(57)【要約】【課題】ガス燃焼により発生する水蒸気がマッフル内面部材１２等の耐火物を劣化させる問題や、ガス燃焼による排ガスがマッフル炉内のスリーブ１２の近傍に侵入してマッフル炉内の雰囲気を変動させ、安定したガラス管又はガラス棒の製造を阻害するおそれのないガラス管又はガラス棒の製造装置を提供すること。【解決手段】マッフル炉１を高温状態に保持する加熱手段を電気ヒータ４により構成し、この電気ヒータ４をマッフル炉１のマッフル内面部材１２の外側に形成された密閉空間５に設けるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により内部が高温状態に保持されるマッフル炉と、前記マッフル炉内に回転可能に支持される円筒状の耐火物製スリーブと、前記スリーブに溶融ガラスを供給するフィーダとを備え、前記フィーダから流下する前記溶融ガラスを前記スリーブに巻き付け、前記スリーブの先端から前記溶融ガラスを引き延ばしながらガラス管又はガラス棒を形成するガラス管又はガラス棒の製造装置において、
前記加熱手段が電気ヒータから成り、
前記電気ヒータが、前記マッフル炉のマッフル内面部材の外側に形成された密閉空間に設けられていることを特徴とするガラス管又はガラス棒の製造装置。
【請求項２】
前記密閉空間が、前記マッフル炉のマッフル内面部材とマッフル外壁部材との間に形成されている請求項１記載のガラス管又はガラス棒の製造装置。
【請求項３】
前記スリーブの長手方向に沿って複数の密閉空間が形成されており、各密閉空間に電気ヒータが設けられている請求項１または請求項２記載のガラス管又はガラス棒の製造装置。
【請求項４】
前記電気ヒータがセラミックヒータから成る請求項１〜請求項３の何れかに記載のガラス管又はガラス棒の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス管又はガラス棒を形成するガラス管又はガラス棒の製造装置に関し、特に、ダンナー方式のガラス管又はガラス棒の製造装置のマッフル炉の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダンナー方式のガラス管又はガラス棒の製造装置においては、図３及び図４に示すように、耐火物で構成したマッフル炉１１０内に耐火物製のスリーブ１２０を回転可能に支持し、流下する溶融ガラスＧをスリーブ１２０に巻き付けて、スリーブ１２０の先端から垂下するガラスを引き延ばしながら、スリーブ１２０の後端から加圧空気を吹き込んでガラス管Ｇ１を形成している。また、スリーブ１２０の後端から加圧空気を吹き込まなければ、ガラス棒を形成することができる。
【０００３】
このガラス管又はガラス棒の製造装置１００は、マッフル炉１１０の内部を高温に保持する必要から、マッフル内面部材１３０及びマッフル天井１４０を、炭化珪素系耐火物やアルミナジルコン系耐火物等の耐熱性の高い耐火物で構成し、これらマッフル内面部材１３０及びマッフル天井１４０の内側にスリーブ１２０を配設している。そして、マッフル炉１１０の燃焼室１５０に設置したガスバーナ１６０でマッフル内面部材１３０の外側を加熱することによって、マッフル炉内のスリーブ１２０及びスリーブ１２０に巻き付けたガラスＧを間接的に加熱するようにしている。また、燃焼室１５０は、スリーブ１２０の長手方向に並べて複数設けられており、各燃焼室１５０のガスバーナ１６０の燃焼の制御を、マッフル内面部材１３０の貫通孔に挿入した熱電対等の温度センサ１７０でマッフル炉内の温度を測定しながら行なっている。
【０００４】
例えば下記の特許文献には、ダンナー方式のガラス管又はガラス棒の製造装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭５０−１１２４０６号公報
【特許文献２】実開昭６３−１３５９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガラス管又はガラス棒の製造装置１００は、ガスバーナ１６０のガス燃焼により発生する水蒸気が、マッフル内面部材１３０等の耐火物を劣化させ、長期間にわたる稼働によって、マッフル内面部材１３０同士の目地１３１の隙間や、温度センサ１７０とマッフル内面部材１３０の貫通孔との隙間が拡大し、燃焼室１５０内の排ガスがこれらの隙間を通ってマッフル炉１１０内のスリーブ１２０の近傍に侵入し、マッフル炉１１０内の雰囲気を変動させ、安定したガラス管又はガラス棒の製造を阻害するおそれがあった。
【０００６】
即ち、マッフル内面部材１３０に多用される炭化珪素系耐火物は、高温下で水蒸気濃度が高いと、炭化珪素（ＳｉＣ）の酸化が進み、ＳｉＯ２結晶体であるクリストバライトに変化すると言われている。このクリストバライトは、炭化珪素（ＳｉＣ）に比べて脆く、また、結晶が比重の小さいものであるため体積が増加する。これが原因で、マッフル内面部材１３０の劣化及び剥離が生じ、マッフル内面部材１３０同士の目地１３１等の隙間が拡大したり、マッフル炉１１０の構造に歪みが生じたりして、燃焼室１５０の排ガスが容易にスリーブ１２０の近傍に侵入し、マッフル炉１１０内の雰囲気温度や熱気流を変動させ、ガラス管又はガラス棒の寸法精度が悪化し、ガラス管又はガラス棒の生産が不安定になるという問題があった。
【０００７】
また、従来のガラス管又はガラス棒の製造装置１００は、マッフル炉１１０の煙道１８０から排出される排ガスの熱量および燃焼酸化物が、ガラス管又はガラス棒の製造装置１００の設置場所の環境を悪化させる問題もあった。
【０００８】
なお、上記特許文献２には、スリーブ上に巻き付けたガラスを、ガスバーナの代わりに電気ヒータで加熱するガラス管又はガラス棒の製造装置が開示されている。しかしながら、この装置は、スリーブ上のガラスを直接、電気ヒータで加熱していたため、マッフル炉内において熱気流の循環が発生して温度ムラが生じ、これが原因でガラス管又はガラス棒の外径や肉厚等の寸法精度が悪化する難点があった。また、溶融ガラスから揮発するアルカリ金属酸化物、硼酸塩、硫酸塩等の揮発性成分が、電気ヒータを劣化させる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、加熱手段により内部が高温状態に保持されるマッフル炉と、前記マッフル炉内に回転可能に支持される円筒状の耐火物製スリーブと、前記スリーブに溶融ガラスを供給するフィーダとを備え、前記フィーダから流下する前記溶融ガラスを前記スリーブに巻き付け、前記スリーブの先端から前記溶融ガラスを引き延ばしながらガラス管又はガラス棒を形成するガラス管又はガラス棒の製造装置において、前記加熱手段が電気ヒータから成り、前記電気ヒータが、前記マッフル炉のマッフル内面部材の外側に形成された密閉空間に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記密閉空間が、前記マッフル炉のマッフル内面部材とマッフル外壁部材との間に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記スリーブの長手方向に沿って複数の密閉空間が形成されており、各密閉空間に電気ヒータが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記電気ヒータが、セラミックヒータであることを特徴とする。なお、この「セラミックヒータ」とは、セラミックスの導電性または半導体的性質を利用した発熱体をいい、例えば、炭化珪素、珪化モリブデン、ランタンクロマイト等を主成分とする発熱体を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るガラス管又はガラス棒の製造装置にあっては、マッフル炉を加熱する加熱手段が電気ヒータから成り、加熱により水蒸気を発生させないので、従来のようにガス燃焼により発生する水蒸気がマッフル内面部材等の耐火物を劣化させる問題もなく、より長期間に亘って製造装置の稼動が可能となる。また、従来の製造装置のようにガス燃焼による排ガスがマッフル炉内のスリーブの近傍に侵入することがなく、マッフル炉内の雰囲気を変動させることもないので、ガラス管又はガラス棒の生産性をより向上させることができる。
【００１４】
しかも、本発明の製造装置では、電気ヒータがマッフル内面部材の外側に形成された密閉空間内に設けられているので、スリーブ上のガラスを電気ヒータで直接加熱していた従来の製造装置のように、マッフル炉内に熱気流の循環が発生することもなく、温度ムラが小さくなるので、ガラス管又はガラス棒の外径や肉厚等の寸法精度が悪化する問題もない。
【００１５】
さらに、本発明の製造装置では、電気ヒータが密閉空間内に設けられているので、従来のガスバーナ方式のように、排ガスの熱量が無駄になることもなく、電気ヒータの出力熱量をマッフル炉の加熱に有効利用することができる。
【００１６】
さらに、本発明の製造装置では、電気ヒータが密閉空間内に設けられているので、溶融ガラスから揮発するアルカリ金属酸化物、硼酸塩、硫酸塩等の揮発性成分が、電気ヒータを劣化させる問題も同時に解決することができる。各種の電気ヒータに最適な雰囲気を密閉空間で維持することができ、電気ヒータの寿命を大幅に延ばすことができる。
【００１７】
また、密閉空間をマッフル内面部材とマッフル外壁部材との間に形成した本発明のガラス管又はガラス棒の製造装置によれば、従来のガスバーナ方式のマッフル炉の燃焼室を利用して低コストに密閉空間を形成することができる。また、スリーブの長手方向に沿って複数の密閉空間を形成し、各密閉空間に電気ヒータを設ければ、スリーブの長手方向に沿って精密な温度制御を行なうことができる。
【００１８】
また、電気ヒータをセラミックヒータで構成した本発明のガラス管又はガラス棒の製造装置によれば、ニッケルクロム電熱線、鉄クロム電熱線等の金属発熱体よりも容易に高温発熱させることができ、また、電気ヒータの寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１及び図２に示すように、本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０は、内部が高温状態に保持されるマッフル炉１と、このマッフル炉１内に回転可能に設けられた円筒状の耐火物製のスリーブ２と、このスリーブ２に溶融ガラスＧを供給するフィーダ３と、マッフル炉１の内部を加熱する加熱手段の電気ヒータ４とを備えている。そして、フィーダ３から流下する溶融ガラスＧを図示しない駆動手段によって回転するスリーブ２に巻き付けて、スリーブ２の先端から垂下する溶融ガラスＧを引き延ばしながら、スリーブ２の後端から加圧空気を吹き込んでガラス管Ｇ１を形成する。また、従来と同様、スリーブ２の後端から加圧空気を吹き込まなければ、ガラス棒を形成することができる。
【００２０】
マッフル炉１は、図１及び図２に示すように、内部を高温状態に保持する必要から、マッフル外壁部材１１と、マッフル外壁部材１１の内側に設けられたマッフル内面部材１２と、マッフル内面部材１２の上方に設けられたマッフル天井１３とから構成されている。そして、これらマッフル内面部材１２及びマッフル天井１３の内側空間に、スリーブ２が配設されている。これらマッフル外壁部材１１、マッフル内面部材１２及びマッフル天井１３は、炭化珪素系耐火物またはアルミナジルコン系耐火物等から構成されている。スリーブ２及びフィーダ３は、従来の装置と同様に構成されている。
【００２１】
マッフル炉１を加熱する加熱手段の電気ヒータ４には、本実施形態では、炭化珪素系発熱体や二珪化モリブデン系発熱体等の棒状のセラミックヒータ４１Ａ、４１Ｂを使用している。図１及び図２に示すように、マッフル炉１のマッフル内面部材１２の外側に、これらマッフル内面部材１２及びマッフル天井１３を囲むように二つの密閉空間５、５が形成されており、これらの密閉空間５、５内にはそれぞれ複数のセラミックヒータ４１Ａ、４１Ｂが配設されている。本実施形態では、密閉空間５をマッフル内面部材１２とマッフル外壁部材１１との間に形成している。マッフル内面部材１２の外側に、マッフル外壁部材１１とは別の隔壁を設けることによって密閉空間５を成形するようにしてもよい。
【００２２】
本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０は、密閉空間５内に設けたセラミックヒータ４１Ａ、４１Ｂでマッフル内面部材１２を加熱し、このことで、マッフル内面部材１２の内側のスリーブ２及びスリーブ２に巻き付けた溶融ガラスＧを間接的に加熱する。本実施形態では、図１に示すように、スリーブ２の長手方向に沿って並ぶ二つの密閉空間５が形成されており、各密閉空間５にセラミックヒータ４１Ａ、４１Ｂが設けられている。そして、スリーブ２の長手方向に沿って並ぶ複数の温度センサ６でマッフル炉内の各位置の温度を測定しながら各密閉空間５のセラミックヒータ４１Ａ、４１Ｂの出力制御を行う。
【００２３】
なお、本実施形態では、図２に示すように、セラミックヒータ４１Ａを、マッフル内面部材１２の両側面に対向させるように懸垂させ、セラミックヒータ４１Ｂを、マッフル内面部材１２の下方に架設しているが、必要に応じて種々の設計変更が可能であり、例えばセラミックヒータをマッフル天井１３の上方に配設してもよい。また、本実施形態では、二つの密閉空間５を形成しているが、スリーブ２の長さに応じて二つ以上の密閉空間５を形成することができる。
【００２４】
このように本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０にあっては、マッフル炉１を加熱する加熱手段が、電気ヒータ４から成り、加熱による水蒸気の発生がないので、従来のように、ガス燃焼により発生する水蒸気がマッフル内面部材１２等の耐火物を劣化させる問題もなく、より長期間に亘って製造装置の稼動が可能となる。また、従来のように、ガス燃焼による排ガスが、マッフル炉１内のスリーブ１２の近傍に侵入することによって、マッフル炉内の雰囲気を変動させ、安定したガラス管又はガラス棒の製造を阻害するおそれもなく、ガラス管又はガラス棒の生産性をより向上させることができる。
【００２５】
しかも、電気ヒータ４がマッフル内面部材１２の外側に形成された密閉空間５内に設けられているので、スリーブ上の溶融ガラスを電気ヒータで直接加熱していた従来装置のように、マッフル炉内に大きい温度ムラが発生することもなく、ガラス管又はガラス棒の外径や肉厚等の寸法精度が悪化する問題もない。
【００２６】
さらに、電気ヒータ４が密閉空間５内に設けられているので、電気ヒータ４の出力熱量を、マッフル炉１の加熱に有効利用することができる。従来のガスバーナ方式のように、排ガスの熱量が無駄になることもなくエネルギー消費を大幅に抑制することができる。また、密閉空間５が、マッフル炉１の断熱層の役割も果たすので、このことでもエネルギー消費を抑制することができる。
【００２７】
さらに、電気ヒータ４が密閉空間５内に設けられているので、溶融ガラスＧから揮発するアルカリ金属酸化物、硼酸塩、硫酸塩等の揮発性成分が、電気ヒータを劣化させる問題も同時に解決することができる。各種の電気ヒータに最適な雰囲気を密閉空間５で維持することも可能であり、電気ヒータ４の寿命を大幅に延ばすことができる。
【００２８】
また、本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０は、密閉空間５をマッフル内面部材１２とマッフル外壁部材１１との間に形成しているので、従来のガスバーナ方式のマッフル炉の燃焼室を利用して低コストに密閉空間を形成することができる。また、スリーブ２の長手方向に沿って複数の密閉空間５を形成し、各密閉空間５に電気ヒータ４を設けているので、スリーブ２の長手方向に沿って精密な温度制御を行なうことができる。
【００２９】
また、本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０は、電気ヒータ４として、セラミックヒータを使用しているので、例えばニッケルクロム電熱線、鉄クロム電熱線等の金属発熱体よりも容易に高温発熱させることができ、また、電気ヒータの寿命を延ばすことができる。
【００３０】
以上、本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置１０について説明したが、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。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。
【実施例１】
【００３１】
以下、本発明に係るガラス管又はガラス棒の製造装置の実施例について説明する。まず、マッフル炉の床面積が、６００ｍｍ×１０００ｍｍの比較的に小型のガラス管又はガラス棒の製造装置において、マッフル炉内に計３つの密閉空間を形成した。そして、マッフル内面部材の側面に対向させるように容量８．６ｋｗの二硅化モリブデン系発熱体を左右合計で１２本懸垂し、マッフル内面部材の下方に容量１４．１ｋｗの炭化硅素系発熱体を３本と、容量６．６ｋｗの炭化硅素系発熱体を２本とを設置し、マッフル天井の上方に容量２．５ｋｗの二硅化モリブデン系発熱体を６本配置した。これらの電気ヒータによってマッフル炉は、約１３００℃まで昇温することが可能であった。
【００３２】
この比較的に小型のガラス管又はガラス棒の製造装置は、とくに細いガラス管又はガラス棒の製造に使われるが、マッフル炉内での気流の乱れがないことから、スリーブを離れたガラス管又はガラス棒の揺動も見られず、寸法精度が改善し、生産性が概略５％（または寸法精度が外径の３σ値で０．０１２）向上した。また、このガラス管又はガラス棒の製造装置において、マッフル炉を加熱するために必要な電力は、合計４０ｋｗｈから９０ｋｗｈであった。同じ操業条件で、ガス燃焼方式によるガス消費量を電力換算すると１５０ｋｗｈから２００ｋｗｈであったことと比較すると、エネルギー消費は電力換算で概略３分の１から２分の１になった。
【実施例２】
【００３３】
マッフル炉の床面積が、１８５０ｍｍ×３３００ｍｍの比較的に大型のガラス管又はガラス棒の製造装置において、マッフル炉内に計８つの密閉空間を形成した。そして、マッフル内面部材の側面に対向させるように容量８．６ｋｗの二硅化モリブデン系発熱体を左右合計で１６本懸垂し、マッフル内面部材の下方に容量１４．１ｋｗの炭化硅素系発熱体を８本と、容量６．６ｋｗの炭化硅素系発熱体を４本とを設置し、マッフル天井の上方に容量２．５ｋｗの二硅化モリブデン系発熱体を８本配置した。これらの電気ヒータによって、マッフル炉約１２５０℃まで昇温することが可能であった。
【００３４】
このガラス管又はガラス棒の製造装置は、ガス燃焼方式の場合と比較してガラス管又はガラス棒の寸法精度の改善により生産性が概略５％（または寸法精度が外径の３σ値で０．０５２）向上した。また、このガラス管又はガラス棒の製造装置において、エネルギー消費は、同じ操業条件でガス燃焼方式の場合と比較して電力換算で概略２分の１になった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置の概略側面断面図である。
【図２】本実施形態のガラス管又はガラス棒の製造装置の概略正面断面図である。
【図３】従来のガラス管又はガラス棒の製造装置の概略側面断面図である。
【図４】従来のガラス管又はガラス棒の製造装置の概略正面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    マッフル炉
２    スリーブ
３    フィーダ
４    電気ヒータ（加熱手段）
５    密閉空間
１０    ガラス管又はガラス棒の製造装置
１１    マッフル外壁部材
１２  マッフル内面部材
４１Ａ、４１Ｂ    セラミックヒータ
Ｇ    溶融ガラス
Ｇ１    ガラス管
【図１】
2009234873.tif 000003
【図２】
2009234873.tif 000004
【図３】
2009234873.tif 000005
【図４】
2009234873.tif 000006