(57)【要約】  ガラス管製造装置のためのベルアセンブリは、ベルヘッドと、ベルヘッドに接続された支持部とを含む。支持部は、内腔および外面を有するベル軸部、並びに、ベル軸部の内腔に位置するライナーを含む。熱遮蔽部が、ベル軸部の外面に沿って延伸し、ガラス管製造中のベル軸部の幅に亘る温度変化を減らす。
2019514821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
請求項１  
ガラス管製造装置において、
溶融ガラスを収容するためのガラス送出タンクであって、前記ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を有する該ガラス送出タンクと、
前記溶融ガラスをガラス管に成形するために構成され、少なくとも部分的には、前記ガラス送出タンクの前記送出口の下方に位置するベルヘッドと、
前記ベルヘッドに接続された支持部であって、
内腔および外面を有し、前記ベルヘッドからベル軸支持部まで、前記ガラス送出タンクの前記送出口を通って延伸するベル軸部、
前記ベル軸部の前記内腔に位置するライナー、並びに、
前記ベル軸部の前記外面の少なくとも一部の周りに位置し、前記ガラス送出タンクを通って延伸する熱遮蔽部を、
有する前記支持部と、
を含む装置。
【請求項２】
前記ベルヘッドは、内側流路と、ベルヘッド外面と、前記内側流路と前記ベルヘッド外面の間に延伸する堅固な金属材料から製作された壁部とを有する本体部を含むものである、請求項１に記載のガラス管製造装置。
【請求項３】
前記ベル軸部は、前記ベルヘッドから、前記ガラス送出タンクを通って、上方に延伸するものである、請求項１または２に記載のガラス管製造装置。
【請求項４】
前記ライナーは、耐火材料から製作されたものである、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス管製造装置。
【請求項５】
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、請求項４に記載のガラス管製造装置。
【請求項６】
前記ライナーは、アルミナから製作されたものである、請求項５に記載のガラス管製造装置。
【請求項７】
前記熱遮蔽部は、外側クラッディング、および、前記外側クラッディングと前記ベル軸部の前記外面との間に位置する断熱層を含むものである、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス管製造装置。
【請求項８】
前記外側クラッディングは、白金または白金合金から製作されたものであり、
前記断熱層は、耐火材料から製作されたものである、請求項７に記載のガラス管製造装置。
【請求項９】
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、請求項８に記載のガラス管製造装置。
【請求項１０】
前記熱遮蔽部は、前記ベル軸部の前記外面から離間したものである、請求項１から９のいずれか１項に記載のガラス管製造装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、「Ｂｅｌｌ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｕｂｉｎｇ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｇｌａｓｓ  Ｔｕｂｉｎｇ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」という名称で、２０１６年５月６日に出願された米国仮特許出願第６２／３３２，７２２号の優先権の利益を主張し、それは、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本明細書に記載の実施形態は、概して、溶融ガラスからガラス管を成形する管製造装置に関し、より詳しくは、管製造装置で用いるベルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス管を用いて、バイアル、カートリッジ、および、シリンジなどのガラス物品を製造するには、ガラス管壁部の寸法安定性が高いことが必要である。例えば、バイアル、カートリッジ、および、シリンジは、厳しい寸法要件を有し、同心性および壁厚の変化が最小であることを要する。業界基準では、壁厚の変化は、製品の全体的壁厚の５％未満であることが要求される。それでも、ガラス物品を、そこから成形するガラス管の寸法変化は、許容誤差を超えた壁厚を有するガラス物品を生じうる。そのような寸法変化は、例えば、ガラス管製造処理における処理の不安定性または変化によるものでありうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、それから成形されるガラス管の寸法変化を減らす、代わりのガラス管製造装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に記載の実施形態は、熱寸法安定性が高められ、ガラス管製造中の偏肉によるロスが削減されたベルアセンブリ装置に関する。本明細書において、熱寸法安定性が高められたベルアセンブリ装置を組み込んで、ガラス管製造中のベルアセンブリ装置に亘る熱変化によるガラス送出タンクの送出口内でのベル部の望ましくない移動を、減らしたガラス管成形装置も、記載する。
【０００６】
一実施形態によれば、ガラス管製造装置は、溶融ガラスを収容するためのガラス送出タンクを含む。ガラス送出タンクは、ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を有する。溶融ガラスをガラス管に成形するために構成されたベルヘッドが含まれ、それは、少なくとも部分的には、ガラス送出タンクの送出口の下方に位置する。ベルヘッドは、内側流路と、ベルヘッド外面と、内側流路とベルヘッド外面の間に延伸する堅固な金属材料から製作された壁部とを有する本体部を含む。ベルヘッドの壁部、および、ベル軸部は、白金または白金合金から製作されたものである。支持部は、ベルヘッドに接続され、更に、支持部は、内腔および外面を有するベル軸部、並びに、外面の少なくとも一部の周りに位置した熱遮蔽部を、有する。ベル軸部は、ベルヘッドからベル軸支持部まで、ガラス送出タンクの送出口を通って延伸する。熱遮蔽部は、ガラス送出タンクを通って延伸するが、送出口を通って延伸しない。熱遮蔽部は、外側クラッディング、および、外側クラッディングとベル軸部の外面との間に位置する断熱層を含む。ベル軸部、および、熱遮蔽部の外側クラッディングは、白金または白金合金から製作されたものである。熱遮蔽部の断熱層は、耐火材料から製作されたものである。耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものでありうる。熱遮蔽部は、ベル軸部の外面から離間したもので、例えば、ベル軸部の外面と熱遮蔽部との間に空隙が存在しうる。
【０００７】
他の実施形態によれば、ガラス管製造方法は、溶融ガラスを、ガラス送出タンク内に向ける工程を含む。ガラス送出タンクは、ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を有する。その方法は、溶融ガラスを、少なくとも部分的にはガラス送出タンクの送出口の下方に位置するベルヘッドの周りで引き出して、ガラス管を成形する工程を含む。ベルヘッドは、内腔および外面を有するベル軸部を含む支持部に、接続されている。ベル軸部は、ベルヘッドからベル軸支持部まで、送出口、および、ガラス送出タンクを通って、延伸する。熱遮蔽部は、ベル軸部の外面の少なくとも一部の周りで、ガラス送出タンクを通って延伸するが、送出口を通って延伸しない（つまり、熱遮蔽部は、送出口の上方のガラス送出タンク内で終端する）。熱遮蔽部は、外側クラッディングを有し、断熱層が、外側クラッディングとベル軸部の外面との間に位置する。熱遮蔽部が、ベル軸部の幅に亘る平均温度変化を、熱遮蔽部の外側クラッディングの幅に亘る平均温度変化の２０％未満に維持する。
【０００８】
他の実施形態によれば、ガラス管製造装置のためのベルアセンブリは、溶融ガラスをガラス管に成形するために構成されたベルヘッドと、ベルヘッドに接続された支持部とを含む。支持部は、内腔および外面を有するベル軸部、ベル軸部の内腔に位置するライナー、並びに、ベル軸部の外面に沿って延伸する熱遮蔽部を含む。ベルヘッドは、内側流路と、ベルヘッド外面と、内側流路とベルヘッド外面の間に延伸する堅固な金属材料から製作された壁部とを有する本体部を含む。ベルヘッドの壁部は、白金または白金合金から製作されたものでありうる。ベル軸部も、白金または白金合金から製作されたものでありうる。ライナーは、耐火材料から製作されたものでありうる。実施形態において、その耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである。熱遮蔽部は、クラッディング層、および、クラッディング層とベル軸部の外面との間に位置する断熱層を含みうる。熱遮蔽部は、ベル軸部の外面から離間したものでありうる。実施形態において、空隙が、熱遮蔽部とベル軸部の外面との間に位置する。
【０００９】
本明細書に記載の、熱寸法安定性が高められたガラス管成形装置の更なる特徴および利点を、次の詳細な記載で示し、それらは、部分的には、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することで、分かるだろう。
【００１０】
ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、様々な実施形態を記載し、請求した主題の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。添付の図面は、様々な実施形態の更なる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載の様々な実施形態を示し、明細書の記載と共に、請求した主題の原理および動作を説明する役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態による熱遮蔽部を有するベルアセンブリを、概略的に示す側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの１Ｂ‐１Ｂ断面を概略的に示す図であり、本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態による熱遮蔽部を有するベルアセンブリの断面を示している。
【図１Ｃ】図１Ｂに「１Ｃ」と付した円形領域を概略的に示す図であり、本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態によるベルヘッド、ベル軸部、および、ライナーを拡大して示している。
【図１Ｄ】図１Ａの１Ｄ‐１Ｄ断面を概略的に示す図であり、本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態による熱遮蔽部の断面を示している。
【図２】本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態によるベルアセンブリを有するガラス管製造装置の断面を、概略的に示す図である。
【図３】「低剛性の軸」を有するベル軸部の撓みを、「高剛性の軸」を有するベル軸部の撓みと比較して示すグラフである。
【図４】ベルヘッドの撓みを、温度変化、および、ベル軸部の剛性の関数として示すグラフである。
【図５Ａ】熱遮蔽部を有さないベル軸部の断面の温度変化（ΔＴ）を、概略的に示す図である。
【図５Ｂ】本明細書に示し、記載した１つ以上の実施形態による熱遮蔽部を有するベル軸部の断面の温度変化（ΔＴ）を、概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、本明細書に記載すると共に、添付の図面に例を示したベルアセンブリを用いてガラス管を成形するための、様々なガラス管製造装置および方法を、詳細に記載する。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り、同じ参照番号を用いている。ガラス管製造装置の一実施形態を、図２に示している。一実施形態によれば、ガラス管製造装置は、溶融ガラスを収容するためのガラス送出タンクを含む。ガラス送出タンクは、ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を含みうる。ガラス管製造装置は、溶融ガラスをガラス管に成形するように構成されたベルヘッドも含みうる。ベルヘッドは、少なくとも部分的には、ガラス送出タンクの送出口の下方に位置しうる。ベルヘッドは、堅固なベルヘッドでありうる。つまり、ベルヘッドは、内側流路、ベルヘッド外面、および、内側流路とベルヘッド外面の間に延伸する金属材料から製作された堅固な壁部を有する本体部を含みうる。ベルヘッドの壁部、および、ベル軸部は、白金または白金合金から製作しうる。ガラス管製造装置は、ベルヘッドに接続された支持部を、更に含みうる。支持部は、内腔および外面を有するベル軸部、並びに、その外面の少なくとも一部の周りに位置する熱遮蔽部を含みうる。ベル軸部は、ベルヘッドからベル軸支持部まで、ガラス送出タンクの送出口を通って延伸しうる。実施形態において、熱遮蔽部は、ガラス送出タンクを通って延伸するが、送出口を通って延伸しない。したがって、熱遮蔽部は、送出口に到達する前に、ガラス送出タンク内で終端する。熱遮蔽部は、外側クラッディング、および、外側クラッディングとベル軸部の外面との間に位置する断熱層を含みうる。ベル軸部、および、熱遮蔽部の外側クラッディングは、白金または白金合金から製作しうる。熱遮蔽部の断熱層は、耐火材料から製作される。耐火材料は、有機化合物を実質的に含まないものでありうる。熱遮蔽部は、ベル軸部の外面から離間しうる。例えば、空隙などの間隙が、ベル軸部の外面と熱遮蔽部の間に存在しうる。本明細書で、ベルアセンブリ、ベルアセンブリを含むガラス管製造装置、および、それらを用いた方法の様々な実施形態を、添付の図面を具体的に参照して、より詳細に記載する。
【００１３】
本明細書において、範囲を、「約」１つの特定の値から、および／または、「約」他の特定の値までと表しうる。そのような範囲を表した場合には、他の実施形態は、その１つの特定の値から、および／または、他の特定の値までという範囲を含む。同様に、「約」を付けて、値を近似値で表した場合、その特定の値が、他の態様を形成すると理解されるだろう。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係でと、他方の端点とは独立にの両方で重要であると、理解されるだろう。
【００１４】
本明細書で用いたような方向を表す用語、例えば、上、下、右、左、前、後ろ、上部、および、底部は、示した図面に関する記載にすぎず、絶対的な方向を暗示することを意図していない。
【００１５】
そうでないと明記されない限りは、本明細書に示した、いずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要するとも、いずれの装置においても、特定の向きであることを要するとも解釈されることを、全く意図していない。したがって、方法の請求項が、その工程が行われる順序を実際に記載していないか、任意の装置の請求項が、個々の構成要素の順序または向きを実際に記載していないか、請求項または明細書で、そうではなく、工程は特定の順序に限られると具体的に記載していないか、若しくは、装置の構成要素の特定の順序または向きが記載されていない場合には、いかなる点でも、順序も向きも推測されることを全く意図していない。このことは、記載がないということに基づく任意の解釈に当てはまるもので、工程の配列、動作フロー、構成要素の順序、または、構成要素の向きについての論理問題、文法構成または句読点に起因する単純な意味、並びに、本明細書に記載の実施形態の数またはタイプを含む。
【００１６】
本明細書で使用したように、英語の原文で単数を表す定冠詞または不定冠詞は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、複数のものの記載を含む。したがって、例えば、単数の不定冠詞を付けて構成要素に言及した場合には、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。
【００１７】
ガラス管を製造するための一つの処理は、ベロ処理である。ベロ処理を用いて、溶融ガラスを既知の直径のベルヘッドの周りに流し、それと同時に、空気などの気体をベルヘッドに通して流すことによって、ガラス管を成形しうる。ベルヘッドを、溶融ガラスを収容するガラス送出タンクの開口部内に位置させ、ベル支持部を用いて支持する。気体をベルヘッドに供給するのにも、ベル支持部を用いる。ベルヘッドは、ガス流と協働して、溶融ガラスを、望ましい壁厚を有するガラス管に成形する。
【００１８】
器具内の熱変動、および／または、機械的摂動によって、ベルヘッドは、開口部に対して移動されうる。この移動は、ガラス管の壁部の厚さを変化させうる。ガラス管の断面での最小壁厚と最大壁厚の差は、「偏肉」として知られており、ガラス管の長さに沿った最小壁厚と最大壁厚の間での変化を、偏肉変化と称しうる。ベルヘッドの移動が大きすぎると、所定の許容誤差を超えた偏肉変化を有するガラス管を生じることになる。したがって、結果的に得られるガラス管の壁厚は、仕様外のものとなる。そのような管は、廃棄しなくてはならず、結果的に、製造効率を低下させ、製造コストを上昇させる。偏肉が、偏肉の仕様範囲を超えたことにより、除去されて廃棄されるガラス管の量は、「偏肉ロス」と称する。
【００１９】
更に、溶融ガラスが高温であることで、ベル支持部の金属材料は、例えば、スケーリング、酸化、および、ブリスタリングなどの劣化を生じうる。金属材料の劣化により生じる破片は、ガス流によって、ベル支持部およびベルヘッドを通って、結果的に得られるガラス管の柔らかいガラスの中に運ばれうる。この破片は、ガラスに埋め込まれて、ガラス管の全部または一部を廃棄することになる含有欠陥部を生じて、製造効率を低下させ、製造コストを上昇させうる。
【００２０】
本明細書に記載の実施形態は、そこから成形されるガラス管における偏肉ロスを削減するベルアセンブリを有するガラス管製造装置を、提供する。本明細書に記載のベルアセンブリのいくつかの実施形態は、ガラス管製造装置を用いて成形されるガラス管における含有欠陥部も、削減しうる。
【００２１】
ここで、図１Ａ〜１Ｄを参照すると、ベルアセンブリ１０の一実施形態を、概略的に示している。ベルアセンブリ１０を、ガラス管製造装置２０（図２）で用いて、ガラス管の成形を容易にしうる。ベルアセンブリ１０は、概して、ベルヘッド１００および支持部１２０を含む。ベルヘッド１００は、内側流路１０４、ベルヘッド外面１０６、および、ベルヘッド根元部１０７を有するベルヘッド本体部１０２を含む。ベルヘッド壁部１０８が、内側流路１０４とベルヘッド外面１０６の間に延伸する。ベルヘッド壁部１０８は、ガラス管製造中に経験する高温での使用に適した堅固な金属材料から製作される。適切な材料は、限定するものではないが、白金、若しくは、８０：２０の白金‐ロジウム合金、および、７０：３０の白金‐ロジウム合金などの白金の合金、白金‐金の合金、白金を被覆したモリブデンなど、白金を被覆した耐火金属、および、白金を被覆したモリブデン合金など、白金を被覆した耐火金属合金を含む。
【００２２】
本明細書に記載したように、ベルヘッド１００は、溶融ガラスを、ガラス管に成形する。より具体的には、溶融ガラスが、ベルヘッド外面１０６を越えて流れて、溶融ガラスがベルヘッド１００を離れる時に、管へと成形される。溶融ガラスは、ベルヘッド外面１０６と、直接、接触するので、ベルヘッド外面１０６上の任意の欠陥部または不完全部が、結果的に生成されるガラス管の内面に移ってしまいうる。本明細書に記載の実施形態において、ベルヘッド外面１０６は、約１から１０マイクロインチ（約０．０３から約０．２５マイクロメートル）の表面仕上げＲａ、例えば、約２から４マイクロインチ（約０．０５から約０．１０マイクロメートル）の表面仕上げＲａを有して、結果的に得られるガラス管の内面上の欠陥を削減しうる。
【００２３】
ベルヘッド外面１０６は、上半分１０６ａおよび下半分１０６ｂを有し、ベルヘッド根元部１０７は、根元部直径Ｄｒを有しうる。根元部直径Ｄｒは、目標とするガラス管の内径（不図示）と、ベルヘッド外面１０６を越えて流れるガラスの流速の関数で、表しうる。外面１０６の下半分１０６ｂは、垂直方向に対して（つまり、図面に示した座標軸のＺ軸に対して）、負の傾斜または（図１Ｃで、θを付した）角度を有しうる。実施形態において、負の傾斜角度θは、２１°以下で、ベルヘッド外面１０６を越えて流れる不安定なガラスの流れを最小にするか、または、削減する。
【００２４】
更に、図１Ａ〜１Ｄを参照すると、支持部１２０は、ベルヘッド１００に連結されて、概して、内腔１２４および外面１２６を有するベル軸部１２２を含みうる。内腔１２４は、ベルヘッド１００の内側流路１０４と流体連通し、したがって、内腔１２４を通って流れる加圧流体が、ベルヘッド１００の内側流路１０４も通って流れる。本明細書に記載の実施形態において、加圧流体は、加圧ガスであってもよく、具体的には、空気、または、不活性加圧ガスであってもよく、限定するものではないが、窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを含みうる。本明細書に記載の実施形態において、ベル軸部１２２は、ガラス管製造中に経験する高温での使用に適した金属材料から製作しうる。適切な材料は、限定するものではないが、白金、若しくは、８０：２０の白金‐ロジウム合金、および、７０：３０の白金‐ロジウム合金などの白金の合金、白金‐金の合金、白金を被覆したモリブデンなど、白金を被覆した耐火金属、および、白金を被覆したモリブデン合金など、白金を被覆した耐火金属合金を含む。
【００２５】
溶融ガラスがベルヘッド１００の方へ流れる時に、溶融ガラスは、ベル軸部１２２の外面１２６の一部と接触しうる。溶融ガラスは、ベル軸部１２２の外面１２６と、直接、接触するので、ベル軸部１２２の外面１２６上の任意の欠陥部または不完全部が、結果的に生成されるガラス管の内面に移ってしまいうる。本明細書に記載の実施形態において、ベル軸部１２２の外面１２６は、約１から１０マイクロインチ（約０．０３から約０．２５マイクロメートル）の表面仕上げＲａ、例えば、約２から４マイクロインチ（約０．０５から約０．１０マイクロメートル）の表面仕上げＲａを有して、結果的に得られるガラス管の内面上の欠陥を削減しうる。
【００２６】
熱変動、および／または、機械的摂動の結果として生じるベル軸部１２２の撓みは、ガラス管の偏肉に影響しうる。ベル軸部１２２の剛性を高めることで、そのような撓みを減らし、その結果、偏肉ロスを、削減しうる。例えば、図３は、「低剛性の軸」を有するベル軸部を、「高剛性の軸」を有するベル軸部と比較して、（Ｘ方向）の撓みを、各ベル軸部に連結されたベルヘッドへの荷重（Ｘ方向）の関数として示しており、その荷重は、ガラスが、ベルヘッドの下流側に位置する引出し機（不図示）によって引き出される時に、ベルヘッドに加わる力である。同じ荷重が加わると、より高い剛性を有するベル軸部は、より低い剛性を有するベル軸部より、撓みが小さい。ベル軸部１２２の剛性は、より厚い壁厚のベル軸部１２２を用いるか、ベル軸部１２２を、比較的高いヤング率を有する材料から成形するか、ベルヘッド１００とベル軸支持部１６０の間の距離を短くするか、ベル軸部１２２の外径を大きくするか、若しくは、より厚いベル軸部の壁厚、より高いヤング率のベル軸部の材料、ベルヘッドとベル軸支持部の間の距離を短くすること、および、ベル軸部の外径の増大の１つ以上の組合せかによって、高めうる。実施形態において、ベル軸部の壁厚は、約１から約１２ミリメートル、例えば、約２から約５ミリメートルでありうる。より詳細に次に記載するように、ベル軸部１２２の円形からの逸脱（丸でなくなる）を最小にすることで、溶融ガラスがベルヘッド１００の方へ流れる時に、ベル軸部１２２の外面１２６の一部と接触する溶融ガラスから成形されるガラス管の環状面の逸脱を、削減しうる。
【００２７】
いくつかの実施形態において、ベルアセンブリ１０は、ライナー１２８を、更に含みうる。ライナーは、ベル軸部１２２の内腔１２４に位置する。実施形態において、ライナー１２８は、耐火材料から製作される。例えば、ライナー１２８は、ＣｏｏｒｓＴｅｋから入手可能なＡｌｕｍｉｎａ９９８などのアルミナから製作しうる。いくつかの実施形態において、ライナー１２８は、ベルアセンブリ１０の周りを流れる溶融ガラスを揮発および汚染しうる有機化合物を含まない。ライナー１２８は、ベル軸部１２２の内腔１２４の劣化を低減し、更に、ベル軸部１２２の内腔１２４が、酸化、ブリスタリングなどによって劣化するような場合に、ライナー１２８は、障壁として働き、内腔１２４の劣化により生じる微粒子物質が、ベルヘッド１００を越えて引き出されるガラス管に接触して、その中に取り込まれるのを防ぐことが、分かるだろう。
【００２８】
実施形態において、ベルアセンブリ１０の支持部１２０は、熱遮蔽部１４０を、更に含みうる。熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２の外面１２６に沿って延伸し、遠端部１４１および近端部１４３を有する。いくつかの実施形態において、熱遮蔽部１４０の遠端部１４１は、ベルヘッド１００の上方で終端し、つまり、熱遮蔽部１４０の遠端部１４１は、図１Ａから１Ｃに示したように、ベルヘッド１００から離間している。いくつかの他の実施形態（不図示）において、熱遮蔽部１４０は、ベルヘッド１００に当接し、熱遮蔽部１４０の遠端部１４１は、ベルヘッド１００と接触する。
【００２９】
熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２を、ガラス管製造の環境での温度変化から遮蔽または断熱することによって、熱摂動を低下または削減しうる。ベル軸部１２２の幅（Ｘ方向）に亘る温度変化は、結果的に、ベル軸部１２２の長さ（Ｚ方向）に沿って非均一な拡大収縮、並びに、ベル軸部１２２、および、そこに連結されるベルヘッド１００の撓みを生じることが、分かるだろう。ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化を減らすことで、ベル軸部１２２、および、そこに連結されるベルヘッド１００の撓みを減らし、その結果、ベルヘッド１００を越えて引き出されるガラス管の偏肉ロスを削減しうることが、分かるだろう。
【００３０】
実施形態において、熱遮蔽部１４０は、クラッディング層１４２および断熱層１４４を含む。断熱層１４４は、クラッディング層１４２と、ベル軸部１２２の外面１２６との間に位置しうる。クラッディング層１４２は、ガラス管製造中に経験する高温での使用に適した金属材料から製作しうる。適切な材料は、限定するものではないが、白金、若しくは、８０：２０の白金‐ロジウム合金、および、７０：３０の白金‐ロジウム合金などの白金の合金、白金‐金の合金、白金を被覆したモリブデンなど、白金を被覆した耐火金属、および、白金を被覆したモリブデン合金など、白金を被覆した耐火金属合金を含む。
【００３１】
溶融ガラスがベルヘッド１００の方へ流れる時に、溶融ガラスは、熱遮蔽部１４０のクラッディング層１４２の一部と接触しうる。溶融ガラスは、熱遮蔽部１４０のクラッディング層１４２と、直接、接触するので、熱遮蔽部１４０のクラッディング層１４２上の任意の欠陥部または不完全部が、結果的に生成されるガラス管の内面に移ってしまいうる。本明細書に記載の実施形態において、熱遮蔽部１４０のクラッディング層１４２は、約１０から５０マイクロインチ（約０．２５から約１．２７マイクロメートル）の表面仕上げＲａ、例えば、約１６から３２マイクロインチ（約０．４１から約０．８１マイクロメートル）の表面仕上げＲａを有して、結果的に得られるガラス管の内面上の欠陥を削減しうる。
【００３２】
実施形態において、熱遮蔽部１４０の断熱層１４４は、耐火セラミック材料から製作しうる。適切な耐火セラミック材料は、限定するものではないが、ＺＩＲＣＡＲの耐火製品であるＡＬＣ、ＡＬＣ−ＡＡ、ＺＡＬ−１５、ＺＡＬ−１５ＡＡ、ＥＣＯ−２０ＡＡ、ＡＬ−３０、ＡＬ−３０ＡＡ、ＺＡＬ−４５、ＡＬ−３０ＡＡＨ、ＡＬ−２５／１７００、ＳＡＬＩ、および、ＳＡＬＩ−２タイプを含みうる。実施形態において、断熱層１４４は、ベルアセンブリ１０の周りを流れる溶融ガラスを揮発および汚染しうる有機化合物を、実質的に含まないものでありうる。
【００３３】
実施形態において、図１Ｄに示したように、熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２の外面１２６から離間しうる。例えば、いくつかの実施形態において、間隙１４６が、断熱層１４４と、ベル軸部１２２の外面１２６の間に位置しうる。実施形態において、間隙は、空気、並びに／若しくは、窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、および、キセノンなどの不活性ガスで充填されていてもよい。他の実施形態において、間隙１４６は、真空状態であってもよい。概して、間隙１４６は、ベル軸部１２２の外面１２６と、断熱層１４４の間の熱障壁を提供し、それにより、ベル軸部１２２を、熱遮蔽部の幅に亘る温度変化から、更に断熱する。
【００３４】
ここで、図１Ａ〜１Ｄおよび図２を参照すると、図１Ａ〜１Ｄのベルアセンブリ１０を含むガラス管製造装置２０の一実施形態を、概略的に示している。具体的には、図２は、ガラス管３００の製造に用いられているガラス管製造装置２０の側面図を示している。ガラス管製造装置２０は、ガラス送出タンク２００を含み、送出口２０４が、ガラス送出タンク２００の底部２０６を通って延伸している。溶融ガラス２０２は、ガラス送出タンク２００に収容されている。１つ以上の加熱要素２１２を有する加熱部２１０が、少なくとも部分的には、ガラス送出タンク２００の上方に位置している。加熱要素２１２は、燃焼ガスバーナー、電気加熱要素、赤外線加熱要素などでありうる。加熱部は、ガラス送出タンク２００内の溶融ガラス２０２に熱を供給し、溶融ガラス２０２が、送出口２０４を通って、ベル軸部１２２の周りを流れる時に、確実に、溶融ガラス２０２が、望ましい温度および粘度を有するか、または、維持するようにする。ベルヘッド１００は、少なくとも部分的には、送出口２０４の下方に位置し、ベル軸部１２２は、ベルヘッド１００から、送出口２０４を通って、更に、溶融ガラス２０２および加熱部２１０を通って、上方（＋Ｚ方向）に延伸する。実施形態において、ベルヘッド１００は、ガラス送出タンク２００の送出口２０４の下方（−Ｚ方向）に、ベルヘッド１００の＋／−Ｚ方向の移動が、送出口２０４を通って、ベル軸部１２２の周りを、更に、ベルヘッド１００を越えて流れる溶融ガラス２０２の流速に影響しないように、離間して位置する。
【００３５】
ベル軸部１２２の内腔１２４で、ライナー１２８が、ベルヘッド１００から、送出口２０４、溶融ガラス２０２、および、加熱部２１０を通って、上方へ延伸する。熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２の外面１２６に沿って、加熱部２１０を通り、更に、溶融ガラス２０２内で、ガラス送出タンク２００の少なくとも一部を通って延伸する。図２に示した実施形態において、熱遮蔽部１４０は、ガラス送出タンク２００内で終端し、送出口２０４から離間している。しかしながら、代わり実施形態（不図示）において、本明細書に記載したように、熱遮蔽部は、ベルヘッドまで延伸して、接触する。実施形態において、支持部１２０は、ベル軸部１２２を、ベル軸延伸部１３０に連結する連結部１５０を含みうる。ガラス製造装置２０の最高温度は、加熱部２１０で発生し、その次に高い温度は、ガラス送出タンク２００での温度で、その次は、ガラス送出タンクの上方（＋Ｚ方向）の領域の温度であることが分かるだろう。したがって、ベル軸部１２２のうち、加熱部２１０およびガラス送出タンク２００内に位置する部分は、白金または白金合金など、高温での使用に適した材料から製作し、一方、連結部１５０からベル軸支持部１６０まで延伸し、加熱部２１０の上方の領域内に位置するベル軸延伸部１３０は、Ｉｎｃｏｎｅｌ６００または３１０ステンレス鋼など、より低い温度での利用に適した材料から製作しうるもので、それらの材料は、（白金または白金合金と比べて）高価ではなく、耐熱性が低い。運転に際して、溶融ガラス２０２を、ガラス送出タンク２００に送出する。実施形態において、ガラス送出タンク２００内の溶融ガラスの温度は、加熱部２１０を用いて維持される。ベルアセンブリ１０は、ベル軸支持部１６０を用いて、ベルヘッド１００が、少なくとも部分的には、ガラス送出タンク２００の送出口２０４の下方（−Ｚ方向）に位置するように配置される。溶融ガラス２０２は、送出口２０４を通って、ベル軸部１２２の周りを、更に、溶融ガラス２０２をガラス管３００に成形するベルヘッド１００を越えて流れる。上記のように、ベル軸部１２２、特に、ベル軸部１２２のうち、送出口２０４を通る部分の円形からの逸脱を最小にすることで、溶融ガラスが送出口を通って、ベル軸部１２２の周りを、更にベルヘッド１００の方へ流れる時に、ベル軸部１２２の外面１２６の一部と接触する溶融ガラスから成形されるガラス管の環状面の逸脱を、削減しうる。
【００３６】
溶融ガラスが、ベルヘッド１００を越えて流れる時に、空気などの加圧流体が、ベル軸部１２２の内腔１２４を通って、更に、ベルヘッド１００の内側経路１０４を通って、ガラス管３００の内側に向けられる。図２に概略的に示したように、加圧ガスは、ベルヘッド１００から流出した後に、ガラス管３００の内側を支持し、その後は、ベルヘッド外面１０６と接触しないようにする。
【００３７】
熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２を、ガラス管製造装置２０内の温度変化から断熱することによって、ベル軸部１２２への熱摂動を低下または削減する。具体的には、最高温度および最大温度変化は、加熱部２１０内で発生する。加熱部２１０での温度変化は、ベル軸部１２２の直径に亘る熱勾配を生じる。しかしながら、熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２を断熱するので、それにより、ベル軸部１２２の直径に亘る温度変化を減らす。ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化を減らすことで、ベル軸部１２２、および、そこに連結されたベルヘッド１００の撓みを減らし、それによって、ガラス管製造装置２０を用いて製造されたガラス管について、偏肉ロスを削減する。
【００３８】
ベル軸部１２２の撓みを、ベル軸部（図３）の剛性を高めることによって、例えば、ベル軸部１２２の壁厚を厚くするか、より高いヤング率を有するベル軸部の材料を用いるか、ベルヘッド１００とベル軸支持部１６０の間の距離を短くするか、ベル軸部１２２の外径を大きくするか、または、それらの任意の組合せによっても、減らしうる。
【００３９】
本明細書において記載したように、ライナー１２８は、ベル軸部１２２の内腔１２４の酸化、ブリスタリングなどによる劣化を減らし、それにより、ガラス中の含有欠陥部を削減する。ベル軸部１２２の内腔１２４が劣化する場合に、ライナー１２８は、障壁として働き、内腔１２４の劣化で生じた微粒子物質が、ベルヘッド１００を越えて引き出されるガラス管と接触して、その中に取り込まれるのを防ぐ。
【００４０】
実施形態において、熱遮蔽部１４０の遠端部１４１は、ガラス送出タンク２００内で、送出口２０４の上方で、それから離間した位置で終端する。つまり、熱遮蔽部は、送出口２０４を通って延伸しない。ベル軸部１２２が、熱遮蔽部１４０がない状態で送出口２０４を通って延伸することで、ガラス管壁部の厚さの許容誤差が、より厳しく維持されるのが、分かるだろう。ガラス管製造装置２０内で、最高温度および最大温度変化が、加熱部２１０において生じることも、分かるだろう。熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２を、そのような温度変化から断熱する。
【００４１】
ここで、図４を参照すると、２つのベルヘッド１００の撓みを、加熱部２１０の温度変化、および、２つのベル軸部１２２の剛性の関数として、コンピュータモデル化した結果を示している。２つのベルヘッド１００の撓みは、所定のベルヘッド１００に連結された各ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化の結果である。２つのベルヘッド１００の撓みを、ベルヘッド１００から約０．６メートルの加熱部２１０内に位置するベル軸部１２２の一部について、モデル化している。図４に示すように、「高剛性の軸」を有するベル軸部１２２に連結されたベルヘッド１００は、「低剛性の軸」を有するベル軸部１２２に連結されたベルヘッド１００と比べて、約３０％、撓みが減っているのを示している。「高剛性の軸」は、「低剛性の軸」より大きい外径、および、より厚い壁厚を有していた。本明細書において記載したように、ベル軸部の撓みが減ることで、偏肉ロスが削減され、結果的に、製造効率および処理量が高まる。
【００４２】
図５Ａ、５Ｂを参照すると、ベル軸部１２２の幅（＋Ｙ方向）に亘る温度変化について、熱遮蔽部１４０を備えた場合と、それを備えない場合のコンピュータモデル化した結果を示している。特に、図５Ａは、熱遮蔽部１４０がない場合の、ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化を示し、図５Ｂは、熱遮蔽部１４０がある場合の、ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化を示している。ベル軸部１２２は、３ミリメートルの壁厚を有するものだった。図５Ｂに示すように、ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化は、熱遮蔽部１４０がない場合の１Ｘから、熱遮蔽部１４０がある場合の０．１３６Ｘに減少している。したがって、熱遮蔽部１４０は、ベル軸部１２２に亘る温度変化を、少なくとも２０％減らす。実施形態において、ベル軸部１２２の幅に亘る温度変化を、４０％より大きく減らすか、好ましくは、５０％より大きく減らすか、より好ましくは、６０％より大きく減らす。温度変化が減ることで、結果的に、ガラス管製造中のベルヘッド１００の寸法安定性が高まり、偏肉ロスが削減されることが、分かるだろう。
【００４３】
当業者には、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載した実施形態に様々な変更および変形が可能なことが、分かるだろう。したがって、本明細書に記載の実施形態は、いかなる変更および変形も、それらが、添付の請求項および等価物の範囲である限りは網羅することを、意図する。
【００４４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００４５】
実施形態１  
ガラス管製造装置において、
溶融ガラスを収容するためのガラス送出タンクであって、前記ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を有する該ガラス送出タンクと、
前記溶融ガラスをガラス管に成形するために構成され、少なくとも部分的には、前記ガラス送出タンクの前記送出口の下方に位置するベルヘッドと、
前記ベルヘッドに接続された支持部であって、
内腔および外面を有し、前記ベルヘッドからベル軸支持部まで、前記ガラス送出タンクの前記送出口を通って延伸するベル軸部、並びに、
前記ベル軸部の前記外面の少なくとも一部の周りに位置し、前記ガラス送出タンクを通って延伸する熱遮蔽部を、
有する前記支持部と、
を含む装置。
【００４６】
実施形態２  
前記ベルヘッドは、内側流路と、ベルヘッド外面と、前記内側流路と前記ベルヘッド外面の間に延伸する堅固な金属材料から製作された壁部とを有する本体部を含むものである、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００４７】
実施形態３  
前記ベル軸部は、前記ベルヘッドから、前記ガラス送出タンクを通って、上方に延伸するものである、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００４８】
実施形態４  
前記ベルヘッドの前記壁部、および、前記ベル軸部は、白金または白金合金から製作されたものである、実施形態２に記載のガラス管製造装置。
【００４９】
実施形態５  
前記ベル軸部の前記内腔に位置するライナーを、
更に含む、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００５０】
実施形態６  
前記ライナーは、耐火材料から製作されたものである、実施形態５に記載のガラス管製造装置。
【００５１】
実施形態７  
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、実施形態６に記載のガラス管製造装置。
【００５２】
実施形態８  
前記ライナーは、アルミナから製作されたものである、実施形態７に記載のガラス管製造装置。
【００５３】
実施形態９  
前記熱遮蔽部は、外側クラッディング、および、前記外側クラッディングと前記ベル軸部の前記外面との間に位置する断熱層を含むものである、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００５４】
実施形態１０  
前記外側クラッディングは、白金または白金合金から製作されたものである、実施形態９に記載のガラス管製造装置。
【００５５】
実施形態１１  
前記断熱層は、耐火材料から製作されたものである、実施形態９に記載のガラス管製造装置。
【００５６】
実施形態１２  
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、実施形態１１に記載のガラス管製造装置。
【００５７】
実施形態１３  
前記熱遮蔽部は、前記ベル軸部の前記外面から離間したものである、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００５８】
実施形態１４  
前記ベル軸部の前記外面と前記熱遮蔽部との間の空隙を、
更に含む、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００５９】
実施形態１５  
前記熱遮蔽部は、前記送出口の上方の前記ガラス送出タンク内で終端するものである、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００６０】
実施形態１６  
前記ガラス送出タンクの上方に位置し、該ガラス送出タンク内の前記溶融ガラスを加熱するように構成された加熱部を、
更に含む、実施形態１に記載のガラス管製造装置。
【００６１】
実施形態１７  
前記熱遮蔽部は、前記加熱部を通って延伸するものである、実施形態１６に記載のガラス管製造装置。
【００６２】
実施形態１８  
ガラス管製造方法において、
溶融ガラスを、ガラス送出タンク内に向ける工程であって、前記ガラス送出タンクは、該ガラス送出タンクの底部を通って延伸する送出口を有するものである工程と、
前記溶融ガラスを、少なくとも部分的には前記ガラス送出タンクの前記送出口の下方に位置するベルヘッドの周りで引き出して、それにより、ガラス管を成形する工程と、
を含み、
前記ベルヘッドは、支持部に接続され、前記支持部は、
内腔および外面を有し、前記ベルヘッドからベル軸支持部まで、前記ガラス送出タンクを通って延伸するベル軸部、並びに、
前記ベル軸部の前記外面の少なくとも一部の周りで、前記ガラス送出タンクを通って延伸する熱遮蔽部を、
有するものである方法。
【００６３】
実施形態１９  
前記熱遮蔽部は、外側クラッディングを有し、断熱層が、前記外側クラッディングと前記ベル軸部の前記外面との間に位置し、該熱遮蔽部が、前記送出口の上方の前記ガラス送出タンク内で終端するものである、実施形態１８に記載の方法。
【００６４】
実施形態２０  
前記溶融ガラスを、少なくとも部分的には前記ガラス送出タンクの上方に位置する前記加熱部で、加熱する工程を、
更に含み、
前記熱遮蔽部が、前記加熱部を通って延伸するものである、実施形態１８に記載の方法。
【００６５】
実施形態２１  
前記熱遮蔽部が、前記加熱部内の前記ベル軸部の幅に亘る平均温度変化を、該熱遮蔽部の前記外側クラッディングの幅に亘る平均温度変化の２０％未満に維持する工程を、
更に含む、実施形態２０に記載の方法。
【００６６】
実施形態２２  
前記支持部は、
前記ベル軸部の前記内腔に位置し、前記ベルヘッドから、前記ガラス送出タンクを通って、上方に延伸するライナーを、
更に含むものである、実施形態１８に記載の方法。
【００６７】
実施形態２３  
前記ライナーは、耐火材料から製作されたものである、実施形態２２に記載の方法。
【００６８】
実施形態２４  
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、実施形態２３に記載の方法。
【００６９】
実施形態２５  
前記ライナーは、アルミナから製作されたものである、実施形態２４に記載の方法。
【００７０】
実施形態２６  
前記ライナーが、前記ベル軸部の前記内腔の劣化を削減する工程を、
更に含む、実施形態２２に記載の方法。
【００７１】
実施形態２７  
前記ライナーは、前記ベル軸部の前記内腔の劣化から生じる微粒子物質が、前記ベルヘッドを越えて引き出される前記ガラス管に接触して、その中に取り込まれるのを防ぐ障壁である、実施形態２２に記載の方法。
【００７２】
実施形態２８  
ガラス管製造装置のためのベルアセンブリにおいて、
溶融ガラスをガラス管に成形するために構成されたベルヘッドと、
前記ベルヘッドに接続された支持部であって、
内腔および外面を有するベル軸部、
前記ベル軸部の前記内腔に位置するライナー、並びに、
前記ベル軸部の前記外面に沿って延伸する熱遮蔽部を、
有する支持部と、
を含むベルアセンブリ。
【００７３】
実施形態２９  
前記ベルヘッドは、内側流路と、ベルヘッド外面と、前記内側流路と前記ベルヘッド外面の間に延伸する堅固な金属材料から製作された壁部とを有する本体部を含むものである、実施形態２８に記載のベルアセンブリ。
【００７４】
実施形態３０  
前記ベルヘッドの前記壁部は、白金または白金合金から製作されたものである、実施形態２９に記載のベルアセンブリ。
【００７５】
実施形態３１  
前記ベル軸部は、白金または白金合金から製作されたものである、実施形態２８に記載のベルアセンブリ。
【００７６】
実施形態３２  
前記ライナーは、耐火材料から製作されたものである、実施形態２８に記載のベルアセンブリ。
【００７７】
実施形態３３  
前記耐火材料は、有機化合物を、実質的に含まないものである、実施形態３２に記載のベルアセンブリ。
【００７８】
実施形態３４  
前記ライナーは、アルミナから製作されたものである、実施形態２８に記載のベルアセンブリ。
【００７９】
実施形態３５  
前記熱遮蔽部は、クラッディング層、および、前記クラッディング層と前記ベル軸部の前記外面との間に位置する断熱層を含むものである、実施形態２８に記載のベルアセンブリ。
【００８０】
実施形態３６  
前記クラッディング層は、白金または白金合金から製作されたものである、実施形態３５に記載のベルアセンブリ。
【００８１】
実施形態３７  
前記断熱層は、耐火材料から製作されたものである、実施形態３５に記載のベルアセンブリ。
【００８２】
実施形態３８  
前記熱遮蔽部は、前記ベル軸部の前記外面から離間したものである、実施形態３５に記載のベルアセンブリ。
【００８３】
実施形態３９  
前記熱遮蔽部と前記ベル軸部の前記外面との間に位置する空隙を、
更に含む、実施形態３５に記載のベルアセンブリ。
【符号の説明】
【００８４】
１０  ベルアセンブリ
２０  ガラス管製造装置
１００  ベルヘッド
１０２  ベルヘッド本体
１０４  内側流路
１０６  ベルヘッド外面
１０７  ベルヘッド根元部
１０８  ベルヘッド壁部
１２０  支持部
１２２  ベル軸部
１２４  内腔
１２６  外面
１２８  ライナー
１４０  熱遮蔽部
１４２  クラッディング
１４４  断熱層
１４６  間隙
１５０  連結部
１６０  ベル軸支持部
２００  ガラス送出タンク
２０２  溶融ガラス
２０４  送出口
２１０  加熱部
３００  ガラス管
【図１Ａ】
2019514821.tif 000003
【図１Ｂ】
2019514821.tif 000004
【図１Ｃ】
2019514821.tif 000005
【図１Ｄ】
2019514821.tif 000006
【図２】
2019514821.tif 000007
【図３】
2019514821.tif 000008
【図４】
2019514821.tif 000009
【図５Ａ】
2019514821.tif 000010
【図５Ｂ】
2019514821.tif 000011
【国際調査報告】
2019514821.tif 000012
2019514821.tif 000013
2019514821.tif 000014