KR930001960B1 - Method and apparatus for melting materials - Google Patents

Method and apparatus for melting materials Download PDF

Info

Publication number
KR930001960B1
KR930001960B1 KR1019850007229A KR850007229A KR930001960B1 KR 930001960 B1 KR930001960 B1 KR 930001960B1 KR 1019850007229 A KR1019850007229 A KR 1019850007229A KR 850007229 A KR850007229 A KR 850007229A KR 930001960 B1 KR930001960 B1 KR 930001960B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vessel
glass
container
melting
molten
Prior art date
Application number
KR1019850007229A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR860003166A (en
Inventor
마이클 머테이서 죠오지프
원광종
마아틴 데머레이스트 쥬니어 헨리
리이 슈웨닌거 로널드
Original Assignee
피이피이지이 인더스트리이즈 인코포레이팃드
헬렌 에이 페블릭
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/656,292 external-priority patent/US4610711A/en
Priority claimed from US06/656,386 external-priority patent/US4633481A/en
Priority claimed from US06/656,293 external-priority patent/US4600426A/en
Application filed by 피이피이지이 인더스트리이즈 인코포레이팃드, 헬렌 에이 페블릭 filed Critical 피이피이지이 인더스트리이즈 인코포레이팃드
Publication of KR860003166A publication Critical patent/KR860003166A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR930001960B1 publication Critical patent/KR930001960B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/22Furnaces without an endless core
    • H05B6/24Crucible furnaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

내용 없음.No content.

Description

물질의 용융방법 및 가열장치Melting method and heating device

제1도는 본 발명에 따른 유도 가열장치의 바람직한 구체예의 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view of a preferred embodiment of the induction heating apparatus according to the present invention,

제2도는 제1도의 선 2-2에 따른 수평 단면도,2 is a horizontal cross sectional view along line 2-2 of FIG. 1,

제3도는 배출관 및 흐름 조절 요소를 나타내는, 제1도의 용기의 바닥 부분의 부분 확대 단면도,3 is a partially enlarged cross-sectional view of the bottom portion of the container of FIG.

제4도는 제3도의 선 4-4에 따른 단면도,4 is a sectional view along line 4-4 of FIG. 3,

제5도는 본 발명의 유도 가열장치에 포함된 전기회로도,5 is an electric circuit diagram included in the induction heating apparatus of the present invention,

제6도는 제2도의 코일단자 부분의 확대도,6 is an enlarged view of the coil terminal portion of FIG.

제7도는 본 발명의 바람직한 구체예에서 이용되는 복사 가열용기의 수직 단면도이다.7 is a vertical sectional view of a radiant heating vessel used in a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 유도코일 11, 12 : 원통체 절반부10: guide coil 11, 12: cylinder half

13 : 냉각관 14 : 비전도성 유입관13: cooling tube 14: non-conductive inlet tube

15 : 배출관 20 : 내측 내화블럭15: discharge pipe 20: inner fireproof block

21 : 외측 내화블럭 26 : 하부 벽부분21: Outer fire block 26: Lower wall part

27 : 결속띠 30 : 상부층27: binding band 30: upper layer

31 : 제 2 층 32 : 수냉기31: second layer 32: water cooler

33 : 내화 종이 층 34 : 구리 판33: fireproof paper layer 34: copper plate

40 : 배출관 41 : 내화성 중앙부분40: discharge pipe 41: central portion of the fire resistance

42, 43 : 냉각기 50 : 흐름 조절요소42, 43: cooler 50: flow control element

51 : 아암 52 : 위치 결정수단51: arm 52: positioning means

60 : 인버어터 61 : 트랜스프머60: inverter 61: transformer

62 : 커패시터 70, 71 : 다리62: capacitor 70, 71: bridge

72, 73, 81, 82 : 플랜지 74, 75 : 단자72, 73, 81, 82: flange 74, 75: terminal

76 : 냉각제 호스 77 : 전기절연 끼움쇠76: coolant hose 77: electrical insulation shim

80 : 전도성 끼움쇠 90 : 버블러(bubbler)튜브80: conductive shim 90: bubbler tube

본 발명은 유도(誘導)에 의하여 유리와 같은 물질을 용융시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전류물 유도시키기 쉬운 물질의 용융에 적용될 수 있으며, 특히 유리 또는 그와 유사한 물질의 용융에 적용된다.The present invention relates to a method and apparatus for melting a material such as glass by induction. The invention can be applied to the melting of current-inducing materials, in particular to the melting of glass or similar materials.

교류 전류가 흐르는 코일안에 물질이 배치된때, 그 물질이 유도 전류에 의해 가열될 수 있다는 것은 공지된 사실이다. 이러한 유형의 가열에 있어서 한가지 장점은 가열되는 물질이 전기 공급원과 접촉되지 않는다는 것, 즉, 전극을 용융물내에 침지시킬 필요가 없다는 것이다.It is known that when a material is placed in a coil through which an alternating current flows, the material can be heated by an induced current. One advantage of this type of heating is that the material to be heated is not in contact with the electrical source, ie there is no need to immerse the electrode in the melt.

유리를 유도 가열하는 일반적인 개념은 많은 선행 특허, 예컨대, 미국특허 제1,830,481호, 제1,906,594호, 제3,205,292호 및 제3,244,495호에 발표되었다. 대다수의 선행기술은 소규모의 장치에 한정되며, 유도가열에 의한 대규모의 유리 용융은 상업상 크게 호응을 받지 못하였다. 즉, 유도가열의 경제적 측면에 기인하여, 유리 및 유사 물질을 대규모로 용융하는데 유도 가열을 이용하는 것이 유리하지 않았다.The general concept of induction heating glass is disclosed in many prior patents, such as US Pat. Nos. 1,830,481, 1,906,594, 3,205,292 and 3,244,495. Many of the prior art is limited to small devices, and large scale glass melting by induction heating has not received much commercial acceptance. That is, due to the economics of induction heating, it was not advantageous to use induction heating to melt glass and similar materials on a large scale.

일반적으로, 연료를 연소시켜 얻는 열 에너지가 유리 용융을 위하여 전기 에너지보다 더 경제적이었다. 더욱이, 유도가열은 전력을 열 에너지로 전환시키는 효율이 낮을 것이라고 생각되어 왔다. 또한, 당분야의 몇몇 사람들은, 유리의 대규모 유도 가열을 위해서는 엄청나게 큰 유도 코일이 필요할 것이라고 믿어왔다.In general, the thermal energy obtained by burning fuel was more economical than electrical energy for melting the glass. Moreover, induction heating has been thought to be low in efficiency of converting power into thermal energy. In addition, some people in the art have believed that a huge induction coil will be required for large scale induction heating of the glass.

유도 용융과 관련된 주요 단점은 용융물에 적합한 용기를 준비하는 것이다. 그에따라, 대다수의 선행 기술은 소규모의 장치에 한정되며, 유도 가열에 의한 유리의 대규모 용융이 상업상 큰 호응을 받지 못하였다. 용기가 유도 코일의 전계(電界)내에 놓이기 때문에, 용기 그 자체가 유도 전류를 받아 가열될 수 있다. 이러한 사실은 일반적으로 바람직하지 못한데, 그 이유는 전력이 가열될 물질에서 보다도 용기에서 낭비되고, 또한 용기의 가열이 용기를 열적으로 손상시키며 생성물질을 오염시킬 수 있는 용기의 부식을 가속화할 수있기 때문이다.The main drawback associated with induction melting is to prepare a container suitable for the melt. As such, the vast majority of prior art is limited to small apparatus, and large scale melting of the glass by induction heating has not received much commercial acceptance. Since the vessel is placed in the electric field of the induction coil, the vessel itself can be heated under induction current. This is generally undesirable, because power is wasted in the vessel rather than in the material to be heated, and also heating of the vessel can accelerate the corrosion of the vessel, which can thermally damage the vessel and contaminate the product. Because.

비금속성 용기는 유도 전류에 상당히 민감한 온도 이하로 그 용기의 온도를 유지시키기 위하여 외부로부터 냉각될 수 있으나, 그러한 냉각에 의해 용융 공정에서 상당량의 열 에너지가 빼앗길 수 있다. 또한, 세라믹 용기의 외부를 냉각시키는 것은, 용기를 손상시키기에 충분히 큰 열 응력을 야가할 수 있는 온도 구배(gradient)를 생성시킬 수 있다. 한편, 다수의 조각으로 조립된 다조각 세라믹 용기를 사용하면, 특히 대규모의 작업시에, 용융된 물질의 수용성이 문제시 된다. 다조각 세라믹 용기의 구조적 안전성을 유지시키기 위하여 강 또는 그와 같은 금속으로된 지주를 사용하는 것은 바람직하지 못한데, 그 이유는 그 지주에 유도된 표유전류(stray current)가 용융 작동에 필요한 전력을 빼앗기 때문이다. 반면에, 금속 용기는 유도 전류에 대해 매우 민감하며, 따라서 용기가 냉각되더라도 많은 전력의 손실이 일어난다. 더욱이, 금속 용기를 냉각시키는 것은 금속의 높은 열전도성 때문에 많은 열 손실을 야기한다. 냉각식 금속 유도 가열 용기의 예가 미국특허 제3,461,215호에 도시되어 있다.Non-metallic vessels can be cooled from the outside to maintain their temperature below a temperature that is significantly sensitive to induced currents, but such cooling can deprive a significant amount of thermal energy in the melting process. In addition, cooling the exterior of the ceramic vessel can create a temperature gradient that can impose a thermal stress large enough to damage the vessel. On the other hand, the use of multi-piece ceramic containers assembled from a number of pieces poses a problem of water solubility of the molten material, especially in large scale operations. It is undesirable to use steel or such metal struts to maintain the structural safety of multi-piece ceramic vessels, since stray currents induced in the struts may not be able to Because it is taken away. Metal vessels, on the other hand, are very sensitive to induced currents, so a lot of power loss occurs even when the vessel is cooled. Moreover, cooling the metal container causes a great deal of heat loss due to the high thermal conductivity of the metal. An example of a cooled metal induction heating vessel is shown in US Pat. No. 3,461,215.

본 발명에 따르면, 분말 물질을 그 물질이 주로 복사 열 전달에 의해 액화되는 제1용기에 공급하고, 액화된 물질을 제1용기로부터 제2용기로 배출시키고, 이 제2용기내에서, 상기 액화된 물질을 용융된 상태로 만들기 위하여 전류를 액화된 물질에 유도시키도록 제2용기내의 액화된 물질에 교류 전자장을 부여함으로써 액화된 물질의 온도를 증가시키는 것을 포함하는 물질의 용융방법이 제공된다.According to the present invention, the powdered material is supplied to a first container in which the material is liquefied mainly by radiant heat transfer, and the liquefied material is discharged from the first container to the second container, in which the liquefaction is carried out. A method of melting a material is provided that includes increasing the temperature of the liquefied material by imparting an alternating electromagnetic field to the liquefied material in the second vessel to induce a current to the liquefied material to bring the molten material into a molten state.

또한, 본 발명은 기체상 함유물을 갖는 용융된 물질(예를들어, 유리)을 유도 가열하는 방법을 제공하는데, 이 방법은, 유도 코일로 둘러싸인 용기의 활성 가열 지역내에서, 전류를 상기 물질에 유도시켜 그 물질을 가열하기 위해 교류 전자장을 물질에 부여하고 ; 가열된 물질을 유도코일 밑의 용기내 비활성 지역으로 통과시킨 후 ; 용기에서 방출되기 평균 1시간 전에 상기 물질을 비활성 지역내에 보유시키는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 전술한 각 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.The present invention also provides a method of induction heating of a molten material (eg, glass) with gaseous inclusions, which method, in an active heating zone of a vessel surrounded by an induction coil, causes the current to flow through the material. Impart an alternating electromagnetic field to the material to induce it to heat the material; Passing the heated material through the inert area in the vessel under the induction coil; Retaining the material in an inert zone an average of one hour prior to release from the vessel. The present invention also provides an apparatus for performing each of the above-described methods.

뱃치(batch)물질의 액화는 유도 가열기내에서 보다는, 미국특허 제4,381,934호에 도시된 유형의 용발형용융기(ablating type melter)내에서 더욱 경제적으로 수행될 수 있다. 열을 효과적으로 전달하기 위해, 연소 가열은 가열되는 물질과 열원 사이의 큰 온도차를 이용하여 수행된다. 처음에 뱃치물질을 액화시키면 큰 온도차가 제공되며, 따라서 그 자체가 연소가열을 도와준다. 전술한 미국특허의 기술은, 뜨거운 액화물질의 유출을 증진시키고 차가운 뱃치를 복사선에 계속 노출시켜 큰 온도차를 유지시킴으로써 이러한 장점을 보강한다.Liquefaction of batch materials can be performed more economically in an ablating type melter of the type shown in US Pat. No. 4,381,934 than in an induction heater. In order to effectively transfer heat, combustion heating is carried out using a large temperature difference between the material being heated and the heat source. Liquefaction of the batch material in the first place provides a large temperature difference, and thus helps combustion heating itself. The aforementioned U.S. patent technique reinforces this advantage by enhancing the outflow of hot liquefied material and by keeping the cold batch exposed to radiation to maintain large temperature differences.

액화지역을 떠나는 액체는 완전 용융된 유리가 아니고, 용융되지 않은 모래알 등을 포함하는 포말상의 불투명한 유체이다.The liquid leaving the liquefaction zone is not a fully molten glass, but an opaque fluid in the form of foam that contains unmelted sand grains and the like.

그러나, 이러한 유출 액체의 용융 및 정제를 완결시키는데 요구되는 추가 에너지는, 통상의 탱크형 용융기에서 유리를 용융시키는데 요구되는 총 에너지의 극히 적은 부분을 차지할 뿐이다.However, the additional energy required to complete the melting and purification of such effluent liquids constitutes only a small fraction of the total energy required to melt the glass in conventional tank melters.

그러나, 액화된 물질의 용융을 완결시키기 위해서는 이미 뜨거워진 물질의 온도를 상승시켜야 하며, 따라서 큰 온도차가 제공되지 않는다. 반면에 유도 가열은, 에너지를 물질에 전달하기 위한 온도차를 필요로 하지 않는다. 따라서, 유도 가열은 용융 공정의 제2단계에 이상적으로 적합하다.However, in order to complete the melting of the liquefied material, the temperature of the already hot material must be raised, and thus no large temperature difference is provided. Induction heating, on the other hand, does not require a temperature difference to transfer energy to the material. Thus, induction heating is ideally suited for the second stage of the melting process.

대규모 연속 용광로내에서 소다-석회-실리카 평유리를 용융시키기 위한 톤당 약 6백만 BTU의 총 에너지 소비와 비교해 볼때, 정제를 수행하기 위해서 단지 톤당 약 5십만 BTU(28.6kcal/kg)의 열량만을 유도가열기내의 유리에 공급하는 것이 요구된다. 본 발명에 있어서, 에너지의 대부분은 보다 경제적인 액화 단계에서 소비되며, 유도 가열기의 크기와 소모되는 전기 에너지의 양은 용융 공정의 제2단계, 즉 "정제기"에서 유도 가열을 사용함으로써 최소화될 수 있다.Compared to a total energy consumption of about 6 million BTUs per tonne for melting soda-lime-silica flat glass in large-scale continuous furnaces, only about 50,000 BTUs per tonne (28.6 kcal / kg) is required to carry out the purification. It is required to supply the glass in the heater. In the present invention, most of the energy is consumed in a more economical liquefaction stage, and the size of the induction heater and the amount of electrical energy consumed can be minimized by using induction heating in the second stage of the melting process, ie the "purifier". .

물질을 이미 액화된 상태에서 유도 가열기로 공급하는 데에는 그외의 다른 장점이 있다. 이와 같은 연속공정에 있어서, 유도 가열 용기내에서 용융된 물질을 안정적으로 순환시키는 것이 바람직하다. 그러나, 차가운 물질을 용기의 상부에 공급하는 것은, 자연적으로 상승하는 열 대류와 상층될 수 있고, 따라서 불안정성을 야기시킬 수 있다. 그러나, 용융된 물질을 용기의 상부에 제공하는 것은 용융물로부터 거품을 제거하려는 목적과 일치한다.There are other advantages to feeding the material to the induction heater while already liquefied. In such a continuous process, it is preferable to stably circulate the molten material in the induction heating vessel. However, supplying cold material to the top of the container may be superimposed with naturally rising thermal convection, thus causing instability. However, providing molten material to the top of the vessel is consistent with the purpose of removing bubbles from the melt.

본 발명에서는, 유리와 같은 용융된 물질을 유도 가열하기 위하여 단일 선회 유도코일이 다조각 세라믹내화 용기와 함께 사용된다. 단일 선회 유도코일은 이것이 둘러싸고 있는 내화 용기의 구조적 완전성을 유지하기 위한 결합 수단으로서 작용하는 분할된 금속 원통체의 형태를 취한다. 원통체의 금속 벽은 세라믹용기의 접합부위를 통해 발생할 수 있는 어떤 누출을 방지하는 연속적인 방벽으로도 작용한다. 금속 원통체의 견고성은 그 원통체와 결합된 냉각수단에 의해 유지될 수 있다.In the present invention, a single turning induction coil is used with a multi-piece ceramic refractory vessel for induction heating of molten material such as glass. The single pivot induction coil takes the form of a divided metal cylinder which acts as a joining means for maintaining the structural integrity of the fire container it surrounds. The metal wall of the cylinder acts as a continuous barrier to prevent any leakage that can occur through the junction of the ceramic vessel. The rigidity of the metal cylinder can be maintained by the cooling means associated with the cylinder.

바람직한 구체예에 있어서, 세라믹 용기는 두개 이상의 별개의 층들로 구성된다. 내부 층은 주로 가열되는 용융된 물질과 접촉되기에 적합한가에 따라 선택되며, 외부 층은 주로 그의 단열성에 따라 선택된다. 내부 층의 두께는, 그의 바깥쪽 표면에서의 온도가 용융된 물질의 고화 온도 (또는, 유리의 불투명화 온도)와 대략 같게되도록 하는 열 구배를 제공하도록 선택된다. 세라믹의 외부 절연층은, 절연층의 내부 표면을 용융된 성분의 불투명화 온도 바로 아래 온도로 유지시키는 것과 일치하는 최소치까지 열 손실을 감소시키기위한 추가적 열 구배를 제공하도록 선택된다. 이러한 복합 용기 구조에 의하여, 용기 벽의 두께가 최소화되며, 그에따라 용기벽에서의 전력 손실이 최소화되고, 유도결합효과가 최대화 됨과 동시에 과도한 열 손실없이 구조적 완전성이 유지된다.In a preferred embodiment, the ceramic container consists of two or more separate layers. The inner layer is mainly chosen depending on whether it is suitable for contact with the molten material being heated, and the outer layer is mainly chosen according to its thermal insulation. The thickness of the inner layer is chosen to provide a thermal gradient such that the temperature at its outer surface is approximately equal to the solidification temperature of the molten material (or the opacity of the glass). The outer insulating layer of the ceramic is selected to provide additional thermal gradients to reduce heat loss to a minimum consistent with maintaining the inner surface of the insulating layer at a temperature just below the opacity of the molten component. This composite container structure minimizes the thickness of the container wall, thereby minimizing power loss in the container wall, maximizing the inductive coupling effect and maintaining structural integrity without excessive heat loss.

첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도면중 제7도는 미국특허 제4,381,934호에 따른 복사 가열용기를 이용하는 바람직한 구체예에 대한 수직단면도로서, 이 용기에서, 수직의 회전축선을 중심으로 회전하는 드럼이 유도 가열장치에 액화된 물질을 공급하기 위한 뱃치 표면(열원을 중심으로한 회전 포물면인)을 제공한다.7 is a vertical sectional view of a preferred embodiment using a radiant heating vessel according to US Pat. No. 4,381,934, in which a drum rotating about a vertical axis of rotation supplies the liquefied material to the induction heating apparatus. To provide a batch surface (which is a rotating parabolic plane about the heat source).

본 발명의 원리는 광범위한 종류의 용융물질을 유도 가열하는데 적용될 수 있으나, 본 발명의 상세한 설명은 주로 유리를 용융시키기 위해 특별히 고안된 구체예에 관련될 것이다. 또한, 기술될 특정 구체에는 비교적 고속의 연속 처리에 적합하다. 본 발명은 특히 그러한 조건하에서 유익하나, 그것에 제한되는 것은 아니다.The principles of the present invention may be applied to induction heating of a wide variety of molten materials, but the description of the present invention will primarily relate to embodiments specifically designed for melting glass. In addition, certain embodiments to be described are suitable for relatively high speed continuous processing. The present invention is particularly advantageous under such conditions but is not limited thereto.

특히 제1도 및 제2도를 참조하면, 도시된 구체예에서, 단일 선회 유도코일(10)은 원통형의 세라믹 용기의 일부분을 둘러싸는 두개의 원통체 절반부들(11, 12)로 구성되어 있다. 구리가 높은 전기 전도성을 가지기 때문에 그러한 유도 코일에 바람직한 물질이다.With particular reference to FIGS. 1 and 2, in the illustrated embodiment, the single pivot induction coil 10 consists of two cylindrical halves 11, 12 surrounding a portion of a cylindrical ceramic vessel. . Copper is the preferred material for such induction coils because of its high electrical conductivity.

원통체 절반부들(11, 12)의 두께는 특정 적용분야에 요구되는 강도에 의존하나 설명되는 특정 실시예에서는, 0.25인치(0.635cm)의 두께가 적당함이 발견되었다. 원통체 절반부들(11, 12)의 외면에는 다수의 냉각관(13)이 용접되어 있다. 물 또는 다른 냉각액이 비전도성 유입관(14)를 통해 냉각관(13)에 공급될 수 있다.The thickness of the cylindrical halves 11, 12 depends on the strength required for the particular application, but in the particular embodiment described, a thickness of 0.25 inch (0.635 cm) has been found to be suitable. A plurality of cooling tubes 13 are welded to the outer surfaces of the cylindrical halves 11 and 12. Water or other coolant may be supplied to the cooling tube 13 through the non-conductive inlet tube 14.

냉각액은 원통체의 일측을 따라 반원형 통로를 통과하여 배출관(15)에 도달하고, 이 배출관에 의해 냉각액이 배출되거나, 다른 반원형 통로를 따라서 복귀하도록 그 원통체의 동일측의 다른 냉각관(13)으로 들어갈 수 있다. 용기의 크기와 요구되는 냉각 정도에 따라, 냉각액은 배출되기 전에 부가적 관들을 통과할 수 있다.The coolant passes through the semi-circular passage along one side of the cylindrical body to reach the discharge pipe 15, and the coolant is discharged by the discharge pipe, or another cooling tube 13 on the same side of the cylindrical body to return along the other semi-circular passage. You can enter Depending on the size of the vessel and the degree of cooling required, the coolant may pass through additional tubes before being discharged.

유도 가열 지역에서, 용기는 다수의 내화 블럭(20)으로 형성된 내측 원통체를 포함한다. 원통체 형태가 가장 효과적이고 바람직하지만, 다른 형태도 이용될 수 있다. 그 내측 원통체는 다수의 내화 블럭(20)을 원주방향 및 길이방향으로 줄지은 층들로 배치함으로써 형성될 수 있고, 각 원주방향 배열에서, 각각의 내화블럭은 쐐기 형상으로 되어 있어, 그들이 배치된때 원 또는 다각형을 형성한다.In the induction heating zone, the vessel comprises an inner cylinder formed of a plurality of fire blocks 20. Cylindrical forms are most effective and preferred, but other forms may also be used. The inner cylinder can be formed by arranging a plurality of fire blocks 20 in circumferentially and longitudinally arranged layers, and in each circumferential arrangement, each fire block is wedge shaped, when they are placed Form a circle or polygon.

예를들면, 제1도 및 제2도에 도시된 특정 구체예에서, 내화 블럭(20)은 원통체, 즉, 용기의 길이방향으로 3개 층으로 배치되고, 각 층에서는 10개의 블럭이 원주방향으로 배치되며, 각각의 블럭이 내외측면들 각각에 2개의 깎은 면을 가지고 있어서, 그 블럭들이 원주방향으로 배열된때 20각형을 형성할 수 있다. 내화블럭(20)은 처리되는 용융 물질에 적합하게 선택된 내화물질이다. 유리를 용융하는 경우에, 적합한 내화물질은 알루미나-지르코니아-실리카형의 내화물질이다. 이러한 형의 내화물질은 용융된 유리와의 접촉에 적합하지만, 단열성은 다른형의 내화성 세라믹 물질에 비해 비교적 좋지 못하다.For example, in the specific embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the fire resistant block 20 is arranged in three layers in the longitudinal direction of the cylinder, ie the container, in which ten blocks are circumferential. Arranged in a direction, each block having two shaved surfaces on each of the inner and outer sides, so that when the blocks are arranged in the circumferential direction, they can form a pentagon. The refractory block 20 is a refractory material selected for the molten material to be treated. In the case of melting the glass, suitable refractory materials are alumina-zirconia-silica refractory materials. This type of refractory material is suitable for contact with molten glass, but the thermal insulation is relatively poor compared to other types of refractory ceramic materials.

따라서, 내화블럭(20)의 반경방향 두께는, 접속부나 틈을 통하여 빠져나갈 수 있는 어떤 용융물질이 내화블럭의 외부표면에 도달하기 전에 굳어지거나 적어도 점성이 높아질 수 있도록 내화 블럭의 내부 표면과 외부표면 사이에 온도 구배(gradient)를 제공하기에 충분하게 선택된다. 유리의 경우, 적당한 온도 구배는 용융되는 특정 유리의 불투명화(devitrification) 온도 보다 높지 않은 온도를 내화 블럭(20)의 외부표면에 제공한다. 전형적인 상업적 소다-석화-실리카 평유리 조성물에서, 그러한 온도는 약 1800oF(약 980℃)이다. 그 외부 표면의 온도가 유리의 연화점(약 1400oF(750℃))에 가까운때 용기내 용융물의 양호한 수용이 달성될 수 있다.Accordingly, the radial thickness of the refractory block 20 may be such that any molten material that can escape through the connections or gaps may harden or at least become viscous before reaching the outer surface of the refractory block. It is chosen enough to provide a temperature gradient between the surfaces. In the case of glass, a suitable temperature gradient provides the outer surface of the refractory block 20 with a temperature not higher than the devitrification temperature of the particular glass to be melted. In typical commercial soda-petrified-silica flat glass compositions, such temperatures are about 1800 ° F. (about 980 ° C.). Good acceptance of the melt in the vessel can be achieved when the temperature of its outer surface is close to the softening point of the glass (about 1400 ° F. (750 ° C.)).

또한, 내화블럭(20)은 유도 전류에 민감하지 않도록 높은 온도에서 비교적 높은 전기 저항성을 가지고 있어야 한다. 예를들어, 처리되는 용융 물질의 전기 저항성의 5-10배 정도의 전기 저항성을 가지는 내화 물질에서 만족할만안 결과가 얻어질 수 있다.In addition, the refractory block 20 should have a relatively high electrical resistance at high temperatures so as not to be sensitive to induced current. For example, satisfactory results can be obtained in refractory materials having an electrical resistance of about 5-10 times the electrical resistance of the molten material to be treated.

본 발명의 원리에 필수적인 것은 아니지만, 바람직한 또 다른 특징은 내화물질이 상온과 작동 온도 사이에서 반복적으로 순환될 수 있는 유형으로 되어 있다는 것이다.While not essential to the principles of the present invention, another desirable feature is that the refractory is of a type that can be repeatedly cycled between room temperature and operating temperature.

내화 블럭(20)으로 형성된 내측 내화성 원통체의 외면에는 다수의 내화블럭(21)으로 구성된 외측 내화성 원통체가 배치된다. 이 내화 블럭(21)은 단열성을 고려하여, 즉, 비교적 낮은 열전도성을 갖도록 선택된 내화성 세라믹 물질로 되어 있다. 외측 내화블럭(21)은 내측 내화블럭(20)보다 낮은 열전도성을 가지고 있으며, 보통 내측 내화블럭의 1/2 이하, 바람직하게는 약 1/5 이하의 열전도성을 갖는다. 내측 내화 블럭(20)의 두께에 의해 용기내 용융물질로부터 분리되어 있기 때문에, 외측 내화블럭(21)은 용융 물질과의 접촉을 고려하지 않아도 되지만, 비교적 낮은 온도에서의 어느 정도의 적합성을 고려하는 것이 바람직하다. 외측 내화 블럭에 적당한 물질의 예는 다공성(저밀도) 점토 내화물질이다. 외측 내화블럭은 그의 낮은 열전도성 때문에, 그의 외부 표면상의 금속 유도코일과의 접촉을 허용할 수 있는 부가적인 열 구배를 제공함과 동시에, 용기 벽에 최소의 부가적인 두께를 부여하는 목적을 달성할 수 있다.On the outer surface of the inner fire resistant cylinder formed of the fire block 20, an outer fire resistant cylinder composed of a plurality of fire blocks 21 is disposed. This refractory block 21 is made of a refractory ceramic material selected in consideration of thermal insulation, i.e., having a relatively low thermal conductivity. The outer refractory block 21 has a lower thermal conductivity than the inner refractory block 20 and usually has a thermal conductivity of 1/2 or less, preferably about 1/5 or less of the inner refractory block. Since the inner refractory block 20 is separated from the molten material in the container by the thickness of the inner refractory block 20, the outer refractory block 21 does not have to consider contact with the molten material, but it is considered to have some degree of suitability at relatively low temperatures. It is preferable. Examples of suitable materials for the outer refractory block are porous (low density) clay refractory materials. Because of its low thermal conductivity, the outer fire block provides an additional thermal gradient that can allow contact with metal induction coils on its outer surface, while at the same time achieving the object of providing a minimum additional thickness to the vessel wall. have.

전체 벽 두께를 최소화하는 것은, 처리되는 물질에 가능한한 가깝게 유도 코일을 배치하고 표유 전류(stray current)가 유도될 수 있는 코일내 물질의 양을 최소화함으로써 전력 효율을 극대화시키는데 바람직하다. 유도 코일의 온도는, 금속의 상당한 산화를 방지하고 구리의 전기 저항을 최소화하며 강도의 지나친 손실을 방지하기 위해 충분히 낮게 유지되어야 한다.Minimizing the overall wall thickness is desirable to maximize power efficiency by placing the induction coil as close as possible to the material being treated and minimizing the amount of material in the coil from which stray currents can be induced. The temperature of the induction coil should be kept low enough to prevent significant oxidation of the metal, to minimize the electrical resistance of the copper and to prevent excessive loss of strength.

냉각관(13)은 코일 온도를 낮게유지하는 것을 돕고, 외측 내화블럭(21)에 의해 제공되는 열 구배는 요구되는 냉각 정도와 열 손실을 적정 수준으로 유지하는데 충분하여야 한다. 냉각액이 물일때, 냉각 온도 및 외측 내화블럭(21)의 외부표면도는 100℃ 이하로 유지되는 것이 바람직하다.The cooling tube 13 helps to keep the coil temperature low, and the heat gradient provided by the outer refractory block 21 should be sufficient to maintain the required degree of cooling and heat loss at an appropriate level. When the coolant is water, the cooling temperature and the outer surface of the outer refractory block 21 are preferably maintained at 100 ° C or lower.

유도 코일위의 용기 부분의 구조는 유도 코일내의 것 만큼 중요하지 않으나, 편의상, 동일 구조가 제1도에 도시된 용기 윗 부분에도 계속될 수 있다. 공급구멍(23)이 형성된 내화성 뚜껑 부재(22)가 용기의 상단부에 설치될 수 있다. 원료물질이 공급 구멍(23)을 통하여 공급될 수 있으나, 적어도 유리의 경우, 원료물질은 용융 공정의 앞 단계에서 액화되는 것이 바람직하다. 본 발명의 용융공정에서, 액화는 미국특허 제4,381,934호에 설명된 액화공정에 따른 종래의 용기안에서 복사 열전달에 의해 주로 수행된다.The structure of the vessel portion above the induction coil is not as important as that in the induction coil, but for convenience, the same structure may continue to the portion above the vessel shown in FIG. A fire resistant lid member 22 having a supply hole 23 may be installed at the upper end of the container. The raw material may be supplied through the feed hole 23, but at least in the case of glass, the raw material is preferably liquefied in the preceding step of the melting process. In the melting process of the present invention, liquefaction is mainly carried out by radiant heat transfer in a conventional vessel according to the liquefaction process described in US Pat. No. 4,381,934.

적당한 서어지 호퍼(surge hopper)(24) 혹은 그 유사물이 유도가열 용기에 공급될 물질을 보유하도록 설치될 수 있다.A suitable surge hopper 24 or the like may be installed to hold the material to be supplied to the induction heating vessel.

유도 코일 밀의 용기의 하부 벽 부분(26)의 두께는 중요하지 않으나, 용융물질과 오염없이 접촉하도록 하는 것이 중요하다. 따라서, 하부 벽부분(26)은 용융물질과의 접촉에 적당한 내화성 물질(유리의 경우, 알루미나-지르코니아-실리카형 내화성 물질)로 만들어지고 어떤 벽 두께에서도 요구되는 단열을 제공할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 용기의 다른 부분에서와 같이, 하부 벽 부분(26)은 다수의 쐐기형 내화 벽들로 이루어질 수 있다. 결속띠(27)(강자성을 최소화하도록 스테인레스 강으로 만들어지는 것이 바람직함)혹은 그 유사물이 그 결속띠에 유도되는 표유전류에 기인한 전력의 지나친 손실없이 블럭들을 제위치에 유지시키도록 용기의 하부부분 주위에 설치될 수 있다. 결속띠(27)에서의 전력 손실은 금속의 단면적을 최소화하고 유도 코일 밑에서 가능한한 멀리 위치시키고 각 띠를 그의 길이를 따라 다수의 전기 절연된 조각들로 분리시킴으로써 더욱 감소될 수 있다.The thickness of the lower wall portion 26 of the vessel of the induction coil mill is not critical, but it is important to ensure that it is in contact with the molten material without contamination. Thus, the lower wall portion 26 is preferably made of a refractory material suitable for contact with the molten material (alumina-zirconia-silica type refractory material in the case of glass) and formed to provide the required insulation at any wall thickness. Do. As in other parts of the container, the lower wall portion 26 may consist of a plurality of wedge-shaped fire walls. Binding strip 27 (preferably made of stainless steel to minimize ferromagneticity) or the like may be used to hold the block in place without excessive loss of power due to stray currents induced in the binding band. It can be installed around the lower part. The power loss in the tie strip 27 can be further reduced by minimizing the cross-sectional area of the metal and placing it as far as possible under the induction coil and separating each strip into a plurality of electrically insulated pieces along its length.

용기의 바닥도 용융물질과 접촉하기 적합한 내화성 물질로 구성되어 있다. 그 바닥 구조물의 상세한 것이 제3도의 확대도에서 볼 수 있다. 그 바닥 구조물의 상부층(30)은 용융물질과의 접촉에 적당한 내화성 물질(유리 용융의 경우, 알루미나-지르코니아-실리카형 내화성 물질과 같은)로 이루어지는 것이 바랍직하다.The bottom of the vessel is also made of refractory material suitable for contact with the molten material. Details of the floor structure can be seen in the enlarged view of FIG. The top layer 30 of the bottom structure is preferably made of a refractory material suitable for contact with the molten material (such as alumina-zirconia-silica type refractory material in the case of glass melting).

상부 층(30) 밑에는, 열 성질을 고려하여 선택된 물질(저밀도 점토 내화성 물질과 같은)로된 제2층(31)이 제공될 수 있다. 용기내에의 용융물질의 수용을 확실하게 하기위해 바닥 구조물의 외측에서 냉각이 행해진다. 도시된 구체예에서, 환형의 수냉기(32)가 용기를 위한 기부를 형성한다. 수냉기(32)와 제2층(31) 사이에는 내화종이층(33)과 구리판(34)이 배치될 수 있다. 그 구리판은 특히 수냉기가 연강(mild steel)으로 만들어진 경우, 표유 유도전류로부터 수냉기(32)를 차폐하도록 작용한다.Underneath the top layer 30, a second layer 31 of a material (such as a low density clay refractory material) may be provided which takes into account thermal properties. Cooling is done outside the bottom structure to ensure the receipt of molten material in the vessel. In the illustrated embodiment, the annular water cooler 32 forms the base for the vessel. The refractory paper layer 33 and the copper plate 34 may be disposed between the water cooler 32 and the second layer 31. The copper plate acts to shield the water cooler 32 from stray induction current, especially when the water cooler is made of mild steel.

용융된 유리 또는 그 유사물질은 용기로부터 배출하기 위한 여러가지 장치가 본 기술분야에 잘 알려져 있고 본 발명에서도 사용될 수 있으나, 특히 유익한 배출장치가 제3도를 참조로하여 설명된다.While various devices for discharging molten glass or similar materials from the vessel are well known in the art and may be used in the present invention, a particularly advantageous discharge device is described with reference to FIG.

그 배출장치는 용기의 바닥 중앙에 설치된 내화성 금속(예를들어, 백금-로듐 합금) 배출관(40)을 포함한다. 그 배출관(40)은 용융물질과의 접촉에 적당한 내화성 물질로 이루어진 것이 바람직한 내화성 중앙부분(41)을 관통하여 뻗어있다. 배출관(40)은 용기의 바닥표면 위로 연장하여, 용기바닥의 어떤 부스러기들이 배출 흐름내로 들어가는 것을 방지하도록 한다. 내화성 중앙부분(41)은 배출관(40)쪽으로 경사져 있어, 내화물 두께를 얇게하고 그래서 배출관 근처의 단열성을 감소시킴으로써 배출관 안에 비교적 높은 온도를 유지시키고 따라서 배출관 안의 용융물질에 결빙하는 것을 방지하도록 한다. 부가적인 냉각기(42, 43)가 내화성 중앙부분(41)의 밑과 배출관(40) 주위에 제공되어, 용기내 용융물질의 수용을 확실하게 한다.The discharge device comprises a refractory metal (eg platinum-rhodium alloy) discharge pipe 40 installed in the center of the bottom of the container. The discharge pipe 40 extends through the refractory center portion 41, which is preferably made of a refractory material suitable for contact with the molten material. Discharge pipe 40 extends above the bottom surface of the container to prevent any debris from the bottom of the container from entering the discharge stream. The fire resistant central portion 41 is inclined toward the discharge pipe 40, thereby thinning the refractory thickness and thus reducing the thermal insulation near the discharge pipe, thereby maintaining a relatively high temperature in the discharge pipe and thus preventing freezing of the molten material in the discharge pipe. Additional coolers 42, 43 are provided below the fire resistant central portion 41 and around the discharge conduit 40 to ensure receipt of the molten material in the container.

중력 배출관을 통한 유리와 같은 용융물질의 흐름을 조절하는 여러가지 수단이 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 다수의 이러한 장치는 배출관을 가변적으로 가열 혹은 냉각함으로써 물질의 점도를 조절하는 것을 포함한다. 배출관과 유도 코일을 연결시키는 것은 전형적인 예이다. 어떤 경우에, 이것은 본 발명에 만족스럽게 사용될 수 있다. 그러나, 대규모 유리 용융에 있어서는 몇가지 결점을 가지고 있다. 유리의 빠르게 흐르는 흐름(예를들어, 시간당 수백 또는 수천 킬로그람 정도의 비율로 흐르는)에서 열의 양은, 배출관의 벽을 통한 열전달에 의해 그 흐름의 점도에 중대하게 영향을 미치는 것이 어렵게될 정도로 크다. 다른 한편, 유량의 조절을 수행하기 위해 적절한 열교환이 제공되는 경우, 온도에 대한 유리 점도의 민감성은 유량의 미세한 조절을 어렵게 한다.Various means of controlling the flow of molten material, such as glass, through the gravity discharge tube are well known in the art. Many such devices involve controlling the viscosity of a material by variably heating or cooling the outlet tube. Connecting the discharge line and the induction coil is a typical example. In some cases, this can be used satisfactorily with the present invention. However, there are some drawbacks to large-scale glass melting. The amount of heat in the fast flowing flow of glass (for example, at a rate of hundreds or thousands of kilograms per hour) is so great that it becomes difficult to significantly influence the viscosity of the flow by heat transfer through the wall of the discharge pipe. On the other hand, if proper heat exchange is provided to perform the adjustment of the flow rate, the sensitivity of the glass viscosity to temperature makes it difficult to finely control the flow rate.

용융된 유리의 흐름을 조절하기 위한 물리적 흐름 제한수단("플런저")이 본 기술분야에 갈 알려져 있다. 전형적인 플런저(plunger) 구조는 배출 오리피스의 상단부와 상호작용하도록 용융 용기안에 배치된 구조적 요소를 포함한다. 그러한 구조는 본 발명에서와 같은 유도가열 용기에는 적합치 않다. 따라서, 본 발명에서 용융된 유리의 흐름을 조절하기 위한 바람직한 구조는 배출관의 하단부와 상호작용하는 외부의 흐름 차단수단을 포함한다.Physical flow restrictors ("plungers") for regulating the flow of molten glass are known in the art. Typical plunger structures include structural elements disposed within the melting vessel to interact with the top of the discharge orifice. Such a structure is not suitable for induction heating vessels as in the present invention. Thus, the preferred structure for controlling the flow of molten glass in the present invention includes external flow blocking means for interacting with the lower end of the discharge pipe.

특히 유익한 구조가 도면에 도시되어 있고, 여기서, 유선형의 "눈물방울"형 흐름 조절요소(50)가 용융된 유리의 흐름이 통과하는 환형 구멍을 사이에 형성하도록 배출관(40) 바로 밑에 지지되어 있다. 그 흐름 조절요소(50)의 수직 위치를 변화시킴으로써, 환형구멍의 크기가 변경될 수 있고, 따라서 용융된 유리의 유량이 조절된다. 흐름조절요소(50)는 수평으로 연장하는 아암(51)에 의해 지지되고, 그 아암은 위치결정 수단(52)에 설치되어 있다. 그 위치결정 수단(52)은 기술자의 밀링(milling) 테이블 혹은 그와 유사한 것일 수 있고 바람직하게는 3차원적 조정성을 가진다. 유리의 응집성 흐름을 유지시키기 위해, 흐름 조절장치는 집중하는 흐름 패턴을 조장하는 형태로 되어 있다.A particularly advantageous structure is shown in the figure, in which a streamlined "teardrop" type flow control element 50 is supported directly below the discharge tube 40 to form an annular hole through which the flow of molten glass passes. . By changing the vertical position of the flow regulating element 50, the size of the annular hole can be changed, and thus the flow rate of the molten glass is adjusted. The flow regulating element 50 is supported by an arm 51 extending horizontally, which arm is provided in the positioning means 52. The positioning means 52 may be a technician's milling table or the like and preferably has three-dimensional adjustability. In order to maintain a coherent flow of glass, the flow regulator is in the form of encouraging a concentrated flow pattern.

흐름 조절 요소(50) 주위에서 흐르는 용융 유리는 그 요소의 하단부의 집중면을 따라 흐름으로써 단일 흐름으로 재결합 한다.The molten glass flowing around the flow control element 50 recombines in a single flow by flowing along the concentrated surface of the lower end of the element.

또한, 용융 유리의 흐름 내의 아암(51)의 부분은 제4도에 나타난 바와 같이 거꾸로된 눈물 방울 모양을 가질 수 있고, 용융 유리가 그 아암상에 잔류하는 것을 방지하도록 그의 길이를 따라 하방으로 경사져 있다. 이러한 모양에 의해, 이 장치가 유리흐름에 최소한의 방해를 발생시킨다. 이 장치는 최상부의 적극적차단 위치로부터 배출관 아래 수 센티미터까지 하강된 넓은 개방위치까지 넓은 범위에 걸쳐 적극적인 흐름조절을 행할 수 있다. 여기서 사용한 "눈물 방울형"이라는 용어는 그 용어의 엄밀한 정의에 제한되지 않고, 끝쪽으로 점점 가늘게 되는 여러가지 유선형 형태를 포함할 수 있다.In addition, the portion of the arm 51 in the flow of molten glass may have an inverted teardrop shape as shown in FIG. 4, and is inclined downward along its length to prevent the molten glass from remaining on the arm. have. This shape causes the device to generate minimal disruption to the glass flow. The device is capable of active flow control over a wide range from the top active shutoff position to the wide open position lowered to a few centimeters below the discharge pipe. The term "teardrop" as used herein is not limited to the exact definition of the term, but may include various streamlined forms that taper toward the end.

용이한 제조를 위해, 눈물 방울 형태는 바람직하게는 반구체에 원추체를 결합하여 형성할 수 있다. 다른 변형예로서는, 비원형의 수평 단면 혹은 비구형의 상부부분이 포함될 수 있다. 용융유리와의 접촉을 위해, 흐름조절 요소(50) 및 아암(51)은 바람직하게는 백금-로듐 합금으로 피복된 몰리브덴으로 제조된다. 코어(core)는 몰리브덴보다 덜 귀한 금속, 혹은 내화성 세라믹 물질로 만들어질 수 있고, 귀금속으로 피복되며, 필요한 경우 내부에서 냉각될 수 있다.For ease of manufacture, the teardrop form may be preferably formed by coupling the cone to the hemisphere. Other variations may include non-circular horizontal sections or non-spherical upper portions. For contact with the molten glass, the flow control element 50 and the arm 51 are preferably made of molybdenum coated with a platinum-rhodium alloy. The core can be made of a metal that is less precious than molybdenum, or a refractory ceramic material, covered with a noble metal, and cooled internally if necessary.

유도 가열기를 위한 전기 계통이 제5도에 걔략적으로 도시되어 있다. 3상 60Hz 교류인 전형적인 산업용 전원이, 고주파 단상 출력을 트랜스포머(transformer)(61)에 보내는 인버어터(inverter)(60)에 연결된다. 트랜스포머(61)는 바람직하게는 그의 2차 코일에 다수의 탭(tap)을 구비하여, 필요한 경우 유도코일(10)에의 전압이 변경될 수 있게 한다. 유도 코일(10)은 커패시터(62)와 병렬로 트랜스포머(61)의 2차 코일에 연결된다.An electrical system for an induction heater is shown schematically in FIG. A typical industrial power source, three phase 60 Hz alternating current, is connected to an inverter 60 which sends a high frequency single phase output to a transformer 61. The transformer 61 preferably has a number of taps in its secondary coil so that the voltage to the induction coil 10 can be changed if necessary. Induction coil 10 is connected to a secondary coil of transformer 61 in parallel with capacitor 62.

커페시터(62)와 유도 코일(10)은 고주파수와 고암페어를 가지는 공진회로를 그들 사이에 형성하여, 작은수(예를들어 1개)의 유도코일선회의 사용을 가능케한다. 고 암페어는 작은수의 유도코일선회에도 불구하고 높은 자속을 발생하여 큰 유도선능을 유도코일에 제공한다. 또 다르게는, 자속은 유도 코일 선회의 수를 증가시킴으로써 증가될 수 있으나, 고전압이 요구되며, 이러한 고전압은 사용될 수 있는 인버터어의 종류를 바람직하지 않게 제한한다.The capacitor 62 and the induction coil 10 form a resonant circuit having high frequency and high amperage therebetween, thereby enabling the use of a small number (for example, one) of induction coil turns. The high amperage generates high magnetic flux in spite of a small number of guide coil turns, thus providing a large guide line performance to the guide coil. Alternatively, the magnetic flux can be increased by increasing the number of induction coil turns, but a high voltage is required, which undesirably limits the type of inverter that can be used.

약 10kHz까지의 주파수에서는, 비교적 높은 효율과 낮은 가격을 갖는 솔리드 스테이트(solid state)인버어터가 사용될 수 있다. 전형적으로는, 요구되는 층 정전 용량을 제공하도록 다수의 커패시터들이 서로 병롤로 연결되어 사용될 수 있다.At frequencies up to about 10 kHz, solid state inverters with relatively high efficiency and low cost can be used. Typically, multiple capacitors can be used in parallel to each other to provide the required layer capacitance.

공진 회로의 주파수 및 정전 용량은 다음식에 의해 나타내어질 수 있다.The frequency and capacitance of the resonant circuit can be represented by the following equation.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

유도 가열코일을 위한 다른 설계 계산치들이 "알.앰.베이커"의 저서 "Americasn Institute of Electrioal Engineers Transactions" (1957년) 제76권 제2부 31-40페이지에 기재되어 있다.Other design calculations for induction heating coils are described in the American Institute of Electrioal Engineers Transactions (1957), Part 2, pages 31-40 of R. Am. Baker.

제6도는 커패시터(62)의 한 형태를 나타낸다. 이 경우, 수냉식 커패시터가 유도코일(10)의 다리들을 가로질러 설치된다. 이 구조에서, 커패시터(62)는 유도코일의 간격에 걸쳐 있는 수직 열로 상하로 정렬하여 설치될 수 있는 여러개중 하나이다. 유동코일(10)의 간격의 각 측부에는, 반경방향으로 연장하는 다리들(70, 71)이 설치되고, 이 다리들은 그들의 외측 단부들에 각각 플랜지(72, 73)를 가지고 있으며, 이 플랜지들에 캐패시터(62)가 설치된다.6 shows one form of a capacitor 62. In this case, a water-cooled capacitor is installed across the legs of the induction coil 10. In this structure, the capacitor 62 is one of several that can be installed vertically arranged vertically across the spacing of the induction coils. On each side of the gap of the flow coil 10, radially extending legs 70, 71 are provided, which legs have flanges 72, 73 at their outer ends, respectively, which flanges. The capacitor 62 is installed in the.

각 커패시터(62)의 한 측면상의 나사홈이 있는 단자들(74)이 커패시터의 한 극(pole)과 연관되고, 유도코일의 한 측면의 플랜지(72)에 연결되어 있다. 커패시터(62)의 다른 측면상의 단자들(75)이 커패시터의 반대쪽 극과 연관되고, 유도 코일의 다른 측면의 플랜지(73)에 연결되어 있다. 그 단자들(74, 75)은 관형이고, 냉각제를 각 커패시터(62)의 내부냉각 수단에 공급하는 냉각제 호스들(76)에 연결되어 있다. 유도코일이 다리들(70, 71)은 전기 절연끼움쇠(77)에 의해 서로 전기 절연되어 있다. 원통형의 유도코일(10)은 내화 용기를 위한 결속 수단으로도 작용하기 때문에, 그 유도코일은 다리들(70, 71)을 서로의 쪽으로 밀어붙이는 보울트(78)에 의해 팽팽하게 유지된다. 다리들의 전기 절연을 유지하도록 비전도성 부싱(79)이 보울트(78) 주위에 설치될 수 있다.Screwed terminals 74 on one side of each capacitor 62 are associated with one pole of the capacitor and connected to flange 72 on one side of the induction coil. Terminals 75 on the other side of the capacitor 62 are associated with the opposite pole of the capacitor and are connected to the flange 73 on the other side of the induction coil. The terminals 74, 75 are tubular and are connected to coolant hoses 76 which supply coolant to the internal cooling means of each capacitor 62. Induction coil legs 70 and 71 are electrically insulated from each other by electrical insulation fittings 77. Since the cylindrical guide coil 10 also acts as a binding means for the fireproof container, the guide coil is held taut by a bolt 78 that pushes the legs 70, 71 toward each other. Non-conductive bushings 79 may be installed around the bolt 78 to maintain electrical insulation of the legs.

유사하게, 유도코일(10)의 다른쪽에서는, 2개의 원통체 절반부들(11, 12)이 반경방향으로 연장하는 플랜지들(81, 82) 사이의 전도성 끼움쇠(80)와 함께 볼트로 연결되어 있다(제2도 참조). 처음에는 빈 용기가 유도코일을 차단하고 보조 가열기를 사용하여 가열된다. 용기의 내화성 부분들이 가열됨에 따라 팽창하기 때문에 원통형 유도 코일(10)의 결속 장력이 원통체 절반부들 사이 접속부들 중 하나 또는 그들 모두에서 그 원통체 절반부들 사이간격을 확대시키도록 볼트를 회전시킴으로써 점진적으로 이완된다.Similarly, on the other side of the induction coil 10, two cylindrical halves 11, 12 are bolted together with a conductive shim 80 between the radially extending flanges 81, 82. (See Figure 2). Initially, the empty container is blocked by the induction coil and heated using an auxiliary heater. As the refractory parts of the container expand as they heat up, the binding tension of the cylindrical induction coil 10 gradually increases by rotating the bolt to enlarge the spacing between the cylindrical halves at one or both of the connections between the cylindrical halves. Relaxes.

초기에, 다리들(70, 71)과 플랜지들(81, 82)은 서로 접촉되어 있고, 끼움쇠들(77, 80)이 용기를 작동온도까지 예비 가열한 후에 삽입될 수 있다. 그후, 전류가 유도코일에 공급될 수 있다.Initially, the legs 70 and 71 and the flanges 81 and 82 are in contact with each other and can be inserted after the shims 77 and 80 preheat the vessel to the operating temperature. Thereafter, a current can be supplied to the induction coil.

용융유리의 저항도는 온도에 따라 다른 전형적인 값은 약 6-14ohm-cm이고, 이값은 유도 가열이 보다 통상적으로 수행되는 물질에 비해 높은 값이다. 이것은 유리 용융을 위한 유도 가열 시스템을 설계하는데 있어 어떤 잇점을 제공한다.The typical resistivity of the molten glass is about 6-14 ohm-cm, depending on the temperature, which is higher than the material in which induction heating is more commonly performed. This provides some advantages in designing induction heating systems for melting the glass.

가열되는 물질에서의 전류 침투깊이는 유도 가열시스템의 설계에 있어 중요한 인자이다. 통상적으로, 가열되는 물질의 직경이 전류 침투깊이의 약 3배인 것이 권장되지만(예를들면, 영국특허 명세서 제1,430,382호 참조), 용융된 유리에서는, 유리 용융체의 직경이 전류침투 깊이보다 작거나 같을때, 유도가열이 효과적으로 수행될 수 있음이 발견되었다. 유리에 대한 전류 침투 깊이는 다음 식으로 계산될 수 있다.The current penetration depth in the material being heated is an important factor in the design of the induction heating system. Typically, it is recommended that the diameter of the material being heated is about three times the current penetration depth (see, eg, British Patent No. 1,430,382), but in molten glass, the diameter of the glass melt should be less than or equal to the current penetration depth. It has been found that when induction heating can be performed effectively. The current penetration depth into the glass can be calculated by the following equation.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

지금까지는, 유리의 유도가열은 거대한 유도코일 혹은 매우 높은 주파수를 요하는 것을 믿어졌다. 그러나, 현재, 용융체 직경과 전류 깊이 사이의 낮은 비율은, 유리 수용 용기가 비교적 간소하면서도 유리에 전력을 효과적으로 전달할 수 있고 비교적 낮은 주파수(예를들어 10kHz 이하)가 사용될 수 있음을 암시한다. 용기의 크기가 증가하는 경우, 주파수가 더욱더 낮아질 수 있다.Until now, it has been believed that induction heating of glass requires huge induction coils or very high frequencies. However, at present, the low ratio between the melt diameter and the current depth suggests that the glass receiving vessel can deliver power to the glass efficiently while being relatively simple and that relatively low frequencies (eg 10 kHz or less) can be used. If the size of the container increases, the frequency can be even lower.

유리를 용융시키는데 적용되는 유도가열의 몇몇 이론이 "Glass Technology" (1973년 10월) 제14권, 제5호, 115-124페이지에 "비 스롯트"와 "에이취 로숀"에 의해 제시되었다.Some theories of induction heating applied to melting glass have been presented in "Glass Technology" (October 1973), Vol. 14, No. 5, pages 115-124 by "B-Slots" and "Hach Roshon".

유도 코일 설계에 있어서의 통상적인 고려사항은 유도 코일의 길이가 그의 직경보다 크거나 같아야 하는 것이고, 이것이 본 발명에도 적용될 수 있다. 용융물에의 전력의 효과적 전달은, 코일의 길이가 그의 직경과 동일할때 얻어지나, 더 효과적인 전력 전달은 코일 길이가 더 길때 가능할 수 있다. 내화용기의 내부직경은 예상 생산률과 요구되는 체류 시간에 의해 결정된다, 여기에 설명된 복합 용기 벽 구조는 용융물의 밀집된 수용을 제공하고, 유도 코일의 직경과 같은 용기의 외부 직경을 제공한다. 용기의 내부 직경과 코일지경 사이의 차이를 최소화하면, 자속이 용융물에 전류를 유도시키는데 더욱 유용하게 이용되어 실용적인 전류와 단일 선회유도 코일의 사용을 가능케 하는 잇점이 얻어진다. 주어진 용적에서, 벽을 통한 열손실 면적을 최소화 하도록 용기의 높이를 최소화하는것이 바람직하다. 용기의 높이는, 가열되는 물질을 최대자속 지역에 위치시키도록 거의 코일길이와 같은 것이 일반적이다.A common consideration in induction coil design is that the length of the induction coil must be greater than or equal to its diameter, which is applicable to the present invention. An effective transfer of power to the melt is obtained when the length of the coil is equal to its diameter, but more effective power transfer may be possible when the coil length is longer. The internal diameter of the refractory vessel is determined by the expected production rate and the required residence time. The composite container wall structure described herein provides a dense containment of the melt and provides the outer diameter of the container, such as the diameter of the induction coil. Minimizing the difference between the inner diameter of the vessel and the coil diameter results in the advantage that the magnetic flux is more useful for inducing current in the melt, enabling the use of a practical current and a single induction coil. For a given volume, it is desirable to minimize the height of the vessel to minimize the heat loss area through the wall. The height of the vessel is generally about the same coil length as to place the material to be heated in the maximum magnetic flux region.

용융물이 코일의 약간 위 또는 아래에 부가적인 깊이를 가지는 것이 바람직하다. 유리를 용융시킬 때, 코일 아래에 부가적인 깊이를 제공하여, 코일 지역내에서 최대 온도를 통과한 후 그리고 용기로부터 배출되기전에 용융 유리를 위한 체류시간을 설정하도록 하는 것이 특히 이롭다는 것이 발견되었다. 이 부가적인 체류 시간은, 거품을 용융물로부터 제거하는데 이롭고 어떤 경우에는 용융 유리에 수행되는 성형 공정의 요구에 더욱 일치하는 온도로 유리를 냉각시키는데 이롭다. 코일 아래서의 대략 1시간의 체류시간이 이롭다는것이 발견되었다. 구조적으로 표현하면, 코일 아래 용기의 내부 깊이는 코일 직경의 적어도 절반 정도일 수 있다.It is desirable for the melt to have additional depth slightly above or below the coil. When melting the glass, it has been found to be particularly advantageous to provide additional depth below the coil to set the residence time for the molten glass after passing the maximum temperature in the coil area and before exiting the vessel. This additional residence time is beneficial for removing bubbles from the melt and in some cases for cooling the glass to a temperature that more closely matches the requirements of the molding process performed on the molten glass. It has been found that a residence time of approximately one hour under the coil is advantageous. Structurally expressed, the inner depth of the vessel below the coil may be at least half the diameter of the coil.

유리는 높은 온도에서만 유도 전류의 중요한 감응체가 된다. 예를들면, 소다-석회-실리카 유리는 2200oF (1200%) 이상이고 적절한 전압에서 감응체가 된다. 따라서, 유도가열 공정은 보조 가열수단에 의해서 유리 용융체를 가열함으로써 시작된다.Glass is an important inductor of induced currents only at high temperatures. For example, soda-lime-silica glass is at least 2200 o F (1200%) and becomes a sensitizer at a suitable voltage. Thus, the induction heating process begins by heating the glass melt by means of auxiliary heating means.

일단 유리가(바람직하게는 약 14ohm-om 이하의 저항도에서) 감응성으로 되면, 가열되지 않은 원료 유리 뱃치 물질이 유도 가열기에 공급될 수 있고 용융이 그 안에서 완전히 수행될 수 있다.Once the glass is sensitive (preferably at a resistance of about 14 ohm-om or less), the unheated raw glass batch material can be fed to the induction heater and melting can be carried out therein.

그러나, 별도의 단계에서 유리 뱃치를 액화하고, 액화된 물질을 그 물질이 유도 전류에 감응할 수 있는 온도로 유도 가열기에 공급하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 유도 가열기는, 유리의 온도를 올려서 용융 공정을 수행하고, 특히 유리를 정제하도록, 즉 용융물로부터 기체상 함유물을 제거하도록 작용한다.However, it is desirable to liquefy the glass batch in a separate step and to supply the liquefied material to the induction heater at a temperature at which the material can be sensitive to the induced current. In this case, the induction heater acts to raise the temperature of the glass to carry out the melting process and in particular to purify the glass, ie to remove gaseous inclusions from the melt.

평유리 품질의 소다-석회-실리카 유리에서, 정제는 통상 적어도 약 2600oF(1425℃)의 온도를 필요로 한다. 다른 물질은 다른 온도에서 액화될 수 있지만, 소다-석희-실리카 유리는 통상 그 물질이 유도 전류에 감응하는 온도인 약 2200oF(1200℃)∼약 2400oF(1315℃)의 온도에서 액화되고 유도 가열기에 공급될 수 있다.In flat glass quality soda-lime-silica glass, tablets usually require a temperature of at least about 2600 ° F (1425 ° C.). While other materials may be liquefied at different temperatures, soda-seok-silica glass is typically liquefied at temperatures between about 2200 o F (1200 ° C.) and about 2400 o F (1315 ° C.), the temperature at which the material responds to induced currents. And may be supplied to an induction heater.

황 화합물, 통상 황산나트륨("망초")이 통상적으로 용융과 정제를 보조하기 위해 유리 뱃치에 포함되었다. 황 화합물의 분해 생성물은 매우 휘발성이기 때문에, 황 화합물은 황의 일부가 용융 초기 단계에 남아있고 정제 단계중 보조를 위해 용융물에 존재하도록 이론적으로 요구되는 양보다 상당히 많은 양으로 유리 뱃치에 첨가되었다.Sulfur compounds, usually sodium sulfate ("manganese"), have typically been included in glass batches to aid melting and purification. Since the decomposition products of sulfur compounds are very volatile, sulfur compounds were added to the glass batch in amounts significantly greater than the amount theoretically required for some of the sulfur to remain in the initial melting stage and to be present in the melt for assistance during the purification stage.

황 화합물은 기체 생성물로 분해되기 때문에, 유리 용융 공정으로부터 바람직하지 못한 방출의 주요 원인이다. 그러므로, 최근에 유리 제조에서 사용되는 황의 양을 최소화시키는 노력이 행해져 왔다.Since sulfur compounds decompose into gaseous products, they are the main cause of undesirable emissions from glass melting processes. Therefore, efforts have recently been made to minimize the amount of sulfur used in glass making.

유리 뱃치에 황을 첨가함이 없이 본 발명에 의해 유리를 용융시키고 정제할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 약간의 황의 존재는 정제 공정중 유익한 것으로 믿어진다. 본 발명은 두 단계 액화 및 정제 공정으로 수행될 때, 용융물내 높은 비율의 황 함량을 유지시켜서 정제 단계에서 존재할 수 있게 한다. 이것은, 유리 뱃치가 특수한 액화 단계에서 액화되어 황이 휘발을 통하여 거의 손실되지 않고 많은 황이 정제 용기로 운반되게 하는 속도에 기인한 것으로 믿어진다. 그러므로, 유리 뱃치에 단지 소량의 황을 첨가하는 것이 황의 존재하에서 정제를 하는 이점을 얻을 수 있다. 유리 뱃치내 모래 1000중량부당 3중량부 혹은 그 이하의 망초가 본 발명의 유도 가열 정제 지역에서 많은 양의 황을 제공할 수 있음이 밝혀졌다.The advantage is that the glass can be melted and purified by the present invention without adding sulfur to the glass batch. However, the presence of some sulfur is believed to be beneficial during the purification process. The present invention, when carried out in a two step liquefaction and purification process, maintains a high proportion of sulfur content in the melt so that it can be present in the purification step. This is believed to be due to the rate at which the glass batch is liquefied in a special liquefaction step so that much of the sulfur is transported into the refining vessel with little loss of sulfur through volatilization. Therefore, adding only a small amount of sulfur to the glass batch can take advantage of the purification in the presence of sulfur. It has been found that 3 parts by weight or less per 1 part by weight of 1000 parts by weight of sand in the glass batch can provide a large amount of sulfur in the induction heating refining zone of the present invention.

한편, 모래 1000중량부 당 3중량부 이상의 양의 망초는 유도 가열용기에서 과도한 거품을 생성할 수 있음이 밝혀졌다. 모래 1000중량부당 양초 2중량부가 바람직하다.On the other hand, it has been found that the amount of at least 3 parts by weight per 1000 parts by weight of sand can generate excessive foam in an induction heating vessel. 2 parts by weight of candles per 1000 parts by weight of sand are preferred.

제1도에 나타낸 수냉식 버블러(bubbler) 튜브(90)와 같은 버블러가 유도 가열 용기의 바닥에 임의로 설치될 수 있다. 그러한 버블러는, 뜨거운 용융물을 차거운 하부 지역으로 순환시켜 배출관(40)을 통한 배출량을 부당하게 감소시킬 수 있는 하부 지역의 지나친 냉각을 방지하도록 하는 것이 필요할 경우 사용될 수 있다.A bubbler, such as a water cooled bubbler tube 90 shown in FIG. 1, may optionally be installed at the bottom of the induction heating vessel. Such a bubbler may be used if it is necessary to circulate the hot melt into the cold lower region to prevent excessive cooling of the lower region, which may unduly reduce emissions through the discharge pipe 40.

[실시예]EXAMPLE

도면에 도시된 바와 같은 용기내에서, 10톤/일(9,000kg/일)의 소다-석회-실리카 유리가 성공적으로 처리되었다. 유도 코일의 직경과 높이는 60인치(1.5m)이었으며 코일의 바닥은 내화성 용기 바닥위 40인치(lm) 높이에 위치되었다. 용기내 용융된 물질의 수준은 유도 코일 꼭대기위 약 4인치(10cm)의 위치에 유지되었다. 내부층의 내화물은 "컴버스쳔 엔지니어링 컴퍼니"에서 시판중인 Citeron AZS 내화물이었고 그의 두께는 10인치(25cm)이었다. 외부층의 내화물은 "핀들리 리프렉토리이즈 컴퍼니"에서 시판중인 Finsulation이라는 상표의 저밀도 점토이었고 그의 두께는 2인치(5cm)이었다. 작업 조건하의 외부내화물 층의 열전도도는 내부내화물 층의 것의 약 1/10 정도인 것으로 평가되었다.In the vessel as shown in the figure, 10 tons / day (9,000 kg / day) of soda-lime-silica glass was successfully processed. The diameter and height of the induction coil was 60 inches (1.5m) and the bottom of the coil was located 40 inches (lm) above the bottom of the fire resistant container. The level of molten material in the vessel was maintained at about 4 inches (10 cm) above the induction coil. The refractory of the inner layer was a Citeron AZS refractory commercially available from "Combustion Engineering Company" and its thickness was 10 inches (25 cm). The refractory material of the outer layer was a low density clay under the trademark Finsulation, available from "Findley Repositories Company" and its thickness was 2 inches (5 cm). The thermal conductivity of the outer refractory layer under operating conditions was estimated to be about 1/10 of that of the internal refractory layer.

유도 코일은 0.25인치(6mm) 두께의 구리이었다. 유리 뱃치가 미리 액화된 후 약 2300oF (1260℃)의 온도하에 유도 가열 용기에 공급되었고, 유도 코일의 지역 내에서 약 2800oF (1540℃)의 최고 온도가 얻어졌다. 유도 코일 아래 지역에서는, 용기로부터 배출되기 전에 유리 온도가 약 2600oF(1425℃)로 떨어졌다. 작업이 안정화되었을 때, 650볼트 RMS, 9.6kHz의 주파수에서 약 110kw 전류가 유도 코일에 공급되었다.The induction coil was 0.25 inch (6 mm) thick copper. The glass batch was pre-liquefied and then fed to an induction heating vessel at a temperature of about 2300 ° F (1260 ° C.) and a maximum temperature of about 2800 ° F (1540 ° C.) was obtained within the area of the induction coil. In the area under the induction coil, the glass temperature dropped to about 2600 ° F (1425 ° C.) before exiting the vessel. When the work was stabilized, about 110 kw current was supplied to the induction coil at a frequency of 650 volts RMS, 9.6 kHz.

제7도에는, 제1단계 액화 용기로서, 중앙 열원을 둘러싸도록 유리 뱃치가 배치되고 수직축선을 중심으로 회전하는 체임버가 도시되어 있다. 회전 용융기(83)는 강으로된 원통체(84)와 강으로된 바닥(85)로 구성된 하우징을 포함한다. 이 하우징에는 프레임(87)에 설치된 다수의 로울러(86)에 의하여 수직으로 지지된다.FIG. 7 shows a chamber as a first stage liquefaction vessel in which a glass batch is arranged to surround a central heat source and rotates about a vertical axis. The rotary melter 83 includes a housing consisting of a cylindrical body 84 made of steel and a bottom 85 made of steel. This housing is vertically supported by a number of rollers 86 installed in the frame 87.

다수의 측부 로울러(88)는 하우징의 정렬을 유지시킨다. 예컨대 모우터 수단(도시하지 않았음)에 의해 로울러들중 한 로울러(86) 또는 (88)를 구동시킴으로써 하우징이 회전될 수 있다. 바닥(85)에 있는 중앙 구멍에는, 용융된 유리의 접촉에 적합하며 중앙 구멍(90)을 갖는 내화성 세라믹 부싱(89)이 설치된다. 프레임(87)을 지탱하기 위해 어떠한 적당한 구조물이라도 설치될 수 있으나, 후술될 목적을 위해서는 용융기(83)의 전체 구조물을 비교적 이동가능하게 만드는 것이 바람직이다. 따라서, 천정 호이스트 수단이 프레임(87)의 상부에 부착된 부착수단(91)에 결합될 수 있다. 용기의 상단부는, 움직이지 않고 프레임에 의해 지탱될 수 있는 내화성 뚜껑(93)에 의해 밀폐될 수 있다. 그 뚜껑(93)에는, 버어너(95) 또는 다른 복사 가열 수단이 삽입될 수 있는 중앙 구멍(94)이 형성되어 있다. 그와는 달리, 다수의 열원이 사용될 수도 있다. 이 뚜껑에는 또한, 공급구멍(96)이 형성되어 있어, 유리 뱃치가 스크류 공급기(97) 또는 그와 같은 것으로부터 용기의 내부로 공급될 수 있다. 용기가 가열되기 전에, 하우징을 회전시키면서 유리 뱃치를 공급함으로써 안정된 뱃치 층(98)이 용기내에 제공된다.Multiple side rollers 88 maintain alignment of the housing. The housing can be rotated, for example, by driving one of the rollers 86 or 88 by means of a motor (not shown). In the central hole in the bottom 85, a refractory ceramic bushing 89 suitable for the contact of the molten glass and having the central hole 90 is provided. Any suitable structure may be installed to support the frame 87, but for the purpose described below it is desirable to make the entire structure of the melter 83 relatively mobile. Thus, the ceiling hoist means can be coupled to the attachment means 91 attached to the top of the frame 87. The upper end of the container may be closed by a fire resistant lid 93 which can be supported by the frame without moving. The lid 93 is provided with a central hole 94 into which a burner 95 or other radiant heating means can be inserted. Alternatively, multiple heat sources may be used. The lid is also provided with a feed hole 96 so that a glass batch can be fed into the vessel from the screw feeder 97 or the like. Before the vessel is heated, a stable batch layer 98 is provided in the vessel by feeding the glass batch while rotating the housing.

그 뱃치층은 제7도에 도시된 바와 같이 대체로 포물면의 윤곽을 나타낸다. 가열중에, 제7도의 용기에 뱃치를 연속 공급해주면, 낙하하는 뱃치 흐름(99)이 안정된 뱃치층(98)의 표면 위로 분포되며, 열의 작용에 의하여 액화된다. 그 액화된 층(100)은 용기의 바닥으로 흘러 부싱의 중앙 구멍(90)을 통과한다. 액화된 뱃치는 배출 구멍으로부터 작은 방울(101) 형태로 떨어지며, 호퍼(24)로 직접 흐르도록 용기(103)내의 풀(poo1)(102) 내에 수집될 수 있다. 연소에 의해 생긴 액화 용기내의 배기가스는 중앙구멍(90)을 통과할 수 있으며 연도(104)를 통해 배출될 수 있다. 그와는 달리, 배기구가 뚜껑(93)에 설치될 수도 있다.The batch layer is generally contoured to a parabolic surface as shown in FIG. During heating, when batch is continuously supplied to the vessel of FIG. 7, the falling batch flow 99 is distributed over the surface of the stable batch layer 98 and liquefied by the action of heat. The liquefied layer 100 flows to the bottom of the container and passes through the central hole 90 of the bushing. Liquefied batches fall from the exit holes in the form of small droplets 101 and can be collected in the poo1 102 in the vessel 103 to flow directly into the hopper 24. Exhaust gas in the liquefaction vessel produced by the combustion may pass through the central hole 90 and may be discharged through the flue 104. Alternatively, an exhaust port may be provided in the lid 93.

Claims (11)

부분적으로 용융된 물질을 용기안에 도입시키고, 단일 선회 유도코일을 통해 용기주변에 전류를 흐르게 함으로써 용기내에 있는 부분적으로 용융된 물질에 교류 전자장을 부여하는 것으로 이루어진, 유리와 같은 물질의 용융방법.A method of melting a material, such as glass, by introducing a partially molten material into a vessel and imparting an alternating electromagnetic field to the partially molten substance in the vessel by flowing a current around the vessel through a single turning induction coil. 제1항에 있어서, 상기 물질을 용기로부터 계속적으로 배출시키는 것을 포함하는, 물질의 용융방법.The method of claim 1, comprising continuously discharging the material from the container. 제1항에 있어서, 물질을 용융시키는 열 에너지의 대부분이, 물질이 용기로 투입되기에 앞서 그 물질에 부여되는, 물질의 용융방법.The method of claim 1, wherein a majority of the thermal energy for melting the material is imparted to the material prior to being introduced into the container. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류가 10kHz 정도의 주파수를 가지는 교류 전류인, 물질의 용융방법.The method of melting any one of claims 1 to 3, wherein the current is an alternating current having a frequency of about 10 kHz. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 부분적으로 용융 물질이 1200-1320℃(2200-2400oF)의 온도로 용기에 투입되는, 물질의 용융방법.The method of claim 1, wherein the partially melted material is introduced into the vessel at a temperature of 1200-1320 ° C. (2200-2400 ° F). 제5항에 있어서, 용기내에서 상기 물질의 온도를 1420-1540℃ (2600-2800oF)로 상승시키는, 물질의 용융방법.The method of claim 5, wherein the temperature of the material in the vessel is raised to 1420-1540 ° C. (2600-2800 ° F.). (1) 용융된 물질을 수용하는 공동부를 형성하도록 다수의 비금속 블럭들로 이루어진 내화성 용기 ; (2) 용기 주위에 전기회로를 형성하고 용기로부터의 누출을 방지하는 장벽을 제공하도록 용기의 대부부을 둘러싸는 금속 원통체(11, 12) ; (3) 상기 원통체에 의하여 용기에 압축력을 부여하기 위한 수단(80, 81, 82) ; 및 (4) 용기내에 있는 용융된 물질을 가열하기 위하여 그 물질에 전류를 유도시키기에 충분한 교류전류를 상기 원통체에 공급하기 위한 수단을 포함하는, 유리와 같은 물질의 가열장치.(1) a fire resistant container made up of a plurality of nonmetallic blocks to form a cavity for containing the molten material; (2) metal cylinders 11 and 12 surrounding most of the vessel to form an electrical circuit around the vessel and to provide a barrier to prevent leakage from the vessel; (3) means (80, 81, 82) for applying a compressive force to the container by the cylindrical body; And (4) means for supplying the cylindrical body with an alternating current sufficient to induce a current in the material to heat the molten material in the vessel. 제7항에 있어서, 상기 원통체(11, 12)가 그의 길이를 따라 분할된 절반부들로 이루어진, 물질의 가열장치.8. Apparatus according to claim 7, wherein the cylindrical body (11, 12) consists of halves divided along its length. 제7항 또는 제8항에 있어서, 용기가, 용융된 물질과 접촉될 수 있는 내화성 물질의 내부층(20)과, 그 내부층과는 다른 조성을 가지며 낮은 열 전도도를 갖는 외부층(21)으로 구성되는, 물질의 가열장치.9. The container according to claim 7 or 8, wherein the container comprises an inner layer (20) of a refractory material that can be in contact with the molten material and an outer layer (21) having a different composition and lower thermal conductivity than the inner layer. Consisting of a heater of a substance. 제9항에 있어서, 외부층(21)의 열 전도도가 내부층(20)의 열전도도의 절반 보다 작은, 물질의 가열장치.10. The apparatus of claim 9, wherein the thermal conductivity of the outer layer (21) is less than half the thermal conductivity of the inner layer (20). 제9항에 있어서, 내부층(20)의 두께가 외부층(21)의 두께의 2배인, 물질의 가열장치.10. The apparatus of claim 9, wherein the thickness of the inner layer (20) is twice the thickness of the outer layer (21).
KR1019850007229A 1984-10-01 1985-09-30 Method and apparatus for melting materials KR930001960B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/656,292 US4610711A (en) 1984-10-01 1984-10-01 Method and apparatus for inductively heating molten glass or the like
US06/656,386 US4633481A (en) 1984-10-01 1984-10-01 Induction heating vessel
US656,292 1984-10-01
US656,293 1984-10-01
US656,386 1984-10-01
US06/656,293 US4600426A (en) 1984-10-01 1984-10-01 Metering device for molten glass and the like

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR860003166A KR860003166A (en) 1986-05-21
KR930001960B1 true KR930001960B1 (en) 1993-03-20

Family

ID=27417959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019850007229A KR930001960B1 (en) 1984-10-01 1985-09-30 Method and apparatus for melting materials

Country Status (10)

Country Link
KR (1) KR930001960B1 (en)
AR (1) AR241778A1 (en)
AU (1) AU565826B2 (en)
BR (1) BR8504815A (en)
DK (1) DK164541C (en)
FI (1) FI853764L (en)
IL (1) IL76496A0 (en)
MX (1) MX162369A (en)
NZ (1) NZ213350A (en)
PT (1) PT81223B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114920442A (en) * 2022-05-12 2022-08-19 信和光能(安徽)有限公司 Production process of silicon-boron glass

Also Published As

Publication number Publication date
DK164541B (en) 1992-07-13
DK164541C (en) 1992-11-30
AR241778A1 (en) 1992-12-30
PT81223B (en) 1987-02-16
DK442785A (en) 1986-04-02
AU4751185A (en) 1986-04-17
PT81223A (en) 1985-10-01
AU565826B2 (en) 1987-10-01
FI853764A0 (en) 1985-09-30
IL76496A0 (en) 1986-01-31
NZ213350A (en) 1987-09-30
KR860003166A (en) 1986-05-21
DK442785D0 (en) 1985-09-30
FI853764L (en) 1986-04-02
MX162369A (en) 1991-04-26
BR8504815A (en) 1986-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4610711A (en) Method and apparatus for inductively heating molten glass or the like
CN101405231B (en) Method for temperature manipulation of a melt
US7388896B2 (en) Induction melter apparatus
CA2164676C (en) Method and apparatus for delivering a glass stream for forming charges of glass
US5367532A (en) Furnace for the continuous melting of oxide mixtures by direct induction with high frequency, a very short refining time and a low energy consumption
US20130279532A1 (en) Energy efficient high-temperature refining
EP0176897B1 (en) Induction heating vessel
US3580976A (en) Device for regulating the temperature of glass at the outlet of a very high temperature glass melting furnace
US4780121A (en) Method for rapid induction heating of molten glass or the like
US4610017A (en) High frequency induction melting furnace and process for the production of ceramic materials using this furnace
JPH0720288A (en) Glass fusion processing method
US7503188B2 (en) Vitrification furnace with dual heating means
CN107646022A (en) Apparatus and method for heating metal container
US20080123715A1 (en) Silicon Refining Installation
EP0176898B1 (en) Method and apparatus for inductively heating molten glass or the like
US4600426A (en) Metering device for molten glass and the like
KR930001960B1 (en) Method and apparatus for melting materials
GB2053890A (en) Preventing blister formation in molton glass in an electric forehaerth
US3817735A (en) Carbon electrical heaters in float glass apparatus and method of using same
US20210053856A1 (en) Apparatus and Process for Producing Fiber from Igneous Rock
GB2475303A (en) A method and apparatus for melting material
US4213002A (en) Electrically heated melting furnace for mineral materials
EP3472110B1 (en) Apparatus and process for producing fiber from igneous rock
JPH09208228A (en) Electrically-heated glass melting furnace
CA3180821A1 (en) Apparatus and process for producing fiber from igneous rock

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee