상기 인클로저의 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치를 포함하며,
    상기 미립자 제거 장치는:
    상기 인클로저의 내부에 배치되고, 진공 라인을 따라 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 진공 노즐; 및
    상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 노즐을 통해 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하는 미립자 필터를 포함하고,
    상기 진공 소스는 상기 유리 웹이 상기 제1풀 롤 및 제2풀 롤에 의해 드로우됨에 따라 상기 인클로저의 내부로부터 배기가스 스트림 및 미립자 물질을 배출하도록 상기 진공 노즐을 통해 진공을 야기하는 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스 스트림을 냉각하고 진공 라인 주위에 배치된 냉각 재킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 진공 노즐은 이 진공 노즐의 축 위치가 상기 제1풀 롤의 축 길이에 대해 조절가능하도록 상기 제1풀 롤의 회전 축에 수직인 회전 축에 대해 회전가능한 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인클로저에 대한 진공 노즐의 상기 인클로저 내의 삽입 깊이는 조절가능한 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 진공 노즐은 상기 제1풀 롤 상에 배치된 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1풀 롤은 제1환형 플랫을 포함하고, 상기 제2풀 롤은 제2환형 플랫을 포함하며, 상기 제1환형 플랫 및 제2환형 플랫은 상기 유리 웹과 접촉하고 상기 유리 웹을 드로우 방향으로 드로우하며,
    상기 진공 노즐의 팁부는 상기 제1환형 플랫에 대향하는 인클로저의 내부에 배치되고 상기 제1환형 플랫으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 진공 소스에 전기적으로 연결된 진공 제어 장치를 더 포함하며, 상기 진공 제어 장치는 미립자 제거 장치의 동작 시간, 상기 미립자 제거 장치의 동작 주파수, 상기 미립자 제거 장치에 의해 야기된 진공량 또는 그들의 조합을 제어하는 것을 특징으로 하는 용융 유리로부터 유리 웹을 형성하기 위한 퓨전 드로우 머신.
  8. 유리 제조 장치로서,
    용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하기 위한 용융 용기;
    상기 용융 용기로부터의 용융 유리를 수용하고 그 용융 유리로부터 버블을 제거하는 정제 용기; 및
    상기 정제 용기로부터의 용융 유리를 수용하는 퓨전 드로우 머신을 포함하며,
    상기 퓨전 드로우 머신은:
    인클로저;
    용융 유리를 유리 웹으로 형성하는 성형 용기;
    상기 인클로저의 내부에 배치되고, 상기 유리 웹을 수용하며, 상기 유리 웹을 하향 드로우 방향으로 드로우하는 풀 롤 어셈블리; 및
    상기 인클로저 내부로부터 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 제거 장치를 포함하고,
    상기 미립자 제거 장치는:
    상기 인클로저의 내부에 배치되고, 상기 인클로저의 내부로부터 배기가스 및 미립자 물질을 배출하기 위해 진공 노즐을 통해 진공을 야기하는 진공 소스에 유체연통가능하게 연결된 상기 진공 노즐;
    상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스 및 미립자 물질이 통과하도록 상기 진공 노즐 및 진공 소스에 유체연통가능하게 연결되고, 상기 진공 노즐을 통해 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 미립자 물질을 포획하는 미립자 필터; 및
    상기 진공 노즐을 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결하는 진공 라인 주위에 배치되고, 상기 인클로저의 내부로부터 배출된 배기가스를 냉각하는 냉각 재킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  9. 온클루전(onclusion)이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법으로서,
    용융 유리를 형성하기 위해 유리 배치 재료를 용융하는 단계;
    인클로저, 성형 용기, 및 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리를 포함하는 퓨전 드로우 머신에 의해 용융 유리를 유리 웹으로 형성하는 단계로서, 상기 성형 용기 및 풀 롤 어셈블리는 상기 인클로저 내에 배치되고, 상기 미립자 제거 장치는 상기 인클로저에 유체연통가능하게 연결됨과 더불어 상기 인클로저에 진공을 야기하는 단계;
    상기 풀 롤 어셈블리를 구비한 인클로저를 통해 유리 웹을 드로우하는 단계; 및
    상기 유리 웹이 상기 인클로저를 통해 드로우됨에 따라 상기 미립자 제거 장치를 구비한 풀 롤 어셈블리에 가까운 인클로저의 내부로부터 배기가스 스트림 및 미립자 물질을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    배기가스 스트림이 인클로저의 내부로부터 배출된 후 배기가스 스트림을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온클루전이 감소된 유리 웹을 드로우하기 위한 방법.
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