CN102442758A

CN102442758A - 玻璃制造装置及其构成要素以及对其进行通电加热的方法

Info

Publication number: CN102442758A
Application number: CN2010105024131A
Authority: CN
Inventors: 伊藤肇; 长野整; 平原康晴
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明提供一种玻璃制造装置及其构成要素以及对其进行通电加热的方法。所述构成要素中，熔融玻璃用的中空管体可减轻通电加热时的局部过加热。所述中空管体，用于通电加热的用途，具有铂或铂合金制的中空管，其特征在于，在所述中空管的外周接合有铂或铂合金制的环状电极，在所述环状电极的外缘接合有一个或一个以上的引出电极，在所述中空管中，至少在与所述环状电极接合的接合部中的位置紧邻所述引出电极的所述接合部及其附近设有厚壁部。

Description

玻璃制造装置及其构成要素以及对其进行通电加热的方法

技术领域

本发明涉及适于作为玻璃制造装置的熔融玻璃的导管的中空管体，其具有铂或铂合金制的中空管。

另外，本发明涉及使用了该中空管体的玻璃制造装置。

另外，本发明涉及对该中空管体进行通电加热的方法。

背景技术

在玻璃制造装置中，对于高温的熔融玻璃通过其内部的导管，使用铂或铂-金合金、铂-铹合金之类的铂合金制的中空管。

以专利文献1记载的玻璃坯料流出装置为例，在玻璃熔融槽下部的熔融玻璃出口连接有铂或铂合金制的导管。另外，作为熔融玻璃通过的导管的其它例，列举：用于从玻璃制造装置除去杂质而设置的流出管；在成形透镜、棱镜等光学零件的情况下用于从玻璃制造装置向成形用的模具流出熔融玻璃的流出管等。

在玻璃制造装置中，为调节通过内部的熔融玻璃的温度，熔融玻璃通过的导管被加热。导管的加热也有时通过加热器等热源从外部加热导管，但是，在铂或铂合金制的中空管的情况下，广泛进行的是在该中空管上设置通电用的电极而进行通电加热。专利文献2中公开有可作为熔融玻璃的导管使用的铂制的加热装置。图5是专利文献2中公开的加热装置的立体图。图5中，100是成为加热体的铂制的加热管，200a、200b是铂制的圆环状电极，300a、300b是电极引出部。在使用图5所示的加热装置时，将与圆环状电极200a、200b的一端接合的电极引出部300a、300b与外部电源(未图示)连接并从外部电源对其通电，由此对加热管100通电加热。

专利文献1：日本特开平6-227822号公报

专利文献2：日本特开平11-349334号公报

发明内容

本发明人发现，在对图5所示的加热装置通电加热时，在加热管100的特定部位上电流集中，该部位被局部过加热。在产生这样的局部过加热的情况下，加热管100可能受热应力而破损，或者该加热管100内流通的熔融玻璃可能变质。

本发明是基于如上见解而开发的，其目的在于提供一种减轻通电加热时的局部过加热的中空管体，其具有铂或铂合金制的中空管。

另外，本发明的目的在于提供一种将该中空管体用作熔融玻璃的导管的熔融玻璃的制造装置。

另外，本发明的目的在于提供对该中空管体进行通电加热的方法。

为实现所述目的，本发明提供一种中空管体，用于通电加热的用途，具有铂或铂合金制的中空管，其特征在于，

在所述中空管的外周接合有铂或铂合金制的环状电极，

在所述环状电极的外缘接合有一个或一个以上的引出电极，在所述中空管中，至少在与所述环状电极接合的接合部中的位置紧邻所述引出电极的所述接合部及其附近设有厚壁部。

另外，本发明提供一种中空管体，用于通电加热的用途，具有铂或铂合金制的中空管，其特征在于，

在所述中空管的外周接合有铂或铂合金制的环状电极，

在所述环状电极的外缘接合有一个或一个以上的引出电极，在所述中空管中，在与所述环状电极接合的接合部，遍及该中空管的全周设有厚壁部。

本发明的中空管体中，优选所述厚壁部满足下式(1)、(2)：

0.4d≤L≤1.2d…(1)

1.2t₀≤t≤1.7t₀…(2)

L：除与电极接合的接合部之外的厚壁部的长度(mm)

d：中空管的外径(mm)

t：厚壁部的壁厚(mm)

t₀：厚壁部以外的中空管的壁厚(mm)。

优选的是，仅在所述中空管的周方向的局部设置有厚壁部的情况下，所述厚壁部位于以连接所述环状电极的中心和与所述引出电极接合的接合部的中点的直线为中心的20度以上的角度范围内。

另外，本发明提供一种玻璃制造装置，使用所述的中空管体作为熔融玻璃的导管。

另外，本发明提供一种减压脱泡装置，使用所述的中空管体作为熔融玻璃的导管。

另外，本发明提供一种对所述的中空管体进行通电加热的方法。

发明效果

本发明的具有铂或铂合金制的中空管的中空管体能够减轻通电加热时的局部过加热。因此，能够防止中空管使用时因热应力而破损。

本发明的玻璃制造装置由于使用本发明的中空管体作为熔融玻璃的导管，所以在通电加热时导管中不会产生局部过加热。因此，导管内流通的熔融玻璃不会变质。

本发明的减压脱泡装置使用本发明的中空管体作为减压脱泡槽、上升管或下降管之类的熔融玻璃的导管，因此，通电加热时在这些导管中不会产生局部过加热。其结果，能够防止减压下的过加热引起的气泡的发生。另外，在置于减压环境下的减压脱泡槽、上升管及下降管的情况下，裂纹等的产生尤其成为问题，但在本发明的减压脱泡装置的情况下，通电加热时在这些熔融玻璃的导管中不会产生局部过加热，所以降低了裂纹发生的可能性。

附图说明

图1是表示具有本发明的铂或铂合金制的中空管的中空管体的一实施方式的立体图；

图2是沿线X-X’切断了图1所示的中空管体的剖面图；

图3是与图2相同的剖面图，但接合有电极的部位及所接合的电极的数量与图2不同；

图4是从上观察图1所示的中空管体的俯视图；

图5是专利文献2中公开的加热装置的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明。图1是表示具有本发明的铂或铂合金制的中空管的中空管体的一实施方式的立体图。

图1中，中空管1是圆筒形状的中空管。在中空管1的外周接合有铂或铂合金铸的电极2a、2b。电极2a、2b是具有用于插入该中空管1的孔的环状电极，其外形为圆形。图1中，电极2a与中空管1的上端部接合，电极2b与中空管1的下端部接合。

在电极2a、2b的外缘的一端接合有用于与外部电源(未图示)连接的引出电极3a、3b。引出电极3a、3b为与电极2a、2b接合的接合部附近的宽度展宽的扇形形状。

图2是沿线X-X’切断图1所示的中空管1的剖面图。如图2所示，在中空管1中，在与电极2a、2b接合的接合部11及其附近遍及该中空管1的全周设有厚壁部12。

图1中，当将引出电极3a、3b与外部电极连接并通电时，电流从引出电极3a经由环状电极2a流向中空管1。环状电极2a的作用是，遍及中空管1的全周而接合，以在中空管1整体上均匀地流过电流。但是，由于引出电极3a与电极2a的外缘的一端接合，所以从电极2a流向中空管1的电流集中在中空管1的特定的部位。

电流在其特性上在最短路径流动。因此，在图1及图2所示的中空管1的情况下，即使在与电极2a接合的接合部11中，电流也会集中在紧邻引出电极3a的接合部11a。图1及图2中，用箭头表示电流的最短路径。电流的集中在电流通过中空管1的过程中逐渐消除，但在与电极2a接合的接合部11及其附近，在特定的部位、具体而言在紧邻引出电极3a的接合部11a及其附近电流集中。在电流从中空管1流向电极2b的下游侧，引出电极3b也与电极2b的外缘的一端接合，因此，电流集中在紧邻引出电极3b的接合部11a。这些部位因电流的集中而局部被过加热。

在图2所示的中空管1中，设于与电极2a、2b接合的接合部11及其附近的厚壁部12与中空管1的其它部分相比，壁厚大，因此，电流通过时的电流密度变低。因此，在与电极2a、2b接合的接合部11及其附近，即使在特定的部位集中有电流的情况下，也能够减轻电流集中带来的局部过加热。另外，厚壁部也可以为从t₀向t逐渐加厚壁厚的结构。

厚壁部12的长度及壁厚可根据中空管的长度、直径、壁厚或材质、电极的直径、壁厚或材质、或通过的电流的大小等适宜选择。其中，厚壁部12优选满足下述式(1)及(2)：

0.4d≤L≤1.2d…(1)

1.2t₀≤t≤1.7t₀…(2)。

上述(1)、(2)中，L是除与电极2a、2b接合的接合部11之外的厚壁部12的长度(mm)。因此，厚壁部12的长度为L+t_e(t_e＝电极2a、2b的壁厚(mm))。d是中空管1的外径(mm)。t是厚壁部12的壁厚(mm)。t₀是厚壁部12以外的中空管1的壁厚(mm)。

特别优选的是，0.6d≤L≤1.0d，1.2t₀≤t≤1.5t₀。

在上述式中，特征是L即除t_e之外的厚壁部12的长度可由该中空管1的外径规定这一点。在具有本发明的这种特殊构造的中空管体中，为减轻局部加热而对其电流密度等进行详细探讨，其结果发现，在中空管的某特定部位不仅需要设置厚壁部，而且该厚壁部的长度受中空管1的外径影响。

如果厚壁部12的长度及壁厚满足上述式，则能够充分减轻通电加热时的局部过加热。由于中空管的构成材料即铂或铂合金价格高昂，所以从成本方面看，优选中空管1的壁厚尽可能薄。

图3是与图2相同的图。但是，图3所示的中空管1’在其长度方向的中央部接合有电极2’。图3所示的中空管1’中，厚壁部12’以与电极2’接合的接合部11’为中心，在上下方向分别以长度L设置。因此，厚壁部12’的长度为2L+t_e＝(t_e＝电极2’的壁厚(mm))。

如图1～图3所示，本发明的中空管1、1’只要在与电极2a、2b、2’接合的接合部11、11’及其附近设置厚壁部12、12’即可，接合电极2a、2b、2’的位置及所接合的电极2a、2b、2’的数量没有特别限定。

另外，图1中，作为中空管1表示了中空圆筒管，但中空管的形状不限于此。例如也可以是截面形状为椭圆形状的中空管，或四边形、六边形、八边形等多边形形状的中空管。

引出电极的数量可以为一个也可以为一个以上。

另外，图1中，作为电极2a、2b表示了外形为圆形的电极，但电极的形状不限于此。例如也可以为外形为椭圆形状的电极，或四边形、六边形、八边形等多边形形状的电极。另外，环状电极是指中央部被穿孔的环形形状的电极。

关于本发明的中空管体，使用附图对厚壁部12遍及中空管1的全周设置的方式进行了说明，但本发明的中空管体也可以仅在中空管1的周方向的局部设置厚壁部。其中，在制造上优选厚壁部遍及全周设置。

另外，对在中空管1的内侧设置厚壁部12的方式进行了说明，但厚壁部12也可以设于中空管1的外侧。

如上所述，在对图1所示的中空管通电时，电流集中是在紧邻引出电极3a、3b的接合部11a。因此，只要至少在该接合部11a及其附近设置厚壁部，就能够发挥本发明的效果。

仅在中空管的周方向的局部设置厚壁部的情况下，优选其设置部位为至少位置紧邻引出电极的上述接合部及其附近，具体而言，更优选设于下述说明的部位。图4是从上观察图1所示的中空管1的俯视图。图4中，在紧邻的接合部11a、即中空管1上设置厚壁部的部位优选在以连接电极2a的中心O和与引出电极3a接合的接合部的中点11b的直线为中心的角度α的范围。角度α为20度以上，优选为50度以上，更优选为90度以上，特别优选为180度以上。

厚壁部的长度及壁厚在遍及中空管的全周设置厚壁部的情况下也与上述相同。另外，在引出电极为多个的情况下，在设有引出电极的多个部位上，优选角度α处于上述的范围。

本发明中，中空管及电极的尺寸也没有特别限定。例如以图1、2所示的中空管1及图3所示的中空管1’为例，优选中空管1、1’及电极2a、2b、2’的尺寸分别在以下的范围：

(中空管1、1’)

外径d：50～800mm，更优选为100～600mm

长度：200～6000mm，更优选为400～2000mm

厚壁部12以外的部分的壁厚t₀：0.4～5mm，更优选为0.6～3mm

厚壁部12、12’的长度(L+t_e)：30～800mm，更优选为50～300mm

厚壁部12、12’的壁厚t：0.5～8mm，更优选为0.7～5mm

(电极2a、2b、2’)

外径：80～1200mm，更优选为100～900mm

内径：50～800mm，更优选为100～600mm

壁厚t_e：0.5～8mm，更优选为1～5mm

本发明中，中空管1、1’及电极2a、2b、2’以铂为主要的构成材料。因此，不限于仅以铂为构成材料，也可以以铂合金为构成材料。作为铂合金的具体例，列举铂-金合金、铂-铑合金。另外，也可以是在铂或铂合金中分散金属氧化物而成的强化铂。作为分散的金属氧化物，列举以Al₂O₃或ZrO₂或Y₂O₃为代表的元素周期表的IIIB族、IVB族或IIIA族的金属氧化物。

本发明中，环状电极2a、2b、2’整体也可以不是铂或铂合金制。例如，也可以在铂或铂合金制的电极的外缘设置铂或铂合金以外的金属材料制的部位。作为这样的金属材料，列举钼、钨、镍、钯、铜及它们的合金等。

对于引出电极3a、3b、3’，也优选以铂为主要的构成材料。但不限于此，也可以是铂或铂合金以外的金属材料制。

图1中，引出电极3a、3b为与电极2a、2b接合的接合部附近的宽度展宽的扇形形状。通过设置本发明的厚壁部，可进一步减轻电极2a、2b和引出电极3a、3b接合的接合部的局部过加热，因此优选将引出电极3a、3b的形状设为扇形形状。

在对铂或铂合金之类的金属材料通电时，在该材料的截面积急剧变化的部位有电流集中，因此发生局部过加热。

电极2a、2b和引出电极3a、3b接合的接合部、特别是电极2a、2b和引出电极3a、3b接合的接合端部为截面积变化的部位。在将引出电极3a、3b的形状设为扇形形状的情况下，接合端部的截面积的变化平稳，因此，使接合端部的局部过加热的发生减轻。

根据同样的理由，优选将电极2a、2b和引出电极3a、3b接合的接合部设为截面积不急剧变化这样的构造。因此，优选在接合部电极2a、2b的壁厚与引出电极3a、3b的壁厚之差尽可能小，实质上优选相同。因此，引出电极3a、3b的壁厚优选为0.5～8mm，更优选为0.7～5mm。

本发明中，中空管1、1’和电极2a、2b、2’的接合，以及电极2a、2b、2’和引出电极3a、3b、3’的接合，可实施公知的方法。

具体而言，中空管1、1’和电极2a、2b、2’可通过焊接接合。该情况下，电极2a、2b、2’可以直接焊接于中空管1、1’的外周，也可以在两者之间配置其它部件、例如铂或铂合金制的环状的部件，并在该其它部件上焊接电极2a、2b、2’。另一方面，电极2a、2b、2’和引出电极3a、3b、3’可以通过焊接接合，也可以通过螺栓、螺丝等固定工具接合。

在本发明的玻璃制造装置中，作为高温的熔融玻璃通过的熔融玻璃的导管，使用本发明的中空管体。在本发明的玻璃制造装置中，作为使用本发明的中空管体的部位的具体例，也可作为用于从玻璃制造装置中除去杂质而设置的流出管、在成形透镜及棱镜等光学零件的情况下用于从玻璃制造装置向成形用的模具流出熔融玻璃的流出管等使用。

本发明的玻璃制造装置中，由于在通电加热时在熔融玻璃的导管上不产生局部过加热，所以在导管中流通的熔融玻璃不会变质。

本发明的减压脱泡装置中，使用本发明的中空管体作为高温的熔融玻璃通过的熔融玻璃的导管。在本发明的减压脱泡装置中，作为使用本发明的中空管体的部位的具体例，列举减压脱泡槽、上升管及下降管。

本发明的减压脱泡装置，使用本发明的中空管体作为减压脱泡槽、上升管或下降管之类的熔融玻璃的导管，因此，在通电加热时这些导管中不会产生局部过加热。其结果，防止了减压下的过加热带来的气泡的产生。另外，在置于减压环境下的减压脱泡槽、上升管及下降管的情况下，裂纹等的产生尤其成为问题，但在本发明的减压脱泡装置的情况下，在通电加热时这些熔融玻璃的导管中不会产生局部过加热，所以降低了裂纹发生的可能性。

实施例

下面，利用实施例进一步说明本发明。

(实施例1)

在本实施例中，制作了图1及图2所示的中空管体。各构成要素彼此通过焊接接合。另外，厚壁部遍及中空管1的全周设置。各构成要素的尺寸及构成材料如下。

(中空管1)

外径d：300mm

长度：1500mm

壁厚t₀：1.5mm

厚壁部12的长度(L+t_e)：200mm

厚壁部12的壁厚t：2mm

构成材料：铂-铹合金(铂90质量％、铹10质量％)

(电极2a、2b)

外径：600mm

内径：300mm

壁厚t_e：3mm

构成材料：铂-铹合金(铂90质量％、铹10质量％)

(引出电极3a、3b)

壁厚：4mm

构成材料：铂-铹合金(铂90质量％、铹10质量％)

将引出电极3a、3b与外部电源(交流)连接并以如下条件进行通电加热。

电压：10V

电流：6000A

加热时间：10小时

在使用热电偶观察通电加热时的中空管1的温度时，没有识别到显著的局部过加热。

(比较例1)

与实施例1同样，制作了图1所示的中空管体。但是，中空管不具有厚壁部，壁厚遍及中空管整体为1.5mm。与实施例1相同地通电加热后，在距引出电极3a、3b最近的一侧的接合部11a附近发现显著的局部过加热。通电加热结束后，在发现了局部过加热的部位发现裂纹的产生。

工业上的可利用性

本发明的中空管体，在通电加热时防止或减轻局部过加热，因此，作为熔融玻璃的导管使用时可将熔融玻璃均匀加热，另外可防止热应力带来的破损，因此，能够适用于减压脱泡装置那样的玻璃制造装置中的熔融玻璃的导管。

另外，在此引用2005年6月6日申请的日本专利申请2005-165735号的说明书、权利要求、附图及摘要的全部内容，作为本发明的说明书的公开而被采用。

Claims

1.一种中空管体，用于通电加热的用途，具有铂或铂合金制的中空管，其特征在于，

在所述中空管的外周接合有铂或铂合金制的环状电极，

2.一种中空管体，用于通电加热的用途，具有铂或铂合金制的中空管，其特征在于，

在所述中空管的外周接合有铂或铂合金制的环状电极，

3.如权利要求1或2所述的中空管体，其特征在于，所述厚壁部满足下式(1)、(2)：

0.4d≤L≤1.2d…(1)

1.2t₀≤t≤1.7t…(2)

L：除与电极接合的接合部之外的厚壁部的长度(mm)

d：中空管的外径(mm)

t：厚壁部的壁厚(mm)

t₀：厚壁部以外的中空管的壁厚(mm)。

4.如权利要求1或3所述的中空管体，其中，所述厚壁部位于以连接所述环状电极的中心和与所述引出电极接合的接合部的中点的直线为中心的20度以上的角度范围内。

5.如权利要求1～4中任一项所述的中空管体，其中，所述中空管能够减轻从引出电极向中空管的紧邻的接合部的局部过加热。

6.如权利要求1～5中任一项所述的中空管体，其中，除与所述环状电极接合的接合部之外的厚壁部的长度为30～800mm。

7.如权利要求1～6中任一项所述的中空管体，其中，所述中空管的外径为50～800mm。

8.如权利要求1～7中任一项所述的中空管体，其中，所述厚壁部的壁厚为0.5～8mm。

9.如权利要求1～8中任一项所述的中空管体，其中，所述厚壁部以外的中空管的壁厚为0.4～5mm。

10.如权利要求1～9中任一项所述的中空管体，其中，所述环状电极和所述引出电极的壁厚实质上相同。

11.一种玻璃制造装置，使用权利要求1～10中任一项所述的中空管体作为熔融玻璃的导管。

12.一种减压脱泡装置，使用权利要求1～10中任一项所述的中空管体作为熔融玻璃的导管。

13.一种对权利要求1～10中任一项所述的中空管体进行通电加热的方法。