JP2005272181A

JP2005272181A - フォアハース用構造部材の変形防止装置

Info

Publication number: JP2005272181A
Application number: JP2004085267A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kitamura; 喜彦北村; Shozo Shimano; 正三島野
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】溶融ガラスをガラス溶融炉から成形装置に供給するフォアハースの底部を保持する底部支持構造材の、フォアハース先端部における反りを防止する。
【解決手段】ガラス溶融炉から溶融ガラスを成形装置に供給するフォアハ-スが、底部を底部支持構造材８で保持し、該底部支持構造材８をフォアハ-スの両側で上部構造材５に支持鋼材２０により懸持して構成されており、該フォアハースの先端部から前方に突出する前記底部支持構造材の末端部２９に、上端を前記上部構造材に固定した一対の補強鋼材９がフォアハースの幅方向の両端部において連結されており、該底部支持構造材８と補強鋼材９との連結部において底部支持構造材を補強鋼材に対し底部支持構造材の長手方向に可動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォアハース用構造部材の変形防止装置に関し、特に溶融ガラスをガラス溶融炉から成形装置に供給するフォアハースの底部を保持する底部支持構造材の、フォアハース先端部における反り防止装置に関する。

ガラス繊維やびんガラス等の製造において、ガラス溶融炉で溶融されたガラスは、一般に溶融炉からフォアハースにより成形装置に供給される。図５はこのフォアハースの一例を示す。同図に示すようにこの種のフォアハースは、ガラス溶融炉３で溶融されたガラスをフォアハースの先端に設けた成形装置６に供給するための溝を有するトラフ１と該トラフ１の上部を覆うカバー２とを構造部材で支持することにより構成される。すなわち、耐火物からなるトラフ１とカバー２を下部支持材４で保持してなり、さらに該トラフ１とカバー２の側部と上部を枠体３０で保持して得られる。

ガラス溶融炉から取り出された溶融ガラスを例えばガラス繊維の紡糸装置（成形装置）のように複数の成形装置に分配する場合には、１本のフォアハースの底部に複数の成形装置を設けてガラス繊維を製造するのが一般的である。このとき成形装置の数が多い場合には、フォアハースは分岐して配設することができる。また、フォアハースの長さは成形装置の種類や配設の仕方などによって変わり特定されないが、通常５〜２０ｍである。

このようなフォアハースはガラス溶融炉に付属して構築し、構築後に溶融ガラスの作業温度に合わせて所定の温度まで加熱される。いわゆる、炉の熱上げ工程であり、例えばガラス繊維用フォアハースの場合、１２００〜１３００℃程度に加熱される。この加熱により、フォアハースを構成している耐火物及び構造部材は熱膨張する。この場合、フォアハースの一端は溶融炉によって固定されるため、フォアハースが加熱により長手方向（溶融ガラスの流れる方向、以下同じ）に膨張するときは、フォアハースは先端に向かって膨張する。したがって、フォアハースの構築に当たっては、この熱膨張対策が必要となる。この熱膨張対策の一つは、フォアハースが熱膨張したとき長手方向に変位できるように構造部材で支持することが有効であり、従来いくつかの方法が知られている。

例えば、特許文献１には予めユニット化した複数のセグメントを、例えば図５に示すように下部支持材４上に載置し、該セグメントを連接してフォアハースを構築する場合に、該セグメントの下部にローラ７を設けておくことにより、フォアハースが加熱で膨張したとき、セグメントと下部支持材が摩擦なしにフォアハ−スの長手方向に膨張できることが記載されている。

また、特許文献２には、フォアハースを構成する耐火物を乗載台（底板）に載置し、該乗載台を上部支持枠体に垂直支持部材で懸持してなるフォアハースにおいて、該上部枠体と垂直支持部材との係合部にころを設けておくことにより、前記耐火物と乗載台がフォアハースの長手方向に熱膨張したとき、垂直支持部材が上部支持枠体に対し可動となり、熱膨張対策が得られることが記載されている。
したがって、フォアハースの熱上げ時における長手方向の熱膨張対策は、これらの方法により一応得られる。

特開平２−１８０７２０号公報（４頁右上欄１５行目〜左下欄５行目参照）米国特許４，７３８，７０７号明細書（第２欄３７行目〜第３欄２１行目参照）

しかしながら、耐火物を底板に載置して構築したフォアハースでは、耐火物を熱上げなどで加熱すると、耐火物の荷重があまり掛かっていない先端部の底板は、前記熱膨張により長手方向に伸びると同時に、上方に反る現象を生じる。この上方反り現象は、底板を特許文献２のように垂直支持部材で上部支持枠体にころを介在させて懸持し、底板がフォアハースの長手方向に可動になっている場合には比較的少ないが、底板がフォアハースの長手方向に可動になっている場合でも、垂直支持部材の上端を例えばジャッキボルトのような調整金具にて手動調整する構造になっている場合に大きく生じる傾向を有している。

この底板の反りの要因は明確でないが、次のように推測される。すなわち、垂直支持部材の上端を例えばジャッキボルトで水平方向の膨張に追従できるように構成しても、この追従が底板の膨張に充分に対応できなかったり、底板の鋼材の厚さが例えば１０ｍｍ以上と非常に厚い場合には、一度曲がり始めるとつまり反り始めると、底板を上から支えている垂直支持部材まで持ち上げてしまうことが考えられる。

フォアハースの底板にこのような反りが発生すると、フォアハースの先端部の耐火物に偏った荷重もしくは応力が生じるため、耐火物に亀裂が入るなどの弊害が生じる。またフォアハースの先端部が上方に変位することにより、フォアハース内の溶融ガラスの素地深さが変わってしまい、同一のフォアハースに配置された複数の成形装置において、先端部側の成形装置への溶融ガラスの供給が影響を受け、根元部側の成形装置と同一条件で成形できなくなるなどの問題が生じる。すなわち、ガラス繊維の紡糸のように溶融ガラスの供給量の管理が厳しく要求される場合においては、前記のようなフォアハースの先端部の反りにより溶融ガラスの素地深さが変位すると、成形装置に対する溶融ガラスの供給条件が変わるため、成形装置の運転条件を変更しなければならず、所定の生産性が得られなくなる惧れがある。

本発明が解決しようとする課題は、フォアハース用底部支持構造材（底板）の熱膨張による反りを防止して同一のフォアハースに配設された複数の成形装置に溶融ガラスを一定の条件で安定的に供給することであり、本発明は該課題を解決するためのフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するためにフォアハース先端部における底部支持構造材の変形防止について種々検討した結果、フォアハース先端部の幅方向（フォアハースの長手方向に直交する方向、以下同じ）の両端部において前記底部支持構造材の末端部分を補強鋼材で上部構造材に連結することにより底部支持構造材の上方への反りが防止できること、さらに底部支持構造材に対し補強鋼材をフォアハースの長手方向に可動に連結することにより底部支持構造材の長手方向における熱膨張の対策が得られることを見出し得られたものである。すなわち、本発明は次のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置を提供する。
１．ガラス溶融炉から溶融ガラスを成形装置に供給するフォアハ-スが、底部を底部支持構造材で保持し、該底部支持構造材をフォアハ-スの両側で上部構造材に支持鋼材により懸持して構成されており、該フォアハースの先端部から前方に突出する前記底部支持構造材の末端部に、上端を前記上部構造材に固定した一対の補強鋼材がフォアハースの幅方向の両端部において連結されており、該底部支持構造材と補強鋼材との連結部において底部支持構造材が補強鋼材に対し底部支持構造材の長手方向に可動になっていることを特徴とするフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
２．底部支持構造材と補強鋼材との連結部が、底部支持構造材に固定された連結用金具と補強鋼材の下端に装着したころとを具備し、該ころが前記連結用金具に設けた底部支持構造材の長手方向の長孔に係合している上記１のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
３．補強鋼材にねじ調節手段が設けられている上記１又は２のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
４．底部支持構造材の底面及び側面の一方又は両方に、平鋼材又は溝型鋼材が底部支持構造材の長手方向に設けられている上記１〜３のいずれかのフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
５．前記フォアハースがガラス繊維の成形装置に溶融ガラスを供給するものである上記１〜４のいずれかのフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。

本発明によれば、底部支持構造材の末端部をフォアハース先端部から前方に突出させ、該末端部に上端を上部構造材に固定した一対の補強鋼材を連結しているので、底部支持構造材の末端部を補強鋼材で押えることにより底部支持構造材の上方への反りを防止できる。また、該底部支持構造材と補強鋼材との連結部において底部支持構造材が補強鋼材に対し底部支持構造材の長手方向に可動になっているので、フォアハースを加熱するとき底部支持構造材が長手方向に大きな摩擦なしに膨張できる。

この結果、底部支持構造材の上方への反りによるフォアハース先端部の変形を防止して、同一のフォアハースに複数の成形装置を配設する場合において根元部側から先端部側の全ての成形装置に対して、一定条件の溶融ガラスを安定して供給することができる。また、底部支持構造材の長手方向における熱膨張を補強鋼材との連結部において吸収することにより、底部支持構造材の前記熱膨張対策が充分に得られるばかりでなく、底部支持構造材の末端部分が補強鋼材によって補強されるため、フォアハースの先端部分の耐火物に亀裂が入るなどの弊害を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置について詳細に説明する。但し、以下の図面は、本発明に係わるフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置の理解を容易にするために例示したものであり、本発明のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置はこれに限定されない。

図1は、本発明のフォアハース先端部の成形装置（不図示）に近い側の正面図である。図２は図１のＡ−Ａ部における断面説明図であり、図３は図１のＢ−Ｂ部における断面説明図で、フォアハース用底部支持構造材の変形防止装置の概略を示す。フォアハースは、図２に示すように溶融ガラス２１を成形装置に供給するための溝を有するトラフ１とカバー２とを底部支持構造材８（底板）上に載置し、該底部支持構造材８をトラフ１とカバー２との両側部において、支持鋼材２０により上部構造材５に懸持して構成されている。本例の上部構造材５は、図示しない建物に固定してフォアハースの長手方向に設置した溝型鋼材１０と、該溝型鋼材１０の上部に、支持鋼材２０で懸持する位置の溝型鋼材１０に直交して架設した溝型鋼材１１とから構成している。しかし、該上部構造材５はフォアハースを保持できる強度を有していれば、その材質及び設置の仕方は特定されない。上部構造材として従来から汎用されている材質及び方法が使用できる。

一方、底部支持構造材８の主要部はトラフ１の下部に配置した２本の鋼材で構成されている。この鋼材は横リブと縦リブを有する断面がＬ型の鋼材（以下、Ｌ型鋼材とする）で、トラフ１の幅方向の両端部に配置されたとき、横リブ部でトラフ１の下部を支持できるようになっている。これらのＬ型鋼材はフォアハースの長手方向に設けられ、該Ｌ型鋼材の下部に例えばねじ止めされた補強リブ２２によって連結されている。補強リブ２２は成形装置が配設される部分を除いた位置に一定の間隔をおいて設ければよく、これによりトラフ１の幅方向の両端部に配置した底部支持構造材８を一定幅に固定でき、かつ底部支持構造材８の補強効果も得られる。また、底部支持構造材８の外側部には支持鋼材２０で懸持する位置に取付け金具２３が例えばねじ又はリベット等により取り付けられており、上端を前記上部構造材５に固定した支持鋼材２０の下端を該取付け金具２３にねじ２８で止めることにより、フォアハースを上部構造材５に保持させて構築できる。Ｌ型鋼材はフォアハースを載置するのに適していることから底部支持構造材８として好適している。しかし、平鋼材又は平鋼材と山型鋼材との組み合わせでも底部支持構造材８として使用でき、その形態も限定されない。

フォアハースを構成する前記トラフ１とカバー２は、高温に耐えられる耐火物から形成されており、従来のフォアハースにおいて使用されているものと実質同じである。本例のように耐火物を底部支持構造材８に載置し、該底部支持構造材８を支持鋼材２０で懸持してフォアハースを構築する場合には、所定の形状と寸法の耐火物を現場において積み重ねるのが一般的である。しかし、予め耐火物をユニット化しておき、該ユニットを現場において組み合わせ構築することもできる。

底部支持構造材８の上に構築されたフォアハースは、必要に応じカバー２の側部を例えば山型鋼材２４および２５等によって保持したり、底部支持構造材８を懸持する支持鋼材２０を横桟２６で相互に連結することにより補強構造にすることができる。また、底部支持構造材８の縦リブの側面及びに横リブの底面の一方又は両方に、溝型鋼材や平鋼材を長手方向に設けることにより、底部支持構造材８の変形防止と補強ができる。溝型鋼材２７を底部支持構造材８の側面に設けるときは、図１に示すように取付け金具２３の間に取り付ける。なお、本発明においてフォアハース自体の構造やその支持構造は、従来のフォアハースにおいて知られている技術を適宜使用できる。

次に、上記フォアハースの先端部における底部支持構造材８の反り変形防止について説明する。前記したようにフォアハースが加熱されたとき、底部支持構造材８はフォアハースの長手方向、すなわち先端方向に熱膨張すると同時に、その先端部は上方に反りを発生しやすくなる。本発明は図１に示すようにフォアハースの先端部から前方に突出させた底部支持構造材８の末端部２９に、上端を上部構造材５に固定した補強鋼材９の下端を連結することにより、底部支持構造材８の末端付近が上方に反るのを該補強鋼材９で防止するものである。

前記末端部２９は、底部支持構造材８をフォアハースの先端部から前方に突出させることにより得ることができる。本例のように底部支持構造材８がフォアハースの長手方向に設置された２本のＬ型鋼材からなる場合には、該Ｌ型鋼材をフォアハースより長くしてフォアハースの先端から前方に突出させることにより、末端部２９をフォアハースの幅方向の両端部分に設けることができる。そして、底部支持構造材８の該末端部２９の外側面に連結用金具１２を例えばねじ又はリベット等により設ける。この連結用金具１２の取り付け位置は特定されないが、成形装置の設置の妨げとならないようにできるだけフォアハースの幅方向の両端部が好ましい。特にＬ型の底部支持構造材８では、本例のようにＬ型鋼材の縦リブ部に設けるのが、底部支持構造材８の前記反り防止の面からも好ましい。なお、末端部２９の突出量は、補強鋼材９を連結するための連結用金具１２が取り付け可能な大きさに適宜決めることができる。

一方、補強鋼材９の下端部には好ましくはねじ調節手段１７を介してころ１６が装着されている。すなわち、前記連結用金具１２の長孔１８に嵌合したころ１６を二股状のころ取付け金具１４にピン１９で軸支し、該ころ取付け金具１４に植立したねじ棒１５を補強鋼材９の下端部にねじ連結することにより、前記補強鋼材９の下端部を底部支持構造材８の前記末端部２９に連結する。そして、底部支持構造材８の末端部２９と上部構造材５との間隔をねじ調節手段１７で調節し、底部支持構造材８の末端部２９を補強鋼材９で上部構造材５に固定する。このねじ調節手段１７による調節は、その後も必要に応じ適宜行うことができる。かくして、末端部２９が補強鋼材９により上部構造材５に固定された底部支持構造材８は、先端部分が補強鋼材９によって押えられるため、従来加熱時の熱膨張で発生していた上方への反りを防止できる。

さらに、底部支持構造材８は補強鋼材９との連結部においてころ１６が連結用金具１２の長孔１８に沿って転動できるので、底部支持構造材８は補強鋼材９に対して底部支持構造材８の長手方向に可動になっている。したがって、底部支持構造材８が長手方向に熱膨張しても、底部支持構造材８は補強鋼材９に対して実質的に摩擦なしに変動できる。この場合、底部支持構造材８の変動可能な範囲は長孔１８の長さによって制約されるので、長孔１８の長さは底部支持構造材８の長手方向における膨張量を考慮して決めるのが好ましい。補強鋼材９の下端に装着したころ１６を底部支持構造材８の連結用金具１２の長孔１８に係合させて、底部支持構造材８を補強鋼材９に対し可動にする方法は、変形防止装置の構造が比較的簡単で容易に設置できる点で優れている。しかし、底部支持構造材８を補強鋼材９に対し可能にする手段は、これに限定されるものでなく、図示しないが例えば長孔１８の代わりにころ溝を設け、ころ１６を該ころ溝に沿って移動させてもよい。

また、耐火物の末端を押える役目をする鋼材１３は、図３に示すようにフォアハースの幅方向の両端部に配置された２本の底部支持構造材８の末端部２９に連結して配置される。図示しない別の実施形態として鋼材が２本の補強鋼材を連結して配置されてもよい。鋼材１３としては、山型鋼材、溝型鋼材、平鋼材などを挙げることができる。

本発明に係わるフォアハース用構造部材の変形防止装置は、図１に例示するように底部支持構造材８を上部構造材５に懸持する支持鋼材２０の上端が、図示しないジャッキボルトのような調整金具にて手動調整する構造となっている上部構造材に固定されているフォアハースに特に好適するが、支持鋼材の上端と上部構造材との係合部に例えばコロを設けて、前記支持鋼材が底部支持構造材の熱膨張に追従してフォアハースの長手方向に可動になっているフォアハース（特許文献２参照）に対しても有効である。

本発明は、フォアハースの先端部の両側部において底部支持構造材の末端部分に上端を上部構造材に固定した一対の補強鋼材を連結し、底部支持構造材の末端部を補強鋼材で固定することにより底部支持構造材の上方への反りを防止でき、さらに該底部支持構造材と補強鋼材との連結部において底部支持構造材が補強鋼材に対し底部支持構造材の長手方向に可動になっており、底部支持構造材が長手方向に大きな摩擦なしに膨張できるので、フォアハースの先端部の変形と熱膨張対策を容易に得ることができる。これにより、同一のフォアハースに複数の成形装置を配設する場合に、根元部側から先端部側の全ての成形装置に対して一定条件の溶融ガラスを安定して供給することが可能となり、特に溶融ガラスの供給量の制御が厳しく要求されるガラス繊維製造に好ましく応用できる。

本発明の一実施形態に係わるフォアハースの正面図。図１のＡ−Ａにおける断面説明図。図１のＢ−Ｂにおける断面説明図で、フォアハース用底部支持構造材の変形防止装置の概略図。図３のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置の左側面図。従来のフォアハースの一例を示す正面図。

符号の説明

１：トラフ、２：カバー、３：ガラス溶融炉、４：底部支持部材、
５：上部構造材、６：成形装置、７：下部ローラ、８：底部支持構造材、
９：補強鋼材、１２：連結用金具、１３：鋼材、１４：コロ取付け金具、
１５：ねじ棒、１６：ころ、１７：ねじ調節手段、１８：長孔、
１９：ピン、２０：支持鋼材、２１：溶融ガラス

Claims

ガラス溶融炉から溶融ガラスを成形装置に供給するフォアハ-スが、底部を底部支持構造材で保持し、該底部支持構造材をフォアハ-スの両側で上部構造材に支持鋼材により懸持して構成されており、該フォアハースの先端部から前方に突出する前記底部支持構造材の末端部に、上端を前記上部構造材に固定した一対の補強鋼材がフォアハースの幅方向の両端部において連結されており、該底部支持構造材と補強鋼材との連結部において底部支持構造材が補強鋼材に対し底部支持構造材の長手方向に可動になっていることを特徴とするフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
底部支持構造材と補強鋼材との連結部が、底部支持構造材に固定された連結用金具と補強鋼材の下端に装着したころとを具備し、該ころが前記連結用金具に設けた底部支持構造材の長手方向の長孔に係合している請求項１に記載のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
補強鋼材にねじ調節手段が設けられている請求項１又は２に記載のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
底部支持構造材の底面及び側面の一方又は両方に、平鋼材又は溝型鋼材が底部支持構造材の長手方向に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。
前記フォアハースがガラス繊維の成形装置に溶融ガラスを供給するものである請求項１〜４のいずれかに記載のフォアハース用底部支持構造材の変形防止装置。