JP4039813B2 - ガラス融成物を取り扱う装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融成物、特にガラス融成物の取扱いに関する。本発明は特に、その際に使用される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス融成物を取り扱う場合に、融成物を形成するためにも、それを純化するためにも槽または炉が使用される。純化プロセスの後段に、均質化段階が設けられている。これらすべての処理ステップにおいて、様々な種類の構成部分が液状の融成物へ挿入される。溶融プロセスにおいては、これはたとえば電極であって、その電極によりジュール効果に基づいて熱エネルギが融成物内へ導入される。純化する場合には、ガスを導入するために、融成物内へパイプが導入される。均質化する場合には、融成物内で攪拌器が回転する。
【０００３】
融成物内へ埋没するこの種の構成部分は、貴金属または貴金属合金を使用して組み立てられる。その場合に温度は、重要な変量である。すなわち温度が高いと、貴金属の強度が減少する。さらに融成物による貴金属の腐食作用の危険が増大する。それに対処するために、上述した構成部分に冷却システムが設けられ、その場合に冷却媒体は構成部分の内部を貫流される。それぞれ要請に応じて、冷却媒体としてオイル、水、空気または他の物質が考えられる。
【０００４】
冷却は、望ましくない副作用をもたらす場合がある。すなわち冷却が特に強力になる多数の個所において、融成物に含まれている攻撃的な物質が濃縮されて、腐食をもたらすことが考えられる。すなわち、たとえば水冷される銅管をバーナー加熱される上部炉空間を通して案内することが知られている。上部炉空間内には、硫黄を含む排ガスがあって、それが管上で濃縮されて、腐食をもたらす。従ってこの種の銅管の寿命は、最大で６ヶ月である。
【０００５】
さらに、次のことが発生する場合がある。すなわち、上部炉空間には、温度が高い場合にのみ存在することのできる物質がある。冷却によって発生される所定の温度から、この物質ないしはその分解生成物が結晶する。所定時間後には、結晶が融成物内へ落下して、それを使用できなくしてしまう。上部炉空間内にはさらに水蒸気も存在する。これは、冷却された面において復水する場合がある。それによって局所的に電気的短絡の危険が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、融成物、特にガラス融成物を処理する装置のための、上述した種類の冷却される金属の構成部分を、融成物上方のガス空間内あるいはこのガス空間を通して融成物内へ導入することができ、その場合に金属面の腐食または結晶の形成をもたらすことがなく、かつ復水する物質による電気的短絡の危険を減少させ、あるいは排除するように、構成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の特徴によって解決される。
【０００８】
この課題を解決するために、本発明に基づく構成部分は、その分解温度が融成物の温度より低い材料でコーティングされる。好ましくはこの種の材料は、プラスチックからなる。
【０００９】
コーティング材料として、その融解温度ないしは分解温度が、支配している周囲温度より下にある材料を使用する、という考えは、一見すると不合理であると思われるに違いない。しかし発明者は、次のことを認識した。すなわち、該当する構成部分の冷却によって、コーティング材料と包囲している融成物との間の接触温度は、コーティング材料の分解温度または融解温度の下に留まる。実験においては、驚くべきことに、３００℃より下の分解温度を有するプラスチックによるコーティング自体、１３００℃を越える温度を有する容器内での使用に耐えることが、明らかにされた。前提は、冷却とコーティングとの間の正しい調和である。詳細には、これは、冷却のパラメータ−冷却媒体の流量と温度、熱伝導性、壁厚、構造−並びにコーティングのパラメータ−層厚、熱伝導性−を正しく測定しなければならないことを意味している。コーティング材料としては、低溶融性の金属、合金およびプラスチックが考えられる。
【００１０】
ガス空間内の復水と結晶化を抑圧し、同時に電気的に絶縁するためには、プラスチックが特に適していることが証明された。特に、約３００℃の分解温度を有する、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）または過フルオルアルコキシ（ＰＦＡ）−プラスチックのような、ハロゲンを含む比較的温度耐性のプラスチックが良いことが明らかにされている。しかし、水冷が効果的で担体材料の熱伝導性が良い場合には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のような、安価で低溶融性のプラスチックも使用することができる。
【００１１】
復水と結晶化の抑圧効果は、次の現象に基づいている。すなわち、まず、プラスチックの熱的な絶縁作用によって、金属−プラスチック結合システムの表面温度は１００℃を越える値にされるので、水（雰囲気内に含まれる他のすべての物質のための溶剤としての）はもはや復水しない。
【００１２】
さらに、使用されるシール材料は、可能な復水によって濡らされることはない。小さい滴が形成された場合でも、その滴はきわめて急速に流れ落ちる。結晶化は、潜在的にプラスチック上で分離する物質は成長するための適切な原子格子を発見できないことによって、抑圧される。使用されるプラスチックは電気的な非導体であるので、プラスチックコーティングによって短絡またはアークの危険が除去され、あるいは減少される。
【００１３】
従って本発明の利点は、次のように要約される。
【００１４】
本発明の使用によって、熱い融成物内にあるか、あるいはその上のガス空間内にある、冷却される構成部分は、確実に腐食に対して保護されることが、保証される。同時に、冷却システムは、それにより該当する構成部分自体が高い温度に対して保護されることによって、設定された課題を満たす。
【００１５】
さらに、プロセスに悪い影響を与える結晶の形成が、確実に阻止される。
【００１６】
そして、確実な電気的絶縁がもたらされ、それによって電気的短絡の危険が減少される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施例：
【００１８】
例１：
光ファイバーのための高純度ガラスを形成する場合に、均質化するために回転するＰＦＡ−コーティングされた攪拌器が使用された。攪拌器は、一貫した逆Ｔ字型の適切な銅管からなり、その導管は外側を２５０μｍ厚のＰＦＡ−層で被覆され、かつ冷却水によって貫流された。冷却によって、攪拌器の融成物内に埋没している部分上に硬化されたガラス層が生じた。多数時間使用した場合でも、コーティングは保たれ、付着したガラスの、銅汚染を特徴づける緑着色は生じなかった。攪拌器の、融成物の上方にある部分上には、蒸発されたガラス構成成分のきわめてわずかな凝縮のみが発生した。薄いＰＴＦＥ−層を有する水冷される銅構成部分による実験も、同様に成功した。
【００１９】
例２：
ＯＨ−含有量を低下させるためにレーザーガラス融成物内へ塩素ガスを導入するために、１５０μｍ厚のＰＦＡ−外側コーティングを有する白金からなる水冷される二重管が使用された。管の埋没されている部分には、同様に硬化されたガラス層が形成され、プラスチック層は作用を受けなかった。融成物の上方にある部分（コーティングされていない導入管を使用した場合には、ここに多数の結晶が形成される）に、結晶は見られなかった。
【００２０】
これまでの実験においては、ガラス融成物で作業が行われた。しかし、その他の酸化物融成物、塩融成物または金属融成物との接触において本発明に基づく装置を使用することは、同様に、冷却を適切に設計し、かつコーティングを選択する場合には、容易に可能である。
【００２１】
コーティング材料の層厚は、大きすぎてはならない。それは次のような理由を有する。すなわち、プラスチックは公知のように熱緩衝物質であって、従ってコーティングの一方の側から他方の側への熱の流れを阻止する。層が厚すぎると、それによって、プラスチックとの接触領域内にある融成物からは金属対象内を流れる冷却媒体によって、もはや十分に熱が引き出されない可能性がある。その場合には上述した接触領域は、プラスチックの分解温度の上方にある温度になる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、融成物、特にガラス融成物を処理する装置のための、上述した種類の冷却される金属の構成部分を、融成物上方のガス空間内あるいはこのガス空間を通して融成物内へ導入することができ、その場合に金属面の腐食または結晶の形成をもたらすことがなく、かつ復水する物質による電気的短絡の危険を減少させ、あるいは排除するように、構成することができる。

Claims (7)

1. 金属または金属合金からなる基体を有し、
   冷却システムを有し、その場合に冷却媒体は熱を逃がすために構成部分を通して案内され、
   基体には、その分解温度が融成物の温度よりも低い材料からなるコーティングが設けられており、
   冷却システムは、構成部分を直接包囲する、融成物の境界層の温度が、コーティング材料の分解温度よりも低いように、構成されかつ配置されていることを特徴とするガラス融成物を取り扱う装置。
2. コーティング材料が、プラスチックであることを特徴とする請求項１に記載のガラス融成物を取り扱う装置。
3. プラスチックがハロゲンを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のガラス融成物を取り扱う装置。
4. 基体が銅、白金からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス融成物を取り扱う装置。
5. 構成部分が、融成物を均質化するための攪拌器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス融成物を取り扱う装置。
6. 構成部分が、ガスを融成物内へ導入するためのパイプ導管であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス融成物を取り扱う装置。
7. 構成部分が、電極であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス融成物を取り扱う装置。