(57)【要約】【課題】本発明は、真円度等の寸法精度に優れたガラス管の成形を可能とするガラス管成形用スリーブを提供することを課題とする。【解決手段】溶融ガラスＧがリボン状に供給される円筒形状の胴部１１と、この胴部１１の外表面に沿って筒状に巻き付けられた溶融ガラスＧが引き出される円錐台形状の頭部１２とが一体に形成されて成るガラス管成形用スリーブ１０において、この胴部１１の長手方向の一部または全部に、頭部１２へ向かうに従いその外径が拡大する拡径部１４を設けた。【選択図】図２
2008037713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスがリボン状に供給される円筒形状の胴部と、該胴部の外周面に沿って筒状に巻き付けられた溶融ガラスが引き出される円錐台形状の頭部とが一体に形成されて成るガラス管成形用スリーブにおいて、
前記胴部に、前記頭部へ向かうに従い外径が拡大する拡径部を備えたことを特徴とするガラス管成形用スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンナー法によるガラス管成形に使用するスリーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダンナー法によりガラス管を成形する場合、図７に示すように、スリーブ１００が使用される。スリーブ１００は、耐火物から成る円筒形状の胴部１１０と、この胴部１１０の先端に形成された耐火物から成る円錐台形状の頭部１２０とを一体にして構成されており、胴部１１０から頭部１２０にかけて中心軸方向にシャフト１３０が内装され、胴部１１０の後端及び頭部１２０の先端においてそれぞれ固定具によって支持固定されている。シャフト１３０には、軸の中心を貫通する通気孔１４０が設けられている。このスリーブ１００は、高温に保持された不図示のマッフル内に、その頭部１２０を下向きに傾けた姿勢で設けられ、不図示の駆動手段によりスリーブ１００の中心軸回りに回転運動が与えられる。
【０００３】
このスリーブ１００の胴部１１０の基端側の上面に、リボン状の溶融ガラスＧが供給され、供給された溶融ガラスＧは、胴部１１０の外周面に巻き付けられ、この外周面を覆うように筒状に成形されて頭部１２０へ向かって移動する。さらに溶融ガラスＧは頭部１２０の外周面に沿って窄みながら頭部１２０の先端から離れ、不図示の管引き装置によって引き延ばされながら、シャフト１３０の通気孔１４０を通じて頭部１２０の先端から吹き出す高圧空気によって、所定寸法のガラス管に成形される（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
通常、ダンナー法によるガラス管成形においては、マッフル内に温度勾配を設け、胴部１１０の基端側のガラス温度を高温に維持しつつ、胴部１１０の先端側のガラス温度を所定の温度まで下げることが行なわれている。胴部１１０の基端側のガラス温度を高温に維持することによって、溶融ガラスＧの流動性を保って、溶融ガラスＧが先端側へ移動する過程で溶融ガラスＧの厚さを移動方向に均一化してガラス表面を平滑化し、また、胴部１１０の先端側のガラス温度を所定温度まで下げることによって、溶融ガラスＧの粘度を頭部１２０での管引き成形に適した値まで上昇させるようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１８０７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このように胴部１１０の先端側のガラス粘度を上昇させると、その分、溶融ガラスＧの移動が緩慢になるため、頭部１２０へ向うほど溶融ガラスＧの厚さが増すことになり、その結果、胴部１１０の先端側の溶融ガラスＧに作用する重力の影響が大きくなり、ガラス管の真円度等の寸法精度を悪化させる問題が生じた。つまり、胴部１１０の先端側の溶融ガラスＧが厚くなるほど、重力の影響が大きくなって胴部１１０の上面側の溶融ガラスＧが下面側へ回り込み易くなり、スリーブ１００の回転を適正に制御しても、図８に示すように、上面側の溶融ガラスＧの厚さＴ１が小さくなる一方、下面側の溶融ガラスＧの厚さＴ２が大きくなり、筒状に成形された溶融ガラスＧの肉厚が周方向に不均一となって、ガラス管の寸法精度を悪化させることになったのである。
【０００６】
ガラス管の生産量を増加させる場合、溶融ガラスの供給量を多くする必要があることから、胴部１１０の先端側の溶融ガラスＧは一層厚くなる。また、厚肉のガラス管を成形する場合も、胴部１１０の先端側でのガラス温度を下げて粘度を大きくする必要があることから、胴部１１０の先端側の溶融ガラスＧが一層厚くなる。このような場合、ガラス管の寸法精度がさらに悪化することになった。
【０００７】
本発明は、寸法精度に優れたガラス管の成形を可能とするガラス管成形用スリーブを提供することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、溶融ガラスがリボン状に供給される円筒形状の胴部と、該胴部の外周面に沿って筒状に巻き付けられた溶融ガラスが引き出される円錐台形状の頭部とが一体に形成されて成るガラス管成形用スリーブにおいて、前記胴部に、前記頭部へ向かうに従い外径が拡大する拡径部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るガラス管成形用スリーブによれば、筒状に成形された溶融ガラスを拡径部によって径方向へ押し広げることができるので、ガラス粘度の上昇に伴って溶融ガラスが胴部の先端側において厚くなるのを防ぐことができる。従って、胴部の先端側において上面側の溶融ガラスが下面側へ回り込み難くなり、寸法精度に優れたガラス管を成形することが可能となる。
【００１０】
しかも、拡径部によって溶融ガラスが胴部の先端側で厚くなるのを防ぐことができるので、ガラス温度を下げ易くなる。このことによっても、胴部の上面側の溶融ガラスが下面側へ回り込み難くなり、寸法精度に優れたガラス管を成形することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本実施形態のスリーブ１０について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１２】
本実施形態のスリーブ１０は、図１に示すように、外周面に溶融ガラスＧが供給される耐火物から成る略円筒形状の胴部１１と、この胴部１１の先端に一体に形成された耐火物から成る円錐台形状の頭部１２とから構成され、胴部１１から頭部１２にかけて中心軸方向に不図示のシャフトが内装され、シャフトには軸の中心を貫通する通気孔が設けられている。
【００１３】
本実施形態のスリーブ１０は、胴部１１の長手方向の一部に拡径部１４を備えている。拡径部１４は、先端へ向かうに従いその外径が拡大するように形成されている。拡径部１４は、先端へ向かって一定の勾配で拡径する円錐台形状に形成され、この拡径部１４に連続して先端へ向かって一定の勾配で縮径する円錐台形状の頭部１２が拡径部１４に一体に形成されている。なお、この拡径部１４の勾配は、胴部１１の中心軸線に対し０．２°〜４．０°の角度であるのが好ましい。
【００１４】
しかして、本実施形態のスリーブ１０を用いてガラス管の成形を行った場合、図２に示すように、胴部１１の基端側にリボン状に供給されて胴部１１の外周面に沿って筒状に巻き付けられた溶融ガラスＧは、頭部１２へ向かって移動する際、この拡径部１４によって径方向へ徐々に押し広げられることになり、その肉厚が薄くなる。その後、頭部１２の外周面に沿って窄みながら頭部１２の先端から離れ、不図示の管引き装置によって引き延ばされながらシャフトの通気孔を通じて頭部１２の先端から吹き出す高圧空気によって所定寸法のガラス管に成形される。
【００１５】
このように本実施形態のスリーブ１０を用いれば、筒状に巻き付けられた溶融ガラスＧを拡径部１４によって径方向へ押し広げることができるので、ガラス粘度の上昇に伴って溶融ガラスＧが胴部１１の先端側において厚くなるのを防ぐことができる。従って、胴部１１の上面側の溶融ガラスＧが下面側へ回り込み難くなり、寸法精度に優れたガラス管を成形することが可能となる。
【００１６】
しかも、拡径部１４によって溶融ガラスＧが胴部１１の先端側において厚くなるのを防ぐことができるので、ガラス温度を下げ易くなる。ガラス温度の低下に伴ってガラス粘度が上昇するので、このことによっても、胴部１１の上面側の溶融ガラスＧが下面側へ回り込み難くなり、寸法精度に優れたガラス管を成形することが可能となる。
【００１７】
さらに、拡径部１４が溶融ガラスＧを押し広げるので、胴部１１の外周面との界面近傍における溶融ガラスＧの流動を促進することができ、溶融ガラスＧのスリーブ１０上での滞留時間を小さくすることができる。このことによって、溶融ガラスＧが失透しやすいガラス材質の場合、スリーブ上での失透を防ぐことができ、これに起因する内面ブツ不良を減らしてガラス管の生産性を向上させることができる。
【実施例】
【００１８】
以下、従来のスリーブを適用した比較例、及び本発明に係るスリーブを適用した実施例について説明する。
【００１９】
「比較例１」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍの従来のスリーブ（図７参照）を用いて、時間当たり５４０ｋｇのガラス流量（以下、ガラス流量単位をｋｇ／ｈと表記する。）にて、外径１０．００ｍｍ、肉厚０．４５０ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径及び肉厚のそれぞれのばらつきを３σ（σは標準偏差を示す）で表すと、外径のばらつき３σが０．１２ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０１７ｍｍであった。
【００２０】
なお、このガラス管の外径のばらつき３σ及び肉厚のばらつき３σは、光学式外径連続測定器及び光学式連続肉厚測定器による測定データを演算処理して得た。以下の実施例、及び比較例についても同様である。
【００２１】
「実施例１」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍ、拡径部を胴部の長手方向の中央付近から先端に向かって中心軸線に対する勾配（以下、拡径部の勾配と表記する。）を２°の角度で設けた本発明に係るスリーブを用いて、ガラス流量５４５ｋｇ／ｈにて、外径１０．２０ｍｍ、肉厚０．４５０ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．１１ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０１６ｍｍであった。このように本発明に係るスリーブによれば、従来のスリーブによるものよりも寸法精度の良いガラス管を成形することができた。
【００２２】
「比較例２」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍの従来のスリーブ（図７参照）を用いて、ガラス流量２６０ｋｇ／ｈにて、外径５．００ｍｍ、肉厚０．５００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．１０ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０７７ｍｍであった。
【００２３】
「実施例２」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍ、拡径部の勾配２°の本発明に係るスリーブを用いて、ガラス流量２９０ｋｇ／ｈにて、外径４．５９ｍｍ、肉厚０．５００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．０９ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０４４ｍｍであった。このように本発明に係るスリーブによれば、従来のスリーブによるものよりも寸法精度の良いガラス管を成形することができた。
【００２４】
「比較例３」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍの従来のスリーブ（図７参照）を用いて、ガラス流量８００ｋｇ／ｈにて、外径１８．００ｍｍ、肉厚０．５００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．２６ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０２１ｍｍであった。
【００２５】
「実施例３」
全長１８００ｍｍ、胴部外径４８０ｍｍ、拡径部の勾配２°の本発明に係るスリーブを用いて、ガラス流量８００ｋｇ／ｈにて、外径１７．５０ｍｍ、肉厚０．５００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．２０ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０１１ｍｍであった。このように本発明に係るスリーブによれば、従来のスリーブによるものよりも寸法精度の良いガラス管を成形することができた。
【００２６】
「比較例４」
全長２０００ｍｍ、胴部外径５４０ｍｍの従来のスリーブ（図７参照）を用いて、ガラス流量１０９５ｋｇ／ｈにて、外径３０．００ｍｍ、肉厚１．１００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は外径のばらつき３σが０．４８ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０４７ｍｍであった。
【００２７】
「実施例４」
全長２０００ｍｍ、胴部外径５４０ｍｍ、拡径部の勾配２°の本発明に係るスリーブを用いて、ガラス流量１０９０ｋｇ／ｈにて、外径２１．８０ｍｍ、肉厚０．５５０ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．２７ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０３４ｍｍであった。このように本発明に係るスリーブによれば、スリーブの寸法が異なる場合でも、従来のスリーブによるものよりも寸法精度の良いガラス管を成形することができた。
【００２８】
「比較例５」
全長２０００ｍｍ、胴部外径５４０ｍｍの従来のスリーブ（図７参照）を用いて、ガラス流量１１０５ｋｇ／ｈにて、外径３２．００ｍｍ、肉厚１．１００ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は外径のばらつき３σが０．６０ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０７１ｍｍであった。
【００２９】
「実施例５」
全長２０００ｍｍ、胴部外径５４０ｍｍ、拡径部の勾配２°の本発明に係るスリーブを用いて、ガラス流量１１００ｋｇ／ｈにて、外径２２．５０ｍｍ、肉厚０．５５０ｍｍのガラス管を成形した。このとき得られたガラス管の寸法精度は、外径のばらつき３σが０．２７ｍｍ、肉厚のばらつき３σが０．０２８ｍｍであった。このように本発明に係るスリーブによれば、スリーブの寸法が異なる場合でも、従来のスリーブによるものよりも寸法精度の良いガラス管を成形することができた。
【００３０】
上記の比較例１〜比較例５、及び実施例１〜実施例５の測定結果を図３及び図４にまとめて示す。図３及び図４中の破線は、拡径部がない従来のスリーブを用いた場合（□：勾配無しスリーブ）におけるガラス流量とガラス管の肉厚及び外径のばらつきとの関係を示すものである。また、図３及び図４中の実線は、勾配が２°の拡径部を備えた本発明のスリーブを用いた場合（○：２°勾配付きスリーブ）におけるガラス流量とガラス管の肉厚及び外径のばらつきとの関係を示すものである。
【００３１】
「実施例６」
次に、ガラス流量が３００ｋｇ／ｈ、及び１１００ｋｇ／ｈのそれぞれの条件において、ガラス管の寸法精度をさらに改善するため、拡径部の勾配を変更して実験した。
【００３２】
ガラス流量が３００ｋｇ／ｈのとき、拡径部の勾配を１°にした本発明に係るスリーブを用いた場合、拡径部がない従来のスリーブの場合と比較して、ガラス管の肉厚のばらつきが概ね半分になった。しかし、拡径部の勾配が０．２°未満では、寸法精度の改善は見られなかった。
【００３３】
また、ガラス流量が１１００ｋｇ／ｈのとき、拡径部の勾配を４°にした本発明に係るスリーブを用いた場合、拡径部の勾配が２°の場合と比較してガラス管の肉厚のばらつきが概ね半分になった。
【００３４】
以上、本実施形態のスリーブ１０について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。
【００３５】
例えば、上記実施形態のスリーブ１０にあっては、胴部１１の長手方向の一部に拡径部１４を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すスリーブ２０のように、胴部２１の長手方向の全体にわたって拡径部２４を設けても良い。
【００３６】
また、上記実施形態のスリーブ１０にあっては、胴部１１の長手方向の中央付近から先端にかけて拡径部１４を設けているが、図６に示すスリーブ３０のように、胴部３１の長手方向の先端寄りの位置から先端にかけて拡径部３４を設けても良い。このスリーブ３０は、例えば、失透が生じ易い硼珪酸ガラス等から成るガラス管を成形する場合など、マッフル内の温度勾配を大きくして胴部１０の先端側のガラス温度を急激に低下させる条件で使用するのに適している。
【００３７】
また、上記実施形態のスリーブ１０にあっては、胴部１１に一定の勾配で拡径する円錐台形状の拡径部１４を設けているが、勾配が途中で変化する拡径部を設けても良い。
【００３８】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態のスリーブを示す側面図である。
【図２】本実施形態のスリーブを用いたガラス管成形工程を説明する概略側面図である。
【図３】本実施形態のスリーブを用いた場合と従来のスリーブを用いた場合とにおけるガラス管の肉厚のばらつきを表した図である。
【図４】本実施形態のスリーブを用いた場合と従来のスリーブを用いた場合とにおけるガラス管の外径のばらつきを表した図である。
【図５】本発明に係るスリーブの他の実施形態を示す側面図である。
【図６】本発明に係るスリーブの更に他の実施形態を示す側面図である。
【図７】従来のスリーブを用いたガラス管成形工程を説明する概略側面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  スリーブ
１１  胴部
１２  頭部
１４  拡径部
Ｇ  溶融ガラス
【図１】
2008037713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008037713.tif 000007
【図６】
2008037713.tif 000008
【図７】
2008037713.tif 000009
【図８】
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