JPS5919883B2 - ガラスヨウカイヨウデンキロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はガラスを溶解する電気炉に関するものである。

チェコスロバキア特許明細書第１１８３０６号によれば
、三相電流によって供給される複数対の垂直電極が横方
向にグループ状に配置されており、中央グループの電極
よりも接続用通路に最も近いグループにより多量の電力
が与えられ、それによって、各対の電極間に位相差が生
じるので、加熱用電流は電気炉を横断している電極対の
間ばかりでなく、隣接した電極および他の電極対間で、
すなわち電気炉の長手方向および異なる横断方向に流れ
る。

この装置がガラスの溶解の種類に従って４ ｔ／２４
ｈ以上１０ｔ／２４ｈまでの溶解出力をもつ電気炉に適
用される場合には、１対の電極間の距離はすでに相当大
きいので、電気炉の中央部は炉壁に近い電極の周囲の領
域よりも加熱されない。

米国特許第３３９５２３７には偶数個の垂直棒状電極を
備えた電気炉が記載されており、この装置では、電極の
各対は独立した電気回路に接続されており、各回路は実
質的に一定の電圧源をもつており、各電極対は独立の電
流制御をもっている。

この電極装置およびその給電はガラス溶解物の通路に良
好に制御された流れを与えることができなＧ）。

このことはガラス（ｇｌａｓｓ ｍａｓｓ ）の均質化
に対し好ましくない結果が生ずる。

また他の問題としては、大容量の変圧装置を用いる複雑
な接続となることがある。

更に、炉底部の強い過熱が電極の入口附近で生ずる。

米国特許明細書画３４４０３２１は通路に終端する炉の
溶解部分の底部にチャンネルを設けることによってこれ
らの問題点を克服しようとする装置が記載されているが
、その底部は溶解部の底部よりも低くなっている。

垂直電極は炉の周囲に位置しており、それによって電極
の配置と給電によって流れを炉の横方向に、かつ部分的
に炉の周囲に沿って生じさせている。

炉の底部の過熱を排除するために、電極は耐火材のブ泊
ツクで構成されており、この耐火材は炉の底部に用いら
れる材料よりも腐蝕によく耐える。

耐火材ブロックは炉の底部レベルより上にある。

この電極配置は小型の炉に適しており、電流源に対する
接続システムはガラスの流れに対する最適状態の調節を
与えない。

電極用のブロックは高断熱耐火材でなければならないの
で、投資価格が増大してしまう。

更に、底部は相当不均一であり、ガラスの進行がかなり
遅くなる可能性がある。

同様の解決策が、米国特許明細書第３６３４５８８号お
よび第３７５８０２０号に記載されているが、これらの
ものにおいては、電極は耐火材の３つのブロックとして
各炉の半分の片隅に常に配置されており、相互に交叉す
るチャンネルを主要な長手方向チャンネル内に終端させ
、次いで通路内に終端させている。

米国特許明細書第３６３４５８８号によれば、さらに電
極保持装置の冷却の外に、電極が設けられているブロッ
クの他の冷却が与えられているので、炉の構築、その組
立ておよび操作は相当複雑になる。

英国特許明細書第１３１９０６０号には棒状電極が炉の
底部の上に伸びているブロックに設けられており、かつ
列に構成された炉が記載されており、この装置では前記
電極は炉の底部におけるチャンネルの両側に対する加熱
領域を包囲しており、そのチャンネルは共通通路内に終
端している。

電極のブロックと列間のチャンネルは、すでに述べた問
題点を有する相当不均一な底部と同様に形成されている
。

チェコスロバキア特許明細書第１１８３０６号に開示さ
れたものと同様の構成の電気炉が、チェコスロバキア特
許明細書第１２５４５７号にも記載されており、これに
よれば、広い通路が炉の溶解部と加工部間に設けられて
いる。

しかしながら、通路の幅を調節することによってのみガ
ラスの順方向の流れの問題および溶解用空間内のデッド
・コーナの除去のみを解決していくことが判る。

発明の目的 本発明の目的は、従来の電気炉が有する前述の問題点を
解消させまたは少なくとも低減させ、ガラス流を高度に
調節することが可能であり、ガラスが炉底部を効果的に
冷却し得る、電気炉を提供することにある。

本発明の他の目的は処理ガラスの品質を可能な限り高度
に均質にさせることにある。

発明の構成 本発明によれば、ガラス溶解用電気炉であって矩形の溶
解用空間を具備し、該溶解用空間は少くとも１つの通路
により少くとも１つの上部に設けられた加工用空間と連
通し、前記溶解用空間には前記電気炉の長手方向に沿っ
て溶解用空間の底部から上部に向って垂直に設けられた
２つ以上の電極から成る垂直電極列が平行に２つ以上設
けられ、前記垂直電極列の各列の電極の数は等しく対応
する電極は同じ高さに設けられ、前記垂直電極列のそれ
ぞれの電極には多相電源が印加されるが同じ垂直電極列
内の各電極には同じ位相の電圧が印加され、垂直電極列
間では位相の異なる電圧が印加され、前記垂直電極列の
各列の対応する電極のそれぞれが、前記溶解用空間の上
部に位置する電極には底部に位置する電極より高い電圧
が印加され、前記溶解用空間と前記加工用空間の間に設
けられた前記通路の等価直径が前記電気炉の長手方向と
直交する前記溶解用空間の断面部の等価直径の２０〜３
０％の範囲にある、ガラス溶解用電気炉、が提供される
。

発明の実施例 本発明の実施例を添付の図面を参照して下記に詳細に説
明する。

第１図および第２図に示すように電気炉１は溶解用空間
２および加工用空間３から構成されており、溶解用空間
とこの加工用空間の間は冷却用分離壁４で部分的に相互
に分離されており、溶解用空間２と加工用空間３の間に
は通路５がある。

溶解用空間２は分離壁４及び通路５をはさんで加工用空
間３の下部に位置しており、側壁１０２゜１０３、底部
１０６、上部１０５で規定されている。

４列の垂直棒電極列６，７，８．９が電気炉の長手方向
軸１０１に沿って溶解用空間２に設けられている。

しかしながら、棒状電極に代えて板状電極を用いること
も可能である。

各電極列６゜７．８．９のそれぞれは、電気炉の長手方
向軸１０１に沿い、且つ溶解用空間２の側壁に平行に溶
解用空間の底部から上部に向って垂直に設けられた電極
グループ６３〜６１．７３〜７Ｌ８３〜８Ｌ９３〜９１
から構成されている。

この実施例では電極グループは各々３つの電極から成る
が、グループはより多くの電極で構成してもよく、また
は単一の独立した電極によって代表することもできる。

垂直電極列６〜９の各列における電極グループ６１〜６
３．７１〜７３，８１〜８３．９１〜９３の数は同じで
ある。

電極列６〜９の対応する位置にある電極グループ６１，
７１，８１．９１は一次コイル１２３，１２４，１２５
とそれに対応する二次コイルから成り三相電源１２２が
供給されている三相変圧器１４Ａの二次コイル端子１３
゜１２．１１．１０に接続されている。

他の対応する位置にある電極グループ６２ 、７２，８
２，９２、及び６３，７３，８３，９３も上述の電極グ
ループ６Ｌ７１，８Ｌ９１と同様に三相変圧器１４Ｂ、
１４Ｃの二次コイルの端子に接続されている。

各垂直電極列内の各グループ６１〜６３゜７１〜７３．
８１〜８３．９１〜９３間の電圧の位相差はないが、電
極列間の電極、例えば電極列６と７の電極間には位相の
異なる電圧が印加されている。

変圧器１４Ａ〜１４Ｃの各コイルは三相電源１２２の位
相差にもとづいてサイクリックに励起され、この励起電
圧が電気炉の長手方向軸１０１に対し横断方向に配置さ
れた電極列６，７，８゜９に順次印加される。

変圧器１４Ａの二次電圧が変圧器１４Ｂの二次電圧より
高くなるようにコイルが巻いである。

さらに必要であれば変圧器１４Ｂの二次電圧は変圧器１
４Ｃの二次電圧より高くしておく。

従って、通路５に最も近い位置に設けられた電極６Ｌ７
１，８Ｌ９１には下部の他の電極より高い電圧が印加さ
れ、溶解用空間に適切な温度勾配をつけることができる
。

第２図に図示のセンサ１０９はガラス溶解レベルを検出
するためのものである。

ガラス溶解物の通路５は、それらの等節直径ｄ。

が炉１の長手方向軸１０１に直交する方向で溶解用空間
２の帯湿断面部の等節直径ｄｔの２０〜３０％の範囲内
になるように、設計されている。

等節直径ｄｐは種々の方法で決めることができ得るが、
この実施例においては、書籍「輸送現象（Ｔｒａｎｓｐ
ｏｒｔ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ） 、 １９６５年、ニ
ューヨーク、Ｒｏ Ｂ、バード、Ｗ、 Ｅ、スチワー
ト１．Ｅ。

Ｎ、ライトフット著」に見出される定義を用いており、
この定義によれば、液流半径をｒｈとするとｒｈ＝Ｐ１
０であり、ｄｐ”＝４ ｒｈであるから、式ｄｐ＝４Ｐ
１０として決定される。

ここでＰは断面の面積であり、０は断面の円周である。

したがって、例えば側面ａ＝０．４ｍの矩形断面の通路
の等節直径はｄｐ−０，４ｍである。

側面ａ ＝ ０．８ ｍ 、 ｂ＝０．２ｍの矩形をも
つ同じ断面積の通路の等節直径はｄｐ−０，３２ｍとな
る。

炉１の底部１０６を十分に冷却する昔流（ｒｅａｒ ｆ
ｌｏｗ） １３３を生じさせ、および生じた昔流によっ
て均質なガラスの溶解を得るには、炉の長軸１０１に直
交する溶解用空間２の帯湿断面の等節直径ｄｔに対する
通路５の等節直径ｄｐ（７）比は前述に規定した２０〜
３０％の範囲内になければならない。

通路５の直径の範囲は、本願で述べている溶融ガラスの
所望の流動パターンが得られるように通路の寸法を観察
した経験により見出されたものである。

溶解用空間２の帯湿断面は、底部により、ガラスによっ
て帯湿される側壁部により、かつ溶解用空間２内のガラ
スの表面によって決定される。

通路５の等節直径ｄｐは、ガラス溶解物の粘度、通路５
の長さおよび炉１から取り出されるガラス量に関して規
定される範囲で決定され、これらのパラメータは昔流の
大きさに影響を与える。

本発明による電気炉は下記の如く動作する。

溶解しようとするガラスをガラスの表面からの熱損失を
防止する絶縁層を形成している溶解用空間２の面に導び
入れる。

電源１２２を投入する。各々の電極には前述の励起パタ
ーンに従った電圧が印加され、また電極６１，７１，８
Ｌ９１には他の電極より高い電圧が印加される。

電極に電圧が印加されることにより導入された°ガラス
がジュール熱により溶解される。

溶解したガラスは冷却用分離壁４まで上昇し、そこに当
って昔流１３１が形成され、この昔流が上昇流となって
通路５を通過し加工用空間３に流れ込む。

また加工用空間３から溶解用空間２への昔流も形成され
、この下降流１３３は溶解用空間２の底部壁１０６を冷
却する。

このような適切な温度勾配による溶解流は、上述のよう
に規定された通路及び上記配置に電極が設けられ、上記
電圧条件及び上述の励起パターンの電圧が電極に印加さ
れることによって生じる。

均質に溶解したガラスは、手動又は機械的な加工処理を
行うため加工用空間３から取り出される。

発明の効果 本発明によれば、十分溶解されず透明になっていないガ
ラスが通路５を通過し加工用空間３に入ることが防止さ
れ均質なガラスを得ることができる。

また本発明によれば、下降流１３３が溶解用空間２の底
部１０６を冷却するので底部のライニングを電極領域の
特殊な付加的冷却による腐蝕保護が不必要になる、また
特殊な耐火材ブロックを用いることによる炉底部の不均
一さがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図で線Ｂ−Ｂ面に沿った断面をもつ炉の上
部の図であり、第２図は第１図で線Ａ−Ａに沿って長手
方向の断面図である。 （符号の説明）、１・・・・・・電気炉、２・・・・・
・溶解用空間、３・・・・・・加工用空間、４・・・・
・・冷却分離壁、５・・・・・・通路、６，７，８，９
・・・・・・棒状電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス溶解用電気炉であって矩形の溶解用空間を具
   備し、 該溶解用空間は少くとも１つの通路により少くとも１つ
   の上部に設けられた加工用空間と連通し、前記溶解用空
   間には前記電気炉の長手方向に沿って、溶解用空間の底
   部から上部に向って垂直に設けられた２つ以上の電極か
   ら成る垂直電極列が平行に２つ以上設けられ、 前記垂直電極列の各列の電極の数は等しく対応する電極
   は同じ高さに設けられ、前記垂直電極列のそれぞれの電
   極には多相電源が印加されるが同じ垂直電極列内の各電
   極には同じ位相の電圧が印加され、垂直電極列間では位
   相の異なる電圧が印加され、前記垂直電極列の各列の対
   応する電極のそれぞれが、前記溶解用空間の上部に位置
   する電極には底部に位置する電極より高い電圧が印加さ
   れ、 前記溶解用空間と前記加工用空間の間に設けられた前記
   通路の等価値径が前記電気炉の長手方向と直交する前記
   溶解用空間の断面部の等価直径の２０〜３０％の範囲に
   ある、ガラス溶解用電気炉。