(57)【要約】      （修正有）【課題】高温環境下で長期間使用した際に熱応力および外力による応力がかかることによって生じる導管の破損のおそれが低減された白金または白金合金製の中空管の提供。【解決手段】白金または白金合金製の中空管であって、前記中空管は、軸方向に沿って交互に形成された凸部および凹部を有し、該凸部および凹部は、前記中空円筒体の周方向に３６０度連続して形成されており、該凸部および凹部は、下記式を満たすように形成されていることを特徴とする白金または白金合金製の中空管。１／４０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／４Ｘ：隣接する凸部（または凹部）間の距離（ｍｍ）Ｙ：凸部（または凹部）の高さ（ｍｍ）Ｌ：中空管の軸方向における凸部および凹部を有する部位の長さ（ｍｍ）【選択図】図１
2006315894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白金または白金合金製の中空管であって、
前記中空管は、軸方向に沿って交互に形成された凸部および凹部を有し、
該凸部および凹部は、前記中空管の周方向に３６０度連続して形成されており、
該凸部および凹部は、下記式を満たすように形成されていることを特徴とする白金または白金合金製の中空管。
１／４０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／４
Ｘ：隣接する凸部（または凹部）間の距離（ｍｍ）
Ｙ：凸部（または凹部）の高さ（ｍｍ）
Ｌ：中空管の軸方向における凸部および凹部を有する部位の長さ（ｍｍ）
【請求項２】
前記中空管の軸方向における前記凸部および凹部を有する部位の長さＬと、前記中空管の全長Ｌ0とが、下記式を満たす請求項１に記載の白金または白金合金製の中空管。
１／２≦Ｌ／Ｌ0≦１
【請求項３】
前記Ｙは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項１または２に記載の白金または白金合金製の中空管。
【請求項４】
前記中空管は、肉厚ｔが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管。
【請求項５】
使用時に前記中空管にかかる応力が、該中空管を構成する材料の引張強さの１０％未満である請求項１ないし４のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管。
【請求項６】
使用時に前記中空管にかかる応力が、凸部および凹部を持たない白金または白金合金製の中空管の下記式で表される座屈応力σcrの２０％未満である請求項１ないし５のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管。
σcr＝１／４×Ｅ／（１−ν2）×（ｔ／ｄ）2
上記式中、Ｅは使用時の温度における白金または白金合金のヤング率である。νは使用時の温度における白金または白金合金のポアソン比である。ｔは中空管の肉厚（ｍｍ）である。ｄは中空管の半径（ｍｍ）であり、凸部および凹部を有する中空管において、凸部または凹部の高さがＹ／２となる位置での半径に等しい。
【請求項７】
減圧脱泡装置の上昇管または下降管として使用される請求項１ないし６のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管。
【請求項８】
上昇管または下降管の上部となる位置に凸部および凹部が集中的に形成されている請求項７に記載の白金または白金合金製の中空管。
【請求項９】
溶融ガラスの導管として、請求項１ないし６のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管を用いたガラス製造装置。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の白金または白金合金製の中空管を用いた減圧脱泡装置。
【請求項１１】
請求項１ないし６のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管を用いた減圧脱泡装置の上昇管または下降管。
【請求項１２】
溶融ガラスをガラス製造装置の導管に流すことを含んだガラス製造方法であって、
前記導管として請求項１ないし６のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管を用いたガラス製造方法。
【請求項１３】
内部が減圧状態に保持された減圧脱泡槽中に溶融ガラスを流すことにより、溶融ガラスを減圧脱泡する方法であって、
前記減圧脱泡槽と接続する上昇管および下降管のうち少なくとも一方として、請求項１ないし７のいずれかに記載の白金または白金合金製の中空管を用いた溶融ガラスの減圧脱泡方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧脱泡装置の上昇管および下降管として好適な白金または白金合金製の中空管に関する。また、本発明は、溶融ガラスの導管として該中空管を用いたガラス製造装置およびガラス製造方法に関する。また、本発明は、減圧脱泡装置の上昇管または下降管として該中空管を用いた減圧脱泡装置および減圧脱泡方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製造装置において、溶融ガラスの導管には、白金、または白金−金合金、白金−ロジウム合金のような白金合金製の中空管が使用されている。これらの中空管は、高温環境下、具体的には、１１００〜１５００℃で使用されるため、使用時に熱応力、具体的には、熱による軸方向の圧縮応力（以下、本明細書において、「熱応力」とする。）がかかる。したがって、これらの中空管は、使用時の熱応力に耐えることができるような強度を有する必要がある。
特許文献１には、熱応力を受けて座屈することを防止するために、周方向に連続する凸部を設けた溶融ガラス用の金属製導管を開示されている。特許文献２にも、同様の構成が開示されている。
【０００３】
しかしながら、減圧脱泡装置の上昇管および下降管の場合、上記した熱応力に加えて、使用時にかかる外力による影響を考慮する必要がある。大気圧環境下に置かれている上昇管および下降管は、外圧として大気圧がかかる。一方、減圧槽に流入する、または減圧槽から流出する溶融ガラスが通過する管内部は、減圧状態となっている。使用時の上昇管および下降管には、管内部と外部との圧力差によって外力がかかる。この外力は、上昇管および下降管の部位によって異なっている。上昇管および下降管の上端部付近は、減圧ハウジング内に位置するため、管外側にかかる外圧が他の部分よりも低くなっている。
上昇管および下降管にかかる外力は、常に一定ではなく、減圧脱泡装置の使用時に変化する。減圧脱泡装置では、減圧槽内の溶融ガラスの液面（素地面）を上下させる場合がある。これは、減圧ハウジング内における減圧槽の位置を上下させることで達成される。この際、減圧槽を接続されている上昇管および下降管も上下するので、上昇管および下降管において、大気圧環境下に置かれる部分、すなわち、減圧ハウジング外に位置する部分の長さが変化する。上昇管および下降管が上下することによって、管にかかる温度も変化する。上昇管の下端部付近は、減圧脱泡装置に対して上流側に位置するガラス移送管内において、溶融ガラスに浸漬されている。一方、下降管の下端部付近は、減圧脱泡装置に対して下流側に位置するガラス移送管内において、溶融ガラスに浸漬されている。上昇管および下降管を上下することによって、これら溶融ガラスに浸漬されている部分の長さが変化して、管にかかる温度が変化する。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０４／０７０２５１号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−８７８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、減圧脱泡装置の上昇管および下降管の場合、高温環境での使用によってかかる熱応力に加えて、使用時にかかる外力、および部位による外力の違いや、使用時における外力の変化を考慮する必要があり、特許文献１および特許文献２に開示された溶融ガラス用の金属製導管のように、導管上に周方向に連続する凸部を設けたのみでは、長期間の使用中、熱応力および外力による応力がかかることによって、上昇管および下降管が破損するおそれがあることを見出した。
本発明者は、この知見に基づいて鋭意検討した結果、上昇管および下降管として使用する白金または白金合金製の中空管に、その周方向３６０度連続する凸部および凹部を、該中空管の軸方向において交互に形成するとともに、該中空管の軸方向における凸部（または凹部）間の距離、凸部（または凹部）の高さ、および該中空管の軸方向における凸部および凹部を有する部位の長さの関係を特定の範囲にすることで、長期間の使用時における中空管の破損のおそれが解消されることを見出した。
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、高温環境下で長期間使用した際に熱応力および外力による応力がかかることによって生じる導管の破損のおそれが低減された白金または白金合金製の中空管を提供することを目的とする。本発明の白金または白金合金製の中空管は、減圧脱泡装置の上昇管および下降管として好適である。
また、本発明は、溶融ガラスの導管として該中空管を用いたガラス製造装置およびガラス製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、減圧脱泡装置の上昇管または下降管として該中空管を用いた減圧脱泡装置および減圧脱泡方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、白金または白金合金製の中空管であって、
前記中空管は、軸方向に沿って交互に形成された凸部および凹部を有し、
該凸部および凹部は、前記中空管の周方向に３６０度連続して形成されており、
該凸部および凹部は、下記式を満たすように形成されていることを特徴とする白金または白金合金製の中空管（以下、本明細書において「本発明の白金製の中空管」という）。
１／４０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／４
Ｘ：隣接する凸部（または凹部）間の距離（ｍｍ）
Ｙ：凸部（または凹部）の高さ（ｍｍ）
Ｌ：中空管の軸方向における凸部および凹部を有する部位の長さ（ｍｍ）
【０００７】
本発明の白金製の中空管において、前記中空管の軸方向における前記凸部および凹部を有する部位の長さＬと、前記中空管の全長Ｌ0とが、下記式を満たすことが好ましい。
１／２≦Ｌ／Ｌ0≦１
【０００８】
本発明の白金製の中空管において、前記Ｙは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明の白金製の中空管は、肉厚ｔが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の白金製の中空管では、使用時に前記中空管にかかる応力が、該中空管を構成する材料の引張強さの１０％未満であることが好ましい。
【００１１】
本発明の白金製の中空管は、使用時に前記中空管にかかる応力が、凸部および凹部を持たない白金または白金合金製の中空管の下記式で表される座屈応力σcrの２０％未満であることが好ましい。
σcr＝１／４×Ｅ／（１−ν2）×（ｔ／ｄ）2
上記式中、Ｅは使用時の温度における白金または白金合金のヤング率である。νは使用時の温度における白金または白金合金のポアソン比である。ｔは中空管の肉厚（ｍｍ）である。ｄは中空管の半径（ｍｍ）であり、凸部および凹部を有する中空管において、凸部または凹部の高さがＹ／２となる位置での半径に等しい。
【００１２】
本発明の白金製の中空管は、減圧脱泡装置の上昇管または下降管として好ましく使用することができる。
減圧脱泡装置の上昇管または下降管として使用する場合、本発明の白金製の中空管は、上昇管または下降管の上部となる位置に凸部および凹部が集中的に形成されていてもよい。
【００１３】
また、本発明は、溶融ガラスの導管として、本発明の白金製の中空管を用いたガラス製造装置を提供する。
また、本発明は、上昇管または下降管として本発明の白金製の中空管を用いた減圧脱泡装置を提供する。
また、本発明は、本発明の白金製の中空管を用いた減圧脱泡装置の上昇管または下降管を提供する。
【００１４】
また、本発明は、溶融ガラスをガラス製造装置の導管に流すことを含んだガラス製造方法であって、前記導管として本発明の白金製の中空管を用いたガラス製造方法を提供する。
また、本発明は、内部が減圧状態に保持された減圧脱泡槽中に溶融ガラスを流すことにより、溶融ガラスを減圧脱泡する方法であって、前記減圧脱泡槽と接続する上昇管および下降管のうち少なくとも一方として、本発明の白金製の中空管を用いた溶融ガラスの減圧脱泡方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の白金製の中空管は、高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で、長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって、中空管が破損するおそれが低減されている。
本発明の白金製の中空管は、減圧脱泡装置の上昇管および下降管として好適である。
本発明のガラス製造装置は、溶融ガラスの導管として本発明の白金製の中空管を用いているため、長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって導管が破損するおそれが低減されている。このため、高品質なガラスを、長期間にわたって高い信頼性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の白金製の中空管は、白金を主たる構成材料とする。したがって、白金のみを構成材料とするものに限定されず、白金合金を構成材料とするものであってもよい。白金合金の具体例としては、白金−金合金、白金−ロジウム合金が挙げられる。また、白金または白金合金に金属酸化物を分散させてなる強化白金であってもよい。分散される金属酸化物としては、Ａｌ2Ｏ3、またはＺｒＯ2若しくはＹ2Ｏ3に代表される３Ａ族若しくは４Ａ族の金属酸化物が挙げられる。以下、本明細書において、白金製の中空管と記載した場合、白金製、白金合金製および強化白金製の中空管を包含する。
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の白金製の中空管の１実施形態を示した断面図である。
図１に示すように、本発明の白金製の中空管１は、該中空管１の周方向に３６０度連続する凸部１１および凹部１２が形成されている。該凸部１１および凹部１２は、該中空管１の軸方向に沿って交互に形成されている。
本発明の白金製の中空管１は、凸１１部および凹部１２が下記式を満たすように形成されていることを特徴とする。
１／４０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／４
Ｘ：隣接する凸部（または凹部）間の距離（ｍｍ）
Ｙ：凸部（または凹部）の高さ（ｍｍ）
Ｌ：中空管の軸方向における凸部および凹部を有する部位の長さ（ｍｍ）
なお、隣接する凸部間の距離と、隣接する凹部間の距離とは、同一でなくてもよい。この場合、両者の平均値をＸとする。また、凸部の高さと凹部の高さとは、同一でなくてもよい。この場合、両者の平均値をＹとする。
【００１８】
上記式を満たすように凸部１１および凹部１２を形成すれば、中空管１を高温環境下、具体的には１１００〜１５００℃で使用した場合に、熱によって中空管１全体にかかる圧縮応力が低減され、かつ凸部１１および凹部１２部に過度な熱応力が局所的にかかるおそれもない。
本明細書で熱応力と言った場合、中空管を高温環境下で使用した際に、熱によって該中空管にかかる圧縮応力のことを指し、中空管全体にかかる圧縮応力と、凸部１１および凹部１２に局所的にかかる圧縮応力のいずれも含む。
【００１９】
また、上記式を満たすように凸部１１および凹部１２を形成すれば、使用時の中空管１にかかる外力による応力も軽減される。なお、本明細書で外力と言った場合、使用時の中空管１にかかる外力を広く含み、特に限定されない。具体例を挙げると、例えば、中空管１が減圧脱泡装置の上昇管および下降管である場合、上昇管および下降管の内部と外部との圧力差によって生じる外力である。
したがって、本発明の白金製の中空管１は、上記式を満たすように凸部１１および凹部１２を形成することにより、使用時に中空管にかかる応力として、熱応力および外力による応力のいずれも軽減することができる。以下、本明細書で、「使用時に中空管にかかる応力」と言った場合、熱応力と、外力による応力の両方を意味する。
【００２０】
本発明の白金製の中空管１は、凸部１１および凹部１２が下記式（１）を満たすように形成されていることがより好ましく、下記式（２）を満たすように形成されていることがさらに好ましい。
１／２０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／４・・・（１）
１／２０≦（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2≦１／５・・・（２）
【００２１】
この結果、本発明の白金製の中空管１は、高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって、中空管１が破損するおそれが低減されている。
【００２２】
使用時に中空管１にかかる外力は、中空管１の部位によって異なる場合がある。例えば、減圧脱泡装置の上昇管および下降管の場合、上端部付近は減圧ハウジング内に位置するため、管外側にかかる外圧が他の部分よりも低くなっている。
また、この外力は、中空管１の使用時において、常に一定ではなく変化する場合がある。減圧脱泡装置では、減圧槽内の溶融ガラスの液面（素地面）を上下させる場合がある。これは、減圧ハウジング内における減圧槽の位置を上下させることで達成される。この際、減圧槽を接続されている上昇管および下降管も上下する。この結果、上昇管および下降管において、大気圧環境下に置かれる部分、すなわち、減圧ハウジング外に位置する部分の長さが変化するので、上昇管および下降管にかかる外力が変化する。
【００２３】
上昇管および下降管が上下することによって、上昇管および下降管にかかる温度も変化する。上昇管の下端部付近は、減圧脱泡装置に対して上流側に位置するガラス移送管内で溶融ガラスに浸漬されている。一方、下降管の下端部付近は、減圧脱泡装置に対して下流側に位置するガラス移送管内で溶融ガラスに浸漬されている。上昇管および下降管を上下することによって、これら溶融ガラスに浸漬されている部分の長さが変化するので、管にかかる温度が変化する。したがって、上昇管および下降管にかかる熱応力は、部位によって異なる場合があり、上昇管および下降管の使用時において変化する場合もある。
【００２４】
本発明の中空管１は、上記した様々な状況下において長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって、中空管１が破損するおそれが低減されている。
【００２５】
図１に示す中空管１において、該中空管１の凸部１１および凹部１２を有する部位の長さＬと、中空管１の全長Ｌ0とは、下記式を満たしていることが好ましい。
１／２≦Ｌ／Ｌ0≦１
上記式を満たすように、凸部１１および凹部１２を形成すれば、中空管１を高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用した際に、中空管１全体にかかる応力、具体的には、熱応力および外力による応力が十分に低減される。
Ｌ／Ｌ0は４／５以上１以下であることがより好ましい。
【００２６】
なお、図１に示す中空管１では、凸部１１および凹部１２が中空管１のほぼ全長にわたって形成されているがこれに限定されるものではない。Ｌ／Ｌ0が上記式を満たすように形成されている限り、凸部１１および凹部１２を有する部位は、中空管１の全長に対して局所的であってもよい。例えば、図１に示す中空管１において、凸部１１および凹部１２を図面上側若しくは下側に集中的に形成し、その反対側、すなわち、図面下側若しくは上側には凸部１１および凹部１２部が存在しなくてもよい。
また、図面の上側および下側に凸部１１および凹部１２を集中的に形成して、中空管１の中央部分には凸部１１および凹部１２が存在しなくてもよい。
【００２７】
本発明の中空管１において、Ｙ、すなわち凸部１１（または凹部１２）の高さは、２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。
Ｙが２ｍｍ未満であると、中空管１の長さ、径、肉厚、使用条件等によっては、中空管１を高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用した際に、中空管１にかかる応力、具体的には、熱応力および外力による応力を十分低減することができないおそれがある。一方、Ｙが３０ｍｍ超であると、中空管１の長さ、径、肉厚、使用条件等によっては、凸部１１および凹部１２部に過度な応力、具体的には、熱応力および外力による応力が局所的にかかるおそれがある。また、加工時のひずみにより中空管１の機械的強度が低下するおそれがある。Ｙは３ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい。
一方、Ｘは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
本発明の中空管１において、該中空管１に形成する凸部１１および凹部１２の数も特に限定されない。但し、凸部１１の数または凹部１２の数は、２〜４０であることが中空管１の機械的強度や加工性の点から好ましい。
【００２９】
本発明の中空管１は、肉厚ｔが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。肉厚ｔが０．５ｍｍ未満であると、中空管の長さ、径、使用条件等によっては、中空管１の機械的強度が不足し、使用時に中空管が破損するおそれがある。一方、肉厚ｔが４ｍｍ超であると、中空管１の加工が困難になり、加工精度が低下する。
【００３０】
本発明の中空管１は、使用時に該中空管にかかる応力、具体的には、熱応力および外力による応力に対して十分な機械的強度を有する必要がある。このため、本発明の中空管１は、使用時に該中空管にかかる応力が、中空管を構成する材料の引張強さの１０％未満であることが好ましく、８％未満であることがより好ましく、５．１％以下であることがさらに好ましい。
本発明の中空管１において、使用時に応力が最もかかるのは凸部１１および凹部１２である。このため、凸部１１部および凹部１２にかかる応力が中空管を構成する材料の引張強さの１０％未満となるように、Ｘ、Ｙ、または凸部１１および凹部１２の形状を選択する必要がある。凸部１１および凹部１２において、ジグザグ形状のように頂部が角張った形状であると、凸部１１および凹部１２にかかる応力が高くなる。このため、凸部１１および凹部１２の形状は、図１に示すように、頂部が丸みを有した形状であることが好ましい。なお、ＸおよびＹについては、好適範囲を既に示した。
【００３１】
本発明の中空管１は、使用時に中空管にかかる応力が、凸部および凹部を持たない白金または白金合金製の中空管（以下、「凹凸構造を持たない中空管」という。）について、下記式で表される座屈応力σcrの２０％未満であることが好ましい。
σcr＝１／４×１／（１−ν2）×Ｅ×（ｔ／ｄ）2
上記式中、νは、中空管１の使用温度における該中空管１の構成材料、すなわち、白金または白金合金のポアソン比である。Ｅは、中空管１の使用温度における該中空管１の構成材料、すなわち、白金または白金合金のヤング率である。ｔは、凹凸構造を持たない中空管の肉厚（ｍｍ）であり、中空管１の肉厚と同一である。ｄは、凹凸構造を持たない中空管の半径（ｍｍ）であり、凸部および凹部を有する中空管において、凸部または凹部の高さがＹ／２となる位置での半径に等しい。
したがって、図１に示す中空管１の場合、ｄ＝（Ｄ＋Ｙ）／２であり、上記式は以下のように表すことができる。Ｄは中空管１の径（端部における外径）である。
σcr＝１／４×１／（１−ν2）×Ｅ×（２ｔ／（Ｄ＋Ｙ））2
一方、中空管の径Ｄに対して、凹部が高さＹだけ内側に入り込むように形成された中空管の場合、ｄ＝（Ｄ−Ｙ）／２であり、上記式は以下のように表すことができる。
σcr＝１／４×１／（１−ν2）×Ｅ×（２ｔ／（Ｄ−Ｙ））2
なお、中空管の断面形状が楕円形や、四角形、六角形、八角形等の多角形である場合、断面形状における最大径の１／２を半径ｄとする。
【００３２】
使用時に中空管にかかる応力が、上記式で表される凹凸構造を持たない中空管の座屈応力σcrの２０％未満であれば、使用時にかかる応力、具体的には、熱応力および外力による応力に対して中空管が十分な機械的強度を有しており、高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって、中空管１が破損するおそれが低減されている。
本発明の中空管１は、使用時に該中空管にかかる応力が上記式で表される座屈応力σcrの１０％未満であることがより好ましく、８％未満であることがより好ましく、５．２％以下であることがさらに好ましい。
【００３３】
本発明において、中空管１の径Ｄ（端部における外径）および長さＬ0は任意であり、必要に応じて適宜選択することができる。減圧脱泡装置の上昇管および下降管として使用する場合、例えば、径Ｄを１０〜５００ｍｍ、長さＬを１００〜５０００ｍｍとすることができる。中空管１の断面形状も特に限定されず、円形であってもよく、楕円形であってもよい。また、四角形、六角形、八角形等の多角形であってもよい。但し、機械的強度に優れ、かつ使用時に中空管１にかかる応力、具体的には、熱応力および外力による応力が低くなることから円形であることが好ましい。
なお、図１では、中空管１の径Ｄに対して、外側に張り出すように凸部１１が形成されているが、中空管の径Ｄに対して、内側に入り込むように凹部１２が形成されていてもよい。
【００３４】
本発明のガラス製造装置では、高温の溶融ガラスが流れる溶融ガラスの導管として、本発明の白金製の中空管が用いられている。本発明の白金製の中空管１は、高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用した際に、応力、具体的には、熱応力および外力による応力がかかることによって中空管１が破損するおそれが低減されているため、ガラス製造装置における使用部位は特に限定されない。中でも、高温環境であって、かつ使用時に外力がかかることから、減圧脱泡装置の上昇管および下降管が好ましい。
【００３５】
図２は、減圧脱泡装置の一般的構成を示した図である。図２に示す減圧脱泡装置１００は、溶解槽２００中の溶融ガラスＧを減圧脱泡して、次の処理槽に連続的に供給するプロセスに用いられるものである。減圧脱泡装置１００は、使用時その内部が減圧状態に保持される減圧ハウジング１０１を有する。減圧ハウジング１０１内には、円筒形状をした減圧脱泡槽１０２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１０２は、例えば、白金または白金合金製である。減圧脱泡槽１０２の下面の側端付近には、垂直方向に配向する上昇管１０３および下降管１０４が取り付けられている。上昇管１０３は、減圧脱泡槽１０２と連通しており、減圧脱泡前の溶融ガラスＧを溶解槽２００から上昇させて減圧脱泡槽１０２に導入する導入手段である。下降管１０４は、減圧脱泡槽１０２に連通しており、減圧脱泡後の溶融ガラスＧを減圧脱泡槽１０２から下降させて次の処理槽（図示せず）に導出する導出手段である。そして、減圧ハウジング１０１内において、減圧脱泡槽１０２、上昇管１０３および下降管１０４の周囲には、これらを断熱被覆する断熱用レンガなどの断熱材１０５が配設されている。図２に示す減圧脱泡装置１００において、内部が減圧状態に保持された減圧脱泡槽１０２中に溶融ガラスＧを流すことにより、溶融ガラスＧを減圧脱泡する。
【００３６】
本発明の減圧脱泡装置では、該上昇管１０３および下降管１０４のいずれか一方、または両方として、本発明の白金製の中空管を用いる。図２に示すように、上昇管１０３および下降管１０４と、減圧ハウジング１０１と、はフランジ１０６を介して接合されている。このため、上昇管１０３および／または下降管１０４として使用する場合、本発明の白金製の中空管にはフランジ１０６が取り付けられる。フランジ１０６は、上昇管１０３または下降管１０４を挿入するための孔を有し、平面形状が円形、楕円形、矩形、六角形、八角形等をした板状体である。フランジ１０６は、孔に上昇管１０３または下降管１０４を挿入した状態で管外周に固定される。本発明の白金製の中空管は、管外周に凹凸形状（凸部および凹部）を有しているので、上昇管１０３および下降管１０４として使用した際に、フランジ１０６を固定する操作を容易かつ確実に行うことができる。
【００３７】
本発明の白金製の中空管を上昇管１０３および下降管１０４として使用する場合、１本の中空管で上昇管１０３または下降管１０４を構成してもよいが、複数本の中空管を接合させて１本の上昇管１０３または下降管１０４を形成してもよい。複数本の中空管を接合させて、１本の上昇管１０３または下降管１０４を形成する場合、使用する中空管が全て本発明の白金製の中空管であってもよいが、凹凸を持たない白金製の中空管を一部含めてもよい。上昇管１０３および下降管１０４の大気圧環境下に置かれる部分、すなわち、上昇管１０３および下降管１０４の減圧ハウジング外に位置する部分について見た場合、下端側は、上部に比べて管にかかる外力が低く、凹凸を持たない白金製の中空管であっても、機械的強度が十分である場合もある。このような場合、上昇管１０３および下降管１０４の下端側には、凹凸を持たない白金製の中空管を用いてもよい。
１本の中空管で上昇管１０３または下降管１０４を構成する場合についても同様の理由から、管の上部に凸部および凹部を集中的に形成し、管の下部には凸部および凹部を形成しなくてもよい。この場合、管の上部から３／４（管の全長に対して）の範囲、特に１／２（管の全長に対して）の範囲に凸部および凹部を集中的に形成することが好ましい。また、複数本の中空管を接合させて、１本の上昇管１０３または１０４を形成する場合についても、個々の中空管において上昇管１０３または下降管１０４の上部となる位置に凸部および凹部を集中的に形成し、上昇管１０３または下降管１０４の下部となる位置には凸部および凹部に形成しなくてもよい。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により本発明をさらに説明する。
（実施例）
本実施例では、ＸおよびＹを表１のように変えて図１に示す白金−ロジウム合金製（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）の中空管１を作成した。図１に示すように、凸部１１および凹部１２は中空管１のほぼ全長にわたって形成されている。
【００３９】
【表１】
2006315894.tif 000003
なお、全ての中空管において、径Ｄは２０３ｍｍ、Ｌ0は５２０ｍｍ、ｔは３ｍｍであった。
【００４０】
得られた白金製の中空管１について、減圧脱泡装置の上昇管において大気圧環境下に置かれる部分、すなわち、減圧ハウジング外に位置する部分に使用することを想定して、三次元弾性解析を用いて各部にかかる応力（熱応力および外力による応力の合計）を算出した。三次元解析は以下の条件に基づいて実施した。
温度：１４００℃
外力：中空管１の上端および下端における内圧と外圧との差（内外圧差）を下記のように定め、その間の内外圧差は線形補間により作用させた。なお、中空管１にかかる圧力は、外圧が正圧（大気圧）で、内圧が負圧である。
中空管１の上端における内外圧差：２８．５ｋＰａ
中空管１の下端における内外圧差：１４．０ｋＰａ
【００４１】
結果を図３および４に示した。図３は、中空管１の各部にかかる応力と、当該部位を構成する材料の使用時における引張強さとの比を（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2との関係で示している。なお、１４００℃における白金−ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）の引張強さは３０ＭＰａである。
図４は、中空管１の各部にかかる応力と、凹凸構造を持たない中空管（半径（Ｄ＋Ｙ）／２）の下記式で表される座屈応力σcrと、の比を（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2との関係で示したグラフである。
σcr＝１／４×１／（１−ν2）×Ｅ×（２ｔ／（Ｄ＋Ｙ））2
式中、νはポアソン比であり、０．３２として計算した。Ｅはヤング率であり、１４０ＧＰａとして計算した。なお、ポアソン比は白金−ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）における値であり、ヤング率は１４００℃における白金−ロジウム合金（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）の値である。Ｄ，Ｙおよびｔは中空管１における値と等しい。
【００４２】
（比較例）
Ｙ＝０の場合、すなわち、凹凸構造を持たない径Ｄ＝２００ｍｍ、Ｌ0＝５２０ｍｍ、ｔ＝３ｍｍの白金−ロジウム合金製（白金９０質量％、ロジウム１０質量％）の中空管について、実施例と同様に三次元弾性解析を用いて各部にかかる応力を算出した結果、応力／引張強さは５．９％であり、応力／座屈応力は５．２％であった。図３には比較例の応力／引張強さを破線で示している。図４には比較例の応力／座屈応力を破線で示している。
【００４３】
図３から明らかなように、実施例の中空管はいずれも、使用時に中空管にかかる応力が、中空管を構成する材料の引張強さの１０％未満であった。また、図４から明らかなように、実施例の中空管はいずれも、凹凸構造を持たない中空管（半径（Ｄ＋Ｙ）／２）の座屈応力σcrの２０％未満であった。しかも、実施例の中空管はいずれも、使用時に中空管にかかる応力が、凹凸構造を持たない比較例の中空管（径Ｄ＝２００ｍｍ）よりも低くなっていた。これらの結果は、実施例の中空管はいずれも、使用時にかかる応力に対して十分な機械的強度を有していることを示している。したがって、実施例の中空管であれば、高温環境下、特に高温環境かつ外力がかかる状況下で長期間使用することができると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の白金製の中空管の１実施形態を示した断面図である。
【図２】図２は、減圧脱泡装置の一般的構成を示した図である。
【図３】図３は、実施例の結果を示すグラフであり、中空管１の各部にかかる応力と、当該部位を構成する材料の使用時における引張強さと、の比を（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2との関係で示している。
【図４】図４は、実施例の結果を示すグラフであり、中空管１の各部にかかる応力と、凹凸構造を持たない中空管（半径（Ｄ＋Ｙ）／２）の座屈応力σcrと、の比を（Ｙ／Ｘ）×（Ｘ／Ｌ）1/2との関係で示している。
【符号の説明】
【００４５】
１：中空管
１１：凸部
１２：凹部
１００：真空減圧装置
１０１：減圧ハウジング
１０２：真空減圧槽
１０３：上昇管
１０４：下降管
１０５：断熱材
１０６：フランジ
２００：溶解槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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