JP2018538227A - 冷却デバイスを備えたガラス製造装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

冷却デバイスを備えるガラス製造装置、及びその使用方法を開示する。一実施形態では、溶融ガラスからガラスウェブを形成するための装置は、エンクロージャと、エンクロージャの内部に回転可能に位置決めされた、協働してガラスウェブをドロー方向にドロー加工する牽引ロールとを含む。ガラスウェブから熱を抽出するための冷却デバイスは、冷却流体供給源と流体連通し、またエンクロージャの内部に配置された能動冷却フラッパーを含み、上記能動冷却フラッパーは移動可能であり、これにより熱抽出の変更が容易になる。能動冷却フラッパーは、エンクロージャの内部のヒートシンクとしての役割を果たし、また冷却流体は、能動冷却フラッパーから熱を抽出することにより、ガラスウェブ及びエンクロージャから熱を除去する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１６年５月１６日出願の米国仮特許出願第６２／３３６，９６５号、及び２０１５年１１月１９日出願の米国仮特許出願第６２／２５７，５１７号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願それぞれの内容は信頼できるものであり、参照によりその全体が本出願に援用される。

本明細書は一般にガラス製造装置に関し、より具体的には、冷却デバイスを備えたフュージョンドロー機械、及びその使用方法に関する。

ガラス基板は、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、ＬＣＤディスプレイ及び同様の電子デバイスを含む、多様な消費者向け電子デバイスにおいて一般的に利用されている。このようなデバイスで使用されるガラス基板の品質は、このようなデバイスの機能性及び美観の両方に関して重要である。例えば、ガラス基板の表面平滑性が欠如していると、ガラス基板の光学的特性を阻害する場合があり、その結果、このガラス基板が採用された電子デバイスの性能が低下する場合がある。更に、視認可能なガラス基板の表面のばらつきは、このガラス基板が採用された電子デバイスの、消費者による認識に、悪影響を及ぼし得る。

更に、ガラス基板の製造に関して、生産速度を向上することが望ましい。しかしながら、ガラス製造装置内のガラス流量を上昇させると、このような装置内での熱の生成も増大し、これは生産されるガラスの品質に影響する。

従って、ガラス基板を生産するための代替的な方法及び装置に対する需要が存在する。

本明細書において開示される実施形態は、冷却性能が向上したフュージョンドロー機械に関し、これは、流れ生産速度を向上させながら又はガラスの厚さを低減しながら、生産されるガラスウェブの十分な冷却を提供する。また本明細書に記載されるのは、このようなフュージョンドロー機械を組み込んだガラス製造装置、及びガラスウェブをドロー加工する方法であって、流れ生産速度が向上し、これに対応してフュージョンドロー機械内での冷却が向上することによって、ガラスウェブが所望の冷却に供されて所望の冷却を得る、ガラス製造装置及び方法である。

一実施形態によると、装置、例えばフュージョンドロー機械は、エンクロージャと、上記エンクロージャ内に位置決めされた、外側形成表面及び容器の長軸に沿って延在する長さを備える、形成用容器とを含む。上記外側形成表面は、上記形成用容器の下縁部又は先端部に集束する。上記長軸と平行なドロー平面は、上記先端部から下流方向に延在し、上記ドロー平面は、上記形成用容器からのガラスウェブの移動経路を画定する。少なくとも１つの能動冷却フラッパー（ａｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｏｌｅｄ ｆｌａｐｐｅｒ）が、エンクロージャ内で先端部の下流に位置決めされ、ドロー平面を幅方向に、即ち先端部と平行に横断して延在する。いくつかの例では、上記装置は１対の能動冷却フラッパーを備えてよく、この１対の能動冷却フラッパーは、ドロー平面の対向する側部に沿って、対向するように配設される。少なくとも１つの能動冷却フラッパーは、ドロー平面に対して平行に延在するシャフトと、上記シャフトから外向きに延在する、例えば上記シャフトから垂直に延在する、フィンとを備える。能動冷却フラッパーはまた、ドロー平面に平行な回転軸を備え、これにより能動冷却フラッパーは回転軸の周りで回転できる。能動冷却フラッパーの回転軸は例えば、シャフトの回転軸と一致してよい。いくつかの例では、能動冷却フラッパーは、水平位置と垂直位置との間で回転可能であってよい。

能動冷却フラッパーの１つ以上の冷却流体チャネルは、冷却流体供給源と流体連通してよく、この冷却流体供給源は、冷却流体を能動冷却フラッパーの１つ以上の冷却流体チャネルに供給する。能動冷却フラッパーの１つ以上の冷却流体チャネルは、チューブ・イン・チューブ構成を備えてよい。例えば冷却流体チャネルは、環状構成で配設されていてよい。冷却流体供給源が供給する冷却流体は、液体冷却流体と気体冷却流体との混合物であってよい。いくつかの例では、冷却流体供給源が供給する冷却流体は、水、空気、又は水と空気との混合物とすることができる。

第１の牽引ロール及び第２の牽引ロールは、エンクロージャ内に回転可能に位置決めできる。第１の牽引ロール及び第２の牽引ロールは協働して、ガラスウェブをドロー平面上で下流方向にドロー加工する。能動冷却フラッパーは、第１の牽引ロール及び第２の牽引ロールの上流に位置決めしてよい。

上記装置は更に、能動冷却フラッパーをその回転軸の周りの位置にロックする、能動冷却フラッパーに機械的に連結されたフラッパー位置決めデバイスを備えてよい。

いくつかの例では、能動冷却フラッパーは更に、その上に配置されるコーティングを備えてよく、これにより、コーティングされたフラッパーは、約０．８〜約０．９５の放射率を有する。

いくつかの例では、エンクロージャは更に、移行上側領域、移行下側領域、及び移行上側領域と移行下側領域の間に位置する連絡領域を備えてよい。能動冷却フラッパーは、移行上側領域の下部、移行下側領域の上部又は連絡領域に位置してよい。

上記装置は更に、エンクロージャ内において、先端部の下流かつ少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の加熱カートリッジを備えてよく、各加熱カートリッジは、ドロー平面に対して直接露出されて対面する、少なくとも１つの加熱素子を備える。

上記装置は更に、エンクロージャ内において、先端部の下流かつ少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の冷却カートリッジを備えてよく、各冷却カートリッジは、ドロー平面に対して直接露出されて対面する、冷却表面を備える。

別の実施形態によると、ガラスウェブを形成する方法は：ガラスバッチ材料を溶融して溶融ガラスを形成するステップ；及びフュージョンドロー機械を用いて上記溶融ガラスをガラスウェブに形成するステップを含む。上記フュージョンドロー機械は、エンクロージャと、上記エンクロージャ内に位置決めされた、外側形成表面及び幅方向に延在する長軸を備える、形成用容器とを備える。上記外側形成表面は、先端部に集束する。上記長軸と平行な（即ち上記先端部と平行な）ドロー平面は、上記先端部から下流方向に延在し、上記ドロー平面は、上記形成用容器からのガラスウェブの移動経路を画定する。少なくとも１つの能動冷却フラッパーが含まれており、これはエンクロージャ内で先端部の下流に位置決めされ、ドロー平面と平行な幅方向にドロー平面を横断して延在する。能動冷却フラッパーは、ドロー平面と平行に配設されたシャフトと、上記シャフトから外向きに、例えば垂直に延在する、フィンとを備える。

エンクロージャを通してガラスウェブをドロー加工し、冷却流体を、ガラスウェブがエンクロージャを通してドロー加工される際に、能動冷却フラッパーを通して循環させ、能動冷却フラッパーがガラスウェブから熱を抽出する。冷却流体は、液体冷却流体と気体冷却流体との混合物であってよい。いくつかの例では、冷却流体は水、空気、又は水と空気との混合物である。いくつかの例では、上記循環は、能動冷却フラッパーの１つ以上の冷却流体チャネルを通して上記冷却流体を循環させることを含み、上記１つ以上の冷却流体チャネルは、チューブ・イン・チューブ構成、例えば環状構成を備える。

本方法は更に、能動冷却フラッパーをガラスウェブに対して、ガラスウェブからの熱抽出を最大化するように配向するステップを含んでよい。いくつかの例では、本方法は、エンクロージャを通してガラスウェブをドロー加工する際に、能動冷却フラッパーをガラスウェブに対して斜角に配向するステップを含んでよい。いくつかの例では、エンクロージャを通してガラスウェブをドロー加工する前に、能動冷却フラッパーを水平位置に位置決めしてよい。

本方法は更に：フィンを能動冷却フラッパーの回転軸の周りで回転させるステップ；及びフラッパー位置決めデバイスを用いて、フィンをガラスウェブに対して１つ以上の角度位置、例えば水平位置と垂直位置との間に固定するステップを含んでよく、上記回転は、エンクロージャを通してガラスウェブをドロー加工する際の、ガラスウェブからの熱抽出速度を調整する。

本方法は更に、ガラスウェブを牽引ロール組立体と接触させるステップを含んでよい。牽引ロール組立体は例えば、能動冷却フラッパーの下流に位置決めしてよい。牽引ロール組立体を用いて、形成用容器からガラスウェブをドロー加工できる。

いくつかの例では能動冷却フラッパーをコーティングによって被覆してよく、これにより、コーティングされたフラッパーは、約０．８〜約０．９５の放射率を有する。

本方法は更に、フュージョンドロー機械を用いて溶融ガラスをガラスウェブに形成する前に、エンクロージャ内において先端部の下流かつ少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた複数の加熱カートリッジを用いて、先端部の下方から形成用容器を加熱する初期ステップを含んでよく、各加熱カートリッジは、ドロー平面に対して直接露出されて対面する、少なくとも１つの加熱素子を備える。

本方法は更に、エンクロージャ内において先端部の下流かつ少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた複数の冷却カートリッジを通して、冷却流体を循環させることにより、ガラスウェブから熱を抽出するステップを含んでよく、各冷却カートリッジは、ドロー平面に対して直接露出されて対面する冷却表面を備える。

本明細書に記載の装置及び方法の更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、この「発明を実施するための形態」から当業者には容易に明らかになり、また本明細書に記載の実施形態を、以下の「発明を実施するための形態」、特許請求の範囲及び添付の図面を含む本明細書に記載されているように実施することによって、認識されるであろう。

上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも様々な実施形態を説明し、請求対象の主題の性質及び特徴を理解するための概観又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、様々な実施形態の更なる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を図示し、本記載と併せて、請求対象の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。

本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、ガラス製造装置の概略図 フュージョンドロー機械内の１対の能動冷却フラッパーを示す、図１のガラス製造装置の概略部分断面図 先端部の下流における、図２に示すガラス製造装置の一部分の概略斜視図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、能動冷却フラッパーの概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、能動冷却フラッパーの概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、能動冷却フラッパーの概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、能動冷却フラッパーの概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、能動冷却フラッパーの概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、フラッパー位置決めデバイスの概略図 移行上側領域に位置決めされた加熱カートリッジを備えるガラス製造装置の概略部分断面図 移行上側領域に形成された一連のポートを示す、図１０に示すガラス製造装置の一部分の概略斜視図 移行上側領域に位置決めされた複数の加熱カートリッジを示す、図１０に示すガラス製造装置の一部分の概略斜視図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、加熱カートリッジの概略斜視図 図１３の加熱カートリッジの概略断面図 移行上側領域に位置決めされた冷却カートリッジを備えるガラス製造装置の概略部分断面図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、冷却カートリッジの概略斜視図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、冷却カートリッジの冷却表面の一実施形態の概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、冷却カートリッジの冷却表面の一実施形態の概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、冷却カートリッジの冷却表面の一実施形態の概略図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、冷却カートリッジの概略斜視図 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、ガラス製造装置において生産されたガラスウェブに関する冷却曲線のグラフ 本明細書に図示及び記載された１つ以上の実施形態による、ガラス製造装置において生産されたガラスウェブの温度の変化のグラフ

これより、冷却デバイスを備えたフュージョンドロー機械及びこれを利用したガラス製造装置の様々な実施形態を詳細に参照し、上記実施形態の例は添付の図面に図示されている。可能な限り、図面全体を通して、同一の又は同様の部品を指すために同一の参照番号を使用する。

本明細書において、範囲は「約（ａｂｏｕｔ）」１つの特定の値から、及び／又は「約」別の特定の値までとして表現することができる。範囲が表される場合、別の実施形態は、上記１つの特定の値から、及び／又は上記別の特定の値までを含む。同様に、例えば先行語句「約」の使用によって、値が近似値として表現されている場合、上記特定の値は別の実施形態を形成することが理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係においても、他方の端点とは独立しても、重要であることが理解されるだろう。

本明細書で使用される方向に関する用語、例えば上（ｕｐ）、下（ｄｏｗｎ）、右（ｒｉｇｈｔ）、左（ｌｅｆｔ）、前（ｆｒｏｎｔ）、後（ｂａｃｋ）、頂部（ｔｏｐ）、底部（ｂｏｔｔｏｍ）は、図示されたままの図面を参照して使用されているだけのものであり、絶対的な配向を含意することを意図したものではない。特に、そうでないことが明言されていない限り、用語「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」及び「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」は、局所的な地面に関して解釈されるものとし、「水平」は、上記局所的な地面に平行であることであり、「垂直」は、上記局所的な地面に対して垂直であることである。

そうでないことが明言されていない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、その複数のステップをある具体的な順序で実施することを必要とするものとして解釈されること、又はいずれの装置によって具体的な配向が要求されることは、全く意図されていない。従って、ある方法クレームが、その複数のステップが従うべき順序を実際に示していない場合、又はいずれの装置クレームが、個々の構成部品に対してある順序若しくは配向を実際に記載していない場合、又は上記複数のステップがある具体的な順序に限定されることが請求項又は本説明において具体的に言明されていない場合、又はある装置の構成部品に対する具体的な順序若しくは配向が記載されていない場合、ある順序を暗示することは、いかなる点においても一切意図されていない。これは、以下を含む、解釈に関するいずれの可能な非明示的基礎に関しても当てはまる：ステップ、操作フロー、構成部品の順序、又は構成部品の配向の構成に関する論理問題；文法的な編成又は句読法に由来する平易な意味；及び本明細書に記載された実施形態の数又はタイプ。

本明細書において使用される場合、単数形「ある（ａ、ａｎ）」及び「上記（ｔｈｅ）」は、そうでないことが文脈によって明示されていない限り、複数の支持物を含む。従って例えば、「ある」コンポーネントに関する言及は、そうでないことが文脈によって明示されていない限り、２つ以上のこのようなコンポーネントを有する態様を含む。

一実施形態では、エンクロージャと、エンクロージャ内に位置決めされた形成用容器とを備える、ガラスウェブを形成するための装置が開示される。上記装置は例えばフュージョンドロー機械（ＦＤＭ）を含んでよく、形成用容器は、形成用容器の下縁部、即ち先端部に集束する外側形成表面を備える。形成用容器は、形成用容器の長軸に沿って延在する長さを含む。形成用容器の長軸に平行な、即ち先端部に平行な、ドロー平面は、先端部から下流方向に延在し、形成用容器からのガラスウェブの移動経路を概ね画定する。ＦＤＭはまた、エンクロージャ内において先端部の下流に位置決めされ、幅方向においてドロー平面に平行に延在する、少なくとも１つの能動冷却フラッパーを備える。能動冷却フラッパーは、ドロー平面に平行に延在する回転軸を備え、これにより能動冷却フラッパーは、回転軸の周りで、例えば水平位置と垂直位置との間で回転できる。能動冷却フラッパーはまた、冷却流体供給源と流体連通した、１つ以上の冷却流体チャネルを備える。能動冷却フラッパーは、ガラスウェブがドロー平面上を移動する際に、エンクロージャの内部から熱を抽出する。冷却デバイスを備えたフュージョンドロー機械及びこれを利用したガラス製造装置の様々な実施形態について、添付の図面を具体的に参照しながら説明する。

ここで図１及び２を参照すると、冷却デバイス１５０を備えるＦＤＭ１２０を利用する例示的なガラス形成装置１００の一実施形態の概略図が示されている。ガラス形成装置１００は更に、溶融用容器１０１、清澄用容器１０３、混合用容器１０４及び送達用容器１０８を含む。ガラスバッチ材料を、矢印１０２が示すように、溶融用容器１０１に導入する。バッチ材料を溶融して、溶融ガラス１０６を形成する。清澄用容器１０３は、溶融用容器１０１から溶融ガラス１０６を受承して、溶融ガラス１０６から気泡を除去する、高温処理領域を含む。清澄用容器１０３は、接続チューブ１０５を通して、混合用容器１０４と流体連通する。即ち、清澄用容器１０３から混合用容器１０４へと流れる溶融ガラスは、接続チューブ１０５を通って流れる。そして混合用容器１０４は、接続チューブ１０７を通して、送達用容器１０８と流体連通し、これにより、混合用容器１０４から送達用容器１０８へと流れる溶融ガラスは、接続チューブ１０７を通って流れる。

送達用容器１０８は、下降管１０９を通して溶融ガラス１０６をＦＤＭ１２０へと供給する。ＦＤＭ１２０は、インレット１１０及び形成用容器１１１が中に位置決めされたエンクロージャ１２２を備える。図１に示すように、下降管１０９からの溶融ガラス１０６は、形成用容器１１１へとつながるインレット１１０内へと流れる。形成用容器１１１は、溶融ガラス１０６を受承する開口１１２を含む。溶融ガラス１０６は、形成用容器１１１のトラフ１１３内へと流れた後に溢れ出し、形成用容器１１１の２つの集束する側部１１４ａ及び１１４ｂを流れ落ち、その後、上記２つの側部が接合する先端部１１４ｃにおいて１つに融合することにより、先端部１１４ｃから下流方向に延在するドロー平面１４９上において、下流方向に（即ち図１に示す座標軸のＹ方向に）ドロー加工されたガラスウェブ１４８を形成する。従って、ドロー平面１４９が、形成用容器１１１からのガラスウェブ１４８の移動経路を画定し、また形成用容器の長軸と平行（即ち先端部１１４ｃと平行）であることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ガラスウェブ１４８は、別個の複数のガラス物品に分割してよく、又はガラスウェブ１４８が薄型（即ち厚さ約０．７ｍｍ未満若しくは約０．５ｍｍ未満でさえある）ガラスウェブである場合、ガラスウェブ１４８を、例えば巻き取りスプール上に、巻いてよい。巻く場合には、必要であれば、ガラスウェブの隣接する層間に介在材料を用いてよい。

引き続き図１及び２を参照すると、ガラスウェブ１４８は、重力によって、あるいは先端部１１４ｃから下流に位置する牽引ロール組立体１４０によって、下流方向にドロー加工してよい。牽引ロール組立体１４０は、エンクロージャ１２２内に位置決めされた、回転軸１４２を有する第１の牽引ロール１４１及び回転軸１４４を有する第２の牽引ロール１４３を含む。回転軸１４２及び１４４は、ドロー平面１４９に対して概ね平行である。第１の牽引ロール１４１及び第２の牽引ロール１４３は互いに平行に配向され、これにより、第１の牽引ロール１４１及び第２の牽引ロール１４３は協働して、ガラスウェブ１４８に接触してこれを下流方向にドロー加工する。ここに記載されている実施形態では、第１の牽引ロール１４１及び第２の牽引ロール１４３は、例えば第１の牽引ロール１４１及び第２の牽引ロール１４３がモータによって能動的に回転させられることによってガラスウェブ１４８をドロー加工する場合のように、被駆動牽引ロールであってよい。図２は１対の牽引ロール（即ち第１の牽引ロール１４１及び第２の牽引ロール１４３）を示しているが、他の実施形態では、エンクロージャ１２２は複数の対の牽引ロールを更に含んでよいことを理解されたい。

ここで図１〜３を参照すると、図２のセクション３‐３の側方斜視図は、ＦＤＭ１２０及びその中に位置決めされたエンクロージャ１２２の内部図を示す。ＦＤＭ１２０は移行領域１２３を含み、これは移行上側領域１２４及び移行下側領域１２５に分割されていてよい。移行上側領域１２４と移行下側領域１２５との間に位置するのは、連絡領域１２６である。移行上側領域１２４は形成用容器１１１の下流であり、連絡領域１２６は移行上側領域１２４の下流であり、移行下側領域１２５は連絡領域１２６の下流である。移行領域１２３は、ガラスウェブ１４８が先端部１１４ｃで形成された後に、移行領域１２３の下流に位置する牽引ロール組立体１４０に向かって下流に移動する際に、冷却される領域であることを理解されたい。

従来のように、ＦＤＭ１２０は、ウェブがドロー平面１４９上でドロー加工される際にガラスウェブ１４８の冷却を補助する、１つ以上の冷却バヨネット１３０を更に含んでよい。冷却バヨネット１３０は、移行上側領域１２４及び／又は移行下側領域１２５に存在させることができる。冷却バヨネット１３０は、ＦＤＭ１２０内（例えばエンクロージャ１２２内）に摺動可能に位置決めしてよく、概ねドロー平面１４９に対して平行に、かつドロー平面１４９の対向する両側部上に、位置決めされる。エンクロージャへの挿入後、冷却バヨネット１３０はドロー平面１４９に対して所定の位置に固定される。気体（例えば空気）、液体（例えば水）又はこれらの組み合わせといった冷却流体を、冷却バヨネット１３０を通して循環させることにより、ＦＤＭ１２０の内部から熱を抽出して、ドロー平面上を移動するガラスウェブ１４８を所定の速度で冷却してよい。熱抽出の速度は、ＦＤＭに対して冷却バヨネット１３０を挿入若しくは除去すること、又は冷却バヨネット１３０の直径を変更することによって、変更してよい。

ガラス形成装置１００のスループットは、ＦＤＭ１２０への、及びＦＤＭ１２０を通る、溶融ガラスの質量流量を増大させることによって上昇させてよい。ガラスウェブ１４８の厚さを一定にするために、ＦＤＭ１２０の内側の温度は、質量流量の増大によって上昇する。しかしながら、冷却バヨネット１３０はガラスの質量流量が有意に増大した場合に生成される熱を放散させるには不十分であることが判明している。このような条件下において、ＦＤＭ１２０に関連するガラス冷却曲線は、より高い温度に向かって流される。本明細書中で使用される場合、用語「冷却曲線（ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｕｒｖｅ）」は、先端部からの距離の関数としてのガラスウェブの温度を指す。上述の「不十分である」とは、ガラスウェブ１４８がＦＤＭ１２０を通って移動する際に、エンクロージャ１２２内での熱の蓄積により、十分に冷却されないことを意味する。

熱の蓄積の結果として冷却曲線がより高い温度へと流されると、望ましくない効果が発生し得る。例えば、ガラスウェブ１４８の安定性が低下する場合があり、これは例えばガラスウェブ１４８の制御できない分離（一般に「割れ（ｃｒａｃｋ ｏｕｔ）」と呼ばれる）等の、生産効率を低下させるプロセスの崩壊を引き起こす。あるいは、又は更に、ＦＤＭ１２０を出る際のガラスウェブ１４８の温度が比較的高温であることにより、環境温度におけるガラスウェブ１４８の冷却が不均一となる場合があり、これはガラスウェブの許容できない属性、即ちガラスウェブの膨れ、割れ、糠泡、核及び他の包有物といった欠陥につながる。このような欠陥により、ガラスウェブ１４８の一部分を廃棄ガラスとして破棄することになる場合がある。従って、ＦＤＭ１２０内へのガラスの質量流量の増大によって、ＦＤＭ１２０内でのガラスウェブ１４８の冷却が不十分になると、ガラスウェブのプロセス不安定性及び／又は欠陥が引き起こされる場合があり、これは非効率的な生産につながることを理解されたい。本明細書に記載の実施形態は、ＦＤＭを通って移動するガラスの冷却を向上させて、ガラスウェブの安定性を改善し、欠陥の発生を低減するための、方法及び装置を提供する。

引き続き図１〜３を参照すると、本明細書に記載の実施形態では、ガラス形成装置１００は更に、冷却バヨネット１３０に加えて冷却デバイス１５０を含む。冷却デバイス１５０は、エンクロージャ１２２内において牽引ロール組立体１４０の上流に位置し、熱を吸収する。即ち冷却デバイスは、エンクロージャ１２２内のヒートシンクとしての役割を果たす。本明細書に記載の実施形態では、冷却デバイス１５０は１対の能動冷却フラッパー１５２であり、これは、ドロー平面１４９が上記１対の能動冷却フラッパー１５２の間に延在するように、ドロー平面１４９の対向する両側部上に位置決めされる。各能動冷却フラッパー１５２は、ドロー平面１４９に平行な回転軸１５３と、回転軸１５３に対して平行に延在するシャフト１５６と、シャフト１５６から、例えば垂直に、かつ回転軸１５３に平行に延在する、フィン１５４とを有する。各能動冷却フラッパー１５２のシャフト１５６は、１つ以上の冷却バヨネット１３０の上流に位置する。シャフト１５６は例えば、チューブ、パイプ等の中空シャフトとすることができ、フィン１５４は、シャフト１５６と流体連通する１つ以上の冷却流体チャネル（図４〜５に図示）を有する。フィン１５４は、ドロー平面１４９の幅方向において（即ち図１の座標軸の＋／−Ｘ方向において）、エンクロージャ１２２の内部を横断して延在する、長さ方向と、能動冷却フラッパー１５２の回転軸１５３に対して垂直に延在する幅とを有する。即ち上記フィンは、先端部１１４ｃに平行かつ上記ドロー平面に平行な長さを含む。

シャフト１５６及びフィン１５４は、能動冷却フラッパー１５２のフィン１５４の位置がドロー平面１４９に対して調整可能となるように、回転軸１５３の周りで回転できる。例えば、シャフト１５６から外向きに延在するフィン１５４は、いくつかの実施形態では、能動冷却フラッパー１５２が水平位置にある場合に、ドロー平面１４９に対して略垂直に（従ってドロー平面上を移動するガラスウェブに対して垂直に）配向できる。フィン１５４は、能動冷却フラッパー１５２が垂直位置にある場合に、ドロー平面１４９に対して略平行に配向できる。本開示の目的のために、用語「略（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」は、所与の位置の＋／−５°を指す。従って、能動冷却フラッパー１５２が垂直位置又は水平位置にない場合、フィン１５４をドロー平面１４９に対して斜角に配向できることを理解されたい。フィン１５４は、例えば少なくとも１つの平面の主表面、例えば２つの対向して位置決めされた概ね平坦な（平面の）主表面を備える、平面であってよく、又は上記フィンは、湾曲していてよく、及び／若しくは湾曲した主表面を含んでよいことを認識されたい。更に、フィン１５４が平面であっても湾曲していても、フィン１５４はシャフトから垂直に延在してよく、又はシャフトに接する方向に延在してよい。フィン１５４が少なくとも１つの略平面の表面を備える場合、「水平な配向」又は「垂直な配向」という言及は、水平面又は垂直面に対する少なくとも１つの平面の表面（基準平面）の位置として解釈されるものとする。フィン１５４が湾曲したフィンである場合、フィンの基準平面は、フィンがシャフト１５６に接合する位置においてフィンに接する平面として解釈されるものとし、フィンはシャフトに対して垂直に、又はシャフトに接するように取り付けてよいことが認識される。

１対の能動冷却フラッパー１５２（片方のみを図３に示す）は、形成用容器１１１の下流かつ牽引ロール組立体１４０の上流の移行領域１２３内に位置する。能動冷却フラッパー１５２は、移行上側領域１２４の下部、移行下側領域１２５の上部、又は連絡領域１２６に位置することができる。能動冷却フラッパー１５２は一般に、冷却バヨネット１３０の上流に位置する。例えば、図３に示すように、１つ以上の冷却バヨネット１３０が移行下側領域１２５に存在する場合、能動冷却フラッパー１５２のシャフト１５６は、１つ以上の冷却バヨネット１３０の上流に位置する。

ここで図１〜８を参照すると、能動冷却フラッパー１５２を、流体等によって冷却することにより、ガラスウェブ１４８からの熱抽出を増大させることができ、従ってドロー平面１４９上でドロー加工されたガラスウェブ１４８の冷却を増大させることができる。従って熱は、フラッパーを通した伝導又はフラッパーからの対流によって熱をフラッパーから受動的に放散させるのではなく、冷却流体の循環によってフラッパーから能動的に除去される。例えば複数の実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、図４に示すように、フィン１５４に配置された１つ以上の冷却流体チャネル１５５を備えることができる。この実施形態では、冷却流体チャネルは概ね、能動冷却フラッパー１５２のフィン１５４に対して平行に、かつ上記フィン１５４の長さに沿って、配向される。冷却流体チャネルは、フィン１５４の表面上、又はフィンの本体内に位置決めしてよい。いくつかの実施形態では、フィン１５４は、第１の主表面部分と、（例えば上記第１の主表面部分と上記第２の主表面部分との間に中空内部を有して）上記第１の主表面部分に接合された第２の主表面部分とを備えてよく、冷却流体チャネルは、上記第１の主表面部分と上記第２の主表面部分との間に位置決めしてよい。冷却流体チャネル１５５は、シャフト１５６と流体連通してよい。冷却流体供給源１６０は、冷却流体ライン１６２を通してシャフト１５６と連通するように連結でき、これにより冷却流体供給源１６０は、冷却流体１６３をシャフト１５６に供給する。これらの実施形態では、冷却流体１６３は、ポンプ、重力供給等によって、（図４の参照番号１５６付近の矢印によって示されるように）シャフト１５６の一端を通して能動冷却フラッパー１５２へと配向される。図４に示す実施形態では、冷却流体１６３は、シャフト１５６から、１つ以上の冷却流体チャネル１５５を通って流れ、シャフト１５６の対向する、即ち遠位の端部（図示せず）において、能動冷却フラッパー１５２を出る。冷却流体が能動冷却フラッパー１５２のフィン１５４を通って配向されてこれを出る際、冷却流体は能動冷却フラッパー１５２から熱を抽出し、従ってガラスウェブ１４８から熱を除去する。

代替実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、図５に示すように、フィン１５４の長さに沿って延在する蛇行パターンで配設された、１つ以上の冷却流体チャネル１５９を備えることができる。一実施形態では、冷却流体１６３は、図４に関して上述したように、シャフト１５６と流体連通していてよい。代替実施形態では、シャフト１５６は、図５に示すように外側チューブ１５６ａ及び内側チューブ１５６ｂを備える、チューブ・イン・チューブ構成、例えば環状構成の形態とすることができる。この実施形態では、冷却流体１６３は内側チューブ１５６ｂを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９を通って流れ、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパー１５２から出る。このようにして、冷却流体１６３は、シャフト１５６の一端において能動冷却フラッパー１５２に出入りする。換言すれば、内側チューブ１５６ｂは、シャフト１５６の一端における冷却流体１６３のためのインレットとなることができ、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルは、シャフト１５６の同一の端部における冷却流体１６３のためのアウトレットとなることができる。図４及び５に示す実施形態の両方において、シャフト１５６は、シャフト１５６又は内側チューブ１５６ｂの１つ以上の開口又はアパーチャ（図示せず）を通して、１つ以上の冷却流体チャネル１５５、１５９と流体連通する。図４に示すような単一のチューブを備えたシャフト１５６を、図５に示す能動冷却フラッパー１５２と共に使用でき、図５に示す環状構成を備えたシャフト１５６を、図４に示す能動冷却フラッパー１５２と共に使用できることを理解されたい。

代替実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、図６に示すように、フィン１５４の長さに沿って蛇行パターンで配設された、１対の冷却流体チャネル１５９ａを備えることができる。一方の冷却流体チャネル１５９ａは、フィン１５４の一端からフィン１５４の中点に向かって延在してよく、もう一方の冷却流体チャネル１５９ａは、フィン１５４の他端からフィン１５４の中点に向かって延在できる。この実施形態では、シャフト１５６は、図５に示すように、外側チューブ１５６ａ及び内側チューブ１５６ｂを備えたチューブ・イン・チューブ構成の形態を取ることができる。例えばシャフトは環状構成であってよい。従って、一方の冷却流体チャネルを通って流れる流体は、他方の冷却流体チャネルを通って流れる流体と混合されない。この実施形態では、冷却流体１６３は内側チューブ１５６ｂを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ａを通って流れ、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパー１５２から出る。このようにして、冷却流体１６３は、シャフト１５６の一端において能動冷却フラッパー１５２に出入りする。

代替実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、図７に示すように、フィン１５４の長さに沿って延在する、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｃ及び１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｄを有することができる。シャフト１５６は、シャフト１５６は、図５に示すように、外側チューブ１５６ａ及び内側チューブ１５６ｂを備えたチューブ・イン・チューブ構成の形態を取ることができる。例えばシャフトは環状構成であってよい。従って冷却流体１６３は、シャフト１５６の左側の端部において、内側チューブ１５６ｂを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｃを通って左から右へと流れ、シャフト１５６の右側の端部において能動冷却フラッパー１５２を出る。冷却流体１６３はまた、シャフト１５６の右側の端部において、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｄを通って左から右へと流れ、シャフト１５６の左側の端部において、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパーを出る。冷却流体チャネル１５９ｃ及び冷却流体チャネル１５９ｄは、フィン１５４の幅に沿って交互に存在することを理解されたい。

代替実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、フィン１５４の長さに沿って延在する、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｅ及び１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｆを有することができる。シャフト１５６は、シャフト１５６は、図５に示すように、外側チューブ１５６ａ及び内側チューブ１５６ｂを備えたチューブ・イン・チューブ構成の形態を取ることができる。例えばシャフトは環状構成であってよい。図８を見ると、冷却流体１６３は、シャフト１５６の左側の端部において、内側チューブ１５６ｂを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｅを通って左から右へと流れ、シャフト１５６の右側の端部において能動冷却フラッパー１５２を出る。冷却流体１６３はまた、シャフト１５６の右側の端部において、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパー１５２に入り、１つ以上の冷却流体チャネル１５９ｆを通って左から右へと流れ、シャフト１５６の左側の端部において、内側チューブ１５６ｂと外側チューブ１５６ａとの間の通路又はチャネルを通って能動冷却フラッパーを出る。冷却流体チャネル１５９ｃ及び冷却流体チャネル１５９ｄは、図８に示すように、フィン１５４の幅に沿って対になって存在すること、即ち冷却流体チャネル１５９ｃ及び冷却流体チャネル１５９ｄはフィン１５４の幅に沿って交互に存在しないことを理解されたい。

図４〜８に示す１つ以上の冷却流体チャネル１５５、１５９ａ、１５９ｃ〜１５９ｆは、単に説明を目的としたものであり、従って冷却流体１６３がフィン１５４を通って流れることによって、フィン１５４及びエンクロージャ１２２の内部から熱を抽出する限り、いずれの構成の冷却流体チャネルを使用できることを理解されたい。

本明細書に記載の実施形態では、冷却流体供給源１６０が冷却流体ライン１６２を通して能動冷却フラッパー１５２の１つ以上の冷却流体チャネル１５５、１５９ａ、１５９ｃ〜１５９ｆに供給する冷却流体１６３は、液体冷却流体、気体冷却流体、又は液体冷却流体と気体冷却流体との混合物とすることができる。例えば冷却流体は、水、空気、又は水と空気との混合物とすることができる。ヘリウム及びアンモニアといった、高い熱容量を有する他の気体及び液体並びにこれらの組み合わせを、冷却流体１６３として使用できる。

ここで図１〜２及び９を参照すると、ＦＤＭ１２０は、能動冷却フラッパー１５２に機械的に連結されたフラッパー位置決めデバイス１７０も含むことができる。例えばフラッパー位置決めデバイス１７０は、シャフト１５６にしっかりと取り付けられてそこから延在する、シャフトブラケット１５８と、エンクロージャ１２２にしっかりと取り付けられたエンクロージャブラケット１７１とを含むことができる。シャフト１５６は、エンクロージャ１２２の片側を通って延在でき、ここにはフラッパー位置決めデバイス１７０が、エンクロージャ１２２の壁によって構造的に支持されたシャフト１５６によって配置される。代替例では、シャフト１５６は、エンクロージャ１２２の対向する両側部を通って延在でき、またエンクロージャ１２２の１対の壁によって構造的に支持できる。一実施形態では、シャフトブラケット１５８はアパーチャ１５７を備えることができ、エンクロージャブラケット１７１は、弧の上に等間隔に並べられた、一連の指標用アパーチャ１７２〜１７６を含むことができる。例えば、シャフトブラケット１５８は、シャフト１５６から延在するフィン１５４に対して９０°に配向できる。このような配向を用いると、フラッパー位置決めデバイス１７０は、シャフトブラケット１５８のアパーチャ１５７をエンクロージャブラケット１７１の指標用アパーチャ１７２と整列させて、ピン（図示せず）を整列されたアパーチャに挿入し、シャフトブラケット１５８をエンクロージャブラケット１７１に連結し、能動冷却フラッパー１５２がその回転軸１５３の周りで更に回転するのを防止することによって、能動冷却フラッパー１５２の垂直位置でのロックを促進する。能動冷却フラッパー１５２は、シャフトブラケット１５８のアパーチャ１５７をエンクロージャブラケット１７１の指標用アパーチャ１７４と整列させて、ピンを整列されたアパーチャに挿入することによって、水平位置にロックできる。あるいは能動冷却フラッパー１５２は、シャフトブラケット１５８のアパーチャ１５７をエンクロージャブラケット１７１の指標用アパーチャ１７６のうちの１つと整列させて、ピンを整列されたアパーチャに挿入することによって、例えば水平位置と垂直位置との間の、１つ以上の中間／増分角度位置にロックできる。このようにして、能動冷却フラッパー１５２の相対的整列を、ドロー平面１４９に対して制御できる。

再び図２、３及び９を参照すると、フラッパーの回転軸１５３は、シャフト１５６の軸と同軸であってよく、シャフト１５６の回転は、フィン１５４をドロー平面１４９に対して回転させる。従って、例えばフラッパー位置決めデバイス１７０を用いて、フィン１５４の露出角度を、ドロー平面１４９に対して所望の配向に調整及びロックできる。能動冷却フラッパー１５２が略垂直に配向され、これによってフィン１５４の表面がドロー平面１４９に対して略平行（従ってドロー平面１４９上でドロー加工されるガラスウェブ１４８の表面に対して略平行）となる場合、ガラスウェブ１４８からの熱抽出が最大化される。能動冷却フラッパー１５２が略水平に配向され、これによってフィン１５４の表面がドロー平面１４９に対して略垂直（従ってドロー平面１４９上でドロー加工されるガラスウェブ１４８の表面に対して略垂直）となる場合、ガラスウェブ１４８からの熱抽出が最小化される。能動冷却フラッパーの水平と垂直との間の中間配向においては（即ち能動冷却フラッパーが、ドロー平面１４９上でドロー加工されるガラスウェブ１４８に対して斜角で配向される場合は）、ガラスウェブ１４８からの熱抽出は、略垂直な配向の能動冷却フラッパー１５２によって得られる熱抽出の一部である。従って、シャフト１５６を用いた能動冷却フラッパー１５２の回転を用いて、ドロー平面１４９に対するフィン１５４の配向を調整することにより、能動冷却フラッパー１５２が提供するガラスウェブ１４８からの熱抽出を調整できることを理解されたい。

複数の実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル系合金、コバルト系合金、耐火性金属及び合金等といった、高温での使用に好適な金属材料から作製できる。いくつかの実施形態では、能動冷却フラッパー１５２のシャフト１５６は、フィン１５４と同一の材料から作製できるが、他の実施形態では、能動冷却フラッパー１５２のシャフト１５６は、フィン１５４とは異なる材料から作製できる。

いくつかの実施形態では、能動冷却フラッパー１５２は、比較的高い放射率を有するコーティングを有することができる。複数の実施形態では、コーティング済みフラッパーの放射率は、約０．８〜約０．９５であってよい。このコーティングは、能動冷却フラッパー１５２の表面の変色を防止することにより、ガラスウェブ１４８の生産中のフィン１５４上の高温スポットを低減又は阻止するものとするべきである。一実施形態では、上記コーティングは、米国オハイオ州ブルックパーク所在のＣｅｔｅｋ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって提供される、放射率約０．９２のＣｅｔｅｋ高放射率セラミックコーティングとすることができる。フィン１５４上で比較的高い放射率を有するコーティングを使用することにより、能動冷却フラッパーの長さ及び幅にわたって略均一の温度が提供され、ガラスウェブ１４８からの均一な熱抽出が支援される。

再び図１及び２を参照すると、ガラス形成装置１００の起動中、ＦＤＭ１２０の様々な構成部品を動作温度まで（例えばおよそ１２５０℃まで）予熱する必要がある場合がある。従来、例えば形成用容器１１１の予熱は、形成用容器１１１の先端部１１４ｃの前に補助加熱素子（図示せず）を、補助加熱素子がドロー平面１４９を少なくとも部分的に横断して延在するように一時的に設置することにより、達成される。この補助加熱素子は、他の加熱素子によってＦＤＭ１２０のエンクロージャ１２２に提供される熱を補足するために使用できる。しかしながら、形成用容器１１１を越えるガラス流を開始させる前に、補助加熱素子をエンクロージャ１２２から取り外さなければならない。この補助加熱素子の取り外しにより、ＦＤＭ１２０のエンクロージャ１２２からの突然かつ大量の熱損失が発生し、形成用容器１１１に対する熱衝撃がもたらされる。形成用容器１１１に対する熱衝撃は、形成用容器１１１を例えば破断によって損傷させる場合があり、これは形成用容器１１１の、所望の属性を有するガラスリボンを生産する能力を劣化させる。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、ガラス形成装置１００は、移行上側領域１２４に追加の加熱素子を含むことによって、形成用容器１１１に対する熱衝撃のリスクを軽減しながら、起動中の形成用容器１１１の加熱を支援してよい。

ここで図１０及び１１を参照すると、ＦＤＭ１２０のいくつかの例は、ＦＤＭ１２０の移行上側領域１２４に着脱可能に位置決めされた、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を含んでよい。複数の加熱カートリッジ１８０、１９０は、ドロー平面１４９の対向する両側部において、ＦＤＭ１２０内（例えばＦＤＭ１２０のエンクロージャ１２２内）に着脱可能に位置決めしてよい。特定の実施形態では、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０は、第１の複数の加熱カートリッジ１８０及び第２の複数の加熱カートリッジ１９０が、先端部１１４ｃの対向する両側部に位置して、ドロー平面１４９が第１の複数の加熱カートリッジ１８０と第２の複数の加熱カートリッジ１９０との間に延在するように、配設される。更に他の実施形態では、加熱カートリッジ１８０、１９０は、図１０に示すように先端部１１４ｃの高さより下方に位置決めしてよい。

いくつかの実施形態では、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０は、エンクロージャ１２２に形成された一連のポート内に位置決めされる（複数の加熱カートリッジ１８０のためのポート１８２が図１１に示されている）。第１の一連のポート１８２及び第２の一連のポートは、エンクロージャ１２２内において、本明細書に記載されているように、第１の複数の加熱カートリッジ１８０及び第２の複数の加熱カートリッジ１９０が、先端部１１４ｃの対向する両側部に位置して、ドロー平面１４９が第１の複数の加熱カートリッジ１８０と第２の複数の加熱カートリッジ１９０との間に延在するように、配設される。

図１１に示すように、第１の一連のポート１８２は、ドロー平面１４９の幅（即ち図１１に示す座標軸の＋／−Ｘ方向）を横断するように並べられる。従って、第１の複数の加熱カートリッジ１８０を対応する１８２に挿入した場合、これらもまた図１２に示すようにドロー平面１４９の幅を横断するように並べられることを理解されたい。いくつかの実施形態では、第１の一連のポート１８２のうちの各ポートは、形成用容器の幅にわたって、隣接するポートから側方に（即ち図１０及び１１に示す座標軸の＋／−Ｘ方向に）離間している。図１１及び１２は、第１の一連のポート１８２（図１１）及びこれらのポート内に位置決めされた第１の複数の加熱カートリッジ１８０（図１２）の概略図を示しているが、エンクロージャ１２２は更に、形成用容器の反対側に位置し、かつ第２の複数の加熱カートリッジ１９０を中に位置決めできる、第２の複数のポートを備えてよいことを理解されたい
ガラス形成装置１００の起動中、第１の複数の加熱カートリッジ１８０を用いて、先端部１１４ｃの下方から形成用容器１１１に熱を提供することにより、形成用容器１１１の温度を室温から所望の動作温度まで上昇させてよい。図１０及び１２に示すように、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０をＦＤＭ１２０の移行上側領域１２４に位置決めすることにより、ガラス形成装置１００の起動中に形成用容器１１１に十分な加熱を提供して、形成用容器１１１のトラフ１１３（図１）から形成用容器１１１の先端部１１４ｃまでの、形成用容器１１１の熱的平衡又は略均一の温度を達成できる。更に、移行上側領域１２４内で複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を使用することにより、起動中の、先端部１１４ｃの下方かつＦＤＭ１２０のエンクロージャ１２２内に位置決めされた補助ヒータの使用の実施を排除でき、起動中の形成用容器１１１に対する熱応力を低減できる。

図１１〜１２は、５個の加熱カートリッジ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ及び１８０ｅを含む、第１の複数の加熱カートリッジ１８０を示す。しかしながら、第１の複数の加熱カートリッジ１８０内の加熱カートリッジの数、及び第１の一連のポート１８２内の対応するポートの数は、５より多くても、又は５未満であってもよいことを理解されたい。例えば、第１の複数の加熱カートリッジ１８０及び第２の複数の加熱カートリッジ１９０両方の加熱カートリッジの数（並びに対応するポートの数）は、２〜１２（若しくは形成用容器の幅に応じて更に多い個数）、又はその間のいずれの部分範囲とすることができる。同様に、加熱カートリッジ及び対応するポートの幅は変化し得る。

いくつかの実施形態では、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０は、加熱素子２０２を備える。特定の実施形態では、加熱素子２０２の材料は二ケイ化モリブデンであってよい。いくつかの実施形態では、加熱カートリッジ１８０、１９０の加熱素子２０２は、二ケイ化モリブデンから形成されたワイヤで構成してよい。加熱素子２０２を二ケイ化モリブデンで形成すると、他の材料に比べて上記素子のパワー力搬送能力が増大することにより、加熱カートリッジ１８０、１９０の加熱効率を大幅に改善できることが判明している。更に、二ケイ化モリブデン加熱素子を用いてセグメント化した加熱カートリッジ１８０、１９０の組み合わせにより、ガラス形成装置１００の起動中の形成用容器の更に効率的な加熱を実現でき、従って形成用容器１１１のトラフ１１３（図１）から形成用容器１１１の先端部１１４ｃまでの、形成用容器１１１の熱的平衡を、他の従来の加熱素子よりも低いパワー入力で容易に得ることができることも分かっている。

本明細書に記載の実施形態では、加熱カートリッジ１８０、１９０の加熱素子２０２は、ドロー平面１４９に対して直接露出されて対面する。本明細書中で使用される場合、「…に対して直接露出して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ）」という句は、加熱素子２０２とドロー平面１４９との間に追加の材料又は構造体が全く存在しないことを意味する。ドロー平面１４９に対して加熱素子２０２をこのように配向することにより、ドロー平面１４９だけでなく形成用容器１１１に対する効率的な加熱が促進される。というのは、加熱素子２０２と形成用容器１１１との間に、加熱素子２０２からの熱流を減衰させることになる構造体が全く存在しないためである。

ここで図１３〜１４を参照すると、複数の実施形態では、加熱カートリッジ１８０ａは、少なくとも１つの加熱素子２０２がその面上に又はその表面に隣接して位置決めされた熱配向表面２０１を有する、エンクロージャ２１０を含む。エンクロージャ２１０は、ガラス形成装置１００に関連する昇温条件での使用に好適な、多様な材料から製作してよい。例えば、エンクロージャ２１０、及び加熱カートリッジ１８０ａの他の部分は、ガラス形成装置１００に関連する構造的及び／又は熱的要件を満たすよう、高温ニッケル系合金、鋼鉄（例えばステンレス鋼）又は他の合金若しくは材料（若しくは複数の材料の組み合わせ）といった耐火材料から形成できる。例えば一実施形態では、エンクロージャ２１０は、Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．が生産しているＨａｙｎｅｓ（登録商標）２１４（登録商標）ニッケル系合金で作製してよい。

図１３〜１４は、エンクロージャを備えるものとして加熱カートリッジ１００ａを図示しているが、他の実施形態も考案され、また可能であることを理解されたい。例えば、別個のエンクロージャ２１０を含むのではなく、熱配向表面２０１を、金属又は合金から形成された別個のエンクロージャを有する代わりに、耐火材料の１つ以上のブロックに貼り付けてもよい。例えば限定するものではないが、複数の実施形態では、熱配向表面を、ＡＮＨ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓが生産しているＮＡ‐３３耐火性ブロックから形成された本体に貼り付ける。

一実施形態では、加熱カートリッジ１８０ａの熱配向表面２０１は、放射率が低いセラミック耐火性支承材料から形成される。好適なセラミック耐火材料としては、限定するものではないが、Ｚｉｒｃａｒ ｃｅｒａｍｉｃｓ製のＳＡＬＩボードが挙げられる。加熱カートリッジ１８０ａの、ガラス形成装置１００の高温に直接曝露されない部分は、比較的低温の用途に好適な材料から作製してよい。

熱配向表面２０１上に又は熱配向表面２０１に隣接して位置決めされた加熱素子２０２は、抵抗性加熱素子とすることができる。特定の実施形態では、加熱素子２０２の材料は二ケイ化モリブデンとすることができる。いくつかの実施形態では、加熱素子２０２は、本明細書に記載されているように、二ケイ化モリブデンから形成されたワイヤから構成してよい。例えば限定するものではないが、一実施形態では、加熱素子２０２は、蛇行形状又はそれ以外のコイル状となった形状の、熱配向表面２０１上に位置決めされた二ケイ化モリブデンワイヤから構成される。

引き続き図１３〜１４を参照すると、熱配向表面２０１の面の背後には、加熱カートリッジ１８０ａの平衡から熱配向表面２０１を断熱する、耐火材料２１８の１つ以上のブロックが存在する。エンクロージャ２１０を含む実施形態では、耐火材料２１８の１つ以上のブロックは、熱配向表面２０１の面の背後、かつエンクロージャ２１０内に存在する。耐火材料２１８の１つ以上のブロックは、熱配向表面２０１を加熱カートリッジ１８０ａの平衡から断熱する。特定の実施形態では、耐火材料２１８を、図１４に示すように、交互になった垂直積層体及び水平積層体の形態に配向することにより、熱配向表面２０１からの熱伝達を最小化する。具体的には、耐火材料２１８の交互になった垂直積層体及び水平積層体により、ブロック間の継ぎ目における熱損失の低減を支援できると考えられる。本明細書に記載の実施形態では、耐火材料２１８は、ＳＡＬＩボード、耐火断熱レンガ（ＩＦＢ）、ＤｕｒａＢｏａｒｄ（登録商標）３０００及び／又はＤｕｒａＢｏａｒｄ２６００を含むがこれらに限定されない、市販の耐火材料であってよい。特定の実施形態では、耐火性ブロックは、ＳＡＬＩボードから形成された、熱配向表面２０１に最も近接する第１の層と、ＩＦＢから形成された、上記第１の層の背後の第２の層とを有してよい。

再び図１０を参照すると、多様な取り付け用構造体を用いて、加熱カートリッジ１８０ａを先端部１１４ｃに対して設置してよい。いくつかの実施形態では、加熱カートリッジ１８０ａは、図１０に示すように、エンクロージャ１２２と係合したブラケット２１４上に設置してよい。更に、又はあるいは、加熱カートリッジ１８０ａを、エンクロージャ１２２に取り付けられたＴ字型壁支持ブラケット上に静置できる。個々の加熱カートリッジはそれぞれ、ドロー加工作業中に交換、アップグレート、又は取り外しが可能である。加熱カートリッジがモジュール式の性質を有することは、個々のカートリッジの交換又は取り外しが、提供される加熱全体のうちのごく一部にしか影響しないことにより、起動中の熱損失が低減されることを意味する。

特定の実施形態では、本装置は更に、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０に関連する加熱を制御するよう構成されたコントローラ２８０を含んでよい。特定の実施形態では、コントローラ２８０は、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の各加熱素子２０２に、動作可能に接続してよい。特定の実施形態では、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０はセグメント化できる。本明細書中で使用される場合、用語「セグメント化される（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ）」は、ガラス形成装置１００の起動中に形成用容器１１１の温度の管理された制御を提供するために、個々の過熱カートリッジそれぞれの温度を独立して制御及び調整できることを指す。コントローラ２８０は、プロセッサと、コンピュータ可読かつ実行可能命令を記憶するメモリとを含んでよく、上記命令をプロセッサが実行すると、上記命令は、温度フィードバック又は他のプロセスパラメータに基づいて、各加熱素子への電力を独立して調節することにより、各加熱素子が提供する熱を独立して増大又は減少させる。よって、コントローラ２８０を用いて、ガラスウェブ１４８のドロー平面１４９の幅にわたって広がる複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の各加熱素子に提供される電力の調節によって、各加熱素子が提供する熱を異なる様式で調節できる。

特定の実施形態では、コントローラ２８０は、ガラス形成装置からの熱フィードバックに基づいて、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０それぞれを独立して操作するよう構成できる。例えば、一実施形態ではコントローラ２８０は、１つ以上の熱センサ２８２（図１０）から熱フィードバックを得るよう構成される。複数の実施形態では、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の各加熱カートリッジは、エンクロージャ１２２内に位置決めされた対応する熱センサ２８２を有する。１つ以上の熱センサ２８２から得られたフィードバックを、コントローラ２８０が用いて、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の各加熱素子を独立して調整することにより、ガラス形成装置１００の起動中のガラス形成装置の熱的特性の管理された制御を提供できる。

一実施形態では、１つ以上の熱センサ２８２は、標的温度を超える温度を検出する場合があり、コントローラ２８０は、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の少なくとも１つの加熱素子への電力を低減することによって、標的領域に伝達される熱を減少させ、これにより、標的温度が得られるまで温度を低下させてよい。あるいは特定の実施形態では１つ以上の熱センサ２８２は、標的温度未満の温度を検出する場合があり、ここではコントローラ２８０は、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０の少なくとも１つの加熱素子への電力を増大させることによって、標的領域に伝達される熱を増大させ、これにより、標的温度が得られるまで温度を上昇させてよい。

ここで図１５を参照すると、いくつかの実施形態ではＦＤＭ１２０は、移行上側領域１２４に位置決めされた複数の冷却カートリッジ２３０、２４０を含むことができる。より具体的には、ガラス形成装置１００の起動中に、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いて、形成用容器１１１の熱平衡又は略均一の温度を達成した後、エンクロージャ２１０内のポートにおいて、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０で、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を（それぞれ）置換できる。複数の冷却カートリッジ２３０、２４０は、エンクロージャ１２２を通って移動するガラスウェブの、更なる制御下での冷却を提供でき、これはガラスウェブの安定性を改善し、欠陥の発生を低減する。複数の加熱カートリッジ１８０、１９０と同様に、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０は、ＦＤＭ１２０内（例えばＦＤＭ１２０のエンクロージャ１２２内）に着脱可能に位置決めしてよく、また概ねドロー平面１４９に対して平行に、かつドロー平面１４９の対向する両側部上に、位置決めされる。特定の実施形態では、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０は、第１の複数の冷却カートリッジ２３０及び第２の複数の冷却カートリッジ２４０が先端部１１４ｃの対向する両側に位置して、ドロー平面１４９が第１の複数の冷却カートリッジ２３０と第２の複数の冷却カートリッジ２４０との間に延在するように、配設される。他の実施形態では、冷却カートリッジ２３０、２４０は、図１５に示すように先端部１１４ｃの高さより下方に位置決めしてよい。

冷却カートリッジ２３０、２４０は、ドロー平面１４９の幅に沿って、ガラスウェブ１４８から冷却カートリッジ２３０、２４０へと熱を伝達するよう構成される。いくつかの実施形態では、冷却カートリッジ２３０、２４０を、流体等によって能動的に冷却することにより、ドロー平面１４９上でドロー加工されるガラスウェブ１４８からの熱抽出を増大させることができる。熱は、伝導又は滞留によって熱を冷却カートリッジ２３０、２４０から受動的に放散させるのではなく、冷却カートリッジ２３０、２４０を通した冷却流体の循環によって冷却カートリッジ２３０、２４０から能動的に除去される。

例えば、複数の冷却カートリッジ２３０ａ、２４０ａのうちの冷却カートリッジ２３０ａの一実施形態の概略図を図１６Ａに示す。冷却カートリッジ２３０ａは、少なくとも１つの冷却流体チャネル３５５を含む。特定の実施形態では、冷却カートリッジ２３０ａは、冷却表面３０１を有するエンクロージャ３１０を含んでよい。冷却流体チャネル３５５は、エンクロージャ３１０の面上又は上記面に隣接して位置決めしてよい。他の実施形態では、冷却流体チャネル３５５は、冷却カートリッジ２３０ａの本体内、例えばエンクロージャ３１０内に配置してよい。冷却流体チャネル３５５は、冷却流体インレットライン３６２によって、リザーバ等の冷却流体供給源３６０と流体連通してよい。これらの実施形態では、冷却流体３６５は、ポンプを用いて、重力供給によって等の手段で、（図１６の参照番号３６２付近の矢印によって示されるように）冷却流体インレットライン３６２を通して冷却流体チャネル３５５へと配向される。図１６に示す実施形態では、冷却流体３６５は、冷却流体インレットライン３６２を通り、また１つ以上の冷却流体チャネル３５５を通って流れ、冷却流体出口ライン３６３を通って冷却カートリッジ２３０ａを出る。複数の実施形態では、冷却流体出口ライン３６３からの冷却流体３６５を、受動的又は能動的に冷却した後、冷却流体供給源３６０に戻してよい。冷却流体３６５を、冷却カートリッジ２３０ａの冷却流体チャネル３５５を通して配向すると、冷却流体は、冷却カートリッジ２３０ａから熱を抽出し、従って、エンクロージャ１２２内でドロー加工されるガラスウェブ１４８から熱を除去する。冷却流体チャネル３５５は、様々な構成で、冷却表面３０１上又は冷却流体３０１内に配向でき、また、冷却流体３６５が冷却カートリッジ２３０ａを通って流れることによって、冷却カートリッジ及びエンクロージャ１２２の内部から熱を抽出する限り、いずれの構成の冷却流体チャネルを使用できることを理解されたい。

例えば図１６Ｂは、冷却カートリッジの冷却表面３０１の代替実施形態を示す。この実施形態では、冷却表面３０１は、冷却表面３０１内又は冷却流体３０１上に蛇行パターンで配設された、１対の冷却流体チャネル３４４ａ、３４４ｂを備える。この実施形態では、冷却流体チャネル３４４ａ、３４４ｂは、冷却流体チャネル３４４ａ、３４４ｂを通る冷却流体の流れが、ガラス形成装置のエンクロージャを通してドロー加工されるガラスウェブからの均一な熱抽出を促進するよう、配設される。具体的には、冷却表面３０１のこの実施形態では、冷却流体チャネル３４４ａを通る冷却流体の流れと、冷却流体チャネル３４４ｂを通る冷却流体の流れとは、反対方向であり、これにより、冷却表面全体にわたるより均一な熱抽出が可能となる。即ち、冷却流体チャネル３４４ａ、３４４ｂを通って冷却表面３０１に入る冷却流体は、この冷却流体が冷却表面３０１を出るときよりも低温であり、従って冷却表面３０１を出る冷却流体は、熱を抽出する能力が低下しており、これはいくつかの例では、冷却表面３０１に沿った、又はガラス形成装置のエンクロージャを通してドロー加工されたガラスウェブ上の対応する位置における、「高温スポット」をもたらす場合がある。しかしながら、反対方向の隣接する冷却流体チャネル内に流体を流すことにより、この問題が緩和される。

図１６Ｃは、冷却カートリッジの冷却表面３０１の別の代替実施形態を示す。この実施形態では、冷却表面３０１は、互いに平行に配設された、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｃ、３４４ｄと、第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｃ、３４５ｄとを備える。図１６Ｃに示す実施形態では、冷却流体チャネル３４５ｃは、冷却流体チャネル３４４ｃと冷却流体チャネル３４４ｄとの間に位置決めされる。第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｃ、３４４ｄ、及び第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｃ、３４５ｄは、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｃ、３４４ｄ及び第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｃ、３４５ｄを通る冷却流体の流れが、エンクロージャを通してドロー加工されるガラスウェブからの均一な熱抽出を促進するよう、配設される。具体的には、冷却表面３０１のこの実施形態では、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｃ、３４４ｄを通る冷却流体の流れと、第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｃ、３４５ｄを通る冷却流体の流れとは、反対方向であり、これにより、冷却表面全体にわたるより均一な熱抽出が可能となる。即ち、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｃ、３４４ｄ又は第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｃ、３４５ｄを通って冷却表面３０１に入る冷却流体は、この冷却流体が冷却表面３０１を出るときよりも低温であり、従って冷却表面３０１を出る冷却流体は、熱を抽出する能力が低下しており、これはいくつかの例では、冷却表面３０１に沿った、又はガラスウェブ上の対応する位置における、「高温スポット」をもたらす場合がある。しかしながら、反対方向の隣接する冷却流体チャネル内に流体を流すことにより、この問題が緩和される。

図１６Ｄは、冷却カートリッジの冷却表面３０１の別の代替実施形態を示す。この実施形態では、冷却表面３０１は、互いに平行に配設された、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｅ、３４４ｆと、第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｅ、３４５ｆとを備える。この実施形態では、第１の１対の冷却流体チャネル３４４ｅ、３４４ｆを通る冷却流体の流れと、第２の１対の冷却流体チャネル３４５ｅ、３４５ｆを通る冷却流体の流れとは、図１６Ｄに示すように反対方向である。

図１６Ｅは、冷却カートリッジ２３０ａの別の実施形態を示し、ここでは冷却カートリッジ２３０ａが、冷却表面３０１において又は冷却表面３０１内に、リザーバ３４７によって形成される。即ちリザーバ３４７を、冷却表面３０１上に、冷却表面３０１内に、又は冷却表面３０１に隣接して、位置決めしてよい。リザーバ３４７は、冷却流体インレットライン３６２によって、冷却流体供給源３６０と流体連通してよい。これらの実施形態では、冷却流体３６５は、ポンプを用いて、重力供給によって等の手段で、（図１６の参照番号３６２付近の矢印によって示されるように）冷却流体インレットライン３６２を通してリザーバ３４７へと配向される。図１６Ｅに示す実施形態では、冷却流体３６５は、冷却流体インレットライン３６２を通って、リザーバ３４７内へと流れ、リザーバ３４７を充填する。リザーバが充填されると、冷却流体３６５は、冷却流体出口ライン３６３を通って冷却カートリッジ２３０ａを出ることにより、冷却表面３０１から熱を抽出する。複数の実施形態では、冷却流体出口ライン３６３からの冷却流体３６５を、受動的又は能動的に冷却した後、冷却流体供給源３６０に戻してよい。この実施形態では、リザーバ３４７は、冷却流体によって充填されると、高い熱容量を有し、従ってガラス形成装置のエンクロージャ内から多量の熱を抽出できる。

図１６Ａ〜１６Ｅは、冷却カートリッジの様々な実施形態を図示しているが、冷却カートリッジの他の実施形態及び構成が想定され、本明細書に記載のガラス形成装置と共に使用できることを理解されたい。

再び図１６Ａを参照すると、本明細書に記載の実施形態では、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０のうちの各冷却カートリッジの冷却表面３０１は、ドロー平面１４９に対して直接露出されて対面する。本明細書中で使用される場合、「…に対して直接露出して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ）」という句は、冷却表面３０１とドロー平面１４９との間に追加の材料又は構造体が全く存在しないことを意味する。ドロー平面１４９に対して冷却表面３０１をこのように配向することにより、エンクロージャ１２２内のガラスウェブ１４８の効率的な冷却が促進される。というのは、冷却表面３０１とガラスウェブ１４８との間に、ガラスウェブ１４８からの熱の引き出しを減衰させることになる構造体が全く存在しないためである。

本明細書に記載の冷却カートリッジ２３０ａの実施形態では、冷却カートリッジ２３０ａは鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル系合金、コバルト系合金、耐火性金属及び合金等といった、高温での使用に好適な金属材料から作製できる。冷却流体３６５は、液体冷却流体、気体冷却流体、又は液体冷却流体と気体冷却流体との混合物とすることができる。例えば冷却流体は、水、空気、又は水と空気との混合物とすることができる。ヘリウム及びアンモニアといった、高い熱容量を有する他の気体及び液体並びにこれらの組み合わせを、冷却流体３６５として使用できる。

再び図１５を参照すると、多様な取り付け用構造体を用いて、冷却カートリッジ２３０ａを先端部１１４ｃに対して設置してよい。いくつかの実施形態では、冷却カートリッジ２３０ａは、図１５に示すように、エンクロージャ１２２と係合したブラケット２１４上に設置してよい。更に、又はあるいは、冷却カートリッジ２３０ａを、エンクロージャ１２２に取り付けられたＴ字型壁支持ブラケット上に静置できる。冷却カートリッジは、ガラス形成装置１００のエンクロージャ１２２内に形成された一連のポート１８２、１９２に着脱可能に設置されているため、個々の冷却カートリッジはそれぞれ、ドロー加工作業中に交換、アップグレート、又は取り外しが可能である。複数の冷却カートリッジ２３０、２４０それぞれがモジュール式の性質を有することは、個々のカートリッジの交換又は取り外しが、提供される熱伝達全体のうちのごく一部にしか影響しないことにより、ガラスウェブがＦＤＭを通って移動する間の、熱伝達熱伝達の損失が低減されることを意味する。

本明細書中に記載されているように、ガラス形成装置１００の起動中に、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いて、形成用容器１１１の熱平衡又は略均一の温度を達成した後、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０で、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を（それぞれ）置換できる。ガラスウェブ１４８が確立され、牽引ロール組立体１４０を用いて下流にドロー加工されているとき、冷却流体３６５を複数の冷却カートリッジ２３０、２４０に供給することにより、ガラスウェブ１４８が移行上側領域１２４を通ってドロー加工される際にガラスウェブ１４８の冷却を支援できる。

特定の実施形態では、コントローラ２８０は、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０を用いた、エンクロージャ１２２を通ってドロー加工されるガラスウェブ１４８の冷却を、制御するよう構成してよい。特定の実施形態では、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０はセグメント化できる。本明細書中で使用される場合、用語「セグメント化される（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ）」は、ガラスウェブ１４８がエンクロージャ１２２の移行上側領域１２４を通ってドロー加工される際に、ガラスウェブ１４８の冷却の管理された制御を提供するために、各冷却カートリッジを通る冷却流体の流れを調整すること等によって、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０の個々の冷却カートリッジそれぞれを独立して制御及び調整できることを指す。コントローラ２８０は、プロセッサと、コンピュータ可読かつ実行可能命令を記憶するメモリとを含んでよく、上記命令をプロセッサが実行すると、上記命令は、温度フィードバック又は他のプロセスパラメータに基づいて、各冷却カートリッジへの冷却流体流を調節することにより、各冷却カートリッジが提供する冷却を独立して増大又は減少させる。よって、コントローラ２８０を用いて、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０の各冷却カートリッジに提供される冷却流体３６５を異なる様式で調節できる。

特定の実施形態では、コントローラ２８０は、ガラス形成装置からの熱フィードバックに基づいて、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０それぞれを独立して操作するよう構成できる。例えば、一実施形態ではコントローラ２８０は、エンクロージャ内に位置決めされた１つ以上の熱センサ２８２から熱フィードバックを得るよう構成される。熱センサ２８２から得られたフィードバックを、コントローラ２８０が用いて、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０の各冷却カートリッジを独立して制御することにより、ガラスウェブ１４８が移行上側領域１２４を通ってドロー加工される際に、ガラスウェブ１４８の冷却の管理された制御を提供できる。

一実施形態では、熱センサ２８２は、標的温度を超える温度を検出する場合があり、コントローラ２８０はこれに応答して、対応する冷却カートリッジへの冷却流体３６５の流れを増加させてよく、これにより、ガラスウェブ１４８の標的領域において更なる冷却を発生させることによって、標的温度が得られるまで、標的領域におけるガラスウェブ１４８の温度を低下させる（即ちガラスウェブ１４８からの熱抽出を増大させる）。あるいは特定の実施形態では、熱センサ２８２は、標的温度未満の温度を検出する場合があり、ここではコントローラ２８０は、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０の対応する冷却カートリッジへの冷却流体３６５の流れを減少させることによって、標的温度が得られるまで、標的領域におけるガラスウェブ１４８の冷却を減少させる（即ちガラスウェブ１４８からの熱抽出を減少させる）ことができる。

ここでは、着脱可能な加熱及び冷却カートリッジを有するガラス形成装置の実施形態について説明しているが、着脱可能な加熱及び冷却カートリッジは任意のものであり、いくつかの実施形態では、ガラス形成装置１００は、着脱可能な加熱及び冷却カートリッジを用いずに構成してよいことを理解されたい。例えば複数の実施形態では、ガラス形成装置１００は、着脱可能な加熱及び冷却カートリッジを備えない能動冷却フラッパーを含んでよい。更に他の実施形態では、ガラス形成装置は、着脱可能な加熱及び冷却カートリッジを用いるものの、能動冷却フラッパーを用いずに、構成してよい。

ここで図２、１０及び１５を参照すると、本明細書に記載の能動冷却フラッパー１５２を備えるＦＤＭ１２０を、ガラスウェブ１４８の形成に用いてよい。例えば、ガラス形成装置１００の起動中、１対の能動冷却フラッパー１５２を水平な配向で位置決めでき、ここで、移行上側領域１２４の加熱を支援するために、１つ以上の冷却流体チャネル１５５、１５９ａ、１５９ｃ〜１５９ｆには冷却流体１６３を供給しない。いくつかの実施形態では、ガラス形成装置１００の起動中、移行上側領域１２４の複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いて、形成用容器１１１に対して先端部１１４ｃの下方から熱を提供することにより、形成用容器１１１の温度を室温から所望の動作温度まで上昇させてよい。いくつかの実施形態では、ガラス形成装置１００の起動中に複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いて形成用容器１１１の熱平衡又は略均一の温度を達成した後、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いた加熱を、ガラスウェブ１４８が確立される前に、又はガラスウェブ１４８が確立された後に、中断してよい。ガラスウェブ１４８が確立され、牽引ロール組立体１４０によって下流へと牽引されているとき、冷却流体１６３を１つ以上の冷却流体チャネル１５５、１５９ａ、１５９ｃ〜１５９ｆに供給でき、能動冷却フラッパー１５２の位置を変更して、ガラスウェブ１４８が移行領域１２３を通して牽引される際のガラスウェブ１４８の冷却を支援できる。ガラスウェブ１４８に対する能動冷却フラッパー１５２の角度位置を、起動中に調整することにより、ＦＤＭ１２０内でのガラスウェブ１４８の所望の冷却を得てよい。例えば、より大きな冷却量が望まれる場合、能動冷却フラッパー１５２を垂直位置に向かって調整することにより、能動冷却フラッパー１５２の表面に対するガラスウェブ１４８の曝露を増大させて、冷却を増大させてよい。より少ない冷却量が望まれる場合、能動冷却フラッパー１５２を水平位置に向かって調整することにより、能動冷却フラッパー１５２の表面に対するガラスウェブ１４８の曝露を減少させて、冷却を減少させてよい。能動冷却フラッパー１５２の正確な位置は、ガラス形成装置１００を通って流れるガラスの組成、形成用容器の形成表面上を流れるガラスの質量流量、及びガラスウェブに適用される望ましい冷却曲線に、特に左右される。

いくつかの実施形態では、ガラス形成装置１００の起動中に、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を用いて、形成用容器１１１の熱平衡又は略均一の温度を達成した後、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０で、複数の加熱カートリッジ１８０、１９０を置換してよい。これらの実施形態では、複数の冷却カートリッジ２３０、２４０を用いて、ＦＤＭの移行上側領域１２４を通って移動するガラスウェブの、追加の制御された冷却を提供し、ガラスウェブの安定性を改善し、また欠陥の発生を低減する。

ここで図１及び１７を参照すると、図１７は、モデル化によって得られた４つの異なる例示的なガラスウェブの冷却曲線のグラフを示す。冷却曲線は、異なるガラス流条件（ＧＦＣ）を用いた、ＦＤＭ１２０におけるガラスウェブ１４８の生産中の、形成用容器１１１の先端部１１４ｃからの距離の増大の関数としてのガラスウェブ１４８の温度を示す。「ＧＦＣ１」で標識された冷却曲線は、第１のガラスウェブ流量を用いて、かつ移行領域１２３において冷却バヨネット１３０を用いて生産されたガラスウェブ１４８に関する、標的冷却曲線を示す。第１のガラスウェブ流量は標準流量であり、冷却曲線ＧＦＣ１は、ＦＤＭ１２０がエンクロージャ１２２から熱を抽出するために冷却バヨネット１３０のみを用いる、標準流量でのガラスウェブ生産に関するベースライン流量を示す。「ＧＦＣ２」で標識された冷却曲線は、曲線ＧＦＣ１によって特性決定されるガラスウェブ１４８に使用したものと同一の冷却性能を用いる（即ちＦＤＭ１２０が、エンクロージャ１２２から熱を抽出するために冷却バヨネット１３０のみを使用する）、第１のガラスウェブ流量よりおよそ７０％大きい第２のガラスウェブ流量に関するものである。曲線ＧＦＣ２が示すように、第２の（高い方の）ガラスウェブ流量によって、ガラスウェブ１４８の冷却は遅くなり、これは、ガラスリボンの不安定性、及び標準未満の製品属性（即ち欠陥）の両方をもたらし得る。また、曲線ＧＦＣ２と曲線ＧＦＣ１との間の間隔は、標的冷却曲線ＧＦＣ１を用いて、第２のガラスウェブ流量においてガラスウェブ１４８を生産するために必要な熱抽出の量を示す。

対照的に、「ＧＦＣ３」で標識された冷却曲線は、能動冷却フラッパー１５２が水平に対して３７°の角度で位置決めされ、冷却流体１６３として水を使用する、第２のガラスウェブ流量でのガラスウェブ１４８の生産に関するものである。「ＧＦＣ４」で標識された冷却曲線は、冷却バヨネット１３０を用いて冷却を行い、移行領域１２３の全ての加熱素子（図示せず）をオフにした、第１のガラスウェブ流量より４０％高い第３のガラスウェブ流量におけるガラスウェブ１４８の生産に関するものである。「ＧＦＣ４」で標識された冷却曲線は、従来のＦＤＭ冷却方法を用いて冷却でき、かつ標的冷却曲線ＧＦＣ１を依然として得ることができる、最大のガラスウェブ流量増加を表すことを理解されたい。

図１７の冷却曲線が示すように、本明細書において開示される能動冷却フラッパー１５２を備えるＦＤＭ１２０は、７０％大きいガラスウェブ流量で生産されたガラスウェブ１４８に対して、冷却バヨネット１３０のみを用いてＦＤＭ１２０を冷却して生産されたガラスウェブ１４８と同等の冷却を提供する。即ち、能動冷却フラッパー１５２の使用により、ガラスの質量流量を７０％増大させても、標的冷却曲線ＧＦＣ１を達成できる。より具体的には、冷却曲線ＧＦＣ３は、冷却バヨネット１３０のみを使用した場合に対する、及び移行領域の加熱素子をオフにして冷却バヨネット１３０を使用した場合に対する、移行領域１２３のガラスウェブ１４８の冷却の大幅な増大を示し、これは、本明細書に記載の能動冷却フラッパーを用いて、プロセスの不安定性及び欠陥というリスクを軽減しながら、ガラス形成装置のスループットを増大させることができることを示す。

図１８を参照すると、従来の（冷却されていない）フラッパーを用いて冷却されたガラスウェブと、能動冷却フラッパーとの比較が示されている。この比較は、従来のフラッパー及び能動冷却フラッパーに関する冷却曲線間の差に基づくものであり、従来のフラッパーの使用を示す一方の冷却曲線と、能動冷却フラッパーの使用を示す他方の冷却曲線との間の温度の変化（ΔＴ）としてプロットされている。空冷フラッパーと従来のフラッパーとの間のΔＴは、「Ｆ１」で標識された曲線で示されている。液体冷却式フラッパー（例えば水冷フラッパー）と従来のフラッパーとの間のΔＴは、曲線Ｆ２で示されている。空冷フラッパー（Ｆ１）によって提供される冷却の増大（ΔＴ）は、従来のフラッパーに比べて、移行領域における冷却能力の有意な向上を提供するが、水冷フラッパーは空冷フラッパーに比べて約５０％高い冷却の向上を提供する。

ここで、本明細書に記載の冷却デバイスを備えるフュージョンドロー機械を利用して、上昇したガラス流の生産速度でのガラスウェブの生産中に、冷却能力の向上を提供できることを理解されたい。本明細書に記載の冷却デバイスは標準的なガラス流生産速度を用いたガラスウェブの生産中にも、冷却能力の向上を提供できる。

請求対象の主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して様々な修正及び変更を実施できることは、当業者には明らかであろう。従って本明細書は、本明細書に記載の様々な実施形態の修正形態及び変形形態が、添付の請求項及びその均等物の範囲内にある限り、上記修正形態及び変形形態を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
溶融ガラスからガラスウェブを形成するための装置において：
エンクロージャ；
上記エンクロージャ内に位置決めされ、先端部に集束する外側形成表面を備える、形成用容器；
上記先端部から下流方向に延在するドロー平面であって、上記先端部に平行である、ドロー平面；及び
上記エンクロージャ内において、上記先端部の下流に位置決めされ、また上記ドロー平面に平行な方向に、上記ドロー平面を横断して延在する、少なくとも１つの能動冷却フラッパーであって、
上記ドロー平面に平行に延在するシャフト、及び上記シャフトから外向きに延在するフィンと；
上記少なくとも１つの能動冷却フラッパーが上記回転軸の周りで回転できるよう、上記ドロー平面に平行に延在する、回転軸と；
冷却流体供給源と流体連通する、１つ以上の冷却流体チャネルであって、上記冷却流体供給源は、上記能動冷却フラッパーの上記１つ以上の冷却流体チャネルに冷却流体を供給する、１つ以上の冷却流体チャネルと
を含む、能動冷却フラッパー
を備え、
上記能動冷却フラッパーは、上記ガラスウェブが上記ドロー平面上を移動する際に、上記ガラスウェブから熱を抽出する、装置。

実施形態２
上記エンクロージャ内において上記能動冷却フラッパーの下流に回転可能に位置決めされた、第１の牽引ロール及び第２の牽引ロールを更に備え、
上記第１の牽引ロール及び上記第２の牽引ロールは協働して、上記ドロー平面上において上記ガラスウェブを上記下流方向にドロー加工する、実施形態１に記載の装置。

実施形態３
上記冷却流体供給源が供給する上記冷却流体は、液体冷却流体及び気体冷却流体の混合物である、実施形態１又は２に記載の装置。

実施形態４
上記冷却流体供給源が供給する上記冷却流体は、水、空気又は水と空気との混合物である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の装置。

実施形態５
上記能動冷却フラッパーを上記回転軸の周りの位置にロックする、上記能動冷却フラッパーに機械的に連結されたフラッパー位置決めデバイスを更に備える、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の装置。

実施形態６
上記能動冷却フラッパーの上に配置されるコーティングを更に備え、これにより、上記能動冷却フラッパーは、約０．８〜約０．９５の放射率を有する、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の装置。

実施形態７
上記エンクロージャは更に、移行上側領域、移行下側領域、及び上記移行上側領域と上記移行下側領域の間に位置する連絡領域を備え、
上記能動冷却フラッパーは、上記移行上側領域の下部、上記移行下側領域の上部又は上記連絡領域に位置する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の装置。

実施形態８
上記能動冷却フラッパーの上記１つ以上の冷却流体チャネルは、チューブ・イン・チューブ構成を備える、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の装置。

実施形態９
上記エンクロージャ内において、上記先端部の下流かつ上記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の加熱カートリッジを更に備え、
各上記加熱カートリッジは、上記ドロー平面に対して直接露出されて対面する、少なくとも１つの加熱素子を備える、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１０
上記エンクロージャ内において、上記先端部の下流かつ上記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の冷却カートリッジを更に備え、
各上記冷却カートリッジは、上記ドロー平面に対して直接露出されて対面する、冷却表面を備える、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の装置。

実施形態１１
ガラスウェブを形成する方法において：
ガラスバッチ材料を溶融して溶融ガラスを形成するステップ；
フュージョンドロー機械であって、
エンクロージャ；
上記エンクロージャ内に位置決めされ、先端部に集束する外側形成表面を備える、形成用容器；
上記先端部と平行であり、上記先端部から下流方向に延在するドロー平面であって、上記ドロー平面は、上記形成用容器からの上記ガラスウェブの移動経路を画定する、ドロー平面；及び
上記エンクロージャ内で上記先端部の下流に位置決めされ、上記ドロー平面と平行な方向に上記ドロー平面を横断して延在する、少なくとも１つの能動冷却フラッパーであって、上記能動冷却フラッパーは、シャフトと、上記シャフトから外向きに延在するフィンとを備える、能動冷却フラッパー
を備えるフュージョンドロー機械を用いて上記溶融ガラスを上記ガラスウェブに形成するステップ；
上記エンクロージャを通して上記ガラスウェブをドロー加工するステップ；並びに
上記ガラスウェブが上記エンクロージャを通してドロー加工される際に、上記能動冷却フラッパーを通して冷却流体を循環させることによって、上記ガラスウェブから熱を抽出するステップ
を含む、方法。

実施形態１２
上記能動冷却フラッパーを上記ガラスウェブに対して、上記ガラスウェブからの熱抽出を最大化するように配向するステップを更に含む、実施形態１１に記載の方法。

実施形態１３
上記エンクロージャを通して上記ガラスウェブをドロー加工する際に、上記能動冷却フラッパーを上記ガラスウェブに対して斜角に配向するステップを更に含む、実施形態１１又は１２に記載の方法。

実施形態１４
上記エンクロージャを通して上記ガラスウェブをドロー加工する前、上記能動冷却フラッパーは水平位置にある、実施形態１１〜１３のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１５
上記ガラスウェブをドロー加工する上記ステップは、上記ガラスウェブを牽引ロール組立体と接触させるステップを含む、実施形態１１〜１４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１６
上記牽引ロール組立体は、上記能動冷却フラッパーの下流に位置決めされる、実施形態１５に記載の方法。

実施形態１７
上記フィンの角度位置を変更することにより、上記エンクロージャを通して上記ガラスウェブをドロー加工する際に、上記フィンによって上記ガラスウェブからの熱抽出速度を調整するステップを更に含む、実施形態１１〜１６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１８
上記冷却流体は、液体冷却流体と気体冷却流体との混合物である、実施形態１１〜１７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１９
上記冷却流体は水、空気、又は水と空気との混合物である、実施形態１１〜１８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態２０
上記能動冷却フラッパーの放射率は、約０．８〜約０．９５である、実施形態１１〜１９のいずれか１つに記載の方法。

実施形態２１
上記循環は、上記能動冷却フラッパーの１つ以上の冷却流体チャネルを通して上記冷却流体を循環させることを含み、
上記１つ以上の冷却流体チャネルは、チューブ・イン・チューブ構成を備える、実施形態１１〜２０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態２２
上記チューブ・イン・チューブ構成は環状構成である、実施形態２１に記載の方法。

実施形態２３
上記フュージョンドロー機械を用いて上記溶融ガラスを上記ガラスウェブに形成する前に、上記エンクロージャ内において上記先端部の下流かつ上記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた複数の加熱カートリッジを用いて、上記先端部の下方から上記形成用容器を加熱する初期ステップを更に含み、
各上記加熱カートリッジは、上記ドロー平面に対して直接露出されて対面する、少なくとも１つの加熱素子を備える、実施形態１１〜２２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態２４
上記ガラスウェブへと形成した後に、上記エンクロージャから上記複数の加熱カートリッジを取り外すステップ；及び
上記エンクロージャ内において上記先端部の下流かつ上記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に位置決めされた複数の冷却カートリッジを通して、冷却流体を循環させることにより、上記ガラスウェブから熱を抽出するステップであって、各上記冷却カートリッジは、上記ドロー平面に対して直接露出されて対面する冷却表面を備える、ステップ
を更に含む、実施形態２３に記載の方法。

１００ ガラス形成装置
１０１ 溶融用容器
１０２ 矢印
１０３ 清澄用容器
１０４ 混合用容器
１０５、１０７ 接続チューブ
１０６ 溶融ガラス
１０８ 送達用容器
１０９ 下降管
１１０ インレット
１１１ 形成用容器
１１２ 開口
１１３ トラフ
１１４ａ、１１４ｂ 形成用容器の側部
１１４ｃ 先端部
１２０ ＦＤＭ
１２２ エンクロージャ
１２３ 移行領域
１２４ 移行上側領域
１２５ 移行下側領域
１２６ 連絡領域
１３０ 冷却バヨネット
１４０ 牽引ロール組立体
１４１ 第１の牽引ロール
１４２ 回転軸
１４３ 第２の牽引ロール
１４４ 回転軸
１４８ ガラスウェブ
１４９ ドロー平面
１５０ 冷却デバイス
１５２ 能動冷却フラッパー
１５３ 回転軸
１５４ フィン
１５５、１５９、１９５ａ、１５９ｃ、１５９ｄ、１５９ｅ、１５９ｆ、３４４ａ、３４４ｂ、３４４ｃ、３４４ｄ、３４４ｅ、３４４ｆ、３４５ｃ、３４５ｄ、３４５ｅ、３４５ｆ、３５５ 冷却流体チャネル
１５６ シャフト
１５６ａ 外側チューブ
１５６ｂ 内側チューブ
１５７ アパーチャ
１５８ シャフトブラケット
１６０ 冷却流体供給源
１６２ 冷却流体ライン
１６３、３６５ 冷却流体
１７０ フラッパー位置決めデバイス
１７１ エンクロージャブラケット
１７２、１７３、１７４、１７５、１７６ 指標用アパーチャ
１８０ 第１の複数の加熱カートリッジ
１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ 加熱カートリッジ
１８２ 第１の一連のポート
１９０ 第２の複数の加熱カートリッジ
２０１ 熱配向表面
２０２ 加熱素子
２１０ エンクロージャ
２１４ ブラケット
２１８ 耐火材料
２３０ 第１の複数の冷却カートリッジ
２４０ 第２の複数の冷却カートリッジ
２８０ コントローラ
２８２ 熱センサ
３０１ 冷却表面
３１０ エンクロージャ
３４７ リザーバ
３６０ 冷却流体供給源
３６２ 冷却流体インレットライン
３６３ 冷却流体出口ライン

Claims (8)

1. 溶融ガラスからガラスウェブを形成するための装置において：
   エンクロージャ；
   前記エンクロージャ内に位置決めされ、先端部に集束する外側形成表面を備える、形成用容器；
   前記先端部から下流方向に延在するドロー平面であって、前記先端部に平行である、ドロー平面；及び
   前記エンクロージャ内において、前記先端部の下流に位置決めされ、また前記ドロー平面に平行な方向に、前記ドロー平面を横断して延在する、少なくとも１つの能動冷却フラッパーであって、
   前記ドロー平面に平行に延在するシャフト、及び前記シャフトから外向きに延在するフィンと；
   前記少なくとも１つの能動冷却フラッパーが前記回転軸の周りで回転できるよう、前記ドロー平面に平行に延在する、回転軸と；
   冷却流体供給源と流体連通する、１つ以上の冷却流体チャネルであって、前記冷却流体供給源は、前記能動冷却フラッパーの前記１つ以上の冷却流体チャネルに冷却流体を供給する、１つ以上の冷却流体チャネルと
   を含む、能動冷却フラッパー
   を備え、
   前記能動冷却フラッパーは、前記ガラスウェブが前記ドロー平面上を移動する際に、前記ガラスウェブから熱を抽出する、装置。
2. 前記エンクロージャ内において前記能動冷却フラッパーの下流に回転可能に位置決めされた、第１の牽引ロール及び第２の牽引ロールを更に備え、
   前記第１の牽引ロール及び前記第２の牽引ロールは協働して、前記ドロー平面上において前記ガラスウェブを前記下流方向にドロー加工する、請求項１に記載の装置。
3. 前記能動冷却フラッパーを前記回転軸の周りの位置にロックする、前記能動冷却フラッパーに機械的に連結されたフラッパー位置決めデバイスを更に備える、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記能動冷却フラッパーの上に配置されるコーティングを更に備え、これにより、前記能動冷却フラッパーは、約０．８〜約０．９５の放射率を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記エンクロージャは更に、移行上側領域、移行下側領域、及び前記移行上側領域と前記移行下側領域の間に位置する連絡領域を備え、
   前記能動冷却フラッパーは、前記移行上側領域の下部、前記移行下側領域の上部又は前記連絡領域に位置する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記能動冷却フラッパーの前記１つ以上の冷却流体チャネルは、チューブ・イン・チューブ構成を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記エンクロージャ内において、前記先端部の下流かつ前記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の加熱カートリッジを更に備え、
   各前記加熱カートリッジは、前記ドロー平面に対して直接露出されて対面する、少なくとも１つの加熱素子を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記エンクロージャ内において、前記先端部の下流かつ前記少なくとも１つの能動冷却フラッパーの上流に着脱可能に位置決めされた、複数の冷却カートリッジを更に備え、
   各前記冷却カートリッジは、前記ドロー平面に対して直接露出されて対面する、冷却表面を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。

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