特表 2023-524810 熱プラズマを利用してガラスを融解させる装置およびその方法

(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】2023-06-13

(54)【発明の名称】熱プラズマを利用してガラスを融解させる装置およびその方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 3/02 20060101AFI20230606BHJP

   C03B 5/235 20060101ALI20230606BHJP

   C03B 5/03 20060101ALI20230606BHJP

【ＦＩ】

C03B3/02

C03B5/235

C03B5/03

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022567553

(86)(22)【出願日】2021-05-03

(85)【翻訳文提出日】2022-12-28

(86)【国際出願番号】 US2021030401

(87)【国際公開番号】W WO2021225925

(87)【国際公開日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】63/022,001

(32)【優先日】2020-05-08

(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】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】ウェルズ，アンドリュー ヴォス

【テーマコード（参考）】

4G014

【Ｆターム（参考）】

4G014AB01

4G014AD01

4G014AF00

(57)【要約】

原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする装置およびその方法は、供給口からチャンバ内に原料バッチ材を供給する工程と、所定液面レベルより上位に配置された複数のプラズマトーチを利用し、各々のプラズマトーチがチャンバ内にプラズマ炎を放つことでチャンバを加熱する工程と、原料バッチ材を融解させて該所定液面レベルに達する溶融ガラスにする工程とを含んでいる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする装置は、
内部の所定液面レベルにまで達する溶融ガラスを閉じ込めるよう構成されたチャンバと、
原料バッチ材をチャンバに供給するよう構成された供給口と、
複数が該所定液面レベルより上位に配置されて、その各々がその中に供給された作動流体を熱分解してプラズマ炎をチャンバ内に放つよう構成されている、熱プラズマトーチと
を備えている。

【請求項2】

供給口はチャンバの第１壁に配置されており、複数の熱プラズマトーチはチャンバの第２壁と第３壁に配置されており、第２壁および第３壁は各々が、概ね互いに平行で且つ概ね第１壁に直交している方向に広がっている、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記所定液面レベルより下位に配置されている複数の電極を更に備えている、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

燃焼バーナーは備えていない、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

供給口は、原料バッチ材が複数の熱プラズマトーチのどの１つのプラズマ炎にも全く接触しない状態で、原料バッチ材をチャンバ内に供給するよう構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

複数の熱プラズマトーチは、交流（ＡＣ）プラズマトーチ、直流（ＤＣ）プラズマトーチ、または、高周波（ＲＦ）プラズマトーチから構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

複数の熱プラズマトーチの各々に供給される作動流体の少なくとも約９０％を再循環させるよう構成されている、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする方法は、
原料バッチ材を供給口からチャンバ内に供給する工程と、
チャンバ内の所定液面レベルより上位に配置された複数の熱プラズマトーチを利用して、熱プラズマトーチの各々がその中に供給された作動流体を熱分解してチャンバ内にプラズマ炎を放つことでチャンバを加熱する工程と、
原料バッチ材を融解させて該所定液面レベルにまで達する溶融ガラスにする工程と
を含んでいる。

【請求項9】

供給口はチャンバの第１壁に配置されており、複数の熱プラズマトーチはチャンバの第２壁と第３壁に配置されており、第２壁および第３壁は各々が、概ね互いに平行で且つ概ね第１壁に直交している方向に広がっている、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記所定液面レベルより下位に配置されている複数の電極を利用してチャンバを加熱する工程を更に含んでいる、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

加熱する工程は燃焼バーナーを使用しない、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

原料バッチ材が複数の熱プラズマトーチのどの１つのプラズマ炎にも全く接触しない状態で、原料バッチ材をチャンバ内に供給する、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

複数の熱プラズマトーチは、交流（ＡＣ）プラズマトーチ、直流（ＤＣ）プラズマトーチ、または、高周波（ＲＦ）プラズマトーチから構成されている、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

複数の熱プラズマトーチの各々に供給される作動流体の少なくとも約９０％を再循環させる、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願との相互参照】

【0001】

本願は、合衆国法典第３５編第１１９条のｅ（米国特許法）に基づき、２０２０年５月８日出願の米国特許仮出願第６３／０２２，００１号の優先権を主張するものであるが、斯かる仮出願はここで参照することによりその全体が本願の一部を構成しているものとする。

【技術分野】

【0002】

本件開示は、広義には、原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにすることに関するものであり、より具体的には、熱プラズマを利用することで原料バッチ材料を融解させて溶融ガラスにすることに関連している。

【背景技術】

【0003】

各種テレビ、それに、携帯電話やタブレットのような手で持つ電子機器類の表示用途向けの、ガラスシートなどのようなガラス製品の作製に際して、大抵の固体の原料バッチ材は、通例は、融解容器内で融解されて溶融ガラスになる。溶融ガラスの上方の領域を加熱するために、融解容器は１つ以上の燃焼バーナーを使用することが多いが、その際には、天然ガスなどの炭化水素含有燃料源を酸素と反応させることで、溶融ガラスの表面より上方に高温の炎を発生させる目的を果たしている。

【0004】

しかしながら、そのような燃焼に基づく加熱は、いくつかの潜在的な欠点を伴う可能性がある。例えば、炭化水素の燃焼は、二酸化炭素や一酸化炭素などの炭素含有ガスを生成してしまう結果となるが、そのような排出物は、気候変動の幾多の誘因として広く認識されており、世界中の法域で規制や課税の対象となることが増えている。炭化水素の燃焼は、典型例としては、環境に有害であると考えられる上記以外の排出物、例えば窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）などを生成してしまう結果となり、汚染抑止機器類を使って排出部を許容レベルまで削減することが必要になる場合がある。これに加えて、天然ガスなどの炭化水素含有燃料の経費、組成、または、その両方が大幅に変動するのは、長期間を経てのことであったり、世界の或る特定地域のことであったり、または、その両事情で起こり得ることながら、経費のみならず燃焼エネルギー出力までも予測不可能な変動、望ましくない変動、または、予測できないうえに望ましくない変動に結びつきつつある。従って、１つ以上のこれらの欠点を最小限に抑える態様で融解容器を加熱することが所望されることとなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本件開示の各実施形態は、原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする装置を含んでいる。この装置はチャンバを備えており、チャンバはその内部に所定液面レベルまで溶融ガラスを閉じ込めるよう構成されている。装置はまた、原料バッチ材をチャンバ内に供給するよう構成された供給口を備えている。これに加えて、装置は該所定液面レベルより上位に配置された複数の熱プラズマトーチを備えており、プラズマトーチは各々がその中に供給された作動流体を熱分解してチャンバ内にプラズマ炎を放つよう構成されている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本件開示の各実施形態は、原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする方法も含んでいる。この方法は、原料バッチ材を供給口からチャンバ内に供給する工程を含んでいる。この方法は、チャンバ内の所定液面レベルより上位に配置された複数のプラズマトーチを利用してチャンバを加熱する工程も含んでおり、プラズマトーチは各々がその中に供給された作動流体を熱分解してチャンバ内にプラズマ炎を放つ。これに加えて、この方法は、原料バッチ材を融解させて該所定液面レベルに達する溶融ガラスにする工程を含んでいる。

【0007】

本件開示の各実施形態の上記以外の特徴および利点は、後段以降の詳細な説明に明示されており、部分的にはその説明から当業者には容易に明らかになるか、或いは、後段以降の詳細な説明や特許請求の範囲の各請求項は元より添付の図面を含め、本件に記載されているような開示の各実施形態を実施することによっても当業者なら認識する。

【0008】

前述の概説と後段以降の詳細な説明の両方は、特許請求の範囲に記載された各実施形態の本質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供することを意図した実施形態を提示するものと理解するべきである。添付の図面は、本明細書の更なる理解をもたらすように添付され、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成している。図面は、本開示の多様な実施形態を例示しており、詳細な説明と併せて、各実施形態の諸原理および諸動作を説明するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】具体例のフュージョンダウンドロー式（降下延伸融合式）ガラス製造装置および製造法の概略図。

【図2】本件開示の各実施形態による具体例のガラス融解容器の概略側面断面図。

【図3】図２の具体例のガラス融解容器の概略頂面断面図。

【図4】図２および図３の具体例のガラス融解容器の概略端面断面図。

【図5】本件開示の各実施形態による具体例のプラズマトーチの概略側面断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

ここで、本件開示の好ましい各実施形態を詳細に参照してゆくが、それらの実施例を添付の図面に例示する。いつでも可能な場合は、同一の部材、または、類似している部材に言及するのに、図面全体を通して同一の参照番号を使用する。しかしながら、本件開示は多くの異なる形態で具現化することができるのであって、本明細書に明示された各実施形態に限定されると考えるべきではない。

【0011】

多様な範囲が１つの特定の値の「およその値（約～）」を下の極限値とする範囲として表されていたり、もう１つ別の特定の値の「およその値（約～）」を上の極限値とする範囲として表されていたり、または、前者のおよその値から後者のおよその値までの範囲として表されていることがある。そのような範囲が表現されている場合、別の実施形態が、前者の丁度の値を下の極限値とする範囲、後者の丁度の値を上の極限値とする範囲、または、前者の丁度の値から後者の丁度の値までの範囲を含んでいる。同様に、各値がその前に「約（ａｂоｕｔ）」を置くことで近似値として表されている場合、その特定の値の丁度の値はもう１つ別の実施形態であることが分かる。個々の範囲の極限点は、もう一方の極限点との関係があるから、また、もう一方の極限点とは無関係であるから、その両方の意味で重要となることが分かる。

【0012】

本明細書で使用されているような方向を表す用語、例えば、上、下、右、左、前、後、頂、底などは、描かれた図に言及する際に限って作成されたものであり、絶対的な配向を含意する意図は無い。

【0013】

別段そうと分かる言明がない限り、本明細書に明示されているどの方法であれ、その各工程が特定の順序で実施されることを要件としていると思料すべしとの意図は全くないし、どの装置についてであれ、特定の配向が要件とされると思料すべしとの意図も全く無い。従って、或る方法の請求項がその各工程によって踏襲されてゆく順序を実際に列挙していない場合や、何であれ装置の請求項が個々の構成部材に対する順序または配向を実際に列挙していない場合や、各請求項でも明細書の説明でも各工程が特定の順序に限定されるべきであることを別途特別に述べていない場合や、或る装置の各構成部材に対する特定の順序や配向が言及されていない場合は、いかなる点であれ順序または配向が暗示されているとは決して解釈するべきではない。このことは全ての起こり得る言外の意の解釈基準についても成り立ち、例えば、各工程の配分、操作の流れ、各構成部材の順序、または、各構成部材の配向に関する論理の諸問題、文法上の構成または句読点に由来する平易な意味づけ、および、明細書に記載されている各実施形態の数または種類などについても成り立つ。

【0014】

本明細書で使用されているような、単数形「或る・或る１つの（ａ）」、「或る・或る１つの（ａｎ）」、および、「その・この・該（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に別途そうではないと表明をしていない限り、複数を指した意味を含んでいる。従って、例えば、「或る・或る１つの」構成部材への言及は、文脈が明らかに別途の表明をしていない限り、２つ以上のそのような構成部材を有している態様を含んでいる。

【0015】

本明細書で使用されているような「原料バッチ材」なる表現は、融解炉のチャンバに供給されて融解されて溶融ガラスになる大抵の固体材料、例えば、固相の各種金属酸化物などを指している。

【0016】

本明細書で使用されているような「溶融ガラス」という表現は、或るガラス組成物について、その液化温度（それより高温になると結晶相がガラスと平衡状態で共存できなくなる温度）以上であるものを指す。

【0017】

本明細書で使用されるような「熱プラズマトーチ」という表現は作動流体から生成されるプラズマの流れを方向付ける装置を指しており、作動流体は熱プラズマトーチ内に供給されて熱プラズマトーチ内部のエネルギー源にさらされると熱分解される。具体例の熱プラズマトーチとしては、直流（ＤＣ）、交流（ＡＣ）、および、高周波（ＲＦ）を用いて作動流体を熱分解してプラズマの流れを生成する各種トーチが挙げられる。

【0018】

本明細書で使用されるような「プラズマ炎」という表現は、熱プラズマトーチから発射されるプラズマの流れを指す。

【0019】

本明細書で使用されるような「燃焼バーナー」という表現は、主に燃料の燃焼から熱を生成する装置を指しており、「燃焼」という表現は、天然ガスなどの燃料と空気から得られる酸素などの酸化剤との間の発熱酸化還元化学反応を指す。

【0020】

図１に示されているのは、具体例のガラス製造装置１０である。実施例によっては、ガラス製造装置１０は、融解容器１４を設けることができるガラス融解炉１２を備えているとよい。融解容器１４のほかにも、ガラス融解炉１２は、１つ以上の上記以外の構成要素を備えており、例えば、原材料を加熱して原材料を溶融ガラスに変換する加熱素子（本明細書でより詳細に説明する）などを備えている。更なる各実施例では、ガラス融解炉１２は、融解容器の近隣から喪失される熱を低減する熱管理装置（例えば、断熱構成部材）を備えていてもよい。また別な各実施例では、ガラス融解炉１２は、原材料を融解してガラス溶融物にするのを容易にする各種電子装置類、電気機械装置類、または、その両方を備えているとよい。また更に、ガラス融解炉１２は、支持構造体（例えば、支持シャーシ、支持部材など）、または、それ以外の構成部材を備えていてもよい。

【0021】

ガラス融解容器１４は通例は耐火性セラミック材料のような耐火性材料から構成されており、例えば、アルミナやジルコニアを含有している耐火性セラミック材料から構成されている。実施例によっては、ガラス融解容器１４が耐火性セラミック煉瓦から構成されているものもある。ガラス融解容器１４の特定の各実施形態について、後段以降でより詳細に説明してゆく。

【0022】

実施例によっては、ガラス融解炉は、ガラス基板、例えば、切れ目ない長尺のガラスリボンなどを作製するためのガラス製造装置の一構成要素として組み込まれているものもある。実施例によっては、スロットドロー（スロット吐出成型延伸）装置、フロートバス（溶融金属槽浮動成型）装置、フュージョン（融合成型）法などで使うダウンドロー（降下延伸）装置、アップドロー（引上げ延伸）装置、プレスローリング（ローラー圧延成型）装置、チューブドロー（管引延伸）装置、または、これら以外の何であれ本件開示の多様な局面から恩恵を受けることになるガラス製造機器を備えているガラス製造装置の一構成要素として、本件開示のガラス融解炉が組み込まれているものもある。具体例として、図１は、フュージョンドロー（延伸融合）加工して１本のガラスリボンを成型することで後続加工により複数の個別のガラスシートにするためのフュージョンダウンドロー式（降下延伸融合式）のガラス製造装置１０の一構成要素としてのガラス融解炉１２を概略的に例示している。

【0023】

ガラス製造装置１０（例えば、フュージョンダウンドロー式の装置１０）は、ガラス融解容器１４に対して溶融材料流れの上流側に配置された上流側ガラス製造装置１６を選択的に設けるようにしてもよい。実施例によっては、上流側ガラス製造装置１６の一部分または全体が、ガラス融解炉１２の一部として組み込まれていることもある。

【0024】

図示した実施例で分かるように、上流側ガラス製造装置１６は、保管ビン１８、原材料放出装置２０、該原材料放出装置に接続されたモータ２２などから構成されているとよい。保管ビン１８は、矢印２６で示されているように、ガラス融解炉１２の融解容器１４に供給することのできる量の原料バッチ材２４を保管するよう構成されているとよい。原料バッチ材２４は、通例、１種類以上のガラス形成金属酸化物および１種類以上の変性剤を含んでいる。実施例によっては、原材料放出装置２０がモータ２２によって動力を与えられることで、原材料放出装置２０が所定量の原料バッチ材２４を貯蔵ビン１８から融解容器１４に送り出すことができるよう図っているものもある。これら以外の実施例では、モータ２２が原材料放出装置２０に動力を与えることで、融解容器１４より下流側で検知される溶融ガラスの液面レベルに基づいた制御速度で、原料バッチ材２４を導入することができるようにしている。導入後、融解容器１４内の原料バッチ材２４は加熱されて溶融ガラス２８を作成することができる。

【0025】

ガラス製造装置１０は、ガラス融解炉１２に対して溶融材料流れの下流側に配置された下流側ガラス製造装置３０を選択的に備えていてもよい。実施例によっては、下流ガラス製造装置３０の一部はガラス融解炉１２の一部として組み込んでもよい。場合によっては、以下で論じる第１接続導管３２、または、下流側ガラス製造装置３０の上記以外の部分がガラス融解炉１２の一部として組み込まれていてもよい。下流側ガラス製造装置の各要素は、第１接続導管３２を含め、貴金属から形成されているとよい。好適な貴金属としては、白金、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、および、パラジウムから成る金属群から選択された白金族の各種金属またはそれらの各種合金が挙げられる。例えば、ガラス製造装置の下流構成要素は、約７０重量％ないし約９０重量％の白金と約１０重量％ないし約３０重量％のロジウムから構成されている白金－ロジウム合金から形成することができる。しかし、それ以外の好適な金属には、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、および、これらの各種合金が含まれる。

【0026】

下流側ガラス製造装置３０は、融解容器１４のより下流側に配置されて上述の第１接続導管３２によって融解容器１４に連結されている第１調整（すなわち、処理用）容器、例えば、清澄処理容器３４などを備えていてもよい。実施例によっては、溶融ガラス２８は、第１接続導管３２により融解容器１４から清澄処理容器３４に重力を利用して供給されるものもある。例えば、重力により溶融ガラス２８は融解容器１４から第１接続導管３２の内部通路を経て清澄処理容器３４に至るようにしてもよい。しかしながら、これ以外の多様な調整容器を融解容器１４の下流側に配置してもよく、例えば、融解容器１４と清澄処理容器３４との間などに配置してもよいと解釈するべきである。実施例によっては、調整容器を融解容器と清澄処理容器の間に使用するものもあるが、その場合、主要な融解容器からの溶融ガラスは更に加熱されて融解加工を継続するか、または、清澄処理容器に入る前に融解容器内の溶融ガラスの温度よりも低い温度まで冷却される。

【0027】

多様な技術によって、清澄処理容器３４内の溶融ガラス２８から気泡を除去することができる。例えば、原料バッチ材２４は酸化スズなどの多価化合物（すなわち、清澄剤）を含んでいる場合があり、加熱すると、化学還元反応を受けて酸素を放出することがある。これ以外の好適な清澄剤には、ヒ素、アンチモン、鉄、セリウムなどがあるが、これらに限定されない。清澄処理容器３４は融解容器の温度よりも高い温度に加熱され、それによって溶融ガラスおよび清澄剤を加熱する。清澄剤（１種類以上）の温度誘起による化学還元によって生成された酸素の泡は、清澄処理容器内の溶融ガラスを通り抜けて上昇するが、その場合、融解炉で生成された溶融ガラス中の気体は、清澄剤によって生成された酸素の気泡内で拡散したり酸素の気泡に融合したりする。拡大した気泡は上昇して清澄処理容器内の溶融ガラスの自由表面に達し、その後、清澄処理容器から外へ排気される。酸素の気泡は、清澄処理容器内の溶融ガラスの機械的混合を追加的に誘発することがある。

【0028】

下流側ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混ぜるための混合容器３６のような、もう１つ別の調整容器を更に備えていてもよい。混合容器３６は清澄処理容器３４より下流側に配置されていてもよい。混合容器３６が均質なガラス溶融組成物をもたらす目的で使用されることにより、その使用が無ければ清澄処理容器を出る時に清澄処理済み溶融ガラス内部に存在している恐れのある化学的または熱的に不均質なコード（すじ）を減じることができる。図示しているように、清澄処理容器３４は、第２接続導管３８によって混合容器３６に連結される。実施形態によっては、溶融ガラス２８は第２接続導管３８によって清澄処理容器３４から混合容器３６へ重力を利用して供給することができる。例えば、重力により、溶融ガラス２８は清澄処理装置３４から第２接続導管３８の内部通路を経て混合容器３６に至るようにするとよい。混合容器３６は清澄処理容器３４の下流側に示されているが、混合容器３６は清澄処理容器３４より上流側に配置されていて構わないことに留意するべきである。実施形態によっては、下流側ガラス製造装置３０は多数の混合容器を備えていてもよく、例えば、清澄処理容器３４より上流側の混合容器と清澄処理容器３４の下流側の混合容器とを備えているものもある。これら多重的な混合容器はどれも同じデザインでもよいし、或いは、互いに異なるデザインでもよい。

【0029】

下流側ガラス製造装置３０はもう１つ別の調整容器を更に備えていてもよいが、例えば、混合容器３６より下流側に配置することのできる放出容器４０備えている。放出容器４０は溶融ガラス２８を調整することで、下流側の成型装置に供給することができるようにする。例えば、放出容器４０はアキュムレータ、流れ制御装置、または、その両方として作用することで、出口導管４４を経て成型体４２に至る溶融ガラス２８の一貫した流れをもたらすことができるようにしている。図示したように、混合容器３６は第３接続導管４６により放出容器４０に連結することができる。実施例によっては、溶融ガラス２８が混合容器３６から第３接続導管４６を経由して放出容器４０へ、重力を利用して供給されるようにしたものもある。例えば、重力が溶融ガラス２８に作用して混合容器３６から第３接続導管４６を経由して放出容器４０へ送り込むことができる。

【0030】

下流側ガラス製造装置３０は、先に言及した成型体４２と入口導管５０とが設けられた成型装置４８を更に備えていてもよい。出口導管４４は、溶融ガラス２８を放出容器４０から成型装置４８の入口導管５０に送り出すよう配置されているとよい。例えば、出口導管４４が入口導管５０の内側面の内部で該内側面から離して入れ子に置かれることにより、溶融ガラスの自由表面が出口導管４４の外側面と入口導管５０の内側面との間に位置決めされるようにすることができる。フュージョンダウンドロー式（降下延伸融合式）のガラス製造装置の成型体４２はその上面にトラフ（溝）５２が配置され、また、その最下部端縁５６に沿って延伸方向に収束成型面５４の各々が収束して設けられている。放出容器４０、出口導管４４、および、入口導管５０を経て成型体のトラフに送り出された溶融ガラスはトラフの各側壁から溢れ出してから、各収束成型面５４に沿って分流した溶融ガラスとなって降下する。溶融ガラスの分流は各々が最下部端縁５６より下で且つそれに沿って合流した結果、１枚のリボン状のガラス５８を生じることになるが、このガラスリボンに重力、エッジロール７２、引張りロール８２などによって張力を付与することにより最下部端縁５６から延伸方向または流れ方向６０にガラスリボンを延伸することで、ガラスが冷えてガラスの粘性が増すにつれてガラスリボンの寸法を制御できるようになる。従って、ガラスリボン５８は粘弾性転移を経た後に機械的特性を獲得するが、この特性がガラスリボン５８に安定した寸法特性を与える。実施形態によっては、ガラスリボン５８をその弾性領域でガラス分離装置１００によって複数の個別のガラスシート６２に分離するようにしたものもある。この時点で、ロボット６４が把持ツール６５を使用して個別のガラスシート６２をコンベアシステムに移送することができるが、そのまま直ぐに、個別のガラスシートを更に加工してもよい。

【0031】

図２は、本件開示の各実施形態による具体例のガラス融解容器１４の概略側面断面図である。ガラス融解容器１４はチャンバ１１４を備えており、原材料放出装置２０は供給口１１６を通してチャンバ１１４に所定量の原料バッチ材２４を供給する。ガラス融解容器１４は複数の電極１０２および複数の熱プラズマトーチ１０４も備えている。

【0032】

動作中、複数の電極１０２および複数の熱プラズマトーチ１０４がチャンバ１１４を加熱することで、原料バッチ材２４が融解されて溶融ガラス２８になってチャンバ１１４内の所定液面レベル（Ｌ）にまで達するよう図っている。図２で見て取れるように、複数のプラズマトーチ１０４は所定液面レベル（Ｌ）より上位に配置されており、複数の電極１０２は所定液面レベル（Ｌ）より下位に配置されている。

【0033】

図３および図４はそれぞれ、前者は図２の具体例のガラス融解容器１４の概略頂面図を後者は端面断面図である。図３および図４で見て取れるように、プラズマトーチ１０４は各々がプラズマ炎１０８をチャンバ１１４内に放つ。加えて、図３に示すように、供給口１１６がチャンバ１１４の第１壁１２０上に配置されており、複数の熱プラズマトーチ１０４がチャンバ１１４の第２壁１２２および第３壁１２４上に配置されており、第２壁１２２および第３壁１２４は各々が概ね互いに平行で且つ概ね第１壁１２０に直交している方向に広がっている。更に、図３に示すように、原料バッチ材２４をチャンバ１１４内に供給するにあたり、原料バッチ材２４が複数のプラズマトーチ１０４のどの１つのプラズマ炎１０８にも全く接触しない状態で供給する。例えば、本件開示の各実施形態には、原料バッチ材２４が最も近いプラズマ炎１０８から所定距離を置いてチャンバ１１４内に供給される各実施形態であって、最も近いプラズマ炎１０８から少なくとも約１メートル離れた距離であり、その範囲は例えば、約１メートルないし約１０メートル離れた距離であり、より具体的には、最も近いプラズマ炎１０８から約２メートルないし約５メートル離れた距離である各実施形態が含まれている。

【0034】

図４に示したように、ガラス融解容器１４は電極１０６がチャンバ１１４の底から伸びており、ここでは、電極１０６は所定の液面レベル（Ｌ）より下位に配置されている。更に図４に示すように、プラズマトーチ１０４は、所定の液面レベル（Ｌ）に概ね平行な方向にプラズマ炎１０８を放つ。

【0035】

一方、図２ないし図４は、チャンバ１１４の各壁から伸びる電極１０２とチャンバ１１４の底から伸びる電極１０６とが設けられているガラス融解容器１４を例示しているが、本件開示の各実施形態は、多種電極のみがチャンバ１１４の各壁から伸びているもの、電極１１６のみがチャンバ１１４の底から伸びているもの、または、いずれのタイプの電極もガラス融解容器１４に設けられていないものを含んでいてもよい。電極１０２、電極１０６、または、その両タイプは各々が、当業者には周知の各種方法に従って１つ以上の電源（図示せず）に接続することができる。

【0036】

本件開示の各実施形態はまた、ガラス融解容器１４が燃焼バーナーを備えていないものも含んでいる。

【0037】

図５は、本件開示の各実施形態による具体例のプラズマトーチ１０４の概略側面断面図である。図５に示すプラズマトーチ１０４は、陰極１２６および陽極１２８が設けられた直流（ＤＣ）プラズマトーチであり、電力が供給されると、プラズマアーク放電１３０に点火し、プラズマトーチ１０４に供給されている作動流体１３２にエネルギー投入することで、目的のプラズマ炎１０８を生成する。

【0038】

図５は直流プラズマトーチを例示しているが、本件開示の各実施形態は、複数のプラズマトーチ１０４が、例えば、交流（ＡＣ）プラズマトーチから成るもの、直流（ＤＣ）プラズマトーチから成るもの、または、高周波（ＲＦ）プラズマトーチから成るものを含んでいる。斯かるプラズマトーチとしては、例えば、当業者の周知するところに従ってガラス融解容器１４に組込むことができる、または、組込むよう改変することができる、市場で入手可能な交流プラズマトーチ、直流プラズマトーチ、または、高周波プラズマトーチが挙げられる。具体例の市場で入手可能なプラズマトーチとしては、プラザリウム（Ｐｌａｚａｒｉｕｍ）社から入手できる各種の直流産業用スチームプラズマトーチが挙げられるが、これらに限定されない。

【0039】

作動流体１３２はどの特定の流体であると限定されないが、例えば、水、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、または、これらの各種組合せから選択することができる。従って、具体例の各実施形態は、複数のプラズマトーチ１０４の各々が、水、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、または、これらの各種組合せから選択された作動流体１３２を熱分解するものを含んでいる。

【0040】

或る具体例の各実施形態においては、作動流体１３２は水である。

【0041】

或る具体例の各実施形態では、プラズマトーチ１０４に供給されている作動流体１３２の熱分解によって生成されるプラズマ炎１０８は、温度が少なくとも約２０００℃であるとよいが、例えば、少なくとも約２５００℃であり、また更に具体的には、少なくとも約３０００℃であり、温度範囲にして約２０００℃ないし約３０，０００℃であるとよいが、例えば、約２５００℃ないし約２５,０００℃であり、また更に具体的には、約３０００℃ないし約２０，０００℃などである。

【0042】

本件開示の各実施形態は、複数のプラズマトーチ１０４の各々に供給されている作動流体１３２の少なくとも一部が融解容器１４を経由してプラズマトーチ１０４に再循環されるものを含んでいる。例えば、図５に示すように、作動流体源からの主要な（再循環ではない）作動流体１３２ａと融解容器１４からの再循環作動流体１３２ｂの両流体がプラズマトーチ１０４に供給されて混合された結果、作動流体１３２を生成する。或る具体例の各実施形態においては、複数のプラズマトーチ１０４の各々に供給されている作動流体１３２の少なくとも約９０％、例えば、少なくとも約９５％、範囲にして約９０％ないし約９９％、更に具体的には、約９５％ないし約９９％が、融解容器１４を経由して再循環される（すなわち、図５に示すように、複数のプラズマトーチ１０４の各々に供給されている作動流体１３２の総量のうち少なくとも約９０％、例えば、少なくとも約９５％、範囲にして約９０％ないし約９９％、更に具体的には、約９５％ないし約９９％が再循環作動流体１３２ｂである）。

【0043】

上記の各実施形態はフュージョンダウンドロー法に言及しながら既に説明したが、そのような各実施形態は、これ以外のガラス成型法、例えば、各種のフロート法、スロットドロー法、アップドロー法、チューブドロー法、プレスローリング法などにも適用できるものと理解するべきである。

【0044】

本件開示内容の真髄および範囲から逸脱することなく本件開示の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、当業者には明らかである。従って、本件開示は、添付の特許請求の範囲の各請求項およびそれらの均等物の範囲内にある限り、そのような修正および変更を網羅するものと解釈すべきである。

【0045】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0046】

実施形態１
原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする装置は、
内部の所定液面レベルにまで達する溶融ガラスを閉じ込めるよう構成されたチャンバと、
原料バッチ材をチャンバに供給するよう構成された供給口と、
複数が該所定液面レベルより上位に配置されて、その各々がその中に供給された作動流体を熱分解してプラズマ炎をチャンバ内に放つよう構成されている、熱プラズマトーチと
を備えている。

【0047】

実施形態２
供給口はチャンバの第１壁に配置されており、複数の熱プラズマトーチはチャンバの第２壁と第３壁に配置されており、第２壁および第３壁は各々が、概ね互いに平行で且つ概ね第１壁に直交している方向に広がっている、実施形態１の装置。

【0048】

実施形態３
前記所定液面レベルより下位に配置されている複数の電極を更に備えている、実施形態１の装置。

【0049】

実施形態４
燃焼バーナーは備えていない、実施形態１の装置。

【0050】

実施形態５
供給口は、原料バッチ材が複数の熱プラズマトーチのどの１つのプラズマ炎にも全く接触しない状態で、原料バッチ材をチャンバ内に供給するよう構成されている、実施形態１の装置。

【0051】

実施形態６
熱プラズマトーチは各々が、前記所定液面レベルに概ね平行な方向にプラズマ炎を放つよう構成されている、実施形態１の装置。

【0052】

実施形態７
複数の熱プラズマトーチは、交流（ＡＣ）プラズマトーチ、直流（ＤＣ）プラズマトーチ、または、高周波（ＲＦ）プラズマトーチから構成されている、実施形態１の装置。

【0053】

実施形態８
プラズマ炎の温度は少なくとも約２０００℃である、実施形態１の装置。

【0054】

実施形態９
作動流体は、水、水素、ヘリウム、ネオン、または、アルゴンから選択される、実施形態１の装置。

【0055】

実施形態１０
複数の熱プラズマトーチの各々に供給される作動流体の少なくとも約９０％を再循環させるよう構成されている、実施形態１の装置。

【0056】

実施形態１１
原料バッチ材を融解させて溶融ガラスにする方法は、
原料バッチ材を供給口からチャンバ内に供給する工程と、
チャンバ内の所定液面レベルより上位に配置された複数の熱プラズマトーチを利用して、熱プラズマトーチの各々がその中に供給された作動流体を熱分解してチャンバ内にプラズマ炎を放つことでチャンバを加熱する工程と、
原料バッチ材を融解させて該所定液面レベルに達する溶融ガラスにする工程と
を含んでいる。

【0057】

実施形態１２
供給口はチャンバの第１壁に配置されており、複数の熱プラズマトーチはチャンバの第２壁と第３壁に配置されており、第２壁および第３壁は各々が、概ね互いに平行で且つ概ね第１壁に直交している方向に広がっている、実施形態１１の方法。

【0058】

実施形態１３
前記所定液面レベルより下位に配置されている複数の電極を利用してチャンバを加熱する工程を更に含んでいる、実施形態１１の方法。

【0059】

実施形態１４
加熱する工程は燃焼バーナーを使用しない、実施形態１１の方法。

【0060】

実施形態１５
原料バッチ材が複数の熱プラズマトーチのどの１つのプラズマ炎にも全く接触しない状態で、原料バッチ材をチャンバ内に供給する、実施形態１１の方法。

【0061】

実施形態１６
熱プラズマトーチは各々が、前記所定液面レベルに概ね平行な方向にプラズマ炎を放つ、実施形態１１の装置。

【0062】

実施形態１７
複数の熱プラズマトーチは、交流（ＡＣ）プラズマトーチ、直流（ＤＣ）プラズマトーチ、または、高周波（ＲＦ）プラズマトーチから構成されている、実施形態１１の方法。

【0063】

実施形態１８
プラズマ炎の温度は少なくとも約２０００℃である、実施形態１１の方法。

【0064】

実施形態１９
作動流体は、水、水素、ヘリウム、ネオン、または、アルゴンから選択される、実施形態１１の方法。

【0065】

実施形態２０
複数の熱プラズマトーチの各々に供給される作動流体の少なくとも約９０％を再循環させる、実施形態１１の方法。

【符号の説明】

【0066】

１４ ガラス融解容器
２８ 溶融ガラス
１０２ 電極
１０４ 熱プラズマトーチ
１０６ 電極
１０８ プラズマ炎
１１４ チャンバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】