JPH01242437A - ガラス繊維成形過程の熱環境を制御するための方法および装置 - Google Patents

ガラス繊維成形過程の熱環境を制御するための方法および装置

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JPH01242437A
JPH01242437A JP1027320A JP2732089A JPH01242437A JP H01242437 A JPH01242437 A JP H01242437A JP 1027320 A JP1027320 A JP 1027320A JP 2732089 A JP2732089 A JP 2732089A JP H01242437 A JPH01242437 A JP H01242437A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は概略的にはガラス繊維成形過程を制御する方法
および装置に関する。−層詳しくは、本発明は熱媒液流
路を設けたフィン・クーラを利用することによって成形
過程における熱環境を制御する方法および装置に関する
。また−層詳しくは、本発明は熱伝達フィンと熱交換器
を通る閉ループ系内を流れる熱交換流体を利用してガラ
スＩＩＭを冷却する方法および装置に関する。
本発明の好ましい実施例では、そこで用いられる熱媒液
は水の沸点を超えた沸点を有するものであるが、もし作
動温度が成る限界内に制御されるならば水を使用するこ
ともできる。好ましい熱媒液は少なくとも０．５Ｃａｌ
／℃／ｇｍの比熱と４００゜Ｆ（２０４，４℃）以下の
温度で１気圧未満の蒸気圧とを有するものでもある。各
熱伝達フィンには細長い流れ通路が形成してあり、熱交
換流体はフィン・クーラ組立体における各フィンの全長
に沿って流れることができる。本発明の方法および装置
によって高いフィン温度、すなわち、１５０゜Ｆ（６５
，５℃）を超えた温度が設定、維持される場合、フィン
・クーラ寿命が延び、腐蝕生成物が熱伝達フィンに付着
する傾向がかなり減じられる。本発明の方法および装置
によってフィン温度を１５０゜Ｆ（６５，５℃）以上で
均一に制御することにより、製品の均質性（ＩＪＩＩ直
径の一員性）、運転能率、ヤード数均一性が改良され、
生産性が向上する。
ガラス押出量は、普通、溶融ガラスを保持する容器内に
設けた多数の接近したりオリフィスを通して溶融ガラス
を流すことによって形成される。このような容器または
ブッシングは２０００個、４０００個、あるいは６００
０個ものガラス繊維成形用先端すなわちオリフィスを有
することが多い。
これらのブッシング先端列を通して流出する溶融ガラス
は、この溶融ガラスから形成したガラス繊維またはフィ
ラメントの直径がほぼ均一となるように制御した方法で
冷却しなければならない。
複数のほぼ扁平で中実の細長い冷却用フィンがブッシン
グ先端プレートの下に置かれ、細長い矩形のブッシング
に対してほぼ直角に延び、ガラスｌＩＮまたはフィラメ
ントが隣接した冷却用フィン間を通り、熱をフィンに与
える。通常中実の扁平な金Ｒ’ｌＪ冷却用フィンに伝え
られたこの熱は次にフィンに沿って伝導によってヘッダ
・ブロックに伝達される。このヘッダ・ブロックにはフ
ィンの一端が埋め込まれている。ヘッダ・ブロックは、
普通、流れ通路を備えており、この流れ通路を通つて比
較的冷たい冷却流体（たとえば、プラント冷却水）が流
れる。熱はヘッダ・ブロックから熱伝達によってそこを
流れる冷却水に奪われ、それ故、冷却用フィンはヘッダ
との結合部で比較的低い温度に保たれる。一方、フィン
の自由端はヘッダ・ブロック内の端よりもかなり暖かく
、フィン表面を横切って大きな温度変化が生じる。
４０００個から６０００個もの多いガラス成形用オリフ
ィスを有するより長くてより幅の広いブッシング組立体
を用いる場合、熱除去がより困難になり、ブッシング組
立体の幅を横切って延びるほど長く作った冷却用フィン
を使用する必要がある。冷却用フィンの長さが延びると
いうことは、現在使用されている中実フィンにおける自
由端フィン温度がさらに高くなることを意味する。この
ような高い自由端フィン温度はフィンの自由端からフィ
ン・クーラ・ヘッダ・ブロックまでの熱伝達率が不適切
なためであり、フィン自由端で過剰な酸化、ゆがみを生
じさせ、延いては、フィン・クーラの寿命を縮めること
になる。フィン表面のクーラ部分もそこを腐蝕する固体
を蓄積し、清掃が必要である。頻繁なフィン・クーラ清
掃または交換は費用がかかるし、ブッシング作業の障害
にもなり、生産性の損失になる。
ざらに、テキスタイル・ガラス繊維ストランド製品では
、普通、たとえば樹脂補強のためのＯ−ピングを得るの
に用いられるストランド製品よりも＾いレベルの製品均
質性を必要とする。テキスタイル・ガラス繊維ストラン
ドは、回路板で普通に用いられる高圧積層体を補強した
り、装飾用ファブリックを製造したりするのに用いられ
る布を製造するのに用いられる。このようなガラス繊維
ストランドは高いレベルの製品均質性、すなわち、１つ
の基準であるガラス１ａ維１ボンドあたりの一貫したヤ
ード数で製造しなければならない。ヤード数にばらつき
がないということは所与のストランドにおける繊維直径
が均一であるという１つの指標である。一般に市販され
ている中実の冷却用フィンを使用してみたが、多くの例
で再現性基準についてテキスタイル４ＭＭに所望の特性
を与えることはできなかった。さらに、普通の中実フィ
ンの冷却能力は幾分限られているので、テキスタイル繊
維に対する成形張力が高くなりがちであり、これらの繊
維を製造しているブツシグからのガラス押出量が低い。
個々のフィンが中空になっており、これらのフィンを通
してプラント冷却水を通すことができるようになってい
るフィン・クーラ組立体を得る試みがなされた。このよ
うな冷却式フィン・クーラを開示している先行特許とし
ては、米国特許第３゜２５１．６６５号、同第３，６９
５．８５８号および同第３，７４６．５２５号がある。
冷却式フィン・クーラを作動させる従来の試みは最低限
度の成功を収めただけであり、これらのフィン・クーラ
はガラス！Ｉ維成形業界では広く用いられることはなか
った。いくつかの−船釣な問題が従来の水冷式フィン・
クーラに普通であるように思える。
フィンを通るプラント・プロセス水または冷却水の流れ
は許容できないほど低いフィン１度、すなわち、フィン
の部分で７０゜Ｆ〜１００゜Ｆ（２１，１℃〜３７．７
℃）の範囲の温度を生じさせた。フィン表面でこれら低
い温度ガラス揮発物を冷却用フィンの表面に凝縮させ、
許容できないほど高い腐蝕と短いフィン寿命を眉く。冷
却式フィンの表面に蓄積した汚染物は熱伝達特性も変え
、ガラスの冷却が均一でない、すなわち、ばらつきがあ
るので製造されたガラス繊維に不均質性が生じる。フィ
ンの通路を通る冷却水の流れによって生じる冷却式フィ
ンの低温はブッシングまわりに通常存在する環境でガラ
ス揮発物を水と混合させ、腐蝕酸を生成し、フィン寿命
を短縮する可能性もある。
さらに、普通のプラント冷却水は固形の粒子および汚染
物をまったく含んでいないわけではない。
水が従来の水冷式フィン・クーラのフィンにある比較的
小さい通路を通って流れるとき、これらの流れ通路が詰
まる可能性がある。フィンにおけるこのような通路閉塞
は冷却用フィンの作動を止め、フィンの急速な故障を招
く。それ相当に多数の水冷式フィンを有する大型のブッ
シング組立体では、冷却水流れ通路の詰まりによってラ
ンダムに冷却用フィンが不作動になるということは、熱
伝達率を冷却用フィン毎に異ならせることになる。そう
Ｊると、ストランド・サイズが変わり、その結果として
製品が不均一なフィラメント直径を持つことになり、こ
れは受は入れ難い。個々の冷却用フィンにおける冷却水
流れ通路は修理が難しく、フィン・クーラ全体をブッシ
ング組立体から取り外し、修理しなければならない。も
ちろん、この操業停止は生産スケジュールを混乱させ、
プラント生産性を妨げる。
したがって、明らかに、ガラス繊維成形産業では、制御
された信頼性のある要領で作動して、フィン表面温度を
高く維持して腐蝕の影響を許容レベルまで減らし、フィ
ンの全表面を横切って温度を一層均一にすることのでき
るフィン・クーラを必要としている。さらに、この冷却
式フィン・クーラは不適切な冷却によって生じるひずみ
なしに作動することができなければならないし、流れ通
路閉塞による故障の可能性もあってはならない。
発明の概要 本発明の目的はガラス繊維成形環境を制御する方法およ
び装置を提供することにある。
本発明の別の目的はほぼ均一な温度のフィンを備えたフ
ィン・クーラを用いてガラス繊維成形環境を制御する方
法を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は熱媒液流れ通路を設けたフィ
ン・クーラおよびフィン・クーラに接続してあり、流れ
通路を通して流れてフィン温度を充分に高いレベルに維
持し、フィンに隣接した揮発物の凝縮物によるフィン腐
蝕を最低限に抑える熱媒液系を提供することにある。
本発明のまたさらに別の目的は高い比熱の流体を制御し
た温度および流量で利用して成形したガラス１！維を制
御し、そこで用いるフィン・クーラにおいてガラス繊維
成形オリフィスすなわち先端まわりに均一な環境および
均一なフィン温度を与える方法を提供することにある。
本発明のざらにまた別の目的は所定の作動温度、流量お
よび熱を除去率で閉ループ熱交換流体流路を利用してガ
ラス繊維成形環境を制御する方法および装置を提供する
ことにある。
本発明のまたさらに別の目的は水よりも高い沸点を有す
る熱媒液と系から熱を除去する熱交換器とを用いてガラ
ス繊維成形環境を制御する方法を提供することにある。
優に述べる好ましい実施例の説明で一層詳しく理解して
貰えるように、本発明は多重オリフィス・ブッシング組
立体によって成形された溶融ガラス繊維を細くすること
によって成形したガラス繊維を制御する方法および装置
に関するものである。
複数のほぼ扁平な冷却用フィン（第１端でヘッダ・ブロ
ックに取り付けてあってフィン・クーラを形成している
）がブッシング先端プレートの下に置かれる。ガラスｌ
ＩＮが間隔を置いたフィンの間を通るとぎ、フィンまわ
りの熱環境領域はフィン表面温度を安定化させなからガ
ラスから冷却用フィンまで熱を伝えることによって制御
される。これらのフィンは、各々、内部の細長いほぼＵ
字形の流れ通路を包含し、このフィン流れ通路の入口ポ
ートはフィン・クーラ・ヘッダ・ブロックにある熱媒液
流人流路と連絡し、各フィンの熱媒液流れ通路からの出
口ポートはヘッダ・ブロックの分離した流出液路と連絡
している。
高い比熱を有し、水よりもかなり高い沸点と、作動温度
で１気圧未満の蒸気圧とを有する熱媒液を用いると好ま
しく、この熱媒液はフィンを通る閉ループを流れる。流
れ出た熱媒液は次に熱交換器に通される。したがって、
ガラスｉｉｍフィラメントからそれに隣接したフィンに
よって熱が抽出され、フィン表面から熱媒液に伝えられ
、次いで熱はフィン・クーラに接続した別の熱交換器内
の二次熱交換流体（たとえば、プラント・プロセス水）
に伝達される。
ここで用いる「高い比熱」なる用語は少なくとも０．５
ｃａｌ　／℃／ｇｍ、好ましくは、０．６ｃａｌ　／℃
／ｇｍ　〜０．７ｃａｌ　／℃／ｇｍの範囲の比熱を意
味する。また、ここで用いる「低い蒸気圧」という用語
は１気圧未満の作！ｅ温度蒸気圧を意味する。
熱交換流体、冷却用フィンを通しての循環率および熱交
換器において熱を除去する率はパラメータであり、これ
らのパラメータは１５０〜４００゜Ｆ（６５，５〜２０
４．４℃）、好ましくは、１５０〜２００゜Ｆ（６５，
６〜９３，３°Ｃ）の温度に冷却用フィンの表面部分が
維持されるように調節される。好ましい範囲の表面温度
は隣接環境からの凝縮物による冷却用フィンの表面への
ガラス揮発性汚染物の形成を防ぐに充分に高い。従来の
水冷式フィンと異なり、本発明に従って閉ループ系で熱
媒液を使用することによって、従来の非閉ループ系で流
れる水の場合よりも高い温度にフィン表面を維持するこ
とができる。これはフィン内の熱媒液の温度を精密に制
御できるからである。
フィン表面でのガラス揮発成分と凝縮水との混合による
酸生成は、したがって、高い比熱、高い沸点の熱交換流
体および本発明の閉ループの使用によって与えられる高
いフィン表面作動温度により最小限に抑えられ、しかも
なお、フィンに隣接したガラス・フィラメントからの適
切な熱除去も達成されな【ブればならない。
熱交換流体は本発明によるｍループ内を流れる。
この流路は連続しており、個々の冷却用フィンの流路か
らヘッダ・ブロックを通って熱交換器ユニット（熱媒液
から熱を除去する）まで延びており、熱媒液をフィルタ
に通し、冷却用フィンを通して戻し、さらなる熱処理を
行う。この閉じた流路は冷Ｗ用のプラント・プロセス水
を一般に利用している従来の開放ループ水冷式フィンの
場合に生じがちな、冷却用フィンの流れ通路の詰まりを
防ぐ。
種々の冷却用フィンの個々の冷媒流路がもはや黒磯酸化
物の付着で詰まることがないので、フィン・クーラ故障
およびそれに関連した操業中断はかなり減る。冷却流体
として水を使用する場合、蒸留水が好ましい。
本発明の好ましい実施例によるフィン・クーラおよび閉
ループで流れる高い比熱、高い沸点の熱媒液と一緒にこ
のフィン・クーラを用いる方法は高い表面温度を維持す
ることができるためにガラス揮発性汚染物の蓄積の傾向
あるいは腐！ｌｌ酸による浸蝕を受ける傾向を減らすと
共になおガラス繊維のための冷却表面として作用し得る
フィン・クーラを提供する。同様に、水を用いる場合、
循環Ｊる水の温度が１５０゜Ｆ（６５，５℃）を超えて
維持されるかぎり同じ利点が生じる。フィンを通して熱
媒液を循環させることによって均一なフィン温度が得ら
れるので、フィンのひずみ、酸化はない。本発明の開ル
ープ流体循環系により、熱媒液は清浄なままであり、熱
交換器での制御された熱除去を介して熱媒液温度を制御
して所与のフィン表面温度を与えることによってフィン
表面温度を制御する手段を得ることができる。制御され
たフィン温度は熱交換器を通る二次冷却水、または、プ
ラント冷却水の流れを精密に制御することによって達成
される。こうして、本発明によるガラス繊維冷却方法お
よび装置は効果的で、しかも簡略で信頼性のある系を与
えなから従来技術の欠点を克服することができる。
本発明によるガラス繊維を冷却する方法および装置の新
規な特徴は添酊の特許請求の範囲に特別に記載しである
が、後述する好ましい実施例についての詳細な説明を参
照することにより、添付図面でわかるように、本発明は
完全に理解して貰えよう。
ましい−茄例の説 まず第１図を参照して、ここには本発明による冷却式フ
ィン・クーラが全体的に１０で示しである。この冷却式
フィン・クーラ１ｏは全体的に１２で示すヘッダ・ブロ
ックを包含し、このヘッダ・ブロックには複数の外方に
延びる冷却用フィン１４が取り付けである。この分野で
は一般に知られているように、この−殻内なタイプのフ
ィン・クーラは、普通、ガラス繊維フィラメント成形ブ
ッシング組立体（図示せず）の先端プレートの下に置か
れる。ブッシング先端プレートのところに形成された溶
融ガラス・コーンから引っ張られる個々のガラス繊維は
適当なワインダ等で細くされる。これら個々の繊維のグ
ループは間隔を置いた冷却用フィン１４間をほぼ下方へ
通り、これらの冷却用フィン１４はガラスから熱を奪い
、ガラスを適切に冷却する。
本発明の冷却式フィン・クーラでは、ヘッダ・ブロック
１２は頂面１６、それに対向した底面１８、前面２０、
それに対向した後面２２を有する細長い矩形の棒の形と
なっている。各冷却用フィン１４は第１端２４でヘッダ
・ブロック１２の前面２０に任意の普通の要領、たとえ
ば、溶接とかろう付けによって取り付けられ、そこから
外方へ第２の端、すなわち、自由ＤＮ２６まで片持ち式
に延びている。
第２図および第３図でわかるように、ヘッダ・ブロック
１２は一対の間隔を置いた細長い冷媒流路を包含する。
ヘッダ・ブロック１２の内部には底面１８に接近して冷
媒液流入流路２８が形成しである。冷媒液流入管路３０
がヘッダ・ブロック１２に取り付けてあり、流入流路２
８に冷媒液を供給する。別に冷媒液流出流路３２がヘッ
ダ・ブロック１２に形成してあり、これはヘッダ・ブロ
ック１２の全長にわたってその頂面１６に隣接して延び
ている。流入流路２８と流出流路３２は互いに対してほ
ぼ平行であり、互いに完全に分離している。冷媒液出口
ライン３４が流出流路３２と連絡しており、ヘッダ・ブ
ロック１２か冷媒液を流出させる手段となっている。
再び第３図を参照して、また、第４図でわかるように、
各冷却用フィン１４は細長いほぼＵ字形の冷媒液流れ通
路３６を備えている。各冷却用フィン１４の流れ通路３
６は入口ポート３８を有し、これはヘッダ・ブロック１
２内の冷媒液流入流路２８内に設けである。各冷媒液流
れ通路３６の出口ポート４０はヘッダ・ブロック１２の
冷媒液流出流路３２内に配置しである。各冷却用フィン
１４の各冷媒液流れ通路３６はフィン１４の第１端２４
からフィン１４の底部４４に隣接した下方脚部４２に沿
ってフィン１４の自由端２６まで延び、そこからフィン
１４の上縁４８に隣接した頂部脚部４６を通ってフィン
１４の第１端２４まで戻る。
冷媒液はヘッダ・ブロック冷媒液流入流路２８内へ流れ
、そして、入口ポート３８を通って冷媒液流れ通路３６
の下方脚部４２に流れる。冷媒液はフィン１４の自由端
２６から流出し、流れ通路３６の頂部脚４８を通り、出
口ボー１−４０を通ってヘッダ・ブロック１２の冷媒液
流出流路３２に流れる。ヘッダ・ブロック１２の冷媒液
流入流路２８および冷媒液流出流路３２が直接連絡して
いないが、実際には冷却用フィン１４の冷媒液流れ通路
３６を通して相互に接触する。
冷却用フィン１４の好ましい構造が２つの類似している
が、対向した打ち抜き加工の金属パネル５０．５２から
なるものとして第４図に示してあり、各パネル５０は冷
却用フィン１４の一側部として形成しである。各打ち複
き加工のパネル５０゜５２は細長いほぼＵ字形のくぼみ
を有する。２つのパネル５０．５２が一緒に設けられ、
周縁および中間のフランジ部５４．５６の溶接等による
取り付けによって相互に結合されたとき、内部に冷媒液
流れ通路３６が設けられた冷却用フィン１４が形成され
る。各冷却用フィン１４は冷媒液流れ通路３６を有する
ほぼ矩形の中空のフィンとなるようにいくつかの方法の
１つで形成され得る。たとえば、２つの平坦な金属パネ
ルを周縁、中間スペーサで相互に取り付けても各冷却フ
ィン１４内にほぼＵ字形の流れ通路３６を構成すること
もできる。
ここで第５図に目を転じて、ここには、本発明による冷
却式フィン・クーラのためのフィン・クーラ熱交換器開
回路が概略的に示しである。先に述べたように、冷却用
フィン１４の流れ通路３６を流れる冷媒液は冷媒液流入
管路３０を通ってヘッダ・ブロック１２に入り、冷奴液
流出管路３４を通って出る。冷却用フィン１４を流れる
間に、冷媒液は間接的な熱伝達を介して冷却用フィン１
４間を通るガラス繊維フィラメントから熱を奪う。
この熱は冷媒液から除去しなければならず、これを行う
べく熱い冷媒液を全体的に６０で示す熱交換器に通す。
フィン・クーラ１０からの熱い液体は熱交換コア６２を
通って流れる。熱交換コアのまわりには水入口６６およ
び水出口６８によっであるいは強制空気冷却によってプ
ラント・プロセス水のような二次熱交換流体が連続的に
循環している。熱い冷媒液は冷却され、熱交換器６ｏか
ら出ると再使用される。ここで、冷媒液が閉ループ内を
流れており、冷却用フィンにおいて熱を奪い、熱交換器
で熱を放出するということは了解されたい。
第６図、第７図、第８図に目を転じて、ここには、本発
明のフィン・クーラ系の好ましい実施例が示しである。
第６図において、フィン・クーラ・ヘッダ７１．７２は
ブッシング８０の下に設けた状態で示してあり、ブッシ
ングはその底部に多数の繊維成形用先端８１を有する。
先端８１は列状に配置してあり、図示のように、２列の
先端８１がヘッダ７１のフィン７４とヘッダ７２のフィ
ン７５の間に位置している。流体はそれぞれ入口８２．
８３を通ってヘッダ７１．７２に導入され、それぞれ出
口８４．８５を通ってヘッダ７１．７２を出る。フィン
７４．７５は２枚の金属板をその中心線に沿って相互に
ピンチ加工し、溶接して第８図に示すＵ字形の流路８６
を形成することによって形成される。中実の金属センタ
８７がフィンをこの流路８６を与えるように分割してい
る。
第８図に示すヘッダ７１において、矩形形態は分割壁８
８を備え、上方室８９と下方室９０とを与える。容易に
わかるように、入口８２．８３および出口８４．８５は
第５図に示すように熱交換器６０に接続してあり、その
結果、フィン７４．７５内を循環する流体が熱を抽出し
、冷却された流体を供給するように処理され得る。
先に説明したように、好ましい実施例では、閉ループ内
を流れ、冷却用フィン１４を通過する熱交換液または冷
媒液は、水よりも高い沸点、１気圧未満の蒸気圧、作ｅ
温度での高い比熱、すなわら、少なくとも０．５ｃａｌ
　／℃／ｇｍの比熱を有する多数の熱交換流体のうちの
１つから選ばれる。
このような用途に適すると考えられる熱交換流体の例と
しては八ｍｅｒｉｋａｎ　ｌｌｙｄｒｏｔｈｅｒｍＣＯ
ｒｐＯｒａｔｉＯｎの製造するＨｙｄｒｏｔｈｅｒｍ７
００−１６０　Ｊ’ｉ　ヨびＨｙｄｒｏｔ、ｈｅｒｍ７
５０−２００またはＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐ
ａｎｙ　　の作っているＤｏｗｔｈｅｒ＋＋＋　八また
はＤｏｗｔｈｅｒｍ　Ｅがある。あるいは、種々の鉱物
油その他の熱交換流体が比熱および蒸気圧要件を満たず
かぎり本発明による閉ループ冷却式フィン・クーラで用
いることができる。したがって、グリセロール、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、１．３−プロパ
ツールのような高沸点アルコールを単独で、゛あるいは
、水でやや稀釈して、ずなわら、１５〜２０パーセント
までに稀釈して使用することができる。ただし、稀釈し
たアルコールの沸点は水より高く、比熱は少なくとも０
．５ｃａｌ　／’Ｃ／’１ｍの値に留まり、１５０゜Ｆ
（６５，６℃）以上、好ましくは、１５０゜Ｆ〜２００
゜Ｆ（６５，５℃〜９３．３℃）の作動フィン温度で１
気圧未満の蒸気圧でなければならない。
これらの熱交換流体は水よりかなり高い沸点を有し、冷
却用フィンを１５０〜４００゜Ｆ（６５，５〜２０４．
４℃）以上、好ましくは、１５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６
５，５℃〜９３．３℃）で作動することができる。
水のみを用いる場合、汚染物があってはならないし、フ
ィンを通って循環する間１５０゜Ｆ（６５，５℃）以上
でその沸点未満に維持されなければならない。この温度
は熱交換器内での熱除去および水が流れる閉ループを通
る水の流量によってｉ制御される。
水量外の液体での温度上限はフィン内で用いられる物質
の破損点とその液体の沸点によって決まる。この大きさ
の温度範囲での動作はフィン表面へのガラス揮発物の付
着量を減らし、また、冷却用フィン表面に腐蝕酸を生成
する傾向を低下させる。これらのフィンは熱媒液として
開放系で水を用いる従来技術に従って作動する場合より
も高い温度で作動するが、１５０〜４００゜Ｆ（６５，
５〜２０４．４℃）のフィン温度とガラスの普通２２０
０゜Ｆ（１２０４，４℃）のブッシング先端出口温度の
差はフィンに良好な熱伝達を与える。
さらに、フィンの系作動温度とそこで用いられる熱媒液
の沸点の間でほぼ２５〜１００゜Ｆ（−３，９〜３７．
７℃）、好ましくは５０〜１００゜Ｆ（１０，０〜３７
．７℃）またはそれ以上の差を維持することによって、
そこで用いられる流体が閉じた系のあらゆる部分で常時
液体状態に留まることができることがわかった。フィン
・クーラの特定の作動温度は所望の熱媒液を正しく選択
し、熱交換器を通る熱媒液の流量を制御することによっ
て制御することができる。
本発明の好ましい実施例によるガラス繊維冷却方法、装
置は水より高い沸点および約１５０〜４００゜Ｆ　（６
５，５〜２０４．４℃）、好ましくは、１５０゜Ｆ〜２
００゜Ｆ（６５，５℃〜９３．３℃）の温度で冷却用フ
ィンを作動させ得る高い比熱を有する熱媒液を使用する
。この温度範囲での作動は冷却用フィンへのガラス汚染
物付着を防ぐ助けとなり、フィン温度分布を均一にし、
フィン腐蝕酸の生成を防ぐことによってフィン寿命を延
ばす。
冷却用フィンおよび熱交換器を通る熱媒液の閉ループ経
路は汚染物を含まない熱伝達媒体の使用を可能とし、熱
伝達媒体が使用時に汚染されることはなく、冷却用フィ
ンの冷媒液流れ通路を詰まらせることもない。したがっ
て、本発明によるガラス揮発物を冷却する方法および装
置はこの分野でのかなりの進歩を示す。さらに、使用す
る流体、フィンを通る循環率およびフィン温度への影響
を調節することによって、成形過程そのものを調節して
ガラス成形コーンの領域でガラス揮発物を変えて４１１
ｆｆ直径を調節することができるという利益も得られる
。
好ましいモードでの作動では、本発明のフィン・クーラ
は実験炉前床において８００個の先端を有するガラス繊
維成形ブッシングに用い、９０パーセントのエチレング
リコールと１０パーセント水の混合物を熱媒液として用
いた。この熱媒液は約５００ｍｍ／分／フィンの率でフ
ィン・クーラのフィンを通して圧送された。フィン表面
温度は熱交換器内で熱媒液から熱を除去することによっ
て１６０゜Ｆ（７１，１℃）に保たれた。この熱交換器
は８０゜Ｆ（２６，６℃）の入口温度、約１５０゜Ｆ（
６５，５℃）の出口温度で熱媒液として水を用いて動か
した。
別の好ましい作動モードでは、それぞれ８００個の先端
を有する１０個のガラス成形ブッシングを本発明のフィ
ン・クーラ系を利用して製造プラントでガラス繊維炉前
床に用いた。各フィン・クーラは１位置あたり３８個の
フィンを有するものであった。フィンを通って循環する
エチレングリコール（−火熱媒液）は７０パーセントエ
チレングリコールと３０パーセント水の混合物であった
。
このエチレングリコール・水Ｕ合物は０．１〜０．１５
ガロン／分／個別フィンの率ですべてのブッシングのフ
ィン・クーラのフィンを通して圧送した。１０ブッシン
グ位置でのフィンのフィン表面温度は閉ループ系内で熱
交換器において一次熱媒液、すなわち、７０／３０エチ
レングリコール・水混合物から熱を奪うことによって１
６０゜Ｆ（７１，１℃）に維持され、水が熱交換器にお
いて熱交換流体として用いられた。約８０下（２６，６
℃）のプラント・プロセス水が熱交換器に送られ、熱交
換器ユニットからの水の出口渦電は約１５０゜Ｆ（６５
，５℃）であった。このように作動するフィンは作動巾
約１６０°［（７１，１℃）の表面温度に保たれた。フ
ィンは、フィン・クーラと組み合った３つのフィンにつ
いて少量の漏れがあったことを除いて（フィン・クーラ
・ヘッダとフィンのろう付は結合部）、満足できるもの
であり、系の故障はなんら生じなかった。生産炉で行わ
れたこの運転の途中で、２つのブッシングおよびそれに
対応したフィンが初めに利用され、試行を進めるにつれ
て、それ以外のブッシングとフィンが加えられ、最終的
には、総数１０個のブッシングとそれに対応したフィン
が用いられた。試運転の途中で用いられたフィン・クー
ラ位置はなんらの故障なしに３４週間にわたって行われ
た。また、これらの位置で系を利用したとき、ブッシン
グの作動中、このデザインのブッシングからの生産に従
来使用された通常の中実フィンで経験されるよりもフィ
ラメント破損レベルは低かった。
本発明によるガラスｔＪ＆Ｈ冷却方法、装置の好ましい
実施例を充分に説明してきたが、たとえば、ヘッダ・ブ
ロックの形状、授受の管継手および連結具、熱交換器の
構造等に数多くの変更が特許請求の範囲によってのみ制
限される本発明の真の精神、範囲から逸脱することなく
なされ得ることは当業者には明らかであろう。同様に、
好ましい用途で使用される好ましいグリコール・水の代
りに、上述したような種々のオイルも持らいることがで
きる。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲に示
す以外の範囲に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
第１図はほぼ本発明に従って構成されたフィン・クーラ
の一実施例の斜視図である。 第２図は第１図のフィン・クーラのヘッダ・ブロックの
ＩＩ−ｍ線に沿った横断面図である。 第３図は第１図のフィン・クーラの■−■線に沿った部
分断面側面図である。 第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿った、１つの冷却用
フィンの横断面図である。 第５図は本発明によるフィン・クーラの一実施例の概略
側面図であり、フィン・クーラおよび熱交換器を通る熱
媒液の閉ループ循環経路を示す図である。 第６図は本発明の好ましい実施例の正面図であり、冷却
用フィン及びヘッダならびにそれらのブッシング先端に
対するｍ係を示す図である。 第７図は好ましい実施例の２つのフィン・クーラの平面
図であり、ヘッダ内でのこれらのフィン・クーラの位置
を示す図である。 第８図はヘッダ・フィンおよびヘッダ流体入口、出口の
側断面図である。 図面において、 １０・・・・・・冷却式フィン・クーラ、１２・・・・
・・ヘッダ・ブロック、１４・・・・・・冷却用フィン
、２８・・・・・・冷媒液流入流路、３０・・・・・・
冷媒液流入管路、３２・・・・・・冷媒液流出流路、３
４・・・・・・冷媒液出口管路、３６・・・・・・冷媒
液流れ通路、４ｏ・・・・・・出口ポート、６０・・・
・・・熱交換器、６２・・・・・・熱交換コア、６６・
・・・・・水入口、６８・・・・・・水出口、７１．７
２・・・・・・フィン・クーラ・ヘッダ、８０・・・・
・・ブッシング、８１・・・・・・先端。

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）溶融ガラスから成形したガラス繊維を冷却する方
    法であつて、成形されたガラス繊維からフィン・クーラ
    組立体を通してフィン表面を介する間接的熱交換によつ
    て熱を抽出する方法において、少なくとも０．５ｃａｌ
    ／℃／ｇｍの比熱と作動温度で１気圧を超えることのな
    い蒸気圧とを有する熱媒液を、フィン表面を約１５０゜
    Ｆ（６５．６℃）を超える温度に維持してフィラメント
    成形環境から前記熱媒液へ熱を抽出するに充分な率で各
    フィンを通して閉ループで循環させることを特徴とする
    方法。
  2. （２）請求項１記載の方法において、前記熱媒液に抽出
    した熱を前記フィン・クーラから隔たつた位置で取り出
    すことを特徴とする方法。
  3. （３）請求項１記載の方法において、フィン表面を１５
    ０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．３℃）の温度
    に維持することを特徴とする方法。
  4. （４）請求項１記載の方法において、フィン表面を２０
    ０゜Ｆ（９３．３℃）を超える温度に維持することを特
    徴とする方法。
  5. （５）複数のガラス成形用先端を有するガラス成形用ブ
    ッシングにおいて溶融ガラスから成形したガラス繊維を
    冷却する方法であつて、 複数の間隔を置いた冷却用フィンを有するフィン・クー
    ラをガラス成形用先端に隣接して設置し、間隔を置いた
    冷却用フィンの間に成形ガラス繊維を通す段階と、 水よりも高い沸点、高い比熱および低い蒸気圧を有する
    熱媒液を前記間隔を置いた冷却用フィンの流れ通路を通
    して流す段階と、 前記ガラス繊維が前記冷却用フィン間を通過するときに
    これらガラス繊維から熱を奪い、奪つた熱を前記熱媒液
    に伝達する段階と、 前記熱媒液を冷却用フィンの温度を維持するに充分な程
    度まで熱交換器で冷却し、冷却された熱交換流体が熱交
    換器を通して１５０〜４００゜Ｆ（６５．５〜２０４．
    ４℃）の温度で流れるようにする段階と、 前記熱媒液を前記フィン・クーラと前記熱交換器の間で
    連続的に閉ループ状態で循環させる段階と を包含することを特徴とする方法。
  6. （６）請求項５記載の方法において、冷却用フィンの温
    度が約２００゜Ｆ（９３．３℃）を超えることを特徴と
    する方法。
  7. （７）請求項５記載の方法において、冷却用フィンの温
    度が１５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．３℃
    ）であることを特徴とする方法。
  8. （８）請求項５記載の方法において、さらに、前記フィ
    ン・クーラのヘッダ・ブロックに分離した冷媒液流入、
    流出流路を設ける段階と、前記熱交換器からの前記熱媒
    液を前記冷媒液流入流路に流す段階と、前記冷媒液流出
    流路からの前記熱媒液を前記熱交換器に流す段階とを包
    含することを特徴とする方法。
  9. （９）請求項８記載の方法において、さらに、前記冷却
    用フィンの各々の前記流れ通路として細長いほぼＵ字形
    の流体流路を設ける段階と、前記流れ通路の入口ポート
    を前記冷媒液流入流路に接続する段階と、前記流れ通路
    の出口ポートを前記冷媒液流出流路に接続する段階とを
    包含することを特徴とする方法。
  10. （１０）複数のガラス成形用先端を有するガラス繊維成
    形ブッシングで溶融ガラスから形成したガラス繊維を冷
    却する際に使用するに適した冷却式フィン組立体であつ
    て、 前記ガラス成形ブッシングのほぼ下方に設置することが
    でき、間隔を置いて分離した冷媒液流入、流出流路を包
    含するフィン・クーラ・ヘッダと、前記ヘッダのブロッ
    クに第１端で取り付けてある複数の間隔を置いた冷却用
    フィンであり、そこから外方へ前記ガラス成形用先端の
    下まで延びていて前記冷却用フィン間を通るガラス繊維
    フィラメントから熱を奪う冷却用フィンと、 各冷却用フィンに設けてあり、各々が前記冷媒液流入流
    路と連絡する入口ポートおよび前記冷媒液流出流路と連
    絡する出口ポートを包含する冷媒液流れ通路と、 前記フィン・クーラ・ヘッダ・ブロックから隔たつてお
    りかつそれと連絡していて閉ループの流体流路を形成し
    ている熱交換器と、 この熱交換器と前記ヘッダ・ブロックの間の前記閉ルー
    プ流体流路内をかつ前記冷却用フィンの前記冷媒液流れ
    通路を通つて循環し、前記冷却用フィンから熱を奪い、
    その熱を前記熱交換器に放出することのできる熱媒液と を包含し、この熱媒液が水よりも高い沸点を有し、また
    、少なくとも０．５ｃａｌ／℃／ｇｍの比熱と、この熱
    媒液が１５０゜Ｆ（６５．５℃）以上の温度であるとき
    に１気圧未満の蒸気圧とを有することを特徴とする冷却
    式フィン組立体。
  11. （１１）請求項１０記載の冷却式フィン組立体において
    、熱媒液が水より高い沸点と、少なくとも０．５ｃａｌ
    ／℃／ｇｍの比熱と、１５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．
    ５℃〜９３．３℃）の温度のときに１気圧未満の蒸気圧
    とを有することを特徴とする冷却式フィン組立体。
  12. （１２）請求項１０記載の冷却式フィン組立体において
    、熱媒液が水より高い沸点と、少なくとも０．５ｃａｌ
    ／℃／ｇｍの比熱と、１５０゜Ｆ〜４００゜Ｆ（６５．
    ５℃〜２０４．４℃）の温度のときに１気圧未満の蒸気
    圧とを有することを特徴とする冷却式フィン組立体。
  13. （１３）請求項１０記載の冷却式フィン組立体において
    、各冷却用フィンの前記冷媒液流れ通路が細長いほぼＵ
    字形の通路であることを特徴とする冷却式フィン組立体
    。
  14. （１４）請求項１０記載の冷却式フィン組立体において
    、前記熱交換器が二次熱媒液としてプラント・プロセス
    水を利用することを特徴とする冷却式フィン組立体。
  15. （１５）請求項１記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  16. （１６）請求項２記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  17. （１７）請求項３記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  18. （１８）請求項５記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  19. （１９）請求項６記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  20. （２０）請求項７記載の方法において、フィン表面と熱
    媒液の沸点との間に５０〜１００゜Ｆ （１０．０〜３７．７℃）の温度差があることを特徴と
    する方法。
  21. （２１）溶融ガラスから成形したガラス繊維を冷却する
    方法であつて、成形したガラス繊維からフィン・クーラ
    組立体を通してフィン表面を介する間接的な熱交換によ
    つて熱を抽出する方法において、熱媒液を少なくとも１
    ５０゜Ｆ（６５．５℃）の温度でかつその沸点未満の温
    度で各フィンを通して閉ループ状態で循環させ、熱を環
    境から抽出してそれを熱媒液に伝達し、熱媒液をフィン
    から隔たつたところにある熱交換器に通し、この熱交換
    器内で熱媒液から熱を抽出して熱交換器内の熱除去量と
    熱媒液の流量とのバランスをとり、フィン内の熱媒液の
    温度を１５０゜Ｆ（６５．５℃）以上であるが、熱媒液
    の沸点未満に維持することを特徴とする方法。
  22. （２２）溶融ガラスから成形したガラス繊維を冷却する
    方法であつて、成形したガラス繊維からフィン・クーラ
    組立体を通してフィン表面を介する間接的な熱交換によ
    つて熱を抽出する方法において、水を少なくとも１５０
    ゜Ｆ（６５．５℃）の温度でかつその沸点未満の温度で
    各フィンを通して閉ループ系内で循環させ、熱をフィン
    付近の環境から抽出してそれをフィン内の水に伝達し、
    この水をフィンから閉ループに接続した、フィンから隔
    たつたところにある熱交換器に通し、この熱交換器内で
    水から熱を抽出し、熱交換器内の水からの熱除去量とフ
    ィンを通る水の流量とのバランスをとつてフィン内の水
    を１５０゜Ｆ（６５．５℃）以上であるが、その沸点未
    満に維持することを特徴とする方法。
  23. （２３）請求項２１記載の方法において、フィン表面が
    １５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．３℃）の
    温度に維持されることを特徴とする方法。
  24. （２４）請求項２２記載の方法において、フィン表面が
    １５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．３℃）の
    温度に維持されることを特徴とする方法。
  25. （２５）複数のガラス成形用先端を有するガラス成形ブ
    ッシングで溶融ガラスから成形したガラス繊維を冷却す
    る方法において、 ガラス成形用先端に隣接して複数の間隔を置いた冷却用
    フィンを有するフィン・クーラを設置して冷却用フィン
    間に成形したガラス繊維を通す段階と、 前記間隔を置いた冷却用フィン内の流れ通路を通して熱
    媒液を流す段階と、 前記ガラス繊維が前記冷却用フィン間を通るにつれてこ
    れらガラス繊維から熱を奪い、奪つた熱を前記熱媒液に
    伝達する段階と、 前記熱媒液を熱交換器内で冷却用フィンの温度を維持す
    るに充分な程度まで冷却し、冷却された熱交換流体が１
    ５０〜４００゜Ｆ（６５．５〜２０４．４℃）の温度で
    冷却用フィンを通つて流れるようにした段階と、 前記フィン・クーラと前記熱交換器の間で連続的に閉ル
    ープ状態で前記熱媒液を循環させる段階と を包含することを特徴とする方法。
  26. （２６）請求項２５記載の方法において、冷却用フィン
    の温度が１５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．
    ３℃）であることを特徴とする方法。
  27. （２７）請求項２５記載の方法において、さらに、前記
    フィン・クーラのヘッダ・ブロックに分離した冷媒液流
    入、流出流路を設ける段階と、前記熱交換器からの前記
    熱媒液を前記冷媒液流入流路に流す段階と、前記冷媒液
    流出流路からの前記熱媒液を前記熱交換器に流す段階と
    を包含することを特徴とする方法。
  28. （２８）請求項２７記載の方法において、さらに、前記
    冷却用フィンの各々の前記流れ通路として細長いほぼＵ
    字形の流体流路を設ける段階と、前記流れ通路の入口ポ
    ートを前記冷媒液流入流路に接続する段階と、前記流れ
    通路の出口ポートを前記冷媒液流出流路に接続する段階
    とを包含することを特徴とする方法。
  29. （２９）複数のガラス成形用先端を有するガラス成形用
    ブッシングにおいて溶融ガラスから成形したガラス繊維
    を冷却する方法であつて、 複数の間隔を置いた冷却用フィンを有するフィン・クー
    ラをガラス成形用先端に隣接して設置し、間隔を置いた
    冷却用フィンの間に成形ガラス繊維を通す段階と、 水を前記間隔を置いた冷却用フィンの流れ通路を通して
    流す段階と、 前記ガラス繊維が前記冷却用フィン間を通過するときに
    これらガラス繊維から熱を奪い、奪つた熱を前記水に伝
    達する段階と、 前記水を冷却用フィンの温度を維持するに充分な程度ま
    で熱交換器で冷却し、冷却された水が熱交換器を通して
    少なくとも１５０゜Ｆ（６５．５℃）以下でかつその沸
    点未満の温度で流れるようにする段階と、 前記水を前記フィン・クーラと前記熱交換器の間で連続
    的に閉ループ状態で循環させる段階と、を包含すること
    を特徴とする方法。
  30. （３０）請求項２９記載の方法において、冷却用フィン
    の温度が１５０゜Ｆ〜２００゜Ｆ（６５．５℃〜９３．
    ３℃）であることを特徴とする方法。
  31. （３１）請求項２９記載の方法において、さらに、前記
    フィン・クーラのヘッダ・ブロックに分離した冷却水流
    入、流出流路を設ける段階と、前記熱交換器からの前記
    水を前記冷却水流入流路に流す段階と、前記冷却水流出
    流路からの前記水を前記熱交換器に流す段階とを包含す
    ることを特徴とする方法。
  32. （３２）請求項３１記載の方法において、さらに、前記
    冷却用フィンの各々の前記流れ通路として細長いほぼＵ
    字形の流体流路を設ける段階と、前記流れ通路の入口ポ
    ートを前記冷却水流入流路に接続する段階と、前記流れ
    通路の出口ポートを前記冷却水流出流路に接続する段階
    とを包含することを特徴とする方法。
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