(57)【要約】  ガラス管を形成する方法を記載する。一実施形態では、本方法は、ガラスブールをガラスブールのガラス転移温度を超える温度に加熱することと、ガラスブールからガラス管を垂直下方方向に引っ張ることと、ガラス管が引っ張られているときに、ガラスブールのチャネルを通して加圧ガスを流すことと、を含む。ガラスブールは、ガラスブールの外径を画定する外面と、ガラスブールの内径を画定する、ガラスブールを通って延在するチャネルと、を含む。ガラス管を引っ張ることにより、ガラスブールの外径をガラス管の外径にまで減少させ、加圧ガスを、チャネルを通して流すことにより、ガラスブールの内径を、ガラス管の内径にまで増加させる。ガラスブール、ガラス管、およびこれらを作製するための装置もまた、記載する。
2019521066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管を形成する方法であって、該方法は、
ガラスブールを該ガラスブールのガラス転移温度よりも高い温度に加熱することであって、該ガラスブールは、該ガラスブールの外径を画定する外面、および前記ガラスブールを通って延在するチャネルを含み、該チャネルは、前記ガラスブールの内径を画定する、加熱することと、
前記ガラス管を前記ガラスブールから垂直下方方向に引っ張り、それにより、該ガラスブールの前記外径を前記ガラス管の外径にまで減少させることと、
前記ガラスブールが前記垂直下方方向に引っ張られるときに、加圧ガスを、前記ガラスブールの前記チャネルを通して流し、それにより、前記ガラスブールの前記内径を前記ガラス管の内径にまで増加させることと、を含む、方法。
【請求項２】
溶融ガラスをマンドレル上に方向づけることにより、前記ガラスブールを形成することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスブールの前記引っ張りが、少なくとも一対の引っ張りロールを、前記ガラス管の前記外径を画定する前記ガラス管の外面と係合させることを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一対の引っ張りロールが、前記ガラスブールの前記ガラス転移温度よりも低い温度の、前記ガラス管の前記外面の一部に係合する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス管の前記内径を測定することと、
前記ガラス管の測定された前記内径に基づいて、前記加圧ガスの圧力を調節することと、をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス管の前記外径を測定することと、
前記ガラス管の測定された前記外径に基づいて、前記ガラス管が下方垂直方向に引っ張られる速度を調節することと、をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ガラス管を形成するための装置であって、該装置は、
実質的に垂直方向に延在している炉と、
供給導管により、前記炉内に位置づけられたガラスブールのチャネルに流体結合された加圧ガス源であって、該加圧ガス源は、加圧ガスの流れを前記チャネルに提供する、加圧ガス源と、
前記炉の下流に位置づけられ、前記ガラスブールから引っ張られた前記ガラス管に係合するように構成された少なくとも一対の引っ張りロールと、
内径計器と、
外径計器と、
前記内径計器、前記外径計器、前記加圧ガス源、および前記少なくとも一対の引っ張りロールに通信可能に結合された電子制御ユニットであって、該電子制御ユニットは、プロセッサ、およびコンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリを含む、電子制御ユニットと、を含み、前記コンピュータ可読／実行可能命令は、前記プロセッサによって実行されたときに、
前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を調節し、
前記加圧ガス源によって提供される前記加圧ガスの流量を調節する、装置。
【請求項８】
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記外径計器から受信される信号に基づいて、前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの前記少なくとも一方を調節する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記外径計器から受信される前記信号が、前記ガラス管の測定された外径に対応し、
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径を、前記非一時的メモリに記憶されている目標外径値と比較する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径が前記非一時的メモリに記憶されている前記目標外径値よりも大きいことに応答して、前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を増加させる、請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年６月７日出願の米国仮出願第６２／３４６，８３２号、表題「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｕｂｉｎｇ  Ｆｒｏｍ  Ｇｌａｓｓ  Ｐｒｅｆｏｒｍｓ」の優先権を主張するものであり、これの全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、ガラス管の製造に関し、より具体的には、ガラス母材からガラス管を形成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス管および／またはガラス棒の様々な製造方法が知られている。かかる方法には、釣り鐘形のもの上で溶融ガラスを引っ張ることが含まれ得、この方法では、ガラス管の内面に沿って傷が生じ得る。加えて、従来の方法には、例えば、ガラスが流れる方向を変え、かつ／またはガラスを引っ張り続けるために、ガラスの外面を器具と接触させることが含まれ得る。ガラスとのこの接触により、ガラス管の内面に沿って傷が生じ得る。例えば、これらの従来のプロセスでは、ガラスが型治具上を流れるときに、ガラスの粘度が、形成型治具に結果として得られる管の表面上に長手方向線（「長手方向パネリング線」とも称される）をつけさせ得る。これらの長手方向パネリング線は、ガラスが金型治具に接触することに由来する、管表面上の連続した山および谷である。シード（ｓｅｅｄ）、泡、気泡、または包有物などの他の欠陥は、ガラスを引っ張る前にガラスを融解することによって生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、最終ガラス製品における傷を低減する、ガラス管を形成するための別の方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、ガラス管を形成する方法には、ガラスブールをガラスブールのガラス転移温度を超える温度に加熱することと、ガラスブールからガラス管を垂直下方方向に引っ張ることと、ガラス管が引っ張られているときに、ガラスブールのチャネルを通して加圧ガスを流すことと、が含まれる。ガラスブールは、ガラスブールの外径を画定する外面と、ガラスブールを通って延在するチャネルと、を含む。このチャネルが、ガラスブールの内径を画定する。ガラス管を引っ張ることにより、ガラスブールの外径をガラス管の外径にまで減少させ、加圧ガスを、チャネルを通して流すことにより、ガラスブールの内径を、ガラス管の内径にまで増加させる。
【０００６】
別の実施形態によれば、ガラス管を形成するために装置には、炉、加圧ガス源、少なくとも一対の引っ張りロール、内径計器、外径計器、および電子制御ユニットが含まれる。炉は、実質的に垂直方向に延在している。加圧ガス源は、供給導管により、炉内に位置づけられたガラスブールのチャネルに流体結合され、加圧ガスの流れをチャネルに提供する。少なくとも一対の引っ張りロールは、加熱チャンバの下流に位置づけられ、ガラスブールから引っ張られたガラス管に係合するように構成されている。電子制御ユニットは、内径計器、外径計器、加圧ガス源、および少なくとも一対の引っ張りロールに通信可能に結合されている。電子制御ユニットは、プロセッサと、プロセッサによって実行されたとき、外径計器から受信される信号に基づいて、少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を調節し、内径計器から受信される信号に基づいて、加圧ガス源によって供給される加圧ガスの流量を調節するコンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリと、を含む。
【０００７】
追加の特徴および利点を、以下に続く課題を解決するための手段に記載し、部分的には、それらの説明から当業者には容易に明らかになるか、またはこの後に続く課題を解決するための手段、特許請求の範囲、および添付の図面を含む、本明細書に記載の実施形態を実施することにより認められるであろう。
【０００８】
前述の概要と以下の詳細な説明の両方が、ガラス管を形成するための方法および装置の様々な実施形態を説明し、特許請求する主題の性質および特質を理解するための概説または枠組みを提供することを意図することを理解されたい。添付の図面は、様々な実施形態のさらなる理解をもたらすために含められ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を例示するものであり、それらの説明と一緒になって、特許請求する主題の原理および作用を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラスブール製造システムを、例示する。
【図２】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラスブールを、例示する。
【図３】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるガラスブールから、ガラス管を形成するのに使用するためのガラス管製造デバイスを例示する。
【図４】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、図３のガラス管製造デバイスを使用して、ガラスブールからガラス管を形成するためのプロセスを例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、ガラスブールを形成するため、およびガラスブールからガラス管を形成するための方法および装置の様々な実施形態を詳細に参照し、これらの例を、添付の図面で例示する。可能なときはいつでも、同じ部分または類似した部分を指すために、同じ符号を、図面を通して使用する。
【００１１】
ガラス管製造デバイスの一実施形態を、図３に示し、全体を通して符号３００で示す。ガラス管製造デバイス３００は概して、加圧ガスの流れを炉内に位置づけられたガラスブールの内部チャネルに供給する加圧ガス源と、ガラスブールを炉内に位置づけ、制御された給送速度でガラスブールを降ろして炉内に入れるための下方給送ユニットと、炉の下流に位置づけられた少なくとも一対の引っ張りロールと、内径計器と、外径計器と、電子制御ユニットと、を含み得る。ガラスブールを炉内で加熱して、ガラスブールの下部分の粘度を減少させて、ガラスブールの大きさを細くすることを可能にする。ガラスブールの細くなった部分が、ガラス管を引っ張るために、炉の下にある少なくとも一対の引っ張りロールによって係合されるガラス管を形成する。電子制御ユニットは、炉内でのガラスブールの下方給送速度を調節し、外径計器から受信された信号に基づいて、少なくとも一対の引っ張りロールの速度およびトルクのうちの少なくとも一方を調節し、ガラス管の形成を制御するために、内径計器から受信された信号に基づいて、制御ガスの流量を調節するように構成されている。ガラスブールからガラス管を形成するための方法および装置の様々な実施形態を、添付の図面に関連して本明細書に記載する。
【００１２】
本明細書で使用する方向に関する用語、例えば、上、下、右、左、前方、後方、上部、下部、垂直、水平は、描かれている図のみを参照したものであり、特に明示的に指定のない限り、絶対的配向を意味することを意図しない。
【００１３】
特に明示的に指定のない限り、本明細書に記載するいずれの方法も、そのステップが特定の順序で行われること、または、任意の装置の特定の配向が必要であることを必要とすると解釈されることを決して意図しない。したがって、方法の請求項がそのステップが従うべき順序を実際に列挙していない場合、または任意の装置の請求項が個々の構成要素に対する順序もしくは配向を列挙していない場合、さもなければステップが特定の順序に限定されると特許請求項の範囲もしくは説明に具体的に記載されていない場合、または装置の構成要素に対する特定の順序または配向が列挙されていない場合、いかなる点においても、順序または配向が暗示されることを決して意図しない。これは、ステップ構成、操作の流れ、構成要素の順序、または構成要素の配向に関する論理の事項、文法構成または句読点に由来する平明な意味、および本明細書に記載される実施形態の数または種類を含む、解釈の任意の可能性のある非明示的な基礎にも適用される。
【００１４】
本明細書で使用されるとき、その文脈が別途明らかに規定しない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には、複数の指示対象が含まれる。したがって、例えば、その文脈が明らかに示さない限り、「１つの（ａ）」構成要素への参照には、２つ以上のかかる構成要素を有する態様が含まれる。
【００１５】
図１を参照すると、ガラスブールを形成するための例示的ガラスブール製造システム１００が、概略的に描写されている。ガラスブール製造システム１００は概して、溶融ガラス送達システム１０２、溶融ガラスを受容するための送達容器１０４、およびマンドレル１０６を含む。
【００１６】
溶融ガラス送達システム１０２は概して、融解容器１０８、清澄容器１１０、およびガラスブール製造システム１００の送達容器１０４に結合された混合容器１１２を含む。
【００１７】
送達容器１０４には、ガラスを加熱し、かつ／またはガラスを溶融状態に維持するための加熱要素（図示せず）が含まれてもよい。送達容器１０４は、送達容器１０４内で溶融ガラスをさらに均質にするための混合構成要素（図示せず）も収容してもよい。いくつかの実施形態では、送達容器１０４は、ガラスをマンドレル１０６に供給する前に、ガラスの粘度を増加させるために、溶融ガラスを冷却およびコンディショニングしてもよい。
【００１８】
送達容器１０４には、その底部に開口部１１８が含まれてもよい。様々な実施形態では、開口部１１８は、円形であるが、長円形、楕円形、または多角形であってもよく、溶融ガラス１２０が送達容器１０４の開口部１１８を通って流れることができるようにサイズ決定されている。溶融ガラス１２０を、送達容器１０４の開口部１１８から直接マンドレル１０６上に流して、ガラスブール１２２を形成してもよい。
【００１９】
依然として図１を参照して、様々な実施形態では、ガラスブール製造システム１００は、溶融ガラス１２０が送達容器１０４から、マンドレル１０６と外型１２４との間を流れるように、マンドレル１０６の周りに位置づけられた外型１２４をさらに含む。外型１２４は、送達容器１０４の開口部１１８に対応する非円形の形状である内部形状を有していてもよい。外型１２４の外形は、基盤の支持を促す任意の形状であることができる。
【００２０】
運転中に、ガラスバッチ材料を、矢印２で示すように、融解容器１０８内へ導入する。ガラスバッチ材料を、融解容器１０８内で融解して、溶融ガラス１２０を形成する。溶融ガラス１２０は、融解容器１０８から溶融ガラス１２０を受容する高温プロセス領域を有する清澄容器１１０に流入する。清澄容器１１０では、溶融ガラス１２０から気泡が除去される。清澄容器１１０は、接続管１１１によって混合容器１１２に流体結合されている。すなわち、清澄容器１１０から混合容器１１２に流れる溶融ガラス１２０は、接続管１１１を通って流れる。溶融ガラス１２０を、撹拌などによって混合容器１１２内で均質にする。次いで、混合容器１１２は、給送パイプ１１３を通して送達容器１０４に流体結合されている。
【００２１】
次いで、溶融ガラスは、送達容器１０４の開口部１１８を通ってマンドレル１０６上を流れ、このマンドレル１０６によって、ガラスブール１２２内にチャネル１２６が形成される。外型１２４を含む実施形態では、外型１２４が、ガラスブール１２２の外面１２８を形成する。マンドレル１０６と外型１２４が一緒になって、ガラスを急冷し、内部チャネルを有するガラスブール１２２を形成する。形成されたら、ガラスブール１２２を引っ張ってガラス管４００にすることができるようにガラスブール１２２を再加熱する前に、ガラスブール１２２を焼きなまし、この焼きなましでは、ガラスブール１２２を残留応力が除去される温度にまで加熱する。
【００２２】
溶融ガラス１２０を、溶融ガラス混合物を形成する既知の方法に従って形成してもよい。加えて、溶融ガラス１２０を形成するために供給される特定のガラス組成物構成成分は、特定の実施形態に応じて異なり得る。具体的には、ガラス組成物構成成分としては、限定ではなく例として、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）、アルカリ土類酸化物（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、またはＢａＯなど）、アルカリ酸化物（Ｎａ２Ｏおよび／またはＫ２Ｏを含むがこれらに限定されない）、ならびに、例えば、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｃｌ−などの１つ以上の追加の酸化物または清澄剤が挙げられ得る。特定の一実施形態では、溶融ガラス混合物を、例えば、米国特許第８，５５１，８９８号に開示されるガラス組成物から形成してもよい。しかしながら、本明細書に記載の方法および装置で使用するための他のガラス組成物も企図され、可能であることを理解されたい。
【００２３】
概して、送達容器１０４内の溶融ガラス１２０の温度は、送達容器１０４の開口部１１８における溶融ガラス１２０の粘度が、開口部１１８からのガラスの安定した流れをもたらすのに好適であるように調節されている。例えば、いくつかの実施形態では、送達容器１０４内の溶融ガラス１２０の温度は、送達容器１０４からの安定化された流れをもたらすように、溶融ガラス混合物が、約１ｋＰ（キロポアズ）（約１００Ｐａ  ｓ）と約２５０ｋＰ（約２５ｋＰａ  ｓ）の間、約２５ｋＰ（約２．５ｋＰａ  ｓ）と約２２５ｋＰ（約２２．５ｋＰａ  ｓ）の間、または約５０ｋＰ（約５ｋＰａ  ｓ）と約１５０ｋＰ（約１５ｋＰａ  ｓ）の間の粘度を有するような温度である。本明細書に記載の方法および装置と共に使用するガラス組成物は、失透を伴わずにガラスを形成することを可能にする適切な作業粘度と、物品が生成されるのに必要な物理的特性の両方をもたらすガラス組成物に限定され得る。本明細書で使用されるとき、作業粘度は、ガラスが約２５ｋＰ（約２．５ｋＰａ  ｓ）超の粘度を呈する温度を指す。しかしながら、ある特定の場合には、引っ張ることができると見なされるガラス組成物が満たすことができない完成品の属性が望ましい場合がある。換言すると、望ましいガラス組成物は、送達容器１０４の開口部１１８の溶融ガラスの失透を防ぐ温度が、引っ張るのに好適な粘度の下限よりも低い開口部１１８の溶融ガラスの粘度をもたらし得るのに十分に高い液相温度を有し得る。かかる実施形態では、マンドレル１０６および外型１２４は、結晶化を克服し、ブール形成を可能にする目的で粘度を急激に増加させるために、能動的冷却特徴部を用いて、開口部１１８から出てくる溶融ガラスからの熱を除去してもよい。
【００２４】
図２は、図１に描写するガラスブール製造システム１００を用いて形成され得る例示的ガラスブール１２２を例示する。図２に示すように、ガラスブール１２２のチャネル１２６が、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１を画定する一方で、ガラスブール１２２の外面１２８は、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１を画定する。ガラスブール１２２の内径ＩＤ１および外径ＯＤ１は、特定の実施形態に応じて異なり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１は、約３ｍｍから約５０ｍｍまでであり、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１は、約１４０ｍｍから約２５０ｍｍまでである。ガラスブール１２２の内径ＩＤ１は、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１に応じて異なり得、概して、約３ｍｍから約５０ｍｍ、約３ｍｍから約２５ｍｍ、または約３ｍｍから約５ｍｍの範囲にわたり得る。例えば、約１５０ｍｍの外径ＯＤ１を有するガラスブール１２２は、約５ｍｍから約２０ｍｍの内径ＩＤ１を有してもよい。別の実施例として、約２５０ｍｍの外径ＯＤ１を有するガラスブール１２２は、約１０ｍｍから約５０ｍｍの内径ＩＤ１を有し得る。特定の一実施例では、ガラスブール１２２は、約１４０ｍｍから約１６０ｍｍの外径および約６ｍｍから約４０ｍｍの内径を有する。様々な実施形態では、ガラスブール１２２は、長さが約１ｍから約３ｍ、さらには長さが約１．５ｍから約２．５ｍであってもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ガラスブール１２２を、代替方法に従って形成してもよい。例えば、一実施形態では、ガラスブール１２２を、チャネルを含めずに形成し、その後、ダイヤモンド含浸金属先端部を用いたガンドリル加工またはコアドリル加工などにより、ガラスブール１２２に穴を開けるか、さもなければ導入してチャネル１２６にする。いくつかの実施形態では、より短い長さのガラス（例えば、１２インチ（３０．４８センチメートル）以下）に穴を開け、フレームワークにより一緒につなぎ合わせて、ガラスブール１２２を形成してもよい。
【００２６】
他の実施形態では、ピストンを含む押出ダイによりガラスの円筒をプレスして、ガラスブール１２２を作製してもよい。押出ダイは、ガラスブール１２２のチャネル１２６を形成するためのマンドレルを含んでいてもよい。ガラスを押出するいくつかの実施形態では、ガラスの温度は、ガラス混合物が約１×１０５Ｐ（ポアズ）（約１×１０４Ｐａ  ｓ）から約１×１０７Ｐ（約１×１０６Ｐａ  ｓ）の粘度を有するような温度である。あるいは、チャネル１２６を含むガラスブール１２２を形成する他の方法を、使用してもよい。
【００２７】
実施形態では、ガラスブール１２２を形成するプロセスにより、ガラスに欠陥が生じる場合がある。具体的には、チャネル１２６および／または外面１２８は、亀裂またはかき傷などの様々な欠陥を含み得る。本明細書で使用されるとき「欠陥」は、気泡、包有物、ガラス微粒子、かき傷、亀裂、空気線、表面不純物、パネリング、またはガラスの品質を低減させる、ガラスの表面上もしくは内部の任意の他の傷を指す。かかる欠陥は、例えば、溶融ガラス１２０の流れを妨げるかまたは変える、マンドレル１０６上に存在する不規則性または欠陥から生じ得る。気泡および包有物などの内部欠陥は、融解容器１０８から出てくるガラスの質に起因し得る。一部の気泡は、下方に引かれて、得られる管の壁厚さの内部の空気線になる場合がある。パネリングおよび傷などの外部欠陥は、溶融ガラスが型治具に接して流れ、表面上に凹凸ができることに起因し得る。欠陥はまた、完全な円形ではない、そっているなどの、所望の表面形状から偏位した領域などの、形状に関する質にも見られる場合がある。
【００２８】
様々な実施形態によれば、ガラスブール１２２のチャネル１２６上の欠陥および外面１２８上の欠陥は、内面および外面を加熱し引っ張って、より少ない欠陥を有するガラス管４００を形成することによって低減させることができる。理論に束縛されるものではないが、ブールを細くして管にする際には、縮小比が存在する。形状に加えて、ガラス構造の一部である任意の欠陥の大きさは、この縮小比によって大きさが減少する。したがって、ガラスブールが、１０ｍｍの大きさの欠陥を含み、縮小比が１００である場合、そのガラス管４００は、０．１ｍｍの大きさの欠陥を含む。したがって、小さい欠陥の大きさを、人の眼には見えなくなるように減少させることができる。さらに、ガラスブール１２２を引っ張ってガラス管４００にするのに用いられる引きプロセスによって、表面上に火炎研磨効果が与えられ得る。この引っ張りプロセスには、ガラスが流れ、したがって欠陥を取り除くことができるようにガラスを再加熱することが含まれるため、例えば、後処理または取り扱いによりかき傷がガラスブール１２２上に生じた場合、このかき傷を、ガラスブール１２２を引っ張るときに「治す」ことができる。具体的には、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１を増加させる一方で、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１を減少させて、内径ＩＤ２および外径ＯＤ２を有するガラス管４００を形成する。
【００２９】
さらに、理論に束縛されるものではないが、ガラスブールからガラス管を引っ張ることによってガラス管を形成することにより、従来の転換プロセスを使用して形成したガラス管より改善された表面品質がもたらされ得る。例えば、従来の転換プロセスでは、方向およびガラスの表面との接触点の様々な変化に起因した表面欠陥がもたらされ得る。それに反して、本明細書に記載の様々な方法は、形成中にガラスブールの内面をマンドレルと接触させ、引かれたガラス管の外面を引っ張りロールと接触させるが、さもなければ、製造中に表面接触をもたらさなくてもよい。
【００３０】
図２に示すように、様々な実施形態で、ガラスブール１２２は、ハンドル２００を含む。ハンドル２００を、押出中、または溶融ガラス１２０を送達容器１０４の開口部１１８から落としているときなどに、ガラスブール１２２と一体的に形成してもよい。例えば、溶融ガラス１２０を、より早く引っ張って、ハンドル２００を形成してもよく、これは、一般的にブールに「くびれを入れる（ｎｅｃｋｉｎｇ）」と呼ばれる。ハンドルの長さは、例えば、約１メートル、約２メートル、さらにはそれよりも長くてもよい。あるいは、ハンドル２００を、ガラスブール１２２を形成した後に、ガラスブール１２２に取り付けてもよい。例えば、ガラスブール１２２を焼きなました後か、またはガラスブール１２２を形成してガラス管４００にする前の別の時点で、フレームワークまたは別の好適な技法を使用して、ハンドル２００を取り付けてもよい。様々な実施形態では、ハンドル２００によって、ガラスブール１２２自体の表面に接触せずに、ガラスブール１２２を取り扱うかまたは操作するための表面がもたらされる。加えて、以下にさらに詳細に記載するように、ハンドル２００は、加圧ガスをガラスブール１２２のチャネル１２６に供給するために、ガラスブール１２２を加圧ガス源に接続するための導管の役割を果たすことができる。例えば、ハンドル２００を、ハンドル２００にフレームワークした、事前に研磨した嵌合接合部を用いて、ガラスブール１２２に部分的に形成してもよい。理論に束縛されるものではないが、ガラスブール１２２がハンドルを含む実施形態は、廃物を最小限に抑えることができ、ガラスブール１２２の端を廃棄する必要なしに、ガラスブール１２２のガラスのすべてを、ガラス管４００を形成するのに使用することを可能にする。
【００３１】
ここで図３および図４を参照して、ガラスブール１２２が形成された後、ガラスブール１２２をガラス管製造デバイス３００に挿入して、ガラスブール１２２からガラス管４００を引っ張ってもよい。実施形態では、ガラス管製造デバイス３００は概して、炉３０２、加圧ガス３０６を供給するための加圧ガス源３０４、および少なくとも一対の引っ張りロール３０８を含む。本明細書で使用されるとき、用語「引っ張りロールは」には、トラクタベルト、ピンチホイール、巻き上げ器、二重ロールなどを含むが、これらに限定されない引っ張りデバイスが含まれる。ガラス管製造デバイス３００は、内径計器３１０、外径計器３１２、下方給送ユニット３２０、およびガラスブール１２２からガラス管４００を引っ張るプロセスを制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１４をさらに含むことができる。
【００３２】
本明細書に記載の実施形態では、炉３０２は、垂直に（すなわち、図３の描写する座標軸の＋／−Ｚ方向に）延在する管状炉であってもよい。ガラスブール１２２（図３に図示せず）を、炉３０２に位置づけることができる。加圧ガス源３０４は、供給導管３１６を用いてガラスブール１２２のチャネル１２６に結合させた、高圧ガス容器、圧縮機などの他の加圧ガス源であってもよい。実施形態では、供給導管３１６は、ガラスブール１２２を加圧ガス源３０４に結合させたときに、供給導管３１６をガラスブール１２２のチャネル１２６に対して封止するために使用することができる封止体３１８をさらに含んでいてもよい。例えば、ガラスブール１２２のハンドル２００を、封止体３１８に結合させて、接合部を形成してもよい。封止体３１８およびハンドル２００によってチャネル１２６に結合された供給導管３１６は、加圧ガス源３０４からチャネル１２６に加圧ガス３０６を提供する。供給導管３１６は、可撓性ホースの形態であるか、または垂直に動くことができる少なくとも一部分を含んでもよい。例えば、供給導管３１６は、垂直方向に動くように制御されていてもよい送りねじに接続されたつかみ具を含んでいてもよい。
【００３３】
ガラス管製造デバイス３００は、ガラスブール１２２のハンドル２００が封止体３１８に結合されている間、ハンドル２００を支持するためのハンドル係合機構３０３も含む。様々な実施形態では、ハンドル係合機構３０３は、ハンドル係合機構３０３内でのハンドル２００の位置づけを容易にするために、少なくとも片側が開放される。例えば、様々な実施形態では、封止体３１８および供給導管３１６に結合させるために、ガラスブール１２２のハンドル２００を、図３および図４に描写する座標軸の＋／−Ｘ方向に挿入してもよい。
【００３４】
実施形態では、加圧ガス源３０４は、ＥＣＵ３１４に通信可能に接続されている。ＥＣＵ３１４は、プロセッサと、コンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリと、を含んでいてもよく、このコンピュータ可読／実行可能命令は、プロセッサによって実行されたとき、加圧ガス源３０４から放出される加圧ガス３０６の流量を調整する。加圧ガス３０６は、限定ではなく例として、空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、または別の類似のプロセスガスであってもよい。いくつかの実施形態では、加圧ガス３０６は、不活性ガスであってもよいが、他の実施形態では、フォーミングガスを、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１を増加させながら、チャネル１２６の表面の化学的性質に影響を与えるために使用してもよい。
【００３５】
図３は、ＥＣＵ３１４に電気的に結合させた下方給送ユニット３２０をさらに描写する。下方給送ユニット３２０は、ハンドル係合機構３０３および供給導管３１６にさらに結合され、ガラスブール１２２を炉３０２内で垂直に（すなわち、図３に描写する座標軸の＋／−Ｚ方向に）移動させるために使用される。炉３０２内でガラスブール１２２を垂直に移動させることにより、ガラスが引っ張られるときに、ガラスの大きさの定常状態の減少を維持することが可能になる。したがって、ガラスブール１２２の下部分が炉３０２のホットゾーン（図示せず）に到達するまで、ハンドル係合機構３０３、供給導管３１６、封止体３１８、ハンドル２００、およびガラスブール１２２を、炉３０２内へと下げる。例えば、下方給送ユニット３２０が、供給導管３１６およびハンドル係合機構３０３に関連付けられた送りねじを回転させ、ハンドル係合機構３０３および供給導管３１６を、封止体３１８、ハンドル２００、およびガラスブール１２２と共に炉３０２内に下げてもよい。炉のホットゾーン内にあるガラスブール１２２の一部の粘度が減少すると、ガラスブール１２２の大きさを細くし、ガラス管４００を形成することが可能になる。ガラス管４００が引っ張りロール３０８によって引かれているとき、下方給送ユニット３２０によって、ガラスブール１２２が炉３０２内へと下げられ続ける。ガラスブール１２２が細くなったら、下方給送ユニット３２０は、ハンドル係合機構３０３、ハンドル２００、封止体３１８、および供給導管３１６を垂直方向に上げて、炉３０２から出し、ハンドル２００が封止体３１８から接続解除され、ハンドル係合機構３０３から取り外されることを可能にしてもよい。実施形態では、ＥＣＵ３１４は、プロセッサと、コンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリと、を含んでいてもよく、このコンピュータ可読／実行可能命令は、プロセッサによって実行されたとき、下方給送ユニット３２０が、ガラスブール１２２、供給導管３１６、ハンドル係合機構３０３、および封止体３１８の、炉３０２内における垂直位置を調節する速度を制御する。
【００３６】
実施形態では、少なくとも一対の引っ張りロール３０８は、炉３０２の下流に位置づけられ、ガラス管４００の外面の一部と係合する。引っ張りロール３０８を、ＥＣＵ３１４に電気的に結合させたモータ（図示せず）などによって、能動的に駆動させてもよい。実施形態では、ＥＣＵ３１４プロセッサと、コンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリと、を含んでいてもよく、このコンピュータ可読／実行可能命令は、プロセッサによって実行されたとき、引っ張りロール３０８の回転（すなわち、引っ張りロールのトルクおよび／またはスピード）、したがって、線形の引っ張りスピードを制御する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、冷却流体が、ガラス管４００を冷却するために設けられる。例えば、ガラス管４００が大きい外径ＯＤ２および厚い壁を有する実施形態では、ガラス管４００を冷却した後で、ガラス管４００を引っ張りロール３０８と接触させることが望ましい場合がある。冷却によって、例えば、ガラス管が過度に熱いことに起因し得る引っ張りロール３０８への損傷を低減させるかまたはなくすように、ガラス管４００の温度を減少させることができる。冷却流体は、例えば、ガラス管４００の温度を減少させるのに十分な温度を有する不活性ガスまたは流体であってもよい。冷却流体によって、約３００℃未満、約２００℃未満、または約１００℃未満に、ガラス管４００の温度を減少させてもよい。
【００３８】
依然として図３を参照して、内径計器３１０および外径計器３１２は、炉３０２の下流に位置づけられてもよく、ガラス管製造デバイス３００によってガラスブール１２２から引っ張られたガラス管４００の内径および外径をそれぞれ測定するのに使用される。様々な実施形態では、内径計器３１０および外径計器３１２は、ガラスブール１２２の壁を通して内径を測定することができるような、レーザーに基づく測定システムまたは視覚に基づく測定システムであってもよい。例えば、視覚に基づく検査システムを用いて、ガラス管４００の内径および外径を測定してもよい。特定の実施形態では、ガラスの屈折率を用いて、さもなければ測定値を歪め得るガラスの曲率半径からのレンズ効果を低減するか、さらにはなくすことができる。実施形態では、内径計器３１０は、本明細書にさらに詳述するように、ガラス管４００の外側に位置づけられてもよく、供給導管３１６がガラスブール１２２に結合されているときに、ガラス管４００の内径を測定するように構成される。内径計器３１０および外径計器３１２は、ＥＣＵ３１４に通信可能に結合され、ＥＣＵ３１４に、ガラス管製造デバイス３００によってガラスブール１２２から引っ張られたガラス管４００の内径および外径をそれぞれ示す電気信号を提供する。
【００３９】
実施形態では、ＥＣＵ３１４のメモリに記憶されているコンピュータ可読／実行可能命令は、プロセッサによって実行されたときに、ＥＣＵ３１４が内径計器３１０および外径計器３１２から、ガラス管製造デバイス３００によってガラスブール１２２から引っ張られたガラス管４００の内径および外径をそれぞれ示す信号を受信するように、構成されてもよい。これらの信号に基づいて、ＥＣＵ３１４は、本明細書にさらに詳述するように、ガラスブール１２２から引っ張られるガラス管４００の寸法（例えば、内径、外径、したがって壁厚さ）を制御するために、加圧ガス源３０４から放出される加圧ガス３０６の流れ、ガラスブール１２２を炉内に下げる速度、および少なくとも一対の引っ張りロール３０８の回転（例えば、トルクおよび／またはスピード）のうちの少なくとも１つを調節する。
【００４０】
ここで図３および図４に戻ると、本明細書に記載の実施形態では、ガラス管製造デバイス３００のＥＣＵ３１４が、下流方向にガラスブール１２２からガラス管４００を引っ張るように、少なくとも一対の引っ張りロール３０８と共に、加圧ガス源３０４を制御し、それによりガラスブール１２２の長さを増加させながら、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１を増加させ、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１を減少させ、それにより、ガラスブール１２２がガラス管４００へと転換される。このプロセスを開始するためには、ガラスブール１２２を、ハンドル２００および封止体３１８を介して、供給導管３１６に結合させる。加圧ガス３０６がチャネル１２６内へと放出されるように、ハンドル２００および封止体３１８を嵌合させる。内径計器３１０を、ガラス管４００の外側の炉３０２の下に位置づける。その後、ガラスブール１２２を下げて炉３０２内に入れ、ガラスブールのガラス転移温度Ｔｇを超える温度に加熱し、この時点で、ガラスブール１２２のガラスが粘性の液体として挙動し、流れ始める。この温度は、一般的に、ガラス管をガラスブール１２２から引っ張ることができるような約１００ｋＰ（約１０ｋＰａ  ｓ）から約２００ｋＰ（約２０ｋＰａ  ｓ）の粘度を、ガラスが有するのと一致する。ガラスがガラスブール１２２から下流方向に流れ始め、それによりガラス管４００が形成されるに従い、ガラス管４００は、外径計器３１２のわき、かつ引っ張りロール３０８がガラス管４００の外面に接触して係合し、ガラスを下流方向に引っ張るように、少なくとも一対の引っ張りロール３０８間に方向づけられる。
【００４１】
少なくとも一対の引っ張りロール３０８は、引っ張りロール３０８に損傷を与えるのを防ぐために、ガラスがガラス転移温度未満に冷却され、引っ張りロール３０８に係合する前に凝固することを可能にするのに十分な距離、炉３０２の下流に位置することを理解されたい。より具体的には、少なくとも一対の引っ張りロール３０８は、ガラス管４００の温度がガラス管４００およびガラスブール１２２のガラス転移温度Ｔｇ未満である位置に、ガラス管４００の外面に接触するように位置づけられる。ガラス転移温度Ｔｇ未満の温度では、ガラス管４００は、引っ張りロール３０８に損傷を与えずに、引っ張りロール３０８などで機械的に操作することができる弾性固体のように挙動する。
【００４２】
ガラス転移温度Ｔｇは、ガラスブール１２２、したがってガラス管４００を形成する特定のガラス組成物によって異なるが、ガラス転移温度Ｔｇは、典型的に約１２００℃から約４５０℃の範囲にわたる。したがって、様々な実施形態では、引っ張りロール３０８は、ガラス管４００の温度が、ガラス転移温度Ｔｇよりも約５０℃低いか、ガラス転移温度Ｔｇよりも約１００℃低いか、ガラス転移温度Ｔｇよりも約２００℃低いか、ガラス転移温度Ｔｇよりも約３００℃低いか、またはガラス転移温度Ｔｇよりも約４００℃低い温度になる位置で、ガラス管４００の外面と接触するように位置づけられる。いくつかの実施形態では、引っ張りロール３０８は、ガラス管が約５０℃と約２５０℃の間の温度を有する位置で、ガラス管４００と接触する。理論に束縛されるものではないが、ガラス管４００がガラス転移温度Ｔｇ未満の温度であるときに、引っ張りロール３０８がガラス管４００と接触するように位置づけられる場合、引っ張りロール３０８は、ガラス管４００の外面にさらなる欠陥をもたらすことなく、加熱よりガラス管４００（ガラスブール１２２の外面１２８にすでに存在する欠陥を含む）を引っ張り、表面欠陥および／または形状の不均一性の少なくとも一部を治し、それにより、ガラス管４００が形成されたガラスブール１２２よりも少ない欠陥を有するガラス管４００を形成することができる。
【００４３】
ガラス管４００が下流方向に引っ張れるとき、加圧ガス源３０４は、供給導管３１６を通して、かつガラスブール１２２のチャネル１２６内に加圧ガス３０６を方向づける。加圧ガス３０６によって、ガラスブール１２２（このときには、炉３０２における加熱のために塑性変形可能である）のチャネル１２６に圧力がかけられ、かけられた圧力と、加熱によるガラスの可塑性の増加により、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１が、ガラス管４００の内径ＩＤ２に増加される。
【００４４】
内径ＩＤの増加は、例えば、ガラスブール１２２のチャネル１２６に供給される加圧ガス３０６の圧力を制御することによって、制御することができる。実施形態では、加圧ガス源３０４によって放出される加圧ガス３０６の圧力は、内径計器３１０から受信される信号に基づいて、ＥＣＵ３１４が調節する。例えば、ＥＣＵ３１４は、内径計器３１０から、形成されているガラス管４００の内径ＩＤ２を示す信号を受信してもよい。ＥＣＵ３１４のプロセッサは、ガラス管の測定された内径ＩＤ２を、ＥＣＵ３１４のメモリに記憶されている目標ＩＤ値と比較してもよい。目標ＩＤ値が内径ＩＤ２の測定値よりも大きいとプロセッサが判定したとき、ＥＣＵ３１４のプロセッサは、加圧ガス源３０４に、加圧ガス源３０４から放出される加圧ガス３０６の流量を増加させる制御信号を送信し、それによりガラス管４００の内径ＩＤ２を増加させる。あるいは、目標ＩＤ値が内径ＩＤ２の測定値よりも小さいとプロセッサが判定したとき、ＥＣＵ３１４のプロセッサは、加圧ガス源３０４に、加圧ガス源３０４から放出される加圧ガス３０６の流量を減少させる制御信号を送信し、それによりガラス管４００の内径ＩＤ２を減少させる。したがって、内径計器３１０およびＥＣＵ３１４は、ガラス管４００の内径ＩＤ２を測定し、ガラス管４００の内径ＩＤ２に基づいて加圧ガス３０６の圧力を調節することによって、ガラス管４００の内径ＩＤ２を制御するための、加圧ガス源３０４とのフィードバックループを形成する。様々な実施形態では、加圧ガス３０６を、約５ｋＰａと約５０ｋＰａの間、約７．５ｋＰａと約２５ｋＰａの間、または約１０ｋＰａと約１５ｋＰａの間の圧力で、ガラスブール１２２の内径ＩＤ１を通して方向づける。
【００４５】
加圧ガス３０６がガラスブール１２２のチャネル１２６内に方向づけられたとき、引っ張りロール３０８は、ガラス管４００の外面に接触することにより、ガラス管４００を下方垂直方向（すなわち、図３および図４に描写する座標軸の−Ｚ方向）に引く。実施形態では、ＥＣＵ３１４を用いて、炉から引っ張られるガラス管４００の厚さを制御してもよい。ガラス管４００の厚さは、上述のようにガラス管４００の内径ＩＤ２の厚さを制御することによって、かつ／またはガラス管４００の外径ＯＤ２を制御することによって制御することができる。例えば、ガラスブール１２２のガラスの粘度の減少と、引っ張りロール３０８によってガラスに及ぼされる引っ張る力の組み合わせにより、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１が、ガラス管４００の外径ＯＤ２へと減少される。外径ＯＤの変化は、例えば、引っ張りロール３０８のスピードおよび／またはトルクを制御することにより、制御することができる。実施形態では、ＥＣＵ３１４が、外径計器３１２から受信される信号に基づいて、少なくとも一対の引っ張りロール３０８の回転を調節する。例えば、ＥＣＵ３１４は、外径計器３１２から、形成されているガラス管４００の外径ＯＤ２を示す信号を受信してもよい。ＥＣＵ３１４のプロセッサは、ガラス管４００の測定された外径ＯＤ２を、ＥＣＵ３１４のメモリに記憶されている目標ＯＤ値と比較してもよい。目標ＯＤ値が外径ＯＤ２の測定値よりも大きいとプロセッサが判定したとき、ＥＣＵ３１４のプロセッサは、引っ張りロール３０８に、引っ張りロール３０８のスピードおよび／またはトルクを減少させるための制御信号を送信し、それにより、ガラス管４００の外径ＯＤ２を増加させる。あるいは、目標ＯＤ値が外径ＯＤ２の測定値よりも小さいとプロセッサが判定したとき、ＥＣＵ３１４のプロセッサは、引っ張りロール３０８に、引っ張りロール３０８のスピードおよび／またはトルクを減少させるための制御信号を送信し、それにより、ガラス管４００の外径ＯＤ２を増加させる。したがって、外径計器３１２およびＥＣＵ３１４は、ガラス管４００の外径ＯＤ２を測定し、ガラス管４００の外径ＯＤ２に基づいて引っ張りロール３０８のスピードおよび／またはトルクを調節することによって、ガラス管４００の外径ＯＤ２を制御するための、引っ張りロール３０８とのフィードバックを形成してもよい。様々な実施形態では、引っ張りロール３０８は、約０．１ｍ／分および約６０ｍ／分の間、約１ｍ／分および約３０ｍ／分の間、または約１０ｍ／分および約２０ｍ／分の間の線形引っ張りスピードに対応する速度で回転する。特定の実施形態では、引っ張りロール３０８は、ガラスの温度約２００℃未満である位置でガラスに接触する。
【００４６】
一実施例では、ガラス管を、約５０ｋＰ（約５ｋＰａ  ｓ）の粘度で圧力を加えずに、９０ｍｍの外径ＯＤ１を有し、１０ｍｍの内径ＩＤ１を有するガラスブールから引っ張った。ガラスブールを、２５ｍｍ／分の下方給送速度で炉の中に供給し、炉の温度は、約９３０℃であった。得られたガラス管は、３：１の縮小比を有し、３０ｍｍの外径ＯＤ２で、３．３３ｍｍの内径ＩＤ２を有する管が得られた。しかしながら、加圧ガスを約１．５ｐｓｉ（約１０３４２．１Ｐａ）の圧力でガラスブールのチャネルに適用したときには、内径ＩＤ２は、約２５ｍｍに増加した。内径の増加に伴い、管の外径ＯＤ２もまた増加した。したがって、管の外径ＯＤ２を再び３０ｍｍに減少させるために、引っ張りロールのスピードを、１ｍ／分の線形引っ張りスピードが生じるように減少させて、３０ｍｍの外径ＯＤ２を有し、２５ｍｍの内径ＩＤ２を有するガラス管を得た。
【００４７】
様々な実施形態では、ガラス管４００がガラスブール１２２から引っ張られるときに、ＥＣＵ３１４は、下方給送ユニット３２０にフィードバックを提供し、次いでこのフィードバックが、下方給送ユニット３２０にハンドル２００、したがってガラスブール１２２を炉３０２内へとさらに下げさせる。いくつかの実施形態では、ＥＣＵ３１４が、下方給送ユニット３２０に、特定の給送速度でハンドル２００およびガラスブール１２２を炉３０２のホットゾーン内へと下げさせ得る。給送速度は、ガラス管４００の所望の内径および外径、ならびに炉３０２の温度に基づいて選択してもよい。理論に束縛されるものではないが、給送速度が早くなると、炉３０２のホットゾーン内でのガラスの滞留時間がより短くなり、これにより、ガラスの粘度がより高くなることが可能になり得る。したがって、いくつかの実施形態では、下方給送速度を、ガラス管４００の外径ＯＤ２および／または内径ＩＤ２を制御するために、調節してもよい。
【００４８】
様々な実施形態によれば、ガラス管４００は、ガラスブール１２２の外径ＯＤ１よりも小さい外径ＯＤ２、およびガラスブール１２２の内径ＩＤ１よりも大きい内径ＩＤ２を有する。ガラス管４００の内径ＩＤ２および外径ＯＤ２は、特定の実施形態によって異なり得る。例えば、様々な実施形態では、ガラス管４００の内径ＩＤ２は、約０．５ｍｍから約７０ｍｍであり、ガラス管４００の外径ＯＤ２は、約１ｍｍから約８０ｍｍである。内径ＩＤ２は、約０．７５ｍｍから約５０ｍｍ、約０．８ｍｍから約４０ｍｍ、または約１ｍｍから約３５ｍｍであってもよい。外径ＯＤ２は、約１．２５ｍｍから約６５ｍｍ、約１．５ｍｍから約４５ｍｍまたは約２ｍｍから約４０ｍｍであってもよい。様々な実施形態では、得られるガラス管４００は、約０．１００ｍｍから約１０ｍｍまたは約０．２ｍｍから約５ｍｍの厚さｔを有する壁を有する。いくつかの実施形態では、ガラス管は、約１．６ｍｍから約７ｍｍの内径ＩＤ２、約２ｍｍから約１０ｍｍの外径ＯＤ２、および約０．２ｍｍから約１．５ｍｍの壁厚さ、または約１．８ｍｍから約４ｍｍの内径ＩＤ２、約２ｍｍから約５ｍｍの外径ＯＤ２、および約０．１００ｍｍから約０．５ｍｍの壁厚さを有してもよい。特定の一実施形態では、ガラス管４００は、約２．４ｍｍの内径ＩＤ２、約３ｍｍの外径ＯＤ２、および約０．３ｍｍの壁厚さを有する。
【００４９】
より大きいガラス管もまた、本明細書に提供される方法に従って作製することができる。一実施形態では、ガラス管は、約８ｍｍの内径ＩＤ２、１０ｍｍの外径ＯＤ２、および約１ｍｍの壁厚さを有してもよい。別の実施形態では、ガラス管は、約１４．３５ｍｍの内径ＩＤ２、約１６．７５ｍｍの外径ＯＤ２、および約１．２ｍｍの壁厚さを有してもよい。さらに別の実施形態では、ガラス管は、約２０ｍｍの内径ＩＤ２、約２５ｍｍの外径ＯＤ２、および約２．５ｍｍの壁厚さを有してもよい。他の実施形態では、ガラス管は、約３６ｍｍの内径ＩＤ２、約４０ｍｍの外径ＯＤ２、および約２ｍｍの壁厚さ、または約５４ｍｍの内径ＩＤ２、約６０ｍｍの外径ＯＤ２および約３ｍｍの壁厚さを有してもよい。さらに別の実施形態では、ガラス管は、約６２ｍｍの内径ＩＤ２、約７０ｍｍの外径ＯＤ２、および約４ｍｍの壁厚さを有してもよい。したがって、様々な実施形態が、様々な壁厚さを有する様々な大きさのガラス管を提供し得る。
【００５０】
一実施形態では、非円形外側形状を有する異形ガラス管４００を、ガラスブール１２２から形成することができる。長円形、楕円形または多角形などの非円形の形状である内側形状を有し、送達容器１０４の開口部１１８に対応する外型１２４から形成されたガラスブール。引っ張られた管の粘度が、ガラスの表面張力が管４００の外形を歪めるのを防ぐのに十分に高く（例えば、５０ｋＰ（５ｋＰａ  ｓ）超または８０ｋＰ（８ｋＰａ  ｓ）超）保たれているときに、ガラスブール１２２から引っ張られた異形ガラス管４００は、その外側形状を維持することができる。ブール１２２の内側の直径１２６に圧力をかける一方で管４００の外形を維持するために、ガラスブール１２２が引っ張り炉３０２のすぐ下で細くされ、ガラス管４００へと遷移している間に、能動的冷却をガラスブール１２２の外側に適用してもよい。
【００５１】
ガラス管４００を、管切断機を使用してカットしてもよく、かつ／またはさもなければ別の製品へと転換してもよい。例えば、ガラス管４００を、１つ以上の注射器、カートリッジ、またはバイアルに転換してもよい。特定の実施形態および所望の製品に応じて、ガラス管４００を転化した後で、冷却流体を使用して冷却してもよい。コーティング、またはイオン交換もしくは研磨など他の処理を、特定の実施形態に応じて、結果として得られる製品に行ってもよい。
【００５２】
したがって、本明細書に記載の様々な実施形態を用いて、ガラス管、ガラス注射器、ガラスカートリッジ、ガラスバイアルなどを、ガラスブールから形成してもよい。様々な実施形態によって、ガラスブールの表面にある欠陥がガラス管の形成中に引っ張られ、それによって、ガラス管（したがって、それから形成されるガラス注射器、カートリッジ、およびバイアル）における欠陥の量を低減させることが可能になる。
【００５３】
当業者には、特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正および変形を本明細書に記載の実施形態に加えることができることは明らかであろう。したがって、本明細書は本明細書に記載の様々な実施形態の変更形態および変形を含むが、ただし、かかる変更形態および変形が添付の特許請求の範囲およびこれらの同等物の範囲内にあることを条件とすることを意図する。
【００５４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５５】
実施形態１
ガラス管を形成する方法であって、該方法は、
ガラスブールを該ガラスブールのガラス転移温度よりも高い温度に加熱することであって、該ガラスブールは、該ガラスブールの外径を画定する外面、および前記ガラスブールを通って延在するチャネルを含み、該チャネルは、前記ガラスブールの内径を画定する、加熱することと、
前記ガラス管を前記ガラスブールから垂直下方方向に引っ張り、それにより、該ガラスブールの前記外径を前記ガラス管の外径にまで減少させることと、
前記ガラスブールが前記垂直下方方向に引っ張られるときに、加圧ガスを、前記ガラスブールの前記チャネルを通して流し、それにより、前記ガラスブールの前記内径を前記ガラス管の内径にまで増加させることと、を含む、方法。
【００５６】
実施形態２
溶融ガラスをマンドレル上に方向づけることにより、前記ガラスブールを形成することをさらに含む、実施形態１記載の方法。
【００５７】
実施形態３
前記ガラスブールの前記引っ張りが、少なくとも一対の引っ張りロールを、前記ガラス管の前記外径を画定する前記ガラス管の外面と係合させることを含む、実施形態１記載の方法。
【００５８】
実施形態４
前記少なくとも一対の引っ張りロールが、前記ガラスブールの前記ガラス転移温度よりも低い温度の、前記ガラス管の前記外面の一部に係合する、実施形態３記載の方法。
【００５９】
実施形態５
ハンドルを前記ガラスブールに取り付けた後で、前記ガラス管を引っ張ることをさらに含む、実施形態１記載の方法。
【００６０】
実施形態６
前記ハンドルの取り付けが、該ハンドルを前記ガラスブールと一体的に形成することを含む、実施形態５記載の方法。
【００６１】
実施形態７
前記ガラス管の前記内径を測定することと、
前記ガラス管の測定された前記内径に基づいて、前記加圧ガスの圧力を調節することと、をさらに含む、実施形態１記載の方法。
【００６２】
実施形態８
前記ガラス管の前記外径を測定することと、
前記ガラス管の測定された前記外径に基づいて、前記ガラス管が下方垂直方向に引っ張られる速度を調節することと、をさらに含む、実施形態１記載の方法。
【００６３】
実施形態９
前記ガラス管が引っ張られる前記速度の調節が、前記ガラス管に接触している少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を調節することを含む、実施形態８記載の方法。
【００６４】
実施形態１０
前記ガラス管を冷却流体で冷却した後で、少なくとも一対の引っ張りロールを前記ガラス管の外面に係合させることをさらに含む、実施形態１記載の方法。
【００６５】
実施形態１１
ガラス管を形成するための装置であって、該装置は、
実質的に垂直方向に延在している炉と、
供給導管により、前記炉内に位置づけられたガラスブールのチャネルに流体結合された加圧ガス源であって、該加圧ガス源は、加圧ガスの流れを前記チャネルに提供する、加圧ガス源と、
前記炉の下流に位置づけられ、前記ガラスブールから引っ張られた前記ガラス管に係合するように構成された少なくとも一対の引っ張りロールと、
内径計器と、
外径計器と、
前記内径計器、前記外径計器、前記加圧ガス源、および前記少なくとも一対の引っ張りロールに通信可能に結合された電子制御ユニットであって、該電子制御ユニットは、プロセッサ、およびコンピュータ可読／実行可能命令を記憶している非一時的メモリを含む、電子制御ユニットと、を含み、前記コンピュータ可読／実行可能命令は、前記プロセッサによって実行されたときに、
前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を調節し、
前記加圧ガス源によって提供される前記加圧ガスの流量を調節する、装置。
【００６６】
実施形態１２
前記少なくとも一対の引っ張りロールが、前記ガラスブールのガラス転移温度未満の温度の前記ガラス管に係合するように位置づけられ、構成されている、実施形態１１記載の装置。
【００６７】
実施形態１３
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記外径計器から受信される信号に基づいて、前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの前記少なくとも一方を調節する、実施形態１１記載の装置。
【００６８】
実施形態１４
前記外径計器から受信される信号が、前記ガラス管の測定された外径に対応し、
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径を、前記非一時的メモリに記憶されている目標外径値と比較する、実施形態１２記載の装置。
【００６９】
実施形態１５
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径が前記非一時的メモリに記憶されている前記目標外径値よりも大きいことに応答して、前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を増加させる、実施形態１４記載の装置。
【００７０】
実施形態１６
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記内径計器から受信された信号に基づいて、前記加圧ガス源によって供給される前記加圧ガスの前記流量を調節する、実施形態１１記載の装置。
【００７１】
実施形態１７
前記内径計器から受信される前記信号が、前記ガラス管の測定された内径に対応し、
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された内径を、前記非一時的メモリに記憶されている目標内径値と比較する、実施形態１６記載の装置。
【００７２】
実施形態１８
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された内径が前記非一時的メモリに記憶されている前記目標内径値よりも小さいことに応答して、前記加圧ガス源によって供給される前記加圧ガスの前記流量を増加させる、実施形態１７記載の装置。
【００７３】
実施形態１９
前記外径計器から受信される信号が、前記ガラス管の測定された外径に対応し、
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径を、前記非一時的メモリに記憶されている目標外径値と比較する、実施形態１８記載の装置。
【００７４】
実施形態２０
前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記ガラス管の前記測定された外径が前記非一時的メモリに記憶されている前記目標外径値よりも大きいことに応答して、前記少なくとも一対の引っ張りロールのスピードおよびトルクのうちの少なくとも一方を増加させる、実施形態１９記載の装置。
【００７５】
実施形態２１
前記装置が、前記電子制御ユニットに通信可能に結合された下方給送ユニットをさらに含み、前記コンピュータ可読／実行可能命令セットが、前記プロセッサによって実行されたとき、前記下方給送ユニットが前記炉内での前記ガラスブールの垂直位置を調節する速度を制御する、実施形態１１記載の装置。
【００７６】
実施形態２２
前記加圧ガス源が、前記ガラスブールのハンドルに結合する封止体により、前記ガラスブールの前記チャネルに流体結合されている、実施形態１１記載の装置。
【符号の説明】
【００７７】
２    矢印
１００    ガラスブール製造システム
１０２    溶融ガラス送達システム
１０４    送達容器
１０６    マンドレル
１０８    融解容器
１１０    清澄容器
１１１    接続管
１１２    混合容器
１１３    給送パイプ
１１８    開口部
１２０    溶融ガラス
１２２    ガラスブール
１２４    外型
１２６    チャネル
１２８    外面
２００    ハンドル
３００    ガラス管製造デバイス
３０２    炉、引っ張り炉
３０３    ハンドル係合機構
３０４    加圧ガス源
３０６    加圧ガス
３０８    引っ張りロール
３１０    内径計器
３１２    外径計器
３１４    ＥＣＵ
３１６    供給導管
３１８    封止体
３２０    下方給送ユニット
４００    ガラス管、外面ガラス管、管、異形ガラス管
ＩＤ１    内径
ＩＤ２    内径
ＯＤ１    外径
ＯＤ２    外径
ｔ    厚さ
【図１】
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【図２】
2019521066.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019521066.tif 000006
【国際調査報告】
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2019521066.tif 000008
2019521066.tif 000009
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