KR20220066433A - 유리 물품 제조를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

용융 장치가 개시되며, 상기 용융 장치는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 제2 측벽, 및 그사이에 연장되는 종방향 중심선 및 상기 중심선에 수직한 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽 사이의 폭을 가지는 용융 용기를 포함한다. 상기 용융 용기는 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류 및 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류를 더 포함하며, 상기 제1 회전 축은 상기 종방향 중심선과 상기 제1 측벽 사이에 위치되고, 상기 제2 회전 축은 상기 종방향 중심선과 상기 제2 측벽 사이에 위치된다. 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전 축 중 하나 또는 둘 모두의 위치들은 각각의 측벽으로부터 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하인 거리에 위치된다.

Description

유리 물품 제조를 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for forming a glass article}

본 발명은 개괄적으로 용융 물질로부터 유리 물품을 형성하기 위한 장치 및 방법들, 특히 상기 용융 물질 내 불균질성을 감소시키기 위한 용융 장치 및 방법들에 관한 것이다.

본 출원은 2016년 8월 26일 출원된 미국 가출원 제62/379,822호의 우선권의 이익을 주장하며, 이는 보증되며, 아래 전체가 제시된 것 처럼 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.

디스플레이 소자들의 제조에 사용되는 예를 들어 유리 시트들과 같은 유리 물품들의 대량 제조는 하류 성형 공정에서 상기 유리 물품으로 성형될 수 있는 점성이 있는 용융 물질을 생산하기 위한 원재료들의 용융으로 시작한다. 예를 들어 다양한 금속 산화물들 개질제들, 플럭스들 및 청징제들을 포함하는 원재료들은 혼합될 수 있으며 상기 원재료들이 상기 재료들이 녹는, 예를 들어 용융되는 온도로 가열되는 용융 퍼니스로 채워질 수 있다. 불충분하거나 고르지 못한 융해는 파티클들(스톤들) 내지 종종 나노미터 수준인 완성된 물품의 작은 두께 변동으로 나타날 수 있는 점도의 변동의 범위의 완성된 제품 내의 결함들을 야기할 수 있다. 상기 완성된 제품이 유리 시트, 예를 들어 유리 드로잉 공정에서 드로우된 유리 리본으로부터 형성된 유리 시트인 경우, 결과적인 두께 변동은 관찰자에 의해 쉽게 보일 수 있다. 상기 유리 시트가 예를 들어 디스플레이 패널 또는 커버 글래스와 같이 디스플레이 응용에 사용된다면, 이러한 관찰가능한 현상은 수용 불가능하다.

본 발명이 해결하려는 과제는 상술한 문제점을 해결하는 것이다.

미래 용융 용기들의 설계는 종종 우수한 성능의 선행 용융 용기들을 전제로 한다. 즉, 새로운 용융 용기를 만들 때, 새로운 용융 용기의 설계는 종종 다양한 공정 특징들 또는 제품 특성들에 대하여 역사적으로 잘 수행되었던 이전의 용융 용기들의 설계에 의해 크게 영향을 받는다. 이들 특성들 및 특징들, 예컨대 감소된 시간 또는 비용은 제조 공정에 중요할 수 있으며 및/또는 예를 들어 감소된 결합들을 가지는 제품과 같이 최종 제품의 구매자들 및 사용자들에게 중요할 수 있다. 그러나, 종종 설계자가 의존할 지침을 거의 가지지 못할 수 있는 경우, 역사적인 용융 용기 구성으로부터 벗어날 필요가 있을 수 있다. 역사적 선행 기술의 결여는 새로운 용융 용기의 건설과 관련된 상당한 비용을 야기하여, 단지 상기 용융 용기가 중요한 것으로 여겨지는 하나 이상의 공정 특징들 또는 제품 특성들에 대해 기대되는 것처럼 수행하는데 실패한다는 것을 발견한다. 본 개시는 용융 물질, 예컨대 디스플레이 소자들에 사용되기 위한 유리 시트들과 같은 고품질 광학 유리의 제조에 적합한 용융 유리를 생산하도록 구성된 용융 용기를 설계하기 위한 장치 및 방법들 기술한다. 특히, 본 개시는 용융 유리 내의 균질성과 관련된 완성된 유리 물품들 내의 광학 결함들의 발생을 감소 또는 최소화할 수 있는 장치 및 방법들을 기술한다.

따라서, 용융 장치가 개시되며, 상기 장치는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하는 용융 용기를 포함하며, 상기 용융 용기는 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽으로 연장되는 종방향 중심선 및 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 폭을 더 포함하고, 상기 폭은 상기 종방향 중심선에 수직하다. 상기 용융 용기는 예를 들어 내화 용융 용기일 수 있다. 상기 장치는 또한 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류를 포함할 수 있으며, 상기 제1 공급 스크류는 제1 스크류 공급기 내에 회전 가능하게 장착되며 상기 용융 용기 내로 제1 원재료를 공급하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 화전축과 상기 제1 회전 축에 수직한 선 상의 상기 제1 측벽의 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 폭의 약 15% 이하이다. 상기 제1 회전 축에 수직한 선은 예를 들어 상기 후방 벽의 내부 표면에 위치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 장치는 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 공급 스크류는 제2 스크류 공급기 내에 회전 가능하게 장착되며 상기 용융 용기 내로 제2 원재료를 공급하도록 구성되며, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 회전 축에 수직한 선 상의 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 폭의 15% 이하이다. 상기 제2 원재료는, 예를 들어 상기 제1 원재료와 동일한 원재료일 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 제2 원재료는 상기 제1 원재료와 상이한 원재료일 수 있다. 상기 제2 회전 축에 수직한 선은 예를 들어 상기 후방 벽의 내부 표면에 위치될 수 있다.

일부 실시에들에서, 상기 제1 회전 축은 상기 제1 측벽의 내부 표면으로부터 약 40cm 이하, 예를 들어 약 38cm 이하에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제2 측벽의 내부 포면으로부터 약 40cm 이하, 예를 들어 약 38cm 이하에 위치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축은 상기 제1 측벽에 실질적으로 평행하다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제2 측벽에 실질적으로 평행하다.

일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제1 회전 축에 실질적으로 평행하다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전 축은 상기 종방향 중심선으로부터 동일한 거리에 위치한다.

상기 장치는 상기 용융 용기의 내부에 노출된 복수의 전극들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용융 용기는 바닥 벽을 더 포함할 수 있으며, 상기 복수의 전극들은 상기 바닥 벽을 통해 상기 용융 용기의 내부 내로 연장될 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 전극들은 대안적으로 또는 추가적으로 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽 중 하나 또는 둘 모두를 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 전극들 중 각각의 전극은 적어도 약 15cm, 예를 들어 상기 바닥 벽으로부터 적어도 약 15cm 상기 용융 용기 내부 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 몰리브덴을 포함할 수 있으나, 다른 실시예들에서 상기 전극들은 다른 적합한 전기 전도성 물질, 예컨대 주석, 예를 들어 주석 산화물을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 용융 용기는 전기적으로 부스팅되는 가스를 연료로하는 용융 용기일 수 있으며 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽 중 하나 또는 둘 다를 통해 상기 용융 용기의 내부에 노출된 복수의 연소 버너들을 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 용융 유리를 채우는 방법이 기술되며, 상기 방법은 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류를 사용하여 상기 용융 용기의 내부 내로 원재료를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 용융 용기는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하고, 상기 용융 용기는 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽으로 연장되는 종방향 중심선 및 상기 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 폭을 더 포함하고, 상기 폭은 상기 종방향 중심선에 수직하다. 상기 용융 용기는 예를 들어 내화 용융 용기일 수 있다. 제1 공급 스크류는 제1 스크류 공급기 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 상기 제1 회전 축과 상기 제1 회전 축에 수직한 선 상의 상기 제1 측벽의 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하일 수 있다.

상기 방법은 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류로 상기 용융 용기의 내부 내로 원재료를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 회전 축에 수직한 선 상의 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 15% 이하이고, 상기 제2 공급 스크류는 제2 스크류 공급기 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축은 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면으로부터 약 40cm 이하에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면으로부터 약 40cm 이하에 위치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 가열하는 단계는 상기 용융 용기 내에 포함된 용융 물질과 접촉하는 복수의 전극들 사이에 전류를 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 상기 용융 용기의 바닥 벽을 통해 상기 용융 물질 내로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 전극들 중 각각의 전극은 적어도 15cm의 거리로 상기 용융 물질 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 몰리브덴을 포함할 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 전극들은 주석, 예를 들어 주석 산화물을 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽을 통해 상기 용융 용기의 내부에 노출된 복수의 연소 버너들을 사용하여 상기 용융 물질을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 용융 용기는 전류 및 연소 버너들의 조합으로 가열될 수 있으며, 상기 전류 및 상기 연소 버너들에 의해 상기 용융 물질 내로 도입된 에너지의 총량은 상기 전류에 의한 것이 약 20% 이상이고 상기 연소 버너들에 의한 것이 약 80% 이하이다.

상기 방법은 약 0.25% 미만의 평균 코드 콘트라스트를 포함하는 유리 시트로 상기 용융 물질을 드로잉하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또다른 실시예에서, 유리 물품을 형성하기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법은 용융 용기 내에 용융 물질을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 용융 용기는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하고, 상기 용융 용기는 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽으로 연장되는 종방향 중심선, 및 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 폭을 더 포함하며, 상기 폭은 상기 종방향 중심선에 수직하다. 상기 용융 물질은 예를 들어 상기 용융 용기 내의 원재료들을 가열함으로써 형성될 수 있다. 상기 방법은 상기 용융 물질을 가열하는 단계(이로써 소정의 온도에서 상기 용융 물질의 온도를 유지한다), 및 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류로 상기 용융 용기의 내부 내로 제1 원재료를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 후방 벽의 내부 표면에서 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하일 수 있다. 상기 방법은 성형 장치로 상기 용융 물질을 운반하는 단계 및 유리 물품으로 상기 용융 물질을 성형하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법은 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류로 상기 용융 용기의 상기 내부 내로 제2 원재료를 공급하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 후방 벽의 내부 표면에서 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료는 동일하다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전축은 각각 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면들로부터 약 40cm 이하에 위치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 가열 단계는 상기 용융 물질과 접촉하는 복수의 전극들 사이에 전류를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 전극들은, 예를 들어, 몰리브덴을 포함할 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 전극들은 주석, 예를 들어 주석 산화물을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽을 통해 상기 용융 용기의 내부로 노출된 복수의 연소 버너들을 사용하여 상기 용융 물질을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 전류 및 상기 연소 버너에 의해 상기 용융 물질 내로 도입된 에너지의 총량은 상기 전류에 의한 것이 약 20% 이상이고 상기 연소 버너들에 의한 것이 약 80% 이하이다.

일부 실시예들에서, 상기 유리 물품은 유리 리본, 예를 들어 성형체로부터 드로우된 유리 리본일 수 있다.

또다른 실시예에서, 유리 물품을 형성하기 위한 방법이 기술되며, 상기 방법은 용융 용기 내 용융 물질을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 용융 용기는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 제2 측벽을 포함하고, 상기 용융 용기는 상기 후방벽으로부터 상기 전방벽으로 연장되는 종방향 중심선 및 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 폭을 더 포함하고, 상기 폭은 상기 종방향 중심선에 수직하다. 상기 방법은 상기 용융 물질을 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 가열 단계는 제1 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대하여 상기 제1 측벽을 향해 제1 방향으로 유동하는 용융 물질의 제1 유동을 포함하는 상기 용융 물질 내의 대류 셀을 형성하며, 상기 제1 유동 속도는 상기 종방향 중심선으로부터 거리의 함수로서 변화한다. 상기 방법은 상기 제1 유동 속도가 최대인 상기 제1 방향을 따른 상기 제1 측벽의 내부 표면으로부터의 제1 거리를 계산하는 단계, 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류로 상기 용융 용기의 내부 내로 제1 원재료를 공급하는 단계, 및 상기 용융 물질로 유리 물품을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 계산된 제1 거리와 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 제1 거리의 10% 내일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽 사이의 거리는 약 40cm 이하, 예를 들어 약 38cm 이하일 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 대류 셀은 제2 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대하여 상기 제2 측벽을 향해 제2 방향으로 유동하는 상기 용융 물질의 제2 유동을 포함할 수 있으며, 상기 제2 유동 속도는 상기 종방향 중심선으로부터 거리의 함수로서 변화한다. 따라서, 상기 방법은 상기 제2 유동 속도가 최대인 상기 제2 방향을 따른 상기 제2 측벽의 내부 표면으로부터의 제2 거리를 계산하는 단계, 및 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류로 상기 용융 용기의 내부 내로 제2 원재료를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 계산된 제2 거리와 실질적으로 동일하다.

예를 들어, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 제2 거리의 10% 내일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽 사이의 거리는 약 40cm 이하, 예를 들어 약 38cm 이하일 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 가열 단계에 의해 상기 용융 물질 내로 도입된 에너지의 총량은 전류에 의한 것이 약 20% 이상 및 연소 버너들에 의한 것이 약 80% 이하이다.

또 다른 실시예에서, 용융 장치가 기술되며, 상기 용융 장치는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하는 용융 용기를 포함하며,상기 용융 용기는 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽으로 연장되는 종방향 중심선 및 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 폭을 더 포함하고, 상기 폭은 상기 종방향 중심선에 수직하다. 상기 용융 용기는 예를 들어 내화 용융 용기일 수 있다. 상기 장치는 상기 종방향 중심선과 상기 제1 측벽 사이의 상기 후방 벽에 위치된 제1 공급 포트 및 상기 종방향 중심선과 상기 제2 측벽 사이의 상기 후방 벽에 위치된 제2 공급 포트를 더 포함할 수 있다. 상기 장치는 제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류 및 제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류를 포함할 수 있으며, 상기 제1 공급 스크류 및 상기 제2 공급 스크류는 각각 상기 제1 공급 포트 및 상기 제2 공급 포트를 통해 상기 용융 용기 내로 원재료를 공급하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 측과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 상기 후방 벽을 따른 거리 및 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 상기 후방 벽을 따른 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 약 15% 이하이다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축은 상기 제1 측벽에 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제2 측벽에 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 회전 축은 상기 제1 회전 푹과 실질적으로 평행하다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전 축은 상기 종방향 중심선으로부터 동일한 거리이다.

상기 장치는 상기 용융 용기의 내부에 노출된 복수의 전극들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용융 용기는 바닥벽을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 전극들은 상기 바닥 벽을 통해 상기 용융 용기의 상기 내부 내로 연장될 수 있으나, 다른 실시예들에서, 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 전극들은 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽 중 하나 또는 둘 모두를 통해 상기 용융 용기 내로 연장될 수 있다. 상기 복수의 전극들 중 각각의 전극은 상기 용융 용기의 상기 바닥으로부터 적어도 약 15cm의 거리로 상기 용융 용기의 내부 내로 연장될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 몰리브덴을 포함할 수 있으나, 다른 실시예들에서 상기 복수의 전극들은 다른 전기 전도성 물질 예컨대 주석, 예를 들어 주석 산화물을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 용융 용기는 또한 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽 중 하나 또는 둘 모두를 통해 사이 용융 용기의 상기 내부로 노출된 복수의 연소 버너들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전 축은 각각 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면들로부터 약 40cm 이하에, 예를 들어 약 38cm 이하에 위치될 수 있으며, 일부 실시예들에서 상기 제1 회전 축 및 상기 제2 회전 축은 각각 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면들로부터 약 28cm 이하에 위치될 수 있다. 예를 들어, 약 5cm 내지 약 38cm 범위, 예컨대 약 5cm 내지 약 28cm 범위, 약 5cm 내지 약 20cm 범위, 약 5cm 내지 약 15cm 범위, 또는 약 5cm 내지 약 10cm 범위.

본 명세서에 개시된 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업계의 통상의 기술자에게 쉽게 명백할 것이거나 또는 다음의 상세한 설명, 청구항들, 및 첨부된도면들을 포함하는 본 명세서에 기술된 봐아 같은 본 발명을 실시함으로써 인식될 수 있을 것이다.

전술한 개괄적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 청구된 발명의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 실시예들을 제시한다는 것이 이해될 것이다. 첨부된 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되었으며 본 명세서에 결합되어 그 일부를 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 설명과 함께, 그 원리들 및 작동들을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 용융 물질 및 용융 용기 내의 공급 포트들로부터 연장되는 그 상의 배치 스네이크들을 보여주는 용융 용기의 내부를 도시한다.
도 2는 용융 물질을 형성하기 위해 원재료들을 용융시키기 위한 용융 용기를 포함하는 예시적인 유리 제조 장치의 높이 도면이다.
도 3은 도 2의 상기 유리 제조 장치 내에 사용되기 적합한 용융 용기의 사시도이다.
도 4는 도 3의 상기 용융 용기의 단면 평면도이다.
도 5는 도 3의 상기 용융 용기의 단면 평면도이며, 핫 스팟으로부터 나오는 표면 대류 유동을 도시한다.
도 6은 상기 용융 물질 내의 측방향으로 순환하는 대류 흐름들을 도시하는 도 3의 상기 용융 용기의 종방향 단면도이다.
도 7은 측방향 표면 아래 유동의 최대 속도에 대하여 및 상기 용융 용기들의 상기 측벽들의 상기 내부 표면들에 대하여 상이한 원재료 공급 위치들을 가지는 3개의 상이한 용융 용기들 내에서의 용융 물질의 표면 아래의 7.62cm의 깊이에서 대류 유동의 모델링된 측방향 속도를 보여주는 그래프이다.
도 8은 시간의 함수로서 상기 용융 용기의 측벽들에 대하여 제1 공급 위치를 가지는 제1 용융 용기를 사용하여 형성된 유리 시트들 내에서 검출된 코드의 규모를 보여주는 차트이다.
도 9는 시간의 함수로서 도 8의 상기 제1 용융 용기의 상기 공급 위치보다 작은 상기 용융 용기의 측벽들에 대한 제2 공급 위치를 가지는 제2 용융 용기를 사용하여 형성된 유리 시트들 내에서 검츨된 코드의 규모를 보여주는 또다른 차트이다.

이제 본 개시의 실시예들에 대하여 참조가 상세히 만들어질 것이며, 그 예들이 첨부된 도면들에 도시된다. 가능하면, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 참조하기 위해 도면들에 걸쳐 사용될 것이다. 그러나, 본 개시는 많은 상이한 형태들로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 제시된 실시예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야한다.

범위들은 본 명세서에서 "약" 하나의 특정 값 및/또는 내지 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되었을 때, 또다른 실시예는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값들이 근사치로서 표현되었을 때, 선행사 "약"의 사용으로써, 그 특정한 값은 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다.

본 명세서에 사용된 바와 같은 방향적 용어들-예를 들어, 상, 하, 좌, 우, 전, 후, 상, 하-는 오직 도시된 상태의 도면들을 참조하여 만들어지며, 절대적인 배향을 암시하는 것으로 의도되지 않는다.

달리 명시적으로 언급되지 않는한, 본 명세서에 제시된 임의의 방법이 그 단계들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로도, 임의의 장치에서 특정한 배향이 요구되는 것으로도 해석되도록 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들이 따라야할 순서를 언급하지 않는 경우, 또는 임의의 장치 청구항이 개별적인 컴포넌트들에 대한 순서 또는 배향을 실제로 언급하지 않는 경우, 또는 청구항들 또는 설명에 단계들이 특정한 순서로 제한된다고 달리 특별히 언급되지 않은 경우, 또는 장치의 컴포넌트들에 대한 특정한 순서 또는 배향이 언급되지 않은 경우, 어떠한 측면에서도, 순서 또는 배향이 암시되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계들의 배열, 작동 흐름, 컴포넌트들의 순서, 또는 컴포넌트들의 배향에 관한 논리의 문제들을 포함하는 임의의 가능한 비표현적 해석을 위한 기반, 문법적 구성 또는 구두법으로부터 유도된 평범한 의미, 및 본 명세서에 기술된 실시예들의 수 또는 유형에 적용된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수형 "a", "an", 및 "the"는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는한 복수의 참조물들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "a" 컴포넌트에 대한 참조는 문맥이 달리 분명히 지시하지 않는 한 둘 이상의 그러한 컴포넌트들을 가지는 양상들을 포함한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "배치(batch)" 및 "원재료"는 동의어이며, 상호교환가능하게 사용된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어들 "용융 재료" 및 "용융물"(명사로서 사용됨)은 동의어이며 상호교환가능하게 사용된다.

용융 물질, 예를 들어 용융 유리를 생산하기 위해 원재료들을 용융 시키는 것과 관련된 업계의 통상의 기술자는 상기 용융 물질 내 형성된 대류 유동들이 적어도 몇가지의 목적들, 예를 들어, 상기 용융 물질을 통해 열 에너지를 분배하고 상기 용융 물질을 혼합하는 것을 제공할 것이라는 것을 인식할 것이다. 상기 대류 흐름들은 연소 버너들로부터 상기 용융물 내로 입력된 열 에너지로부터 형성될 수 있으나, 전기적으로 부스팅된 공정들에서 열 에너지는 연소 버너들 및 상기 용융 용기의 벽들 중 적어도 하나를 통해 상기 용융물 내에 위치된 전극들로부터 입력될 수 있다. 용융 용기의 형상의 변화는 또한 상기 용융 용기로부터 유동하는 상기 용융 물질의 균질성의 변화를 야기할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 공정 데이터 및 분석은 균질성 업셋과 예를 들어 크라운 온도들에 의해 측정된 용융물 표면 조건들, 원재료 채움 안정성, 좌우 채움 밸런스, 및 다른 공정 특성들 사이의 강한 상관관계를 보여주었다. 시스템의 고속 시간 경과 비디오를 통해 관찰된 상기 용융물의 표면 상의 배치 채움 및 배치 유동 패턴들의 후속적인 분석은 향상된 성능(예를 들어, 용융 효율 및 제품 품질)이 배치 채움 패턴들과 관련될 수 있다는 것을 보여주었으며, 여기서 상기 배치는 지속적으로 상기 용융 용기의 밖을 향해 위치되었으며 상기 용융물의 중심 표면은 기본적으로 상기 배치 패턴들이 없는 상태로 유지되었다. 관찰은 상기 용융물의 표면 상의 배치 패턴들이(배치 파일로부터 밖으로 상기 배치가 이동함에 따라 파도 모양을 이루고 변화하는 패턴들로 인하여 "스네이크들"로 종종 기술된다) 전형적으로 매우 불규칙하고 다양한 방식들로 용융 용기를 따라 및 용융 용기에 걸쳐 구불거리는 것을 보여주었다. 도 1은 공급 포트들(118)을 통해 용융 용기의 내부 내로 배치 물질을 공급하는 용융 용기의 후방 벽에 위치된 한 쌍의 스크류 공급기들로부터 기인하는 예시적인 배치 스네이크들(8)을 도시한다. 완성된 물품, 예를 들어 유리 기판들(예를 들어, 유리 시트들)로 나타내지는 균질성 성능에 표면 배치 패턴들을 맵핑함으로써, 더 규칙적인 패턴들은 더 나은 성능, 특히 상기 스크류 공급기의 상기 용융물 핫 스팟 하류 근처의 용융물의 중심을 향하는 배치 스네이크들이 상기 용융 용기의 측벽들 옆에 가깝게 위치된 배치 패턴들과 관련되는 것으로 밝혀졌다.

이론에 의해 제한되려는 의도 없이, 성공적으로 용융 용기를 통과하는 불균질성은 상기 용융 용기의 중심선 또는 그 근처의 핫 스팟을 통과하고 이후 상기 용융 용기를 빠져나가는 용융 물질의 유동에 동반되는 배치 스네이크로부터 기인한다는 것이 가정되었다. 상기 용융 용기의 중심선 또는 그 근처의 원재료는 완전히 반응하거나 융해되기에 뜨거운 용융물로 충분한 시간을 소비하지 않는 것으로 믿어진다. 결과적인 용융 물질은 따라서 예를 들어 높은 실리카 농도 및/또는 다른 불균질성의 영역들을 포함할 수 있다. 불균질한 용융 물질의 작은 영역이 용융 및 운반 공정의 혼합 작용으로부터 살아남을 수 있는 경우, 이 물질은 이후 드로우 공정에 들어갈 수 있으며, 이는 상기 불균질성(예를 들어, 점도 차이)를 드로우된 리본 내로 나노미터 스케일 두께 편차의 반복되는 패턴으로서 분배할 수 있다. 인간의 눈은 선천적으로 이들 유형들의 회절 또는 렌징(lensing) 패턴들에 민감하다. 이러한 패턴 결함은 "코드(cord)"로 기술된다.

다양한 용융 용기 설계들에 대한 수학적 모델들의 추가적인 분석은 측방향 대류(용융 표면과의 약한 커플링의 결과로서 배치 스네이크의 하측에 측방향 힘이 인가된다)가 다른 것들보다 일부 용융 용기 설계들에서 상당히 더 높다는 것을 보여주었다. 특히, 상기 용융 용기의 후방 벽 내의 상기 스크류 공급기들의 위치가 결과적인 완성된 물품 내에 존재하는 코드의 규모에 직접적인 영향을 가질 수 있다는 것이 밝혀졌다.

도 2에 도시된 것은 예시적인 유리 제조 장치(10)이다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 제조 장치(10)는 용융 용기(14)를 포함할 수 있는 용융 퍼니스(12)를 포함할 수 있다. 용융 용기(14)는 전형적으로 내화 재료, 예컨대 내화 세라믹 재료, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화 세라믹 재료로 형성된다. 일부 예들에서, 용융 용기(14)는 내화 세라믹 벽돌들로 제조될 수 있다.

용융 용기(14)에 더하여, 용융 퍼니스(12)는 원재료를 가열하고 상기 원재료를 용융 유리로 변환하도록 구성된 예컨대 가열 구성 요소들(예를 들어, 연소 버너들 및/또는 전극들)과 같은 하나 이상의 추가적인 컴포넌트들 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융 퍼니스(12)는 전기적으로 부스팅된 가스 연소된 용융 용기를 포함할 수 있으며, 에너지가 연소 버너들(천연 가스와 같은 가연성 연료를 태움) 및 직접 가열에 의해 상기 원재료들 및/또는 용융물에 더해지며, 전기 전류가 상기 용융물 및/또는 원재료를 통해 통과되며, 이로써 상기 용융 용기에 도입된 상기 용융물 및/또는 원재료의 줄(Joule) 가열 및 이후의 원재료의 전도성 가열을 통해 에너지를 더한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전기적으로 부스팅된 용융 용기는 직접 가열(줄 가열)을 통해 상기 용융물에 부여된 에너지의 양이 결합된 연소 및 전기 전류를 통해 상기 용융물에 더해진 에너지의 총량의 약 20% 내지 80%, 예를 들어 약 30% 이상, 예컨대 약 40% 이상, 약 60% 이상, 또는 80% 이상이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위범위들을 포함하는 용융 용기이다.

추가적인 예들에서, 용융 퍼니스(12)는 용융 용기로부터의 열 손실을 감소시키는 열 관리 장치들(예를 들어, 절연 컴포넌트들)을 포함할 수 있다. 추가적인 예들에서, 용융 퍼니스(12)는 유리 용융물로의 상기 원재료의 용융을 용이하게하는 전자 장치들 및/또는 전기기계 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 용융 퍼니스(12)는 지지 구조체들(예를 들어, 지지 샤시, 지지 멤버 등) 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

일부 예들에서, 용융 퍼니스(12)는 유리 물품, 예를 들어 정해지지 않은 길이의 유리 리본을 제조하도록 구성된 유리 제조 장치의 컴포넌트로서 통합될 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 유리 제조 장치는 제한 없이 다른 유리 물품들, 예컨대 유리 로드(rod)들, 유리 튜브들, 유리 엔벨로프(envelope)들(예를 들어, 조명 장치들(예를 들어, 전구들)을 위한 유리 엔벨로프들) 및 유리 렌즈들을 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 상기 용융 퍼니스는 슬롯 드로우 장치, 플로트 배쓰 장치, 다운 드로우 장치(예를 들어, 퓨전 다운 드로우 장치), 업-드로우 장치, 프레싱 장치, 롤링 장치, 튜브 드로잉 장치, 또는 본 명세서에 개시된 양상들로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 컴포넌트로서 통합될 수 있다. 예로써, 도 2는 개별적인 유리 시트들로의 후속적인 가공을 위한 유리 리본을 퓨전 드로잉하기 위한 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치(10)의 컴포넌트로서 용융 퍼니스(12)를 개략적으로 도시한다.

유리 제조 장치(10)(예를 들어, 퓨전 다운 드로우 장치(10))는 선택적으로 상기 용융 용기로부터의 용융 물질의 유동 방향에 대하여 용융 용기(14)의 상류의 상류 유리 제조 장치(16)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 상류 유리 제조 장치(16)의 일부 또는 전부는 용융 퍼니스(12)의 일부로서 통합될 수 있다.

도시된 실시예에서 보여지는 바와 같이, 상기 상류 유리 제조 장치(16)는 원재료 저장 통(18), 원재료 운반 장치(20), 예를 들어 스크류 공급기, 및 상기 원재료 운반 장치에 연결된 모터(22)를 포함할 수 있다. 원재료 저장 통(18)은 화살표(26)에 의해 표시된 바와 같이 하나 이상의 공급 포트들을 통해 용융 퍼니스(12)의 용융 용기(14) 내로 공급될 수 있는 다량의 원재료(24)를 저장하도록 구성될 수 있다. 원재료(24)는 하나 이상의 유리 형성 금속 산화물들 및 하나 이상의 개질제들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 원재료 운반 장치(20)가 원재료 저장 통(18)으로부터 용융 용기(14)로 소정량의 원재료(24)을 운반하도록 원재료 운반 장치(20)는 모터(22)에 의해 구동될 수 있다. 다른 예들에서, 모터(22)는 용융 용기(14)로부터 하류에서 감지되는 용융 물질의 레벨에 기초하여 제어된 속도로 원재료(24)를 투입하도록 원재료 운반 장치(20)를 구동할 수 있다. 용융 용기(14) 내의 원재료(24)는 이후 용융 원재료(28)를 형성하도록 가열될 수 있다. 전형적으로, 초기 용융 단계에서, 원재료는 예를 들어 다양한 "모래들"을 포함하는 분쇄 물질로서 상기 용융 용기에 더해질 수 있다. 원재료(24)는 또한 이전의 작업들로부터의 스크랩 유리(즉, 컬릿(cullet))을 포함할 수 있다. 연소 버너들은 용융 공정을 시작하기 위해 사용된다. 전기적으로 부스팅된 용융 공정에서, 원재료의 전기 저항이 충분히 감소되면(예를 들어, 원재료가 충분히 용융되면), 전기 부스트가 상기 원재료 및/또는 용융물과 접촉하게 위치된 전극들 사이에 전기 포텐셜이 형성되고, 이로써 상기 원재료 및/또는 용융물을 통한 전류를 형성함으로써 시작된다.

유리 제조 장치(10)는 또한 선택적으로 상기 용융 용기(14)를 떠나는 용융 물질의 유동 방향에 대하여 상기 용융 용기(14)의 하류에 위치된 하류 유리 제조 장치(30)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부는 용융 퍼니스(12)의 일부로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우, 아래 논의된 제1 연결 도관(32), 또는 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들은 유리 용융 퍼니스(12)의 일부로서 통합될 수 있다. 제1 연결 도관(32)을 포함하는 하류 유리 제조 장치의 구성 요소들은 귀금속으로 형성될 수 있다. 적합한 귀금속들은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄, 및 팔라듐("백금 족" 금속들), 또는 이들의 합금의 그룹으로부터 선택된 백금족 금속들을 포함한다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 컴포넌트들은 질량으로 약 70% 내지 약 90% 백금 및 질량으로 약 10% 내지 약 30% 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로부터 형성될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 금속들은 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 및 이들의 합금들을 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 용융 용기(14)로부터 하류에 위치되고 상기 제1 연결 도관(32)을 통해 용융 용기(14)에 결합된 제1 컨디셔닝(즉 처리) 용기, 예컨대 청징 용기(34)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 용융 물질(28)은 제1 연결 도관(32)을 통해 용융 용기(14)로부터 청징 용기(34)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 용기(14)로부터 청징 용기(34)로 제1 연결 도관(32)의 내부 경로를 통해 용융 물질(28)을 이동시킬 수 있다. 그러나, 다른 컨디셔닝 용기들이 용융 용기(14)의 하류에, 예를 들어 용융 용기(14)와 청징 용기(34) 사이에 위치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 컨디셔닝 용기는 상기 용융 용기와 청징 용기 사이에 사용될 수 있으며, 청징 용기로 들어가기 전에 주 용융 용기로부터의 용융 물질이 2차 용기 내에서 더 가열되어 용융 공정을 계속하거나, 상기 주 용융 용기 내의 용융 물질의 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.

기포들은 다양한 기술들에 의해 청징 용기(34) 내의 용융 물질(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원재료(24)는 가열되었을 때 화학적 환원 반응을 거쳐 산소를 방출하는 예컨대 주석 산화물과 같은 다원자가 화합물들(즉, 청징제)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제들은 제한 없이 비소, 안티몬, 철, 및 세륨을 포함한다. 청징 용기(34) 내 용융 물질은 상기 용융 용기 내의 상기 용융 물질의 온도보다 큰 온도로 가열되며, 이로써 상기 청징제를 가열한다. 청징제(들)의 온도-유도된 화학적 환원에 의해 생성된 산소 기포들은 상기 청징 용기 내의 상기 용융 물질을 통해 상승하며, 용융 용기 내에서 생성된 용융물 내의 가스들은 상기 청징제에 의해 생성된 산소 기포들 내로 합쳐지거나 확산할 수 있다. 증가된 부력을 가지는 커진 가스 기포들은 상기 청징 용기 내의 상기 용융 유리의 자유 표면으로 상승할 수 있으며, 이후 밖으로 벤트될 수 있다. 상기 산소-함유 기포들은 상기 용융물을 통해 상승함에 따라 상기 청징 용기 내의 상기 용융 물질의 기계적 혼합을 더 유도할 수 있다.

상기 하류 유리 제조 장치(30)는 또다른 컨디셔닝 용기, 예컨대 청징 용기(34)의 하류로 유동하는 용융 물질을 혼합하기 위한 혼합 장치(36)를 더 포함할 수 있다. 혼합 장치(36)는 균질한 용융물 조성을 제공하고, 이로써 상기 청징 용기를 빠져 나가는 청징된 용융 유리 내에 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균질성을 최소화하는데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 청징 용기(34)는 제2 연결 도관(38)을 통해 혼합 장치(36)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 용융 물질(28)은 제2 연결 도관(38)을 통해 상기 청징 용기(34)로부터 혼합 장치(36)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 청징 용기(34)로부터 혼합 장치(36)로 제2 연결 도관(38)의 내부 경로를 통해 용융 물질(28)을 이동시킬 수 있다. 혼합 장치(36)가 청징 용기(34)의 하류에 도시되었으나, 혼합 장치(36)는 다른 실시예들에서 청징 용기(34)의 상류에 위치될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 다른 실시예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다수의 혼합 장치, 예를 들어 청징 용기(34)의 상류의 혼합 장치 및 청징 용기(34)의 하류의 혼합 장치를 포함할 수 있다. 이러한 다수의 혼합 장치는 동일한 설계일 수 있거나, 그들은 서로 상이한 설계일 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 또다른 컨디셔닝 용기, 예컨대 혼합 장치(36)의 하류에 위치될 수 있는 운반 용기(40)를 더 포함할 수 있다. 운반 용기(40)는 하류의 성형 장치로 공급될 용융 물질(28)을 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 운반 용기(40)는 출구 도관(44)을 통한 성형체(42)로의 용융 물질(28)의 지속적인 유동을 조절 및 제공하기 위한 축적기 및/또는 유동 제어기로서 역할할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 장치(36)는 제3 연결 도관(46)을 통해 운반 용기(40)에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 용융 물질(28)은 제3 연결 도관(46)을 통해 혼합 장치(36)로부터 운반 용기(40)로 중력 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 혼합 장치(36)로부터 운반 용기(40)로 제3 연결 도관(46)의 내부 경로를 통해 용융 물질(28)을 이동시킬 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 입구 도관(50)을 포함하는 상기 성형체(42)를 포함하는 성형 장치(48)를 더 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 운반 용기(40)로부터 성형 장치(48)의 입구 도관(50)으로 용융 물질(28)을 운반하도록 위치될 수 있다. 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 내의 성형체(42)는 상기 성형체의 상면에 위치된 홈통(52) 및 상기 성형체의 바닥 엣지(루트)(56)를 따라 드로우 방향으로 수렴하는 한 쌍의 수렴하는 성형 표면들(54)을 포함할 수 있다. 운반 용기(40), 출구 도관(44), 및 입구 도관(50)을 통해 성형체 홈통으로 운반된 용융 물질은 상기 홈통의 벽들을 넘쳐 흐르고, 용융 물질의 분리된 흐름들로서 상기 수렴하는 성형 표면들(54)을 따라 하강한다. 용융 물질의 분리된 흐름들은 상기 루트 아래에서 이를 따라 결합되어 단일한 유리의 리본(58)을 생산하며, 유리의 리본(58)은 상기 유리가 냉각되고 상기 유리의 점도가 증가함에 따라 상기 유리 리본의 치수를 제어하기 위해 예컨대 중력, 엣지 롤들, 및 풀링 롤들(미도시)에 의해 상기 유리 리본에 장력을 가함으로써 루트(56)로부터 드로우 방향(60)으로 드로우된다. 따라서, 유리 리본(58)은 점탄성 전이를 거치며 유리 리본(58)에 안정적인 치수 특정을 부여하는 기계적 성질들을 얻는다. 유리 리본(58)은 일부 실시예들에서 상기 유리 리본의 탄성 영역에서 유리 분리 장치(미도시)에 의해 개별적인 유리 시트들(62)로 분리될 수 있으나, 다른 실시예들에서, 상기 유리 리본은 스풀들로 감길 수 있다.

도 2 및 도 3을 이제 참조하면, 용융 용기(14)는 베이슨(basin)(110)을 형성하는 후방 벽(100), 전방 벽(102), 제1 측벽(104), 제2 측벽(106), 및 바닥 벽(108)을 포함하는 것으로 도시되며, 상기 벽들은 상기 용융 공정 동안 베이슨(110) 내에 용융 물질(28)을 담도록 배열된다. 용융 용기(14)는 전형적으로 상부 벽(112)을 가지는 정사각형 형상이며, 제2 측벽(106)은 제1 측벽(104)에 평행하고, 후방 벽(100)은 전방 벽(102)에 평행하다. 용융 용기(14)는 후방 벽(100)의 내부 표면으로부터 전방 벽(102)의 내부 표면까지 종방향으로 연장되는 길이(L), 및 길이(L)에 수직하게, 즉 제1 측벽(104)의 내부 표면으로부터 대향하는 제2 측벽(106)의 내부 표면으로 측방향으로 연장되는 폭(W)을 포함한다. 즉, 길이(L) 및 폭(W)은 베이슨(110)의 길이 및 폭을 정의한다. 종방향 중심선(CL)은 용융 용기의 길이를 따라 연장되며 상기 용융 용기를 이등분한다 (즉, 중심선(CL)은 제1 측벽(104) 및 제2 측벽(106)으로부터 동일한 거리이다).

상부 벽(112)은, 전형적으로, 반드시 아치형일 필요는 없으나, 베이슨(110) 상에 연장되며 크라운으로 지칭될 수 있다. 용융 용기(14)는 제1 측벽(104) 및 제2 측벽(106)의 상부 내에 위치된 복수의 버너 포트들(114)을 더 포함할 수 있으며, 버너 포트들(114)은 상기 연소 버너들에 의해 생성된 화염이 상기 용융 용기 내의 상기 용융 물질 상으로 연장되도록 위치된 복수의 각각의 연소 버너들(116)을 포함하나, 다른 실시예들에서, 오버헤드 연소 버너들에 대안적으로 또는 추가적으로 액중 연소(submerged combustion)가 제공될 수 있다.

용융 용기(14)는 후방 벽(100)을 통해 개방되는 적어도 하나의 공급 포트(118)를 더 포함할 수 있으며, 원재료 운반 장치(20)는 용융 물질(예를 들어, 용융 유리)로의 가공을 위하여 상기 적어도 하나의 공급 포트를 통해 상기 베이슨에 원재료(24)를 운반하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 후방 벽(100)은 다수의 공급 포트들(118) 및 다수의 원재료 운반 장치(20), 예를 들어 두 개의 공급 포트들(118a, 118b), 및 두 개의 배치 운반 장치들(20a, 20b)을 포함할 수 있으나, 다른 실시예들에서, 둘보다 많은 공급 포트들 및 둘보다 많은 원재료 운반 장치들이 제공될 수 있다. 각각의 원재료 운반 장치(20)는 상기 용융 용기 내로 동일한 원재료를 채울 수 있거나, 각각의 원재료 운반 장치는 상기 용융 용기 내로 상이한 원재료를 채울 수 있다. 예를 들어, 제1 원재료 운반 장치(20)는 제1 원재료를 채울 수 있고, 제2 원재료 운반 장치(20)는 제2 원재료를 채울 수 있다. 하나의 원재료 운반 장치에 의해 채워지는 원재료는 제2 원재료 운반 장치와 동일한 속도로 채워질 필요는 없다.

용융 용기(14)는 상기 용융 용기의 하나 이상의 벽들을 통해 베이슨(110) 내로 연장되며 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 바닥 벽(108)을 통해 상기 용융 용기 내의 용융 물질을 가열하도록 구성되는 복수의 전극들(120)을 더 포함할 수 있으며, 상기 전극들은 전기 전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 있으나, 다른 실시예들에서, 대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 전극들(120)은 제1 측벽(104) 및/또는 제2 측벽(106)을 통해 베이슨(110) 내로 연장될 수 있다. 전극들은 상기 용융 물질 내로 적어도 15 센티미터 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 버너들(116)을 통해 상기 용융 물질에 가해진 열 에너지(Y)에 대한 전극들(116)에 의해 베이슨(110) 내의 용융 물질에 가해진 열 에너지(X)는 X:Y 비일 수 있으며, X는 약 20% 내지 약 80% 범위이고, Y는 약 20% 내지 약 80% 범위이며, 그 사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함한다. 예를 들어, 버너들(116) 대비 전극들(120)을 통해 베이슨(110) 내의 용융 물질에 가해진 열 에너지의 비는 예를 들어, 20%:80%, 30%:70%, 40%:60%, 50%:50%, 60%:40%, 70%:30%, 또는 80%: 20%일 수 있으며, 그 사이의 모든 비율들을 포함한다.

열전쌍들(미도시)이 상기 용융 용기의 다양한 벽들 중 임의의 하나 이상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 바닥 벽(108) 내에 설치된 열전쌍들은 예컨대 상기 용융 용기의 중심선을 따라 종방향으로 용융 물질의 바닥 온도들을 제공할 수 있는 반면, 상기 측벽들 내에 설치된 열전쌍들은 상기 용융물의 사이드 온도들을 제공할 수 있다. 상부 벽 내에 위치된 열전쌍들은 크라운 온도들을 제공할 수 있다. 다양한 열전쌍들을 통해 얻어진 온도 측정 값들은 용융 작업의 성능을 모니터 및 평가하는데 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 각각의 원재료 운반 장치(20)는 원재료 저장 통(18)에 연결된 빈 배럴(122) 및 상기 배럴 내에 회전 가능하게 설치된 공급 스크류(124)를 포함한다. 공급 스크류(124)는 모터(22)에 결합되고 회전 축(128)을 포함하는 샤프트(126) 및 샤프트(126)의 길이를 따라 연장되는 나선 블레이드(130)를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 원재료 운반 장치(20)는 공급 스크류(124)가 회전하는 회전 축을 포함하는 스크류 공급기로 불릴 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 일부 실시예들에서, 용융 용기(14)는 예컨대 제1 공급 포트(118a)를 통해 제1 공급 스크류(124a)로 상기 용융 용기에 원재료(24)를 운반하도록 구성된 제1 스크류 공급기(20a) 및 예컨대 제2 공급 포트(118b)를 통해 제2 공급 스크류(124b)로 용융 용기(14)에 원재료(24)를 운반하도록 구성된 제2 스크류 공급기(20b)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 회전 축(128b)은 제2 측벽(106)과 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 회전 축(128b)은 제1 회전 축(128a)과 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 회전 축(128a) 및 제2 회전 축(128b)은 종방향 중심선(CL)으로부터 동일 거리일 수 있다.

일부 실시예들에서, 제1 회전 축에 수직한 선을 따라 제1 회전 축(128a) 사이의 거리(d1)(예를 들어, 후방 벽(100)의 내부 표면을 따라 후방 벽(100) 근처에서 측정됨)는 상기 용융 용기의 폭(W)의 약 15% 이하이다. 또한, 제2 회전 축(128b)에 수직한 선을 따른 거리(d2)(예를 들어, 후방 벽(100)의 내부 표면을 따라 후방 벽(100) 근처에서 측정됨)는 상기 용융 용기의 폭(W)의 약 15% 이하이다.

일부 실시예들에서, 제1 회전 축(128a) 및 제2 회전 축(128b) 중 하나 또는 둘 모두는 각각 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽의 내부 표면들로부터 약 40 센티미터 이하에 위치될 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, d1 및 d2 중 하나 또는 둘 모두는 약 40 센티미터 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 회전 축(128a) 및 제2 회전 축(128b)은 각각 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽의 내부 표면들로부터 약 38 센티미터 이하에 위치될 수 있다. 예를 들어, d1 및/또는 d2는 약 5 센티미터 내지 약 40 센티미터 범위, 예컨대 약 5 센티미터 내지 약 38 센티미터 범위, 약 5 센티미터 내지 약 28 센티미터 범위, 약 5 센티미터 내지 약 20 센티미터 범위, 또는 약 10 센티미터 내지 약 20 센티미터 범위일 수 있다.

작동 시, 상기 하나 이상의 원재료 운반 장치(20)는 제조 장치(10) 내의 용융 물질의 레벨을 감지하고 예컨대 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC)(133)를 통해 모터(22)와 통신하는 용융 용기(14)의 하류에 위치된 하나 이상의 레벨 프로브들(132)로부터 수신된 신호에 반응하여 용융 용기(14)로 원재료(24)를 운반한다. 예를 들어, 레벨 프로브(132)는 청징 용기(34) 내 또는 그 하류에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 레벨 프로브(132)는 도 2에 도시된 바와 같이 도관(38) 내에 위치될 수 있다. 각각의 원재료 운반 장치는 예를 들어 레벨 프로브로부터의 신호에 반응하여 상기 용융 용기 내로의 원재료의 공급을 제어하도록 구성된 제어 장치(예를 들어 PLC(133))와 전기적으로 결합될 수 있다. 공급 스크류(124)가 회전함에 따라, 원재료가 원재료 저장 통(18)으로부터 배럴(122) 내로 제공되며 공급 스크류(124)를 회전시킴으로써 배럴(122)을 통해 밀어진다. 상기 원재료가 배럴(122)의 끝에 도착하면, 상기 원재료는 베이슨(110)에 들어가며, 상기 원재료는 통상적으로 스크류 공급기 출구 아래의 더미(배치 더미)에 축적되며 상기 용융 유리의 표면 상에 부유하는 거품 같은 부유물(scum)(134) 층과 만난다. 부유물 층은 용융 부산물들을 포함하며 후방 벽(100)으로부터 전방 벽(102)을 향하는 방향으로 연장되며, 일반적으로 실리카가 풍부하며, 용융 동안 방출된 가스들과 결합되며, 용융 유리로 용해되기 어렵다. 부유물 층(134)은 상기 전방 벽에 접근할 수 있으며, 일부 실시예들에서, 상기 용융물의 전체 표면에 걸쳐 연장된다. 원재료(24)가 상기 배치 더미로부터 전방으로 퍼짐에 따라, 상기 원재료는 "배치 스네이크들"로 지칭되는 비선형적 패턴들로 상기 전방 벽을 향해 전파하는 흐름을 형성한다 (도 1 참조). 버너들(116)로부터의 복사 및 대류 열 전달은 상기 원재료를 가열하고 용융 시키는 것을 돕는다. 유사하게, 전기 전압이 전극들(120)에 가해질 수 있으며, 전극들의 그룹들, 예를 들어 전극들의 쌍들 사이에 전기 전류를 형성하며, 전기 전류는 그 내부로부터 용융 유리를 가열한다. 따라서, 상기 용융물 자체로부터의 전도성 열은 상기 원재료를 더 용해시킨다.

원재료 운반 장치(20)에 의해 도입된 원재료 모두가 용융 용기(14) 내에서 완전히 용해되는 것은 아닐 수 있다는 것에 주의해야한다. 예를 들어, 상기 공급 포트(들)(118) 바로 아래의 상기 배치 더미의 무게는 원재료(24)의 일부를 부유물 층(134)을 통해 상기 용융물 내로 일찍 이동시킬 수 있다. 더 무거운 개별적인 원재료 성분들은 또한 일찍 부유물 층(134)을 통해 하강할 수 있고 상기 용융 물질을 통해 순환할 수 있다. 그러나, 상기 배치 스네이크들(8)이 상기 배치 더미로부터 전방에 도칙하고 부유물 층(134)을 통해 결국 하강하고 상기 용융물 내로 용해됨에 따라, 원재료의 그레인(grain)들은 상기 그레인들이 전방 벽(102)에 도달하기에 충분히 오래 상기 부유물 층 내에 유지될 수 있다. 만약 이들 그레인들이 결국 상기 전방 벽(102) 근처의 상기 부유물 층 아래의 상기 용융 물질과 만나는 경우, 상기 원재료의 그레인들이 완전히 상기 용융물 내에 용해되기에는 불충분한 시간이 있을 수 있으며, 불완전하게 용해된 그레인들은 용융 용기(14)를 빠져나가는 용융 물질의 흐름 내로 동반될 수 있으며 하류 유리 제조 장치(30)로 들어갈 수 있다. 따라서, 부유물 층(134)은 원재료의 그레인들이 상기 용융 공정을 효과적으로 우회할 수 있는 길을 제공함으로써 완성된 유리 물품, 예를 들어 유리 시트(62)에 대한 오염원일 수 있다.

이제 도 5 및 도 6을 참조하면, 연소 버너들(116)을 통해 용융 물질(28)에 인가된 열 에너지 및/또는 다양한 전극들(120)에 인가된 전압들은 용융 물질(28)의 바디 내에 핫 스팟(160)(베이슨(110) 내의 용융물의 최대 온도 영역)을 생성하도록 제어될 수 있어, 상기 핫 스팟과 상기 용융 용기의 더 차가운 후방 벽, 전방 벽, 및 측벽들 사이의 온도 차이가 상기 용융물 내의 대류 유동을 발생시킨다. 예를 들어, 상부 벽(112) 없이 도시된 용융 용기(14)의 평면도인 도 5는 핫 스팟(160)으로부터 바깥으로 방출되는 유동 벡터들(162a 및 162b)을 포함하는 유동 벡터들의 패턴을 도시한다. 유동 벡터들(162a 및 162b)이 핫 스팟(160)으로부터 후방 벽(100)을 향하는 종방향으로의 용융 유리 유동 및 핫 스팟(160)으로부터 전방 벽(102)을 향한 반대 종방향으로의 용융 유리 유동을 각각 표시하나, 각각의 중간의, 일반적으로 후방의, 유동 벡터는 후방(종방향) 유동 성분을 포함하고, 각각의 일반적으로 전방의 유동 벡터는 반대 전방(종방향) 유동 성분을 포함한다는 것에 주의해야 한다. 유사하게, 두 대향하는 유동들은 측방향으로 발생하며, 각각의 측방향 유동은 핫 스팟(160)으로부터 인접한 측벽을 향해 연장된다: 중심선(CL)으로부터 제1 측벽(104)을 향해 이동하는 측방향 유동 벡터(162c) 및 중심선(CL)으로부터 제2 측벽(106)을 향해 이동하는 측방향 유동 벡터(162d). 일반적으로 폭 방향으로의 각각의 중간의 유동 벡터는 측방향 유동 성분을 포함한다. 오직 4개의 유동 벡터들이 도시되었으나, 유동 벡터들은 핫 스팟(160)으로부터 많은 복수의 방향들로 바깥으로 방출되며, 오직 4개의 유동 벡터들(2개의 종방향 유동 벡터들 및 2개의 측방향 유동 벡터들)이 도시되었다는 것이 인식되어야 한다. 종방향 유동 벡터도 아니고 측방향 유동 벡터도 아닌 각각의 유동 벡터는 그럼에도 불구하고 종방향 유동 성분 및 측방향 유동 성분을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 언급되지 않는한, 측방향은 종방향 축 (중심선)(CL)에 수직한 방향을 지칭하는 반면, 종방향 유동은 중심선(CL)에 평행한 방향을 지칭한다. 핫 스팟(160) 내 용융 유리는 베이슨(110)의 바닥으로부터 솟아 오르며 상기 측벽, 상기 용융 용기의 상기 후방 벽 및 상기 전방 벽을 향해 상기 용융물의 표면 근처에서 바깥으로 퍼진다. 예를 들어, 도 6은 상기 핫 스팟 내에서 상승하고, 상기 용융물의 표면 근처의 상기 용융물의 각각의 부분들을 건너고, 이후 상기 측벽들에서 베이슨(110)의 상기 바닥을 향해 하강하고, 상기 핫 스팟을 향해 상기 용융 용기의 상기 바닥을 건너는 용융 물질의 측방향 대류 유동을 도시하는 용융 용기(14)의 측방향 단면도이다. 따라서, 도시된 바와 같이, 두 반대-회전하는 대류 흐름들(예를 들어, "셀들")이 형성된다. 유사한 유동이 종방향들로 형성된다.

완성된 유리 물품들 내의 코드 농도는 상기 용융물의 표면 상의 배치 유동 패턴들에 강하게 연관된다는 것이 용융 용기 설계 수정 동안 밝혀졌다. 즉, 감소된 코드는 배치 스네이크들(8)이 상기 측벽들(104, 106)에 근접하게 상기 용융물의 표면을 이동할때 가장 유리하다는 것이 밝혀졌다. 이론에 제한되려는 의도 없이, 상기 측벽들 근처의 용융물의 표면을 이동하는 배치 스네이크들(8)은 상기 용융 용기의 상기 중심선 근처를 이동하고 따라서 보다 바로 핫 스팟(160)에 도달하는 배치 스네이크들보다 용융물 내에서 더 큰 체류 시간을 경험하며, 따라서 보다 완전한 용융 및 상기 용융물 내의 분산을 거치는 것으로 믿어진다. 추가적으로, 대류 유동 속도, 특히 측방향 유동 속도(상기 용융 용기의 상기 중심선으로부터, 및 특히 상기 핫 스팟으로부터 바깥쪽으로 측방향으로 연장되는 방향) 및 스크류 공급기 위치 사이의 상관관계가 존재한다는 것이 더 밝혀졌다. 즉, 상기 측벽들에 더 가깝게 상기 용융 용기 내로 원재료를 운반하도록 위치된 스크류 공급기들은 보다 안정한 배치 스네이크들을 야기했다. 안정한 배치 스네이크들이란 상기 전방 벽을 향하는 방향으로 상기 측벽들을 따라 그 근처에서 유동하는 경향을 가지는 배치 스네이크들을 의미한다. 반면, 상기 용융 용기의 상기 중심선에 더 가깝게 발생하는 배치 스네이크들은 상기 용융 용기 내에서 불규칙하게 구불거리는 경향이 있으며 따라서 코드를 야기할 가능성이 더 높다는 것이 밝혀졌다.

대류 유동들은 Ra=(gβΔTx³)/(υ₁α₁)의 형태의 대류에 관한 무차원 스케일링 인자인 레일리 수(Rayleigh number)(Ra)에 의해 결정되고 측정되며, 여기서 g는 중력으로 인한 가속도를 나타내고, β는 상기 용융물의 명목상 열 팽창 계수를 나타내고, ΔT는 대류를 구동하는 열 차이이고, x는 특성 길이, υ₁은 동적 점도, 및 α₁은 용융물의 열 확산율이다. 대류 힘의 세기는 상기 용융 용기의 뜨거운 구역과 차가운 구역들 및 그 안의 용융 물질 사이의 밀도 차이의 규모를 생성하는 유리 열 팽창 계수 β, 뜨거운-차가운 온도 범위에 걸친 상기 용융 용기 내의 상기 용융 물질의 점도, 뜨거운 구역과 차가운 구역 사이의 온도 차이(ΔT), 및 상기 뜨거운 구역과 차가운 구역 사이의 거리에 의해 결정된다. 상기 용융 용기 내의 유동은 예를 들어 상업적으로 입수 가능한 소프트웨어 패키지, 예컨대 ANSYS® 사로부터 입수 가능한 Fluent®을 사용함으로써 레일리 수를 사용하여 모델링될 수 있다.

도 7은 측벽으로부터의 거리의 함수로서 상기 용융 물질의 표면 아래의 3인치(7.62 센티미터)의 깊이에서 모델링되고 정규화된 측방향 유동 속도(상기 용융 용기의 중심선(CL)으로부터 측벽, 예를 들어 제1 측벽(104) 및/또는 제2 측벽(106)을 향하는 수직한 방향으로 상기 용융 물질의 유동)를 나타내는 그래프이다. 데이터는 3개의 상이한 용융 용기들에 대한 유동 속도를 도시한다: 커브(140)(다이아몬드 데이터 포인트들)에 의해 표시된 바람직한 것보다 못한 코드 성능을 나타낸 제1 용기, 커브(142)(정사각형 데이터 포인트들)에 의해 표시된 상기 제1 용융 용기보다 심지어 더 안좋은 코드 성능을 나타낸 제2 용기, 및 커브(144)(삼각형 데이터 포인트들)에 의해 표시된 상기 제1 용융 용기 및 상기 제2 용융 용기 둘 다보다 뛰어난 성능의 훨씬 향상된 코드 성능을 나타낸 제3 용융 용기. 화살표(146)는 제1 용융 용기에 대한 측벽-공급 스크류 측 거리(약 79cm, 또는 상기 용융 용기 베이슨의 총 폭(W)의 약 16% 이내)를 나타내고, 화살표(148)는 상기 제2 용융 용기에 대한 측벽-공급 스크류 축 거리(약 48cm, 또는 상기 용융 용기 베이슨의 총 폭(W)의 약 27% 이내)를 나타내고, 화살표(150)은 상기 제3 용융 용기에 대한 측벽-공급 스크류 축 거리(약 38cm, 또는 상기 용융 용기 베이슨의 총 폭(W)의 약 14% 내)를 나타낸다. 표시된 바와 같이, 코드에 대한 가장 우수한 성능은 상기 제1 용융 용기 및 상기 제2 용융 용기와 비교하여 감소된 측벽-공급 스크류 축 거리를 가지는 상기 제3 용융 용기로부터 얻어졌다. 또한, 도 8은 시간의 함수로서 상기 제1 용융 용기에 대한 퍼센트 콘트라스트로서 코드 성능을 묘사하는 반면, 도 9는 상기 제3 용융 용기에 대하여 시간의 함수로서 퍼센트 콘트라스트로서 코드 성능을 묘사한다. 원재료(24)가 측벽의 약 38cm 이내로 상기 용융 용기에 공급되는 상기 제3 용융 용기에 대하여 코드의 상당한 감소가 분명히 명백하다. 코드 측정이 콜리메이티드 빔을 발생시키기 위해 근적외선 광원, 광학 섬유 및 개별적인 자유-공간 광학기들을 사용하여 수행된다. 상기 콜리메이티드 빔은 완성된 제품, 예를 들어 평평한 유리 시트를 통해 및 반대 편의 디텍터 어셈블리 내로 투과되며, 여기서 투과된 빛은 렌즈에 의해 포커싱되고 배향된 슬릿 개구를 가지는 감지 구성 요소에 의해 포착된다. 상기 콜리메이티드 빔의 가간섭성 길이(coherence length)는 상기 유리 시트 두께보다 작으며, 빔 폭에 걸쳐 균일한 위상 프론트를 가진다. 상기 빔이 코드를 가지는 유리 시트를 통과함에 따라, 상기 빔의 위상은 두께 변동에 의해 약하게 변조된다. 그 광학적 효과는 회절 격자의 그것, 및 0차 및 두 1차 회절 필드들의 생성과 유사하다. 이들 회절 필드들은 계속 전파되어 상기 기판으로부터의 거리의 함수로서 세기 최대값 및 최소값을 발생시키며 간섭한다. 포커싱 렌즈가 상기 콘트라스트를 향상시키고 상기 감지 구성 요소로의 광학적 경로 길이를 단축시키기 위해 사용되며, 상기 슬릿 개구는 적합한 양의 공간적 해상도 및 진동에 대한 둔감도를 달성하기 위해 사용된다. 상기 코드 측정은 상기 디텍터에 의해 수신된 전력 량을 기록하는 한편 상기 감지기 구성 요소를 기판을 가로지르는 방향으로 움직임으로써 만들어진다. 상기 디텍터 신호 프로파일들의 디지털 필터링이 코드 콘트라스트를 추출하기 위해 사용될 수 있다.

도 9에 묘사된 상기 제3 용융 용기에 대한 측정 결과들은 약 0.25% 콘트라스트 미만이며, 오직 하나의 0.5% 콘트라스트 초과이나 1% 콘트라스트 미만의 콘트라스트가 발생하는 8일의 기간에 걸친 평균 코드 성능을 표시한다. 비교로서, 도 8에 도시된 상기 제1 용융 용기에 대한 코드 측정들은 0.25% 콘트라스트 초과의 유사한 기간에 걸친 평균 코드 성능을 묘사한다.

따라서, 용융 용기 베이슨 내에 용융 물질을 형성하는 제1 단계를 포함하는 방법이 개시되며, 상기 용융 용기는 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하고, 상기 용융 용기는 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽 내부 표면들로 연장되는 종방향 중심선 및 상기 제1 측벽의 내부 표면 및 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되는 상기 종방향 중심선에 수직한 폭을 더 포함한다. 상기 용융 물질은 적합한 열원, 예를 들어 상기 원재료 상에 화염을 생산하도록 위치된 연소 버너들을 사용하여 원재료, 및/또는 컬릿를 가열함으로써 형성될 수 있다. 상기 열원은 상기 원재료를 용융시켜 용융 물질(28)(예를 들어, 용융 유리)를 형성한다. 상기 용융 용기는 예를 들어 내화 용융 용기일 수 있다.

다른 단계에서, 상기 용융 물질은 더 가열될 수 있으며, 이로써 제1 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대해 상기 제1 측벽을 향하는 제1 방향으로 유동하는 용융 물질의 제1 유동(예를 들어, 유동 벡터(162c))을 포함하는 용융 물질(28) 내 대류 셀을 형성하며, 상기 제1 유동 속도는 종방향 중심선(CL)으로부터의 거리의 함수로서 변화한다. 용융 물질(28) 내 상기 대류 셀은 제2 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대하여 상기 제2 측벽을 향해 제2 방향으로 유동하는 용융 물질의 제2 유동(예를 들어, 유동 벡터(162d))을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 유동 속도는 종방향 중심선(CL)으로부터의 거리의 함수로서 변화한다. 상기 추가적인 가열은 상기 용융 유리의 표면 상에 연장되는 화염들을 생산하도록 위치된 연소 버너들을 통해, 또는 상기 용융 유리 내로 연장되는 전극들에 의해 상기 용융 유리롤 통해 형성된 전기 전류에 의해, 또는 연소 및 전기 전류 둘 모두에 의해 수행될 수 있다. 상기 용융 용기는 예를 들어 전기적으로 부스팅된 용융 용기일 수 있다.

다른 단계에서, 상기 제1 측벽, 예를 들어, 측벽(104)의 내부 표면으로부터 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 유동 속도가 최대인 제1 거리가 계산된다. 상기 최대 유동 속도는 상기 용융 물질의 표면 아래, 예를 들어, 상기 용융 물질의 표면 아래 약 3센티미터 내지 상기 용융 물질의 표면 아래 약 13 센티미터 범위, 예를 들어 약 4 센티미터 내지 약 12 센티미터 범위, 예를 들어 약 4 센티미터 내지 약 8센티미터 범위, 및 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 상기 용융 물질의 표면으로부터의 거리에서 계산될 수 있다.

선택적인 단계에서, 상기 제2 측벽, 예를 들어 측벽(106)의 내부 표면으로부터 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 유동 속도가 최대인 제2 거리가 계산될 수 있다. 상기 최대 유동 속도는 상기 용융 물질의 표면 아래, 예를 들어, 상기 용융 물질의 표면 아래 약 3센티미터 내지 상기 용융 물질의 표면 아래 약 13 센티미터 범위, 예를 들어 약 4 센티미터 내지 약 12 센티미터 범위, 예를 들어 약 4 센티미터 내지 약 8센티미터 범위, 및 그사이의 모든 범위들 및 하위 범위들을 포함하는 상기 용융 물질의 표면으로부터의 거리에서 계산될 수 있다.

또다른 단계에서, 원재료는 제1 스크류 공급기, 예를 들어 제1 회전 축(128a)을 포함하는 제1 공급 스크류(124a)를 포함하는 스크류 공급기(20a)를 사용하여 상기 용융 용기의 내부 내로 공급될 수 있으며, 상기 제1 스크류 공급기는 상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽(104)의 내부 표면 사이의 거리(d1)가 상기 계산된 제1 거리와 실질적으로 동일하도록, 예를 들어 상기 계산된 제1 거리의 약 10% 내이도록 위치된다.

일부 실시예들에서, 상기 제2 유동 속도가 최대인 상기 제2 측벽의 내부 표면으로부터 상기 제2 방향을 따른 제2 거리가 계산된다. 원재료는 제2 스크류 공급기, 예를 들어 제2 공급 스크류(124b) 및 제2 회전 축(128b)을 포함하는 스크류 공급기(20b)를 사용하여 상기 용융 용기의 내부 내로 공급될 수 있으며, 상기 제2 스크류 공급기는 상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리(d2)가 상기 제2 유동 벡터(162d)에 대하여 계산된 거리와 실질적으로 동일하도록, 예를 들어, 상기 계산된 거리의 약 10% 내이도록 위치될 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 상기 용융물 내의 특정 대칭을 가정하고 오직 하나의 거리, 예를 들어, 상기 제1 유동 속도가 최대인 상기 제1 측벽의 내부 표면으로부터 상기 제1 방향을 따른 상기 제1 거리를 계산하고 상기 제2 거리는 상기 제1 거리와 대략 동일하다고 가정하는 것이 만족스러울 수 있다. 따라서, d2는 d1과 동일할 수 있다.

본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 개시의 실시예들에 다양한 수정들 및 변경들이 만들어질 수 있다는 것이 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서 본 개시는 첨부된 청구항들 및 그 균등물들의 범위 내인한 이러한 수정들 및 변경들을 포함하도록 의도된다.

Claims (9)

1. 후방 벽, 전방 벽, 제1 측벽, 및 제2 측벽을 포함하고, 상기 후방 벽으로부터 상기 전방 벽까지 연장되는 종방향 중심선 및 상기 제1 측벽의 내부 표면과 상기 제2 측벽의 내부 표면 사이에 연장되고 상기 종방향 중심선에 수직한 폭을 더 포함하는 용융 용기 내에 용융 물질을 형성하는 단계;
   상기 종방향 중심선으로부터의 거리의 함수로서 변화하는 제1 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대하여 상기 제1 측벽을 향해 제1 방향으로 유동하는 용융 물질의 제1 유동을 포함하는 상기 용융 물질 내의 대류 셀을 형성하는, 상기 용융 물질을 가열하는 단계;
   상기 제1 유동 속도가 최대인 상기 제1 방향을 따른 상기 제1 측벽의 내부 표면으로부터의 제1 거리를 계산하는 단계;
   제1 회전 축을 포함하는 제1 공급 스크류로 상기 용융 용기의 내부 내로 제1 원재료를 공급하는 단계; 및
   상기 용융 물질로 유리 물품을 성형하는 단계;를 포함하고,
   상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 계산된 제1 거리의 10% 이내인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 대류 셀은 상기 종방향 중심선으로부터의 거리의 함수로서 변화하는 제2 유동 속도로 상기 종방향 중심선에 대하여 상기 제2 측벽을 향해 제2 방향으로 유동하는 상기 용융 물질의 제2 유동을 포함하고,
   상기 방법은
   상기 제2 유동 속도가 최대인 상기 제2 방향을 따른 상기 제2 측벽의 내부 표면으로부터의 제2 거리를 계산하는 단계; 및
   제2 회전 축을 포함하는 제2 공급 스크류로 상기 용융 용기의 상기 내부 내로 제2 원재료를 공급하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 계산된 제2 거리의 10% 이내인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 15% 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
4. 청구항 2 내지 청구항 3에 있어서,
   상기 제2 회전 축과 상기 제2 측벽의 상기 내부 표면 사이의 거리는 상기 용융 용기의 상기 폭의 15% 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 회전 축과 상기 제1 측벽 사이의 거리는 40 센티미터 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 가열하는 단계에 의해 상기 용융 물질 내로 도입된 총 에너지는 전기 전류에 의한 것이 20% 이상이고 연소 버너들에 의한 것이 80% 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 성형하는 단계는 성형 장치로 상기 용융 물질을 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 성형하는 단계는 성형체로부터 상기 용융 물질을 드로우하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 유리 물품은 유리 리본인 것을 특징으로 하는 유리 물품을 제조하기 위한 방법.

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