JP7535529B2 - 耐腐食性が改善された導管加熱装置および方法 - Google Patents

Description

優先権

本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１９年２月１４日に出願された米国仮特許出願第６２／８０５３３２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。

本開示は、広く、ガラス溶融システムに使用される金属製導管などの導管の加熱に関し、より詳しくは、耐腐食性が改善された導管の加熱に関する。

テレビや、電話および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、溶融材料は、典型的に、白金などの貴金属からなる導管など、１つ以上の導管を通して運ばれる。そのような導管は、例えば、導管を周囲から取り囲む金属材料から作られた、電力が供給されるフランジによって、直接加熱することができる。水冷通路は、フランジの温度を管理するのに役立ち得る。

そのようなシステムにおいて、導管は、典型的に、雰囲気制御カプセル内にさらに収容されることのある耐火セラミック材料などの耐火材料で覆われている。その雰囲気制御カプセルは、典型的に、流体冷却通路の温度より実質的に高い露点を有する、比較的湿った環境である。その通路の外部が耐火材料と直接接触している場合、水が、通路と耐火材料の界面に沿って凝縮し、これにより、通路の材料の腐食が著しく加速され、それによって、通路だけでなく、フランジの耐用年数が短くなり得る。

システムの操作パラメータまたは能力に実質的に悪影響を与えない、この問題に対する解決策を見つけることが望ましいであろう。

ここに開示された実施の形態は、導管加熱装置を含む。その導管加熱装置は、導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む環状加熱素子を備える。この環状加熱素子は、中に冷却流体を流すように作られた環状通路を含む。この環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれている。その雰囲気の露点は、冷却流体の温度より高い。その加熱素子は、金属または金属合金から作られた界面領域を含む。その界面領域は、環状通路と耐火セラミック材料との間に延在する。その界面領域と耐火セラミック材料との間の境界での界面領域の温度は、その雰囲気の露点よりも高い。

ここに開示された実施の形態は、導管を加熱する方法も含む。その方法は、環状加熱素子で導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む工程を含む。その環状加熱素子は、環状通路およびその中を流れる冷却流体を含む。その環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれている。その雰囲気の露点は、冷却流体の温度より高い。その加熱素子は、金属または金属合金から作られた界面領域を含む。その界面領域は、環状通路と耐火セラミック材料との間に延在する。その界面領域と耐火セラミック材料との間の境界での界面領域の温度は、その雰囲気の露点よりも高い。

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、一部には、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に開示された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。

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性を理解するための概要または骨子を与える意図がある実施の形態を提示していることを理解すべきである。添付図面は、さらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、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、その記載とともに、その原理および作動を説明する働きをする。

例示のフュージョンダウンドローガラス製造装置および過程の概略図 導管の一部を周囲から取り囲む環状加熱素子の斜視図 導管を周囲から取り囲み、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により取り囲まれた環状加熱素子の概略正面切断図 環状冷却流体通路を含む環状加熱素子の一部の概略側面切断図 環状冷却流体通路を取り囲む環状シェルおよび環状冷却流体通路と環状シェルとの間に延在する流体間隙を含む、環状加熱素子の一部の概略側面切断図 代わりに作られた環状冷却流体通路を取り囲む環状シェルおよび環状冷却流体通路と環状シェルとの間に延在する流体間隙を含む、環状加熱素子の一部の概略側面切断図 代わりに作られた環状冷却流体通路を取り囲む環状シェルおよび環状冷却流体通路と環状シェルとの間に延在する流体間隙を含む、環状加熱素子の一部の概略側面切断図 環状冷却流体通路の少なくとも一部と耐火セラミック材料との間に環状リングを含む、環状加熱素子の一部の概略側面切断図 環状シェルを含む環状加熱素子の一部の拡大側面切断図 環状リングを含む環状加熱素子の一部の拡大側面切断図 環状冷却流体通路の少なくとも一部と耐火セラミック材料との間に環状リングの代わりの実施の形態を含む環状加熱素子の一部の概略側面切断図 環状冷却流体通路の少なくとも一部と耐火セラミック材料との間に環状リングの代わりの実施の形態を含む環状加熱素子の一部の拡大側面切断図 環状加熱素子の中心が導管の中心からずれている、導管を周囲から取り囲み、耐火セラミック材料により取り囲まれた環状加熱素子の概略正面切断図

ここで、その例が添付図面に示されている、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ることがあり、ここに述べられた実施の形態に限定されるものと解釈すべきではない。

範囲は、「約」ある特定の値から、および／または「約」別の特定の値まで、としてここに表すことができる。そのような範囲が表された場合、別の実施の形態は、そのある特定の値から、および／または他方の特定の値までを含む、同様に、例えば、「約」という先行詞を使用して、値が近似として表されている場合、特定の値は別の実施の形態を形成することが理解されよう。範囲の各々の端点が、他方の端点に関してと、他方の端点と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。

ここに用いられているような方向を示す用語－例えば、上、下、右、左、前、後ろ、上部、底部－は、描かれた図面に関してのみ用いられ、絶対的な向きを暗示する意図はない。

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、またはどの装置についても、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。

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、コンポーネントに対する言及は、内容が明白に他に示していない限り、そのようなコンポーネントを２つ以上有する態様を含む。

図１に、例示のガラス製造装置１０が示されている。いくつかの例では、ガラス製造装置１０は、溶融槽１４を含むことのできるガラス溶融炉１２を備え得る。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。さらなる例において、ガラス溶融炉１２は、その溶融槽の近傍から失われる熱を減少させる熱管理器具（例えば、断熱構成要素）を含むことがある。またさらなる例において、ガラス溶融炉１２は、原材料のガラス溶融物への溶融を促進させる電子装置および／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。

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から作られた耐火セラミック材料などの耐火材料からなる。いくつかの例において、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。

いくつかの例において、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。いくつかの例において、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に使用するためのダウンドロー装置、アップドロー装置、圧延装置、管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。例として、図１は、個々のガラスシートに後で加工され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を概略示す。

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付けられた上流ガラス製造装置１６を備えることができる。いくつかの例において、上流ガラス製造装置１６の一部または全部は、ガラス溶融炉１２の一部として組み込まれることがある。

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、貯蔵容器１８、原材料送達装置２０およびその原材料送達装置に接続されたモータ２２を備え得る。貯蔵容器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に供給できる多量の原材料２４を貯蔵するように作られることがある。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。いくつかの例において、原材料送達装置２０は、原材料送達装置２０が貯蔵容器１８から溶融槽１４に所定量の原材料２４を送達するようにモータ２２により駆動することができる。さらなる例では、モータ２２は、原材料送達装置２０に動力を供給して、溶融槽１４の下流で検出された溶融ガラスのレベルに基づく制御速度で原材料２４を導入する。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。

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も備え得る。いくつかの例において、下流ガラス製造装置３０の一部が、ガラス溶融炉１２の一部として組み込まれることがある。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の一部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、その下流ガラス製造装置の要素は、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、イリジウム、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。

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により溶融槽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）容器を含み得る。いくつかの例において、溶融ガラス２８は、第１の接続導管３２により溶融槽１４から清澄槽３４に重力供給されることがある。例えば、重力は、第１の接続導管３２の内部通路を通って溶融槽１４から清澄槽３４に溶融ガラス２８を通過させることがある。しかしながら、他の状態調節容器を、溶融槽１４の下流、例えば、溶融槽１４と清澄槽３４との間に、配置してもよいことを理解すべきである。いくつかの実施の形態において、状態調節容器は、溶融槽と清澄槽との間で利用されることがあり、ここで、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か、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。

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を加熱する。清澄剤の温度により誘発する化学的還元により生じる酸素バブルは、清澄槽内の溶融ガラス中を上昇し、そこで、溶融炉内で生成された溶融ガラス中の気体は、清澄剤により生じた酸素バブル中に拡散するまたはまとまることができる。次いで、拡大した気泡は、清澄槽中の溶融ガラスの自由表面まで上昇し、その後、清澄槽から放出され得る。酸素バブルは、清澄槽中の溶融ガラスの機械的混合をさらに誘発し得る。

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容器をさらに含み得る。混合槽３６は、清澄槽３４より下流に位置付けられることがある。混合槽３６は、均質なガラス溶融組成物を提供し、それによって、そうでなければ、清澄槽を出る清澄済みの溶融ガラス内に存在するであろう化学的または熱的不均一性のすじを減少させるために使用することができる。図から分かるように、清澄槽３４は、第２の接続導管３８により混合槽３６に連結されることがある。いくつかの例において、溶融ガラス２８は、第２の接続導管３８により清澄槽３４から混合槽３６に重力供給されることがある。例えば、重力は、第２の接続導管３８の内部通路を通って清澄槽３４から混合槽３６に溶融ガラス２８を通過させることがある。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の上流に位置していてもよいことに留意すべきである。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の下流の混合槽とを含むことがある。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。

下流ガラス製造装置３０は、混合槽３６の下流に配置されることがある供給槽４０などの別の状態調節容器をさらに含み得る。供給槽４０は、下流の成形装置に供給すべき溶融ガラス２８を状態調節することがある。例えば、供給槽４０は、溶融ガラス２８の一貫した流れを調節する、および／または出口導管４４により成形体４２に提供するための滞留装置および／または流量調整器として機能できる。図から分かるように、混合槽３６は、第３の接続導管４６により供給槽４０に連結されることがある。ある場合には、溶融ガラス２８は、第３の接続導管４６により混合槽３６から供給槽４０に重力供給されることがある。例えば、重力は、第３の接続導管４６の内部通路を通って混合槽３６から供給槽４０に溶融ガラス２８を運ぶことがある。

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を備えた成形装置４８をさらに備え得る。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に供給するように位置付けることができる。例えば、例において、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開けられ、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付けられた溶融ガラスの自由表面を提供することがある。フュージョンダウンロード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位置付けられた樋５２、およびその成形体の底部エッジ５６に沿って延伸方向に集束する集束成形面５４を含み得る。供給槽４０、出口導管４４および入口導管５０を介して成形体の樋に供給された溶融ガラスは、その樋の側壁を溢れ、溶融ガラスの別々の流れとして集束成形面５４に沿って下降する。この溶融ガラスの別々の流れは、底部エッジ５６に沿ってその下で結合して、ガラスの単一リボン５８を生成し、これは、ガラスが冷め、ガラスの粘度が増加するときの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などにより、ガラスリボンに張力を印加することによって、底部エッジ５６から延伸または流動方向６０に延伸される。したがって、ガラスリボン５８は、粘弾性転移を経て、ガラスリボン５８に安定した寸法特徴を与える機械的性質を獲得する。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あるときに、ガラス分割装置１００により個々のガラスシート６２に分割されることがある。次いで、ロボット６４が、把持器具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送することがあり、その後すぐ、個々のガラスシートは、さらに加工されることがある。

図２は、導管の一部を周囲から取り囲む環状加熱素子１００の斜視図を示しており、この導管は、図２において、接続導管３８として示されているが、１つ以上の環状加熱素子１００が、図１に示された導管のいずれを周囲から取り囲んでもよいことを理解すべきである。特定の例示の実施の形態において、環状加熱素子１００は、接続導管３８と同じまたは類似の材料から作られることがある。例えば、接続導管が白金から作られている場合、環状加熱素子１００も白金から作られることがある。環状加熱素子１００は、他の材料、例えば、ニッケル；銅；およびニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、および白金の少なくとも１つを含む合金；の少なくとも１つから作られることもある。それに加え、環状加熱素子１００は、当業者に公知のように、電源など、他の動力源（図示せず）に接続されることがある。これは、次に、環状加熱素子１００の抵抗加熱を生じることができ、これは、次に、接続導管３８、並びに接続導管３８を流れる、溶融ガラス２８などの溶融材料を所望の温度に加熱することができる。

図３は、導管（すなわち、接続導管３８）を周囲から取り囲み、雰囲気３００内に収容された耐火セラミック材料２００により取り囲まれている環状加熱素子１００の概略正面切断図を示す。環状加熱素子１００は、比較的厚い領域１０４により周囲から取り囲まれた比較的薄い領域１０２を備え、この比較的厚い領域は、次に、中に冷却流体を流すように作られた環状通路１０６により周囲から取り囲まれている。

比較的薄い領域１０２、比較的厚い領域１０４、および環状通路１０６は、互いに同じまたは異なる材料から作られることがある。例えば、特定の実施の形態において、比較的薄い領域１０２、比較的厚い領域１０４、および環状通路１０６の各々は、ニッケル；銅；およびニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、および白金の少なくとも１つを含む合金；の少なくとも１つから作られている。

耐火セラミック材料２００は、どの特定の材料にも限定されないが、例えば、アルミナ、ジルコン、アルミン酸カルシウム、ジルコニア、およびカルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、およびジルコニウムの少なくとも１つを含む酸化物セラミックの少なくとも１つから作られることがある。例えば、ここに開示された実施の形態に、その全ての開示がここに引用される、国際公開第２００９／０５８３３０号に開示されたような、導管を取り囲み、例えば、溶融ジルコニアから作られたクレドールシェル、およびそのシェル内の少なくとも１つの不定形耐火材料を含むシステム内に耐火セラミック材料２００が含まれているものがある。

雰囲気３００は、導管（すなわち、接続導管３８）および耐火セラミック材料２００を含む、ガラス製造装置３０の少なくとも一部の周りの環境を制御するシステム内に含まれ、維され得る。そのシステムは、例えば、個々のガラスシート６２におけるガス状含有物および表面膨れの形成を抑制するように、ガラス製造装置３０の少なくとも一部の周りの水素のレベルを制御するために使用される制御システムおよびカプセルを備えることができる。そのシステムは、溶融ガラス２８がガラス製造装置３０内の複数の容器間を移動している間に溶融ガラス２８を冷却するのに役立たせるために使用することもできる。そのシステムは、容器の貴金属の酸化を減少させるように、容器の周りに最小の酸素を含むために雰囲気３００を維持するために使用することもできる。例示のシステムが、その全ての開示がここに引用される、国際公開第２００６／１１５９７２号に示され、記載されている。

図４は、環状冷却流体通路１０６を備えた環状加熱素子１００の一部の概略側面切断図を示す。図３に示された実施の形態について、環状加熱素子１００は、比較的厚い領域１０４により周囲から取り囲まれた比較的薄い領域１０２を備え、この比較的厚い領域は、次に、中に冷却流体１５０を流すように作られた環状通路１０６により周囲から取り囲まれている。環状通路１０６を備えた環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。

特定の例示の実施の形態において、冷却流体１５０は、例えば、水などの液体を含み得る。冷却流体１５０は、油および／または耐腐食性添加剤も含むことがある。冷却流体１５０は、例えば、空気、窒素、酸素、ヘリウム、水素、およびネオンから選択される少なくとも１種類の気体などの気体を含むことがある。

冷却流体１５０の温度は、どの特定の値にも限定されないが、特定の例示の実施の形態において、約０℃から約６０℃、さらに、約１０℃から約５０℃、またさらに、約２０℃から約４０℃、なおまたさらに、約２５℃から約３５℃など、約６０℃以下であり得る。

ここに開示された実施の形態は、雰囲気３００の露点が冷却流体１５０の温度より高い実施の形態を含む。雰囲気３００の露点は、どの特定の値にも限定されないが、特定の例示の実施の形態において、少なくとも約６５℃、さらに少なくとも約７０℃、約６０℃から約１００℃、さらに約６５℃から約９５℃、またさらに約７０℃から約９０℃など、少なくとも約６０℃であり得る。

特定の例示の実施の形態において、雰囲気３００の露点は、冷却流体１５０の温度より、約５℃から約７０℃、約１０℃から約６０℃、さらに約１５℃から約５０℃、またさらに約２０℃から約４０℃高いを含む、少なくとも約１０℃、さらに少なくとも約１５℃、またさらに少なくとも約２０℃、またさらには少なくとも約２５℃、なおさらにまた少なくとも約３０℃高いなど、少なくとも約５℃高い。

図５は、中に冷却流体１５０を流すように作られた環状通路１０６および環状冷却流体通路１０６と環状シェル１０８との間に延在する流体間隙１６０を取り囲む環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図を示す。環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。環状シェル１０８および流体間隙１６０は、環状通路１０６と耐火セラミック材料２００との間に延在する界面領域（図９ＡにＩとして示されている）を含む。

図６は、中に冷却流体１５０を流すように作られた、比較的厚い領域１０４との接触度合いが大きい、代わりに作られた環状通路１０６および環状冷却流体通路１０６と環状シェル１０８との間に延在する流体間隙１６０を取り囲む環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図を示す。環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。環状シェル１０８および流体間隙１６０は、環状通路１０６と耐火セラミック材料２００との間に延在する界面領域（図９ＡにＩとして示されている）を含む。

図７は、中に冷却流体１５０を流すように作られた、Ｄ形断面を有する、代わりに作られた環状通路１０６および環状冷却流体通路１０６と環状シェル１０８との間に延在する流体間隙１６０を取り囲む環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図を示す。環状シェル１０８を含む、環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。環状シェル１０８および流体間隙１６０は、環状通路１０６と耐火セラミック材料２００との間に延在する界面領域（図９ＡにＩとして示されている）を含む。

図８は、中に冷却流体１５０を流すように作られた環状通路１０６の少なくとも一部と、耐火セラミック材料２００との間に環状リング１１０を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図を示す。環状リング１１０を含む、環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。環状リング１１０は、環状通路１０６と耐火セラミック材料２００との間に延在する界面領域（図９ＢにＩとして示されている）を含む。特定の例示の実施の形態において、環状リング１１０は、ニッケル；銅；およびニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、および白金の少なくとも１つを含む合金；の少なくとも１つから作られ得る。

図９Ａおよび９Ｂは、それぞれ、環状シェル１０８（図９Ａ）または環状リング１１０（図９Ｂ）を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図を示す。界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、雰囲気（図３に３００として示されている）の露点より高い。

図１０Ａおよび１０Ｂは、それぞれ、中に冷却流体１５０を流すように作られた環状通路１０６の少なくとも一部と耐火セラミック材料２００との間に環状リング１１０の代わりの実施の形態を含む、環状加熱素子１００の一部の拡大側面切断図および拡大側面切断図を示す。環状リング１１０を含む、環状加熱素子１００は、耐火セラミック材料２００により取り囲まれている。環状リング１１０は、環状通路１０６と耐火セラミック材料２００との間に延在する界面領域（図１０ＢにＩとして示されている）を含む。界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、雰囲気（図３に３００として示されている）の露点より高い。特定の例示の実施の形態において、環状リング１１０は、ニッケル；銅；およびニッケル、銅、ロジウム、パラジウム、および白金の少なくとも１つを含む合金：の少なくとも１つから作られ得る。

したがって、ここに開示された実施の形態は、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度が、雰囲気３００の露点より高く、雰囲気３００の露点は、環状通路１０６を流れる冷却流体１５０の温度より高い実施の形態を含む。例えば、特定の実施の形態において、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、雰囲気３００の露点より、約１０℃から約５０℃など、約５℃から約１００℃高いを含む、少なくとも約１０℃、さらに少なくとも約１５℃高いなど、少なくとも約５℃高く、雰囲気３００の露点は、環状通路１０６を流れる冷却流体１５０の温度より、約１０℃から約６０℃、さらに約１５℃から約５０℃、またさらに約２０℃から約４０℃など、約５℃から約７０℃高いを含む、少なくとも約１０℃、さらに少なくとも約１５℃、またさらに少なくとも約２０℃、さらにまた少なくとも約２５℃、なおさらにまた少なくとも約３０℃高いなど、少なくとも約５℃高い。

特定の例示の実施の形態において、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、約７５℃から約１５０℃、さらに約８５℃から約１２５℃を含む、約６５℃から約２００℃など、少なくとも約７５℃、さらに少なくとも約８５℃など、少なくとも約６５℃である。一方で、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、雰囲気３００の露点より高く、雰囲気３００の露点は、冷却流体１５０の温度より高く、ここで、冷却流体１５０の温度は、約０℃から約６０℃、さらに約１０℃から約５０℃、またさらに約２０℃から約４０℃、なおまたさらに約２５℃から約３５℃など、約６０℃以上である。

特定の例示の実施の形態において、雰囲気３００の露点は、約６０℃から約１００℃、さらに約６５℃から約９５℃、またさらに約７０℃から約９０など、少なくとも約６５℃、さらに少なくとも約７０℃など、少なくとも約６０℃である。一方で、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度は、雰囲気３００の露点より高く、雰囲気３００の露点は、冷却流体１５０の温度より高い。

界面領域Ｉが、例えば、図５～７および９Ａに示されたものなど、流体間隙１６０を含む場合、流体間隙１６０は、例えば、空気などの気体を含み得る。それに加え、流体間隙１６０中の気体の温度および露点は、所定の温度および露点の範囲内にあるように制御することができる。例えば、流体間隙１６０中の気体の温度は、雰囲気３００の露点より高いように制御することができる。それに加え、流体間隙１６０中の気体の露点は、環状通路１０６を流れる冷却流体１５０の温度より低いように制御することができる。

例えば、流体間隙１６０中の気体の温度は、界面領域Ｉと耐火セラミック材料２００との間の境界Ｂでの界面領域Ｉの温度を雰囲気３００の露点より高くするのに役立つように制御することができる。特定の例示の実施の形態において、流体間隙１６０中の気体の温度は、約７０℃から約１００℃を含む、約６０℃から約１２０など、少なくとも約６０℃であり得る。一方で、流体間隙１６０中の気体の露点は、約－１５℃から約１５℃を含む、約－２５℃から約２５℃など、例えば、約１５℃未満など、約２５℃未満であり得る。

特定の例示の実施の形態において、流体間隙１６０は、例えば、油などの疎水性液体などの液体も含むことがある。流体間隙は、耐腐食性添加剤を含む水性液体など、親水性液体を含むこともある。

図１１は、導管３８を周囲から取り囲み、耐火セラミック材料２００により取り囲まれた環状加熱素子１００の概略正面切断図を示し、環状加熱素子１００の中心Ｘが、導管３８の中心Ｙからずれている。図３に示された実施の形態に関するように、環状加熱素子１００は、比較的厚い領域１０４により周囲から取り囲まれた比較的薄い領域１０２を備え、この比較的厚い領域は、次に、中に冷却流体を流すように作られた環状通路１０６により周囲から取り囲まれている。いくつかの例において、環状加熱素子１００を導管３８からずらすことにより、導管材料を通るより均一に分布した流れを可能にすることができる。

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、管引き抜き法、および圧延法など、他のガラス成形過程にも適用できる。

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に入るという条件で、包含することが意図されている。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
導管加熱装置において、
導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む環状加熱素子であって、中に冷却流体を流すように作られた環状通路を含む環状加熱素子、
を備え、
前記環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれており、
前記雰囲気の露点は、前記冷却流体の温度より高く、
前記加熱素子は、金属または金属合金から作られた界面領域を含み、該界面領域は、前記環状通路と前記耐火セラミック材料との間に延在し、該界面領域と該耐火セラミック材料との間の境界での該界面領域の温度は、前記雰囲気の露点よりも高い、導管加熱装置。

実施形態２
前記界面領域が、前記環状通路を取り囲む環状シェルおよび該環状通路と該環状シェルとの間に延在する流体間隙を含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
前記流体間隙が空気を含む、実施形態２に記載の装置。

実施形態４
前記流体間隙が気体を含み、該気体の温度および露点が、所定の温度および露点の範囲内にあるように制御される、実施形態２に記載の装置。

実施形態５
前記気体の温度が前記雰囲気の露点より高いように制御され、該気体の露点が前記冷却流体の温度より低いように制御される、実施形態４に記載の装置。

実施形態６
前記界面領域が、前記環状通路の少なくとも一部と前記耐火セラミック材料との間に環状リングを含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態７
前記金属または金属合金が、ニッケル、銅、パラジウム、または白金もしくはその合金から選択される、実施形態１に記載の装置。

実施形態８
前記冷却流体が液体を含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態９
前記液体が水を含む、実施形態８に記載の装置。

実施形態１０
前記冷却流体が、空気、窒素、酸素、ヘリウム、水素、およびネオンから選択された少なくとも１種類の気体を含む、実施形態１に記載の装置。

実施形態１１
導管を加熱する方法において、
環状加熱素子で導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む工程であって、該環状加熱素子は、環状通路およびその中を流れる冷却流体を含む、工程、
を有してなり、
前記環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれており、
前記雰囲気の露点は、前記冷却流体の温度より高く、
前記加熱素子は、金属または金属合金から作られた界面領域を含み、該界面領域は、前記環状通路と前記耐火セラミック材料との間に延在し、該界面領域と該耐火セラミック材料との間の境界での該界面領域の温度は、前記雰囲気の露点よりも高い、方法。

実施形態１２
前記界面領域が、前記環状通路を取り囲む環状シェルおよび該環状通路と該環状シェルとの間に延在する流体間隙を含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
前記流体間隙が空気を含む、実施形態１２に記載の方法。

実施形態１４
前記流体間隙が気体を含み、該気体の温度および露点が、所定の温度および露点の範囲内にあるように制御される、実施形態１２に記載の方法。

実施形態１５
前記気体の温度が前記雰囲気の露点より高いように制御され、該気体の露点が前記冷却流体の温度より低いように制御される、実施形態１４に記載の方法。

実施形態１６
前記界面領域が、前記環状通路の少なくとも一部と前記耐火セラミック材料との間に環状リングを含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１７
前記金属または金属合金が、ニッケル、銅、パラジウム、または白金もしくはその合金から選択される、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１８
前記冷却流体が液体を含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１９
前記液体が水を含む、実施形態１８に記載の方法。

実施形態２０
前記冷却流体が、空気、窒素、酸素、ヘリウム、水素、およびネオンから選択された少なくとも１種類の気体を含む、実施形態１１に記載の方法。

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 貯蔵容器
２０ 原材料送達装置
２２ モータ
２４ 原材料
２８ 溶融ガラス
３０ 下流ガラス製造装置
３２ 第１の接続導管
３４ 清澄槽
３６ 混合槽
３８ 第２の接続導管
４０ 供給槽
４２ 成形体
４４ 出口導管
４６ 第３の接続導管
４８ 成形装置
５０ 入口導管
５２ 樋
５４ 成形面
５６ 底部エッジ
５８ 単一リボン
６２ ガラスシート
６４ ロボット
６５ 把持器具
１００ 環状加熱素子
１０２ 比較的薄い領域
１０４ 比較的厚い領域
１０６ 環状通路
１０８ 環状シェル
１５０ 冷却流体
１６０ 流体間隙
２００ 耐火セラミック材料
３００ 雰囲気

Claims (8)

1. 導管加熱装置において、
   導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む環状加熱素子であって、中に冷却流体を流すように作られた環状通路を含む環状加熱素子、
   を備え、
   前記環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれており、
   前記雰囲気の露点は、前記冷却流体の温度より高く、
   前記加熱素子は、金属または金属合金から作られた環状リングと界面領域とを含み、該界面領域は、前記環状通路と前記耐火セラミック材料との間に延在し、該界面領域と該耐火セラミック材料との間の境界での該界面領域の温度は、前記雰囲気の露点よりも高い、導管加熱装置。
2. 前記環状リングが、前記環状通路の少なくとも一部と前記耐火セラミック材料との間に設けられている、請求項１記載の装置。
3. 前記金属または金属合金が、ニッケル、銅、パラジウム、または白金もしくはその合金から選択される、請求項１または２記載の装置。
4. 前記冷却流体が液体を含む、請求項１から３いずれか１項記載の装置。
5. 導管を加熱する方法において、
   環状加熱素子で導管の少なくとも一部を周囲から取り囲む工程であって、該環状加熱素子は、環状通路およびその中を流れる冷却流体を含む、工程、
   を有してなり、
   前記環状加熱素子は、雰囲気中に含まれる耐火セラミック材料により少なくとも部分的に取り囲まれており、
   前記雰囲気の露点は、前記冷却流体の温度より高く、
   前記加熱素子は、金属または金属合金から作られた環状リングと界面領域とを含み、該界面領域は、前記環状通路と前記耐火セラミック材料との間に延在し、該界面領域と該耐火セラミック材料との間の境界での該界面領域の温度は、前記雰囲気の露点よりも高い、方法。
6. 前記環状リングが、前記環状通路の少なくとも一部と前記耐火セラミック材料との間に設けられている、請求項５記載の方法。
7. 前記金属または金属合金が、ニッケル、銅、パラジウム、または白金もしくはその合金から選択される、請求項５または６記載の方法。
8. 前記冷却流体が液体を含む、請求項５から７いずれか１項記載の方法。
   

Images