(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスシートの形成システムであって、
溶融ガラスを主成分とする材料を収容するように構成されかつ前記溶融ガラスを主成分とする材料が下流へ向かって通過する末端部を備えた耐熱性体と、
前記溶融ガラスを主成分とする材料を通して前記末端部の複数の部分を選択的に加熱するエネルギーを伝達する手段と、
を備え、伝達された前記エネルギーは、前記溶融ガラスを主成分とする材料によって完全には吸収されず、少なくとも或る程度は前記末端部によって吸収される選択的な周波数を有するものからなり、
前記エネルギーを伝達する手段が、少なくとも１本のレーザービームを含み、該レーザービームは、近赤外光範囲または可視光範囲における波長帯域を有することを特徴とする、ガラスシートの形成システム。
【請求項２】
ガラスシートの形成方法であって、
溶融ガラスを主成分とする材料を収容するように構成されかつ前記溶融ガラスを主成分とする材料が下流へ向かって通過する末端部を備えた耐熱性体を提供し、
前記溶融ガラスを主成分とする材料を通して前記末端部の少なくとも第１の部分を加熱するエネルギーを伝達する、
各ステップを含み、伝達された前記エネルギーは、前記溶融ガラスを主成分とする材料によって完全には吸収されず、少なくとも或る程度は前記末端部によって吸収される、選択的な周波数を有するものからなり、
前記エネルギーを伝達するステップが、少なくとも１本のレーザービームを前記末端部の前記第１の部分に導くステップを含み、該レーザービームは、近赤外光範囲または可視光範囲における波長帯域を有することを特徴とする、ガラスシートの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、「電磁輻射による溶融ガラスの温度制御」と題して、２００８年４月２９日付けで提出された米国仮特許出願第１２／１５０４８４号、および２００８年２月２９日付けで提出された米国仮特許出願第６１／０６７,６７１号の優先権を主張した出願である。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ガラスシートの形成システムおよび方法に関する。特に、ガラスシート形成工程に利用される送出システムを熱的に制御するためのシステムおよび方法が提供される。
【背景技術】
【０００３】
近年、ＬＣＤ用途を含む種々の用途に用いられる平坦なガラスシートに対する必要性に大きな注目が集中して来ている。ガラスシートにおける不完全性および／または欠陥を最少化するための努力が払われて来ている。失透（ガラス中の結晶成長）は、ガラスシートの品質に悪影響を与える共通の問題である。
【０００４】
ガラスシートを形成するための常套的な手段は、ダウンドロー・フュージョン法（アイソパイプを用いるもの等）、フロート法、圧延法等を含む。これらの方法のそれぞれにおいて、ガラスシート形成工程においては、溶けたガラスを主成分とする材料が一般に耐熱性体上を流れる。しかしながら、ガラスを主成分とする材料の液相線粘度は、常套的な溶融状態で形成可能なガラスの組成範囲を制限する。ＬＣＤのための常套的な溶融状態で形成可能なガラスは、約５００,０００ポアズ（５０，０００Ｐａ・ｓ）よりも大きい液相線粘度を有する（２０００シリーズのガラスは１,０００,０００（１００，０００Ｐａ・ｓ）に近くなり得る）。一般的に、５００,０００ポアズ（５０，０００Ｐａ・ｓ）未満の液相線粘度を有するガラスを主成分とする材料は、製造工程中に失透を生じるために、高品質のガラスシートを形成するのに現在は使用できない。
【０００５】
「液相線」は二つの要素、すなわち、核化の始まりおよび結晶成長速度を有する。核化は、耐熱性体の表面上の耐熱性体とガラスとの界面において生じる（ヘテロ核化）可能性があり、この核化の振舞いは、界面における表面粗さおよび局部組成によって主に支配される。均一核化（界面においてではなくバルクガラス内における）は過冷却、すなわち液相線の下方から、粘度が高すぎて原子が核を形成するために動くことができない粘度が十分に高い点までのΔＴの関数である。結晶成長速度は、一般に液相線温度の直下において最大であり、原子の易動度が低下するにつれて徐々に低下する。
【０００６】
別の結晶化の問題は、厳密に言えば失透ではないが、二次的なジルコンである。ジルコンを含む耐熱性体を用いて製造されたガラスシートはこの問題の影響を受け易い。製造工程の高温段階においてガラス内に溶解したジルコンまたはジルコニアは、工程のより低い温度の部分で小さいジルコン針の形態で凝固し、ガラスシート内に欠陥として組み込まれる。この過程は、より低い温度においては低い溶解性を有する何れの耐火性組成物にも発生し得るものであって、必ずしもジルコン組成物に限られるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ガラス形成工程中のガラス内における失透および二次的なジルコンの影響を最少にしながら、ガラス送出システムを熱的に制御することによって、ガラスシートを形成するシステムおよび方法がこの技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガラスシートの形成システムおよび方法を提供するものである。より詳細には、溶融ガラス等の、しかしながらこれに限定されない、ガラスを主成分とする材料を収容するように構成された１個の耐熱性体を備えたシステムが提供される。このシステムは、上記ガラスを主成分とする材料を通して上記耐熱性体の少なくとも一部分を選択的に加熱するエネルギーを伝達する手段をさらに備えている。一つの態様において、上記伝達されたエネルギーは、上記溶融ガラスを主成分とする材料によって全てが吸収されることはなく、少なくとも或る程度は上記耐熱性体によって吸収される。
【０００９】
使用時には、ガラスを主成分とする材料を収容するように構成された１個の耐熱性体を提供し、かつ上記ガラスを主成分とする材料を通して上記耐熱性の少なくとも一部分にエネルギーを伝達して上記耐熱性の少なくとも一部分を加熱する各ステップを含む方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらなる実施の形態は、一部が詳細な説明および後述の請求項に記載され、かつ一部は詳細な説明から導かれ、または本発明の実施によって会得され得るであろう。上述の概略説明および後述の詳細な説明の双方は例示であって、説明のためのみのものであり、開示されおよび／または請求項に記載された本発明を限定するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】シートガラスを圧延する典型的なシステムを示す図である。
【図２】フロート法を用いてシートガラスを形成する典型的なシステムを示す図である。
【図３】ダウンドロー・フュージョン法を用いてシートガラスを形成するためのアイソパイプを有する典型的なシステムを示す図である。
【図４】アイソパイプの両壁を越えて流れる溶融ガラスを通してアイソパイプの耐熱性底縁を加熱するように構成された、４０ＭＨｚにおける高周波の漂遊電磁界を有する、本発明の一つの態様による典型的なシステムを示す図である。
【図５】アイソパイプの両壁を越えて流れる溶融ガラスを通してアイソパイプの耐熱性底縁を加熱するように構成された、４０ＭＨｚにおける平行高周波プレートを備えた、本発明の別の態様による典型的なシステムを示す図である。
【図６】アイソパイプの両壁を越えて流れる溶融ガラスを通してアイソパイプの耐熱性底縁を加熱するように構成された、マイクロ波発生器を備えた、本発明の一つの態様による典型的なシステムを示す図である。
【図７】底縁部を有するアイソパイプと、このアイソパイプの両側を越えて流れる溶融ガラス（不図示）を通して耐熱性底縁を加熱するレーザーアレイとを備えた、シートガラスを形成するための典型的なオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョンシステムを示す図である。
【図８】底縁部を有するアイソパイプと、このアイソパイプの両側を越えて流れる溶融ガラス（不図示）を通して耐熱性底縁を加熱する走査レーザーとを備えた、シートガラスを形成するための典型的なオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョンシステムを示す図である。
【図９】ＭｏＳｉ２抵抗加熱素子およびマイクロ波または高周波エネルギーの双方を用いるハイブリッド炉内に、同様の体積を有するＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスおよびジルコン材料を備えた、本発明の一つの態様による２４５０ＭＨｚおよび９００℃における実験装置の概略図である。
【図１０】図９の実験装置において、同様の体積を有するＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスおよびジルコン材料を用いた２４５０ＭＨｚおよび９００℃における実験の結果を示すグラフである。
【図１１】周波数および温度の関数としての、ＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の差分誘電率（ε′）を示すグラフである。
【図１２】周波数および温度の関数としての、ＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の差分誘電損失（ε″）を示すグラフである。
【図１３】周波数および温度の関数としての、ジルコン材料およびＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスの電力半値浸透深さを示すグラフである。
【図１４】周波数および温度の関数としての、ジルコン材料およびＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスの誘電正接を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記の本発明の説明は、現在知られている最良の実施の形態において本発明の教示を可能にするものとして提供される。このため、当業者は、本発明の有益な成果をなおも得ながら、ここに説明されている種々の実施の形態に対して多くの変更を行なうことが可能なことを認識かつ理解すべきである。本発明の所望の効果のいくつかは、本発明の特徴のいくつかを選択することによって、他の特徴を利用することなしに、本発明の所望の効果のいくつかが得られることが明らかである。したがって、本発明に対して多くの変更および適応が可能であり、かつ状況によってはそれが望ましくもあり、それらも本発明の一部分であることを当業者は認識すべきである。それ故に、下記の説明は、本発明の原理を示すものとして提供されるものであって、本発明を限定するものではない。
【００１３】
本明細書において使用されている単数形の用語は、特に文脈中で単数に限ると明示されていない限り、複数のものを含む。それ故に、例えば、１個のアイソパイプが言及されている実施の形態は、文脈中で複数は含まないと明示されていない限り、２個以上のこのようなアイソパイプを備えた実施の形態を含む。
【００１４】
本明細書において使用されている「ジルコン材料」なる用語は、ジルコン（珪酸ジルコニウム）を含むジルコン組成物は含まないと明示されていない限り、ジルコンを含むジルコン組成物を意味する。多くの態様によれば、ジルコン材料は、例えばアイソパイプ等の耐熱性セラミック体の形成に用いるのに適している。ジルコン材料は、もし存在する場合には、例えば固形物または粉末等の適当な形態で提供されることが可能である。
【００１５】
本明細書においては、「約」或る特定値から、および／または「約」別の特定値まで、という形で範囲が表現されている。このような一つの範囲が表現されている場合、別の実施の形態が、或る特定値から、および／または別の特定値までを含む。同様に、先行詞「約」を用いることによって概略的に値が表現されている場合、その特定値は別の実施の形態を形成することを理解すべきである。各範囲の両端点は、他の両端点との関連において、および他の両端点と独立的にとの双方において有意である。
【００１６】
上述に簡潔的に総括されているように、本発明は、ガラスシートの形成システムおよび方法である。失透または二次的なジルコンの沈積による等のガラス内における欠陥の成長を最少化するために、下記にさらに説明されているように、上記送出システムを十分に高い温度に維持し、かつこの送出システムから下流に流れるにつれてガラスの急冷を可能にすることによって、シート形成工程において用いられるガラス送出システムの温度特性を制御するためのシステムおよび方法が提供される。ガラスの急冷によって、結晶化の成長速度が高い温度ゾーン内でガラスが過ごす時間が最短にされる。同様に、上記送出システムを加熱し、かつこの送出システム全体の温度勾配を最少にすることによって、例えばジルコン材料等のジルコンの沈積が制御される。
【００１７】
一つの態様において、このシステムは、ガラスを主成分とする材料を収容するように構成された耐熱性体を備えている。一つの態様において、上記ガラスを主成分とする材料は溶融ガラスとすることができる。上記耐熱性体は、ガラスを主成分とする材料がそこから下流へ通過する末端部を有する。種々の態様によれば、上記耐熱性体はジルコン耐熱性材料を含む。
【００１８】
図１を参照すると、一つの態様における上記耐熱性体は、ガラスシートを形成するための圧延システムに用いることができる。この態様においては、耐熱性体１０７は、この耐熱性体の反対側の基端部よりも低い末端部を備えて下方へ傾斜している。ガラスを主成分とする材料１１１は、上記末端部を離れて流れるにつれて、少なくとも一対のローラ１１５によって牽引されてガラスシートを形成する。
【００１９】
随意的に、上記耐熱性体は、ガラスシートを形成するためのフロート法に用いることができる。図２に示されているように、耐熱性体２０７は、この耐熱性体の少なくとも一部分よりも低い末端部を備えて下方へ傾斜している。ガラスを主成分とする材料１１１は、上記末端部を離れて流れるにつれて、液状金属（錫等）の浴槽２１９上へ送出される。
【００２０】
さらに別の態様においては、ダウンドロー・フュージョン法によりガラスシートを形成するために、図３に示されているように、耐熱性体３０７を有するアイソパイプ３０１を用いることができる。このアイソパイプは、供給パイプ３０３を通じて溶融ガラスを主成分とする材料１１１を収容するためのトラフ３０５を画成する上方部分を備えることができる。このアイソパイプは、アイソパイプの底縁３０９に向かって先細になる対向する下方部分を備えている。したがって、耐熱性体の末端部は上記底縁からなる。溶融ガラスを主成分とする材料１１１はトラフ内に収容され、かつこのトラフの両側の頂縁をオーバーフローし、２条のガラスシートを形成してアイソパイプの両外側面に沿って下方へ、次いで内方へ流れ下る。２条のシートはアイソパイプの底縁３０９において出会い、そこで融合して１条のシートになる。この１条のシートは、次いで複数のローラ等の牽引装置（矢印３１３によって示されている）に供給され、この引装置は、上記シートが上記底縁から引き出される速度によってシートの厚さを制御する。
【００２１】
さらなる態様において、このシステムは、ガラスを主成分とする材料が通る末端部の複数部分を選択的に加熱するために、エネルギーを伝達するための手段を備えている。例えば図１および図２は、溶融ガラスがそれぞれの耐熱性体から離れる地点近傍のエネルギー印加領域（それぞれ１１７および２１７）を示す。同様に、エネルギー伝達手段は、例えば図４〜図７に示されているように、アイソパイプの底縁近傍を加熱するように構成されている。一つの特定の態様において、伝達されたエネルギーは、溶融ガラスを主成分とする材料によって完全には吸収されず、少なくとも一部は上記耐熱性体の末端部によって少なくとも或る程度は吸収される周波数が選択される。
【００２２】
耐熱性体の末端部にエネルギーを選択的に伝達するために、種々の手段を用いることができる。一つの態様において、高周波（ＲＦ）発生器を用いることができる。エネルギー伝達システムおよび制御システムは、高周波発生器と組み合わせて用いられて、耐熱性体の末端部にエネルギーを印加する。一つのエネルギー伝達システムは、各耐熱性体の末端部に平行に延びる二対以上の平行ロッドを備えて、溶融ガラスを主成分とする材料を通してエネルギーを伝達する。例えば、図４においては、複数対の平行ロッド４３１がアイソパイプ３０１の底縁部の各側に配置され、かつ底縁部と平行に延びて、底縁部のどちらの側にも漂遊電磁場４３３を発生させることができる。随意的に、このエネルギー伝達システムは、図５に示されているように、アイソパイプ３０１の底縁部等の末端部の長さの少なくとも一部分に沿って延びる平行プレート５３５を備えることができる。高周波は、耐熱性体の末端部の長さ方向に沿って比較的一様に伝達されることができる。さらなる態様において、高周波を発生させるプレートまたはロッドは、耐熱性体に沿って流れるガラスを主成分とする材料から熱を奪うためのヒートシンクとして用いることができる。
【００２３】
別の態様においては、耐熱性体の末端部を加熱するのにマイクロ波を用いことができる。マイクロ波発生器は、適当な制御システムとともに、漏れ易い導波路またはホーンアンテナに結合することができる。上記導波路は、マイクロ波・エネルギーを耐熱性体の末端部に導くように配置することができる。例えば図６に示されているように、導波路６３９に結合されたマイクロ波発生器６３７は、アイソパイプ３０１の底縁部の各側に配置されることができる。これらのマイクロ波発生器は、アイソパイプの底縁近傍の下向きに傾斜した部分にマイクロ波・エネルギーを導くことができる。別の態様においては、上記濾波器が少なくとも部分的に金属製（例えば、白金で覆われたセラミック、しかしながらこれに限定されない）とすることができ、かつ耐熱性体に沿って流れるガラスを主成分とする材料から熱を奪うヒートシンクとして用いることができる。随意的に、１個以上のヒートシンク６６１がマイクロ波発生器の下流に１個以上のヒートシンク６６１を配置して、ガラスを主成分とする材料から熱を奪うことができる。
【００２４】
耐熱性体の末端部を選択的に加熱するのにレーザーを用いることもできる。例えば、少なくとも１本のレーザービームを上記末端部に導くことが可能である。このレーザービームは、７８０〜１１０００ｎｍ等の近赤外光領域の波長帯域を有することができる。随意的に、上記レーザービームは、３８０〜７８０ｎｍ等の可視光領域の波長帯域を有することができる。一つの態様においては、複数のレーザーからなるアレイを上記末端部の長さ方向に沿っては位置することができる。例えば、図７を参照すると、複数のレーザー７２３からなるレーザーアレイ７２１がアイソパイプ３０１の底縁部に近接して、かつ底縁に対してほぼ平行に配置されることができる。各レーザーから放射されるレーザービーム７２５は、アイソパイプの末端部に導かれる。図においては底縁部の片側のみに配置されているが、同様のレーザーアレイが底縁部の反対側に配置されることもできる。
【００２５】
図８に示されているように、アイソパイプ３０１等の耐熱性体の末端部を選択的に加熱するために、走査レーザー８２３を用いることもできる。レーザービームは上記末端部の長さ方向に沿って走査される。一つの態様において、上記レーザーは、鏡等の反射面８２７に向かってレーザービーム８２５ａを導くことができ、この反射面は選択的に移動または位置決めされて、反射されたビーム８２５ｂの方向を変えることができる。耐熱性体上の何れか１点におけるレーザービームの滞留時間が、局部の温度上昇を決定するであろう。一つの特定の態様において、走査レーザーとして、Ｎｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＶＯ４等の近赤外光パルス・レーザーが用いられる。図８に示されているように、レーザーは、アイソパイプ３０１の末端部の長さの少なくとも一部分（αで示されている）を走査するように構成されている。走査レーザー機構は、アイソパイプの底縁部の片側のみに沿ってが配置されていることが図８に示されているが、図７に関して説明されたように、同様のレーザー機構が底縁部の反対側にも配置可能なことが考えられる。
【００２６】
一つの態様において、伝達されるエネルギーは、マイクロ波範囲における約３００ＭＨｚから約２００,０００ＭＨｚまでの範囲内にある。随意的に、伝達されるエネルギーが３ＭＨｚから約３００ＭＨｚまでの高周波領域の範囲内とすることができる。さらに別の態様において、エネルギー伝達手段は、伝達されるエネルギーが、末端部を通って流れるガラスを主成分とする材料の液相線温度よりも高い温度まで上記末端部を加熱するのに十分な周波数においてエネルギーを伝達するように構成される。
【００２７】
種々の態様によれば、このシステムは、ガラスを主成分とする材料から熱を奪うように構成されたヒートシンクをさらに備えている。ガラスを主成分とする材料から熱を奪うためには、ヒートシンクが流体の流れに沿った何処に配置されてもよいように考えられるが、このヒートシンクは、上記末端部の下流側に配置されることができる。一つの特定の態様において、ヒートシンクが上記末端部の下流の末端部に配置される。例えば図６に示されているように、１個または複数個のヒートシンク６６１がアイソパイプの底縁部から下流に配置されて、上記底縁から流出する、または上記底縁から引き出されるガラスを主成分とする材料から熱を奪う。本明細書に記載されているように、高周波プレートまたはロッド、導波路、またはその他のシステム構成要素等の、しかしながらこれらに限定されない種々のシステム構成要素は、同時にヒートシンクとして用いられ得ることが考えられる。
【００２８】
使用時には、ガラスシートの形成方法が提供される。一つの態様において、この方法は、ガラスを主成分とする材料を収容するように構成された耐熱性体を提供しかつエネルギーを伝達して、上記耐熱性体の少なくとも一部分を加熱する。上述のように、この耐熱性体は、ガラスを主成分とする材料がそこを通って下流へ流れる末端部を備えることができる。このような耐熱性体は、圧延法、フロート法、ダウンドロー・フュージョン法（先細の底縁部を有するアイソパイプ等）、およびその他のガラスシート形成方法に用いられるものを含む。随意的に、ここに記述されている方法は、ゴビング法またはガラスの連続的流動（チューブまたはロッドドロー）を含むガラス形成工程にも使用することができる。一つの態様において、上記耐熱性体はさらに、ジルコン耐熱性材料を含ませることができる。
【００２９】
一つの態様において、この方法は、ガラスを主成分とする材料を通してこの部分を加熱することができる耐熱性体の少なくとも末端部分にエネルギーを伝達することを含む。伝達されたエネルギーは、ガラスを主成分とする材料によって全てが吸収されることはなく、少なくとも或る程度は上記末端部によって吸収される。上述のように、上記ガラスを主成分とする材料は液相線温度を有する。上記耐熱性体にエネルギーを伝達することは、この耐熱性体の少なくとも一部分を、上記ガラスを主成分とする材料の液相線温度よりも高い温度に加熱するのに十分なエネルギーを伝達することを含む。上記耐熱性体の少なくとも末端部を上記液相線温度よりも高い温度に保つことによって、ガラスは上記末端部から下流において上記液相線温度未満まで急冷され、失透が制御される。
【００３０】
上記エネルギーは、上述のように、マイクロ波発生器、高周波発生器、レーザーアレイ、走査レーザーまたはその他の手段を含む。伝達されるエネルギーは、約３００ＭＨｚ〜約２００,０００ＭＨｚ（すなわちマイクロ波・エネルギー）、または約３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数範囲（すなわち高周波エネルギー）とすることができる。随意的に、上記エネルギーを発生させるために、可視光または近赤外光範囲の個々の周波数または周波数帯域を有するレーザーを含む、何れかの周波数で動作するレーザーを用いることができる。
【００３１】
この方法はさらに、流体流に沿った１箇所または複数箇所においてヒートシンクを提供することを含ませることができる。一つの態様において、この方法は、上記末端部から下流に１個のヒートシンクを提供することを含む。このヒートシンクは、上記ガラスを主成分とする材料から熱を奪うように構成される。一つの態様において、ヒートシンクは、上記ガラスを主成分とする材料が上記耐熱性体の末端部の近傍から離れるときのこのガラスを主成分とする材料の急冷を助成することができる。上記ガラスを主成分とする材料を上記耐熱性体の末端部から引き出すための手段も提供される。上述のように、上記ヒートシンクは、上記末端部の上流を含む、上記流体流に沿った何処にも配置されることができることが考えられる。
【００３２】
以上、図示された特定の実施の形態について本発明を詳細に説明したが、添付の請求項に規定された本発明の広範な精神および範囲から離れることなしに、種々の変更が可能なことを理解すべきである。
【実施例】
【００３３】
本発明の原理をさらに説明するために、完全な開示とともに、請求項に記載されたセラミック物品および方法が如何にしてなされかつ評価されたかの説明を当業者に提供ための実施例を下記に示す。これらは純粋に本発明の例示を目的とするものであって、発明者等が彼等の発明に関して範囲を限定することを目的とするものではない。数値（例えば量、温度等）に関しては正確性を保証する努力がなされているが、若干の誤差および偏差が生じている。特に明示されていない限り、部は重量部であり、温度は℃、または室温であり、圧力は大気圧またはその前後である。
【００３４】
実験は、類似の堆積を有するＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスおよびジルコン材料の種々の特性を測定することが行なわれた。その実験装置が図９に示されている。図に示されているように、ＭｏＳｉＯ２抵抗加熱素子９４９と、種々の周波数におけるエネルギーを発生させるためのマイクロ波または高周波発生器９５１との双方を用いるハイブリッド炉９４１内にジルコン材料の試料９５５が配置された。移動に従ってモードの共振周波数を変調する効果を得て、スペクトルの僅かに外側の効果モードに持ち込むためのマイクロ波または高周波モード・ミキサ９５３も提供された。このモード・ミキサは、炉内部の二次的アンテナとしても働き、存在する場に常に結合して、回転とともに変わる二次的パターンを再放射する。モード・ミキサは、材料を一様に加熱するためにも提供される。上記ＭｏＳｉＯ２抵抗加熱素子は、試料を９００℃まで昇温させるのに用いられた。環境熱電対９４７、ガラス試料熱電対９４３、およびジルコン材料試料熱電対９４５が温度センサとして提供された。次に、マイクロ波加熱または高周波加熱により試料内に徐々に増大する温度上昇を生じさせるために、ＭｏＳｉＯ２抵抗加熱素子９４９をマニュアル・モードにする。ガラス試料９５７およびジルコン材料試料９５５は、個々の順次の実験に引き入れられた。
【００３５】
図１０は、この実験の結果を示し、エネルギー入力の関数としての温度上昇が、ガラス（１０．１，１０．５）よりもジルコン材料（（１０．３，１０．７）の方が大きいが、双方の材料がヒートアップしていることを表している。
【００３６】
別の実験は、周波数および温度の関数としてのＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の種々の特性を測定するために行なわれた。図１１は、周波数および温度の関数としてのＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の差分誘電率（ε′）を示す。図示のように、差分は５４ＭＨｚにおいて最大に増大した。図１２は、周波数および温度の関数としてのＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の差分誘電損失（ε″）を示す。９１２ＭＨｚおよび２４６０ＭＨｚにおける僅かながら増大はしているが、比較的一定である。しかしながら、温度上昇が約４００℃を超えると、５４ＭＨｚにおける差分が確実に増大している。
【００３７】
図１３は、周波数および温度の関数としてのＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラス（１３．７）に対するジルコン材料の電力半値浸透深さを示す。テストされた周波数は、５４ＭＨｚ（ジルコン材料：１３．１，ガラス：１３．２）、９１２ＭＨｚ（ジルコン材料：１３．３，ガラス：１３．４）、および２４６０ＭＨｚ（ジルコン材料：１３．５，ガラス：１３．６）であった。双方の材料は比較的透明であり、したがって、エネルギーは、耐熱性体の近傍のガラスを通過して耐熱性体内へ入ることが可能である。図１３は、浸透深さが２種類のマイクロ波周波数（９１２ＭＨｚおよび２４６０ＭＨｚ）よりも高周波の５４ＭＨｚの方が、浸透深さが大きいことを示している。
【００３８】
図１４は、周波数および温度の関数としてのＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスに対するジルコン材料の誘電正接を示す。テストされた周波数は、５４ＭＨｚ（ジルコン材料：１４．１，ガラス：１４．２）、９１２ＭＨｚ（ジルコン材料：１４．３，ガラス：１４．４）、および２４６０ＭＨｚ（ジルコン材料：１４．５，ガラス：１４．６）であった。０．０１の上方において材料を加熱することが可能であり、０．１の上方においては材料が大きくヒートアップするようである。２４５０ＭＨｚおよび９００℃における実験では、双方の材料がヒートアップすることが確かめられた。
【００３９】
複数の図面から明らかなように、アイソパイプのジルコン材料によるエネルギーの吸収は、周波数の低下とともに増大している。ジルコン材料によるエネルギーの吸収は、温度の上昇とともに増大している。ガラスとジルコン材料の吸収が等しい場合には、ガラスが移動しており、エネルギーの一部を運び去るが、ジルコン材料は、ガラス層に対する熱伝導度およびガラスとの界面からの輻射によって、吸収されたエネルギーを失うことが観察された。このことは一般的に、ガラス層に比較してアイソパイプが大きく加熱される結果となっている。したがって、ガラスとアイソパイプとの間の差分特性が大きい低い周波数の機器よりも、比較的小型の導波路を備えた低価格および小型の２４５０ＭＨｚマイクロ波機器が用いられる。上記導波路は、水で冷却された金属を用いることができ、したがって、付加された熱をガラスから奪うヒートシンクとして用いることができる。
【００４０】
概して、ＥＡＧＬＥ２０００Ｆガラスおよびジルコン材料の特性は、ガラスよりも多くのエネルギーがジルコンによって吸収されることから、一般的な底縁温度において十分に差がることが判明した。この態様において、アイソパイプの温度、特にアイソパイプ・ガラス界面における温度は、ガラスが失透する温度よりも高く保つことができ、アイソパイプから下流においてガラスが液相線温度よりも低く冷却されるのを可能にする。
【符号の説明】
【００４１】
１０７，２０７，３０７  耐熱性体
１１１  ガラスを主成分とする材料
１１５  ローラ
１１７，２１７  エネルギー印加領域
２１９  液状金属浴槽
３０１  アイソパイプ
３０３  供給パイプ
３０５  アイソパイプのトラフ
３０９  アイソパイプの底縁
３１３  牽引装置
４３１  平行ロッド
４３３  漂遊電磁場
５３５  平行プレート
６３７  マイクロ波発生器
６３９  導波路
６６１  ヒートシンク
７２１  レーザーアレイ
７２３，８２３  レーザー
７２５，７２５ａ，７２５ｂ  レーザービーム
８２７  反射面
９４１  ハイブリッド炉
９４３，９４５，９４７  熱電対
９４９  抵抗加熱素子
９５１  マイクロ波または高周波発生器
９５３  モード・ミキサ
９５５  ジルコン材料試料
９５７  ガラス試料
【図１】
0005411876.tif 000002
【図２】
0005411876.tif 000003
【図３】
0005411876.tif 000004
【図４】
0005411876.tif 000005
【図５】
0005411876.tif 000006
【図６】
0005411876.tif 000007
【図７】
0005411876.tif 000008
【図８】
0005411876.tif 000009
【図９】
0005411876.tif 000010
【図１０】
0005411876.tif 000011
【図１１】
0005411876.tif 000012
【図１２】
0005411876.tif 000013
【図１３】
0005411876.tif 000014
【図１４】
0005411876.tif 000015