(57)【要約】  ガラス物品の製造における、ガラス溶融組成物を分析する方法は、溶融操作中にそのガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘りそのガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程を有してなる。この方法は、サンプリングされた組成物を分析して、時間の関数として、ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程も含む。
2020514745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融組成物を分析する方法において、
溶融操作中に前記ガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘り該ガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程、および
サンプリングされた前記組成物を分析して、時間の関数として、該ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記複数回の測定が、ガラス溶融槽の排気口で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数回の測定が、汚染軽減システム内の少なくとも１つの地点で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種類のガス種が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯｘ、ＨＢｒ、およびＨ２Ｏからなる群より選択され、ｘは１または２である、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物から製造されるガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程をさらに含む、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程をさらに含む、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程に応答して、該ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ガラス物品を製造する方法において、
溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘り該ガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程、
サンプリングされた前記組成物を分析して、時間の関数として、該ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、および
前記ガラス溶融組成物から前記ガラス物品を成形する工程、
を有してなる方法。
【請求項９】
前記複数回の測定が、ガラス溶融槽の排気口で行われる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種類のガス種が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯｘ、ＨＢｒ、およびＨ２Ｏからなる群より選択され、ｘは１または２である、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程をさらに含む、請求項８から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程に応答して、前記ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程をさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程に応答して、該ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
請求項８記載の方法により製造されるガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１７年３月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／４７１４７５号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、ガラス溶融組成物を分析する方法に関し、より詳しくは、ガラス溶融組成物から生じるガス種を分析することによってガラス溶融組成物を分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
テレビおよび携帯電話やタブレットなどの携帯型機器を含むディスプレイ用途のためのガラスシートなどのガラス物品の製造において、典型的に、原材料が溶融ガラスに溶融され、次に、この溶融ガラスが成形され、冷却されて、目的のガラス物品が製造される。原材料を溶融する過程中に、原材料中に最初に存在する少なくともいくらかの物質が、ガラス溶融組成物中で起こる分解反応などによって、溶融操作中に気相に転化されることがある。そのようなガス種は、次に、ガラス溶融槽などのガラス製造装置のある構成要素から排出される排出ガスの一部を構成する。
【０００４】
それに加え、ガラス溶融組成物が原材料から溶融ガラスに転化されるときに、ガラス溶融組成物の処理に影響を与え得る変数が数多くある。そのような変数は、次に、最終的に製造されるガラス物品の性質な影響を与え得る。これらの変数の例としては、溶融過程前のバッチ材料の分離、特定のバッチ材料に関するバッチから溶融物への転化時間、および溶融過程中のバッチ材料の分解反応が挙げられるが、実時間でこれらの変数をモニタすることは、難しい傾向がある。これらの変数の理解をより深めると、ガラス物品の製造に関連する様々な過程を微調整し、制御するために役立つ見識が与えられ、これは、次に、より品質の高いガラス物品の製造および／またはより効率的に製造されるガラス物品をもたらすことができる。
【発明の概要】
【０００５】
ここに開示された実施の形態は、ガラス溶融組成物を分析する方法を含む。この方法は、溶融操作中にそのガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘りそのガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程を有してなる。この方法は、サンプリングされた組成物を分析して、時間の関数として、ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程も含む。
【０００６】
ここに開示された実施の形態は、ガラス物品を製造する方法も含む。この方法は、溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘りそのガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程を有してなる。この方法は、サンプリングされた組成物を分析して、時間の関数として、ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程も含む。それに加え、この方法は、そのガラス溶融組成物からガラス物品を成形する工程を含む。
【０００７】
ここに開示された実施の形態の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたような開示の実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【０００８】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、請求項に記載された実施の形態の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図された実施の形態を提示する。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示の様々な実施の形態を示しており、その説明と共に、その原理と作動を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】フュージョンダウンドロー法によりガラスを製造する装置および過程の一例の概略図
【図２】ガラス溶融およびガスサンプリングおよび分析システムの一例の概略図
【図３】ガスサンプリングおよび分析を含む汚染軽減システムの一例の概略図
【図４】汚染軽減システムにおける３つの異なるサンプリング位置での時間の関数としてのＨＣｌ濃度を示すグラフ
【図５】硝酸塩含有バッチおよび硝酸塩不含有バッチをガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＮＯ濃度を示すグラフ
【図６】異なる比率でホウ素含有原材料をガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＳＯ２濃度を示すグラフ
【図７】硝酸塩含有バッチおよび硝酸塩不含有バッチをガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＮＯ濃度を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、その例が添付図面に示された、本開示の現在好ましい実施の形態を詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部分を称するために図面に亘り同じ参照番号が使用される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、ここに述べられた実施の形態に制限されると解釈すべきではない。
【００１１】
範囲は、「約」１つの特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、としてここに表現することができる。そのような範囲が表現されている場合、別の実施の形態は、その１つの特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む。同様に、値が、例えば、「約」という先行詞によって近似として表現されている場合、その特定の値は別の実施の形態を形成すると理解されよう。範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【００１２】
ここに用いられるような方向の用語−例えば、上、下、右、左、前、後、頂部、底部−は、描かれた図面に関してのみ使用され、絶対的な向きを暗示する意図はない。
【００１３】
特に明記のない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを必要とする、または任意の装置について、特定の向きが要求されると解釈されることは決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、または装置の請求項が、個々の構成要素に関する順序または向きを実際に列挙していない場合、もしくは請求項または記載に、工程が特定の順序に限定されること、または装置の構成要素に対する特定の順序または向きが列挙されていない場合、どの点に関しても、順序または向きが暗示されることは決して意図されていない。このことは、工程の配列、操作の流れ、構成要素の順序、または構成要素の向き；文法構成または句読法に由来する明白な意味；および明細書に記載された実施の形態の数またはタイプに関する論理事項を含む、解釈に関するどの可能性のある非表現基準にも適用される。
【００１４】
ここに用いられているように、名詞は、内容が明白に他に示していない限り、複数の対象を含む。それゆえ、例えば、成分に対する言及は、内容が明白に他に示していない限り、そのような成分を２つ以上有する態様を含む。
【００１５】
ここに用いられているように、「ガラス溶融組成物」という用語は、ガラス物品がそれから製造される組成物を称し、ここで、その組成物は、それらの間の任意の程度の部分溶融を含む、原材料と溶融ガラスとの間の、それらを含む任意の状態などの、実質的に固体の状態と実質的に液体の状態との間、それらを含む任意の状態で存在することができる。
【００１６】
ここに用いられているように、「溶融操作」という用語は、原材料を溶融ガラスに転化するように、ガラス溶融組成物が実質的に固体の状態から実質的に液体の状態に加熱される操作を称する。
【００１７】
ここに用いられているように、「ガラス溶融組成物から生じるガス種」という用語は、溶融操作中に気相に転化されるガラス溶融組成物の原材料中に最初に存在する物質を称する。
【００１８】
ここに用いられているように、「ガラス溶融組成物の処理条件」という用語は、溶融操作前、最中、または後の任意の条件を含む、実質的に固体の状態と実質的に液体の状態との間の、それらを含む、ガラス溶融組成物が存在する任意の条件を含むガラス溶融組成物が処理されている任意の条件を称する。
【００１９】
例示のガラス製造装置１０が、図１に示されている。いくつかの例では、ガラス製造装置１０は、溶融槽１４を含み得るガラス溶融炉１２を備えることができる。溶融槽１４に加え、ガラス溶融炉１２は、必要に応じて、原材料を加熱し、その原材料を溶融ガラスに転化する加熱素子（例えば、燃焼バーナまたは電極）などの１つ以上の追加の構成要素を含み得る。さらに別の例では、ガラス溶融炉１２は、その溶融槽の近傍からの熱損失を減少させる熱管理装置（例えば、断熱要素）を含むことがある。またさらに別の例では、ガラス溶融炉１２は、ガラス溶融物への原材料の溶融を促進する電子装置および／または電気機械装置を含むことがある。さらにまた、ガラス溶融炉１２は、支持構造（例えば、支持シャーシ、支持部材など）または他の構成要素を含むことがある。
【００２０】
ガラス溶融槽１４は、典型的に、耐火セラミック材料、例えば、アルミナまたはジルコニアを含む耐火セラミック材料などの耐火材料からなる。いくつかの例では、ガラス溶融槽１４は、耐火セラミックレンガから構成されることがある。ガラス溶融槽１４の具体的な実施の形態が、下記により詳しく記載されている。
【００２１】
いくつかの例では、前記ガラス溶融炉は、ガラス基板、例えば、連続長のガラスリボンを製造するためのガラス製造装置の構成要素として組み込まれることがある。いくつかの例では、本開示のガラス溶融炉は、スロットドロー装置、フロート浴装置、フュージョン法などためのダウンドロー装置、アップドロー装置、圧延装置、チューブ引き抜き装置またはここに開示された態様から恩恵を受けるであろう任意の他のガラス製造装置を含むガラス製造装置の構成要素として組み込まれることがある。一例として、図１は、個々のガラスシートに後で処理するためのガラスリボンをフュージョンドローするためのフュージョンダウンドロー式ガラス製造装置１０の構成要素としてのガラス溶融炉１２を概略示している。
【００２２】
ガラス製造装置１０（例えば、フュージョンダウンドロー装置１０）は、必要に応じて、ガラス溶融槽１４に対して上流に位置する上流ガラス製造装置１６を備えることができる。いくつかの例では、上流ガラス製造装置１６の一部またはその全体が、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。
【００２３】
図示された例に示されるように、上流ガラス製造装置１６は、貯蔵槽１８、原材料供給装置２０、およびその原材料供給装置に接続されたモータ２２を含むことができる。貯蔵槽１８は、矢印２６で示されるように、ガラス溶融炉１２の溶融槽１４中に供給され得るある量の原材料２４を貯蔵するように作ることができる。原材料２４は、典型的に、１種類以上のガラス形成金属酸化物および１種類以上の改質剤を含む。いくつかの例では、原材料供給装置２０は、原材料供給装置２０が所定量の原材料２４を貯蔵槽１８から溶融槽１４に供給するように、モータ２２により駆動することができる。さらに別の例では、モータ２２は、溶融槽１４の下流で検出される溶融ガラスのレベルに基づいて制御された速度で原材料２４を導入するように原材料供給装置２０を駆動することができる。溶融槽１４内の原材料２４は、その後、加熱されて、溶融ガラス２８を形成することができる。
【００２４】
ガラス製造装置１０は、必要に応じて、ガラス溶融炉１２に対して下流に位置する下流ガラス製造装置３０も備えることがある。いくつかの例では、下流ガラス製造装置３０の一部が、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。ある場合には、下記に述べられる第１の接続導管３２、または下流ガラス製造装置３０の他の部分が、ガラス溶融炉１２の部分として組み込まれることがある。第１の接続導管３２を含む、下流ガラス製造装置の要素が、貴金属から形成されることがある。適切な貴金属としては、白金、インジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウムおよびパラジウム、またはその合金からなる貴金属の群より選択される白金族金属が挙げられる。例えば、そのガラス製造装置の下流の構成要素は、約７０質量％から約９０質量％の白金および約１０質量％から約３０質量％のロジウムを含む白金・ロジウム合金から形成されることがある。しかしながら、他の適切な金属として、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、およびその合金が挙げられる。
【００２５】
下流ガラス製造装置３０は、溶融槽１４の下流に位置し、上述した第１の接続導管３２によって溶融槽１４に連結された、清澄槽３４などの第１の状態調節（すなわち、処理）槽を含み得る。いくつかの例では、溶融ガラス２８が、溶融槽１４から第１の接続導管３２によって清澄槽３４に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が、溶融槽１４から清澄槽３４に第１の接続導管３２の内部通路を通過することがある。しかしながら、他の状態調節槽が、溶融槽１４の下流に、例えば、溶融槽１４と清澄槽３４との間に配置されてもよい。いくつかの実施の形態において、状態調節槽が溶融槽と清澄槽との間に用いられることがあり、その中で、主要溶融槽からの溶融ガラスは、さらに加熱されて、溶融過程を継続する、または清澄槽に入る前に、溶融槽内の溶融ガラスの温度より低い温度に冷却される。
【００２６】
様々な技術によって、清澄槽３４内の溶融ガラス２８から気泡を除去することができる。例えば、原材料２４は、加熱されたときに、化学的還元反応を経て、酸素を放出する、酸化スズなどの多価化合物（すなわち、清澄剤）を含むことがある。他の適切な清澄剤としては、制限なく、ヒ素、アンチモン、鉄およびセリウムが挙げられる。清澄槽３４は、溶融槽の温度より高い温度に加熱され、それによって、溶融ガラスおよび清澄剤が加熱される。清澄剤の温度誘発された化学的還元によって生じる酸素気泡は、清澄槽内の溶融ガラスを通って上昇し、その溶融炉内で生じる溶融ガラス中のガスは、拡散するか、または清澄剤により生じた酸素気泡中に融合することができる。次に、拡大された気泡は、清澄槽内の溶融ガラスの自由表面まで上昇し、その後、清澄槽から漏れ出ることができる。酸素気泡は、清澄槽内の溶融ガラスの機械的混合をさらに誘発し得る。
【００２７】
下流ガラス製造装置３０は、溶融ガラスを混合するための混合槽３６などの別の状態調節槽をさらに含むことができる。混合槽３６は、清澄槽３４の下流に位置していることがある。混合槽３６を使用して、均質なガラス溶融組成物を提供し、それによって、清澄槽から出る清澄済み溶融ガラス内にそうしなければ存在するであろう化学的または熱的不均質性の脈理を減少させることができる。図から分かるように、清澄槽３４は、第２の接続導管３８によって混合槽３６に連結されることがある。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、第２の接続導管３８によって清澄槽３４から混合槽３６に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が、清澄槽３４から混合槽３６に第２の接続導管３８の内部通路を通過することがある。混合槽３６が清澄槽３４の下流に示されているが、混合槽３６は清澄槽３４の上流に配置されても差し支えないことに留意のこと。いくつかの実施の形態において、下流ガラス製造装置３０は、多数の混合槽、例えば、清澄槽３４の上流の混合槽と清澄槽３４の下流の混合槽を備えることがある。これらの多数の混合槽は、同じ設計のものであっても、または異なる設計のものであってもよい。
【００２８】
下流ガラス製造装置３０は、混合槽３６の下流に位置することがある供給槽４０などの別の状態調節槽をさらに含むことができる。供給槽４０は、溶融ガラス２８を状態調節して、下流の成形装置に供給することがある。例えば、供給槽４０は、出口導管４４によって溶融ガラス２８の成形体４２への一貫した流れを調節するおよび／または提供するための蓄積装置および／または流量調整器の機能を果たすことができる。図から分かるように、混合槽３６は、第３の接続導管４６によって供給槽４０に連結されることがある。いくつかの例では、溶融ガラス２８は、混合槽３６から第３の接続導管４６によって供給槽４０に重力送りされることがある。例えば、重力により、溶融ガラス２８が、混合槽３６から供給槽４０に第３の接続導管４６の内部通路を通過することがある。
【００２９】
下流ガラス製造装置３０は、上述した成形体４２および入口導管５０を含む成形装置４８をさらに備えることができる。出口導管４４は、溶融ガラス２８を供給槽４０から成形装置４８の入口導管５０に供給するように配置されることがある。例えば、いくつかの例では、出口導管４４は、入口導管５０内に入れ子にされ、その内面から間隔が置かれ、それによって、出口導管４４の外面と入口導管５０の内面との間に位置する溶融ガラス２８の自由表面を提供することがある。フュージョンダウンドロー式ガラス製造装置における成形体４２は、その成形体の上面に配置された樋５２、およびその成形体の底縁５６に沿った延伸方向に集束する集束成形面５４を含むことができる。供給槽４０、出口導管４４および入口導管５０を通じて成形体の樋に供給された溶融ガラスは、樋の側壁を溢れ、溶融ガラスの別々の流れとして集束する成形面５４に沿って下降する。溶融ガラスの別々の流れは、底縁５６に沿ってその下で接合して、１つのガラスリボン５８を製造し、このガラスリボンは、ガラスが冷えて、ガラスの粘度が上昇するときに、ガラスリボンの寸法を制御するために、重力、エッジロール７２および牽引ロール８２などによって、ガラスリボンに張力を印加することによって、底縁５６から延伸または流れ方向６０に延伸される。したがって、ガラスリボン５８は、粘弾性移行を経て、ガラスリボン５８に安定な寸法特徴を与える機械的性質を得る。ガラスリボン５８は、いくつかの実施の形態において、ガラスリボンの弾性領域においてガラス分割装置１００によって個々のガラスシート６２に分割されることがある。次に、ロボット６４が、保持器具６５を使用して、個々のガラスシート６２を搬送システムに移動させることができ、その際に、個々のガラスシートをさらに加工することができる。
【００３０】
図２は、ここに開示された実施の形態による例示のガラス溶融およびガスサンプリングおよび分析システムを示している。図２に示されるように、原材料２４は、供給装置２０から溶融槽１４に供給され、原材料２４を加熱し、溶融ガラス２８に転化するように、加熱素子（例えば、燃焼バーナまたは電極）により加熱される。原材料２４を加熱し、溶融ガラス２８に転化する過程において、原材料２４中に最初に存在する物質の少なくとも一部は、溶融操作中に気相に転化される。溶融槽１４中に存在するこれらと他のガス種（例えば、燃焼バーナなどから生じるガス種）は、排気口１１４を通じて溶融槽１４から放出される。
【００３１】
排気口１１４を通じて出るガス組成物は、例えば、サンプリング地点Ｅでの加熱プローブによって、ある期間に亘りガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングすることができる。特定の測定頻度に限定されないが、複数の測定は、間の全ての範囲および部分的範囲を含む、毎時約１回の測定から毎秒約１０回の測定を含む、少なくとも毎時１０回の測定など、さらに少なくとも毎分１回の測定など、さらにまた少なくとも毎分１０回の測定など、さらにまた少なくとも毎秒１回の測定など、毎時少なくとも１回の測定の頻度で行われることがある。
【００３２】
複数の測定は、ガス組成物のガス組成物測定装置１１８への通路１１６により図２に示されるように、種類、量、および濃度の内の少なくとも１つによって、ガス種を検出し、特定する少なくとも１つの測定技術を使用して行うことができる。例えば、特定の実施の形態において、複数の測定は、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）を使用して行われる。複数の測定は、例えば、ガスクロマトグラフィー質量分析法（ＧＣＭＳ）などの少なくとも１つの他の測定技術によって行われてもよい。ガス組成物測定装置１１８は、溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種などの、ガス組成物中に存在するまたは存在すると疑われる少なくとも１種類のガス種を検出するように作ることができる。
【００３３】
次に、複数の測定は、時間の関数としての、ガス組成物中の、溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種などの、少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定するために、測定信号１２０をコンピュータなどの分析装置１２２に送ることによって、分析されるように送られることがある。分析装置１２２からの出力データ１２４に、次に、さらなる検討および分析を行うことができる。
【００３４】
図３は、ここに開示された実施の形態によるガスサンプリングおよび分析を含む、例示の汚染軽減システムを示す。図３に示されるように、ガラス溶融槽からの排出ガスなどのガス組成物は、導管２１０を通って噴霧塔２０２中に流れ込む。そのようなガス組成物は、特定の例示の実施の形態において、例えば、排出ガスを希釈するために空気と組み合わされたガラス溶融槽からの排出ガスなどの、供給源の組合せからのガスを含有することがある。
【００３５】
噴霧塔２０２は液体噴射ポート２０８を備え、これを通じて、水、または石灰含有溶媒などの溶媒を含有する溶液などの液体が、ガス組成物中に存在するかもしれない汚染物質を凝縮するために、ガス組成物に噴霧されることがある。清浄空気は排気筒２０６を通って出ることができるのに対し、噴霧塔２０２内で凝縮された汚染物質を含有する排出流は、導管２１２を通じて噴霧塔２０２からバグハウス２０４に流れることができる。バグハウス２０４は、粒子状物質などの汚染物質をさらに濾過して取り除くことができる。
【００３６】
図３に示されるように、ガス組成物は、例えば、サンプリング地点Ａ、Ｂ、およびＣに位置する加熱プローブによって、３つの地点でサンプリングされる。各測定地点で、複数の測定は、ガス組成物のガス組成物測定装置１１８中への通路２１４、２１６、および２１８により図３に示されるように、種類、量、および濃度の内の少なくとも１つによって、ガス種を検出し、特定する少なくとも１つの測定技術を使用して行うことができる。例えば、特定の実施の形態において、複数の測定は、ＦＴＩＲを使用して行われる。複数の測定は、例えば、ＧＣＭＳなどの少なくとも１つの他の測定技術によって行われてもよい。ガス組成物測定装置１１８は、溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種などの、ガス組成物中に存在するまたは存在すると疑われる少なくとも１種類のガス種を検出するように作ることができる。
【００３７】
次に、複数の測定は、時間の関数としての、ガス組成物中の、溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種などの、少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定するために、測定信号１２０をコンピュータなどの分析装置１２２に送ることによって、分析されるように送られることがある。分析装置１２２からの出力データ１２４に、次に、さらなる検討および分析を行うことができる。
【００３８】
どの特定の種にも限定されないが、サンプリングされ、分析される少なくとも１種類のガス種は、例えば、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯｘ、ＨＢｒ、およびＨ２Ｏからなる少なくとも１つの群より選択することができ、ここで、ｘは１または２である。
【００３９】
図４は、例示の汚染軽減システムの３つのサンプリング位置での時間の関数としてのＨＣｌ濃度のグラフを示しており、図４に「噴霧前」と特定された区域は、図３におけるサンプリング地点Ａに対応し、図４に「筒」と特定される区域は、図３におけるサンプリング地点Ｂに対応し、図４に「噴霧後」と特定される区域は、図３におけるサンプリング地点Ｃに対応する。図４に示されるように、ここに開示された実施の形態は、時間の関数として汚染軽減システムの性能をモニタするために使用することができる。そのようなサンプリングは、例えば、当業者に公知の方法にしたがうフィードバック・ループに関する適切なコンピュータ制御を含むことによって、汚染軽減システムを制御するために使用することもできる。
【００４０】
ここに開示された実施の形態は、ガラス溶融組成物から生じないガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定するために使用することもできる。例えば、ガラス溶融槽内に存在する特定のガス種は、燃焼バーナから生じるガス種、並びに溶融槽中に注入される、またはその中に固有に存在する他のガス種などのガラス溶融組成物以外の供給源から生じることがある。
【００４１】
したがって、ここに開示された実施の形態は、分析されている少なくとも１種類のガス種を生じない（または生じると予測されない）比較組成物について、比較溶融操作が行われる実施の形態を含む。そのような実施の形態は、ある期間に亘る比較ガス組成物の複数の測定を行うことによって、比較溶融操作から生じる比較ガス組成物をサンプリングする工程を含み得る。そのような実施の形態は、サンプリングされた比較ガス組成物を分析して、時間の関数として比較ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、および時間の関数としての比較ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、時間の関数としての前記ガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度と比較する工程をさらに含み得る。
【００４２】
例えば、ここに開示された実施の形態は、比較バッチ組成物を溶融槽に供給する工程、およびその比較バッチ組成物に溶融操作を行う工程を含むことができ、ここで、その比較バッチ組成物は、分析されている少なくとも１種類のガス種を生じない（または生じると予測されない）。比較バッチ組成物に溶融操作が行われる前および／または後に、溶融槽に供給され、少なくとも１種類のガス種を生じる（または生じると予測される）バッチ組成物に、溶融操作が行われる。比較バッチ組成物（少なくとも１種類のガス種を生じない）に行われる溶融操作中に溶融槽の排気口から出るガス組成物をサンプリングし、バッチ組成物（少なくとも１種類のガス種を生じる）に行われる溶融操作中に排気口から出るガス組成物をサンプリングすることによって、サンプリングされたそれらの組成物を比較することは、ガラス溶融組成物から生じるものと生じないものの、排気口から出る少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定するのに役立ち得る。
【００４３】
図５は、硝酸塩含有バッチおよび硝酸塩不含有バッチをガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＮＯ濃度のグラフを示す。図５に示された実施の形態において、一番左の垂直線で示される時間に、約１０ポンド（約４．５ｋｇ）の硝酸塩不含有バッチがスクリュー供給装置に手動で供給された。ＮＯ濃度の急激な低下のタイミングで示されるように、そのバッチは、溶融槽内のバッチの山に入る前に、スクリュー供給装置のバレルを通過するのに約６分の移動時間がかかり、これは、加熱プローブを使用して、溶融槽の排気口からサンプリングしたガス組成物から、ＦＴＩＲを使用して測定した。ＮＯの測定濃度は、約１５分間に亘り約３０ｐｐｍに留まり、これは、毎時約４０ポンド（約１８ｋｇ）の供給量に一致した。次に、一番右側の垂直線で示される時間に、硝酸塩含有バッチをスクリュー供給装置に供給した。硝酸塩含有バッチがバッチの山に到達した後、ＮＯの量が１５０ｐｐｍ超へと急激に増加した。硝酸塩不含有バッチが溶融槽内にあるときと、硝酸塩含有バッチが溶融槽内にあるときのＮＯの測定濃度の間の比較により、燃焼バーナから生じたＮＯなどの、他の供給源から生じたＮＯに起因し得るガス組成物中のＮＯの濃度に対する、硝酸塩含有バッチから生じたＮＯに起因し得るガス組成物中のＮＯの濃度に関する情報が与えられる。
【００４４】
ここに開示された実施の形態は、異なる原材料に起因し得るガス組成物中のガス種の量に関する情報も与えることができる。例えば、図６は、異なる百分率のＳＯ２で汚染されたホウ素含有原材料をガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＳＯ２の測定濃度のグラフを示す。詳しくは、２つの異なるホウ素含有原材料であるＮｅｏｂｏｒ（登録商標）およびホウ酸を、異なる時間に亘り異なる質量比でガラス溶融槽に供給し、加熱プローブを使用して、溶融槽の排出口からサンプリングしたガス組成物から、ＦＴＩＲを使用して、ＳＯ２濃度を測定した。図６から分かるように、ＳＯ２と「Ｎｅｏｂｏｒ」との間に逆相関が存在するのに対し、ＳＯ２とホウ酸との間に正相関が存在する。
【００４５】
したがって、ここに開示された実施の形態は、時間の関数としてのガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、ガラス溶融組成物から製造されたガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程をさらに含むことができる。例えば、溶融ガラス中のＳＯ２の存在は、その溶融ガラスから最終的に形成されたガラス物品中の、膨れなどの欠陥に関連付けることができる。それ故に、ここに開示された実施の形態にしたがって、溶融操作中に生じたＳＯ２の測定量に基づいて、ＳＯ２を生じることが知られている供給源の材料の選択を制御すると、転じて、最終的に製造されるガラス物品の品質特性が影響を受け得る。他のガス種に関しても同じ事を行うことができる。より広く言うと、ここに開示された実施の形態は、時間の関数としてのガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、ガラス溶融組成物から製造されるガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程に応答して、ガラス溶融組成物の、原材料の選択などの処理条件を制御する工程を含む。
【００４６】
ここに開示された実施の形態は、時間の関数としてのガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程をさらに含むことができる。例えば、図７は、硝酸塩含有バッチおよび硝酸塩不含有バッチをガラス溶融槽に導入した後の時間の関数としてのＮＯ濃度のグラフを示す。図７の実施の形態において、一番左の垂直線で示される時間に、約１２０ポンド（約５４ｋｇ）の硝酸塩不含有バッチが貯蔵槽（またはバッチ供給装置）の上部に入れられた。バッチ供給装置が質量流量（栓流）で供給された場合には、毎時約４０ポンド（約１８ｋｇ）の供給量で、ガス組成物中のＮＯ濃度は、約３時間後に低下し始め、図５と同様に、急激な低下を示したはずである。しかしながら、ＮＯ濃度は、加熱プローブを使用して、溶融槽の排出口からサンプリングしたガス組成物から、ＦＴＩＲを使用して測定したが、このＮＯ濃度は、約２．５時間後に徐々に低下し始め、バッチ供給装置の中央を通るファンネルフローがあったようであり、これにより、硝酸塩不含有バッチは、溶融槽に早く入ることができたことを示す。一番右側の垂直線で示される時間に、硝酸塩含有バッチがスクリュー供給装置の上部に入れられた。図７から分かるように、ＮＯ濃度は後で徐々に上昇し、再び、バッチ供給装置内で生じるファンネルフローおよびバッチ混合を示す。
【００４７】
したがって、ここに開示された実施の形態は、図７に関して示され、記載されたように、バッチ供給特性などの、ガラス溶融組成物の処理特性を理解するための調査分析ツールを提供することができる。時間の関数としてガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の濃度に関連付けられる他の処理特性の例としては、原材料中の揮発性不純物、ガラス溶融組成物の酸化状態、原材料中の含水量、バッチの山および溶融ガラス表面の温度変化、バッチの山の配置およびバッチの山の形状の安定性の変化、ガラス溶融組成物中の揮発性元素の保持率、ガラス溶融槽中への空気漏れ、原材料送出装置（例えば、スクリュー供給装置）の破損、ガラス溶融槽に入る前の原材料の閉塞、および溶融槽の充填率の変化が挙げられる。それに加え、少なくとも１種類のガス種の量または濃度の変化は、ガラス溶融組成物中の固体または気体欠陥の出現の早期警戒を与え、欠陥の形成とそのタイミングに対する手掛かりを与えることができる。
【００４８】
さらに、ここに開示された実施の形態は、時間の関数としてのガス組成物中の少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程に応答して、ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程を含む。例えば、図７において、ファンネルフロー処理特性は、バッチ供給装置の撹拌を制御すること、バッチ供給装置の供給角度を調節すること、バッチ材料の粒径分布を調節すること、異なるバッチ材料を使用すること、バッチ供給装置中のバッチの高さを制御すること、バッチ供給装置の近くの温度を制御すること、バッチ供給装置の設計または配置を調節すること、および原材料送出装置の設計を調節することの少なくとも１つによって、少なくともある程度対処されるであろう。
【００４９】
先の実施の形態は、フュージョンダウンドロー法に関して記載してきたが、そのような実施の形態は、フロート法、スロットドロー法、アップドロー法、および圧延法などの他のガラス成形過程にも適用できることが理解されよう。
【００５０】
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示の実施の形態に様々な改変および変更を行えることが、当業者に明白であろう。それゆえ、本開示は、そのような改変および変更を、それらが付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという条件で、含むことが意図されている。
【００５１】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５２】
実施形態１
ガラス溶融組成物を分析する方法において、
溶融操作中に前記ガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘り該ガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程、および
サンプリングされた前記組成物を分析して、時間の関数として、該ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、
を有してなる方法。
【００５３】
実施形態２
前記複数回の測定が、ガラス溶融槽の排気口で行われる、実施形態１に記載の方法。
【００５４】
実施形態３
前記複数回の測定が、汚染軽減システム内の少なくとも１つの地点で行われる、実施形態１に記載の方法。
【００５５】
実施形態４
前記複数回の測定が、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）を使用して行われる、実施形態１に記載の方法。
【００５６】
実施形態５
前記複数回の測定が、ガスクロマトグラフィー質量分析法（ＧＣＭＳ）を使用して行われる、実施形態１に記載の方法。
【００５７】
実施形態６
前記少なくとも１種類のガス種が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯｘ、ＨＢｒ、およびＨ２Ｏからなる群より選択され、ｘは１または２である、実施形態１に記載の方法。
【００５８】
実施形態７
前記方法が、前記ガラス溶融組成物から生じない前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００５９】
実施形態８
前記方法が、前記少なくとも１種類のガス種を生じない比較組成物に比較溶融操作を行う工程、前記比較溶融操作から生じる比較ガス組成物を、ある期間に亘り該比較ガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程、サンプリングされた前記比較ガス組成物を分析して、時間の関数として前記比較ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、および時間の関数としての前記比較ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、時間の関数として前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度と比較する工程を含む、実施形態７に記載の方法。
【００６０】
実施形態９
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物から製造されるガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００６１】
実施形態１０
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物から製造されるガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程に応答して、該ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、実施形態９に記載の方法。
【００６２】
実施形態１１
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００６３】
実施形態１２
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程に応答して、該ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
【００６４】
実施形態１３
ガラス物品を製造する方法において、
溶融操作中にガラス溶融組成物から生じる少なくとも１種類のガス種を含むガス組成物を、ある期間に亘り該ガス組成物を複数回測定することによって、サンプリングする工程、
サンプリングされた前記組成物を分析して、時間の関数として、該ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を決定する工程、および
前記ガラス溶融組成物から前記ガラス物品を成形する工程、
を有してなる方法。
【００６５】
実施形態１４
前記複数回の測定が、ガラス溶融槽の排気口で行われる、実施形態１３に記載の方法。
【００６６】
実施形態１５
前記複数回の測定が、汚染軽減システム内の少なくとも１つの地点で行われる、実施形態１３に記載の方法。
【００６７】
実施形態１６
前記複数回の測定が、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）を使用して行われる、実施形態１３に記載の方法。
【００６８】
実施形態１７
前記複数回の測定が、ガスクロマトグラフィー質量分析法（ＧＣＭＳ）を使用して行われる、実施形態１３に記載の方法。
【００６９】
実施形態１８
前記少なくとも１種類のガス種が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＨＣｌ、ＣＯｘ、ＨＢｒ、およびＨ２Ｏからなる群より選択され、ｘは１または２である、実施形態１３に記載の方法。
【００７０】
実施形態１９
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程をさらに含む、実施形態１３に記載の方法。
【００７１】
実施形態２０
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス物品の少なくとも１つの特性に関連付ける工程に応答して、前記ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、実施形態１９に記載の方法。
【００７２】
実施形態２１
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程をさらに含む、実施形態１３に記載の方法。
【００７３】
実施形態２２
前記方法が、時間の関数としての前記ガス組成物中の前記少なくとも１種類のガス種の量または濃度を、前記ガラス溶融組成物の少なくとも１つの処理特性に関連付ける工程に応答して、該ガラス溶融組成物の処理条件を制御する工程をさらに含む、実施形態２１に記載の方法。
【００７４】
実施形態２３
実施形態１３に記載の方法により製造されるガラス物品。
【００７５】
実施形態２４
実施形態２３に記載のガラス物品を備えた電子機器。
【符号の説明】
【００７６】
１０    ガラス製造装置
１２    ガラス溶融炉
１４    溶融槽
１６    上流ガラス製造装置
１８    貯蔵槽
２０    原材料供給装置
２２    モータ
２４    原材料
２８    溶融ガラス
３０    下流ガラス製造装置
３４    清澄槽
３６    混合槽
４０    供給槽
４２    成形体
４４    出口導管
４８    成形装置
５０    入口導管
５２    樋
５４    集束成形面
５６    底縁
５８    ガラスリボン
６２    ガラスシート
６４    ロボット
７２    エッジロール
８２    牽引ロール
１１８    ガス組成物測定装置
１２０    測定信号
１２２    分析装置
１２４    出力データ
２０２    噴霧塔
２０４    バグハウス
２０６    排気筒
２０８    液体噴射ポート
【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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【図６】
2020514745.tif 000008
【図７】
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【国際調査報告】
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