加熱装置、ガラスシステム、処理装置およびプログラム
【課題】省エネルギー化、小型化および簡素化が図られた加熱装置、ガラスシステム、ガラスシステムを処理するための処理装置およびプログラムを提供する。
【解決手段】 加熱装置１００は、一つ又は複数のガラス管１０と、ガラス管１０の周囲に設けられた抵抗体１２と、抵抗体１２に電気を流すことで抵抗体１２が発熱する。ガラス管１０の内部にミスト化された水又は水を供給する水供給部７２が設けられている。ガラス管１０内にて水を加熱して過熱水蒸気を生成する。
【解決手段】 加熱装置１００は、一つ又は複数のガラス管１０と、ガラス管１０の周囲に設けられた抵抗体１２と、抵抗体１２に電気を流すことで抵抗体１２が発熱する。ガラス管１０の内部にミスト化された水又は水を供給する水供給部７２が設けられている。ガラス管１０内にて水を加熱して過熱水蒸気を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱機能を有する加熱処理装置、ガラスシステム、処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過熱水蒸気を生成する方法として、水蒸気に加熱した空気又は燃焼ガスを混合する方法（特許文献１，２参照）や、水蒸気を電磁誘導により加熱する方法（特許文献３，４参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０６９１６８号公報
【特許文献２】特開２０００−７４３０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７５３７号公報
【特許文献４】特開２００６−０７１１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水蒸気に加熱空気又は燃焼ガスを混合して製造する方法によれば、空気を加熱する手段等が必要であり、装置のサイズの小型化に限界がある。また、電磁誘導などによる加熱についても、発振器のスペースを確保する必要があると共に、発振器などの電磁誘導装置の費用が高く、製造原価を引き上げている。
【０００５】
本発明は、省エネルギー化、小型化および簡素化が図られた加熱装置、ガラスシステム、ガラスシステムを処理するための処理装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．加熱装置
本発明の加熱装置は、
一つ又は複数のガラス管と、
前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱するものである。
【０００７】
本発明の加熱装置によれば、熱が発生する抵抗体がガラス管に一体となった状態で設けられているためエネルギー損失が小さい。したがって、省エネルギー化を図ることができる。また、加熱するに当たって、圧力容器などの特殊の設備を設ける必要がないため、簡素化および小型化も図ることもできると共に、コストを低減することができる。
【０００８】
本発明において、
前記ガラス管の内部にミスト化された水又は水蒸気を供給する水供給部とを含み、前記水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成するためのものである。
【０００９】
本発明によれば、短時間かつ小さな設備で、過熱水蒸気を生成することができる。
【００１０】
２．ガラスシステム
本発明のガラスシステムは、
本発明の加熱装置と、
前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含む。
【００１１】
本発明によれば、抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを有するため、抵抗体の大きさごとに処理装置を別途作成する必要がなく、処理装置自体の汎用性を向上させることができる。
【００１２】
また、所定の電流が流れた場合に、所定の温度が上昇していない場合には、温度測定部が破損していると認識することができる。したがって、温度測定部の破損状態の確認が容易となる。
【００１３】
本発明において、前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有することができる。本発明によれば、処理装置により、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができ、抵抗体の大きさの入力作業を省略することができる。
【００１４】
本発明において、前記温度測定部は、熱電対であることができる。熱電対であることで、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００１５】
本発明において、通信ネットワークに接続するための送受信部を含むことができる。これにより、温度測定部の破損状態など、遠隔地にある者に迅速に伝えることができる。
【００１６】
３．処理装置
本発明の処理装置は、
本発明のガラスシステムのガラス管の状態を導出するためのガラスシステム用処理装置であって、前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部を有し、電流測定部により測定された電流値と温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出する。
【００１７】
本発明によれば、抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを有するため、抵抗体の大きさごとに処理装置を別途作成する必要がなく、処理装置自体の汎用性を向上させることができる。
【００１８】
また、所定の電流が流れた場合に、所定の温度が上昇していない場合には、温度測定部が破損していると認識することができる。したがって、温度測定部の破損状態の確認が容易となる。
【００１９】
本発明において、前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有することができる。これにより処理装置により、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができ、抵抗体の大きさの入力作業を省略することができる。
【００２０】
４．プログラム
本発明のプログラムは、コンピュータに、記憶部から本発明のガラスシステムの抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを読み出すステップと、前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定されたガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するステップとを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】加熱装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】加熱装置の部分を模式的に示す斜視図である。
【図３】加熱装置の配列を説明するための図である。
【図４】変形例に係る電極のレイアウトを説明するための図である。
【図５】変形例に係る加熱装置を模式的に示す図である。
【図６】ガラスシステムの構成例を模式的に示す図である。
【図７】ガラスシステムの機能ブロックを模式的に示す図である。
【図８】変形例に係るガラスシステムの構成例を模式的に示す図である。
【図９】ガラスシステムの処理フローのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
１．加熱装置
加熱装置１００は、図１および図２に示すように、複数のガラス管１０と、ガラス管１０の各々の周囲に設けられた抵抗体１２とを含む。抵抗体１２には、電気を流すための配線が施されており、抵抗体に電気を流すことで、その抵抗体が発熱する。
【００２４】
抵抗体１２は、導電材からなる膜により構成することができる。導電材の材質としては、銅などの金属やＩＴＯなどの金属酸加物を適用することができる。
ガラス体１０には、抵抗体１２に電流を流すための複数の電極（たとえば２つの電極）１４ａ，１４ｂが設けられる。ガラス体１０の材質は特に限定されず、公知のものを適用することができる。
【００２５】
複数のガラス管１０は、接続部１６により接続され、連結されている。接続部１６は、導電材からなる管（たとえば金属管）や絶縁材からなる管により構成することができる。導電材からなる管の材料としては、たとえばニッケルとクロムの合金、カーボン繊維などを挙げることができる。絶縁材からなる管の材料としては、たとえばセラミックなどを挙げることができる。接続部１６は、Ｕ字状からなってもよいし、又は、直線状であってもよく、ガラス管１０の配列の仕方によって形状を決めることができる。
【００２６】
ガラス管１０の本数は、特に限定されないが、たとえば、８本とすることができる。ガラス管１０の配列の仕方としては、図３に示すように、たとえば、円状、たとえば、リボルバー式拳銃の弾倉の穴、又は、レンコンの穴の配列のように並べることができる。図３において、８本のガラス管１０−１〜１０−８は、接続部１６ａ，１６ｂにより接続することができる。接続部１６ａは、ガラス管１０の一方の側の口を接続するものであり、接続部１６ｂは、ガラス管１０の他方の側の口を接続するものである。図３において、なお、ガラス管１０の配列は、図４に示すように、直線状に配列してもよい。
【００２７】
連結されたガラス管１０の一方の入口には、水、好ましくはミスト化された水又は水蒸気を供給する供給装置がある。この供給装置としては、加湿器や噴霧器などを挙げることができる。
【００２８】
一つのガラス管１０の長さは、たとえば、２００ｍｍとすることができる。
【００２９】
ガラス管１０に周囲に設けられた抵抗体１２は、導電膜を成膜することで形成することができる。導電膜の成膜は、たとえばスパッタリングにより行うことができる。
【００３０】
ガラス管１０の周囲には、抵抗体１２に電気を流すための電極１４ａ，１４ｂが設けられている。電極１４ａ，１４ｂの形状は、電極としての機能を実現することができるものであれば特に限定されず、たとえば、直線状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、抵抗体１２の一辺および、その一辺に対向する辺に、ライン状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０に醜状に設けてもよいし、図５に示すように、ガラス管１０の長手方向に沿って設けることもできる。電極１４ａ，１４ｂの材質は、電極としての機能を実現できるものであれば特に限定されないが、たとえば銅などの金属からなることができる。電極１４ａ，１４ｂには、電源部４０により電流が供給される。
【００３１】
抵抗体１２に電気を流す電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０ごとに抵抗体１２の両サイドに設けてもよい。また、複数のガラス管１０を金属管からなる接続部１６によって接続し、隣り合う抵抗体１２をこの接続部１６により電気的に接続することで、一方の端のガラス管１０に電極１４ａを設け、他方の端のガラス管１０に電極１４ｂを設け、電流を流す態様であってもよい。この場合、複数のガラス管１０の抵抗体１２が１つの発熱体として実質的に機能することとなる。また、接続部１６が金属管からなる場合には、引き出し配線を接続部１６から引き出す態様、つまり電源から抵抗体１２に電気を流すための導通部としての役割を果たさせることができる。
【００３２】
２．ガラスシステム
ガラスシステム２００は、図６〜図８に示すように、上記の加熱装置と、ガラス管１０の温度を測定する温度測定部３０と、抵抗体１２に流れた電流の電流値を測定する電流測定部３２と、電流測定部３２により測定された電流値に基づきガラス管１０の状態を導出する処理装置２０とを含む。
【００３３】
温度測定部３０は、ガラス管１０の温度を測定できるものであれば特に限定されず、たとえば熱電対により構成することができる。温度測定部３０が熱電対からなる場合には、取り付けの容易さから、先端付近を粘着体（シール体など）に装着し、その粘着体を通じてガラス管３０に取り付けてもよい。温度測定部３０は、処理装置２０との間でアンプＡ１を介して設けることができる。
【００３４】
電流測定部３２は、複数の電極１４ａ，１４ｂ間に流れる電流を測定できるものあれば特に限定されず、公知のものを適用することができる。電流測定部３２は、処理装置２０との間でアンプＡ２を介して設けることができる。
【００３５】
処理装置２０は、電源部４０などの構成要素を制御し、電流測定部３２により測定された電流値と温度測定部３０により測定されたガラス管１０の温度とに基づき、ガラス管１０の状態を導出する。処理装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む制御回路により実現することができる。処理装置２０は、複数の制御回路により実現してもよい。
【００３６】
電源部４０は、商用周波数の交流ないしは直流電源を昇圧もしくは減圧する変圧器ないしは半導体デバイスにより、たとえば０~４００V 前後に可変する装置を有している。
【００３７】
ガラスシステム２００は、さらに次の構成要素を含むことができる。
【００３８】
ガラスシステム２００には、温度設定スイッチ５２および温度表示ランプ５４が外部端子接続部（たとえばフォトカプラ）５０を介して処理装置２０に接続されている。温度設定スイッチ５２は、ガラス管１０の設定温度に対して高温側または低温側に設定を変更するためのものである。温度表示ランプ５４は、温度設定スイッチ５２による温度変更の程度を表示するランプ（たとえば発光ダイオード）である。
【００３９】
ＡＣ／ＤＣコンバータ４４は、電源部４０の交流電源を直流電源に変換するものである。変換された直流電源の経路は、処理装置に送られる経路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６に送られ昇圧又は降圧されて処理装置２０に送られる経路とがある。
【００４０】
記憶部６０には、抵抗体１２と抵抗値との関係データ、抵抗体１２の大きさなどに応じた昇温プログラムデータ、電流値と抵抗値との対応データ、電流値と温度変化との対応関係データ、電源を入れてから所定の温度までに上昇する時間、電源を切ってから所定の温度まで下降する時間、電源を遮断した後の最高到達温度、電源を投入した状態で破損する温度や電源投入から破損するまでの時間などのデータ電流値とガラス管の昇温する温度との対応データなどが格納されている。これらの記憶部６０のデータは、ガラスシステム２００の昇温のための制御等のために適切な条件を導出するための基礎データとなるものである。特に、昇温プログラムデータには、ガラス管１０の大きさおよび厚さなど、抵抗体１２の大きさおよび厚さに応じた昇温のための条件が付与されており、電流を流す時間、その電流を流す時間に応じた電流値や電圧値などが設定されている。記憶部６０は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの公知の記憶媒体により構成することができる。記憶部６０の機能は、処理装置２０内の記憶領域により実現してもよい。
【００４１】
ディスプレイ６２は、処理装置２０に接続され、ガラス管１０の表面温度、ガラス管１０の通電電流値、ガラス管１０の破損警報、熱電対３２の断線警報などを表示する。ディスプレイは、タッチパネルディスプレイなど公知の表示装置を適用することができる。
【００４２】
コンピュータ６４は、処理装置２０に接続され、基本設定温度、ガラス管のタイプ（厚さ、形状、大きさなど）、熱電対回路の温度補正を行う。
【００４３】
送受信部６６は、処理装置２０に接続されている。送受信部６６により、インターネットなどの通信網を通じて、管理端末との間で情報を送受信するものである。送受信部６６は、公知の送受信機器を適用することができる。
【００４４】
処理装置２０は、アンプＡ３を介して、ソリッドステート・リレー４２の制御出力を出力し、ソリッドステート・リレー４２を制御する。ソリッドステート・リレー４２は、電源部４０の抵抗体１２へ電源の投入と遮断とを行うものである。ソリッドステート・リレー４０がゼロクロス機能を搭載することで、電源のノイズの低減と低音化を実現することができる。ゼロクロス機能を有するソリッドステート・リレー４２は、電源の波形を認識し、０Ｖのところでオン・オフをすることができる。
【００４５】
また、図示はしないが、光や音によりガラスシステム自身の異常状態（たとえば温度測定部の異常状態）を警告する警告部があってもよい。
【００４６】
図５に示すように、ガラスシステム２００は、ターミナル７０を介して、複数のガラス管１０を制御してもよい。
【００４７】
３．動作
電源を入れる（Ｓ１０）。次に、設定データを読み込む（Ｓ１２）。つまり、処理装置２０がガラス管１０の大きさに基づく昇温プログラムを読み出す。この際、抵抗値と抵抗体１２の大きさとの対応データを有する場合には、電源を入れた後に、抵抗値を図り、抵抗体１２の大きさを認識してもよい。
【００４８】
次に、ガラス管１０の表面温度を計測する（Ｓ１４）。この際、必要に応じて、周辺環境温度も測定する。その初期表面温度および必要に応じて周辺環境温度に基づき、電圧出力データを演算する（Ｓ１６）。電圧を出力する前に、水供給装置から水をガラス管内に導入し、電圧を出力する（Ｓ１８）。次に、抵抗体１２を流れた電流値を計測し（Ｓ２０）、正常であれば、電流を流し続ける。たとえば、ガラス管の数を８本とし、各ガラス管を金属でつなぐ形とした場合には、８本のガラス管の温度が同じになるまで電流を流し続けることとしてもよい。
所定時間を経過した後に表面温度を計測し（Ｓ２２）、所定温度まで達すると共にガラス管内に導入されたミスト状の水が加熱され所定量の過熱水蒸気が生成した段階で電圧出力を遮断する（Ｓ２４）。この制御を具体的に説明すると、第１番目のガラス管内では、たとえば１００℃まで水蒸気を昇温し、次のガラス管ではたとえば１５０℃に昇温するなどして、ガラス管を経るごとに水蒸気を昇温し、最終的には３００℃の水蒸気を生成することとしてもよい。なお、電圧出力を遮断した後、水供給装置からのガラス管内への水の供給も停止する。
【００４９】
所定時間後に表面温度が所定温度まで達していない場合には、電圧出力データを再演算し（Ｓ１６）、再度、電圧を出力する（Ｓ１８）。温度を一定に保つために、電圧出力を遮断してから所定時間の経過をタイマーにて把握し（Ｓ２６）、その所定時間を経過した後に、表面温度を計測する（Ｓ２２）。
【００５０】
抵抗体１２を流れた電流値を計測して（Ｓ２０）で、その通電電流値が異常値を示した場合には、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。また、温度測定部３０に異常が発生した場合にも（Ｓ３０）、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。
【００５１】
所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識する。この場合、送受信部６６により、管理端末にその故障情報を送信することができる。
【００５２】
目視などで抵抗体１２が破損していないことなどを確認した場合には、抵抗値に基づきガラス管１０の大きさを認識してもよい。つまり、抵抗体の厚さが同じ場合であれば、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができる。
【００５３】
また、抵抗体１２の大きさがわかっていれば、抵抗値を確認することで、抵抗体１２の破損状況を確認することができる。
【００５４】
これらの処理を処理装置２０のコンピュータに実行させるプログラムは、処理装置２０を構成するＲＯＭなどに格納することができる。
【００５５】
４．作用効果
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００５６】
（１）加熱容器にて水蒸気を発生させると共に、その加熱容器の内て加圧加熱を行うことで、過熱水蒸気を作る技術がある。この方法により過熱水蒸気を生成する場合には、加熱容器にて、沸点まで加熱させるが、その加熱容器の内圧を高くして沸点温度を上げることにより、水蒸気の温度を１００度以上の温度にするという方法が一般的にとられている。
【００５７】
この方法にて過熱水蒸気を作ろうとした場合、加熱容器にて沸点まで原水を加熱するエネルギーが大きく必要である。この場合、圧力を高めるための圧力容器が必要となるため、設備は大きく高価な物となり保守管理も所定期間（たとえば毎年）ごとに必要となり、利用者の負担は大きなものとなる。
【００５８】
また、別の技術として、水を霧状にしてヒータ等にて加熱することで沸点までの時間を短縮させ、ここで作られた水蒸気を加熱し続けることにより、高温の加熱水蒸気を作り出すものがある。
【００５９】
この方法で作られる過熱水蒸気は、圧力容器こそ必要ないが、ヒータの性能や断熱・熱の伝導・温度制御などの精度により、作り出される過熱水蒸気の高温化には高いエネルギーが必要な上、水蒸気を加熱するための加熱領域としてそれなりの距離が必要となり、設備の小型化には数多の課題を抱えている。
【００６０】
また、従来から存在するボイラ式や数多な方法による再加熱方式では、過熱水蒸気をつくるための管と加熱装置が別体である事で熱損失が大きく、これらの熱エネルギーを保持するための保温設備などを付帯する必要があり、小型化が難しい。また、水蒸気の通る管を金属などで作り、金属自体を発熱させる方法も考えられるが、基本的な水に含まれる成分によっては、金属の腐食が発生したり、内部に堆積物が固形化して内圧が上昇するなどの危険性がある。この場合、別途圧力センサーなどで内圧を管理して、加熱を止めるプログラム等が必要となるため、装置の製造価格が大きくなる。
【００６１】
本実施の形態においては、加熱部分である抵抗体１２とガラス管１０とが一体化されているため、その分だけ、熱損失を抑えることができる。ミスト化された噴霧水などをガラス管１０内に加熱して水蒸気にし、そのガラス管１０または連続するガラス管１０にて加熱を続けて過熱水蒸気にするため、圧力容器や保温装置などの特殊な設備が不要なため、設備の簡素化が図ることもできる。また、投入される噴霧水の温度や環境温度を読み取り、必要な温度まで、設定した昇温速度および時間で昇温させ、必要な温度を維持することができる。さらに、電圧や電流の微妙な変化も可能となり、省電力化を図る上での最適化も容易である。
【００６２】
発熱するガラス管１０の中に微細な噴霧水を送り込むことで、短時間かつ小さな設備で、過熱水蒸気を生成することができる。この発熱するガラス管１０は均等に発熱し、発熱機能を有するガラス管１０の温度調整は１度単位で行うことができるため、発熱するガラス管１０内の雰囲気を容易にコントロールすることが可能である。このように発熱するガラスという特殊なガラスは、環境温度から６００℃近い温度までコントロールが可能であることから、当該管内に噴霧された霧を加熱することで、必要な温度の過熱水蒸気を小さなエネルギーと小規模設備で作り出すことを可能とする。
【００６３】
つまり、本実施の形態によれば、エネルギー損失が少ないため、省エネルギー化を図ることができると共に、エネルギー損失の要素の影響が少ないため、その分だけガラス管１０の雰囲気のコントロールが容易となり、小型で、簡素化され、省電力化を図ることができる。
【００６４】
（２）一般的な技術で導電皮膜を有する発熱するガラスの温度制を行おうとした場合、発熱するガラスにある温度を維持させようとすることから、あらかじめ発熱するガラスに一定の電圧をかけて、温度上昇を計測して、求める温度に成った時点での電圧と電流を暖めたいガラスに供給し続ける方法で温度の管理を行う方法を取るか、１００Vなどの一般単相電流を発熱するガラスの電極に供給し、温度の上昇が求める温度に成ったことを確認する為の熱電対とそれに繋がる温度調節機により、発熱するガラスに供給された電気を遮断し、温度上昇を止める方法による温度管理が一般的である。
【００６５】
これらの方法にて温度管理を行なった場合で、先のように電圧などを減圧されて求める温度になるようにあらかじめ計測された一定の電圧と電流にて加熱された場合に、当該ガラスの温度が低い場合等、求める温度までの昇温時間がかかる場合や、環境温度が低い場合等、求める温度に達しない。
【００６６】
また、この方法だと、一定の電圧と電流を供給する場合には、毎回寸法が違う発熱するガラスに対して、あらかじめ暖めるガラスの電極間抵抗値を計測し、供給する電圧と電流を決定し、対応する制御装置を製作する必要がある。
【００６７】
一方、温度調節機にて管理された場合には、設定した温度を維持する為に電源の供給時間をコントロールする事により当該発熱するガラスの温度を調節しているが、設定された温度に達するまでは電源が供給され、温度が達成された事を熱電対が温度調節機に伝えた時に電源の供給が経たれる。
【００６８】
この制御方法は一般的なものであるが、保温効果の高いガラスなどの温度管理を行なおうとした場合などには、通電時に発熱し、温度上昇が始まる、希望の温度に達して温度調節機が電源の供給を遮断した後にも温度が上昇することになり、また、温度が下降し始めて、温度調節機が発熱するガラスに通電を始めると、再度設定温度以上になると言う結果が毎回繰り返される。
【００６９】
これら、温度にむらが生じ常にガラス面の温度は上下し、結果として電力のロスが起こっているという課題を抱えている。
【００７０】
つまり、要求温度を維持するための方法として、電源の供給の入り切りで行なう場合や、一定の電源を供給し続ける装置と方法では、少ない電力で一定の温度を、環境の変化に応じて対応する事も出来ない場合や、発熱するガラスの面積により変化する抵抗値を計測し、１枚毎に温度設定をする為の適切な電圧と電流を供給する装置を設ける必要があるという課題がある。また、一般的な技術では発熱体全般として、単に温度が上がると電源が切れる、もしくは温度がそれ以上上昇しない電源を供給するという方式を使用しており、発熱するガラスという特殊な製品の温度制御装置の使用分野が狭小的な状態となっているという課題があった。
【００７１】
本実施の形態においては、昇温プログラムの対応テーブルを有するため、異なる寸法の発熱するガラスに対して、装置や方法を変更すること無く対応し、環境温度の変化にも対応して、希望の温度を維持し、また、安定した環境の場合には一定の温度を保つ機能をもち、少ない電力での温度維持を可能とする機能をもつ。
【００７２】
発熱するガラスという特殊な製品の温度管理を環境温度から６００℃近い温度まで、コントロールし、ガラス面積が異なる場合においても、自動的に状況を把握し、計算、判断を行い、制御をすることができる。
【００７３】
発熱するガラスの温度をコントロールすることは、今まで市場に存在する、塗膜式や蒸着式の導電皮膜の性能が向上し、３０℃前後までしか昇温しなかったガラスが、発熱するガラス性能の向上により、６００℃近くまで昇温するため、その用途が増えた事で益々求められている。このように用途が広がり、発熱体としてのガラスを利用しようとした場合に、従来の温度コントロールの方法をそのまま発熱するガラスに使用しているが、その形状や大きさ、厚さや要求温度がそれぞれ異なり、それぞれに対応する制御装置と方法が異なり、都度開発を求められ、対応を行なう形で製作されて来たが、昇温速度に問題があったり、温度が不安定になったり、消費電力が大きかったり、制御装置の都度開発費用がかかるなどの問題は避けられない状況である。このような状況もさらに考慮すると、本実施の形態は大変有用なものである。以上のように、本実施の形態によれば、ガラスシステムを制御する処理装置の汎用性を向上することができる。
【００７４】
（３）所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温 度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識することができる。
【００７５】
（４）本実施の形態によれば、計測した電流値から漏電しているかどうか判断することができる。したがって、破損状態の確認も容易である。
【００７６】
４．変形例
（１）加熱装置が加熱する液体は、水の他に、pＨを調製した水やアルコール、アンモニアなどであってもよい。
【００７７】
（２）上記の実施の形態においては、ガラス管１０が複数設けられていたが、一つのガラス管から構成させてもよい。
【００７８】
本実施の形態は、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、たとえば、過熱水蒸気を生成する装置として、広く産業に適用される。
【符号の説明】
【００８０】
１０ ガラス管
１２ 抵抗体
１４ａ 電極
１４ｂ 電極
１６ 接続部
２０ 処理装置
３０ 温度測定部
３２ 電流測定部
４０ 電源部
４２ ソリッドステート・リレー
４４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
４６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ 外部端子接続部
５２ 温度設定スイッチ
５４ 温度表示ランプ
６０ 記憶部
６２ タッチパネルディスプレイ
６４ コンピュータ
６６ 送受信部
７０ ターミナル
７２ 水供給装置
１００ 加熱装置
２００ ガラスシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱機能を有する加熱処理装置、ガラスシステム、処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過熱水蒸気を生成する方法として、水蒸気に加熱した空気又は燃焼ガスを混合する方法（特許文献１，２参照）や、水蒸気を電磁誘導により加熱する方法（特許文献３，４参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０６９１６８号公報
【特許文献２】特開２０００−７４３０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２９７５３７号公報
【特許文献４】特開２００６−０７１１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水蒸気に加熱空気又は燃焼ガスを混合して製造する方法によれば、空気を加熱する手段等が必要であり、装置のサイズの小型化に限界がある。また、電磁誘導などによる加熱についても、発振器のスペースを確保する必要があると共に、発振器などの電磁誘導装置の費用が高く、製造原価を引き上げている。
【０００５】
本発明は、省エネルギー化、小型化および簡素化が図られた加熱装置、ガラスシステム、ガラスシステムを処理するための処理装置およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．加熱装置
本発明の加熱装置は、
一つ又は複数のガラス管と、
前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱するものである。
【０００７】
本発明の加熱装置によれば、熱が発生する抵抗体がガラス管に一体となった状態で設けられているためエネルギー損失が小さい。したがって、省エネルギー化を図ることができる。また、加熱するに当たって、圧力容器などの特殊の設備を設ける必要がないため、簡素化および小型化も図ることもできると共に、コストを低減することができる。
【０００８】
本発明において、
前記ガラス管の内部にミスト化された水又は水蒸気を供給する水供給部とを含み、前記水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成するためのものである。
【０００９】
本発明によれば、短時間かつ小さな設備で、過熱水蒸気を生成することができる。
【００１０】
２．ガラスシステム
本発明のガラスシステムは、
本発明の加熱装置と、
前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含む。
【００１１】
本発明によれば、抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを有するため、抵抗体の大きさごとに処理装置を別途作成する必要がなく、処理装置自体の汎用性を向上させることができる。
【００１２】
また、所定の電流が流れた場合に、所定の温度が上昇していない場合には、温度測定部が破損していると認識することができる。したがって、温度測定部の破損状態の確認が容易となる。
【００１３】
本発明において、前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有することができる。本発明によれば、処理装置により、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができ、抵抗体の大きさの入力作業を省略することができる。
【００１４】
本発明において、前記温度測定部は、熱電対であることができる。熱電対であることで、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００１５】
本発明において、通信ネットワークに接続するための送受信部を含むことができる。これにより、温度測定部の破損状態など、遠隔地にある者に迅速に伝えることができる。
【００１６】
３．処理装置
本発明の処理装置は、
本発明のガラスシステムのガラス管の状態を導出するためのガラスシステム用処理装置であって、前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部を有し、電流測定部により測定された電流値と温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出する。
【００１７】
本発明によれば、抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを有するため、抵抗体の大きさごとに処理装置を別途作成する必要がなく、処理装置自体の汎用性を向上させることができる。
【００１８】
また、所定の電流が流れた場合に、所定の温度が上昇していない場合には、温度測定部が破損していると認識することができる。したがって、温度測定部の破損状態の確認が容易となる。
【００１９】
本発明において、前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有することができる。これにより処理装置により、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができ、抵抗体の大きさの入力作業を省略することができる。
【００２０】
４．プログラム
本発明のプログラムは、コンピュータに、記憶部から本発明のガラスシステムの抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを読み出すステップと、前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定されたガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するステップとを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】加熱装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】加熱装置の部分を模式的に示す斜視図である。
【図３】加熱装置の配列を説明するための図である。
【図４】変形例に係る電極のレイアウトを説明するための図である。
【図５】変形例に係る加熱装置を模式的に示す図である。
【図６】ガラスシステムの構成例を模式的に示す図である。
【図７】ガラスシステムの機能ブロックを模式的に示す図である。
【図８】変形例に係るガラスシステムの構成例を模式的に示す図である。
【図９】ガラスシステムの処理フローのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
１．加熱装置
加熱装置１００は、図１および図２に示すように、複数のガラス管１０と、ガラス管１０の各々の周囲に設けられた抵抗体１２とを含む。抵抗体１２には、電気を流すための配線が施されており、抵抗体に電気を流すことで、その抵抗体が発熱する。
【００２４】
抵抗体１２は、導電材からなる膜により構成することができる。導電材の材質としては、銅などの金属やＩＴＯなどの金属酸加物を適用することができる。
ガラス体１０には、抵抗体１２に電流を流すための複数の電極（たとえば２つの電極）１４ａ，１４ｂが設けられる。ガラス体１０の材質は特に限定されず、公知のものを適用することができる。
【００２５】
複数のガラス管１０は、接続部１６により接続され、連結されている。接続部１６は、導電材からなる管（たとえば金属管）や絶縁材からなる管により構成することができる。導電材からなる管の材料としては、たとえばニッケルとクロムの合金、カーボン繊維などを挙げることができる。絶縁材からなる管の材料としては、たとえばセラミックなどを挙げることができる。接続部１６は、Ｕ字状からなってもよいし、又は、直線状であってもよく、ガラス管１０の配列の仕方によって形状を決めることができる。
【００２６】
ガラス管１０の本数は、特に限定されないが、たとえば、８本とすることができる。ガラス管１０の配列の仕方としては、図３に示すように、たとえば、円状、たとえば、リボルバー式拳銃の弾倉の穴、又は、レンコンの穴の配列のように並べることができる。図３において、８本のガラス管１０−１〜１０−８は、接続部１６ａ，１６ｂにより接続することができる。接続部１６ａは、ガラス管１０の一方の側の口を接続するものであり、接続部１６ｂは、ガラス管１０の他方の側の口を接続するものである。図３において、なお、ガラス管１０の配列は、図４に示すように、直線状に配列してもよい。
【００２７】
連結されたガラス管１０の一方の入口には、水、好ましくはミスト化された水又は水蒸気を供給する供給装置がある。この供給装置としては、加湿器や噴霧器などを挙げることができる。
【００２８】
一つのガラス管１０の長さは、たとえば、２００ｍｍとすることができる。
【００２９】
ガラス管１０に周囲に設けられた抵抗体１２は、導電膜を成膜することで形成することができる。導電膜の成膜は、たとえばスパッタリングにより行うことができる。
【００３０】
ガラス管１０の周囲には、抵抗体１２に電気を流すための電極１４ａ，１４ｂが設けられている。電極１４ａ，１４ｂの形状は、電極としての機能を実現することができるものであれば特に限定されず、たとえば、直線状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、抵抗体１２の一辺および、その一辺に対向する辺に、ライン状に設けることができる。電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０に醜状に設けてもよいし、図５に示すように、ガラス管１０の長手方向に沿って設けることもできる。電極１４ａ，１４ｂの材質は、電極としての機能を実現できるものであれば特に限定されないが、たとえば銅などの金属からなることができる。電極１４ａ，１４ｂには、電源部４０により電流が供給される。
【００３１】
抵抗体１２に電気を流す電極１４ａ，１４ｂは、ガラス管１０ごとに抵抗体１２の両サイドに設けてもよい。また、複数のガラス管１０を金属管からなる接続部１６によって接続し、隣り合う抵抗体１２をこの接続部１６により電気的に接続することで、一方の端のガラス管１０に電極１４ａを設け、他方の端のガラス管１０に電極１４ｂを設け、電流を流す態様であってもよい。この場合、複数のガラス管１０の抵抗体１２が１つの発熱体として実質的に機能することとなる。また、接続部１６が金属管からなる場合には、引き出し配線を接続部１６から引き出す態様、つまり電源から抵抗体１２に電気を流すための導通部としての役割を果たさせることができる。
【００３２】
２．ガラスシステム
ガラスシステム２００は、図６〜図８に示すように、上記の加熱装置と、ガラス管１０の温度を測定する温度測定部３０と、抵抗体１２に流れた電流の電流値を測定する電流測定部３２と、電流測定部３２により測定された電流値に基づきガラス管１０の状態を導出する処理装置２０とを含む。
【００３３】
温度測定部３０は、ガラス管１０の温度を測定できるものであれば特に限定されず、たとえば熱電対により構成することができる。温度測定部３０が熱電対からなる場合には、取り付けの容易さから、先端付近を粘着体（シール体など）に装着し、その粘着体を通じてガラス管３０に取り付けてもよい。温度測定部３０は、処理装置２０との間でアンプＡ１を介して設けることができる。
【００３４】
電流測定部３２は、複数の電極１４ａ，１４ｂ間に流れる電流を測定できるものあれば特に限定されず、公知のものを適用することができる。電流測定部３２は、処理装置２０との間でアンプＡ２を介して設けることができる。
【００３５】
処理装置２０は、電源部４０などの構成要素を制御し、電流測定部３２により測定された電流値と温度測定部３０により測定されたガラス管１０の温度とに基づき、ガラス管１０の状態を導出する。処理装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む制御回路により実現することができる。処理装置２０は、複数の制御回路により実現してもよい。
【００３６】
電源部４０は、商用周波数の交流ないしは直流電源を昇圧もしくは減圧する変圧器ないしは半導体デバイスにより、たとえば０~４００V 前後に可変する装置を有している。
【００３７】
ガラスシステム２００は、さらに次の構成要素を含むことができる。
【００３８】
ガラスシステム２００には、温度設定スイッチ５２および温度表示ランプ５４が外部端子接続部（たとえばフォトカプラ）５０を介して処理装置２０に接続されている。温度設定スイッチ５２は、ガラス管１０の設定温度に対して高温側または低温側に設定を変更するためのものである。温度表示ランプ５４は、温度設定スイッチ５２による温度変更の程度を表示するランプ（たとえば発光ダイオード）である。
【００３９】
ＡＣ／ＤＣコンバータ４４は、電源部４０の交流電源を直流電源に変換するものである。変換された直流電源の経路は、処理装置に送られる経路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４６に送られ昇圧又は降圧されて処理装置２０に送られる経路とがある。
【００４０】
記憶部６０には、抵抗体１２と抵抗値との関係データ、抵抗体１２の大きさなどに応じた昇温プログラムデータ、電流値と抵抗値との対応データ、電流値と温度変化との対応関係データ、電源を入れてから所定の温度までに上昇する時間、電源を切ってから所定の温度まで下降する時間、電源を遮断した後の最高到達温度、電源を投入した状態で破損する温度や電源投入から破損するまでの時間などのデータ電流値とガラス管の昇温する温度との対応データなどが格納されている。これらの記憶部６０のデータは、ガラスシステム２００の昇温のための制御等のために適切な条件を導出するための基礎データとなるものである。特に、昇温プログラムデータには、ガラス管１０の大きさおよび厚さなど、抵抗体１２の大きさおよび厚さに応じた昇温のための条件が付与されており、電流を流す時間、その電流を流す時間に応じた電流値や電圧値などが設定されている。記憶部６０は、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの公知の記憶媒体により構成することができる。記憶部６０の機能は、処理装置２０内の記憶領域により実現してもよい。
【００４１】
ディスプレイ６２は、処理装置２０に接続され、ガラス管１０の表面温度、ガラス管１０の通電電流値、ガラス管１０の破損警報、熱電対３２の断線警報などを表示する。ディスプレイは、タッチパネルディスプレイなど公知の表示装置を適用することができる。
【００４２】
コンピュータ６４は、処理装置２０に接続され、基本設定温度、ガラス管のタイプ（厚さ、形状、大きさなど）、熱電対回路の温度補正を行う。
【００４３】
送受信部６６は、処理装置２０に接続されている。送受信部６６により、インターネットなどの通信網を通じて、管理端末との間で情報を送受信するものである。送受信部６６は、公知の送受信機器を適用することができる。
【００４４】
処理装置２０は、アンプＡ３を介して、ソリッドステート・リレー４２の制御出力を出力し、ソリッドステート・リレー４２を制御する。ソリッドステート・リレー４２は、電源部４０の抵抗体１２へ電源の投入と遮断とを行うものである。ソリッドステート・リレー４０がゼロクロス機能を搭載することで、電源のノイズの低減と低音化を実現することができる。ゼロクロス機能を有するソリッドステート・リレー４２は、電源の波形を認識し、０Ｖのところでオン・オフをすることができる。
【００４５】
また、図示はしないが、光や音によりガラスシステム自身の異常状態（たとえば温度測定部の異常状態）を警告する警告部があってもよい。
【００４６】
図５に示すように、ガラスシステム２００は、ターミナル７０を介して、複数のガラス管１０を制御してもよい。
【００４７】
３．動作
電源を入れる（Ｓ１０）。次に、設定データを読み込む（Ｓ１２）。つまり、処理装置２０がガラス管１０の大きさに基づく昇温プログラムを読み出す。この際、抵抗値と抵抗体１２の大きさとの対応データを有する場合には、電源を入れた後に、抵抗値を図り、抵抗体１２の大きさを認識してもよい。
【００４８】
次に、ガラス管１０の表面温度を計測する（Ｓ１４）。この際、必要に応じて、周辺環境温度も測定する。その初期表面温度および必要に応じて周辺環境温度に基づき、電圧出力データを演算する（Ｓ１６）。電圧を出力する前に、水供給装置から水をガラス管内に導入し、電圧を出力する（Ｓ１８）。次に、抵抗体１２を流れた電流値を計測し（Ｓ２０）、正常であれば、電流を流し続ける。たとえば、ガラス管の数を８本とし、各ガラス管を金属でつなぐ形とした場合には、８本のガラス管の温度が同じになるまで電流を流し続けることとしてもよい。
所定時間を経過した後に表面温度を計測し（Ｓ２２）、所定温度まで達すると共にガラス管内に導入されたミスト状の水が加熱され所定量の過熱水蒸気が生成した段階で電圧出力を遮断する（Ｓ２４）。この制御を具体的に説明すると、第１番目のガラス管内では、たとえば１００℃まで水蒸気を昇温し、次のガラス管ではたとえば１５０℃に昇温するなどして、ガラス管を経るごとに水蒸気を昇温し、最終的には３００℃の水蒸気を生成することとしてもよい。なお、電圧出力を遮断した後、水供給装置からのガラス管内への水の供給も停止する。
【００４９】
所定時間後に表面温度が所定温度まで達していない場合には、電圧出力データを再演算し（Ｓ１６）、再度、電圧を出力する（Ｓ１８）。温度を一定に保つために、電圧出力を遮断してから所定時間の経過をタイマーにて把握し（Ｓ２６）、その所定時間を経過した後に、表面温度を計測する（Ｓ２２）。
【００５０】
抵抗体１２を流れた電流値を計測して（Ｓ２０）で、その通電電流値が異常値を示した場合には、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。また、温度測定部３０に異常が発生した場合にも（Ｓ３０）、電圧出力を停止する（Ｓ２８）。
【００５１】
所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識する。この場合、送受信部６６により、管理端末にその故障情報を送信することができる。
【００５２】
目視などで抵抗体１２が破損していないことなどを確認した場合には、抵抗値に基づきガラス管１０の大きさを認識してもよい。つまり、抵抗体の厚さが同じ場合であれば、抵抗体の抵抗値から抵抗体の大きさを認識することができる。
【００５３】
また、抵抗体１２の大きさがわかっていれば、抵抗値を確認することで、抵抗体１２の破損状況を確認することができる。
【００５４】
これらの処理を処理装置２０のコンピュータに実行させるプログラムは、処理装置２０を構成するＲＯＭなどに格納することができる。
【００５５】
４．作用効果
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００５６】
（１）加熱容器にて水蒸気を発生させると共に、その加熱容器の内て加圧加熱を行うことで、過熱水蒸気を作る技術がある。この方法により過熱水蒸気を生成する場合には、加熱容器にて、沸点まで加熱させるが、その加熱容器の内圧を高くして沸点温度を上げることにより、水蒸気の温度を１００度以上の温度にするという方法が一般的にとられている。
【００５７】
この方法にて過熱水蒸気を作ろうとした場合、加熱容器にて沸点まで原水を加熱するエネルギーが大きく必要である。この場合、圧力を高めるための圧力容器が必要となるため、設備は大きく高価な物となり保守管理も所定期間（たとえば毎年）ごとに必要となり、利用者の負担は大きなものとなる。
【００５８】
また、別の技術として、水を霧状にしてヒータ等にて加熱することで沸点までの時間を短縮させ、ここで作られた水蒸気を加熱し続けることにより、高温の加熱水蒸気を作り出すものがある。
【００５９】
この方法で作られる過熱水蒸気は、圧力容器こそ必要ないが、ヒータの性能や断熱・熱の伝導・温度制御などの精度により、作り出される過熱水蒸気の高温化には高いエネルギーが必要な上、水蒸気を加熱するための加熱領域としてそれなりの距離が必要となり、設備の小型化には数多の課題を抱えている。
【００６０】
また、従来から存在するボイラ式や数多な方法による再加熱方式では、過熱水蒸気をつくるための管と加熱装置が別体である事で熱損失が大きく、これらの熱エネルギーを保持するための保温設備などを付帯する必要があり、小型化が難しい。また、水蒸気の通る管を金属などで作り、金属自体を発熱させる方法も考えられるが、基本的な水に含まれる成分によっては、金属の腐食が発生したり、内部に堆積物が固形化して内圧が上昇するなどの危険性がある。この場合、別途圧力センサーなどで内圧を管理して、加熱を止めるプログラム等が必要となるため、装置の製造価格が大きくなる。
【００６１】
本実施の形態においては、加熱部分である抵抗体１２とガラス管１０とが一体化されているため、その分だけ、熱損失を抑えることができる。ミスト化された噴霧水などをガラス管１０内に加熱して水蒸気にし、そのガラス管１０または連続するガラス管１０にて加熱を続けて過熱水蒸気にするため、圧力容器や保温装置などの特殊な設備が不要なため、設備の簡素化が図ることもできる。また、投入される噴霧水の温度や環境温度を読み取り、必要な温度まで、設定した昇温速度および時間で昇温させ、必要な温度を維持することができる。さらに、電圧や電流の微妙な変化も可能となり、省電力化を図る上での最適化も容易である。
【００６２】
発熱するガラス管１０の中に微細な噴霧水を送り込むことで、短時間かつ小さな設備で、過熱水蒸気を生成することができる。この発熱するガラス管１０は均等に発熱し、発熱機能を有するガラス管１０の温度調整は１度単位で行うことができるため、発熱するガラス管１０内の雰囲気を容易にコントロールすることが可能である。このように発熱するガラスという特殊なガラスは、環境温度から６００℃近い温度までコントロールが可能であることから、当該管内に噴霧された霧を加熱することで、必要な温度の過熱水蒸気を小さなエネルギーと小規模設備で作り出すことを可能とする。
【００６３】
つまり、本実施の形態によれば、エネルギー損失が少ないため、省エネルギー化を図ることができると共に、エネルギー損失の要素の影響が少ないため、その分だけガラス管１０の雰囲気のコントロールが容易となり、小型で、簡素化され、省電力化を図ることができる。
【００６４】
（２）一般的な技術で導電皮膜を有する発熱するガラスの温度制を行おうとした場合、発熱するガラスにある温度を維持させようとすることから、あらかじめ発熱するガラスに一定の電圧をかけて、温度上昇を計測して、求める温度に成った時点での電圧と電流を暖めたいガラスに供給し続ける方法で温度の管理を行う方法を取るか、１００Vなどの一般単相電流を発熱するガラスの電極に供給し、温度の上昇が求める温度に成ったことを確認する為の熱電対とそれに繋がる温度調節機により、発熱するガラスに供給された電気を遮断し、温度上昇を止める方法による温度管理が一般的である。
【００６５】
これらの方法にて温度管理を行なった場合で、先のように電圧などを減圧されて求める温度になるようにあらかじめ計測された一定の電圧と電流にて加熱された場合に、当該ガラスの温度が低い場合等、求める温度までの昇温時間がかかる場合や、環境温度が低い場合等、求める温度に達しない。
【００６６】
また、この方法だと、一定の電圧と電流を供給する場合には、毎回寸法が違う発熱するガラスに対して、あらかじめ暖めるガラスの電極間抵抗値を計測し、供給する電圧と電流を決定し、対応する制御装置を製作する必要がある。
【００６７】
一方、温度調節機にて管理された場合には、設定した温度を維持する為に電源の供給時間をコントロールする事により当該発熱するガラスの温度を調節しているが、設定された温度に達するまでは電源が供給され、温度が達成された事を熱電対が温度調節機に伝えた時に電源の供給が経たれる。
【００６８】
この制御方法は一般的なものであるが、保温効果の高いガラスなどの温度管理を行なおうとした場合などには、通電時に発熱し、温度上昇が始まる、希望の温度に達して温度調節機が電源の供給を遮断した後にも温度が上昇することになり、また、温度が下降し始めて、温度調節機が発熱するガラスに通電を始めると、再度設定温度以上になると言う結果が毎回繰り返される。
【００６９】
これら、温度にむらが生じ常にガラス面の温度は上下し、結果として電力のロスが起こっているという課題を抱えている。
【００７０】
つまり、要求温度を維持するための方法として、電源の供給の入り切りで行なう場合や、一定の電源を供給し続ける装置と方法では、少ない電力で一定の温度を、環境の変化に応じて対応する事も出来ない場合や、発熱するガラスの面積により変化する抵抗値を計測し、１枚毎に温度設定をする為の適切な電圧と電流を供給する装置を設ける必要があるという課題がある。また、一般的な技術では発熱体全般として、単に温度が上がると電源が切れる、もしくは温度がそれ以上上昇しない電源を供給するという方式を使用しており、発熱するガラスという特殊な製品の温度制御装置の使用分野が狭小的な状態となっているという課題があった。
【００７１】
本実施の形態においては、昇温プログラムの対応テーブルを有するため、異なる寸法の発熱するガラスに対して、装置や方法を変更すること無く対応し、環境温度の変化にも対応して、希望の温度を維持し、また、安定した環境の場合には一定の温度を保つ機能をもち、少ない電力での温度維持を可能とする機能をもつ。
【００７２】
発熱するガラスという特殊な製品の温度管理を環境温度から６００℃近い温度まで、コントロールし、ガラス面積が異なる場合においても、自動的に状況を把握し、計算、判断を行い、制御をすることができる。
【００７３】
発熱するガラスの温度をコントロールすることは、今まで市場に存在する、塗膜式や蒸着式の導電皮膜の性能が向上し、３０℃前後までしか昇温しなかったガラスが、発熱するガラス性能の向上により、６００℃近くまで昇温するため、その用途が増えた事で益々求められている。このように用途が広がり、発熱体としてのガラスを利用しようとした場合に、従来の温度コントロールの方法をそのまま発熱するガラスに使用しているが、その形状や大きさ、厚さや要求温度がそれぞれ異なり、それぞれに対応する制御装置と方法が異なり、都度開発を求められ、対応を行なう形で製作されて来たが、昇温速度に問題があったり、温度が不安定になったり、消費電力が大きかったり、制御装置の都度開発費用がかかるなどの問題は避けられない状況である。このような状況もさらに考慮すると、本実施の形態は大変有用なものである。以上のように、本実施の形態によれば、ガラスシステムを制御する処理装置の汎用性を向上することができる。
【００７４】
（３）所定の電流が流れているにもかかわらず、温度測定部３０が測定した温 度が昇温プログラム通りの温度とならない場合には、温度測定部３０が故障していると認識することができる。
【００７５】
（４）本実施の形態によれば、計測した電流値から漏電しているかどうか判断することができる。したがって、破損状態の確認も容易である。
【００７６】
４．変形例
（１）加熱装置が加熱する液体は、水の他に、pＨを調製した水やアルコール、アンモニアなどであってもよい。
【００７７】
（２）上記の実施の形態においては、ガラス管１０が複数設けられていたが、一つのガラス管から構成させてもよい。
【００７８】
本実施の形態は、本発明の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、たとえば、過熱水蒸気を生成する装置として、広く産業に適用される。
【符号の説明】
【００８０】
１０ ガラス管
１２ 抵抗体
１４ａ 電極
１４ｂ 電極
１６ 接続部
２０ 処理装置
３０ 温度測定部
３２ 電流測定部
４０ 電源部
４２ ソリッドステート・リレー
４４ ＡＣ／ＤＣコンバータ
４６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０ 外部端子接続部
５２ 温度設定スイッチ
５４ 温度表示ランプ
６０ 記憶部
６２ タッチパネルディスプレイ
６４ コンピュータ
６６ 送受信部
７０ ターミナル
７２ 水供給装置
１００ 加熱装置
２００ ガラスシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ又は複数のガラス管と、
前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱する加熱装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ガラス管の内部にミスト化された水又は水蒸気を供給する水供給部とを含み、
前記水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成するための加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された加熱装置と、
前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含むガラスシステム。
【請求項４】
請求項３において、
前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有するガラスシステム。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記温度測定部は、熱電対であるガラスシステム。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかにおいて、
通信ネットワークに接続するための送受信部を含むガラスシステム。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載のガラスシステムのガラス管の状態を導出するためのガラスシステム用処理装置であって、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部を有し、
電流測定部により測定された電流値と温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出する処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有する処理装置。
【請求項９】
コンピュータに、
記憶部から請求項３〜６のいずれかに記載のガラスシステムの抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを読み出すステップと、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定されたガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するステップとを実行させるためのプログラム。
【請求項１】
一つ又は複数のガラス管と、
前記ガラス管の周囲に設けられた抵抗体と、
前記抵抗体に電気を流すことで当該抵抗体が発熱する加熱装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ガラス管の内部にミスト化された水又は水蒸気を供給する水供給部とを含み、
前記水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成するための加熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された加熱装置と、
前記抵抗体に流れた電流の電流値を測定する電流測定部と、
前記ガラス管の温度を測定する温度測定部と、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部と、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するための処理部とを含むガラスシステム。
【請求項４】
請求項３において、
前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有するガラスシステム。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記温度測定部は、熱電対であるガラスシステム。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかにおいて、
通信ネットワークに接続するための送受信部を含むガラスシステム。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載のガラスシステムのガラス管の状態を導出するためのガラスシステム用処理装置であって、
前記抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを記憶した記憶部を有し、
電流測定部により測定された電流値と温度測定部により測定された前記ガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出する処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記記憶部は、前記抵抗体の抵抗値と前記抵抗体の大きさとの間の関係データを有する処理装置。
【請求項９】
コンピュータに、
記憶部から請求項３〜６のいずれかに記載のガラスシステムの抵抗体の大きさに基づく昇温プログラムデータを読み出すステップと、
前記電流測定部により測定された電流値と前記温度測定部により測定されたガラス管の温度とに基づき、前記昇温プログラムデータを参照して、前記ガラス管の状態を導出するステップとを実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１５２９１（Ｐ２０１３−１５２９１Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９６０７（Ｐ２０１１−１４９６０７）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（５１１１６３８５０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（５１１１６３８５０）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]