JPH03502006A - はかり用ガラス要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 はかり用ガラス要素 本願は、本願と同日付出願のウィリアムエッチ・ダンボー　（Ｗｉｌｌｉａ＋ｓ 　Ｈ，Ｄｕｎｂａｕｇｈ）およびヘンリーイー・バギー（Ｈｅｎｒｙ　Ｅ、Ｈａ ｇｙ）を出願人とする「弾性に関する低熱係数を示すガラス」と称する出願に関 するものである。

ｌ豆立宣見 本発明はガラスの弾性を利用して質量を測定する改良はかりに関する。特に本発 明は温度変化への感度を低下もしくは最小とするはかりに関する。

質量の正確な測定について多くの試みがある。ある種の方法において各試みは、 加速度（ａ）と力（Ｆ）と質量（ｍ）との運動方程式を利用し、すなわち Ｆ＝ｍａによる。

多くの実験室はかりでは加速度は１重力によって生じるものを利用する。一方、 慣性型はかりにおいては前記加速度は力学的運動（通常は振動）によって生じる ものを利用する。

重力依存型はかりにおいて、質量はつりあいおもりによって、または支持部材に 復原力を発生させる変形を介して測定される。該復原力は支持部材における弾性 変形またはトーションモーメントによって発生する。該量はその弾性係数または ヤング率によって特徴づけられる、部材の剛性による。それ故。

正確な測定のためには、ヤング率を常に一定にすることが重要であり、極めて小 さい質量の測定のため、あるいは極めて厳密に質量を測定するため、ヤング率を 一定とすることが厳格に求められる。しかし、実際のすべての材料は温度によっ てヤング率が変化する。小質量の測定のため、または高い解析性のため、温度を 厳密に制御しなければ、重大な誤差が生じる可能性がある。しかし、温度を一定 とすることは、かなりの労力と費用を投下してもある条件の範囲内でしか達成。

維持することができず、そのために必要な装置は操作が不便である。ある場合に は適正な温度制御はほとんど不可能であり、そのため、極めて精度が下がったり 、あるいは解析性が低下することになる。この問題は装置の所定温度範囲でのヤ ング率の温度従属を低減または最小とする材料を適用することによってかなり改 善できる。

従来のはかりは、そのほとんど全てが前記２種類に分類され：すなわち重力型と 慣性型に分類され、測定手段としてガラスの弾性を利用する構成とするものがあ る。つりあいおもり型はかりの場合、ヤング率の可変性は考慮されない；しかじ 、その他の重力型または慣性型はかりではヤング率の一定性は高い解析性を要す る質量測定の際、重要あるいは厳正な要因となる。質量測定のため部材の曲げま たは振動を利用する装置では復原力は、質量とともに、振動数を決定し、前記復 原力はヤング率に比例する。ここで、ヤング率の変化は変位量または振動数の変 化となり、質量を変えたものとして誤って解釈される可能性がある。その結果と して少なくともヤング率の温度従属を最小とする材料を適用することが要求され る。

４種類の重力型はかりのうち、３種類はヤング率の温度効果に敏感である。６種 類の慣性型はかりは、すべて、ヤング率について温度変化に敏感である；しかし 圧電クォーツ変換式はかりはその性質上、測定要素としてガラスを適用できない 。

重力型装置は以下のものを含む； １、バランスビーム−この型は分析はかりで最も知られたものである。測定すべ き質量は所定質量とビームに沿ってつり合わされる。前記のようにヤング率は測 定に組入れられず、なぜならばバランスビームは回動して最小の曲げとなるよう 構成されているからである。

２、カンチレバービーム−未知の質量は該質量によってカンチレバーとされたビ ームの端部に生じるたわみによってものを、該はかりのビームとして適用できる 。

３、トーションはかり一未知の質量は測定すべき質量の保持のため、トルクアー ムを取り付けたロッド（またはファイバ）に生じるトルク量によって測定する。

４、ばねばかり−ばねのたわみ（延伸）を質量測定に利用する。ガラスは該はか りのばねの製造に適用される。

装置２から装置４までは温度に敏感なりフグ率による部材のたわみ性を伴うため 、該装置は、温度変化に敏感になるたわみ率は部分的に所定形態に従属するとと もに、また、材料のヤング率にも従属する材料の剛性に従属する。

慣性型はかりは以下のものを含む： １、振動ファイバ式微量はかり一二ッチ・バタシュニツク（Ｈ，Ｐａｔａｓｈｎ ｉｃｋ）およびシー・エル・ヘメンウェイ（Ｃ、Ｌ　、　Ｈｅｍｅｎｖａｙ）に よって１９６９年８月の「科学計器の概観」第４０巻、第８号１００８−１０１ １頁（Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、 　Ｖｏｌ、４０　、　Ｎａ８、ｐｐｌｏ０８−１０１１．Ａｕｇｕｓｔ　１９６ ９）に説明されている。質量測定はその一端に固定し、該自由端における質量荷 重の有無により振動するファイバの振動数の変化によってなされる。

このようなはかりのファイバ（またはロッド）は、ガラスからなるのが一般であ る。

２、テーパ要素付振動式微量はかシーアメリカ合衆国特許第３．９２６，２７１ 号（ｔＪ、ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　Ｎａ３，９２６，２７１号）の説明を参考のため 、以下、説明する。該はかりは前記（１）と同一の作動原理で作用するが、ファ イバーのがわりにテーパ状のロッドあるいはテーパ状の中空管を用いである。ガ ラスは、該装置のテーパ状ロッドあるいはテーパ状中空管の製造において、所望 に応じて適用される材料である。

３、直線運動式慣性型はかり一１９８８年１月２２日付出願であって現在係属中 のアメリカ合衆国特許出願第１４７゜２５２号（ｃｏｐｅｎｄｉｎｇ　Ｕ、Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ　５ｅｒｉａｌ　ｋ　１４７゜２５２）の説明を参考のため、以下 、説明する。質量は、振動における直線運動をなすように付勢される。ガラスは 。

該発明の振動装置の製造について、所望に応じて適用される材料である。

４、ばねばかり一質量は振動するコイルばねの振動数の変化を計測することによ り、測定される。

５．振動バンド式はかり一両端を固定したバンドまたは帯を振動させる。振動部 材に付した質量は振動数を変化させる０本装置に適用するバンドをガラスからな るものとしてもよい。

６、水晶結晶板式微量はかり一水晶結晶板が圧電効果によって振動する。水晶表 面に配置させた質量は、共振振動数を変化させる。該操作は、水晶の圧電特性に 依存するので、水晶それ自体が、本システムの操作のための臨界材料であり、そ れ故ガラスの適用は、本システムに応用し得ない。

前記６つの例は慣性型はかりの典型的な例である。他の構成も、また、存在する が；全で、振動に不可欠な復原力を伴う振動部材を必要とし、荷重による振動の 振動数の変化が積載量の質量を測定するために利用されている。該復原力の温度 変化に対する安定性が、すなわち部材あるいは温度下における部材のヤング率の 安定性に相関し、また、一方、前記復原力の安定性ははかりの解析に影響する。

アメリカ合衆国特許第３，９２６，２７１号（Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ＆３，９２ ６，２７１）の説明のように、慣性型はかりを用いた質量解析における。温度に 起因したヤング率の変化の影響は、質量測定における該要因の重要性を示す例で ある。温度下における質量の不確実性、ｄｍ／ｄＴ、と、温度によるヤング率の 変化の原因、ｄＥ／ｄＴ、どの関係はｄＥ１ｄｍ ここでｍははかりの総有効振動質量である。その結果、６３．１％の２酸化ケイ 素（６３，１％　Ｓｉｎ、）、１９．０％の酸化ホウ素（１９，０％Ｂ、Ｏ，） 、７．５％の酸化アルミニウム（７，５％Ａｌ、０３）、０．６５％の酸化リチ ウム（０，６５％　Ｌｉ、○）、２．１５％の酸化ナトリウム（２゜１５％　Ｎ ａ、Ｏ）　、３．２０％の酸化カリウム（３，２０％に、０）、２．７０％の酸 化バリウム（２，７０％Ｂａｄ）および０．６％のフッ素（０，６％Ｆ）を組成 とし、相対的に低温下における弾性係数が室温下で５　Ｘ　１０−’　［”Ｃ］ 　−”であるものとする、前記組成の測定要素の重さを０．２　ｇ　（２００ミ リグラム）とすると ΔＴ 周知のように、ガラスは他の固体材料と同様に、温度によって弾性係数が変化す る性質を示す、さらにこの依存性は。

ガラスの組成とガラスの弾性係数を測定する場合の温度範囲に従尾することが判 明している。その点につき、Ｐ　ｏｓｔｎｉｋｏｖその他は、Ｉｚｖ、　Ａｋａ ｄ、　Ｎａｕｋｄ、　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｒ，Ｎａｏｒｇ　Ｍａｔｒ。

７　（３）４８５−４８９頁（１９７１年）中の“シリカガラスにおけるシャー 係数および超音波減衰の温度従属性（Ｔｅｍ−ｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｄｅｐｅｎｄ ｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　５ｈｅａｒ　Ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　Ａｔｔｅ−ｎ ｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｎｄ　ｉｎ　Ｓｊ、１ｉｃａｔｅ　Ｇｌ ａｓｓｅｓ”という論文で溶融石英における、シャー係数の温度の大きな正の熱 係数について発表しており、また、Ｓｉｎ、−に２Ｏ−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＰｂＯ 組成系のガラスのシャー係数の熱係数が、−１６０℃から＋１６０℃までの温度 範囲にわたり、相関して低いことを説明している。

弾性係数の熱係数が低いガラスは、ガラス要素のたわみを検出および測定するこ とにより質量あるいは負荷応力を指示するため利用する応用に有効である。前記 のように、はがりの多くの型は質量検出手段にガラス要素を適用しである。

ここでＰ　ｏｓｔｎｉｋｏｖその他が開示したガラスの幾っがは、相関的に弾性 係数が温度から独立するという現象を示しているが、該ガラスは極めて不安定な ため、失透せずに溶融して所望のガラス要素に成形することは困難である６発明 者の見識によれば前記ガラスははがり要素としても、その他の応用としても利用 されていない。

弾性に対して相関的に低い熱係数を固有に示す市販ガラスも、また、周知となっ ている０例えば、アメリカ合衆国特許第２，３９２，３１４号（Ｕ、Ｓ、Ｐａｔ ｅｎｔ　Ｎａ２，３９２，３１４）は６０％から７５％の２ａ化ケイ素（６０− ７５％　　Ｓｉｎ、）と、１０％から２０％の酸化ホウ素（１０−２０％Ｂ　ｚ 　Ｏａ　）と、１０％から１５％の酸化バリウムもしくはフッ化カルシウムまた はその両者（１０−１５％Ｂ　ａ　Ｏａｎｄｌｏｒ　Ｃａ　Ｆ、）と、５％から １０％の酸化アルミニウム（５−１０％Ａ６０、）とを必須成分とし、約５％以 上の酸化カリウム（ｕｐ　ｔ。

ａｂｏｕｔ　５％に２０）と、約２％以上の酸化リチウム（ｕｐ　ｔ。

ａｂｏｕｔ　２％　Ｌｉ、Ｏ）と、約３％以上の酸化ナトリウム（ｕｐ　ｔｏ　 ａｂｏｕｔ　３％Ｎａ、○）とを含有するアルカリ金属酸化物成分を有するガラ スについて説明しである。

この型のガラスは、元来、コバルト−ニッケル合金を密閉するために開発された ものである。該ガラスは２ｗｔ化ケイ素６３．１％、酸化ホウ素１９．０％、酸 化アルミニウム７．５％。

酸化リチウム０．６５％酸化ナトリウム２．１５％、酸化カリウム３．２０％、 酸化バリウム２．７０％、フッ素０．６％の組成（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓ 　ｉ　、　０．６３　、１％、Ｂ、０３１９．０％。

Ａｘ、ｏ、７．５％、Ｌｉ、００．６５％、Ｎａ、０２．１５％。

Ｋ、０　３．２０％、ＢａＯ２，７０％、Ｆ　　Ｏ，６％）を有し、コバルト− ニッケル合金の密閉用として市販されているが、該ガラスは５種々の周囲温度下 で弾性係数に対し、相関して低い熱係数を示している。さらにＰ　ｏｓｔｎｉｋ ｏｖその他のガラスに比較して、本ガラスは、ロッド、中空ファイバ、ばね、そ の他所型のはかり要素に成形する、標準的なガラス加工方法に十分適合する構成 である。

しかし、前記の市販成分からなるはかり要素は１弾性係数に対する熱係数が十分 に低いものとはならない、すなわち、前記要素への応用として、所定要素のオー ダーが２０％以下である要素の熱係数を伴うものであることが望ましいとされる 。

工学的応用のための要素の特性として、製造の容易さ、良好な寸法安定性、熱膨 張係数の低さおよび良好な化学的耐久性を含むことが好適とされる。

以上から、本発明は、はかりのための新規な成分からなり。

弾性係数に対し極めて低い熱係数を示すとともに製造が容易で寸法安定性が高く 、熱膨張係数が低いとともに化学的耐久性が良好な成形ガラス要素を提供するこ とを第１の目的とする。

本発明の他の目的および効果については、以下の説明から明らかなとおりである 。

貝１１」０す［１吸 図面は前記の、出願中のアメリカ合衆国特許出願第１４７゜２５２号（ｃｏｐｅ ｎｄｉｎｇ　Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　５ｅｒｉａｌ　Ｈａ　１４７，２５２）に 係る直線運動式の慣性型はかりの一実施例を示す斜視図である。

見匪勿監！ 本発明によると、市販のはかりのガラス要素よりも十分に低い１弾性係数に対す る熱係数を示し、さらに良好な安定性、低い熱膨張および良好な化学的耐久性を 伴う、動型はかりおよび慣性型はかりの質量検出手段に適用する成形ガラス要素 が提供される。前記特性を充足するガラス要素は、概して２種類に分類される。

第１の分類は、ガラスの安定性および製造の容易さの点で好適であり、酸化物に 基づく重量パーセントにして約６０％から約６４％の２酸化ケイ素（ａｂｏｕｔ 　６０−６４％５ｉＯａ）−約１４％から約１８％の酸化ホウ素（１４−１８％ ）ＢａＯｉ、約８．５％から約１０％の酸化アルミニウム（８，５−１０％Ａｆ ｌ、Ｏ，）、約４％から約７％の酸化ナトリウム（４−７％　Ｎ　ａ　ｔ　Ｏ） および約２％から約１２％の酸化バリウム（２−１２％１３ａＯ）を必須成分と するガラスからなる要素を含む。

第２の分類は、前記の好適な要素よりは幾分、製造が複雑であるが、前記と同様 に弾性係数に対して低い熱係数を示し。

第１の組成成分を修正した成分として、酸化亜鈴（Ｚｎ、Ｏ）、酸化ホウ素（Ｂ ａＯ）および酸化鉛（ｐ　ｂ　ｏ）を含有するアルカリシリカガラスからなる要 ＪＲ＆有している１本ガラスは。

酸化物に基づく重量パーセントにして約５１％から約５５％の２酸化ケイ素（ａ ｂｏｕｔ　５１−５５％　Ｓｉｎ、）、約１０％から約１３％の酸化カリウム（ １０−１３％　Ｋ２Ｏ）、約５％から１５％の酸化亜鉛（５−１５％　Ｚｎ０） 、約５％から約１５％の酸化バリウム（５−１５％Ｂａｄ）および約１０％から 約２０％の酸化鉛（１０−２０％　ｐｂｏ）を必須成分とする。該要素は、熱膨 張係数が幾分高く、また、製造の容易さの点でやや難があるもののそれ程著しく はなく、十分、容易に製造できるとともに１弾性係数に対する熱係数が低いもの となり、さらに適切な化学的耐久性を備えたものとなる。

詳１じ」【吸 ガラスの弾性係数に関する熱係数を測定するため、種々の技術が知られている０ 例えばＰ　ｏｓｔｎｉｋｏｖその他による開示のように、ガラス試料内における 超音波の速度がガラスのシャー係数に従属し１種々の温度下で測定することによ り該ガラス試料についてのシャー係数または弾性係数に関する熱係数を求めるこ とができる。

弾性係数に対する、熱係数が低温である成形ガラス要素は極めて小さい値を測定 するか、あるいは大きい値であっても高度に精密なものとして測定するためのは かりの製造に有効である。

この種のはかりは、典型的には弾性ガラス要素からなる振動システムまたは曲げ システムを有し、それにおいて、揺動システムの共振振動数または曲げシステム の変形の総量は成形ガラス基板の表面上に載置した質量に従属する。

かようなシステムを図面に示す、伸長した４つの弾性支持部材１４，１６，１８ ，２０が対称に、交差形状または交差構造１０をなして配置され、その交差点に 試料テーブルまたは測定台１２が装着されている０図示のように各支持部材の外 端は、前記交差点からそれぞれに全く等しい長さにて支持されており１曲げ形態 で操作する型式とされている（曲げ操作を破線で示す）、測定台が静止している ときは、４つの支持部材は同一平面上にある。該平面に垂直な、両頭矢印Ｖで示 す方向に、測定台の振動は、支持部材とともに案内されることになる。支持部材 １４，１６，１８．２０の、対称な配置による運動の制約の結果、測定台１２は 画一的に限定して直線運動することになる。

振動式慣性型はかりによる質量測定の正確さは、８℃ｇ定台の振動において前記 直線運動がどの程度正確に行われるか、による、振動システムの運動量が低いと 所定試料の質量に対する振動数としての変位量が大きくなるので、前記測定シス テムの運動量はシステムの感度を規定することになる。

該システムの弾性部材の弾性係数が温度によって変化することは明らかで、前記 共振振動数または前記変位量は、前記基板上の質量が変わらなくとも温度によっ て変化する。その場合、質量測定に際して誤差が生じることになる。

本願の目的は成形ガラス要素において前記課題を解決することにある。望ましく は、該要素が約−５０℃から＋１５０℃までの範囲での所定使用温度について、 平均して約１０ｐｐｒａ／”ＣよりもノＪ）さい１弾性係数における標準温度係 数を示すものとする。

すなわち、２０％よりも小さい係数であって好ましくは従来技術の要素の係数の １０％よりも小さい係数であることが要求される。そのために適用するガラスは 約６３％の２酸化ケイ素（Ｓ　ｘ　０２）　ト、１９　％（７）酸化ホウ素（Ｂ ＊ｏａ）と、７．５％の酸化アルミニウム（Ａｇ２Ｏ３）と、０．６５％の酸化 リチウムと、（Ｌｉ、Ｏ）と、２．１５％の酸化ナトリウムと、３．２％の酸化 カリウム（ｙ−ｔ　ｏ　）と、２．７％の酸化バリウム（Ｂａｄ）と、０．６％ のフッ素（Ｆ）とを含有するものとし、該ガラスの弾性係数に関する熱係数は５ ０℃の下で約６０ｐｐｍ／’Ｃとするとともに０℃から３００℃における熱膨張 率は約４６ＸｌＯ−”とする。

また、形成ガラス要素は優れて寸法安定性を示すものであることが必要であり、 また、好適には相対的に低い熱膨張率を示し、それにより使用時において物理的 寸法が安定するものとすることが望ましい。最後に該要素は、特に腐食環境に対 して要素を暴露する必要がある際の利用のため、相応に化学的な耐久性を示すも のである必要がある。

前記各要素に適合する、ガラスの例は以下の表１に示された各ガラスの融解物を 、所望に応じてｌ０Ｃ）、０グラムのバッチで混合する。それから各バッチを電 気炉のｐｔ製るつぼで融解させ、融解を１５５０’Ｃの温度下で４時間以上行う 等にしてもよい、それから融解物を１５分間撹拌し、さらに１゜５時間、１５５ ０℃の温度下においてからスラブ内に投入する。最後にガラスを５００℃で焼き なましする。

表！ Ｓｉｎ、　　　　６３．４　６３．５　６０．６　６３．３　６０．３Ｂ、０． 　　　１６．７　１５．４　１４．７　１７．３　１６．５ＡＱ、０．　　　９ ，３５　９．３６　８．９４　９，６９　９．２４Ｌ　ｉ、Ｏ−−−−− Ｎａ、０　　４．９３　６．１３　４．７２　６．９５　５．４にれ等のガラス は、酸化物に基づく重量パーセントにして約６０％から約６４％の２酸化ケイ素 （ａｂｏｕｔ　６０−６４％Ｓｉｎｇ）と約１４％から約１８％の酸化バリウム （１４−１８％Ｂ　ｚ　Ｏｓ　）と、約８．５％から約ｌＯ％の酸化アルミニウ ム（８，５−１０％Ａｆｌ、Ｏ，）と、約４％から約７％の酸化ナトリウム（４ −７％Ｎａ、Ｏ）と、約２％から約１２％の酸化バリウム（２−１２％Ｂａｄ） とからなる、ガラスの試料を従来のガラス成形技術すなわち火炎にて加熱し、そ れから再成形する技術によってグラスファイバー、ロッドあるいは中空の要素に 成形する。該ガラスを、特殊な用途のため。

さらに変形させてもよい。例えばグラスロッドまたはファイバーを火焚で加熱し てマンドレルの回りに巻きつけ、ばねばかりのばねに成形する等してもよい、幾 つかの要素を相互に溶接して前記アメリカ合衆国特許出願第１４７，２５２号（ Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、１４７，２５２）の直線運動装置 にしてもよい。

本ガラス成形方法で成形した単純なグラスファイバーを試験し１弾性係数に関す る標準熱係数を測定した（標準弾性係数を略してＮ　Ｅ　Ｍとする）、下記の表 ■における数値は５０℃の温度下で測定して得た値である。該数値は従来技術の ガラス要素性能、すなわち５０℃の温度下における標準弾性係数が６２　ｐ　ｐ 　ｍ　／　”Ｃを示すこと、を越えて改良されたものであることを示している。

表■ 組　　　成　　　　１　　　２　　　３　　　４．　　　５当然ではあるが、成 形ガラス要素の組成は、厳密には弾性その他の物理特性に影響を及ぼすことが判 明している。それ故、組成的に本発明の概要の範囲内にあるガラスに近似してい るが、本発明により特定された範囲外にあるガラスによって製造したはかり要素 は弾性係数における熱係数の低減を要求する適用に対し、必要な特性を満たすも のとは示されない。

以下の表■は本発明に関するアルカリシリカガラスからなる複数の要素について の結果を示している。該要素は熱係数の低減という要求を満足していない、示さ れた要素は従来において好ましいとされた市販ガラスからなる要素を含み、また 、ガラス要素を不安定とせず、また、その他の必須な特性に影響を及ぼすことな くガラス要素の熱的特性を修正するため試みた種々の組成による要素を含んでい る。さらに表■に含まれた各要素はその要素の標準弾性係数を５０℃における係 数として示されている。

表■ 丈米技権立叉素 Ｓｉｎ、　　　　６３．１　　６４．５　６７．０　６５．５　６４．９Ｂ、０ ．　　　　１９．０　　１９．４　１７，１　１９．４　１７．１ＡＭ、０．　 　　７，５　　７．６６　７．５５　６．６４　９．５８Ｌ　ｉ＊　Ｏ０，６５ −−一− Ｎａ、０　　　　２．１５　　５．７２　５．６４　５，７１　５．６６に、０ 　　　　　３．２０　　　−　　−　　−　　−ＢａＯ２，７０２，７７２，７ ３２，７６２，７４特に、表■における組成を参照して、要素６はアルカリ混合 物の除去により標準弾性係数を従来の技術による要素よりも改良したものとして 示されている。この修正は、さらにガラスのひずみに関する限界温度よりも低温 である高温度域にて要素の寸法安定性を改良する効果をも奏する。しかし、この 全ナトリウムガラス要素の標準弾性係数は明らかに高く、許容範囲外にある。

要素７におけるように酸化ホウ素の低減は８と９とによって示されるようにアル ミナをケイ酸に代替することにより幾つかの長所が付加して得られ、標準弾性係 数における改良を僅かにもたらすことになる。しかしこの性質のために代替を進 めることは有効でなく、なぜならば結晶化に対して要素の安定性を極めて退化さ せ、すなわち製作および安定化の両者を容易とすることがかなり阻害されるから である。

他の所望特性とともに標準弾性係数の数値を低下させることは、本発明における 酸化ナトリウム（Ｎａｐ、）のある量を酸化バリウム（Ｂ　ａ　Ｏ）に代替させ るとともにナトリウムおよび／または酸化バリウム（Ｎａ　　ａｎｄｌｏｒ　Ｂ ａｄ）の含有物を、適用するシリカおよび／または酸化ホウ素（Ｓｉｌｉｃａ　 　ａｎｄｌｏｒ　Ｂａｄ）のある量を減らして、増加させることによって、最も 効果的に実現される。その結果としてのガラス要素およびその特性の例は前記表 ■および前記表■に示すとおりである。

本発明に関し、目下、好適とされるガラス要素は表Ｉにおける３に示される。該 組成による成形ガラス測定要素に関し、室温下において。

ここで、再び２００ｍｇに対し、効果的な振動量となるはかりにおいて ΔＴ は１０−ｇ／”Ｃであるにすぎない、このように１本発明によるガラス部材を用 いると、前記の不確定量はオーダー以上に低減される。

本要素は、標準弾性係数値を要求以上とし、さらに約３４℃においてゼロ温度従 属を示すことが判明している。要素３に関する特性データを以下の表■に示す： 表■ 隻」［にｉ 融　　　　　　　点、　　　　　　　　７７０”Ｃ焼きなまし温度：　　　　　 ５７９℃ ひずみ温度：５３７℃ 前記のＶ、Ｓ、Ｐｏ５ｔｎｉｋｏｖその他の研究、Ｉｚｖ　Ａｋａｄ、Ｎａｕｋ 　５ＳＳＲ。

Ｎｅｏｒｇ、Ｍａｔｅｒ、、７　　（３）、４８５−４８Ｌはシャー係数におけ る熱係数の低下を示す に、０−ＰｂＯ−ＢａＯ−Ｚｎ０−Ｓｉｎ、系のガラス組成の群を特定している 。以下の表■における組成１ｏおよび組成１１は前記ガラスの代表的なものであ り、該組成を重量パー該材料は弾性係数に関する熱係数が低いものであるとして 示されているが表■におけるデータは前記ガラスが製造不可能か、あるいは製造 困難であることをも示している。すなわち表■におけるガラス１０はガス加工ま たは製造についての不良特性に対し、解決が困難であることを示しており、一方 、ガラス１１はガス加工の間ガラス化されない、それ故、本発明の成形ガラスは かり要素は前記ガラスからなるものとすることができず、さらに前記ガラスの標 準弾性係数を決定することができない。

表Ｖ 韮止崖　　　　よ立　　　　工エ　　　　エ呈Ｓ　ｘ　Ｏｘ　　　　５４．１（ ７０）　　　４５．４（６５５３，６に、　０　　　　６．０５（５）　　　　 ５．４８（５）　　　　１２．０Ｚｎ○　　　１５．７（１５）　　　１４．２ （１５）　　　　１０．４Ｂ　ａ　Ｏ９，８５（５）　　　　８．９２（５）　 　　　　９．７７Ｐ　ｂ　Ｏ１４，３（５）　　　　２６．０（１０）　　　　 １４．２融点（”Ｃ）　　　　８０３　　　　　　　　　　　　７６１密度（ｇ ／ａＪ）　　　　３．２０１　　　　３．５８６　　　　　３．０９２製作　　 　　　困難　　　　ガラス化不能　　　良好特性　　　　　不良 Ｐｏ５ｔｎｉｋｏｖその他によって示されたガラスに対し、表■におけるガラス １２は良好な製造特性から明らかな安定性の向上が見られ、さらに弾性係数に関 する低熱係数を維持している。このように成形ガラス要素１２は−８，８ｐｐｍ ／”Ｃの標準弾性係数値を示し、該組成に近似したガラスからなる要素は同様に 、該パラメータに対して低い値を示すことになる。

要素１２と、それに近似する要素とに示される特性の複合は、Ｐｏ５ｔｎｉｋｏ ｖその他のガラスに比較してＺｎＯの水準を低下させるとともにに、Ｏの量を増 加させている点に起因すると考えられる。すなわち、この一般の形式のガラスに 対し、組成の基礎として約５１％から約５５％の２酸化ケイ素（ａｂｏｕｔ　５ １−５５％Ｓ　ｉ　Ｏ，）と、約１０％から約１３％の酸化カリウＡ　（１０− １３％に、Ｏ）と、約５％から約１５％の酸化亜鈴（５−１５％Ｚｎ０）と、約 ５％から約１５％の酸化バリウム（５−１５％ＢａＯ）と、約１０％から約２０ ％の酸化鉛（１０−２０％Ｐｂ０）とが弾性係数に関する温度係数の低い値を示 す、加工可能なガラスの製造に適すると考えられる。

酸化亜鉛および／または酸化バリウム（ＺｎＯａｎｄｌｏｒ　　ＢａＯ）の組成 を高くするか、あるいは２酸化ケイ素および／または酸化カリウム（Ｓｉｎ、ａ ｎｄｌｏｒ　　Ｋ、Ｏ）の組成を低くする組成は、製造特性を低下するのみなら ず。

多くの場合、前記の好適な組成よりも温度に関する弾性係数の温度への従属が大 きくなることが明らかである。

なお、前記記載は本願の請求の範囲の構成によって実施可能な物品および方法の 一実施例に過ぎなり１こと（よもちろんである。

国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動の振動数と曲げ量またはたわみ量と、伸び量とのいずれかからガラス 要素の弾性を測定することにより、対象物の質量を測定するのに有効な新規ガラ ス要素であって、第１に測定すべき質量を荷重しない状態にし、第２に前記質量 を測定点に荷重させ、前記弾性の差を測定し、この弾性の差から質量を算出する ガラス要素において、前記要素は−５０℃から＋１５０℃までの温度範囲におい て約１０ｐｐｍ／℃を超えない、弾性係数に対する平均熱係数を示すガラスから なるガラス要素。
2. （２）ガラスは、酸化物に基づく重量パーセントにおいて約６０％から約６４％ の２酸化ケイ素（ａｂｏｕｔ６０％−６４％ＳｉＯ２）と、約１４％から約１８ ％の酸化ホウ素（１４％−１８％Ｂ２Ｏ３）と約８．５％から約１０％の酸化ア ルミニウム（８．５％−１０％Ａｌ２Ｏ３）と約４％から約７％の酸化ナトリウ ム（４％−７％Ｎａ２Ｏ）と約２％から約１２％の酸化バリウム（２％−１２％ ＢａＯ）とを必須組成とするガラスか、あるいは酸化物に基づく重量パーセント において約５１％から約５５％の２酸化ケイ素（５１％−５５％ＳｉＯ２）と約 １０％から約１３％の酸化カリウム（１０％−１３％Ｋ２Ｏ）と約５％から約１ ５％の酸化亜鉛（５％−１５％ＺｎＯ）と約５％から約１５％の酸化ホウ素（５ ％−１５％ＢａＯ）と約１０％から約２０％の酸化鉛（１０％−２０％ＰｂＯ） とを必須組成とするガラス、のいずれかからなる請求の範囲第１項に記載のガラ ス要素。
3. （３）前記ガラス要素は立体ロッドである請求の範囲第１項に記載のガラス要素 。
4. （４）前記ガラス要素はテーパ立体ロッドである請求の範囲第１項に記載のガラ ス要素。
5. （５）前記ガラス要素は中空管である請求の範囲第１項に記載のガラス要素。
6. （６）前記ガラス要素はテーパ中空管である請求の範囲第１項に記載のガラス要 素。
7. （７）前記ガラス要素はコイルばねである請求の範囲第１項に記載のガラス要素 。
8. （８）前記ガラス要素は慣性型はかりのための懸架装置であり、該懸架装置は、 支持骨組と、該支持骨組から測定台を懸架するための手段であって前記測定台の 振動の際、前記測定台を前記骨組に対して均一に直線運動させる前記懸架手段、 とを備えた請求の範囲第１項に記載のガラス要素。