JP2007507409A - 伝導加熱融解用ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
ユニットの標準寸法と加熱周波数とが与えられれば、融成物と壁部とから成る全体の構成の電力密度ρel(r→)は次式で計算することができる:
Ρel(r→)=J ̄(r→)=ρel(T)・J ̄2(r→)=σel(T)・E ̄2(r→) (1)
ここでρel(r→)は広さ[W/m3]を持つ。E ̄は[V/m]による電界であり、J ̄は観測された構成の任意の位置r→での[A/m2]による電流密度である。ρelは[Ω・m]で電気抵抗率を示し、σelは[S/m]で使用材料の導電率を示す。
電気抵抗率と導電率は温度に依存する。通常使用されるガラスと耐火材との場合、これらは一般に逆の温度依存性を持つ。つまり温度の上昇につれて導電率が増すか、もしくは電気抵抗率が小さくなる。
q’Pel=q’radiation+q’convection=q’heatconduction (2)
ρelrefractory =2.5・ρelglass;(ρelglass=20Ω・cm)
を予め電気抵抗率の境界条件として定めた。図2のグラフはタンクの壁部とガラス融成物との間の変り目での電力密度を示しており;図3のグラフは壁部の耐火材の5cmの深さでの電力密度を示している。経験から耐火材の損傷が起り得ることが分かっている特に重要な領域の近辺をこの理由から考察した。
電極本体と、遮蔽かごの開口の内側境界との間の隙間の幅aは0mm≦a≦50mmの範囲にある。特に好ましい実施形態によれば、電極本体と、遮蔽かごの開口の内側境界との間の隙間の幅aは0mm≦a≦30mmの範囲にある。
11 電極れんが
12 第1の絶縁層
13 第2の絶縁層
15、25 遮蔽装置
18 壁部表面
20 電極
22 遮蔽かご
23、24 遮蔽かごの境界
26 遮蔽かごの開口
27、28 遮蔽かごのリム
29 遮蔽かごの腹部
30 融成物
40 電気結線
50 外部領域
Claims (60)
- 伝導的に加熱できる融成物(30)特にガラス融成物用のユニット、具体的には融解及び/または精製ユニット及び/または分配器系及び/または流路系であって、タンクと、タンクの壁部(10)の開口を通過して伝導加熱融成物(30)中に浸漬される少なくとも1つの電極(20)とを有したユニットにおいて、ユニットは壁部(10)の少なくとも1つの領域−電極(20)に隣接する−への加熱力の局部的導入を削減する装置を有することを特徴とするユニット。
- 請求項1に記載のユニットにおいて、壁部(10)の少なくとも1つの領域−電極(20)に隣接する−への加熱力の局部的導入を削減する装置は、少なくとも1つの遮蔽装置(15、25)を含むことを特徴とするユニット。
- 請求項2に記載のユニットにおいて、遮蔽装置(15)は壁部(10)の領域−電極(20)に隣接する−に設置されることを特徴とするユニット。
- 請求項2及び3のいずれかに記載のユニットにおいて、遮蔽装置(15)は第1の材料から作られる電極れんが(11)と、電極れんが(11)に相接する少なくとも1つの絶縁装置(12、13)とを含むことを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至4のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽装置(15)は、電極れんが(11)が1層を構成し絶縁装置(12、13)が少なくとも1つのさらなる層を構成する層状構造を有することを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至5のいずれか1項に記載のユニットにおいて、絶縁装置の少なくとも1層(12)は電極れんが(11)のホルダーを形成することを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至6のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)は少なくとも1つの耐火材から成ることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至7のいずれか1項に記載のユニットにおいて、絶縁装置(12、13)は少なくとも1つの第2の耐火材から成ることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至8のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)と絶縁装置(12、13)とは温度変化に耐える高い能力を有することを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至9のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の耐火材及び/または絶縁装置(12、13)の耐火材は融成物(30)による腐食に耐えることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至10のいずれか1項に記載のユニットにおいて、絶縁装置(12、13)の少なくとも1つの耐火材は、電極れんが(11)の少なくとも1つの耐火材より高い導電率を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至11のいずれか1項に記載のユニットにおいて、絶縁装置(12、13)の少なくとも1つの耐火材及び/または電極れんが(11)の少なくとも1つの耐火材の電気抵抗率ρel,refractoryは、融成物(30)の電気抵抗率ρel,meltより高いことを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至12のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物(30)の電気抵抗率ρel,meltに対する、絶縁装置(12、13)の少なくとも1つの耐火材及び/または電極れんが(11)の少なくとも1つの耐火材の電気抵抗率ρel,refractoryは少なくともρel,refractory≧1.5・ρel,meltの値、特に電極れんがについてはρel,refractory≧10・ρel,meltの値を有することを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至13のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の壁の厚さdは、電極れんが(11)から絶縁装置の少なくとも1つの層(12)に至る変り目での電界勾配ΔE1、2の、選択できる上限値に合わせられることを特徴とするユニット。
- 請求項14に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)から絶縁装置の少なくとも1つの層(12)に至る変り目での電界勾配ΔE1、2の上限値はΔE1、2=5V/cmであることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至15のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極(20)と耐火材との間の隙間の幅bspは0mm<bsp≦30mmの範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項16に記載のユニットにおいて、電極(20)と耐火材との間の隙間の幅bspは2mm≦bsp≦5mmの範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至17のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の壁の厚さdは電極れんが(11)の開口の幅bの少なくとも2倍であることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至18のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の壁の厚さdは500mmまでであることを特徴とするユニット。
- 請求項19に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の壁の厚さdは75mm≦b≦150mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至20のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の高さhは20mm≦h≦300mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項21に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)の高さhは75mm≦h≦150mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項2乃至20のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極れんが(11)は矩形の形状をなすことを特徴とするユニット。
- 請求項2に記載のユニットにおいて、遮蔽装置(25)は融成物(30)の領域−電極(20)に隣接する−に装置されることを特徴とするユニット。
- 請求項24に記載のユニットにおいて、遮蔽装置(25)は遮蔽かご(22)を具備することを特徴とするユニット。
- 請求項25に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は電極を通すことのできる開口(26)を有し、開口(26)を通る垂線は遮蔽かごの軸線を規定することを特徴とするユニット。
- 請求項25及び26のいずれかに記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の開口(26)は遮蔽かご(22)の上方境界に構成されることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至27のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は電極(20)に対して軸方向に設置されることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至28のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は回転対称の形状をなすことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至29のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の上方境界(24)は一体形成されることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至30のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は要素(29)により接合され得る2つのリム(27、28)を有し、少なくとも1つのリムが上方の境界(24)を形成することを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至31のいずれか1項に記載のユニットにおいて、要素(29)の長手方向の軸は、壁部(10)の領域−電極(20)と隣接する−の、融成物(30)に面した表面(18)との角度Wを有することを特徴とするユニット。
- 請求項32に記載のユニットにおいて、角度Wは0°<W≦90°の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 請求項33に記載のユニットにおいて、角度Wは30°≦W≦60°の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至34のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は電極(20)に固定され得ることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至35のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)は壁部(10)に固定され得ることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至36のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)はMo及び/またはW及び/またはSnO2及び/または少なくとも1つの貴金属及び/または上述の材料の少なくとも1つの合金及び/または高温に耐える鋼を含むことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至37のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物に浸漬された電極本体の長さLEKの、遮蔽かご(22)の高さHKに対する比率は、1≦LEK/HK≦20の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至38のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物に浸漬された電極本体の長さLEKの、遮蔽かご(22)の高さHKに対する比率は、2≦LEK/HK≦5の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至39のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の外側の半径RKの、電極本体の半径RELに対する比率は2≦RK/REL≦15の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至40のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の外側の半径RKの、電極本体の半径RELに対する比率は3≦RK/REL≦7の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至41のいずれか1項に記載のユニットにおいて、2つの電極間の距離DHKの、遮蔽かご(22)の外側の半径RKに対する比率は3≦DHK/RK≦500の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至42のいずれか1項に記載のユニットにおいて、2つの電極間の距離DHKの、遮蔽かご(22)の外側の半径RKに対する比率は20≦DHK/RK≦80の範囲の値を持つことを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至43のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の上方のリムの幅lkは、0≦lk≦RKの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至44のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の上方のリムの幅lkは、0≦lk≦1/3・RKの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至45のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極本体と、遮蔽かご(22)の開口(26)の内側の境界との隙間の幅aは、0≦a≦50mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至46のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極本体と、遮蔽かご(22)の開口(26)の内側の境界との隙間の幅aは、0≦a≦30mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至47のいずれか1項に記載のユニットにおいて、遮蔽かご(22)の成分の材料の厚さdkは、5mm≦dk≦50mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至48のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極本体と、壁部(10)の開口の内側の境界との隙間の幅bspは1mm≦bsp≦30mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至49のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電極本体と、壁部(10)の開口の内側の境界との隙間の幅bspは、2mm≦bsp≦5mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至50のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物(30)と接触する壁部(10)の材料の厚さDFFは、50mm≦DFF≦500mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至51のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物(30)と接触する壁部(10)の材料の厚さDFFは、100mm≦DFF≦300mmの範囲にあることを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至52のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物(30)の電気抵抗率ρel,meltに対する、壁部(10)の少なくとも1つの耐火材及び/または電極れんが(11)の少なくとも1つの耐火材及び/または絶縁装置(12、13)の少なくとも1つの耐火材の電気抵抗率ρel,refractoryは、1・ρel,melt≦ρel,refractory≦20・ρel,meltの値を有することを特徴とするユニット。
- 請求項25乃至53のいずれか1項に記載のユニットにおいて、融成物(30)の電気抵抗率ρel,meltに対する、壁部(10)の少なくとも1つの耐火材及び/または電極れんが(11)の少なくとも1つの耐火材及び/または絶縁装置(12、13)の少なくとも1つの耐火材の電気抵抗率ρel,refractoryは、1.5・ρel,melt≦ρel,refractory≦5・ρel,meltの値を有することを特徴とするユニット。
- 前記各請求項のいずれか1項に記載のユニットにおいて、温度Tは500℃≦T≦3000℃の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 前記各請求項のいずれか1項に記載のユニットにおいて、温度Tは800℃≦T≦1900℃の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 前記各請求項のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電流負荷iは0.05A/cm2≦i≦20A/cm2の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 前記各請求項のいずれか1項に記載のユニットにおいて、電流負荷iは0.1A/cm2≦i≦3A/cm2の範囲の値を有することを特徴とするユニット。
- 前記各請求項のいずれか1項に記載のユニットにおいて、少なくとも1つの電極(20)はボトム電極及び/またはサイド電極及び/またはトップ電極であることを特徴とするユニット。
- 伝導的に加熱できる融成物(30)特にガラス融成物用のユニットの作動中に、壁部(10)の少なくとも1つの領域−電極(20)に隣接する−への加熱力の局部的導入を減じる装置の、特に前記各請求項のいずれか1項に記載した使用法。
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