特開 2024-167766 ガラス物品の製造方法およびガラス溶融装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024167766

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】ガラス物品の製造方法およびガラス溶融装置

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/027 20060101AFI20241127BHJP

   C03B 5/235 20060101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

C03B5/027

C03B5/235

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084068

(22)【出願日】2023-05-22

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168550

【弁理士】

【氏名又は名称】友廣 真一

(72)【発明者】

【氏名】深田 睦

(72)【発明者】

【氏名】田中 大輔

【テーマコード（参考）】

4G014

【Ｆターム（参考）】

4G014AD01

4G014AD04

4G014AF00

(57)【要約】

【課題】溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスの温度変動が生じるのを確実に抑制する。
【解決手段】ガラス物品の製造方法は、溶融炉２内でガラス原料Ｇｒを加熱溶融して溶融ガラスＧｍを生成する溶融工程を備える。溶融炉２は、溶融炉２内の所定領域に配置された電極群ＥＧを備える。電極群ＥＧは、複数の電極６で組をなす電極組７を備える。溶融工程では、電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流Ｉ_０が目標値となるように定電流制御するとともに、電極組７で溶融ガラスＧｍに通電される電流Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_３が目標値となるように定電流制御する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶融炉内でガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程を備えるガラス物品の製造方法であって、
前記溶融炉は、前記溶融炉内の所定領域に配置された電極群を備え、
前記電極群は、複数の電極で組をなす電極組を備え、
前記溶融工程では、前記電極群で前記溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御するとともに、前記電極組で前記溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御することを特徴とするガラス物品の製造方法。

【請求項2】

前記溶融炉は、前記電極群を定電流制御する群制御装置と、前記電極組を定電流制御する組制御装置とを備える請求項１に記載のガラス物品の製造方法。

【請求項3】

前記群制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、前記組制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲よりも大きい請求項２に記載のガラス物品の製造方法。

【請求項4】

前記組制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、２００Ｖ以下である請求項３に記載のガラス物品の製造方法。

【請求項5】

前記群制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、１２００Ｖ以下である請求項３又は４に記載のガラス物品の製造方法。

【請求項6】

ガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融炉を備えるガラス溶融装置であって、
前記溶融炉は、前記溶融炉内の所定領域に配置された電極群を備え、
前記電極群は、複数の電極で組をなす電極組を備え、
前記溶融炉は、前記電極群で前記溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御する群制御装置と、前記電極組で前記溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御する組制御装置とをさらに備えることを特徴とするガラス溶融装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス物品の製造方法およびガラス溶融装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス繊維や板ガラスなどのガラス物品の製造方法には、溶融炉内でガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程が含まれる。溶融工程では、例えば、溶融ガラスに浸漬された電極による通電加熱により、ガラス原料を溶融して溶融ガラスを得る場合がある。

【0003】

電極による通電加熱を用いる場合、溶融炉内の所定領域に配置された複数の電極を含む電極群が、定電力制御されることがある（例えば、特許文献１を参照）。定電力制御では、電極群に供給される電力が所定電力に維持されるように制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－２８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

溶融炉の外的変動の影響を受け、溶融炉内の溶融ガラスの温度は大きく変動する場合がある。溶融炉の外的変動としては、例えば、溶融炉内に投入したガラス原料の粒度、流量、カレット率、温度の変動の他に、外気温の変動などが挙げられる。

【0006】

しかしながら、電極群を定電力制御する場合、電極群に供給される電力は略一定であるため、発生可能な熱量も略一定である。そのため、溶融炉の外的変動により溶融ガラスの温度が大きく変動すると、得られるガラス物品で泡等の欠陥が増加する場合や、溶融ガラスの温度を早期に変動前の所望の温度に戻すのが困難になる場合がある。

【0007】

本発明は、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスの温度変動が生じるのを確実に抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、溶融炉内でガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融工程を備えるガラス物品の製造方法であって、溶融炉は、溶融炉内の所定領域に配置された電極群を備え、電極群は、複数の電極で組をなす電極組を備え、溶融工程では、電極群で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御すると共に、電極組で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御することを特徴とする。

【0009】

溶融ガラスの電気抵抗は、溶融ガラスの温度が上昇すれば減少し、溶融ガラスの温度が低下すれば増大する温度依存性がある。そのため、電極群および電極組を定電流制御すれば、溶融ガラスの温度が低下して溶融ガラスの電気抵抗が増大した場合には、電流が流れにくくなるため、一定の電流を流すために電圧が上昇する。その結果、供給される電力が増加し、溶融ガラスの温度低下を早期に解消することができる。一方、溶融ガラスの温度が上昇して溶融ガラスの電気抵抗が減少した場合には、電流が流れやすくなるため、一定の電流を流すために電圧が減少する。その結果、供給される電力が減少し、溶融ガラスの温度上昇を早期に解消することができる。

【0010】

（２） 上記（１）の構成において、溶融炉は、電極群を定電流制御する群制御装置と、電極組を定電流制御する組制御装置とを備えることが好ましい。

【0011】

このようにすれば、電極群に専用の群制御装置が設けられるため、電極群で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御しやすくなる。同様に、電極組に専用の組制御装置が設けられるため、電極組で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御しやすくなる。

【0012】

（３） 上記（２）の構成において、群制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、組制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲よりも大きいことが好ましい。

【0013】

通常、群制御装置は相対的に高圧側、組制御装置は相対的に低圧側に配置されることになるため、群制御装置の電圧調整範囲を組制御装置の電圧調整範囲よりも大きくする方が、電極群および電極組のそれぞれを効率よく定電流制御しやすくなる。その結果、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスに生じる温度変動をさらに小さくでき、温度変動をより確実に抑制できる。

【0014】

（４） 上記（３）の構成において、組制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、２００Ｖ以下であることが好ましい。

【0015】

このようにすれば、組制御装置を小型化しつつ、電極組を定電流制御しやすくなる。また、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスに生じる温度変動をさらに小さくでき、温度変動をより確実に抑制できる。

【0016】

（５） 上記（３）又は（４）の構成において、群制御装置における定電流制御時の電圧調整範囲が、１２００Ｖ以下であることが好ましい。

【0017】

このようにすれば、群制御装置を小型化しつつ、電極群を定電流制御しやすくなる。また、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスに生じる温度変動をさらに小さくでき、温度変動をより確実に抑制できる。

【0018】

（６） 上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融炉を備えるガラス溶融装置であって、溶融炉は、溶融炉内の所定領域に配置された電極群を備え、電極群は、複数の電極で組をなす電極組を備え、溶融炉は、電極群で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御する群制御装置と、電極組で溶融ガラスに通電される電流が目標値となるように定電流制御する組制御装置とをさらに備えることを特徴とする。

【0019】

このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受できる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスの温度変動が生じるのを確実に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第一実施形態に係るガラス物品の製造装置に含まれるガラス溶融装置を示す断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】一つの電極群周辺を拡大して示す拡大図である。

【図4】本発明の第二実施形態に係るガラス物品の製造装置に含まれるガラス溶融装置における一つの電極群周辺を拡大して示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。また、図中のＸＹＺは直交座標系であり、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向を流れ方向、Ｙ方向を幅方向という場合がある。

【0023】

（第一実施形態）
図１および図２に示すように、本実施形態に係るガラス物品の製造装置は、ガラス溶融装置１を備える。ガラス溶融装置１は、ガラス原料Ｇｒから溶融ガラスＧｍを形成するための溶融炉２を備える。

【0024】

本製造装置で製造されるガラス物品は、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス板（ガラスフィルムを含む）、ガラスロール（巻芯と、巻芯の周りにロール状に巻かれたガラスフィルムとを備えたもの）、ガラス繊維、光学ガラス部品、ガラス管、ガラスブロック等が挙げられる。

【0025】

溶融炉２は、底壁２ａと、側壁２ｂと、天井壁２ｃとを備え、これらの各構成要素２ａ～２ｃで溶融ガラスＧｍを収容する空間を区画形成する。側壁２ｂは、上流側に位置する前壁２ｂ１と、下流側に位置する後壁２ｂ２と、これら前壁２ｂ１と後壁２ｂ２とを繋ぐ左壁２ｂ３および右壁２ｂ４とを含む。前壁２ｂ１は、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳよりも上方に投入口３を有する。後壁２ｂ２は、溶融ガラスＧｍの液面よりも下方に排出口４を有する。

【0026】

投入口３には、ガラス原料Ｇｒを投入するためのスクリューフィーダなどの供給機５が設けられている。排出口４には、溶融炉２の下流側に溶融ガラスＧｍを搬送するための移送管等の移送流路が接続され、溶融炉２から溶融ガラスＧｍが下流側の工程に順次供給されるようになっている。なお、移送流路およびその下流側の構成は、製造するガラス物品の種類などに応じて適宜変更される。

【0027】

溶融炉２の底壁２ａには、複数の棒状の電極６が設けられている。電極６は、棒状に限らず、板状やブロック状であってもよく、これらを組み合わせてもよい。また、電極６は、側壁２ｂ（具体的には左壁２ｂ３および右壁２ｂ４）に設けられてもよく、天井側壁２ｃから溶融ガラスＧｍに浸漬されてもよい。電極６は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）から形成される。電極６は、溶融ガラスＧｍに浸漬されると共に、溶融ガラスＧｍを通電加熱してガラス原料Ｇｒを溶融する。電極６は、図示は省略するが、冷却機構を備えた筒状の電極ホルダに保持された状態で、底壁２ａに設けられた貫通孔内に収容される。電極６の数や配置位置は、溶融炉２の大きさ等に応じて適宜変更できる。なお、本実施形態では、溶融炉２内における溶融ガラスＧｍの液面ＬＳよりも上方空間において、ガラス原料Ｇｒを溶融するためのバーナー等の加熱手段は設けられていない。つまり、本実施形態では、後述する溶融工程において、電極６による通電加熱のみでガラス原料Ｇｒを溶融する、いわゆる全電気溶融方式を採用している。

【0028】

供給機５により供給されたガラス原料Ｇｒは、電極６による通電加熱により溶融され、溶融ガラスＧｍが連続的に生成される。溶融ガラスＧｍの液面ＬＳは、被覆層Ｇｘで覆われている。被覆層Ｇｘは、ガラス原料Ｇｒから形成されるバッチ層Ｇａと、ガラス原料Ｇｒの溶融に伴って形成される泡層Ｇｂとを含む。泡層Ｇｂは、ガラス原料Ｇｒに起因して炭酸ガス（ＣＯやＣＯ_２）、Ｏ_２ガス、ＳＯ_２ガスなどのガスが発生するのに伴って形成される。このように被覆層Ｇｘで溶融ガラスＧｍの液面ＬＳを覆うことにより、溶融ガラスＧｍの放熱を抑制できる。その結果、溶融ガラスＧｍの温度を確実に保持できるため、省エネルギー化を図ることができる。なお、図１では、泡層Ｇｂは、溶融炉２の下流側のみに形成された状態を図示しているが、溶融炉２の上流側にも形成されうる。具体的には、例えば、溶融炉２の上流側において、泡層Ｇｂがバッチ層Ｇａの幅方向Ｙ両側などに形成されうる。また、バッチ層Ｇａと溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの間にも泡層Ｇｂが形成されうる。なお、泡層Ｇｂは形成されていなくてもよい。

【0029】

ガラス原料Ｇｒは、天然原料、化成原料に加えて、カレットを含んでいてもよい。溶融ガラスＧｍは、高抵抗な無アルカリガラスであることが好ましい。高抵抗な無アルカリガラスとしては、例えば、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０～７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １２～２５％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～１２％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量） ０～１％未満、ＭｇＯ ０～８％、ＣａＯ ０～１５％、ＳｒＯ ０～１２％、ＢａＯ ０～１５％を含有するものが挙げられる。このような無アルカリガラスを用いてガラス板を製造すれば、ディスプレイ用ガラス基板として好適に使用できる。

【0030】

図２に示すように、複数の電極６は、溶融炉２内の所定の領域（所定の電気制御区分）毎に、所定の電極群ＥＧに分けられている。各電極群ＥＧは、複数の電極６で組をなす電極組７を複数備える。本実施形態では、溶融炉２の幅方向Ｙに２つの電極群ＥＧが設けられ、各電極群ＥＧでは、溶融炉２の幅方向Ｙに間隔を置いて配置された２本の電極６が、流れ方向Ｘに間隔を置いて３列配置されている場合を例示する。また、本実施形態では、幅方向Ｙに対向する一対の電極６同士で、電極組７としての電極対を構成している場合を例示する。なお、電極群ＥＧの配置態様や、各電極群ＥＧに含まれる電極組７の配置態様は、溶融炉２の大きさなどに応じて適宜変更できる。

【0031】

図３に示すように、溶融炉２は、電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流が所定の第一目標値Ｔ１となるように定電流制御する群制御装置８と、電極組７で溶融ガラスＧｍに通電される電流が所定の第二目標値Ｔ２となるように定電流制御する組制御装置９とを備える。なお、図３では、一つの電極群ＥＧと、それに関連する群制御装置８および組制御装置９とを図示している。つまり、電極群ＥＧが複数設けられる場合は、群制御装置８および組制御装置９も、電極群ＥＧの数に応じて別途設けられる。

【0032】

溶融炉２内に設けられる電極群ＥＧの数は、１個以上であることが好ましく、２個以上であることがより好ましく、４個以上であることがさらに好ましい。溶融炉２内に設けられる電極群ＥＧの数は、３０個以下であることが好ましく、２０個以下であることがより好ましい。一方、一つの電極群ＥＧに含まれる電極組７の数は、１組以上であればよく、２組以上であることが好ましい。一つの電極群ＥＧに含まれる電極組７の数は、２０組以下であることが好ましく、１０組以下であることがより好ましい。なお、電極群ＥＧの数および一つの電極群ＥＧに含まれる電極組７の数のうちの少なくとも一方は、複数であることが好ましい。換言すれば、電極群ＥＧの数および一つの電極群ＥＧに含まれる電極組７の数のうちの一方が単数の場合、他方は複数であることが好ましい。

【0033】

群制御装置８は、本実施形態では、誘導電圧調整器とタップ切換器付き変圧器とを含む電圧調整装置から構成されており、電流をフィードバックすることによって一定の電流に制御する機能を有する。群制御装置８は、電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流が第一目標値Ｔ１となるように定電流制御する装置であれば特に限定されるものではなく、例えば、スライダック、サイリスタなどを含む他の装置で構成されていてもよい。ただし、正弦波出力が要求され、電圧調整が頻繁となる場合に、群制御装置８の長寿命化の観点からは、誘導電圧調整器とタップ切換器付き変圧器とを含む装置を用いることが好ましい。この場合、誘導電圧調整器を高圧側（電源側）、タップ切換器付き変圧器を低圧側（負荷側）に接続することが好ましい。

【0034】

組制御装置９は、本実施形態では、バランシングトランス（Ｂａｌａｎｃｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ（ＢＴＲ））を含む定電流制御装置（変圧器）から構成されている。組制御装置９は、電極組７で溶融ガラスＧｍに通電される電流が第二目標値Ｔ２となるように定電流制御する装置であれば特に限定されない。

【0035】

群制御装置８における定電流制御時の電圧調整範囲ＶＲ１は、組制御装置９における定電流制御時の電圧調整範囲ＶＲ２よりも大きい。組制御装置９は、群制御装置８の二次側（低圧側）に接続されるため、ＶＲ１をＶＲ２よりも大きくした方が、定電流制御時の電圧の調整を幅広い範囲で効率よく行うことができる。その結果、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスに生じる温度変動をさらに小さくでき、温度変動をより確実に抑制できる。

【0036】

群制御装置８における定電流制御時の電圧調整範囲ＶＲ１は、１２００Ｖ以下であることが好ましく、９００Ｖ以下であることがより好ましく、６００Ｖ以下であることがさらに好ましい。その下限は例えば１００Ｖ以上とすることができる。組制御装置９における定電流制御時の電圧調整範囲ＶＲ２は、２００Ｖ以下であることが好ましく、１５０Ｖ以下であることがより好ましく、１００Ｖ以下であることがさらに好ましい。その下限は例えば２５Ｖ以上とすることができる。

【0037】

電極組７ａ，７ｂ，７ｃの一方側の電極６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれは、対応する組制御装置９ａ，９ｂ，９ｃの二次巻線の一端ｕに接続されている。組制御装置９ａ，９ｂ，９ｃの二次巻線の他端ｖのそれぞれは、群制御装置８の二次側の一端ｕに並列に接続されている。また、電極組７ａ，７ｂ，７ｃの他方側の電極６ｄ，６ｅ，６ｆのそれぞれは、対応する組制御装置９ｄ，９ｅ，９ｄの二次巻線の一端ｖに接続されている。組制御装置９ｄ，９ｅ，９ｄの二次巻線の他端ｕのそれぞれは、群制御装置８の二次側の他端ｖに並列に接続されている。

【0038】

一方、組制御装置９ａの一次巻線の一端Ｖは、隣接する組制御装置９ｂの一次巻線の一端Ｕに接続されている。組制御装置９ｂの一次巻線の他端Ｖは、隣接する組制御装置９ｃの一次巻線の一端Ｕに接続されている。組制御装置９ｃの一次巻線の他端Ｖは、隣接する組制御装置９ｆの一次巻線の一端Ｕに接続されている。組制御装置９ｆの一次巻線の他端Ｖは、隣接する組制御装置９ｅの一次巻線の一端Ｕに接続されている。組制御装置９ｅの一次巻線の他端Ｖは、隣接する組制御装置９ｄの一次巻線の一端Ｕに接続されている。そして、組制御装置９ｄの一次巻線の他端Ｖは、隣接する組制御装置９ａの一次巻線の他端Ｕに接続されている。つまり、各組制御装置９ａ～９ｆの一次巻線は、直列に接続されて一つの閉回路を構成している。

【0039】

なお、群制御装置８の一次側の端子Ｕ，Ｖ間には、送電線等を通じて高電圧が供給される。

【0040】

次に、本実施形態に係るガラス物品の製造方法を説明する。本方法では、上記のガラス物品の製造装置（ガラス溶融装置１）を用いる。

【0041】

本方法は、溶融ガラスＧｍに浸漬された電極６による通電加熱により、ガラス原料Ｇｒを溶融して溶融ガラスＧｍを得る溶融工程を含む。

【0042】

図３に示すように、溶融工程では、群制御装置８により電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流Ｉ_０が第一目標値Ｔ１となるように定電流制御するとともに、組制御装置９ａ～９ｆにより電極組７ａで溶融ガラスＧｍに通電される電流Ｉ_１～Ｉ_３が第二目標値Ｔ２となるように定電流制御する。なお、本実施形態では、組制御装置９ａ～９ｆは、各電流Ｉ_１～Ｉ_３が同じ値、すなわち、第二目標値（Ｔ２＝Ｔ１／３）になるように定電流制御を行う。

【0043】

投入口３（上流）側の電極組７ａ周辺の溶融ガラスＧｍは、相対的に温度が低く電気抵抗が高い。一方、排出口４（下流）側の電極組７ｃ周辺の溶融ガラスＧｍは相対的に温度が高く電気抵抗が低い。具体例として、上流の電極組７ａの相互間に位置する溶融ガラスＧｍの電気抵抗が１．１Ω、中流の電極組７ｂの相互間に位置する溶融ガラスＧｍの電気抵抗が１．０Ω、下流の電極組７ｃの相互間に位置する溶融ガラスＧｍの電気抵抗が０．９Ωであり、組制御装置９ａ～９ｆの一次巻線と二次巻線の巻数比（一次巻線の巻数／二次巻線の巻数）がそれぞれ１８．３である場合について説明する。

【0044】

まず、組制御装置９ａ～９ｆを無視すると、群制御装置８の二次側の端子ｕ，ｖ間に１００Ｖの電圧をかけると、それぞれの電流組７ａ～７ｃの相互間に、溶融ガラスＧｍの電気抵抗に応じた電流が流れる。つまり、上流の電極組７ａの相互間に流れる電流Ｉ_１は９０Ａ（＝１００Ｖ／１．１Ω）、中流の電極組７ｂの相互間に流れる電流Ｉ_２は１００Ａ（＝１００Ａ／１．０Ω）、下流の電極組７ｃの相互間に流れる電流Ｉ_３は１１０Ａ（＝１００Ｖ／０．９Ω）となる。

【0045】

次に、組制御装置９ａ～９ｆを考慮すると、組制御装置９ａ、９ｄの二次側に９０Ａの電流Ｉ_１が流れると、組制御装置９ａ，９ｄの一次側には４．９Ａ（９０Ａ／１８．３）の電流Ｉ_Ｌが流れようとする。同様に、組制御装置９ｂ，９ｅの二次側に１００Ａの電流Ｉ_２が流れると、組制御装置９ｂ，９ｅの一次側には５．５Ａ（１００Ａ／１８．３）の電流Ｉ_Ｌが流れようとする。組制御装置９ｃ，９ｆの二次側に１１０Ａの電流Ｉ_３が流れると、組制御装置９ｃ，９ｆの一次側には６．０Ａ（１１０Ａ／１８．３）の電流Ｉ_Ｌが流れようとする。しかしながら、組制御装置９ａ～９ｆの一次側は直列に接続された閉回路であるため、当該閉回路にはこれら電流値の平均値である５．５Ａ（＝（４．９Ａ＋５．５Ａ＋６．０Ａ）／３）が流れる。このように５.５Ａの電流Ｉ_Ｌが流れると、組制御装置９ａ，９ｃ，９ｄ，９ｆにおいて、一次側と二次側に発生する磁束の不釣り合いが生じ、組制御装置９ａ，９ｃ，９ｄ，９ｆの二次側に磁束の不釣り合いに応じた電圧が発生する。つまり、組制御装置９ａ，９ｄには、群制御装置８の二次側の電圧と同じ方向に各５Ｖの電圧が発生し、組制御装置９ｃ，９ｆには、群制御装置８の二次側の電圧と逆の方向に各５Ｖの電圧が発生する。その結果、上流の電極組７ａの相互間には１１０Ｖ（＝１００Ｖ＋５Ｖ×２）の電圧がかかり、中流の電極組７ｂの相互間には１００Ｖの電圧がかかり、下流の電極組７ｃの相互間には９０Ｖ（＝１００Ｖ－５Ｖ×２）の電圧がかかる。したがって、上流の電極組７ａの相互間に流れる電流Ｉ_１、中流の電極組７ｂの相互間に流れる電流Ｉ_２、および下流の電極組７ｃの相互間に流れる電流Ｉ_３は、それぞれ１００Ａ（Ｉ_１＝１１０Ｖ／１．１Ω、Ｉ_２＝１００Ｖ／１．０Ω、Ｉ_３＝９０Ｖ／０．９Ω）と同じ値に制御される。

【0046】

そして、群制御装置８の二次側の電圧の大きさは、群制御装置８によって、電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流Ｉ_０が第一目標値Ｔ１となるように調整される。したがって、群制御装置８および組制御装置９ａ～９ｆによって、電極群ＥＧおよび電極組７ａ～７ｃを定電流制御すれば、溶融ガラスＧｍの温度が低下して溶融ガラスＧｍの電気抵抗が増大した場合には、電流が流れにくくなるため、一定の電流を流すために電圧が上昇する。その結果、供給される電力が増加し、溶融ガラスＧｍの温度低下を早期に解消することができる。一方、溶融ガラスＧｍの温度が上昇して溶融ガラスＧｍの電気抵抗が減少した場合には、電流が流れやすくなるため、一定の電流を流すために電圧が減少する。その結果、供給される電力が減少し、溶融ガラスＧｍの温度上昇を早期に解消することができ、得られるガラス物品で泡等の欠陥が増加するのを抑制できる。

【0047】

付言すれば、組制御装置９ａ～９ｆのみを設けた場合は、一つの電極群ＥＧ内での溶融ガラスＧｍの温度のばらつきは抑制されるが、電極群ＥＧ毎の溶融ガラスＧｍの温度のばらつきは大きくなる場合がある。一方、群制御装置８および組制御装置９ａ～９ｆを設けた場合は、一つの電極群ＥＧ内での溶融ガラスＧｍの温度のばらつきは抑制しつつ、電極群ＥＧ毎の溶融ガラスＧｍの温度のばらつきも抑制できる。したがって、ガラス原料Ｇｒの溶融状態が安定し、高品質な溶融ガラスＧｍを生成できる。

【0048】

例えば、電極群ＥＧで定電力制御を行うとともに、電極組７ａ～７ｃで定電流制御を行った状態で溶融炉２を５日間操業したところ、期間内の溶融ガラスＧｍの最高温度と最低温度の差が２０℃を超え、５℃を上回る温度変動の発生回数が１３回となった。一方、本実施形態のように電極群ＥＧで定電流制御を行うとともに、電極組７ａ～７ｃで定電流制御を行った状態で溶融炉２を５日間操業したところ、期間内の溶融ガラスＧｍの最高温度と最低温度の差が１０℃以下となり、５℃を上回る温度変動の発生回数が０回となった。この場合、オーバーフローダウンドロー法で得られたディスプレイ用ガラス基板において、泡欠陥の発生を約５０％削減できた。

【0049】

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態では、ガラス溶融装置１に含まれる溶融炉２の変形例を説明する。

【0050】

図４に示すように、第二実施形態に係る溶融炉２では、一つの電極群ＥＧに含まれる各電極組７ａ～７ｃに専用の定電流制御装置２１ａ～２１ｃを直接接続している。具体的には、電極組７ａ，７ｂ，７ｃの一方側の電極６ａ，６ｂ，６ｃのそれぞれは、対応する定電流制御装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃの二次巻線の一端ｕに接続されている。電極組７ａ，７ｂ，７ｃの他方側の電極６ｄ，６ｅ，６ｆのそれぞれは、対応する定電流制御装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃの二次巻線の一端ｖに接続されている。つまり、各定電流制御装置２１ａ～２１ｃは、互いに独立しており、各電極組７ａ～７ｃで溶融ガラスＧｍに通電される電流が第二目標値Ｔ２となるように定電流制御するようになっている。この場合も、各電極組７ａ～７ｃの相互間に流れる電流Ｉ_４～Ｉ_６は所定の第二目標値Ｔ２になるように定電流制御されるため、電極群ＥＧ全体に流れる電流の総和（Ｉ_４＋Ｉ_５＋Ｉ_６）も一定となる。したがって、電極群ＥＧで溶融ガラスＧｍに通電される電流も第一目標値Ｔ１となるように定電流制御されることになる。

【0051】

なお、各定電流制御装置２１ａ～２１ｃの一次側の端子Ｕ，Ｖ間には、送電線等を通じて高電圧が供給される。

【0052】

定電流制御装置２１ａ～２１ｃとしては、第一実施形態の群制御装置８と同様に、例えば、誘導電圧調整器とタップ切換器付き変圧器とを含む装置、スライダックを含む装置、サイリスタを含む装置などを用いることができる。

【0053】

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0054】

上記の実施形態では、溶融工程において、電極による通電加熱のみでガラス原料を溶融する全電気溶融方式を用いる場合を説明したが、ガラス原料を溶融するためのバーナー等の加熱手段を電極と併用してもよい。全電気溶融方式では、天井壁２ｃの温度が低く、溶融炉の外的変動によって溶融炉内の溶融ガラスの温度変動が生じやすい。このため、全電気溶融方式の溶融工程に本発明を適用すれば、溶融ガラスの温度変動を抑制する本発明の効果が顕著となる。

【0055】

上記の実施形態では、電極組を２本の電極で構成する場合を説明したが、電極組は３本以上の電極で構成してもよい。

【0056】

上記の実施形態では、電極組を構成する電極が溶融炉の幅方向に対向する場合を説明したが、電極組を構成する電極は溶融炉の流れ方向に対向していてもよい。あるいは、２組の電極が四角形をなすように配置し、その四角形の対角線に沿って電流が流れるようにしてもよい。２組の電極が一列をなすように配置し、１つ飛ばしで電流が流れるように、換言すると、先頭から順に第一電極から第四電極とした場合に、第一電極と第三電極に電流が流れると共に第二電極と第四電極に電流が流れるようにしてもよい。

【0057】

上記の実施形態では、電極群が溶融炉の幅方向に２つ設けられる場合を説明したが、電極群の配置態様はこれに限定されない。例えば、電極群は、溶融炉内で１つのみ設けられていてもよい。あるいは、電極群は、溶融炉の幅方向に３つ以上、および／又は、溶融炉の流れ方向に２つ以上設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ ガラス溶融装置
２ 溶融炉
３ 投入口
４ 排出口
５ 供給機
６ 電極
７ 電極組
８ 群制御装置
９ 組制御装置
ＥＧ 電極群
Ｇｍ 溶融ガラス
Ｇｒ ガラス原料
Ｇｘ 被覆層
Ｇａ バッチ層
Ｇｂ 泡層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】