(57)【要約】  端位置にわたって溶融ガラス成形材料をほぼ均一な温度にする前炉を提供する。前炉（２５、３０，４０，５０）内のガスキャビティ（２２）、せき（２３）、耐火材ブロック（３２）、又は加熱要素（３４）は端位置（２１）にわたって溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させるために利用される。端位置にわたる溶融ガラス成形材料の温度差の減少は、ガラス繊維及びガラス繊維から形成された最終製品の改良された化学的且つ物理的特性を可能にする。さらに、端位置にわたる温度勾配の減少はより均一なガラス繊維及びガラス製品を生じさせる。さらに、溶融ガラス成形材料が端位置にわたり実質的に同じ温度を有するとき、せん断破損率の減少が起こり、その結果ガラス繊維の切断が減り、ガラス繊維の製造効率が増大する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラス成形材料をガラス成形装置に運ぶための前炉であって、
前記前炉の長さ延び、溶融ガラス成形材料が流れ、端開口を含む複数の開口を有するフローブロックと、
前記フローブロックの少なくとも一部分を覆うルーフと、
前記フローブロックと前記ルーフの間に配置され、前記溶融ガラス成形材料を加熱する燃焼ガスを収容するガス燃焼チャンバと、
前記端開口から下流に位置決めされたガラス接触壁と、
端壁と、
前記ガラス接触壁と前記端壁の間に形成されたガスキャビティとを含み、
前記ガスキャビティは、ガスキャビティへの前記燃焼ガスの流れのために前記燃焼チャンバと流れ連通していることを特徴としている、前記前炉。
【請求項２】
前記ガスキャビティ内に位置する前記燃焼ガスは、前記ガラス接触壁及び前記フローブロックに熱を放射して、前記端開口での溶融ガラス成形材料の温度を上げ、且つ前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる、請求項１に記載の前炉。
【請求項３】
前記ガスキャビティは、前記ガラス接触壁から約１インチないし約１２インチの距離延びる、請求項１に記載の前炉。
【請求項４】
前記ガスキャビティは、前記ガラス接触壁の頂面から前記端壁の底面までの距離に等しい深さを有する、請求項３に記載の前炉。
【請求項５】
前記ガスキャビティは、前記前炉の下に位置するブッシングブロックの少なくとも下流端まで延びる、請求項１に記載の前炉。
【請求項６】
溶融ガラス成形材料をガラス成形装置に運ぶための前炉であって、溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックと、前記端開口の上流で前記フローブロックで支持されたせきとを含み、前記溶融ガラス成形材料の流れの上部分のみを前記せきの上を流れさせ且つ前記端開口に到達させる、前記前路。
【請求項７】
せきは、端開口から上流に少なくとも５インチの距離に位置決めされる、請求項６に記載の前炉。
【請求項８】
溶融ガラス成形材料は底部分と前記上部分を含み、前記せきは、前記底部分の前記溶融ガラス成形材料を前記上部分に向かって押上げる、請求項６に記載の前炉。
【請求項９】
前記上部分での前記溶融ガラス成形材料は、前記フローブロックと前記フローブロックを少なくとも部分的に覆うルーフの間に配置されたガス燃焼チャンバ内の燃焼ガスと接して、前記端開口での前記溶融ガラス成形材料の温度を上げ、前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる、請求項８に記載の前炉。
【請求項１０】
前記溶融ガラス成形材料の前記流れは横幅を有し、前記せきは、前記せきの中心部分から前記溶融ガラス成形材料の流れを方向づけるように形成される、請求項６に記載の前炉。
【請求項１１】
前記せきは、前記せきの中心部分から前記溶融ガラス成形材料の流れを方向づけるために少なくとも１つの幾何学ノッチを含む、請求項１０に記載の前炉。
【請求項１２】
前記幾何学ノッチは、円形又は半円形穴である、請求項１０に記載の前炉。
【請求項１３】
溶融ガラス成形材料をガラス成形装置に運ぶための前炉であって、溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックと、前記端開口の上で前記フローブロックで支持され、且つ上流部分と下流部分を有する耐火材ブロックとを含み、前記上流部分は前記端開口まで延び、前記溶融ガラス成形材料の流れは前記端開口の上流の他の前記開口におけるよりも前記端開口に隣接して浅い深さを有することを特徴とする、前記前炉。
【請求項１４】
前記溶融ガラス成形材料は上面及び底面を有し、前記耐火材ブロックは前記底面での前記溶融ガラス成形材料を前記上面に向かって押上げる、請求項１３に記載の前炉。
【請求項１５】
前記耐火材ブロックの前記上流部分は、前記溶融ガラス成形材料の中に沈められ、前記耐火材ブロックの前記上流部分は、前記溶融ガラス成形材料の前記上面を前記耐火材ブロックの前記上流部分の上に通させる、請求項１４に記載の前炉。
【請求項１６】
前記浅い深さにより、前記燃焼ガスからの熱を前記耐火材ブロックの前記上流部分の上の前記溶融ガラス成形材料に透過し、前記端開口での前記溶融ガラス成形材料の温度を上げ、前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる、請求項１３に記載の前炉。
【請求項１７】
溶融ガラス成形材料をガラス成形装置に運ぶための前炉であって、溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックを含むガス燃焼チャンバと、前記端開口から下流に位置したガラス接触壁と、前記ガラス接触壁の下流に且つこれに隣接して位置決めされる端壁と、前記端壁と前記フローブロックの間に介在される加熱要素と、前記端開口で前記溶融ガラス成形材料内の熱損失を減らすための前記フローブロックの下に配置されたブッシングと、を含むことを特徴とする、前記前炉。
【請求項１８】
前記加熱要素は少なくとも華氏２１００度の温度に達する、請求項１７に記載の前炉。
【請求項１９】
前記加熱要素は、モリブデン電極、ニッケルクロムワイヤ、炭化ケイ素、プラチナワイヤ、トーチ、高温の可燃性ガスを有するパイプ、グローバーからなるグループから選択される、請求項１８に記載の前炉。
【請求項２０】
前記加熱要素は、前記ガラス接触壁に隣接して位置した前記溶融ガラス成形材料の温度を上げ、前記端開口にわたって前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる、請求項１７に記載の前炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ガラス繊維成形装置の前炉に関し、特に、前炉の端位置にわたって溶融ガラス成形材料をほぼ均質な温度にする前炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維の成形では、ガラス成形材料は、ガラス成形材料が溶融状態に溶融されるまで、ガラス溶融炉で加熱される。溶融ガラスは、ガラス溶融炉からガラス溶融炉とガラス成形機をつなぐ前炉に送られる。溶融ガラスが前炉の中を流れるとき、溶融ガラスは前炉の底に沿って間隔をへだてた関係に位置決めされた開口の中を下方に流れてブッシングに流入する。ガラス流は、次いで、ブッシングに配置されたオリフィスを通って細くされ、当業者の知る方法によってガラスフィラメント又は繊維に形成される。
【０００３】
ガラス成形機の物理的な要求及び化学的な要求に合うように、前炉は溶融ガラス材料を温度調整するために利用される。前炉は、溶融ガラス材料をブッシングに運ぶために沢山の開口を含む。初期又は第一開口は、典型的には、”出発（take-off）”位置と呼ばれ、前炉のトラフ内の最後の開口は、”端位置（end position）”と称される。溶融ガラス材料が前炉の中を流れるときに、温度勾配が溶融ガラス材料に生じることは当業者に知られている。例えば、端位置での溶融ガラス送出温度は、他の開口での溶融ガラス送出温度よりも低い。前炉は、端壁から外に熱が逃げる傾向があり、それによって端位置での溶融ガラス材料は、他の開口に位置する溶融ガラスと比較して実質的により冷たく且つ熱的に均一ではないことが知られている。
【０００４】
端位置からの熱損失は、図１に示す。図１に示すように、燃焼ガスが、前炉１０のルーフ１４と溶融ガラス成形材料１６の間に位置決めされたガスチャンバ１２内を流れる。ガスバーナー１５が、火炎をガス燃焼チャンバ１２に流入してガスチャンバ１２内の燃焼ガスの温度を上げ且つ維持する。ガスチャンバ１２内の高温ガスは、溶融ガラス成形材料１６の温度を最適な送出のために維持するのに利用される。図１では、溶融ガラス材料１６は、２つの側壁（図示せず）の間のフローブロック１７に沿って左から右に（例えば下流に）流れ、ガラス接触壁１１に当接する。溶融ガラス成形材料１６は、フローブロック１７、１７a及びブッシングブロック１３、１３aの開口によって形成された端位置２１を通って前炉１０を出る。矢印１９の方向に端壁１８を通って生じる熱損失は、端位置２１での溶融ガラス材料１６内に温度勾配を作る。
【０００５】
端位置２１にわたる溶融ガラス送出温度の差は、溶融ガラス１６の粘性差を生じさせ、粘性差は、製造されるガラス繊維並びにガラス繊維で製造される最終製品の物理的特性や化学的特性に変化をもたらす。さらに、温度差の結果、工程仕様を満たさない繊維になる。さらに、端位置２１での溶融ガラス材料１６の温度減少は、ガラスを再加熱するためにブッシング内に電力の増加の必要を生じさせる。この再加熱は、今度は、ブッシングの特性を否定的に変えてしまう。さらに、端位置２１でのガラス成形材料１６のより低い温度は、ガラス繊維の製造の高いせん断破損率を生じてしまう。せん断破損率のこのような増大の結果、くずのレベルが高くなり、工程効率を減少させる。
【０００６】
前炉内の温度差を減少させ且つ上述の問題を克服する試みが当該技術にあった。これらの試みのいくつかの例を以下に記述する。
【０００７】
Braxらの米国特許第4,069,032号明細書は、前炉の中を流れる溶融ガラス流の温度を均質化する装置を開示する。創作性のある前炉は、長手方向出張りを持つルーフを有するルーフを含む。これらの出張りは、中心長手方向チャンネルを形成し、冷却空気の流れが、このチャンネルの中を通ってガラス流の中心の最も高温の部分を冷却する。サイドチャンネルが、高温ガスの局部的な対流を促進させ溶融ガスの側部を再加熱する。複数の長手方向に間隔をへだてた電極が、サイドチャンネルの上でルーフから吊るされ、溶融ガラスに挿入されて溶融ガラスのチャンネルの側部分を直接加熱する。
【０００８】
Sheinkopらの米国特許第4,544,392号明細書は、ガラスのような熱軟化材料を熱的に調整するための装置を開示する。装置は、溶融ガラスを前炉の底の開口から繊維形成ブッシングに伝える非円形開口を有する補助加熱ブッシングブロックを含む。電気抵抗ヒーター要素は、ブッシングブロックの端を貫通して非円形開口に入り溶融ガラスと接触する。ヒーター要素に供給する電力の電力設定を変えることによって、溶融ガラスは選択的に温度設定される。
【０００９】
McMinnらの米国特許第5,327,452号明細書は、トラフとトラフの上のルーフとを含むガラス炉用の前炉を開示する。溶融ガラスの面に向かって下方に延びるルーフの２つの長手方向出張りは、前炉内に３つのチャンバを形成する。中心チャンバは、溶融ガラス流の中心部の上に冷却空気の流れ用の導管を形成する。サイドチャンバは、燃焼ガスの流れ用の導管として仕える。別々の出口が、冷却ガスと燃焼ガス用に設けられる。制御可能なダンパが、少なくとも燃焼ガス出口に設けられる。３つのチャンバの間の内部圧力をバランスさせることは、冷却空気と燃焼ガスの著しい混合がないことを保証する。隣接した加熱チャンバと冷却チャンバの圧力のバランス及び調整は、溶融ガラスの温度の良好且つ正確な制御を可能にする。
【００１０】
前炉内の温度差を減少させるこれらの従来の試みにも関わらず、端位置にわたって溶融ガラス成形材料にほぼ均一温度を与えるために、端位置に位置する溶融ガラス材料を加熱するための装置及び方法の要望が当該技術に残っている。
【発明の概要】
【００１１】
前炉の長さ延びるフローブロックと、フローブロックの少なくとも一部分を覆うルーフと、フローブロックとルーフの間に配置されたガス燃焼チャンバと、端開口から下流に位置決めされたガラス接触壁と、端壁と、ガラス接触壁と端壁の間に位置決めされたガスキャビティを含むガラス成形装置に溶融ガラス成形材料を運ぶための前炉を提供することが本発明の目的である。ガスキャビティは、ガラス接触壁から約１インチ乃至約１２インチの距離位置決めされ、且つ少なくとも端位置まで、好ましくはブッシングブロックを通り越して延びる。ガスキャビティの高温燃焼ガスからの熱を、ガラス接触壁を通して、端位置に位置する溶融ガラスに伝える。この熱伝達は、端位置にわたる溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させ、溶融ガラス成形材料の温度を、他の開口での溶融ガラスの温度とより一致する温度に調整する。さらに、ガラス接触壁と端壁の間にガスキャビティを位置決めし且つ高温燃焼ガスをガスキャビティに流入させることによって、端壁は、溶融ガラス成形材料から遠ざけられ、端位置にわたってより均一な温度が達成される。
【００１２】
端開口の上流でフローブロックで支持されたせきを含むガラス成形装置に、溶融ガラス成形材料を運ぶための前炉を提供することが本発明のもう一つの目的である。せきは、フローブロックにしっかりと固定され、溶融ガラス成形材料の頂面に向かって上方に延びる。せきの形状又は形態は、フローブロック上又はその近くに位置決めした溶融ガラス成形材料がせきを通り越す限り特に制限されない。さらに、せきは、溶融ガラス成形材料の温度に耐えうるいかなる材料で形成されてもよい。せきは、端位置から少なくとも５インチの距離上流に位置決めされることがある。作動中、せきは、溶融ガラスをガス燃焼チャンバの高温燃焼ガスの近くに流れさせる。その結果、せきによって頂面まで押し上げられた溶融ガラス材料は、高温燃焼ガスとより長時間近接を維持する。かくして、いったん溶融ガラス成形材料がせきを通り越して端位置に到達すると、溶融ガラス成形材料はより高い温度を有し且つ前炉の他の開口での溶融ガラス材料の温度とより一致する。
【００１３】
端開口に隣接してフローブロックで支持された耐火材ブロックを含むガラス成形装置に、溶融ガラス成形材料を運ぶための前炉を提供することが本発明のさらに他の目的である。耐火材ブロックは、フローブロック及びブッシングブロックの開口に合う開口を有し、溶融ガラス成形材料は端位置を通って前炉を出る。耐火材ブロックは、非腐食性又は実質的に非腐食性であるいかなる材料で形成されてもよい。耐火材ブロックの高さは、耐火材ブロックが溶融ガラス成形材料の中に沈められたままである限りいかなる所望の高さであってもよい。操作中、溶融ガラスは、耐火材ブロックの上流部分の上を流れ、ここで、耐火材ブロックの上の溶融ガラス流の減少深さにより、溶融ガラスはガスチャンバ内の燃焼ガスによってより効率的に且つ迅速に加熱される。この深さ減少は、燃焼ガスからの熱を溶融ガラスに透過させ、耐火材ブロックの上流部分の上に位置する溶融ガラスをより完全に加熱し、それによって、他の開口に位置する溶融ガラス成形材料の温度とより一致する温度を達成する。さらに、耐火材ブロックは、滞留時間を減少させ、端位置にわたる溶融ガラスの量を減少させる。より短い滞留時間は、溶融ガラスが端位置を通って流れる前に失われる熱エネルギーの量を減少させ、端位置にわたる溶融ガラス成形材料の温度差を減少させる。
【００１４】
端位置を含むフローブロックを有するガス燃焼チャンバと、端位置から下流に位置決めされたガラス接触壁と、端位置から下流に位置決めされた短壁と、短壁とフローブロックとフローブロックの下に配置されたブッシングの間に置かれたヒーターを含むガラス成形装置に、溶融ガラス成形材料を運ぶための前炉を提供することが本発明のさらなる目的である。加熱要素は、形態又はタイプに必ずしも制限されず、端位置での溶融ガラス成形材料の温度を、他の開口での溶融ガラス成形材料の温度と同じ又はほぼ同じ温度に上げるのに十分な温度を提供することができるいかなる装置であってもよい。好ましくは、加熱要素は、少なくとも華氏２１００度の温度に達することが可能である。加熱要素は、熱を端壁、フローブロック及びブッシングブロックを通して伝達し、ガラス接触壁に当接する溶融ガラス成形材料を加熱し、端壁にわたって熱損失を相殺する。かくして、加熱要素は、端位置に位置する溶融ガラス成形材料の温度を、他の開口での溶融ガラス成形材料の温度とより一致する温度まで増大させる。さらに、ガラス接触壁に隣接する溶融ガラス成形材料の温度の増大は、端位置にわたる溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる。
【００１５】
本発明の利点は、ガラス繊維の均一又はほぼ均一な物理的特性や化学的特性を、端位置にわたって温度勾配を減少することによって得られることである。
【００１６】
本発明の他の利点は、端位置にわたる溶融ガラス材料の温度が均一またはほぼ均一であるときに、せん断破損率の減少が起こることである。
【００１７】
本発明のさらに他の利点は、端位置にわたる溶融ガラス材料の温度勾配が小さい又は無いときに、端位置を通ってブッシングに流入する溶融ガラスはより均質な粘性を有することである。その結果、より均質なガラス繊維及びガラス製品を形成することができる。
【００１８】
本発明のさらに他の利点は、ガスキャビティが前炉内でガラス接触壁と端壁の間に用いられるとき、追加のエネルギー源又は制御システム構造を必要としないことである。
【００１９】
本発明のさらなる利点は、加熱要素は所定の設置の特別な熱的要件の制御及びカスタム調整を可能にすることである。
【００２０】
本発明の特徴は、創作性のある前炉がほぼ均一の温度を前炉の端位置にわたる溶融ガラス成形材料に提供することである。
【００２１】
本発明の前述と他の目的、特徴、利点は、以下の詳細な説明を参照して下記により完全に現れる。しかしながら、図面は、例示の目的のためであり、本発明の限定を定めるものと解釈されるべきではないことを明白に理解すべきである。
【００２２】
本発明の利点は、特に、添付図面と関連してなされる発明の以下の詳細な説明を考慮するとき明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】端位置及び端壁を通る熱損失を示す従来の前炉の概略部分断面図である。
【図２】ガスキャビティがガラス接触壁と端壁の間に位置している本発明の１例示実施形態の概略部分断面図である。
【図３】せきが端位置の前で溶融ガラス流に挿入される、本発明のもう一つの例示実施形態の概略部分断面図である。
【図４】耐熱ブロックが端位置の前で溶融ガラス流に挿入される、本発明のさらなる例示実施形態の概略部分断面図である。
【図５】加熱要素が端位置で溶融ガラス材料を加熱するために利用される、本発明のさらに他の例示実施形態の概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
他に定義される場合を除いて、ここに使用される全ての技術用語及び科学用語は、発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。ここに記載されたのと同様又は等しいいかなる方法及び材料を、本発明の実施又は試験に使用することができるが、好ましい方法及び材料をここに記載する。公告された又は対応するアメリカ特許、又は外国の特許出願、発行された米国特許又は海外の特許を含む、ここに引用の全ての引用文献と他の引用文献は、引用文献に与えられた全てのデータ、テーブル、図及びテキストを含んで、それらの全体が各々援用される。
【００２５】
図面では、線、層及び範囲の厚みは明確に誇張されることがある。図面全体を通して見られる同じ参照番号は同じ要素を示す。ある要素が他の要素に”オン（on）”として言及されるとき、この言及は他の要素上又は他の要素に対して直接にであるか又は間にある要素が存在してもよい。さらに、ある要素が他の要素に”隣接する（adjacent to）”と言及されるとき、直接に隣接する又は他の要素に近い又は間にある要素が存在してもよい。
【００２６】
本発明は、ほぼ均質な温度を、前炉の端位置（端開口）にわたって溶融ガラス成形材料に与える前炉に関する。上記のように、前炉は溶融ガラス材料をブッシングに運ぶために多数の開口を含む。初期又は第一開口は、典型的に”出発（take-off）”位置と呼ばれ、前炉の最後の開口は、”端位置（end position）”と称される。端位置にわたって溶融ガラス材料の著しい温度勾配がないときに、ガラス繊維及びガラス繊維から形成された最終製品の均一又はほぼ均一な物理的特性や化学的特性を得られる。端位置のような開口にわたって溶融ガラス成形材料の温度勾配が小さい又は無いならば、開口を通ってブッシングに流入する溶融ガラスはより均質な粘性を有する。ガラス粘性の変化が減少するとき、より均質なガラス繊維及びガラス製品が形成される。さらに、溶融ガラス成形材料が開口にわたって実質的に同じ温度を有するとき、せん断破損率の減少が起こる。その結果、ガラス繊維の切断から生ずるくずが減り、ガラス繊維の製造効率が増大する。
【００２７】
図２は、本発明の１例示実施形態を示し、前炉２５内の燃焼ガスチャンバ１２が、ガラス接触壁１１を通り越してガスキャビティ２２に延ばされている。作動中、溶融ガラス成形材料１６は、２つの垂直に位置決めされた側壁（図示せず）の間に形成されたチャンネルを通り、流れブロック１７に沿って、矢印２８によって示すように下流に（図２に示すように左から右に）流れ、ガラス接触壁１１に当接する。流れブロック１７、１７aは、前炉２５の長さに水平に延び、溶融ガラス流の通路を画成する壁であってもよい。高温の燃焼ガスは、ルーフ１４と溶融ガラス成形材料１６の間に位置決めされた燃焼ガスチャンバ１２の中を流れる。ルーフ１４は、流れブロック１７、１７aを少なくとも部分的に覆う長手方向に延びる一連の耐火材ルーフブロック要素を含むのがよい。ガスバーナー１５、１５aが、火炎をガス燃焼チャンバ１２に注入して、ガスチャンバ１２内の燃焼ガスの温度を上げ且つ維持する。ガスバーナー１５aの存在にも関わらず、端位置２１（端開口）での溶融ガラス成形材料１６は、典型的には、前炉２５内の他の開口（図示せず）と比較して下った温度又は低い温度並びに端位置２１にわたる温度差を有する。これは、主として、従来熱源を収容しない端壁１８の低温による。かくして、溶融ガラス成形材料１６からの熱は、加熱されるよりも早い速度で端壁１８から外方に（外部に）流れ、溶融ガラス材料１６に端位置２１にわたって温度勾配をもたせてしまう。図１〜図５に示すように、端壁１８は、２つの耐火材ブロック要素１８a及び１８bで形成される。
【００２８】
高温燃焼ガスが入り且つ熱を放射させることができるガスキャビティ２２を設けることによって、端位置２１にわたる熱バランスが改良され、溶融ガラス成形材料１６は、端位置２１の幅にわたってより一貫した温度を有する。ガスキャビティ２２は、ガラス接触壁１１と端壁１８の間に位置決めされる。図２では、ガスキャビティは、ガラス接触壁と端壁１８の耐火材ブロック要素１８ｂの間に位置決めされるものとして示されている。ガスキャビティ２２は、ガス燃焼チャンバ１２を、ガラス接触壁１１を越えて一定距離延長する。また、ガスキャビティ２２は、少なくともブッシングブロック１３aの下流端まで、好ましくは、ブッシングブロック１３aを越えて延びる。ガスキャビティ２２は、ガラス接触壁１１から約１インチ乃至約１２インチの距離、好ましくはガラス接触壁１１からおおよそ６インチの距離延びるのがよい。さらに、ガスキャビティ２２は、ガラス接触壁１１の頂面から端壁１８の底面までの距離に等しい深さを有するのが好ましい。
【００２９】
燃焼チャンバ１２内のガスバーナー１５aは、熱をガスキャビティ２２に提供するために利用される。ガスチャンバ１２内及びガスキャビティ２２内の高温燃焼ガスは、エネルギーを放出して熱を対流及び放射エネルギーの形態で周囲の壁と溶融ガラス成形材料１６の両方に提供する。ガスキャビティ２２は、溶融ガラス成形材料１６の流れの下流端に隣接した位置により、端位置２１のために延長した熱源を提供する。特に、ガスキャビティ２２内の高温燃焼ガスからの熱は、ガラス接触壁１１、流れブロック１７a及びブッシングブロック１３aを介して、端位置２１に位置した溶融ガラス１６に伝達する。この熱伝達は、端位置２１にわたる溶融ガラス成形材料１６の温度勾配を減じ、溶融ガラス成形材料１６の温度を、他の開口での溶融ガラス１６の温度とより一致する温度に調節する。さらに、ガラス接触壁１１と端壁１８の間にガスキャビティ２２を形成することによって及び高温燃焼ガスをガスキャビティ２２に流入させることによって、端壁１８は、溶融ガラス成形材料１６から遠ざけられ、端位置２１にわたってより均一な温度が達成される。ガスキャビティ２２が、溶融ガラス成形材料１６を受動的に加熱するので、追加のエネルギー源又は制御システムの必要はない。
【００３０】
図３は、せき２３が溶融ガラス流１６に挿入された本発明の第２例示実施形態を示す。溶融ガラス成形材料１６は、燃焼ガスチャンバ１２と接触している溶融ガラス成形材料１６の頂面２４から、流れブロック１７と接触している溶融ガラス成形材料１６の底面又は底部２６まで、延びる温度勾配を有していることは当業者に知られている。流れブロック１７は、いかなる外部加熱を受けないので、溶融ガラス１６からの熱は、流れブロック１７を通って外方に流れる。熱のこの外方流れは、底面２６で溶融ガラス１６の温度を下げる。さらに、燃焼ガスチャンバ１２内の高温燃焼ガスは、溶融ガラス成形材料の頂面２４がガスチャンバ１２内の高温燃焼ガスから発する熱に近接していることにより、底面２６で又はその近くを流れる溶融ガラス成形材料１６よりももっと容易に頂面２４で溶融ガラス成形材料１６を加熱する。かくして、端位置２１を通って前炉を出る溶融ガラス成形材料１６は、温度変化を持ち、この温度変化は端位置２１にわたって温度差を作る助けをする。さらに、底面２６に位置する溶融ガラス成形材料１６は、流れブロック１７に沿ってもっとも長い距離移動し、フローブロックの長さ方向に沿ってフローブロック１７を通して熱を失うので、端位置２１での溶融ガラス成形材料１６は、他の開口（図示せず）の溶融ガラス１６の温度よりも低い温度を有する。
【００３１】
端位置２１で溶融ガラス材料１６を加熱するために、せき２３が前炉３０内の溶融ガラス成形材料１６の流れの方向と横方向に且つ垂直に位置決めされるのがよい。図３に示す実施形態では、溶融ガラス成形材料１６は、矢印２８で示すように前炉３０内を下流（図２に示すように左から右）に流れる。ガスバーナー１５、１５aが、火炎をルーフ１４と溶融ガラス成形材料１６の間に位置決めされたガス燃焼チャンバ１２に注入して、ガスチャンバ１２内で燃焼ガスの温度を上げ且つ維持する。せき２３は、溶融ガラス成形材料１６の温度に耐えうるどんな材料で形成されてもよい。せき２３の形成に使用される材料の適当な実施例は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、プラチナ、プラチナ合金又は酸化クロム耐火物を含むが、これらに限定されない。好ましくは、せき２３を形成するために使用される材料は、性質が非腐食性又は実質的に非腐食性である。
【００３２】
せき２３は、フローブロック１７にしっかりと固定され、溶融ガラス成形材料１６の頂面又は頂部２４に向かって上方へ延びる。せき２３の形状又は形態は、フローブロック１７上又はその近くに位置決めされた溶融ガラス成形材料１６がせき２３を通り越せる限り特に制限されない。例えば、せき２３は、ほぼ長方形、正方形又はピラミッド形状のような幾何学形状を有するように形成されてもよい。さらに、せき２３は、せき２３の中心から溶融ガラス成形材料１６の流れを方向付けるさまざまな幾何学ノッチ（逆Ｖ字形状又は中心に半円形又は円形穴を有するような）を含むように設計されてもよい。さらに、せき２３が前炉３０にわたって溶融ガラス成形材料１６の流れに耐えうる限り、せき２３は、いかなる所望厚さを有してもよい。望ましくは、せき２３は、約１．５インチから約３インチの幅を有するのがよい。せき２３が一体で形成されることは必要ではない。せき２３が、互いに接合される２つ又はそれ以上の部品で形成されてもよいことも可能である。
【００３３】
せき２３は、端位置２１から少なくとも５インチの距離上流に位置決めされるのがよい。好ましい実施形態では、せき２３は、端位置２１から約５インチから約１０インチの距離上流に位置決めされる。好ましくは、せきは、せき２３の上を流れる溶融ガラス１６が、約１インチないし約２インチの深さ又は厚さを有するように溶融ガラス成形材料１６の中に沈められる。図３に矢印２８で示すように、高温溶融ガラス成形材料１６がせき２３に達するとき、溶融ガラス成形材料１６は上方に押され、せき２３の上を流れる溶融ガラス１６をせき２３を通り越させる。溶融ガラス材料１６のこの上方移動は、溶融ガラス材料１６の底面２６に沿って位置する”より冷たい”溶融ガラス材料を、溶融ガラス材料１６の頂面２４に上方に押し、ここで、”より冷たい”溶融ガラス材料はガス燃焼チャンバ１２内の高温燃焼ガスによって加熱される。せき２３の存在により、溶融ガラス１６をガス燃焼チャンバ１２内の高温燃焼ガスに隣接して流れさせる。その結果、せき２３によって頂面２４に押し上げられた溶融ガラス材料１６は、高温燃焼ガスとより長時間近接したままである。かくして、溶融ガラス成形材料１６がせき２３を通り越して端位置２１に到達するときには、溶融ガラス成形材料はより高く且つ前炉３０の他の開口（図示せず）での溶融ガラス材料１６の温度ともっと一致する温度を有する。
【００３４】
図４に示す第３実施形態では、耐火材ブロック３２は、前炉４０のフローブロック１７の上に端位置２１に隣接して位置決めされる。図４に示すように、耐火材ブロック３２は、溶融ガラス成形材料１６が端位置２１を通して前炉４０を出ることができるように、フローブロック１７、１７a及びブッシングブロック１３、１３aの開口に合う開口を有する。耐火材ブロック３２は、性質が非腐食性又は実質的に非腐食性であるどんな材料で形成されてもよい。適当な材料の例は、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、プラチナ、プラチナ合金又は酸化クロム耐火物を含むが、これらに限定されない。耐火材ブロック３２の高さは、耐火材ブロック３２が溶融ガラス成形材料１６の中に沈んだままである限りいかなる所望の高さであってもよい。ある例示の実施形態では、耐火材ブロック３２は、約２インチないし約３インチの高さ、約７インチないし約８インチの長さを有する。
【００３５】
ここに記述的な目的のために、耐火材ブロック３２は、端位置２１の上に位置する、耐火材ブロック３２の開口の両側に配置される上流部分と下流部分に分割される。溶融ガラス成形材料１６が前炉４０の中を端位置２１まで矢印２８の方向に流れると、耐火材ブロック３２の上流部分は、フローブロック１７上又はその近くに位置する溶融ガラス成形材料１６を表面２４に向かって流れさせる。耐火材ブロック３２の上流部分の上を流れる溶融ガラス１６は、溶融ガラス流１６の減少深さにより、ガスチャンバ１２の燃焼ガスによってより効率的に且つ迅速に加熱される。例えば、溶融ガラス成形材料１６の深さ（Ｄ1）は、耐火材ブロック３２の高さに等しい距離、耐火材ブロック３２の上流部分の上の深さ（Ｄ2）に減らされる。この深さの減少により、燃焼ガスからの熱及びガスバーナー１５、１５aからの熱を溶融ガラス１６に透過させ、耐火材ブロック３２の上流部分の上に位置する溶融ガラス１６をより完全に加熱し、それによって、他の開口（図示せず）に位置する溶融ガラス成形材料１６の温度とより一致する温度を達成する。さらに、耐火材ブロック３２の上流部分は、端位置２１の上の溶融ガラス１６の量を減少させ、その結果、滞留時間を減少させる。より短い滞留時間は、溶融ガラス１６が端位置２１を通って流れる前に失われる溶融ガラス１６の熱エネルギーの量を減少させ失われる場合には、端位置２１にわたる溶融ガラス成形材料１６の温度差の減少を引き起こす。
【００３６】
加熱要素を利用して端位置の溶融ガラス材料を加熱する本発明のさらに他の例示の実施形態を図５に示す。ここに記述された他の例示の実施形態と同様に、燃焼ガスチャンバ１２内の燃料ガス流は、前炉５０のルーフ１４と溶融ガラス成形材料１６の間に位置決めされる。ガスチャンバ１２内の熱ガスは、最適なガラス送出のために溶融ガラス成形材料１６の温度を維持するために利用される。ガスバーナー１５、１５aの存在にも関わらず、矢印１９の方向に端壁１８を通って起こる熱損失は、端位置２１で溶融ガラス成形材料１６内に温度勾配を作る。
【００３７】
端位置２１にわたる溶融ガラス成形材料１６のこの温度差を除去し又は減ずるために、前炉５０は、端壁１８、フローブロック１７a及びブッシングブロック１３aに隣接して位置し、好ましくはこれらと係合した加熱要素すなわち装置３４を収容する。図５では、加熱要素３４は、端壁１８の耐火材ブロック要素１８bに隣接して示す。加熱要素３４は、形態又はタイプに必ずしも制限されず、端位置２１での溶融ガラス成形材料１６の温度を、他の開口（図示せず）での溶融ガラス成形材料１６の温度とほぼ同じ又はほぼ同じ温度まで上げるのに十分な温度を提供することができるいかなる装置であってもよい。好ましくは、加熱要素３４は、少なくとも華氏２１００度の温度を達成することが可能である。適当な加熱要素３４の例は、モリブデン電極、ニッケルクロムワイヤ、炭化ケイ素、プラチナワイヤ、トーチ、高温の可燃性ガスを中に有するパイプ、グローバー及び他の高温熱源のようないかなる加熱装置も含む。一つ又はそれ以上の加熱要素３４が、前炉５０に存在してもよい。
【００３８】
図５では、加熱要素３４は、熱を端壁１８の耐火材ブロック要素１８b、フローブロック１７a及びブッシングブロック１３aに伝達し、ガラス接触壁１１に当接する溶融ガラス成形材料１６を加熱し、端壁１８にわたって熱損失を相殺し、それによって保護ヒーターとして一般的に作用する。かくして、加熱要素３４は、端位置２１に位置する溶融ガラス成形材料１６の温度を、他の開口（図示せず）での溶融ガラス成形材料１６の温度とより一致する温度まで上げる。さらに、ガラス接触壁１１に当接または隣接する溶融ガラス成形材料１６の温度の増加は、端位置２１にわたる溶融ガラス成形材料１６の温度勾配を減少させる。加熱要素３４は、所定の工程の特定の熱要求の制御及びカスタム調整を可能にするのが好ましい。
【００３９】
本願発明を、一般的に、又特定の実施形態に関して上述した。本発明を、好ましい実施形態であると信じられるもので記載したけれども、当業者により知られている広い範囲の変形例を一般的な開示内で選択することができる。本発明は、クレームの記載を除いて制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月17日(2009.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラス成形材料をガラス繊維の製造用のガラス成形装置に運ぶための前炉であって、
前記前炉の長さ延び、溶融ガラス成形材料が流れ、端開口を含む複数の開口を有する、フローブロックと、
前記フローブロックの少なくとも一部分を覆うルーフと、
前記フローブロックと前記ルーフの間に配置され、前記溶融ガラス成形材料を加熱する燃焼ガスを収容するガス燃焼チャンバと、
前記端開口から下流に位置決めされたガラス接触壁と、
端壁と、
前記ガラス接触壁と前記端壁の間に形成されたガスキャビティとを含み、
前記ガスキャビティは、ガスキャビティへの前記燃焼ガスの流れのために前記燃焼チャンバと流れ連通し、
前記ガスキャビティ内に位置する前記燃焼ガスは、前記ガラス接触壁及び前記フローブロックに熱を放射して、前記端開口での溶融ガラス成形材料の温度を上げ、且つ前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させることを特徴としている、前記前炉。
【請求項２】
前記ガスキャビティは、前記ガラス接触壁から約１インチないし約１２インチの距離延びる、請求項１に記載の前炉。
【請求項３】
前記ガスキャビティは、前記ガラス接触壁の頂面から前記端壁の底面までの距離に等しい深さを有する、請求項２に記載の前炉。
【請求項４】
前記ガスキャビティは、前記前炉の下に位置するブッシングブロックの少なくとも下流端まで延びる、請求項１に記載の前炉。
【請求項５】
溶融ガラス成形材料をガラス成形装置に運ぶための前炉であって、
溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックと、
前記端開口の上流で前記フローブロックで支持されたせきとを含み、
前記溶融ガラス成形材料の流れの上部分のみを前記せきの上を流れさせ且つ前記端開口に到達させ、
前記溶融ガラス成形材料の流れの上部分は、前記フローブロックと前記フローブロックを少なくとも部分的に覆うルーフの間に配置されたガス燃焼チャンバ内の燃焼ガスと接して、前記端開口での前記溶融ガラス成形材料の温度を上げ、前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させることを特徴としている、前記前炉。
【請求項６】
せきは、端開口から上流に少なくとも５インチの距離に位置決めされる、請求項５に記載の前炉。
【請求項７】
溶融ガラス成形材料はさらに底部分を含み、前記せきは、前記底部分での前記溶融ガラス成形材料を前記上部分に向かって押上げる、請求項５に記載の前炉。
【請求項８】
前記溶融ガラス成形材料の前記流れは横幅を有し、前記せきは、前記せきの中心部分から前記溶融ガラス成形材料の流れを方向づけるように形成される、請求項５に記載の前炉。
【請求項９】
前記せきは、前記せきの中心部分から前記溶融ガラス成形材料の流れを方向づけるために少なくとも１つの幾何学ノッチを含む、請求項８に記載の前炉。
【請求項１０】
前記幾何学ノッチは、円形又は半円形穴である、請求項８に記載の前炉。
【請求項１１】
溶融ガラス成形材料をガラス繊維の製造用のガラス成形装置に運ぶための前炉であって、
溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックと、
前記端開口の上で前記フローブロックで支持され、且つ上流部分と下流部分を有する耐火材ブロックとを含み、前記上流部分は前記端開口まで延び、前記溶融ガラス成形材料の流れは前記端開口の上流の他の前記開口におけるよりも前記端開口に隣接して浅い深さを有する、
前記浅い深さにより、前記燃焼ガスからの熱を前記耐火材ブロックの前記上流部分の上の前記溶融ガラス成形材料に透過し、前記端開口での前記溶融ガラス成形材料の温度を上げ、前記端開口にわたる前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させる、前記前炉。
【請求項１２】
前記溶融ガラス成形材料は上面及び底面を有し、前記耐火材ブロックは前記底面での前記溶融ガラス成形材料を前記上面に向かって押上げる、請求項１１に記載の前炉。
【請求項１３】
前記耐火材ブロックの前記上流部分は、前記溶融ガラス成形材料の中に沈められ、前記耐火材ブロックの前記上流部分は、前記溶融ガラス成形材料の前記上面を前記耐火材ブロックの前記上流部分の上に通させる、請求項１２に記載の前炉。
【請求項１４】
溶融ガラス成形材料をガラス繊維の製造用のガラス成形装置に運ぶための前炉であって、
溶融ガラス成形材料が端開口を含む複数の開口まで流れるフローブロックを含むガス燃焼チャンバと、
前記端開口から下流に位置したガラス接触壁と、
前記ガラス接触壁の下流に且つこれに隣接して位置決めされる端壁と、
前記端壁と前記フローブロックの間に介在される加熱要素と、
前記端開口で前記溶融ガラス成形材料内の熱損失を減らすための前記フローブロックの下に配置されたブッシングとを含み、
前記加熱要素は、前記ガラス接触壁に隣接して位置した前記溶融ガラス成形材料の温度を直接上げ、前記端開口にわたって前記溶融ガラス成形材料の温度勾配を減少させることを特徴とする、前記前炉。
【請求項１５】
前記加熱要素は少なくとも華氏２１００度の温度に達する、請求項１４に記載の前炉。
【請求項１６】
前記加熱要素は、モリブデン電極、ニッケルクロムワイヤ、炭化ケイ素、プラチナワイヤ、トーチ、高温の可燃性ガスを有するパイプ、グローバーからなるグループから選択される、請求項１５に記載の前炉。
【国際調査報告】
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2010513183.tif 000009
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