JPH03131534A - 加熱用電源装置及びこれを用いた加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、加熱用電源装置及びこれを用いた加熱装置
に係り、特に、一部が共通する二つの通電発熱領域に対
して好適な加熱用電源装置及びこれを用いた加熱装置の
改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に、高温溶融物としての溶融ガラスを均質化する装
置としては、加熱炉中に収容された溶融ガラスを攪拌用
のスターラにて強制的に回転攪拌するようにしたものが
知られている（特公昭６１−４０６０４号公報参照）。

そして、溶融ガラスを連続的に供給するシステムに対し
て上記溶融ガラスの均質化装置を組み込む場合には、第
１８図に示すように、上記加熱炉３００として、溶融ガ
ラスＧを加熱するための白金等の主加熱管３０１のほか
に、この主加熱管３０１の途中に白金等の分岐管３０２
を分岐させ、この分岐管３０２を介して主加熱管３０１
に溶融ガラスＧを連続的に流入させ、主加熱管３０１内
に配設されたスターラ３０３にて加熱状態の溶融ガラス
Ｇを攪拌するように設計することが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した溶融ガラスの均質化装置の加熱炉３
００にあっては、給電端子部分には通常冷却装置を付設
しなければならないことから、分岐管３０２から主加熱
管３０１への溶融ガラスＧの流入性を考慮すると、主加
熱管３０１と分岐管３０２との接続部分に給電端子を設
けることはできない。

このため、第１８図に示すように、上記加熱炉３００へ
の給電端子３１１ないし３１３の配設個所としては、上
記主加熱管３０１の上下端及び分岐管３０２の上端位置
が選定され、上記給電端子３１１及び３１２間に第一電
源３２０が介装されると共に、上記給電端子３１２及び
３１３間に第二電源３３０が介装されている。

ここで、上記第一電源３２０は、三相交流源のＲ，８間
の単相交流が供給される一次側コイル３２２及び上記給
電端子３１１，３１２間に接続される二次側コイル３２
３を含む単相トランス３２１と、上記−次側コイル３２
２に直列接続されるトライアック３２４と、電流設定器
３２６にて設定された電流値及び電流検出器３２７にて
検出された二次側電流ｉＡに基づいてトライアック３２
４のＳＣＲ点弧角度を制御し、二次側電流ＩＡを設定電
流に保つ電流コントローラ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ、以下ＡＣＲと略記す
る）３２５とを備えている。

一方、上記第二電源３３０は、三相交流源のＳ。

１間の単相交流が供給される一次側コイル３３２及び上
記給電端子３１２，３１３間に接続される二次側コイル
３３３を含む単相トランス３３１と、上記−次側コイル
３３２に直列接続されるトライアック３３４と、電流設
定器３３６にて設定された電流値及び電流検出器３３７
にて検出された二次側電流ｉＢに基づいてトライアック
３３４のＳＣＲ点弧角度を制御し、二次側電流［を設定
電流に保つＡＣＲ３３５とを備えている。

このような装置において、上記溶融ガラスＧの均質性を
良好に保つには、上記主加熱管３０１を均一に加熱する
ことが必要であり、主加熱管３゜ｌの電流密度を一定に
保たなければならない。

このような要件を充足するには、今、主加熱管３０１の
断面抵抗が等しいと仮定すれば、上記主加熱管３０１の
上部電流（上記第一電源３２０の二次側電流ＩＡに相当
）と主加熱管３０１の下部電流（上記第一電源３２０の
二次側電流ＩＡと第二電源３３０の二次側電流ｉＢとの
合成電流ＩＣに相当）とを等しく設定すればよい。

すなわち、第１９図のベクトル図において、上記第一電
源３２０の二次側電流ＩＡ、第二電源３３０の二次側電
流ＩＢを　１ｉＡｌ　　＝　　１ｉＢｌ　　　両者の位
相差を６０°に設定すれば、合成電流１ｃの絶対値は上
記ＩＡの絶対値に等しくなり、上述した要件を充足する
ことは理論的には可能である。

ところが、上述したような電源装置において、ＳＣＲ点
弧角度と夫々の電流ｉＡ、ｉＢ、ｉｃとの関係を調べて
見たところ、第２０図に示すような結果が得られた。

同図によれば、主加熱管３０１の上部電流ｉＡと合成電
流ｉＣとを略一定に保てるのはほんの一点だけであり、
実質的に両者を一定に保つのは極めて困難である。

よって、上述した電源装置を適用したタイプにあっては
、主加熱管３０１を均一に加熱することは実質的に困難
となり、溶融ガラスＧを均質化する上で大きな技術課題
になっている。

尚、このような技術課題は、上述したシステムに限られ
るものではなく、一部が共通する二つの通電発熱領域を
通電制御するシステムにおいて、各通電発熱領域の独自
部分、主びに共通部分の電流密度を任意に調整するよう
な要請がある場合において同様に生じ得るものである。

この発明は、以上の課題を解決するためになされたもの
であって、一部が共通する二つの通電発熱領域を通電制
御するシステムにおいて、各通電発熱領域の独自部分並
びに共通部分の電流密度を任意に調整することが可能な
加熱用電源装置及びこれを用いた加熱装置を提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、この発明に係る加熱用電源装置は、第１図（
ａ）に示すように、一部が共通する第一通電発熱領域Ａ
ｌ　　（図中左下がり斜線領域）及び第二通電発熱領域
Ａ２　　（図中右下がり斜線領域）への加熱用電源装置
を前提とし、上記第一通電発熱領域Ａｔを加熱する第一
電源１と、上記第二通電発熱領域Ａ２を加熱する第二電
源２と、各通電発熱領域ＡＩ　、Ａ２の独自部分並びに
共通部分の電流密度を任意に調整する電流バランス手段
３とを備えたものである。

このような技術的手段において、上記電流バランス手段
３としては、上記機能を実現し得るものであれば適宜設
計変更して差し支えないが、構成の簡略化を図るという
観点からすれば、第一電源１、第二電源２そのものを工
夫（巻数比調整、電流位相差等）して電流バランス機能
を持たせるように設計することが好ましく、また、電流
ベクトル制御方式を積極的に利用するという観点からす
れば、位相調整手段を用いることが好ましい。

また、上記加熱用電源装置を用いた第一の加熱装置発明
は、第１図（ｂ）に示すように、高温溶融物Ｇを加熱す
るための主加熱管４ａ及びこの主加熱管４ａの途中から
分岐する高温溶融物流入用の分岐管４ｂからなる加熱炉
４と、上記加熱炉４の主加熱管４ａを加熱する第一電源
１、上記分岐管４ｂを主加熱管４ａと共に加熱する第二
電源２及び分岐管４ｂ、主加熱管４ａの上部、下部の各
電流密度を任意に調整する電流バランス手段３を備えた
加熱用電源装置Ｄ（第１図（ａ）に相当）とからなるも
のである。

このような技術的手段において、上記電流バランス手段
３の電流バランスの態様としては、各部において要請さ
れる電流密度分布に応じて適宜選定して差し支えないが
、例えば高温溶融物Ｇを均質にするというような要請化
にあっては、上記主加熱管４ａの電流密度を一定にする
ことが必要である。

更に、溶融ガラスのような高温溶融物Ｇを均質化する加
熱装置にあっては、第１図（ｂ）に示す装置構成に加え
て、第１図（ｂ）に仮想線で示すように、上記主加熱管
４ａ内に回転可能に配設されて主加熱管４ａ内の高温溶
融物Ｇを強制的に回転攪拌する貴金属製のスターラ５を
付加することが必要である。

また、スターラ５が付加された加熱装置においては、ス
ターラ５回転時に電界泡が発生する事態が起こり、この
電界泡が高温溶融物Ｇの均質化を損なうことから、これ
を防止する観点から、第１図（ｂ）に仮想線で示すよう
に、上記主加熱管４ａ及びスター９５間の高温溶融物Ｇ
の生成起電力を消去する起電力消去手段６を付設するこ
とが好ましい。

この場合において、上記起電力生成手段６としては、起
電力に基づく電流を効果的に排出するようにしたり、上
記起電力を打ち消す手法（例えば、一方向のみ流出する
電荷量を計算し、強制的に打ち消し電荷量を流して等価
的に零にする手法）を採用する等適宜設計変更すること
ができる。

特に、起電力に基づく電流を効果的に排出する排流手段
としては、排流機能を実現できるものであれば適宜設計
変更して差し支えないが、装置構成の簡略化という観点
からすれば、上記主加熱管４ａ及びスター９５間を単に
導電線にて接続するようにすることが好ましく、また、
排流機能を効果的に行うという観点からすれば、生成起
電力を振動電流によって積極的に打ち消すようにするこ
とが好ましい。

また、上記加熱用電源装置を用いた第二の加熱装置発明
は、第１図（ｃ）に示すように、導電性の高温溶融物Ｇ
を収容し、三系統の電極７ａ〜７ｃからの通電にて収容
された高温溶融物Ｇを直接加熱する加熱炉７と、二系統
の電極７　ａ、　７　ｂに接続される第一電源１、他の
異なる二系統の電極７ｂ。

７Ｃに接続される第二電源２及び加熱炉７内に収容され
た高温溶融物Ｇの各電極７ａ〜７０間の電流密度を任意
に調整する電流バランス手段３を備えた加熱用電源装置
Ｄ（第１図（ａ）に相当）とからなるものである。

このタイプにおいて、加熱炉７の各系統の電極７ａ〜７
ｃの数については必ずしも一つである必要はなく、複数
に分岐していても差し支えない。

また、この発明においては、三系統の電極７３〜７Ｃを
有する加熱炉７を対象としているが、他の系統の電極を
付加したものであっても差し支えなく、少なくとも、上
記三系統の電極７ａ〜７Ｃに対して第１図（Ｃ）の構成
を具備したものであれば本願の対象となり得る。

〔作用〕

上述したような技術的手段によれば、電流バランス手段
３が各通電発熱領域Ａｌ、Ａ２の独自部分及び共通部分
の電流密度を任意に調整するので、各通電発熱領域の電
流密度分布は、所望のもの、例えば、所定の通電発熱領
域の独自部分と共通部分とで均一、あるいは両者間に所
定レベル差を与える等所望のものに設定され得る。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳細
な説明する。

実施例１ ４隻１旦基本１式 第２図は溶融ガラスＧを均質化する装置にこの発明に係
る加熱装置を適用したものである。

同図において、符号１０は白金からなる加熱炉であり、
断面抵抗が等しい円管状の主加熱管１１と、この主加熱
管１１の途中から分岐して溶融ガラスＧの流入口となる
円管状の分岐管１２と、主加熱管１１の下端に接続され
て均質化された溶融ガラスＧを排出するドレーン管１３
とで構成されている。

そして、上記加熱炉ｌＯの主加熱管１１の上下端９分岐
管１２の上端及びドレーン管１３の下端には夫々給電端
子１４ないし１７が設けられており、各給電端子１４な
いし１７と加熱用電源装置３０が接続され、主加熱管１
１が適宜温度に均一加熱されると共に、分岐管１２が適
宜温度に加熱調製されるようになっている。尚、各給電
端子１４ないし１７には図示外の冷却手段が設けられて
いる。

また、符号２０は上記加熱炉ｌＯの主加熱管ｌｌ内に回
転可能に配設される白金製のスターテであり、回転シャ
フト２１の先端側に例えば四枚の羽根２２を等角度間隔
で配置したものである。そして、上記回転シャフト２１
はその上端に連結フランジ２１ａを有し、駆動モータ２
３のシャフト２４の連結フランジ２４ａに絶縁製パツキ
ン２５を介して連結固定されている。

更に、この実施例において、上記加熱炉ＩＯの主加熱管
１１の下端給電端子１５と上記回転シャフト２１の連結
フランジ２１ａに摺接する導電ブラシ７１との間には導
電線７２を介して排流調製器８０が接続されている。

従って、この実施例によれば、加熱炉１０の主加熱管１
１に溶融ガラスＧが連続的に供給され、主加熱管１１に
て均一に加熱される溶融ガラスＧは、スターテ２０にて
強制的に攪拌され、溶融ガラスＧが均質化した状態でド
レーン管１３から排出される。

◎加熱用電源装置 第３図はこの実施例において採用される加熱用電源装置
の全体構成を示すブロック図である。

この実施例において、加熱用電源装置３０は、上記主加
熱管１１を加熱する第一電源４０と、上記分岐管１２を
主加熱管１１と共に加熱する第二電源５０と、上記ドレ
ーン管１３を加熱する第三電源６０とで構成されている
。

ここで、上記第一電源４０は、三相交流源のＲ２Ｓ間の
単相交流が供給される巻数比ｎ　ａ　＋　　ｎ　ｂが調
製可能な二段直列型−次側コイル４２（具体的には４２
ａ　、　　４２ｂ　）及び上記給電端子１４，１５間に
接続される二段直列型二次側コイル４３（具体的には４
３ａ　、　　４３ｂ　）を含む二段直列型トランス４１
と、上記−次側コイル４２に直列接続されるトライアッ
ク４４と、電流設定器４６にて設定された電流値及び電
流検出器・１７にて検出された二次側コイルＡに基づい
てトライアック４４のＳＣＲ点弧角度を制御し７、二次
側電流ｉ　Ａを設定電流に保つＡＣＲ４５とを備えてい
る。

また、上記第二電源５０は、三相交流源のＲ９下間の単
相交流が供給される一次側コイル５２（具体的には５２
ａ）及び三相交流源のＳ、Ｔ間の単相交流が供給される
一次側コイル５２（具体的には５２ｂ）が直列接続され
、上記給電端子１６と上記第一電源４０の一対の二次側
コイル４３の中間部位との間に接続される二段直列型二
次側コイル５３（具体的には５３ａ　、　　５３ｂ　）
を含む二段直列型トランス５１と、上記−次側コイル５
２への導電線に夫々直列接続されるトライアック５４な
いし５６と、電流設定器５８にて設定された電流値及び
電流検出器５９にて検出された二次側電流ＩＢに基づい
て各トライアック５４〜５６のＳＣＲ点弧角度を制御し
、二次側電流ｉＢを設定電流に保つＡＣＲ５７とを備え
ている。

更に、上記第三電源６０は、三相交流源の例えばＲ，Ｔ
間の単相交流が供給される一次側コイル６２及び上記給
電端子１５．１７間に接続される二次側コイル６３を含
む単相トランス６１と、上記−次側コイル６２に直列接
続されるトライアック６４と、電流設定器６６にて設定
された電流値及び電流検出器６７にて検出された二次側
電流よりに基づいてトライアック６４のＳＣＲ点弧角度
を制御し、二次側電流ＩＤを設定電流に保つＡＣＲ６５
とを備えている。

更にまた、この実施例においては、上記第一電源４０及
び第二電源５０は夫々の二次側電流ＩＡ。

ＩＢを適宜レベルに調製するほか、上記主加熱管１１の
上部電流と主加熱管１１の下部電流とを均一に調製する
電流バランサとしても機能するようになっている。

次に、この実施例に係る加熱用電源装置３０の作動につ
いて説明する。

今、第一電源４０．第二電源５０の各トランス４１．５
１に着目すると、上記トランス４１の一次側コイル４２
にはＲ，Ｓ間の単相交流が供給されるようになっている
ので、二次側電流ｉＡは第４図に示すようなベクトル電
流として得られる。

一方、上記トランス５１の一次側コイル５２ａ。

５２ｂにはＲ，Ｔ間及びＴ、Ｓ間の単相電流が供給され
て合成されるようになっているので、二次側電流ｉＢは
第４図に示すようなベクトル電流として得られる。尚、
第４図中、Ｓ′は電流ベクトルを生成する上でＳに対応
する点を示す。

第４図のベクトル図によれば、上記二次側電流ｉＡとＵ
とは９０°の位相差を具備していることが理解される。

また、上記第一電源４０の二次側電流ＩＡはそのまま上
記主加熱管１１の上部から下部にかけて直接的に通過す
る一方、第二電源５ｏの二次側電流ＩＢは、第一電源４
０のトランス４１の二段直列型二次側コイル４２ａ　、
　　４２ｂ部分においてｌ／２に分流し、主加熱管１１
の上部、下部へ流れる。

これらをベクトル図で表現すると、第５図に示すように
なる。

すなわち、主加熱管１１の上部電流１ｕｐ、下部電流ｆ
ｄｗは、 ｆｕｐ＝　ｆＡ　＋ｊｆＢ／２ ｆｄｗ＝　ｉＡ　−Ｊ　ｉＢ／２　−・・・・・（１）
となり、 第一電源４０のトランス４１内では、 （ｉＡ　＋ｊｆＢ／２）　ｎａ　−（ｆＡ−ｊｆＢ／２
）　ｎｂ・・・・・・（２） が成立する。

ここで、上記−次側コイル４２ａ、４２ｂの巻数比ｎ　
ａ　ｒ　　ｎ　ｂをｎ　＠　”　ｎ　ｙ　””　ｎとす
れば、（１）（２）式より１ｕｐ−ｎ＝　ｆｄｗ−ｎと
なり、結局、ｔ　ｕｐ＝　１ａｗ−−（３） の関係が成立する。

このような関係が成立する実施例に係る加熱用電源装置
において、ＳＣＲ点弧角度と１ｕＬ　　Ｉ　ｄｗ。

ＩＢとの関係を調べて見たところ、第６図に示すような
結果が得られた。尚、図中Ｍ領域は主加熱管１１の通常
使用範囲を、Ｎ領域は分岐管１２の通常使用範囲を示す
。

同図によれば、ＳＣＲ点弧角度と無関係に上記主加熱管
１１の上部電流ｔｕｐと下部電流１ｄｗとが略均−に調
製されることが把握され、また、上記分岐管１２への流
入電流ＩＢが任意に調製されることが把握される。

尚、この実施例においては、トランス４１の一次側コイ
ル４２ａ、４２ｂの巻数比をｎａ＋ｎｂを等しく設定し
たが、巻数比を変化させることにより、１ｕｐ＞ＩｄＷ
あるいはｉｕｐ＜ｉｄｗのように任意に調製することが
できる。

◎排流調製器の必要性 今、第７図及び第８図に示すように、主加熱管Ｉｆの内
側半径をす、スターテ２０の羽根２２部分の半径をａ、
その高さ寸法をＨ２溶融ガラスＧ（＋イオンになってい
ると想定）の透磁率をμ。

真空の透磁率をμ。、電荷密度をσ、スターラ２０の回
転角速度をωとし、スターテ２０が回転する場合の主加
熱管１１とスターテ２０の羽根２２間に生成される電位
差Ｖを検討する。

先ず、半径Ｘ点に位置する溶融ガラスＧの微小部分の電
荷量ｄＱは、 ｄＱ＝ｃ　・２πｘ　ｄｘ　−Ｈ−（４）であることか
ら、半径Ｘ点における電流１８は、ｉ、　＝ｄＱ／（２
π／ω） ＝（ｃｙ−２πｘ　　ｄｘ　　−Ｈ）／（２π／　　ω
）：σωＨ−ｘ　ｄｘ・・・（５） であり、上記Ｘ点の磁束密度Ｂは、 ［３”μｏ　ｕｓ　ａＨωｘ　ｄｘ−（６）で表される
。

よって、上記微小部分の電界ｄＥは、電流１８の回転速
度Ｖと上記磁束密度とのベクトル外積をとって、 ｄＥ：ｖｘ　Ｂ：χ　ω　拳（μ　ｏ　　μ　ｓ　　Ｌ
ｙＨω　Ｘ　ｄｘ）・ｔｔｏ　　ｕｓ　　（７Ｈω”ｘ
”ｄｘ　　−（７）となり、溶融ガラス０間の電界Ｅは
、（７）式をａ　−ｂの範囲で積分することにより、Ｅ
：ｆ　ｄＥ＝（Ｈ／３）ω”　μｏ　ａ　ｓ　ｃ　（ｂ
’−Ｃ３）・・・（８） となり、スターラ２０側から主加熱管ｌｌ側へ電流が流
れる。

従って、主加熱管１１とスターテ２０の羽根２２との間
の溶融ガラスＧの電位差Ｖは、上記（８）式をａ　−ｂ
の範囲で積分することにより、Ｖ＝ｆＥｄｘ＝（Ｈ／３
）　ω２ｔｔｏ　ｕｓ　σ（ｂ３−ａ’）（ｂ−ａ）・
・・（９） で表される。

それゆえ、主加熱管１１とスターテ２０の羽根との間の
溶融ガラスＧには、理論的に上記スターテ２０の回転速
度に比例する起電力が生成されることになり、現に、上
記スターテ２０の回転速度に比例する起電力が生成され
ることが実験的に確認された。

尚、上記スターテ２０が回転しなくても、主加熱管１１
内のスターテ２０の羽根２２上部、下部に温度差がある
場合にも、主加熱管１１とスターテ２０の羽根２２との
間に起電力が生成されることがあり得る。

このような分析のもとに、本発明者は、上記起電力Ｖに
起因して溶融ガラスＧ内のイオンがアンバランスになっ
て、電界泡（成分酸素）が生成されるものと推定し、上
記起電力■に基づ（電流を効果的に排出させるために、
後述する排流調製器８０を設けるようにしたのである。

◎排流調製器 この実施例に係る排流調製器８０は加熱炉１０の主加熱
管１１とスターテ２０の羽根２２との間の生成起電力■
の排流調製機能に加えて、スターテ２０の異常検知機能
をも備えており、具体的には第９図に示すような回路構
成になっている。

同図において、符号８１は加熱炉ｌＯとスターテ２０と
に接続されて加熱炉１０及びスター９２０間の生成起電
力Ｖが入力されるスターテ端子、８２はスターテ端子８
１からの入力電圧に基づいてスターテ２０が正常に動作
しているか否かを検知するメータリレー　８３はメータ
リレー８２に接続されて二系統の時間設定か可能なツイ
ンタイマ、８４はツインタイマ８３用の電源スィッチ、
８５はツインタイマ８３の使用、不使用のための選択ス
イッチ、８６はチョークコイル、８７はエネルギ吸収用
の抵抗、８８は無極性の進相用コンデンサ、８９は上記
ツインタイマ８３にて設定された時間Ｔａ、Ｔｂだけ導
通ずる常開接点８９ａ常閉接点８９ｂを有するタイマス
イッチ、９０は絶縁変換器、９１及び９２は回路電流測
定用の精密抵抗及び可変抵抗、９３はメータリレ−８２
動作時の保持リレー　９４はスターラ２０異常時に点灯
する警報ランプ、９５はメータリレー８２の上限接点、
９６はメータリレー８２の下限接点、９７はメータリレ
ー８２の上限、下限動作時の保持リレー　９８はスター
ラ２０異常時の警報動作が完了した際の警報リセットス
イッチ、９９は電源端子、１００はトランス、１０１は
ディジタル電流計、１０２は記録計端子である。

この実施例において、上記排流調製器８０の排流調製機
能部は例えば第１０図の原理回路にて表される。

同図において、チョークコイル８６のインダクタンスを
り、コンデンサ８７の静電容量をＣ１抵抗８８の抵抗値
をＲとする。

同回路の基本動作は、タイマスイッチ８９が接点８９ａ
　、　　８９ｂを交互に閉じ、コンデンサ８７の電荷を
常に零にするようになっている。そして、コンデンサ８
７に電荷が零の状態で、タイマスイッチ８９が常開接点
８９ａを閉じるとき、予めし。

Ｃ，Ｒで回路定数を振動系（発振条件）に選んでおけば
、回路電流には交流しか発生せず、加熱炉ｌＯ及びスタ
ーテ２０に電気分極が生ずることはなく、加熱炉ＩＯと
スターテ２０との間の溶融ガラスＧのイオンは中性化す
る。

このことを理論的に解析してみると、上記タイマスイッ
チ８９が常開接点８９ａを閉じている場合には、 Ｖ＝（１／Ｃ）　　ｆ　　ｉｄｔ＋ｉＲ＋ｌ、ｄｉ／ｄ
ｔ　　−（１０）が成立する。

今、ｍ＝Ｒ／２Ｌ、ｎ＝　（（（１／ＬＣ）−（Ｒ／２
Ｌ）”）１／ＬＣ＞（Ｒ／２Ｌ）”（発振条件）とすれ
ば、上記（１０）式の解（電流ｉ、電圧Ｖ、コンデンサ
電荷ｑ）は、 １＝（Ｖ／Ｌ　　ｎ）ｅ−一　・　ｓｉｎ　　（ｎｔ）
　　−（１１）であり、 ｖ＝Ｖ［１−ｅ−”　　　（ｅｏｓ　　（ｎｔ）＋（ｍ
／ｎ）ｓｉｎ（ｎ））　　］ｍ＝［ｉ　　ｅ−”　　・
　ｓｉｎ　　　（（ｔ／ｎ）＋ｔａｎ　　−’（ｒ＋／
ｍ））・・・（１２） であり、 ｑ　＝Ｃｖ ＝ＣＶ［１−ｅ−”　　・ｓｉｎ　　ｆ（ｔ／ｎ）＋ｔ
ａｎ　−’（ｎ／＋ｎ））（１３） である。

上記（１１）　　（１２）　　（１３）式より曲線を作
図すれば、第１１図及び第１２図に示すようになる。

同図においては、電流ｉは次第に減衰する交流（振動電
流）であり、電圧Ｖは起電力Ｖを収束点として次第に減
衰し、更に、コンデンサ電荷ｑははＣＶを収束点として
次第に減衰していることが理解される。

そして、上記コンデンサ電荷ｑが収束点に達した時点、
言い換えれば、コンデンサ８７が充電容量が満杯になっ
た段階において、上記タイマスイッチ８９を接点８９ｂ
側に切り換えるようにすれば、第１２図に示すように、
コンデンサ８７に充電された電荷が放電され、エネルギ
吸収用の抵抗５８で吸収されるのである。

更に、この実施例に係る溶融ガラスの均質化性能を評価
するために、導電線７２．排流調製器８０を設けないタ
イプを比較例とし、同一条件下にて電解泡の発生度合を
調べたところ、比較例のものが１分間に０．１ｍｍ径の
電解泡が３個発生したのに対し、実施例のものは数分間
のうちにおいても電解泡の発生は全く見られず、この実
施例に係るものの優位性が確認された。

尚、上記排流調製器８０を用いずに、導電線７２にて短
絡させたタイプに対して同一条件下にて電解泡の発生度
合を調べたところ、１分間に０゜１ｍｍ径の電解泡が１
個発生したに過ぎず、実施例のものに比べて電解泡の発
生度合を抑える機能は若干落ちるが、電解泡の発生度合
をかなり少なくすることが確認された。

実施例２ 第１３図は実施例１と同様な加熱装置に採用される加熱
用電源装置の概略構成を示す。尚、実施例１と同様な構
成要素については実施例１と同様な符号を付してここで
はその詳細な説明を省略する。

この実施例に係る加熱用電源装置３０は、上記主加熱管
１１を加熱する第一電源１１Ｏと、上記分岐管１２を主
加熱管１１と共に加熱する第二電源１２０と、上記第二
電源１２０の二次側電流ＩＢの位相を制御する位相コン
トローラ１３０とを備えている。

ここで、上記第一電源１１０は、三相交流源のＲ，８間
の単相電流が供給される一次側コイル１１２及び給電端
子１４．１５間に接続される二次側コイル１１３を含む
単相トランス１１１と、上記−次側コイル１１２に直列
接続されるトライアック１１４と、電流設定器１１６に
て設定された電流値及び電流検出器１１７にて検出され
た二次側電流ｉＡに基づいて、トライアック１１４のＳ
ＣＲ点弧角度を制御し、二次側電流ｆＡを設定電流に保
つＡＣＲＩ　１５とを備えている。

また、上記第二電源１２０は、−次側コイル１２２及び
給電端子１５．１６間に接続される二次側コイル１２３
を含む単相トランス１２１と、三相交流源の各単相交流
が入力され、電流設定器１２６にて設定された電流値及
び電流検出器１２７にて検出された二次側電流ｉＢに基
づいて、二次側電流ＩＢを設定電流に保つべく一次側電
流を制御するトライアック１２５とを備えている。

そして、上記位相コントローラ１３０は、電流検出器１
３１にて検出された主加熱管１１の下部電流ｉｃ　　（
ｉＡ＋ｉＢに相当）に基づいて上記トライアック１２５
を制御し、　目Ａｔ　　＝　　ｔｉｃとなるように第二
電源１２０の二次側電流ｉＢの位相をシフトさせるもの
である。

次に、この実施例に係る加熱用電源装置の作動について
説明する。

第一電源１１０の二次側コイルＡは第一電源１１Ｏによ
り絶対値のみ制御される。

一方、第二電源１２０の二次側電流Ｕは、上記トライア
ック１２５及び位相コントローラ１３０からなるベクト
ルコントローラにて、所定の絶対値並びニ１ｆＡｌ　　
＝　　１ｆｃｌ　　になるように位相調整される。

これらをベクトル図を用いて説明すると第１４図に示す
ようになる。

同図において、　１ｉＡｌ　　＝　　１ｉｃｌ　　とな
るように０点を頂角αとする二等辺三角形を考え、この
状態を満足するように、上記電流ｉＡ、ｉＢの位相差θ
（０くθく１８０°）を設定するようにすればよいので
ある。

このような方式を採用すれば、上記主加熱管１１の上部
電流（電流ｉＡに相当）と主加熱管１１の下部電流（電
流ＩＣに相当）とを均一にすることができる。

更に、この実施例においては、上記ベクトル図の位相差
θを適宜制御することにより、主加熱管１１の上部電流
と下部電流とを適宜調整することができる。

より具体的には、例えば第１５図１領域に示すように、
ｉＢがＩＡよりθｌだけ進んでいるとすれば、上記主加
熱管１１の下部電流ＩＣは同図のようになり、合成電流
ｉＣをＩＡより大きく調整することができる。

一方、第１５図１領域に示すように、ＵがＩＡよりθ２
だけ遅れているとすれば、上記主加熱管ＩＩの下部電流
ＩＣは同図のようになり、合成電流ｉＣをＩＡより小さ
く調整することができる。

尚、第１５図中電流ｉＡが点線で示すように設定された
場合には、上記合成電流ｉＣは点線で示すように変化す
る。

それゆえ、この実施例において、上記電流ＩＡ。

ｆＢの絶対値割合がｉＡが１００％に対して７０％であ
るとすると、合成電流ｉＣの電流制御範囲は３０％〜１
７０％になる。

実施例３ 第１６図は溶融ガラス（溶融状態では導電性）を電気溶
融する電気窯（加熱炉）にこの発明を適用したものであ
る。

同図において、符号２００は平面図示の電気窯であり、
そのＸ方向両側壁２００ａ、２００ｂに夫々電極２１１
．２１２を設ける一方、ｙ方向の一側壁２００ｃには溶
融ガラスＧの投入口２０１を開設すると共に、この投入
口２０１を挟んで一対の電極２１３（具体的には２１３
ａ、２１３ｂ）を設けたものである。

また、この電気窯２００に適用される加熱用電源装置の
基本構成は実施例１のものと同様であり、上記−組の電
極２１１，２１２間の溶融ガラスＧを主として加熱する
第一電源２２０と、上記電極２１３並びに各電極２１１
，２１２間の溶融ガラスＧを主として加熱する第二電源
２３０とで構成されている。

ここで、上記第一電源２２０は、三相交流源のＲ，３間
の単相交流が供給される巻数比１’１．、ｎｂが調整可
能な二段直列型−次側コイル２２２（具体的には２２２
ａ、２２２ｂ）及び電極２１１，２１２間に接続される
二段直列型二次側コイル２２３（具体的には２２３ａ、
２２３ｂ）を含む二段直列型トランス２２１と、上記−
次側コイル２２２に直列接続されるトライアック２２４
と、電流設定器２２６にて設定された電流値及び電流検
出器２２７にて検出された二次側電流ＩＡに基づいてト
ライアック２２４のＳＣＲ点弧角度を制御し、二次側電
流ｉＡを設定電流に保つＡＣＲ２２５とを備えている。

また、上記第二電源２３０は、三相交流源のＲ９下間の
単相交流が供給される一次側コイル２３２（具体的には
２３２ａ　）及び三相交流源のＳ、　Ｔ間の単相交流が
供給される一次側コイル２３２（具体的には２３２ｂ　
）が直列接続され、上記電極２１３と第一電源２２０の
一対の二次側コイル２２３の中間部位との間に接続され
る二段直列型トランス２３１と、上記−次側コイル２３
２への導電線に夫々直列接続されるトライアック２３４
ないし２３６と、電流設定器２３８にて設定された電流
値及び電流検出器２３９にて検出された二次側電流ｉＢ
に基づいてトライアック２３４〜２３６のＳＣＲ点弧角
度を制御し、二次側電流ｉＢを設定電流に保つＡＣＲ２
３７とを備えている。

従って、この実施例によれば、上記第一電源２２０及び
第二電源２３０の各二次側電流ｉ　Ａ、　ｉ−ｎは９０
°の位相差を有しており、上記第一電源２２０の二次側
電流ｆＡはそのまま電極２１１から溶融ガラスＧを経て
電極２１２へと流れ、また、第二電源２３０の二次側電
流ｉＢは１／２に分流して電極２１１，２１２から溶融
ガラスＧを経て電極２１３ａ、２１３ｂへと流れる。

この状態をベクトル図で示すと、電極２１１の通過電流
工Ｍ及び電極２１２の通過電流ＩＮは第１７図で示すよ
うになる。

それゆえ、電気窯２００の運転方法によって、例えば、
１Ａ−０にすると、電極２１１．２１２への印加電圧が
等しくなり、電極２１１，２１２間の電位差は零になる
。この結果、ＩＢのみが電極２１１．２１２から電極２
１３にかけて溶融ガラスＧ内を分流して流れることにな
り、溶融ガラスＧの投入口２０１を挟んだ両側部分が集
中的に加熱されることになる。

また、上記電流ｉＡを適宜調整すると、この電流ｉＡは
電極２１１から２１２にかけて溶融ガラスＧ内を流れる
ことになり、電極２１１，２１２間の溶融ガラスＧが集
中的に加熱されることになる。

尚、この実施例における電気窯２００の加熱用電源装置
に変えて、実施例２記載の加熱用電源装置を適用できる
ことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、請求項１記載の加熱用電源装
置によれば、一部が共通する二つの通電発熱領域を通電
加熱するに当たって、電流バランス手段にて各通電発熱
領域の独自部分、共通部分の電流密度を任意に調整でき
るようにしたので、二つの通電発熱領域での発熱分布を
使用目的に応じて極めて容易に最適化することができる
。

特に、請求項２記載のものによれば、第一電源、第二電
源自体を工夫して電流バランス手段を構成するようにし
たので、装置構成の簡略化を図ることができる。

一方、請求項３記載のものによれば、通電発熱領域へ流
入する電流を直接的に位相調整するようにしたので、電
流バランス機能を極めて確実に実現することができる。

また、請求項４記載の加熱装置によれば、溶融ガラス等
の高温溶融物を連続的に供給する分岐管付きの主加熱管
からなる加熱炉に対し、主加熱管及び分岐管への電流密
度を任意に調整することができるので、高温溶融物を加
熱処理する際の温度分布の最適化を極めて容易に実現す
ることができる。

更に、請求項５記載のものによれば、請求項４記載の加
熱炉の主加熱管の電流密度を均一にすることができるの
で、主加熱管内の高温溶融物を均一加熱することが可能
になり、その分、温度むらによる高温溶融物の不均質化
を有効に回避することができる。

更にまた、請求項６記載のものによれば、請求項５記載
の加熱装置に攪拌用のスターラを組み込んだので、溶融
ガラス等の高温溶融物の均質化をより促進させることが
できる。

特に、請求項７記載のものによれば、請求項６記載の加
熱装置の主加熱管及びスターラ間の高温溶融物の生成起
電ノ〕を消去して主加熱管及びスターラの電気分極を防
止するようにしたので、高温溶融物内のイオンを中性化
することが可能になる。

このため、高温溶融物内の酸素イオンの気泡反応を抑え
ることができ、その分、電解泡の発生を有効に回避でき
、電解泡の残留による高温溶融物の不均質化を防止する
ことができる。

また、請求項８記載の加熱装置によれば、溶融ガラス等
の高温溶融物を三系統の電極にて直接通電加熱する加熱
炉に対し、各電極相互間での溶融ガラスの電流密度を任
意に調整することができるので、高温溶融物を直接加熱
処理する際の加熱温度分布の最適化を極めて容易に実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明に係る加熱用電源装置の概略構
成を示す説明図、第１図（ｂ）（ｃ）はこの発明に係る
加熱装置の概略構成を示す説明図、第２図は実施例１に
係る加熱装置の概略構成を示す説明図、第３図は実施例
１に係る加熱用電源装置を示す回路図、第４図は第一電
源、第二電源の二次側電流の関係を示すベクトル図、第
５図は主加熱管の上部電流、下部電流の関係を示すベク
トル図、第６図はＳＣＲ点弧角度と主加熱管の上部電流
、下部電流及び分岐管への流入電流との関係を示すグラ
フ図、第７図は主加熱管とスターテとの関係を示す模式
図、第８図は第７図中■−■線断面模式図、第９図は実
施例１で用いられる排流調整器の詳細を示す回路図、第
１Ｏ図は第９図の回路の排流動作原理を示す等価回路、
第１１図は第１０図の回路の動作過程を示すタイミング
チャート、第１２図は第１０図の回路の排流動作過程の
タイミングチャート、第１３図は実施例２に係る加熱用
電源装置を示す回路図、第１４図は実施例２における主
加熱管の上部電流、下部電流及び分岐管への流入電流の
関係を示すベクトル図、第１５図は主加熱管の下部電流
を変化させる際の各電流の状態を示すタイミングチャー
ト、第１６図は実施例３に係る加熱装置の概略を示す説
明図、第１７図は実施例３の各電源電流の関係を示すベ
クトル図、第１８図は従来における加熱装置の概略を示
す説明図、第１９図は主加熱管の上部電流と下部電流と
を均一にする際の条件を示すベクトル図、第２０図は従
来の加熱装置において、ＳＣＲ点弧角度と主加熱管の上
部電流、下部電流及び分岐管への流入電流との関係を示
すグラフ図である。 〔符号の説明〕 Ａｌ・・・第一通電発熱領域 Ａ２・・・第二通電発熱領域 Ｄ・・・加熱用電源装置 Ｇ・・・高温溶融物 ■・・・第一電源 ２・・−第二電源 ３・・・電流バランス手段 ４・・・加熱炉 ４ａ・・・主加熱管 ４ｂ・・・分岐管 ５・・・スターテ ６・・・起電力消去手段 ７・・・加熱炉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一部が共通する第一通電発熱領域（Ａ１）及び第二
   通電発熱領域（Ａ２）への加熱用電源装置において、第
   一通電発熱領域（Ａ１）を加熱する第一電源（１）と、 第二通電発熱領域（Ａ２）を加熱する第二電源（２）と
   、 各通電発熱領域（Ａ１、Ａ２）の独自部分並びに各通電
   発熱領域（Ａ１、Ａ２）の共通部分の電流密度を任意に
   調整する電流バランス手段（３）とを備えたことを特徴
   とする加熱用電源装置。 ２）請求項１記載のものにおいて、 上記電流バランス手段（３）は、二系統の一次側コイル
   の巻数比が調整可能な二段直列型トランスにて第一電源
   （１）を構成し、第一電源（１）及び第二電源（２）か
   らの電流位相差を９０゜にすると共に、第二電源（２）
   からの電流を１／２に分流して第一通電発熱領域（Ａ１
   ）の両端へ通電するようにしたものであることを特徴と
   する加熱装置。 ３）請求項１記載のものにおいて、 上記電流バランス手段（３）は、少なくともいずれか一
   方の電源電流の位相が調整される位相調整手段を包含し
   ていることを特徴とする加熱装置。 ４）高温溶融物（Ｇ）を加熱するための主加熱管（４ａ
   ）及びこの主加熱管（４ａ）の途中から分岐する高温溶
   融物流入用の分岐管（４ｂ）からなる加熱炉（４）と、 上記加熱炉（４）の主加熱管（４ａ）を加熱する第一電
   源（１）、上記分岐管（４ｂ）を主加熱管（４ａ）と共
   に加熱する第二電源（２）及び分岐管（４ｂ）、主加熱
   管（４ａ）の上部、下部の各電流密度を任意に調整する
   電流バランス手段（３）を備えた請求項１ないし３いず
   れか記載の加熱用電源装置（Ｄ）とからなることを特徴
   とする加熱装置。 ５）請求項４記載のものにおいて、 電流バランス手段（３）は、主加熱管（４ａ）の電流密
   度を均一にするものであることを特徴とする加熱装置。 ６）高温溶融物（Ｇ）を加熱するための主加熱管（４ａ
   ）及びこの主加熱管（４ａ）の途中から分岐する高温溶
   融物流入用の分岐管（４ｂ）からなる加熱炉（４）と、 請求項５記載の加熱炉（４）の加熱用電源装置（Ｄ）と
   、 上記主加熱管（４ａ）内に回転可能に配設されて主加熱
   管（４ａ）内の高温溶融物（Ｇ）を強制的に回転攪拌す
   る貴金属製のスターラ（５）とを備えた加熱装置。 ７）高温溶融物（Ｇ）を加熱するための主加熱管（４ａ
   ）及びこの主加熱管（４ａ）の途中から分岐する高温溶
   融物流入用の分岐管（４ｂ）からなる加熱炉（４）と、 請求項５記載の加熱炉（４）の加熱用電源装置（Ｄ）と
   、 上記主加熱管（４ａ）内に回転可能に配設されて主加熱
   管（４ａ）内の高温溶融物（Ｇ）を強制的に回転攪拌す
   る貴金属製のスターラ（５）と、 上記主加熱管（４ａ）及びスターラ（５）間の高温溶融
   物（Ｇ）の生成起電力を消去する起電力消去手段（６）
   とを備えたことを特徴とする加熱装置。 ８）導電性の高温溶融物（Ｇ）を収容し、三系統の電極
   （７ａ、７ｂ、７ｃ）からの通電にて収容された高温溶
   融物（Ｇ）を直接加熱する加熱炉（７）と、二系統の電
   極（７ａ、７ｂ）に接続される第一電源（１）、他の異
   なる二系統の電極（７ｂ、７ｃ）に接続される第二電源
   （２）及び加熱炉（７）内に収容された高温溶融物（Ｇ
   ）の各電極（７ａ、７ｂ、７ｃ）間の電流密度を任意に
   調整する電流バランス手段（３）を備えた請求項１ない
   し３いずれかに記載の加熱用電源装置（Ｄ）とからなる
   加熱装置。