JPH0679498B2 - ガラス溶解炉用電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガラス溶解炉用電極に関し、特に、ガラス溶解
炉の外側から、また好ましくは上方からその内部へ導入
される金属製の電極軸と、この軸の炉内部側端部にたと
えば螺合などによって接続され、ほとんどガラス溶解炉
中の溶解されたガラスの中に浸されているモリブデン、
プラチナ、タングステンやそれらの合金などの耐熱金属
製の電極本体とからなるとともに、電極軸が中空構造で
あって、液体冷却剤によって冷却され、電源に接続可能
となっている電極に関する。

（従来の技術） この種の電極は西ドイツ特許3207250A1に開示されてい
る。電極本体だけでなく、電極軸も同じように耐熱性の
モリブデン、プラテナ、タングステンやその合金などか
らなっているため、材料や製作のコストが高くなり、そ
の結果ガラス炉の作動コストも高くなっている。

さらに、使用されている材料が脆弱なため、軸の機械的
強度には限界があり、厚さを増して増重することによっ
て補強しなければならない。また、この公知の電極で
は、電極本体は比較的大径の短小の筒である。このこと
により、電極本体は機械的には安定するが、その結果、
電流はほぼ接点でガラス溶解物に供給される。このよう
に電流を高い局部に限定して供給することにより、エネ
ルギー入力やガラス溶解物中における温度分布が不規則
になり、溶解工程に害を及ぼす。

さらに、長尺の板形状の電極本体は、長尺の筒状ととも
にガラス製造では一般によく知られている。これらは、
溶解物に規則的にエネルギーを入力するため、溶解物中
の温度分布は改善されるが、これらの電極本体の安定性
や寿命は必ずしも満足の行くものではなく、特に強力な
溶解物に使用されたときは、短時間の使用でも電極本体
の局所に侵食が生じ、結局電極本体が損傷してしまう。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、製作コストが安いだけでな
く、より良質の上述のような電極を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明によると、この目的は、電極軸が優れた導電性を
もつ金属からなる内管と機械的に強度を有する耐熱性金
属からなる外管とを有する同芯管の構造をとっているこ
とを特徴とする上述した電極によって達成される。

（作用及び効果） 新規な電極は同時に、特に適した金属を使用するため、
高い機械的強度とロスの少ない導電性を提供している。
これらの利点が組み合わされて、機械的な強度と導電性
に関して妥協する必要がない。

（その他の手段、作用及び効果） 内管は銅または銅合金製とし、外管は鋼鉄または合金鋼
製とすることが好ましい。これらの金属は必要とされる
特質を備えており、つまり優れた導電性を有する一方、
機械的強度が高く、同時に安価で作動しやすい。

機械的安定性と、電極軸と電極本体との間の耐久性のあ
る接続およびトラブルやロスのない送電を確実にするた
めに、電極軸と電極本体とが接続されている電極軸の内
管の領域に雌テーパーが、対応する電極本体側端部に雄
テーパーが設けられている。

最も機械的に弱い連結部である電極軸から電極本体への
移行部を、熱による過度のひずみや結果として生じる材
料の損傷や脆弱化から保護するために、本発明は、電極
本体に、電極軸と対向する端部から電極本体全長の一部
まで延びるとともに冷却剤の排出口として機能すべく底
部から距離をおいて終端となっている孔を設けている。
さらに、連結領域の冷却によって、ガラス溶解炉で数カ
月作動した後でも、電極本体を電極軸から容易にまた破
壊せずに取り除く、特に螺合をはずすことが可能にな
る。従って、電極本体及び電極軸が連結領域で互いに固
着して離れなくなることを防ぎ、ガラス溶解炉の電極軸
に新しい電極本体を取り付けることが大幅に簡素化さ
れ、あるいは初めて可能になる。

電極を安定させ、電極本体を電極軸に取り付けることを
容易にするために、電極軸と本体との間の連結部の真上
に電極軸の中空内部に貫通孔付プレートが固定挿入され
ている。このプレートは冷却用管を中央合わせする中央
孔と、冷却剤が回帰するために中央孔の周りに分布され
た複数の開口部とを有する。

実際には、電極が上方からガラス溶解物の中へ投入され
る場合、溶解されたガラスの表面のレベル辺りに多大な
電極の摩耗が生じることがわかったため、本発明による
電極では、電極本体が基本的に長尺板状または長尺筒状
の形状を有し、電極が炉中において作動しているとき本
体が溶解されたガラスの表面レベルに位置する部分は太
くなっている。この電極本体の拡大部はさまざまな形状
をとることができる。拡大部の好適な外形としては、
１）厚さまたは直径が連続的に変化する膨張部であるこ
と、また２）厚さまたは直径が段階的に変化する形状で
あることが挙げられる。

別形態の電極本体は、異なる厚さまたは直径を有する少
なくとも２つの連結された電極本体部からなっている。
この構造方法により、異なる使用のために、異なる電極
が比較的少ないパーツから非常に低い製作コスト組み立
てられるモジュールシステムが可能になる。さらに、摩
耗した電極本体は、しばしば述べてきたように、新しい
好まましい厚さの電極本体部を提供することによって再
生することができる。この場合、摩耗した電極本体、つ
まり細く短くなった本体は電極軸から取り除かれ、再使
用可能な電極本体を形成すべく、電極軸と電極本体との
間に新しいパーツが挿入される。従って、電極本体は理
想的な形で完全に消耗され、高価な電極本体材料の使い
残りはなくなる。

上方からガラス溶解炉に投入される電極の他に、角度を
もって側方から投入される電極も知られている。これら
の場合には、本発明は、厚さを非対称にし、電極本体の
下部の方を厚くして、電極本体のその領域での最大の摩
耗に対処している。

拡大部の大きさについては、特殊な場合における形状で
あっても、最大厚さの領域は、電極本体の基本厚さまた
は基本径の20〜100％の厚さまたは直径になっている。

本発明によると、ガラス溶解炉用電極はガラス溶解炉の
外側からその内部へ導入される金属性の電極軸からなっ
ている。電極はまた、電極軸の炉内側端部に連結され、
ほとんどガラス溶解炉中の溶解されたガラスに浸されて
いる耐熱金属製の電極本体を有している。電極軸は中空
構造であり、液体冷却剤によって冷却される。

電極軸は電極電源に接続可能である。電極軸は、優れた
導電性を有する金属からなる内管と、機械的に耐久性の
ある耐熱金属からなる外管とからなる同芯管である。

その他の目的とともに本発明をさらに理解するために、
添付の図面を参照しながらさらに説明する。

（実施例） 第１図に示すように、第１実施例による電極１は、電極
軸２と、これに螺合された電極本体３とからなる。電極
軸２は基本的に、銅製の内管21と鋼鉄製の外管22によっ
て形成される同芯管20を有している。電極軸２はほぼ全
長にわたって直線状であり、第１図の右側にある、その
端部２′で、下方へ湾曲している。

第１図の左端部、つまり炉外の電極軸２の端部では、銅
製の内管21に外側から接触できるように、外管22が形成
されている。この領域では、電力を供給するケーブル25
が端末ブロック24によって内管21に電気的に接続されて
いる。その優れた導電性のため、内管21はほとんどの電
流を流し、一方外管22は電極軸２の機械的な安定を与え
る。もちろん、外管にも極一部の電流は流れるし、内管
21によっても極一部の機械的なひずみは解消される。

同芯管20の中空部23には冷却用管４が通っており、これ
は電極軸２の左端部から引き出されている。例えば水な
どの冷却剤が、取入れ接続部41を介して矢印43の方向か
ら冷却用管４に供給される。回帰冷却剤は冷却用管４の
外側と同芯管20の内管21の内側との間の間隙を流れる。
左端部において、熱せられた回帰冷却剤は、電極軸の左
端部に設けられた排出接続部42を介して矢印44で示され
た径方向に向かって排出される。

電極１の電極本体３は、第１図の実施例では、一定の外
径を有した長尺筒状ロッドである。これは、モリブデ
ン、プラチナ、タングステンや、それらの合金などの耐
熱性の金属からなっていることが好ましい。電極軸２に
隣接する電極本体３の上端部は、外側にネジ溝が形成さ
れたネジ端部３′である。従って、電極軸２の端部に
は、電極本体３のネジ端部３′を受けるべく内側にネジ
溝が切られている。電極軸２と電極本体３との間の接続
を機械的に強力にするために、電極軸の端部２′は、レ
ンチによって係合可能な六角リング29に溶接などによっ
て固着されている。電極本体３には、そのネジ端部３′
に近接した箇所に２つのレンチ用平面39が設けられてお
り、同様にレンチと係合可能になっている。

さらに、電極本体３のネジ端部３′に、電極本体３の全
長のうち比較的短い部分の本体中心を通る中央孔36が設
けられていることが第１図から明かである。この孔36に
は冷却用管４の電極本体端部40が延入しており、これは
孔36の底部からある程度距離をおいた箇所で冷却剤排出
口40′で終端となっている。従って、冷却用管４に供給
された冷却液は電極本体３の上部に流れ込み、ここから
まず孔36の外側部分を通り、次いで冷却用管４と電極軸
２の内管21との間の間隙を通って逆流して行く。

第２図は、電極軸２と電極本体３との間の連結領域を詳
細に示しており、２と３の部分は明確化を図るため別個
に示している。

前述したように、電極軸２は銅製の内管21と鋼鉄製の外
管22からなっている。冷却用管４は同芯管の中空部23の
中央を通っている。

端部２′、つまり炉内部の端部には、六角リング29が外
管22の外側に溶接されており、電極の組付けの際、レン
チによって係合するようになっている。内管21には、電
極軸２の端部２′に、内側ネジ溝28が形成されており、
電極本体３の対応する外側ネジ溝38を受けるようになっ
ている。内管21のネジ溝28の上方には雌テーパー27が設
けられており、これは電極本体３が螺合される際に電極
本体３のネジ端部３′にある雄テーパー37と接続され
る。２つの係合された円錐状の表面つまりテーパー部2
7、37によって、電極軸２と電極本体３との間の低抵抗
の電気接続が確実にされる一方、軸２と本体３との間の
ネジ接続の機械的な固着が達成される。

テーパー27の上方には、貫通孔の設けられたプレート26
が同芯管20の内管21に固定挿入されており、好ましくは
軸方向に複数の開口部26′、26″が設けられている。開
口部26′は貫通孔付プレート26の中央に位置しており、
冷却用管４の中央合わせおよび案内を行う。中央開口部
26′近辺には、いくつかの別の開口部26″が設けられて
いることが好ましく、冷却剤を矢印44の方向に戻す。前
述したとおり、冷却剤の供給は、冷却用管４の内部を通
って矢印43の方向で生じる。

特に第２図からは、冷却用管の下端部が延出している、
つまり電極本体端部40が同芯管20の端部をわずかに越え
ていることが明かである。その最外端部で、冷却用管４
は冷却剤排出口40′を形成すべく開口している。

電極本体３の最上端部は環状面35であり、ここから中央
孔36が電極本体３、より正確に述べるならネジ端部３′
に延入されている。電極軸２と電極本体３が螺合される
と、環状面35は、冷却剤が充分に流通できるように、貫
通孔付プレート26の底面からわずかに距離をおいた位置
になる。そして、冷却剤排出口40′を有する冷却用管４
の端部40は、すでに述べたように、孔36の底部から距離
をおいた位置にある。

最後に、電極本体３の上部において、第２図はまた、そ
の周囲に切り込まれた２つのレンチ用平面39を示してい
る。

第３図、第４図、第５図は、本発明による電極の一部と
しての３つの異なる電極本体を示している。例としてこ
こに示されている電極本体３のすべてに共通しているこ
とは、膨張部または拡大部31、32、33を有していること
である。

第３図の実施例では、電極本体３は基本径ｄを有する長
尺筒形状になっている。筒状電極本体３の上部には、膨
張形の拡大部31が設けられており、連続的に直径が変化
している。電極本体３の最大部の最大直径Ｄは、実質的
に、電極作動中にガラス溶解の表面５が位置する電極本
体３のレベルにある。この拡大部31によって、電極本体
３のこの部分に最大摩耗が生じることが可能になる。

この電極本体３のネジ端部３′においてもまた、前述し
たように、孔36が貫通する端面35と、雄テーパー37と、
外側ネジ溝38と、２つのレンチ用平面39が見られる。

第４図に示す電極本体３の実施例では、ネジ端部３′は
第１実施例と同じように形成されている。ここでもま
た、電極本体３の基本形状は基本径ｄを有する長尺筒形
状である。拡大部32は筒形状であり、つまり段階的に直
径が変化するよう形成されている。従って電極本体３の
直径は小径ｄから大径Ｄへ、また大径ｂから小径ｄへと
それぞれ二段階で変化している。ガラス溶解表面５を表
す線は、ここではほぼ電極本体３の拡大部中央に位置し
ている。

さらにこの実施例では、電極本体３は、好ましくは互い
に螺合されている２つの部分30、30′からなっている。
ネジ溝のつけられた部分は、電極本体３の拡大部32を表
す上部30の内部に点線で示されている。この電極本体３
の外形によりモジュールシステムが可能になる。つま
り、異なる電極本体３を別個の電極本体部30、330′で
構成することができる。これらの厚さや長さは、応用さ
れるケースや溶解されるガラスの化学的特性に従って最
適の方法で選択することができる。

別の実施例として、第５図には、同じように基本形状が
直径ｄである長尺筒状の電極本体が示されている。この
場合の拡大部33は、最大径Ｄまで複数段階で電極本体３
の直径が変化することによって形成される。作動中は、
この電極本体でも同様に、溶解されるガラスの表面は最
大径Ｄを有する電極本体の中央部になる。

最後に、第６図は、３つの電極本体部30、30′、30″が
互いに螺合された電極本体３を示している。図示されて
いるように、２つの下方電極本体部30′、30″はすでに
ガラス溶解炉で長時間使用されており、底部電極部30″
の直径及び長さはすり減り、２つの電極本体部30′、3
0″の表面はでこぼこになっている。

しかし、上部電極本体30は新しい部分であり、２つの下
方電極本体部30′、30″が図外の電極軸から取り外され
た後で、これらの２つの電極部からなる古い電極本体に
螺合されたものである。新しい電極本体部30は拡大部32
を構成している。ここでのネジ端部３′は前述したネジ
端部と実質的に同じである。

このように新しい拡大電極本体部30を改装することで、
新たな電極本体３が形成され、ガラス溶解炉で再び長期
間使用することができる。新しい電極本体部30を組み付
けた後では、ガラス溶解レベル５は新しい本体部分、つ
まり新たに形成された電極本体３の最大径Ｄの領域に位
置することになる。

もちろん、電極本体３は板状であってもよく、その場合
は、同じように径Ｄまで拡大される基本径ｄを有するこ
とになる。

現在、本発明の好適な実施例であると考えられるものに
ついて説明してきたが、発明の範囲を越えないで種々の
変更及び改変を行えることは当業者にとっては自明であ
る。従って、本発明の範囲ではこのような変更及び改変
まで保護することを目的としている。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極の一部断面となった全体図、第２図は電極
軸と電極本体との間の連結領域の一部断面となった拡大
側面図、第３図〜第６図は３つの異なる実施例による電
極本体図である。 １……電極、２……電極軸、 ３……電極本体、21……内管、 22……外管。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス溶解炉の外側からその内部へ導入さ
   れる金属製電極軸（２）と、この軸の炉内部側端部に接
   続される耐熱金属製の電極本体（３）とからなるガラス
   溶解炉用電極であって、前記電極軸（２）が中空構造で
   あり、液体冷却剤によって冷却されるとともに電源に接
   続可能となっており、前記電極軸（２）がさらに、高導
   電性の金属からなる内管（21）と、機械的に耐久性のあ
   る耐熱性金属からなる外管（22）とを有する同芯管（2
   0）であることを特徴とするガラス溶解炉用電極。
2. 【請求項２】前記内管（21）が銅及び銅合金からなる金
   属群のうちの少なくとも１つから構成されるとともに、
   前記外管（22）が鋼鉄または合金綱からなる金属群のう
   ちの少なくとも１つから構成されている請求項１に記載
   のガラス溶解炉用電極。
3. 【請求項３】前記電極軸（２）と前記電極本体（３）と
   の連結領域において、前記電極軸（２）の前記内管（2
   1）の端部が雌テーパー状になっているとともに、前記
   電極本体（３）が対応する雄テーパー（37）を備えた対
   応端部を有している請求項１に記載のガラス溶解炉用電
   極。
4. 【請求項４】前記電極本体（３）が、前記電極軸（２）
   に対向する端部と、その端部から前記電極本体（３）の
   全長の一部に延入している有底の孔（36）とを有すると
   ともに、電極が、前記電極軸（２）の中空部（23）を通
   って前記電極本体（３）の前記孔（36）へ通じ、この孔
   （36）の底部から距離をおいた箇所で終端となり冷却剤
   排出口（40′）としての外形を有する冷却用管（４）を
   有している請求項１に記載のガラス溶解炉用電極。
5. 【請求項５】前記電極本体（３）と前記電極軸（２）と
   の連結部の真上で、前記電極軸（２）の中空部（23）に
   貫通孔付プレート（26）が固定されており、このプレー
   ト（26）が前記冷却用管（４）の中央位置を決める中央
   開口部（26′）を有するとともに、回帰冷却剤のために
   前記中央開口部（26′）周囲に分布された複数の貫通孔
   （26″）を有する請求項４に記載のガラス溶解炉用電
   極。
6. 【請求項６】前記電極本体（３）が長尺筒状を基本形状
   としており、電極作動中に溶解されたガラス表面のレベ
   ルに位置する本体周囲の領域において、前記電極本体
   （３）が拡大部（31）、（32）、（33）を有する請求項
   １に記載のガラス溶解炉用電極。
7. 【請求項７】前記拡大部（31）が連続的に厚さが変化す
   る膨張形である請求項６に記載のガラス溶解炉用電極。
8. 【請求項８】前記拡大部（32）、（33）が段階的に厚さ
   が変化するよう形成されている請求項６に記載のガラス
   溶解炉用電極。
9. 【請求項９】前記電極本体（３）が互いに接続された異
   なる厚さを有する少なくとも２つの電極本体部分からな
   る請求項８に記載のガラス溶解炉用電極。
10. 【請求項１０】溶解されたガラスの中へ角度をもって投
    入される前記電極本体（３）において、その厚さが非対
    称であって前記電極本体（３）の下部の方が大きく形成
    されている請求項９に記載のガラス溶解炉用電極。
11. 【請求項１１】前記電極本体（３）の厚さが、その最大
    拡大領域では、その基本厚さより20〜100％大きい請求
    項６に記載のガラス溶解炉用電極。