KR20090018164A

KR20090018164A - 용융 유리용 도관, 용융 유리용 접속 도관 및 감압 탈포 장치

Info

Publication number: KR20090018164A
Application number: KR1020087031675A
Authority: KR
Inventors: 나루아키 도미타; 야스하루 히라하라; 가즈오 하마시마; 고지 오바야시
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2009-02-19
Also published as: US7380416B2; JPWO2004070251A1; WO2004070251A1; CN100387885C; US20050268663A1; CN1745267A; DE112004000234T5; KR20050096096A; TW200416079A; KR100903545B1; JP3827015B2; TWI305767B

Abstract

신축 및 진동에 대응할 수 있는, 용융 유리용 금속제 도관 및 감압 탈포 장치를 제공한다.

직경방향 높이가 4㎜ 이상인 둘레방향으로 연속하는 볼록부 (20) 를 축방향으로 적어도 1 개 이상 형성함으로써, 금속제 도관 (10) 에 의해 용융 유리 (121) 를 이송할 때에도 전체 길이를 변화시키지 않고 열에 의한 신축을 흡수할 수 있음과 함께, 금속제 도관 (10) 의 진동을 억제할 수 있다. 또한, 감압 탈포 장치 (30) 에 있어서의 상류측 이송관 (130A), 상승관 (122U), 감압 탈포조 (120), 하강관 (122L), 하류측 이송관 (130B) 등에 전술한 금속제 도관 (10) 을 사용함으로써, 용융 유리 (121) 를 이송시킬 때에 발생하는 열에 의한 신축 및 진동에 대응할 수 있다.

Description

용융 유리용 도관, 용융 유리용 접속 도관 및 감압 탈포 장치{CONDUIT FOR MOLTEN GLASS, CONNECTION CONDUIT FOR MOLTEN GLASS, AND DEGASSING DEVICE WITH REDUCED PRESSURE}

본 발명은, 용융 유리용 도관, 용융 유리용 접속 도관 및 감압 탈포 장치에 관한 것이다.

종래 유리 제품의 제조 라인에 있어서의 감압 탈포 장치로는 도 12 에 나타내는 것과 같은 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-142851호 참조). 즉, 이 감압 탈포 장치 (100) 에서는, 용융 유리 (121) 를 공급하는 상류측 이송관 (130A), 상류측 이송관 (130A) 의 하류측 단부에서 수직 상방으로 용융 유리 (121) 를 상승시키는 상승관 (122U), 상승관 (122U) 의 상단으로부터 거의 수평하게 형성된 감압 탈포조 (120), 감압 탈포조 (120) 의 하류측 단부로부터 용융 유리 (121) 를 수직 하방으로 유도하는 하강관 (122L), 하강관 (122L) 으로부터 더 하류측으로 용융 유리 (121) 를 유도하는 하류측 이송관 (130B) 등을 구비하고 있다.

상승관 (122U), 감압 탈포조 (120) 및 하강관 (122L) 은 케이싱 (123) 으로 덮여 있고, 단열재에 의해 외계로부터 단열되어 있다. 이들 상승관 (122U), 감압 탈포조 (120) 및 하강관 (122L) 은 전체가 문(門)형상으로 형성되어 있고, 사이펀(siphon)의 원리에 의해 용융 유리 (121) 를 감압 탈포조 (120) 까지 끌어 올리고, 감압 탈포조 (120) 에서의 차압에 의해 용융 유리 (121) 에 포함되어 있는 기포를 제거하는 것이다.

또, 상승관 (122U) 이나 하강관 (122L) 등의 금속제 이송 파이프는, 용융 유리 (121) 와의 반응을 방지하기 위해 백금이나 백금 합금 등이 사용되고 있다.

상류측 이송관 (130A) 에 의해 공급되고 있는 용융 유리 (121) 는, 도중에 제 1 교반기 (131a) 에 의해 교반되어 용융 유리 (121) 가 균일화된다. 이 용융 유리 (121) 를 상승관 (122U) 에 의해 감압 탈포조 (120) 까지 밀어 올리고, 감압 탈포조 (120) 에서 탈포한다. 탈포된 용융 유리 (121) 는 하강관 (122L) 을 거쳐 하류측 이송관 (130B) 으로 유도되고 성형 공정으로 이송되어, 그 성형 공정에서 유리 제품이 제조된다.

그런데, 전술한 상류측 이송관 (130A), 상승관 (122U), 감압 탈포조 (120), 하강관 (122L) 및 하류측 이송관 (130B) 은 금속제 이송 파이프이고, 상승관 (122U) 이나 하강관 (122L) 은 상하 양 단부 또는 이들에 가까운 부분에서 고정되어 있다.

이 때문에, 고온의 용융 유리 (121) 가 이송될 때에 상승관 (122U) 이나 하강관 (122L) 이 열에 의해 축방향의 압축 응력을 받아 휘게 될 우려가 있다.

그리고, 용융 유리 (121) 에 직접 접촉하는 감압 탈포조 (120), 상승관 (122U), 하강관 (122L) 에 요구되는 특질은, 첫째로 유리를 오염시키지 않는 것이다.

또한, 용해, 청징, 성형의 각 영역을 연결하여 용융 유리를 이송하는 설비 재료에 관해서도 동일한 특질이 요구되고 있다.

이 때문에, 종래부터 용융 유리를 취급하는 설비에 있어서는 특정한 고융점의 귀금속이 많이 사용되고 있다. 특히 기능성이 요구되는 유리 제품을 제조하는 경우에는, 장치 재료로부터 침입되는 불순물을 최대한 적게 하는 것에 대한 요구가 보다 강해진다.

그러나, 전술한 귀금속은 매우 고가이므로, 일반적인 철계나 비철계 금속과 같이 충분히 사용하는 것이 허용되지 않는다. 이 때문에, 유리 제조 설비에 있어서의 귀금속이 박육화하여, 내화물 구조체의 라이닝으로 하거나, 또는 가장 찌부러지기 힘든 진원 단면을 갖는 박육 원통관으로서 사용되고 있다.

본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 열에 의한 신축에 대응할 수 있음과 함께 균질하고 또한 양질의 유리를 저비용으로 생산할 수 있는 용융 유리용 도관, 용융 유리용 접속 도관 및 감압 탈포 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 문제점을 감안하여, 도관에 볼록형상의 돌기를 형성하는 것이 개시되어 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2002-87826호에 있어서는, 열팽창을 흡수하기 위해 링을 튜브에 형성하는 것이 기재되어 있고, 그 링은 전형적으로는 2∼3㎜ 의 깊이임이 기재되어 있다. 그러나, 이 2∼3㎜ 정도의 깊이로는 열팽창을 흡수하기에는 불충분하다. 또한, 이 링은 전조(轉造)에 의해 형성되어 있는 것이 기재되어 있지만, 전조에 의해 링에 과도한 집중 변형부가 생긴 경우, 링을 형성한 도관에 통전시켜 가열하면 링 부분에 전류가 국부적으로 집중되고, 이 부분의 온도가 국부적으로 높아진다는 문제가 있다. 또, 감압 탈포 장치에 사용하는 경우에서는, 도관 내부의 일부에 요철이 있어 그 기복이 어느 정도 높으면 기포의 제거나 분리에는 유리한 것으로 생각되지만, 2∼3㎜ 정도의 깊이로는 감압 탈포성이 양호하지 않다는 점에서 문제가 있을 가능성이 있다.

또 일본 공개특허공보 평8-67518호에 있어서는, 광학 유리 용융ㆍ유출 장치에 관해서, 교반조와 청징조, 또는 교반조와 교반조를 연결하는 접속 파이프에 대해서 벨로우즈를 형성하는 것이 기재되어 있고, 벨로우즈를 형성한 접속 파이프의 양단을 교반조나 청징조에 용접하여 각 조를 일체물로서 연결하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 연결 구조로 하면, 통전 가열용 전극 부분을 충분히 형성하기가 어려워져, 통전 가열 제어가 곤란해진다는 문제가 있다.

또한, 벨로우즈의 실온에서의 스프링 상수를, 접속되는 복수 조의 실온에서의 접속 파이프 축방향의 단위 길이당 변형을 일으키는 힘의 크기보다 작게 하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 감압 탈포 장치와 같은 완전한 연결 구조가 아닌 경우에는, 고온으로 승온시의 휨이나 크리프 변형도 있어, 실온에서의 벨로우즈의 스프링 상수는 접속되는 조의 접속 파이프 축방향의 단위 길이당 변형을 일으키는 힘의 크기보다 반드시 작게 할 필요는 없다. 벨로우즈의 스프링 상수를 낮추고자 하면, 소직경부와 대직경부의 직경차를 크게 할 필요가 있어 귀금속 사용량이 늘어나 비용적으로 문제가 될 뿐만 아니라, 직경차가 과도하게 크면 유로 저항이 높아져 충분한 용융 유리 송급량을 확보하기가 어려워진다. 또한 접속 파이프는 두께 1㎜, 직경 15∼25㎜ 로 기재되어 있지만, 이러한 파이프 직경으로는 감압 탈포 장치로서 충분한 용융 유리 송급량을 취할 수 없다. 그리고, 벨로우즈는 용접 등과 같은 수단에 의해 만들어지는 것으로 기재되어 있지만, 도관에 백금 합금, 특히 분산 강화형 백금 합금을 사용하면 용접부의 강도가 낮아지는 사실이 알려져 있으며, 특히 이러한 가동부재에 사용하는 경우에는 균열의 발생 등이 우려된다는 문제가 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 용융 유리용 도관은, 용융 유리가 흐르게 하기 위한 금속제 도관으로서, 둘레방향으로 360도 연속하여 밖 또는 안을 향해 볼록한 부분이 적어도 축방향의 일 지점에 형성되어 있고, 당해 볼록한 부분의 높이 (H) 가 4㎜ 이상이고, 상기 도관의 단면 외주에 각도가 150도 이하인 각부가 포함되지 않는 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 그 전체 길이를 변화시키지 않고서 열에 의한 신축이나 진동을 흡수할 수 있음과 함께, 양질의 유리를 저비용으로 생산할 수 있다.

본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 상기 높이 (H) 가 10㎜ 이상인 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성함으로써 보다 용이하게 열에 의한 신축에 대응할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 용융 유리용 도관은, 상기 높이 (H) 가 50㎜ 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 용융 유리의 이송시에 있어서의 압손을 작게 할 수 있음과 함께, 열에 의한 신축에 유효하게 대응할 수 있다.

본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 두께 (t) 가 1.5㎜ 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 두께 (t) 를 1.5㎜ 이하로 함으로써 용융 유리용 도관의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 용융 유리용 도관의 제작에 백금 또는 백금 합금 등의 귀금속을 사용하는 경우에는, 귀금속 사용량을 억제하여 비용 절감을 도모할 수 있다.

그리고, 본 발명의 용융 유리용 도관의 바람직한 실시형태에서는, 상기 금속제 도관의 재질이 백금 또는 백금 합금인 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이 금속제 도관을 백금 또는 백금 합금으로 형성함으로써, 예를 들어 용융 유리를 이송할 때에 용융 유리와의 반응을 방지하여 용융 유리의 균질화 및 양질화를 도모할 수 있다.

본 발명의 용융 유리용 도관의 다른 바람직한 실시형태에서는, 상기 금속제 도관의 재질이 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금인 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 용융 유리용 도관에 있어서는, 백금 또는 백금 합금의 매트릭스에 미세한 세라믹스 입자를 분산시킨 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금을 사용함으로써 고온하에서의 입자 성장이 억제되기 때문에, 예를 들어 용융 유리용 도관의 사용 온도가 1300℃ 를 초과하는 경우에는 수명 연장에 효과적이다.

본 발명은, 상기 금속제 도관의 개구부의 최대 직경이 50∼1000㎜ 인 상기 용융 유리용 도관을 제공한다.

본 발명은, 상기 높이 (H) 를 상기 두께 (t) 로 나눈 값 (H/t) 이 2.5∼500 인 상기 용융 유리용 도관을 제공한다.

본 발명은, 상기 금속제 도관의 길이가 200∼10000㎜ 인 상기 용융 유리용 도관을 제공한다.

본 발명은, 상기 높이 (H) 가 상기 금속제 도관의 개구부의 최대 직경의 5∼20% 인 상기 용융 유리용 도관을 제공한다.

또, 전술한 용융 유리용 도관은, 축방향의 열팽창량이 1㎜ 이상인 경우에 적용하는 것이 바람직하다. 특히, 축방향의 열팽창량이 1.8㎜ 이상인 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 상기 볼록부가 연속되어 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 통전 가열용 도관이다.

그리고, 본 발명은, 용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 1 금속제 도관의 관벽에 형성된 개구부에 상기 용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 2 금속제 도관이 접속되어 있는 접속 도관으로서, 상기 제 1 및 제 2 금속제 도관 중 적어도 하나가 상기 용융 유리용 도관인 용융 유리용 접속 도관을 제공한다.

이와 같이 구성된 접속 도관을 용융 유리의 이송에 사용하는 경우에는, 인접하는 용융 유리용 도관을 동일 축선에 따라 용접 접합함으로써 열에 의한 신축이나 진동에 대응할 수 있다.

본 발명은, 감압 탈포조와, 그 감압 탈포조에 상기 용융 유리를 도입하기 위한 상승관과, 상기 감압 탈포조로부터 상기 용융 유리를 배출하기 위한 하강관으로 이루어지는 감압 탈포 장치로서, 상기 감압 탈포조, 상기 상승관 및 상기 하강관 중 어느 하나 이상이 상기 용융 유리용 도관인 감압 탈포 장치를 제공한다.

이와 같이 구성된 감압 탈포 장치에 있어서는, 감압 탈포조, 상승관 및 하강관 등에 전술한 용융 유리용 도관을 사용함으로써, 용융 유리를 이송했을 때에 그 용융 유리용 도관에 발생하는, 열에 의한 신축 및 진동에 대응할 수 있다.

이러한 감압 탈포 장치에 있어서는, 감압 탈포조의 분위기의 압력을 바람직하게는 0.01∼0.5atm 으로 유지하고, 용융 유리를 이동시키면서 탈포하는 것이 바람직하다. 상기 압력은, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.08atm 이다.

본 발명은, 감압 탈포조와, 그 감압 탈포조에 용융 유리를 도입하기 위한 상승관과, 상기 감압 탈포조로부터 상기 용융 유리를 배출하기 위한 하강관으로 이루어지는 감압 탈포 장치로서, 상기 상승관과 상기 감압 탈포조의 접합체, 및/또는 상기 감압 탈포조와 상기 하강관의 접합체가 상기 용융 유리용 접속 도관인 감압 탈포 장치를 제공한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 이러한 용융 유리용 도관에 의하면, 둘레방향으로 360도 연속하여 밖 또는 안을 향해 높이 (H) 가 4㎜ 이상인 볼록한 부분이 적어도 축방향의 일 지점에 형성되어 있기 때문에, 그 전체 길이를 변화시키지 않고 열에 의한 신축을 흡수할 수 있음과 함께, 양질의 유리를 저비용으로 생산할 수 있다.

이하, 본 발명에 관련된 용융 유리용 도관, 접속 도관 및 감압 탈포 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또, 이하에 설명하는 실시형태에 있어서, 이미 도 12 에서 설명한 부재 등에 관해서는 도면 중에 동일 부호 또는 상당 부호를 붙임으로써 설명을 간략화 또는 생략한다.

도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 용융 유리용 도관에서는, 용융 유리용 도관 (10) 의 외주면 (10a) 에, 둘레방향으로 연속하는 볼록부 (20) 가 축방향으로 적어도 하나 이상 형성되어 있다.

즉, 도 1 에 나타내는 바와 같이 볼록부 (20) 를 용융 유리용 도관 (10) 에 1 개 형성할 수도 있고, 도 2 에 나타내는 바와 같이 2 개 이상 (본 예에서는 3 개) 의 볼록부 (20) 를 형성하도록 해도 된다.

또한, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이 직관의 일부에 볼록부 (20) 를 형성할 수도 있지만, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 용융 유리용 도관 (10) 을, 볼록부 (20) 를 갖는 이송 파이프 (금속제 도관; 11) 와, 볼록부 (20) 가 형성되어 있지 않은 직관 (12) 으로 구성하도록 해도 된다.

또한, 용융 유리용 도관 (10) 의 외주 (관축에 직교하는 단면 윤곽) 는 곡선인 것이 바람직하다. 이 단면의 형상으로는, 전형적으로는 원이나 타원을 들 수 있고, 그 외에 복수의 볼록형상의 원호나, 이러한 원호와, 그 접선을 연속적으로 이어서 형성되는 타원에 가까운 형상을 예시할 수 있다. 이것은, 단면 외주에 각부(角部)가 포함되는 것은 바람직하지 못하며, 특히 내각이 150도 이하인 각부를 포함하는 것은 피해야 하기 때문이다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 볼록부 (20) 의 직경방향 높이 (H) 는 4㎜ 이상, 바람직하게는 50㎜ 이하, 보다 바람직하게는 10∼20㎜ 이다. 여기서, 직경방향 높이 (H) 는 용융 유리용 도관 (10) 의 직경방향에서의 볼록부 (20) 의 높이를 가리키고, 본 발명에서의 높이 (H) 는 모두 이러한 높이를 의미한다. 볼록부 (20) 의 높이 (H) 가 4㎜ 미만이면, 열팽창에 대응하기에 불충분해진다. 특히 감압 탈포 장치의 이송관에 사용하는 경우, 볼록부의 높이가 작으면 기포의 제거성이 나빠지는 경향이 있고, 볼록부가 지나치게 크면 감압 탈포 배관의 압손이 커져 충분한 유리의 유량을 취할 수 없게 될 우려가 있다.

볼록부 (20) 의 높이 (H) 는, 용융 유리용 도관 (10) 의 개구부의 최대 직경의 5∼20% 인 것이 바람직하고, 5∼10% 이면 보다 바람직하다. 여기서 개구부의 최대 직경이란, 용융 유리용 도관 (10) 의 축방향에 직교하는 면에 있어서의 단면 형상에 있어서 최대 직경을 의미한다. 예를 들어, 단면 형상이 원인 경우, 개구부의 최대 직경은 그 원의 직경이 된다. 단면 형상이 타원인 경우, 개구부의 최대 직경은 그 타원의 장경(長徑)이 된다. 볼록부 (20) 의 높이 (H) 가 이 범위이면, 용융 유리의 이송시에 있어서의 압손을 크게 하지 않고서 기포의 제거성을 개선할 수 있다. 또한, 개구부의 최대 직경은, 직경이 작으면 단면 계수가 내려가 휘어지기 쉽고, 지나치게 크면 배관의 백업 보강 등이 필요해져 비용면에서 비현실적이기 때문에, 50∼1000㎜ 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위는 50∼300㎜ 이다.

또한, 볼록부 (20) 의 높이 (H)(mm) 는, 용융 유리용 도관 (10) 의 강도의 관점에서, 용융 유리용 도관 (10) 의 두께 (t)(mm) 로 나눈 값 (H/t) 이 2.5∼500 의 범위인 것이 바람직하다. (H/t) 의 보다 바람직한 범위는 8∼70 이다.

용융 유리용 도관 (10) 의 길이는 배관 경로의 압손을 고려한다는 이유에서 100∼10000㎜ 의 범위인 것이 바람직하고, 200∼10000㎜ 의 범위이면 보다 바람직하다.

용융 유리용 도관 (10) 은, 상기한 바와 같이 볼록부 (20) 의 높이 (H) 나 개구부의 최대 직경을 조정함으로써 열에 의한 신축에 유효하게 대응할 수 있다. 그 용융 유리용 도관 (10) 을 특히 감압 탈포 장치에 사용하는 경우에는 매우 복 잡한 경로를 갖는 도관을 제작할 필요가 있기 때문에, 용융 유리용 도관 (10) 에는 열팽창, 열수축, 진동에 대하여 보다 유연하게 대응할 수 있어야 한다. 이러한 점에서, 본 발명의 용융 유리용 도관은 보다 열에 의한 신축이나 진동에 대하여 유연하게 대응할 수 있으므로, 유용하다.

또한, 상기와 같이 조정한 용융 유리용 도관을 특히 감압 탈포 장치에 사용한 경우에는 보다 효과적으로 기포를 제거할 수 있다는 효과도 있다. 전술한 바와 같이, 감압 탈포 장치에서는 차압에 의해 용융 유리 중의 기포를 제거하고 있다. 이 기포의 제거 메카니즘은, 용융 유리가 배관 중에서 흘러 감에 따라서, 상승관에서 용융 유리가 끌어 올려지고, 전후의 차압에 의해 기포의 직경이 점차 커져 감압 탈포조 내의 표면에서 기포가 터짐으로써, 기포가 소실되는 것으로 생각된다. 상세한 것은 분명하지 않지만, 용융 유리용 도관의 도중에 볼록부를 형성함으로써 배관 내의 유리의 흐름에 적절한 난류가 생겨, 기포를 보다 효율적으로 제거할 수 있는 것으로 생각된다.

용융 유리용 도관의 축방향에서의 볼록부 (20) 의 단면 형상은 도 4 의 (A) 에 나타내는 바와 같이 원호형상의 곡선만으로 형성할 수 있지만, 도 4 의 (B) 에 나타내는 바와 같이, 곡선부 (21a) 와 곡선부 (21b) 사이에 직선부 (22) 를 형성해도 된다.

또한, 볼록부 (20) 를 형성하는 방법으로는, 도 5 의 (A) 에 나타내는 이송 파이프 (11A) 와 같이 볼록부 (20) 를 연속하여 형성하도록 해도 되고, 도 5 의 (B) 에 나타내는 이송 파이프 (11B) 와 같이 일정한 피치로 형성하도록 해도 된다. 또, 도 5 의 (C) 는 볼록부 (20) 를 갖지 않는 직관 (12) 이다.

또, 도 6 에 나타내는 바와 같이 볼록부 (20) 의 선단 (20a) 의 외경이, 용융 유리용 도관 (10) 의 직관부 (13) 의 외경과 동일하게 되도록 해도 된다. 이 경우에는 직관 (12) (도 5 의 (C) 참조) 에 오목부 (23) 를 형성한 것과 실질적으로 동일한 형상이 된다. 따라서, 본 발명에 있어서 볼록부 (20) 는 용융 유리용 도관 (10) 의 밖 또는 안을 향해 형성할 수 있다. 그리고, 볼록부 (20) 를 용융 유리용 도관 (10) 의 안을 향하여 형성한 경우의 볼록부 (20) 의 높이 (H) 는, 오목부 (23) 의 깊이로 간주할 수 있다.

이상과 같이 용융 유리용 도관 (10) 을 구성함으로써, 열 상승 등에 의해 용융 유리용 도관 (10) 에 열에 의한 신축이 발생하면 볼록부 (20) 가 축방향으로 찌부러져 신장을 흡수하거나, 또는 볼록부 (20) 가 축방향으로 확대됨으로써 신축량을 보상하게 된다. 따라서, 용융 유리용 도관 (10) 의 전체 길이를 변화시키지 않고서 신축에 대응할 수 있다.

또한, 본 발명은, 용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 1 금속제 도관의 관벽에 형성된 개구부에 상기 용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 2 금속제 도관이 용접에 의해 접속되어 있는 접속 도관으로서, 상기 제 1 및 제 2 금속제 도관 중 적어도 하나를 상기 용융 유리용 도관으로 구성하여 이루어지는 용융 유리용 접속 도관을 제공한다.

도 7 의 (A) 및 도 7 의 (B) 를 사용하여 이 접속 도관에 대해 설명한다. 도 7 의 (A) 의 (a) 에는, 세로형의 제 1 금속제 도관 (11') 의 관벽에 형성된 개 구부에 제 2 금속제 도관 (11) 이 예를 들어 용접에 의해 접속되어 있다. 제 2 금속제 도관 (11) 에는 볼록부 (20) 가 형성되어 있고, 금속제 도관 (11) 전체의 구조는 상기한 용융 유리용 도관과 실질적으로 동일하다. 접속 도관은 이들 제 1 금속제 도관 (11') 과 제 2 금속제 도관 (11) 의 접합체로서 얻을 수 있다. 본 예에 있어서 제 2 금속제 도관 (11) 은, 볼록부 (20) 가 형성되어 있지 않은 직관 (12) 과 결합함으로써 연장된 용융 유리용 도관 (10) 을 얻을 수 있다. 이 연장된 용융 유리용 도관 (10) 은 피트 (32) 와 제 1 금속제 도관 (11') 을 연결하는 역할을 하고 있어, 피트 (32) 에 축적된 용융 유리 (121) 가 용융 유리용 도관 (10) 을 통하여 접속 도관으로 유출된다. 도 7 의 (B) 에는, 도 7 의 (A) 의 (a) 의 접속 부분을 상세하게 기재하고 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 열 상승시의 열에 의해 용융 유리용 도관 (10) 이 축방향으로 팽창하더라도 그 팽창분을 볼록부 (20) 가 흡수하기 때문에 (도 7 의 (A) 의 (b) 참조), 용융 유리용 도관 (10) 의 전체 길이가 변하지 않고, 피트 (32) 및 제 1 금속제 도관 (11') 이 용융 유리용 도관 (10) 에 눌리는 일없이 그 위치를 높은 정밀도로 유지할 수 있다. 또한, 용융 유리 이송시에 어떠한 원인으로 온도가 변동하거나, 또는 관이 진동하는 경우가 있더라도, 마찬가지로 피트 (32) 및 제 1 금속제 도관 (11') 의 위치가 변하지 않도록 할 수 있다.

즉, 제 2 금속제 도관 (11) 의 축방향의 진동에 대해서는, 도 7 의 (A) 에 나타내는 바와 같이, 볼록부 (20) 가 축방향으로 찌부러지거나 확대됨으로써 진동을 흡수한다. 도 7 의 (A) 의 (b) 는, 도 7 의 (A) 의 (a) 의 제 2 금속제 도 관 (11) 에 화살표 방향의 힘 또는 진동이 부여되어 볼록부 (20) 가 찌부러진 상태를 나타낸다. 또한, 제 2 금속제 도관 (11) 의 축 직교방향의 진동에 대해서는, 도 7 의 (B) 에 나타내는 바와 같이 진동을 흡수한다. 따라서, 도시하지 않은 인접하는 다른 용융 유리용 도관에 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 예에서는 제 1 금속제 도관 (11') 에는 볼록부 (20) 를 형성하고 있지 않지만, 필요에 따라 제 1 금속제 도관 (11') 에도 볼록부 (20) 를 형성할 수 있다.

용융 유리용 도관 (10) 의 두께 (t) 는 1.5㎜ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.2㎜ 이하이다. 또한, t 의 하한은 0.lmm 이상이 바람직하고, 0.3㎜ 이상이 보다 바람직하다.

용융 유리용 도관 (10) 의 재질은, 백금 또는 백금 합금인 것이 내구성 면에서 바람직하다. 그리고, 용융 유리용 도관 (10) 에는 백금 및 백금 합금의 매트릭스에 미세한 세라믹스 입자를 분산시킨 분산 강화형의 백금 합금, 구체적으로는 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금을 사용할 수 있다. 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금 중에 분산되는 분산 세라믹 입자로는, 전형적으로는 산화지르코늄, 산화이트륨, 또는 이들의 조합 등을 예시할 수 있다.

백금 또는 백금 합금을 용융 유리용 도관 (10) 에 사용함으로써, 예를 들어 용융 유리를 이송할 때의 용융 유리와 용융 유리용 도관의 반응을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 용융 유리의 균질화 및 양질화를 도모할 수 있다. 또, 두께 (t) 를 1.5㎜ 이하로 함으로써, 백금 또는 백금 합금 등의 금속 사용량을 억제하여 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 백금 또는 백금 합금 등의 매트릭스에 미 세한 세라믹스 입자를 분산시킨 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금을 사용함으로써, 고온하에서의 입자 성장이 억제된다. 이것에 의해, 용융 유리용 도관 (10) 의 사용 온도가 예를 들어 1300℃ 를 초과하는 경우에는, 용융 유리용 도관 (10) 의 수명 연장을 도모할 수 있다.

또, 용융 유리용 도관 (10) 을 용융 유리 (121) 의 이송에 사용하는 경우에는, 필요에 따라 다른 용융 유리용 도관 (10) 과 서로 축선이 직각, 둔각 또는 예각을 이루도록 용접에 의해 접속하여 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 따른 감압 탈포 장치에 관해서 설명한다. 도 8 에는, 감압 탈포 장치 (30) 전체가 나타나 있다.

또, 이미 도 1 ∼ 도 7 의 (A), (B) 및 도 12 에 있어서 전술한 것과 공통인 부위에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략한다.

이 감압 탈포 장치 (30) 에서는, 용융 유리 (121) 를 상류측 피트 (31A) 에 공급하는 상류측 이송관 (130A), 상류측 피트 (31A) 로부터 수직 상방으로 용융 유리 (121) 를 상승시키는 상승관 (122U), 상승관 (122U) 의 상단으로부터 거의 수평하게 형성된 감압 탈포조 (120), 감압 탈포조 (120) 의 하류측 단부로부터 용융 유리 (121) 를 수직으로 하강시켜 하류측 피트 (31B) 로 유도하는 하강관 (122L), 하류측 피트 (31B) 로부터 더 하류측으로 용융 유리 (121) 를 유도하는 하류측 이송관 (130B) 을 구비하고 있고, 이들에는 전술한 용융 유리용 도관 (금속제 도관; 10) 이 적절히 사용되고 있다.

즉, 상승관 (122U) 및 하강관 (122L) 에는, 둘레방향으로 연속하는 볼록부 (20) 가 축방향으로 적어도 하나 이상 형성되어 있다. 이 볼록부 (20) 에 의해, 고열의 용융 유리 (121) 를 이송할 때에 상승관 (122U) 및 하강관 (122L) 에 생기는 온도에 의한 신축 및 진동을 흡수하고, 상승관 (122U) 및 하강관 (122L) 에 생기는 응력을 흡수하여 감압 탈포 장치 (30) 의 전체적인 문(門)모양의 형상을 안정적으로 유지하고 있다. 또한, 감압 탈포조 (120) 에도 볼록부 (20) 가 형성되고 있어, 열에 의한 신축 및 진동에 대응하고 있다.

또, 상류측 이송관 (130A) 및 하류측 이송관 (130B) 에도 전술한 용융 유리용 도관 (10) 을 사용하는 것이 가능하다.

또한, 상승관 (122U) 과 감압 탈포조 (120) 와의 접합체, 감압 탈포조 (120) 와 하강관 (122L) 의 접합체에 전술한 접속 도관을 사용하는 것이 감압 탈포 장치에 있어서의 진동에 견딜 수 있기 때문에 바람직하다. 특히 감압 탈포 장치에 사용하는 경우, 상승관 (122U), 감압 탈포조 (120) 및 하강관 (122L) 의 길이가 매우 긴 경우가 많다. 이러한 경우에도, 본 발명의 접속 도관은 열에 의한 신축 및 진동에 대응할 수 있어 바람직하다.

또한, 도 8 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 상류측 피트 (31A) 및 하류측 피트 (31B) 에는 교반장치인 제 1 교반기 (131a) 및 제 2 교반기 (131b) 가 형성되어 있고, 제 1 교반기 (131a) 와 상류측 이송관 (130A), 제 2 교반기 (131b) 와 하류측 이송관 (130B) 은 용접부 (16) 에 의해 접합되어 있다.

이 접합된 부분 근방에 전술한 용융 유리용 도관 (10) 즉 금속제 도관 (11) 을 사용함으로써, 교반기에 의한 진동에 대응할 수 있어 바람직하다.

다음으로 구체적인 실시예에 관해서 설명한다. 여기서는, 10% 로듐-백금 합금을 사용하여 도 5 의 (A) ∼ (C) 에 나타내는 3 종의 이송 파이프 (11A), 이송 파이프 (11B), 직관 (12) 과 동일한 샘플을 제작하였다 (샘플 A 가 실시예, 샘플 B 및 C 가 비교예).

샘플 A 는, 도 5 의 (A) 에 나타내는 이송 파이프 (11A) 와 동일한 파이프로서, 두께 0.8㎜, 외경 (직경) 102㎜, 길이 145㎜ 의 원통에, 외경 128㎜, 폭 30㎜ 인 볼록부 (20) 를 연속하여 3 개 형성한 것이다. 따라서, 볼록부 (20) 의 높이 (H) 는 13㎜ 이다.

또한, 샘플 B 는, 도 5 의 (B) 에 나타내는 이송 파이프 (11B) 와 동일한 파이프로서, 두께 0.8㎜, 외경 102㎜, 길이 145㎜ 의 원통에, 높이 (H) 가 3㎜, 폭 7㎜ 인 볼록부 (20) 를 30㎜ 피치로 4 개 형성한 것이다.

또한, 샘플 C 는, 도 5 의 (C) 에 나타내는 직관 (12) 과 동일한 파이프로서, 두께 0.8㎜, 외경 102㎜, 길이 145㎜ 이다.

샘플 A∼C 에 관해서, 각각 도 10 에 나타내는 바와 같은 장치 (40) 를 사용하여 열응력을 측정하였다. 즉, 전기로 (41) 중에서 샘플 A∼C 등을 각각 200℃/h 의 승온 속도로 가열하였다. 열에 의한 신장에 저항하여 시료가 상하로 신장되지 않도록 고정부재 (42U, 42L) 에 의해 유지하고, 고정부재 (42U (42L)) 에 작용하는 압축력을 열응력으로 하여 측정하였다. 측정 결과를 도 11 에 나타낸다.

또, 샘플 A∼C 의 상하단에는, 샘플 A∼C 의 변형을 방지하기 위해 파이프 직경에 맞춘 깊은 접시형상의 고정 지그 (43) (도 10 참조) 를 씌우듯이 끼워 고정하였다.

도 11 의 그래프로부터 알 수 있듯이, 샘플 A 에 발생하는 열응력이 가장 작아져 있어, 볼록부 (20) 에 의한 신축을 가장 유효하게 흡수하고 있음을 알 수 있다.

또한, 샘플 B 는 볼록부 (20) 의 높이 (H) 가 4㎜ 미만이기 때문에 응력이 샘플 A 보다도 커져 있고, 특히 감압 탈포 장치에 샘플 B 를 사용하는 경우에는 열응력의 흡수가 작기 때문에 내구성 면에서 충분하지 않다. 샘플 C 의 경우에는, 열응력을 흡수하는 볼록부 (20) 가 없기 때문에 열응력이 더욱 커져 있어, 내구성 면에서 충분하지 않다.

이상의 점에서, 볼록부 (20) 가 열에 의한 신축을 흡수하는 데에 유효하다는 것이 분명하다.

또, 본 발명의 용융 유리용 도관 및 감압 탈포 장치는, 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 적당한 변형 및 개량 등이 가능하다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 금속제 이송 파이프의 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 2 는, 본 발명에 관련된 금속제 이송 파이프의 별도의 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 3 은, 본 발명에 관련된 금속제 이송 파이프의 또 다른 별도의 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.

도 4 의 (A) 는 곡선부만으로 이루어지는 볼록부의 부분 단면도, 도 4 의 (B) 는 곡선부와 직선부의 조합으로 이루어지는 볼록부의 축선방향의 부분 단면도이다.

도 5 의 (A) 는 큰 볼록부를 연속하여 형성한 경우, 도 5 의 (B) 는 작은 볼록부를 일정 피치로 형성한 경우, 도 5 의 (C) 는 직관(直管)인 경우의 축방향 단면도이다.

도 6 은, 볼록부를 축의 중심방향을 향하여 형성한 경우를 나타내는 축방향 단면도이다.

도 7 의 (A) 는 접속 도관에 있어서의 축방향의 신축을 볼록부가 흡수하는 상태를 나타내는 설명도, 도 7 의 (B) 는 축 직교방향의 진동을 흡수하는 상태를 나타내는 설명도이다.

도 8 은, 본 발명에 관련된 감압 탈포 장치의 전체 구성도이다.

도 9 는, 이송 파이프를 접속하는 용접부를 나타내는 설명도이다.

도 10 은, 열응력의 측정 장치를 나타내는 단면도이다.

도 11 은, 열응력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

도 12 는, 종래부터 알려져 있는 감압 탈포 장치의 단면도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 용융 유리용 도관

11: 금속제 도관

20: 볼록부

30: 감압 탈포 장치

31A: 상류측 피트

31B: 하류측 피트

120: 감압 탈포조

121: 용융 유리

122U: 상승관

122L: 하강관

123: 케이싱

130A: 상류측 이송관

130B: 하류측 이송관

H: 직경방향 높이

t: 두께

Claims

용융 유리가 흐르게 하기 위한 금속제 도관으로서, 둘레방향으로 360도 연속하여 밖 또는 안을 향해 볼록한 부분이 적어도 축방향의 일 지점에 형성되어 있고, 당해 볼록한 부분의 높이 (H) 가 4㎜ 이상이고, 상기 도관의 단면 외주에 각도가 150도 이하인 각부가 포함되지 않는 것을 특징으로 하는 용융 유리용 도관.
제 1 항에 있어서, 상기 높이 (H) 가 10㎜ 이상인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 높이 (H) 가 50㎜ 이하인 용융 유리용 도관.
제 1 항에 있어서, 두께 (t) 가 1.5㎜ 이하인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속제 도관의 재질이 백금 또는 백금 합금인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속제 도관의 재질이 분산 강화형 백금 또는 분산 강화형 백금 합금인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용융 유리용 도관의 개구부의 최대 직경이 50∼1000㎜ 인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 높이 (H) 를 상기 두께 (t) 로 나눈 값 (H/t) 이 2.5∼500 인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 용융 유리용 도관의 길이가 100∼10000㎜ 인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 높이 (H) 는, 상기 용융 유리용 도관의 개구부의 최대 직경의 5∼20% 인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 볼록부가 연속하여 형성되어 있는 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도관은 통전 가열용 도관인 용융 유리용 도관.
용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 1 금속제 도관의 관벽에 형성된 개구부에 상기 용융 유리가 흐르게 하기 위한 제 2 금속제 도관이 접속되어 있는 접속 도관 으로서, 상기 제 1 및 제 2 금속제 도관 중 적어도 하나가 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 용융 유리용 도관인 것을 특징으로 하는 용융 유리용 접속 도관.
감압 탈포조와, 그 감압 탈포조에 용융 유리를 도입하기 위한 상승관과, 상기 감압 탈포조로부터 상기 용융 유리를 배출하기 위한 하강관으로 이루어지는 감압 탈포 장치로서, 상기 감압 탈포조, 상기 상승관 및 상기 하강관 중 어느 하나 이상이 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 용융 유리용 도관인 것을 특징으로 하는 감압 탈포 장치.
감압 탈포조와, 그 감압 탈포조에 용융 유리를 도입하기 위한 상승관과, 상기 감압 탈포조로부터 상기 용융 유리를 배출하기 위한 하강관으로 이루어지는 감압 탈포 장치로서, 상기 상승관과 상기 감압 탈포조의 접합체, 또는 상기 감압 탈포조와 상기 하강관의 접합체 중 어느 하나 이상이 제 13 항에 기재된 접속 도관인 감압 탈포 장치.