JPH072586Y2 - ガラス繊維紡糸用冷却フィン装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，ガラス繊維紡糸用冷却フィン装置に係り，よ
り詳しくはガラス繊維紡糸炉のチップノズルより紡出さ
れた溶融ガラスを冷却するための冷却フィン装置に関す
る。

〔従来の技術〕

現在最も一般的に用いられているガラス繊維製造用の紡
糸炉は，ノズルプレート面に多数のチップノズルが突
出，形成されているチップノズルプレートを底部に備
え，それらチップノズルの列間に,1列ないしは２列おき
に板状の冷却フィンが挿入，配置された紡糸炉である。
このような冷却フィン付ブッシングによるガラス繊維の
工業的連続生産において繊維の安定な紡糸のためには冷
却フィンの冷却性能が重要視される。つまり，チップノ
ズルより紡出された溶融ガラスはチップノズル出口で内
側に凹んだ曲率を持つ逆円錐形のガラスコーンを形成す
る。このガラスコーンは、高速で引っ張る巻取り機によ
り下方に働く力とノズル孔出口の溶融ガラスの表面張力
による上方に働く力及び溶融ガラスの内部摩擦による上
向きの力とが釣り合いをとる結果形成される。冷却フィ
ンは，このようなガラスコーンの冷却を十分満足させ，
安定した紡糸性を得るために用いられる。冷却フィン
は，一端を冷却管に接続させて取付けられ，通常，チッ
プノズルの１列ないし２列おきに，且つガラスコーンに
近接した位置に挿入配置されており，ガラスコーンの幅
射熱を吸収し，冷却水を通過させた冷却管と熱の交換を
行い，安定したガラスコーン形状を保持する。

従来，このような冷却フィン装置に使用する冷却フィン
としては，一般に熱伝導度の高い銀が用いられ，且つ隣
接されたチップ間に挿入するため板状のフィンプレート
が使われる。このフィンプレートと冷却管の接続は，フ
ィンプレートの片側先端を冷却管に突き当てて溶接する
ことにより接続がなされていた。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら，このようにフィンプレートの先端を冷却
管に突き当てて溶接する構造では，接触面積がフィンプ
レートの厚み分しかなく伝熱効果が悪く，冷却効果が充
分得られないという問題があった。

更に，従来の構造は，スタート時に必要な冷却効果が得
られた場合であっても，冷却効果が短時間に著しく低下
するという問題もあった。冷却フィンによる冷却効果が
低下すると，ガラスコーンに対する冷却が充分がなされ
なくなり，このような状態ではもはやガラスコーンの形
状は保たれなくなり，繊維が破断したり時間的にガラス
コーン内の温度分布が変化して一定繊維径のガラス繊維
を得ることができなくなり，新しい冷却フィンとの交換
を余儀なくされる。通常，冷却フィンの使用寿命は,7日
ないし10日と短く，新しい冷却フィンとの交換に際し30
分ないし90分間運転を停止しなければならないため運転
率が低下し，紡糸炉内のガラス流の安定を乱す。一方，
冷却フィンの材質には熱良導体金属である銀を使用する
が，同時に電気良導体の性質も合わせ持つ。冷却フィン
の交換は通常操業状態即ち加熱を落とさず行う。従って
冷却フィンの交換頻度が多いと，作業者が不注意からフ
ィンプレートとノズルプレートを接触させるなどの事故
が多く，スパーク或いは白金−ロジウム合金に銀が溶け
込み，紡糸炉の寿命を短くする原因となる等の問題点を
生じる。

本考案者らは，上記冷却フィンの冷却効果が短期間に低
下する原因を検討の結果，これが冷却フィン取付時の溶
接により生じていることを見出した。以下，その原因を
説明する。

冷却フィンを構成するフィンプレートの冷却管への接続
は，通常プロパン−酸素或いはアセチレン−酸素による
銀ロー溶接によって行われるが，溶接することによりフ
ィンプレートが高温，時には銀が溶解する温度直前まで
加熱されるため，フィンプレートの結晶粒が大きくな
り，且つ大気中において溶接せざるを得ないために，高
温にろい結晶粒が大きくなったところに酸素が吸入さ
れ，泡状の空気の穴ができ，銀が蒸発しやすい状態とな
ってしまう。このようなフィンプレートが高温に保持し
た紡糸炉直下に近接するため，フィンプレートが高温に
さらされ，銀が蒸発する。一旦蒸発した銀は，完全に剥
離することなくフィンプレートを覆う形で付着する。し
かもフィンプレートの中心部まで泡状の空気の穴ができ
ているため，蒸発は常時進行する。一方，溶融ガラスか
らは，ガラスコーン表面から蒸発するガラス成分が蒸気
となってフィンプレートに蒸着する。蒸発したガラス成
分の蒸気はフィンプレート表面が平滑な状態の時は付着
しにくいが，銀の蒸発が始まると表面の平滑性が失わ
れ，ガラス成分が付着しやすくなる。このようにして，
短期間にフィンプレートが付着成分で覆われ，冷却効果
が著しく低下していた。

本考案は、かかる知見に基づいてなされたもので，冷却
効果が大きく，且つ長期間に渡って冷却効果を保持しう
るガラス繊維紡糸有する冷却フィン装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案者は，冷却フィンを構成するフィンプレートを溶
接によらず，ねじ止め機構を利用して取付けることによ
り，フィンプレートを表面平滑な状態に保持しつつチッ
プノズルの列間に挿入配置し，且つ銀の蒸発を極限まで
防ぐことができ，長期間において冷却効果が低下するこ
となく，ガラス繊維の安定した連続生産を達成でき得る
ことを見出して本考案を完成した。すなわち，本考案
は，フィンプレートの片側一端をほぼ直角に折り曲げ，
その折り曲げ部分を冷却管表面に接触させることによ
り，冷却管に対する接触面積を大きくし，且つその折り
曲げた部分を冷却管に対してねじ止め機構を利用して固
定するという構成としたものである。

ここで，フィンプレートを冷却管に固定するねじ止め機
構としては，冷却管に固定するための固定部と，フィン
プレートの折り曲げ部を冷却管に押付ける複数のばね部
と，フィンプレートを通過させる複数の溝とを有するば
ねプレートを，前記固定部を利用して冷却管にねじで固
定し，前記ばね部で各フィンプレートを冷却管に押付け
る構成とすることが好ましい。更に，フィンプレートの
折り曲げ部に接触する複数の押圧部と，フィンプレート
を通過させる複数の溝とを有するスペーサプレートを，
前記ばねプレートとフィンプレートの折り曲げ部との間
に介在させることが好ましい。

〔作用〕

上記したように，フィンプレートの一端を折り曲げ，そ
の折り曲げ部を冷却管に接触させたため，従来のように
フィンプレートの一端を冷却管に突き合わせて接合する
場合に比べて接触面積を大幅に増加させることができ，
フィンプレートから冷却管への熱の伝導を増加させ，フ
ィンプレートによる冷却効果を増加させることができ
る。

また，このフィンプレートの冷却管への固定に際して
は，ねじ止め機構を使用し溶接を行っていないので，フ
ィンプレートの結晶粒が大きくなることがなく，また泡
状の穴が形成されることもなく，表面平滑のまま，取付
けることができる。このため，使用中において，銀の蒸
発を長期間に渡って防止することができ，表面平滑さを
長期間に渡って保つことができる。ガラス成分，特に溶
融状態のガラス成分は一般に濡れやすく，また金属に付
着しやすい性質を持っているが，表面平滑状態なら濡れ
にくく，表面が凹凸になるほど濡れやすくなる。表面平
滑性を保つことにより，ガラス成分の蒸発による蒸着を
防ぐことができる。かくして，長期間に渡って冷却効果
を保つことが可能となる。

フィンプレートのねじ止め機構として，ばねプレートを
用いると，このばねプレートを冷却管に軽くねじ止めし
た状態で，フィンプレートの折り曲げ部をばねプレート
のばね部の下に差し込み，その後ばねプレートを固定し
たねじを締め込むことにより，多数のフィンプレートを
容易に取付けることが可能となる。また，この際，スペ
ーサープレートを使用すると，フィンプレートの折り曲
げ部の全面を均等に押圧することができ，フィンプレー
トの固定がより強固となる。

〔実施例〕

以下，図面に示す本考案の好適な実施例を説明する。

第１図は，本考案の実施例による冷却フィン装置を備え
たガラス繊維紡糸炉の要部を示す側断面図，第２図は第
１図のII−II矢視断面図である。第１図，第２図におい
て,1は耐火レンガから成るフォーハースの底部の一部で
あって，その底部にはブッシング３に通じる溶融ガラス
が流入するための流路２が形成されている。ブッシング
３はその上部開放口が流路２に整合するように取付けら
れる。ブッシング３は，正面板4,側面板（図示せず）及
びノズルプレート５によって構成される。ノズルプレー
ト５の底面には多数のチップノズル６が突出形成されて
いる。ブッシング３内の一定紡糸温度にある溶融ガラス
７は，そのヘッド圧によってノズルプレート５とチップ
ノズル６を貫通してあけられたオリフィースを通って流
出し，下方に配置されている紡糸機等の機械的引張作用
により，ノズル先端に溶融ガラスコーン８を形成しつつ
延伸，繊維化されフィラメント９を形成する。

ノズルプレート５の下方には，冷却フィン装置10が設け
られている。この冷却フィン装置10は、ノズルプレート
５の下方で且つチップノズル領域の横に配置された冷却
管11と，チップノズル６の１列ないし２列おきに列間に
挿入配置された複数のフィンプレート12と，このフィン
プレート12を冷却管11に固定するねじ止め機構13を有し
ている。第３図はこの冷却フィン装置10を分解して示す
平面図，第４図はその断面図である。冷却管11は，内部
に冷却水の通路15を有し，その一端に給水管16が，他端
に排水管17が接続されている。更に，冷却管11の表面に
はフィンプレート取付面11Aとスペーサープレート取付
面11Bとが形成され，且つスペーサープレート取付面11B
には多数のねじ穴18が形成されている。フィンプレート
12は一般に熱の良導体である銀で作られており，その一
端がほぼ直角に折り曲げられ，折り曲げ部12Aを形成し
ている。この折り曲げ部12Aは冷却管11のフィンプレー
ト取付面11Aに接触させるように設けられるものであ
り，その長さＬは，フィンプレート12をセットするピッ
チより僅かに小さく選定される。

本実施例のねじ止め機構13は，スペーサープレート20,
ばねプレート21及びこれらを冷却管11に固定するねじ22
とからなる。スペーサープレート20は第５図に示すよう
に，冷却管に固定するための固定部20Aと，フィンプレ
ートの折り曲げ部12Aに接触する複数の押圧部20Bと，複
数を通過させる複数の溝20Cとを備え，固定部20Aにはね
じ22を通すための穴20Dが形成されている。ばねプレー
ト21は，第６図に示すように，冷却管に固定するための
固定部21Aと，フィンプレートの折り曲げ部12Aを冷却管
に押付ける複数のばね部21Bと，フィンプレートを通過
させる複数の溝21Cとを備え，固定部21Aにはねじ22を通
すための穴21Dが形成されている。

フィンプレート12を冷却管11に対して取付けるには，ま
ずスペーサープレート20とばねプレート21とを冷却管11
にねじ22により軽く取付ける。次いで，フィンプレート
12の折り曲げ部12Aを冷却管11のフィン取付面11Aとスペ
ーサープレート20の押圧部20Bとの間に挿入し，且つフ
ィンプレート12を溝20C,21Dに挿入し，その後，ねじ22
を強く締め込む。これにより，ばねプレート21のばね部
21Bがスペーサープレート20の押圧部20Bを介してフィン
プレート12の折り曲げ部12Aを冷却管11のフィンプレー
ト取付面11Aに押付けて固定することができる。

第１図，第２図に示すように，冷却フィン装置10を所定
位置に取付けると，フィンプレート12がチップノズル６
に近接して位置し，チップノズル６の先端に形成される
溶融ガラスコーン７を冷却する。フィンプレート12に吸
収された熱は，フィンプレート12の折り曲げ部12Aから
冷却管11に伝達され，内部の冷却水に伝えられる。ここ
で，フィンプレート12は折り曲げ部12Aの全面で冷却管1
1に接触するため，従来のようにフィンプレートの端面
を突き合わせて溶接した場合に比べて伝熱面積が大き
く，フィンプレートによる冷却効果が大きい。通常，フ
ィンプレートはチップノズル間が近接した狭い間隔に挿
入し，且つ紡糸中走行するフィラメント等に接触しない
ようにするため，フィンプレートの厚みは1mmないし1.5
mm,幅は10ないし15mmに限定され，このフィンプレート
の端面を冷却管に突き合わせて溶接した場合には，接触
面積は10mm²ないし22mm²が限度である。これに対し，本
実施例では折り曲げ部12A全体が接触するため，接触面
積は50mm²ないし150mm²とすることができ，溶接方式に
比べて５倍ないし10倍の接触面積が得られる。更に，実
施例のフィンプレート12は溶接作用を受けていないの
で，フィンプレートが劣化することがなく，表面が平滑
であり，銀の蒸発量が少なく，このため，長期間に渡っ
てガラス付着量が少なく，冷却効果が接続する。

本考案の効果を確認するため，ノズルプレート底面にチ
ップノズルを備えた紡糸装置において，第１図，第２図
のように，チップノズルの２列おきに，フィンプレート
（厚み1.0mm,幅13mm,折り曲げ部長さL9.5mm）を配置し
た冷却フィン装置10を設け，ガラス繊維紡糸を行った
（実施例I,実施例II）。また比較のために，同じフィン
プレート（但し折り曲げ部無し）を冷却管に対して突き
合わせ溶接して固定した冷却フィン装置を設け，ガラス
繊維紡糸を行った（比較例I,比較例II）。その結果を第
１表に示す。

第１表に示すように，フィンプレートを溶接固定した場
合には，ノズル孔数が800H及び1600Hでも１日当たりの
ガラス付着量，銀の蒸発量ともに多く，蒸発成分がフィ
ンプレートを覆ってしまい短時間でフィン交換を必要と
した。この時の使用寿命が８日間と短かった。これに対
し，本考案の場合には実施例I,実施例IIに示すように,1
日当たりのガラス付着量，銀の蒸発量共に少なく,20日
間の使用に耐えることができた。

なお，本考案において，フィンプレート12を冷却管11に
固定するためのねじ止め機構としては，図示のものに限
らず，フィンプレートの折り曲げ部をねじを利用して冷
却管に固定しうる他の構成としてもよく，例えば，各ノ
ズルプレートの折り曲げ部に穴をあけ，スペーサーを介
して直接ねじ止めする構成としてもよい。ただし，図示
のねじ止め機構の方が多くのフィンプレートの取付作業
が容易であり，好ましい。

〔考案の効果〕

以上のように，本考案の冷却フィン装置によれば，フィ
ンプレートの端部を折り曲げて冷却管に接触させている
ため，フィンプレートと冷却管との接触面積が従来の溶
接による方法よりも大幅に増加でき，冷却効果を増すこ
とができる。しかも，フィンプレートの取付にねじ止め
機構を利用したため，溶接を回避することができ，フィ
ンプレートの結晶粒が大きくなったり，また，結晶粒界
中に酸素が吸入されることが無く，このため，長期間に
渡って銀の蒸発を防止でき，且つ溶接ガラスの付着を防
止でき，長期間に渡って良好な冷却効果が得られる。そ
のため，フィンプレートの使用寿命が従来よりも長く
（例えば２〜５倍に）なり，ガラス繊維紡糸用冷却フィ
ン装置として長期使用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本考案の実施例による冷却フィン装置を備え
たガラス繊維紡糸炉の要部を示す側断面図，第２図は第
１図のII−II矢視断面図，第３図は上記冷却フィン装置
を分解して示す平面図，第４図はその断面図，第５図は
上記冷却フィン装置に使用するスペーサープレートの平
面図，第６図は上記冷却フィン装置に使用するばねプレ
ートの平面図である。 １……フォーハース,3……ブッシング,5……ノズルプレ
ート,6……ノズルチップ,7……溶接ガラス,8……溶接ガ
ラスコーン,9……フィラメント,10……冷却フィン装置,
11……冷却管,12……フィンプレート,12A……折り曲げ
部,13……ねじ止め機構,20……スペーサープレート,20A
……固定部,20B……押圧部,20C……溝,21……ばねプレ
ート,21A……固定部,21B……ばね部,21C……溝,22……
ねじ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルプレートの底面にチップノズルを備
   えたブッシングによるガラス繊維の紡糸において，チッ
   プノズルより紡出された溶融ガラスを冷却するための冷
   却フィン装置であって，前記ノズルプレートの下方で且
   つチップノズル領域の横に配置された冷却管と，前記チ
   ップノズルの列間に挿入配置され，且つ端部をほぼ直角
   に折り曲げた複数のフィンプレートと，該フィンプレー
   トの折り曲げ部を前記冷却管表面に押付けて固定するね
   じ止め機構とを有するガラス繊維紡糸用冷却フィン装
   置。
2. 【請求項２】前記ねじ止め機構が，前記冷却管に固定す
   るための固定部と，フィンプレートの折り曲げ部を冷却
   管に押付ける複数のばね部と，フィンプレートを通過さ
   せる複数の溝とを有するばねプレートと，該ばねプレー
   トの固定部を前記冷却管に固定するねじとを有すること
   を特徴とする請求項（１）に記載のガラス繊維紡糸用冷
   却フィン装置。