JPS6369720A - ガラスの電熱熔融方法およびその装置 - 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】 本発明はガラスの電熱熔融方法およびその装置、特に、
原料の熔融に必要なエネルキーを拡散させるために熔融
カラスの導電性を利用する電熱熔融方法およびその装置
に関する。

長い間、火星生産用カラス製造装置には石炭またはガス
燃料て作動する熔融炉を用いていた。板ガラスまたはび
んガラスを生産する大量連続生産設備の場合は、特にこ
の型の熔融炉を使っていた。

この大型溶融炉では、電気エネルギーが使われるのは、
最低温度領域でのカラス温度の維持、熔融炉から加工場
所まで移動中のガラス温度を維持するための補助手段と
して用いられていた。あるいはまた、熔融材料の均質性
、精製または運搬を有利にするために対流を起こず補助
手段として用いられていた。

電熱熔融炉は、厳密な意味ては、小規模のユニットてあ
り、この小規模のユニットでは、使用条件として大きな
柔軟性が要求されていた。エネルギーコス１への変動及
び技術」二の問題か解決されることによって、近年大量
生産装置が発達するに至った。この大量生産装置ては、
熔融処理組立体は、その運用の仕方は別として、電気エ
ネルギーにたよって、発展してきたが、この発展のため
には非常に重大な技術問題の解決が要求された。

特に、熔融浴表面に配置した電極が酸化する問題を解決
するためには、これらの電極を完全に熔融浴の中に浸漬
させることか提案されないた。この解決方法については
、仏国特許出願 第ＦＲ−へ−２，５５２，０７３号に開示されている。

この出願の１実施例ては、電極が熔融炉の底部から熔融
浴に垂直方向に配置されている。他の実施例では、熔融
炉の側壁を通る電極が提案されている。

この出願が、侵食問題に対して提案した利点は別として
、電極を浸漬することによ−って、熔融浴の表面から均
一に原料組成物を補給することが可能となった。　被熔
融組成物の比較的厚い層によって、熔融浴の開放面を覆
うことは、多くの理由か一７＝ ら有益である。つまり、熔融浴に接つして、常（こ連続
作例に必要な材料を蓄えておけること及び熔融浴が大気
との接触によって生じる放射熱Ｇこ、Ｌるカロリー損失
を、大いに減少させること力τｊｌ来たことなどである
。

上述した出願に開示された型の熔融炉は非常に大きな工
業的意味を持つものであったが、実際に遭遇するすべて
の必要条件を必ずしも都合よく満たすものではなかった
。例えば、出費を確実に少額におさえる目的に対して、
従来の部材、なかんずく、熔融槽を構成する耐火材を出
来る限り有効に用いて、燃料を作動する設備に改良する
ことは望ましいことであったが、電極を熔融炉の底部ま
たは側壁に配置する場合は、このような改良は不可能で
あった。

電極浸漬型溶融炉によって、電極を調節することが可能
になった。ある状態で、この熔融炉によって、非常に満
足すべき性能を得ることが出来たのは、この作動状態の
よく行われているまた実質的な改良をしたからではない
。

また、浸漬型電極の技術を手中におさめ、電極の寿命を
耐火材の寿命に比肩し得るもにしたとしても、いずれか
の電極がすぐに性能低下して、作動効率が悪くなるとい
った困難な問題を完全に解決したわけではない。

本発明の目的は、従来型のバーナー熔融炉の部材の一部
を取り替えて作動させる電熱熔融炉を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、ここに提案する電熱熔融炉によっ
て、非常に変化に富んだ作動状態を可能にし、しかも熱
効率を満足すべきものにすることにある。

特に、本発明は、インピーダンスが大きく変化し、ガラ
ス製品の性質を改良し、あるいは、生産型を変え得る熔
融炉を提供する。本発明はまた耐性の高いガラスを生産
することを提案している。

本発明の他の目的は、作動状態にかかわりなく、耐火材
の消耗を小さくすることにある。　　本発明の他の目的
は、熔融炉の性能は変えないで、比較的導電性のよい耐
火性材料から成る熔融槽か使用てきるようにすることで
ある。

本発明の他の目的は、熔融炉を一時も休させないで、作
動状態を変えることを可能にすることである。

上述の目的及び後述する目的を達成するために、本発明
はジュール効果による電熱熔融を行うことを提案してい
る。本発明の熔融炉では、最低温度に有利に保たれてい
る側壁に最も近い領域を除いては、温度が均一となるよ
うに電極が配置されている。また、電極の位置を変える
ことができ、その時の生産状態に応じて、垂直方向の温
度勾配を調節することが出来る。

本発明の発明者は、バーナー作動型の従来の熔融槽が使
用できるように、熔融浴の表面からこの浴の中に、電極
を浸漬させて、問題を解決した。

この実験装置よっては、これらの熔融炉を実施する設備
、その性能に、数々の利点のあることが判明した。熔融
浴の開放面から電極を差し入れることによって、電極を
耐火材を貫通して挿入することによって生起する困難を
解消した。特に、消耗した電極、気密材または消耗した
耐火材を取り替えるときの、難問題を解決した。

特に、底部に配置された垂直型電極を取り替える時の、
問題が解決された。この場合、溶融炉の寿命を左右する
ものてはないが、電極の脚部にある領域の耐火材がひと
く腐食することか分かった。

この種の不都合を収り除くために、この領域を丈夫にす
るための手段がとられた。例えは、電極が底部に渦流を
形成する台座に取り付けられた。この種の解決法は完全
に満足てきるものではない、とゆうのは、溶融炉の寿命
に関して、侵食の原因に直接立ち向かうものではないし
、耐火材の消耗の原因となる不都合に立ち向かうもので
もないからである。また耐火性側壁から剥離した不純物
により熔融材料の組成が変わることは無視できない不都
合である。これらの不純物の含有量は溶融浴全体からみ
て大きいものではないが、不純物の熔融不良によって、
度々均一性のないカラス製品を作る原因となっている。

この種の不都合は、テキスタイル繊維、または強化材用
ガラスの熔融に用いられる溶融炉て・°（ま、非常に重
大なものである。この分野に必要なガラスを作るには、
不熔融粒子を取り除％また材料をＪｆｌいることが必要
である。不熔融粒子によって、繊維を形成する時点で非
常に不愉快な“割れ′の原因となる。このため、不熔融
不純物を形成する傾向のない耐火材から成る熔融槽でガ
ラス製造がなされる。このため、ジルコンをベースとし
た耐火材は使われない。たとえば、酸化クローノ＼をベ
ースとした耐火材が用いられている。この材料には無視
できない熱伝導性がある。また、電極を耐火材と接触さ
せて、また接近させて配置していない１゜本発明の実施
例によって、これらのＶ（ＣＬい問題を解決することが
出来た。

びん用カラス製造の溶融炉にも同じような問題がある。

これらの溶融炉では、原料の一部はガラスびんのスクラ
ップである。選別したとしても、これらのスクラップに
はしはしは、ひんの蓋から出る金属性の要素が混じって
いる。金属性の粒子が混入していることによって、熔融
槽の底部に、電極が底部に置かれる時、電極の短絡の原
因となる導電性熔融層が形成される。この問題は、本発
明の溶融炉の構成によって解決された。

浸漬型電極における侵食現象は発明者によって詳細検討
が加えられ、最適の熔融技術を実施する条件を見付は出
すことが出来、逆向き温度勾配、例えば、底部に近いと
ころで高温領域ができないように考えられた。この場合
、耐火材を侵食する温度に加えて、底部に接して、強い
渦流ができ、それがまた侵食を増長する。このため、本
発明では、熔融浴の上部に最高温度領域を集中させてい
るが、生産状態によっては、この限りてはない。

浴中電極を使用して、必要な時、とくに大量バッチの時
には、熔融材料の表面を最高温度に保持することが出来
るが、そのためには、該電極の浸漬深さを調節しなけれ
ばならない。勿論、電極を十分に作動させるためにはあ
る程度の深さは必要である。実際には、電極に流す電流
密度を制限して、エネルキーの効率よい配分が可能とな
り、また局部過熱を少なくし、電極の消耗を遅くする。

、電流密度が高くなり過ぎないように、必要な電圧を高
くし、電極の断面を大きくする程度に、変えることは可
能である。

温度勾配を変えて、熔融浴の表面または、表面近くを最
高温度とすることにより、余分な渦運動を起こさないこ
と、また、原料の熔融を改善する。

表面が形成される場所て最高温度か看ちれる。熔融する
には、熔融材料を加工するに必要な温度よりも著しく高
い温度を必要とする。最高温度を固定し、電極またはそ
の支持装置の性能低下を避１−）でるにしても、熔融は
温度が高いほど迅速であり、熔融すべき材料に近いほど
温度が高くなっている。

実施例で述べるように、これは、溶融炉の表面で、特別
高い生産能力をもっことて理解できる。逆に、深さが調
節できる浴中電極によって、電極の数を減らして、バッ
チを小さくすることかできる。最高温度領域は表面から
遠い所にある。一般に、底部の温度が維持され、最高温
度はより低い所にある。底部の温度を変えないで、つま
り、溶融炉の流出口のガラス温度は変えないて、溶融炉
のハッチを変えるための有効手段が提案される。この作
動の柔軟性は、バッチを大きく変えることが要求される
熔融炉にとっては非常に評価されるものである。

本発明の浴中電極を使用して、赤外線に対する゛不透明
″′ガラスを処理する場合には有利である。

゛透明″ガラスでは、熔融エネルギーの無視できない部
分が放熱によって原料に伝えられる。その逆に、゛不透
明″ガラス、例えば、酸化鉄を比軸的高い割合で含有す
るガラスは、同じ要領ては作ることが出来ない１．電極
に隣接する温度は、熔融浴の他の部分より高い。その差
は、少ないバッチに対応する作動状態はど顕著である。

原料を熔融する時の放射効果の限界は、本発明に於りる
ように、原料に隣接して最高温度領域を配置する場合に
は、電極を底部に配置している熔融炉のｆｉｔ位当たり
電力消費に比へ、消費電力が少ない有利さがある。

下記する温度勾配を作ことにより、他の利点を呈する。

特に、側壁からの温度損失が非常に有効的に限定される
。本発明の実施例に於いて、温度効率が非常に満足し得
ること、すなわち、熔融材料の質量化たり必要なエネル
ギー量が比較的小さく、また非常に様々な作動状態に摘
要てきることが理解できるであろう。

連続作動状態では、最高温度領域が表面にあるような温
度勾配が、熔融材料の品質にとっては有利である。底部
または側壁に固定された電極を有する熔融槽において認
められたこととは逆に、熔融浴の渦運動は非常に小さく
なった。熔融浴の中で材料を激しく撹はんすることはな
かった。これらの撹はんによって、ある程度、温度及び
浴全体の組成状態を均一にするが、このように均一にす
ることによって平均条件内に設定され、この条件は使用
に必要な均一性には対応していない。　本発明の熔融炉
において、レベル毎にのみ、均質にされる。熔融槽の底
から熔融材料を排出する場合、この材料は、上部層にた
け起きる渦運動を除いては、上から下に進む。こうして
、熔融炉から流れ出る熔融材料は大部分精製されている
。同じく、＝１５− 熔融炉の底の温度は、熔融ガラスを使用する時に、必要
な調整が出来るように調節されている。

熔融浴の上部と下部との間に大きな温度差をつけたい時
には、電極の浸漬深さ限定することが望ましい。この電
極の深さが深くなると、最高温度領域が下に向かって移
動し、同時に同じバッチの底部のレベルで温度上昇が認
められた。浸漬深さを深くすると同時に、底部の温度を
一定に保つなめには、発散電力を少なくし、熔融炉のバ
ッチを少なくしなければならない。

本発明によれば、この特徴は、一定の装置で、生産を大
きく減少させるとが、または生産を休止する必要がある
ときに利用されている。この場合、電極の浸漬深さを深
くし、電力を小さくする。この処理法によって、材料が
塊にならないように、底部の温度を充分な値に保ことか
出来、また一方では、表面層の熔融を遅らせるが、全面
的にその熔融をとめることができる。事実、最高温度領
域を熔融炉の底に向けて移動すると同時に、原料層と接
している温度が下がる。電極を満足できる程−１６＝ に配分しても、縮小作動状態の条件に於いても、熱効率
が少ししか下がらなかったことが認められた。

逆に、熔融炉のバッチを大きくしたい時には、浸漬深さ
を深くすることが有利である。それによって、電極近く
で過度の電流密度を作らず、高い電力放散を行うことが
出来た。しかし、かかる情況においても、熱効率が非常
に充分であれば、底部のレベルで熔融ガラスの温度が通
常上昇するのが認められる。大規模バッチでは、底部の
レベルでの温度」ユ昇を制限するために、放散電力を高
くすると同時に、浸漬深さは深くしないで、つまり、深
さを変えないで、電極がより広い表面を占めるるように
、これら電極の配置形態を変えるのが有利である。それ
は、例えば、これらの電極の直径を大きくし、熔融洛中
に水平方向に配置されるティスフ状にすることによって
得られる。このようにして、バッチが大きくなっても一
定の温度勾配を保持することが出来る。とにかく、この
温度勾配は、小規模バッチで設定する温度勾配よりも小
さなものである。前述１７た出願に記載された方法によ
って、電極を水平面により良く配置することが出来る。

電極は熔融浴の開放表面に規則正しく配分する。３相電
流を供電するには、電極を、一定間隔で並べた３つの電
極からなる２列配列にする。

第１列の各電極は電流の相Ｔ、Ｓ、Ｒの一つが供電され
、第２列の電極は電流相Ｔ、Ｓ、Ｒの順で供電される。

従って、中央の電極は同じ相となり、両端の電極は異な
る電流相となっている。２列の電極を隔てる距離は同じ
列の２つの電極を隔てる距離にほぼ等しくする。

上述の配置は、前述の出願に記載された原則に従って配
置された電極列を追加配列して完成させることが出来る
。

電極を規則的に配置すると、電極の浸漬部分に対応する
領域内でも、温度を均一に保てることが明らかになった
。この領域では、温度が電極に隣接部分で著しく高くな
り、電極を取り巻く熔融浴との温度差を迅速に解消する
。従って、大体において、上部層は、均一温度になって
いると考えることが出来る。これは、実施例に於けるレ
ベルごとの所定の温度測定を確認したものである。

交換電極をつけた領域に於いても、温度を均一に設定す
ることができたことは驚くべきことである。熔融浴内の
電極と側壁との間にある部分を、より゛中央′°領域の
部分と比べても温度差は少ししかない。温度は側壁に接
する部分では降下する。

電極配置によって得られた温度の均一性によって、熱効
率を保証することか出来た。

逆に、側壁に沿って電極を配置することによって温度を
均一にすることが出来るが、不都合なことには、熱損失
を著しく大きくし、一方では、電極近くに配置された耐
火材を迅速に侵食させることになる。その理由は先に述
べたように、これらの側壁に沿って、温度上昇が大きく
、渦運動が増大するためである。上述したように、側壁
近くに電極を配置することによって、熔融槽を形成する
耐火材の選択幅を小さくし、導電性耐火材を用いること
が難しいくなる。

本発明の実施例中で述べた理由によって、電極は側壁か
ら一定の距離を隔てて配置されている。

この距離は、隣接する二つの交換電極を隔てる距離の半
分より小さくせず、従来の作動条件、耐性のない、ある
いは。中位の耐性のガラスには有利である。好ましくは
、この距離は、隣接する二つの電極を隔てる距離にほぼ
対応する大きさである。

上述した距離は、アルカリ性含有が比較的高いケイ素ソ
ーダ力ルシュウムの極めてありふれたカラスに対応する
距離である。より耐性のあるガラス、とくに、著しく低
いアルカリ性含有量の強化繊維を作るガラスを製造する
時は、交換電極の間の距離をより短くすることが出来る
。相対的に言って、これらのガラスでは、電極から側壁
までの距離は、耐性の少ないガラスに対してよりも大き
い。

本発明によれば、電極と側壁間の距離条件を尊重して、
処理される材料によって電極間の距離を変えることが一
般的には有利である。ガラスの耐性を考えるだけでなく
、実際に対応する特殊条件に合わせて熔融装置全体の構
成をすることである。

この最後の場合、互いに隣接する電極で熔融を開始する
のは有利であるが、材料の熔融状態に従って、徐々に距
離を広げていってもよい。　上述の電極配分は熔融炉の
特別な構成を必要とした。熔融浴を覆っている耐火アー
チに開口部を設けて電極を挿入してもよい。この解決法
によっては、熔融浴の表面に電極を配置することが出来
ず、また原料を均一に補給することが出来ない。原料補
給手段がいかなるものであれ、熔融炉の作動中は、出来
るだけ一定の粉状の組成物の層で表面を覆わなけれはな
らない。アーチを貫通する電極あるいは電極支持装置の
存在は組成物の分配手段の移動にとっては障害となる。

これらの理由によって、本発明では、電極を、熔融炉の
側面から熔融槽に傾斜する支持装置に固定している。組
成物の分配手段は、電極およびその支持装置の」一部を
通過するように配置されている。熔融浴の表面に配置さ
れた組成物の層が、熱損失に対する保護層を構成してい
るとしても、熔融浴の上部に耐火アーチを配置するのが
望ましい。このアーチの存在は、原料の保護層が無いが
、または極めて薄い熔融の開始段階または休止状態に於
いて特に有益である。

本発明の構成において、電極の支持装置は熔融槽の耐火
性側壁とアーチとの間に配置さることが必要である。

言うまでもなく、熔融槽の垂直側壁とアーチを隔てる空
間を出来るだけ小さくし、熱損失を小さくするのが望ま
しい。消耗電極を取り替えるとが、浸漬電極の部分の配
列を変えるとが、電極の長さを変えるためには、電極が
迅速に取り替えられなければならない。これら二つの密
接な条件は、電極の支持装置が可動であり、この電極支
持装置が熔融槽及び耐火性アーチによって限定された空
間から、支持装置を引き出すためには、電極支持装置の
動きを、限定された空間で行わなければなら［実施例］ 次に添付図面を参照しながら、本発明を説明する。第１
図に断面で示し、第２図に平面図で示す熔融槽は槽窯と
しては一般的な形状であってバーナーで作動するもので
ある。この槽は耐火材料で構成されている。その寸法は
可変である。寸法は目的とする生産量の規模に応じて変
えられる。本発明の槽窯によって、高い単位生産量が達
成出来ることが理解されるであろう。つまり、一定の生
産量を得るための槽窯の表面は比較的限られている。本
発明によると、強調すべき重大なことは、加熱方法によ
って、大きな不都合なく、即ち単位消費量を変えること
なく、基準生産量に対して、非常に少ない消費率で作動
することが出来る。

槽の深さは、従来型の槽窯の深さに匹敵するものである
。最小限の深さは、垂直温度勾配線を適当に助長させる
に適したものであり、比較的良く精練したガラスを槽の
底から直接回収できる深さである。かかる最小限の深さ
は、熔融材の約５００ｍｍに固定される。本発明によっ
て、電極の浸水深さを大きく変えることが出来、最悪の
場合でも、通常よりも深い槽を使用することが可能とな
り、例えば、溶融浴の高さ力司５００ｍｎ＋を超える槽
を使用することが出来る。

図示する実施例に於いては、槽の側面及び底部３と同レ
ベルに配置された流出口２から熔融材取り出すことが出
来る。この方法では、流出口２は常に原料供給装置また
は装置前部４と直接つなかつていて、熔融の異なる段階
で熔融材を導入している。

支持電極５及び６が隣接して、または底部の流出口の中
に配置されている。これらの電極は取り出しが停止され
たり、または取り出し足が極端に減少した場合に、材料
を熔融状態に保っておくために使われる、かまたは流出
口に溜まった少量の材料が塊にならないように使われる
ものである。

電極５及び６は、残留材料の温度を調節するために、補
助的に使われるものである。通常の作動状態においては
、これらの電極に給電気する必要はない。

かかる電極が底部に置かれるのは、このレベルでの放散
電力が、浴中型電極を用いて熔融する電力に比べて常に
非常に限定されるので、腐食現象は無視できる程度であ
る。例えは、電極５及び６のレベルで最も高い消費電力
は図示する実施例の浴中型電ＩＩ！６個によって実施さ
れる消費電力の２０分の１を越えないものである。

第１図に図示する方法は、底部は水平である。

この形状は槽窯では最も有効なものである。この形状は
、底部に配置された電極によって電熱熔融する場合、ま
た均一加熱を得ようとする場合には実際に必要なもので
ある。浴中型電極の場合、底部の形状は、この問題から
は事実−１−無関係である。

従って、底部を流出口の方向に僅かに傾斜させることが
出来る。同様に、槽窯の中央部のいずれかの場所に流出
口を配置することも出来る。

第１図及び第２図の実施例ては、浴中型電極が６箇所配
置されている。これらの電極には３相電流を供電するの
が好ましく、３相　Ｒ、Ｓ　、Ｔ　の配分は、第２図に
示す通りである。この配置によって安定した相が確保て
き、−またエネルギーが溶融浴の総ての点に均一に放散
する。

浴中電極７は、規則的に間隔があけられ、各浴中電極が
浴表面の一つの区分の中央に位置している、各区分は同
寸法である。この配置によって、浴中電極７は耐火性側
壁から適当な距離を保っている。隣接する二つの電極を
隔てる距離は、図示する実施例では、最短位置にある側
壁８から電極を隔てる距離に相当する。上述するように
、その距離は短くても良いが、好ましくは、側壁と電極
との間の距離が、隣接する二つの電極を隔てる距離の半
分以下より小さくしない。

使用する電極の数は、槽窯の面積、従って、そのバッチ
の関数である。より大きな規模の槽窯に於いては、３相
電流電極の配置は、」二連する出願に記載された配置が
有利である。特に、熔融槽の長さの２倍に相当する形状
の槽窯に、本発明を実施することが出来、その長さは図
示する槽窯を二つ連ねた長さに相当する。その他の形状
も勿論可能であるが、例えば、実施例として、上述した
ものに比べて電極支持に関する限り、特別な配置が必要
である。

第１図は、原料１０を連続層にして覆った溶融浴９を示
す。この層は出来るだけ均一であって、作動状態によっ
ては、多少分厚い層にする。好ましくは、最小厚さを、
約１００１として、溶融浴を大気から熱遮断することが
出来る。これ以上の厚さは好ましいのもであるが、実際
問題として、３００　ｍ　ｍを越えず、槽窯の特殊区分
によっては大きく変わることもあり得る。

第１図に示するように、浴中電極７は、原料から成る表
面層を貫通しており、溶融浴の中に入り込んでいる。そ
の浸漬深さは、主に処理されるバッチにより、また電極
の表面における電流密度によって変わるものである。浸
漬を浅くして表面を加熱するのが有利であるが、また技
術的に認容し得る限界で電流密度を維持することが必要
であるが、二つの内どちらを選ぶかの問題である。これ
らの高いバッチによっては、深さは浴の深さの３分の２
よりも浅くするが、この深さの２分の１以下にするのが
有利である。

上述するように、バッチが小さくなる場合は、最高温度
領域をより深いレベルまで移動するするのが有利である
。この場合、電極を溶融浴の深さの半ばまで浸漬するが
、あるいは、その深さの４分の３まで浸漬するのが有利
である。

例えば、同じ槽窯、同じ電極配置で、１日当たりのバッ
チ３トン、浴の面積が同じであると、電極は、浴の深さ
の３分の１まで浸漬され、これに対し、１トンのバッチ
に限定すると、深さの４分の３まで電極を沈めるのが有
利である。

浸漬された電極の表面は、腐食が大きくならない限り、
堪えられる電流密度と両立し得るものである。実際には
、この束縛から解放するために、電極を十分な直径とす
る。

第３図は、１日当たり、溶融炉１平方当たり１．５トン
の生産量の、浴に於ける温度勾配を示すものである。温
度は系統的に異なるレベルで測定された。

このグラフでは、原料の層及び溶融浴の全面にある材料
を混合水平線によって表したものである。

本例では、互いに最も離れた混合線に対応する組成の層
の厚さは約２００ｍｍである。

温度グラフＡは第２図の点１１の鉛直線で行った測定に
相当するものである。グラフＧは、同じ作業条件で電ｉ
ｓの１００ｍｍにある鉛直線上で測定されたものである
。

第１の概算では、これら二つのグラフは同作業における
各レベルで観察された温度の二つの極限を表している。

これら二つのグラフおいては、浸漬深さは、浴の深さの
３分の１より少し浅い。

これらのグラフの第１の特徴は電極の先端部でより温度
が高いことである。最も高い区分では、ずれが最も大き
く、底部に近づくほどずれが小さい。このレベルで測定
された温度差は電極Ｓの先端の測定点より“中央”の付
近で特に温度差があり、従って、他の場合に於けるより
、側壁による冷却は少ない。

第２の特徴は、これらのグラフが、被熔融組成物に接触
する浴の最上部を除いて、上から下に温度が規則的に下
がっていることを示している。最高温度と最低温度の差
は同じ鉛直線上で約２００℃に達する。

上述の例では、最も低い領域の最高温度がグラフＡに対
応し、電極の先端部に相当する深さにある領域である。

最も高い領域（グラフＧ）に於いて、最高温度は表面層
により近い所にある。

グラフＣは、電極が浴の深さの４分の３まて浸漬してい
る時、グラフＡに相当し、バッチ量は同じである。この
場合、上述した例に比べて最高温度の著しい上昇が観察
された。浴の高さの大きな部分で、この最高温度が実際
的に同じに維持された。底部レベルにおける温度は１０
０℃以１−Ｉ：、昇した。浸漬が同じ深さでは、より少
ないバッチになることは興味深い。この場合、消費電力
を少なくして、相対的に槽窯のバッチを減少することに
なった。底部での温度はグラフＡの値になった。

温度曲線Ｃは底部に配置された電極を有する同型の槽窯
で測定された曲線に近いものである。

これらの曲線を第４図の曲線と比べると興味がある。こ
の第４図は異なるバッチの同じ温度曲線を示ず、ずなわ
ち、曲線Ｅは、１日、熔融炉１平方当たり約２．４１−
ンに相当し、曲線Ｆは　３トンに相当する。この例では
、浸漬は曲線Ａに相当する浸漬である。

バッチに従って、温度が上昇するするのが分かる。しか
し、電極を浴の高い部分に維持して、曲線Ｃの場合に測
定されたバッチに比較し得る底部レベルの温度を得ると
同時に、バッチを２倍にすることが出来る。これは浸漬
深さを限定する必要がない有利さを示している。

第３図では、曲線りはよりパ透明な°′ガラスの曲線Ａ
の測定と同じ測定に相当する。問題のガラスは酸化鉄の
含有量ｏ、ｅｏを示ず、曲線Ａは０．２０である。この
酸化物の存在によって、赤外線を強く吸収する。曲線Ａ
及びＤの比較ては、処理ガラスの多少の゛′透明′″性
に、比較的小さい影響が認められる。特に、原料層レベ
ルの温度と、最高温度は実際上は不変であるが、底部の
温度は２０　’Ｃ低くなる。逆に、底部に配置し電極を
存する槽窯ては、酸化鉄の含有量の増加によって底部の
温度の最高温度の著しい」−昇を必要とし、それによっ
て、表面層近くの温度を維持することが出来る。

第５図は、洛中の異なるレベル（底部がら０１３００．
６００および９００ｍｍ）の温度変化を示す。測定は、
点１１を通過する槽全体の水平面で行われた。

曲線は、同じレベルで測定された温度に於いては、表面
層に対応し、電極近くの対流を起こす局部変化による複
雑な曲線を除いて、規則性を示している。この場合のず
れは、約５０度に限られている。

グラフ５ａは１日、熔融炉１平方当たり１１〜ンのバッ
チを示す。グラフ５ｂは同じ性格のものであるが、１日
、熔融炉１平方当たり　２．５１〜ンに対応するもので
ある。後の例では、総てのレベル、底部も含めて、温度
の上昇が認められた。底部と最も熱いレベルとの温度勾
配は上述する場合よりも広がらず、約１００度をカバー
している。組成物に最も近い領域の温度が最も低いこと
は、このレベルでの熱損失が高いことに由来する。温度
が高いはと、温度損失が高い。

この結果から、バッチに対する底部の最高温度変化の系
統的検討がなされた。この検討は本発明の槽窯（ＩＩ）
および底部に配置された電極を有する槽窯（１）につい
ても同時になされた。

これらの測定は従来の原料によるガラス、即ち、焼成ド
ロマイト及び粉末ガラス１０重皿％のガラス生産につい
てなされた。このガラス製品は次の組成である。

Ｓ＋０２６４．５５　　　Ｎａ２Ｏ１５，８０＾１２０
３　　３．３５　　　Ｋ２Ｏ１，３５ＣａＯ７，２５Ｂ
２Ｏ３３，６０ Ｍｇ０　　　３．００　　　Ｆ　　　　　０．６０この
タイプのガラスは、特に絶縁用繊維の生産に用いられる
。

第６図にその結果を示す。二つの場合に、温度とバッチ
の同時上昇が認められる。総てのバッチに於いて、本発
明の槽窯の温度は底部に電極が配置された槽窯の温度よ
り低い。本発明の槽窯に認められた有利な温度差が高い
ほど、バッチは少なくなった。１日、１平方当たり３ト
ンのバッチでは５０度である。この差は耐熱材にとって
は非常に有効なものである。この利点は、種々の方法で
証明される。本発明の槽窯を使って、耐熱材の認容し得
る消耗を、１００度を超えない温度によるものとすれば
、底部に配置された電極を有する槽窯の場合には、先に
述べたバッチに達することが出来る。例えば、本発明の
槽窯で、上述した型のケイ酸ソーダカルシュウムガラス
及び１日、１平方当たり　２．５トンと同じか　または
以−Ｆのバッチでは、底部の温度を、少なくとも　１４
００℃に保つことが出来る。

本発明の槽窯の注目すべき点は、単位当たりの電力消費
が比較的低いことである。この電力消費は上述したよう
に、温度の低いことによって、熱損失が減少することで
、少なくとも部分的には説明できることである。先に比
較した二つの槽窯についての第７図の曲線に示すように
、このメカニスムは電力消費を規定したに止どまらない
。弔位当たりの電力消費はバッチが増加している二つの
場合では、低くなっているが、温度は第６図に示すよう
に上昇している。とにかく、本発明の場合（ＩＩ）、同
じ条件で同じ原料を熔融したことで、温度に従って、約
１０から１５％以下の単位当たり電力消費が認められる
。この差が大きいはどバ・ンチが少なくなっている。そ
れ故に、１日、１平方当たり、少なくとも１トンの生産
率については、ケイ酸ソーダカルシュウムガラスを熔融
するための単位当たりの電力消費はトン当たり　１００
０　ｋ　ｗ　ｈより大きくない。

本発明の槽窯では、バッチ当たりの単位電力消費が大き
く変わらないことは注目ずべきことである。この°゛柔
軟性′″は、バッチをより高くし得ることに関する限り
、有利なことである。

上記の性能に到達するためには、原料の断熱層で、浴を
均一に覆うことが必要である。従って、これらの原料を
槽の全表面に配分しなければならない。かかる配分を可
能にする技術は周知であり、底部に配置された電極を有
する電熱熔融炉は広く使われている。特に、連続供給型
ベルトコンベヤ＝３５− 一を使う。このベルトコンベヤーて原料を運搬しながら
、平進運動によって、全表面を移動しながら、ベルトコ
ンベヤーの先端部で原料を放出する。

槽の全長にわたって同時的に原料供給ができる装置が問
題である。この装置は平進運動しながら、槽の全長をカ
バーする。

この配分が正確または一定であるためには、槽の上部を
自由に移動する配分装置が必要となる。

浴中電極の場合には、この電極が移動の妨げとなっては
ならない。第８図は本発明の槽窯であって、点ａ争能弁
應匁茎県召セ込七チ成部等５甲ゆ側帯８から成る耐火性
槽を概略的に示ず。槽の」二部には、耐火性アーチ１２
がフレームに懸架されている。このフレームは金属製で
あり、槽窯をまたがるように配置されている。槽窯への
原料供給は直線型配分器１３により行う。この配分器は
垂直型鋼１５によってフレームに懸架されたレール１４
を転動しながら移動する。

第９図は、この配分器による移動を概略的に示す。ポジ
ションＡに於いて、配分器１３はホ・７ｙ＜−１６から
出る原料を乗せてる。ホ・ンパー１６は槽の一端部でか
つ槽窯ハウジングの外側に配置されている。原料が乗せ
られると、配分器は槽窯の上部に動かされる。ポジショ
ンＢから、配分が行われる。この装置によって、組成物
を一定量、連続的に槽の全長にわたって落としていく。

配分器１３はポジションＣまで規則的に移動する。この
移動にそって、一定の間隔で、配分器は組成物を注ぐ。

配分器］３は次にポジションＡにもどる。

この配分は、進行移動、または、進行及び戻り移動によ
って行われる。配分器１３か移動している間、周知の方
法、たとえば、コンベヤベルトによって、連続的に供給
されるホッパー１６は再充填されて、上述のサイクルが
繰り返される。

上述した供給方法は、槽とアーチとの間で装置を自由に
通過させることが必要である。ホッパー１６に対抗する
端部に、槽窯の先端部は耐火材によって閉鎖されている
。しかし、本発明によると、移動耐火性側壁、例えは、
１７て示ずような側壁を槽窯の３つの解放側に配置して
もよい。これらの側壁１７は、槽の側壁８に接するまで
低くすると、大気と浴を隔てることができる。この配置
は、槽窯を休止状態にしておく時、また原料補給の必要
がない時になされる。この槽窯を閉めておくことによっ
て、大きな熱損失が避けられ、浴が数時間の間、外部の
エネルギーを与えられなくとも活動状態にある。

通常は、電極１７が引き上げてから、この側壁１７を下
げている。しかし、電極支持アーム１８の位置に相当す
る側壁１７に三日月形のノツチを設けることも出来る。

槽窯のハウジングは、電極を相当位置に配置して、実質
的に閉しることが出来る。したかつて、この配置によっ
て、長時間の間、槽窯を活動状態に保持しておくに必要
な熱放出が可能となる。

上述した型の配分器１３は、槽窯が場所的に限られる時
に有利である。本発明によると、石炭エネルギーから電
熱熔融炉に切り替える時になされると、特に有利である
。バーナー溶融炉の場合、組成物を糟の一端部から正確
に溶融炉Ｇこ入ｔしることが出来る。従って、槽融の回
りに、場所をとる供給装置が配置出来る空間を作って％
１な０゜場所が問題でない場合は、他の補給手段、特Ｇ
こ、槽の上を移動するベルトコンベヤーから成る補給手
段を考えることが出来る。この場合、コンベヤーは普通
槽の脇に配置され、その移動時には、その端部が槽の他
端側に達するに十分長さをもつものである。反対に、コ
ンベヤーが始点位置にある場合には、即ち、その端部が
槽の一番近い縁部に沿って配置されている場合には、コ
ンベイヤ−は槽の少なくとも全幅に互って、槽窯の外側
に沿っていなければ成らない。

第８図に示すように、補給方法がいかなる型のものであ
れ、電極および電極支持装置の上に配置されている。組
成物の落下線上に、他の部材を配置しないで、配分出来
るよう考慮しなければならない。実際には、電極及びそ
の支持装置は原料供給の妨げにならないように十分まと
まったセクションとなっている。その他、アーム１８の
上で組成一、１υ− 物が固まらないように、アームを曲線にしておくのが有
利である。例えば、断面が円筒形状のアームが使われる
。

作動の改良で電極を余儀なく交換する場合、または槽窯
を稼働状態にして置くためには、溶融浴から電極を引き
出せるようにしておくことか有利である。第８図は、こ
の作業を可能にする特に簡単な装置を示す。図示する方
法では、電極はアーム１８の先端部に固定され、このア
ームは、以下の記載から分かるように、冷却流体のため
の電気導体を内蔵している。

アーム１８は、アーム組立体が揺動できるように、ピン
１つで関節接合されている。このため、アームの形状及
び関節接合点の位置は、側壁８の上部縁部と槽の上部に
配置された耐火材の間に使用可能な空間があるかどうか
に掛かつている。この配置は、槽窯の寸法が比較的小さ
いだけ、実施が容易である。アーム１８は、ある長さの
ところで、揺動が止められるようにしている。同じ理由
から、第１図及び第２図に相当する槽窯の実施例は、電
極を支持しているアームが槽窯の一側の３方に、また他
の側の３方に配置されているのが望ましい。しかし、電
極およびその支持装置の抜き取りがてきる他の配置が考
えられ、アームが槽窯の一側を通過出来る。これらの回
転及び平進可能なアームを使用することが必要となる配
置は、２列以上の電極が槽窯内に置かれる場合に実施さ
れるものである。電極のお互いの位置を変更したい場合
、電極の支持部材が水平面を動くことが必要である。通
常の手段、例えば、可動台車に電極を乗せる組立体、ま
たは伸縮自在の支持装置１８によって動かすことが出来
る。本発明の実施手段は、電極の浸浸深さを調節可能に
した点で特殊である。

以前の提案に於いて、漬浸状態を修正出来る装置がある
が、この修正は電極の支持装置として使う複合組立体で
、電極自体の本体を移動させるが、または支持装置を移
動させることになる。

第２の解決法は次の理由により満足出来ない。

ガラスの電熱熔融炉に用いる電極はモリブデンであって
、その支持装置は通常耐火性鋼鉄である。

モリブデンが空気によって酸化しないように、電極−支
持装置間の接続部を熔融浴面下に配置し、その結果、総
てのモリブデンは浸漬することになり、大気と接触して
酸化することがない。その逆に、このレベルでの速やか
な消耗をさけるために、支持装置の浸漬は、はんの少し
に限らなければならない。この消耗をさらに限られたも
のにするためには、この支持装置の先端部を強力に冷却
する。

支持装置の先端部の浸漬深さを調節することは考えられ
ていない。これは熔融浴の表面に対して一定の位置を保
っていなければならないからである。。

第１の解決法では、支持装置の範囲で電極を移動するこ
とに関する限り、本発明の支持装置の配置を考慮したメ
カニスムを必要としている。特に、槽窯ハウジング内に
配置された支持装置の１部分に必要である。これによっ
て、支持装置の体積が増加せざるをえない。組成物を正
確に配分するために、この支持装置が出来るた番・フ小
さくまとめられたものであることが望ましい。したかっ
て、この解決法は望ましくない。他に、槽窯ハウジング
内に調節装置を配置する、しかし、この装置か受ける制
約及び酸化によって寿命が短くなる。

従って、本発明によれば、適当な電極を選ぶことで、浸
漬電極の長さを調節する。−・つの電極を他の電極に取
り替えることは好ましく、実施例に於いては比較的容易
な作業である。アーム１８を揺動させて、電極本体を通
過させている。電極の支持装置への固定は、第１０図に
示すように、比較的簡単である。支持装置に対応して、
先端部にねじを切って、電極本体７を差し込む。第１０
図に示す実施例では、電極支持装置は二つの部分がちな
る。第１の部分は、アーム１８により構成され、冷却液
を循環させるためにパイプ２］、、２２が配置されてい
る。このパイプ２１．２２、及びケーブルは絶縁フラン
ジ２４に固定され、このフランジの上に、電極支持装置
２６と一体となった導体フランジ２５が置かれている。

支持装置２６は、電極を支持する先端部２ｏまで冷却液
を循環させるため、二つの同心円の円筒形の管から成っ
ている。支持装置２６及び電極木＝４３一 体７の接続部を保護するために、内部管２７が外部管２
８の先端部を閉じるねし付き蓋２０内まで入り込んでい
るのが好ましい。

この実施例では、アーム１８と支持装置２６の接合部は
、槽窯の内部深くに配置されている。即ち、冷却液の循
環導体２１．２２及び電気ケーブルの接続部は、総て高
熱に接している。実際には、これらの接合部は槽窯の外
または少なくとも、槽窯の側壁のレベルになるように作
られるのか望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電熱熔融炉の槽の長手方向切断概略図
、第２図は第１図の槽の流出口レベルて切断した平面図
、第３図は異なる作動方法に於いて、槽内のレベルによ
って得られた温度勾配を示すグラフ、第４図は異なるバ
ッチ条件での温度測定結果を示す曲線図、第５ａ図及び
第５１）図は異なるレベルに於ける槽の幅内での、異な
る二つの作動状態の温度変化を示す曲線図、第６図は本
発明の槽窯におけるレベルでのハツチの底部の温度を表
すグラフ、第７図は第６図の二つの異なる型の槽窯のバ
ッチによる電力消費を示すグラフ、第８図は本発明の電
極およちその支持装置の配Ｎ態様を示す切断概略図、第
９図は本発明の槽窯に原料の組成物を配分する方法の概
略図、第１０図は電極支持装置の実施例を示す部分切断
面図である。 ７　・・・電極、　　　　　　９　・・・熔融浴、１０
　・・・被熔融組成物、　１８．２６・・・支持装置１
２　・・・アーチ、　　　　１３　・・・配分装置１４
　・・　レール　　　　１７　・・側壁ＦＩＧ−２ ＦＩＧ−３ＦＩＧ−４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エネルギーが浸浸型垂直電極からジュ ール効果によって熔融塊の中に放散され、被熔融組成物
   が熔融浴の表面に均一な被膜となつて広がるガラス質負
   荷用電熱熔融方法に於いて、前記電極が熔融槽の耐火性
   側壁から離して配置されており、最も近い側壁から前記
   電極までの距離が隣接する二つの電極を隔てる距離の少
   なくとも半分であり、最高温度のレベル位置が前記電極
   の浸浸深さによって調節されることを特徴とするガラス
   質負荷用電熱熔融方法。 ２）前記熔融浴の深さが少なくとも５００ｍｍであるこ
   とを特徴とする特許請求範囲第１項に記載のガラス質負
   荷用電熱熔融方法。 ３）生産状態では、前記電極の浸浸深さが前記熔融浴の
   深さの４分の３を超えないことを特徴とする特許請求範
   囲第２項に記載の方法。 ４）生産状態では、前記電極の浸浸深さが前記熔融浴の
   深さの半分を超えないことを特徴とする特許請求範囲第
   ２項に記載の方法。 ５）ケイ酸ソーダカルシュウムガラスが、前記熔融炉の
   底部の温度を１４００℃より低い値に保持しながら、１
   日、熔融炉１平方当たり２．５トン以上生産されること
   を特徴とする特許請求範囲第１項乃至第４項のいずれか
   に記載の方法。 ６）前記ケイ素ソーダカルシュウムガラスのトン当たり
   のエネルギー消費量が、１日、熔融炉１平方当たり１ト
   ンより大きい生産量では、１０００ｋＷｈより小さいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいず
   れかに記載の方法。 ７）熔融エネルギーがジュール効果によって、前記熔融
   塊の中に放散され、前記熔融用電極が前記浴の表面から
   、前記熔融浴を覆っている前記被熔融組成物の層を貫い
   て垂直方向に浸漬しているガラス質負荷用電熱熔解炉に
   於いて、前記電極が可動支持装置によって支持され、前
   記支持装置と前記電極の接続部が前記熔融浴の表面の真
   下に配置されており、前記電極を構成する部材が交換可
   能であり、１組の長さの異なる部材の浸漬深さを変える
   ことを可能にし、それによって、前記熔融浴領域のレベ
   ルが最高温度となることを特徴とする電熱熔融炉。 ８）前記熔融エネルギーがジュール効果によって熔融塊
   の中に放散され、前記電極が前記熔融浴の表面から前記
   熔融浴を覆っている前記被熔融組成物の層を貫いて垂直
   方向に浸漬されている電熱熔融炉に於いて、前記熔融炉
   が耐火槽から成り、３相電流が給電されている電極が、
   熔融浴の表面に規則的にっ配分されており、前記電極が
   ３つの電極からなる少なくとも二つの列から成る所定の
   組立体として配分されており、第１列のそれぞれの電極
   が、Ｒ、Ｓ、Ｔで示される３相電流の一つで給電されて
   おり、第２列の電極の相の順番が、中央の二つの電極が
   同じ相となり、前記二つの列の両端の電極が異なる相と
   なるように、相をＲ、Ｓ、Ｔ及びＴ、Ｓ、Ｒのように逆
   にし、二つの列を隔てる距離が同じ列の二つの電極を隔
   てる距離とほぼ等しく、前記槽の前記耐火性側壁と最も
   近くにある前記電極を隔てる距離が、隣接する前記二つ
   の電極を隔てる距離の少なくとも半分であることを特徴
   とする電熱熔融炉。 ９）前記熔融浴の深さが少なくとも５００ｍｍであるこ
   と特徴とする特許請求の範囲第７項あるいは第８項に記
   載の電熱熔融炉。 １０）前記熔融槽が耐火性アーチの下にあり、前記電極
   及び前記電極の支持部材が、前記アーチ及び前記槽の間
   に設けられた空間に、前記アーチを横切ることなく、前
   記熔融炉の側面から案内されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項乃至第９項のいずれかに記載の電熱
   熔融炉。 １１）前記電極と前記支持装置がピンを中心に関節的に
   動くアームに固定されており、前記アームの形状及び関
   節の位置によって、ピンを中心にして前記アームを揺動
   させることによって前記電極と前記支持装置を取り出せ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項乃至第９項の
   いずれかに記載の電熱熔融炉。 １２）前記被熔融組成物が前記電極と前記支持装置の上
   部に配置された手段によって補給され、前記手段が可動
   であり、前記手段が前記槽の全表面を前記組成物で覆う
   要領で前記熔融槽の上部を移動することを特徴とする特
   許請求の範囲第７項乃至第１１項に記載の電熱熔融炉。 １３）前記被熔融組成物の前記補給手段が、前記槽の全
   幅に延在する分配装置から成り、前記分配装置が前記槽
   の全長に亙って配置されたレール上を移動することを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の電熱熔融炉。 １４）前記熔融炉がその一端部に前記分配装置に前記被
   熔融組成物を充填する組立体を備えることを特徴とする
   特許請求の範囲第１３項に記載の電熱熔融炉。 １５）休炉状態では、前記熔融槽の上部に配置されたハ
   ウジングを前記アーチで閉じることが出来る一つ以上の
   可動側壁を備え、前記可動側壁が作動状態では、前記被
   熔融組成物の前記補給装置を通過させるに必要な空間を
   、前記槽と前記アーチとの間に設けることを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項に記載の電熱熔融炉。