JP4317578B1 - 溶融ガラス送液部の加熱機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ガラス溶融装置の上流側容器部と下流側容器部とをつないで溶融ガラスを流す送液部を加熱し、前記溶融ガラスを所定温度に保持する溶融ガラス送液部の加熱機構において、前記上流側容器部、前記下流側容器部及び前記送液部は、いずれも白金又は白金合金で形成され、前記送液部は管形状又は樋形状をなし、前記送液部の外側表面に、前記送液部と同じ材質で形成された電極が、その取り付け面が二次元的又は三次元的な広がり形状をなす状態で取り付けられており、前記電極への通電によって前記送液部自身が発熱してヒータとなることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図2は、実施形態1における電極の概略を説明するための斜視図である。図2において容器部は不図示としている。送液部5は直管形状を有し、その両端に平板状の電極9a,9bが溶接で接合されている。このとき、電極9a,9bの取り付け面は、送液部5の管の周方向に周回した形状(三次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、直管の軸方向と一致している。取り付け面の面積は、管の周方向の長さ(すなわち管の外周長)と幅方向の長さの積で求まるため、幅方向の長さによって、取り付け面の面積が調整されることとなる。この形態は、管の内部空間が溶融ガラスで略完全に満たされながら使用される場合に好ましい。電流は電極から管の全表面にわたり略均一な電流密度で流れることによって、管全面にわたり略均一な温度分布を持たせることが可能となる。
図3は、実施形態2における電極の概略を説明するための斜視図である。図3において容器部は不図示としている。送液部5は直管形状を有し、その両端に平板状の電極9a,9bが溶接で接合されている。このとき、電極9a,9bの取り付け面は、送液部5の管の周方向に下半分において伸びた形状(三次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、直管の軸方向と一致している。取り付け面の面積は、管の周方向における取り付け面の長さ(図3では管の外周長の略半分)と幅方向の長さの積で求まる。したがって、管の周方向における取り付け面の長さと幅方向の長さの両方或いはいずれか一方によって、取り付け面の面積が調整されることとなる。この形態は、管の内部空間が溶融ガラスで完全に満たされておらず、例えば上半分が空いている場合に好ましい。上半分と下半分とでは熱容量が異なるために、管の下部に発熱する熱を集中させるようにした。つまり、上半分は電極が無く、上半分においては相対的に電気抵抗が大きくなり、電流が小さくなる。管の表面の上半分と下半分で電流に分布を持たせて、全体の温度分布を均一化する。
図4は、実施形態3における電極の概略を説明するための斜視図である。図4において容器部は不図示としている。送液部5は直管形状を有し、その両端に平板状の電極9a,9bが溶接で接合されている。このとき、電極9a,9bの取り付け面は、実施形態1の場合と同様に管の周方向に周回させているが、周方向の下部に切り欠き10a,10bを設けている。その結果、電極9a,9bの取り付け面は送液部5の管の周方向に伸びた形状(三次元的な広がり形状)をしているものの、切り欠き10a,10bの箇所において電極と管とは接触していない。取り付け面の幅方向は、直管の軸方向と一致している。取り付け面の面積は、管の周方向の長さに切り欠き相当の長さを引いた長さと幅方向の長さの積で求まる。したがって、切り欠きの大きさと幅方向の長さの両方或いはいずれか一方によって、取り付け面の面積が調整されることとなる。この形態は、切り欠きを設ける位置を利用して電流分布を制御し、結果として全体の温度分布を均一化する。なお、図4では、切り欠きをそれぞれ一箇所としたが、複数箇所に分けても良い。
図5は、実施形態4における電極の概略を説明するための斜視図である。図5において容器部は不図示としている。送液部5は直管形状を有し、その両端に平板状の電極9a,9bが溶接で接合されている。このとき、電極9a,9bの取り付け面は、電極9a,9bが末広がりに傾けた状態で溶接されているため、送液部5の管の周方向に傾きをもって周回した形状(三次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、平板状の電極の厚さ方向と一致している。取り付け面の面積は、管の周方向の長さ、前記傾きの角度及び幅方向の長さによって、調整することが可能である。この形態は、電極の傾きの角度によって、電極間の最短距離を管の部位によって変化させることができるため、通電の抵抗を管の部位によって変化させることができる。これを利用して発熱の分布をもたせて、結果として、全面にわたり略均一な温度分布を持たせることが可能となる。例えば、管の内部空間に溶融ガラスが満たされていない場合など、下半分の発熱量を増やしたい場合がある。そこで、管の底部では電極間距離を短くして、抵抗を小さくし、結果として下半分での発熱量を多くすることができる。
図6は、実施形態5における電極の概略を説明するための斜視図である。図6において容器部は不図示としている。送液部5は縮径した管形状を有し、その両端に平板状の電極9a,9cが溶接で接合されていて、さらに、管の中央に平板状の電極9bが溶接で接合されている。このとき、電極9a,9b,9cの取り付け面は、送液部5の管の周方向に周回した形状(三次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、直管の軸方向と一致している。取り付け面の面積は、取り付け面における管の周方向の長さと幅方向の長さの積で求まるため、幅方向の長さ又は電極間距離長或いはその両方によって、取り付け面の面積が調整されることとなる。この形態は、管径が変化する場合であるが、電極を三個又はそれ以上取り付け、電極で挟まれた部分のそれぞれについて所望の温度が保持されるよう制御しやすい。或いは各部の電流を変化させて温度を均一に制御することも可能である。図6に示した形態では電極を三個つけ、例えば9aと9cを一つの極とし、9bを対極とする。ただし、迷走電流対策を行うことが好ましい。
図7は、実施形態6における電極の概略を説明するための斜視図である。図7において容器部は不図示としている。送液部5は直管形状を有し、直管の外表面の最上部と最下部に、平板状の電極9a,9bが、直管の主軸方向と平板の面方向が一致するように、溶接で接合されている。直管の外表面の左と右に対称となるように溶接してもよい。このとき、電極9a,9bの取り付け面は、送液部5の管の主軸方向に帯形状(ほぼ二次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、平板の厚さ方向と一致している。取り付け面の面積は、管の主軸方向における長さ(平板の幅)と幅方向の長さ(平板の厚さ)の積で求まるため、これら二つの長さによって、取り付け面の面積が調整されることとなる。管の主軸方向に電極が接合されるため、電極自体が管の補強材として働く。このため、管の機械的強度が大きく向上する。よって、管の肉厚を薄くすることが可能となる。図7では、主軸方向に沿って、一組の電極を設けた形態を示したが、複数組の電極を設けることで、管の主軸方向に沿って温度分布を与えることも可能である。或いは、電極部の取り付け面の法線方向における電極の断面積を適宜変更(例えば図7で電極の立ち上がり角度αによって断面積を小さくしている)することで、管の主軸方向に沿って温度分布を与えることも可能である。また、実施形態3の場合と同様に切り欠きを設けても良い。
図8は、実施形態7における電極の概略を説明するための斜視図である。図8において容器部は不図示としている。送液部5は樋形状を有し、樋の左右両側面と底面の3ヶ所に、平板状の電極9a(左側面),9b(底面),9c(右側面)が、樋の流れ方向と平板の面方向が一致するように、溶接で接合されている。このとき、電極9a,9b,9cの取り付け面は、送液部5の樋の流れ方向に帯形状(略二次元的な広がり形状)をしている。取り付け面の幅方向は、平板の厚さ方向と一致している。取り付け面の面積は、樋の流れ方向における長さ(平板の幅)と幅方向の長さ(平板の厚さ)の積で求まるため、これら二つの長さによって、取り付け面の面積が調整されることとなる。樋の流れ方向に電極が接合されるため、電極自体が樋の補強材として働く。このため、樋の機械的強度が大きく向上する。よって、管の肉厚を薄くすることが可能となる。図8では、電極9bを一つの極とし、電極9a,9cをそれぞれ対極とする形態である。本形態においても、複数組の電極を設けることで、樋の流れ方向に沿って温度分布を与えることも可能である。或いは、実施形態6と同様に電極部の取り付け面の法線方向における電極の断面積を適宜変更することで、管の主軸方向に沿って温度分布を与えることも可能である。また、実施形態3の場合と同様に切り欠きを設けても良い。
2下流側容器部
3,8加熱保温手段
4,7溶融ガラス
5送液部
6溶融ガラスの流れ方向
9a,9b,9c電極
10a,10b切り欠き
11取り付け部
12,15通電部
14中間部
16取り付け部と通電部との境界
17絞り込み部
100ガラス溶解装置
X電極取り出し方向
Claims (4)
- ガラス溶融装置の上流側容器部と下流側容器部とをつないで溶融ガラスを流す送液部を加熱し、前記溶融ガラスを所定温度に保持する溶融ガラス送液部の加熱機構において、
前記上流側容器部、前記下流側容器部及び前記送液部は、いずれも白金又は白金合金で形成され、前記送液部は管形状又は樋形状をなし、前記送液部の外側表面に、電極が、その取り付け面が二次元的又は三次元的な広がり形状をなす状態で取り付けられており、前記電極への通電によって前記送液部自身が発熱してヒータとなり、
かつ、前記電極は、一端側が前記送液部と同じ材質で形成された取り付け部であり、他端側がパラジウム又はパラジウム合金で形成された通電部であり、該通電部は前記送液部とは非接触の状態で前記取り付け部に接合されているか、或いは、該通電部は前記送液部とは非接触の状態で白金‐パラジウム合金製の中間部に接合され、該中間部は前記送液部とは非接触の状態で前記取り付け部に接合されており、
かつ、前記電極は、電極取り出し方向の横断面の面積が該方向に沿って一定であると共に該方向での中央部分に胴周が最短となる絞り込み部が形成されており、該絞り込み部に前記取り付け部と前記通電部との境界又は前記取り付け部と前記中間部との境界を配置したことを特徴とする溶融ガラス送液部の加熱機構。 - 前記電極の取り付け面が、前記送液部の管又は樋の周方向に広がった形状をしていることを特徴とする請求項1に記載の溶融ガラス送液部の加熱機構。
- 前記電極の取り付け面が、前記送液部の管軸方向又は樋の流れ方向に広がった形状をしていることを特徴とする請求項1に記載の溶融ガラス送液部の加熱機構。
- 前記電極がリブ形状をなしていることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の溶融ガラス送液部の加熱機構。
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