TW201641450A - 調節熔融玻璃之設備及方法 - Google Patents

Abstract

茲揭示處理熔融玻璃的設備，更特定言之為攪拌熔融玻璃。設備包含容器，容器包括包含最高攪拌葉片的主攪拌器，及入口攪拌器，其中就延伸穿過容器的水平面而言，最高攪拌葉片設在水平面下方，入口攪拌器完全設在水平面上方。容器可包括複數個入口攪拌器，且可相對主攪拌器的旋轉方向朝不同方向旋轉。亦揭示處理熔融玻璃的方法。

Description

調節熔融玻璃之設備及方法

本發明係針對用於處理熔融玻璃的設備，且更特別係針對用於混合熔融玻璃的設備。

商業級玻璃製造通常係在耐火陶瓷熔爐內施行，其中原料（批料）加入熔爐並加熱達使批料發生化學反應的溫度而製造熔融玻璃。有數種加熱批料的方法可使用，包括燃氣燃燒器、電流或二者。在所謂混合式製程中，出自一或更多燃氣燃燒器的氣燄最初開始加熱批料。隨著批料溫度上升及熔融玻璃形成，材料的電阻將下降，使電流得以經由裝設於熔爐側壁及/或地板的電極引入熔融玻璃。電流從裡面加熱熔融玻璃，氣體燃燒器從上方加熱熔融玻璃。在一些實施例中，採用浸沒燃燒。

下游處理熔融玻璃，例如澄清及均質化，可在某些熔爐結構部分或位於熔爐下游並由導管連接熔爐的其他容器中施行。運送熔融玻璃時，為維持適當熔融玻璃溫度，可加熱熔融玻璃。在一些製程中，例如澄清製程，熔融玻璃可在澄清容器中加熱達高於爐溫的溫度，以助於更完全自熔融玻璃移除氣泡。在熔爐下游的其他製造設備部分，可冷卻熔融玻璃，同時流過一或更多導管，使熔融玻璃具適當黏度以供形成。然冷卻可能受限於控制加入熱能，以防止冷卻速度過快。

熔化製程可製造熔融玻璃流進入下游製程，基於下列至少一或更多原因，未進一步處理時，熔融玻璃流係非均質的：1)粒狀原料不完全熔化；2)包含熔化容器的耐火材料溶解；3)從熔融玻璃的自由表面揮發；4)在密度隔離玻璃層中混摻；及5)不同組成的玻璃間轉變。因此，當熔融玻璃形成成品物件及冷卻時，化學與熱不均勻可能存於熔融玻璃，導致可見折射率變化。若成品物件為抽拉物件，例如玻璃帶或片，折射率差異區域遭拉長成看似細長條紋、或更常稱為索條（cord）。在一些情況下，索條更像玻璃物件厚度微小變化。故玻璃物件可包括表面波紋，且可變空間週期為約1至10毫米（mm），深度通常為10奈米（nm）等級或以上。

為製造光學品質玻璃，例如適於製造諸如電視、電腦螢幕、平板電腦、智慧型手機等裝置用顯示面板（例如液晶顯示面板）的玻璃，移除不均勻區域至關重要。大量索條並非所期，因為索條會影響顯示器的視覺與功能品質。視覺上，波紋表面曲率引起的透鏡效應將導致索條看似在抽拉方向上的多個暗線。功能上，大量索條會造成液晶顯示器（LCD）裝置的間隔距變化，以致影響液晶操作。故擬致力於混合熔融玻璃，同時熔融玻璃仍具夠低黏度，使混合能有效移除索條。混合可為被動式，其中熔融玻璃的流動方向由設於熔融玻璃流內的靜態輪葉反覆改變，或者可使熔融玻璃流過混合容器，例如包含移動構件的攪拌容器，例如旋轉攪拌器，以主動式混合熔融玻璃。

隨時間過去，面對商業索條規格日益嚴格、氣體流率增加造成索條負載提高或引用難熔的新玻璃組成，對改善混合容器混合能力的需求將大增，特別係攪拌容器。

在給定攪拌容器構造中，藉由增加設於攪拌容器內的攪拌器的每分鐘轉數（RPM），可提高混合強度。然RPM有其嚴格限制，RPM會隨攪拌器尺寸變大而減小。即，隨著攪拌葉片直徑增大，攪拌容器內的有效轉速將減低。此外，高RPM亦會產生有害副作用，包括增加混合容器侵蝕產生的金屬（例如鉑或鉑合金）內含物及縮短攪拌器壽命。

操作攪拌器的RPM設定需在不危及攪拌器壽命下，權衡混合索條達預定程度及同時最小化鉑或鉑合金內含物。故期能找到可規避此權衡考量而達成攪拌效用改善的方式。

在某些玻璃製造製程中，原料（原料混合物一般稱作批料）接觸高溫熱源，隨之原料發生化學反應而製造熔融材料，以下稱作熔融玻璃，熔融玻璃由形成設備形成物件，經適當冷卻後即變成玻璃物件。對一般技術人士而言，高溫處理形成熔融玻璃通常稱作熔化製程，為便於討論，若不要求完全正確，此論述尚佳。在任何情況下，熔化製程期間，所得熔融玻璃很不均質。一開始，原料本質上通常呈粒狀，所以非常小的熔融玻璃區域包括不同於相鄰小區域的化學組成。溫度亦有變化，其中某一熔融玻璃區域的溫度不同於另一區域。若不減輕熔融玻璃的化學與熱不均勻程度，將導致成品玻璃物件的性質變異，例如僅具普通視力便很容易觀察到的折射率差異，但不以此為限。在下游形成期間採行一些熔體抽拉（拉伸）方式的製程中，小型不均勻區域將被拉長成大致平行抽拉方向的長絲（即索條）。絲線在成品玻璃物件中很容易看見。在玻璃物件為玻璃片的情況下，例如用於製造顯示裝置（例如液晶顯示裝置）的玻璃片，絲線會讓觀者分心。此外，絲線會造成玻璃片厚度變異，以致在包含LCD顯示面板的平行玻璃片間產生間隙差異，因而干擾顯示面板功能。即使在可進一步處理玻璃片的情況下，例如研磨及/或拋光，折射率差異仍在。故玻璃製造商採取各種手段來均質化熔融玻璃。

在一些製程中，熱源（例如在熔融玻璃中建立電流的電極）排列以於熔融玻璃中產生預定對流電流，以最大化混合並產生完全熔化。一些製程採用配置以將氣體引入熔融玻璃的氣泡。氣泡經由熔融玻璃上升至自由表面，依此引入機械動作而有助於混合熔融玻璃。

在一些製程中，在熔爐中混合可利用附加下游混合來加強。例如，附加混合可藉由使熔融玻璃流過特別配置以攪拌熔融玻璃的容器而進行。在示例性攪拌操作中，攪拌器轉動裝設於熔爐下游容器，其中隨著熔融玻璃流過容器，攪拌器在容器內旋轉及產生機械混合熔融玻璃。通常，攪拌器包含軸桿和一或更多攪拌葉片排列在軸桿上並由此向外延伸，使軸桿旋轉而「切斷」絲線及使之分散於大批熔融玻璃。在一些實施例中，攪拌器為螺槳型，包含軸桿且一或更多葉片螺旋或以其他方式捲繞軸桿。在其他實施例中，攪拌器為槳葉型，包含一或更多槳葉沿軸桿排列成預定圖案。其他構造亦可行，包括槳葉面具開口的槳葉和包含連桿構件排列的骨架構件，例如讓人聯想到用於烹調混合機的混合葉片。

一方面，前述混合容器的共同點為需把一或更多混合葉片浸沒在熔融玻璃表面下方。萬一一或更多混合葉片露出熔融玻璃的自由表面，則可能發生疊繞而夾帶氣體（例如空氣）至熔融玻璃。夾帶空氣、甚至微小氣泡會在成品物件中形成額外觀察到的缺陷，是以並不理想。故一或更多混合葉片通常設置遠離熔融玻璃的自由表面下方。然流動分析顯示，將一或更多混合葉片設在熔融玻璃的自由表面下方會使混合葉片上方的熔融玻璃出現靜止區域。即，在穩態條件下，熔融玻璃的停滯區域幾乎未經任何劇烈混合，在某些攪拌器設計中，該等區域的熔融玻璃將自靜止區域洩漏並繞過混合葉片，例如沿著容器壁與攪拌葉片間的路徑。

故在此描述調節熔融玻璃的設備，包含容器、主攪拌器，設在容器內並可繞第一轉軸旋轉，主攪拌器包含主攪拌器軸桿和最高主攪拌葉片，最高主攪拌葉片相對第一轉軸由此向外延伸一距離dm，及第一入口攪拌器，設在容器內並可繞第二轉軸旋轉，第二轉軸偏離第一轉軸一距離da，且da小於dm。

就延伸穿過容器的水平面而言，最高主攪拌葉片設在水平面下方，第一入口攪拌器不延伸到水平面下面。

設備可進一步包含輸送導管，通入容器內且配置以輸送熔融玻璃至容器，輸送導管包含中心縱軸。隨後，就第一垂直面而言，第一垂直面延伸穿過容器並垂直輸送導管的中心縱軸，第一轉軸完全位於第一垂直面內，第一入口攪拌器設在第一垂直面與輸送導管同一側。

此外，設備可進一步包含第二入口攪拌器，設在容器內並可繞第三轉軸旋轉，第三轉軸偏離第一轉軸一距離da，及設在第一垂直面與輸送導管同一側。故就垂直第一垂直面的第二垂直面而言，輸送導管的中心縱軸完全位於第二垂直面內，第二轉軸和第三轉軸等距相距第二垂直面。

設備可進一步包含第二入口攪拌器，設在第一垂直面於輸送導管的對側。

設備可包含如複數個入口攪拌器。

在某些實施例中，容器呈圓柱形，第一轉軸與容器的中心縱軸重合。

在另一態樣中，揭示調節熔融玻璃的設備，包含容器、主攪拌器，設在容器內並可繞第一轉軸旋轉，主攪拌器包含主攪拌器軸桿和最高主攪拌葉片，最高主攪拌葉片相對第一轉軸由此向外延伸一距離dm，及第一入口攪拌器，設在容器內並可繞第二轉軸旋轉，第二轉軸偏離第一轉軸。故就延伸穿過容器的水平面而言，最高主攪拌葉片設在水平面下方，第一入口攪拌器不延伸到水平面下面。

第一入口攪拌器例如設在容器的上游容積內，最高攪拌葉片設在容器的下游容積內。

上游容積和下游容積可為圓柱形容積，上游容積的中心縱軸可與下游容積的中心縱軸重合。

設備可包含如複數個入口攪拌器。複數個入口攪拌器中的每一入口攪拌器可設在容器內並繞偏離第一轉軸一距離da的轉軸旋轉，且da小於dm。

設備可進一步包含輸送導管，通入容器內且配置以輸送熔融玻璃至容器，輸送導管包含中心縱軸，其中就第一垂直面而言，第一垂直面延伸穿過容器並垂直輸送導管的中心縱軸，第一轉軸完全位於第一垂直面內，第一入口攪拌器設在第一垂直面與輸送導管同一側。

設備亦可進一步包含第二入口攪拌器，設在容器內並可繞第三轉軸旋轉，第三轉軸偏離第一轉軸，及設在第一垂直面與輸送導管同一側，其中就垂直第一垂直面的第二垂直面而言，輸送導管的中心縱軸完全位於第二垂直面內，第三轉軸設在第二垂直面於第二轉軸的對側。在一些實施例中，第二轉軸和第三轉軸等距相距第二垂直面。

在又一態樣中，描述調節熔融玻璃的方法，包含使熔融玻璃從輸送導管流入容器，容器相對熔融玻璃流動包括上游容積和下游容積、用第一入口攪拌器攪拌上游容積中的熔融玻璃，第一入口攪拌器可繞轉軸旋轉，及用主攪拌器攪拌下游容積中的熔融玻璃，主攪拌器可繞平行入口攪拌器轉軸的轉軸旋轉，主攪拌器包含最高攪拌葉片，其中就延伸穿過容器的水平面而言，最高攪拌葉片設在水平面下方，第一入口攪拌器完全設在水平面上方。

最高攪拌葉片例如包含長度dm，dm係最高攪拌葉片從主攪拌器轉軸的最大伸長量，其中第一入口攪拌器轉軸與主攪拌器轉軸間的偏移量小於dm。

方法可進一步包含用包含轉軸的第二入口攪拌器攪拌熔融玻璃，第二入口攪拌器完全設在水平面上方，第二入口攪拌器轉軸與主攪拌器轉軸間的偏移量小於dm。

在一些實施例中，就垂直輸送導管的中心縱軸的垂直面而言，容器的中心縱軸完全位於垂直面內，第一入口攪拌器和第二入口攪拌器設在垂直面與輸送導管之間。

在一些實施例中，第一入口攪拌器的旋轉方向和第二入口攪拌器的旋轉方向一樣。

在一些實施例中，主攪拌器的旋轉方向和第一入口攪拌器的旋轉方向一樣。

在一些實施例中，第一入口攪拌器的角速度等於第二入口攪拌器的角速度。例如，設備可包括複數個入口攪拌器，例如超過兩個入口攪拌器，其中所有入口攪拌器的角速度皆相等。

現將參照附圖更完整詳述設備和方法於後，其中本發明的示例性實施例如圖所示。盡可能以相同的元件符號代表各圖中相同或相仿的零件。然本發明可以許多不同形式體現，故不應解釋成限定於所述實施例。

範圍在此表示成從「約」一特定值及/或到「約」另一特定值。依此表示範圍時，另一實施例將包括從一特定值及/或到另一特定值。同樣地，數值以先行詞「約」表示成近似值時，當理解特定值可構成另一實施例。更應理解各範圍的終點相對另一終點係有意義的，並且獨立於另一終點。

在此所用方向用語僅參考繪圖使用，例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部，而無意隱射絕對位向。

除非明確指出，否則在此提及的任何方法不擬解釋成需按特定順序進行方法步驟。是以當方法請求項未實際敘述步驟依循順序，或者申請專利範圍和實施方式未具體指出步驟限於特定順序時，不擬推斷任何特定順序。此適用任何可能的非明示解釋基礎，包括：相對步驟或操作流程安排的邏輯事態；從語法組織或標點得出的普通意義；說明書所述實施例數量或類型。

除非內文清楚指明，否則本文所用單數形式「一」和「該」包括複數意涵。故例如，指稱「一」部件包括具二或更多部件的態樣。

本發明的態樣包括將批料處理成熔融玻璃的設備，且更特別係處理熔融玻璃的設備。本發明的熔爐可提供廣泛應用來加熱氣體、液體及/或固體。在一實例中，本發明所述設備係關於玻璃熔化系統，系統配置以使批料熔化成熔融玻璃及將熔融玻璃運送到下游處理設備。

本發明的方法可以各種方式處理熔融玻璃。例如，可加熱熔融玻璃達高於初始溫度的溫度，以處理熔融玻璃。在另一實例中，可維持熔融玻璃溫度或降低熱損失率，以處理熔融玻璃，此可藉由輸入熱能至熔融玻璃，進而控制熔融玻璃的冷卻速率。

本發明的方法可利用澄清容器或混合容器來處理熔融玻璃，例如攪拌容器。視情況而定，設備可包括一或更多其他部件，例如熱管理裝置、電子裝置、機電裝置、支撐結構或其他部件，以協助玻璃製造設備操作，包括運送容器（導管），用以將熔融玻璃從某一位置傳送到另一位置。

第1圖圖示示例性玻璃製造設備10。在一些實例中，玻璃製造設備10包含玻璃熔爐12，熔爐包括熔化容器14。除熔化容器14外，玻璃熔爐12可選擇性包括一或更多其他部件，例如加熱元件（例如燃燒器或電極），配置以加熱批料及使批料轉變成熔融玻璃。在另一實例中，玻璃熔爐12包括熱管理裝置（例如隔熱部件），配置以減少熱從熔化容器附近損失。在又一實例中，玻璃熔爐12包括電子裝置及/或機電裝置，配置以促進批料熔化成玻璃熔體。又，玻璃熔爐12可包括支撐結構（例如支撐底座、支撐構件等）或其他部件。

玻璃熔化容器14通常包含耐火材料，例如耐火陶瓷材料。在一些實例中，玻璃熔化容器14由耐火陶瓷磚構成，例如包含氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷磚。

在一些實例中，玻璃熔爐併為玻璃製造設備的部件及配置以製造玻璃帶。在一些實例中，本發明玻璃熔爐併為玻璃製造設備的部件，設備包含狹槽抽拉設備、浮浴設備、下拉設備（例如融合設備）、上拉設備、壓軋設備、拉管設備或其他玻璃帶製造設備。舉例來說，第1圖圖示玻璃熔爐12為融合下拉玻璃製造設備10的部件，用以融合抽拉玻璃帶而供後續處理成玻璃片。

玻璃製造設備（例如融合下拉設備10）可選擇性包括上游玻璃製造設備16設在相對玻璃熔化容器14的上游。在一些實例中，部分或整個上游玻璃製造設備16可併為玻璃熔爐12的一部分。

如示例性實例所示，上游玻璃製造設備16包括儲倉18、批料輸送裝置20和連接至批料輸送裝置的馬達22。儲倉18可配置以儲存一定量的批料24，及依箭頭26指示供給玻璃熔爐12的熔化容器14。在一些實例中，批料輸送裝置20由馬達22提供動力，使批料輸送裝置20得將預定量批料24從儲倉18輸送到熔化容器14。在另一實例中，馬達22提供批料輸送裝置20動力，使批料輸送裝置20得基於熔化容器14下游的熔融玻璃感測位準，按控制速率引入批料24。隨後加熱熔化容器14內的批料24，以形成熔融玻璃28。

玻璃製造設備10亦可選擇性包括下游玻璃製造設備30設在相對玻璃熔爐12的下游。在一些實例中，部分下游玻璃製造設備30可併為玻璃熔爐12的一部分。例如，後述第一連接導管32或下游玻璃製造設備30的其他部分可併為玻璃熔爐12的一部分。下游玻璃製造設備的元件可由貴金屬形成，包括第一連接導管32。適合的貴金屬包括選自由鉑、銥、銠、鋨、釕和鈀金屬或上述合金所組成群組的鉑族金屬。例如，玻璃製造設備的下游部件可由鉑銠合金形成，包括70-90重量%的鉑和10-30重量%的銠。

下游玻璃製造設備30可包括第一調節（即處理）容器，例如澄清容器34，位於熔化容器14下游且由上述第一連接導管32耦接至熔化容器14。在一些實例中，熔融玻璃28利用第一連接導管32從熔化容器14重力供給至澄清容器34。例如，重力可驅使熔融玻璃28從熔化容器14經由第一連接導管32的內部路徑而至澄清容器34。

在澄清容器34內，利用不同技術移除熔融玻璃28的氣泡。例如，批料24可包括多價化合物（即澄清劑），例如氧化錫，加熱時，澄清劑發生化學還原反應而釋出氧。其他適合的澄清劑包括砷、銻、鐵和鈰氧化物，但不以此為限。澄清容器34加熱達高於熔化容器溫度的溫度，藉以加熱澄清劑。溫度誘發澄清劑化學還原產生的氧氣泡經由澄清容器內的熔融玻璃上升，其中熔爐在熔體中產生的氣體將合併成澄清劑產生的氧氣泡。變大氣泡接著會上升到澄清容器內的熔融玻璃自由表面，隨後排出。

下游玻璃製造設備30可進一步包括第二調節容器，例如混合容器36，用以混合熔融玻璃，此容器可位於澄清容器34下游。玻璃熔體混合容器36可用於提供均質玻璃熔體組成，進而減少或消除離開澄清容器後的澄清熔融玻璃存有的不均勻性。如圖所示，澄清容器34由第二連接導管38耦接至熔融玻璃混合容器36。在一些實例中，熔融玻璃28利用第二連接導管38從澄清容器34重力供給至混合容器36。例如，重力可驅使熔融玻璃28從澄清容器34經由第二連接導管38的內部路徑而至混合容器36。應注意雖然所示混合容器36係在澄清容器34下游，但混合容器36亦可設在澄清容器34上游。在一些實施例中，下游玻璃製造設備30包括多個混合容器，例如澄清容器34上游的混合容器和澄清容器34下游的混合容器。多個混合容器可具相同設計或彼此為不同設計。

下游玻璃製造設備30可進一步包括另一調節容器，例如輸送容器40，此容器可位於混合容器36下游。輸送容器40可調節待供給下游形成裝置的熔融玻璃28。例如，輸送容器40可當作累積槽及/或流量控制器，以調整及利用出口導管44提供一致流量的熔融玻璃28至成形體42。如圖所示，混合容器36由第三連接導管46耦接至輸送容器40。在一些實例中，熔融玻璃28利用第三連接導管46從混合容器36重力供給至輸送容器40。例如，重力可驅使熔融玻璃28從混合容器36經由第三連接導管46的內部路徑而至輸送容器40。

下游玻璃製造設備30可進一步包括形成設備48，包含上述成形體42且包括入口導管50。出口導管44可設置以將熔融玻璃28從輸送容器40輸送到形成設備48的入口導管50。在融合形成製程中，成形體42可包含凹槽52設在成形體上表面和會合形成表面54，表面54沿成形體底邊（根部）56會合。經由輸送容器40、出口導管44和入口導管50輸送到成形體凹槽的熔融玻璃將溢出凹槽壁，並如熔融玻璃分離流般沿會合形成表面54降下。熔融玻璃分離流在底下結合及順著根部56產生單一玻璃帶58，藉由施加張力至玻璃帶而自根部56抽出，例如利用重力及拉輥，以於玻璃冷卻及黏度增加時控制玻璃帶尺度，使玻璃帶58經歷黏彈性轉變並具機械性質而賦予玻璃帶58穩定尺度特性。玻璃帶隨後由玻璃分離設備（未圖示）分離成個別玻璃片。

在某些玻璃製造系統中，熔融玻璃經由導管循徑至混合容器，導管於混合容器頂部附近通入混合容器內，其中重力將熔融玻璃往下拖拉通過混合容器。通常，就攪拌型混合容器而言，攪拌器包含攪拌葉片設在攪拌容器的入口下方。供應導管出口附近的熔融玻璃近似具拋物線流動分布的單向泊蕭葉（Poiseuille）流動。索條對準流線（流動向量）。熔融玻璃進入攪拌容器的攪拌葉片上方，及依循旋轉運動環繞攪拌葉片下方產生的一或更多停滯區域。因此混合可能不完全，甚至隨熔融玻璃降下而直接與頂部攪拌葉片交互作用。故並非進入混合容器的所有索條在離開混合容器後都可徹底混合。

第2圖圖示使用習知攪拌器的示例性混合容器36的模型化流動資料。混合容器36包含容器壁100和攪拌器102，攪拌器轉動裝設於混合容器內且配置以繞轉軸104旋轉。攪拌器102包括中心軸桿106和複數個攪拌葉片108從軸桿106向外延伸，攪拌葉片108沿一節軸桿106排列。第2圖流向圖圖示熔融玻璃大致停滯區域110位於攪拌器102的最高葉片108上方，其中即使攪拌器102旋轉，停滯區域的熔融玻璃仍未充分混合。在一些情況下，未混合熔融玻璃流出一或更多停滯區域而在未充分混合情況下穿過混合容器其餘部分。例如，未混合熔融玻璃沿軸桿106往下行進，或者未混合熔融玻璃沿容器壁100的內面往下行進。未混合熔融玻璃可包括非均質熔融玻璃，此挾帶在待運送到成形體的熔融玻璃流內。

第3圖係習知混合容器36的局部平面圖，僅包含第2圖所述主攪拌器102，該圖圖示內含熔融玻璃的模型化流動，此如箭頭120所示。主攪拌器102的攪拌葉片未繪示，以免妨礙流動方向箭頭120的透視度。如箭頭122所示，主攪拌器102朝順時針方向轉動，流動方向箭頭120圖示熔融玻璃28從導管38（以下稱傳送導管38）流入混合容器36的粗略流動圖案38。熔融玻璃28隨後在混合容器內流動。如所述，在僅含單一中心主攪拌器的習知混合容器中，進入混合容器的熔融玻璃受主攪拌器102作用朝單一旋轉方向推進（順時針或逆時針旋轉）。故在主攪拌器最高攪拌葉片上方的混合容器容積內很少進行混合。在此情況下混合需完全仰賴主攪拌器102的軸功。

現參照第4圖，該圖係另一示例性混合容器36的平面圖，包含容器壁200、主攪拌器202和至少一入口攪拌器204。更特定言之，第4圖圖示僅包括單一入口攪拌器204的混合容器。第5圖圖示又一示例性混合容器36，包括兩個入口攪拌器204。第6圖圖示第4圖混合容器的側視圖，該圖圖示主攪拌器202和至少一入口攪拌器204相對熔融玻璃28的自由表面206垂直排列在混合容器內。雖然第4圖及第5圖所示混合容器36分別包括一和二入口攪拌器204，但混合容器36可包括兩個以上的入口攪拌器204。

主攪拌器202包含主攪拌器軸桿208和一或更多主攪拌葉片210由此延伸。混合容器操作期間，一或更多主攪拌葉片210配置以浸沒在混合容器36內熔融玻璃28的自由表面206下方。主攪拌器202包括如複數個主攪拌葉片210排成垂直延伸陣列並從主攪拌器軸桿208向外延伸。在示例性實施例中，混合容器36係圓柱形容器，其中容器壁定義圓柱形內部容積。故在第4圖及第5圖的實施例中，主攪拌器軸桿208置於中心及轉動裝設於攪拌容器36內。即，主攪拌器軸桿208與容器壁200同心，例如混合容器壁200的內面，使混合容器36的中心縱軸212與主攪拌器軸桿208的中心縱軸214共置（重合），中心縱軸214係主攪拌器軸桿208的轉軸。在混合容器36為圓柱形混合容器情況下，攪拌葉片210配置以靠近混合容器壁掃掠，以於熔融玻璃在輸送導管38與出口導管46間移動時（參見第6圖），防止熔融玻璃進入流繞過攪拌葉片。例如，在一些實施例中，攪拌葉片210的最外幅度可在容器壁內面的3公分（cm）內，例如約1.6 cm至約3 cm或約1.6 cm至約25 cm或約1.6 cm至約2 cm和其間所有範圍與子範圍。一或更多攪拌葉片210從轉軸214向外延伸一距離dm。主攪拌器軸桿208亦可耦接至驅動組件（未圖），例如包括電動馬達，此可由傳送帶、鏈條或其他驅動耦接裝置耦接至主攪拌器軸桿。

如上所述，混合容器36亦可包括一或更多入口攪拌器204。各入口攪拌器204包括入口攪拌器軸桿216，及可進一步包括複數個攪伴葉片218由此延伸。各入口攪拌器軸桿216可繞轉軸222旋轉，轉軸222偏離主攪拌器軸桿轉軸214一距離da。各入口攪拌器204的距離da可為相同，或者距離da因入口攪拌器而異。在一些實施例中，一些入口攪拌器204的距離da為相同，其他入口攪拌器則不同。攪伴葉片218例如可排成垂直延伸陣列，使攪伴葉片218沿一節入口攪拌器軸桿216排列。在其他實施例中，各入口攪拌器204僅包括單一攪拌葉片，例如螺旋捲繞攪拌葉片（例如螺槳）。在第4圖至第6圖的實施例中，入口攪拌器軸桿216的轉軸222相隔主攪拌器軸桿208的轉軸214一距離da，da小於距離dm。此外，入口攪拌器軸桿216和攪伴葉片218（例如入口攪拌器204）可完全位於主攪拌器202的葉片210掃掠投影內。即，當主攪拌器202旋轉時，一或更多葉片210將掃掠具半徑dm的圓弧。圓弧投影為圓柱形容積，在一些實施例中，入口攪拌器204（入口攪拌器軸桿216和攪伴葉片218）完全位於主攪拌器202的攪拌葉片掃掠投影圓柱形容積內。應明白攪拌葉片210掃掠的圓柱形容積小於混合容器36的總容積，入口攪拌器204（入口攪拌器軸桿216和攪伴葉片218）完全位於混合容器36的總圓柱形容積內。

從第6圖可知，各入口攪拌器204設置使入口攪拌器204的最下面設在主攪拌器202的最高攪拌葉片210上方。即，各入口攪拌器204佔據容器36在主攪拌器202的最高攪拌葉片210與混合容器蓋225間的容積。由於各入口攪拌器204的轉軸222平行主攪拌器軸桿208的轉軸214延伸且偏離轉軸214的距離da小於dm，若入口攪拌器204延伸到主攪拌器202的最高攪拌葉片210下面，則入口攪拌器204會妨礙主攪拌器202旋轉。此可以另一方式透過想像水平面224延伸穿過混合容器36而知（參見第6圖）。水平面224例如可垂直中心縱軸212。

考量主攪拌器202的最高攪拌葉片位於水平面224下方。另考量一或更多入口攪拌器204無一延伸到水平面224下方。是以水平面224將混合容器容積分隔成上游容積226和下游容積228，一或更多入口攪拌器204設在混合容器的上游容積226內，並且不延伸到混合容器的下游容積228。

亦考量第一垂直面230（參見第4圖）延伸穿過混合容器36，其中轉軸214完全位於第一垂直面230內。另考量第一垂直面230可垂直輸送導管38的中心縱軸232。在一些實施例中，例如第4圖及第5圖的實施例，至少一入口攪拌器204設置使至少一入口攪拌器204位於主攪拌器軸桿208與輸送導管38之間。換言之，至少一入口攪拌器204位於第一垂直面230與輸送導管38同一側。

接著，考量第二入口攪拌器204設在混合容器內並可繞偏離主攪拌器202的轉軸一距離da的轉軸旋轉，及設在第一垂直面230與輸送導管38同一側（參見第5圖），其中就垂直第一垂直面230的第二垂直面233而言，輸送導管38的中心縱軸232完全位於第二垂直面231內，第一入口攪拌器的轉軸和第二入口攪拌器的轉軸位在第二垂直面233的對側。例如，在一些實施例中，第一入口攪拌器204和第二入口攪拌器204等距相距第二垂直面233（參見第5圖）。

第7圖表示在第5圖所示示例性混合容器36內的模型化熔融玻璃流動，包括兩個入口攪拌器204。第7圖圖示進入混合容器36的熔融玻璃流遭入口攪拌器旋轉而中斷。即，主攪拌器202的攪拌葉片上方的熔融玻璃流變得更混亂，從而加強混合。為清楚起見，主攪拌器202和入口攪拌器204的攪拌葉片均省略，僅圖示軸桿。在第7圖的實施例中，主攪拌器202依箭頭234指示朝順時針方向旋轉。此外，各入口攪拌器亦朝順時針方向旋轉，但應明白主攪拌器202和各入口攪拌器204可朝逆時針方向旋轉。如圖所示，進入上游容積226的熔融玻璃因入口攪拌器204而中斷流動。

在第8圖的實施例中，入口攪拌器204係反向旋轉，意即其一入口攪拌器204朝順時針方向旋轉，第二入口攪拌器204則朝逆時針方向旋轉。主攪拌器202依箭頭234指示朝順時針方向旋轉，但應明白主攪拌器202可朝逆時針方向旋轉。又，在所示混合容器內會發生流動中斷，特別係在上游容積226內。

在又一實施例中，如第9圖所示，如同第8圖實施例，二入口攪拌器204均反向旋轉，然在本實施例中，旋轉方向交換，而非如第8圖的「頂部」入口攪拌器逆時針旋轉，在第9圖中，頂部入口攪拌器順時針旋轉，底部入口攪拌器朝逆時針方向旋轉。主攪拌器202朝順時針方向旋轉。

最後，在第10圖中，主攪拌器202依箭頭234指示朝順時針方向旋轉，二入口攪拌器204朝相反的逆時針方向旋轉。如同第7圖、第8圖及第9圖的例子，流動中斷發生在入口攪拌器204的區域（上游容積226），此可減少主攪拌器202混合下游容積228的熔融玻璃所需軸功。

第11圖、第12圖及第13圖圖示成對入口攪拌器204的不同排列方式。例如，在第11圖的實施例中，所示二入口攪拌器204排列使各入口攪拌器轉軸222的相隔距離ds大於個別攪拌葉片218的長度dn的兩倍（其中攪拌葉片長度dn係從各軸桿轉軸222測量到攪拌葉片218尖端）。故雖然個別攪拌葉片係對立設置，但可提供足夠空隙使相對葉片不互相接觸。例如，相對攪拌葉片可分隔約1.2 cm至約2.5 cm的距離。入口攪拌器可為相同，或者入口攪拌器可具不同設計。

在第12圖的實施例中，入口攪拌器204排成垂直偏移構造，其中入口攪拌器的個別攪拌葉片218垂直交錯。故各入口攪拌器轉軸222間的距離ds小於個別攪拌葉片長度dn的兩倍，但大於單一攪拌葉片長度dn，即dn＜ds＜2×dn。

在第12圖的實施例中，類似第11圖所示入口攪拌器呈對立排列（垂直對準），其中如第12圖所示，入口攪拌器轉軸222間的距離係使入口攪拌器轉軸222間的距離ds小於個別攪拌葉片長度dn的兩倍，但大於單一攪拌葉片長度，即dn＜ds＜2×dn。為達本發明的目的，二入口攪拌器的攪拌葉片稱作「交纏」。在本實施例中，定時讓交纏入口攪拌器旋轉，使其一入口攪拌器的攪拌葉片不會接觸另一鄰接入口攪拌器的攪拌葉片。例如，二攪拌器的相對旋轉相位可為45度，例如約40度至約50度。

在再一實施例中，超過兩個入口攪拌器204包括在混合容器36內。例如，第14圖圖示包含三個入口攪拌器204的實施例。附加入口攪拌器204可實質相同或類似前述入口攪拌器204，例如上述者，差別只在位置。例如，附加入口攪拌器204可設在平面230於輸送導管38的對側（參見第4圖）。在第14圖的實施例中，第三入口攪拌器204設在第一垂直面230相對第一和第二入口攪拌器204一側且設在第一垂直面230與輸送導管38之間。此外，第三入口攪拌器204可設置使第三入口攪拌器的轉軸222與輸送導管38的中心縱軸232相交，但其他實施例未必如此。第15圖圖示數個附加入口攪拌器在主攪拌器202周圍排列。在第15圖的實施例中，複數個入口攪拌器中的各入口攪拌器204的轉軸222偏離主攪拌器202的轉軸214均一距離da，da小於dm。然均一偏離並非必要，故在其他實施例中，da可因入口攪拌器而異。實例

下表提供模型化資料，以指示示例性混合容器的某些性能特性，容器包含入口攪拌器，在不同轉速（每分鐘轉數（RPM））和二入口攪拌器間相對旋轉相位條件下，入口攪拌器相對主攪拌器（同向旋轉（Co）或反向旋轉（X））彼此朝不同旋轉方向旋轉（Rot. Dir.）。在各實例中，主攪拌器朝順時針方向以11 RPM的轉速旋轉。攪拌效用指數（SEI）由刻度化仿造混合容器的光學分析推知，仿造容器由光學透明丙烯酸系塑膠構成且使用類似構造的攪拌器（主和入口），其中選用於模仿熔融玻璃黏度的石蠟流過混合容器，以模擬熔融玻璃流動。接著將染料注入石蠟流，及用電荷耦合裝置（CCD）相機拍攝流動，並以適合影像軟體分析。各像素輸出經放大、數位化及尺度化成8位元灰階（橫跨範圍為黑色0至白色255）。所得資料編碼成適於特徵化數值陣列的檔案，且寬度和高度尺度等於CCD上每一方向的像素數量。以如邊緣、色度、強度、特徵尺寸、碎形維度和位置定義影像相關特定特徵，以獲得定量資訊。藉由組合不同時間拍攝的一系列相同區域影像，可測量特徵相關的附加時間導數資訊，包括速度、加速度和成長及/或衰減率，但不以此為限。利用該等技術，數值度量攪拌效用可用於相對評估各種混合容器設計。

攪拌效用指數為滯留時間分布的半高寬值（FWHM）（分散項）和高頻帶通影像強度與未過濾影像強度比率（均勻項）的乘積。SEI以秒為單位，且實際上為混合容器的時間分散並由混合容器引入的不均勻性校正。例如，分散項可從仿造混合容器的一系列線掃描影像取得。因測量期間流率保持恆定，故時間測量可用作容積替代。使用適當影像軟體可推知線掃描影像的平均強度分布。例如，可計算各列像素的平均強度，再繪製成及時步級函數。所得分布描繪吸收分布隨時間變化，此近似對數常態分布。分散項則為此分布的FWHM。

均勻項係測量影像對比。目的為減去染料分散及計及分散染料。接著分析就分散項映像的FWHM區域。區域前緣擴大成全高的20%，及測量區域的積分強度。接著應用低通濾波器。均勻項則等於以低通區強度積分表示的總強度分率。

下表資料顯示同相位同向旋轉的入口攪拌器具有有利的攪拌效用，此亦與主攪拌器同向旋轉，然所示其他構造的攪拌效用可能同時降低。「相位」係指入口攪拌器的相對轉速，「同相位」係指入口攪拌器均以攪拌葉片排成第11圖的方式按相同轉速旋轉（相較之下，45度相位差類似第13圖的攪拌葉片）。 表

熟諳此技術者將明白，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可對本發明實施例作各種更動與潤飾。因此本發明擬涵蓋後附申請專利範圍所界定的各種更動與潤飾實施例和均等物。

10‧‧‧玻璃製造設備
12‧‧‧熔爐
14‧‧‧熔化容器
16‧‧‧上游玻璃製造設備
18‧‧‧儲倉
20‧‧‧批料輸送裝置
22‧‧‧馬達
24‧‧‧批料
26‧‧‧箭頭
28‧‧‧熔融玻璃
30‧‧‧下游玻璃製造設備
32、38‧‧‧導管
34‧‧‧澄清容器
36‧‧‧混合容器
40‧‧‧輸送容器
42‧‧‧成形體
44、46、50‧‧‧導管
48‧‧‧形成設備
52‧‧‧凹槽
54‧‧‧形成表面
56‧‧‧根部
58‧‧‧玻璃帶
100‧‧‧容器壁
102‧‧‧攪拌器
104‧‧‧轉軸
106‧‧‧軸桿
108‧‧‧葉片
110‧‧‧區域
120、122‧‧‧箭頭
200‧‧‧容器壁
202、204‧‧‧攪拌器
206‧‧‧自由表面
208、216‧‧‧軸桿
210、218‧‧‧葉片
212、232‧‧‧中心縱軸
214‧‧‧中心縱軸/轉軸
222‧‧‧轉軸
224‧‧‧水平面
225‧‧‧容器蓋
226‧‧‧上游容積
228‧‧‧下游容積
230、233‧‧‧垂直面
234‧‧‧箭頭
da、dm‧‧‧距離

第1圖係示例性玻璃製造設備的示意圖；

第2圖係先前技術的混合容器示意圖，該圖圖示熔融玻璃未充分混合的混合容器區域；

第3圖係第2圖混合容器的平面圖，該圖圖示玻璃在混合容器內流動；

第4圖係根據所述實施例的混合容器平面圖，包含一個入口攪拌器，以加強主攪拌器的功能；

第5圖係根據所述實施例的混合容器平面圖，包含兩個入口攪拌器，以加強主攪拌器的功能；

第6圖係第4圖混合容器的正視截面圖；

第7圖係第5圖混合容器的平面圖，該圖圖示依入口攪拌器和主攪拌器的可能旋轉方向模型化熔融玻璃流動；

第8圖係第5圖混合容器的平面圖，該圖圖示依入口攪拌器和主攪拌器的另一可能旋轉方向模型化熔融玻璃流動；

第9圖係第5圖混合容器的平面圖，該圖圖示依入口攪拌器和主攪拌器的又一可能旋轉方向模型化熔融玻璃流動；

第10圖係第5圖混合容器的平面圖，該圖圖示依入口攪拌器和主攪拌器的再一可能旋轉方向模型化熔融玻璃流動；

第11圖係根據所述實施例，兩個並排入口攪拌器的正視圖，其中入口攪拌器排列成相對構造且分隔一距離，使攪拌葉片在入口攪拌器旋轉時不會接觸；

第12圖係根據所述實施例，兩個並排入口攪拌器的正視圖，其中入口攪拌器排列成交錯構造；

第13圖係根據所述實施例，兩個並排入口攪拌器的正視圖，其中入口攪拌器排列成相對構造，其中入口攪拌器分隔距離不足以避免攪拌葉片接觸，但定時讓各入口攪拌器旋轉，使入口攪拌器的攪拌葉片不會接觸；

第14圖係根據本發明實施例的平面圖，包含三個入口攪拌器，兩個成對入口攪拌器位於主攪拌器與輸送導管之間，第三攪拌器設在主攪拌器於成對攪拌器的對側；及

第15圖係第14圖混合容器的平面圖，包含附加入口攪拌器。

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36‧‧‧混合容器

38、46‧‧‧導管

200‧‧‧容器壁

202、204‧‧‧攪拌器

206‧‧‧自由表面

208、216‧‧‧軸桿

210、218‧‧‧葉片

212、232‧‧‧中心縱軸

214‧‧‧中心縱軸/轉軸

222‧‧‧轉軸

224‧‧‧水平面

225‧‧‧容器蓋

226‧‧‧上游容積

228‧‧‧下游容積

da、dm‧‧‧距離

Claims (10)

1. 一種調節熔融玻璃的設備，包含： 一容器；一主攪拌器，設在該容器內並可繞一第一轉軸旋轉，該主攪拌器包含一主攪拌器軸桿和一最高主攪拌葉片，該最高主攪拌葉片相對該第一轉軸由此向外延伸一距離dm；及一第一入口攪拌器，設在該容器內並可繞一第二轉軸旋轉，該第二轉軸偏離該第一轉軸一距離da，且該da小於該dm。
2. 如請求項1所述之設備，其中就延伸穿過該容器的一水平面而言，該最高主攪拌葉片設在該水平面下方，該第一入口攪拌器不延伸到該水平面下面。
3. 如請求項2所述之設備，進一步包含一輸送導管，通入該容器內且配置以輸送一熔融玻璃至該容器，該輸送導管包含一中心縱軸，其中就一第一垂直面而言，該第一垂直面延伸穿過該容器並垂直該輸送導管的該中心縱軸，該第一轉軸完全位於該第一垂直面內，該第一入口攪拌器設在該第一垂直面與該輸送導管同一側。
4. 如請求項3所述之設備，進一步包含一第二入口攪拌器，設在該容器內並可繞一第三轉軸旋轉，該第三轉軸偏離該第一轉軸該距離da，及設在該第一垂直面與該輸送導管同一側，其中就垂直該第一垂直面的一第二垂直面而言，該輸送導管的該中心縱軸完全位於該第二垂直面內，該第二轉軸和該第三轉軸位在該第二垂直面的相反側。
5. 如請求項3所述之設備，進一步包含一第二入口攪拌器，設在該第一垂直面於該輸送導管的一對側。
6. 一種調節熔融玻璃的設備，包含： 一容器；一主攪拌器，設在該容器內並可繞一第一轉軸旋轉，該主攪拌器包含一主攪拌器軸桿和一最高主攪拌葉片，該最高主攪拌葉片相對該第一轉軸由此向外延伸一距離dm；及一第一入口攪拌器，設在該容器內並可繞一第二轉軸旋轉，該第二轉軸偏離該第一轉軸；其中就延伸穿過該容器的一水平面而言，該最高主攪拌葉片設在該水平面下方，該第一入口攪拌器不延伸到該水平面下面。
7. 如請求項6所述之設備，其中該第一入口攪拌器設在該容器的一上游容積內，該最高攪拌葉片設在該容器的一下游容積內。
8. 一種調節熔融玻璃的方法，包含： 使一熔融玻璃從一輸送導管流入一容器，該容器相對該熔融玻璃流動包括一上游容積和一下游容積；用一第一入口攪拌器攪拌該上游容積中的該熔融玻璃，該第一入口攪拌器可繞一轉軸旋轉；及用一主攪拌器攪拌該下游容積中的該熔融玻璃，該主攪拌器可繞平行該入口攪拌器的該轉軸的一轉軸旋轉，該主攪拌器包含一最高攪拌葉片，其中就延伸穿過該容器的一水平面而言，該最高攪拌葉片設在該水平面下方，該第一入口攪拌器完全設在該水平面上方。
9. 如請求項8所述之方法，其中該最高攪拌葉片包含一長度dm，該dm係該最高攪拌葉片從該主攪拌器的該轉軸的一最大伸長量，其中該第一入口攪拌器的該轉軸與該主攪拌器的該轉軸間的一偏移量小於該dm。
10. 如請求項9所述之方法，進一步包含用一第二入口攪拌器攪拌該熔融玻璃，該第二入口攪拌器包含一轉軸，該第二入口攪拌器完全設在該水平面上方，其中該第二入口攪拌器的該轉軸與該主攪拌器的該轉軸間的一偏移量小於該dm。