TW202214539A - 用於形成玻璃製品的設備及方法 - Google Patents

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Abstract

本申請案揭露了一種熔融設備，該熔融設備包括熔融容器，熔融容器具有後壁、前壁、第一側壁、第二側壁及在其間延伸的縱向中心線，及正交於該中心線之在該第一側壁及該第二側壁之間的寬度。熔融設備進一步包括第一進料螺桿及第二進料螺桿，該第一進料螺桿包括第一旋轉軸及該第二進料螺桿包括第二旋轉軸，該第一旋轉軸位於該縱向中心線及該第一側壁之間且該第二旋轉軸位於該縱向中心線及該第二側壁之間。第一旋轉軸及第二旋轉軸中之任一者或兩者的位置距相應側壁一距離，該距離係等於或小於熔融容器之約15％的寬度。

Description

用於形成玻璃製品的設備及方法
本申請案要求於2016年8月26日所申請之美國臨時申請案號62 / 379,822的優先權，其內容被依賴並透過引用其整體之方式併入本文中(如同下文所完整闡述地)。
本發明大體上來說係涉及從熔融材料形成玻璃製品的設備及方法，特別是涉及用於降低熔融材料中之不均勻性的熔融設備及方法。
玻璃製品(例如用於製造顯示裝置的玻璃板)的大規模製造開始於熔融原料，以產生可在下游成型處理中形成玻璃製品的黏性熔融材料。可混合包括(例如)金屬氧化物、改性劑、助熔劑及澄清劑的原料並將該等原料加入至熔融爐中，其中將原料加熱至材料溶解的溫度(例如，熔化)。不完全或不均勻的溶解可導致成品中從顆粒(石)至黏度變化的異常，此可表現為成品的小厚度變化(通常為奈米級)。若成品為玻璃板(例如，由玻璃拉製處理中所拉出之玻璃帶形成的玻璃板)，則觀察者可容易看見所得到的厚度變化。若玻璃板用於顯示器應用(如用於顯示面板或蓋玻璃)中，則此種可觀察的現象是不可接受的。
未來熔融容器的設計通常取決於效能良好的先前熔融容器的設計。亦即，當建構新的熔融容器時，新熔融容器的設計通常受先前已對各種處理特性或產品屬性表現良好之先前熔融容器的設計的嚴重影響。該等特徵和/或屬性對於製造過程可為重要的(例如，減少時間或成本)，及/或對於成品的購買者和使用者係重要的(例如，具有減少缺陷的產品)。然而，有時候可能有必要偏離歷史熔融容器建構；在此種情況下，設計師可能僅有一點可依賴的指導。此種歷史前例的缺乏可導致與新熔融容器建構相關的巨大成本，其僅能發現熔融容器未能按照預期的一或多個處理特性或被認為重要的產品屬性來執行。本申請案描述了用於設計經配置以製造熔融材料的熔融容器的設備及方法，該熔融材料(例如)為適於製造高品質光學玻璃的熔融玻璃(如用於顯示裝置的玻璃板)。更具體地，本申請案描述了可減少或最小化與熔融玻璃中之均勻性相關之最終玻璃製品中之光學缺陷發生的設備及方法。
因此，本文揭露了一種熔融設備，該設備包括熔融容器，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括自後壁延伸至前壁的縱向中心線及在第一側壁的內表面及第二側壁的內表面之間延伸的寬度；該寬度與該縱向中心線正交。熔融容器可為(例如)耐火熔融容器。設備亦可包括第一進料螺桿，該第一進料螺桿包括第一旋轉軸，該第一進料螺桿可旋轉地安裝於第一螺桿進料器中且經配置成將第一原料進料至熔融容器中。在一些實施例中，在垂直於第一旋轉軸的線上之在第一旋轉軸與第一側壁的內表面之間的距離等於或小於熔融容器之約15％的寬度。垂直於第一旋轉軸的線可位於(例如)後壁的內表面處。
在一些實施例中，設備可進一步包括第二進料螺桿，該第二進料螺桿包括第二旋轉軸，第二進料螺桿可旋轉地安裝在第二螺桿進料器中且經配置成將第二原料進料至熔融容器中，且其中在垂直於第二旋轉軸的線上之在第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的距離等於或小於熔融容器之約15％的寬度。第二原料可為(例如)與第一原料相同的原料，但在另外的實施例中，第二原料可為與第一原料不同的原料。垂直於第二旋轉軸的線可位於(例如)後壁的內表面。
在一些實施例中，第一旋轉軸可位於距第一側壁的內表面等於或小於約40公分(例如，等於或小於約38公分)的位置。在一些實施例中，第二旋轉軸可位於距第二側壁的內表面等於或小於約40公分(例如，等於或小於約38公分)的位置。
在一些實施例中，第一旋轉軸基本上平行於第一側壁。在一些實施例中，第二旋轉軸基本上平行於第二側壁。
在一些實施例中，第二旋轉軸基本上平行於第一旋轉軸。在一些實施例中，第一旋轉軸及第二旋轉軸與縱向中心線等距。
設備還可進一步包括暴露於熔融容器內部的複數個電極。例如，熔融容器可進一步包括底壁，其中複數個電極可透過底壁而延伸至熔融容器的內部；然而，在進一步的實施例中，電極可(替代地或額外地)透過第一側壁及第二側壁的一者或兩者而延伸。例如，複數個電極的每個電極可延伸至熔融容器的內部至少約15公分(例如，距底壁至少約15公分)。 在一些實施例中，複數個電極可包括鉬；然而，在進一步的實施例中，電極可包括另一合適的導電材料，如錫(例如，氧化錫)。
在一些實施例中，熔融容器可為電加熱氣體燃燒的熔融容器，且熔融容器進一步包括透過第一側壁和第二側壁中的一者或兩者而暴露於熔融容器的內部的複數個燃燒的燃燒器。
在另一個實施例中，描述了一種對熔融容器進料的方法，該方法包括以下步驟：使用包括第一旋轉軸的第一進料螺桿將原料進料至熔融容器的內部，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括從後壁延伸至前壁的縱向中心線及在第一側壁的內表面及第二側壁的內表面之間延伸的寬度，該寬度與該縱向中心線正交。熔融容器可為(例如)耐火熔融容器。第一進料螺桿可以可旋轉地安裝在第一螺桿進料器中。在垂直於第一旋轉軸的線上之在第一旋轉軸與第一側壁的內表面之間的距離可等於或小於熔融容器之約15％的寬度。
方法可進一步包括以下步驟：使用包括第二旋轉軸的第二進料螺桿將原料進料至熔融容器的內部，且其中在垂直於第二旋轉軸的線上之在第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的距離等於或小於熔融容器之約15％的寬度。第二進料螺桿可以可旋轉地安裝在第二螺桿進料器中。
在一些實施例中，第一旋轉軸可位於距第一側壁的內表面等於或小於約40公分的位置。在一些實施例中，第二旋轉軸可位於距第二側壁的內表面等於或小於約40公分的位置。
在一些實施例中，加熱包括以下步驟：在與經容納於熔融容器內的熔融材料接觸的複數個電極之間建立電流。在一些實施例中，複數個電極可透過熔融容器的底壁延伸至熔融材料中。例如，複數個電極中的每個電極可延伸至熔融材料中至少15公分的距離。在一些實施例中，複數個電極可包括鉬；然而，在進一步的實施例中，電極可包括錫(例如，氧化錫)。
方法可進一步包括以下步驟：使用透過第一側壁及第二側壁而暴露於熔融容器內部的複數個燃燒的燃燒器來加熱熔融材料。
在一些實施例中，可用電流及燃燒的燃燒器的組合來加熱熔融容器，其中藉由電流及燃燒的燃燒器引入至熔融材料的總能量等於或大於約20%之藉由電流引入的能量及等於或小於約80%之藉由燃燒的燃燒器引入的能量。
方法可進一步包括以下步驟：將熔融材料拉製成玻璃板，該玻璃板包含小於0.25％的一平均波筋(cord)對比。
在另一實施例中，揭露了一種用於形成玻璃製品的方法，該方法包括以下步驟：在熔融容器中形成熔融材料，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括從後壁延伸至前壁的縱向中心線及在第一側壁的內表面及第二側壁的內表面之間延伸的寬度，該寬度與該縱向中心線正交。熔融材料可(例如)藉由加熱熔融容器中的原料來形成。方法可進一步包括以下步驟：加熱熔融材料(從而將熔融材料的溫度保持在預定溫度)，及用包括第一旋轉軸的第一進料螺桿來將第一原料進料至熔融容器的內部。在後壁的內表面處之第一旋轉軸與第一側壁的內表面之間的距離可等於或小於熔融容器之約15％的寬度。方法可進一步包括以下步驟：將熔融材料輸送至成形設備，並以熔融材料形成玻璃製品。
在一些實施例中，方法可包括以下步驟：用包括第二旋轉軸的第二進料螺桿將第二原料進料至熔融容器的內部，及其中在後壁的內表面處之第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的距離可等於或小於熔融容器之約15％的寬度。在一些實施例中，第一原料及第二原料是相同的。
在一些實施例中，第一旋轉軸及第二旋轉軸可分別位於距第一側壁的內表面及第二側壁的內表面等於或小於約40公分的位置。
在一些實施例中，加熱可包括以下步驟：在與熔融材料接觸的複數個電極之間建立電流。
例如，複數個電極可包括鉬；然而，在進一步的實施例中，電極可包括錫(例如，氧化錫)。
在一些實施例中，方法可進一步包括以下步驟：使用透過第一側壁及第二側壁而暴露於熔融容器內部的複數個燃燒的燃燒器來加熱熔融材料，其中藉由電流及燃燒的燃燒器引入至熔融材料的總能量等於或大於約20%之藉由電流引入的能量及等於或小於約80%之藉由燃燒的燃燒器引入的能量。
在一些實施例中，玻璃製品可為玻璃帶(例如，從成形主體拉出的玻璃帶)。
在另一個實施例中，描述了一種用於形成玻璃製品的方法，該方法包含以下步驟：在熔融容器中形成熔融材料，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括從後壁延伸至前壁的縱向中心線及在第一側壁的內表面及第二側壁的內表面之間延伸的寬度，該寬度與該縱向中心線正交。方法可包括以下步驟：加熱熔融材料，該加熱步驟在熔融材料內形成對流單元，該對流單元包括以第一流速相對於縱向中心線在第一方向朝第一側壁流動的第一熔融材料流，該第一流速隨至縱向中心線的距離而變化。方法可進一步包括以下步驟：計算自第一側壁的內表面開始沿著第一方向而其中第一流速最大的第一距離、用包括第一旋轉軸的第一進料螺桿將第一原料進料至熔融容器的內部，其中第一旋轉軸及第一側壁的內表面之間的距離基本上等於所計算的第一距離，及以熔融材料形成玻璃製品。例如，第一旋轉軸及第一側壁的內表面之間的距離可在第一距離的10％以內。在一些實施例中，第一旋轉軸與第一側壁的內表面之間的距離可等於或小於熔融容器之約15％的寬度。在一些實施例中，第一旋轉軸與第一側壁之間的距離可等於或小於約40公分(例如，等於或小於約38公分)。
在一些實施例中，對流單元可包括以第二流速相對於縱向中心線在第二方向朝第二側壁流動的第二熔融材料流，該第二流速隨至縱向中心線的距離而變化。因此，方法可進一步包括以下步驟：計算自第二側壁的內表面開始沿著第二方向而其中第二流速最大的第二距離、用包括第二旋轉軸的第二進料螺桿將第二原料進料至熔融容器的內部，其中第二旋轉軸及第二側壁的內表面之間的距離基本上等於所計算的第二距離。
例如，第二旋轉軸線和第二側壁的內表面之間的距離可在第二距離的10％以內。在一些實施例中，第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的距離可等於或小於熔融容器之約15％的寬度。在一些實施例中，第二旋轉軸與第二側壁之間的距離可等於或小於約40公分(例如，等於或小於約38公分)。
在一些實施例中，藉由加熱引入至熔融材料的總能量等於或大於約20％之藉由電流引入的能量及等於或小於約80％之藉由燃燒的燃燒器引入的能量。
在另一個實施例中，描述了熔融設備，該熔融設備包括熔融容器，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括自後壁延伸至前壁的縱向中心線及在第一側壁的內表面和第二側壁的內表面之間延伸的寬度，該寬度正交於該縱向中心線。熔融容器可為(例如)耐火熔融容器。設備可進一步包括位於縱向中心線和第一側壁之間的後壁中的第一進料口及位於縱向中心線和第二側壁之間的後壁中的第二進料口。設備可包括第一進料螺桿及第二進料螺桿，該第一進料螺桿包括第一旋轉軸及該第二進料螺桿包括第二旋轉軸，第一進料螺桿及第二進料螺桿分別經配置成透過第一進料口及第二進料口來將原料進料至熔融容器中。在一些實施例中，沿著在第一旋轉軸及第一側壁的內表面之間的後壁的距離及沿著在第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的後壁的距離兩者皆等於或小於熔融容器之約15％的寬度。
在一些實施例中，第一旋轉軸線可基本上平行於第一側壁。在一些實施例中，第二旋轉軸線可基本上平行於第二側壁。在一些實施例中，第二旋轉軸基本上與第一旋轉軸平行。在一些實施例中，第一旋轉軸及第二旋轉軸與縱向中心線等距。
設備可進一步包括暴露於熔融容器內部的複數個電極。例如，熔融容器可包括底壁，其中複數個電極可透過底壁延伸至熔融容器的內部；然而，在進一步的實施例中，替代地或額外地，電極可透過第一側壁及第二側壁中的一者或兩者而延伸至熔融容器。複數個電極中的每個電極可延伸至熔融容器的內部距熔融容器底部至少約15cm。
在一些實施例中，複數個電極可包括鉬；然而，在進一步的實施例中，複數個電極可包括如錫(例如，氧化錫)的另一種導電材料。
在一些實施例中，熔融容器亦可包括透過第一側壁和第二側壁中的一者或兩者而暴露於熔融容器內部的複數個燃燒的燃燒器。
在一些實施例中，第一旋轉軸及第二旋轉軸可分別位於距第一側壁的內表面及第二側壁的內表面等於或小於約40公分(例如，等於或小於約38公分)處，及在一些實施例中，第一旋轉軸及第二旋轉軸分別可位於距第一側壁的內表面及第二側壁的內表面等於或小於約28公分處。例如，在約5cm至約38cm的範圍中，如在約5cm至約28cm的範圍中、在約5cm至約20cm的範圍中、在約5cm至約15cm的範圍中或約5cm至約10cm的範圍中。
本文所揭露實施例的附加特徵及優勢將在下文[實施方式]中闡述，且該等附加特徵及優勢部分地將由所屬技術領域中具有通常知識者自[實施方式]描述中顯而易見，或藉由實施本文所述之發明來識別該等附加特徵及優勢，本文所述之發明包括下文[實施方式]、申請專利範圍及附加圖式。
應當理解，前文[發明內容]及下文[實施方式]中之實施例兩者皆意欲提供用於理解所要求保護發明的性質及特徵的概述或框架。附加圖式經包含以提供進一步的暸解，且將該等附加圖式併入本說明書中且該等附加圖式構成本說明書的一部分。附加圖式示出了本申請案的各種實施例，且與說明書中之敘述一起用來解釋本申請案的各種實施例的原理及操作。
將參考本申請案之實施例的細節，該等實施例之示例於附加圖式中示出。儘可能地在整篇附加圖式中使用相同的元件符號來表示相同或相似的部分。然而，可用眾多不同形式來實施本申請案，且不應解釋為限於本文所闡述的實施例。
在本文中範圍可表示為自「約」一個特定值及/或至「約」另一個特定值。當表示此類範圍時，實施例包括自一個特定值開始及/或至另一個特定值結束。相似地，當將值表示為近似值時，藉由使用該值先前的「約」，則將可理解的是，特定值形成另一實施例。
如本文中所使用的方向術語(例如上、下、右、左、前、後、頂及底)僅參考所繪製的圖形而說明，並不意圖暗示絕對方向。
除非另有明確說明，否則絕不意圖將本文闡述的任何方法解釋為要求其步驟需以特定順序執行，也不需要以任何設備進行特定方向。因此，若方法請求項實際上未描述其步驟所需遵循的順序，或任何設備請求項實際上未描述單個元件的順序或方向，或在申請專利範圍或說明書中並未另外明確描述步驟將被限制為特定順序，或未描述設備元件的特定順序或方向，則在任何態樣中絕不意圖推斷出順序或方向。此適用於任何可能的非明確解釋基礎，其包括：關於步驟安排、操作流程、元件順序或元件方向的邏輯問題；來自於語法組織或標點符號的純粹意義；及說明書中所描述之實施例的數量或類型。
如本文所使用地，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一(a或an)」及「該(the)」係包括複數個所指物。因此，舉例而言，除非上下文另有明確指示，否則提及「一」的元件包括具有兩個或更多個此類組件的態樣。
如本文所使用地，術語「批次」及「原料」是同義的且可互換使用。如本文所使用地，術語「熔融材料」及「熔體」(作為名詞)是同義的且可互換使用。
屬於「熔融原料以生產熔融材料(例如熔融玻璃)」技術領域中之具有通常知識者將理解，熔融材料內所產生的對流電流至少起著幾個目的；例如，將熱能分佈在熔融材料中及混合熔融材料。可從經輸入至來自於燃燒的燃燒器之熔體中之熱能來產生對流電流，但在電加熱過程中，熱能可從燃燒的燃燒器輸入，亦可透過熔融容器的至少一個壁而自位於熔體內的電極輸入。已發現，改變熔融容器的幾何形狀亦可導致自熔融容器所流出之熔融材料的均勻性的變化。過程資料及分析已顯示出均勻性不均與(例如)藉由拱頂溫度、原料填充穩定性、從左到右的填充平衡及其它處理特性來量測之熔融表面狀況之間的強相關性。經由系統的高速時間推移影片觀察到熔體表面上的批次填充及批次流動模式的後續分析已顯示出改善的效能(例如，熔融效率及產品品質)可與批次填充模式相關，其中批次一直位於熔融容器的外部，且熔體的中心表面保持基本上沒有批次圖案。觀察已顯示出，熔體表面上的批次圖案(因當批次自批次堆向外穿過時該等圖案有時起伏及變化的模式，故該等批次圖案通常描述為「蛇(snake)」)通常會沿著熔融容器及以高度不規則及可變方式橫越熔融容器而蜿蜒著。圖1示出了源自於位於熔融容器的後壁中的一對螺桿進料器的示例性的批次蛇8，該對螺桿進料器經由進料口118將批次原料進料至熔融容器的內部。藉由將表面批次圖案映射到如(例如)玻璃基板(例如，玻璃板)的成品所表現出來的均勻表現，會發現與更好的效能相關聯之更規則的圖案(特別是那些其中批次蛇緊鄰熔融容器之側壁定位的批次圖案)，僅轉為靠近螺桿進料器之熔融熱點下游處的熔體中心。
不希望被理論所束縛，已假設成功透過熔融容器的不均勻性係源於批次蛇，該等批次蛇透過熔融容器中心線處或該中心線處附近的熱點，隨後併入至離開熔融容器的熔融材料流及隨著該熔融材料流流動。據信在熔融容器的中心線處或在該中心線處附近的原料不會花費足夠的時間在熱熔體中以完全反應或溶解。因此，所得到的熔融材料可含有(例如)高二氧化矽濃度及/或其它不均勻性的區域。若不均勻熔融材料的小區域能在熔融及輸送過程的混合作用下存活，則此材料接著可進入拉伸過程，該拉伸過程將不均勻性(例如，黏度差)分散至經拉伸帶中，作為奈米級厚度偏差的重複圖案。人眼對這些類型的衍射或透鏡圖案本質上是敏感的。此種圖案缺陷被描述為「波筋」。
對於各種熔融容器設計的數學模型的進一步分析已表明，在一些熔融容器設計中之側向對流(藉此側向力施加至批次蛇的下側以作為與熔體表面弱耦合的結果)相較於其他熔融容器設計來說顯著更高。特別地，已發現螺桿進料器在熔融容器的後壁中的位置可能直接影響所得成品中所存在的波筋的大小。
圖2所示為示例性的玻璃製造設備10。在一些範例中，玻璃製造設備10可包括熔融爐12，該熔融爐12可包括熔融容器14。熔融容器14通常由如耐火陶瓷材料(例如，包含氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷材料)的耐火材料形成。在一些範例中，熔融容器14可由耐火陶瓷磚構成。
除了熔融容器14之外，熔融爐12可任選地包括一或多個附加成分，如經配置為加熱原料並將原料轉化成熔融玻璃的加熱元件(例如，燃燒的燃燒器及/或電極)。例如，熔融爐12可包括電加熱氣體燃燒的熔融容器，其中透過燃燒的燃燒器(燃燒例如天然氣的可燃燃料)及藉由直接加熱兩者來將能量加入至原料及/或熔體中，其中電流透過熔體及/或原料，從而藉由熔體及/或原料的焦耳加熱及隨後之經引入至熔融容器之原料的傳導加熱來添加能量。如本文所使用地，電加熱熔融容器是熔融容器，其中透過直接加熱(焦耳加熱)所賦予熔體的能量的量為藉由組合燃燒及電流加入至熔體中之能量總量的約20％至80％的範圍內(例如，等於或大於約30％，如等於或大於約40％、等於或大於約60％或等於或大於80％；包括其間所有範圍及子範圍)。
在進一步的範例中，熔融爐12可包括減少來自熔融容器的熱損失的熱管理裝置(例如，絕熱元件)。在進一步的範例中，熔融爐12可包括助於將原料熔化成玻璃熔體的電子裝置及/或機電裝置。另外，熔融爐12可包括支撐結構(例如，支撐底盤及支撐構件等)或其它元件。
在一些範例中，熔融爐12可作為經配置以製造玻璃製品(例如，不確定長度的玻璃帶)的玻璃製造設備的元件；但在進一步的實施例中，可配置玻璃製造設備以形成其他玻璃製品而無限制，該等其他玻璃製品如玻璃棒、玻璃管、玻璃封套(例如，用於照明裝置(例如，燈泡)的玻璃封套)及玻璃透鏡。在一些範例中，熔融爐可作為包含流孔拉引設備、浮式槽設備、下引式裝置(例如，熔融下拉設備)、上拉設備、壓制設備、滾動設備及管拉伸設備的玻璃製造設備或將受益於本文所揭露之態樣之任何其他玻璃製造設備的元件。舉例而言，圖2示意性地示出了熔融爐12作為用於熔融拉伸玻璃帶以用於隨後加工成單獨的玻璃板的熔融下拉玻璃製造設備10的元件。
玻璃製造設備10(例如，熔融下拉設備10)可以可選地包括相對於來自熔融容器之熔融材料的流動方向之熔融容器14上游的上游玻璃製造設備16。在一些範例中，一部分或整個上游玻璃製造裝置16可作為熔融爐12的一部分。
如所圖示實施例所示，上游玻璃製造設備16可包括原料儲存箱18、原料輸送裝置20(例如螺桿給料器)及連接至原料輸送裝置的馬達22。原料儲存箱18可經配置為儲存可透過一或多個進料口進料至熔融爐12的熔融容器14中之一定量的原料24(如箭頭26所示)。原料24可包括一或多個玻璃成形金屬氧化物及一或多個改性劑。在一些範例中，原料輸送裝置20可由馬達22供電，使得原料輸送裝置20將預定量的原料24自原料儲存箱18輸送至熔融容器14。在進一步的範例中，馬達22可對原料輸送裝置20供電，以用基於熔融容器14下游所感測到之熔融材料的水平的受控速率來引入原料24。隨後可加熱熔融容器14內的原料24以形成熔融原料28。典型地，在初始熔融步驟中，可將原料作為粉狀材料來添加至熔融容器中，該粉狀材料(例如)包括各種「砂」。原料24亦可包括來自先前操作的廢玻璃(即，碎玻璃)。燃燒的燃燒器用於開始熔融過程。在電加熱熔融過程中，一旦原料的電阻被充分降低(例如，當原料變得充分熔融時)，藉由在與原料及/或熔體接觸的電極之間形成電位來開始電加熱，從而建立透過原料及/或熔體的電流。
玻璃製造設備10可進一步任選地包括相對於離開熔融容器14之熔融材料的流動方向而定位於熔融容器14之下游的下游玻璃製造設備30。在一些範例中，下游玻璃製造設備30的一部分可作為熔融爐12的一部分。例如，在某些實例下，下文所論述的第一連接導管32或下游玻璃製造設備30的其它部分可作為玻璃熔融爐12的部分。包括第一連接導管32之下游玻璃製造設備的元件可由貴金屬形成。合適的貴金屬包括選自由鉑、銥、銠、鋨、釕及鈀(「鉑族」金屬)所組成的金屬群組中之鉑族金屬或其合金。例如，玻璃製造設備的下游元件可由包含約70重量%至約90重量%的鉑及約10重量%至約30重量%的銠的鉑 - 銠合金形成。然而，其它合適的金屬可包括鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢及上述金屬之合金。
下游玻璃製造設備30可包括位於熔融容器14下游並藉由上述引述之第一連接導管32而耦合至熔融容器14的第一調節(即，處理)容器，如澄清容器34。在一些範例中，可藉由第一連接導管32來將熔融材料28自熔融容器14重力送料至澄清容器34。例如，重力可驅動熔融材料28透過第一連接導管32的內部路徑而自熔融容器14至澄清容器34。然而，應當理解，其他調節容器可位於熔融容器14的下游(例如，在熔融容器14及澄清容器34之間)。在一些實施例中，可在熔融容器及澄清容器之間使用調節容器，其中來自初級熔融容器的熔融材料在次級容器中進一步加熱以繼續熔融過程，或冷卻至進入澄清容器前之低於初級熔融容器中之熔融材料的溫度。
氣泡可藉由各種技術從澄清容器34內之熔融材料28中除去。例如，原料24可包括如氧化錫的多價化合物(即，澄清劑)；當加熱該等多價化合物時，該等多價化合物進行化學還原反應並釋放氧氣。其他合適的澄清劑包括(但不限於)砷、銻、鐵及鈰。澄清容器34中的熔融材料經加熱至高於熔融容器中之熔融材料之溫度的溫度，從而加熱澄清劑。藉由溫度引起之澄清劑的化學還原所產生的氧氣泡透過澄清容器內的熔融材料上升，其中在熔融容器中所產生之熔體中的氣體可聚集或擴散至由澄清劑產生的氧氣泡中。浮力增加之放大氣泡隨後升至澄清容器內之熔融玻璃的自由表面，隨後排出該等氣泡。含氧氣泡可進一步引發澄清容器中之熔融材料在該等氣泡上升透過熔體時的機械混合。
下游玻璃製造設備30可進一步包括另一個調節容器，如用於混合從澄清容器34下游流動之熔融材料的混合設備36。混合設備36可用於提供均勻的熔融組合物，從而最小化化學或熱不均勻性，否則該化學或熱不均勻性可能存在於離開澄清容器的精細熔融玻璃中。如圖所示，澄清容器34可藉由第二連接導管38耦接至混合設備36。在一些範例中，可藉由第二連接導管38將熔融材料28自澄清容器34重力送料至混合設備36。例如，重力可驅動熔融材料28透過第二連接導管38的內部路徑而自澄清容器34至混合設備36。應當注意，儘管混合設備36經示出於澄清容器34的下游，但在其它實施例中，混合設備36可定位於澄清容器34的上游。在另外的實施例中，下游玻璃製造設備30可包括複數個混合設備(例如，澄清容器34上游的混合設備及澄清容器34下游的混合設備)。該等複數個混合設備可具有相同設計，或該等複數個混合設備彼此之間可為不同設計。
下游玻璃製造設備30可進一步包括可位於混合設備36下游的另一調節容器(如輸送容器40)。輸送容器40可調節熔融材料28以送料至下游成形裝置。例如，輸送容器40可作為蓄器及/或流量控制器，以透過出口導管44來調節及提供熔融材料28到成形主體42的一致性流動。如圖所示，混合設備36可藉由第三連接導管46而經耦接至輸送容器40。在一些範例中，可透過第三連接導管46來將熔融材料28自混合設備36重力送料至輸送容器40。例如，重力可驅動熔融材料28透過第三連接導管46的內部路徑而自混合設備36至輸送容器40。
下游玻璃製造裝置30可進一步包括成形設備48，該成形設備48包括上述成形主體42，該成形主體42包括入口導管50。可定位出口導管44以將熔融材料28自輸送容器40輸送至成形設備48的入口導管50。熔融下拉玻璃製造設備中的成形主體42可包括定位在成形主體的上表面中的槽52及一對在沿著成形主體的底部邊緣(根)56的拉伸方向中會聚的會聚成形表面54。透過輸送容器40、出口導管44及入口導管50輸送至成形主體槽的熔融材料溢出槽的壁，並沿著會聚成形表面54作為單獨的熔融材料流下降。熔融材料的單獨流在根部下方及沿著根部會合，以藉由對玻璃帶施加張力(如重力、邊緣輥及牽拉輥(未示出))來產生以自根56開始之拉伸方向60拉伸之單一玻璃帶58，以在玻璃冷卻及玻璃黏度增加時控制玻璃帶的尺寸。因此，玻璃帶58經歷黏彈性轉變並獲得賦予玻璃帶58穩定尺寸特性的機械特性。在一些實施例中，玻璃帶58可藉由在玻璃帶的彈性區域中之玻璃分離設備(未示出)分離為單獨的玻璃板62；但在另外的實施例中，玻璃帶可纏繞在捲軸上。
現在參考圖2及圖3，熔融容器14經示出為包括形成容器110的後壁100、前壁102、第一側壁104、第二側壁106及底壁108，該等壁經佈置成在熔融處理期間將熔融材料28保持在容器110內。熔融容器14的形狀通常為具有頂壁112的矩形，其中第二側壁106平行於第一側壁104，及後壁100與前壁102平行。熔融容器14包括從後壁100的內表面縱向延伸至前壁102的內表面的長度L及正交於長度L延伸的寬度W(即，從第一側壁104的內表面至相對的第二側壁106的內表面的橫向方向)。亦即，長度L及寬度W定義了容器110的長度及寬度。縱向中心線CL沿著熔融容器的長度延伸，並對分熔融容器(即，中心線CL與第一側壁104及第二側壁106兩者等距)。
儘管頂壁112通常不一定為拱形，但在容器110上延伸，且可稱為冠部。熔融器14可進一步包括位於第一側壁104及第二側壁106的上部之複數個燃燒器端口114、包括複數個定位成使得由燃燒的燃燒器產生的火焰延伸超過熔融容器內的熔融材料之相應的燃燒的燃燒器116的燃燒器端口114；但在進一步的實施例中，可提供浸沒式燃燒及 (作為替代地或額外地)頂置式燃燒的燃燒器。
熔融容器14可進一步包括透過後壁100打開的至少一個進料口118，其中原料輸送裝置20可經配置成透過至少一個進料口將原料24輸送至容器中，以加工成熔融材料(例如，熔融玻璃)。在進一步的實施例中，後壁100可包括複數個進料口118及複數個原料輸送裝置20(例如，兩個進料口118a及118b，及兩個批次輸送裝置20a及20b)；但在進一步的實施例中，可提供多於兩個的進料口及多於兩個的原料輸送裝置。每個原料輸送裝置20可將相同原料裝入熔融容器中，或每個原料輸送裝置可將不同原料裝入熔融容器中；例如，第一原料輸送裝置20可將第一原料裝入，及第二原料輸送裝置20可將第二原料裝入。由一個原料輸送裝置裝填的原料不需要以與第二原料輸送裝置相同的速率來進行裝填。
熔融容器14可進一步包括複數個電極120，該複數個電極120透過熔融容器的一或多個壁延伸至容器110中且經配置成加熱熔融容器內的熔融材料；例如透過如圖3所示的底壁108，電極與電源(未展示)電連通；但在進一步的實施例中，作為替代地或額外地，複數個電極120可透過第一側壁104及/或第二側壁106延伸至容器110中。電極可延伸至熔融材料至少15公分。在一些實施例中，透過電極116(X)加入至容器110中的熔融材料的熱能與透過燃燒器116(Y)加入至熔融材料中的熱能相比可為X:Y的比例，其中X在約20%至約80%的範圍中及Y在約20%至約80%的範圍中，包括其間的所有範圍及子範圍。例如，與燃燒器116相比，透過電極120加入至容器110中之熔融材料的熱能的比例可為(例如)20%：80%、30%：70%、40%：60%、50%/50%、60%/40%、70%/30%或80%/20%，包括其間的所有比例。
熱電耦(未示出)可嵌入至熔融容器之多個壁的任何一者或多者中。例如，嵌入至底壁108中的熱電耦可提供熔融材料的底部溫度(如沿著熔融容器的中心線縱向延伸)，同時嵌入在側壁中的熱電耦可提供熔體的側面溫度。經定位在頂壁中的熱電耦可提供冠部溫度。透過各種熱電耦獲得的溫度讀數可用於監測及評估熔融操作的效能。
回到圖2，每個原料輸送裝置20包括與原料儲存箱18連接的中空筒122及可旋轉地安裝在筒內的進料螺桿124。進料螺桿124可包括連接至馬達22的軸126及包括旋轉軸128及沿軸126的長度延伸的螺旋葉片130。因此，可將每個原料輸送裝置20稱為螺桿進料器，該螺桿進料器包括進料螺桿124繞其旋轉的旋轉軸。例如，參考圖4，在一些實施例中，熔融容器14可包括第一螺桿進料器20a及第二螺桿進料器20b，該第一螺桿進料器20a經配置成用第一進料螺桿124a(如透過第一進料口118a)將原料24輸送至熔融容器，及該第二螺桿進料器20b經配置成用第二進料螺桿124b(如透過第二進料口118b)將原料24輸送至熔融容器14。在一些實施例中，第一旋轉軸128a可與第一側壁104基本平行。在一些實施例中，第二旋轉軸128b可與第二側壁106基本平行。在一些實施例中，第二旋轉軸128b可與第一旋轉軸128a基本上平行。在一些實施例中，第一旋轉軸128a及第二旋轉軸128b可與縱向中心線CL等距。
在一些實施例中，沿著垂直於第一旋轉軸之線(例如，靠近(例如，沿著後壁100的內表面)後壁100所量測到)的第一旋轉軸128a之間的距離d1等於或小於熔融容器寬度W的約15%。此外，沿著垂直於第二旋轉軸128b之線(例如，靠近(例如，沿著後壁100的內表面)後壁100所量測到)的距離d2等於或小於熔融容器寬度W的約15%。
在一些實施例中，第一旋轉軸128a及第二旋轉軸128b中的一者或兩者分別位於距第一側壁的內表面及第二側壁的內表面等於或小於約40公分的位置。亦即，在一些實施例中，d1及d2中的一者或兩者可等於或小於約40公分。在一些實施例中，第一旋轉軸128a及第二旋轉軸128b可分別位於距第一側壁的內表面及第二側壁的內表面等於或小於約38公分的位置。例如，d1及/或d2可在約5公分至約40公分的範圍內，如在約5公分至約38公分的範圍內、在約5公分至約28公分的範圍內、在約5公分至約20公分的範圍內或在約10公分至約20公分的範圍內。
在操作中，回應於從位於熔融容器14下游之一或多個液位探測器132接收的信號，一或多個原料輸送裝置20將原料24輸送至熔融容器14，該一或多個液位探測器132感測製造設備10內之熔融材料的液位及(例如)藉由可程式化邏輯控制器(PLC)133來與馬達22進行通訊。例如，液位探測器132可位於澄清容器34內或其下游。在一些實施例中，如圖2所示，液位探測器132可位於導管38內。(例如)回應於來自液位探測器的信號，每個原料輸送裝置可與經配置成控制原料至熔融容器之進料的控制裝置(例如，PLC 133)電耦合。當進料螺桿124旋轉時，將原料自原料儲存箱18提供至筒122中，及藉由旋轉進料螺桿124將原料推入筒122中。當原料到達筒122的端部時，原料進入容器110，原料通常在螺桿進料器出口下方的堆(批料堆)中積聚及與浮在熔融玻璃表面上的浮渣泡沫層134(見圖6)接合。浮渣層包括熔融副產物且從後壁100沿著前壁102的方向延伸，且通常富含二氧化矽、與熔融期間釋放的氣體結合，且難以溶解至熔融玻璃中。浮渣層134可接近前壁，且在一些實施例中延伸穿過熔體的整個表面。當原料24從批料堆向前擴散時，原料形成以稱為「批次蛇」之非線性圖案向前壁傳播的流(見圖1)。來自燃燒器116的輻射及對流熱傳遞有助於加熱和熔化原料。類似地，可向電極120施加電壓，其在電極組(例如，電極對)之間建立電流，該電流加熱來自內部的熔融玻璃。因此，來自熔體本身的導熱進一步地溶解原料。
應注意，並非所有由原料輸送裝置20引入的原料皆可在熔融容器14內完全溶解。例如，直接在進料口118下方之批次堆的重量可驅動部分的原料24透過浮渣層134及早期進入熔體。更重的單個原料成分亦可早期透過浮渣層134下降並透過熔融材料循環。然而，當批次蛇8自批次堆向前延伸且最終透過浮渣層134下降並溶解至熔體中時，原料顆粒可充分長時間地保持在浮渣層內以使顆粒到達前壁102。若該等顆粒最終在靠近前壁102的浮渣層下方接合熔融材料，原料顆粒可能沒有足夠的時間在熔體內完全溶解；因此，不完全溶解的顆粒可能被夾帶至流出熔融容器14之熔融材料流中及進入下游玻璃製造設備30。因此，藉由提供原料顆粒有效地繞過熔融過程的通道，浮渣層134可為成品玻璃製品(例如，玻璃板62)的污染源。
現在參考圖5及圖6，可控制透過燃燒的燃燒器116施加至熔融材料28上的熱能及/或施加至各種電極120的電壓，以產生熔融材料28之主體中的熱點160(其為容器110內之熔體中的最高溫度區域)，使得熱點與冷卻器背面、熔融容器之前壁及側壁之間的溫差建立熔體內的對流。例如，圖5為經展示為無頂壁112之熔融容器14的頂視圖，其示出了流向量的模式，該模式包括自熱點160向外輻射的流向量162a和162b。應當注意的是，當流向量162a及流向量162b分別指示熔融玻璃自熱點160縱向流向後壁100及熔融玻璃自熱點160以相反的縱向方向流向前壁102，每個中間的、大致向後的流向量包括向後(縱向)的流動分量，及每個大致向前的流向量包括相對的前向(縱向)流動分量。類似地，兩個相對的流動橫向發生，每個橫向流動自熱點160向前延伸至相鄰側壁：沿著從中心線CL朝向第一側壁104的方向移動的橫向流向量162c及沿著從中心線CL朝向第二側壁106的方向移動的橫向流向量162d。每個中間的流向量通常在寬度方向上包括橫向流動分量。儘管僅示出了四個流向量，但應當認識到流向量係在大多複數個方向上自熱點160向外發出，並僅示出了四個流向量(兩個縱向流向量及兩個橫向流向量)。非縱向流向量且非橫向流向量的每個流向量仍包括縱向流動向分量及橫向流動分量。如本文所使用地，除非另有說明，橫向是指與縱向軸線(中心線)CL正交的方向，而縱向流動指的是與中心線CL平行的方向。熱點160內的熔融玻璃從容器110的底部向上擴散，及在熔融物表面附近向熔融容器的側壁、背面及前壁向外擴散。例如，圖6是熔融容器14的橫截面圖，該圖示出了在熱點內上升的熔融材料的橫向對流流動，其穿過熔體表面附近之熔體的相應部分、接著朝向側壁處之容器110的底部下降且朝向熱點流過熔融容器的底部。因此，如圖所示，建立了兩個反向旋轉對流電流(例如，「電池」)。在縱向上形成類似的流動。
在熔融容器設計修改期間發現，成品玻璃製品中的波筋濃度與熔體表面上的批量流動模式強烈相關。亦即，發現當批次蛇8穿過靠近側壁104及側壁106之熔體的表面時，減少的波筋是最有利的。不希望被理論所束縛，據信穿過靠近側壁之熔體的表面的批次蛇8在熔體中經歷更長的停留時間，因此在熔體內比在熔融容器的中心線附近穿過的批次蛇更完整熔化及分散，因此更直接地到達熱點160。此外，進一步發現，對流流速，特別是橫向流動速度(在從熔融容器的中心線(特別是從熱點處)橫向向外延伸的方向)及螺桿進料器位置之間存在相關性。亦即，定位成將原料輸送至靠近側壁之熔融容器中的螺桿進料器導致更穩定的批次蛇。透過穩定的批次蛇，意味著傾向於沿著及靠近側壁而朝向前壁流動的批次蛇。對之，發現源於更接近熔融容器中心線之批次蛇趨向於在熔融容器內隨機曲折，因此更可能導致波筋。
透過瑞利數Ra決定及評估對流；瑞利數Ra為用於對流的無維度縮放因子，其形式為Ra =(g　　Tx3)/(　1　1)，其中g表示由於重力引起的加速度、　表示熔體的標稱熱膨脹係數、　T是驅動對流的熱差、x是特徵長度、　1是運動黏度，及　1為熔體的熱擴散係數。對流力的強度由玻璃熱膨脹係數β決定，該熱膨脹係數推動了熔融容器之熱區及冷區之間的密度差的大小、在熱-冷溫度範圍中之熔融容器中之熔融材料的黏度、熱區和冷區之間的溫差(ΔT)及熱區和冷區之間的距離。可使用瑞利數(例如，藉由使用如可從ANSYS®公司獲得的Fluent®之市售的套裝軟體)來對熔融容器內的流動進行建模。
圖7為顯示在熔融材料表面以下3英寸(7.62公分)的深度處之經模擬及經標準化的橫向流動速度作為與側壁間之距離的函數(熔融材料在正交於熔融容器的中心線CL的方向上至及朝向側壁(例如，第一側壁104及/或106)的流動)的圖。資料說明了三種不同熔融容器的流速：顯示出由曲線140(菱形資料點)所表示之不很理想的波筋效能的第一容器、顯示比由曲線142(正方形資料點)所表示之第一熔融容器更差的波筋效能的第二容器，及表現出大大提升的波筋效能(其超過了由曲線144(三角形資料點)所表示之第一熔融容器及第二熔融容器)的第三熔融容器。箭頭146指向第一熔融容器之側壁至進料螺桿軸距離(約79cm，或在熔融容器內之總寬度W之約16％內)、箭頭148指向第二熔融容器之側壁至進料螺桿軸距離(約48cm，或在熔融容器內之總寬度W之約27％內)，及箭頭150指向第三熔融容器之側壁至進料螺桿軸距離(約38cm，或在熔融容器內之總寬度W之約14％內)。如圖所示，與第一熔融容器及第二熔融容器相比，從具有減小的側壁至進料螺桿軸距離的第三熔融容器獲得波筋的最佳效能。另外，圖8描繪了第一熔融容器的百分比對比作為時間函數的波筋效能，同時圖9描繪了第三熔融容器的百分比對比作為時間函數的波筋效能。第三熔融容器的波筋顯著減少，其中將原料24供給至在側壁之約38cm內的熔融容器中是顯而易見的。使用近紅外光源、光纖及分立的自由空間光學元件來進行波筋量測，以發射自由空間準直光束。準直光束透過成品(例如平坦玻璃板)傳輸至在相反側的偵測器組件中，其中透射光由透鏡聚焦並由被具有定向狹縫孔的感測元件捕獲。準直光束的同調長度小於具有橫跨光束寬度之均勻的相位面的玻璃板厚度。當光束穿過具有波筋的玻璃板時，藉由厚度變化來弱調制光束相位。光學效果類似於衍射光柵的效果及零階與兩個一階衍射場的產生。該等衍射場隨著該等衍射場繼續傳播而干涉，以提供作為距離基板之距離的函數的強度最大值及最小值。聚焦透鏡係用來增強對比並縮短至感測元件的光學路徑長度，及狹縫孔徑係用於實現適當量的空間解析度及對振動的不敏感性。藉由在橫跨基板方向上移動感測器元件來量測波筋，同時記錄偵測器接收的功率量。可執行偵測器信號資訊的數位濾波，以提取波筋對比。
圖9所描繪之第三熔融容器的量測結果表示8天期間的平均波筋效能遠低於約0.25%的對比，僅出現一次高於0.5% (但小於1%)之對比的對比。作為比較，圖8所描繪之第一熔融容器的波筋量測描繪了在相同期間的平均波筋效能，其遠高於0.25%對比。
因此，揭露了一種方法，該方法包含在熔融容器內形成熔融材料的第一步驟，該熔融容器包括後壁、前壁、第一側壁及第二側壁，該熔融容器進一步包括從該後壁內表面延伸至該前壁內表面的縱向中心線及與在該第一側壁的內表面及該第二側壁的內表面之間延伸的該縱向中心線正交的寬度。可藉由使用經定位成在原料上方產生火焰之合適熱源(例如，燃燒的燃燒器)來加熱原料及/或碎玻璃，以形成熔融材料。熱源熔化原料以形成熔融材料28(例如，熔融玻璃)。熔融容器可為(例如)耐火熔融容器。
在另一步驟中，可進一步加熱熔融材料，從而在熔融材料28內形成對流單元，該對流單元包括相對於縱向中心線以第一流速沿著第一方向朝向第一側壁流動的第一熔融材料流 (例如，流向量162c)，該第一流速隨距縱向中心線CL的距離而變化。熔融材料28內的對流單元可進一步包括相對於縱向中心線以第二流速沿著第二方向朝向第二側壁流動的第二熔融材料流(例如，流向量162d)，該第二流速隨距縱向中心線CL的距離而變化。可藉由定位成產生在熔融玻璃的表面上延伸之火焰的燃燒的燃燒器、或透過延伸至熔融玻璃中的電極穿過熔融玻璃建立的電流，或燃燒的燃燒器及電流兩者來執行進一步的加熱。熔融容器可為(例如)電加熱熔融容器。
在另一步驟中，計算從第一側壁(例如，側壁104)的內表面沿著第一流速處於最大的第一方向的第一距離。可在熔融材料的表面下方(例如距熔融材料的表面一定距離處)計算最大流速，該一定距離係在熔融材料表面下方約3公分至在熔融材料表面下方約13公分之距離的範圍中；例如在約4公分至約12公分的範圍內、例如在約4公分至約8公分的範圍內，包括其間的所有範圍和子範圍。
在任選的步驟中，可計算從第二側壁(例如側壁106)的內表面沿著第一流速處於最大的第一方向的第二距離。可在熔融材料的表面下方(例如距熔融材料的表面一定距離處)計算最大流速，該一定距離係在熔融材料表面下方約3公分至在熔融材料表面下方約13公分之距離的範圍中；例如在約4公分至約12公分的範圍內、例如在約4公分至約8公分的範圍內，包括其間的所有範圍和子範圍。
在另一步驟中，可使用第一螺桿進料器(例如，包括第一進料螺桿124a的螺桿進料器20a，該第一進料螺桿124a包括第一旋轉軸128a)來將原料進料至熔融容器的內部中，第一螺桿進料器經定位使得第一旋轉軸與第一側壁104的內表面之間的距離d1基本上等於所計算的第一距離，例如在所計算的第一距離的約10％內。
在一些實施例中，計算出從第二側壁的內表面沿著第二流速處於最大的第二方向的第二距離。可使用第二螺桿進料器(例如，包括第二進料螺桿124b及第二旋轉軸128b的螺桿進料器20b)來將原料進料至熔融容器的內部中，第二螺桿進料器經定位成使得第二旋轉軸與第二側壁的內表面之間的距離d2基本上等於為第二流向量162d所計算的第二距離，例如在所計算的距離的約10％內。然而，在一些實施例中，假設在熔體中具有一定的對稱性並且僅計算一個距離(例如，從第一側壁的內表面沿著第一流動速度最大的第一方向的第一距離)可能是令人滿意的，及假設第二距離近似等於第一距離。因此，d2可能等於d1。
對於所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見的是，在不背離本申請案的精神及範疇的情況下，可對本申請案的實施例進行各種修改及變化。因此，本申請案意欲包含本申請案的修改及變化(只要該等修改及變化係在附加的申請專利範圍及該等申請專利範圍之等同物的範疇內)。
8:批次蛇 10:玻璃製造設備 12:熔融爐 14:熔融容器 16:上游玻璃製造設備 18:原料儲存箱 20:原料輸送裝置 20a:批次輸送裝置 20b:批次輸送裝置 22:馬達22 24:原料 26:箭頭 28:熔融原料 30:下游玻璃製造設備 32:第一連接導管 34:澄清容器 36:混合設備 38:第二連接導管 40:輸送容器 42:成形主體 44:出口導管 46:第三連接導管 48:成形設備 50:入口導管 52:槽 54:會聚成形表面 56:根 58:玻璃帶 60:拉伸方向 62:玻璃板 100:後壁 102:前壁 104:第一側壁 106:第二側壁 108:底壁 110:容器 112:頂壁 114:燃燒器端口 116:燃燒器 118:進料口 118a:第一進料口 118b:第二進料口 120:電極 122:中空筒 124:進料螺桿 124a:第一進料螺桿 124b:第二進料螺桿 126:軸 128:旋轉軸 128a:第一旋轉軸 128b:第二旋轉軸 130:螺旋葉片 132:液位探測器 133:可程式化邏輯控制器 134:浮渣層 140:曲線 142:曲線 144:曲線 146:箭頭 148:箭頭 150:箭頭 160:熱點 162a:流向量 162b:流向量 162c:流向量 162d:流向量
圖1示出了熔融容器的內部，該內部展示其中的熔融材料及批次蛇(batch snake)自熔融容器中的進料口延伸出；
圖2為示例性玻璃製造設備的正視圖，該示例性玻璃製造設備包括用於熔化原料以形成熔融材料的熔融容器；
圖3為適於圖2之玻璃製造設備使用的熔融容器的透視圖；
圖4是圖3之熔融容器的橫截面俯視圖；
圖5是圖3之熔融容器的橫截面俯視圖，圖5圖示了自熱點發出的表面對流；
圖6是圖3之熔融容器的縱向橫截面圖，圖6圖示了熔融材料中的橫向循環對流；
圖7為展示具有不同原料進料位置(相對於熔融容器的側壁的內表面，及進一步相對於最大橫向表面下流動速度來說)的三個不同熔融容器中之熔融材料表面下方7.62cm深處的對流電流的模擬橫向速度的圖；
圖8為展示使用具有隨時間改變之相對於熔融容器之側壁的第一進料位置的第一熔融容器所形成之玻璃板內偵測到的波筋大小的圖；及
圖9為展示使用具有隨時間改變之相對於熔融容器之側壁的第二進料位置(少於圖8的第一熔融容器的進料位置)的第二熔融容器所形成之玻璃板內偵測到的波筋大小的另一圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
14:熔融容器
20a:批次輸送裝置
20b:批次輸送裝置
32:第一連接導管
100:後壁
102:前壁
104:第一側壁
106:第二側壁
108:底壁
110:容器
114:燃燒器端口
116:燃燒器
118a:第一進料口
118b:第二進料口
120:電極
124a:第一進料螺桿
124b:第二進料螺桿
128a:第一旋轉軸
128b:第二旋轉軸

Claims (9)

  1. 一種形成一玻璃製品的方法，包含以下步驟： 在一熔融容器中形成一熔融材料，該熔融容器包括一後壁、一前壁、一第一側壁及一第二側壁，該熔融容器進一步包括從該後壁延伸至該前壁的一縱向中心線及在該第一側壁的一內表面與該第二側壁的一內表面之間延伸的一寬度，該寬度正交於該縱向中心線； 加熱該熔融材料，該加熱步驟在該熔融材料內形成一對流單元，該對流單元包含以一第一流速相對於該縱向中心線在一第一方向朝該第一側壁流動的一第一熔融材料流，該第一流速隨至該縱向中心線的距離而變化； 計算自該第一側壁的一內表面開始沿著該第一方向而其中該第一流速最大的一第一距離； 用包含一第一旋轉軸的一第一進料螺桿將一第一原料進料至該熔融容器的一內部，其中該第一旋轉軸及該第一側壁的該內表面之間的一距離係在所計算的該第一距離的10％以內；以及 以該熔融材料形成該玻璃製品。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該對流單元包含以一第二流速相對於該縱向中心線在一第二方向朝該第二側壁流動的一第二熔融材料流，該第二流速隨至該縱向中心線的距離而變化，該方法進一步包含以下步驟： 計算自該第二側壁的一內表面開始沿著該第二方向而其中該第二流速最大的一第二距離； 用包含一第二旋轉軸的一第二進料螺桿將一第二原料進料至該熔融容器的該內部；以及 其中該第二旋轉軸及該第二側壁的該內表面之間的一距離係在所計算的該第二距離的10％以內。
  3. 如請求項1所述的方法，其中該第一旋轉軸與該第一側壁的該內表面之間的該距離係等於或小於該熔融容器的該寬度的約15％。
  4. 如請求項2所述的方法，其中該第二旋轉軸與該第二側壁的該內表面之間的該距離係等於或小於該熔融容器的該寬度的約15％。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該第一旋轉軸與該第一側壁之間的該距離係等於或小於約40公分。
  6. 如請求項1所述的方法，其中藉由該加熱步驟引入至該熔融材料的一總能量係等於或大於約20％之藉由一電流引入的能量及等於或小於約80％之藉由燃燒的燃燒器引入的能量。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該形成步驟包含將該熔融材料遞送到一形成設備。
  8. 如請求項7所述的方法，其中該形成步驟包含從該形成主體拉出該熔融材料。
  9. 如請求項8所述的方法，其中該玻璃製品是一玻璃帶。
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