TWI541208B - 用於製造玻璃物件的設備與方法 - Google Patents

Description

用於製造玻璃物件的設備與方法

本申請案依據專利法主張於2011年4月29日提出申請之美國臨時專利申請號第61/480,428號之優先權之利益，該專利參考文獻全體皆引用作為本說明書的揭示內容。

本揭示案大體上係關於用於製造玻璃物件的設備與方法，且更特別地，係關於用於將導管內之玻璃流體重新導向之設備，且係關於製造玻璃物件的方法，該方法包括以下步驟：將導管內之熔融玻璃的流體剖面(flow profile)重新導向。

玻璃製造系統通常用於使各樣玻璃物件成型，該等玻璃物件例如：可用於液晶顯示器(liquid crystal display；LED)之玻璃板。例如，習知上，將熔融玻璃流入等靜壓管(isopipe)、成型容器、浮標磚(debiteuse)或其他成型結構，其中玻璃帶(glass ribbon)係藉由下拉式製程所成型，例如熔融下拉式(fusion down-draw)製程。然後可接著將玻璃帶分為多個板，例如：提供LCD玻璃板。

用於平板玻璃應用(特別是用於LCD面板應用)的玻 璃品質屬性需求越來越嚴格。有兩個相互關聯的屬性，兩者皆與在攪拌腔室中攪拌玻璃之製程相關：成品玻璃表面之平坦度的缺陷(習知上稱為「不均勻(mura)」或「痕(cord)」)，及貴金屬粒子雜質(inclusions)，該等貴金屬粒子雜質係藉由攪拌刃之腐蝕及攪拌腔室壁之腐蝕所造成。玻璃表面波紋(corrugation)-痕(cord)-常見於：在傳送成品前，玻璃同質性(homogeneity)不足或玻璃混合不足表現於成品中。所造成的面板厚度變化轉變為液晶間隙變化，該液晶間隙變化可造成LCD之錯誤運作。貴金屬雜質造成玻璃面板體的不連續，造成LCD成品的「黑點(black spot)」缺陷。

攪拌系統的目的在於：減少玻璃中的化學變化，該等化學變化為熔化製程的異常生長物(artifact)，該等熔化製程為：批量熔化、來自儲槽耐火料之分解產物等等。最佳玻璃攪拌為兩種現象之間的平衡行為：玻璃均質化(homogenization)及材料腐蝕，兩者均藉由以下方式加強：增加攪拌棒刃與攪拌腔室壁之間的剪力，對於成品玻璃品質而言，玻璃均質化加強為優點，材料腐蝕為缺點。本發明人已經找到改良玻璃均質化的解決方案，而無須增加攪拌棒的速度。數值模型結果與油模型結果指出：從導管底部進入攪拌腔室的玻璃較少被攪拌器混 合，該導管連接澄清器與攪拌腔室。此位置亦對應於具有最高度之不均勻性的玻璃：污泥層(sludge layer)。因此，可藉由以下方式，改良離開攪拌腔室之玻璃整體的同質性：將最不具同質性的進料玻璃重新導向至：以攪拌器中之經改良混合為特徵之位置。

藉由將經界定的玻璃流片段重新導向，並藉由將該經界定的玻璃流片段導向攪拌腔室中的位置，將改良玻璃產品的痕品質，該經界定的玻璃流片段將在該位置被有效地混合。因此，可達成兩個目標：1.減少痕，以符合客戶對於玻璃表面平坦度的嚴格需求；以及2.為了在攪拌腔室中更有效的均質化，可能減少攪拌速度，以減少攪拌腔室中所產生的鉑粒子數目。

根據一個態樣，提供一種製造玻璃物件的方法，該方法包含以下步驟：(I)在玻璃熔化器(glass melter)中熔化批量材料(batch material)，以產生熔融玻璃；(II)將熔融玻璃送至澄清腔室(fining chamber)中；(III)由在澄清腔室中之熔融玻璃移除玻璃氣泡；(IV)將熔融玻璃由澄清腔室送經導管之入口，該導管在澄清腔室與攪拌腔室(stir chamber)之間提供流體連通，其中進入入口之熔融玻璃包括：流體剖面(flow profile)，該流體剖面具有：第一流量，該第一流量在比第二流量之更低高度處在導管內流動，該第二流量在第二導管內流動； (V)扭轉在導管內的流體剖面，使得第一流量在比第二流量之更高高度處，在導管內流動；(VI)將熔融玻璃由導管之出口送至攪拌腔室中；(VII)在攪拌腔室中攪拌熔融玻璃；以及(VIII)將熔融玻璃之流量由攪拌腔室送至成型容器(forming vessel)，以使玻璃物件成型。

根據第二態樣，提供如態樣1所述之方法，其中成型容器包含：等靜壓管(isopipe)，且玻璃物件包含：玻璃板，該玻璃板係藉由熔融下拉式(fusion down-draw)製程所成型。

根據第三態樣，提供如態樣1或態樣2所述之方法，其中步驟(V)包括：以裝置扭轉流體剖面，該裝置位於導管內。

根據第四態樣，提供如態樣1至3之任一者所述之方法，其中步驟(V)包括：以螺旋葉片(helical vane)扭轉流體剖面。

根據第五態樣，提供如態樣4所述之方法，其中在步驟(V)期間內，當扭轉流體剖面時，螺旋葉片相對於導管維持不可旋轉之固定。

根據第六態樣，提供一種製造玻璃物件的方法，該方法包含以下步驟：(I)在玻璃熔化器中熔化批量材料，以產生熔融玻璃；(II)將熔融玻璃送經導管之入口，該導管在玻璃熔化器與澄清腔室之間提供流體連通，其中進入入口之熔融玻 璃包括：流體剖面，該流體剖面具有：第一流量，該第一流量在比第二流量之更低高度處在導管內流動，該第二流量在該導管內流動；(III)扭轉在導管內的流體剖面，使得第一流量在比第二流量之更高高度處，在導管內流動；(IV)將熔融玻璃由導管之出口送至澄清腔室中；(V)由在澄清腔室中之熔融玻璃移除玻璃氣泡；(VI)將熔融玻璃由澄清腔室送至攪拌腔室中；(VII)在攪拌腔室中攪拌熔融玻璃；以及(VIII)將熔融玻璃之流量由攪拌腔室送至成型容器，以使玻璃物件成型。

根據第七態樣，提供如態樣6所述之方法，其中成型容器包含：等靜壓管(isopipe)，且玻璃物件包含：玻璃板，該玻璃板係藉由熔融下拉式(fusion down-draw)製程所成型。

根據第八態樣，提供如態樣6或態樣7所述之方法，其中步驟(III)包括：以裝置扭轉流體剖面，該裝置位於導管內。

根據第九態樣，提供如態樣6至8之任一者所述之方法，其中步驟(III)包括：以螺旋葉片(helical vane)扭轉流體剖面。

根據第十態樣，提供如態樣9所述之方法，其中在步驟(III)期間內，當扭轉流體剖面時，螺旋葉片相對於導管維持不可旋轉之固定。

根據第十一態樣，提供一種用於製造玻璃物件的設備，該設備包含：玻璃熔化器，該玻璃熔化器係經設置，以將批量材料熔化成熔融玻璃；澄清腔室，該澄清腔室位於玻璃熔化器之下游，其中澄清腔室係經設置，以由玻璃熔化器接收熔融玻璃；攪拌腔室，該攪拌腔室位於澄清腔室之下游；導管，該導管係經設置，以提供使熔融玻璃由澄清腔室流至攪拌腔室之路徑；螺旋葉片，該螺旋葉片係不可旋轉地固定於導管中，且該螺旋葉片係經設置，以扭轉在導管中之熔融玻璃之流體剖面；以及成型容器，該成型容器位於攪拌腔室之下游，其中成型容器係經設置，以由攪拌腔室接收熔融玻璃並使玻璃物件成型。

根據第十二態樣，提供如態樣11所述之設備，其中該成型容器包含：等靜壓管，該等靜壓管係經設置，以使玻璃物件由熔融玻璃熔融下拉而出。

根據第十三態樣，提供如態樣11或態樣12所述之設備，其中螺旋葉片包括：上游端與下游端，其中葉片在上游端與下游端之間扭轉一角度，該角度在約90°至約270°之範圍中。

根據第十四態樣，提供如態樣11至13之任一者所述之設備，其中螺旋葉片更包括：上游邊緣，該上游邊緣 位於：相對於水平軸傾斜約30°至約60°之傾斜角度處，該水平軸係垂直於導管之軸向流向。

根據第十五態樣，提供一種用於製造玻璃物件的設備，該設備包含：玻璃熔化器，該玻璃熔化器係經設置，以將批量材料熔化成熔融玻璃；澄清腔室，該澄清腔室位於玻璃熔化器之下游；導管，該導管係經設置，以提供使熔融玻璃由玻璃熔化器流至澄清腔室之路徑；螺旋葉片，該螺旋葉片係不可旋轉地固定於導管中，且該螺旋葉片係經設置，以扭轉在導管中之熔融玻璃之流體剖面；攪拌腔室，該攪拌腔室位於澄清腔室之下游，其中攪拌腔室係經設置，以由澄清腔室接收熔融玻璃；以及成型容器，該成型容器位於攪拌腔室之下游，其中成型容器係經設置，以由攪拌腔室接收熔融玻璃並使玻璃物件成型。

根據第十六態樣，提供如態樣15所述之設備，其中該成型容器包含：等靜壓管，該等靜壓管係經設置，以使玻璃物件由熔融玻璃熔融下拉而出。

根據第十七態樣，提供如態樣15或態樣16所述之設備，其中螺旋葉片包括：上游端與下游端，其中葉片在上游端與下游端之間扭轉一角度，該角度在約90°至約270°之範圍中。

根據第十八態樣，提供如態樣17所述之設備，其中角度約為180°。

根據第十九態樣，提供如態樣15至18之任一者所述之設備，其中螺旋葉片更包括：上游邊緣，該上游邊緣位於：相對於水平軸傾斜約30°至約60°之傾斜角度處，該水平軸係垂直於導管之軸向流向。

根據第二十態樣，提供如態樣19所述之設備，其中傾斜角度相對於水平軸約為45°。

現在將參考隨附圖式，更全面地於下文中描述本發明，在該等隨附圖式中，圖示所主張發明之範例實施例。在圖式中，相同的元件符號儘可能地用來代表相同或相似的部分。然而，可以許多不同形式實施所主張發明，且所主張發明不應被闡釋為限制於本文所載之實施例。提供該等範例實施例，使得本揭示案將為詳盡而全面的，且該等範例實施例將把所主張發明之範疇完全地傳達給本發明領域中具有通常知識者。

第1圖圖示用於將玻璃帶104熔融下拉之熔融下拉設備102之示意圖，該玻璃帶104接著用於處理成玻璃板。熔融下拉設備102可包括：玻璃熔化器(glass melter)106，該玻璃熔化器106係經設置，以由儲存槽(storage bin)110接收批量材料(batch material)108，並將批量 材料108熔化成熔融玻璃124。可藉由批量傳送裝置112引入批量材料108，該批量傳送裝置112係藉由馬達114所供電。選擇性控制器116可經設置，以啟動馬達114，以將所希望之量的批量材料108引入玻璃熔化器106中，如箭頭118所指示的。可使用探測器120以在豎管(standpipe)126之內量測熔融玻璃124之高度(level)122，並藉由通訊線路128，將所量測資訊通訊給控制器116。

熔融下拉設備102亦可包括：位於玻璃熔化器106下游之澄清腔室(fining chamber)130(例如，澄清管)。澄清腔室130係經設置，以由玻璃熔化器106接收熔融玻璃124。例如，在一個範例中，熔融下拉設備102包括：第一導管132，該第一導管132係經設置，以為熔融玻璃124提供路徑，以由玻璃熔化器106流至澄清腔室130。

熔融下拉設備102可進一步包括：位於澄清腔室130下游之攪拌腔室(stir chamber)134。攪拌腔室134係經設置以以由澄清腔室130接收熔融玻璃124。例如，熔融下拉設備102可包括：第二導管136，該第二導管136係經設置，以為熔融玻璃124提供路徑，以由澄清腔室130流至攪拌腔室134。在一個範例中，攪拌腔室134可包括：複數個混合元件138，該等複數個混合元件138安裝於可轉動軸140，以繞著可轉動軸140之軸旋轉，如轉動箭頭142所指示。

如圖所示，成型容器(forming vessel)152可位於攪拌腔室134下游，其中成型容器150係經設置，以由攪拌腔室134接收熔融玻璃124，並使玻璃物件成型。例如，熔融下拉設備102可包括：位於攪拌腔室134下游之傳送容器(delivery vessel)144，例如槽池(bowl)。該傳送容器144可經設置以由攪拌腔室134接收熔融玻璃124。例如，熔融下拉設備102可包括：第三導管146，該第三導管146係經設置，以為熔融玻璃124提供路徑，以由攪拌腔室134流至傳送容器144。

如更進一步所圖示的，熔融下拉設備102亦可包括：降流管(downcomer)148，該降流管148係經定位，以將熔融玻璃124由傳送容器144傳送至成型容器152之入口150，如箭頭154所指示。

可視特定應用，根據本揭示案之態樣使用各樣成型容器。例如，可使用成型容器以提供玻璃物件，該等玻璃物件具有：用於不同光學應用的大範圍設置。例如，可設計成型容器，以提供玻璃透鏡或其他光學玻璃組件。僅在一個範例中，成型容器可包含：用於處理玻璃帶的設備。此種成型容器可包含：下拉式(down-draw)、上拉式(up-draw)、浮動式(float)、熔融式(fusion)、壓滾式(press rolling)、流孔抽出式(slot draw)或其他用於生產玻璃物件的成型容器。在一個範例中，可設計成型容器以提供可用於各樣應用的玻璃帶。例如，可進一步處理由成型容器所提供的玻璃帶，以併入至以下應 用中：液晶顯示器、電泳顯示器、有機發光二極體顯示器、電漿顯示器面板或其他顯示器或發光應用。

在一個非限制性的範例中，第2圖圖示範例成型容器152，該範例成型容器152可選擇性地包含：等靜壓管，該等靜壓管係經設置以(例如)由熔融玻璃熔融下拉出玻璃物件。例如，第2圖為用於熔融下拉設備102之範例等靜壓管沿著第1圖中之線2-2的截面透視圖。如圖所示，成型容器152包括：成型楔形體156，該成型楔形體156包含：一對向下傾斜的成型表面部分158、160，該等成型表面部分158、160在成型楔形體156的相對末端之間延伸。該對向下傾斜的成型表面部分158、160沿著下游方向162匯合，以形成根部164。抽拉平面166延伸穿過根部164，其中可在下游方向162上沿著抽拉平面166拉出玻璃帶104。如圖所示，抽拉平面166可將根部164平分，儘管抽拉平面166可於相對於根部164的其他方向上延伸。

如第4圖所圖示，在第一導管132與第二導管136內的熔融玻璃124包括：流體剖面180，該流體剖面180具有：第一流量182，該第一流量182在比第二流量184之更低高度處在導管內流動，該第二流量184在導管內流動。在一個範例中，第一流量182可沿著導管之較低部分132a、136a流動，且第二流量184可在第一流量182之上流動。因此，第一流量182可位於第二流量184與導管之較低部分132a、136a之間。在進一步的範例 中，第二流量184可於導管內在比第一流量182較高的高度流動並橫向偏移於第一流量182，而非位於第一流量182之上。

熔融下拉設備102可選擇性地包括：第一導管132及(或)第二導管136內的結構，該結構係經設置以扭轉導管中的流體剖面180，使得第一流量182於導管內在比第二流量184較高的高度流動。例如，在一個範例中，第二流量184可在第一流量182之下流動，使得第二流量184可位於第一流量182與導管之較低部分132a、136a之間。在進一步的範例中，第一流量182可於導管內在比第二流量184較高的高度流動並橫向偏移於第二流量184，而非位於第二流量184之上。

在一個範例中，結構可包括：位於導管內的裝置，以扭轉流體剖面。例如，裝置可包含：螺旋葉片(helical vane)170，該螺旋葉片170係經設置，以使流體剖面180重新導向。如圖所示，螺旋葉片170可被不可旋轉地固定於第一導管132中(如第10圖所圖示)及(或)第二導管136中(如第1圖與第3圖所圖示)。如第4圖與第7圖所圖示，若提供螺旋葉片170，則該螺旋葉片170可經設置，以扭轉導管132、136中的熔融玻璃124之流體剖面180。

螺旋葉片170可包括：大範圍之設置。如第4圖與第7圖所圖示，螺旋葉片170可包含：平滑螺旋設置，以避免死流區(dead flow zone)，並使導管中所建立的壓 力最小化。平滑螺旋設置可進一步避免：當玻璃流被扭轉時，玻璃流的沉降(ebbing)或其他擾動。因此，當以螺旋葉片170扭轉流體剖面時，平滑螺旋設置可允許流體流動之扭轉，同時使層流之流體流動之擾動最小化。更進一步地，螺旋葉片170包含：具有平滑設置之簡單結構，該具有平滑設置之簡單結構可允許任何氣泡穿越，該等氣泡可能無法離開穿經導管的熔融玻璃。雖然在直覺上，可在流體路徑中用重新導向裝置立即移除氣泡，但出乎意料的是，允許玻璃氣泡自由地穿越事實上可簡化後續移除熔融玻璃中玻璃氣泡。其實，嘗試用置於熔融玻璃路徑上的重新導向裝置使氣泡消散事實上可導致：氣泡之累積或聚集，這可使得在將玻璃物件成型之前氣泡之後續移除變得複雜。因此，螺旋葉片170之簡單幾何形狀可協助任何無法在熔融玻璃路徑上穿越的氣泡穿越。葉片之螺旋本質可因此不可預期地藉由以下方式協助移除熔融玻璃中的任何氣泡：藉由允許使穿越螺旋葉片170之氣泡的擾動最小化的方式。

如圖所示，螺旋葉片170可包括上游端172a與下游端172b，該等上游端172a與下游端172b界定介於其中的連續螺旋片段。儘管並未圖示，但可連續在導管中堆疊複數個片段，以視特定應用，產生所希望之流體剖面180之重新導向。

如在第7圖中更進一步所圖示的，螺旋葉片170可包含兩個螺旋邊緣173a、173b，該等螺旋邊緣173a、173b 可協助螺旋葉片170安裝於導管內。在一個範例中，螺旋邊緣173a、173b係壓合於導管內，雖然螺旋邊緣可焊接地或機械地附接於導管，使得螺旋葉片170不可旋轉地安裝於導管中。

如更進一步所圖示的，上游端172a可包括上游邊緣174a，且下游端172b可包括下游邊緣174b。在所圖示的範例中，邊緣大體上為平的，但一個或兩個邊緣可為圓的。此外，如圖所示，邊緣大體上為直的，但邊緣可具有：彎曲形狀，例如S形(在更進一步的範例中)。

如第7圖所圖示，在一個範例中，螺旋葉片170可包含：形狀，該形狀係藉由在軸向流向190上於上游邊緣174a與下游邊緣174b之間順時鐘旋轉截面軸176所產生。在更進一步的範例中，亦可藉由以下方式產生螺旋葉片170之形狀：藉由在第一邊緣與第二邊緣之間逆時鐘旋轉截面軸。截面軸176可在上游端172a與下游端172b之間以大範圍之角度旋轉。例如，截面軸176可被旋轉，使得螺旋葉片170在上游端172a與下游端172b之間扭轉一角度，該角度在約90°至約360°之範圍中，例如在約90°至約270°，或在約90°至約180°。如第7圖所圖示，且由第5圖和第6圖可明顯地看出，在一個範例中，螺旋葉片170可在上游端172a與下游端172b之間扭轉約180°之角度。

亦可安裝具有上游邊緣之螺旋葉片170，該上游邊緣相對於水平軸192成大範圍之角度α，該水平軸192垂 直於軸向流向190。例如，上游邊緣可傾斜由0°至180°角度α，例如相對於水平軸192由約30°至約60°。如第5圖所圖示，上游邊緣174a位於相對於水平軸192之約45°之角度α處。如圖所示，在第6圖中，隨著180°之螺旋扭轉，下游邊緣174b亦可位於約45°之角度β處。如第5圖所進一步圖示，當由導管截面觀察，並看入軸向流向190時，可觀察到四個象限I、II、III與IV，其中上游邊緣174a對角地在象限I與象限III之間延伸。

第8圖與第9圖展示：使用相似於第7圖中所圖示葉片之螺旋葉片的電腦模型，其中葉片在上游端172a與下游端172b之間扭轉約180°之角度，伴隨軸向流向190中截面軸176之順時針旋轉所產生之形狀。第8圖展示：沿著水平軸192安裝的上游邊緣174a。電腦模型顯示：當熔融玻璃124由螺旋葉片170之上游端172a處的上游位置200向下游流經螺旋葉片170至螺旋葉片170之下游端172b處的下游位置202時，流體剖面180之第一流量182被扭轉。如虛線所圖示，流體剖面180之第一流量182被重新導向而位於較高的高度，且位於象限II與象限III之內。

第9圖展示：安裝具有上游邊緣174a之螺旋葉片的結果，該上游邊緣174a位於相對於水平軸192具約45°之角度α處。然而，與第5圖不同，電腦模型之安裝提供上游邊緣174a，該上游邊緣對角地在象限II與象限IV之間延伸。如圖所示，電腦模型顯示：當熔融玻璃124由 上游端172a處的上游位置200向下游流經螺旋葉片170至下游端172b處的下游位置202時，流體剖面180之第一流量182被重新導向。如圖所示，以約45°之角度α安裝可移動下游位置202，使得下游位置202被重新導向而位於較高的高度，且大體上沿著垂直軸204而高於上游位置200，該垂直軸204係垂直於水平軸192。如圖所示，下游位置可為導管之整體高度的約50%高度。在進一步的範例中，高度可比導管高度的50%高或低。

如圖所示，玻璃熔化器106、澄清腔室130、攪拌腔室134、傳送容器144及成型容器152係玻璃熔融位置之範例，該等玻璃熔融位置可沿著熔融下拉設備102連續被安置。

玻璃熔化器106典型地由耐火材料構成，例如耐火(陶瓷)磚。熔融下拉設備102可更包括：典型地由鉑或包含鉑的金屬所構成的組件，該等包含鉑的金屬例如：鉑-銠，鉑-銥或鉑-銠與鉑-銥的組合，但該等組件亦可包含：例如以下之耐火金屬：鉬，鈀，錸，鉭，鈦，鎢，釕，鋨，鋯與該等金屬之合金及(或)二氧化鋯。包含鉑的組件可包括：以下之一或更多者：第一導管132、澄清腔室130(例如，較細管)、第二導管136、豎管126、攪拌腔室134(例如，攪拌腔室)、混合元件138與可轉動軸140、第三導管146、傳送容器144(例如，槽池)、降流管148、入口150以及螺旋葉片170。成型容器152亦由耐火材料所構成，且經設計以形成玻璃帶104。在 進一步的範例中，成型容器152可由其他材料構成，該等其他材料可不必為耐火材料。例如，成型容器152可包含：所有金屬或金屬鍍層，儘管在進一步的範例中可使用其他材料。

現在將描述製造玻璃物件之方法。如第1圖所圖示，該方法可包括：在玻璃熔化器106中熔化批量材料108以產生熔融玻璃124之步驟。如第3圖所圖示，(例如)藉由第一導管132，熔融玻璃124接著被送至澄清腔室130中。該方法接著包括：由澄清腔室130中之熔融玻璃124移除氣泡206之步驟，及將熔融玻璃124由澄清腔室130送經第二導管136之入口137之步驟，該第二導管136在澄清腔室130與攪拌腔室134之間提供流體連通(fluid communication)。

如第3圖與第4圖所圖示，進入入口137之熔融玻璃124包括：具有第一流量182之流體剖面180，該第一流量182在比第二流量184之更低高度處在第二導管136內流動，該第二流量184在第二導管136內流動。如進一步所圖示，該方法亦可包括：將第二導管136內之流體剖面180重新導向之步驟，使得第一流量182在比第二流量184之更高高度處在第二導管136內流動。

該方法亦包含將熔融玻璃124由第二導管136之出口139送至攪拌腔室134中之步驟。熔融玻璃124接著在攪拌腔室134中被攪拌。例如，可轉動軸140可如轉動箭頭142所指而被轉動，以轉動混合元件138(示意地 圖示於第3圖中)。藉由攪拌腔室134的動作，可在將熔融玻璃之流量由攪拌腔室送至成型容器以使玻璃物件成型之前，將熔融玻璃124均質化。

將理解，攪拌腔室134係被設計以減少熔融玻璃124中的化學變化，該等化學變化係源自熔化製程。例如，將批量材料熔化，及部分設備102(例如耐火材料)的分解，為可造成熔融玻璃124中化學變化之來源的範例。希望達成攪拌腔室134中熔融玻璃的最佳混合，以使離開攪拌腔室至成型容器之熔融玻璃124的均質化最佳化。最佳攪拌為玻璃均質化之間的平衡，該玻璃均質化可藉由以下方式加強：增加攪拌元件138與攪拌腔室134的壁之間的剪力。另一方面，增加剪力亦可增加攪拌腔室134內的材料腐蝕，因此增加不希望的來自部分攪拌腔室之分解的化學成分。

據信，如上述所論述的將流體剖面180重新導向，可導致改良玻璃均質化，而不增加混合元件138在攪拌腔室134中的轉動速度。在進一步的範例中，將流體剖面180重新導向可允許相同或經增加的均質化，而伴隨較慢的混合元件之轉動速度；從而減少由剪力所造成的分解，該剪力介於混合元件138與攪拌腔室134之壁之間。

建模結果指出：接近流體剖面底部進入攪拌腔室的熔融玻璃124傾向位於較少被攪拌腔室134混合之位置。因為缺陷傾向落於沿著「污泥層」處，所以流體剖面之底部位置相應於熔融玻璃124中最大程度的非同質性。 因此，當進入攪拌腔室134時，將位於流體剖面180之第一流量182處之污泥層重新導向於較高高度處，可增加離開攪拌腔室134之熔融玻璃124的整體同質性。

接著，返回第1圖，熔融玻璃124的均質混合可送經第三導管146與傳送容器144，經過降流管148並進入成型容器152之入口150中。如第2圖所圖示，成型容器可包含：等靜壓管，該等靜壓管係經設計以熔融下拉出玻璃帶104，以接著用於處理玻璃板。當由更為均質的熔融玻璃124將玻璃帶104成型時，可製造玻璃板，該等玻璃板具有經增加之成品玻璃表面平坦度，且該等玻璃板避免包含貴金屬粒子，該等貴金屬粒子可另外由以下方式所創造：攪拌器刃與攪拌腔室壁之腐蝕，伴隨著較不有效的混合程序。

如第4圖與第7圖所圖示，將玻璃混合重新導向可藉由以下方式達成：藉由用螺旋葉片170扭轉流體剖面180。再者，當螺旋葉片170扭轉流體剖面180時，螺旋葉片170可保持相對於第二導管136不可旋轉地固定。

實驗證據顯示：可藉由將第一導管132處或第二導管136處之流體剖面180重新導向，而達成加強混合。第10圖圖示另一範例設備102，在該另一範例設備102中，流體剖面在第一導管132中被重新導向。在此種範例中，該方法包括：在玻璃熔化器中將批量材料熔化以產生熔融玻璃之起始步驟。熔融玻璃接著被送經第一導管132之入口208，該第一導管132提供玻璃熔化器106 與澄清腔室130之間的流體連通。如圖所示，進入入口208之熔融玻璃124包括：具有第一流量182之流體剖面，該第一流量182在比第二流量184之更低高度處在第一導管132內流動，該第二流量184在第一導管132內流動。該方法接著包括將第一導管132內之流體剖面重新導向之步驟，使得第一流量182在比第二流量184之更高高度處在第一導管132內流動。

可藉由以下方式達成將第一導管132中的流體剖面重新導向，例如藉由前述之螺旋葉片170。在一個範例中，螺旋葉片170可位於電凸緣(electrical flanges)212之外，該等電凸緣212係經設計，以提供電子加熱電路，該電子加熱電路在電凸緣212之間經過第一導管132提供阻抗加熱。因此，將螺旋葉片170至少部分地置於玻璃熔化器106中，可能可避免與阻抗加設電路之干擾。第一導管132內之螺旋葉片170亦對此導管132提供額外的結構穩定性，該導管132可易於隨著時間而變形。此實施例可具有額外的好處：藉由以下方式增加熔化器耐火石之溶解速率：藉由降低耐火化學成分在圍繞該等耐火化學成分之玻璃中的飽和。

接著藉由以下方式進行該方法：藉由將熔融玻璃由第一導管132之出口210送至澄清腔室130中。接著由澄清腔室130中的熔融玻璃124移除氣泡206。然後將熔融玻璃送至攪拌腔室134中。如圖所示，當材料182之第一流量進入攪拌腔室134時，材料182之第一流量仍 可位於第二導管136之上部。因此，可達成增加熔融玻璃之同質性並增加玻璃物件之品質。

如上所述，藉由將流體剖面重新導向，可在玻璃物件(例如，玻璃板)中觀察到經增加的表面平坦度。亦可能減少攪拌腔室134中混合元件138的攪拌速度，從而提供較少腐蝕，並因此在攪拌腔室內提供更多均質化。更進一步地，增加混合效率可允許減少攪拌腔室134之大小，從而顯著地減少製造攪拌腔室134的成本，該攪拌腔室134典型地係由貴金屬所製造。

對本發明技術領域中具有通常知識者而言，顯然地，可對本發明進行各樣修改與變化，而不致偏離本發明之精神與範疇。因此，本發明意欲涵蓋此發明之修改與變化，若該等修改與變化落於隨附申請專利範圍之範疇中及該等隨附申請專利範圍之均等之範疇中。

102‧‧‧熔融下拉設備

104‧‧‧玻璃帶

106‧‧‧玻璃熔化器

108‧‧‧批量材料

110‧‧‧儲存槽

112‧‧‧批量傳送裝置

114‧‧‧馬達

116‧‧‧選擇性控制器

118‧‧‧箭頭

120‧‧‧探測器

122‧‧‧高度

124‧‧‧熔融玻璃

126‧‧‧豎管

128‧‧‧通訊線路

130‧‧‧澄清腔室

132‧‧‧第一導管

132a‧‧‧導管之較低部分

134‧‧‧攪拌腔室

136‧‧‧第二導管

136a‧‧‧導管之較低部分

137‧‧‧入口

138‧‧‧混合元件

139‧‧‧出口

140‧‧‧可轉動軸

142‧‧‧箭頭

144‧‧‧傳送容器

146‧‧‧第三導管

148‧‧‧降流管

150‧‧‧入口

152‧‧‧成型容器

154‧‧‧箭頭

156‧‧‧成型楔形體

158‧‧‧成型表面部分

160‧‧‧成型表面部分

162‧‧‧下游方向

164‧‧‧根部

166‧‧‧抽拉平面

170‧‧‧螺旋葉片

172a‧‧‧上游端

172b‧‧‧下游端

173a‧‧‧螺旋邊緣

173b‧‧‧螺旋邊緣

174a‧‧‧上游邊緣

174b‧‧‧下游邊緣

176‧‧‧截面軸

180‧‧‧流體剖面

182‧‧‧第一流量

184‧‧‧第二流量

190‧‧‧軸向流向

192‧‧‧水平軸

200‧‧‧上游位置

202‧‧‧下游位置

204‧‧‧垂直軸

206‧‧‧氣泡

208‧‧‧入口

210‧‧‧出口

212‧‧‧電凸緣

I‧‧‧象限

II‧‧‧象限

III‧‧‧象限

IV‧‧‧象限

α‧‧‧角度

β‧‧‧角度

當參考隨附圖式閱讀以上之本發明實施方式，可更好地理解本發明之以上與其他特徵、態樣及優點，在該等隨附圖式中：

第1圖為用於製造玻璃物件之範例設備的示意圖；

第2圖為第1圖的設備沿著線2-2的示意圖，該示意圖圖示部分設備；

第3圖為第1圖之設備的放大部分；

第4圖為範例螺旋葉片的放大圖，該螺旋葉片不可旋轉地固定於導管中；

第5圖為第4圖之導管沿著線5-5之剖面圖，該剖面圖圖示螺旋葉片之上游邊緣；

第6圖為第4圖之導管沿著線6-6之剖面圖，該剖面圖圖示螺旋葉片之下游邊緣；

第7圖為第4圖之螺旋葉片之上游右上透視圖；

第8圖為電腦模型之示意圖，該電腦模型圖示：當安裝螺旋葉片時，將熔融玻璃之流體剖面重新導向，使得上游邊緣位於沿著導管之水平軸；

第9圖為電腦模型之示意圖，該電腦模型圖示：當安裝螺旋葉片時，將熔融玻璃之流體剖面重新導向，使得上游邊緣位於相對於導管之水平軸之約45°之角度處。

第10圖為用於製作玻璃物件的另一範例設備之示意圖。

124‧‧‧熔融玻璃

132‧‧‧第一導管

132a‧‧‧導管之較低部分

136‧‧‧第二導管

136a‧‧‧導管之較低部分

170‧‧‧螺旋葉片

172a‧‧‧上游端

172b‧‧‧下游端

174a‧‧‧上游邊緣

174b‧‧‧下游邊緣

180‧‧‧流體剖面

182‧‧‧第一流量

184‧‧‧第二流量

190‧‧‧軸向流向

Claims (8)

1. 一種製造一玻璃物件的方法，該方法包含以下步驟：(I)在一玻璃熔化器(glass melter)中熔化批量材料(batch material)，以產生熔融玻璃；(II)將該熔融玻璃送經一第一導管之一入口(inlet)，該第一導管在該玻璃熔化器與一澄清腔室(fining chamber)之間提供流體連通(fluid communication)，其中進入該入口之該熔融玻璃包括：一流體剖面(flow profile)，該流體剖面具有：一第一流量，該第一流量在比一第二流量之一更低高度處在該第一導管內流動，該第二流量在該第一導管內流動；(III)將該熔融玻璃由該第一導管之一出口送至該澄清腔室中；(IV)由在該澄清腔室中之該熔融玻璃移除玻璃氣泡；(V)將該熔融玻璃由該澄清腔室送經一第二導管之一入口，該第二導管在該澄清腔室與一攪拌腔室(stir chamber)之間提供流體連通，其中進入該第二導管之該入口之該熔融玻璃包括：一流體剖面(flow profile)，該流體剖面具有：一第一流量，該第一流量在比一第二流量之一更低高度處在該第二導管內流動，該第二流量在該第二導管內流動；(VI)將該熔融玻璃由該第二導管之一出口送至該攪拌腔室中； (VII)在該攪拌腔室中攪拌該熔融玻璃；(VIII)將該熔融玻璃之流量由該攪拌腔室送至一成型容器(forming vessel)，以使該玻璃物件成型；以及(IX)以包含二個螺旋邊緣的一螺旋葉片(helical vane)扭轉在該第一導管與該第二導管之一者內的該流體剖面，該等螺旋邊緣協助該螺旋葉片安裝於該第一導管與該第二導管中之一者內，其中在以該螺旋葉片扭轉該流體剖面之後，該第一流量在比該第二流量之一更高高度處，在該第一導管與該第二導管之該一者內流動。
2. 如請求項1所述之方法，其中該成型容器包含：一等靜壓管(isopipe)，且該玻璃物件包含：一玻璃板，該玻璃板係藉由一熔融下拉式(fusion down-draw)製程所成型。
3. 如請求項1所述之方法，其中在步驟(IX)期間內，當扭轉該流體剖面時，該螺旋葉片相對於該第一導管與該第二導管之該一者維持不可旋轉之固定。
4. 一種用於製造一玻璃物件的設備，該設備包含：一玻璃熔化器，該玻璃熔化器係經設置，以將一批量材料熔化成一熔融玻璃；一澄清腔室，該澄清腔室位於該玻璃熔化器之下游，其中該澄清腔室係經設置，以由該玻璃熔化器接收熔融玻璃； 一攪拌腔室，該攪拌腔室位於該澄清腔室之下游；一導管，該導管係經設置，以提供使熔融玻璃由該玻璃熔化器流至該澄清腔室之一路徑，或提供使熔融玻璃由該澄清腔室流至該攪拌腔室之一路徑；一螺旋葉片，該螺旋葉片係利用該螺旋葉片的一第一螺旋邊緣與一第二螺旋邊緣不可旋轉地固定於該導管中，且該螺旋葉片係經設置，以扭轉在該導管中之該熔融玻璃之一流體剖面；以及一成型容器，該成型容器位於該攪拌腔室之下游，其中該成型容器係經設置，以由該攪拌腔室接收熔融玻璃並使該玻璃物件成型。
5. 如請求項4所述之設備，其中該成型容器包含：一等靜壓管，該等靜壓管係經設置，以使該玻璃物件由該熔融玻璃熔融下拉而出。
6. 如請求項4或5所述之設備，其中該螺旋葉片包括：一上游端與一下游端，其中該葉片在該上游端與該下游端之間扭轉一角度，該角度在約90°至約270°之一範圍中。
7. 如請求項6所述之設備，其中該角度約為180°。
8. 如請求項4或5所述之設備，其中該螺旋葉片更包括：一上游邊緣，該上游邊緣位於：相對於一水平軸傾斜 約30°至約60°之一傾斜角度處，該水平軸係垂直於該導管之一軸向流向。