(57)【要約】  ガラス板を生成するための装置が開示され、これは、冷却ドアの下に位置付けられて、ガラス板がそこから切り出される溶融ガラスのリボンを成形するために使用される成形体からの輻射熱損失を極小化するための下側熱シールドと、冷却ドアと成形体の根元との間に位置付けられ、成形体からの輻射熱損失を極小化するための上側熱シールドと、を含む。熱シールドは一般に、ペアとして配置され、成形体から連続するリボンとして降下する溶融ガラスの流れの、水平方向に両側に位置付けられる。下側及び上側熱シールドペアの各熱シールドは、複数のセグメントを含んでいてもよく、これには端セグメントと中央セグメントが含まれ、端セグメントは中央セグメントに対して別々に移動可能であってもよく、それによって熱シールドの、リボンに隣接する縁辺を変化させることができる。
2015504411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の成形装置において、
成形体の周囲に配置された筐体であって、前記成形体の下方にあって溶融ガラスの流れが前記成形体から降下して前記筐体から出られるようにする開口部を含む筐体と、
前記成形体の下方に位置付けられた冷却ドアと、
前記冷却ドアの下方に位置付けられて前記成形体からの輻射熱損失を極小化する第一の熱シールドペアであって、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第一の熱シールドペアの各熱シールドの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第一の熱シールドペアと、
前記冷却ドアの上方に位置付けられた第二の熱シールドペアであって、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第二の熱シールドペアと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記冷却ドアが、前記溶融ガラスの流れと対向する関係に配置された面部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記面部材が垂直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】
前記面部材のうち、前記溶融ガラスの流れの隣接面に最も近い部分が前記隣接面から１０ｃｍ未満にあることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
ガラス板の成形装置において、
成形体の周囲に配置された筐体であって、前記成形体の下方にあって溶融ガラスの流れが前記成形体から降下して前記筐体から出られるようにする開口部を含む筐体と、
前記成形体の下方に位置付けられた冷却ドアと、
前記冷却ドアの下方に位置付けられて前記成形体からの輻射熱損失を極小化する第一の熱シールドペアであって、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第一の熱シールドペアの各熱シールドの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第一の熱シールドペアと、
前記冷却ドアの上方に位置付けられた第二の熱シールドペアであって、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第二の熱シールドペアと、
を含み、
前記第一の熱シールドペアの一方の熱シールドの前記中央部の前記前端と前記溶融ガラスの流れの隣接面の間の第一の距離が約３ｃｍ〜約９ｃｍの範囲であり、前記第二の熱シールドペアの一方の熱シールドの前記中央部の前記前端と前記溶融ガラスの流れの前記隣接面との間の第二の距離が約３ｃｍ〜約２３ｃｍの範囲である
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
前記端部の前記前縁の少なくとも一部が前記中央部の前記前縁に対して後退していることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記冷却ドアが、前記溶融ガラスの流れと対向する関係に配置された面部材を含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記面部材が垂直であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記面部材のうち、前記溶融ガラスの流れの隣接面に最も近い部分が前記隣接面から１０ｃｍ未満にあることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
ダウンドロー法によるガラスの成形方法において、
溶融ガラスを成形体へと流すステップであって、前記溶融ガラスは前記成形体から降下して連続するリボンとなり、前記成形体の下方に位置付けられた対向する１つのペアの冷却ドアがあり、各冷却ドアが、冷却ガスを前記冷却ドアの面部材に向かわせる複数のガス出口を含むステップと、
前記成形体からの輻射熱損失を極小化するために、前記冷却ドアの下方に位置付けられる第一の熱シールドペアを設置するステップであって、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第一の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第一の熱シールドペアの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていないステップと、
前記冷却ドアの上方に位置付けられる第二の熱シールドペアを設置するステップであって、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、前記溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、前記端部と前記中央部の各々が前記溶融ガラスの流れに対して前端を含み、前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記端部の前記前端が前記第二の熱シールドペアの各熱シールドの前記中央部の前記前端よりも、前記溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていないステップと、
を含み、
前記第一と第二の熱シールドペアを設置した後、前記第一の熱シールドペアの一方の熱シールドの前記中央部の前記前端と前記溶融ガラスの流れの隣接面との間の第一の距離が約３ｃｍ〜約９ｃｍの範囲であり、前記第二の熱シールドペアの一方の熱シールドの前記中央部の前記前端と前記溶融ガラスの流れの前記隣接面との間の第二の距離が約３ｃｍ〜約２３ｃｍの範囲であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１１年１１月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／５６４０６２号の米国特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張するものであり、それに依拠し、その全体を参照によって本願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ガラス製造工程における輻射熱損失を低減する方法、特にフュージョンダウンドロー法における楔形成形体からの輻射熱損失を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フュージョンダウンドロー法は、ガラス製造技術分野で板ガラスを生成するために用いられる一方法である。他の工程、例えばフロート法やスロットドロー法と比較して、フュージョン法により生成されるガラス板の表面は、成形後処理（研削、研磨等）を行わなくても優れた平坦度と平滑度を有する。その結果、フュージョン法は、表面品質の厳密な制御を必要とする、液晶表示体（ＬＣＤ）の製造に使用されるような薄膜ガラス基板の製造において特に重要となっている。
【０００４】
フュージョン法、特にオーバーフローダウンドローフュージョン法は、本願と同じ譲受人に譲渡されているＳｔｕａｒｔ  Ｍ．Ｄｏｃｋｅｒｔｙの特許文献１と特許文献２の主題である。その中に記載されているように、ガラス板は耐火物成形体から溶融ガラスを溢れさせることによって成形される。
【０００５】
例示的なフュージョンダウンドロー法では、ガラス融液が耐火物成形体の中に形成された溝に供給される。溶融ガラスはこの溝の上から成形体の両側に溢れ、別々のガラス流となり、それらは下方に、その後、成形体の外面に沿って内側に流れる。２つの流れは成形体の底、すなわち根元で合流し、融合して１本のリボン状の溶融ガラスとなる。１本のリボン状の溶融ガラスは次に、引出し装置に供給され、冷却されて、根元での粘性液体から弾性固体となる。（硬化ゾーンで）リボンが最終的な厚さに到達する地点でのリボンの厚さはとりわけ、リボンが引出し装置によって根元から引き出される速度とガラスの温度（粘度）の制御によって制御される。引出し工程中に、最終的なガラス板の外側の、外に向かう面は成形体の外面と接触しない。むしろ、これらの表面は周辺雰囲気のみに曝される。リボンを形成する２つの別々の流れの内面は成形体と接触はするが、成形体の根元で融合し、それゆえ、最終的な板の本体の中に埋伏される。その結果、最終的な板の外面の優れた特性が実現される。
【０００６】
フュージョン法で用いられる成形体は、ガラス融液がその溝の中とその外面上を流れる際に、高温と実質的な機械的負荷に曝される。このような厳しい条件に耐えるために、成形体は一般に、耐火性材料の等方加工焼結ブロックから製造される。特に、成形体は等方加工プレスジルコン耐火物、すなわち主としてＺｒＯ２とＳｉＯ２からなる耐火物から製造されていてもよい。例えば、成形体はジルコン耐火物から製造でき、その場合、ＺｒＯ２とＳｉＯ２２が合わせてこの材料の少なくとも９５重量％を占め、この材料の理論的組成はＺｒＯ２・ＳｉＯ２又は、これと均等なＺｒＳｉＯ４である。しかしながら、留意すべき点として、ジルコンに対して本明細書内で説明されるものと同様の効果は、他の耐火性材料でも、その化学的性質に応じて得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のようなダウンドロー法による、特にＬＣＤ用基板として用いられる板ガラスの製造中の損失の原因は、ガラスがジルコン製成形体の中と表面を通過することによってガラス中に取り込まれるジルコン結晶（本明細書では、「二次ジルコン結晶」又は「二次ジルコン欠陥」又は単純に「二次ジルコン」と呼ぶ）の存在である。二次ジルコン結晶の問題は、より高温での成形が必要な、失透劣化が起こりやすいガラスの場合、より顕著となる。すなわち、液相温度の高いガラスは二次ジルコンをより形成させやすいこともある。
【０００９】
完成したガラス板の中に見られる二次ジルコン結晶の元になるジルコンは、ジルコン製成形体の上側部分が源であることがわかっている。特に、これらの欠陥は結局、ジルコニア（すなわち、ＺｒＯ２及び／又はＺｒ＋４＋２Ｏ−２）が、成形体の溝の中及び成形体の外側の上側壁に沿って存在する温度と粘度のガラス融液に溶け込むことによって発生する。ガラスの温度は、成形体のこのような上側部分において成形体の下側部分より高く、粘度が低いが、これは、ガラスが成形面を下方に移動するにつれて冷却され、より高粘度となるからである。このような冷却は、成形装置の性質によって増進させることができる。一般的な構成では、成形体は５つの面を持つ箱体の中に収容され、成形体は上面と側面が箱体の壁により取り囲まれる。しかしながら、箱体の底面は少なくとも部分的に開放して、ガラス板が成形体から（すなわち、成形体の根元から）降下できるようになっている。その結果、この開口部を通じて根元と根元付近の領域により熱が放出され、その結果、根元が冷却される。
【００１０】
ガラス融液中へのジルコニアの溶解性と拡散性は、ガラスの温度と粘度に依存する（すなわち、ガラスの温度が低く、粘度が高くなるほど、溶解状態に保持できるジルコニアが少なく、拡散速度が遅くなる）。ガラスは、成形体の底部（根元）に近づくにつれて、上記の冷却の結果としてジルコニアが過飽和となりうる。したがって、ジルコニア結晶（すなわち、二次ジルコン結晶）が核となり、ジルコン製成形体の根元で成長する。最終的に、これらの結晶はガラスの流れの中に入り込むほど長く成長して、欠陥となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ガラス板の製造に使用される成形体からの輻射熱損失を制御するために、筐体の外部から成形体の底部までの「視野（ｖｉｅｗ）」を極小化することによって成形体の根元の温度を制御するように機能する熱シールドが説明される。すなわち、筐体の外部から筐体内までの見通し線（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ）の範囲を低減することにより、成形体と、成形体の上を流れる溶融ガラスが外部へと熱を放射し、それによって成形体と溶融ガラスを冷却する能力を大幅に低下させることができる。
【００１２】
より詳しくは、フュージョンダウンドロー法の例示的な成形体は、成形体の底部で収束する面を含む。成形体の側面を流れる溶融ガラスは、成形面に沿って流れる。成形面に沿って降下する別々の流れが収束線で合流し、ガラス板を成形する。熱シールドは一般にペアで配置され、１つの熱シールドペアの一方の熱シールドは、ガラス板の一方の面の付近に位置付けられ、もう一方のシールドはガラス板の反対面の付近に位置付けられ、その結果、狭い開口部又はスリットが形成され、そこを通ってガラスが流れる。熱シールドは、輻射熱損失を大幅に極小化するのに十分にガラス板の表面に近付けて設置されるが、溶融ガラスの流れと接触するほどの近さではない。
【００１３】
したがって、一実施形態において、ガラス板の成形装置が開示され、これは、成形体の周囲に配置された筐体であって、成形体の下方にあって溶融ガラスの流れが成形体から降下して筐体から出られるようにする開口部を含む筐体と、成形体の下方に位置付けられた冷却ドアと、を含む。この装置は、冷却ドアの下方に位置付けられて成形体からの輻射熱損失を極小化する第一の熱シールドペアであって、第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第一の熱シールドペアの各熱シールドの端部の前端が第一の熱シールドペアの各熱シールドの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第一の熱シールドペアと、冷却ドアの上方に位置付けられた第二の熱シールドペアであって、第二の熱シールドペアの各熱シールドが少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第二の熱シールドペアの各熱シールドの端部の前端が第二の熱シールドペアの各熱シールドの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第二の熱シールドペアと、をさらに含む。
【００１４】
冷却ドアは、溶融ガラスの流れと対向する関係に配置された面部材を含む。いくつかの実施形態において、面部材は垂直である。他の実施形態において、面部材は垂直に対して傾斜している。面部材のうち、溶融ガラスの流れの隣接面に最も近い部分は、好ましくはその隣接面から１０ｃｍ未満にある。
【００１５】
他の実施形態において、ガラス板の成形装置が説明され、これは、成形体の周囲に配置された筐体であって、成形体の下方にあって溶融ガラスの流れが成形体から降下して筐体から出られるようにする開口部を含む筐体と、成形体の下方に位置付けられた冷却ドアと、を含む。この装置は、冷却ドアの下方に位置付けられて、成形体からの輻射熱損失を極小化する第一の熱シールドペアであって、第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第一の熱シールドペアの各熱シールドの端部の前端が第一の熱シールドペアの各熱シールドの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第一の熱シールドペアと、冷却ドアの上方に位置付けられた第二の熱シールドペアであって、第二の熱シールドペアの各熱シールドが少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第二の熱シールドペアの各熱シールドの端部の前端が第二の熱シールドペアの各熱シールドの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない第二の熱シールドペアと、をさらに含む。第一の熱シールドペアの一方の熱シールドの中央部の前端と溶融ガラスの流れの隣接面との間の第一の距離は約３ｃｍ〜約９ｃｍの範囲であり、第二の熱シールドペアの一方の熱シールドの中央部の前端と溶融ガラスの流れの隣接面との間の第二の距離は約３ｃｍ〜約２３ｃｍの範囲である。
【００１６】
一実施形態において、端部の前縁の少なくとも一部が、中央部の前縁に対して後退している。
【００１７】
冷却ドアは、溶融ガラスの流れと対向する関係に配置された面部材を含む。いくつかの実施形態において、面部材は垂直である。他の実施形態において、面部材は垂直に対して傾斜している。面部材のうち、溶融ガラスの流れの隣接面に最も近い部分は好ましくは、隣接面から１０ｃｍ未満にある。
【００１８】
また別の実施形態において、ダウンドロー法によるガラスの成形方法が開示され、これは、溶融ガラスを成形体へと流すステップを含み、溶融ガラスは成形体から降下して連続するリボンとなり、成形体の下方に位置付けられた対向する１つのペアの冷却ドアがあり、各冷却ドアが、冷却ガスを冷却ドアの面部材に向かわせる複数のガス出口を含む。この方法は、成形体からの輻射熱損失を極小化するための、冷却ドアの下方に位置付けられる第一の熱シールドペアを設置するステップをさらに含み、第一の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第一の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第一の熱シールドペアの端部の前端が第一の熱シールドペアの各熱シールドの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない。
【００１９】
この方法はまた、冷却ドアの上方に位置付けられる第二の熱シールドペアを設置するステップをさらに含み、第二の熱シールドペアの各熱シールドが、少なくとも１つのセグメントを含み、溶融ガラスの流れに対して移動可能であり、第二の熱シールドペアの各熱シールドが端部と中央部を含み、端部と中央部の各々が溶融ガラスの流れに対して前端を含み、第二の熱シールドペアの各熱シールドの端部の前端が第二の熱シールドペアの中央部の前端よりも、溶融ガラスの流れの面の近くまで延びていない。第一と第二の熱シールドペアを設置した後、第一の熱シールドペアの一方の熱シールドの中央部の前端と溶融ガラスの流れの隣接面との間の第一の距離は約３ｃｍ〜約９ｃｍの範囲であり、第二の熱シールドペアの一方の熱シールドの中央部の前端と溶融ガラスの流れの隣接面との間の第二の距離は約３ｃｍ〜約２３ｃｍの範囲である。
【００２０】
この方法は、面部材のうち、溶融ガラスの流れの隣接面に最も近い部分を隣接面から１０ｃｍ未満に位置付けるステップをさらに含んでいてもよい。
【００２１】
また別の実施形態において、ガラス引出し装置からガラスを引き出す方法が開示され、これは、成形体の収束する成形面へと溶融ガラスの別々の流れを流すステップであって、溶融ガラスの別々の流れは成形体の底部で合流して、溶融ガラスのリボンを成形するステップと、ガラス引出し装置の長さに沿って、所定の温度分布を選択するステップと、を含む。所定の温度分布は、モデリング又は実験的分析によって決定してもよい。温度分布は例えば応力と圧縮等の要素に基づく所望のガラス特性群を得るために必要な分布を表し、ガラスの種類、溶融ガラスの流速、ガラスの組成等によって異なっていてもよい。
【００２２】
この方法は、第一の熱シールドを設置するステップであって、この熱シールドの前端が溶融ガラスのリボンの表面から約３ｃｍ〜約９ｃｍの範囲であるステップと、第二の熱シールドを設置するステップであって、この熱シールドの前端が成形体の底部から約３ｃｍ〜約２３ｃｍの範囲であるステップと、第一と第二の熱シールドとの間に配置される冷却ドアを設置するステップであって、冷却ドアの面が、溶融ガラスのリボンに最も近い地点で、溶融ガラスのリボンの隣接面から約１０ｃｍ未満にあるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００２３】
添付の図面に関して行われるが、いかなる限定も暗示しない以下の説明的な記述において、上記及びその他の実施形態がより容易に理解され、それらのその他の目的、特徴、詳細、利点がより明瞭になるであろう。そのような他のシステム、方法、特徴、利点は、この説明の中に含められ、本発明の範囲内であり、付属の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のある実施形態による、フュージョンダウンドローガラス溶融法における例示的な成形体の斜視図兼部分的側方断面図である。
【図２】熱シールドが冷却部材の下方に設置された、図１の成形体を含む本発明のある実施形態による例示的なフュージョン式成形装置の側方断面図である。
【図３】図２の成形装置の一部の断面図である。
【図４Ａ】本発明のある実施形態による、１つのセグメントを有する熱シールドの上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの熱シールドのペアの、それらの間に設置されたガラス板の断面を含む上面図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態による、１つのセグメントを有する熱シールドの上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの熱シールドのペアの、それらの間に設置されたガラス板の断面を含む上面図である。
【図６Ａ】本発明の他の実施形態による、１つのセグメントを有する熱シールドの上面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの熱シールドのペアの、それらの間に設置されたガラス板の断面を含む上面図である。
【図７Ａ】本発明のある実施形態による、複数のセグメントを有する熱シールドの上面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの熱シールドのペアの、それらの間に設置されたガラス板の断面を含む上面図である。
【図８Ａ】本発明の他の実施形態による、複数のセグメントを有する熱シールドの上面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの熱シールドのペアの、それらの間に設置されたガラス板の断面を含む上面図である。
【図９】熱シールドのセグメントの一部の側方断面図であり、層状の構成を示す。
【図１０】熱シールドのセグメントの一部の上面図であり、膨張用スロットを示す。
【図１１Ａ】１つの熱シールドが成形体の根元の温度に与える影響の概略図である。
【図１１Ｂ】１つの熱シールドが成形体の根元の温度に与える影響の概略図である。
【図１２Ａ】下側熱シールド（ＬＴＳ）の中央部の前端と、ガラスリボンの隣接面からの間の距離に対する成形体の根元の温度を示すグラフである。
【図１２Ｂ】下側熱シールド（ＬＴＳ）の中央部の前端と、ガラスリボンの隣接面からの間の距離に対する力係数を示すグラフである。
【図１３Ａ】下側熱シールド（ＬＴＳ）と上側熱シールド（ＵＴＳ）の両方の中央部の前端とガラスリボンの隣接面からの間の距離に対する成形体の根元の温度を示すグラフである。
【図１３Ｂ】下側熱シールド（ＬＴＳ）と上側熱シールド（ＵＴＳ）の両方の中央部の前端とガラスリボンの隣接面からの間の距離に対する力係数を示すグラフである。
【図１４】１つの熱シールドペアと２つの熱シールドペアを使用した場合の相対的動作空間を比較するグラフである。
【図１５】溶融ガラスリボンの実際の厚さデータ、修正後の計算による厚さ、及び１つの熱シールドペアのみを使用した厚さの均一性を示すスライドウィンドウ平均を表す曲線を示すグラフである。
【図１６】溶融ガラスリボンの実際の厚さデータ、修正後の計算による厚さ、及び２つの熱シールドペアを使用した厚さの均一性を示すスライドウィンドウ平均厚さを表す曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の詳細な説明の中では、限定ではなく説明を目的として、具体的な詳細部を開示する例示的な実施形態が、本発明をよく理解できるように記載されている。しかしながら、当業者にとっては明らかであるように、本発明を利用することにより、本発明は本明細書の中で開示されている具体的な詳細部とは別の他の実施形態においても実施できる。さらに、よく知られている装置、方法、材料の説明は、本発明の説明を曖昧にしないために割愛される場合がある。最後に、可能な限り、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【００２６】
本明細書の中で開示される実施形態によるガラス板製造のためのある例示的なフュージョンダウンドロー法においては、ガラス成形前駆体（バッチ）を炉内で溶融して、溶融原材料、すなわちガラス融液を形成し、その後これを成形体へと流し、ガラス板を成形する。一般に、このような成形体は外側成形面を含み、それに沿って融液が流れる。例えば、フュージョンダウンドローガラス板成形法では、融液は、成形体の底部で交差する成形面の上を流れる。成形面は傾斜又は収束成形面を含み、これらは成形体の底部（すなわち、根元）で収束し、楔形状を形成する。上側成形面が存在する場合、これは相互に実質的に垂直でも平行でもよい。
【００２７】
成形体の設計には、多くの利益相反を考慮に入れなければならない。溶融原材料（すなわち、溶融ガラス）は、成形体の、その側面がダム（堰）により画定される溝の中に導入される。溶融原材料を成形体に導入する際、ガラス融液が堰（溝を画定する上壁）の最上部へと均一に流れるのに十分に低い粘度、すなわち十分に高い温度でなければならない。溶融原材料はその後、収束成形面を含む成形体の外部成形面を成形体の底部へと流れ落ちる。
【００２８】
これに対して、成形体の根元を離れた溶融原材料は、溶融原材料をうまく引き出すことができるように十分に高い粘度、すなわち十分に低い温度でなければならないが、溶融原材料の粘度は溶融原材料の液相粘度以下になるほど低くはなく、そのように低いとガラス融液の結晶化が発生しうる。
【００２９】
成形体から溢れるガラス融液が、成形面を降下する際に高温のままでいる時間が長すぎると、成形体を構成する材料が溶解し、成形体のより下側の、より低温の部分、例えば根元において「二次ジルコン」として再結晶化する場合がある。二次ジルコン結晶は、ガラス流の中に入り込み、取り込まれるのに十分な長さに成長し、完成したガラス製品の中の欠陥となりうる。
【００３０】
取り込まれた結晶は特に問題となる可能性があり、それは、根元が、成形体を格納する筐体の底部の、溶融ガラスが筐体を出る際に通る開口部に近いからである。溶融ガラスは、開口部を通じて輻射により継続的に熱を失う。開口部は必要であるため、成形体から、特に成形体の根元からの輻射熱損失を低減させる対策を講じなければならない。一方法は、根元を加熱して熱損失を補償するものであるが、これは部分的な効果しかない。さらに、根元に加えられる追加の熱エネルギーが対流によって上昇し、成形体の上側部分の温度を高くする場合がある。成形体の最上部の温度が上昇すると、実際には、高くなった上側温度によって成形体そのものが溶解する量が増大し、二次ジルコンの問題がさらに悪化する場合があるため、逆効果となることもある。これはまた、高品質のガラスを引き出すのに必要なガラス粘度の高低の微妙なバランス（成形体の最上部での粘度と成形体の底部での粘度）を変化させることがある。二次ジルコンの形成の機序は、その他の成形体材料の溶解と凝縮にも当てはまり、ジルコニアに限定されない点に留意するべきである。
【００３１】
図１は、一実施形態による例示的な成形体１０を示している。成形体１０は、供給部（図示せず）からの溶融ガラス１４を受ける溝１２を含む。成形体１０は、入口１６と、堰１８、２０と、上側成形面２２、２４と、下側収束成形面２６、２８と、をさらに含む。下側収束成形面２６、２８は、成形体の底部、すなわち根元３０で交差する。根元３０は、引出しライン、すなわちそこを通ってガラス板が成形体から引き出されるラインを形成する。
【００３２】
成形体１０に供給される溶融ガラス１４は堰１８、２０から溢れ、２つの異なる流れとして成形面２２、２４と２６、２８を下方に流れ、１つずつの流れが成形体のそれぞれの側を降下する。それゆえ、一方の流れは成形面２２及び２６に沿って降下し、他方の流れは収束する成形面２４と２８に沿って降下する。溶融ガラスの２つの流れは根元３０で合流して、ガラスリボン３２を形成し、これは引張ローラ３４として示されている引張装置により下方に引き出される。表面張力によって、ガラスリボンの縁辺部分３６はガラスリボンの内側部分３８より厚くなる。より厚い縁辺部分、すなわちビードが成形体の下流に設置された引張ローラによって把持され、引張ローラはガラス板に下方の引張力を加える。ガラスリボンの、ビードの内側の内側部分３８は、後に販売可能なガラスとなる領域であり、これに対して、縁辺部分３６は一般に、ガラスから切り取られて廃棄されるか、カレットとして使用され、溶融工程でバッチ材料に加えられる。降下するガラスリボン３２は最終的に切断線３７で分離されて、個々の窓ガラス３９となる。
【００３３】
成形体１０は一般に、セラミック耐火材料、例えばジルコン又はアルミナで構成され、筐体４０に格納される（図２参照）。筐体４０は、内壁（マッフル４４）の背後に配された加熱素子４２を含む。加熱素子は、成形体の成形面上の溶融ガラスの温度、及びしたがって溶融ガラスの粘度を制御するために使用され、必要に応じて、筐体全体に配置されてもよい。一般に、加熱素子は垂直に配置された土手部の中にあり、それによって筐体内の温度を、筐体内の垂直方向の位置に応じて制御できる。
【００３４】
冷却ドア４６が筐体４０の下に位置付けられ、これらは移動可能であってもよく、それによって冷却ドアを降下するガラスリボン３２から適当な距離に位置付けることができ、これは、図２の中の破線の円で囲まれた部分を示す図３を参照することによって最もよくわかる。破線３３は、成形体を二等分し、根元３０と溶融ガラスリボン３２の流れを通過する垂直面を示す。冷却ドア４６は冷却装置を含み、これは冷却ドアの表面及び特に冷却ドアの面４８を冷却する。冷却ドア面４８を冷却すると、今度はガラスの幅に沿って（例えば水平に）成形体から降下するガラスの温度、及びしたがって粘度が制御される。例えば、冷却ドアは、１つ又は複数の冷媒供給ライン５０と、冷却ドアの長さに沿って延びる出口を含んでいてもよい。各出口は冷媒（一般には空気）を排出し、これは各冷却ドア面４８のうち、出口付近の部分を冷却する。各出口から排出される冷媒の量は、冷却ドア面の温度がその面上の位置（例えば水平方向の位置）に応じて制御できるように個別に制御されてもよい。いくつかの実施形態において、１つの供給ラインから、複数の出口を含むヘッダに供給されてもよく、各出口は遠隔操作される弁により制御される。
【００３５】
上の記載から、冷却ドアの動作が熱拡散に依存することが明らかであるはずである。すなわち、個々の冷却出口の効果が、冷却ドア面の範囲全体にわたって平滑化される。これは、ガラスリボンの幅に沿った１カ所から隣接する他の場所との間で粘度が大幅に離散的に変化するのを防止することによって利点となりうるが、装置の空間分解能を限定する場合もある。換言すれば、冷却ドア面により生じる熱的平滑化効果によって、短い距離でガラスリボンの粘度を小さく変化させることができない。従来のフュージョンダウンドロー装置では、冷却ドア面とガラスリボンの隣接面との間の距離が非常に短いため、十分な空間分解能が得られないことは、より大きな問題となる。
【００３６】
上述のような冷却のための構成によって、冷却ドア面４８は、成形体から降下するガラスの温度と粘度を、ガラス板の幅に沿った位置に応じて変化させることができ、これは例えばガラスの板幅方向の厚さを制御するために使用できる。冷却ドアを水平移動（矢印５２により示される）させて、冷却ドアをガラスリボンの主要面に相対させて位置付けることができるが、最適な位置が設定された後は、冷却ドアは引出し工程中、ほとんど移動されず、これは、そのような移動がリボンの属性（例えば、形状、厚さ等）に影響を与えるからである。むしろ、冷却ドアの機能の大部分は、冷却ドアまでの冷媒の流れ、及びひいては冷却ドア面の温度を制御することから得られる。最適な位置は、具体的な引出しの設定に依存し、引出しごとに異なっていてもよい。しかしながら、従来のフュージョンダウンドロー法では、冷却ドアはガラスリボンの隣接面まで４インチ（１０．１６ｃｍ）より近くには延びないようにして、成形体の上に流れる溶融ガラス本体から分離することもある溶融ガラスと接触しないようになっている。冷却ドア面が溶融ガラスで覆われると、冷却ドアが溶融ガラスリボンを局所的に冷却する効力が低下する。
【００３７】
筐体４０内の熱環境及び、特に成形体の根元３０の温度をより細かく制御するために、熱シールド５４を冷却ドア４６に隣接して、特に冷却ドアの下方に設置して、成形体からの輻射熱損失、特に成形体の根元領域からの輻射熱損失を制御する。同様に、熱シールド５５を冷却ドア４６の上方に設置する。熱シールド５４と５５は、ペアとして配置され、熱シールド５４が冷却ドア４６の下方の、ガラスリボン３２の両側にそれぞれ設置された２つの対向する熱シールドを含む。同様に、熱シールド５５もまた、冷却ドア４６の上方のガラスリボン３２の両側にそれぞれ設置された２つの対向する熱シールドを含む。熱シールド５４と５５は、個別に移動可能であってもよい。すなわち、いくつかの実施形態において、熱シールドペア（すなわち、熱シールド５４又は５５）のうちの一方の熱シールドは、（リボンの反対側にある）対向する熱シールドとは独立して移動可能であり、冷却ドアのように水平移動が可能であり、ガラスリボンに向かって伸展可能で、かつガラスリボンから遠ざかるように引き戻し可能である。リボンに近づく、又はそこから遠ざかる移動は、いくつかの方法で提供できる。熱シールド５４は、熱シールド５４の平面が成形体の根元３０から少なくとも約１０ｃｍの位置になるように位置付けてもよい。熱シールド５５は、閉じたときに熱シールド５５が根元３０をちょうど避けるように位置付けてもよい。すなわち、熱シールド５５の水平面は成形体の根元から下に約１ｃｍ以下である。
【００３８】
上記の説明からわかるように、冷却と加熱の両方を、相互にかなり近い領域で同時に行うことが可能である。熱シールド５４と５５は、成形体の底部からの輻射熱損失を極小化して、成形体の根元での溶融ガラスの冷却を防止し、それに対し、冷却ドア４６は、厚さ制御の一助として、降下するリボンの幅にわたってガラスを積極的に冷却するために使用される。実際に、冷却ドア４６と熱シールド５４と５５の動作は、成形体の付近の特定の熱環境を保持するように調整できる。以下により詳しく説明するように、２つの熱シールドペア、すなわち冷却ドア４６の上方の１つのペアと冷却ドア４６の下方の１つのペアを利用することによって、成形体の根元の上下の熱環境を柔軟に管理できる。これに加えて、冷却ドアの上方に熱シールドを位置付けることにより、冷却ドアの面が保護され、それによって冷却ドアを溶融ガラスリボンにより近付けることができ、その際、溶融ガラスや上からのその他のデブリに遭遇せず、その結果、ガラスリボンに対する冷却ドアの空間分解能が増大する。
【００３９】
図２に示され、上で説明されたように、熱シールドの移動は水平に行うことができ、熱シールドはガラスリボンに向かって、又はそこから遠ざかるように直線移動して、熱シールド間のギャップを増減させる。熱シールド５４と５５のこのような水平移動は、それぞれ矢印５６と５７によって示されている。
【００４０】
各熱シールドは、１つのセグメント、又は複数のセグメントを含んでいてもよい。以下の図４Ａ〜１０では、熱シールド５４を参照する。しかしながら、以下の説明は熱シールド５５にも等しく当てはまる。
【００４１】
図４Ａに示される一実施形態において、各熱シールド５４は、端部５４ａ、５４ｂと中央部５４ｃを含む１つのセグメントを含む。端部の前縁７６ａ、７６ｂは、中央部５４ｃの前縁７６ｃと位置がそろっていてもよいが、後退して、端部の前縁が中央部の前縁より、溶融ガラスの流れの面から遠くてもよい。図４Ｂは、図４Ａの熱シールドペアと、熱シールド間を通過するガラスリボンの断面図を示している。
【００４２】
図５Ａと６Ａは、１つのセグメントでなる熱シールドの別の実施形態を示しており、後退した端部が描かれている。例えば、図５Ａは、端部５４ａ、５４ｂの各々の前縁部７６ａ、７６ｂが中央部５４ｃの前縁部７６ｃより距離δだけ後退している実施形態を示す。この実施形態において、前縁部７６ａ〜７６ｃは各々、他の前縁部と平行である。
【００４３】
図６Ａは、端部５４ａ、５４ｂの前縁７６ａ、７６ｂがそれぞれ、中央部５４ｃの前縁７６ｃに対して後退し、かつ傾斜している実施形態を示す。それ以外にも、例えば端部の前縁が湾曲縁を含む構成等も利用できる。
【００４４】
図５Ｂと６Ｂは、それぞれ図５Ａと６Ａの熱シールドペアと、熱シールド間を通過するガラスリボンの断面を示す。
【００４５】
他の実施形態では、各熱シールドは複数のセグメント又はブレードを含んでいてもよい。各熱シールドの各セグメントは、隣接するセグメントとは独立して移動可能であってもよい。各熱シールドは他方の（反対の）シールドと基本的に構成が同じであるため、１つの熱シールドのみ参照し、その説明が、対応する反対の熱シールド（降下するリボンの反対側に位置付けられる熱シールド）にも当てはまることを理解する。
【００４６】
図７Ａは、例示的なセグメント式熱シールド５４のある実施形態を示す。セグメント式熱シールド５４は、１つ又は複数のセグメント、例えば端部材５８ａ、５８ｂと中央部材５８ｃを含む。端部材５８ａ、５８ｂは、中央部材５８ｃに対して別々に移動可能であってもよい。これに加えて、端部材５８ａは端部材５８ｂとは別に移動可能であってもよいが、一般的に、端部材５８ａ、５８ｂは一体に移動され、中央部材５８ｃとも一体に移動されてよい。移動は、多数の方法によって実現できる。例えば、熱シールドの各セグメントは適当な連結手段６２（例えば、シャフト６２）及び／又は歯車６４を介してアクチュエータ６６に接続されてもよく、これを操作すると、セクションを内側にガラスリボンに向かって展開し、又は外側にカラスリボンから遠ざかるように引き戻すことができる（図３参照）。例えば、アクチュエータ６６は単純なハンドクランク若しくはレバーであってもよく、又はアクチュエータは電気モータ若しくはサーボであってもよく、また、所望に応じて、コンピュータ又はその他の電子プロセッサを介して制御されてもよい。図７Ｂは、図７Ａの熱シールドペアの、シールドが展開している状態と、熱シールド間を通過するガラスリボンの断面図を示す。
【００４７】
図８Ａは、図７Ａの熱シールドと同様の複数セグメントでなる熱シールド５４を示しているが、端部材５８ａ、５８ｂが、中央部材５８ｃの前縁７６ｃに対して傾斜し、かつ後退している前縁７６ａ、７６ｂを含む点が異なる。図８Ｂは、図８Ａの熱シールドペアと、熱シールドとの間を通過するガラスリボンの断面を示す。
【００４８】
上で簡単に説明したように、フュージョンダウンドロー法によるガラスリボンの引出しは、ガラスが成形体から降下する際のその周辺の熱環境の精密な制御を利用する。そのために、各熱シールドは、熱シールドの寸法上の完全性を保持する機能を含んでいてもよい。熱シールドの形状又は位置が変化すると、本来は、加工温度も変化する。例えば、熱シールドの何れかの部分が歪むと熱環境が乱れる可能性がある。
【００４９】
熱シールドセグメントの一部の断面を示す図９に示されているように、熱シールド５４の各セグメントは、１つのセグメントのシールドでも複数セグメントのシールドでも、それ自体が複数の部材、すなわち上側部材７０、絶縁中間層（絶縁部材７２）、下側部材７４によって形成されていてもよい。上側及び下側部材７０、７４は、それぞれ上側及び下側部材の中に形成された嵌合曲げ部７８、８０を介して先又は前縁７６（すなわち、流れるガラスに最も近い縁）に沿って連結される。嵌合曲げ部には複数の目的がある。第一に、これらは上側及び下側セグメントを結合する。しかしながら、これらはまた、各部分又はセグメントの前端７６を硬くして、縁辺が歪むのを防止するのを助ける。少しでも歪むと、熱シールドの縁辺のガラスリボンに関する位置が若干変化することにより、工程に悪影響を与えることがある。しかしながら、各実施形態の中央部材はまっすぐの（線形の）前縁を含む。
【００５０】
図１０に示されるように、端セグメントと中央セグメントの上側部材７０と下側部材７４の各々は膨張用スロット７９を有していてもよく、それによって、個々の部分又はセグメントを歪めずに、上側及び下側部材が拡張しやすくなる。各膨張用スロットはまた、終端に切欠き８１、例えば円形の切欠きを有し、スロットの端における部材の応力破壊を防止してもよい。
【００５１】
上側及び下側部材７０、７４はまた、後縁８２に沿って接続することもできる。図９に示されるように、後縁８２に沿った接続は、ボルト等、縁辺に沿って配置された固定手段８４を介して行われてもよい。しかしながら、上側及び下側部材を後縁に沿って固定するために、その他の方法、例えば溶接を利用してもよい。熱シールドは高温環境下で利用されるため（上側部材の温度は約１０００℃となることもあり、下側部材の温度は約９００℃となることもある）、上側及び下側部材は、十分な寿命が確保されるように、高温と酸化に対する耐性を有する材料から構成するべきである。例えば、上側部材７０と下側部材７４は、１つ又は複数の高温金属合金、例えばＨａｙｎｅｓ（登録商標）Ａｌｌｏｙ  Ｎｏ．２１４又はＨａｙｎｅｓ（登録商標）Ａｌｌｏｙ  Ｎｏ．２３０を含んでいてもよい。絶縁材料、例えばＦｉｂｅｒｆｒａｘ（登録商標）Ｄｕｒａｂｌａｎｋｅｔ（登録商標）２６００が絶縁層７２用に適した絶縁材料である。上側部材は一般に下側部材より高い温度に曝されるため、上側部材は、下側部材より熱と酸化に対する体制が高い材料で形成してもよい。熱シールドの厚さを通じた一般的な温度差は約１００℃であるが、温度差は１００℃より大きいこともある。
【００５２】
成形面２２、２４を下方に流れるガラス融液の温度は実質的に一定である。これに対して、成形面２６、２８は成形体より低い温度に曝される。すなわち、成形面２６、２８はその向きに対して水平な構成部分と垂直の構成部品を有する。それゆえ、成形面２６、２８に沿って流れる溶融ガラスは、それが成形面を降下する際に冷却される。成形体の最も低い部分、例えば根元と根元に隣接する領域は、筐体の底面の開口部に至る「視野」を有し、熱を開口部から放射し、それによって、好ましくない点として、根元と根元部分の溶融ガラスが冷却される。すなわち、これらは開口部を通じた直接的な見通し線を有する。
【００５３】
前述のように、ガラスリボンの高品質領域（前述の販売可能部分）を取り囲む熱環境の乱れを防止するために、熱シールドの各種の構成の中央部材５４ｃ、５８ｃの前縁７６は、まっすぐで平坦な縁辺である。中央セグメント（又は部分）の前端は少なくともガラスリボンの高品質部分にわたって延び、リボンの幅全体で熱環境が一定となるようにすることが好ましい。動作時には、端部材５４ａ、５４ｂ又は５８ａ、５８ｂの前縁７６ａ又は７６ｂは一般に、それぞれ中央セグメント５４ｃ又は５８ｃの前縁７６ｃ又は７７ｃの後方に距離δだけ後退している。端部材５４ａ、５４ｂ又は５８ａ、５８ｂとそれぞれの前縁を、中央セグメントよりガラスリボンから遠くに位置付けることによって、ガラスリボンのビード領域のより厚い部分を収容し、また、成形体そのものにとってのクリアランスも大きくできる。距離δは、特定の設計、成形体と引出し装置の構成、及び引き出されるガラスの組成に応じて、引出しごとに別々に決定できる。同様に、中央セクションの前縁７６ｃ又は７７ｃとガラスリボンの面との間の距離ｄは、筐体からの熱損失を極小化し、同時に、ガラスリボンの流れの中断を防止するように選択するべきであり、一般に、個々の成形体の各々の具体的な動作条件、関連する引出し装置、ガラス組成に依存する。
【００５４】
下側熱シールド５４と上側熱シールド５５の両方を使用することにより、１つの下側の熱シールドセット又は１つの上側の熱シールドセットだけを利用する同様の装置には欠けている広い多用途性がフュージョン成形装置に付与される。図１１Ａは、例示的なフュージョン成形装置のための温度、特に成形体の根元付近の収束成形面２６に沿って流れるガラスの温度モデルを示している。図１１Ａに示される構成によれば、１つの熱シールド５４が冷却ドア４６の下方に位置付けられ、熱シールドの前縁が溶融ガラスの流れの隣接面から約３．２ｃｍだけ離れている成形体の根元部の温度は約１１８０℃である。下側熱シールドを以前の位置に保持したまま、第二の熱シールド５５を冷却ドア４６より上の位置（例えば、冷却ドア面４８の上方）に、熱シールド５５の前縁が溶融ガラスの流れの隣接面から約５．７ｃｍだけ離れるようにして追加することにより、根元の温度は約１２２０℃に上昇し、図１１Ｂに示されるように、根元の温度が約４０℃上昇したことになる。
【００５５】
冷却ドア４６の一態様は、ガラスリボンの幅方向のガラスリボンの厚さを、リボンの１つの領域をリボンの別の領域と異なるように局所的に冷却することによって制御することである。すなわち、粘性のリボンの幅方向に温度分布の差がありうる。この温度差の結果として、リボンの厚さが不均一となる可能性がある。この影響を軽減するために、ガラスリボンの各種の領域を局所的に冷却して、局所的な厚さに影響を与え、それによって厚さの不均一性に対抗することができる。もちろん、粘性のガラスリボンのうちの、成形体の根元に非常に近い部分を冷却すると、成形体の根元と、成形体の収束成形面２６、２８の根元に隣接する領域が冷却されるという望ましくない効果が生じる。それは、ひいては成形動作にも望ましくない影響を与える。
【００５６】
フュージョン式成形工程において一般に目指されることは、成形体上のいずれの種類の結晶体（又は失透原因物（ｄｅｖｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ））の形成も回避することである。失透原因物が堆積する可能性があるのは、固体ガラス界面付近でのガラス滞留時間が比較的長い固体面上を流れる間に、ガラス温度がその液相温度より十分に下がるときである。単純に根元温度を（その付近に設置された電源を通じて、又は下側熱シールドをさらに閉じることによって）液相温度より高くすることは、根元温度の上昇により、根元３０においてガラス層をその最終的な所望の厚さまで延ばすのに必要な力係数Ｆｆが小さくなりすぎるため、選択肢とならないことが多い。Ｆｆが小さすぎると、根元と引張ローラとの間のリボンの重量によって、所望の引き延ばしを実現するのに必要な力が余分に大きくなるという状況が発生する。その結果、リボンが平坦でなくなる、バギーワープと呼ばれる状態となる。
【００５７】
例えば、特定のガラス組成、特にディスプレイ用として適当なガラス組成は液相温度が高い。ガラスの温度が液相温度より下がると、ガラスの失透が発生して、それによってガラスに結晶の種がまかれる危険性がある。それゆえ、リボンの根元付近を優先的に冷却することによるガラスリボンの厚さの制御は、根元温度を低下させることと引き換えに行われる。冷却ドアと根元との間に第二の熱シールドペアを使用することにより、この根元及び隣接する収束成形面に対する冷却効果を低減させることができる。したがって、根元付近のガラスの流れの温度は上昇し、その一方で、根元より下のガラスの流れの温度は低下する。
【００５８】
フュージョン法の引出しに適した一般的なガラスの場合、ガラスリボンをその最終的な所望の厚さまで引き延ばしやすくするために根元において必要となる力Ｆは、次式により得られる。
【００５９】
【数１】
2015504411.tif 000003
【００６０】
式中、Ｆは任意の機械的な力（一般に、アイソパイプの根元より下に位置付けられる引張ローラによって供給される）に、根元と引張ローラとの間のガラスリボンの重量によりかかる力の合計である。同じ容積流量（Ｑ）で流れる同じガラスを、同じ最終厚さ（ｔ）まで、ただし根元（すなわちｙ０）から始まり、最終厚さが設定される地点（ｙ）で終了する異なる温度分布で引き延ばすのに必要な力Ｆは、上記の分母の積分項と、初期厚さ（ｔ０）を含む自然対数項のみに依存する。初期厚さｔ０は温度の弱関数であり、これらの目的のためには無視できる。したがって、力係数Ｆｆは以下のように得ることができる。
【００６１】
【数２】
2015504411.tif 000004
【００６２】
図１２Ａと１２Ｂが示すように、Ｆｆは、粘度（μ）の温度への強い依存性によって、温度の継ぎ目のないわずかな変化に伴い大きく変化する可能性がある。図１２Ａは、下側熱シールド５４（ＬＴＳ）と上側熱シールド５５（ＵＴＳ）の位置に関する計算による根元温度のグラフを示し、星マーク１００、１０２、１０４が、それぞれ溶融ガラスの流れの隣接面から１．２５インチ（３．１８ｃｍ）、２．２５インチ（５．７２ｃｍ）、３．２５インチ（８．２６ｃｍ）のＬＴＳについて示されている。これら３つのケースのすべてにおいて、ＵＴＳは９．２インチ（２３．３６８ｃｍ）にあり、これは上側熱シールド５５がない状態を示している。すなわち、このデータは、上側熱シールドの影響を受けていない、下側熱シールドの効果を示している。図１２Ａは、下側熱シールド５４が粘性のガラスリボンの付近から引き離されると、根元の温度が低下することを示している。これが発生するのは、少なくとも部分的には、温度を下側熱シールドより低い温度まで下げる根元の「視野」が大きくなり、これによって根元が冷却されるからである。図１２Ｂは、図１２Ａと同じ条件下での計算された力係数Ｆｆを示し、（データポイント、すなわち星マーク１０６、１０８、１１０を通じて）下側熱シールドの位置が変化すると、Ｆｆもまた変化することを示している。実際に、このデータは、根元温度が約４０℃変化することによって、力係数が約２倍変化することを示している。力係数Ｆｆは少なくとも部分的には、ガラスリボンの厚さに影響を与えるため、下側熱シールドの水平位置（ガラスの流れからの距離）が変化すると、ガラスリボンの厚さが変化すると結論することができる。
【００６３】
図１２Ａ〜１２Ｂに示されるデータに対して、図１３Ａと１３Ｂは、上側熱シールド５５を追加した場合の影響を示す。図１３Ａは、下側（ＬＴＳ）と上側（ＵＴＳ）熱シールド５４と５５の位置に関する計算による根元温度を示す。前述のように、データポイント（星マーク）１００、１０２、１０４は、上側熱シールドがガラスの流れから十分に遠く、したがってその影響が無視できる場合を示している。したがって、図１３Ａは、下側熱シールド５４が３つの水平位置にあるときの上側熱シールド５５の複数の位置の影響を示している。ここでも、水平位置とは熱シールドの前縁からガラスの流れまでの距離を意味する。
【００６４】
第一の条件の下では、下側熱シールド５４は、溶融ガラスの流れの隣接面から１．２５インチ（３．１８ｃｍ）の距離に位置付けられる。三角は上側熱シールド５５の位置に関する根元の温度を示しており、これらは左から右に、溶融ガラスの流れの隣接面から２．２インチ（５．６ｃｍ）、溶融ガラスの流れの隣接面から３．２インチ（８．１ｃｍ）、溶融ガラスの流れの隣接面から４．２インチ（１０．７ｃｍ）、５．２（１３．２ｃｍ）、６．２インチ（１５．７ｃｍ）、最後に、星マーク１００で示されるように、上側熱シールドが完全に引き戻された状態まで段階を追っている。このデータは、上側熱シールドが引き戻されると、根元の温度が低下し、上側熱シールドが全くない場合の影響が最後に示される。
【００６５】
同じ分析結果は、丸と星マーク１０２により表される第二の条件（下側熱シールドが溶融ガラスの流れの隣接面から２．２５インチ（５．７２ｃｍ）の位置にある）にも当てはまるが、根元温度の低下が第一の条件下で見られる低下と比較して、より大きい点が異なる。
【００６６】
四角と星マーク１０４により示される第三の条件（下側熱シールドが溶融ガラスの流れの隣接面から３．２５インチ（８．２６ｃｍ）の位置にある）では、根元の温度の低下はその前の第二の条件下よりさらに大きくなる。
【００６７】
図１３Ｂは、図１３Ａと同様の状況を示すが、異なるのは、根元の温度ではなく、計算による力係数Ｆｆが、溶融ガラスの流れの隣接面に関する下側及び上側熱シールドの位置に対して表示されていることである。図１３Ａと同様に、下側熱シールド５４の３つの位置、すなわち左から右に、溶融ガラスの流れの隣接面から１．２５インチ（３．１８ｃｍ）、溶融ガスの流れの隣接から２．２５インチ（５．７２ｃｍ）、及び溶融ガラスの流れの隣接面から３．２５インチ（８．２６ｃｍ）でのＦｆを示している。星マーク１０６、１０８、１１０は、上側熱シールドが完全に引き戻されたときのＦｆを示す。図１３Ｂのデータは、下側熱シールド５４が中心線Ｃから１．２５インチ（３．１８ｃｍ）である第一の条件下では、上側熱シールド５５の位置を、Ｆｆにそれほど影響を与えずに、大きく変化できることを示している。図１３Ａに戻り、Ｆｆの変化をリボンの厚さの変化に変換できることを再び考えると、これは、必要に応じて上側熱シールド５５を使って根元の温度を変化させることができ、その際、Ｆｆ、及び従ってリボンの厚さは大きく変化しないことを意味する。
【００６８】
下側熱シールド５４の位置が引き戻されると、丸と、次に四角で示されているように、Ｆｆの変化量は、溶融ガラスの隣接面からの下側熱シールドの距離の増大に伴って大きくなることがわかる。しかしながら、変化の度合いは、星マーク１０６、１０８、１１０間の全体的な変化量と比較すると小さい。さらに、このデータは、根元の温度が比較的大きく変化しても、力係数Ｆｆは比較的安定した状態のままであることをさらに示している。例えば、図１３Ａの三角は約２５℃の温度変化を示している。それでも、図１３Ａの条件を表す力係数は温度変化全体を通じて実質的に一定のままである。力係数が星マーク１０６によって示されるように大きく変化するのは、上側熱シールドが完全に引き戻されたときだけである。それゆえ、熱シールド５４と５５をそれぞれ冷却ドアの下と冷却ドアの上に使用することによって、力係数、及びしたがってリボンの厚さに対する影響を小さくしつつ、根元温度を変化させることができる。
【００６９】
図１４は、下側及び上側熱シールド５４、５５の両方を使用することによって可能となる動作空間（水平位置ｘに関する根元の温度と力係数Ｆｆ）の拡張を図表によって示しており、星マーク、丸、三角、四角は図１３Ａと１３Ｂの条件に対応する。下側熱シールド５４だけ動作する場合、枠１１２で示される動作空間が得られ、下側熱シールド５４と上側熱シールド５５の両方を使用することによって、その動作空間は、空間１１２と空間１１４の両方を含むように拡張される。
【００７０】
下側及び上側熱シールドの両方を使用することにより、さらに、冷却ドア４６を、そうでなければ可能な場合より溶融ガラスの流れの隣接面の近くに設置することができる。上側熱シールド５５がない場合、各冷却ドア４６と溶融ガラスの流れの隣接面との間の距離（たとえば、面４８とガラスの流れとの間の距離）は、冷却ドアからの成形体の根元の冷却作用によって限定される。各冷却ドアは、リボンの厚さに影響を与えるのに十分に近くすることができるが、根元の温度に許容できない影響を与えるほどは近付けられない。根元の温度を上昇させる役割を果たす上側熱シールド５５を含めることにより、冷却ドア５５をガラスの流れにより近付けることができる。冷却ドア５５を粘性のガラスの流れに近付けることによる効果は劇的となりうる。
【００７１】
図１５を参照すると、曲線１４０は、ガラスリボンのリボンの幅方向の厚さの実測値を表す。厚さの平均値を厚さデータから差し引き、その結果が偏差として表示されている。曲線１４２は、厚さの偏差を補正した後のガラスリボンの厚さモデルを示しており、冷却ドア面はガラスリボンの面まで約４インチ（１０．６ｃｍ）より近付けられない。曲線１４４は、厚さの均一性を示しており、曲線上の各点は、その点の周囲２５ｍｍの水平範囲に見られる最大厚さ偏差範囲である。
【００７２】
比較のために、図１６は同様のデータを示しているが、冷却ドアをガラスリボンの面により近付けることができた場合の利点を示している。すなわち、図１６に対して、データは、図１５に示されるものより、ガラスリボンの面から約２．５インチ（６．３５ｃｍ）に位置付けられた冷却ドアについてモデル化したものである。したがって、曲線１４６は、ガラスリボンのリボンの幅方向の厚さの実測値を示す。厚さの平均値を厚さデータから差し引き、その結果が偏差として表示されている。曲線１４８は、厚さ偏差を補正した後のガラスリボンの厚さモデルを示し、曲線１５０はリボンの厚さの均一性を示し、曲線上の各点は、その点の周囲２５ｍｍの水平範囲に見られる最大厚さ偏差範囲である。曲線１４４と曲線１５０を比較するとすぐにわかるように、上側及び下側熱シールドを使用すると可能になる、冷却ドア面を溶融ガラスの流れにさらに１．５インチ（３．８ｃｍ）近付けることによる効果は、厚さ偏差を大きく減少させることができる（厚さの均一性が増大する）。
【００７３】
他の態様において、第二の熱シールドペア（熱シールド５５）の導入により、冷却ドア面４８が保護される。図３に示されるように、冷却ドア４６の面４８は一般に、水平面１５２に対して傾斜している。そのため、これらの面は、面上に堆積して、冷却ドアの冷却効果の障害となる可能性のあるデブリ（例えば、落下するガラス等）の影響を受けやすい。上側熱シールド５５を含めることによって、（遮蔽効果が提供されるため）どちらも面をデブリから保護するが、その面と水平との角度を大きくすることができる。例えば、各面４８は垂直に位置付けることができ、その結果、冷却ドアの面のうちのより大きな表面積をガラスリボンの面に近づけることができる。
【実施例】
【００７４】
ガラス板のフュージョン成形の一般的な課題は、成形体の成形面上のいずれの種類の結晶体（失透原因物）の形成も回避したいということである。失透原因物は、表面ガラス界面でのガラスの滞留時間が比較的長いときに、成形面上を流れる際のガラス温度がその液相温度より大幅に低くなったときに堆積する可能性がある。下側熱シールドの各々の前（先）縁がガラスリボンの隣接面から２．２５インチ（５．７２ｃｍ）に位置付けられ、上側熱シールドが存在しない（図１３Ａ〜１３Ｂの基準の下ではガラスから９．２インチ−２３．４ｃｍ−離れて位置付けられる）が、成形体上に失透原因物の堆積が急速に形成され、製造上の問題を発生させていると仮定する。さらに、この形成を減少させるために、根元の温度を２０℃高める必要があると仮定する。下側熱シールド５４だけがある場合、複数の選択肢が利用可能である。すなわち、電源を通じて根元の温度を高めるか、水平の対向する下側熱シールド間のギャップを狭めるかのいずれか、又はその両方である。単純に根元の温度を溶融ガラスの液相温度より高くすることは、温度上昇によって力係数が大きく変化しすぎる場合は有益な選択肢ではない。力係数が低すぎると、根元と引張ローラとの間のリボンの重量により、ガラスを所望の程度に引っ張るために必要な力より大きな力が加わる原因となりうる。この状態は「バギーワープ」と呼ばれ、リボンが袋又は帆のようになり、その結果としてガラスリボンが歪むことから、このように呼ばれる。
【００７５】
したがって、根元の温度を２０℃上昇させると、Ｆｆが約４０％減少するため、バギーワーブの状態が生じる場合は現実的ではないであろう。しかしながら、下側熱シールドと上側熱シールドの両方を使用すると、根元の温度を約２０℃高めることは、ＬＴＳの位置を隣接するガラスリボン表面から約３．２５インチ（８．２６ｃｍ）に、ＵＴＳの位置を隣接するガラスリボン表面から約３．０インチ（７．６２ｃｍ）にすれば実現可能であり、Ｆｆは実質的に変化しないままである。ここで、下側熱シールドが流れているガラスリボンの面から約１．２５インチ（３．１８ｃｍ）〜約２．２５インチ（５．７２ｃｍ）の範囲内となる可能性が回避されて、下側熱シールドが流れているガラスから約３．２５インチ（８．２６ｃｍ）離れ、上側熱シールドが約３．０インチ（７．６２ｃｍ）離れていることにも留意されたい。水平方向に対向する熱シールド間の最小ギャップ距離は、小さすぎると、流れているガラスが熱シールドの片側に付着して、引出し装置が高温のガラスでいっぱいになる可能性が大幅に増大する可能性があり、これは大惨事である。
【００７６】
本発明の上述の実施形態、特にどの「好ましい」実施形態も、単に可能性のある実施例にすぎず、本発明の原理を明瞭に理解するために紹介されているにすぎない点を強調するべきである。本発明の主題と原理から実質的に逸脱することなく、数多くの変更や改良を上記の実施形態に加えてもよい。このような改良形態と変更形態はすべて、本明細書の中でこの開示及び本発明の範囲内に含められ、後述の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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