特許 7053497 ガラス管を製造するための加熱装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】ガラス管を製造するための加熱装置および方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 17/04 20060101AFI20220405BHJP

【ＦＩ】

C03B17/04 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018561214

(86)(22)【出願日】2017-05-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-06-20

(86)【国際出願番号】 US2017034369

(87)【国際公開番号】W WO2017205564

(87)【国際公開日】2017-11-30

【審査請求日】2020-05-22

(31)【優先権主張番号】62/341,298

(32)【優先日】2016-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】デ アンジェリス，ギルバート

(72)【発明者】

【氏名】フィッシャー ジュニア，デイル マダード

(72)【発明者】

【氏名】ジョシ，シュリパッド

(72)【発明者】

【氏名】クリシュナ－ムールティー，ソウミャ

(72)【発明者】

【氏名】パニデス，イライアス

(72)【発明者】

【氏名】ポサダ－ピネダ，デイヴィッド

【審査官】和瀬田 芳正

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２８７４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０５７８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第３４１０６７５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ７／００－ ７／２２

Ｃ０３Ｂ ９／００－１７／０６

Ｃ０３Ｂ １９／００－１９／１０

Ｃ０３Ｂ ２１／００－２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス管を製造するための加熱装置において、
溶融ガラスを受け容れるように構成されたボウルであって、該ボウルはボウル高さを有し、
前記溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、
前記タブ部分の真下に延在するボウルウェル、
前記ボウルウェルの遠位端であって、前記タブ部分に対して遠位である遠位端にあるオリフィス、
前記ボウル中に溶融ガラスを受け容れるように構成された前炉開口を有する前炉側、および
前記ボウルから過剰な溶融ガラスを除去するように構成された溢れ開口を有する溢れ側、
を含むボウルと、
前記ボウルに熱的に結合された複数の加熱素子であって、
前記ボウル高さに沿った第１の垂直位置に配置された第１の加熱素子、および
前記ボウル高さに沿った第２の垂直位置であって、前記第１の垂直位置から垂直に間隙を介している第２の垂直位置に配置された第２の加熱素子、
を含む複数の加熱素子と、
を備え、
前記ボウルは、前記溶融ガラスが前記前炉側から前記溢れ側に流れるよう構成されており、
前記前炉開口と前記溢れ開口とが、前記ボウルの対向する位置に設けられている、加熱装置。

【請求項2】

前記タブ部分がタブ部分高さを有し、前記ボウルウェルがボウルウェル高さを有し、前記第１の加熱素子が該タブ部分高さに沿って位置し、前記第２の加熱素子が前記ボウルウェル高さに沿って位置している、請求項１記載の加熱装置。

【請求項3】

前記タブ部分がタブ部分高さを有し、前記第１の加熱素子および前記第２の加熱素子が該タブ部分高さに沿って位置している、請求項１記載の加熱装置。

【請求項4】

前記ボウルに熱的に結合し、該ボウル内の溶融ガラスの温度を感知するように構成された温度センサ、および
感知された前記温度に基づいて前記複数の加熱素子を制御するように構成された、前記温度センサに通信するように接続された制御装置、
をさらに備えた請求項１から３いずれか１項記載の加熱装置。

【請求項5】

前記ボウルウェルが、前記第１の加熱素子が第１のボウルウェル周方向領域にかつ前記前炉側に配置され、前記第２の加熱素子が第２のボウルウェル周方向領域にかつ前記溢れ側に配置されるように、複数のボウルウェル周方向領域をさらに含み、該第１のボウルウェル周方向領域が該第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隙を介しており、前記第１の加熱素子が、前記第２の加熱素子より低いエネルギーを供給する、請求項１から４いずれか１項記載の加熱装置。

【請求項6】

前記ボウルウェルの下に配置されたベル、および
前記ベルの内部チャンバに加圧流体を供給するように、該ベルの内部チャンバに流体結合された流体供給通路、
をさらに備える、請求項１から５いずれか１項記載の加熱装置。

【請求項7】

ガラス管を製造する方法において、
ボウル内に溶融ガラスを受け容れる工程であって、該ボウルは、タブ部分および該タブ部分の真下に延在するボウルウェルを備え、該ボウルウェルは複数のボウルウェル周方向領域を含み、該複数のボウルウェル周方向領域は第１のボウルウェル周方向領域および第２のボウルウェル周方向領域を含む、工程、
前記溶融ガラスを前記タブ部分から前記ボウルウェルを通じて流す工程、
前記溶融ガラスが前記ボウルを流通しているときに複数の加熱素子で該溶融ガラスを加熱する工程であって、該複数の加熱素子は前記複数のボウルウェル周方向領域に配置されている工程、および
前記溶融ガラスを前記ボウルウェルから該ボウルウェルの遠位端にあるオリフィスを通じて流す工程、
を有してなり、
前記複数の加熱素子は、前記第１のボウルウェル周方向領域にかつ前記ボウルの前炉側に配置された第１の加熱素子および前記第２のボウルウェル周方向領域にかつ前記ボウルの溢れ側に配置された第２の加熱素子を含み、該第１のボウルウェル周方向領域が該第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隔を介しており、
前記第１の加熱素子が、前記第２の加熱素子より低いエネルギーを供給し、
前記前炉側が、前記ボウル中に前記溶融ガラスを受け容れるように構成された前炉開口を有する側であり、
前記溢れ側が、前記ボウルから過剰な溶融ガラスを除去するように構成された溢れ開口を有する側であり、
前記前炉側と前記溢れ側とは、前記ボウルの互いに対向する位置にある、
方法。

【請求項8】

流体供給通路に流体を吹き込んで、前記ボウルの下に配置されたベルの内部チャンバに加圧流体を供給する工程、および
前記ベルの上でガラス管を延伸する工程、
をさらに含む、請求項７記載の方法。

【請求項9】

前記複数の加熱素子が複数の垂直位置に配置され、前記第１の加熱素子がタブ部分高さに沿った第１の垂直位置に配置され、前記第２の加熱素子がボウルウェル高さに沿った第２の垂直位置に配置され、該第１の垂直位置が該第２の垂直位置から垂直に間隙を介している、請求項７または８記載の方法。

【請求項10】

温度センサを使用して、前記溶融ガラスの温度を感知する工程、および
感知された前記温度に基づいて、制御装置を使用して、前記複数の加熱素子により与えられるエネルギーの量を自動的に制御する工程、
をさらに含む、請求項７から９いずれか１項記載の方法。

【請求項11】

前記溶融ガラスを前記タブ部分から前記ボウルウェルを通じて流す工程が、過剰な溶融ガラスを前記ボウルの溢れ側に配置された溢れ開口を通じて前記タブ部分から除去することを含む、請求項７から１０いずれか１項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の説明】

【0001】

本出願は、その全てがここに引用される、「ガラス管を製造するための加熱装置および方法」と題する、２０１６年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／３４１２９８号に優先権を主張するものである。

【技術分野】

【0002】

本明細書は、広く、ガラス管を製造するための加熱装置および方法に関し、より詳しくは、ガラス管の製造に使用されるボウルの様々な位置に配置された複数の加熱素子を備えた、ガラス管を形成するための加熱装置および方法に関する。

【背景技術】

【0003】

バイアル、カートリッジ、および注射器などのガラス物品に使用されるガラス管には、ガラス管の壁に高レベルの寸法安定性が要求される。例えば、カートリッジおよび注射器には、最小の同心性および壁厚の変動を要求する厳しい寸法要件がある。ある業界基準では、壁厚の変動が、製品の全体の壁厚の５％未満である必要がある。しかしながら、ガラス物品を形成するガラス管の寸法変動により、許容範囲から外れた壁厚を有するガラス物品が生じることがある。そのような寸法変動は、例えば、ガラス管製造過程において溶融ガラスがガラス管に延伸される前の溶融ガラスの不均一な加熱の結果であることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、ガラス管を製造するための代わりの加熱装置が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

１つの実施の形態によれば、ガラス管を製造するための加熱装置は、溶融ガラスを受け容れるように構成されたボウル、およびそのボウルに熱的に結合された複数の加熱素子を備える。そのボウルは、ボウル高さを有し、溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、そのタブ部分の真下に延在するボウルウェル、およびそのボウルウェルの遠位端にあるオリフィスを含み、その遠位端はそのタブ部分に対して遠位である。その複数の加熱素子は、ボウル高さに沿った第１の垂直位置に配置された第１の加熱素子、およびそのボウル高さに沿った第２の垂直位置に配置された第２の加熱素子を含み、その第１の垂直位置は第２の垂直位置から垂直に間隙を介している。

【0006】

別の実施の形態において、ガラス管を製造するための加熱装置は、溶融ガラスを受け容れるように構成されたボウル、およびそのボウルに熱的に結合された複数の加熱素子を備える。そのボウルは、溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、そのタブ部分の真下に延在するボウルウェル、およびそのボウルウェルの遠位端にあるオリフィスを含み、その遠位端はそのタブ部分に対して遠位である。そのボウルウェルは、複数のボウルウェル周方向領域を有する。その複数のボウルウェル周方向領域は、第１のボウルウェル周方向領域および第２のボウルウェル周方向領域を含む。ボウルウェルに結合された複数の加熱素子は、第１のボウルウェル周方向領域に配置された第１の加熱素子および第２のボウルウェル周方向領域に配置された第２の加熱素子を含む。その第１のボウルウェル周方向領域は、その第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隔を介している。

【0007】

さらに別の実施の形態において、ガラス管を製造する方法は、ボウル内に溶融ガラスを受け容れる工程を有してなる。そのボウルは、タブ部分およびそのタブ部分の真下に延在するボウルウェルを備える。そのボウルウェルは複数のボウルウェル周方向領域を含み、その複数のボウルウェル周方向領域は、第１のボウルウェル周方向領域および第２のボウルウェル周方向領域を含む。この方法は、溶融ガラスをタブ部分からボウルウェルを通じて流す工程、溶融ガラスがボウルを流通しているときに複数の加熱素子で溶融ガラスを加熱する工程、および溶融ガラスをボウルウェルからそのボウルウェルの遠位端にあるオリフィスを通じて流す工程をさらに含む。その複数の加熱素子は、複数のボウルウェル周方向領域に配置されている。その複数の加熱素子は、第１のボウルウェル周方向領域が第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隔を介しているように、第１のボウルウェル周方向領域に配置された第１の加熱素子および第２のボウルウェル周方向領域に配置された第２の加熱素子を含む。

【0008】

ガラス管を製造するための加熱装置および方法の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面に述べられている。

【0009】

先の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも、様々な実施の形態を記載しており、請求項の主題の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供する目的であることが理解されよう。添付図面は、様々な実施の形態のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、ここに記載された様々な実施の形態を示しており、説明と共に、請求項の主題の原理および作動を説明する働きをする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態によるガラス管製造装置の説明図

【図2】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、タブ部分およびボウルウェルを有するボウルの説明図

【図3】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、加熱素子を設置できる様々な位置を示す、図２のボウルの説明図

【図4】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態によるガラス管製造装置のボウルの表面部分に配置された加熱素子の説明図

【図5A】複数のボウルウェル周方向領域を示す、ボウルウェルの上面の説明図

【図5B】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態によるボウルウェルの斜視図

【図6】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、ボウルの対称軸に対する加熱素子の配置を示す、ボウルウェルの上面の説明図

【図7】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、ボウルの対称軸に対する加熱素子の代わりの配置を示す、ボウルウェルの上面の説明図

【図8】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態によるガラス管製造方法を示す流れ図

【図9A】異なる位置にある加熱素子により、ボウルに様々な量の出力が印加されない場合のオリフィスでの溶融ガラスの出口温度プロファイル

【図9B】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による、異なる位置にある加熱素子により、ボウルに様々な量の出力が印加された場合のオリフィスでの溶融ガラスの出口温度プロファイル

【図10A】異なる周方向領域にある加熱素子により、ボウルに様々な量の出力が印加さない場合のオリフィスでの溶融ガラスの出口温度プロファイル

【図10B】異なる周方向領域にある加熱素子により、ボウルに様々な量の出力が印加された場合のオリフィスでの溶融ガラスの出口温度プロファイル

【図10C】ここに示され記載された１つ以上の実施の形態による加熱素子の配置を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0011】

その例が添付図面に示されている、ここに記載されたガラス管を形成するための様々な装置および方法を、ここで詳しく参照する。できるときはいつでも、同じまたは同様の部分を指すために、図面に亘り同じ参照番号が使用される。概して図面を参照すると、加熱装置は、その中に溶融ガラスを受け容れるためのボウルを備える。そのボウルは、タブ部分、およびそのタブ部分の真下に延在するボウルウェルを備える。そのボウルウェルの遠位端にオリフィスが配置されている。そのボウルは、溶融ガラスを受け容れるための前炉開口、およびタブ部分から溢れた溶融ガラスを除去するための溢れ開口をさらに備える。その加熱装置は、複数の加熱素子が、ボウル高さに沿った様々な垂直位置に、および／または様々な周方向位置に、配置されるようにボウルに熱的に結合された複数の加熱素子を備える。その加熱装置は、溶融ガラスがタブ部分からボウルウェルを通じてオリフィスから流れ出るときに、溶融ガラスを加熱するために使用される。具体的に、その加熱装置は、オリフィスから出る溶融ガラスの熱的均一性を維持するように構成され、それにより、管寸法の変動およびガラス管製造過程における不安定度が軽減される。

【0012】

ガラス管を製造する過程の１つにベロー法がある。このベロー法は、公知の直径のダイ（「ベル」または「ベルヘッド」とも称される）の周りに溶融ガラスを流すことによって、ガラス管を形成する。ここで図１を参照すると、ガラス管製造装置３００およびベル位置決め装置１００が概略示されている。図１は、ガラス管３０４が垂直下方（すなわち、図１に示された座標軸の－Ｚ方向）に延伸されるように略垂直（すなわち、図１に示された座標軸の±Ｚ方向）に向けられたガラス管製造装置３００の正面図を示している。

【0013】

ベル位置決め装置１００は、少なくとも１つのフレーム脚部１２２およびプラットホーム１３０を有するフレーム１２０を備える。少なくとも１つのフレーム脚部１２２は、基部１９０（例えば、床）により支持されている。ベル位置決め装置１００は、支持位置決め装置１４０も有する。支持位置決め装置１４０は、プラットホーム１３０に支持され、そこに取り付けられ、次に、このプラットホーム１３０は少なくとも１つのフレーム脚部１２２により支持されている。実施の形態において、支持位置決め装置１４０は、高温精密ボールネジ、線形スライドなどを使用して、ボウル３０５の底部開口に対して支持体１１０の少なくとも二軸制御（図１に示されたＸ－Ｙ軸動作）、三軸制御（図１に示されたＸ－Ｙ－Ｚ軸動作）、または五軸までの制御を与える。支持位置決め装置１４０は、高温精密ボールネジ、線形スライドなどを制御するサーボまたは可変周波数駆動（ＶＦＤ）動作装置を備え得る。支持位置決め装置１４０は、支持体１１０に連結されている。支持体１１０は、ガラス管製造装置３００の一部であるベル２００に接続されている。遠隔制御および支持体１１０からのフィードバックを支持位置決め装置１４０の一部として含むことができる。支持体１１０は、ベル２００の内部チャンバ２０２に流体結合された、管、導管、または類似の流体送達装置などの流体供給通路１１２を有し得る。流体供給通路１１２は、内部チャンバ２０２への加圧流体を供給するように作動することがある。ここに記載された実施の形態において、加圧流体は、加圧ガス、特に、空気または制限なく、窒素、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを含む、不活性加圧ガスであってよい。そのガスは、図１に概略示されるように、ガラス管３０４がベル２００を流れ過ぎ、ベル２００の側壁２１４にもはや接触しなくなった後にガラス管３０４の内部を支持する。ガラス管製造装置３００は、ベル２００上を流れるように溶融ガラス３０２を供給するためのボウル３０５を備える。

【0014】

実施の形態において、ベル２００の周りに、外部加熱手段２１９を有する外部加熱システム２１８が配置されることがある。１つの実施の形態において、外部加熱システム２１８は、赤外線加熱システムを含み得る。しかしながら、制限なく、集束赤外線、抵抗、誘導および／またはその組合せを含む他のタイプの加熱ユニットを使用してもよいことを理解すべきである。さらに、図１は、外部加熱システムを、ベル２００の周りに配置されていると示しているが、外部加熱システム２１８は、外部加熱システム２１８が抵抗加熱システムである場合などのように、ベル２００と一体化してもよいことを理解すべきである。そのような実施の形態は、外部加熱システム２１８を含まないことがある。

【0015】

さらに図１を参照すると、ガラス管を形成するためのガラス管製造装置３００は、延伸機構３２８をさらに備えることがある。延伸機構３２８は、一般に、ベル２００の下方に配置されており、ベル２００上で延伸されるガラス管と接触し、そのガラス管を下向きに延伸するように働く少なくとも１つの牽引ホイール３２９を含むことがある。実施の形態において、ガラス管製造装置３００は、建物、構造などの１つ以上の床を通って垂直に延在し得る。これらの実施の形態において、ベル位置決め装置１００は、１つの床（基部１９０）上に位置し、支持され得、支持体１１０は、支持位置決め装置１４０からその床（基部１９０）を通り、下部床に位置し、支持されたボウル３０５を通って延在する。いくつかの実施の形態において、ベル位置決め装置１００を有するガラス管製造装置３００は、歩道、フォークリフトなどの重機が移動する床などの、ガラス管製造装置３００に振動を伝達し得る構造、設備などから構造的に隔離されている。実施の形態において、ガラス管製造装置３００に剛性連結されたガラス溶融炉（図示せず）も、ガラス管製造装置３００に振動を伝達し得る構造、設備などから構造的に隔離され得る。

【0016】

ベル２００は、上面２１１および側壁２１４を有する上部２１０を備える。側壁２１４および底縁２１５がベル２００の内部チャンバ２０２を画成する。上部２１０の上面２１１は外径を有する。ベル２００は、制限なく、実質的に円錐形、またあるいは、実質的に放物形を含む様々な形状を有してよい。したがって、そのベルは、ベルの表面上を延伸される加熱ガラス（すなわち、溶融ガラス）の管を拡大し、薄化させるのに適したどのような形状および／または構造のものであってもよいことを理解すべきである。ベル２００を形成する材料は、ベル２００が、ベル２００上で延伸される加熱ガラスを汚染しないように、高温で安定である。適切なベル材料の例としては、以下に限られないが、耐火金属およびその合金、白金族金属、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル系合金、および例えば、ジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）およびアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミックが挙げられる。さらに図１を参照すると、ボウル３０５はオリフィス３１０（図３に示されている）を有する。上部２１０とオリフィス３１０との間の隙間が、少なくとも一部には、ベル２００上を延伸されるガラス管の壁厚に影響を与える。その上、ベル２００はベル形または放物形をしているので、ベル２００の外径は、ベル２００の長さに沿って、下方に増加する。オリフィス３１０に対するベル２００の上部２１０の位置は、溶融ガラス３０２がボウル３０５からオリフィス３１０を通り、ベル２００上に均一に流れるように、調節できる。

【0017】

ここで図２を参照すると、ボウル３０５の斜視図が示されている。ボウル３０５は溶融ガラス３０２を受け容れるように構成されている。このボウルはボウル高さ（Ｈ_Ｂ）を有する。ボウル３０５は、溶融ガラス３０２を保持するように構成されたタブ部分３２０を備える。図２に示されているように、タブ部分３２０はタブの形状に成形されている。タブ部分３２０はタブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）を有する。ボウルウェル３２５は、タブ部分３２０の一部の真下に延在する。他の実施の形態において、ボウルウェル３２５は、タブ部分３２０の全体の真下に延在する（例えば、タブ部分３２０の断面が円形である場合）。ボウルウェル３２５は、ボウル３０５のタブ部分３２０に近接した近接端３２７、およびタブ部分３２０の遠位にある遠位端３３１を有する。実施の形態において、ボウルウェル３２５は円筒形であることがあり、よって、近接端３２７の近接外周は、遠位端３３１の遠位外周と等しい。いくつかの実施の形態において、ボウルウェル３２５は、その近接外周が遠位外周より大きいような形状で円錐台状であることがあり、それにより、ボウルウェル３２５は遠位端３３１に向かって内側に先細になる。いくつかの実施の形態において、ボウルウェル３２５は、図２に示されたように、円筒形であり、かつ円錐台状であることがある。ボウルウェル３２５はボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）を有する。タブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）およびボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）の合計がボウル高さ（Ｈ_Ｂ）となる。ボウル３０５は、ボウルウェル３２５の遠位端３３１にオリフィス３１０をさらに備える（図３に示されている）。図１に述べられたような、流体供給通路１１２が、タブ部分３２０、ボウルウェル３２５、およびオリフィス３１０を通って延在する。

【0018】

さらに図２を参照すると、そのボウルは、前炉側３３０および溢れ側３３４をさらに含む。前炉側３３０は、ボウル３０５中に溶融ガラス３０２を受け容れるように構成された前炉開口３３２を有し、溢れ側３３４は、ボウル３０５から過剰な溶融ガラス３０２を除去するように構成された溢れ開口３３６を有する。実施の形態において、溶融ガラス３０２は前炉開口３３２から溢れ開口３３６に向かって流動する。ボウル対称軸３４０は、このボウル対称軸３４０が前炉開口３３２および溢れ開口３３６を二等分するように、前炉開口３３２の中心から溢れ開口３３６の中心まで延在する。実施の形態において、ボウル対称軸３４０は、ボウル３０５の前炉側３３０から溢れ側３３４への溶融ガラス３０２の流れを表す。実施の形態において、ボウル対称軸３４０は、流体供給通路１１２と交差する。

【0019】

ここで図３を参照すると、ボウル３０５が、加熱装置４００と共に示されている。加熱装置４００は、ボウル３０５に熱的に結合された複数の加熱素子を備える。その複数の加熱素子は、第１の加熱素子４１０Ａ、第２の加熱素子４１０Ｂ、第３の加熱素子４１０Ｃ、第４の加熱素子４１０Ｄ、第５の加熱素子４１０Ｅ、第６の加熱素子４１０Ｆ、および第７の加熱素子４１０Ｇを含む。さらに、温度センサ４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇが、ボウル３０５に熱的に結合されており、ボウル３０５内の溶融ガラス３０２の温度を感知するように構成されている。温度センサ４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇは、制御装置４０７と通信するように接続されている。制御装置４０７は、感知した温度に基づいて複数の加熱素子を制御するように構成されている。いくつかの実施の形態において、１つの制御装置４０７に結合されたただ１つの温度センサが設けられることがある。他の実施の形態において、制御装置４０７は温度センサと一体であることがある。

【0020】

図３はボウル３０５の外側にある複数の加熱素子を示しているが、実施の形態において、複数の加熱素子が、ボウル３０５の壁内、またはボウル３０５の内側に配置されることがある。実施の形態において、複数の加熱素子がボウル３０５の内側に配置されている場合、その複数の加熱素子は、それらが溶融ガラス３０２に直接接触しないように覆われることがある。いくつかの実施の形態において、その複数の加熱素子は、カートリッジ・ヒーター、加熱ロッド、加熱フィラメント、加熱ワイヤ、加熱テープなどであることがある。実施の形態において、複数の加熱素子は、高温（約１０００℃から約１９００℃）に耐えるように、白金、チタン、タングステンなどの金属から製造されている。いくつかの実施の形態において、２つの加熱素子が次々に配置されることがあり、その場合、その２つの加熱素子の間に抵抗コイルまたは抵抗板が配置される。実施の形態において、複数の加熱素子は、約０．１ｋＷから約１０ｋＷの範囲内、または約０．２ｋＷから約１．５ｋＷの範囲内、または約０．２５ｋＷから約１．５ｋＷの範囲内のエネルギーを与えるように構成されることがある。

【0021】

図３を参照すると、その複数の加熱素子は、ボウル３０５のボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿って複数の垂直位置に配置されることがある。その複数の垂直位置は、第１の垂直位置４１２Ａ、第２の垂直位置４１２Ｂ、第３の垂直位置４１２Ｃ、第４の垂直位置４１２Ｄ、第５の垂直位置４１２Ｅ、第６の垂直位置４１２Ｆ、および第７の垂直位置４１２Ｇを含む。実施の形態において、複数の加熱素子の少なくとも１つの加熱素子が、その複数の垂直位置の各垂直位置に配置されることがある。いくつかの実施の形態において、その複数の加熱素子の内の複数が、その複数の垂直位置の各垂直位置に配置されることがある。

【0022】

非限定例として、第２の加熱素子４１０Ｂがボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿った第２の垂直位置４１２Ｂに位置され、第５の加熱素子４１０Ｅがボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿った第５の垂直位置４１２Ｅに配置されている。実施の形態において、第２の垂直位置４１２Ｂは第５の垂直位置４１２Ｅから垂直に間隙を介している。実施の形態において、図３に示されるように、第２の加熱素子４１０Ｂは、タブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）に沿って位置する、ボウル３０５のタブ部分３２０に配置され、第５の加熱素子４１０Ｅは、ボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）に沿って位置するボウルウェル３２５に配置されている。いくつかの実施の形態において、その複数の加熱素子の内の複数が、タブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）に沿って、ボウル３０５のタブ部分３２０に位置することがある。図３に示されるように、第１の加熱素子４１０Ａおよび第２の加熱素子４１０Ｂは両方とも、タブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）に沿って、ボウルのタブ部分３２０に配置されている。１つの実施の形態において、複数の加熱素子の内の複数が、ボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）に沿ってボウルウェル３２５に配置されることがある。例えば、図３に示されるように、第５の加熱素子４１０Ｅおよび第６の加熱素子４１０Ｆが、ボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）に沿って、ボウル３０５のボウルウェル３２５に配置されることがある。

【0023】

実施の形態において、その複数の加熱素子は、ボウル３０５の複数の表面部分に配置される。その複数の表面部分は、第１の表面部分（ＳＰ_１）、第２の表面部分（ＳＰ_２）、第３の表面部分（ＳＰ_３）、および第４の表面部分（ＳＰ_４）を含む。複数の表面部分は、タブ部分３２０の溢れ開口３３６の底面の平らな部分（ＳＰ_０）も含むことがある。図３に示されるように、その複数の表面部分は、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）の１セグメントに沿って延在する。例えば、複数の表面部分の内の１つ（ＳＰ_１）は、ボウル３０５のタブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）の１セグメントに沿って延在する。別の実施の形態において、複数の表面部分の内の別のもの（ＳＰ_３）が、ボウル３０５のボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）の１セグメントに沿って延在する。いくつかの実施の形態において、複数の表面部分の内のある表面部分が、タブ部分高さ（Ｈ_ＴＢ）の１セグメントおよびボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）の１セグメントに沿って延在することがある。

【0024】

手短に図４を参照すると、図３の第３の表面部分（ＳＰ_３）が示されている。その表面部分（ＳＰ_３）は、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）の１セグメントに沿って延在する、特に、ボウル３０５のボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）に沿って延在する上側部分４３０と下側部分４３５との間に延在する部分である。この第３の表面部分（ＳＰ_３）は、上側部分４３０と下側部分４３５との間のボウル３０５の壁の表面区域を含む。第３の表面部分（ＳＰ_３）は、表面部分高さ（Ｈ_ＳＰ３）を有する。この実施の形態において、第３の表面部分（ＳＰ_３）は円錐台状の形状にあるが、いくつかの実施の形態において、複数の表面部分の形状は円筒形であることがある。さらに、第３の表面部分（ＳＰ_３）は、第５の垂直位置４１２Ｅに第５の加熱素子４１０Ｅを、第６の垂直位置４１２Ｆに第６の加熱素子４１０Ｆを含む。実施の形態において、第５の垂直位置４１２Ｅおよび第６の垂直位置４１２Ｆの各々は、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿った、表面部分（ＳＰ_３）内の位置である。

【0025】

図３を参照すると、複数の表面部分（すなわち、ＳＰ_０、ＳＰ_１、ＳＰ_２、ＳＰ_３、ＳＰ_４）が示されており、ここで、複数の加熱素子は複数の表面部分に配置されている。非限定例として、第２の垂直位置４１２Ｂにある第２の加熱素子４１０Ｂおよび第５の垂直位置４１２Ｅにある第５の加熱素子４１０Ｅは、図３に示されるように、複数の表面部分の異なる表面部分に配置されている（４１０ＢはＳＰ_１にあり、４１０ＥはＳＰ_３にある）。別の非限定例として、第２の垂直位置４１２Ｂにある第２の加熱素子４１０Ｂおよび第３の垂直位置４１２Ｃにある第３の加熱素子４１０Ｃは、同じ表面部分に配置されている（４１０Ｂおよび４１０ＣはＳＰ_１にある）。１つの実施の形態において、複数の加熱素子の全てが、１つの表面部分に（ＳＰ_１、ＳＰ_２、ＳＰ_３、またはＳＰ_４の内の１つのみに）位置していることがある。そのような実施の形態において、複数の加熱素子は、同じ表面部分の異なる垂直位置に配置されることがある。

【0026】

その複数の加熱素子により与えられるエネルギーの量は、制御装置４０７により制御される。いくつかの実施の形態において、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇにより制御装置４０７に与えられる感知温度に基づいて、複数の加熱素子の各々により与えられるエネルギーの量を個別に制御するように構成されている。実施の形態において、制御装置４０７は、感知温度に基づいて複数の加熱素子により与えられるエネルギーを自動的に制御するように構成されている。図３は、１つの制御装置４０７に接続された各温度センサ４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇを示しているが、いくつかの実施の形態において、各温度センサ４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇは、個別の制御装置に接続されることがある。さらに、実施の形態において、多数の制御装置が各温度センサに接続されることがある。実施の形態において、溶融ガラス３０２の温度は、タブ部分３２０と比べて、ボウルウェル３２５内で高い必要がある。タブ部分３２０およびボウルウェル３２５内の溶融ガラス３０２の温度が一旦感知されたら、それにしたがって、複数の加熱素子にエネルギーを与えてよい。溶融ガラス３０２の加熱を制御するために、制御装置４０７は、比例・積分・微分（「ＰＩＤ」）制御アルゴリズム、単純オン／オフ制御アルゴリズム、またはボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿って所望の温度勾配を得るために、第２の加熱素子４１０Ｂおよび第５の加熱素子４１０Ｅに与えられるエネルギーを変えるように作動できる任意の他の制御アルゴリズムを利用してもよい。

【0027】

非限定例により、図３を参照して、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｂにより感知された溶融ガラス３０２の第１の感知温度に基づいて第２の加熱素子４１０Ｂを制御するように構成されており、制御装置４０７は、その第１の感知温度に基づいて第５の加熱素子４１０Ｅを独立して制御するように構成されている。その第１の感知温度は、第２の垂直位置４１２Ｂで感知される。いくつかの実施の形態において、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｂにより感知された第１の感知温度に基づいて第２の加熱素子４１０Ｂを制御するように構成されており、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｂにより感知された第２の感知温度に基づいて第５の加熱素子４１０Ｅを独立して制御するように構成されている。この実施の形態において、その第１の感知温度は第２の垂直位置４１２Ｂで感知され、第２の感知温度は第５の垂直位置４１２Ｅで感知される。

【0028】

ここで図５Ａおよび５Ｂを参照すると、複数の加熱素子の配列が、ボウルウェル高さ（Ｈ_ＢＷ）に沿って第８の垂直位置４１２Ｓおよび第９の垂直位置４１２Ｗでボウルウェル３２５に位置されているのが示されている。図５Ａはボウルウェル３２５の上面図を示しており、図５Ｂはボウルウェル３２５の側面図を示している。実施の形態において、複数の加熱素子の各々は、ボウルウェル３２５の複数のボウルウェル周方向領域に対して配置されることがある。ボウルウェル３２５は、第１のボウルウェル周方向領域Ｉ、第２のボウルウェル周方向領域ＩＩ、第３のボウルウェル周方向領域ＩＩＩ、および第４のボウルウェル周方向領域ＩＶを含む複数のボウルウェル周方向領域に区分けされる。図５Ａは、各垂直位置に４つのボウルウェル周方向領域を示しているが、どの所定の垂直位置に１から１００の領域、または２から２０の領域、または５から１０の領域があってもよい。実施の形態において、ボウルウェル３２５の１つの部分は、４つのボウルウェル周方向領域に区分けされることがあり、ボウルウェル３２５の別の部分は、８つのボウルウェル周方向領域に区分けされることがある。実施の形態において、各ボウルウェル周方向領域は、他のボウルウェル周方向領域とサイズが異なってもよい。実施の形態において、複数の加熱素子の少なくとも１つの加熱素子が、複数のボウルウェル周方向領域の各ボウルウェル周方向領域に配置されることがある。いくつかの実施の形態において、複数の加熱素子の内の複数が、複数のボウルウェル周方向領域の各ボウルウェル周方向領域に配置されてもよい。実施の形態において、複数の加熱素子の内の１つの加熱素子が、複数のボウルウェル周方向領域の内の複数に亘り延在する。いくつかの実施の形態において、帯状温度センサが、ボウルウェル周方向領域の周方向に亘り配置されることがある。

【0029】

図５Ａおよび５Ｂを参照すると、第８の垂直位置４１２Ｓでは、第８の加熱素子４１０Ｓ、第９の加熱素子４１０Ｔ、第１０の加熱素子４１０Ｕ、および第１１の加熱素子４１０Ｖの各々が、それぞれ、複数のボウルウェル周方向領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの各々に配置されている。第９の垂直位置４１２Ｗでは、第１２の加熱素子４１０Ｗ、第１３の加熱素子４１０Ｘ、第１４の加熱素子４１０Ｙ、および第１５の加熱素子４１０Ｚの各々が、それぞれ、複数のボウルウェル周方向領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの各々に配置されている。

【0030】

図５Ａに示されるように、第１２の加熱装置４１０Ｗが第９の垂直位置４１２Ｗで第１のボウルウェル周方向領域Ｉに配置されており、第１１の加熱装置４１０Ｖが第８の垂直位置４１２Ｓで第２のボウルウェル周方向領域ＩＩに配置されている。この実施の形態において、第１のボウルウェル周方向領域Ｉは第２のボウルウェル周方向領域ＩＩから周方向に間隙を介している。したがって、第１１の加熱素子４１０Ｖおよび第１２の加熱装置４１０Ｗも、互いから周方向に間隙を介している。さらに、図５Ａに示されるように、第１２の加熱装置４１０Ｗは、第１１の加熱素子４１０Ｖから周方向かつ垂直に間隙を介している。さらに、実施の形態において、第１のボウルウェル周方向領域Ｉにある第１２の加熱装置４１０Ｗおよび第３のボウルウェル周方向領域ＩＩＩにある第１４の加熱素子４１０Ｙは、同じ垂直位置（すなわち、第９の垂直位置４１２Ｗ）で互いから周方向に間隙を介している。

【0031】

図５Ａを参照すると、その複数の加熱素子により与えられるエネルギーの量は制御装置４０７により制御される。制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｓ、４０５Ｔ、４０５Ｕ、４０５Ｖ、４０５Ｗ、４０５Ｘ、４０５Ｙ、４０５Ｚにより制御装置４０７に与えられる感知温度に基づいて複数の加熱素子の各々により与えられるエネルギーの量を個別に制御するように構成されている。実施の形態において、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｗにより感知される溶融ガラス３０２の第１の感知温度に基づいて第１２の加熱装置４１０Ｗを制御するように構成されており、制御装置４０７は、その第１の感知温度に基づいて第１１の加熱素子４１０Ｖを独立して制御するように構成されている。いくつかの実施の形態において、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｗにより感知される第１の感知温度に基づいて第１２の加熱装置４１０Ｗを制御するように構成されており、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｖにより感知される第２の感知温度に基づいて第１１の加熱素子４１０Ｖを独立して制御するように構成されている。この実施の形態において、その第１の感知温度は第９の垂直位置４１２Ｗで感知され、第２の感知温度は第８の垂直位置４１２Ｓで感知される。

【0032】

実施の形態において、制御装置４０７は、前記感知温度に基づいて複数の加熱素子により与えられるエネルギーを自動的に制御するように構成されている。図５Ａは、単一の制御装置４０７に接続された各温度センサ４０５Ｓ、４０５Ｔ、４０５Ｕ、４０５Ｖ、４０５Ｗ、４０５Ｘ、４０５Ｙ、４０５Ｚを示しているが、いくつかの実施の形態において、各温度センサが単一の制御装置に接続されることがある。制御装置４０７は、比例・積分・微分（「ＰＩＤ」）制御アルゴリズム、単純オン／オフ制御アルゴリズム、または複数の加熱素子に与えられるエネルギーを変えるように作動できる任意の他の制御アルゴリズムを利用してもよい。いくつかの実施の形態において、ボウルウェル３２５の前炉側３３０に配置された複数のボウルウェル周方向領域にある複数の加熱素子（例えば、４１０Ｕ、４１０Ｖ、４１０Ｙ、４１０Ｚ）は、ボウル３０５の溢れ側３３４に配置された複数のボウルウェル周方向領域にある複数の加熱素子（例えば、４１０Ｓ、４１０Ｔ、４１０Ｗ、４１０Ｘ）より少ないエネルギーを与えるように構成されることがある。これは、溶融ガラス３０２が、ボウル３０５の溢れ側３３４にある溶融ガラス３０２のより長い滞留時間のために、ボウル３０５の前炉側３３０よりもボウル３０５の溢れ側３３４のほうが冷たいからである。例えば、第８の加熱素子４１０Ｓ、および第９の加熱素子４１０Ｔ（両方とも溢れ側３３４にある）は、第１０の加熱素子４１０Ｕ、および第１１の加熱素子４１０Ｖ（両方とも前炉側３３０にある）よりも多い量のエネルギーを与えることがある。前炉側３３０と溢れ側３３４との間で最小の断面温度差（ΔＴ）を維持するために、溢れ側３３４にある溶融ガラス３０２は、ボウル３０５の前炉側３３０にある溶融ガラスと比べて、優先的に加熱されることがある。

【0033】

図６を参照すると、実施の形態において、複数の加熱素子が、ボウル対称軸３４０に対して異なる向きで配置されることがある。実施の形態において、ボウル対称軸３４０は、ボウル３０５の前炉側３３０から溢れ側３３４への溶融ガラス３０２の流動方向を示している。非限定例として、図６の第１０の垂直位置４１２Ｌで、第１６の加熱素子４１０Ｌが第２のボウルウェル周方向領域ＩＩに配置されており、第１７の加熱素子４１０Ｍが第３のボウルウェル周方向領域ＩＩＩに配置されており、第１８の加熱素子４１０Ｎが第４のボウルウェル周方向領域ＩＶに配置されており、第１９の加熱素子４１０Ｐが第１のボウルウェル周方向領域Ｉに配置されている。第１６の加熱素子４１０Ｌおよび第１７の加熱素子４１０Ｍは、ボウル対称軸３４０が第１６の加熱素子４１０Ｌおよび第１７の加熱素子４１０Ｍと交差しないような様式で位置することがある。実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌおよび第１７の加熱素子４１０Ｍは、ボウル対称軸３４０の両側に位置している。

【0034】

図７を参照すると、代わりの実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウルウェル３２５内の第１０の垂直位置４１２Ｌで、第２のボウルウェル周方向領域ＩＩに配置されることがある。この実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウル対称軸３４０がこの第１６の加熱素子４１０Ｌと交差する（それにより、第１０の垂直位置４１２Ｌで、第２のボウルウェル周方向領域ＩＩとも交差する）ように位置している。この実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウル対称軸３４０がこの第１６の加熱素子４１０Ｌを二等分するように位置している。

【0035】

いくつかの実施の形態において、複数の加熱素子は、図３に示されるように、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿って複数の垂直位置に位置しており、かつ図５Ａに示されるように、ボウルウェル３２５の周方向領域に位置していることがある。

【0036】

加熱装置を使用してガラス管を製造する方法をここで論じる。

【0037】

図２および８を参照すると、ガラス管の製造方法８００は、ガラス管製造装置３００のボウル３０５内に溶融ガラス３０２を受け容れる工程Ｓ８１０を含む。実施の形態において、溶融ガラス３０２はボウル３０５の前炉側３３０で前炉側３３０を通して受け容れられる。溶融ガラス３０２はボウル３０５のタブ部分３２０中に受け容れられる。ボウル３０５は、ボウル３０５のタブ部分３２０の真下に延在するボウルウェル３２５、およびボウルウェル３２５の遠位端３１１に配置されたオリフィス３１０をさらに備え、その遠位端３１１はボウル３０５のタブ部分３２０に対して遠位である。実施の形態において、溶融ガラス３０２は前炉開口３３２から溢れ開口３３６に向かって流動する。その流動方向を示すために、ボウル対称軸３４０（図２に点線で示されるような）を、ボウル３０５の前炉側３３０から溢れ側３３４に向かって描くことができる。

【0038】

図２および８を参照すると、方法８００は、工程Ｓ８２０で、溶融ガラス３０２をボウル３０５のタブ部分３２０からボウルウェル３２５中に流す工程を含む。過剰な溶融ガラス３０２がタブ部分３２０に入る実施の形態において、過剰な溶融ガラス３０２は、ボウル３０５の溢れ側３３４に配置された溢れ開口３３６を通じてタブ部分３２０から除去される。溶融ガラス３０２がタブ部分３２０からボウル３０５中に流れるにつれて、ボウルウェル３２５内の前炉側３３０の溶融ガラス３０２および溢れ側３３４の溶融ガラス３０２内に断面温度差（ΔＴ）が生じる。この断面温度差（ΔＴ）は、ボウル３０５の溢れ側３３４での溶融ガラス３０２の滞留時間がボウル３０５の前炉側３３０での溶融ガラス３０２の滞留時間より長いために生じる。さらに、ボウル３０５内の溶融ガラス３０２の断面温度差（ΔＴ）が増加すると、そのような溶融ガラスを使用して得られるガラス管により、管の厚さが不均一となり、その管が使用に適さなくなるであろう。

【0039】

図５および８を参照すると、方法８００は、工程Ｓ８３０で、溶融ガラス３０２がボウル３０５を通って流れるときに、溶融ガラス３０２を加熱装置４１０で加熱する工程を含む。溶融ガラス３０２は、ボウル３０５全体に亘り分布した複数の加熱素子により加熱される。その複数の加熱素子は、図５Ａおよび５Ｂに示されるように、複数のボウルウェル周方向領域に配置されることがあり、第８の垂直位置４１２Ｓでは、第８の加熱装置４１０Ｓ、第９の加熱装置４１０Ｔ、第１０の加熱装置４１０Ｕ、および第１１の加熱装置４１０Ｖの各々は、それぞれ、複数のボウルウェル周方向領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの各々に配置されている。第９の垂直位置４１２Ｗでは、第１２の加熱装置４１０Ｗ、第１３の加熱装置４１０Ｘ、第１４の加熱装置４１０Ｙ、および第１５の加熱装置４１０Ｚの各々が、それぞれ、複数のボウルウェル周方向領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの各々に配置されている。

【0040】

さらに、方法８００は、ボウル対称軸３４０に対して異なる向きにある複数の加熱素子により溶融ガラス３０２を加熱する工程も含むことがある。１つの実施の形態において、図６に示されるように、第１６の加熱装置４１０Ｌおよび第１７の加熱装置４１０Ｍは、ボウル対称軸３４０が第１６の加熱装置４１０Ｌおよび第１７の加熱装置４１０Ｍと交差しないような様式で位置していることがある。実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌおよび第１７の加熱素子４１０Ｍは、ボウル対称軸３４０の両側に位置している。別の実施の形態において、図７に示されるように、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウルウェル３２５内の第１０の垂直位置４１２Ｌで、第２のボウルウェル周方向領域ＩＩに配置されることがある。この実施の形態において、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウル対称軸３４０がこの第１６の加熱素子４１０Ｌと交差する（それにより、第１０の垂直位置４１２Ｌで、第２のボウルウェル周方向領域ＩＩとも交差する）ように位置している。

【0041】

代わりの実施の形態において、方法８００は、工程Ｓ８３０で、図３に示されるように、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿った複数の垂直位置に配置された複数の加熱素子により、溶融ガラス３０２がボウル３０５を通って流れるときに溶融ガラス３０２を加熱する工程を含むことがある。実施の形態において、その複数の垂直位置は複数の表面部分に配置されることがある。いくつかの実施の形態において、第２の垂直位置４１２Ｂは第５の垂直位置４１２Ｅから垂直に間隙を介しているように、第２の加熱素子４１０Ｂが第２の垂直位置４１２Ｂに配置されることがあり、第５の加熱素子４１０Ｅが第５の垂直位置４１２Ｅに配置されることがある。この実施の形態において、複数の加熱素子は、タブ部分３２０およびボウルウェル３２５に配置されることがある。実施の形態において、工程Ｓ８３０は、溶融ガラス３０２を、複数の垂直位置に配置され、また複数のボウルウェル周方向領域に配置された複数の加熱素子で加熱する工程を含むことがある。

【0042】

図３、５Ａおよび８を参照すると、方法８００は、工程Ｓ８４０で、温度センサ４０５Ａ、・・・４０５Ｇ、４０５Ｓ、・・・４０５Ｚを使用して溶融ガラスの温度を感知する工程、および制御装置４０７により複数の加熱素子により与えられるエネルギーの量を制御する工程を含む。実施の形態において、ボウル３０５は、温度センサ４０５Ａ、・・・４０５Ｇ、４０５Ｓ、・・・４０５Ｚに熱的に結合され、これらの温度センサは次に制御装置４０７に通信するように接続されている。実施の形態において、方法８００は、ボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿った温度勾配を感知する工程、およびボウル３０５の断面に沿った断面温度差（ΔＴ）を感知する工程を含む。その温度勾配または断面温度差が所定の範囲を超えた場合、方法８００は、複数の加熱素子の各々を制御装置４０７で個別に制御する工程も含むことがある。具体的に、制御装置４０７は、感知した温度に基づいて、温度勾配および／または断面温度差（ΔＴ）が所定の範囲に戻ることを確実にするように、複数の加熱素子の内のいくつかに優先的にエネルギーを与える。

【0043】

複数の加熱素子の各々により与えられるエネルギーの量は、制御装置４０７により個別に制御されることがある。制御装置４０７は、温度センサ４０５Ａ、・・・４０５Ｇ、４０５Ｓ、・・・４０５Ｚにより与えられる感知温度に基づいて、各々の加熱素子に与えられるエネルギーを制御する。実施の形態において、制御装置４０７は、感知温度に基づいて複数の加熱素子により与えられるエネルギーを自動的に制御する。実施の形態において、溶融ガラス３０２の温度は、タブ部分３２０と比べて、ボウルウェル３２５内のほうが高い必要がある。タブ部分３２０およびボウルウェル３２５内の溶融ガラス３０２の温度が一旦感知されたら、それにしたがって、複数の加熱素子にエネルギーを与えてよい。溶融ガラス３０２の加熱を制御するために、制御装置４０７は、比例・積分・微分（「ＰＩＤ」）制御アルゴリズム、単純オン／オフ制御アルゴリズム、またはボウル高さ（Ｈ_Ｂ）に沿って所望の温度勾配を得るために、第２の加熱素子４１０Ｂおよび第５の加熱素子４１０Ｅに与えられるエネルギーを変えるように作動できる任意の他の制御アルゴリズムを利用してもよい。

【0044】

非限定例により、図３を参照すると、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｂにより感知された溶融ガラス３０２の第１の感知温度に基づいて第２の加熱素子４１０Ｂを制御し、制御装置４０７は、その第１の感知温度に基づいて第５の加熱素子４１０Ｅを独立して制御する。第１の感知温度は第２の垂直位置４１２Ｂで感知される。いくつかの実施の形態において、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｂにより感知された第１の感知温度に基づいて第２の加熱素子４１０Ｂを制御し、制御装置４０７は、温度センサ４０５Ｅにより感知された第２の感知温度に基づいて第５の加熱素子４１０Ｅを独立して制御する。この実施の形態において、第１の感知温度は第２の垂直位置４１２Ｂで感知され、第２の感知温度は第５の垂直位置４１２Ｅで感知される。

【0045】

図５Ａを参照すると、いくつかの実施の形態において、ボウルウェル３２５の前炉側３３０に配置された複数のボウルウェル周方向領域にある複数の加熱素子（例えば、４１０Ｕ、４１０Ｖ、４１０Ｙ、４１０Ｚ）は、ボウル３０５の溢れ側３３４に配置された複数のボウルウェル周方向領域にある複数の加熱素子（例えば、４１０Ｓ、４１０Ｔ、４１０Ｗ、４１０Ｘ）より少ないエネルギーを与えることがある。例えば、制御装置４０７は、第１０の加熱素子４１０Ｕ、および第１１の加熱素子４１０Ｖ（両方とも前炉側３３０にある）よりも多い量のエネルギーを与えるように、第８の加熱素子４１０Ｓ、および第９の加熱素子４１０Ｔ（両方とも溢れ側３３４にある）を制御する。

【0046】

いくつかの実施の形態において、図１および８を参照すると、方法８００は、工程Ｓ８５０で、溶融ガラス３０２をボウルウェル３２５からボウルウェル３２５の遠位端３１１にあるオリフィス３１０を通して流す工程を含む。溶融ガラス３０２がオリフィス３１０を通って流れるときに、溶融ガラス３０２はベル２００上を流されるであろう。溶融ガラス３０２がオリフィス３１０を通って流れる間、流体供給通路１１２を通じて加圧流体が吹き込まれる。加圧流体が流体供給通路１１２を通って流れるときに、工程Ｓ８６０で、ガラス管がベル２００上を延伸される。

【0047】

本出願は、ガラス管製造のための加熱装置および方法に関することが理解されよう。ガラス管製造のための加熱装置は、溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、そのタブ部分の真下に延在するボウルウェル、およびオリフィスを有するボウルを備える。その加熱装置は、ボウルに熱的に結合されており、複数の加熱素子を含む。その複数の加熱素子は、ボウル内の様々な位置に配置され、ボウル内の溶融ガラスを加熱するために制御装置により制御される。具体的に、その加熱装置は、オリフィスから出る溶融ガラスの熱的均一性を維持するように構成され、それにより、管寸法の変動およびガラス管製造過程における不安定度を軽減する。

【実施例】

【0048】

ここに記載された実施の形態を、以下の非限定的実施例によりさらに明白にする。

【0049】

以下のデータは、タブ部分３２０とボウルウェル３２５とオリフィス３１０とを含むボウル３０５のモデルを構成する計算流体力学（ＣＦＤ）を使用して得た。複数の加熱素子を使用してボウル３０５内の上述した位置に様々な範囲のエネルギーを供給した、多数のケースを評価した。ＣＦＤソフトウェア（Ｆｌｕｅｎｔ）を使用して、温度値を計算した。

【0050】

実施例１
図９Ａおよび９Ｂを参照すると、例示の非限定的数学モデルを構築して、ボウル３０５内の前炉側３３０と溢れ側３３４との間の溶融ガラス３０２の断面温度差（ΔＴ）を比較した。具体的に、ボウル３０５にエネルギーを供給しない場合のモデルを作成した。それに加え、様々な表面部分（ＳＰ_１、ＳＰ_２、ＳＰ_３、およびＳＰ_４）で個別に、また全ての表面部分で組み合わせて、複数の加熱素子を使用して、エネルギーを供給した場合の様々なモデルを作成した。表面部分（ＳＰ_１、ＳＰ_２、ＳＰ_３、およびＳＰ_４）は、図３に示されたようなものである。図９Ａおよび９Ｂは、ボウル３０５を出るガラス温度を示す。図９Ａから分かるように、ボウル３０５内に電力を供給しない場合、断面温度差（ΔＴ）はＴ_ｍａｘであることが分かる。さらに、Ｐ_ｍｉｎは、印加した最小量の電力（ｋＷ）を表し、表面部分（ＳＰ_２）のみに複数の加熱素子を使用して、Ｐ_ｍｉｎ＋０．２５ｋＷの電力を印加した場合、断面温度差（ΔＴ）はＴ_ｍｉｎと観察された。

【0051】

その上、図９Ａに示されるように、ボウル３０５の前炉側３３０およびボウル３０５の溢れ側３３４での溶融ガラス３０２の温度は、温度Ｔ_１とＴ_１＋１３℃との間に及ぶ。しかしながら、図９Ｂに示されるように、下記の表１に纏められたようにボウル３０５に電力を印加した場合、前炉側３３０と溢れ側３３４との間の断面温度差（ΔＴ）は減少する。

【0052】

表１は、異なる表面部分で印加された電力量、およびオリフィス３１０を通ってボウル３０５から出る溶融ガラス３０２の結果としての断面温度差（ΔＴ）を示す。

【0053】

【表1】

【0054】

実施例２
図１０Ａおよび１０Ｂを参照すると、電力が供給されないボウルウェル３２５（図１０Ａ）を、複数の加熱素子が図７に記載されたように配列され、図１０Ｃのように再現された場合に、電力が供給されたボウルウェル３２５（図１０Ｂ）と比較するために、例示の非限定モデルも作り出した。

【0055】

図１０Ｃに示されるように、第１６の加熱素子４１０Ｌは、ボウル対称軸３４０が第１６の加熱素子４１０Ｌを二等分するように配置されている。第１６の加熱素子４１０Ｌに加え、第１７の加熱素子４１０Ｍ、第１８の加熱素子４１０Ｎ、および第１９の加熱素子４１０Ｐは、同量ではない電力を提供するように構成されている。第１６の加熱素子４１０Ｌは０ｋＷを提供するように構成され、第１７の加熱素子４１０Ｍおよび第１９の加熱素子４１０Ｐは各々、Ｐ_ｍｉｎｋＷの電力を供給するように構成され、第１８の加熱素子４１０ＮはＰ_ｍｉｎ＋２０ｋＷを提供するように構成された。したがって、ボウル３０５の溢れ側３３４は、個別に制御された複数の加熱素子を使用して、優先的に加熱された。

【0056】

図１０Ａは、ボウルウェル３２５全体に電力が供給されなかった場合の溶融ガラス３０２の温度の出口プロファイルを示す。図１０Ａに示された温度は、温度Ｔ_２から約Ｔ_２＋７℃に及ぶ。ボウル３０５の前炉側３３０からの溶融ガラス３０２は、より短い滞留時間のために、溢れ側３３４の溶融ガラスよりも熱く、これにより、オリフィス３１０から出る溶融ガラス３０２に周方向の熱的不均一性が生じる。図１０Ｂの出口プロファイルに見られるように、図１０Ｃに関して先に記載したような加熱素子により電力が供給された場合、溶融ガラス３０２中の熱的不均一性は、上述したように個別に制御された複数の加熱素子を使用した優先的な加熱によって、解消された。

【0057】

請求項の主題の精神および範囲から逸脱せずに、ここに記載された実施の形態に様々な改変および変更を行えることが当業者には明白であろう。それゆえ、本明細書は、ここに記載された様々な実施の形態の改変および変更を、そのような改変および変更が付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入るという条件で、包含することが意図されている。

【0058】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0059】

実施形態１
ガラス管を製造するための加熱装置において、
溶融ガラスを受け容れるように構成されたボウルであって、該ボウルはボウル高さを有し、
前記溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、
前記タブ部分の真下に延在するボウルウェル、および
前記ボウルウェルの遠位端であって、前記タブ部分に対して遠位である遠位端にあるオリフィス、
を含むボウルと、
前記ボウルに熱的に結合された複数の加熱素子であって、
前記ボウル高さに沿った第１の垂直位置に配置された第１の加熱素子、および
前記ボウル高さに沿った第２の垂直位置であって、前記第１の垂直位置から垂直に間隙を介している第２の垂直位置に配置された第２の加熱素子、
を含む複数の加熱素子と、
を備えた加熱装置。

【0060】

実施形態２
前記ボウルウェルがボウルウェル高さを有し、前記第１の加熱素子および前記第２の加熱素子が該ボウルウェル高さに沿って位置している、実施形態１に記載の加熱装置。

【0061】

実施形態３
前記タブ部分がタブ部分高さを有し、前記ボウルウェルがボウルウェル高さを有し、前記第１の加熱素子が該タブ部分高さに沿って位置し、前記第２の加熱素子が前記ボウルウェル高さに沿って位置している、実施形態１に記載の加熱装置。

【0062】

実施形態４
前記タブ部分がタブ部分高さを有し、前記第１の加熱素子および前記第２の加熱素子が該タブ部分高さに沿って位置している、実施形態１に記載の加熱装置。

【0063】

実施形態５
前記ボウルに熱的に結合し、該ボウル内の溶融ガラスの温度を感知するように構成された温度センサ、および
感知された前記温度に基づいて前記複数の加熱素子を制御するように構成された、前記温度センサに通信するように接続された制御装置、
をさらに備えた実施形態１に記載の加熱装置。

【0064】

実施形態６
前記制御装置が、前記溶融ガラスの第１の感知温度に基づいて前記第１の加熱素子を制御し、該溶融ガラスの該第１の感知温度に基づいて前記第２の加熱素子を独立して制御する、実施形態５に記載の加熱装置。

【0065】

実施形態７
前記制御装置が、前記溶融ガラスの第１の感知温度に基づいて前記第１の加熱素子を制御し、該溶融ガラスの第２の感知温度に基づいて前記第２の加熱素子を独立して制御する、実施形態５に記載の加熱装置。

【0066】

実施形態８
前記ボウルウェルが、前記第１の加熱素子が第１のボウルウェル周方向領域に配置され、前記第２の加熱素子が第２のボウルウェル周方向領域に配置されるように、複数のボウルウェル周方向領域をさらに含み、該第１のボウルウェル周方向領域が該第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隙を介している、実施形態１に記載の加熱装置。

【0067】

実施形態９
前記ボウルウェルの下に配置されたベル、および
前記ベルの内部チャンバに加圧流体を供給するように、該ベルの内部チャンバに流体結合された流体供給通路、
をさらに備える、実施形態１に記載の加熱装置。

【0068】

実施形態１０
ガラス管を製造するための加熱装置において、
溶融ガラスを受け容れるように構成されたボウルであって、該ボウルは、
前記溶融ガラスを保持するように構成されたタブ部分、
前記タブ部分の真下に延在するボウルウェルであって、第１のボウルウェル周方向領域および第２のボウルウェル周方向領域を含む複数のボウルウェル周方向領域を有するボウルウェル、および
前記ボウルウェルの遠位端であって、前記タブ部分に対して遠位である遠位端にあるオリフィス、
を含むボウルと、
前記ボウルに熱的に結合された複数の加熱素子であって、
前記第１のボウルウェル周方向領域に配置された第１の加熱素子、および
前記第２のボウルウェル周方向領域であって、前記第１のボウルウェル周方向領域から周方向に間隙を介している第２のボウルウェル周方向領域に配置された第２の加熱素子、を含む複数の加熱素子と、
を備えた加熱装置。

【0069】

実施形態１１
前記第１の加熱素子がボウルウェル高さに沿った第１の垂直位置に配置され、
前記第２の加熱素子が前記ボウルウェル高さに沿った第２の垂直位置に配置され、前記第１の加熱素子が該第２の加熱素子から垂直に間隙を介している、実施形態１０に記載の加熱装置。

【0070】

実施形態１２
前記第１の加熱素子および前記第２の加熱素子が、ボウルウェル高さに沿った第１の垂直位置に配置されている、実施形態１０に記載の加熱装置。

【0071】

実施形態１３
前記複数の加熱素子の内の１つ加熱素子が、４つのボウルウェル周方向領域の各ボウルウェル周方向領域に配置されている、実施形態１０に記載の加熱装置。

【0072】

実施形態１４
前記第１のボウルウェル周方向領域にある前記第１の加熱素子がボウル対称軸と交差する、実施形態１３に記載の加熱装置。

【0073】

実施形態１５
前記ボウルに熱的に結合し、該ボウル内の溶融ガラスの温度を感知するように構成された温度センサ、および
感知された前記温度に基づいて前記複数の加熱素子を制御するように構成された、前記温度センサに通信するように接続された制御装置であって、前記溶融ガラスの第１の感知温度に基づいて前記第１の加熱素子を制御し、該溶融ガラスの該第１の感知温度に基づいて前記第２の加熱素子を独立して制御する制御装置、
をさらに備えた、実施形態１０に記載の加熱装置。

【0074】

実施形態１６
ガラス管を製造する方法において、
ボウル内に溶融ガラスを受け容れる工程であって、該ボウルは、タブ部分および該タブ部分の真下に延在するボウルウェルを備え、該ボウルウェルは複数のボウルウェル周方向領域を含み、該複数のボウルウェル周方向領域は第１のボウルウェル周方向領域および第２のボウルウェル周方向領域を含む、工程、
前記溶融ガラスを前記タブ部分から前記ボウルウェルを通じて流す工程、
前記溶融ガラスが前記ボウルを流通しているときに複数の加熱素子で該溶融ガラスを加熱する工程であって、該複数の加熱素子は前記複数のボウルウェル周方向領域に配置されている工程、および
前記溶融ガラスを前記ボウルウェルから該ボウルウェルの遠位端にあるオリフィスを通じて流す工程、
を有してなり、
前記複数の加熱素子は、前記第１のボウルウェル周方向領域に配置された第１の加熱素子および前記第２のボウルウェル周方向領域に配置された第２の加熱素子を含み、該第１のボウルウェル周方向領域が該第２のボウルウェル周方向領域から周方向に間隔を介している、方法。

【0075】

実施形態１７
流体供給通路に流体を吹き込んで、前記ボウルの下に配置されたベルの内部チャンバに加圧流体を供給する工程、および
前記ベルの上でガラス管を延伸する工程、
をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。

【0076】

実施形態１８
前記複数の加熱素子が複数の垂直位置に配置され、前記第１の加熱素子がタブ部分高さに沿った第１の垂直位置に配置され、前記第２の加熱素子がボウルウェル高さに沿った第２の垂直位置に配置され、該第１の垂直位置が該第２の垂直位置から垂直に間隙を介している、実施形態１６に記載の方法。

【0077】

実施形態１９
前記第１の加熱素子が、ボウル対称軸が該第１の加熱素子と交差するように、前記ボウルウェル内に、前記複数のボウルウェル周方向領域の内の１つに配列されている、実施形態１６に記載の方法。

【0078】

実施形態２０
温度センサを使用して、前記溶融ガラスの温度を感知する工程、および
感知された前記温度に基づいて、制御装置を使用して、前記複数の加熱素子により与えられるエネルギーの量を自動的に制御する工程、
をさらに含む、実施形態１６に記載の方法。

【符号の説明】

【0079】

１００ ベル位置決め装置
１１０ 支持体
１２０ フレーム
１２２ フレーム脚部
１３０ プラットホーム
１４０ 支持位置決め装置
２００ ベル
２０２ 内部チャンバ
２１８ 外部加熱システム
２１９ 外部加熱手段
３００ ガラス管製造装置
３０２ 溶融ガラス
３０４ ガラス管
３０５ ボウル
３１０ オリフィス
３２０ タブ部分
３２５ ボウルウェル
３２８ 延伸機構
３２９ 牽引ホイール
３３０ 前炉側
３３４ 溢れ側
３４０ ボウル対称軸
４００ 加熱装置
４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ、４０５Ｄ、４０５Ｅ、４０５Ｆ、４０５Ｇ 温度センサ
４０７ 制御装置
４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、４１０Ｄ、４１０Ｅ、４１０Ｆ、４１０Ｇ 加熱素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】