(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスシステムにおいて、該溶融ガラスシステムが、
溶融炉と、
ポンプ作用を提供するよう、いずれも溶融ガラス搬送システムの入口に配された第１の撹拌子及び第２の撹拌子を含む、撹拌機とを備え、
前記溶融ガラス搬送システムの少なくとも一部が前記溶融炉内のガラスの自由表面に対して高所におかれ、前記撹拌機の前記第１の撹拌子及び前記第２の撹拌子が、ガラスを重力に抗して前記溶融炉から前記高所の前記溶融ガラス搬送システムを通してガラス形成プロセスに移動させるための静水圧を与え、前記撹拌機が、前記第１の撹拌子及び前記第２の撹拌子の回転速度を変えることにより、ガラスの流れを変えることを特徴とする溶融ガラスシステム。
【請求項２】
前記溶融ガラス搬送システムが清澄化器をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載の溶融ガラスシステム。
【請求項３】
前記溶融炉がフォアベイを有し、
前記撹拌機が、前記溶融炉の前記フォアベイからガラスを受け取り、
前記第１の撹拌子の一部が、前記フォアベイ内の前記ガラスの自由表面より下方にあり、かつ、前記フォアベイ内の前記ガラスの前記自由表面が、前記清澄化器の底の下方のある垂直方向距離に位置しており、
前記撹拌機がガラスを重力に抗して前記溶融炉から前記清澄化器を通して前記ガラス形成プロセスに移動させるための静水圧を与えることを特徴とする請求項２記載の溶融ガラスシステム。
【請求項４】
溶融ガラスシステムにおいて、
（ａ）フォアベイを有する溶融炉、及び
（ｂ）前記溶融炉の前記フォアベイからガラスを受け取る撹拌機であって、ポンプ作用をもつ少なくとも１つの撹拌子を有し、当該撹拌機の一部が前記フォアベイ内の前記ガラスの自由表面より下方にある、撹拌機、及び
（ｃ）清澄化器ベントを有する清澄化器であって、前記フォアベイ内の前記ガラスの前記自由表面が、当該清澄化器の底の下方のある垂直方向距離に位置するよう、当該清澄化器が高所におかれ、かつ、前記清澄化器ベントによって生じるいかなる均質性欠陥も、ガラス形成プロセスにより形成されるガラスシートの使用不能流入端に分流されるように、前記清澄化器ベントが配置されている清澄化器、
を備え、
前記撹拌機がガラスを重力に抗して前記溶融炉から前記清澄化器を通して前記ガラス形成プロセスに移動させるための静水圧を与えることを特徴とする溶融ガラスシステム。
【請求項５】
溶融ガラスシステムにおいて、
（ａ）フォアベイを有する溶融炉、及び
（ｂ）前記溶融炉の前記フォアベイからガラスを受け取る撹拌機であって、ポンプ作用をもつ少なくとも１つの撹拌子を有し、当該撹拌機の一部が前記フォアベイ内の前記ガラスの自由表面より下方にある、撹拌機、及び
（ｃ）清澄化器ベントを有する清澄化器であって、前記フォアベイ内の前記ガラスの前記自由表面が、当該清澄化器の底の下方のある垂直方向距離に位置するよう、当該清澄化器が高所におかれ、かつ、前記清澄化器ベントは空気中に排出を行うものである、清澄化器、
を備え、
前記撹拌機がガラスを重力に抗して前記溶融炉から前記清澄化器を通してガラス形成プロセスに移動させるための静水圧を与えることを特徴とする溶融ガラスシステム。
【請求項６】
（ａ）溶融ガラスを受け取る降下管、及び
（ｂ）前記降下管の底端の少なくとも１つのオーバーフロー装置、
をさらに備え、
前記オーバーフロー装置が不均質なガラス及び欠陥のあるガラスを廃棄することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の溶融ガラスシステム。
【請求項７】
当該溶融ガラスシステムが、オーバーフローダウンドロープロセスのために構成され、
（ａ）前記清澄化器からガラスを受け取る冷却／状態調整区画、及び
（ｂ）前記冷却／状態調整区画からガラスを受け取る遷移区画、
を備え、
前記遷移区画が自由表面を有していないことを特徴とする請求項２から５いずれか１項記載の溶融ガラスシステム。
【請求項８】
少なくとも１つのガラス液面レベル測定器を備えた溶融ガラス液面レベル測定システムをさらに備え、
前記ガラス液面レベル測定器にさらされたガラスがガラスシートの使用不能領域に流れることを特徴とする、請求項１から５いずれか１項記載の溶融ガラスシステム。
【請求項９】
（ａ）冷却／状態調整区画、及び
（ｂ）前記冷却／状態調整区画からガラスを受け取るボウル、
をさらに備え、
前記ボウルが不均質なガラス及び欠陥のあるガラスを廃棄するオーバーフロー装置を有することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の溶融ガラスシステム。
【請求項１０】
溶融ガラスシステムにおいて、該溶融ガラスシステムが、
溶融炉と、
溶融ガラス搬送システムと、
ポンプ作用をもつ少なくとも１つの撹拌子を有する攪拌機とを備え、
前記溶融ガラス搬送システムの少なくとも一部が前記溶融炉内のガラスの自由表面に対して高所におかれ、前記撹拌機が、ガラスを重力に抗して前記溶融炉から前記高所の前記溶融ガラス搬送システムを通してガラス形成プロセスに移動させるための静水圧を与え、
前記溶融ガラス搬送システムが、少なくとも１つのガラス液面レベル測定器を備えた溶融ガラス液面レベル測定システムをさらに備え、前記ガラス液面レベル測定器にさらされたガラスがガラスシートの使用不能領域に流れることを特徴とする溶融ガラスシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年３月２８日に出願された米国特許出願第１２/０５７６９７号、２００７年８月８日に出願された米国仮特許出願第６０/９５４６２２号及び２００７年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６０/９５７００７号の恩典を主張し、これらの優先権を主張する。上記の全ての出願の明細書の内容は本明細書に参照として含まれる。
【０００２】
本発明は全般的には光学品質ガラスの製造に関する。さらに詳しくは、本発明は、テレビ及びコンピュータディスプレイに広く用いられているＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイ装置の生産のための、オーバーフローダウンドロープロセスで作成されるガラスシートの製造に特に有用である。
【背景技術】
【０００３】
代表的なガラス製造プロセスは、順に、原材料投入／混合／送出システム、ガラス溶融炉、溶融ガラス搬送システム、ガラス形成プロセス、及び切断／クリーニング／梱包／出荷のための完成ガラスハンドリングシステムを含む。
【０００４】
図１は代表的な「オーバーフロープロセス」製造システム１を示す。溶融炉２が、温度及び化学組成が実質的に一様な液体ガラス１６を清澄化器３に送り、清澄化器３は清澄化器ベント１５を通していかなる気体混雑物も除去して、撹拌装置４としても知られる、撹拌機４に液体ガラス１６を送る。１つないしさらに多くの撹拌子を有する撹拌機４はガラスを完全に均質化する。従来技術において、撹拌機４は、清澄化器３で生じ得るガラスの不均質性を除去するため、必ず清澄化器３の後に配置される。
【０００５】
ガラス１６は次いで冷却／状態調整区画５を通してボウル６に導き入れられ、降下管７内に下ろされ、降下管７と形成装置流入管８の間のジョイント１４を通して、オーバーフロートラフ９の流入口に送られる。撹拌機４からトラフ９に流れる間、ガラス１６，特にシート表面を形成するガラス１６は均質なままでなければならない。ボウル６は流れる方向を水平から垂直に変え、ガラスの流れを停止させるための手段を提供する。ガラス１６の流れを停止させるため、ニードル１３が備えられることが多い。降下管７は２つの主機能を有する。降下管７はボウル６からトラフ流入管８にガラスを導き、シート形成装置に入るガラス１６の流量を制御する。降下管７は、降下管７を特定の温度に維持することによりガラス１６の所望の流量が所望の値に精確に維持されるように、慎重に設計される。清澄化器３，清澄化器ベント１５，撹拌機４，冷却／状態調整区画５，ボウル６，ニードル１３及び降下管７は、オーバーフロープロセスの、ガラス１６を炉から流入管８の頂部に導き、状態調整する、ガラス搬送システム１０を構成する。降下管７とトラフ流入管８０の間のジョイント１４により、点検／修理のためのシートガラス形成装置の取外しが可能になり、プロセス装置の熱膨張の補償の提供も可能になる。
【０００６】
炉２から流出するガラス１６は高温（１５００℃〜１６００℃）にあり、ニュートン液体であるが、気体混雑物欠陥を有し、均質な混合物ではない。搬送システム１０は、気体混雑物またはその他の均質性欠陥が最小の、均質な状態で適切な温度（ほぼ１２２５℃）にあるガラスをオーバーフロー形成プロセスに搬送する。
【０００７】
温度及び化学組成が実質的に一様でなければならない、搬送システム１０からの溶融ガラス１６は流入管８を通って、シート形成装置の、シート形成トラフ９に入る。特許文献１，２及び３に詳細に説明されている、ガラスシート形成装置はくさび形の形成装置９である。これらの特許文献は本明細書に参照として含まれる。ガラス１６は次いでくさび形の形成装置９の両側面を流下し、底部尖端で合同して溶融ガラスのシート１１を形成する。溶融ガラスシート１１は次いで冷却されて、厚さが実質的に一様な固体ガラスシート１２を形成する。
【０００８】
原材料から溶融されたままのガラスは閉じ込められた気体の小さな泡を多く有する。そのような気泡は光学特性が必要とされるいずれのガラス製品においても欠陥と見なされる。視認できるかまたは製品の機能を妨害する大きさの気泡は除去されなければならない。そのような気泡を除去するためのプロセスは清澄化または脱ガス（本明細書では清澄化）と称される。清澄化は、ガラスが原材料から溶融された後に、ただしガラスが最終製品に形成される前に、行われる。光学品質ガラスにおいて、この清澄化プロセスは、貴金属、一般には白金または白金合金で構成された「清澄化器」（または精製器）内で行われる。清澄化プロセスは化学的プロセス及び物理的プロセスの両者である。ガラス溶融炉及び清澄化器をガラスが通過している間に気泡が大きくなるように、清澄化剤と称される、化学薬品がガラスに添加される。ガラス内の酸化物としてのヒ素またはアンチモンは好ましい清澄化剤であるが、有毒な材料である。スズは普通に用いられる別の清澄化剤であるが、清澄化剤としての効果は小さく、化学的に白金を攻撃して、小粒子をつくり、最終的には白金壁の破壊を生じさせる。セリウムも清澄化剤として用いることができるが、ガラスを黄色に着色する。これらは清澄化剤の中で最も用いられる清澄化剤であるが、他にも技術上既知の清澄化剤がある。
【０００９】
光学品質ガラスは流路の乱れがしばしば均質性欠陥を生じさせるという点で独特である。そのような欠陥類は脈理と呼ばれ、製品に光学歪みを生じさせる。清澄化器は本明細書で論じられるようにバッフルを備えて構成されることが多い。バッフル及び１つないし複数の清澄化器ベント１５は流れにかなりの乱れを生じさせる。このため、従来技術においては、清澄化器による不均質性が均質化されるように、撹拌機４は流路において清澄化器３の後に配置される。清澄化器及び撹拌機はいずれもほぼ１６００℃の高温で動作する。撹拌機から吐出されたガラスは実質的に均質であるが、撹拌機４自体が、本明細書で論じられる、均質性欠陥を生じさせ得る。不均質性のさらなる発生を最小限に抑えるため、冷却／状態調整管５，ボウル６及び降下管７のガラス接触面は流路の乱れを最小限に抑えるために慎重に仕上げられる（平滑化される）。搬送システムにおいては、流れを、停滞流または再循環流の領域をつくらず、大気への暴露を最小限に抑えて、一様に維持することが望ましい。大気への暴露はガラスの化学成分の内のいくらかの気化をおこさせ、したがってガラスの組成及び特性を変化させ、おそらくは均一性欠陥を導入し得る。搬送システム内のガラスの温度は、光学欠陥になるであろうガラスの再結晶化（失透）を防止するため、ガラスの液相線温度より高温に維持されなければならない。多くの構成では自由表面を有するボウルは脈理欠陥及び失透欠陥のソースになり得る。
【００１０】
清澄化装置は溶融ガラスからの気泡の除去が最適化されるように構成される。清澄化器は非常に大きいことが多く、ガラス接触表面は白金または白金合金でつくられるから、結果として製作コストが極めて高くなる。従来技術の清澄化プロセスでは、気泡は清澄化装置（清澄化器）の頂部まで上昇し、そこで清澄化器ベント１５を通って大気に消散する。除去される気泡の大きさは清澄化器の寸法及び構造並びに溶融ガラスの粘性率（流動率）の関数である。ガラス工業において、これらの気泡は、小さい（直径がほぼ１ｍｍ未満）場合はぬか泡と呼ばれ、大きい場合はふくれと呼ばれる。ぬか泡は、直径が小さく、したがってガラスからの除去が一層困難であるから、第一義的な問題である。
【００１１】
清澄化器の流入端の底で清澄化器に入るガラスぬか泡は、大気へのベントが配置されている、流出端で清澄化器の頂部まで上昇しなければならない。ガラス内のぬか泡の垂直方向速度は、ガラスの粘性率に反比例し、ぬか泡直径の二乗に比例し、ガラス密度の二乗に比例する。ガラスの粘性率は温度の強い逆関数であり、したがってガラスの温度を実用最高温度まで高めることは与えられた大きさのぬか泡の垂直方向速度を高めることになる。光学製品内のぬか泡の検出はその視認可能な面積の強い関数であり、したがってぬか泡の直径の二乗を品質規準として用いることができる。与えられたガラスに対し、清澄化プロセスにおけるガラス密度の変動は二次効果である。
【００１２】
ガラス粘性率を実質的に低下させるに必要なほぼ１６００℃の極めて高い温度においては、最高品質の耐火材料であってもガラスによって徐々に溶かされる。これは汚染物を導入し、ガラス内にさらにぬか泡も発生させ得る。従来技術においては、耐火壁の溶解によってガラスが汚染されないように、円筒形の白金または白金合金（本明細書では白金）のチューブがガラスに接触する全ての表面（壁）に用いられる。円筒形チューブは一般に、適切な強度及び断熱特性を有する、耐火材料（煉瓦）によって外部から支持される。清澄化器内のガラスは所要の高温に維持されなければならない。さらに、清澄化器の流入端に入るガラスは所望の清澄化温度まで加熱されなければならないことが多い。これは、（ガスまたは電気）加熱火室内への白金／耐火物清澄化器アセンブリの閉込めによるか、または電気加熱によってなされる。清澄化器の電気加熱は、外部に取り付けられた（通常は白金でつくられる）電気巻線によるか、または直接に円筒形白金チューブを通して電流を流し、よって熱を発生させるためにチューブの電気抵抗を用いることにより、達成される。
【００１３】
２０世紀前半の実用開始以来一般に用いられてきた従来技術の構造は、内部バッフルを備えているかまたはいない円筒形白金チューブである。今日までの主要な技術革新は、流路を変え、最適なぬか泡除去のためにぬか泡をトラップするためのバッフルの構造にあった。従来技術には内部自由表面を有するかまたは有していない清澄化器構造が含まれる。
【００１４】
図２Ａは従来技術の代表的なバッフル付清澄化器である。溶融ガラス１６は、ガラス流入端２３においてバッフル付清澄化器２１に入り、流出端２４から流出する。流出端２４にはバッフル付清澄化器２１の頂部にたまるぬか泡を逃すための、大気に通じる、ベント２５がある。いくつかのバッフル２６には穴２２があり、穴２２は、ガラスがバッフル付清澄化器２１を通って流れる際の溶融ガラス１６の平均滞留時間がより一様になるように溶融ガラス流を分布させるための大きさにつくられる。他のバッフル２８は流路を垂直方向に動かすように構成される。バッフルも表面ぬか泡をトラップして、破裂して大気に消散する気泡様累積体にするから、ベント２９はバッフルの前にあることが多い。図２Ｂはバッフル付清澄化器２１を通るぬか泡２７の移動を示す。バッフル２６及び２８はバッフル付清澄化器２１内のぬか泡２７の経路を極めて曲りくねらせる。これにより、小さなぬか泡が合体して、より速く上昇するであろう、大きなぬか泡を形成する機会が大きくなり得る。
【００１５】
図２Ａ及び２Ｂに示される清澄化器の直径は０.３８２ｍであり、長さは２.５ｍである。ガラス流量は７.４１メートルトン/日である。ガラスの粘性率は１００ポアズ（１０Ｐａ・ｓ）である。ぬか泡の直径は０.０００７ｍである。これらのパラメータは式：
Ｑ１・ｄ１２/η１＝Ｑ０・ｄ０２/η０
によって変えることができる。ここで、  
Ｑ＝ガラスの流量、
η＝ガラスの粘性率、及び
ｄ＝ぬか泡の直径、
である。
【００１６】
従来技術の撹拌機４は１つないしさらに多くの回転素子を有する。最終回転素子の先端にあるガラスは渦にトラップされることが多い。この渦を出たガラスは回転運動及び主流路にあるガラスとは異なる時刻歴を有する。この結果、ガラスが販売され得る製品部分であれば、脈理均質性欠陥が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第３３３８６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第６７４８７６５号明細書
【特許文献３】米国特許第６８８９５２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来技術の欠点
従来技術の主な欠点は清澄化作業後のガラスの均質化が清澄化器で取り除かれていないいかなる欠陥もガラス流全体にわたって再分布させることである。
【００１９】
別の、スズで清澄化したガラスに特有の欠点は、清澄化器内のスズによる白金の化学的攻撃によって生じ、通常は搬送システム表面近傍を流れるであろう、白金粒子が表面清澄化器による処理後のガラスの撹拌によりシート全体にわたって再分布することである。
【００２０】
別の欠点は、撹拌子の先端から吐出される不均質ガラスが形成されるガラスに欠陥を生じさせることである。また別の欠点はボウルの自由表面から吐出される不均質ガラスである。
【００２１】
別の欠点は、ガラスの流量を制御するための温度の使用による制御帯幅が本質的に狭いことである。
【００２２】
別の欠点は、溶融炉の搬送システムとの剛結のため、搬送システムの主要部分も再構築しなくては、溶融炉の大きな修理または再構築を行えないことである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、炉からガラス形成プロセスへの従来技術のガラス搬送システムを、オーバーフローダウンドロープロセスに適合させるために大きく改変する。清澄化器によって取り除かれないかなりの数の欠陥は、シートの使用不能な流入端及び遠端に分流される。一実施形態において、撹拌機は清澄化器の流出口側から清澄化器の流入口側に移される。別の実施形態において、清澄化器の基本形状は円筒形から双耳（またはガルウイング）形の断面に変えられることが好ましく、清澄化器の耳にはガラスシートの使用不能流入端を形成するであろうガラスが入る。清澄化器の１つまたは複数のベントは、ベントによって生じるいかなる均質性欠陥もガラスシートの使用不能流入端に分流されるように、これらの耳に配されることが好ましい。清澄化器断面は、円筒形清澄化器に比較して清澄化効率を高めるために高いアスペクト比を有する。
【００２４】
別の実施形態では、ボウル及びニードルが排される。他の実施形態において、装置がいくつかの特定のガラスに用いられている場合には、清澄化器ベントを排することができる。別の実施形態において、清澄化器ベントにガラス液面レベル測定器が装着されることが好ましい。また別の実施形態において、降下管表面近傍のガラス流をシートの使用不能流入端及び遠端に分流させるために、降下管の底にバッフルが付加される。
【００２５】
別の実施形態において、ガラス流量制御帯幅を広げるために撹拌子速度が用いられる。
【００２６】
別の実施形態において、搬送システムの溶融炉への固定連結は、もはや機能していない溶融炉を修理または交換のために搬送システムから容易に取り外すことができるように、調節可能でフレキシブルな連結で置き換えられる。
【００２７】
本発明は、搬送システムの流れの特性をオーバーフローダウンドロープロセスに適合させることによって、搬送システム装置の清澄化能力を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図２Ａ】図２Ａは従来技術で知られているようなバッフル付円筒形清澄化器を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａの清澄化器におけるぬか泡の上昇を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における、「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図４Ａ】図４Ａは従来技術で知られているような「オーバーフロープロセス」の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの線Ｂ−Ｂにわたる、降下管内のガラス流の断面を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、「オーバーフロープロセス」に対して降下管内のガラス流がシートに現れる、図４Ａの線Ｃ−Ｃにわたる断面を示す。
【図５】図５は大気ベントの場所及びシートの流入端及び遠端に流れるガラスの場所における双耳形清澄化器の断面を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態における、「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施形態における、「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施形態における、ガラス流量を変えるであろう撹拌機の断面を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの線Ｃ−Ｃにわたる、撹拌機の断面を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施形態における、降下管の底に配された分流器を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの線Ｂ−Ｂにわたる、本発明の一実施形態における降下管の断面を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８Ｂの線Ｃ−Ｃにわたる、本発明の一実施形態における降下管の断面を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが十分大きい高アスペクト比双耳形清澄化器の断面を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の一実施形態における、コーナーが鋭い高アスペクト比双耳形清澄化器の断面を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の一実施形態における、コーナーが面取りされた高アスペクト比双耳形清澄化器の断面を示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが中程度である高アスペクト比双耳形清澄化器の断面及び内部自由表面をもつ延長ベントの断面を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが十分大きく、底面が平坦な、高アスペクト比双耳形清澄化器の断面を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが十分大きく、底面がＶ字形の、低アスペクト比双耳形清澄化器の断面を示す。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の一実施形態における、双耳形状に改変された円筒形清澄化器の断面を示す。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の一実施形態における、双耳形状に改変された楕円形清澄化器の断面を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の一実施形態における、傾斜清澄化器を備える「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の一実施形態における、機械式ガラス液面レベル測定器を有している清澄化器ベントの断面を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施形態における、傾斜清澄化器を備える「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の一実施形態における、レーザガラス液面レベル測定器を有している清澄化器ベントの断面を示す。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態における、撹拌機がガラスを溶融炉から形成プロセスに流すポンプ作用を有する「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが十分大きく、底面が浅いＶ字形の、高アスペクト比自由表面清澄化器の断面を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の一実施形態における、コーナー丸みが十分大きく、底面がＶ字形の、低アスペクト比自由表面清澄化器の断面を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の一実施形態における、頂部が平坦な形状に改変された円筒形自由表面清澄化器の断面を示す。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、本発明の一実施形態における、頂部が平坦な形状に改変された楕円形自由表面清澄化器の断面を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の一実施形態における、全長自由表面をもつ傾斜清澄化器及び降下管−流入管接点にオーバーフロー装置を有する、「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の一実施形態における、清澄化器ベントに表面バッフルを有する図１５Ａに示される全長自由表面清澄化器の断面を示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の一実施形態における、降下管−流入管接点におけるオーバーフロー装置の場所を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の一実施形態における、オーバーフロー装置の上面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本発明の一実施形態における、オーバーフロー装置のガラス自由表面より下方に配されたオーバーフロー管の底を示す側断面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、本発明の一実施形態における、オーバーフロー装置のガラス自由表面より上方に配されたオーバーフロー管の底を示す側断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の一実施形態における、ボウルへの双耳原理の適用形態の側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の一実施形態における、ボウルへの双耳原理の適用形態の端面図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態における、ボウルにオーバーフロー装置を有する「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態における、全長自由表面をもつ傾斜清澄化器を有し、ボウルにオーバーフロー装置を有する、「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図２０Ａ】図２０Ａは高アスペクト比密閉清澄化器における丸みの一使用形態を示す。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは高アスペクト比密閉清澄化器における丸みの別の使用形態を示す。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは高アスペクト比密閉清澄化器における丸みの別の使用形態を示す。
【図２１Ａ】図２１Ａは高アスペクト比密閉清澄化器における面取りの一使用形態を示す。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは高アスペクト比密閉清澄化器における面取りの別の使用形態を示す。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは図２１Ｂは高アスペクト比密閉清澄化器における面取りの別の使用形態を示す。
【図２２Ａ】図２２Ａは高アスペクト比自由表面清澄化器における丸みの一使用形態を示す。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは高アスペクト比自由表面清澄化器における丸みの別の使用形態を示す。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは高アスペクト比自由表面清澄化器における丸みの別の使用形態を示す。
【図２３Ａ】図２３Ａは高アスペクト比自由表面清澄化器における面取りの一使用形態を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは高アスペクト比自由表面清澄化器における面取りの別の使用形態を示す。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは高アスペクト比自由表面清澄化器における面取りの別の使用形態を示す。
【図２４Ａ】図２４Ａは、本発明の一実施形態における、頂端倒立切妻屋根形状を有し、端が丸められた、６面清澄化器の断面を示す。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本発明の一実施形態における、頂端倒立切妻屋根形状及び清澄化リブを有し、端が面取りされた、６面清澄化器の断面を示す。
【図２４Ｃ】図２４Ｃは、本発明の一実施形態における、頂端倒立ゴシック風アーチ屋根形状を有し、端が丸められた、６面清澄化器の断面を示す。
【図２４Ｄ】図２４Ｄは、本発明の一実施形態における、頂端倒立ゴシック風アーチ屋根形状及び清澄化リブを有し、端にコーナーベントを有する、６面清澄化器の断面を示す。
【図２５】図２５は、端が完全に丸められた、頂端倒立切妻屋根形状清澄化器を示す。
【図２６】図２６は、本発明の一実施形態における、多重断面を有する清澄化器を示す。
【図２７Ａ】図２７Ａは従来技術で知られているような清澄化器の円筒形断面を示す。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、本発明の一実施形態における、清澄化器の楕円形断面を示す。
【図２７Ｃ】図２７Ｃは清澄化器の正方形断面を示す。
【図２７Ｄ】図２７Ｄは、本発明の一実施形態における、清澄化器の長方形断面を示す。
【図２７Ｅ】図２７Ｅは、本発明の一実施形態における、清澄化器の端が面取りされた長方形断面を示す。
【図２７Ｆ】図２７Ｆは、本発明の一実施形態における、清澄化器の側面を湾曲させた長方形断面を示す。
【図２７Ｇ】図２７Ｇは、本発明の一実施形態における、清澄化器の、側面を湾曲させ、上面及び底面がアーチ形状の、長方形断面を示す。
【図２７Ｈ】図２７Ｈは、上面と底面とが平行ではないことを除き、図４Ｇと同様の断面形状を示す。
【図２８Ａ】図２８Ａは、本発明の一実施形態における、５面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、本発明の一実施形態における、６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｃ】図２８Ｃは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有する６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｄ】図２８Ｄは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有し、端が面取りされた、６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｅ】図２８Ｅは、本発明の一実施形態における、端が丸められた６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｆ】図２８Ｆは、本発明の一実施形態における、端が丸められ、面取りされた、６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｇ】図２８Ｇは、本発明の一実施形態における、端が丸められた７面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２８Ｈ】図２８Ｈは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有し、端が面取りされた、６面切妻屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ａ】図２９Ａは、本発明の一実施形態における、５面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、本発明の一実施形態における、６面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｃ】図２９Ｃは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有する７面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｄ】図２９Ｄは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有し、端が面取りされた、６面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｅ】図２９Ｅは、本発明の一実施形態における、底面が湾曲し、端が丸められた、５面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｆ】図２９Ｆは、本発明の一実施形態における、端が丸められ、面取りされた、６面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｇ】図２９Ｇは、本発明の一実施形態における、端が丸められた７面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図２９Ｈ】図２９Ｈは、本発明の一実施形態における、清澄化リブを有し、端が面取りされた、６面ゴシック風アーチ屋根形状清澄化器の断面を示す。
【図３０】図３０は、本発明の一実施形態における、撹拌機がガラスを溶融炉から形成プロセスに流すポンプ作用を有する「オーバーフロープロセス」ガラスシート製造システムの基本構成部品を示す。
【図３１Ａ】図３１Ａは、本発明の一実施形態における、溶融炉フォアベイと撹拌機の間の接点の詳細を示す。
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、本発明の一実施形態における、溶融炉フォアベイと撹拌機の間の接点の詳細を示す。
【図３２Ａ】図３２Ａは溶融炉と清澄化器の間の流体連結の一実施形態を示す。
【図３２Ｂ】図３２Ｂは溶融炉と清澄化器の間の流体連結の別の実施形態を示す。
【図３３】図３３は溶融炉と清澄化器の間の流体連結の別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、ガラスを炉から形成プロセスに輸送し、状態調整する、搬送システムと称される装置に関する。オーバーフローダウンドロープロセスにおけるガラスの流れ特性は独特であり、搬送システムの新規な構成の、本発明に導いた特徴をもつ。本発明は搬送システムのコンポーネントパーツを再編成及び再設計し、オーバーフローダウンドロープロセスの品質要件にそぐわないと考えられていた装備の使用を可能にする。
【００３０】
本発明は、清澄化器の形状に影響される、清澄化の物理的態様に関する。詳しくは、一実施形態において、本発明の清澄化器形状はオーバーフローダウンドローシートガラス製造プロセスの流れ特性に適合される。与えられたガラスに対し、清澄化プロセスにおけるガラス密度の変動は二次効果であり、したがって本発明ではガラスの粘性率及びぬか泡の面積が主に考察される。
【００３１】
本発明の実施形態において用いられる清澄化器形状は、従来技術で用いられる円筒形清澄化器に比較して高められた清澄化性能を与えるために、高アスペクト比（高い幅対高さ比）を有することが好ましい。高アスペクト比清澄化器の例は、米国特許第７１５０１６５号明細書及び米国特許出願公開第２００７/００８４２４７号明細書に示される。これらの明細書は本明細書に参照として含まれる。
【００３２】
本発明は、ガラス溶融炉からシート形成装置への従来技術のガラス搬送システム１０をオーバーフローダウンドロープロセスに適合させるために大きく改変する。本発明は、ガラスを均質化し、ガラスからぬか泡及びふくれのほとんどを除去し、次いで残る欠陥のほとんどをオーバーフローダウンドロープロセスで形成されるガラスシートの使用不能な流入端及び遠端に分布させる、ガラス搬送システムを含む。本発明の２つの重要な要素は、清澄化器の流入口側への撹拌機の移設及び、清澄化器によって生じる欠陥が最終的にシートの使用不能な端に集まるような、清澄化器の設計である。そうではないことが別に示されない限り、実施形態の全てにおいて、撹拌機は清澄化器の流出口側から清澄化器の流入口側に移設される。
【００３３】
本発明の利益を最大に引き出すためには、実施形態の全てをシステムとして同時に用いることが好ましいが、個々の実施形態のいずれも、選択的に用いることができ、あるいは相互に独立に実施することができる。本発明の実施形態の実際の生産への実施は、製造環境の変更はほとんど常に慎重になされるから、合理的段階を踏んでなされることになろう。
【００３４】
本発明の実施形態の説明は、システムに実施され得るであろう順序及び説明が容易になる順序でなされる。他の実施順序は、また個々の実施形態の独立な使用も、本発明の精神の範囲内にある。
【００３５】
図３は、撹拌機３４が清澄化器の流出口側から清澄化器の流入口側に移設されている、搬送システム３０の一実施形態を表す。清澄化器３３の基本形状は、円筒形から、ガラスシートの使用不能流入端を形成するであろうガラスが清澄化器の耳５７に入る、図５，９Ａ〜９Ｄ及び１０Ａ〜１０Ｄに示されるような断面形状に変更される。清澄化器ベント３５及び５５は、ベントによって生じるいかなる均質性欠陥もガラスシートの使用不能流入端に分流されるように、これらの耳５７に配置される。
【００３６】
図４Ａ〜４Ｃは、従来技術の「オーバーフロープロセス」において、降下管７内を流れるガラス１６が最終的に形成ガラスシートになる態様を示す。図４Ｂに示されるように降下管７の側面近傍のガラス流４１は、図４Ｃに示されるように最終的に板引きされたシートの中心を形成することになる。図４Ｂに示されるように降下管７の前表面近傍のガラス流４３はガラス表面全体にわたって分配されるが、図Ｃに示されるように流入端においてシートのほぼ１/３にほとんど集中する。この表面ガラス４３は、降下管表面及びボウル６内の停滞域のガラスにより、降下管７−流入管８の連結部１４において乱される。残余の、シートの実質的に２/３の表面は図４Ｂに示されるようにどこにも接触しない内部ガラス４２で形成される。図４Ｂに示されるようにほぼ４５°の角度で前表面から対称にオフセットされた他の２つの領域のガラス流４４は、最終的に図４Ｃに示されるようにシートの流入端の使用不能近端区画４５を形成することになる。図Ｂに示されるようにほぼ１８０°の角度に中心をもつ別の領域４６は図Ｃに示されるように使用不能遠端区画４７に進む。流入端区画４５及び遠端区画４７は図４Ｃに示されるように厚さ及び平坦度の仕様を満たさず、よって販売できないシート部分を含む。本発明において、搬送システム、主として清澄化器の構造は、均質性欠陥及び残余ぬか泡欠陥の大部分がこれらの端区画に分流されるような構造である。
【００３７】
図５は本発明の一実施形態の双耳（またはガルウイング）形清澄化器の清澄化器ベント５５における断面５０を示す。清澄化器ベント５５は工場内の空気中に直接排出するかまたはベント付フィルタ及び／または真空システムに排出することができる。この清澄化器は、米国特許第７１５０１６５号明細書及び米国特許出願公開第２００７/００８４２４７号明細書に説明されるように、高められた清澄化性能を与えるために高い幅対高さ比を有する。清澄化器ベント５５は清澄化器断面の耳５７に配置される。清澄化器及び搬送システムの大きさは、これらの耳５７を流過する領域５４におけるガラスが形成されるシートの図Ｃに示されるような領域４４に流れるであろうような大きさである。よって、領域５４において清澄化器ベントによりガラスに生じるいかなるガラス不均質性も最終的に、ガラスシートの使用不能流入端である、領域４４に入ることになる。また、清澄化器ベント５５近傍の、領域５４まで上昇するが、ベント５５にトラップされないぬか泡も、形成されるシートの領域４４に流れるであろう。清澄化器内で耳５７より上のベント内にあるガラスの自由表面５８が示されている。自由表面５８の垂直方向位置は本発明の意図される性能に影響を与えずにある距離５９にかけて変わることができる。
【００３８】
図６は、従来技術のボウル６が遷移区画６６で置き換えられた、本発明の別の実施形態の搬送システム６０を示す。遷移区画６６により、冷却／状態調整管５から降下管７への平滑なガラス流が保証され、よって遷移区画６６に自由表面はないことが保証される。清澄化器ベント３５にあるガラス自由表面が、通常はボウル６にある自由表面に置き換わる。ガラス自由表面は降下管７内の流れの安定化に重要である。
【００３９】
図７Ａは、成形区画７７により清澄化器７３が撹拌機３４の底部から出て、清澄化器７３がベントを有していない、本発明の別の実施形態の搬送システム７０を示す。この清澄化器は、米国特許出願公開第２００６/０２９３１６２号明細書に説明されるように、溶融プロセス中にぬか泡が僅かしか発生しないガラスとともに用いるために構成される。この明細書は本明細書に参照として含まれる。ガラス溶融中に生じるぬか泡は、図５に示されるように、清澄化器の耳５７において領域５４に上昇し、図４Ｃに示されるような形成されるシートの領域４４に流れるであろう。
【００４０】
図７Ｂは撹拌機３４の中心を通る断面図であり、２つの撹拌子７１及び７２を示す。溶融炉２からの溶融ガラス１６は入口７８で撹拌機３４に流入し、回転している撹拌子７１の脇を垂直に上昇して、仕切り７４をこえる、自由表面７５を形成し、次いで回転している撹拌子７２の脇を垂直に下降し、次いで撹拌機３４を出て清澄化器７３に入る。
【００４１】
従来技術では、降下管７が搬送システム１０を通ってオーバーフロープロセスに向かうガラス流に対する主要な抵抗である。降下管内のガラス温度制御が流量を制御する。降下管７内のガラス粘性率分布を制御する、主として電気的な、加熱手段が降下管７内にある。降下管７内の静圧分布を決定するガラス自由表面がボウル６内にある。ガラス流を制御するための改善された方法が米国特許出願公開第２００６/００１６２１９号明細書で論じられている。この明細書は本明細書に参照として含まれる。
【００４２】
図７Ａの実施形態の搬送システム７０において、撹拌機は自由表面７５を有するが、撹拌機の下流の清澄化器７３，冷却／状態調整管５，または遷移管６６には自由表面はない。自由表面はガラス流の制御において重要な要素である。この実施形態７０におけるガラス流は、清澄化器７３，冷却／状態調整管５及び遷移管６６における温度分布の、従来技術よりかなり強い、関数である。このため、ガラス流の制御において緩慢応答（狭制御帯幅）が生じ得る。緩慢応答を克服するため、撹拌機３４のポンプ作用によって搬送システム内の静圧が制御される。
【００４３】
ほとんどの撹拌子構造はポンプ作用を有する。米国特許第６７６３６８４号明細書は一例であり、本明細書に参照として含まれる。図７Ｂは２つの撹拌子７１及び７２を示す、図７Ａの撹拌機３４の断面である。この実施形態において、撹拌子７１及び７２の回転速度は搬送システム内の静水圧を変えるために用いられる。撹拌子７１及び７２は、構造を同じとすることも異ならせることもでき、同方向にも逆方向にも回転することができる。
【００４４】
説明の目的のため、同方向に回転する、２つの同等の撹拌子７１及び７２があるとする。撹拌子７１及び７２は設計回転速度において中程度（ガラス柱でほぼ２５〜２５０ｍｍ，本例ではガラス柱１００ｍｍとする）のポンプ作用がおこるように設計される。ポンプ作用は、撹拌子が回転しているときのガラス自由表面７５の高さと撹拌子が回転していないときのガラス自由表面７５の高さの間の差として測定される。撹拌子７１及び７２が静止しているとき、撹拌機３４の入口７８における溶融ガラス１６の静水圧は、ニュートン液体流による圧力損のため、清澄化器入口７３における溶融ガラス１６の静水圧より若干高い。溶融ガラス１６は、回転して静水圧を高める、撹拌子７１の脇を上昇し、撹拌子７１と同方向に回転して静水圧を低める、撹拌子７２の脇を下降する。撹拌子が回転しているとき、撹拌機３４の入口７８及び清澄化器入口７３における静水圧は未だ実質的に同じであるが、撹拌機チャンバ３４内のガラスの自由表面７５は、撹拌子が静止しているときより１００ｍｍ（設計ポンプ作用）高い。ガラス流が減少したと判定されれば、清澄化器入口７３における静水圧を高めることによって既定の値までのガラス流の迅速な増加を得ることができる。これは撹拌子７１の回転速度を高め、撹拌子７２の回転速度を低めることによって達成される。それぞれの撹拌子の回転速度の５％の変化で清澄化器入口７３における静水圧の１０％（ガラス柱１０ｍｍ）の変化が生じるであろう。撹拌子７１による混合にはほぼ５％の増加があり、撹拌子７２による混合にはほぼ５％の低下があるであろうから、ガラスの均質化はほぼ同じままであろう。
【００４５】
ガラス流量を制御するためのポンプ作用撹拌子速度変化方式は図１に示される従来技術の構成に、本発明の他のコンポーネントを全く用いずに、直接適用できる。ボウル内に自由表面を有する搬送システムの実施形態においては、上述したような撹拌子の相対速度の変化がボウル内の自由表面の液面を高め、よって降下管内の流れに対する静水頭を高めるであろう。本発明の実施形態または従来技術に適用されるような撹拌機制御作用は、流れの制御帯幅を広げる。撹拌機制御作用は安定な熱制御が回復するまで流量誤差を補正するために用いられるであろう。回復時点で撹拌子回転速度は常態に戻るであろう。
【００４６】
多くの工業プロセスでは、液体材料またはスラリー材料の混合またはポンピングにオーガータイプの装置が用いられる。本発明の搬送システムにおける撹拌機は１つないしさらに多くのオーガー、すなわち撹拌子を有することが好ましい。撹拌機の流出端は、主プロセス流と容易に混合しない、渦流領域である。この領域にある程度トラップされた材料は一般に、主プロセス流とは異なる材料特性及び／または物理特性を有し、主プロセス流内の材料と同質ではない。この材料が主プロセス流と混ざるときに、オーガー、すなわち撹拌子の先端から流れるこの非同質材料によって生じる製品内の欠陥は、オーガースポットとして知られる。
【００４７】
図７Ｂを参照すれば、成形区画７７は、撹拌子７２の先端７９から流れる非同質ガラス７６が図５に示されるような清澄化器５０の領域５６を通って流れ、よって図４Ｃに示されるような形成されたシートの遠端における領域４６に流れるように設計される。したがって、撹拌子７２の先端７９からのガラスはガラスシートの販売できる領域に欠陥を生じさせない。この実施形態は、本発明の実施形態では清澄化器３３，７３の流入口側，または従来技術の清澄化器３の流出口側に配置された撹拌機３４とともに用いることができる。撹拌機３４を流入口側に移設することが好ましい。
【００４８】
図７Ｃは、撹拌子７２の先端７９に対する成形区画７７の形状を示す、撹拌子７２の中心を通る断面図である。
【００４９】
搬送システムの壁面近傍を流れるガラスには、組成勾配（脈理）、ぬか泡及び、スズ清澄化ガラスの場合に、白金粒子を含む、不均質性が発現する。清澄化剤として用いられる、ガラス中のスズは、白金を攻撃し、よって白金粒子を生じさせる。白金はガラスより密度が高く、したがって白金粒子は通常、搬送システムの底まで重力によって運ばれるであろうが、高い表面積対体積比を有する白金粒子はいずれも搬送システム壁面近傍を流れ続けるであろう。図４Ｂに戻って参照すれば、領域４１及び４３において壁面近傍を流れるそのような粒子は、最終的には、形成されるガラスに、図４Ｃに示されるような対応する領域に取り込まれることになろう。
【００５０】
米国特許第６８８９５２６号明細書には図４Ｂの領域４３のガラス流を図４Ｃに示される使用不能端区画４５に分流するための手段が論じられている。この明細書は本明細書に参照として含まれる。米国特許第６８９５７８２号明細書には図４Ｂの領域４１及び４３のガラス流を図４Ｃに示される使用不能端区画４５及び４７に分流させるための手段が論じられている。この明細書も本明細書に参照として含まれる。
【００５１】
図８Ａ〜８Ｃは、搬送システム実施形態１０，３０，６０及び７０のいずれかまたは全てに組み込むことができる、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態は降下管７の出口端に一組のフローバッフル８１及び８３を有する。これらのバッフル８１及び８３の上面は降下管７の内表面に対してある角度８２で傾けられている。角度８２は−１０°から４５°まで変わる。図４Ｂと８Ｂを比較すると、図８Ｂに示されるフローバッフル８１及び８３は降下管７のガラス流４１及び４３と同じ角度の場所に配置され、したがってこれらの領域のガラス流を図４Ｂに示されるような降下管７の領域４４及び４６に分流することが示される。これらのフローバッフル８１及び８３はガラス流を図Ｂの領域４１及び４３から図４Ｃに示される使用不能端区画４５及び４７に分流するための別の手法である。この実施形態は、本発明の実施形態においては清澄化器の流入口側に、または従来技術のように清澄化器の流出口側に、配置された撹拌機とともに用いることができる。
【００５２】
図９Ａ〜９Ｄは、本明細書で「ガルウイング」と称される形状の、双耳形清澄化器断面の様々な実施形態を示す。図９Ａの実施形態は図５に示される断面と同じであるが、清澄化器ベントの場所の断面ではない。エンドコーナーと直線区画の間全体に十分大きな丸み９１がある。図９Ｂの実施形態は、全体形状は同じであるが、コーナー９３と直線区画の間の形状には、丸みはなく、面取りもされていない。図９Ｃの実施形態では直線区画との間に面取りされたコーナー９４がある。図９Ａ，９Ｂ及び９Ｃの実施形態は断面に自由表面がないとして示される。図９Ｄの実施形態は端に小さな丸み９５を有し、耳５７に自由表面区画９９を有する。自由表面区画９９は、図１１Ａ及び１１Ｂに示されるように、撹拌機に向かってある距離１１２だけ戻る、ベントの延長区画である。これにより、一層大きなガラス自由表面９８の面積が得られる。自由表面９８の長さ１１２は、望ましければ、清澄化器の全長とすることができる。自由表面９８は冷却／状態調整区画５に延び込むことさえできる。図９Ｂを参照すれば、清澄化器の耳５７間の幅９６に対する清澄化器の全幅９７の比は１.１５と２.２５の間である。好ましい実施形態において、この幅比は１.２５と１.７５の間である。
【００５３】
図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ及び１０Ｄは双耳形清澄化器断面の別の実施形態を示す。図１０Ａの実施形態は図９と同じであるが、底面１０１が平坦である。図１０Ｂの実施形態は、Ｖ字形及び十分大きな端部丸み１０６を形成する、底部区画１０２を有する。この実施形態の利点は、ガラス内のいかなる重粒子も、シートの使用不能遠端を形成するであろう、区画５６に移動するであろうということである。これは、スズ清澄化ガラスにおいて、スズが搬送システムの白金壁を攻撃する結果、大白金粒子が生じていれば、有用であろう。図１０Ｃの実施形態では従来技術の円筒形清澄化器が双耳形に改変されている。底面１０３は円形であり、耳は小さな丸みで形成されている。この実施形態は円筒形清澄化器の構造保全性の大部分を受け継いでいるであろうが、平清澄化器ほどの清澄化効率は有していないであろう。図１０Ｄの実施形態は双耳楕円形清澄化器である。底面１０４は大きな楕円形であり、２つの耳５７は、丸みでつながれた２つの小さな楕円１０５で形成される。この清澄化器は図１０Ｃの双耳円筒形清澄化器より高い清澄化効率を有するであろう。
【００５４】
清澄化器高に対する清澄化器断面積の比は、清澄化器構造の相対清澄化性能の指標である。流れに対する面積が大きくなるほど、溶融ガラスの清澄化器通過速度は遅くなり、ぬか泡上昇のための時間を長くとることができる。清澄化器高が小さくなるほど、ぬか泡が上昇しなければならない距離が短くなる。２つのパラメータの比は、本明細書で「性能比」と称される、別のパラメータを与える。性能比が高くなるほど、清澄化器のぬか泡除去効率が高くなる。性能比は、清澄化器の断面形状が一層複雑になったときは特に、性能の正確な規定ではなく、良度指数である。
【００５５】
図２０〜２９は米国特許第７１５０１６５号明細書及び米国特許出願公開第２００７/００８４２４７号明細書に教示される様々な清澄化器断面を示す。図２７Ａ〜２７Ｈの断面形状は全て同じ周囲長を有し、したがって、構造コストは実質的に等しい。表１は、それぞれの断面形状に対する、高さ、幅、断面積、幅対高さ比（アスペクト比）及び性能比を示す。全ての形状の周囲長は同じであり、長さの単位で１.０に規格化され、よって表１における比較は原材料のコストが同じである形状間の比較である。様々な形状の性能比（＝[断面積]/[高さ]）間の比較を簡易にするため、従来技術の円筒形清澄化器（図２７Ａ）の性能比を１.０に調整してある。これは[面積]/[長さ]を４倍することで行った。
【００５６】
【表１】
0005959673.tif 000002
【００５７】
図２７Ａは従来技術で既知の円筒形断面を示す。円筒形清澄化器は、１.００のアスペクト比及び１.００の性能比を有する。対照的に、本発明の清澄化器の断面形状は、好ましくも、１.００よりかなり大きい幅対高さ比（アスペクト比）を有する。清澄化器のアスペクト比は１.５０以上であることが好ましい。好ましい実施形態において、清澄化器のアスペクト比はほぼ３.００である。別の好ましい実施形態において、清澄化器のアスペクト比はほぼ６.００である。
【００５８】
図２７Ｂは、アスペクト比が３.００の、本発明の清澄化器の楕円形断面を示す。その性能比は１.４１であり、図２７Ａの円筒形断面よりも迅速にぬか泡を除去することを意味する。
【００５９】
図２７Ｃは清澄化器の正方形断面を示す。その性能比は１.００であるから、ぬか泡は図２７Ａの円筒形断面をもつ清澄化器とほぼ同じ効率で除去される。
【００６０】
図２７Ｄは本発明の清澄化器の長方形断面を示す。この清澄化器は３.００のアスペクト比及び１.５０の性能比を有する。この清澄化器は、図２７Ａに示される円筒形断面をもつ清澄化器、または図２７Ｃに示される正方形断面をもつ清澄化器よりかなり迅速にぬか泡を除去する。
【００６１】
図２７Ｅ，２７Ｆ，２７Ｇ及び２７Ｈは実質的に長方形の断面をもつ清澄化器の様々な実施形態である。これらの実施形態は全て３.００のアスペクト比を有する。図２７Ｅの清澄化器は、側面またはコーナーが好ましくは面取りされているかまたは湾曲している、長方形断面を有する。図２７Ｆは、側面が丸められているかまたは湾曲している、長方形断面を示す。図２７Ｇは、側面が丸められているかまたは湾曲し、上面及び底面がアーチを描く、長方形断面を示す。この形状は構造剛性を高める。図２７Ｈは、上面２７８及び底面２７９が平行ではないことを除き、図２７Ｇの形状と同様である。図２７Ｇの平行な上面２７８と底面２７９の中心における流速は側面２７１における流速より若干速い。図２７Ｈの断面は、上面２７８より大きいアーチを描き、中心における垂直距離２７０を若干小さくする、底面２７９を有する。この変形断面はいずれも、中心におけるガラスの相対速度を緩め、ぬか泡が上昇しなければならない距離を縮める。これにより、清澄化器の幅のより大きな比率にわたって清澄化性能が等化される。
【００６２】
図２８Ａ〜２８Ｈ及び図２９Ａ〜２９Ｈは、高められた清澄化能力を提供する、別の清澄化器形状を示す。図２８Ａ〜図２８Ｈにおいて、清澄化器の上部は、ぬか泡が大気ベントでより容易に消散されるであろう清澄化器の中心へのぬか泡の移動を可能にするための、挟角２８０が鈍角の頂端または稜２８３を有する切妻屋根形状をもつ。本発明のいくつかの実施形態において、清澄化器の頂端２８３へのぬか泡の移動は、清澄化器の上面２８１に取り付けられた狭幅清澄化リブ２９６によって強化される。これらの清澄化リブ２９６は清澄化器上面２８１の構造強化も与える。
【００６３】
図２８Ａは、中心２８３が鈍角２８０の、傾斜切妻屋根２８１を有する５角形である清澄化器断面を示す。断面の側辺２８４は平行である。鈍挟角２８０は１８０°に近づくから、全体形状は実質的に長方形である。中心の高さ２８８は側の高さ２８９より大きい。図２９Ｂは、上面２８１と対向底面２８２が平行であり、側面２８４が平行である、６面の清澄化器断面を示す。幅２９７をもつルーフベント２９８も設けられる。図２８Ｃは、上面２８１と対向底面２８２が平行であり、側面２８４が上面及び底面に対して垂直な、６面の清澄化器断面を示す。中央開口２９５をもつ清澄化リブ２９６も示される。図２８Ｄは、側面２８４に面取り２８５を１つもつ、図２８Ｂの断面を示す。中央開口２９５をもつ清澄化リブ２９６も示される。幅２９７をもつルーフベント２９８も設けられる。図２８Ｅは、６面及び丸み２８６が付けられた側面２８４を有し、上端丸み２８６と下端丸み２８６の大きさは異なる。図２８Ｅの上面２８４と底面２８２は平行ではなく、底面２８２は中心２８３における高さ２８８が側面２８４の高さ２８９より小さくなるような角度に折り曲げられている。図２８Ｆは、上端に面取り２８５が施され、側面２８４の底に丸み２８６が付けられた、図２８Ｂの断面を示す。ルーフベント２９８も設けられている。図２８Ｇは、側面２８４全体に丸み２８６が付けられた、図２８Ｃの断面を示す。図２８Ｇは、中心における高さ２８８が側面２８４の高さ２８９より大きくなるような、水平な底面区画２８７も有する。図２８Ｈは側面２８４に面取り２８５が施された、図２８Ｄの断面を示し、面取りの大きさは異なる。ルーフベント２９８も設けられる。
【００６４】
図２９Ａ〜２９Ｈにおいて、清澄化器の上面は、ぬか泡が大気ベントでより容易に消散されるであろう清澄化器の頂端２８３へのぬか泡の移動を可能にするような頂端２８３を有する、ゴシック風アーチ形状２９１を有する。本発明の好ましい実施形態のいくつかにおいて、清澄化器の頂端２８３へのぬか泡の移動は、清澄化器の上面２９１に取り付けられた狭幅リブ２９６によって強化される。これらの清澄化リブ２９６は清澄化器上面２９１の構造強化も与える。
【００６５】
ゴシック風アーチ形状２９１は図２８Ａ〜２８Ｈの直辺上面２８１に優る構造改善である。高い動作温度において、清澄化器の直辺無支持白金ルーフ２８１は変形し易い。対照的に、ゴシック風アーチ２９１は変形に抗する本質的構造剛性を有する。内部にガラス自由表面がない清澄化器は、清澄化器がガラスで満たされると、清澄化器内のガラスの静水頭が耐火性支持材料に白金を押し付ける力を提供するから、始動状態中の変形問題を第一義的に有するであろう。上面２８１及び２９１の変形は、ガラスが内部ガラス自由表面を有する清澄化器に対して、最も重大な問題である。
【００６６】
図２９Ａの上面２９１は頂端または稜２８３における挟角１８０が鈍角であるゴシック風アーチの形状を有し、側面２８４における挟角２９０が鈍角であって、底面２９２が平坦で、側面２８４が平行である。図２９Ｂは、頂端２８３に幅２９７をもつ（稜ベントとも称される）頂端ベント２９８を有する、ゴシック風アーチの形状の上面２９１を有し、底面２９２の輪郭が上面２９１から等距離にあり、側面２８４が平行である。図２９Ｃは、ゴシック風アーチの形状の上面２９１を有し、底面２９２の輪郭が上面２９１から等距離にあり、側面２８４が底面２９２に対して直角をなす。図２９Ｃは、中心における高さ２８８が側面２８４における高さより大きくなるような、水平底面区画２８７も有する。中央開口２９５をもつ清澄化リブ２９６も示される。図２９Ｄは、側面２８４に面取り２８５を１つ有する、図２９Ｂの断面を示す。中央開口２９５をもつ清澄化リブ２９６及び頂端ベント２９８も示される。図２９Ｅは、ゴシック風アーチの形状の上面２９１を有し、底面２９２に側面２８４における高さ２８９より小さい頂端２８３からの垂直距離２８８を有するように輪郭がつけられ、端に半径が異なる丸み２８６付けられている。図２９Ｆは、側面２８４の上端に面取り２８５が施され、下端に丸み２８６が付けられた、図２９Ｂの断面を示す。図２９Ｇは、側面２８４全体に丸み２８６が付けられた、図２９Ｃの断面を示す。図２９Ｈは、側面２８４に、大きさが異なる、面取り２８５が施された、図２９Ｄの断面を示す。図２９Ｈには、中央開口のない清澄化リブ２９６及び幅２９７をもつ頂端ベント２９８も示される。
【００６７】
図２８Ｆ，２８Ｈ，２９Ｆ及び２９Ｈは上面２８１及び２９１に結合された構造素子２９９も示す。この構造素子は頂端ベントを一定の幅２９７に維持する。好ましい実施形態において、構造素子２９９はその表面がガラス流の方向に平行なウエブである。ウエブ２９９は、必要な構造強度を与えるため、頂端２８３に沿って間隔をおいて配される。別の好ましい実施形態において、ウエブは清澄化リブ２９６の間の距離にわたるが、清澄化リブ２９６から頂端ベント２９８内へのぬか泡の移動を可能にするため、清澄化リブにおいて開口を有する。別の好ましい実施形態において、構造素子は、所要の構造強度を与えるための、頂端２８３に沿って間隔をおいて配されたストラットである。
【００６８】
図２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｈ，２９Ｃ，２９Ｄ及び２９Ｈに示される清澄化リブ２９６は清澄化器の上面２８１に沿ってガラス流の方向に移動しているぬか泡をトラップする。清澄化リブ２９６は特定の形状のバッフルである。清澄化リブは主に清澄化器の上面２８１に取り付けられ、上面から清澄化器の高さのほぼ５〜４０％まで下方に広がる。ぬか泡のトラッピングに加えて、清澄化リブは清澄化器の上面の構造強化も与える。トラップされたぬか泡は集合して大きなぬか泡になり、次いで浮力によって稜または頂端２８３に移動する。図２８Ｃ，２８Ｄ，２９Ｃ及び２９Ｄにおいて、清澄化リブは、ぬか泡が上昇してルーフベント２９８に入り、ガラス流の方向に移動して清澄化器の流出端にある大気ベントに向かう、ルーフベント２９８のエッジ２９５で終端するとして示される。図２８Ｈ及び２９Ｈにおいて、清澄化リブ２９６は清澄化器の頂端２８３にかけて広がり、構造素子２９９の態様で構造剛性を与える。清澄化リブ２９５の頂部は、ぬか泡が上昇してルーフベント２９８に入り、ガラス流の方向に移動して清澄化器の流出端にある大気ベントに向かうように、頂端ベント２９８に対して開いている。
【００６９】
図２８Ｂ，２８Ｆ，２９Ｂ及び２９Ｆに示される頂端ベント２９８は丸みが付けられた断面を有し、一方、図２８Ｄ，２８Ｈ，２９Ｄ及び２９Ｈに示される頂端ベント２９８は長方形の断面を有する。断面は、代わりに、コーナーが丸められているかまたは面取りされている、三角形、台形、または五角形、等とすることができる。頂端ベント２９８は清澄化リブ２９６とともに、清澄化リブ２９８の作用によって頂端２８３の領域に移動したぬか泡の、清澄化器の流出端にあるベントへの容易な移動を可能にするようにはたらく。
【００７０】
図２０Ａ，２０Ｂ及び２０Ｃは、密閉清澄化器に対して清澄化効率を最大にするであろう、丸みの大きさの範囲を示す。図２０Ａにおいて、清澄化器の中心における高さは参照数字２０３で示され、総幅は参照数字２０１で示される。清澄化器は、ガラスの自由表面２０８の幅２０７が清澄化器の幅２０１の７５％より小さければ、密閉清澄化器と見なされる。図２０Ｂ及び２０Ｃに示されるような、上面が水平であってガラスが全幅にわたって上面に接する長方形清澄化器は密閉清澄化器と見なされる。図２０Ａは、清澄化器内のガラスの高さ２０２の２０％に等しい丸み２０４を側面と交わる底面端に有し、清澄化器内のガラスの高さ２０２の２０％に等しい丸み２０５を側面と交わる上面端に有する。図２０Ｂは、清澄化器内のガラスの高さ２０２の５０％に等しい丸み２０４を側面と交わる底面端に有し、清澄化器内のガラスの高さ２０２の５０％に等しい丸み２０５を側面と交わる上面端に有する。図２０Ｂにおいて丸みは等しく、清澄化器の側面全体にわたる。図２０Ｃにおいて、側面と交わる上面端の丸み２０５は清澄化器内のガラスの高さ２０２の２０％に等しく、側面と交わる底面端の丸み２０４は清澄化器内のガラスの高さ２０２の５０％に等しい。２０％〜５０％の範囲内の上面端丸みと底面端丸みのいずれの組合せも、用いられる白金の量に対する清澄化器の効率を高めるであろう。
【００７１】
図２１Ａ，２１Ｂ及び２１Ｃは、密閉清澄化器に対して清澄化効率を最大にする面取りの大きさの範囲を示す。清澄化器は、ガラスの自由表面２０８の幅２０７が清澄化器の幅２０１の７５％より小さければ、密閉清澄化器と見なされる。上面が水平であってガラスが全幅にわたって上面に接する長方形清澄化器は密閉清澄化器と見なされる。図２１Ａにおいて、側面と交わる底面端の面取り２１４は清澄化器内のガラスの高さ２０２の１４％を占めて４５°に等しく、側面と交わる上面端の面取り２１５は清澄化器内のガラスの高さ２０２の１４％を占めて４５°に等しい。図２１Ｂにおいて、側面と交わる底面端の面取り２１４は清澄化器内のガラスの高さ２０２の３０％を占めて４５°に等しく、側面と交わる上面端の面取り２１５は清澄化器内のガラスの高さ２０２の３０％を占めて４５°に等しい。図２１Ｃにおいて、側面と交わる上面端の面取り２１５は清澄化器内のガラスの高さ２０２の１４％を占めて４５°に等しく、側面と交わる底面端の面取り２１４は清澄化器内のガラスの高さ２０２の３０％を占めて６０°に等しい。清澄化器内のガラスの高さ２０２の１４％〜３０％を占める４５°と６０°の間の上面端面取りと底面端面取りのいずれの組合せも、用いられる白金の量に対する清澄化器の効率を高める。
【００７２】
図２２Ａ，２２Ｂ及び２２Ｃは、自由表面清澄化器に対して清澄化効率を最大にする丸みの大きさの範囲を示す。清澄化器は、ガラスの自由表面２２８の幅２２７が清澄化器の幅２２１の７５％より大きければ、自由表面清澄化器と見なされる。図２２Ａは、上面端丸み２２５及び底面端丸み２２４が清澄化器断面の高さ２２３の１/２に等しい、半円形側面をもつ自由表面清澄化器を示す。図２２Ｂにおいて、側面と交わる底面端の丸み２２４は清澄化器内のガラスの高さ２２２の７１％に等しく、側面と交わる上面端の丸み２２５は清澄化器の高さ２２３の２０％に等しい。図２２Ｃは、清澄化器内のガラスの高さ２２２の２０％に等しい、側面と交わる底面端の丸み２２４を有する。清澄化器の高さの０％〜５０％の範囲内の上面端丸みと清澄化器内のガラスの高さの２０％〜７１％の範囲内の底面端丸みのいずれの組合せも、用いられる白金の量に対する清澄化器の効率を高める。
【００７３】
図２３Ａ，２３Ｂ及び２３Ｃは、自由表面清澄化器に対して清澄化効率を最大にする面取りの大きさの範囲を示す。清澄化器は、ガラスの自由表面２２８の幅２２７が清澄化器の幅２２１の７５％より大きければ、自由表面清澄化器と見なされる。図２３Ａにおいて、側面と交わる底面端の面取り２３４は清澄化器の高さ２２３の３０％を占めて４５°に等しく、側面と交わる上面端の面取り２３５は清澄化器の高さ２２３の３０％を占めて４５°に等しい。図２３Ｂにおいて、側面と交わる底面端の面取り２３４は清澄化器内のガラスの高さ２２２の７１％を占めて４５°に等しく、側面と交わる上面端の面取り２３５は清澄化器の高さ２２３の２０％を占めて４５°に等しい。図２３Ｃにおいて、清澄化器の側面と交わる上面端に面取りはなされていない。図２３Ｃは、清澄化器の高さ２２３の３０％を占めて４５°に等しい、側面と交わる底面端の面取り２３４を有する。清澄化器の高さの０〜３０％を占める４５°〜６０°の範囲内の上面端面取りと清澄化器内のガラスの高さの３０％〜７１％を占める４５°〜６０°の範囲内の底面端面取りのいずれの組合せも、用いられる白金の量に対する清澄化器の効率を高める。
【００７４】
図２４Ａ〜２４Ｄは、頂端が下向きにされ（倒立され）、外縁端２４４が清澄化器断面の垂直方向で最も高い部位である、頂端倒立清澄化器の実施形態を示す。図２５は図２４Ａの断面と同様の断面をもつ清澄化器２５１の斜視図である。ガラスは流入端２５３で清澄化器２５１に入る。これらの実施形態において、ぬか泡は２つの外縁端まで上昇し、清澄化器２５１の流出端２５４の上面全体にわたるベントまたは清澄化器２５１の流出端２５４にある２つの独立ベントに放散される。この形状は特に単一中央流出口２５４に適用できる。
【００７５】
図２４Ａは倒立頂端２４３で鈍角２４０をなす平坦底面要素２４２を示す。上面要素２４１は底面要素２４２に平行である。側面２４４は等しい丸み２４６によって底面及び上面に接続される。図２４Ｂは倒立頂端２４３に接続された平坦底面要素を示す。上面要素２４１は底面要素２４２に平行である。側面２４４は不等面取り２４５によって底面及び正面に接続される。上面にわたって連続な清澄化リブ２４７は、ベント２５５に向かうぬか泡の流れを可能にするため、それぞれの上部外端コーナー２４９で終端する。図２４Ｃは、倒立ゴシック風アーチの形状を有する、倒立頂端２４３において鈍角２４０をなす湾曲底面要素２４２を示す。上面要素２４１は底面要素２４２から等距離にある。側面２４４は不等丸み２４６によって底面及び上面に接続される。図２４Ｄは倒立頂端２４３に接続された湾曲底面要素２４２を示す。上面要素２４２は底面要素２４２から等距離にある。側面２４４は鈍角をなして底面要素２４２に接続される。側面２４４は、ぬか泡を流出端ベント２５５に向けて導く、コーナーベント２４８によって上面要素２４１に接続される。上面にわたって連続な清澄化リブ２４７は、流出端ベント２５５に向かうコーナーベント２４８内のぬか泡の流れを可能にするため、それぞれの上部外端コーナー２４９で終端する。倒立切妻屋根清澄化器の好ましい実施形態は１４０°の鈍挟角２４０を有する。１９０°と９０°の間の鈍挟角２４０も本発明の精神の範囲内にある。倒立ゴシック風アーチ屋根清澄化器の好ましい実施形態は１６０°の頂点鈍挟角２４０及び１３０°の縁端鈍挟角２５０を有する。さらに、頂端鈍挟角２４０に対しては１７８°〜１３０°の範囲内であり、縁端鈍挟角に対しては１６０°〜９０°の範囲内である、鈍挟角も本発明の精神の範囲内にある。
【００７６】
図２６は、多重断面を有する、流入端２６３，流出端２６４及び２つの大気ベント２６５をもつ清澄化器２６１の例を示す。この清澄化器２６１の形状は、流入端２６３から清澄化器２６１のある長さの部分までの断面が長方形であり、初めに端に丸みが付けられた長方形断面２６６に遷移し、次いで端に丸みが付けられた頂端倒立形断面２６２に遷移して、最後に円形断面の流出端２６４に遷移する。図２６の断面は異なるアスペクト比も有する。長方形流入口のアスペクト比は２である。端に丸みが付けられた長方形断面２６６及び端に丸みが付けられた頂端倒立形断面２６２のそれぞれのアスペクト比は３である。円形断面流出口のアスペクト比は１である。図２６の断面及びアスペクト比の組合せは、本明細書に説明される断面及びアスペクト比をどのようにして組み合わせて多重断面清澄化器にすることができるかの例に過ぎない。
【００７７】
好ましい実施形態において、清澄化器断面はその長さに沿って変わり、図２０〜２９に示される断面を含み、図５，図９Ａ〜９Ｄ及び図１０Ａ〜１０Ｄの断面も含む、米国特許第７１５０１６５号明細書及び米国特許出願公開第２００７/００８４２４７号明細書の断面が参照として含まれる。
【００７８】
図１１Ａ及び１１Ｂは、清澄化器１１３内に大きな自由表面１１８を有し、ガラス自由表面液面レベル測定器１１７を備える、本発明の実施形態１１０を示す。図９Ｄに示されるような自由表面区画９７は清澄化器ベント１１５から逆方向に撹拌機３４に向かってある距離１１２まで延びる。清澄化器は、自由表面１１８の深さが一定になるようなある角度１１９で下方に傾斜する。角度１１９は清澄化器１１３内を流れるガラスの液頭損失に適合するように設計される。自由表面区画９７の長さ１１２は、望ましければ、清澄化器の全長とすることができる。自由表面区画９７は冷却／状態調整区画５に延び込むことさえできる。
【００７９】
図１１Ｂは、従来のガラス接触型液面レベル測定器１１７が用いられる、本発明の一実施形態を示す。ガラス工業では５０年以上にわたりガラス接触型液面レベル測定器が用いられてきた。ガラス接触型液面レベル測定器は適度に信頼でき、安価であるが、販売され得る製品になる領域に液面レベル測定器が接触するとガラス製品に欠陥を残すことが多い。ガラス接触型液面レベル測定器は、液面レベル測定器が接触するガラスは最終的に、図Ｃに示されるような、形成されたガラスシートの使用不能流入端４５になる、清澄化器ベント１１５の１つに装着されるから、本発明で用いることができる。
【００８０】
図１２Ａ及び１２Ｂは、清澄化器１２３内に大きな自由表面１１８を有し、ガラス自由表面レベル測定器１２７を備える、本発明の実施形態１２０を示す。ガラス工業ではほぼ３０年にわたりレーザ液面レベル測定器が用いられている。レーザ液面レベル測定器は信頼できるが、ガラス自由表面１１８からの反射が可能になる視線が必要である。図１に示されるような従来のボウル６にレーザ液面レベル測定器を装着することは困難であるが、双耳型清澄化器の頂端の長い軸距離１２２により、装着に十分以上の余裕が得られる。レーザ液面レベル測定器は、大気にさらされるガラスは最終的に、図Ｃに示されるような、形成されたガラスシートの使用不能流入端４５になる、清澄化器ベント１１５の１つに装着されるから、本発明で用いることができる。
【００８１】
図１３は、溶融炉２から形成プロセスにガラスを流すための静水圧を与えるポンプ作用を撹拌機が有する、本発明の別の実施形態１３０を示す。米国特許第６７６３６８４号明細書はポンプ作用をもつ撹拌子の一例を開示している。この明細書は本明細書に参照として含まれる。清澄化器１３３は、溶融炉内のガラス自由表面１３６のガラス液面が冷却／状態調整管１３５の底１３８から垂直方向にある距離１３７だけ下になり、よって撹拌子が静止しているときには重力によりシート形成プロセスにガラスが流れないように、上方にある角度１３９で傾けられている。撹拌機３４の撹拌子は、重力に打ち勝ち、冷却／状態調整管１３５の底１３８から垂直方向で上方にガラス液面を上げ、よってシート形成装置へのガラス流を与えるに十分な静水圧をつくるように工作される。この実施形態は、図１に示される従来技術のニードル１３に対する、シート形成プロセスへの流れを停止させるための代替方法である。
【００８２】
図１４Ａ〜１４Ｄ，図１５Ａ及び１５Ｂ，及び図１６Ａ〜１６Ｄは、販売できるガラスシート領域をスズによる白金への攻撃によって生じる白金粒子が汚染することを防止する、本発明の実施形態を示す。清澄化器１５３または冷却／状態調整区画１５５でつくられるいかなる白金粒子も、降下管７−流入管１５８の接点１４においてガラスオーバーフロー装置によって排気することができる、ガラス流路領域に閉じ込められる。
【００８３】
図１４Ａ〜１４Ｄは、清澄化器の幅の大半にわたる自由表面１４８を有する、清澄化器断面を示す。この広い自由表面１４８の利点は、ガラス内のスズが清澄化器上面の白金に接触せず、したがって白金を化学的に攻撃しないことである。図１４Ａの実施形態は、十分に大きい端丸み１４７，平坦な上面１４９及び浅いＶ字形の底面１４１を有する。図１４Ｂの実施形態は、Ｖ字形をつくる底面区画１４２及び十分に大きい端丸み１４６を有する。これは、大白金粒子がスズ清澄化ガラスにおいてスズが搬送システムの白金壁を攻撃する結果である場合に、有用であろう。図１４Ｃの実施形態は平坦上面１４９を有するように改変された円筒形清澄化器１４３である。この実施形態は自由表面１４８を有する。この実施形態は円筒形清澄化器の構造保全性をかなり大きく引き継いでいるであろうが、高アスペクト比清澄化器ほどの清澄化効率は有していないであろう。図１４Ｄの実施形態は楕円形清澄化器である。底面１４４は大きな楕円であり、上面は平坦上面１４９でつなぎ合わされた２つの小さな楕円１４５で形成される。この実施形態は自由表面１４８を有する。この清澄化器は図１４Ｃの円筒形清澄化器より高い清澄化効率を有するであろう。広い上部自由表面１４８をもつ清澄化器断面の利点は、ガラス流の中心に落ち込む白金粒子はないことである。重量対体積比の小さい粒子は縦面及び底面の近傍にとどまる。重量対体積比の大きい粒子は縦側面を下って底面に移動する。Ｖ字形底面及び丸められた底面の実施形態の利点はガラス内の重量対体積比の大きい粒子はいずれも、シートの使用不能遠端を形成する区画５６に移動することである。図１４Ａ〜１４Ｄの清澄化器に示される平坦上面１４９は白金使用量に関して最も経済的である。アーチ型上面または湾曲上面は構造上の理由から好ましくなり得るし、機能に変化を与えずに平坦表面に置き換わることができるであろう。
【００８４】
図１５Ａは、本発明の一実施形態における、自由表面が全長にわたる傾斜清澄化器及び降下管−流入管接点にあるオーバーフロー装置を備える、「オーバーフロープロセス」ガラス製造システム１５０の主要コンポーネントを示す。流入管１５８は、総ガラス流の内の小率のガラス１５４をそこから流し出す、オーバーフロー装置１５１を備えるように改変されている。
【００８５】
図１５Ｂは、本発明の一実施形態における、清澄化器ベント１５に表面バッフル１５２を有する、図１５Ａに示された、全長自由表面清澄化器１５３，冷却／状態調整区画１５５及び遷移区画１５６の断面を示す。清澄化器１５３は、ガラスが清澄化器１５３を流過する際のガラスの静水圧損失に等しい角度１５９に傾けられ、よってガラス自由表面１５８は同じ角度１５９で下方に傾く。冷却／状態調整区画１５５内のガラスの自由表面はガラスが冷却されるにつれて静水圧損失が大きくなるため、下方への湾曲１５７を示す。ベント１５の下流側にあるバッフル１５２はいずれの表面気泡も、それらが集合し、破裂して、大気にベントされるように、トラップする。
【００８６】
図１６Ａは、本発明の一実施形態における、降下管７−流入管１５８の接点１４のオーバーフロー装置１５１の場所を示す。
【００８７】
図１６Ｂは図１６Ａの区画Ｂ−Ｂを上から見た図である。図１６Ｂは流入管１５８の上部をオーバーフロー装置１５１の形状とともに示す。好ましい実施形態において、降下管７の中心線１６７は、オーバーフロー装置１５１から離れる方向に、流入管１５８の中心線１６２からある距離１６１をおいて配される。これにより、降下管７の全周縁からのガラス流が容易になる。図示されるオーバーフロー装置１５１の形状は代表的な形状である。生産現場におけるオーバーフロー装置１５１の形状は数学的及び物理的なモデルにより決定されるであろうから、オーバーフロー装置１５１は多くの形状をとり得る。特別な加熱及び断熱がオーバーフロー装置１５１に必要であり、技術上知られている。オーバーフロー装置１５１において廃棄されるガラス１５４の量はシート形成装置への総ガラス流の１％から２０％まで変わり得る。本発明の好ましい実施形態においては２〜５％であろう。
【００８８】
図１６Ｃは、本発明の好ましい実施形態における、オーバーフロー装置１５１内のガラスの自由表面１６８の下方のある距離１６５に配された降下管７の底を示す、オーバーフロー装置１５１を通る断面図である。
【００８９】
図１６Ｄは、本発明の好ましい実施形態における、オーバーフロー装置１５１内のガラスの自由表面１６８の上方のある距離１６６に配された降下管７の底を示す、オーバーフロー装置１５１を通る断面図である。
【００９０】
オーバーフロー装置１５１は、オーバーフロー装置１５１内のガラス自由表面１６８の上方、自由表面１６８と同じ、または下方とすることができる、降下管７の底の特定の場所に対して構成することができる。さらに、オーバーフロー装置１５１は、降下管７の底部の、垂直方向で、ある範囲内の場所にわたって、欠陥のあるガラス１５４を廃棄するために構成することができる。
【００９１】
オーバーフロー装置１５１は、降下管７−流入管８の接点１４において、ガラス均質性問題を正すためのスタンドアローン実施形態として用いることができる。米国特許第６８８９５２６号明細書、米国特許第６８９５７８２号明細書、米国特許第６９９０８３４号明細書、米国特許出願公開第２００７/００６８１９７号明細書及び米国特許出願公開第２００７/００５６３２３号明細書はそのような問題を扱っている。これらの明細書は本明細書に参照として含まれる。降下管７−流入管８の接点１４における渦流及び停滞流によって生じるガラス欠陥は、疑わしいガラス１５４をオーバーフロー装置１５１を介して廃棄することによって排除することができる。この実施形態における流れは、上で論じたような連続である必要はなく、降下管７−流入管８の接点１４にともなう欠陥がガラスシート内に見られた場合に、周期的に稼働させることができる。
【００９２】
図１７Ａ及び１７Ｂは、本発明の一実施形態における、従来技術の搬送システム１０への双耳原理の適用を示す。図１７Ａは、形成プロセス８，９，１１及び１６にガラスを送る降下管７にガラスを送る改変されたボウル１７６にガラスを送る冷却／状態調整管５にガラスを送る撹拌機４を示す。図１７Ｂは、自由表面１７８を有する２つのベント１７５を組み込むように改変されたボウル１７８の上部を示す、図１７Ａの線Ｂ−Ｂに沿う図である。ベント１７５の１つに従来のガラス接触型液面レベル測定器１７７が挿入されている。ガラスは自由表面１７８において、大気への暴露による気化を受け、よってガラス均質性が影響を受け、また測定器１７７もガラス表面の品質に影響を与える。ベント１７５及び測定器１７７は、ボウル１７６のベント１７５を流過するガラス１７４は図４Ｂに示される降下管７内の領域４４内を流れ、したがって図４Ｃに示されるようなシートの使用不能流入端領域４５を形成するから、製品品質に悪影響を与えない。ベント１７５間を流れるガラス１７３は、搬送システムの内部白金表面と連続的に接触しているから、自由表面１７８によって乱されることはない。このガラス１７３は図４Ｂに示される降下管７内の領域４３内を流れ、したがって図４Ｃに示されるようなシートの表面の領域４３を形成する。
【００９３】
図１８は、従来技術のボウル６がオーバーフロー装置１８１をもつボウル１８６で置き換えられている、本発明の別の実施形態の搬送システム１８０を示す。オーバーフロー装置１８１には、ボウル６に通常の自由表面と同じガラス自由表面１８８がある。オーバーフロー装置１８１から流出するガラス１８４は清澄化器の上表面を流れるガラスを含み、オーバーフロープロセスに流れるガラスの高品質を保証する。通常は清澄化器ベント３５を通って抜け出すであろうガラス欠陥はオーバーフロー装置１８１を通って出ていくガラス流１８４の一部になるから、図示される清澄化器ベント３５は必要に応じて設けられる。必要に応じて、ガラス流を停止させるため、ニードル１３が備えられる。
【００９４】
図１９は、従来技術のボウル６がオーバーフロー装置１９１をもつボウル１９６で置き換えられている、本発明の別の実施形態の搬送システム１９０を示す。清澄化器１９３，冷却／状態調整区画１９５及びオーバーフロー装置１９１内に自由表面１９８があるように、清澄化器の底はある角度で下方に傾けられる。オーバーフロー装置１９１から流出するガラス１９４は清澄化器の上表面を流れるガラスを含み、オーバーフロープロセスに流れるガラスの高品質を保証する。必要に応じて、ガラス流を停止させるため、ニードル１３が備えられる。
【００９５】
オーバーフローダウンドロープロセス製造プロセスの主要コンポーネントは、溶融炉、搬送システム及びシート形成装置である。代表的な製造キャンペインの長さは現在、最初に機能が停止するかまたは動作性能が劣化したコンポーネントの寿命で制限される。この時点での従来技術の慣行は、１つのコンポーネントの機能が停止したときに３つのコンポーネントの全てを再構築することである。これには、それぞれのコンポーネントの分解及び再組立のためだけでなく、全てのコンポーネントについて冷却及び再加熱に長大な時間が必要であるため、かなりの時間がかかる。溶融炉の寿命は、現在の技術では、ほぼ２年に制限される。主として貴金属でつくられる搬送システムにはそのような固有の寿命限界はないが、実用寿命は４〜６年である。シート形成装置の寿命限界は、米国特許第６８８９５２６号明細書、米国特許第６８９５７８２号明細書、米国特許第６９９０８３４号明細書、米国特許第７１５５９３５号明細書、米国特許出願公開第２００６/００１６２１９号明細書及び米国特許出願公開第２００７／００６８１９７号明細書の技術が実施されなければほぼ２年であり、いずれかが実施された場合であっても達成可能な寿命は４年であろう。これらの明細書は本明細書に参照として含まれる。
【００９６】
図１において、接点１９における搬送システム３の溶融炉２への固定連結が溶融炉だけの修理／交換に対する主要な障害である。搬送システム及びシート形成装置を高温に保ち、この剛結を形成することが問題である。図３０は、この連結が固定連結ではなく流体連結であり、したがって２つのコンポーネントが容易に切り離され、再連結される、本発明の一実施形態を示す。さらに、相互連結は調節可能であり、フレキシブルである。図３０はフォアベイ３０９を有する溶融炉３０２を示し、フォアベイ３０９は清澄化器３０３の底３０８の垂直方向の下方のある距離３０７にガラス自由表面３０６を有する。かなりのポンプ作用を有する撹拌機３０４が下方にガラス３０６の自由表面に延び込み、ガラスを清澄化器にポンプ作用で送り込み、よって溶融ガラス１６をシート形成装置に送る。
【００９７】
図３１Ａ及び３１Ｂは溶融炉３０２と撹拌機３０４の間の連結の２つの実施形態のさらなる詳細を示す。撹拌機は異なる形状をとることができる撹拌子３１１を有し、撹拌子の内の２つはオーガーまたは米国特許第６７６３６８４号明細書の混合撹拌子構造の内の１つになろう。この明細書は本明細書に参照として含まれる。図３１Ａは、フォアベイ３０９内のガラス自由表面３０６の下方にある距離３１３まで延びる、撹拌機３０４の筐体３１７の底を示す。撹拌子３１１が、ガラス１６を清澄化器３０３に、続いてシート形成装置に、上昇させるための静水圧を与える。ある種のガラスにともなうこの構成の欠点は、撹拌機３０４の筐体と溶融炉３０２及びフォアベイ３０９の壁の間の停滞流３１６の区域であろう。図３１Ｂは、撹拌機３０４の筐体３１８の底がフォアベイ３０９内のガラス自由表面３０６の上方のある距離３１４にある構成を示す。撹拌機３１１の底３１９は、ガラスの自由表面３１５を撹拌機３０４の筐体の底３１８に吸い込むため、自由表面の下まで下方に延びる。この構成は停滞流３１６の区域を有することはないであろう。
【００９８】
図３１Ａは撹拌機３０４の筐体の底３１８の垂直方向で上方に配された撹拌子３１１の底３１９を示し、図３１Ｂは撹拌機３０４の筐体の底３１８の垂直方向で下方に配された撹拌子３１１の底３１９を示す。撹拌機３０４の筐体の底３１７または３１８に対する撹拌子３１１の底３１９の垂直方向位置は、ガラス均質性欠陥の生成を最小限に抑えるために変えることができる、作業パラメータである。図３１Ａは、撹拌機３０４へのガラス１６の平滑な流入を容易にするための形状につくられた、撹拌機３０４の筐体の底３１７も示す。
【００９９】
図３２Ａ及び３２Ｂは溶融炉２と清澄化器３及び３２３の間の流体連結の２つの例を示す。図３２Ａはオーバーフロー装置３２１である流体連結を示す。溶融ガラス１６はオーバーフロー装置３２１を通って溶融炉２から流れ出して、連結部３２９で清澄化器３に取り付けられた、受けチャンバ３２２に入る。図３２Ｂは降下管７−流入管８の連結部１４のアダプタである流体連結を示す。ガラスは溶融炉２からボウル様チャンバ３２６に流入し、次いで降下管３２７を流下し、流入管３２８を通って清澄化器３２３に入る。
【０１００】
図３３は溶融炉２と真空清澄化器３３３の間の流体連結を一例を示す。真空装置３３５が真空清澄化器３３３内の自由表面３３６上に低絶対圧（真空）を誘起し、真空清澄化器３３３内の溶融ガラス１６の自由表面３３６まで上昇したいかなる気体混雑物（ぬか泡）も除去する。この実施形態において、真空清澄化器３３３内の真空は溶融炉２のフォアベイ３３９内の自由表面３０６から溶融ガラス１６を、昇流コンジット３３４を通して真空清澄化器３３に垂直方向に、引き込むために用いられる。溶融ガラス１６は次いで真空清澄化器３３３から降流コンジット３３７に流入し、次いで撹拌機４，冷却／状態調整管５，ボウル６に流れ、次いで降下管７に流れて、降下管７からシート形成装置に入る。
【０１０１】
図３０，３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ及び３３に示される本発明の実施形態は、接点１９における溶融炉２と搬送システム１０の間の熱膨張不整合の従来技術の問題を排除する。
【０１０２】
図３０，３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ及び３３に示される本発明の実施形態は、オーバーフローダウンドロープロセスの機能停止コンポーネントまたは劣化コンポーネントだけの再構築を容易にする。これらの実施形態は、１つのコンポーネントだがけが機能を停止したときに全てのコンポーネントを完全に再構築する必要を排除する。溶融炉３０２は、搬送システム及びシート形成装置を高温に維持したまま、適切な場所で再構築することができるであろう。さらに、これらの実施形態により、搬送システム及びシート形成装置を高温に維持したままで、工場内の離れた場所での溶融炉３０２の製作及び予備加熱が可能になり、予備加熱された溶融炉３０２の、例えばクレーンまたは軌道による、製造位置への移動が可能になるであろう。溶融炉３０２の遠隔製作及び予備加熱の実施により、生産操業における定期補修期間は、週ではなく、日で計られることになろう。製造性能によって必要になったときにだけ個別のコンポーネントを再構築することによってかなりのコスト節約にもなるであろう。
【０１０３】
本発明の肝要な要素は、搬送システムの流れ特性のオーバーフローダウンドローシートガラス製造プロセスとの適合である。オーカーフローダウンドロープロセスにおけるガラス流の多大のモデル計算により、搬送システム内、特に降下管内の流れからのガラスが最終的に形成されるシートのどこになるかの知見が得られた。この知見により、従来技術に比較して革新的な搬送システムコンポーネントの再構成が可能になる。本発明の搬送システムは、清澄化器の上流に配備される撹拌機、基準に満たないガラスが形成されるガラスシートの使用不能端区画に分流されるように構成された清澄化器、ガラス品質に悪影響を与えずに清澄化器ベントに装着されたガラス液面レベル測定器、ある種のガラスとともに装置が用いられる場合には排除される清澄化器ベント、遷移区画で置き換えられたボウル、搬送システム内表面近傍を流れて、形成されるガラスシートの使用不能端区画に分流されるガラス、ボウルにまたは降下管から流入管への接点に配される不均質／有欠陥ガラスを廃棄するためのオーバーフロー装置、及び／または流量制御帯幅を広くするための撹拌機の使用、の実施形態の内の１つないしさらに多くを備えることができる。搬送システムの好ましい実施形態は、本明細書で論じられた実施形態の内の１つないしさらに多くの組合せを備える。これらの実施形態は溶融炉と搬送システムの間の調節可能でフレキシブルな連結と組み合わせて用いることもできる。
【０１０４】
したがって、本明細書で説明した本発明の実施形態が本発明の原理の応用の例示に過ぎないことは当然である。それぞれ自体が本発明に肝要と見なされるこれらの特徴を挙げている、例示される実施形態の詳細への本明細書における言及は特許請求の範囲の限定を目的としていない。
【符号の説明】
【０１０５】
２    溶融炉
５    冷却／状態調整区画
６    ボウル
７    降下管
８    流入管
９    オーバーフロートラフ
１１    溶融ガラスシート
１３    ニードル
１４    降下管−流入管ジョイント
１６    溶融ガラス
３０    溶融ガラス搬送システム
３３    清澄化器
３４    撹拌機
３５    ベント
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
0005959673.tif 000021
【図１０Ａ】
0005959673.tif 000022
【図１０Ｂ】
0005959673.tif 000023
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
0005959673.tif 000031
【図１４Ｂ】
0005959673.tif 000032
【図１４Ｃ】
0005959673.tif 000033
【図１４Ｄ】
0005959673.tif 000034
【図１５Ａ】
0005959673.tif 000035
【図１５Ｂ】
0005959673.tif 000036
【図１６Ａ】
0005959673.tif 000037
【図１６Ｂ】
0005959673.tif 000038
【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
0005959673.tif 000040
【図１７Ａ】
0005959673.tif 000041
【図１７Ｂ】
0005959673.tif 000042
【図１８】
0005959673.tif 000043
【図１９】
0005959673.tif 000044
【図２０Ａ】
0005959673.tif 000045
【図２０Ｂ】
0005959673.tif 000046
【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
0005959673.tif 000048
【図２１Ｂ】
0005959673.tif 000049
【図２１Ｃ】
0005959673.tif 000050
【図２２Ａ】
0005959673.tif 000051
【図２２Ｂ】
0005959673.tif 000052
【図２２Ｃ】
0005959673.tif 000053
【図２３Ａ】
0005959673.tif 000054
【図２３Ｂ】
0005959673.tif 000055
【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
0005959673.tif 000057
【図２４Ｂ】
0005959673.tif 000058
【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
0005959673.tif 000060
【図２５】
0005959673.tif 000061
【図２６】
0005959673.tif 000062
【図２７Ａ】
0005959673.tif 000063
【図２７Ｂ】
0005959673.tif 000064
【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
0005959673.tif 000066
【図２７Ｅ】
0005959673.tif 000067
【図２７Ｆ】
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【図２７Ｇ】
0005959673.tif 000069
【図２７Ｈ】
0005959673.tif 000070
【図２８Ａ】
0005959673.tif 000071
【図２８Ｂ】
0005959673.tif 000072
【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
0005959673.tif 000074
【図２８Ｅ】
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【図２８Ｆ】
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【図２８Ｇ】
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【図２８Ｈ】
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【図２９Ａ】
0005959673.tif 000079
【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図２９Ｆ】
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【図２９Ｇ】
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【図２９Ｈ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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