(57)【要約】  本発明は、板ガラスを成形するための改良された方法および装置を開示するものである。一実施形態において、本発明では、不可避的に発生する熱クリープが成形構造のガラスの流量特性に対して及ぼす影響が最小限になるような方法で、成形構造への応力に対する反作用力を導入する。
2009519884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
ａ）前記成形構造の流入口端に位置する少なくとも１つの流入口端圧縮ブロックであって、前記成形構造の底端に配置される流入口端圧縮ブロックと、
ｂ）前記成形構造の流入口端圧縮ブロックとは反対側の端に位置する少なくとも１つの遠端圧縮ブロックであって、前記成形構造の底端に配置される遠端圧縮ブロックと、
ｃ）前記成形構造の流入口端の底が熱クリープによって長手方向に変形するように前記流入口端圧縮ブロックに力を印加する流入口端力印加装置と、
ｄ）前記成形構造の遠端の底が熱クリープによって長手方向に変形するように前記遠端圧縮ブロックに力を印加する第１の遠端力印加装置と、を備え、
前記力印加装置が、前記成形構造の頂部よりも熱クリープに対する耐性の高い前記成形構造の底が、熱クリープによって前記成形構造の頂部と同じ大きさだけ長手方向に変形するように、前記成形構造の底が前記成形構造の頂部よりも実質的に大きく圧縮されるように、前記それぞれの圧縮ブロックに対して対向する長手方向に力を印加し、
よって熱クリープに起因する前記成形構造の変形が、前記ガラス板の厚さのばらつきに対して及ぼす影響が最小限であるようなものであることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記成形構造の底における圧縮応力が、中程の領域で測定した場合の前記成形構造の頂部における圧縮応力の１．２５から４倍であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記成形構造の底における圧縮応力が、中程の領域で測定した場合の前記成形構造の頂部における圧縮応力の１．７５から２．５倍であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記流入口端力印加装置が流入口端調節ねじであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記成形構造の流入口端の底が、熱クリープによって、前記成形構造の遠端の底での変形とは対向する長手方向に変形するように、前記流入口端調節ねじが前記流入口端圧縮ブロックへの印加力を維持するよう周期的に調節されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記成形構造の底における圧縮応力が、中程の領域で測定した場合の前記成形構造の頂部における圧縮応力の１．２５から４倍であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記成形構造の底における圧縮応力が、中程の領域で測定した場合の前記成形構造の頂部における圧縮応力の１．７５から２．５倍であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の遠端力印加装置が、フォースモータと、調節可能なばねと、空気シリンダと、油圧シリンダと、電気モータと、おもりおよびてこを利用したシステムと、からなる群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記流入口端力印加装置が、フォースモータと、調節可能なばねと、空気シリンダと、油圧シリンダと、電気モータと、おもりおよびてこを利用したシステムと、からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の遠端力印加装置が、フォースモータと、調節可能なばねと、空気シリンダと、油圧シリンダと、電気モータと、おもりおよびてこを利用したシステムと、からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記流入口端圧縮ブロックが前記樋を支持することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記遠端圧縮ブロックが前記樋を支持することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第２の遠端力印加装置をさらに備え、
前記第２の遠端力印加装置は、前記成形構造の遠端の頂部に力を印加して、前記成形構造に流入する前記ガラスの液圧を弱める封止力を生成することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第２の遠端力印加装置が、フォースモータと、調節ねじと、調節可能なばねと、空気シリンダと、油圧シリンダと、電気モータと、おもりおよびてこを利用したシステムと、からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
ａ）前記成形構造の流入口端に位置する少なくとも１つの流入口端圧縮ブロックと、
ｂ）前記成形構造の流入口端圧縮ブロックとは反対側の端に位置する少なくとも１つの遠端圧縮ブロックと、を備え、
前記流入口端圧縮ブロックと前記遠端圧縮ブロックとが、前記成形構造内の力を分配して、印加力が、前記成形構造の中程の領域における耐火物に、中程の領域の頂部から中程の領域の底まで、前記成形構造および前記溶融ガラスの重量による影響を実質的に弱める長手方向に実質的に等しい熱圧縮ひずみを加えることで、中程の領域のたるみを低減するように、前記成形構造の重量による影響を弱めるよう形作られることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記流入口端圧縮ブロックが前記樋を支持することを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記遠端圧縮ブロックが前記樋を支持することを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
長手方向の軸と、中程の領域と、第１の端と、第１の端と対向する第２の端と、を有する成形樋のたるみ率を低減するための方法であって、
ａ）前記成形構造を前記第１の端の下側の部分で抑制するステップと、
ｂ）頂部から底まで、前記成形構造の中程の領域におけるすべての材料に、長手方向に実質的に等しい熱圧縮ひずみを生じる力の分布を与え、前記成形構造および溶融ガラスの重量による影響を実質的に弱める力の分布を前記成形構造で発生させることで、中程の領域のたるみを低減するように、前記第２の端の下側の部分に力を印加するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記成形構造を前記第１の端および前記第２の端で支持するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
ａ）前記成形構造の流入口端に位置する少なくとも１つの流入口端圧縮ブロックと、
ｂ）前記成形構造の流入口端圧縮ブロックとは反対側の端に位置する少なくとも１つの遠端圧縮ブロックと、を備え、
前記流入口端圧縮ブロックと前記遠端圧縮ブロックとが、印加力が、前記成形構造の長手方向の中央で測定した場合の前記成形構造の頂部における圧縮力以上の圧縮力を前記成形構造の底で発生させるように、前記成形構造内の力を分配して、前記成形構造の重量による影響を弱めるよう形作られ、熱クリープに起因する前記成形構造の変形が、前記ガラス板の厚さのばらつきに対して及ぼす影響が最小限であるようなものであることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記印加力が、前記成形構造の底を圧縮するのに必要な力よりも大きいことを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
長手方向の軸と、中程の領域と、第１の端と、第１の端と対向する第２の端と、を有する成形構造のたるみ率を低減するための方法であって、
ａ）前記成形構造を前記第１の端の下側の部分で抑制するステップと、
ｂ）前記成形構造の長手方向の中央で測定した場合に、前記成形構造の底で測定した圧縮力が、前記成形構造の頂部での圧縮力以上であり、前記成形構造および溶融ガラスの重量による影響を実質的に弱める力の分布を前記成形構造で発生させることで、中程の領域のたるみを低減するように、前記第２の端の下側の部分に力を印加するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
前記成形構造を前記第１の端および前記第２の端で支持するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
前記装置から成形される板が平らになるように、上向き凸形方向に連続的に放物線状に湾曲した形状を有するウェッジ形の板成形構造の底を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
前記ウェッジ形の成形構造の逆スロープが、垂直方向に対して一定角度をなしていることを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ウェッジ形の成形構造の逆スロープが垂直方向に対してなす角度が、前記ウェッジ形の成形構造の中央よりも流入口端および遠端での方が小さいことを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
前記装置を収容しているチャンバからの垂直方向での放射熱損失の大きさが、長手方向に異なる値に制御されるように、長手方向に変化する幅のある前記装置を収容しているチャンバの底開口を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
溶融ガラスを送達するためのインフローパイプと、ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋とを有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
前記インフローパイプの樋とは反対側の端に連結された下降管であって、前記下降管の底端が、前記インフローパイプ内のガラス自由表面またはこれよりも下に位置し、前記下降管および前記インフローパイプが所定の大きさおよび形状を有する、下降管と、
前記自由表面でのガラスの温度をガラスの液相線温度よりも高い温度に維持するために前記自由表面のエリアに加えられる少なくとも１つのヒーターと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
失透均質性欠陥の形成を前記ヒーターによって防止することを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ヒーターが前記下降管の底の一部であることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記ヒーターが前記インフローパイプの頂部の一部であることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記下降管を囲む少なくとも１つの封止用ブロックをさらに含み、前記ヒーターが前記封止用ブロックの一部であることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
溶融ガラスを送達するためのインフローパイプと、ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋とを有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
前記インフローパイプの樋とは反対側の端に連結された下降管であって、前記下降管の底端が、前記インフローパイプ内のガラス自由表面よりも上に位置し、前記下降管および前記インフローパイプが所定の大きさおよび形状を有する、下降管と、
前記自由表面でのガラスの温度をガラスの液相線温度よりも高い温度に維持するために前記自由表面のエリアに加えられる少なくとも１つのヒーターと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項３４】
失透均質性欠陥の形成を前記ヒーターによって防止することを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記ヒーターが前記下降管の底の一部であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記ヒーターが前記インフローパイプの頂部の一部であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３７】
前記下降管を囲む少なくとも１つの封止用ブロックをさらに含み、前記ヒーターが前記封止用ブロックの一部であることを特徴とする、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
溶融ガラスを送達するためのインフローパイプと、ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋とを有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
前記インフローパイプの樋とは反対側の端に連結された下降管を備え、円錐形の部分が、前記下降管と前記インフローパイプとの接合部にてガラス自由表面の垂直方向の場所で前記インフローパイプの中に組み込まれることを特徴とする装置。
【請求項３９】
前記円錐形の部分の含まれている半角が１０から５０度であり、前記円錐形の部分の頂点が円錐形の部分よりも上にあることを特徴とする、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
ａ）マッフル扉チャンバへの空気の質量流を測定する少なくとも１つのインフロー測定装置と、
ｂ）前記マッフル扉チャンバから出る空気の質量流を測定する少なくとも１つのアウトフロー測定装置と、を備え、
前記アウトフロー測定装置が、前記ウェッジ形状の板成形構造の底から流れ落ちるガラスと前記マッフル扉チャンバとの間の開口および亀裂から空気が漏れないように、前記マッフル扉チャンバに流入する測定値と等しい、前記マッフル扉チャンバから流出する冷却用空気を調節することを特徴とする装置。
【請求項４１】
前記インフロー測定装置が、マッフルの扉ゾーンにおけるエネルギ損失が一定になるように、前記マッフル扉チャンバに流入する冷却用空気を一定の値に調節することを特徴とする、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
ウェッジ形状の板成形構造に取り付けられた側面を有する溶融ガラスを受けるための樋を有する、板ガラスを成形するための装置であって、前記ウェッジ形状の板成形構造が、前記ウェッジの底で収束する、下方向に傾斜している側面を有し、よって溶融ガラスが、前記樋の側面からオーバーフローして前記ウェッジ形状の板成形構造の下方向に傾斜している側面を流下し、前記ウェッジの底で融合する際に、ガラス板が成形されるように構成された装置において、
ａ）マッフル扉チャンバへの空気の質量流を測定する少なくとも１つのインフロー測定装置と、
ｂ）前記マッフル扉チャンバから出る空気の質量流を測定する少なくとも１つのアウトフロー測定装置と、
ｃ）前記マッフル扉チャンバの頂部に設けられ、前記マッフル扉チャンバと前記板成形構造を収納しているチャンバとの間の空気流を可能にする、少なくとも１つのベント開口と、を備え、
前記アウトフロー測定装置が、前記マッフル扉チャンバに流入する測定値から、前記ウェッジ形状の板成形構造の底から流れ落ちるガラスを冷却するのに必要な量の強制対流空気質量流をマイナスしたものと等しい、前記マッフル扉チャンバから流出する冷却用空気を調節することを特徴とする装置。
【請求項４３】
前記インフロー測定装置が、マッフルの扉ゾーンにおけるエネルギ損失が一定になるように、前記マッフル扉チャンバに流入する冷却用空気を一定の値に調節することを特徴とする、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記ウェッジ形状の板成形構造の底から流れ落ちるガラスと前記マッフル扉チャンバとの間の開口および亀裂から空気が漏れないように、前記マッフル扉チャンバと前記板成形構造を収容しているチャンバとの間のベント開口が、前記マッフル扉チャンバの圧力と前記板成形構造を収容しているチャンバの圧力とを実質的に等しくできる程度に大きいことを特徴とする、請求項４２に記載の装置。
【請求項４５】
前記ウェッジ形状の板成形構造の底から流れ落ちるガラスと前記マッフル扉チャンバとの間の開口および亀裂から空気が漏れないように、前記マッフル扉チャンバと前記板成形構造を収容しているチャンバとの間のベント開口が、前記マッフル扉チャンバの圧力と前記板成形構造を収容しているチャンバの圧力とを実質的に等しくできる程度に大きいことを特徴とする、請求項４３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００５年１２月１５日に発明の名称「ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＤＯＷＮＤＲＡＷ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された米国仮特許出願第６０／７５１，４１９号に開示された発明について権利請求するものである。米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく、米国仮出願の優先権の利益をここに主張し、これによって上述した出願を本明細書に援用する。
【０００２】
本出願は、以下の仮出願のうちの１つに開示された発明について権利主張する２００２年８月８日に出願され、２００５年５月１０日に発行された発明の名称「ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＤＯＷＮＤＲＡＷ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」である米国特許第６，８８９，５２６号の分割出願である、２００４年１２月７日に発明の名称「ＯＶＥＲＦＬＯＷ  ＤＯＷＮＤＲＡＷ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された係属中の米国特許出願第１１／００６，２５１号の一部継続出願である。
【０００３】
１）２００１年８月８日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ」で出願された仮特許出願第６０／３１０，９８９号、
２）２００１年８月２９日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ」で出願された仮特許出願第６０／３１６，６７６号、
３）２００１年９月１２日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された仮特許出願第６０／３１８，７２６号、
４）２００１年９月１３日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された仮特許出願第６０／３１８，８０８号、
５）２００２年１月３日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された仮特許出願第６０／３４５，４６４号、
６）２００２年１月３日に発明の名称「ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」で出願された仮特許出願第６０／３４５，４６５号。
【０００４】
米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく、米国仮出願の優先権の利益をここに主張し、上述した出願および特許を本明細書に援用する。
【技術分野】
【０００５】
本発明は、広義にはガラス板の製造に関し、特に、コンピュータディスプレイに広く用いられているＬＣＤディスプレイデバイスの製造に用いられるガラス板に関する。
【背景技術】
【０００６】
半導体駆動式（ｐｏｗｅｒｅｄ）ディスプレイでの用途、特に、コンピュータディスプレイに広く用いられているＴＦＴ／ＬＣＤディスプレイデバイスに用いられるガラスは、半導体タイプの材料をうまく適用できるようにするために表面品質が極めて高いものでなければならない。コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．）に譲渡された特許文献１に記載の装置を用いて作られる板ガラスは、成形の時点で最高品質のガラスとなり、後処理を必要としない。コーニングの特許では、「オーバーフロープロセス」と呼ばれる製造方法でガラスを作り出す。他の方法で作られるガラスには研磨および／またはポリッシングが必要であるため、表面仕上げほどきめ細かなものではない。ガラス板は、厚さのばらつきとゆがみに関する厳しい仕様を満たすものでなければならない。主にガラスストリームの中央からくるバージンガラスから、優れた仕上がり面が成形される。このガラスは攪拌作業以降に異物表面と接触していないものである。
【０００７】
特許文献１の教示は、現在も実施されているような依然として最先端のものである。しかしながら、この装置には制約がある。
【０００８】
「オーバーフロープロセス」装置の主な欠点のひとつに、ほとんどの表面で優れたガラスが得られるとしても、流入口に最も近いガラス板の表面は原料供給管表面付近を流れるガラスで構成されるため、品質が落ちるということがある。
【０００９】
「オーバーフロープロセス」装置のもうひとつの欠点に、安定した動作状態の間は優れたガラスが得られるとしても、過渡条件から極めてゆっくりとしか回復しないということがある。これは、ガラスを攪拌装置から（オーバーフロープロセスの）装置に送る管を従来の方法で製造した場合は、この管内のガラスの流れの静止（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ）ゾーンによって生じる側面もある。意図しないプロセス過渡（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）の間、これらの静止ゾーンでは前の材料組成のガラスがガラスの主プロセスストリームにゆっくりと流れ出して欠陥となる。これらの欠陥は、プロセスが安定すれば最終的にはおさまるものである。しかしながら、ガラス板の品質が標準以下になる時間帯がある。
【００１０】
「オーバーフロープロセス」装置のさらにもうひとつの欠点に、成形される板の厚さを制御する手段が限られることがある。現状は、板の成形時にガラスを幅に対して選択的に冷却することがなされていない。成形構造の下側の逆スロープ部分からの放射熱の損失も制御されていない。この制御不備は、成形される板の平面度（ゆがみ）に大きく影響する可能性がある。
【００１１】
特許文献２に記載の厚さ制御システムは、小さな厚さ誤差を補償することができるが、およそ５〜１０ｃｍの距離にわたってガラスを再分配できるのみである。
【００１２】
「オーバーフロープロセス」装置の別の欠点に、成形装置の外側面を流下する溶融ガラスの流れに表面張力および体積力が大きく影響し、板を成形装置よりも狭幅化して成形される板の縁に厚いビードが生じることがある。
【００１３】
特許文献３には、表面張力による影響を補償するよう試みているが、実際には成形装置の断面をその外面で単一のプロファイルに抑制することによって生じる問題の補正であるエッジディレクタが記載されている。
【００１４】
「オーバーフロープロセス」装置のさらにもうひとつの欠点として、装置の底から板を下引きすると、板厚が周期的にばらつく傾向がある点があげられる。この周期的な厚さのばらつきは、製造活動（ｃａｍｐａｉｇｎ）の間に設備が古くなると起こりやすい、未制御の空気流の強関数（ｓｔｒｏｎｇ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。装置が古くなると、材料の亀裂や膨張差によって生じるさまざまな開口からの空気の漏れが大きくなる。
【００１５】
「オーバーフロープロセス」装置の大きな欠点のひとつとして、製造活動の間に、ガラス板が厚さの仕様を満たさなくなるような形で成形装置が変形することがあげられる。この変形は、重力によって生じる成形装置の熱クリープである。これは、製造運転が早期に終了してしまう主な原因である。この変形は、長期間にわたって起こる。これが起こっている間、成形装置のたるみを補償するために工程の調整をしなければならないほどに工程が連続的に変化している。この調整行為は、売れる製品の損失につながる。
【００１６】
したがって、当該技術分野においては、従来技術の諸問題を解決する装置に需要がある。
【特許文献１】米国特許第３，３３８，６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，６８２，６０９号明細書
【特許文献３】米国特許第３，４５１，７９８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の好ましい一実施形態では、板の有用なエリアの表面をなすガラスがすべて、攪拌作業後に、耐火物または耐火金属表面付近の流れで汚染されていないバージンガラスである。また、この実施形態では、攪拌装置と板ガラス成形装置との間のパイプでの静止流れ（ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ  ｆｌｏｗ）の領域をなくすことで、板をなすガラスの不均質さを大幅に低減する。
【００１８】
もうひとつの好ましい実施形態では、本発明は、成形工程の最も重要なエリアである堰で溶融ガラスの流れを再分配させるための厳密な熱制御システムを導入するものである。この熱制御は、製造活動では不可避的に生じる板成形装置の劣化を効果的に是正する。
【００１９】
もうひとつの実施形態では、成形チャンバの出口開口の幅を変えることで、成形構造の逆スロープの底からの放射熱損失を長手方向に調節する。
【００２０】
もうひとつの好ましい実施形態では、表面張力および体積力応力の方向および大きさを変化させ、板幅に対する表面張力および体積力による悪影響を減らす、可変の外側断面を生成する。
【００２１】
別の好ましい実施形態では、ガラスをその幅方向に優先的に冷却して、下引きされるガラス板を本質的に平らにする固化時の成形応力を発生させる。
【００２２】
さらに別の好ましい実施形態では、本発明は、成形ゾーンへの漏洩経路での圧力差がゼロに近づくような方法で、成形装置の主な構成要素の各々における内圧を調節する。このため、初期動作時に亀裂および開口が存在し、製造時にこれが大きくなったとしても、装置の空気漏れは最小限になる。
【００２３】
さらにもうひとつの好ましい実施形態では、本発明は、熱クリープに起因する熱クリープ変形（ひずみ）がガラス板の厚さのばらつきに対して及ぼす影響が最小限になるような方法で、成形構造への重力によって生じる応力に対する反作用力を導入する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のすべての実施形態における流動力学は、ガラス板の外側の表面が、成形装置に流入しているガラスストリームの中央から来ているため耐火物や耐火金属の表面には接していない、十分に混合されたバージンガラスから成形されるものである。これによって、可能なかぎり最高品質の表面が得られる。このような欠陥のない表面は、ＬＣＤ／ＴＦＴ半導体ディスプレイデバイスの製造には不可欠である。また、本発明のすべての実施形態の流動力学は、成形構造の底における成形ウェッジへの溶融ガラスの流量が、その幅全体に実質的に均一なものである。
【００２５】
「オーバーフロープロセス」（米国特許第３，３３８，６９６号明細書）で用いるために通常設計されるガラス「板成形装置」は、均一な厚さの板を成形するような方法でガラスを分配する目的で特に形作った成形構造に頼っている。この成形構造の基本形状は米国特許第３，３３８，６９６号明細書に詳細に記載されている。板ガラス成形工程は、一般に１１５０℃から１２７５℃の高温で実施される。これらの温度では、成形構造の構築に用いられる材料に熱クリープと呼ばれる特性が生じるが、これは高温で印加される応力による材料の変形である。このように、成形構造は、自らの重量によって生じる応力と、成形構造内外の溶融ガラスの重量および静水圧によって生じる応力とが原因で変形する。
【００２６】
本明細書にて使用する場合、応力とは、成形構造内の力の大きさであり、ひずみとは成形構造の変形である。
【００２７】
米国特許第３，５１９，４１１号明細書において、コートライト（Ｃｏｒｔｒｉｇｈｔ）が成形構造の構造的完全性に対する懸案事項に対処した。成形構造を製造する耐火材料は圧縮強度が高く張力強度が低い。成形構造の破砕を防止するために、「耐火物板ガラス成形部材の引張応力による望ましくない影響を軽減する」目的で、成形構造の各端の底部分に圧縮力を印加した。この力については、有限要素解析（ＦＥＡ）が当時のガラス産業の当業者の用いる技術ではなかったため、米国特許第３，５１９，４１１号明細書に記載の静的（ｓｔａｔｉｃ）閉形式応力解析で求められていた。
【００２８】
米国特許第３，４３７，４７０号（オーバーマン（Ｏｖｅｒｍａｎ））も、成形構造の重力が構造的完全性に対して及ぼす影響を否定する設計を提供している。これらの特許にはいずれも、成形構造の熱クリープは成形されるガラス板の厚さに関連しているため、こうした熱クリープに関する文章や情報はなかった。
【００２９】
オーバーフロープロセスにおける熱クリープのさまざまな問題について異なる角度から対処した、米国特許第６，７４８，７６５号明細書、同第６，８８９，５２６号明細書、同第６，８９５，７８２号明細書、米国特許出願第１０／８２６，０９７号明細書、同第１１／０１１，６５７号明細書、同第１１／０６０，１３９号明細書、同第１１／１８４，２１２号明細書が、本出願人によって出願されている。これらの特許および特許出願を本明細書に援用する。これらの文献には、熱クリープを線形プロセスとして扱うことが記載されている。これらの方法および装置は記載のとおり作用するが、熱クリープの非線形挙動を考慮すると大きな利点が得られることになる。本発明は、温度および応力に対する耐火性成形構造の非線形熱クリープ特徴を考慮することで、上記にて引用した特許および特許出願の特許請求の範囲および技術をさらに優れたものとする。
【００３０】
本発明では、不可避的に発生する熱クリープが、成形構造のガラス流量特性に事実上何ら影響しないような方法で、成形構造にかかる重力に対する反作用力の正確な計算を導入する。本発明は、この反作用力が耐火材料の熱クリープの非線形の局面を減じるのに適切なものとなり、長期間の製造活動を通して維持されるように設計される。このため、同じ成形構造とプロセスパラメータを用いて、なお一層長期間にわたって最初の仕様どおりの板ガラスを製造することができる。
【００３１】
図１、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、一般的な「オーバーフロープロセス」製造システム（１）が示されている。温度と化学組成とが実質的に均一なものでなければならない、溶融炉（２）およびフォアハース（３）からのガラス（１０）が、攪拌装置（４）に供給される。攪拌装置（４）はガラスを十分に均質化する。次に、ガラス（１０）はボウル流入管（５）を介してボウル（６）に導かれて下降管（７）に流下し、下降管（７）と成形装置流入管（８）との間のジョイント（１４）を介してオーバーフロー成形構造（９）の流入口に達する。攪拌装置（４）から成形構造（９）まで流れる間、ガラス（１０）、特に板の表面を形成するガラスは、均質な状態を維持しなければならない。ボウル（６）の通常の目的は流れの方向を水平から垂直に変えることと、ガラス（１０）の流れを止めるための手段を提供することである。装置構成によっては、ガラスの流れを止めるのにニードル（１３）が設けられる。下降管（７）と樋流入管（８）との間にあるジョイント（１４）の通常の機能は、加工設備の熱膨張を補償する手段ならびに点検時の板ガラス成形装置を取り外しできるようにすることである。
【００３２】
温度と化学組成とが実質的に均一なものでなければならない、溶融炉およびフォアハースからの溶融ガラス（１０）は、板成形構造（９）の頂部に位置する樋（１２９）への流入管（８）を介して成形装置に流入する。流入管（８）は、好ましくは流入してくる溶融ガラス流の速度分布を制御するよう形成される。米国特許第３，３３８，６９６号明細書および米国特許第６，７４８，７６５号明細書（本明細書に援用）の両方に詳細に記載されているガラス板成形装置は、ウェッジ形の成形構造すなわち成形構造（９）である。ウェッジ（１１６）の先細縁と実質的に平行な、直線状の傾斜堰（１１５）が、樋（１２９）の両側を形成する。樋（１２９）の底（１１７）と樋（１２９）の側面（１１８）は、両側にある堰（１１５）の頂部までガラスが均一に分布するような方法で形成されている。ガラスは、両側にある堰（１１５）の頂部を超えて流れ、ウェッジ形の成形構造（９）の両側を流下し、ルート（１１６）の先細縁で使用可能な溶融ガラスの板（１１）となる。この溶融ガラスの板（１１）は、引張ローラ（１１１）によってルート（１１６）から引かれる際に冷却され、板厚が実質的に均一な固体のガラス板（１２）となる。溶融ガラス板（１１）を引き伸ばすのにエッジローラ（１１０）を併用してもよい。従来技術では、成形構造（９）を矩形のマッフル（１１２）内に収容しているが、その目的は成形構造（９）と溶融ガラス（１０）の温度を制御することにある。成形構造（９）を囲むマッフル室（１１３）内の温度を一定に保つのが従来技術の慣例である。マッフル（１１２）は、加熱室（１１９）内の加熱素子（１３８）によって加熱され、この加熱素子は絶縁構造（１３３）に収容されている。溶融状態から固体状態に転移する際のガラスの冷却は慎重に制御する必要がある。この冷却工程はルート（１１６）のすぐ上にあたる成形装置（９）の下側の部分から開始され、溶融ガラス板がマッフルの扉ゾーン（１１４）を通過する間継続される。溶融ガラスは、引張ローラ（１１１）に達するまでに実質的に固化する。こうして溶融ガラスが、実質的に均一板厚の固体のガラス板（１２）となる。
【００３３】
オーバーフロープロセス板成形装置の主な要素のひとつが成形構造（９）である。成形構造（９）は、当業者間で、成形樋、成形ウェッジ、成形部材、成形装置、成形ブロック、樋、パイプ、アイソパイプ、フュージョンパイプを含むがこれに限定されるものではない、他の多くの名称でも知られている。
【００３４】
ガラス流分布の変更
図２乃至図１０も参照すると、本発明の好ましい実施形態では、板ガラス成形装置の流入口で流路を変更し、表面品質を改善する。また、これはガラスを攪拌装置から板ガラス成形装置まで導くパイプを介したガラスの一層均一な流れを容易にする。
【００３５】
米国特許第３，３３８，６９６号では、成形構造内のガラスの流れのみ考慮している。米国特許第３，３３８，６９６号は、異種表面との接触による悪影響を受けることのない、板の表面全体をバージンガラスで成形することについても権利請求している。これは、無条件に正しいというわけではない。樋の流入口端で板となるガラスの一部が下降管の前面に接触して流れるためである。本発明では、樋の流入口に分流装置を追加して、使用可能な板の表面がすべてバージンガラスで成形されるようにする。ガラス攪拌装置とガラス板成形装置との間のパイプ系を、従来のボウル内で下降管と成形装置流入管との接続部における構成から変更する。ボウルを通る流れを変え、通常であればボウルの前上面に形成される静止流れゾーンを排除するか、あるいはその位置を変える。下降管は成形装置流入管のガラスに浸漬されていないため、管と管との間の静止流れゾーンが排除される。
【００３６】
図２Ａ〜図２Ｃは、従来技術の「オーバーフロープロセス」で下降供給管（７）に流入するガラス（１０）が成形ガラス板になるところを示している。下降管（７）の背面付近でのガラスの流れ（２１）は、引き伸ばされた板の中央になる。下降管（７）の前面付近の流れ（２３）は、ガラスの表面全体に分配される。しかしながら、板の流入口端側のほぼ３分の１に最も注目する。この表面ガラス（２３）は、下降管の表面とボウル（６）内の静止ゾーン内のガラスおよび流入管（８）の接続部（１４）に向かう下降管（７）のガラスとによって中断（ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）される。板の残りの実質的に３分の２の表面は、内側のバージンガラス（２２）で成形される。前面から約４５度の角度で対称的に距離をおいているガラスの流れ（２４）の他の２つの部分は、板の流入口端で端に近い部分の使用できない縁部分（２５）となる。約１８０度の角度で中央にあるもうひとつの部分（２６）は、使用できない縁部分の遠い方の端（２７）まで進む。
【００３７】
図３Ａおよび図３Ｂは、インフローパイプ（８）と、樋の流入口表面に位置する分流装置（３２）（本発明の主題である）と、ガラス板成形装置本体（９）とを有するガラス板成形装置（３１）の実施形態を示す。分流装置（３２）は、表面ガラスの流れを遮断し、これを板の縁の表面の方に逸らす。続いて、下降管のフローストリーム中央からのガラスが成形構造の表面に到達し、ガラス板（１１）の使用可能な部分の表面をなす。板の両縁側の１０から２０パーセントは通常、さまざまな理由から使用できない点に注意されたい。
【００３８】
図４Ａおよび図４Ｂは、表面分流装置（４２）がガラス（１０）の表面の下に位置し、表面の流れを図３よりもわずかであるが等しく効果的な方法で再分配させること以外は図３に示す実施形態と同じ機能を果たすガラス板成形装置（４１）の別の実施形態を示す。板の縁をなすガラスの流れ（１０）は、分流装置（４２）の中央のスロット（４３）を介して流れる。（この中央のスロットを介して流れる）ガラスは、下降管の前面付近にあったガラスである。下降管の中央からのガラスは次に、成形構造の表面まで流れて、板（１１）の使用可能な部分の表面をなす。下降管の表面付近を流れる他のガラスは浸漬された状態のままである。
【００３９】
図５Ａ〜図５Ｃは、図３および図４において説明した本発明で下降供給管（７）に流入するガラス（１０）が成形ガラス板になるところを示している。板の中央へのガラスの流れ（２１）は、従来技術の場合と事実上同じである。しかしながら、成形ガラス板の外側の表面をなす流れ（５２）が下降管（７）の前面付近を流れることはない。前面から約４５度の角度で対称的に距離をおいており、板の流入口端で使用できない縁部分（２５）となるガラスの流れ（２４）の２つの部分は、実質的に影響を受けない。
【００４０】
図６は、主プロセスストリームがボウルの前部を通るような角度だけ傾いたボウル（６６）の軸を示す一実施形態である。このアクティブフロー（６０）が、通常であればボウルの鼻先に位置するガラスの流れの静止ゾーン（図８）を生み出す表面張力の力に抗して、表面のガラス（６１）を巻き込む。ガラスの流れを止めるためのニードル（１３）が存在する。
【００４１】
図７Ａ〜図７Ｄは、攪拌装置からボウルまでを結ぶ管（７５）の中のガラスを、ボウル（７６）の横側に、成形装置（９）の中央線（７３）に対して角度（７４）で供給することによって、ガラスがボウル（７６）内で交差する動きが容易になる、本発明の一実施形態を示す。これによって、ボウル内の流れのパターン（７０）が、通常であればボウルの鼻先に位置する静止ゾーン（８１、図８）がボウルの横側（７１）に移動するような形で効果的に変化する。再び図２Ａ〜図２Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃを参照すると、成形装置（９）の中央線（７３）に対するボウル内の流れの角度（７４）次第で、静止ゾーン（８１）からのガラスが、ガラス板の表面（２３）ではなく、流入口縁の使用できない部分（２５）になるか、そうでなければガラス板（２１）の中央に浸漬される。ボウルのガラス自由表面（７２）も図示されている。
【００４２】
図８は、ボウル（６）の前部に位置するガラスの静止ゾーン（８１）を示すボウル（６）のある従来技術を示している。このガラスは、ボウル前部の低プロセスストリーム流（８０）と表面張力との組み合わせによって適所に保たれる。
【００４３】
流入管結合部分への下降管での不均質さの問題を排除
図９Ａ〜図９Ｃは、下降管（７）の底端（９４）が成形装置流入管（９８）のガラス自由表面（９０）の実質的に上に位置する、本発明の一実施形態を示す。成形装置流入口（９８）は、特定のサイズおよび形状（９２）に作られている。垂直方向の距離（９３）と、成形装置流入口（９８）のサイズおよび形状（９２）は、ガラス流路（９１）内の静止または渦流れのゾーンを最小限に抑えるように厳密に設計されている。このため、溶融ガラス（１０）が一層均質な板（１１）となる。この設計は、流体の流れに関する方程式（ナビエ・ストークス方程式）の解と実験的試験とによって求められる。
【００４４】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、従来技術において周知の成形装置流入管（８）内の溶融ガラスの表面（１００）に浸漬された下降管（７）を示す。２本の管（７）と（８）との間に静止ゾーン（１０１）がある。ガラス流路（１０３）では、下降管（７）と樋流入管（８）との間にガラスの環状の渦（１０２）が形成される。流れが遷移するとき（このときにガラス板に欠陥が生じる）以外は、渦と主プロセスストリームとの物質交換はほとんどない。
【００４５】
流入管（８）の結合部分（１４）に向かう下降管（７）で形成されることのある均質性の点での主な欠陥には３つある。これらの欠陥は、コード欠陥、泡欠陥、失透欠陥である。
【００４６】
コードは、ボディガラス中の異なる粘度および／または屈折率のガラスの筋として説明されることが最も多い。これは、アンティークガラスではひずみの渦巻きまたは線として一目瞭然である。ガラスの混合が不十分であると、コードが生じる。また、ある領域でのガラスの流れがボディガラスよりもかなりゆっくりと流れている場合や、表面での揮発が起こった場合には、十分に混合されたガラスでコードが生じることもある。多くの製造作業でのガラスの化学組成は、日によって少しずつ違っている。前日の製造に使用したガラスが徐々に流れ出て当日の製造で用いるガラスに混入し、屈折率または粘度のわずかな差が生じてコードが発生する可能性がある。板ガラスプロセスでは、コードは屈折率または厚さのばらつきによって生じる光学的ひずみとして現れる。厚さのばらつきはまた、半導体製造工程の品質にも影響しかねない。
【００４７】
泡は、ガラス体に含まれる気体状の内包物または気泡のことである。泡が大きくなると、ふくれと呼ばれる。泡は溶融したガラスでは極めて一般的なものであり、清澄化（ｆｉｎｉｎｇ）または清澄化（ｒｅｆｉｎｉｎｇ）と呼ばれる工程によって特定の製品で最低限必要な程度に保たれる。この工程は通常、化学的かつ機械的であり、清澄槽（ｆｉｎｅｒ）または清澄槽（ｒｅｆｉｎｅｒ）で実施される。電気分解と流体流現象によって、清澄化ステップの後で泡がガラス中に発生する可能性がある。板ガラスプロセスでは、泡が長くなり、目に見える欠陥として現れる。
【００４８】
失透は、ガラスの結晶化である。ガラスは非晶質すなわち分子の完全にランダムな混合物である。溶融ガラスは、その温度が液相線温度を以下にならないかぎり非晶質のままである。透明になるはずのガラスの場合、溶融ガラスを液相線よりも高い温度から液相線温度未満の固体になるまで短時間で冷却すれば、その非晶質状態が維持されて透明度も保たれる。溶融ガラスを、液相線温度に近いが液相線温度未満の温度のまま一定の時間おくと、親のガラスとは化学組成がわずかに異なるのが普通である結晶がゆっくりと形成される。この失透が起こる率は、ガラスの組成ならびにガラス温度と液相線温度との差の関数である。板ガラスプロセスでは、失透はＬＣＤスクリーンの光学的欠陥として現れる。
【００４９】
図４６〜図４８は、流入管（８）の結合部分（１４）に向かう下降管（７）で生じることのある均質性欠陥の発生源ならびに、下降管の場所によってこれらの欠陥の発生にどのように影響がおよぶかについて、なお一層詳細に示している。
【００５０】
図４６Ａおよび図４６Ｂは、ガラス自由表面（４６０）と同じ垂直位置における下降管（７）の底（９４）の垂直位置を示している。流れの流線を示す小さな矢印（４６１）の長さは、下降管（７）および流入管（８）の異なる場所でのガラスの流れの相対速度を近似したものである。自由表面（４６０）で工場の空気に曝露された下降管（７）の底にガラスの流れの渦（４６２）がある。渦の矢印（４６２）の長さは、流れの流線を示す矢印（４６１）の長さと同じ縮尺率ではない。渦の流れ（４６２）部分のガラスは長時間にわたって循環するが、これが原因でガラスの化学物質のうちのいくつかが揮発して、ガラスの化学的特性および物性が変化する。渦の流れ（４６２）の大きさは、下降管（７）の底（９４）がガラス自由表面（４６０）よりも下がるとさらに大きくなる。
【００５１】
物理理論によると、下降管（７）が円形で、なおかつ円形の流入管（８）に対して完全に真ん中の位置にあれば、下降管（７）と流入管（８）との間の渦状のガラスの流れ（４６２）は静止し、ガラスの流れ（４６１）のストリームに流れ出すことはない。実際の製造現場では、渦（４６２）のガラスの一部が周期的または連続的に主ガラスストリーム（４６１）に流れ出る状態になる。主ガラスストリームに流れ出るガラスは揮発しており、化学組成が異なっていることが多いため、コード欠陥が生じる場合がある。さらに、渦のガラスの温度が一定の時間にわたって液相線温度未満であると、失透欠陥が形成されることもある。
【００５２】
図４９Ａ〜図４９Ｄは、下降管（７）と流入管（８）の結合部分（１４）でガラスに熱を印加して、渦（４６２）のガラスの温度を液相線温度よりも高い温度まで上昇させる例を示している。この実施形態は、下降管（７）と流入管（８）との間の接合部（１４）でのガラスの失透が懸案事項または問題である場合に有用である。下降管（７）の底端（９４）がガラス自由表面（４６０）またはこれよりも下にあるのが好ましいかまたは望ましく、なおかつ失透またはコードが均質性欠陥の問題である場合に、これは特に重要である。印加熱は、失透の問題を解決する。これについては、流入管の頂部（４９１）および／または下降管の底（４９２）にヒーターを配置して実施できる。
【００５３】
もうひとつの実施形態では、ヒーターをシールブロック（４９３）に配置する。好ましくは、対称形をした２つのシールブロック（４９３）があり、このうち一方を図４９Ｄに個別に示してある。シールブロック（４９３）は、工場の空気から自由表面（４６０）を部分的に封じる目的で絶縁構造（１３３）の上に手作業で載置される。シールブロックの重要な形状は、半円形をした内径（ｉｎｎｅｒ  ｒａｄｉｕｓ）（４９４）であり、ガラス自由表面（４６０）と工場の空気とを部分的に封じるには、これが下降管（７）の外径（４９６）と密着していなければならない。図示のシールブロック（４９３）は、外縁側が半円形であるが、外縁形状（４９５）は、絶縁構造（１３３）の頂部で空気から自由表面（４６０）を効果的に封じる矩形または他の任意の複雑な形状であってもよい。シールブロックの構成によっては、自由表面（４６０）と工場の空気との間を適切に封じ、かつ、下降管（７）の不規則な形状に合わせる目的で、３つ以上のシールブロック（４９３）を含んでもよい。
【００５４】
本明細書に援用する米国特許第６，８９５，７８２号明細書には、下降管（７）と流入管（８）との間の渦（４６２）のガラスの流れについて記載されている。この特許は、下降管（７）の底をどのように形作るのか、流入管（８）をどのように形作るのか、ガラスが渦（４６２）の中にある時間を制御する上でこれらを水平方向にどのように相互調節するのか、それが流れ出るのがガラスストリームのどの部分なのかについて説明している。
【００５５】
図４７Ａおよび図４７Ｂは、図９Ｃに関連している。小さな矢印の長さは、渦の流れの状態を事実上なくすために下降管（７）の底（９４）がガラス自由表面（９０）の実質的に上にある状態で、下降管（７）および流入管（８）の異なる場所でのガラスの流れの相対速度を近似したものである。矢印（４７１）は、流れの流線を示す。図示の距離（９３）は流入管（７）の内側の径（４７６）の０．２５倍である。この距離（９３）は、流入管（７）の内側の径（４７６）の０．０５から０．６５倍までで変化する動作範囲のほぼ中央になる。最適な距離（９３）は、下降管（７）と流入管（８）との相対直径ならびにガラス（１０）の粘度の関数である。コード、泡、失透の欠陥の生成率が低くなるという意味で、流入管（８）に対して下降管（７）をこの範囲に位置決めするのが最も望ましい。
【００５６】
図４８Ａおよび図４８Ｂにおける小さな矢印（４８１）および（４８７）の長さは、下降管（７）の底（９４）がガラス自由表面（４８０）上に下降管（７）の内側の径（４７６）の１．００倍の距離（４８３）をあけて位置する状態で、下降管（７）および流入管（８）内およびこれらの間の異なる場所でのガラスの流れの相対速度を近似したものである。下降管（７）から流出するガラスストリーム（４８４）は、ガラスが自由表面（４８０）に向けて加速するにつれて狭くなる。この領域（４８４）の流線矢印（４８７）は、自由表面（４８０）下の流線矢印（４８１）よりも長く、相対速度の差を示している。ストリームが自由表面（４８５）に入る部分では、図４６Ｂに示すような自由表面（４６０）またはそれよりも下の下降管（７）の場合と類似の渦の流れ（４８２）が発生する。これらの矢印（４８２）の長さは、流れの流線における矢印（４８１）および（４８７）の長さと同じ縮尺率ではない。自由表面（４８０）に向かうストリーム（４８４）の入口点（４８５）では、下っていくストリーム（４８４）と渦（４８２）が一緒になる流路に気泡が取り込まれる。これらの気泡は泡の不均一さとなる。距離（４８３）が長くなるにつれて気泡の取り込み率も高くなる。
【００５７】
図５０Ａおよび図５０Ｂは、下降管（７）と流入管（５０８）との接合部（１４）での静止渦の発生をさらに最小限にするために自由表面（９０）付近で流入管（５０８）の形状を変化させた本発明の一実施形態を示す。流入管（５０８）は、自由表面（９０）と流入管（５０８）との交点（５０９）での角度（５０５）だけ外に向かって広がる。広がり角（５０５）によって、流入管（５０８）の一部に円錐形ができあがる。自由表面（９０）と流入管（５０８）との交点（５０９）付近の流れを表す矢印（５０２）には、静止渦（図４６Ｂの（４６２）および図４８Ｂの（４８２））が形成される傾向（ｔｅｎｄｅｎｃｙ）を少なくする半径方向の成分がある。角度（５０５）を１０から５０度にすると静止渦が形成される傾向が少なくなる。この円錐形の部分を流入管（５０８）内に加えると、渦（図４６Ｂの（４６２）および図４８Ｂの（４８２））が最小限になる距離（９３）の範囲が大きくなる。
【００５８】
要約すると、流入管（８）の結合部分（１４）に向かう下降管（７）で渦（４６２）および（４８２）がほとんどないかまったくない図４７の状態が、最も望ましい。下降管が自由表面にあるかまたは自由表面の下に沈んでいる図４６の状態は、ヒーターを設置するおよび／または特定の設計および動作の制約を伴うことで許容可能であり、図４８の状態はあらゆる状況で回避されることになる。
【００５９】
板ガラス成形装置の劣化の低減
ここで図１１〜図１６を参照すると、本発明のもうひとつの実施形態は、製造装置の劣化と、熱クリープに起因する成形構造の変形が、ガラスの流れ分布の熱制御によって補償されるような方法で、成形装置上でのガラスの分流を制御する。
【００６０】
米国特許第３，３３８，６９６号は、厚さが均一な板が形成されるような方法でガラスを分配するための特別に形作られた成形構造に依存している。この成形構造の基本的な形状については、米国特許第３，３３８，６９６号明細書に詳細に記載されている。板ガラス成形工程は、一般に１０００℃から１３５０℃という高めの温度で実施される。これらの温度では、成形構造を構成するのに用いる材料に熱クリープと呼ばれる特性が見られるが、これは印加応力によって生じる材料の変形である。よって、成形構造は、自らの重量によって生じる応力と、樋の中を流れるガラスの静水圧によって生じる応力の影響で変形する。
【００６１】
成形装置の他の部品の構築に用いられる材料も予測できない方法で劣化（ゆがみ、亀裂、熱特性の変化など）し、これによって厚さの分布に悪影響がおよぶ。米国特許第３，６８２，６０９号の厚さ制御システムは、小さな厚さ誤差であれば補償することができるが、このシステムでガラスを再分配できるのはおよそ５〜１０ｃｍの距離だけである。ガラス板の幅全体にわたって有意に厚さを分布させるには、堰からオーバーフローする溶融ガラスの流れを制御しなければならない。
【００６２】
本発明のこの実施形態では、成形工程で最も重要なエリアである堰で溶融ガラスの流れを再分配させる厳密な熱制御システムを導入することで、上記の問題を解決する。この熱制御は、製造活動では不可避的に生じる板成形装置の劣化を効果的に是正する。
【００６３】
図１２Ａは、成形構造（９）の側面図を示す。矢印は、側方の堰（１１５）まで成形構造（９）を流れる溶融ガラス（１０）の流れを示している。図１２Ｂは、溶融ガラス（１０）が成形装置を流れる際にこれを制御するための異なるゾーンを示す成形構造（９）を中心で切った断面を示す。ゾーン（１２１）は成形構造の流入口端から遠端への樋（１２９）内の流れであり、ゾーン（１２２）は堰からオーバーフローする流れであり、ゾーン（１２３）は成形構造の外を流下する流れであり、ゾーン（１２４）はルート（１１６）から引かれて冷却され、固体の板（１２）になる溶融ガラス（１１）である。溶融ガラス（１０）が各ゾーンを通る際に加熱または冷却によって生じる、固体のガラス板（１２）の厚さに対する影響は、異なっている。ゾーン（１２１）で溶融ガラス（１０）が流入口端から成形構造（９）の遠端まで流れる際に、溶融ガラスにエネルギを加える（温度を上昇）またはそこからエネルギを取り除くと、それぞれ凹形または凸形の板厚プロファイルが生じる。ゾーン（１２１）で起こる厚さプロファイルの変化の期間（ｐｅｒｉｏｄ）は、成形構造の長さとほぼ同じである。
【００６４】
溶融ガラス（１０）がゾーン（１２２）で堰（１１５）からオーバーフローする際に溶融ガラスに対するエネルギ束を変化させると、得られる固体のガラス板の厚さ分布に大きく影響する。ゾーン（１２２）でガラスを局所的に冷却すると、ダム（ｄａｍ）が効果的に生成されるが、これはガラスの流れに対して大きく影響する。これは極めて敏感なゾーンであり、等温以外のどのような制御戦略も慎重に設計しなければならない。ゾーン（１２３）は、ルート（１１６）での下引き工程が一貫するように、ガラスを長手方向に実質的に線形に均一な温度分布まで戻す上で重要である。ゾーン（１２４）での差動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）冷却は米国特許第３，６８２，６０９号の目的であり、厚さの分布をわずかに変化させる際には効果的である。長手方向の特定場所での冷却はその場所での一方向の厚さに影響し、その場所の両側のガラスには逆に影響する。この作用は、センチメートル台の距離にわたって分布する。
【００６５】
図１１Ａおよび図１１Ｂは従来技術のマッフル（１１２）を示しており、その頂面は水平であるのに対し、成形構造（９）の堰（１１５）と、成形構造（９）の樋（１２９）を流れるガラス（１０）の頂面は、インフローパイプ（８）から成形構造（９）の遠端まで下向きに傾斜している。マッフル（１１５）とガラス（１０）との間のこれらの温度での伝熱は主に放射線によるものである。よって、放射線伝熱の特徴がゆえに、マッフル（１１５）とガラス（１０）との距離は、移動されるエネルギの分布に影響する。チャンバ（１１９）内の加熱素子は、名目上はマッフル（１１２）から等距離（１３６）である。このため、各素子（１３８）は、この素子（１３８）からマッフル（１１２）へのエネルギ移動に対して実質的に同じ効果がある。
【００６６】
インフロー端でのマッフル（１１２）とガラス（１０）との間の距離（１３７）は、実質的に遠端のマッフル（１１２）とガラス（１０）との間の距離（１３９）よりも短く、このため、インフロー端での伝熱の方が遠端での伝熱よりも集中している。この結果、遠端での加熱素子（１３８）のエネルギの変化よりもインフロー端での加熱素子（１３８）のエネルギの変化の方がガラス（１０）の温度に対して目標とする効果を及ぼす。チャンバ（１１９）内で加熱素子（１３８）を使用して温度を変化させ、結果として成形構造（９）を流れるガラス（１０）の局所的な流量を変化させることについては、米国特許第６，７４８，７６５号明細書にて文書化され、権利請求されている。
【００６７】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、マッフル（１３２）の頂部が樋（１２９）の中と成形構造（９）の表面を流れる溶融ガラス（１０）の外側の表面に近い位置に形作られた、本発明の一実施形態を示す。マッフル（１３２）は、絶縁構造（１３３）内に収容された加熱室（１３１）内の加熱素子（１３８）によって加熱される。マッフル（１３２）とインフロー端のガラス（１０）との距離（１３７）はマッフル（１３２）と遠端のガラス（１０）との距離（１３９）に実質的に等しく、このため、インフロー端での伝熱は遠端での伝熱と実質的に同じである。
【００６８】
成形構造（９）内の樋（１２９）を流れる溶融ガラス（１０）の外側の形状に合うようにマッフル（１３２）を設計することで、溶融ガラス（１０）の目的とするエリアにエネルギを送り、これによって温度分布を一層大きく制御することができる。加熱室（１３１）内の加熱素子（１３８）には、成形構造（９）へのエネルギ束をバランスさせることで、好適な温度状態を作り出す適当な力がある。
【００６９】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、溶融ガラス（１０）がゾーン（１２２）で堰（１１５）からオーバーフローする際にこのガラスを局所的に冷却する本発明の一実施形態を示す。ここでは、図１３Ａおよび図１３Ｂのマッフル（１３２）構成を利用する。米国特許第３，６８２，６０９号明細書に記載された空冷チューブ（１４１）と機能面では同様の空冷チューブ（１４２）を、堰（１１５）からオーバーフローしている溶融ガラス（１０）のすぐ上にあるマッフル（１４３）の加熱室側に向ける。この場所でガラスを局所的に冷却することで、局所的なダムが効果的に生成され、これが固体のガラス板の厚さ分布に対して大きく影響する。
【００７０】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、溶融ガラス（１０）が成形工程のさまざまな個々のゾーンを通る際にこのガラスの温度を制御するための別々の加熱室（１５１〜１５５）のあるマルチチャンバマッフル（１５６）が設計された本発明の一実施形態を示す。これらのゾーン（１２１〜１２４）は図１２Ａおよび図１２Ｂに記載されている。マルチチャンバマッフル（１５６）は５つの加熱室（１５１〜１５５）を有する。成形構造（９）の頂部の上に位置する加熱室（１５３）は、成形構造（９）の流入口端から遠端へのガラスの流れ（ゾーン（１２１））に影響する。堰（１１５）の頂部の上にある加熱室（１５２）および（１５４）は、堰（１１５）からの流れ（ゾーン（１２２））に影響し、成形構造（９）の両側の加熱室（１５１）および（１５５）は温度を長手方向にバランスさせるために用いられる（ゾーン（１２３））。加熱室（１５１〜１５５）はいずれも、成形構造（９）へのエネルギ束をバランスさせることで好適な温度状態を作り出す適当な力を持つ加熱素子を有する。
【００７１】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、溶融ガラス（１０）が堰（１１５）からオーバーフローする際に、このガラスに局所的な冷却を作用させる本発明の一実施形態を示す。これは、図１２Ｂに示されたゾーン（１２２）である。ここでは、図１５Ａおよび図１５Ｂのマルチチャンバマッフル（１５６）構成を利用する。加熱室（１５２）および（１５４）内に設置した、特別設計の放射冷却器（１６１）に、堰（１１５）と対向するマッフル表面（１６２）の加熱室側を選択的に冷却する機能がある。放射冷却器には、その底面の温度を長手方向に変更可能なように複数の調節具（１６４）がある。放射冷却器（１６１）とマッフル表面（１６２）との間の伝熱分布は、距離（１６３）の関数である。冷却装置（１６１）とマッフル表面（１６２）との間の距離（１６３）を変化させることで、冷却効果を弱めて感度を調節してもよい。図示はしていないが、冷却装置（１６１）は稼働時に交換可能である。放射冷却器（１６１）については、加熱室（１５２）、（１５３）、（１５４）の設計を適宜変更することで、上からではなく横から挿入することもできる。
【００７２】
別の実施形態では、図１４Ａおよび図１４Ｂの空冷チューブ（１４２）を図１５Ａおよび図１５Ｂのマッフル（１５６）設計と併用することができ、図１６Ａおよび図１６Ｂの放射冷却器（１６１）を図１３Ａおよび図１３Ｂのマッフル（１３２）構成と併用することができる。
【００７３】
ガラス板の厚さのばらつきの低減
図１７〜図２０を参照すると、本発明のもうひとつの実施形態は、熱クリープに起因する変形がガラス板の厚さのばらつきに対して及ぼす影響が最小限である成形装置を支持し、圧縮する。この実施形態では、不可避的に発生する熱クリープが成形構造のガラス流量特性に最小限しか影響しないような方法で、成形構造へのこれらの応力に対する反作用力を導入する。本発明は、この反作用力が長期間の製造活動を通して維持されるように設計される。よって、同じ成形構造で長期にわたって板ガラスを製造することができる。
【００７４】
成形構造およびその支持構造を製造する耐火材料は、圧縮強度が高く引っ張り強度が低い。最も構造的な材料のように、これらの材料も高温で応力が加わると形状が変わる。この実施形態は、材料の特徴と、これらの特徴が製造工程にどのように影響するかということが理由で開発されたものである。
【００７５】
本発明のこの実施形態には２つの基本的な概念がある。まず、成形構造の端に力および／またはモーメントを印加すると、重力によって生じる応力の影響が弱まり、熱クリープによって生じる溶融ガラスの流れに対する影響も最小限になる。第２に、本発明では、圧縮部材にも起こる熱クリープが前記力および／またはモーメントを実質的に変化させないように形作られた圧縮部材を利用する。
【００７６】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、成形構造の形状に対する熱クリープの典型的な影響を示す。図１７Ａは、堰（１１５）およびルート（１１６）の頂部が湾曲（１７１）し、樋底（１１７）の湾曲（１７１）状態が変化するような形で成形構造（９）が中程でたるんでいることを示している。この湾曲（１７１）が原因で、溶融ガラス（１０）が一定の厚さ（１７２）で堰（１１５）からオーバーフローして流れることはなくなる。この湾曲（１７１）によって、より多くのガラスが堰の中程から流れることができるようになり、板厚の分布が不均一になる。図１７Ｂは、成形構造（９）内の溶融ガラス（１０）からの静水圧力（１７４）が頂部でどのように堰（１１５）を離すかを示している。これによって、より多くのガラスが成形構造（９）の中程へ流れることができるようになり、中程の厚さがさらに厚くなる。
【００７７】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、従来技術において周知の板ガラス成形装置（１８０）を示す。成形構造（９）は、ブロック（１８１）を支持している流入口端と、ブロック（１８２）を支持している遠端とによって支持される。成形構造（９）は梁と同等であり、自らの重量と、成形構造内外のガラスの重量と、下引き力とから曲げ応力を受ける。成形構造材料の引張強度は低いため、成形構造（９）の下半分に圧縮力（１８３）が印加され、成形構造（９）のルート（１１６）部分の材料が圧縮される。一般に、流入口端支持ブロック（１８１）は長手（水平）方向（１７５）に抑制されるため、圧縮力（１８３）は遠端支持ブロック（１８２）に印加される。従来技術では、成形構造（９）のルート（１１６）での張力を防止することだけを考慮し、その後は開始時の応力だけを考慮している。成形構造（９）およびその支持ブロック（１８１）および（１８２）の熱クリープが応力に対して及ぼす影響については、ほとんど考慮されていない。
【００７８】
図１９Ａ〜図１９Ｄは、成形端支持ブロック（１９１）および（１９２）を有する板ガラス成形装置（１９０）の一実施形態を示す。流入口端成形支持ブロック（１９１）は、長手方向（１７５）に抑制される。遠端成形支持ブロック（１９２）に圧縮力（１９３）が印加される。支持ブロックの形状は、成形構造（９）および溶融ガラス（１０）の重量による影響を実質的に弱める力の分布が成形構造（９）に生まれるような方法で設計される。印加力（１９３）は、成形構造（９）のすべての材料が長手方向（１７５）に実質的に等しい圧縮応力下におかれるようなものである。この応力は、図１７Ａに示すたるみをほとんど生じずに主に長手方向（１７５）に熱クリープを発生させる。長手方向（１７５）の等しい圧縮応力がゆえに、成形構造（９）は短くなる。成形支持ブロックにも熱クリープが生じる。成形支持ブロックの断面は、実質的にその長さ方向全体で同じであり、その断面に等しく圧縮応力がかかる。よって、成形支持ブロックが熱クリープで変形する際、このブロックは実質的に同じ力の分布を成形構造（９）に印加しつづけることになる。
【００７９】
図２０Ａ〜図２０Ｄは、４つの成形端支持ブロック（２０１）、（２０２）、（２０４）、（２０５）を有する板ガラス成形装置（２００）の一実施形態を示す。流入口端には、３つの成形支持ブロック（２０１）、（２０４）、（２０５）があり、いずれも長手方向の圧縮力（２０６）、（２０７）、（２０８）を受ける。遠端成形支持ブロック（２０２）には圧縮力（２０３）が印加される。支持ブロック（２０２）および（２０３）の形状および荷重は、図１９Ａ〜図１９Ｄの支持ブロック（１９１）および（１９２）と同じ基準で設計される。上側の２つの成形支持ブロック（２０４）および（２０５）は、堰の流入口端に結合され、堰を広げやすい静水圧力による影響を弱めるために堰にさらに力を加えるような方法で内側に向かって角度をなしている。
【００８０】
好ましい実施形態では、成形支持ブロックの成形構造の端に短い（長さの１０〜２５％）転移ゾーン（図示せず）がある。これらの転移ゾーンでは、成形支持ブロックの断面から成形構造に設計荷重を適宜印加する形状に成形支持ブロックの断面が変化することになる。
【００８１】
成形構造の圧縮荷重
図４２Ａ〜図４２Ｄは、従来技術を表す板ガラス成形装置（４２０）を示す。この設計は主に、米国特許第３，５１９，４１１号明細書においてコートライト（Ｃｏｒｔｒｉｇｈｔ）が説明しているものである。成形構造（９）は、流入口端支持・圧縮ブロック（４２１）および遠端支持・圧縮ブロック（４２２）によって支持される。流入口端支持・圧縮ブロック（４２１）は、流入口端構造（４２３）の上に乗っており、調節ねじ（４２４）と成形構造（９）流入口の封止力（４２９）によって長手（水平）方向（１７５）に抑制される。遠端支持・圧縮ブロック（４２２）は、遠端構造（４２５）の上に乗っており、表面（４２７）で支持・圧縮ブロック（４２２）によって成形構造の遠端に遠端圧縮力（４２６）が印加される。力（４２６）は、支持・圧縮ブロック（４２２）と遠端構造（４２５）との間に作用する遠端力印加装置（４２８）によって生成される。一実施形態において、力印加装置（４２８）はフォースモータである。従来技術において用いられている力印加装置は、実質的に一定の力を生成する空気シリンダである。従来技術では、成形構造（９）のルート（１１６）での望ましくない張力を防ぐことだけを考慮している。
【００８２】
本明細書にて定義するフォースモータは、線形方向に実質的に一定の力を生成し、その用途に必要な線形ストロークの間その力を維持する装置である。力のレベルのばらつきの許容範囲は、好ましくは全ストローク範囲に対して±５パーセント以下である。この力を維持するのに必要なエネルギについては、重力による手段、空気による手段、油圧による手段または機械的手段によって供給できる。フォースモータのいくつかの例として、調節可能なばねアセンブリ、常時または定期的に監視・調節される機械的調節装置、空気シリンダ、空気モータ、油圧シリンダ、油圧モータ、ソレノイド、電気モータあるいは、おもりとてこを利用したシステムがあげられるが、これに限定されるものではない。
【００８３】
図４３Ａ〜図４３Ｄを参照すると、本明細書に援用する米国特許第６，８８９，５２６号明細書および同第６，９９０，８３４号明細書に記載されている従来技術に対する実質的な改良では、複数の力印加装置を利用して、製造活動の間を通して成形構造（９）のルート（１１６）での圧縮力（４２６）および（４３６）を所望のレベルで一定に保てるようにする。
【００８４】
図４３Ａ〜図４３Ｄは、成形構造の重量が、流入口端では流入口端構造（４３３）の表面（４３１）で支えられる板ガラス成形装置（４３０）を示す。さらに、これは表面（４３９）で小さな封止用圧縮力（４２９）によって水平方向に抑制される。成形構造の重量は、遠端では遠端構造（４３５）の表面（４３２）で支えられる。この表面（４３２）は、水平方向の摩擦が極めて小さくなるよう設計されるため、水平方向に無視できる力が生じる。印加力方向の摩擦が小さくなるよう設計された圧縮ブロック（４３７）によって、成形構造の底部分に流入口端圧縮力（４３６）が印加される。この流入口端圧縮力（４３６）は流入口端力印加装置（４３８）によって生成される。また、圧縮ブロック（４３４）によって、成形構造の底部分に遠端圧縮力（４２６）が印加される。この遠端圧縮力（４２６）は遠端力印加装置（４２８）によって生成される。流入管封止用圧縮力（４２９）を補償するために、遠端圧縮力（４２６）の方が流入口端圧縮力（４３６）よりもわずかに大きくなければならない。成形構造底圧縮力（４２６）および（４３６）は低摩擦で印加され、製造活動の間を通して同一および／またはプログラムされた任意のレベルで維持することが可能なものである。力印加装置（４２８）および（４３８）は、好ましくはフォースモータである。
【００８５】
従来技術に対するもうひとつの実質的な改良が、図４４Ａ〜図４４Ｄに示される。図示されているのは、成形構造の重量が流入口端では流入口端支持・圧縮ブロック（４２１）によって支持される板ガラス成形装置（４４０）である。また、流入口端構造（４４５）は、小さな封止用圧縮力（４２９）によって表面（４４９）で成形構造を水平に抑制する。成形構造の重量は、遠端では遠端支持・圧縮ブロック（４２２）によって支持される。支持・圧縮ブロック（４２１）によって、成形構造の底部分に流入口端圧縮力（４３６）が印加される。この流入口端圧縮力（４３６）は流入口端力印加装置（４４８）によって生成される。また、支持・圧縮ブロック（４２２）によって、成形構造の底部分に遠端圧縮力（４２６）が印加される。この遠端圧縮力（４２６）は遠端力印加装置（４２８）によって生成される。流入管封止用圧縮力（４２９）を補償するために、遠端圧縮力（４２６）の方が流入口端圧縮力（４３６）よりもわずかに大きくなければならない。成形構造底圧縮力（４２６）および（４３６）は、製造活動の間を通して同一および／またはプログラムされた任意のレベルで維持される。力印加装置（４２８）および（４３８）は、好ましくはフォースモータである。
【００８６】
力印加装置は、成形構造の底が成形構造の頂部よりも実質的に大きく圧縮されるような方法で、それぞれの支持・圧縮ブロックに対して対向する長手方向（１７５）に力を印加する。好ましい一実施形態では、成形構造の底における圧縮応力は成形構造の頂部における圧縮応力の１．２５から４倍である。もうひとつの好ましい実施形態では、成形構造の底における圧縮応力は成形構造の頂部における圧縮応力の１．７５から２．５倍である。成形構造の頂部よりも熱クリープに対する耐性の高い成形構造の底は、熱クリープによって成形構造の頂部と同じ大きさだけ長手方向に変形する。結果として、熱クリープに起因する成形構造の変形がガラス板の厚さのばらつきに対して及ぼす影響は最小限ですむ。
【００８７】
従来技術の装置で用いることのできる別の実施形態では、流入口端の調節ねじ（４２４）を周期的に調節して、製造活動の間に成形構造が熱クリープによって長手方向に変形する際の封止力（４２９）の変化を補償する。調節ねじ（４２４）へのトルクを監視することもできる。しかしながら、摩擦によって、成形構造（９）に実際に印加される封止力（４２９）の指標としてのトルクの精度が落ちることになる。本発明のこの実施形態は、流入管（８）と成形構造（９）との間のガラスシールの完全性を減じる方向に調節ねじ（４２４）を調節することで、作業員を心配させることになるため、反直感的（ｃｏｕｎｔｅｒ  ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ）である。
【００８８】
表面張力が板に及ぼす影響
本発明の別の実施形態では、成形ウェッジの幅と逆スロープの角度とを変えて、表面張力および体積力が板の狭幅化に及ぼす影響を変化させることができる。また、幅と逆スロープの角度とを大きくして構造を堅固にし、熱クリープに対する耐性を高めるようにしてもよい。
【００８９】
図２１Ａ〜図２１Ｇは、成形構造の従来技術の形状を示す。ウェッジ形部分の断面すなわち、図２１Ｃ〜図２１Ｇは、成形構造の使用可能な長さ全体で均一である。成形構造の幅（２１１）と逆スロープの角度（２１０）は、各断面で同一である。溶融ガラス（１０）が成形ウェッジ（９）の垂直部分（２１１）を流下する際、表面張力および体積力が板幅（２１２）に対して及ぼす影響は最小限であるが、溶融ガラス（１０）が成形ウェッジの逆スロープ部分（２１０）を垂直方向に流下すると、表面張力および体積力が作用して板を狭幅化（２１３）する。
【００９０】
図２２Ａ〜図２２Ｇが成形構造の長さ全体に同一の幅（２１１）を示すのに対し、逆スロープの角度（２１０）は成形構造の中央で同じ（図２１Ｄ〜図２１Ｆ）であり、各端の逆スロープの角度（２２０）は小さくなっている。この小さくなった逆スロープ（２２０）には表面張力および体積力応力に対する平衡作用があり、板の狭幅化（２２３）が低減される。
【００９１】
図２３Ａ〜図２３Ｇは、成形構造の幅（２１１）と逆スロープの角度（２１０）とが成形構造の中央で同じである（図２１Ｄ〜図２１Ｆおよび図２２Ｄ〜図２２Ｆ）のに対し、各端の成形構造の幅（２３１）と逆スロープの角度（２３０）が小さくなっていることを示す。この狭くなった幅（２３１）と逆スロープ（２３０）には、図２２Ａ〜図２２Ｇよりも表面張力および体積力応力に対する平衡作用があるため、板の狭幅化（２３３）がさらに低減される。
【００９２】
図２４Ａ〜図２４Ｇは、成形構造中央の逆スロープの角度（２４０）すなわち図２４Ｅが、他の逆スロープ（２１０）および（２３０）よりも実質的に大きいこと以外は、成形構造の幅（２１１）および（２３１）と逆スロープの角度（２１０）および（２３０）が図２３Ａ〜図２３Ｇの実施形態と同じである本発明のもうひとつの実施形態を示す。このように角度が大きいことで、構造の断面係数が大きくなり、構造が一層堅固になって熱クリープを生じにくくなる。端の構成を図２３Ａ〜図２３Ｇと同じに保つことで、表面張力および体積力応力に対して図２３Ａ〜図２３Ｇと実質的に同じ作用が得られるため、板の狭幅化（２４３）にはほとんど影響しない。
【００９３】
平板の製造
米国特許第３，３３８，６９６号では、成形構造でのガラスの流れのみを考慮しており、固化の臨界点へのガラスの流れが均一な厚さであることから、成形構造の底から下引きされるガラスが均一な厚さと平面度になるであろうと仮定している。実際には、平板を作る成形応力を固化時に生成するためにガラスの幅方向を優先的に冷却しなければならない。本発明は、成形される板が本質的に平らになるように、成形応力と冷却分布とを変化させる。
【００９４】
図２５Ａ〜図２５Ｄは、成形ウェッジ（２５９）のルート（１１６）の形状が直線状ではなく放物線の形の連続的に湾曲した上向き凸形（２５０）である、本発明の一実施形態を示す。これによって、成形ウェッジ（２５１）の中央から下引きされるガラスの方が成形ウェッジの各縁（２５２）から下引きされるガラスよりも短時間で冷却される。結果として、板の中央で部分固化したガラス（２５１）に応力が加わり、板がゆがみの少ない平らなものになる。
【００９５】
放物線の垂直寸法（２５７）は、成形構造（２５９）を覆っているガラスの水平長（２５８）の１％から１０％の間で変動するが、好ましい範囲は３％から５％である。成形構造（２５９）のインフロー端および遠端での成形ウェッジの逆スロープの角度（２５４）は、成形構造（２５９）の中央での逆スロープの角度（２５５）と同じである。
【００９６】
図２６Ａ〜図２６Ｄは、成形ウェッジ（２６９）のルート（１１６）の形状は図２５Ａ〜図２５Ｄに示すような連続的に湾曲した上向き凸形（２５０）の放物線であるが、成形構造（２６９）のインフロー端および遠端での成形ウェッジの逆スロープの角度（２６４）は成形構造（２６９）の中央における逆スロープの角度よりも実質的に小さい、本発明のもうひとつの実施形態を示す。図２６Ａは、逆スロープの上縁開始が水平であるブレークポイントを画定する分割線（２６３）を示し、図２５Ａは、逆スロープの上縁開始が放物線状に湾曲するブレークポイントを画定する分割線（２５３）を示す。
【００９７】
ガラスの流れにおける粘性力を表す方程式は以下のとおりである。
【００９８】
Ｆ＝μ×ｄｖ／ｄｘ＝μ×ｄｖ／ｄｚ×ｄｚ／ｄｘ    （１）
式中、
Ｆ＝粘性力
μ＝絶対粘度
ｖ＝速度
力の変化を表す方程式を微分すると、
ｄＦ＝μ×ｄ（ｄｖ／ｄｘ）＋（ｄｖ／ｄｘ）ｄμ    （２）
放物線を求める方程式は、
ｚ＝ｋ×ｘ２    （３）
式中、
ｚ＝垂直軸
ｘ＝水平軸
ｋ＝比例定数
ｚをｘで微分すると、
ｄｚ／ｄｘ＝２×ｋ×ｘ    （４）
式（１）と（４）とを合わせると、
Ｆ＝μ×ｄｖ／ｄｚ×２×ｋ×ｘ    （５）
ｘで微分し、合わせると、
ｄＦ／ｄｘ＝２×ｋ×（μ×ｘ×ｄ（ｄｖ／ｄｚ）／ｄｘ＋ｘ×（ｄｖ／ｄｚ）×ｄμ／ｄｘ＋μ×ｄｖ／ｄｚ）    （６）
μが定数で、ｄｖ／ｄｚがｘに対して小さい場合、
ｄＦ／ｄｘ≒２×ｋ×μ×ｄｖ／ｄｚ    （７）
である。
【００９９】
式４は、ｘに対する放物線の形状変化が定数であることを示している。式７は、長手方向の温度分布（ｘ方向）を制御できれば、ｘに対する力の変化が実質的に一定であることを示している。式（７）の形と式（４）の形とを比較すると、放物線形状の使用が流体流の方程式と一致することが明らかである。
【０１００】
図２７Ａ〜図２７Ｅを参照すると、式（２）と式（７）の仮定とから、ガラス板が成形される成形構造（２５９）および（２６９）のルート（１１６）のゾーンにおけるガラス温度分布の制御が重要である。ガラス粘度（ｄμ）の変化は、成形ガラス板の異なる場所でのガラス温度の強関数である。図２５Ａおよび図２６Ａでは、これは場所（２５１）および（２５２）での相対的な温度である。成形構造の頂部（２５９）および（２６９）における堰（１１５）での工程温度の方が、ルート（１１６）の温度よりも高い。図３９Ｄに、従来技術の形作られた成形構造（９）では一般的である、典型的な温度差の５０℃を示す。成形構造（２５９）および（２６９）のそれぞれの端部分（２５６）および（２６６）は、中央部分（２５５）および（２６５）よりも下に延在して成形ゾーンに入るため、さらに大きな熱損失が起こることもある。端部分（２５６）および（２６６）ならびに中央部分（２５５）および（２６５）から失われる大量の熱は、縁（２７１）、（２７３）、（２７４）によって底扉（２７２）に設けられた開口を介して成形チャンバ（１１３）の底から来る放射線によるものである。従来技術（図２７Ｅ）では、これらの扉（２７２）には直線状の内縁（２７１）があり、扉間のギャップ（２７６）を大小させることで放射線熱損失を制御するために扉は横方向に移動される。本発明の好ましい一実施形態では、扉の内縁（２７３）は、成形構造（２５９）および（２６９）の端部分（２５６）および（２６６）ならびに中央部分（２５５）および（２６５）からの相対的な熱損失を制御するために放物線状（２７３）に形作られている。もうひとつの好ましい実施形態では、扉の内縁（２７４）は、成形構造（２５９）および（２６９）の端部分（２５６）および（２６６）ならびに中央部分（２５５）および（２６５）からの相対的な熱損失を制御するための一連の直線部分（２７４）で形作られている。内縁（２７３）および（２７４）の厳密な形状は、好ましくは熱伝導解析および／または実験によって判断される。
【０１０１】
上段では、ルート（２５０）の長手方向の温度分布が式（７）を満たす定数であるものと仮定していた。もうひとつの好ましい実施形態では、成形板の端（２５２）の温度を成形板（２５１）の中央の温度よりも低くすると望ましい。この筋書きでは、式（６）による長手方向の力の分布が得られる。
【０１０２】
成形構造（９）の底部分からの放射線熱損失を制御するための内縁（２７１）、（２７３）、（２７４）の形は、連続的に湾曲した上向き凸形（２５０）の放物線形状を有する成形構造に制限されるものではなく、放射線熱損失の長手方向の制御が必要などのような形状の成形構造（９）とでも一緒に用いることができる。
【０１０３】
空気漏れの低減
米国特許第３，３３８，６９６号では、材料の亀裂や開口を防ぐのに、主に慎重な設計と材料のマッチングとに頼っている。これらの亀裂および開口は、初期動作時と製造活動過程での動作の両方で空気漏れのもとである。本発明のこの実施形態は、開始時に漏洩経路が存在したり、動作の途中で広がったりしても、この漏洩経路を介して流れる空気が最小量になるような方法で、個々の圧力バランス技術を提供するものである。
【０１０４】
ガラス板は、オーバーフロー成形構造の底からガラスを下引きして成形される。慎重に制御された方法で溶融ガラスが冷却され、固化される。最も望ましい冷却現象が、ガラスをその厚さ全体に対して実質的に等しく放射線である。主にガラスの表面を冷却する対流冷却も一因である。対流冷却が過剰になると、下引き工程に対する不安定化効果があるため、対流冷却は厳密に制御しなければならない。観察される不安定化現象に、板が下引きされる際の板厚の周期変動がある。これは「ポンピング（ｐｕｍｐｉｎｇ）」と呼ばれ、事実上すべてのガラスダウンドロー工程で言及される現象のひとつである。
【０１０５】
「オーバーフロープロセス」での成形ゾーンの動作温度は一般に１２５０℃であり、一般に高温空気の雰囲気を含む高さ３メートルの開放底のあるチャンバの頂部でのものである。高温空気の約３メートルの柱がゆえに、板が成形されるゾーンの雰囲気は圧力が成形装置外の圧力よりも高い。このため、亀裂または開口があると空気の流路ができ、これによって空気がチャンバの開放底に流れ込み、チャンバを上昇し、亀裂または開口から出る。この漏洩経路が、成形構造（９）のルート（１１６）における成形ゾーンの対流冷却を実質的に増すようなものである場合、板厚（ポンピング）の周期変動が生じる。
【０１０６】
開口に空気が流れるためには、開口の一方の側から他方の側への圧力差がなければならない。本発明は、成形ゾーンへの漏洩経路での圧力差がゼロに近づくような方法で成形装置の主な構成要素の各々における内圧を調節することに関する。このため、開口が存在したり広がったりしても、そこには空気流を動かすための圧力差が無視できる程度しかないため、空気漏れはほとんど起こらないかまったく発生しない。
【０１０７】
ここで図２８Ａ〜図３２Ｂを参照すると、図２８Ａおよび図２８Ｂは、ガラスが溶融状態から固体状態に転移する際のガラスの冷却を示す。この工程については、慎重に制御しなければならない。この冷却工程は、マッフルゾーン（２８０）におけるルート（１１６）のすぐ上にある成形装置（９）の下側から開始され、溶融ガラス板（１１）がマッフルの扉ゾーン（１１４）を通っている間は継続され、転移ゾーン（２８１）を出るときまでには実質的に固化される。固化したガラス板（１２）の内部応力を緩和するために、制御された冷却工程は環状の引張装置ゾーン（２８２）で継続される。
【０１０８】
成形チャンバの圧力の差を制御するための４つの実施形態を図２９Ａ〜図３２Ｂに示す。これらは、ａ）加圧するための流れを加える、ｂ）アウトフローを制限する、ｃ）真空に流す、ｄ）加圧用チャンバに入れることである。独自の設計要件に応じて、マッフルゾーン（２８０）、マッフルの扉ゾーン（１１４）、転移ゾーン（２８１）または徐冷および引張装置ゾーン（２８２）の圧力を制御するのにこれらの制御方法のどれを用いてもよい。しかしながら、重要な目的のひとつは、工場の空気または加熱ゾーンまたは冷却ゾーンを成形チャンバから隔てている膜の両側の圧力を等しくすることである。本発明はまた、成形チャンバ内の気体が空気以外の気体すなわち窒素などである「オーバーフロープロセス」の実施時にも適用される。
【０１０９】
特に、図２９Ａおよび図２９Ｂは、好ましくは予加熱され、加熱室（１３１）内の圧力を隣接する成形チャンバ（１１３）内の圧力と等しくするためにマッフル加熱室（１３１）に導入された空気（２９０）を示すマッフルゾーン（２８０）の一実施形態を示す。マッフルでこれら２つのチャンバを隔てる壁（１３２）は通常、多くの部品で構成されるため、ランダムな漏れの影響を受けやすい。２つのチャンバ間の圧力を等しくすると、漏れの流れも最小限になる。
【０１１０】
図３０Ａおよび図３０Ｂは、各マッフル扉（３０１）から流出する空気の流れに対する出口制限（３００）を含むマッフルの扉ゾーン（１１４）の一実施形態を示す。この制限の大きさは、マッフル扉チャンバ（３０２）内の空気圧を隣接する成形チャンバ（３０３）の空気圧と等しく維持するために可変である。冷却チューブ（１４１）を介してマッフル扉（３０１）への空気の流れは通常、漏洩経路をなくして、マッフル扉チャンバ（３０２）の内圧を隣接する成形チャンバ（３０３）の圧力まで上昇させるのに適切である。
【０１１１】
図５１、図５２、図５３を参照すると、ジョイントまたは亀裂を介してのマッフル扉（３０１）からの漏れを最小限にするためのもうひとつの方法に、マッフル扉チャンバ（３０２）に流入する冷却用空気質量流（５１１）と、そこから流出する冷却用空気質量流（５１７）とを厳密に制御することがある。図５１は、装置（５１２）がマッフル扉チャンバ（３０２）への冷却用空気質量流（５１１）を制御し、装置（５１６）がマッフル扉チャンバ（３０２）から流出する冷却用空気質量流（５１２）を制御する本発明の一実施形態を示す。マッフル扉（３０１）への総冷却用空気質量流（５１１）は、本明細書に援用する米国特許第３，６８２，６０９号明細書に記載されている個々の冷却チューブ（１４１）の冷却流を釣り合わせる個々の流れ調節器（５１３）に流れる際に測定・制御装置（５１２）によって調節される。冷却用空気は、冷却用空気質量流（５１７）の流出を調節する測定・制御装置（５１６）につながるマニホールド（５１５）への複数の出口（５１４）を介してマッフル扉（３０１）から流出する。この実施形態では、マッフル扉（３０１）に流入する冷却用空気質量流（５１１）とそこから流出する冷却用空気質量流（５１２）が同じ値に調節されるため、マッフル扉（３０１）の亀裂およびジョイントからの正味の空気漏れはない。マッフル扉（３０１）の外にあるすべての漏洩経路が封止されれば、マッフル扉（３０１）の前（５１８）から成形装置の内部チャンバ（１１３）への漏れはない。この実施形態の別の特徴に、全冷却用空気質量流が一定の値に制御され、これによってマッフルの扉ゾーン（１１４）でのエネルギ損失が安定することがある。
【０１１２】
もうひとつの実施形態では、装置（５１２）がマッフル扉（３０１）への冷却用空気質量流（５１１）を測定し、装置（５１６）がマッフル扉（３０１）から流出する空気質量流（５１７）を測定して、流出空気質量流（５１７）を、装置（５１２）で測定した場合の流入空気質量流（５１１）と等しい値に制御する。個々の流れ調節器（５１３）の設定によって、冷却用空気質量流の速度（５１１）が決まる。
【０１１３】
もうひとつの実施形態では、個々の流れ調節器各々が測定・制御装置（５２３）として機能し、これによって測定値の合計がマッフル扉（３０１）への冷却用空気質量流（５１１）と等しくなる。装置（５１６）は、装置（５２３）の測定値の合計で求めた場合で、マッフル扉（３０１）から流出する空気質量流（５１７）を測定し、流出空気質量流（５１７）を流入空気質量流（５１１）と等しい値に制御する。
【０１１４】
図３１Ａおよび図３１Ｂは、冷却チャンバ（３１１）に入り、転移冷却器（３１３）各々から調節された真空源（３１４）に出る（３１２）高圧の冷却用空気（３１０）を有する転移ゾーン（２８１）の一実施形態を示す。転移ゾーンでの冷却に必要な大量の空気は通常、転移冷却チャンバ（３１１）の圧力を隣接する成形チャンバ（３１５）の圧力よりも高く上昇させる。このため、圧力を下げるのに真空源（３１４）が必要とされ、転移冷却チャンバ（３１１）内の圧力を隣接する成形チャンバ（３１５）の圧力と等しくするよう調節される。
【０１１５】
図３２Ａおよび図３２Ｂは、徐冷器および引張装置（２８２）の各端に一対の圧力バランス用チャンバ（３２０）を含む徐冷器・引張装置ゾーン（２８２）の一実施形態を示す。バランス用チャンバ（３２１）内の圧力は、徐冷チャンバ（３２２）内の圧力と等しくなるよう調節される。各端のチャンバについては、引張ローラ（１１１）用のベアリングと調節機構が各端にあるため選択した。別の構成として、個々の設計上の考慮事項で必要とされるような、徐冷器および引張装置（２８２）全体を収容する単一の圧力バランス用チャンバ（３２０）または複数の個々の圧力バランス用チャンバ（３２０）があろう。
【０１１６】
対流冷却の制御
ここで再び図５１〜図５３を参照すると、マッフル扉（３０１）に流入する冷却用空気流（５１１）およびそこから流出する冷却用空気流（（５１７）および（５２７））冷却用空気流の正確な制御によって、マッフルの扉ゾーン（１１４）での対流冷却が制御される。成形構造（９）のルート（１１６）で板に成形される際のガラスの冷却は、マッフルの扉ゾーン（１１４）におけるマッフル扉（３０１）の前面（５１８）への放射線によるところが大きい。マッフル扉（３０１）の前面（５１８）の温度は主に全冷却用空気質量流（５１１）によって調節される。また、マッフル室（１１３）から転移ゾーン（２８１）への空気の流れがある場合には、マッフルの扉ゾーン（１１４）ではガラスの強制対流冷却もある。
【０１１７】
図５２は、複数のベント開口（５２９）が頂面に設けられたマッフル扉（３０１）を示す。これらのベント開口（５２９）は、マッフル室（１１３）に開放され、マッフルの扉ゾーン（１１４）でのガラスの強制対流冷却のための空気流（５２８）を与える。マッフル（３０１）への冷却用空気質量流（５１１）は、冷却用空気をマッフル扉（３０１）の前面（５１８）に送る個々の流れ調節器（５２３）によって測定および調節される。冷却用空気は、冷却用空気（５２７）の流出質量流を調節する複数の測定・制御装置（５２６）を介してマッフル扉（３０１）から流出する。マッフル扉から出ている対流冷却用空気質量流（５２８）は、マッフル扉（３０１）に流入する冷却用空気質量流（５１１）とそこから流出する冷却用空気質量流（５２７）との差に等しい。対流冷却用空気質量流（５２８）は、ベント開口（５２９）を介して成形装置チャンバ（１１３）に流入し、マッフルの扉ゾーン（１１４）を介して下方向に流出して、成形構造（９）のルート（１１６）で板（１１１）に成形されている溶融ガラス（１０）に制御された量の強制対流冷却を提供する。本明細書で上述したように、余分な量の強制対流冷却によってガラスの流量が循環（「ポンピング」）して板厚にばらつきを生じることがある。この実施形態の別の特徴のひとつに、全冷却用空気質量流が一定の値に制御され、これによってマッフルの扉ゾーン（１１４）でのエネルギ損失が安定することがある。
【０１１８】
本発明のもうひとつの実施形態では、装置（５１２）がマッフル扉（３０１）への冷却用空気質量流（５１１）を測定および調節し、装置（５１６）がマッフル扉（３０１）から流出する空気質量流（５１７）を測定して、流出空気質量流（５１７）を、装置（５１２）で測定した場合の流入空気質量流（５１１）マイナス所望の強制対流冷却用空気質量流（５２８）と等しい値に制御する。
【０１１９】
板成形構造（１１３）を含むチャンバとマッフル室（３０２）との間のベント開口（５２９）は、マッフル扉チャンバ（３０２）とウェッジ形の板成形構造（９）のルート（１１６）から流れるガラスとの間の亀裂および開口から空気が漏れないように２つのチャンバ間の圧力を実質的に等しくできる程度に十分に大きくなければならない。
【０１２０】
耐火物の非線形熱クリープの補償
成形構造（９）およびその支持構造を製造する耐火材料は、圧縮強度が高く引っ張り強度が低い。最も構造的な材料のように、これらの材料も高温で応力が加わると形状が変わる。本明細書に援用する、２００５年１２月１３日に発明の名称「ＳＡＧ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＩＳＯＰＩＰＥＳ  ＵＳＥＤ  ＩＮ  ＭＡＫＩＮＧ  ＳＨＥＥＴ  ＧＬＡＳＳ  ＢＹ  ＴＨＥ  ＦＵＳＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳ」で発行された米国特許第６，９７４，７８６号明細書からの最近利用可能な情報では、ジルコンの熱クリープ材料の特徴を定義している。ジルコンは、成形構造を構築する上で現段階で好ましい材料である。これらの熱クリープの特徴が製造工程にどのように影響するかを分析したことが、本発明への動機付けとなった。
【０１２１】
本発明は、成形構造の垂直方向の変形を最小限にすることで、垂直方向の変形がゼロに近づく実施形態を含む。これによって、収率が上がり、成形構造を交換するための製造ランの終了時期が遅くなる。
【０１２２】
図３３Ａ〜図３３Ｄは、典型的な「オーバーフロープロセス」製造システムの主要な部分を示す。温度と化学組成とが実質的に均一なものでなければならない、溶融炉およびフォアハースからの溶融ガラス（１０）が、成形装置に送られて板成形構造（９）に流入する。米国特許第３，３３８，６９６号明細書ならびに本出願人の米国特許第６，７４８，７６５号明細書、同第６，８８９，５２６号明細書、同第６，８９５，７８２号明細書、同第６，９９０，８３４号明細書、同第６，９９７，０１７ならびに、米国特許出願第１１／００６，２５１号明細書、同第１１／０６０，１３９号明細書、同第１１／１８４，２１２号明細書に詳細に説明されているガラス板成形装置は、ウェッジ形の成形構造（９）である。これらの特許および特許出願を本明細書に援用する。直線状の傾斜堰（１１５）は、成形構造（９）の樋（１２９）の両側のウェッジ（１１６）形態と実質的に平行である。樋（１２９）の樋底（１１７）および側面（１１８）は、両側にある堰（１１５）の頂部へのガラスの均等な分布が得られるような方法で形成される。ガラスは両側にある堰（１１５）の頂部からオーバーフローし、ウェッジ形の成形構造（９）の両側を流下し、ルート（１１６）で使用可能な溶融ガラスの板となる。この溶融ガラスは、ルート（１１６）から引かれる際に冷却され、厚さが実質的に均一な固体のガラス板（１１）となる。
【０１２３】
成形された板（１１）の使用可能な幅（３３１）は、成形構造（９）のルート（１１６）の長手方向の長さのほぼ７０パーセントであり、堰（１１５）の中程の領域（３３７）からオーバーフローするガラスから成形される。成形構造（９）の流入口端領域（３３６）および遠端領域（３３８）からオーバーフローするガラスは、成形された板の使用できない端部分（３３４）および（３３５）となる。このため、製造活動の期間中、板の売りやすい部分の厚さが一定の厚さになるような方法で成形構造（９）の中程の領域（３３７）を均一な形状に維持することが最も重要である。
【０１２４】
図３４Ａ〜図３４Ｄは、異なる圧縮力がルート（１１６）付近の成形構造（９）の底部分に加わる場合の熱クリープが成形構造の形状に対して及ぼす典型的な影響を示す。図３４Ａは、圧縮荷重がなければ、堰（１１５）およびルート（１１６）の頂部が湾曲（１７１）し、樋底（１１７）の湾曲（１７１）状態が変化するような形で成形構造（９）が中程でたるんでいることを示している。この湾曲（１７１）が原因で、溶融ガラス（１０）が一定の厚さ（１７２）で堰（１１５）からオーバーフローして流れることはなくなる。具体的には、この湾曲（１７１）によって、より多くのガラスが堰（１１５）の中程の領域（３３７）から流れることができるようになり、板厚の分布が不均一になる。成形構造（９）は、仮線（３４４）および（３４９）で画定される初期長さ（３４６）を有する。外部からの荷重が加わらなければ、堰（１１５）は短くなり、ルート（１１６）が長くなる。中立軸（３４１）では、成形構造（９）の長さは変化しない。本明細書にて使用する場合、中立軸（３４１）は、成形構造（９）が外部力がなくても自らの重量で変形する際に、長手方向の変形がない水平面を成形構造で画定する。本明細書にて使用する場合、中立軸（３４１）はまた、成形構造（９）の頂部分と底部分とを区別する。成形構造（９）の頂部分すなわち上側部分は中立軸（３４１）に対して垂直方向にみて上にあり、底部分すなわち下側部分は中立軸（３４１）に対して垂直方向にみて下にある。
【０１２５】
図３４Ｂは、ルート（１１６）付近の成形構造（９）の下側部分の最適な圧縮荷重（３４５）下では成形構造のたるみが最小限になることを示している。最適な荷重をかけると、堰（１１５）とルート（１１６）の両方がほぼ同じ長さ（３４７）だけ変形する（短くなる）。図３４Ｃは、ルート（１１６）付近の成形構造（９）の下側部分に負荷（３４２）を加えすぎると、ルート（１１６）が過剰に圧縮され、樋堰（１１５）、樋底（１１７）およびルート（１１６）に上向き凸形の形状（３４２）が形成されることを示している。仮線（３４４）および（３４９）に対する動きから明らかなように、ルート（１１６）は堰（１１５）よりもかなり大きく変形する。図３４Ａ〜図３４Ｃは、同じ時間内の熱クリープの影響を表す。図３４Ｄは、長さ（３４８）よりも大きく変形した成形構造（９）を示す。このように変形量が増えたのは、実質的に長くなった製造活動の時間を長くして正しい負荷（３４５）を加えたことによる。ここで再び図３３を参照すると、使用可能な板幅（３３１）は成形構造の中程の領域（３３７）の幅の関数であるため、変形量が増えると製造さえた板の使用可能な幅（３３１）に悪影響がおよぶ。中程の領域がその形状を保ち、均一な厚さの使用可能な幅（３３１）製造された板（１１）を得るには、中程の領域（３３７）の頂部での長手方向の変形は、中程の領域（３３７）の底での長手方向の変形と実質的に等しくなければならない。長期間にわたってこのように変形量が増えると、使用可能な板幅（３３１）が適切でないがゆえに最終的には製造活動が終了されることもある。
【０１２６】
本発明では、成形構造を構築するのに用いられる耐火材料の熱クリープの高度に非線形の特徴を認識している。成形構造用として現段階で好ましい耐火材料はジルコンであるが、過去にはアルミナなどの他の材料も成形構造の耐火物として用いられてきた。図３５は、米国特許第６，９７４，７８６号明細書のデータで定義される、圧力および温度の関数としてのジルコンの熱クリープ係数のグラフである。本発明者の知識では、このデータは一般の文献からは入手できない。図３５のデータは、米国特許第６，９７４，７８６号明細書の図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂから導かれたものである。生データは入手不能であるため、図３５の曲線はデータに対する判断によるフィット（ｊｕｄｇｍｅｎｔａｌ  ｆｉｔ）を行ったものであり、精度は傾向を表すのには十分であるが絶対精度ではない。モデルで予測した応力範囲での熱クリープ係数の予測値を得るには、データの外挿が必要であった。
【０１２７】
図３６および図３７は、従来技術で予測した熱クリープ変形を示し、本発明で求めたクリープ変形を図４０および図４１に示す。これらの図は、さまざまな異なる境界条件および材料特性での有限要素解析（ＦＥＡ）モデルの結果であり、２年間の製造期間について予想した熱クリープ変形を１０倍したものを表している。後述するように、解析で考慮した変数には、ブロックの形状、力荷重、密度、熱クリープ係数／ヤング率があるが、ガラスの重量は含まれない。有限要素解析にはＡＬＧＯＲ（登録商標）ソフトウェアを利用した。
【０１２８】
成形構造のＦＥＡグリッドを図３９Ａおよび図３９Ｂに示す。成形構造は、第１の端および第２の端において、それぞれ（３９１）および（３９２）で垂直方向に支持される。成形構造は（３９３）で長手方向に抑制される。図３９Ｂは、垂直表面（３９４）で対称性を仮定したハーフモデルを利用したことを示している。力が均一な圧力として第１の端および第２の端に印加されるエリアを図３９Ａおよび図３９Ｃにエリア（３９５）として示す。
【０１２９】
モデル化された成形構造（９）は、成形構造ルート長２．００メートルの場合であった。解析した耐火ブロックの仕上がり寸法は長さ２．２０メートル、高さ０．６６メートル、幅０．２０メートルである。ガラスが流れる樋の底は水平であり、成形構造の頂部での堰のスロープはマイナス５．７３度である。ルートの底の山の角度は３３．４度である。出願人の知識では、使用した寸法は、オーバーフロープロセスを利用する個々の製造業者が用いる実寸法を厳密に表したものではない。しかしながら、この寸法は、当業者が選択する寸法の典型的なものである。
【０１３０】
成形構造の内外を流れるガラスの重量は全負荷の一部として含まれていなかった。ガラスの重量を含めても、変形の振幅には最小限の影響しかなく、変形の形状には無視できる程度の作用力しかない。ガラスの重量を含めるには、成形構造の端の下側の部分に印加される力がガラスの重量に比例して大きくなる必要がある。使用した成形構造（９）の材料密度は４，０００ｋｇ／ｍ３であった。
【０１３１】
図３６、図３７および図３８での計算に用いた熱クリープ係数は、図３５の２５０ｐｓｉおよび１２１５℃の条件の場合であった。線形応力有限要素解析プログラムを利用して熱クリープをシミュレートしたところ、熱クリープ係数に時間を乗じたものがヤング率の逆数と類似していた。使用した熱クリープ係数の値は２ｅ−８インチ／インチ／時／ｐｓｉであった。熱クリープのシミュレートに使用したヤング率は１１．４ｅ６ｐｓｉであった。図３６、図３７、図３８、図４０および図４１の４０，０００倍という結果の倍率は、２年間で発生するであろう変形の１０倍を示す。第１の端および第２の端の下側の部分に印加される力は、図３６では０（ゼロ）ポンド、図３７では２，２５０ポンド、図３８では３，１９５ポンドであった。
【０１３２】
図３６、図３７、図３８、図４０および図４１は、ＦＥＡの結果をグラフ表示したものである。図３６を一例として用いると、成形構造の陰影画像（３６１）の形状は、未変形のグリッド（３６２）に対する、図３６での計算結果についての特定の境界条件の場合での成形構造の変形を示す。濃淡は長手方向の応力テンソルＸ−Ｘに対応し、その大きさは対応する図の右上隅の説明文に定義されている。
【０１３３】
図３６、図３７および図３８は、境界条件での線形ＦＥＡを用いて予測した熱クリープの結果である。形成される濃淡は、１平方メートルあたりマイナス４５０，０００からプラス４５０，０００ニュートンの規模での長手方向の応力テンソルの大きさを表す。
【０１３４】
図３６の陰影画像（３６１）の形状は、成形構造の下側部分に対する圧縮荷重を用いない場合に線形ＦＥＡを用いて２年間に予測される熱クリープの１０倍を表している。図３７の陰影画像（３７１）の形状は、米国特許第３，５１９，４１１号明細書に記載の成形構造の下側部分に対する圧縮荷重を用いた場合に線形ＦＥＡを用いて２年間に予測される熱クリープの１０倍を表している。図３８の陰影画像（３８１）の形状は、中程の領域（３８７）で成形構造（９）の頂部の実質的に直線状の形状を得るために線形ＦＥＡを用いて２年間に予測される熱クリープの１０倍を表している。中程の領域（図３８の成形構造の（３８７））は実質的に直線状の形状であるのに対し、流入口端領域（３８６）と遠端領域（３８８）はいずれも、わずかに湾曲した上向き凸形であることに注意されたい。この形状にすることで、中程の領域（３８７）で堰（１１５）からオーバーフローする均一な流れが維持され、端領域（３８６）および（３８８）の堰での変化した流れ。成形される板は売りやすい中程の部分で厚さが一定であるが、使用できない端部分では厚さおよび形状が異なる。成形構造の頂部（９）の中程の部分での直線状の形状は、好ましくは、成形構造（９）の上側部分の中程の領域での変形またはひずみを、成形構造（９）の下側部分の中程の領域での変形またはひずみと実質的に等しくすることで得られる。
【０１３５】
成形構造の応力−ひずみモデルは、短い梁の応力−ひずみモデルである。応力は分配され、長い梁の応力−ひずみモデルの単純な方法では求めることができない。短い梁の方が長い梁よりも末端効果が顕著であることがその理由である。成形構造（９）の下側の部分に長手方向の圧縮力を印加すると、図３８の場所（３８４）および（３８５）でのような局部応力集中を発生させることができる。これらの特定の応力集中は長手方向の圧縮力の印加点でのものである。
【０１３６】
応力およびこれによって生じる成形構造の熱クリープ変形（熱クリープひずみ）は、成形構造に剪断力と曲げモーメントの両方を発生させる重力によって生じる。垂直方向の剪断力は、成形構造を各端で支持することで生じ、端領域（３８６）および（３８８）での方が大きい。曲げモーメントは成形構造の中程の領域で最大である。曲げモーメントは一次変形を生むものであるが、解析では剪断と曲げモーメントの両方を考慮しなければならない。成形構造の圧縮荷重を設計するには有限要素解析（ＦＥＭ）が好ましい技術である。
【０１３７】
いくつかの成形構造形状では、剪断と曲げモーメントとの特定の組み合わせによって、米国特許出願第１１／１８４，２１２号の多段圧縮力技術の実施が望ましくなる。
【０１３８】
図３９Ｄは、非線形モデルで仮定した成形構造の温度分布を示す。頂部と底の温度差は５０℃である。使用した温度は、オーバーフロープロセスを利用する特定の製造業者が遭遇する実際の差分を厳密に表したものではないこともある。しかしながら、この差分は、当業者が選択するであろう差分の典型的なものである。
【０１３９】
図４０および図４１は、非線形熱クリープをシミュレートする方法で、線形応力ＦＥＡで材料特性を変えて予測した熱クリープ変形を示す。形成される濃淡は、１平方メートルあたりマイナス１，２５０，０００からプラス２５０，０００ニュートン規模での長手方向の応力テンソルの大きさを表す。
【０１４０】
図４０の陰影画像（４０１）の形状は、図３８（線形ＦＥＡ）の成形構造の下側部分に対する圧縮荷重を用いた場合に非線形ＦＥＡを用いて２年間に予測される熱クリープの１０倍を表している。これは、図３８の構成の荷重についての非線形解析である。
【０１４１】
図４１の陰影画像（４１１）の形状は、最小熱たるみ状態を予測する非線形解析である。成形構造について予測した実質的にゼロの垂直方向の変形を生じる力は、図３８に示す線形解析で予測した３，１９５ポンドに対して６，０７５ポンドである。安定した成形構造（９）形状が得られる６，０７５ポンドの力は、米国特許第３，５１９，４１１号の特許請求の範囲によれば成形構造（９）における線形解析で長手方向の張力ゼロを生むのに必要な２，２５０ポンドの力のほぼ３倍である。図４１の成形構造の中程の領域（４１７）は実質的に直線状の形状をしているのに対し、流入口端領域（４１６）および遠端領域（４１８）はいずれもわずかに湾曲した上向き凸形であることに注意されたい。この形状にすることで、中程の領域（４１７）で堰（１１５）からオーバーフローする均一な流れが維持され、端領域（４１６）および（４１８）の堰での変化した流れ。成形される板は売りやすい中程の部分で厚さが一定であるが、使用できない端部分では厚さおよび形状が異なる。ジルコン耐火物の非線形熱クリープ特性がゆえに、成形構造（９）の底すなわち下側の部分の中程の領域における圧縮応力を、成形構造（９）の頂部すなわち上側の部分の中程の領域における圧縮応力よりも実質的に大きくすることで、成形構造（９）の頂部の中程の部分の直線状の形状が得られる。これらの応力レベルによって、中程の領域（４１７）の頂部と底部分で等しい長手方向の変形またはひずみが得られる。成形構造（９）の下側の部分に長手方向の圧縮力を印加すると、図４１の領域（４１４）および（４１５）でのような局部応力集中を発生させることができる。
【０１４２】
非線形解析では、安定した成形構造（９）形状を得るのに必要な圧縮荷重が大きくなるため、長手方向の変形（４１３）をおよそ１６ｍｍ（４１３）で予測する。図３８（米国特許第６，８８９，５２６号明細書）の線形解析の荷重を非線形解析に適用すると、図４０に示されるようにおよそ８ｍｍの長手方向の変形またはひずみ（４０３）が得られる。使用可能な板（１１）の幅（３３１）が重要で、現段階の設計幅（３４６）が限界であった場合には、この変形の増加分を補償するために成形構造（９）の初期長さ（３４６）がもっと大きいこともあろう。
【０１４３】
本明細書の非線形解析は、周知の製造構成について実施されるであろう非線形解析の単純化した例である。グリッドは極めて粗く、熱クリープ係数の大きさは垂直方向に反復しただけのものであった。また、熱クリープ係数を応力および温度レベルの関数として自動的に反復可能な、本明細書にて用いたものよりも精錬されたＦＥＡプログラムを入手可能である。
【０１４４】
米国特許第６，９７４，７８６号明細書のデータを再考すると、同じ試験状態で行った試料の試験結果に大きなばらつきがあることが分かる。このばらつきの一部は試験誤差である。しかしながら、異なるバッチのジルコン耐火物について、温度および応力に対する熱クリープ特性の大きさと勾配に有意なばらつきがある確率が高い。このため、異なるバッチの材料で製造された成形構造の熱クリープ特性が異なることもあろう。本明細書にて説明した解析は、熱クリープ特性の平均値を用いる成形構造（９）設計で実施可能なものである。しかしながら、製造環境における個々の成形構造（９）の変形が、予測した変形とは違ってくることもある。このような変形のばらつきを補正するには、本明細書に援用する米国特許出願第１１／１８４，２１２号明細書に記載のフィードバック制御戦略を利用することができる。
【０１４５】
一実施形態では、一端では定位置の調節ボルト（４２４）によって、他端では能動水平負荷（４２６）で印加される力によって、成形構造（９）が長手方向（１７５）に抑制されるコートライト（Ｃｏｒｔｒｉｇｈｔ）（米国特許第３，５１９，４１１号明細書）の従来技術の方法で成形構造の圧縮荷重をかけるようにしてもよい。この実施形態の装置を、図４２Ａ〜図４２Ｄに示すが、印加される力（４２６）はコートライト（Ｃｏｒｔｒｉｇｈｔ）が特定した力よりもかなり大きい。この実施形態の応用時には、調節ボルト（４２４）を定期的に調節して、米国特許第６，９９０，８３４号明細書による所望の大きさに荷重を維持する。
【０１４６】
図４３および図４４に示される別の実施形態では、本明細書に援用する米国特許第６，９９０，８３４号明細書により、力（４２６）および（４３６）が能動負荷として成形構造の各端に印加される。
【０１４７】
図４５に示されるもうひとつの実施形態では、米国特許第６，９９０，８３４号明細書により、成形構造の遠端で第３の能動負荷（４５７）が誘導され、成形構造に入るガラス（４２９）の静水圧に抗する封止力が得られる。この実施形態では、圧縮力（４３６）および（４５６）は大きさが同じであるが方向は逆である。
【０１４８】
本発明の基本概念は、成形構造の端に、重力によって生じる応力を弱める力および／またはモーメントを印加して、熱クリープによる溶融ガラスの流れに対する影響を事実上なくすことである。
【０１４９】
以上、さまざまな実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明には他の多種多様な実施形態も可能であることは明らかであろう。
【０１５０】
したがって、本明細書にて説明した本発明の実施形態は、本発明の原理の応用を例示したものにすぎない点を理解されたい。本明細書にて行った例示的な実施形態の詳細に対する説明は、本発明にとって必須とみなされる特徴を記述した特許請求の範囲に記載の範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】「オーバーフロープロセス」ガラス板製造システムの主要な部分を示す。
【図２Ａ】従来技術において周知の「オーバーフロープロセス」の側面図を示す。
【図２Ｂ】下降管内のガラスの流れを図２Ａの線Ｂ−Ｂで切った断面で示したものである。
【図２Ｃ】「オーバーフロープロセス」で下降管内のガラスの流れが板のように見える部分を図２Ａの線Ｃ−Ｃで切った断面で示したものである。
【図３Ａ】本発明の好ましい一実施形態における表面分流装置の側面図を示す。
【図３Ｂ】本発明の好ましい一実施形態における表面分流装置の上面図を示す。
【図４Ａ】本発明の好ましい一実施形態における浸漬された分流装置の側面図を示す。
【図４Ｂ】本発明の好ましい一実施形態における浸漬された分流装置の上面図を示す。
【図５Ａ】本発明の一実施形態における「オーバーフロープロセス」の側面図を示す。
【図５Ｂ】分流装置を用いた場合の下降管内のガラスの流れを図５Ａの線Ｂ−Ｂで切った断面で示したものである。
【図５Ｃ】分流装置を用いた場合の下降管内のガラスの流れが板のように見える部分を図５Ａの線Ｃ−Ｃで切った断面で示したものである。
【図６】本発明の好ましい一実施形態においてボウル（ｂｏｗｌ）の鼻先で静止流れゾーンを拡散させる傾斜軸のあるボウルを示す。
【図７Ａ】本発明の好ましい実施形態における静止流れゾーンをボウルの鼻先からボウルの横側に移動させる側方流入のあるボウルの上面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ａの側面図を示す。
【図７Ｃ】本発明の好ましい一実施形態における静止流れゾーンをボウルの鼻先から成形装置の中央線に対して横側に約４５度の場所まで移動させる側方流入のあるボウルの上面図を示す。
【図７Ｄ】図７Ｃの側面図を示す。
【図８】従来技術において周知の「オーバーフロープロセス」のボウルを示す。
【図９Ａ】本発明の好ましい一実施形態における成形装置流入口に最小限の静止流れを供給している下降管を示す。
【図９Ｂ】図９Ａの上面図を示す。
【図９Ｃ】本発明の好ましい一実施形態におけるガラスの流れのパターンを示している、樋流入管接続部への下降管の詳細を示す。
【図１０Ａ】従来技術において周知の「オーバーフロープロセス」における下降管と成形装置流入口との間の流れを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａの上面図を示す。
【図１０Ｃ】従来技術において周知のガラスの流れのパターンを示している、樋流入管接続部への下降管の詳細を示す。
【図１１Ａ】典型的な「オーバーフロープロセス」製造システムの主要な部分を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａの断面を示す。
【図１２Ａ】成形構造を流れるガラスの側面図を示す。
【図１２Ｂ】冷却ゾーンを示している、図１２Ａの成形構造を中心で切った断面を示す。
【図１３Ａ】本発明の好ましい一実施形態における修正された単一加熱室マッフル設計を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ａの断面を示す。
【図１４Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、溶融ガラスが堰からオーバーフローする際に、このガラスに局所的な冷却を作用させるための空冷チューブを示す。
【図１４Ｂ】図１４Ａの断面を示す。
【図１５Ａ】本発明の好ましい一実施形態における複数の加熱室を有するマッフルを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａの断面を示す。
【図１６Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、溶融ガラスが堰からオーバーフローする際に、このガラスに局所的な冷却を作用させる放射冷却器を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ａの断面を示す。
【図１７Ａ】従来技術の成形構造設計が熱クリープによってどのように変形するかを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ａの別の図を示す。
【図１８Ａ】従来技術において周知の成形構造支持システムを示す。
【図１８Ｂ】図１８Ａの別の図を示す。
【図１８Ｃ】図１８Ａの別の図を示す。
【図１８Ｄ】図１８Ａの別の図を示す。
【図１９Ａ】本発明の好ましい一実施形態における成形構造各端の単一の成形圧縮ブロックを示す。
【図１９Ｂ】図１９Ａの別の図を示す。
【図１９Ｃ】図１９Ａの別の図を示す。
【図１９Ｄ】図１９Ａの別の図を示す。
【図２０Ａ】本発明の好ましい一実施形態における成形構造の一端にある単一の成形圧縮ブロックと、他端にある複数の成形圧縮ブロックとを示す。
【図２０Ｂ】図２０Ａの別の図を示す。
【図２０Ｃ】図２０Ａの別の図を示す。
【図２０Ｄ】図２０Ａの別の図を示す。
【図２１Ａ】従来技術において周知の成形構造設計を示す。
【図２１Ｂ】図２１Ａの上面図を示す。
【図２１Ｃ】図２１Ａに示される成形構造設計を線Ｃ−Ｃで切った断面を示す。
【図２１Ｄ】図２１Ａに示される成形構造設計を線Ｄ−Ｄで切った断面を示す。
【図２１Ｅ】図２１Ａに示される成形構造設計を線Ｅ−Ｅで切った断面を示す。
【図２１Ｆ】図２１Ａに示される成形構造設計を線Ｆ−Ｆで切った断面を示す。
【図２１Ｇ】図２１Ａに示される成形構造設計を線Ｇ−Ｇで切った断面を示す。
【図２２Ａ】本発明の好ましい実施形態における成形構造各端の小さくなった逆スロープを示す。
【図２２Ｂ】図２２Ａの上面図を示す。
【図２２Ｃ】図２２Ａに示される成形構造設計を線Ｃ−Ｃで切った断面を示す。
【図２２Ｄ】図２２Ａに示される成形構造設計を線Ｄ−Ｄで切った断面を示す。
【図２２Ｅ】図２２Ａに示される成形構造設計を線Ｅ−Ｅで切った断面を示す。
【図２２Ｆ】図２２Ａに示される成形構造設計を線Ｆ−Ｆで切った断面を示す。
【図２２Ｇ】図２２Ａに示される成形構造設計を線Ｇ−Ｇで切った断面を示す。
【図２３Ａ】端がさらに改変された本発明の別の実施形態を示す。
【図２３Ｂ】図２３Ａの上面図を示す。
【図２３Ｃ】図２３Ａに示される成形構造設計を線Ｃ−Ｃで切った断面を示す。
【図２３Ｄ】図２３Ａに示される成形構造設計を線Ｄ−Ｄで切った断面を示す。
【図２３Ｅ】図２３Ａに示される成形構造設計を線Ｅ−Ｅで切った断面を示す。
【図２３Ｆ】図２３Ａに示される成形構造設計を線Ｆ−Ｆで切った断面を示す。
【図２３Ｇ】図２３Ａに示される成形構造設計を線Ｇ−Ｇで切った断面を示す。
【図２４Ａ】構造剛性が高まる可能性のある本発明の別の実施形態を示す。
【図２４Ｂ】図２４Ａの上面図を示す。
【図２４Ｃ】図２４Ａに示される成形構造設計を線Ｃ−Ｃで切った断面を示す。
【図２４Ｄ】図２４Ａに示される成形構造設計を線Ｄ−Ｄで切った断面を示す。
【図２４Ｅ】図２４Ａに示される成形構造設計を線Ｅ−Ｅで切った断面を示す。
【図２４Ｆ】図２４Ａに示される成形構造設計を線Ｆ−Ｆで切った断面を示す。
【図２４Ｇ】図２４Ａに示される成形構造設計を線Ｇ−Ｇで切った断面を示す。
【図２５Ａ】本発明の好ましい一実施形態において中央のガラスを縁側のガラスよりも先に固化させる一定の逆スロープ角度のある、連続的に湾曲した、放物線状に形作られた上向き凸形ルートのある成形構造を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ａの断面Ｂ−Ｂの端面図を示す。
【図２５Ｃ】図２５Ａの上面図を示す。
【図２５Ｄ】図２５ＡのＤ−Ｄで切った断面図を示す。
【図２６Ａ】本発明の好ましい一実施形態において中央のガラスを縁側のガラスよりも先に固化させる可変の逆スロープ角度のある、連続的に湾曲した、放物線状に形作られた上向き凸形ルートのある成形構造を示す。
【図２６Ｂ】図２６Ａの断面Ｂ−Ｂの端面図を示す。
【図２６Ｃ】図２６Ａの上面図を示す。
【図２６Ｄ】図２６ＡのＤ−Ｄで切った断面図を示す。
【図２７Ａ】底部に放射線熱損失を制御するための可動式の底扉のあるマッフルの加熱室に収容された図２５Ａ〜図２５Ｄの成形構造を示す。
【図２７Ｂ】図２７ＡのＢ−Ｂで切った断面図を示す。
【図２７Ｃ】本発明の好ましい一実施形態における図２７ＡのＣ−Ｃで切った断面図を示す。
【図２７Ｄ】本発明の好ましい一実施形態における図２７ＡのＤ−Ｄで切った断面図を示す。
【図２７Ｅ】可動式底扉の従来技術の形状を表す図２７ＡのＥ−Ｅで切った断面図を示す。
【図２８Ａ】従来技術において周知の「オーバーフロープロセス」ガラス板成形システムの冷却工程を示す。
【図２８Ｂ】図２８Ａの断面を示す。
【図２９Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、漏れを最小限にするために、マッフルゾーン内の圧力をどのように制御できるかを示す。
【図２９Ｂ】図２９Ａの断面を示す。
【図３０Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、漏れを最小限にするために、マッフルの扉ゾーン内の圧力をどのように制御できるかを示す。
【図３０Ｂ】図３０Ａの断面を示す。
【図３１Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、漏れを最小限にするために、転移ゾーン内の圧力をどのように制御できるかを示す。
【図３１Ｂ】図３１Ａの断面を示す。
【図３２Ａ】本発明の好ましい一実施形態において、漏れを最小限にするために、徐冷器・引張装置ゾーン内の圧力をどのように制御できるかを示す。
【図３２Ｂ】図３２Ａの断面を示す。
【図３３Ａ】オーバーフロープロセスの成形構造の中と外側を流れるガラスの側面図である。
【図３３Ｂ】図３３Ａに示されるガラスおよび成形構造のインフロー端面図である。
【図３３Ｃ】図３３Ａに示されるガラスおよび成形構造の遠端図である。
【図３３Ｄ】図３３Ａに示されるガラスおよび成形構造の上面図である。
【図３４Ａ】自らの重量による負荷下のガラス成形構造の熱クリープ変形を表す図である。
【図３４Ｂ】垂直方向の変形を最小限にする印加負荷下のガラス成形構造の熱クリープ変形を表す図である。
【図３４Ｃ】過剰な印加負荷下の印加負荷下のガラス成形構造の熱クリープ変形を表す図である。
【図３４Ｄ】長期間の製造活動にわたって垂直方向の変形を最小限にする印加負荷下のガラス成形構造の熱クリープ変形を表す図である。
【図３５】成形構造に用いられる耐火材料の熱クリープ材料の特徴を示すグラフである。
【図３６】矯正力がない状態での成形構造変形についての従来技術の線形ＦＥＡの変形を示す。
【図３７】米国特許第３，５１９，４１１号明細書による矯正力のある状態での成形構造変形についての従来技術の線形ＦＥＡの変形を示す。
【図３８】成形構造のたるみが事実上ない場合の矯正力のある状態での成形構造変形の線形ＦＥＡの変形を示す。
【図３９Ａ】ＦＥＡにおいて用いられる、寸法をメートル法で示したグリッドの側面図である。
【図３９Ｂ】ＦＥＡにおいて用いられる、寸法をメートル法で示したグリッドの端面図である。
【図３９Ｃ】ＦＥＡにおいて成形構造の底部分に力が印加される場合を示す成形構造の端面図である。
【図３９Ｄ】成形構造の断面の仮定した温度分布を示す。
【図４０】線形ＦＥＡで予測した、成形構造のたるみが事実上ない場合の矯正力のある状態での成形構造変形の非線形ＦＥＡの変形を示す。
【図４１】成形構造のたるみが事実上ない場合の矯正力のある状態での成形構造変形の非線形ＦＥＡの変形を示す。
【図４２Ａ】従来技術のガラス成形構造支持・圧縮システムを示す。
【図４２Ｂ】図４２Ａの断面図を示す。
【図４２Ｃ】図４２Ａの部分図を示す。
【図４２Ｄ】図４２Ａの断面図を示す。
【図４３Ａ】各端の成形構造と各端の個々の圧縮ブロックおよび力印加装置の重量を支えるための支持ブロックを用いる成形構造支持システムを示す。
【図４３Ｂ】図４３Ａの断面図を示す。
【図４３Ｃ】図４３Ａの部分図を示す。
【図４３Ｄ】図４３Ａの断面図を示す。
【図４４Ａ】支持・圧縮ブロックと各端の力印加装置とを持つ成形構造支持システムを示す。
【図４４Ｂ】図４４Ａの断面図を示す。
【図４４Ｃ】図４４Ａの部分図を示す。
【図４４Ｄ】図４４Ａの断面図を示す。
【図４５Ａ】支持・圧縮ブロック、各端の力印加装置、遠端の封止力印加装置を持つ成形構造支持システムを示す。
【図４５Ｂ】図４５Ａの断面図を示す。
【図４５Ｃ】図４５Ａの部分図を示す。
【図４５Ｄ】図４５Ａの断面図を示す。
【図４６Ａ】下降管がガラス自由表面よりも下に沈んでいる、流入管結合部分に向かう下降管の断面である。
【図４６Ｂ】図４６Ａの断面図におけるガラスの流れの詳細である。
【図４７Ａ】下降管がガラス自由表面よりも実質的に上にある、流入管結合部分に向かう下降管の断面である。
【図４７Ｂ】図４７Ａの断面におけるガラスの流れの詳細である。
【図４８Ａ】下降管がガラス自由表面上の流入管の直径と同じ距離である、流入管結合部分に向かう下降管の断面である。
【図４８Ｂ】図４８Ａの断面におけるガラスの流れの詳細である。
【図４９Ａ】流入管結合部分に向かう下降管におけるヒーターを示す。
【図４９Ｂ】図４９Ａの断面におけるガラスの流れの詳細である。
【図４９Ｃ】図４９Ａの部分上面図である。
【図４９Ｄ】図４９Ａ、図４９Ｂ、図４９Ｃに用いられる、典型的な封止用ブロックの詳細である。
【図５０Ａ】円錐形の部分を流入管に加えた流入管結合部分に向かう下降管の断面である。
【図５０Ｂ】図５０Ａの断面におけるガラスの流れの詳細である。
【図５１】本発明の一実施形態による、マッフル扉チャンバに出入りする冷却用空気質量流を厳密に制御してマッフル扉からの漏れを最小限にする装置を示す。
【図５２】本発明の一実施形態による、マッフル扉チャンバに出入りする冷却用空気質量流を厳密に制御することで、板成形構造を流れるガラスの強制対流冷却を制御する装置を示す。
【図５３】図５２におけるマッフル扉を板成形装置に装着した際の断面を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ−３Ｂ】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ−９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ−１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ−１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ−１３Ｂ】
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【図１４Ａ−１４Ｂ】
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【図１５Ａ−１５Ｂ】
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【図１６Ａ−１６Ｂ】
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【図１７Ａ−１７Ｂ】
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【図１８Ａ−１８Ｄ】
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【図１９Ａ−１９Ｄ】
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【図２０Ａ−２０Ｄ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２１Ｆ】
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【図２１Ｇ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２３Ｇ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
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【図２４Ｅ】
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【図２４Ｆ】
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【図２４Ｇ】
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【図２５Ａ−２５Ｄ】
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【図２６Ａ−２６Ｄ】
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【図２７Ａ−２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２８Ａ−２８Ｂ】
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【図２９Ａ−２９Ｂ】
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【図３０Ａ−３０Ｂ】
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【図３１Ａ−３１Ｂ】
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【図３２Ａ−３２Ｂ】
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【図３３Ａ−３３Ｄ】
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【図３４Ａ−３４Ｄ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９Ａ】
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【図３９Ｂ】
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【図３９Ｃ】
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【図３９Ｄ】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２Ａ−４２Ｄ】
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【図４３Ａ−４３Ｄ】
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【図４４Ａ−４４Ｄ】
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【図４５Ａ−４５Ｄ】
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【図４６】
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【図４６Ｂ】
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【図４７】
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【図４７Ｂ】
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【図４８】
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【図４８Ｂ】
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【図４９】
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【図４９Ｂ】
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【図４９Ｃ】
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【図４９Ｄ】
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【図５０】
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【図５０Ｂ】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【国際調査報告】
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