WO2010067669A1 - 溶融ガラス搬送設備要素およびガラス製造装置 - Google Patents

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WO2010067669A1
WO2010067669A1 PCT/JP2009/068698 JP2009068698W WO2010067669A1 WO 2010067669 A1 WO2010067669 A1 WO 2010067669A1 JP 2009068698 W JP2009068698 W JP 2009068698W WO 2010067669 A1 WO2010067669 A1 WO 2010067669A1
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WO
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conduit
ceramic structure
molten glass
platinum
thermal expansion
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PCT/JP2009/068698
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Inventor
和雄 浜島
伸広 篠原
弘法 佐藤
Original Assignee
旭硝子株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • C03B5/43—Use of materials for furnace walls, e.g. fire-bricks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/225—Refining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/225—Refining
    • C03B5/2252—Refining under reduced pressure, e.g. with vacuum refiners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
    • C03B7/02—Forehearths, i.e. feeder channels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
    • C03B7/08—Feeder spouts, e.g. gob feeders
    • C03B7/084—Tube mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a molten glass transport equipment element that can be suitably used in a glass manufacturing apparatus such as a vacuum degassing apparatus, and a glass manufacturing apparatus including the molten glass transport equipment element.
  • a constituent material of a molten glass conduit is required to have excellent heat resistance and corrosion resistance to molten glass.
  • platinum or a platinum alloy is used (see Patent Document 1).
  • a heat insulating brick is disposed around a conduit made of platinum or a platinum alloy molten glass so as to surround the conduit.
  • the platinum or platinum alloy that composes the conduit and the insulating bricks that are placed around the conduit have different coefficients of thermal expansion, so the difference in the amount of thermal expansion during heating and the amount of contraction during cooling is a problem. It becomes.
  • the castable cement is placed between the two so that the two can move slightly when the temperature changes. Such an irregular ceramic material is filled.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a vacuum degassing apparatus.
  • a vacuum degassing tank 130 is accommodated in the vacuum housing 120 so that the major axis thereof is oriented in the horizontal direction.
  • a rising pipe 140 is attached to the lower surface of one end of the vacuum degassing tank 130, and a lowering pipe 150 is attached to the lower surface of the other end.
  • a heat insulating material 160 is disposed around the decompression defoaming tank 130, the ascending pipe 140 and the descending pipe 150.
  • the riser 140 is connected to a structure upstream of the molten glass (not shown; for example, a glass melting tank) via conduits 170, 180, and 190.
  • the downcomer 150 is connected to a downstream structure (not shown; for example, a sheet glass forming apparatus such as a float bath) via conduits 200, 220, and 240.
  • the riser 140 with a vertical central axis is routed through a conduit 170 with a central axis in the horizontal direction, a conduit 180 with a central axis in the vertical direction and a conduit 190 with a central axis in the horizontal direction.
  • the downcomer 150 having the central axis in the vertical direction is a downstream structure through the conduit 200 having the central axis in the horizontal direction, the conduit 220 having the central axis in the vertical direction, and the conduit 240 having the central axis in the horizontal direction.
  • the ascending pipe 140, the descending pipe 150, and the conduits 170, 180, 190, 200, 220, and 240 are platinum or platinum alloy pipes.
  • a heat insulating brick is disposed so as to surround the platinum or platinum alloy tube, and an amorphous ceramic material is interposed between the platinum or platinum alloy tube and the heat insulating brick. Filled.
  • a tube 140, 150, 180, and 220
  • a tube (170, 190, 200, and 240) having a central axis in the horizontal direction is used alone, platinum is used.
  • the difference in the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling between the platinum alloy tube and the heat insulating brick can be absorbed by an amorphous ceramic material filled between them. .
  • the joint between the pipe having the central axis in the vertical direction and the pipe having the central axis in the horizontal direction (the joint between the rising pipe 140 and the conduit 170, the joint between the down pipe 150 and the conduit 200, the conduit 170 and the conduit) 180, a joint between the conduit 180 and the conduit 190, a joint between the conduit 200 and the conduit 220, and a joint between the conduit 220 and the conduit 240), or the difference in thermal expansion during heating, or The difference in shrinkage during cooling cannot be absorbed by the amorphous ceramic material, and cracks may occur at the joint.
  • a crack occurs at the joint, there is a problem that the insulating brick disposed around is eroded by the molten glass leaking from the crack. As a result, there are problems such as a decrease in productivity due to restoration work and a shortened equipment life.
  • the present invention joins a conduit having a central axis in the vertical direction and a conduit having a central axis in the horizontal direction by thermal expansion during heating or contraction during cooling. And a molten glass conveying equipment element having a ceramic structure that is difficult to be eroded even if the molten glass leaks for some reason, and the molten glass conveying equipment. It aims at providing the glass manufacturing apparatus containing an element.
  • the present invention provides at least a first conduit having a central axis in the vertical direction and a second conduit having a central axis in the horizontal direction communicating with the first conduit.
  • a molten glass conduit structure comprising one by one, wherein the first conduit and the second conduit are made of platinum or a platinum alloy;
  • a molten glass transport equipment element having a ceramic structure disposed around the first conduit and the second conduit, The ceramic structure contains 75 wt% or more of zirconium oxide by mass% with respect to the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more,
  • the ceramic structure has an average open porosity of 5 to 60%,
  • a molten glass transport equipment element wherein the ceramic structure has a linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of 8 ⁇ 10 ⁇ 6 to 12 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the present invention provides a glass manufacturing apparatus including the molten glass conveying equipment element of the present invention.
  • the linear thermal expansion coefficients of the molten glass conduit made of platinum or a platinum alloy and the ceramic structure disposed around the conduit are substantially the same.
  • the difference in thermal expansion amount or shrinkage amount during cooling is extremely small. For this reason, cracks are prevented from occurring at the junction between the conduit having the central axis in the vertical direction and the conduit having the central axis in the horizontal direction due to thermal expansion during heating or contraction during cooling. Furthermore, even if the molten glass leaks for some reason, the ceramic structure in the present invention is hardly eroded.
  • the glass manufacturing apparatus including the molten glass conveyance equipment element of the present invention is prevented from cracking at the conduit joint due to thermal expansion during heating or contraction during cooling, and Even if the molten glass leaks for the reason, the ceramic structure is hard to be eroded. Therefore, it is excellent in reliability, and the glass can be manufactured stably over a long period of time.
  • Sectional drawing which showed one structural example of the vacuum deaeration apparatus. Sectional drawing which showed 1 structural example of the molten glass conveyance equipment element of this invention. Sectional drawing of the test body used in Test Example 1.
  • FIG. The perspective view which showed the electric power feeding part 6 vicinity of the upper part of FIG. 3 and FIG. Sectional drawing of the test body used in the comparative example 1.
  • FIG. Explanatory drawing of the immersion test implemented in Test Example 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing one configuration example of the molten glass conveyance equipment element of the present invention. 2 corresponds to a partially enlarged view of the conduits 200, 220, and 240 in FIG.
  • the molten glass conduit structure 1 is centered in the horizontal direction with respect to a first conduit (hereinafter referred to as “vertical tube”) 1a having a central axis in the vertical direction.
  • first conduit hereinafter referred to as “vertical tube” 1a having a central axis in the vertical direction.
  • Two second conduits hereinafter referred to as “horizontal pipes”) 1b having shafts and another 1b communicate with each other.
  • the molten glass conveyance equipment element in the present invention is not limited to the illustrated embodiment, as long as it has at least one vertical pipe and one horizontal pipe communicating with the vertical pipe.
  • one horizontal pipe may communicate with one vertical pipe.
  • one horizontal pipe communicates with one vertical pipe at one end side, and the horizontal pipe communicates with another vertical pipe at the other end side (see FIG. 1 or a structure corresponding to a combination of the conduits 150, 200 and 220 in FIG. 1), and one or more vertical pipes or horizontal pipes, or both of which communicate with such a structure (in FIG. 1).
  • a structure corresponding to a combination of the conduits 150, 200, 220, and 240 may be any structure corresponding to a combination of the conduits 150, 200, 220, and 240.
  • the vertical pipe in the present invention does not necessarily require that the central axis is in the vertical direction in a strict sense, and the central axis may be inclined with respect to the vertical direction.
  • the central axis is not necessarily required to be in the horizontal direction in a strict sense, and the central axis may be inclined to some extent with respect to the horizontal direction.
  • the vertical pipe and the horizontal pipe in the present invention are intended to have a relative relationship between them, and when one of the pipes is a vertical pipe, the pipe intersecting with the vertical pipe is the horizontal pipe. It is.
  • an angle formed by the vertical pipe and the horizontal pipe is within a range of 90 ⁇ 10 ° at a joint portion between the vertical pipe and the horizontal pipe.
  • the constituent materials are required to have excellent heat resistance and corrosion resistance to the molten glass.
  • the first conduit and the second conduit are made of platinum or a platinum alloy such as a platinum-gold alloy, a platinum-rhodium alloy, or a platinum-iridium alloy.
  • the platinum or platinum alloy constituting the first conduit and the second conduit is reinforced platinum formed by dispersing metal oxide particles such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , or Y 2 O 3 in platinum or a platinum alloy. It is preferable that The content of these metal oxide particles is 0.1 to 0.5% by mass, preferably 0.15 to 0.4% by mass, based on the platinum alloy (100% by mass).
  • metal oxide particles dispersed in platinum or a platinum alloy have an effect of hindering dislocations and growth of crystal grains, thereby increasing mechanical strength.
  • the ductility of the material is lower than that of normal platinum or platinum alloy, so the heat during heating of the insulating bricks placed around the pipe at the junction between the vertical pipe and the horizontal pipe is high.
  • the difference in expansion amount or the difference in shrinkage amount during cooling cannot be absorbed by the elongation of the tube material, and cracks are likely to occur at the joint.
  • the ceramic structure 2 is arrange
  • the ceramic structure 2 in the present invention contains 75 wt% or more of zirconium oxide in mass% with respect to the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more.
  • the present invention uses a heat insulating brick arranged around the first conduit and the second conduit, mainly composed of cubic zirconia, which is a fully stabilized zirconia. By having cubic zirconia as the main component, the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling is approximately the same between the first conduit and the second conduit and the ceramic structure disposed around them. Will be equal.
  • Cubic zirconia which is a fully stabilized zirconia, has a linear thermal expansion coefficient very close to that of platinum or a platinum alloy constituting the conduit at 20 to 1000 ° C. as shown below. Can be prevented.
  • Linear thermal expansion coefficient of platinum and platinum alloy 9.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. to 11 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • Linear thermal expansion coefficient of cubic zirconia 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. to 10.
  • Zirconium oxide such as cubic zirconia is excellent in heat resistance, corrosion resistance of molten glass, and corrosion resistance against corrosive gas, and the like, around the first and second conduits which are conduits for molten glass. It is suitable as a heat insulating brick to be arranged.
  • the linear thermal expansion coefficient of the ceramic structure at 20 to 1000 ° C. is 8 ⁇ 10 ⁇ 6 to 12 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., and 9 ⁇ 10 ⁇ 6 to 11 ⁇ 10 ⁇ 6. / ° C. is preferable, and 9.5 ⁇ 10 ⁇ 6 to 10.5 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C. is more preferable.
  • the linear thermal expansion coefficient of platinum or platinum alloy varies somewhat depending on the composition
  • the linear thermal expansion coefficient of the ceramic structure is set according to the linear thermal expansion coefficient of platinum or platinum alloy used for the first conduit and the second conduit. It is preferable to select. Specifically, the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C.
  • the ceramic structure is ⁇ 15% of the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of platinum or platinum alloy constituting the first conduit and the second conduit. Is preferably within ⁇ 10%, more preferably within ⁇ 10%, and even more preferably within ⁇ 5%.
  • the zirconium oxide contained in the ceramic structure is 75 wt% or more, and the proportion of cubic zirconia in the ceramic structure needs to be 80 wt% or more.
  • the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide contained in the ceramic structure is preferably 85 wt% or more, and more preferably 90 wt% or more.
  • the ceramic structure 2 of the present invention contains, as a balance excluding zirconium oxide, a stabilizer added to make zirconium oxide into cubic zirconia which is a stabilized zirconia. Further, the remainder may contain inevitable impurities. Moreover, as long as the present invention is not affected, the ceramic structure 2 of the present invention may contain other components other than zirconium oxide and a stabilizer up to about 8 wt% in total. Examples of such other components include Al 2 O 3 and MgO which are added to improve the sinterability, and these can be contained up to about 5 wt% in total.
  • Stabilizers include yttrium oxide, cerium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, erbium oxide, etc., but have excellent corrosion resistance to molten glass, are easily available, and are stable even when kept at high temperatures for a long time. For this reason, yttrium oxide and cerium oxide are preferred.
  • the stabilizer contains at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide, the total content of both is preferably 6 wt% or more, more preferably 8 wt% or more, and 10 wt% % Or more is more preferable.
  • the amount of stabilizer added is too large, there are problems such as difficulty in sintering and increased raw material costs. For this reason, it is preferable that the total content rate of both is 25 wt% or less, and it is more preferable that it is 20 wt% or less.
  • the content of zirconium oxide in the ceramic structure varies depending on the addition amount of the stabilizer, but is 75 wt% or more, preferably 80 wt% or more in order to bring the linear thermal expansion coefficient into a predetermined range, and preferably 85 wt%. More preferably.
  • the upper limit of the content of zirconium oxide in the ceramic structure is about 94 wt% in consideration of the amount of stabilizer added.
  • the ceramic structure of the present invention has an average open porosity of 5 to 60%.
  • the ceramic structure of the present invention is excellent in corrosion resistance to molten glass. However, if the average open porosity exceeds 60%, the corrosion resistance to molten glass is lowered. On the other hand, if the average open porosity is less than 5%, the thermal shock resistance of the ceramic structure is lowered.
  • the ceramic structure of the present invention preferably has an average open porosity of 25 to 60%, more preferably 30 to 50%, and particularly preferably 35 to 45%.
  • the average porosity of the ceramic structure is preferably 5 to 35%, and preferably 8 to 30%. Is more preferable, and 10 to 25% is particularly preferable.
  • the average open porosity of the ceramic structure can be determined by measurement using the Archimedes method or a mercury porosimeter.
  • the ceramic structure of the present invention may have different open porosity depending on the part. For example, the corrosion resistance with respect to molten glass can be improved by lowering the open porosity of the portion facing the first conduit and the second conduit than the other portions.
  • a gap 3 is provided between the first conduit 1 a and the second conduit 1 b and the ceramic structure 2.
  • the amount of thermal expansion during heating or the amount of contraction during cooling is such that the first conduit 1a and the second conduit 1b, and the ceramic structure 2 disposed around them, Almost equal.
  • platinum or platinum alloy constituting the first conduit 1a and the second conduit 1b and zirconium oxide constituting the ceramic structure 2 have different thermal conductivities, depending on heating conditions or cooling conditions, heating may be performed.
  • there is a difference between the timing of thermal expansion during cooling or contraction during cooling and there is a crack at the joint between the first conduit 1a that is a vertical tube and the second conduit 1b that is a horizontal tube. May occur.
  • the thermal expansion at the time of heating or the timing of the contraction at the time of cooling between them is shifted. It can absorb, and it can prevent that a crack generate
  • the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling is approximately equal between the first conduit 1a and the second conduit 1b and the ceramic structure 2 disposed around them. Therefore, it is not necessary to fill the gap 3 with an irregular ceramic material.
  • the width d of the gap 3 is preferably not less than 0.5 mm and not more than 0.02 ⁇ r (mm), where r (mm) is the maximum diameter of the first conduit 1a and the second conduit 1b.
  • r (mm) is the maximum diameter of the first conduit 1a and the second conduit 1b.
  • the width d of the gap 3 is less than 0.5 mm, there is a possibility that a shift in timing of thermal expansion during heating or contraction during cooling cannot be sufficiently absorbed.
  • the width d of the gap 3 is larger than 0.02 ⁇ r (mm)
  • a large gap remains between them after expansion, and the first conduit 1a and the second conduit 1b are caused by molten glass passing through the interior. There are problems such as deformation.
  • the maximum diameter r is preferably 60 mm or more.
  • the maximum diameter r varies depending on the site where these conduits are used, but the ascending pipe 140, descending pipe 150 and conduits 170, 180, 190, 200, 220 connected to these as shown in FIG. In the case of 240, it is usually 120 to 400 mm.
  • the width d (mm) of the gap 3 is more preferably 1 to 3 mm, and further preferably 1.5 to 2.5 mm.
  • the ceramic structure disposed around the first conduit and the second conduit is kept to the minimum necessary.
  • the ceramic structure (hereinafter sometimes referred to as “first ceramic structure”) is disposed, and a normal heat insulating brick is disposed as a second ceramic structure on the outside thereof.
  • a heat insulating brick mainly composed of at least one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zircon and silica can be used.
  • heat insulating brick used as the second ceramic structure examples include silica / alumina heat insulating brick, zirconia heat insulating brick, and magnesia heat insulating brick.
  • examples of commercially available products include SP-15 (manufactured by Hinomaru Ceramics Co., Ltd.), LBK3000 (manufactured by Isolite Kogyo Co., Ltd.), and the like.
  • the thickness of the first ceramic structure is 15 mm or more. If the thickness of the first ceramic structure is less than 15 mm, the amount of thermal expansion during heating or the amount of contraction during cooling of the first ceramic structure is hindered by the second ceramic structure. A difference in the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling increases between the conduit and the second conduit and the ceramic structure disposed around the conduit, and the first conduit and the second conduit. Cracks are likely to occur at the joints.
  • the maximum diameter of the first conduit 1a and the second conduit 1b is r (mm)
  • the thickness of the first ceramic structure is 0.3 ⁇ r (mm) or less. It is preferable for reasons such as surface and ease of construction.
  • the thickness of the first ceramic structure is more preferably 15 to 120 mm, and further preferably 30 to 80 mm.
  • the glass manufacturing apparatus of the present invention uses the molten glass transport equipment element of the present invention as at least a part of the flow path of the molten glass.
  • the vacuum degassing apparatus using the molten glass conveyance equipment element of this invention is mentioned as at least one part of the flow path of molten glass.
  • the vacuum degassing apparatus shown in FIG. 1 is the glass manufacturing apparatus of the present invention, as at least part of the combination of the rising pipe 140 and the pipes 170, 180, and 190, or the down pipe 150, the pipes 200, 220, and
  • the molten glass conveying equipment element of the present invention is included as at least part of the combination of 240 or both.
  • the glass manufacturing apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it uses the molten glass conveying equipment element of the present invention as at least a part of the flow path of the molten glass, and the upstream glass melting tank and the downstream glass sheet A molding apparatus (for example, a float bath) may be included.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the test body used in Test Example 1.
  • a ceramic structure 2 is disposed around a hollow tube 1c made of reinforced platinum, and the hollow tube 1c is disposed in a state where a second ceramic structure 4 is disposed around the ceramic structure 2.
  • a second ceramic structure 4 is disposed around the ceramic structure 2.
  • the hollow tube 1c 0.16% by mass of ZrO 2 particles is dispersed in reinforced platinum (platinum-rhodium alloy (90% by mass of platinum, 10% by mass of rhodium) having an outer diameter of 60 mm, a length of 300 mm, and a thickness of 0.5 mm.
  • platinum platinum-rhodium alloy (90% by mass of platinum, 10% by mass of rhodium
  • a flange 5 having a width of 15 mm and a thickness of 1.2 mm was fixed at a position 200 mm from one end of the hollow tube 1c by TIG (tungsten inert gas) welding.
  • TIG tungsten inert gas
  • the electric power feeding part 6 for electric heating was welded to the upper end of the hollow tube 1c.
  • a power feeding portion 6 for current heating is also welded to the lower end of the hollow tube 1c.
  • the flange 5 and the power feeding portion 6 are reinforced platinum (platinum-rhodium alloy (platinum 90% by mass, rhodium 10% by mass) in which 0.16% by mass of ZrO 2 particles are dispersed).
  • the ceramic structure 2 disposed around the hollow tube 1c is made of zirconium oxide in which 12% by mass of yttrium oxide is added as a stabilizer with respect to the total amount of zirconium oxide and yttrium oxide.
  • the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. is 9.8 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • about the average porosity of the ceramic structure 2 about 8% and about 40% were tested about two types.
  • a gap of 0.5 mm was provided between the hollow tube 1c and the ceramic structure 2. Further, as shown in FIG. 3, the ceramic structure 2 is sandwiched between two power feeding portions 6, but the lower end side of the ceramic structure 2 is mechanically fixed to the power feeding portion 6. (Not shown). On the outside of the ceramic structure 2, a commercially available silica / alumina insulating brick (SP-15 (manufactured by Hinomaru Ceramic Co., Ltd.)) was disposed as the second ceramic structure 4. A specimen in which the periphery of the second ceramic structure 4 was fastened with a metal frame was used as a test specimen.
  • SP-15 silica / alumina insulating brick
  • the hollow tube 1c While the temperature is controlled by a thermocouple (not shown) arranged near the flange 5, the hollow tube 1c is energized and heated using the power feeding portion 6 and the hollow tube 1c is cooled repeatedly.
  • a temperature cycle test was performed. In addition, after heating at a temperature increase rate of 200 ° C./hour, holding at 1400 ° C. for 3 hours, and then naturally cooling to 200 ° C. was repeated 20 times.
  • the hollow tube 1c and the ceramic structure 2 are expanded and contracted in the axial direction except for the lower end side mechanically fixed to the power feeding portion 6 and the portion where the flange 5 is provided. , You can escape freely.
  • the specimen was disassembled and the state of the hollow tube 1c was confirmed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the test body used in Comparative Example 1.
  • a commercially available product used as the second ceramic structure 4 in Test Example 1 around the hollow tube 1c.
  • Silica-alumina insulating brick SP-15 (manufactured by Hinomaru Ceramics Co., Ltd.)
  • SP-15 manufactured by Hinomaru Ceramics Co., Ltd.
  • a temperature cycle test was carried out in the same procedure as in Test Example 1 except that an amorphous ceramic material layer was formed.
  • the specimen was disassembled and the state of the hollow tube 1c was confirmed. As a result, fine cracks were generated at the portion where the flange 5 of the hollow tube 1c was welded. Further, the alumina mortar layer arranged around the hollow tube 1c was divided into several pieces as if it were cracked after solidification.
  • Test Example 2 Using the same material as the ceramic structure 2 of Test Example 1, three types of test samples (shape: cylindrical (diameter 20 mm, height 90 mm)) having average porosity of 8%, 33%, and 54% were prepared. .
  • the test sample 10 was immersed in molten glass 30 (borosilicate glass) contained in a platinum crucible 20 in the atmosphere. At this time, the maximum temperature of the molten glass was 1450 ° C., and the immersion time of the test sample 10 was 100 hours. After the holding time, the test sample 10 was taken out and allowed to cool naturally. Then, the test sample was cut
  • molten glass 30 borosilicate glass
  • 10.3 ⁇ 10 ⁇ 6 1) mainly composed of cubic zirconia around the ascending pipe 140, descending pipe 150, conduits 170, 180, 190, 200, 220, and 240 (cross-sectional shape: circular, outer diameter: 180 mm).
  • Ceramic structure (the content of zirconium oxide in the total composition is 88 wt%, the proportion of cubic zirconia in zirconium oxide is 95 wt%, and further contains 12 wt% of yttrium oxide as a stabilizer, with an average open pore size. rates are 12% or 35%, the linear thermal expansion coefficient at 20 ⁇ 1000 ° C. is 9.8 ⁇ 10 -6 / °C.
  • a silica-alumina insulating brick is disposed as the second ceramic structure.
  • Plate glass is manufactured by disposing a dissolution tank on the upstream side of the vacuum degassing apparatus shown in FIG. 1 and a float bath on the downstream side. Cracks do not occur at the joint between each vertical tube and horizontal tube, and the glass can be manufactured stably.
  • the glass manufacturing apparatus including the molten glass conveying equipment element of the present invention is prevented from cracking at the conduit joint due to thermal expansion during heating or contraction during cooling, and the molten glass leaks. Even if this occurs, the ceramic structure is less susceptible to erosion, is excellent in reliability, and can be produced stably over a long period of time, which is industrially useful.
  • the entire contents of the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2008-315710 filed on Dec. 11, 2008 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporated.
  • Molten glass conveyance equipment element 1a First conduit (vertical tube) 1b: Second conduit (horizontal tube) 1c: Hollow tube 2: Ceramic structure 3: Gaps 4: Second ceramic structure 5: Flange 6: Power feeding part 10: Test sample 20: Crucible 30: Molten glass 100: Vacuum degassing apparatus 120: Vacuum housing 130 : Depressurized defoaming tank 140: Ascending pipe 150: Downcomer pipe 160: Heat insulating material 170, 180, 190, 200, 220, 240: Conduit

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Abstract

　加熱時の熱膨張、冷却時の収縮によって垂直方向の導管と水平方向の導管との接合部で亀裂が発生することが防止されたセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素の提供。 　垂直方向の第１の導管と、該第１の導管と連通する水平方向の第２の導管と、を有し、該第１の導管および該第２の導管が白金または白金合金からなる溶融ガラス用導管構造体と、前記第１の導管および前記第２の導管の周囲に配されるセラミックス構造体と、を有する、溶融ガラス搬送設備要素であって、前記セラミックス構造体は、酸化ジルコニウムを７５ｗｔ％以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が８０ｗｔ％以上であり、前記セラミックス構造体の平均開気孔率が５～６０％であり、前記セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が８×１０－６～１２×１０－６／℃である。

Description

溶融ガラス搬送設備要素およびガラス製造装置
　本発明は、減圧脱泡装置のようなガラス製造装置に好適に用いることができる溶融ガラス搬送設備要素、および該溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置に関する。
　減圧脱泡装置のようなガラス製造装置において、溶融ガラスの導管の構成材料は耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れていることが求められる。これを満たす材料として、白金または白金合金が用いられている（特許文献１参照）。白金または白金合金製の溶融ガラスの導管の周囲には、該導管を取り囲むように断熱れんがが配置されている。
　導管を構成する白金または白金合金と、該導管の周囲に配置する断熱れんがと、は熱膨張係数が異なっているため、加熱時の熱膨張量の差、および冷却時の収縮量の差が問題となる。
　このような加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を吸収させるため、温度変化が生じた際に両者がわずかに相対移動できるように、両者の間にはキャスタブルセメントのような不定形のセラミックス材料が充填される。
特開２００２－８７８２６号公報
　しかしながら、溶融ガラスの導管の配置によっては、不定形のセラミックス材料の充填では、加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を吸収しきれない場合があることを本発明者らは見出した。
　図１は、減圧脱泡装置の一構成例を示した断面図である。図１に示す減圧脱泡装置１００において、減圧ハウジング１２０内に減圧脱泡槽１３０が、その長軸が水平方向に配向するように収納配置されている。減圧脱泡槽１３０の一端の下面には上昇管１４０が、他端の下面には下降管１５０が取り付けられている。減圧ハウジング１２０内において、減圧脱泡槽１３０、上昇管１４０および下降管１５０の周囲には断熱材１６０が配設されている。
　上昇管１４０は、導管１７０、１８０、および１９０を介して溶融ガラスの上流側の構造物（図示していない。例えば、ガラス溶解槽。）と接続されている。下降管１５０は、導管２００、２２０、および２４０を介して下流側の構造物（図示していない。例えば、フロートバスのような板ガラス成形装置。）と接続されている。より具体的に説明すると、垂直方向の中心軸がある上昇管１４０は、水平方向に中心軸がある導管１７０、垂直方向に中心軸がある導管１８０および水平方向に中心軸がある導管１９０を介して上流側の構造物と接続されている。一方、垂直方向に中心軸がある下降管１５０は、水平方向に中心軸がある導管２００、垂直方向に中心軸がある導管２２０および水平方向に中心軸がある導管２４０を介して下流側の構造物と接続されている。なお、上昇管１４０、下降管１５０、導管１７０、１８０、１９０、２００、２２０、および２４０は白金または白金合金製の管である。
　図示していないが、前記白金または白金合金製の管を取り囲むように断熱れんがが配置されており、該白金または白金合金製の管と、断熱れんがと、の間には不定形のセラミックス材料が充填されている。
　このような構造において、垂直方向に中心軸がある管（１４０、１５０、１８０、および２２０）単独、若しくは水平方向に中心軸がある管（１７０、１９０、２００、および２４０）単独の場合、白金または白金合金製の管と、断熱れんがと、の加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差は、両者の間に充填された不定形のセラミックス材料で吸収することができる。しかしながら、垂直方向に中心軸がある管と水平方向に中心軸がある管との接合部（上昇管１４０と導管１７０との接合部、下降管１５０と導管２００との接合部、導管１７０と導管１８０との接合部、導管１８０と導管１９０との接合部、導管２００と導管２２０との接合部、および導管２２０と導管２４０との接合部。）では、加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を、不定形のセラミックス材料で吸収することができず、該接合部で亀裂が発生するおそれがある。接合部で亀裂が発生すると、該亀裂から漏えいした溶融ガラスによって周囲に配置された断熱れんがが侵食される問題がある。これにより、修復工事による生産性の低下、設備寿命が短くなる等の問題がある。
　本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、加熱時の熱膨張、若しくは、冷却時の収縮によって、垂直方向に中心軸がある導管と水平方向に中心軸がある導管との接合部で亀裂が発生することが防止され、さらに、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあっても、侵食され難いセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素、および、該溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記の目的を達成するため、垂直方向に中心軸のある第１の導管と、該第１の導管と連通する、水平方向に中心軸のある第２の導管と、を、少なくとも１本ずつ有し、該第１の導管および該第２の導管が白金または白金合金からなる、溶融ガラス用導管構造体と、
　前記第１の導管および前記第２の導管の周囲に配される、セラミックス構造体と、を有する、溶融ガラス搬送設備要素であって、
　前記セラミックス構造体は、全体組成に対する質量％で酸化ジルコニウムを７５ｗｔ％以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が８０ｗｔ％以上であり、
　前記セラミックス構造体の平均開気孔率が５～６０％であり、
　前記セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が８×１０－６～１２×１０－６／℃であることを特徴とする溶融ガラス搬送設備要素を提供する。
　また、本発明は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を含むことを特徴とするガラス製造装置を提供する。
　本発明の溶融ガラス搬送設備要素では、白金または白金合金製の溶融ガラスの導管と、該導管の周囲に配置されるセラミックス構造体と、の線熱膨張係数がほぼ一致しているため、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量の差がきわめて小さい。このため、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、垂直方向に中心軸がある導管と水平方向に中心軸がある導管との接合部で亀裂が発生することが防止されている。さらに、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあっても、本発明におけるセラミックス構造体は侵食され難い。
　なお、従来から加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮による導管接合部での亀裂の発生防止、および、溶融ガラスの漏えいによるセラミックス構造体の侵食防止を両立することは困難であった。
　しかし、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置は、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、導管接合部での亀裂が発生することが防止されていること、および、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあってもセラミックス構造体が侵食され難いことから、信頼性に優れており、長期間にわたって安定してガラスを製造することができる。
減圧脱泡装置の一構成例を示した断面図。 本発明の溶融ガラス搬送設備要素の１構成例を示した断面図。 試験例１で使用した試験体の断面図。 図３、および図５の上部の給電部６付近を示した斜視図。 比較例１で使用した試験体の断面図。 試験例２で実施した浸漬試験の説明図。
　以下、図面を参照して本発明について説明する。
　図２は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の１構成例を示した断面図である。なお、図２は、図１における導管２００、２２０および２４０の部分拡大図に相当する。
　図２に示す溶融ガラス搬送設備要素において、溶融ガラス用導管構造体１は、垂直方向に中心軸のある第１の導管（以下、「垂直管」という。）１ａに対して、水平方向に中心軸のある２本の第２の導管（以下、「水平管」という。）１ｂ，および別の１ｂが連通した構造である。
　本発明における溶融ガラス搬送設備要素は、垂直管と、垂直管に連通する水平管と、を少なくとも１本ずつ有していればよく、図示した態様に限定されない。例えば、１本の垂直管に対して１本の水平管が連通するものであってもよい。また、１本の垂直管に対して１本の水平管がその一端側で連通しており、かつ、該水平管がその他端側において、さらに別の１本の垂直管と連通するもの（図１における導管１５０、２００および２２０の組み合わせに相当する構造等。）であってもよく、このような構造にさらに１本以上の垂直管若しくは水平管、またはその両方が連通するもの（図１における導管１５０、２００、２２０および２４０の組み合わせに相当する構造等。）であってもよい。
　また、本発明における垂直管は、その中心軸が厳密な意味で垂直方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が垂直方向に対して傾斜しているものであってもよい。水平管についても同様であり、その中心軸が厳密な意味で水平方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が水平方向に対してある程度傾斜するものであってもよい。要するに、本発明における垂直管および水平管は、それらの相対的な関係を意図したものであり、一方の導管を垂直管とした場合に、これに交差する関係となる導管を水平管とするものである。
　なお、前記セラミックス構造体の設置作業性を考慮すると、垂直管と水平管との接合部分において該垂直管と該水平管とがなす角度は９０±１０°の範囲内であることが好ましい。
　本発明において、第１の導管および第２の導管は、溶融ガラスの導管として用いられるものであるため、その構成材料は耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れていることが求められる。このため、第１の導管および第２の導管は白金、または白金－金合金、白金－ロジウム合金、白金－イリジウム合金のような白金合金からなる。
　第１の導管および第２の導管を構成する白金または白金合金は、白金または白金合金にＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、またはＹ２Ｏ３のような金属酸化物粒子を分散させてなる強化白金であることが好ましい。これらの金属酸化物粒子の含有量は、白金合金（１００質量％）に対して、０．１～０．５質量％であり、好ましくは０．１５～０．４質量％である。
　強化白金では、白金または白金合金に分散させた金属酸化物粒子が転位や結晶粒の成長を妨げる効果を生じ、これによって機械的強度が高められている。しかしながら、その一方で通常の白金または白金合金に比べて材料の延性が低下しているため、垂直管と水平管との接合部において、管の周囲に配置される断熱れんがとの加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を管材料の伸びにより吸収することができず、該接合部で亀裂が発生しやすい。このため、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって生じる前記白金または白金合金と、前記セラミックス構造体と、の熱膨張差がほとんど生じない本発明を適用するのが好ましい。
　図２において、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂの周囲には、セラミックス構造体２が配置されている。
　本発明におけるセラミックス構造体２は、全体組成に対する質量％で酸化ジルコニウムを７５ｗｔ％以上含有し、かつ、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が８０ｗｔ％以上である。言い換えると、本発明は、第１の導管および第２の導管の周囲に配置する断熱れんがとして、完全安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアを主体とするものを用いたものである。
　立方晶ジルコニアを主体とすることにより、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が、第１の導管および第２の導管と、それらの周囲に配置されるセラミックス構造体と、でほぼ等しくなる。この結果、加熱時の熱膨張量若しくは冷却時の収縮量の差がきわめて小さくなり、加熱時の熱膨張若しくは冷却時の収縮によって垂直管と水平管との接合部で亀裂が発生することが防止される。
　完全安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアは、以下に示すように、２０～１０００℃において、該導管を構成する白金または白金合金と極めて近い線熱膨張係数を有するため、前記接合部で亀裂の発生を防止できる。
　白金、および白金合金の線熱膨張係数：９．５×１０－６／℃～１１×１０－６／℃、　立方晶ジルコニアの線熱膨張係数：８．５×１０－６／℃～１０．５×１０－６／℃。
　なお、立方晶ジルコニアのような酸化ジルコニウムは、耐熱性、溶融ガラスの耐食性、および腐食性ガスに対する耐食性等に優れており、溶融ガラスの導管である第１の導管および第２の導管の周囲に配置する断熱れんがとして好適である。
　上記の効果を奏するためには、セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が８×１０－６～１２×１０－６／℃であり、９×１０－６～１１×１０－６／℃であることが好ましく、９．５×１０－６～１０．５×１０－６／℃であることがより好ましい。
　但し、白金または白金合金の線熱膨張係数は組成によって多少異なるので、第１の導管および第２の導管に用いる白金または白金合金の線熱膨張係数に応じてセラミックス構造体の線熱膨張係数を選択することが好ましい。具体的には、セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が、第１の導管および第２の導管を構成する白金または白金合金の２０～１０００℃における線熱膨張係数の±１５％以内であることが好ましく、±１０％以内であることがより好ましく、±５％以内であることがさらに好ましい。
　上記の線熱膨張係数を達成するためには、セラミックス構造体に含まれる酸化ジルコニウムは７５ｗｔ％以上であり、そのうちに占める立方晶ジルコニアの割合を８０ｗｔ％以上とする必要がある。セラミックス構造体に含まれる酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が８５ｗｔ％以上であることが好ましく、９０ｗｔ％以上であることがより好ましい。
　本発明のセラミックス構造体２は、酸化ジルコニウムを除いた残部として、酸化ジルコニウムを安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアとするために添加する安定化剤を含有する。また、残部としては不可避不純物等が含まれうる。また、本発明に影響を与えない限り、酸化ジルコニウムおよび安定化剤以外の他の成分を合計で８ｗｔ％程度まで本発明のセラミックス構造体２に含有させてもよい。このような他の成分としては、例えば焼結性向上のために添加するＡｌ２Ｏ３やＭｇＯが挙げられ、これらは合計で５ｗｔ％程度まで含有させることができる。
　安定化剤としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化エルビニウム等があるが、溶融ガラスに対する耐食性に優れる、入手が容易である、長時間高温で保持しても安定である等の理由から酸化イットリウムおよび酸化セリウムが好ましい。
　安定化剤として酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも１つを含有する場合、両者の合計含有率が６ｗｔ％以上であることが好ましく、８ｗｔ％以上であることがより好ましく、１０ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。
　しかしながら、安定化剤の添加量が多すぎると、焼結が難しい、原料費が上がる等の問題がある。このため、両者の合計含有率が２５ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
　セラミックス構造体における酸化ジルコニウムの含有量は、安定化剤の添加量によって異なるが、線熱膨張係数を所定の範囲にするために７５ｗｔ％以上であり、８０ｗｔ％以上であることが好ましく、８５ｗｔ％以上であることがより好ましい。その一方で、安定化剤の添加量との兼ね合いからセラミックス構造体における酸化ジルコニウムの含有量は９４ｗｔ％程度が上限となる。
　本発明のセラミックス構造体は、平均開気孔率が５～６０％である。本発明のセラミックス構造体は溶融ガラスに対する耐食性に優れているが、平均開気孔率が６０％超だと溶融ガラスに対する耐食性が低下する。一方、平均開気孔率が５％未満だと、セラミックス構造体の耐熱衝撃性が低下する。また、熱容量が増加するため、白金または白金合金製の第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂと、セラミックス構造体２と、の間で、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングにずれが生じやすくなり、垂直管である第１の導管１ａと水平管である第２の導管１ｂとの接合部で亀裂が発生するおそれがある。また、加熱若しくは冷却に要する時間も長くなる。
　本発明のセラミックス構造体は、平均開気孔率が２５～６０％であることが好ましく、３０～５０％であることがより好ましく、３５～４５％であることが特に好ましい。
　但し、平均気孔率が高めであると、セラミックス構造体内部に、導管からの熱が伝わりにくくなる箇所が発生し、部分的にセラミックス構造体の熱膨張が妨げられ、導管の一部に負荷を与える場合がある。したがって、導管に負荷を与えないようにする場合や、また耐食性をさらに向上させる場合には、セラミックス構造体の平均開気孔率は５～３５％であることが好ましく、８～３０％であることがより好ましく、１０～２５％であることが特に好ましい。
　セラミックス構造体の平均開気孔率は、アルキメデス法や水銀ポロシメーター（Porosimeter）による測定により求めることができる。
　本発明のセラミックス構造体は、部位によって開気孔率が異なっていてもよい。例えば、第１の導管および第２の導管と面する部位を他の部位よりも開気孔率を低くすることで、溶融ガラスに対する耐食性を高めることができる。
　図２において、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂと、セラミックス構造体２と、の間には間隙３が設けられている。
　上述したように、本発明では、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂと、それらの周囲に配置されるセラミックス構造体２と、でほぼ等しくなる。しかしながら、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂを構成する白金または白金合金と、セラミックス構造体２を構成する酸化ジルコニウムと、は熱伝導性が異なるため、加熱条件若しくは冷却条件によっては、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングに、両者の間でずれが生じる場合があり、垂直管である第１の導管１ａと水平管である第２の導管１ｂとの接合部で亀裂が発生するおそれがある。
　第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂと、セラミックス構造体２と、の間に間隙３を設けることで、両者の間での加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングのずれを吸収することができ、接合部で亀裂が発生するのを防止できる。
　なお、本発明では、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂと、それらの周囲に配置されるセラミックス構造体２と、でほぼ等しくなるので、間隙３に不定形のセラミックス材料を充填する必要はない。
　間隙３の幅ｄは、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂの最大径をｒ（ｍｍ）とするとき、０．５ｍｍ以上０．０２×ｒ（ｍｍ）以下とすることが好ましい。間隙３の幅ｄが０．５ｍｍ未満の場合、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングのずれを十分吸収することができないおそれがある。一方、間隙３の幅ｄが０．０２×ｒ（ｍｍ）より大きい場合、膨張後に両者の間に大きな隙間が残存し、内部を通過する溶融ガラスにより第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂが変形する等の問題がある。
　なお、前記最大径ｒは、６０ｍｍ以上であることが好ましい。この理由は、最大径ｒが６０ｍｍ以上の場合、該導管の剛性確保が難しくなるため、本発明の効果（接合部での亀裂の発生防止）が発揮され、好ましいからである。
　なお、前記最大径ｒは、これらの導管が用いられている部位によっても異なるが、図１に示す上昇管１４０、下降管１５０およびこれらに接続する導管１７０，１８０，１９０，２００，２２０，若しくは２４０の場合、通常　１２０～４００ｍｍである。
　間隙３の幅ｄ（ｍｍ）は、１～３ｍｍであることがより好ましく、１．５～２．５ｍｍであることがさらに好ましい。
　立方晶ジルコニアは高価な材料であるため、第１の導管および第２の導管の周囲に配置するセラミックス構造体は、必要最小限に留めることがコスト面から好ましい。具体的には、前記セラミックス構造体（以下、「第１のセラミックス構造体」という場合もある。）を配置し、その外側には通常の断熱れんがを第２のセラミックス構造体として配置することが好ましい。この場合、第２のセラミックス構造体としては、アルミナ、マグネシア、ジルコンおよびシリカからなる群から選択される少なくとも１つを主体とする断熱れんがを用いることができる。
　第２のセラミックス構造体として用いる断熱れんがの具体例としては、シリカ・アルミナ質断熱れんが、ジルコニア質断熱れんが、マグネシア質断熱れんが等が挙げられる。市販品としては、ＳＰ－１５（日の丸窯業社製）、ＬＢＫ３０００（イソライト工業社製）等が挙げられる。
　第１のセラミックス構造体の外側に第２のセラミックス構造体を配置する場合、第１のセラミックス構造体の厚さが１５ｍｍ以上であることが好ましい。第１のセラミックス構造体の厚さが１５ｍｍ未満だと、第１のセラミックス構造体の加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が第２のセラミックス構造体によって妨げられるため、第１の導管および第２の導管と、その周囲に配置したセラミックス構造体と、の間に、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量の差が大きくなり、第１の導管と第２の導管との接合部で亀裂が生じやすくなる。
　一方、第１の導管１ａおよび第２の導管１ｂの最大径をｒ（ｍｍ）とするとき、第１のセラミックス構造体の厚さが０．３×ｒ（ｍｍ）以下であることが、コスト面、施工の容易さ等の理由から好ましい。
　第１のセラミックス構造体の厚さは、１５～１２０ｍｍであることがより好ましく、３０～８０ｍｍであることがさらに好ましい。
　本発明のガラス製造装置は、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いたものである。本発明のガラス製造装置の一例としては、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いた減圧脱泡装置が挙げられる。図１に示す減圧脱泡装置が本発明のガラス製造装置である場合、上昇管１４０、導管１７０、１８０、および１９０からなる組み合わせの少なくとも一部として、若しくは下降管１５０、導管２００、２２０、および２４０からなる組み合わせの少なくとも一部として、またはこれらの両方として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を含む。
　本発明のガラス製造装置は、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いたものであれば特に限定されず、上流側のガラス溶解槽や下流側の板ガラス成形装置（例えば、フロートバス）を含むものであってもよい。
　以下、本発明の実施例によりさらに詳細に説明するが、これらに限定して解釈されるものではない。
（試験例１）
　図３は、試験例１で使用した試験体の断面図である。試験例１では、強化白金製の中空管１ｃの周囲にセラミックス構造体２を配置し、該セラミックス構造体２の周囲に第２のセラミックス構造体４を配置した状態で該中空管１ｃを通電加熱することにより、該中空管１ｃにおける変形やクラックの発生の有無を評価した。
　中空管１ｃとしては、外径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの強化白金（白金－ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）にＺｒＯ２粒子を０．１６質量％分散させたもの。２０～１０００℃における線熱膨張係数１０．３×１０－６／℃。）製の中空管を使用した。中空管１ｃの一端から２００ｍｍの位置に幅１５ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのフランジ５をＴＩＧ（tungsten　inert　gas）溶接により固定した。また、図４に示すように、中空管１ｃの上端には通電加熱用の給電部６を溶接した。
　図４には示されていないが、中空管１ｃの下端にも通電加熱用の給電部６を溶接した。なお、フランジ５および給電部６は強化白金（白金－ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）にＺｒＯ２粒子を０．１６質量％分散させたもの。）である。
　中空管１ｃの周囲に配置されたセラミックス構造体２は、安定化剤として、酸化イットリウムを酸化ジルコニウムと酸化イットリウムの合計量に対して１２質量％添加した酸化ジルコニウム製であり、酸化ジルコニウムの含有率は８７ｗｔ％であり、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合は９５ｗｔ％であり、内径×外径×長さ＝６１ｍｍ×１５０ｍｍ×３００ｍｍの中空円筒形（縦方向に二つ割りされた半円筒形状のものを組み立てて施工したもの。）であり、２０～１０００℃における線熱膨張係数は９．８×１０－６／℃である。なお、セラミックス構造体２の平均気孔率については、約８％と約４０％の２種類について試験を行なった。なお、中空管１ｃとセラミックス構造体２との間には０．５ｍｍの空隙を設けた。
　また、図３に示すように、セラミックス構造体２は、２つの給電部６に挟まれた状態となっているが、セラミックス構造体２の下端側は給電部６と機械的に固定されている（図示していない。）。
　セラミックス構造体２の外側には、市販のシリカ・アルミナ質断熱れんが（ＳＰ－１５（日の丸窯業社製））を第２のセラミックス構造体４として配置した。
　第２のセラミックス構造体４の周囲を金属製の枠材で締め付けたものを試験体とした。
　フランジ５近傍に配置した熱電対（図示していない。）によって温度を制御しながら、給電部６を用いて中空管１ｃを通電加熱すること、および該中空管１ｃを冷却することを繰り返す温度サイクル試験を実施した。なお、昇温速度２００℃／時間で加熱した後、１４００℃で３時間保持し、その後、２００℃まで自然放冷することを２０回繰り返した。なお、温度サイクル試験時において、中空管１ｃおよびセラミックス構造体２の軸方向の膨張および収縮は、給電部６と機械的に固定された下端側、およびフランジ５が設けられた部位を除いて、自由に逃げられるようになっている。
　温度サイクル試験後、試験体を解体して中空管１ｃの状態を確認したが、上記２種類の平均気孔率のセラミックス構造体の場合とも、中空管１ｃの変形やクラックは認められなかった。但し、平均気孔率約４０％のセラミックス構造体の場合には、フランジ５の溶接部直下の一部に円弧状のしわが見られた。また、中空管１ｃの周囲に配置していた上記２種類の平均気孔率のセラミックス構造体の場合とも、外見はほとんど変化がなかった。したがって、平均気孔率が５～３５％であると、特に導管からセラミックス構造体内部への熱が伝わりやすくなり、導管に負荷を与えることが防止される。
（比較例１）
　図５は、比較例１で使用した試験体の断面図である。比較例１で使用した試験体では、中空管１ｃの周囲にセラミックス構造体２を配置する代わりに、中空管１ｃの周囲に試験例１で第２のセラミックス構造体４として使用した市販のシリカ・アルミナ質断熱れんが（ＳＰ－１５（日の丸窯業社製））を約３０ｍｍの間隙３を設けて配置し、次いで、該間隙３に中空粒子のアルミナモルタルを水で混練したものを隙間なく充填して不定形のセラミックス材料の層を形成した点を除いて、試験例１と同様の手順で温度サイクル試験を実施した。
　温度サイクル試験後、試験体を解体して中空管１ｃの状態を確認したところ、中空管１ｃのフランジ５を溶接した部分で微細なクラックが生じていた。また、中空管１ｃの周囲に配置していたアルミナモルタル層は、固化した後に割れたようにいくつものかけらに分かれていた。
（試験例２）
　試験例１のセラミックス構造体２と同じ材料を用いて、平均気孔率が８％と３３％と５４％の３種の試験サンプル（形状：円筒形（直径２０ｍｍ、高さ９０ｍｍ））を作製した。この試験サンプル１０を図６に示すように、白金製のるつぼ２０内に入った溶融ガラス３０（ホウケイ酸ガラス）に大気中で浸漬させる浸漬試験を実施した。この際、溶融ガラスの最高温度は１４５０℃であり、試験サンプル１０の浸漬時間は１００時間とした。保持時間終了後、試験サンプル１０を取り出して自然放冷した。その後、試験サンプルを縦に切断して断面の状態を確認した。いずれの試験サンプルでもガラスが内部まで浸入することはなく、耐侵食性が確保され、初期の形状が維持されていた。但し、平均気孔率が５４％の試験サンプルでは、外周部の一部にガラスが浸入し、セラミックスの表面の一部に剥離が見られた。したがって、平均気孔率が５～３５％であると、特に耐食性が向上する。
（比較例２）
　試験例１で第２のセラミックス構造体４として使用した市販のシリカ・アルミナ質断熱れんが（ＳＰ－１５（日の丸窯業社製））についても同様の手順で溶融ガラスに浸漬させた。侵食により断熱れんがは完全に崩壊してしまい、断面の状態は観察できなかった。
（適用例１）
　図１に示す減圧脱泡装置において、上昇管１４０、導管１７０、１８０、および１９０からなる組み合わせと、下降管１５０および導管２００、２２０、２４０からなる組み合わせとを、本発明の溶融ガラス搬送設備要素として構成する。
　強化白金製（白金－ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）にＺｒＯ２粒子を０．１６質量％分散させたもの。２０～１０００℃における線熱膨張係数１０．３×１０－６／℃。）の上昇管１４０、下降管１５０、導管１７０、１８０、１９０、２００、２２０、および２４０（断面形状：円形、外径：１８０ｍｍ）の周囲に、立方晶ジルコニアを主体とする第１のセラミックス構造体（全体組成に対する酸化ジルコニウムの含有割合は８８ｗｔ％であり、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合は９５ｗｔ％であり、さらに安定化剤として酸化イットリウムを１２ｗｔ％含有し、平均開気孔率は１２％または３５％、２０～１０００℃における線熱膨張係数は９．８×１０－６／℃である。厚さは４５ｍｍである。）を、管との間に１．５ｍｍの間隙を開けて配置する。
　第１のセラミックス構造体の外側には、第２のセラミックス構造体として、シリカ・アルミナ質断熱れんがを配置する。
　図１に示す減圧脱泡装置の上流側に溶解槽を、下流側にフロートバスを配置して、板ガラスを製造する。それぞれの垂直管と水平管との接合部では亀裂が発生せず、ガラスを安定して製造することができる。
　本発明の溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置は、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、導管接合部での亀裂が発生することが防止されており、また、溶融ガラスが漏えいするようなことがあってもセラミックス構造体は侵食され難く、信頼性に優れており、長期間にわたって安定してガラスを製造することができるなど、産業上有用である。

　なお、２００８年１２月１１日に出願された日本特許出願２００８－３１５７１０号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
　１　　：溶融ガラス搬送設備要素
　１ａ　：第１の導管（垂直管）
　１ｂ　：第２の導管（水平管）
　１ｃ　：中空管
　２　　：セラミックス構造体
　３　　：間隙
　４　　：第２のセラミックス構造体
　５　　：フランジ
　６　　：給電部
　１０　：試験サンプル
　２０　：るつぼ
　３０　：溶融ガラス
　１００：減圧脱泡装置
　１２０：減圧ハウジング
　１３０：減圧脱泡槽
　１４０：上昇管
　１５０：下降管
　１６０：断熱材
　１７０、１８０、１９０、２００、２２０、２４０：導管

Claims (8)

  1. 　垂直方向に中心軸のある第１の導管と、該第１の導管と連通する水平方向に中心軸のある第２の導管と、を、少なくとも１本ずつ有し、該第１の導管および該第２の導管が白金または白金合金からなる、溶融ガラス用導管構造体と、
    　前記第１の導管および前記第２の導管の周囲に配されるセラミックス構造体と、を有する、溶融ガラス搬送設備要素であって、
    　前記セラミックス構造体は、全体組成に対する質量％で酸化ジルコニウムを７５ｗｔ％以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が８０ｗｔ％以上であり、
    　前記セラミックス構造体の平均開気孔率が５～６０％であり、
    　前記セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が８×１０－６～１２×１０－６／℃であることを特徴とする溶融ガラス搬送設備要素。
  2. 　前記セラミックス構造体の２０～１０００℃における線熱膨張係数が、前記第１の導管および前記第２の導管を構成する白金または白金合金の２０～１０００℃における線熱膨張係数の±１５％以内である請求項１に記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  3. 　前記セラミックス構造体が安定化剤として、酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも１つを合計含有率で６～２５ｗｔ％含有する請求項１または２に記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  4. 　前記第１の導管および前記第２の導管を構成する白金または白金合金が、白金または白金合金に金属酸化物が分散された強化白金である請求項１～３のいずれかに記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  5. 　前記第１の導管および前記第２の導管の最大径をｒ（ｍｍ）（但し、ｒ≧６０ｍｍ）とするとき、前記第１の導管および前記第２の導管と、前記セラミックス構造体と、の間に０．５ｍｍ以上０．０２×ｒ（ｍｍ）以下の間隙が設けられている請求項１～４のいずれかに記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  6. 　前記第１の導管および前記第２の導管の最大径をｒ（ｍｍ）（但し、ｒ≧６０ｍｍ）とするとき、前記セラミックス構造体の厚さが１５ｍｍ以上０．３×ｒ（ｍｍ）以下である請求項１～５のいずれかに記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  7. 　前記セラミックス構造体の外側に、アルミナ、マグネシア、ジルコン、およびシリカからなる群から選択される少なくとも１つを主体とする第２のセラミックス構造体が配された請求項６に記載の溶融ガラス搬送設備要素。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の溶融ガラス搬送設備要素を含むことを特徴とするガラス製造装置。
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