KR20090040359A

KR20090040359A - 용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 용융 유리 탈포장치

Info

Publication number: KR20090040359A
Application number: KR1020097004293A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 하마시마; 야스하루 히라하라; 하지메 이토
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-04-23
Also published as: DE10393977B4; AU2003292694A1; TWI298654B; DE10393977T5; KR20050085464A; CN1732132A; CN100467409C; JPWO2004060820A1; WO2004060820A1; US7377132B2; KR100901098B1; JP4466374B2; TW200417425A; US20050229637A1

Abstract

균질, 양질의 유리를 저비용으로 생산할 수 있는 용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 감압 탈포장치를 제공한다.

용융 유리 (21) 를 수평방향으로 흐르게 함과 함께 수직관 (22) 을 접속가능한 용융 유리용 도관 (20) 을, 거의 수평방향으로 형성한다. 이 용융 유리용 도관 (20) 의 단면의 폭 (W) 이 그 단면의 높이 (H) 보다도 크고, 또한, 그 단면윤곽을 볼록 곡선으로 함으로써, 자유표면 (26) 커지고, 이 용융 유리용 도관 (20) 을 감압 탈포장치 (10) 로서 사용하면, 효율적으로 탈포를 실시할 수 있다. 또한, 단면은 볼록 곡선이 타원이기 때문에, 충분한 강도를 유지할 수 있다. 또한, 단면을 형성하는 금속의 양을 감소시켜, 비용 저감을 꾀할 수 있다.

용융 유리, 도관, 탈포방법, 탈포장치

Description

용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 용융 유리 탈포장치{CONDUIT FOR MOLTEN GLASS, MOLTEN GLASS DEGASSING METHOD, AND MOLTEN GLASS DEGASSING APPARATUS}

본 발명은 용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 용융 유리 탈포장치에 관한 것이다.

일반적으로 유리를 공업적으로 제조하는 프로세스는 용해, 청징(淸澄), 성형으로 크게 분류되고, 필요에 따라 각 프로세스 사이에 반송 설비가 배치되어 있다. 유리의 용해는, 내화물로 구성되는 가마에 다종의 원료분말을 투입하여, 고온에 의해 용융함으로써 이루어지는데, 이 용융체의 품질이나 균질을 늘리기 위해서는, 필연적으로 감압 탈포장치와 같은 청징 영역을 형성해야 한다.

이러한 감압 탈포장치로서는, 도 10 에 나타내는 바와 같은 것이 개시되어 있다 (예를 들어 일본 공개특허공보 평9-142851호 참조).

즉, 이 감압 탈포장치 (10) 로는, 용융된 유리 (21) 를 공급하는 상류측 이송관 (30A), 상류측 이송관 (30A) 의 하류측 단부에 있어서 수직 상방으로 용융 유리 (21) 를 상승시키는 상승관 (22U), 상승관 (22U) 의 상단에서 거의 수평으로 형 성된 감압 탈포조 (20), 감압 탈포조(減壓脫泡槽, 20) 의 하류측 단부로부터 용융 유리 (21) 를 수직하여 하방으로 유도하는 하강관 (22L), 하강관 (22L) 에서 다시 하류측으로 용융 유리 (21) 를 유도하는 하류측 이송관 (30B) 을 구비하고 있다.

또, 상류측 이송관 (30A) 에는 제 1 스테일러 (31a) 가 형성되어 있고, 하류측 이송관 (30B) 에는 제 2 스테일러 (31b) 가 형성되어 있다.

상승관 (22U) 및 감압 탈포조 (20) 및 하강관 (22L) 은 케이싱 (23) 으로 덮어져 있다.

이들 상승관 (22U) 및 감압 탈포조 (20) 및 하강관 (22L) 은 전체 도어형 형상으로 형성되어 있고, 사이펀의 원리로 용융 유리 (21) 를 감압 탈포조 (20) 까지 올리고, 차압에 의해 용융 유리 (21) 에 포함되어 있는 거품을 제거하는 것이다.

또, 감압 탈포조 (20), 상승관 (22U) 및 하강관 (22L) 은 용융 유리 (21) 와의 반응을 방지하기 위해서 귀금속 등이 사용되고 있다.

따라서, 상류측 이송관 (30A) 에서 공급되고 있는 용융 유리 (21) 는, 도중에 제 1 스테일러 (31a) 에 의해 교반되어 용존 가스를 미소 기포화함과 함께 용융 유리 (21) 를 균일화한다. 이 용융 유리 (21) 를 상승관 (22U) 에서 감압 탈포조 (20) 까지 밀어 올리고, 감압 탈포조 (20) 에서 탈포된다. 탈포된 용융 유리 (21) 는 하강관 (22L) 을 거쳐서 하류측 이송관 (30B) 으로 유도되고 성형공정으로 이송된다.

전술한 감압 탈포조 (20) 로 용융 유리 (21) 에 직접 접촉하는 장치 재료에 요구되는 특질은, 첫째로 유리를 오염시키지 않는 것이다.

또한, 용해, 청징, 성형의 각 영역을 연결하여 유리를 반송하는 설비재료에 대해서도, 동일한 특질이 요구되고 있다.

이로 인해, 종래부터 용융 유리를 취급하는 설비에 있어서는, 특정한 고융점의 귀금속이 다용(多用)되고 있다. 특히, 기능성이 요구되는 유리제품을 제조하는 경우에는, 장치 재료로부터 침입하는 불순물을 최대한 적게 하는 요구가 보다 높아진다.

그러나, 전술한 귀금속은 매우 비싸고, 일반적인 철계나 비철계 금속과 같이 충분히 사용하는 것은 허용할 수 없다. 이로 인해, 유리 제조 설비에 있어서의 귀금속은 박판화하고, 내화물 구조체의 안감 (line) 으로 하거나, 또는 가장 닳기 어려운 진원 단면을 갖는 박육 원통관으로서 사용되고 있다.

그런데, 전술한 바와 같이 귀금속을 감압 탈포장치 (10) 와 같은 내화물 구조체에 안감으로서 사용하는 구조에서는, 내화물과 귀금속의 팽창계수가 크게 다른 것에 기인하여 양자가 일체화되기 어려운 문제가 있다. 이로 인해, 귀금속에 의한 진원 단면을 갖는 박육 원통관이 사용된다.

그러나, 현재, 다루어야 할 용융 유리 (21) 의 양이 증가하는 경향이 있고, 필연적으로 원통관의 직경을 크게 하여 단면적을 늘릴 필요성이 있으나, 이러한 대형화의 요청에 의해 이하에 서술하는 몇개의 문제가 현재화되고 있다.

첫째로 단순한 직경의 증대는, 사용하는 귀금속량의 비례적인 증대를 의미하고 있어, 설비비용의 폭발적 증가를 초래하게 한다는 문제가 있다.

이어서, 귀금속의 휘산 현상에 기인하는 유리 결점의 문제가 있다. 이 문제는, 원통관 내에 빈틈없이 용융 유리가 충전되어 있는 경우에는 거의 생기지 않지만, 실제로는 원통관에 공간이 잔존하는 상태로 사용하는 것도 적지 않기 때문 무시할 수 없다.

즉, 산소가 충분히 있는 분위기속에서, 천수백 ℃ 이상의 고온에 폭로(暴露)하면 귀금속의 표면에서 미량의 산화물 휘발이 생기는데, 이 산화물은 안정적이지 않고 미묘한 환경의 변화에 의해 환원되어 작은 금속입자가 재정출한다. 이렇게하여 재석출된 미소 금속입자는 용융 유리내에 취입되어, 완전히 고용되지 못하고 고화하여 유리내에 품질상의 결점으로서 잔존한다.

본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 균질하며 양질인 유리를 저비용으로 생산할 수 있는 용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 용융 유리 탈포장치를 제공하는 것에 있다.

발명의 개시

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관은 자유 표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하기 위한 금속제 도관이고, 그 단면의 폭 (W) 이 그 단면의 높이 (H) 보다도 크고, 또한, 그 단면 윤곽이 볼록 곡선인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관은, 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 할 수 있도록 축이 거의 수평방향이 되도록 형성된다. 그리고, 이 용융 유리용 도관의 축에 직각인 수직 단면형상에 있어서는, 높이 (H) 보다도 이것에 직교하는 폭 (W) 이 큰 편평형상을 하고 있기 때문에, 단면이 진원형상인 경우에 비교하여 용융 유리의 자유표면이 커진다.

이로 인해, 이 용융 유리용 도관을 용융 유리 탈포장치로서 사용하면, 효율적으로 탈포를 실시할 수 있다. 또한, 단면윤곽은 볼록 곡선이기 때문에 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관은, 상기 용융 유리용 도관에 있어 서, W 와 H 의 비가 1.1∼1.7 인 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관에 있어서는, 폭 (W) 과 높이 (H) 의 비가 1.1∼1.7 인 범위의 단면으로 함으로써, 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하는 용융 유리용 도관의 강도를 충분히 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은 단면 윤곽의 상기 볼록 곡선이 타원인 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관은, 볼록 곡선이 타원이기 때문에 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 상기 용융 유리용 도관에 있어서, 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

여기서, 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분이란, 예를 들어 용융 유리용 도관의 가장자리 방향으로 360도 연속하여 형성되어 있는 요철 등을 예시할 수 있고, 수는 불문이다. 또한, 축방향이란 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 할 때의 수평축방향에 상당하는 것이다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관에 있어서는, 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분이 보강재의 역할을 다하기 때문에, 강도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은, 백금 또는 백금합금으로 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관은, 도관의 재질로서 백금이나 백금합금 을 사용하고 있기 때문에, 용융 유리에 침입하는 불순물을 최대한 적게할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 용융 유리용 도관은 상기 기술한 용융 유리용 도관에 있어서, 두께치수가 0.4∼1.6mm 인 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 용융 유리용 도관에 있어서는, 두께치수를 0.4∼1.6mm 의 범위로 함으로써, 소정의 강도를 유지하면서 용융 유리용 도관을 제조하는 재료의 사용량을 감소시켜, 비용의 저감화를 꾀할 수 있다.

한편, 본 발명에 관계된 용융 유리 탈포방법은, 금속제 도관내를 자유 표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하고, 당해 자유 표면상의 분위기의 압력을 0.08∼0.5atm 으로 유지하여 용융 유리를 탈포하는 경우에, 상기 기술한 용융 유리용 도관을 상기 금속제 도관으로서 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 용융 유리 탈포방법에 있어서는, 높은 탈포 효율을 얻을 수 있기 때문에 유리내의 품질 결점을 적게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계된 용융 유리 탈포장치는 금속제 도관중을, 자유 표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하고, 당해 자유 표면상의 분위기의 압력을 0.08∼0.5atm 으로 유지하여 용융 유리를 탈포하는 용융 유리 탈포장치로서, 상기 금속제 도관으로서 상기 기술한 용융 유리용 도관을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는, 강도를 유지하면서 탈포하는 액면의 면적을 크게 함과 함께, 금속제 도관을 제작하기 위한 판재로서 사용되는 백금 등 의 사용량을 삭감하여 비용의 저감화를 꾀할 수 있다.

본 발명은 균질하며 양질인 유리를 저비용으로 생산할 수 있는 용융 유리용 도관, 용융 유리 탈포방법 및 용융 유리 탈포장치를 제공할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명에 관계된 용융 유리용 도관 및 용융 유리 탈포장치는, 도 10 에 있어서 전술한 것과 동일한 구성을 하고 있고, 공통적인 부위에는 같은 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략하는 것으로 한다.

용융 유리용 도관은, 예를 들어 도 10 에 나타낸 용융 유리 탈포장치 (10) 에서의 감압 탈포조 (20) 와 같은 주로 용융 유리 (21) 를 수평방향으로 흐르게 하기 위한 것으로, 양단에 상승관 (22U) 및 하강관 (22L; 수직관 (22) 으로 총칭한다) 이 접속 가능함과 함께, 축이 거의 수평방향이 되도록 형성되어 있다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 감압 탈포조 (20) 는 용융 유리 탈포장치 (10) 에 형성되어 있고, 수평방향으로 흐르는 용융 유리 (21) 를 탈포하여, 용융 유리 (21) 의 균질화, 양질화를 꾀하는 것이다. 감압 탈포조 (20) 의 두께는 0.4mm 이상, 1.6mm 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

감압 탈포조 (20) 내의 용융 유리 (21) 는 고온으로 가열되어 보온이 충분하지 않으면, 열적, 조성적으로 균일한 상태를 유지할 수 없게 되므로, 일반적으로 열전도가 우수한 금속제 도관의 경우, 그 두께를 얇게 하고, 그 외측을 단열성이 높은 내화성의 케이싱 (23; 도 10 참조) 등으로 덮어야 한다.

이로 인해, 감압 탈포조 (20) 의 두께는 1.6mm 이하인 것이 바람직하지만, 두께가 지나치게 얇으면 가공에 있어서 형상의 유지가 곤란하거나, 사용시의 강성이 부족하기 때문에, 0.4mm 이상인 것이 바람직하다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 감압 탈포조 (20) 는 높이 (H) 보다도 폭 (W) 이 큰 단면을 가지고, 그 외주 (단면윤곽) 는 볼록 곡선이다. 이 볼록 곡선으로서는 전형적으로는 타원을 들 수 있지만, 그 외에 복수의 볼록 형상의 원호나, 타원에 근사한 형상 또는 타원형을 예시할 수 있다. 이것은, 단면 윤곽에 각부가 포함되는 것은 강도상 바람직하지 않고, 특히 내각이 150도 이하인 각부를 포함하는 것은 피해야 하기 때문이다.

용융 유리 (21) 속의 거품은 감압 탈포조 (20) 내에서 부력에 의해 부상하여 상부의 공간 (25) 으로 빠져 가지만, 용융 유리 (21) 의 점성은 매우 높기 때문에 그 부상 속도에 따라서는, 기포가 용융 유리 속에 잔존하여 제품이 된 유리로 결점이 되는 경우가 있다.

따라서, 용융 유리 (21) 로부터 효율적으로 거품을 빼내기 위해서는, 수평방향으로 흐르고 있는 용융 유리 (21) 의 깊이는 얕고, 상부의 공간 (25) 과 접하고 있는 자유 표면 (액면; 26) 의 면적은 가능한 한 큰 쪽이 바람직하다. 그러나, 앞 부분에 유리를 용융하기 위한 용해조, 후부에 유리를 소정의 형상으로 성형하는 성형 장소가 존재하는 감압 탈포조 (20) 의 경우, 감압 탈포조 (20) 는 제한된 영역 내에 설치되기 때문에 장소의 제약이 있는 것이 일반적이고, 또한 사용하는 금 속 재료가 귀금속인 경우에는 재료의 사용량도 제한된다.

다음으로, 폭 (W)/높이 (H) 가 1.5 인 타원형상의 단면을 갖는 감압 탈포조 (20) 를 예로 하여, 그 타원 단면의 유효성에 대해서 설명한다.

감압 탈포조 (20) 를 제작하기 위한 재료의 사용량을 일정하게 하고, 추가로 중심축 (수평축) 방향의 길이를 일정하게 한 경우에, 감압 탈포조 (20) 의 단면의 폭 (W) 및 높이 (H) 는, 감압 탈포조 (20) 의 단면이 진원인 경우에서의 직경의 각각 1.23 배 및 0.82 배가 된다. 또, 감압 탈포조 (20) 를 예를 들어 백금으로 형성하는 경우에는, 백금의 강도나 비용 면에서 폭 (W) 은 40∼850mm 인 것이 바람직하고, 높이 (H) 는 30∼500mm 인 것이 바람직하다.

도 1 에 있어서, 이 타원 단면의 감압 탈포조 (20) 에 단면의 1/2 의 높이까지 용융 유리 (21) 를 충전하였을 때, 그 용융 유리 (21) 의 상부 공간 (25) 과 접하는 자유 표면 (26) 의 면적은, 진원 단면의 감압 탈포조인 경우의 1.23 배로 커지고, 가장 깊은 부분에 존재하는 기포가 공간 중으로 빠져나갈 때까지 부상하는 거리는 0.82 배로 짧아진다. 이 용융 유리와 접하는 면적의 증대와 기포의 부상거리의 단축에 따른 탈포 효과의 향상은 매우 크다.

또한, 동일한 두께의 귀금속으로부터 단면이 타원과 진원의 감압 탈포조를 형성하는 경우, 단면의 1/2 까지 충전된 용융 유리의 상부 공간과 접하는 자유 표면의 면적을 양쪽 모두 동일하게 하였을 때, 타원 단면의 감압 탈포조를 형성하는 데 필요한 귀금속의 양은, 진원 단면의 감압 탈포조를 구성하는 데 필요한 귀금속의 양보다 적어지고, 약 16% 의 귀금속을 삭감할 수 있다. 이와 같이 감압 탈 포조 (20) 의 단면을 타원으로 함으로써, 재료인 귀금속의 삭감과 탈포 효과의 향상이 양립하게 되어, 타원 단면의 효과는 대단히 크다. 그리고, 이 효과는 타원에 근사하는 타원 형상의 단면이더라도 동일하게 얻어진다.

한편, 통상 2mm 가 되지 않는 박육의 금속판으로 구성되는 종래의 감압 탈포조 (20; 도 10 참조) 는 진원 단면이다. 이것은 진원 단면이 여러 방향으로부터 부여되는 힘에 가장 강하고 내압강도가 우수하고, 또한 예를 들어 금속판에 직접 통전 가열하는 경우에, 통전시의 전류 편석에 기인하는 국소적인 이상 발열부가 생길 가능성도 가장 적기 때문이다.

즉, 금속제의 감압 탈포조 (20) 는 예외없이, 보온를 위해 주위가 벽돌질의 내화물인 케이싱 (23; 도 10 참조) 으로 덮어져 있고, 승온시나 온도가 변화한 경우에는, 감압 탈포조 (20) 와 케이싱 (23) 의 열팽창량의 차이 때문에 감압 탈포조 (20) 내에는 큰 응력이 발생한다. 이들의 응력은, 단면이 진원형일 때에 가장 균일하게 분산할 수 있지만, 현저한 각 (예를 들어 내각이 150도 이하인 각) 이 있는 형상에서는 모서리부에 대한 응력 집중을 피할 수 없다.

또한, 모서리부를 갖는 감압 탈포조 (20) 를 제작하는 경우, 그 모서리부는 통상 금속판을 용접 가공이나 굽힘 가공함으로써 형성되기 때문에, 이 부분에 금속판의 두께 편차가 생긴다. 이 두께 편차부는 통전할 때에 이상 발열부가 되기 쉽다. 또한 모서리부이기 때문에 응력 집중이 일어나기 쉽다. 응력 집중부나 이상 발열부가 생긴 구조체를 고온하에서 장시간 사용하면, 그 영역의 금속재료는 선택적으로 열화된다.

이러한 선택적 열화의 결과, 파손이 이 부분을 기점으로 하여 생기고, 감압 탈포조 전체의 수명이 기대한 대로는 얻어지지 않을 우려가 있다.

한편, 타원형상의 단면을 갖는 감압 탈포조 (20) 의 경우에는, 이러한 응력집중부나 이상 발열부가 생길 가능성은 작다.

그러나, 타원 단면을 갖는 감압 탈포조 (20) 에 있어서, 폭 (W)/높이 (H) 가 극단적으로 커지면 단면은 매우 편평해지고, 예를 들어 상부로부터 가해진 힘에 대해서는 충분한 내력이 없어지고 만다. 따라서, 폭 (W)/높이 (H) 는 일정한 범위내에 있는 것이 바람직하고, 그 범위로서는 1.3 이상, 1.7 이내가 바람직하고, 보다 바람직한 것은 1.4 이상, 1.6 이내이다. 여기서, 폭 (W)/높이 (H) 의 하한을 1.3 이상으로 한 것은, 이 범위를 초과하면 전술한 바와 같은 타원형상으로서의 효과를 얻기 어려워지기 때문이다.

또한, 본 발명이 제공하는 용융 유리용 도관은 용융 유리 (21) 중에 생기는 품질 결점을 줄이는 면에서도 효과적이다. 전술한 바와 같이 감압 탈포조 (20) 를 형성하는 백금 또는 백금합금은, 휘발현상과 석출현상의 반복에 의해, 용융 유리 (21) 중의 미소결점을 생성할 가능성이 있다. 이 결점이 생길 확률은 온도나 분위기 등의 사용환경이 일정하면, 감압 탈포조 (20) 의 용융 유리 (21) 에 닿지 않는 내표면적에 비례한다. 이 점에서 타원형상의 단면은 진원이나 사각형의 단면에 비하여 감압 탈포조 (20) 의 유리에 닿지 않는 내표면적을 작게 할 수 있다.

또한, 고온하에서의 용융 유리 (21) 로부터는, 일부의 조성물이 휘산하는 경 우가 많다. 상부에 공간 (25) 을 갖는 감압 탈포조 (20) 내에서 휘산한 조성물은, 감압 탈포조 (20) 의 천장부 (24) 의 내벽에 부착된다. 이 천장부 (24) 가 일정 이상의 곡률을 가지고 있으면, 부착물은 두꺼운 층이 되지 않고, 측벽을 따라 용융 유리 (21) 내로 되돌아간다. 그러나, 측벽에 가까운 부분의 유리 유속이 느리기 때문에, 되돌아간 휘산물은 시간 경과에 따라서 유리중으로 확산될 수 있다. 이 결과, 감압 탈포조 (20) 외에 용융 유리 (21) 내의 이질 성분으로서 유출하고, 유리 내의 품질 결점이 될 가능성은 작다.

한편, 천장부 (24) 가 곡률이 작은, 특히 직사각형 단면과 같이 직선인 경우에는, 부착된 휘산물은 용이하게 낙하할 수 없기 때문에 천장부 (24) 의 내면에 두꺼운 층을 형성한 후에, 감압 탈포조 (20) 의 유리 유속이 큰 중앙부의 용융 유리 (21) 중에 낙하하여 되돌아간다. 이 결과, 이 이질 성분 물질은 감압 탈포조 (20) 를 나갈 때까지 유리내에 충분히 확산될 수 없기 때문에 유리내의 품질 결점이 된다.

본 발명이 제공하는 용융 유리용 도관을 구성하는 재료는, 고온에서 용융 유리 (21) 에 견딜수 있는 재료이어야 한다. 이 재료로서는 백금 또는 백금합금이 가장 일반적이지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 유리의 조성, 사용온도나 분위기 등의 조건에 의해 금이나 이리듐 등을 사용해도 된다. 또한, 사용온도가 1300℃ 를 초과하는 경우에는, 백금 또는 백금합금의 매트릭스에 미세한 세라믹스 입자를 분산시킨, 분산 강화 합금을 사용하는 것이 구조체의 수명 연장에 효과적이다.

본 발명이 제공하는 용융 유리용 도관이, 모서리를 갖는 단면 형상의 용융 유리용 도관에 비교하여 높은 강도를 갖는 것은 앞서 말하였지만, 진원 단면의 것에 비해서 외부로부터의 힘에 대하여 약한 것은 부정할 수 없다.

이로 인해, 감압 탈포조 (20) 의 외주에 강화 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 이 강화구조로서는 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같이 감압 탈포조 (20) 에 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분, 예를 들어 그 가장자리 방향을 따라서 360도 연속하여 형성되어 있는 오목부 및/또는 볼록부 (요철부 (27) 라 한다) 를 규칙적으로 형성하는 것이 가장 효과적이다. 그리고, 이들의 요철부 (27) 로서는, 감압 탈포조 (20) 의 축방향에 형성하는 연속적인 파형 형상 또는 일정한 피치로 형성된 렌즈 형상의 것이 대표적이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

강화구조인 상기 요철부 (27) 는, 관 형상으로 성형하고 나서의 금형 등에 의한 프레스 가공, 또는 관 형상으로 성형하기 전의 판재료의 단계에서의 형롤에 의한 프레스 가공 등에 의해 형성할 수 있지만, 이들의 방법에 한정되지 않는다. 그러나, 이 프레스 가공에 있어서 감압 탈포조 (20) 의 두께 편차를 가능한 한 작게 하는 것이 중요하고, 정수압이나 형롤에 의한 프레스 가공은 두께 편차를 가급적에 작게 할 수 있다는 점에서 우수하다.

(실시예 1)

다음으로, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관 및 감압 탈포장치의 구체적인 예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또, 도 10 에 있어서 전술한 것과 공 통적인 부위에는 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략하는 것으로 한다.

이 실시예에서는, 두께 0.5mm 의 Pt-10 중량% Rh 합금제의 금속판으로부터, 길이 300mm 의 내용적이 동일한 진원 단면, 타원 단면 및 직사각형 단면을 갖는 감압 탈포조 (20) 를 제작하여, 이들 감압 탈포조 (20) 의 중량 및 탈포 능력을 조사하였다. 이 중 본 발명에 관계되는 타원 단면의 감압 탈포조 (20) 에 대해서는, 폭 (W) 과 높이 (H) 의 비를 바꾸어 W/H= 1.1, 1.3, 1.5, 1.7, 1.9 의 5 종류를 제작하였다.

도 3 은 제작된 감압 탈포조 (20) 의 단면의 모식도이고, (A) 는 진원, (B) 는 타원, (C) 는 직사각형이다. 감압 탈포조 (20) 의 이들 단면에 있어서, (A) 의 진원의 직경은 50mm, (C) 의 직사각형의 높이 및 폭은 각각 38mm 및 55mm 이다.

또한, (B) 의 W/H=1.1 인 경우의 높이 (H) 및 폭 (W) 은 각각 H=48mm 및 W=52.5mm, W/H=1.3 인 경우는 각각 H=44mm 및 W=57mm, W/H=1.5 인 경우는, 각각 H=41mm 및 W=61.5mm, W/H=1.7 인 경우는 각각 H=38.5mm 및 W=65.5mm, W/H=1.9 인 경우는 각각 H=36mm 및 W=69mm 이다.

탈포 능력의 측정은, 도 4 에 나타내는 장치 (40) 를 사용하여, 다음에 서술할 방법으로 실시하였다. 우선, 각 감압 탈포조 (20) 의 상부에 구멍을 열어, 이곳으로부터 부숴낸 붕규산계 유리 조각을 용융한 후에 내부공간의 50% 를 채우는 양을 투입하여, 밀폐 챔버 방식의 전기로 (41) 내에 정치한다.

다음으로, 전기로 (41) 를 1400℃ 에서 가열하고, 배기펌프 (42) 에 의해 30 분간 챔버 (43) 의 내부를 0.28atm 으로 유지한 후, 용융 유리 (21) 를 흘려 보내고, 이 용융 유리 (21) 중에 포함되는 기포의 개수를 조사하였다. 그 결과를 도 5 에 나타낸다.

본 시험에 사용한 조성된 유리의 경우, 이것을 소기의 용도로 제공하기 위한 청징 조건은, 동일한 시험에 있어서 기포 개수가 1×10³ (개/kg) 이하가 되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 5 로부터 타원 단면의 경우에는 폭 (W) 과 높이 (H) 의 비는 1.3 이상이 필요함을 알게 된다. 또한, 폭과 높이의 비가 1.9 인 타원 단면의 감압 탈포조와 직사각형 단면의 감압 탈포조로부터 흘려 보낸 유리에는 백금의 휘발ㆍ응집에 기인한다고 생각되는 결점이 생기기 시작하여, 부적절함을 알게 된다.

(실시예 2)

이 실시예에서는, 감압 탈포조 (20) 의 두께 (0.6mm), 단면의 높이 (200mm) 및 길이방향의 길이 (300mm) 를 동일하게 하여, 도 6(A) 에 나타내는 타원 단면 (폭과 높이의 비: 1.5), (B) 에 나타내는 직사각형 단면, (C) 에 나타내는 네 귀퉁이에 R 을 부여한 직사각형 단면의 감압 탈포조 (20) 를 Pt-10 중량% Rh 합금에 의해 제작하여, 1 축의 압축시험에 제공하고, 찌그러짐 강도의 비교를 실시하였다.

또, (A) 의 타원 단면에 대해서는 외주에 도 1 에 나타낸 바와 같은 파형의 요철부 (27) 를 피치 25mm, 고저차 5mm 로 형성한 것도 제작하여, 시험에 제공하였다.

압축 시험은 실온의 대기 중에서, 도 7 에 나타내는 바와 같은 도어형 만능시험기 (70) 를 사용하여, 압하 속도 0.5mm/min 의 조건으로 각 감압 탈포조 (20) 에 대해서 압축시험을 실시하였다.

이 시험으로 얻어진 하중-변위 곡선을 도 8 에 나타낸다. 도 8 로부터 타원 단면이 직사각형 단면보다 강하고, 특히 타원의 외주에 요철부 (27) 를 부여한 경우 (도 8 중 A') 가 매우 강해짐을 알았다.

(실시예 3)

도 9 에 단면도를 나타낸 바와 같이, 하부에 도입부와 배출부를 가지고, 용융 유리 (21) 가 화살표 방향으로 흐름으로써 연속적으로 청징되는 Pt-10 중량% Rh 제의 감압 탈포조 (20) 수평부의 지면에 수직한 단면의 형상을 진원으로부터 타원으로 변경하였다.

진원과 타원으로는, 도입부와 배출부의 내경과 이들 양쪽 부분의 축간 거리 및 수평부에 사용하는 재료의 양을 일정하게 설계하였다. 진원의 직경은 250mm 이고, 타원 단면의 폭 (W) 은 300mm, 높이 (H) 는 200mm 이었다. 진원의 경우, 타원의 경우 모두 전체 길이는 1700mm 이었다. 타원 단면의 폭 (W)/높이 (H) 를 1.5 로 하면, 높이 (H) 는 진원 직경의 약 0.8 배, 폭 (W) 의 길이는 약 1.2 배가 된다.

또한, 타원 단면의 감압 탈포조의 외주에는 보강를 위해 가장자리 형상의 연속적인 요철부 (27) 를 부여하였다 (도 1 참조).

이 타원 단면의 감압 탈포조 (20) 를 진원 단면의 감압 탈포조 (20) 를 사용 하였던 것과 동일한 온도, 조성 (보로실리케이트 유리) 의 용융 유리 (21) 의 감압 탈포에 사용하였다.

이 결과, 감압 탈포조 (20) 로부터 배출되는 용융 유리 (21) 의 품질을 저하시키지 않고, 타원 단면의 감압 탈포조 (20) 는 용융 유리 (21) 의 이동속도를 종전(진원 단면의 감압 탈포조 (20)) 의 1.3 배로 하는 것이 가능하게 되었다.

이상, 전술한 용융 유리용 도관 및 감압 탈포장치 (10) 에 의하면, 감압 탈포조 (20) 의 수직단면 윤곽 형상에 있어서, 높이 (H) 보다도 이것에 직교하는 폭 (W) 이 큰 편평 형상을 하고 있기 때문에, 자유표면 (26) 의 면적이 커진다.

이로 인해, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관을 감압 탈포장치 (10) 의 감압 탈포조 (20) 로서 사용하면, 효율적으로 탈포를 실시할 수 있다. 또한, 단면은 바깥쪽으로 향하여 볼록 형상의 원호면이 연속하는, 예를 들어 타원 형상의 곡선이기 때문에 충분한 강도를 유지할 수 있다. 또한, 진원 단면 등과 비교하여, 감압 탈포조 (20) 를 형성하는 백금 등의 사용량을 삭감할 수 있어, 비용을 저감화할 수 있다.

또, 본 발명의 용융 유리용 도관 및 감압 탈포장치는, 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 적절한 변형, 개량 등이 가능하다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관에 의하면, 그 단면의 폭 (W) 이 그 단면의 높이 (H) 보다도 크고, 그리고, 그 단면윤곽이 볼록 곡선이기 때문에, 용융 유리의 자유표면을 크게 하여 효율적으로 탈포를 실시할 수 있고, 그리고 충분한 강도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 관계된 바람직한 용융 유리용 도관에 의하면, 폭 (W) 과 높이 (H) 의 비가 1.1∼1.7 인 범위의 단면으로 함으로써, 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하는 경우에도, 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관에 의하면, 외측윤곽을 형성하는 볼록 곡선이 타원이기 때문에, 충분한 강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 바람직한 용융 유리용 도관에 의하면, 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분이 보강재의 역할을 하기 때문에, 강도를 높일 수 있다.

그리고, 본 발명은 용융 유리용 도관의 재료로서 백금이나 백금합금의 귀금속을 사용하고 있기 때문에, 용융 유리에 침입하는 불순물을 최대한 적게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계된 바람직한 용융 유리용 도관에 의하면, 두께 치수를 0.4∼1.6mm 의 범위로 함으로써, 소정의 강도를 유지하면서 용융 유리용 도관을 제조하는 판재의 사용량을 감소시켜, 비용의 저감화를 꾀할 수 있다.

한편, 본 발명에 관계된 용융 유리 탈포방법 및 감압 탈포장치 의하면, 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관을 사용하고 있기 때문에, 용융 유리의 자유표면을 크게 하여 효율적으로 탈포를 실시할 수 있고, 또한, 충분한 강도를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관계된 용융 유리용 도관 및 감압 탈포장치의 실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 2 는 본 발명에 관계된 감압 탈포장치의 감압 탈포조의 단면 형상이다.

도 3 은 탈포 능력을 비교한 단면 형상이고, (A) 는 진원, (B) 는 본 발명에 관계된 단면 형상, (C) 는 직사각형이다.

도 4 는 탈포 능력의 측정 장치를 나타내는 단면도이다.

도 5 는 탈포 능력의 측정 결과를 나타내는 표이다.

도 6 은 압축 강도를 비교한 단면 형상이고, (A) 는 타원 단면, (B) 는 직사각형 단면, (C) 는 네 귀퉁이에 R 을 부여한 직사각형 단면이다.

도 7 은 압축 시험기의 사시도이다.

도 8 은 압축 강도의 측정결과를 나타내는 그래프이다.

도 9 는 감압 탈포조의 실시예를 도시하는 단면도이다.

도 10 은 종래부터 알려져 있는 감압 탈포장치의 종단면도이다.

(부호의 설명)

10 : 감압 탈포장치

20 : 감압 탈포조 (용융 유리용 도관)

21 : 용융 유리

22 : 수직관

27 : 요철부

Claims

자유표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하기 위한 금속제 도관으로서, 그 단면의 폭 (W) 과 그 단면의 높이 (H) 의 비가 1.3∼1.7 이고, 또한, 그 단면윤곽이 볼록 곡선인 것을 특징으로 하는 용융 유리용 도관.
제 1 항에 있어서, 상기 볼록 곡선이 타원인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단면의 크기가 축방향으로 변화하고 있는 부분을 갖는 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가장자리 방향을 따라서 360도 연속하여 형성된 오목부, 볼록부, 또는 오목부 및 볼록부를 형성하고 있는 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 백금 또는 백금합금으로 이루어지는 용융 유리용 도관.
제 5 항에 있어서, 상기 백금 또는 백금합금의 매트릭스에 미세한 세라믹스 입자를 분산시킨 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두께치수가 0.4∼1.6mm 인 용융 유리용 도관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 감압 탈포장치에 사용되는 용융 유리용 도관.
금속제 도관중을, 자유표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하고, 당해 자유표면상의 분위기의 압력을 0.08∼0.5atm 으로 유지하여 용융 유리를 탈포하는 용융 유리 탈포방법으로서,

제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 용융 유리용 도관을 상기 금속제 도관으로 하는 것을 특징으로 하는 용융 유리 탈포방법.
금속제 도관중을, 자유표면을 가지도록 하면서 용융 유리를 수평방향으로 흐르게 하고, 당해 자유표면상의 분위기의 압력을 0.08∼0.5atm 으로 유지하여 용융 유리를 탈포하는 용융 유리 탈포장치로서,

제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 용융 유리용 도관을 상기 금속제 도관으로 하는 것을 특징으로 하는 용융 유리 탈포장치.