特許 5738787 ガラス製造プロセスにおいて包囲空間から揮発材料を除去する方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738787

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】ガラス製造プロセスにおいて包囲空間から揮発材料を除去する方法および装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 17/06 20060101AFI20150604BHJP

   C03B 18/20 20060101ALI20150604BHJP

   C03B 5/167 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   C03B17/06

   C03B18/20

   C03B5/167

【請求項の数】11

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-38785(P2012-38785)

(22)【出願日】2012年2月24日

(65)【公開番号】特開2012-176885(P2012-176885A)

(43)【公開日】2012年9月13日

【審査請求日】2015年2月5日

(31)【優先権主張番号】13/034,094

(32)【優先日】2011年2月24日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】ロバート デリア

(72)【発明者】

【氏名】アウディ エル カウロート

(72)【発明者】

【氏名】アンカ ディー ファウンテン

【審査官】 大工原 大二

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１２４８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０５３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３１４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９５８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３６８２６０９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ７／００− ７／２２

Ｃ０３Ｂ ９／００−１７／０６

Ｃ０３Ｂ １９／００−１９／１０

Ｃ０３Ｂ ２１／００−２１／０６

Ｃ０３Ｂ ２３／００−３５／２６

Ｃ０３Ｂ ４０／００−４０／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスシートを成形する装置であって、
内部容積を包囲するエンクロージャ；
前記エンクロージャ内に位置付けられている成形本体であって、該成形本体からガラスリボンが延伸され、該成形本体下端の底部に沿って結合する一対の合流成形面を備える成形本体；および
前記底部の下方に位置付けられている凝縮機器であって、前記エンクロージャの内壁表面から前記エンクロージャの内容積内へと延びている第１の細長い凝縮要素を含み、さらに、前記エンクロージャの内壁表面から前記エンクロージャの内容積内へと延びている第２の細長い凝縮要素を含み、前記第１の細長い凝縮要素が前記底部に平行でありかつ該底部を通過する鉛直平面の第１面に沿って位置付けられ、前記第２の細長い凝縮要素は該鉛直平面の第２面に沿って位置付けられる、凝縮機器；
を備え、
前記凝縮機器が、冷却流体の流れを受け入れるための通路を備え、前記第１および第２の細長い凝縮要素のいずれもが前記ガラスリボンの主表面に隣接しない、ことを特徴とする装置。

【請求項2】

前記第１の細長い凝縮要素および前記第２の細長い凝縮要素のそれぞれが、湾曲した長手軸を含むものであることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記第１の細長い凝縮要素および前記第２の細長い凝縮要素が、コイル状であることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項4】

前記凝縮機器が、前記鉛直平面の前記第１面に沿って位置付けられる複数の細長い凝縮要素、および前記鉛直平面の前記第２面に沿って位置付けられる複数の細長い凝縮要素を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項5】

前記エンクロージャの内壁表面から最も遠い前記第１および第２の凝縮要素の先端と前記ガラスリボンのエッジとの間の距離が、少なくとも５ｃｍとなるように、前記第１および第２の凝縮要素が構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項6】

前記第１および／または第２の凝縮要素の表面積が、少なくとも１００ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項7】

前記第１および／または第２の凝縮要素の表面積が、少なくとも４８０ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項8】

前記第１および／または第２の凝縮要素が、前記エンクロージャの前記内壁表面から少なくとも１２ｃｍ延びることを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項9】

前記第１および第２の凝縮要素が、溶接部なしで形成される管を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項10】

前記第１および第２の細長い凝縮要素が、その上に位置付けられた断熱材を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項11】

前記第１および第２の細長い凝縮要素の少なくとも一部が、前記エンクロージャの外側へ延在することを特徴とする請求項１記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、揮発した材料を、包囲された空間から除去する方法および装置に関し、特に、ガラス製造プロセス空間内の選択された表面上に揮発材料が凝縮することを防ぐものに関する。

【背景技術】

【0002】

典型的なガラス製造システムにおいては、種々の原料の構成物質すなわちバッチ材料が、一般に粉末の状態で溶解炉内に導入すなわち「装填」される。この粉末のバッチ材料を溶解して、システム内の製造部分に流すことが可能な粘性の溶融材料が形成される。この粘性の溶融材料は冷却されるとガラスを形成し、そして種々の形状に生成することができる。限定するためではなく詳解のため、以下この粘性の溶融材料を溶融ガラスまたはガラス溶融物と称する。

【0003】

原材料を炉内で溶融させることによってガラスシートなどのガラス物品を製造するものが知られている。こういったプロセスの１つは、ダウンドロープロセスまたはフュージョンプロセスとして知られており、このプロセスでは成形本体のトラフの両側面から溶融ガラスが溢れ出る。分離した流れはその後、成形本体の下端で再び１つになり、すなわち融合し、連続的なガラスリボンを形成する。リボンからは次いで個別のガラスシートが切断される。この成形装置の少なくとも一部は、少なくとも部分的に壁に包囲された空間内に収容される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

残念なことに、溶融ガラスによってあるいは溶融ガラスから揮発材料が生成され、さらにこの揮発材料が、成形空間の領域内の表面に、中でも特にエンクロージャの壁の内側表面や、あるいはエンクロージャ内でガラスリボンの延伸に使用されている機器の表面上に凝縮する傾向がある。この凝縮した材料は、機器の表面に蓄積してこの表面の熱的性質を干渉したり、ガラスリボンを破損、汚染させたり、あるいはプロセスの熱的特性を干渉したりする可能性がある。

【0005】

本開示は、こういった影響を軽減する方法および装置について説明するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

溶融材料からガラスを製造する際には、一般に揮発した化合物が形成される。いくつかのプロセス、例えばガラスシート材料を製造するフロートプロセスなどでは、製造業者らはガラス材料を浮かべるスズバスの揮発に取り組まなければならない。この揮発したスズは、ガラスとスズとを収容しているチャンバのルーフに凝縮することがあり、このときこの凝縮物が、水平に配置されているガラス上へとルーフから滴下し、ガラスに欠陥を生じさせる可能性がある。

【0007】

ガラスシートを製造するフュージョン成形法においては、その上面に開口した溝を形成して備えた概してウェッジ状の成形本体内に、溶融ガラス材料が供給される。溶融ガラス材料はこの溝の上方部分から溢れ出て、分離流として成形本体の両外側成形面を流れ落ちる。この分離流は成形本体の下端すなわち底部で結合し、非常に優れた表面品質を有するガラスリボンを生成する。溶融ガラス材料の表面のうち成形本体の成形面に接触するは、成形本体の底部から延伸されるガラスリボンの内部に閉じ込められる面のみであるため、リボンの外側表面は清潔なままである。リボンの表面を本質的に清潔な状態で維持するために、リボンの主表面との接触を避けるあらゆる努力がなされる。実際、少なくともリボンが凝固したガラスになるまで、リボンとの唯一の接触はリボンのエッジ部分を介して行われる。

【0008】

ガラスの製造は比較的高温で行われ、この温度はガラス材料の性質に依存する。例えば、ディスプレイ装置の製造に使用されるガラスのような薄いガラスシートの製造では、いくつかの事例において溶融ガラス材料の温度は１５００℃以上に達し得る。成形プロセス中でさえ、溶融ガラス材料は１０００℃以上になり得る。溶融ガラス材料が経験するこの高温によって、溶融ガラス材料を包囲する空間を満たしている蒸気内に、ガラス材料の特定の構成物質が揮発する可能性が生じる。溶融ガラス材料が限定された空間内にある場合、揮発した構成物質が近傍の表面上に凝縮し、そして十分な量の材料が凝縮するとその表面から解放される可能性がある。例えば揮発した材料が液相として凝縮した場合、この凝縮物が下方に滴下して、例えばリボンの延伸および誘導に使用されるローラなどの他の表面または装置上に集まることがある。揮発した材料が固体として凝縮した場合、この固体凝縮物が集まって、リボン成形プロセスの熱バランスを干渉する可能性がある。

【0009】

一実施の形態によれば、ガラスシートを成形する装置が開示され、この装置は、その中に溶融ガラスを位置付けて備えかつ揮発した無機材料を含有した雰囲気を含む、エンクロージャと、この雰囲気内へと延びている凝縮要素を含む凝縮機器とを備えたものである。この凝縮機器は、凝縮要素内へと流す冷却流体を受け入れるための通路を備えている。凝縮要素は、少なくとも１つの細長い凝縮部材を含む。この少なくとも１つの細長い凝縮部材は長手軸を含む。凝縮部材の長手軸は湾曲していてもよい。例えば、少なくとも１つの細長い凝縮部材は、アーチ状またはコイル状でもよい。いくつかの実施形態において、凝縮機器は複数の細長い凝縮部材を含んでもよい。

【0010】

特定の実施形態において、この装置は成形本体を備え、この成形本体からガラスリボンが延伸され、この成形本体は、成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものである。この装置は複数の凝縮要素をさらに備え、このとき少なくとも１つの凝縮要素は、底部を通過する仮想鉛直平面の第１面の側に位置付けられ、そして別の凝縮要素は、この鉛直平面の第２面の側に位置付けられる。

【0011】

いくつかの実施形態において、この装置は成形本体を備え、この成形本体からガラスリボンが延伸され、この成形本体は、成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものであり、かつ、凝縮要素の先端と、リボンのエッジとの間の距離が、少なくとも５ｃｍであることを特徴とする。

【0012】

いくつかの実施形態において、この装置は成形本体を備え、この成形本体からガラスリボンが延伸され、このとき凝縮要素の先端と、リボンのエッジとの間の距離が、少なくとも５ｃｍであることを特徴とする。

【0013】

いくつかの実施形態において、この装置は成形本体を備え、この成形本体は成形本体下端の底部で交わる合流成形面を備えたものであり、さらに、底部に平行でありかつ底部を通って延在する第１仮想鉛直平面、そして第１仮想鉛直平面と交差し、底部に垂直でありかつリボンの最も外側のエッジを横切る第２仮想鉛直平面、に対し、エンクロージャ内へと延びている凝縮要素が、エンクロージャから、第２鉛直平面を越えて延びたものではないことを特徴とする。

【0014】

特定の実施形態によれば、凝縮要素の温度は、この凝縮要素に近接しているエンクロージャの温度より少なくとも５０℃低い。凝縮要素の外側表面積は少なくとも１００ｃｍ²であることが好ましく、またいくつかの事例では凝縮要素の外側表面積は少なくとも４８０ｃｍ²である。凝縮要素を、エンクロージャの内側表面から少なくとも１０ｃｍ延びているものとしてもよい。

【0015】

さらに別の実施形態により方法が開示され、この方法は、エンクロージャと成形本体とを備えた、この成形本体からガラスが延伸されてエンクロージャ内に位置付けられている、ガラス製造装置を提供するステップであって、このときこの装置が、エンクロージャに包囲された容積内へとエンクロージャの内側表面から延びている凝縮要素をさらに備え、この容積が、この容積に含まれる雰囲気内に、揮発した化合物を含んでいるステップ、および、揮発した化合物が凝縮要素上に凝縮するよう、凝縮要素内に冷却流体を流すステップ、を含むことを特徴とする。特定の実施形態では、この化合物は液相として凝縮する。例えば、液体凝縮物は凝縮要素から滴下し得、これをドリップトレイなどの回収槽で回収してもよい。ドリップトレイを定期的に取り外して交換してもよいし、あるいは中を空にして清浄し再び設置してもよい。

【0016】

他の実施形態において、揮発した化合物は固体として凝縮要素上に凝縮する。凝縮要素、または凝縮機器全体を、取り外して清浄したりあるいは交換したりしてもよい。

【0017】

したがって、例示的な限定するものではない実施形態として以下のものが挙げられる。

【0018】

Ｃ１．ガラスを成形する装置であって、その中に位置付けられた溶融ガラスおよび揮発した無機材料を含有した雰囲気を含む、エンクロージャ、前記雰囲気内へと延びている先端を有する凝縮要素を、少なくとも１つ含む凝縮機器、を備え、かつ、前記凝縮機器が、冷却流体の流れを受け入れるための通路を備えていることを特徴とする装置。

【0019】

Ｃ２．前記少なくとも１つの凝縮要素が、湾曲した長手軸を含むものであることを特徴とするＣ１記載の装置。

【0020】

Ｃ３．前記少なくとも１つの凝縮要素が、アーチ状またはコイル状であることを特徴とするＣ１記載の装置。

【0021】

Ｃ４．前記少なくとも１つの凝縮要素の温度が、該少なくとも１つの凝縮要素に近接している前記エンクロージャの温度より、少なくとも５０℃低いことを特徴とするＣ１からＣ３いずれか１項記載の装置。

【0022】

Ｃ５．前記少なくとも１つの凝縮要素の表面積が、少なくとも１００ｃｍ²であることを特徴とするＣ１からＣ４いずれか１項記載の装置。

【0023】

Ｃ６．前記少なくとも１つの凝縮要素の表面積が、少なくとも４８０ｃｍ²であることを特徴とするＣ１からＣ５いずれか１項記載の装置。

【0024】

Ｃ７．前記少なくとも１つの凝縮要素が、エンクロージャの内側表面からエンクロージャ雰囲気内へと少なくとも１２ｃｍ延びているものであることを特徴とするＣ１からＣ６いずれか１項記載の装置。

【0025】

Ｃ８．成形本体をさらに備え、該成形本体からガラスリボンが延伸され、かつ、前記エンクロージャ雰囲気内へと延びている前記少なくとも１つの凝縮要素の先端と、前記リボンのエッジとの間の距離が、少なくとも５ｃｍであることを特徴とするＣ１からＣ７いずれか１項記載の装置。

【0026】

Ｃ９．前記冷却流体が、前記少なくとも１つの凝縮要素の外部にまたは外部の周囲に位置付けられた、冷却要素に通して流されることを特徴とするＣ１からＣ８いずれか１項記載の装置。

【0027】

Ｃ１０．前記少なくとも１つの凝縮要素の一部が前記エンクロージャの外側に延在し、かつ冷却用の前記通路が、前記エンクロージャの外側で延在している前記少なくとも１つの凝縮要素の前記一部のみの内側に設けられていることを特徴とするＣ１からＣ８いずれか１項記載の装置。

【0028】

Ｃ１１．成形本体をさらに備え、該成形本体からガラスリボンが延伸され、該成形本体が、該成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものであり、かつ、前記エンクロージャ雰囲気内へと延びている前記凝縮要素の先端と、前記リボンのエッジとの間の距離が、少なくとも５ｃｍであることを特徴とするＣ１からＣ１０いずれか１項記載の装置。

【0029】

Ｃ１２．成形本体をさらに備え、該成形本体が、該成形本体下端の底部で交わる合流成形面を備えたものであり、さらに、前記エンクロージャ雰囲気内へと延びている前記少なくとも１つの凝縮要素の前記先端が、前記底部に垂直でありかつリボンの最も外側のエッジを横切る、鉛直平面を越えて延びたものではないことを特徴とするＣ１からＣ１１いずれか１項記載の装置。

【0030】

Ｃ１３．前記凝縮機器が複数の凝縮要素を含むものであることを特徴とするＣ１からＣ１２いずれか１項記載の装置。

【0031】

Ｃ１４．成形本体をさらに備え、該成形本体から溶融ガラスのリボンが延伸され、該成形本体が、該成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものであり、かつ、前記底部からより離れて位置付けられる前記凝縮要素の長さが、前記底部のより近くに位置付けられる前記凝縮要素の長さよりも長いことを特徴とするＣ１３記載の装置。

【0032】

Ｃ１５．成形本体をさらに備え、該成形本体から溶融ガラスのリボンが延伸され、該成形本体が、該成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものであり、さらに、前記凝縮機器が複数の凝縮要素を備え、かつ、前記複数の凝縮要素のうち少なくとも１つの凝縮要素が、前記底部を通過する仮想鉛直平面の第１面の側に位置付けられ、そして前記複数の凝縮要素のうち別の凝縮要素が、前記鉛直平面の第２面の側に位置付けられることを特徴とするＣ１からＣ７いずれか１項記載の装置。

【0033】

Ｃ１６．ガラスシートを成形する装置において、エンクロージャおよび該エンクロージャ内に位置付けられた、そこからガラスが延伸される成形本体を備えたガラス製造装置であって、前記成形本体が、該成形本体下端の底部で結合する合流成形面を備えたものである、ガラス製造装置と、前記エンクロージャに包囲された容積内へと該エンクロージャの内側表面から延びている複数の凝縮要素を含む凝縮機器であって、前記容積が、該容積に含まれる雰囲気内に、揮発した化合物を含んでいる、凝縮機器と、を含み、さらに、前記複数の凝縮要素が、前記底部を通過する仮想鉛直平面の第１面の側に位置付けられる第１凝縮要素と、前記仮想鉛直平面の第２面の側に位置付けられる第２凝縮要素とを含むものであることを特徴とするガラスシート成形装置。

【0034】

Ｃ１７．前記凝縮機器が、冷却流体の流れを受け入れるための通路を備えていることを特徴とするＣ１６記載のガラスシート成形装置。

【0035】

Ｃ１８．ガラスを成形する方法において、エンクロージャと、前記エンクロージャ内に位置付けられている、そこからガラスが延伸された成形本体と、を備えたガラス製造装置を提供するステップであって、このとき該装置が、前記エンクロージャに包囲された容積内へと延びている凝縮要素をさらに備え、前記容積が、該容積に含まれる雰囲気内に、揮発した化合物を含んでいるステップ、および、前記揮発した化合物が前記凝縮要素上に凝縮するよう、該凝縮要素内に冷却流体を流すステップ、を含むことを特徴とする方法。

【0036】

Ｃ１９．前記化合物が液相として凝縮することを特徴とするＣ１８記載の方法。

【0037】

Ｃ２０．前記揮発した化合物が、前記ガラスから揮発した化合物であることを特徴とするＣ１８またはＣ１９記載の方法。

【0038】

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を示すものであること、そして請求される本発明の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供することが意図されていることを理解されたい。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本発明の例示的な実施形態を示し、そしてその記述とともに、本発明の原理および動作の説明に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の一実施の形態による例示的なフュージョンガラス製造装置の斜視部分断面図

【図2】図１の装置の側面図

【図3】本発明の一実施の形態による凝縮機器の斜視図

【図4】図３の凝縮機器の正面図であって、ガラスリボンの両側に１つずつ位置付けられた凝縮要素の配列を示している図

【図5】図３の凝縮機器の上面図であって、ガラスリボンに対する凝縮要素の配列を示している図

【図6】多数の凝縮要素を備えた凝縮機器の斜視図

【図7】図６の凝縮機器の正面図であって、１つの群がガラスリボンの一方の面の側に位置付けられかつ別の群がガラスリボンの他方の面の側に位置付けられ、凝縮要素の各群が多数の凝縮要素を含んでいる、２つの凝縮要素の群を示した図

【図8】アーチ状の凝縮要素を備えた凝縮機器の断面側面図

【図9】ガラスリボンの一方の面の側にアーチ状凝縮要素を含み、かつガラスリボンの他方の面の側に別のアーチ状凝縮要素を含んでいる、図８の凝縮要素と類似している凝縮機器の正面図

【図10】コイル状の凝縮要素を備えている、凝縮機器の別の実施形態を示す側面図

【図11】中空でない凝縮要素を、この凝縮要素の一部の周りに外部冷却部材を設けて含む、凝縮機器の断面側面図

【図12】冷却流体の流れを受け入れるための内部冷却用通路を含む凝縮要素の断面図

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下の詳細な説明においては、限定ではなく説明のため、具体的詳細を開示する実施形態例を明記して本発明の完全な理解を提供する。しかしながら、本開示の利益を得ている通常の当業者には、本発明をここで開示される具体的詳細とは異なる他の実施形態で実施し得ることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号は同様の要素を示す。

【0041】

以下の説明は、フュージョンガラス製造プロセスにおけるガラスシート成形に関連付けて示されるが、本書において説明される原理は、密閉空間または部分的に密閉された空間の内部に溶融ガラスが収容され、かつ揮発した材料の凝縮が望ましくない場合の、幅広い機能に適用可能である。そのため、本書において開示される原理は、以下の具体的な実施形態に限定されるものではなく、例えば、フロートプロセス、アップドロープロセス、およびスロット式プロセスなどの他のガラス製造プロセスにおいて使用してもよい。

【0042】

図１に示したものは、成形本体１２を備えているフュージョンガラス成形装置１０すなわちフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）の一例の断面図である。成形本体１２は、トラフ１４と合流側壁すなわち合流成形面１６とを有する、上部が開口した状態の槽であって、成形本体１２に溶融ガラス１８が流れ入ると、この溶融ガラス１８がトラフから溢れ出て、そして２つの分離した溶融ガラスの流れとして合流側壁を流れ落ちる。この２つの分離した溶融ガラスの流れは、合流側壁が交わる成形本体下端で再結合し、清潔な外側表面を有するガラスリボン２０が形成される。合流成形面が交わる成形本体下端沿いの直線は、底部２２として知られている。ガラスリボン２０は成形本体の底部から下方に牽引され、その後このリボンは、十分な粘度および温度まで冷却された後に既定サイズのシートに切断され得る。フュージョンガラス製造プロセスに関するより完全な説明は、Dockertyへの米国特許第３，３３８，６９６号明細書から入手可能であり、その内容が参照することにより本書に組み込まれる。

【0043】

リボン成形プロセス中にガラスを包囲している環境を制御するため、成形装置１０は典型的には、成形本体と新たに成形されたリボンのいくらかの部分とを包囲する、図２示したエンクロージャ２４をさらに含む。エンクロージャ２４は、例えば、上方エンクロージャ部分２６と、溶融ガラスが液体から弾性固体に転移する際に安定した熱環境を提供する１以上の下方エンクロージャ部分２８とを含んでもよく、またエンクロージャ２４は、新たに成形されたリボンを粒子汚染から保護する。エンクロージャ２４は、例えばローラアセンブリ３０などの追加のプロセス用機器を取り付けるのに便利なプラットフォームをさらに提供する。このローラアセンブリ３０は、リボンのエッジ部分３２を握持することによりリボンを牽引し、かつリボンの形状および位置を管理するためのものである。しかしながら、保護的な機能を有するものであるにも拘わらず、エンクロージャ２４は、そして他の取り付けられた機器は、それ自体が、成形本体から流れるガラスリボンの汚染源として働いてしまうことがある。

【0044】

溶解プロセス中、原材料がスクリュータイプのフィーダまたはオーガなどの供給装置により溶解炉の中に供給される。この原材料は、その「バッチ」を含みかつ既定のガラス組成を作製するために選択された、特定の金属酸化物材料を含むものである。このプロセスにより成形されるガラス物品の所望の性質を達成するために、種々のドーピング材料など、追加の材料をさらに含んでもよい。いくつかの事例において、特にディスプレイ産業用ガラスシートの製造では、ガラスの溶融温度が極めて高くなり得、１２００℃、１３００℃、１４００℃、そしてさらには１５００℃を上回るものもある。溶融後の精製（清澄）操作（図示なし）は、得られる溶融材料（溶融物）からガス状含有物を除去するために溶融ガラスをさらに高温に加熱するよう設計されているが、溶融物がこのように高温になることにより、溶融ガラス混合物の特定の構成物質や、あるいはこのプロセスのさらに下流で溶融物と接触する機器および／または槽の一部さえをも、揮発させ続ける可能性がある。一般的な揮発される構成としては、ジルコニアや酸化ホウ素が挙げられる。ホウ素は、その蒸気圧が低いことから、特に厄介な構成物質である。

【0045】

揮発した材料の凝縮は、ガラス材料が溶融している時間を通じて製造プロセスに支障をきたし得るが、成形プロセス中最も損害が大きいのは、著しい金銭的価値がガラスに与えられた時である。フュージョン成形プロセス中、溶融ガラス１８が成形本体１２に流れ入ると、保護エンクロージャ２４内に含まれかつ成形本体を包囲している雰囲気３４に溶融ガラス１８は曝される。しかしながら、溶融ガラスが成形本体１２に流れ入ると、自由表面が雰囲気３４に露出することによって、蒸気圧の低いガラスの構成物質がエンクロージャ雰囲気内に揮発する機会が与えられる。これらの揮発した材料は、溶融ガラスより温度の低い、エンクロージャ内部の表面上にその後凝縮する可能性がある。凝縮は、最も冷たい表面上で優先的に生じる。例えば、エンクロージャ壁、成形本体からガラスを下方に延伸する際に使用される牽引ローラ、そしてエンクロージャ内の蒸気と比較して冷たい状態の事実上任意の他の物体が、凝縮された材料を蓄積し得る。凝縮物の堆積および蓄積は、特定の内部のＦＤＭ表面上で経時的に増加し、そしてＦＤＭの熱伝達特性を変化させ得る。さらに重要なのは、一旦十分な量の蓄積が生じると、液状の凝縮物が流れてＦＤＭ表面上で粘性塊となり始める可能性があるということである。こういった粘性塊は、ガラスリボンを干渉したり、また例えばガラスリボンに接触しかつ誘導するローラのような内部のＦＤＭ部品の機能性を損なわせたりあるいは制限したりする可能性がある。

【0046】

本書において説明される実施形態によれば、少なくとも１つの凝縮要素３８を含む凝縮機器３６が、エンクロージャ２４内部の上方エンクロージャ部分２６や特に下方エンクロージャ部分２８の内部に配置される。このとき少なくとも１つの凝縮要素３８は、コイル、管、ロッド、または他の適切な形状で形成され、かつステンレス鋼などの高耐熱性材料から作製される。凝縮機器は、フュージョンドロー装置の雰囲気内に挿入され、また凝縮を生じさせるのに必要な冷却を提供するため、冷却流体供給ラインに接続され得る。水は、その高熱容量、低コスト、および入手が容易なことから、１つの好適な冷却流体である。ただし、いくつかの実施形態では、空気を適切な冷却流体として使用し得る。凝縮機器は、支持板４０を利用してＦＤＭに取り付けることが可能であり、またエンクロージャ２４を貫通する既存の開口または新たに設けた接近用の孔から挿入してもよい。

【0047】

凝縮機器は、凝縮要素の熱伝達特性のバランスをとることによって、ガラスの熱プロファイルを管理する現在のＦＤＭの能力を妨げないように設計することができる。これは、例えば、冷却流体の温度および流速、凝縮要素のサイズおよび形状、そして凝縮機器のガラスリボンに対する大体の位置を適切に選択することで可能となる。例えば、様々な形状およびパターンの凝縮要素の設計を使用して、ＦＤＭの様々な位置で凝縮物の除去を最大にすることができる。凝縮機器および凝縮要素の全体の設計および配置は、ＦＤＭの具体的な構成および設計に依存する。凝縮要素は、クラックや漏れの可能性を回避するために溶接部を含まない、所与の形状に成形された単一の管から作製したものでもよい。このような溶接を含まない特徴によれば、冷却剤漏出のリスクが低減される。こういった漏出は、特に液体冷却剤が使用されている場合、電気回路および電気配線が同じ場所に存在していることや、エンクロージャの熱環境に影響を与える可能性、さらにガラスリボンの成形に与える影響を鑑みると、極めて望ましくないものである。ただし、例えば空気の漏出などの気体の漏れであっても、エンクロージャ内の熱環境を乱してバランスを失わせ、その結果リボンの成形に影響を与える可能性がある。

【0048】

凝縮要素の材料の高温性能により、凝縮機器は、設備の強度や完全性のために凝縮要素に流体の流れを連続的に通すことは必要としないであろう。冷却用機器に連続的に接続させる必要がなくなるため、導入が容易になり、ロバスト性が実現し、さらに万一流体の流れが遮断された場合の製造関連の問題が回避される。

【0049】

図３は凝縮機器３６の一実施の形態を示したものであり、この凝縮機器３６は、エンクロージャ２４の壁（内側表面）から突出している細長いロッドまたは管の形を成す、凝縮要素３８を備えている。図示していないが、凝縮要素３８を能動的に冷却される部品としてもよく、この場合には凝縮要素３８が通路を含み、この通路に冷却流体４２を通過させることによって、揮発した材料の凝縮を誘導するのに適する温度まで凝縮要素の温度を低下させることができる。冷却流体４２は、流体を循環させて冷却する、冷却ユニット（図示なし）を用いて供給してもよい。冷却ユニットとしては、例えば、熱交換器および／または冷凍ユニットを採用することができる。冷却流体は任意の適切な冷却流体とすることができ、例えば水または空気が挙げられる。あるいは、凝縮要素３８を受動的に冷却されるものとしてもよい。図３に描いた実施形態では、２つの凝縮要素が図示されている。底部２２に平行でありかつ底部２２を通過する第１仮想鉛直平面４４に対し、成形本体の底部から下降しているガラスリボンが２つの凝縮要素の間に位置付けられるように、２つの凝縮要素を位置付けることが好ましい。すなわち、１つの凝縮要素３８が仮想平面の一方の面の側に位置付けられ、そしてもう１つの凝縮要素は仮想平面の他方の面の側に位置付けられる（図４参照）。仮想平面は底部から下降しているガラスリボンを近似するものであるため、これを、１つの凝縮要素がリボンの一方の面の側のエンクロージャ上から外へと延在し、かつもう１つの凝縮要素はリボンの他方の面の側のエンクロージャ上から延在していると見なすことができる。凝縮要素はガラスリボンの主表面２０ａおよび２０ｂの近傍に位置し、どちらの凝縮要素もエンクロージャ２４内へとずっと延在しているものではないことが好ましい。言い換えれば、凝縮要素はリボンの主表面に直接隣接しないように位置付けられる（図５参照）。これは、リボンを底部２２から下方に向かって見たように図示した、図５に描かれている以下の構成概念にしたがって考え得る。ここで再び、底部２２に平行でありかつ底部２２を通過する、第１仮想鉛直平面４４を想定する。この第１仮想鉛直平面４４に垂直であり、かつ成形本体から下降しているリボンの最も外側のエッジを横切る、第２仮想鉛直平面４６をさらに考慮する。図３の実施形態の事例では、第２鉛直平面４６は細長い凝縮要素３８と概して垂直である。凝縮要素は、第２鉛直平面を通過するほどの距離までエンクロージャ２４から延びたものではないことが好ましい。エンクロージャ壁から最も遠い凝縮要素上の点、すなわち凝縮要素の先端から、第２仮想鉛直平面までの距離「ｄ」は、少なくとも５ｃｍであることが好ましいが、３０ｃｍ以上程度としてもよい。第２仮想鉛直平面の位置は、底部から特定の距離離れた位置での、リボンの最も外側のエッジを表していることに留意されたい。リボンは底部から下降するにつれて弱化する―狭まる―ため、リボンの最も外側のエッジの位置、すなわち第２仮想鉛直平面の位置付けは、リボンの全長を底部から下方へと見ていくにつれて移動する。すなわち、所与の凝縮要素がエンクロージャの壁から突出している長さは、その凝縮要素の底部２２に対する位置によって変化させてもよい。このことは、底部からより離れている凝縮要素を、底部のより近くに位置付けられる凝縮要素よりも長いものとし得ることを意味する。

【0050】

図６は、図６の凝縮機器が多数の凝縮要素３８を有していることを除いて、図３に示した凝縮機器３６に類似している凝縮機器３６を描いたものである。図６の実施形態では、ガラスリボンのいずれかの面の側に、複数の凝縮要素がさらに位置付けられる。図３の実施形態と同様、凝縮要素の温度を低下させるために、凝縮機器の各凝縮要素に冷却流体を供給してもよい。図６で描いたように、これらの凝縮要素を群で配列し、１つの群の凝縮要素をガラスリボンの一方の面の側に位置付け、そして別の群の凝縮要素をガラスリボンの他方の面の側に位置付けるようにすることが好ましい。図７は、図６の凝縮機器を凝縮要素に向かって真っ直ぐ見た図であり、凝縮要素がガラスリボンのいずれかの面の側でグルーピングされている状態を描いたものである。

【0051】

凝縮要素を、エンクロージャ２４の内部雰囲気に曝される凝縮用表面積を最大にするような、任意の適切な形状とし得ることは明らかであろう。例えば、図８の実施形態は、アーチ状すなわち弓状の凝縮要素３８を描いたものである。すなわち、凝縮要素は中心軸４８を有する管であり、そしてこの中心軸は湾曲している。凝縮要素は、約１００ｃｍ²以上の表面積を有するものでもよいし、あるいは２２５ｃｍ²以上の表面積を有するものでもよい。いくつかの実施形態では、凝縮要素の表面積を約４８０ｃｍ²以上としてもよい。

【0052】

図７と同様に、図９は、図８の凝縮機器の位置付け方を示した正面図であり、すなわち、どのようにして１つのアーチ状凝縮要素をガラスリボンの一方の面の側に位置付け、そして別の凝縮要素をガラスリボンの反対面の側に位置付け得るかを示したものである。当然のことであるが、凝縮要素３８はコイル部材でもよい。前述したものと同様に、凝縮要素は適切な冷却流体により冷却されるものでもよいし、あるいは中空でなくかつ受動的に冷却されるものでもよい。冷却流体が使用される場合には、冷却流体を、凝縮要素の内部に流してもよいし、あるいは、凝縮要素の外部または外部の周囲に位置付けられた、別個の冷却要素に通して流してもよい。

【0053】

図１０は、凝縮要素３８が小型蛍光電球に似た形状を成している、さらに別の実施形態を描いたものであり、ここで凝縮要素は螺旋巻きの、すなわち捻じれた管状の要素である。さらに前述の実施形態と同様、凝縮要素３８は、この凝縮要素の外部に位置付けられた冷却用通路内に冷却流体を流すことにより能動的に冷却されるものでもよいし、あるいはこの捻じれた要素を受動的に冷却してもよい。いくつかの実施形態では、エンクロージャの外側で周囲温度に曝される凝縮要素の領域の表面積を増加させることにより、受動的冷却を実行することができる。表面積の増加は、凝縮要素にフィンまたは他の表面積増加用突出部（図示なし）を取り付けることにより達成することができる。いくつかの実施形態では、これまでの例と同様に、複数の捻じれた凝縮要素を、１以上の凝縮要素からなる第１群をガラスリボンの一方の面の側に位置付け、そして１以上の凝縮要素からなる別の群をガラスリボンの他方の面の側に位置付けるようにして配列してもよい。

【0054】

図１１は細長い凝縮要素３８を備えた凝縮機器３６の実施形態を描いたものであり、ここではこの細長い凝縮要素の一部がエンクロージャ２４の外側へと延在し、かつエンクロージャ２４の外側で延在している凝縮要素の部分は、凝縮要素のこの外側部分に近接または接触している、冷却コイル５０または他の類似の冷却用通路を含む。この実施形態での冷却は、凝縮要素の本体を通じた伝導に頼っているが、この実施形態は、エンクロージャ内部での冷却流体の漏れの可能性を排除した、能動的な冷却手法である。

【0055】

図１１と同様に図１２は、エンクロージャの外側で延在している凝縮要素の部分に能動的な冷却が適用される実施形態を描いたものであり、この図では、凝縮要素の内側に、冷却流体の流れを受け入れるための冷却用通路５２が備えられている。この冷却用通路を、凝縮要素の外側部分（エンクロージャ２４の外側で延在している凝縮要素の部分）のみに限定させてもよいし、あるいは冷却用通路を凝縮要素内でさらに先に延ばして、冷却用通路がエンクロージャ２４内部の凝縮要素の部分を占めるようにしてもよい。

【0056】

いくつかの実施形態では、エンクロージャ内の熱環境をより精密に制御し得るように、凝縮要素の選択された部分に断熱材を設けてもよく、これにより、凝縮要素の特定の領域からの冷却を減少させることでガラスリボンへの影響を最小にすることができる。このような断熱の例が図１２に示されており、この図では凝縮要素に取り付けられた断熱層または断熱キャップが図示されている。凝縮要素の断熱部分は、任意の前述の凝縮要素設計に、あるいは必要となった時に任意の他の凝縮要素設計に、適用可能であることを理解されたい。

【0057】

上述した本発明の実施形態、特に任意の好ましい実施形態は、単に実施可能な例であって、本発明の原理を明確に理解するための単なる説明であることを強調したい。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、上述の本発明の実施形態に対し、多くの変形および改変を作製することができる。全てのこのような改変および変形は、本書において本開示および本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図されている。

【符号の説明】

【0058】

１２ 成形本体
１６ 合流成形面
１８ 溶融ガラス
２０ ガラスリボン
２２ 底部
２４ エンクロージャ
３４ 雰囲気
３６ 凝縮機器
３８ 凝縮要素
４４ 第１仮想鉛直平面
４６ 第２仮想鉛直平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】