TWI680109B - 熔融玻璃加熱裝置、玻璃製造裝置、及玻璃物品之製造方法 - Google Patents

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TWI680109B TW105118961A TW105118961A TWI680109B TW I680109 B TWI680109 B TW I680109B TW 105118961 A TW105118961 A TW 105118961A TW 105118961 A TW105118961 A TW 105118961A TW I680109 B TWI680109 B TW I680109B
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Abstract

本發明提供一種以不產生溫度差之方式對熔融玻璃進行加熱，從而抑制熔融玻璃之非均質化之熔融玻璃加熱裝置。
本發明之熔融玻璃加熱裝置210具有：複合管構造體220，其包括與水平方向大致垂直地延伸之主管1、自主管1之上部側方分支之上部分支管2及自主管1之下部側方分支之下部分支管3；以及通電加熱部230，其包括設置於主管1之上端1a之電極4、設置於主管1之下端1b之電極5及設置於上部分支管2之側方端部2a之電極6，形成將電流供給至電極4與電極5之間之第1電流供給路徑21，且形成將電流供給至電極4與電極6之間之第2電流供給路徑22；且複合管構造體220係以滿足「0.4<(於主管1之上端1a與分支部上端Ja之間(γ)流動之電流之電阻及於上部分支管2之分支部J與側方端部2a之間(β)流動之電流之電阻的合計/於主管1之上端1a與下端1b之間(α)流動之電流之電阻)<0.8」之方式構成。

Description

熔融玻璃加熱裝置、玻璃製造裝置、及玻璃物品之製造方法
本發明係關於一種熔融玻璃加熱裝置、玻璃製造裝置、及玻璃物品之製造方法。
於玻璃製造裝置中，供高溫之熔融玻璃通過其內部之導管係使用鉑、或如鉑-金合金、鉑-銠合金般之鉑合金製之中空管。於玻璃製造裝置中，為了確保熔融玻璃之流動性，而對熔融玻璃所通過之導管進行加熱。關於導管之加熱，雖亦存在藉由加熱器等熱源自外部對導管進行加熱之情形，但於導管為鉑或鉑合金製之中空管之情形時，廣泛進行如下操作：於該中空管設置通電用之電極，對該中空管進行通電加熱。
於導管之加熱時設置有主管及分支管之情形時，存在發生分支管中之加熱不充分之可能性。
作為針對分支管中之加熱不充分之對策，於專利文獻1中，揭示有對可用作熔融玻璃之導管之鉑製之複合管構造體進行通電加熱之方法。如圖6所示，藉由該加熱方法而被加熱之複合管構造體100包含2個主管101、102、及連結主管101、102之間之分支管103。
於該例中，將對分支管103進行通電之路徑分割為第1通電路徑(電流供給路徑)120、及第2通電路徑121。第1通電路徑120將第1主管101與分支管103連結。第2通電路徑121將分支管103與第2主管102連結。而且，分別獨立地實施第1通電路徑120及第2通電路徑121中之通 電控制。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2006/123479號
然而，專利文獻1之加熱方法並未對主管之內部、及主管與分支管之連接部(分支部)中之溫度差進行考慮。因此，存在如下情況：於熔融玻璃通過主管與分支管之內部時，熔融玻璃產生溫度差，而導致熔融玻璃之非均質化。
本發明係鑒於上述問題而完成者，目的在於提供一種以不產生溫度差之方式對熔融玻璃進行加熱，從而可抑制熔融玻璃之非均質化之熔融玻璃加熱裝置。
為了解決上述問題，根據本發明之一態樣，提供一種熔融玻璃加熱裝置，其係包括供熔融玻璃通過之複合管構造體及對該複合管構造體進行通電加熱之通電加熱部者，且上述複合管構造體包括：主管，其相對於水平方向大致垂直地延伸；上部分支管，其於上述主管之上部側方自上述主管分支；及下部分支管，其於上述主管之下部側方自上述主管分支；上述通電加熱部包括設置於上述主管之上端之第1電極、設置於上述主管之下端之第2電極、及設置於上述上部分支管之側方端部之第3電極，形成將電流供給至上述第1電極與上述第2電極之間之第1電流供給路徑，且形成將電流供給至上述第1電極與上述第3電極之間之第2電流供給路徑，於上述複合管構造體中， 以滿足0.4<(於上述主管之上述上端與分支部上端之間流動之電流之電阻、及於上述上部分支管之分支部與上述側方端部之間流動之電流之電阻的合計/於上述主管之上述上端與上述下端之間流動之電流之電阻)<0.8
之方式，對上述主管配置上述上部分支管。
根據本發明之一態樣，於熔融玻璃加熱裝置中，能以不產生溫度差之方式對熔融玻璃進行加熱，從而抑制熔融玻璃之非均質化。
1‧‧‧主管(主體管)
1a‧‧‧上端
1b‧‧‧下端
1R‧‧‧主管(主體管)
2‧‧‧上部分支管
2a‧‧‧側方端部
2c‧‧‧側方端部
2R‧‧‧上部分支管
3‧‧‧下部分支管
3a‧‧‧側方端部
3R‧‧‧下部分支管
4(4a、4b)‧‧‧第1電極
5(5a、5b)‧‧‧第2電極
6(6a、6b)‧‧‧第3電極
7(7a、7b)‧‧‧第4電極
10‧‧‧熔解裝置
11‧‧‧熔解爐
11a‧‧‧熔解室
12‧‧‧燃燒器
20‧‧‧熔融玻璃搬送裝置
21‧‧‧第1電流供給路徑
22‧‧‧第2電流供給路徑
23‧‧‧第3電流供給路徑
24A‧‧‧第1電源
24B‧‧‧第2電源
24C‧‧‧第3電源
25‧‧‧電流平衡機構
25R‧‧‧電流平衡機構
30‧‧‧成形裝置
31‧‧‧成形爐
31a‧‧‧成形室
32‧‧‧成形加熱器
40‧‧‧連接裝置
41‧‧‧連接爐
41a‧‧‧連接室
42‧‧‧中間加熱器
43‧‧‧提昇輥
50‧‧‧緩冷裝置
51‧‧‧緩冷爐
51a‧‧‧緩冷室
52‧‧‧緩冷加熱器
53‧‧‧緩冷輥
100‧‧‧複合管構造體
101‧‧‧第1主管
102‧‧‧第2主管
103‧‧‧分支管
120‧‧‧第1通電路徑
121‧‧‧第2通電路徑
200‧‧‧熔融玻璃加熱系統
210‧‧‧熔融玻璃加熱裝置(第1熔融玻璃加熱裝置)
220‧‧‧複合管構造體
230‧‧‧通電加熱部
240‧‧‧第2熔融玻璃加熱裝置
250‧‧‧複合管構造體
260‧‧‧通電加熱部
311‧‧‧浮拋窯
312‧‧‧頂部
D1‧‧‧主管1之內徑
D2‧‧‧上部分支管2之內徑
G1‧‧‧玻璃原料
G2‧‧‧熔融玻璃
G3‧‧‧玻璃帶
Hm‧‧‧主管1之高度(長度)
h‧‧‧自主管1之上端1a至與上部分支管2之分支部上端Ja之距離
ia‧‧‧單相交流電流
ib‧‧‧單相交流電流
ic‧‧‧單相交流電流
J‧‧‧分支部(連接部)
Ja‧‧‧分支部上端
Jb‧‧‧分支部下端
L‧‧‧上部分支管2之長度
LD‧‧‧自主管之上端通過主管向分支部下端流動之電流之最短路徑、與自分支部下端通過上部分支管之內周部最下部沿圓筒狀之上部分支管之母線方向朝上部分支管之側方端部流動之電流之路徑的合計
M‧‧‧熔融金屬
S10‧‧‧熔解步驟
S20‧‧‧熔融玻璃搬送步驟
S30‧‧‧成形步驟
S50‧‧‧緩冷步驟
SD‧‧‧自主管之上端通過主管向分支部上端流動之電流之最短路徑、與自分支部上端通過上部分支管之內周部最上部沿圓筒狀之上部分支管之母線方向朝上部分支管之側方端部流動之電流之路徑的合計
α‧‧‧主管1整體
β‧‧‧上部分支管2
γ‧‧‧主管1中之分支上方部
圖1係表示搭載有本發明之第1實施形態之熔融玻璃加熱裝置之玻璃製造裝置的剖視圖。
圖2係表示圖1之製造裝置之玻璃物品之製造方法之流程圖。
圖3係本發明之第1實施形態之熔融玻璃加熱裝置之概略圖。
圖4係對本發明之第1實施形態之複合管構造體中之上部分支管相對於主管之位置進行說明之透視立體圖。
圖5係具備本發明之第2實施形態之熔融玻璃加熱裝置之系統的概略圖。
圖6係先前例之通電加熱裝置之概念圖。
以下，參照圖式，對用以實施本發明之形態進行說明。於各圖式中，對於相同或對應之構成，標註相同或對應之符號，並省略說明。於本說明書中，表示數值範圍之「~」意指包含其前後之數值之範圍。
[玻璃製造裝置]
圖1係表示搭載有本發明之第1實施形態之熔融玻璃加熱裝置之玻璃板(玻璃物品)之製造裝置的剖視圖。如圖1所示，玻璃板之製造 裝置具有熔解裝置10、熔融玻璃搬送裝置20、成形裝置30、連接裝置40、及緩冷裝置50。
熔解裝置10藉由將玻璃原料G1熔解而製作熔融玻璃G2。熔解裝置10例如具有熔解爐11、及燃燒器12。
熔解爐11形成將玻璃原料G1熔解之熔解室11a。於熔解室11a中收容熔融玻璃G2。
燃燒器12於熔解室11a之上部空間形成火焰。藉由該火焰之輻射熱，玻璃原料G1逐漸熔化為熔融玻璃G2。
熔融玻璃搬送裝置20將熔融玻璃G2自熔解裝置10搬送至成形裝置30，並將熔融玻璃G2供給至成形裝置30。於熔融玻璃搬送裝置20中，設置有下述熔融玻璃加熱裝置210。
成形裝置30將自熔融玻璃搬送裝置20供給之熔融玻璃G2成形為帶板狀之玻璃帶G3。成形裝置30例如具有成形爐31、及成形加熱器32。
成形爐31形成將熔融玻璃G2成形之成形室31a。自成形爐31之入口越朝向成形爐31之出口，成形室31a之溫度越低。成形爐31具有浮拋窯311、及配設於浮拋窯311之上方之頂部312。
浮拋窯311收容熔融金屬M。作為熔融金屬M，例如使用熔融錫。除熔融錫以外，亦能夠使用熔融錫合金等。為了抑止熔融金屬M之氧化，成形室31a之上部空間由還原性氣體充滿。還原性氣體例如包含氫氣與氮氣之混合氣體。
浮拋窯311利用熔融金屬M之液面將連續地被供給至熔融金屬M之上之熔融玻璃G2成形為帶板狀之玻璃帶G3。玻璃帶G3一面自浮拋窯311之上游側向下游側流動一面逐漸被固化，且於浮拋窯311之下游區域中自熔融金屬M被提起。
成形加熱器32自頂部312被懸吊。成形加熱器32於玻璃帶G3之流 動方向上隔開間隔而設置有複數個，對玻璃帶G3之流動方向上之溫度分佈進行調整。又，成形加熱器32於玻璃帶G3之寬度方向上隔開間隔而設置有複數個，對玻璃帶G3之寬度方向上之溫度分佈進行調整。
連接裝置40連接成形裝置30與緩冷裝置50。可於連接裝置40與緩冷裝置50之間之狹小間隙填滿隔熱材料。連接裝置40具有連接爐41、中間加熱器42、及提昇輥43。
連接爐41配設於成形爐31與下述緩冷爐51之間，且形成限制在其等之間被搬送之玻璃帶G3之脫熱之連接室41a。可於成形爐31與緩冷爐51之間防止玻璃帶G3之急冷。
中間加熱器42配設於連接室41a。中間加熱器42於玻璃帶G3之搬送方向上隔開間隔而設置有複數個，對玻璃帶G3之搬送方向上之溫度分佈進行調整。中間加熱器42亦可於玻璃帶G3之寬度方向上被分割，從而對玻璃帶G3之寬度方向上之溫度分佈進行調整。
提昇輥43配設於連接室41a。提昇輥43由馬達等旋轉驅動，將玻璃帶G3自熔融金屬M提起，並自成形爐31搬送至緩冷爐51。提昇輥43於玻璃帶G3之搬送方向上隔開間隔而設置有複數個。
緩冷裝置50將於成形裝置30中成形之玻璃帶G3緩冷。緩冷裝置50具有緩冷爐51、緩冷加熱器52、及緩冷輥53。
緩冷爐51形成將玻璃帶G3緩冷之緩冷室51a。自緩冷爐51之入口越朝向緩冷爐51之出口，緩冷室51a之溫度越低。
緩冷加熱器52配設於緩冷室51a。緩冷加熱器52於玻璃帶G3之搬送方向上隔開間隔而設置有複數個，對玻璃帶G3之搬送方向上之溫度分佈進行調整。緩冷加熱器52亦可於玻璃帶G3之寬度方向上被分割，從而對玻璃帶G3之寬度方向上之溫度分佈進行調整。
緩冷輥53配設於緩冷室51a。緩冷輥53由馬達等旋轉驅動，從而 自緩冷爐51之入口朝向緩冷爐51之出口搬送玻璃帶G3。緩冷輥53於玻璃帶G3之搬送方向上隔開間隔而設置有複數個。
於緩冷裝置50中經緩冷之玻璃帶G3係利用切斷機切斷為特定之尺寸，從而獲得作為製品之玻璃板。
再者，玻璃板之製造裝置可為多種多樣。例如，玻璃板之製造裝置亦可於熔融玻璃搬送裝置20中具有使熔融玻璃G2所包含之泡消泡之澄清裝置。
[玻璃物品之製造方法]
其次，參照圖2，對使用上述構成之玻璃板之製造裝置之玻璃板之製造方法進行說明。圖2係表示第1實施形態之玻璃物品之製造方法之流程圖。如圖2所示，玻璃板之製造方法具有熔解步驟S10、熔融玻璃搬送步驟S20、成形步驟S30、及緩冷步驟S50。
於熔解步驟S10中，藉由將玻璃原料G1熔解而製作熔融玻璃G2。
於熔融玻璃搬送步驟S20中，將熔融玻璃G2自熔解裝置10搬送至成形裝置30。
於成形步驟S30中，將藉由熔解步驟S10而製作之熔融玻璃G2成形為帶板狀之玻璃帶G3。例如，於成形步驟S30中，將熔融玻璃G2連續地供給至熔融金屬M之上，利用熔融金屬M之液面使熔融玻璃G2成形為帶板狀之玻璃帶G3。玻璃帶G3一面自浮拋窯311之上游側向下游側流動，一面逐漸被固化。
於緩冷步驟S50中，將藉由成形步驟S30而成形之玻璃帶G3緩冷。
經緩冷之玻璃帶G3係利用切斷機切斷為特定之尺寸，從而獲得作為製品之玻璃板。
再者，玻璃板之製造方法可為多種多樣。例如，玻璃板之製造方法亦可於熔融玻璃搬送步驟S20中具有將熔融玻璃G2中所包含之泡 消泡之澄清步驟。
[熔融玻璃加熱裝置]
<第1實施形態>
其次，參照圖3，對本發明之熔融玻璃加熱裝置210進行說明。圖3係對本發明之第1實施形態之熔融玻璃加熱裝置210進行說明之模式圖。
熔融玻璃加熱裝置210包括複合管構造體220及通電加熱部230。複合管構造體220包含形成熔融玻璃G2所通過之流路之導管。通電加熱部230對複合管構造體220進行通電加熱。
圖3所示之複合管構造體220包括主管(亦稱為主體管)1、上部分支管2、及下部分支管3作為導管。
主管1相對於水平方向大致垂直地延伸，上部分支管2於主管1之上部側方自主管1分支，且內部與主管1連通。此處，所謂相對於水平方向大致垂直係指相對於鉛垂方向為±10度以內。下部分支管3於主管1之下部側方自主管1分支，且內部與主管1連通。
於圖3之構成中，下部分支管3係將熔融玻璃G2向主管1導入之導入管，上部分支管2係將熔融玻璃G2自主管1排出之排出管，但亦可如下述圖5般為相反之構成。
主管1、上部分支管2及下部分支管3係鉑製或鉑合金製之中空管。作為鉑合金之具體例，可列舉鉑-金合金、鉑-銠合金。又，於鉑製或鉑合金製等情形時，亦包含使金屬氧化物分散於鉑或鉑合金而成之強化鉑製。於此情形時，作為被分散之金屬氧化物，可列舉以Al2O3、或ZrO2或者Y2O3為代表之週期表中之III族、IV族或者13族之金屬氧化物。
為了將電流導入至此種含有鉑之中空管之壁，而於主管1之上端1a、主管1之下端1b、上部分支管2之側方端部2a、及下部分支管3之 側方端部3a設置有下述電極4、5、6、7。
可於設置於主管1之上端1a之電極4之外側(上側)設置防止自熔融玻璃G2之散熱之蓋構件。
於對上述構成之複合管構造體220進行通電加熱之通電加熱部230中，電極4接合於主管1之上端1a之外周，電極5接合於主管1之下端1b之外周，電極6接合於上部分支管2之側方端部2a之外周，及電極7接合於下部分支管3之側方端部3a之外周。
電極4、5、6、7包含鉑製或鉑合金製之環狀之電極4a、5a、6a、7a、及接合於環狀之電極4a、5a、6a、7a之外緣之一端之引出電極4b、5b、6b、7b。引出電極4b、5b、6b、7b連接於下述電源24A、24B、24C，當進行通電時，電流自引出電極4b、5b、6b、7b經由環狀之電極4a、5a、6a、7a向導管1、2、3流動。
亦可於環狀之電極4a、5a、6a、7a之外緣設置除鉑或鉑合金以外之金屬材料製之部位。作為此種金屬材料，可列舉銠、銥、鉬、鎢、鎳、鈀、銅、及其等之合金等。
關於引出電極4b、5b、6b、7b，亦較佳為將鉑作為主要之構成材料。但是，並不限定於此，亦可為除上述鉑或鉑合金以外之金屬材料製。
而且，形成有將主管1之上端1a之電極(第1電極)4與下端1b之電極(第2電極)5連接且供給電流之第1電流供給路徑21。形成有將主管1之上端1a之電極4與上部分支管2之側方端部2a之電極6(第3電極)連接且供給電流之第2電流供給路徑22。形成有將主管1之下端1b之電極5與下部分支管3之側方端部3a之電極(第4電極)7連接且供給電流之第3電流供給路徑23。
分別第1電流供給路徑21向電極5、4供給電流，第2電流供給路徑22向電極4、6供給電流，第3電流供給路徑23向電極7、5供給電 流，藉此對複合管構造體220進行通電加熱。
又，於通電加熱部230中，於第1電流供給路徑21設置有(***有)第1電源24A，於第2電流供給路徑22設置有第2電源24B，於第3電流供給路徑23設置有第3電源24C。即，第1電源24A電性連接於電極5、4，第2電源24B電性連接於電極4、6，第3電源24C電性連接於電極7、5。
進而，通電加熱部230包括電流平衡機構25，該電流平衡機構25對第1電流供給路徑21、第2電流供給路徑22、及第3電流供給路徑23之各電極間之電流(電流密度)進行調整。
作為一例，三相交流之電源24A、電源24B及電源24C分別供給單相交流電流ia、單相交流電流ib及單相交流電流ic。
此處，電流平衡機構25具備如下之電流平衡功能，即，對利用電源24A、電源24B及電源24C所產生之單相交流電流ia、單相交流電流ib及單相交流電流ic之電流位準進行調整，而取得電源間之電流位準之平衡。作為電流位準之調整，亦可調整電流之相位。
電流平衡機構25例如包含：包括複數個供給三相交流相中之R、S間、R、T間、S、T間之單相交流之匝數比可調整之線圈的變壓器、三端雙向可控矽開關、Automatic Current Regulator(ACR，自動電流調整器)等。
再者，於圖3中，對將電流平衡機構25與電源24A、24B、24C分開記載之例進行了說明，但亦可將電流平衡機構25與電源24A、24B、24C合併而構成為電源系統。
作為一例，本實施形態之電流平衡機構25以使電源24A之單相交流電流ia、電源24B之單相交流電流ib、及電源24C之單相交流電流ic之相位差成為2π/3、4π/3之方式調整電流。若以此方式設定相位差，則3個電源24A、24B、24C之電位差之和始終固定。
由此，於將主管1之上端1a與下端1b連接之第1電流供給路徑21流動之電流ia、於將主管1之上端1a與上部分支管2之側方端部2a連接之第2電流供給路徑22流動之電流ib、及於將主管1之下端1b與下部分支管3之側方端部3a連接之第3電流供給路徑23流動之電流ic係以變得相互相等之方式被控制。
於如上所述般對各電流供給路徑供給有均勻之電流之情形時，於圖3中，於主管1與上部分支管2之分支部上端(連接部上端、上方角部)Ja，自第1電流供給路徑21及第2電流供給路徑22供給之電流重複地流動。進而，分支部上端Ja位於自主管1之上端1a向上部分支管2流動之電流之最短路徑。因此，分支部上端Ja成為電流集中之部位。
由此，分支部上端Ja由於電流集中，故而有產生局部加熱之虞。
因此，較佳為於對上部分支管2進行通電加熱時，使分支部上端Ja處不產生局部加熱，故而於本實施形態中，藉由規定複合管構造體220之尺寸，而緩和電流之集中。詳細而言，於本實施形態之熔融玻璃加熱裝置210中，藉由在複合管構造體220中相對於主管1之高度(長度)Hm適當地設定上部分支管2之位置，能以於分支部上端Ja處不產生局部加熱之方式容易且適當地進行通電控制。
此處，關於具體之局部加熱之產生緣由，就複合管構造體220之尺寸之方面進行研究。
於對包圍熔融玻璃G2之複合管構造體220進行通電加熱時，將P設為熱量(W)，將I設為電流(A)，將R設為電阻值(Ω)，以下式：[數1]P=I2×R‧‧‧(1)
產生熱量。此處，若將H設為發熱量(J)，將T設為時間(sec)，則產生 [數2] H=P．T‧‧‧(2)
之發熱量。
此時，流動之電流係將V設為電圧(V)，而為如下所示，
Figure TWI680109B_D0001
此處，電阻係將S設為導體(導管)之截面面積(m2)，將1設為導體之長度(m)，將ρ設為材料之比電阻(電阻率)(Ω‧m)，而以下式表示，
Figure TWI680109B_D0002
若將導管之內徑(內側直徑)設為D，將導管之厚度設為t，並應用於式(4)，則
Figure TWI680109B_D0003
此處，由於主管1及上部分支管2之厚度t為0.1mm~3mm左右，相對於導管之內徑D顯著較小(D>>t)，故而式(5)可如下般近似。
Figure TWI680109B_D0004
由於π為圓周率，ρ為材料之比電阻，t為厚度，故而式(6)之「2ρ/πt」於所有導管1、2、3中為固定。由此，於本實施形態之複合管構造體220中，對電流所流動之部位之「1/D」之比率進行比較，藉此可比較導管之電阻值R、及流動之電流值，故而可利用電流量預測局部之熱之產生。
於本實施形態中，為了防止分支部上端Ja處之局部之熱之產生，而如下所述般設定複合管構造體220中之各導管之尺寸及連接位置(分 支位置)之尺寸。再者，該等尺寸係考慮下述實施例之溫度算出結果而規定。
再者，設置於主管之上端1a、下端1b、分支管2、3之側方端部2a、3a之環狀之電極4、5、6、7之尺寸與導管1、2、3之圓筒狀之本體部之尺寸相比，小至可忽視之程度。由此，電極4、5、6、7之電阻係設為與導管1、2、3之圓筒狀之本體部之電阻相比小至可忽視之程度。
圖4係對上部分支管2相對於主管1之位置進行說明之透視立體圖。於圖4中，α表示主管1整體，β表示上部分支管2，γ表示主管1中之分支上方部(較分支部上端Ja更靠上方之部分)。
於本實施形態中，為了相對於主管1適當地設置上部分支管2之位置，較佳為著眼於自主管1之上端1a至分支部上端Ja之位置(距離h)而如下所述般規定。
於本實施形態中，較佳為滿足「0.4<(於主管1之上端1a與分支部上端Ja之間(γ)流動之電流之電阻、及於上部分支管2之分支部J與側方端部2a之間(β)流動之電流之電阻的合計/於主管1之上端1a與下端1b之間(α)流動之電流之電阻)<0.8」。
此處，將上述「[於主管1之上端1a與分支部上端Ja之間(γ)流動之電流之電阻]與[於上部分支管2之分支部J與側方端部2a之間(β)流動之電流之電阻]的合計除以[於主管1之上端1a與下端1b之間(α)流動之電流之電阻]所得之數值」規定為比率A。
此處，所謂上部分支管2之分支部J係指主管1與上部分支管2之連接部。例如，於主管1沿鉛垂方向延伸，上部分支管2自主管1垂直地分支之情形時，作為連接部之分支部J為大致圓形狀。
比率A更佳為大於0.45，進而較佳為大於0.5。又，比率A更佳為小於0.75，進而較佳為小於0.7。
作為具體例，於主管1沿鉛垂方向延伸，上部分支管2相對於主管1垂直地分支而沿水平方向延伸，且側方端部2a之電極6相對於上部分支管2被垂直地設置之情形時，比率A係以下式表示。
於將主管1之高度(長度)設為Hm，將主管1之內徑設為D1，將上部分支管2之長度(即，圓筒狀之上部分支管2之周面之母線之長度)設為L，將上部分支管2之內徑設為D2，將自主管1之上端1a至與上部分支管2之分支部上端Ja之距離設為h之情形時，相對於主管1設置上部分支管2之位置可設定為：
Figure TWI680109B_D0005
於此情形時，亦較佳為滿足0.4<比率A=((h/D1)+(L/D2))/(Hm/D1)<0.8。
此處，上部分支管2亦可不沿水平方向延伸而傾斜。於上部分支管2不沿水平方向延伸而傾斜且側方端部2a之電極6設置於鉛垂方向之情形時，無需由式(7)進行修正。
再者，比率A並不限定於式(7)。例如，於上部分支管2不沿水平方向延伸而傾斜且側方端部2a之電極6未設置於鉛垂方向之情形時，關於上部分支管2(β)之截面面積S及長度L，基於根據分支之角度及端部之角度之關係之情形區分，需要由式(7)進行相加或相減之修正。
無論於上部分支管2為水平、傾斜之任一情形時，上述比率A均表示「[於主管1中之分支上方部γ流動之電流之電阻]與[於上部分支管2(β)流動之電流之電阻]之合計除以[於主管1之整體α流動之電流之電阻]所得的比率]。
藉由以此方式設定為0.4<比率A<0.8，可抑止於分支部上端Ja產生之局部加熱，而於複合管構造體220內將熔融玻璃G2均勻地加熱，從而可抑制非均質化。
又，於本發明中，相對於主管1之上端1a設置上部分支管2之位置較佳為滿足下式。此處，於圖3中，分支部下端Jb為主管1與上部分支管2之連接部下端(下方角部)。
「0.55<(自主管1之上端1a通過主管1向分支部上端Ja流動之電流之最短路徑、與自分支部上端Ja通過上部分支管2之內周部最上部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計SD/自主管1之上端1a通過主管1向分支部下端Jb流動之電流之最短路徑、與自分支部下端Jb通過上部分支管2之內周部最下部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計LD)<0.77」
此處，將上述「[自主管1之上端1a通過主管1向分支部上端Ja流動之電流之最短路徑、與自分支部上端Ja通過上部分支管2之內周部最上部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計SD]除以[自主管1之上端1a通過主管1向分支部下端Jb流動之電流之最短路徑、與自分支部下端Jb通過上部分支管2之內周部最下部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計LD]所得的比率」規定為比率B。
由於主管1相對於水平方向大致垂直地配置，故而電流自主管1之上端1a通過主管1向分支部上端Ja沿大致鉛垂方向流動。
又，電流自主管1之上端1a通過主管1向主管1與上部分支管2之連接部(即，上部分支管2之分支部J)之側端(左端或右端)沿大致鉛垂方向流動後，自分支部J之側端沿著分支部J之圓弧向分支部下端Jb流 動。
又，如圖4所示，於主管1沿鉛垂方向延伸，上部分支管2自主管1垂直地分支之情形時，為橫向之圓筒形狀之上部分支管2之母線方向為水平方向。
比率B更佳為大於0.60。又，比率B更佳為小於0.70。
作為具體例，於主管1沿鉛垂方向延伸，上部分支管2自主管1垂直地分支而沿水平方向延伸，且側方端部2a之電極6相對於上部分支管2被垂直地設置之情形時，由於直圓筒形狀之上部分支管2之母線之長度與上部分支管2之長度L相等，故而比率B可設定為：
Figure TWI680109B_D0006
於此情形時，亦較佳為滿足0.55<比率B=(h+L)/(h+(5/4)D2+L)<0.77。
再者，如圖4所示，通過路徑SD(h+L)之電流通過主管1與上部分支管2之分支部上端Ja，通過路徑LD(h+(5/4)D2+L)之電流通過分支部下端Jb。
此處，上部分支管2亦可不沿水平方向延伸而傾斜。若上部分支管2不沿水平方向延伸而傾斜，且側方端部2a之電極6被設置於鉛垂方向，而為成為上部分支管2之圓筒之底面之圓形之側方端部2a與圓周面之母線傾斜地相交之斜圓筒形狀，則無需由式(8)進行修正。
再者，比率B並不限定於式(8)。例如，於上部分支管2不沿水平方向延伸而傾斜且側方端部2a之電極6未設置於鉛垂方向之情形時，關於上部分支管2(β)之長度L，基於根據分支之角度及端部之角度之關係之情形區分，亦可能存在需要由式(8)進行相加或相減之修正之 情況。例如，為如下情形等：藉由使底面與圓周面之母線呈直角相交之直圓筒形狀發生傾斜並將其切斷而連接。
如此，表示「[自主管1之上端1a通過主管1向分支部上端Ja流動之電流之最短路徑、與自分支部上端Ja通過上部分支管2之內周部最上部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計SD]除以[自主管1之上端1a通過主管1向分支部下端Jb流動之電流之最短路徑、與自分支部下端Jb通過上部分支管2之內周部最下部沿圓筒狀之上部分支管2之母線方向朝上部分支管2之側方端部2a流動之電流之路徑的合計LD]所得之比率」的比率B包含上部分支管2為水平之情形(直圓筒形狀之情形)、傾斜之情形(直圓筒形狀、斜圓筒形狀之情形)之兩者。
藉由以此方式設定為0.55<比率B<0.77，可抑制上部分支管2之管內部之上方與下方之溫度差之產生，從而可抑制複合管構造體220中之熔融玻璃G2之溫度差之產生。
改變複合管構造體220之尺寸、上部分支管2之設置位置後之情形時之比率A、B之變化之關係性如下所示。
若自主管1之上端1a至上部分支管2之分支部上端Ja之距離h變長，則比率A、比率B之任一者均變大。
若主管1之高度Hm變低，則比率B保持不變，但分支上方部分β之比例變大，故而比率A變大。
若上部分支管2之長度L變長，則比率A、比率B之任一者均變大。
於變更距離h及高度Hm等2個以上之尺寸之情形時，根據其變更之比率，比率A、比率B連動地變化。
於滿足上述比例而設定導管之長度之情形時，主管1之高度Hm較佳為500mm~3000mm，上部分支管2之長度L較佳為50mm~1500 mm。高度Hm更佳為800mm以上，進而較佳為1100mm以上。又，高度Hm更佳為2700mm以下，進而較佳為2400mm以下。長度L更佳為150mm以上，進而較佳為250mm以上。又，長度L更佳為1300mm以下，進而較佳為1100mm以下。若主管1之高度Hm為3000mm以下，則可抑制主管1之電流之電阻，從而可充分地對熔融玻璃G2進行加熱。又，若上部分支管2之長度L為1500mm以下，則可抑制上部分支管2之電流之電阻，從而可充分地對熔融玻璃G2進行加熱。
又，主管1之內徑D1較佳為50mm~500mm。內徑D1更佳為100mm以上，進而較佳為150mm以上。又，內徑D1更佳為450mm以下，進而較佳為400mm以下。
為了將上部分支管2設置於主管1之上部(自一半以上)，上部分支管2之內徑D2必須短於主管之高度Hm之一半，上部分支管2之內徑D2較佳為50mm~500mm。內徑D2更佳為100mm以上，進而較佳為150mm以上。又，內徑D2更佳為450mm以下，進而較佳為400mm以下。
為了將上部分支管2設置於主管1之上部(自一半以上)，自主管1之上端1a至上部分支管2之分支部上端Ja之距離h必須短於主管1之高度Hm之一半，距離h較佳為50mm~500mm。距離h更佳為100mm以上，進而較佳為150mm以上。又，距離h更佳為450mm以下，進而較佳為400mm以下。
若距離h過短，則上部分支管2接近於主管1之上端1a，故有於熔融玻璃G2之搬送過程中夾帶氣泡之虞，若距離h過長，則分支部上端Ja之溫度變得易於升高，故可藉由設定適當之距離h而抑制不良情況之產生。
又，於玻璃製造裝置中，亦可於複合管構造體220之主管1設置用以攪拌熔融玻璃G2之攪拌器。於在主管1設置有攪拌器之情形時， 可提高熔融玻璃G2之狀態(溫度或均質性等)之均質化。
再者，於自上方觀察上述構成之情形時，下部分支管3設置於相對於主管1為與上部分支管2相反之側之側面，但上部分支管2與下部分支管3無需設置於180度相反之側，亦可以成為45度以上之特定角度之方式設置。
又，上述對分支管2、3自主管1水平地分支之情形進行了說明，但分支管2、3亦可於不會變為垂直之範圍內自主管1傾斜而分支。於該情形時，亦較佳為以滿足如上所述之比率之方式構成複合管構造體220。
<第2實施形態>
於本實施形態中，對在圖1中所示之熔融玻璃搬送裝置20之內部並列設置2個上述熔融玻璃加熱裝置之情形進行說明。
圖5表示具備本發明之第2實施形態之熔融玻璃加熱裝置之系統200。
與圖3之構成同樣地，於記載於圖5之左側之熔融玻璃加熱裝置210之複合管構造體220中，下部分支管3係將熔融玻璃G2向主管1導入之入口側之導入管，上部分支管2係將熔融玻璃G2自主管1排出之排出管。
於第2熔融玻璃加熱裝置240之複合管構造體250中，上部分支管2R係將自上部分支管2排出之熔融玻璃G2導入至主管1R之入口側之導入管，下部分支管3R係將已通過主管1R之熔融玻璃G2排出之出口側之管。上部分支管2R之側方端部2c係以與第1熔融玻璃加熱裝置210之上部分支管2之側方端部2a對向之方式配置。
於本實施形態中，由於在第1熔融玻璃加熱裝置210之通電加熱部230、與第2熔融玻璃加熱裝置240之通電加熱部260中分別設置有電流平衡機構25、25R，故而通電加熱被獨立地控制。
本發明之實施形態之熔融玻璃加熱裝置(系統)並不限定於圖1及圖2所示之浮式法，亦可應用於熔融法或其他玻璃物品之製造方法。
又，使用搭載有本發明之熔融玻璃加熱裝置之玻璃製造裝置而製造之玻璃物品並不限定於玻璃板，亦可為各種形狀。
以上，對熔融玻璃加熱裝置之實施形態等進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態等，可於申請專利範圍所記載之本發明之主旨之範圍內進行各種變化、改良。
[實施例]
對於上述熔融玻璃加熱裝置，改變尺寸，並藉由模擬(有限元素法)算出複合管構造體之表面溫度。下述例1~例7為實施例，例8~例10為比較例。
<例1~10>
於例1中，熔融玻璃加熱裝置中之各部之尺寸為如下所示。
主管高度Hm：1000mm
主管內徑D1：200mm
分支管長度L：450mm
分支管內徑D2：200mm
主管上端與分支管上端之距離h：220mm
於例2~10中，將例1之熔融玻璃加熱裝置中之各部之尺寸如表示相對於主管改變了上部分支管之位置之複合管構造體中之熔融玻璃之溫度的表1所示般變更。
於表1中，T0表示主管1之中央部之溫度，T1表示主管1之上部(分支上方部γ)之溫度，T2表示主管1與上部分支管2之分支部上端(角部)Ja之溫度，及T3表示主管1與上部分支管2之分支部下端(角部)Jb之溫度。
再者，已算出溫度T0之主管1之中央部意指主管1之高度Hm之一 半左右之鉛垂方向位置。
由表1可知，於比率A為0.33(例8)、1.41(例9)時，主管1之中央部與分支上方部γ、主管1之中央部與分支部上端Ja之溫度差<T1-T0>、<T2-T0>分別超過20℃。又，於比率A為0.80(例10)時，主管1之中央部與分支部上端Ja、主管1之中央部與分支部下端Jb之溫度差<T2-T0>、<T3-T0>分別超過20℃。
由此，比率A較佳為超過0.4且未達0.8。
又，由表1可知，於比率B為0.44(例8)、0.77(例9)時，主管1之中央部與分支上方部γ、主管1之中央部與分支部上端Ja之溫度差<T1-T0>、<T2-T0>分別超過20℃。又，於比率B為0.90(例10)時，主管1之中央部與分支部上端Ja、主管1之中央部與分支部下端Jb<T2-T0>、<T3-T0>之溫度差分別超過20℃。
由此，比率B較佳為超過0.55且未達0.77。
又，於設定尺寸時，進而較佳為於上述比率A、比率B之範圍內滿足上述兩者之範圍。
於滿足比率A、比率B之兩者之範圍之情形時，如例1~例7所示，可減小主管1之中央部與分支上方部γ、主管1之中央部與分支部 上端Ja、主管1之中央部與分支部下端Jb之溫度差<T1-T0>、<T2-T0>、<T3-T0>，從而較佳。
[產業上之可利用性]
本發明之熔融玻璃加熱裝置由於可恰好地將包含於複合管構造體之主管及分支管整體通電加熱至所需之溫度，故而可應用於玻璃製造裝置中之熔融玻璃之流路之通電加熱。

Claims (16)

  1. 一種熔融玻璃加熱裝置，其係包括供熔融玻璃通過之複合管構造體及對該複合管構造體進行通電加熱之通電加熱部者，且上述複合管構造體包括：主管，其相對於水平方向大致垂直地延伸；上部分支管，其於上述主管之上部側方自上述主管分支；及下部分支管，其於上述主管之下部側方自上述主管分支；上述通電加熱部包括設置於上述主管之上端之第1電極、設置於上述主管之下端之第2電極、及設置於上述上部分支管之側方端部之第3電極，形成有將電流供給至上述第1電極與上述第2電極之間之第1電流供給路徑，且形成有將電流供給至上述第1電極與上述第3電極之間之第2電流供給路徑，於上述複合管構造體中，以滿足0.4<(於上述主管之上述上端與分支部上端之間流動之電流之電阻、及於上述上部分支管之分支部與上述側方端部之間流動之電流之電阻的合計/於上述主管之上述上端與上述下端之間流動之電流之電阻)<0.8之方式，對上述主管配置上述上部分支管。
  2. 如請求項1之熔融玻璃加熱裝置，其中於上述複合管構造體中，上述上部分支管自上述主管大致垂直地分支之情形時，於將自上述主管之上述上端至上述下端之高度設為Hm，將內徑設為D1，將上述上部分支管之長度設為L，將內徑設為D2，將自上述主管之上述上端至上述上部分支管之上述分支部上端之距離設為h之情形時，以滿足0.4<((h/D1)+(L/D2))/(Hm/D1)<0.8之方式，對上述主管配置上述上部分支管。
  3. 如請求項1或2之熔融玻璃加熱裝置，其中於上述複合管構造體中，以滿足0.55<(自上述主管之上述上端通過上述主管向上述分支部上端流動之電流之最短路徑、與自上述分支部上端通過上述上部分支管之內周部最上部沿圓筒狀之上述上部分支管之母線方向朝上述上部分支管之上述側方端部流動之電流之路徑的合計/自上述主管之上述上端通過上述主管向分支部下端流動之電流之最短路徑、與自上述分支部下端通過上述上部分支管之內周部最下部沿圓筒狀之上述上部分支管之上述母線方向朝上述上部分支管之上述側方端部流動之電流之路徑的合計)<0.77之方式，對上述主管之上述上端配置上述上部分支管。
  4. 如請求項1或2之熔融玻璃加熱裝置，其中於上述複合管構造體中，上述上部分支管自上述主管大致垂直地分支之情形時，於將上述上部分支管之長度設為L，將內徑設為D2，將自上述主管之上述上端至上述上部分支管之上述分支部上端之距離設為h之情形時，以滿足0.55<(h+L)/(h+(5/4)D2+L)<0.77之方式，對上述主管之上述上端配置上述上部分支管。
  5. 如請求項2之熔融玻璃加熱裝置，其中自上述主管之上述上端至上述下端之高度Hm為500mm~3000mm。
  6. 如請求項2之熔融玻璃加熱裝置，其中上述上部分支管之長度L為50mm~1500mm。
  7. 如請求項2之熔融玻璃加熱裝置，其中上述主管之內徑D1為50mm~500mm。
  8. 如請求項2之熔融玻璃加熱裝置，其中上述上部分支管之內徑D2為50mm~500mm，且短於上述主管之高度Hm之一半。
  9. 如請求項2之熔融玻璃加熱裝置，其中自上述主管之上端至上述上部分支管之分支部上端之距離h為50mm~500mm，且短於上述主管之高度Hm之一半。
  10. 如請求項1或2之熔融玻璃加熱裝置，其中上述通電加熱部包括電流平衡機構，該電流平衡機構對在上述第1電流供給路徑及上述第2電流供給路徑流動之電流進行調整。
  11. 如請求項10之熔融玻璃加熱裝置，其中於上述第1電流供給路徑設置第1電源，於上述第2電流供給路徑設置第2電源，上述電流平衡機構對上述第1電源及上述第2電源之電流之相位進行調整。
  12. 如請求項10之熔融玻璃加熱裝置，其具有設置於上述下部分支管之側方端部之第4電極，且形成將電流供給至設置於上述主管之上述下端之上述第2電極與上述第4電極之間之第3電流供給路徑，上述電流平衡機構對在上述第1電流供給路徑、上述第2電流供給路徑、及上述第3電流供給路徑流動之電流進行調整。
  13. 如請求項1或2之熔融玻璃加熱裝置，其中上述複合管構造體為鉑或鉑合金製。
  14. 一種玻璃製造裝置，其包含如請求項1至13中任一項之熔融玻璃加熱裝置。
  15. 如請求項14之玻璃製造裝置，其中該玻璃製造裝置包含由上述熔融玻璃加熱裝置構成之第1熔融玻璃加熱裝置及由上述熔融玻璃加熱裝置構成之第2熔融玻璃加熱裝置，於上述第1熔融玻璃加熱裝置中，上述下部分支管係導入上述熔融玻璃之入口側之管，於上述第2熔融玻璃加熱裝置中，上述下部分支管係將上述熔融玻璃排出之出口側之管，上述上部分支管之上述側方端部係以與上述第1熔融玻璃加熱裝置之上述上部分支管之上述側方端部對向之方式配置。
  16. 一種玻璃物品之製造方法，其係使用如請求項14或15之玻璃製造裝置者，且包含如下步驟：對玻璃原料進行加熱而獲得熔融玻璃；及使上述熔融玻璃成形並緩冷而獲得玻璃物品。
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