KR101846035B1 - 조절된 두께를 갖는 유리 시트 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

유리시트 제조방법은 유리리본의 적어도 일부가 점착성 작용을 나타내는 제1 온도에 유리리본을 제공하는 단계를 포함한다. 히트싱크는 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 유리리본의 적어도 일부에 인접하게 제공된다. 다수의 가열요소는, 가열요소가 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 작동가능한 위치에 제공된다. 열은 유리리본의 적어도 일부에서 히트싱크로 전달되며 그 열의 적어도 일부는 히트싱크로 흡수된다.

Description

조절된 두께를 갖는 유리 시트 제조를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for making a glass sheet with controlled thickness}

본 출원은 2009년 11월 24일에 출원된 미국 가출원 제61/264017호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 유리 시트 제조를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용융유리로부터 형성된 유리시트의 두께를 조절하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

미국 특허 제3,682,609호(S. M. Dockerty)는 용융유리로부터 제조된 시트의 두께를 조절하는 시스템을 개시한다. 미국 특허 제3,682,609호의 시스템에서, 용융유리는 성형부재의 마주보는 면들을 따라 흐르고 유리시트를 성형하기 위하여 성형부재의 웨지루트에서 합쳐진다. 유리시트는 유리시트에 접하는 전면 벽을 갖는 한 쌍의 마주보는 하우징들 사이를 통과한다. 전면 벽은 탄화규소와 같이 고열전도성, 낮은 팽창 및 낮은 방사율을 가지는 재료로 이루어진다. 유체 도관 튜브는 하우징 내에 배치되고, 전면 벽의 후면측에 이격되어 위치된 유체 도관 튜브의 노즐을 갖는다. 각각의 유체 도관 튜브는 조절밸브가 제공되고 매니폴드(manifold)에 연결된 통합된 유량계를 갖춘다. 각각의 유체 도관 튜브는 냉각액 또는 가열된 유체를 인접한 전면 벽의 후면측으로 전달한다. 통상적으로 전달된 유체는 공기이다. 유리시트의 두께를 조절하기 위하여 유리시트와 전면 벽 간 열복사를 통한 열교환이 발생한다. 만약 유리시트의 너비에 걸친 특정 영역이 원하는 것보다 더 두꺼운 것을 유리시트 두께 트레이스가 나타내면, 두께 트레이스는 더 두꺼운 영역에 인접한 유리시트의 영역을 냉각함으로써, 즉 더 얇은 영역을 냉각함으로써 보정한다. 인접한 영역에 상응하는 유체 도관 튜브는 인접한 영역(즉, 더 얇은 영역)을 냉각시키기 위해 활성화된다. 본 발명은 또한 냉각액 전달의 대안으로서 가열된 유체를 전면 벽의 후면측으로 전달하는 것을 제안한다. 이 경우, 가열된 유체는 더 두꺼운 영역에 상응하는 유체 도관 튜브에 의해 전달된다. 이것은 더 두꺼운 영역의 점도를 감소시켜 이 후 그 영역을 얇게 한다. 가열된 유체는 유체 도관 튜브와 연관된 전기 권선에 의해 제공된다.

상술한 장치의 경우, 장치의 가시 범위의 해상도는 이후의 열전도에 의한 영향을 분산시키는 중간벽의 대류 냉각의 이용에 의해 제한된다. 성형하는 동안 유리리본의 더 높은 해상도 조절이 필요하다.

본 발명은 이것 및 다른 요구들을 만족시킨다.

본 발명의 몇몇 측면들이 여기에 개시된다. 이러한 측면들은 서로 중복되거나 중복되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 한 측면의 일부는 다른 측면의 범위 내에서 있거나 반대가 될 수 있다. 문맥상에서 반대로 나타내지 않는 한, 각기 다른 측면들은 범위 내에서 서로 중복되는 것으로 간주될 것이다.

각각의 측면은 다수의 실시예에 의해 나타나고, 차례로, 하나 또는 그 이상의 특정 실시예를 포함한다. 실시예들은 서로 중복되거나 중복되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 한 실시예의 일부 또는 그에 따른 특정 실시예들은 다른 실시예의 영역 내 또는 특정 실시예의 내에 있거나 있지 않으며 그 반대가 될 수 있다. 문맥상에서 반대로 나타내지 않는 한, 서로 다른 실시예는 범위 내에서 서로 중복되는 것으로 간주될 것이다.

따라서, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 유리시트 제조방법은 (A) 유리리본의 적어도 일부가 점착성 작용을 나타내는 제1 온도에 유리리본을 제공하는 단계; (B) 유리리본의 적어도 일부에 인접한 히트싱크를 제2 온도에 제공하는 단계; (C) 가열요소가 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 작동가능한 위치에 다수의 가열요소를 제공하는 단계; 및 (D) 유리리본의 적어도 일부에서 히트싱크로 열을 전달하여 그 열의 적어도 일부를 히트싱크로 흡수시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(B)에서, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮으며, 유리리본의 적어도 일부는 히트싱크에 의해 냉각된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(B)에서, 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 높으며, 상기 유리리본의 적어도 일부는 우선적으로 상기 히트싱크에 의해 가열된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(C)에서, 상기 가열요소는 상기 히트싱크에 매립된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 상기 방법은 (E) 단계(D)에서 열이 히트싱크로 차별적으로 흡수되게 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 각각의 가열요소의 출력량을 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 열이 각 영역의 두께에 반비례하는 양만큼 유리리본의 적어도 일부의 각 다수의 영역으로부터 전달된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 더 많은 열이 유리리본의 적어도 일부의 더 두꺼운 영역보다 유리리본의 적어도 일부의 더 얇은 영역으로부터 전달된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 열이 각 영역의 온도에 비례하는 양만큼 유리리본의 적어도 일부의 각 다수의 영역으로부터 전달된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 더 많은 열이 유리리본의 적어도 일부의 더 차가운 영역보다 유리리본의 적어도 일부의 더 뜨거운 영역으로부터 전달된다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 상기 방법은 (F) 단계(E)에서 각각의 가열요소의 출력량을 선택적으로 조절하기 위해 히트싱크의 열적 프로파일을 모니터링하고 상기 모니터링의 결과를 사용하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 상기 방법은 (G) 히트싱크의 열적 프로파일의 형상을 수정하기 위해 히트싱크의 선택된 지점으로 냉각액을 전달하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 상기 방법은 (H) 히트싱크로 유리리본을 이동시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(H)는 단계(D)와 동시에 이루어진다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(A)는 (A1) 용융유리의 개별 스트림을 제공하고 성형부재의 웨지루트에서 용융유리의 개별 스트림을 합침으로써 유리리본을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(D)에서, 상기 유리리본의 적어도 일부는 웨지루트의 인근에 있다.

본 발명의 제1 측면의 특정 실시예에서, 단계(D)에서, 상기 유리리본의 적어도 일부는 상기 웨지루트 아래에 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, (i) 유리리본을 형성하며, 상기 유리리본을 형성하기 위해 용융유리의 개별 스트림이 합쳐지는 웨지루트를 갖는 웨지형부를 구비하는 성형부재; (ii) 웨지루트의 인근에 위치되며 상기 유리리본의 적어도 일부분으로부터 열을 흡수할 수 있는 히트싱크; 및 (iii) 상기 히트싱크와 접하거나 인접하며 상기 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 작동가능한 다수의 가열요소를 포함하는 유리시트 제조장치가 제공된다. 상기 히트싱크는 유리리본 표면의 적어도 일부를 덮는 열적 시계를 갖는 표면을 구비한다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 냉각액을 상기 히트싱크의 선택된 지점으로 전달하는 다수의 튜브를 더 구비한다. 이롭기로, 상기 튜브는 히트싱크의 뒤에 있고 유리리본의 열적 시계에 있지 않다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 히트싱크는 상기 웨지루트 아래 위치에 위치된다. 특정 실시예에서 상기 플레이트는 유리리본에 접하는 편평한 표면을 가진다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 히트싱크는, 상기 히트싱크의 작동 온도에서 탄화규소의 적어도 1/3의 열전도성을 갖는 세라믹 재료를 포함하는 플레이트를 구비한다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 장치는 탄화규소 및/또는 질화규소를 갖는 플레이트를 구비한다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 가열요소는 상기 히트싱크에 매립된다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 가열요소는 상기 히트싱크의 배후에 있고 상기 유리리본의 열적 시계에 있지 않다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 가열요소는 저항성의 가열요소이다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 장치는 상기 히트싱크의 열적 프로파일을 모니터하기 위해 히트싱크에 결합된 다수의 온도센서를 더 포함한다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 온도센서는 열전대이다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 상기 장치는 각각의 상기 온도센서의 출력에 기초하여 각각의 가열요소의 출력을 선택적으로 조절하기 위한 컨트롤러를 더 포함한다.

본 발명의 제2 측면의 특정 실시예에서, 리본이 상기 히트싱크의 열적 시계에 들어가기 전에 상기 리본의 두께 분포 정보를 수집하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 두께 분포 정보는 각각의 가열요소 및/또는 냉각튜브의 출력을 선택적으로 조절하기 위한 컨트롤러에 공급된다.

본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면들은 아래에서 더 자세히 설명될 것이다.

본 발명은 용융유리로부터 형성된 유리시트의 두께를 조절하기 위한 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이하 첨부되는 도면을 기술한다. 도면은 실물로 나타낼 필요는 없으며 도면의 특정 특징 및 특정 보기는 명확성과 간결성을 위해 확대되거나 개략적으로 나타난다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 조절된 두께로 유리시트를 제조하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 유리리본의 일부로부터 차별적으로 열을 흡수하는 히트싱크의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 도 2의 히트싱크로 사용하는 피복된 가열요소의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 도 2의 히트싱크의 열적 프로파일을 조절하기 위한 블록도이다.
도 5는 유리리본의 일부로부터 차별적으로 열을 흡수하기 위해 도 2의 히트싱크가 어떻게 사용될 수 있는지를 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 이제 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이 상세한 설명에서, 수많은 특정한 설명들이 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명이 이러한 일부 또는 전체의 특정 설명 없이 실시될 수 있다는 것은 당업자들에게 자명할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 특징 및/또는 공정 단계는 본 발명을 쓸데없이 불분명하게 나타내지 않도록 상세히 설명하지 않는다. 게다가, 비슷하거나 동일한 참조번호는 공통적이거나 비슷한 요소를 동일시하는데 사용된다.

여기에 사용된 "히트싱크"는 주변으로부터 및 주변으로 열을 흡수 및/또는 조사함으로써 장치 또는 시스템의 온도를 조절하기 위한 장치를 의미한다.

도 1은 너비 W와 두께 T를 갖는 유리리본(113)을 형성하는 장치(100)를 나타낸다. 장치(100)는 웨지루트(107)에서 만나는 수렴면(103,105)을 갖는 웨지형부를 구비한 다운드로우 성형부재(101)를 포함한다. 유리리본(113)은 성형부재(101)의 수렴면(103,105)을 따라 흐르는 용융유리의 두 스트림(109,111)으로 시작되어 유리시트를 형성하기 위하여 웨지루트(107)에서 합쳐진다. 용융유리 스트림(109,111)은 성형부재(101) 내의 채널로 용융유리를 전달하고 그 용융유리가 미국 특허 제1,829,641호와 제3,338,696호에 나타난 바와 같은 알려진 방법으로 채널을 넘쳐 흐르도록 함으로써 형성된다. 유리리본(113)은 화살표 108에 의해 나타난 바와 같이, 웨지루트(107)에서 시트 형상으로 드로우된다. 유리리본(113)이 웨지루트(107)로부터 드로우될 때, 유리리본(113)이 냉각되어 유리가 점성 상태에서 탄성 상태로 변환된다. 점성 상태의 유리리본(113)의 냉각패턴은 탄성 상태의 유리리본(113)의 두께 프로파일에 영향을 미친다. 그러므로, 탄성 상태의 원하는 두께 프로파일을 달성하기 위해 점성 상태의 유리의 냉각을 조절하는 것은 중요하다.

장치(100)는 히트싱크(201)로 이루어진 냉각장치(115), 히트싱크(201)를 가열하는 다수의 가열요소(207), 히트싱크(201) 내의 온도 분포를 모니터링하는 다수의 온도센서(209) 및 냉각액 제트(jet)를 히트싱크(201)에 전달하는 다수의 튜브(120)를 포함한다. 작동시, 히트싱크(201)는 유리리본(113)의 일부(121)에 인접하게 위치된다. 히트싱크(201)는 열이 유리리본부(121)에서 히트싱크(201)로 전달되어 히트싱크(201)로 흡수되도록 유리리본부(121)보다 낮은 온도로 유지된다. 가열요소(207)는 히트싱크(201)의 열적 프로파일을 형성하도록 사용된다. 히트싱크(201)의 열적 프로파일을 형성하는 방법은 유리리본부(201)의 온도 프로파일(또는 두께 프로파일)에 따라 달라진다.

도 5에 나타낸 가상 실시예를 고려할 때, 유리리본부(121)는 각각 온도(T501,T503,T505,T506)인 영역(501,503,505,506)을 가진다. T501,T503,T505,T506은 3개의 치수에 따라 달라지나, 간단하게, T501,T503,T505,T506은 하나의 값으로 고려될 것이다. 이제, T501 > T503 > T505 > T506을 가정하면, 즉, 유리리본부(121) 내의 온도분포는 일정하지 않아 문제는 유리리본부(121) 내의 온도분포를 일정하게 만드는 것이다. 이 경우, 히트싱크(201)의 열적 프로파일은, 히트싱크(201)가 T501∼T503∼T505∼T506이 될 때까지 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수하도록 형성될 수 있다. 그후, 히트싱크(201)가 각각 온도(T507,T509,T511,T513)인 영역(507,509,511,513)를 가진다고 가정한다. 각각의 히트싱크(507,509,511,513)는 하나 또는 그 이상의 연결된 가열요소(207)와 하나 또는 그 이상의 연결된 온도센서(209)를 가진다. 추가적으로, 히트싱크가 유리리본(121)에 충분히 가깝다고 가정하면, 화살표 515,517,519 및 520에 의해 각각 표시된 바와 같이 영역(507)은 유리리본영역(501)으로부터 열을 흡수하며, 히트싱크영역(509)은 유리리본영역(503)으로부터 열을 흡수하며, 히트싱크영역(511)은 유리리본영역(505)로부터 열을 흡수하며, 히트싱크영역(513)은 유리리본영역(506)으로부터 열을 흡수한다. 유리리본부(121)에서 T501∼T503∼T505∼T506을 달성하기 위해 T501,T503,T505,T506은 각각 a>b>c>d인 임의값 a,b,c,d로 감소되어야 한다. T507,T509,T511,T513이 각각 유리리본영역 501,503,505,506으로부터 원하는 양의 열을 흡수하기 위한 적절한 세팅이 되도록 히트싱크영역 507,509,511,513에서의 가열요소(207)의 출력은 조정될 수 있다. 통상적으로, T507<T509<T511<T513의 관계가 맞을 것이다. 히트싱크(201)가 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수하도록 히트싱크(201) 전체의 온도분포를 조절하는 것은 히트싱크(201)의 열적 프로파일을 형성하는 것으로 언급될 것이다.

유리리본부(121)의 또다른 방법의 견해는 유리리본부(121)가 뜨거운 영역과 차가운 영역을 가진다는 것이다. 심지어 유리리본부(121)의 온도 프로파일을 도출하기 위하여, 더 많은 열이 차가운 영역보다 뜨거운 영역으로부터 전달되어야 한다. 히트싱크(201)는 이러한 열전달을 조절하는데 사용될 수 있다. 히트싱크(201)에 비교적 차갑고 따뜻한 영역을 제공함으로써, 유리리본부(121) 내의 온도분포가 더 균일해지도록 히트싱크(201)는 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수할 수 있다. 대안적으로, 유리리본부(121)는 두껍고 얇은 영역을 가지는 것으로 여겨진다. 심지어 유리리본부(121)의 두께 프로파일을 도출하기 위해, 더 많은 열이 얇은 영역으로부터 전달되고 더 적은 열이 두꺼운 영역으로부터 전달된다. 유리리본부(121) 전체 두께가 더 균일해 지도록 히트싱크(201)는 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수하도록 다시 설계될 수 있다.

히트싱크(201)는 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수할 수 있는데, 이것은 유리리본부(121)가 형성된 열적 프로파일을 갖기 때문이다. 유리리본의 열적 프로파일은 가열요소(207)의 조절을 통해 능동적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 특정 가열요소(207)는 히트싱크(201)의 특정 영역을 비교적 뜨겁게 하기 위해 조절될 수 있는 반면, 특정 가열요소(207)는 히트싱크(201)의 어떤 영역을 비교적 차갑게 하기 위해 조절될 수 있다. 튜브(도 1의 120)는 또한 히트싱크(201)의 열적 프로파일의 형상에 영향을 주기 위해 냉각액 제트를 히트싱크(201)의 지점으로 전달하는데 사용될 수 있다. 그러나 단독의 냉각액 제트에 의해 가능한 형상의 해상도는 가열요소(207)의 도움으로 가능한 것만큼 미세하지 않을 것이다.

히트싱크(201)는 높은 열용량과 낮은 열팽창을 갖는 재료로 이루어진다. 유리리본부(121)와 마주하는 히트싱크(201)의 표면은 연속적이다. 이것은 히트싱크(201)가 유리리본부(121)에 대해 방해받지 않는 열덤프(heat dump)를 형성하게 한다. 특정 실시예에서, 히트싱크(201)는 플레이트의 형상으로, 나타낸 바와 같이 평평하거나 다른 형상들을 가지며, 아래에서 더 자세히 설명될 것이다. 특정 실시예에서, 히트싱크(201)의 재료는 세라믹 재료이며, 한정되지는 않으나 예시로 질화규소와 탄화규소를 포함한다. 탄화규소는 우수한 열 스프레더(spreader)이다. 질화규소는 우수한 고온강도, 내크리프성(creep resistance) 및 내산화성을 가진다. 질화규소는 또한 탄화규소를 포함하는 대부분의 세라믹 재료과 비교할 때 우수한 내열충격성을 가진다. 질화규소의 열전도성은 탄화규소의 열전도성의 1/2 이하이다. 따라서, 질화규소는 탄화규소보다 잠정적으로 더 미세한 열적 프로파일을 제공할 수 있다. 히트싱크 재료의 다른 타입은 세라믹에 기초하지 않으며, 예를 들어, 합금 또는 나노재료에 기초한 재료들이 히트싱크(201)에 사용된다.

도 2는 히트싱크(201)의 단면을 나타낸다. 가열요소(207)는 히트싱크(201)에 매립되게 나타난다. 가열요소(207)는 예를 들어, 히트싱크(201)에 홀을 형성하고 홀에 가열요소(207)를 삽입함으로써 히트싱크(201)에 매립된다. 대안적인 실시예에서, 가열요소(207)는 히트싱크(201)에 매립되기보다는 오히려 히트싱크(201)의 표면에 인접하여 매우 가까워질 수 있다. 특정 실시예에서, 가열요소(207)는 고온재료로 이루어진 저항성 가열요소이다. 고온재료는 즉 내산화성의 불활성 재료가 될 것이다. 적합한 고온재료의 예들은 백금, 백금 합금과 귀금속 합금을 포함한다. 특정 실시예에서, 각각의 가열요소(207)는 고온재료로 이루어진 전도성 와이어이다. 가열요소(207)는 선형 가열요소 또는 비선형 가열요소이다. 만약, 가열요소(207)가 선형 가열요소이면, 히트싱크(201) 전체의 온도 프로파일의 미세한 조절은 인접한 가열요소(207) 사이의 미세한 간격을 통해 실현될 수 있다.

가열요소(207)는 히트싱크(201)의 재료에 따라 피복이 있거나 또는 없이 히트싱크(201)에 매립된다. 예를 들어, 만약 히트싱크(201)의 재료가 질화규소와 같은 전기절연체라면, 가열요소에 피복이 필요치 않을 것이다. 반면에, 만약 히트싱크(201)의 재료가 탄화규소와 같은 전기전도체라면, 가열요소에 피복이 필요할 것이다. 도 3은 고온 피복(304)에 의해 둘러싸인 고온 절연체(302)에 의해 둘러싸인 고온 전도체(또는 와이어)(300)를 포함하는 피복된 가열요소(207)의 일례를 나타낸다. 예를 들어, 고온 전도체(300)는 백금, 백금 합금, 귀금속 합금 등으로 이루어진다. 고온 절연체(302)는 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화하프늄, 산화베릴륨 등으로 이루어진다. 고온 피복(304)은 백금 합금 또는 다른 고온 금속 또는 합금으로 이루어진다. 고온 전도체, 고온 절연체 및 고온 피복과 같이 사용에 적합한 다른 재료가 사용될 수도 있다.

온도센서(209)는 도 2의 히트싱크(201) 내에 적어도 부분적으로 매립된다. 온도센서(209)는 예를 들어 히트싱크 플레이트(201)에 홀을 형성하고 홀에 적어도 부분적으로 온도센서(209)를 삽입함으로써 히트싱크(201)에 매립된다. 대안적인 실시예에서, 온도센서(209)는 히트싱크(201)의 표면에 설치된다. 온도센서(209)는 예를 들어 열전대 또는 온도감지장치이다. 통상적으로, 온도센서(209)는 산화성대기에서 불활성 재료로 이루어지는 것이 바람직하며 고온에서 견딜 수 있다. 온도센서(209)는 고온 열전대이며, 열전대는 백금, 백금 합금 또는 귀금속 합금으로 이루어진다. 가열요소(207)의 경우와 같이, 전기 격리는 히트싱크(201)의 재료에 따라 열전대인 온도센서(209)들과 히트싱크(201) 간 필요하거나 필요하지 않다. 히트싱크(201)의 재료가 탄화규소인 것과 같이 전기 격리가 필요한 곳에서, 가열요소(207)를 피복하기 위한 유사한 접근방식이 온도센서(209)에 사용될 수 있다.

가열요소(207)는 열을 생성하기 위해 설계된다. 예를 들어, 가열요소(207)가 저항성의 가열요소라면, 가열요소(207)가 열을 생성하도록 전력이 가열요소(207)로 전달될 수 있다. 가열요소(207)에 의해 생성된 열은 히트싱크(201)로 방산된다. 도 4는 컨트롤러(400)에 결합되는 온도센서(209)와 가열요소(207)를 나타낸다. 컨트롤러(400)는 3개의 기능을 가지는데: 온도 판독, 전력 지시 및 전력 출력이다. 컨트롤러(400)는 온도센서(209)로부터 출력신호를 받는다. 출력신호는 히트싱크(201)에 대한 현재의 열적 프로파일을 생성하는데 사용된다. 히트싱크(201)에 대한 현재의 열적 프로파일은 히트싱크(201)에 대한 원하는 열적 프로파일과 비교된다. 그후, 컨트롤러(400)는 전력출력을 가열요소(207)에 따라 조절한다. 신호-출력 제어 피드백 루프를 통해, 컨트롤러(400)는 원하는 열적 프로파일을 매치시키기 위해 현재의 열적 프로파일을 조절한다. 히트싱크(201)의 원하는 열적 프로파일은 상기 언급된 바와 같이 유리리본부(도 1의 121)의 온도 또는 두께 프로파일에 의해 지시될 것이다.

히트싱크(201)는 도 2의 평평한 직사각형 플레이트로 나타난다. 대안적인 실시예에서, 유리리본부(도 1의 121)와 마주하는 히트싱크(201) 또는 히트싱크(201)의 표면은 히트싱크(201)와 유리리본부(도 1의 121) 사이의 방사뷰 인자(Radiation view factor)를 최대화하기 위해 예를 들어, 커브형인 비평면형상을 갖는다. 방사뷰 인자는 유리리본부(도 1의 121)의 표면으로부터 나와 히트싱크(201)와 유리리본부(도 1의 121)의 기하학적 고려사항으로부터 전체적으로 결정되는 히트싱크(201)의 표면에 도달하는 열에너지의 분율이다. 히트싱크(201)의 두께는 히트싱크의 재료의 전도성에 따라 결정될 것이다. 일반적으로, 히트싱크 재료의 열전도성이 더 낮을수록, 히트싱크의 두께가 더 얇아지도록 요구될 것이다. 예를 들어, 질화규소로 이루어진 히트싱크는 탄화규소로 만들어진 히트싱크의 두께의 절반이며, 탄화규소로 등가 열 플럭스(q)를 전달하고, 여기서, q = K △T/X, K는 열전도성, △T는 온도차이이며, X는 기판의 두께이다. 예를 들어, 탄화규소의 1인치(2.54cm) 두께가 특정값 q를 전달하는데 필요하다면, 질화규소의 0.5인치(1.27cm) 두께가 같은 값 q를 전달하는데 필요하다.

도 1과 관련하여, 상기 언급된 바와 같이 유리시트 제조방법은 유리리본(113)을 형성하는 것을 포함한다. 유리리본(113)을 형성하는 동안, 히트싱크(201)가 유리리본(113)의 일부(121)에 인접하게 배치됨으로써 열은 방열을 통해 유리리본부(121)에서 히트싱크(201)로 전달된다. 히트싱크(201)는 본질적으로 유리리본부(121)에 대한 열덤프로 작용한다. 유리리본부(121)는 통상적으로 유리가 점성 유동을 나타낼 때의 온도에 있으며, 반면 히트싱크(201)는 유리리본부(121)의 온도보다 더 낮은 온도에 있다. 유리리본부(121)의 위치는 통상적으로 웨지루트(107)(웨지(107)의 상부 또는 하부)의 원격에 있을 것이고, 유리는 여전히 점성상태에 있다. 히트싱크(201)의 너비는 히트싱크(201)가 유리리본부(121)에 대한 열덤프로 작용하는 유리리본부(121)의 너비를 결정한다. 통상적으로, 히트싱크(201)의 너비는 유리리본(113)의 너비와 유사하나, 다른 예시들에서 유리리본(113)의 너비보다 더 짧거나 더 길수도 있다.

히트싱크(201)는 유리리본부(121)로부터 차별적으로 열을 흡수한다. 차별적인 흡수는 히트싱크(201)의 열적 프로파일에 의해 결정되고, 가열요소(207)에 의해 조절될 수 있으며, 상기 언급된 바와 같이 냉각액 제트에 의해 튜브(120)로부터 선택적으로 조절될 수도 있다. 특정 실시예에서, 히트싱크(201)의 열적 프로파일은 열이 유리리본의 각기 다른 영역들로부터 히트싱크(201)로 그러한 영역들의 유리 두께에 반비례하는 양으로 전달되는 것과 같다. 특정 실시예에서, 히트싱크(201)의 열적 프로파일은 유리리본부(121)의 더 두꺼운 영역으로부터 히트싱크(201)로 열이 전달되기 보다는 유리리본부의 더 얇은 영역으로부터 히트싱크(121)로 더 많은 열이 전달되는 것과 같다. 최종 결과는 히트싱크(201)가 유리리본부(121)로부터 열을 차별적으로 흡수함으로써 유리리본부(121)의 온도 프로파일 또는 두께 프로파일이 더 일정해진다.

유리리본(113)은 성형부재(101)의 웨지루트(107)에서 이동함에 따라, 수정된 온도 또는 두께 프로파일을 갖는 유리리본부(121)는 유리리본(113)과 함께 이동할 것이다. 새로운 유리리본부는 예전 유리리본부(121)를 대체할 것이다. 열은 예전 유리리본부(121)에 대해 상기에서 언급한 바와 같이 히트싱크(201)에 의해 새로운 유리리본부로부터 차별적으로 흡수될 수 있다. 이러한 공정은 유리리본(113)이 웨지루트(107)로부터 연속적으로 이동하기 때문에 히트싱크(201)에 인접하여 위치된 모든 새로운 유리리본부에 대해 반복될 수 있다. 특정 실시예에서, 하나의 센서 또는 다수의 센서들은 리본이 히트싱크의 열적 시계에 들어가기 전에 히트싱크 상의 유리리본의 두께를 모니터하기 위해 설치되며, 유리리본 너비 전체의 두께 분포 정보가 가열요소의 조절 시스템 및/또는 냉각액 튜브로 제공되어, 우선적으로 히트싱크의 온도분포를 조절함으로써, 유리리본이 히트싱크의 열적 시계를 통과할 때 유리리본의 온도 및/또는 두께를 효과적으로 조절한다.

형성된 열적 프로파일의 히트싱크(201)는 유리리본부(121)의 두께를 조절하기 위해 단독으로 사용될 수 있다. 대안적으로, 형성된 열적 프로파일을 갖는 히트싱크(201)는 유리리본부(121)의 두께를 조절하기 위해 튜브(120)로부터 냉각액 제트와 함께 사용된다. 상기 언급된 바와 같이, 냉각액 제트는 전체적인 속성의 영향일지라도 히트싱크(201)의 열적 프로파일의 형상에 영향을 주며, 반면 가열요소(207)는 열적 프로파일의 형상의 미세한 조절에 따른다. 튜브(120)는 미국 특허 제3,682,609호에 나타난 유체 도관 튜브와 유사하며 유량계(도시하지 않음)와 조절 밸브(도시하지 않음)를 통해 매니폴드(도시하지 않음)에 연결될 것이다. 튜브(120)에 의해 전달된 유체는 공기이다. 히트싱크(201)는 미국 특허 제3,682,609호의 중간벽의 위치에 사용될 것이다. 유리리본부(121)의 두께 조절을 달성하기 위해 히트싱크(201)의 열적 프로파일의 형성은 유리리본부(121)의 온도분포 또는 두께 프로파일에 대한 지식이 필요하다는 것에 주목해야 한다. 이것은 유리리본부(121)에 능동적 측정을 포함하거나 공정 셋업과 파라미터의 특정 설정을 사용하여 얻어진 이력 데이터에 기초한다.

히트싱크 어셈블리(201)는 유리리본부(121)의 너비를 커버하기에 충분한 너비를 갖는 단일 유닛이며, 유리리본부(121)의 너비는 유리리본(113)의 너비 W와 같거나 또는 서로 다르다. 대안적으로, 히트싱크(201)는 모듈러 구조를 가지며, 다수의 모듈은 원하는 폭의 히트싱크(201)를 형성하기 위해 서로 바로 옆에 배치될 수 있다. 대안적으로 다수의 모듈은 두께 조절을 필요로 하는 유리리본(113)의 일부에만 개별적으로 배치될 수 있다.

특정 실시예에서, 유리리본에 접하는 히트싱크 표면의 적어도 일부는 히트싱크의 온도가 히트싱크의 열적 시계 내의 유리리본 상응하는 영역보다 더 높은 온도를 갖도록 히트싱크의 온도가 조절되는 것이 가능하다. 이러한 실시예에서, 열은 히트싱크에서 유리리본으로 전달되고, 노출된 영역의 온도와 유리점도를 효과적으로 올림으로써, 유리리본이 드로우되는 동안 그 두께를 줄인다.

본 발명이 제한된 본 발명의 이점을 갖는 다수의 실시예를 참고하여 기술했지만, 당업자라면 상기 언급된 본 발명의 범위에서 벗어남없이 다른 실시예들이 변형될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한될 것이다.

101: 성형부재 103. 105: 수렴면
107: 웨지루트 109, 111: 용융유리 스트림
113: 유리리본 115: 냉각장치
121: 유리리본부 201: 히트싱크
207: 가열요소 209: 온도센서
300: 전도체 302: 절연체
400: 컨트롤러

Claims (28)

1. (A) 유리리본의 적어도 일부가 점착성 작용을 나타내는 제1 온도에 유리리본을 제공하는 단계;
   (B) 유리리본의 적어도 일부에 인접한 히트싱크를 제2 온도에 제공하는 단계;
   (C) 가열요소가 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 작동가능한 위치에 다수의 가열요소를 제공하는 단계; 및
   (D) 유리리본의 적어도 일부에서 히트싱크로 열을 전달하여 그 열의 적어도 일부를 히트싱크로 흡수시키는 단계를 포함하며,
   (E) 단계(D)에서 열이 히트싱크로 차별적으로 흡수되게 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 각각의 가열요소의 출력량을 선택적으로 조절하는 단계를 더 포함하는 유리시트 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   단계(C)에서, 상기 가열요소는 상기 히트싱크에 매립된 것을 특징으로 하는 유리시트 제조방법.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 더 많은 열이 유리리본의 적어도 일부의 더 두꺼운 영역보다 유리리본의 적어도 일부의 더 얇은 영역으로부터 전달되는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   단계(E)에서, 각각의 가열요소의 출력량이 선택적으로 조절됨으로써 더 많은 열이 유리리본의 적어도 일부의 더 차가운 영역보다 유리리본의 적어도 일부의 더 뜨거운 영역으로부터 전달되는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   (F) 단계(E)에서 각각의 가열요소의 출력량을 선택적으로 조절하기 위해 히트싱크의 열적 프로파일을 모니터링하고 상기 모니터링의 결과를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조방법.
7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   단계(D)에서, 상기 유리리본의 적어도 일부는 웨지루트의 인근에 있는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조방법.
8. 유리리본을 형성하며, 상기 유리리본을 형성하기 위해 용융유리의 개별 스트림이 합쳐지는 웨지루트를 갖는 웨지형부를 구비하는 성형부재;
   웨지루트의 인근에 위치되며 상기 유리리본의 적어도 일부분으로부터 열을 흡수할 수 있는 히트싱크; 및
   상기 히트싱크와 접하거나 인접하며 상기 히트싱크의 열적 프로파일을 형성하도록 작동가능한 다수의 가열요소를 포함하며,
   상기 유리리본이 상기 히트싱크의 열적 시계에 들어가기 전에 상기 유리리본의 두께 분포 정보를 수집하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 두께 분포 정보는 각각의 가열요소, 또는 냉각튜브, 또는 가열요소 및 냉각튜브의 출력을 선택적으로 조절하기 위한 컨트롤러에 공급되는 유리시트 제조장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 히트싱크는, 상기 히트싱크의 작동 온도에서 탄화규소의 적어도 1/3의 열전도성을 갖는 세라믹 재료를 포함하는 플레이트인 것을 특징으로 하는 유리시트 제조장치.
10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 히트싱크의 열적 프로파일을 모니터하기 위해 히트싱크에 결합된 다수의 온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    각각의 상기 온도센서의 출력에 기초하여 각각의 가열요소의 출력을 선택적으로 조절하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리시트 제조장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
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16. 삭제
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