TW201516015A

TW201516015A - 用於製造玻璃的設備與方法

Info

Publication number: TW201516015A
Application number: TW103135687A
Authority: TW
Inventors: Gilbert De Angelis; Megan Aurora Delamielleure; Martin Herbert Goller; Sowmya Krishnamurthy; George Kristian Schwenke
Original assignee: Corning Inc
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2015-05-01
Also published as: JP6533221B2; KR102230177B1; WO2015057646A1; KR102288421B1; JP6754469B2; JP2019163205A; CN110803857B; KR20210032544A; CN105829253A; CN105829253B; CN110803857A; TWI633072B; JP2016533313A; KR20160074536A

Abstract

揭示一種熔融玻璃傳送設備，該設備包含澄清容器，該澄清容器包括壁，其中該澄清容器壁之厚度圓周地改變。在一些實施例中，該澄清容器之接觸該澄清容器內之氣體氣氛的上部分比該澄清容器之接觸熔融玻璃之剩餘部分薄。亦揭示一種澄清熔融玻璃之方法。

Description

用於製造玻璃的設備與方法

【優先權】

本申請案根據專利法規定主張2013年10月18申請之美國臨時申請案第61/892624號之優先權權利，本文依賴該案之內容且該案內容全部以引用之方式併入本文中。

本揭示案大體上係關於用於製造玻璃之設備，且詳言之係關於熔融玻璃傳送設備，該熔融玻璃傳送設備包含包括具有厚度之壁的容器，該厚度隨容器之周長圓周地改變。

熔化原料以形成熔融材料(在下文中稱為熔融玻璃)要求在熔化製程期間使用燃燒氣體及/或電能。原料接著可經調節且自熔化爐傳輸至成形設備。在一些製程中，熔融玻璃經由貴金屬傳送設備傳送至成形設備，該貴金屬傳送設備包含各種處理設備。為確保控制溫度，傳送設備之某些組件可藉由在組件中產生電流而直接加熱。電流加熱組件，進而加熱該組件中之熔融玻璃。傳送設備之不同組件具有不同能量需求。傳送設備中之具有或許最高功率需求之組件為澄清容器，其中熔融玻璃經調節以移除熔化製程造成之氣體。

為使得能夠在熔化製程之後移除氣泡及確保溶解自熔化爐漏出之任何固體顆粒，澄清容器保持在極高溫度下。氣泡在越低之黏度下上升越快，且固體夾雜物在越高之溫度下溶解越快。澄清器之頂部處存在氣隙。不幸的是，貴金屬(例如，鉑及/或銠)之氧化可在氧氣存在的情況下發生，且氧化發生之速率隨溫度及氧含量變化而提高。貴金屬氧化導致金屬薄化。氧化通常在澄清容器之頂部更嚴重，原因至少有兩個：1)熔融玻璃表面上方存在氣隙；及2)溫度在澄清容器之頂部處最高。用於一些玻璃之澄清容器之頂部處之溫度可超過1700℃。通常，澄清容器之頂部處之溫度平均可比澄清容器之下部分中所含之熔融玻璃的溫度高20℃。因為澄清容器之頂部處之較高溫度可導致澄清容器之腐蝕破裂，故需要降低澄清容器頂部溫度。

融合玻璃製造製程能夠產生具有特殊表面品質之薄玻璃片，從而使得該等玻璃片理想用於製造視覺顯示產品，諸如，電視機、手機、電腦監視器等等。在典型融合製程中，原料(稱為批料)在耐火陶瓷熔化爐中熔化以產生熔融玻璃。熔融玻璃隨後經由傳送設備傳送至成形主體。成形主體包含凹槽，該凹槽形成於該成形主體之上表面中；及外漸縮成形表面。熔融玻璃由凹槽自傳送設備接收，其中熔融玻璃流出且作為單獨流自漸縮成形表面流下。該等單獨流在漸縮成形表面相遇處會合，從而形成單一玻璃帶，該玻璃帶一旦冷卻為彈性固體就切割成單獨玻璃片。

雖然熔化爐及成形主體主要由耐火陶瓷材料構成，但將熔融玻璃傳送至成形主體之傳送設備通常使用高溫金屬，且詳言之抗氧化之高溫金屬構成。合適金屬可例如選自鉑族金屬，亦即，鉑銥、銠、鈀、鋨及釕。亦可使用前述鉑族金屬之合金。舉例而言，由於比其他鉑族金屬更容易實體製造，故熔融玻璃傳送設備通常由鉑或鉑合金(諸如，鉑銠合金)構成。

當熔融玻璃經由傳送設備傳送時，熔融玻璃可藉由使熔融玻璃通過調節容器(諸如，澄清容器)來調節，在該容器中發生去氣化製程。在熔化製程期間釋出各種氣體。若留在熔融玻璃內，該等氣體則可在最終玻璃物件(諸如，來自融合製程之玻璃片)中產生氣泡。為了自玻璃消除氣泡，熔融玻璃之溫度在澄清容器中上升至大於熔化溫度之溫度。包括在批料中且存在於熔融玻璃中之多價化合物在溫度增加期間釋放氧氣，且幫助自熔融玻璃清除在熔化製程期間形成之氣體。氣體釋放至澄清容器之在熔融玻璃之自由表面上方的排氣空間。在一些情況下，例如，在生產用於顯示行業之玻璃片中，澄清容器中之溫度可超過1650℃且甚至超過1700℃，且接近澄清容器壁之熔化溫度。

一種升高澄清容器中之溫度之方法為在澄清容器中形成電流，其中溫度經由容器之金屬壁之電阻而升高。該直接加熱可稱為焦耳加熱。為實現此舉，電極(亦稱為凸緣)附接至澄清容器且充當電流之入口位置及出口位置。

監視澄清容器上之各個位置處之澄清容器溫度可藉由將熱電偶嵌入耐火絕緣材料中而實施，該耐火絕緣材料包圍澄清容器。來自該監視之資料展示澄清容器之升高之溫度，其中熔融玻璃之自由表面上方之氣體氣氛接觸澄清容器壁。此係歸因於相對於澄清容器的下部分內所含之熔融玻璃的熱導率，澄清容器內之氣體氣氛之降低之熱導率。在停用之澄清容器上執行之剖析展示澄清容器之不接觸熔融玻璃之上部分中(特別是凸緣結合至澄清容器壁處)的過度氧化。該氧化由於在氧氣存在的情況下金屬之高溫而發生。不幸的是，難以自澄清容器周圍之環境完全消除氧氣。此外，氧化使容器區域中之容器壁(熔融玻璃不流過該容器壁)之金屬逐漸變薄，從而導致容器壁之最終破裂。因此，本文中揭示之實施例係針對控制電流流過澄清容器之壁以降低壁之彼部分的溫度，該部分接觸澄清容器內之氣體氣氛且熔融玻璃不流過該部分。

在一個態樣中，揭示一種熔融玻璃傳送設備，該設備包含：澄清容器，該澄清容器經設置為管，該管包含壁，管壁包含金屬，該金屬係選自由以下組成之群組：鉑、銠、鈀、銥、釕、鋨及以上各者之合金；及複數個凸緣，該複數個凸緣包圍管且經設置以引導電流穿過壁，複數個凸緣包含鉑、銠、鈀、銥、釕、鋨及以上各者之合金。在複數個凸緣之至少兩個連續凸緣之間的壁之至少一部分包含厚度，該厚度圓周地改變。片語「兩個連續凸緣」意欲指示在熔融玻璃之流動方向上，熔融玻璃依次通過兩個連續凸緣，其中兩個連續凸緣之間沒有中間凸緣。

壁之至少一部分可包含第一壁部分及第二壁部分，且在壁之至少一部分的橫截面中，第一壁部分之厚度可小於第二壁部分之厚度。第一壁部分之厚度可為實質上均勻的，且第二壁部分之厚度可為實質上均勻的。第一壁部分定位於澄清容器之頂部處，且第二壁部分定位於澄清容器之底部處、在第一壁部分下方。

熔融玻璃傳送設備可進一步包含第三壁部分，該第三壁部分定位在第一壁部分與第二壁部分之間。橫截面中之第三壁部分之厚度可大於第二壁部分之厚度。

第二壁部分可經構造以包含複數個層。舉例而言，第二壁部分可包含積層結構，該積層結構包含複數個金屬板。

在另一實施例中，澄清容器壁之至少一部分可包含第一壁部分及第二壁部分，其中第一壁部分之厚度大於第二壁部分之厚度。第一壁部分定位於澄清容器之頂部處，且壁之至少一部分可鄰近兩個連續凸緣中之一者定位。

第一壁部分及/或第二壁部分之厚度可為實質上均勻的。

在一些實施例中，當第一壁部分比第二壁部分厚時，第一壁部分之長度可不大於約16cm。

當第一壁部分比第二壁部分厚時，第一壁部分可包含複數個金屬層。根據此實施例之一些態樣，第一壁部分鄰接兩個連續凸緣之一凸緣。在其他態樣中，凸緣可附接至第一壁部分之上表面，諸如，第一壁部分之中心部分，以使得第一壁部分自平行於澄清容器之縱軸之凸緣向外延伸。在一個實例中，第一部分沿澄清容器之縱軸具有16cm之長度，且凸緣在16cm之長度之中點處附接至第一部分。自前述內容應顯而易見的是，長度可與16cm不同，例如，小於16cm，且凸緣在第一壁部分長度之中點處附接至第一壁部分。

壁之至少一部分可包含第一長度部分；第二長度部分，該第二長度部分遠離第一長度部分；及第三長度部分，該第三長度部分定位在第一長度部分與第二長度部分之間。第一長度部分之厚度可圓周地改變，第二長度部分之厚度可圓周地改變，且第三長度部分之厚度可為實質上恆定的。另外，第一長度部分及第二長度部分中之每一者可包含第一壁部分及第二壁部分，且第一長度部分及第二長度部分之第一壁部分的厚度大於第一長度部分及第二長度部分之第二壁部分的厚度。第一長度部分及第二長度部分之第一壁部分定位於澄清容器之頂部處。

第一長度部分及第二長度部分中之每一者可鄰近兩個連續凸緣中之一者定位，以使得第一長度部分及第二長度部分中之每一者鄰接兩個連續凸緣中之各別凸緣。

熔融玻璃傳送設備可進一步包含第四長度部分，該第四長度部分定位在鄰近凸緣之間，第四長度部分包含第一壁部分及第二壁部分，第四長度部分之第一壁部分定位於澄清容器之頂部處。第四長度部分之第一壁部分的厚度可大於第四長度部分之第二壁部分的厚度。

在又一實施例中，揭示一種形成玻璃之方法，該方法包含以下步驟：在熔化爐中熔化批料；使熔融玻璃自熔化爐流過金屬澄清容器，以使得熔融玻璃在澄清容器內包含自由表面，且氣氛定位在澄清容器與自由表面之間，澄清容器包含壁，該壁包含第一壁部分，該第一壁部分包含第一厚度；及第二壁部分，該第二壁部分包含第二厚度，以使得在橫截面中，第一厚度不同於第二厚度。接著可控制熔融玻璃流，以使得熔融玻璃流不流出上壁部分之表面。因此，第一壁部分定位於澄清容器之頂部處，且第二壁部分定位於澄清容器之底部處。

第一厚度可小於第二厚度，或第一厚度可大於第二厚度。

在一些實施例中，澄清容器可包含第三壁部分，該第三壁部分定位在第一壁部分與第二壁部分之間，第三壁部分包含第三厚度，在橫截面中，該第三厚度大於第一厚度及第二厚度。在澄清容器中熔融玻璃之位準可經控制，以使得自由表面與第三壁部分相交。

第一壁部分之溫度例如可比第二壁部分之溫度低至少5攝氏度(℃)。

將在隨後的詳細描述中闡述本揭示案之額外特徵及優點，並且對於熟習此項技術者而言，額外的特徵及優點將部分地自彼描述顯而易見或藉由實踐本文(包括隨後的詳細描述、申請專利範圍及隨附圖式)中描述之實施例來認識到。

應理解，前文一般描述和下文詳細描述兩者皆提出本揭示案之實施例且意在提供用於理解主張之實施例之性質及特性的概述或框架。包括隨附圖式以提供對本揭示案之進一步理解，且隨附圖式併入本說明書中且構成本說明書之一部分。圖式圖示本揭示案之各種實施例，且與描述一起用以解釋實施例之原理及操作。

10‧‧‧玻璃成形設備

12‧‧‧箭頭

14‧‧‧熔化爐

16‧‧‧熔融玻璃

18‧‧‧連接導管

20‧‧‧澄清容器

22‧‧‧攪拌容器

24‧‧‧連接導管

26‧‧‧連接導管

28‧‧‧傳送容器

30‧‧‧出口導管

32‧‧‧入口導管

34‧‧‧成形主體

36‧‧‧漸縮成形表面

38‧‧‧根部

40‧‧‧玻璃帶

42‧‧‧凸緣

43‧‧‧至少一部分

44‧‧‧外壁

44a‧‧‧第一壁部分

44b‧‧‧第二壁部分

44c‧‧‧第三壁部分

44a₁‧‧‧第一長度部分

44a₂‧‧‧第二長度部分

44a₃‧‧‧第三長度部分

46‧‧‧平面

48‧‧‧縱軸

49‧‧‧電極

50‧‧‧自由表面

52‧‧‧氣體氣氛

54‧‧‧內表面

56‧‧‧外表面

58‧‧‧區域

60‧‧‧箭頭

64‧‧‧匯流排條

66‧‧‧匯流排條

70‧‧‧曲線

72‧‧‧曲線

74‧‧‧曲線

75‧‧‧厚度帶

76‧‧‧曲線

78‧‧‧曲線

80‧‧‧曲線

82‧‧‧曲線

84‧‧‧曲線

86‧‧‧曲線

88‧‧‧曲線

90‧‧‧曲線

E‧‧‧電勢

I_a‧‧‧電流

I_b‧‧‧電流

L‧‧‧長度

RE_a‧‧‧第一電阻元件

RE_b‧‧‧第二電阻元件

RE_a1‧‧‧第一電阻元件區段

RE_a2‧‧‧第二電阻元件區段

T₁‧‧‧第一溫度

T₂‧‧‧第二溫度

t‧‧‧厚度

t_a‧‧‧壁厚度

t_a1‧‧‧厚度

t_a2‧‧‧厚度

t_a3‧‧‧厚度

t_b‧‧‧壁厚度

t_c‧‧‧厚度

Za‧‧‧高電流密度區域

Zb‧‧‧熔融玻璃區域

θ‧‧‧角度

Φ‧‧‧餘角

第1圖為根據本文中描述之實施例之示例性融合下拉玻璃製造設備之正視圖，該設備包含澄清容器；第2圖為第1圖之澄清容器之透視圖；第3圖為先前技術之澄清容器之橫截面視圖，該澄清容器包含具有圓周均勻之厚度的壁；第4圖為澄清容器壁之腐蝕破裂之相片；第5圖為根據本文中描述之實施例之澄清容器的橫截面視圖，其中澄清容器壁之厚度圓周地改變；第6圖為圖示關於第5圖描述之效應的電氣示意圖；第7圖為根據本文中描述之實施例之另一澄清容器的橫截面視圖，其中澄清容器壁之厚度圓周地改變，以使得上壁部分比下壁部分薄，且下壁部分包含層；第8圖為根據本文中描述之實施例之另一澄清容器的橫截面視圖，其中澄清容器壁之厚度圓周地改變，且中間壁部分定位在上壁部分與下壁部分之間；第9圖為澄清容器之側視圖，該澄清容器包含澄清容器之上部分中之薄部分及厚部分兩者；第10圖為第9圖之澄清容器之橫截面視圖，其中橫截面係在上壁部分之厚部分處所取；第11圖為第9圖之澄清容器之橫截面視圖，其中橫截面係在上壁部分之薄部分處所取；第12圖為圖示包括澄清容器中之薄上壁部分及厚上壁部分兩者之效應的電氣示意圖；第13圖為澄清容器之側視圖，該澄清容器包含定位在兩個厚上壁部分之間的薄上壁部分；第14圖為澄清容器之側視圖，圖示了上壁部分、下壁部分，上壁部分及下壁部分定位在兩個連續凸緣之間，其中上壁部分比下壁部分薄，且其中附接至凸緣之電極自澄清容器之頂部之上部分附近向上延伸；第15圖為根據實施例之澄清容器之橫截面，其中凸緣電極自凸緣上距凸緣底部最近之位置向下延伸；第16圖為根據實施例之澄清容器之橫截面，其中凸緣電極自距凸緣底部最近之凸緣上的位置向下延伸；第17圖為模型化且實際之溫度隨沿澄清容器之長度變化的曲線圖，該澄清容器具有壁，該壁之厚度在澄清容器之橫截面處為實質上圓周均勻的，且圖示澄清容器之頂部處之溫度，該溫度通常高於澄清容器之其他部分處之溫度；第18圖為由第17圖之曲線模型化之澄清容器的側視圖；第19圖為模型化之電流密度隨沿第17圖及第18圖之澄清容器之長度變化的曲線圖；第20圖為圖示模型化溫度隨沿澄清容器之長度變化的曲線圖，該澄清容器包含上壁部分、下壁部分，且其中上壁部分之厚度小於下壁部分之厚度；及第21圖為圖示模型化之電流密度隨第20圖之澄清容器之長度變化的曲線圖。

如本文中所使用，除非上下文另外清晰規定，單數形式「一」及「該」包括複數個指示物。因此，例如，除非上下文另外清晰規定，對「凸緣」之引用包括具有兩個或更多個該等凸緣之態樣。

範圍在本文中可表示為「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表示此範圍時，另一態樣包括自一個特定值及/或至另一特定值。類似地，當值藉由使用前述詞「約」表示為近似值時，將理解，特定值形成另一態樣。將進一步理解，範圍中之每一者的端點明顯與另一端點相關且獨立於另一端點。當範圍表示為在一個值與另一值「之間」時，一個值及另一值表示範圍之端點且包括在該範圍內。

如本文中所使用，除非特定規定，術語「具有」及「包括」為開放型的且不排除其他性質、特性、屬性或元件之存在。

如本文中所使用，術語「圓周的」通常解釋為關於橫截面之周長周圍的角度位置且不限於圓形橫截面，因此，其中厚度圓周地改變之措辭意謂物件(例如，澄清容器)之壁的橫截面的厚度隨澄清容器相對於縱軸之角度位置變化而改變且不限於圓形(圓柱形)澄清容器。

如本文中所使用，由圓弧、線或其他曲線包圍之角為兩個射線穿過圓弧之端點之角。

如本文中所使用，術語「容器」應解釋為包括槽、導管、管或其他結構，熔融玻璃可含在該等結構中或流過該等結構。

在第1圖之示例性玻璃成形設備10中，由箭頭12表示之批料在熔化爐14中熔化以在第一溫度T₁下形成熔融玻璃16。T₁視特定玻璃組成物而定，但對於適合用作用於液晶顯示器之基板的玻璃，T₁可超過1500℃。熔融玻璃自熔化爐14穿過連接導管18流至澄清容器20。玻璃自澄清容器20穿過連接導管24流至攪拌容器22，其中熔融玻璃經混合且均勻化，且自攪拌容器22穿過連接導管26流至傳送容器28，且此後穿過出口導管30流至成形主體之入口導管32。熔融玻璃接著可自入口導管32引導至成形主體34。在如第1圖中所示融合下拉製程的情況下，傳送至成形主體34之熔融玻璃流出漸縮成形表面36，其中單獨流在漸縮成形表面相遇之位置(稱為根部38)處會合在一起或融合，以形成玻璃帶40。該帶接著可經冷卻且分離以形成單獨玻璃片。

在澄清容器20處，熔融玻璃經加熱至第二溫度T₂，該T₂高於T₁。澄清容器20之加熱可例如藉由經由耦接至澄清容器之凸緣42在澄清容器之長度的至少一部分上建立電勢而完成。凸緣42進而連接至合適電源(未圖示)。澄清容器20包含至少兩個凸緣42。電勢負責產生電流，該電流加熱澄清容器。額外凸緣亦可連接至連接導管18用於類似直接加熱連接導管，以將流過該連接導管之熔融玻璃加熱至澄清溫度T₂。然而，T₁可高達1500℃，且在一些情況下甚至更高，T₂ 可比T₁大至少100℃。相對高之溫度T₂降低熔融玻璃之黏度，從而允許更輕易地自熔融玻璃消除熔融材料中之氣泡。此外，較高溫度釋放澄清劑(例如，多價氧化物材料)中所含之氧氣，該氧氣經由批料進入熔融玻璃。經釋放氧氣在熔融玻璃中形成氣泡，該等氣泡可用作用於其他氣體之成核位點。亦即，熔融玻璃中之溶解氣體遷移至氧氣泡中，從而使氣泡增大。由氣泡生長導致之增加之浮力加速了氣泡經由熔融玻璃之自由表面自熔融玻璃的移除。另外，當氣泡自熔融玻璃上升時，對玻璃之某一局部機械攪拌亦發生，該局部機械攪拌進一步刺激氣體抽取。

雖然熔化爐14通常包含耐火陶瓷材料(例如，瓷磚或大單片陶瓷塊)，但負責將熔融玻璃自熔化爐傳送至成形主體之許多下游傳送設備通常均由導電金屬形成。該等組件包括連接導管18、連接導管24、連接導管30、澄清容器20、攪拌容器22、傳送容器28、出口導管30及入口32。

如上所述，熔融玻璃處於升高溫度下，且因此，傳送設備組件需要「高溫」材料(例如，能夠經受超過至少1500℃之溫度達延長時間週期之材料)。此外，材料應抗氧化，該氧化在氧氣存在的情況下因高溫而加快。此外，熔融玻璃可為相當具有腐蝕性，故材料應對熔融玻璃之衝擊較具抗性，該衝擊可導致所得玻璃物件由容器材料污染。包含週期表之鉑族金屬(亦即，鉑、銠、銥、鈀、釕、鋨及以上各者之合金)之金屬特別適用於此目的，且因為鉑可比其他鉑族金屬更容易處理，故許多高溫製程利用鉑或鉑合金容器。一種常用鉑合金為鉑銠合金。然而，因為該等貴金屬很昂貴，故正努力最小化該等容器之大小以降低使用之金屬的重量。

為自澄清容器中之熔融玻璃抽取最大量之氣體，熔融玻璃上升至澄清溫度T₂。加熱熔融玻璃可在熔化爐14與澄清容器20之間的連接導管18內開始，以使得熔融玻璃在進入澄清容器時處於或接近澄清溫度。雖然可利用經由連接導管18外之加熱線圈的間接加熱，但加熱可由先前概述之直接加熱方法更有效完成。對於直接加熱之澄清容器，電流可為交流電(AC)或直流電(DC)。可利用直接加熱連接導管及澄清容器兩者，且因此，連接導管及澄清容器兩者可包含凸緣42。

為確保穿過澄清容器之實質上均勻的電流，需要注意凸緣42之設計及凸緣42至澄清容器之附接。然而，澄清容器壁內之熱點在澄清容器壁之上部分內已經監視。

第2圖圖示澄清容器20之至少一部分43之透視圖，該澄清容器20具有標稱圓柱橫截面形狀及長度L，且包括許多凸緣42，該等凸緣42圖示為附接至且電接觸澄清容器，在第2圖中圖示為至少一部分之端點。如本文中所使用，除非另外指明，術語「橫截面形狀」或更簡單「橫截面」係指澄清容器之外壁44之由平面46切割之形狀，該平面46垂直於澄清容器之縱軸48。雖然以下描述假設圓柱橫截面形狀，但應理解，可利用其他幾何橫截面形狀，例如，橢圓形狀、卵形形狀或「軌道」(例如，長橢圓形)形狀，該「軌道」形狀包含由彎曲壁部分連接之兩個相對平坦之壁部分，其中形狀在一個方向(例如，寬度)上之尺寸大於該形狀在正交方向(例如，高度)上之高度。電極49電接觸凸緣42且用於經由電纜、匯流排條或其他電導體將凸緣連接至電源。

第3圖以橫截面中圖示示例性澄清容器，澄清容器包含縱向閉合之壁44，該壁44封閉該澄清容器中之縱向延伸空間。圖示第3圖之橫截面含有熔融玻璃16，該熔融玻璃16具有自由表面50，該自由表面50接觸自由表面上方之氣體氣氛52。壁44包括內表面54及外表面56，其中內表面54面向澄清容器之由壁封閉的內部空間，且外表面56暴露於澄清容器外之周圍環境。更特定言之，第3圖圖示壁44之繞澄清容器之圓周的相對厚度，該壁44在內表面與外表面之間延伸，該厚度在圖示之澄清容器中為實質上恆定的。亦即，第3圖中所示之澄清容器壁之橫截面在繞澄清容器之圓周的任何角位置處的厚度「t」為實質上相同的，僅在正常製造容許度內且在接合點及/或焊接點處變化。

為降低澄清容器20之熱損失，澄清容器可由一或多個耐火絕緣材料層(未圖示)包圍，且嵌入此耐火護套內之熱電偶可用於監視澄清容器在熱電偶位置處及附近的溫度。如前所述，該監視圖示澄清容器壁在壁之內表面54接觸包含之氣體氣氛52的位置處，而非壁之接觸熔融玻璃之部分處的升高溫度。在停用之澄清容器上執行之剖析展示澄清容器之部分中的金屬之增加的氧化腐蝕，其中內表面54不接觸流過澄清容器之熔融玻璃。此局部腐蝕過早地薄化壁。壁薄化可增加壁之彼局部部分中之電流密度，此舉可進一步升高溫度。因此，一旦開始壁薄化，腐蝕(例如，氧化)可變成失穩製程，該製程越來越快地進行，直至澄清容器壁出現破裂，且澄清容器必須取出不用。第4圖中圖示該腐蝕破裂之相片，其中圖示之區域58包括澄清容器壁之裂口。此外，腐蝕產生之裂痕可在澄清容器周圍延伸，且在極端情況下，裂痕可相遇且將澄清容器之一個部分與另一部分完全分離。

應理解，以上描述之腐蝕製程通常為局部事件，且至少視局部電流密度及氧濃度而定。亦即，該腐蝕並非均勻地發生於整個壁表面，甚至在考慮僅澄清容器壁之彼部分接觸熔融玻璃自由表面上方之氣體氣氛時。並且，由於在局部基礎上可能難以控制氧濃度，故一個方向為控制電流密度，且因此控制澄清容器壁之溫度。

因此，根據本文中描述之實施例的澄清容器20經設置以具有橫截面形狀，以使得壁厚度在澄清容器之至少一部分中繞澄清容器圓周地改變，且在一些實施例中，壁厚度可隨澄清容器之整個長度而改變。亦即，當檢視澄清容器之橫截面時，澄清容器壁之厚度可隨繞橫截面之圓周檢視橫截面而成角地改變。在其他實施例中，壁厚度可在澄清容器之一個橫截面中改變，而在另一橫截面中不改變。第5圖圖示根據一個實施例之澄清容器20的橫截面，其中澄清容器包含上或第一壁部分44a，該上或第一壁部分44a形成第一圓弧；及下或第二壁部分44b，該下或第二壁部分44b形成第二圓弧，其中第一壁部分及第二壁部分包含整個澄清容器壁44。第一壁部分及第二壁部分中之每一者分別包含壁厚度t_a及壁厚度 t_b，且根據本實施例，當以橫截面檢視澄清容器時，t_b大於t_a。亦即，上壁部分44a在橫截面中之壁厚度t_a小於下或第二壁部分44b在橫截面中之壁厚度t_b。如第5圖中所示，熔融玻璃16之自由表面50與第二壁部分44b相交，以使得熔融玻璃16不流出澄清容器20之上壁部分44a。由上壁部分之第一圓弧包圍之角度θ之範圍可為約10度至約180度，且因此，在一些實施例中，上壁部分可包含澄清容器之整個上半部分，或在其他實施例中，包含容器之上半部分的僅一部分。由下或第二壁部分之第二圓弧包圍之餘角Φ之範圍可為約180度至約350度。

在第5圖之實施例中，較厚之下第二壁部分44b可呈現對澄清容器之電流之相比於上部分的電阻之減少之電阻。因此，當與第二壁部分之電流相比時，第一壁部分中之較低電流可在第一壁部分中產生降低之溫度。此情況可借助第6圖更好理解。

第6圖圖示第一電阻元件RE_a及第二電阻元件RE_b之電氣示意圖。電阻元件RE_a包含長度L_a、橫截面積A_a及電阻率ρ_a。電阻元件RE_b包含長度L_b、橫截面積A_b及電阻率ρ_b。每一電阻元件可例如想像為圓柱形、實心且均質之電線。如第6圖中所示，電阻元件RE_a及電阻元件RE_b並聯連接在兩個匯流排條64與66之間，且電勢E強加在兩個匯流排條之間。在此實例中，RE_a可用於表示澄清容器20之上壁部分44a，且電阻元件RE_b可用於表示澄清容器20之下或第二壁部分44b。假定電阻元件兩者皆為相同的，以使得L_a=L_b、A_a=A_b 且ρ_a=ρ_b，電阻元件兩者皆具有相同電阻，亦即，電阻元件RE_a之電阻R_a等於電阻元件RE_b之電阻R_b(其中一般地，電阻率ρ等於電阻R乘以面積A除以長度L)。因此，穿過RE_a之電流I_a等於穿過RE_b之電流I_b(忽略其他傳輸損耗)。電阻元件RE_a及電阻元件RE_b兩者之總電流I_t為I_a+I_b或E/(R_aR_b/(R_a+R_b))。插入數值，假定E為10伏特，且R_a及R_b各自為5歐姆。則I_a及I_b各自為2安培，且總電流I_t為I_a+I_b=4安培。作為熱消耗之總功率P(假定100%有效轉換)為P=I_tE。插入上述數值，P=10伏特×4安培=40瓦特。

前述實例假定電阻元件RE_a與電阻元件RE_b相同。現在假定電阻元件RE_a之橫截面積減少，以使得A_a<A_b，其中所有其他條件等於先前實例。亦即，假定電阻元件RE_a為與前述實例中相同之電線，唯一不同在於更薄。此例如等效於減少上壁部分44a之厚度。則在此實例中，R_a>R_b且I_a<I_b。使用前述實例之值，假定電阻元件RE_a之電阻R_a現在為6歐姆，且電阻元件RE_b之電阻R_b為5歐姆。現在I_a為10伏特/6歐姆=1.67安培，且I_b=10伏特/5歐姆=2安培。I_total變成3.67安培，且P=10伏特×3.67安培=36.7瓦特，從而圖示降低之功率。在前述實例中，RE_a及RE_b可分別用於表示澄清容器壁之上部分44a及下部分44b。因此，來自進入玻璃之澄清容器之進入玻璃的降低之功率可導致降低之總玻璃溫度。然而，將玻璃冷卻至小於最初基本情況之溫度並非理想的，由於將要保持相同製程條件用於熔融玻璃。因此，為保持熔融玻璃之總溫度與基本情況相同，進入熔融玻璃之功率應保持恆定，該功率例如在此情況下可藉由將匯流排條上之電壓E增加至約10.44伏特以再次獲得40瓦特之功率。在10.44伏特處，I_a現在為約1.74安培，且I_b為約2.089安培。因此，即使對於與基本情況相同之功率，第一電阻元件RE_a中之電流I_a相對於基本情況減少，且第二電阻元件RE_b中之電流I_b增加。

前述簡單實例圖示使澄清容器20之上壁部分(亦即，澄清容器壁之接觸熔融玻璃之自由表面上方的氣體氣氛之彼部分)之厚度相對於下壁部分(亦即，澄清容器壁之接觸熔融玻璃的彼部分)更薄可降低澄清容器之上壁部分中的電流，且從而亦降低上壁部分之溫度。甚至數攝氏度之降低溫度可導致明顯延長澄清容器之有用使用壽命。因為下部分中之電流之增加分佈在大得多之橫截面積中(下部分比上部分大得多且厚得多)，下部分中之電流增加可僅具有可略效應(僅電流密度中之可略增加)。

應注意，經由電路圖之前述說明至少對於澄清容器之上壁部分及下壁部分不為單獨元件而係經連續結合的原因過於簡單。電氣分析對於實體澄清容器而言複雜得多。然而，使用Fluent®計算軟體之電腦分析已證實所得效應。因此，前述說明有益於理解基本原理。

在一些實施例中，例如，上或第一壁部分44a之厚度可藉由積層下或第二壁部分44b與如第7圖中所示之額外材料而製造為小於下壁部分之厚度。舉例而言，在下壁部分之製造包含將金屬板輥軋為任意厚度之圓柱形板中的情況下，任意厚度之第二金屬板可輥軋為第二圓柱形板中且諸如藉由焊接結合至第一板，從而使第一板之厚度增加至少第二板之厚度。第二層可為與第一層相同之材料或不同之材料。添加一或多個層可增加澄清容器之總成本，由於需要使用額外材料(在鉑族金屬的情況下，此情形可為顯著的)。另一方面，上部分之厚度可減少之量藉由使澄清容器結構能夠在延長的時間週期期間在極接近金屬之熔點的溫度下保持該澄清容器結構之形狀而受限，而或者增加下部分之厚度主要受成本限制。因此，澄清容器之使用壽命之增加可超過最初增加之成本。

在第8圖中所示之另一實施例中，澄清容器20可進一步包含第三壁部分44c，該第三壁部分44c定位在第一壁部分44a與第二壁部分44b之間。第三壁部分44c包含大於t_b之第三厚度t_c。因為第三壁部分44c之厚度t_c大於壁厚度t_a及/或t_b之厚度，可形成於第一壁部分44a中之裂痕(諸如，由基於氧化之薄化導致之彼等裂痕)可藉由壁部分44c之增加之厚度而防止傳播至澄清容器的下或第二壁部分44b。如第8圖中所示，澄清容器20內之熔融玻璃之位準可經控制，以使得熔融玻璃16之自由表面50與第二壁部分44b相交，且在一些實施例中可與第三壁部分44c相交。控制玻璃製造系統中之熔融玻璃之位準的方法係已知的且未在本文中進一步論述。

對停用之澄清容器之剖析亦圖示澄清容器之氧化腐蝕通常更傾向於在凸緣結合至上或第一壁部分44a之位置處或附近開始，例如，在凸緣42與上壁部分44a相交處約16 公分(cm)內。因此，在第9圖中所示之又一實施例中，澄清容器20之上壁部分44a可相對於上或第一壁部分44a之另一部分局部變厚。

第9圖圖示澄清容器20且圖示上壁部分44a之鄰近凸緣42之局部變厚部分。短(局部)部分之沿上或第一壁部分44a之澄清容器之縱軸的相對於上或第二壁部分44b增加之厚度可降低澄清容器之上壁部分之局部部分內的電流密度。此情形可在上壁部分44a之局部增厚位於鄰接凸緣42之位置處時特別有效。因此，兩個連續凸緣42之間的上壁部分44a可包括第一長度部分44a₁及第二長度部分44a₂，其中第二長度部分44a₂鄰近且鄰接凸緣42定位，且其中第二長度部分44a₂之上壁部分之厚度t_a2大於第一長度部分44a₁之上壁部分的厚度t_a1，如第10圖及第11圖之橫截面所示。連續凸緣意謂標的凸緣之間沒有額外凸緣。根據本實施例，第二壁部分44b可包含厚度，該厚度等於或大於第一長度部分44_a1之第一或上壁部分的厚度(亦即，t_b t_a1)。第二壁部分44b可進一步包含厚度，該厚度等於或大於第二長度部分44a₂之上或第一壁部分的厚度(t_b t_a2)。第12圖中所示之以下額外簡單圖式將幫助理解增厚澄清容器之上部分之至少一部分的效應。

出於比較目的而回顧，第6圖圖示第一電阻元件RE_a及第二電阻元件RE_b之電氣示意圖。電阻元件RE_a包含長度L_a、橫截面積A_a及電阻率ρ_a。電阻元件RE_b包含長度L_b、橫截面積A_b及電阻率ρ_b。每一電阻元件可為例如電線。如第6 圖中所示，電阻元件RE_a及電阻元件RE_b並聯連接在兩個匯流排條64與66之間。電勢E強加在兩個匯流排條之間。假定電阻元件皆為相同的(其中L_a=L_b、A_a=A_b且ρ_a=ρ_b)，電阻元件兩者皆具有相同電阻，亦即，R_a=R_b(其中一般地，電阻率ρ等於電阻R乘以面積A除以長度L)。再次，在此實例中，RE_a表示澄清容器20之上壁部分44a，且電阻元件RE_b表示澄清容器20之下或第二壁部分44b。穿過RE_a之電流I_a等於穿過RE_b之電流I_b(忽略其他傳輸損耗)。總電流I_t為I_a+I_b或E/(R_aR_b/(R_a+R_b))。插入數值，假定E為10伏特，且R_a及R_b各自為5歐姆。則I_a及I_b各自為2安培，且總電流I_t為I_a+I_b=4安培。作為熱消耗之總功率P(假定100%效率)為P=I_tE。插入上述數值，P=10伏特×4安培=40瓦特。

前述實例假定電阻元件RE_a與電阻元件RE_b相同。現參看第12圖，假定一部分電阻元件RE_a之橫截面積增加，故電阻元件RE_a由兩個區段組成。亦即，假定電阻元件RE_a包含兩個電阻元件區段：第一電阻元件區段RE_a1及第二電阻元件區段RE_a2。RE_a1包含長度L_a1、橫截面積A_a1、電阻率ρ_a1及電阻R_a1。RE_a2包含長度L_a2、橫截面積A_a2、電阻率ρ_a2及電阻R_a2。進一步假定第一電阻元件區段RE_a1之長度L_a1比第二電阻元件區段RE_a2之長度L_a2長得多，且第二電阻元件區段RE_a2之橫截面積A_a2大於第一電阻元件區段RE_a1之橫截面積A_a1。換言之，假定第一電阻元件RE_a由兩個區段組成，該等區段端到端串聯配置，其中第二區段之厚度大於第一區段之厚度，但其中第一區段之長度比第二區段長得多。假定兩個區段皆具有與第二電阻元件RE₂相同之電阻率，以使得ρ_a1=ρ_a2=ρ_b。因此，可圖示RE_a1之電阻可優控RE_a之總電阻(作為數值實例，考慮到對於串聯之兩個電阻元件，其中一個電阻元件具有100歐姆之電阻，且第二電阻元件具有5歐姆之電阻，兩個串聯電阻元件之總電阻為105歐姆，與100歐姆電阻元件之電阻並無明顯不同)。

則在此實例中，第一電阻元件之總電阻RE_a=R_a=R_a1+R_a2，第一電阻元件中之電流I_a為RE_a=E/R_a=E/(R_a1+R_a2)，且I_b=E/R_b。支腿中之電流I_a由區段RE_a1及區段RE_a2表示，亦即，電阻元件RE_a將由E/R_a1近似決定。電流I_b將與與第6圖有關之電流I_b相同。然而，本實施例之電流I_a將分佈在第二電阻元件區段RE_a2中之橫截面積A_a2中，該A_a2大於第一電阻元件區段RE_a1之橫截面積A_a1。因此，第二電阻元件區段RE_a2之加熱將小於第一電阻元件區段RE_a1之加熱，且因此，第二電阻元件區段RE_a2之溫度將小於第一電阻元件區段RE_a1之溫度。在澄清容器20之上下文中，此情形具有降低澄清容器在凸緣之位置處的溫度的效應，其中電流進入及/或離開澄清容器，且電流密度趨向為最大。

在第13圖中所示之又一實施例中，澄清容器之至少一部分之上壁部分44a可包括三個長度區段：如前所描述之第一長度部分44a₁及第二長度部分44a₂，及第三長度部分44a₃。如前所示，橫截面中之第一長度部分44a₁之上壁部分包含厚度t_a1，且橫截面中之第二長度部分44a₂之上壁部分包含厚度ta₂，且t_a2>t_a1。橫截面中之第三長度部分44a₃包含厚度t_a3，t_a3大於t_a1且等於或實質上等於t_a2。第一長度部分44a₁定位在第二長度部分44a₂與第三長度部分44a₃之間。第二長度部分44a₂或第三長度部分44a₃中之一者或兩者可鄰接凸緣42定位。

澄清容器之上壁部分44a處之熱點的一個原因由凸緣在與電極49一條線上之位置處的高電流密度造成，該電極49將凸緣連接至電流源。亦即，凸緣通常包括突出部或電極，該突出部或電極自凸緣延伸且連接至電纜或匯流排條，該等電纜或匯流排條將電流饋入凸緣。若供應至凸緣之電流增加以解決更大加熱需要，諸如，增加之熔融玻璃流，電極附近之區域中的凸緣及澄清容器中的較高電流密度(其中電流自電極分佈至凸緣及澄清容器)可在凸緣及/或澄清容器中形成足夠高之溫度，以經由快速氧化包含凸緣及/或澄清容器之材料而導致凸緣及/或澄清容器之過早破裂。此情況可借助第14圖至第16圖圖形地圖示。

第14圖圖示澄清容器之側視圖，澄清容器包含具有厚度之壁，該厚度圓周地改變。電極49定位在最靠近澄清容器壁44之上或第一部分44a的凸緣42處，以使得澄清容器壁之上部分中之電流(例如，電流密度)在壁44之區域內為最大，該區域與電極49一致。亦即，最靠近電極49之澄清容器之頂部處的電流密度可高於可由澄清容器之上壁部分44a之材料容許的電流密度，從而潛在地導致澄清容器之上部分的增加之加熱，該上部分接觸氣氛52。此情況可在第15 圖之幫助下更清楚，第15圖圖示第14圖之澄清容器在凸緣42中之一者處的橫截面。產生高電流密度之電路由箭頭60表示，且高電流密度之區域為標記為Za之區域。

為減輕澄清容器之上部分中之高電流密度，電極49可經定位，以使得電極最靠近澄清容器之下或第二壁部分44b(如第16圖中所示)，以使得高電流密度於澄清容器中出現，其中澄清容器壁44接觸熔融玻璃區域Zb。亦即，電極49可定位於凸緣42之底部處且自該底部向下延伸。此情形在下壁部分之厚度大於上壁部分之厚度時尤其有用。

實例

第17圖圖示溫度沿澄清容器之長度的曲線圖，該澄清容器包含橫截面壁厚度，該厚度實質上為圓周均勻的。此外，如第18圖中所示，澄清容器進一步包含厚度帶75，該厚度帶75定位在凸緣之間、鄰近且鄰接第二凸緣(圖式右側最遠之凸緣)且沿澄清容器縱向地延伸約11cm之距離。厚度帶圍繞澄清容器且大於澄清容器壁之剩餘部分的厚度，但厚度帶之厚度本身為實質上均勻的。凸緣定位於位置A及位置B處。曲線70、曲線72及曲線74表示在Fluent®軟體幫助下產生之模型化資料，且圓形及三角形表示經由熱電偶獲得之關於澄清容器的實際資料，該等熱電偶嵌在澄清容器周圍之耐火絕緣材料中。曲線圖圖示實際資料通常模擬模型化資料，從而幫助證實模型之可行性用於表示沿澄清容器之長度的溫度。曲線70表示澄清容器之頂部處之隨標準化長度而變的溫度，曲線72表示沿澄清容器之底部之隨標準化長度而變的溫度，且曲線74表示澄清容器沿澄清容器之側面(澄清容器之頂部與底部之間的中間)之隨長度而變的溫度。資料展示沿澄清容器之頂部之溫度比澄清容器之側面及底部處之溫度高約15攝氏度至20攝氏度。如前所述，比壁部分厚之另一壁部分的存在可降低較厚壁部分之位置處的電流密度，且此由模型化支持，該模型化圖示僅B處之凸緣之前的溫度下降(由左至右檢視第17圖)。然而，如上所述，沿澄清容器之別處缺乏厚度差(例如，圓周厚度變化)導致沿澄清容器之彼等部分的高溫度。凸緣(且詳言之B處之凸緣)處之溫度下降係由於凸緣的散熱量。亦即，每一凸緣至少部分充當散熱片，該散熱片導電地且輻射地散熱。此外，凸緣經模型化為由冷卻線圈主動地冷卻，該冷卻線圈圍繞每一凸緣之周長定位，冷卻液流過該冷卻線圈。第19圖為圖示用於第17圖之情況之以安培/平方毫米(A/mm²)為單位之模型化電流密度的曲線圖，其中曲線76表示上壁部分之隨標準化長度而變的電流密度，曲線78表示下壁部分中之隨標準化長度而變的電流密度，且曲線80表示隨澄清容器之側面(澄清容器之頂部與底部之間的中間)處之長度而變的電流密度。資料展示僅在厚度帶之前的電流密度的增加(再次當由左至右檢視第19圖時)，其中厚度帶處之電流密度急劇減少。

第20圖圖示溫度沿澄清容器(例如，第5圖之澄清容器)之長度的曲線圖，該澄清容器包含上壁部分及下壁部分，其中上壁部分之橫截面壁厚度小於下壁部分之橫截面厚度。第20圖之澄清容器不包括厚度帶。長度經圖示為標準化長度，且溫度以攝氏度(℃)為單位圖示。曲線80、曲線82及曲線84表示在Fluent®軟體幫助下產生之模型化資料。曲線80表示澄清容器之頂部處之隨標準化長度而變的溫度，曲線82表示沿澄清容器之底部之隨標準化長度而變的溫度，且曲線84表示澄清容器沿澄清容器之側面(澄清容器之頂部與底部之間的中間)之隨標準化長度而變的溫度。根據模型化，如在前述實例中，第一凸緣定位於A處，且第二凸緣定位於B處。資料展示沿澄清容器之大部分頂部的溫度比澄清容器之側面及底部(除接近位置B處之凸緣的位置之外)處之溫度低約5攝氏度至10攝氏度，其中溫度圖示為增加超過底部溫度。此情形係由於第二凸緣存在於B處而發生。此增加可藉由定位電極以自最靠近澄清容器之底部之凸緣向下延伸或藉由包括厚度帶或最低限度包括上部分而減輕，該上部分包含薄第一上部分及厚第二上部分。第21圖為圖示用於第20圖之情況之以安培/平方毫米為單位的模型化電流密度的曲線圖。曲線86、曲線88及曲線90表示在Fluent®軟體幫助下產生之模型化資料。曲線86表示澄清容器之頂部處之隨標準化長度而變的電流密度，曲線88表示沿澄清容器之底部之隨標準化長度而變的電流密度，且曲線90表示澄清容器沿澄清容器之側面(澄清容器之頂部與底部之間的中間)之隨標準化長度而變的電流密度。曲線圖圖示澄清容器之圓周周圍之作為兩個凸緣之間的澄清容器之中間長度內的改變之圓周厚度之結果的通常均勻之電流密度(如由頂部、底部及中間點處之電流密度所示)，且亦圖示凸緣處之電流密度由於凸緣之存在導致的增加，由於凸緣用於引導澄清容器中之所有電流流入或流出澄清容器。因此，凸緣可經視為收集節點或分佈節點。澄清容器中在凸緣處之增加之電流密度的此效應(該效應可最終導致增加之溫度)可藉由包括如上所述之厚度帶，或更佳地包括厚第二上部分而減輕，由於模型化已圖示包括圍繞澄清容器之整個周長的厚度帶對澄清容器之下部分中的溫度不具有實質效應。因此，僅利用澄清容器之上部分處之薄部分表示貴金屬相對於增加整個圓周周圍之澄清容器的厚度之替代方案的成本節約。

應注意，儘管澄清容器之上下文中描述前述實施例，但本文中揭示之主體及構造適用於其他容器，該等容器用於傳送熔融玻璃，而不管熔融玻璃之自由表面是否存在於容器內。舉例而言，本文中揭示之主體及構造可部分或完全應用於連接導管18、連接導管24、連接導管30、攪拌容器22、傳送容器28、出口導管30及入口32或任何其他金屬容器，且詳言之應用於直接電加熱之該等容器。

對熟習此項技術者將顯而易見的是，在不脫離本揭示案之實施例之精神及範疇的情況下，可對本揭示案之該等實施例作出各種修改及變化。因此，若該等修改及變化在附隨申請專利範圍及附隨申請專利範圍之等效物的範疇內，則本揭示案旨在涵蓋該等修改及變化。