(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス・リボンを製造する方法であって、
（Ｉ）ガラス・リボンを延伸方向に沿って粘性ゾーンに延伸するステップであって、前記ガラス・リボンが対向する縁部と、該対向する縁部の間を前記延伸方向に対し横方向に沿って延びる横方向部分とを含んで成るステップと、
（ＩＩ）前記ガラス・リボンを前記粘性ゾーンの下流であって、該ガラス・リボンが粘性状態から弾性状態に硬化される硬化ゾーンに延伸するステップと、
（ＩＩＩ）前記ガラス・リボンを前記硬化ゾーンの下流の弾性ゾーンに延伸するステップと、
（ＩＶ）前記ガラス・リボンに沿って冷却流体を強制流動させることによって、該ガラス・リボンの対流冷却を促進する真空を生成し、前記横方向に沿って設けられた複数の真空ポートを用いて前記ガラス・リボンの前記横方向部分に沿った前記冷却流体の冷却プロファイルを調整する、ステップと、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ＩＶ）が、前記ガラス・リボンを前記冷却流体に接触させることを含んで成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ＩＶ）の真空によって、前記冷却流体が前記延伸方向と実質的に反対の流動方向に強制流動されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ＩＶ）の真空によって、前記冷却流体が重力方向と反対方向のベクトル成分を有する流動方向に強制流動されることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ＩＶ）が、前記ガラス・リボンの第１の主表面に関連付けられた第１の真空源と、前記ガラス・リボンの第２の主表面に関連付けられた第２の真空源とを用意することを含んで成ることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
ガラス・リボンを製造する装置であって、
該装置の延伸面に沿った延伸方向に、溶融ガラスをガラス・リボンに延伸するように構成された延伸装置と、
前記ガラス・リボンに沿って冷却流体を強制流動させることによって、該ガラス・リボンの対流冷却を促進するように構成された少なくとも１つの真空源を含む対流冷却装置と、
を備え、
前記対流冷却装置が、前記ガラス・リボンの横方向に沿って設けられた複数の真空ポートを有し、
前記複数の真空ポートの各々が、対応する真空ポートを通して流れる流体流量を調整するよう構成されている調整可能な流量制御装置を有することを特徴とする装置。
【請求項７】
前記対流冷却装置が、前記ガラス・リボンと前記冷却流体との接触を促進するように構成されて成ることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記対流冷却装置が、前記冷却流体を前記延伸方向と実質的に反対の流動方向に強制流動するように構成されて成ることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの真空源が、前記ガラス・リボンの第１の主表面に関連付けられるように構成された第１の真空源と、前記ガラス・リボンの第２の主表面に関連付けられるように構成された第２の真空源とを含んで成ることを特徴とする請求項６〜８いずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記対流冷却装置が、前記第１の真空源を、前記第２の真空源から独立して動作させるように構成されて成ることを特徴とする請求項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、２０１３年５月３１日出願の米国仮特許出願第６１／８２９，５６６号の優先権を主張するものであって、その記載内容に依拠し、参照により、全内容を本明細書に援用するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示はガラス・リボンを製造する装置及び方法に関し、特には、ガラス・リボンに沿って冷却流体を強制流動させることによって、ガラス・リボンの対流冷却を促進するように構成された少なくとも１つの真空源を備えたガラス・リボンを製造する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
延伸装置を用いてガラス・リボンを延伸することが知られている。その後、ガラス・リボンを分割することによって、広範囲の用途に使用できる複数のガラス・シートを製造することができる。ガラス・リボンは粘性状態で延伸され、最終的に冷却されてガラス・シートの最終的な特性が恒久的に固定される弾性状態に至る。  
【０００４】
放射伝熱によってガラス・シートを冷却する公知の方法がある。例えば、特許文献１は、ガラス・シートを冷却空気若しくはその他のガスに晒す対流を誘発せずに冷却を行うように設計された放熱システムに関するものである。特許文献１は、寧ろガラス・シートから壁部材に向けて移動する放熱により冷却するシステムを提供するものであって、壁部材の背面全体にわたり空気の高速制御流を通すことによって、壁部材から熱を除去するものである。しかし、放射冷却は下流として及び／又は低温度で延伸されるガラスに対し有効であるとは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第１３５４００６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下は、詳細な説明に記載の一部の実施態様について基本的な理解が得られるようにするため、本開示の簡単な概要を説明するものである。    
【０００７】
本開示の例示的な装置及び方法は、ガラス・シートを冷却空気若しくはその他のガスに晒す対流を生成することによって、ガラス・リボンの対流冷却を促進する対流伝熱を提供するものである。真空源を用いて対流を生成し、ガラス・リボンに沿って冷却流体を流動させる。このような対流冷却システムによって、延伸装置の下流の位置において及び/又は低温度で延伸されるガラスに対して有効な冷却が得られる。
【０００８】
本開示の第１の態様は、ガラス・リボンを製造する方法であって、ガラス・リボンを延伸方向に沿って粘性ゾーンに延伸するステップ（Ｉ）であって、ガラス・リボンが対向する縁部と、対向する縁部の間を延伸方向に対し横方向に沿って延びる横方向部分とを含んで成るステップを有してなる方法である。本方法は、ガラス・リボンを粘性ゾーンの下流であって、ガラス・リボンが粘性状態から弾性状態に硬化される硬化ゾーンに延伸するステップ（ＩＩ）を更に有する。本方法は、ガラス・リボンを硬化ゾーンの下流の弾性ゾーンに延伸するステップ（ＩＩＩ）を更に有する。本方法は、ガラス・リボンに沿って冷却流体を強制流動させることによって、ガラス・リボンの対流冷却を促進する真空を生成するステップ（ＩＶ）を更に有する。
【０００９】
第１の態様の１つの実施例において、ステップ（ＩＶ）が、ガラス・リボンを冷却流体に接触させることを含んでいる。
【００１０】
第１の態様の別の実施例において、ステップ（ＩＶ）の真空によって、冷却流体が延伸方向と実質的に反対の流動方向に強制流動される。
【００１１】
第１の態様の更に別の実施例において、ステップ（ＩＶ）の真空によって、冷却流体が重力方向と反対方向のベクトル成分を有する流動方向に強制流動される。
【００１２】
第１の態様の更に別の実施例において、ステップ（ＩＶ）が、ガラス・リボンの第１の主表面に関連付けられた第１の真空源と、ガラス・リボンの第２の主表面に関連付けられた第２の真空源とを用意することを含んでいる。例えば、ステップ（ＩＶ）は、第１の真空源を第２の真空源から独立して動作させることができる。
【００１３】
第１の態様の別の実施例において、ステップ（ＩＶ）が、横方向に沿って配列された複数の真空ポートによって、ガラス・リボンの横方向部分に沿った冷却プロファイルを調整することを含んでいる。
【００１４】
第１の態様の別の実施例において、ステップ（ＩＶ）が、弾性ゾーンにおいてのみ実質的に対流冷却を促進する。
【００１５】
第１の態様の更に別の実施例において、ステップ（ＩＶ）が、弾性ゾーン及び硬化ゾーンにおいてのみ実質的に対流冷却を促進する。
【００１６】
第１の態様の更に別の実施例において、ステップ（Ｉ）が、成形ウェッジの根底部から粘性ゾーンにガラス・リボンを溶融延伸することを含んでいる。
【００１７】
本開示の第１の態様は、単独又は上述した第１の態様の１つ若しくは任意の実施例の組合せと一緒に実施することができる。
【００１８】
本開示の第２の態様は、ガラス・リボンを製造する装置であって、装置の延伸面に沿った延伸方向に、溶融ガラスをガラス・リボンに延伸するように構成された延伸装置を備えている。本製造装置は、ガラス・リボンに沿って冷却流体を強制流動させることによって、ガラス・リボンの対流冷却を促進するように構成された少なくとも１つの真空源を含む対流冷却装置を更に備えている。
【００１９】
第２の態様の１つの実施例において、対流冷却装置がガラス・リボンと冷却流体との接触を促進するように構成されている。
【００２０】
第２の態様の別の実施例において、対流冷却装置が、冷却流体が延伸方向と実質的に反対の流動方向に強制流動されるように構成されている。
【００２１】
第２の態様の更に別の実施例において、少なくとも１つの真空源が、ガラス・リボンの第１の主表面に関連付けられるように構成された第１の真空源と、ガラス・リボンの第２の主表面に関連付けられるように構成された第２の真空源とを含んでいる。例えば、対流冷却装置を、第１の真空源を第２の真空源から独立して動作するように構成することができる。
【００２２】
第２の態様の更に別の実施例において、対流冷却装置が、ガラス・リボンの横方向部分に配列された複数の真空ポートを有している。例えば、複数の真空ポートの各々は、対応する真空ポートを通して流れる流体流量を調整するように構成された調整可能な流量制御装置を含むことができる。
【００２３】
第２の態様の更に別の実施例において、対流冷却装置が、対応する真空ポートを通る流体の流れを調整可能に制御する少なくとも１つの真空ポートを含んでいる。
【００２４】
第２の態様の更に別の実施例において、延伸装置が、溶融ガラスを粘性ゾーンから、粘性ゾーンの下流であって、ガラス・リボンが粘性状態から弾性状態に硬化される硬化ゾーンに延伸し、次いで、硬化ゾーンから、硬化ゾーンの下流の弾性ゾーンに延伸するように構成され、対流冷却装置が粘性ゾーンの下流に配置された少なくとも１つの真空ポートを含んでいる。
【００２５】
第２の態様の更に別の実施例において、延伸装置が、根底部を有する成形ウェッジを備え、成形ウェッジの根底部からガラス・リボンを延伸するように構成されている。
【００２６】
本開示の第２の態様は、単独又は上述した第２の態様の１つ若しくは任意の実施例の組合せと共に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示の態様に基づいてガラス・リボンを製造する装置の１つの実施例を示す概略図。
【図２】図１の装置の延伸装置の断面図。
【図３】図１の例示的な延伸装置の成形ウェッジから延伸されるガラス・リボンの概略図。
【図４】図１の４−４線に沿った例示的な対流冷却装置の断面図。
【図５】図４の対流冷却装置の例示的な機能を示す、図４の５−５線断面図。
【図６】本開示の態様に基づいてガラス・リボンを製造する例示的な装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、特許請求した発明のこれ等及びその他の特徴、態様、及び効果がより良く理解できる。
【００２９】
以下、特許請求した発明の例示的な実施の形態を示す添付図面を参照しながら、特許請求した発明の態様について更に詳細に説明する。図面全体を通し、同一若しくは同様の部品には可能な限り同一の参照符号を用いている。しかし、特許請求した発明は多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載の実施の形態に限定されると解釈されるものではない。これ等の例示的な実施の形態は、本開示が十分かつ完全であり、特許請求した発明の範囲が当業者に十分伝わるようにするためのものである。
【００３０】
後続の処理によってガラス・シートに加工されるガラス・リボンを成形する装置を提供することができる。図１は溶融延伸装置１０１の形態を成す装置を示す概略図であるが、別の実施例において、本開示の態様をダウン・ドロー、アップ・ドロー、スロット・ドロー、フロート、あるいはその他のガラス成形技術に用いることができる。そのようなガラス・リボン成形技術を用いて、本開示によって粘度及び温度冷却曲線の制御が提供され、プロセスの安定化及び品質性能の向上が図られる。例えば、図示の溶融延伸装置１０１において、成形容器の下部における適切な冷却が、ガラス・リボンを十分に冷却し十分高い粘度を与え、リボンの波状たるみ、即ち、自重による不均一な変形のような、制御不能な変形を最小限に抑えるのに役立つ。成形容器の下部における適切な冷却は、厚さの安定化及び形状制御にも役立つ。更に、適切な冷却が、最終的なガラスの平坦性、応力、及び形状が制御される、ガラスの粘弾性領域への適切な移行及び調整に役立つ。
【００３１】
図１は、本開示の態様によるガラス・リボンの製造装置の単なる一例としての溶融延伸装置１０１を示す図である。溶融延伸装置１０１は、貯蔵槽１０９からバッチ材料１０７を受け取るように構成された溶融容器１０５を含むことができる。バッチ材料１０７はモータ１１３を動力源とするバッチ供給装置１１１によって導入することができる。必要に応じ、コントローラ１１５を構成してモータ１１３を作動させ、矢印１１７で示すように、所望の量のバッチ材料１０７を溶融容器１０５に導入することができる。金属プローブ１１９を用いてスタンドパイプ１２３内のガラス融液１２１のレベルを測定し、通信回線１２５を介して測定情報をコントローラ１１５に伝達することができる。
【００３２】
溶融延伸装置１０１は、溶融容器１０５の下流に位置し、第１の接続管１２９を介し、溶融容器１０５に接続された清澄管のような清澄容器１２７も含むことができる。撹拌室のような混合容器１３１も清澄容器１２７の下流に位置することができ、供給容器１３３が混合容器１３１の下流に位置することができる。図示のように、第２の接続管１３５によって、清澄容器１２７を混合容器１３１に接続することができ、第３の接続管１３７によって、混合容器１３１を供給容器１３３に接続することができる。更に図示するように、下降管１３９を配置して供給容器１３３から延伸装置１４０にガラス融液１２１を供給することができる。例示的な溶融延伸装置１０１において、延伸装置１４０は、下降管１３９からガラス融液を受け取る注入口１４１を備えた成形容器１４３を含むことができる。
【００３３】
図示のように、溶融容器１０５、清澄容器１２７、混合容器１３１、供給容器１３３、及び成形容器１４３は、溶融延伸装置１０１に沿って順次配置することができるガラス融液に関わる部署の例である。
【００３４】
溶融容器１０５は、一般に耐火（例えば、セラミック）煉瓦のような耐火材料から成っている。溶融延伸装置１０１は、一般に白金又は、白金ロジウム、白金イリジウム、及びこれ等の組合せのような白金を含む金属から成る構成要素を更に含むことができる。しかし、これ等の構成要素は、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステン、ルテニウム、オスミウム、ジルコニウム、これ等の合金及び／又は二酸化ジルコニウムのような耐火材料から成ることもできる。白金を含有する構成要素には第１の接続管１２９、清澄容器１２７（例えば、清澄管）、第２の接続管１３５、スタンドパイプ１２３、混合容器１３１（例えば、撹拌室）、第３の接続管１３７、供給容器１３３（例えば、ボウル）、下降管１３９、及び注入口１４１のうちの１つ以上を含めることができる。成形容器１４３も耐火材料から成り、ガラス・リボン１０３を成形するように設計されている。
【００３５】
図２は図１の２−２線に沿った例示的な溶融延伸装置１０１の断面斜視図である。図示のように、成形容器１４３は、対向する端部に延びる下方に傾斜した一対の成形表面部分２０３、２０５を備えた成形ウェッジ２０１を含んでいる。下方に傾斜した一対の成形表面部分２０３、２０５が延伸方向２０７に沿って合流することにより根底部２０９が形成される。装置１０１の延伸面２１１が根底部２０９を通して延び、装置１０１の延伸面２１１に沿った延伸方向２０７にガラス・リボン１０３を延伸することができる。図示のように、装置１０１の延伸面２１１によって根底部２０９を二等分することができるが、装置１０１の延伸面２１１は根底部２０９に対して別の方向に延びることもできる。
【００３６】
ガラス・リボンを溶融延伸する溶融延伸装置１０１は、ガラス・リボン１０３が成形ウェッジ２０１の根底部２０９から延伸される際、ガラス・リボン１０３の対応する縁部１０３ａ及び１０３ｂに係合するように構成された１対のエッジ・ローラーを含む少なくとも１つのエッジ・ローラー組立体を更に備えることができる。一対のエッジ・ローラーによって、ガラス・リボンの縁部の適切な仕上げが容易になる。エッジ・ローラー仕上げによって、所望の縁部特性及び下方に傾斜した成形表面部分２０３、２０５に関連付けられたエッジ・ディレクター２１２の対向する表面から牽引される溶融ガラスの縁部部分の適切な溶融が得られる。図２に示すように、第１のエッジ・ローラー組立体２１３ａが第１の縁部１０３ａに関連付けられている。図３はガラス・リボン１０３の第２の縁部１０３ｂに関連付けられた第２のエッジ・ローラー組立体２１３ｂを示している。各々のエッジ・ローラー組立体２１３ａ、２１３ｂは、実質的に同一であってよいが、別の実施例においては、エッジ・ローラー対はそれぞれ異なる特性を有することができる。
【００３７】
図３に示すように、溶融延伸装置１０１は、装置１０１の延伸面２１１に沿った延伸方向２０７へのガラス・リボン１０３の牽引を容易にする、各々の縁部１０３ａ、１０３ｂにそれぞれ対応する第１及び第２の牽引ロール組立体３０１ａ、３０１ｂを更に備えることができる。
【００３８】
溶融延伸装置１０１は、ガラス・リボン１０３を個別のガラス・シート３０５に切断できる切断装置３０３を更に備えることができる。ガラス・シート３０５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）、有機発光ダイオード・ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）のような様々な表示装置に組み込まれる個々のガラス・シートに細分化することができる。切断装置にはレーザー装置、機械的スコアリング装置、移動アンビル装置、及び／又はガラス・リボン１０３を個別のガラス・シート３０５に切断するように構成されたその他の装置を含めることができる。
【００３９】
図２に示す１つの実施例において、ガラス融液１２１が成形容器１４３の溝槽２１５に流入することができる。次に、ガラス融液１２１はそれぞれ対応する堰２１７ａ、２１７ｂから同時に溢れ出し、それぞれ対応する堰の外表面２１９ａ、２１９ｂ上を流下することができる。次に、各々のガラス融液流が下方に傾斜した成形表面部分２０３、２０５に沿って、形成容器１４３の根底部２０９に合流する。次に、ガラス・リボン１０３が、延伸方向２０７に沿って、根底部２０９から延伸面２１１に延伸される。
【００４０】
図３に移り、ガラス・リボン１０３が、粘性ゾーン３０７から硬化ゾーン３０９に向けて、根底部２０９から延伸方向２０７に延伸される。硬化ゾーン３０９において、ガラス・リボン１０３は粘性状態から所望の断面プロファイルを有する弾性状態に硬化される。次に、ガラス・リボンが硬化ゾーン３０９から弾性ゾーン３１１に延伸される。弾性ゾーン３１１において、粘性ゾーン３０７からのガラス・リボンのプロファイルが、ガラス・リボンの特性として凍結される。硬化したリボンをこの形状から屈曲させることができるが、内部応力によって、ガラス・リボンを元の硬化されたプロファイルに戻す付勢が働く。
【００４１】
図３に示すように、溶融延伸装置１０１は、各々のエッジ・ローラー組立体２１３ａ、２１３ｂ、並びに第１及び第２の牽引ロール組立体３０１ａ、３０１ｂを備えた溶融延伸マシーン３１３を備えることができる。次に、個々のシート３０５に切断される前に、ガラス・リボンを溶融延伸マシーン３１３の下方に距離１５０だけ更に延伸することができる。
【００４２】
ガラス・リボンを製造する任意の装置が、ガラス・リボン１０３に沿って冷却流体（例えば、蒸気、空気のような気体等）を強制流動させることにより、ガラス・リボンの対流冷却を促進するように構成された、図４に模式的に示す対流冷却装置４０１を備えることができる。対流冷却装置は、対流を介して、硬化ゾーン３０９及び／又は弾性ゾーン３１１におけるガラス・リボン１０３を冷却するように配置することができる。例えば、図１及び２に破線４０１ａで模式的に示すように、硬化ゾーン３０９及び弾性ゾーン３１１におけるガラス・リボンを冷却するように対流冷却装置４０１を配置することができる。あるいは、図１に破線４０１ｂで模式的に示すように、弾性ゾーン３１１におけるガラス・リボンのみを冷却するように対流冷却装置４０１を配置することができる。例えば、図３に破線４０１ｃで模式的に示すように、弾性ゾーン３１１の完全に溶融延伸マシーン３１３の下方におけるガラス・リボンのみを冷却するように対流冷却装置４０１を配置することができるが、別の実施例においては、対流冷却装置を部分的若しくは完全に溶融延伸マシーンの内部に配置することができる。
【００４３】
図４は、図１の４−４線に沿った対流冷却装置４０１の概略図である。図示のように、対流冷却装置４０１は、ガラス・リボン１０３に沿って冷却流体を強制流動させることにより、ガラス・リボン１０３の対流冷却を促進するように構成された少なくとも１つの真空源を含むことができる。例えば、図４及び６に示すように、対流冷却装置４０１は、必要に応じ、ガラス・リボン１０３の第１の主表面１０４ａに関連付けられた第１の真空源４０３ａと、ガラス・リボン１０３の第２の主表面１０４ｂに関連付けられた第２の真空源４０３ｂとを含むことができる。第１の主表面１０４ａに沿って冷却流体６０５ａを強制流動させることにより、ガラス・リボン１０３の第１の主表面１０４ａにおいて対流冷却を促進するように、第１の真空源４０３ａを構成することができる。同様に、第２の主表面１０４ｂに沿って冷却流体６０５ｂを強制流動させることにより、ガラス・リボン１０３の第２の主表面１０４ｂにおいて対流冷却を促進するように、第２の真空源４０３ｂを構成することができる。別の実施例において、２つを超える真空源若しくは２つ未満の真空源を備えることができる。例えば、特定の形状に応じ、１つ若しくは複数の真空源をガラス・リボンの１つの主表面に関連付ける一方、他の主表面に対して異なる数の真空源を備えるか若しくは全く備えないようにすることができる。図６は、第１の主表面１０４ａに対し複数の第１の真空源４０３ａが用意され、第２の主表面１０４ｂに対し複数の第２の真空源４０３ｂが用意された１つの実施例を示す図である。図示のように、第１の真空源４０３ａを互いに垂直方向にずらすことによって、第１の主表面１０４ａの対流冷却を促進することができる。同様に、第２の真空源４０３ｂを同様に互いに垂直方向にずらすことによって、第２の主表面１０４ｂの対流冷却を促進することができる。
【００４４】
ガラス・リボン１０３に沿ってガラス・リボンに接触させながら冷却流体を強制流動させることにより、ガラス・リボンの対流冷却を促進するように少なくとも１つの真空源を構成することができる。このように、真空源によってガラス・リボンの対流冷却が促進されるのみならず、冷却流体を直接ガラス・リボンに接触させることによっても対流冷却を促進することができる。例えば、図６に示すように、第１の真空源４０３ａは、冷却流体６０５ａが第１の真空源４０３ａの対応する真空ポートに向けて上方に移動する際、第１の主表面１０４ａに対し冷却流体６０５ａを強制的に直接接触させることによって、ガラス・リボン１０３の対流冷却を促進することができる。同様に、第２の真空源４０３ｂは、冷却流体６０５ｂが第２の真空源４０３ｂの対応する真空ポートに向けて上方に移動する際、第２の主表面１０４ｂに対し冷却流体６０５ｂを強制的に直接接触させることによって、ガラス・リボン１０３の対流冷却を促進することができる。
【００４５】
図４は、上述した２つの真空源４０３ａ、４０３ｂの詳細を示す図であって、１つの真空源がガラス・リボン１０３の各々の主表面１０４ａ、１０４ｂに関連付けられている。ガラス・リボン１０３の一定の長さにわたる外縁部を少なくとも部分的に囲む覆い４０４を備えることができる。例えば、図４に示すように、覆い４０４はガラス・リボン１０３の一定の長さにわたる外縁部を完全に囲むことにより、内部を通してガラス・リボン１０３が延びる内部対流領域４０６を画成することができる。内部対流領域４０６内の空気がガラス・リボン１０３によって加熱されるため、覆い４０４が、比較的軽い加熱された空気の上方通気が内部対流領域４０６を通して重力と反対方向に流れる、煙突効果をもたらすことができる。このように、覆い４０４内における比較的軽い上昇空気の作用によって、加熱された空気の上方通気が、結果的に、覆い４０４内において、ガラス・リボン１０３に一定の対流冷却をもたらすことができる。対流冷却装置４０１は、上述の煙突効果によって実現される冷却の他に、強化された対流冷却を起こすことによって、対流冷却を更に促進することができる。事実、対流冷却装置４０１は、ガラス・リボンに沿って更に冷却流体を強制流動させることよって、内部対流領域４０６内の空気の対流作用を向上させ、更に対流冷却を促進する。従って、対流冷却装置４０１は、真空源を用いて内部対流領域内の加熱された軽い空気の上方通気によって達成される対流冷却効果を越えて対流冷却効果を高めることによって、真空源との対流冷却を促進することができる。あるいは、別の実施例において、対流冷却装置は煙突効果に反するように作用することができる。例えば、図示していないが、冷却流体を内部対流領域４０６内に強制流動させ、内部対流領域４０６内の既存の空気流に打ち勝つか又は静止した空気塊から空気流を促すように対流冷却装置を設計することができる。
【００４６】
上述のように、覆い４０４は一定の対流冷却を達成するための上記の煙突効果を促進するのに有益である。覆い４０４は、圧力、空気流及び／又は温度のような制御環境の提供にも有益であると共に、ガラス・リボンに沿った所望の流れを促進するために必要な真空源の大きさを抑制することができる。また、覆い４０４は対流冷却ゾーンの有効長の制御に役立つ所望の長さで、上述した硬化ゾーン３０９及び／又は弾性ゾーン３１１に対する冷却ゾーンの位置に設けることもできる。
【００４７】
すべての実施例において必要であるという訳ではないが、図６に示すように、冷却流体６０５ａ、６０５ｂを、ガラス・リボン１０３に沿って延伸方向２０７に対し実質的に反対の方向に流動させることができる。冷却流体を延伸方向に対し反対方向に流動させることにより、冷却流体流と延伸方向に沿ったガラスの移動との間の相対速度を増加させることができる。その結果、上述のように流体を反対の方向に流動させることにより、対流冷却装置４０１の冷却効率を向上させることができる。
【００４８】
前述のように、真空源を用いて冷却流体をガラス・リボンに沿って強制流動させることができる。真空を与えることにより、ガラス・リボンに沿った方向に流体を引き込む負の圧力低下が生じる。負の圧力低下が生じる真空を用いることは、空気ジェット若しくはその他の正の圧力源によって生じる正の圧力低下を通して内部対流領域に冷却流体を強制しようとすると生じる可能性がある、ガラス・リボンに対する空気ジェットの能動的な接触を避けるのに有益である。むしろ、真空源は、ガラス・リボンに能動的な影響を与えることなく、内部対流領域に新しい空気を徐々に引き込むことができる流体流路の終端に設けることができる。従って、真空源によって、正の圧力源によって受ける可能性がある温度勾配及び必然的なガラスの不完全性を回避することができる。
【００４９】
以下、第２の真空源４０３ｂを備える場合には、実質的に第１の真空源４０３ａと同じであると理解した上で、第１の真空源４０３ａについて説明する。事実、１つの実施例において、図４に示すように、第２の真空源４０３ｂを第１の真空源４０３ａと同一にすることができ、図４に示すように、第２の真空源４０３ｂが第１の真空源のガラス・リボン１０３に関する鏡像のように見える。
【００５０】
真空源４０３ａ、４０３ｂは、図４に示すように、ガラス・リボンの横方向部分に沿って複数の真空ポート４０７ａ‐ｈを備えることができる。８個の真空ポートが示されているが、別の実施例において、８個より多いか若しくは少ない真空ポートを備えることができる。真空ポートは様々な形状及び大きさを有することができる。例えば、図示の真空ポートは実質的に円形の真空ポートであるが、別の実施例において、楕円形、長方形、あるいはその他の形状を成す真空ポートを備えることができる。真空ポートは、覆い４０４の壁を貫通した開口部のような様々な構造を有することができる。更に図示するように、１つ以上の真空ポートは、必要に応じ、流体導管を備えることができる。例えば、図４に示すように、各々の真空ポート４０７ａ‐ｈは、必要に応じ、内部対流領域４０６から冷却流体を引き込むように構成された、対応するポート導管４０９を備えることができる。
【００５１】
更に、１つの実施例において、１つの真空ポートを、例えば、ガラス・リボン１０３の幅“Ｗ”に沿って延びる１つの真空スロットとして備えることができる。１つの真空スロットを備える場合、スロットの長さは、ガラス・リボンの全幅“Ｗ”より短くすることができ、ガラス・リボンの幅全体にわたる冷却プロファイルを決定できる長さであればよい。ガラス・リボンの全幅にわたって延びる真空スロットを備えることにより、ガラス・リボンの全幅“Ｗ”にわたる所望の冷却プロファイルを維持することが容易になる。同様に、図４に示すように、ガラス・リボン１０３の横方向部分に沿って配列された複数の真空ポート４０７ａ‐ｈによって、ガラス・リボンの幅“Ｗ”にわたる冷却プロファイルの調整が容易になる。例えば、図示のように、幅“Ｗ”に沿って、例えば、全幅“Ｗ”にわたり、ガラス・リボン１０３の横方向部分を横断して間隔を置いて真空ポート４０７ａ‐ｈを配置することができる。ガラス・リボンの横方向部分を横断して間隔を置いて真空ポート４０７ａ‐ｈを配置することにより、ガラス・リボンの部分若しくは全幅にわたる冷却プロファイルの維持が容易になる。図示のように、真空ポート４０７ａ‐ｈは等間隔に配置されているが、別の実施例において、不等間隔に配置することができる。
【００５２】
少なくとも１つの真空ポートが、内部を通る流体の流れを調整することができる。例えば、図示の真空ポート４０７ａ‐ｈはすべて調整可能であるが、別の実施例においては、真空ポートの１つ若しくはサブセットが調整可能である。一部の実施例において、各々の調整可能な真空ポートは、独自の調整可能な制御装置を備えることができるか、又は複数のポート、例えば、すべてのポートが、調整可能な制御装置を共有し、同時に流動させるようにすることができる。各々の真空ポートが独自の調整制御装置を備えることにより、真空ポートを互いに独立して調整できる構成が可能となる。調整可能な制御装置に対し、様々な構成が可能である。例えば、調整制御装置は、独立した真空源を備えることができ、各々の真空ポートが、独立して動作し、内部の対応する冷却流体の流れを調整できる固有の真空源を備えることができる。これに代わる実施例において、調整を容易にするバルブ配列を備えることができる。例えば、バルブは、調整により、所望の冷却流体の流れに対応する所望の流動開口が得られるように構成されたシャッターを備えることができる。別の実施例において、図示のように、調整制御装置がシャッター・バルブ４１１を備えることができる。図５に示すように、シャッター・バルブ４１１を備える場合には、方向５０５（若しくは反対方向）に沿って平行移動して選択的な大きさの開口５０３ａ−ｃの１つをポート導管４０９の内部領域５０７に合わせることができるバルブ板５０１を含むことができる。模式的に示すように、流体流量を少なくするために最も小さい開口５０３ａが内部領域５０７に合わせられている。あるいは、中間の大きさの開口５０３ｂを内部領域５０７に合わせて中間の冷却流体流量が得られるように、バルブ板５０１をポート導管４０９に対し方向５０５に相対的にシフトさせることができる。更に、バルブ板５０１を更にポート導管４０９に対し方向５０５に相対シフトさせ、最も大きな開口５０３ｃを内部領域５０７に合わせて比較的多い流体流量を得ることができる。別の実施例において、どの開口５０３ａ‐ｃも内部領域５０７に合わないようにバルブ板５０１を調整して、冷却流体がポート導管４０９を通して流れるのを阻止することができる。
【００５３】
３つの選定された個別の流体流量オプションを示したが、別の実施例において、２つのみ若しくは３つを超える個別の流体流量オプションを備えることができる。別の方法として、流体流量オプションを最小流体流量と最大流体流量との間を無限に調整可能にすることができる。例えば、方向に沿った板の移動によって内部領域に一致する有効流動面積が連続的に変化し、冷却流体の流量が連続的に調整されるように、一端が広がると共に／若しくは他端が先細りした１つの開口を設けることができる。
【００５４】
調整制御装置は手動で操作することができる。そのような場合、必要に応じ、調整制御装置を覆い４０４の外部に配置し、調整制御装置を手動で調整する間の暑熱暴露を低減することができる。別の方法として、自動調整ができるように調整制御装置を構成することができる。例えば、ガラス・リボンの幅方向の横方向部分に沿って温度センサーを配置し、ガラス・リボンの温度プロファイルを得ることができる。この情報は、調整制御装置を自動的に調整し、所望の横方向温度プロファイルを達成するように内部にプログラムされた１つ以上のアルゴリズムに、温度値を入力するように構成されたコントローラによって受信することができる。
【００５５】
図４に戻り、対流冷却装置は、第１の真空源４０３ａが第２の真空源４０３ｂから独立して動作するように構成されている。例えば、各々の真空源４０３ａ、４０３ｂは、必要に応じ、複数の真空ポート４０７ａ‐ｈと流体連通している対応する真空導管４１３を備えることができる。負の圧力室やポンプ（例えば、送風機）等の少なくとも１つの真空装置４１５を備え、複数の真空ポート４０７ａ‐ｈに加えられる負圧を生成することができる。各々の真空導管４１３は独立した真空装置４１５を備えることができる。別の方法として、図示のように、１つの真空装置４１５を操作して、各々の真空源４０３ａ、４０３ｂの真空導管４１３に加えることができる負圧を生成することができる。１つ以上の任意のバルブ４１７を備えて負圧の印加及び／若しくはそれぞれの真空源４０３ａ、４０３ｂの真空導管４１３における負圧の割合の調整を容易にすることができる。
【００５６】
まず、図１を参照しながら、以下、ガラス・リボン１０３の製造方法について説明する。図示のように、本方法は、延伸方向２０７に沿って、ガラス・リボン１０３を粘性ゾーン３０７に延伸するステップを含むことができる。一部の実施例において、対向する縁部１０３ａ、１０３ｂと対向する縁部の間を延伸方向２０７に対し横方向１４２に沿って延びる横方向部分を有するガラス・リボン１０３が、成形ウェッジ２０１の根底部２０９から粘性ゾーン３０７に溶融延伸される。本方法は、ガラス・リボンを粘性ゾーン３０７の下流であって、ガラス・リボン１０３が粘性状態から弾性状態に硬化される硬化ゾーン３０９に延伸するステップを更に備えることができる。本方法は、ガラス・リボンを硬化ゾーン３０９の下流の弾性ゾーン３１１に延伸するステップを更に備えることができる。本方法は、ガラス・リボン１０３に沿って冷却流体を強制流動させることによって、ガラス・リボン１０３の対流冷却を促進する真空を生成するステップを更に備えることができる。一部の実施例において、冷却流体が、空気、蒸気、あるいはその他のガスを含むことができる。
【００５７】
本方法はガラス・リボン１０３を冷却流体に接触させることを含むことができる。例えば、図６に示すように、真空源４０３ａ、４０３ｂによって、第１の冷却流体６０５ａがガラス・リボン１０３の第１の主表面１０４ａに接触し、第２の冷却流体６０５ｂがガラス・リボン１０３の第２の主表面１０４ｂに接触するように、冷却ゾーンの下部６０７に空気を引き込むことができる。
【００５８】
更に図６に示すように、本方法は、延伸方向２０７と反対の冷却流方向６０９に冷却流体６０５ａ、６０５ｂを強制流動させて対流伝熱を向上させることができる。事実、ガラス・リボン１０３は方向２０７に沿って下方に延伸される。一方、空気は冷却ゾーンの下部に６０７に引き込まれ、冷却流方向６０９に沿って、冷却ゾーンの下部６０７から冷却ゾーンの上部６１１に移動することができる。これに加え若しくは代替として、一部の実施例において、重力方向と反対方向のベクトル成分を有する流動方向に冷却流体を強制流動させることができる。例えば、図６に示すように、延伸方向２０７を重力方向“Ｇ”と同じにすることができるが、別の実施例において、延伸方向２０７は延伸方向に対し角度を有することができる。図６の流動方向６０９に示すように、流動方向６０９が重力の方向“Ｇ”に対して正反対ではない実施例においても、代表的な冷却流動方向６０９ｒの重力に対する方向性ベクトル成分６０９ｙが重力の方向“Ｇ”の反対方向となり得る。一部の実施例において、ベクトル成分６０９ｘをゼロにすることができ、その場合、全冷却流体が重力の方向と反対の流動方向６０９ｙに流動する。このような実施例は、ダウン・ドロー・プロセスにおいて、延伸方向とは反対の方向に流れる一部の流体によって、クロスフロー対流冷却を更に提供することができる。
【００５９】
一部の実施例において、本方法は、必要に応じ、ガラス・リボン１０３の第１の主表面１０４ａに関連付けられた第１の真空源４０３ａと、ガラス・リボン１０３の第２の主表面１０４ｂに関連付けられた第２の真空源４０３ｂとを備えることができる。第１の真空源４０３ａは第２の真空源４０３ｂから独立して動作させることができる。従って、第２の主表面１０４ｂより、第１の主表面１０４ａの方をより大きな対流冷却環境に晒すことができる。
【００６０】
更に別の実施例において、本方法は、複数の真空ポート４０７ａ‐ｈを用いて、ガラス・リボン１０３の横方向部分に沿った冷却プロファイルを調整することを含むことができる。従って、ガラス・リボン１０３の幅“Ｗ”に沿った横方向冷却プロファイルをガラス・リボン１０３の横方向部分に与え、冷却プロファイルに基づいて所望の冷却特性を得ることができる。
【００６１】
本開示の実施例は、粘性ゾーン３０７、硬化ゾーン３０９及び/あるいは弾性ゾーン３１１において、十分な対流冷却を促進することができる。一部の実施例において、図１の破線４０１ａで示すように、弾性ゾーン及び硬化ゾーンにおいて、十分な対流冷却が行われるように対流冷却装置４０１を構成することができる。あるいは、図１及び２の破線４０１ｂ、並びに図３の破線４０１ｃで示すように、対流冷却装置４０１は、弾性ゾーン３１１においてのみ、十分な対流冷却を促進することができる。
【００６２】
本開示は、硬化ゾーン３０９及び／若しくは弾性ゾーン３１１のような下流位置において、並びに／あるいは低温度で延伸されるガラスに対し、放射冷却よりも比較的有効となり得る対流冷却を提供するものである。従って、本開示は比較的低温度のガラス・リボンから適正に熱を除去する対流伝熱に適用されるものである。上述のように、真空源を適用して冷却流体（例えば、装置１０１の外部からの外気）を引き込み、ガラス・リボンに沿って通過させ、ガラス・リボンに沿った冷却流体の移動により、ガラス・リボンから対流熱移動を生じさせることによって対流伝熱を達成することができる。
【００６３】
特許請求した本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、上述した実施の形態に対し様々な修正及び変更が可能であることは当業者にとって明らかであると思われる。従って、本特許請求した発明は、添付した特許請求の範囲及びその均等物の範囲に属することを条件に、本明細書に記載の実施の形態に対する改良及び変形を網羅することを意図したものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０１              溶融延伸装置
１０３              ガラス・リボン
１２７              清澄容器
１３１              混合容器
１３３              供給容器
１４０              延伸装置
２０１              成形ウェッジ
２０９              根底部
３０３              切断装置
３０７              粘性ゾーン
３０９              硬化ゾーン
３１１              弾性ゾーン
４０１              対流冷却装置
４０３ａ、４０３ｂ  真空源
４０４              覆い
４０７ａ〜４０７ｈ  真空ポート
４０９              ポート導管
４１１              シャッター・バルブ
４１５              真空装置
５０１              バルブ板
【図１】
0006448038.tif 000002
【図２】
0006448038.tif 000003
【図３】
0006448038.tif 000004
【図４】
0006448038.tif 000005
【図５】
0006448038.tif 000006
【図６】
0006448038.tif 000007