JP7769867B2 - Glass article manufacturing method and glass article manufacturing device - Google Patents
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Description
本発明は、溶融炉で生成した溶融ガラスからガラス物品を製造する方法及び装置に係り、特に、溶融炉でガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを得るための技術の改良に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for producing glass articles from molten glass produced in a melting furnace, and in particular to improvements in technology for heating and melting glass raw materials in a melting furnace to obtain molten glass.
周知のように、ガラス繊維やガラス板などのガラス物品の製造方法は、溶融炉でガラス原料を加熱溶融する溶融工程を備えている。 As is well known, manufacturing methods for glass products such as glass fibers and glass plates include a melting process in which glass raw materials are heated and melted in a melting furnace.
この溶融工程では、溶融炉の底壁に配置された電極を用いて溶融ガラスを通電加熱することにより、ガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを得ることが公知となっている（特許文献１、２参照）。 In this melting process, it is known that the glass raw materials are heated and melted to obtain molten glass by electrically heating the molten glass using electrodes arranged on the bottom wall of the melting furnace (see Patent Documents 1 and 2).
溶融工程で得られた溶融ガラスは、溶融炉からガラス物品の成形部に通じる移送流路に流出する。 The molten glass obtained in the melting process flows from the melting furnace into a transfer channel that leads to the glass article forming section.
ところで、特許文献１、２に開示のように溶融炉の底壁に電極を配置する手法では、溶融炉内の熱が側壁を通じて炉外に放熱される。これに対して何ら対策を講じなければ、溶融炉内の側壁の周辺で温度低下が生じ、溶融ガラスを適切に加熱することが困難になる。この場合には、十分に加熱溶融されていないガラス原料が溶融炉から移送流路に流出し、良質の溶融ガラスの供給に支障が生じるおそれがある。また、溶融炉内の側壁の周辺で溶融ガラスの粘度が上昇して停滞層が形成され、停滞層の溶融ガラスが溶融炉から移送流路に流出すると、得られるガラス物品に泡や脈理が発生するおそれがある。これによっても、良質の溶融ガラスの供給に支障が生じるおそれがある。 However, with the method of placing electrodes on the bottom wall of the melting furnace, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, heat inside the melting furnace is dissipated to the outside of the furnace through the side walls. If no measures are taken to address this, a temperature drop occurs around the side walls of the melting furnace, making it difficult to properly heat the molten glass. In this case, glass raw materials that are not sufficiently heated and melted may flow out of the melting furnace into the transfer flow path, hindering the supply of high-quality molten glass. Furthermore, if the viscosity of the molten glass increases around the side walls of the melting furnace and a stagnant layer is formed, and the molten glass in the stagnant layer flows out of the melting furnace into the transfer flow path, bubbles and striae may form in the resulting glass article. This may also hinder the supply of high-quality molten glass.
以上の観点から、本発明の課題は、溶融炉内の側壁の周辺で溶融ガラスを十分に加熱できるようにして、溶融炉から良質の溶融ガラスをガラス物品の成形部に向かって移送することである。 In light of the above, the objective of the present invention is to ensure that molten glass can be sufficiently heated around the side walls of the melting furnace, and that high-quality molten glass can be transported from the melting furnace toward the forming section of the glass article.
上記課題を解決するために創案された本発明の第一の側面は、溶融炉の底壁に配置された電極を用いてガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを得る溶融工程を備えたガラス物品の製造方法であって、前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極を配置することに特徴づけられる。 The first aspect of the present invention, which was devised to solve the above problems, is a method for manufacturing a glass article, which includes a melting step in which glass raw materials are heated and melted using electrodes arranged on the bottom wall of a melting furnace to obtain molten glass, and is characterized by arranging the electrodes so that a portion of the current passed through the electrodes flows into the side wall of the melting furnace.
このような構成によれば、電極により通電される電流の一部が溶融炉の側壁に流れることで、側壁が加熱されるため、溶融炉内の側壁の周辺で溶融ガラスの温度低下を低減できる。したがって、側壁の周辺で溶融ガラスを十分に加熱できるようになり、溶融炉から良質の溶融ガラスをガラス物品の成形部に向かって移送することが可能となる。 With this configuration, part of the current passed through the electrodes flows through the side walls of the melting furnace, heating the side walls and reducing the temperature drop of the molten glass around the side walls inside the melting furnace. This allows the molten glass to be sufficiently heated around the side walls, making it possible to transport high-quality molten glass from the melting furnace toward the glass article forming section.
この構成において、前記側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値が前記側壁からの放熱量の２０％以上で且つ１５０％以下になるように前記側壁に電流を流すことが好ましい。 In this configuration, it is preferable to pass current through the side wall so that the maximum amount of heat generated per unit area at the side wall is 20% or more and 150% or less of the amount of heat dissipated from the side wall.
ここで、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値が、側壁からの放熱量の２０％以上であれば、溶融炉内の側壁の周辺で溶融ガラスの温度低下を確実に低減できる。一方、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値が、側壁からの放熱量の１５０％以下であれば、側壁が熱により損傷等することを低減できる。ここで、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値は、後述の［数５］及び［数７］によって算出するものとする。また、側壁からの放熱量は、例えば熱流計（京都電子工業株式会社製ＨＦＭ－２０１）及び熱流センサー（京都電子工業株式会社製Ｔ７５０Ｓ－Ｂ）を用いて測定するものとする。 Here, if the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall is 20% or more of the amount of heat dissipated from the side wall, it is possible to reliably reduce the temperature drop of the molten glass around the side wall in the melting furnace. On the other hand, if the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall is 150% or less of the amount of heat dissipated from the side wall, it is possible to reduce damage to the side wall due to heat. Here, the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall is calculated using [Equation 5] and [Equation 7] described below. Furthermore, the amount of heat dissipated from the side wall is measured using, for example, a heat flow meter (HFM-201 manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) and a heat flow sensor (T750S-B manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.).
以上の構成において、前記電極を配置する態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であることが好ましい。 In the above configuration, the electrodes are preferably arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and multiple pairs of electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall.
このようにすれば、電極を配置する態様が、側壁に効率良く電流を流すことが可能な態様になる。 In this way, the electrodes are arranged in a way that allows current to flow efficiently through the side walls.
この構成において、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）が、３．０以下であることが好ましい。 In this configuration, it is preferable that the ratio (Lx/L) of the distance Lx from the electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes is 3.0 or less.
ここで、上述の距離の比が、３．０以下であれば、側壁の内壁面に最も近い電極が、側壁の内壁面に近くなり、側壁に十分な電流を流すことができる。 Here, if the above-mentioned distance ratio is 3.0 or less, the electrode closest to the inner wall surface of the side wall will be close to the inner wall surface of the side wall, allowing sufficient current to flow through the side wall.
以上の構成において、下記の［数１］式を満たすように前記電極を配置してもよい。
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍ2）である。
In the above configuration, the electrodes may be arranged so as to satisfy the following formula (1).
A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
L is the distance (m) between the pair of electrodes,
t is the thickness of the side wall (m),
W is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m 2 ).
このようにすれば、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁からの放熱量の２０％以上にするための具体的な電極の配置態様を得ることができる（詳細は、[発明を実施するための形態]の欄で説明する）。 In this way, a specific electrode arrangement can be obtained that ensures that the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall is 20% or more of the amount of heat dissipated from the side wall (details are explained in the "Embodiment of the Invention" section).
さらに、下記の［数２］式を満たすように前記電極を配置してもよい。
このようにすれば、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁からの放熱量の５０％以上にするための具体的な電極の配置態様を得ることができる（詳細は、[発明を実施するための形態]の欄で説明する）。 In this way, a specific electrode arrangement can be obtained that ensures that the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall is at least 50% of the amount of heat dissipated from the side wall (details are explained in the "Embodiment of the Invention" section).
加えて、下記の［数３］式を満たすように前記電極を配置してもよい。
このようにすれば、側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁からの放熱量の１５０％以下にするための具体的な電極の配置態様を得ることができる（詳細は、[発明を実施するための形態]の欄で説明する）。 In this way, a specific electrode arrangement can be obtained that keeps the maximum heat generation per unit area on the side wall at 150% or less of the heat dissipation from the side wall (details are explained in the "Embodiment of the Invention" section).
以上の構成において、所定加熱温度での前記側壁を構成する耐火煉瓦の比抵抗Ｒ１に対する前記所定加熱温度での溶融ガラスの比抵抗Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）が、１以上であることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the ratio (R2/R1) of the resistivity R1 of the refractory bricks constituting the side wall at a predetermined heating temperature to the resistivity R2 of the molten glass at the predetermined heating temperature be 1 or greater.
このようにすれば、側壁に十分な量の電流を流すことができるため、側壁の発熱不足をなくして、側壁の周辺での溶融ガラスの加熱をより適切に行うことが可能となる。 This allows a sufficient amount of current to flow through the side wall, eliminating insufficient heat generation in the side wall and enabling more appropriate heating of the molten glass around the side wall.
以上の構成において、溶融ガラスはＥガラスであり且つ前記側壁を構成する耐火煉瓦はクロム煉瓦であってもよい。なお、Ｅガラスとは、ＡＳＴＭ Ｄ５７８－０５ ４．２．２で定義される組成を意味する。 In the above configuration, the molten glass may be E-glass, and the refractory bricks constituting the side walls may be chrome bricks. Note that E-glass refers to the composition defined in ASTM D578-05 4.2.2.
このようにすれば、上述の比（Ｒ２／Ｒ１）が１以上となり、側壁に十分な量の電流を流すことができるため、側壁の発熱不足をなくして、側壁の周辺での溶融ガラスの加熱をより適切に行うことが可能となる。また、ガラス繊維の製造方法では、溶融ガラスとしてＥガラスを用いることが多く、溶融炉の側壁をクロム煉瓦で構成することが多い。したがって、ここでの溶融ガラス及びここでの側壁を有する溶融炉を、特にガラス繊維の製造方法に有効利用することができる。 By doing this, the above-mentioned ratio (R2/R1) becomes 1 or greater, allowing a sufficient amount of current to flow through the side wall, eliminating insufficient heat generation in the side wall and enabling more appropriate heating of the molten glass around the side wall. Furthermore, in glass fiber manufacturing methods, E-glass is often used as the molten glass, and the side walls of the melting furnace are often made of chrome bricks. Therefore, this molten glass and this melting furnace with its side walls can be effectively used, particularly in glass fiber manufacturing methods.
上記課題を解決するために創案された本発明の第二の側面は、底壁に配置された電極を用いてガラス原料を加熱溶融して溶融ガラスを生成する溶融炉を備えたガラス物品の製造装置であって、前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極が配置されていることに特徴づけられる。 The second aspect of the present invention, which was devised to solve the above problem, is a glass article manufacturing apparatus equipped with a melting furnace that produces molten glass by heating and melting glass raw materials using electrodes arranged on the bottom wall, characterized in that the electrodes are arranged so that a portion of the current passed through the electrodes flows through the side walls of the melting furnace.
これによれば、この製造装置と構成が実質的に同一の既述の製造方法と同一の作用効果を享受することができる。 This allows you to enjoy the same effects as the previously described manufacturing method, which has substantially the same configuration as this manufacturing device.
本発明によれば、溶融炉内の側壁の周辺で溶融ガラスを十分に加熱できるようになり、溶融炉から良質の溶融ガラスをガラス物品の成形部に向かって移送することが可能となる。 The present invention makes it possible to sufficiently heat molten glass around the side walls of the melting furnace, allowing high-quality molten glass to be transported from the melting furnace toward the forming section of the glass article.
以下、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造方法及び製造装置について添付図面を参照しつつ説明する。 The following describes a glass article manufacturing method and manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings.
図１は、本実施形態に係るガラス物品の製造装置における主要部の概略構成を例示する縦断側面図である。同図に示すように、この製造装置が備える溶融炉１は、通電加熱を含む加熱によって、ガラス原料（固体原料）Ｇａを溶融して溶融ガラスＧｍを生成するものである。この溶融炉１は、耐火煉瓦で構成された底壁１ａと側壁１ｂとによって溶融空間が区画形成されている。なお、溶融空間の上方は、天井壁１ｃで覆われている。溶融空間で生成された溶融ガラスＧｍは、溶融炉１の流出口１ｄから移送流路２に流出し、移送流路２を通じてガラス物品の成形部（図示略）に向かって移送される。本実施形態では、ガラス物品の成形部は、ガラス繊維を成形するブッシングである。 Figure 1 is a longitudinal side view illustrating the schematic configuration of the main components of a glass article manufacturing apparatus according to this embodiment. As shown in the figure, the manufacturing apparatus includes a melting furnace 1 that melts glass raw material (solid raw material) Ga by heating, including electrical heating, to produce molten glass Gm. The melting furnace 1 has a melting space defined by a bottom wall 1a and a side wall 1b made of firebricks. The upper part of the melting space is covered by a ceiling wall 1c. The molten glass Gm produced in the melting space flows out of the melting furnace 1 through an outlet 1d into a transfer flow path 2 and is transported through the transfer flow path 2 toward a glass article forming unit (not shown). In this embodiment, the glass article forming unit is a bushing that forms glass fibers.
ブッシングに向かって移送される溶融ガラスＧｍとしては、例えば、Ｅガラス（アルカリ含有量２％以下のガラス）、Ｄガラス（低誘電率ガラス）、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス）、Ｃガラス（耐酸性のガラス）、Ｍガラス（高弾性率のガラス）、Ｓガラス（高強度、高弾性率のガラス）、Ｔガラス（高強度、高弾性率のガラス）、Ｈガラス（高誘電率のガラス）、ＮＥガラス（低誘電率のガラス）が挙げられる。ガラスの密度は、例えば、２．０～３．０ｇ／ｃｍ3である。 Examples of the molten glass Gm transferred toward the bushing include E-glass (glass with an alkali content of 2% or less), D-glass (low dielectric constant glass), AR-glass (alkali-resistant glass), C-glass (acid-resistant glass), M-glass (high elastic modulus glass), S-glass (high strength, high elastic modulus glass), T-glass (high strength, high elastic modulus glass), H-glass (high dielectric constant glass), and NE-glass (low dielectric constant glass). The density of the glass is, for example, 2.0 to 3.0 g/cm 3 .
溶融炉１の底壁１ａには、溶融ガラスＧｍを通電加熱するための複数の電極３が配置されている。これらの電極３は、底壁１ａを貫通して上方に突出し、溶融ガラスＧｍに侵漬された状態にある。本実施形態では、これらの電極３の底壁１ａから上方への突出長さｄの下限が、例えば溶融ガラスＧｍの深さＤの２０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上とされる。また、突出長さｄの上限が、例えば溶融ガラスＧｍの深さＤの８０％以下、好ましくは７０％以下、より好ましくは６０％以下とされる。また、本実施形態では、これらの電極３による通電加熱とバーナーによるガス燃焼加熱とを併用する方式を採用しているが、バーナーによるガス燃焼加熱を省略する方式であっても良い。 A plurality of electrodes 3 for electrically heating the molten glass Gm are arranged on the bottom wall 1a of the melting furnace 1. These electrodes 3 protrude upward through the bottom wall 1a and are immersed in the molten glass Gm. In this embodiment, the lower limit of the upward protrusion length d of these electrodes 3 from the bottom wall 1a is, for example, 20% or more, preferably 30% or more, and more preferably 40% or more of the depth D of the molten glass Gm. The upper limit of the protrusion length d is, for example, 80% or less, preferably 70% or less, and more preferably 60% or less of the depth D of the molten glass Gm. In addition, this embodiment employs a system that combines electrical heating using these electrodes 3 with gas combustion heating using a burner, but a system that omits gas combustion heating using a burner may also be used.
溶融炉１の側壁１ｂの上部には、原料供給機であるスクリューフィーダー４が配設されている。このスクリューフィーダー４は、溶融ガラスＧｍの液面Ｇｍａの一部にガラス原料Ｇａを順次供給するものである。なお、スクリューフィーダー４に代えて、プッシャーや振動フィーダ等の他の原料供給機を用いてもよい。 A screw feeder 4, which is a raw material supply device, is disposed at the top of the side wall 1b of the melting furnace 1. This screw feeder 4 sequentially supplies glass raw material Ga to a portion of the liquid surface Gma of the molten glass Gm. Note that instead of the screw feeder 4, other raw material supply devices such as a pusher or vibrating feeder may be used.
本実施形態に係る製造方法では、以上のような構成を備えた製造装置によって、溶融炉１の底壁１ａに配置された電極３を用いてガラス原料Ｇａを加熱溶融して溶融ガラスＧｍを得る溶融工程が実行される。 In the manufacturing method according to this embodiment, a manufacturing apparatus having the above-described configuration performs a melting step in which glass raw material Ga is heated and melted using electrodes 3 arranged on the bottom wall 1a of the melting furnace 1 to obtain molten glass Gm.
図２は、側壁１ｂに対する電極３の配置態様を示す横断平面図である。なお、側壁１ｂは、平面視で四角形状（好ましくは矩形状）をなすため、四つの面を有しているが、同図では便宜上、一つの面に対応する側壁１ｂのみを図示している。同図に示すように、電極３の配置態様は、相互間に電流が流れる一対の電極３が、電極３に最も近い側壁１ｂの内壁面１ｚに沿う方向に並び、この一対の電極３が側壁１ｂの内壁面１ｚと交差する方向に複数対（図例では二対）並ぶ態様である。そして、第一電極３ａと第二電極３ｂとの間、及び第三電極３ｃと第四電極３ｄとの間に、それぞれ電圧（例えば単相交流電圧）が印加される。これに伴って、第一電極３ａと第二電極３ｂとの間、及び第三電極３ｃと第四電極３ｄとの間に電流が流れる。 Figure 2 is a cross-sectional plan view showing the arrangement of electrodes 3 relative to side wall 1b. Side wall 1b has a quadrangular (preferably rectangular) shape in plan view and thus has four sides. However, for convenience, only side wall 1b corresponding to one side is shown in Figure 2. As shown in Figure 2, the electrodes 3 are arranged such that a pair of electrodes 3, between which a current flows, is aligned along the inner wall surface 1z of the side wall 1b closest to electrode 3, and multiple pairs of electrodes 3 (two pairs in the example) are aligned in a direction intersecting the inner wall surface 1z of side wall 1b. Voltages (e.g., single-phase AC voltages) are applied between first electrode 3a and second electrode 3b, and between third electrode 3c and fourth electrode 3d. Accordingly, current flows between first electrode 3a and second electrode 3b, and between third electrode 3c and fourth electrode 3d.
なお、内壁面１ｚに沿う方向とは、内壁面１ｚと平行な方向であることが好ましいが、この平行な方向に対して一方側に１０°以内または他方側に１０°以内で傾斜した方向であってもよい。また、内壁面１ｚと交差する方向とは、内壁面１ｚと直交する方向であることが好ましいが、この直交する方向に対して一方側に１０°以内または他方側に１０°以内で傾斜した方向であってもよい。 The direction along inner wall surface 1z is preferably a direction parallel to inner wall surface 1z, but may also be a direction inclined within 10° to one side or within 10° to the other side from this parallel direction. The direction intersecting inner wall surface 1z is preferably a direction perpendicular to inner wall surface 1z, but may also be a direction inclined within 10° to one side or within 10° to the other side from this perpendicular direction.
以下、本実施形態に係るガラス物品の製造方法の特徴的構成及びその作用効果を説明する。 The following describes the characteristic configuration and effects of the glass article manufacturing method according to this embodiment.
第一の特徴的構成は、電極３の相互間に流れる電流の一部が側壁１ｂに流れるように電極３が配置されている点である。これによれば、側壁１ｂに電流が流れることで、側壁１ｂが加熱される。この場合、溶融炉１内の側壁１ｂの周辺では溶融ガラスＧｍの温度低下が生じやすいが、側壁１ｂが加熱されることで、その温度低下が低減される。これにより、側壁１ｂの周辺で溶融ガラスＧｍを十分に加熱することができ、溶融炉１内で良質の溶融ガラスＧｍを生成することが可能となる。したがって、移送流路２を通じてブッシングに向かって良質の溶融ガラスＧｍを移送することが可能となる。 The first characteristic feature is that the electrodes 3 are positioned so that a portion of the current flowing between the electrodes 3 flows to the side wall 1b. This allows the current to flow through the side wall 1b, which heats it. In this case, the temperature of the molten glass Gm tends to drop around the side wall 1b inside the melting furnace 1, but heating the side wall 1b reduces this temperature drop. This allows the molten glass Gm to be sufficiently heated around the side wall 1b, making it possible to produce high-quality molten glass Gm within the melting furnace 1. Therefore, it becomes possible to transport high-quality molten glass Gm toward the bushing through the transport flow path 2.
第二の特徴的構成は、上記のような電極３の配置態様の下で、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が側壁１ｂからの放熱量の２０％以上で且つ１５０％以下になるように側壁１ｂに電流が流れるようになっている点である。この場合、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が、側壁１ｂからの放熱量の２０％未満であれば、側壁１ｂの周辺での溶融ガラスＧｍの温度低下を十分に低減することが困難である。一方、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が、側壁１ｂからの放熱量の１５０％超であれば、側壁１ｂが熱により損傷等するおそれがある。これに対して、当該数値範囲が上述のように２０％以上で且つ１５０％以下であれば、側壁１ｂの周辺での溶融ガラスＧｍの温度低下を確実に低減した上で、側壁１ｂの熱による損傷等を防止できる。 The second characteristic configuration is that, with the electrodes 3 arranged as described above, current flows through the side wall 1b so that the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall 1b is 20% or more and 150% or less of the amount of heat dissipated from the side wall 1b. In this case, if the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall 1b is less than 20% of the amount of heat dissipated from the side wall 1b, it is difficult to sufficiently reduce the temperature drop of the molten glass Gm around the side wall 1b. On the other hand, if the maximum amount of heat generated per unit area on the side wall 1b is more than 150% of the amount of heat dissipated from the side wall 1b, there is a risk of damage to the side wall 1b due to heat. In contrast, if the numerical range is 20% or more and 150% or less as described above, it is possible to reliably reduce the temperature drop of the molten glass Gm around the side wall 1b while preventing damage to the side wall 1b due to heat.
第三の特徴的構成は、一対の電極３間の距離Ｌに対する側壁１ｂの内壁面１ｚに最も近い電極３（第一電極３ａ及び第二電極３ｂ）から側壁１ｂの内壁面１ｚまでの距離Ｌｘ（以下、電極３から側壁１ｂまでの最短距離Ｌｘという）の比（Ｌｘ／Ｌ）が、３．０以下とされている点である。比（Ｌｘ／Ｌ）が３．０以下であれば、第一電極３ａ及び第二電極３ｂが、側壁１ｂの内壁面１ｚに近くなり、側壁１ｂに十分な電流を流すことができる。 A third characteristic feature is that the ratio (Lx/L) of the distance Lx from the electrode 3 (first electrode 3a and second electrode 3b) closest to the inner wall surface 1z of the side wall 1b to the inner wall surface 1z of the side wall 1b to the distance L between the pair of electrodes 3 is 3.0 or less. If the ratio (Lx/L) is 3.0 or less, the first electrode 3a and second electrode 3b are close to the inner wall surface 1z of the side wall 1b, allowing sufficient current to flow through the side wall 1b.
第四の特徴的構成は、所定加熱温度での側壁１ｂを構成する耐火煉瓦の比抵抗Ｒ１に対する上記所定加熱温度での溶融ガラスＧｍの比抵抗Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）が、好ましくは１以上、より好ましくは２以上とされている点である。このようにした場合、側壁１ｂに十分な量の電流を流すことができるため、側壁１ｂの発熱不足をなくして、側壁１ｂの周辺での溶融ガラスＧｍの加熱をより適切に行うことが可能となる。 A fourth characteristic feature is that the ratio (R2/R1) of the resistivity R1 of the refractory bricks that make up the side wall 1b at a predetermined heating temperature to the resistivity R2 of the molten glass Gm at the predetermined heating temperature is preferably 1 or greater, and more preferably 2 or greater. In this case, a sufficient amount of current can be passed through the side wall 1b, eliminating insufficient heat generation in the side wall 1b and enabling more appropriate heating of the molten glass Gm around the side wall 1b.
次いで、本発明者等が実施したシミュレーションについて図２を参照しつつ説明する。このシミュレーションは、側壁１ｂに電流を流した場合の発熱効果を確認するために実施したものである。 Next, we will explain the simulation conducted by the inventors with reference to Figure 2. This simulation was conducted to confirm the heat generation effect when current is passed through the side wall 1b.
シミュレーションを実施した具体的な条件は、ガラス深さＤを１ｍ、側壁１ｂの内壁面１ｚと交差する方向の電極３対間の間隔ｐを０．５ｍ、電極３の底壁１ａからの突出長さｄを０．５ｍ、側壁１ｂの厚さｔを０．１５ｍとした。そして、側壁１ｂの内壁面１ｚに沿う方向の一対の電極３間の距離Ｌを１ｍ、１．３３ｍ、１．６６ｍ、２ｍの四条件について実施した。また、一対の電極３間の距離Ｌに対する電極３から側壁１ｂまでの最短距離Ｌｘの比Ａ（Ｌｘ／Ｌ）を０．５、１．０、２．０の三条件について実施した。さらに、側壁１ｂの比抵抗Ｒ１に対する溶融ガラスＧｍの比抵抗Ｒ２の比Ｂ（Ｒ２／Ｒ１）を４、８の二条件について実施した。ここで、比抵抗の比Ｂは、側壁１ｂがクロム煉瓦で構成され且つ溶融ガラスＧｍとしてＥガラスが用いられる場合の比である。この場合、側壁１ｂをクロム煉瓦以外の耐火物、例えば電鋳煉瓦などで構成したり、溶融ガラスＧｍとして上記列挙した中でＥガラス以外のガラスを用いたりすることがある。この事を考慮すれば、比抵抗の比Ｂは、上述のように１以上であることが好ましい。 The specific conditions for the simulation were: glass depth D: 1 m; spacing p between the pair of electrodes 3 in the direction intersecting the inner wall surface 1z of the side wall 1b: 0.5 m; protrusion length d of the electrodes 3 from the bottom wall 1a: 0.5 m; and thickness t of the side wall 1b: 0.15 m. The simulation was conducted under four conditions: distance L between the pair of electrodes 3 in the direction along the inner wall surface 1z of the side wall 1b: 1 m, 1.33 m, 1.66 m, and 2 m. The ratio A (Lx/L) of the shortest distance Lx from the electrode 3 to the distance L between the pair of electrodes 3 to the side wall 1b: 0.5, 1.0, and 2.0. Furthermore, the ratio B (R2/R1) of the resistivity R2 of the molten glass Gm to the resistivity R1 of the side wall 1b: 4 and 8. Here, the resistivity ratio B is the ratio when the side wall 1b is made of chrome bricks and E-glass is used as the molten glass Gm. In this case, the side wall 1b may be made of a refractory material other than chrome brick, such as electroformed brick, or a glass other than E-glass may be used as the molten glass Gm. Taking this into consideration, it is preferable that the resistivity ratio B be 1 or greater, as described above.
図３は、比抵抗の比Ｂを４とした場合における溶融ガラスＧｍの平均発熱密度ωaveに対する側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxの比Ｃ（ωmax／ωave）をグラフに表したものである。図４は、比抵抗の比Ｂを８とした場合における溶融ガラスＧｍの平均発熱密度ωaveに対する側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxの比Ｃ（ωmax／ωave）をグラフに表したものである。溶融ガラスＧｍの平均発熱密度ωaveは、溶融ガラスＧｍの単位体積当たりの発熱量の平均値である。また、側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxは、側壁１ｂの単位体積当たりの発熱量の最大値である。図３及び図４は、何れも、上記の電極３間の距離Ｌの四条件と、電極３間の距離Ｌに対する電極３から側壁１ｂまでの最短距離Ｌｘの比Ａの三条件とについて数値を変えることで計１２種類について求めたデータをプロットしたものである。 3 is a graph showing the ratio C (ω max /ω ave ) of the maximum heat generation density ω max of the side wall 1b to the average heat generation density ω ave of the molten glass Gm when the resistivity ratio B is 4. FIG. 4 is a graph showing the ratio C (ω max /ω ave ) of the maximum heat generation density ω max of the side wall 1b to the average heat generation density ω ave of the molten glass Gm when the resistivity ratio B is 8. The average heat generation density ω ave of the molten glass Gm is the average value of the heat generation amount per unit volume of the molten glass Gm. The maximum heat generation density ω max of the side wall 1b is the maximum value of the heat generation amount per unit volume of the side wall 1b. Both FIGS. 3 and 4 plot data obtained for a total of 12 types of data obtained by changing the values of the four conditions of the distance L between the electrodes 3 and the three conditions of the ratio A of the shortest distance Lx from the electrode 3 to the distance L between the electrodes 3.
本発明者等は、図３及び図４から、比Ｃが比Ａに対して指数関数的に変化していることに着目し、シミュレーション結果（上記のプロットしたデータ）から最小二乗法により曲線Ｓを割り出した。図３に示す曲線Ｓと図４に示す曲線Ｓとは同一である。したがって、曲線Ｓは、計２４種類のシミュレーション結果から割り出されたものである。この曲線Ｓは、下記の［数４］式で表わされる。
ωmaxは、側壁１ｂの最高発熱密度(Ｗ／ｍ3)であり、
ωaveは、溶融ガラスＧｍの平均発熱密度(Ｗ／ｍ3)であり、
Ａは、一対の電極３間の距離Ｌに対する電極３から側壁１ｂまでの最短距離Ｌｘの比である。
The inventors noticed from Figures 3 and 4 that the ratio C changes exponentially with respect to the ratio A, and calculated a curve S from the simulation results (the plotted data) using the least squares method. The curve S shown in Figure 3 and the curve S shown in Figure 4 are the same. Therefore, the curve S was calculated from a total of 24 types of simulation results. The curve S is expressed by the following formula (4).
ω max is the maximum heat generation density (W/m 3 ) of the side wall 1 b,
ω ave is the average heat generation density (W/m 3 ) of the molten glass Gm,
A is the ratio of the shortest distance Lx from the electrode 3 to the side wall 1 b to the distance L between the pair of electrodes 3 .
溶融ガラスＧｍの平均発熱密度ωaveは、下記の［数５］式で表される。
Ｑは、一対の電極３への供給電力（Ｗ）であり、
Ｄは、溶融炉１内での溶融ガラスＧｍの深さ（ｍ）であり、
ｐは、側壁１ｂの内壁面１ｚと交差する方向の電極３対間の間隔（ｍ）であり、
Ｌは、側壁１ｂに沿う方向の一対の電極３間の距離（ｍ）である。
The average heat generation density ω ave of the molten glass Gm is expressed by the following formula (5).
Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes 3,
D is the depth (m) of the molten glass Gm in the melting furnace 1,
p is the distance (m) between the electrode pairs 3 in a direction intersecting the inner wall surface 1z of the side wall 1b,
L is the distance (m) between the pair of electrodes 3 in the direction along the side wall 1b.
側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxは、上記の［数４］式を変形した下記の［数６］式で表される。
さらに、側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxに側壁１ｂの厚みｔを乗じることで、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔに換算することができる。したがって、下記の［数７］式が成り立つ。
そして、側壁１ｂでの加熱効果を得るためには、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔが側壁１ｂからの放熱量Ｗに対して２０％以上の割合で側壁１ｂを加熱するのが好ましい（この理由は既述の通り）。そのためには、下記の［数８］式が成り立つ必要がある。なお、既述の［数１］式は、下記の［数８］式に上記の［数５］式を代入し、変形したものである。
Ｗは、側壁１ｂからの放熱量（Ｗ／ｍ2）であり、
ｔは、側壁１ｂの厚さ(ｍ)である。
To obtain a heating effect at the side wall 1b, it is preferable to heat the side wall 1b so that the maximum heat generation amount per unit area at the side wall 1b, ω max ·t, is 20% or more of the heat radiation amount W from the side wall 1b (for the reasons described above). To achieve this, the following formula (8) must be satisfied. Note that the above formula (1) is obtained by substituting the above formula (5) into the following formula (8).
W is the amount of heat dissipated from the side wall 1b (W/m 2 );
t is the thickness (m) of the side wall 1b.
側壁１ｂでの加熱効果をさらに得るためには、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔが側壁１ｂからの放熱量Ｗに対して５０％以上の割合で側壁１ｂを加熱するのが好ましい。そのためには、下記の［数９］式が成り立つ必要がある。なお、既述の［数２］式は、下記の［数９］式に上記の［数５］式を代入し、変形したものである。
一方、側壁１ｂの過度な加熱は、側壁１ｂを構成する耐火煉瓦の溶損等をもたらす。側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔが側壁１ｂからの放熱量Ｗよりも大きくなるに連れて、耐火煉瓦の溶損等が発生しやすくなる。側壁１ｂの過度な発熱を生じさせないようにするには、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔが側壁１ｂからの放熱量Ｗを大きく超えないようにする必要がある。これを考慮すれば、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値ωmax・ｔが側壁１ｂからの放熱量Ｗの１．５倍以下になることが好ましい。そのためには、下記の［数１０］式が成り立つ必要がある。なお、既述の［数３］式は、下記の［数１０］式に上記の［数５］式を代入し、変形したものである。
以上、本発明の実施形態に係るガラス物品の製造方法及び製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々のバリエーションが可能である。 The above describes the glass article manufacturing method and manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various variations are possible without departing from the spirit of the invention.
例えば、以上の実施形態では、溶融炉１の一つの面に対応する側壁１ｂのみを対象として電極３の配置態様を説明したが、当該側壁１ｂと対向する側壁、または当該側壁１ｂ以外の三つの面に対応する側壁１ｂについても対象として、同様の電極３の配置態様としてもよい。以上の実施形態のように側壁１ｂが平面視で四角形状をなす場合、原料供給機（スクリューフィーダー４）が配設された側壁１ｂと流出口１ｄが配設された側壁１ｂとの間に位置する側壁１ｂの両方を対象とすることが好ましい。原料供給機（スクリューフィーダー４）が配設された側壁１ｂと流出口１ｄが配設された側壁１ｂの平面視での長さに比べて、その間に位置する側壁１ｂの方が長い場合、より広範囲で側壁１ｂを加熱することができる。 For example, in the above embodiment, the arrangement of electrodes 3 was described for only the side wall 1b corresponding to one surface of the melting furnace 1. However, the same arrangement of electrodes 3 may also be applied to the side wall opposite that side wall 1b, or to the side walls 1b corresponding to the other three surfaces of the side wall 1b. When the side wall 1b has a rectangular shape in plan view, as in the above embodiment, it is preferable to apply the arrangement to both the side wall 1b located between the side wall 1b on which the raw material supply device (screw feeder 4) is disposed and the side wall 1b on which the outlet 1d is disposed. If the side wall 1b located between the side wall 1b on which the raw material supply device (screw feeder 4) is disposed and the side wall 1b on which the outlet 1d is disposed is longer than the length of the side wall 1b on which the raw material supply device (screw feeder 4) is disposed and the side wall 1b on which the outlet 1d is disposed in plan view, a wider area of the side wall 1b can be heated.
以上の実施形態では、側壁１ｂの内壁面１ｚに沿う方向に並ぶ一対の電極３を、側壁１ｂの内壁面１ｚと交差する方向に二対並ぶ場合を例示したが、側壁１ｂの内壁面１ｚと交差する方向に三対以上並ぶようにしてもよい。 In the above embodiment, two pairs of electrodes 3 are arranged in a direction along the inner wall surface 1z of the side wall 1b, and two pairs are arranged in a direction intersecting the inner wall surface 1z of the side wall 1b. However, three or more pairs may also be arranged in a direction intersecting the inner wall surface 1z of the side wall 1b.
以上の実施形態では、ガラス繊維の製造方法及び製造装置に本発明を適用したが、ガラス繊維以外のガラス物品（例えばガラス板やガラス管など）の製造方法及び製造装置に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, the present invention is applied to a manufacturing method and manufacturing apparatus for glass fibers, but the present invention may also be applied to manufacturing methods and manufacturing apparatus for glass articles other than glass fibers (e.g., glass plates, glass tubes, etc.).
以下、本発明の実施例を説明する。この実施例では、溶融炉１の側壁１ｂの内壁面１ｚに沿う方向に並ぶ電極対を側壁１ｂの内壁面１ｚと交差（直交）する方向に複数対配置した。そして、溶融炉１内での溶融ガラスＧｍの深さＤを１ｍ、溶融炉１の内壁面１ｚに沿う方向の一対の電極３間の距離Ｌを１．５ｍ、溶融炉１の内壁面１ｚと交差する方向の電極３対間の間隔ｐを０．５ｍ、電極３の底壁１ａからの突出長さｄを０．５ｍ、側壁１ｂの厚みｔを０．１５ｍとした。電極３には、一対あたり１００ｋＷの電力を供給した。したがって、この実施例における溶融ガラスＧｍの平均発熱密度ωaveは、［数５］式より１３３．３ｋＷ／ｍ3である。また、側壁１ｂの比抵抗Ｒ１に対する溶融ガラスの比抵抗Ｒ２の比Ｂ（Ｒ２／Ｒ１）は６とした。側壁１ｂからの放熱量Ｗは、例えば熱流計（京都電子工業株式会社製ＨＦＭ－２０１）及び熱流センサー（京都電子工業株式会社製Ｔ７５０Ｓ－Ｂ）を用いて測定することができ、ここでは２０００Ｗ／ｍ2とした。 An example of the present invention will now be described. In this example, multiple pairs of electrodes were arranged in a direction along the inner wall surface 1z of the side wall 1b of the melting furnace 1, and in a direction intersecting (perpendicular to) the inner wall surface 1z of the side wall 1b. The depth D of the molten glass Gm in the melting furnace 1 was 1 m, the distance L between the pair of electrodes 3 in the direction along the inner wall surface 1z of the melting furnace 1 was 1.5 m, the spacing p between the pair of electrodes 3 in the direction intersecting the inner wall surface 1z of the melting furnace 1 was 0.5 m, the protrusion length d of the electrode 3 from the bottom wall 1a was 0.5 m, and the thickness t of the side wall 1b was 0.15 m. A power of 100 kW per pair of electrodes 3 was supplied to each pair. Therefore, the average heat generation density ω ave of the molten glass Gm in this example was 133.3 kW/m 3 according to Equation 5. The ratio B (R2/R1) of the resistivity R2 of the molten glass to the resistivity R1 of the side wall 1b was 6. The amount of heat radiation W from the side wall 1b can be measured using, for example, a heat flow meter (HFM-201 manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.) and a heat flow sensor (T750S-B manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.), and was set to 2000 W/ m² here.
以上の条件の下で、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁１ｂからの放熱量Ｗの２０％以上とするためには、［数８］式より側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxを２．７ｋＷ/ｍ3以上にする必要がある。これに伴って、［数１］式より一対の電極３間の距離Ｌに対する電極３から側壁１ｂまでの最短距離Ｌｘの比Ａは１．８９以下にする必要がある。 Under the above conditions, in order to make the maximum heat generation amount per unit area in the side wall 1b 20% or more of the heat radiation amount W from the side wall 1b, it is necessary to make the maximum heat generation density ω max of the side wall 1b 2.7 kW/ m3 or more from equation (8). Accordingly, it is necessary to make the ratio A of the shortest distance Lx from the electrode 3 to the side wall 1b to the distance L between the pair of electrodes 3 1.89 or less from equation (1).
さらに、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁１ｂからの放熱量Ｗの５０％以上とするためには、［数９］式より側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxを６．７ｋＷ/ｍ3以上にする必要がある。これに伴って、［数２］式より比Ａは１．４７以下にする必要がある。 Furthermore, in order to make the maximum heat generation amount per unit area of the side wall 1b 50% or more of the heat radiation amount W from the side wall 1b, the maximum heat generation density ω max of the side wall 1b needs to be 6.7 kW/ m3 or more according to equation (9). Accordingly, according to equation (2), the ratio A needs to be 1.47 or less.
一方、側壁１ｂの過度な加熱を回避することを目的として、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値を側壁１ｂからの放熱量Ｗの１．５倍以下にするには、［数１０］式より側壁１ｂの最高発熱密度ωmaxを２０ｋＷ／ｍ3以下にする必要がある。これに伴って、[数３]式より比Ａは０．９７以上とする必要がある。 On the other hand, in order to prevent excessive heating of the side wall 1b, the maximum heat generation amount per unit area of the side wall 1b must be 1.5 times or less the heat radiation amount W from the side wall 1b, so that the maximum heat generation density ω max of the side wall 1b must be 20 kW/ m3 or less according to equation (10). Accordingly, according to equation (3), the ratio A must be 0.97 or more.
このような理論の下で、比Ａを、０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０とした場合のシミュレーションを実施し、側壁での最高発熱密度ωmaxを求めた。図５に、その結果を示す。図５に示す曲線Ｓ１は、［数６］式を表したものである。以下、図５を参照して、上記のシミュレーション結果を検討する。 Based on this theory, a simulation was performed in which the ratio A was set to 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, and 2.0, and the maximum heat generation density ω max at the side wall was determined. The results are shown in Figure 5. Curve S1 shown in Figure 5 represents Equation 6. The above simulation results will be discussed below with reference to Figure 5.
［数１］式について検討すると、比Ａを２．０（上述の１．８９超）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度ωmaxが２．３ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの２０％に相当する上述の２．７ｋＷ／ｍ3より小さくなっている。一方、比Ａを１．８（上述の１．８９以下）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度ωmaxが３．３ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの２０％に相当する上述の２．７ｋＷ／ｍ3より大きくなっている。ここでのシミュレーション結果から、比Ａが２．０から１．８に至るまでの間に、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が側壁１ｂからの放熱量Ｗの２０％を超えるか否かの境界が存在していることを知得できる。この事によって、［数１］式が適正であることを確認した。 When considering Equation 1, the simulation results for ratio A of 2.0 (greater than 1.89 as described above) show that the maximum heat generation density ω max is 2.3 kW/m 3 , which is smaller than the aforementioned 2.7 kW/m 3 , which corresponds to 20% of the heat dissipation amount W. On the other hand, the simulation results for ratio A of 1.8 (less than 1.89 as described above) show that the maximum heat generation density ω max is 3.3 kW/m 3 , which is larger than the aforementioned 2.7 kW/m 3 , which corresponds to 20% of the heat dissipation amount W. From these simulation results, it can be seen that, when ratio A is between 2.0 and 1.8, there exists a boundary as to whether the maximum heat generation amount per unit area of side wall 1b exceeds 20% of the heat dissipation amount W from side wall 1b. This confirms that Equation 1 is appropriate.
［数２］式について検討すると、比Ａを１．６（上述の１．４７超）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度が４．８ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの５０％に相当する上述の６．７ｋＷ／ｍ3より小さくなっている。一方、比Ａを１．４（上述の１．４７以下）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度ωmaxが７．２ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの５０％に相当する上述の６．７ｋＷ／ｍ3より大きくなっている。ここでのシミュレーション結果から、比Ａが１．６から１．４に至るまでの間に、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が側壁１ｂからの放熱量Ｗの５０％を超えるか否かの境界が存在していることを知得できる。この事によって、［数２］式が適正であることを確認した。 When considering Equation 2, the simulation results for a ratio A of 1.6 (greater than 1.47, as described above) show a maximum heat generation density of 4.8 kW/ m³ , which is smaller than the aforementioned 6.7 kW/ m³ , which corresponds to 50% of the heat dissipation amount W. On the other hand, the simulation results for a ratio A of 1.4 (less than 1.47, as described above) show a maximum heat generation density ωmax of 7.2 kW/ m³ , which is larger than the aforementioned 6.7 kW/ m³ , which corresponds to 50% of the heat dissipation amount W. From these simulation results, it can be seen that, between ratio A of 1.6 and 1.4, there exists a boundary as to whether the maximum heat generation amount per unit area on side wall 1b exceeds 50% of the heat dissipation amount W from side wall 1b. This confirms that Equation 2 is appropriate.
［数３］式について検討すると、比Ａを１．０（上述の０．９７以上）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度が１６．９ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの１５０％に相当する上述の２０ｋＷ／ｍ3より小さくなっている。一方、比Ａを０．８（上述の０．９７未満）とした場合のシミュレーション結果では、最高発熱密度ωmaxが２７．４ｋＷ／ｍ3を示し、放熱量Ｗの１５０％に相当する上述の２０ｋＷ／ｍ3より大きくなっている。ここでのシミュレーション結果から、比Ａが１．０から０．８に至るまでの間に、側壁１ｂでの単位面積当たりの発熱量の最大値が側壁１ｂからの放熱量Ｗの１５０％を超えるか否かの境界が存在していることを知得できる。この事によって、［数３］式が適正であることを確認した。 When considering Equation 3, the simulation results for a ratio A of 1.0 (greater than or equal to 0.97) show a maximum heat generation density of 16.9 kW/ m³ , which is smaller than the aforementioned 20 kW/ m³ , which corresponds to 150% of the heat dissipation amount W. On the other hand, the simulation results for a ratio A of 0.8 (less than 0.97) show a maximum heat generation density ωmax of 27.4 kW/ m³ , which is larger than the aforementioned 20 kW/ m³ , which corresponds to 150% of the heat dissipation amount W. From these simulation results, it can be seen that, when the ratio A ranges from 1.0 to 0.8, there exists a boundary as to whether the maximum heat generation amount per unit area of the side wall 1b exceeds 150% of the heat dissipation amount W from the side wall 1b. This confirms that Equation 3 is appropriate.
１ 溶融炉
１ａ 底壁
１ｂ 側壁
１ｚ 側壁の内壁面
３ 電極
３ａ 第一電極
３ｂ 第二電極
３ｃ 第三電極
３ｄ 第四電極
Ｇａ ガラス原料
Ｇｍ 溶融ガラス
1 Melting furnace 1a Bottom wall 1b Side wall 1z Inner wall surface of side wall 3 Electrode 3a First electrode 3b Second electrode 3c Third electrode 3d Fourth electrode Ga Glass raw material Gm Molten glass
Claims (13)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極を配置し、
前記側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値が前記側壁からの放熱量の２０％以上で且つ１５０％以下になるように前記側壁に電流を流すことを特徴とするガラス物品の製造方法。 A method for manufacturing a glass article, comprising a melting step of heating and melting glass raw materials using electrodes arranged on a bottom wall of a melting furnace to obtain molten glass,
The electrode is arranged so that a portion of the current passed through the electrode flows to a side wall of the melting furnace;
A method for manufacturing a glass article, comprising: passing an electric current through the side wall so that the maximum heat generation amount per unit area of the side wall is 20% or more and 150% or less of the heat radiation amount from the side wall .
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極を配置し、The electrode is arranged so that a portion of the current passed through the electrode flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極を配置する態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数１］式を満たすように前記電極を配置することを特徴とするガラス物品の製造方法。A method for manufacturing a glass article, characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (1):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極を配置し、The electrode is arranged so that a portion of the current passed through the electrode flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極を配置する態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数２］式を満たすように前記電極を配置することを特徴とするガラス物品の製造方法。A method for manufacturing a glass article, characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (2):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極を配置し、The electrode is arranged so that a portion of the current passed through the electrode flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極を配置する態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数３］式を満たすように前記電極を配置することを特徴とするガラス物品の製造方法。A method for manufacturing a glass article, characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (3):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極が配置され、
前記側壁での単位面積当たりの発熱量の最大値が前記側壁からの放熱量の２０％以上で且つ１５０％以下になるように前記側壁に電流を流すよう構成されることを特徴とするガラス物品の製造装置。 An apparatus for manufacturing a glass article, comprising a melting furnace for heating and melting glass raw materials using electrodes arranged on a bottom wall to produce molten glass,
The electrodes are arranged so that a portion of the current passed through the electrodes flows to a side wall of the melting furnace ;
A glass article manufacturing apparatus characterized in that it is configured to pass an electric current through the side wall so that the maximum heat generation amount per unit area at the side wall is 20% or more and 150% or less of the heat radiation amount from the side wall .
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極が配置され、The electrodes are arranged so that a portion of the current passed through the electrodes flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極が配置される態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数１］式を満たすように前記電極が配置されることを特徴とするガラス物品の製造装置。A glass article manufacturing apparatus characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (1):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極が配置され、The electrodes are arranged so that a portion of the current passed through the electrodes flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極が配置される態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数２］式を満たすように前記電極が配置されることを特徴とするガラス物品の製造装置。A glass article manufacturing apparatus characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (2):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
前記電極により通電される電流の一部が前記溶融炉の側壁に流れるように該電極が配置され、The electrodes are arranged so that a portion of the current passed through the electrodes flows to a side wall of the melting furnace;
前記電極が配置される態様は、相互間に電流が流れる一対の電極が、前記電極に最も近い前記側壁の内壁面に沿う方向に並び、前記一対の電極が前記側壁の内壁面と交差する方向に複数対並ぶ態様であり、The electrodes are arranged such that a pair of electrodes between which a current flows is aligned in a direction along the inner wall surface of the side wall closest to the pair of electrodes, and a plurality of pairs of the electrodes are aligned in a direction intersecting the inner wall surface of the side wall,
下記の［数３］式を満たすように前記電極が配置されることを特徴とするガラス物品の製造装置。A glass article manufacturing apparatus characterized in that the electrodes are arranged so as to satisfy the following formula (3):
Ａは、前記一対の電極間の距離Ｌに対する前記側壁の内壁面に最も近い電極から該側壁の内壁面までの距離Ｌｘの比（Ｌｘ／Ｌ）であり、A is a ratio (Lx/L) of a distance Lx from an electrode closest to the inner wall surface of the side wall to the distance L between the pair of electrodes, and
Ｑは、前記一対の電極への供給電力（Ｗ）であり、Q is the power (W) supplied to the pair of electrodes,
Ｄは、前記溶融炉内での溶融ガラスの深さ（ｍ）であり、D is the depth (m) of the molten glass in the melting furnace,
ｐは、前記側壁の内壁面と直交する方向の電極対間の間隔（ｍ）であり、p is the distance (m) between the electrode pair in a direction perpendicular to the inner wall surface of the side wall,
Ｌは、前記一対の電極間の距離（ｍ）であり、L is the distance (m) between the pair of electrodes,
ｔは、前記側壁の厚み（ｍ）であり、t is the thickness of the side wall (m),
Ｗは、前記側壁からの放熱量（Ｗ／ｍW is the amount of heat dissipated from the side wall (W/m ２2 ）である。)
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