JPS5934657B2 - ガラスの電気熔融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラスの竪型電気熔融炉に関する。

熔融ガラスに接触又は浸漬した電極よりガラスに直接通
電し、発生するジュール熱によってガラスを熔融するガ
ラスの電気溶融炉においては、熱エネルギーの有効利用
のため、熔融ガラス而をガラス原料（ガラスバッチ）で
覆い、ガラスの熔融清澄は炉の深さ方向に進行する。

このため、通常、竪型の炉が用いられ、これは、最上部
にガラス原料の投入部を有し、最下部に熔融・清澄した
ガラスを流出させるガラス出口（スロートと呼ばｈるこ
ともある）を有し、断面円形あるいは正六角形等の多角
形に配置された側壁からなる炉本体（タンク）の側壁よ
り熔融ガラスに接触するように電極が挿入配置される。

竪型の電気溶融炉では、平炉の如く、熔融ガラス表面か
らの脱泡は余り期待できないので、半熔融のガラスが深
さ方向−＼進行し、欠点となることが多い。

特に棒状の電極を用いる電気溶融炉におい℃は、複数の
Ｌ／ベベル電極が配置された場合各レベルの炉の平面内
を均一に加熱することは難しく、熱対流がアンバランス
に生じ易い。

熱対流のアンバランスは、炉の下方へのガラスの流れを
強くし、対流の想り返し点（下降から上昇へ対流が変る
地点）が、最下段の電極のレベルより下方に進ませるこ
とになり、泡及び筋（不均質）の三大欠点を製品ガラス
に生じさせる恐れがある。

本発明の目的は、竪型電気熔融炉において上記の如き難
点を解消し、は５けい酸ガラスの如く電気抵抗が高くか
つ高粘性の熔融清澄し難いガラスであっても、充分に清
澄されかつ均質なガラスを製造することである。

本発明の他の目的は、上記目的を達成するのに好適な竪
型電気熔融炉の構造と電極の配置を提供することである
。

本発明の更に他の目的は、前記電極配置におい℃好適な
電流分布とそのための結線方式を提供することである。

本発明によれＱ人最上部に原料投入部を有し、炉の側壁
より熔融ガラスに浸漬して複数のレベルに配置され熔融
ガラスに直接通電してガラスを熔融清澄する、ための電
極群を備え、最下部にガラス出口を備えた竪型のガラス
電気熔融炉において、炉の上部は炉内周辺部のガラスを
より強く加熱するように少（とも１つのｉ／ベベル配置
された電極群を備えた熔融清澄部を構成し、該熔融清澄
部にお（・てガラス原料を熔融すると共に主とし℃炉内
周辺部において熔融ガラスを清澄すること、及び炉の下
部は前記熔融清澄部よりも小さい断面積を有しかつ炉の
平面に亘って可及的均一に加熱するように少くても１つ
のレベルに配置された電極群を備えた整流清澄部を構成
し、該整流清澄におい℃熔融ガラスを炉の平面に亘って
可及的均一に加熱することにより実質的に対流を発生さ
せない状態に維持することを特徴とするガラスの電気熔
融炉が提供される。

本発明に係る電気熔融炉の特徴の第１の点は、炉本体を
構造的に２つの部分すなわち上部を熔融清澄部に、下部
を整流清澄部に分離したことである。

機能的には熔融清澄部において投入されたガラス原料を
熔融すると共に熔融ガラスを対流によって炉の周辺に導
き生成する気泡の大部分を炉の周辺部において脱泡させ
熔融ガラスを清澄する。

一方下部の整流清澄部において、ガラス中には実質的に
対流を生じさせず従ってガラス出口より引き出される引
出流のみが存在するいわゆる「ピストン・フロー」の状
態に維持シ、ガラス中に伺残存する気泡が熔融・清澄部
に向けて上昇させることによりガラスの清澄度を更に向
上させろ。

熔融・清澄部においては、熔融ガラスを対流によって周
辺部に導き更に炉の周辺部を強熱することによって脱泡
を行なうので、電極の配置と結線は電流が炉の周辺部を
カバーするように行なう。

具体的には、炉壁を貫通し、炉の周辺附近に例えば炉の
中心に向け℃放射状に複数の棒状電極群を配置し、相互
に隣接する電極間に主に電流が流れるように各電極と電
源（変圧器）の端子との結線を行なう。

電極群は通常１段でよ（・が必ずしもこれに限定されな
い。

一方、整流清澄部において、電極群の配置された平面を
できるだけ均一に加熱するように、電極の配置と結線を
行なう。

電極群は、少くとも１つのレベル好マしくは２つのレベ
ルに設けられる。

整流清澄部を浮上する残存気泡の速度はス） −タスの
法則に従うが、この浮上速度が整流清澄部のガラスの下
降速度（引出流の速度）と等しいか又はより大きい状態
に保つのが好ましく、従ってプル（ガラス生産量）一定
とし”Ｃ要求される製品ガラスの泡品質のレベル（泡の
数、泡の大きさについての最低基準）に応じて整流清澄
部の断面積即ち内径を定める。

熔融清澄部の内径は、周辺部へ向う対流の強さを決める
要因の一つであり、通常整流清澄部の内径の１．１〜２
．０倍好ましくは１．２〜１．６倍程度とする。

熔融清澄部の深さくガラスレベルと底との距離）は、生
じた対流が充分に炉の周辺部にまで入り込むことができ
る程度とし、通常は内径の０．２〜０．５倍とする。

一方、整流清澄部の深さは、要求されろガラスの品質レ
ベルによって異なり、内径の１〜１．５倍程度とするが
、より高品質のガラスを目的とする場合には２倍程度ま
で深くするのが好ましい。

熔融清澄部及び整流清澄部の平面方向の断面は。

円形又は多角形とし、電源とし″Ｃ３相交流を用いるの
が通常であるのでｎ＝２以上の３ｎ角形、特に正９角形
又は正１２角形になるようにその側壁を組み立てるのが
好ましい。

熔融清澄部の最上部のガラス原料投入口には、炉の周辺
？覆（・中央部に投入口を構成する開口を有するカバー
タイル又はふたを設け、炉の周辺部からの放熱を防止す
ると共にガラス原料のない鏡面を構成し脱泡を促進せし
めるのが好ましい。

次に本発明の実施態様を添付図面に関して説明する。

第１図は、本発明に係る電気溶融炉の平面を示し、第２
図は第１図のＩＩ−ｎ線断面及び炉に続く上方流路とフ
オアノ・−スの一部の断面を、それぞれ示す。

図において−１１０は炉本体の上部を構成する熔融清澄
部を示し、その下方には炉本体の下部を構成するより小
さい断面積を有する細長い整流清澄部２０を示す。

整流清澄部の最下部に・シ工通常スロートと呼ばれるガ
ラス出口３０が設けられ熔融ガラスはガラス出口を出て
上方へ延びる通常ライザーと呼ばれる上方流路３１を導
びかれ、ついで水平方向に延びるフォアバース３２から
成形機（図示せず）に導かれる。

熔融清澄部１０に関し、１は炉の最上部に設けられたガ
ラス原料投入部、２は投入された未熔融のガラス原料層
を示し、これはその下方にある熔融ガラス３の上に層状
に浮遊し、両者の界面より順次熔融されガラス化される
。

４は、炉の最上部の周辺を段（・中央に正方形の開口５
を有するカバータイルを示し、前記開口５がガラス原料
の投入口の役割をする。

このカバータイル４は、ガラス原料層によって覆われ℃
℃・ない炉周辺の熔融ガラス面からの放熱を減少させる
。

またガラス原料層２を炉の中央部に留める働きをもする
ように、カバータイル４の開口５附近の下向に熔融ガラ
ス面まで延びる突起部６を設けである。

また、７は、カバータイル４に設けられた小さい径の開
孔を示し、これは、熔融ガラスの脱泡により発生する気
体（大部分は炭酸ガス）を炉外へ排出させるためのもの
であり、炉の側壁に隣接して複数個設けられている。

熔融清澄部１０の側壁１１ば、本例では、正１２角形と
なるように組み立てられる。

各側壁を貫通して各１本づつの棒犬電極１２が、炉の中
心に向けて放射状に熔融ガラス中に浸漬配置され℃いる
。

棒状電極１２は、側壁から熔融清澄部の半径の１／３〜
１／４程度まで延長して熔融ガラスと浸漬させるのが好
ましく、かくして、熔融清澄部の周辺に電流を分布させ
この部分を強く加熱するようにする。

一方、整流清澄部２０の側壁２１も同様に正１２角形に
組み立てられているが、その直径は熔融清澄部より小さ
く、かつより細長い形状を有する。

整流清澄部の上部の各側壁２１を貫通して、２つのレベ
ルで、それぞれ炉の中心に向け℃放射状に配置された１
２本の棒状電極２２０群とその下方に同様に配置された
１２本の棒状電極２３０群が設けられる。

これらの電極群にお（・て、電極は側壁から整流清澄部
の半径の１７３〜１／２程度まで延長してガラスと浸漬
させるのが好ましく、後に説明する電源との結線方式に
より炉の平面に亘って可及的均一に電流を分布させる。

本例の如（，２つのレベルに電極群を設置する場合には
、上段側により大きな電力を加えるようにし、この部分
において上昇する対流が生じないようにする。

整流清澄部の上部の電極群の配置されているレベルに最
高温度部（ホットスポット）を維持するようにし、下方
に向けて次第に温度を低下させるように保つことによっ
て整流清澄部のほぼ全長に亘って対流の生ずることを防
ぎ、下方に向う引出流のみが実際上存在するようにする
。

かくして、整流清澄部に上方の熔融清澄部から未清澄あ
るいは未熔融のガラスが流下し侵入するのを防ぐと共に
尚残存する気泡を上昇させることによって熔融ガラスの
清澄度をより向上させることができる。

以上述べた如き温度分布条件を維持することにより、熔
融清澄部においては、矢印で示す如く、炉の中央を上昇
し、周辺において下降する循環対流が生じ、未熔融原料
及び気泡を含む熔融ガラスは高温に保たれた周辺におい
て熔融されて脱泡される。

この循環対流において充分に脱泡された熔融ガラスが順
次引出流となって下方の整流清澄部へ流下し、更に清澄
されて均質化された後、ガラス出口より流出される。

次に、第３図及び第４図に関し、熔融清澄部１０及び整
流清澄部２０に設置された電極群と電源との結線方式を
説明する。

第３図において、４１，４２，４３及び４４は一次側線
輪及び二次側線輪が共に△（デルタ）形に接続された三
相交流変圧器を示し、Ｒ，Ｓ、Ｔは各相の二次側端子を
それぞれ示す。

この場合、各電極は、隣り合った電極とは相互に異なる
位相の相端子と接続される。

即ち、炉の１２の側壁から炉内へ貫通し℃放射状に配置
された１２本の電極Ｒ１，Ｓｌ、Ｔ１．Ｒ２，Ｓ２．Ｔ
２．Ｒ３，Ｓ３．Ｔ３゜Ｒ４、ｓ４ｊ ’ｒ４は、全て
、その両側に隣接する電極と異なる位相となっているの
で、例えで電極Ｒ１からは隣り合った電極Ｓ１ とＴ
１ との間 熔融ガラスを通じて等しい電流分布を生じ
、同様に、電極Ｓ１は電極Ｒ１と電極Ｔ１ との間に
等しい電流分布を生ずる。

従って、図示する如く、熔融清澄部においては、電極に
よってカバーされる炉周辺部が主とし℃加熱される。

第４図において、同様に５１，５２，５３，５４は、そ
れぞれ、△結線の三相交流変圧器を示す。

この場合、変圧器５１のＲ相端子と接続された電極Ｒ１
は、それぞれＳ相端子、Ｔ相端子と接続された電極Ｓ、
１、Ｔ１ と１２０の角度で炉の中心に関して点対称の
状態になって配置されるが、変圧器５２〜５４について
も同様である。

かくして電極Ｒ１から時計例りに連続して計４本のＲ相
端子に接続された電極Ｒ１ｔＲ２ｔＲ３７Ｒ４が存在し
、ついでＳ相端子に接続された電極Ｓ１．Ｓ２．Ｓ３゜
Ｓ４ついでＴ相端子に接続された電極Ｔ１．Ｔ２゜’ｒ
３Ｆ ’ｒ４か３０の等角度で順次配列される。

このような結線方式においては、例えば、電極Ｒ２は異
なる位相の電極すなわちＳ、〜Ｓ４、Ｔ１〜Ｔ４との間
で電流を生ずる。

同様に、電極Ｒ８は電極Ｓ１〜Ｓ４及びＴ１〜Ｔ４と電
極Ｒ４は電極Ｓ１〜Ｓ４及びＴ１〜Ｔ４との間を亀流生
ずる。

いずれの１つの電極も、異なる位相を有し炉の中心に関
して３０つつ等角度で合計２４０の角度で分布する８本
の電極との間で電流を生ずるので、結局整流清澄部２０
においては、電極群の配置されたレベルにおいて熔融ガ
ラスは全面がほぼ均一に加熱されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気溶融炉の本体の平面を示し、
第２図は第１図ＩＩ−ＩＩ断面を示す。 第３図及び第４図は、熔融清澄部及び整流清澄部におけ
る電極と電源との結線方式を、それぞれ説明する。 １・・・・・ガラス原料投入部、２・・・・・・ガラス
原料層、３−・・・・・熔融ガラス、４・・・・・・カ
バータイル、１０・・・・・・熔融清澄部、１１・・・
・・・側壁、１２・・・・・・電極、２０・・・−・−
整流清澄部、２１・・・・・・側壁、２２・・・・・・
電極、２３・・・・・・電極、３０・・・・・・ガラス
出口、３１・・・・・・上方流路、３２・・・−・・フ
ォアバース、４１，４２゜４３．４４・・・・・三相交
流変圧器、５１，５２゜５３．５４・・・・・・三相交
流変圧器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最上部に原料投入部１を有し、炉の側壁より熔融ガ
   ラスの浸漬し℃複数のレベルに配置されたｒ＆融ガラス
   に直接通電してガラスを熔融清澄するための電極群を備
   え、最下部にガラス出口３０を備えた竪型のガラス電気
   溶融炉において、炉の上部は炉内周辺部のガラスをより
   強（加熱するように少なくとも１つのレベルに配置され
   た電極群を備えた熔融清澄部１０を構成し、該熔融清澄
   部においてガラス原料を熔融すると共に主として炉内周
   辺部において熔融ガラスを清澄すること、及び炉の下部
   は前記熔融清澄部よりも小さい断面積を有しかつ熔融ガ
   ラスを炉の平面に亘って可及的均一に加熱するように少
   なくとも１つのレベルニ配置された電極群を備え深さが
   内径の１〜２倍である整流清澄部２０を構成し、該整流
   清澄部において熔融ガラスを炉の平面に亘つ℃可及的均
   一に加熱することにより実質的に対流を発生させない状
   態に維持することを特徴とするガラスの電気溶融炉。 ２ 前記熔融清澄部の内径は、前記整流清澄部の内径の
   １．１〜２．０１倍である特許請求の範囲第１項記載の
   電気溶融炉。 ３ 前記熔融清澄部及び整流清澄部の側壁はｎ−２以上
   の正ｎ角形に組み立てられる特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の電気溶融炉。 ４ 前記熔融清澄部の最上部は、中央に開口を有するカ
   バータイ／Ｌ／４に覆われる特許請求の範囲第１．２又
   は３項記載の電潜融炉。 ５ 前記熔融ｆｄｔ部の上部において、２つのレベル
   て電極群が配置される特許請求の範囲第１項記載の電包
   熔融炉。 ６ 前記電極は、炉の各側壁より炉の中心に向けて放射
   状に挿入され炉内の熔融ガラスに浸漬して配置される特
   許請求の範囲第３項記載の電包熔融炉。