KR20170015168A - 용융 유리 가열 장치, 유리 제조 장치 및 유리 물품의 제조 방법 - Google Patents

용융 유리 가열 장치, 유리 제조 장치 및 유리 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 유리를 온도차가 발생하지 않도록 가열하고, 용융 유리의 불균질화를 억제하는 용융 유리 가열 장치의 제공에 관한 것이다.
수평 방향에 대략 수직으로 연신되는 주관(1), 주관(1)의 상부 측방으로부터 분기하는 상부 분기관(2) 및 주관(1)의 하부 측방으로부터 분기하는 하부 분기관(3)을 구비하는 복합관 구조체(220)와, 주관(1)의 상단부(1a)에 설치된 전극(4), 주관(1)의 하단부(1b)에 설치된 전극(5) 및 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)에 설치된 전극(6)을 구비하고, 전극(4)과 전극(5)과의 사이에 전류를 공급하는 제1 전류 공급 경로(21)를 형성하고, 전극(4)과 전극(6)과의 사이에 전류를 공급하는 제2 전류 공급 경로(22)를 형성하는 통전 가열부(230)를 갖고,
복합관 구조체(220)가 「0.4<(주관(1)의 상단부(1a)와 분기부 상단부 Ja와의 사이(γ)를 흐르는 전류의 저항 및 상부 분기관(2)의 분기부 J와 측방 단부(2a)와의 사이(β)를 흐르는 전류의 저항 합계/주관(1)의 상단부(1a)와 하단부(1b)와의 사이(α)를 흐르는 전류의 저항)<0.8」을 만족하도록 구성되는, 용융 유리 가열 장치(210)에 관한 것이다.

Description

용융 유리 가열 장치, 유리 제조 장치 및 유리 물품의 제조 방법{APPARATUS FOR HEATING MOLTEN GLASS, APPARATUS FOR PRODUCING GLASS, AND METHOD FOR PRODUCING GLASS ARTICLES}
본 발명은 용융 유리 가열 장치, 유리 제조 장치 및 유리 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
유리 제조 장치에 있어서, 그의 내부를 고온의 용융 유리가 통과하는 도관에는, 백금 또는 백금-금 합금, 백금-로듐 합금과 같은 백금 합금제의 중공관이 사용되고 있다. 유리 제조 장치에서는, 용융 유리의 유동성을 확보하기 위해서, 용융 유리가 통과하는 도관은 가열된다. 도관의 가열은, 히터 등의 열원에 의해, 도관을 외부로부터 가열하는 경우도 있지만, 도관이 백금 또는 백금 합금제의 중공관인 경우, 해당 중공관에 통전용의 전극을 설치하여, 해당 중공관을 통전 가열하는 것이 널리 행해지고 있다.
도관의 가열에 있어서, 주관과 분기관을 설치한 경우에는, 분기관에 있어서의 가열 부족이 발생할 가능성이 있었다.
분기관에의 가열 부족에의 대책으로서, 특허문헌 1에, 용융 유리의 도관으로서 사용 가능한 백금제의 복합관 구조체를 통전 가열하는 방법이 개시되어 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 가열 방법에 의해 가열되는 복합관 구조체(100)는 2개의 주관(101, 102)과, 주관(101, 102)의 사이를 연결하는 분기관(103)을 포함한다.
이 예에서는, 분기관(103)에 통전하는 경로를 제1 통전 경로(전류 공급 경로)(120)와, 제2 통전 경로(121)로 분할하고 있다. 제1 통전 경로(120)는, 제1 주관(101)과 분기관(103)을 연결한다. 제2 통전 경로(121)는, 분기관(103)과 제2 주관(102)을 연결한다. 그리고, 제1 통전 경로(120) 및 제2 통전 경로(121)에 있어서의, 통전 제어를 각각 독립적으로 실시하고 있다.
국제 공개 제2006/123479호
그러나, 특허문헌 1의 가열 방법은, 주관의 내부 및 주관과 분기관과의 접속부(분기부)에서의 온도 차에 대해서는 고려되어 있지 않았다. 그로 인해, 용융 유리가 주관과 분기관의 내부를 통과할 때에, 용융 유리에 온도차가 발생하고, 용융 유리의 불균질화를 초래하는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 용융 유리를 온도차가 발생하지 않도록 가열하고, 용융 유리의 불균질화를 억제할 수 있는 용융 유리 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 의하면, 용융 유리가 통과하는 복합관 구조체 및 해당 복합관 구조체를 통전 가열하는 통전 가열부를 구비하는, 용융 유리 가열 장치이며,
상기 복합관 구조체는, 수평 방향에 대하여 대략 수직으로 연신되는 주관과, 상기 주관의 상부 측방에 있어서 상기 주관으로부터 분기하는 상부 분기관과, 상기 주관의 하부 측방에 있어서 상기 주관으로부터 분기하는 하부 분기관을 구비하고,
상기 통전 가열부는, 상기 주관의 상단부에 설치된 제1 전극과, 상기 주관의 하단부에 설치된 제2 전극과, 상기 상부 분기관의 측방 단부에 설치된 제3 전극을 구비하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전류를 공급하는 제1 전류 공급 경로를 형성하고, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 전류를 공급하는 제2 전류 공급 경로를 형성하고 있고,
상기 복합관 구조체에 있어서,
0.4<(상기 주관의 상기 상단부와 분기부 상단부 사이를 흐르는 전류의 저항 및 상기 상부 분기관의 분기부와 상기 측방 단부 사이를 흐르는 전류의 저항의 합계/상기 주관의 상기 상단부와 상기 하단부 사이를 흐르는 전류의 저항)<0.8
을 만족하도록, 상기 주관에 대하여 상기 상부 분기관이 배치되는
용융 유리 가열 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 용융 유리 가열 장치에 있어서, 용융 유리를 온도차가 발생하지 않도록 가열하고, 용융 유리의 불균질화를 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 용융 유리 가열 장치가 탑재된 유리 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 제조 장치의 유리 물품의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 용융 유리 가열 장치의 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태 복합관 구조체에 있어서의, 주관에 대한 상부 분기관의 위치를 설명하는 투시 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 용융 유리 가열 장치를 구비하는 시스템의 개략도이다.
도 6은, 주관에 대하여 상부 분기관의 위치를 바꾼 복합관 구조체에서의 용융 유리의 온도를 나타내는 표이다.
도 7은, 종래예의 통전 가열 장치의 개념도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성에는, 동일한 또는 대응하는 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 본 명세서에 있어서, 수치 범위를 나타내는 「~」는 그 전후의 수치를 포함하는 범위를 의미한다.
[유리 제조 장치]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 용융 유리 가열 장치가 탑재된 유리판(유리 물품)의 제조 장치를 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 유리판의 제조 장치는 용해 장치(10), 용융 유리 반송 장치(20), 성형 장치(30), 접속 장치(40) 및 서냉 장치(50)를 갖는다.
용해 장치(10)는, 유리 원료 G1을 용해함으로써 용융 유리 G2를 제작한다. 용해 장치(10)는, 예를 들어 용해로(11)와, 버너(12)를 갖는다.
용해로(11)는, 유리 원료 G1을 용해하는 용해실(11a)을 형성한다. 용해실(11a)에는 용융 유리 G2가 수용된다.
버너(12)는, 용해실(11a)의 상부 공간에 화염을 형성한다. 이 화염의 복사열에 의해 유리 원료 G1이 용융 유리 G2에 서서히 용해된다.
용융 유리 반송 장치(20)는, 용융 유리 G2를 용해 장치(10)로부터 성형 장치(30)로 반송하여, 용융 유리 G2를 성형 장치(30)에 공급한다. 용융 유리 반송 장치(20)에 있어서, 후술하는 용융 유리 가열 장치(210)가 설치되어 있다.
성형 장치(30)는, 용융 유리 반송 장치(20)로부터 공급되는 용융 유리 G2를 띠판 형상의 유리 리본 G3으로 성형한다. 성형 장치(30)는, 예를 들어 성형로(31)와, 성형 히터(32)를 갖는다.
성형로(31)는, 용융 유리 G2를 성형하는 성형실(31a)을 형성한다. 성형로(31)의 입구로부터 성형로(31)의 출구로 향할수록, 성형실(31a)의 온도가 낮다. 성형로(31)는, 플로트 배스(311)와, 플로트 배스(311)의 상방에 배치되는 천장(312)을 갖는다.
플로트 배스(311)는, 용융 금속 M을 수용한다. 용융 금속 M으로서는, 예를 들어 용융 주석이 사용된다. 용융 주석 이외에, 용융 주석 합금 등도 사용 가능하다. 용융 금속 M의 산화를 억제하기 위해서, 성형실(31a)의 상부 공간은 환원성 가스로 채워진다. 환원성 가스는, 예를 들어 수소 가스와 질소 가스의 혼합 가스로 구성된다.
플로트 배스(311)는, 용융 금속 M 위에 연속적으로 공급된 용융 유리 G2를, 용융 금속 M의 액면을 이용하여 띠판 형상의 유리 리본 G3으로 성형한다. 유리 리본 G3은, 플로트 배스(311)의 상류측에서 하류측으로 유동하면서 서서히 고화되어, 플로트 배스(311)의 하류역에 있어서 용융 금속 M으로부터 인상된다.
성형 히터(32)는, 천장(312)으로부터 현수된다. 성형 히터(32)는, 유리 리본 G3의 유동 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 유리 리본 G3의 유동 방향에 있어서의 온도 분포를 조정한다. 또한, 성형 히터(32)는, 유리 리본 G3의 폭 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 유리 리본 G3의 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 조정한다.
접속 장치(40)는, 성형 장치(30)와 서냉 장치(50)를 접속한다. 접속 장치(40)와 서냉 장치(50)와의 사이의 근소한 간극에는 단열재가 채워져도 된다. 접속 장치(40)는 접속로(41)와, 중간 히터(42)와, 리프트 아웃 롤(43)을 갖는다.
접속로(41)는, 성형로(31)와 후술하는 서냉로(51)와의 사이에 배치되고, 이들 사이를 반송되는 유리 리본 G3의 탈열을 제한하는 접속실(41a)을 형성한다. 성형로(31)와 서냉로(51)의 사이에 있어서 유리 리본 G3의 급냉을 방지할 수 있다.
중간 히터(42)는 접속실(41a)에 배치된다. 중간 히터(42)는, 유리 리본 G3의 반송 방향으로 간격을 두고 복수 설치되고, 유리 리본 G3의 반송 방향에 있어서의 온도 분포를 조정한다. 중간 히터(42)는, 유리 리본 G3의 폭 방향으로 분할되고, 유리 리본 G3의 폭 방향 있어서의 온도 분포를 조정해도 된다.
리프트 아웃 롤(43)은 접속실(41a)에 배치된다. 리프트 아웃 롤(43)은 모터 등에 의해 회전 구동되어, 유리 리본 G3을 용융 금속 M으로부터 인상하고, 성형로(31)로부터 서냉로(51)로 반송한다. 리프트 아웃 롤(43)은, 유리 리본 G3의 반송 방향으로 간격을 두고 복수 설치된다.
서냉 장치(50)는, 성형 장치(30)에서 성형된 유리 리본 G3을 서냉한다. 서냉 장치(50)는 서냉로(51)와, 서냉 히터(52)와, 서냉 롤(53)을 갖는다.
서냉로(51)는, 유리 리본 G3을 서냉하는 서냉실(51a)을 형성한다. 서냉로(51)의 입구로부터 서냉로(51)의 출구로 향할수록, 서냉실(51a)의 온도가 낮다.
서냉 히터(52)는, 서냉실(51a)에 배치된다. 서냉 히터(52)는, 유리 리본 G3의 반송 방향으로 간격을 두고 복수 설치되어, 유리 리본 G3의 반송 방향에 있어서의 온도 분포를 조정한다. 서냉 히터(52)는, 유리 리본 G3의 폭 방향으로 분할되어, 유리 리본 G3의 폭 방향 있어서의 온도 분포를 조정해도 된다.
서냉 롤(53)은 서냉실(51a)에 배치된다. 서냉 롤(53)은 모터 등에 의해 회전 구동되어, 서냉로(51)의 입구로부터 서냉로(51)의 출구를 향하여 유리 리본 G3을 반송한다. 서냉 롤(53)은 유리 리본 G3의 반송 방향으로 간격을 두고 복수 설치된다.
서냉 장치(50)에 있어서 서냉된 유리 리본 G3은 절단기에서 소정의 크기로 절단되어, 제품인 유리판이 얻어진다.
또한, 유리판의 제조 장치는, 다종 다양하면 좋다. 예를 들어, 유리판의 제조 장치는, 용융 유리 반송 장치(20)에 있어서, 용융 유리 G2에 포함되는 기포를 탈포하는 청징 장치를 가져도 된다.
[유리 물품의 제조 방법]
이어서, 도 2를 참조하여, 상기 구성의 유리판 제조 장치를 사용한, 유리판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시 형태에 의한 유리 물품의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 유리판의 제조 방법은, 용해 공정 S10, 용융 유리 반송 공정 S20, 성형 공정 S30 및 서냉 공정 S50을 갖는다.
용해 공정 S10에서는, 유리 원료 G1을 용해함으로써 용융 유리 G2를 제작한다.
용융 유리 반송 공정 S20에서는, 용융 유리 G2를 용해 장치(10)로부터 성형 장치(30)로 반송한다.
성형 공정 S30에서는, 용해 공정 S10에 의해 제작한 용융 유리 G2를 띠판 형상의 유리 리본 G3으로 성형한다. 예를 들어, 성형 공정 S30에서는, 용융 금속 M 위에 용융 유리 G2를 연속적으로 공급하고, 용융 금속 M의 액면을 이용하여 용융 유리 G2를 띠판 형상의 유리 리본 G3으로 성형한다. 유리 리본 G3은, 플로트 배스(311)의 상류측에서 하류측으로 유동하면서, 서서히 고화된다.
서냉 공정 S50에서는, 성형 공정 S30에 의해 성형한 유리 리본 G3을 서냉한다.
서냉된 유리 리본 G3은 절단기에서 소정의 크기로 절단되어, 제품인 유리판이 얻어진다.
또한, 유리판의 제조 방법은, 다종 다양하면 좋다. 예를 들어, 유리판의 제조 방법은, 용융 유리 반송 공정 S20에 있어서, 용융 유리 G2에 포함되는 기포를 탈포하는 청징 공정을 가져도 된다.
[용융 유리 가열 장치]
<제1 실시 형태>
이어서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 용융 유리 가열 장치(210)에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태 용융 유리 가열 장치(210)를 설명하는 모식도이다.
용융 유리 가열 장치(210)는, 복합관 구조체(220)와 통전 가열부(230)를 구비하고 있다. 복합관 구조체(220)는, 용융 유리 G2가 통과하는 유로를 형성하는 도관을 포함한다. 통전 가열부(230)는, 복합관 구조체(220)를 통전 가열한다.
도 3에 나타내는 복합관 구조체(220)는 도관으로서, 주관(본관이라고도 함)(1)과, 상부 분기관(2)과, 하부 분기관(3)을 구비하고 있다.
주관(1)은 수평 방향에 대하여 대략 수직으로 연신되어 있고, 상부 분기관(2)은 주관(1)의 상부 측방에 있어서 주관(1)으로부터 분기되어 있고, 주관(1)과 내부가 연통한다. 여기서, 수평 방향에 대하여 대략 수직이란, 연직 방향에 대하여, ±10도 이내이다. 하부 분기관(3)은 주관(1)의 하부 측방에 있어서 주관(1)으로부터 분기되어 있고, 주관(1)과 내부가 연통한다.
도 3의 구성에서는, 하부 분기관(3)은 용융 유리 G2를 주관(1)에 도입하는 도입관이고, 상부 분기관(2)은 용융 유리 G2를 주관(1)으로부터 배출하는 배출관이지만, 후술하는 도 5와 같이 역의 구성이어도 된다.
주관(1), 상부 분기관(2) 및 하부 분기관(3)은, 백금제 또는 백금 합금제의 중공관이다. 백금 합금의 구체예로서는, 백금-금 합금, 백금-로듐 합금을 들 수 있다. 또한, 백금제 또는 백금 합금제라고 한 경우, 백금 또는 백금 합금이 금속 산화물을 분산시켜서 이루어지는 강화 백금제도 포함한다. 이 경우, 분산되는 금속 산화물로서는, Al2O3 또는 ZrO2 또는 Y2O3으로 대표되는 주기율표에 있어서의 III족, IV족 또는 13족의 금속 산화물을 들 수 있다.
이러한 백금 함유의 중공관 벽에 전류를 도입하기 위하여 후술하는 전극(4, 5, 6, 7)이, 주관(1)의 상단부(1a), 주관(1)의 하단부(1b), 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a) 및 하부 분기관(3)의 측방 단부(3a)에 설치되어 있다.
주관(1)의 상단부(1a)에 설치된 전극(4)의 외측(상측)에는, 용융 유리 G2로부터의 방열을 방지하는 덮개 부재를 설치해도 된다.
상술한 구성의 복합관 구조체(220)를 통전 가열하는 통전 가열부(230)에 있어서, 전극(4)이 주관(1)의 상단부(1a), 전극(5)이 주관(1)의 하단부(1b), 전극(6)이 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a) 및 전극(7)이 하부 분기관(3)의 측방 단부(3a)의 외주에 접합되어 있다.
전극(4, 5, 6, 7)은, 백금제 또는 백금 합금제의 링 형상의 전극(4a, 5a, 6a, 7a)과, 링 형상의 전극(4a, 5a, 6a, 7a)의 외측 테두리의 일단부에 접합되는 인출 전극(4b, 5b, 6b, 7b)으로 구성된다. 인출 전극(4b, 5b, 6b, 7b)은, 후술하는 전원(24A, 24B, 24C)에 접속되고, 통전하면, 전류는 인출 전극(4b, 5b, 6b, 7b)으로부터 링 형상의 전극(4a, 5a, 6a, 7a)을 개재하여 도관(1, 2, 3)으로 흐른다.
링 형상의 전극(4a, 5a, 6a, 7a)의 외측 테두리에는, 백금 또는 백금 합금 이외의 금속 재료제의 부위가 설치되어 있어도 된다. 이러한 금속 재료로서는, 로듐, 이리듐, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 팔라듐, 구리 및 이들의 합금 등을 들 수 있다.
인출 전극(4b, 5b, 6b, 7b)에 대해서도, 백금을 주된 구성 재료로 하는 것이 바람직하다. 단, 이것에 한정되지 않고 상기한 백금 또는 백금 합금 이외의 금속 재료제여도 된다.
그리고, 주관(1)의 상단부(1a)의 전극(제1 전극)(4)과 하단부(1b)의 전극(제2 전극)(5)을 접속하고, 전류를 공급하는 제1 전류 공급 경로(21)가 형성되어 있다. 주관(1)의 상단부(1a)의 전극(4)과 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)의 전극(6)(제3 전극)을 접속하여, 전류를 공급하는 제2 전류 공급 경로(22)가 형성되어 있다. 주관(1)의 하단부(1b)의 전극(5)과, 하부 분기관(3)의 측방 단부(3a)의 전극(제4 전극)(7)을 접속하고, 전류를 공급하는 제3 전류 공급 경로(23)가 형성되어 있다.
제1 전류 공급 경로(21)가 전극(5, 4)에, 제2 전류 공급 경로(22)가 전극(4, 6)에, 제3 전류 공급 경로(23)가 전극(7, 5)에, 전류를 각각 공급함으로써, 복합 관 구조체(220)를 통전 가열한다.
또한, 통전 가열부(230)에 있어서, 제1 전류 공급 경로(21)에는 제1 전원(24A)이 설치되고(삽입되고), 제2 전류 공급 경로(22)에는 제2 전원(24B)이 설치되고, 제3 전류 공급 경로(23)에는 제3 전원(24C)이 설치되어 있다. 즉, 제1 전원(24A)이 전극(5, 4)에 전기적으로 접속되고, 제2 전원(24B)이 전극(4, 6)에 전기적으로 접속되고, 제3 전원(24C)이 전극(7, 5)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 통전 가열부(230)는, 제1 전류 공급 경로(21), 제2 전류 공급 경로(22) 및 제3 전류 공급 경로(23)의 각 전극 간의 전류(전류 밀도)를 조정하는, 전류 밸런스 수단(25)을 구비하고 있다.
일례로서, 3상 교류의 전원(24A), 전원(24B) 및 전원(24C)은, 각각 단상 교류 전류 ia, 단상 교류 전류 ib 및 단상 교류 전류 ic를 공급한다.
여기서, 전류 밸런스 수단(25)은 전원(24A), 전원(24B) 및 전원(24C)에서 생성되는 단상 교류 전류 ia, 단상 교류 전류 ib 및 단상 교류 전류 ic의 전류 레벨을 조정하여, 전원 간의 전류 레벨의 균형을 잡는 전류 밸런스 기능을 구비하고 있다. 전류 레벨의 조정으로서, 전류의 위상을 조정해도 된다.
전류 밸런스 수단(25)은, 예를 들어 3상 교류상에 있어서의 R, S간, R, T간, S, T간의 단상 교류가 공급되는 권선비가 조정 가능한 코일을 복수 포함하는 트랜스, 트라이액, Automatic Current Regulator(ACR) 등을 포함하여 구성된다.
또한, 도 3에서는, 전류 밸런스 수단(25)을 전원(24A, 24B, 24C)과는 별도로 기재한 예를 설명했지만, 전류 밸런스 수단(25)을 전원(24A, 24B, 24C)과 합하여 전원 시스템으로서 구성해도 된다.
일례로서, 본 실시 형태의 전류 밸런스 수단(25)은 전원(24A)의 단상 교류 전류 ia와, 전원(24B)의 단상 교류 전류 ib와, 전원(24C)의 단상 교류 전류 ic와의 위상차가 2π/3, 4π/3로 되도록, 전류를 조정한다. 이렇게 위상차를 설정하면, 3개의 전원(24A, 24B, 24C)의 전위차의 합은, 항상 일정하다.
따라서, 주관(1)의 상단부(1a)와 하단부(1b)를 접속하는 제1 전류 공급 경로(21)를 흐르는 전류 ia, 주관(1)의 상단부(1a)와 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)를 접속하는 제2 전류 공급 경로(22)를 흐르는 전류 ib 및 주관(1)의 하단부(1b)와 하부 분기관(3)의 측방 단부(3a)를 접속하는 제3 전류 공급 경로(23)를 흐르는 전류 ic는 서로 동등해지도록 제어된다.
상술한 바와 같이 각 전류 공급 경로에 균일한 전류를 공급한 경우, 도 3에 있어서, 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 분기부 상단부(접속부 상단부, 상방 코너부) Ja는, 제1 전류 공급 경로(21)와 제2 전류 공급 경로(22)로부터 공급되는 전류가 중복하여 흐른다. 또한, 분기부 상단부 Ja는, 주관(1)의 상단부(1a)로부터 상부 분기관(2)으로 흐르는 전류의 최단 경로에 위치하고 있다. 그 때문에, 분기부 상단부 Ja는 전류가 집중되는 부위가 된다.
따라서, 분기부 상단부 Ja는, 전류가 집중됨으로써 국부 가열이 발생할 우려가 있다.
이로 인해, 상부 분기관(2)을 통전 가열할 때에는, 분기부 상단부 Ja에서 국부 가열이 발생하지 않도록 하면 바람직하기 때문에, 본 실시 형태에 있어서는, 복합관 구조체(220)의 치수를 규정함으로써, 전류의 집중을 완화한다. 상세하게는, 본 실시 형태의 용융 유리 가열 장치(210)에서는, 복합관 구조체(220)에 있어서, 주관(1)의 높이(길이) Hm에 대하여, 상부 분기관(2)의 위치를 적절하게 설정함으로써, 분기부 상단부 Ja에서 국부 가열을 발생시키지 않도록 통전 제어를 용이하고 적절하게 행할 수 있다.
여기서, 구체적인 국부 가열의 발생 사유에 대해서, 복합관 구조체(220)의 치수면에서 검토한다.
용융 유리 G2를 둘러싸는 복합관 구조체(220)를 통전 가열할 때, P를 열량(W), I를 전류(A), R을 저항값(Ω)으로 하여,
Figure pat00001
로 열량이 발생한다. 여기서, H를 발열량(J), T를 시간(sec)이라 하면,
Figure pat00002
의 발열량이 발생한다.
이때, 흐르는 전류는, V를 전압(V)으로 하여
Figure pat00003
이다. 여기서, 저항은, S를 도체(도관)의 단면적(㎡), l을 도체의 길이(m), ρ를 재료의 비저항(전기 저항률)(Ω·m)으로 하여,
Figure pat00004
로 표시된다. 도관의 내경(내측 직경)을 D, 도관의 두께를 t로 하고, 식 (4)에 대입하면,
Figure pat00005
여기서, 주관(1) 및 상부 분기관(2)의 두께 t는, 0.1mm 내지 3mm 정도이고, 도관의 내경 D에 비하여 현저하게 작기 때문에(D>>t), 식 (5)는 하기와 같이 근사시킬 수 있다.
Figure pat00006
π는 원주율이고, ρ는 재료의 비저항이고, t는 두께이기 때문에, 식 (6)의 「2ρ/πt」는, 모든 도관(1, 2, 3)에서 일정하다. 따라서, 본 실시 형태의 복합관 구조체(220)에 있어서, 전류가 흐르는 부위의 「l/D」의 비율을 비교함으로써, 도관에 있어서의 저항값 R, 및 흐르는 전류값을 비교할 수 있기 때문에, 전류량에서 국소적인 열의 발생을 예측할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 분기부 상단부 Ja에서의 국소적인 열의 발생을 방지하기 위해서, 다음과 같이 복합관 구조체(220)에 있어서의 각 도관의 치수 및 접속 위치(분기 위치)의 치수를 설정한다. 또한, 이 치수는 후술하는 실시예의 온도 산출 결과를 고려하여 규정하였다.
또한, 주관의 상단부(1a), 하단부(1b), 분기관(2, 3)의 측방 단부(2a, 3a)에 설치되는 링 형상의 전극(4, 5, 6, 7)의 치수는, 도관(1, 2, 3)의 원통 형상 본체부의 치수와 비교하여 무시할 수 있을 만큼 작다. 따라서, 전극(4, 5, 6, 7)의 저항은, 도관(1, 2, 3)의 원통 형상 본체부의 저항과 비교하여 무시할 수 있을 만큼 작은 것으로 한다.
도 4는, 주관(1)에 대한 상부 분기관(2)의 위치를 설명하는 투시 사시도이다. 도 4에 있어서, α는 주관(1) 전체, β는 상부 분기관(2), γ은 주관(1)에 있어서의 분기 상방부(분기부 상단부 Ja보다도 상방의 부분)를 나타낸다.
본 실시 형태에서는, 주관(1)에 대하여 상부 분기관(2)의 위치를 적절하게 설치하기 위해서, 주관(1)의 상단부(1a)로부터 분기부 상단부 Ja까지의 위치(거리 h)에 착안하여 하기와 같이 규정하면 적합하다.
본 실시 형태에서는, 「0.4<(주관(1)의 상단부(1a)와 분기부 상단부 Ja와의 사이(γ)를 흐르는 전류의 저항 및 상부 분기관(2)의 분기부 J와 측방 단부(2a)와의 사이(β)를 흐르는 전류의 저항의 합계/주관(1)의 상단부(1a)와 하단부(1b)와의 사이(α)를 흐르는 전류의 저항)<0.8」을 만족하고 있으면 바람직하다.
여기서, 상술한 「[주관(1)의 상단부(1a)와 분기부 상단부 Ja와의 사이(γ)를 흐르는 전류의 저항]과 [상부 분기관(2)의 분기부 J와 측방 단부(2a)와의 사이(β)를 흐르는 전류의 저항]의 합계를 [주관(1)의 상단부(1a)와 하단부(1b)와의 사이(α)를 흐르는 전류의 저항]으로 나눈 수」를, 비율 A라고 규정한다.
여기서, 상부 분기관(2)의 분기부 J란, 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 접속부이다. 예를 들어, 주관(1)이 연직 방향으로 연신되고, 상부 분기관(2)이 주관(1)으로부터 수직으로 분기하는 경우, 접속부인 분기부 J는 대략 원 형상이다.
비율 A는, 보다 바람직하게는 0.45보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.5보다 크다. 또한, 비율 A는, 보다 바람직하게는 0.75보다 작고, 더욱 바람직하게는 0.7보다 작다.
구체예로서, 주관(1)이 연직 방향으로 연신되고, 상부 분기관(2)이 주관(1)에 대하여 수직으로 분기되고, 수평 방향으로 연신되고, 측방 단부(2a)의 전극(6)이 상부 분기관(2)에 대하여 수직으로 설치되어 있는 경우에는, 비율 A는, 하기 식으로 표시된다.
주관(1)의 높이(길이)를 Hm, 주관(1)의 내경을 D1, 상부 분기관(2)의 길이(즉, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 둘레면 모선 길이)를 L, 상부 분기관(2)의 내경을 D2, 주관(1)의 상단부(1a)로부터 상부 분기관(2)과의 분기부 상단부 Ja까지의 거리를 h라 했을 경우, 주관(1)에 대하여 상부 분기관(2)이 설치되는 위치는
Figure pat00007
로 설정할 수 있다.
이 경우도,
0.4<비율 A=((h/D1)+(L/D2))/(Hm/D1)<0.8
을 만족하고 있으면 바람직하다.
여기서, 상부 분기관(2)은 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져도 된다. 상부 분기관(2)이 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져 있고, 또한 측방 단부(2a)의 전극(6)이 연직 방향으로 설치되어 있는 경우, 식 (7)로부터의 보정은 불필요하다.
또한, 비율 A는, 식 (7)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상부 분기관(2)이 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져 있고, 또한 측방 단부(2a)의 전극(6)이 연직 방향으로 설치되지 않은 경우, 상부 분기관(2)(β)의 단면적 S 및 길이 L에 대해서, 분기의 각도 및 단부의 각도 관계에 의한 경우의 구분을 기초로 하여, 식 (7)로부터 가산 또는 감산의 보정이 필요하게 된다.
상부 분기관(2)이 수평, 경사의 어느 경우라도, 상술한 비율 A는 「[주관(1)에 있어서의 분기 상방부 γ에 흐르는 전류의 저항]과 [상부 분기관(2)(β)에 흐르는 전류의 저항]과의 합계를, [주관(1)의 전체 α에 흐르는 전류의 저항]으로 나눈 비율]을 나타내고 있다.
이렇게 0.4<비율 A<0.8로 설정함으로써, 분기부 상단부 Ja에서 발생하는 국소 가열을 억제하고, 복합관 구조체(220) 내에서 용융 유리 G2를 균일하게 가열하여, 불균질화를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 주관(1)의 상단부(1a)에 대하여, 상부 분기관(2)이 설치되는 위치는, 하기식을 만족하고 있으면 바람직하다. 여기서, 분기부 하단부 Jb는, 도 3에 있어서, 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 접속부 하단부(하방 코너부)이다.
「0.55 <(주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 상단부 Ja에 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 상단부 Ja로부터, 상부 분기관(2)의 내주부 최상부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)에 흐르는 전류의 경로의 합계 SD/주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 하단부 Jb에 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 하단부 Jb로부터, 상부 분기관(2)의 내주부 최하부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)에 흐르는 전류의 경로의 합계 LD)<0.77」
여기서, 상술한 「[주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 상단부 Ja로 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 상단부 Ja로부터, 상부 분기관(2)의 내주부 최상부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)에 흐르는 전류의 경로의 합계 SD]를, [주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 하단부 Jb로 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 하단부 Jb로부터 상부 분기관(2)의 내주부 최하부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)로 흐르는 전류의 경로의 합계 LD]로 나눈 비율」을, 비율 B로 규정한다.
주관(1)은 수평 방향에 대하여 대략 수직으로 배치되기 때문에, 전류는, 주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 상단부 Ja로 대략 연직 방향으로 흐른다.
또한, 전류는, 주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 접속부(즉, 상부 분기관(2)의 분기부 J)의 측단부(좌측 단부 또는 우측 단부)로 대략 연직 방향으로 흐른 후에, 분기부 J의 측단부로부터, 분기부 J의 원호에 따라, 분기부 하단부 Jb로 흐른다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 주관(1)이 연직 방향으로 연신되고, 상부 분기관(2)이 주관(1)으로부터 수직으로 분기되어 있는 경우, 횡 방향의 원통 형상인 상부 분기관(2)의 모선 방향은, 수평 방향이다.
비율 B는, 보다 바람직하게는 0.60보다 크다. 또한, 비율 B는, 보다 바람직하게는 0.70보다 작다.
구체예로서, 주관(1)이 연직 방향으로 연신되고, 상부 분기관(2)이 주관(1)으로부터 수직으로 분기되고, 수평 방향으로 연신되여, 측방 단부(2a)의 전극(6)이 상부 분기관(2)에 대하여 수직으로 설치되어 있는 경우에는, 직원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 길이는 상부 분기관(2)의 길이 L과 다름없기 때문에, 비율 B는
Figure pat00008
로 설정할 수 있다.
이 경우도,
0.55<비율 B=(h+L)/(h+(5/4)D2+L)<0.77
을 만족하고 있으면 바람직하다.
또한, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 경로 SD(h+L)를 통하는 전류는 주관(1)과 상부 분기관(2)의 분기부 상단부 Ja를 통하고, 경로 LD(h+(5/4)D2+L)를 통하는 전류는, 분기부 하단부 Jb를 통한다.
여기서, 상부 분기관(2)은 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져도 된다. 상부 분기관(2)이 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져 있고, 또한 측방 단부(2a)의 전극(6)이 연직 방향으로 설치되어 있고, 상부 분기관(2)의 원통 저면이 되는 원형의 측방 단부(2a)와 원주면의 모선이 비스듬히 교차하는 경사 원통 형상이면, 식 (8)로부터의 보정은 불필요하다.
또한, 비율 B는, 식 (8)로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상부 분기관(2)이 수평 방향으로 연신되지 않고 경사져 있고, 또한 측방 단부(2a)의 전극(6)이 연직 방향으로 설치되지 않은 경우, 상부 분기관(2)(β)의 길이 L에 대해서, 분기의 각도 및 단부의 각도 관계에 의한 경우 구분을 기초로 하여, 식 (8)로부터 가산 또는 감산의 보정이 필요하게 되는 일도 있을 수 있다. 예를 들어, 저면과 원주면의 모선이 직각으로 교차하는 직원통 형상을 경사지게 하여 절단함으로써 접속하는 경우 등이다.
이와 같이, 「[주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 상단부 Ja로 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 상단부 Ja로부터, 상부 분기관(2)의 내주부 최상부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)로 흐르는 전류의 경로의 합계 SD]를, [주관(1)의 상단부(1a)로부터, 주관(1)을 통하여, 분기부 하단부 Jb로 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 하단부 Jb로부터, 상부 분기관(2)의 내주부 최하부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관(2)의 모선 방향으로, 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)로 흐르는 전류의 경로의 합계 LD]로 나눈 비율」을 나타내는 비율 B는, 상부 분기관(2)이 수평인 경우(직원통 형상인 경우), 경사지는 경우(직원통 형상, 경사 원통 형상인 경우)의 양쪽을 포함하고 있다.
이와 같이, 0.55<비율 B<0.77로 설정함으로써, 상부 분기관(2)에 있어서의 관 내부의 상방과의 하방과의 온도차의 발생을 억제하고, 복합관 구조체(220)에 있어서의 용융 유리 G2의 온도차의 발생을 억제할 수 있다.
복합관 구조체(220)에 있어서의, 치수, 상부 분기관(2)의 설치 위치를 바꾸었을 경우의 비율 A, B의 변화의 관계성은 하기와 같다.
주관(1)의 상단부(1a)로부터 상부 분기관(2)의 분기부 상단부 Ja까지의 거리 h가 길어지면, 비율 A, 비율 B가 모두 커진다.
주관(1)의 높이 Hm이 낮아지면, 비율 B는 그대로이지만, 분기 상방 부분 β의 비율이 커지기 때문에 비율 A가 커진다.
상부 분기관(2)의 길이 L이 길어지면, 비율 A, 비율 B 모두 커진다.
거리 h와 높이 Hm 등, 2개 이상의 치수를 변경하는 경우에는, 그 변경의 비율에 따라, 비율 A, 비율 B가 연동하여 변화한다.
상기 비율을 만족하여, 도관의 길이를 설정하는 경우, 주관(1)의 높이 Hm은, 500mm 내지 3000mm이면 바람직하고, 상부 분기관(2)의 길이 L은 50mm 내지 1500mm이면 바람직하다. 높이 Hm은, 보다 바람직하게는 800mm 이상, 더욱 바람직하게는 1100mm 이상이다. 또한, 높이 Hm은, 보다 바람직하게는 2700mm 이하, 더욱 바람직하게는 2400mm 이하이다. 길이 L은, 보다 바람직하게는 150mm 이상, 더욱 바람직하게는 250mm 이상이다. 또한, 길이 L은, 보다 바람직하게는 1300mm 이하, 더욱 바람직하게는 1100mm 이하이다. 주관(1)의 높이 Hm이 3000mm 이하이면, 주관(1)의 전류 저항이 억제되어, 용융 유리 G2를 충분히 가열할 수 있다. 또한, 상부 분기관(2)의 길이 L이 1500mm 이하이면, 상부 분기관(2)의 전류 저항이 억제되어, 용융 유리 G2를 충분히 가열할 수 있다.
또한, 주관(1)의 내경 D1은 50mm 내지 500mm이면 바람직하다. 내경 D1은, 보다 바람직하게는 100mm 이상, 더욱 바람직하게는 150mm 이상이다. 또한, 내경 D1은, 보다 바람직하게는 450mm 이하, 더욱 바람직하게는 400mm 이하이다.
상부 분기관(2)의 내경 D2는, 상부 분기관(2)을 주관(1)의 상부(절반으로부터 위)에 설치하기 위하여 주관의 높이 Hm의 절반보다도 짧을 것이 필요하고, 상부 분기관(2)의 내경 D2는 50mm 내지 500mm이면 바람직하다. 내경 D2는, 보다 바람직하게는 100mm 이상, 더욱 바람직하게는 150mm 이상이다. 또한, 내경 D2는, 보다 바람직하게는 450mm 이하, 더욱 바람직하게는 400mm 이하이다.
주관(1)의 상단부(1a)로부터 상부 분기관(2)의 분기부 상단부 Ja까지의 거리 h는, 상부 분기관(2)을 주관(1)의 상부(절반 위쪽)에 설치하기 위해서는, 주관(1)의 높이 Hm의 절반보다도 짧을 것이 필요하고, 거리 h는 50mm 내지 500mm이면 바람직하다. 거리 h는, 보다 바람직하게는 100mm 이상, 더욱 바람직하게는 150mm 이상이다. 또한, 거리 h는, 보다 바람직하게는 450mm 이하, 더욱 바람직하게는 400mm 이하이다.
거리 h가 너무 짧으면, 상부 분기관(2)이 주관(1)의 상단부(1a)에 근접하게 되기 때문에, 용융 유리 G2의 반송 중에, 기포가 말려들 우려가 있고, 거리 h가 너무 길면, 분기부 상단부 Ja의 온도가 높아지기 쉬워지기 때문에, 적절한 거리 h의 설정에 의해, 문제의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 유리 제조 장치에 있어서, 복합관 구조체(220)의 주관(1)에, 용융 유리 G2를 교반하기 위한 교반기를 설치해도 된다. 주관(1)에 교반기가 설치되어 있는 경우, 용융 유리 G2의 상태(온도나 균질성 등)의 균질화를 높일 수 있다.
또한, 상술한 구성은 위에서 본 경우에, 하부 분기관(3)은 주관(1)에 대하여, 상부 분기관(2)과는 반대측의 측면에 설치되어 있지만, 상부 분기관(2)과 하부 분기관(3)과는 180도 반대측에 설치될 필요는 없고, 45도 이상의 소정의 각도가 되게 설치되어도 된다.
또한, 상술에서는 분기관(2, 3)은 주관(1)으로부터 수평으로 분기되는 경우를 설명했지만, 분기관(2, 3)은 수직이 되지 않는 범위에서, 주관(1)으로부터 경사져서 분지되어 있어도 된다. 그 경우도, 상술한 바와 같이 비율을 만족하도록 복합관 구조체(220)를 구성하면 바람직하다.
<제2 실시 형태>
본 실시 형태에서는, 도 1에서 나타내는 용융 유리 반송 장치(20)의 내부에 있어서, 상술한 용융 유리 가열 장치를 나란히 2개 설치하는 경우에 대하여 설명한다.
도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 용융 유리 가열 장치를 구비하는 시스템(200)을 나타낸다.
도 3의 구성과 마찬가지로, 도 5의 좌측에 기재된 용융 유리 가열 장치(210)의 복합관 구조체(220)에서는, 하부 분기관(3)은 용융 유리 G2를 주관(1)에 도입하는 입구측의 도입관이고, 상부 분기관(2)은 용융 유리 G2를 주관(1)으로부터 배출하는 배출관이다.
제2 용융 유리 가열 장치(240)의 복합관 구조체(250)에 있어서, 상부 분기관(2R)은, 상부 분기관(2)으로부터 배출되는 용융 유리 G2를 주관 1R에 도입하는 입구측의 도입관이고, 하부 분기관 3R은, 주관 1R을 통과한 용융 유리 G2를 배출하는 출구측의 관이다. 상부 분기관 2R의 측방 단부(2c)는 제1 용융 유리 가열 장치(210)의 상부 분기관(2)의 측방 단부(2a)에 대향하도록 배치되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 용융 유리 가열 장치(210)의 통전 가열부(230)와, 제2 용융 유리 가열 장치(240)의 통전 가열부(260)와는, 전류 밸런스 수단(25, 25R)을 따로따로 설치하고 있기 때문에, 통전 가열은 독립적으로 제어된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융 유리 가열 장치(시스템)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 플로트법에 한정되지 않고, 퓨전법이나 다른 유리 물품의 제조 방법에 적용해도 된다.
또한, 본 발명의 용융 유리 가열 장치가 탑재된 유리 제조 장치를 사용하여, 제조되는 유리 물품은 유리판에 한정되지 않고, 여러가지 형상이어도 된다.
이상, 용융 유리 가열 장치의 실시 형태 등에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 등에 한정되지 않고, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.
[ 실시예 ]
상기의 용융 유리 가열 장치에 대해서, 치수를 바꾸어, 복합관 구조체의 표면 온도를 시뮬레이션(유한 요소법)에 의해 산출하였다. 하기, 예 1 내지 예 7은 실시예, 예 8 내지 예 10은 비교예이다.
<예 1 내지 10>
예 1에서는, 용융 유리 가열 장치에 있어서의 각 부의 치수는 하와 같이 하였다.
주관 높이 Hm: 1000mm
주관 내경 D1: 200mm
분기관 길이 L: 450mm
분기관 내경 D2: 200mm
주관 상단부와 분기관 상단부와의 거리 h: 220mm
예 2 내지 10에서는, 예 1의 용융 유리 가열 장치에 있어서의 각 부의 치수를, 도 6에 나타내는 대로 변경하였다.
도 6의 표에 있어서, T0은 주관(1)의 중앙부의 온도, T1은 주관(1)의 상부(분기 상방부 γ)의 온도, T2는 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 분기부 상단부(코너부) Ja의 온도 및 T3은 주관(1)과 상부 분기관(2)과의 분기부 하단부(코너부) Jb의 온도를 나타낸다.
또한 온도 T0을 산출한 주관(1)의 중앙부란, 주관(1)의 높이 Hm의 절반 정도의 연직 방향 위치인 것을 의미한다.
도 6으로부터 비율 A가 0.33(예 8), 1.41(예 9)일 때, 주관(1)의 중앙부와 분기 상방부 γ, 분기부 상단부 Ja와의 온도차 <T1-T0>, <T2-T0>가 각각 20℃를 초과한다. 또한, 비율 A가 0.80(예 10)일 때, 주관(1)의 중앙부와 분기부 상단부 Ja, 분기부 하단부 Jb와의 온도차 <T2-T0>, <T3-T0>가 각각 20℃를 초과한다.
따라서, 비율 A는, 0.4 초과, 0.8 미만이면 적합하다.
또한, 도 6으로부터, 비율 B가 0.44(예 8), 0.77(예 9)일 때, 주관(1)의 중앙부와 분기 상방부 γ, 분기부 상단부 Ja와의 온도차 <T1-T0>, <T2-T0>가 각각 20℃를 초과한다. 또한, 비율 B가 0.90(예 10)일 때, 주관(1)의 중앙부와 분기부 상단부 Ja, 분기부 하단부 Jb<T2-T0>, <T3-T0>와의 온도차가 각각 20℃를 초과한다.
따라서, 비율 B는 0.55 초과, 0.77 미만이면 적합하다.
또한, 치수를 설정할 때, 상술한 비율 A, 비율 B의 범위에 있어서, 상기 양쪽 범위를 만족하고 있으면 더욱 바람직하다.
비율 A, 비율 B의 양쪽 범위를 만족시키는 경우에는, 예 1 내지 예 7에서 나타내는 바와 같이, 주관(1)의 중앙부와 분기 상방부 γ, 분기부 상단부 Ja, 분기부 하단부 Jb와의 온도차 <T1-T0>, <T2-T0>, <T3-T0>를 작게 하는 것이 가능하게 되고, 적합하다.
본 발명의 용융 유리 가열 장치는, 복합관 구조체에 포함되는 주관 및 분기관 전체를 과부족 없이 원하는 온도까지 통전 가열할 수 있으므로, 유리 제조 장치에 있어서의 용융 유리의 유로 통전 가열에 적용할 수 있다.
1, 1R : 주관(본관)
1a : 상단부
1b : 하단부
2, 2R : 상부 분기관
2a : 측방 단부
3, 3R : 하부 분기관
3a : 측방 단부
4(4a, 4b) : 제1 전극
5(5a, 5b) : 제2 전극
6(6a, 6b) : 제3 전극
7(7a, 7b) : 제4 전극
10 : 용해 장치
20 : 용융 유리 반송 장치
21 : 제1 전류 공급 경로
22 : 제2 전류 공급 경로
23 : 제3 전류 공급 경로
24A : 제1 전원
24B : 제2 전원
24C : 제3 전원
30 : 성형 장치
40 : 접속 장치
50 : 서냉 장치
200 : 용융 유리 가열 시스템
210 : 용융 유리 가열 장치(제1 용융 유리 가열 장치)
220 : 복합관 구조체
230 : 통전 가열부
240 : 제2 용융 유리 가열 장치
250 : 복합관 구조체
260 : 통전 가열부
G2 : 용융 유리
Ja : 분기부 상단부
Jb : 분기부 하단부
J : 분기부(접속부)
SD : 주관의 상단부로부터, 주관을 통하여, 분기부 상단부에 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 상단부로부터, 상부 분기관의 내주부 최상부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관의 모선 방향으로, 상부 분기관의 측방 단부에 흐르는 전류의 경로의 합계
LD : 주관의 상단부로부터, 주관을 통하여, 분기부 하단부에 흐르는 전류의 최단 경로와, 분기부 하단부로부터, 상부 분기관의 내주부 최하부를 통하여, 원통 형상의 상부 분기관의 모선 방향으로, 상부 분기관의 측방 단부에 흐르는 전류의 경로의 합계

Claims (16)

  1. 용융 유리가 통과하는 복합관 구조체 및 해당 복합관 구조체를 통전 가열하는 통전 가열부를 구비하는, 용융 유리 가열 장치이며,
    상기 복합관 구조체는, 수평 방향에 대하여 대략 수직으로 연신되는 주관과, 상기 주관의 상부 측방에 있어서 상기 주관으로부터 분기하는 상부 분기관과, 상기 주관의 하부 측방에 있어서 상기 주관으로부터 분기하는 하부 분기관을 구비하고,
    상기 통전 가열부는, 상기 주관의 상단부에 설치된 제1 전극과, 상기 주관의 하단부에 설치된 제2 전극과, 상기 상부 분기관의 측방 단부에 설치된 제3 전극을 구비하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 전류를 공급하는 제1 전류 공급 경로를 형성하고, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 전류를 공급하는 제2 전류 공급 경로를 형성하고 있고,
    상기 복합관 구조체에 있어서,
    0.4<(상기 주관의 상기 상단부와 분기부 상단부 사이를 흐르는 전류의 저항 및 상기 상부 분기관의 분기부와 상기 측방 단부 사이를 흐르는 전류의 저항 합계/상기 주관의 상기 상단부와 상기 하단부 사이를 흐르는 전류의 저항)<0.8
    을 만족하도록, 상기 주관에 대하여 상기 상부 분기관이 배치되는
    용융 유리 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복합관 구조체에 있어서, 상기 주관으로부터 상기 상부 분기관이 대략 수직으로 분기하는 경우,
    상기 주관의 상기 상단부로부터 상기 하단부까지의 높이를 Hm, 내경을 D1, 상기 상부 분기관의 길이를 L, 내경을 D2, 상기 주관의 상기 상단부로부터 상기 상부 분기관의 상기 분기부 상단부까지의 거리를 h라 했을 경우,
    0.4<((h/D1)+(L/D2))/(Hm/D1)<0.8
    을 만족하도록, 상기 주관에 대하여 상기 상부 분기관이 배치되는
    용융 유리 가열 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합관 구조체에 있어서,
    0.55<(상기 주관의 상기 상단부로부터, 상기 주관을 통하여, 상기 분기부 상단부로 흐르는 전류의 최단 경로와, 상기 분기부 상단부로부터, 상기 상부 분기관의 내주부 최상부를 통하여, 원통 형상의 상기 상부 분기관의 모선 방향으로, 상기 상부 분기관의 상기 측방 단부로 흐르는 전류의 경로의 합계/상기 주관의 상기 상단부로부터, 상기 주관을 통하여, 분기부 하단부로 흐르는 전류의 최단 경로와, 상기 분기부 하단부로부터, 상기 상부 분기관의 내주부 최하부를 통하여, 원통 형상의 상기 상부 분기관의 상기 모선 방향으로, 상기 상부 분기관의 상기 측방 단부로 흐르는 전류의 경로의 합계)<0.77
    를 만족하도록, 상기 주관의 상기 상단부에 대하여 상기 상부 분기관이 배치되는
    용융 유리 가열 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합관 구조체에 있어서, 상기 주관으로부터 상기 상부 분기관이 대략 수직으로 분기하는 경우,
    상기 상부 분기관의 길이를 L, 내경을 D2, 상기 주관의 상기 상단부로부터 상기 상부 분기관의 상기 분기부 상단부까지의 거리를 h라 했을 경우,
    0.55<(h+L)/(h+(5/4)D2+L)<0.77
    을 만족하도록, 상기 주관의 상기 상단부에 대하여 상기 상부 분기관이 배치되는
    용융 유리 가열 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 주관의 상기 상단부로부터 상기 하단부까지의 높이 Hm은 500mm 내지 3000mm인
    용융 유리 가열 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 상부 분기관의 길이 L은 50mm 내지 1500mm인
    용융 유리 가열 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 주관의 내경 D1은 50mm 내지 500mm인
    용융 유리 가열 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 상부 분기관의 내경 D2는 50mm 내지 500mm이고, 또한 상기 주관의 높이 Hm의 절반보다도 짧은
    용융 유리 가열 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 주관의 상단부로부터 상기 상부 분기관의 분기부 상단부까지의 거리 h는 50mm 내지 500mm이고, 또한 상기 주관의 높이 Hm의 절반보다도 짧은
    용융 유리 가열 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 통전 가열부는, 상기 제1 전류 공급 경로 및 상기 제2 전류 공급 경로에 흐르는 전류를 조정하는, 전류 밸런스 수단을 구비하는
    용융 유리 가열 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 전류 공급 경로에는 제1 전원이 설치되고, 상기 제2 전류 공급 경로에는 제2 전원이 설치되고, 상기 전류 밸런스 수단은 상기 제1 전원 및 상기 제2 전원의 전류 위상을 조정하는
    용융 유리 가열 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하부 분기관의 측방 단부에 설치된 제4 전극을 갖고,
    상기 주관의 상기 하단부에 설치된 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 전류를 공급하는 제3 전류 공급 경로를 형성하고,
    상기 전류 밸런스 수단은, 상기 제1 전류 공급 경로, 상기 제2 전류 공급 경로 및 상기 제3 전류 공급 경로에 흐르는 전류를 조정하는
    용융 유리 가열 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합관 구조체는 백금 또는 백금 합금제인
    용융 유리 가열 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 용융 유리 가열 장치를 포함하는 유리 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서, 해당 유리 제조 장치가, 상기 용융 유리 가열 장치로 구성되는 제1 용융 유리 가열 장치와 제2 용융 유리 가열 장치를 포함하고 있고,
    상기 제1 용융 유리 가열 장치에 있어서, 상기 하부 분기관은 상기 용융 유리를 도입하는 입구측의 관이고,
    상기 제2 용융 유리 가열 장치에 있어서, 상기 하부 분기관은 상기 용융 유리를 배출하는 출구측의 관이고, 상기 상부 분기관의 상기 측방 단부는 상기 제1 용융 유리 가열 장치의 상기 상부 분기관의 상기 측방 단부에 대향하도록 배치되어 있는
    유리 제조 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 기재된 유리 제조 장치를 사용한 유리 물품의 제조 방법이며,
    유리 원료를 가열하여 용융 유리를 얻는 것, 및
    상기 용융 유리를 성형하고 서냉하여 유리 물품을 얻는 것을 포함하는 유리 물품의 제조 방법.

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