JP2570350B2 - ガラス溶融炉 - Google Patents

ガラス溶融炉

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はガラス溶融炉に係り、特に高品質のガラスを
効率的に安定生産することができる竪型電気溶融炉に関
する。
[従来の技術] 従来、ガラスの竪型電気溶融炉としては、第4図〜第
6図に示すように炉の最上部に原料投入口1を有し、炉
内の溶融ガラス4に浸漬した電極5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加熱して、
ガラス素地表面に供給したガラス原料(バッチ)3を溶
融、清澄した後、炉の底部に設けたガラス出口2よりガ
ラスを作業部に搬送する構造のものが一般的である。電
極5の配置としては、第4図に示すように棒状電極5を
炉の側壁から水平に挿入するもの、第5図に示すように
炉の底部から垂直に挿入するもの、あるいは第6図に示
すようにガラス原料3の層を貫通して炉の上部から挿入
するもの等が知られている。
このような電気溶融炉では、熱エネルギーの有効利用
のために、溶融ガラス4の表面をガラス原料(バッチ)
3の層で覆う。(いわゆる「コールドトップ」を形成す
る。)しかして、ガラスの溶融、清澄は炉の深さ方向に
進行する。
このような電気溶融炉により高品質のガラスを得るに
は、炉の底部の出口2を通って作業部に供給されるガラ
スが十分な熱履歴をもった、泡や未溶融物のない素地と
なるようにする必要がある。出口2に到達するガラスの
熱履歴は、炉内のガラスの温度とガラス素地の流れによ
って決まるが、炉内のガラス素地の流れは主として炉内
のガラスの温度分布に起因する熱対流に支配されるの
で、品質の優れたガラスを製造するためには炉内を常に
安定した熱平衡下に置くことが操炉の最大のポイントと
なる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、棒状電極を用い、ガラスのジュール熱
による加熱を利用する従来の竪型電気溶融炉において
は、炉の平面内の電力分布を均一にすることは困難であ
り、特に電極の先端部近傍における電流密度が高くな
り、電極先端間のガラスの温度が高くなり易い。ガラス
の電気抵抗は、温度が高いほど小さくなるので、高温部
にはますます電流が流れるようになり、局所加熱は更に
助長されることとなる。このような温度分布の不均一は
炉内のガラス素地に熱対流を起こさせ、その結果、熱履
歴の短いガラス素地、つまり加熱が不十分で泡や未溶解
物を含んだガラス素地が出口から流出することとなり、
これが作業部に供給され製品に欠点を生じさせる原因と
なる。
更に、不均一な温度分布及びそれによって生じるガラ
ス素地の熱対流は、ガラス素地表面のバッチの不均一な
溶解をひき起こし、素地に局所的にバッチ層で覆われな
い部分が生じて、熱損失が大きくなるとともに、ガラス
温度の低下を招く。ガラスのジュール熱を利用した加熱
の溶融炉では、前述の理由によって、ガラス素地の温度
の制御が極めて困難であることから、このようにして起
こるガラス素地の不均一な温度分布は、これを改善する
ことは殆ど不可能である。
このような問題は、アルカリ成分を含まない電気抵抗
の大きいガラスを溶融する場合において顕著になる。即
ち、かかる無アルカリガラスは電気抵抗が大きいので、
溶融に必要な電力をガラスに与えるためには、電極間の
距離を小さくする必要があることから、上記の不均一な
温度分布が顕著となるのである。
[問題点を解決するための手段] 本発明のガラス溶融炉は、最上部に原料投入部を有
し、最下部にガラス素地出口を備えた竪型のガラス溶融
炉において、ガラス素地に浸漬する少くとも1つのレベ
ルに、当該レベルにおける炉の水平断面のほぼ全領域に
わたって抵抗発熱体を設けたものであって、前記発熱体
が、少くとも1つの開口を有する板状の発熱部を有する
発熱体、又は、間隔を設けて水平に並設された複数の棒
状の発熱部材よりなることを特徴とする。
[作 用] 本発明のガラス溶融炉では、抵抗発熱体によってガラ
ス素地を加熱するので、発熱量の制御が容易である。
この発熱体は、少くとも1つの開口を有する板状の発
熱部を有する発熱体、又は、間隔を設けて水平に並設さ
れた複数の棒状の発熱部材としてガラス素地内の炉の水
平断面のほぼ全領域にわたって設置されるため、ガラス
素地の平面内の温度分布は著しく均一になる。また、こ
の発熱体は、対流の流れの障害物として機能するので、
対流が抑制されるとともに、発熱体の表面部が最高温度
となるので、発熱体よりも下側の領域では下方ほど温度
が低い温度分布となり、熱対流が防止される。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に
説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すガラス溶融炉の縦断
面図、第2図は第1図のII−II線に沿う断面図、第3図
は、別の実施例を示す縦断面図である。
第1図及び第2図に示すガラス溶融炉においては、種
瓦よりなる炉本体10は平面視で四角形をなし、上部に原
料投入部1、底部にガラス出口(本例では側方へ突出す
るスロート)2が設けられ、内部には溶融したガラス素
地4が保持されている。このガラス素地4の表面にはガ
ラス原料(バッチ)3が均等に供給されている。しかし
て、炉内のガラス素地4に浸漬されるレベルに、当該レ
ベルにおける炉の水平断面のほぼ全領域にわたって板状
の抵抗発熱体6が設置されている。この抵抗発熱体6
は、多数の開口7を有する板状の発熱部6aと、その両端
から上方に立ち上るターミナル部6bを備えてなり、抵抗
発熱体6の炉外の端部は電源Vに接続されている。
かかる構成のガラス溶融炉において、抵抗発熱体6に
通電することによりガラスの加熱がなされる。この際、
抵抗発熱体6の抵抗値は温度に応じて一義的に定まるも
のであり、所定の電力を供給することにより正確に所定
量の熱を発生させることができる。また、この抵抗発熱
体6は、その発熱部6aが炉の水平断面の全量域にわたっ
て均等に設けられているからガラス素地が該水平断面の
全領域で均等に加熱されるようになり、当該水平断面に
おけるガラス素地の温度分布は著しく均一になる。
このようなことから、水平面内の温度ムラに起因する
ガラス素地の対流が防止される。また、このガラス溶融
炉内のガラス素地4は、発熱部6aの表面と接触する部分
が最高温度になり、該発熱部6aより深くなるに従って温
度が低くなる。従って、この発熱部6aよりも下側ではガ
ラス素地4に熱対流が殆ど生じない。
発熱部6aよりも上側では、上方ほど低温になることに
起因してガラス素地4に熱対流が生じる。しかしなが
ら、この発熱部6aは、それよりも上側と下側とを離隔す
るように設けられているから、発熱部6aよりも上側にお
けるガラス素地の熱対流は発熱部6aよりも下側へは殆ど
伝達されない。
なお、発熱部6aよりも上側における熱対流も、該上側
の部分が発熱部6aによって浅く区切られていること、及
び水平方向の温度分布が均一であることから、極めて微
弱なものであり、ガラスバッチ3の不均一な溶解やガラ
ス素地の露出等の事態はひき起こすことはない。
このようなことから、このガラス溶融炉によればガラ
スバッチを均質に溶解し、泡や未溶解物を含まない清澄
なガラス素地を確実に製造することが可能となるのであ
る。
第1図及び第2図に示す実施例では、板状の発熱部6a
の開口7が円形の例を示したが、開口7の形状等は特に
制限されず、発熱体の発熱部6aの全面にわたって、発熱
量が均一となり、かつガラス素地7の流下が妨げられな
いものであれば、開口の形状,個数,配置等において、
他の様々な態様を採ることができる。
第3図に示すガラス溶融炉は、抵抗発熱体として、複
数の棒状の発熱部材8を水平方向に並設し、各発熱部材
8同志の間にスリット状の開口9を設けたものである。
なお、本実施例では発熱部材8を上下2段に、かつ互い
に直交するように設けてある。その他の構成は第1、2
図と同様である。この第3図のガラス溶融炉によって
も、第1、2図のガラス溶融炉と同様に清澄なガラス素
地を確実に製造することができる。
第1図及び第2図に示すガラス溶融炉の発熱体6の板
状発熱部6aの面積に対する開口7の面積の好適な割合
や、第3図に示すガラス溶融炉の棒状発熱部材8の直
径、並設本数と、隣接する棒状発熱部材8,8間に形成さ
れるスリット状の開口9の幅等は、ガラスの溶融量、ガ
ラスの溶融に必要な熱量即ち必要発熱量、発熱体の電気
抵抗等により、ガラス素地の流動性等を考慮して決定さ
れるが、開口面積が過度に大きくなると、ガラス素地の
熱対流が生じる。このような場合には、発熱体6、8を
複数段に設けることにより、それぞれの発熱体の実質的
な開口面積を小さくでき、ガラス素地の熱対流を抑制す
ることが可能となる。
発熱体を設置する位置は、ガラス素地4内のできるだ
け上方でバッチ層3に近いことが好ましいが、あまりに
バッチ層3に近い場合には、未溶融ガラス及び/又は未
清澄のガラスが発熱体の開口を通り抜けて炉の底部に流
下する。従って、発熱体の位置(発熱体を複数段設ける
場合には最下段の発熱体の位置)は、その位置において
ガラスは完全に溶解され、未溶融物及び泡を含まないガ
ラスとなるような位置にするのが好ましい。
通常の場合、発熱体は、バッチ層の下方3〜40cm程度
の位置に設置するのが好ましい。
なお、本発明において、用いる抵抗発熱体の材料とし
ては、白金,白金−ロジウム合金,モリブデン,酸化錫
あるいはモリブデンの表面に白金を被覆したもの等が用
いられるが、特に白金又は白金−ロジウム合金が望まし
い。これらの材料の電気抵抗値の温度係数はガラスのそ
れに比べるとはるかに小さいことから、温度制御が非常
に容易となるという利点がある。
[発明の効果] 以上の通り、本発明のガラス溶融炉によれば、高品質
のガラスを効率的に製造することができる。
また、本発明のガラス溶融炉は、どのような種類のガ
ラスに対してもほぼ同じ条件で適用することが可能であ
る。即ち、前述のように、ガラスのジュール熱を用いる
従来の電気溶融炉では、ガラスの電気抵抗値に応じて、
つまり溶融するガラスの種類によって、電極間の距離
や、電極の配置又は印加する電圧等を変えることが必要
であるが、本発明のガラス溶融炉は、どのような種類ガ
ラスに対しても汎用的に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すガラス溶融炉の縦断面
図、第2図は第1図のII−II線に沿う断面図、第3図は
本発明の他の実施例を示すガラス溶融炉の縦断面図、第
4図〜第6図は各々従来の竪型ガラス溶融炉の縦断面図
である。 1……原料投入口、 2……ガラス素地出口(スロート)、 3……バッチ層、4……ガラス素地、 5……電極棒、6……発熱体、 8……棒状発熱部材。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】最上部に原料投入部を有し、最下部にガラ
    ス素地出口を備えた竪型のガラス溶融炉において、ガラ
    ス素地に浸漬する少くとも1つのレベルに、当該レベル
    における炉の水平断面のほぼ全領域にわたって抵抗発熱
    体を設けたガラス溶融炉であって、 前記発熱体は、少くとも1つの開口を有する板状の発熱
    部を有する発熱体であることを特徴とするガラス溶融
    炉。
  2. 【請求項2】最上部に原料投入部を有し、最下部にガラ
    ス素地出口を備えた竪型のガラス溶融炉において、ガラ
    ス素地に浸漬する少くとも1つのレベルに、当該レベル
    における炉の水平断面のほぼ全領域にわたって抵抗発熱
    体を設けたガラス溶融炉であって、 前記発熱体は、間隔を設けて水平に並設された複数の棒
    状の発熱部材よりなることを特徴とするガラス溶融炉。
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