JPH11263626A - 硝子の電気加熱方法およびそれを実施するための溶解炉 - Google Patents

硝子の電気加熱方法およびそれを実施するための溶解炉

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JPH11263626A
JPH11263626A JP6705298A JP6705298A JPH11263626A JP H11263626 A JPH11263626 A JP H11263626A JP 6705298 A JP6705298 A JP 6705298A JP 6705298 A JP6705298 A JP 6705298A JP H11263626 A JPH11263626 A JP H11263626A
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JP
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electrodes
glass
melting furnace
electric resistance
heating
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JP6705298A
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Hajime Ito
肇 伊藤
Rei Kitamura
礼 北村
Hiroshi Todoroki
宏 等々力
Yasuhiko Toda
安彦 戸田
Hisashi Funakoshi
久 舟越
Masaru Uzaki
勝 宇崎
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating

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  • Resistance Heating (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの溶解炉で電気抵抗の異なる硝子の溶解
に十分対応できる硝子の電気加熱方法及びそれを実施す
るための溶解炉を提供する。 【解決手段】 溶解炉10は水平断面が長方形であり、
この長方形の四隅に、4つの電極M11、M12、M2
1、M22が配置されており、これらの電極は、相互の
距離が異なっている。溶解炉10で溶解する硝子14の
電気抵抗が異なる場合、この電気抵抗の大きさに応じて
通電する電極の組合せを変更し、電気抵抗が高い場合に
は印加する電圧が高くなりすぎることを抑制し、電気抵
抗が低い場合には流れる電流が過大となることを抑制で
きる。これにより、一つの溶解炉10で種々の電気抵抗
を有する硝子14の溶解を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硝子製造のための
溶解炉において電気抵抗の異なる複数の種類の硝子を溶
解する際の、硝子の電気加熱方法及びそれを実施するた
めの溶解炉の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】硝子を溶解するための溶解炉では、重油
等の燃焼により硝子の加熱を行っている。このような溶
解炉中に電極を設け、電極間の溶解した硝子に通電する
ことにより硝子を加熱する方法が従来から行われてい
る。この場合、重油等の燃焼による加熱と電気による加
熱とを併用することになる。特に、アルカリ分を含まな
い高融点の硝子等の溶解には、このような電気加熱を併
用し、重油等の燃焼による加熱を補う必要性が高い。
【0003】硝子を電気加熱する場合には、溶解炉中の
加熱したい位置付近に電流が流れるように電極を配置
し、この電極に印加される電圧を制御することにより溶
解した硝子に流れる電流の大きさを調節している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
気加熱方法では、電極の配置及び加熱用電源と電極との
結線が固定されているので、溶解炉の設計段階で想定し
た硝子と大きく電気抵抗の異なる硝子を溶融しようとし
ても、これに対応することができないという問題があっ
た。すなわち、電気抵抗の大きな硝子を加熱するために
は、高い電圧を電極に印加する必要があるが、加熱用電
源の能力及び電極に施した絶縁処理の絶縁能力を超えて
しまう場合がある。これらに対応するためには、加熱用
電源及び絶縁処理を変更する必要があり、高いコストを
要することになる。一方、電気抵抗の低い硝子を溶融す
る場合には、温度を上昇させるために大きな電流を流す
必要があり、電流密度が高くなりすぎて電極表面の侵食
や溶融硝子中に泡が発生するなどの問題が生じる。以上
のことから、従来の電気加熱方法では、一つの溶解炉で
電気抵抗の異なる複数の種類の硝子を溶解することが困
難であった。
【0005】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、一つの溶解炉で電気抵抗の異
なる硝子の溶解に十分対応できる硝子の電気加熱方法及
びそれを実施するための溶解炉を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、溶解炉の内部に配置された電極を用いた
硝子の電気加熱方法であって、電極を、相互の距離が異
なるように複数配置し、溶解する硝子の電気抵抗の大き
さに応じて、いずれの距離の電極間に通電するかを決定
することを特徴とする。
【0007】また、上記硝子の電気加熱方法を実施する
ための溶解炉であって、相互の距離が異なる複数の電極
と、溶解する硝子の電気抵抗の大きさに応じて電極への
通電方法を切り替えるための切替装置と、を備えること
を特徴とする。
【0008】また、上記溶解炉は水平断面が長方形であ
り、電極は、この長方形の2つの短辺それぞれに平行な
底辺を有する2つの二等辺三角形の頂点に配置されてい
ることを特徴とする。
【0009】上記各構成によれば、電気抵抗の大きい硝
子を加熱する場合であっても、相互の距離の短い電極間
に電流を流すため、高い電圧を印加する必要がなく、加
熱用電源の変更や絶縁処理の追加等の必要がなく、装置
コストの削減を図れる。
【0010】また、電気抵抗の小さい硝子を加熱する場
合には、相互の距離の長い電極間に電流を流すため、電
極間の抵抗を高くでき、大きな電流を流さなくても所望
の加熱を行うことができる。このため、電極表面の電流
密度を下げることができ、電極表面の侵食を防止できる
と共に泡の発生を防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)を、図面に従って説明する。
【0012】図1は、本発明に係る硝子の電気加熱方法
を実施するための溶解炉の例を示す斜視図である。ま
た、図2には、図1に示された溶解炉の平面図が示され
る。図1及び図2に示されるように、溶解炉10の内部
には、4つの電極M11、M12、M21、M22が設
けられている。これらの電極は、図2に示されるよう
に、水平断面が長方形である溶解炉10の四隅に配置さ
れている。このため、電極M11、M12間及びM2
1、M22間の距離が、電極M11、M21間、M1
2、M22間の距離よりも短くなっている。すなわち、
溶解炉10の内部に配置された4つの電極は、相互の距
離が異なるように配置されている。硝子を電気加熱する
場合には、これらの電極に電圧を印加し、電極間の溶解
した硝子に通電する。この場合、溶解する硝子の電気抵
抗の大きさに応じて、いずれの距離の電極間に通電する
かが決定される。
【0013】図3には、上記各電極への通電方法、すな
わちいずれの電極間に通電するかを切り替えるための切
替装置の構成が示される。図3(a)、(b)は、切り
替えスイッチSW1、SW2を使用して通電する電極を
切り替える例である。また図3(c)は、スコット結線
を用いた例であり、図3(d)は加熱用電源の位相差を
利用する例である。
【0014】次に、図1、図2に示された溶解炉10
で、電気抵抗の異なる硝子を加熱、溶解する場合の動作
について説明する。溶解炉10中には、重油燃焼等によ
り溶解された硝子14が収容されている。上述したよう
に、収容された硝子14を電気加熱するには、所定の電
極間に通電することにより行うが、電気抵抗の大きい硝
子14を加熱する場合には、4つの電極のうち、相互の
距離の短いM11とM12との間及びM21とM22と
の間に電圧を印加し、この間に電流を流す。これによ
り、硝子14の電気抵抗が高くても、電流の流れる距離
が短くなるため、全体として電気抵抗は高くなりすぎ
ず、印加する電圧を加熱用電源12の能力の範囲内とす
ることができる。このため、加熱用電源12の変更や絶
縁処理の能力を向上させる必要もなく、装置コストが上
昇することを防止できる。
【0015】この場合の切替装置の状態は、切り替えス
イッチを使用する場合には図3(a)のようになる。こ
れにより、加熱用電源12から電極M11とM12との
間及び電極M21とM22との間に電圧が印加され、こ
の間の溶解した硝子に電流が流れることになる。また、
スコット結線を用いる場合には、図3(c)に示される
加熱用電源12aをOFFとし、加熱用電源12bをO
Nとする。さらに、加熱用電源の位相差を変える方法に
よる場合には、図3(d)に示される加熱用電源12c
と12dとの位相差を180度ずらす。これらにより、
いずれも電極M11とM12との間及びM21とM22
との間に電流が流れることになる。
【0016】なおこの場合、硝子の電気抵抗が大きいの
で、距離の長い電極M11またはM12とM21または
M22との間には電流がほとんど流れない。
【0017】これに対して、電気抵抗が小さい硝子を加
熱する場合には、相互の距離の長い電極間即ち電極M1
1とM22との間及び電極M12とM22との間に電流
が流れるように切替装置を切り替える。この場合、切り
替え装置は、切り替えスイッチを使用した場合には、図
3(b)に示されるようにスイッチSW1、SW2を切
り替える。また、スコット結線を用いる場合には、図3
(c)に示される加熱用電源12aをONとし、加熱用
電源12bをOFFとする。さらに、位相差を利用する
場合には、図3(d)に示される加熱用電源12cと1
2dとを同位相とする。
【0018】このようにして、相互の距離の長い電極間
に電流を流すことにより、電極間の抵抗が低くなりすぎ
ることを防止でき、電極間に流れる電流が過大となるこ
とを防止することができる。これによって、電極に流れ
る電流密度を抑制することができ、電極表面での侵食や
泡の発生などを防止することができる。
【0019】なお、この場合、距離の短い電極同士すな
わち電極M11とM12及びM21とM22とは同電位
となっているので、これらの間には電流は流れない。
【0020】図4には、本発明に係る硝子の電気加熱方
法を実施するための溶解炉の変形例が示される。また図
5には、図4に示された溶解炉10の平面図が示され
る。図4、図5に示されるように、本例においても、溶
解炉10の水平断面が長方形となっており、電極は、こ
の長方形の2つの短辺(短い方の辺)1Oa、10bの
それぞれに平行な底辺を有する2つの二等辺三角形の頂
点に配置されている。従って、本例では6個の電極が溶
解炉10の中に配置されていることになる。これらの電
極は、電極M11とM12との間、M12とM13との
間及び電極M21とM22との間、M22とM23との
間の距離に比べて、図4に示された長手方向の電極間の
距離が長くなるように配置されている。
【0021】また、図6(a)、(b)には、本例にお
ける切替装置が示されている。本例においても、溶解し
た硝子の電気抵抗の大きさに応じて、いずれの距離の電
極間に通電するかが決定され、図6(a)、(b)に示
された切替装置により所定の電極の組み合わせを選択し
て切り替えられる。
【0022】図6(a)には、電極M11とM12との
間及びM12とM13との間、また電極M21とM22
との間及びM22とM23との間にそれぞれ加熱用電源
12から電流を流す場合の接続例が示される。これによ
り、電流の流れる電極間距離は、長手方向の電極間に電
流を流す場合に比べて距離が短くなるので、電極間の抵
抗が小さくなる。このため、電極間に印加する電圧を高
くしなくても加熱に必要な電流を流すことができる。し
たがって、電気抵抗の大きな硝子を加熱する場合に、加
熱用電源12の能力アップや、新たな絶縁処理の追加等
が不要となる。
【0023】また、図6(b)には、電極M11、M1
2、M13と電極M21、M22、M23との間に電流
を流す場合の結線例が示される。これにより、電流は電
極間距離の長い長手方向に流れるため、電気抵抗の小さ
い硝子を加熱する場合に、電流が大きくなりすぎること
を防止できる。この結果、電極の電流密度を抑制するこ
とができ、電極表面の侵食や、泡の発生を防止すること
ができる。
【0024】表1には、電気抵抗の異なる2種類の硝子
A(無アルカリ硝子)及び硝子B(ソーダライム硝子)
を、電流を流す電極の組合せを種々変更しながら加熱す
ることを想定したシミュレーション結果が示される。こ
の場合、実効電圧と実効電流との積である出力の上限を
70kWとして計算してある。また、加熱用電源の能力
から許容される実効電圧の最大値は300Vである。ま
た、電極の侵食防止及び電極からの泡発生防止のため
に、電極表面の電流密度の許容値は最大1A/cm2
なる。
【0025】
【表1】 表1において、例1は本発明の実施例である。また例2
は、2種類の硝子A、Bのいずれに対しても、図4に示
された幅方向に電圧を印加した場合の比較例である。ま
た、例3は、2種類の硝子A、Bのいずれに対しても、
図4に示された長手方向に電圧を印加した場合の比較例
である。
【0026】表1から分かるように、溶解炉10の幅方
向即ち電極M11とM12との間及び電極M12とM1
3との間、また電極M21とM22との間及び電極M2
2とM23との間に電圧を印加し電流を流した場合に
は、例2に示されるように、電気抵抗の低い硝子Bで電
極の表面電流密度が許容値である1A/cm2を超えて
いる。また、例3に示されるように、溶解炉10の長手
方向すなわち電極M11、M12、M13と電極M2
1、M22、M23との間に電圧を印加し電流を流した
場合には、電気抵抗の大きな硝子Aの場合に、所定電力
を確保するための実効電圧が、許容値である300Vを
超えている。
【0027】これらの比較例に対して、例1に示される
本発明の実施例では、硝子の電気抵抗の大きさに応じて
いずれの距離の電極間に通電するかを適宜決定している
ので、いずれの硝子の場合にも、実効電圧、電極表面の
電流密度とも許容値内に収まっている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
硝子の溶解炉内部に相互の距離が異なるように複数の電
極を配置し、加熱する硝子の電気抵抗の違いに応じてそ
れらの電極の結線方法を変えている。すなわち、電気抵
抗の大きい硝子を加熱する場合には、電極間距離が短く
なるように、また、電気抵抗の小さな硝子を加熱する場
合には電極間距離が長くなるように結線をつなぎ換え
る。これにより、電気抵抗の大きい硝子を加熱する場合
には、電極間に印加する電圧を抑制でき、絶縁処理や加
熱用電源の能力を変更する必要がなく、装置コストの低
減を図ることができる。また、電気抵抗の小さい硝子を
加熱する場合にも、大きな電流が流れることを抑制で
き、電極表面の侵食や泡の発生を防止することができ
る。
【0029】以上の結果、一つの溶解炉で、電気抵抗の
異なる種々の硝子の加熱溶解を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る硝子の電気加熱方法を実施する
ための溶解炉の一実施形態の斜視図である。
【図2】 図1に示された溶解炉の平面図である。
【図3】 図1、図2に示された電極への通電方法を切
り替える切替装置の例を示す図である。
【図4】 本発明に係る硝子の電気加熱方法を実施する
ための溶解炉の変形例を示す図である。
【図5】 図4に示された溶解炉の平面図である。
【図6】 図4、図5に示された各電極への通電方法を
切り替える切替装置の例を示す図である。
【符号の説明】
10 溶解炉、10a,10b 短辺、12,12a,
12b,12c,12d 加熱用電源、14 硝子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 安彦 神奈川県横浜市鶴見区末広町1丁目1番地 旭硝子株式会社京浜工場内 (72)発明者 舟越 久 神奈川県横浜市鶴見区末広町1丁目1番地 旭硝子株式会社京浜工場内 (72)発明者 宇崎 勝 神奈川県横浜市鶴見区末広町1丁目1番地 旭硝子株式会社京浜工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶解炉の内部に配置された電極を用いた
    硝子の電気加熱方法であって、 前記電極を、相互の距離が異なるように複数配置し、 溶解する硝子の電気抵抗の大きさに応じて、いずれの距
    離の電極間に通電するかを決定することを特徴とする硝
    子の電気加熱方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の硝子の電気加熱方法を実
    施するための溶解炉であって、 相互の距離が異なる複数の電極と、 溶解する硝子の電気抵抗の大きさに応じて前記電極への
    通電方法を切り替えるための切替装置と、を備えること
    を特徴とする溶解炉。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の溶解炉は水平断面が長方
    形であり、前記電極は、この長方形の2つの短辺それぞ
    れに平行な底辺を有する2つの二等辺三角形の頂点に配
    置されていることを特徴とする溶解炉。
JP6705298A 1998-03-17 1998-03-17 硝子の電気加熱方法およびそれを実施するための溶解炉 Pending JPH11263626A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019077974A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 株式会社日本マイクロニクス 面状発熱体及び信号機
JP2020050539A (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 日本電気硝子株式会社 シミュレーション方法およびシミュレーションプログラム

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