JP4049993B2 - ケーストガラス流を送り出す装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス製品製造のためのガラス装入物又はゴブを形成するガラス流の送出しに関し、特に、内側のコアガラスが外側のケーシングガラスによって包囲されたいわゆるケーストガラス流（cased glass stream）を送り出す装置及び方法に関する。
【０００２】
【発明の背景及び目的】
従来、層状の壁セグメントを有するガラス製品を形成するケーストガラス流を提供することが提案された。例えば、米国特許第４，７４０，４０１号及び米国特許第５，８５５，６４０号は、第１の源からのコアガラスが少なくとも１つの第１のオリフィスを通って送られるかかるケーストガラス流を送り出す方法を開示している。少なくとも１つの第２のオリフィスが第１のオリフィスの下に垂直方向に間隔を置いてこれと整列して設けられており、この少なくとも１つの第２のオリフィスは、第１のオリフィスと第２のオリフィスとの間に設けられた計量隙間を介して第２のオリフィスに連通した室によって包囲されている。加熱された管が、ケーシングガラスを第２の源から、第２のオリフィスを包囲する室に送り出す。ガラスは、ケーストガラス流が第２のオリフィスから出るような仕方で重力の作用により第１及び第２の源から第１及び第２のオリフィスを通って流れる。次に、このケーストガラス流を従来方法で切断し、従来型ガラス製品製造機械に送られる個々のケーストガラスゴブを形成する。
【０００３】
上記米国特許に開示された方法は、当該技術分野の従来の問題に取り組んでこれら問題を解決しているが、更なる改良が望ましい状況が続いている。例えば、コアガラス流の周囲の周りにおけるケーシングガラスの厚さの分布の均一性に関する問題が依然として存在する。上記米国特許の教示によれば、オリフィスの周りにおける計量隙間の寸法は、隙間の周りの円周方向のあらゆる点におけるケーシングガラスに対する一様な流れ抵抗を生じさせるよう選択される。上記米国特許に開示された好ましい実施形態では、ケーシングガラス流に平行な方向と垂直な方向の両方における各隙間の寸法は、隙間の周りで均一である。この手法の具体例では、ケーシングガラスは、コアガラス流の周囲の周りにおいて２／１の比率で厚さのばらつきがあることが判明した。コンピューターモデリング及び温度測定により、この厚さの均一性の原因の少なくとも１つは、室を通って計量隙間に流れるケーシングガラス中の熱損失、その結果としての粘度の増大にあることが分かる。
【０００４】
米国特許第５，９３５，２８６号は、計量隙間の寸法を整列状態のオリフィスの周りで不均一になるように設定することによりこの熱損失の問題を間接的に解決する方法を開示している。具体的には、計量隙間を通るケーシングガラス流に垂直な方向（即ち、ケーストガラス流の軸方向）における計量隙間の幅は、計量隙間を包囲する室のケーシングガラス入口と反対側に位置した計量隙間の側部の幅寸法を有する。このように隙間を不均一に寸法決めすることにより、計量隙間を通るガラス流に対する抵抗は、少なくとも或る程度は室を通るガラスの移動距離の増加分及び移動中の熱損失の増加分を補償して室及び計量隙間を通るガラス流路全体にわたるガラス流に対する抵抗の均一性を向上させるようを調整される。この方法の具体的構成例は典型的には、ケーシングガラスの厚さの均一性を１．１／１〜１．２／１のオーダーまで向上させた。
【０００５】
上記米国特許に開示された方法は、上述のようにケーシングガラスの厚さの均一性を向上させたが、更なる改良が望ましい状況が続いている。例えば、計量隙間は、特定の温度及び流れ特性のケーシングガラス向けに設計できるが、異なる温度又は流れ特性を有するケーシングガラスに好適であるとはいえない。したがって、本発明の一般的な目的は、ケーストガラス流の周囲の周りにおけるケーシングガラスの厚さの均一性を向上させる上記米国特許に開示された形式のケーストガラス流を送り出す装置及び方法を提供することにある。本発明のさらに特定の目的は、室を通って流れている間に熱をケーシングガラスに加えることによりケーシングガラスがケーシングガラス室を通って計量隙間に流れている間に熱損失を直接解決する上記形式の装置及び方法を提供することにあり、この目的は、ケーシングガラス室を通って計量隙間に、そしてこれを通って流れている間に、一定のガラス温度及びかくして一定のガラス粘度を維持することにある。
【０００６】
【発明の概要】
内側コアガラスを外側ケーシングガラスで包囲したケーストガラス流を形成する装置は、第１の源からコアガラスを受け入れる第１のオリフィスと、第１のオリフィスと整列した第２のオリフィスを形成するオリフィスリングとを有する。室が第２のオリフィスを包囲し、この室は第１及び第２オリフィス相互間に設けられた計量隙間を介して第２のオリフィスと連通している。ケーシングガラスが第２の源から室に送り出され、ガラスが重力の作用で第１及び第２の源からオリフィスを通って流れてケーストガラス流を形成するようになっている。本発明の一特徴によれば、耐火物のヒータリングが、オリフィスリングの下に設けられ、ヒータリングの耐火物内には少なくとも１つの電気ヒータが埋め込まれている。かくして、電気ヒータは、ケーシングガラス室の外部に設けられ、室を通って計量隙間に流れるケーシングガラスに熱を与えるようになっている。本発明の好ましい実施形態におけるヒータリングは、オリフィスリングの下に位置し、その下面全体に対面して係合していて、オリフィスリングを介してケーシングガラス室内のガラスに熱エネルギを伝えるよう構成されている。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの温度センサがヒータリングの温度検出するためにヒータリング内に埋め込まれ、制御回路が、温度センサに応動して電気エネルギをヒータに選択的に与えるようになっている。本発明の開示した実施形態では、複数の電気ヒータが設けられると共にこれに対応して複数の温度センサがヒータリング内に埋め込まれる。これらコイルを共通の制御回路に並列接続してもよく、又はこれらコイルを、関連のセンサに応答して電力をいくつかのヒータに別々に供給する対応関係にある別々の温度制御回路に接続してもよい。計量隙間は、その周りの寸法が均一のものであってもよいが、好ましくは、上記米国特許に開示されたように異形の不均一な寸法のものである。制御された熱エネルギをケーシングガラスが室を通って流れている間にケーシングガラスに与えることと、不均一なケーシングガラス計量隙間を設けたこととの相乗作用により、ケーストガラス流の周りにおけるケーシングガラスの厚さの均一性が向上する。
【０００８】
本発明の内容はその追加の目的、特徴及び利点と共に、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面から最もよく理解されよう。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
図１は、ケーストガラス流を送り出すシステム１０を示している。第１のフォアハース１２が、コアガラスを注ぎ口１４に送り出し、この注ぎ口は、その下端部に開口部１６を有している。注ぎ口１４は、好ましくは非磁性金属、例えばステンレス鋼で構成された保護ケース１８によって包囲されている。管２０が、開口部１６を通って、注ぎ口１４の下に位置する上オリフィスリング２４内の少なくとも１つの第１のオリフィス２２に流れる注ぎ口１４からのガラスの送り出しを制御する。下オリフィスリング２６が、オリフィス２２の下にこれと軸方向に整列した状態で設けられた少なくとも１つの第２のオリフィス２８を備えている。オリフィス２８は、オリフィスリング２４，２６相互間に形成された環状室３０によって包囲されている。室３０は、オリフィス２２，２８相互間の横方向計量空間又は隙間によってオリフィス２８と連通している。室３０は、横方向通路３２及び送り出し管３４によって、ケーシングガラス注ぎ口３８の下端部のところで開口部３６に結合されている。注ぎ口３８は、送出し制御管４０を有し、ケーシングガラスフォアハース４２に結合されている。送出し管３４は、室３０へのケーシングガラスの流れを維持するために制御エレクトロニクス４４によって抵抗加熱される。これまでの説明に関し、図１のシステム１０は、上述の米国特許第５，８５５，６４０号に開示されたものと本質的に同一である。
【０００９】
本発明によれば、ヒータリング４６は、下オリフィスリング２６の下に位置している。ヒータリング４６の上面は、リング２６を介する室３０及び通路３２への熱エネルギの伝達を高めるために下オリフィスリング２６の下面に対面してこれに密着するよう形作られている。ヒータリング４６は、上オリフィスリング２４及び下オリフィスリング２６の構成材料でもある耐火物、例えばセラミック内に埋め込まれた少なくとも１つの電気ヒータ４８から成る。図示の本発明の現時点において好ましい実施形態では、ヒータ４８は、３つの加熱素子又はヒータコイル４８ａ，４８ｂ，４８ｃから成り、これらはすべて、リングを注型する際にリング４６の耐火物内に埋め込まれる。各ヒータコイル４８ａ，４８ｂ，４８ｃは、外部電気ヒータ制御回路５４（図７）に接続するための１対の導線５０ａ，５０ｂ，５０ｃを有している。図４〜図６に示すように、一つのヒータコイル４８ａは、ケーシングガラス入口通路３２及び室３０の隣接部分の下に位置し、他のヒータ要素４８ｂ，４８ｃは、室３０の残りの半分の下に位置している。図６は、リング４６を注型する金型を示しており、ヒータコイル４８ａ，４８ｂ，４８ｃは、セラミック材料を金型内へ流し込む前に関連のピンの周りに巻きつけることにより金型キャビティ以内に配置される。一組の温度センサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃが、関連のヒータコイル４８ａ，４８ｂ，４８ｃに密接してそれぞれリング４６内に埋め込まれている。かくして、各温度センサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、関連のヒータコイルに密接したヒータリングの温度を検出する。ヒータコイルは好ましくは、組み立ての際、下オリフィスリング２６に向いてこれと係合したリング４６の上面に密接して配置される。
【００１０】
図７は、関連のヒータコイル及び温度センサにそれぞれ接続された別々の温度制御回路５４ａ，５４ｂ，５４Ｃを含む温度制御エレクトロニクス５４を示している。各制御回路５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、関連のヒータコイルのところの所望温度を設定する手動又は自動化制御手段から関連の入力を受け取る。かくして、各温度制御回路は、関連のコイルへの電力供給量を、所望の温度入力と関連のセンサのところで測定された実際の温度の差の関数として制御する。かくして、図７の制御手順は、ケーシングガラスが通路３２及び室３０の種々の部分を通って流れているときにケーシングガラスへの熱エネルギの伝達を別々に制御する手段を構成する。変形例として、ヒータコイル４８ａ，４８ｂ，４８ｃをすべて、単一の制御回路の出力に並列接続してもよい。この具体例では、ヒータコイルはすべて、同一長さのものであるのがよく、したがってコイルはすべて等しい量の熱エネルギを発生するようになっている。
【００１１】
上オリフィスリング２４、下オリフィスリング２６及びヒータリングに４６はかくして、サンドイッチ形態のオリフィスリングサブアセンブリーを形成する。図２に示すように、オリフィスリング２４，２６相互間の計量隙間５６は、上記米国特許第５，９３５，２８６号に開示されているように不均一な寸法のものであることが現時点においては好ましい。この特徴の詳細な説明として、本願の譲受人に譲渡されたこの米国特許の開示内容を本明細書の一部を形成するものとして引用する。ケーシングガラスがオリフィスリング組立体を通って流れているときに熱エネルギをケーシングガラスに効率的に与えるということ（かくしてケーシングガラスの熱損失を減少させ、その結果としてケーシングガラスの粘度のばらつきの問題が緩和される）、特に不均一な計量隙間５６を用いるということの組合せにより、最終のケーストガラス流中のケーシングガラスの厚さの制御が向上する。しかしながら、上述の米国特許第４，７４０，４０１号及び米国特許第５，８５５，６４０号に開示されているように、均一なケーシングガラス計量隙間も又、本発明の最も広い範囲から逸脱することなく用いることができる。
【００１２】
図１に示すケーストガラスシステム１０を始動する際、電力を高いレベルでヒータ要素４８ａ，４８ｂ，４８ｃに供給してオリフィスリングハウジングサブアセンブリーを加熱し、先に行った動作に起因してこの中で凝固しているかもしれないガラスを融解させる。オリフィスリングハウジングサブアセンブリーか温度センサ５２，５２ｂ，５２ｃで指示される所望の高い動作温度に達すると、ヒータ要素に加えられる電気エネルギを低レベルに減少させ、通路３２及び室３０を通過中のケーシングガラスの温度を維持する。初期動作と定常動作との間では電気エネルギのレベルを最大９０％減少させるのがよいことが判明した。定常動作中、ケーシングガラスが通路３２を通って流れている間、その所望の温度を維持するに足るだけの熱エネルギを加え、ガラス温度を上昇させないようにすることが好ましい。従来技術のガス燃焼式ヒータを用いる場合、定常動作中、定常温度を維持することが難しいことが判明した。その結果、ガス燃焼式ヒータは、主として始動の際に使用し、定常動作中、そのスイッチを切った。本発明の電気ヒータは、注型により下オリフィスリング２６中へ組み込むことができる。ただし、これは、好ましい手法ではない。
【００１３】
かくして、上記の発明の目的を全て完全に満足するケーシングガラス流制御方法及び装置を開示した。幾つかの設計変更例及び改造例を開示したが、当業者であれば、別の設計変更例及び改造例を想到できよう。本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲に属するかかる設計変更例及び改造例を全て含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現時点において好ましい実施形態のガラス送出しシステムの部分側面図である。
【図２】図１のシステムのオリフィスリング、ヒータリング及び計量隙間の拡大部分断面図である。
【図３】図１及び図２の実施形態のヒータリングの平面図である。
【図４】図３の４−４線矢視断面図である。
【図５】図３の５−５線矢視断面図である。
【図６】図３〜図５のヒータリングを注型する金型の斜視図である。
【図７】図１〜図５の装置のヒータリングに電気エネルギを与える制御回路の略図である。
【符号の説明】
１０ ケーストガラス流の送出しシステム
１２ フォアハース
１４ 注ぎ口
２２，２８ オリフィス
２６ オリフィスリング
３０ 室
４６ ヒータリング
４８ 電気ヒータ
５６ 計量隙間

Claims (1)

1. 内側コアガラスを外側ケーシングガラスで包囲したケーストガラス流を形成する装置であって、
   コアガラスを第１の源（12）から第１のオリフィスリング（24）の第１のオリフィス（22）を通して送り出すための、通路（16）を備えた手段（14）と、
   第２のオリフィスリング（26）とを有し、該第２のオリフィスリング（26）が、前記第１のオリフィスの下方に垂直方向に間隔を隔てられ、且つ、前記第１のオリフィスと整列された第２のオリフィス（28）を形成し、ケーシングガラスを受け取る横方向通路（32）を備え、
   前記第１のオリフィスリング（24）の外方領域と前記第２のオリフィスリング（26）の外方領域との間に形成され、前記第１のオリフィスリング（24）と前記第２のオリフィスリング（26）との間の計量隙間（56）を包囲する室（30）と、
   ケーシングガラスを第２の源（42）から前記室（30）に送るための送り出し手段（34）とを有し、ガラスが前記第１の源（12）、第２の源（42）から重力により前記オリフィス（22、28）を通って流れて前記ケーストガラス流を形成し、
   第２の源（42）から前記室（30）を通って前記計量隙間（56）に流れ込むガラスに熱を加えるためのヒータ手段を有し、
   ヒータ手段が別のヒータリング(46)を有し、該ヒータリングは、少なくとも１つの電気ヒータ要素（48）と、少なくとも１つの温度センサ（52）とを備え、前記電気ヒータ要素（48）、温度センサ（52）の両方が、前記ヒータリングの耐火材料に埋めこまれ、
   前記ヒータリングは、前記オリフィスリングを介して前記横方向通路（32）及び前記室（30）に熱を加えることができるように、前記第２のオリフィスリング（26）の下に位置し、前記第２のオリフィスリング（26）の下面と対面接触している上面とを備え、
   前記横方向通路（32）及び前記室（30）を加熱するように電気エネルギを前記電気ヒータ要素に加えるための、前記温度センサ（52）に応答する制御手段（54）を有し、
   前記ヒータリング（ 46 ）が、
   ３つのヒータ要素（ 48a,48b,48c ）を有し、その１つのヒータ要素（ 48a ）が、前記横方向通路（ 32 ）及び前記室（ 30 ）の隣接部分の下に配置され、他の２つのヒータ要素（ 48b 又は 48c ）が前記室（ 30 ）の残部の下に配置され、
   夫々のヒータ要素に隣接して配置された３つの温度センサ（ 52a,52b,52c ）を有し、
   前記制御手段（ 54 ）が、前記ヒータ要素によって前記通路（ 32 ）及び前記室（ 30 ）に加えられる熱を、夫々独立して、前記温度センサの関数として、制御する、
   装置。

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