JP6284418B2

JP6284418B2 - Glass melt stirring mechanism, glass melting stirrer cover and glass manufacturing method

Info

Publication number: JP6284418B2
Application number: JP2014085793A
Authority: JP
Inventors: 明紀星野; 幸夫上野
Original assignee: Furuya Metal Co Ltd
Current assignee: Furuya Metal Co Ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: JP2015205786A

Description

本発明は、ガラス融液の攪拌機構、ガラス溶解用スターラーのカバー及びガラスの製造方法に関する。 The present invention relates to a glass melt stirring mechanism, a glass melting stirrer cover, and a glass manufacturing method.

ガラスの製造工程において、ガラスを溶融する溶解炉内は、例えば１４００〜１６００℃の高温酸素含有ガス雰囲気となる。ガラス溶解用のスターラーに使用する材料には、高温酸素含有ガス雰囲気で高い強度を有すること、寿命が長いことが求められる。１０００℃以上の高温で使用できる材料としては、白金、イリジウムが知られている。白金は１０００℃以上の酸素含有ガス雰囲気であっても極めて安定であり、酸化揮発消耗が少ない。しかし、１５００℃を超える高温域では粒成長しやすく、強度が低下する問題がある。一方、イリジウムは、１０００℃以上の高温域において白金よりも高い強度を有する。しかし、イリジウムの酸化揮発量は白金の約１００倍であり、高温酸素含有ガス雰囲気で使用すると寿命が短いという問題がある。 In the glass manufacturing process, the inside of the melting furnace for melting glass is, for example, a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere at 1400 to 1600 ° C. A material used for a stirrer for melting glass is required to have high strength in a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere and to have a long life. Platinum and iridium are known as materials that can be used at a high temperature of 1000 ° C. or higher. Platinum is extremely stable even in an oxygen-containing gas atmosphere of 1000 ° C. or higher, and has little oxidation volatilization. However, there is a problem that the grains tend to grow in a high temperature range exceeding 1500 ° C. and the strength is lowered. On the other hand, iridium has higher strength than platinum in a high temperature range of 1000 ° C. or higher. However, the oxidation volatilization amount of iridium is about 100 times that of platinum, and there is a problem that the lifetime is short when used in a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere.

本出願人は、ガラス溶融に使用できる部材として、イリジウム又はイリジウム基合金からなる構造体の表面を、白金又は白金ロジウム合金からなる外側層と金属種を含む白金又は白金ロジウム合金からなる内側層とが接合されてなり、かつ、内側層は外側層側とは反対側の表面に、金属種の酸化物粒子が分散状態で析出している二層構造のカバーで被覆した複合構造体を提案している（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１の複合構造体では、構造体のイリジウムとカバーの白金との接触によって電位差が生じ、ガラス融液中で白金側から気泡が発生する問題があった。そこで、本出願人は、構造体とカバーとの間に生じる電位差を、逆電位を印加して打ち消すガラス融液の均質化方法を提案している（例えば、特許文献２を参照。）。 The present applicant, as a member that can be used for glass melting, includes a surface of a structure made of iridium or an iridium base alloy, an outer layer made of platinum or a platinum rhodium alloy, and an inner layer made of platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal species. Proposed a composite structure in which the inner layer is covered with a two-layer cover on the surface opposite to the outer layer side where metal oxide particles are deposited in a dispersed state. (For example, refer to Patent Document 1). In the composite structure of Patent Document 1, there is a problem that a potential difference is generated by contact between iridium of the structure and platinum of the cover, and bubbles are generated from the platinum side in the glass melt. Therefore, the present applicant has proposed a method for homogenizing a glass melt in which a potential difference generated between a structure and a cover is canceled by applying a reverse potential (see, for example, Patent Document 2).

特開２０１１−３７２４４号公報JP 2011-37244 A 特開２０１１−５１８５８号公報JP 2011-51858 A

ガラス溶解用のスターラーの回転軸を、耐熱温度の向上及び高温域での強度向上を目的として白金からイリジウムに替えると、イリジウムの酸化揮発の問題が生じる。そこで、イリジウムからなる回転軸の表面を白金からなるカバーで被覆すると、回転軸のイリジウムとカバーの白金との間で拡散や起電力の発生が問題となる。特許文献１では、拡散の問題を、内側層の外側層側とは反対側の表面に、金属種の酸化物粒子を分散状態で析出させることで解決してきた。しかし、特許文献１では起電力が発生する場合があった。特許文献２では、起電力発生の問題を、回転軸とカバーとの間に生じる電位差を逆電位で打ち消すことで解決してきた。しかし、特許文献２の方法では、スターラーの形状によっては均一に逆電位をかけることができず、ガラス融液中での気泡の発生を防止することができない場合があった。そこで、本発明者は、拡散の問題及び起電力発生の問題を生じさせずに、イリジウムの酸化揮発を抑制する手段を鋭意検討した。 If the rotating shaft of a stirrer for melting glass is changed from platinum to iridium for the purpose of improving the heat-resistant temperature and improving the strength in a high temperature range, the problem of oxidation and volatilization of iridium occurs. Therefore, if the surface of the rotary shaft made of iridium is covered with a cover made of platinum, diffusion or generation of electromotive force becomes a problem between iridium of the rotary shaft and platinum of the cover. In Patent Document 1, the problem of diffusion has been solved by precipitating metal oxide particles in a dispersed state on the surface of the inner layer opposite to the outer layer. However, in Patent Document 1, an electromotive force may occur. In Patent Document 2, the problem of electromotive force generation has been solved by canceling the potential difference generated between the rotating shaft and the cover with a reverse potential. However, in the method of Patent Document 2, a reverse potential cannot be applied uniformly depending on the shape of the stirrer, and it may be impossible to prevent the generation of bubbles in the glass melt. Therefore, the present inventor has intensively studied means for suppressing the oxidization and volatilization of iridium without causing the problem of diffusion and the problem of generation of electromotive force.

本発明の目的は、イリジウム又はイリジウム基合金からなるガラス溶解用スターラーを、拡散及び起電力の問題を生じさせずに、高温酸素含有ガス雰囲気に長時間暴露される環境であっても、高い強度を保ちながら長寿命で使用できるガラス融液の攪拌機構、ガラス溶解用スターラーのカバー及びガラスの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a glass melting stirrer made of iridium or an iridium-based alloy with high strength even in an environment where it is exposed to a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere for a long time without causing problems of diffusion and electromotive force. It is to provide a glass melt stirring mechanism, a glass melting stirrer cover, and a glass manufacturing method that can be used with a long life while maintaining the above.

本発明に係るガラス融液の攪拌機構は、イリジウム又はイリジウム基合金からなり、回転軸と該回転軸の下端部に設けられた攪拌部とを有するガラス溶解用スターラーと、前記回転軸の表面のうち前記攪拌部よりも上方の表面領域を包囲するカバーとを備えるガラス融液の攪拌機構であって、前記カバーは、前記回転軸を非接触で挿通させる白金又は白金基合金からなる内管と、前記内管の側面を覆う白金又は白金基合金からなる外管と、前記内管と前記外管との間に設けられたガス流路とを有する二重管構造をなし、前記内管は、該内管内と前記ガス流路とを連通させる横孔を有することを特徴とする。 A glass melt stirring mechanism according to the present invention is made of iridium or an iridium-based alloy, and includes a stirrer for melting a glass having a rotating shaft and a stirring portion provided at a lower end portion of the rotating shaft, and a surface of the rotating shaft. A glass melt stirring mechanism comprising a cover surrounding a surface region above the stirring section, wherein the cover is made of platinum or a platinum-based alloy made of platinum or a platinum-based alloy that allows the rotating shaft to be inserted in a non-contact manner. A double pipe structure having an outer tube made of platinum or a platinum-based alloy covering a side surface of the inner tube, and a gas flow path provided between the inner tube and the outer tube, Further, the present invention is characterized in that it has a lateral hole that allows the inside of the inner pipe to communicate with the gas flow path.

本発明に係るガラス融液の攪拌機構では、前記ガラス融液の攪拌機構は、前記内管の内表面と前記回転軸の外表面との間に介在する介在部材を備えることが好ましい。ガス流路からガスが漏れることを抑制することができる。また、カバーが回転軸に接触することを防止することができる。 In the glass melt stirring mechanism according to the present invention, the glass melt stirring mechanism preferably includes an interposition member interposed between the inner surface of the inner tube and the outer surface of the rotating shaft. Gas can be prevented from leaking from the gas flow path. Moreover, it can prevent that a cover contacts a rotating shaft.

本発明に係るガラス融液の攪拌機構では、前記カバーは、前記回転軸の表面のうち使用時にガラス融液に浸漬されない表面領域を包囲することが好ましい。回転軸のイリジウムが酸化揮発することを抑制することができる。 In the glass melt stirring mechanism according to the present invention, the cover preferably surrounds a surface area of the surface of the rotating shaft that is not immersed in the glass melt during use. Oxidation and volatilization of iridium on the rotating shaft can be suppressed.

本発明に係るガラス融液の攪拌機構では、前記カバーは、ガラス溶解炉に固定するための固定手段を有することが好ましい。カバーを回転軸に対して非接触の状態で配置することができる。 In the glass melt stirring mechanism according to the present invention, the cover preferably has fixing means for fixing to the glass melting furnace. A cover can be arrange | positioned in a non-contact state with respect to a rotating shaft.

本発明に係るガラス溶解用スターラーのカバーは、本発明に係るガラス融液の攪拌機構に用いられることを特徴とする。 The glass melting stirrer cover according to the present invention is used for the glass melt stirring mechanism according to the present invention.

本発明に係るガラスの製造方法は、本発明に係るガラス融液の攪拌機構を用いたガラスの製造方法であって、前記カバーの下端の位置をガラス融液の液面から所定の高さに調整する工程と、前記ガス流路に不活性ガスを供給し、前記横孔から前記回転軸に向けて不活性ガスを吹き付ける工程と、を有することを特徴とする。 The glass manufacturing method according to the present invention is a glass manufacturing method using the glass melt stirring mechanism according to the present invention, and the position of the lower end of the cover is set to a predetermined height from the liquid surface of the glass melt. And a step of supplying an inert gas to the gas flow path and blowing the inert gas from the lateral hole toward the rotating shaft.

本発明は、イリジウム又はイリジウム基合金からなるガラス溶解用スターラーを、拡散及び起電力の問題を生じさせずに、高温酸素含有ガス雰囲気に長時間暴露される環境であっても、高い強度を保ちながら長寿命で使用できるガラス融液の攪拌機構、ガラス溶解用スターラーのカバー及びガラスの製造方法を提供することができる。 In the present invention, a glass melting stirrer made of iridium or an iridium-based alloy maintains high strength even in an environment where it is exposed to a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere for a long time without causing problems of diffusion and electromotive force. A glass melt stirring mechanism, a glass melting stirrer cover, and a glass manufacturing method that can be used with a long service life can be provided.

本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構の一例を示す正面図であり、カバー及び炉体は断面図で示した。It is a front view which shows an example of the stirring mechanism of the glass melt concerning this embodiment, and the cover and the furnace body were shown with sectional drawing.

次に本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。 Next, although an embodiment is shown and explained in detail about the present invention, the present invention is limited to these descriptions and is not interpreted. As long as the effect of the present invention is exhibited, the embodiment may be variously modified.

図１は、本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構の一例を示す正面図である。本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１は、イリジウム又はイリジウム基合金からなり、回転軸１１と回転軸１１の下端部に設けられた攪拌部１２とを有するガラス溶解用スターラー１０と、回転軸１１の表面のうち攪拌部１２よりも上方の表面領域Ｓ１を包囲するカバー１００とを備えるガラス融液の攪拌機構であって、カバー１００は、回転軸１１を非接触で挿通させる白金又は白金基合金からなる内管１０１と、内管１０１の側面を覆う白金又は白金基合金からなる外管１０２と、内管１０１と外管１０２との間に設けられたガス流路１０３とを有する二重管構造をなし、内管１０１は、内管１０１内とガス流路１０３とを連通させる横孔１０４を有する。 FIG. 1 is a front view showing an example of a glass melt stirring mechanism according to the present embodiment. A glass melt stirring mechanism 1 according to the present embodiment is made of iridium or an iridium-based alloy, and includes a rotating shaft 11 and a stirrer 10 for stirring a glass provided at a lower end portion of the rotating shaft 11, A glass melt stirring mechanism including a cover 100 surrounding a surface region S1 above the stirring unit 12 in the surface of the shaft 11, and the cover 100 is platinum or platinum that allows the rotating shaft 11 to be inserted in a non-contact manner. Two pipes having an inner tube 101 made of a base alloy, an outer tube 102 made of platinum or a platinum-based alloy covering the side surface of the inner tube 101, and a gas flow path 103 provided between the inner tube 101 and the outer tube 102 The inner tube 101 has a horizontal hole 104 that allows the inside of the inner tube 101 and the gas flow path 103 to communicate with each other.

ガラス融液の攪拌機構１は、ガラス溶解炉２に取付けられ、ガラス溶解用スターラー１０とカバー１００とを備える。 The glass melt stirring mechanism 1 is attached to a glass melting furnace 2 and includes a glass melting stirrer 10 and a cover 100.

ガラス溶解炉２は、例えば、光学ガラスの溶解炉、液晶ディスプレイ用ガラスの溶解炉である。 The glass melting furnace 2 is, for example, an optical glass melting furnace or a liquid crystal display glass melting furnace.

ガラス溶解用スターラー１０は、ガラス融液を攪拌するための攪拌棒であり、回転軸１１と攪拌部１２とを有する。 The glass melting stirrer 10 is a stirring rod for stirring the glass melt, and includes a rotating shaft 11 and a stirring unit 12.

回転軸１１は、図１に示すように筒状であるか、又は棒状であってもよい（不図示）。回転軸１１を筒状とする場合は、筒の内部が酸素含有ガスに晒されないように筒内を真空封じしておくか、又は密封化しておくことが好ましい。回転軸１１の下端部には攪拌部１２が設けられ、回転軸１１の上端部にはモーター（不図示）が接続される。 The rotating shaft 11 may have a cylindrical shape as shown in FIG. 1 or a rod shape (not shown). When the rotating shaft 11 has a cylindrical shape, it is preferable that the inside of the cylinder is vacuum-sealed or sealed so that the inside of the cylinder is not exposed to the oxygen-containing gas. A stirring unit 12 is provided at the lower end of the rotating shaft 11, and a motor (not shown) is connected to the upper end of the rotating shaft 11.

回転軸１１は、イリジウム又はイリジウム基合金からなる。イリジウム基合金は、主成分をイリジウムとする合金である。イリジウム基合金においてイリジウムと合金を構成する金属成分は、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＨｆ（ハフニウム）から選択される少なくとも１種であることが好ましい。イリジウム基合金中のイリジウムの含有量は、例えば９０質量％以上である。 The rotating shaft 11 is made of iridium or an iridium-based alloy. An iridium-based alloy is an alloy containing iridium as a main component. In the iridium-based alloy, metal components constituting the alloy with iridium are rhodium (Rh), rhenium (Re), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), Ta (tantalum), Zr (zirconium), and Hf. It is preferably at least one selected from (hafnium). The iridium content in the iridium-based alloy is, for example, 90% by mass or more.

攪拌部１２は、図１では一例として複数本の丸棒状の攪拌翼１２ａを有する形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、らせん状の攪拌翼を有する形態（不図示）、ヘリカルリボン状の攪拌翼を有する形態（不図示）であってもよい。 As an example, FIG. 1 shows a configuration in which the stirring unit 12 has a plurality of round bar-shaped stirring blades 12a. However, the present invention is not limited to this, for example, a mode having a spiral stirring blade (not shown). Further, a form (not shown) having a helical ribbon-like stirring blade may be used.

攪拌部１２は、イリジウム又はイリジウム基合金からなる。イリジウム基合金は、主成分をイリジウムとする合金である。イリジウム基合金においてイリジウムと合金を構成する金属成分は、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＨｆ（ハフニウム）から選択される少なくとも１種であることが好ましい。イリジウム基合金中のイリジウムの含有量は、例えば９０質量％以上である。回転軸１１と攪拌部１２とは、一体であるか、又は別体であってもよい。回転軸１１と攪拌部１２とが別体であるとき、回転軸１１及び攪拌部１２は、同じ材質で形成することが好ましい。 The stirring unit 12 is made of iridium or an iridium-based alloy. An iridium-based alloy is an alloy containing iridium as a main component. In the iridium-based alloy, metal components constituting the alloy with iridium are rhodium (Rh), rhenium (Re), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), Ta (tantalum), Zr (zirconium), and Hf. It is preferably at least one selected from (hafnium). The iridium content in the iridium-based alloy is, for example, 90% by mass or more. The rotating shaft 11 and the stirring unit 12 may be integrated or separate. When the rotating shaft 11 and the stirring unit 12 are separate bodies, the rotating shaft 11 and the stirring unit 12 are preferably formed of the same material.

カバー１００は、ガラス溶解用スターラー１０のカバーであり、回転軸１１の外側に全周にわたって配置される。カバー１００は、内管１０１と外管１０２とガス流路１０３とを有する二重管構造をなす。 The cover 100 is a cover of the glass melting stirrer 10, and is arranged on the outer side of the rotating shaft 11 over the entire circumference. The cover 100 has a double tube structure including an inner tube 101, an outer tube 102, and a gas flow path 103.

内管１０１は、上端及び下端が開口した筒状である。内管１０１は、回転軸１１の外側に非接触で配置される。内管１０１の内表面と回転軸１１の外表面との間隔は、５〜３０ｍｍであることが好ましく、５〜１０ｍｍであることがより好ましい。内管１０１と回転軸１１との間の空間５０を効率的に不活性ガス雰囲気とすることができる。 The inner tube 101 has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The inner tube 101 is arranged in a non-contact manner outside the rotating shaft 11. The distance between the inner surface of the inner tube 101 and the outer surface of the rotating shaft 11 is preferably 5 to 30 mm, and more preferably 5 to 10 mm. The space 50 between the inner tube 101 and the rotating shaft 11 can be efficiently made an inert gas atmosphere.

内管１０１は、内管１０１の側面を貫通して設けられた横孔１０４を有する。横孔１０４は、内管１０１の周方向に間隔をあけて複数個配置されるとともに、内管１０１の軸方向に沿って複数段配置されることが好ましい。回転軸１１の周囲に不活性ガス雰囲気を効率的に作り出すことができる。本発明は、横孔１０４の形状、個数及び配置に限定されない。例えば、横孔１０４は内管１０１の軸方向に延びるスリット（不図示）であってもよい。 The inner tube 101 has a lateral hole 104 provided through the side surface of the inner tube 101. It is preferable that a plurality of the lateral holes 104 are arranged at intervals in the circumferential direction of the inner tube 101 and are arranged in a plurality of stages along the axial direction of the inner tube 101. An inert gas atmosphere can be efficiently created around the rotating shaft 11. The present invention is not limited to the shape, number and arrangement of the lateral holes 104. For example, the lateral hole 104 may be a slit (not shown) extending in the axial direction of the inner tube 101.

内管１０１は、白金又は白金基合金からなる。白金基合金は、主成分を白金とする合金である。白金基合金において白金と合金を構成する金属成分は、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＨｆ（ハフニウム）から選択される少なくとも１種であることが好ましい。白金基合金中の白金の含有量は、７０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。また、白金又は白金基合金は、酸化物分散強化型であってもよい。酸化物分散強化型白金又は白金基合金とは、分散粒子として酸化物粒子を含む白金又は白金基合金をいう。酸化物粒子は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）である。本実施形態では、内管１０１は、カバー１００をより長寿命とすることができる点で、酸化物分散強化型白金又は白金基合金であることが好ましく、酸化物分散強化型白金ロジウム合金であることがより好ましい。 The inner tube 101 is made of platinum or a platinum-based alloy. A platinum-based alloy is an alloy whose main component is platinum. In the platinum-based alloy, metal components constituting the alloy with platinum are rhodium (Rh), iridium (Ir), rhenium (Re), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), Ta (tantalum), Zr. It is preferably at least one selected from (zirconium) and Hf (hafnium). The platinum content in the platinum-based alloy is preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. Further, the platinum or platinum-based alloy may be an oxide dispersion strengthened type. The oxide dispersion strengthened platinum or platinum base alloy refers to platinum or a platinum base alloy containing oxide particles as dispersed particles. The oxide particles are, for example, zirconium oxide (ZrO ₂ ), calcium oxide (CaO), and yttrium oxide (Y ₂ O ₃ ). In the present embodiment, the inner tube 101 is preferably oxide dispersion strengthened platinum or a platinum-based alloy, and is an oxide dispersion strengthened platinum rhodium alloy in that the cover 100 can have a longer life. It is more preferable.

外管１０２は、内管１０１の外側に非接触で配置されることが好ましく、内管１０１に対して同心状に配置されることがより好ましい。外管１０２の上端と内管１０１の上端とは、上端接合部１０８ａで接合されていることが好ましい。また、外管１０２の下端と内管１０１の下端とは、下端接合部１０８ｂで接合されていることが好ましい。外管１０２の上端と内管１０１の上端との間又は外管１０２の下端と内管１０１の下端との間から不活性ガスが漏れることを防止し、不活性ガスを横孔１０４から回転軸１１に向けてより効率的に吹き付けることができる。また、内管１０１と外管１０２との間を所定の間隔であけてガス流路１０３を形成することができる。内管１０１の外周面と外管１０２の内周面との間隔は、内管１０１と外管１０２との間に設けられたガス流路１０３内に不活性ガスを流通させることができればよく、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであることが好ましく、２〜５ｍｍであることがより好ましい。 The outer tube 102 is preferably arranged in a non-contact manner outside the inner tube 101, and more preferably arranged concentrically with the inner tube 101. It is preferable that the upper end of the outer tube 102 and the upper end of the inner tube 101 are joined by an upper end joining portion 108a. Moreover, it is preferable that the lower end of the outer tube 102 and the lower end of the inner tube 101 are joined by a lower end joining portion 108b. The inert gas is prevented from leaking from between the upper end of the outer tube 102 and the upper end of the inner tube 101 or between the lower end of the outer tube 102 and the lower end of the inner tube 101, and the inert gas flows from the horizontal hole 104 to the rotating shaft. 11 can be sprayed more efficiently. Further, the gas flow path 103 can be formed with a predetermined interval between the inner tube 101 and the outer tube 102. The interval between the outer peripheral surface of the inner tube 101 and the inner peripheral surface of the outer tube 102 may be such that an inert gas can be circulated in the gas flow path 103 provided between the inner tube 101 and the outer tube 102. Although it does not specifically limit, it is preferable that it is 1-10 mm, and it is more preferable that it is 2-5 mm.

外管１０２は、白金又は白金基合金からなる。白金又は白金基合金は、内管１０１の材質で例示したものを使用できる。外管１０２は、カバー１００をより長寿命とすることができる点で、酸化物分散強化型白金又は白金基合金であることが好ましく、酸化物分散強化型白金ロジウム合金であることがより好ましい。また、外管１０２は、内管１０１と同じ材質であることが好ましい。 The outer tube 102 is made of platinum or a platinum-based alloy. As the platinum or platinum-based alloy, those exemplified for the material of the inner tube 101 can be used. The outer tube 102 is preferably an oxide dispersion strengthened platinum or a platinum-based alloy, and more preferably an oxide dispersion strengthened platinum rhodium alloy in that the cover 100 can have a longer life. The outer tube 102 is preferably made of the same material as the inner tube 101.

ガス流路１０３は、内管１０１の外周面と外管１０２の内周面との間に形成された空間である。ガス流路１０３には、ガス導入管１０７から不活性ガスが供給される。ガス導入管１０７は、例えば、外管１０２の外周面に取付けられる。より好ましくは、図１に示すように外管１０２の上端部の外周面に取付けられる。ガス流路１０３内の上部から下部までよどみなく不活性ガスを流すことができ、ガス流路１０３内に不活性ガスをより効率的に充満させることができる。内管１０１内の空間５０とガス流路１０３とは、横孔１０４で連通しており、ガス流路１０３に不活性ガスが供給されると、横孔１０４から回転軸１１に向かって不活性ガスが吹き付けられる。 The gas flow path 103 is a space formed between the outer peripheral surface of the inner tube 101 and the inner peripheral surface of the outer tube 102. An inert gas is supplied from the gas introduction pipe 107 to the gas flow path 103. The gas introduction pipe 107 is attached to the outer peripheral surface of the outer pipe 102, for example. More preferably, it is attached to the outer peripheral surface of the upper end portion of the outer tube 102 as shown in FIG. The inert gas can flow without stagnation from the upper part to the lower part in the gas channel 103, and the inert gas can be more efficiently filled in the gas channel 103. The space 50 in the inner pipe 101 and the gas flow path 103 communicate with each other through a horizontal hole 104, and when the inert gas is supplied to the gas flow path 103, the inert gas flows from the horizontal hole 104 toward the rotating shaft 11. Gas is blown.

カバー１００が設けられる表面領域Ｓ１は、回転軸１１の表面のうち攪拌部１２よりも上方の表面領域である。本明細書において、「上方」とは、回転軸１１のモーター（不図示）が接続された側の端部に向かう方向をいう。また、「下方」とは、回転軸１１の攪拌部１２が設けられた側の端部に向かう方向をいう。 The surface region S <b> 1 where the cover 100 is provided is a surface region above the stirring unit 12 in the surface of the rotating shaft 11. In this specification, “upward” refers to a direction toward the end of the rotating shaft 11 on the side where a motor (not shown) is connected. Further, “downward” refers to a direction toward the end of the rotating shaft 11 on the side where the stirring unit 12 is provided.

表面領域Ｓ１は、図１に示すように、回転軸１１の表面のうち使用時にガラス融液の液面Ｌ１よりも上方に配置される表面領域であることが好ましい。回転軸１１の表面のうち使用時にガラス融液の液面Ｌ１よりも上方の表面領域は、例えば１０００℃以上の高温であり、かつ、酸素ガス雰囲気、大気雰囲気、酸素分圧が調整されたガス雰囲気などの酸素含有ガス雰囲気に晒される。高温酸素ガス含有雰囲気に晒されると回転軸１１のイリジウムが酸化揮発するところ、表面領域Ｓ１を二重管構造のカバー１００で包囲して、横孔１０４から回転軸１１に向けて不活性ガスを吹き付けることで、回転軸１１の周辺に局部的に不活性ガス雰囲気を作り出し、イリジウムの酸化揮発消耗を最小限とすることができる。また、カバー１００を液面Ｌ１に浸漬させると、カバー１００の白金と回転軸１１のイリジウムとが接触したときに電位差によってカバー１００側から電解泡（気泡）が発生してガラス融液中に混入するおそれがあるところ、カバー１００をガラス融液に浸漬させないことで、ガラス融液中に気泡が混入することを防止し、ガラスを均質化することができる。 As shown in FIG. 1, the surface region S <b> 1 is preferably a surface region that is disposed above the liquid surface L <b> 1 of the glass melt during use on the surface of the rotating shaft 11. Of the surface of the rotating shaft 11, the surface region above the liquid surface L1 of the glass melt at the time of use is, for example, a high temperature of 1000 ° C. or higher, and an oxygen gas atmosphere, air atmosphere, and oxygen partial pressure adjusted. Exposure to an oxygen-containing gas atmosphere such as an atmosphere. When exposed to a high-temperature oxygen gas-containing atmosphere, the iridium of the rotating shaft 11 is oxidized and volatilized, so that the surface region S1 is surrounded by the cover 100 having a double-pipe structure, and inert gas is directed from the lateral hole 104 toward the rotating shaft 11. By spraying, an inert gas atmosphere can be locally created around the rotating shaft 11, and iridium oxidation and volatilization consumption can be minimized. Further, when the cover 100 is immersed in the liquid level L1, when the platinum of the cover 100 and the iridium of the rotating shaft 11 come into contact with each other, electrolytic bubbles (bubbles) are generated from the cover 100 side due to a potential difference and mixed into the glass melt. However, by not immersing the cover 100 in the glass melt, it is possible to prevent bubbles from being mixed into the glass melt and to homogenize the glass.

カバー１００の下端から液面Ｌ１までの高さｄは、１０ｍｍ以下であることが好ましく、６ｍｍ以下であることがより好ましい。ｄを１０ｍｍ以下とすることで、不活性ガスの吹き出しによって、回転軸１１の表面のうちカバー１００で包囲されておらず、ガラス融液の液面Ｌ１から出ている部分が酸素含有ガス雰囲気に晒されることを防止することができる。カバー１００の下端から液面Ｌ１までの高さｄは、２ｍｍ以上であることが好ましく、４ｍｍ以上であることがより好ましい。ｄが２ｍｍ未満では、カバー１００の下方に存在するガラス融液の温度が下がって、ガラス融液の粘度が局所的に高くなる場合がある。本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１では、不活性ガスの加熱手段を備えることが好ましい。カバー１００の下方に存在するガラス融液の温度が下がりにくくすることができる。不活性ガスの加熱手段は、特に限定されないが、例えば、ガス導入管１０７内に配置した発熱体（不図示）である。また、不活性ガスの流量を少なく制御することで、ガラス融液の温度低下を抑制してもよい。不活性ガスの流量は、１〜２０ＮＬ／ｍｉｎであることが好ましく、３〜５ＮＬ／ｍｉｎであることがより好ましい。この範囲とすることで，ガラス融液の温度低下を抑制しつつ、回転軸１１の周辺に局部的に不活性ガス雰囲気を効率的に作り出すことができる。ここで、ＮＬはノルマルリットルであり、基準状態（温度０℃、大気圧１０１３ｈＰａ、相対湿度０％）での体積をいう。 The height d from the lower end of the cover 100 to the liquid level L1 is preferably 10 mm or less, and more preferably 6 mm or less. By setting d to 10 mm or less, the portion of the surface of the rotating shaft 11 that is not surrounded by the cover 100 and is exposed from the liquid surface L1 of the glass melt into the oxygen-containing gas atmosphere by blowing out the inert gas. Exposure can be prevented. The height d from the lower end of the cover 100 to the liquid level L1 is preferably 2 mm or more, and more preferably 4 mm or more. If d is less than 2 mm, the temperature of the glass melt existing below the cover 100 may decrease, and the viscosity of the glass melt may locally increase. In the glass melt stirring mechanism 1 according to the present embodiment, an inert gas heating means is preferably provided. The temperature of the glass melt existing under the cover 100 can be made difficult to decrease. The heating means for the inert gas is not particularly limited. For example, a heating element (not shown) disposed in the gas introduction pipe 107 is used. Moreover, you may suppress the temperature fall of a glass melt by controlling the flow volume of an inert gas small. The flow rate of the inert gas is preferably 1 to 20 NL / min, and more preferably 3 to 5 NL / min. By setting it as this range, an inert gas atmosphere can be efficiently created locally around the rotating shaft 11 while suppressing the temperature drop of the glass melt. Here, NL is normal liter, which means the volume in a standard state (temperature 0 ° C., atmospheric pressure 1013 hPa, relative humidity 0%).

本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１では、カバー１００と回転軸１１とが接触しない構造を有することが好ましい。異種金属同士の接触をなくすことで、電位差が生じず、ガラス融液中に気泡が混入することを防止し、ガラスを均質化することができる。また、カバー１００が回転軸１１の表面のうち使用時に高温となる部分に接触すると、例えばカバー１００の白金と回転軸１１のイリジウムとが相互拡散によって合金化し、回転軸１１が破損するおそれがあるところ、カバー１００と回転軸１１とが接触しない構造とすることで、回転軸１１をより長寿命とすることができる。 The glass melt stirring mechanism 1 according to the present embodiment preferably has a structure in which the cover 100 and the rotating shaft 11 do not contact each other. By eliminating the contact between different metals, a potential difference does not occur, bubbles are prevented from being mixed into the glass melt, and the glass can be homogenized. Further, when the cover 100 comes into contact with a portion of the surface of the rotating shaft 11 that becomes hot during use, for example, platinum of the cover 100 and iridium of the rotating shaft 11 may be alloyed by mutual diffusion, and the rotating shaft 11 may be damaged. However, the structure in which the cover 100 and the rotating shaft 11 are not in contact with each other makes it possible to extend the life of the rotating shaft 11.

本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１は、内管１０１の内表面と回転軸１１の外表面との間の隙間に介在する介在部材１０５を備えることが好ましい。介在部材１０５は、内管１０１の上端から所定の長さにおいて内管１０１の内表面と回転軸１１の外表面との間に介在する環状部１０５ａと環状部１０５ａの上端から外側に延出するフランジ部１０５ｂとを有することが好ましい。環状部１０５ａを内管１０１の上部に嵌合させ、フランジ部１０５ｂをカバー１００の上端に係止させることで、介在部材１０５を容易に取付けることができる。介在部材１０５の材質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などのセラミックスである。 The glass melt stirring mechanism 1 according to the present embodiment preferably includes an interposition member 105 interposed in a gap between the inner surface of the inner tube 101 and the outer surface of the rotating shaft 11. The interposition member 105 extends outward from the upper end of the annular portion 105a and the annular portion 105a interposed between the inner surface of the inner tube 101 and the outer surface of the rotary shaft 11 at a predetermined length from the upper end of the inner tube 101. It is preferable to have a flange portion 105b. The interposition member 105 can be easily attached by fitting the annular portion 105 a to the upper portion of the inner tube 101 and engaging the flange portion 105 b with the upper end of the cover 100. The material of the interposition member 105 is not particularly limited, and is, for example, ceramics such as aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), magnesium oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO ₂ ), and silicon oxide (SiO ₂ ).

介在部材１０５は、カバー１００のがたつきを制限し、カバー１００が回転軸１１に接触することを防止するスペーサーとしての役割をもつ。また、介在部材１０５は、ガス流路１０３からのガス漏れを減少させるシール材としての役割ももつ。介在部材１０５を設けることで、回転軸１１の周辺に不活性ガス雰囲気をより効率的に作り出すことができる。 The interposition member 105 serves as a spacer that limits the backlash of the cover 100 and prevents the cover 100 from contacting the rotating shaft 11. Further, the interposition member 105 also has a role as a sealing material that reduces gas leakage from the gas flow path 103. By providing the interposition member 105, an inert gas atmosphere can be created more efficiently around the rotating shaft 11.

本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１では、カバー１００は、ガラス溶解炉２に固定するための固定手段１０６を有することが好ましい。固定手段１０６は、ガラス溶解炉２の構造に応じて適宜設計すればよく、その形状は特に限定されず、例えば、図１に示すように、外管１０２の外周面から外側に突出するフランジ状とし、炉体に係止させる。カバー１００をガラス溶解炉２に固定することで、カバー１００を回転軸１１に固定せずとも攪拌機構１をガラス溶解炉２に取付けることができ、カバー１００を回転軸１１に対して非接触の状態で配置することができる。固定手段１０６は、図１に示すように外管１０２と一体であるか、又は別体であってもよい（不図示）。固定手段１０６を外管１０２と別体とする場合は、固定手段１０６の材質は、特に限定されず、外管１０２と同じ材質で形成するか、又は外管１０２とは異なる材質で形成してもよい。固定手段１０６を外管１０２と異なる材質で形成する場合は、固定手段１０６の材質を、例えば、耐熱金属（ステンレス、インコネル（登録商標）、パラジウムなど）とし、固定手段１０６を外管１０２に例えば溶接によって接合する。 In the glass melt stirring mechanism 1 according to this embodiment, the cover 100 preferably has a fixing means 106 for fixing to the glass melting furnace 2. The fixing means 106 may be appropriately designed according to the structure of the glass melting furnace 2, and the shape thereof is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a flange shape protruding outward from the outer peripheral surface of the outer tube 102. And locked to the furnace body. By fixing the cover 100 to the glass melting furnace 2, the stirring mechanism 1 can be attached to the glass melting furnace 2 without fixing the cover 100 to the rotating shaft 11, and the cover 100 is not in contact with the rotating shaft 11. Can be placed in a state. The fixing means 106 may be integrated with the outer tube 102 as shown in FIG. 1 or may be a separate body (not shown). When the fixing means 106 is separated from the outer tube 102, the material of the fixing means 106 is not particularly limited, and is formed of the same material as the outer tube 102 or a material different from that of the outer tube 102. Also good. When the fixing means 106 is formed of a material different from that of the outer tube 102, the material of the fixing means 106 is, for example, a refractory metal (stainless steel, Inconel (registered trademark), palladium, etc.), and the fixing means 106 is attached to the outer tube 102, for example. Join by welding.

本実施形態に係るガラスの製造方法は、本実施形態に係るガラス融液の攪拌機構１を用いたガラスの製造方法であって、カバー１００の下端の位置をガラス融液の液面Ｌ１から所定の高さに調整する工程と、ガス流路１０３に不活性ガスを供給し、横孔１０４から回転軸１１に向けて不活性ガスを吹き付ける工程と、を有する。 The glass manufacturing method according to the present embodiment is a glass manufacturing method using the glass melt stirring mechanism 1 according to the present embodiment, and the position of the lower end of the cover 100 is predetermined from the liquid level L1 of the glass melt. And a step of supplying an inert gas to the gas flow path 103 and blowing the inert gas from the lateral hole 104 toward the rotating shaft 11.

カバー１００の下端の位置をガラス融液の液面Ｌ１から所定の高さに調整する工程では、高さ調整手段で、ガラス融液の液面Ｌ１に対するカバー１００の下端の高さを調整する。カバー１００の下端の高さは、ガラス融液の液面Ｌ１よりも上方になるように調整することが好ましい。高さ調整手段は、例えば、ガラス溶解用スターラー１０の上下取付位置の調整機構、ガラス融液の液量の調整機構、ガラス溶解炉の高さ調整機構である。このうち、ガラス溶解用スターラー１０の上下取付位置の調整機構及び／又はガラス融液の液量の調整機構であることが好ましい。 In the step of adjusting the position of the lower end of the cover 100 to a predetermined height from the liquid level L1 of the glass melt, the height adjusting means adjusts the height of the lower end of the cover 100 relative to the liquid level L1 of the glass melt. The height of the lower end of the cover 100 is preferably adjusted to be higher than the liquid level L1 of the glass melt. The height adjusting means is, for example, an adjustment mechanism for the upper and lower mounting positions of the glass melting stirrer 10, an adjustment mechanism for the amount of glass melt, and a height adjustment mechanism for the glass melting furnace. Among these, a mechanism for adjusting the upper and lower mounting positions of the glass melting stirrer 10 and / or a mechanism for adjusting the amount of glass melt is preferable.

ガス流路１０３に供給される不活性ガスは、例えば、窒素ガス、アルゴンガスである。ガス流路１０３に供給された不活性ガスは、横孔１０４から回転軸１１に向けて吹き付けられて、内管１０１内の空間５０を局部的に不活性ガス雰囲気とする。回転軸１１に吹き付けられた不活性ガスは、内管１０１の下端から吹き出してカバー１００の下端とガラス融液の液面Ｌ１との間を通って炉内に放出される。 The inert gas supplied to the gas flow path 103 is, for example, nitrogen gas or argon gas. The inert gas supplied to the gas flow path 103 is blown toward the rotating shaft 11 from the lateral hole 104, and the space 50 in the inner tube 101 is locally made an inert gas atmosphere. The inert gas blown to the rotating shaft 11 blows out from the lower end of the inner tube 101 and is discharged into the furnace through the space between the lower end of the cover 100 and the liquid level L1 of the glass melt.

１ガラス融液の攪拌機構
２ガラス溶解炉
１０ガラス溶解用スターラー
１１回転軸
１２攪拌部
１２ａ攪拌翼
５０内管と回転軸との間の空間
１００カバー
１０１内管
１０２外管
１０３ガス流路
１０４横孔
１０５介在部材
１０５ａ環状部
１０５ｂフランジ部
１０６固定手段
１０７ガス導入管
Ｓ１回転軸の表面のうち攪拌部よりも上方の表面領域
Ｌ１ガラス融液の液面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass melt stirring mechanism 2 Glass melting furnace 10 Glass melting stirrer 11 Rotating shaft 12 Stirring portion 12a Stirring blade 50 Space between inner tube and rotating shaft 100 Cover 101 Inner tube 102 Outer tube 103 Gas flow path 104 Horizontal Hole 105 Interposing member 105a Annular portion 105b Flange portion 106 Fixing means 107 Gas introduction pipe S1 Surface region L1 above the stirring portion of the surface of the rotating shaft Liquid surface of the glass melt

Claims

A glass melting stirrer made of iridium or an iridium-based alloy and having a rotating shaft and a stirring portion provided at the lower end of the rotating shaft;
A glass melt stirring mechanism comprising a cover surrounding a surface region above the stirring portion of the surface of the rotating shaft,
The cover includes an inner tube made of platinum or a platinum base alloy that allows the rotating shaft to be inserted in a non-contact manner, an outer tube made of platinum or a platinum base alloy that covers a side surface of the inner tube, the inner tube, and the outer tube. A glass pipe provided with a gas flow path provided between the inner pipe and the inner pipe having a horizontal hole that allows the inside of the inner pipe to communicate with the gas flow path. mechanism.

The glass melt stirring mechanism according to claim 1, wherein the glass melt stirring mechanism includes an interposition member interposed in a gap between an inner surface of the inner tube and an outer surface of the rotating shaft. mechanism.

3. The glass melt stirring mechanism according to claim 1, wherein the cover surrounds a surface region of the surface of the rotating shaft that is not immersed in the glass melt during use.

The said cover has a fixing means for fixing to a glass melting furnace, The stirring mechanism of the glass melt as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.

A glass melting stirrer cover, which is used in the glass melt stirring mechanism according to any one of claims 1 to 4.

A method for producing glass using the glass melt stirring mechanism according to any one of claims 1 to 4,
Adjusting the position of the lower end of the cover to a predetermined height from the surface of the glass melt;
And a step of supplying an inert gas to the gas flow path and blowing the inert gas from the lateral hole toward the rotating shaft.