(57)【要約】【課題】電極の損耗を精度よく判定することができ、作業者の作業負担を軽減して電気熔融炉の点検作業等を迅速に行うことができる電気熔融炉の制御システム、及び電気熔融炉の制御システムを用いたガラス製造方法を提供する。【解決手段】電気熔融炉を制御する制御装置３０と、分岐回路の電力情報を検出する分岐回路用検出手段１７，１８と、主回路の電力情報を検出する主回路用検出手段１３，１４とを備え、制御装置３０には、分岐回路の電力情報と主回路の電力情報とに基づいて電極の損耗を判定する判定部４０が備えられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔融炉内に複数の電極対として配設された複数の電極の夫々に主回路から分岐された分岐回路を介して電力を分配供給して熔融炉中の被加熱物を加熱する電気熔融炉の制御システムであって、
前記電気熔融炉を制御する制御装置と、前記分岐回路の電力情報を検出する分岐回路用検出手段と、前記主回路の電力情報を検出する主回路用検出手段とを備え、
前記制御装置には、前記分岐回路の電力情報と前記主回路の電力情報とに基づいて前記電極の損耗を判定する判定部が備えられている電気熔融炉の制御システム。
【請求項２】
前記分岐回路用検出手段として、前記分岐回路の電極電流値を検出する電極電流検出手段を備えるとともに、前記主回路用検出手段として、前記主回路の主回路電流値を検出する主回路電流検出手段を備え、
前記判定部が、前記電極電流値と前記主回路電流値とに基づいて前記電極の損耗を判定するように構成されている請求項１記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項３】
前記判定部が、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極の電極電流値が所定以上低下して特定電極電流値低下条件が成立するとともに、前記主回路電流値が所定以上低下して主回路電流値低下条件が成立した場合には、前記特定の電極が損耗したと判定するように構成されている請求項２記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項４】
前記判定部が、前記特定電極電流値低下条件及び主回路電流値低下条件が成立し、さらに、前記特定の電極と対になる対向電極の電極電流値が所定以上低下して対向電極電流値低下条件が成立した場合には、前記特定の電極が損耗したと判定するように構成されている請求項３記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項５】
前記分岐回路用検出手段として、前記電極対に電力を供給する分岐回路間の電極間電圧値を検出する電極間電圧検出手段を備え、
前記判定部が、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極対の電極間電圧値が所定以上上昇して電極間電圧値上昇条件が成立した場合には、当該特定の電極対に属する電極が損耗したと判定するように構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項６】
さらに、前記電極の熔融炉挿入部を冷却する冷却水の冷却水温度を検出する温度検出手段を備え、
前記判定部が、前記複数の電極のいずれか一つの特定の電極の熔融炉挿入部を冷却する冷却水温度が所定以上上昇して冷却水温度上昇条件が成立した場合には、当該特定の電極が損耗したと判定するように構成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項７】
前記分岐回路用検出手段として、前記分岐回路の電極電流値を検出する電極電流検出手段を備え、さらに、前記電極電流値を演算する電流値演算手段を備え、
前記判定部が、前記電流値演算手段の演算結果に基づいて前記電極の損耗を判定するように構成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項８】
前記電流値演算手段は、前記複数の電極対の夫々の一方の電極の電極電流値の和と、前記複数の電極対の夫々の他方の電極の電極電流値の和とを演算し、
前記判定部が、前記一方の電極の電極電流値の和と前記他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じていないことを条件として、前記電極の損耗を判定するように構成されている請求項７記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項９】
前記判定部が、前記一方の電極の電極電流値の和と前記他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じて電極電流値差分条件が成立するとともに、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極の電極電流値が所定以上低下して特定電極電流値低下条件が成立した場合には、当該特定の電極に電力を供給する分岐回路に異常が発生したと判定するように構成されている請求項８記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項１０】
前記主回路用検出手段として、前記主回路の主回路電流値を検出する主回路電流検出手段を備え、
前記電流値演算手段は、前記複数の電極対の夫々の一方の電極の電極電流値の和又は前記複数の電極対の夫々の他方の電極の電極電流値の和を演算し、
前記判定部が、前記主回路電流値と、前記一方又は他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じていないことを条件として、前記電極の損耗を判定するように構成されている請求項７〜９のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項１１】
前記判定部が、前記主回路電流値と、前記一方又は他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じて主回路電流値差分条件が成立した場合には、前記主回路に異常が発生したと判定するように構成されている請求項１０記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項１２】
前記電気熔融炉には、前記主回路から分岐回路を介して前記複数の電極に電力を供給する電力供給装置が複数備えられ、
前記分岐回路用検出手段が、前記複数の電力供給装置の夫々の分岐回路の電力情報を検出するように構成され、前記主回路用検出手段が、前記複数の電力供給装置の夫々の主回路の電力情報を検出するように構成され、さらに、前記判定部が、前記複数の電力供給装置の夫々の電力供給装置において前記電極の損耗を判定するように構成されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電気熔融炉の制御システムを用いて熔融ガラスを製造するガラス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熔融炉内に複数の電極対として配設された複数の電極の夫々に主回路から分岐された分岐回路を介して電力を分配供給して熔融炉中の被加熱物を加熱する電気熔融炉の制御システム、及び当該電気熔融炉の制御システムを用いたガラス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加熱物（例えばガラス）に直接通電して熔融状態とする熔融技術は、多くの熔融炉で採用されてきた。この熔融技術の長所としては、ＬＰＧや重油等を燃料として用いるバーナー加熱と比較し、燃料起源の排ガスが発生せず、被加熱物の原料の飛散も抑えることができ、環境保護の観点で優れ、高温化が容易で、均熱加熱が行い易い等がある。一方、この熔融技術の短所としては、以下のものがある。被加熱物に直接通電するため、多数の電極を熔融炉内の被加熱物中に挿入せねばならない。このため、多数の電極の管理や施工に手間がかかる。また、長期間使用された電極表面が変質して脆くなると、電極の破片が被加熱物を成型した物品中へ異物として混入する。また、被加熱物の成分中で還元され易い成分が電極成分により還元される場合も、異物発生の原因となる。さらに、折損により電極が数ｃｍ程度にまで短くなると、炉壁、炉床の電極設置付近を加熱しすぎる傾向となり、電極付近の耐火物や電極加熱設備自身の損傷に至る場合もありうる。また、炉壁や炉床から余剰な熱エネルギーが離散し、省エネルギー化を妨げる原因となりやすい。
【０００３】
このような熔融炉の電極異常を検出する技術として、例えば特許文献１には、電極近傍の炉壁温度を一定の短い間隔で計測し、現在温度が最大温度を超える場合には重故障の判定を行うとともに、現在温度と所定時間前の測定温度との温度差の程度に応じて重故障及び軽故障の判定を行うように構成する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、上部電極異常を早期に発見して電極損耗が許容以上に進行する前に電極位置を調整しようとするものであり、その上部電極異常の早期発見のために現在温度と所定時間前の測定温度との温度差の程度を考慮して重故障及び軽故障の判定を行うものである。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、過電流発生後の電極引上げまでに所定の遅延時間を設定して、過電流発生時における電極急速引き上げタイミングの適正化を図る技術が記載されている。また、例えば特許文献３には、炉内電気抵抗値から電極先端の移動軌跡を複数のパターンに分類し、この分類された電極深度パターンに応じてコークス添加量の調整及び電極深度の推定を行うことで電気炉操業の安定化を図る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−８３８７９号公報
【特許文献２】特開昭６１−６０５５４号公報
【特許文献３】特開平６−３４１７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載の技術は、電極近傍の炉壁温度を測定して電極の損耗を判定するものであり、電極自体の温度を直接測定するものではないため、電極の損耗状態を感度よく検出することが困難であり、結果として、電極の損耗を精度よく判定することが困難であった。そのため、電極の損耗状態を感度よく検出して、電極の損耗を精度よく判定する観点から改善の余地があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の技術のように、電極近傍の炉壁温度の計測値に基づいて電極の異常を検出して電極の損耗を判定するように構成すると、電極の損耗の判定の基準となる情報（例えば特許文献１の炉壁温度の計測値）が、例えば、計測器自体の故障やノイズなどの電極の損耗以外の要因により変化する場合があり、この電極の損耗の判定の基準となる情報の変化が、電極の損耗を精度よく判定する妨げになっていることが、本発明者による電気熔融炉操業中のデータ分析結果から判明した。このようなデータ分析結果が判明する以前は、電気熔融炉の点検作業等を行う熟練の作業者が電気熔融炉の各種データの確認や現場確認等を行って勘や経験に基づいて電極の損耗を判断することで対応していたが、その対応に多大な労力と時間を要していたため、その作業者の作業負担等を軽減して電気熔融炉の点検作業等を迅速に行えるようにする観点から改善の余地があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２及び３に記載の技術においても同様に、過電流や炉内電気抵抗に基づいて電極の状態を検出するものであるため、これらの情報が電極の損耗以外の要因で変化した場合には、電極の状態を的確に把握することが困難になるおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、電極の損耗を精度よく判定することができ、作業者の作業負担を軽減して電気熔融炉の点検作業等を迅速に行うことができる電気熔融炉の制御システム、及び当該電気熔融炉の制御システムを用いたガラス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、熔融炉内に複数の電極対として配設された複数の電極の夫々に主回路から分岐された分岐回路を介して電力を分配供給して熔融炉中の被加熱物を加熱する電気熔融炉の制御システムであって、前記電気熔融炉を制御する制御装置と、前記分岐回路の電力情報を検出する分岐回路用検出手段と、前記主回路の電力情報を検出する主回路用検出手段とを備え、前記制御装置には、前記分岐回路の電力情報と前記主回路の電力情報とに基づいて前記電極の損耗を判定する判定部が備えられている。
【００１１】
本発明者による電気熔融炉操業中のデータ分析結果から、実際に電極の損耗が発生すると、分岐回路と主回路の双方の電力情報が変動することが判明した。そこで、第１の発明では、分岐回路の電力情報に加えて主回路の電力情報も検出し、判定部が分岐回路と主回路の双方の電力情報に基づいて電極の損耗を判定するように構成した。これにより、分岐回路と主回路の双方の電力情報によって電極の損耗状態を感度よく検出でき、さらに、分岐回路の電力情報だけでなく主回路の電力情報も考慮して電極の損耗を判定することができる。したがって、例えば分岐回路の電力情報が電極の損耗以外の要因により変化したような場合であっても、電極の損耗を精度よく判定することができ、作業者の作業負担を軽減して電気熔融炉の点検作業等を迅速に行うことができる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明の構成において、前記分岐回路用検出手段として、前記分岐回路の電極電流値を検出する電極電流検出手段を備えるとともに、前記主回路用検出手段として、前記主回路の主回路電流値を検出する主回路電流検出手段を備え、前記判定部が、前記電極電流値と前記主回路電流値とに基づいて前記電極の損耗を判定するように構成されている。
【００１３】
上記構成によると、分岐回路の電極電流値を検出する電極電流検出手段と主回路電流値を検出する主回路電流検出手段とを備えるだけの簡単な構成で、電極電流値だけでなく主回路電流値も考慮して電極の損耗を精度よく判定することができる。
【００１４】
第３の発明は、上記第２の発明の構成において、前記判定部が、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極の電極電流値が所定以上低下して特定電極電流値低下条件が成立するとともに、前記主回路電流値が所定以上低下して主回路電流値低下条件が成立した場合には、前記特定の電極が損耗したと判定するように構成されている。
【００１５】
上記構成によると、特定の電極の電極電流値及び主回路電流値が所定以上低下するか否かを判定することによって電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００１６】
第４の発明は、上記第３の発明の構成において、前記判定部が、前記特定電極電流値低下条件及び主回路電流値低下条件が成立し、さらに、前記特定の電極と対になる対向電極の電極電流値が所定以上低下して対向電極電流値低下条件が成立した場合には、前記特定の電極が損耗したと判定するように構成されている。
【００１７】
上記構成によると、特定の電極の電極電流値及び主回路電流値だけでなく対向電極の電極電流値が所定以上低下するか否かを判定することによって電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００１８】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか一つの構成において、前記分岐回路用検出手段として、前記電極対に電力を供給する分岐回路間の電極間電圧値を検出する電極間電圧検出手段を備え、前記判定部が、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極対の電極間電圧値が所定以上上昇して電極間電圧値上昇条件が成立した場合には、当該特定の電極対に属する電極が損耗したと判定するように構成されている。
【００１９】
上記構成によると、電極間電圧値が所定以上上昇したか否かを判定することによって電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００２０】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか一つの構成において、さらに、前記電極の熔融炉挿入部を冷却する冷却水の冷却水温度を検出する温度検出手段を備え、前記判定部が、前記複数の電極のいずれか一つの特定の電極の熔融炉挿入部を冷却する冷却水温度が所定以上上昇して冷却水温度上昇条件が成立した場合には、当該特定の電極が損耗したと判定するように構成されている。
【００２１】
上記構成によると、冷却水温度が所定以上上昇したか否かを判定することによって電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００２２】
第７の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか一つの構成において、前記分岐回路用検出手段として、前記分岐回路の電極電流値を検出する電極電流検出手段を備え、さらに、前記電極電流値を演算する電流値演算手段を備え、前記判定部が、前記電流値演算手段の演算結果に基づいて前記電極の損耗を判定するように構成されている。
【００２３】
上記構成によると、電極電流値を有効活用して電流値演算手段により電極電流値を演算し、電極電流値だけでなく電極電流値の演算結果を考慮して電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００２４】
第８の発明は、上記第７の発明の構成において、前記電流値演算手段は、前記複数の電極対の夫々の一方の電極の電極電流値の和と、前記複数の電極対の夫々の他方の電極の電極電流値の和とを演算し、前記判定部が、前記一方の電極の電極電流値の和と前記他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じていないことを条件として、前記電極の損耗を判定するように構成されている。
【００２５】
上記構成によると、複数の電極対の夫々の一方及び他方の電極の電極電流値の和を考慮して電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００２６】
第９の発明は、上記第８の発明の構成において、前記判定部が、前記一方の電極の電極電流値の和と前記他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じて電極電流値差分条件が成立するとともに、前記複数の電極対のいずれか一つの特定の電極の電極電流値が所定以上低下して特定電極電流値低下条件が成立した場合には、当該特定の電極に電力を供給する分岐回路に異常が発生したと判定するように構成されている。
【００２７】
上記構成によると、電極電流値と複数の電極対の夫々の一方及び他方の電極の電極電流値の和とを考慮して特定の電極に電力を供給する分岐回路の異常を判定することができる。
【００２８】
第１０の発明は、上記第７〜第９の発明のいずれか一つの構成において、前記主回路用検出手段として、前記主回路の主回路電流値を検出する主回路電流検出手段を備え、前記電流値演算手段は、前記複数の電極対の夫々の一方の電極の電極電流値の和又は前記複数の電極対の夫々の他方の電極の電極電流値の和を演算し、前記判定部が、前記主回路電流値と、前記一方又は他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じていないことを条件として、前記電極の損耗を判定するように構成されている。
【００２９】
上記構成によると、主回路電流値と複数の電極対の夫々の一方又は他方の電極の電極電流値の和とを考慮して電極の損耗を更に精度よく判定することができる。
【００３０】
第１１の発明は、上記第１０の発明の構成において、前記判定部が、前記主回路電流値と、前記一方又は他方の電極の電極電流値の和との間に所定以上の差が生じて主回路電流値差分条件が成立した場合には、前記主回路に異常が発生したと判定するように構成されている。
【００３１】
上記構成によると、主回路電流値と複数の電極対の夫々の一方又は他方の電極の電極電流値の和とを考慮して主回路の異常を判定することができる。
【００３２】
第１２の発明は、上記第１〜第１１の発明のいずれか一つの構成において、前記電気熔融炉には、前記主回路から分岐回路を介して前記複数の電極に電力を供給する電力供給装置が複数備えられ、前記分岐回路用検出手段が、前記複数の電力供給装置の夫々の分岐回路の電力情報を検出するように構成され、前記主回路用検出手段が、前記複数の電力供給装置の夫々の主回路の電力情報を検出するように構成され、さらに、前記判定部が、前記複数の電力供給装置の夫々の電力供給装置において前記電極の損耗を判定するように構成されている。
【００３３】
上記構成によると、複数の電力供給装置ごとに電極の損耗を判定することができ、電気熔融炉内の広範囲に亘って備えられた多数の電極の損耗を複数の電力供給装置ごとに、きめ細かく判定することができる。したがって、電気熔融炉に備えられた多数の電極の損耗を精度よく判定することができ、電気熔融炉の広範囲に亘る点検作業等を迅速に行うことができる。
【００３４】
第１３の発明は、上記第１〜第１２の発明のいずれか一つの構成の電気熔融炉の制御システムを用いて熔融ガラスを製造するガラス製造方法である。
【００３５】
上記構成によると、電極の損耗や加熱設備異常を精度よく早期に把握することが可能となり、電極や電極周辺耐火物、加熱設備の損傷を最小限に抑えることができる。また、電極の損耗の発生時において、電気熔融炉の再稼働までの復旧時間を短縮して、熔融ガラスの製造を効率よく低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、電気熔融炉の概略図であり、（ａ）は、電気熔融炉を上方から見た部分平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´の位置での電気熔融炉の縦断側面図である。
【図２】図２は、電気熔融炉の電力供給系統図である。
【図３】図３は、電気熔融炉の制御システムのブロック図である。
【図４】図４は、入力処理部による入力処理制御の内容を説明する図であり、（ａ）は、入力処理制御のフローチャートであり、（ｂ）は、入力処理制御におけるデータ処理を説明するためのグラフである。
【図５】図５は、判定部による電気熔融炉異常判定制御のフローチャートである。
【図６】図６は、判定部による電気熔融炉異常判定制御のフローチャートである。
【図７】図７は、特定の電極の接続端子に緩みが生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、特定の電極の短期間損耗が生じたときの各種検出値を示すデータであり、（ａ）Ｗ側の各電極の電極電流値、（ｂ）Ｅ側の各電極の電極電流値、（ｃ）主回路電流値、（ｄ）各電極対の電極間電圧値、（ｅ）各電極の冷却水温度の夫々の変化を示すグラフである。
【図９】図９は、特定の電極の短期間損耗が生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は、特定の電極の長期間損耗が生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
〔電気熔融炉の全体構成〕
図１に基づいて本発明の電気熔融炉１００の全体構成について説明する。図１は、電気熔融炉１００の概略図である。（ａ）は、電気熔融炉１００を上方から見た部分平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ´の位置での電気熔融炉１００の縦断側面図である。この電気熔融炉１００は、ガラス繊維の連続成形に対応すべく均質な熔融ガラスＧを製造するために用いられる連続熔融炉である。
【００３８】
図１に示すように、電気熔融炉１００は、ガラス原料を投入する投入口１と、セラミック製の耐火物により槽状に構成された熔融炉２と、熔融炉２の底部２Ｓに装備された複数の電極対３と、熔融炉２にて熔融した熔融ガラスＧを取り出すスロート４及びフォアハース５とを備える。ガラス原料は、均質に混合されてから図示しないコンベア等の搬送手段によって投入口１に搬送されて熔融炉２内に投入される。熔融炉２内に投入されたガラス原料は、加熱されて熔融状態となる。均質な状態になるまで加熱された熔融ガラスＧは、スロート４を経てフォアハース５へと至り、成型域に配置されたブッシング（図示せず）により細いストリーム状に引き出される。ブッシングから引き出されたガラス繊維は、冷却されてから集束剤が塗布されて集束されガラス繊維束に成型される。なお、上記のガラスの成形方法は一例であり、従来周知の任意の手法を用いて他の形態に形成しても良い。例えば、熔融ガラスＧは、フロート法や、ダウンドロー法などの任意の手法を用いて板状に形成されても良い。
【００３９】
図１に示すように、複数の電極対３は、熔融炉２の底部２Ｓに配設されている。各電極対３は、熔融炉２の長手方向に所定間隔で配置された上下方向に長い棒状の一対の電極により構成されている。なお、図１においては、電極対３を構成する一対の電極のうちの投入口１側の電極をＷで表示しスロート４側の電極をＥで表示してある。各電極Ｗ，Ｅは、モリブデンにより構成されている。一対の電極Ｗ，Ｅは、電極間に通電することで発生するジュール熱によってガラス原料を熔融する。各電極Ｗ，Ｅは、熔融炉２の底部２Ｓを貫通するように熔融炉２の底部２Ｓに上下移動可能に配備されている。各電極Ｗ，Ｅの熔融炉挿入部には、電極移動手段（図示せず）が装備されている。電極移動手段は、各電極Ｗ，Ｅの熔融炉２の底面から熔融炉２内への突出長さを調整する。
【００４０】
図１（ａ）に示すように、この電気熔融炉１００は、複数の電力供給装置として、投入口１に近い側の領域を加熱するための第１電力供給装置Ｒ１と、スロート４に近い側の領域の横方向一方側の領域を加熱するための第２電力供給装置Ｒ２と、スロート４に近い側の横方向他方側の領域を加熱するための第３電力供給装置Ｒ３の３つの電力供給装置を備える。そして、第１電力供給装置Ｒ１、第２電力供給装置Ｒ２、及び第３電力供給装置Ｒ３には、３つの電極対３が夫々接続されている。各電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３の３つの電極対３は、熔融炉２の長手方向及び短手方向に略等間隔となるように配設されている。
【００４１】
図１（ｂ）に示すように、各電極Ｗ，Ｅの熔融炉挿入部には、冷却装置６が備えられている。冷却装置６は、熔融炉２の底部２Ｓ下面側に位置するように配置される。冷却装置６は、各電極Ｗ，Ｅの熔融炉挿入部を冷却水により冷却する。各冷却装置６には、冷却水が個別に供給及び排出され、各冷却装置６は、各電極Ｗ，Ｅの熔融炉挿入部を個別に冷却する。各冷却装置６の排水部には、各冷却装置６から排水される冷却水の冷却水温度Ｔを検出する温度検出器７が備えられている。温度検出器７は、各電極Ｗ，Ｅの冷却後の冷却水の冷却水温度Ｔを個別に検出する。
【００４２】
〔電気熔融炉の電力供給系統及び制御システムの構成〕
図２及び図３に基づいて電気熔融炉１００の電力供給系統及び制御システムの構成について説明する。図２は、電気熔融炉１００の電力供給系統図である。図３は、電気熔融炉１００の制御システムのブロック図である。なお、図２では、第１電力供給装置Ｒ１の電力供給系統のみを詳細に記載しているが、第２及び第３電力供給装置Ｒ２，Ｒ３の電力供給系統も第１電力供給装置Ｒ１の電力供給系統と同様の構成である。また、図３では、制御装置３０への入出力機器として第１電力供給装置Ｒ１の入出力機器のみを記載しているが、第２及び第３電力供給装置Ｒ２，Ｒ３の入出力機器も同様の構成である。以下の説明では第１電力供給装置Ｒ１の電力供給系統及び入出力機器を例に説明するが、第２及び第３電力供給装置Ｒ２，Ｒ３の電力供給系統及び入出力機器についても同様の構成である。
【００４３】
図２に示すように、電気熔融炉１００の電力供給系統は、電力供給源としての一次電源１０と、一次電源１０からの電力が分配供給される第１〜第３電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３とを備える。一次電源１０が備えられた一次回路には、一次電源１０の電圧変動を検出する一次電圧検出器１２が備えられている。なお、この電気熔融炉１００では、一次電源１０として交流２相の電源を採用し、電力供給系統の各種機器も交流電源に対応した交流仕様で構成してある。
【００４４】
一次電源１０から第１〜第３電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３に分配供給された電力は、各電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３に備えたトランス１１を介して各電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３の主回路Ａに供給される。トランス１１は、一次電源１０から各電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３に供給された電力を所定の電力に変換して主回路Ａに供給する。つまり、トランス１１は、主回路Ａに供給する電力を調節する電力調節器として機能する。制御装置３０は、電力維持指令をトランス１１に出力して、主回路Ａの電力を所定の電力に維持するように制御する。主回路Ａに供給された電力は、主回路Ａから分岐された分岐回路Ｂを介して各電極対３に分配供給される。主回路Ａには、主回路電流値を検出する主回路電流検出器１３と、主回路電圧値を検出する主回路電圧検出器１４とが備えられている。主回路電流検出器１３は、主回路Ａに備えた変流器１３ａと、変流器１３ａに接続された主回路電流変換器１３ｂとを備える。主回路電流検出器１３は、主回路Ａの電流を変流器１３ａで変流し、変流した電流を主回路電流変換器１３ｂで所定信号に変換して、制御装置３０に出力する。主回路電圧検出器１４は、主回路Ａに備えた変圧器１４ａと、変圧器１４ａに接続された主回路電圧変換器１４ｂとを備える。主回路電圧検出器１４は、主回路Ａの電圧を変圧器１４ａで変圧し、変圧した電圧を主回路電圧変換器１４ｂで所定信号に変換して、制御装置３０に出力する。
【００４５】
分岐回路Ｂには、各電極対３の夫々の電極Ｗ，Ｅに供給される電力の電極電流値を検出する電極電流検出器１７が備えられている。分岐回路Ｂには、各電極対３の夫々に供給される電力の電極間電圧値を検出する電極間電圧検出器１８が接続されている。電極電流検出器１７は、分岐回路Ｂに備えた変流器１７ａと、変流器１７ａに接続された電極電流変換器１７ｂとを備える。電極電流検出器１７は、電極Ｗ，Ｅの電流を変流器１７ａで変流し、変流した電流を電極電流変換器１７ｂで所定信号に変換して、制御装置３０に出力する。電極間電圧検出器１８は、分岐回路Ｂに接続した変圧器１８ａと、変圧器１８ａに接続された電極間電圧変換器１８ｂとを備える。電極間電圧検出器１８は、電極Ｗ，Ｅ間の電圧を変圧器１８ａで変圧し、変圧した電圧を電極間電圧変換器１８ｂで所定信号に変換して、制御装置３０に出力する。
【００４６】
図３に示すように、電気熔融炉１００の制御装置３０は、電気熔融炉１００を連続稼働すべく電気熔融炉１００の各種電気機器を統括的に制御する。制御装置３０は、電気熔融炉１００の制御盤等に内装されたシーケンサ等のＣＰＵや、ＣＰＵに接続されたパソコン等により構成される。制御装置３０には、分岐回路用検出手段としての電極電流検出器１７及び電極間電圧検出器１８が夫々接続されている。制御装置３０には、分岐回路Ｂの電力情報としての電極電流値及び電極間電圧値が夫々入力される。制御装置３０には、主回路用検出手段としての主回路電流検出器１３及び主回路電圧検出器１４が夫々接続されている。制御装置３０には、主回路Ａの電力情報としての主回路電流値及び主回路電圧値が夫々入力される。制御装置３０には、一次回路に備えた一次電圧検出器１２が接続されている。制御装置３０には、一次電源１０の一次電圧値が入力される。制御装置３０には、温度検出器７が接続されている。制御装置３０には、各電極Ｗ，Ｅの冷却後の冷却水温度Ｔが入力される。
【００４７】
制御装置３０は、上述した各種検出機器からの入力データを演算処理する入力処理部３１を備える。入力処理部３１は、変動速度演算部３２と、変化温度演算部３３と、電流値演算部３４と、消費電力演算部３５とを備える。変動速度演算部３２は、電極電流値、主回路電流値、電極間電圧値、主回路電圧値、及び一次電圧値の変動速度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅを演算する。変化温度演算部３３は、冷却水変化温度ΔＴを演算する。電流値演算部３４は、第１電力供給装置Ｒ１の複数の電極対３の電極電流値を演算する。消費電力演算部３５は、主回路Ａに供給される電力の電力量を演算する。変動速度演算部３２、変化温度演算部３３、電流値演算部３４、及び消費電力演算部３５は、入力処理制御を実行する。消費電力演算部３５は、主回路電流検出器１３により検出された主回路電流値と主回路電圧検出器１４により検出された主回路電圧値とに基づいて主回路Ａに供給される電力量を演算する。
【００４８】
制御装置３０は、入力処理部３１による演算結果に基づいて電気熔融炉１００の異常を判定する判定部４０を備える。判定部４０は、電極Ｗ，Ｅの損耗と、電極Ｗ，Ｅの損耗以外の電気熔融炉１００の異常を判定する。判定部４０は、各種判定等に用いる閾値を設定及び設定変更する初期条件設定部４１を備えている。なお、ここでいう「電極Ｗ，Ｅの損耗」とは、長期的に電極Ｗ，Ｅが損耗して短くなることの他、短期的に折損して短くなること、短期的又は長期的に電極Ｗ，Ｅの表面が変質して脆くなること等を広義に含む。
【００４９】
電気熔融炉１００の制御盤等には、作業者に電気熔融炉に関する各種情報を報知する報知部５０が備えられている。報知部５０は、制御装置３０からの各種情報を表示する情報報知部５１と、判定部４０により判定された電極Ｗ，Ｅの損耗及び電気熔融炉１００の異常を表示する異常報知部５２とを備える。情報報知部５１は、制御装置３０からの各種情報を視覚的に表示するランプやディスプレイ等の表示部や、制御装置３０からの各種情報を聴覚的に伝達するブザーやスピーカー等の音声部により構成される。異常報知部５２は、情報報知部５１と同様に、ランプやディスプレイ等の表示部やブザーやスピーカー等の音声部により構成される。異常報知部５２は、判定部４０が判定した各種異常を異常毎に個別に報知する。制御装置３０は、出力部４４を備える。出力部４４は、制御装置３０からの各種情報や判定部４０が判定した判定結果を報知部５０に出力する。
【００５０】
制御装置３０は、入力処理部３１による演算結果に基づいて主回路Ａに供給される電力量を制御する電力量制御部４５を備える。電力量制御部４５は、消費電力演算部３５による演算結果に基づいて電力維持指令をトランス１１に出力して主回路Ａに供給される電力を所定の電力に維持するように制御する。つまり、この電気熔融炉１００の制御システムは、主回路Ａに供給される電力量を所定の電力に維持する定電力制御を実行する。
【００５１】
〔電気熔融炉の具体的な制御内容〕
図４〜図６に基づいて電気熔融炉１００の具体的な制御内容について説明する。図４は、入力処理部３１による入力処理制御の内容を説明する図である。（ａ）は、入力処理制御のフローチャートである。（ｂ）は、入力処理制御におけるデータ処理を説明するためのグラフである。また、図５及び図６は、判定部４０による電気熔融炉異常判定制御のフローチャートである。
【００５２】
制御装置３０の入力処理部３１には、電極電流検出器１７により検出された電極電流値、主回路電流検出器１３により検出された主回路電流値、電極間電圧検出器１８により検出された電極間電圧値、主回路電圧検出器１４により検出された主回路電圧値、一次電圧検出器１２により検出された一次電圧値が常時入力されている。
【００５３】
図４（ａ）に示すように、入力処理部３１は、入力された夫々の検出値の第１所定時間ｔａ（例えば１５秒）毎のデータを夫々収集する（ステップＳ１）。そして、入力処理部３１は、第１所定時間ｔａよりも長い第２所定時間ｔｂ（例えば１分）内の複数のデータ（ｔａ＝１５秒，ｔｂ＝１分の場合、４つのデータ）の平均値Ｄａを第２所定時間ｔｂ毎に算出する（ステップＳ２）。そして、入力処理部３１は、第２所定時間ｔｂ毎に算出した平均値Ｄａを前回の平均値Ｄａ´と比較し、平均値Ｄａが前回の平均値Ｄａ´よりも増加している場合には、平均値Ｄａの対象となった複数のデータのうちの最大値Ｄｍａｘを所定時間データＤとして採用する。逆に、入力処理部３１は、平均値Ｄａが前回の平均値Ｄａ´よりも減少している場合には、平均値Ｄａの対象となった複数のデータのうちの最小値Ｄｍｉｎを所定時間データＤとして採用する（ステップＳ３）。
【００５４】
図４（ｂ）に示すグラフは、上述した入力処理部３１のデータ処理をグラフ化したものである。同図中に示す折れ線グラフは、第１所定時間ｔａ毎に収集した複数のデータを直線で繋いでグラフ化したものである。図４（ｂ）の紙面左側のｔｂの時間帯では、入力処理部３１は、第１所定時間ｔａ毎のデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を収集し、これらのデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の平均値ＤａをデータＤ４の収集とともに算出する。入力処理部３１は、今回の平均値Ｄａが前回の平均値Ｄａ´よりも減少しているため、複数のデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のうちの最小値ＤｍｉｎとなるＤ２のデータを所定時間データＤとして採用する。また、図４（ｂ）の紙面右側のｔｂの時間帯では、入力処理部３１は、第１所定時間ｔａ毎のデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を収集し、これらのデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の平均値ＤａをデータＤ４の収集とともに算出する。入力処理部３１は、今回の平均値Ｄａが前回の平均値Ｄａ´よりも増加しているため、複数のデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のうちの最大値ＤｍａｘとなるＤ３のデータを所定時間データＤとして採用する。このように、入力処理部３１が、第２所定時間ｔｂ毎に算出した平均値Ｄａと前回の平均値Ｄａ´とを比較し、複数のデータのうちの最大値Ｄｍａｘ又は最小値Ｄｍｉｎを所定時間データＤとして採用するように構成することで、複数のデータの最大値Ｄｍａｘ及び最小値Ｄｍｉｎを取りこぼすことなく、後述する所定時間データＤの変動速度Ｖ（Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅ）を実際の複数のデータの変動速度に近い形態で精度よく算出することが可能になる。
【００５５】
図４（ａ）に示すように、入力処理部３１の変動速度演算部３２は、上述した所定時間データＤを用いて、前回採用された所定時間データＤ´と今回採用された所定時間データＤとから変動速度Ｖを算出する（ステップＳ４）。本実施形態では、所定時間データＤ´，Ｄが第２所定時間ｔｂ毎（１分毎）に算出したものであるため、変動速度Ｖを、式：（Ｄ−Ｄ´）／（Ｄ×ｔｂ）で算出し、その単位は、％／ｍｉｎ（パーセント／分）となる。この場合、変動速度Ｖを上述した式で算出するのではなく、図４（ｂ）に傾きとして表れる式：（Ｄ−Ｄ´）／ｔｂで算出するように構成してもよい。
【００５６】
入力処理部３１は、上述した第２所定時間ｔｂ毎の平均値Ｄａの算出、及び所定時間データＤの採用を、電極電流値、主回路電流値、電極間電圧値、主回路電圧値、及び一次電圧値の夫々の収集したデータに対して行う。また、変動速度演算部３２は、入力された検出値に基づいて、電極電流値の変動速度Ｖａ、主回路電流値の変動速度Ｖｂ、電極間電圧値の変動速度Ｖｃ、主回路電圧値の変動速度Ｖｄ、及び一次電圧値の変動速度Ｖｅを夫々算出する。そして、変動速度演算部３２は、算出した各変動速度を判定部４０に出力する（ステップＳ５）。判定部４０に出力された各変動速度は、後述する電気熔融炉異常判定制御の判定に用いる。
【００５７】
制御装置３０の入力処理部３１には、温度検出器７により検出された各電極Ｗ，Ｅの冷却水温度Ｔが常時入力されている。入力処理部３１の変化温度演算部３３は、入力された検出値に基づいて冷却水変化温度ΔＴを演算する。
【００５８】
図４（ａ）に示すように、変化温度演算部３３は、入力処理部３１に入力された冷却水温度Ｔの検出値の第２所定時間ｔｂ毎のデータを収集する（ステップＳ６）。そして、変化温度演算部３３は、第１電力供給装置Ｒ１の全ての電極Ｗ，Ｅの冷却水温度Ｔの平均値Ｔａを算出する（ステップＳ７）。そして、変化温度演算部３３は、電極Ｗ，Ｅの個別の冷却水温度Ｔから平均値Ｔａを引いた値（Ｔ−Ｔａ）を各電極Ｗ，Ｅの冷却水変化温度ΔＴとして算出する（ステップＳ８）。この場合、冷却水変化温度ΔＴを上述した式で算出するのではなく、平均値Ｔａを冷却水変化温度ΔＴの算出に用いずに、前回収集された冷却水温度Ｔ´と今回収集された冷却水温度Ｔとの差を冷却水変化温度ΔＴとして算出するように構成してもよい。変化温度演算部３３は、上述した冷却水変化温度ΔＴを第１電力供給装置Ｒ１の電極Ｗ，Ｅ毎に算出する。そして、変化温度演算部３３は、算出された冷却水変化温度ΔＴを判定部４０に出力する（ステップＳ５）。判定部４０に出力された冷却水変化温度ΔＴは、後述する電気熔融炉異常判定制御の判定に用いる。なお、変化温度演算部３３は、第１所定時間ｔａ毎に収集する電極電流値等のデータよりも長い第２所定時間ｔｂで、冷却水温度Ｔの検出値のデータを収集するように構成されている。これにより、電気熔融炉１００に異常が生じた場合に電極電流値等に比べて変化が遅い冷却水温度Ｔの変化を電気熔融炉異常判定制御の判定に的確に反映させることができる。
【００５９】
入力処理部３１の電流値演算部３４は、第１電力供給装置Ｒ１の複数の電極対３の夫々の一方の電極Ｗの電極電流値の和Ｉｗと、第１電力供給装置Ｒ１の複数の電極対３の夫々の他方の電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとを、所定時間データＤとして採用された電極電流値のデータに基づいて第２所定時間ｔｂ毎に算出する。そして、電流値演算部３４は、算出された電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅを、所定時間データＤとして採用された主回路電流値Ｉｒとともに判定部４０に出力する。電流値演算部３４から判定部４０に出力された電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅ、及び主回路電流値Ｉｒは、後述する電気熔融炉異常判定制御の判定に用いる。
【００６０】
図５に示すように、入力処理部３１で算出した電極電流値の変動速度Ｖａ、主回路電流値の変動速度Ｖｂ、電極間電圧値の変動速度Ｖｃ、主回路電圧値の変動速度Ｖｄ、一次電圧値の変動速度Ｖｅ、電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅ、主回路電流値Ｉｒ、及び冷却水変化温度ΔＴは、第２所定時間ｔｂ毎に更新されて入力処理部３１から判定部４０に入力される（ステップＳ１０）。
【００６１】
判定部４０に備えた初期条件設定部４１は、電気熔融炉異常判定制御に用いる各種閾値を設定及び設定変更できるように構成してある。すなわち、初期条件設定部４１は、上述した変動速度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅ、電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅ、主回路電流値Ｉｒ、及び冷却水変化温度ΔＴに対して各種判定に用いる各種閾値を設定及び設定変更できるように構成してある。判定部４０は、先ず、後述するデータ分析結果等から予め設定された各種閾値の初期条件設定を確認し（ステップＳ１１）、この初期条件設定と入力処理部３１で算出した各種データとに基づいて以下に示す電気熔融炉異常判定制御を実行する。
【００６２】
先ず、電気熔融炉異常判定制御では、判定部４０は、一次電圧値の変動速度Ｖｅが所定閾値以上であるか判断する（ステップＳ１２）。判定部４０が、一次電圧値の変動速度Ｖｅが所定閾値以上で一次電圧が変動していると判断した場合には（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が一次電圧の異常を報知する（ステップＳ１３）。
【００６３】
判定部４０が、一次電圧値の変動速度Ｖｅが所定閾値未満で一次電圧は変動していないと判断した場合には（ステップＳ１２，ＮＯ）、判定部４０は、一方の電極Ｗの電極電流値の和Ｉｗと他方の電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じているか判断する（ステップＳ１４）。判定部４０が、一方の電極Ｗの電極電流値の和Ｉｗと他方の電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じて「電極電流値差分条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ１４，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下しているかを判断する（ステップＳ１５）。判定部４０が、特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下して「電極電流値低下条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ１５，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極に電力を供給する分岐回路Ｂに異常が発生していると判定する（ステップＳ１６）。判定部４０が、特定の電極に電力を供給する分岐回路Ｂに異常が発生していると判定した場合には、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が特定の電極の分岐回路Ｂの異常を報知する（ステップＳ１７）。
【００６４】
ステップＳ１４〜Ｓ１６の内容を具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、例えば第１電力供給装置Ｒ１の下線を引いた電極Ｗの接続端子の緩み等が生じた場合には、判定部４０は、第１電力供給装置Ｒ１の電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅの間に所定閾値以上の差が生じていると判断する。そして、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下していると判断し、下線を引いた電極Ｗに電力を供給する分岐回路Ｂに異常が発生した判定する。ここで、「分岐回路Ｂの異常」としては、例えば電極Ｗ，Ｅに電力を供給する配線の電極Ｗ，Ｅ側の接続端子の緩みや、分岐回路Ｂに備えた電極電流検出器１７（変流器１７ａ又は電極電流変換器１７ｂ）の故障や、これらの機器の配線の接続端子の緩み・接続不良等が挙げられる。
【００６５】
判定部４０が、一方の電極Ｗの電極電流値の和Ｉｗと他方の電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じていないと判断した場合には（ステップＳ１４，ＮＯ）、判定部４０は、主回路電流値Ｉｒと電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じているか判断する（ステップＳ１８）。判定部４０が、主回路電流値Ｉｒと電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じて「主回路電流値差分条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ１８，ＹＥＳ）、判定部４０は、主回路Ａに異常が発生していると判定する（ステップＳ１９）。判定部４０が、主回路Ａに異常が発生していると判定した場合には、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が主回路Ａの異常を報知する（ステップＳ２０）。ここで、「主回路Ａの異常」としては、例えば主回路Ａに備えた主回路電流検出器１３（変流器１３ａ又は主回路電流変換器１３ｂ）の故障や、これらの機器の配線の接続端子の緩み・接続不良等が挙げられる。
【００６６】
一方、判定部４０が、主回路電流値Ｉｒと電極Ｅの電極電流値の和Ｉｅとの間に所定閾値以上の差が生じていないと判断した場合には（ステップＳ１８，ＮＯ）、判定部４０は、主回路電圧値の変動速度Ｖｄが所定閾値以上低下しているか判断する（ステップＳ２１）。判定部４０が、主回路電圧値の変動速度Ｖｄが所定閾値以上低下していると判断した場合には（ステップＳ２１，ＹＥＳ）、判定部４０は、主回路電圧検出器１４に異常が発生していると判定する（ステップＳ２２）。判定部４０が、主回路電圧検出器１４に異常が発生していると判定した場合には、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が主回路電圧検出器１４の異常を報知する（ステップＳ２３）。ここで、「主回路電圧検出器１４の異常」としては、変圧器１４ａの故障や、主回路電圧変換器１４ｂの故障や、これらの機器の配線の接続端子の緩み・接続不良等が挙げられる。
【００６７】
なお、上記処理は一例であり、ステップＳ１８において、判定部４０は、主回路電流値Ｉｒと電極Ｗの電極電流値の和Ｉｗとの間に所定閾値以上の差が生じているか判断し、所定閾値以上の差が生じている場合に「主回路電流値差分条件」が成立していると判断してもよい。また、判定部４０は、主回路電流値Ｉｒと、Ｗ側の電極電流値の和Ｉｗ又はＥ側の電極電流値の和Ｉｅの少なくとも何れか一方との間に所定閾値以上の差が生じているか判断してもよい。
【００６８】
判定部４０が、主回路電圧値の変動速度Ｖｄが所定閾値以上低下していないと判断した場合には（ステップＳ２１，ＮＯ）、判定部４０は、電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上低下しているか判断する（ステップＳ２４）。判定部４０が、電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上低下していると判断した場合には（ステップＳ２４，ＹＥＳ）、判定部４０は、電極間電圧検出器１８に異常が発生していると判定する（ステップＳ２５）。判定部４０が、電極間電圧検出器１８に異常が発生していると判定すると、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が電極間電圧検出器１８の異常を報知する（ステップＳ２６）。ここで、「電極間電圧検出器１８の異常」としては、変圧器１８ａの故障や、電極間電圧変換器１８ｂの故障や、これらの配線の接続端子の緩み・接続不良等が挙げられる。
【００６９】
判定部４０が、電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上低下していないと判断した場合には（ステップＳ２４，ＮＯ）、図６に示すように、判定部４０は、第１電力供給装置Ｒ１の電極Ｗ，Ｅ夫々の電極電流値の変動具合を判断する（ステップＳ２７）。すなわち、判定部４０は、第１電力供給装置Ｒ１の特定の電極の電極電流値が他の電極の電極電流値に対してどの程度変動しているかを判断する。判定部４０による複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動具合の判断は、第１電力供給装置Ｒ１の全ての電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動速度Ｖａのうちの最大の変動速度Ｖｍａｘと、最大の変動速度となる電極以外の他の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動速度Ｖａの平均変動速度Ｖａｖｅとの変動速度差ΔＶ（Ｖｍａｘ−Ｖａｖｅ）が、所定の変動速度差以上であるか否により、変動具合が大であるか変動具合が小であるかを判断する。
【００７０】
判定部４０が、複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動具合が大であると判断した場合には（ステップＳ２７，Ｌ）、判定部４０は、複数の電極対３のいずれか一つの特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下しているか判断する（ステップＳ２８）。判定部４０が、複数の電極対３のいずれか一つの特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下して「電極電流値低下条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ２８，ＹＥＳ）、すなわち、特定の電極の電極電流値が急激に変動していると判断した場合には、判定部４０は、特定の電極の属する電極対３の他方の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが低下しているか判断する（ステップＳ２９）。
【００７１】
判定部４０が、他方の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが低下していると判断した場合には（ステップＳ２９，ＹＥＳ）、判定部４０は、主回路電流値の変動速度Ｖｂが所定閾値以上低下しているか判断する（ステップＳ３０）。判定部４０が、主回路電流値の変動速度Ｖｂが所定閾値以上低下して「主回路電流値低下条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ３０，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極が属する電極対３の電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上上昇しているか判断する（ステップＳ３１）。
【００７２】
判定部４０が、特定の電極が属する電極対３の電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上上昇して「電極間電圧値上昇条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ３１，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極を冷却する冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上上昇しているか判断する（ステップＳ３２）。判定部４０が、特定の電極を冷却する冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上上昇して「冷却水温度上昇条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ３２，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極に短期間での急激な損耗（以下、電極の短期間損耗と略称する）が発生していると判定する（ステップＳ３３）。判定部４０が、特定の電極の短期間損耗が発生していると判定した場合には、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が特定の電極の短期間損耗を報知する（ステップＳ３４）。
【００７３】
ステップＳ２７〜Ｓ３３の内容を具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、例えば第１電力供給装置Ｒ１の下線を引いた電極Ｗの短期間損耗が生じた場合には、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの電極電流値の変動具合が大であると判断する。そして、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下していると判断し、下線を引いた電極Ｗと対になる下線を引いた電極Ｅの電極電流値の変動速度Ｖａが低下していると判断する。そして、判定部４０は、第１電力供給装置Ｒ１の主回路電流値の変動速度Ｖｂが所定閾値以上低下していると判断し、下線を引いた電極Ｗの属する電極対３の電極間電圧の変動速度Ｖｃが所定閾値以上に上昇していると判断する。さらに、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上に上昇していると判断し、下線を引いた電極Ｗの短期間損耗が発生していると判定する。
【００７４】
判定部４０が、複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動具合が小であると判断した場合には（ステップＳ２７，Ｓ）、判定部４０は、複数の電極対３のいずれか一つの特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下しているか判断する（ステップＳ３５）。判定部４０が、複数の電極対３のいずれか一つの特定の電極の電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下していると判断した場合には（ステップＳ３５，ＹＥＳ）、すなわち、特定の電極の電極電流値が緩やかに変動していると判断した場合には、判定部４０は、特定の電極を冷却する冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上上昇しているか判断する（ステップＳ３６）。判定部４０が、特定の電極を冷却する冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上上昇して「冷却水温度上昇条件」が成立していると判断した場合には（ステップＳ３６，ＹＥＳ）、判定部４０は、特定の電極に長期間での緩やかな損耗（以下、電極の長期間損耗と略称する）が発生していると判定する（ステップＳ３７）。判定部４０が、特定の電極の長期間損耗が発生していると判定した場合には、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が特定の電極の長期間損耗を報知する（ステップＳ３８）。
【００７５】
ステップＳ２７,Ｓ３５〜Ｓ３７の内容を具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、例えば第１電力供給装置Ｒ１の下線を引いた電極Ｗの長期間損耗が生じた場合には、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの電極電流値の変動具合が小であると判断する。そして、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの電極電流値の変動速度Ｖａが所定閾値以上低下していると判断する。さらに、判定部４０は、下線を引いた電極Ｗの冷却水変化温度ΔＴが所定閾値以上に上昇していると判断し、下線を引いた電極Ｗの長期間損耗が発生していると判定する。
【００７６】
以上のように、判定部４０が電気熔融炉異常判定制御を実行することで、電極Ｗ，Ｅの損耗を精度よく判定することができるとともに、電気熔融炉１００に発生した異常が電極Ｗ，Ｅの損耗であるか電極Ｗ，Ｅの損耗以外の異常であるかを的確に判定することができる。これにより、電気熔融炉１００の異常発生時における異常発生個所の特定を容易に行うことができるとともに、電気熔融炉１００の点検作業等を行う作業者の作業負担を軽減して電気熔融炉１００の点検作業等を迅速に行うことができる。その結果、電気熔融炉１００の異常発生時において、電気熔融炉１００の再稼働までの復旧時間を短縮して、熔融ガラスＧの製造や、熔融ガラスＧを成型したガラス繊維束等のガラス物品の製造を効率よく低コストで行うことができる。なお、本実施形態の電気熔融炉異常判定制御では、判定部４０が、複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動具合を考慮するとともに、電気熔融炉１００の個別の機器の異常を複数の異なる条件判断により判定するように構成してある。これにより、判定部４０によって、電極Ｗ，Ｅが具体的にどのように損耗しているのかを具体的に判定することができるとともに、電気熔融炉１００の異常発生個所の特定を具体的に行うことができる。その結果、電極Ｗ，Ｅの損耗状態の把握を容易に行うことができるとともに、電気熔融炉１００の異常発生時における異常発生個所の特定を更に容易に行うことができる。
【００７７】
〔データ分析結果〕
図７〜図１０に基づいて電気熔融炉異常判定制御において用いた各種条件や各種閾値の設定の基礎となったデータ分析結果について説明する。図７〜図１０は、実際の電気熔融炉操業中に各種異常が生じたときのデータを本発明者が分析したものである。
【００７８】
図７は、実際の電気熔融炉操業中に特定の電極の接続端子に緩みが生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。図７に示すように、特定の電極Ｗ３の接続端子に緩みが生じると、他の電極Ｗ１，Ｗ２，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の電極電流値に対して接続端子の緩みが生じた電極Ｗ３の電極電流値のみが、時間ｔ７〜ｔ８の間の数分間に急激に低下することが分かる。そして、図示は省略するが、本発明者によるデータ分析から、電極Ｗ３の電極電流値が急激に低下した後、複数の電極対３の一方の電極Ｗ１〜Ｗ３の電極電流値の和Ｉｗと、複数の電極対３の他方の電極Ｅ１〜Ｅ３の電極電流値の和Ｉｅとの間に所定値以上の差が生じることが判明した。これらのデータ分析結果から図５のステップＳ１４，Ｓ１５に示した条件判定が採用され、電極Ｗ，Ｅに電力を供給する分岐回路Ｂの異常を的確に判定できるに至ったのである。なお、図５のステップＳ１４，Ｓ１５において条件判定に用いられた所定閾値についても、図７に示すデータ等から本発明者が設定したものである。
【００７９】
図８は、実際の電気熔融炉操業中に特定の電極の短期間損耗が生じたときの各種検出値を示すデータである。（ａ）Ｗ側の各電極の電極電流値、（ｂ）Ｅ側の各電極の電極電流値、（ｃ）主回路電流値、（ｄ）各電極対の電極間電圧値、（ｅ）各電極の冷却水温度の夫々の変化を示すグラフである。図８（ａ）に示すように、Ｗ側の特定の電極Ｗ１に短期間損耗が生じると、Ｗ側の他の電極Ｗ２，Ｗ３の電極電流値は上昇するのに対して短期間損耗が生じた電極Ｗ１の電極電流値のみが急激に低下することが分かる。そして、図８（ｂ）に示すように、短期間損耗が生じた電極Ｗ１の属する電極対３の他方の電極Ｅ１の電極電流値も急激に低下することが分かり、図８（ｃ）に示すように、電力供給装置の主回路電流値も低下することが分かる。さらに、図８（ｄ）に示すように、短期間損耗が生じた電極Ｗ１の属する電極対３の電極間電圧値Ｖ１が急激に上昇することが分かり、図８（ｅ）に示すように、短期間損耗が生じた電極Ｗ１の冷却水温度Ｔ１が急激に上昇していることが分かる。これらのデータ分析結果から、図６のステップＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２に示した条件判定が採用され、電極Ｗ，Ｅの短期間損耗を的確に判定できるに至ったのである。また、図６のＳ２８，Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３２において条件判定に用いられた所定閾値についても、図８に示すデータ等から本発明者が設定したものである。なお、図８に示すデータにおいて電極Ｗ１の短期間損耗によって変化した電極電流値、主回路電流値、及び電極間電圧値が時間の経過とともに回復するのは、この電気熔融炉１００の制御システムにおいて上述した定電力制御が実行されているためである。
【００８０】
図９は、実際の電気熔融炉操業中に特定の電極の短期間損耗が生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。また、図１０は、実際の電気熔融炉操業中に特定の電極の長期間損耗が生じたときの電極毎の電極電流値の変化を示すグラフである。
【００８１】
図９に示すように、Ｗ側の特定の電極Ｗ５に短期間損耗が生じると、Ｗ側の他の電極Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ６の電極電流値は上昇するのに対して短期間損耗が生じた電極Ｗ５の電極電流値のみが急激に低下することが分かる。そして、図示は省略するが、本発明者によるデータ分析から、時間ｔ１〜ｔ８毎に電極Ｗ１〜Ｗ６の電極電流値の標準偏差を算出すると、電極Ｗ５に短期間損耗が生じた時間ｔ３〜ｔ５の間の数分間に標準偏差が急激に増加することが判明した。また、電極Ｗ１〜Ｗ６毎に時間ｔ１〜ｔ８の電極電流値の標準偏差を算出すると、短期間損耗が生じた電極Ｗ５の標準偏差がＷ側の他の電極Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ６の標準偏差よりも急激に増加することが判明した。
【００８２】
図１０に示すように、Ｗ側の特定の電極Ｗ１に長期間損耗が生じると、Ｗ側の他の電極Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６の電極電流値はほとんど変化しないのに対して長期間損耗が生じた電極Ｗ１の電極電流値のみが徐々に低下することが分かる。そして、図示は省略するが、本発明者によるデータ分析から、時間ｔ１〜ｔ８毎に電極Ｗ１〜Ｗ６の電極電流値の標準偏差を算出すると、電極Ｗ１に長期間損耗が生じた時間ｔ２〜ｔ５の間の数時間に標準偏差が徐々に増加することが判明した。
【００８３】
これらの図９及び図１０のデータ分析結果から、複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動速度Ｖａのうちの最大の変動速度Ｖｍａｘと、最大の変動速度となる電極以外の他の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動速度Ｖａの平均変動速度Ｖａｖｅとの変動速度差ΔＶにより、すなわち、複数の電極Ｗ，Ｅの電極電流値の変動具合により、特定の電極に短期間損耗が生じたか長期間損耗が生じたかが判別できることを見出した。そして、図６のステップＳ２７に示した条件判定が採用され、特定の電極に短期間損耗が生じたか長期間損耗が生じたかを的確に判定できるに至ったのである。なお、図６のステップＳ２７の条件判定に用いられた所定の変動速度差についても、図９及び図１０に示すデータ等から本発明者が設定したものである。
【００８４】
なお、本実施形態では、電気熔融炉異常判定制御において用いた各種条件や各種閾値の設定の基礎となったデータ分析結果として、図７〜図１０に記載のものを例として示したが、これらの例で示したもの以外の電気熔融炉異常判定制御において用いた各種条件や各種閾値の設定についても、数年に亘る実際の電気熔融炉操業中のデータから本発明者がデータの相関関係等を詳しく分析して条件設定等を行ったものである。
【００８５】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、判定部４０が電気熔融炉１００の個別の機器の異常を複数の異なる条件判断により判定するように構成した例を示したが、簡易な判別方法として、判定部４０が個別の機器の異常は条件判断せずに電極Ｗ，Ｅの損耗以外の電気熔融炉１００の異常であること（電極Ｗ，Ｅの損耗ではないこと）のみを判定するように構成してもよい。具体的には、例えばステップＳ１２〜Ｓ２６の全てのステップを省略するとともに、判定部４０が、ステップＳ２７以降において電極Ｗ，Ｅの損耗と判別しない場合（例えばステップＳ２８〜Ｓ３２，Ｓ３５，Ｓ３６のＮＯ分岐）には、判定部４０が電極Ｗ，Ｅの損耗以外の電気熔融炉１００の異常が発生したと判別し、判定部４０が出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が電極Ｗ，Ｅの損耗以外の電気熔融炉１００の異常を報知するように構成してもよい。要するに、判定部４０により電極Ｗ，Ｅの損耗を精度よく判定することができれば、電気熔融炉１００に発生した異常が電極Ｗ，Ｅの損耗であるか電極Ｗ，Ｅの損耗以外の異常であるかも的確に判定することができ、電気熔融炉１００の個別の機器の異常を判定できなくても、本発明の目的を達成することができる。
【００８６】
（２）上記（１）とは逆に、判定部４０が電極Ｗ，Ｅの損耗の詳細な異常は条件判断せずに電極Ｗ，Ｅの損耗であることのみを判定するように構成してもよい。具体的には、例えばステップＳ２７以降の全てのステップを省略するとともに、判定部４０が、電極間電圧値の変動速度Ｖｃが所定閾値以上低下していないと判断した場合（ステップＳ２４のＮＯ分岐）には、判定部４０が電極Ｗ，Ｅの損耗が発生したと判別し、判定部４０が出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が電極Ｗ，Ｅの損耗の異常を報知するように構成してもよい。要するに、判定部４０により電気熔融炉１００に発生した異常が電極Ｗ，Ｅの損耗であるか電極Ｗ，Ｅの損耗以外の異常であるかを的確に判定することができれば、電極Ｗ，Ｅの損耗も精度よく判定することができ、電極の損耗Ｗ，Ｅの詳細な異常を判定できなくても、本発明の目的を達成することができる。
【００８７】
（３）上記（１）及び（２）に記載した例に限らず、本発明の目的を達成することができる範囲において、図５及び図６のフローチャートにおける条件判断の一部を省略したり、図５及び図６のフローチャートにおける条件判断の順番を変更したりすることも当然に可能である。具体的には、例えば図５のステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２１，Ｓ２４のいずれか一つ以上を省略してもよく、図６のステップＳ２８〜Ｓ３２，Ｓ３５，Ｓ３６のいずれか一つ以上を省略してもよい。また、例えば図５のステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１８，Ｓ２１，Ｓ２４の順番を変更してもよく、図６のステップＳ２８〜Ｓ３２の順番を変更してもよく、図６のステップＳ３５，Ｓ３６の順番を変更してもよい。
【００８８】
（４）上記実施形態では、電極電流検出器１７により検出された電極電流値や、電極間電圧検出器１８により検出された電極間電圧値を分岐回路Ｂの電力情報として電気熔融炉異常判定制御の判定に用いた例を示したが、これらの検出値から演算した抵抗値や電力値を分岐回路Ｂの電力情報として電気熔融炉異常判定制御の判定に用いるように構成してもよい。また、主回路電流検出器１３により検出された主回路電流値や、主回路電圧検出器１４により検出された主回路電圧値を主回路Ａの電力情報として電気熔融炉異常判定制御の判定に用いた例を示したが、これらの検出値から演算した抵抗値や電力値を主回路Ａの電力情報として電気熔融炉異常判定制御の判定に用いるように構成してもよい。
【００８９】
（５）上記実施形態では、入力処理部３１において算出された変動速度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅ及び冷却水変化温度ΔＴを電気熔融炉異常判定制御の判定に用いた例を示したが、これらの算出に用いた所定時間データＤや平均値Ｄａを電気熔融炉異常判定制御の判定に用いるように構成してもよい。また、入力処理部３１において第１所定時間ｔａ毎に収集した収集データをそのまま電気熔融炉異常判定制御の判定に用いるように構成してもよい。さらに、電極電流値の和Ｉｗ，Ｉｅの算出や主回路電流値Ｉｒについても、所定時間データＤとして採用されたデータを用いるのではなく、平均値Ｄａや入力処理部３１において第１所定時間ｔａ毎に収集したデータを用いてもよい。この場合、電気熔融炉異常判定制御の各種判定に用いる所定閾値については、判定に用いるデータの種類に応じて初期条件設定部４１において適宜設定すればよい。
【００９０】
（６）上記実施形態では、変動速度Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｅ及び冷却水変化温度ΔＴが、所定閾値以上変化したか否かにより電気熔融炉異常判定制御の判定を行った例を示したが、検出値や演算値などが所定以上変化したか否かを判定するのであれば異なる基準値で判定してもよい。具体的には、例えば上記（５）において所定時間データＤや平均値Ｄａや収集データを電気熔融炉異常判定制御の判定に用いるように構成した場合等には、所定時間データＤや平均値Ｄａや収集データが予め設定された閾値を下回ったか否か又は上回ったか否かにより電気熔融炉異常判定制御の判定を行うように構成してもよい。
【００９１】
（７）上記実施形態では、判定部４０が電極Ｗ，Ｅの損耗（短期間損耗及び長期間損耗）を判定した場合に、判定部４０は出力部４４に出力指令を出力し、報知部５０の異常報知部５２が電極Ｗ，Ｅの損耗を報知するように構成した例を示したが、次のように構成してもよい。つまり、判定部４０が電極Ｗ，Ｅの損耗を判定した場合に、判定部４０が出力部４４を介して上述した電極移動手段に出力し、損耗と判定された電極を所定長さ熔融炉２内に移動させ、損耗と判定された電極の熔融炉２内への突出長さを一定の長さに維持するように構成してもよい。
【００９２】
（８）上記実施形態では、電気熔融炉１００が第１〜第３電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３の３つの電力供給装置を備えた例を示したが、電気熔融炉１００が単一の電力供給装置を備える構成を採用してもよく、電気熔融炉１００が２つ又は４つ以上の電力供給装置を備える構成を採用してもよい。
【００９３】
（９）上記実施形態では、第１電力供給装置Ｒ１が投入口１に近い側の領域を加熱し、第２及び第３電力供給装置Ｒ２,Ｒ３がスロート４に近い側の領域を加熱するように構成した例を示したが、電気回路上で第１〜第３電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３を区別できれば第１〜第３電力供給装置Ｒ１〜Ｒ３で領域を区分して加熱するものでなくてもよく、例えば夫々の電力供給装置に属する電極対３を熔融炉内に交互に規則的に配設したものや、例えば夫々の電力供給装置に属する電極対３を熔融炉内に不規則に配設したものであってもよい。
【００９４】
（１０）上記実施形態では、一つの電力供給装置に３つの電極対３を配設した例を示したが、主回路Ａから分岐された分岐回路Ｂを有する構成であれば、一つの電力供給装置に２つ又は４つ以上の電極対３を配設したものであってもよい。
【００９５】
（１１）上記実施形態では、電気熔融炉１００の電力供給系統の各種機器を交流２相の電源に対応した交流仕様で構成した例を示したが、電気熔融炉１００の電力供給系統の各種機器を交流３相の電源に対応した交流仕様で構成してもよい。また、電気熔融炉１００の電力供給系統の各種機器（電極等）を直流電源に対応した直流仕様で構成してもよい。また、交流電源を変換器によって直流に変換して直流仕様の各種機器（電極等）に供給するように構成してもよい。これらの場合においても、主回路Ａから分岐された分岐回路Ｂを有する構成であれば、一つの電力供給装置に配設する電極の数は適宜設定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の電気熔融炉の制御システムは、被加熱物としてガラスを熔融する電気熔融炉の制御システムに限らず、鉄鋼やアルミニウムその他の金属材料や、合成樹脂その他の樹脂材料などの異なる被加熱物を熔融する電気熔融炉の制御システムにも利用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
２        熔融炉
３        電極対
６        冷却装置
７        温度検出器（温度検出手段）
１３      主回路電流検出器（主回路用検出手段）
１４      主回路電圧検出器（主回路用検出手段）
１７      電極電流検出器（分岐回路用検出手段）
１８      電極間電圧検出器（分岐回路用検出手段）
３０      制御装置
３４      電流値演算部（電流値演算手段）
４０      判定部
１００    電気熔融炉
Ｇ        熔融ガラス（被加熱物）
Ｗ        電極
Ｅ        電極
Ｒ１      第１電力供給装置
Ｒ２      第２電力供給装置
Ｒ３      第３電力供給装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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