JPS61500066A - 溶融ユニット内の凝固ガラスの電気的溶融方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融ユニット内の凝固ガラスの電気的溶融方法技術分野 本発明は、ガラス溶融炉に於て、化石燃料を用いる加熱手段によっては容易に到 達することのできない領域内の凝固ガラスを電気的に溶融するための方法及び電 極装置に関し、特に溶融炉の溶融部と、ガラスを製造工程に送出すための立上が り部分との間の、溶融ガラス内に没入した出口のと部などの領域内に於て凝固ガ ラスを電気的に加熱するための方法及び電極装置に関する。

ガラスの製造工程に於て、溶融炉の稼動を中断した場合、一般に溶融部の上部領 域及び出口のど部に低レベルの熱を供給することにより比較的低い温度下に保持 するようにしている。このようにすることにより、溶融炉を再稼働することとな った場合に、その始動に要する時間を極少化することができ、溶融炉の再始動に 伴う熱ショック及び機械的応力を小さくすることができる。

このように溶融炉を例えば数ケ月のオーダの長期間に亘って加熱状態に保持する ために要するエネルギのコスト・は極めて高く、非生産的な負担を強いることと なる。このようなコストの負担を解消するためには二つの方法か可能である。そ の一つは稼働停止と共に溶融炉の内容物を完全に排出することであり、その第二 の方法はカラスを溶融炉内で完全に凝固させることである。

カラス溶融炉を、その稼働停止の間完全に空にした場合には、その再始動は、新 規な溶融炉を始動するのとほぼ同等の手数を要覆る。しかしながら完全に空にさ れた溶融炉を再始動する場合には、それまでに摩耗した耐熱材か、熱応力により 剥離したり、クラックを生じたりする不都合がある。

溶融カラスをそのまま凝固させた溶融炉の再始動は、熱ショックに共なう不都合 を減少させる点でより好ましいと考えられている。しかしながら、溶融炉の出口 端には、溶融ガラス内に没入したのど部が存在し、該のど部に於（プる凝固ガラ スを再び溶融することは、外部加熱源を到達さけることができす、加熱源と溶融 させたい部位のカラスとの間の距離か大きいために、極めて達成困難である。

従って、本発明の主な目的は、カラス溶融炉の到達困難な領域で固化したガラス を溶融するための方法及び装置を提供することにある。

特に、本発明の主な目的は、）ｊラス溶融炉の溶融部と立ち上り部分との間の溶 融カラス内に没入したのど部内で固化したガラスを電気的に溶融するための方法 及び装置を提供することにある。

せた場合に、一般に、マダツクス（Ｈａｄｄｕｘ　）による米国特許、３，９９ ７，７１０＠に開示されているような電極を用いて没入のど部内のカラスを溶融 状態に保持することが行なわれている。しかし非稼動の期間が増大するにつれて 極めて不経済となる。フロバーブ（Ｆｒｏｂｅｒｇ　）らによる米国特許第３． ８４２．１ｅ、ｏ＠明細書に於て開示されているように、燃焼加熱手段により溶 融部内のガラスを再溶融するための方法も開発されている。この方法は、燃焼加 熱に依存するため、没入のど部などの化石燃料の燃焼か到達し得ないような領域 に対して適用することかできない。ヌズム（Ｎｕｚｕｍ　）による米国特許第３ ，１９８，６１９＠明細書には、前床内のガラスを燃焼ガスにより再溶融する同 様の方法が開示されている。この場合も燃焼ガスを本発明に適用することができ ない。到達困難な領域のガラスを溶融するために燃焼カスを用いない唯一の方法 は、ファーガソン（Ｆｅｒｇａｓｏｎ）の米国特許２．’１８６，７１８号明細 書に開示されているような高周波溶融である。しかしながら、没入のど部の物理 的寸法か過大であるためこの方法は実用的でない。ジュール効果加熱要素を用い 、複数の電極に２本ずつ電力を順次供給するようにしてなる本発明は、これらの 従来技術に付随する問題を解消するものである。

発明の開示 本発明によれば、没入のど部の入り口の直前の位置から立上がり部の位置まで延 在する通路内に互いに間隔を於て設けられた複数の電極の隣接する各２本の電極 の間に位置するガラスを段階的に溶融することにより、ガラス溶融炉の没入のど 部内の凝固ガラスを溶融する。これらの電極の間隔は、電極の１本の回りに溶融 ガラスか存在する場合に、その電極とこれに隣接する電極との間に電２Ｊを供給 し、ジュール効果による導電路が次の電極に向（プて形成されるように定められ る。このような状態に於て、２本の電極の間に位置するガラスは、これ等電極間 に供給される電気エネルギにより溶融される。次いで第二の電極の回りに形成さ れた溶融ガラスは、第一の電極と第二の電極との間ばかりでなく、第二の電極と 第三の電極との間にジュール効果によるカラスの加熱を可能にする。このように して順次隣接する２本の電極間の凝固ガラスが段階的に溶融されて、のど部から 立上がり部にかけて連続的な溶融カラスの通路か形成され、更にカラスを製造工 程に向けて供給し、従来形式のガラスの加熱方法か可能となる。

本発明の特徴の一つは、ガラス溶融炉からカラスを完全に除去することを必要と せず、或いは停止中１つと溶融炉を高温に保持することを必要とせずにガラス溶 融炉の完全停止によりガラスの製造を停止し得ることにある。

本発明の別の特徴は、生産量の変動に拘らず、供給されるエネルギの量に対する 生産量を最大化し得ることにある。

図面の簡単な説明 第１図は、グラスファイバ等の製品を製造するために溶融ガラスを供給する前床 に至る没入のど部及び立上がり部を出（」部分として有するガラス溶融電気炉を 一部破断して示す平面図である。

第２図は第１図に示された電気炉ののど部を２−２線について見た断面図である 。

第３図は、没入通路内に、同部分に於て凝固したガラスを溶融するために植設さ れた電極を示すために、第２図に示されたのど部を斜め方向から見た斜視図であ る。

発明を実施するための最良の形態 図面を更に詳細に参照すると一１第１図は電気炉１０の平面図であって、該電気 炉はその四隅に設けられた電極２０により供給される電力をもって加熱される溶 融部１ｔｉ１１を有している。図示された炉はコールドトップ式であって、炉内 の溶融カラスの上からバッチとして投入されたカラスは、その下部に位置する溶 融カラスとの境界面から溶融するようになっている。電極２０に供給された電力 により溶融カラスか加熱されるに伴い、炉の一壁面の中央部に凹設された通路１ ２内を通過して製造工程に送り出される。このようにして溶融ガラスは、出口の ど部１５を通過して、グラスファイバなどの製品の製造装置に向けて、前床１７ に接続された立上がり部１６に向けて流れる。

図示されたように溶融ガラスを溶融炉から没入のと部を経て供給する場合、のど 部１５に至る通路１２内に設けられた電極３０及び立上がり部１６の領域内のの ど部の出口部分に設けられた電極４０によりそれぞれ補助的な加熱を行うことは 公知となっている。このようにして溶融領域から流出したガラスの温度は、溶融 カラスか前床に導入される前に加えられる補助的な熱により制御されることとな る。

このような構成は、溶融ガラスを溶融領域から前床に導入して、製造工程に用い る際のカラスの温度を適切かつ安定に保持する上で極めて好適である。

前記したように、一般に経済的な理由により生産を中断する必要か生じ、このよ うな非稼働の期間か数週間又は数ケ月継続する場合があるー。このような場合に 、溶融炉を空にしそれを再始動するために多大のコストを要することから、電極 ２０から比較的小さな電力を供給することにより溶融炉を加熱された状態に保持 することか一般的に行われているが、溶融炉を溶融カラスか充満した状態で停止 させるのがより好ましい。しかしながら、このようにして溶融炉を停止した場合 には、没入のど部などの溶融炉内の成る部分が、凝固カラスが充満した場合に、 溶融カラスの送りる。

本発明によれば、没入のど部１５などの到達困難な領域に補助的な電慟が特別に 植設されるか、または恒久的に設けられている。図示された構成に於ては、一連 の電極３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅか、のど部の人口端及び出口端 にそれぞれ設けられた主電力供給用の電極３０及び４０の間ののど部１５内に互 いに間隔をおいて設〔ブられている。溶融炉の通常の稼働状態にあっては、溶融 領域１１から流出したガラスは、通路１２内に流入し、のど部１５を経て立上が り部１６及び前床１７に到達する際に、その温度が電極３０．４０間に流された 電流のジュール効果による補助的な加熱を受けて温度制御される。電極３０．４ ０に供給される電力は、−次巻線５１と電＠３０．４０に接続された二次巻線５ ２とを有する変圧器５０から供給される。しかしながら、溶融炉が停止され、ガ ラスが溶融部１１及びのど部１５内で同化した場合には、凝固した状態のガラス が非導電性であるために、これらの電極は凝固ガラスを溶融することができない 。

溶融炉内のカラスが固化し、或いは溶融領域などの部分で凝固しつつあるときに は、通常所望の凝固領域を燃焼バーナなどにより再溶融することが可能である。

電気炉１０の場合、電極の設けられている領域のカラスの表面を、電位差を有す る電極２０間に導電路を形成するように溶融することができ、次いて電極に電力 を供給することによりジュール効果を発生する電流の流れを促進し、漸進的に溶 融力゛ラスのプールを形成することができる。

しかしながら溶融炉ののど部１５内の凝固ガラスは、燃焼バーナーによって到達 することができず、そのためにこのような手段によりのど部内での流れを再形成 することは実用的に不可能である。電＠３０の廻りのガラスは溶融できるかもし れないが、電極３０及び４０間には非導電性の凝固カラスが存在するためにのど 部内を通過する導電路が形成されない。そこで、電極３５ａ〜３５ｅは恒久的に 設けられていなくとも、電極３０と電極４０との間のカラスを漸進的に溶融する ために必要となるような数の電極３５を、のど部１５の下側に位置する耐熱材に ドリル孔を穿設することによりこのような一連の電極を設置することができる。

詳しく云うと、溶融部１１内のガラスを従来の手段により加熱した後は、溶融領 域に於て、電＠３０の周囲に溶融ガラスが存在刃ることとなる。次いで電極３０ の周囲の溶融カラスは、それと隣接する電極３５ａとの間に導電路を形成する。

従って、変圧器５０の出力電力か電極３０と電極３５ａとの間に加えられたとき 、これら両電極間に位置するカラスか溶融する。更に、電極３５ａの周囲の領域 のガラスも十分溶融して、電極３５ａと電極３５ｂとの間に導電路を形成する。

このとき変圧器５０の二次巻線のリード線５６を電極３５ａから切離し、次に電 極３ｏと電極３５ｂとの間にジュール効果のための導電路を形成するように電極 ３５ｂに接続される。すると電極３５ｂの周囲のガラスが十分に溶融し、二次巻 線のリード線５６を電極３５Ｃに接続することにより電＠３５ｂと電極３５ｃと の間に電流を流通させることができる。このようにしてのど部１５ａ内の凝固カ ラスは、変圧器の二次巻線のリード線５６を順次電極３５ａから３５ｅに接続す ることにより漸進的に溶融し、最終的には電極３０と電＠４０との間に溶融ガラ スの完全な導電路が形成され、これらの電極に定常的な電力を供給することによ り従来通りの手段によりのど部のガラスを加熱することができるようになる。

このような方法の変形として、のど部内でガラスが漸進的に溶融するに伴い変圧 器５０の二次巻線５２のリート線５６を移動させることにより、電＠３０から電 ＠３５ａ、３５ｂ、３５Ｃなどに順次接続して電圧を順次加える過程に於て、電 極３０と電＠４０との間に成る電位差を維持しておくことかできる。こうするこ とにより、のど部のカラスか十分溶融して加熱可能な程導電性になるに伴い、電 極３０と電極４０との間に加えられた電圧か加熱工程をそのまま引継ぐこととな る。

更に別の実施例として、電極３５ａ〜３５ｅを恒久的に設置し、しかもカラスか 順次溶融するに伴いリート線を成る電極から次の電極に手動により切換える必要 を解消するように、冷間始動の時点からのど部内のカラスに電力を自動的に順次 供給し、しかも溶融炉の作動中に必要に応じて熱を発生するようなシーケンス的 回路を設置することかできる。更に、のど部に設置される電極を複数のグループ として設けたり、千鳥配列に設けてその間隔を不均一にすることもできる。

以上本発明の実施例について説明したが、当業者であれば、本発明の概念から逸 脱することなく種々の変形変更を加えて本発明を実施し得ることは明らかであっ て、本発明の技術範囲は請求の範囲に記載されている。

産業−トの利用可能性 本発明はカラス溶融炉に関する。本弁明は、溶融炉を完全に停止する前にガラス 溶融炉からガラスを完全に抜取らなければならないという問題を解消するもので ある。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ガラス溶融炉内の没入のど部内の凝固ガラスを溶融する方法であって、 溶融室供給通路内に少なくとも１本の第一の電極を設ける過程と、 遮蔽された没入のど部内に第二の電極を設ける過程と、前記第一の電極の周囲を 導電状態にするべく前記第一の電極の周囲のガラスを加熱し、前記第一の電極と 前記第二の電極との間に位置するガラスをより完全に溶融させることによりこれ ら両電極間にジュール効果のための導電路を形成するべく、前記第一の電極と前 記第二の電極との間に電力を供給する過程と、 前記没入のど部の長さ方向に沿って複数の補助的電極を前記第二の電極に隣接し て設置する過程と、前記第一の電極と前記補助的電極との間に、電気エネルギを 前記没入のど部に沿って順次供給し、前記第一の電極と前記第二の電極との間の 領域内での熱伝達により凝固ガラスを順次溶融し、前記補助的電極の周囲のガラ スを導電性にし、前記没入のど部内の補助電極にジュール効果加熱のための電力 を順次供給することにより、前記没入のど部内のすべてのガラスを溶融させる過 程とを有することを特徴とする方法。
2. ２．前記第二の電極の周囲及び前記第二の電極と前記補助電極との間のガラスを 溶融し得るために十分な電力を前記第一の電極と前記第二の電極とに供給してお くことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．前記補助電極が前記没入のど部内に設けられた１本の第三の電極からなり、 前記第三の電極が、前記第二の電極の導電可能範囲内にあると共に、前記第二の 電極より下流の前記没入のど部内のガラスを溶融し得るために十分な電力を前記 第一の電極及び前記第三の電極に供給することを特徴とする請求の範囲第２項に 記載の方法。
4. ４．補助電極が前記第二の電極を含みかつ前記没入のど部に沿って間隔をおいて 整列する一連の電極からなり、前記一連の電極が、溶融部の通路内に位置する領 域に対する最初の電極としての第一の電極を初めとして、前記没入のど部の外側 の立上がり部に設けられた最終電極として最後の電極へと順次電力を供給し、一 連の電極の隣接する電極の間に漸進的に導電路を形成するように各電極の周囲の ガラスを漸進的に溶融することにより、最終的には前記第一の電極と前記最後の 電極との間に導電路を形成して前記没入のど部を通過する溶融ガラスの流路を形 成することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
5. ５．ガラス溶融炉の没入出口のど部内の凝固ガラスを溶融するための電極装置で あって、 前記のど部の入口に設けられた第一の電極及び前記のど部の出口に設けられた最 後の電極と、前記第一の電極と前記最後の電極との間の前記のど部内に設けられ た少なくとも１本の補助電極と、前記第一の電極と前記補助電極との間に溶融ガ ラスを形成するべく前記第一の電極の周囲のガラスを溶融する手段と、前記補助 電極と該電極に隣接する電極との間に導電路を形成するための溶融ガラスを提供 するように前記補助電極の周囲の溶融ガラスに対してジュール効果電流を発生す るための電気エネルギ手段とを備え、前記第一の電極と該電極に隣接する電極と の間に順次電気エネルギを供給することにより、前記第一の電極と前記最後の電 極との間の没入のど部内を通過する溶融ガラスの導電路を形成し得るようにして なることを特徴とする電極装置。
6. ６．前記電気エネルギ手段が、凝固ガラスが前記没入のど部に沿って導電性とな るに従って、前記第一の電極と該電極に隣接する電極との間に前記電気エネルギ 手段を前記没入のど部に沿って順次接続するための手段を含むことを特徴とする 請求の範囲第５項に記載の電極装置。
7. ７．前記電気エネルギ手段が、前記第一の電極と前記補助電極のそれぞれとの間 に順次電力を供給して、最終的には前記第一の電極と前記最後の電極との間に電 力を供給し得るように接続されていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載 の電極装置。
8. ８．前記第一の電極と前記最後の電極との間に少なくとも２本の補助電極が整列 しており、これら補助電極のそれぞれがその周囲のガラスを溶融し得るように順 次電気エネルギ手段によりエネルギを与えられることを特徴とする請求の範囲第 ６項に記載の電極装置。
9. ９．前記電気エネルギ手段を順次接続するための手段が、前記第一の電極と前記 最後の電極との間に溶融ガラスの導電路が形成されるまで各補助電極の周囲に溶 融ガラスが順次形成されるように各補助電極にエネルギを供給するものであるこ とを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電極装置。