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JP2011051858A - Method for homogenizing molten glass solution and component of apparatus for melting glass - Google Patents

Method for homogenizing molten glass solution and component of apparatus for melting glass Download PDF

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JP2011051858A
JP2011051858A JP2009204349A JP2009204349A JP2011051858A JP 2011051858 A JP2011051858 A JP 2011051858A JP 2009204349 A JP2009204349 A JP 2009204349A JP 2009204349 A JP2009204349 A JP 2009204349A JP 2011051858 A JP2011051858 A JP 2011051858A
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cover
iridium
platinum
shaft portion
glass melting
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Application number
JP2009204349A
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Akinori Hoshino
明紀 星野
Eiji Tagawa
英二 田川
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Furuya Metal Co Ltd
Original Assignee
Furuya Metal Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of electrolytic bubbles when a heat-resistant high-strength component, which is covered with platinum in order to restrain iridium from being oxidized, volatilized and consumed, is used in an apparatus for melting glass. <P>SOLUTION: The method for homogenizing a molten glass solution 78 comprises the steps of: using a composite structure obtained by covering a surface zone, which is a part of the surface of a structure comprising iridium or an iridium-based alloy and is exposed to an oxygen-containing gas atmosphere at the least when used, with a cover 53 based on platinum or a platinum-rhodium alloy as the component 400 of the apparatus for melting glass in such a place that a part of the composite structure is contacted with the molten glass solution 78; and applying a reverse potential to eliminate a potential difference to be generated between the structure and the cover 53 when the composite structure is used. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、白金(Pt)系材料でイリジウム(Ir)系材料をカバーした複合構造体からなる部品が、ガラス融液中で使用されたときに発生する電解泡を生じさせない技術に関する。   The present invention relates to a technique in which a component made of a composite structure in which an iridium (Ir) material is covered with a platinum (Pt) material does not generate electrolytic bubbles generated when used in a glass melt.

高温で使用される構造体の部材として使用される白金又は白金合金は、1000℃以上の高温域で、しかも、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材料である。また、白金は、冷間においても加工しやすいという利点がある。   Platinum or platinum alloy used as a structural member used at high temperatures is a material that is extremely stable in a high temperature range of 1000 ° C. or higher, even in an oxygen-containing gas atmosphere, and has little oxidation volatilization consumption. . Moreover, platinum has an advantage that it is easy to process even in the cold.

しかし、近年、光学ガラスや液晶ディスプレイ用ガラスにおいて、環境問題を配慮してガラスに含有させる重金属の種類が制限されてきている。そのため、従来よりもガラスの溶解温度が高くなってきている。特に、液晶ディスプレイ用ガラスでは、1500℃以上の高温で溶融される場合が多い。白金又は白金合金を使用したとしても、特に、1500℃を超える高温域では粒成長しやすく、強度が低下する。そこで、この問題を改善すべく、白金に酸化物を混ぜた酸化物分散型強化白金が使用されることが多い。しかし、それでも強度的に限界があり、寿命が短いという課題が残っている。   However, in recent years, in optical glass and glass for liquid crystal display, the kind of heavy metal contained in the glass has been limited in consideration of environmental problems. Therefore, the melting temperature of glass is higher than before. In particular, glass for liquid crystal displays is often melted at a high temperature of 1500 ° C. or higher. Even when platinum or a platinum alloy is used, grain growth tends to occur and the strength decreases particularly in a high temperature range exceeding 1500 ° C. Therefore, in order to solve this problem, oxide dispersion type reinforced platinum in which an oxide is mixed with platinum is often used. However, there is still a problem that the strength is limited and the lifetime is short.

ところで、イリジウムは、1000℃以上の高温酸素含有ガス雰囲気の環境下において、白金又は白金合金よりも高い強度を有しているという特徴がある。しかし、イリジウムが酸化によって揮発消耗することから、酸素含有ガス雰囲気では使用できない状況であった。そこで、イリジウムに白金等を塗布して揮発の防止を図ることと、中間拡散層を設けて相互拡散の防止を図る技術がある(例えば特許文献1を参照。)。   By the way, iridium is characterized by having higher strength than platinum or a platinum alloy in an environment of a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere of 1000 ° C. or higher. However, since iridium is volatilized and consumed by oxidation, it cannot be used in an oxygen-containing gas atmosphere. Therefore, there is a technique for preventing volatilization by applying platinum or the like to iridium and providing an intermediate diffusion layer to prevent mutual diffusion (see, for example, Patent Document 1).

また、前述のとおり、ガラス溶融装置において、白金製部品が使用される場合が多いが、ガラス溶融用容器とガラス融液を攪拌するスターラーとの間に起電力が生じ、その起電力によって、ガラス融液中に電解泡が発生し、それを抑制する技術の開示がある(例えば、特許文献2又は3を参照。)。   In addition, as described above, in the glass melting apparatus, platinum parts are often used, but an electromotive force is generated between the glass melting container and the stirrer that stirs the glass melt. There is a disclosure of a technique for generating and suppressing electrolytic bubbles in the melt (see, for example, Patent Document 2 or 3).

特開2002‐180268号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-180268 特開平3‐75229号公報JP-A-3-75229 特開平9‐67127号公報JP-A-9-67127

ガラス溶融装置等の高温使用を前提とする装置において、特許文献1等に開示のイリジウムの白金被覆技術を適用して、使用する部品をイリジウムで形成し、イリジウムの酸化揮発消耗を生じさせないために酸素と触れる部分を白金で覆う場合、白金とイリジウムとの接合箇所が異種金属同士の接合箇所となるから、当該接合箇所がガラス融液によって加熱されると、熱起電力が生じる。ガラス融液中で何らかの熱起電力が発生すると、特許文献2又は3が指摘するようにガラス融液中に電解泡が発生する。よって、ガラス融液で高温に熱せられた異種金属同士の接合箇所において、電解泡が発生しやすい環境となる。電解泡が発生すると、ガラスの品質が低下してしまう。   In an apparatus premised on high-temperature use such as a glass melting apparatus, the platinum coating technique of iridium disclosed in Patent Document 1 etc. is applied, so that the parts to be used are formed of iridium, and iridium is not oxidized and evaporated. When the portion that comes into contact with oxygen is covered with platinum, the junction between platinum and iridium becomes a junction between dissimilar metals. Therefore, when the junction is heated by the glass melt, a thermoelectromotive force is generated. When any thermoelectromotive force is generated in the glass melt, electrolytic bubbles are generated in the glass melt as pointed out in Patent Document 2 or 3. Therefore, it becomes an environment in which electrolytic bubbles are likely to be generated at a joint portion between different metals heated to a high temperature with a glass melt. When electrolytic bubbles are generated, the quality of the glass is degraded.

そこで、本発明の目的は、イリジウムの酸化揮発消耗を抑制するために、白金でカバーした耐熱高強度部品をガラス溶融装置で使用するにあたり、電解泡の発生を抑制する方法、すなわち、ガラス融液の均質化方法及び電解泡の発生を抑制するガラス溶融装置用部品を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to suppress the generation of electrolytic bubbles when a heat-resistant and high-strength component covered with platinum is used in a glass melting apparatus in order to suppress oxidative volatilization of iridium, that is, a glass melt. It is providing the component for glass melting apparatuses which suppresses generation | occurrence | production homogenization method and generation | occurrence | production of electrolytic foam.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、異種金属同士の接合箇所において生ずる熱起電力(電位差)を打ち消すように逆電位を印加することによって、電解泡の発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るガラス融液の均質化方法は、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のうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、白金又は白金ロジウム合金を主成分とするカバーで被覆してなる複合構造体を、ガラス溶融装置の部品として、該複合構造体の一部が、ガラス融液に接する箇所において使用し、該使用時において、前記構造体と前記カバーとの間に生ずる電位差を、逆電位を印加して打ち消すことを特徴とする。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have suppressed the generation of electrolytic bubbles by applying a reverse potential so as to cancel the thermoelectromotive force (potential difference) generated at the junction between dissimilar metals. The present invention has been completed. That is, in the method for homogenizing a glass melt according to the present invention, at least a surface region exposed to an oxygen-containing gas atmosphere during use of a surface of a structure made of iridium or an iridium-based alloy is treated with platinum or a platinum rhodium alloy. A composite structure formed by covering with a cover as a main component is used as a part of a glass melting apparatus where a part of the composite structure is in contact with the glass melt. A potential difference generated between the cover and the cover is canceled by applying a reverse potential.

また、本発明に係るガラス溶融装置用部品は、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のうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、白金又は白金ロジウム合金を主成分とするカバーで被覆してなる複合構造体と、前記構造体と前記カバーとの間に電圧を印加する電源と、該電源の電圧を、前記複合構造体の一部が、ガラス融液と接したときに前記構造体と前記カバーとの間で生じる電位差を打ち消す逆電位に調整する電圧調整手段と、を有することを特徴とする。逆電位を印加することで、常に熱起電力を打ち消すように制御することが可能である。   In addition, the glass melting device component according to the present invention includes at least a surface region exposed to an oxygen-containing gas atmosphere during use among the surfaces of a structure made of iridium or an iridium-based alloy, and is mainly composed of platinum or a platinum rhodium alloy. A composite structure covered with a cover, a power source for applying a voltage between the structure and the cover, and a voltage of the power source so that a part of the composite structure is in contact with the glass melt. And a voltage adjusting means for adjusting to a reverse potential that cancels a potential difference generated between the structure and the cover. By applying the reverse potential, it is possible to control so as to always cancel the thermoelectromotive force.

本発明に係るガラス溶融装置用部品では、前記カバーが二層構造のカバーであり、該二層構造のカバーは、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、該内側層は、前記外側層に接する面とは反対側の表面に、前記金属種の酸化物粒子が分散状態で析出していることが好ましい。この複合構造体は、特に、高温で長時間にわたって使用することが可能である。   In the glass melting apparatus component according to the present invention, the cover is a two-layer structure cover, and the two-layer structure cover is composed of an outer layer made of platinum or a platinum rhodium alloy and platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal species. It is preferable that the metal layer oxide particles are precipitated in a dispersed state on the surface opposite to the surface in contact with the outer layer. This composite structure can be used particularly at high temperatures for a long time.

本発明に係るガラス溶融装置用部品は、前記構造体がパイプ状若しくは棒状の軸部と該軸部の下端に設けた攪拌部とを有するスターラーであり、前記カバーは前記軸部を被覆しており、前記軸部の上端側及び前記カバーの上端側に逆電位を印加するための接点を設けた形態を包含する。ガラス溶融装置用部品がスターラーである形態である。   The glass melting apparatus component according to the present invention is a stirrer in which the structure has a pipe-shaped or rod-shaped shaft portion and a stirring portion provided at a lower end of the shaft portion, and the cover covers the shaft portion. And a configuration in which contacts for applying a reverse potential to the upper end side of the shaft portion and the upper end side of the cover are included. The glass melting device component is a stirrer.

ここで、本発明に係るガラス溶融装置用部品では、前記軸部のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤーを配置し、かつ、該イリジウムワイヤーの一端を前記攪拌部が取り付けられた高さで接合し、該イリジウムワイヤーの他端を前記軸部の上端側で接合することが好ましい。スターラーにおいて、熱起電力が発生する箇所に直接逆電位をかけることができる。   Here, in the glass melting apparatus component according to the present invention, an iridium wire coated with ceramic fiber is disposed inside the pipe of the shaft portion, and one end of the iridium wire is at a height at which the stirring unit is attached. It is preferable that the other end of the iridium wire is joined at the upper end side of the shaft portion. In a stirrer, a reverse potential can be directly applied to a location where a thermoelectromotive force is generated.

本発明に係るガラス溶融装置用部品は、前記構造体がパイプ状若しくは棒状の軸部を有する電極であり、前記カバーは、前記軸部を被覆しており、前記軸部の上端側及び前記カバーの上端側に逆電位を印加するための接点を設けた形態を包含する。ガラス溶融装置用部品が電極である形態である。   The glass melting apparatus component according to the present invention is an electrode in which the structure has a pipe-shaped or rod-shaped shaft portion, the cover covers the shaft portion, and the upper end side of the shaft portion and the cover The form which provided the contact for applying a reverse electric potential to the upper end side of this is included. The glass melting device component is an electrode.

本発明に係るガラス溶融装置用部品では、前記軸部のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤーを配置し、かつ、該イリジウムワイヤーの一端を前記軸部の下端部で接合し、該イリジウムワイヤーの他端を前記軸部の上端側で接合することが好ましい。電極において、熱起電力が発生する箇所に直接逆電位をかけることができる。   In the glass melting device component according to the present invention, an iridium wire coated with ceramic fibers is disposed inside the pipe of the shaft portion, and one end of the iridium wire is joined at the lower end portion of the shaft portion. It is preferable to join the other end of the shaft at the upper end side of the shaft portion. In the electrode, a reverse potential can be directly applied to a portion where the thermoelectromotive force is generated.

本発明に係るガラス溶融装置用部品は、前記構造体がガラス溶融用容器であり、前記カバーは、前記容器の外表面全体及びガラス融液の液面より上の内表面全体を被覆しており、前記カバーで被覆されていない容器内側のイリジウム露出面及び前記カバーの表面に、逆電位を印加するための接点を設けた形態を包含する。ガラス溶融装置用部品が、ガラス溶融用容器である形態である。   In the glass melting apparatus component according to the present invention, the structure is a glass melting container, and the cover covers the entire outer surface of the container and the entire inner surface above the liquid surface of the glass melt. Further, the present invention includes a configuration in which contacts for applying a reverse potential are provided on the iridium exposed surface inside the container that is not covered with the cover and the surface of the cover. The glass melting device component is a glass melting container.

本発明は、イリジウムの酸化揮発消耗を抑制するために、白金でカバーした耐熱高強度部品をガラス溶融装置で使用するに当たり、電解泡の発生を抑制できる。また、本発明に係るガラス溶融装置用部品が、スターラーである場合、電極である場合及びガラス溶融用容器である場合において、電解泡の発生を抑制できる。   The present invention can suppress the generation of electrolytic bubbles when a heat-resistant and high-strength component covered with platinum is used in a glass melting apparatus in order to suppress oxidative volatilization of iridium. Moreover, when the glass melting apparatus component according to the present invention is a stirrer, an electrode, or a glass melting container, the generation of electrolytic bubbles can be suppressed.

複合構造体の一形態の断面概略図である。It is a section schematic diagram of one form of a composite structure. 図1の点線6で囲まれた箇所の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the location enclosed by the dotted line 6 of FIG. 複合構造体の第2形態の断面概略図である。It is a section schematic diagram of the 2nd form of a composite structure. 複合構造体の第3形態の断面概略図である。It is a section schematic diagram of the 3rd form of a composite structure. イリジウムと白金とを接合し、接合箇所の温度に対する熱起電力測定の結果である。It is the result of the thermoelectromotive force measurement with respect to the temperature of a junction location, joining iridium and platinum. イリジウム板と白金板との突き合せ溶接板の表面上に境界部を挟んで無アルカリソーダ石灰ガラスを乗せて溶融させたときに生ずる電解泡の発生メカニズムを説明する為の概略図である。It is the schematic for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of the electrolytic bubble produced when a non-alkali soda lime glass is put on the surface of the butt-welded plate of an iridium plate and a platinum plate, and a non-alkali soda lime glass is put on the surface. 白金−イリジウム接合板上でガラスを溶解した後での画像であり、(a)は全体画像、(b)はイリジウム板上でのガラス内部の画像、(c)は白金板上でのガラス内部の画像である。It is an image after melting the glass on the platinum-iridium bonding plate, (a) is the whole image, (b) is the image inside the glass on the iridium plate, (c) is the inside of the glass on the platinum plate. It is an image. 白金−イリジウム接合板上でガラスを溶解したときの電気回路であり、(a)は試験回路、(b)は電気回路である。It is an electric circuit when glass is melted on a platinum-iridium bonding plate, (a) is a test circuit, and (b) is an electric circuit. 逆電位を印加する場合の電気回路であり、(a)は試験回路、(b)は電気回路である。It is an electric circuit in the case of applying a reverse potential, (a) is a test circuit, (b) is an electric circuit. 白金−イリジウム接合板上で白金−イリジウム間に逆電位を印加して熱起電力を打ち消してゼロとした状態でガラスを溶解した後での画像であり、(a)は全体画像、(b)はイリジウム板上でのガラス内部の画像、(c)は白金板上でのガラス内部の画像である。It is an image after melting the glass in a state in which a reverse potential is applied between platinum and iridium on the platinum-iridium bonding plate to cancel the thermoelectromotive force to zero, (a) is an entire image, (b) Is an image inside the glass on the iridium plate, and (c) is an image inside the glass on the platinum plate. 本実施形態に係るガラス溶融装置用部品(スターラー)の概略図を示した。The schematic of the component (stirrer) for glass melting apparatuses which concerns on this embodiment was shown. ジルコニウムの添加量が1質量%のサンプルの表面画像を示し、(a)は1500℃で2時間加熱した図で、(b)は1500℃で100時間加熱した図で、(c)は1500℃で300時間加熱した図である。The surface image of the sample whose addition amount of zirconium is 1 mass% is shown, (a) is the figure heated at 1500 degreeC for 2 hours, (b) is the figure heated at 1500 degreeC for 100 hours, (c) is 1500 degreeC It is the figure heated for 300 hours. ジルコニウムの添加量が2質量%のサンプルの表面画像を示し、(a)は1500℃で2時間加熱した図で、(b)は1500℃で100時間加熱した図で、(c)は1500℃で300時間加熱した図である。The surface image of the sample whose addition amount of zirconium is 2 mass% is shown, (a) is the figure heated at 1500 degreeC for 2 hours, (b) is the figure heated at 1500 degreeC for 100 hours, (c) is 1500 degreeC It is the figure heated for 300 hours. 本実施形態に係るガラス溶融装置用部品(電極)の概略図を示した。The schematic of the component for glass melting apparatuses (electrode) which concerns on this embodiment was shown. 本実施形態に係るガラス溶融装置用部品(ガラス溶融用容器)の概略図を示した。A schematic view of a glass melting apparatus part (glass melting container) according to the present embodiment is shown.

以下、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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions. As long as the effect of the present invention is exhibited, the embodiment may be variously modified.

ガラス溶融装置の部品について、その材質を、高温において一般に使用されている白金又は白金合金よりも強度の優れたイリジウムとする場合、前述のように高温において酸素ガスに触れたときの酸化揮発消耗が懸念される。そこで、本実施形態では、イリジウムを白金で被覆し、イリジウムの酸化揮発消耗を抑制した複合構造体を使用する。具体的には、複合構造体は、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のうち、少なくとも、使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、白金又は白金ロジウム合金を主成分とするカバーで被覆してなる。酸素含有ガス雰囲気とは、例えば酸素ガス雰囲気、大気雰囲気、酸素分圧が調整されたガス雰囲気である。   When the material of the glass melting device is iridium having a strength superior to that of platinum or a platinum alloy generally used at a high temperature, as described above, the oxidation and volatilization consumption when exposed to oxygen gas at a high temperature is reduced. Concerned. Therefore, in this embodiment, a composite structure in which iridium is coated with platinum and iridium is oxidized and evaporated is used. Specifically, the composite structure is mainly composed of platinum or a platinum rhodium alloy at least in the surface region of the structure made of iridium or an iridium-based alloy that is exposed to an oxygen-containing gas atmosphere during use. It is covered with a cover. The oxygen-containing gas atmosphere is, for example, an oxygen gas atmosphere, an air atmosphere, or a gas atmosphere in which the oxygen partial pressure is adjusted.

まず、この複合構造体について説明する。本実施形態では、カバーが二層構造のカバーであり、二層構造のカバーは、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、外側層に接する面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ことが好ましい。この複合構造体は、特に、高温で長時間にわたって使用することが可能である。   First, this composite structure will be described. In this embodiment, the cover is a two-layer cover, and the two-layer cover is formed by joining 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. In addition, it is preferable that the inner layer has metal species oxide particles precipitated in a dispersed state on the surface opposite to the surface in contact with the outer layer. This composite structure can be used particularly at high temperatures for a long time.

図1は、複合構造体の一形態の断面概略図を示した。図2は、図1の点線6で囲まれた箇所の部分拡大断面図である。図1に示すように、複合構造体100は、イリジウム又はイリジウム基合金からなる構造体1の表面1aのうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域5を、二層構造のカバー4で被覆してなり、二層構造のカバー4は、白金又は白金ロジウム合金からなる外側層3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2とが接合されてなり、かつ、内側層2は、図1及び図2に示すように、外側層3に接する面2aとは反対側の表面2bに、金属種の酸化物粒子6aが分散状態で析出している。なお、図1では、構造体1の表面のうち、二層構造のカバー4をしていない表面部分、例えば、構造体1の裏面、端面などは、酸素含有ガス雰囲気に晒されていないとして図示している。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of the composite structure. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a dotted line 6 in FIG. As shown in FIG. 1, the composite structure 100 covers at least a surface region 5 of the surface 1a of the structure 1 made of iridium or an iridium-based alloy and is exposed to an oxygen-containing gas atmosphere during use. The cover 4 having a two-layer structure is formed by joining an outer layer 3 made of platinum or a platinum rhodium alloy and an inner layer 2 made of platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal species, As shown in FIGS. 1 and 2, the layer 2 has metal species oxide particles 6a deposited in a dispersed state on a surface 2b opposite to the surface 2a in contact with the outer layer 3. In FIG. 1, it is assumed that the surface portion of the surface of the structure 1 that does not have the cover 4 of the two-layer structure, for example, the back surface and the end surface of the structure 1 is not exposed to the oxygen-containing gas atmosphere. Show.

構造体1は、装置又はそれで使用する部品などの構造物であり、本実施形態では、その形状は、用途に応じて各種形状とされるため、特に限定されない。ただし、本発明の目的を考慮すれば、高温で使用され、強度を要求される構造体であることが好ましい。構造体1の材質は、1000℃以上の高温で長時間高強度を白金よりも保持することが求められることから、イリジウム又はイリジウム基合金とする。イリジウム基合金ついては、主成分をイリジウムとし、副成分をロジウム(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)、Hf(ハフニウム)とする。このとき、イリジウムの割合は、例えば、90質量%以上である。   The structure 1 is a structure such as a device or a component used in the apparatus, and in the present embodiment, the shape is not particularly limited because the shape is various shapes depending on the application. However, in view of the object of the present invention, a structure that is used at a high temperature and requires strength is preferable. The material of the structure 1 is iridium or an iridium-based alloy because it is required to retain higher strength than platinum at a high temperature of 1000 ° C. or higher for a long time. For iridium-based alloys, the main component is iridium, and the subcomponents are rhodium (Rh), rhenium (Re), molybdenum (Mo), tungsten (W), niobium (Nb), Ta (tantalum), Zr (zirconium), Hf. (Hafnium). At this time, the ratio of iridium is, for example, 90% by mass or more.

構造体1の表面1aは、高温の酸素含有ガス雰囲気において、イリジウムの酸化揮発消耗が生じることから、少なくとも、使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域5を、二層構造のカバー4で被覆する。これによって、構造体1の表面1aは、酸素との接触が制限されることから、イリジウムの酸化揮発消耗が生じにくくなる。   Since the surface 1a of the structure 1 is oxidized and volatilized by iridium in a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere, at least the surface region 5 that is exposed to the oxygen-containing gas atmosphere during use is covered with a cover 4 having a two-layer structure. Cover. As a result, the surface 1a of the structure 1 is limited in contact with oxygen, so that iridium oxidation and volatilization is less likely to occur.

二層構造のカバー4は、白金又は白金ロジウム合金からなる外側層3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2とが接合されてなる。白金ロジウム合金はロジウム30質量%以下とすることが好ましい。ここで、外側層3は、内側層2が酸素含有ガス雰囲気と接触することを防止し、更にイリジウムの構造体1が酸素含有ガス雰囲気と接触することを防止する。一方、内側層2は、イリジウムの構造体1との相互拡散を抑制する拡散遮断層となる。すなわち、内側層2の表面2bに分散状態で析出している金属種の酸化物粒子6aは、図2に示すように、表面2bから突出していることが好ましく、この突出によって、構造体1の表面1aと内側層2の表面2bとは、非接触となるか、又は接触してもその接触面積は小さくなる。つまり、内側層2の表面2bに分散状態で析出している金属種の酸化物粒子6aは、スペーサーの役割を果たしている。そして、構造体1の表面1aと内側層2の表面2bとの接触が制限されることによって、構造体1(イリジウム又はイリジウム基合金)と内側層2(主成分としては白金)との相互拡散を抑制してカーケンダルボイドの生成を抑制する。なお、内側層2と構造体1とは一部が接触していてもよい。この場合、金属種の酸化物粒子6aの存在によって、内側層2の白金と構造体1のイリジウムとが相互拡散可能な箇所の面積は限られ、また、金属種の酸化物粒子6a自体が相互拡散の進行を抑制する。このように、内側層2は拡散遮断層の役割を果たしていることから、その厚さは、0.1mm以上が好ましく、0.2mm以上がより好ましい。0.1mm未満であると、高温、酸素含有ガス雰囲気下に1000時間以上晒された場合、内側層2の白金と構造体1のイリジウムとの接触が金属種の酸化物粒子6aによって無い場合は、相互拡散の進行のおそれがないが、仮に接触箇所があった場合、多少なりとも相互拡散の進行のおそれはあるが、図8に示す通り、接触されていても拡散層は、ほとんどみられていない。なお、このような場合には、内側層2を0.1mm以上の厚さとするのが望ましい。   The cover 4 having a two-layer structure is formed by joining an outer layer 3 made of platinum or a platinum rhodium alloy and an inner layer 2 made of platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal species. The platinum rhodium alloy is preferably 30% by mass or less of rhodium. Here, the outer layer 3 prevents the inner layer 2 from contacting the oxygen-containing gas atmosphere, and further prevents the iridium structure 1 from contacting the oxygen-containing gas atmosphere. On the other hand, the inner layer 2 serves as a diffusion blocking layer that suppresses mutual diffusion with the iridium structure 1. That is, it is preferable that the metal type oxide particles 6a precipitated in a dispersed state on the surface 2b of the inner layer 2 protrude from the surface 2b as shown in FIG. The surface 1a and the surface 2b of the inner layer 2 are not in contact with each other, or even if they are in contact, the contact area is reduced. In other words, the metal seed oxide particles 6a deposited in a dispersed state on the surface 2b of the inner layer 2 serve as a spacer. Then, by limiting the contact between the surface 1a of the structure 1 and the surface 2b of the inner layer 2, mutual diffusion between the structure 1 (iridium or iridium-based alloy) and the inner layer 2 (platinum as a main component) is performed. To suppress the formation of Kirkendall void. The inner layer 2 and the structure 1 may be partially in contact. In this case, due to the presence of the metal species oxide particles 6a, the area where the platinum of the inner layer 2 and the iridium of the structure 1 can mutually diffuse is limited, and the metal species oxide particles 6a themselves are mutually Suppresses diffusion. Thus, since the inner layer 2 plays the role of a diffusion barrier layer, the thickness is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.2 mm or more. When it is exposed to a high temperature and oxygen-containing gas atmosphere for 1000 hours or more when it is less than 0.1 mm, the contact between the platinum of the inner layer 2 and the iridium of the structure 1 is not caused by the metal species oxide particles 6a. Although there is no risk of progress of interdiffusion, if there is a contact point, there is a risk of progress of interdiffusion to some extent, but as shown in FIG. Not. In such a case, it is desirable that the inner layer 2 has a thickness of 0.1 mm or more.

金属種の酸化物粒子6aは、二層構造のカバー4を酸化処理して、内側層2に含有されている金属種が酸化されて析出し、粒成長したものであることが好ましい。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と二層構造のカバーとを接触させず、かつ、その隙間空間の容積を小さくすることができる。このような白金に合金として含有させておき、酸化処理によって容易に金属種の酸化物粒子6aを表面に析出させることができる金属種としては、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、マグネシウム(Mg)、セリウム(Ce)、クロム(Cr)から選択される少なくともいずれか1種であることが好ましい。この金属種の選択については、従来、酸化物分散強化型白金に適用できる金属種と同じ種類が使用可能である。   The metal seed oxide particles 6a are preferably formed by oxidizing the two-layered cover 4 to oxidize and deposit the metal seeds contained in the inner layer 2 and grain growth. The surface of the structure made of iridium or an iridium base alloy and the cover of the two-layer structure are not brought into contact with each other, and the volume of the gap space can be reduced. Examples of the metal species that can be contained in such platinum as an alloy and that can easily deposit the metal species oxide particles 6a on the surface by oxidation treatment include zirconium (Zr), aluminum (Al), silicon (Si ), Titanium (Ti), yttrium (Y), hafnium (Hf), tantalum (Ta), magnesium (Mg), cerium (Ce), and chromium (Cr). . Regarding the selection of the metal species, conventionally, the same types of metal species that can be applied to the oxide dispersion strengthened platinum can be used.

なお、金属種の酸化物粒子は、図2に示すように、内側層2の内部に酸化物粒子6bとして分散していてもよく、この場合、内側層2は、2b側の表面に酸化物が密集した酸化物粒子分散型強化白金となっている。また、金属種の酸化物粒子6aのスペーサー的の役割によって、内側層2と構造体1との間には、僅かな隙間空間7が存在することもある。この隙間空間7には酸素が含まれ、構造体1のイリジウムの酸化揮発消耗に消費されることもあるが、その酸素量は微量であることから、隙間空間7に新たな酸素が流入してこないように制限すれば、構造体1のイリジウムの酸化揮発消耗が問題となるほど生じることはない。   As shown in FIG. 2, the metal-type oxide particles may be dispersed as oxide particles 6b in the inner layer 2, and in this case, the inner layer 2 has an oxide on the surface on the 2b side. Is dense oxide-dispersed reinforced platinum. Further, a slight gap space 7 may exist between the inner layer 2 and the structure 1 due to the role of the metal-type oxide particles 6 a as a spacer. This gap space 7 contains oxygen and may be consumed by the oxidization and volatilization of iridium in the structure 1. However, since the amount of oxygen is very small, new oxygen flows into the gap space 7. If restricted so as not to occur, the iridium oxidative volatilization of the iridium in the structure 1 does not become a problem.

隙間空間7に新たな酸素が流入してこないようにするための対策について説明する。図3は、複合構造体の第2形態の断面概略図である。なお、図3では、構造体1の表面のうち、二層構造のカバー4をしていない表面部分、例えば、構造体1の裏面などは、酸素含有ガス雰囲気に晒されていないとして図示している。図3に示した本実施形態に係る複合構造体200の二層構造のカバー4は、縁部にて全周に亘って構造体1に溶接され、かつ、端面は白金肉盛溶接されていることが好ましい。溶接部8によって、隙間空間7は密閉され、酸素が流入してこない。図3において、二層構造のカバー4の縁部の溶接部を符号8で示した。溶接部8では、二層構造のカバー4の外側層3(白金)と、内側層2(白金)と構造体1(イリジウム)とをそれぞれ構成する材料が溶接によって合金化しており、具体的には、イリジウム‐白金合金となっている。溶接部8による隙間空間7への酸素の流入は防止されることとなったが、溶接部8はイリジウム‐白金合金化しているため、酸素含有ガス雰囲気に晒されれば、イリジウムの酸化揮発消耗が生じやすくなる。そこで、溶接部8を白金肉盛溶接で被覆することによって、酸素含有ガス雰囲気との接触を遮断し、揮発消耗を防止する。図3において、白金肉盛溶接部を符号9で示した。   A countermeasure for preventing new oxygen from flowing into the gap space 7 will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a second form of the composite structure. In FIG. 3, the surface portion of the surface of the structure 1 that does not have the cover 4 of the two-layer structure, for example, the back surface of the structure 1 is illustrated as not being exposed to the oxygen-containing gas atmosphere. Yes. The cover 4 of the two-layer structure of the composite structure 200 according to this embodiment shown in FIG. 3 is welded to the structure 1 over the entire circumference at the edge, and the end face is platinum overlay welded. It is preferable. The gap space 7 is sealed by the welded portion 8, and oxygen does not flow in. In FIG. 3, the welded portion at the edge of the cover 4 having a two-layer structure is indicated by reference numeral 8. In the welded portion 8, the materials constituting the outer layer 3 (platinum), the inner layer 2 (platinum), and the structure 1 (iridium) of the cover 4 having a two-layer structure are alloyed by welding. Specifically, Is an iridium-platinum alloy. Although the inflow of oxygen into the gap space 7 by the welded portion 8 is prevented, the welded portion 8 is made of an iridium-platinum alloy. Is likely to occur. Therefore, by covering the welded portion 8 with platinum overlay welding, contact with the oxygen-containing gas atmosphere is blocked and volatilization consumption is prevented. In FIG. 3, the platinum overlay weld is indicated by reference numeral 9.

構造体1に二層構造のカバー4を溶接する場合、隙間空間7を真空封じすることが好ましい。構造体のイリジウムの酸化揮発消耗をより一層防ぐことが可能である。また、高温使用時に残留ガスによる膨れも生じにくくなる。例えば、二層構造のカバー4に隙間空間7に連通する排気管を設け、二層構造のカバー4の縁部の溶接を行った後、排気管を通じて隙間空間7を真空引きし、その後、排気管にて封止することで隙間空間7を真空封じできる。   When the cover 4 having a two-layer structure is welded to the structure 1, the gap space 7 is preferably vacuum-sealed. It is possible to further prevent the iridium oxidative volatilization of the structure. Further, swelling due to residual gas is less likely to occur during high temperature use. For example, an exhaust pipe that communicates with the gap space 7 is provided on the cover 4 having a two-layer structure, the edge of the cover 4 having a two-layer structure is welded, and then the gap space 7 is evacuated through the exhaust pipe, The gap space 7 can be vacuum-sealed by sealing with a tube.

隙間空間7に新たな酸素が流入してこないようにするための別の対策について説明する。図4は、複合構造体の第3形態の断面概略図である。複合構造体300の構造体1の両面には、それぞれ二層構造のカバー4で被覆されている。そして、酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域5以外の表面領域10を、酸素含有ガス雰囲気に晒されない領域、例えば、ガラス融液中又は不活性ガスが充満した室内に配置することで、二層構造のカバー4の縁部などから隙間空間7に新たな酸素が流入してこず、構造体1の揮発消耗を防止することができる。   Another measure for preventing new oxygen from flowing into the gap space 7 will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a third form of the composite structure. Both surfaces of the structure 1 of the composite structure 300 are each covered with a cover 4 having a two-layer structure. Then, the surface region 10 other than the surface region 5 exposed to the oxygen-containing gas atmosphere is disposed in a region not exposed to the oxygen-containing gas atmosphere, for example, in a glass melt or a room filled with an inert gas. New oxygen does not flow into the gap space 7 from the edge of the cover 4 having the layer structure, and the volatilization of the structure 1 can be prevented.

このように、二層構造のカバー4は、構造体1のイリジウムの酸化揮発消耗とカーケンダルボイドの生成を抑制することから、二層構造のカバー4を取り付けた構造体1は、例えば、1000時間以上の高温‐酸素含有ガス雰囲気において、長時間安定的に使用できる。   Thus, since the cover 4 with the two-layer structure suppresses the iridium oxidative volatilization and the generation of the Kirkendall void of the structure 1, the structure 1 to which the cover 4 with the two-layer structure is attached is, for example, 1000 It can be used stably for a long time in a high temperature-oxygen-containing gas atmosphere for more than an hour.

複合構造体の使用例としては、例えば、後述するように,ガラス融液を攪拌するための攪拌棒がある。攪拌棒の一端には、攪拌のための掻き混ぜ部が設けられ、この掻き混ぜ部分は、ガラス融液中に完全に浸漬される。攪拌棒の他端は、モーターに接続された回転軸に固定されている。そして、攪拌棒のうち、掻き混ぜ部より上のガラス融液に浸漬されない軸部が酸素含有ガス雰囲気に晒されることとなる。ガラス融液中に浸漬される部分は、イリジウム構造体のままで使用が可能である。したがって、この酸素含有ガス雰囲気に晒される当該軸部の表面を二層構造のカバー4で被覆して複合構造体を形成することで、高温の酸素含有ガス雰囲気でも長時間使用することが可能となる。ここで、攪拌棒の他端側の二層構造のカバーの縁部は、溶接した後、更に白金肉盛溶接しておくことが好ましい。一方、攪拌棒の一端の二層構造のカバーの縁部は、溶接した後、溶接部がガラス融液中に浸漬される位置にあれば、白金肉盛溶接しなくてもよい。もちろん、白金肉盛溶接しておいてもよい。なお、攪拌棒の軸部は、パイプ状若しくは棒状とすることが好ましいが、パイプ状とする場合にはそのパイプの内面は、酸素含有ガス雰囲気に晒されないように、真空封じをしておくか、又は、密封化しておくことが好ましい。   As an example of the use of the composite structure, for example, as described later, there is a stirring rod for stirring the glass melt. One end of the stirring rod is provided with a stirring portion for stirring, and this stirring portion is completely immersed in the glass melt. The other end of the stirring rod is fixed to a rotating shaft connected to a motor. And the axial part which is not immersed in the glass melt above a stirring part among stirring bars will be exposed to oxygen-containing gas atmosphere. The portion immersed in the glass melt can be used with the iridium structure as it is. Therefore, by covering the surface of the shaft portion exposed to the oxygen-containing gas atmosphere with the cover 4 having a two-layer structure, it is possible to use it for a long time even in a high-temperature oxygen-containing gas atmosphere. Become. Here, it is preferable that the edge of the two-layered cover on the other end side of the stirring rod is further welded with platinum after welding. On the other hand, if the edge of the two-layered cover at one end of the stirring rod is welded and is in a position where the weld is immersed in the glass melt, platinum overlay welding may not be performed. Of course, platinum overlay welding may be performed. The shaft portion of the stirring rod is preferably pipe-shaped or rod-shaped, but if it is pipe-shaped, should the inner surface of the pipe be vacuum sealed so that it is not exposed to the oxygen-containing gas atmosphere? Or it is preferable to seal.

二層構造のカバーは、シート状のほか、前記攪拌棒の場合のように、パイプ状(円筒状)のような、構造体の形状に合わせた形状となる。   The cover having a two-layer structure is shaped like a pipe (cylindrical) such as a pipe (cylindrical) as well as a sheet.

次に、複合構造体の製造方法の好ましい例を説明する。複合構造体の製造方法は、白金又は白金ロジウム合金からなる外側配置用部品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配置用部品とを接合して二層構造体を形成する工程(以下、第1工程という。)と、二層構造体を、酸素含有ガス雰囲気下で加熱酸化処理を行なって、内側配置用部品の表面に金属種の酸化物粒子を分散状態で析出させて二層構造のカバーを形成する工程(以下、第2工程という。)と、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のうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、二層構造のカバーで覆う工程(以下、第3工程という。)と、を有する。   Next, a preferred example of a method for producing a composite structure will be described. The method for manufacturing a composite structure includes a step of forming a two-layer structure by joining an outer arrangement component made of platinum or a platinum rhodium alloy and an inner arrangement component made of platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal species (hereinafter referred to as a “two-layer structure”) And the first step), the two-layer structure is subjected to a heat oxidation treatment in an oxygen-containing gas atmosphere to deposit metal species oxide particles in a dispersed state on the surface of the inner arrangement component. Of the surface of the structure made of iridium or an iridium-based alloy, a surface region that is exposed to an oxygen-containing gas atmosphere at least during use is formed in a two-layer structure. And a step of covering with a cover (hereinafter referred to as a third step).

(第1工程)
白金又は白金ロジウム合金からなる外側配置用部品は、例えば、図1の外側層3となる部品である。金属種を含む白金又は白金ロジウム合金からなる内側配置用部品は、例えば図1の内側層2となる部品である。内側配置用部品を形成するため材料は、白金又は白金ロジウム合金に金属種として、Zr、Al、Si、Ti、Y、Hf、Ta、Mg、Ce、Crから選択される少なくともいずれか1種を添加し、アーク溶解にて作製した合金とする。金属種の添加量は、0.1〜3質量%が好ましい。本材料を使用して、内側配置用部品を形成する。そして、外側配置用部品と内側配置用部品とを、放電プラズマ焼結法(SPS、Spark Plasma Sintering)、ホットアイソスタティックプレス法(HIP、Hot Isostatic Press)、熱間圧延法などによって接合する。
(First step)
The part for outer arrangement | positioning which consists of platinum or a platinum rhodium alloy is a part used as the outer layer 3 of FIG. 1, for example. The part for inner arrangement | positioning which consists of platinum or a platinum rhodium alloy containing a metal seed | species is a part used as the inner layer 2 of FIG. As a material for forming the inner arrangement component, platinum or a platinum rhodium alloy is made of at least one selected from Zr, Al, Si, Ti, Y, Hf, Ta, Mg, Ce, and Cr. Add and make an alloy made by arc melting. The addition amount of the metal species is preferably 0.1 to 3% by mass. This material is used to form the inner placement component. Then, the outer placement component and the inner placement component are joined by a discharge plasma sintering method (SPS, Spark Plasma Sintering), a hot isostatic press method (HIP, Hot Isostatic Press), a hot rolling method, or the like.

(第2工程)
二層構造体を、酸素含有ガス雰囲気下で加熱酸化処理を行なって、内側配置用部品の表面に金属種の酸化物粒子を分散状態で析出させて二層構造のカバーを形成する。内側配置用部品の表面から酸素が拡散していくため、内側配置用部品の表面に近いほど、金属種の酸化物粒子が酸化され、粒成長する。金属種の酸化物粒子が内側配置用部品の表面に析出した段階で、酸化処理を終了させると、内側配置用部品の内部では、内側配置用部品の表面に近いほど、金属種の酸化物粒子が存在している傾斜組成となる。酸素含有ガス雰囲気下で加熱する酸化処理は、例えば、大気雰囲気下、1000〜1500℃、1時間〜500時間とする。第2工程では、加熱温度、加熱時間は適宜変更が可能であり、金属種に応じて、表面に析出する金属種の酸化物粒子の分散状態をもとに決定する。
(Second step)
The two-layer structure is heated and oxidized in an oxygen-containing gas atmosphere to deposit metal species oxide particles in a dispersed state on the surface of the inner arrangement component to form a two-layer structure cover. Since oxygen diffuses from the surface of the inner arrangement component, the closer to the surface of the inner arrangement component, the more the oxide particles of the metal species are oxidized and the grains grow. When the oxidation treatment is terminated at the stage where the metal species oxide particles are deposited on the surface of the inner placement component, the closer to the surface of the inner placement component, the closer to the surface of the inner placement component, the metal species oxide particles. The gradient composition is present. The oxidation treatment to be heated in an oxygen-containing gas atmosphere is, for example, 1000 to 1500 ° C. and 1 to 500 hours in an air atmosphere. In the second step, the heating temperature and the heating time can be appropriately changed, and are determined based on the dispersion state of the metal species oxide particles deposited on the surface according to the metal species.

二層構造のカバーを所望の厚さ、例えば、0.1〜1.0mmに加工するためには、圧延加工が便利である。圧延加工を行なう場合、金属種の酸化物粒子を析出した後で行なうと、硬くなるため加工性が低下し、また、割れ、ヒビが発生しやすくなる。そこで、前記二層構造体を形成する工程の前に、内側配置用部品を冷間圧延又は熱間圧延する工程を設けることが好ましい。また、前記二層構造のカバーを形成する工程の前に、前記二層構造体を冷間圧延又は熱間圧延する工程を有していてもよい。圧延加工によって、二層構造のカバーを厚くし、特に、内側層の厚さを0.1mm以上に制御することは容易となる。   In order to process a cover having a two-layer structure to a desired thickness, for example, 0.1 to 1.0 mm, rolling is convenient. When the rolling process is performed, if it is performed after depositing metal seed oxide particles, it becomes hard and the workability is lowered, and cracks and cracks are likely to occur. Therefore, it is preferable to provide a step of cold rolling or hot rolling the inner placement component before the step of forming the two-layer structure. Moreover, you may have the process of cold-rolling or hot-rolling the said 2 layer structure before the process of forming the said 2 layer structure cover. By rolling, the cover having a two-layer structure is made thick, and in particular, it is easy to control the thickness of the inner layer to 0.1 mm or more.

(第3工程)
第3工程は、構造体1と二層構造のカバー4とを組み合わせて、複合構造体を形成する工程である。具体的には、構造体1に二層構造のカバー4を溶接等の手段により固定する。また、二層構造のカバー4の縁部(端面)を溶接して、構造体1と二層構造のカバー4との隙間空間7を密封又は真空封じする。
(Third step)
The third step is a step of forming the composite structure by combining the structure 1 and the cover 4 having a two-layer structure. Specifically, the cover 4 having a two-layer structure is fixed to the structure 1 by means such as welding. Moreover, the edge part (end surface) of the cover 4 of a two-layer structure is welded, and the clearance gap 7 between the structure 1 and the cover 4 of a two-layer structure is sealed or vacuum-sealed.

上記の構造の複合構造体を使用することによって、イリジウムの酸化揮発消耗を抑制し、かつ、構造体と白金カバーとの境界部分のカーケンダルボイドの発生を抑制できる。しかし、構造体とカバーとの接合箇所又は接触箇所が、ガラス融液によって高温となると、熱起電力が発生する。所謂熱電対による熱起電力と同様の現象(ゼーベック効果)である。図5は、イリジウムと白金とを接合し、接合箇所の温度に対する熱起電力測定の結果である。イリジウムと白金の組合せであれば、例えば、1500℃において、23mV程度の熱起電力が発生する。   By using the composite structure having the above structure, it is possible to suppress the oxidative volatilization of iridium and to prevent the occurrence of Kirkendall voids at the boundary between the structure and the platinum cover. However, when the joining part or the contact part between the structure and the cover is heated to a high temperature by the glass melt, a thermoelectromotive force is generated. It is a phenomenon (Seebeck effect) similar to a thermoelectromotive force by a so-called thermocouple. FIG. 5 shows the result of thermoelectromotive force measurement with respect to the temperature of the joined portion after joining iridium and platinum. In the case of a combination of iridium and platinum, for example, a thermoelectromotive force of about 23 mV is generated at 1500 ° C.

この熱起電力によって、電解泡が発生する。本発明者らは、電解泡の発生原因を次のように推定している。図6は、イリジウム板と白金板との突き合せ溶接板の表面上に境界部を挟んで無アルカリソーダ石灰ガラスを乗せて溶融させたときに生ずる電解泡の発生メカニズムを説明する為の概略図である。白金板との突き合せ溶接板の厚さは1mm、ガラス溶融条件は、空気中、1475℃で24時間保持し、その後、電気炉から取り出し、常温で冷却した。ここで、イリジウム板と白金板との突き合せ溶接板のイリジウム側ではイリジウムワイヤー(φ1mm)を溶接し、白金側では白金ワイヤー(φ1mm)を接合し、それぞれのワイヤーを電気炉の外まで取り出して、その間の電位差を測定した。また、後述する逆電位を印加する場合には、これらのイリジウムワイヤーと白金ワイヤーを使った。図6における状況で、ガラス融液は電気分解を起こし、アノード(酸化)側で気泡が発生する。図7は、白金−イリジウム接合板上でガラスを溶解した後での画像であり、(a)は全体画像、(b)はイリジウム板上でのガラス内部の画像、(c)は白金板上でのガラス内部の画像である。なお、図7(b)、図7(c)では、画像のピントをガラス内部の気泡に合わせている。Ir側及びPt側で生じている化学反応をまとめると、以下の反応が起きていると推測される。
[Ir側(カソード側、+側)]:
(化1)Oxide(glass)+2e→O2−
又は
(化2)O+4e→2O2−
(化1)(化2)のいずれもO2‐が発生する。
[Pt側(アノード側、−側)]:
(化3)2O2−→O+4e
又は
(化4)Pt→Pt2++2e
ただし、アノード側(−側)の標準電極電位は
(化5)2O2−→O+4e ⇒+0.284V
(化6)Pt→Pt2++2e ⇒−1.188V
となり、白金の溶解よりも酸素の発生反応の方が生じやすい。これらの反応の順序を確認すると、図6中(1)に示すように、熱起電力(電位差)が発生し、白金側からイリジウム側に電子が移動する。このとき、化4の反応が起きていると想定される。次に図6中(2)に示すように、ガラス中のイリジウム側表面で化1又は化2の反応が起きて、酸素イオンが発生する。さらに図6中(3)に示すように、ガラス中の酸素イオンは白金側で電子を取られるため化3の反応が生じる。このとき、白金のアノード側では同時に化4の反応が同時に起きて、化7の反応が生じるため、図6(2)の段階でPtは一旦溶け出すもののすぐに析出するため、Ptは溶け出すことがないと推測される。
(化7)Pt2++2O2−→O+Pt+2e
したがって、これらの反応がサイクル化し、常時、熱起電力が発生し、酸素が発生すると推測される。図8は、白金−イリジウム接合板上でガラスを溶解したときの電気回路であり、(a)は試験回路、(b)は電気回路である。図8に示すように、1475℃の炉内で発生する熱起電力は、21.5mVであった。
Electrolytic bubbles are generated by this thermoelectromotive force. The present inventors estimate the cause of the generation of electrolytic bubbles as follows. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the generation mechanism of electrolytic bubbles generated when an alkali-free soda-lime glass is put on the surface of a butt weld plate of an iridium plate and a platinum plate and melted by placing the boundary portion on the surface. It is. The thickness of the butt weld plate with the platinum plate was 1 mm, and the glass melting conditions were kept in air at 1475 ° C. for 24 hours, then removed from the electric furnace and cooled at room temperature. Here, an iridium wire (φ1 mm) is welded on the iridium side of the butt weld plate of the iridium plate and the platinum plate, a platinum wire (φ1 mm) is joined on the platinum side, and each wire is taken out of the electric furnace. The potential difference between them was measured. Moreover, when applying the reverse electric potential mentioned later, these iridium wires and platinum wires were used. In the situation in FIG. 6, the glass melt undergoes electrolysis, and bubbles are generated on the anode (oxidation) side. FIG. 7 is an image after melting the glass on the platinum-iridium bonding plate, (a) is the entire image, (b) is the image inside the glass on the iridium plate, (c) is the image on the platinum plate. It is an image inside the glass at. In FIGS. 7B and 7C, the focus of the image is matched with the bubbles inside the glass. When the chemical reactions occurring on the Ir side and the Pt side are summarized, it is assumed that the following reaction occurs.
[Ir side (cathode side, + side)]:
(Chemical Formula 1) Oxide (glass) + 2e → O 2−
Or (Chemical Formula 2 ) O 2 + 4e → 2O 2−
In both (Chemical Formula 1) and (Chemical Formula 2), O 2− is generated.
[Pt side (anode side, -side)]:
(Chemical Formula 3) 2O 2− → O 2 + 4e
Or (Chemical Formula 4) Pt → Pt 2+ + 2e
However, the standard electrode potential on the anode side (− side) is (Chemical formula 5) 2O 2− → O 2 + 4e → + 0.284V
(Chemical formula 6) Pt → Pt 2+ + 2e → −1.188 V
Thus, the oxygen generation reaction is more likely to occur than the dissolution of platinum. When the order of these reactions is confirmed, as shown in (1) in FIG. 6, a thermoelectromotive force (potential difference) is generated, and electrons move from the platinum side to the iridium side. At this time, it is assumed that the reaction of Chemical Formula 4 occurs. Next, as shown in (2) in FIG. 6, the reaction of Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 occurs on the iridium side surface in the glass, and oxygen ions are generated. Further, as shown in FIG. 6 (3), oxygen ions in the glass take electrons on the platinum side, so that the reaction of chemical formula 3 occurs. At this time, since the chemical reaction 4 occurs simultaneously on the platinum anode side, and the chemical reaction 7 occurs, Pt dissolves at the stage of FIG. 6 (2) but immediately precipitates, so Pt dissolves. It is speculated that there will be nothing.
(Chemical Formula 7) Pt 2+ + 2O 2− → O 2 + Pt + 2e
Therefore, it is presumed that these reactions are cycled, a thermoelectromotive force is always generated, and oxygen is generated. FIG. 8 is an electric circuit when glass is melted on a platinum-iridium bonding plate, (a) is a test circuit, and (b) is an electric circuit. As shown in FIG. 8, the thermoelectromotive force generated in the furnace at 1475 ° C. was 21.5 mV.

以上より、この反応を起こさないようにするには、生じた熱起電力と反対方向に電流を流す必要があるため、逆電圧を印加して常時電位差がゼロになるようにした。具体的には、図9に示すように、1475℃の炉内で発生する熱起電力21.5mVを逆電位の印加によって打ち消して0.0mVとした。図9は、逆電位を印加する場合の電気回路であり、(a)は試験回路、(b)は電気回路である。図10は、白金−イリジウム接合板上で白金−イリジウム間に逆電位を印加して熱起電力を打ち消してゼロとした状態でガラスを溶解した後での画像であり、(a)は全体画像、(b)はイリジウム板上でのガラス内部の画像、(c)は白金板上でのガラス内部の画像である。図10に示したように、逆電圧を印加して熱起電力を打ち消して、常時、電位差をゼロとすると、図10(c)の画像で示されているように気泡の発生も抑えられることができるようになり、ガラス品質が向上した。   As described above, in order to prevent this reaction from occurring, it is necessary to flow a current in the direction opposite to the generated thermoelectromotive force. Therefore, a reverse voltage is applied so that the potential difference is always zero. Specifically, as shown in FIG. 9, the thermoelectromotive force of 21.5 mV generated in the furnace at 1475 ° C. was canceled by applying a reverse potential to 0.0 mV. FIG. 9 shows an electric circuit when a reverse potential is applied, where (a) is a test circuit and (b) is an electric circuit. FIG. 10 is an image after melting the glass in a state in which a reverse potential is applied between platinum and iridium on the platinum-iridium bonding plate to cancel the thermoelectromotive force to zero, and (a) is an entire image. (B) is an image inside the glass on the iridium plate, and (c) is an image inside the glass on the platinum plate. As shown in FIG. 10, when the reverse voltage is applied to cancel the thermoelectromotive force and the potential difference is always zero, the generation of bubbles can be suppressed as shown in the image of FIG. 10 (c). Glass quality was improved.

本実施形態に係るガラス融液の均質化方法は、白金−イリジウム接合板を前記複合構造体に置き換えて使用する方法であり、すなわち、前記複合構造体を、ガラス溶融装置の部品として、複合構造体の一部がガラス融液に接する箇所において使用し、使用時において構造体とカバーとの間に生ずる電位差を、逆電位を印加して打ち消す。これによって、複合構造体の、特に、カバー近傍での電解泡の発生を抑制でき、ガラスの均質化に寄与する。   The method for homogenizing a glass melt according to the present embodiment is a method of using a platinum-iridium bonded plate in place of the composite structure, that is, using the composite structure as a component of a glass melting apparatus. It is used where a part of the body comes into contact with the glass melt, and the potential difference generated between the structure and the cover during use is canceled by applying a reverse potential. As a result, the generation of electrolytic bubbles in the composite structure, particularly in the vicinity of the cover, can be suppressed, which contributes to the homogenization of the glass.

逆電位を印加するために、具体的には、本実施形態に係るガラス溶融装置用部品を使用する。本実施形態に係るガラス溶融装置用部品は、前記複合構造体と、複合構造体を構成する構造体とカバーとの間に電圧を印加する電源と、電源の電圧を、複合構造体の一部がガラス融液と接したときに構造体とカバーとの間で生じる電位差を打ち消す逆電位に調整する電圧調整手段と、を有する。図9(b)に示した逆電位を印加する場合の電気回路に示したとおりである。   In order to apply the reverse potential, specifically, the glass melting apparatus component according to the present embodiment is used. The glass melting apparatus component according to the present embodiment includes the composite structure, a power source that applies a voltage between the structure that constitutes the composite structure, and a cover, and a voltage of the power source that is part of the composite structure Voltage adjusting means for adjusting to a reverse potential that cancels a potential difference generated between the structure and the cover when contacting the glass melt. This is as shown in the electric circuit in the case of applying the reverse potential shown in FIG.

構造体がイリジウム製であるため、構造体にイリジウムワイヤーを接続し、このイリジウムワイヤーを電気回路の配線として使用する。なお、イリジウムワイヤーの酸化揮発消耗を防ぐためにセラミック繊維などでイリジウムワイヤーを被覆することが好ましい。また、カバー、特に、外側層が白金製であるため、カバーの外側層に白金ワイヤーを接続し、この白金ワイヤーを電気回路の配線として使用する。いずれも同種金属の接合であるため、当該接合個所においてゼーベック効果に基づく熱起電力は発生しない。なお、イリジウムワイヤー及び白金ワイヤーと複合構造体との具体的な接点個所については後述する。   Since the structure is made of iridium, an iridium wire is connected to the structure, and this iridium wire is used as a wiring for an electric circuit. In addition, in order to prevent the oxidation volatilization consumption of an iridium wire, it is preferable to coat | cover an iridium wire with a ceramic fiber etc. Further, since the cover, in particular, the outer layer is made of platinum, a platinum wire is connected to the outer layer of the cover, and this platinum wire is used as the wiring of the electric circuit. Since both are joints of the same kind of metal, no thermoelectromotive force based on the Seebeck effect is generated at the joints. Specific contact points between the iridium wire and the platinum wire and the composite structure will be described later.

イリジウムワイヤーと白金ワイヤーとを介して、複合構造体を構成する構造体とカバーとの間に電圧を印加する。この電源としては、例えば、図9(b)に示したように乾電池であり、直流電源であってもよい。また、電圧調整手段は、例えば、可変抵抗器である。逆電位を印加して、熱起電力がゼロであるかを確認するためには、イリジウムワイヤーと白金ワイヤーとの間に電圧計を配置し、熱起電力がゼロとなるように電圧調整手段にフィードバックをかける。当該制御方法に関しては公知の制御方法を適用できる。   A voltage is applied between the structure constituting the composite structure and the cover via the iridium wire and the platinum wire. This power source is, for example, a dry battery as shown in FIG. 9B, and may be a DC power source. The voltage adjusting means is, for example, a variable resistor. In order to confirm that the thermoelectromotive force is zero by applying a reverse potential, a voltmeter is placed between the iridium wire and the platinum wire, and the voltage adjusting means is set so that the thermoelectromotive force becomes zero. Give feedback. A known control method can be applied to the control method.

本実施形態に係るガラス溶融装置用部品は、例えば、スターラー、電極及びガラス溶融用容器である。個々に具体的に説明する。   Examples of the glass melting apparatus component according to this embodiment include a stirrer, an electrode, and a glass melting container. Specific explanation will be given individually.

[スターラー]
図11に、本実施形態に係るガラス溶融装置用部品の概略図を示した。ガラス溶融装置用部品400の構造体50は、パイプ状の軸部51と軸部51の下端に設けた攪拌部52とを有するスターラーであり、カバー53は、軸部51を被覆しており、軸部51の上端側及びカバー53の上端側に逆電位を印加するための接点54,55を設けている。パイプ状の軸部51は、棒状としてもよい(不図示)。
[Stirrer]
In FIG. 11, the schematic of the components for glass melting apparatuses which concern on this embodiment was shown. The structure 50 of the glass melting apparatus component 400 is a stirrer having a pipe-shaped shaft portion 51 and a stirring portion 52 provided at the lower end of the shaft portion 51, and the cover 53 covers the shaft portion 51, Contacts 54 and 55 for applying a reverse potential to the upper end side of the shaft portion 51 and the upper end side of the cover 53 are provided. The pipe-shaped shaft portion 51 may have a rod shape (not shown).

図12は、ジルコニウムの添加量が1質量%のサンプルの表面画像を示し、(a)は1500℃で2時間加熱した図で、(b)は1500℃で100時間加熱した図で、(c)は1500℃で300時間加熱した図である。図13は、ジルコニウムの添加量が2質量%のサンプルの表面画像を示し、(a)は1500℃で2時間加熱した図で、(b)は1500℃で100時間加熱した図で、(c)は1500℃で300時間加熱した図である。カバー53は、前述したとおり、白金製の外側層と酸化物微粒子が分散析出している内側層からなる。内側層の表面(構造体に面する表面)は、図12又は図13と同様の微構造を有している。カバー53は、下端がガラス融液78中に浸漬し、上端が炉内56から出た低温部分に配置される。したがって、カバー53は、軸部51が高温に晒され、かつ、酸素ガスと接する部分を被覆することとなる。これによって、カバー53は、酸素ガスを遮断し、軸部51のイリジウムの酸化揮発消耗を抑制する。図11では、カバー53の上端と下端を軸部51に溶接し、カバー53の内部に酸素ガス(空気)が混入しないようにされている。また、カバー側面には、排気管77が設けられており、真空引きした後、密封する真空封じ加工がなされている。カバー53の内部に残留する空気を除くことで、当該空気による軸部51の酸化揮発消耗を低減する。   FIG. 12 shows a surface image of a sample with an addition amount of zirconium of 1 mass%, (a) is a diagram heated at 1500 ° C. for 2 hours, (b) is a diagram heated at 1500 ° C. for 100 hours, (c ) Is a diagram of heating at 1500 ° C. for 300 hours. FIG. 13 shows a surface image of a sample with an addition amount of zirconium of 2 mass%, (a) is a diagram heated at 1500 ° C. for 2 hours, (b) is a diagram heated at 1500 ° C. for 100 hours, (c ) Is a diagram of heating at 1500 ° C. for 300 hours. As described above, the cover 53 includes a platinum outer layer and an inner layer in which oxide fine particles are dispersed and deposited. The surface of the inner layer (surface facing the structure) has the same microstructure as that shown in FIG. The cover 53 has a lower end immersed in the glass melt 78 and an upper end disposed in a low-temperature portion coming out of the furnace 56. Therefore, the cover 53 covers the portion where the shaft portion 51 is exposed to high temperature and in contact with oxygen gas. Accordingly, the cover 53 blocks oxygen gas and suppresses iridium oxidation and volatilization of the shaft portion 51. In FIG. 11, the upper end and the lower end of the cover 53 are welded to the shaft portion 51 so that oxygen gas (air) is not mixed into the cover 53. Further, an exhaust pipe 77 is provided on the side surface of the cover, and a vacuum sealing process for sealing after vacuuming is performed. By removing the air remaining inside the cover 53, the oxidation volatilization consumption of the shaft portion 51 due to the air is reduced.

軸部51の上端側には、円盤状プレート57(好ましくはイリジウム製)が固定されており、円盤状プレート57の周端面にブラシ59が当てられ、ブラシ59にはイリジウムワイヤー61が設けられている。なお、ブラシ59にはバネ63が介在し、ブラシ59が確実に円盤状プレート57の周端面と接触するようになされている。接点54は、ブラシ59と接触する円盤状プレート57の周端面との接触部分を含む部分である。一方、カバー53の上端側には、円盤状プレート58(好ましくは白金製)が固定されており、円盤状プレート58の周端面にブラシ60が当てられ、ブラシ60には白金ワイヤー62が設けられている。なお、ブラシ60にはバネ64が介在し、ブラシ60が確実に円盤状プレート58の周端面と接触するようになされている。接点55は、ブラシ60と接触する円盤状プレート58の周端面との接触部分を含む部分である。   A disc-like plate 57 (preferably made of iridium) is fixed to the upper end side of the shaft portion 51, a brush 59 is applied to the peripheral end surface of the disc-like plate 57, and an iridium wire 61 is provided on the brush 59. Yes. A spring 63 is interposed in the brush 59 so that the brush 59 is surely in contact with the peripheral end surface of the disc-like plate 57. The contact 54 is a portion including a contact portion with the peripheral end surface of the disk-like plate 57 that contacts the brush 59. On the other hand, a disc-like plate 58 (preferably made of platinum) is fixed to the upper end side of the cover 53, a brush 60 is applied to the peripheral end surface of the disc-like plate 58, and a platinum wire 62 is provided on the brush 60. ing. A spring 64 is interposed in the brush 60 so that the brush 60 is surely in contact with the peripheral end surface of the disc-shaped plate 58. The contact 55 is a portion including a contact portion with the peripheral end surface of the disc-like plate 58 that contacts the brush 60.

図11において、カバー53と軸部51との接合箇所であって、特に、ガラス融液78に浸漬させられた部分が最も高温となり、当該異種金属接合箇所において熱起電力が発生する。そこで、軸部51のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤー65を配置し、かつ、イリジウムワイヤー65の一端65bを攪拌部52が取り付けられた高さで接合し、イリジウムワイヤー65の他端65aを軸部51の上端側で接合することが好ましい。スターラーにおいて熱起電力が発生する箇所に直接逆電位をかけることができる。セラミックス繊維(例えば、有明マテリアル株式会社製、商品名アルマックス)で被覆したイリジウムワイヤーを使用するのは、イリジウムワイヤー65の酸化揮発消耗を防ぐためである。   In FIG. 11, the portion where the cover 53 and the shaft portion 51 are joined, and particularly the portion immersed in the glass melt 78 has the highest temperature, and a thermoelectromotive force is generated at the dissimilar metal joining portion. Therefore, the iridium wire 65 covered with the ceramic fiber is arranged inside the pipe of the shaft portion 51, and one end 65b of the iridium wire 65 is joined at a height to which the stirring unit 52 is attached, and the other end 65a of the iridium wire 65 is joined. Are preferably joined at the upper end side of the shaft portion 51. A reverse potential can be directly applied to a portion where a thermoelectromotive force is generated in the stirrer. The reason why the iridium wire covered with ceramic fibers (for example, Almax made by Ariake Material Co., Ltd.) is used is to prevent the iridium wire 65 from being oxidized and volatilized.

図11において、イリジウムワイヤー61と白金ワイヤー62は、直流電圧制御70に接続される。直流電圧制御70は、電源75に接続されており、電源75から電力供給を受ける。直流電圧制御70は、イリジウムワイヤー61と白金ワイヤー62との電位差を監視する電圧フィードバック72を有しており、直流電圧制御70には電圧モニタ74と電流モニタ73が接続されている。直流電圧制御70は、更に可変抵抗器76と電圧出力71とを有している。直流電圧制御70は、複合構造体が発生させる熱起電力に相当する逆電位を電圧フィードバック72の測定結果がゼロVとなるように可変抵抗器76を調整して電圧出力71からイリジウムワイヤー61と白金ワイヤー62に印加する。これによって、複合構造体が発生させる熱起電力を打ち消して電解泡の発生を抑制する。   In FIG. 11, the iridium wire 61 and the platinum wire 62 are connected to a DC voltage control 70. The DC voltage control 70 is connected to the power source 75 and receives power supply from the power source 75. The DC voltage control 70 has a voltage feedback 72 that monitors the potential difference between the iridium wire 61 and the platinum wire 62, and a voltage monitor 74 and a current monitor 73 are connected to the DC voltage control 70. The DC voltage control 70 further includes a variable resistor 76 and a voltage output 71. The direct current voltage control 70 adjusts the variable resistor 76 so that the measurement result of the voltage feedback 72 becomes zero V with respect to the reverse potential corresponding to the thermoelectromotive force generated by the composite structure. Apply to platinum wire 62. This cancels the thermoelectromotive force generated by the composite structure and suppresses the generation of electrolytic bubbles.

[電極]
図14に本実施形態に係るガラス溶融装置用部品の概略図を示した。複合構造体80であるガラス溶融装置用部品500の構造体は、パイプ状の軸部81を有する電極であり、カバー82は軸部81を被覆しており、軸部81の上端側及びカバー82の上端側に逆電位を印加するための接点83,84を設けている。パイプ状の軸部81は棒状としてもよい。
[electrode]
FIG. 14 shows a schematic diagram of a glass melting apparatus component according to this embodiment. The structure of the glass melting apparatus component 500 which is the composite structure 80 is an electrode having a pipe-shaped shaft portion 81, and the cover 82 covers the shaft portion 81, and the upper end side of the shaft portion 81 and the cover 82. Are provided with contacts 83 and 84 for applying a reverse potential. The pipe-shaped shaft portion 81 may have a rod shape.

カバー82は、前述したとおり、白金製の外側層と酸化物微粒子が分散析出している内側層からなる。内側層の表面(構造体に面する表面)は、図12又は図13と同様の微構造を有している。カバー82は、下端がガラス融液78中に浸漬し、上端が炉内56から出た低温部分に配置される。したがって、カバー82は、軸部81が高温に晒され、かつ、酸素ガスと接する部分を被覆することとなる。これによって、カバー82は、酸素ガスを遮断し、軸部81のイリジウムの酸化揮発消耗を抑制する。図14では、カバー82の上端と下端を軸部81に溶接し、カバー82の内部に酸素ガス(空気)が混入しないようにされている。また、カバー側面には、排気管77が設けられており、真空引きした後、密封する真空封じ加工がなされている。カバー82の内部に残留する空気を除くことで、当該空気による軸部の酸化揮発消耗を低減する。   As described above, the cover 82 includes a platinum outer layer and an inner layer in which oxide fine particles are dispersed and deposited. The surface of the inner layer (surface facing the structure) has the same microstructure as that shown in FIG. The cover 82 has a lower end immersed in the glass melt 78, and an upper end is disposed in a low temperature portion that has come out of the furnace 56. Therefore, the cover 82 covers the portion where the shaft portion 81 is exposed to high temperature and is in contact with oxygen gas. As a result, the cover 82 blocks oxygen gas and suppresses iridium oxidation and volatilization of the shaft portion 81. In FIG. 14, the upper end and the lower end of the cover 82 are welded to the shaft portion 81 so that oxygen gas (air) is not mixed inside the cover 82. Further, an exhaust pipe 77 is provided on the side surface of the cover, and a vacuum sealing process for sealing after vacuuming is performed. By removing the air remaining inside the cover 82, the oxidation volatilization consumption of the shaft portion due to the air is reduced.

軸部81は、スターラーの場合と異なり、回転しない。したがって、接点83は、軸部81とイリジウムワイヤー85との溶接部分を含む部分である。一方、接点84は、カバー82と白金ワイヤー86との溶接部分を含む部分である。   Unlike the case of the stirrer, the shaft portion 81 does not rotate. Therefore, the contact 83 is a portion including a welded portion between the shaft portion 81 and the iridium wire 85. On the other hand, the contact 84 is a portion including a welded portion between the cover 82 and the platinum wire 86.

本形態においても、図11で示した形態と同様に、軸部81のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤー65を配置し、かつ、イリジウムワイヤー65の一端65bを軸部81の下端部で接合し、イリジウムワイヤーの他端65aを軸部81の上端側で接合することが好ましい。電極において、熱起電力が発生する箇所に直接逆電位をかけることができる。   Also in this embodiment, similarly to the embodiment shown in FIG. 11, the iridium wire 65 covered with the ceramic fiber is arranged inside the pipe of the shaft portion 81, and one end 65 b of the iridium wire 65 is arranged at the lower end portion of the shaft portion 81. It is preferable that the other end 65 a of the iridium wire is joined at the upper end side of the shaft portion 81. In the electrode, a reverse potential can be directly applied to a portion where the thermoelectromotive force is generated.

図14において、複合構造体で発生する熱起電力を直流電圧制御70等で打ち消す手段は、図11で示した形態と同様である。   In FIG. 14, the means for canceling the thermoelectromotive force generated in the composite structure by the DC voltage control 70 or the like is the same as that shown in FIG.

[ガラス溶融用容器]
図15に、本実施形態に係るガラス溶融装置用部品の概略図を示した。複合構造体90であるガラス溶融装置用部品600の構造体は、ガラス溶融用容器91であり、カバー92は、ガラス溶融用容器91の外表面全体及びガラス融液78の液面より上の内表面全体を被覆しており、カバー92で被覆されていない容器内側のイリジウム露出面及びカバー92の表面に逆電位を印加するための接点93,94を設けている。
[Glass melting container]
In FIG. 15, the schematic of the component for glass melting apparatuses which concerns on this embodiment was shown. The structure of the glass melting apparatus component 600 that is the composite structure 90 is a glass melting container 91, and the cover 92 is an inner surface above the entire outer surface of the glass melting container 91 and the liquid surface of the glass melt 78. The entire surface is covered, and contacts 93 and 94 for applying a reverse potential to the iridium exposed surface inside the container that is not covered with the cover 92 and the surface of the cover 92 are provided.

カバー92は、前述したとおり、白金製の外側層と酸化物微粒子が分散析出している内側層からなる。内側層の表面(構造体に面する表面)は、図12又は図13と同様の微構造を有している。カバー92は、容器91の外表面全体及びガラス融液78の液面より上の内表面全体を被覆しており、これによって、カバー92は、酸素ガスを遮断し、ガラス溶融用容器91のイリジウムの酸化揮発消耗を抑制する。   As described above, the cover 92 includes a platinum outer layer and an inner layer in which oxide fine particles are dispersed and deposited. The surface of the inner layer (surface facing the structure) has the same microstructure as that shown in FIG. The cover 92 covers the entire outer surface of the container 91 and the entire inner surface above the liquid level of the glass melt 78, whereby the cover 92 blocks oxygen gas and iridium of the glass melting container 91. Suppresses oxidative volatilization.

接点93は、ガラス溶融用容器91とイリジウムワイヤー96との溶接部分を含む部分である。一方、接点94は、カバー92と白金ワイヤー95との溶接部分を含む部分である。   The contact 93 is a portion including a welded portion between the glass melting vessel 91 and the iridium wire 96. On the other hand, the contact 94 is a portion including a welded portion between the cover 92 and the platinum wire 95.

図15において、複合構造体で発生する熱起電力を直流電圧制御70等で打ち消す手段は図11で示した形態と同様である。   In FIG. 15, the means for canceling the thermoelectromotive force generated in the composite structure by the DC voltage control 70 or the like is the same as that shown in FIG.

[変形例]
図11において、接点54,55のいずれか一方を接続せずに、接続しないほうの接点をガラス溶融用容器(例えば白金製)に接続することで、複合構造体で発生した熱起電力を打ち消すように逆電位を印加することが可能である。また、図14において、接点83,84のいずれか一方を接続せずに、接続しないほうの接点をガラス溶融用容器(例えば白金製)に接続することで、複合構造体で発生した熱起電力を打ち消すように逆電位を印加することが可能である。
[Modification]
In FIG. 11, without connecting either one of the contacts 54 and 55, the non-connected contact is connected to a glass melting container (for example, made of platinum), thereby canceling the thermoelectromotive force generated in the composite structure. Thus, a reverse potential can be applied. Further, in FIG. 14, the thermoelectromotive force generated in the composite structure is obtained by connecting one of the contacts 83 and 84 without connecting one of the contacts 83 and 84 to a glass melting container (for example, made of platinum). It is possible to apply a reverse potential so as to cancel.

(比較例1)
図11において、接点54,55から引き出したイリジウムワイヤー61と白金ワイヤー62とを短絡する形態、図14において、接点83,84から引き出したイリジウムワイヤー85と白金ワイヤー86とを短絡する形態、又は、図15において、接点93,94から引き出したイリジウムワイヤー96と白金ワイヤー95とを短絡する形態がある。これらの形態によれば、複合構造体で発生した熱起電力を小さくすることが可能である。しかし、完全にゼロとすることは難しいため、複合構造体の大きさ、形状によっては、電解泡の発生が抑制できない場合も起こりうる。なお、図6のイリジウム板と白金板との突き合せ溶接板から取り出したイリジウムワイヤーと白金ワイヤーを短絡した場合、21.5mVの熱起電力が1.8mVに低下した。熱起電力をほぼゼロとすることはできなかった。
(Comparative Example 1)
In FIG. 11, the form which short-circuits the iridium wire 61 and the platinum wire 62 which were pulled out from the contacts 54 and 55, the form which short-circuits the iridium wire 85 and the platinum wire 86 which were pulled out from the contacts 83 and 84 in FIG. In FIG. 15, there is a form in which the iridium wire 96 and the platinum wire 95 drawn out from the contacts 93 and 94 are short-circuited. According to these forms, it is possible to reduce the thermoelectromotive force generated in the composite structure. However, since it is difficult to make it completely zero, depending on the size and shape of the composite structure, the occurrence of electrolytic bubbles may not be suppressed. In addition, when the iridium wire and platinum wire taken out from the butt-welded plate of the iridium plate and platinum plate in FIG. 6 were short-circuited, the thermoelectromotive force of 21.5 mV decreased to 1.8 mV. The thermoelectromotive force could not be almost zero.

(比較例2)
図11において、接点54,55から引き出したイリジウムワイヤー61と白金ワイヤー62とを接地する形態、図14において、接点83,84から引き出したイリジウムワイヤー85と白金ワイヤー86とを接地する形態、又は、図15において、接点93,94から引き出したイリジウムワイヤー96と白金ワイヤー95とを接地する形態がある。これらの形態によれば、複合構造体で発生した熱起電力を小さくすることが可能である。しかし、完全にゼロとすることは難しいため、複合構造体の大きさ、形状によっては、電解泡の発生が抑制できない場合も起こりうる。
なお、図6のイリジウム板と白金板との突き合せ溶接板から取り出したイリジウムワイヤーと白金ワイヤーをいずれか一方接地した場合、21.5mVの熱起電力が12.7mVに低下した。また、両方のワイヤーを接地した場合、21.5mVの熱起電力が11.2mVに低下した。熱起電力をほぼゼロとすることはできなかった。
(Comparative Example 2)
In FIG. 11, a configuration in which the iridium wire 61 and the platinum wire 62 drawn out from the contacts 54 and 55 are grounded, in FIG. 14, a configuration in which the iridium wire 85 and the platinum wire 86 drawn out from the contacts 83 and 84 are grounded, or In FIG. 15, there is a form in which the iridium wire 96 and the platinum wire 95 drawn out from the contacts 93 and 94 are grounded. According to these forms, it is possible to reduce the thermoelectromotive force generated in the composite structure. However, since it is difficult to make it completely zero, depending on the size and shape of the composite structure, the occurrence of electrolytic bubbles may not be suppressed.
In addition, when one of the iridium wire and the platinum wire taken out from the butt-welded plate of the iridium plate and the platinum plate in FIG. 6 was grounded, the thermoelectromotive force of 21.5 mV decreased to 12.7 mV. Moreover, when both wires were earth | grounded, the thermoelectromotive force of 21.5 mV fell to 11.2 mV. The thermoelectromotive force could not be almost zero.

1, 50 構造体
1a 構造体の表面
2 内側層
2a 内側層の外側層3と接する面
2b 面2aの反対側の表面
3 外側層
4 二層構造のカバー
5 使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域
6a 金属種の酸化物粒子(表面)
6b 金属種の酸化物粒子(層内)
7 隙間空間
8 溶接部
9 白金肉盛溶接部
10 酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域以外の表面領域
51,81 軸部
52 攪拌部
53,82,92 カバー
54,55,83,84,93,94 接点
56 炉内
57,58 円盤状プレート
59,60 ブラシ
61,65,85,96 イリジウムワイヤー
62,86,95 白金ワイヤー
63,64 バネ
65a イリジウムワイヤーの他端
65b イリジウムワイヤーの一端
70 直流電圧制御
71 電圧出力
72 電圧フィードバック
73 電流モニタ
74 電圧モニタ
75 電源
76 可変抵抗器
77 排気管
78 ガラス融液
91 ガラス溶融用容器
80,90,100,200,300 複合構造体
400,500,600ガラス溶融装置用部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 50 Structure 1a Structure surface 2 Inner layer 2a The surface 2b which contacts the outer layer 3 of an inner layer The surface 3b opposite to the surface 2a 3 The outer layer 4 The cover 5 of a two layer structure It is exposed to oxygen-containing gas atmosphere at the time of use Surface region 6a Metal species oxide particles (surface)
6b Oxide particles of metal species (in the layer)
7 Crevice space 8 Welded portion 9 Platinum overlay welded portion 10 Surface region 51, 81 Excluding surface region exposed to oxygen-containing gas atmosphere Shaft portion 52 Stirring portion 53, 82, 92 Cover 54, 55, 83, 84, 93 , 94 Contact 56 Furnace 57, 58 Disc-shaped plate 59, 60 Brush 61, 65, 85, 96 Iridium wire 62, 86, 95 Platinum wire 63, 64 Spring 65a The other end of iridium wire 65b One end of iridium wire 70 DC voltage Control 71 Voltage output 72 Voltage feedback 73 Current monitor 74 Voltage monitor 75 Power source 76 Variable resistor 77 Exhaust pipe 78 Glass melt 91 Glass melting vessel 80, 90, 100, 200, 300 Composite structure 400, 500, 600 Glass melting Equipment parts

Claims (8)

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のうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、白金又は白金ロジウム合金を主成分とするカバーで被覆してなる複合構造体を、ガラス溶融装置の部品として、該複合構造体の一部がガラス融液に接する箇所において使用し、該使用時において前記構造体と前記カバーとの間に生ずる電位差を、逆電位を印加して打ち消すことを特徴とするガラス融液の均質化方法。   Of the surface of the structure made of iridium or an iridium-based alloy, a composite structure formed by covering at least a surface region exposed to an oxygen-containing gas atmosphere during use with a cover mainly composed of platinum or a platinum rhodium alloy, Used as a part of a glass melting apparatus where a part of the composite structure is in contact with the glass melt, and cancels the potential difference generated between the structure and the cover during the use by applying a reverse potential. A method for homogenizing a glass melt. 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のうち、少なくとも使用時に酸素含有ガス雰囲気に曝される表面領域を、白金又は白金ロジウム合金を主成分とするカバーで被覆してなる複合構造体と、
前記構造体と前記カバーとの間に電圧を印加する電源と、
該電源の電圧を、前記複合構造体の一部がガラス融液と接したときに前記構造体と前記カバーとの間で生じる電位差を打ち消す逆電位に調整する電圧調整手段と、を有することを特徴とするガラス溶融装置用部品。
Of the surface of the structure made of iridium or an iridium-based alloy, at least the surface area exposed to the oxygen-containing gas atmosphere during use is covered with a cover mainly composed of platinum or a platinum rhodium alloy; and
A power source for applying a voltage between the structure and the cover;
Voltage adjusting means for adjusting the voltage of the power source to a reverse potential that cancels a potential difference generated between the structure and the cover when a part of the composite structure comes into contact with the glass melt. Part for glass melting equipment.
前記カバーが、二層構造のカバーであり、該二層構造のカバーは、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、該内側層は、前記外側層に接する面とは反対側の表面に、前記金属種の酸化物粒子が分散状態で析出していることを特徴とする請求項2に記載のガラス溶融装置用部品。   The cover is a cover of a two-layer structure, and the cover of the two-layer structure is formed by joining 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, 3. The glass melting apparatus according to claim 2, wherein the inner layer has oxide particles of the metal species precipitated in a dispersed state on a surface opposite to a surface in contact with the outer layer. Parts. 前記構造体が、パイプ状若しくは棒状の軸部と該軸部の下端に設けた攪拌部とを有するスターラーであり、前記カバーは、前記軸部を被覆しており、前記軸部の上端側及び前記カバーの上端側に逆電位を印加するための接点を設けたことを特徴とする請求項2又は3に記載のガラス溶融装置用部品。   The structure is a stirrer having a pipe-shaped or rod-shaped shaft portion and a stirring portion provided at the lower end of the shaft portion, and the cover covers the shaft portion, and the upper end side of the shaft portion and The glass melting apparatus component according to claim 2 or 3, wherein a contact for applying a reverse potential is provided on an upper end side of the cover. 前記軸部のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤーを配置し、かつ、該イリジウムワイヤーの一端を前記攪拌部が取り付けられた高さで接合し、該イリジウムワイヤーの他端を前記軸部の上端側で接合することを特徴とする請求項4に記載のガラス溶融装置用部品。   An iridium wire coated with ceramic fiber is disposed inside the pipe of the shaft portion, and one end of the iridium wire is joined at a height at which the stirring portion is attached, and the other end of the iridium wire is connected to the shaft portion. The glass melting device part according to claim 4, wherein the glass melting device is joined at an upper end side. 前記構造体が、パイプ状若しくは棒状の軸部を有する電極であり、前記カバーは前記軸部を被覆しており、前記軸部の上端側及び前記カバーの上端側に逆電位を印加するための接点を設けたことを特徴とする請求項2又は3に記載のガラス溶融装置用部品。   The structure is an electrode having a pipe-shaped or rod-shaped shaft portion, the cover covers the shaft portion, and applies a reverse potential to the upper end side of the shaft portion and the upper end side of the cover. The glass melting apparatus part according to claim 2 or 3, wherein a contact is provided. 前記軸部のパイプ内部にセラミックス繊維で被覆したイリジウムワイヤーを配置し、かつ、該イリジウムワイヤーの一端を前記軸部の下端部で接合し、該イリジウムワイヤーの他端を前記軸部の上端側で接合することを特徴とする請求項6に記載のガラス溶融装置用部品。   An iridium wire coated with ceramic fiber is disposed inside the pipe of the shaft portion, and one end of the iridium wire is joined at the lower end portion of the shaft portion, and the other end of the iridium wire is connected to the upper end side of the shaft portion. The glass melting apparatus part according to claim 6, wherein the glass melting apparatus part is joined. 前記構造体が、ガラス溶融用容器であり、前記カバーは、前記容器の外表面全体及びガラス融液の液面より上の内表面全体を被覆しており、前記カバーで被覆されていない容器内側のイリジウム露出面及び前記カバーの表面に逆電位を印加するための接点を設けたことを特徴とする請求項2又は3に記載のガラス溶融装置用部品。   The structure is a glass melting container, and the cover covers the entire outer surface of the container and the entire inner surface above the liquid surface of the glass melt and is not covered with the cover. The glass melting apparatus component according to claim 2, wherein a contact for applying a reverse potential is provided on the exposed surface of iridium and the surface of the cover.
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