(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下降管と、
形成器と、
前記形成器の周囲において熱を発する、１つ以上の発熱素子と、
導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む導入管であって、前記下降管から溶融ガラスを受け取り、前記溶融ガラスを前記形成器へと送出する導入管と、
前記導入管本体との間に空間を定めるために前記導入管の少なくとも一部を囲む、電気加熱部であって、ガス導入部およびガス排出部を含み、該ガス導入部および該ガス排出部がそれぞれ該電気加熱部を貫通する、電気加熱部と、
前記入口開口部に近接して前記導入管本体の外部と前記電気加熱部との間に介在する第１の封止部であって、前記空間内の圧力を増加させるように構成された、第1の封止部と、
前記出口開口部に近接して前記導入管本体の前記外部と前記電気加熱部との間に介在する第２の封止部であって、前記空間内の湿度の高いガス混合物が、前記形成器および前記１つ以上の発熱素子に向かうのを防止または軽減するように構成されている、第２の封止部と、
前記電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーを前記ガス導入部および前記ガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーと、
前記湿度の高いガス混合物が前記導入管本体の表面にわたって流れ、前記ガス排出部を介して前記耐火タワーおよび前記電気加熱部から出るよう、前記湿度の高いガス混合物を前記ガス導入部内へと向かわせるように構成された、制御システムと
を含むシステム。
【請求項２】
前記制御システムが、前記導入管の前記導入管本体の周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、前記湿度の高いガス混合物中の水素のレベルを制御するよう構成された、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
ガラス製造システムにおける、導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む導入管の周囲の環境を制御する方法において、
前記導入管本体との間に空間を定めるために前記導入管の少なくとも一部を囲む、電気加熱部であって、ガス導入部およびガス排出部を含み、該ガス導入部および該ガス排出部がそれぞれ該電気加熱部を貫通する、電気加熱部を設ける工程と、
前記入口開口部に近接して前記導入管本体の外部と前記電気加熱部との間に介在する第１の封止部を設置する工程と、
前記出口開口部に近接して前記導入管本体の前記外部と前記電気加熱部との間に介在する第２の封止部を設置する工程と、
前記電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーを前記ガス導入部および前記ガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーを設ける工程と、
下降管から前記導入管で溶融ガラスを受け取る工程と、
前記導入管から前記溶融ガラスを形成器へ送出する工程と、
１つ以上の発熱素子で前記形成器の周囲において熱を発する工程と、
湿度の高いガス混合物を制御システムにより前記ガス導入部内へと向かわせて、該湿度の高いガス混合物が、前記導入管本体の表面にわたって流れ、前記ガス排出部を介して前記耐火タワーおよび前記電気加熱部から出るようにする工程であって、前記第１の封止部が、前記空間内の圧力を高め、前記第２の封止部が、前記湿度の高いガス混合物が前記形成器および前記１つ以上の発熱素子に向かうのを防止または軽減する、工程と
を含む方法。
【請求項４】
前記導入管の前記導入管本体の周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、前記湿度の高いガス混合物中の水素のレベルを制御することを更に含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記溶融ガラスが、１４，０００ポアズ〜７５，０００ポアズの範囲内の粘度を有する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記溶融ガラスが、非アルカリ性溶融ガラスまたはアルカリ性溶融ガラスである、請求項４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２０１４年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／０５６９４３号による優先権を主張するものであり、その内容の全体を本明細書に参照して組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本願は、ガラス導入管の環境制御に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、スマートホン、タブレットコンピュータ等の様々な装置は、平坦なガラスシートを用い得る。これらの平坦なガラスシートを製造するための１つの技術は、フュージョン法である。フュージョン法では、ガラスシートは、溶融ガラスとの界面となる貴金属（例えば、白金または白金合金）を含むガラス製造器を用いて製造される。貴金属は、一般的に、ほとんどのガラスとの関係において不活性であると考えられており、従って、ガラスシート内にいかなる内包物も生じないはずである。しかし、これは必ずしも正当ではない。
【０００４】
例えば、金属とガラスとの間において酸化反応が生じる場合があり、これは、溶融ガラス内、およびその後はガラスシート内における気体状の内包物の発生につながり得る。金属／ガラス界面で生じるより一般的な酸化反応の１つは、溶融ガラス中の水およびヒドロキシル種の熱的破壊によって、負の電荷を有する酸素イオンが分子状酸素に変換されることである。この現象が生じる理由は、ガラスの溶融および供給における高温では、溶融ガラス中に低い分圧の水素が存在することである。従って、水素が、溶融ガラスを収容している貴金属の容器に接触すると、水素は急速にガラス製造器を透過し、金属／ガラス界面から水素を枯渇させる。例えば、ガラス製造器から外に出る水素１モル当たり、１／２モルの酸素がガラス／金属界面に残される。従って、水素がガラス製造器から外に出ると、金属／ガラス界面における酸素レベルまたは酸素の分圧が増加し、これは、溶融ガラス内における気泡または気体状の内包物の発生につながる。更に、溶融ガラス中のハロゲン（Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ）等の他の種の触媒作用または酸化を含む他の反応も、溶融ガラス内および得られるガラスシート内における気体状の内包物の発生につながり得る。更に、金属／ガラス界面における電気化学的反応に起因して生じ得る酸化反応もある。これらの電気化学的反応は、熱電池、ガルバニ電池、高いＡＣまたはＤＣ電流の印加および／または接地の状況と関連づけられ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気体状の内包物の形成に対処するために用いられる従来の方法は、フュージョン法または他のガラス形成プロセスにおいて、清澄剤としてヒ素を用いることを含む。ヒ素は、知られている最も高温の清澄剤の１つであり、溶融ガラス槽に加えられた際、（例えば、１４５０℃を超える）高い融点における溶融ガラスからのＯ２の放出を可能にする。この、ガラス製造の溶融段階および清澄段階における気泡の除去を補助する、高温におけるＯ２の放出は、気体状の内包物が実質的に存在しないガラスシートを生じる。更に、酸素の気泡が残っていても、それらは、冷却の際の還元状態から酸化状態への遷移に起因して、清澄剤によって再吸収される。しかし、環境的な観点からは、危険な材料であるヒ素の使用は望ましくない。更なる方法は、ガラスコーティングの使用、並びにＤＣ保護を含む。しかし、当該技術分野において、ガラス形成プロセスにおける気体状の内包物に対処するための改善された方法の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、一般的に、ガラス製造システム、並びに、ガラス製造システムにおける導入管の周囲の環境を制御するシステムおよび方法に関する。
【０００７】
幾つかの実施形態において、ガラス製造システムにおける、（導入管本体、入口開口部、および出口開口部を有する）導入管の周囲の環境を制御するシステムが提供される。本システムは、導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部と、入口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第１の封止部と、出口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第２の封止部とを含む。本システムは、電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーをガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーと、湿度の高いガス混合物が導入管本体の表面にわたって流れ、ガス排出部を介して耐火タワーおよび電気加熱部から出るよう、湿度の高いガス混合物をガス導入部内へと向かわせる制御システムとも含む。本システムは、導入管を通って流れる溶融ガラス内における気体状の内包物の形成を効果的に抑制できるという長所を有する。
【０００８】
他の実施形態において、ガラス製造システムにおける、（導入管本体、入口開口部、および出口開口部を有する）導入管の周囲の環境を制御する方法が提供される。本方法は、導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部を設ける工程と、入口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第１の封止部を設置する工程と、出口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第２の封止部を設置する工程とを含む。本方法は、電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーをガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーを設ける工程と、湿度の高いガス混合物が導入管本体の表面にわたって流れ、ガス排出部を介して耐火タワーおよび電気加熱部から出るよう、湿度の高いガス混合物をガス導入部内へと向かわせる制御システムを設ける工程とも含む。本方法は、導入管を通って流れる溶融ガラス内における気体状の内包物の形成を効果的に抑制できるという長所を有する。
【０００９】
更に別の実施形態において、溶融ガラスを受け取る導入管と、導入管から溶融ガラスを受け取ってガラスシートを形成する形成器と、形成器の周囲において熱を発する複数の発熱素子とを含むガラス製造システムが提供される。本ガラス製造システムは、導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む導入管の周囲の環境を制御するシステムを更に含む。このシステムは、導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部と、入口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第１の封止部と、出口開口部に近接して導入管本体の外部と電気加熱部との間に介在する第２の封止部とを含み得る。このシステムは、電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーをガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーと、湿度の高いガス混合物が導入管本体の表面にわたって流れ、ガス排出部を介して耐火タワーおよび電気加熱部から出るよう、湿度の高いガス混合物をガス導入部内へと向かわせる制御システムとも含み得る。本ガラス製造システムは、導入管を通って流れる溶融ガラス内における気体状の内包物の形成を効果的に抑制できるという長所を有する。
【００１０】
本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、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されるように方法を実施することによって認識される。
【００１１】
上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的なガラス製造システムの模式図
【図２】幾つかの実施形態による例示的な環境制御システムの模式図
【図３】図２に示されているシステムの一部の断面側面図
【図４】図２に示されているシステムの一部の断面上面図
【図５】本開示の幾つかの実施形態による例示的な方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読めば、最もよく理解できる。図面中、類似の構造は、可能な場合には類似の参照番号で示されている。
【００１４】
本開示の幾つかの実施形態は、ガラス製造システムにおける、貴金属を含有する１以上のガラス製造器を囲む、湿度が制御された囲いを用いるものであり、ガラスシート内における気体状の内包物の形成を低減するために、容器外の水素の分圧を制御するために用いられ得る。例示的な湿度が制御された囲いが、米国特許第５，７８５，７２６号明細書および米国特許第７，６２８，０３９号明細書に開示されており、それぞれの内容を参照して本明細書に組み込む。なお、本明細書では、フュージョン形成プロセスが参照され得るが、添付の特許請求の範囲はそのように限定されるべきではなく、記載され特許請求される実施形態は、スロットドローガラス製造システム、ダブルフュージョンガラス製造システム、およびフロートガラス製造システムを含む任意のタイプのガラス製造システムに適用可能である。
【００１５】
図１を参照すると、ガラスシート１０２を製造するためのガラス形成プロセスのための、例示的なガラス製造システム１００の模式図が提供されている。ガラス形成プロセスは、ダウンドローもしくはスロットドローフュージョン形成プロセスであってもよく、または、ダブルフュージョンもしくはフロートガラス形成プロセスであってもよい。例示的な限定しない実施形態では、ガラス製造システム１００はフュージョン形成プロセスであり得、溶融器１１０、溶融器−清澄器接続管１１５、清澄器１２０、清澄器−撹拌チャンバ接続管１２５、撹拌チャンバ１３０（例えば、混合器１３０）、撹拌チャンバ−ボウル接続管１３５、ボウル１４０（例えば、供給器１４０）、下降管１４５、フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）１５０（導入管１５５、形成器１６０、複数の発熱素子１６２、引張ロールアセンブリ１６５、およびマフルフレーム１６７を含む）、並びに移動アンビル装置（ＴＡＭ）１７０を含み得る。ガラス製造器１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、および１５５は、白金、または白金含有金属（例えば、白金−ロジウム、白金−イリジウム、およびそれらの組合せ等）で作られ得るが、他の耐火金属（例えば、パラジウム、レニウム、ルテニウム、およびオスミウム、またはそれらの合金等）も含んでもよい。形成器１６０（例えば、アイソパイプ１６０）は、セラミック材料またはガラス−セラミック耐火材料で作られ得る。
【００１６】
ガラスバッチ材料は、矢印１１２によって示されているように溶融器１１０に導入されて、溶融ガラス１１４を形成するために溶融され得る。清澄器１２０（例えば、清澄管１２０）は、溶融器−清澄器接続管１１５によって溶融器１１０に接続されている。清澄器１２０は、溶融器１１０から溶融ガラス１１４（この時点のものは図示せず）を受け取る高温処理領域を有し、そこで、溶融ガラス１１４から気泡が除去される。清澄器１２０は、清澄器−撹拌チャンバ接続管１２５によって撹拌チャンバ１３０に接続されている。撹拌チャンバ１３０は、撹拌チャンバ−ボウル接続管１３５によってボウル１４０に接続されている。ボウル１４０は、溶融ガラス１１４（図示せず）を、下降管１４５を通してＦＤＭ１５０へと供給する。
【００１７】
ＦＤＭ１５０は、導入管１５５、形成器１６０、発熱素子１６２、引張ロールアセンブリ１６５、およびマフルフレーム１６７を含む。導入管１５５は、下降管１４５から溶融ガラス１１４を受け取り、次に、溶融ガラス１１４（図示せず）は、導入管１５５から形成器１６０へと流れる。形成器１６０は、溶融ガラス１１４（図示せず）を受け取る開口部１６２を含み、溶融ガラス１１４はトラフ１６４に流れ込んで、２つの対向する側面１６６ａおよび１６６ｂを越えて流れ落ち、その後、ルート部１６８において一体に融合して、ガラスシート１０９を形成する。幾つかの実施形態では、溶融ガラスは１４，０００ポアズ〜７５，０００ポアズの範囲内の粘度を有する。更に、溶融ガラスは非アルカリ性溶融ガラスまたはアルカリ性溶融ガラスであり得る。発熱素子１６２（例えば、グローバー発熱素子１６２、ＳｉＣ発熱素子１６２）は、形成器１６０の周囲において熱を発する。この例では、形成器１６０（例えば、アイソパイプ）の各側に２つの発熱素子１６２が配置されており、形成器１６０の周囲において熱を発するために１以上の発熱素子１６２が用いられ得る。マフルフレーム１６７は、導入管１５５、形成器１６０、および発熱素子１６２を囲んでおり、底部に開口部を有し、そこを通ってガラスシート１０９が下方に移動できる。引張ロールアセンブリ１６５は、ガラスシート１０９を受け取り、延伸されたガラスシート１１１を生じる。ＴＡＭ１７０は、延伸されたガラスシート１１１を受け取り、延伸されたガラスシート１１１を個々のガラスシート１０２に切断する。
【００１８】
幾つかの実施形態では、導入管１５５を加熱し、導入管１５５を通って流れる溶融ガラス１１４内において気泡を発生させる水素の透過を抑制するのを補助する湿度の高いガス混合物２１６を供給することによって、導入管１５５の周囲の環境を制御するシステム１７５（断面側面図が示されている）が提供され得る。更に、システム１７５は、発熱素子１６２の耐性減衰速度を軽減または解消するために、湿度の高いガス混合物２１６が形成器１６０および発熱素子１６２に向かうのを防止または軽減するために用いられ得る。更に、例示的なシステム１７５は、マフルフレーム１６７内を流れる乾燥した空気が導入管１５５の表面にわたって流れるのを防止または軽減するために用いられ得る。
【００１９】
図２を参照すると、マフルフレーム１６７（断面側面図）によって囲まれた導入管１５５（断面側面図）、形成器１６０（側面図）、および発熱素子１６２（側面図）を有する例示的なシステム１７５（断面側面図）の模式図が示されている。幾つかの実施形態では、システム１７５は、導入管本体１５５ａ、入口開口部１５５ｂ、および出口開口部１５５ｃを有する導入管１５５の周囲の温度および湿度を制御するために用いられ得る。幾つかの実施形態では、システム１７５は、１以上の電気加熱部２０２、第１の封止部２０４、第２の封止部２０６、耐火タワー２０８、１以上の熱電対２０９ａおよび２０９ｂ、並びに制御システム２１０を含み得る。電気加熱部２０２は、導入管１５５の全てまたは一部を囲んでいてもよく、導入管１５５から所定の距離に配置され導入管１５５を加熱するよう機能し得る電気的な巻線を含み得る。幾つかの実施形態では、電気加熱部２０２は、電気加熱部２０２をそれぞれ貫通ガスする導入部２１２およびガス排出部２１４を含んでいてもよい。第１の封止部２０４は、入口開口部１５５ｂに近接して導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在し得る。第２の封止部２０６は、出口開口部１５５ｃに近接して導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在し得る。１以上の熱電対２０９ａおよび２０９ｂは、導入管本体１５５ａに近接して出口開口部１５５ｃと第２の封止部２０６との間に介在し得る。耐火タワー２０８は、電気加熱部２０２を囲んでいてもよく、ガス導入部２１２およびガス排出部２１４がそれぞれ耐火タワー２０８を貫通していてもよい。制御システム２１０は、湿度の高いガス混合物２１６が導入管１５５の導入管本体１５５ａの表面にわたって流れて、ガス排出部２１４を介して耐火タワー２０８および電気加熱部２０２から出るように、湿度の高いガス混合物２１６をガス導入部２１２内へと向かわせるために用いられ得る。
【００２０】
図３を参照すると、システム１７５のより詳細な断面側面図が示されており、導入管１５５は、電気加熱部２０２によって囲まれ、且つ、電気加熱部２０２から所定の距離に配置され得る。第１の封止部２０４は、導入管１５５の入口開口部１５５ｂに近接して導入管１５５の導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在し得る。第２の封止部２０６は、導入管１５５の出口開口部１５５ｃに近接して導入管１５５の導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在し得る。この図示されている実施形態では、第１の封止部２０４および第２の封止部２０６はそれぞれ、繊維材料（例えば、Ｄｕｒａｂｌａｎｋｅｔ（登録商標）セラミックファイバ）とセメントとの混合物で構成される。
【００２１】
幾つかの実施形態では、電気加熱部２０２は、耐火タワー２０８によって囲まれ得る。この図示されている実施形態では、耐火タワー２０８は、レンガ・モルタル部３０２と断熱材３０４（例えば、ＩＦＢ−２８００ＬＩ）または他の適切な材料とを含む。レンガ・モルタル部３０２が電気加熱部２０２に近接して断熱材３０４と電気加熱部２０２との間に介在するように、断熱材３０４はレンガ・モルタル部３０２に近接してレンガ・モルタル部３０２を囲み得る。幾つかの実施形態では、ガス導入部２１２およびガス排出部２１４は耐火タワー２０８を貫通し得る。この限定しない実施形態では、ガス導入部２１２は、断熱材３０４を貫通する比較的小さい（例えば、０．６８８インチ（約１．７４８センチメートル）の外径および０．５インチ（１．２７センチメートル）の内径または他の任意の適当な径の）管２１２ａを含み得る。管２１２ａは、レンガ・モルタル部３０２および電気加熱部２０２を貫通する比較的大きい（例えば、１インチ（２．５４センチメートル）の外径および０．７５インチ（１．９０５センチメートル）の内径または他の任意の適当な径の）管２１２ｂ内に嵌る一端部を有する。同様に、ガス排出部２１４は、断熱材３０４を貫通する類似のまたは異なる小さい管２１４ａを含み、管２１４ａは、レンガ・モルタル部３０２および電気加熱部２０２を貫通する類似のまたは異なる大きい管２１４ｂ内に嵌る一端部を有する。幾つかの実施形態では、ガス導入部２１２およびガス排出部２１４内にはそれぞれ、熱電対線９０６ｃ、９０６ｄが通っていてもよい。他の実施形態では、ガス導入部２１２とガス排出部２１４との間の封止された管２１５内に、更なる熱電対線９０６ｅが通っていてもよい。
【００２２】
他の実施形態において、湿度の高いガス混合物２１６は、まず、ガス導入部２１２を通り、導入管１５５の導入管本体１５５ａの表面にわたって流れる。次に、湿度の高いガス混合物２１６は、ガス排出部２１４を通って出てもよい。ガス導入部２１２（管２１２ａおよび２１２ｂ）およびガス排出部２１４（管２１４ａおよび２１４ｂ）は、湿度の高いガス混合物２１６が耐火タワー２０８（例えば、レンガ・モルタル部２０８ａと断熱材２０８ｂとの間）を抜けて発熱素子１６２（図２を参照）に至るのを最小限にするのを補助し得る。第１の封止部２０４および第２の封止部２０６は、湿度の高いガス混合物２１６を導入管１５５の導入管本体１５５ａの外部の周囲に保つのを補助し得る。更に、第２の封止部２０６は、湿度の高いガス混合物２１６がマフルフレーム１６７内に流れ込んで発熱素子１６２（図２を参照）と相互作用するのを防止するのを補助し得ると共に、第２の封止部２０６は、マフルフレーム１６７内を流れる乾燥した空気が導入管１５５の導入管本体１５５ａの表面にわたって流れるのを防止するよう作用し得る。第１の封止部２０４は、湿度の高いガス混合物２１６の流れを止めることにより、導入管１５５と電気加熱部２０２との間の空間内の空気圧を増加させて、圧力の低下を低減または解消し、マフルフレーム１６７から乾燥した空気が引き込まれて導入管１５５の表面にわたって流れる可能性を低くし得る。更に、導入管１５５の出口開口部１５５ｃと第２の封止部２０６との間に配置されている熱電対２０９ａおよび２０９ｂが、開口部および管の周囲の封止の影響の受け易さを低減または解消し、第２の封止部２０６によって、マフルフレーム１６７からの乾燥した空気が導入管１５５の表面にわたって流れるのを防止できる。
【００２３】
図４を参照すると、例示的なシステム１７５、導入管１５５、形成器１６０、および発熱素子１６２の一部の詳細な断面上面図が提供されている。システム１７５、導入管１５５、形成器１６０、発熱素子１６２、およびマフルフレーム１６７については、図１〜図３に関して上述した。更に、マフルフレーム１６７は、形成器１６０から外の環境への熱損失を制限するよう機能する耐火部４０２を含む。マフルフレーム１６７は、ガラス製造サイクルの様々な段階における熱損失を低減するために熱を発するよう機能する垂直に配向された発熱素子４０４を含む。更に、マフルフレーム１６７は、発熱素子１６２または耐火部４０２から落下または剥がれてガラス表面に付着し得る粒子から形成器１６０を保護するよう機能するハウジング４０６を含む。
【００２４】
図５を参照すると、本開示の幾つかの実施形態による例示的な方法５００を示すフローチャートが提供されている。方法５００は、導入管本体１５５ａの全てまたは一部を囲む電気加熱部２０２であって、ガス導入部２１２およびガス排出部２１４が貫通する電気加熱部２０２を設ける工程（ステップ５０２）と、入口開口部１５５ｂに近接して導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在する第１の封止部２０４を設置する工程（ステップ５０４）とを含み得る。本方法は、出口開口部１５５ｃに近接して導入管本体１５５ａの外部と電気加熱部２０２との間に介在する第２の封止部２０６を設置する工程（ステップ５０６）と、電気加熱部２０２を囲む耐火タワー２０８であって、ガス導入部２１２およびガス排出部２１４が貫通する耐火タワー２０８を設ける工程（ステップ５０８）とを含む。更なる実施形態では、本方法は、湿度の高いガス混合物２１６が導入管本体１５５ａの表面にわたって流れ、ガス排出部２１４を介して耐火タワー２０８および電気加熱部２０２から出るように、湿度の高いガス混合物２１６をガス導入部２１２内へと向かわせる制御システム２１０を設ける工程（ステップ５１０）を含む。そのような例示的な方法５００は、導入管１５５を通って流れる溶融ガラス１１４内において気泡を発生させる水素の透過を抑制できる。
【００２５】
上述のように、例示的な制御システム２１０は、導入管１５５を通って流れる溶融ガラス１１４内において気泡を発生させる水素の透過を抑制するための、適切な湿度の高いガス混合物２１６を生じることができる。制御システム２１０は、ガス導入部２１２内の位置および外部環境（例えば、処理設備）からセンサ読み取り値を取得する１以上のセンサ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、および１８０ｅ（例えば、流量センサ１８０ａ、露点／湿度センサ１８０ｂ、温度センサ１８０ｃ、酸素センサ１８０ｄ、および圧力センサ１８０ｅ）に接続され得る。制御システム２１０は、センサ測定値を処理し得ると共に、湿度供給システム１８２、加熱／冷却制御システム１８４、（空気および蒸気を入手できる）空気ハンドラー１８６、およびＯ２／Ｎ２構成システム１８８等の様々な異なる装置を制御し得る。装置１８２、１８４、１８６、および１８８の全ては、ガス導入部２１２に接続され得る。制御システム２１０は、導入管１５５の外部の周囲に、任意の数の条件を満たす環境／雰囲気（湿度の高いガス混合物２１６）を生じるために、センサ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、および１８０ｅとインターフェースして、装置１８２、１８４、１８６、および１８８を制御し得る。幾つかの実施形態では、制御システム２１０は、導入管１５５の導入管本体１５５ａの周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、湿度の高いガス混合物２１６中の水素のレベルを制御するよう構成され得る。他の実施形態において、制御システム２１０は、導入管１５５の外部に高々３８，０００ｐｐｍまでの水素が存在するよう、湿度の高いガス混合物２１６を制御するよう構成され得る。更なる実施形態では、制御システム２１０は、湿度の高いガス混合物２１６が２００°Ｆ以下の露点温度に保たれるよう制御するよう構成され得る。更なる実施形態では、制御システム２１０は、湿度の高いガス混合物２１６を、２１体積％未満のレベルの酸素含有量を有するよう制御するよう構成されてもよく、湿度の高いガス混合物２１６が、実質的に不活性ガスとなるバランスで０．０１体積％〜１体積％の酸素レベルおよび２体積％〜２０体積％の水蒸気レベルを有するよう制御するよう構成されてもよく、および／または、湿度の高いガス混合物２１６が、分解アンモニア生成物または燃焼生成物を含むよう制御するよう構成されてもよい。
【００２６】
例示的な制御システム２１０、およびそれによって提供される機能的な動作は、本明細書において開示される構造およびそれらの構造的等価物、またはそれらの１以上の組合せを含む、デジタル電子回路において、または、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、もしくはハードウェアにおいて実装され得る。本明細書において記載される実施形態は、１以上のコンピュータプログラム製品、即ち、データ処理装置によって実行されるための、またはデータ処理装置の動作を制御するための有形のプログラム担持体上にエンコードされたコンピュータプログラム指示の１以上のモジュールとして実装され得る。有形のプログラム担持体は、コンピュータ可読媒体であり得る。コンピュータ可読媒体は、機械可読ストレージ装置、機械可読ストレージ基体、メモリ装置、またはそれらの１以上の組合せであり得る。
【００２７】
「プロセッサ」または「コントローラ」という用語は、データを処理するための全ての装置、デバイス、およびマシンを包含し得るものであり、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のプロセッサもしくはコンピュータが挙げられる。プロセッサは、ハードウェアに加えて、対象のコンピュータプログラムのための実行環境を作るコード（例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、またはそれらの１以上の組合せを構成するコード）を含み得る。
【００２８】
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる）は、コンパイル型もしくはインタープリタ型言語、または、宣言型もしくは手続き型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書かれてよく、スタンドアロンのプログラムとして、または、モジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境で用いるのに適した他の単位としてのものを含む任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルシステム内の１つのファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラムまたはデータを保持しているファイル（例えば、マークアップ言語の文書に格納された１以上のスクリプト）の一部に格納されてもよく、対象のプログラム専用の単一のファイルに格納されてもよく、または、複数の組織的なファイル（例えば、１以上のモジュール、サブプログラム、コードの一部を格納しているファイル）に格納されてもよい。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、または、１つの場所に位置するもしくは複数の場所に分散され通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるよう展開され得る。
【００２９】
本明細書において記載される処理は、入力されたデータに対する処理を行い、出力を生成することによって機能を行うための１以上のコンピュータプログラムを実行する１以上のプログラマブルプロセッサによって行われ得る。また、処理および論理フローは、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用論理回路によって行われてもよく、装置はそのような専用論理回路として実装されてもよい。
【００３０】
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサは、例として、汎用および専用マイクロプロセッサ、並びに、任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１以上のプロセッサを含む。一般的に、プロセッサは、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、またはそれらの両方から指示およびデータを受け取る。コンピュータの必須要素は、指示を行うためのプロセッサ、並びに、指示およびデータを格納するための１以上のデータメモリ装置である。一般的に、コンピュータは、データの受信、データの転送、またはそれらの両方のために、データを格納するための１以上の大容量ストレージ装置（例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスク等）も含むか、またはそれらに動作的に接続される。しかし、コンピュータがそのような装置を有する必要はない。更に、コンピュータは、例えば、モバイル電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）等の別の装置に埋め込まれ得る。
【００３１】
コンピュータプログラム指示およびデータを格納するのに適したコンピュータ可読媒体は、不揮発性メモリ、媒体、およびメモリ装置を含む全ての形態のデータメモリを含む（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ装置等の半導体メモリ装置、例えば、内部ハードディスクまたはリムーバブルディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、並びに、ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む）。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補充されてもよく、または、専用論理回路に組み込まれてもよい。
【００３２】
本明細書において記載される実施形態は、ユーザとのやりとりのために、ユーザに対して情報を表示するためのディスプレイ装置（例えば、ＣＲＴ（陰極管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ等）と、ユーザがコンピュータに対して入力を行うのを可能にするキーボードおよびポインティングデバイス（例えば、マウスもしくはトラックボール、またはタッチスクリーン）とを有するコンピュータ上で実装され得る。ユーザとのやりとりのために、他の種類の装置も用いられ得る。例えば、ユーザからの入力は、音響、発話、または接触による入力を含む任意の形態で受け取られ得る。
【００３３】
本明細書において記載される実施形態は、バックエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、データサーバとして）、ミドルウェアコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、アプリケーションサーバ）、ユーザが本明細書において記載される主題の実装例とやりとりするために用いるグラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを有するフロントエンドコンポーネントを含むコンピューティングシステム（例えば、クライアントコンピュータ）、または、１以上のそのようなバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント、もしくはフロントエンドコンポーネントの任意の組合せを含むコンピューティングシステムにおいて実装され得る。システムのコンポーネントは、任意の形態または媒体のデジタルデータ通信（例えば、通信ネットワーク）によって相互接続され得る。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）が挙げられる。
【００３４】
コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含み得る。クライアントおよびサーバは、一般的に互いから離れており、典型的には通信ネットワークを介してやりとりする。クライアントとサーバとの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行される、互いにクライアントとサーバとの関係を有するコンピュータプログラムによって生じるものである。
【００３５】
ガラス製造システムにおける導入管１５５の周囲の環境を制御するためのシステム１７５および方法５００について説明した。幾つかの実施形態では、本明細書において記載されるシステム１７５および方法５００は、（フュージョンシステムに関する限定しない実施形態では）ＦＤＭ１５０内の導入管１５５を囲み、湿度の高いガス混合物２１６が、導入管１５５の外部にわたって、マフルフレーム１６７内に位置する他の構成要素（例えば、グローバー発熱素子１６２）から離れる方向に流れるのを可能にし得る。システム１７５および方法５００は、対流によりＦＤＭ１５０の上方に移動した空気流、または、ガラスシート１０２の厚さを制御するためにマフルフレーム１６７内に吹き込まれた空気流が、上方に出て導入管１５５の周囲を流れる技術を凌駕する顕著な改善である。そのような構成は、厚さを制御する空気が、水素の透過および溶融ガラス内の気泡を増加させる乾燥した空気であるため、望ましくない。更に、これは、マフルフレーム１６７内の空洞全体を湿らせて、発熱素子１６２の性能を低下させ、発熱素子１６２と反応した湿度の高い空気がところどころで素子を薄化させ、その結果、抵抗が急速に増加して、局所的なホットスポットを生じ、ガラス流の分布および厚さの管理に影響する結果となり得る。そのような薄化の結果としての発熱素子１６２の早期の故障は、熱的な混乱も生じ得るものであり、それによってガラス製造の損失および材料の不具合の可能性を生じる。しかし、記載されたシステム１７５および方法５００は、これらの問題に対処するものであり、導入管１５５の局所的な加圧状態を生じて、マフルフレーム１６７内に向かう上方への対流を妨害することによって、ガラスシート１０２上に付着し得る粒子のサイズおよび数を減らし、ガラスシート１０２上の付着物を低減できる。更に、例示的なシステム１７５および方法５００は、乾燥した空気をＦＤＭ１５０の内部から隔離するために、導入管１５５の周囲の封止部２０６を設け得る。なお、様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、様々な説明されていない組合せまたは配列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。
【００３６】
また、本明細書において用いられる名詞は「少なくとも１つ」の対象を指し、特に明記しない限り、「１つのみ」の対象に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば、「構成要素」と言った場合には、特に明記しない限り、２以上のそのような構成要素を有する例を含む。
【００３７】
本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様を構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。
【００３８】
本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。更に、「実質的に類似」とは、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。幾つかの実施形態では、「実質的に類似」とは、互いの１０％以内（例えば、互いの約５％以内、または互いの約２％以内等）である値を示し得る。
【００３９】
特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。
【００４０】
特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む／有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらの特徴、要素、または工程を含む、「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に対して暗示される別の実施形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。
【００４１】
本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。
【００４２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００４３】
実施形態１
ガラス製造システムにおける、導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む導入管の周囲の環境を制御するシステムにおいて、
前記導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部と、
前記入口開口部に近接して前記導入管本体の外部と前記電気加熱部との間に介在する第１の封止部と、
前記出口開口部に近接して前記導入管本体の前記外部と前記電気加熱部との間に介在する第２の封止部と、
前記電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーを前記ガス導入部および前記ガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーと、
湿度の高いガス混合物が前記導入管本体の表面にわたって流れ、前記ガス排出部を介して前記耐火タワーおよび前記電気加熱部から出るよう、前記湿度の高いガス混合物を前記ガス導入部内へと向かわせる制御システムと
を含むことを特徴とするシステム。
【００４４】
実施形態２
前記導入管が、白金、白金−ロジウム、白金−イリジウム、およびそれらの組合せを含む白金含有金属、または、パラジウム、レニウム、ルテニウム、およびオスミウム、もしくはそれらの合金を含む耐火金属から選択される金属を含む、実施形態１記載のシステム。
【００４５】
実施形態３
前記制御システムが、前記導入管の前記導入管本体の周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、前記湿度の高いガス混合物中の水素のレベルを制御するよう構成された、実施形態１記載のシステム。
【００４６】
実施形態４
前記導入管が、前記ガラス製造システム内の下降管から溶融ガラスを受け取り、
前記導入管が、前記溶融ガラスを前記ガラス製造システム内の形成器へと送出し、
前記第２の封止部が、前記湿度の高いガス混合物が前記形成器および該形成器の周囲において熱を発する複数の発熱素子に向かうのを防止または軽減する、
実施形態１記載のシステム。
【００４７】
実施形態５
前記溶融ガラスが、１４，０００ポアズ〜７５，０００ポアズの範囲内の粘度を有する、実施形態４記載のシステム。
【００４８】
実施形態６
前記溶融ガラスが、非アルカリ性溶融ガラスまたはアルカリ性溶融ガラスである、実施形態４記載のシステム。
【００４９】
実施形態７
ガラス製造システムにおける、導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む導入管の周囲の環境を制御する方法において、
前記導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部を設ける工程と、
前記入口開口部に近接して前記導入管本体の外部と前記電気加熱部との間に介在する第１の封止部を設置する工程と、
前記出口開口部に近接して前記導入管本体の前記外部と前記電気加熱部との間に介在する第２の封止部を設置する工程と、
前記電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーを前記ガス導入部および前記ガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーを設ける工程と、
湿度の高いガス混合物が前記導入管本体の表面にわたって流れ、前記ガス排出部を介して前記耐火タワーおよび前記電気加熱部から出るよう、前記湿度の高いガス混合物を前記ガス導入部内へと向かわせる制御システムを設ける工程と
を含むことを特徴とする方法。
【００５０】
実施形態８
前記導入管が、白金、白金−ロジウム、白金−イリジウム、およびそれらの組合せを含む白金含有金属、または、パラジウム、レニウム、ルテニウム、およびオスミウム、もしくはそれらの合金を含む耐火金属から選択される金属を含む、実施形態７記載の方法。
【００５１】
実施形態９
前記導入管の前記導入管本体の周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、前記湿度の高いガス混合物中の水素のレベルを制御する工程を更に含む、実施形態７記載の方法。
【００５２】
実施形態１０
前記ガラス製造システム内の下降管から溶融ガラスを受け取る工程と、
前記溶融ガラスを前記ガラス製造システム内の形成器へと送出する工程と、
前記湿度の高いガス混合物が前記形成器および該形成器の周囲において熱を発する複数の発熱素子に向かうのを軽減する工程と
を更に含む、実施形態７記載の方法。
【００５３】
実施形態１１
前記溶融ガラスが、１４，０００ポアズ〜７５，０００ポアズの範囲内の粘度を有する、実施形態１０記載の方法。
【００５４】
実施形態１２
前記溶融ガラスが、非アルカリ性溶融ガラスまたはアルカリ性溶融ガラスである、実施形態１０記載の方法。
【００５５】
実施形態１３
溶融ガラスを受け取る導入管と、該導入管から溶融ガラスを受け取ってガラスシートを形成する形成器と、該形成器の周囲において熱を発する複数の発熱素子とを含むガラス製造システムにおいて、
導入管本体、入口開口部、および出口開口部を含む前記導入管の周囲の環境を制御するシステムを含み、該導入管の周囲の環境を制御するシステムが、
前記導入管の少なくとも一部を囲む電気加熱部であって、該電気加熱部をガス導入部およびガス排出部がそれぞれ貫通する、電気加熱部と、
前記入口開口部に近接して前記導入管本体の外部と前記電気加熱部との間に介在する第１の封止部と、
前記出口開口部に近接して前記導入管本体の前記外部と前記電気加熱部との間に介在する第２の封止部と、
前記電気加熱部を囲む耐火タワーであって、該耐火タワーを前記ガス導入部および前記ガス排出部がそれぞれ貫通する、耐火タワーと、
湿度の高いガス混合物が前記導入管本体の表面にわたって流れ、前記ガス排出部を介して前記耐火タワーおよび前記電気加熱部から出るよう、前記湿度の高いガス混合物を前記ガス導入部内へと向かわせる制御システムと
を含むことを特徴とするガラス製造システム。
【００５６】
実施形態１４
前記導入管が、白金、白金−ロジウム、白金−イリジウム、およびそれらの組合せを含む白金含有金属、または、パラジウム、レニウム、ルテニウム、およびオスミウム、もしくはそれらの合金を含む耐火金属から選択される金属を含む、実施形態１３記載のガラス製造システム。
【００５７】
実施形態１５
前記制御システムが、前記導入管の前記導入管本体の周囲において、平衡関係ｐＨ２（ｐｐｍ）＝７８，０００×ｅ＾［（−５８，９００＋１３．１Ｔ）／（１．９８７＊Ｔ（°Ｋ））］によって定められるレベルに、またはそれより高いレベルに分圧が保たれるように、前記湿度の高いガス混合物中の水素のレベルを制御するよう構成された、実施形態１３記載のガラス製造システム。
【００５８】
実施形態１６
前記溶融ガラスが、１４，０００ポアズ〜７５，０００ポアズの範囲内の粘度を有する、実施形態１３記載のガラス製造システム。
【００５９】
実施形態１７
前記溶融ガラスが、非アルカリ性溶融ガラスまたはアルカリ性溶融ガラスである、実施形態１３記載のガラス製造システム。
【符号の説明】
【００６０】
１００  ガラス製造システム
１１４  溶融ガラス
１４５  下降管
１５０  フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）
１５５  導入管
１５５ａ  導入管本体
１５５ｂ  入口開口部
１５５ｃ  出口開口部
１６０  形成器
１６２  複数の発熱素子
１６７  マフルフレーム
１７５  導入管の周囲の環境を制御するシステム
２０２  電気加熱部
２０４  第１の封止部
２０６  第２の封止部
２０８  耐火タワー
２１０  制御システム
２１２  ガス導入部
２１４  ガス排出部
２１６  湿度の高いガス混合物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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