JPS606900B2 - ガラスの電気熔融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラスの電気熔融炉に関する。

熔融ガラスに接触又は浸潰した電極よりガラスに直接通
電し、発生するジュール熱のみによってガラスを熔融す
るガラスの電気熔融炉としては種々の型式のものが開発
されている。

電極としては通常モリブデン又は酸化スズの棒状体が用
いられ、電極榛は炉の側壁又は底より炉内へ挿入される
。しかしながら、大きな電力をガラスに付加する必要が
ある場合には、各電極棒表面の電流密度が過大になるの
で、棒状電極の使用は不適当となる。これに対して板状
電極を用い、正方形乃至長方形の炉の相対向する長手方
向の両側壁に沿って板状電極を配置し、両電極坂間に均
一に電流を生じさせるタイプの電気熔融炉も知られてい
る（ＵＳＰ２８９９４７度参照）。このタイプの電気熔
融炉においては、熔融部の熔融ガラス表面にガラス原料
が送入され、下方に向けて順次熔融され、清澄された後
、ガラスは、底部に設けられたスロートを通り上昇する
ライザ一等の流路により作業部に達する。

未熔融及び／又は未清澄のガラスが下方へ侵入し作業部
に達するのを防ぐため、板状電極の上端附近のレベルに
最高温度を有するいわゆる「熱的障壁」を設定し炉を運
転する。しかしこのタイプの炉においては往々にして炉
の内側壁面に沿って不均質又は泡の多い熔融ガラスが下
降し、作業部に達し、製品の欠点となることがある。こ
のような難点は、総方向に順次ガラスを熔融し、清澄す
るタイプの電気熔融炉においては不可避的に見られる。

本発明の目的は、前述の如き難点のない全電気式のガラ
ス熔融炉を提供することであり、特に板状電極を用い、
水平方向にガラスを熔融し、清澄するタイプの電気熔融
炉を提供する。

しかして、本発明に係るガラスの電気熔融炉は、両−側
壁に沿い熔融ガラスに浸潰して配置された複数の板状電
極群を有し、熔融ガラスに直接通電してガラスを熔融す
る熔融槽と、熔融槽に接続し熔融ガラスを下流へ導く中
の狭いネック部と、ネック部に接続し熔融槽から流出し
た熔融ガラスが流入する下流槽とからなり、前記ネック
部には熔融ガラスに浸潰して板状電極を配置し熔融ガラ
スに直接通電して加熱することによりネック部附近にホ
ットスポットを設けること、及び前記熔融槽の中央部附
近にガラスの進行方向に沿って下端が熔融ガラスに浸潰
された耐火物製のガラス流調整部材を設けることを特徴
とする。

従来の水平型ガラス熔融炉において、熔融槽からの未熔
融乃至未清澄のガラスが下流槽（清澄、温度調整、ある
いは成形機への流路として機能する）へ流入するのを防
ぐためスロート構造の如き機械的バリヤーを設けるのが
通常であるが、このような機械的バリャーでは未熔融ガ
ラスの流入を完全に阻止できないばかりでなく、スロー
ト用炉材の浸蝕や損傷による欠点を生ずる難点があった
。

本発明においては、スロートに代えてネック構造を採用
し、ここに電極を設置しこの部分のガラスを通電加熱す
ることにより、いわゆるホットスポットを形成し熱的バ
リャー効果を生じさせる。

その故、熔融槽の底部を前進するガラスの前進流は、こ
のホットスポットにおいて上昇し再び熔融槽へ帰還し、
直接下流槽へ流出することはない。本発明の炉の第２の
特徴は、熔融槽の中央部附近にガラスの進行方向に沿っ
て下端が熔融ガラスに浸潰された耐火物製のガラス流調
整部材を設けることである。全電力ガラス熔融炉におい
ては、熔融炉の全面を一定の厚みの原料層で覆うことが
熱経済上有効であるばかりか、高い品質のガラスを得る
のに不可欠である。本発明の炉においては、前記ネック
部で生じた熱対流の帰還流が、直接、熔融槽内の０原料
層を押し動かし、原料層に露出部を出現させ、熱バラン
スをくずし温度を一定に保持することを不可能にするこ
とを避けるため、前記ガラス流調整部材が帰還流の最も
強い中央部に設けられる。タ 前記ガラス流調整部材は
、対流による侵蝕から防ぐためモリブデンの如き耐熱性
耐蝕性金属板から覆われる。

この金属板を中央電極として使用し、熔融槽の板状電極
との間に電流を生じさせると多相交流電源を使用できる
ので有効である。０ 次に本発明を添附図面に関して説
明する。

第１図は、本発明に係るガラスの電気熔融炉の一例の平
面図であり、第２図は、その長手方向の断面図、第３図
は電気熔融炉の他の一例の平面図であり、第４図はその
長手方向の断面図を示す。第５図は電極熔融炉の更に他
の一例の平面図であり、第６図はその長手方向の断面図
を示す。第１図及び第２図において、１は熔融槽、２は
熔融槽の前方に設置された中の狭い接続溝であるネック
部、３はネック部に続く下流槽を、それぞれ、示す。熔
融槽の後端のガラス原料投入口４には、ガラス原料投入
機５が設けられ、ガラス原料を溶融ガラス６の表面上に
層状に送入する。

７及び８は、それぞれ、熔融槽の中方向の両側壁に沿っ
て熔融ガラスに浸潰され、相対向して配列された３対の
板状電極を示す。

熔融槽の中央部においてガラスの進行方向に、即ち、槽
の長手方向の中′０線に沿って、６個の耐火物製ブロッ
クからなるガラス流れ調整部材９が、下端をガラスのレ
ベル１１より下になるようにガラスに浸潰して設けられ
る。

ガラス流れ調整部材９の設置により、ネック部に形成さ
れるホットスポットからの帰還流ａが、熔融槽の中央の
表層部を進行することはなく、カーラス原料層を、直接
、押し戻すことはない。

更に、ガラス原料層の下には泡の多いガラス層いわゆる
泡層が存在するが、前記部材の存在により熔融槽の中央
領域からガラス原料層が排除されるので、前記帰還流中
に泡が巻き込まれる恐れが減少する。前記ガラス流調整
部村のガラスへの浸糟深さは、ガラス原料層及びその下
方の泡層を越える値でありかつ熔融槽とネック部との温
度差その他の条件によって定めるべきである。

前記ガラス流調整部材は、モリブデンの如き耐熱性耐蝕
性の優れた金属板によって覆われるのが好ましく、更に
この金属板を中央電極として使用するのが好ましい。

ネック部２の両側壁に沿って深さ方向に配列された２対
の板状電板１２及び１３が対向して配置され、ネック部
の底部乃至中間部の熔融ガラスに通電し強く加熱し、こ
の附近に最高温度城いわゆるホットスポットを設定する
。

かくしてこのホットスポットに対流の折り返し点が出現
し、熔融槽の底層を前進する前進流ｂはここで上昇し、
一部は下流槽３の表層を流れる前進流ｃとなり、残りは
熔融槽の表層で後進する帰還流ａに合体する。帰還流ａ
を強く維持することにより熔融槽のガラス表面を覆うガ
ラス原料層（図示せず）が、熔融槽からネック部まで前
進することを阻止され、成形されるガラスを構成する下
流槽における前進流ｃに未熔解乃至不均質なガラスが混
入することを防止する。ｄは下流槽の底層を後進する帰
還流を示す。ネック部２に続いてより広い中の下流槽３
が設けられる。

この下流槽３は、熔融するガラスの種類等の操業条件に
より、いわゆる清澄槽としてガラスを更に清澄するため
に用いてもよく、ガラスを成形に適する温度に調整する
ための調整槽（作業槽）乃至冷却槽として用いることも
できる。また、成形機へガラスを導くための単なる流路
として用いることもできる。１４は下流槽の出口を示す
。

１５及び１６は下流槽の入口付近の両側壁に沿ってガラ
ス中に浸潰し対向して配置された板状電極を示す。

下流槽のより下流に更に１対乃至数対の板状電極を設け
てもよく、迫より電気加熱ヒーターを吊下げて間接的に
加熱してもよい。下流槽の底はステップ・アップし、す
なわちネック部の底よりも上方に位置する。ガラスの深
さを小さくすることによって脱泡しやすくし、かつ下流
槽では強い対流を必要としないので、より浅くすること
によって保温がし易くなる５熔融槽の板状電極７，８は
電源例えば単相電源３０１こ接続され、同様に、ネック
部の板状電磁１２，１３は単相電源３１に、下流槽の板
状電極は単相電源３２にそれぞれ後続されている。

第３図及び第４図に示す実施態様においては、６個のガ
ラス流調整部材９の各々の中央に関孔が設けられ、６個
の中央電極１０が、槽の上部より下方に向けて一列に配
列される。

中央電極１０の下端部は最下端が板状電極７，８の最下
端とほぼ同一レベルになるように、熔融ガラスに浸潰さ
れる。

中央電極は、取付支持あるいは取替の都合上、丸棒状の
ものの使用が好ましいが、角棒状あるいは平板状であっ
てもよい。中央電極の設置により、後述するように、単
相交流ではなくより電力利用率の高い多相交流電力を用
いることを可能とする。この場合の電源との結線方式を
説明する。

熔融槽の板状電極７，８及び中央電極１０は、二相交流
電源３３に接続される。

本例では、この電源として、２個の単相変圧器を使用し
て三相を二相に変換するいわゆるスコット結線された変
圧器が用いられ、ここでＵ，Ｖ，Ｗは三相交流電源への
相端子、ＴＭは王座変圧器、ＴＴはＴ座変圧器を示す。
板状電極７はＴＭの二次巻線側のｕ端子と、板状電極８
はＴＴの二次巻線側のひ端子と、それぞれ、接続される
。一方中央電極１０は、ＴＭとＴＴの同一極性の二次巻
線の端子の結合された中性の端子ｏに接続される。かく
して、熔融槽の全中に亘り均一な電流密度で電流を生じ
させ、発熱させることができる。第５図及び第６図は、
本発明の電気熔融炉の更に他の実施態様を示し、ここで
は、ネック部２は、前方に向けて中を次第に拡大し、前
端は下流槽と同一の中となる。

ネック部の両側壁に沿って、上下方向に配列された２対
の板状電極１７，１８、これに並列して上下方向に配列
された３対の板状電極１９，２０がそれぞれ図に示すよ
うに配置され、ネック部におけるホットスポットの形成
をより強化するように大きな電力をガラスに付与する。
更に下流槽入口に配置された板状電極２１及び２２の間
に大きな電力を付与することにより、第６図に示す如く
、ネック部及び清澄槽入口付近に２つのホットスポット
を形成し、ガラスの清澄をこれらの部分でより効果的に
行なうようになつている。第７図では、ネック部の両側
壁に沿って板状電極２３，２４が設けられ、更にネック
部２と下流槽３との間のステップ・アップする壁面に第
３の板状電極２５が設けられる。

好ましくは３つの電極が対称になるように配置される。
このような配置の場合には、各電極は三相交流電源３４
に結線される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るガラスの電気熔融炉の一例の平
面図、第２図はその長手方向の断面図を示す。 第３図は、本発明に係るガラスの電気熔融炉の他の一例
の平面図、第４図はその長手方向の断面図を示す。第５
図は電気熔融炉の他の一例の平面図、第６図はその長手
方向の断面図を示す。第７図はネック部における電極の
配置の他の一例を示す。１・・・熔融槽、２・・・ネッ
ク部、３・・・下流槽、４・・・ガラス原料投入口、５
・・・ガラス原料投入機、６・・・熔融ガラス、７，８
・・・板状電極、９…ガラス流調整部材、１０・・・中
央電極、１１・・。 ガラスレベル・１２，１３…板状電極、１４・・・ガラ
ス出口、１５，ＩＳ…板状電極、１７，１８・・・板状
電極、１９，２０，２１，２２・・・板状電極、２３，
２４，２５・・・板状電極、３０，３１，３２・・・単
相交流電源、３３・・・二相交流電源、３４・・・三相
交流電源。多ノ図菱２図 茅３図 菱４図 髪夕四 髪５図 髪フ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側壁に沿い熔融ガラスに浸漬して配置された複数
   の板状電極を有し、熔融ガラスに直接通電してガラスを
   熔融する熔融槽と熔融槽に接続し熔融ガラスを下流へ導
   く巾の狭いネツク部と、ネツク部に接続し熔融槽から流
   出した熔融ガラスが流入する下流槽とからなり、前記ネ
   ツク部には熔融ガラスに浸漬して板状電極を配置し熔融
   ガラスに直接通電して加熱することによりネツク部附近
   にホツトスポツトを設けること、及び前記熔融槽の中央
   部附近にガラスの進行方向に沿って下端が熔融ガラスに
   浸漬された耐火物製のガラス流調整部材を設けることを
   特徴とするガラスの電気熔融炉。 ２ 前記ガラス流調整部材は、耐熱性耐食性金属によっ
   て覆われる特許請求の範囲第１項記載のガラスの電気熔
   融炉。 ３ 前記ガラス流調整部材には中央電極か熔融ガラスに
   接して設置され、熔融槽の前記板状電極との間に電流を
   生じさせる特許請求の範囲第１項記載のガラスの電気熔
   融炉。 ４ 前記下流槽の底は、前記熔融槽及びネツク部の底よ
   りも上方に位置する特許請求の範囲第１項記載のガラス
   の電気熔融炉。 ５ 前記下流槽において、その両側壁に沿い熔融ガラス
   に浸漬して少くとも１対の板状電極が対向して配置され
   る特許請求の範囲第１項記載のガラスの電気熔融炉。 ６ 前記熔融槽の板状電極及び中央電極は多相交流電源
   に接続され、前記ネツク部の電極は単相又は多相交流電
   源に接続される特許請求の範囲第３項記載のガラスの電
   気熔融炉。