JPS6185794A - 誘導加熱槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背傾 本発明は誘導加熱による熔融物質体の電気加熱に関する
ものである。本発明は電流をなかに誘起させヤすいｆＲ
融融物へ適用可能であり、特にガラスなどの熔融に適用
できる。

物質を交流を運ぶコイルの中に２くときに、その物質が
誘導電流によって加熱され得ることはよく知られている
。この型の加熱の利点は、加熱されている物質が電源と
接触するようにならず、例えば、電極が熔融体中に浸漬
される必要がないことである。ガラスを誘導加熱する一
般的概念は例えば米国特許Ｎｏ、’１．８３０，４８１
　：１．９０６，５９４　；３．２０５．２９２　；お
よび、３，２４４，４９５のような多くの特許に開示さ
れている。

しかし、誘導加熱熔融に関する主要な困難は熔融体用の
適当な槽の提供である。従って従来法の多くは小規模具
体化へ限定され、誘導加熱によるガラスの大規模熔融は
商業的に意味のあるものとして受は容れられていなかっ
た。槽が誘導コイル電場の内に存在するので、槽自体が
誘導電流を受は加熱されるに至る。このことは、加熱し
ようと考える物質内よりも槽の中で電力が消費されるこ
と、並びに、槽の加熱が槽を熱的に損傷しそれが製品物
質を汚染し得ること、のために一般的には望ましくない
。非金属質の槽は外部的に冷却してその温度を誘起電流
を著しく受けやすい温ｒ！１以下へ保つことができるが
、しかし、その冷却は熔融工程から熱エネルギーの著し
い旧を取り去ることができる。また、セラミック槽外部
の冷却は槽を損傷するのに十分な大きい熱的歪に通じ得
る温度勾配をつくり出すことができる。複数個の部片か
ら製作される多数個部片の槽の場合には、しかし、熔融
物質の封じ込めは特に大規模操業に関して問題となる。

多Ｗ１１１１部片セラミック槽の構造的保全を維持する
ためのスチールなどのような金属質ブレーシングの使用
は、ブレーシング中に誘起される迷走電流がｆｓｍ操作
から電力をひぎ抜くので好ましくない。金属製槽は一方
、誘導電流をきわめて受は易く、従って、冷却するとし
ても大ぎな電力損失を生ずる。その上、金属製槽の冷却
は金属の高熱伝導性のために大きな熱損失をもたらす。

冷部される金属誘導加熱槽の例はルボーの米国特許第３
，４６１．２１５Ｍ明１１１４：、ｆ５いＴ示されてい
る。

発明の総括 本発明においては、−重巻き誘導コイルを多数個部片セ
ラミック耐火物槽と一緒にガラスのような溶融塊の誘導
加熱のために使用する。−重巻きコイルは割り型金属製
円筒の形であって、締結手段としての役目をしてコイル
がとりかこんでいる耐火物槽の構造的一体性を保持する
。この円筒の金属壁はまたセラミック槽の接合部を通し
て現われることがある洩れのすべてに対して連続障壁と
しても役立つ。金属製円筒の剛性はそれと関連する冷却
手段によって保つことができる。

好ましい具体化においては、セラミック槽は２個または
２個より多くの個別層で構成される。内層は加熱される
熔融物質との接触に対する適合性について主として選択
され、外層はその断熱性について主として選択される。

内層の厚さは、外側表面の温度が熔融物質の固化温度（
あるいはガラスの失透温度）にあるような温度勾配を与
えるように選ばれる。セラミックの外側断熱層は追加的
熱勾配を与え、その断熱層の内側表面を熔融内容物の失
透温度のすぐ下で維持することと両立する最低水準へ、
熱ロスを減らす。この複合ＩＩ造によって、槽壁の厚さ
は最小化され、それによってＷｉ堅壁中電力ロスを最小
化しかつ仕事に対−４る誘導的カップリング効果を最大
化し、一方では同時に、不適切な熱ロスを伴なうことな
く構造的保全が維持される。

１！呈ｊ 本発明の原理は広汎な種類の熔融物質の誘導加熱へ適用
できるが、この詳細説明は主として熔Ｒ１ガラスに対し
て特定的に設計した具体化に関係している。ざらに、説
明されるこの特定具体化は比較的高速度の連続式生産へ
適合させたものである。

本発明は特にこのような條件下で有利であるが、それに
限定されるものではない。

図示の具体化において、第１図と第２図を特に参照する
と、−重巻き誘導コイル１０は円筒状セラミック槽の部
分をとりかこむ２１１！！の半円筒１１および１２で構
成される。銅がその高い電気伝導性のためにコイル用の
好ましい物質である。円筒部分１１と１２の厚さは特定
的応用の強度ｒ！請に依存するが、説明する特定例につ
いては、１層４インチの厚さが適切であることが発見さ
れた。円Ｗ１８１１分１１および１２の外側へ複数個の
銅冷即管１３が爆接される。水あるいは他の冷却用流体
を非伝導性管１４によって管１３へ供給することができ
る。冷却用流体は円筒片側のまわりの半円形通路を出口
管１５へ移動し、出口管１５によって流体がドレインへ
または円筒の同じ側の上の別の冷ＭＷ１３へ通されて第
二の半円形状通路を通って戻ってもよい。槽寸法と冷却
の要請度に応じて、冷却用流体をドレインへ送る前に別
の管中へ通すことができる。

誘導加熱帯中においては、槽は複数個の耐火物ブロック
２０によって形成される円筒で５ＩｆＡされている。こ
の円筒状形態が最も効率がよく従って好ましいが、しか
し、その他の形状も使用し得ることを理解すべきである
。円筒はブロック２０の複数個の層から形成され、各槽
内には、円あるいは多角形を形感する複数個のくさび型
ブロックが存在する。例えば、第２図に描く特定具体化
においては、ブロック２０の３層が存在し、各層は１０
個のブロックから成り、各ブロックは２０角の多角形を
つくるように２個の小面をもっている。

ブロック２０は処理される熔融物質と両立性があるよう
選ばれる耐火性物質である。熔融ガラスの場合には、適
当な耐火物はアルミナ・ジルコニア・シリカタイプの耐
火物である。このタイプの耐火物は熔融ガラスとの接触
に適当であるが、しかしその断熱性質は他のタイプの耐
火性セラミック物質と比べて比較的劣っている。従って
、ブロック２０の放射方向の厚さは、接合部あるいは亀
裂を通して逃散してくる熔融物質がすべてブロック２ｏ
の外面に到達する前に固化しあるいは少くともきわめて
粘稠となるように、内面と外面の間に温度勾配を与える
のに十分な厚さである。ガラスの場合には、適当である
温度勾配はブロック２０の外側表面において熔融される
特定ガラスの失透温度より高くない温度を与える。代表
的な商業的ソーダ・石灰・シリカの板ガラス組成物の場
合には、その温度は約１８００’Ｆ（約９８０℃）であ
る。ガラス軟化点−約１４００°Ｆ（７５０℃）の軟化
点に近い外側温度の場合には一層良好な封じ込めを達成
できる。内側ブロック２０の耐火物は誘起電流をほとん
ど受けないよう、昇温下で比較的高い電気抵抗をもつべ
きである。例として、満足ずべき結果は抵抗が処理され
る熔融物質の抵抗の５倍から１０倍の程度である耐火物
で以て得ることができる。本発明にとって本質的ではな
いけれども、望ましいかも知れないもう一つの特色は、
耐火物が室温と作業温度との間で繰返してサイクルさせ
ることができるタイプのものであることである。

ブロック２０によって規定される耐火物円筒の外側の上
に、ブロック２１の複数個で形成される外側耐火物円筒
がある。ブロック２１は断熱性について選ばれるセラミ
ック耐火性物質であり、すなわち、比較的低い熱伝導率
をもつ。外側ブロック２１は内側ブロック２０より低い
熱伝導性をもち、代表的には、内側ブロックの半分以下
、好ましくは約１１５以下の程度である。内側耐火物円
筒の厚さによって槽内の熔融物から隔離されているので
、外側耐火物片２１は、比較的温和な温度におけるいく
らかの両立性を付与することが好ましいけれども、熔融
物質との接触に適合させる必要はない。外側断熱性耐火
層用の適当物質の例は多孔性（低密度）粘土耐火物であ
る。その低熱伝導性のために、断熱層は外側表面上の金
属質誘導コイルとの接触と両立性のある追加の熱勾配を
提供し、一方では同時に槽壁への追加の浮きを最小にす
る、という目的を達成することができる。総体的な壁の
厚さを最小化することは、処理されている物質へできる
だけ近くコイルを置くこと、および迷走電流が誘起され
るコイル内の物質けを最小化することによって、電流効
率を最大化するのに望ましい。コイル温度は金属の実質
的酸化を防ぎ、銅の電気抵抗を最小化し、かつ不適切な
強度ロスを防ぐよう、十分低く保つべきである。冷却コ
イル１３はコイル温度を低く保つのを助け、耐火物２１
の外面によって与えられる熱勾配はこの冷却要請度とエ
ネルギー損失とを合理的水準へ維持するのに十分なもの
であるべきである。冷却剤が好ましいものである水であ
るときにはコイル温度、従って外側耐火物２１の外側表
面温度、は好ましくは１００℃以下に保たれる。

誘導コイル上方の種部分の構成は＊Ｓコイル内の構成は
どに臨界的ではないが、便宜上は、同じ構成を第１図に
描くとおりに槽の頂部へ続けてよい。耐火性蓋部材２２
を槽の上方端において備へそれを貫通して供給開口２３
を備えることができる。原材料はこの開口２３を通して
供給してもよいが、少くともガラスの場合には、その原
材料を熔融工程の前段階において液化させることが好ま
しい。好ましい液化工程はクンクルらの米国特許第４，
３８１．９３４号明１Ｂ日に開示されるものである。適
当なサージホッパー２４などを４導加熱槽へ供給される
物質を保持するのに備えることができる。

誘導コイル下方の槽の壁２６の厚さは臨界的ではないが
、熔融物質との非汚染的接触はやはり重要な考Ｉｉ！事
項である。それゆえ、下部壁部分２６は熔融物質との接
触に適する耐火物（ガラスの場合にはアルミナ・ジルコ
ニア・シリカのタイプの耐火物）であることが好ましく
、その壁には所望の断熱を与えるいかなる厚みも与える
ことかできる。槽の他の部分においては同じく、この下
方部２６は複数個のくさび型耐火物ブロックから製作さ
れてよい。締結用帯金２７など（好ましくは強磁性を最
小化するステンレス鋼が好ましい）を槽下部のまわりに
設けて、この締結用帯金中に誘起される迷走電流に基づ
く不適切な電力ロスをおこさせることなくブロックを定
位置に保持することができる。帯金２７中の電力ロスは
、金属の断面積を最小化し、帯金を優等コイル下方でで
きるだけ遠く置き、かつ各帯金をその長さに沿って複数
個の電気絶縁部分へ割ることにより、さらに減らすこと
ができる。

槽の床はまた熔融物質との接触に適する耐火物から構成
される。この底構造の詳細は第１図と第３図の拡大図に
おいて見ることができる。底構造の上層３０は好ましく
は、ガラス熔融の場合におけるアルミナ・ジルコニア・
、シリカタイプの耐火物のような、熔融物質との接触に
適する耐火物である。層３０の下には低密度粘土耐火物
のような熱的性質について選ばれる物質の第二ＦＩＪ３
１が設けられる。冷却は槽内熔融物質の保有を確実にす
るように底構造の外側で提供される。図示の具体化にお
いては、環状の水冷却器３２が槽の基底を形成している
。水冷却器３２と耐火物層３１との間には、耐火性Ｍ１
３３の層と銅シート３４とが設けられ、銅シートは水冷
却器３２を、冷却器が軟鋼でつくられている場合には特
に、迷走誘導電流からシーＪレドする役目をする。

槽から熔融ガラスなどを抜出す各種装置は当業においで
知られていて本発明と一緒に使用できるが、しかし、特
に利点のある抜出装置が第３図に示されている。その抜
出管は槽の底中央にとりつけた耐火性金属（例えば、白
金・ロジウム合金）管４０で構成される。管４０は中央
の耐火物片４１を貫通して延びていて、片４１は好まし
くは熔融物質との接触に適する耐火物である。管４０は
槽の底面の上方へ延長して槽の底における屑が取出製品
流の中へ運びこまれることを防いでいる。

耐火物製の底の部分４１は下向きに管４０の方へ傾いて
いて、管近傍で耐火物の厚さが減り従って断熱が減るよ
うになっており、それによって管内で比較的高い温度を
維持して管内で熔融物質が固化するのを防ぐようにする
。追加の冷部器４２と４３が中央耐火物部分４１の下で
かつ菅４０のまわりで与えられて熔融物質の積極的封じ
込めを保証するようにする。

重力抜出管を通してガラスのような熔融物質の流れをｗ
４節する各種の手段が当業において知られている。これ
らの装置の多くは物質の粘度を抜出管を可変的に加熱あ
るいは冷却することによって操作することを含んでいる
。抜出管と１１１連する誘導コイルが代表例である。あ
る場合には、これらの試みは本発明に関して満足に使用
できるが、しかし、それらの試みはガラスの大規模熔融
においていくつかの欠点をもっている。急速に流れるガ
ラスの流れ（例えば毎時数百がら数千キログラムの程度
）の中の熱鑓はきわめて大きくて抜出管の壁を通る熱移
動によってその流れの粘度に著しく影響を与えることは
困難である。一方、適切な熱交換を行なって流速Ｉ１ｍ
を行なうときに、温度に対するガラス粘度の感度は流速
を精細に変えることを困難にする。物理的な流れ制約手
段（［プランジャーＪ）は熔融ガラス流を制御するのに
適業でよく知られている。代表的なプランジャー装置は
熔融槽内に、抜出管オリフィスの上端と相互作用する構
造的要素を含んでいる。このような装置は本発明におけ
るような誘導加熱槽に適していない。従って、本発明に
おける熔融ガラス流のｌｌ１１１１ｍにとって好ましい
装置は、抜出管の下端と相互作用する外部流れ妨害手段
を含む。特に有利な装δは因に示すものであり、流Ｍ型
「涙滴」形状の要素５ｏが抜出管４０の下方でわずかに
間隔を置いて支持されて、それらの間に環状開口を形成
し、それを通して熔融ガラスが流れる。要素５ｏの垂直
位置を変えることにより、環状開口の寸法は変えられ、
従って熔融ガラスの流速は′ｔＡ１２Ｉｌされる。

流れｖ４御要素５０は水平延長腕５１によって支持され
、それはこんどは、好ましくは三次元方向可調性をもつ
機械エフライス板などが便利である位置決め手段５２の
上にとりつけられる。ガラスの凝集状の流を維持するた
めには、この流れ制御装置は収束する流れパターンを助
長するよう形づくられる。要素５０のまわりに流れる熔
融ガラスはこの要素の下部の収斂状表面に沿って流れる
ことによって単一流として再度合体する。さらに、その
熔融ガラス流内の腕５１の部分は第４図に丞す逆波滴形
状が与えられ、その長さに沿って下向きに傾いて腕の上
で熔融ガラスがはうことを妨げる。

このような形状を与えることによって、このＩＩ（は流
れているガラスの筋に対する妨害を最小にする。この装
Ｕは、最上位置における絶対閉鎖から抜出管下方に数セ
ンチメートル下げたときの本質上は大開口の設定に至る
広い範囲にわたって、確実な流れ制御が可能である。用
語「涙滴」はここではその言葉の厳格な定義へ限定され
るものではなく、底の狭い部分へ傾斜をもつ広範囲の流
線型を含んでいてよい。製作上の容易さから、涙滴は好
ましくは半球と接合した円錐から成る。その他の変形は
非円形水平断面あるいは非球状上部部分を含んでいてよ
い。熔融ガラスとの接触のためには、この涙滴５ｏと腕
５１は白金・ロジウム合金をかぶせたモリブデンでつく
るのが好ましい。そのコアはモリブデンより卑の貴金属
、あるいはさらにはセラミック質耐火性物質でつくって
貴金属をかぶせてもよく、必要ならば内部冷却を行なっ
てよい。

誘導加熱用電気系の模型的線図は第５図に示されている
。三相６０Ｈｚ交流の代表的な工業的電力供給源をイン
バーター６０へ連結し、インバーターは変圧器６１へ高
周波単相出力を送る。変圧器６１は好ましくはその二次
側に複数個のタップが設けられて、誘導コイル１１への
電圧を必要に応じて変えさせるようにする。誘導コイル
１１は変圧器６１の二次側を横切ってキャパシター６２
と並列に巻かれている。キャパシター６２とコイル１１
はそれらの閤に高周波数と高アンペアをもつ共鳴回路を
確立し、それによって少数の誘導コイル巻数、例えば１
、の使用を可能にする。この高アンペアは少数のコイル
巻数にかかわらず高磁束に通じ、従ってコイルに実質的
１１能力を与える。あるいはまた、磁束はコイル巻数を
増すことによって増すことができるが、しかし、よりｎ
い電圧が必要とされ、このことは使用できるインバータ
ーの種類に制約を課する不利がある。約１０ｋＨｚまで
の周波数に関しては、比較的高い変換効率と低コストを
もつ固体状態インバーターを使用できる。代表的には、
相互に並列の複数個のキャパシターが所望合計キャパシ
タンスを提供するのに使用される。インダクタンスおよ
びキャパシタンスに対する共鳴振動の関係は次の式によ
って記述される： ｆ−１／［２π（ＬＣ）１／２　］ 式中、ｆ−共鳴周波数（Ｈｚ）、 Ｌ−コイルのインダクタンス（ヘンリー）、Ｃ−キャパ
シタンス（ファラド） である。

誘導加熱コイルについてのその他の設計計口はされてい
る。

第６図はキャパシター６．２の一つの形を示しており、
この場合は、水冷キャパシターが誘導コイル１１の脚を
横切ってとりつけられている。この形態において、キャ
パシター６２は誘導コイル中のギャップにまたがり縦に
並んで相互の上方にとりつけられるいくつかのうちの一
つである。誘導コイル１１中のギャップのそれぞれの側
には、放射状にのびている脚７０と７１があり、それら
の端にはそれぞれフランジ７２と７３がとりつけられて
、それへキャパシター６２がとりつけられている。各キ
ャパシターの片側上のねじ切り端子７４はキャパシター
の一つの楊と連がりかつコイルの片側のフランジ７２と
連結されており、キャパシターの反対極と連がるそれの
もう一方の側の端子７５は誘導コイルのもう一方の側の
７ランジ７３へ連結されている。端子７４と７５は管状
であって、各キャパシター６２の内部冷却手段へ冷却剤
を提供する冷却剤ホース７６へ連結されている。誘導コ
イルの脚７０と７１は絶縁間隔調整板７７によって相互
に電気的に絶縁されている。円筒状誘導コイル１１は耐
火槽の締結材としての役割をもつので、脚７０と７１を
相互の方へ向けて片よらせるボルト７８によって張力下
で維持される。非伝導性ブッシング７９をボルト７８の
周りに設けて脚相互の電気絶縁を保つことができる。

同様に、コイルのもう一方の側で、コイルの２個の半円
筒が放射方向に延長している７ランジ８１と８２の間の
伝導性間隔調整板８０で以て一緒にボルト締めされてい
る。空の槽ははじめは補助ヒーターを使用し誘導コイル
を切ったままで熱上げする。槽の耐火物部分は加熱され
るにつれて彩画するので、円筒状コイル１１の締結張力
は、半円部分の間の接合部の一方あるいは両方において
それらの間の間隙を大きくするようボルトを遍すことに
よって、順次ゆるめる。初期には脚７１と７２およびフ
ランジ８１と８２は相互に接触していて、作業温度へ槽
を予熱してしまったのちに、間隔調整板７７と８０を挿
入してよい。その時点で電流がコイルへ適用される。

熔融ガラスの抵抗は温度とともに変るが、代表的な値は
６から１４オーム・１であり、誘導加熱がより便利に適
用される物質と比較して高い。このことはガラス熔融用
誘導加熱系の設計におけるいくつかの利点に運がる。加
熱されている物質の中の電流浸透の深さは誘導加熱系の
設計の鍵となる要素である。慣習的には、加熱されつつ
ある物質の直径が電流浸透深さの約３倍であることが推
奨されているが、熔融ガラスの場合には、誘導加熱は直
径が７１ｉ流浸透深さと等しいかそれより小さい熔融ガ
ラス体と効率的に結合し得ることが発見されている。７
１ｉ流浸透深さはガラスについて次の通り計算される： ｄ−５０３３（ρ／ｆ）１／２ 式中、ｄ−１で示す電流浸透深さ、 ρ−オーム・１で示す抵抗、 ｆ−ヘルツで示す周波数。

これまでは、ガラスの誘導加熱は巨大なコイルあるいは
きわめて高い周波数を必要とし、そのいずれもこの概念
を経済的に魅力のないものにすると信じられてきた。し
かし今や、作業直径と電流浸透深さとの間の比が低いこ
との言外の意味は、ガラス含有槽が比較的小型であって
しかもガラスへの電力の効率的伝達が提供できるという
こと、並びに、比較的低い周波数（例えば、１０ｋｌｌ
ｚ以下）を使用できるということ、である。槽の寸法が
大きくなると、周波数はさらに一層下げることができる
。

熔融ガラスへ適用するときの誘導加熱のいくつかの理論
的側面はＢ、スコツトおよびＨ，ロウツで論じられてい
る。

誘導コイル設計における慣用的方式はコイルの長さがそ
れの直径に等しいかあるいはそれより大きいことであり
、その方式は本発明にも同じく適用可能であることが見
出されている。電力の効果的伝達は直径と等しい長さの
コイルで以て得られてきたが、さらに効果的な電力の伝
達はより長いコイル長で以て可能である。耐火槽の内径
は期待する生産速度と？１溜時間との要請によってきめ
られる。ここに述べる複合楢壁構造は熔融物を小型に封
じ込め、誘導コイル直径と本質上同じである槽外径を確
立する。槽の内径とコイル直径の間の差を最小化するこ
とは、磁束が熔融物中で電流を誘起するのにより有用に
用いられ、それによって加熱が実用的なアンペア水準に
おいて達成されることを可能にするという利点をもたら
す。与えられた容積については、槽の高さを最小にして
壁を通しての熱ロスに対する面積を最小化するようにす
ることが一般的に望ましい。槽の高さはコイルの長さに
ほぼ一般的には相当して、物質が厄大化磁束の領域にお
いて加熱される物質を配置するようにする。熔融体がコ
イルのわずかに上方と下方とに追加的深さを与えられる
ことが好ましい。ガラスを熔融するときには、コイル下
方で追加的深さを与えて、コイル領域内のピーク温度を
通過したのちでかつ槽から抜出される前に、熔融ガラス
に滞留時間をもたせることが特に有利であることが発見
された。この追加的滞留時間は気泡を熔融体から逃散さ
せ、ある場合には、熔融ガラスが供給される成型工程に
関する諸要請とよりよく両立する温度へガラスを冷却さ
せるのに利点がある。

コイル下方で約１時間のｎ留時間が利点があることが発
見された。構造的に表現すると、コイル下方の槽の内側
の深さはコイル直径の少くとも半分の程度であってよい
。

ガラスは昇温下においてのみ誘導電流の顕著な感受体と
なる。例えば、ソーダ・石灰・シリカガラスは２２００
°Ｆ（１２００℃）以上において適度の電圧において感
受体となる。それゆえ、ｙ：４加熱工程は熔融ガラス体
を補助的加熱手段によって提供することによって開始さ
れる。−たんガラスが感受性となると（約１４オーム・
αより好ましくは以下の抵抗において）、未加熱原料の
ガラスバッチ材料を誘導加熱器へ供給することができ、
熔融をその中で全体的に実施できる。しかし、別の段階
においてガラスバッチを液化し、その液化物質をその物
質が感受的であり得る温度において誘導加熱器へ供給す
ることが好ましい。その場合においては、Ｍ４加熱器の
曙能はガラスの温度を上げて熔融工程を完了させるよう
にすることであり、特に、ガラスを清澄させること、す
なわち、ガス状包含物を熔融体から追い出すことである
。

板ガラス品質のソーダ・石灰・シリカガラスについては
、清澄は代表的には少くとも約２６００下（１４２５℃
）の温度を必要とする。各種の原料が異なる温度におい
て液化し得るが、ソーダ・石灰・シリカガラスは代表的
には約２２００下（１２００℃）から約２４００″Ｆ（
１３１５℃）の温度において液化されて誘導加熱器へ供
給づることができるが、その温度において物質が誘導電
流に対して感受的である。バッチ原料の液化は誘導加熱
器中よりも米ｌ特許第４，３８１，９３４号明細四に開
示されるタイプのアブレージコン望熔融器中においてよ
り経済的に実施できる。、燃焼加熱は熱源と加熱される
物質との間の大きい温度差に依存して熱を有効に伝達す
る。バッチ原料の゛初期液化は大きい温度差を提供し、
従って爆焼加熱に適している。前記特許の技法は熱い液
化された物質の取去りをつよめ冷たいバッチを輻Ｉ３４
線へ継続的に露出し、それによって大きい温度差を維持
することにより、この利点を増大する。この液化物質の
熔融の完成はしかし、すでに熱い物質の温度を上げるこ
とを含み、それゆえ大？ｉｉ！度差は（２供しない。誘
導加熱は一方、熱を感受性物質へ伝達するのに温度差を
必要としない。それゆえ、誘導加熱は熔融工程の第二段
階に理想的に適している。ソーダ・石灰・シリカ板ガラ
スを熔融するのに約６百万ＢＴＵ／トン（１６６５ｋｃ
ａｌ／幻）の合計段を必要とする代表的従来法と比べて
、わずか約０．５白万ＢＴＵ／トン（１３９ｋｃａｊ／
Ｋｙ　）の熱入力が清澄！１能を果たすために誘導加熱
器中でガラスへ適用されることを必要とする。従って、
エネルギーの大部分はより経済的な液化段階において消
費され、誘導加熱器の寸法は最小化することができる。

熔融状態で誘導加熱器へ物質を供給するその他の利点が
存在する。この方法のような連続法においては、誘導加
熱槽内に熔融物質の安定な循環パターンを確立すること
が望ましい。しかし、槽の頂部へ冷たい物質を供給する
ことは自然におこる熱的対流を妨害し、従って不安定性
に通ずる。さらに、槽の頂部において熔融物質を供給す
ることは熔融体から気泡を除（目標と一致する。

硫黄化合物、通常は硫酸ナトリウム（「ソルト・ケーキ
」）は熔融および清澄を助けるためにガラスバッチ中に
便利に含められてきた。これら硫黄化合物の分解生成物
はきわめて揮発性であるので、硫黄化合物は、硫黄のい
くらかが熔融初期段階において生ぎ残りそして熔融物中
に存在して清澄段階中の助けをするよう、理論的に必要
とされる量よりかなり過剰の１でガラスバッチへ添加さ
れてきた。それゆえ、近年はガラス製造に用いる硫黄量
を最小化する努力がなされてきた。本発明によってバッ
チへの硫黄添加なしでガラスを熔融および精製できるこ
とは、一つの利点である。しかし、いくらかの硫黄は清
澄工程中で有利であると信じられ、そして、本発明は二
段式液化および精製方式として操作するときに、轟パー
センテージのその硫黄量ｌを熔融体中に保持して精製段
階中に存在するようにすることができる、ということが
発見されたのである。これは、バッチを特定化された液
状化段階において液化させることができる迅速さに基く
ものであり、従って、揮発による硫黄の損失が少なく、
より多くの硫黄がｉ＃　澄槽中へ運びこまれると信じら
れる。それゆえ、バッチへの硫黄の小量添加だけで硫黄
存在下の清澄の利点を生じさせることができる。バッチ
中の砂１０００Ｋ［！ｆｆ１部あたり３重量部またはそ
れ以下のソルトケーキが本発明のｍ導加熱ＩＩ帯中で硫
黄の十分なｍを提供できることが発見された。一方、砂
１０００巾１部あたり３！！！ｆｆｉ部より多い量のソ
ルトケーキは誘導加熱槽中で過度の起泡をおこし得るこ
とが発見された。

砂１０００部あたり２部ソルトケーキが好ましい。

任意的には、第１図に承り水冷バブラー管９０のような
バブラーをＭ４加熱槽の底に設けてもよい。この種のバ
ブラーは、比較的低い温度の下部領域の中へのより高温
の熔融体のより大きい循還をおこさせて、管４ｏを通る
抜出し速度が許容できない程度に低下することになる下
部領域の不適切冷却を防ぐようにする必要性がおこる場
合に、使用できる。

１厘１ 実質上因示のとおりの槽の中で、１０トン／日（９，Ｏ
ＯＯ腹／日）のソーダ・石灰・シリカガラスを連続式に
処理した。誘導コイルは６０インチ（１，５７ＦＬ）の
直径と高さをもち、コイルの底は耐火物槽の底の４０イ
ンチ（１ｍ）上方にある。

槽内の熔融物質水準を誘導コイル頂部の約４インチ（１
０ａＲ）上方に保った。耐火物の内ａｔよ、コンパッシ
ョン・エンジニアリング・カンパニーが販売するタライ
テリオンＡＺＳ耐火物であり、１０インチ（２５ｃＩｌ
）の厚さが与えられた。外側耐火物はフィントレー・レ
フラクトリーズ・カンパニーが販売するフィンシュレー
ション低′Ｗｆ度粘土でありかつ２インチ（５α）の厚
さが与えられている。操作條件下の外側耐火物の熱伝導
度は内側耐火物のそれの約１０分の１であると推定され
る。コイルは１／４インチ（６履）の厚さの銅であった
。ガラスバッチは予備液化を行ない、約２３００下（１
２６０℃）の温度でかつコイル領域内で誘導加熱槽へ供
給し、約２８００下（１５４０℃）のピーク温度が達成
された。コイル下方領域においては、ガラス温度は約２
６００”Ｆ　（１４２５℃）へ下がり、その後槽から抜
出された。運転が安定したとき、コイルには約６５０ボ
ルトＲＭＳにおける約１１０ｋｗと９．６ｋｌｌｚの周
波数が供給されていた。

本川Ｉ８書における詳細記述は本発明の好ましい様式を
開示する目的で特定的具体化に関１゛るｂのであったが
、その他の修正および変更は３粟熟練者にとって以知で
あり、特許請求の範囲に規定するとおりの本発明の精神
と領域からはずれることなしに再現できるということは
、理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う誘導加熱装置の好ましい具体化の
垂直断面図である。 第２図は第１図の直線２−２に沿って取った第１図の装
置の水平断面図である。 第３図は第１図の槽の底部分の拡大断面図であり、抜出
しおよび計遣手段の詳細を示している。 第４図は第３図の直１４−４に沿って取った計は手段の
ための支持腕の断面図である。 第５図は本発明の誘導加熱器の中に含まれる電気回路の
模型線図である。 第６図は第２図のコイル端子部の拡大図である。 ２４−ｒ”−−−−−−］ ｒｉｓ、ｔ Ｆ／６．６

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）熔融物質の加熱装置であつて 熔融物質体を保持するよう適合させた空洞を規定する複
   数個の非金属片で構成される耐火槽；槽の大部分をとり
   かこみ、槽のまわりの電気回路を規定しかつ槽からの洩
   れに対する障壁を提供する、金属質シース； そのシースによつて槽の上に圧縮力を適用する手段；お
   よび 槽中で保持される熔融物質中でその物質を加熱するよう
   電流を誘起するのに十分な交流電流をシースへ供給する
   手段； から成る装置。
2. （２）耐火槽がセラミック耐火性ブロックでつくられて
   いる、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）槽が一般的に円筒状の形態である、特許請求の範
   囲第２項に記載の装置。
4. （４）ソースが長さ方向に沿つて割型をもつ円筒として
   構成されている、特許請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）シースと組合せた冷却手段をさらに含む、特許請
   求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）槽が熔融物質との接触に適合させた耐火物物質の
   内層とこの内層と異なる組成の外層とから成り、低い熱
   伝導性を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。
7. （７）耐火槽が一般的にその形態が円筒である、特許請
   求の範囲第６項に記載の装置。
8. （８）シースが耐火槽外層と接し、冷却手段がシースと
   組合わされている、特許請求の範囲第７項に記載の装置
   。
9. （９）外層の熱伝導性が内層の半分より小さい、特許請
   求の範囲第８項に記載の装置。
10. （１０）内層が外層の少くとも２倍の厚さをもつ、特許
    請求の範囲第９項に記載の装置。
11. （１１）内層が外層の少くとも２倍の厚さをもつ、特許
    請求の範囲第６項に記載の装置。