JPS6024055B2 - ガラス電気熔融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラスの堅型電気熔融炉に関する。

熔融ガラスに接触又は浸潰した電極よりガラスに直接通
電し、発生するジュール熱によってガラスを熔融するガ
ラスの電気熔融炉においては、熱エネルギーの有効利用
のため、熔融ガラス面をガラス原料（ガラスバッチ）で
覆い、ガラスの熔融、清澄は炉の深さ方向に進行する。
このため、通常、堅型の炉が用いられ、これは、最上部
にガラス原料の投入部を有し、最下部に熔融、清澄した
ガラスを流出させるガラス出口（スロートと呼ばれるこ
ともある）を有し、正六角形等の多角形に配置された側
壁からなる炉本体（タンク）の側壁より熔融ガラスに接
触するように電極が挿入配置される。堅型の電気熔融炉
では、平炉の如く、熔融ガラス表面からの脱泡は余り期
待できないので、半熔融のガラスが深さ方向へ進行し、
欠点となることが多い。特に棒状の電極を用いる電気熔
融炉においては、複数のレベルで電極が配置され夕た場
合各レベルの炉の平面内を均一に加熱することは難しく
、熱対流がアンバランスに生じ易い。熱対流のアンバラ
ンスは、炉の下方へのガラスの流れを強くし、対流の折
り返し点（下降から上昇へ対流が変る地点）が、最下段
の電極のレベルより下方に進ませることになり、泡及び
筋（不均質）の二大欠点を製品ガラスに生じさせる恐れ
がある。本発明の目的は、堅型電気熔融炉において上記
の如き難点を解消し、ほうけし、酸ガラスの如く電気抵
抗が高くかつ高粘性の熔融、清澄し難いガラスであって
も、充分に清澄これかつ均質なガラスを製造することで
ある。本発明の他の目的は、上記目的を達成するのに好
適な堅型電気熔融炉の構造、電極の配置及び電流分布を
提供することである。

本出願人は、先に、特願昭５２一３８９８９号において
、上記目的を達成するのに好適な堅型の電気熔融炉を提
供した。

この電気熔融炉は上部のより大きい断面積を有する熔融
部と下部のより小さい断面積の細長い清澄部の２つの部
分から構成され、熔融部においては、ガラス原料を熔融
すると共に主として炉内周辺部において熔融ガラスを清
澄し、一方清澄部において熔融ガラスを炉の平面に百つ
て可及的均一に加熱し、ガラス中に実質的に対流を発生
させない状態に維持する。本発明は、上記タイプの堅型
電気熔融炉を改良し、より高品質のガラスを製造するこ
とを可能とする。

本発明によれば、前記熔融部において熔融ガラス中を流
れる電流をほぼ中央部に分布させ、これによって中央部
を上昇し側壁に向い、側壁に沿って下降した後熔融部の
底面に沿って中央部に向うガラスの循環対流を生成させ
る。

一方、前記清澄部においては、熔融ガラス中を流れる電
流を周辺部に分布させることによってガラスの温度を炉
の平面に亘つて均一に維持し、かくしてガラス中に実質
的に対流の存在しないようにする。本発明に係る電気熔
融炉は、構造的及び機能的に二つの部分則ち上部の熔融
部と下部の清澄部とに分離される。

熔融部は最上部にガラス原料投入口を有し、その本体は
下部に続く清澄部よりも大きな断面積を有する。従って
熔融部は、清澄部の側壁より外側へ水平方向に張り出し
ている張り出し部を有し、ガラスは対流によって充分な
距離水平方向に流れることができ、このことが泡の上昇
による清澄（脱泡）に効果的に寄与する。すなわち、熔
融部において中央部を上昇して側壁に向い側壁に沿って
下降した後前記張り出し部の底面に沿って中央部に向う
循環する対流を生成させると、この対流においてガラス
が水平方向に流れる間に、泡は上方に浮上することがで
き、下向流においては浮上できない浮力の小さい比較的
４・さし、径の泡をも除去することができる。以上の如
き循環対流を熔融部に生成するためには、熔融部の平面
方向の中央部であって清澄部との接続部附近に最高温度
部（ホット スポット）が出現するように、電極の配置
と電流分布をコントロールする。

具体的には、熔融部において、電流が中央部に集中して
分布するようにする。炉本体の下部を構成する清澄部に
おいては、ガラス全体を可及的均一な温度に保ち、ガラ
ス中に実質的に対流を生じさせず、ガラス出口より引き
出される引出流のみが存在するいわゆる「ピストン・フ
。一」の状態に維持する。かくしてガラス中に尚残存す
る気泡が熔融部へ向けて上昇できるようすることができ
る。そのため、具体的には、清澄部側壁からの放熱によ
る側壁周辺のガラスの温度低下を補うため、側壁周辺に
電流を分布させる。熔融部の内径は、前記水平方向のガ
ラスの流れの距離を決定する要因でありト清澄部の内径
よりも少くとも５０伽好ましくは７０肌以上大きくする
。

例えば、清澄部の内径をｌｍとした場合、熔融部の内径
は１．５ｍ以上好ましくは１．７ｍ〜４ｍ程度とする。
熔融部の深さ（ガラスレベルと底との距離）は、生じた
対流が充分に炉の周辺部にまで入り込むことができる程
度とし、通常は内径の０．２〜０．５倍とする。一方、
清澄部の深さは、要求されるガラスの品質レベルによっ
て異なり、内径の１〜１．３音程度とするが、より高品
質のガラスを目的とする場合には２倍程度まで深くする
のが好ましい。熔融部及び整流部の平面方向の断面は、
円形又は多角形とし、電源として３相交流を用いるのが
通常であるのでｎ＝２以上の３ｎ角形になるようにその
側壁を組み立てるのが好ましい。

熔融部の最上部のガラス原料投入口には、炉の周辺を覆
い中央部に投入口を構成する開□を有するカバータイル
又はふたを設け、炉の周辺部からの放熱を防止すると共
にガラス原料のない鏡面を構成し脱泡を促進せしめるの
が好ましい。

次に本発明の実施態様を添附図面に関して説明する。

第１図は、本発明に係る電気熔融炉の平面を示し、第２
図は第１図のローロ線断面図を示す。

図において、１川ま炉本体の上部を構成する熔融部、を
示し、その下方にはより４・さし、径を有する細長い清
澄部２０が連続している。清澄部の最下部にはガラス出
口３０が設けられ、熔融ガラスは、ガラス出口を出た後
流路を通ってガラス成形機に導かれる。熔融部１０１こ
関し、１は炉の最上部に設けられたガラス原料投入部、
２は投入された未熔融のガラス原料層を示し、これはこ
の下方にある熔融ガラス３の上に浮遊し、両者の界面よ
り打頂次熔融されガラス化される。

４は炉の最上部の周辺を覆い中央に正方形の閉口５を有
するカバータイルを示し、前記開□がガラス原料の投入
口の役割をする。

このカバータイル４は、ガラス原料層によって覆われて
いない炉の周辺の熔融ガラス面からの放熱を減少させる
。ガラス原料層２を炉の中央部に留め「周辺にガラス原
料のない鏡面を構成し脱泡を促進せしめるため、カバー
タイル４の開口５附近の下面に熔融ガラス面まで延びる
突起部６を設けてある。また、７はカバータイル４に設
けられた小さい径の開孔を示し、これは、熔融ガラスの
脱泡により発生する気体を炉外へ排出させる働きをし、
炉の側壁に隣接して複数個設けられる。熔融部１０の側
壁１１は、本例では、正六角形となるように組み立てら
れている。１２は、清澄部２０より外方へ張り出してい
る部分の水平方向に延びる底面を示す。

前記正六角形に組み立てられた６つの側壁のうち１つお
きの３つの側壁を直角に貫通して、各々２本づつの棒状
電極即ち１３，１４；１５，１６及び１７，１８が内部
のガラスに接するように設けられる。棒状電極は、側壁
から熔融部の半径の１／４〜１／２塁度まで延長して熔
融ガラスと浸潰させるのが好ましい。このような電極の
配置においては、互に最も遠い電極同志則ち電極１３と
１６；１４と１７；１５と１８の間に閉ループの電流を
流すことによって、熔融部の中央部に電流を分布させる
。第３図は、上記の場合の電極と電源とのオープルデル
タ方式の結線方式と電流分布とを示す。

数字４川ま、△−△形三相交流変圧器を示し、Ｒ′，Ｓ
′，Ｔ′は一次側の各相の端子であり、二次側の３つの
相Ｒ，Ｓ，Ｔはそれぞれ（Ｒ，，Ｒ２），（Ｓ，，Ｓ２
），（Ｔ，，Ｔ２）の相に分離し、これらを独立に使用
するものである。この場合、Ｒ２一Ｓ，Ｓ２−Ｔ，，Ｌ
一Ｒ，間の電流を熔融ガラスを通じて開ループとして使
用し、各相端子と各電極との接続は次の通り、電 極
相端子 １３ Ｓ， １４ Ｔ２ １５ Ｓ２ １６ Ｒ２ １７ Ｒ， １８ Ｔ， 清澄部２０の側壁２１も同様に正六角形に組み立てられ
ているが、その直径は、熔融部よりも小さく、かつ細長
い形状を有する。

清澄部の上方の各側壁を貫通して、２つのレベルでそれ
ぞれ炉の中心に向けて放射状に配置された６本の棒状電
極２２のグループ及びその下方に同様に６本の棒状電極
２３のグループが設けられる。本例の如く、２つ以上複
数のレベルに電極群を設置する場合には、上段側により
大きな電力を加えるようにし、この部分において上昇す
る対流が生じないようにする。清澄部２０１こおいては
、電流を主として炉の周辺に分布させ、炉壁からの放熱
を補うことにより、平面内に亘つて可及的均一な温度分
布を維持し、対流を生じないようにする。

このための好適な結線方式は第４図に示す。

図において、４１及び４２は△型三相交流変圧器を示し
、Ｒ，Ｓ，Ｔは各相の二次側端子をそれぞれ示す。この
場合、各電極は、隣り合った電極とは相互に異なる位相
の相端子と接続される。即ち、６本の電極Ｒ，，Ｓ．，
Ｔ，，Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２は、全て、その両側に隣接する
電極と異なる位相となっているので、例えば電極Ｒ，は
隣り合った電極Ｓ，とＴ２との間で熔融ガラスを通じて
等しい電流分布を生じ、同様に、電極Ｓ，は電極Ｒ，と
電極Ｔ，との間に等しい電流分布を生ずる。従って、図
示する如く、清澄部においては、電極によってカバーさ
れる炉周辺部が主として加熱され、炉壁からの放熱を補
う。以上の如き、電極の配置及び電源との結線により、
熔融部と清澄部との接続部附近にホットスポットを存在
させることにより、第２図に矢印に示すように、熔融部
の中央を上昇し、周辺に向けて水平に移動し、ついで側
壁に沿って下降し、底面に沿って中央に向う循環対流が
生ずる。

熔融ガラス中の気泡は主としてガラスが水平に移動する
間に浮上し除去される。脱泡された熔融ガラスは順次引
出流となって下方の清澄部へ流下し、ここでは対流のな
いピストン・フローの状態で次第に流下し、更に清澄さ
れた後、ガラス出口より流出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気熔融炉の平面を示し、第２図
は第１図のロー０断面を示す。 第３図及び第４図は、熔融部及び清澄部における電極と
電源との結線方式を示す。１はガラス原料投入部、２は
ガラス原料層、３は熔融ガラス、１川ま熔融部、１１は
熔融部の側壁、１２は熔融部の底面、１３，１４，１５
，１６，１７，１８は熔融部の電極、２０は清澄、２１
は清澄部の側壁、２２，２３は清澄部の電極群、３川ま
ガラス出口を夫々示す。 多′図 多４図 多２図 多３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最上部に原料投入部を有し、炉の側壁より熔融ガラ
   スに浸漬して複数のレベルに配置され、熔融ガラスに直
   接通電してガラスを熔融、清澄するための電極群を備え
   、最下部にガラス出口を備えた堅型のガラス電気熔融炉
   において、 炉の上部は少くとも１つのレベルに配置さ
   れた電極群を備え、中央部を上昇して側壁に向い側壁に
   沿つて下降した後底面に沿つて中央部に向うガラスの循
   環対流を生じさせることによつてガラスを熔融し清澄す
   るより大きな断面積を有する熔融部を構成すること；
   炉の下部は少くても１つのレベルに配置された電極群を
   備え、前記熔融部よりも小さい断面積を有し、実質上ガ
   ラス中に対流の存在しない状態に維持された清澄部を構
   成すること； 前記熔融部において熔融ガラス中を流れ
   る電流をほぼ中央に分布させること；及び 前記清澄部
   において熔融ガラス中を流れる電流を周辺に分布させる
   こと；を特徴とするガラスの電気熔融炉。 ２ 前記熔融部の内径は、清澄部の内径よりも少くとも
   ５０ｃｍ大きい特許請求の範囲第１項記載のガラスの電
   気熔融炉。 ３ 前記熔融部に配置された電極群における各電極は、
   熔融部の中心附近を通つて最も遠い電極との間に電流を
   生ずるように電源と接続される特許請求の範囲第１項記
   載のガラスの電気熔融炉。 ４ 前記清澄部に配置された電極群における各電極は、
   隣り合つた電極との間に電流を生ずるように電源と接続
   される特許請求の範囲第１項記載のガラスの電気熔融炉
   。