JP4377159B2 - ガラス成形モールドの溶融ガラス接触表面に煤を付着させる方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス成形モールドの溶融ガラス接触表面を潤滑する方法及び装置に関する。特に、本発明は、アセチレンを含むガス、例えばマップガス（メチルアセチレンとプロパジエンの混合物）の部分酸化から得られる炭素煤の層を生じさせる上記形式の方法及び装置に関する。なお、本明細書においては、「モールド」という用語は、金型を含む型の総称として用いられている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、米国特許第５，９５８，０９９号明細書（発明者：モレチン）又は米国特許第５，６７９，４０９号明細書（発明者：シーマン）から知られているように、ガラス製造機の溶融ガラス接触表面、例えば、ガラス製造機の成形モールドの内面を、従来型油及び黒鉛をベースとするモールド用ドーパントで定期的にブラシ掛けする代替手段として、溶融ガラス接触表面を炭素煤の薄い層で潤滑させることが望ましい。かかる煤被膜を得るには、炭質ガス、例えば、アセチレン又はアセチレンをベースとするガス、例えば、マップガス（mapp gas）又はＭＡＰＤガスと称することがあるメトアセチレン(methacetylene)及びプロパジエンの混合物を、被覆すべきモールド表面に火炎を差し向けるバーナにより部分酸化させる。
【０００３】
上述のシーマンの米国特許第５，６７９，４０９号明細書は、ＭＡＰＤガスと酸素の混合物を、天然ガスから得られたパイロット火炎によって点火した後、被覆すべき表面に上記混合物を差し向けるモールド表面煤被覆システムを説明している。シーマンの米国特許第５，６７９，４０９号明細書に記載されているように、ガラス製造機の煤被覆バーナの作動がその性質上本来的に間欠的なので、ＭＡＰＤガスと酸素の混合物を注意深く制御して、バーナからの火炎のバックファイヤがバーナノズルに入ることを防止しなければならい(第３欄第９〜２０行参照)。シーマンの米国特許第５，６７９，４０９号明細書のシステムは、単一の煤被覆バーナを回転テーブル上の全てのモールドに使用することができるハートフォード(Hartford)２８型回転式食器ガラス製造機の煤被覆ガラス製造モールドで首尾よく動作することが可能であることが判明している。この点に関し、ハートフォード２８型食器製造機用の煤被覆バーナのパルス率は、かなり高い周波数で生じ、空燃ミキサからの酸素が燃料ライン中に入る逆流によって起こるバックファイヤの発生傾向を、煤被覆装置の作動条件の注意深い制御によって回避できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハートフォード２８型ガラス製造機は、狭い開口部を備えた中空ガラス容器、例えば、種々の食品や野菜を包装する際に用いられる容器には向いていない。というのは、かかる製品は、割りモールドを備えた機械で製品化されなければならないからである。例えば、共通譲受人の米国特許第６，０９８，４２７号明細書（発明者：カークマン）又は米国特許第３，６１７，２３３号明細書（発明者：マムフォード）に記載されているような個別セクション式機械（ＩＳ機）は、割りガラス成形モールドを用いて動作する２段階成形機の種類のものであり、これら米国特許の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに援用する。個別セクション式機械の種々の機械セクションの各々について別々の煤被覆バーナを設けることが必要なことに鑑みて、個別セクション式機械用の煤被覆バーナは、ハートフォード２８型機のものよりも動作頻度が非常に少ないであろう。従来、かかる理由で、シーマンの米国特許第５，６７９，４０９号明細書によって教示された形式のプレミックス（予備混合）型バーナを個別セクション式機械の作動に合わせて改造することは不可能であった。というのは、バーナ発射パルス間の比較的長い期間の間、燃料酸素ミキサからの酸素が燃料ライン中に逆流する結果、バックファイヤが生じるからである。
【０００５】
上述のモレチンの米国特許第５，６７９，４０９号明細書は、個別セクション式機械に相当するガラス製造機のブランクモールド用の煤被覆システムを教示している。アセチレンと酸素の混合物の使用を教示しているこの特許文献は、各燃料ライン(２６，２７)について、バーナ１つ当たり２つのソレノイド弁、即ち、点火が生じるまで燃料の低い流量を可能にする第１のソレノイド及び点火が生じた後に燃料の高い流量を可能にする第２のソレノイドを必要としている。このシステムでは、第２のソレノイドが必要なのでシステムのコストが嵩む。具体的に説明すると、このシステムは、個別セクション式機械のセクションごとに別個の１組のソレノイドを必要とし、これは、コスト高であるだけでなく、結果的に、個別セクション式機械の多数のセクション全体にわたり、セクションごとに酸素と燃料のばらつきが生じてしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ガラス製造機、例えば、個別セクション式機械のガラス成形モールドの溶融ガラス接触表面を煤（すす）で被覆する方法及び装置を提供する。パルス相互間の一時停止期間がガラス食器製造機、例えばハートフォード２８型機の場合よりも長い状態で間欠的に作動する必要のある個別セクション式機械の煤被覆方法及び装置では、燃料と酸化体、例えば比較的純度の高い酸素の別々の流れが導入されるノズル表面混合バーナにより火炎が提供され、酸化体がミキサを通って燃料ライン中に入る逆流によってバックファイヤが生じないようにする。本発明の方法及び装置では、好ましくはマップガスから成る燃料を、酸化体が不足している状態で燃焼させて煤を生じさせ、燃えている流れからの火炎がガラス製造モールド内へその中心軸線に沿って差し向けられるようにする。
【０００７】
本発明の方法及び装置の実施を容易にするため、ノズルのすぐ下流側で燃料と酸化体の迅速な混合を行わせるような設計のノズルが設けられ、被覆すべきモールド表面の全ての部分は、ノズルからの火炎との接触によって全ての部分が適正に煤で被覆されるようになっている。これは、ノズルの長手方向中心軸線から部分的に外方に逸れる流れの環状クラスタの状態で酸化体（又は、燃料）を燃料から放出し、燃料の流れのクラスタを包囲し、ノズルの長手方向中心軸線に全体として平行な環状流れの状態で燃料（又は、酸化体）を通すことによって達成され、結果的に、酸化体の流れが燃料流れのクラスタ中の燃料流れと難なく交差してノズルの下流側先端部に非常に近接したところに可燃性混合物を形成するが、この場合、反応体のうちの１つが、個別セクション式機械のセクションのサイクル相互間で生じる一時停止期間の間、他の反応体のノズル通路内へ逆流することは無い。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、煤を溶融ガラス接触表面に付着させる改良方法及び装置を提供することにある。より詳細には、本発明の目的は、ガラス容器成形機、例えば、個別セクション式機械に適用できるように、連続して生じるパルス間の一時停止期間が比較的長くても間欠動作に適した上述した形式の方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、本発明の方法及び装置の実施に用いるのに好適な表面混合型バーナを提供することにある。
【００１０】
本発明の内容及びその目的を更に理解するために、図面及びその簡単な説明、本発明の実施形態の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載を参照されたい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるガラス接触モールド表面を煤で被覆するシステムを、図１において、全体的に符号１０で示す。煤被覆システム１０は、酸化体供給マニホルド１２及び燃料供給マニホルド１４を有している。加圧された酸化体が、供給源(図示せず)から酸化体供給マニホルド１２に送られ、加圧された燃料が、供給源(図示せず)から燃料供給マニホルド１４に送られる。酸化体供給マニホルド１２に送られた酸化体は、好ましくは、比較的純度の高い酸素、例えば、市販の供給源からボンベに入れられた酸素である。ただし、酸素富化空気供給源を用いることも本発明の範囲に含まれる。燃料供給マニホルド１４に送られる燃料は、マップガスであることが好ましい。酸化体は、酸化体供給マニホルド１２から酸化体ライン１８を通って表面混合型のバーナ１６に送られ、燃料は、燃料供給マニホルド１４から燃料ライン２０を通って上記バーナ１６に送られる。図１には、バーナ１６、酸化体ライン１８及び燃料ライン２０を１つずつだけ示しているが、個別セクション式ガラス容器製造機の各セクションについて、これらの要素の別の組が設けられていても良く、例えば、８組のこれらの要素が８セクションの個別セクション式ガラス容器製造機について設けられても良いことを理解すべきである。
【００１２】
酸化体供給マニホルド１２は、遮断弁２２を有し、同様に、燃料供給マニホルド１４は、遮断弁２４を有する。遮断弁２２，２４は各々、バーナ１６を用いて煤をガラス製造機の溶融ガラス接触表面に付着させることが望ましいかどうかに応じて、任意の時点において開いているか又は閉じているかの何れかである。同様に、酸化体供給マニホルド１２は、その遮断弁２２の下流側に位置した場所に圧力調整器又は圧力調整弁２６を有し、燃料供給マニホルド１４は、その遮断弁２４の下流側に位置した場所に圧力調整器又は圧力調整弁２８を有し、その結果、酸化体ライン１８及び燃料ライン２０にそれぞれ流れ込んでいる酸化体及び燃料は、調整された圧力になる。この点に関し、酸化体供給マニホルド１２及び燃料供給マニホルド１４はそれぞれ、圧力調整器２６，２８の下流側に圧力計３０，３２を備え、それにより、酸化体供給マニホルド１２及び燃料供給マニホルド１４内に維持されている圧力がそれぞれ、これらのマニホルドから供給を受ける各バーナノズル１６の適正な作動に適しているようにすることを確保する。
【００１３】
酸化体ライン１８及び燃料ライン２０はそれぞれ、遮断弁３４，３６を備えており、これらから供給を受けるバーナ１６を遮断できるようになっているが、これにより、個別セクション式機械の任意の他のセクションへの任意の他のバーナを遮断することはない。この点に関し、遮断弁３４，３６はそれぞれ、バーナ１６を用いることが望ましいかどうかに応じて、任意の時点で開いているか又は閉じているかの何れかである。遮断弁３４が流通のために開いている間、酸化体ライン１８からバーナ１６までの流れは、二方ソレノイド弁３８の作動に応じてオン又はオフ、即ち、通じたり止められたりし、同様に、遮断弁３６が流通のために開いている間、燃料ライン２０からバーナ１６までの流れは、二方ソレノイド弁４０の作動に応じてオン又はオフ、即ち、通じたり止められたりする。さらに、酸化体ライン１８及び燃料ライン２０の長さの変化又はばらつきに対応するため、酸化体ライン１８はフレキシブルホース４２を備え、燃料ライン２０は、フレキシブルホース４４を備えている。酸化体ライン１８及び燃料ライン２０内の逆流を防止するため、酸化体ライン１８は、逆止弁４６を備え、燃料ライン２０は、逆止弁４８を備えている。バーナ１６のバックファイヤに起因して生じることがある火炎を鎮火させるため、酸化体ラインは、消化器５０を備え、燃料ライン２０は、消化器５２を備えている。
【００１４】
酸化体ライン１８及び燃料ライン２０から受け取ったままの状態でバーナ１６から流れる燃料と酸化体は、直ぐに互いに混合し始め、図示の構成では、燃料と酸化体がバーナ１６から出るとき、燃料流は、酸化体流を包囲する環状帯をなす。その直後、これらの流れと関連した乱流による通常の分子拡散と関連して少なくとも部分的に混合された燃料と酸化体は、可燃性混合物を形成し、この可燃性混合物は、概略的に示している火花点火器５４からの火花によって点火が行われる。酸化体ライン１８を通る酸化体の流量を、燃料ライン２０を通って流れる燃料の完全燃焼に必要な流量よりも実質的に低いレベルに維持することによって、その流量におけるバーナ１６からの火炎は非常に煤が多くなり、この火炎からの煤は、火炎の流路中に位置する表面上に堆積する傾向がある。図１及び図２は、バーナ１６が、酸化体を包囲する環状帯をなしてバーナ１６から流れる燃料と共に作動する構成を示しているが、図３に示すように、酸化体ライン１８からの酸化体が燃料ライン２０からの燃料の流れを包囲する環状帯をなしてバーナ１１６から流れるように構成されたバーナ１１６を設けてもよい。
【００１５】
特定の表面混合型バーナ２１６を図４〜図７に示す。図３の構成とほぼ一致して動作し、即ち、環状帯をなす酸化体流の内側を燃料が流れるバーナ２１６は、環状キャップ即ち外側部材５８内に同軸状に挿入される先端部即ち内側部材５６を有している。燃料は、下流側端部が閉鎖された通路６０を通って先端部５６の長手方向中心軸線に沿って先端部５６に送られ、そして、通路６０と流体連通している通路６２及び出口開口６３の環状アレイを通って先端部５６から流出する。酸化体は、入口６４及び環状通路６６を通って流れ、そして、通路６２からの出口開口６３を包囲する環状通路６６からの出口開口６７を通って、先端部５６の長手方向中心軸線に対して平行にバーナ２１６から流れる。出口開口６７は、先端部５６の外面及び環状キャップ５８の内面との間に延びるスロット（図５参照）によって構成される。酸化体が先端部５６の長手方向中心軸線に対して平行にバーナ２１６から流出し、燃料が多数の小さな流れでバーナ２１６から流れている状態では、燃料の流れと酸化体の流れは非常に迅速に混ざり合い、燃料と酸化体の可燃性混合物が、バーナ２１６の出口のすぐ下流に生じ、例えば、火花点火器５４によって点火可能になる。
【００１６】
図４に示すように、煤被覆ノズル２１６は、その長手方向中心軸線に沿って位置決めされ、この長手方向中心軸線は、輪郭で示したガラス製造モールドＭの長手方向中心軸線と同軸であり、バーナ２１６の出口とかかるモールドＭの入口との間の距離はほんの僅かである。バーナ２１６からの酸化体流と燃料流の迅速な混合に起因して、バーナ２１６からの火炎は、モールドＭの内部溶融ガラス接触表面の全ての部分に接触し、かかる全ての部分の煤被覆を行うために、モールドＭの入口のところ又はその直ぐ近くの部分にさえも接触する。好ましくは、輪郭で示した、バーナ２１６からの火炎を封じ込める環状シュラウドＳが設けられ、その結果、火炎がモールドＭ内に正しく流れる。シュラウドＳは、バーナ２１６の出口の直ぐ上流側で始まり、ほぼモールドＭの入口まで延びている。
【００１７】
図８は、特定の実施形態の点火プラグ１５４を有するバーナノズル２１６の組立体を示している。点火プラグ１５４は、電極７０と、パージ空気入口７４から延びる接地電極７２とを有している。点火プラグ７２は、燃料流と酸化体流のパルスとパルスの間、バーナノズル２１６から流れる燃料流及び酸化体流を点火させるために、定期的に給電される。点火プラグ７２は、燃料流と酸化体流が可燃性になるのに十分な程度まで混ざり合うことができるのに十分な距離、バーナノズルから間隔を隔てている。サイクルのうちの煤発生部分の間、バーナノズル２１６は、モールドの上に位置決めされ、燃料と酸素は、バーナノズル２１６に送られ、点火プラグ１５４は、混合物を点火させるように給電される。
【００１８】
空気パージノズル７４は、供給源(図示せず)から圧縮空気を受け入れ、電極７０及び接地電極７２に差し向けられた下方に傾斜した通路７６及びノズルの前部に差し向けられた上方に傾斜した通路７８を通して、圧縮空気をパルス状態で放出する。煤被覆ヘッドであるバーナノズル２１６がモールドの上方の場所を離れた後、堆積した煤を除去するヘッドクリーニングが２段階で生じる。第１の段階では、ノズル２１６からの火炎及び空気をノズル７４の中に導入し、火炎を一層酸化させ、それにより、堆積した煤を燃やして、堆積した煤をノズル２１６及び電極７０，７２から除去する。第２の段階の間、ノズルへの燃料流及び酸素流れ、簡単にいえば中断され、点火プラグ１５４は、給電されず、パージ空気は、ばらばらになった煤を機械的に追い払うため、短時間、流されたままである。
【００１９】
本発明の現時点における最適実施態様を開示したが、当業者であれば、特許請求の範囲の記載によってのみ定められる本発明の範囲及びその法上の均等範囲から逸脱することなく、開示した形態に対する適当な改造例、変形例及び均等例を想到できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施に用いる本発明の装置の実施形態の概略図である。
【図２】図１の装置の一部の部分拡大図である。
【図３】図１に示す装置の変形実施形態の一部の部分拡大図である。
【図４】輪郭で示すガラス容器成形機モールドに煤を付着させるバーナノズルの断面図である。
【図５】図４のバーナノズルの拡大正面図である。
【図６】図５の線６−６における断面図である。
【図７】図５の線７−７における断面図である。
【図８】スパークプラグ、スパークプラグの要素とバーナノズル自体の煤をクリーニングする要素、及び図５乃至７のバーナノズルを示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 煤被覆装置
１２ 酸化体供給マニホルド
１４ 燃料供給マニホルド
１６ バーナ
１８ 酸化体ライン
２０ 燃料ライン
２２，２４，３４，３６ 遮断弁
２６，２８ 圧力調整弁
３０，３２ 圧力計
３８，４０ 二方ソレノイド弁
５４ 火花点火器

Claims (20)

1. ガラス製造法に用いる煤を生じさせるべく、燃料と酸化体の混合物を部分的に酸化させるためのバーナノズル（２１６）であって、
   内側部材（５６）と、
   前記内側部材（５６）の少なくとも下流側部分を包囲し、この下流側部分と環状通路（６６）を構成する外側部材（５８）と、
   第１のガスを前記内側部材の中を通して前記内側部材から第１の出口に送出するために、前記内側部材を貫いて延びる第１のガス通路（６０）と、
   第２のガスを前記外側部材と前記内側部材との間に配置された第２の出口に送出するために、前記環状通路（６６）を含み且つ前記第１のガス通路（６０）を包囲する第２のガス通路（６４）と、を有し、
   前記第２の出口は、環状アレイをなす複数の第２の出口開口（６７）を有し、
   前記内側部材を貫いて延びる前記第１のガス通路（６０）は、複数の別々の通路（６２）を有し、前記別々の通路は、環状アレイをなす第１の出口開口（６３）を有し、
   前記第１の出口開口及び前記第２の出口開口は、環状アレイをなして交互に配置される、バーナノズル。
2. 前記第１の出口開口（６３）は円形である、請求項１に記載のバーナノズル。
3. 前記第２の出口開口（６７）は、前記内側部材（５６）の外面と前記外側部材（５８）の内面との間に延びるスロットである、請求項１又は２に記載のバーナノズル。
4. 前記第２の出口開口（６７）の各々は、流れ方向に見て、前記バーナノズルの長手方向中心軸線に収斂する角度をなして延びる、請求項３に記載のバーナノズル。
5. 前記第２の出口開口（６７）は、前記バーナノズルの半径方向に延び、前記第１の出口開口（６３）を半径方向に覆うスロット長さを有する、請求項３又は４に記載のバーナノズル。
6. ガラス製造機の溶融ガラス接触表面に煤粒子を付着させるために煤含有火炎を生じさせる装置であって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のバーナノズル（２１６）を有するバーナ（１６，１１６）と、
   酸化体を前記バーナに送出するための酸化体ライン（１８）と、
   炭質燃料を前記バーナに送出するための燃料ライン（２０）と、
   燃料と酸化体の可燃性混合物を前記バーナからの出口の下流側の場所で点火させる火花点火器（５４，１５４）と、を有し、
   前記バーナは、燃料と酸化体の予備混合なしの表面混合型のものであり、
   前記バーナノズルは、燃料及び酸化体の流れが環状パターンをなす別々のガス流を形成するように構成される、装置。
7. 前記酸化体ライン（１８）は、酸化体を前記バーナに間欠的に送出するためのソレノイド弁（３８）を１つだけ有し、
   前記燃料ライン（２０）は、燃料を前記バーナに間欠的に送出するためのソレノイド弁（４０）を１つだけ有する、請求項６に記載の装置。
8. 更に、酸化体を前記酸化体ラインに送出するための酸化体マニホルドと、
   燃料を前記燃料ラインに送出するための燃料マニホルドと、を有する請求項６又は７に記載の装置。
9. 更に、前記酸化体ラインに送出される酸化体の圧力を調整する、前記酸化体マニホルドの第１の圧力調整器と、
   前記燃料ラインに送出される燃料の圧力を調整する、前記燃料マニホルドの第２の圧力調整器と、を有する請求項８に記載の装置。
10. 前記バーナに送出される酸化体は、前記バーナの長手方向中心軸線と平行に前記環状パターンをなして流れ、
    前記バーナに送出される燃料は、酸化体が辿る経路の半径方向内部に位置する経路に沿って前記バーナの中を流れる、請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記第１のガスは、燃料であり、前記第２のガスは、酸化体である、請求項６に記載の装置。
12. 前記燃料ラインは消化器（５２）を有する、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記酸化体ラインは消化器（５０）を有する、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記火花点火器（１５４）は、電極（７０）及び接地電極（７２）を有し、
    前記装置は、更に、前記電極に差し向けられた複数の出口（７６）及び前記接地電極に差し向けられた複数の出口（７６）を有する圧縮空気源を有する、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記圧縮空気源は、更に、前記バーナの下流側の外面に差し向けられた複数の出口（７８）を有する、請求項１４に記載の装置。
16. ガラス製造機の成形モールドの溶融ガラス接触要素に煤粒子を導入する方法であって、
    炭質燃料を、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバーナノズルを含むバーナにパルス状態で供給する工程と、
    炭質燃料を完全に酸化させるには不十分な流量の酸化体の供給を、オーバーラップしたパルス状態で前記バーナに送出する工程と、
    炭質燃料と酸化体を互いに混合して、燃料と酸化体の可燃性混合物を形成する工程と、
    可燃性混合物を前記バーナノズルと成形モールドとの間の場所で点火させる工程と、を有し、
    燃料及び酸化体は、環状パターンをなして交互に配置された別々の流れとして前記バーナノズルから流され、成形モールド（Ｍ）に向かって流れるときに表面混合される、方法。
17. 前記燃料は、アセチレンをベースとする燃料である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記アセチレンをベースとする燃料は、メトアセチレンとプロパジエンの混合物を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記酸化体は、本質的には、純粋な酸素から成る、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 可燃性混合物を点火させる前記工程は、電極及び接地電極を有する火花点火器が使用され、
    前記方法は、更に、炭質燃料と酸化体のパルスとパルスの間、電極及び接地電極に堆積した煤を燃焼させる工程を有する、請求項１６に記載の方法。

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