JP2012162422A - ガラス物品の製造方法、及びガラス熔融炉 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状電極を備えたガラス熔融炉において、ガラス熔融炉内に浸漬された複数の棒状電極の損耗量を正確に把握し、適正な挿入長を熔融炉内へと挿入することで、熔融ガラスの加熱条件を所望の条件に維持し続けることを可能とし、安定した品位のガラス物品を高い製造効率で長期に亘り製造できるガラス物品の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス物品の製造方法は、熔融ガラス滞留槽中に配設した棒状電極対間に交流電流を直接通電し、熔融ガラスを加熱し、成形することでガラス物品を製造するガラス物品の製造方法で、熔融ガラス中に浸漬した該棒状電極と、熔融ガラスの加熱には関与しない照合電極との間に交流印加電圧Ｖを付与し、電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋを計測する計測工程と、計測工程によって得られた計測値Ｋ及びＴから定められる該棒状電極の長手方向の損耗長を回復する損耗長回復工程を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直接通電加熱を行う電極対を有するガラス熔融炉によって、長期に亘り安定した品位のガラス物品を製造し続けることを可能とするガラス物品の製造方法に関する。

ガラスに直接通電して熔融状態とするガラス製造技術は、多くのガラス熔融炉で採用されてきた。この製造方法の長所は、ＬＰＧや重油等を用いるバーナー加熱と比較し、燃料起源の排ガスが発生せず、ガラス原料の飛散も抑えることができ、環境保護の観点で優れ、高温化が容易で、均熱加熱が行い易い等がある。一方、この方法の短所としては、以下のものがある。熱源を電気のみに頼る場合に、多数の電極を炉内の熔融ガラス中に挿入せねばならない。このため、管理や施工に手間がかかる。また、長期間使用された電極表面が変質して脆くなると、ガラス物品中へ異物として混入する。また、ガラス成分中で還元され易い成分が還元されると、異物発生の原因となる。さらに折損により電極が数ｃｍ程度にまで短くなると、炉壁、炉床の電極設置付近を過度に加熱しすぎる傾向となり、炉壁や炉床から余剰な熱エネルギーが離散し、省エネルギー化を妨げる状態となりやすい。

しかし、この技術には数多くの問題があるにもかかわらず、上述した長所を有効に活かし、これらの短所を克服するため、これまでも多数の発明が提案されてきた。

例えば、特許文献１には、ＰｂＯ等、還元され易い金属酸化物を含有するガラスをＭｏ電極と補助電極を備えたガラス熔融炉により熔融する際、Ｍｏ電極側だけでなく、補助電極側でも金属異物を析出させずに直接通電加熱できるガラス熔融炉が提案されている。このガラス熔融炉は、直流電源の正極に接続されたモリブデン電極対が、熔融炉内の熔融ガラスと直接接触する熔融炉壁に装着され、且つ直流電源の負極に接続された補助電極が前記熔融ガラスと直接接触しない熔融炉壁に装着されている。

特許文献２には、電極として使用されるモリブデンが大気中において酸化して、消耗するのを防ぐため、モリブデンからなるガラス熔融部と、鉄−アルミニウム−クロム合金製の耐酸化性を有する耐熱合金からなる保持部とを接合した構造を有するガラス熔融用接合電極が示されている。

特許文献３に示されたガラス溶融用電極は、熔融ガラスと特性の異なる異質物がガラス熔融炉の床面に設けられた貫通孔中の電極棒の周囲に流入するのを防止し、下方からガラス熔融炉内に電極棒を容易に押出すことができる。このガラス熔融用電極は、加熱用の電極棒と、電極棒の上部がガラス熔融炉内の熔融ガラス中に突出されるように保持する保持部、及び冷却機構部を備えた電極ホルダーを有している。そして、ガラス熔融用電極には、ガラス熔融炉の床面から熔融ガラス中に突出する電極棒の側面を覆って前記電極ホルダーに接触する耐熱材料製の電極保護管が付設されている。

特開平８−１２３４０号公報 特開昭６１−２６５１９号公報 特開２００７−１１９２９９号公報

しかし、これらの発明は、熔融ガラスの直接通電加熱によるガラス物品の製造の根本的な問題を解決できるには至っていない。例えば、一般にガラス熔融炉は長期間使用されるほど製造原価の低減に繋がるため、長期稼働を行うことはガラス製造業にとって絶えることのない課題である。一方、棒状の電極は、長期間使用されると電極表面、特にその先端部が熔融ガラス中へと熔解し、損耗してゆき、棒状電極の浸漬長さが初期設置時よりも短くなると、熔融ガラスの加熱条件が変化し、均熱加熱ができなくなるからである。

そこで、電極の消耗による加熱条件の変化ができるだけ小さくなるよう様々な対応がなされてきた。例えば、定期的に浸漬状態の全ての棒状電極を一定量だけ炉内に押し込む操作を定期的に繰り返す方法や、製造終了時に判明した棒状電極の寸法計測値などから挿入長を決める方法、あるいは熔融ガラス温度の低下や棒状電極間の電気抵抗の上昇に応じて、挿入長を決める方法等が採用されてきた。しかし、これらの対応は、いずれも正確な挿入長が判らずに挿入していることになる。このため、挿入長の過不足が生じる。すなわち、棒状電極の挿入長が長すぎると、高粘性ガラス融液の対流による外力が大きくなり、棒状電極の固定位置で折損する等して棒状電極の耐用期間が短くなる危険性がある。棒状電極の挿入長が不揃いになると、加熱条件が変わり棒状電極の耐用期間が短くなる。一方、棒状電極の挿入長が短すぎると、棒状電極周辺の耐火物表面を導通し、直接通電が不十分になる場合もあり、耐火物を異常に損耗し、生地漏れ等の突発的な災害に繋がる危険性がある。この結果、ガラス熔融炉の操業条件が乱され、安定した熔融炉の操業に支障をきたし、ガラス物品中の泡不良や異物不良の増加、成形寸法精度の乱れなどが生じる。

本発明は、このような状況に鑑みて行われたものである。すなわち、本発明は、棒状電極を備えたガラス熔融炉において、ガラス熔融炉内に浸漬された複数の棒状電極の損耗量を従来よりも正確に把握し、適正な挿入長を熔融炉内へと挿入することによって、熔融ガラスの加熱条件を所望の条件に維持し続けることを可能とし、安定品位のガラス物品を高い製造効率で長期に亘り製造できるガラス物品の製造方法の提供を課題とする。

本発明者らは、熔融ガラスの温度Ｔ、加熱に寄与しない照合電極の電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋ、及び棒状電極の熔融ガラス中への挿入長さ寸法Ｄには相関関係があることを見出し、この相関関係を利用し、Ｔ及びＫの値からＤの値を導き、このＤの値に基づいて棒状電極の熔融ガラス浸漬長を一定値とすることで熔融ガラスの加熱条件を安定化できることを見出し、ここにその方法の詳細を提示する。

すなわち、本発明のガラス物品の製造方法は、熔融ガラス槽中に配設した棒状電極対間に加熱用交流電流を印加通電し、熔融ガラス槽中の熔融ガラスを通電加熱し、成形することでガラス物品を製造するガラス物品の製造方法であって、熔融ガラス中に浸漬した該棒状電極と、熔融ガラスの加熱には関与しない照合電極との間に交流電圧Ｖを付与し、照合電極と棒状電極間の交流電圧Ｖを照合電極に流れる電流値Ｉで除した値Ｋと、照合電極近傍の熔融ガラス温度Ｔとを計測する計測工程と、計測工程によって得られた計測値Ｋ及びＴから定められる該棒状電極の長手方向の損耗長を回復する損耗長回復工程を有することを特徴とする。

本発明では、熔融ガラス槽中の熔融ガラスに浸漬状態に保持された２本以上の棒状電極を炉床や炉壁などに配設する。なお、棒状電極は、長さが５０ｍｍから２０００ｍｍ、横断面の円相当径が１０ｍｍから２００ｍｍ程度の形態を呈している。棒状電極は、複数の材料を複合化した構造であってもよい。

また、この加熱用の棒状電極以外に、加熱に用いられない照合電極を設ける。照合電極は、棒状電極の経時的な損耗寸法を的確に計測するために用いられる。照合電極は、棒状電極と同材質でも異材質でもよい。照合電極の形状は、棒以外の形状でもよく、計測時のみに熔融ガラス中に浸漬されるような使用方法でもよい。

照合電極により構成される計測回路は、加熱用の交流電源とは別に予め配設された計測用の交流電源により構成される回路である。この計測用の交流電源から計測回路に印加される電圧は、加熱用の交流電源の電圧よりも小さくすることが好ましい。具体的には、加熱用交流電源による印加電圧を１とすれば、計測用の交流電源の印加電圧は０．５以下とすることが好ましく、さらに好ましくは０．１以下とすることであり、一層好ましくは０．０５以下とすることである。こうすることによって、照合電極は熔融ガラスの加熱に係わらず、このため照合電極の損耗を確実に抑止できるため、浸漬長が変わらないので正確な計測値を得ることができるからである。

計測工程は、計測回路の通電により得られる照合電極の電圧値Ｖ、電流値Ｉ及び熔融ガラス温度Ｔから棒状電極の熔融ガラス中への挿入長さ寸法Ｄを導く工程である。計測は、棒状電極に印加される計測用交流電源により計測回路に電圧を印加して行われる。こうして棒状電極と照合電極との間に付与した交流印加電圧Ｖを計測専用の照合電極の電流値Ｉで除した値Ｋ（以下、Ｖ／Ｉとも記す）、及び熔融ガラス温度Ｔを計測し、事前に調査して得られているＫ、Ｔ及びＤの関係から正確なＤを得ることができる。事前調査は、シミュレーションでも、小規模な実験によるものでもよい。

損耗長回復工程は、計測工程における計測の結果に従い、高温のため直接監視できない棒状電極の熔融ガラス浸漬長を適正寸法となるように復元する工程である。復元のためには、予め十分に長尺の電極を準備して使用すればよいが、それでも長さが足りなければ、短くなった棒状電極の端面に新規の棒状電極を接合して延長し、棒状電極の長さを復元すればよい。

２本以上の棒状電極間に印加する交流電圧の周波数よりも高周波の周波数の印加電圧を照合電極と該棒状電極との間に印加することが必要である。具体的には、棒状電極対間に印加する交流電圧の周波数を１とすると、照合電極と該棒状電極との間に印加する交流電圧の周波数は２以上とすることが好ましく、さらに好ましくは５以上とすることである。

また、棒状電極対間に印加する交流電圧の周波数に夾雑周波数として、照合電極と該棒状電極との間に印加する周波数成分が含まれる場合には、夾雑周波数を誤って計測しないように、必要に応じてカットフィルタを設けて夾雑周波数を除いた状態で計測すればよい。

また本発明のガラス物品の製造方法は、照合電極１本に対応する棒状電極の本数が、複数本であってもよい。

また本発明のガラス物品の製造方法は、前記計測工程が、棒状電極対間の交流電圧が一時的に印加されない状態下で行なわれるならば、加熱回路の交流電源と、計測回路の交流電源とを同じ電源によって賄うことができ、製造に係る装置を効率的に利用することができる。

本発明のガラス物品の製造方法は、１回毎に熔融ガラスを炉外に導出するバッチ式のガラス熔融ポットを用いたガラス熔融炉に適用してもよいが、バッチ式炉は長期に亘り電極が熔融ガラスに晒され続けることはまれである。このような観点から、本発明のガラス物品の製造方法は、長期に亘り連続生産を行う形式のガラス熔融炉に適用するのが好ましい。

また本発明のガラス物品の製造方法は、ガラス物品がガラス繊維であり、ブッシングを使用する紡糸工程により得られるならば、細番手のガラス繊維であっても紡糸時に糸切れ等の発生し難い安定した品位のガラス繊維を長期に亘り製造し続けることができる。

本発明のガラス熔融炉は、本発明のガラス物品の製造方法によりガラス物品の製造を行うガラス熔融炉であって、棒状電極対、照合電極、及び温度計測手段を配した耐火物槽を備えてなることを特徴とする。

耐火物槽は、１０００℃以上の熔融ガラスとの化学反応性に乏しく、電気抵抗が十分に高く、高温強度を有する耐火材によって構成されていればよい。

以上のように、本発明は、棒状電極を備えたガラス熔融炉において、ガラス熔融炉内に浸漬された複数の棒状電極の損耗量を正確に把握し、適正な挿入長を熔融炉内へと挿入することにより、熔融ガラスの加熱条件が所望の最適な条件内に維持できる。このため、ガラス物品中の泡不良や異物不良の増加、成形寸法精度の乱れなどに繋がらない。よって長期に亘り優れた品位のガラス物品が高い製造効率で製造できる。また棒状電極の耐用期間が短くなることはない。電極周辺の耐火物の耐用期間が短くなることもないので、ガラス物品の製造における製造費用を抑えることができる。

本発明に係るガラス熔融炉に関する概略説明図であり、（Ａ）は部分横断面平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ面における断面の概略図である。 本発明に係る棒状電極の損耗と、その後の棒状電極の熔融ガラス浸漬寸法の回復に関する説明図であり、（Ａ）は棒状電極の損耗前の状態、（Ｂ）はΔＬだけ損耗した後の状態、（Ｃ）はΔＬだけ熔融ガラス中に挿入した状態をそれぞれ表している。 電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋ、熔融ガラス温度Ｔの２つの計測値から棒状電極の長さＤを得るための３次元グラフである。 本発明に係る他のガラス熔融炉に関する説明図であり、（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ領域の部分斜視拡大図である。 照合電極に係わる部分断面説明図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は、単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。

本発明は、多様なガラス物品の製造に適用できるが、ここではプリント配線基板やＦＲＰ等の複合材料を構成するガラス長繊維の製造に用いる場合について、具体的に示す。

図１（Ａ）には、本発明を適用するガラス熔融炉に関し、その概略断面説明図を示す。このガラス熔融炉は、ガラス繊維の連続成形に対応し、均質な熔融ガラスの製造に用いられる連続熔融炉である。図１では、２は投入口、３は原料、４はスロート、５はフォアハース、１０はガラス熔融炉、１１は熔融ガラス上部の雰囲気、１２は熔融ガラス、１３は熔融ガラス液面、１５は耐火物、２０は照合電極、２１は照合電極冷却装置、２５、２５ａは熱電対、３０ａ、３０ｂは棒状電極、３１は棒状電極冷却装置、４０、４１は電力供給源、４５は電流検出器、５０は電圧検出器、ＳＷ１、ＳＷ２は計測回路用スイッチ、ＳＷ３は加熱回路用スイッチをそれぞれ表している。

このガラス溶融炉１０では、Ｅガラス材質となるように選定された複数のガラス原料は均質に混合された後、コンベヤによって投入口２に運ばれ、セラミックス製耐火物１５製の熔融槽内へと投入される。投入された混合ガラス原料３は、炉内雰囲気１１、及び既に熔融した状態にある周囲の熔融ガラス１２からの伝熱等により加熱され、反応して多数の気泡が熔融ガラス液面１３から雰囲気１１中に放出され、熔融状態となる。

炉床に備えられた棒状電極３０ａ、３０ｂから熔融ガラス１２への直接通電により、熔融ガラス１２は、１０^４．０ｄＰａ・ｓより低粘性となるように高温へと加熱され、均質な状態になる。次いで熔融ガラス１２は、スロート４を経てフォアハース５へと至り、成形域に配置されたブッシング（図示省略）により細いストリーム状に引き出され、冷却され、所望のサイジング剤などを塗布されて集束され、複数本を束ねてガラス長繊維に成形される。

ガラス熔融炉１０には、図１（Ａ）に示すように、計４本の棒状電極３０ａ、３０ｂが備えられ、各々２本に対して１本の照合電極２０が割り当てられて配設されている。棒状電極３０ａ、３０ｂは、いずれもモリブデン（Ｍｏ）製の電極である。図１（Ｂ）には、図１（Ａ）のＸ−Ｘ断面を示す。図１（Ｂ）で、棒状電極３０ａ、加熱回路用スイッチＳＷ３、電力供給源４０、電流検出器４５、及び棒状電極３０ｂを互いに連結した回路が、加熱回路であり、この回路により熔融ガラス１２に直接通電が行われる。

また棒状電極３０ａ、電流検出器４５、電力供給源４１、計測回路用スイッチＳＷ２、及び照合電極２０を互いに連結した回路が、棒状電極３０ａについて、その損耗量を計測するために用いられる計測回路であり、棒状電極３０ｂ、電流検出器４５、電力供給源４１、計測回路用スイッチＳＷ１、照合電極２０を互いに連結した回路が、棒状電極３０ｂについて、その損耗量を計測するための計測回路である。なお、図１（Ｂ）には、判りやすくするために図示しないが、図１（Ｂ）の電流検出器４５、電圧検出器５０等の計測結果は、いずれも集中管理を行う表示端末に接続され、計測結果は記録媒体に記録されている。

このガラス熔融炉１０により、Ｅガラス製のガラス繊維を長期に亘り製造する際は、定期的に炉床に配設された棒状電極の損耗量の計測を行い、棒状電極の浸漬全長の１０％を超える損耗量が検知された場合は、損耗長回復工程として棒状電極の熔融ガラス１２中への浸漬長さを回復させる操作を人力により行う。棒状電極の浸漬全長の１０％を超えなければ、操炉条件に大きな影響を与えないことは、シミュレーションやこれまでの管理の経験から判明したものである。

損耗量の計測工程、及び損耗長回復工程について、図１の電極配置を模式的に示した図２、及び図３に従い、以下で説明する。

図２では、前述した図１に加えて、Ｌは照合電極と棒状電極間の最適距離であり、ここでは、３００ｍｍである。ΔＬは棒状電極の損耗長さ（＝棒状電極の挿入長さ）、Ｄは棒状電極の熔融ガラス中への挿入長さ寸法であり、初期寸法は２００ｍｍである。Ｐは棒状電極の挿入方向、３０は棒状電極をそれぞれ表している。

図２（Ａ）は、棒状電極３０の先端が損耗していない初期状態を表している。照合電極２０の先端と棒状電極３０、２つの電極はいずれも熔融ガラス１２中に浸漬されており、その互いの先端は、距離Ｌだけ離れている。

図２（Ｂ）は、熔融ガラス中に長期間浸漬された後の状態を表している。熔融ガラスに直接通電するために利用されたため、棒状電極の先端は熔融ガラス中に熔解するなどし、寸法がΔＬだけ短くなり、照合電極２０の先端と棒状電極３０の先端とは、Ｌ＋ΔＬだけ離れた状態となる。このため、棒状電極と照合電極間の電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋは、ΔＬの変化分だけ大きくなる。

計測工程として、この際の熔融ガラス温度を照合電極近傍の熱電対（図示省略）で計測した熔融ガラス温度Ｔは、ｔ１となる。照合電極の電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋをｋ１とする。このＴと、Ｋ（Ｖ／Ｉ）の関係に対して、このＥガラス材質について、予め小規模な熔融ガラス熔解設備を併用した実験により求めた値をプロットして描かれた図３に示す３次元グラフの曲面Ｊを使用し、現時点の棒状電極の長さを知ることができる。このグラフは、照合電極の電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋ、熔融ガラス温度Ｔ、及び熔融ガラス中の棒状電極の浸漬長さＤを直交する３軸とし、計測したＫ及びＴの値からＤの値を導出するために用いることができる。

図３で、照合電極の電圧値Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋはｋ１、及び熱電対２５による熔融ガラス温度Ｔがｔ１であったとすると、この２軸についての交点の座標（ｋ１、ｔ１）からＫＴ平面に対しての垂線が、曲面Ｊと交差する縦軸Ｄの位置ｄ１が、熔融ガラス中の棒状電極の浸漬長さを表している。例えば、ｄ１が１７５ｍｍであるとすると、浸漬長は初期の浸漬長、２００ｍｍよりも、２５ｍｍ短くなっており、１０％を超えているので、損耗長の回復が必要となる。こうして判明した棒状電極の欠損分を補うため、以下の損耗長回復工程によって棒状電極の浸漬長が回復される。

図２（Ｃ）に示すように、損耗長回復工程は、棒状電極冷却装置３１による冷却を弱め、挿入方向Ｐにジャッキにより棒状電極３０をΔＬ、すなわち４２ｍｍだけ熔融ガラス１２中に押し込み、熔融ガラス１２中に浸漬された棒状電極３０の長さを初期状態の適正寸法（２００ｍｍ）に戻すことからなる。

こうして、棒状電極の長さが加熱条件を大幅に変えるようになるのを防ぎつつ操炉が行われると、ガラスの熔融条件を安定させることができ、熔融ガラスは、均質な熔融状態を維持できる。このため安定した品位のガラス繊維を長期に亘り製造できた。また棒状電極自体も、熔融ガラス中への浸漬長さが短すぎたり長すぎたりせず、劣化が進行しすぎて、耐用期間が著しく短くなることもなかった。また棒状電極周辺の耐火物の劣化も認められなかった。

ここでは、熔融ガラス温度Ｔを熱電対２５により計測したが、予め２つの照合電極を使用すれば、熱電対の使用は不要となる。この場合、予め実験的に同材質の熔融ガラス中に浸けた照合電極対間に通電し、Ｖ／Ｉの値Ｋと、熔融ガラスの温度Ｔとの関係について、浸漬長Ｄを様々に変えて計測しておくか、あるいは予めシミュレーションにより求めてグラフ化しておく。このようにすれば、製造用のガラス熔融炉では照合電極対を準備し、照合電極対間に電圧Ｖを印加し、照合電極対間の電圧Ｖを電流値Ｉで除した値Ｋを求めれば、製造用のガラス熔融炉では熔融ガラス温度Ｔを熱電対により実測せずとも、２以上の照合電極についてのＶ／Ｉ値Ｋから、熔融ガラス温度Ｔを導くこともできる。

ただ、照合電極を熔融ガラスに浸漬し、常時通電すると棒状電極のように経時的な損耗を生じる危険性があるため、照合電極の熔融ガラスとの接触面の面積は、なるべく大きくすることが好ましい。照合電極の熔融ガラスとの接触面が僅かに損耗することがあっても、測定精度が低下することを防ぐことができるからである。

なお、図１（Ｂ）は加熱回路用スイッチＳＷ３がオンで、加熱回路がつながっており、一方２つの計測回路では、計測回路用スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、計測時を除き、オフになっている。しかし、計測回路に接続される電力供給源４１の交流周波数は、加熱回路の電力供給源４０の交流周波数とは異なった周波数とすれば、ＳＷ１、ＳＷ２を常にオンの状態にしてもよい。例えば、加熱回路の電力供給源４０の交流周波数は、１０ｋＨｚ以上３ＧＨｚ以下とするのが好ましく、ここでは加熱回路の電力供給源４１の交流周波数は１００ｋＨｚであるが、それに対して計測回路に接続される電力供給源４１の交流周波数は、７００ｋＨｚと、５倍以上の値になっている。また加熱回路の電力供給源４０の電圧は、１００Ｖであり、計測回路の電力供給源４１の電圧は、２．５Ｖであるから、４０分の１になっている。すなわち加熱回路の電力供給源４０の電圧を１とすると、計測回路の電力供給源４１の電圧は、０．０２５となっている。また、計測回路には、図示を省略したがサージアブソーバ、及びカットフィルタを備えており、この回路に影響するノイズを抑止する構成になっている。こうすることによって、計測回路での計測値へのノイズの混入が抑止でき、正確な計測画が可能となる。

ただ、照合電極も常時通電すると、棒状電極同様に経時的に損耗する危険性があるため、通電するのは計測時のみに限定する方がよい。すなわち図１（Ｂ）では、計測回路用スイッチＳＷ１、ＳＷ２のいずれも、通常はオフにしておき、計測時のみオンにすればよい。図１（Ｂ）では、電力供給源４０を複数配設した構成にしているが、計測回路の配線を互いに対向して配設された複数の棒状電極の一方側でだけ共用して電力供給源４０も共用し、配設数を減らしてもよい。

また、照合電極の損耗を極力抑制するため、照合電極の熔融ガラス中への浸漬は、計測を行う際のみとするように、照合電極を上下方向に所定長さだけ駆動する機構を設けてもよい。

ここでは、棒状電極をガラス熔融炉の炉床から挿入する形式のガラス熔融炉を例示したが、棒状電極の挿入位置は炉床とは限らず、必要に応じて側壁からの挿入や、熔融ガラス表面の天井側からの挿入でもよい。また特定の角度をもたせ、傾斜状態となるように挿入してもよい。

他のガラス熔融炉でのガラス物品の製造について、以下に説明する。図４には、ガラス長繊維の製造に用いられるガラス熔融炉の説明図を示す。ここでは、実施例１よりも照合電極の数を減らしている。図４（Ａ）はガラス熔融炉を上方から見た部分平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＹ領域の部分斜視拡大図である。図４では、１０ａはガラス熔融炉、２５ａ、２５ｂは熱電対、３０ｃ、３０ｃ１、３０ｃ２、３０ｃ３、及び３０ｃ４はモリブデン製の棒状電極を表している。ガラス熔融炉１０ａ内のガラス原料３の化学反応などの挙動、さらにブッシングによる紡糸については、実施例１同様である。

棒状電極３０ｃは、４本を１組とし、１本の照合電極２０ａにより２つの計測回路が形成できる。なお、加熱回路の電力供給源(図示省略)の交流周波数は、１０ｋＨｚ以上３ＧＨｚ以下とするのが好ましく、ここでは１８０ｋＨｚであるが、それに対して計測回路に接続される電力供給源(図示省略)の交流周波数は、１０倍以上の値、すなわち２．３ＭＨｚになっている。また加熱回路の電力供給源の印加電圧は、２００Ｖで、計測回路に接続される電力供給源は、１０Ｖであり、２０分の１の値、すなわち加熱回路の電力供給源の印加電圧を１とすると、０．０５になっている。これにより各棒状電極３０ｃの熔融ガラス１２中の浸漬長が計測できる。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、熔融ガラスを加熱する際には、棒状電極３０ｃ１、３０ｃ２の２本を一対とし、棒状電極３０ｃ３、３０ｃ４の２本を他の一対として加熱回路を構成して使用する。そして、４本の棒状電極の熔融ガラス中への浸漬長を計測する際には、中央の照合電極２０ａと各棒状電極とで構成される計測回路を用いればよい。

４本の棒状電極について、１本の照合電極を用いて、計測回路を形成するため、少ない照合電極本数で、効率よく正確な計測が行える。そして、得られた計測値に応じ、損耗長を的確に回復できる。

また、４本で１組の棒状電極３０ｃに対して、２本の熱電対２５ａ、２５ｂが、１本の照合電極２０ａを挟む位置の炉床内に配設され、測定を行う先端のみが熔融ガラスに接触している。これは１カ所の温度計測よりも、さらに正確な温度を測定するためのものである。

温度計測については、この例のように２カ所の温度計測を行う方法以外に、炉床に配設した照合電極２０ａ以外に熔融ガラスの融液面側にもう１本の照合電極を設け、炉床に配設した照合電極と融液面側に設けた照合電極の間のＶ／Ｉ値Ｋを計測して予め求めたＫと温度Ｔとの関係から熔融ガラスの温度を導くことで温度計測の代用としてもよい。

図５には、炉床に配設した照合電極２０ａに加えて、融液面側に設けた照合電極２０ｂについて示している。図５では、Ｍｏ製の棒状体の端面にＭｏ製の矩形状板状体を接合した電極２０ｂを採用している。このようにすると、照合電極２０ｂの比表面積が大きくなるので、電極長の変化に対応する抵抗値の変化の割合が小さくなりすぎることがなく、好ましい。

また、２本の照合電極を設ける位置については、上述した以外に、炉床に設けた２本の照合電極間のＶ／Ｉ値Ｋの計測によって温度計測の代用としてもよい。

ちなみに、１本の照合電極が併用して計測できる棒状電極の本数は、８本までである。８本を超えると各棒状電極間相互の影響が大きくなり、正確な計測に支障をきたすことになる。

本発明のガラス物品の製造方法は、前述したように、予め棒状電極の熔融ガラス中の浸漬長Ｄ、Ｖ／Ｉ値Ｋ、熔融ガラス温度Ｔの関係を特定の熔融ガラスを用いた試験を行うことで明確になる。

炉床に３０ｍｍ直径の円柱形状の棒状電極を使用した場合について、実験を行った。ここでは、１５００℃のＥガラス中に２６ｍｍ角柱状の棒状電極を用いた。そして、この棒状電極の浸漬長を１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍとした各々の場合に、天井側に長さ３０ｍｍ、２．２ｍｍ角の照合電極を設置し、Ｖ／Ｉ値Ｋがどれだけ変化するかを調べた。その結果、１００ｍｍから１５０ｍｍとなった時点でＶ／Ｉ値Ｋは１００ｍｍの値の０．９５であり、１５０ｍｍから２００ｍｍとなった時点でＶ／Ｉ値Ｋは、１５０ｍｍの値の０．９２であった。このことからＶ／Ｉ値Ｋを利用すれば、棒状電極の長さを計測するに十分な変化を示すことが明瞭になった。このため、さらに温度条件を変えて調査を行い、本発明に係る状電極の熔融ガラス中の浸漬長Ｄ、Ｖ／Ｉ値Ｋ、熔融ガラス温度Ｔの関係を明示できた。

本発明に係るガラス熔融炉とこれを使用するガラス物品の製造方法については、実施例中ではガラス長繊維の製造について例示したが、それ以外にもディスプレイ用の板ガラスや２００μｍ以下の厚みのガラスフィルム、各種管ガラスや光部品用途、太陽電池、太陽発電等のガラス物品を得るためにも利用できる。

２ 投入口
３ 原料
４ スロート
５ フォアハース
１０、１０ａ ガラス熔融炉
１１ 熔融ガラス上部の雰囲気
１２ 熔融ガラス
１３ 熔融ガラス液面
１５ 耐火物
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 照合電極
２１ 照合電極冷却装置
２５、２５ａ、２５ｂ 熱電対
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｃ１、３０ｃ２、３０ｃ３、３０ｃ４ 棒状電極
３１ 棒状電極冷却装置
４０、４１ 電力供給源
４５ 電流検出器
５０ 電圧検出器
ＳＷ１、ＳＷ２ 計測回路用スイッチ
ＳＷ３ 加熱回路用スイッチ
Ｄ 棒状電極の熔融ガラス中への挿入長さ寸法
Ｌ 照合電極と棒状電極の最短距離
ΔＬ 棒状電極の損耗長さ（＝棒状電極の挿入長さ）
Ｐ 棒状電極の挿入方向

Claims (5)

1. 熔融ガラス槽中に配設した棒状電極対間に加熱用交流電流を印加通電し、熔融ガラス槽中の熔融ガラスを通電加熱し、成形することでガラス物品を製造するガラス物品の製造方法であって、
   熔融ガラス中に浸漬した該棒状電極と、熔融ガラスの加熱には関与しない照合電極との間に交流電圧Ｖを付与し、照合電極と棒状電極間の交流電圧Ｖを照合電極に流れる電流値Ｉで除した値Ｋと、照合電極近傍の熔融ガラス温度Ｔとを計測する計測工程と、
   計測工程によって得られた計測値Ｋ及びＴから定められる該棒状電極の長手方向の損耗長を回復する損耗長回復工程を有することを特徴とするガラス物品の製造方法。
2. ２以上の棒状電極間に印加する交流電圧の周波数よりも高周波の周波数の印加電圧を照合電極と該棒状電極との間に印加することを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
3. 前記計測工程が、棒状電極対間の交流電圧が一時的に印加されない状態下で行なわれることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス物品の製造方法。
4. ガラス物品がガラス繊維であり、ブッシングを使用する紡糸工程により得られるものであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のガラス物品の製造方法。
5. 請求項１から４の何れかに記載のガラス物品の製造方法によりガラス物品の製造を行うガラス熔融炉であって、
   棒状電極対、照合電極、及び温度計測手段を配した耐火物槽を備えてなることを特徴とするガラス熔融炉。