JPH04367519A - ガラスの電気溶解炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラスの電気溶解炉に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ガラス融液中に対をなす棒状又は板
状の電極を挿入し、電極間に通電して発生するジュール
熱によりガラスを溶解するガラスの電気溶融法が知られ
ている。

【０００３】大型電気溶解炉等では、棒状、板状を問わ
ず複数の電極対の設置が必要である。この場合、各電極
対はガラス融液を通じて各電気設備は電気的に接続され
ていると、相対向する電極のみでなく、互いに隣接する
電極間にも電気が流れる可能性がある。互いに隣接する
電極間において電力が消費されると、ガラス融液の温度
上昇に役立たず電極自体又は炉壁の温度を不必要に上昇
し電気溶解炉の寿命を短くしてしまう。

【０００４】特許公告昭６０−２５３７０号公報に記載
された技術では、複数対の板状電極の間には仕切部材が
配置され、隣接した板状電極間において不必要に電流が
流れないように、複数対の板状電極には互いに同一位相
の単相交流を負荷している。

【０００５】又特許公開昭５３−９１９２５号公報に記
載された技術では、棒状電極を側壁から挿入して相対向
して通電する場合、主電極の横に補助電極を設け、主電
極に補助電極を隣接して、炉壁付近の温度を上昇させ適
切に維持している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特許公告昭６０−２５
３７０号公報に記載された技術では、板状電極は各１対
の上流溶融部及び下流溶融部に設けられ、隣接した板状
電極の間には炉の幅方向に延びた仕切部材が設けられ、
且つ隣接した電極間の距離は充分に大きい。従って単に
負荷する単相交流の位相を同一にすれば、隣接した電極
間の電力消費は無視し得るのである。しかし、隣接した
電極間の距離が小さく、または仕切部材が設けられてい
ない場合には適用できない。

【０００７】又特許公開昭５３−９１９２５号公報に記
載された技術では、主電極と補助電極の電位差を利用し
て炉壁付近の温度を上昇させるため、補助電極及びその
電気設備を設けなければならなかった。

【０００８】本発明は上記課題に鑑み、複数対の相対向
する電極が設置され且つ互いに隣接する電極間の距離が
小さい電気溶融炉において、ガラス原料を溶解するため
のガラス融液の主たる加熱及び隣接する電極間における
従たる加熱の電力消費を調整可能な電気溶解炉を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明において、ガラス
融液中に挿入された複数対の電極間に通電してガラスを
溶解するガラスの電気溶解炉において、該複数対の電極
が、互いに隣接した電極間の距離が相対向する電極間の
距離の１／２以下になるように配置され、かつ各電極対
は互いに同一位相である単相交流電源に個別に接続され
ており、該電源が個別に電圧設定されることにより、相
対向する電極対の間の電流と、互いに隣接した電極の間
の電流とが調整されることを特徴とするガラスの電気溶
解炉を構成した。

【００１０】又複数の電極対が２以上の群に分けられ、
群毎に互いに同一位相である単相交流電源に個別に接続
されることも可能である。

【００１１】

【作用】本ガラスの電気溶解炉は複数の電極対が密に配
置され、ガラス溶解能率が高い。又各電極対は、互いに
個別に電源に接続されており、相対向する電極対の間の
電流が個別に適切に設定できる。そして各電極対は、互
いに同一位相である電源に接続されており、隣接した電
極間における電力消費が抑制され、かつ調整可能である
。

【００１２】一般に相対向する複数対の電極が設置され
且つ互いに隣接する電極間の距離が小さい電気溶融炉に
おいては、電極のガラス融液中の挿入深さ、相対向する
電極間の距離、互いに隣接する電極間の距離、又は電極
の表面積を変更又は調節することにより各電極対の電気
抵抗値を増減させ、各電極対間の電力分布を調整し、か
つ互いに隣接する電極間の電力消費を制御することが或
る程度まで可能である。

【００１３】しかしこの場合、各電極対の印加電圧を個
別に制御するためには、各電極対の電気設備が全て独立
している必要がある。或いは設備投資との関係において
、群分けして群ごとに独立している必要がある。

【００１４】且つ各電極対の単相交流はその位相が合致
することが必要である。位相が異なると相対向する電極
が各電極対の電気設備が独立していても、相対向する電
極間における主たる消費に電力を配分できず、互いに隣
接する電極間において不必要に消費されてしまうからで
ある。

【００１５】以下実施例により説明する。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１及び図２により
説明する。図１は相対向する３対の電極（１ａ、１ｂ、
１ｃ）を電気溶解炉の溶解槽（２）の上方から配置した
ガラスの電気溶解炉の平面図、図２は電気結線を示す図
である。

【００１７】電気溶解炉は、溶解槽（２）の大きさが縦
１ｍ横１ｍの角形で、ガラス融液（３）の深さは１ｍで
ある。ガラス原料（４）は溶解槽（２）の上方より投入
され、下方からガラス融液（３）が流出するようになっ
ている。３対の電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）が上方よりガ
ラス原料（４）の層を通じてガラス融液（３）に挿入さ
れている。電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）は板状であり大き
さはそれぞれ１５ｃｍ角である。

【００１８】３対の相対向する電極（１ａ、１ｂ、１ｃ
）の中、中央の電極（１ｂ）の電極間距離（Ｌｂ）は９
０ｃｍであり、ガラス融液（３）の表面からの挿入深さ
（ｈｂ）は１５ｃｍである。両側の電極（１ａ、１ｃ）
の電極間距離（Ｌａ、Ｌｃ）は７０ｃｍであり、挿入深
さ（ｈａ、ｈｃ）は２３ｃｍである。又互いに隣接する
電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）間の距離（ｘ２、ｘ３）は３
０ｃｍ、炉壁（２ａ）と炉壁（２ａ）に接する電極（１
ａ、１ｃ）間の距離（ｘ１、ｘ４）は２０ｃｍである。 ここに互いに隣接する電極間の距離は板状電極の中心線
の間の距離で表している。

【００１９】各電極対は、互いに同一位相である単相交
流電源に個別に接続されている。

【００２０】次に電源設備について説明する。

【００２１】電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）は溶解槽（２）
の上方より溶解槽（２）の外側に設置された単相絶縁ト
ランス（６ａ、６ｂ、６ｃ）に個別に接続している。各
単相絶縁トランス（６ａ、６ｂ、６ｃ）は個別に誘導電
圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ）により調整される。一方
電圧計（Ｖ１、Ｖ２）により、隣接した電極間（１ａ−
１ｂ、１ｂ−１ｃ）の電圧が測定され、隣接した板状電
極間の電力消費量が推定される。この情報に基づき個別
に相対向する電極間に消費される電力消費量と又個別に
隣接した板状電極間に消費される電力消費量とが所望通
り得られるように、誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ
）により個別に相対向する電極間に印加する電圧が調整
される。尚誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ）の代わ
りにサイリスタを使用してもよい。

【００２２】上述したように相対向する電極間距離は最
短距離が７０ｃｍであるから、互いに隣接する電極間の
距離は３０ｃｍであり、相対向する電極間距離の１／２
以下になっている。但し互いに隣接する電極が接触し又
は重なり合うことはないことは言うまでもない。

【００２３】又電極が密に配置された状態では互いに隣
接する電極間距離が減少すると、相対向する電極間は実
効的通電断面積が減少し、抵抗が増大することも考慮し
て電極を配置する。

【００２４】次に相対向する電極の電極間距離の配置関
係について説明する。

【００２５】相対向する電極の電極間の抵抗値は比抵抗
が一定であれば、電極間距離が短いと抵抗値は小さい。 しかし電気溶解炉は一般に中央部が周辺部に比して温度
が高く抵抗値は小さい。そのために本実施例においては
中央の電極（１ｂ）の電極間距離（Ｌｂ）を両側の電極
（１ａ、１ｃ）よりも長くして各電極対間の抵抗値を平
準化し、誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ）による電
圧の調整を容易にしている。

【００２６】次に相対向する電極の挿入深さの配置関係
について説明する。

【００２７】相対向する電極の電極間の抵抗値は比抵抗
が一定であれば、ガラス融液（３）の表面付近では電極
の表面からの挿入深さが深い方が小さい。しかし電気溶
解炉は一般に中央部が周辺部に比して温度が高く抵抗値
は小さい。そのために本実施例においては中央の電極（
１ｂ）の挿入深さ（ｈｂ）は両側の電極（１ａ、１ｃ）
の挿入深さ（ｈａ、ｈｃ）より浅くして各電極対間の抵
抗値を平準化し、誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ）
による電圧の調整を容易にしている。

【００２８】本実施例の電気溶解炉を用いて、硼珪酸ガ
ラスを溶解したところ、１日２トンの溶解量で安定した
連続溶解が６か月行われた。得られたガラスは泡、異物
、脈理共に良好であった。

【００２９】本発明の第２の実施例を図３により説明す
る。図３は電気結線を示す図である。

【００３０】本実施例の溶解槽（２）及び相対向する３
対の電極（１ａ、１ｂ、１ｃ）の配置関係は第１の実施
例と同一である。

【００３１】電源設備については、図３に示すように電
極（１ｂ）は単独で１群をなし、電極（１ａ、１ｃ）は
２対で１群をなして、合計２群の電極がそれぞれ互いに
同一位相である単相交流電源に接続されている。従って
単相絶縁トランス（６ａ、６ｂ）は２個であり、個別に
誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ）により調整される。一方
電圧計（Ｖ１）により、隣接した電極間（１ａ−１ｂ、
１ｂ−１ｃ）の電圧が測定され、隣接した板状電極間の
電力消費量が推定される。このように電極（１ａ、１ｃ
）において相互の平衡が良いときは群わけにより電源設
備が少なくてすむ。

【００３２】第１の実施例の操業に引続き、同一の電気
溶解炉を用い、結線を変更して本実施例の操業として硼
珪酸ガラスを溶解したところ、１日２トンの溶解量で安
定した連続溶解が３か月行われた。得られたガラスは泡
、異物、脈理共に良好であった。

【００３３】本発明の第３の実施例を図４により説明す
る。図４は相対向する５対の電極（１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄ、１ｅ）を電気溶解炉の溶解槽（２）の上方から配
置したガラスの電気溶解炉の平面図である。

【００３４】電極（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）の
相対向する電極間距離（Ｌａ、Ｌｅ）は７０ｃｍ、電極
間距離（Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ）は９０ｃｍであり、挿入深
さは電極（１ｂ、１ｃ、１ｄ）については１５ｃｍ、電
極（１ａ、１ｅ）については２３ｃｍである。

【００３５】電源設備については、電極（１ａ）と電極
（１ｅ）はそれぞれ単独で１群をなし、電極（１ｂ、１
ｃ、１ｄ）は１群をなして合計３群の電極がそれぞれ互
いに同一位相である単相交流電源に接続されている。従
って単相絶縁トランス（６ａ、６ｂ、６ｃ）は３個であ
り、個別に誘導電圧調整器（５ａ、５ｂ、５ｃ）により
調整される。一方電圧計（Ｖ１、Ｖ２）により、隣接し
た電極間（１ａ−１ｂ、１ｄ−１ｅ）の電圧が測定され
、隣接した板状電極間の電力消費量が推定される。本実
施例においては相対向する電極間距離の相違と併せて両
側の電極（１ａ、１ｅ）挿入深さを深くして電気抵抗を
下げて、各電極対間の抵抗値を平準化し、誘導電圧調整
器（５ａ、５ｂ、５ｃ）による電圧の調整を容易にして
いる。又相互の平衡が良いときは群わけにより電源設備
がすくなくてすむ。

【００３６】本実施例によりアルミノ珪酸ガラスを溶解
したところ、１日３トンの溶解量で安定した連続溶解が
３か月行われた。得られたガラスは泡、異物、脈理共に
良好であった。

【００３７】尚電極の位置の移動により電気抵抗を増減
させるためには、電極は上方から配置するのが好ましい
が、側壁から配置することも可能であり、又電極の形状
は棒状でも板状でもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明により溶解槽中において、相対向
する複数対の電極間の電力消費と互いに隣接する電極間
の電力消費とが調整され、良好な温度分布に維持される
。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のガラスの電気溶解炉の平面図で
ある。

【図２】第１の実施例の電気結線を示す図である。

【図３】第２の実施例の電気結線を示す図である。

【図４】第３の実施例のガラスの電気溶解炉の平面図で
ある。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ　　電極２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　溶解槽３　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　ガラス融液４　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ガラス原料
５ａ、５ｂ、５ｃ　　　　　　　　誘導電圧調整器６ａ
、６ｂ、６ｃ　　　　　　　　単相絶縁トランスＶ１、
Ｖ２　　　　　　電圧計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガラス融液中に挿入された複数対の電
   極間に通電してガラスを溶解するガラスの電気溶解炉に
   おいて、該複数対の電極が、互いに隣接した電極間の距
   離が相対向する電極間の距離の１／２以下になるように
   配置され、かつ各電極対は互いに同一位相である単相交
   流電源に個別に接続されており、該電源が個別に電圧設
   定されることにより、相対向する電極対の間の電流と、
   互いに隣接した電極の間の電流とが調整されることを特
   徴とするガラスの電気溶解炉。
2. 【請求項２】　　各電極対が互いに同一位相である単相
   交流電源に個別に接続されることに代え、複数の電極対
   が２以上の群に分けられ、群毎に互いに同一位相である
   単相交流電源に個別に接続されることを特徴とする請求
   項１に記載されたガラスの電気溶解炉。