(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを収容するブッシングに主電流を供給する主電流供給手段と、
前記主電流供給手段による電流通電領域の一部の領域に前記主電流と同位相及び逆位相で調整用電流を供給可能とした調整電流供給手段とを備え、
前記調整電流供給手段は、前記調整用電流を供給する二次巻線と、互いに逆位相の電流が流れる第一の一次巻線と第二の一次巻線とから構成されるトランスを備え、
前記第一の一次巻線には第一の電力調整手段を介して電力が供給され、
前記第二の一次巻線には第二の電力調整手段を介して電力が供給され、
前記第一の電力調整手段及び前記第二の電力調整手段のそれぞれが制御手段からの個別の制御信号に基づいて動作し、
前記第一の電力調整手段の作動により前記主電流と同位相の前記調整用電流が供給され、前記第二の電力調整手段の作動により前記主電流と逆位相の前記調整用電流が供給されることを特徴とするブッシング温度制御装置。
【請求項２】
前記第一の一次巻線と前記第二の一次巻線が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のブッシング温度制御装置。
【請求項３】
前記調整用電流を前記主電流と同位相にする際には前記第一の電力調整手段が作動されると共に前記第二の電力調整手段が非作動状態とされ、
前記調整用電流を前記主電流と逆位相にする際には前記第二の電力調整手段が作動されると共に前記第一の電力調整手段が非作動状態とされることを特徴とする請求項２に記載のブッシング温度制御装置。
【請求項４】
前記調整電流供給手段は、少なくとも二つ設けられ、前記主電流供給手段の前記電流通電領域の両端の領域にそれぞれ前記調整用電流を供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のブッシング温度制御装置。
【請求項５】
前記調整電流供給手段は、前記調整用電流の供給量を可変する電流可変機能を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のブッシング温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス繊維の紡糸に用いられるブッシングの温度制御を行うブッシング温度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス繊維の紡糸は、溶融ガラスを収容するブッシングの底部に複数の孔を形成し、それらの孔からガラス繊維を流出させ複数本束ねて巻き取ることにより行われる。その際、均一なガラス繊維を得るためには、ブッシングを均一な温度に加熱することが必要である。その加熱はブッシングに電流を流すことにより行われる。
【０００３】
従来、ブッシングの温度制御は、ブッシングの中央部に配設した熱電対の熱起電力を温度に変換し、これを一定にするようにブッシングに所定の電流を流して温度を一定に保つよう行われていた。
【０００４】
しかし、ブッシングの両端部では電流密度が高く温度が中央部より高くなる傾向がある。この場合、ブッシングの温度分布の不均一に起因して、ブッシングから流出するガラス繊維のＴｅｘの不均一となり、品質不良を招くこととなる。
【０００５】
このようなブッシングの温度分布の不均一を防止するため、以下のようなブッシング温度制御技術が提案されている。
【０００６】
特開昭６１−２２８５１２号公報には、ブッシングの全体に電流を供給する電源変圧器を有し、その電流供給領域を二分割しサイリスタを用いた電流バイパス回路により、分割された各領域に通電される電流を調整可能としたブッシング用三端子制御器が記載されている。このブッシング用三端子制御器は、分割した領域の電流通電量を調整することによりブッシングの温度不均一を防止しようとするものである。
【０００７】
また、特公平８−２２７５８号公報には、ブッシングの全体に電流を供給する第一電源トランスを有し、その電流供給領域を三分割し、両端の領域に別個に電流供給する第二電源トランス及び第三電源トランスを備えたブッシング温度制御装置が記載されている。このブッシング温度制御装置は、両端の領域の電流通電量を調整することによりブッシングの温度不均一を防止しようとするものである。
【０００８】
更に、特開平１１−３２７６６１号公報には、ブッシングの全体に電流を供給するトランスを有し、その電流供給領域を四分割し、その各領域に流れる電流をバイパスさせる分流回路を備えた温度制御装置が記載されている。この温度制御装置は、分流回路を配線とスイッチにより構成することにより、低コストで分割領域の細分化を容易なものとしようとするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各ブッシング温度制御装置にあっては、次のような問題点がある。特開昭６１−２２８５１２号公報に記載のブッシング用三端子制御器は、電流バイパス回路に用いられるサイリスタが半導体素子であることから、高温となるブッシングに近接して配置することが困難であり、配置場所が制限される。また、このブッシング用三端子制御器では、ブッシングの電流通電量を増加させることできないため、温度の可変範囲が狭いものとなる。
【００１０】
特公平８−２２７５８号公報に記載のブッシング温度制御装置は、ブッシングの端部などに個別に電流供給して温度調整を行うものであるから、その端部の温度を低下させる場合、電流供給量を減らす必要がある。その際、その電流供給量をゼロとしても、なお温度を低下させる必要があるとき、メインの第一電源トランスの電流供給量を調整し又はブッシングの下方にあって多数の孔から引き出された溶融ガラスを急冷するための冷却フィンの調整を行わなければならず、温度調整作業が煩雑なものとなる。
【００１１】
特開平１１−３２７６６１号公報に記載の温度制御装置は、分流回路でバイパスさせる電流量を調整できないため、微妙な温度制御を行おうとしてもハンチングの原因となりＴｅｘの変動を生ずるおそれがある。
【００１２】
そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、ブッシングの温度制御が広い温度範囲で容易に行えるブッシング温度制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るブッシング温度制御装置は、溶融ガラスを収容するブッシングに主電流を供給する主電流供給手段と、主電流供給手段による電流通電領域の一部の領域に主電流と同位相及び逆位相で調整用電流を供給可能とした調整電流供給手段とを備えて構成されている。また、本発明に係るブッシング温度制御装置では、調整電流供給手段は、調整用電流を供給する二次巻線と、互いに逆位相の電流が流れる第一の一次巻線と第二の一次巻線とから構成されるトランスを備え、第一の一次巻線には第一の電力調整手段を介して電力が供給され、第二の一次巻線には第二の電力調整手段を介して電力が供給され、第一の電力調整手段及び第二の電力調整手段のそれぞれが制御手段からの個別の制御信号に基づいて動作し、第一の電力調整手段の作動により主電流と同位相の調整用電流が供給され、第二の電力調整手段の作動により主電流と逆位相の調整用電流が供給される。
【００１４】
また本発明に係るブッシング温度制御装置は、前述の調整電流供給手段が少なくとも二つ設けられ、主電流供給手段の電流通電領域の両端の領域にそれぞれ調整用電流を供給することを特徴とする。
【００１５】
また本発明に係るブッシング温度制御装置は、前述の調整電流供給手段が供給すべき電流の位相を反転させる位相反転機能を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明に係るブッシング温度制御装置は、前述の調整電流供給手段が調整用電流の供給量を可変する電流可変機能を備えていることを特徴とする。
【００１７】
これらの発明によれば、調整用電流を主電流と同位相及び逆位相で供給可能としたことにより、主電流と同位相で調整用電流を供給してブッシングの一部の領域に通電量を主電流以上に増加させ加熱により温度調整が行え、また主電流と逆位相で調整用電流を供給してブッシングの一部の領域に通電量を主電流以下に減少させ冷却により温度調整が行える。このため、調整用電流を適宜主電流と同位相又は逆位相で供給することにより、温度制御を広い温度範囲で行える。従って、主電流の通電量を頻繁に変更する必要がなく、安定したガラス繊維の紡糸が可能であり、紡糸作業が効率良く行える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。尚、各図において同一要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１に本実施形態に係るブッシング温度制御装置の構成概略図を示す。
【００２０】
本図に示すように、本実施形態に係るブッシング温度制御装置１は、ブッシング２の温度制御を行う装置であり、ブッシング２に所定の電流を通電し、その電流通電量を調整することによりブッシング２の温度を制御するものである。ブッシング２は、溶融ガラスを収容する容器であり、底部に形成された多数の孔（図示なし）から溶融ガラスを流出させて紡糸を行う。また、ブッシング２は、通電可能な部材、例えば白金やその合金などにより構成される。
【００２１】
ブッシング温度制御装置１は、ブッシング２に電流を供給するトランス３を備えている。トランス３は、ブッシング２全体に主電流Ｉ１を供給する主電流供給手段として機能するものであり、例えば電源トランスが用いられる。トランス３の一次巻線３ａは、電力制御器４に接続されている。電力制御器４は、トランス３の出力を制御するものであり、交流電源である電源ライン５に接続され、電源ライン５から電力供給を受けている。
【００２２】
ブッシング２の両端には、入力端子２１、２２が設けられている。入力端子２１、２２は、トランス３の二次巻線３ｂと接続され、トランス３から主電流Ｉ１の供給を受ける。また、ブッシング２には、中間端子２３、２４が設けられている。中間端子２３、２４は、入力端子２１、２２の中間位置に配設されている。ブッシング２の入力端子２１、２２間を三等分して三つの領域とし、入力端子２１側から順に第一領域２ａ、第二領域２ｂ、第三領域２ｃとすると、中間端子２３は、第一領域２ａと第二領域２ｂとの境界位置に設置される。また、中間端子２４は、第二領域２ｂと第三領域２ｃとの境界位置に設置される。
【００２３】
ブッシング２の第二領域２ｂには、温度センサ３２が設置されている。温度センサ３２は、ブッシング２の中間領域である第二領域２ｂの温度を検出する温度検出手段であり、例えば熱電対が用いられる。温度センサ３２は、温度制御器６２に接続され、温度検出信号を温度制御器６２に出力する。温度制御器６２は、温度センサ３２の温度検出信号に基づいて電力制御器４に制御信号を出力する。
【００２４】
ブッシング温度制御装置１は、調整電流供給器７、８を備えている。調整電流供給器７、８は、トランス３による電流通電領域の一部の領域に主電流Ｉ１と同位相及び逆位相で調整用電流を供給可能とした調整電流供給手段である。調整電流供給器７は、入力端子２１及び中間端子２３に接続され、トランス３による電流通電領域の一部の領域である第一領域２ａに、主電流Ｉ１と同位相及び逆位相で調整電流Ｉ２を供給する。調整電流供給器７の詳細については、後述する。
【００２５】
また、調整電流供給器８は、入力端子２２及び中間端子２４に接続され、トランス３による電流通電領域の一部である第三領域２ｃに、主電流Ｉ１と同位相及び逆位相で調整電流Ｉ３を供給する。
【００２６】
ブッシング２の第一領域２ａには、温度センサ３１が設置されている。温度センサ３１は、ブッシング２の端部領域である第一領域２ａの温度を検出する温度検出手段であり、例えば熱電対が用いられる。温度センサ３１は、温度制御器６１に接続され、温度検出信号を温度制御器６１に出力する。
【００２７】
ブッシング２の第三領域２ｃには、温度センサ３３が設置されている。温度センサ３３は、ブッシング２の端部領域である第三領域２ｃの温度を検出する温度検出手段であり、例えば熱電対が用いられる。温度センサ３３は、温度制御器６３に接続され、温度検出信号を温度制御器６３に出力する。
【００２８】
図２に調整電流供給器７の構成図を示す。
【００２９】
本図に示すように、調整電流供給器７は、入力端子２１、中間端子２３間に電流を供給するトランス７１を備えている。トランス７１の二次巻線７１ａは、ブッシング２の入力端子２１と中間端子２３と接続されている。トランス７１の一次側は、一次巻線７１ｂと一次巻線７１ｃを直列に接続して構成されている。
【００３０】
一次巻線７１ｂは、その一端が電力調整器７２に接続され、その他端が中間タップ７１ｄに接続されている。電力調整器７２は、一次巻線７１ｂの電力量を調整するものであり、例えばサイリスタなどのスイッチング素子を用いて構成される。電力調整器７２の入力側には、電源ライン５の電線５ａが接続されている。電源ライン５は、二つの電線５ａ、５ｂにより構成されている。
【００３１】
中間タップ７１ｄは、一次巻線７１ｂと一次巻線７１ｃの間に設置される中間端子である。中間タップ７１ｄには、電源ライン５の電線５ｂが接続されている。
【００３２】
一次巻線７１ｃは、その一端が電力調整器７３に接続され、その他端が中間タップ７１ｄに接続されている。電力調整器７３は、一次巻線７１ｃの電力量を調整するものであり、電力調整器７２と同様に構成され、例えばサイリスタなどのスイッチング素子を用いて構成される。電力調整器７３の入力側には、電源ライン５の電線５ａが接続されている。
【００３３】
調整電流供給器７は、制御器７４を備えている。制御器７４は、温度制御器６１の出力信号に基づいて電力調整器７２、７３に制御信号を出力し、電力調整器７２、７３の作動を制御するものである。例えば、制御器７４は、温度制御器６１の出力信号に基づき、電力調整器７２又は電力調整器７３の一方を作動させその他方を非作動状態として、調整電流供給器７の出力電流である調整電流Ｉ２を主電流Ｉ１と同位相の電流とする。
【００３４】
また、制御器７４は、電力調整器７２又は電力調整器７３の一方を非作動状態とし他方を作動させて、調整電流Ｉ２を主電流Ｉ１と逆位相の電流とする。更に、制御器７４は、電力調整器７２及び電力調整器７３の双方を非作動状態とし、調整電流Ｉ２をゼロする。
【００３５】
また、制御器７４の制御信号に基づき電力調整器７２、７３の通電量及び一次巻線７１ｂ、７１ｃ及び二次巻線７１ａの通電量が調整され、調整電流供給器７の調整電流Ｉ２が制御される。
【００３６】
なお、調整電流供給器８も、上述した調整電流供給器７と同様に構成され、同様に作動する。すなわち、調整電流供給器８は、入力端子２２、中間端子２４間に電流を供給するトランス（図示なし）を備えて構成され、温度制御器６２の出力信号に基づいてトランスの一次側の通電方向を適宜変化させて、主電流Ｉ１と同位相又は逆位相の調整電流Ｉ３を出力する。
【００３７】
次に、本実施形態に係るブッシング温度制御装置の動作について説明する。
【００３８】
図１において、まず、ブッシング２により紡糸するガラス繊維の径などに応じてブッシング２の温度を設定する。温度設定は、温度制御器６１、６２及び６３に加熱温度をセットすることにより行われる。
【００３９】
温度制御器６２では、設定温度及び温度センサ３２の出力信号に基づいて、電力制御器４及びトランス３を作動させる。電力制御器４及びトランス３の作動により、ブッシング２の入力端子２１、２２間の第一領域２ａ、第二領域２ｂ及び第三領域２ｃにそれぞれ主電流Ｉ１が通電され、ブッシング２が加熱される。
【００４０】
このとき、ブッシング２の第二領域２ｂの温度が設定温度よりも低いときにはトランス３の出力が増加される。これにより、主電流Ｉ１が増加し、ブッシング２の温度が上昇する。一方、ブッシング２の第二領域２ｂの温度が設定温度よりも高いときにはトランス３の出力が低減される。これにより、主電流Ｉ１が低減し、ブッシング２の温度が下がる。
【００４１】
一方、温度制御器６１では、設定温度及び温度センサ３１の出力信号に基づいて、調整電流供給器７を作動させる。調整電流供給器７の作動により、ブッシング２の入力端子２１と中間端子２３間の第一領域２ａに調整電流Ｉ２が通電される。これにより、第一領域２ａの全通電量は、主電流Ｉ１と調整電流Ｉ２の和となる。
【００４２】
このとき、ブッシング２の第一領域２ａの温度が設定温度よりも低いときには調整電流供給器７から出力される調整電流Ｉ２が主電流Ｉ１と同位相とされる。これにより、第一領域２ａの通電量が増加し、第一領域２ａの温度が上昇する。一方、ブッシング２の第一領域２ａの温度が設定温度よりも高いときには調整電流供給器７から出力される調整電流Ｉ２が主電流Ｉ１と逆位相とされる。これにより、第一領域２ａの通電量が減少し、第一領域２ａの温度が下がる。
【００４３】
このように、ブッシング２の第一領域２ａを流れる調整電流Ｉ２を適宜主電流Ｉ１と同位相又は逆位相で供給することにより、ブッシング２の端部領域である第三領域２ｃの温度制御を広い温度範囲で行える。
【００４４】
従って、製造するガラス繊維の径などに応じて、主電流Ｉ１の通電量を頻繁に変更する必要がなく、安定したガラス繊維の紡糸が可能となり、紡糸作業が効率良く行える。また、調整電流供給器７のトランス７１として定格の低いものを用いることができ、ブッシング温度制御装置１の低コスト化が可能となる。
【００４５】
なお、ブッシング２の第一領域２ａの温度が設定温度となっているときには調整電流供給器７から出力される調整電流Ｉ２がゼロとされる。この場合、第一領域２ａの通電量に変化がなく、第一領域２ａの温度が維持される。
【００４６】
温度制御器６３では、設定温度及び温度センサ３３の出力信号に基づいて、調整電流供給器８を作動させる。調整電流供給器８の作動により、ブッシング２の入力端子２２と中間端子２４間の第三領域２ｃに調整電流Ｉ３が通電される。これにより、第三領域２ｃの全通電量は、主電流Ｉ１と調整電流Ｉ３の和となる。
【００４７】
このとき、ブッシング２の第三領域２ｃの温度が設定温度よりも低いときには調整電流供給器８から出力される調整電流Ｉ３が主電流Ｉ１と同位相とされる。これにより、第三領域２ｃの通電量が増加し、第三領域２ｃの温度が上昇する。一方、ブッシング２の第三領域２ｃの温度が設定温度よりも高いときには調整電流供給器８から出力される調整電流Ｉ３が主電流Ｉ１と逆位相とされる。これにより、第三領域２ｃの通電量が減少し、第三領域２ｃの温度が下がる。
【００４８】
このように、ブッシング２の第三領域２ｃを流れる調整電流Ｉ３を適宜主電流Ｉ１と同位相又は逆位相で供給することにより、ブッシング２の端部領域である第三領域２ｃの温度制御を広い温度範囲で行える。
【００４９】
従って、主電流Ｉ１の通電量を頻繁に変更する必要がなく、安定したガラス繊維の紡糸が可能となり、紡糸作業が効率良く行える。また、調整電流供給器８のトランスとして定格の低いものを用いることができ、ブッシング温度制御装置１の低コスト化が可能となる。
【００５０】
なお、ブッシング２の第三領域２ｃの温度が設定温度となっているときには調整電流供給器８から出力される調整電流Ｉ３がゼロとされる。この場合、第三領域２ｃの通電量に変化がなく、第三領域２ｃの温度が維持される。
【００５１】
図３に、本実施形態に係るブッシング温度制御装置を現実に動作させた際の温度制御結果を示す。
【００５２】
図３において、横軸はブッシング２の電流通電方向に沿った位置であり、縦軸は所定の基準温度に対する温度差である。なお、温度制御対象となるブッシング２としては、白金９０−ロジウム１０の合金製のものであって、箱型の形状で底部に溶融ガラスを引き出すための孔を１２００個有するものを用いた。
【００５３】
本図に示すように、第一領域２ａのみ設定温度を３０゜Ｃ下げた場合（丸を結んだ線：○−○）、第二領域２ｂ及び第三領域２ｃに対し、第一領域２ａの温度が約３０゜Ｃ低くなった。第一領域２ａ及び第三領域２ｃの設定温度を３０゜Ｃ下げた場合（三角を結んだ線：△−△）、第二領域２ｂに対し、第一領域２ａ及び第三領域２ｃの温度が約３０゜Ｃ低くなった。
【００５４】
第一領域２ａ及び第三領域２ｃの設定温度を３０゜Ｃ上げた場合（四角を結んだ線：□−□）、第二領域２ｂに対し、第一領域２ａ及び第三領域２ｃの温度が約３０゜Ｃ高くなった。第二領域２ｂのみ設定温度を２０゜Ｃ上げた場合（菱形を結んだ線：◇−◇）、第一領域２ａ及び第三領域２ｃに対し、第二領域２ｂの温度が約２０゜Ｃ高くなった。
【００５５】
このような結果から、主電流に対し調整電流を同位相又は逆位相で流すことにより、理論通りに、温度調整が可能であることが分かる。
【００５６】
以上のように、本実施形態に係るブッシング温度制御装置１によれば、調整電流Ｉ２、Ｉ３を主電流Ｉ１と同位相及び逆位相で供給可能としたことにより、主電流Ｉ１と同位相で調整電流Ｉ２、Ｉ３を供給してブッシング２の一部の領域に通電量を主電流Ｉ１以上に増加させ加熱により温度調整が行える。また、主電流Ｉ１と逆位相で調整電流Ｉ２、Ｉ３を供給してブッシング２の一部の領域に通電量を主電流Ｉ１以下に減少させ冷却により温度調整が行える。このため、調整電流Ｉ２、Ｉ３を適宜主電流Ｉ１に対し同位相又は逆位相で供給することにより、温度制御を広い温度範囲で行える。従って、主電流Ｉ１の通電量を頻繁に変更する必要がなく、安定したガラス繊維の紡糸が行える。また、紡糸作業が効率良いものとなる。
【００５７】
なお、本実施形態では、ブッシング２の通電領域を三分割した場合について説明したが、本発明係るブッシング温度制御装置はそのようなものに限られるものではなく、ブッシング２の通電領域を二分割又は四つ以上に分割し、その分割された領域の一部に主電流に対し同位相又は逆位相の調整電流を流せるものであってもよい。この場合であっても、本実施形態に係るブッシング温度制御装置と同様な作用効果が得られる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、調整用電流を適宜主電流と同位相又は逆位相で供給することにより、温度制御を広い温度範囲で行える。従って、主電流の通電量を頻繁に変更する必要がなく、安定したガラス繊維の紡糸が可能であり、紡糸作業が効率良く行える。
【００５９】
また、ブッシング全体を均一な温度とすることができる。このため、得られたガラス繊維の繊維径のばらつきが極めて小さく均一なものとなる。
【００６０】
更に、ブッシングの温度制御により均一なガラス繊維が得られるので、熟練を必要とするほど困難であった冷却フィンの微妙な位置調整作業が不要となり、所望のガラス繊維を容易、かつ、確実に紡糸できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るブッシング温度制御装置の構成図である。
【図２】  図１のブッシング温度制御装置の調整電流供給器の説明図である。
【図３】  本実施形態に係るブッシング温度制御装置における現実の温度制御結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ブッシング温度制御装置、
２…ブッシング、
３…トランス、
４…電力制御器、
７、８…調整電流供給器、
Ｉ１…主電流、
Ｉ２、Ｉ３…調整電流。
【図１】
0004225058.tif 000002
【図２】
0004225058.tif 000003
【図３】
0004225058.tif 000004