KR20170135933A - 용융된 유리 재료를 냉각시키는 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20170135933A
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Abstract

용융된 재료를 가공하는 방법은 용융된 재료를 유리 제조 장치의 제1 스테이션(131)으로부터 제2 스테이션(133)으로 도관(137)의 내부를 통해 유동시키는 단계 (Ⅰ) 그리고 냉각 유체를 도관의 외부를 따라 진행시킴으로써 도관의 내부 내의 용융된 재료를 냉각시키는 단계 (Ⅱ)를 포함한다. 상기 방법은 냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 유도하는 단계 (Ⅲ)를 추가로 포함한다. 추가적인 예에서, 유리 제조 장치는 제1 스테이션, 제2 스테이션, 및 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 이동하는 용융된 재료를 위한 이동 경로를 제공하도록 구성되는 도관(137)을 포함한다. 유리 제조 장치는 냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 유도하도록 구성되는 적어도 하나의 배플(323)을 추가로 포함한다.

Description

용융된 유리 재료를 냉각시키는 장치 및 방법
본원은 내용이 신뢰될 수 있고, 본 명세서에 전체적으로 참조로 포함되는, 2015년 4월 13일자로 출원된 미국 출원 제14/684,924호의 35 U.S.C. § 120 하에서의 우선권의 이익을 주장한다.
본 개시내용은 일반적으로 용융된 재료를 가공하는 장치 및 방법에 그리고, 더 구체적으로, 도관의 내부를 통해 유동하는 용융된 재료를 가공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
용융된 재료로부터 유리 리본을 제조하는 것이 알려져 있다. 전형적으로, 용융된 재료는 연속적으로 배열되는 여러 개의 스테이션을 포함하는 유리 제조 장치에 의해 가공된다. 일부 예에서, 한 쌍의 스테이션이 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 이동하는 용융된 재료를 위한 이동 경로를 제공하는 도관과 결합된다.
다음에는 본 개시내용의 간략화된 요약을 제시하고 그에 따라 상세한 설명에 설명되는 일부의 예시적인 양태의 기본적인 이해를 제공한다.
제1 양태에 따르면, 용융된 재료를 가공하는 방법은 용융된 재료를 유리 제조 장치의 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 도관의 내부를 통해 유동시키는 단계 (Ⅰ)를 포함한다. 상기 방법은 냉각 유체를 도관의 외부를 따라 진행시킴으로써 도관의 내부 내의 용융된 재료를 냉각시키는 단계 (Ⅱ)를 추가로 포함한다. 상기 방법은 냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면을 향해 유도하는 단계 (Ⅲ)를 추가로 포함한다.
제1 양태의 일 예에서, 적어도 하나의 배플(baffle)이 단계 (Ⅲ) 중에 냉각 유체의 이동 경로를 유도한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 제1 배플을 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로의 제1 부분을 제1 배플에 의해 도관의 제1 측방 측면 부분으로부터 수직 평면을 향해 유도하는 단계를 포함한다. 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 제2 배플을 추가로 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로의 제2 부분을 제2 배플에 의해 도관의 제2 측방 측면 부분으로부터 수직 평면을 향해 유도하는 단계를 추가로 포함한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관의 내부를 통해 유동하는 용융된 재료의 이동 경로에 대해 각도를 이루어 연장하는 편향 패널을 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로를 배플의 편향 패널에 의해 유도하는 단계를 포함한다. 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관의 상부 부분 위로 적어도 부분적으로 연장하는 슈라우드(shroud)를 추가로 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 편향 패널에 의해 유도되도록 냉각 유체의 이동 경로를 슈라우드에 의해 경로설정하는 단계를 포함한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로를 도관의 상부 부분 위로 추가로 유도한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 수직 평면은 도관을 이등분한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 냉각 유체는 제2 스테이션으로부터 제1 스테이션을 향하는 방향으로 이동한다.
제1 양태의 또 다른 예에서, 냉각 유체에는 산소가 거의 없을 수 있다. 일 예에서, 냉각 유체는 질소를 포함한다.
제1 양태는 단독으로 또는 위에 논의된 제1 양태의 예 중 하나 또는 임의의 조합과 조합하여 제공될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 유리 제조 장치는 제1 스테이션, 제2 스테이션, 및 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 이동하는 용융된 재료를 위한 이동 경로를 제공하도록 구성되는 도관을 포함한다. 유리 제조 장치는 냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면을 향해 유도하도록 구성되는 적어도 하나의 배플을 추가로 포함한다.
제2 양태의 일 예에서, 제1 스테이션은 혼합 챔버를 포함한다.
제2 양태의 또 다른 예에서, 제2 스테이션은 전달 용기를 포함한다.
제2 양태의 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 각도를 이루어 연장하는 편향 패널을 포함한다. 일 예에서, 편향 패널의 외부 단부가 용융된 재료를 위한 이동 경로 외부측 측방에 위치될 수 있다. 또 다른 예에서, 편향 패널은 수직 평면을 향하는 오목 내부 표면을 포함한다.
제2 양태의 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관의 상부 부분 위로 적어도 부분적으로 연장하는 슈라우드를 포함한다. 일 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관의 이동 경로에 대해 각도를 이루어 슈라우드로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 편향 패널을 추가로 포함한다.
제2 양태의 또 다른 예에서, 적어도 하나의 배플은 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제1 각도로 연장하는 제1 편향 패널을 포함하는 제1 배플 그리고 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제2 각도로 연장하는 제2 편향 패널을 포함하는 제2 배플을 포함하고, 제1 편향 패널 및 제2 편향 패널은 서로를 향해 수렴한다.
제2 양태는 단독으로 또는 위에 논의된 제2 양태의 예 중 하나 또는 임의의 조합과 조합하여 제공될 수 있다.
위의 대체적인 설명 및 하기의 상세한 설명 둘 모두는 본 개시내용의 실시예를 제시하고, 실시예의 성격 및 특성을 그것들이 설명 및 청구되는 바와 같이 이해하기 위한 개요 또는 골격을 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 실시예의 추가의 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서 내에 포함되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본 개시내용의 다양한 실시예를 도시하고, 그 설명과 함께 그 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
본 개시내용의 이들 및 다른 특징, 양태 그리고 이점은 하기의 상세한 설명이 첨부 도면을 참조하여 읽혀질 때에 더 양호하게 이해된다.
도 1은 예시적인 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따른 유리 제조 장치의 단면 사시도를 도시한다.
도 3은 도관을 통해 수직 평면을 향해 유도되는 냉각 유체의 이동 경로를 도시하는 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 냉각 유체의 이동 경로를 유도하도록 구성되는 예시적인 배플을 도시한다.
장치 및 방법은 본 개시내용의 예시적인 실시예가 이제부터 도시된 첨부 도면을 참조하여 이후에서 더 충분히 설명될 것이다. 가능하면, 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부분을 나타내는 데 사용된다. 그러나, 청구범위는 많은 상이한 형태로 실시될 수 있고, 본 명세서에 기재된 실시예로 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
본 개시내용의 장치 및 방법에 의해 제조되는 유리 시트는 통상적으로 예를 들어 디스플레이 적용분야, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD), 전기이동 디스플레이(EPD), 유기 발광 다이오드 디스플레이(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등에 사용된다. 일부 예에서, 유리 시트는 유리 제조 장치에 의해 제조되는 유리 리본으로부터 분리될 수 있다.
일부 실시예에서, 유리 제조 장치는 본 기술분야에서 대체로 알려져 있는 바와 같이 슬롯 드로잉 장치, 플로트 배스 장치, 다운-드로잉 장치, 업-드로잉 장치, 프레스-롤링 장치 또는 다른 유리 제조 장치를 포함할 수 있다. 예로서, 도 1은 다량의 용융된 재료를 가공하여 유리 리본(103)을 용융 드로잉하고 후속적으로 유리 시트(104)로 가공하는 유리 제조 장치(101)를 개략적으로 도시한다. 유리 제조 장치(101)는 도 1에 도시된 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 제조 장치(101)(예컨대, 도시된 용융 다운-드로잉 장치)는 하나 또는 임의의 복수의 도시된 스테이션(예컨대, 용융 용기(105), 정제 용기(127), 혼합 챔버(131), 전달 용기(133) 및 성형 용기(143)) 및/또는 스테이션과 관련되는 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 제조 장치(101)는 연속적으로 배열되는 모든 도시된 스테이션을 포함할 수 있고, 여기서 용융된 재료가 스테이션을 통해 순차적으로 이동하고 그에 따라 용융된 재료(121)로부터 유리 리본(103)을 제조할 수 있다.
용융 용기(105)는 저장 빈(bin)(109)으로부터 배치(batch) 재료(107)를 수용하도록 구성될 수 있다. 배치 재료(107)는 모터(113)에 의해 작동되는 배치 전달 디바이스(111)에 의해 유입되고 그에 따라 화살표 117에 의해 지시된 바와 같이, 요구량의 배치 재료(107)를 용융 용기(105) 내로 유입시킬 수 있다. 용융 용기(105)는 이어서 배치 재료(107)를 용융된 재료(121)로 용융시킬 수 있다.
용융 드로잉 장치(101)는 용융 용기(105)로부터 하류에 위치되어 제1 도관(129)을 거쳐 용융 용기(105)에 결합될 수 있는 정제 용기(127)를 또한 포함할 수 있다. 일부 예에서, 용융된 재료(121)는 제1 도관(129)을 거쳐 용융 용기(105)로부터 정제 용기(127)로 중력 급송될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융된 재료(121)가 용융 용기(105)로부터 정제 용기(127)로 제1 도관(129)의 내부를 통해 진행하게 할 수 있다. 정제 용기(127) 내에서, 기포가 다양한 기술에 의해 용융된 재료(121)로부터 제거될 수 있다.
용융 드로잉 장치는 정제 용기(127)로부터 하류에 위치될 수 있는 혼합 챔버(131)를 추가로 포함할 수 있다. 혼합 챔버(131)는 균질한 용융된 재료 조성을 제공하고 그에 의해 정제 용기로부터 배출되는 정제된 용융된 재료 내에 존재할 수 있었던 불균질한 코드(cord)를 감소시키거나 없애는 데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 정제 용기(127)는 제2 도관(135)을 거쳐 혼합 챔버(131)에 결합될 수 있다. 일부 예에서, 용융된 재료(121)는 제2 도관(135)을 거쳐 정제 용기(127)로부터 혼합 챔버(131)로 중력 급송될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융된 재료(121)가 정제 용기(127)로부터 혼합 챔버(131)로 제2 도관(135)의 내부를 통해 진행하게 할 수 있다.
용융 드로잉 장치는 혼합 챔버(131)로부터 하류에 위치될 수 있는 전달 용기(133)를 추가로 포함할 수 있다. 전달 용기(133)는 성형 디바이스 내로 급송될 용융된 재료(121)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 전달 용기(133)는 어큐뮬레이터 및/또는 유동 제어기로서 작용하여 성형 용기(143)로의 용융된 재료(121)의 일관된 유동을 조정 및 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 챔버(131)는 제3 도관(137)을 거쳐 전달 용기(133)에 결합될 수 있다. 일부 예에서, 용융된 재료(121)는 제3 도관(137)을 거쳐 혼합 챔버(131)로부터 전달 용기(133)로 중력 급송될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융된 재료(121)가 혼합 챔버(131)로부터 전달 용기(133)로 제3 도관(137)의 내부를 통해 진행하게 할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 다운커머(downcomer)(139)가 용융된 재료(121)를 전달 용기(133)로부터 용융 드로잉 기계(140)의 성형 용기(143)의 입구(141)로 전달하도록 위치될 수 있다. 아래에 더 충분히 논의되는 바와 같이, 용융 드로잉 기계(140)는 용융된 재료(121)를 유리 리본(103)으로 드로잉하도록 구성될 수 있다.
유리 제조 장치(101)의 도관(예컨대, 제1 도관(129), 제2 도관(135), 및 제3 도관(137))은 광범위한 형상을 포함하는 내부 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융된 재료에 제공되는 이동 경로에 직각으로 취해지는 내부 표면의 단면 프로파일 형상은 원형 형상 또는 비-원형 형상(예컨대, 직사각형 형상, 타원형 형상 또는 다른 형상 구성)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 동일 또는 기하학적으로 유사한 단면 프로파일 형상이 도관의 길이를 따라 존재할 수 있다. 다른 예에서, 기하학적으로 상이한 단면 프로파일 형상이 도관의 길이를 따라 존재할 수 있다. 비-원형인 단면 프로파일 형상을 갖는 도관을 제공하는 것은 더 큰 표면적을 도관에 제공함으로써 도관 내의 용융된 유리로부터 열을 전달하는 효율을 증가시킬 수 있다.
용융 용기(105) 및 성형 용기(143)는 전형적으로 내화 재료, 예를 들어 내화(예컨대, 세라믹) 벽돌로부터 제조된다. 유리 제조 장치(101)는 전형적으로 백금 또는 백금-함유 금속 예를 들어 백금-로듐, 백금-이리듐 및 그 조합을 포함할 수 있지만 그러한 내화 금속 예를 들어 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈, 티타늄, 텅스텐, 루테늄, 오스뮴, 지르코늄, 및 그 합금 및/또는 지르코늄 이산화물을 또한 포함할 수 있는 재료로부터 제조되는 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 백금-함유 구성요소는 제1 도관(129), 정제 용기(127), 제2 도관(135), 혼합 챔버(131), 제3 도관(137), 전달 용기(133), 다운커머(139) 및 입구(141) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따른 유리 제조 장치(101)의 단면 사시도이다. 도시된 바와 같이, 성형 용기(143)는 성형 웨지(201)를 포함하고, 성형 웨지(201)는 성형 웨지(201)의 대향 단부들 사이에서 연장하는 한 쌍의 하향 경사형 성형 표면 부분(203, 205)을 포함한다. 한 쌍의 하향 경사형 성형 표면 부분(203, 205)은 드로잉 방향(207)을 따라 수렴하여 루트(root)(209)를 형성한다. 드로잉 평면(211)이 루트(209)를 통해 연장하고, 여기서 유리 리본(103)이 드로잉 평면(211)을 따라 드로잉 방향(207)으로 드로잉될 수 있다. 도시된 바와 같이, 드로잉 평면(211)은 루트(209)를 이등분할 수 있지만, 드로잉 평면(211)은 루트(209)에 대해 다른 배향으로 연장할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 예에서, 용융된 재료(121)는 성형 용기(143)의 트로프(200) 내로 유동할 수 있다. 용융된 재료(121)는 이어서 대응하는 위어(weir)(202a, 202b) 위에서 그리고 대응하는 위어(202a, 202b)의 외부 표면(204a, 204b) 위에서 하향으로 동시에 유동한다. 용융된 재료의 각각의 스트림이 이어서 하향 경사형 성형 표면 부분(203, 205)을 따라 성형 용기(143)의 루트(209)로 유동하고, 여기서 유동이 수렴하여 유리 리본(103)으로 합류한다. 유리 리본(103)은 이어서 루트(209)로부터 분리되어 드로잉 평면(211) 내에서 드로잉 방향(207)을 따라 드로잉될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유리 리본(103)은 루트(209)로부터 제1 주요 표면(213) 및 제2 주요 표면(215)을 갖도록 드로잉될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 주요 표면(213) 및 제2 주요 표면(215)은 대향 방향들을 향하고, 이때에 두께(217)가 제1 주요 표면(213)과 제2 주요 표면(215) 사이에 한정된다. 본 개시내용의 양태는 많은 대안적인 두께(예컨대, 1 mm 초과 또는 50 μm 미만의 두께를 포함함, 그 사이의 모든 범위 및 하위-범위를 포함함)를 생성하는 데 유리할 수 있지만, 일부 예에서, 두께(217), 예를 들어 유리 리본(103)의 중심 부분에서의 두께는 약 1 mm 이하, 예를 들어 약 50 μm 내지 약 750 μm, 예를 들어 약 100 μm 내지 약 700 μm, 예를 들어 약 200 μm 내지 약 600 μm, 예를 들어 약 300 μm 내지 약 500 μm일 수 있다.
일 예에서, 루트(209)로부터 분리되어 드로잉되는 유리 리본(103)은 유리 분리 장치(145)에 의해 개별 유리 시트(104)로 분리될 수 있다. 대안적으로, 도시되지 않지만, 유리 리본은 추가의 가공 스테이션을 통과될 수 있고 및/또는 개별 유리 시트(104)로 바로 분리되는 대신 유리 리본의 롤로서 저장될 수 있다.
일부 예에서, 유리 제조 장치(101)의 인접 스테이션(예컨대, 용융 용기(105), 정제 용기(127), 혼합 챔버(131), 전달 용기(133) 및 성형 용기(143))들 사이의 도관(예컨대, 제1 도관(129), 제2 도관(135), 제3 도관(137) 등) 중 하나 이상 내에서 이동하는 용융된 재료를 냉각시키려는 요구가 있을 수 있다. 냉각의 논의가 유리 제조 장치(101)의 제1 스테이션(예컨대, 혼합 챔버(131))과 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133)) 사이에서 연장하는 제3 도관(137)에 대해 설명될 것이다. 도시되지 않지만, 본 개시내용의 개념은 다른 도시된 도관(예컨대, 제1 도관(129), 제2 도관(135)) 중 임의의 것 또는 다른 예시적인 유리 제조 장치의 어떤 다른 도관에 적용될 수 있다. 더욱이, 도시된 스테이션은 하나의 예시적인 구성일 뿐이고, 여기서 스테이션이 연속적으로 배열되고, 이때에 정제 용기(127)는 용융 용기(105)로부터 하류에 위치되고, 혼합 챔버(131)는 정제 용기(127)로부터 하류에 위치되고, 전달 용기(133)는 혼합 챔버(131)로부터 하류에 위치되고, 성형 용기(143)는 전달 용기(133)로부터 하류에 위치된다. 일부 예에서, 더 많은 또는 더 적은 스테이션이 제공될 수 있고 및/또는 스테이션은 상이한 순서로 배열될 수 있고, 여기서 본 개시내용의 개념이 일련의 스테이션 내의 스테이션들 사이에서 이동하는 용융된 재료를 위한 이동 경로를 제공하는 도관 내에서 용융된 유리를 냉각시키는 데 적용될 수 있다.
예로서, 도 3으로 전환하면, 유리 제조 장치(101)는 도시된 혼합 챔버(131)를 포함할 수 있는 제1 스테이션을 포함한다. 유리 제조 장치(101)는 도시된 전달 용기(133)를 포함할 수 있는 제2 스테이션을 추가로 포함할 수 있다. 유리 제조 장치는 제3 도관(137)을 추가로 포함한다. 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제3 도관(137)은 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로의 방향(315)으로 이동하는 용융된 재료(121)를 위한 이동 경로(301)를 제공하도록 구성될 수 있다.
용융된 재료(121)의 온도를 혼합 챔버(131) 내의 상대적으로 높은 온도로부터 전달 용기(133) 내의 상대적으로 낮은 온도까지 하강시키려는 요구가 있을 수 있다. 용융된 재료(121)의 온도를 하강시키는 것은 원하는 용융된 재료 성질(예컨대, 점도)을 제공하여 용융된 재료(121)를 용융 드로잉 기계(140)에 의해 유리 리본(103)으로 가공하는 데 바람직할 수 있다.
일 예에서, 가스와 같은, 냉각 유체(303)가 도관(137)의 외부(305)를 따라 진행되어 도관(137) 내의 용융된 재료의 증가된 냉각 속도를 성취할 수 있다. 실제로, 상대적으로 저온의 유체가 도관(137)을 따라 진행하여 대류 열전달을 제공하고, 그에 의해 도관(137)으로부터 열을 제거하고 결국 도관(137)의 내부 내의 용융된 재료(121)의 온도를 하강시킨다. 도관(137)은 이동 경로(301)를 한정하는 도관의 내부를 한정하는 내화 금속(예컨대, 백금 또는 백금-함유 금속)으로부터 제조되는 코어(307)를 포함할 수 있다. 도관(137)은 코어(307)에 추가하여 커버링, 코팅, 또는 지지 구조체와 같은 다른 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분적으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 도관은 도관(137)의 코어(307)의 지지를 가능케 하는 지지 구조체(306)를 포함할 수 있다. 냉각 유체(303)는 도관(137)의 코어(307), 지지 구조체(306), 또는 다른 특징부의 외부와 같은 도관(137)의 외부(305)를 따라 진행될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도관(137)은 임의적으로 폐쇄 영역(309) 내에 위치될 수 있다. 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 제1 스테이션(예컨대, 혼합 챔버(131)) 및 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133))이 또한 폐쇄 영역(309) 내에 위치될 수 있다. 도관(137), 제1 스테이션 및 제2 스테이션을 폐쇄 영역(309) 내에 위치시키는 것은 통제된 양의 유체가 폐쇄 영역(309)의 상류 부분(311)으로부터 폐쇄 영역(309)의 하류 부분(313)으로 이동 경로를 따라 이동하도록 안내하는 것을 도울 수 있다. 더욱이, 폐쇄 영역(309)은 도관(137), 제1 스테이션 및 제2 스테이션을 산소가 거의 없을 수 있는 분위기 내에 위치시키도록 설계될 수 있다. 이와 같이, 유리 제조 장치(101)의 부분의 산화가 최소화, 예컨대 방지되어 유리 제조 장치(101)에 의해 가공될 용융된 재료를 오염시키는 것을 피할 수 있다. 일부 예에서, 냉각 유체에는 산소가 거의 없고, 질소와 같은, 불활성 가스를 포함할 수 있지만, 냉각 유체는 추가적인 예에서 다른 화학 원소를 포함할 수 있다.
동작 시, 용융된 재료(121)는 제1 스테이션(예컨대, 혼합 챔버(131))으로부터 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133))을 향한 방향(315)으로 도관(137)의 이동 경로(301)를 따라 이동할 수 있다. 임의적으로, 냉각 유체는 제2 스테이션으로부터 제1 스테이션을 향하는 방향으로 경로를 따라 이동할 수 있다. 용융된 재료의 유동의 대체로 대향 방향으로 유동하는 냉각 유체를 제공하는 것은 향상된 대류 열전달을 제2 스테이션 근처에 제공할 수 있는데, 냉각 유체와 도관(137) 사이의 온도차가 제1 스테이션 근처보다 제2 스테이션 근처에서 높을 것이기 때문이다.
도관(137)의 내부 내의 용융된 재료(121)의 온도를 신속하게 그리고 효율적으로 하강시켜 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133)) 내의 요구된 온도를 제공하려는 요구가 있다. 증가된 열전달을 제공하는 것은 도관 내의 용융된 재료의 증가된 유동을 가능케 하고, 그에 의해 유리 리본 제조의 속도 증가를 가능케 할 수 있다. 더욱이, 증가된 열전달을 제공하는 것은 제공되어야 하는 도관의 길이를 감소시킬 수 있다. 실제로, 덜 효율적인 기술로 냉각하는 데 사용되는 상대적으로 긴 도관은 더 효율적인 열전달로 상당히 단축될 수 있다. 상대적으로 짧은 도관을 제공하는 것은 도관을 제조하는 데 사용되는 비싼 내화 금속의 양을 감소시키는 데 유리할 수 있다.
도 3 및 4에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 도관(137)은 폭("W")보다 작을 수 있는 높이("H")를 포함할 수 있다. 그러한 설계는 도관 내에서 이동하는 용융된 재료의 향상된 열전달을 제공할 수 있는 직사각형 또는 타원형 형상을 제공하는 데 유리할 수 있다. 열전달을 증가시키기 위해, 유리 제조 장치(101)는 냉각 유체(303)의 이동 경로(317)를 도관(137)을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 유도하도록 구성되는 적어도 하나의 배플을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 수직 평면(319)은 도관(137)의 폭("W")을 횡단하여 도관(137)의 상부 및 저부를 통과한다. 더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 수직 평면(319)은 도관(137)을 이등분한다. 냉각 유체(303)를 수직 평면(319)을 향해 유도하는 것은 냉각 유체가 도관(137)의 상대적으로 더 큰 폭("W")을 따라 이동하게 하여 열전달을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 배플(323)은 도관(137)에 의해 제공되는 이동 경로(301)에 대해 각도("A")로 연장할 수 있는 편향 패널(501)을 포함할 수 있다. 각도("A")는 편향 패널(501)로부터 연장하는 표면에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 도시된 예에서, 각도("A")는 편향 패널(501)의 곡면형 표면에 접하여 연장하는 표면으로부터 측정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각도("A")는 냉각 유체(303)의 수직 평면(319)을 향한 점진적인 방향전환을 가능케 하는 예각일 수 있다. 더욱이, 도시된 바와 같이, 편향 패널(501)은 수직 평면(319)을 향하는 오목 내부 표면(503)을 포함할 수 있다. 오목 내부 표면(503)은 냉각 유체(303)의 점진적인 방향전환을 추가로 제공하여 유체 유동의 요구되지 않은 제한을 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 편향 패널(501) 및 내부 표면(503)은 실질적으로 직선형일 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 배플은 도관(137)의 상부 부분(321) 위로 적어도 부분적으로 연장할 수 있는 임의적인 슈라우드(505)를 포함할 수 있다. 슈라우드(505)는 냉각 유체의 이동 경로를 편향 패널(501) 내로 경로설정할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 편향 패널(501)은 도관의 이동 경로에 대해 각도("A")로 슈라우드(505)로부터 멀어지는 방향으로 연장할 수 있다. 나아가, 편향 패널(501)의 외부 단부(401)가 용융된 재료를 위한 이동 경로 외부측 측방에 위치될 수 있다. 실제로, 일 예에서, 편향 패널(501)은 도관(137)의 측방 측면(403)에 실제로 맞닿는 외부 단부(401)와 각도를 이루어 슈라우드로부터 멀어지는 방향으로 연장할 수 있다. 이동 경로 외부측 측방에 위치되도록 외부 단부(401)를 위치시키는 것, 예컨대 도관(137)의 측방 측면(403)에 맞닿게 하는 것은, 대응하는 냉각 유체의 상당한 부분, 예컨대 모두를 수직 평면(319)을 향해 유도하는 것을 도울 수 있다. 이와 같이, 배플은 도관의 측방 측면보다 큰 표면적을 갖는 도관의 측방 측면(403)보다 상부 부분(321)(또는 저부 부분)을 따라 이동하도록 냉각 유체를 유도하고, 그에 의해 증가된 대류 열전달을 제공할 수 있다.
단일 편향 패널이 제공될 수 있지만, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 배플은 제1 배플(324a) 및 제2 배플(324b)을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 배플(324a)은 도관(137)의 제1 측방 측면 부분(403a)과 관련될 수 있고, 제2 배플(324b)은 도관(137)의 제2 측방 측면 부분(403b)과 관련될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 배플(324a)은 도 5에 도시된 배플(323)과 동일 또는 유사할 수 있다. 유사하게, 제2 배플(324b)은 도 5에 도시된 배플(323)의 거울상과 유사 또는 동일할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 배플(324a)은 도관(137)에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제1 각도(예컨대, 각도("A"))로 연장하는 제1 편향 패널을 포함하고, 제2 배플(324b)도 유사하게 도관(137)에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제2 각도(예컨대, 각도("A"))로 연장하는 제2 편향 패널(501)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 편향 패널 및 제2 편향 패널은 서로를 향해 수렴할 수 있다.
용융된 재료를 가공하는 방법이 이제부터 논의될 것이다. 상기 방법은 용융된 재료(121)를 유리 제조 장치의 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 도관의 내부를 통해 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 제1 스테이션은 유리 제조 장치의 용융 용기(105), 정제 용기(127), 혼합 챔버(131), 전달 용기(133), 또는 다른 스테이션을 포함할 수 있다. 제2 스테이션은 유리 제조 장치의 정제 용기(127), 혼합 챔버(131), 전달 용기(133), 성형 용기(143), 또는 다른 스테이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1, 3 및 4에 도시된 바와 같이, 제1 스테이션은 혼합 챔버(131)를 포함할 수 있고, 제2 스테이션은 혼합 챔버(131)로부터 하류에 위치되는 전달 용기(133)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 용융된 재료는 유리 제조 장치(101)의 제1 스테이션(예컨대, 혼합 챔버(131))로부터 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133))으로 이동 경로(301)를 따라 도관(137)의 내부를 통해 유동한다.
상기 방법은 냉각 유체(303)를 도관(137)의 외부(305)를 따라 진행시킴으로써 도관(137)의 내부 내의 용융된 재료(121)를 냉각시키는 단계를 추가로 포함한다. 임의적으로, 냉각 유체에는 산소가 거의 없을 수 있다. 일부의 구체적인 예에서, 냉각 유체는 질소를 포함할 수 있지만, 도관(137)의 산화를 억제, 예컨대 방지하는 다른 화학 원소가 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 유체는 임의적으로 제2 스테이션(예컨대, 전달 용기(133))로부터 제1 스테이션(예컨대, 혼합 챔버(131))으로의 방향으로 이동할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 냉각 유체 및 용융된 재료의 대향 유동 방향들을 제공하는 것은 전달 용기(133)에 인접한 도관의 부분에서의, 온도차, 결국 열전달 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 방법은 냉각 유체(303)의 이동 경로(317)를 도관(137)을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 유도하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 예에서, 적어도 하나의 배플(324a, 324b)은 냉각 유체(303)의 이동 경로(317)를 유도한다. 예를 들어, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 배플은 냉각 유체(303)의 이동 경로(317)의 적어도 제1 부분(317a)을 도관(137)의 제1 측방 측면 부분(403a)으로부터 수직 평면(319)을 향해 유도하는 제1 배플(324a)을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 도 3 및 4에 추가로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 배플은 냉각 유체(303)의 이동 경로(317)의 제2 부분(317b)을 도관(137)의 제2 측방 측면 부분(403b)으로부터 수직 평면(319)을 향해 유사하게 유도하는 제2 배플(324b)을 추가로 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 경로(317)의 제1 부분(317a) 및 제2 부분(317b)은 도관(137)을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 함께 수렴할 수 있다. 실제로, 이동 경로의 제1 및 제2 부분(317a, 317b)은 도관(137)을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 도 4에 도시된 도관(137)의 수직 풋프린트 외부측의 측방 위치로부터(즉, 제1 및 제2 측방 측면 부분(403a, 403b) 외부측 측방으로) 멀어지는 방향으로 유도될 수 있다. 결국, 이동 경로의 제1 및 제2 부분(317a, 317b)을 따라 이동하는 냉각 유체의 일부가 도관의 상부 부분(321)(또는 저부 부분)을 따라 이동하여 열전달의 속도를 증가시키도록 재유도될 수 있다. 예를 들어, 이전에 언급된 바와 같이, 상부 부분(321) 및/또는 저부 부분은 제1 및 제2 측방 측면 부분(403a, 403b)에 비교될 때에 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 결국, 증가된 열전달 속도가 측방 측면 부분 중 하나 또는 둘 모두를 따라 이동하는 대신에 도관의 상부 부분 및/또는 저부 부분을 따라 이동하도록 냉각 유체를 유도함으로써 성취될 수 있다.
더 나아가, 상부 및/또는 저부 부분을 따라 이동하도록 냉각 유체를 유도하는 것은 냉각 유체의 유동이 거의 또는 전혀 없는 정체 영역의 형성을 감소 또는 방지할 수 있다. 실제로, 재유도된 냉각 유체는 정체 영역일 수 있었던 영역을 횡단하여 증가된 냉각 유체 유동을 제공하여 대류 열전달의 속도를 추가로 증가시킬 것이다.
예에서, 오목 내부 표면(503)과 함께, 편향 패널(501)은 비교적 매끄러운 전이를 제공하고 그에 따라 다른 패널 구성에 의해 급격한 방향 변화로 일어날 수 있었던 와류, 난류 및/또는 압력 하강을 피할 수 있다. 도시되지 않지만, 편향 패널은 실질적으로 평탄한 패널을 포함할 수 있고, 다른 구성이 추가적인 예에서 제공될 수 있다.
추가적인 예에서, 배플은 위에 논의된 슈라우드(505)를 포함할 수 있다. 제공되면, 슈라우드는 냉각 유체의 이동 경로를 편향 패널 내로 경로설정할 수 있고, 여기서 편향 패널은 후속적으로 이동 경로를 도관(137)을 통과하는 수직 평면(319)을 향해 유도한다.
다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 본 개시내용에 대해 행해질 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 개시내용의 변형 및 변화를, 그것들이 첨부된 청구항 및 그 등가물의 범위 내에 속하면, 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 용융된 재료를 가공하는 방법이며,
    (Ⅰ) 용융된 재료를 유리 제조 장치의 제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 도관의 내부를 통해 유동시키는 단계;
    (Ⅱ) 냉각 유체를 도관의 외부를 따라 진행시킴으로써 도관의 내부 내의 용융된 재료를 냉각시키는 단계; 및
    (Ⅲ) 냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면을 향해 유도하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 배플이 단계 (Ⅲ) 중에 냉각 유체의 이동 경로를 유도하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 제1 배플을 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로의 제1 부분을 제1 배플에 의해 도관의 제1 측방 측면 부분으로부터 수직 평면을 향해 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 제2 배플을 추가로 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로의 제2 부분을 제2 배플에 의해 도관의 제2 측방 측면 부분으로부터 수직 평면을 향해 유도하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관의 내부를 통해 유동하는 용융된 재료의 이동 경로에 대해 각도를 이루어 연장하는 편향 패널을 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로를 배플의 편향 패널에 의해 유도하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관의 상부 부분 위로 적어도 부분적으로 연장하는 슈라우드를 추가로 포함하고, 단계 (Ⅲ)는 편향 패널에 의해 유도되도록 냉각 유체의 이동 경로를 슈라우드에 의해 경로설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 (Ⅲ)는 냉각 유체의 이동 경로를 도관의 상부 부분 위로 유도하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 수직 평면은 도관을 이등분하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 냉각 유체는 제2 스테이션으로부터 제1 스테이션을 향하는 방향으로 이동하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 냉각 유체에는 산소가 거의 없는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 냉각 유체는 질소를 포함하는, 방법.
  12. 유리 제조 장치이며,
    제1 스테이션;
    제2 스테이션;
    제1 스테이션으로부터 제2 스테이션으로 이동하는 용융된 재료를 위한 이동 경로를 제공하도록 구성되는 도관; 및
    냉각 유체의 이동 경로를 도관을 통과하는 수직 평면을 향해 유도하도록 구성되는 적어도 하나의 배플
    을 포함하는, 유리 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서, 제1 스테이션은 혼합 챔버를 포함하는, 유리 제조 장치.
  14. 제12항에 있어서, 제2 스테이션은 전달 용기를 포함하는, 유리 제조 장치.
  15. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 각도를 이루어 연장하는 편향 패널을 포함하는, 유리 제조 장치.
  16. 제15항에 있어서, 편향 패널의 외부 단부가 용융된 재료를 위한 이동 경로 외부측 측방에 위치되는, 유리 제조 장치.
  17. 제15항에 있어서, 편향 패널은 수직 평면을 향하는 오목 내부 표면을 포함하는, 유리 제조 장치.
  18. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관의 상부 부분 위로 적어도 부분적으로 연장하는 슈라우드를 포함하는, 유리 제조 장치.
  19. 제18항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관의 이동 경로에 대해 각도를 이루어 슈라우드로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 편향 패널을 추가로 포함하는, 유리 제조 장치.
  20. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 배플은 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제1 각도로 연장하는 제1 편향 패널을 포함하는 제1 배플 그리고 도관에 의해 제공되는 이동 경로에 대해 제2 각도로 연장하는 제2 편향 패널을 포함하는 제2 배플을 포함하고, 제1 편향 패널 및 제2 편향 패널은 서로를 향해 수렴하는, 유리 제조 장치.
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