(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用中に溶融ガラスを搬送し、少なくとも８０％の白金を含む外壁を備えた容器の直接抵抗加熱に使用するためのフランジにおいて、
（ａ）  使用中に、電流を前記外壁に運ぶための導電路を形成する複数の導電性リングであって、
（ｉ）  前記フランジの使用中に、前記容器の外壁に接合され、該外壁に電気的に接続された最も内側のリングと、
（ｉｉ）  該フランジの使用中に電流を受け取る最も外側のリングと、
を有する複数の導電性リング、および
（ｂ）  前記フランジの使用中にその中を冷却流体が流動する、前記最も外側のリングに結合された冷却通路、
を備えたフランジであって、
（ｉ）  前記最も内側のリングが、少なくとも８０％の白金を含む高温金属からなり、
（ｉｉ）  前記最も外側のリングが少なくとも９９．９質量％のニッケルを含む、
ことを特徴とするフランジ。
【請求項２】
（ａ）  前記冷却通路が、前記最も外側のリングの少なくとも一部に接合され、熱的に接続された冷却管の形態にあり、
（ｂ）  該冷却管が少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【請求項３】
前記冷却管が前記最も外側のリングに溶接されていることを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【請求項４】
前記フランジの使用中に、前記最も外側のリングが、少なくとも９９．０質量％のニッケルを含むバスバーからその外側周囲の一部分に沿って電流を受け取ることを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【請求項５】
（ａ）  前記最も外側のリングが、前記フランジの使用中にその中を電流が通る内側周囲を有し、
（ｂ）  該最も外側のリングが、前記フランジの使用中に、前記内側周囲に沿った計算された半径方向の電流密度における変動が５０パーセント未満となるように十分な厚さを有している、
ことを特徴とする請求項４記載のフランジ。
【請求項６】
前記複数の導電性リングが、（ｉ）前記最も外側のリングと前記最も内側のリングとの間に位置し、（ｉｉ）少なくとも８０質量％の白金を含む高温金属からなり、（ｉｉｉ）前記最も内側のリングの厚さより薄い厚さを有するリングを含むことを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【請求項７】
前記複数の導電性リングが、（ｉ）前記最も外側のリングと前記最も内側のリングとの間に位置し、（ｉｉ）少なくとも９９．０質量％のニッケルを含み、（ｉｉｉ）前記最も外側のリングの厚さより薄い厚さを有するリングを含むことを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【請求項８】
（Ｉ）  前記複数の導電性リングが、
（ａ）  （ｉ）前記最も外側のリングと前記最も内側のリングとの間に位置し、（ｉｉ）少なくとも８０質量％の白金を含む高温金属からなり、（ｉｉｉ）前記最も内側のリングの厚さより薄い厚さを有するリング、および
（ｂ）  （ｉ）前記最も外側のリングと前記最も内側のリングとの間に位置し、（ｉｉ）少なくとも９９．０質量％のニッケルを含み、（ｉｉｉ）前記最も外側のリングの厚さより薄い厚さを有するリング、
を含み、
（ＩＩ）  少なくとも８０質量％の白金を含む高温金属からなる前記リングが、少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む前記リングの内側にある、
ことを特徴とする請求項１記載のフランジ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００８年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／０６７５００号および２００８年７月８日に出願された米国特許出願第１２／２１７６５６号の恩恵とそれに優先権を主張するものであり、それらの内容が依拠され、ここにその全てが引用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ガラス製造に関し、より詳しくは、溶融ガラスを保持または移送するために使用される白金含有容器、例えば、溶融装置、清澄器、撹拌室、成形装置、接続管などの容器の直接抵抗加熱に関する。
【背景技術】
【０００３】
白金含有材料、すなわち、少なくとも８０質量％の白金を含有する材料が、溶融温度が高く、高温での酸化レベルが低く、ガラス溶融物による腐食に耐性があり、溶融ガラスの汚染レベルが低いために、ガラスおよびガラス製品の製造に広く使用されているのがよく知られている。白金含有材料は高価なことで有名であることもよく知られている。したがって、ガラス製造設備に使用される白金含有材料の量をわずかに減らすことによっても、資本コストを相当減らすことができる。
【０００４】
白金含有材料の価値のある特徴の中に、電気を通したときに熱を発生させる能力がある。その結果、白金含有容器を通って流動するかその中に保持される溶融ガラスは、容器の外壁の長手方向に沿って１つ以上の位置の間で電流を通すことによって加熱することができる。そのような加熱は、「直接加熱」、「抵抗加熱」またはここに使用しているように「直接抵抗加熱」として当該技術分野において知られている。
【０００５】
直接抵抗加熱における重要な課題は、容器の壁からの電流の導入と除去である。これは、壁に電流を運びそこから電流を運び去るために使用される材料も、壁から熱を奪うので、電気的問題であるだけでなく、熱的問題でもある。その結果、壁に冷点(cold spot)が生じることがあり、これは、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のための基板を製造するために使用されるガラスなどの、品質要件の厳しいガラスにとって、完成したガラスの品質に有害であり得る。
【０００６】
容器の壁に電流を導入する様式の１つは、導電性フランジを使用することによるものである。そのようなフランジの例が特許文献１および２に見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６０７６３７５号明細書
【特許文献２】米国特許第７０１３６７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、白金含有容器の壁に電流を導入するために使用されるフランジに関し、特に、そのようなフランジの信頼性とコストに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある態様によれば、本発明は、使用中に溶融ガラスを搬送し、少なくとも８０％の白金を含む外壁（１２）を備えた容器（１０）の直接抵抗加熱に使用するためのフランジにおいて、
（ａ）  使用中に、電流を外壁（１２）に運ぶための導電路を形成する複数の導電性リング（例えば、図４〜６において、リング１４０，１４１，１４２，１５０，１５１，１９０）であって、
（ｉ）  フランジの使用中に、容器の外壁（１２）に接合され、この外壁に電気的に接続された最も内側のリング（１４０）と、
（ｉｉ）  フランジの使用中に電流を受け取る最も外側のリング（１５０）と、
を有する複数の導電性リング、および
（ｂ）  フランジの使用中にその中を冷却流体（すなわち、液体または気体）が流動する、最も外側のリング（１５０）に結合された冷却通路（１６０）、
を備えたフランジであって、
（ｉ）  最も内側のリング（１４０）が、少なくとも８０％の白金を含む高温金属からなり、
（ｉｉ）  最も外側のリング（１５０）が少なくとも９９．９質量％のニッケルを含む、
フランジを提供する。
【００１０】
ある実施の形態において、冷却通路は、少なくとも９９．９質量％のニッケルを含む冷却管である。他の実施の形態において、最も外側のリングが、フランジの使用中に、リングの内周に沿った計算上の半径方向の電流密度における変動が５０パーセント未満であるように十分な厚さを有する。
【００１１】
別の態様によれば、複数の導電性リングが、（ｉ）最も外側のリング（１５０）と最も内側のリング（１４０）の間に位置し、（ｉｉ）白金−ニッケル合金、例えば、少なくとも７７質量％の白金を含む合金からなるリング（１９０）を備えている。
【００１２】
本発明の様々な態様の先の要約に使用された参照番号は、読者の便宜上だけのためであり、本発明の範囲の制限を意図しておらず、そのように解釈すべきではない。より一般的に、先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、本発明の単なる例示であり、本発明の性質および特性を理解するための概要または構成を提供することが意図されているのが理解されよう。
【００１３】
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者には容易に明白であるか、またはここに記載された本発明を実施することによって認識されるであろう。添付の図面は、本発明をさらに理解するために含まれており、本明細書に包含され、その一部を構成する。本明細書および図面に開示された本発明の様々な特徴は、任意の組合せと全ての組合せで使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガラス搬送容器の外壁を加熱するための電流搬送フランジの使用を説明する斜視図。フランジは白金含有リングおよび銅製冷却管を備えている。
【図２】図１のフランジの１つを示す斜視図
【図３】図２のフランジの断面図
【図４】白金含有リング、ニッケル含有リング、およびニッケル含有冷却管を備えたフランジの正面図
【図５】白金含有リング、ニッケル含有リング、およびニッケル含有冷却管を備えたフランジの斜視断面図
【図６】白金含有リング、ニッケル含有リング、ニッケル含有冷却管、および白金−ニッケル合金からなるリングを備えたフランジの正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜３は、銅系冷却／バスバー・アセンブリを使用した直接抵抗加熱システムを示している。図１は、電流を外壁１２に印加する２つのフランジ１３が取り付けられた外壁１２を有する容器１０（この場合には、清澄器などの管状容器）を示している。
【００１６】
２つのフランジしか示されていないが、実際には、容器の外壁の異なる部分に電流を提供するために任意の特定の容器に多数のフランジを使用して差し支えない。また、図１の外壁は円形であるが、その壁は、楕円形、長円形、正方形、矩形などの様々な他の形状を有していて差し支えない。次に、フランジの中央開口は、好ましくはその全周囲に亘り、容器の壁に電流を導入するのに適した形状を有する。図１には示されていないが、使用中に、容器の壁とフランジは、通常、容器からの熱損失を制御するために断熱性の耐火材料からなる厚い層により取り囲まれている。
【００１７】
図２および３は、図１のフランジの構造をより詳しく示している。これらの図面から分かるように、フランジは、白金含有材料、例えば、白金または白金−ロジウム合金から製造された２つのリング１４，１５を備えている。これらのリングは互いに溶接され、内側リング１４は、容器１０の外壁１２に接合され、例えば、溶接されている。リング１４および１５は厚さが異なり、内側リング１４のほうが外側リング１５よりも厚い。以下により詳しく論じられるように、このようにして、フランジ全体の電流密度は、容器の壁１２における電流密度よりも小さくすることができる。電流により発生した熱は電流密度に正比例しているので、フランジの電流密度を容器の壁の電流密度より低く維持することにより、フランジにおける発熱が最小になる。したがって、望まれるように、フランジにおけるよりも、容器の壁において、より直接的な電気加熱が生じる。
【００１８】
リング１４および１５に加え、図１〜３のフランジは、両方とも銅から製造された、冷却管／円形バスバー１６とメイン・バスバー１７を備えている。このバスバーは電源（図示せず）に電気的に接続され、冷却管は、銀ロウを使用してリング１５に接合されている。冷却管、メイン・バスバー、および銀ロウを、それらが急激に酸化および／または溶融する温度より低い温度に維持するために、冷却管に水が循環されている。銅は４００〜〜５００℃で急激に酸化し、容器１０内の溶融ガラスの温度は１６００℃辺りであり得るので、相当な冷却が必要である。
【００１９】
その冷却機能に加え、銅管１６は、リング１５の周囲に電流を分布させるためのバスバーとしても機能する。特に、管１６は、フランジが容器に接合される位置の近くで容器の表面上における熱点の形成を最小にするように実質的に均一である電流分布を生じる。特に、熱点は電流密度の高い区域に発生し、冷点は電流密度の低い区域に発生する。熱点と冷点は温度勾配を生じ、完成したガラス、例えば、完成したガラス板における欠陥源の１つは温度勾配の存在であるので、そのような温度勾配はガラス供給システムにおいて望ましくない。ガラス流は温度勾配により乱されもする。
【００２０】
実際に、図１〜３のフランジは、数多くの区域において改善できることが分かった。例えば、銅管と白金との間に一貫して良好なロウ付け／半田接合を生成することは難しいことがある。また、銅と白金との間の直接の溶接には、亀裂形成問題も関連する。この亀裂形成は、銅−白金系に形成し得る望ましくない相のためであると考えられている（H. Luo and P. Duwez, “Solid Solutions of rhodium with copper and nickel”, J. Less common Metals, 1964, vol 6, pp 248-249を参照のこと）。
【００２１】
より重要なことには、管１６を通る水流が何らかの理由で中断された場合、全ガラス製造ラインが、非常に短期間、例えば、５〜３５分間で、危機に陥り得る。温度が上昇するにつれ、銅管は酸化して非常に迅速に破損し得、これにより、水流が復旧したときに、破滅的な水漏れが生じ得る。また、銅管をリング１５に結合する銀ロウが、高温でほんの数分で溶融する。いずれの場合にも、影響を受けたフランジを交換または修理できるように、ガラス製造ラインを停止しなければならない。このことは、特に、停止後に製造が正常な状態に戻るまでに数日から数週間かかり得る、ＬＣＤ基板の製造に使用されるような大量生産ラインにとって、生産高の相当な損失を表す。
【００２２】
ある実施の形態において、図１〜３のフランジは、フランジに少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む最も外側のリング（図４〜５におけるリング１５０）を利用することによって改善されている。他の実施の形態において、フランジは、各々が少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む、冷却管の形態にある冷却通路およびメイン・バスバーも備えている。
【００２３】
ニッケルは、例えば、白金および白金合金と比べて低コストで容易に入手できる、ニッケル２００またはニッケル２０１などの市販の純粋なニッケルであって差し支えない。パワー・フランジに使用する場合、ニッケルは、電気抵抗、熱伝導率、耐酸化性、白金とロジウムとの溶解度、機械加工性、価格、および多くの形態と形状における入手可能性の優れた組合せを提供し、これは、他の高温材料では匹敵し得ない。
【００２４】
パワー・フランジの上述した構成部材にニッケルを使用すると、冷却水の流れの一時的な停止にフランジが耐える能力が著しく改善されることが分かった。特に、フランジは、冷却水の流れが妨げられた場合に、フランジが数日間までに亘り動作可能なままであるように、高レベルの耐酸化性を示す。このニッケル含有フランジの優れた耐酸化性により、白金部品の損失なく、それゆえ、容器を通るガラスの流れを遮断する必要なく、冷却剤の流れを回復するのに十分な時間が提供される。
【００２５】
冷却剤の流れの一時的な遮断に耐える能力に加え、ニッケル含有フランジは、銅含有フランジよりも冷却を必要としない。したがって、一般に、ニッケル含有フランジを使用した場合、直接抵抗加熱はそれほど必要とされない。直接抵抗加熱におけるこの低減は、転じて、電気の運転費および直接加熱システムに動力を供給するのに必要な電気源の容量に関する資本コストが減少する。
【００２６】
これらの機能的な恩恵に加え、ニッケルを含むリングを１つ以上使用すると、ニッケルは、銅含有フランジにおいて白金または白金合金が使用される場所で使用されるので、フランジのコストが著しく減少する。ニッケルと白金の価格は時間とともに変動するが、大雑把に言えば、白金は、ニッケルの少なくとも４００倍高価であり、ときには、１８００倍も高価になり得る。
【００２７】
図４は、本発明の実施の形態により構成したニッケル含有フランジ１３０の基本構造を示している。この図において、参照番号１５０は、フランジの最も外側のリングであり、市販の純粋なニッケルから形成されるのに対し、参照番号１４０は、フランジの最も内側のリングであり、白金または白金合金、例えば、白金−ロジウム合金から形成される。より一般的には、リング１５０は少なくとも９９．０質量％のニッケルを含み、リング１４０は、少なくとも８０質量％の白金を含み、残りは、もしあれば、ロジウム、イリジウム、金、二酸化ジルコニウムなどの微細な金属酸化物などのうちの１種類以上である、高温金属（すなわち、ここに用いたように、１５００℃を超える温度で動作できる金属）を含む。一例として、リング１４０は９０質量％の白金および１０質量％のロジウムからなり得る。
【００２８】
図４にも示されているように、フランジは、電力源（図示せず）にフランジを接続するために使用されるメイン・バスバー１７０、および冷却管１６０の形態にある冷却通路を備えることができる。本発明の実施の形態において、これらの構成部材の各々は、少なくとも９９．０質量％のニッケルを含み、最も外側のリング１５０に溶接されている。この冷却通路は冷却流体を搬送し、これは、液体、例えば、水、または気体、例えば、空気であってよい。図４においては別個の構成部材として描かれているが、冷却通路は、所望であれば、最も外側のリング１５０内に形成されていても差し支えなく、例えば、冷却通路は、最も外側のリング中に機械加工されていても差し支えない。
【００２９】
図５は、リング内の電流分布について微調整できるようにフランジに追加のリングが組み込まれた、別のニッケル含有フランジを示している。特に、少なくとも８０質量％の白金を含む最も内側のリング１４０に加え、この実施の形態は、これらも少なくとも８０質量％の白金を含む高温金属リング１４１および１４２を備えている。ある実施の形態において、これらの追加のリングはリング１４０と同じ組成を有するが、所望であれば、異なる組成を有しても差し支えない。
【００３０】
図５の実施の形態は、少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む最も外側のリング１５０および同様に少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む追加のリング１５１も備えている。ある実施の形態において、この追加のリングは、リング１５０と同じ組成を有するが、所望であれば、異なる組成を有しても差し支えない。
【００３１】
図５において、２つの追加の白金含有リングおよび１つの追加のニッケル含有リングが示されているが、本発明の実施に、それより多いかまたは少ない追加のリングを使用して差し支えないことが理解されよう。実際に、図４に示されているように、本発明は、１つの最も内側の白金含有リングおよび１つの最も外側のニッケル含有リングだけで実施することができる。
【００３２】
図５において、リング１４０，１４１，１４２，１５０および１５１は、厚さが異なっている。これらの厚さは、半径方向位置の関数として電流密度を制御するように選択される。これらの厚さを選択する上で、多数の検討事項がかかわる。第１に、上述したように、直接抵抗加熱の主な目的は、容器１０内の溶融ガラスを加熱することであって、容器の壁に電流を供給するフランジを加熱することではない。したがって、フランジにおける電流密度は、壁における電流密度よりも小さいべきである。第２に、電流密度は、フランジの部品が過熱され、それによって損傷しないように制御する必要がある。このことは、使用中により高い周囲温度を経験するフランジの部分にとって問題である。
【００３３】
リングの厚さを選択するための出発点として、一定の厚さを有する１つの材料から構成された円形フランジが、半径が減少すると共に線形に増加する電流密度を有する、すなわち、その電流密度は、フランジの外縁で最も小さく、内縁で最も大きいことに留意できる。この影響を相殺するために、フランジの厚さは、一般に、半径が小さくなるにつれて、増加する。温度に関しては、周囲温度は通常、容器１０から外方に離れるにつれて、低下し、それゆえ、電流密度は、過熱による損傷の機会が少ないフランジの外部に向かって高くて差し支えない。この結果としても、その厚さが、半径が増加するにつれて小さくなるフランジがもたらされる。そのような減少した厚さは、特に、高価な白金含有材料の場合において、フランジを構成するのに用いられる材料の量を最小にすることに関しても望ましい。
【００３４】
さらに別の要因としては、特に、複数の種類の材料が用いられる場合、フランジを構成する材料の抵抗率が挙げられる。抵抗率が高くなるほど、同じ電流密度での直接加熱効果が大きくなる。また、バスバー効果を得るために、リングが円周方向の電流の流れに対して低い抵抗を有するように、フランジの最も外側のリングが相当な厚さを有することが望ましいことがある。より詳しくは、ある実施の形態において、最も外側のリングの周囲の周りの計算した半径方向の電流密度における変動（すなわち、モデル化された電流密度の変動；以下参照）が５０％未満である。
【００３５】
これらの電気的検討事項に加え、フランジのニッケル含有構成部材への動作温度の影響も考慮する必要がある。一般論として、フランジのニッケル含有構成部材にとって適切な温度は：（１）水冷による通常運転において約６００℃未満、（２）空冷により約８００℃未満、および（３）未冷却で約１０００℃未満である。約６００℃以下では、ニッケルは、フランジに３年以上の耐用期間が達成できるほど十分に低い酸化速度を有する。約１０００℃では、使用可能な耐用期間は３０日未満である。約８００℃での耐用期間は、これらの値の間であり、特に、これらの温度にニッケルを曝露することにより、水冷よりも複雑ではないことが多い空冷を使用できる場合、ある用途には許容されるであろう。
【００３６】
より一般に、ガラス含有容器の軸から半径方向の位置が離れるにつれて、耐火物断熱における温度が減少する。フランジの半径が増加するにつれて、温度が同様に減少する。フランジのある半径方向位置で、未冷却の運転条件中の温度が約１０００℃未満に降下する。この半径位置を超えると、ニッケルは、フランジ材料に安全に使用できる。ニッケルの温度制限、例えば、長い耐用期間については約６００℃、中程度の耐用期間については約８００℃、または短期間では約１０００℃が任意の条件下で超えられると、フランジの内部に使用されている高温金属とニッケルとの間の接合を、より大きいな半径まで動かさなければならない。接合の外側への移動は、もちろん、高温、それゆえ、高価な金属をより大きい半径まで伸ばさなければならないので、増加する材料コストに対してバランスをとらなければならない。
【００３７】
実際には、一般に、フランジを構成するリングの半径および厚さを選択する上で伴う様々な要因を考慮するために、コンピュータ・モデリングが使用される。そのようなモデリングは、特定の導体特性および形状に関する電流の流れを計算する市販のまたはカスタマイズされたソフトウェア・パッケージ、並びに特定の材料特性および熱源／ヒートシンク位置に関する熱流をモデル化し、温度分布を計算するパッケージを使用して行うことができる。例えば、そのような分析を用いて、図５のリングの厚さ（ｔ）の適切な関係が以下のようであることが分かった：ｔ140＞ｔ141＞ｔ142；ｔ150＞＞ｔ151；およびｔ140≒ｔ151、ここで、リング１４０、１４１および１４２は９０質量％の白金および１０質量％のロジウムから製造され、リング１５０および１５１、並びにメイン・バスバー１７０および冷却管１６０は、ニッケル２００から製造された。もちろん、本発明の実施に他の関係を用いても差し支えなく、本発明の任意の特定の適用に適した特定の関係は、本開示から、当業者によって容易に決められる。
【００３８】
フランジを構成するために使用したリングとバスバーは、一般に、平らな金属板、例えば、メイン・バスバー１７０およびリング１５０と１５１については、ニッケル２００またはニッケル２０１の板から、リング１４０、１４１および１４２については、白金−ロジウム合金（例えば、９０質量％の白金および１０質量％のロジウム）から製造される。金属板は、限られた厚さのセットで市販されている。その結果、フランジの厚さは、あるリングから次のリングに進むにつれて、段階的な量で変化する。その段階は、各リングにおける電流密度が、リングが及ぶ半径位置の範囲について特別な基準（先を参照）を満たすように選択される。特に、リング間の接合は、電流密度の制限が超えられないような半径位置で行われる。
【００３９】
リング間の接合部は溶接される。溶接部は、接合部を過熱させ、破損させ得る局部的に高い電流密度を生じ得る凹形角部を避けるように面取りして丸くすることができる。最も内側のリングは、通常は溶接によって、容器１０の外壁１２に接合される。重ねて、凹形角部を避けるために、面取りして丸くしても差し支えない。最も外側のリングの厚さは、一般に、容器の壁１２の厚さよりも大きいが、所望であれば、最も内側のリングに他の厚さを使用しても差し支えなく、例えば、最も内側のリングの厚さを、壁１２の厚さと等しくするかまたは小さくしても差し支えない。
【００４０】
図６は、白金−ニッケル合金を含む中間リング１９０を備えた本発明の追加の実施の形態を示している。上述したように、長い耐用期間を達成するために、９９．０質量％のニッケルを含むフランジのリングは、動作温度が約６００℃未満である位置に配置する必要がある。この温度より高いと、ニッケルの酸化速度が、その有用耐用期間を制限するほど速くなってしまう。
【００４１】
科学文献に報告されているように、ニッケル−白金合金は、空気中で高温に曝露されたときに、付着性の保護スケールを形成し、したがって、純粋なニッケルよりもずっと遅い速度で酸化する。例えば、C. Wagner and K. Grunewald, Z. Physik. Chem. B, 1938 vol 40 p455; O. Kubaschewski and O. von Goldbeck, J. Inst. Metals 1949 vol 76 p255; D.E. Thomas, “Discussion - On the Mechanism of Oxidation of Nickel-Platinum Alloys”, J. Inst. Metals, (1949), vol 76 pp.738-741; およびO. Kubaschewski and B.E. Hopkins, “Oxidation of Metals and Alloys”, Academic Press, 1962を参照のこと。
【００４２】
特に、白金−ニッケル合金の酸化速度は、白金の含有量が５０モル％、すなわち、白金とニッケルのみを含有する合金については、７７質量％を超えると、減少し始めると報告されている。C. Wagner, “Theoretical Analysis of the Diffusion Processes Determining the Oxidation Rate of Alloys”, J. Electrochem Soc., vol. 99 (1952), pp369-380を参照のこと。
【００４３】
その低い酸化速度の結果として、ニッケル−白金合金は、純粋なニッケルよりも高い温度で使用できる。このことは、転じて、ニッケル−白金合金からなるリングを、そうでなければ高温金属が必要とされる場所で使用できるので、フランジに使用される効果な高温金属の量を減少させられることを意味する。
【００４４】
表１は、白金、ニッケル、および代表的なニッケル−白金合金に関する室温での電気抵抗および熱伝導率のデータを列記している。これらのデータは、the ASM Handbook, Volume 2, “Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials”, 1990, p 713 and Y. Terada, K Ohkubo, and T. Mohri, “Thermal Conductivities of Platinum Alloys at High Temperatures”, Platinum Metals Review, 2005, vol 49, pp 21-26からのものである。
【００４５】
これらのデータが示すように、ニッケル−白金合金は、白金またはニッケルよりも、低い熱伝導率および高い抵抗を有する。これらの差により、電力の入力を最適化し、熱損失を最小にするために使用できる追加の自由度が提供される。さらに、白金とニッケルは、全組成範囲に亘り固溶体を形成するので、幅広い範囲の白金−ニッケル合金を容易に製造できる。容器１０からの熱損失の大半の量は、高熱伝導率を有する材料からなる水冷フランジを通して生じる得るので、その合金の低い熱伝導率は特に有用であろうことに留意されたい。この機構による過剰な熱損失は、ガラス品質に関する問題を生じ得る。白金−ニッケル合金からなるリングを使用することによって、そのような熱損失を減少させることができる。
【００４６】
コストに関して、９０質量％の白金および１０質量％のニッケルからなる合金が市販されていることに留意されたい。さらに、ニッケルに関するように、白金とニッケルの合金は、白金および白金−ロジウムに容易に溶接でき、このため、フランジの組立てが容易になる。
【００４７】
前述のことから、本発明の実施の形態は、以下の特徴の内のいくつかまたは全てを含み得ることが分かる：
（ａ）  使用中に、溶融ガラスを収容するおよび／または搬送する高温金属容器（高温金属管）に溶接されるディスク形金属フランジ。  
（ｂ）  フランジの内側半径部分を形成する、少なくとも８０質量％の白金を含む高温金属。  
（ｃ）  フランジの外側半径部分を形成する少なくとも９９．０質量％のニッケル。  
（ｄ）  フランジ、特にフランジの高温金属部分の厚さは、電流密度を選択したレベル未満に維持しながら、材料の使用を最小にするために、半径が増加するにつれて減少させることができる。  
（ｅ）  フランジの外側部分は、少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む周辺バスバーを含むことができる；このバスバーの寸法は、フランジの周辺の周りに電流を均一に分布させるように選択される；バスバーは、フランジの最も外側のリングとして構成しても差し支えない。  
（ｆ）  少なくとも９９．０質量％のニッケルを含む冷却通路は、周辺バスバーに溶接するか、あるいはバスバー内に機械加工することができる。  
（ｇ）  線状（メイン）バスバーは、電源回路からの電流をフランジに運ぶために１つの半径方向位置で周辺バスバーに取り付けることができる。  
（ｈ）  水冷に使用する場合、内側の高温金属リングと外側の９９．０質量％のニッケルのリングとの間の移行は、６００℃以下の温度で行うことができる；冷却剤が損失した場合、移行部での温度は１０００℃未満のままであり得る。  
（ｉ）  フランジは、白金−ニッケル合金、例えば、少なくとも７７質量％の白金を含有する合金を含む中間リングを１つ以上含んでも差し支えない。
【００４８】
本発明の範囲および精神から逸脱しない様々な改変は、先の開示から当業者には明白であろう。以下の特許請求の範囲は、ここに述べた特定の実施の形態、並びにそのような改変、変種、および同等物を含むことが意図されている。
【表１】
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【符号の説明】
【００４９】
１０    容器
１２    外壁
１３    フランジ
１４，１４０    内側リング
１５，１５０    外側リング
１６，１６０    冷却管／周辺バスバー
１７，１７０    メイン・バスバー
１９０    中間リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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