TW201825414A - 高溫玻璃熔化容器 - Google Patents

Abstract

玻璃熔體輸送系統容器具有由耐火材料（例如氧化鋯）製成的至少一個側壁及底板，及延伸穿過該耐火材料的至少一個電極。該至少一個電極經配置以在至少約1600°C的平均溫度下加熱與耐火材料接觸的玻璃熔體，而不超過與該玻璃熔體接觸的該耐火材料之崩潰條件。

Description

高溫玻璃熔化容器

本申請案根據專利法主張於2016年11月8日申請之美國臨時申請案序號第62/419,133號之優先權之權益，依據該案之內容並將該案之內容以其全文引用方式併入本文。

本發明大致上關於玻璃熔體輸送系統容器及更具體而言關於用於高溫玻璃製造的容器。

用於舉例而言在高解析度顯示應用中的玻璃組成物可具有相當高的熔化溫度。該等組成物經常在玻璃熔體輸送系統容器中熔化，例如在容器壁與玻璃熔體之間的界面處具有耐火材料的熔化容器或熔爐。經由使用電極及/或可燃性流體的燃燒將功率提供至熔化容器。

然而，高溫玻璃熔體對耐火材料具有腐蝕性並且具有隨著時間推移使耐火材料變薄的傾向，此可能進而限制容器壽命。此外，耐火材料之腐蝕可能在最終玻璃產品中導致不期望的缺陷，包含由耐火材料溶入玻璃熔體中所導致的缺陷。因此，耐腐蝕性為玻璃熔體輸送系統容器耐火材料的重要性質。

玻璃熔體輸送系統容器耐火材料之其他重要性質包含耐熱衝擊性(thermal shock resistance)及電阻率。就此而言，耐熱衝擊性及電阻率解決耐火材料失效的可能性，並且取決於失效之嚴重程度，熔化容器之可用壽命可能受到危及，或耐火材料之受影響區域可能產生固態缺陷。

舉例而言，耐火材料之電阻率必須足夠高，以使得大部分電傳導發生在玻璃熔體中而不是耐火材料中。一般而言，當玻璃熔體之電阻率明顯低於耐火材料之電阻率時，此問題就不太大。然而，當玻璃熔體之電阻率大約等於或高於耐火材料之電阻率時，可能引起重大問題。玻璃熔體與耐火材料之電阻率之間的相對差異不僅取決於組成物還取決於溫度。舉例而言，隨著溫度升高，耐火材料越來越導電，使得在高溫玻璃熔化操作中盛行的溫度下，於耐火材料與特定玻璃熔體之間的界面處的耐火材料之電阻率可能低於玻璃熔體之電阻率，而在較低溫度下耐火材料之電阻率可能高於相同的玻璃熔體之電阻率。

耐火材料之電阻率相對於玻璃熔體之電阻率影響在耐火材料內產生的功率量。在耐火材料內產生的功率量亦受其他因素影響，包含耐火材料之幾何形狀、電極之間的路徑長度以及電極之間的電壓。崩潰條件可被描述為在耐火材料中在耐火材料內產生比可經由從該耐火材料的熱損失而逸散的功率量更高的功率量的條件。取決於在玻璃熔體界面處從耐火材料之熱傳量及從耐火材料之熱耐火材料至冷表面的熱傳，此可能進而導致不期望的逃離狀況，其中耐火材料之溫度上升至其熔點。一旦超過熔點，即使在冷卻耐火材料之後藉由熔化及再冷卻或藉由與其他附近的耐火材料化學混合，耐火材料之電阻率仍可能永久地較低。此較低的電阻率使恢復後更容易超過崩潰條件。最終，若在不超過耐火材料之崩潰條件的情況下不能維持所需的玻璃熔體溫度，則必須關閉生產流程，從而招致用以重建系統的成本及損失的生產時間。

本文揭示的實施例包含玻璃熔體輸送系統容器。玻璃熔體輸送系統容器包含至少一個側壁及底板，其中該至少一個側壁及底板包含耐火材料。玻璃熔體輸送系統容器亦包含延伸穿過耐火材料的至少一個電極。該至少一個電極經配置以在至少約1600°C的平均溫度下加熱與耐火材料接觸的玻璃熔體，而不超過與該玻璃熔體接觸的該耐火材料之崩潰條件。

本文揭示的實施例亦包含製作玻璃製品之方法。方法包含於玻璃熔體輸送系統容器中處理玻璃組成物。玻璃熔體輸送系統容器包含至少一個側壁及底板，其中該至少一個側壁及底板包括耐火材料。玻璃熔體輸送系統容器亦包含延伸穿過耐火材料的至少一個電極。該至少一個電極以在至少約1600°C的平均溫度下加熱與耐火材料接觸的玻璃熔體，而不超過與該玻璃熔體接觸的該耐火材料之崩潰條件。

本文揭示的實施例進一步包含藉由上述方法所製成的玻璃製品（例如玻璃片）以及包括藉由上述方法所製成的玻璃片的電子裝置。

本文揭示的實施例之附加特徵及優點將於以下的實施方式中闡述，並且部分地對於本領域熟知技術者而言根據該實施方式將為顯而易見的，或藉由實踐如本文所述的揭示的實施例而認知，揭示的實施例包含以下的實施方式、申請專利範圍以及附圖。

應瞭解，前述一般性描述及以下實施方式兩者呈現欲提供用以瞭解所主張的實施例之本質及特性的概要或架構的實施例。本文包含附圖以提供進一步瞭解，且附圖併入此說明書中且構成此說明書之一部分。圖式繪示本揭示案之各種實施例，且圖式與說明一起用以解釋實施例之原理及操作。

現將詳細參照本揭示案之目前較佳實施例，該等實施例之實例繪示於附圖中。在圖式各處將儘可能使用相同的元件符號來指稱相同或相似的部件。然而，此揭示案可以許多不同的形式來實現，並且不應被解釋為限於本文闡述的實施例。

在本文中可將範圍表示為從「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表示如此的範圍時，另一個實施例包含從該特定值及/或至該另一個特定值。類似地，當將數值表示為近似值時，舉例而言，藉由使用先行詞「約」，將理解該特定值形成另一個實施例。將進一步理解，每個範圍之端點對於另一個端點皆為有意義的並且獨立於該另一個端點。

本文所使用的方向性用語──舉例而言，上、下、右、左、前、後、頂部、底部──僅為參照所繪製的圖式而作出，而並非意圖暗示絕對定向。

除非另外明確說明，否則本文記載的任何方法決不意圖解釋為要求以特定順序實行該方法的步驟，亦無要求以任何設備特定的定向實行。因此，當方法請求項實際上並未敘述該方法的步驟所要遵循的順序時，或當任何設備請求項實際上並未敘述對個別部件的順序或定向時，或當在申請專利範圍或說明書中並未另外特定說明步驟將限於特定的順序時，或當並未敘述對設備之部件之特定順序或定向時，決不意圖在任何態樣推斷順序或定向。此適用於用於解釋的任何可行的非明白表示依據，包含：關於步驟之安排、操作流程、部件之順序或部件之定向之邏輯事項；自語法組織或標點得到的簡單含義，以及；說明書中所述的實施例之數量或類型。

如本文所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包含複數指示物。因此，舉例而言，除非上下文另有明確指示，否則對「一」部件的參照包含具有兩個或兩個以上該等部件的態樣。

如本文所使用的，用語「玻璃熔體輸送系統容器」包含在玻璃熔體輸送系統中使用的任何容器，其中使用電阻式加熱來加熱玻璃組成物及/或將玻璃組成物之溫度維持高於預定溫度或在預定溫度範圍內。玻璃熔體輸送系統容器之實例包含如本文所述的熔化容器、澄清容器(fining vessel)及連接導管。

如本文所使用的，用語「耐火材料之崩潰條件」指在耐火材料中在耐火材料內產生比可經由從該耐火材料的熱損失而逸散的功率量更高的功率量的條件，使得隨著時間推移，由於滿足耐火材料之崩潰條件，耐火材料之至少一種機械性質不利地受影響。

第1圖圖示示例的玻璃製造設備10。在一些實例中，玻璃製造設備10可包括玻璃熔爐12，玻璃熔爐12可包含熔化容器14。除了熔化容器14之外，玻璃熔爐12可任選地包含一或更多個額外的部件例如加熱元件（例如，燃燒器或電極），該等加熱元件加熱原料並且將該原料轉換為熔融玻璃。在進一步實例中，玻璃熔爐12可包含熱管理裝置（例如，絕熱部件），該等熱管理裝置減少從熔化容器的附近損失的熱。在更進一步的實例中，玻璃熔爐12可包含電子裝置及/或機電裝置，該等裝置促使將原料熔化成玻璃熔體。更進一步，玻璃熔爐12可包含支撐結構（例如，支撐底座、支撐構件等）或其他部件。

玻璃熔化容器14通常由耐火材料所組成，例如耐火陶瓷材料，舉例而言，包括氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷材料。在一些實例中，玻璃熔化容器14可由耐火陶瓷磚所構成。以下將更詳細描述玻璃熔化容器14之具體實施例。

在一些實例中，可將玻璃熔爐併入作為玻璃製造設備之部件以製造玻璃基板，舉例而言，連續長度的玻璃帶。在一些實例中，可將本揭示案之玻璃熔爐併入作為玻璃製造設備之部件，該玻璃製造設備包括流孔拉伸(slot draw)設備、浮浴(float bath)設備、例如熔融製程的下拉設備、上拉設備、壓滾式(press-rolling)設備、拉管(tube drawing)設備或將受益於本文揭示的態樣的任何其他玻璃製造設備。藉由舉例，第1圖示意地繪示玻璃熔爐12作為熔融下拉玻璃製造設備10之部件，用於熔融拉製玻璃帶以用於後續處理成個別的玻璃片。

玻璃製造設備10（例如，熔融下拉設備10）可任選地包含相對於玻璃熔化容器14定位於上游的上游玻璃製造設備16。在一些實例中，上游玻璃製造設備16之一部分或整個上游玻璃製造設備16可併入作為玻璃熔爐12之一部分。

如於繪示的實例中所示，上游玻璃製造設備16可包含儲存倉(storage bin) 18、原料輸送裝置20及連接至該原料輸送裝置的馬達22。儲存倉18可經配置以儲存可饋入玻璃熔爐12之熔化容器14的大量原料24，如箭頭26所指出。原料24通常包括一或更多個玻璃形成金屬氧化物及一或更多個改質劑(modifying agent)。在一些實例中，原料輸送裝置20可藉由馬達22提供動力，使得原料輸送裝置20將預定量的原料24從儲存倉18輸送至熔化容器14。在進一步實例中，馬達22可對原料輸送裝置20提供動力，以基於在熔化容器14的下游所感測到的熔融玻璃之水平面(level)以受控速率來引入原料24。熔化容器14內的原料24可隨後被加熱以形成熔融玻璃28。

玻璃製造設備10亦可任選地包含相對於玻璃熔爐12定位於下游的下游玻璃製造設備30。在一些實例中，可將下游玻璃製造設備30之一部分併入作為玻璃熔爐12之一部分。在一些情況下，可將以下論述的第一連接導管32或下游玻璃製造設備30之其他部分併入作為玻璃熔爐12之一部分。下游玻璃製造設備之元件（包含第一連接導管32）可由貴金屬所形成。適合的貴金屬包含選自由以下所組成的金屬之群組的鉑族金屬：鉑、銥、銠、鋨、釕及鈀或上述之合金。舉例而言，玻璃製造設備之下游部件可由鉑-銠合金所形成，該合金包含從約70%至約90%重量的鉑及約10%至約30%重量的銠。然而，其他適合的金屬可包含鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢及上述之合金。

下游玻璃製造設備30可包含第一調節（亦即，處理）容器，例如澄清容器34，澄清容器34位於熔化容器14的下游且藉由上述的第一連接導管32耦接至熔化容器14。在一些實例中，熔融玻璃28可藉由第一連接導管32從熔化容器14重力饋送至澄清容器34。舉例而言，重力可導致熔融玻璃28穿過第一連接導管32之內部路徑而從熔化容器14至澄清容器34。然而，應當理解，其他調節容器可定位於熔化容器14的下游，舉例而言，介於熔化容器14與澄清容器34之間。在一些實施例中，可於熔化容器與澄清容器之間採用調節容器，其中來自主要熔化容器的熔融玻璃進一步被加熱以繼續熔化製程，或在進入澄清容器之前被冷卻至低於在熔化容器中熔融玻璃之溫度的溫度。

可藉由各種技術從澄清容器34內的熔融玻璃28移除氣泡。舉例而言，原料24可包含多價化合物（亦即，澄清劑），例如氧化錫，當加熱時，氧化錫經歷化學還原反應並釋出氧氣。其他適合的澄清劑包含但不限於砷、銻、鐵及鈰。將澄清容器34加熱至比熔化容器溫度更高的溫度，從而加熱熔融玻璃及澄清劑。由一或更多個澄清劑之溫度誘發的化學還原所產生的氧氣氣泡上升通過澄清容器內的熔融玻璃，其中熔爐中產生的熔融玻璃中的氣體可擴散或聚結至由澄清劑所產生的氧氣氣泡中。變大的氣泡隨後可上升至澄清容器中熔融玻璃之自由表面，及隨後自澄清容器排出。氧氣氣泡可進一步引起澄清容器中熔融玻璃之機械性混合。

下游玻璃製造設備30可進一步包含另一個調節容器，例如用於混合熔融玻璃的混合容器36。混合容器36可位於澄清容器34的下游。混合容器36可用於提供均質的玻璃熔體組成物，從而減少否則可能存在於離開澄清容器的已澄清的熔融玻璃內的化學或熱不均勻性之波筋(cord)。如圖所示，澄清容器34可藉由第二連接導管38耦接至混合容器36。在一些實例中，熔融玻璃28可藉由第二連接導管38從澄清容器34重力饋送至混合容器36。舉例而言，重力可導致熔融玻璃28穿過第二連接導管38之內部路徑而從澄清容器34至混合容器36。應注意，儘管所示的混合容器36在澄清容器34的下游，但混合容器36可定位於澄清容器34的上游。在一些實施例中，下游玻璃製造設備30可包含多個混合容器，舉例而言，澄清容器34的上游的混合容器及澄清容器34的下游的混合容器。該等多個混合容器可具相同的設計，或可具不同的設計。

下游玻璃製造設備30可進一步包含另一個調節容器，例如可位於混合容器36下游的輸送容器40。輸送容器40可調節待饋入下游形成裝置中的熔融玻璃28。舉例而言，輸送容器40可作為累積器(accumulator)及/或流量控制器以藉由出口導管44來調整及/或提供一致的熔融玻璃28之流動至形成主體42。如圖所示，混合容器36可藉由第三連接導管46耦接至輸送容器40。在一些實例中，熔融玻璃28可藉由第三連接導管46從混合容器36重力饋送至輸送容器40。舉例而言，重力可驅動熔融玻璃28經由第三連接導管46之內部路徑而從混合容器36至輸送容器40。

下游玻璃製造設備30可進一步包含形成設備48，形成設備48包括上述的形成主體42及入口導管50。出口導管44可經定位以將熔融玻璃28從輸送容器40輸送至形成設備48之入口導管50。舉例而言在實例中，出口導管44可嵌套於入口導管50之內表面內並且與入口導管50之內表面間隔開，從而提供定位於出口導管44之外表面與入口導管50之內表面之間的熔融玻璃之自由表面。熔融下拉玻璃製作設備中的形成主體42可包括定位於形成主體之上表面中的槽(trough) 52及在沿形成主體之底部邊緣56的拉製方向上收斂(converge)的收斂形成表面54。經由輸送容器40、出口導管44及入口導管50輸送至形成主體槽的熔融玻璃溢出該槽之側壁並且沿收斂形成表面54下降為分流的熔融玻璃。分流的熔融玻璃在底部邊緣56下方並且沿底部邊緣56結合以產生單一玻璃帶58，藉由施加張力至該玻璃帶（例如藉由重力、邊緣輥子及拉引輥子（未示出）），在拉製方向60上從底部邊緣56拉製單一玻璃帶58，以當玻璃冷卻及玻璃之黏性增加時控制玻璃帶之尺度。因此，玻璃帶58經過黏彈性(visco-elastic)過渡並獲得機械性質，該等機械性質給予玻璃帶58穩定的尺度特性。在一些實施例中，藉由玻璃帶之彈性區域中的玻璃分離設備100，可將玻璃帶58分離成個別的玻璃片62。隨後機器人64可使用夾持工具65將個別的玻璃片62傳送至輸送機系統，於該處可進一步處理個別的玻璃片。

第2圖為具有側壁142及底板144的玻璃熔化容器14之俯視剖視圖，其中側壁142及底板144中之各者包括耐火材料。熔化容器具有長度(L)及寬度(W)。熔化容器14亦包含延伸穿過側壁142的複數個電極146。具體而言，於第2圖之實施例中，熔化容器14包括兩個相對的側壁142，各相對的側壁包括延伸穿過該側壁的複數個電極146。

第3圖為第2圖之玻璃熔化容器14之側視圖，圖示側壁142、底板144及複數個電極146。第3圖中的線282代表玻璃熔體線，其中玻璃熔體深度由(D)指出。於第2圖之實施例中，各電極包括多個電極材料塊之堆疊以形成連續的單片式電極體。於第3圖之實施例中，各電極包括連續材料之單桿以形成電極，該電極之底部可具螺紋狀以將額外的電極材料添加至底部，從而使得電極能夠被推入熔體中以補償電極磨耗。

電極146可由具有折射性質的任何導電材料所組成，該材料對高溫玻璃熔體亦表現出適合的耐腐蝕性。示例的電極材料包含但不限於選自由錫、鉬、鉑及其合金及其氧化物所組成的群組的至少一種材料。

側壁144及底板142各包括耐火材料，例如耐火陶瓷磚材料，相對於高溫玻璃熔體具有良好的耐腐蝕性質，同時具有相對高的電阻率。示例的耐火材料包含氧化鋁及氧化鋯。在某些示例的實施例中，側壁144及底板142各包括氧化鋯，並且可本質上由氧化鋯所組成，例如具有相對高的電阻率的氧化鋯材料，例如美國專利號7,687,422、美國專利號7,655,587及美國專利公開號2008/0076659中揭示的至少一種氧化鋯材料，其全部揭示內容以引用方式併入本文。

電極146有利地連接至具有交流電壓的電源（未示出），該交流電壓提供經由玻璃熔體的受控電流，具有期望的電流密度分佈，其根據焦耳定律P = I² R，其中P為電加熱功率，I為電流，R為熔化狀態下玻璃熔體之電阻率，對玻璃熔體產生期望的熱能。儘管第2圖及第3圖中所示的實施例圖示包括複數個電極146的熔化容器14，其中藉由使由電極146所供應的通過玻璃熔體的電流與玻璃熔體直接接觸來實現焦耳加熱，但應理解，本文揭示的實施例亦包含其中額外採用燃料（例如天然氣等）之燃燒火焰以使熔爐達到獲得玻璃熔體的高操作溫度的實施例。

在第2圖及第3圖之實施例中，可採用電極推動機構(electrode pushing mechanism)（於第2圖或第3圖中未示出），以便推動電極146中之至少一者向內朝向玻璃熔化容器14之中心移動。在至少一個實施例中，電極材料之各塊可連接至分離且獨立的電極推動機構。在至少一個實施例中，電極推動機構可包括與後電極部分直接或間接連接的至少一個桿，經由該至少一個桿可施加外部推力至該後電極部分。在至少一個實施例中，電極推動機構可包括自動馬達，該自動馬達適於間歇地驅動與後電極部分直接或間接連接的力施加器。在本文揭示的實施例中可採用的電極推動機構之該等及其他態樣在歐洲專利公開號2530057中描述，該全部揭示內容由引用方式併入本文。

如由第2圖及第3圖可見，本文揭示的實施例包含其中玻璃熔化容器14包括至少一個側壁142及底板144的實施例，其中該至少一個側壁及底板包括耐火材料，並且至少一個電極146延伸穿過該至少一個側壁。該至少一個電極146經配置以加熱與耐火材料接觸的玻璃熔體達至少約1600°C的平均溫度，例如至少約1625°C，並且進一步例如至少約1650°C，並且更進一步例如至少約1675°C，包含從約1600°C至約1700°C，歷時至少約100小時，例如至少約200小時，並且進一步例如至少約500小時，並且更進一步例如至少約1000小時，而不超過與玻璃熔體接觸的耐火材料之崩潰條件。

在示例的實施例中，自該至少一個電極146的施加電壓應至少足以能在至少約1600°C的平均溫度下加熱玻璃熔體，例如至少約1625°C，並且進一步例如至少約1650°C，並且更進一步例如至少約1675°C，包含從約1600°C至約1700°C，歷時至少約5000小時，例如歷時至少約10000小時，並且進一步例如歷時至少約50000小時，並且更進一步例如歷時至少約100000小時。示例的施加的電極電壓包含至少約200伏特，例如至少約400伏特，並且進一步例如至少約600伏特，並且更進一步例如至少約800伏特，並且還更進一步例如至少約1000伏特，包含從約200伏特至約1500伏特，例如從約400伏特至約1100伏特。

玻璃熔體通常亦將具有「熱點」溫度，該熱點溫度可界定為於特定點處該玻璃熔體所達到的最高溫度。可預期熱點溫度比玻璃熔體之平均溫度高至少50°C，使得本文揭示的實施例包含其中該至少一個電極146經配置以於至少約1650°C的熱點溫度下加熱與耐火材料接觸的玻璃熔體的實施例，例如至少約1675°C，並且進一步例如至少約1700°C，並且更進一步例如至少約1725°C，包含從約1650°C至約1750°C，歷時至少約5000小時，例如歷時至少約10000小時，並且進一步例如歷時至少約50000小時，並且還更進一步例如歷時至少約100000小時，包含從約5000小時至約200000小時，而不超過與玻璃熔體接觸的耐火材料之崩潰條件。

在某些示例的實施例中，當熔化容器具有在預定範圍內的尺度時可滿足上述條件。舉例而言，該等條件可包含其中熔化容器具有長度(L)及寬度(W)的條件，舉例而言，如第2圖中所示，並且長度與寬度之比例在約2.4:1至約3.6:1的範圍中，例如從約2.6:1至約3.4:1，並且進一步例如從約2.8:1至3.2:1，包含約3:1。

此外，當玻璃熔體相對於熔化容器之寬度具有特定深度時，可滿足上述條件。舉例而言，該等條件可包含其中玻璃熔體具有深度(D)的條件，舉例而言，如第3圖中所示，以及寬度(W)，舉例而言，如第2圖中所示，並且玻璃熔體之深度為熔化容器之寬度的至少約50%，例如至少約55%，並且進一步例如至少約60%，並且又進一步例如至少約65%，並且更進一步例如至少約70%，例如熔化容器之寬度的從約50%至約80%。

此外，當電極具有關於其寬度及接近下一個最近電極的預定配置時，可滿足上述條件。舉例而言，該等條件可包含其中熔化容器包括兩個相對的側壁的條件，各相對的側壁包括延伸穿過該側壁的至少兩個電極，其中電極之間的最近距離（舉例而言，如第3圖中的(B)所示）與在側壁之縱向上的電極之寬度（舉例而言，如第3圖中的(A)所示）之比例，範圍從約0.8:1至約2.4:1，例如從約1:1至約2.2:1，並且進一步例如從約1.2:1至約2:1，包含約1.5:1。

此外，當電極關於其長度及自底板的距離具有預定配置時，可滿足上述條件。舉例而言，該等條件可包含其中在底板與各電極之底部之間的垂直距離（舉例而言，如第3圖中的(Y)所示）為在垂直方向上各電極之長度（舉例而言，如第3圖中的(X)所示）的至少約5%的條件，例如在垂直方向上各電極之長度的至少約10%，並且進一步例如在垂直方向上各電極之長度的至少約15%，包含在垂直方向上各電極之長度的從約5%至約20%。

此外，當容器中的玻璃熔體之體積與底板和各電極之底部之間的距離之間存在特定關係時，可滿足上述條件，其中容器中的玻璃熔體之體積(V)舉例而言可由如第2圖及第3圖中所示的(L)×(W)×(D)表示，及底板與各電極之底部之間的垂直距離舉例而言可由如第3圖中的(Y)所示，例如當(V)/(Y)³ 小於約60000時，例如小於約40000，並且進一步例如小於約20000，並且又進一步例如小於約10000，例如從約1000至約10000，包含從約2000至約8000，並且進一步包含從約3000至約6000。

儘管第2圖及第3圖之實施例圖示包括兩個相對的側壁142的熔化容器14，各相對的側壁142包括穿過該側壁延伸的七個電極146，但應當理解，本文揭示的實施例可包含其中兩個相對的側壁在各相對的側壁中各自含有任何數量的電極的實施例，例如至少一個電極，至少兩個電極，至少三個電極等等，在各相對的側壁中包含從1至100個電極，例如從2至50個電極，並且進一步例如從5至20個電極。舉例而言，各相對的側壁可具有N個電極，各電極具有舉例而言如第3圖中所示的寬度(A)，其中電極之間的最近距離，舉例而言，如第3圖中的(B)所示，滿足上述關係並且N×A為舉例而言在第2圖中所示的熔化容器之長度(L)的至少約30%，例如至少約35%，並且進一步例如至少約40%，並且又進一步例如至少約45%，包含從30%至約50%。

第4圖及第5圖分別繪示包括複數個電極的熔化容器14之替代實施例之俯視剖視圖及端部剖視圖，其中第一組電極148延伸穿過熔化容器14之側壁142，並且第二組電極147延伸穿過熔化容器14之底板144。在第4圖及第5圖中繪示的實施例中，各電極包括延伸進入熔化容器14之內部腔室中達預定距離的細長主體(elongated body)。此外，第二組電極從底板144上的與該至少一個側壁142離預定距離處的位置延伸。

如由第5圖可見，第一組電極148中之每一者相對於與底板144平行的平面（P）以角度（α）延伸。舉例而言，角度（α）可在從約0度至約75度的範圍中，例如從約10度至約60度，並且進一步例如從約20度至約45度。

儘管電極147及/或148之剖面幾何形狀不受限制，但在某些示例實施例中，電極147及/或148可具有實質上圓柱形形狀，其具有實質上圓形或橢圓形的剖面。其他剖面例如正方形、矩形及三角形亦為可行的。電極147及/或148之直徑儘管不受限制，但舉例而言可於從約1英吋至約5英吋的範圍中，例如從約2英吋至約4英吋，包含約3英吋。如同參照第2圖及第3圖所述的實施例，電極147及/或148可由具有折射性質的任何導電材料所組成，該材料對高溫玻璃熔體亦表現出適合的耐腐蝕性。示例的電極材料包含但不限於選自由錫、鉬、鉑及其合金及其氧化物所組成的群組的至少一種材料。

在某些示例的實施例中，第二組電極147可從底板上的玻璃熔體之深度之至少約60%的位置向上延伸，例如至少約65%，並且進一步例如至少約70%，包含從約60%至約75%。該等電極亦可舉例而言從最近的側壁延伸一距離，該距離為熔化容器142之寬度的至少約5%，例如至少約10%，並且進一步例如至少約15%，例如從約5%至約20%。

儘管於第5圖中繪示的實施例中，於玻璃熔體中延伸至最遠處的電極147及148之部分在玻璃熔體中大約處於相同的近似高度處，並且與最近的側壁處於大約相同的近似距離，但應當理解，本文揭示的實施例並非如此受限，並且亦包含其中與在玻璃熔體中延伸至最遠處的電極148之部分相比，於玻璃熔體中延伸到最遠處的電極147之部分可在玻璃熔體中處於較高或較低高度處及/或處於離最近的側壁更近或更遠的距離處的實施例。應進一步理解，在某些實施例中，個別電極147可具有與最近的側壁不同的高度、直徑及/或距離。此外，在某些實施例中，個別電極148可於玻璃熔體中延伸不同距離，相對於與底板144平行的平面以不同的角度延伸，及/或具有不同的直徑。

儘管第4圖及第5圖之實施例圖示包括兩個相對的側壁142的熔化容器14，各相對的側壁142包括延伸穿過該側壁的十二個電極148，以及底板144包括以相對於電極148交替佈置的延伸穿過該底板的二十四個電極147，但應理解，本文揭示的實施例可包含其他佈置，包含其中兩個相對的側壁及底板各自具有延伸穿過其中的任何數量的電極的佈置，例如至少一個電極，至少兩個電極，至少三個電極等等，延伸穿過各相對的側壁及/或底板，包含延伸穿過各相對的側壁及/或底板的從1至100個電極，例如從2至50個電極，並且進一步例如延伸穿過各相對的側壁及/或底板的從5至20個電極。舉例而言，各相對的側壁及/或底板可具有延伸穿過其中的N個電極，其中電極之間的最近距離於熔化容器之長度的例如約1%至約20%的範圍中，例如從約2%至約15%，並且進一步例如從約3%至約10%，又進一步例如約4%至約8%，包含約5%。

本文揭示的實施例可與各種玻璃組成物一起使用，包含具有相對較高或較低的電阻率的玻璃組成物。舉例而言，該等組成物可包含玻璃組成物，例如包括58-65wt% SiO₂ 、14-20wt% Al₂ O₃ 、8-12wt% B₂ O₃ 、1-3wt% MgO、5-10wt% CaO及0.5-2wt% SrO的無鹼玻璃組成物。該等組成物亦可包含玻璃組成物，例如無鹼玻璃組成物，包括58-65wt% SiO₂ 、16-22wt% Al₂ O₃ 、1-5wt% B₂ O₃ 、1-4wt% MgO、2-6wt% CaO、1-4wt% SrO及5-10wt% BaO。該等組成物可進一步包含玻璃組成物，例如無鹼玻璃組成物，包括57-61wt% SiO₂ 、17-21wt% Al₂ O₃ 、5-8wt% B₂ O₃ 、1-5wt% MgO、3-9wt% CaO、0-6wt% SrO及0-7wt% BaO。該等組成物可另外包含玻璃組成物，例如含鹼玻璃組成物，包括55-72wt% SiO₂ 、12-24wt% Al₂ O₃ 、10-18wt% Na₂ O、0-10wt% B₂ O₃ 、0-5wt% K₂ O、0-5wt% MgO及0-5wt% CaO，其中在某些實施例中亦可包含1-5wt% K₂ O及1-5wt% MgO。

本文揭示的實施例可用於生產玻璃製品，例如用於電子裝置中的玻璃片，包含具有高解析度顯示器的電子裝置，例如電視機、平板電腦及智慧型手機。

藉由根據本文揭示的實施例配置電極及熔化容器幾何形狀，可於至少約1600°C的平均溫度下加熱玻璃熔體，而不超過與玻璃熔體接觸的耐火材料之崩潰條件。在此方面，由申請人進行的建模實驗已建議，於至少約1600°C的玻璃及耐火材料溫度下，例如當玻璃包括任何上述組成物及耐火材料包括氧化鋯時，電極及熔化容器幾何形狀之配置實質上影響相對於玻璃熔體內產生的功率於玻璃熔體界面處耐火材料內產生的功率量。而對於某些高溫熔化操作，足夠的電極功率必須能使玻璃熔體達到至少約1600°C的平均溫度，先前已預期該功率在玻璃熔體界面處超過耐火材料的崩潰條件，特別是歷時超過5000小時。本文揭示的實施例，包含本文揭示的電極配置及熔化容器幾何形狀，提供對該問題的解決方案，並且相對於替代的配置及幾何形狀，可將耐火材料內產生的功率量減少至少30%。本文揭示的實施例亦可實現更靈活的熔化系統操作，其中可採用具有不同電阻率及不同溫度制度的不同玻璃組成物，而不需要改變熔化系統配置。

對於本領域熟知技術者而言將為顯而易見的是，可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下對本揭示案之實施例作各種修改及變異。因此，只要本揭示案之修改及變異在所附申請專利範圍及其均等物之範疇內，預期本揭示案涵蓋該等修改及變異。

10‧‧‧玻璃製造設備

12‧‧‧玻璃熔爐

14‧‧‧熔化容器/玻璃熔化容器

16‧‧‧上游玻璃製造設備

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100‧‧‧玻璃分離設備

142‧‧‧側壁

144‧‧‧底板

146‧‧‧電極

147‧‧‧第二組電極

148‧‧‧第一組電極

282‧‧‧玻璃熔體線

A‧‧‧電極之寬度

B‧‧‧電極之間的最近距離

D‧‧‧玻璃熔體深度

L‧‧‧熔化容器之長度

P‧‧‧平面

W‧‧‧熔化容器之寬度

X‧‧‧電極之長度

Y‧‧‧垂直距離

α‧‧‧角度

第1圖為熔融下拉玻璃製作流程實例之示意圖；

第2圖為根據本文揭示的實施例之玻璃熔化容器之俯視剖視圖；

第3圖為第2圖之玻璃熔化容器之側視圖；

第4圖為根據本文揭示的實施例玻璃熔化容器之俯視剖視圖；及

第5圖為第4圖之玻璃熔化容器之端部剖視圖。

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Claims (25)

1. 一種玻璃熔體輸送系統容器，包括： 至少一個側壁及底板，其中該至少一個側壁及底板包括一耐火材料；至少一個電極，該至少一個電極延伸穿過該耐火材料；其中該至少一個電極經配置以在至少約1600°C的一平均溫度下加熱與該耐火材料接觸的一玻璃熔體，而不超過與該玻璃熔體接觸的該耐火材料之一崩潰條件。
2. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該耐火材料包括氧化鋯。
3. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該容器經配置以加熱與該耐火材料接觸的該玻璃熔體達至少約1600°C的一平均溫度歷時至少約5000小時。
4. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該熔化容器具有一長度及一寬度，並且該長度與該寬度之比例在從約2.4:1至約3.6:1的範圍中。
5. 如請求項4所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該熔化容器經配置以接受一玻璃熔體，該玻璃熔體之一深度為該熔化容器之該寬度的至少約50%。
6. 如請求項4所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該熔化容器包括兩個相對的側壁，各相對的側壁包括延伸穿過該側壁的至少兩個電極，其中該等電極之間的最近距離與該電極在該側壁之縱向上的一寬度之比例在從約0.8:1至約2.4:1的範圍中。
7. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該容器中的該玻璃熔體之一體積(V)及該底板與該至少一個電極之底部之間的一垂直距離(Y)滿足關係式(V)/(Y)³ ＜ 60000。
8. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該至少一個電極包括一細長主體，該細長主體延伸進入該熔化容器之一內部腔室中達一預定距離。
9. 如請求項8所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該至少一個電極相對於與該底板平行的一平面以於從約0度至約75度的範圍中的一角度延伸。
10. 如請求項8所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該熔化容器包括至少一個電極，該至少一個電極包括一細長主體，該細長主體從該底板上的一位置延伸進入該熔化容器之該內部腔室達一預定距離，該位置與該至少一個側壁距離一預定距離。
11. 如請求項1所述之玻璃熔體輸送系統容器，其中該至少一個電極包括選自由錫、鉬、鉑及其合金及其氧化物所組成的群組的至少一種材料。
12. 一種製作一玻璃製品之方法，該方法包括於一玻璃熔體輸送系統容器中處理一玻璃組成物，該玻璃熔體輸送系統容器包括： 至少一個側壁及底板，其中該至少一個側壁及底板包括一耐火材料；至少一個電極，該至少一個電極延伸穿過該耐火材料；其中該至少一個電極以在至少約1600°C的一平均溫度下加熱與該耐火材料接觸的一玻璃熔體，而不超過與該玻璃熔體接觸的該耐火材料之一崩潰條件。
13. 如請求項12所述之方法，其中該耐火材料包括氧化鋯。
14. 如請求項12所述之方法，其中加熱與該耐火材料接觸的該玻璃熔體達至少約1600°C的一平均溫度歷時至少約5000小時。
15. 如請求項12所述之方法，其中該熔化容器具有一長度及一寬度，並且該長度與該寬度之比例在從約2.4:1至約3.6:1的範圍中。
16. 如請求項15所述之方法，其中該玻璃熔體之一深度為該熔化容器之該寬度的至少約50%。
17. 如請求項15所述之方法，其中該熔化容器包括兩個相對的側壁，各相對的側壁包括延伸穿過該側壁的至少兩個電極，其中電極之間的最近距離與該等電極在該側壁之縱向上的一寬度之比例在從約0.8:1至約2.4:1的範圍中。
18. 如請求項12所述之方法，其中該容器中的該玻璃熔體之一體積(V)及該底板與該至少一個電極之底部之間的一垂直距離(Y)滿足關係式(V)/(Y)³ ＜ 60000。
19. 如請求項12所述之方法，其中該至少一個電極包括一細長主體，該細長主體延伸進入該熔化容器之一內部腔室中達一預定距離。
20. 如請求項19所述之方法，其中該至少一個電極相對於與該底板平行的一平面以於從約0度至約75度的範圍中的一角度延伸。
21. 如請求項19所述之方法，其中該熔化容器包括至少一個電極，該至少一個電極包括一細長主體，該細長主體從該底板上的一位置延伸進入該熔化容器之該內部腔室達一預定距離，該位置與該至少一個側壁距離一預定距離。
22. 如請求項12所述之方法，其中該至少一個電極包括選自由錫、鉬、鉑及其合金及其氧化物所組成的群組的至少一種材料。
23. 一種由請求項12之方法所製成的玻璃製品。
24. 如請求項23所述之玻璃製品，其中該玻璃製品為一玻璃片。
25. 一種包括如請求項24之玻璃片的電子裝置。