KR102523494B1 - 유리 형성 장치들을 위한 멜터들 - Google Patents

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Abstract

실시예들에서, 유리 뱃치 물질들을 용융하기 위한 멜터는 인렛 월, 상기 인렛 월에 반대되어 위치하는 아웃렛 월, 및 상기 인렛 월로부터 상기 아울렛 월까지 연장되는 한 쌍의 측벽들을 포함할 수 있다. 상기 인렛 월, 상기 아웃렛 월, 및 상기 한 쌍의 측벽들은 바닥부(floor portion) 및 탑부(top)에 의해 에워싸이는 상기 멜터의 유리 용융 공간을 정의한다. 실시예들에서, 상기 인렛 월은 상기 바닥부 상에 지지되고 상기 유리 용융 공간을 대면하는 유리 접촉면을 포함하는 유리 접촉 월을 포함할 수 있다. 상기 인렛 월의 슈퍼 구조물은 상기 유리 접촉 월 상에 배치되고, 상기 유리 접촉 월의 적어도 일부분 및 상기 유리 용융 공간의 적어도 일부분 상에 위치하는 잭 아치(jack arch)를 포함한다. 상기 잭 아치의 내부면의 면과 상기 유리 접촉면의 면이 수평 방향으로 서로에 대하여 오프셋된다. 상기 바닥부로부터 상기 잭 아치의 하부측까지의 수직 거리가 상기 바닥부로부터 상기 탑부의 하부측까지의 수직 거리보다 더 작다.

Description

유리 형성 장치들을 위한 멜터들
본 출원은 2017년 6월 28일 출원된 미국 임시 출원 번호 제62/525,813호의 35 U.S.C. §119 하의 우선권의 이익을 청구하며, 이 문헌의 내용이 그 전체로서 인용되며 참조문헌으로 여기 병합된다.
본 명세서는 일반적으로 유리 제조 장치들에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 용융 유리를 형성하기 위하여 유리 뱃치 물질들을 용융하기 위한 멜터들 및 이를 포함하는 유리 제조 장치들에 관한 것이다.
광학 품질 유리 시트들은 일반적으로 LCD 디스플레이들, LED 디스플레이들, 및 동류물을 포함하는 다양한 광학 디스플레이 장치들에서 채용된다. 광학 품질 유리 시트들을 제조하기 위하여 다양한 제조 공정들이 사용될 수 있다. 이러한 제조 공정들은 일반적으로 세라믹 내화성 퍼니스들(예를 들어, 멜터들) 내에서 유리 뱃치 물질을 용융하는 단계와, 이후 포밍 바디로부터 용융 유리를 드로우함에 의해 용융 유리로부터 유리의 리본을 제조하는 단계와 연관된다. 개별적인 유리 시트들은 이후 유리의 리본으로부터 컷팅된다.
유리 리본의 제조에서 사용되는 성분들의 열화는 유리 리본들 내의 결함들을 도입할 수 있고, 이는 유리 리본들이 이들의 의도된 어플리케이션들을 위하여 적합하지 않게 만들 수 있다. 예를 들어, 장기간에 걸친 유리 제조 장치 내에서 고온들에 대한 유리 제조 장치의 성분들의 노출은 물질들의 파괴를 유발할 수 있고, 이러한 파괴는 유리 제조 공정들 내로 결함들을 도입할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제조 성분들과 용융 유리 사이의 직접적 접촉은 물질들의 부식을 유발할 수 있고, 이는 유리 제조 공정 내로 결함들을 또한 도입할 수 있다.
결함들을 함유하는 마감된 유리 시트들은 일반적으로 폐기되고, 그 결과로 제조 비용들이 증가하고 제조 효율들이 감소한다.
따라서, 이들로부터 제조되는 유리 리본들 내의 결함들의 발생이 감소되는 대안의 유리 제조 장치들 및/또는 멜터들과 같은 유리 제조 장치들의 성분들을 위한 요구가 존재한다.
여기에 설명된 태양들은 앞서 설명된 문제점들의 일부를 해결하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 유리 뱃치 물질들을 용융하기 위한 멜터는 인렛 월, 상기 인렛 월에 반대되어 위치하는 아웃렛 월, 및 상기 인렛 월로부터 상기 아웃렛 월까지 연장되는 한 쌍의 측벽들을 포함할 수 있다. 상기 인렛 월, 상기 아웃렛 월, 및 상기 한 쌍의 측벽들은 바닥부와 탑부에 의해 에워싸이는 상기 멜터의 유리 용융 공간을 정의한다. 상기 인렛 월은, 상기 바닥부 상에서 지지되고 상기 유리 용융 공간을 대면하는 유리 접촉면을 포함하는 유리 접촉 월을 포함할 수 있다. 슈퍼 구조물이 상기 유리 접촉 월 상에 위치할 수 있다. 상기 슈퍼 구조물은 상기 유리 접촉 월의 적어도 일부분 상에 및 상기 유리 용융 공간의 적어도 일부분 상에 위치하는 잭 아치를 포함할 수 있다. 상기 잭 아치의 내부면의 면과 상기 유리 접촉면의 면은 수평 방향으로 서로로부터 오프셋된다. 상기 바닥부로부터 상기 잭 아치의 하부측까지의 수직 거리가 상기 바닥부로부터 상기 탑부의 하부측까지의 수직 거리보다 더 작다.
다른 실시예에 따르면, 유리 뱃치 물질들을 용융하기 위한 멜터는 인렛 월, 상기 인렛 월에 반대되어 위치하는 아웃렛 월, 및 상기 인렛 월로부터 상기 아웃렛 월까지 연장되는 한 쌍의 측벽들을 포함할 수 있고, 상기 인렛 월, 상기 아웃렛 월, 및 상기 한 쌍의 측벽들은 바닥부와 탑부에 의해 에워싸이는 상기 멜터의 유리 용융 공간을 정의한다. 상기 인렛 월은, 상기 바닥부 상에서 지지되고 상기 유리 용융 공간을 대면하는 유리 접촉면을 포함하는 유리 접촉 월을 포함할 수 있다. 상기 인렛 월은 상기 유리 접촉 월 상에 위치하는 슈퍼 구조물을 더 포함할 수 있다. 상기 슈퍼 구조물은 상기 유리 접촉 월의 적어도 일부분 상에 및 상기 유리 용융 공간의 적어도 일부분 상에 위치하는 잭 아치를 포함할 수 있다. 상기 잭 아치의 내부면의 면과 상기 유리 접촉면의 면은 수평 방향으로 서로로부터 오프셋될 수 있다. 상기 바닥부로부터 상기 잭 아치의 하부측까지의 수직 거리가 상기 바닥부로부터 상기 탑부의 하부측까지의 수직 거리보다 더 작다. 추가적으로, 적어도 3개의 뱃치 인렛 포트들이 상기 인렛 월을 통해 연장될 수 있다. 멜터는 복수의 버너들을 더 포함할 수 있고, 상기 잭 아치의 상기 내부면에 바로 인접한 상기 버너들은 상기 잭 아치의 하부측보다 위에 위치한다.
본 개시의 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 해당 기술의 당업자들에게 즉각적으로 명백해지거나 첨부한 도면들뿐만 아니라 뒤따르는 상세한 설명, 청구항들을 포함하여 여기에서 설명되는 방법들을 실행함에 의해 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 뒤따르는 상세한 설명은 모두 다양한 실시예들을 설명하며, 청구된 기술적 사상의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하기 위하여 의도되는 것임이 이해되어야 할 것이다. 첨부하는 도면들은 더 나아간 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서의 일부분 내에서 병합되고 일부분을 구성한다. 도면들은 여기에 설명된 다양한 실시예들을 도시하며, 상세한 설명과 함께 청구된 기술적 사상의 원리들 및 동작을 설명하도록 역할을 한다.
도 1은 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 위한 멜터의 등측 후면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 위한 멜터의 등측 전면도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 멜터의 길이 방향으로의 길이의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 2 내지 도 4의 멜터의 인렛 월을 외골격 없이 개략적으로 도시한다.
도 6은 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 도 5의 인렛 월의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 인렛 월의 유리 접촉을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 내화성 블록들을 개략적으로 도시한다.
도 8은 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 인렛 월의 잭 아치를 지지하기 위한 브라켓을 개략적으로 도시한다.
도 9는 여기에 도시되고 설명되는 하나 이상의 실시예들에 따른 멜터의 인렛 월의 단면을 외골격과 함께 개략적으로 도시한다.
이들의 예시들이 첨부하는 도면들에 도시된 유리 제조 장치들을 위한 멜터들의 실시예들에 대하여 이제 상세한 설명이 이루어질 것이다. 가능하다면 언제나 도면들 전체에서 동일한 참조 부호들이 동일하거나 유사한 부분들을 가리키도록 사용될 것이다. 멜터의 일 실시예가 도 2 내지 도 4에서의 단면도로서 개략적으로 도시된다. 멜터는 일반적으로 인렛 월, 상기 인렛 월에 반대되게 위치하는 아웃렛 월, 및 상기 인렛 월로부터 상기 아웃렛 월까지 연장되는 한 쌍의 측벽들을 포함한다. 상기 인렛 월, 아웃렛 월, 및 한 쌍의 측벽들은 바닥부 및 탑부에 의해 에워싸이는 멜터의 유리 용융 공간을 정의한다. 인렛 월은 바닥부 상에 지지되고, 상기 유리 용융 공간을 대면하는 유리 접촉 면을 포함하는 유리 접촉 월을 포함할 수 있다. 슈퍼 구조물은 유리 접촉 월 상에 위치할 수 있다. 슈퍼 구조물은 유리 접촉 월의 적어도 일부분 상에 및 유리 용융 공간의 적어도 일부분 상에 위치하는 잭 아치를 포함할 수 있다. 잭 아치의 내부면의 면과 유리 접촉 면의 면은 수평 방향으로 서로로부터 오프셋된다. 바닥부로부터 잭 아치의 하부측까지의 수직 거리가 상기 바닥부로부터 탑부의 하부측까지의 수직 거리보다 작다. 멜터와 멜터의 다양한 성분들이 첨부한 도면을 구체적으로 참조하여 여기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
범위들은 여기에서 "약" 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정한 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시예들은 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함할 수 있다. 유사하게, 값들이 "약"의 선행어구 사용에 의해 근사치들로서 표현될 때, 특정한 값은 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 범위들의 각각의 종료점들이 다른 종료점과 연관되어, 그리고 다른 종료점과 독립적으로 모두 중요하다는 점이 더 이해될 것이다.
여기에서 사용된 방향 용어들-예를 들어, 위, 아래, 상부, 하부, 우측, 좌측, 전방, 후방, 상면, 바닥부-들은 그려진 대로의 도면들만을 참조로 이루어진 것이며 절대적 방향을 함축하는 것으로 의도되지 않는다.
다르게 강조하여 설명되지 않는 한, 여기 제시된 임의의 방법들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하거나 임의의 장치, 특정한 방향들이 요구되는 것으로 해석될 것이 전혀 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들에 의해 뒤따르는 순서를 한정하지 않는 경우 또는 단계들이 특정한 순서에 제한된다는 점이 청구항들 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우에, 또는 장치의 성분들의 특정한 순서 또는 방향이 제한되지 않는 경우에, 어느 측면에서나 임의의 순서 또는 방향이 추론되는 것이 전혀 의도되지 않는다. 이는 단계들의 배열, 구동 흐름, 성분들의 순서, 또는 성분들의 방향과 관련한 논리 문제들; 문법적 구성 또는 구두법으로부터 유도되는 일반적인 의미; 및 명세서 내에서 설명되는 실시예들의 수 또는 유형을 포함하여, 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현적인 기초를 유지한다.
또한 여기에서 사용되는 바와 같이 용어들 "일", "하나의", 또는 "상기"는 문맥이 다르게 명백하게 지시하지 않는 한 복수의 인용들을 포함한다. 따라서, 예를 들어 "일" 성분에 대한 인용은 문맥이 이와 다르게 명백하게 지시하지 않는 한 둘 또는 그 이상의 이러한 성분들을 갖는 태양들을 포함한다.
유리 시트들과 같은 유리 스탁 물질은 일반적으로 용융 유리를 형성하기 위하여 유리 뱃치 물질을 용융하는 단계와, 용융 유리를 유리 리본과 같은 최종 유리 제품으로 형성하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 유리 리본들을 형성하기 위한 예시적인 공정들은 플롯 유리 공정, 슬롯 드로우 공정 및 퓨전 다운드로우 공정을 포함한다.
예시의 방법으로서 도 1을 참조하면, 용융 유리로부터 유리 리본들을 형성하기 위한 예시적인 유리 제조 장치(100)가 개략적으로 도시되고, 여기에서 퓨전 드로우 장치가 용융 유리를 유리 리본으로 형성하기 위하여 사용된다. 유리 제조 장치(100)는 멜터(101), 청징 베셀(103), 혼합 베셀(104), 이송 베셀(108), 및 퓨전 드로우 머신(fusion draw machine, FDM)(120)을 포함한다. 유리 뱃치 물질이 뱃치 인렛 포트(102)를 통해 멜터(101) 내로 도입된다. 뱃치 물질은 용융 유리(106)를 형성하기 위하여 멜터 내에서 용융된다. 청징 베셀(103)은, 멜터(101)로부터 용융 유리(106)를 수취하고 여기에서 용해된 가스들 및/또는 버블들이 용융 유리(106)로부터 제거되는 고온 처리 영역을 포함한다. 청징 베셀(103)은 연결 튜브(105)에 의해 혼합 베셀(104)까지 유체 커플링된다. 즉, 청징 베셀(103)로부터 혼합 베셀(104)까지 흐르는 용융 유리가 연결 튜브(105)를 통해 흐른다. 혼합 베셀(104)로부터 이송 베셀(108)까지 흐르는 용융 유리가 연결 튜브(107)를 통해 흐르도록, 다시 혼합 베셀(104)은 연결 튜브(107)에 의해 이송 베셀(108)까지 유체 커플링된다.
이송 베셀(108)은 다운커머(109)를 통해 FDM(120) 내로 용융 유리(106)를 공급한다. FDM(120)은 내부에 인렛(110)과 포밍 베셀(111)이 위치하는 인클로저(122)를 포함한다. 도 1에 도시된 것과 같이, 다운커머(109)로부터 용융 유리(106)가 인렛(110) 내로 흐르고, 이는 포밍 베셀(111)까지 이른다. 포밍 베셀(111)은 홈통(113) 내로 흐르고 이후 범람하여 루트에서 함께 융합되기 전에 두 개의 수렴 측부들(114a, 114b) 아래로 흐르는 용융 유리(106)를 수취하는 개구부(112)를 포함하며, 연속적인 유리 리본(148)을 형성하도록 루트에서 두 개의 측부들이 하류 방향(121)으로 접촉되고 드로우되기 전에 만난다.
도 1이 퓨전 드로우 머신을 사용한 유리 리본 형성을 위한 유리 제조 장치(100)를 개략적으로 도시하는 한편, 한정 없이 플롯 유리 공정, 슬롯 드로우 공정 또는 동류물을 포함하는 다른 공정들이 유리 리본을 형성하기 위하여 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 유리 제조 장치(100)가 유리 리본을 형성하기 위하여 사용된 것으로 도시된 한편, 한정 없이 유리 튜브들 및 동류물을 포함하는 유리 시트들 이외의 유리 스탁 물질을 형성하기 위하여 유사한 유리 제조 장치들이 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
멜터(10)의 일부분들과 같은 유리 제조 장치(100)의 성분들의 열화는 이들로부터 제조되는 유리 리본 내에 결함들의 존재를 유발할 수 있다는 점이 발견되었다. 예를 들어, 용융 유리를 형성하기 위한 뱃치 물질은 위에서 설명되는 것과 같이 멜터의 인렛 월 내에서 뱃치 인렛 포트를 통해 멜터로 들어갈 수 있다. 이러한 뱃치 인렛 포트는 인렛 월의 유리 접촉부 상에(즉, 용융 유리와 직접 접촉하고 일반적으로 예를 들어 지르코니아 내화성 블록들과 같은 내화성 블록들로 형성되는 멜터의 일부분 위에) 위치할 수 있다. 고상, 과립 형태로 멜터 내에 도입되는 뱃치 물질은, 뱃치 물질이 용융되고 멜터 내에 이미 존재하는 용융 유리로 용해될 때까지 초기에는 용융 유리의 상부에 "부유할(float)" 수 있다. 뱃치 물질의 가열은, 용융 유리 위의 멜터의 상부에 위치한 버너들 또는 다른 가열 성분들로부터 뿐만 아니라, 용융 유리 내에서 침지된 전극들에 의해 달성될 수 있고, 열이 용융 유리로부터 뱃치 물질에 부여된다. 뱃치 물질이 보론 또는 보론의 화합물들과 같은 상대적으로 낮은 용융 온도를 갖는 구성 성분들을 함유할 때, 이러한 성분들은 인렛 월로부터 멀리 멜터의 아웃렛 월을 향해 흐르는 뱃치 물질보다 이전에, 뱃치 물질의 잔류물보다 더 빠르게 용융 유리 내로 용융되고 용해될 수 있다. 그 결과로, 인렛 월의 유리 접촉부에 인접한 용융 유리는, 인렛 월에 인접한 멜터 내로 뱃치 물질이 진입할 때 이러한 구성 성분들의 급격한 용해에 기인하여, 더 낮은 용융 온도들을 갖는 구성 성분들의 더 높은 조성을 가질 수 있다.
보론 또는 보론의 화합물들을 함유하는 뱃치 물질들에 대하여, 용융 유리 내에 용해된 보론은 인렛 월의 유리 접촉부의 내화성 물질 내로 스며들고, 내화성 물질의 그레인들이 느슨해지고 용융 유리 내로 이탈하는 것을 유발한다. 내화성 물질의 더 작은 그레인들은 용융 유리 내로 용해될 수 있다. 그러나, 내화성 물질의 더 큰 그레인들은 용융 유리 내로 용해되지 않을 수 있고, 최종적으로 용융 유리로부터 형성된 유리 리본 내의 결함들(즉, 내화성 결함들)이 될 수 있다. 유리 리본 내의 결함들을 유발하는 것에 더하여, 뱃치 물질로부터의 보론 또는 보론 화합물들과 유리 접촉부의 내화성 블록들 사이의 상호작용은 유리 접촉부가 열화되는 것을 유발하고, 이는 다시 멜터 및 유리 제조 장치의 가용 연한을 감소시킨다.
유리 리본 내의 이러한 유형들의 결함들의 발생은 멜터 및 유리 제조 장치를 통한 유리 흐름이 증가함에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 멜터를 통한 유리 흐름을 증가시키는 것은 인렛 월의 뱃치 인렛 포트를 통해 멜터로 들어가는 유리 뱃치 물질의 양의 증가를 필요로 한다. 그 결과, 뱃치 물질이 완전히 용융되고 용융 유리 내로 용해되기 전까지의 용융 유리 상의 뱃치 물질의 체류 시간이 또한 증가될 수 있다. 용융 유리의 표면 상에서 이러한 연장된 체류 시간 동안, 낮은 용융 온도들을 갖는 구성 성분들의 오버헤드 버너들 또는 다른 가열 성분들로의 노출은 낮은 용융 온도들을 갖는 구성 성분들(보론 또는 보론 화합물들과 같은)의 더 높은 조성이 인렛 월의 유리 접촉부에 인접한 용융 유리 내에 존재하도록 유발한다. 낮은 용융 온도들을 갖는 구성 성분들의 이러한 높은 농도는, 다시 용융 유리와 결과적인 유리 리본 내에서 내화성 결함들의 수를 증가시키고, 또한 인렛 월의 유리 접촉부의 내화성 블록들의 열화를 가속한다.
전술한 것에 더하여, 뱃치 물질 내의 내화성인, 트랩된 공기의 아웃개싱으로부터 유발되는 용융 유리 내의 버블들, 및/또는 뱃치 물질의 열화가 또한 인렛 월의 유리 접촉부의 내화성 블록의 열화를 악화시킬 수 있다는 점이 밝혀졌다. 구체적으로, 용해된 가스의 버블들은 멜터의 바닥부로부터 용융 유리의 표면까지 유리 접촉부의 표면을 따라 이동하는 경향이 있다는 점이 밝혀졌다. 버블들과 유리 접촉부의 내화성 블록 사이의 상호작용은 내화성 블록을 침식시킬 수 있고, 내화성 블록의 표면 내에 그루브들을 형성할 수 있으며, 이러한 공정은 "상향 드릴링(upward drilling)"으로 지칭될 수 있다. 이러한 공정은 유리 접촉부의 내화성 블록의 열화를 더욱 가속한다.
여기에서 설명된 유리 제조 장치들의 멜터들은 전술한 문제들 중 하나 이상을 완화시킨다. 추가적으로, 여기에서 설명된 멜터들은 또한 최종적인 유리 리본 내에 존재하는 결함들의 수를 증가시키지 않고 유리 제조 장치들을 통한 용융 유리의 증가된 스루풋을 제공할 수 있다.
이제 도 1 내지 도 4를 참조하면, 유리 제조 장치(100) 내에서의 사용을 위한 멜터(101)가 후면으로부터(도 2), 전면으로부터(도 3), 및 X-Y 단면에서(도 4) 개략적으로 도시된다. 멜터(101)는 외골격(130)과 베이스부(170)를 포함한다. 외골격(130)은 일반적으로 외골격 내부 볼륨(132)을 정의한다. 멜터(101)는 외골격 내부 볼륨(132) 내에서 베이스부(170) 상에 지지되는 탱크 어셈블리(200)를 포함한다. 실시예들에서, 탱크 어셈블리(200)는 베이스부(170) 상에 위치하고 외골격(130)으로부터 이격된다. 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)는, 이를 통해 유리 뱃치 물질이 용융을 위하여 탱크 어셈블리(200)의 내부로 도입될 수 있는 복수의 뱃치 인렛 포트들(102)을 포함하는 인렛 월(218)(도 2)을 포함한다. 탱크 어셈블리(200)는 또한 멜터(101)의 길이 방향으로(즉, 도면들에 도시된 +/- Y 방향 좌표축들) 인렛 월(218)에 반대되는 아웃렛 월(220)을 포함한다. 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)는 멜터(101)의 폭 방향으로(즉, 도 2 및 도 3에 도시된 +/- X 방향 좌표축들) 서로에 대하여 반대되는 한 쌍의 측벽들(241, 242)(측벽(241)은 도 2 및 도 3 각각에 도시되고, 측벽들(241, 242)은 도 4에 개략적으로 도시된 탱크 어셈블리의 단면에 도시된다)을 더 포함한다. 한 쌍의 측벽들(241, 242)은 인렛 월(218)과 아웃렛 월(220)을 연결한다. 여기에서 설명된 실시예들에서, 멜터(101)는 멜터(101)의 길이 방향으로 어레이된 복수의 버너들(402)을 포함한다. 실시예들에서, 버너들(402)은 탱크 어셈블리(200)의 측벽들(241, 242) 내에 또는 상에 위치할 수 있다. 여기에서 언급된 것과 같이, 버너들(402)은 뱃치 물질이 멜터(101)에 들어감에 따라 이들의 용융을 용이하게 하고, 또한 멜터(101) 내에서 용융 유리의 온도를 유지하는 것을 보조한다.
인렛 월(218), 아웃렛 월(220), 및 측벽들(241, 242)에 덧붙여, 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)는 인렛 월(218), 아웃렛 월(220), 및 측벽들(241, 242)을 연결하는 탑부(206)(또한 "크라운"으로 지칭되는) 및 바닥부(207)(도 4)를 더 포함한다. 인렛 월(218), 아웃렛 월(220), 측벽들(241, 242), 및 바닥부(207)는 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250)을 에워싼다. 여기에서 설명되는 실시예들에서, 인렛 월(218), 아웃렛 월(220), 측벽들(241, 242), 및 바닥부(207) 각각은 여기에서 더욱 상세하게 설명될 것과 같이 세라믹 내화물들로 형성되는 브릭들 및 블록들과 같은 내화성 물질들로 구성된다. 여기에서 사용된 바와 같은 용어 "내화성 물질들"은 최소한의 열화를 갖는 유리 제조(구체적으로 용융) 공정의 높은 온도들을 견디는 것이 가능한 물질들을 지칭한다. 멜터(101)를 구성하는 데 사용되는 내화성 물질들, 구체적으로 내화성 블록들은 일반적으로 알루미나, 지르코니아, 및 동류물과 같은 세라믹 물질들이나, 제한 없이 내화성 금속들 및 내화성 합금들을 포함하는 다른 내화성 물질들이 고려되고 가능하다는 점이 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 4를 계속 참조하면, 멜터(101)의 외골격(130)(도 1)은 예를 들어 압력 볼트들을 사용하여 탱크 어셈블리(200)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 압력 볼트들은 내화성 블록들의 확장 및 수축을 허용하는 스프링-로딩된 압력 볼트들일 수 있다. 실시예들에서, 압력 볼트들은 외골격(130)에 단단하게 부착된 지지 부재들 내에 위치한다. 대안적으로, 압력 볼트들은 외골격(130)의 일부분들에 부착될 수 있다(및 일부분들을 통해 연장될 수 있다).
이제 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 2 내지 도 4의 탱크 어셈블리(200)의 인렛 월(218)이 외골격 없이 개략적으로 도시된다. 인렛 월(218)은 일반적으로 유리 접촉부(204) 및 슈퍼 구조물(202)을 포함한다. 유리 접촉부(204)는 탱크 어셈블리(200)의 하측 부분이고, 여기에서 유리 뱃치 물질이 가열되고 용융 유리로 변화된다. 즉, 유리 접촉부(204)는 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250) 내에 배치되는 용융 유리와 접촉하게 되는 탱크 어셈블리(200)의 일부분이다. 슈퍼 구조물(202)은 유리 접촉부(204)(및 유리 접촉부(204)의 유리 접촉 월(260)) 상에 위치하고, 일부 실시예들에서 유리 접촉 월(260) 상에서 적어도 부분적으로 지지된다. 슈퍼 구조물(202)은 다시 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 탑부(206)를 지지한다. 실시예들에서, 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200) 내에서 용융될 유리 뱃치 물질을 수취하기 위한 뱃치 인렛 포트들(102)이 인렛 월(218)의 슈퍼 구조물(202) 내에 위치한다.
여기에서 설명되는 인렛 월(218)의 실시예들에서, 인렛 월(218)의 유리 접촉부(204)는 바닥부(207) 및 유리 접촉 월(260)을 포함한다. 유리 접촉 월(260) 및 바닥부(207)는 알루미나, 지르코니아, 또는 다른 적합한 세라믹 내화성 물질과 같은 내화성 물질로 형성되는 스택된 내화성 블록들(213)로 구성될 수 있다. 유리 접촉 월(260)의 내화성 블록들(213)은 바닥부(207) 상에서 지지된다. 실시예들에서, 유리 접촉 월(260)의 내화성 블록들(213)은 외골격에 부착된 압력 볼트들을 사용하여 서로와 접촉하도록 강제될 수 있다.
여기에서 설명된 실시예들에서, 유리 접촉 월(260)은 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250)을 대면하는 유리 접촉면(261)을 포함한다. 선택적으로, 유리 접촉 월(260)의 유리 접촉면(261)의 적어도 일부분이 유리 용융 공간(250)으로부터 멀리 떨어지도록 경사진다. 이러한 실시예들에서, 유리 접촉면(261)의 경사부의 경사각(α)은 수직에 대하여(즉, 도면들에서 도시된 +/- Z 방향 좌표축들에 평행한 방향에 대하여) 약 5도 내지 약 25도일 수 있다.
실시예들에서, 유리 접촉 월(260)은 도 6에 도시된 것과 같이 바닥부(207) 상에 지지되는 베이스부(262)와 베이스부(262) 상에 지지되는 상부(263)를 포함한다. 이러한 실시예들에서, 베이스부(262)의 유리 접촉면은 실질적으로 수직하고, 상부(263)의 유리 접촉면은 위에서 설명된 것과 같이, 경사각(α)으로 배향된다. 이러한 실시예들에서, 상부(263)는 베이스부(262)로부터 유리 접촉 월(260)의 탑부까지 테이퍼진다. 다른 실시예들(도시되지 않음)에서, 전체 유리 접촉면(261)이 수직에 대하여 경사각(α)으로 배향된다.
유리 접촉 월(260)의 유리 접촉면(261)의 적어도 일부분이 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250)으로부터 멀리 경사진 실시예들에서, 유리 접촉면(261)의 적어도 일부분의 경사각(α)이 유리 접촉 월(260)의 내화성 블록들(213)의 열화를 방지하는 것을 보조할 수 있다. 예시의 방법으로서 도 1, 6 및 7a를 참조하면, 유리 제조 장치(100)의 구동 동안에, 멜터(101)는 용융 유리(106)를 함유한다. 용융 유리(106)는 유리 접촉 면(260)이 용융 유리(106)의 표면 아래에 위치하도록 멜터(101) 내에서의 레벨에 위치한다. 즉, 유리 접촉 월(260)의 유리 접촉면(261)은 용융 유리(106) 내에 침지된다. 위에서 설명된 것과 같이 용융 유리(106) 내의 버블들(902)이 유리 접촉 월(260)의 유리 접촉면(261)을 따라 이동할 때, 침지된 유리 접촉면(261)의 경사각(α)은 도 7a에 도시된 것과 같이 유리 접촉면(261)으로부터 버블들(902)이 방출되고 수직하게 상향으로, 유리 접촉면(261)으로부터 멀리 이동하도록 유발한다. 이는 버블들(902)에 기인한 유리 접촉면(261)의 침식을 완화한다.
비교의 방법으로서, 도 7b는 유리 접촉면(261)이 수직하게 배향되는 유리 접촉 월(260)의 일부분을 도시한다. 유리 접촉 월(260)의 유리 접촉면(261)이 수직하게 배향될 때, 수직하게 상향으로 이동하는 버블들(902)이 유리 접촉면(261)과 접촉하여 잔류하고 잠재적으로 유리 접촉면(261)의 침식을 유발한다.
도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 인렛 월(218)의 슈퍼 구조물(202)은 내화성 블록들(270)을 통해 연장되는 적어도 하나의 뱃치 인렛 포트(102)를 포함하고, 일부 실시예들에서 복수의 뱃치 인렛 포트들을 포함할 수 있다. 위에서 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 뱃치 인렛 포트(102)는 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250) 내로 뱃치 물질의 도입을 용이하게 한다. 선택적으로, 인렛 월(218)은 적어도 2개의 뱃치 인렛 포트들, 예를 들어 도 5에 도시된 것과 같은 적어도 3개 이상의 뱃치 인렛 포트들(102)을 함유할 수 있다. 이러한 인렛 포트들(102)은 인렛 월(218)의 폭 방향으로 서로로부터 등간격으로 이격될 수 있다.
실시예들에서, 인렛 월(218) 내에 적어도 3개의 뱃치 인렛 포트들(102)과 같은 2개보다 많은 뱃치 인렛 포트들(102)을 통합하는 것은 유리 제조 장치(100)에 의해 형성되는 유리 리본 내의 내화성 결함들의 수를 증가시키지 않고 멜터(101)를 통한 용융 유리의 흐름을 증가시키는 것을 용이하게 한다. 구체적으로, 뱃치 인렛 포트들(102)의 증가된 수는 더 많은 양의 뱃치 물질이 멜터(101) 내로 투입되는 것을 허용한다. 증가된 수의 뱃치 인렛 포트들(102)은 또한 인렛 월(218)의 폭 방향으로 용융 유리의 표면을 가로질러 뱃치 물질을 더욱 균일하게 분배하는 것을 용이하게 한다. 뱃치 물질을 용융 유리의 표면을 가로질러 더욱 균일하게 분배함에 의해, 보론 및 보론 화합물들과 같은 낮은 용융 온도들을 갖는 구성 성분들의 농도가 용융 유리 내에서 더욱 균일하게 분배되고, 이에 의해 유리 접촉 월(260)의 내화성 블록들 내로의 보론의 침투를 감소시키거나 완화시키고, 유리 제조 장치(100)에 의해 형성되는 유리 리본 내의 결함들의 수를 감소시킨다.
도 5 및 도 6을 계속 참조하면, 인렛 월(218)의 슈퍼 구조물(202)은 잭 아치(280)를 더 포함한다. 잭 아치(280)는 알루미나, 지르코니아, 또는 다른 적합한 세라믹 내화성 물질과 같은 내화성 물질로 형성된 내화성 블록들로 구성된다. 도 5 및 도 6에 도시된 인렛 월(218)의 실시예들에서, 잭 아치(280)는 스큐 블록들(skew blocks)(281) 및 웨지 블록들(282)을 포함한다. 스큐 블록들(281)은 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 측벽들(241, 242) 상에 적어도 부분적으로 지지되고 아치의 측방향 부하가 외골격(130)으로 전달되도록 멜터의 외골격(130)에 의해 부분적으로 지지된다. 예를 들어, 실시예들에서, 스큐 블록들(281)은 여기에서 더욱 상세하게 설명될 것과 같이 외골격(130)에 부착된 서포트 브라켓(600)(도 8)의 일부분을 수취하기 위한 서포트 노치들(283)을 포함한다. 서포트 브라켓(600)은 멜터(101)의 외골격(130)에 잭 아치(280)를 결합시킨다.
도 5 및 도 6을 계속 참조하면, 잭 아치(280)가 인렛 월(218)의 폭 방향에 걸쳐 연장되도록 복수의 웨지 블록들(282)은 스큐 블록들(281) 사이에 위치한다. 웨지 블록들이 조립될 때 인접한 블록들의 메이팅면들이 서로의 수직 변위를 방지하도록 웨지 블록들(282)은 경사진 메이팅 면들을 구비하도록 형성된다. 예를 들어, 제1 웨지 블록은 +30˚의 각도를 갖는 경사진 메이팅면을 가질 수 있고, 인접한 웨지 블록은 -60˚의 각도를 갖는 경사진 메이팅면을 가질 수 있다. 메이팅면들이 서로와 접촉하도록 웨지 블록들(282)이 조립될 때, 웨지 블록들(282)의 중량(그리고 이에 따라 잭 아치(280)의 중량과 잭 아치(280)에 의해 지지되는 임의의 다른 하중)이 스큐 블록들(281)로 측방향으로(인렛 월(218)의 폭 방향으로) 전달되고, 다시 멜터(101)의 외골격(130)으로 전달된다.
이제 도 5 및 도 8을 참조하면, 서포트 브라켓(600)은 멜터(101)의 외골격(130)의 직립 부재(upright member)(134) 상에서 잭 아치(280)의 스큐 블록(281)을 지지하는 것으로 개략적으로 도시된다. 도 8은 직립 부재(134) 내에 위치하는 서포트 브라켓(600)의 수직 단면을 개략적으로 도시한다. 도 8에 단일 서포트 브라켓(600)이 개략적으로 도시되는 한편, 서포트 브라켓은 도 8에 도시된 좌표축들의 +/- X 방향으로 잭 아치(280)의 어느 하나의 단부에 위치할 수 있음이 이해되어야 한다. 서포트 브라켓들은 열적 사이클링 동안에 잭 아치(280)의 팽창 및 수축을 수용하도록 +/- X 방향으로(즉, 인렛 월의 폭 방향으로) 변위 가능하고 회복 가능하다.
여기에서 설명된 실시예들에서, 서포트 브라켓(600)은 일반적으로 L-브라켓부(602) 및 팽창-수축 슬리브(604)를 포함한다. L-브라켓부(602)가 스큐 블록(281) 및 잭 아치(280)의 중량의 적어도 일부분을 지지하도록, L-브라켓부(602)는 잭 아치(280)의 스큐 블록(281) 내에 형성된 서포트 노치(283)와 맞물린다. 서포트 브라켓(600)은 또한 수직 서포트 버팀대(strut)(606)가 도면에 도시된 좌표축들의 X-Z 면에서 L-브라켓부(602)에 대하여 회전 가능하도록, 하부 피벗 포인트(608)에서 핀-및-갈고리 연결(pin-and-clevis connection)을 통해 L-브라켓부(602)에 회전 가능하게 커플링된 수직 서포트 버팀대(606)를 포함한다. 수직 서포트 버팀대(606)가 도면에 도시된 좌표축들의 X-Z 면에서 직립 부재(134)에 대하여 회전 가능하도록 수직 서포트 버팀대(606)는 또한 상부 피벗 포인트(610)에서(즉, 상부 피벗 포인트(610)가 서포트 브라켓(600)의 L-브라켓부(602) 위에 위치한다) 핀-및-갈고리 연결을 통해 직립 부재(134)에 커플링된다. 실시예들에서, 수직 서포트 버팀대(606)는 나사형일 수 있고 상부 피벗 포인트(610)에 수직 서포트 버팀대(606)를 커플링하는 너트(612)를 포함한다. 너트(612)와 나사형 수직 서포트 버팀대(606)는 나사형 수직 서포트 버팀대(606) 상에서 너트(612)의 위치를 조절함에 의해 +/- Z 방향으로 L-브라켓부(602)의 고도(그리고 따라서 스큐 블록(281) 및 잭 아치(280)의 고도)를 조절하는 것을 용이하게 한다. 하부 및 상부 피벗 포인트들(608, 610)은 열적 사이클링 동안에 잭 아치의 팽창 및 수축에 기인하여 +/- X 방향으로 서포트 브라켓(600)의 L-브라켓부(602)의 변위를 수용한다.
도 8을 계속 참조하면, 서포트 브라켓(600)의 L-브라켓부(602)는 수직적 중간 피벗 포인트(614)에서 핀-및-갈고리 연결을 통해 팽창-수축 슬리브(604)에 회전 가능하게 커플링된다. 도 8에 도시된 실시예들에서, 수직적 중간 피벗 포인트(614)에서 핀-및-갈고리 연결의 갈고리부는 서포트 브라켓(600)의 L-브라켓부(602)의 고도 조절들을 수용하도록 +/- Z 방향으로 신장되는 슬롯(615)을 포함한다(즉, 수직적 중간 피벗 포인트(614)는 서포트 브라켓(600)의 L-브라켓부(602)의 수직적 조절을 용이하게 한다).
팽창-수축 슬리브(604)가 도면들에 도시된 좌표축들의 +/- X 방향으로 직립 부재(134)에 대하여 슬라이딩 가능하게 변위될 수 있도록 팽창-수축 슬리브(604)는 직립 부재(134) 내에 형성되는 어퍼쳐를 통해 연장된다. 팽창-수축 슬리브(604)는 팽창-수축 슬리브(604)를 통해 연장되는 스프링 볼트 어셈블리(616)를 포함한다. 스프링 볼트 어셈블리(616)는 수평적 중간 피벗 포인트(618)에서 핀-및-갈고리 연결을 통해 팽창-수축 슬리브(604)에 슬라이딩 가능하게 커플링된다. 도 8에 도시된 실시예들에서, 수평적 중간 피벗 포인트(618)에서 핀-및-갈고리 연결의 갈고리부는, 스큐 블록(281) 및 잭 아치(280)의 팽창 및 수축에 기인한 직립 부재(134) 및 스프링 볼트 어셈블리(616)에 대한 서포트 브라켓(600)의 팽창-수축 슬리브(604)의 변위를 수용하도록 +/- X 방향으로 신장된 슬롯(619)을 포함한다(즉, 수평적 중간 피벗 포인트(618)는 서포트 브라켓(600)의 팽창-수축 슬리브(604)의 수평적 변위를 용이하게 한다).
더욱 구체적으로, 직립 부재(134)는 팽창-수축 슬리브(604)에 대하여 기계적으로 접지될 수 있다. 수평적 중간 피벗 포인트(618)에서 핀-및-갈고리 연결의 핀부(621)는 스프링 볼트 어셈블리(616)를 직립 부재(134)에 부착하는 직립 부재(134) 내의 대응되는 어퍼쳐(도시되지 않음)를 통해 연장된다. 실시예들에서, 직립 부재 내의 어퍼쳐는 +/- X 방향 또는 +/- Z 방향 중 어느 하나로 스프링 볼트 어셈블리(616)의 병진을 방지하기 위한 사이즈를 가질 수 있다. 따라서 스프링 볼트 어셈블리(616)와 직립 부재(134) 사이의 연결은 스프링 볼트 어셈블리(616) 및 직립 부재(134) 모두에 대한 팽창-수축 슬리브(604)의 병진을 허용한다.
스프링 볼트 어셈블리(616)는 일반적으로 수평적 중간 피벗 포인트(618)에서 핀-및-갈고리 연결의 갈고리(622)에 맞물린 나사형 로드(620)를 포함한다. 나사형 로드(620)는 L-브라켓부(602)에 반대되는 팽창-수축 슬리브(604)의 단부(즉, L-브라켓부(602)에 대한 팽창-수축 슬리브(604)의 말단부)에 부착되는 엔드 플레이트(630)를 통해 연장된다. 스프링 볼트 어셈블리(616)는 또한 압축 스프링들, 스프링 워셔들, 또한 이들의 조합들과 같은 복수의 바이어스 성분들(624)을 포함한다. 바이어스 성분들(624)은 나사형 로드(620) 주위에 배치되고, 엔드 플레이트(630)와 나사형 로드(620)의 말단부 상에 위치한 워셔(625) 및 너트(626) 사이에 위치한다. 바이어스 성분들(624)은 잭 아치(280)를 향해 팽창-수축 슬리브(604)를 강제하는 팽창-수축 슬리브(604) 상에 힘을 발휘하고, 이에 의해 잭 아치(280) 상에 압축 힘을 부여하고 잭 아치(280)의 블록들(즉, 스큐 블록들(281) 및 웨지 블록들(282))을 제 위치에 유지한다. 너트(626)와 나사형 로드(620)의 조합은 나사형 로드(620) 상으로의 너트(626)의 위치 조절에 의해 +/- X 방향으로의 팽창-수축 슬리브(604) 및 L-브라켓부(602)의 수평 위치 조절(그리고 따라서 잭 아치(280)에 인가되는 압축 힘)을 용이하게 한다. 더욱이, 직립 부재(134)에 대하여 팽창-수축 슬리브(604)가 슬라이딩 가능하게 변위될 수 있으므로, 바이어스 성분들(624)과 결합하여 잭 아치의 블록들이 제 위치에 유지되기 위하여 잭 아치(280) 상에 일정한 압축 힘을 유지하는 한편, 멜터의 열적 사이클링 동안에 잭 아치(280)의 팽창 및 수축을 수용한다.
여기에서 설명된 실시예들에서, 적어도 뱃치 인렛 포트들(102)에 가장 가까운 버너들(402)(또는 가열 성분들)로부터 뱃치 인렛 포트들(102)을 통해 멜터(101) 내로 도입되는 뱃치 물질을 차폐하기 위하여 잭 아치(280)가 유리 용융 공간(250) 내에 배향되고 위치한다. 구체적으로, 바닥부(207)로부터 잭 아치(280)의 하부측(285)까지의 수직 거리(DJ)는 바닥부(207)로부터 탑부(206)의 하부측(286)까지의 수직 거리(DT)보다 더 작다. 도 6에 도시된 것과 같이, 잭 아치(280)는 또한 유리 접촉 월(260)의 적어도 일부분 및 유리 용융 공간(250)의 적어도 일부분 상에 위치한다. 추가적으로, 잭 아치(280)의 전면(284)의 면(294)과 유리 접촉면(261)의 면(267)은 수평 방향으로(즉, 도면들에서 도시된 좌표축들의 +/- Y 방향에 평행한 방향) 서로로부터 오프셋된다. 여기에서 사용된 바와 같이 잭 아치(280)의 전면(284)의 면(294)은 도 6에 도시된 것과 같이 + Y 방향으로 유리 용융 공간(250) 내로 가장 멀리 위치하는 잭 아치(280)의 일부분이 위치하는 X-Z 면을 가리킨다. 여기에서 설명되는 바와 같이 유리 접촉면(261)의 면(267)은 도 6에 도시된 것과 같이 +Y 방향으로 유리 용융 공간(250) 내로 가장 멀리 연장되는 유리 접촉면(261)의 일부분이 위치하는 X-Z 면을 가리킨다. 여기에서 설명되는 실시예들에서, X-Z 면(들)은 일반적으로 아웃렛 월(220)에 평행하고 측벽들(221, 222)에 수직한 수직 면들이다.
탑부(206)의 하부측(286)에 대한 잭 아치(280)의 하부측(285)까지의 감소된 수직 거리는, 유리 접촉부(204)의 유리 접촉면(261)에 대한 잭 아치(280)의 전면(285)의 오프셋된 위치와 결합하여, 유리 용융 공간(250) 내에서 복사성 열로부터 뱃치 인렛 포트들(102)을 통해 유리 용융 공간(250)으로 들어가는 유리 뱃치 물질을 적어도 부분적으로 차폐하는, 잭 아치(280) 아래의 리세스를 생성한다. 이러한 차폐 효과는 상대적으로 더 낮은 용융 온도들을 갖는 뱃치 물질의 구성 성분들이 용융하고 용융 유리 내로 용해되는 속도를 감소시키고, 이에 의해 뱃치 물질의 이러한 구성 성분들이 용융되고 용융 유리 내로 용해되기 전에 인렛 월(218)로부터 멀리 흐르도록 충분한 시간을 제공한다. 그 결과로, 유리 접촉면(261)에 인접한 용융 유리 내의 이러한 구성 성분들의 농도는 감소되고, 이는 다시 유리 접촉 월(2600)의 내화성 블록 내로의 이러한 구성 성분들의 침투를 감소시키고, 내화성 결함들이 용융 유리 내로 도입되는 것을 완화한다.
실시예들에서, 잭 아치(280)의 전면(284)의 면(294)과 유리 접촉면(261)의 면(267) 사이의 공간은 적어도 멜터(101)의 바닥부(207), 잭 아치(280)의 하부측(285), 잭 아치(280)의 전면(284)의 면(294) 및 유리 접촉면(261)의 면(267)에 의해 구속되는 뱃치 리시빙 볼륨(275)을 포함한다. 뱃치 리시빙 볼륨(275)은 일반적으로 유리 접촉면(261)에 대한 유리 용융 공간(250) 내의 최전방 위치를 정의하고, 여기에서 뱃치 물질이 용융 유리의 표면 상으로 도입되고 유리 용융 공간(250) 내에서 복사성 열로부터 차폐된다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 버너들(402)은 잭 아치(280)의 차폐 효과를 더욱 향상시키기 위하여 잭 아치(280)에 대하여 위치한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 유리 용융 공간(250)으로 들어가는 뱃치 물질이 이러한 버너들(402)에 의해 부여되는 직접적 열로부터 차폐되도록, 적어도 잭 아치(280)의 전면(284)에 바로 인접한 버너들(402)은 잭 아치(280)의 하부측(285) 위의 레벨에서 측벽 내에 위치한다.
도 2 내지 도 4를 다시 참조하면, 아웃렛 월(220) 및 측벽들(241, 242)은 잭 아치를 제외하면 인렛 월(218)과 유사한 구성을 가질 수 있다. 즉, 아웃렛 월(220) 및 측벽들(241, 242) 각각은 인렛 월(218)에 대하여 위에서 설명된 것과 같이, 내화성 물질의 블록들로 구성될 수 있고 각각 유리 접촉부 및 유리 접촉부 상의 슈퍼 구조물을 포함할 수 있다. 그러나 여기에서 설명되는 실시예들에서, 아웃렛 월(220) 및 측벽들(241, 242) 각각의 슈퍼 구조물은 도 4에 도시된 것과 같이 잭 아치가 없는 내화성 블록들의 경로들을 포함한다. 예를 들어, 도 4의 측벽(242)은 인렛 월(218)에 대하여 위에서 설명된 것과 같이 유리 접촉 월을 포함하는 유리 접촉부를 포함한다. 측벽(242)의 슈퍼 구조물은 내화성 블록들의 몇몇 경로들을 포함한다. 내화성 블록들은 도 4 및 도 5에 대하여 여기에서 설명된 것과 같이 유리 접촉 월 상에 또는 위에서 지지된다. 아웃렛 월(220) 및 측벽(241) 각각은 유사하게 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 탱크 어셈블리(200)의 탑부(206)는 유사하게 내화성 블록들로 구성된다. 탑부(206)를 형성하기 위하여 내화성 블록들은, 아치들 및/또는 천장들을 형성하기 위한 전통적 석조 기술들을 사용하여 멜터(101)의 탱크 어셈블리(200)의 유리 용융 공간(250)(도 4) 상으로 배럴 천장을 형성하기 위하여 스택된다.
위에서 설명되는 바와 같이, 탱크 어셈블리(200)는 유리 뱃치 물질을 가열하기 위하여 사용되고, 이에 의해 탱크 어셈블리의 유리 접촉부(204) 내에 용융 유리를 형성한다. 다양한 기술들이 탱크 어셈블리(200)를 가열하기 위하여 사용된다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4에 도시된 탱크 어셈블리(200)의 실시예에서, 탱크 어셈블리가 전기적으로 가열된다. 구체적으로, 탱크 어셈블리(200)는 측벽(241, 242) 및/또는 바닥부(207)의 내화성 블록들을 통해 연장되는 복수의 전극들(도시되지 않음)을 더 포함한다. 전극들은 탱크 어셈블리(200) 내에 함유되는 용융 유리 및/또는 유리 뱃치 물질에 전기 에너지를 전달한다. 전극들(214)의 다양한 구성들이 탱크 어셈블리(200)의 유리 접촉부(204)를 가열하기 위하여 사용될 수 있다. 더욱이, 위에서 언급된 바와 같이, 복수의 버너들(402)은 전극들(214)에 의해 제공되는 가열을 보충하도록 탱크 어셈블리(200)의 측벽(241, 242) 내에 위치할 수 있다.
여기에서 설명된 멜터(101)의 실시예들에서, 내화성 블록들은 외골격과 부착된 베이스부에 의해 지지되고 강화된다. 이제 예시의 방법으로서 도 9를 참조하면, 외골격(130)은 베이스부(170)에 견고하게 커플링되고, 일반적으로 복수의 직립 부재들(134), 복수의 크로스 부재들(138) 및 복수의 종방향 부재들(146)을 포함한다. 여기에서 설명된 실시예들에서, 복수의 직립 부재들, 복수의 크로스 부재들, 및 복수의 종방향 부재들은 외골격 내부 볼륨(132)을 에워싸는 외골격(130)을 형성하기 위하여 상호 연결된다. 복수의 직립 부재들(134)은 웰딩 및/또는 기계적 패스너들에 의해 베이스부(170)에 견고하게 부착되고 실질적으로 수직한 방향으로(즉, 도 9에 도시된 좌표축들의 +Z 방향으로) 베이스부(170)로부터 상향 연장된다. 복수의 종방향 부재들(146)은 종방향으로(즉, 도 9에 도시된 좌표축들의 +/- Y 방향으로) 연장되고 크로스 부재들(138)에 직립 부재들(134)을 커플링한다.
이제 도 2, 도 3 및 도 9를 참조하면, 탱크 어셈블리(200)가 외골격 내부 볼륨(132) 내에 위치하고 외골격(130)으로부터 이격되도록 탱크 어셈블리(200)가 베이스부(170) 상에 구성된다. 일단 탱크 어셈블리(200)가 구성되면, 탱크 어셈블리(200)를 외골격(130)에 커플링함에 의해 탱크 어셈블리가 강화된다. 실시예들에서, 탱크 어셈블리(200)를 외골격(130)에 커플링하는 것은 압력 볼트들(150)에 의해 달성될 수 있다.
여기에서 설명된 유리 형성 장치를 위한 멜터들이 멜터 내의 용융 유리 내로의 내화성 결함들의 도입을 완화할 수 있고, 이는 다시 유리 형성 장치를 사용하여 형성되는 유리 리본들 내의 내화성 결함들의 발생을 감소시킬 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 내화성 결함들의 감소는 멜터의 뱃치 물질의 최초 입장시에 뱃치 물질을 직접적인 가열로부터 차폐하는 것에 기인하며, 다수의 뱃치 인렛 포트들의 사용을 통해 용융 유리의 표면 상으로 뱃치 물질을 균일하게 분배함에 의해 더욱 향상될 수 있다. 다수의 뱃치 인렛 포트들의 사용은 또한 유리 제조 장치를 통한 유리 흐름을 증가시키는 추가적인 이점을 가지며, 이에 의해 생산량 및 효율성을 향상시킨다. 멜터 내로 뱃치 물질의 최초 입장시에 직접적 가열로부터 뱃치 물질을 차폐하는 것의 다른 결과는, 멜터의 유리 접촉부를 형성하는 내화성 블록들의 감소된 열화이고, 그 결과 멜터 및 유리 제조 장치의 가용 연한이 증가된다. 이러한 결과는 "상향 드릴링"에 기인한 유리 접촉 월의 열화를 완화시키는 경사면들을 갖는 유리 접촉면들을 갖는 유리 접촉 월들을 사용함에 의해 더욱 향상될 수 있다.
청구된 기술적 사상의 범위와 정신으로부터 벗어남이 없이 여기에 설명된 실시예들에 다양한 변형과 변용들이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서 본 개시는 이러한 변형들 및 변용들이 첨부된 청구항의 권리범위 및 그의 균등물의 범위 내에 속한다면 여기에서 설명된 다양한 실시예들의 변형들 및 변용들까지 커버하는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 유리 뱃치 물질들을 용융하기 위한 멜터(melter)로서,
    인렛 월(inlet wall), 상기 인렛 월에 반대되어 위치하는 아웃렛 월(outlet wall), 및 상기 인렛 월로부터 상기 아웃렛 월까지 연장되는 한 쌍의 측벽들을 포함하고,
    상기 인렛 월, 상기 아웃렛 월, 및 상기 한 쌍의 측벽들은 바닥부(floor portion) 및 탑부(top)에 의해 에워싸이는 상기 멜터의 유리 용융 공간을 정의하고,
    상기 인렛 월은,
    상기 바닥부 상에 지지되고, 상기 유리 용융 공간을 대면하는 유리 접촉면을 포함하고 상기 바닥부로부터 멀어지며 수직하게 연장되는 유리 접촉 월;
    상기 유리 접촉 월의 적어도 일부분 및 상기 유리 용융 공간의 적어도 일부분 상에 위치하는 잭 아치(jack arch)로서, 상기 유리 용융 공간을 대면하고 상기 탑부로부터 멀어지며 상기 바닥부를 향해 수직하게 연장되는 전면(front face)과, 상기 전면에 반대되어 위치하는 후면과, 상기 전면으로부터 상기 후면까지 수평하게 연장되는 하부측(underside)을 포함하는, 잭 아치를 포함하고,
    상기 잭 아치의 상기 전면의 면과 상기 유리 접촉면의 면이 수평 방향으로 서로로부터 오프셋되고,
    상기 바닥부로부터 상기 잭 아치의 상기 하부측까지의 수직 거리가 상기 바닥부로부터 상기 탑부의 하부측까지의 수직 거리보다 더 작은 것을 특징으로 하는 멜터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잭 아치의 상기 전면의 상기 면과 상기 유리 접촉면의 상기 면 사이의 공간은, 적어도 상기 멜터의 상기 바닥부, 상기 잭 아치의 상기 하부측, 상기 잭 아치의 상기 전면의 상기 면, 및 상기 유리 접촉면의 상기 면에 의해 구속되는 뱃치 리시빙 볼륨(batch receiving volume)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멜터.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 버너들(burners)을 더 포함하고,
    상기 잭 아치의 상기 전면에 바로 인접한 상기 버너들은 상기 잭 아치의 상기 하부측 위의 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 멜터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유리 접촉면의 적어도 일부분은 상기 바닥부에 대한 수직선에 대하여 상기 멜터의 상기 유리 용융 공간으로부터 멀어지도록 경사진(inclined away) 것을 특징으로 하는 멜터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유리 접촉 월은 베이스부와 상부를 포함하고, 상기 상부는 상기 베이스부로부터 상기 유리 접촉 월의 탑부까지 테이퍼지는(tapers) 것을 특징으로 하는 멜터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 접촉 월은 지르코니아 내화성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 멜터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인렛 월은 상기 인렛 월을 통해 연장되는 적어도 3개의 뱃치 인렛 포트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 멜터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 뱃치 인렛 포트들은 상기 인렛 월의 폭 방향으로 서로로부터 등간격으로(equidistantly) 이격된 것을 특징으로 하는 멜터.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 유리 접촉 면의 상기 적어도 일부분은 상기 바닥부에 대한 수직선에 대하여 5도 내지 25도의 경사각으로 경사진 것을 특징으로 하는 멜터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 잭 아치는 상기 멜터의 외골격에 부착된 브라켓들에 의해 지지되고,
    상기 브라켓들은 상기 잭 아치의 팽창과 수축을 수용하기 위하여 상기 인렛 월의 폭 방향으로 변위 가능하고(displaceable) 회복 가능한 것을 특징으로 하는 멜터.
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