(57)【要約】【課題】大がかりな給電装置を必要とせずに、１２００℃以上に昇温することが可能なヒータを提供する。【解決手段】ヒータであって、給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、を有し、前記中間部材は、当該ヒータの使用の際に、前記発熱部材と前記筒状部材との間の接触を防止し、前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、ヒータ。【選択図】図１
2020205267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータであって、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、ヒータ。
【請求項２】
前記中間部材は、１μｍ〜２μｍの波長の光に対して５０％以上の透過率を有するセラミックス管で構成される、請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記中間部材は、１または２以上のリング状のセラミックスで構成される、請求項１に記載のヒータ。
【請求項４】
前記中間部材は、発熱部材から放射される１μｍ〜２μｍの波長の光のうちの５０％以上が筒状部材に到達する材料および形状である、請求項３に記載のヒータ。
【請求項５】
前記中間部材は、サファイアで構成される、請求項２乃至４のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項６】
前記中間部材は、室温での体積固有抵抗が１０１０Ωｍ以上である、請求項１乃至５のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項７】
当該ヒータの断面視、前記発熱部材と前記筒状部材の間の最大距離は、前記中間部材の厚さの３倍以下である、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項８】
当該ヒータの断面視、前記中間部材と前記筒状部材の間の最大距離は、前記中間部材の厚さの２倍未満である、請求項１乃至７のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項９】
当該ヒータの断面視、前記発熱部材と前記中間部材の間の最大距離は、前記中間部材の厚さの２倍未満である、請求項１乃至８のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１０】
前記発熱部材は、コイル状である、請求項１乃至９のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１１】
前記発熱部材は、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、イリジウム、白金、およびロジウムから選ばれる１種以上を含む材料で構成される、請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１２】
前記筒状部材は、白金、タングステン、イリジウム、およびモリブデンから選ばれる１種以上を含む材料で構成される、請求項１乃至１１のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１３】
当該ヒータは、２つのヒータ端部を有する略棒状であり、
各ヒータ端部には、前記発熱部材のそれぞれの端部と電気的に接続されたリード線が導出されている、請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１４】
当該ヒータは、２つのヒータ端部を有する略棒状であり、
一方のヒータ端部には、前記発熱部材のそれぞれの端部と電気的に接続されたリード線が導出されている、請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のヒータ。
【請求項１５】
ガラス物品の製造装置であって、
ガラス原料を溶融させ、溶融ガラスを形成する溶融部と、
前記溶融ガラスから、成形されたガラスを形成する成形部と、
を有し、
さらに、任意で、前記溶融部と前記成形部を接続する搬送部を有し、
前記溶融部から前記成形部までの間（ただし成形部は除く）の少なくともいずれかには、ヒータが設置され、
前記ヒータは、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、製造装置。
【請求項１６】
前記ヒータは、前記溶融部に設置される、請求項１５に記載の製造装置。
【請求項１７】
ガラス物品の製造方法であって、
ガラス原料を溶解し、溶融ガラスを形成する溶融工程と、
前記溶融ガラスを成形してガラス物品を形成する成形工程と、
を有し、
前記溶融工程から前記成形工程までの間の過程（ただし、前記成形工程は除く）において、前記溶融ガラスはヒータと接触し、
前記ヒータは、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ、ガラス物品の製造装置、およびガラス物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アルミニウムなどの金属を溶融させる溶融炉において、熱源としてヒータが使用されている。
【０００３】
例えば、引用文献１には、セラミック保護管内にコイル状の発熱体および絶縁用粉末材料を導入することにより構成されたヒータが記載されている。また、引用文献２には、金属製のシース内にコイル状抵抗体および耐熱材料を導入することにより構成されたヒータが記載されている。さらに、引用文献３には、白金製の環状管に通電することにより、溶融ガラスに熱を供給する電気装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２４４７７号公報
【特許文献２】米国特許第４３１９１２７号明細書
【特許文献３】特公昭５９−１９８９３号公報
【特許文献４】特表２００７−５２９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜２に記載されている従来のヒータは、主にアルミニウムなどの溶湯に浸漬して使用することを想定して設計されており、ヒータを１２００℃以上の高温に加熱して使用することは難しい。特許文献４には、支持セラミックスディスクに支持された棒状加熱要素がセラミックスパイプ内に収容されたヒータが開示されている。しかしこのヒータも１２００℃以上の高温に加熱して使用することは難しい。特許文献３には溶融ガラスに浸漬して使用することを想定したヒータが記載されているが、ヒータに大電流を通電する必要があり、その結果、大がかりな給電装置が必要になるという問題が生じる。代表的な電圧−電流として、５〜６Ｖ、５０００Ａであると記載されている。従って、１０００Ａ以上の大電流を通電するような大がかりな給電装置を必要とすることなく、より高い温度まで加熱することが可能なヒータに対しては、今もなお要望がある。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、大がかりな給電装置を必要とせずに、１２００℃以上に昇温することが可能なヒータを提供することを目的とする。また、本発明では、そのようなヒータを備えるガラス物品の製造装置、およびそのようなヒータを用いたガラス物品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、ヒータであって、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、ヒータが提供される。
【０００８】
また、本発明では、ガラス物品の製造装置であって、
ガラス原料を溶融させ、溶融ガラスを形成する溶融部と、
前記溶融ガラスから、成形されたガラスを形成する成形部と、
を有し、
さらに、任意で、前記溶融部と前記成形部を接続する搬送部を有し、
前記溶融部から前記成形部までの間（ただし成形部は除く）の少なくともいずれかには、ヒータが設置され、
前記ヒータは、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、製造装置が提供される。
【０００９】
さらに、本発明では、ガラス物品の製造方法であって、
ガラス原料を溶解し、溶融ガラスを形成する溶融工程と、
前記溶融ガラスを成形してガラス物品を形成する成形工程と、
を有し、
前記溶融工程から前記成形工程までの間の過程（ただし、前記成形工程は除く）において、前記溶融ガラスはヒータと接触し、
前記ヒータは、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、大がかりな給電装置を必要とせずに、１２００℃以上に昇温することが可能なヒータを提供することができる。また、本発明では、そのようなヒータを備えるガラス物品の製造装置、およびそのようなヒータを用いたガラス物品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるヒータの中心軸に沿った断面の一例を模式的に示した図である。
【図２】図１に示したヒータのＳ−Ｓ線での断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態によるヒータに利用される発熱部材の形態の別の例を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態による別のヒータの中心軸に沿った断面の一例を模式的に示した図である
【図５】本発明の一実施形態によるさらに別のヒータの中心軸に沿った断面の一例を模式的に示した図である
【図６】本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置の構成の一例を概略的に示した断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法の一例を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
本発明の一実施形態では、ヒータであって、
給電により熱線を放射する、導電性の発熱部材と、
前記発熱部材を収容する金属製の筒状部材と、
前記発熱部材と前記筒状部材との間に設置され、電気絶縁材料で構成された中間部材と、
を有し、
前記中間部材は、当該ヒータの使用の際に、前記発熱部材と前記筒状部材との間の接触を防止し、
前記中間部材は、前記発熱部材から放射される前記熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光が、前記筒状部材に到達することを妨げないように配置され、および／または構成される、ヒータが提供される。
【００１４】
前述のように、従来のヒータでは、１２００℃以上の高温での使用に関して課題がある。
【００１５】
本願発明者らは、このような問題に対処するため、鋭意ヒータの研究を重ねてきた。その結果、本願発明者らは、従来のような、ヒータ内の発熱体からの熱を、外界（被加熱対象）と接する筒状部材（外管）に熱伝導により伝える方式に変えて、輻射方式で筒状部材を加熱することにより、筒状部材をより高温に加熱できることを見出した。
【００１６】
ここで、輻射方式で筒状部材を加熱する場合、発熱部材と筒状部材の間には、気体以外の物質を存在させないことが有効であると考えられる。ただし、その場合、特に高温でのヒータの使用中に（すなわち使用部材が高温になると）、発熱部材が変形し、該発熱部材と筒状部材とが相互に接触する問題が生じ得る。筒状部材が金属で構成されている場合、そのような接触が生じると、供給電流が抵抗のより低い筒状部材の方に流れてしまい、発熱部材の温度が上昇しなくなってしまう。
【００１７】
また、この問題に対処するため、発熱部材と筒状部材の間に、絶縁性材料を設置することが考えられる。しかしながら、発熱部材と筒状部材の間に絶縁性材料を設けると、該絶縁性材料によって発熱部材からの熱線が遮断されてしまい、輻射方式で筒状部材を加熱すること自体、難しくなってしまう。
【００１８】
これに対して、本発明の一実施形態によるヒータでは、発熱部材と筒状部材の間に、中間部材が配置される。この中間部材は、発熱部材から筒状部材への熱線の照射を妨げないように配置され、および／または構成される。
【００１９】
これを実現するため、例えば、中間部材として、発熱部材の外周側に、複数のリング状の部材が相互に間隔を空けて配置されても良い。あるいは、発熱部材の外周の一部のみを覆うように、単一のリング状の部材が配置されても良い。
【００２０】
また、これに加えて、またはこれとは別に、中間部材は、発熱部材から放射される熱線に対して透過性を有する材料で構成されても良い。例えば、サファイアは、波長４００ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲の光に対して、高い透過率（厚さ１ｍｍで８０％以上）を有することが知られている。また、酸窒化アルミニウムも、波長４００ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲の光に対して、高い透過率（厚さ２ｍｍで８０％以上）を有することが知られている。
【００２１】
以上のような特徴的構成により、本発明の一実施形態によるヒータでは、発熱部材から放射される熱線を、有効に筒状部材に放射させることが可能となる。また、ヒータが高温になっても、中間部材の存在により、発熱部材と筒状部材の間の接触を有意に防止することができる。
【００２２】
従って、本発明の一実施形態によるヒータでは、比較的容易に、筒状部材を１２００℃以上の高温に加熱することができる。また、本発明の一実施形態によるヒータでは、発熱部材として抵抗値の高い材質および形状のものを選択することができる。また、これにより、従来のような低電圧、高電流の大がかりな給電装置の代わりに、高電圧、低電流の給電装置を使用することが可能となり、被加熱対象を加熱する装置システム全体をコンパクトにすることができる。
【００２３】
なお、本発明の一実施形態において、中間部材は、発熱部材から放射される熱線のうち、少なくとも１μｍ〜２μｍの波長の光、例えば１μｍ〜４μｍの波長の光が、筒状部材に到達することを妨げないように配置されることが好ましい。
【００２４】
（本発明の一実施形態によるヒータ）
次に、図面を参照して、本発明の一実施形態によるヒータの一構成例について説明する。
【００２５】
図１には、本発明の一実施形態によるヒータの構造の一例を模式的に示す。図１には、本発明の一実施形態によるヒータの中心軸に沿った断面が示されている。ただし、後述する発熱部材１２０については、明確化のため、断面図ではなく、側面図が概略的に示されている。
【００２６】
図１に示すように、本発明の一実施形態によるヒータ（以下、「第１のヒータ」と称する）１００は、第１のヒータ端部１０２Ａから第２のヒータ端部１０２Ｂまで直線状に延伸する、略棒状の形態を有する。
【００２７】
第１のヒータ端部１０２Ａは、第１の蓋部材１７０Ａによって閉止され、第２のヒータ端部１０２Ｂは、第２の蓋部材１７０Ｂによって閉止される。従って、第１のヒータ１００の内部には、外界と遮断された内部空間１１０が形成される。
【００２８】
内部空間１１０は、該内部空間１１０に収容される部材が酸化することを抑制するため、非酸化性ガス雰囲気にされる。例えば、内部空間１１０には、アルゴンのような不活性ガスが充填されても良い。
【００２９】
ただし、内部空間１１０に収容される部材（例えば、以降に説明する発熱部材など）が使用環境下において耐酸化性を有する場合には、必ずしも内部空間１１０内の雰囲気を制御する必要はない。その場合，蓋部材１７０Ａまたは１７０Ｂはなくても良い。
【００３０】
第１のヒータ１００は、発熱部材１２０、筒状部材１３０、および中間部材１４０を有する。
【００３１】
発熱部材１２０および中間部材１４０は、内部空間１１０に収容される。一方、筒状部材１３０は、前述の第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂとともに、第１のヒータ１００の内部空間１１０を区画する部材であり、筒状部材１３０により、内部空間１１０に収容された各部材が保護される。筒状部材１３０は、金属で構成される。
【００３２】
発熱部材１２０は、通電によって発熱する発熱体として機能する。発熱部材１２０は、金属のような導電性材料で構成される。発熱部材１２０の一方の端部は、第１のリード線１８０Ａと電気的に接続され、他方の端部は、第２のリード線１８０Ｂと電気的に接続される。
【００３３】
第１のリード線１８０Ａは、第１の蓋部材１７０Ａに設けられた第１の開口１７２Ａから、内部空間１１０の外部に導出される。同様に、第２のリード線１８０Ｂは、第２の蓋部材１７０Ｂに設けられた第２の開口１７２Ｂから、内部空間１１０の外部に導出される。第１のリード線１８０Ａが第１の蓋部材１７０Ａと接触することを防止するため、第１の蓋部材１７０Ａの第１の開口１７２Ａには、第１の絶縁部材１７５Ａが装着されている。同様に、第２のリード線１８０Ｂが第２の蓋部材１７０Ｂと接触することを防止するため、第２の蓋部材１７０Ｂの第２の開口１７２Ｂには、第２の絶縁部材１７５Ｂが装着されている。
【００３４】
ここで、例えば、第１のリード線１８０Ａと発熱部材１２０とが同一の材料で構成される場合など、特定の場合には、第１のリード線１８０Ａと発熱部材１２０との境界が曖昧になる場合がある。第２のリード線１８０Ｂと発熱部材１２０との関係についても同様である。
【００３５】
そこで本願では、第１のリード線１８０Ａまたは第２のリード線１８０Ｂを、通常の使用中に、最大４００℃以下の温度に晒される部分と定める。これにより、第１のリード線１８０Ａまたは第２のリード線１８０Ｂと、発熱部材１２０とを区別することができる。
【００３６】
なお、図１に示した例では、発熱部材１２０は、単位面積当たりの発熱量を大きくするとともに、抵抗値を高くするために略コイル状の形態を有する。しかしながら、これは単なる一例であって、発熱部材１２０は、必ずしもコイル状の形態を有する必要はない。
【００３７】
中間部材１４０は、筒状部材１３０と発熱部材１２０の間に配置される。中間部材１４０は、電気絶縁材料で構成される。
【００３８】
図１に示した例では、中間部材１４０は、両端が開放された略管状の構成を有し、従って、発熱部材１２０は、中間部材１４０の内部に導入されている。中間部材１４０は、少なくとも波長が１μｍ〜２μｍの光に対して５０％以上の透過率を有するセラミックス材料で構成される。
【００３９】
中間部材１４０は、波長が１μｍ〜２μｍの光、例えば波長が１μｍ〜４μｍの光に対して５０％以上の透過率を有するセラミックス材料で構成されても良い。
【００４０】
次に、このような構成を有する第１のヒータ１００の動作について説明する。
【００４１】
第１のヒータ１００を使用する際には、被加熱対象の中、またはその近傍に、第１のヒータ１００が設置される。また、給電装置（図示されていない）を用いて、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂに電流が供給される。
【００４２】
電流の供給により、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂに接続された発熱部材１２０が抵抗加熱される。また、これにより、発熱部材１２０から、熱線が放射される。熱線は、例えば、可視光領域から赤外領域の範囲の波長（例えば４００ｎｍ〜５μｍ）を有する。
【００４３】
発熱部材１２０から放射された熱線は、まず、中間部材１４０に照射される。
【００４４】
ここで、中間部材１４０は、前述のように、１μｍ〜２μｍの波長を有する光に対して透過性を有するセラミックス材料で構成されている。このため、熱線の少なくとも一部（１μｍ〜２μｍの波長の部分）は、中間部材１４０を透過することができる。
【００４５】
その後、中間部材１４０を透過した熱線は、筒状部材１３０に照射される。これにより、筒状部材１３０の温度が上昇する。また、この温度上昇により、筒状部材１３０の外表面と接する被加熱対象が加熱される。
【００４６】
このようにして、第１のヒータ１００を用いて被加熱対象を加熱することができる。
【００４７】
第１のヒータ１００では、中間部材１４０の存在により、使用中に発熱部材１２０が高温になっても、発熱部材１２０と筒状部材１３０の間の電気的な接触を有意に防止することができる。
【００４８】
また、第１のヒータ１００では、輻射方式で、発熱部材１２０から生じる熱線を、筒状部材１３０に有効に照射することができる。その結果、筒状部材１３０での収熱効率が高まり、被加熱対象をより高温に加熱することができる。例えば、第１のヒータ１００では、筒状部材１３０を１２００℃以上、例えば１４００℃以上、または１５００℃以上まで、安定的に昇温することができる。
【００４９】
また、第１のヒータ１００では、発熱部材１２０への通電の際に、大がかりな装置を使用する必要がなく、被加熱対象を加熱するための装置システムをコンパクトにすることが可能となる。
【００５０】
（第１のヒータ１００の構成部材）
次に、本発明の一実施形態によるヒータに含まれる各構成部材について、より詳しく説明する。なお、ここでは、明確化のため、第１のヒータ１００を例に、各構成部材について説明する。従って、各部材を参照する際には、図１に示した参照符号を使用する。
【００５１】
（第１のヒータ１００）
第１のヒータ１００の形状は、特に限られない。第１のヒータ１００は、例えば、略円柱状または略角柱状の形態を有しても良い。また、第１のヒータ１００の長手方向（中心軸の方向）に垂直な断面は、略円形、略楕円形、略三角形、略四角形（台形を含む）、またはその他の多角形であっても良い。
【００５２】
以下の説明では、一例として、第１のヒータ１００の断面は、略円形であると仮定する。
【００５３】
また、説明の明確化のため、図１に示すように、第１のヒータ１００を、便宜上、長手方向に沿った３つの部位、すなわち第１の部位１０４、第２の部位１０５、および第３の部位１０６に分割する。
【００５４】
このうち、第１の部位１０４は、第１のヒータ１００の第１のヒータ端部１０２Ａの先端を距離０（ゼロ）としたとき、０点から第２のヒータ端部１０２Ｂに向かって所定の距離（Ｘ１）だけ移動した位置まで区域を表す。
【００５５】
また、第２の部位１０５は、距離Ｘ１の時点から、第２のヒータ端部１０２Ｂに向かって所定の距離（Ｘ２）だけ移動した位置まで区域を表す。従って、第２の部位１０５の長さは、Ｘ２−Ｘ１である。
【００５６】
また、第３の部位１０６は、距離Ｘ２の時点から第２のヒータ端部１０２Ｂまでの区域を表す。従って、第３の部位１０６の長さは、Ｌ−Ｘ２である。ここで、Ｌは、第１のヒータ１００の全長（正確には、第１の蓋部材１７０Ａの外表面から第２の蓋部材１７０Ｂの外表面。図１参照）である。
【００５７】
ここで、第２の部位１０５は、第１のヒータ１００の使用中に、最も温度が上昇する部分を含む。通常の場合、第１のヒータ１００は、第２の部位１０５の略中央、すなわち、０点からＬ／２（＝Ｘ１＋（Ｘ２−Ｘ１）／２＝Ｘ１／２＋Ｘ２／２）の位置で、最高温度に達する。
【００５８】
これに対して、第１の部位１０４および第３の部位１０６は、第１のヒータ１００の使用の際に、あまり温度が上昇しない部分を含む。すなわち、通常の場合、第１のヒータ１００の使用中に、第１の部位１０４の温度は、Ｘ１の位置で最高となり、０点位置まで徐々に低下する傾向を示す。第３の部位１０６においても、同様の温度変化傾向が生じる。
【００５９】
第１のヒータ１００において、第１の部位１０４の長さ（Ｘ１）、第２の部位１０５の長さ（Ｘ２−Ｘ１）、および第３の部位１０６の長さ（Ｌ−Ｘ２）は、第１のヒータ１００の全長Ｌおよび仕様等によって変化する。
【００６０】
なお、本願では、便宜上、発熱部材１２０と第１のリード線１８０Ａの接続部分辺りを、第１の部位１０４と第２の部位１０５の境界と定め、発熱部材１２０と第２のリード線１８０Ｂの接続部分辺りを、第２の部位１０５と第３の部位１０６の境界と定めている。しかしながら、係る区分けは、単なる一例であり、各部位の境界は、他の基準で定めても良いことに留意する必要がある。例えば、中間部材１４０の両端を、それぞれ、第１の部位１０４と第２の部位１０５の境界、および第２の部位１０５と第３の部位１０６の境界としても良い。
【００６１】
（第１のヒータ１００を構成する各部材）
次に、第１のヒータ１００を構成する各部材について、詳しく説明する。
【００６２】
図２には、図１に示した第１のヒータ１００のＳ−Ｓ線での断面の一例を模式的に示す。前述のように、第１のヒータ１００の断面は、略円形であると仮定している。
【００６３】
図２において、Ｗは第１のヒータ１００の直径（筒状部材１３０の外径）であり、Ｄ１は筒状部材１３０の内径であり、Ｄ２は中間部材１４０の外径であり、Ｄ３は中間部材１４０の内径であり、Ｄ４は発熱部材１２０（コイル）の外径である。
【００６４】
以下、各部材の断面寸法を表す際には、図２に示した記号を使用する。
【００６５】
（内部空間１１０、第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂ）
各種部材が収容される内部空間１１０は、低い酸素分圧を有することが好ましい。
【００６６】
このため、内部空間１１０には、還元性ガスおよび／または不活性ガスのような非酸化性のガスが充填されても良い。還元性ガスとしては水素が使用でき、不活性ガスとしてはアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン、および窒素から選ばれる１種以上などが使用できる。
【００６７】
これに加えて、またはこれとは別に、内部空間１１０は、第１のヒータ１００の使用状態において、略大気圧となるように調節されても良い。
【００６８】
そのような非酸化性環境および／または使用時の大気圧環境を実現するため、第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂの少なくとも一方には、内部空間１１０と連通された１または２以上のポートが提供されても良い。これらのポートを介して、内部空間１１０に気体を充填したり、内部空間１１０から気体を排気したりすることができる。
【００６９】
第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂは、内部空間１１０の環境を適正に維持することができる限り、その構成は特に限られない。従って、ここでは、第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂに関する説明を省略する。
【００７０】
（発熱部材１２０、第１のリード線１８０Ａ、および第２のリード線１８０Ｂ）
発熱部材１２０は、耐熱性を有する導電性材料で構成される。発熱部材１２０は、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、イリジウム、白金、およびロジウムから選ばれる１種以上を含む材料、具体的にはモリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、イリジウム、白金、またはロジウムのような金属、またはこれらの少なくとも一つを含む合金（以降、金属と合金をまとめて「金属」と称する）で構成されても良い。特に、発熱部材１２０は、１８００℃の高温に耐えられる金属で構成されることが好ましい。あるいは，二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ２）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）またはカーボン（Ｃ）といった金属間化合物や非金属からなる抵抗発熱部材を用いても良い。
【００７１】
ここで、発熱部材１２０は、必ずしも全長にわたって、同一の材料および／または同一の形状で構成される必要はないことに留意する必要がある。すなわち、発熱部材１２０は、全長に沿って、複数の材料および／または複数の形状を有してもよい。
【００７２】
例えば、発熱部材１２０は、第１の区画では第１の材料を有し、第２の区画では第２の材料を有し、…第ｎの区画では、第ｎの材料を有するように構成されてもよい。ここで、ｎは、２以上の整数である。あるいは、発熱部材１２０は、第１の区画では第１の形態を有し、第２の区画では第２の形態を有し、…第ｎの区画では、第ｎの形態を有するように構成されてもよい。ここで、ｎは、２以上の整数である。
【００７３】
発熱部材１２０がこのような複数の区画を有する場合、全長にわたって、意図的に温度変化を発生させることが可能になる。
【００７４】
例えば、第１の区画において、第２の区画よりも抵抗が高い材料を使用した場合、発熱部材１２０に通電される電流値が同じ場合であっても、第１の区画の温度を第２の区画よりも高めることができる。同様に、第１の区画において、第２の区画よりも単位長さ当たりの抵抗値が高くなる形態を採用した場合、第１の区画の温度を第２の区画よりも高めることができる。
【００７５】
発熱部材１２０は、第１のヒータ１００の使用の際、温度が１５００℃以上、または１６００℃以上となり得る。
【００７６】
発熱部材１２０の形態は、特に限られない。発熱部材１２０は、例えば、図１に示したようなコイル状の線状部材で構成されても良い。あるいは、発熱部材１２０は、ロッド状（非中空）、板状、または管状（中空）等であっても良い。あるいは，コイル状の部位、ロッド状の部位、板状の部位及び管状の部位から選ばれる２つ以上を任意に組合わせた形状でも良い。あるいは，それらを複数配置しても良く、その場合には複数の発熱部材の束を内包できる外接円の半径を発熱部材の外径Ｄ４とする。
【００７７】
また、発熱部材１２０は、図３に示すような形態を有してもよい。
【００７８】
図３に示した例では、発熱部材１２０は、中空の略円筒状の導電体に、第１のヒータ１００の延伸軸方向（図３における左右方向）に沿って、複数のスリットを設けた構成を有する。各スリットは、第１の方向（例えば、図３における左方向）、および第１の方向とは反対の第２の方向（例えば、図３における右方向）から、交互に設けられる。
【００７９】
なお、発熱部材１２０がコイル状の場合、発熱部材１２０の内側には、絶縁性の芯部材が配置されても良い。芯部材を使用することにより、発熱部材１２０を芯部材に巻き回して、適正なコイル形状を形成することができる。また、芯部材を設けることにより、発熱部材１２０のコイル形状が変形することを防止することができる。
【００８０】
芯部材は、例えば、セラミックスで構成される。そのようなセラミックスとしては、Ａｌ元素、Ｍｇ元素、Ｚｒ元素、Ｙ元素、Ｃｅ元素、Ｂｅ元素、Ｓｉ元素等の酸化物、窒化物、ならびにホウ化物が挙げられる。また前記酸化物、前記窒化物、および前記ホウ化物から選ばれる１種以上が混合された化合物も挙げられる。例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ベリリウム、ケイ酸ジルコニウム（ジルコン）、二酸化ケイ素、ムライト、窒化ホウ素、および窒化アルミニウムなどが挙げられる。また、後述の中間部材１４０を構成する材料と同じ材料で構成されていても良い。
【００８１】
芯部材は、例えば、管またはロッドの形状であっても良い。
【００８２】
発熱部材１２０は、室温における第１のリード線１８０Ａと第２のリード線１８０Ｂとの間の電気抵抗が、０．０１Ω以上であると好ましく、０．１Ω以上であるとより好ましい。１０００℃以上の温度域における第１のリード線１８０Ａと第２のリード線１８０Ｂとの間の電気抵抗は、０．１Ω以上であると好ましく、０．５Ω以上であるとより好ましく、１Ω以上であるとより好ましく、１．５Ω以上であるとさらに好ましい。
【００８３】
なお、図１に示した例では、発熱部材１２０は、両端が、それぞれ、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂと接合されている。しかしながら、これは必ずしも必要な構成ではなく、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂは省略されても良い。例えば、発熱部材１２０の両端が、直接、第１のヒータ１００の外部に導出されても良い。
【００８４】
また、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂにおいて、発熱部材１２０との接合部分、およびその近傍では、温度が高くなる傾向にある。このため、第１のリード線１８０Ａを発熱部材１２０と直接接合する代わりに、両者の間に導電性の耐熱材料を介在させても良い。
【００８５】
一方、第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂ自身は、発熱部材１２０よりも抵抗率の低い部材（例えば銅）とすることが好ましい。この場合、第１のヒータ端部１０２Ａおよび第２のヒータ端部１０２Ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００８６】
発熱部材１２０の各寸法は、第１のヒータ１００の仕様によって変化する。あえて一例を述べると、発熱部材１２０がコイル状の場合、コイルの外径Ｄ４は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であっても良い。
【００８７】
（筒状部材１３０）
筒状部材１３０は、前述のように、金属で構成される。筒状部材１３０は、例えば、白金、タングステン、イリジウム、およびモリブデンから選ばれる１種以上を含む材料、具体的には、白金、タングステン、イリジウム、モリブデン、またはこれらの合金などで構成されても良い。筒状部材１３０として白金合金を使用する場合、該合金は、ルテニウム、イリジウム、金、およびロジウムの少なくとも一つと、白金を含んでも良い。
【００８８】
ここで、筒状部材１３０は、必ずしも単一の材料で構成される必要はなく、筒状部材１３０は、２種類以上の材料を組み合わせて構成されても良い。例えば、筒状部材１３０のうち、より高温となる部分（例えば、第２の部位１０５）に、前述のような耐熱性の金属を使用し、あまり高温とならない部分（例えば、第１の部位１０４および第３の部位１０６の全部または一部）には、ステンレス鋼またはニッケル基合金などを使用しても良い。このような構成の筒状部材１３０は、例えば、溶接またはロウ付けにより、２種類の材料を接合して形成することができる。
【００８９】
なお、筒状部材１３０の第１の部位１０４および／または第３の部位１０６の全部または一部に、耐酸化コーティング層１３４を設置しても良い。そのような構成は、特に、筒状部材１３０がモリブデンまたはイリジウムのような金属で構成される場合、好ましい。
【００９０】
一般に、モリブデンは約５００℃以上、イリジウムは約９００℃以上の温度域において、耐酸化性が大きく低下する。このため、第１のヒータ１００の使用環境によっては、筒状部材１３０の第１の部位１０４および／または第３の部位１０６のうち、大気に晒される箇所では、大気酸化が進行する可能性がある。
【００９１】
しかしながら、コーティング層１３４を設置した場合、そのような大気酸化を抑制することができる。
【００９２】
なお、筒状部材１３０のうち第２の部位１０５に対応する箇所は、第１のヒータ１００の使用中、大気以外の被加熱対象と接触するため、大気酸化のおそれは少ない。このため、この領域に、コーティング層１３４を設置する必要は少ない。
【００９３】
コーティング層１３４は、例えば、ＭＣｒＡｌＹなどの耐熱合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも一つの金属）、ＭｏＳｉ２などのケイ化物、白金、ガラス、またはセラミックスなどであっても良い。
【００９４】
筒状部材１３０の２つの先端は、それぞれ、第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂとフランジ接続されるような形状、例えば、図１に示すようなツバ部１３９Ａおよび１３９Ｂを有することが好ましい。これらのツバ部１３９Ａ、１３９Ｂを、それぞれ、第１の蓋部材１７０Ａおよび第２の蓋部材１７０Ｂとフランジ接続することにより、内部空間１１０を適正に密閉することができる。
【００９５】
ツバ部１３９Ａ（および１３９Ｂ）と蓋部材１７０Ａ（および１７０Ｂ）との間には、耐熱ゴムからなるＯリングまたは金属性ガスケットを設置しても良い。
【００９６】
筒状部材１３０の厚さ（（Ｗ−Ｄ１）／２）は、例えば、０．３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であっても良い。
【００９７】
また、筒状部材１３０と発熱部材の間の隙間（（Ｄ１−Ｄ４）／２）の最大値（最大距離）は、例えば、０．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲であり、１ｍｍ〜９ｍｍの範囲であることが好ましく，１ｍｍ〜６ｍｍ範囲であることがさらに好ましい。
【００９８】
（中間部材１４０）
中間部材１４０は、前述のように、電気絶縁性のセラミックスで構成される。また、中間部材１４０は、少なくとも波長が１μｍ〜２μｍの範囲の光を有効に透過する材料で構成される。
【００９９】
波長１μｍ〜２μｍの範囲の光に対する中間部材１４０の透過率は、例えば、５０％以上であり、６０％以上であることが好ましく、６５％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。
【０１００】
そのような特性を満たす一材料としては、サファイア（単結晶酸化アルミニウム）、透明多結晶酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化イットリウム、スピネル、酸化ジルコニウム、イットリウムアルミニウムガーネット、酸化マグネシウム、または石英などが挙げられる。
【０１０１】
特に、サファイア、酸窒化アルミニウム、または透明多結晶酸化アルミニウムが好ましい。
【０１０２】
中間部材１４０は、例えば、両端が開放された管状部材で構成されても良い。
【０１０３】
中間部材１４０は、第２の部位１０５にわたって設置される。ただし、中間部材１４０の先端は、第１の部位１０４および／または第３の部位１０６の中まで延伸しても良い。
【０１０４】
中間部材１４０は、長手方向にわたって一本の部材で構成されても、あるいは複数の部材の組み合わせで構成されても良い。
【０１０５】
中間部材１４０の厚さ、すなわち図２における（Ｄ２−Ｄ３）／２の寸法は、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲であっても良く、１ｍｍ〜３ｍｍであると好ましい。
【０１０６】
また、筒状部材１３０と発熱部材１２０の間の隙間（Ｄ１−Ｄ４）／２は、中間部材１４０の厚さ（Ｄ２−Ｄ３）／２の３倍以下であっても良く、２倍以下であることが好ましい。
【０１０７】
中間部材１４０の肉厚偏差が大きい場合には、筒状部材１３０の内径と発熱部材１２０の外径の差（Ｄ１−Ｄ４）は、中間部材の外径と内径の差（Ｄ２−Ｄ３）の３倍以下であっても良く、２倍以下であることが好ましい。
【０１０８】
また、中間部材１４０と筒状部材１３０の間の最大距離は、中間部材の厚さの２倍以下であることが好ましく、1倍以下であることがより好ましい。発熱部材１２０と中間部材１４０の間の最大距離は、中間部材１４０の厚さの２倍未満であることが好ましく、1倍以下であることがより好ましい。
【０１０９】
中間部材の体積固有抵抗は，室温において１０１０Ωｍ以上であることが好ましく、１０１１Ωｍ以上であることがより好ましい。
【０１１０】
（第１の絶縁部材１７５Ａ、第２の絶縁部材１７５Ｂ）
第１の絶縁部材１７５Ａは、絶縁材料で構成される。また、第１の絶縁部材１７５Ａには、第１の蓋部材１７０Ａの開口１７２Ａと、第１のリード線１８０Ａとの間の隙間を適正に封止する、シール機能も必要である。
【０１１１】
そのようなシール機能を有する絶縁部材は、当業者には良く知られている。
【０１１２】
第２の絶縁部材１７５Ｂについても、同様のことが言える。
【０１１３】
なお、図１に示した第１の絶縁部材１７５Ａおよび第２の絶縁部材１７５Ｂの構成は、単なる一例に過ぎない。第１のリード線１８０Ａおよび第２のリード線１８０Ｂを、適正に外部に取り出すことができる限り、これらの構成が特に限られないことは当業者には明らかである。
【０１１４】
（本発明の一実施形態による別のヒータ）
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態による別のヒータの一構成例について説明する。
【０１１５】
図４には、本発明の一実施形態による別のヒータ（以下、「第２のヒータ」と称する）の構造の一例を模式的に示す。
【０１１６】
図４に示すように、第２のヒータ２００は、前述の第１のヒータ１００と同様の構成を有する。従って、図４において、第１のヒータ１００と同様の部材には、図１で使用した参照符号に１００を加えた参照符号が付されている。
【０１１７】
ただし、第２のヒータ２００においては、中間部材２４０の構成が、第１のヒータ１００における中間部材１４０とは異なっている。
【０１１８】
すなわち、第２のヒータ２００において、中間部材２４０は、複数のリング２４０ａ〜２４０ｄで構成される。
【０１１９】
各リング２４０ａ〜２４０ｄは、第２のヒータ２００の内部空間２１０に、発熱部材２２０を取り囲むようにして配置される。
【０１２０】
各リング２４０ａ〜２４０ｄの配置間隔は、特に限られない。ただし、各リングは、第２のヒータ２００の使用中に、発熱部材２２０が高温となり変形しても、発熱部材２２０と筒状部材２３０とが相互に接触しないような間隔で配置される。
【０１２１】
各リング２４０ａ〜２４０ｄは、第２のヒータ２００の中心軸方向に沿って、等間隔で（規則的に）配置されても、非等間隔で（ランダムに）配置されても良い。
【０１２２】
また、各リング２４０ａ〜２４０ｄは、幅（第２のヒータ２００の中心軸方向の寸法）および厚さ（第２のヒータ２００の中心軸に垂直な方向の寸法）が、それぞれ同一であっても、異なっていても良い。
【０１２３】
なお、第２のヒータ２００では、各リング２４０ａ〜２４０ｄは、第１のヒータ１００の中間部材１４０とは異なり、必ずしも所定の波長の光を透過する材料で構成される必要はない。これは、発熱部材２２０から生じる熱線は、隣接するリング同士（例えばリング２４０ａとリング２４０ｂ）の「隙間」、すなわちリング２４０ａ〜２４０ｄが存在しない領域を通り、筒状部材２３０に到達できるからである。もちろん、各リング２４０ａ〜２４０ｄを、前述の第１のヒータ１００における中間部材１４０のような材料で構成しても良い。
【０１２４】
中間部材２４０をこのように構成した場合も、前述のような効果を得ることができる。すなわち、中間部材２４０の存在により、使用中に発熱部材２２０が高温になっても、発熱部材２２０と筒状部材２３０の間の接触を有意に防止することができる。
【０１２５】
また、第２のヒータ２００では、輻射方式で、発熱部材２２０から生じる熱線を、筒状部材２３０に有効に照射することができる。その結果、筒状部材２３０での収熱効率が高まり、筒状部材２３０をより高温に加熱することができる。
【０１２６】
また、第２のヒータ２００では、発熱部材２２０への通電の際に、大がかりな装置を使用する必要がなく、被加熱対象を加熱するための装置システムをコンパクトにすることが可能となる。
【０１２７】
（第２のヒータ２００の構成部材）
第２のヒータ２００に含まれる大部分の構成部材の仕様等については、前述の説明が参照できる。そこで、ここでは、第２のヒータ２００の中間部材２４０の特徴について、詳しく説明する。
【０１２８】
（中間部材２４０）
中間部材２４０を構成する各リング２４０ａ〜２４０ｄは、セラミックスのような絶縁材料で構成される。
【０１２９】
中間部材２４０は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化ベリリウム、ケイ酸ジルコニウム（ジルコン）、二酸化ケイ素、ムライト、または窒化アルミニウムで構成されても良い。その他、前述の第１のヒータ１００における中間部材１４０に適用可能な材料も使用できる。
【０１３０】
ここで、各リング２４０ａ〜２４０ｄの構成および配置態様は、発熱部材２２０から放射される熱線（１μｍ〜２μｍの波長の光）のうちの５０％以上が筒状部材２３０に到達し得る限り、特に限られない。
【０１３１】
例えば、各リング２４０ａ〜２４０ｄが熱線を透過しない材料で構成される（すなわち熱線透過率がゼロの）場合、リング２４０ａ〜２４０ｄは、発熱部材２２０に対する被覆率が５０％未満となるようにして、発熱部材２２０の周囲に配置される。被覆率は、４０％未満であることが好ましく、３５％未満であることがより好ましく、３０％未満がさらに好ましい。
【０１３２】
また、設置されるリング２４０ａ〜２４０ｄの数は、特に限られない。また、リング２４０ａ〜２４０ｄの寸法的特徴に関しては、前述の第１のヒータ１００における中間部材１４０に関する記載が参照できる。
【０１３３】
（本発明の一実施形態によるさらに別のヒータ）
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態によるさらに別のヒータの一構成例について説明する。
【０１３４】
図５には、本発明の一実施形態によるさらに別のヒータ（以下、「第３のヒータ」と称する）の構造の一例を模式的に示す。
【０１３５】
図５に示すように、第３のヒータ３００は、前述の第１のヒータ１００と同様の構成を有する。従って、図５において、第１のヒータ１００と同様の部材には、図１で使用した参照符号に２００を加えた参照符号が付されている。
【０１３６】
ただし、第３のヒータ３００においては、主として、第２のヒータ端部３０２Ｂの構造が、第１のヒータ１００における第２のヒータ端部１０２Ｂの構造とは異なっている。
【０１３７】
すなわち、第３のヒータ３００では、筒状部材３３０として、一端が閉じた金属管が用いられる。その結果、第３のヒータ３００では、第１のヒータ１００における第２のヒータ端部１０２Ｂに設けられた部材、具体的には、第２の蓋部材１７０Ｂおよび第２の絶縁部材１７５Ｂなどが省略される。
【０１３８】
ただし、第３のヒータ３００では、第２のリード線３８０Ｂを第１のヒータ端部３０２Ａの側から外部に取り出す必要がある。
【０１３９】
そのため、発熱部材３２０は、両方の端部が同じ側に誘導されるように構成される。すなわち、発熱部材３２０の一方の端部は、コイルの内部を通り、別の端部と同じ側まで誘導される。この際には、発熱部材３２０の中に、前述のような管状の芯部材を使用しても良い。これにより、発熱部材３２０の一方の端部を、コイルの中に貫通させることが容易となる。
【０１４０】
また、第３のヒータ３００の第１のヒータ端部３０２Ａには、蓋部材３７０が使用される。
【０１４１】
この蓋部材３７０には、第１のリード線３８０Ａを外部に取り出すための第１の開口３７２Ａと、第２のリード線３８０Ｂを外部に取り出すための第２の開口３７２Ｂとが設けられる。なお、蓋部材３７０の第１の開口３７２Ａには、第１の絶縁部材３７５Ａが挿入され、第１のリード線３８０Ａは、第１の絶縁部材３７５Ａ内を貫通して、外部まで導出される。また、第２の開口３７２Ｂには、第２の絶縁部材３７５Ｂが挿入され、第２のリード線３８０Ｂは、第２の絶縁部材３７５Ｂ内を貫通して、外部まで導出される。
【０１４２】
なお、図５に示した例では、中間部材３４０は、第１のヒータ１００における中間部材１４０と同様の、両端が開放された管状構造を有する。ただし、第３のヒータ３００では、中間部材３４０は、一端（第２のヒータ端部３０２Ｂの側）が封止された管で構成されても良い。
【０１４３】
このような第３のヒータ３００においても、前述のような効果が得られることは明らかであろう。すなわち、第３のヒータ３００においても、輻射方式で、発熱部材３２０から生じる熱線を、筒状部材３３０に有効に照射することができる。その結果、筒状部材３３０での収熱効率が高まり、筒状部材３３０をより高温に加熱することができる。
【０１４４】
また、発熱部材３２０への通電の際に、大がかりな装置を使用する必要がなく、被加熱対象を加熱するための装置システムをコンパクトにすることが可能となる。
【０１４５】
図５に示したような、一端にリード線がまとめられたヒータでは、第２のヒータ端部を被加熱対象と接触させることができる。従って、そのようなヒータは、例えば、材料を溶融させる溶解炉中に単純浸漬されるタイプの熱源としても利用することができる。また、溶融炉の一方の炉壁から対向する他方の炉壁まで貫通挿入されるタイプの熱源として利用することもできる。一方、リード線が両ヒータ端部に突出する前述の第１のヒータ１００および第２のヒータ２００のようなヒータは、溶融炉の一方の炉壁から対向する他方の炉壁まで貫通挿入されるタイプの熱源として利用することができる。
【０１４６】
以上、第１のヒータ１００〜第３のヒータ３００を参照して、本発明の一実施形態によるヒータの構成および特徴について説明した。しかしながら、これは単なる一例に過ぎず、当業者には、上記記載を参照することにより、各種ヒータの構成が想定され得ることに留意する必要がある。
【０１４７】
例えば、図５に示した第３のヒータ３００において、中間部材３４０として、筒状の部材の代わりに、図４に示したような複数のリング状の部材を使用しても良い。その他にも、本発明の一実施形態によるヒータとして、各種形態が想定され得る。
【０１４８】
（本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置）
次に、図６を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置の構成について説明する。
【０１４９】
図６には、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置（以下、「第１の製造装置」と称する）５００の構成の一例を概略的に示す。
【０１５０】
図６に示すように、第１の製造装置５００は、溶融部５１０、搬送部５２０、成形部５３０、接続部５４０、および徐冷部５５０を有する。
【０１５１】
溶融部５１０は、ガラス原料Ｇ１を溶解し、溶融ガラスＧ２を形成する区域である。
【０１５２】
溶融部５１０は、溶解室５１１ａを区画する溶解炉５１１を有する。なお、図には示されていないが、溶解室５１１ａの上部には、１または２以上のバーナーが設置されても良い。
【０１５３】
搬送部５２０は、溶融部５１０で形成された溶融ガラスＧ２を成形部５３０に搬送する区域である。
【０１５４】
成形部５３０は、搬送部５２０から搬送された溶融ガラスＧ２を、帯板状のガラスリボンＧ３に成形する区域である。
【０１５５】
成形部５３０は、成形炉５３１を有する。成形炉５３１は、内部に溶融ガラスＧ２を成形するための成形室５３１ａを備える。また、成形炉５３１は、フロートバス５３５と、該フロートバス５３５の上方に配設された天井５３７とを有する。天井５３７には、複数の天井ヒータ５３９が設置される。
【０１５６】
フロートバス５３５には、溶融金属Ｍが収容されている。溶融金属Ｍは、例えば溶融スズなどである。ただし、溶融スズの他に、溶融スズ合金なども使用可能である。
【０１５７】
溶融金属Ｍの酸化を抑止するため、成形室５３１ａは、還元性ガスで満たされる。還元性ガスは、例えば水素ガスと窒素ガスとの混合ガスで構成される。
【０１５８】
フロートバス５３５では、溶融金属Ｍの上に供給された溶融ガラスＧ２が、溶融金属Ｍの液面を利用して、帯板状のガラスリボンＧ３に成形される。
【０１５９】
ガラスリボンＧ３は、フロートバス５３５の上流から下流に流動しながら徐々に固化され、フロートバス５３５の下流において溶融金属Ｍから引き上げられる。
【０１６０】
天井ヒータ５３９は、ガラスリボンＧ３の流動方向に沿って間隔を空けて設けられ、これによりガラスリボンＧ３の流動方向における温度分布が調整される。また、天井ヒータ５３９は、ガラスリボンＧ３の幅方向においても間隔を空けて設けられており、これにより、ガラスリボンＧ３の幅方向における温度分布が調整される。
【０１６１】
接続部５４０は、成形部５３０と徐冷部５５０とを接続する区域である。接続部５４０は、接続炉５４１、中間ヒータ５４２、およびリフトアウトロール５４３を有する。
【０１６２】
接続炉５４１は、内部に、ガラスリボンＧ３が搬送される接続室５４１ａを有し、該接続室５４１ａに、複数の中間ヒータ５４２が設置される。
【０１６３】
中間ヒータ５４２は、ガラスリボンＧ３の流動方向に沿って間隔を空けて設けられ、これにより、ガラスリボンＧ３の搬送方向における温度分布が調整される。また、中間ヒータ５４２は、ガラスリボンＧ３の幅方向に分割され、ガラスリボンＧ３の幅方向おける温度分布が調整されても良い。
【０１６４】
リフトアウトロール５４３は、モータなどによって回転駆動され、成形部５３０で形成されたガラスリボンＧ３を引き上げ、徐冷部５５０の方に搬送する役割を有する。
【０１６５】
徐冷部５５０は、接続部５４０から搬送されたガラスリボンＧ３を徐冷する区域である。
【０１６６】
徐冷部５５０は、徐冷炉５５１を有し、該徐冷炉５５１は、ガラスリボンＧ３を徐冷する徐冷室５５１ａを形成する。徐冷室５５１ａには、複数の徐冷ヒータ５５２と、複数の徐冷ロール５５３とが配置される。徐冷室５５１ａは、徐冷炉５５１の入口から徐冷炉５５１の出口に向かって、温度が徐々に低下するように構成される。
【０１６７】
徐冷ヒータ５５２は、ガラスリボンＧ３の搬送方向に沿って間隔を空けて設けられ、これにより、ガラスリボンＧ３の搬送方向における温度分布が調整される。徐冷ヒータ５５２は、ガラスリボンＧ３の幅方向に分割され、ガラスリボンＧ３の幅方向おける温度分布が調整されても良い。
【０１６８】
徐冷ロール５５３は、モータなどによって回転駆動され、徐冷炉５５１の入口から徐冷炉５５１の出口に向かってガラスリボンＧ３を搬送する。徐冷ロール５５３は、ガラスリボンＧ３の搬送方向に沿って、間隔を空けて設けられる。
【０１６９】
ここで、第１の製造装置５００において、溶融部５１０には、本発明の一実施形態によるヒータが設置される。
【０１７０】
例えば、図６に示した例では、溶解炉５１１に、本発明の一実施形態によるヒータ５８０が設置されている。なお、図６には、ヒータ５８０が簡略化して示されており、リード線等は描かれていない。
【０１７１】
ヒータ５８０は、溶解炉５１１を貫通するようにして、水平に配置される。ヒータ５８０は、例えば、図１または図４に示したような第１または第２のヒータ１００、２００であっても良い。
【０１７２】
あるいは、ヒータ５８０は、図５に示したような、第３のヒータ３００であっても良い。この場合、ヒータ５８０は、一端が溶融ガラスＧ２中に露出するように、溶融炉の下部の床からまたは溶融炉の上から、縦向きに挿入して設置されても良く、溶融炉の一方の炉壁から水平に挿入して設置されても良い。
【０１７３】
なお、図６では明確ではないが、通常の場合、ヒータ５８０は、複数設置される。例えば、複数のヒータ５８０は、溶解炉５１１の同一の高さレベルに、間隔を空けて設置されても良い。これに加えて、またはこれとは別に、溶解炉５１１の異なる高さレベルに、複数のヒータ５８０が設置されても良い。次に、このような構成を有する第１の製造装置５００の動作について説明する。
【０１７４】
まず、溶融部５１０にガラス原料Ｇ１が提供される。ガラス原料Ｇ１は、溶解炉５１１の溶解室５１１ａに供給される。
【０１７５】
ガラス原料Ｇ１は、ヒータ５８０からの熱により溶解し、溶融ガラスＧ２が形成される。
【０１７６】
ここで、ヒータ５８０には、本発明の一実施形態によるヒータが使用されている。このため、溶融部５１０には、大がかりな給電装置を設ける必要がなく、溶融部をコンパクトにすることができる。また、ヒータ５８０により、例えば、ガラス原料Ｇ１を溶融し、溶融ガラスＧ２を１５００℃を超える高温に加熱することができる。
【０１７７】
次に、溶融部５１０の溶融ガラスＧ２が、搬送部５２０を介して成形部５３０に供給される。
【０１７８】
成形部５３０に供給された溶融ガラスＧ２は、溶融金属Ｍ上を連続的に移動する。その結果、溶融ガラスＧ２から、帯板状のガラスリボンＧ３が成形される。なお、ガラスリボンＧ３は、フロートバス５３５の上流から下流に流動しながら、徐々に固化される。
【０１７９】
次に、ガラスリボンＧ３は、接続部５４０を介して、徐冷部５５０に供給される。
【０１８０】
徐冷部５５０は、徐冷室５５１ａの上流から下流に向かって、温度が徐々に低下するように構成されている。このため、ガラスリボンＧ３は、徐冷室５５１ａ内での搬送中に温度が徐々に低下する。
【０１８１】
その後、ガラスリボンＧ３の温度が所定の温度まで低下すると、ガラスリボンＧ３は、切断機で所定のサイズに切断される。
【０１８２】
これにより、ガラス物品が製造される。
【０１８３】
以上、第１の製造装置５００を例に、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置の構成および動作について説明した。
【０１８４】
しかしながら、これらは単なる一例であって、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造装置は、本発明の一実施形態によるヒータを備える限り、その他の構成を有しても良い。
【０１８５】
例えば、第１の製造装置５００では、本発明の一実施形態によるヒータは、溶融部５１０に設置される。
【０１８６】
しかしながら、これとは別に、またはこれに加えて、本発明の一実施形態によるヒータは、搬送部５２０に設けられても良い。
【０１８７】
また、第１の製造装置５００において、溶融部５１０と搬送部５２０の間には、溶融ガラスＧ２に含まれる泡を脱泡する清澄炉、および／または溶融ガラスＧ２を均質化する撹拌炉など、追加の部材を含む区域が設けられても良い。そして、本発明の一実施形態によるヒータは、そのような清澄炉および／または撹拌炉に設けられても良い。
【０１８８】
さらに、第１の製造装置５００において、搬送部５２０および接続部５４０の少なくとも一つは、省略されても良い。この場合、溶融部５１０で形成された溶融ガラスＧ２は、直接、成形部５３０に排出され、および／または成形部５３０で成形されたガラスリボンＧ３は、直接、徐冷部５５０に搬送されても良い。
【０１８９】
当業者には、この他にも各種変更が想定される。
【０１９０】
（本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法）
次に、図７を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品を製造する方法について説明する。
【０１９１】
図７に示すように、本発明の一実施形態によるガラス物品を製造する方法（以下、「第１の製造方法」と称する）は、
ガラス原料を溶融し、溶融ガラスを形成する溶融工程（工程Ｓ１１０）と、
前記溶融ガラスを成形する成形工程（工程Ｓ１２０）と、
成形されたガラスを徐冷する徐冷工程（工程Ｓ１３０）と、
を有する。
【０１９２】
ただし、徐冷工程は、第１の製造方法において、必ずしも必要な工程ではなく、省略されても良い。
【０１９３】
以下、各工程について説明する。
【０１９４】
（工程Ｓ１１０）
まず、ガラス原料が溶解炉に供給され、ここでガラス原料が溶融される。
【０１９５】
溶解炉は、前述の第１の製造装置５００における溶解炉５１１のような構成であっても良い。
【０１９６】
溶解炉には、本発明の一実施形態によるヒータが設置されても良い。この場合、ガラス原料は、本発明の一実施形態によるヒータにより加熱され、溶融ガラスとなる。
【０１９７】
ガラス原料は、特に限られない。ただし、溶解炉に本発明の一実施形態によるヒータを設置した場合、ガラス原料を溶融して得られた溶融ガラスを、例えば１５００℃を超えるような高温に加熱することができることに留意する必要がある。すなわち、第１の製造方法では、高融点のガラス原料を使用することも可能である。
【０１９８】
溶解炉内で溶融した溶融ガラスは、成形炉に搬送される。
【０１９９】
搬送の際には、溶融ガラスを溶解炉から搬送部に排出させ、該搬送部から溶融ガラスを成形炉に供給しても良い。また、溶解炉と搬送部の間に、例えば清澄炉のような、別の装置（以下、「追加装置」と称する）を設けても良い。あるいは、溶融ガラスを溶解炉から直接、成形炉に供給しても良い。
【０２００】
溶融ガラスが成形炉に提供される前に、搬送部に搬送される場合、搬送部には、本発明の一実施形態によるヒータが設置されても良い。また、溶融ガラスが成形炉に提供される前に、追加装置に供給される場合、追加装置に、本発明の一実施形態によるヒータが設置されても良い。
【０２０１】
すなわち、本発明の一実施形態によるヒータは、溶融炉から搬送部までのいずれの位置に設置されても良い。
【０２０２】
（工程Ｓ１２０）
次に、成形炉に搬送された溶融ガラスが成形される。
【０２０３】
成形の方法は、特に限られない。例えば、溶融ガラスは、フロート法、ダウンドロー法、ロールアウト法、またはフュージョン法のような、従来の成形方法により成形されても良い。
【０２０４】
このうちフロート法で溶融ガラスを成形する場合、前述の図６に示したような第１の製造装置５００の成形部５３０が使用されても良い。例えば、溶融ガラスを成形炉のフロートバス上に供給し、溶融ガラスを上流から下流に搬送させることにより、ガラスリボンを形成しても良い。
【０２０５】
（工程Ｓ１３０）
その後、必要な場合、成形されたガラスが室温まで徐冷される。また、必要な場合、成形されたガラスが、所定の形状に切断される。
【０２０６】
以上の工程により、成形されたガラス物品を製造することができる。
【０２０７】
なお、第１の製造方法では、溶融工程（工程Ｓ１１０）から成形工程（工程Ｓ１２０）までの間（成形工程自身は含まない）のいかなる過程で、本発明の一実施形態によるヒータが使用されても良い。
【０２０８】
第１の製造方法では、溶融ガラスの加熱に、本発明の一実施形態によるヒータが使用される。従って、第１の製造方法では、溶融ガラスの温度が、例えば１５００℃を超えるような高温であっても、溶融ガラスを安定に加熱することができる。
【実施例】
【０２０９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【０２１０】
前述の第３のヒータのような構成を有するヒータを製作した。また、このヒータを用いて、ガラス溶解炉の加熱試験を実施した。
【０２１１】
（ヒータの製作）
ヒータの筒状部材には、白金ロジウム合金を使用した。筒状部材の外径Ｗは、３０．４ｍｍであり、内径Ｄ１は、２８．２ｍｍである。中間部材には、サファイア管を使用した。サファイア管の外径Ｄ２は、２７．４ｍｍであり、内径Ｄ３は、２４．４ｍｍである。発熱部材には、直径１．０ｍｍφのモリブデン線をコイル状にしたものを使用した。発熱部材の外径（コイルの直径Ｄ４）は、２２．２ｍｍである。室温における両端子間の抵抗値は、約１．２Ωであった。
【０２１２】
なお、ヒータの両端の蓋部材は、ステンレス鋼で構成した。また、両側のリード線には、銅線を使用した。各リード線は、直径１．６ｍｍφのモリブデン線を介して、発熱部材のそれぞれの端部と電気的に接続した。
【０２１３】
ヒータの全長Ｌは、８１０ｍｍとした。ヒータの第１の部位の長さは２８０ｍｍとし、第２の部位の長さは５００ｍｍとした。ヒータの第３の部位３０６の長さは３０ｍｍとした（図５参照）。
【０２１４】
（加熱試験）
前述のヒータを複数本ガラス溶解炉に装着し、ガラス溶解試験を実施した。
【０２１５】
ガラス溶解炉は、上側が開放された、幅５００ｍｍの略箱型である。また、ガラス溶融炉の側壁には、ヒータの外径よりも僅かに大きな寸法の直径を有する貫通孔が複数形成されている。
【０２１６】
これらの貫通孔のそれぞれにヒータを挿入した。
【０２１７】
挿入したヒータと平行な一つの壁面には、溶融ガラスを排出する排出口が設けてある。
【０２１８】
まず、ガラス溶解炉にガラス屑を投入した。ガラス屑は、各ヒータよりも幾分高い位置まで投入した。従って、ヒータの第１のヒータ端部を除く部分、すなわちガラス溶解炉の溶解室に露出されているヒータの部分は、ガラス屑に完全に覆われた。
【０２１９】
この状態で、各ヒータの第１および第２のリード線に電流を供給し、複数のヒータの加熱を開始した。これにより、ガラス屑が溶融した。
【０２２０】
続いて、ガラス溶解炉の上側から、ガラス原料の連続的な投入を開始した。ガラス原料は、ガラス溶解炉で溶融ガラスとなり、ガラス溶解炉の排出口から連続的に排出された。排出された溶融ガラスは、ロールアウト成形により略板状のガラス物品とした。ガラス原料の投入と溶融ガラスの排出の速度は、ガラス換算で約４０ｋｇ／時であった。
【０２２１】
表１には、排出口における溶融ガラス温度と、排出口に最も近い位置にあるヒータに与えた電圧・電流・電力、および抵抗値と抵抗値から計算される発熱部材の平均温度の時間変化を示す。
【０２２２】
【表１】
2020205267.tif 000003
表１から、実施例で使用したヒータは、発熱部材温度１６５０℃以上で安定に機能すること、およびヒータの加熱により、連続的に供給されるガラス原料を溶解できること、溶融ガラスを１５００℃以上の温度まで昇温できることがわかる。また、その際に各ヒータに印加された電圧と電流は、約１３５Ｖ、約１４Ａであり、これは一般的な電源設備でまかなうことができた。
【０２２３】
このように、本発明の一実施形態によるヒータを使用することにより、大掛かりな電源設備を必要とせずに、被加熱対象を安定に加熱できることが確認された。
【０２２４】
本願は、２０１８年６月２２日に出願した日本国特許出願２０１８−１１８６１６号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０２２５】
１００        第１のヒータ
１０２Ａ      第１のヒータ端部
１０２Ｂ      第２のヒータ端部
１０４        第１の部位
１０５        第２の部位
１０６        第３の部位
１１０        内部空間
１２０        発熱部材
１３０        筒状部材
１３４        コーティング層
１３９Ａ、１３９Ｂ  ツバ部
１４０        中間部材
１７０Ａ      第１の蓋部材
１７０Ｂ      第２の蓋部材
１７２Ａ      第１の開口
１７２Ｂ      第２の開口
１７５Ａ      第１の絶縁部材
１７５Ｂ      第２の絶縁部材
１８０Ａ      第１のリード線
１８０Ｂ      第２のリード線
２００        第２のヒータ
２０２Ａ      第１のヒータ端部
２０２Ｂ      第２のヒータ端部
２０４        第１の部位
２０５        第２の部位
２０６        第３の部位
２１０        内部空間
２２０        発熱部材
２３０        筒状部材
２３４        コーティング層
２３９Ａ、２３９Ｂ  ツバ部
２４０        中間部材
２４０ａ〜２４０ｄ  リング
２７０Ａ      第１の蓋部材
２７０Ｂ      第２の蓋部材
２７２Ａ      第１の開口
２７２Ｂ      第２の開口
２７５Ａ      第１の絶縁部材
２７５Ｂ      第２の絶縁部材
２８０Ａ      第１のリード線
２８０Ｂ      第２のリード線
３００        第３のヒータ
３０２Ａ      第１のヒータ端部
３０２Ｂ      第２のヒータ端部
３０４        第１の部位
３０５        第２の部位
３０６        第３の部位
３１０        内部空間
３２０        発熱部材
３３０        筒状部材
３３４        コーティング層
３３９Ａ、３３９Ｂ  ツバ部
３４０        中間部材
３７０        蓋部材
３７２Ａ      第１の開口
３７２Ｂ      第２の開口
３７５Ａ      第１の絶縁部材
３７５Ｂ      第２の絶縁部材
３８０Ａ      第１のリード線
３８０Ｂ      第２のリード線
５００        第１の製造装置
５１０        溶融部
５１１        溶解炉
５１１ａ      溶解室
５２０        搬送部
５３０        成形部
５３１        成形炉
５３１ａ      成形室
５３５        フロートバス
５３７        天井
５３９        天井ヒータ
５４０        接続部
５４１        接続炉
５４１ａ      接続室
５４２        中間ヒータ
５４３        リフトアウトロール
５５０        徐冷部
５５１        徐冷炉
５５１ａ      徐冷室
５５２        徐冷ヒータ
５５３        複数の徐冷ロール
５８０        ヒータ
Ｇ１          ガラス原料
Ｇ２          溶融ガラス
Ｇ３          ガラスリボン
Ｍ            溶融金属
【図１】
2020205267.tif 000004
【図２】
2020205267.tif 000005
【図３】
2020205267.tif 000006
【図４】
2020205267.tif 000007
【図５】
2020205267.tif 000008
【図６】
2020205267.tif 000009
【図７】
2020205267.tif 000010