WO2021125198A1 - ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置 - Google Patents

ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置 Download PDF

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glass
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隆則 岩崎
武大 米沢
太基 田中
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日本電気硝子株式会社
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/043Heating devices specially adapted for re-forming tubes or rods in general, e.g. burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B21/00Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic
    • C03B21/06Severing glass sheets, tubes or rods while still plastic by flashing-off, burning-off or fusing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00Re-forming shaped glass
    • C03B23/04Re-forming tubes or rods
    • C03B23/057Re-forming tubes or rods by fusing, e.g. for flame sealing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/032Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing
    • B08B9/0321Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing using pressurised, pulsating or purging fluid
    • B08B9/0328Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages by the mechanical action of a moving fluid, e.g. by flushing using pressurised, pulsating or purging fluid by purging the pipe with a gas or a mixture of gas and liquid

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a glass article and an apparatus for manufacturing a glass article.
  • Patent Document 1 a glass article having a through hole formed in a tube wall of a tube glass is known.
  • the through hole of this glass article can be formed by irradiating the tube glass with a flame of a burner.
  • a through hole T10 is formed in the tube wall of the tube glass G10 by heating the tube glass G10 from below with a heat ray HR such as a flame of a burner.
  • a heat ray HR such as a flame of a burner.
  • the tube wall of the tube glass G10 softened by being heated by the heat ray HR is deformed so as to protrude downward from the outer peripheral surface of the tube wall due to its own weight.
  • a protrusion P10 that projects outward from the tube glass G10 from the outer peripheral surface of the tube wall is likely to be formed around the tube wall.
  • the glass article G20 having such a protrusion P10 may be damaged due to an impact applied to the protrusion P10, for example, during transportation of the glass article G20.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is a glass article capable of suppressing the formation of protrusions that may cause breakage in the production of a glass article having a through hole in the tube wall of the tube glass.
  • the present invention is to provide a manufacturing method for glass articles and an apparatus for manufacturing glass articles.
  • the method for manufacturing a glass article that solves the above problems is a method for manufacturing a glass article having a through hole in the tube wall of the tube glass, and the tube glass in which the tube axis is arranged in a horizontal direction is viewed from above.
  • a through-hole forming step of forming the through-hole by heating is provided.
  • the tube wall of the tube glass softened by heating is easily deformed downward from the inner peripheral surface of the tube wall due to its own weight.
  • protrusions protruding inward of the tube glass from the inner peripheral surface of the tube wall are likely to be formed around the through hole. That is, in the through hole forming step, it is difficult to form a protrusion protruding outward from the tube glass from the outer peripheral surface of the tube wall.
  • the method for manufacturing the glass article further includes a preheating step of preheating the tube glass while rotating the tube glass above the preheating device, and the through hole forming step is performed after the preheating step.
  • the thermal shock when the tube glass is heated in the through hole forming step can be alleviated.
  • the method for manufacturing the glass article further includes a slow cooling step (smoothing step) in which the tube glass is arranged above the slow cooling heating device with the through hole facing downward after the through hole forming step. It is preferable to prepare.
  • the area around the through hole can be slowly cooled (smoothed) efficiently.
  • the through hole is formed by irradiating a flame from the fuel injection nozzle using a burner provided with a fuel injection nozzle, and in the through hole forming step, the fuel injection nozzle is formed. Is preferably moved up and down between the irradiation position for irradiating the tube glass with the flame and the retracted position above the irradiation position.
  • the time for irradiating the tube glass with flame can be easily controlled. Further, by arranging the fuel injection nozzle of the burner at the retracted position, it is possible to sufficiently secure a space below the fuel injection nozzle for loading and unloading the tube glass.
  • the tube glass has openings at both ends and the through holes are formed while blowing air into the tube of the tube glass.
  • the inside of the tube of the tube glass can be cooled by blowing air, it is possible to suppress the temperature rise of the portion of the tube wall of the tube glass at a position facing the portion forming the through hole. Further, by blowing air into the tube of the tube glass, foreign matter in the tube of the tube glass can be forcibly discharged from the opening of one end of the tube glass.
  • the tube glass is heated so that the angle formed by the central axis of the heating source and the tube axis of the tube glass is within the range of 30 ° or more and 90 ° or less. It is preferable to do so.
  • the tube wall of the tube glass can be easily heated efficiently, and a through hole can be formed in a shorter time.
  • the glass article manufacturing apparatus is a glass article manufacturing apparatus having a through hole in the tube wall of the tube glass, and includes a support member that supports the tube glass in a posture in which the tube axis is along the horizontal direction and the support member.
  • a heating device for heating the supported tube glass from above is provided, and the through hole is formed by the heating.
  • the heating device is a burner provided with a fuel injection nozzle, and the fuel injection nozzle has an irradiation position for irradiating the tube glass with a flame and a retracted position above the irradiation position. It is preferable that the space is movable up and down.
  • the method for manufacturing a glass article is a method of manufacturing a glass article G2 having a through hole T1 as shown in FIG. 2 on the tube wall of the tube glass G1 by heat-processing the tube glass G1.
  • the method for manufacturing a glass article in the present embodiment includes a preheating step (step S1), a through hole forming step (step S2), and a slow cooling step (step S3).
  • the tube glass G1 for example, a straight tubular tube glass formed from molten glass by a Dunner method or a down draw method (bellow method) and cut to a predetermined length can be used.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a rotating mechanism 12 and a preheating device 13.
  • the tube glass G1 is preheated by the preheating device 13 while being rotated by the rotating mechanism 12 above the preheating device 13.
  • a part of the tube glass G1 in the tube axis direction of the tube glass G1 is preheated over the entire circumferential direction of the tube glass G1.
  • the rotation mechanism 12 used in the preheating step of step S1 includes a first roller 12a and a second roller 12b. At least one of the first roller 12a and the second roller 12b is rotationally driven by a rotary drive unit (not shown).
  • the tube glass G1 supported by the first roller 12a and the second roller 12b is rotated by being driven by a rotationally driven roller.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a plurality of rotation mechanisms 12 corresponding to the plurality of tube glasses G1.
  • a burner is used as the preheating device 13.
  • the burner has a fuel gas nozzle that ejects fuel gas FG.
  • the burner of this embodiment is a line burner. That is, the fuel gas nozzle has a longitudinal direction along the arrangement direction of the tube glass G1 so that the plurality of tube glass G1 can be heated at the same time.
  • the through hole T1 is formed by heating the tube glass G1 in which the tube axis A1 is arranged in a horizontal direction from above. That is, the through hole T1 is formed by arranging the tube glass G1 in a posture in which the tube axis A1 is along the horizontal direction, and then heating the tube glass G1 from above.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a support member 14 for supporting the tube glass G1 and a heating device 15 for forming a through hole for heating the tube glass G1 in the through hole forming step of step S2.
  • the support member 14 for example, the first roller 12a and the second roller 12b that have stopped the rotation of the rotation mechanism 12 described above can be used.
  • the support member 14 is not limited to the first roller 12a and the second roller 12b of the rotation mechanism 12, and may have a configuration capable of supporting the tube glass G1 in the above posture.
  • the heating device 15 irradiates the tube glass G1 with heat ray HR, which is a heating source.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a plurality of heating devices 15 so that through holes T1 can be formed in the plurality of tube glass G1s at the same time.
  • the heating device 15 heats the tube wall of the tube glass G1 so as to form a dot-shaped heating region.
  • a burner is used as the heating device 15.
  • the inner diameter (nozzle diameter) of the fuel injection nozzle of the burner is preferably in the range of 0.2 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the angle ⁇ 1 formed by the central axis A2 of the heat ray HR irradiated from the heating device 15 and the tube axis A1 of the tube glass G1 is preferably in the range of 30 ° or more and 90 ° or less. In this case, the tube wall of the tube glass G1 is easily heated efficiently, and the through hole T1 can be formed in a shorter time.
  • the central axis A2 of the heat ray HR of the present embodiment coincides with the central axis of the tip of the fuel injection nozzle.
  • a laser light irradiation device can also be used as the heating device 15. In this case, the central axis A2 of the heat ray HR indicates the optical axis of the laser beam.
  • step S2 it is preferable to irradiate the heat ray HR so that the central axis A2 of the heat ray HR is orthogonal to the tube axis A1 of the tube glass G1. That is, in the through hole forming step of step S2, it is more preferable to irradiate the heat ray HR so that the angle ⁇ 1 is 90 °.
  • the fuel gas nozzle of the burner of the present embodiment is configured to be able to move up and down between an irradiation position for irradiating the tube glass G1 with a flame and a retracted position above the irradiation position.
  • the fuel gas nozzle at the irradiation position is shown by a solid line
  • the fuel gas nozzle at the retracted position is shown by a broken line.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes an elevating device (not shown), and a fuel gas nozzle is connected to the elevating device.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a control unit that controls an elevating apparatus.
  • the control unit of the glass article manufacturing apparatus 11 can control the time when the fuel gas nozzle is arranged at the irradiation position, that is, the time when the tube glass G1 is irradiated with the flame.
  • the irradiation time for irradiating the tube glass G1 with the flame can be determined in advance according to, for example, the wall thickness of the tube glass G1 and the glass composition.
  • the tube glass G1 of the present embodiment has openings at both ends, and in the through hole forming step of step S2, the first of the first end G1a and the second end G1b of the tube glass G1 A through hole T1 is formed on the end G1a side.
  • the through hole forming step of step S2 it is preferable to form the through hole T1 while blowing air into the tube of the tube glass G1 from the opening of the second end G1b of the tube glass G1 toward the opening of the first end G1a. ..
  • the blower device 16 of the glass article manufacturing device 11 can be used to blow air into the tube of the tube glass G1.
  • the blower device 16 includes a blower nozzle that injects the blower gas VG into the tube of the tube glass G1. Air or an inert gas can be preferably used as the blowing gas VG.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 further includes a slow cooling heating apparatus 17.
  • the slow cooling step of step S3 can be performed by using the rotation mechanism 12 and the slow cooling heating device 17 described above.
  • the tube glass G1 is arranged above the slow cooling heating device 17 of the glass article manufacturing device 11 with the through hole T1 facing downward.
  • the tube glass G1 after the through hole forming step of step S2 described above is arranged in a posture in which the through hole T1 faces upward, the tube glass G1 is attached to the tube glass G1 as shown in FIG. Rotate around the tube axis.
  • the tube glass G1 after the through hole forming step in step S2 can be in a posture in which the through hole T1 is directed downward.
  • a burner is used as the slow cooling heating device 17.
  • the burner of this embodiment is a line burner. That is, the fuel gas nozzle has a longitudinal direction along the arrangement direction of the tube glass G1 so that the plurality of tube glass G1 can be heated at the same time.
  • the burner combustion type used in each of the preheating step of step S1, the through hole forming step of step S2, and the slow cooling step of step S3 is a premixing type in which fuel gas FG and air are mixed and burned in advance.
  • it may be a diffusion mixing type (pre-mixing type) in which the fuel gas FG and air are diffused and mixed and burned.
  • the premixed air may be a complete premixing type in which the amount of premixed air is larger than the theoretical air amount, or the premixed type may be a partial premixing type in which the amount of premixed air is smaller than the theoretical air amount.
  • a mixed gas of a flammable gas and a flammable gas is preferably used.
  • the flammable gas include hydrogen, LPG (liquefied petroleum gas), and LNG (liquefied natural gas).
  • Examples of the flammable gas include oxygen.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 includes a moving mechanism for moving the first roller 12a and the second roller 12b, and the moving mechanism moves the first roller 12a and the second roller 12b to sequentially perform each process. It can be configured as follows.
  • the through hole T1 is formed by heating the tube glass G1 in which the tube axis A1 is arranged in a horizontal direction from above.
  • the tube wall of the tube glass G1 softened by heating is easily deformed downward from the inner peripheral surface of the tube wall due to its own weight.
  • a protrusion P1 that projects inward from the inner peripheral surface of the tube wall to the tube glass G1 is likely to be formed around the through hole T1. That is, in the through hole forming step of step S2, it is difficult to form a protrusion such as the protrusion P10 shown in FIG. 11, which protrudes outward from the tube glass G1 from the outer peripheral surface of the tube wall.
  • the through-hole T1 is formed by heating the tube glass G1 in which the tube axis A1 is arranged in a horizontal direction from above. There is. According to this method, as described above, it becomes difficult to form a protrusion protruding outward from the tube glass G1 from the outer peripheral surface of the tube wall. That is, in the glass article G2 having the through hole T1 in the tube wall of the tube glass G1, the formation of protrusions that can cause breakage can be suppressed.
  • the method for manufacturing a glass article further includes a preheating step (step S1) of preheating the tube glass G1 while rotating the tube glass G1 above the preheating device 13, and penetrates step S2 after the preheating step of step S1.
  • a preheating step step S1 of preheating the tube glass G1 while rotating the tube glass G1 above the preheating device 13, and penetrates step S2 after the preheating step of step S1.
  • a hole forming process is being performed.
  • the thermal shock when the tube glass G1 is heated in the through hole forming step of step S2 can be alleviated. Therefore, it is possible to improve the yield of the glass article G2 by suppressing the breakage of the tube glass G1 in the through hole forming step of step S2.
  • the tube glass G1 is arranged above the slow cooling heating device 17 with the through hole T1 facing downward, and the slow cooling in step S3. It has more processes. In this case, the periphery of the through hole T1 can be efficiently cooled slowly.
  • step S2 the fuel injection nozzle of the burner is moved up and down between the irradiation position for irradiating the tube glass G1 with the flame and the retracted position above the irradiation position.
  • the time for irradiating the tube glass G1 with the flame can be easily controlled.
  • the fuel injection nozzle of the burner at the retracted position, it is possible to sufficiently secure a space below the fuel injection nozzle for carrying in and out the tube glass G1.
  • the tube glass G1 has openings at both ends, and the through hole T1 is formed in step S2 while blowing air into the tube of the tube glass G1.
  • the inside of the tube glass G1 can be cooled by blowing air, it is possible to suppress the temperature rise of the portion of the tube wall of the tube glass G1 at a position facing the portion forming the through hole T1. Therefore, it is possible to suppress the deformation of the tube wall of the tube glass G1 at the position facing the through hole T1.
  • the through hole forming step of step S2 can also be performed without blowing air into the tube of the tube glass G1. That is, the through hole T1 may be formed by omitting the blowing of the tube glass G1 into the tube.
  • the blower nozzle of the blower device 16 may be arranged outside the tube glass G1 or may be inserted into the tube of the tube glass G1.
  • the fuel injection nozzle used in the through hole forming step of step S2 may be fixed at an irradiation position for irradiating the tube glass G1 with a flame. That is, the through hole forming step in step S2 can be performed without moving the fuel injection nozzle up and down between the irradiation position and the retracted position. In other words, the fuel injection nozzle may be configured to be immovable from the irradiation position.
  • step S2 When the fuel injection nozzle used in the through hole forming step in step S2 is arranged not vertically but at an angle, the direction when the fuel injection nozzle is moved between the irradiation position and the retracted position does not have to be the vertical direction. , May be tilted.
  • step S3 is also possible to omit the slow cooling step of step S3.
  • the slow cooling step of step S3 is not limited to the above-mentioned method, and for example, the tube glass G1 can be arranged in the slow cooling furnace with the through hole T1 facing upward.
  • the preheating step of step S1 is not limited to the method described above, and for example, the tube glass G1 can be arranged in the preheating furnace without rotating the tube glass G1.
  • the preheating device 13 used in the preheating step of step S1 and the slow cooling heating device 17 used in the slow cooling step of step S3 are not limited to the burner. That is, as the preheating device 13 or the slow cooling heating device 17, for example, a heating element that generates heat by resistance heating, a laser irradiation device, or the like can be used.
  • the glass article manufacturing apparatus 11 is configured to form a through hole T1 in each of a plurality of tube glass G1, but the glass article manufacturing apparatus 11 is provided with a through hole T1 in one tube glass G1. It can also be configured to form.
  • a tube is attached to a rotation mechanism 12 arranged corresponding to each of the preheating device 13 and the slow cooling heating device 17, and a support member 14 arranged corresponding to the heating device 15 for forming a through hole.
  • the glass G1 may be conveyed and each step may be sequentially performed.
  • the position where the through hole T1 is formed in the tube glass G1 is not limited. That is, the through hole T1 is not limited to being formed on the first end G1a side of the tube glass G1. Further, the number of through holes T1 formed in one tube glass G1 may be singular or plural.
  • the tube glass G1 is not limited to the tube glass G1 having openings at both ends, and may be a tube glass in which at least one end of both ends is sealed. Further, the overall shape of the tube glass G1 is not limited to a straight tubular shape, and may be, for example, a curved tubular shape having a curved portion.

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Abstract

管ガラス(G1)の管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造方法は、管軸(A1)が水平方向に沿った姿勢で配置された管ガラス(G1)を上方から加熱することで貫通孔を形成する貫通孔形成工程を備える。

Description

ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置
 本発明は、ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置に関する。
 特許文献1に開示されるように、管ガラスの管壁に貫通孔を形成してなるガラス物品が知られている。このガラス物品の貫通孔は、バーナーの火炎を管ガラスに照射することで形成することができる。
特開2018-027864号公報
 上記特許文献1では、図10に示すように、管ガラスG10を下方からバーナーの火炎等の熱線HRにより加熱することで、管ガラスG10の管壁に貫通孔T10を形成している。この場合、熱線HRで加熱されることで軟化した管ガラスG10の管壁が自重により管壁の外周面から下方に突出するように変形することで、図11に示すように、貫通孔T10の周囲には管壁の外周面から管ガラスG10の外方に突出する突起P10が形成され易い。このような突起P10を有するガラス物品G20では、例えば、ガラス物品G20の輸送時に、突起P10に加わる衝撃を要因として破損するおそれがある。
 本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造において、破損の要因となり得る突起の形成を抑えることのできるガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置を提供することにある。
 上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造方法であって、管軸が水平方向に沿った姿勢で配置された前記管ガラスを上方から加熱することで前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程を備える。
 この方法によれば、加熱されることで軟化した管ガラスの管壁は、自重により管壁の内周面から下方に向かって変形し易い。これにより、貫通孔の周囲には管壁の内周面から管ガラスの内方に突出する突起が形成され易い。すなわち、貫通孔形成工程では、管壁の外周面から管ガラスの外方に突出する突起については形成され難い。
 上記ガラス物品の製造方法は、予熱装置の上方で前記管ガラスを回転させながら前記管ガラスを予熱する予熱工程をさらに備え、前記予熱工程の後に前記貫通孔形成工程を行うことが好ましい。
 この方法によれば、貫通孔形成工程において管ガラスを加熱した際の熱衝撃を緩和することができる。
 上記ガラス物品の製造方法は、前記貫通孔形成工程の後、前記貫通孔を下方に向けた姿勢で前記管ガラスを徐冷用加熱装置の上方に配置する徐冷工程(なまし工程)をさらに備えることが好ましい。
 この方法によれば、貫通孔の周囲を効率よく徐冷する(なます)ことができる。
 上記ガラス物品の製造方法において、前記貫通孔の形成は、燃料噴射ノズルを備えるバーナーを用いて、前記燃料噴射ノズルから火炎を照射することで行われ、前記貫通孔形成工程において、前記燃料噴射ノズルを、前記管ガラスに火炎を照射する照射位置と、前記照射位置よりも上方の退避位置との間で上下動させることが好ましい。
 この方法によれば、管ガラスに火炎を照射する時間を容易に制御することができる。また、バーナーの燃料噴射ノズルを退避位置に配置することで、管ガラスを搬入及び搬出するためのスペースを燃料噴射ノズルの下方に十分に確保することができる。
 上記ガラス物品の製造方法において、前記管ガラスは両端に開口を有し、前記貫通孔の形成は、前記管ガラスの管内に送風しながら行われることが好ましい。
 この方法によれば、例えば、管ガラスの管内を送風により冷却することができるため、管ガラスの管壁のうち貫通孔を形成する部分に対向する位置の部分の温度上昇を抑えることができる。また、管ガラスの管内に送風することで、管ガラスの一方の端部の開口から管ガラスの管内の異物を強制的に排出させることができる。
 上記ガラス物品の製造方法において、前記貫通孔形成工程では、加熱源の中心軸と前記管ガラスの管軸とのなす角度が30°以上90°以下の範囲内となるように前記管ガラスを加熱することが好ましい。
 この方法によれば、管ガラスの管壁が効率的に加熱され易くなり、より短時間で貫通孔を形成することが可能となる。
 ガラス物品の製造装置は、管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造装置であって、管軸が水平方向に沿った姿勢で前記管ガラスを支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記管ガラスを上方から加熱する加熱装置と、を備え、前記加熱により前記貫通孔を形成する。
 上記ガラス物品の製造装置において、前記加熱装置は、燃料噴射ノズルを備えるバーナーであり、前記燃料噴射ノズルは、前記管ガラスに火炎を照射する照射位置と、前記照射位置よりも上方の退避位置との間を上下動可能に構成されていることが好ましい。
 本発明によれば、管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造において、破損の要因となり得る突起の形成を抑えることができる。
実施形態におけるガラス物品の製造方法を示すフロー図である。 ガラス物品を示す断面図である。 ガラス物品の製造方法における予熱工程を説明する概略側面図である。 予熱工程を説明する概略正面図である。 ガラス物品の製造方法における貫通孔形成工程を説明する概略側面図である。 貫通孔形成工程を説明する概略正面図である。 ガラス物品の製造方法における徐冷工程を説明する概略正面図である。 徐冷工程を説明する概略正面図である。 徐冷工程を説明する概略側面図である。 従来のガラス物品の製造方法を説明する概略正面図である。 従来のガラス物品を示す断面図である。
 以下、ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
 ガラス物品の製造方法は、管ガラスG1を熱加工することで、管ガラスG1の管壁に図2に示すような貫通孔T1を有するガラス物品G2を製造する方法である。図1に示すように、本実施形態におけるガラス物品の製造方法は、予熱工程(ステップS1)と貫通孔形成工程(ステップS2)と徐冷工程(ステップS3)とを備えている。管ガラスG1としては、例えば、ダンナー法又はダウンドロー法(ベロー法)を用いて溶融ガラスから成形し、所定の長さに切断された直管状のものを用いることができる。
 図3及び図4に示すように、ガラス物品の製造装置11は、回転機構12と予熱装置13とを備えている。ステップS1の予熱工程では、予熱装置13の上方で管ガラスG1を回転機構12により回転させながら予熱装置13により管ガラスG1を予熱する。このステップS1の予熱工程により、管ガラスG1の管軸方向における管ガラスG1の一部が管ガラスG1の周方向全体にわたって予熱される。
 ステップS1の予熱工程に用いる回転機構12は、第1ローラー12a及び第2ローラー12bを備えている。第1ローラー12a及び第2ローラー12bの少なくとも一方のローラーは、図示を省略した回転駆動部により回転駆動される。第1ローラー12a及び第2ローラー12bに支持された管ガラスG1は、回転駆動されるローラーに従動することで回転される。ガラス物品の製造装置11は、複数本の管ガラスG1に対応して複数の回転機構12を備えている。
 本実施形態のステップS1の予熱工程では、予熱装置13としてバーナーを用いている。バーナーは、燃料ガスFGを噴出する燃料ガスノズルを有している。本実施形態のバーナーは、ラインバーナーである。すなわち、燃料ガスノズルは、複数の管ガラスG1を同時に加熱できるように、管ガラスG1の配列方向に沿った長手方向を有している。
 図5及び図6に示すように、ステップS2の貫通孔形成工程では、管軸A1が水平方向に沿った姿勢で配置された管ガラスG1を上方から加熱することで貫通孔T1を形成する。すなわち、貫通孔T1の形成は、管軸A1が水平方向に沿った姿勢で管ガラスG1を配置させた後、管ガラスG1を上方から加熱することによりが行われる。ガラス物品の製造装置11は、ステップS2の貫通孔形成工程において管ガラスG1を支持する支持部材14と管ガラスG1を加熱する貫通孔形成用の加熱装置15とを備えている。
 支持部材14としては、例えば、上述した回転機構12の回転を停止させた第1ローラー12aと第2ローラー12bを用いることができる。なお、支持部材14は、回転機構12の第1ローラー12aと第2ローラー12bであることに限定されず、管ガラスG1を上記の姿勢で支持可能な構成であればよい。
 加熱装置15は、加熱源である熱線HRを管ガラスG1に照射する。ガラス物品の製造装置11は、複数の管ガラスG1に同時に貫通孔T1を形成できるように複数の加熱装置15を備えている。加熱装置15は、点状の加熱領域となるように管ガラスG1の管壁を加熱する。本実施形態のステップS2の貫通孔形成工程では、加熱装置15としてバーナーを用いている。例えば、バーナーの燃料噴射ノズルの内径(ノズル径)は、0.2mm以上1.0mm以下の範囲内であることが好ましい。加熱装置15から照射される熱線HRの中心軸A2と管ガラスG1の管軸A1とのなす角度θ1は、30°以上90°以下の範囲内であることが好ましい。この場合、管ガラスG1の管壁が効率的に加熱され易くなり、より短時間で貫通孔T1を形成することが可能となる。本実施形態の熱線HRの中心軸A2は、燃料噴射ノズルの先端の中心軸と一致する。なお、加熱装置15として、レーザー光照射装置を用いることもできる。この場合、熱線HRの中心軸A2は、レーザー光の光軸を示す。ステップS2の貫通孔形成工程では、熱線HRの中心軸A2が管ガラスG1の管軸A1と直交するように熱線HRを照射することが好ましい。すなわち、ステップS2の貫通孔形成工程では、上記角度θ1が90°となるように熱線HRを照射することがより好ましい。
 本実施形態のバーナーの燃料ガスノズルは、管ガラスG1に火炎を照射する照射位置と、照射位置よりも上方の退避位置との間を上下動可能に構成されている。図5及び図6では、照射位置の燃料ガスノズルを実線で示し、退避位置の燃料ガスノズルを破線で示している。詳述すると、ガラス物品の製造装置11は、図示を省略した昇降装置を備え、昇降装置に燃料ガスノズルが連結されている。ガラス物品の製造装置11は、昇降装置を制御する制御部を備えている。ガラス物品の製造装置11の制御部により、燃料ガスノズルが照射位置に配置されている時間、すなわち管ガラスG1に火炎を照射する時間を制御することができる。管ガラスG1に火炎を照射する照射時間は、例えば、管ガラスG1の壁厚やガラス組成に応じて予め決定することができる。
 図5に示すように、本実施形態の管ガラスG1は両端に開口を有し、ステップS2の貫通孔形成工程では、管ガラスG1の第1端G1aと第2端G1bとのうち、第1端G1a側に貫通孔T1を形成している。ここで、ステップS2の貫通孔形成工程では、管ガラスG1の第2端G1bの開口から第1端G1aの開口に向けて管ガラスG1の管内に送風しながら貫通孔T1を形成することが好ましい。管ガラスG1の管内への送風には、ガラス物品の製造装置11の送風装置16を用いることができる。送風装置16は、送風用ガスVGを管ガラスG1の管内に向けて噴射する送風用ノズルを備えている。送風用ガスVGとしては、空気又は不活性ガスを好適に用いることができる。
 図7~図9に示すように、ガラス物品の製造装置11は、徐冷用加熱装置17をさらに備えている。ステップS3の徐冷工程は、上述した回転機構12と徐冷用加熱装置17とを用いて行うことができる。ステップS3の徐冷工程では、貫通孔T1を下方に向けた姿勢で管ガラスG1をガラス物品の製造装置11の徐冷用加熱装置17の上方に配置する。詳述すると、上述したステップS2の貫通孔形成工程後の管ガラスG1は、貫通孔T1を上方に向けた姿勢に配置されているため、図7に示すように管ガラスG1を管ガラスG1の管軸回りに回転させる。これにより、図8に示すように、ステップS2の貫通孔形成工程後の管ガラスG1を、貫通孔T1を下方に向けた姿勢にすることができる。
 本実施形態のステップS3の徐冷工程では、徐冷用加熱装置17としてバーナーを用いている。本実施形態のバーナーは、ラインバーナーである。すなわち、燃料ガスノズルは、複数の管ガラスG1を同時に加熱できるように、管ガラスG1の配列方向に沿った長手方向を有している。
 ステップS1の予熱工程、ステップS2の貫通孔形成工程及びステップS3の徐冷工程の各工程に用いるバーナーの燃焼形式としては、燃料ガスFGと空気とを予め混合して燃焼させる予混合式であってもよいし、燃料ガスFGと空気とを拡散及び混合させながら燃焼させる拡散混合式(先混合式)であってもよい。予混合式の場合、予め混合する空気が理論空気量よりも多い完全予混合式であってもよいし、予め混合する空気が理論空気量よりも少ない部分予混合式であってもよい。燃料ガスFGとしては、可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスが好適に用いられる。可燃性ガスとしては、例えば、水素、LPG(液化石油ガス)、及びLNG(液化天然ガス)が挙げられる。助燃性ガスとしては、例えば、酸素が挙げられる。
 なお、ガラス物品の製造装置11は、第1ローラー12a及び第2ローラー12bを移動させる移動機構を備え、この移動機構により、第1ローラー12a及び第2ローラー12bを移動させて各工程を順次行うように構成することができる。
 次に、ガラス物品の製造方法、及びガラス物品の製造装置11の主な作用について説明する。
 ガラス物品の製造方法のステップS2の貫通孔形成工程では、管軸A1が水平方向に沿った姿勢で配置された管ガラスG1を上方から加熱することで貫通孔T1を形成している。この方法によれば、加熱されることで軟化した管ガラスG1の管壁は、自重により管壁の内周面から下方に向かって変形し易い。これにより、図2に示すように、貫通孔T1の周囲には管壁の内周面から管ガラスG1の内方に突出する突起P1が形成され易い。すなわち、ステップS2の貫通孔形成工程では、管壁の外周面から管ガラスG1の外方に突出する例えば図11に示される突起P10のような突起については形成され難い。
 次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
 (1)ガラス物品の製造方法の貫通孔形成工程(ステップS2)では、管軸A1が水平方向に沿った姿勢で配置された管ガラスG1を上方から加熱することで貫通孔T1を形成している。この方法によれば、上述したように管壁の外周面から管ガラスG1の外方に突出する突起が形成され難くなる。すなわち、管ガラスG1の管壁に貫通孔T1を有するガラス物品G2において、破損の要因となり得る突起の形成を抑えることができる。
 (2)ガラス物品の製造方法は、予熱装置13の上方で管ガラスG1を回転させながら管ガラスG1を予熱する予熱工程(ステップS1)をさらに備え、ステップS1の予熱工程の後にステップS2の貫通孔形成工程を行っている。この場合、ステップS2の貫通孔形成工程において管ガラスG1を加熱した際の熱衝撃を緩和することができる。従って、ステップS2の貫通孔形成工程において管ガラスG1の破損が抑えられることで、ガラス物品G2の歩留まりを向上することが可能である。
 (3)ガラス物品の製造方法は、ステップS2の貫通孔形成工程の後、貫通孔T1を下方に向けた姿勢で管ガラスG1を徐冷用加熱装置17の上方に配置するステップS3の徐冷工程をさらに備えている。この場合、貫通孔T1の周囲を効率よく徐冷することができる。
 (4)ステップS2の貫通孔形成工程において、バーナーの燃料噴射ノズルを、管ガラスG1に火炎を照射する照射位置と、照射位置よりも上方の退避位置との間で上下動させている。この場合、管ガラスG1に火炎を照射する時間を容易に制御することができる。また、バーナーの燃料噴射ノズルを退避位置に配置することで、管ガラスG1を搬入及び搬出するためのスペースを燃料噴射ノズルの下方に十分に確保することができる。
 (5)管ガラスG1は両端に開口を有し、ステップS2における貫通孔T1の形成は、管ガラスG1の管内に送風しながら行われる。この場合、例えば、管ガラスG1の管内を送風により冷却することができるため、管ガラスG1の管壁のうち貫通孔T1を形成する部分に対向する位置の部分の温度上昇を抑えることができる。従って、貫通孔T1と対向する位置における管ガラスG1の管壁の変形を抑えることができる。
 また、管ガラスG1に貫通孔T1を形成する際には、例えば、フューム等の異物が発生することで、管ガラスG1の管内の清浄性が低下するおそれがある。上記のように管ガラスG1の管内に送風することで、管ガラスG1の一方の端部の開口から管ガラスG1の管内の異物を強制的に排出させることができる。従って、管ガラスG1の管内の清浄性の低下を抑えることができる。
 (変更例)
 本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
 ・ステップS2の貫通孔形成工程は、管ガラスG1の管内に送風せずに行うこともできる。すなわち、貫通孔T1の形成は、管ガラスG1の管内への送風を省略して行われてもよい。
 ・ステップS2の貫通孔形成工程において、送風装置16の送風用ノズルを管ガラスG1の外方に配置してもよいし、管ガラスG1の管内に挿入してもよい。
 ・ステップS2の貫通孔形成工程で用いる燃料噴射ノズルは、管ガラスG1に火炎を照射する照射位置に固定されていてもよい。すなわち、燃料噴射ノズルを照射位置と退避位置との間で上下動させずに、ステップS2の貫通孔形成工程を行うこともできる。換言すれば、燃料噴射ノズルは、照射位置から移動不能に構成されてもよい。
 ・ステップS2の貫通孔形成工程で用いる燃料噴射ノズルを鉛直ではなく傾斜して配置した場合、燃料噴射ノズルを照射位置と退避位置との間で移動させるときの方向は上下方向でなくてもよく、傾斜していてもよい。
 ・ステップS3の徐冷工程を省略することもできる。
 ・ステップS3の徐冷工程は、上述した方法に限定されず、例えば、貫通孔T1を上方に向けた姿勢で管ガラスG1を徐冷炉内に配置して行うこともできる。
 ・ステップS1の予熱工程を省略することもできる。
 ・ステップS1の予熱工程は、上述した方法に限定されず、例えば、管ガラスG1を回転させずに、予熱炉内に管ガラスG1を配置して行うこともできる。
 ・ステップS1の予熱工程で用いる予熱装置13及びステップS3の徐冷工程で用いる徐冷用加熱装置17は、バーナーに限定されない。すなわち、予熱装置13又は徐冷用加熱装置17として、例えば、抵抗加熱で発熱する発熱体、レーザー照射装置等を用いることもできる。
 ・ガラス物品の製造装置11は、複数本の管ガラスG1のそれぞれに貫通孔T1を形成するように構成されているが、ガラス物品の製造装置11を1本の管ガラスG1に貫通孔T1を形成するように構成することもできる。
 ・ガラス物品の製造方法では、予熱装置13及び徐冷用加熱装置17のそれぞれに対応させて配置した回転機構12と、貫通孔形成用の加熱装置15に対応させて配置した支持部材14に管ガラスG1を搬送して各工程を順次行うように構成してもよい。
 ・管ガラスG1において貫通孔T1を形成する位置は限定されない。すなわち、貫通孔T1は管ガラスG1の第1端G1a側に形成されるに限らない。また、1本の管ガラスG1に形成する貫通孔T1の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。
 ・管ガラスG1は、両端に開口を有する管ガラスG1に限定されず、両端のうち少なくとも一端が封止されている管ガラスであってもよい。また、管ガラスG1の全体形状は、直管状に限定されず、例えば、曲部を有する曲管状であってもよい。
 11…ガラス物品の製造装置、13…予熱装置、14…支持部材、15…加熱装置、17…徐冷用加熱装置、A1…管軸、A2…中心軸、G1…管ガラス、G2…ガラス物品、HR…熱線(加熱源)、T1…貫通孔、θ1…角度。

Claims (8)

  1.  管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造方法であって、
     管軸が水平方向に沿った姿勢で配置された前記管ガラスを上方から加熱することで前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程を備える、ガラス物品の製造方法。
  2.  予熱装置の上方で前記管ガラスを回転させながら前記管ガラスを予熱する予熱工程をさらに備え、前記予熱工程の後に前記貫通孔形成工程を行う、請求項1に記載のガラス物品の製造方法。
  3.  前記貫通孔形成工程の後、前記貫通孔を下方に向けた姿勢で前記管ガラスを徐冷用加熱装置の上方に配置する徐冷工程をさらに備える、請求項1又は請求項2に記載のガラス物品の製造方法。
  4.  前記貫通孔の形成は、燃料噴射ノズルを備えるバーナーを用いて、前記燃料噴射ノズルから火炎を照射することで行われ、
     前記貫通孔形成工程において、前記燃料噴射ノズルを、前記管ガラスに火炎を照射する照射位置と、前記照射位置よりも上方の退避位置との間で上下動させる、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
  5.  前記管ガラスは両端に開口を有し、前記貫通孔の形成は、前記管ガラスの管内に送風しながら行われる、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
  6.  前記貫通孔形成工程では、加熱源の中心軸と前記管ガラスの管軸とのなす角度が30°以上90°以下の範囲内となるように前記管ガラスを加熱する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
  7.  管ガラスの管壁に貫通孔を有するガラス物品の製造装置であって、
     管軸が水平方向に沿った姿勢で前記管ガラスを支持する支持部材と、
     前記支持部材に支持された前記管ガラスを上方から加熱する加熱装置と、を備え、前記加熱により前記貫通孔を形成する、ガラス物品の製造装置。
  8.  前記加熱装置は、燃料噴射ノズルを備えるバーナーであり、
     前記燃料噴射ノズルは、前記管ガラスに火炎を照射する照射位置と、前記照射位置よりも上方の退避位置との間を上下動可能に構成されている、請求項7に記載のガラス物品の製造装置。
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