JPS6221730A - 分割ガラスフアイバ成形炉から一様なストランドを作る方法及び装置 - Google Patents

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】 発明の背崇 ガラスファイバは、ガラスファイバ産業において成形炉
（ブツシュ）として知られている加熱される容器内に置
かれ、るオリフィス又はノズルを通って所定の速度の割
合で溶融ガラスの多数の流れを引き出すことにより作ら
れる。溶融ガラスを入れている成形炉は、オリフィス又
はノズルでの溶融ガラスを所望゛の粘度にするために電
気的に加熱され、所定の温度に維持される。成形炉の面
を横切って、即ちオリフィス又はノズルがその上に位置
する成形炉の領域を横切って均一な温度に維持すること
は、各オリフィス又はノズルから均一なファイバ形成を
するために重要である。オリフィス又はノズルから引出
されたファイバは、これらファイバが凝固した後１つ又
はそれより多いストランドとして集められそしてコレッ
ト上に集められて１つ又はそれより多いパッケージとし
て形成される。

近年において成形炉はその大きさが増し、今日産業界に
おいて８００個から２．０００個あるいはそれ以上のオ
リフィス又はノズルをもつ成形炉は珍しくない。また、
これらの大きな成形炉から巻取りにより１つ又はそれよ
り多いストランドを作ること、例えば、単一の成形炉を
使用して単一のコレット上に２つのストランドを作るこ
とも通常行われている。代表的には、このことは１つの
ストランドを作るために成形炉の一方の側を使用し、そ
して同様な第２のストランドを作るために他方の側を使
用することにより達成される。１つより多くのストラン
ドを作るためにこのように成形炉を分割することは、作
られてコレット上に集められたこれらのストランドが同
じメートル数、即らガラス１キログラム当り同じメート
ル、あるいは別の見方をすれば所定の時間の間にコレッ
ト上に集められたパッケージ当り同じ重分のガラススト
ランドになるようにブツシュ上の一側から他側にわたっ
て成形炉の温度を精密に制御することが要求される。

２つのストランドが、成形炉の各側から１つづつ作られ
る場合、分割される成形炉の各側の上の成形炉温度を良
好に制御するには、詳細にわたるかつ高価な制御システ
ム及び機器に頼ることなく操作員により容易に調節でき
る制御方法を与えることも望ましい。今日の実際面とし
て、分割された成形炉から２つのパッケージに集めるの
に使用される巻取機上に形成されるパッケージ重量にお
ける本質的な変化として明示される“分割された成形炉
における温度の変化は、操作員によって成形炉に対する
空気の流れを調節し、成形炉のオリフィスの下へのフィ
ン冷却器の配置及び（又は）成形炉上のターミナルクラ
ンプ位置の調節によって補償される。このシステムは技
術者によって認められるように、せいぜい操作員の熟練
が働きであり、このような変更は手動であり、時間がか
かり、また必然的に精密でないので満足のいくものでは
ない。

米国特許第４，０２４，３３６号明細書には、電力変圧
器によって成形炉に送られる電流を調製するために２個
の全波可変インピーダンス装置を使用することによって
成形炉の２つの側を制御するシステムが記載されている
。この装置を使用した分割成形炉から作られる２つのス
トランドの相対的なメートル数（ヤード数）は処理でき
るが、成形炉の一方の側に変化が生じると、常に他方の
側の変化がこれに伴って生じるために常に有効とはいえ
なかった。、さらに、記載されたシステムでは成形炉の
各側に温度ｉｌｌ　ｔｉｌｌ器を、また２個の全波可変
インピーダンス装置の使用を必要とし、近代のガラスフ
ァイバ炉の前部炉床ではその上に７０個〜１００個の成
形炉が置かれることを考えると成形炉当りでみて費用が
高い。

従って、２つ又はそれより多いストランドを作る分割さ
れたガラスファイバ成形炉の両半分を制御するための操
作員によって容易に調節できる簡単なシステムに対する
要望が存在する。本発明は、この要望を満たすものであ
る。

発明の概要 本発明によれば、分割されたガラスファイバ成形炉の各
半分に対する温度を調整し、また成形炉の各側を本質的
に一定のｉ度にＩ持するために簡単な電気的システムが
提供される。本発明は、成形炉の長さに沿って１点又は
それより多い別個の点で成形炉の温度を測定すること、
測定された温度を用いて成形炉への電力供給を制御する
こと、その中にインピーダンスをもつ分路を成形炉の電
力供給部と並列に設けること、及び分路の各側における
インピーダンスを変化させることにより成形炉の各側へ
の電流入力を変化させることを含んでいる。使用される
分路のインピーダンスは好ましくは、可変抵抗器である
。

実施例 第１図を参照すると、電力ＩＩａ１及び２は、パワーパ
ック５に電力を供給し、パワーパック５は、一般に８で
示される電力変圧器の１次コイル７へ電流を供給する２
本の電気リード線３及び４をもっている。変圧器８の２
次コイル９は電線１１及び１２にまたがって接続される
。変圧器８の２次コイル９に並列に、可変インピーダン
ス１４をもつ線１３が接続され、ポテンショメータは示
されているように可変インピーダンス１４と関連し、成
形炉１７に接続されるワイパーアーム１６を利用する。

リード線１１及び１２は、ガラスファイバ成形炉１７に
電流を供給する電気接続器１８及び１９に電流を供給す
る。

示される４１４０．４１，４２．４３．４４゜４５．４
６及び４７は成形炉１７内で行われる温度測定に応答し
て、これらの線に関連した熱雷対からの信号を第２図に
より完全に示される温度平均装置２２へ供給する。この
装置２２により感知された平均温度により信号が作られ
これら信号は１１２３及び２４を通って成形炉温度制御
器２５へ送られる。温度制御器２５は、温度平均袋′ｉ
！１２２から受信した信号に応答して信号を作り、これ
らの信号は線２６及び２７を通ってパワーパック５に送
られ、そしてパワーパック５はその動作により温度制御
器２５からの信号に応答して変圧器８の１次コイル７に
供給される電流を講節し、これにより成形炉１７への電
流入力を変化させる。

第２図は、４個の熱電対３１．３２．３３及び３４を利
用する温度平均装置２２を示す。これららの熱電対３１
，３２．３３及び３４は、典型的には成形炉の表面板上
に、その長さに沿って、好ましくは相互に等間隔に置か
れ、表面板で発生する温度を測定する。感知された温度
により熱雷対内で信号が作られ、これらは熱電対の各々
に関連した電気リード線により運ばれる。

熱雷対３１においては信号はリード線４０゜４１により
運ばれ、熱雷対３２では線４２及び４３により、熱雷対
３３では線４４及び４５により、また熱雷対３４では線
４６及び４７により運ばれる。上述のり、−ド線の各々
には抵抗器が置かれる。従って、抵抗器４〇−及び４１
′はそれぞれ線４ｏ及び４１内に、抵抗器４２′及び４
３−はそれぞれ線４２及び４３内に、抵抗器４４−及び
４５′はそれぞれ線４４及び４５内に、また抵抗器４６
−及び４７−はそれぞれ線４６及び４７内に置かれる。

抵抗器４０−．４１　＝、４２′。

４３′、４４−．４５＝、４６−及び４７−は、−熱電
対から、線２３及び２４に運ばれる平均された信号の出
口までのプラチナ線の抵抗における差が木質的に遮蔽さ
れる大きさになっている。線４０．４１，４２．４３．
４４．４５．４６及び４７にお番プる長さと太さの変化
により生じる種々の線の両端での電位降下における小さ
な差異を無視するのに十分な大きさの抵抗器を備えるこ
とにより、眞の平均が得られる。より重要なことは、こ
れらの抵抗器は、大間の電流が熱電対の線自身を通って
分路されるのを防止する。４個の熱電対によって作られ
平均された信号は線２３及び２４を経て温度制ｔｌ１２
１２５に送られる。この制御器は［１２６及び２７によ
る第１図のパワーパック５へ伝送される信号を作る。パ
ワーパック５はそこで変圧器８の１次コイル７へ供給さ
れる電力を調節し、変圧器８は次に成形炉１７へ供給さ
れる電流をＳＩｗする。

第３図は、熱電対平均装置を示す別の図で、成形炉１７
は抵抗要素として示している。成形炉はプラチナで作ら
れるので、それは抵抗加熱要素として作用する。従って
、電流が成形炉１７に供給され、そして加熱要素又は成
形炉１７を横切って存在する抵抗が、成形炉１７内に溶
融状態で入れられているガラスを維持するためその金属
を加熱する機構となっている。可変抵抗器１４は線１１
及び１２を流れて成形炉に入る電流が適当になるように
分路するのに利用される。ワイパーアーム１６を操作す
ることにより成形炉１７の各側に供給される電流は、分
路、即ち線１３、要素１４及びアーム１６によって変化
される。従って、成形炉１７から単一の巻取機上に形成
されるパッケージ形成の重量が等しくないことがＩ！察
された結果としてアーム１６を左又は右へ移動すると、
分路を経て成形炉の各半分へ流れる電流が変化し、その
ため成形炉の各半分の加熱の程度が変化する。

本発明の実際的な実施例においては、変圧器８を制御す
るために用いられるパワーパック５は、変圧器の１次へ
の電圧入力を調製するように構成されたＳＣＲ回路が典
型的である。順方向電流３０〜６０アンペアで平均３５
アンペアの定格の５ＣＲｔｉｌｌｔＢパワーバツクが好
ましく、そして順方向阻止電圧の８００〜１２００ボル
トをもつように選択できる。本発明を利用している実験
の実施に用いられた特定のパワーパックは、ウェストバ
ージニア州フエアモントのコントロールシステムズ社か
ら購入したモデル１１０制御器であった。

平均装置に用いられる抵抗器は±２％の分散をもつ１０
オーム抵抗器であった。好ましい実施例において用いら
れたインピーダンスは０．５オーム抵抗器であった。

このシステムが形成部操作員に動作でき、調節が手動で
なされるように準備するため典型的なガラスファイバ用
分割成形炉の試験を行った。単一の巻取機上に単一の分
割成形炉から形成されている２つのパッケージの前方パ
ッケージ重量と後方パッケージｆｆ１ｆｔｔにおける所
定の変化を生じさせるのに必要なｔ流度化の８を決定し
た。一般的に、術語の完全の理解のため及びこの明ＩＩ
Ｉ書の目的のために、成形炉は操作員によってみられる
ように左半分と右半分に分割される。成形炉の左半分に
おいて引出されるファイバは集束器に集められ、そして
成形炉のｑ軸に対して９０”に位置するコレットの前方
半分上に巻かれる。ブツシュの右半分からのファイバは
ストランドとして集められそして巻取機上で後方半分上
に巻かれる。

この場合、２重Ｇ７５である分割成形炉は、基準線デー
タを得るために３回の連続したコールダウン（要求停止
）にわたって作動した。前方及び後方パッケージ重量に
対する電流変化の効果を確認するため電流変化が行なわ
れた。第１の試験ではアーム１６を通る電流を零にする
ためワイパーアーム１６は第３図の抵抗混１４上の中心
に置かれた。第２の試験では、アーム１６に１０アンペ
ア現われるまでアーム１６を一方向に移動した。

第３の試験では、１０アンペアの電流が現われるまでア
ーム１６を第２のテストと反対方向に移動した。第４の
試験は第２の試験を繰り返した。電流は電流計上のクラ
ンプにより測定した。各試験において、前方及び後方か
らのパッケージ重量形成が行われた。このデータは記録
され、第１表に示すとおりである。

−〇 派 由 １圧　鄭 上の表は、電流が１０アンペア変化すると、分割された
成形炉から巻取機上に巻かれるパッケージの前方の後方
重量に対する０、２４５／（ｙ（０，５４１１ｂ）の変
化が生じることを示している。第１表に得られたデータ
から１０アンペアの変化は表で示された効果を生じるこ
とができることを認識して、２重Ｇ７５成形炉は次に基
準線重量２２．１０Ｋｇ（２２，１０Ｌｂ）とｉｏ、ｏ
ａＫｇ（２２，１５１ｂ）を接近させるように作動させ
た。

第１表で得られた基準線データの結果に基づいて、前方
パッケージ及び後方パッケージ上に等しい重重となるよ
うに成形炉上に電流が設定された。

第１の実験においては、１１回の連続的コールダウンが
行われ、平均前方重量１０．０２Ｋｇ（２２，１２１ｂ
）及び後方型ｆｆ１１０．０３に９１（２２，１５１ｂ
）が得られた。これらの試験は第２表に示される。第２
の一連の実験は、僅かに異なった電流の設定であるが、
前方及び後方パッケージに等しい重量となるように計画
され、モして１３の追加の実験が行われた。これらの実
験の平均パッケージ１５１は前方と後方で１０．０８Ｎ
９（２２，２６１ｂ）　及（Ｆｌ　０．０７Ｋｙ　（２
２，２３Ｌｂ）である。これらの実験は次の第３表に示
される。

第２表 ９．９９　（２２，０５）　　９．９９　（２２，０５
）９、９７　（２２゜００）　　９．９７　（２２，０
０）１０、０１　（２２，１０）　　１０．０１　（２
２，１０）１０、０５　（２２，２０）　　１０．０５
　（２２，２０）１０、０５　（２２，２０＞　　９．
９９　（２２，０５）１０、０１　（２２，１０）　　
１０．０１　（２２，１０）１０、０５　（２２，２０
）　　１０．１０　（２２，３０）９、９７　（２２，
００）　　１０．０５　（２２，２０）１０、０８　（
２２，２５）　　１０．０３　（２２，１５）平均１０
．０２（２２，１２）　　　１０．０３（２２，１５）
第３表 １０．１０（２２，３０）　　１０．１２（２２，３４
）１０．１７（２２，４５）　　１０．１５（２２，４
０）１０．１５（２２，４０）　　１０．１５（２２，
４０）１０、０８　（２２，２５）　　１０．０５　（
２２，２０＞１０．１２（２２，３５）　　１０．０８
（２２，２５）１０．１５（２２，４０）　　１０．１
５（２２，４０）１０、０８　（２２，２５）　　９．
９７　（２２，２０）１０．１０（２２，３０＞　　１
０．０８（２２，２５）１０、０３　（２２，１５）　
　９．９９　（２２，０５）平均１０．０８　（２２，
２６）　　　１０．０７　（２２，２３）容易に理解で
きるように、これらの両方の一連の実験における前方か
ら後方への重分の変化は最小であり、またこれらの実験
は制御装置が、単一の分割成形炉から単一の巻取機上に
集められる前方の後方パッケージに対するメートル数（
ヤード数）の変化を制限するために有効に働いているこ
とを明らかに示している。この装置は操作が簡単で、ワ
イパーアームを制御する単一のダイヤルの調節、従って
単一の分割成形炉から２つ以上のパッケージを集める巻
取機上の前方の後方に対するパッケージ重量を等しくす
るという要求される結果を達成するための分路の各側の
抵抗の調節だけが必要である。電流の検査は、操作員に
よって待時行うことができる。ポテンショメータ、即ち
インピーダンス１４とワイパー１６に必要な調節の量は
、電流計上のクランプを用い、又はワイパーアーム１６
のつまみに適当なダイヤルで印を付けることにより中央
タップに対する電流変化を観察することによって監視で
きる。本発明の好適な実施例においては、成形炉の両半
分を制御するため用いられるポテンショメータと分路の
システムと共に特定の構造の温度平均装置が使用された
が、分路とポテンショメータだけでも有効である。もし
温度平均装置なしで使用すると、成形炉の両半分に対す
る電流調節を最初に行ってこれら両半分を均等化し、そ
して次に成形炉全体の温度制御を調節して所望の温度に
する。従って、例えば、２重成形炉において、成形炉の
一方の半分が１２１３℃（２２１５下）で動作し、他方
の半分が１２２１℃（２２３０″Ｆ）で動作し、そして
所望のパッケージ重量は成形炉の高い温度の半分で作ら
れているものであればワイパーアーム１６を移動して成
形炉の冷たい方の側により多くの抵抗を与えて８．３°
の差を作る。成形炉制御器は、必要に応じてさらに調節
され全体の成形炉の温度を１２２１℃（２２３０下）に
維持する。

当業者にとっては、基本構想から大きく逸脱することな
く本発明に他の改変を行うことができることは明らかで
ある。従って、好適な実施例において成形炉からの温度
を平均するために用いた熱電対タップの数は、本発明の
基本構想を変えることなく第２図に示された４個より増
加し又は減少させることができる。成形炉への電力供給
線における可変インピーダンス要素の利用と結び付いた
測定される成形炉温度は、分割成形炉から作られる２つ
のストランドのための前方の後方に対するパッケージル
聞を本質的に均一にするため成形炉の一方の側から他方
への′Ｒ流を分路するためポテンショメータ、又はコイ
ル、コンデンサ等の他の同様な機構によって制御するこ
とができる。このことは、巻取機上で前方から後方へ本
質的に周じ重量となるように電流が平衡している限り有
害な効果はないが、それはファイバ及びこれらファイバ
から作られるストランドはこれらが集められる時は總で
同じ速度で移動しているからである。従って、巻取コレ
ット上の前方と後方に対する唯一の差はガラスの重石で
ある。本発明によってこの重量は均等化される。

本発明は、ある特定の例に関して記載されたがこれらに
よってυ１限されるべきことを意図したものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置及びガラスファイバ形成用成形
炉の温度を制御するため使用される各装置の関係を示す
流れ図、 第２図は、成形炉で測定された温度を平均するために利
用される温度平均装置の回路図、第３図は、温度平均装
置、加減抵抗器及び成形炉のための電力変圧器に対する
これらの関係を示す流れ図である。 図において、

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスファイバ成形炉から数個のストランドを作
   り単一の巻取集収面上にパッケージとして巻取る方法に
   おける改良点として、 成形炉上の１つ又はそれより多くの場所での成形炉の温
   度を感知し、 感知された温度に応答して信号を発生し、 これらの信号を、上記成形炉へ電力を供給する電力変圧
   器のための制御回路へ供給し、 上記成形炉への電力入力部両端に接続され、かつ上記成
   形炉に接続された調節用タップと接触する可変インピー
   ダンスを設け、そして 巻かれているパッケージの重量を均等にするため上記可
   変インピーダンス上の上記タップを用いて上記成形炉の
   各側に供給される電流を変化させる ことからなるガラスファイバ成形炉から一様なストラン
   ドを作る方法。
2. （２）ガラスファイバ成形炉の両端に接続される２次コ
   イルをもつ電力変圧器を含む電力制御回路と、パワーパ
   ックに接続される温度制御器をもち、上記パワーパック
   は上記変圧器の１次コイルの両端に接続される、ガラス
   ファイバ成形炉における改良点として、 上記変圧器の２次コイルと上記成形炉の間で、上記成形
   炉の両端に接続される分路と、 上記分路内に位置する可変インピーダンスと、上記成形
   炉及び上記可変インピーダンスに接続されるタップと、 上記成形炉の各側への電流入力を変化させるため上記タ
   ップを移動させる装置と、 からなるガラスファイバ成形炉。
3. （３）特許請求の範囲第２項の装置であつて、上記イン
   ピーダンスは可変抵抗器であるガラスファイバ成形炉。
4. （４）ガラスファイバ成形炉の両端に接続される２次コ
   イルをもつ電力変圧器を含む電力制御回路と、パワーパ
   ックに接続される温度制御器をもち、上記パワーパック
   は上記変圧器の１次コイルの両端に接続される、ガラス
   ファイバ成形炉における改良点として、 上記成形炉上にあつてその温度を測定し、測定された温
   度に応答して信号を発生する装置と、発生された信号を
   上記温度制御器に供給する装置と、 上記成形炉の両端に、かつ上記変圧器の２次コイルの両
   端に接続される分路と、 上記分路内に位置し、上記成形炉にタップを介して接続
   される可変インピーダンスと、 上記成形炉の各側への電流入力を変化させるため上記タ
   ップを移動させる装置と、 からなるガラスファイバ成形炉。
5. （５）特許請求の範囲第４項の成形炉であつて、上記イ
   ンピーダンスは可変抵抗器であるガラスファイバ成形炉
   。
6. （６）成形炉の両端に接続される２次コイルをもつ　電
   力変圧器を含む電力制御回路と、上記変圧器の１次コイ
   ルの両端に接続されるパワーパックに接続される温度制
   御器をもつガラスファイバ成形炉における改良点として
   、 上記成形炉上にあつて、上記成形炉の長さに沿つて数個
   の点で温度を測定する装置と、 測定された数個の温度を平均し、平均された温度を表わ
   す信号を発生する装置と、 上記信号を上記温度制御器に供給する装置と、上記成形
   炉の両端で、かつ上記変圧器の２次コイルの両端に接続
   される分路と、 上記分路内に位置し、上記成形炉にタップを介して接続
   される可変インピーダンスと、 上記成形炉の各側への電流入力を変化させるために上記
   タップを移動させる装置と、 からなるガラスファイバ成形炉。
7. （７）特許請求の範囲第６項の成形炉であつて、上記可
   変インピーダンスは可変抵抗器であるガラスファイバ成
   形炉。