特表 2022-504076 注入及び取出しポートを有するガラス成形装置、及びこれを用いてガラスを冷却する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(54)【発明の名称】注入及び取出しポートを有するガラス成形装置、及びこれを用いてガラスを冷却する方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 17/06 20060101AFI20220105BHJP

【ＦＩ】

C03B17/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021518088

(86)(22)【出願日】2019-10-01

(85)【翻訳文提出日】2021-05-31

(86)【国際出願番号】 US2019053940

(87)【国際公開番号】W WO2020072407

(87)【国際公開日】2020-04-09

(31)【優先権主張番号】62/741,767

(32)【優先日】2018-10-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】アグラワル，アンモル

(57)【要約】

ガラスリボンの寸法変動を低減する、ガラス成形装置を開示する。実施形態では、ガラス成形装置は、ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体を含んでよい。エンクロージャは、ドロー方向において上記成形用本体の下方に延在してよい。上記エンクロージャは、上記ドロー方向において上記成形用本体の下方に位置決めされたコンパートメントを含んでよい。上記コンパートメントは：上記ドロー平面に隣接して位置決めされた被冷却壁；上記コンパートメント内に、上記被冷却壁に隣接して位置決めされた、流体導管；上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、取出しポート；及び上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、注入ポートを含んでよい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス成形装置であって、
前記ガラス成形装置は：
ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体；
ドロー方向において前記成形用本体の下方に延在するエンクロージャ
を備え、
前記エンクロージャは、前記ドロー方向において前記成形用本体の下方に位置決めされたコンパートメントを備え、
前記コンパートメントは：
前記ドロー平面に隣接して位置決めされた被冷却壁；
前記コンパートメント内に、前記被冷却壁に隣接して位置決めされた、流体導管；
前記被冷却壁を通って延在し、かつ前記流体導管から前記ドロー方向に位置決めされた、取出しポート；及び
前記被冷却壁を通って延在し、かつ前記流体導管から前記ドロー方向に位置決めされた、注入ポート
を備える、ガラス成形装置。

【請求項2】

前記コンパートメントから前記ドロー方向に位置決めされたバッフルを更に備える、請求項１に記載のガラス成形装置。

【請求項3】

前記成形用本体と前記コンパートメントとの間に位置決めされた厚さ制御部材を更に備え、前記厚さ制御部材は、スライドゲートと、前記スライドゲートから前記ドロー方向に位置決めされた冷却用扉とを備える、請求項１又は２に記載のガラス成形装置。

【請求項4】

前記取出しポートを低圧リザーバに連結する取出しマニホルドを更に備える、請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス成形装置。

【請求項5】

前記注入ポートを高圧源に連結する注入マニホルドを更に備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のガラス成形装置。

【請求項6】

前記高圧源は加熱要素を備える、請求項５に記載のガラス成形装置。

【請求項7】

前記注入ポートは、前記ドロー平面及び前記ドロー方向に対してある傾斜に配向された中心線軸を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のガラス成形装置。

【請求項8】

ガラスリボンを成形する方法であって、
前記方法は：
前記ガラスリボンを、厚さ制御部材の間で、成形用本体からドロー方向に引き出すステップ；
前記ガラスリボンを冷却するステップ；及び
前記厚さ制御部材と、前記厚さ制御部材から前記ドロー方向に位置決めされたバッフルとによって形成される部分閉鎖領域内を循環する空気流の渦を、前記部分閉鎖領域から空気を取り出し、前記部分閉鎖領域に空気を注入することによって安定化するステップ
を含み、
前記部分閉鎖領域に注入される前記空気は、前記部分閉鎖領域から取り出される前記空気の温度より高い温度である、方法。

【請求項9】

空気は、取出しポートから前記ドロー方向に離間した注入ポートを通して、前記部分閉鎖領域に導入され、また前記取出しポートを通して空気が前記部分閉鎖領域から取り出される、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

空気は、前記厚さ制御部材から前記ドロー方向に位置決めされた取出しポートを通して、前記部分閉鎖領域から取り出される、請求項８又は９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１８年１０月５日出願の米国仮特許出願第６２／７４１，７６７号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が、以下に完全に記載されているかのように本出願に援用される。

【技術分野】

【0002】

本明細書は一般に、ガラス製造作業において使用されるガラス成形装置に関し、特に、ガラス成形装置であって、上記ガラス成形装置内の空気の温度を修正する取出し及び注入ポートを備える、ガラス成形装置に関する。

【背景技術】

【0003】

カバーガラス、ガラス背面等のガラス物品は、ＬＣＤ及びＬＥＤディスプレイ、コンピュータモニタ、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）等の、消費者向け及び商用の両方の電子デバイスにおいて一般的に使用される。様々な製造技法を利用して、溶融ガラスをガラスのリボンに成形してよく、次にこのガラスのリボンを、上述のようなデバイスに組み込むための個々のガラス基板へと細分化する。これらの製造技法としては、限定ではなく例として、スロットドロープロセス及びフュージョン成形プロセス等のダウンドロープロセス、アップドロープロセス、並びにフロートプロセスが挙げられる。

【0004】

使用されるプロセスにかかわらず、ガラスリボンの幅及び／又は厚さの偏差は、製造スループットを低下させる、及び／又は製造コストを増大させる可能性がある。というのは、上記ガラスリボンの、幅及び／又は厚さの偏差を有する部分が、廃ガラスとして廃棄されるためである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、ガラスリボンの幅及び／又は厚さの偏差を軽減する、ガラスリボンを成形するためのガラス成形装置及び方法に対して、需要が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様Ａ１によると、ガラス成形装置は、ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体を備える。エンクロージャは、ドロー方向において上記成形用本体の下方に延在する。上記エンクロージャは、上記ドロー方向において上記成形用本体の下方に位置決めされたコンパートメントを備える。上記コンパートメントは、上記ドロー平面に隣接して位置決めされた被冷却壁を備える。流体導管は、上記コンパートメント内に、上記被冷却壁に隣接して位置決めしてよい。上記コンパートメントは更に：上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、取出しポート；及び上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、注入ポートを備える。

【0007】

第２の態様Ａ２は、上記コンパートメントから上記ドロー方向に位置決めされたバッフルを更に備える、態様Ａ１に記載のガラス成形装置を含む。

【0008】

第３の態様Ａ３は、上記バッフルが上記ドロー平面に向かって延在する、態様Ａ１又はＡ２に記載のガラス成形装置を含む。

【0009】

第４の態様Ａ４は、上記バッフルが上記エンクロージャにヒンジで取り付けられる、態様Ａ１～Ａ３のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0010】

第５の態様Ａ５は、上記成形用本体と上記コンパートメントとの間に位置決めされた厚さ制御部材を更に備え、上記厚さ制御部材が、スライドゲートと、上記スライドゲートから上記ドロー方向に位置決めされた冷却用扉とを備える、態様Ａ１～Ａ４のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0011】

第６の態様Ａ６は、上記注入ポートが上記取出しポートから上記ドロー方向に位置決めされる、態様Ａ１～Ａ５のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0012】

第７の態様Ａ７は、上記取出しポートを低圧リザーバに連結する取出しマニホルドを更に備える、態様Ａ１～Ａ６のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0013】

第８の態様Ａ８は、上記注入ポートを高圧源に連結する注入マニホルドを更に備える、態様Ａ１～Ａ７のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0014】

第９の態様Ａ９は、上記高圧源が加熱要素を備える、第８の態様Ａ８に記載のガラス成形装置を含む。

【0015】

第１０の態様Ａ１０は、上記注入ポートが、上記ドロー平面及び上記ドロー方向に対してある傾斜に配向された中心線軸を備える、態様Ａ１～Ａ９のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0016】

第１１の態様Ａ１１では、ガラス成形装置は、ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体を備える。能動冷却型ヒートシンクは、上記成形用本体から上記ドロー方向に位置決めされる。移行部ハウジング壁は、上記能動冷却型ヒートシンクが上記移行部ハウジング壁と上記ドロー平面との間に位置決めされるように、上記成形用本体から上記ドロー方向に位置決めされる。上記移行部ハウジング壁は、上記能動冷却型ヒートシンクから上記ドロー方向に位置決めされた取出しポート、及び上記能動冷却型ヒートシンクから上記ドロー方向に位置決めされた注入ポートを備える。

【0017】

第１２の態様Ａ１２は、上記移行部ハウジング壁から上記ドロー方向に位置決めされたバッフルを更に備える、態様Ａ１１に記載のガラス成形装置を含む。

【0018】

第１３の態様Ａ１３は、上記バッフルが上記ドロー平面に向かって延在する、態様Ａ１１又はＡ１２のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0019】

第１４の態様Ａ１４は：上記取出しポートを低圧リザーバに連結する取出しマニホルド；及び上記注入ポートを高圧源に連結する注入マニホルドを更に備える、態様Ａ１１～Ａ１３のいずれか１つに記載のガラス成形装置を含む。

【0020】

第１５の態様Ａ１５では、ガラスリボンを成形する方法は：上記ガラスリボンを、厚さ制御部材の間で、成形用本体からドロー方向に引き出すステップ；上記ガラスリボンを冷却するステップ；及び上記厚さ制御部材と、上記厚さ制御部材から上記ドロー方向に位置決めされたバッフルとによって形成される部分閉鎖領域内を循環する空気流の渦を安定化するステップを含む。上記空気流の渦は、上記部分閉鎖領域から空気を取り出し、上記部分閉鎖領域に空気を注入することによって安定化される。上記部分閉鎖領域に注入される上記空気は、上記部分閉鎖領域から取り出される上記空気の温度より高い温度である。

【0021】

第１６の態様Ａ１６は、空気が、取出しポートから上記ドロー方向に離間した注入ポートを通して、上記部分閉鎖領域に導入され、また上記取出しポートを通して空気が上記部分閉鎖領域から取り出される、態様Ａ１５に記載の方法を含む。

【0022】

第１７の態様Ａ１７は、空気が、上記厚さ制御部材から上記ドロー方向に位置決めされた取出しポートを通して、上記部分閉鎖領域から取り出される、態様Ａ１５又はＡ１６に記載の方法を含む。

【0023】

第１８の態様Ａ１８は、上記ガラスリボンが上記部分閉鎖領域内にある間、上記ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態である、態様Ａ１５～Ａ１７のいずれか１つに記載の方法を含む。

【0024】

第１９の態様Ａ１９は、上記部分閉鎖領域に注入される空気の速度が、３０ポンド（１３．６０７８ｋｇ）毎時間以上である、態様Ａ１５～Ａ１８のいずれか１つに記載の方法を含む。

【0025】

第２０の態様Ａ２０は、上記部分閉鎖領域内のある固定位置で測定した上記空気の温度変動が、１０秒の期間にわたって０．４℃未満である、態様Ａ１５～Ａ１９のいずれか１つに記載の方法を含む。

【0026】

上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも単なる例であり、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを目的としていることを理解されたい。添付の図面は、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。これらの図面は１つ以上の実施形態を図示しており、本説明と併せて、これらの様々な実施形態の原理及び動作を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態によるガラス成形装置の概略図

【図2】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態によるガラス成形装置の側面断面図

【図3】本明細書に図示及び記載されている１つ以上の実施形態によるガラス成形装置の側面断面図

【発明を実施するための形態】

【0028】

これより、ガラス成形装置の様々な実施形態について詳細に言及する。これらの実施形態の例は添付の図面に図示されている。可能な限り、図面全体を通して、同一又は同様の部品を指すために同一の参照番号を使用する。図面中の構成要素は必ずしも縮尺が正確ではなく、例示的実施形態の原理を例示するために強調が施される。

【0029】

数値（範囲の端点を含む）は、本明細書では、用語「約（ａｂｏｕｔ）」、「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」等が前に付けられた概数として表現され得る。このような場合、他の実施形態は、その特定の数値を含む。ある数値が概数として表現されているかどうかに関わらず、本開示には：概数として表現されたもの；及び概数として表現されていないものという２つの実施形態が含まれる。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でも、また他方の端点と独立しても、重要であることが理解されるだろう。

【0030】

特段の記載がない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、そのステップを特定の順序で実施することを必要とするものとして解釈されること、及びいずれの装置について特定の配向が必要とされることは、全く意図されていない。従って、方法クレームが、その複数のステップが従うべき順序を実際に記載していない場合、あるいはいずれの装置クレームが、個々の構成部品に対して順序又は配向を実際に記載していない場合、あるいは特許請求の範囲若しくは明細書において、これらのステップが特定の順序に限定されるべきであること、又は装置の構成部品の特定の順序若しくは配向が必要となることが、具体的に記載されていない場合、順序又は配向が推定されることは、いかなる点でも一切意図されていない。これは：複数のステップの配置、動作フロー、構成部品の順序、又は構成部品の配向に関する論理の問題；文法的構成又は句読点から導出される明白な意味；及び本明細書に記載の実施形態の個数又はタイプを含む、解釈のためのいずれの非明示的根拠にも当てはまる。

【0031】

本明細書中で使用される場合、方向に関する用語、例えば「上（ｕｐ）」、「下（ｄｏｗｎ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｂａｃｋ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」は、図示されている状態の図面を参照して使用されているだけのものであり、絶対的な配向を含意することを意図したものではない。

【0032】

本明細書中で使用される場合、用語「…を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「…を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、並びにこれらの変化形は、特段の記載がない限り、同義かつ非制限的なものと解釈されるものとする。

【0033】

本明細書中で使用される場合、句「能動冷却型ヒートシンク（ａｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｏｌｅｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｉｎｋ）」は、昇温下の環境内に位置決めされた装置であって、該環境から熱エネルギを吸収して除去する、装置を指す。能動冷却型ヒートシンクには、能動冷却型ヒートシンクが吸収する熱エネルギの速度を変調するために制御できる、熱交換媒体が組み込まれている。

【0034】

本明細書中で使用される場合、「粘弾性状態（ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ ｓｔａｔｅ）」は、ガラスの粘度が約１×１０^８ポアズ～約１×１０^１４ポアズである、ガラスの物理的状態を指す。

【0035】

本明細書中で使用される場合、「粘性状態（ｖｉｓｃｏｕｓ ｓｔａｔｅ）」は、ガラスの粘度が粘弾性状態のガラスの粘度より低い、例えば約１×１０^８ポアズより低い、ガラスの物理的状態を指す。

【0036】

本明細書中で使用される場合、単数形「ある（ａ、ａｎ）」及び「上記（ｔｈｅ）」は、文脈によってそうでないことが明示されていない限り、複数の参照物を含む。従って例えば、「ある」構成部品に対する言及は、文脈によってそうでないことが明示されていない限り、２つ以上のこのような構成要素を有する態様を含む。

【0037】

ここで図１を参照すると、ガラス成形装置１００が概略図で示されている。本明細書中で更に詳細に説明されるように、溶融ガラスは、成形用本体９０から流れ出して、ガラスリボン８６として引き出される。ガラスリボン８６が成形用本体９０から引き出される際、ガラスリボン８６は冷却され、ガラスリボン８６の粘度が上昇する。このようなガラスの粘度の上昇により、ガラスリボンは、ガラスリボンに印加される牽引力に耐えることができ、これによってガラスリボンの厚さを管理できる。ガラス成形装置１００の部品、並びに成形用本体９０及びガラスリボン８６を取り囲む空気は、溶融ガラス及びガラスリボン８６の温度を調整する。特定のガラス組成物及び／又はガラスリボンの構成は、追加の熱管理、例えばガラスリボンの粘度を低減するための急速冷却を必要とする特性を有する場合がある。しかしながら、ガラスリボンの冷却は、ガラス成形装置１００内のガラスリボン８６の付近の領域における不安定性につながる場合がある。例えば、ガラスリボン８６を取り囲むエンクロージャ１３０内の領域における、不均一な空気流、又は空気の不均一な温度は、ドロー方向横断方向におけるガラスリボンの厚さ及び／又はガラスリボンの幅の変動につながる可能性がある。

【0038】

例えば、熱管理に寄与するガラス成形装置の要素は、高スループットでのガラスの製造も支援できるが、これは、溶融ガラスの質量流量の上昇、及びこれに対応する熱負荷の増大に対応し、上記熱負荷は、ガラスリボンを成形用本体から引き出す際にガラスリボンを安定化するために、所与の時間内に放散させる必要がある。より高いガラスのスループット率を原因とする熱負荷の増大は、従来の比較的低いスループット率と比較して同等の温度を維持するために、ガラスからの熱交換速度を上昇させることを必要とする。しかしながら、ガラスリボンの急速冷却は、ガラス成形装置内の空気の流れを妨げ、これはガラスリボン内の欠陥につながる可能性がある。

【0039】

以下で更に詳細に説明するように、本開示は、ガラス成形装置内の空気の温度を修正するための取出し及び注入ポートを備える、ガラスリボンを成形するためのガラス成形装置を対象とする。本明細書に記載されているように、多量の熱エネルギが溶融ガラスから迅速に引き出されて、溶融ガラスが冷却される。取出し及び注入ポートにより、ガラス成形装置の内外の空気を交換でき、これによって、エンクロージャ内のガラスリボンを取り囲む空気から、望ましくないほど多量の熱が引き出されるのを防止できる。これらの領域の空気の温度損失を制限することにより、空気の安定した渦の形成が促進され、これは、ガラスリボンの安定した冷却を促進し、ガラスリボンの厚さ及び／又は幅の変動といった欠陥の形成を軽減する。

【0040】

具体的には、本開示による実施形態は、取出しポートであって、冷却された空気が上記取出しポートを通してガラス成形装置から除去される、取出しポートと、注入ポートであって、加熱された空気が上記注入ポートを通してガラス成形装置に導入される、注入ポートとを備える。注入ポートを通して注入される空気は、取出しポートを通して取り出される空気よりも高温である。冷却された空気の取り出し、及び加熱された空気の注入によって、ガラス成形装置内でガラスリボンに隣接して循環する安定した渦の形成が促進され、これにより、ガラスリボンの幅及び／又は厚さの望ましくない変動といったガラスリボンの欠陥が軽減される。

【0041】

空気の安定した渦は、対流によって駆動される。ガラスリボンの付近の空気は、周囲の空気に比べて高温であり、密度が低いため、上向き方向に循環する傾向を有し、被冷却壁及び／又は能動冷却型ヒートシンク等の冷却部品の付近の空気は、周囲の空気に比べて低温であり、密度が高いため、下向き方向に循環する傾向を有し得る。ガラスを急速に冷却すること等によって、ガラスリボンに隣接する空気の温度を更に低下させると、渦の安定性が損なわれる場合がある。特に、冷却された空気は、密度が高すぎて上向き方向に循環できない場合がある。このような場合、ガラス成形装置内の渦の安定性は妨げられ、ガラスリボンの付近の領域の空気流は均一に流れない。これらの領域の空気流の不安定性は、ガラスリボンに沿った温度変動につながる可能性があり、これは、ドロー方向横断方向におけるガラスリボンの厚さの変動、及び／又は幅の変動といった、ガラスリボンの欠陥につながる可能性がある。このような欠陥は、ガラスリボンの不規則又は不均一な冷却によって引き起こされる。

【0042】

本明細書に記載のガラス成形装置の実施形態は、ドロー方向に延在するドロー平面を画定する成形用本体を備える。ガラス成形装置は、ドロー平面から離間した厚さ制御部材を備える。厚さ制御部材の少なくとも一部分は、ドロー方向において成形用本体の下方に位置決めされる。少なくとも１つの実施形態では、ガラス成形装置は更に、厚さ制御部材及び成形用本体からドロー方向に位置決めされたコンパートメントの形態の、能動冷却型ヒートシンクを備える。コンパートメントは、ドロー平面に隣接した被冷却壁、コンパートメントの被冷却壁を通って延在する取出しポート、及びコンパートメントの被冷却壁を通って延在する注入ポートを備える。ガラス成形装置は更に、コンパートメントからドロー方向に位置決めされたバッフルを含んでよい。

【0043】

溶融ガラスは、成形用本体に導入されて、ガラスリボンとして成形用本体から引き出され、上記ガラスリボンは成形用本体から離れるようにドロー方向に移動する。ガラスリボンは、熱を、コンパートメントの被冷却壁へと放散する。コンパートメントの付近の領域の空気は、被冷却壁によって冷却される。冷却された空気は取出しポートから取り出され、加熱された空気が注入ポートを通して注入される。加熱された空気は、ガラス成形装置内の残留空気と混合される。被冷却壁の付近の領域の空気を、好適な温度及び密度に維持することにより、コンパートメントの付近の領域の空気は、ガラスリボンの付近で循環する安定した渦を形成でき、これにより、ガラスリボンを冷却する間、ガラスリボンの周りに安定した熱条件を提供できる。これにより、ガラスリボンの幅及び／又は厚さの変動といったガラスリボンの欠陥の発生が軽減される。

【0044】

これより、ガラス成形装置の上述の実施形態、並びに加熱された空気をガラス成形装置に注入するための注入ポート、及び冷却された空気をガラス成形装置から取り出すための取出しポートを含む、ガラス成形装置の他の実施形態、並びにこれらを使用する方法を、添付の図面を具体的に参照して、更に詳細に説明する。

【0045】

本開示による実施形態は全体として、ガラスリボンを成形用本体から下向きに引き出すフュージョンドロープロセスに関して説明されるが、本明細書に記載のガラス成形装置の要素は、ガラスリボンを引き出す方向に関係なく、多様なガラス成形プロセス、例えばスロット成形、アップドロー、又はフロートプロセスに組み込むことができる。

【0046】

ここで図１及び２を参照すると、ガラスリボン８６等のガラス物品を作製するためのガラス成形装置１００の一実施形態が、概略図で示されている。ガラス成形装置１００は一般に、貯蔵用蓋付き容器１８からバッチ材料１６を受承するよう構成された溶融用容器１５を備えてよい。バッチ材料１６は、モータ２２によって動力供給されるバッチ送達デバイス２０によって、溶融用容器１５に導入できる。モータ２２を起動するために、任意のコントローラ２４を設けてよく、溶融ガラス液位プローブ２８を用いて、スタンドパイプ３０内のガラス溶融物の液位を測定し、測定した情報をコントローラ２４に通信できる。

【0047】

ガラス成形装置１００はまた、第１の接続チューブ３６を介して溶融用容器１５に連結された清澄用容器３８も含むことができる。混合用容器４２は、第２の接続チューブ４０によって清澄用容器３８に連結される。送達用容器４６は、送達導管４４によって混合用容器４２に連結される。更に図示されているように、溶融ガラスを送達用容器４６から成形用本体９０の成形用本体流入口５０へと送達するように、下降管４８が位置決めされる。成形用本体９０は、エンクロージャ１３０内に位置決めされていてよい。エンクロージャ１３０は、ドロー方向８８（即ち図面に図示された座標軸の－Ｚ方向に対応する、垂直下向きの方向）に延在してよい。本明細書に図示及び記載されている実施形態では、成形用本体９０はフュージョン成形用容器である。具体的には、成形用本体９０は、トラフ６２と、トラフ６２の境界を定める、対向する堰６４のペア（１つが図１に示されている）とを有する。垂直面のペアが、堰６４のペアから区切り線９１のペア（１つが図１に示されている）まで、垂直下向き方向に延在する。対向する集束表面９２のペア（１つが図１に示されている）は、区切り線９１のペアから垂直下向き方向に延在して、成形用本体９０の基部９４において集束する。

【0048】

図１は、フュージョン成形用容器を成形用本体９０として示しているが、限定するものではないがスロットドロー成形用本体等を含む他の成形用本体も、本明細書に記載の方法及び装置と適合する。

【0049】

動作時、送達用容器４６からの溶融ガラスは、下降管４８、成形用本体流入口５０を通って、トラフ６２内へと流れる。トラフ６２内の溶融ガラスは、トラフ６２の境界を定める堰６４のペアを越えて、堰６４のペアから延在する垂直面を下方（－Ｚ方向）に、そして区切り線９１のペアから延在する集束表面９２のペアを下方に流れ落ちた後、基部９４で集束してガラスリボン８６を形成する。

【0050】

ここで図２を参照すると、溶融ガラス８０は、成形用本体９０の集束表面９２に沿って、複数の流れとして流れる。溶融ガラス８０の複数の流れは一体となり、基部の９４の下方で融合する。ガラスは、成形用本体９０からドロー方向８８に、ガラスリボン８６として引き出される。成形用本体９０は、基部９４からドロー方向８８に延在するドロー平面９６を画定する。ガラスリボン８６は、ドロー平面９６上において成形用本体９０から引き出される。図２に示されている実施形態では、ドロー平面９６は垂直平面に対して略平行（即ち図面に図示されている座標軸のＸ‐Ｚ平面に対して平行）である。

【0051】

溶融ガラス８０は、溶融ガラス８０が粘性状態から粘弾性状態へ、そして最終的には弾性状態へと冷却されるに従って、粘度が上昇する。ガラスの粘度は例えば、基部の下方に位置決めされた牽引ローラによってガラスに印加される牽引力に、ガラスが耐えられるかどうかを決定する。ガラスを成形用本体９０から引き出す温度において粘度が比較的低いガラス組成物は、この比較的低い粘度を理由として、ガラスが耐えることができる、低減された牽引力を必要とする場合がある。本開示による実施形態は、ガラスリボンの幅及び／又は厚さの変動といったガラスリボンの欠陥の形成を軽減しながら、ガラスリボン８６の冷却を安定化する（ことによって粘度を上昇させる）ための要素を備える。

【0052】

引き続き図２を参照すると、ガラス成形装置１００は更に、エンクロージャ１３０を通って延在する厚さ制御部材１２０を備える。厚さ制御部材１２０は一般に、ドロー平面９６の幅方向においてドロー平面９６に対して平行に（即ち図面に図示された座標軸の±Ｘ方向に）延在し、ドロー平面に対して直交方向に（即ち図面に図示された座標軸の±Ｙ方向に）、ドロー平面９６から離間している。厚さ制御部材１２０の少なくとも一部分は、ドロー方向８８において、成形用本体９０の基部９４の下方に位置決めされる。図２に示されている実施形態では、厚さ制御部材１２０は、成形用本体９０の基部９４の付近に位置決めされたスライドゲート１２２と、スライドゲート１２２からドロー方向８８に位置決めされた冷却用扉１２４とを備える（即ち冷却用扉１２４は、ドロー方向８８においてスライドゲート１２２の下方に位置決めされる）。

【0053】

ガラス成形装置１００のエンクロージャ１３０はまた、ドロー方向８８において成形用本体９０の下方かつ厚さ制御部材１２０の下方の、ドロー平面９６の対向する各側に配置された、コンパートメント１４０のペアも備える。コンパートメント１４０はエンクロージャ１３０の壁を通って延在し、ドロー平面９６に隣接して位置決めされた被冷却壁１４５を備える。即ちコンパートメントは、能動冷却型ヒートシンクとして機能する。図２に示されているように、各コンパートメント１４０の被冷却壁１４５は、ドロー平面９６に対して平行であり、またドロー平面９６から離間している。

【0054】

各コンパートメント１４０は、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５を通って延在する少なくとも１つの取出しポート１６２を備える。各コンパートメント１４０はまた、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５を通って延在する少なくとも１つの注入ポート１６４を備える。

【0055】

図２に示されている実施形態では、注入ポート１６４は、ドロー方向８８において取出しポート１６２の下流に位置決めされる。しかしながら、取出しポート１６２がドロー方向８８において注入ポート１６４の下流に位置決めされる実施形態等の、他の実施形態も考えられ、また可能である。

【0056】

実施形態では、注入ポート１６４は、図２に示されているように、注入ポート１６４の中心線軸１６５が、ドロー平面９６及びドロー方向８８の両方に対して下向きの傾斜に方向設定されるように、配向してよい。ドロー平面９６及びドロー方向８８に対する注入ポート１６４のこのような配向は、厚さ制御部材１２０の下方におけるエンクロージャ１３０内での安定した渦（矢印１５２で示されている）の形成を確立するのを支援できる。具体的には、注入ポート１６４の角度付きの配向は、ガラス成形装置１００に導入される加熱された空気が、ドロー平面９６上で引き出されるガラスリボン８６に隣接して循環する安定した渦１５２を形成するのを促進する。

【0057】

コンパートメント１４０は更に、取出しマニホルド１３２を備える。取出しマニホルド１３２はコンパートメント１４０を通って延在し、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５の取出しポート１６２を低圧リザーバ１８２に連結する。例えば取出しマニホルド１３２は、コンパートメント１４０の取出しポート１６２を、部分真空に保持されたリザーバに連結してよく、これにより、低圧リザーバ１８２、取出しマニホルド１３２、及び取出しポート１６２内の圧力が、取出しポート１６２の付近のガラス成形装置１００の領域の静圧未満となり、従ってエンクロージャ１３０内の空気をエンクロージャ１３０から引き出すことができる。

【0058】

本明細書に記載の実施形態では、コンパートメント１４０は更に注入マニホルド１３４を備える。注入マニホルド１３４はコンパートメント１４０を通って延在し、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５の注入ポート１６４を高圧源１８４に連結する。例えば注入マニホルド１３４は、注入ポートをポンプ１８６に連結してよい。ポンプ１８６は、注入マニホルド１３４内の圧力を、注入ポート１６４の付近のガラス成形装置１００の領域の静圧より高く維持することによって、注入マニホルド１３４及び注入ポート１６４を通してエンクロージャ１３０に空気を供給する。ポンプ１８６は、注入マニホルド１３４及び注入ポート１６４内へと向けられる空気を加熱する加熱要素１８８を含む。

【0059】

ガラス成形装置１００は更に、コンパートメント１４０からドロー方向に位置決めされたバッフル１７０を備える。ガラス成形装置１００の定常状態動作中、バッフル１７０は、ドロー平面９６に向かって伸長され、これによって厚さ制御部材１２０とバッフル１７０との間に、ドロー平面９６に沿った部分閉鎖領域１５０を形成する。バッフル１７０は（ドロー平面９６に向かって伸長されると）、バッフル１７０及び厚さ制御部材１２０によって２面の境界が定められた部分閉鎖領域１５０内に、空気の安定した渦を確立するのを容易にする。バッフル１７０はまた、バッフル１７０からドロー方向８８に位置決めされたガラス成形装置１００の部品が加熱されるのを防止する、放射シールドとしても機能する。様々な実施形態では、バッフル１７０は、エンクロージャ１３０及び／又はコンパートメント１４０にヒンジで取り付けられ、従ってバッフル１７０を、ドロー平面９６から離れるように枢動させることができる。例えば、ガラス成形装置１００の始動中にバッフル１７０をドロー平面９６から離れるように枢動させることによって、ガラスリボン８６を、ドロー平面９６に沿ってガラス成形装置１００に通すことができる。その後、ガラス成形装置１００の定常状態動作が達成された後で、バッフル１７０をドロー平面９６に向かって枢動させてよい。

【0060】

厚さ制御部材１２０、コンパートメント１４０、及びバッフル１７０は、ガラスリボン８６の幅に対応する方向に延在し、これは図２に示されている視野に対して垂直な配向である（即ちガラスリボンの幅は、図面に図示された座標軸の±Ｘ方向に延在する）。複数の取出しポート１６２及び複数の注入ポート１６４もまた、ガラスリボン８６の幅に対応する方向（即ち図面に図示された座標軸の±Ｘ方向）に、エンクロージャ１３０に沿って配設される。あるいは、各コンパートメント１４０は単一の取出しポート１６２及び単一の注入ポート１６４を含んでよく、これらはいずれも、ガラスリボン８６の幅に対応する方向に、コンパートメントを横断して延在する。厚さ制御部材１２０、コンパートメント１４０、及びバッフル１７０は、ドロー平面９６から離間しており、従ってこれらの要素は、ガラス成形装置１００の動作中、溶融ガラス８０又はガラスリボン８６と接触しない。

【0061】

実施形態では、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５は、各コンパートメント１４０を通して空気等の冷却流体を流すことによって、冷却できる。図２に示されている実施形態等のいくつかの実施形態では、コンパートメント１４０は更に、被冷却壁１４５を冷却するための能動冷却要素を含む。例えば実施形態では、コンパートメント１４０は更に、ガラスリボン８６の幅に対して概ね平行に延在する流体導管１４２を含んでよい。流体導管１４２は、各コンパートメント１４０内に位置決めでき、また被冷却壁１４５に隣接して位置決めでき、従って流体導管１４２は被冷却壁１４５と熱的に連通し、これにより、被冷却壁１４５を通したガラス成形装置１００内からの熱の放散が容易になる。実施形態では、流体導管１４２を、被冷却壁１４５と直接接触させて、各コンパートメント１４０内に位置決めしてよい。実施形態では、流体導管１４２は、取出しポート１６２及び注入ポート１６４がドロー方向８８において流体導管１４２の下流に位置するように、コンパートメント１４０内に位置決めされる。冷却流体は、流体導管１４２を通して流される。冷却流体は、流体導管１４２の、そして被冷却壁１４５の温度を維持する。というのは、ガラスリボン８６からの熱が、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５を通して冷却流体へと放散されるためである。従って、コンパートメント１４０を通して（コンパートメント１４０を通して、及び／又はコンパートメント１４０内に位置決めされた流体導管１４２を通して）冷却流体を流すことによって、コンパートメント１４０を通してガラス成形装置１００から熱を除去できる。

【0062】

いくつかの実施形態では、流体導管１４２を通って流される冷却流体、及び冷却流体の流量は、冷却流体の熱的特性、及びガラス成形装置１００から放散するべき熱の量に基づいて選択できる。一般に、冷却流体は、冷却流体の熱容量に基づいて選択してよい。一般に、液体の密度は高い熱容量をもたらす傾向を有するため、液体の冷却流体が好まれ得る。許容可能な冷却流体の例としては、限定ではなく例示として、空気、水、窒素、水蒸気、又は市販の冷媒が挙げられる。いくつかの実施形態では、冷却流体及び冷却流体の流量は、冷却流体が流体導管を通過する際に相変化を起こさないように選択してよい。いくつかの実施形態では、冷却流体は、流体導管１４２及び冷却系（図示せず）を通して循環させてよく、これにより閉ループ系内で流体の温度を維持する。他の実施形態では、流体は、流体導管１４２を通過した後に排出してよい。

【0063】

本明細書に記載されているように、厚さ制御部材１２０及びバッフル１７０は、ドロー平面９６の付近のガラス成形装置１００の部分閉鎖領域１５０を画定する。ガラス成形装置１００内でガラスを製造する際、ガラスリボン８６は、成形用本体９０から、厚さ制御部材１２０、コンパートメント１４０、及びバッフル１７０を通るように引き出される。ガラスリボン８６は、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５より高温である。従ってガラスリボン８６からの熱は、被冷却壁１４５を通してコンパートメント１４０内へと放散され、冷却流体によってコンパートメント１４０から運び去られる。ガラスリボン８６とコンパートメント１４０の被冷却壁１４５との間の温度差が大きいため、ドロー方向８８に沿った短い距離において、相当な熱をガラスリボン８６から放散させることができる。多量の熱の放散は、ガラスリボン８６の温度の急速な低下が望ましいガラス製造作業にとって有益となり得る。

【0064】

本明細書に記載の実施形態では、空気の渦１５２（即ち空気の循環流）は、厚さ制御部材１２０とバッフル１７０との間の部分閉鎖領域１５０内で形成される。ガラスリボン８６の付近に位置決めされた空気は一般に、ガラスリボン８６から離れて位置決めされた空気、例えばコンパートメント１４０に隣接する空気よりも高温である。空気の温度の変動は、空気の密度の変動に対応し、高温の空気は低温の空気よりも密度が低く、従って浮力が大きくなる。高温であり密度が低い空気は（重力の方向と反対の）上向き方向に循環する傾向を有し、低温であり密度が高い空気は（重力の方向に従った）下向き方向に循環する傾向を有する。図示されている実施形態では、ドロー方向８８は重力の方向と概ね整列されている。しかしながら、ドロー方向は、特定のガラス成形方法に基づいて、重力の方向から変化してよい。

【0065】

部分閉鎖領域１５０内を循環する空気の渦１５２は、対流によって駆動される。渦１５２を駆動する対流の不安定性によって、ガラスリボン８６の温度の望ましくない変動が引き起こされる場合がある。具体的には、ガラスリボン８６の温度の変動は、ガラスリボン８６の粘度の変動に対応する。このような粘度の変動は、特にガラスが粘性又は粘弾性状態である場合、望ましくない。このような状態のガラスリボン８６の粘度が変動すると、ガラスリボン８６を成形用本体９０から引き出す際に、ガラスリボン８６の厚さ及び／又はガラスリボン８６の幅を維持するのが困難になり得る。従って、部分閉鎖領域１５０内を循環する空気の渦１５２の不安定性は望ましくない。

【0066】

理論によって束縛されることを望むものではないが、ガラスリボン８６と、ガラスリボン８６を取り囲むガラス成形装置１００の表面との間の温度の差が大きいと、より高い不安定性が渦１５２に導入されると考えられる。ガラス成形装置１００を通してガラスリボン８６を引き出す際に、コンパートメント１４０の被冷却壁１４５によって冷却された空気を、取出しポート１６２を用いて取り出し、加熱された空気を注入ポート１６４において注入することによって、ガラスリボン８６を取り囲む部分閉鎖領域１５０内の空気を目標温度又はその付近に維持できる。即ち、注入ポート１６４及び取出しポート１６２を用いて、加熱された空気の注入及び冷却された空気の取り出しをそれぞれ行うことにより、部分閉鎖領域１５０内の空気の温度（及び密度）を制御して、渦１５２の安定性を向上させ、ガラス製造プロセスの安定性を向上させることができる。

【0067】

従って本明細書に記載の実施形態では、ガラス成形装置１００を通してガラスリボン８６を、成形用本体９０から厚さ制御部材１２０、コンパートメント１４０、及びバッフル１７０を通るように引き出す際に、注入ポート１６４及び取出しポート１６２を用いて、ガラス成形装置１００に対して、加熱された空気の注入及び冷却された空気の取り出しをそれぞれ行う。加熱された空気の注入を、冷却された空気の取り出しと組み合わせることにより、ガラスリボン８６に隣接する部分閉鎖領域１５０内での安定した渦１５２の形成が促進され、またガラスリボン８６の温度の変動が軽減され、これにより、ガラスリボン８６の厚さ及び／又は幅の変動が低減又は軽減される。

【0068】

渦１５２の安定性は、部分閉鎖領域１５０内の空気の温度を測定することによって決定してよい。安定した渦１５２は、１０秒の期間にわたって０．４℃以下の、部分閉鎖領域１５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動を示す。いくつかの実施形態では、部分閉鎖領域１５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動は、１０秒の期間にわたって０．２℃以下である。いくつかの実施形態では、部分閉鎖領域１５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動は、１０秒の期間にわたって０．１℃以下である。

【0069】

取出しポート１６２及び注入ポート１６４を通して、それぞれ部分閉鎖領域１５０から取り出される、及び部分閉鎖領域１５０に注入される、空気の流量を増大させることにより、渦１５２の安定性を向上させることができる。実施形態では、部分閉鎖領域１５０から取り出される、及び部分閉鎖領域１５０に注入される、空気の流量は、約１５ポンド（６．８０３９ｋｇ）毎時間以上、例えば３０ポンド（１３．６０７８ｋｇ）毎時間以上、又は６０ポンド（２７．２１５６ｋｇ）毎時間以上でさえあってよく、これによって渦１５２の安定性を向上させることができる。

【0070】

取出しポート１６２及び注入ポート１６４を通して、それぞれ低温の空気を部分閉鎖領域１５０から取り出す、及び加熱された部分閉鎖領域１５０に注入することにより、安定した渦１５２の形成を促進しながら、部分閉鎖領域１５０内のガラスリボン８６の冷却の速度をわずかに低減でき、これにより、ガラスリボン８６の厚さ及び／又は幅の変動を軽減しながら、ガラスドロー加工プロセスの安定性を向上させることができる。

【0071】

ここで図３を参照すると、ガラス成形装置２００の別の実施形態が概略図で示されている。この実施形態では、ガラス成形装置２００は、図１及び２を参照して上述したように、エンクロージャ１３０内に位置決めされた成形用本体９０を含む。成形用本体９０は、基部９４で終端する集束表面９２を備えてよい。溶融ガラス８０は、成形用本体９０の集束表面９２に沿って、複数の流れとして流れる。溶融ガラス８０の複数の流れは一体となり、基部の９４の下方で融合する。ガラスは、図１及び２を参照して上述したように、成形用本体９０からドロー平面９６に沿ってドロー方向８８に、ガラスリボン８６として引き出される。

【0072】

ガラス成形装置２００は更に、エンクロージャ１３０を通って延在する厚さ制御部材２２０を備える。厚さ制御部材２２０は一般に、ドロー平面９６に対して平行に（即ち図面に図示された座標軸の±Ｘ方向に）延在し、ドロー平面に対して直交方向に（即ち図面に図示された座標軸の±Ｙ方向に）、ドロー平面９６から離間している。厚さ制御部材２２０の少なくとも一部分は、ドロー方向８８において、成形用本体９０の基部９４の下方に位置決めされる。図３に示されている実施形態では、厚さ制御部材２２０は、成形用本体９０の基部９４の付近に位置決めされたスライドゲート２２２と、スライドゲート２２２からドロー方向８８に位置決めされた冷却用扉２２４とを備える（即ち冷却用扉２２４は、ドロー方向８８においてスライドゲート２２２の下方に位置決めされる）。

【0073】

ガラス成形装置２００はまた、ドロー方向８８において厚さ制御部材２２０の下流に位置決めされた、能動冷却型ヒートシンク２４０を備える。

【0074】

ガラス成形装置２００のエンクロージャ１３０は更に、ドロー方向８８において成形用本体９０及び厚さ制御部材２２０の下方に位置決めされた、移行部ハウジング壁２３０を備える。移行部ハウジング壁２３０は、能動冷却型ヒートシンク２４０がハウジング壁２３０とドロー平面９６との間に配置されるように、位置決めされる。具体的には、移行部ハウジング壁２３０は、能動冷却型ヒートシンク２４０がドロー平面９６から離間する距離Ｄ２よりも大きな距離Ｄ１だけ、ドロー平面９６から離間している。

【0075】

本明細書に記載の実施形態では、各移行部ハウジング壁２３０は、移行部ハウジング壁２３０を通って延在する少なくとも１つの取出しポート２６２を備える。取出しポート２６２は、ドロー方向８８において成形用本体９０及び能動冷却型ヒートシンク２４０の下流に位置決めされる。各移行部ハウジング壁２３０はまた、少なくとも１つの注入ポート２６４を備える。取出しポート２６２と同様、注入ポート２６４は、ドロー方向８８において、成形用本体及び能動冷却型ヒートシンク２４０の下流に位置決めされる。いくつかの実施形態では、注入ポート２６４は、図３に示されているように、ドロー方向８８において取出しポート２６２の下流に位置決めされる。しかしながら、取出しポート２６２がドロー方向において注入ポート２６４の下流に位置決めされる実施形態を含む、他の実施形態も考えられ、また可能である。

【0076】

実施形態では、注入ポート２６４は、図３に示されているように、注入ポート２６４の中心線軸２６５が、ドロー平面９６及びドロー方向８８の両方に向かって下向きの傾斜に方向設定されるように、配向してよい。ドロー平面９６及びドロー方向８８に対する注入ポート２６４のこのような配向は、厚さ制御部材２２０の下方におけるエンクロージャ１３０内での安定した渦（矢印２５２で示されている）の形成を確立するのを支援できる。具体的には、注入ポート２６４の角度付きの配向は、ガラス成形装置２００に導入される加熱された空気が、ドロー平面９６上で引き出されるガラスリボン８６に隣接して循環する安定した渦２５２を形成するのを促進する。

【0077】

移行部ハウジング壁２３０は更に、取出しマニホルド２３２を備える。取出しマニホルド２３２は、移行部ハウジング壁２３０の取出しポート２６２を低圧リザーバ１８２に連結する。例えば取出しマニホルド２３２は、移行部ハウジング壁２３０の取出しポート２６２を、部分真空に保持されたリザーバに連結してよく、これにより、低圧リザーバ２８２、取出しマニホルド２３２、及び取出しポート２６２内の圧力が、取出しポート２６２の付近のガラス成形装置２００の領域の静圧未満となり、従ってエンクロージャ１３０内の空気をエンクロージャ１３０から引き出すことができる。

【0078】

本明細書に記載の実施形態では、移行部ハウジング壁２３０は更に注入マニホルド２３４を備える。注入マニホルド２３４は移行部ハウジング壁２３０を通って延在し、注入ポート２６４を高圧源２８４に連結する。例えば注入マニホルド２３４は、注入ポートをポンプ２８６に連結してよい。ポンプ２８６は、注入マニホルド２３４及び注入ポート２６４内の圧力を、注入ポート２６４の付近のガラス成形装置２００の領域の静圧より高く維持することによって、注入マニホルド２３４及び注入ポート２６４を通してエンクロージャ１３０に空気を供給する。ポンプ２８６は、注入マニホルド２３４及び注入ポート２６４内へと向けられる空気を加熱する加熱要素２８８を含んでよい。

【0079】

ガラス成形装置２００は更に、移行部ハウジング壁２３０及び能動冷却型ヒートシンク２４０からドロー方向に位置決めされたバッフル２７０を備える。ガラス成形装置２００の定常状態動作中、バッフル２７０は、ドロー平面９６に向かって伸長され、これによって厚さ制御部材２２０とバッフル２７０との間に、ドロー平面９６に沿った部分閉鎖領域２５０を形成する。バッフル２７０は（ドロー平面９６に向かって伸長されると）、バッフル２７０と厚さ制御部材２２０との間の部分閉鎖領域２５０内に、空気の安定した渦を確立するのを容易にする。様々な実施形態では、バッフル２７０は、エンクロージャ１３０及び／又は移行部ハウジング壁２３０にヒンジで取り付けられ、従ってバッフル２７０を、ドロー平面９６から離れるように枢動させることができる。ガラス成形装置２００の始動中にバッフル２７０をドロー平面９６から離れるように枢動させることによって、ガラスリボン８６を、ドロー平面９６に沿ってガラス成形装置２００に通すことができる。その後、ガラス成形装置２００の定常状態動作が達成された後で、バッフル２７０をドロー平面９６に向かって枢動させてよい。

【0080】

厚さ制御部材２２０、移行部ハウジング壁２３０、能動冷却型ヒートシンク２４０、及びバッフル２７０は、ガラスリボン８６の幅に対応する方向に延在し、これは図３に示されている視野に対して垂直な配向である。複数の取出しポート２６２及び複数の注入ポート２６４もまた、ガラスリボン８６の幅に対応する方向に、移行部ハウジング壁に沿って配設される。あるいは、各移行部ハウジング壁２３０は単一の取出しポート２６２及び単一の注入ポート２６４を含んでよく、これらはいずれも、ガラスリボン８６の幅に対応する方向に、移行部ハウジング壁２３０を横断して延在する。厚さ制御部材２２０、移行部ハウジング壁２３０、能動冷却型ヒートシンク２４０、及びバッフル２７０は、ドロー平面９６から離間しており、従ってこれらの要素は溶融ガラス８０又はガラスリボン８６と接触しない。

【0081】

引き続き図３を参照すると、能動冷却型ヒートシンク２４０には、能動冷却要素、例えばガラスリボン８６の幅に対して概ね平行に延在する流体導管２４２が組み込まれている。冷却流体は、流体導管２４２を通して流すことができる。冷却流体は流体導管２４２の温度を維持し、ガラスリボン８６からの熱を冷却流体へと放散できる。冷却流体を流体導管２４２から流出させることによって、熱をガラス成形装置２００から除去できる。図３に示されている実施形態では、能動冷却型ヒートシンク２４０は、移行部ハウジング２３０に隣接し、また移行部ハウジング壁２３０に面している。従って能動冷却型ヒートシンク２４０は、移行部ハウジング壁２３０にも冷却を提供する。

【0082】

いくつかの実施形態では、流体導管２４２を通って流される冷却流体、及び冷却流体の流量は、冷却流体の熱的特性、及びガラス成形装置２００から放散するべき熱の量に基づいて選択できる。一般に、冷却流体は、冷却流体の熱容量に基づいて選択してよい。一般に、液体の密度は高い熱容量をもたらす傾向を有するため、液体の冷却流体が好まれ得る。許容可能な冷却流体の例としては、限定ではなく例示として、空気、水、窒素、水蒸気、又は市販の冷媒が挙げられる。いくつかの実施形態では、冷却流体及び冷却流体の流量は、冷却流体が流体導管を通過する際に相変化を起こさないように選択してよい。いくつかの実施形態では、冷却流体は、流体導管２４２及び冷却系（図示せず）を通して循環させてよく、これにより閉ループ系内で流体の温度を維持する。他の実施形態では、流体は、流体導管２４２を通って循環した後に排出してよい。

【0083】

本明細書に記載されているように、厚さ制御部材２２０及びバッフル２７０は、ドロー平面９６の付近のガラス成形装置２００の部分閉鎖領域２５０を画定する。ガラス成形装置２００内でガラスを製造する際、ガラスリボン８６は、成形用本体９０から、厚さ制御部材２２０、移行部ハウジング壁２３０、能動冷却型ヒートシンク２４０、及びバッフル２７０を通るように引き出される。ガラスリボン８６は、能動冷却型ヒートシンク２４０より高温である。従ってガラスリボン８６は、放射熱伝達によって、熱を能動冷却型ヒートシンク２４０へと放散する。ガラスリボン８６と能動冷却型ヒートシンク２４０との間の温度差が大きいため、ドロー方向８８に沿った短い距離において、相当な熱をガラスリボン８６によって放散させることができる。多量の熱の放散は、ガラスリボン８６の温度の急速な低下が目標となるガラス製造作業にとって有益となり得る。

【0084】

空気の渦２５２（即ち空気の循環流）は、部分閉鎖領域２５０内で形成される。ガラスリボン８６の付近に位置決めされた空気は一般に、ガラスリボン８６から離れて位置決めされた空気、例えば移行部ハウジング壁２３０に隣接する空気よりも高温である。空気の温度の変動は、空気の密度の変動に対応し、高温の空気は低温の空気よりも密度が低く、従って浮力が大きくなる。高温であり密度が低い空気は（重力の方向と反対の）上向き方向に循環する傾向を有し、低温であり密度が高い空気は（重力の方向に従った）下向き方向に循環する傾向を有する。図示されている実施形態では、ドロー方向８８は重力の方向と概ね整列されている。しかしながら、ドロー方向は、特定のガラス成形方法に基づいて、重力の方向から変化してよい。

【0085】

部分閉鎖領域２５０内を循環する空気の渦２５２は、対流によって駆動される。渦２５２を駆動する対流の不安定性によって、ガラスリボン８６の温度の望ましくない変動が引き起こされる場合がある。具体的には、ガラスリボン８６の温度の変動は、ガラスリボン８６の粘度の変動に対応する。このような粘度の変動は、特にガラスが粘性又は粘弾性状態である場合、望ましくない。このような状態のガラスリボン８６の粘度が変動すると、ガラスリボン８６を成形用本体９０から引き出す際に、ガラスリボン８６の厚さ及び／又は幅を維持するのが困難になり得る。従って、部分閉鎖領域２５０内を循環する空気の渦２５２の不安定性は望ましくない。

【0086】

理論によって束縛されることを望むものではないが、ガラスリボン８６と、ガラスリボン８６を取り囲むガラス成形装置２００の表面及び空気との間の温度の差が大きいと、より高い不安定性が渦２５２に導入されると考えられる。ガラス成形装置２００を通してガラスリボン８６を引き出す際に、能動冷却型ヒートシンク２４０によって冷却された空気を、取出しポート２６２を用いて取り出し、加熱された空気を注入ポート２６４において注入することによって、部分閉鎖領域２５０内の空気を目標温度又はその付近に維持できる。即ち、注入ポート２６４及び取出しポート２６２を用いて、加熱された空気の注入及び冷却された空気の取り出しをそれぞれ行うことにより、部分閉鎖領域２５０内の空気の温度（及び密度）を制御して、渦２５２の安定性を向上させ、ガラス製造プロセスの安定性を向上させることができる。

【0087】

従って本明細書に記載の実施形態では、ガラス成形装置２００を通してガラスリボン８６を、成形用本体９０から厚さ制御部材２２０、移行部ハウジング壁２３０、能動冷却型ヒートシンク２４０、及びバッフル２７０を通るように引き出す際に、注入ポート２６４及び取出しポート２６２を用いて、ガラス成形装置２００に対して、加熱された空気の注入及び冷却された空気の取り出しをそれぞれ行う。加熱された空気の注入を、冷却された空気の取り出しと組み合わせることにより、ガラスリボン８６に隣接する部分閉鎖領域２５０内での安定した渦２５２の形成が促進され、またガラスリボン８６の温度の変動が軽減され、これにより、ガラスリボン８６の厚さ及び／又は幅の変動が低減又は軽減される。

【0088】

渦２５２の安定性は、部分閉鎖領域２５０内の空気の温度を測定することによって決定してよい。安定した渦２５２は、１０秒の期間にわたって０．４℃以下の、部分閉鎖領域２５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動を示す。いくつかの実施形態では、部分閉鎖領域２５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動は、１０秒の期間にわたって０．２℃以下である。いくつかの実施形態では、部分閉鎖領域２５０の固定位置において測定される空気のピーク間温度変動は、１０秒の期間にわたって０．１℃以下である。

【0089】

取出しポート２６２及び注入ポート２６４を通して、それぞれ部分閉鎖領域２５０から取り出される、及び部分閉鎖領域２５０に注入される、空気の流量を増大させることにより、渦２５２の安定性を向上させることができる。実施形態では、部分閉鎖領域２５０から取り出される、及び部分閉鎖領域２５０に注入される、空気の流量は、約１５ポンド（６．８０３９ｋｇ）毎時間以上、例えば３０ポンド（１３．６０７８ｋｇ）毎時間以上、又は６０ポンド（２７．２１５６ｋｇ）毎時間以上でさえあってよく、これによって渦２５２の安定性を向上させることができる。

【0090】

取出しポート２６２及び注入ポート２６４を通して、それぞれ比較的低温の空気を部分閉鎖領域２５０から取り出す、及び加熱された部分閉鎖領域２５０に注入することにより、安定した渦２５２の形成を促進しながら、部分閉鎖領域２５０内のガラスリボン８６の冷却の速度をわずかに低減でき、これにより、ガラスリボン８６の厚さ及び／又は幅の変動を軽減しながら、ガラスドロー加工プロセスの安定性を向上させることができる。

【0091】

以上により、本開示によるガラス成形装置は、取出しポートを利用して、冷却された空気をガラス成形装置から取り出し、また注入ポートを利用して、加熱された空気をガラス成形装置に注入することによって、ガラス成形装置内で形成される空気の渦の安定性を向上させることが理解されるはずである。具体的には、加熱された空気は、ガラス成形装置内の残留空気と混合され、ガラス成形装置内の空気を好適な温度及び密度に維持することによって、ガラスリボンの付近での安定した渦の形成を促進する。ガラスリボンの付近での安定した渦の形成により、ガラスリボンの厚さ及び幅の変動といったガラスリボンの欠陥が軽減される。

【0092】

本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、本開示の実施形態に対して様々な修正及び変更を実施できることは、当業者には明らかであろう。従って本開示は、これらの実施形態の修正及び変更が、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある限りにおいて、これらの修正及び変更を包含することを意図している。

【0093】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0094】

実施形態１
ガラス成形装置であって、
上記ガラス成形装置は：
ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体；
ドロー方向において上記成形用本体の下方に延在するエンクロージャ
を備え、
上記エンクロージャは、上記ドロー方向において上記成形用本体の下方に位置決めされたコンパートメントを備え、
上記コンパートメントは：
上記ドロー平面に隣接して位置決めされた被冷却壁；
上記コンパートメント内に、上記被冷却壁に隣接して位置決めされた、流体導管；
上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、取出しポート；及び
上記被冷却壁を通って延在し、かつ上記流体導管から上記ドロー方向に位置決めされた、注入ポート
を備える、ガラス成形装置。

【0095】

実施形態２
上記コンパートメントから上記ドロー方向に位置決めされたバッフルを更に備える、実施形態１に記載のガラス成形装置。

【0096】

実施形態３
上記バッフルは上記ドロー平面に向かって延在する、実施形態２に記載のガラス成形装置。

【0097】

実施形態４
上記バッフルは上記エンクロージャにヒンジで取り付けられる、実施形態２に記載のガラス成形装置。

【0098】

実施形態５
上記成形用本体と上記コンパートメントとの間に位置決めされた厚さ制御部材を更に備え、上記厚さ制御部材は、スライドゲートと、上記スライドゲートから上記ドロー方向に位置決めされた冷却用扉とを備える、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス成形装置。

【0099】

実施形態６
上記注入ポートは上記取出しポートから上記ドロー方向に位置決めされる、実施形態１～５のいずれか１つに記載のガラス成形装置。

【0100】

実施形態７
上記取出しポートを低圧リザーバに連結する取出しマニホルドを更に備える、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス成形装置。

【0101】

実施形態８
上記注入ポートを高圧源に連結する注入マニホルドを更に備える、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス成形装置。

【0102】

実施形態９
上記高圧源は加熱要素を備える、実施形態８に記載のガラス成形装置。

【0103】

実施形態１０
上記注入ポートは、上記ドロー平面及び上記ドロー方向に対してある傾斜に配向された中心線軸を備える、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス成形装置。

【0104】

実施形態１１
ガラス成形装置であって、
ドロー方向に延在するドロー平面を画定する、成形用本体；
上記成形用本体から上記ドロー方向に位置決めされた、能動冷却型ヒートシンク；
移行部ハウジング壁であって、上記能動冷却型ヒートシンクは上記移行部ハウジング壁と上記ドロー平面との間に位置決めされるように、上記成形用本体から上記ドロー方向に位置決めされた、移行部ハウジング壁
を備え、
上記移行部ハウジング壁は：
上記能動冷却型ヒートシンクから上記ドロー方向に位置決めされた取出しポート；及び
上記能動冷却型ヒートシンクから上記ドロー方向に位置決めされた注入ポート
を備える、ガラス成形装置。

【0105】

実施形態１２
上記移行部ハウジング壁から上記ドロー方向に位置決めされたバッフルを更に備える、実施形態１１に記載のガラス成形装置。

【0106】

実施形態１３
上記バッフルは上記ドロー平面に向かって延在する、実施形態１２に記載のガラス成形装置。

【0107】

実施形態１４
上記取出しポートを低圧リザーバに連結する取出しマニホルド；及び
上記注入ポートを高圧源に連結する注入マニホルド
を更に備える、実施形態１１に記載のガラス成形装置。

【0108】

実施形態１５
ガラスリボンを成形する方法であって、
上記方法は：
上記ガラスリボンを、厚さ制御部材の間で、成形用本体からドロー方向に引き出すステップ；
上記ガラスリボンを冷却するステップ；及び
上記厚さ制御部材と、上記厚さ制御部材から上記ドロー方向に位置決めされたバッフルとによって形成される部分閉鎖領域内を循環する空気流の渦を、上記部分閉鎖領域から空気を取り出し、上記部分閉鎖領域に空気を注入することによって安定化するステップ
を含み、
上記部分閉鎖領域に注入される上記空気は、上記部分閉鎖領域から取り出される上記空気の温度より高い温度である、方法。

【0109】

実施形態１６
空気は、取出しポートから上記ドロー方向に離間した注入ポートを通して、上記部分閉鎖領域に導入され、また上記取出しポートを通して空気が上記部分閉鎖領域から取り出される、実施形態１５に記載の方法。

【0110】

実施形態１７
空気は、上記厚さ制御部材から上記ドロー方向に位置決めされた取出しポートを通して、上記部分閉鎖領域から取り出される、実施形態１５又は１６に記載の方法。

【0111】

実施形態１８
上記ガラスリボンが上記部分閉鎖領域内にある間、上記ガラスリボンは粘性又は粘弾性状態である、実施形態１５～１７のいずれか１つに記載の方法。

【0112】

実施形態１９
上記部分閉鎖領域に注入される空気の速度は、３０ポンド（１３．６０７８ｋｇ）毎時間以上である、実施形態１５～１８のいずれか１つに記載の方法。

【0113】

実施形態２０
上記部分閉鎖領域内のある固定位置で測定した上記空気の温度変動は、１０秒の期間にわたって０．４℃未満である、実施形態１５～１９のいずれか１つに記載の方法。

【符号の説明】

【0114】

１５ 溶融用容器
１６ バッチ材料
１８ 貯蔵用蓋付き容器
２０ バッチ送達デバイス
２２ モータ
２４ コントローラ
２８ 溶融ガラス液位プローブ
３０ スタンドパイプ
３６ 第１の接続チューブ
３８ 清澄用容器
４０ 第２の接続チューブ
４２ 混合用容器
４４ 送達導管
４６ 送達用容器
４８ 下降管
５０ 成形用本体流入口
６２ トラフ
６４ 堰
８０ 溶融ガラス
８６ ガラスリボン
８８ ドロー方向
９０ 成形用本体
９１ 区切り線
９２ 集束表面
９４ 基部
９６ ドロー平面
１００、２００ ガラス成形装置
１２０、２２０ 厚さ制御部材
１２２、２２２ スライドゲート
１２４、２２４ 冷却用扉
１３０ エンクロージャ
１３２、２３２ 取出しマニホルド
１３４、２３４ 注入マニホルド
１４０ コンパートメント
１４２、２４２ 流体導管
１４５ 被冷却壁
１５０、２５０ 部分閉鎖領域
１５２、２５２ 渦
１６２、２６２ 取出しポート
１６４、２６４ 注入ポート
１６５、２６５ 中心線軸
１７０、２７０ バッフル
１８２、２８２ 低圧リザーバ
１８４、２８４ 高圧源
１８６、２８６ ポンプ
１８８、２８８ 加熱要素
２３０ 移行部ハウジング壁
２４０ 能動冷却型ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】