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(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】
(24)【登録日】2024-02-01
(45)【発行日】2024-02-09
(54)【発明の名称】ガラス管を加熱および冷却する装置および方法
(51)【国際特許分類】
C03B 17/04 20060101AFI20240202BHJP
【ＦＩ】
C03B17/04 A
【請求項の数】
31
(21)【出願番号】P 2021530152
(86)(22)【出願日】2019-11-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-26
(86)【国際出願番号】 US2019061912
(87)【国際公開番号】W WO2020112393
(87)【国際公開日】2020-06-04
【審査請求日】2022-11-15
(31)【優先権主張番号】62/773,418
(32)【優先日】2018-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(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】100123652
【弁理士】
【氏名又は名称】坂野 博行
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(72)【発明者】
【氏名】バーキー，アダム チャールズ
(72)【発明者】
【氏名】デ ラ トーレ，マルティン ア
(72)【発明者】
【氏名】クリシュナムールティー，ソウミャ
(72)【発明者】
【氏名】モン，ジエンドン
(72)【発明者】
【氏名】ポサダ－ピネダ，デイヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】ラッチフォード，ライアン ダニエル
【審査官】永田 史泰
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第２４２９２２０（ＵＳ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１０２５３１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｂ１７／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス管の形成プロセス用のマッフルであって、前記マッフルは、ガラス管を製造するためのボウルに接続された入口端部と、
出口端部であって、前記出口端部での前記マッフルの内法寸法は前記入口端部での前記マッフルの内法寸法よりも大きい、出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の少なくとも一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記通路は、前記側壁の内面の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有する、マッフル。
【請求項2】
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、請求項１記載のマッフル。
【請求項3】
軸方向位置の関数としての、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離のプロットの勾配が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記マッフルの前記軸方向長さに沿って２以下の絶対値を有し、軸方向位置の関数としての半径方向距離の前記プロットの前記勾配は、少なくとも０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の軸方向位置における変化に対する平均勾配として決定される、請求項１記載のマッフル。
【請求項4】
前記側壁の前記内面には、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの前記半径方向距離において、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）を超える段階的な変化がない、請求項１記載のマッフル。
【請求項5】
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、請求項１記載のマッフル。
【請求項6】
前記通路は、通路入口と通路出口とを有する、請求項１記載のマッフル。
【請求項7】
前記通路入口は、前記通路出口に対して前記マッフルの入口端部付近にある、請求項６記載のマッフル。
【請求項8】
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、請求項１記載のマッフル。
【請求項9】
前記複数の通路の各々は環状であり、前記複数の通路は、軸方向に配置されている、請求項８記載のマッフル。
【請求項10】
前記複数の通路の各々は、前記通路入口と前記通路出口とが軸方向に離間され、前記複数の通路が前記側壁の前記外面の周囲に放射状に配置されるように縦方向に配向されている、請求項８記載のマッフル。
【請求項11】
前記複数の通路は、複数の横方向通路と複数の縦方向通路とを含む、請求項８記載のマッフル。
【請求項12】
前記通路は、熱交換器と流体的に接続されている、請求項１記載のマッフル。
【請求項13】
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、請求項１記載のマッフル。
【請求項14】
前記側壁の前記下側区分は円錐台であるかまたは湾曲している、請求項１３記載のマッフル。
【請求項15】
前記側壁の前記上側区分は円筒状である、請求項１３記載のマッフル。
【請求項16】
前記通路は、前記側壁の前記下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路を有する、請求項１３記載のマッフル。
【請求項17】
前記下側通路は、互いに流体的に隔絶された複数の下側通路を有する、請求項１６記載のマッフル。
【請求項18】
前記通路は、前記側壁の前記上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路を有する、請求項１３記載のマッフル。
【請求項19】
前記マッフルは、前記側壁の少なくとも一部と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子をさらに有する、請求項１記載のマッフル。
【請求項20】
ガラス管の製造システムであって、前記システムは、ボウルであって、
少なくとも１つの円筒状容器であって、前記円筒状容器は、前記円筒状容器の底部から延びるオリフィスリングを有し、前記オリフィスリングは、前記円筒状容器の前記底部中のオリフィスを規定する、円筒容器と、
前記円筒状容器内に配置されて、前記オリフィスを通過するように延びるブロー管であって、前記オリフィスリング付近にガス流を供給するように動作可能である、ブロー管と
を有するボウルと、
マッフルであって、
前記ボウルに接続された入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記側壁に冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有し、前記ボウルから引き出されたガラス管の温度を制御するように動作可能である、マッフルと
を有する、システム。
【請求項21】
前記システムが、前記マッフルの下方に配置された管走路をさらに有し、前記管走路は、ディアボロと熱伝達区域とを有する、請求項２０記載のシステム。
【請求項22】
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化は、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、請求項２０記載のシステム。
【請求項23】
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、請求項２０記載のシステム。
【請求項24】
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、請求項２０記載のシステム。
【請求項25】
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、請求項２０記載のシステム。
【請求項26】
前記複数の通路は、前記側壁の下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路と、前記側壁の上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路とを有する、請求項２５記載のシステム。
【請求項27】
ガラス管の形成プロセスであって、ボウルからガラス管を引き出すステップと、
前記ガラス管をマッフルに通すステップであって、前記マッフルが、
前記ボウルから前記ガラス管を引き受けるように位置決めされた入口を有する入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの前記半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と
を有する、
ステップと、
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップであって、前記ガラス管を冷却するステップは、前記側壁の一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされて前記側壁と熱的に接続した通路に、熱伝達流体を通流させるステップを有する、ステップと
を有する、ガラス管の形成プロセス。
【請求項28】
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、請求項２７記載のガラス管の形成プロセス。
【請求項29】
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、請求項２７記載のガラス管の形成プロセス。
【請求項30】
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップはさらに、前記側壁の外面と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子を制御するステップを有する、請求項２７記載のガラス管の形成プロセス。
【請求項31】
前記プロセスが、前記ガラス管を管走路に通すステップをさらに有する、請求項２７記載のガラス管の形成プロセス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
本願は、米国特許法第１２０条のもと、２０１８年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／７７３４１８号の優先権を主張し、その内容は本明細書の依拠するところであって、その内容全体を参照により援用するものとする。
【技術分野】
【0002】
本明細書は、概して、ガラス管を連続的に製造する装置、システム、および方法、特にガラス管を加熱および冷却する装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
歴史上では、ガラスは多様な物品を製造するために使用されてきた。例えば、その気密性、光学的透明性、および他の材料に対する優れた化学的耐久性のため、ガラスは、以下に制限されるものではないが、バイアル、シリンジ、アンプル、カートリッジ、および他のガラス物品を含む医薬用途のための好ましい材料である。これらの物品をガラスから製造することは、ガラス管の提供から始まり、このガラス管を、引き続き、複数のガラス物品に形成し、分離することができる。特に、医薬包装において使用されるガラスは、その中に含まれる医薬製剤の安定性に影響を与えないように十分な機械的および化学的耐久性を有していなければならない。適切な化学的耐久性を有するガラスは、ＡＳＴＭ規格の「タイプＩＡ」および「タイプＩＢ」ガラス組成物の中で、化学的耐久性の証明された履歴を有するガラス組成物を含む。
【0004】
バイアル、シリンジ、アンプル、カートリッジ、および他のガラス容器およびガラス物品のような医薬容器は、長いガラス管から作製することができる。例えば、ベロー法（Vello process）およびダンナー法（Danner process）のような多様なプロセスは、溶融ガラスの供給源から連続する長さのガラス管を引き出すために利用される。ベロー法では、溶融ガラスは、空気を吹き込むことができる中空ブロー管を取り囲む環状空間を通って、ボウルから垂直方向に流れる。ボウルから引き出されたガラス管は、マッフルを通過して、次いで、ガラス管を変形させることなくガラス管を所定の長さに切断することができる温度にガラス管を制御して冷却するために、水平方向の管走路に向けられてよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、ガラス管の形成中にガラス管を加熱および冷却する装置、システム、および方法についてのニーズが存在する。特に、ガラス管の形成中およびガラス管を管走路に導入する前に、ガラス管を加熱および冷却する装置、システム、および方法についてのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の１つ以上の態様によると、ガラス管の形成プロセス用のマッフルは、ガラス管を製造するためのボウルに接続された入口端部と、入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、入口端部から出口端部にまで延びる側壁とを含む。マッフルの中心軸から側壁の内面までの半径方向距離は入口端部から出口端部に向かって増大し、側壁には、マッフル内に不安定領域を生成する、中心軸から内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的になくてよい。マッフルはさらに、側壁の少なくとも一部の外面と、側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路を含んでいてよい。
通路は、側壁の内面の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁と熱的に接続していてよい。
通路は、側壁の内面の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁と熱的に接続していてよい。
【0007】
本開示の１つ以上の別の態様によると、ガラス管の製造システムは、ボウルとマッフルとを含む。ボウルは、少なくとも１つの円筒状容器を含み、この円筒状容器は、円筒状容器の底部から延びるオリフィスリングを有し、オリフィスリングは、円筒状容器の底部中のオリフィスを規定する。ボウルはさらに、円筒状容器内に配置されて、オリフィスを通過するように延びるブロー管を含む。ブロー管は、オリフィスリング付近にガス流を供給するように動作可能である。マッフルは、ボウルに接続された入口端部と、入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、入口端部から出口端部にまで延びる側壁とを含む。マッフルの中心軸から側壁の内面までの半径方向距離は、入口端部から出口端部に向かって増大する。側壁の内面には、マッフル内に不安定領域を生成する、中心軸から内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的になくてよい。マッフルはさらに、側壁の外面と側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路を含んでいてよい。通路は、側壁に冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁と熱的に接続していてよい。マッフルは、ボウルから引き出されたガラス管の温度を制御するように動作可能であってよい。
【0008】
本開示の１つ以上の別の態様によると、ガラス管の形成プロセスは、ボウルからガラス管を引き出すステップと、ガラス管をマッフルに通すステップとを含んでいてよい。マッフルは、ボウルからガラス管を引き受けるように位置決めされた入口を有する入口端部と、入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、入口端部から出口端部にまで延びる側壁とを含んでいてよい。マッフルの中心軸から側壁の内面までの半径方向距離は入口端部から出口端部に向かって増大し、側壁の内面には、マッフル内に不安定領域を生成する、中心軸から内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない。この方法はさらに、マッフルを通過するガラス管を冷却するステップを含んでいてよい。ガラス管を冷却するステップは、側壁の一部の外面と側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされて側壁と熱的に接続した通路に、熱伝達流体を通流させるステップを含んでいてよい。
【0009】
上述の一般的な説明と後述の詳細な説明との両方は、多様な実施形態を説明し、特許請求の範囲に記載された主題の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図していることを理解されたい。添付の図面は、多様な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。図面は、本明細書に記載された多様な実施例を図示し、説明と共に、特許請求の範囲に記載された主題の基本方式および動作を説明するために役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】異なる直径の２つの円筒状の側壁区分を有するマッフルを有する先行技術のガラス管の形成プロセスを概略的に示す部分断面図である。
【図3B】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、円筒状の上側部分と、円錐台状の下側部分とを有するマッフルのフローモデリングから得られるガス速度プロファイルを示すグラフである。
【図4】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、ガラス管の形成プロセスを概略的に示す部分断面図である。
【図7A】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、側壁が、直線状でかつ角度を付けられた、円錐台状の形状を有するマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7B】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、側壁の上側区分と下側区分とを有し、両方とも円錐台状の形状であるが、側壁の内面の異なる勾配を有するマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7C】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、上側区分と、第１の下側区分と、第２の下側区分とを含み、それぞれが円錐台状の形状であってよく、それぞれの軸方向区分で異なる勾配を有する側壁を有する、マッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7D】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、円筒状の上側区分と、上側区分から外側に向かって湾曲する下側区分とを含む側壁を有するマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7E】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、唯一の軸方向区分を有し、側壁は、入口端部から出口端部１４２に向かって外側に連続的に湾曲していてよいマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7F】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、円錐台状の形状を有する上側区分と、湾曲した形状を有する下側区分とを含む側壁を有するマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図7G】本明細書に示され、説明された実施形態による、図４のプロセス用のマッフルの多様な実施形態を概略的に示す側面図であって、側壁の下側区分が、マッフルの中心軸Ａに対して非対称であってよいマッフルの実施形態を示す側面図である。
【図13A】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、冷却なしでのマッフルの内側の温度の数学的モデリングを示すグラフである。
【図13B】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、マッフルの下側部分内の通路１３０を通過する空気を有する冷却を有する、図１３Ａのマッフルの内側の温度の数学的モデリングを示すグラフである。
【図14】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、マッフル中の軸方向位置（ｘ軸）の関数としてのマッフルの内面の表面温度（ｙ軸）を示すグラフである。
【図15】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、ガラス管の寸法に対するガラス管の温度における標準偏差の影響を研究するためにモデル化されたガラス管を製造する実験システムを概略的に示す図である。
【図16】本明細書に示され、説明された１つ以上の実施形態による、マッフル中の空気温度における標準偏差（ｘ軸）の関数としてのガラス管のテーパ（ｙ軸）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
ここで、ガラス管を連続的に製造する装置、システム、および方法の実施形態について詳細に参照し、これらの実施形態の例を、添付の図面に図示する。可能な限り、図面全体を通して、同じまたは類似の部分を参照するために、同じ参照符号を使用する。本開示は、ガラス管の形成プロセス用のマッフルに関する。図４を参照すると、ガラス管の形成プロセスを実施するための本開示のマッフル１１０を含むシステム１００が示されている。マッフル１１０は、ガラス管１２を製造するためのボウル２０に接続された入口端部１４０と、入口端部１４０の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部１４２とを含んでいてよい。マッフル１１０はさらに、入口端部１４０から出口端部１４２にまで延びる側壁１１２を含んでいてよい。マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒは入口端部１４０から出口端部１４２に向かって増大してよく、側壁１１２には、マッフル１１０内に不安定領域を生成する、中心軸Ａから内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける急激な変化が実質的になくてよい。マッフル１１０はさらに、側壁１１２の少なくとも一部の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に配置された通路１３０を含んでいてよい。通路１３０は、側壁１１２の内面１１４の少なくとも一部の受動冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁１１２と熱的に接続していてよい。本開示のマッフル１１０は、マッフル１１０内の不安定領域を除去して、マッフル１１０中の空気の温度および動きにおける変動を減少させ、マッフル１１０中でのガラス管１２の受動冷却を提供することにより、ガラス管の形成プロセスを実施するためのシステム１００を、比較的大きなガラス流量（例えば、比較的大きな引出速度または比較的大きいガラス管）で動作することが可能であってよい。
【0012】
他に明確に言及されない限り、本明細書に記載されたいずれの方法も、そのステップを特定の順序で実行する必要があると解釈されることも、任意の装置で特定の方向を必要とすることも全く意図していない。したがって、方法の請求項がその各ステップを実行すべき順序を実際に列挙していない場合、または任意の装置の請求項が個々の要素に対する順序もしくは方向を実際に列挙していない場合、またはステップが特定の順序に限定されることが請求項または明細書に他に具体的に記載されていない場合、または装置の要素について特定の順序もしくは方向が列挙されていない場合、いかなる点でも順序または方向が推測されることを全く意図していない。このことは、ステップの配列、動作フロー、要素の順序、または要素の方向に関する論理的な事項；文法的な構成または句読点から誘導される平易な意味；ならびに本明細書に説明された実施形態の数およびタイプを含む解釈についてのあらゆる可能な非明示的な根拠についても当てはまる。
【0013】
本明細書で使用されるような方向を示す用語、例えば上、下、右、左、前、後、上部、底部は、描かれた図およびその図内に提供された座標軸を参照して生じているだけであり、絶対的な方向を含意することを意図するものではない。
【0014】
本明細書で使用されるような“a”、“an”および“the”の単数形は、文脈が明らかに他のことを規定していない限り、複数の指示物を含む。したがって、例えば、“a” component（「１つの」要素）についての言及は、文脈が明らかに他のことを示していない限り、この要素を２つ以上有する態様を含む。
【0015】
本明細書で使用されるような「片寄り」の用語は、ガラス管の最小壁厚と最大壁厚との間の差、または複合ガラス管のガラス層の最小層厚と最大層厚との間の差を指し、最小壁厚および最大壁厚または最小ガラス層厚および最大ガラス層厚は、ガラス管の断面から決定される。
【0016】
本明細書で使用されるような「軸」は、図中に提供される座標軸の＋／－Ｚ方向を指す。
【0017】
本明細書で使用されるような「半径方向距離」は、マッフルの中心軸Ａからマッフルの中心軸Ａに対して外向きに垂直方向に測定した距離（すなわち、図４および５中の座標軸のＸ－Ｙ平面内での中心軸Ａからの距離）を指す。「半径方向距離」の用語は、本明細書に開示されたマッフルの断面形状を円形または楕円形の断面に限定することを意図するものではなく、「半径方向距離」の用語は、多角形または不規則形状の断面を有するマッフルの中心線Ａからの距離にも等しく適用されることを意図する。
【0018】
本明細書で使用されるような「間接冷却」は、冷却装置または冷却流体がガラス管と接触することなく達成される冷却を指す。「直接冷却」は、冷却流体または冷却装置がガラス管と直接接触する冷却を指す。
【0019】
本明細書で使用されるような「連続的に製造」は、バッチプロセスと比較して連続的または半連続的であるガラス管の製造プロセスの動作を指す。連続的に動作することは、起動、停止、およびプロセスの中断の期間を含めてよい。
【0020】
図１を参照すると、ガラス管１２を形成するためのベロー法１０が示されている。このプロセス１０は、ボウル２０と、ボウル２０から引き出されたガラス管１２を引き受けるように位置決めされた入口４６を有するマッフル４０と、マッフル４０の出口５４からガラス管１２を引き受けるように位置決めされた管走路６０とを含む。ボウル２０は、円筒状容器２２を含み、この円筒状容器は、円筒状容器２２の底部２４中に規定されたオリフィス２６を有していてよい。ボウル２０はさらに、オリフィスリング２８を含んでよく、このオリフィスリングは、オリフィス２６で円筒状容器２２の底部２４に接続されていてよい。中空ブロー管３０は、円筒状容器２２内に配置されていてよく、オリフィス２６とオリフィスリング２８とを通過するように延びる近位端部３４を有していてよい。ブロー管３０の近位端部３４は、中空ヘッド３２を含んでいてよく、この中空ヘッドの一部は、オリフィスリング２８の下方に位置決めされていてよい。マッフル４０は、ボウル２０付近の第１の部分４２と、第１の部分４２と接続する第２の部分５０とを含んでいてよい。管走路６０は、水平方向に向けられて（すなわち、図１の座標軸の＋／－Ｚ方向に向けられて）いてよく、複数のローラ（これらのローラは、ここではディアボロ６２と言われてもよい）および熱伝達チャンバ６４を含んでいてよい。
【0021】
ガラス管１２の形成は、一般に、溶融ガラス組成物をボウル２０の円筒状容器２２に導入することを含んでいてよい。溶融ガラスは、オリフィス２６と、オリフィスリング２８とブロー管３０のヘッド３２との間の環状空間とを通過して下向き（すなわち、図１中の座標軸の－Ｚ方向）に流れてよい。中心線Ｇを有するガラス管１２は、ブロー管３０のヘッド３２から引き出されてよい。ガラス管１２の内部空洞を維持するために、ブロー管３０を通してガラス管１２の内部に空気を通してよい。ガラス管１２は、マッフル４０内の懸垂部を通って、水平方向（すなわち、図１の座標軸の＋／－Ｘ方向）に向けられていて、マッフル４０の下側に位置決めされている管走路６０にまで引き出されてよい。管走路６０において、ガラス管１２は、ガラス管１２の製造のために、熱伝達チャンバ６４中で制御された冷却に供せられてよい。ガラス管１２の寸法は、ガラス温度、引き出す速度（引出速度）、ブロー管３０を通過する吹込空気の圧力、ブロー管３０のヘッド３２とオリフィスリング２８との相対寸法、オリフィス２６内での溶融ガラスの温度、およびマッフル４０を通過するガラス管１２の温度により影響を及ぼされてよい。
【0022】
さらに図１を参照すると、ガラス管１２の着地温度ＴＬは、ガラス流量に依存してよく、このガラス流量は、引出速度および製造されるガラス管１２の寸法に依存してよい。「着地温度」とは、ガラス管１２が最初にディアボロ６２に接触または「着地」する位置６８でのガラス管１２の温度であり、着地エリア内でのガラスの粘度を示してよい。ガラス管１２の着地温度ＴＬは、オリフィス２６、マッフル４０、またはその両方内でのガラスの加熱および／または冷却を制御することにより制御されてよい。オリフィス２６および／またはマッフル４０内での不適切な温度制御は、不適切な着地温度ＴＬを生じることがあり、この不適切な着地温度は、ガラス管１２の特性に不利な影響を及ぼし、下流のプロセスに不安定性をもたらすことがある。
【0023】
例えば、着地温度ＴＬが低すぎる場合、ガラス管１２は、懸垂部内で粘性が高くなりすぎることがあり、その結果、懸垂部が長くなりすぎて、マッフル１１０の中心線Ａから着地位置が遠くなりすぎることがある。低い空気温度およびこれによるマッフル１１０内での高められたガラス粘度により生じる長い懸垂部は、ガラス管１２の寸法に不利な影響を及ぼすことがあり、マッフル１１０と、マッフル１１０を通過するガラス管１２との間に干渉を引き起こすことがある。さらに、低い着地温度から生じる長い懸垂部は、下流のプロセスに障害を引き起こすことがあり、この長い懸垂部は、下流のプロセスにおいて目標特性の達成のためのガラス管１２の処理を妨げることがある。さらに、低い着地温度から生じる長い懸垂部は、懸垂部の屈曲をガラス内に残す原因となり、管の湾曲を示すガラス管１２が生じることがある。着地温度ＴＬが高すぎる場合、ガラス管１２の粘度は低くなりすぎることがあり、懸垂部は、短くなりすぎる（すなわち、マッフル１１０の中心軸Ａに対して近くなりすぎる）ことがある。ガラスの粘度が低すぎる場合、短い懸垂部は、変向時にガラスの変形を引き起こし、このガラスの変形は、ガラス管１２の寸法のばらつき、たるみ、または表面痕を引き起こすことがある。これらの場合のいずれにおいても、不適当な着地温度ＴＬは、例えば、ガラス管１２中に強度を制限する欠陥の導入、ガラス管１２中に光学的歪みの導入、および／またはガラス管１２の寸法の変化（例えば、以下に限定されるものではないが、片寄りの形成、ガラス管１２の外径または内径における変動の導入、または真円度からのずれもしくは管の湾曲の発生）により、ガラス管１２の特性および品質に不利な影響を及ぼすことがある。
【0024】
図２を参照すると、ベロー法１０で使用される典型的なマッフル４０が示されている。マッフル４０の第１の部分４２は、一般に円筒形であり、第１の内径Ｄ１を有する第１の側壁４４を含んでいてよい。第２の部分５０は、一般に円筒形であり、第１の側壁４４の第１の内径Ｄ１よりも大きい第２の内径Ｄ２を有する第２の側壁５２を含んでいてよい。この第２の側壁５２のより大きな直径は、ガラス管１２がボウル２０のオリフィスリング２８から管走路６０までの懸垂経路をマッフル４０と接触することなくたどるための、マッフル４０内のスペースを可能にすることができる。マッフル４０の第１の部分４２は、第１のヒータ４８を含んでいてよく、第２の部分５０は、第２のヒータ５６を含んでいてよい。第１のヒータ４８と第２のヒータ５６は、それぞれ、第１の側壁４４と第２の側壁５２に熱を提供することができるあらゆるタイプの加熱装置であってよい。
【0025】
ガラス管から作製された医薬容器および他の容器および物品の需要は増している。増大する需要を満たすために、ガラス管１２の生産速度も増大している。例えば、ガラス管を製造するいくつかのベロー法では、この増大する需要に対応するために、生産速度を、現在の生産速度の２倍または３倍に増大させる必要があってよい。より高い生産速度は、プロセス内のガラス流量を増加させることにより達成されてよい。ガラス流量を増加させることは、ガラス管１２の引出速度を増大させることを含んでよく、この引出速度の増大は、マッフル４０中のガラス管１２の滞留時間を短縮させうる。マッフル４０中のガラス管１２の滞留時間の短縮は、ガラス管１２からの熱伝達を低下させうるので、この熱伝達の低下は、着地温度ＴＬを上昇させうる。さらに、ガラス流量は、ガラス管１２の外径および／または厚さの増大を引き起こすように増加してよい。比較的早い引出速度（すなわち、毎分約７０フィート（毎秒０．３５５６メートル）より速い引出速度）で比較的大きな直径（すなわち、約２０ｍｍ以上の直径）のガラス管１２の形成は、かなりの冷却、例えば１５キロワット（ｋＷ）までの冷却を必要とする。
【0026】
ガラス管１２の増加する需要に対応するためにまたは比較的大きな直径のガラス管１２を作製するために必要な比較的多いガラス流量では、図１に示すマッフル４０は、ガラス管１２の着地温度ＴＬを制御するほど十分な熱の量をガラス管１２から除去することが可能ではなく、マッフル４０内のガスの温度および動きにおいて不安定性を引き起こし、この不安定性が、ガラス管１２の寸法における変動を生じさせることがある。ガラス管１２がマッフル１１０を通過することは、マッフル４０内のガスの動きを誘導し、マッフル４０内でガスのフローパターンを生じさせる。図２との関連で先に説明したように、先行技術のマッフル４０は、一般に、第１の直径Ｄ１を有する第１の部分４２と、第１の直径Ｄ１よりも大きな第２の直径Ｄ２を有する第２の部分５０とを含む。第１の部分４２における直径Ｄ１から第２の部分５０における直径Ｄ２への移行部でのマッフル４０の直径における急激な変化は、マッフル４０内のガスの動きまたはフローパターンが不安定となる（すなわち、ガスのフローパターンにおける渦の形成により特徴付けられる増大する乱流を示す）不安定領域７０を生成する。マッフル４０内のガスの動きまたはフローパターンにおける不安定性は、マッフル４０内のガスの温度における不安定性を引き起こし、煙突効果のためにガラス管１２の温度における変動を引き起こすことがある。図３Ａを参照すると、マッフル４０内のガスの速度の数学的モデリングは、第１の部分４２と第２の部分５０との間の移行部付近（すなわちＤ１からＤ２への直径の変化の付近）のマッフル４０の第２の部分５０内に形成される不安定領域７０を示す。マッフル４０の不安定領域７０により引き起こされるガラスの動きおよびフローパターンにおける不安定性は、マッフル４０内のガスの温度における不安定性を増大させ、この不安定性は、懸垂部に沿ったガラス温度およびガラス管１２の着地温度ＴＬのばらつきを引き起こす。マッフル４０内のガラス温度における変動は、ガラス管１２の寸法における変動へと変換される。
【0027】
さらに、従来型のマッフル４０は、一般に、マッフル４０の内面を加熱するための第１のヒータ４８と第２のヒータ５６とを含むが、マッフル４０の内面を冷却する手段を含んでいない。したがって、マッフル４０内のガラス管１２から取り除かれる熱は、マッフルの側壁と、マッフル４０を取り囲み、絶縁体として機能する耐火材料８０とを通した熱の伝導に限定されることがある。マッフル４０からの熱伝達に対する抵抗を低くするために、マッフル４０を取り囲む耐火材料８０を低減または除去することにより、マッフル４０からの熱伝達を増大することができる。しかしながら、マッフル４０から耐火材料８０を除去することは、ガラス管１２からの熱伝達速度を、比較的大きな（例えば、８００ｌｂｓ／時間（約３６３ｋｇ／時間）よりも大きな）ガラス流量で、ガラス管１２の着地温度ＴＬを制御するほど十分に大きな熱伝達速度にまで増大させないことが見出された。ガラス管１２は、従来型のマッフル４０内では、不活性ガスのような冷却流体をマッフル４０の内部空洞内に導入することにより冷却されてもよい。しかしながら、マッフル４０内へ導入される冷却流体を使用してガラス管１２を直接冷却することは、マッフル４０内で未だに低い粘度条件にあることができるガラス管１２の特性または寸法を変化させることがある。
【0028】
本開示は、ガラス管の形成プロセス用のマッフルに関し、このマッフルは、ディアボロでのガラス管の着地温度ＴＬを制御するほど十分な熱伝達速度を提供する。ここで図４を参照すると、本開示のマッフル１１０を含む、ガラス管の形成プロセス用のシステム１００が示されている。このマッフル１１０は、マッフルの入口端部１４０に入口１１８を含んでよく、この入口１１８は、ガラス管１２を製造するためのボウル２０から引き出されたガラス管１２を引き受けるように位置決めされている。マッフル１１０は、マッフル１１０の出口端部１４２に出口１２０を含んでいてもよい。マッフル１１０の出口端部１４２は、入口端部１４０の内法寸法よりも大きな内法寸法を有していてよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、ボウル２０、例えばボウル２０のオリフィスリング２８に接続されていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、ボウル２０は、オリフィスリング２８を含んでいてよく、マッフル１１０は、オリフィスリング２８の少なくとも一部が、マッフル１１０の入口１１８内に延びるようにオリフィスリング２８に接続されていてよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、ボウル２０に接続されるよりもむしろ、ボウル２０に対して固定された位置に取り付けられていてよい。
【0029】
マッフル１１０はさらに、入口端部１４０から出口端部１４２にまで延びる側壁１１２を含んでいてよい。マッフル１１０の中心線Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒは、出口端部１４２の付近が、入口端部１４０の付近と比べて大きくなっていてよい。本明細書で先に論じたように、半径方向距離Ｒは、中心線Ａから、中心線Ａに対して垂直の方向で測定した内面１１４までの距離であり、円形または楕円形の断面形状を示すことを意図するものではない。さらに、側壁１１２は、中心線Ａからマッフル１１０の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおいて急激な変化が実質的になくてよい。換言すると、マッフル１１０の内面１１４は、内面１１４から中心線Ａまでの半径方向距離Ｒにおいて段階的な変化を含まなくてよい。その代わりに、マッフル１１０の側壁１１２の内法寸法は、側壁１１２の少なくとも一部にわたって、マッフル１１０の入口端部１４０付近の第１の半径方向距離Ｒ１から、マッフル１１０の出口端部１４２付近の第２の半径方向距離Ｒ２まで漸進的に増大してよい。マッフル１１０は、通路１３０を含んでいてもよく、この通路は、側壁１１２の少なくとも一部の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に位置決めされていてよい。この通路１３０は、側壁１１２の内面１１４の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁１１２と熱的に接続していてよい。
【0030】
図４を参照すると、中心線Ｇを有するガラス管１２は、オリフィスリング２８から引き出されてよく、懸垂状態でマッフル１１０を通過して管走路６０まで移動してよい。本開示のマッフル１１０は、不安定領域７０（図２）の低減または除去により、マッフル１１０中のガスの温度およびフローパターンにおける不安定性を低減することができる。マッフル１１０内での不安定領域７０の低減および除去は、マッフル１１０内の空気温度および空気フローパターンにおける不安定性を減少させることができる。マッフル１１０内の空気温度および空気フローパターンにおける不安定性の低減は、マッフル１１０中のガラスの温度におけるばらつきを低減することができ、これにより、ガラス管１２の寸法における変動を低減する。さらに、本開示のマッフル１１０は、側壁１１２の内面１１４の少なくとも一部に冷却を提供することにより、マッフル１１０を通過する際にガラス管１２からの熱伝達を増大させることができる。熱伝達速度の増大は、マッフル１１０が、比較的大きなガラス流量で、例えば、ガラス管１２を毎分７０フィート（毎秒０．３５５６メートル）以上の引出速度で製造するために、および／または比較的大きな寸法、例えば２０ｍｍ以上、さらに５０ｍｍ以上の外径を有するガラス管１２を製造するために、ガラス管１２の着地温度ＴＬの達成および／または制御のために十分な程度にガラス管１２を冷却することを可能にしうる。したがって、本開示のマッフル１１０は、比較的大きなガラス流量で、例えば毎時８００ポンド（ｌｂｓ／ｈｒまたは毎時３６３キログラム）以上の流量で、ガラス管の形成プロセスを行うためのシステム１００が動作することを可能にしうる。本開示のマッフル１１０を、ここで、さらに詳細に説明する。
【0031】
図５を参照すると、マッフル１１０の実施形態が示されている。先に説明したように、マッフル１１０は、側壁１１２と、側壁１１２を取り囲む絶縁層１２６と、絶縁層１２６と側壁１１２との間に配置された通路１３０とを含んでいてよい。マッフル１１０は、場合により、側壁１１２と絶縁層１２６との間に、例えば通路１３０と絶縁層１２６との間に配置された１つまたは複数の加熱素子１２４を含んでいてよい。
【0032】
再び図４を参照すると、側壁１１２は、マッフル１１０の内部空洞１４４を形成するように、マッフル１１０の中心軸Ａの周りに放射状に延びていてよい。側壁１１２は、マッフル１１０の入口端部１４０とマッフル１１０の出口端部１４２との間で、一般に、軸方向に延びていてもよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、側壁１１２の入口端部１４０に接続した上部プレート１２２を含んでよい。側壁１１２の入口端部１４０は、ボウル２０の付近の側壁１１２の端部（すなわち、出口端部１４２に対し、図５中の座標軸の＋Ｚ方向の側壁１１２の端部）であってよい。いくつかの実施形態では、上部プレート１２２は、マッフル１１０の入口１１８を規定してよく、ボウル２０のオリフィスリング２８と接続されていてよい。上部プレート１２２により規定されるマッフル１１０への入口１１８は、マッフル１１０の入口端部１４０でのマッフル１１０の内法寸法よりも小さい半径寸法を有していてよい。いくつかの実施形態では、オリフィスリング２８の一部および／またはブロー管３０の近位端部３４は、上部プレート１２２内に規定された入口１１８を通過して、マッフル１１０の内部空洞１４４内に延びていてよい。出口１２０は、側壁１１２の出口端部１４２に配置されていてよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０の出口端部１４２でのマッフル１１０の内法寸法に対して出口１２０のサイズを縮小するために、カバー（図示されていない）がマッフル１１０の出口端部１４２に接続されていてよい。
【0033】
ここで図５を参照すると、出口端部１４２付近の側壁１１２の内法寸法は、入口端部１４０付近の側壁１１２の内法寸法よりも大きくてよいので、出口端部１４２でのマッフル１１０の断面積は、入口端部１４０でのマッフル１１０の断面積よりも大きい。内法寸法は、マッフル１１０の中心軸Ａから、中心軸Ａに対して垂直の方向で側壁１１２の内面１１４まで測定した半径方向距離Ｒであってよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２は、入口端部１４０付近の第１の半径方向距離Ｒ１と、出口端部１４２付近の第２の半径方向距離Ｒ２とを有していてよい。第２の半径方向距離Ｒ２は、第１の半径方向距離Ｒ１よりも大きくてよい。入口端部１４０付近の内法寸法と比較して、出口端部１４２付近の側壁１１２のより大きい内法寸法は、ガラス管１２が側壁１１２の内面１１４またはマッフル１１０の他の任意の部分に接触することなく、ガラス管１２がブロー管３０（図４）からマッフル１１０を通ってディアボロ６２（図４）までの懸垂経路をたどることを可能にしうる。
【0034】
側壁１１２の内法寸法（例えば、半径方向距離Ｒ）は、軸方向位置（すなわち、図４の座標軸の＋／－Ｚ方向での位置）の減少と共に、側壁１１２に沿って、または側壁１１２の少なくとも一部に沿って増大してよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２の内法寸法は、側壁１１２の軸方向部分の軸方向位置に対して漸進的に増大してよい。例えば、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、ボウル２０付近の上側部分１５０と、この上側部分１５０の下方の（すなわち、上方部分１５０に対して図５の座標軸の－Ｚ方向の）１つ以上の下側部分１６０とを含んでよい。マッフル１１０の下側部分１６０の少なくとも１つにおいて、側壁１１２の半径方向距離Ｒは、第１の半径方向距離Ｒ１から第２の半径方向距離Ｒ２まで漸進的に増大してよい（図５に示すように、上側部分１５０における側壁１１２の半径方向距離Ｒは、一定であり、第１の半径方向距離Ｒ１に等しい）。
【0035】
いくつかの実施形態では、側壁１１２には、マッフル１１０内の不安定領域を生じる、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離における急激な変化が実質的になくてよい。「急激な変化が実質的にない」とは、マッフル１１０内のガスの温度または動き／フローパターンにおいて不安定である不安定領域（例えば図１および２に示される不安定領域７０）を形成するのに実質的に十分な、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離における段階的な変化および／または急峻な変化が、側壁１１２にないことを指しうる。半径方向寸法における「段階的な変化」は、軸方向位置における変化の半径方向位置における変化に対する比率がゼロに等しいことにより特徴付けられる半径方向寸法における変化を指してよい。中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離における「急峻な変化」は、マッフル１１０中の軸方向位置の関数としての半径方向距離のプロットの、２より大きい絶対値を有する勾配または未定義の勾配（すなわち、半径方向距離が一点で変化し、勾配が０の分母を有し、したがって未定義である段階的な変化）により特徴付けられる半径方向距離における変化を指してよい。中心軸Ａからマッフル１１０内の側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離における変化は、入口端部１４０と出口端部１４２との間に生じる内面１１４に基づく半径方向距離Ｒにおける変化を指してよい。本明細書に説明された半径方向距離における変化は、マッフル１１０の入口端部１４０と出口端部１４２での側壁１１２の軸方向境界部で起こる半径方向距離における変化（例えば、上部プレート１２２またはフランジ、カバーまたは側壁１１２の出口端部１４２と接続する他の構造体との境界面での半径方向距離における変化）を含むことを意図するものではない。
【0036】
いくつかの実施形態では、側壁１１２の内面１１４には、マッフル１１０中の不安定領域を生じるマッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける段階的な変化が実質的になくてよい。図６を参照すると、側壁１１２の内面１１４が下向きの方向（すなわち、図６の座標軸の－Ｚ方向の少なくとも１つの方向ベクトルを有する方向）に続く前に概して半径方向で外側に延びる点Ｂで、内面１１４が段階的な変化を含みうる側壁１１２の一部が示される。点Ｂでの段階的な変化で、側壁１１２の内面１１４と中心軸Ａ（図５）の間の半径方向距離は、距離Ｃだけ増大または減少してよく、この距離Ｃは、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ、ここで１インチは２．５４ｃｍに等しいものとする）未満の絶対値を有してよい。側壁１１２の内面１１４と中心軸Ａとの間の半径方向距離Ｒにおいて、０．２５インチ（約０．６３５ｃｍ）より大きな段階的な変化が存在する場合、半径方向距離Ｒにおけるこの急激な変化は、マッフル１１０内でのガス流における不安定領域および／または渦を生成するのに十分であり、これは、マッフル１１０内でガスの温度および動きにおける増大する不安定性を生じることがある。
【0037】
点Ｂでの段階的な変化は、図６において、マッフル１１０の上側部分１５０と下側部分１６０との間の移行部で示されている。しかしながら、段階的な変化の位置は、マッフル１１０の上側部分１５０と下側部分１６０との間の移行部に限定されるものではなく、側壁１１２の内面１１４の任意の点であってよいことが理解される。いくつかの実施形態では、側壁１１２の内面１１４には、マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離において、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）より大きな段階的な変化が実質的になくてよい。例えば、いくつかの実施形態では、側壁１１２の内面１１４には、マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおいて、０．２０インチ（約０．５０ｃｍ）より大きな、０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）より大きな、またはさらに０．１０インチ（約０．２５ｃｍ）より大きな絶対値を有する段階的な変化がなくてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２の内面１１４とマッフル１１０の中心軸Ａとの間の半径方向距離Ｒにおける段階的な変化は、入口端部１４０と出口端部１４２との間の側壁１１２の内面１１４について、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）以下の絶対値を有していてよい。
【0038】
側壁１１２の内面１１４は、さらに、軸方向位置（すなわち、図５の座標軸の＋／－Ｚ方向の位置）の関数としての、マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒのプロットにより特徴付けられてよい。軸方向位置の関数としての半径方向距離Ｒのプロットの勾配の絶対値は、マッフル１１０の軸方向位置における増分変化毎の半径方向距離Ｒにおける変化率を示す。いくつかの実施形態では、軸方向位置の関数としての、マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒのプロットの勾配は、入口端部１４０と出口端部１４２との間のマッフル１１０の軸方向長さに沿って２．０以下の絶対値を有してよく、軸方向位置の関数としての半径方向距離Ｒのプロットの勾配は、少なくとも０．２５インチ（約０．６３５ｃｍ）の軸方向位置における変化に関する平均勾配として決定されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、軸方向位置の関数としての、マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離のプロットの勾配は、１．７５以下、１．５以下、１．０以下、０．７５以下、またはさらに０．５以下の絶対値を有していてよく、軸方向位置の関数としての半径方向距離のプロットの勾配は、少なくとも０．２５インチ（約０．６３５ｃｍ）の軸方向位置における変化に関する平均として決定される。いくつかの実施形態では、軸方向位置の関数としての半径方向距離のプロットの勾配は、側壁１１２の内面１１４上のあらゆる点で２以下の絶対値を有していてよい。
【0039】
側壁１１２の内面１１４は、マッフル１１０の軸方向長さのセンチメートル毎の、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける変化により特徴付けられてもよい。マッフル１１０の軸方向長さのセンチメートル毎の、中心軸Ａから内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける変化は、マッフル１１０内に不安定領域を生成するのに十分な半径方向距離Ｒにおける変化よりも小さい絶対値を有してよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０の軸方向長さのセンチメートル毎の、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける変化は、マッフル１１０の入口端部１４０と出口端部１４２との間の側壁１１２の内面１１４上の全ての点で０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する。例えば、いくつかの実施形態では、マッフル１１０の軸方向長さのセンチメートル毎の、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける変化は、側壁１１２の内面１１４上の全ての点で、０．６０ｃｍ未満、０．５０ｃｍ未満、またはさらに０．４０ｃｍ未満の絶対値を有する。
【0040】
先に論じたように、マッフル１１０内の不安定領域を引き起こすのに十分な、中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離における急激な変化を低減または除去することにより、半径方向距離における急激な変化を含む従来型のマッフル（例えば、図１のマッフル４０）と比較して、マッフル１１０内のガスの温度およびフローパターンにおける不安定性を低減することができる。図３Ａを参照すると、側壁の内法寸法における段階的な変化を有する従来型のマッフル４０中のガス流速度のフローモデルが示されている。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、明るい陰影は大きなガス流速度に対応し、暗い陰影は小さなガス流速度に対応する。図３Ａに示されているように、従来型のマッフル４０内の、側壁の内法寸法における急激な変化により引き起こされる不安定領域７０内では、従来型のマッフル４０内のガスの動きは不安定になる。これは、従来型のマッフル４０の上側部分から下側部分への移行部付近での暗い領域により示されている。不安定領域７０が従来型のマッフル４０内で形成される場合、ガスのフローパターンおよび温度における不安定性がマッフル４０内で強まり、これにより、ガラス管１２の温度におけるより大きな変動がもたらされ、ガラス管１２の外径または他の寸法における変動の制御の低下がもたらされる。
【0041】
ここで図３Ｂを参照すると、本開示によるマッフル１１０中の空気流速度のフローモデルが示されている。図３Ｂでモデル化されたマッフル１１０は、円筒状の上側部分と円錐台の下側部分とを含み、この上側部分と下側部分との間の移行部で、側壁の内面１１４から中心軸Ａまでの半径方向距離における段階的な変化または急峻な変化を含まない。図３Ｂが示すように、側壁１１２の内法寸法における段階的な変化が除去されると、不安定領域も低減および／または除去することができ、これにより、マッフル１１０内でのガスの速度およびフローパターンにおける不安定性が低減される。マッフル１１０内でのガスのフローパターンにおける不安定性の低減は、マッフル１１０内のガス温度における不安定性を低減することができ、この不安定性の低減が、マッフル中のガラス温度のばらつきを低減することができ、それによりガラス管１２の寸法におけるばらつきを低減する。
【0042】
ここで図１２を参照すると、マッフル内の軸方向位置（例えば、図１および図４の座標軸の＋／－Ｚ方向でのマッフル１１０に沿った位置）の関数としてのガラス管１２の温度におけるばらつきの数学的モデリングは、本開示のマッフル１１０（例えば、図４のマッフル１１０）が、２つの円筒状の部分を有する従来型のマッフル（例えば、図１のマッフル４０）と比較して、ガラス管１２の温度のばらつきの低減を提供することができることを示す。従来型のマッフル（例えば、図１のマッフル４０）および本開示によるマッフル（すなわち、図４のマッフル１１０）についての軸方向位置の関数としてのガラス管１２の温度変動の数学的モデリングが、図１２に示されている。図１２におけるＺ位置は、マッフル１１０の入口端部から測定される。データ列１２０１は、従来型のマッフル４０についての温度変動モデリングデータであり、データ列１２０２は、本開示のマッフル１１０についての温度変動モデリングデータである。図１２により示されているように、本開示のマッフル１１０（１２０２）におけるガラス管の温度のばらつきは、従来型のマッフル４０（１２０１）についての温度のばらつきよりも実質的に小さい。したがって、本開示のマッフル１１０は、マッフル１１０内の不安定領域７０の除去によりガラス管１２の温度のばらつきを低減することができる。
【0043】
再び図５を参照すると、マッフル１１０の側壁１１２は、マッフル１１０内で複数の区域を形成する異なる形状を有する複数の軸方向区分を含んでよい。例えば、先に説明したように、側壁の複数の軸方向区分は、上側区分１５２と、１つまたは複数の下側区分１６２とを有していてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２は、２、３、４、または４より多い軸方向区分（例えば、上側区分１５２と、１、２、３、または３より多い下側区分１６２）を含んでいてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２は、単一の軸方向区分を含んでいてよく、この単一の軸方向区分内では、側壁の内法寸法が、側壁１１２の入口端部１４０から出口端部１４２に向かって連続的に増大する。
【0044】
図７Ａ～図７Ｇを参照すると、複数の軸方向区分１７０の各々は、異なる形状、例えば円筒形、円錐台、ベル型、または他の形状を有していてよい。図７Ａ～図７Ｇにおける寸法、比率、および勾配は、説明の目的のために誇張されている。特に、図７Ａ～図７Ｇにおける側壁１１２の勾配は、区分間の勾配における差を示すために誇張されているが、側壁１１２の勾配についての任意の定量値を示すことを意図するものではない。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの軸方向区分１７０は、側壁１１２の内法寸法が、軸方向区分１７０の全体にわたる軸方向位置の増大と共に増大する形状を有していてよい。例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１つの軸方向区分１７０は、側壁１１２が直線状でかつ角度が付けられている円錐台状である形状を有していてよい（図７Ａ）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの軸方向区分は、側壁１１２が、軸方向区分１７０の軸方向長さの全体にわたり湾曲しているベル型であってもよい（図７Ｄ）。湾曲した側壁１１２を有する軸方向区分１７０について、側壁１１２の内面１１４は、凹面や凸面であってよく、または凹面と凸面との間で移行してもよい。
【0045】
軸方向区分１７０の各々は、マッフル１１０の中心軸Ａに関して対称または非対称であってよい。例えば、いくつかの実施形態では、軸方向区分１７０の少なくとも１つは、非対称であってよく、側壁１１２の内面１１４と中心軸Ａとの間の半径方向距離が、マッフル１１０を通過するガラス管１２の懸垂経路に適合させるために片側でより大きくなっていてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２の非対称の軸方向区分により、マッフル１１０が、軸方向区分１７０内の各軸方向位置で、側壁１１２の内面１１４とガラス管１２との間でより一貫した距離を提供することが可能となり、このことにより、対称の側壁と比較して、マッフル１１０中のガラス管１２からのより一貫した熱伝達が提供可能となる。
【0046】
図７Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ａは、側壁１１２の上側区分１５２が円筒状の形状であってよい上側部分１５０と、側壁１１２の下側区分１６２が円錐台状の形状であってよい下側部分１６０とを含んでよい。図７Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ｂは、両方が円錐台の形状であるが、側壁１１２の内面１１４の異なる勾配を有する側壁１１２の上側区分１５２と下側区分１６２とを含んでよい。図７Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ｃは、上側区分１５２と、第１の下側区分１６４と、第２の下側区分１６６とを含む側壁１１２を有していてよい。図７Ｃの実施形態では、上側区分１５２と、第１の下側区分１６４と、第２の下側部分１６６とは、各軸方向区分１７０内の側壁１１２がそれぞれ異なる勾配を有する円錐台状の形状であってよい。図７Ｄを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ｄは、円筒状である上側区分１５２と、この上側区分１５２から外向きに湾曲する下側区分１６２とを含む側壁１１２を有していてよい。図７Ｅを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ｅは、単一の軸方向区分１７０を含んでよく、側壁１１２は、入口端部１４０から出口端部１４２まで外向きに連続的に湾曲していてよい。図７Ｆを参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０Ｆの側壁１１２は、円錐台状の形状を有する上側区分１５２と、湾曲する形状を有する下側区分１６２とを含んでいてよい。あるいは、いくつかの実施形態では、上側区分１５２が湾曲していてよく、下側区分１６２が円錐台状であってよい。図７Ｇを参照すると、いくつかの実施形態では、側壁１１２の下側区分１６２は、対称の側壁と比較して、側壁１１２の下側区分１６２においてガラス管１２の懸垂部から側壁１１２までより一貫した距離を提供するために、マッフル１１０の中心軸Ａに対して非対称であってよい。
【0047】
再び図５を参照すると、いくつかの実施形態では、側壁１１２の上側区分１５２は、入口端部１４０付近のマッフル１１０の上側部分１５０を規定してよく、側壁１１２の下側区分１６２は、側壁１１２の上側区分１５２から出口端部１４２にまで延びていてよい。下側区分１６２は、出口端部１４２付近のマッフル１１０の下側部分１６０を規定していてよい。側壁１１２の下側区分１６２の内法寸法は、側壁１１２の上側区分１５２から出口端部１４２に向かって増大していてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２の下側区分１６２は、円錐台状であるかまたは湾曲していてよい。いくつかの実施形態では、側壁１１２の上側区分１５２は、円筒形であってよい。
【0048】
さらに図５を参照すると、先に論じたように、マッフル１１０は、側壁１１２の少なくとも一部の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に配置された通路１３０を含んでいてよい。いくつかの実施形態では、通路１３０は、側壁１１２の外面１１６により少なくとも部分的に規定されていてよい。通路１３０は、側壁１１２の少なくとも一部の冷却を提供するように動作可能であってよい。例えば、通路１３０は、側壁１１２の内面１１４の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁１１２と熱的に接続していてよい。
【0049】
いくつかの実施形態では、通路１３０は、一方の側の側壁１１２の外面１１６と、他方の側の絶縁層１２６との間で規定される環状空間であってよい。図８を参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、マッフル１１０の側壁１１２から離間してかつその側壁から半径方向に外側に位置決めされた通路側壁１３２を含んでいてよく、通路１３０は、側壁１１２の外面１１６と通路側壁１３２の内面との間で規定されていてよい。いくつかの実施形態では、通路側壁１３２は、マッフル１１０の側壁１１２と、側壁１１２を取り囲む絶縁層１２６との間に配置されていてよい。いくつかの実施形態では、通路側壁１３２は、側壁１１２と、その側壁１１２の周りに配置された加熱素子１２４との間に位置決めされていてよい。
【0050】
再び図５を参照すると、マッフル１１０は、通路入口１３４と通路出口１３６とを含んでいてよく、この両方が通路１３０と流体接続されていてよい。通路入口１３４は、熱伝達流体の供給源、例えば熱交換器、水／蒸気供給源、空気、または熱伝達流体の他の供給源と流体接続されていてよい。熱伝達流体は、液状またはガス状の熱伝達流体を含んでいてよい。通路入口１３４は、熱伝達流体を通路１３０に導入するように動作可能であってよい。通路出口１３６は、通路１３０から熱伝達流体を除去するように動作可能であってよい。通路１３０は、熱交換器（図示されていない）に流体接続されていてよく、熱伝達流体は、熱交換器を通して循環され、通路入口１３４に連続的に再導入されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、通路出口１３６は、熱交換器（図示されていない）の入口と流体接続されていてよく、通路入口１３４は、熱交換器の出口と接続されていてよいため、熱交換器により熱伝達流体から熱を除去することができ、かつ熱伝達流体は、通路１３０に連続的に再導入することができる。別の実施形態では、空気または水が熱交換器を通して循環することなく、空気または水が通路１３０に通されてよい。
【0051】
通路入口１３４は、通路１３０の一方の軸方向端部付近で通路１３０と流体接続していてよく、通路出口１３６は、通路１３０の他方の軸方向端部付近で通路１３０と流体接続していてよい。いくつかの実施形態では、通路入口１３４と通路出口１３６とは、マッフル１１０を通るガラス管１２の流れと並流の、通路１３０を通流する熱伝達流体の流れを生成するように位置決めされていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、通路入口１３４は、通路出口１３６に対して、マッフル１１０の入口端部１４０のより近くに位置決めされていてよい。あるいは、別の実施形態では、通路入口１３４と通路出口１３６とは、マッフル１１０を通るガラス管１２の流れに対して向流の、通路１３０中の熱伝達流体の流れを誘導するように位置決めされていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、通路入口１３４は、マッフル１１０の出口端部１４２付近に位置決めされていてよく、通路出口１３６は、マッフル１１０の入口端部１４０のより近くの通路１３０の軸方向端部に位置決めされていてよい。
【0052】
図５は、通路１３０が、マッフル１１０の下側部分１６０内に位置決めされていて、通路入口１３４と通路出口１３６とは、マッフル１１０を通るガラス管１２の流れに並流の熱伝達流体の流れを確立するように位置決めされている実施形態を示す。ここで図８を参照すると、マッフル１１０の動作の間に、熱伝達流体は、通路入口１３４に連続的に導入されてよい。熱伝達流体は、通路入口１３４を通って通路１３０に向かい、次いで、図８で矢印により示されているように通路１３０を通流することができる。次いで、熱伝達流体は、通路１３０から通路出口１３６に入るように通流してよく（図５）、これにより、熱伝達流体は、通路１３０から出る。図８を参照すると、通路１３０を通流する間、熱伝達流体は、側壁１１２の外面１１６と熱的に接続することができる。
【0053】
通路入口１３４に導入される熱伝達流体は、側壁１１２の温度よりも低い温度を有していてよい。熱伝達流体は、以下に限定されるものではないが、水、グリコール、例えばプロピレングリコール、または他の熱伝達流体のような高い熱容量を有する熱伝達流体であってよい。別の実施形態では、熱伝達流体は、空気または別のガスであってよい。熱伝達流体が通路１３０を通過する際に、熱は、側壁１１２の外面１１６から熱伝達流体内へ伝達されてよい。側壁１１２から熱伝達流体へのこの熱伝達は、側壁１１２の内面１１４の温度を低下させることができる。側壁１１２の内面１１４の低下する温度は、ガラス管１２とマッフル１１０内の側壁１１２の内面１１４との間に大きな温度勾配を生成しうる。マッフル１１０内の温度勾配の増大は、マッフル１１０内のガラス管１２からの熱伝達速度における更なる増大を引き起こすことができ、これにより、マッフル１１０は、ガラス管１２の温度を、比較的大きなガラス流量で、着地温度ＬＴまで低減させることを可能にする。
【0054】
図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、マッフル１１０の下側部分１６０での受動冷却ありおよびなしのマッフル１１０内の温度の数学的モデリングは、受動冷却が、マッフル内の温度にかなりの影響を及ぼすことができることを示す。図１３Ａおよび図１３Ｂでは、明るい陰影は高い温度に対応し、暗い陰影は低い温度を示す。図１３Ａでは、冷却が存在しないマッフル１１０内の温度モデリングの結果が示されている。図１３Ａに示すように、冷却なしでは、マッフル１１０内の空洞全体が、ガラス管１２の温度と、側壁１１２の内面１１４の温度との間に小さな温度勾配を有するだけのより高い温度となりうる。
【0055】
図１３Ｂを参照すると、マッフル１１０の下側部分１６０中で受動冷却ありで動作されるマッフル１１０中の温度の数学的モデリングが示されている。図１３Ｂのモデリングについて、受動冷却は、周囲温度の空気をマッフル１１０の下側部分１６０中の通路１３０に通過させることにより提供された。図１３Ｂが示すように、図１３Ａのマッフル１１０内の陰影と比較して、側壁１１２に沿った、およびマッフル１１０内の暗い陰影により示されるように、通路１３０に空気を通過させることにより提供された冷却は、マッフル１１０内の温度プロファイルにおいてかなりの低減を提供する。さらに、図１３Ｂは、図１３Ａで示された冷却なしのマッフル１１０の動作と比較して、受動冷却ありで動作するマッフル１１０について、ガラス管１２と側壁１１２の内面１１４との間のより大きな温度勾配を示す。
【0056】
図１４は、図１３Ａおよび図１３Ｂでモデル化されたシステムについて、軸方向位置（例えば、マッフル１１０の入口端部１４０からの、図１３Ａおよび図１３Ｂでの座標軸のＺ位置または－Ｚ方向の距離）の関数としての、マッフル１１０の内面１１４の温度に関する数学的モデリングデータを提供する。図１４では、ｘ軸上のゼロは、マッフル１１０の入口端部１４０（図４）に対応し、マッフル１１０の上側部分１５０と下側部分１６０との間の移行は、約０．３メートルで生じる。データ列１５０１は、図１３Ａでモデル化されたマッフル１１０のような、冷却なしのマッフル１１０の動作でのマッフル１１０の内面１１４の温度プロファイルに対応する。データ列１５０２は、マッフル１１０の下側部分１６０中に受動冷却ありの動作でのマッフル１１０の内面１１４の温度プロファイルに対応する。図５により示されるように、マッフル１１０の下側部分１６０中での側壁１１２の冷却は、側壁１１２の内面１１４の温度を５００℃以上低下させて、３００℃未満の温度にすることができる。これは、ガラス管１２と側壁１１２の内面１１４との間でマッフル１１０中でのより大きな温度勾配を生成し、このより大きな温度勾配は、マッフル１１０を通過するガラス管１２からの熱伝達速度を大きく増大させることができる。
【0057】
側壁１１２の内面１１４とガラス管１２との間の温度勾配の増加により、本明細書に開示されるマッフル１１０は、ガラス管１２の受動冷却を提供することができ、この受動冷却は、間接的であり、空気のような熱伝達流体をマッフル１１０の空洞内へ直接導入することによる能動冷却の場合のように熱伝達流体がガラス管１２の表面と接触することがないことを意味する。したがって、本明細書に開示されるマッフル１１０は、ガラス管１２の外面に衝突したりまたはその外面に物理的に接触したりすることなく、ガラス管１２の受動冷却を提供する。マッフル１１０内の温度勾配、したがってガラス管１２からの熱伝達速度は、通路１３０に導入される熱伝達流体の流量、温度、または熱容量の変更により、増大または低減することができる。熱容量は、特定の熱伝達流体の選択により変更することができる。
【0058】
いくつかの実施形態では、通路１３０は、単一の通路入口１３４と単一の通路出口１３６とを含んでいてよい。別の実施形態では、通路１３０は、複数の通路入口１３４、例えば２、３、４、５、６、または６より多い通路入口１３４を有していてよい。複数の通路入口１３４は、通路１３０の周りに放射状に分配されていてよい。いくつかの実施形態では、通路１３０は、複数の通路出口１３６、例えば２、３、４、５、６、または６より多い通路出口１３６を含んでいてよい。複数の通路出口１３６は、通路１３０の周りに放射状に分配されていてよい。
【0059】
図９を参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、互いに流体的に隔絶された複数の通路１３０を含んでいてよい。複数の通路１３０は、互いに分離され、マッフル１１０の異なる位置に位置決めされていてよい。いくつかの実施形態では、複数の通路１３０は、環状通路であってよく、マッフル１１０に沿って軸方向（すなわち、図１０の座標軸の＋／－Ｚ方向）に分配されていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、上側通路１８０と下側通路１９０とを含んでいてよい。上側通路１８０は、側壁１１２の上側区分１５２の外面と、絶縁層１２６との間に位置決めされていてよいので、上側通路１８０は、マッフル１１０の上側部分１５０に冷却を提供することができる。下側通路１９０は、側壁１１２の下側区分１６２の外面と、絶縁層１２６との間に位置決めされていてよいので、下側通路１９０は、マッフル１１０の下側区分１６０に冷却を提供することができる。上側通路１８０と下側通路１９０とは、下側通路１９０に対してマッフル１１０の入口端部１４０付近に位置決めされる上側通路１８０によって、互いに流体的に隔絶されていてよい。上側通路１８０と下側通路１９０とはそれぞれ、少なくとも１つの通路入口１３４と少なくとも１つの通路出口１３６とを含んでよい。上側通路１８０と下側通路１９０とは、マッフル１１０の上側部分１５０と下側部分１６０とのそれぞれの熱伝達速度を微調整するために独立して動作可能である。
【0060】
マッフル１１０は、複数の上側通路１８０および／または複数の下側通路１９０を含んでいてよい。例えば、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、１つの上側通路１８０と複数の下側通路１９０、複数の上側通路１８０と単一の下側通路１９０、または複数の上側通路１８０と複数の下側通路１９０とを含んでいてよい。複数の上側通路１８０および／または複数の下側通路１９０の各々は、互いに流体的に隔絶されていてよく、それぞれ少なくとも１つの通路入口１３４と少なくとも１つの通路出口１３６とを含んでいてよい。複数の上側通路１８０および／または複数の下側通路１９０は、単一の上側通路１８０と単一の下側通路１９０とを有するマッフル１１０と比較して、マッフル１１０内の温度プロファイルの微調整を可能にしうる。
【0061】
図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、第１の上側通路１８２と、第２の上側通路１８４とを含んでいてよい。第１の上側通路１８２は、マッフル１１０の入口端部１４０付近に位置決めされていてよく、第２の上側通路１８４は、第１の上側通路１８２の垂直方向下方に（すなわち、図１０の座標軸の－Ｚ方向に）位置決めされていてよい。マッフル１１０は、第１の下側通路１９２と第２の下側通路１９４とを含んでいてもよい。第２の下側通路１９４は、マッフル１１０の出口端部１４２付近に位置決めされていてよく、第１の下側通路１９２は、第２の下側通路１９４の垂直方向上方に（すなわち、図１０の座標軸の＋Ｚ方向に）位置決めされていてよい。
【0062】
いくつかの実施形態では、マッフルは、互いに流体的に隔絶されて、側壁１１２の外面１１６の周りに角度的に分配された複数の角度通路区画を含む１つ以上の通路１３０を含んでいてよい。通路１３０は、２または２より多くの角度通路区画、例えば２、３、４、５、６、７、８、または８より多くの角度通路区画を含んでいてよい。例えば、図１１を参照すると、複数の角度通路区画１３０Ａ～１３０Ｄを有するマッフル１１０の断面図が示されている。図１１では、マッフル１１０の断面は、マッフル１１０を通過する横断面（すなわち、図９で基準線１１－１１により示されている図１１の座標軸のＸ－Ｙ平面に対して平行な面）に対して得られている。いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、第１の角度通路区画１３０Ａと、第２の角度通路区画１３０Ｂと、第３の角度通路区画１３０Ｃと、第４の角度通路区画１３０Ｄとを含んでいてよい。複数の角度通路区画１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、および１３０Ｄは、マッフル１１０内の角度位置に対して温度プロファイルの微調整を可能にしうる。図１１中には４つの角度通路区画が示されているが、マッフル１１０は、４つより少ないまたは４つより多い角度通路区画を有していてよいことが理解される。いくつかの実施形態では、通路１３０は、複数の軸方向通路区画と、複数の角度通路区画に分割されていてよい。複数の通路１３０を有する実施形態では、通路１３０の各々は、１つまたは複数の通路入口１３４、例えば１、２、３、４、５、６、または６より多い通路入口１３４を有していてよい。これらの通路１３０の各々は、１つまたは複数の通路出口１３６、例えば１、２、３、４、５、６、または６より多い通路出口１３６を含んでいてもよい。
【0063】
マッフル１１０内の多様な軸方向位置および／または半径方向位置に配置された複数の通路１３０の存在は、マッフル１１０内に複数の熱伝達区域を形成してよい。例えば、再び図９を参照すると、上側通路１８０と下側通路１９０とは、マッフル１１０を、熱伝達が上側通路１８０により制御されてよい上側熱伝達区域１８６（例えば、マッフル１１０の上側部分１５０中の空洞に対応する）と、熱伝達が下側通路１９０により制御されてよい下側熱伝達区域１９６（例えば、マッフル１１０の下側部分１６０中の空洞に対応する）とに分離してよい。上側通路１８０と下側通路１９０とは、それぞれ上側熱伝達区域１８６と下側熱伝達区域１９６とにおける熱伝達速度を独立して制御するために、熱伝達流体の流量、圧力、温度または他の動作パラメータに関して独立して動作可能である。通路１３０が複数の通路（例えば、図９、図１０、および図１１）を有する実施形態では、複数の通路の各々は、マッフル１１０内の複数の熱伝達区域中の熱伝達速度を制御するために、独立して動作されてよい。
【0064】
再び図４を参照すると、絶縁層１２６は、以下のものに限定されるものではないが、セラミック耐火材料または他の耐火材料のような耐火材料を含んでいてよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０はさらに、側壁１１２と絶縁層１２６との間に配置される加熱素子１２４を含んでいてよい。加熱素子１２４は、側壁１１２の少なくとも一部と熱的に接続していてよい。加熱素子１２４は、以下のものに限定されるものではないが、抵抗加熱器、例えばマッフル１１０の周囲に巻かれた抵抗加熱ワイヤ、火炎加熱素子、例えばガスバーナー、または他の加熱装置であってよい。いくつかの実施形態では、加熱素子１２４は、通路１３０と、マッフル１１０を取り囲む絶縁層１２６との間に配置された少なくとも１つの抵抗加熱ワイヤを含んでいてよい。いくつかの実施形態では、加熱素子１２４は、複数の加熱素子を含んでいてよい。加熱素子１２４は、マッフル１１０の多様な部分中の熱伝達を制御するために、通路１３０と連動して動作可能である。例えば、加熱素子１２４は、比較的少ないガラス流量での動作の場合、例えば極めて小さな直径のガラス管を製造する場合または低下した引出速度の期間中、例えばプロセスが中断（例えば、始動、停止、管のサイズ変更、仕様外イベント、または他のプロセス中断）している間、マッフル１１０がガラス管１２の着地温度ＴＬを制御することを可能にしうる。
【0065】
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、ガラス管１２を製造するためのシステム１００は、ボウル２０と、このボウル２０に接続されたマッフル１１０と、このマッフル１１０の下方に配置された管走路６０とを含んでいてよい。先に説明したように、いくつかの実施形態では、ボウル２０は、少なくとも１つの円筒状容器２２を含んでいてよく、この円筒状容器は、円筒状容器２２の底部２４から延びるオリフィスリング２８を有する。オリフィスリング２８は、円筒状容器２２の底部２４にオリフィス２６を規定していてよい。ボウル２０は、円筒状容器２２内に配置され、オリフィス２６を通過して延びるブロー管３０を含んでいてもよい。ブロー管３０は、オリフィスリング２８付近にガス流を供給するように動作可能であってよい。マッフル１１０は、ボウル２０と接続された入口端部１４０と、この入口端部１４０の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部１４２とを含んでいてよい。マッフル１１０はさらに、入口端部１４０から出口端部１４２にまで延びる側壁１１２を含んでいてよい。マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒは、入口端部１４０から出口端部１４２に向かって増大してよい。側壁１１２の内面１１４は、マッフル１１０内に不安定領域を生成する、中心軸Ａから内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける急激な変化が実質的になくてよい。マッフル１１０はさらに、側壁１１２の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に配置された通路１３０を含んでいてよい。通路１３０は、側壁１１２に冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、側壁１１２と熱的に接続していてよい。マッフル１１０は、例えば、マッフル１１０を通過するガラス管１２からの熱伝達速度の制御により、ボウル２０から引き出される溶融ガラス管１２の温度を制御するように動作可能であってよい。システム１００のマッフル１１０は、本明細書で説明されたマッフル１１０の他の特徴のいずれかを有していてよい。管走路６０は、ディアボロ６２と熱伝達チャンバ６４とを含んでいてよい。
【0066】
図４を参照すると、いくつかの実施形態では、ガラス管の形成プロセスは、ボウル２０からガラス管１２を引き出すステップと、ガラス管１２をマッフル１１０に通すステップとを含んでいてよい。マッフル１１０は、マッフル１１０に関連して本明細書に説明された特徴のいずれかを有していてよい。例えば、いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、ボウル２０と接続された入口端部１４０と、この入口端部１４０の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部１４２とを含んでいてよい。マッフル１１０はさらに、入口端部１４０から出口端部１４２にまで延びる側壁１１２を含んでいてよい。マッフル１１０の中心軸Ａから側壁１１２の内面１１４までの半径方向距離Ｒは、入口端部１４０から出口端部１４２に向かって増大してよい。側壁１１２の内面１１４には、マッフル１１０内に不安定領域を生成する、中心軸Ａから内面１１４までの半径方向距離Ｒにおける急激な変化が実質的になくてよい。マッフル１１０はさらに、側壁１１２の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に配置された通路１３０を含んでいてよい。ガラス管の形成プロセスはさらに、マッフル１１０を通過するガラス管１２を冷却するステップを含んでいてよい。ガラス管１２を冷却するステップは、側壁１１２の一部の外面１１６と、側壁１１２の周りに配置された絶縁層１２６との間に配置された通路１３０に熱伝達流体を通流させるステップを含んでいてよい。通路１３０は、側壁１１２と熱的に接続していてよい。
【0067】
いくつかの実施形態では、このプロセスはさらに、ガラス管１２を、ガラス管１２の制御された冷却を行いうる管走路６０に通すステップを含んでよい。いくつかの実施形態では、マッフル１１０は、ガラス管１２からの熱伝達の速度を制御できるので、ガラス管１２の温度は、ガラス管１２が管走路６０のディアボロ６２に着地する箇所６８で着地温度ＴＬに到達する。いくつかの実施形態では、ガラス管１２を冷却するステップは、側壁１１２の外面１１６と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子１２４を制御することにより、マッフル１１０を通過するガラス管１２の温度を制御するステップを含んでよい。
【0068】
本明細書に説明されたプロセスによるシステム１００により製造されたガラス管１２は、ガラス物品、例えば、ボトル、ガラス容器などに成形されうる。本明細書に開示されたシステム１００およびプロセスによって製造されたガラス管１２は、ガラス管１２およびそのガラス管から作製された物品の物理的および化学的耐久性を高めるために、熱的または化学的強化法により強化されてよい。本明細書に開示されたシステム１００およびプロセスを用いて作製されたガラス管１２は、医薬組成物、例えば液体、粉末などを包含する医薬パッケージの形成における用途に特に申し分なく適しうる。例えば、ガラス管１２は、医薬組成物または他の化合物を貯蔵するためのバイアル、アンプル、カートリッジ、シリンジ本体および／または他のガラス容器を形成するために使用されうる。
【実施例】
【0069】
以下の実施例は、製造されたガラス管の寸法における変動に対する、マッフル中の空気の温度における標準偏差の影響を示す。以下の予想的実施例は、フルスケールのガラス管製造工場での実験的測定に基づく。
【0070】
図１５を参照すると、ガラス管１２の寸法に対する、ガラス管１２の温度における標準偏差の影響を、図１５に概略的に示されたベローシステム３００を用いて研究した。ベローシステム３００は、ボウル２０と、ブロー管３０と、従来型のマッフル４０と、ベースカバー３１０と、管走路６０とを含んでいた。場合により、このベローシステム３００は、高温シュラウド３２０も含んでいた。ボウル２０は、円筒状容器２２とオリフィスリング２８とを含んでいた。ガラス管１２の温度における標準偏差の影響は、オリフィスリング２８付近の第１の部分４２と、第１の部分４２に接続された第２の部分５０とを含み、第１の部分４２と第２の部分５０とは両方とも円筒状の形状である従来型のマッフル４０に基づきモデル化された。
【0071】
ベースカバー３１０は、出口５４付近のマッフル４０の第２の部分５０に接続し、ガラス管１２をさらに囲むように第２の部分５０から下向きに（すなわち、図１５の座標軸の－Ｚ方向に）延びる剛性のカバーであった。このベースカバー３１０は、マッフル４０に接続する大きい端部と、下方に（すなわち、図１５の座標軸の－Ｚ方向に）向けられた小さい端部とを有する切頭四角錐の形状を有していた。ベースカバー３１０は、管走路６０の方向に（すなわち、図１５中の座標軸の－Ｘ方向に）面するフロントパネル３１２と、フロントパネル３１２の反対側および管走路６０とは反対側に（すなわち、図１５中の座標軸の＋Ｘ方向に）面するバックパネル３１４とを含んでいた。いくつかの実施例では、ベローシステム３００は、場合により、ボウル２０と管走路６０との間でガラス管１２を完全に取り囲むために、ベースカバー３１０から管走路６４にまで延びる高温シュラウド３２０を含んでいた。高温シュラウド３２０は、マッフル４０中のガラス管１２の温度までの温度および／またはその温度を超える温度に耐えることが可能な高温布、例えば高温絹布であってよい。以下の実施例におけるモデリングは、１０．９５ｍｍの外径を有するガラス管１２の製造に基づく。
【0072】
実施例１
実施例１では、マッフル中の空気の温度における標準偏差の関数としてのガラス管の寸法における変動を、ベースカバー３１０を有するが、高温シュラウド３２０を有していない図１５のベローシステム３００に基づいてモデル化した。空気の温度および速度は、ガラス管１２の約１～２インチ（約２．５４ｃｍ～約５．０８ｃｍ）上方でかつベースカバー３１０のフロントパネル３１２から約８インチ（約３０．４８ｃｍ）内側にある点３２０で測定した。実施例１の場合では、空気の平均速度は１．７４５ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３７２．９５℃であった。
実施例１では、マッフル中の空気の温度における標準偏差の関数としてのガラス管の寸法における変動を、ベースカバー３１０を有するが、高温シュラウド３２０を有していない図１５のベローシステム３００に基づいてモデル化した。空気の温度および速度は、ガラス管１２の約１～２インチ（約２．５４ｃｍ～約５．０８ｃｍ）上方でかつベースカバー３１０のフロントパネル３１２から約８インチ（約３０．４８ｃｍ）内側にある点３２０で測定した。実施例１の場合では、空気の平均速度は１．７４５ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３７２．９５℃であった。
【0073】
実施例２
実施例２では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０と管走路６０との間のガラス管を完全に取り囲み、周囲条件からのマッフル内の空気の隔絶を増大させるために、高温シュラウド３２０を含むことにより、低下した。実施例２でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。高温シュラウド３１０は、マッフル内の空気の温度および速度に対する、周囲空気の影響を低減するために、ガラス管を完全に取り囲んだ。マッフル中の空気の平均速度は１．７１５ｍ／ｓであり、マッフル中の空気の平均温度は４４０．３１℃であった。実施例１に対して実施例２での空気の温度における上昇は、マッフル４０と管走路６０との間の空気およびガラス管を完全に取り囲むためであると予想される。
実施例２では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０と管走路６０との間のガラス管を完全に取り囲み、周囲条件からのマッフル内の空気の隔絶を増大させるために、高温シュラウド３２０を含むことにより、低下した。実施例２でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。高温シュラウド３１０は、マッフル内の空気の温度および速度に対する、周囲空気の影響を低減するために、ガラス管を完全に取り囲んだ。マッフル中の空気の平均速度は１．７１５ｍ／ｓであり、マッフル中の空気の平均温度は４４０．３１℃であった。実施例１に対して実施例２での空気の温度における上昇は、マッフル４０と管走路６０との間の空気およびガラス管を完全に取り囲むためであると予想される。
【0074】
実施例３
実施例３では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のバックパネル３１４内の開口部を通してガラス管に周囲空気を導入することにより、実施例２に対して増大した。実施例３でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例３では、ベースカバー３１０により形成される内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するため、１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）の幅を有するギャップが、ベースカバー３１０のバックパネル３１４中に配置された。実施例３について、マッフル中の空気の平均速度は１．６４７ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３８８．１８℃であった。実施例２に対する実施例３でのマッフル内の空気の温度の低下は、ベースカバー３１０の空洞への周囲空気の再導入するためであると考えられる。
実施例３では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のバックパネル３１４内の開口部を通してガラス管に周囲空気を導入することにより、実施例２に対して増大した。実施例３でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例３では、ベースカバー３１０により形成される内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するため、１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）の幅を有するギャップが、ベースカバー３１０のバックパネル３１４中に配置された。実施例３について、マッフル中の空気の平均速度は１．６４７ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３８８．１８℃であった。実施例２に対する実施例３でのマッフル内の空気の温度の低下は、ベースカバー３１０の空洞への周囲空気の再導入するためであると考えられる。
【0075】
実施例４
実施例４では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２中の開口部とバックパネル３１４中の開口部とを通してベースカバー３１０に周囲空気を導入することにより、実施例１～３に対して劇的に増大した。実施例４でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例４では、２つの方向からベースカバー３１０の内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するため、１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）の幅を有するギャップが、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２とバックパネル３１４の中に配置された。実施例４について、マッフル中の空気の平均速度は２．４３８ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３３２．９０℃であった。実施例４におけるマッフル中の空気の平均温度は、実施例１および３に対して低下した。
実施例４では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２中の開口部とバックパネル３１４中の開口部とを通してベースカバー３１０に周囲空気を導入することにより、実施例１～３に対して劇的に増大した。実施例４でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例４では、２つの方向からベースカバー３１０の内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するため、１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）の幅を有するギャップが、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２とバックパネル３１４の中に配置された。実施例４について、マッフル中の空気の平均速度は２．４３８ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３３２．９０℃であった。実施例４におけるマッフル中の空気の平均温度は、実施例１および３に対して低下した。
【0076】
実施例５
実施例５では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２とバックパネル３１４の中のギャップを広げることによりさらに変化した。実施例５でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例５では、ベースカバー３１０により形成された内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するために、フロントパネル３１２とバックパネル３１４の中のギャップを５．０インチ（１２７ｍｍ）の幅に広げた。実施例５について、マッフル中の空気の平均速度は２．８００ｍ／ｓであり、空気の平均温度は２４７．８５℃であった。実施例５でのマッフル中の空気の平均温度は、空洞内へ流入することが許容される周囲空気の体積が増加したため、実施例４に対して低下した。
実施例５では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、ベースカバー３１０のフロントパネル３１２とバックパネル３１４の中のギャップを広げることによりさらに変化した。実施例５でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例５では、ベースカバー３１０により形成された内部空洞内へ周囲空気が入ることを許容するために、フロントパネル３１２とバックパネル３１４の中のギャップを５．０インチ（１２７ｍｍ）の幅に広げた。実施例５について、マッフル中の空気の平均速度は２．８００ｍ／ｓであり、空気の平均温度は２４７．８５℃であった。実施例５でのマッフル中の空気の平均温度は、空洞内へ流入することが許容される周囲空気の体積が増加したため、実施例４に対して低下した。
【0077】
実施例６
実施例６では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、バックパネル３１４中のギャップを取り除き、周囲空気はフロントパネル３１２中のギャップを通して空洞に入るだけにすることにより、さらに変化した。実施例６でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例６では、ベースカバーは、フロントパネル３１２中に１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）のギャップだけを含み、バックパネル３１４中にギャップは有していなかった。実施例６について、マッフル中の空気の平均速度は１．６９９ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３７７．５７８℃であった。実施例６でのマッフル中の空気の平均温度は、空洞内へ流入することが許容される周囲空気の体積が減少したため、実施例４および５に対して上昇した。
実施例６では、マッフル中の空気の温度における標準偏差は、バックパネル３１４中のギャップを取り除き、周囲空気はフロントパネル３１２中のギャップを通して空洞に入るだけにすることにより、さらに変化した。実施例６でのモデリングは、ベースカバー３１０および高温シュラウド３２０を有する図１５のベローシステム３００に基づくものとした。実施例６では、ベースカバーは、フロントパネル３１２中に１．７５インチ（４４．４５ｍｍ）のギャップだけを含み、バックパネル３１４中にギャップは有していなかった。実施例６について、マッフル中の空気の平均速度は１．６９９ｍ／ｓであり、空気の平均温度は３７７．５７８℃であった。実施例６でのマッフル中の空気の平均温度は、空洞内へ流入することが許容される周囲空気の体積が減少したため、実施例４および５に対して上昇した。
【0078】
実施例７：実施例１～６の比較
実施例７では、実施例１～６のマッフル中の空気の温度標準偏差およびガラス管についての寸法におけるばらつきを、ガラス管の寸法に対するマッフル中の空気温度の標準偏差の影響を評価するために比較した。実施例１～６のそれぞれについて、ガラス管のテーパおよび外径ならびにマッフル中の空気の温度および速度を測定した。実施例１～６について、ガラス管のテーパの各々についての平均（ＡＶＥ）および標準偏差（ＳＴＤ）、ガラス管の外径（ＯＤ）範囲、空気温度（Ｔ）、ならびに空気速度（Ｖ）を、以下の表１に示す。本明細書に使用されているような「テーパ」の用語は、ガラス管の一端から管の全体の長さにわたって他端までのＯＤが異なることを指す。ガラス管のテーパは、一般に、全ＯＤ公差の約半分未満である。
実施例７では、実施例１～６のマッフル中の空気の温度標準偏差およびガラス管についての寸法におけるばらつきを、ガラス管の寸法に対するマッフル中の空気温度の標準偏差の影響を評価するために比較した。実施例１～６のそれぞれについて、ガラス管のテーパおよび外径ならびにマッフル中の空気の温度および速度を測定した。実施例１～６について、ガラス管のテーパの各々についての平均（ＡＶＥ）および標準偏差（ＳＴＤ）、ガラス管の外径（ＯＤ）範囲、空気温度（Ｔ）、ならびに空気速度（Ｖ）を、以下の表１に示す。本明細書に使用されているような「テーパ」の用語は、ガラス管の一端から管の全体の長さにわたって他端までのＯＤが異なることを指す。ガラス管のテーパは、一般に、全ＯＤ公差の約半分未満である。
【0079】
【表1】
【0080】
表１に示されるように、実施例４および５の場合のようにマッフル中の空気の温度における標準偏差の増大は、実施例１～３に対する実施例４および５のガラス管のテーパおよびＯＤの標準偏差における増大により示されるように、ガラス管の寸法におけるばらつきを増大させる。図１６を参照すると、表１からのガラス管のテーパの標準偏差が、マッフル中の空気温度における標準偏差の関数としてグラフで示されている。傾向線１３１０は、図１６に示されるデータに適合し、このデータに対する傾向線１３１０の適合において高い信頼水準を示す０．９７６９のＲ２値を有する。図１６に示されているように、ガラス管の寸法におけるばらつき（例えば、テーパ）は、マッフル中の空気温度におけるばらつき（すなわち、空気温度の標準偏差）に線形的に依存していると考えられる。したがって、実施例７における実施例１～６の比較は、マッフル中の空気の温度制御の改善が、ガラス管の寸法および形状におけるばらつきを低減できることを示す。
【0081】
マッフル１１０、マッフル１１０が組み込まれたシステム１００、およびガラス管形成プロセスの多様な実施形態を本明細書で説明したが、これらの実施形態および技術の各々は、個別に、または１つ以上の実施形態および技術と共に使用されてよいことが考慮されると理解されたい。特許請求の範囲に記載された主題の精神および範囲から逸脱することなしに、本明細書に説明された実施形態に対して多様な修正および変更を行うことができることは当業者に明らかである。したがって、本明細書は、修正および変更が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にあるという前提で、本明細書で説明された多様な実施形態の修正および変更を含むことを意図する。
【0082】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0083】
実施形態１
ガラス管の形成プロセス用のマッフルであって、前記マッフルは、
ガラス管を製造するためのボウルに接続された入口端部と、
出口端部であって、前記出口端部での前記マッフルの内法寸法は、前記入口端部での前記マッフルの内法寸法よりも大きい、出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の少なくとも一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記通路は、前記側壁の内面の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有する、マッフル。
ガラス管の形成プロセス用のマッフルであって、前記マッフルは、
ガラス管を製造するためのボウルに接続された入口端部と、
出口端部であって、前記出口端部での前記マッフルの内法寸法は、前記入口端部での前記マッフルの内法寸法よりも大きい、出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の少なくとも一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記通路は、前記側壁の内面の少なくとも一部の温度を制御するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有する、マッフル。
【0084】
実施形態２
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、実施形態１記載のマッフル。
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、実施形態１記載のマッフル。
【0085】
実施形態３
軸方向位置の関数としての、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離のプロットの勾配が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記マッフルの前記軸方向長さに沿って２以下の絶対値を有し、軸方向位置の関数としての半径方向距離の前記プロットの前記勾配は、少なくとも０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の軸方向位置における変化に対する平均勾配として決定される、実施形態１記載のマッフル。
軸方向位置の関数としての、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離のプロットの勾配が、前記入口端部と前記出口端部との間の前記マッフルの前記軸方向長さに沿って２以下の絶対値を有し、軸方向位置の関数としての半径方向距離の前記プロットの前記勾配は、少なくとも０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）の軸方向位置における変化に対する平均勾配として決定される、実施形態１記載のマッフル。
【0086】
実施形態４
前記側壁の前記内面には、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの前記半径方向距離において、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）を超える段階的な変化がない、実施形態１記載のマッフル。
前記側壁の前記内面には、前記マッフルの前記中心軸から前記側壁の前記内面までの前記半径方向距離において、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）を超える段階的な変化がない、実施形態１記載のマッフル。
【0087】
実施形態５
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態１記載のマッフル。
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態１記載のマッフル。
【0088】
実施形態６
前記通路は、通路入口と通路出口とを有する、実施形態１記載のマッフル。
前記通路は、通路入口と通路出口とを有する、実施形態１記載のマッフル。
【0089】
実施形態７
前記通路入口は、前記通路出口に対して前記マッフルの入口端部付近にある、実施形態６記載のマッフル。
前記通路入口は、前記通路出口に対して前記マッフルの入口端部付近にある、実施形態６記載のマッフル。
【0090】
実施形態８
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態１記載のマッフル。
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態１記載のマッフル。
【0091】
実施形態９
前記複数の通路の各々は環状であり、前記複数の通路は、軸方向に配置されている、実施形態８記載のマッフル。
前記複数の通路の各々は環状であり、前記複数の通路は、軸方向に配置されている、実施形態８記載のマッフル。
【0092】
実施形態１０
前記複数の通路の各々は、前記通路入口と前記通路出口とが軸方向に離間され、前記複数の通路が前記側壁の前記外面の周囲に放射状に配置されるように縦方向に配向されている、実施形態８記載のマッフル。
前記複数の通路の各々は、前記通路入口と前記通路出口とが軸方向に離間され、前記複数の通路が前記側壁の前記外面の周囲に放射状に配置されるように縦方向に配向されている、実施形態８記載のマッフル。
【0093】
実施形態１１
前記複数の通路は、複数の横方向通路と複数の縦方向通路とを含む、実施形態８記載のマッフル。
前記複数の通路は、複数の横方向通路と複数の縦方向通路とを含む、実施形態８記載のマッフル。
【0094】
実施形態１２
前記通路は、熱交換器と流体的に接続されている、実施形態１記載のマッフル。
前記通路は、熱交換器と流体的に接続されている、実施形態１記載のマッフル。
【0095】
実施形態１３
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、実施形態１記載のマッフル。
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、実施形態１記載のマッフル。
【0096】
実施形態１４
前記側壁の前記下側区分は円錐台であるかまたは湾曲している、実施形態１３記載のマッフル。
前記側壁の前記下側区分は円錐台であるかまたは湾曲している、実施形態１３記載のマッフル。
【0097】
実施形態１５
前記側壁の前記上側区分は円筒状である、実施形態１３記載のマッフル。
前記側壁の前記上側区分は円筒状である、実施形態１３記載のマッフル。
【0098】
実施形態１６
前記通路は、前記側壁の前記下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路を有する、実施形態１３記載のマッフル。
前記通路は、前記側壁の前記下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路を有する、実施形態１３記載のマッフル。
【0099】
実施形態１７
前記下側通路は、互いに流体的に隔絶された複数の下側通路を有する、実施形態１６記載のマッフル。
前記下側通路は、互いに流体的に隔絶された複数の下側通路を有する、実施形態１６記載のマッフル。
【0100】
実施形態１８
前記通路は、前記側壁の前記上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路を有する、実施形態１３記載のマッフル。
前記通路は、前記側壁の前記上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路を有する、実施形態１３記載のマッフル。
【0101】
実施形態１９
前記マッフルは、前記側壁の少なくとも一部と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子をさらに有する、実施形態１記載のマッフル。
前記マッフルは、前記側壁の少なくとも一部と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子をさらに有する、実施形態１記載のマッフル。
【0102】
実施形態２０
ガラス管の製造システムであって、前記システムは、
ボウルであって、
少なくとも１つの円筒状容器であって、前記円筒状容器は、前記円筒状容器の底部から延びるオリフィスリングを有し、前記オリフィスリングは、前記円筒状容器の前記底部中のオリフィスを規定する、円筒容器と、
前記円筒状容器内に配置されて、前記オリフィスを通過するように延びるブロー管であって、前記オリフィスリング付近にガス流を供給するように動作可能であるブロー管と
を有するボウルと、
マッフルであって、
前記ボウルに接続された入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記側壁に冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有し、前記ボウルから引き出されたガラス管の温度を制御するように動作可能である、マッフルと
を有する、システム。
ガラス管の製造システムであって、前記システムは、
ボウルであって、
少なくとも１つの円筒状容器であって、前記円筒状容器は、前記円筒状容器の底部から延びるオリフィスリングを有し、前記オリフィスリングは、前記円筒状容器の前記底部中のオリフィスを規定する、円筒容器と、
前記円筒状容器内に配置されて、前記オリフィスを通過するように延びるブロー管であって、前記オリフィスリング付近にガス流を供給するように動作可能であるブロー管と
を有するボウルと、
マッフルであって、
前記ボウルに接続された入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と、
前記側壁の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされた通路であって、前記側壁に冷却を提供するために、熱伝達流体を通流させるように動作可能であり、前記側壁と熱的に接続している、通路と
を有し、前記ボウルから引き出されたガラス管の温度を制御するように動作可能である、マッフルと
を有する、システム。
【0103】
実施形態２１
前記システムは、前記マッフルの下方に配置された管走路をさらに有し、前記管走路は、ディアボロと熱伝達区域とを有する、実施形態２０記載のシステム。
前記システムは、前記マッフルの下方に配置された管走路をさらに有し、前記管走路は、ディアボロと熱伝達区域とを有する、実施形態２０記載のシステム。
【0104】
実施形態２２
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化は、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、実施形態２０記載のシステム。
前記マッフルの軸方向長さのセンチメートル毎の、前記中心軸から前記マッフルの前記内面までの前記半径方向距離における変化は、前記入口端部と前記出口端部との間の前記側壁の前記内面の全ての位置で、０．６３５ｃｍ未満の絶対値を有する、実施形態２０記載のシステム。
【0105】
実施形態２３
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態２０記載のシステム。
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態２０記載のシステム。
【0106】
実施形態２４
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、実施形態２０記載のシステム。
前記側壁の上側区分は、前記入口端部付近の前記マッフルの上側部分を規定し、前記側壁の下側区分は、前記側壁の上側区分から前記出口端部まで延び、かつ前記出口端部付近の前記マッフルの下側部分を規定し、前記側壁の下側区分の直径は、前記側壁の前記上側区分から前記出口端部に向かって増大する、実施形態２０記載のシステム。
【0107】
実施形態２５
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態２０記載のシステム。
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態２０記載のシステム。
【0108】
実施形態２６
前記複数の通路は、前記側壁の下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路と、前記側壁の上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路とを有する、実施形態２５記載のシステム。
前記複数の通路は、前記側壁の下側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの下側通路と、前記側壁の上側区分の外面と前記絶縁層との間に配置された少なくとも１つの上側通路とを有する、実施形態２５記載のシステム。
【0109】
実施形態２７
ガラス管の形成プロセスであって、
ボウルからガラス管を引き出すステップと、
前記ガラス管をマッフルに通すステップであって、前記マッフルが、
前記ボウルから前記ガラス管を引き受けるように位置決めされた入口を有する入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの前記半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と
を有する、
ステップと、
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップであって、前記ガラス管を冷却するステップは、前記側壁の一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされて前記側壁と熱的に接続した通路に、熱伝達流体を通流させるステップを有する、ステップと
を有する、ガラス管の形成プロセス。
ガラス管の形成プロセスであって、
ボウルからガラス管を引き出すステップと、
前記ガラス管をマッフルに通すステップであって、前記マッフルが、
前記ボウルから前記ガラス管を引き受けるように位置決めされた入口を有する入口端部と、
前記入口端部の内法寸法よりも大きい内法寸法を有する出口端部と、
前記入口端部から前記出口端部にまで延びる側壁であって、前記マッフルの中心軸から前記側壁の前記内面までの半径方向距離が前記入口端部から前記出口端部に向かって増大し、前記側壁の前記内面には、前記マッフル内に不安定領域を生成する、前記中心軸から前記内面までの前記半径方向距離における急激な変化が実質的にない、側壁と
を有する、
ステップと、
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップであって、前記ガラス管を冷却するステップは、前記側壁の一部の外面と前記側壁の周りに配置された絶縁層との間に位置決めされて前記側壁と熱的に接続した通路に、熱伝達流体を通流させるステップを有する、ステップと
を有する、ガラス管の形成プロセス。
【0110】
実施形態２８
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
前記側壁の少なくとも一部は、円錐台またはベル型である、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
【0111】
実施形態２９
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
前記通路は、互いに流体的に隔絶された複数の通路を有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
【0112】
実施形態３０
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップはさらに、前記側壁の外面と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子を制御するステップを有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
前記マッフルを通過する前記ガラス管を冷却するステップはさらに、前記側壁の外面と熱的に接続した少なくとも１つの加熱素子を制御するステップを有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
【0113】
実施形態３１
前記プロセスが、前記ガラス管を管走路に通すステップをさらに有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
前記プロセスが、前記ガラス管を管走路に通すステップをさらに有する、実施形態２７記載のガラス管の形成プロセス。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】