(57)【要約】【課題】大幅な設備変更を要することなく、従来よりも流量を安定して調整することができるガラス物品の成形装置を提供する。【解決手段】本発明に係るガラス物品の成形装置１０は、溶融ガラスＧを所定の形状に成形する成形部１１と、成形部１１に溶融ガラスＧを供給する供給口２０、及び供給口２０よりも高い位置に溶融ガラスの流出口２１ａ〜２１ｃを有するヘッド圧可変部１３とを備えている。ここで、流出口２１ａ〜２１ｃは開閉可能に構成されている。【選択図】図１
2018095533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを所定の形状に成形する成形部と、
前記成形部に前記溶融ガラスを供給する供給口、及び前記供給口よりも高い位置に前記溶融ガラスの流出口を有するヘッド圧可変部とを備え、
前記流出口は開閉可能に構成されているガラス物品成形装置。
【請求項２】
前記ヘッド圧可変部は、前記供給口からの高さが互いに異なる二つ以上の前記流出口を有する請求項１に記載のガラス物品成形装置。
【請求項３】
前記ヘッド圧可変部は管状の基幹部と、前記基幹部から分岐している管状の枝部とを有し、
前記基幹部の上端に、前記溶融ガラスの導入を可能とする導入口が設けられると共に、前記基幹部の下端に前記供給口が設けられ、かつ
前記枝部の先端に前記流出口が設けられている請求項１又は２に記載のガラス物品成形装置。
【請求項４】
前記枝部は、前記基幹部の側から斜め上方に伸びている部分を有する請求項３に記載のガラス物品成形装置。
【請求項５】
前記ヘッド圧可変部は、前記枝部を流れる前記溶融ガラスが固化した状態を維持できる程度に前記溶融ガラスを冷却する冷却部を有する請求項３又は４に記載のガラス物品成形装置。
【請求項６】
前記ヘッド圧可変部は、前記枝部を流れる前記溶融ガラスが液化した状態を維持できる程度に前記溶融ガラスを加熱する加熱部を有する請求項３〜５の何れか一項に記載のガラス物品成形装置。
【請求項７】
前記溶融ガラスを前記ヘッド圧可変部に向けて供給するフィーダーをさらに備え、
前記ヘッド圧可変部は、前記フィーダーとの縁を切った状態にある請求項１〜６の何れか一項に記載のガラス物品成形装置。
【請求項８】
前記成形部はガラス繊維の成形用ノズルを有するブッシングである請求項１〜７の何れか一項に記載のガラス物品成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス物品の成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のガラス製品のうち、例えばガラス繊維には様々な繊維径のものがある。これら繊維径の調節方法としては、例えばガラス繊維の成形時における紡糸速度を変化させることや、繊維径に応じたノズル径を有するブッシングの交換などが挙げられる。紡糸速度は、例えば、ガラス繊維の巻き取り速度を変更することにより調整されるが、ガラスの巻き取り速度を上げて、溶融ガラスを無理にノズルから引き出そうとすると、ガラス繊維の糸切れが生じる場合がある。また、ブッシングは通常、白金等の高価な金属で作製されることから、ノズル径の異なる複数のブッシングを準備しておき、繊維径の変更の度に異なるブッシングに交換するのは、コストや交換時間の面から考えても現実的ではない。
【０００３】
ここで、管内部における流体の流量を予測することができるハーゲンポワズイユ式によれば、流量は粘度に反比例するとともに圧力損失に比例するため、粘度もしくはヘッド圧を変更すれば流量を調整することができるものと考えられる。これらの変数のうち、粘度は溶融ガラスの温度調整により変更できる。しかしながら、粘度を低くしようと溶融ガラスを高温で成形すると、管やブッシングを含めた成形装置に熱ダメージが蓄積し、破損を招来するおそれがある。一方、粘度が高くなるように低温で成形すると、溶融ガラスが流れ難くなり、成形性が低下するおそれが生じる。以上の理由より、粘度を変動させて、流量を調整することは難しい。
【０００４】
一方、ヘッド圧は、現状の装置構成だと、ブッシングに溶融ガラスを導入するフィーダー内の溶融ガラス液面と、ブッシングとの相対的な位置関係（高低差）で決定されるため、ヘッド圧の変更には、これらの相対的な位置関係を変える必要がある。しかしながら、従来のガラス繊維の成形設備においては、ブッシングの位置は固定されており、フィーダー内の溶融ガラス液面位置（溶融ガラスの深さ）を変更するしかヘッド圧を変更する手段がなく、フィーダー内の溶融ガラス液面位置の調整の幅は小さく、大幅なヘッド圧の変更は困難である。また、フィーダー内の溶融ガラス液面位置を大幅に変更できるようにフィーダーを深くすることも考えられるが、溶融ガラスの深さを大きくすると、溶融ガラスの重量に耐え得るフィーダーにする必要が生じる。フィーダーとしては耐火煉瓦構造が一般的であるが、このような構造をとる場合、煉瓦の隙間から溶融ガラスが漏れるおそれが生じる。さらに、フィーダー底面位置に対するブッシングの高さ位置を変更可能にすることも考えられるが、ブッシング位置を変更可能にするための構造の付加に加えて、ブッシング位置の変更に伴い、その下部に位置する設備も併せて位置変更可能な構成にする必要があり、生産設備が非常に複雑な構成となることが避けられない。
【０００５】
これに対して、例えば特許文献１には、繊維成形用ノズルを下方に有する耐熱容器内に不活性ガスを導入し、耐熱容器内に貯留されている溶融ガラスを下方に加圧することによって、繊維成形用ノズルに導入される溶融ガラスを高圧化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５０６７７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の手段だと、不活性ガスの供給量によっては液面に対してガス圧を均等に作用させることが難しいため、流量が安定しない。また、設備の規模が大きくなるにつれ、大量の不活性ガスが必要になる。よって、大規模なガラス繊維の生産設備には適していない。
【０００８】
もちろん、以上に述べた問題はガラス繊維を成形する場合に限ったことではなく、他のガラス物品を成形する場合にも同様に起こり得る。
【０００９】
以上の事情に鑑み、本明細書では、大幅な設備変更を要することなく、従来よりも流量を安定して調整することができるガラス物品の成形装置を提供することを、解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題の解決は、本発明に係るガラス物品の成形装置により達成される。すなわち、この成形装置は、溶融ガラスを所定の形状に成形する成形部と、成形部に溶融ガラスを供給する供給口、及び供給口よりも高い位置に溶融ガラスの流出口を有するヘッド圧可変部とを備え、流出口が開閉可能に構成されている点をもって特徴付けられる。
【００１１】
上記構成のヘッド圧可変部を設けることによって、例えば流出口を開いた状態では、流出口の高さに応じたヘッド圧が生じ、流出口を閉じた状態では、流出口がないものとした場合のヘッド圧が生じる。よって、流出口の開閉状態に応じてヘッド圧を変更することができる。そのため、この構成によれば、例えば溶融ガラスの供給部（フィーダー）や成形部の高さを変更することなく、容易にヘッド圧を変更することができる。また、ヘッド圧の変更により流量を変化させるのであれば、溶融ガラスの液面の供給口からの高さによらず、供給口における溶融ガラスの流量を安定して調整することができる。
【００１２】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、ヘッド圧可変部は、供給口からの高さが互いに異なる二つ以上の流出口を有するものであってもよい。
【００１３】
このように供給口からの高さが互いに異なる二つ以上の流出口を設けることによって、ヘッド圧の調整範囲をより広く（選択し得るヘッド圧の値をより多く）することができる。これにより、さらに成形可能な範囲を広げることができる。あるいは成形可能な条件をさらに広げることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、ヘッド圧可変部は管状の基幹部と、基幹部から分岐している管状の枝部とを有し、基幹部の上端に、溶融ガラスの導入を可能とする導入口が設けられると共に、基幹部の下端に供給口が設けられ、かつ枝部の先端に流出口が設けられているものであってもよい。
【００１５】
このように、ヘッド圧可変部を構成することによって、ヘッド圧可変部の構造を簡素化することができる。そのため、製作コストも低く済み、メンテナンスも容易である。また、何れも管状をなす基幹部と枝部でヘッド圧可変部を構成するのであれば、フィーダーから成形部までのレイアウトの自由度も高く、またレイアウトの変更も比較的容易に実施することができる。
【００１６】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、枝部は、基幹部の側から斜め上方に伸びている部分を有するものであってもよい。
【００１７】
流出口を介してヘッド圧可変部から排出された溶融ガラスの回収のし易さを考慮した場合、流出口は下方に向いていることが望ましい。一方で、流出口が開いた状態では不可避的に外気が流出口から枝部に流入するため、枝部内の溶融ガラスが外気により想定以上に冷却されたり、溶融ガラスに気泡が混入するおそれがある。これに対して、基幹部の側から斜め上方に伸びる部分を枝部に設けるようにすれば、少なくとも斜め上方に伸びる部分から基幹部に外気が直接流入する事態は回避できる。よって、想定以上に冷却されたり、溶融ガラスに気泡が混入する事態を可及的に防止して、溶融ガラスを予定通り流出させることができる。
【００１８】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、ヘッド圧可変部は、枝部を流れる溶融ガラスが固化した状態を維持できる程度に溶融ガラスを冷却する冷却部を有するものであってもよい。
【００１９】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、ヘッド圧可変部は、枝部を流れる溶融ガラスが液化した状態を維持できる程度に溶融ガラスを加熱する加熱部を有するものであってもよい。
【００２０】
流出口を末端に有する流路の開閉手段には、通常、バルブなどの弁構造が考えられるが、この種の成形装置においては溶融ガラスが非常に高温のため（１０００度以上）、一般的な弁構造を採用することは難しい。また、採用するにしても弁構造の材質を白金など非常に融点の高い希少金属にする必要があるため、コスト面でも問題がある。これに対して、本発明のように、枝部を流れる溶融ガラスが固化した状態を維持できる程度に溶融ガラスを冷却する冷却部を設けるようにすれば、流出口に至るまでに溶融ガラスを冷却により固化することができる。固化した溶融ガラスは流出路の弁体として機能するため、特別な材質の弁構造を用いずとも流出口を容易に閉じることができる。同様に、本発明では、枝部を流れる溶融ガラスが液化した状態を維持できる程度に溶融ガラスを加熱する加熱部を設けるようにしたので、溶融ガラスの固化により閉じられた状態にある流出口を開いた状態にすることができる。従って、複数の流出口がある場合には、使用したい流出口のみ加熱し、使用しない（閉じた状態としたい）流出口について冷却することにより、所望のヘッド圧を得ることが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置は、溶融ガラスをヘッド圧可変部に向けて供給するフィーダーをさらに備えたものでもよく、その際、ヘッド圧可変部は、フィーダーとの縁を切った状態にあってもよい。
【００２２】
上述したように、溶融ガラスは非常に高温であるため、たとえ耐熱性に優れた材料でヘッド圧可変部の流路を構成したとしても、流路を構成する管等の膨張は避けられない。ここでフィーダーとヘッド圧可変部とを溶接等により連結した場合には、ヘッド圧可変部がフィーダーに拘束された状態で膨張することにより変形し、破損のおそれも生じる。これに対して、ヘッド圧可変部と、フィーダーとの縁を切った状態（例えばすき間を持たせてフィーダーの下端とヘッド圧可変部の上端を嵌め合せた状態）にすれば、互いに拘束され合うことなく各々が自由に膨張することができる。よって、上述した不可逆的な変形を回避して長期使用が可能となる。
【００２３】
また、本発明に係るガラス物品の成形装置において、成形部はガラス繊維の成形用ノズルを有するブッシングであってもよい。
【００２４】
以上述べたように、本発明に係るガラス物品の成形装置は、大幅な設備変更を要することなく、設備の複雑化を抑制でき、従来よりも流量を安定して調整することができる利点を有する。そのため、成形部に、ガラス繊維の成形用ノズルを有するブッシングを用いた場合には、ヘッド圧の調整により、繊維径が異なるガラス繊維を安定して成形することができる。具体的には、ヘッド圧を高めることで、比較的容易に繊維径の大きい（太い）ガラス繊維を成形することができる。また、ヘッド圧を安定して高めることができるので、例えば溶融ガラスの成形時の温度を低くして粘度を高めた場合であっても、ガラス繊維の糸切れが生じることなく安定して巻き取ることができる。よって、繊維径の小さい（細い）ガラス繊維であっても比較的容易に成形することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上に述べたように、本発明によれば、大幅な設備変更を要することなく、設備の複雑化を抑制でき、従来よりも流量を安定して調整することができるガラス物品の成形装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガラス繊維の成形装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す成形装置の一使用例に係る断面図である。
【図３】図１に示す成形装置の他の使用例に係る断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るガラス繊維の成形装置の概略断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係るガラス繊維の成形装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係るガラス繊維の成形装置の要部断面図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係るガラス繊維の成形装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
≪本発明の第一実施形態≫
以下、本発明の第一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るガラス繊維の成形装置１０の概略断面図である。この成形装置１０は、溶融ガラスＧ（図１では二点鎖線で示す）を所定の形状に成形する成形部、ここではガラス繊維に成形するためのブッシング１１と、溶融ガラスＧをブッシング１１に供給するフィーダー１２と、フィーダー１２とブッシング１１との間に配設されるヘッド圧可変部１３とを備える。
【００２９】
ブッシング１１には、所定内径のガラス繊維（あるいはフィラメント）を成形するためのノズル１４が設けられており、フィーダー１２、そしてヘッド圧可変部１３を介してブッシング１１に供給された溶融ガラスＧを繊維状に成形可能としている。
【００３０】
ノズル１４の内径寸法は、設定範囲内におけるガラス繊維の最大径寸法に準じた大きさに設定される。
【００３１】
ここで、供給される溶融ガラスＧのガラス組成については、ガラス繊維（あるいはフィラメント）用途のガラス材質として使用されている様々なガラス組成が適用できる。例えば、Ｅガラス（無アルカリガラス）をはじめとして、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス）、Ｃガラス（耐酸性を有するアルカリ石灰含有ガラス）、Ｄガラス（低誘電率を有するガラス）、Ｈガラス（高誘電率を有するガラス）、Ｓガラス（高強度、高弾性率を有するガラス）、Ｔガラス（高強度、高弾性率を有するガラス）、Ｍガラス（高弾性率を有するベリリウムを含有するガラス）、ＮＥガラス（低誘電率を有し、低誘電正接を可能にするガラス）などが使用可能である。
【００３２】
ヘッド圧可変部１３は、フィーダー１２から成形部としてのブッシング１１に溶融ガラスＧを搬送する主流路１５と、主流路１５から分岐している分岐路１６ａ〜１６ｃとを有する。本実施形態では、主流路１５は、直管状をなす基幹部１７の内周に設けられ、分岐路１６ａ〜１６ｃは基幹部１７から分岐している管状の枝部１８ａ〜１８ｃの内周に設けられている。この場合、基幹部１７の上端には、フィーダー１２から下方に伸びる導入管１９が配設されており、例えば図１に示すように、基幹部１７との間に所定の隙間を設けた状態で基幹部１７の内周に配設されている。これにより、基幹部１７と導入管１９は縁切りされた状態にある。また、基幹部１７の下端はブッシング１１と接続されており基幹部１７の下端開口部が溶融ガラスＧの供給口２０となっている。これにより、フィーダー１２から基幹部１７に導入された溶融ガラスＧが主流路１５を通って、供給口２０からブッシング１１内に溶融ガラスＧが供給されるようになっている。
【００３３】
分岐路１６ａ〜１６ｃは、本実施形態では、主流路１５のうち供給口２０からの鉛直高さ（図１でいえば上下方向）が互いに異なる複数の位置から分岐している。よって、分岐路１６ａ〜１６ｃを内周に設けてなる枝部１８ａ〜１８ｃは、基幹部１７の上記複数の位置から伸びている。各枝部１８ａ〜１８ｃの先端（基幹部１７との連結部分とは反対側の端部）には、主流路１５から分岐路１６ａ〜１６ｃを経て溶融ガラスＧを流出する流出口２１ａ〜２１ｃが設けられている。本実施形態では、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃが主流路１５から分岐しているので、流出口２１ａ〜２１ｃは供給口２０からの鉛直高さが互いに異なる三ヶ所に設けられている。また、各流出口２１ａ〜２１ｃは斜め下方を向いている。
【００３４】
また、枝部１８ａ〜１８ｃの外周には、分岐路１６ａ〜１６ｃを流れる溶融ガラスＧを加熱するための加熱部２２ａ〜２２ｃと、分岐路１６ａ〜１６ｃを流れる溶融ガラスＧを冷却するための冷却部２３ａ〜２３ｃとが設けられている。この際、各加熱部２２ａ〜２２ｃは、対応する各枝部１８ａ〜１８ｃの内部を流れる溶融ガラスＧが液化した状態（すなわち分岐路１６ａ〜１６ｃ内を流動可能な状態）を維持できる程度に溶融ガラスＧを加熱可能としている。また、冷却部２３ａ〜２３ｃは、枝部１８ａ〜１８ｃを流れる溶融ガラスＧが固化した状態を維持できる程度に溶融ガラスＧを冷却可能としている。
【００３５】
なお、加熱の方法としては特に制限なく公知の手段を適用でき、例えばバーナー等で枝部１８ａ〜１８ｃを燃焼加熱することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを加熱してもよく、ヒーターなどの電気加熱器で枝部１８ａ〜１８ｃを加熱することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを加熱してもよい。あるいは、流体の熱交換（熱交換器、熱風の吹付けなど）で枝部１８ａ〜１８ｃを加熱することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを加熱してもかまわない。
【００３６】
また、冷却の方法についても特に制限なく公知の手段が適用でき、例えば水等の流体の噴き付けにより枝部１８ａ〜１８ｃを冷却することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを冷却してもよく、外気もしくは温度調整した気体の吹付けにより枝部１８ａ〜１８ｃを冷却することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを冷却してもよい。あるいは、熱交換器により枝部１８ａ〜１８ｃを冷却することによって枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを冷却してもかまわない。
【００３７】
また、図１では、枝部１８ａ〜１８ｃの基端側（基幹部１７に近い側）に加熱部２２ａ〜２２ｃを配置し、枝部１８ａ〜１８ｃの先端側（流出口２１ａ〜２１ｃに近い側）に冷却部２３ａ〜２３ｃを配置した場合を例示したが、もちろんこの形態には限られない。もちろん、上述した態様で枝部１８ａ〜１８ｃ内の溶融ガラスＧを加熱もしくは冷却できる限りにおいて加熱部２２ａ〜２２ｃ及び冷却部２３ａ〜２３ｃの配置は任意に設定可能である。
【００３８】
なお、図示は省略しているが、基幹部１７の外周にもヒーター等の加熱部が設けられており、基幹部１７内の主流路１５を流れる溶融ガラスＧを加熱している。正確には、予め設定された温度が維持されるように溶融ガラスＧを加熱可能としている。
【００３９】
また、同様に図示は省略しているが、ブッシング１１にもヒーター等の加熱部が設けられており、成形時あるいは成形直前の溶融ガラスＧを所定温度に加熱している。
【００４０】
次に、上記構成をなす成形装置１０の使用例を作用効果と共に説明する。
【００４１】
まず、図２に示すように、フィーダー１２からヘッド圧可変部１３に所定流量の溶融ガラスＧを導入して、ブッシング１１内を溶融ガラスＧで満たすと共に、ブッシング１１とフィーダー１２を接続する基幹部１７の内部を溶融ガラスＧで満たす。この際、基幹部１７内の主流路１５から分岐している各分岐路１６ａ〜１６ｃにも溶融ガラスＧが流れ込む。ここで、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も低い位置にある分岐路１６ｃについて対応する枝部１８ｃの冷却部２３ｃで枝部１８ｃを冷却することによって、枝部１８ｃ内の溶融ガラスＧが固化する。この固化部Ｇｓ３が分岐路１６ｃを塞ぐことによって、溶融ガラスＧの流出口２１ｃからの流出が防止される。また、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち中間高さ位置にある分岐路１６ｂについて対応する枝部１８ｂの冷却部２３ｂで枝部１８ｂを冷却することによって、枝部１８ｂ内の溶融ガラスＧが固化する。この固化部Ｇｓ２が分岐路１６ｂを塞ぐことによって、溶融ガラスＧの流出口２１ｂからの流出が防止される。
【００４２】
一方で、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も高い位置にある分岐路１６ａについて、対応する枝部１８ａの冷却を行わない。これにより、主流路１５に導入された溶融ガラスＧは下方二ヶ所の流出口２１ｂ，２１ｃから流出することなく主流路１５及び分岐路１６ｂ，１６ｃ（の固化部Ｇｓ２，Ｇｓ３までの部分）を満たす。一方、最も高い位置にある分岐路１６ａは外部と通じているため（塞がれていないため）、溶融ガラスＧは分岐路１６ａから流出口２１ａを介して外部に流出し続ける。以上のように分岐路１６ａ〜１６ｃの開閉状態を調整することにより、主流路１５内における溶融ガラスＧの液面Ｆ１は、最も高い位置にある分岐路１６ａの分岐位置に維持される。この際のヘッド圧Ｈ１はブッシングの位置が固定されているため、液面Ｆ１の高さに対応した大きさに設定される。なお、最も高い位置の分岐路１６ａにおいて溶融ガラスＧが流出口２１ａから流出している状態を確実に維持するために、例えば加熱部２２ａにより枝部１８ａを加熱してもよい。
【００４３】
次に、図２に示す状態からヘッド圧の大きさを変更する。具体的には、図３に示すように、引き続きフィーダー１２からヘッド圧可変部１３に所定流量の溶融ガラスＧを導入して、ブッシング１１内を溶融ガラスＧで満たすと共に、ブッシング１１とフィーダー１２を接続する基幹部１７の内部を溶融ガラスＧで満たす。ここで、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も高い位置にある分岐路１６ａについて対応する枝部１８ａの冷却部２３ａで枝部１８ａを冷却することによって、枝部１８ａ内の溶融ガラスＧが固化する。この固化部Ｇｓ１が分岐路１６ａを塞ぐことによって、溶融ガラスＧの流出口２１ａからの流出が防止される。また、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち中間高さ位置にある分岐路１６ｂについて対応する枝部１８ｂの加熱部２２ｂで枝部１８ｂを加熱して、枝部１８ｂ内にある溶融ガラスＧの固化部Ｇｓ２（図２を参照）を液化させる。これにより、分岐路１６ｂは外部と通じた状態となる（図３を参照）。一方、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も低い位置にある分岐路１６ｃについては冷却部２３ｃによる枝部１８ｃの冷却を引き続き行う。これにより、固化部Ｇｓ３で分岐路１６ｃが塞がれた状態が維持され、流出口２１ｃからの溶融ガラスＧの流出が防止される。
【００４４】
以上のように分岐路１６ａ〜１６ｃの開閉状態を調整することにより、主流路１５に導入された溶融ガラスＧは最も下方に位置する流出口２１ｃから流出することなく主流路１５及び分岐路１６ｃ（の固化部Ｇｓ３までの部分）を満たす。一方、中間高さ位置にある分岐路１６ｂは外部と通じているため（塞がれていないため）、溶融ガラスＧは分岐路１６ｂから流出口２１ｂを介して外部に流出し続ける。これにより、主流路１５内における溶融ガラスＧの液面Ｆ２は、中間高さ位置にある分岐路１６ｂの分岐位置に維持される。この際のヘッド圧Ｈ２は液面Ｆ２の高さに対応した大きさに設定される。なお、最も高い位置にある分岐路１６ａについては必ずしも冷却しなくてもよく、外部と通じた状態であってもよい。
【００４５】
以上のように、本発明に係るガラス繊維の成形装置１０においては、上記構成のヘッド圧可変部１３を設けることによって、各流出口２１ａ〜２１ｃの開閉状態に応じてヘッド圧を変更することができる。よって、この構成によれば、溶融ガラスＧの供給部となるフィーダー１２やブッシング１１の高さを変更することなく、容易にヘッド圧を変更することができる。また、ヘッド圧の変更により流量を変化させるのであれば、供給口２０における溶融ガラスＧの流量を安定して調整することができる。よって、本実施形態のように、成形部に、ガラス繊維を成形するためのノズル１４を有するブッシング１１を用いた場合には、ヘッド圧の調整により、繊維径が異なるガラス繊維を安定して成形することができる。具体的には、ヘッド圧を相対的に高い値Ｈ１に設定することで（図２を参照）、比較的容易に繊維径の大きい（太い）ガラス繊維を成形することができる。また、ヘッド圧を安定して高めることができるので、例えば溶融ガラスＧの成形時の温度を低くして粘度を高めた場合であっても、ガラス繊維の糸切れが生じることなく安定して巻き取ることができる。よって、ヘッド圧を相対的に低い値Ｈ２に設定した場合（図３を参照）、繊維径の小さい（細い）ガラス繊維を比較的容易に成形することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、フィーダー１２から下方に伸びる導入管１９を、ヘッド圧可変部１３の基幹部１７に対して所定の隙間を介した状態で、基幹部１７の上端内周に配設した。これにより、ヘッド圧可変部１３は、フィーダー１２との縁を切った状態にあるので、互いに拘束され合うことなくヘッド圧可変部１３とフィーダー１２の各々が自由に膨張することができる。よって、例えば基幹部１７の膨張がフィーダー１２により拘束されることによって起こり得る変形を回避して、長期にわたってこれらヘッド圧可変部１３やフィーダー１２を使用することが可能となる。もちろん、必ずしもヘッド圧可変部１３とフィーダー１２との縁が切れている必要はなく、例えば膨張した状態での熱間溶接、あるいは構造上の工夫等により、ヘッド圧可変部１３とフィーダー１２とを一体化した構造を採用することも可能である。
【００４７】
以上、本発明の第一実施形態を説明したが、もちろん本発明に係る成形装置はこの形態には限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態をとることが可能である。
【００４８】
≪本発明の第二実施形態≫
図４は、本発明の第二実施形態に係るガラス繊維の成形装置３０の概略断面図である。この成形装置３０は、第一実施形態と異なる形態のヘッド圧可変部３１を備える。具体的に、このヘッド圧可変部３１は、図４に示すように、鉛直方向に伸びる基幹部１７の上端に水平方向に広がる受け部３２を一体的に設けており、この受け部３２の上方にフィーダー１２の導入管１９を配置している。
【００４９】
また、本実施形態では、受け部３２のうち導入管１９の直下部分と異なる位置に、下方に伸びる分岐路１６ｄ及び枝部１８ｄが設けられている。この場合、枝部１８ｄの下端が流出口２１ｄとなる。また、枝部１８ｄには加熱部２２ｄが設けられており、分岐路１６ｄを流れる溶融ガラスＧを加熱可能としている。その他の構成については、第一実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５０】
本実施形態に係る成形装置３０においては、基幹部１７の上端から水平に広がる受け部３２を設けて、導入管１９の直下に受け部３２が位置するように配置したので、導入管１９を介してフィーダー１２からヘッド圧可変部３１に導入された溶融ガラスＧはまず受け部３２上に供給され、受け部３２上を伝って基幹部１７に導入される（図４を参照）。例えば図２に示すように、基幹部１７の鉛直上方に導入管１９が配設され、基幹部１７の鉛直下方にブッシング１１が配設される場合には、フィーダー１２からヘッド圧可変部３１に導入された溶融ガラスＧは、基幹部１７によって流れを弱められることなく、ブッシング１１に直接的に供給される。これだと、ブッシング１１に及ぼす溶融ガラスＧの衝撃が大きく、場合によってはブッシング１１にダメージを与えるおそれがあり好ましくない。これに対して、本実施形態のように、まず導入管１９から近距離にある受け部３２に溶融ガラスＧを供給し、この受け部３２上を伝って基幹部１７に溶融ガラスＧを導入する形態をとることによって、溶融ガラスＧは基幹部１７の内周面を伝ってブッシング１１に供給されることになる。よって、ブッシング１１に及ぼす溶融ガラスＧの衝撃を和らげて、ブッシング１１を衝撃のダメージから保護することが可能となる。
【００５１】
また、図４に示すように、受け部３２のうち導入管１９の直下部分とは異なる位置に分岐路１６ｄ、枝部１８ｄ、流出口２１ｄを設けることによって、ヘッド圧可変部３１とフィーダー１２との縁を切った状態としつつも、ヘッド圧可変部３１のなるべく上方に溶融ガラスＧの液面を設定することができる。これによりヘッド圧の調整幅をさらに広げることが可能となる。
【００５２】
≪本発明の第三実施形態≫
図５は、本発明の第三実施形態に係るガラス繊維の成形装置４０の概略断面図である。この成形装置４０は、第一及び第二実施形態と異なる形態のヘッド圧可変部４１を備える。具体的に、このヘッド圧可変部４１は、図５に示すように、全体として鉛直方向に伸びる基幹部４２を一部屈曲させた形をなすものである。具体的には、この基幹部４２は導入管１９の直下から外れる向き（水平方向）に屈曲し、下方に伸びた後、再度導入管１９の直下に向けて水平方向に屈曲し、最後に下方に向けて伸びてブッシング１１に至る形態をなしている。その他の構成については、第一実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５３】
このように、本実施形態に係る成形装置４０においては、ヘッド圧可変部４１の主流路１５を構成する基幹部４２を屈曲形状としたので、以下のような作用効果を奏する。すなわち、図５に示す成形装置４０を使用した場合、フィーダー１２からヘッド圧可変部４１に導入された溶融ガラスＧはまず導入管１９の直下に位置する第一屈曲面４２ａに到達する。そして第一屈曲面４２ａに到達した溶融ガラスＧは第一屈曲面４２ａ上を伝って基幹部１７の第一屈曲面４２ａより下方の部分（図５でいえば第一屈曲面４２ａの右側に位置する下方伸展部）に至り、降下する。そして、降下した溶融ガラスＧは、基幹部４２がさらに屈曲してなる第二屈曲面４２ｂに到達した後、第二屈曲面４２ｂ上を伝って導入管１９の直下に向けて移動し、再び基幹部４２に沿って降下し、ブッシング１１に至る経路を辿る。従って、この構成によれば、導入管１９から下方に向けて導入された溶融ガラスＧは第一及び第二屈曲面４２ａ，４２ｂによって受け止められた後、ブッシング１１に至る経路を辿るので、仮に溶融ガラスＧが基幹部１７のうち下方に伸びる部分を通過する際、その内面を伝うことなく直接的に落下してブッシング１１に至ることがあったとしても、その落下距離を分割して各回の落下距離を短くすることができる。よって、図４に示す第二実施形態と比べても、ブッシング１１に及ぼす溶融ガラスＧの衝撃をさらに和らげて、ブッシング１１を衝撃のダメージからより確実に保護することが可能となる。
【００５４】
≪本発明の第四実施形態≫
図６は、本発明の第四実施形態に係るガラス繊維の成形装置の要部断面図である。図６に示すように、この成形装置における分岐路１６ａは、主流路１５から水平方向に分岐し、然る後、下方に向けて屈曲した形態をなしている。この場合、分岐路１６ａを構成する枝部１８ａは、基幹部１７から水平方向に伸びる水平伸展部１８ａ１と、水平伸展部１８ａ１の先端で下方に向けて屈曲する屈曲部１８ａ２とを一体に有する。このように流出口２１ａ側を下方に向けて屈曲させた形態をとることによって、枝部１８ａからの溶融ガラスＧの流出位置を安定させることができる。よって、回収のためのスペースをそれほど大きく取らずに済む。なお、図６では、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も高い位置にある分岐路１６ａについて上記構成を適用した場合を例示したが、もちろん残りの分岐路１６ｂ，１６ｃに対して上記構成を適用することも可能である。
【００５５】
≪本発明の第五実施形態≫
図７は、本発明の第五実施形態に係るガラス繊維の成形装置の要部断面図である。図７に示すように、この成形装置における分岐路１６ａは、主流路１５から斜め上方に向けて分岐し、然る後、下方に向けて屈曲した形態をなしている。この場合、分岐路１６ａを構成する枝部１８ａは、基幹部１７から斜め上方に向けて伸びる斜方伸展部１８ａ３と、斜方伸展部１８ａ３の先端で下方に向けて屈曲する屈曲部１８ａ４とを一体に有する。本発明の図１〜図５に係る枝部１８ａはその先端に溶融ガラスＧの流出口２１ａを有する関係上、流出口２１ａが開いた状態では不可避的に外気が流出口２１ａから枝部１８ａを経由して基幹部１７に流入する可能性を完全に排除できない。そのため、枝部１８ａ内の溶融ガラスＧが外気により想定外に冷却されたり、溶融ガラスに気泡が混入するおそれがある。これに対して、本実施形態のように、基幹部１７の側から斜め上方に伸びる斜方伸展部１８ａ３を枝部１８ａに設け、図７のように、分岐路１６ａと基幹部１７の接続箇所において、分岐路１６ａの上端位置が、屈曲部１８ａ４の屈曲位置よりも下方となるようにすれば、少なくとも斜め上方に伸びる部分（斜方伸展部１８ａ３）の内部に外気が直接流入する事態は回避できる。よって、想定外に冷却されたり、溶融ガラスに気泡が混入する事態を可及的に防止して、溶融ガラスＧを予定通り流出させることができる。なお、図７では、三つの分岐路１６ａ〜１６ｃのうち最も高い位置にある分岐路１６ａについて上記構成を適用した場合を例示したが、もちろん残りの分岐路１６ｂ，１６ｃに対して上記構成を適用することも可能である。
【００５６】
なお、以上の説明では、ヘッド圧可変部１３（３１，４１）として、管状の基幹部１７（４２）と、基幹部１７（４２）から分岐している管状の枝部１８ａ〜１８ｃとを有するものを例示したが、もちろんヘッド圧可変部１３（３１，４１）は上記構成には限定されない。すなわち、フィーダー１２等からの溶融ガラスＧの導入を可能とし、かつ溶融ガラスＧの導入位置よりも下方にブッシング１１への溶融ガラスＧの供給口２０を有する限りにおいて、任意の構成をとることが可能である。
【００５７】
また、以上の説明では、成形部として、ガラス繊維を成形するためのノズル１４を有するブッシング１１を例示したが、もちろん本発明はガラス繊維以外のガラス物品を成形する場合にも適用することが可能である。例えばガラス管やガラス板など、繊維以外の形状をなすガラス物品を成形するための各種成形部をブッシング１１に代えて取付けることによって、本発明に係るガラス物品の成形装置を構成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１０，３０，４０  成形装置
１１    ブッシング
１２    フィーダー
１３，３１，４１  ヘッド圧可変部
１４    ノズル
１５    主流路
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  分岐路
１７，４２  基幹部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ  枝部
１８ａ１  水平伸展部
１８ａ２，１８ａ４  屈曲部
１８ａ３  斜方伸展部
１９    導入管
２０    供給口
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ  流出口
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  加熱部
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  冷却部
３２   受け部
４２ａ，４２ｂ  屈曲面
Ｆ１，Ｆ２  液面
Ｇ      溶融ガラス
Ｇｓ１，Ｇｓ２，Ｇｓ３  固化部
Ｈ１，Ｈ２    ヘッド圧
【図１】
2018095533.tif 000003
【図２】
2018095533.tif 000004
【図３】
2018095533.tif 000005
【図４】
2018095533.tif 000006
【図５】
2018095533.tif 000007
【図６】
2018095533.tif 000008
【図７】
2018095533.tif 000009