JP2007255806A - ガラス管乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス管の内外面を乾燥するガラス管乾燥装置において、ガラス管が複雑な形状であっても短時間で乾燥することができ、作業効率を向上し、かかるコストを低減することのできるガラス管乾燥装置を提供する。
【解決手段】両端が開口したガラス管Ｇの内外面を乾燥するガラス管乾燥装置１００において、前記ガラス管Ｇを収容するチャンバ１と、前記チャンバ１内に収容されたガラス管外表面に対し温風を供給し、該ガラス管Ｇを所定温度に加熱する温風供給手段２、５、６と、前記温風供給手段２、５、６により所定温度に加熱されたガラス管Ｇの一端から該ガラス管内に空気を送出する空気供給手段３、４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス管の内面及び外面に付着した水分を乾燥させるガラス管乾燥装置に関する。

例えば蛍光灯ランプ等のガラス管を用いる製品の製造工程においては、両端が開口したガラス管の内外面を温水、蒸気等で洗浄後、それにより付着した水分を乾燥させる工程が必要となる。
従来、その乾燥方法の一つとして、例えば図４に示すような乾燥装置５０が用いられている。この乾燥装置５０においては、石英ガラス管５１を具備し、その側面に形成された孔５１ａから、シリコーンホース５２を介して圧縮空気が送出される。そして、シリコーンホース５２の先端が、被乾燥体であるガラス管Ｇの一端に僅かに挿入されることにより、ガラス管Ｇの内部に空気の流れが形成され、この空気の流れにより乾燥処理がなされる。

尚、図示する構成においては、石英ガラス管５１の側面に複数の孔５１ａが設けられ、その複数の孔５１ａから複数のシリコーンホース５２を介して圧縮空気を送出する構造となっており、同時に複数のガラス管Ｇの内部を乾燥することができる。また、このようにガラス管内部に空気の流れを形成することにより乾燥する方法については、特許文献１に記載されている。
特開平１−２５８３４２号公報

しかしながら、従来のようにガラス管内部に空気の流れを形成して乾燥処理を行う場合、特に、被乾燥体であるガラス管Ｇが複雑な形状をしていると、ガラス管Ｇの終端に向うほど空気の流れが悪くなり、ガラス管全体を乾燥させるまでに長時間を要するという課題があった。また、その場合、より効率的に乾燥処理を行うには、ガラス管内面の乾燥に大流量の空気及び時間を必要とし、かかるコストが高くなるという課題があった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、ガラス管の内外面を乾燥するガラス管乾燥装置において、ガラス管が複雑な形状であっても短時間で乾燥することができ、作業効率を向上し、かかるコストを低減することのできるガラス管乾燥装置を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るガラス管乾燥装置は、両端が開口したガラス管の内外面を乾燥するガラス管乾燥装置において、前記ガラス管を収容するチャンバと、前記チャンバ内に収容されたガラス管外表面に対し温風を供給し、該ガラス管を所定温度に加熱する温風供給手段と、前記温風供給手段により所定温度に加熱されたガラス管の一端から該ガラス管内に空気を送出する空気供給手段とを備えることに特徴を有する。

このように構成すれば、温風供給手段によりガラス管外表面が加熱され、外表面に付着している水分を満遍なく蒸発することができる。また、ガラス管が所定温度に加熱されることにより、管内部の水分が水蒸気となり、その水蒸気を管内部に形成された空気の流れにより効率的に排気することができる。したがって、ガラス管の内外面の乾燥処理が満遍なく迅速に行われるため、作業効率を向上し、かかるコストを低減することができる。
また、ガラス管外表面に対し、温風が均一に供給されるため、ガラス管が複雑な形状をしていたとしても、ガラス管の内外面を均一に加熱することができ、迅速にガラス管全体を乾燥することができる。

また、前記温風供給手段は、下方に向けて所定流量の空気を供給する下方向空気供給手段と、前記下方向空気供給手段により供給された空気を分散し、所定範囲内で均一な下方向への空気の流れを形成するシャワープレートと、前記下方向空気供給手段により供給された空気を昇温する加熱手段とを備えることが望ましい。
このように構成することにより、ガラス管外表面に供給する温風を形成することができる。

また、前記温風供給手段により加熱されるガラス管の温度は、１００℃以下になされることが望ましい。
本発明の構成によれば、ガラス管内に空気の流れを形成することにより、ガラス管内で発生した水蒸気を排気することができるが、急激な水分の蒸発は熱膨張によるガラス管の破損の原因となるため、回避するのが望ましい。そこで、加熱するガラス管の温度を、このように設定することにより、急激な水分の蒸発によるガラス管の破損を防止することができる。

本発明によれば、ガラス管の内外面を乾燥するガラス管乾燥装置において、ガラス管が複雑な形状であっても短時間で乾燥することができ、作業効率を向上し、かかるコストを低減することのできるガラス管乾燥装置を得ることができる。

以下、本発明に係るガラス管乾燥装置の実施の形態について図面に基づき説明する。最初に、本発明のガラス管乾燥装置の第一の実施の形態について説明する。図１はガラス管乾燥装置の第一の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

図示するように、このガラス管乾燥装置１００は、被乾燥体であるガラス管Ｇの乾燥室を形成する箱型のチャンバ１を具備している。さらに、図１においてチャンバ１の上方には、チャンバ１内に上方から下方に向う空気の流れ（以下、ダウンフローと称呼する）を形成するために空気を送出する第一空気供給部２を備え、チャンバ１の下方には、複数のシリコーンホース３を介して小流量の空気を送出する第二空気供給部４を備えている。

また、チャンバ１の室内は、第一空気供給部２から送出される空気を分散し、チャンバ１内に均一なダウンフローを形成するためのシャワープレート５が設けられ、このシャワープレート５によってチャンバ１内が上下に仕切られている。即ち、シャワープレート５の上方にサブチャンバ１ａが形成され、シャワープレート５の下方にメインチャンバ１ｂが形成されている。

また、シャワープレート５は、図２のＡ−Ａ矢視図に示すように、上下方向に貫通した複数の孔５ａが均等間隔で設けられており、これら全ての孔５ａにより第一空気供給部２から供給された空気が分散され、メインチャンバ１ｂ内に均一なダウンフローが形成されるようになされている。また、メインチャンバ１ｂの床部には、図示しない排気口が形成されており、シャワープレート５を下方に向けて通過した空気が、その排気口に向けて流れることにより、チャンバ内全体にダウンフローが形成されるように構成されている。

また、サブチャンバ１ａ内においてシャワープレート５上方の空間には、図２に示す形状のように各孔５ａへの空気の流れを妨げないよう配置されたヒータ６が、図示しない支持手段により支持されて設けられる。このヒータ６は、例えばシリカガラスパイプ内にカーボンファイバ等によるワイヤ状の発熱体を有し、図１に示す電力供給部７によって供給される電流値に従い発熱するようになされている。したがって、ヒータ６が発熱すると、サブチャンバ１ａ内の空気が昇温され、シャワープレート５を介して形成されるダウンフローが所定温度の温風となるようになされている。即ち、前記第一空気供給部２（下方向空気供給手段）と、シャワープレート５と、ヒータ６（加熱手段）とにより温風供給手段が構成されている。尚、前記シャワープレート５は、ヒータ６により高温に加熱されるため、耐熱性に優れる材質で形成されるのが望ましく、例えば、セラミックス、シリカガラスまたは、金属（例えばアルミニウム）の材質により形成されるのが好ましい。

また、被乾燥体であるガラス管Ｇは、図示しない開閉可能な入出口からメインチャンバ１ｂ内に収容され、その両端の開口が塞がれないよう、図示しない保持手段によって保持される。即ち、乾燥処理によって水蒸気となるガラス管Ｇ内部の水分が管の外に排気されるようになされる。

また、図示するように、メインチャンバ１ｂの床部からは複数のシリコーンホース３が突出して設けられており、各シリコーンホース３の先端から、第二空気供給部４により少流量（例えば５Ｌ／ｍｉｎ）の常温（例えば２５℃）の空気が送出されるようになされている。このシリコーンホース３の先端は、メインチャンバ１ｂ内で保持されたガラス管Ｇの一端に僅かに挿入されるようになされる。即ち、このシリコーンホース３から供給される空気によって、ガラス管Ｇの内部に所定の空気の流れが形成される。したがって、第二空気供給部４とシリコーンホース３とにより、空気供給手段が構成される。

尚、前記したように、メインチャンバ１ｂ内には複数のシリコーンホース３が設けられているため、メインチャンバ１ｂ内にシリコーンホース３の本数に応じた数のガラス管Ｇを収容できるようになされている。
また、前記第一空気供給部２、第二空気供給部４、電力供給部７は夫々、制御部８によって、その動作が制御されるようになされている。

このように構成されたガラス管乾燥装置１００においては、先ず、内外面に水分を有するガラス管Ｇがメインチャンバ１ｂ内に保持される。尚、そのとき、ガラス管Ｇの一端にはシリコーンホース３の先端が僅かに挿入される。

次いで、制御部８の制御により電力供給部７がヒータ６に電流を供給してヒータ６が発熱し、サブチャンバ１ａ内の空気が昇温される。
また、第一空気供給部２によりサブチャンバ１ａ内に空気が送出され、この空気は、予めサブチャンバ１ａ内で昇温された空気により温風とされ、シャワープレート５を通過して、メインチャンバ１ｂ内に均一な温風のダウンフロー（例えば流量１００〜２００Ｌ／ｍｉｎ）が形成される。尚、このとき、温風を送出するシャワープレート５の下側面温度は、例えば１２０℃になされる。
これにより、メインチャンバ１ｂ内に収容されたガラス管Ｇの外表面に対し所定温度の温風が供給されてガラス管全体が所定温度（１００℃以下、好ましくは８０〜９０℃）にまで加熱され、その外面に付着している水分が蒸発する。

一方、第二空気供給部４によりシリコーンホース３を介して常温の空気が送出され、ガラス管Ｇの内部に所定流量（例えば５Ｌ／ｍｉｎ）の空気の流れが形成される。
ここで、ガラス管Ｇの外表面に供給される温風によりガラス管Ｇ全体が加熱され、管内部の水分が水蒸気となっているため、管内部に形成された空気の流れにより管内部の水蒸気が排気され、管内部の乾燥処理がなされる。
尚、ガラス管Ｇ内部に形成される空気の流れは、管内部で発生する水蒸気を排気するために機能すればよいため、常温（例えば２５℃）及び小流量（例えば５Ｌ／ｍｉｎ）で構わない。

以上のように本発明に係る第一の実施の形態によれば、メインチャンバ１ｂ内に形成される温風のダウンフローによりガラス管Ｇの外表面が加熱され、外表面に付着している水分が蒸発される。また、ガラス管全体が加熱されることにより、管内部の水分が水蒸気となり、その水蒸気が管内部に形成された空気の流れにより効率的に排気される。これにより、ガラス管Ｇの内外面の乾燥処理が満遍なく、且つ、迅速に行われる。

また、ガラス管全体に対し、均一に温風が供給されるため、ガラス管Ｇが例えば９０°以下のコーナー部を有する形状であったり、螺旋状のような複雑な形状をしていたとしても、ガラス管Ｇの内外面を均一に加熱することができ、迅速にガラス管Ｇ全体を乾燥することができる。
したがって、本発明のガラス管乾燥装置によれば、ガラス管Ｇの形状に拘らず、その内外面を短時間で乾燥することができ、作業効率を向上し、かかるコストを低減することができる。

続いて、本発明のガラス管乾燥装置の第二の実施の形態について説明する。この第二の実施の形態においては、前記した第一の実施の形態に対し、メインチャンバ１ｂ内に温風のダウンフローを形成するための構成のみが異なり、その他の構成については同様である。したがって、同一構成部については、同じ符号で示し、その詳細な説明は省略する。

図３は、ガラス管乾燥装置の第二の実施の形態における構成を模式的に示す断面図である。図３に示すガラス管乾燥装置１０２の構成は、第一の実施の形態を示す図１の構成と異なり、サブチャンバ１ａと第一空気供給部２とを具備しない構成となされる。
また、図示するように、チャンバ１の底部に複数の排気口１ｃが形成され、これら排気口１ｃは吸引動作を行う排気ポンプ９に接続されている。尚、この排気ポンプ９の駆動制御は制御部８によってなされる。

また、図１の構成とはシャワープレートの構成が異なり、図３に示すシャワープレート１２は、その内部に空間が形成され、その空間内にヒータ６を有する。また、シャワープレート１２がチャンバ１の蓋体として装着された構成になされている。

この構成により、チャンバ１内に温風のダウンフローを形成する際には、制御部８の制御により、電力供給部７が所定の電流をヒータ６に供給し、ヒータ６が発熱する。これにより、シャワープレート１２の内部空間が所定温度まで加熱される。

そして、排気ポンプ９が駆動することにより全ての排気口１ｃからチャンバ１内の空気が吸引され、これによりシャワープレート１２を介し、その上方の外気がチャンバ１内に下方に向けて供給される。ここでシャワープレート１２の内部空間は所定温度に加熱されているため、外気がプレート通過の際に昇温され、温風となってチャンバ１内に供給される。尚、このとき、温風を送出するシャワープレート５の下側面温度は、例えば１２０℃になされる。

このように本発明に係る第二の実施の形態によれば、排気ポンプ９（下方向空気供給手段）と、シャワープレート１２と、ヒータ６（加熱手段）とにより温風供給手段が構成される。したがって、図３に示す形態によっても本発明のガラス管乾燥装置を構成することができ、前記第一の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

尚、本発明のガラス管乾燥装置により乾燥処理がなされるガラス管の材料は、特に限定されず、例えば石英ガラスであっても樹脂製ガラスであってもよい。

続いて、本発明に係るガラス管乾燥装置について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した図１の構成のガラス管乾燥装置を用い、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。

〔実験１〕
この実験では、電力供給部による温風形成のためのヒータ電力を０．１４ｋＷとし、温風のダウンフロー（流量２０Ｌ／ｍｉｎ）によりガラス管温度が９０℃となるまで加熱した。また、ガラス管内部に形成する空気の流れを常温（２５℃）、流量５Ｌ／ｍｉｎとし、ガラス管の外面及び内面が全て乾燥されるまでの時間を測定した。

〔比較例１〕
比較例１として、図４に示した装置において、図示しないヒータにより空気を昇温し、温風をガラス管Ｇの内部に送出する方法により乾燥処理を行った。
この比較例１の条件としては、ヒータ電力を０．１ｋＷ、空気流量を２００Ｌ／ｍｉｎ、温風温度を５０℃とした。

〔比較例２〕
比較例２として、図５に示すように、電力供給部６２からの電流供給によりヒータ６１を発熱させてチャンバ６０内のガラス管Ｇを加熱し、その乾燥処理を行った。電力供給部６２によるヒータ電力は０．４ｋＷとし、ガラス管Ｇの温度が２２０℃となるまで加熱した。そして、ガラス管温度が２２０℃の状態を維持しながら乾燥処理を行った。

〔比較例３〕
比較例３として、図５に示した構成において、電力供給部６２によるヒータ電力を０．１８ｋＷとし、ガラス管Ｇの温度が９０℃となるまで加熱した。そして、ガラス管Ｇの温度が９０℃の状態を維持しながら乾燥処理を行った。

〔比較例４〕
比較例４として、図６に示すように、図５の構成に加え、ガラス管Ｇの一端からシリコーンホース６３を介して管内部に空気の流れを形成し、ガラス管Ｇの乾燥処理を行った。電力供給部６２によるヒータ電力は０．１５ｋＷとし、ガラス管Ｇの温度が９８℃となるまで加熱した。ガラス管Ｇの内部に形成する空気の流れの流量は５Ｌ／ｍｉｎとした。

実験１及び比較例１〜４の結果を表１に示す。この結果から、本発明のガラス管乾燥装置による実験１では、乾燥所要時間が５分と短く、乾燥後のガラス管の外観にも問題はなかった。比較例にあっては、比較例２以外は乾燥時間が長くなり、効率的な方法ではないことが確認された。また、比較例２では、乾燥所要時間が５分と短いが、ガラス管内外面に水滴跡が見られた。即ち、ガラス管内部の水滴が急激に蒸発し、その水蒸気が滞留しているために、熱膨張によって管破損が生じる虞があり、実用的ではないと確認された。

以上の実施例の実験結果から、本発明によれば、ガラス管を短時間で乾燥することができ、その結果、作業効率を向上し、かかるコストを低減できると確認した。

本発明は、ガラス管を乾燥する装置に関するものであり、ガラス管を用いた製品を製造する業界等において好適に用いられる。

図１は、本発明に係るガラス管乾燥装置の第一の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。 図３は、本発明に係るガラス管乾燥装置の第二の実施の形態の構成を模式的に示す断面図である。 図４は、従来のガラス管乾燥装置の一例を示す図である。 図５は、実施例に対する比較例で使用するガラス管乾燥装置の構成を示す断面図である。 図６は、実施例に対する比較例で使用するガラス管乾燥装置の他の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ チャンバ
２ 第一空気供給部（温風供給手段、下方向空気供給手段）
３ シリコーンホース（空気供給手段）
４ 第二空気供給部（空気供給手段）
５ シャワープレート（温風供給手段）
６ ヒータ（加熱手段、温風供給手段）
７ 電力供給部
８ 制御部
１００、１０１、１０２ ガラス管乾燥装置
Ｇ ガラス管

Claims (3)

1. 両端が開口したガラス管の内外面を乾燥するガラス管乾燥装置において、
   前記ガラス管を収容するチャンバと、
   前記チャンバ内に収容されたガラス管外表面に対し温風を供給し、該ガラス管を所定温度に加熱する温風供給手段と、
   前記温風供給手段により所定温度に加熱されたガラス管の一端から該ガラス管内に空気を送出する空気供給手段とを備えることを特徴とするガラス管乾燥装置。
2. 前記温風供給手段は、
   下方に向けて所定流量の空気を供給する下方向空気供給手段と、
   前記下方向空気供給手段により供給された空気を分散し、所定範囲内で均一な下方向への空気の流れを形成するシャワープレートと、
   前記下方向空気供給手段により供給された空気を昇温する加熱手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載されたガラス管乾燥装置。
3. 前記温風供給手段により加熱されるガラス管の温度は、１００℃以下になされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたガラス管乾燥装置。

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