JPH0653591B2 - 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Info
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- JPH0653591B2 JPH0653591B2 JP1027320A JP2732089A JPH0653591B2 JP H0653591 B2 JPH0653591 B2 JP H0653591B2 JP 1027320 A JP1027320 A JP 1027320A JP 2732089 A JP2732089 A JP 2732089A JP H0653591 B2 JPH0653591 B2 JP H0653591B2
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Classifications
-
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/0203—Cooling non-optical fibres drawn or extruded from bushings, nozzles or orifices
- C03B37/0209—Cooling non-optical fibres drawn or extruded from bushings, nozzles or orifices by means of a solid heat sink, e.g. cooling fins
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
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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。一層詳しくは、本発明は熱媒液流
路を設けたフイン・クーラを利用することによつて成形
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。また一層詳しくは、本発明は熱伝達フインと熱交換
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
ラス繊維を冷却する方法および装置に関する。
および装置に関する。一層詳しくは、本発明は熱媒液流
路を設けたフイン・クーラを利用することによつて成形
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。また一層詳しくは、本発明は熱伝達フインと熱交換
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
ラス繊維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
動温度が或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
熱伝達フインには細長い流れ通路が形成してあり、熱交
換流体はフイン・クーラ組立体における各フインの全長
に沿つて流れることができる。本発明の方法および装置
によって高いフイン温度、すなわち、１５０゜F（６
５．５℃）を超えた温度が設定、維持される場合、フイ
ン・クーラ寿命が延び、腐蝕生成物が熱伝達フインに付
着する傾向がかなり減じられる。本発明の方法および装
置によつてフイン温度を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（繊維直径
の一貫性）、運転能率、ヤード数均一性が改良され、生
産性が向上する。
は水の沸点を超えた沸点を有するものであるが、もし作
動温度が或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
熱伝達フインには細長い流れ通路が形成してあり、熱交
換流体はフイン・クーラ組立体における各フインの全長
に沿つて流れることができる。本発明の方法および装置
によって高いフイン温度、すなわち、１５０゜F（６
５．５℃）を超えた温度が設定、維持される場合、フイ
ン・クーラ寿命が延び、腐蝕生成物が熱伝達フインに付
着する傾向がかなり減じられる。本発明の方法および装
置によつてフイン温度を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（繊維直径
の一貫性）、運転能率、ヤード数均一性が改良され、生
産性が向上する。
従来技術の説明 ガラス繊維は、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イスを通して溶融ガラスを
流すことによつて形成される。このような容器またはブ
ツシングは２０００個、４０００個、あるいは６０００
個ものガラス繊維成形用先端すなわちオリフイスを有す
ることが多い。これらのブツ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
繊維またはフイ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。
けた多数の接近したりオリフイスを通して溶融ガラスを
流すことによつて形成される。このような容器またはブ
ツシングは２０００個、４０００個、あるいは６０００
個ものガラス繊維成形用先端すなわちオリフイスを有す
ることが多い。これらのブツ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
繊維またはフイ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インがブツシン
グ先端プレートの下に置かれ、細長い矩形のブツシング
に対してほぼ直角に延び、ガラス繊維またはフイラメン
トが隣接した冷却用フイン間を通り、熱をフインに与え
る。通常中実の扁平な金属製冷却用フインに伝えられた
この熱は次にフインに沿つて伝導によつてヘツダ・ブロ
ツクに伝達される。このヘツダ・ブロツクにはフインの
一端が埋め込まれている。ヘツダ・ブロツクは、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
たい冷却液体（たとえば、プラント冷却水）が流れる。
熱はヘツダ・ブロツクから熱伝達によつてそこを流れる
冷却水に奪われ、それ故、冷却用フインはヘツダとの結
合部で比較的低い温度に保たれる。一方、フインの自由
端はヘツダ・ブロツク内の端よりもかなり暖かく、フイ
ン表面を横切つて大きな温度変化が生じる。
グ先端プレートの下に置かれ、細長い矩形のブツシング
に対してほぼ直角に延び、ガラス繊維またはフイラメン
トが隣接した冷却用フイン間を通り、熱をフインに与え
る。通常中実の扁平な金属製冷却用フインに伝えられた
この熱は次にフインに沿つて伝導によつてヘツダ・ブロ
ツクに伝達される。このヘツダ・ブロツクにはフインの
一端が埋め込まれている。ヘツダ・ブロツクは、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
たい冷却液体（たとえば、プラント冷却水）が流れる。
熱はヘツダ・ブロツクから熱伝達によつてそこを流れる
冷却水に奪われ、それ故、冷却用フインはヘツダとの結
合部で比較的低い温度に保たれる。一方、フインの自由
端はヘツダ・ブロツク内の端よりもかなり暖かく、フイ
ン表面を横切つ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
イスを有するより長くてより幅の広いブツシング組立体
を用いる場合、熱除去がより困難になり、ブツシング組
立体の幅を横切つて延びるほど長く作つた冷却用フイン
を使用する必要がある。冷却用フイ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インにおける自
由端フイ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イン温度はフインの自由端からフイ
ン・クーラ・ヘツダ・ブロツクまでの熱伝達率が不適切
なためであり、フイン自由端で過剰な酸化、ゆがみを生
じさせ、延いては、フイン・クーラの寿命を縮めること
になる。フイ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。頻繁なフイン・クーラ清掃
または交換は費用がかかるし、ブツシング作業の障害に
もなり、生産性の損失になる。
イスを有するより長くてより幅の広いブツシング組立体
を用いる場合、熱除去がより困難になり、ブツシング組
立体の幅を横切つて延びるほど長く作つた冷却用フイン
を使用する必要がある。冷却用フイ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インにおける自
由端フイ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イン温度はフインの自由端からフイ
ン・クーラ・ヘツダ・ブロツクまでの熱伝達率が不適切
なためであり、フイン自由端で過剰な酸化、ゆがみを生
じさせ、延いては、フイン・クーラの寿命を縮めること
になる。フイ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。頻繁なフイン・クーラ清掃
または交換は費用がかかるし、ブツシング作業の障害に
もなり、生産性の損失になる。
さらに、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ロービングを得る
のに用いられるストランド製品よりも高いレベルの製品
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、装飾用フアブリツ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繊維１ポ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イ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繊維に所望の特性を
与えることはできなかつた。さらに、普通の中実フイン
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。
は、普通、たとえば樹脂補強のためのロービングを得る
のに用いられるストランド製品よりも高いレベルの製品
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、装飾用フアブリツ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繊維１ポ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イ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繊維に所望の特性を
与えることはできなかつた。さらに、普通の中実フイン
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。
個々のフインが中空になつており、これらのフインを通
してプラント冷却水を通すことができるようになつてい
るフイン・クーラ組立体を得る試みがなされた。このよ
うな冷却式フイン・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。
冷却式フイン・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、これらのフイン・クーラ
はガラス繊維成形業界では広く用いられることはなかつ
た。いくつかの一般的な問題が従来の水冷式フイン・ク
ーラに普通であるように思える。フインを通るプラント
・プロセス水または冷却水の流れは許容できないほど低
いフイン温度、すなわち、フインの部分で７０゜F〜１
００゜F（２１．１℃〜３７．７℃）の範囲の温度を生
じさせた。フイン表面でこれら低い温度ガラス揮発物を
冷却用フインの表面に凝縮させ、許容できないほど高い
腐蝕と短いフイン寿命を招く。冷却式フインの表面に蓄
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。フインの通路を通る冷却水
の流れによつて生じる冷却式フインの低温はブツシング
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、フイン寿命を短縮する可能性もあ
る。
してプラント冷却水を通すことができるようになつてい
るフイン・クーラ組立体を得る試みがなされた。このよ
うな冷却式フイン・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。
冷却式フイン・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、これらのフイン・クーラ
はガラス繊維成形業界では広く用いられることはなかつ
た。いくつかの一般的な問題が従来の水冷式フイン・ク
ーラに普通であるように思える。フインを通るプラント
・プロセス水または冷却水の流れは許容できないほど低
いフイン温度、すなわち、フインの部分で７０゜F〜１
００゜F（２１．１℃〜３７．７℃）の範囲の温度を生
じさせた。フイン表面でこれら低い温度ガラス揮発物を
冷却用フインの表面に凝縮させ、許容できないほど高い
腐蝕と短いフイン寿命を招く。冷却式フインの表面に蓄
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。フインの通路を通る冷却水
の流れによつて生じる冷却式フインの低温はブツシング
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、フイ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
物をまつたく含んでいないわけではない。水が従来の水
冷式フイン・クーラのフインにある比較的小さい通路を
通つて流れるとき、これらの流れ通路が詰まる可能性が
ある。フインにおけるこのような通路閉塞は冷却用フイ
ンの作動を止め、フインの急速な故障を招く。それ相当
に多数の水冷式フインを有する大型のブツシング組立体
では、冷却水流れ通路の詰まりによつてランダムに冷却
用フインが不作動になるということは、熱伝達率を冷却
用フイン毎に異ならせることになる。そうすると、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
なフイラメント直径を持つことになり、これは受け入れ
難い。個々の冷却用フインにおける冷却水流れ通路は修
理が難しく、フイン・クーラ全体をブツシング組立体か
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ユールを混乱させ、プラント生産
性を妨げる。
物をまつたく含んでいないわけではない。水が従来の水
冷式フイン・クーラのフインにある比較的小さい通路を
通つて流れるとき、これらの流れ通路が詰まる可能性が
ある。フインにおけるこのような通路閉塞は冷却用フイ
ンの作動を止め、フインの急速な故障を招く。それ相当
に多数の水冷式フインを有する大型のブツシング組立体
では、冷却水流れ通路の詰まりによつてランダムに冷却
用フインが不作動になるということは、熱伝達率を冷却
用フイン毎に異ならせることになる。そうすると、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
なフイラメント直径を持つことになり、これは受け入れ
難い。個々の冷却用フインにおける冷却水流れ通路は修
理が難しく、フイン・クーラ全体をブツシング組立体か
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ユールを混乱させ、プラント生産
性を妨げる。
したがつて、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、フイン表面温度を
高く維持して腐蝕の影響を許容レベルまで減らし、フイ
ンの全表面を横切つて温度を一層均一にすることのでき
るフイン・クーラを必要としている。さらに、この冷却
式フイン・クーラは不適切な冷却によつて生じるひずみ
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つてはならない。
された信頼性のある要領で作動して、フイン表面温度を
高く維持して腐蝕の影響を許容レベルまで減らし、フイ
ンの全表面を横切つて温度を一層均一にすることのでき
るフイン・クーラを必要としている。さらに、この冷却
式フイン・クーラは不適切な冷却によつて生じるひずみ
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つてはならない。
発明の概要 本発明の目的はガラス繊維成形過程を制御する方法およ
び装置を提供することにある。
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インを備えたフ
イン・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。
イン・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イ
ン・クーラおよびフイン・クーラに接続してあり、流れ
通路を通して流れてフイン温度を充分に高いレベルに維
持し、フインに隣接した揮発物の凝縮物によるフイン腐
蝕を最低限に抑える熱媒液系を提供することにある。
ン・クーラおよびフイン・クーラに接続してあり、流れ
通路を通して流れてフイン温度を充分に高いレベルに維
持し、フインに隣接した揮発物の凝縮物によるフイン腐
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繊維を制御
し、そこで用いるフイン・クーラにおいてガラス繊維成
形オリフイスすなわち先端まわりに均一な環境および均
一なフイン温度を与える方法を提供することにある。
た温度および流量で利用して成形したガラス繊維を制御
し、そこで用いるフイン・クーラにおいてガラス繊維成
形オリフイスすなわち先端まわりに均一な環境および均
一なフイン温度を与える方法を提供することにある。
本発明のさ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。
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
る熱触媒と系から熱を除去する熱交換器とを用いてガラ
ス繊維成形過程を制御する方法を提供することにある。
る熱触媒と系から熱を除去する熱交換器とを用いてガラ
ス繊維成形過程を制御する方法を提供することにある。
後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イス・ブツシング組
立体によつて成形された溶融ガラス繊維を細くすること
によつ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イン
（第１端でヘツダ・ブロツクに取り付けてあつてフイン
・クーラを形成している）がブツシング先端プレートの
下に置かれる。ガラス繊維が間隔を置いたフインの間を
通るとき、フインまわりの熱環境領域はフイン表面温度
を安定化させながらガラスから冷却用フインまで熱を伝
えることによつて制御される。これらのフインは、各
々、内部の細長いほぼＵ字形の流れ通路を包含し、この
フイン流れ通路の入口ポートはフイン・クーラ・ヘツダ
・ブロツクにある熱媒液流入流路と連絡し、各フインの
熱媒液流れ通路からの出口ポートはヘツダ・ブロツクの
分離した流出液路と連絡している。
貰えるように、本発明は多重オリフイス・ブツシング組
立体によつて成形された溶融ガラス繊維を細くすること
によつ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イン
（第１端でヘツダ・ブロツクに取り付けてあつてフイン
・クーラを形成している）がブツシング先端プレートの
下に置かれる。ガラス繊維が間隔を置いたフインの間を
通るとき、フインまわりの熱環境領域はフイン表面温度
を安定化させながらガラスから冷却用フインまで熱を伝
えることによつて制御される。これらのフインは、各
々、内部の細長いほぼＵ字形の流れ通路を包含し、この
フイン流れ通路の入口ポートはフイン・クーラ・ヘツダ
・ブロツクにある熱媒液流入流路と連絡し、各フインの
熱媒液流れ通路からの出口ポートはヘツダ・ブロツクの
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、この熱媒液はフイ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。したがつて、
ガラス繊維フイラメントからそれに隣接したフインによ
つて熱が抽出され、フイン表面から熱媒液に伝えられ、
次いで熱はフイン・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。
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、この熱媒液はフイ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。したがつて、
ガラス繊維フイラメントからそれに隣接したフインによ
つて熱が抽出され、フイン表面から熱媒液に伝えられ、
次いで熱はフイン・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
作動温度蒸気圧を意味する。
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
作動温度蒸気圧を意味する。
熱交換流体、冷却用フイ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℃）の温度に冷却用フインの表面部分が維
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インの表面へのガ
ラス揮発性汚染物の形成を防ぐに充分に高い。従来の水
冷式フインと異なり、本発明に従つて閉ループ系で熱媒
液を使用することによつて、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イン表面を維持すること
ができる。これはフイン内の熱媒液の温度を精密に制御
できるからである。フイ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、したがつて、高い非熱、
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
よつて与えられる高いフイン表面作動温度により最小限
に抑えられ、しかもなお、フインに隣接したガラス・フ
イラメントからの適切な熱除去も達成されなければなら
ない。
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℃）の温度に冷却用フインの表面部分が維
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インの表面へのガ
ラス揮発性汚染物の形成を防ぐに充分に高い。従来の水
冷式フインと異なり、本発明に従つて閉ループ系で熱媒
液を使用することによつて、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イン表面を維持すること
ができる。これはフイン内の熱媒液の温度を精密に制御
できるからである。フイ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、したがつて、高い非熱、
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
よつて与えられる高いフイン表面作動温度により最小限
に抑えられ、しかもなお、フインに隣接したガラス・フ
イラメントからの適切な熱除去も達成されなければなら
ない。
熱交換流体は本発明による閉ループ内を流れる。この流
路は連続しており、個々の冷却用フインの流路からヘツ
ダ・ブロツクを通つて熱変換器ユニツト（熱媒液から熱
を除去する）まで延びており、熱媒液をフイルタに通
し、冷却用フインを通して戻し、さらなる熱処理を行
う。この閉じた流路は冷却用のプラント・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インの場
合に生じがちな、冷却用フインの流れ通路の詰まりを防
ぐ。種々の冷却用フインの個々の冷媒流路がもはや無機
酸化物の付着で詰まることがないので、フイン・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。
路は連続しており、個々の冷却用フインの流路からヘツ
ダ・ブロツクを通つて熱変換器ユニツト（熱媒液から熱
を除去する）まで延びており、熱媒液をフイルタに通
し、冷却用フインを通して戻し、さらなる熱処理を行
う。この閉じた流路は冷却用のプラント・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インの場
合に生じがちな、冷却用フインの流れ通路の詰まりを防
ぐ。種々の冷却用フインの個々の冷媒流路がもはや無機
酸化物の付着で詰まることがないので、フイン・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イン・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
のフイン・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
あるいは腐蝕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イ
ン・クーラを提供する。同様に、水を用いる場合、循環
する水の温度が１５０゜F（６５．５℃）を超えて維持
されるかぎり同じ利点が生じる。フインを通して熱媒液
を循環させることによつて均一なフイン温度が得られる
ので、フインのひずみ、酸化はない。本発明の閉ループ
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
所与のフイン表面温度を与えることによつてフイン表面
温度を制御する手段を得ることができる。制御されたフ
イ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つて達成され
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
がら従来技術の欠点を克服することができる。
ループで流れる高い比熱、高い沸点の熱媒液と一緒にこ
のフイン・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
あるいは腐蝕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イ
ン・クーラを提供する。同様に、水を用いる場合、循環
する水の温度が１５０゜F（６５．５℃）を超えて維持
されるかぎり同じ利点が生じる。フインを通して熱媒液
を循環させることによつて均一なフイン温度が得られる
ので、フインのひずみ、酸化はない。本発明の閉ループ
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
所与のフイン表面温度を与えることによつてフイン表面
温度を制御する手段を得ることができる。制御されたフ
イ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つて達成され
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
が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
規な特徴は添付の特許請求の範囲に特別に記載してある
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。
規な特徴は添付の特許請求の範囲に特別に記載してある
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。
好ましい実施例の説明 まず第１図を参照して、ここには本発明による冷却式フ
イン・クーラが全体的に１０で示してある。この冷却式
フイン・クーラ１０は全体的に１２で示すヘツダ・ブロ
ツクを包含し、このヘツダ・ブロツクには複数の外方に
延びる冷却用フイン１４が取り付けてある。この分野で
は一般に知られているように、この一般的なタイプのフ
イン・クーラは、普通、ガラス繊維フイラメント成形ブ
ツシング組立体（図示せず）の先端プレートの下に置か
れる。ブツシング先端プレートのところに形成された溶
融ガラス・コーンから引つ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イン１４間をほぼ下方へ
通り、これらの冷却用フイン１４はガラスから熱を奪
い、ガラスを適切に冷却する。
イン・クーラが全体的に１０で示してある。この冷却式
フイン・クーラ１０は全体的に１２で示すヘツダ・ブロ
ツクを包含し、このヘツダ・ブロツクには複数の外方に
延びる冷却用フイン１４が取り付けてある。この分野で
は一般に知られているように、この一般的なタイプのフ
イン・クーラは、普通、ガラス繊維フイラメント成形ブ
ツシング組立体（図示せず）の先端プレートの下に置か
れる。ブツシング先端プレートのところに形成された溶
融ガラス・コーンから引つ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イン１４間をほぼ下方へ
通り、これらの冷却用フイン１４はガラスから熱を奪
い、ガラスを適切に冷却する。
本発明の冷却式フイン・クーラでは、ヘツダ・ブロツク
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
なつている。各冷却用フイン１４は第１端２４でヘツダ
・ブロツク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つて取り付けられ、そこから
外方へ第２の端、すなわち、自由端２６まで片持ち式に
延びている。
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
なつている。各冷却用フイン１４は第１端２４でヘツダ
・ブロツク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つて取り付けられ、そこから
外方へ第２の端、すなわち、自由端２６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、ヘツダ・ブロツク
１２は一対の間隔を置いた細長い冷媒流路を包含する。
ヘツダ・ブロツク１２の内部には底面１８に接近して冷
媒液流入流路２８が形成してある。冷媒液流入管路３０
がヘツダ・ブロツク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がヘツ
ダ・ブロツク１２に形成してあり、これはヘツダ・ブロ
ツク１２の全長にわたつてその頂面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、ヘツダ・ブ
ロツク１２か冷媒液を流出させる手段となつている。
１２は一対の間隔を置いた細長い冷媒流路を包含する。
ヘツダ・ブロツク１２の内部には底面１８に接近して冷
媒液流入流路２８が形成してある。冷媒液流入管路３０
がヘツダ・ブロツク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がヘツ
ダ・ブロツク１２に形成してあり、これはヘツダ・ブロ
ツク１２の全長にわたつてその頂面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、ヘツダ・ブ
ロツク１２か冷媒液を流出させる手段となつている。
再び第３図を参照して、また、第４図でわかるように、
各冷却用フイン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。各冷却用フイン１４の流れ通路３
６は入口ポート３８を有し、これはヘツダ・ブロツク１
２内の冷媒液流入流路２８内に設けてある。各冷媒液流
れ通路３６の出口ポート４０はヘツダ・ブロツク１２の
冷媒液流出流路３２内に配置してある。各冷却用フイン
１４の各冷媒液流れ通路３６はフイン１４の第１端２４
からフイン１４の底部４４に隣接した下方脚部４２に沿
つてフイン１４の自由端２６まで延び、そこからフイン
１４の上縁４８に隣接した頂部脚部４６を通つてフイン
１４の第１端２４まで戻る。冷媒液はヘツダ・ブロツク
冷媒液流入流路２８内へ流れ、そして、入口ポート３８
を通つて冷媒液流れ通路３６の下方脚部４２に流れる。
冷媒液はフイン１４の自由端２６から流出し、流れ通路
３６の頂部脚４８を通り、出口ポート４０を通つてヘツ
ダ・ブロツク１２の冷媒液流出流路３２に流れる。ヘツ
ダ・ブロツク１２の冷媒液流入流路２８及び冷媒液流出
流路３２が直接連絡していないが、実際には冷却用フイ
ン１４の冷媒液流れ通路３６を通して相互に接触する。
各冷却用フイン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。各冷却用フイン１４の流れ通路３
６は入口ポート３８を有し、これはヘツダ・ブロツク１
２内の冷媒液流入流路２８内に設けてある。各冷媒液流
れ通路３６の出口ポート４０はヘツダ・ブロツク１２の
冷媒液流出流路３２内に配置してある。各冷却用フイン
１４の各冷媒液流れ通路３６はフイン１４の第１端２４
からフイン１４の底部４４に隣接した下方脚部４２に沿
つてフイン１４の自由端２６まで延び、そこからフイン
１４の上縁４８に隣接した頂部脚部４６を通つてフイン
１４の第１端２４まで戻る。冷媒液はヘツダ・ブロツク
冷媒液流入流路２８内へ流れ、そして、入口ポート３８
を通つて冷媒液流れ通路３６の下方脚部４２に流れる。
冷媒液はフイン１４の自由端２６から流出し、流れ通路
３６の頂部脚４８を通り、出口ポート４０を通つてヘツ
ダ・ブロツク１２の冷媒液流出流路３２に流れる。ヘツ
ダ・ブロツク１２の冷媒液流入流路２８及び冷媒液流出
流路３２が直接連絡していないが、実際には冷却用フイ
ン１４の冷媒液流れ通路３６を通して相互に接触する。
冷却用フイン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
却用フイン１４の一側部として形成してある。各打ち抜
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
取り付けによつ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イン１４が形成され
る。各冷却用フイン１４は冷媒液流れ通路３６を有する
ほぼ矩形の中空のフイ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
イン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。
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
却用フイン１４の一側部として形成してある。各打ち抜
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
取り付けによつ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イン１４が形成され
る。各冷却用フイン１４は冷媒液流れ通路３６を有する
ほぼ矩形の中空のフイ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
イン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
却式フイン・クーラのためのフイン・クーラ熱交換器閉
回路が概略的に示してある。先に述べたように、冷却用
フイン１４の流れ通路３６を流れる冷媒液は冷媒液流入
管路３０を通つてヘツダ・ブロツク１２に入り、冷媒液
流出管路３４を通つて出る。冷却用フイン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イン１
４間を通るガラス繊維フイ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。フイ
ン・クーラ１０からの熱い液体は熱交換コア６２を通つ
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によつてあるいは強制空気冷却によつてプラン
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６０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、冷却用フイ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。
却式フイン・クーラのためのフイン・クーラ熱交換器閉
回路が概略的に示してある。先に述べたように、冷却用
フイン１４の流れ通路３６を流れる冷媒液は冷媒液流入
管路３０を通つてヘツダ・ブロツク１２に入り、冷媒液
流出管路３４を通つて出る。冷却用フイン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イン１
４間を通るガラス繊維フイ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。フイ
ン・クーラ１０からの熱い液体は熱交換コア６２を通つ
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によつてあるいは強制空気冷却によつてプラン
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６０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、冷却用フイ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
明のフイン・クーラ系の好ましい実施例が示してある。
第６図において、フイン・クーラ・ヘツダ７１，７２は
ブツシング８０の下に設けた状態で示してあり、ブツシ
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がヘツダ７１のフイン７４とヘツダ７２のフイ
ン７５の間に位置している。流体はそれぞれ入口８２，
８３を通つてヘツダ７１，７２に導入され、それぞれ出
口８４，８５を通つてヘツダ７１，７２を出る。フイン
７４，７５は２枚の金属板をその中心線に沿つて相互に
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つて形成される。中実の金属センタ
８７がフインをこの流路８６を与えるように分割してい
る。第８図に示すヘツダ７１において、矩形形態は分割
壁８８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８４，８
５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、フイン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。
明のフイン・クーラ系の好ましい実施例が示してある。
第６図において、フイン・クーラ・ヘツダ７１，７２は
ブツシング８０の下に設けた状態で示してあり、ブツシ
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がヘツダ７１のフイン７４とヘツダ７２のフイ
ン７５の間に位置している。流体はそれぞれ入口８２，
８３を通つてヘツダ７１，７２に導入され、それぞれ出
口８４，８５を通つてヘツダ７１，７２を出る。フイン
７４，７５は２枚の金属板をその中心線に沿つて相互に
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つて形成される。中実の金属センタ
８７がフインをこの流路８６を与えるように分割してい
る。第８図に示すヘツダ７１において、矩形形態は分割
壁８８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８４，８
５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、フイン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、冷却用フイン１４を通過する熱交換器または冷
媒液は、水よりも高い沸点、１気圧未満の蒸気圧、作動
温度での高い比熱、すなわち、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Amerikan Hydrotherm Corporation
の製造するHydrotherm７００−１６０およびHydrotherm
７５０−２００またはDow Chemical Companyの作つてい
るDowtherm A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
満たすかぎり本発明による閉ループ冷却式フイン・クー
ラで用いることができる。したがつて、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−
プロパノ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、すなわち、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 ／℃／ｇｍの値に留まり、１５０゜F（６
５．６℃）以上、好ましくは、１５０゜F〜２００゜F
（６５．５℃〜９３．３℃）の作動フイン温度で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、冷却用フインを１５０
〜４００゜F（６５．５〜２０４．４℃）以上、好まし
くは、１５０゜F〜２００゜F（６５．５℃〜９３．３
℃）で作動することができる。
を流れ、冷却用フイン１４を通過する熱交換器または冷
媒液は、水よりも高い沸点、１気圧未満の蒸気圧、作動
温度での高い比熱、すなわち、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Amerikan Hydrotherm Corporation
の製造するHydrotherm７００−１６０およびHydrotherm
７５０−２００またはDow Chemical Companyの作つてい
るDowtherm A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
満たすかぎり本発明による閉ループ冷却式フイン・クー
ラで用いることができる。したがつて、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−
プロパノ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、すなわち、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 ／℃／ｇｍの値に留まり、１５０゜F（６
５．６℃）以上、好ましくは、１５０゜F〜２００゜F
（６５．５℃〜９３．３℃）の作動フイン温度で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、冷却用フインを１５０
〜４００゜F（６５．５〜２０４．４℃）以上、好まし
くは、１５０゜F〜２００゜F（６５．５℃〜９３．３
℃）で作動することができる。
水のみを用いる場合、汚染物があつてはならないし、フ
インを通つて循環する間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
る水の流量によつて制御される。
インを通つて循環する間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
る水の流量によつて制御される。
水以外の液体での温度上限はフイン内で用いられる物質
の破損点とその液体の沸点によつて決まる。この大きさ
の温度範囲での動作はフイン表面へのガラス揮発物の付
着量を減らし、また、冷却用フイン表面に腐蝕酸を生成
する傾向を低下させる。これらのフインは熱媒液として
開放系で水を用いる従来技術に従つ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℃）のフイン温度とガラスの普通２２０
０゜F（１２０４．４℃）のブツシング先端出口温度の
差はフインに良好な熱伝達を与える。さらに、フインの
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つて、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つた。フイン・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つて制御することが
できる。
の破損点とその液体の沸点によつて決まる。この大きさ
の温度範囲での動作はフイン表面へのガラス揮発物の付
着量を減らし、また、冷却用フイン表面に腐蝕酸を生成
する傾向を低下させる。これらのフインは熱媒液として
開放系で水を用いる従来技術に従つ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℃）のフイン温度とガラスの普通２２０
０゜F（１２０４．４℃）のブツシング先端出口温度の
差はフインに良好な熱伝達を与える。さらに、フインの
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つて、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つた。フイン・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つて制御することが
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
イ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インへのガラス汚
染物付着を防ぐ助けとなり、フイン温度分布を均一に
し、フイン腐蝕酸の生成を防ぐことによつてフイン寿命
を延ばす。冷却用フイ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、
冷却用フインの冷媒液流れ通路を詰まらせることもな
い。したがつて、本発明によるガラス繊維を冷却する方
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、フインを通る循環率およびフイン温
度への影響を調節することによつて、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
えて繊維直径を調節することができるという利益も得ら
れる。
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
イ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インへのガラス汚
染物付着を防ぐ助けとなり、フイン温度分布を均一に
し、フイン腐蝕酸の生成を防ぐことによつてフイン寿命
を延ばす。冷却用フイ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、
冷却用フインの冷媒液流れ通路を詰まらせることもな
い。したがつて、本発明によるガラス繊維を冷却する方
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、フインを通る循環率およびフイン温
度への影響を調節することによつて、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
えて繊維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、本発明のフイン・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
維成形ブツシングに用い、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／フインの率でフイ
ン・クーラのフインを通して圧送された。フイン表面温
度は熱交換器内で熱媒液から熱を除去することによつて
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（６
５．５℃）の出口温度で熱媒液として水を用いて動かし
た。
は実験炉前床において８００個の先端を有するガラス繊
維成形ブツシングに用い、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／フインの率でフイ
ン・クーラのフインを通して圧送された。フイン表面温
度は熱交換器内で熱媒液から熱を除去することによつて
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（６
５．５℃）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個のガラス成形ブツシングを本発明のフイ
ン・クーラ系を利用して製造プランドでガラス繊維炉前
床に用いた。各フイン・クーラは１位置あたり３８個の
フインを有するものであつた。フインを通つて循環する
エチレングリコール（一次熱媒液）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つ
た。このエチレングリコール・水混合物は０．１〜０．
１５ガロン／分／個別フインの率ですべてのブツシング
のフイン・クーラのフインを通して圧送した。１０ブツ
シング位置でのフインのフイ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つ
て１６０゜F（７１．１℃）に維持され、水が熱交換器
において熱交換器流体として用いられた。約８０゜F
（２６．６℃）のプラント・プロセス水が熱交換器に送
られ、熱交換器ユニツトからの水の出口温度は約１５０
゜F（６５．５℃）であつた。このように作動するフイ
ンは作動中約１６０゜F（７１．１℃）の表面温度に保
たれた。フインは、フイン・クーラと組み合つた３つの
フインについて少量の漏れがあったことを除いて（フイ
ン・クーラ・ヘツダとフインのろう付け結合部）、満足
できるものであり、系の故障はなんら生じなかつた。生
産炉で行われたこの運転の途中で、２つのブツシングお
よびそれに対応したフインが初めに利用され、試行を進
めるにつれて、それ以外のブツシングとフインが加えら
れ、最終的には、総数１０個のブツシングとそれに対応
したフインが用いられた。試運転の途中で用いられたフ
イン・クーラ位置はなんらの故障なしに３４週間にわた
つて行われた。また、これらの位置で系を利用したと
き、ブツシングの作動中、このデザインのブツシングか
らの生産に従来使用された通常の中実フインで経験され
るよりもフイラメント破損レベルは低かつた。
を有する１０個のガラス成形ブツシングを本発明のフイ
ン・クーラ系を利用して製造プランドでガラス繊維炉前
床に用いた。各フイン・クーラは１位置あたり３８個の
フインを有するものであつた。フインを通つて循環する
エチレングリコール（一次熱媒液）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つ
た。このエチレングリコール・水混合物は０．１〜０．
１５ガロン／分／個別フインの率ですべてのブツシング
のフイン・クーラのフインを通して圧送した。１０ブツ
シング位置でのフインのフイ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つ
て１６０゜F（７１．１℃）に維持され、水が熱交換器
において熱交換器流体として用いられた。約８０゜F
（２６．６℃）のプラント・プロセス水が熱交換器に送
られ、熱交換器ユニツトからの水の出口温度は約１５０
゜F（６５．５℃）であつた。このように作動するフイ
ンは作動中約１６０゜F（７１．１℃）の表面温度に保
たれた。フインは、フイン・クーラと組み合つた３つの
フインについて少量の漏れがあったことを除いて（フイ
ン・クーラ・ヘツダとフインのろう付け結合部）、満足
できるものであり、系の故障はなんら生じなかつた。生
産炉で行われたこの運転の途中で、２つのブツシングお
よびそれに対応したフインが初めに利用され、試行を進
めるにつれて、それ以外のブツシングとフインが加えら
れ、最終的には、総数１０個のブツシングとそれに対応
したフインが用いられた。試運転の途中で用いられたフ
イン・クーラ位置はなんらの故障なしに３４週間にわた
つて行われた。また、これらの位置で系を利用したと
き、ブツシングの作動中、このデザインのブツシングか
らの生産に従来使用された通常の中実フインで経験され
るよりもフイラメント破損レベルは低かつた。
本発明によるガラス繊維冷却方法、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、ヘツダ・ブロツ
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つてのみ制限さ
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ちいることができ
る。したがつて、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。
例を充分に説明してきたが、たとえば、ヘツダ・ブロツ
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つてのみ制限さ
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ちいることができ
る。したがつて、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。
第１図はほぼ本発明に従つて構成されたフイン・クーラ
の一実施例の斜視図である。 第２図は第１図のフイン・クーラのヘツダ・ブロツクの
II−II線に沿つた横断面図である。 第３図は第１図のフイン・クーラのIII−III線に沿つた
部分断面側面図である。 第４図は第３図のIV−IV線に沿つた、１つの冷却用フイ
ンの横断面図である。 第５図は本発明によるフイン・クーラの一実施例の概略
側面図であり、フイン・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
用フイン及びヘツダならびにそれらのブツシング先端に
対する関係を示す図である。 第７図は好ましい実施例の２つのフイン・クーラの平面
図であり、ヘツダ内でのこれらのフイン・クーラの位置
を示す図である。 第８図はヘツダ・フインおよびヘツダ流体入口、出口の
側断面図である。 図面において、 １０……冷却式フイン・クーラ、１２……ヘツダ・ブロ
ツク、１４……冷却用フイン、２８……冷媒液流入流
路、３０……冷媒液流入管路、３２……冷媒液流出流
路、３４……冷媒液出口管路、３６……冷媒液流れ通
路、４０……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，
７２……フイン・クーラ・ヘツダ、８０……ブツシン
グ、８１……先端。
の一実施例の斜視図である。 第２図は第１図のフイン・クーラのヘツダ・ブロツクの
II−II線に沿つた横断面図である。 第３図は第１図のフイン・クーラのIII−III線に沿つた
部分断面側面図である。 第４図は第３図のIV−IV線に沿つた、１つの冷却用フイ
ンの横断面図である。 第５図は本発明によるフイン・クーラの一実施例の概略
側面図であり、フイン・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
用フイン及びヘツダならびにそれらのブツシング先端に
対する関係を示す図である。 第７図は好ましい実施例の２つのフイン・クーラの平面
図であり、ヘツダ内でのこれらのフイン・クーラの位置
を示す図である。 第８図はヘツダ・フインおよびヘツダ流体入口、出口の
側断面図である。 図面において、 １０……冷却式フイン・クーラ、１２……ヘツダ・ブロ
ツク、１４……冷却用フイン、２８……冷媒液流入流
路、３０……冷媒液流入管路、３２……冷媒液流出流
路、３４……冷媒液出口管路、３６……冷媒液流れ通
路、４０……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，
７２……フイン・クーラ・ヘツダ、８０……ブツシン
グ、８１……先端。
Claims (32)
- 【請求項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イン・
クーラ組立体を通してフイ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０．５
ｃａｌ／℃／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、フイン表面を約１
５０゜F（６５．６℃）を超える温度に維持してフイラ
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
率で各フイ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。 - 【請求項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イン・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。 - 【請求項３】請求項１記載の方法において、フイン表面
を１５０゜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。 - 【請求項４】請求項１記載の方法において、フイン表面
を２００゜F（９３．３℃）を超える温度に維持するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項５】複数のガラス成形用先端を有するガラス成
形用ブツ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インを有するフイン・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
冷却用フイ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インの流れ通路を通
して流す段階と、 前記ガラス繊維が前記冷却用フイ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イ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イン・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。 - 【請求項６】請求項５記載の方法において、冷却用フイ
ンの温度が約２００゜F（９３．３℃）を超えることを
特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項５記載の方法において、冷却用フイ
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。 - 【請求項８】請求項５記載の方法において、さらに、前
記フイン・クーラのヘツダ・ブロツ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。 - 【請求項９】請求項８記載の方法において、さらに、前
記冷却用フイ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。 - 【請求項１０】複数のガラス成形用先端を有するガラス
繊維成形ブツ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イン組立体
であつて、 前記ガラス成形ブツ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
含するフイン・クーラ・ヘツダと、 前記ヘツダのブロツクに第１端で取り付けてある複数の
間隔を置いた冷却用フインであり、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イン
間を通るガラス繊維フイラメントから熱を奪う冷却用フ
インと、 各冷却用フインに設けてあり、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、 前記フイン・クーラ・ヘツダ・ブロツクから隔たつてお
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
ている熱変換器と、 この熱交換器と前記ヘツダ・ブロツクの間の前記閉ルー
プ流体流路内をかつ前記冷却用フインの前記冷媒液流れ
通路を通つて循環し、前記冷却用フインから熱を奪い、
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
却式フイン組立体。 - 【請求項１１】請求項１０記載の冷却式フイン組立体に
おいて、熱媒液が水より高い沸点と、少なくとも０．５
ｃａｌ／℃／ｇｍの比熱と、１５０゜F〜２００゜F（６
５．５℃〜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イン組立体。 - 【請求項１２】請求項１０記載の冷却式フイン組立体に
おいて、熱媒液が水より高い沸点と、少なくとも０．５
ｃａｌ／℃／ｇｍの比熱と、１５０゜F〜４００゜F（６
５．５℃〜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イン組立
体。 - 【請求項１３】請求項１０記載の冷却式フイン組立体に
おいて、各冷却用フイ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イン
組立体。 - 【請求項１４】請求項１０記載の冷却式フイン組立体に
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イン組立
体。 - 【請求項１５】請求項１記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項１６】請求項２記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項１７】請求項３記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項１８】請求項５記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項１９】請求項６記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項２０】請求項７記載の方法において、フイン表
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。 - 【請求項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イン・
クーラ組立体を通してフイ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１５０゜F（６５．５℃）の温度でかつその沸点未
満の温度で各フイ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
フイ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、フイン内の熱
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。 - 【請求項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イン・
クーラ組立体を通してフイ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
温度で各フインを通して閉ループ系内で循環させ、熱を
フイン付近の環境から抽出してそれをフイン内の水に伝
達し、この水をフインから閉ループに接続した、フイン
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
量とフインを通る水の流量とのバランスをとつてフイン
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。 - 【請求項２３】請求項２１記載の方法において、フイン
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。 - 【請求項２４】請求項２２記載の方法において、フイン
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。 - 【請求項２５】複数のガラス成形用先端を有するガラス
成形ブツ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
フインを有するフイン・クーラを設置して冷却用フイン
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イ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イ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インの温度を維持す
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
冷却用フインを通つて流れるようにした段階と、 前記フイン・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。 - 【請求項２６】請求項２５記載の方法において、冷却用
フインの温度が１５０゜F〜２００゜F（６５．５℃〜９
３．３℃）であることを特徴とする方法。 - 【請求項２７】請求項２５記載の方法において、さら
に、前記フイン・クーラのヘツダ・ブロツクに分離した
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。 - 【請求項２８】請求項２７記載の方法において、さら
に、前記冷却用フイ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。 - 【請求項２９】複数のガラス成形用先端を有するガラス
成形用ブツ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インを有するフイン・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
冷却用フイ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イ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イ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、 前記水を冷却用フイ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、 前記水を前記フイン・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。 - 【請求項３０】請求項２９記載の方法において、冷却用
フインの温度が１５０゜F〜２００゜F（６５．５℃〜９
３．３℃）であることを特徴とする方法。 - 【請求項３１】請求項２９記載の方法において、さら
に、前記フイン・クーラのヘツダ・ブロツクに分離した
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。 - 【請求項３２】請求項３１記載の方法において、さら
に、前記冷却用フイ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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