JPS6058178B2 - 電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガラス窯用の電極、特にセラミックボデ
ィを有した電極、さらに詳しくは酸化錫からなりかつ効
果的な電気的接続が得られる電極に関する。

酸化錫からなるボディを備えた電極は、電気溶解中、
ガラス特にリードガラスに電力を導くために使用される
。

上記電極はタンク窯の主要部分あるいは窯の他の部分、
例えば炉口（ｔｈｒｏａｔ）、立ち管（ｒｉｓｅｒ）あ
るいは前炉に用いられている。電極は電力の供給が単一
の電力源でなされるかあるいは他のエネルギ源により点
火される炉内のブースターによりなされるところで使用
されている。例えば、モリブデンやグラファイトの好ま
しくはない材質のように、酸化鉛を鉛に還元することが
ないので、酸化錫はリードガラスを溶融するための電極
ボディの材質として最も好適すると思”われる。さらに
、酸化錫は何らガラスを変色させ・るものではない。
通常、商業的に生産される酸化錫は、電気伝導性及び焼
結能を助長するわすかな量の添加物を含んでいる。しカ
ルながら、その電気的伝導性は、ガラスの溶融温度にお
いては高いものの、一般に低温時には非常に低いもので
ある。実験においては、酸化錫が約７００℃以上の場合
にのみ、大電流を効果的に伝導できることがわかつてい
る。それ故、一端が溶融したガラス中に浸漬されて比較
的高温であつても、他端が比較的低温であるので、炉壁
を介しての電極に対する電気的接続をなす場合には、困
難が生じる。酸化錫の低温領域において、高電流の流れ
はある状況のもとでのクラックを生起する電極自身の加
熱を引き起こす。さらに、自己加熱による電力の消費は
非能率かつ電極と炉壁との間の環を介してガラスの逆漏
れなどの他の問題を生じさせることにもなる。上記不具
合を解消するにおいては、酸化錫の電極に対する電気的
接続を効果的になす手段が数多く試みられている。

例えば、銀の懸濁液を塗布した後、コヒーレント層を形
成するために焼いてその長さ方向に沿つて外面上に銀メ
ッキを施した電極が知られており、この外部クランプは
上記電極の低温側端部と供給電源との接続を確実なもの
とする。それ故、電流は電極の低温、低伝導領域を回避
して銀のメッキ層を経て伝導される。銀が溶融（約９６
０゜Ｃ）する電極の長さ方向に沿うある所ては、酸化錫
はそれ自身が充分に電気伝導性を有する。しかしながら
、このような銀の層は０．０２５−朗程度に非常に薄く
、腐食性の雰囲気や溶融ガラス、また機械的なダメージ
に対して傷つき易いものであり、これらは銀の層の永続
性を損つてしまう。この銀の層の問題を避けるため、米
国特許第３３２９１３７号においては、電極の低温端部
から、使．用中に電極の温度が銀の溶融点を越えるあた
りまて延びる孔を形成し、この孔内に銀の棒を挿入する
ことが提案され、これにより溶融銀によつて、電極との
必要とされる電気的接触が得られる。しかしながら、こ
れには、銀の棒の高温端部が溶融Ｊしたとき、この溶融
銀が銀の棒と電極の上記孔との間隙を介して電極の温度
が銀の溶融を維持できないあたりにまで逆流するため、
電極は水平に対して充分に（実質的に）傾斜させる必要
がある。この点において、溶融銀は銀の棒と電極との間
の・電気的接触をなすために凍結する。このような構成
の不具合は、銀と電極との間の接触領域がその点での望
ましくない電流の大きな集中を生起するほどに必然的に
小さく、また溶融銀が酸化錫内に侵透することである。
また、膨張可能なコネクタを用いるものが知られており
（例えば英国特許第１３８１１９４号参照）、このコネ
クタは電極の孔内に挿入後、コネクタと電極とが密接す
るように膨張される。

このものは、比較的大きな領域に亘つて電気的接触を得
るための効果的手段を備えたものであるが、例えば銀な
どの貴金属から膨張可能なコネクタをつくることはその
費用が禁止的なものとなり、その使用は不ｊ可能である
。さらにその上、コネクタが銅などの比較的変形し易い
材質から作られ、かつ熱膨張を許容する溝が切られてい
ても、その使用中、熱膨張の相違から、明らかに電極の
破損を招き易いものである。さらに、電極内の一様な電
流及び電圧分布を得るために、電極の背面全面に直接に
密着する接続手段が知られている。

（米国特許第３６８１５０６号参照）しかしながら、こ
のものには、電力の浪費となる酸化錫電極の低伝導領域
を介して電流が流れると、熱を発生し、また電極と炉壁
内の入口孔（ＡｃｃｅｓｓｈＯＩｅ）との間にガラスの
逆漏れなどの問題を引き起こす。また、英国特許第１５
１４５９０号から、少なくとも１つの縦孔と、この縦孔
の断面形状に一致した断面形状を有しかつ上記縦孔に密
嵌される細長い中空のコネクタ手段と、このコネクタ手
段と同じ断面形状を有してコネクタ手段内に密嵌され、
電極ボディの材質と同じ熱膨張特性を有する材質からな
るプラグ手段とを備えた電極が知られている。

この構造は従来のものに優る意味のある利点を有してい
るが、電極ボディに対する電力供給の分布にまだ改善す
る余地がある。この発明の目的は、電気的接続を改良し
た電極を提供することにある。

この発明によれば、セラミックからなる細長いボディと
、このボディの一方の端部に向かいボディを通して延び
た横孔と、この横孔から延びかつボディの上記一端に現
われる溝と、上記横孔の形状と一致する断面形状を有し
てこの横孔内に嵌合され、ボディと同じ材質もしくはボ
ディの材質と膨張特性が比較的近似して化学的適合する
材質からなるプラグと、このプラグを囲み、その一端が
供給電源との接続のために前記溝を介してボディー端の
クランプ手段に延びる貴金属からなる包みシートを備え
た電極が提供される。

上記ボディ及びプラグの材質には酸化錫が好ましく、ま
た上記貴金属としては銀が好ましい。上記ボディの幅全
長に亘つて電気的接続が得られることにより、その接触
面の温度は、接触領域．の全体が実質的にボディを流れ
る電流の通路として利用されるという結果から均一なも
のとなる。

これにより、その電気的接続は、コネクタがボディの縦
方向に配置されてその先端に電流の集中を招き易いもの
に比べて効果的なものとなる。付け加れば、この発明は
内部的な接続を具体化するため、この発明は高い温度で
作動し、その結果、電極の比較的低温部分（抵抗性のあ
る部分）に流れる電流により発生されるジュール熱効果
は低減される。それ故、この発明は、先に言及した従来
の背面コネクタ（ＢａｃｋｆａｃｅｃＯｎｎｅｃｔＯｒ
）以上の利点がある。貴金属からなるシートが溝から延
出され、このシートが例えば供給電源に接続されたアル
ミニウムの編物の端部に簡単に直接固定されるのは効果
的である。

しかしながら、もし望むならば、クランプ手段を備えた
ボディを形成することも可能である。例えば、ボディの
一端に、上記溝が現われる凹部を形成し、この凹部にそ
の一面に銀のシートを取り付けるための第１伝導金属プ
レートを備えるとともに、この第１伝導金属プレートに
対して電気部材を取り付けるための第２伝導金属プレー
トを備え、さらに適当に位置に上記各プレートを結びつ
けて、第２伝導金属プレートを供給電源に接続する手段
を備えることて達成される。また、変形として、第１伝
導金属プレートを凹部の底に配置し、銀のシートと電気
伝導部材を第１及ひ第２金属プレートとの間に挟んで取
り付けるようにしてもよい。２つの金属プレートが銅か
らなり、これらプレート間の電気伝導部材がアルミニウ
ムの編物からなることが好ましい。

上記両金属プレートを結合する簡単な手段はボディに適
当に配置した孔に挿通されるボルトであり、このボルト
と協働するナットの締め付けにより、コネクタ部材は第
２伝導金属プレートに密着される。ボディにはボルトの
頭部をボディの表面と同一面とする凹部を形成するのが
好ましい。以下この発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。

第１図において、電極は酸化錫からなるボディ１によつ
て形成されている。

ボディ１にはその一端に向う横孔２が設けられ、この横
孔２はボディ１の幅全長に亘つて延びている。横孔２は
横溝３と交差しており、この横溝３もまたボディ１の幅
全長に亘つて延びている。横溝３は一般的に横孔２の軸
線と並列関係にあり、またボディ１の一端面に開口され
ている。横孔２の内面には例えば銀もしくはプラチナな
どの貴金属のシート４が添設されており、このシート４
は上記横溝３を介してボディ１の一端面から突出する端
部４Ａ，４Ｂを有している。これにより、シート４の端
部４Ａ及び４Ｂはこのシート４と供給電源とを結ぶため
のコネクタ（図示しない）に取り付け可能となつている
。また、横孔２内にはプラグ５が密嵌されており、この
プラグ５は酸化鉛で形成されるか、あるいは適当な温度
の範囲、すなわち少なくとも９００℃以上の範囲におい
て、酸化錫に対して化学的に適合しかつその膨張特性が
近似した材質で形成されている。上記プラグ５は横孔２
の内面とシート４との間の全表面領域に亘つてしつかり
とその接触が確保されている。シート４と横孔２の内面
との間のさらに良好な接触を図るため、シート４の配置
の前に銀もしくはプラチナの懸濁液を塗布してこの後プ
ラグ５の挿入をなし、そしてこの組立体はその層とシー
ト４との間の結合部を形成するために約６００゜Ｃの温
度に加熱される。第２図において、横溝３は横孔２に対
し接して位置付けられており、銀もしくはプラチナから
な）るシート４はその一方の端部４Ａのみが供給電源と
の接続のために横孔３から突出されている。（第２図に
おいて、第１図の部位に相当する部位には同一符号が付
されている。）第３図に示された実施例においては、シ
ート４５の端部４Ａを供給電源に接続する具体例が示さ
れており、ここではボディ１自身がコネクタに形成され
ている。

例えば、横溝３は同様に横孔２に対し接して位置付けら
れており、ボディ１には上記横溝３が開口される凹部６
が形成されている。伝Ｏ導性を有する金属プレート（例
えば鋼板）７が凹部６の底部に配置されており、この金
属プレート７はシート４の突出した端部４Ａによつて被
われている。そして、シート４の端部４Ａは、電気伝導
部材例えは上記端部４Ａの幅に等しい幅を有するアルミ
ニウム製の編物８によつて被われており、この編物８自
身は伝導性を有する第２の金属プレート（例えば鋼板）
９により被われている。２つの金属プレート７，９、そ
の間に介在する上記端部４Ａ及び編物８にはボルト１０
の挿通孔のための協働孔がそれぞれ備えられており、ボ
ルト１０はボディ１内の協働孔１１を介してナット１２
に延びている。

このナット１２側のボディ１にはこのナット１２がボデ
ィ１の側面からはみ出るのを妨げるために凹部１３を設
けるのが好ましい。これにより、ナット１２の締め付け
による金属プレート７，９、編物８及びシート４の挾持
は編物８とシート４との間に最も効果的な電気的接続を
形成する。一方、上記編物８は供給電源との接続のため
にシート４の端部４Ａを越えて延びている。（第３図に
おいて、第１図の部位に相当する部位には同一符号が付
されている。）

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す電極の縦断面図、第
２図及び第３図はそれぞれ変形例を示す電極の縦断面図
てある。 １・・・・・・ボディ、２・・・・・・横孔、３・・・
・・・横溝、４・・・・・ウート、５・・・・・・プラ
グ、６・・・・・・凹部、７，９・・・・・・金属プレ
ート、８・・・・・・アルミニウムの編物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミック製の細長いボディと、このボディの一方
   の端部に向かいボディを通して延びた横孔と、この横孔
   から延びかつボディの一端に現われる溝と、上記横孔の
   形状と一致する断面形状を有してこの横孔内に嵌合され
   、ボディと同材質もしくはボディの材質と膨張特性が比
   較的近似して化学的に適合する材質からなるプラグと、
   このプラグを囲み、その一端が供給電源との接続のため
   に前記溝を介してボディの一端のクランプ手段に延びる
   貴金属からなる包みシートとを具備してなることを特徴
   とする電極。 ２ 前記ボディ及びプラグは酸化錫からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電極。 ３ 前記貴金属は銀であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電極。 ４ 前記包みシートは前記溝の外側に延出してアルミニ
   ウム製の編物からなる電気伝導部材に直接に接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電極
   。 ５ 前記ボディの一端にはクランプ手段が設けられると
   ともに、前記溝が現出される凹部が設けられ、この凹部
   内には包みシートの突出端と前記電気伝導部材を互いに
   ボルト手段により締め付ける２つの金属プレートが設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電極。