(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融物（１）と、該溶融物（１）と接触する雰囲気（６ａ）とを受容する空間を規定し、かつ少なくとも１つの供給路（３ａ）及び／又は少なくとも１つの排出路（３ｂ）を有する装置（２）であって該溶融物（１）が側方から該供給路（３ａ）を通って該装置（２）に入る装置中における該溶融物（１）の連続的清澄のための方法であって、該装置（２）及び／又は該供給路（３ａ）及び／又は該排出路（３ｂ）の溶融物接触表面（１４ａ）を少なくとも部分的に含む少なくとも１つの区画（２０）がイリジウムを含んでおり、少なくとも該装置（２）及び／又は該供給路（３ａ）及び／又は該排出路（３ｂ）の該イリジウム含有区画（２０）を少なくとも局所的に加熱すること、及び該イリジウム含有区画（２０）が、約５０重量％〜約１００重量％のイリジウム含有量を有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記イリジウム含有区画（２０）を、通電加熱且つ／又は誘導加熱する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの小領域内の前記溶融物（１）の温度が、約８００℃〜約２０００℃に加熱される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記イリジウム含有区画（２０）のうちの少なくとも溶融物接触表面（１４ａ）を有していない領域が、少なくとも１つの封止体（１０）を備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記封止体（１０）が所定雰囲気（６）を用いて設けられている請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記所定雰囲気（６）が、前記装置（２）によって規定された空間に付与され、且つ／又は前記イリジウム含有区画（２０）の前記溶融物とは反対側（１４ｂ）によって少なくとも局所的に区画された空間に付与された雰囲気（６ａ）に実質的に相当する請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記所定雰囲気（６、６ａ）が減じられた圧力として付与される請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記所定雰囲気（６、６ａ）が気体として付与され、且つ／又は前記流体が、少なくとも減じられた酸化効果を有する気体として付与され、且つ／又は前記所定雰囲気（６、６ａ）が、遮蔽ガスとして提供される請求項５又は６に記載の方法。
【請求項９】
前記所定雰囲気（６、６ａ）が、アルゴン、ヘリウム、形成ガス９５／５、形成ガス９５／１０、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素として、且つ／又は上記各気体の少なくとも２種を含む気体として提供される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記装置（２）及び／又は前記供給路（３ａ）及び／又は前記排出路（３ｂ）が少なくとも局所的に加熱される請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記装置（２）の前記底面（１９）及び／若しくは前記蓋（１７）及び／若しくは前記側壁（１８）、並びに／又は前記供給路（３ａ）及び／若しくは前記排出路（３ｂ）が、凝固ガラス溶融物（２３）が形成されるように、少なくとも局所的に冷却される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ガラス溶融物（１）と、該溶融物（１）と接触する雰囲気（６ａ）とを受容する空間を規定し、かつ少なくとも１つの供給路（３ａ）及び／又は少なくとも１つの排出路（３ｂ）を有する装置（２）であって該溶融物（１）が側方から該供給路（３ａ）を通って該装置（２）に入る装置における、該溶融物（１）の連続的清澄のための、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置であって、前記装置（２）及び／又は前記供給路（３ａ）及び／又は前記排出路（３ｂ）の少なくとも部分的に溶融物接触表面（１４ａ）を有する少なくとも１つの区画（２０）がイリジウムを含んでおり、前記イリジウム含有区画（２０）が、約５０重量％〜約１００重量％のイリジウム含有量を有していることを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記イリジウム含有区画（２０）が、少なくとも白金、ロジウム、パラジウム及び／若しくはジルコニウム、又はこれらの元素の少なくとも２種を含んでいる請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置（２）の前記イリジウム含有区画（２０）が、約２０００℃よりも高い熱安定性を有する少なくとも１つの区画を有している請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記イリジウム含有区画（２０）のうちの少なくとも溶融物接触表面（１４ａ）を有していない領域が、少なくとも１つの封止体（１０）を有している請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記封止体（１０）が、金属及び／又はシリカガラス及び／又は非導電性気密耐火性物質からなる少なくとも１つのハウジングを備えている請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記封止体（１０）が、前記イリジウム含有区画（２０）の前記溶融物とは反対側（１４ｂ）に配置されている請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置（２）及び／又は前記供給路（３ａ）及び／又は前記排出路（３ｂ）が、単一部品として設計されている請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置（２）及び／又は前記供給路（３ａ）及び／又は前記排出路（３ｂ）が、複数のモジュール化部品からなるものとして設計されている請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置の別々の区画が嵌入式連結部によって互いに連結されている請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記嵌入式連結部が、少なくとも１つのセラミックシール及び／又はガラス質シール及び／又はガラス化ガラス溶融物（２３）を含んでいる請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記嵌入式連結部が少なくとも局所的に冷却可能に設計されている請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置（２）の底面（１９）が、隆起を有して実質的に非平面状に設計されている請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記隆起が実質的に三角形及び／又は半円形の断面を有している請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記底面（１９）の少なくとも小領域、及び／又は前記蓋（１７）の少なくとも小領域、及び／又は前記側壁（１８）の少なくとも小領域が、前記イリジウム含有区画（２０）によって形成されているか、前記底面（１９）及び／又は前記蓋（１７）及び／又は前記側壁（１８）が前記イリジウム含有区画（２０）によって形成されているか、あるいは前記装置（２）が前記イリジウム含有区画（２０）によってその全体を形成されている請求項１２〜２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置（２）の前記溶融物（１）と接触しない区画が少なくとも１種の耐火性材料をその材料として有している請求項１２〜２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記耐火性材料が、耐火性ブロック、耐火性セラミック、冷却非耐火性材料及び／又は金属を含んでいる請求項１２〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
少なくとも１つの流れ影響具（５）が前記装置内に配置されている請求項１２〜２７のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度低粘性ガラス溶融物の連続的清澄のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学用途、特に、厳密な仕様を有する光学ガラス、ファイバ光学ガラス、ディスプレイガラス及び／又は工業用ガラスのためのガラス品質については、気体介在物や気泡がなく、且つ変色介在物の量が最小であることが、電磁放射の非摂動伝達にとって極めて重要である。さらに、ガラス品質は本質的に、その均質性、及びストライエーション(striation)の不存在によって影響を受ける。毒性物質、又は少なくとも健康が懸念されるか若しくは環境的に懸念される物質、例えばケイ素又はアンチモンの使用は可能な限り回避されなければならない。
【０００３】
ガラス製造の第１のプロセス工程では、出発物質、いわゆるバッチが溶融される。温度の上昇によりバッチが粘性流体となったら、ゆっくりと均質化を開始する。即ち、溶融物の全ての構成成分を溶解し且つ一様に分散させ、ストライエーションを取り除く。同様に初期清澄を開始する。即ち、ガラス溶融物から気泡を除去し、これを、さらなる特定の清澄工程において連続的に行う。
【０００４】
同一装置内での溶融及び清澄は最も経済的な清澄方法ではあるが、残留気泡量が比較的大きいことから、この方法は気泡の割合に対する要求が比較的低い工業用ガラスについてしか使用されない。
【０００５】
上記方法とは異なり、連続的に作業される溶融方法では、より厳密な仕様を有するガラス、例えば、光学ガラス、ファイバ光学ガラス又は工業用ガラスが、白金又は白金合金からなる特定の清澄室又は清澄装置において、気泡を含まないように慣用的に清澄される。被覆材料又はバルク材料として使用される白金は、一方で非常にコストが高く、他方、白金又は白金合金からなる装置は、少量のＰｔ又は他の合金成分が、腐食性及び一つにはガラス溶融物の反応性により溶融物中に放出されるという欠点がある。ガラスの酸化還元状態に応じて、これらの合金構成成分は、ガラス最終製品においてイオン形態で、例えばＰｔ４＋イオン又はＲｈ４＋イオンとして、又は元素形態で細かく分散するコロイド粒子として存在する。ガラス最終製品における濃度及び／又は粒径に応じて、ガラス溶融物中への金属イオン又は金属元素のこの導入は、望ましくない変色や、可視域のみならず電磁放射の伝送低下を招くおそれがある。
【０００６】
ガラスの清澄を改善し、且つ清澄時間を短くする別の可能な方法は、高清澄温度を使用することからなる。清澄時の温度を上昇させることにより、とりわけ、ガラス溶融物の粘度が低下し、これによってガラス溶融物中に存在する気泡の上昇速度が上がる。
【０００７】
特に１５５０℃を超える高清澄温度において、又は腐食性ガラスを清澄する場合、ガラスによる装置壁の大きい侵食は、ガラス溶融物、ひいてはガラス最終製品中への材料の混入の増加をもたらす。さらに、白金からなる装置は最高１６００℃の温度までしか使用することができず、且つＰｔＲｈ１０、即ち９０重量％の白金と１０重量％のロジウムとから構成される合金からなる装置は、最高１７００℃までしか使用することができないため、高清澄温度に関して不利益な制限も存在する。材料の投入量が多いと、ガラスは濃い黄色を呈する。ＰｔＲｈ２０、即ち８０重量％の白金と２０重量％のロジウムとから構成される合金からなる装置は、１８００℃までしか使用することができず、同様にガラスは濃い黄色を呈する。ＺｒＯ２安定化白金からなる装置は、最高１６５０℃までしか使用することができない。
【０００８】
清澄を最適化するさらなる手段は化学清澄剤の使用に帰する。この方法の原理は、構成成分をバッチに添加し、構成成分が高温において溶融物中で分解し、気体、一般的に酸素を発生させるか又は放出することにある。清澄剤によって放出される気体は、溶融物中に含有される気体を吸収し、清澄時間が増すにつれて成長し、より急速に溶融物の表面に上昇するため、溶融物の外部に出る気泡を作る。
【０００９】
とりわけ、清澄剤の選択は、気体の発生又は種々の清澄剤の分解が様々な温度で起こることから、清澄時のガラス溶融物の温度に依存する。例えば、清澄剤である五酸化二ヒ素（Ａｓ２Ｏ５）は、１２５０℃を超える温度で酸素を開裂することによって酸化ヒ素（Ａｓ２Ｏ３）に分解した状態でガラス溶融物中に残り、このためガラス最終製品中に含まれる。対照的に、いわゆる高温清澄剤、例えばＳｎＯ２は、１５００℃を超える温度でしか使用されない。ＳｎＯ２は１５００℃の温度を超えると分解してＳｎＯ及び１／２Ｏ２となる。形成される酸化物は、溶融物中の大部分に残り、ガラス最終製品中に検出することができる。ガラス最終製品中に存在するヒ素は、環境且つ健康に安全なガラスが望まれる場合に特に不利益である。それゆえ、より効果的に清澄を実施することによって可能な限り気泡を有しない製品を得るために、高温で清澄する可能性のある方法に対する差し迫った必要性が存在している。
【００１０】
米国特許第６６３２０８６号は、最高２３５０℃の温度でガラスの清澄を実施することを可能にするガラス溶融るつぼを開示している。出発材料中での気体のより良好な溶解性を得るため、このような高温で装置を作動させると、気泡欠陥が減少し、変色が減少し、且つストライエーションの形成が最小限となる。この装置は、セラミック耐火性材料からなる本体を備えており、ガラスに面する本体の側面は、レニウム、オスミウム、イリジウム又はそれらの混合物の厚さ０．２５ｍｍ〜１．２７ｍｍの非反応性境界層によってコーティングされている。
【００１１】
上記のように、ガラス溶融物中に存在する気泡は、出発生成物に起因するだけでなく、溶融物中に含有される水の熱解離にも起因する。
【００１２】
下記の文献は、気泡形成というこの現象に対処するものである。
【００１３】
国際公開第０２／４４１１５号は、Ｈ２又はＨ２及びＯ２に対して不透性の層をガラス溶融物と反対側に有するガラス製造用のコーティングされた金属部品を記載している。温度に応じて、ガラス溶融物中に存在する水は水素及び酸素に解離される。水素が壁材料を通過して拡散し得る間は、形成される酸素はそのサイズのために拡散することができない。水素拡散の影響により、水素と酸素との平衡状態は溶融物中でもはや成り立たず、溶融物を冷却すると水が再び形成される。溶融物中のＯ２濃度が最終的に約１バールのＯ２分圧における溶解限度を超える場合に、Ｏ２を含有する気泡が形成される。冷却時における気泡中への、ガラス中に物理的に溶解しているＳＯ２、Ｎ２、ＣＯ２及び他の気体の拡散によって気泡はさらに成長し、気泡は最終製品中に検出することができる。これは製造されるガラス製品の品質を著しく損なう。
【００１４】
米国特許第５７８５７２６号によれば、白金又は白金合金からなる容器が水素を含有する雰囲気又は蒸気を流し込むことによって電気化学的に形成されるＯ２気泡の発生から保護され得ることが知られている。
【００１５】
国際公開第９８／１８７３１号は、ガラス溶融物と反対側に水素雰囲気を加えることによる、ガラス溶融物と白金又はモリブデンとの接触域における気泡形成の防止を記載している。外側のＨ２の分圧は、白金壁を通過する溶融物からのＨ２の拡散を防止するものである。
【００１６】
しかしながら、最後に記述されている方法は、入念なモニタリング及び制御が必要である。一方で上記方法はエラーに大変影響を受けやすく、他方で水素の危険な性質から、これらの方法自体に高い危険性を伴う。制御及び調節の欠点は、費用のかかる製造停止時間をもたらすことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
これら背景技術に対し、本発明の目的は、ガラス溶融物、特に光学用途の（特に光学ガラス用途の）ガラスの溶融物を清澄させる装置及び方法を提供することであり、本装置及び方法は、従来技術の欠点を実質的に回避するものであり、溶融物中に存在する気泡を可能な限り完全に排除し、且つ可能な限り多くの酸素気泡の再形成を防止することを可能にする。
【００１８】
特に、本方法及び装置は、光学用途を有する低粘性ガラス、好ましくは光学ガラスの清澄に好適なものである。
【００１９】
上記目的は、１２００℃を超える温度で溶融物を清澄させることを可能にすると共に、ガラス溶融物中の清澄剤の使用を少なくとも低減させ、且つ特に清澄剤の量を少なくとも低減させるといった目的を含む。これは、毒性又は少なくとも健康を危険にさらすか環境的に問題のある清澄剤及び物質（例えばヒ素又はアンチモンの酸化物）の使用を少なくとも最小限とするためである。
【００２０】
さらに、本発明の目的は、清澄装置の壁の溶融物接触表面上における溶融物、特に侵食性ガラスによる侵食、並びにこれによるガラス溶融物中への材料及びイオンの混入を軽減させることである。
【００２１】
溶融物中への装置の溶融物接触表面材料の混入を回避することができない場合、溶融物接触表面材料は、ガラス溶融物中への材料の混入がガラス最終製品（例えばレンズの設計における光学ガラス素子）の光学特性を実質的に変化させないように、選択、構成されなければならない。例えば、電磁スペクトルの光学的可視域用に設計されるレンズのＵＶ域及び／又はＩＲ域における伝達性が弱まることは許容範囲である。
【００２２】
本方法、及び本方法を実施する装置は、形成される対流ロールをさらに安定化し、且つ気流の乱れを減衰させなければならない。溶融物の最小滞留時間及び平均滞留時間を増大させなければならず、狭い滞留時間スペクトルを達成しなければならない。また短絡流を最小限にとどめなければならない。
【００２３】
かかる状況下では、最適な清澄結果が達成されるように流れ挙動に影響を与え、制御し且つ／又は調節することもできなければならない。
【００２４】
本方法、及び本方法を実施する装置はさらに、経済的に実行可能であり、且つ対費用効果が高いものでなければならない。これは、高価な出発材料（特に、純粋な白金又は白金合金）の使用を回避するといった目的を含む。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
これらの目的は、請求項１に記載される方法、及び請求項３２に記載される光学ガラス素子を作製する装置によって驚くべきことに簡単に達成される。有利な実施形態は、各従属項の主題である。
【００２６】
本発明は、溶融物、好ましくは無機溶融物、特に低粘性のガラス溶融物と、該溶融物と接触する雰囲気とを受容する空間を規定し、かつ少なくとも１つの供給路及び／又は少なくとも１つの排出路を有する装置中における該溶融物の均質化及び／又は清澄、好ましくは連続的清澄のための方法であって、該装置及び／又は該供給路及び／又は該排出路の溶融物接触表面を少なくとも部分的に含む少なくとも１つの区画がイリジウムを含んでおり、少なくとも該装置及び／又は該供給路及び／又は該排出路の該イリジウム含有区画を少なくとも局所的に加熱することを特徴とする方法を提供する。
【００２７】
清澄操作において、溶融物の温度が上昇するため、気泡が、特に溶融物中に溶解している気体及び清澄剤から溶融物中で形成され、且つ／又は溶融物中に既に存在している気泡が膨張する。気泡は溶融物中を上昇し、溶融物表面の上方に装置によって規定されるか又は形成された空間に存在する雰囲気中へ溶融物表面を通過して移動する。
【００２８】
雰囲気又は気相の組成は、液体溶融物及び雰囲気中の飽和蒸気の熱力学的平衡によって簡単に与えられるものではない。気泡は、例えば、酸素及び／又は酸素を含有する気体、例えばＣＯ２、Ｎ２、ＳＯ２を含有する。むしろ、好ましい実施形態では、溶融物表面上方の雰囲気の組成も明確に設定される。これに関しては後述する。
【００２９】
また、水の解離による装置、装置の供給路及び／又は排出路の溶融物接触表面上における酸素気泡の形成は、イリジウム含有区画によって少なくとも低減され、あるいは完全に回避される。溶融物接触表面のイリジウム含有区画は、溶融物接触表面と接触するガラス溶融物領域における初期の酸素気泡の形成を防止する。ガラス溶融物から発生する気泡、同様にガラス溶融物中に形成される気泡は、必ずしも気体構成成分として酸素のみを含有するものではない。気泡中に含有される酸素は例えば、溶融物の他の構成成分に取って代わられることがあり、それにより、気泡は、他の気体、例えばＣＯ２、Ｎ２、ＳＯ２を含有している場合がある。上記区画及び／又は区画の溶融物接触表面は、酸素気泡防止層又は気泡防止層として機能する。溶融物接触表面という用語は、表面全体において少なくとも局所的に溶融物と接触するか又は接する界面を意味している。
【００３０】
本発明者らによって見い出された本発明による酸素気泡防止層の作用機構は実施形態の詳細な説明に広範に説明されている。
【００３１】
本発明方法は、溶融物中で高温に達することを可能にする。このため、溶融物中に含有される清澄剤は温度による変換率の増大によって実質的により有利に利用される。これら高温はまた、還元種に移行する酸化還元状態の平衡移動をもたらす。これは同様に、１５００℃を超える温度でしか分解しない清澄剤、例えばＳｎＯ２を使用することを可能にする。同様の状況下において、従来低温で使用されていた清澄剤、特にＡｓ２Ｏ５等の毒性清澄剤の使用は実質的に低減され得る。
【００３２】
装置又はイリジウム含有区画は加熱可能であり、装置又はイリジウム含有区画は通電加熱及び／又は誘導加熱される。溶融物は実質的に直接加熱されることはなく、むしろ装置並びに／又は供給路及び／若しくは排出路のイリジウム含有区画を介して、実質的又は少なくとも局所的に加熱される。同様に、さらなる加熱器の使用が可能であり、例えば溶融物を直接加熱するために、例えば溶融物中に配置される電極によって、又は輻射加熱、例えばバーナー又は電気的に加熱される熱放射体を用いての加熱が可能である。
【００３３】
連続的な清澄方法は、清澄装置、約５０重量％〜約１００重量％、好ましくは約９０重量％〜約１００重量％、特に好ましくは約９９重量％より大きく１００重量％までのイリジウム含有量を有している清澄器又は清澄装置、並びに／又はその供給路及び／若しくは排出路のイリジウム含有区画において実行される。
【００３４】
イリジウム又はイリジウム合金からなる装置、供給路及び／又は排出路を使用することによる別の利点は、本発明方法により設定が可能なより高い温度において溶融物の粘度が低減されることである。その効果は、清澄中の出発物質から放出される気体が実質的に気泡としてより迅速に上昇することである。これにより、気泡の包含がかなり少なくなるためガラス品質の向上がもたらされる。使用される清澄剤の量は、効率が増大することによりさらに大きく低減される可能性があり、これによって重大なコストの削減がもたらされる。
【００３５】
ガラス溶融物の粘度は、溶融物の温度及びその組成に依存する。本発明方法及び／又は本発明装置は、溶融物中約８００℃〜２０００℃、好ましくは１０００℃〜１８００℃の温度範囲で操作される。好ましい実施形態において、操作は１２５０℃〜１６００℃の温度で実行される。これら温度において、低粘度ガラス溶融物は、約１ｄＰａ・ｓ未満、好ましくは約０．１ｄＰａ・ｓ未満、特に好ましくは約０．０１ｄＰａ・ｓ未満のおおよそ粘度ｃを有する。
【００３６】
溶融物、特に低粘度ガラス溶融物の清澄又は連続的清澄のための本方法において、約１７００℃より高く、好ましくは約２０００℃より高く、特に好ましくは約２２００℃より高い熱安定性を有する少なくとも１つの区画を設けることが、本装置、特に本装置のイリジウム含有区画に有益であることが分かった。これまでに達成することができた温度と比べて実質的により高い温度を設定することができるため、溶融物の粘度は低減され、気泡がより急速に上昇する。
【００３７】
例えば、約１４００℃の清澄温度におけるホウ酸ランタンガラスのガラス溶融物は、既に約０．２ｄＰａ・ｓの粘度ｃ、及び溶融物中で約０．３ｍｍの直径を有する気泡の高い上昇速度、即ち約３．８ｍｍ／ｓを有する。しかしながら、これは、溶融物の温度が約１６００℃まで上昇し、且つ同時に粘度が約０．０１ｄＰａ・ｓにまで減少すると、さらに約１７．７ｍｍ／ｓまで速くすることができる。このため一方では、清澄温度の上昇及び同量の清澄剤によって改善された清澄結果が達成されるか、又は清澄温度は上昇するがより少ない量の清澄剤によって同等に良好な清澄結果が達成される。
【００３８】
この際、イリジウムが合金として存在する場合、別の有利な実施形態では、少なくとも白金、ロジウム、パラジウム及び／又はジルコニウム、又はこれら元素のうち少なくとも２種をさらに含むイリジウム含有区画が提供される。
【００３９】
本発明によれば、装置のイリジウム含有区画又は領域は、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍ、好ましくは約０．２ｍｍ〜約５ｍｍ、特に好ましくは約０．３ｍｍ〜約１ｍｍの厚さを有する。
【００４０】
本方法の特に好ましい実施形態では、装置の少なくともそれら領域又は被覆領域、特にイリジウム含有区画の少なくとも溶融物接触表面を有していない領域は、少なくとも１つの封止体を備えている。このように、装置、供給路及び／又は排出路のこれら領域は、例えば空気中の酸素による望ましくない酸化から保護される。この保護により一方で、清澄装置の耐用期間の著しい延長がもたらされ、他方で、気相を介した溶融物中へのイリジウムの混入が防止されるか又は少なくとも大幅に低減される。
【００４１】
封止体は、特に金属及び／又はシリカガラスからなる少なくとも１つのハウジングの形態で設けることができ、好ましくはイリジウム含有区画の溶融物とは反対側に配置される。これにより、溶融物と接触しない表面が、空気中の酸素による侵食から、それゆえ酸化から保護される。また封止体は、非導電性気密耐火性物質によって形成されていてもよい。一実施形態において、ハウジングはイリジウム含有区画の溶融物とは反対側に直接配置される。
【００４２】
別の実施形態では、ハウジングは、イリジウム含有区画の溶融物とは反対側によって少なくとも局所的に仕切られた空間を規定することができる。この場合、特に、封止体はさらに、所定の雰囲気の形態、好ましくは遮蔽ガス雰囲気の形態で同様に与えられるものであってもよい。
【００４３】
好適な実施形態において、所定雰囲気は、好ましくは、装置によって規定された空間に付与され且つ／又はイリジウム含有区画の溶融物とは反対側とハウジングとによって少なくとも局所的に区画された空間に付与される雰囲気に実質的に相当する。
【００４４】
別の実施形態において、所定雰囲気は、特に大気圧と比べて減じられた圧力として付与される。減じられた圧力は約１バール未満、好ましくは約０．１〜０．０５バールの値を有する。これにより、装置中の溶融物の脱気が促進される。流体による封止、好ましくは気体である流体、特に流体カーテンによる封止も実験により有益であることが見い出された。希ガス、好ましくはアルゴン及び／又はヘリウム、形成ガス９５／５、形成ガス９５／１０、二酸化炭素、一酸化炭素、窒素、又はこれらの気体の少なくとも２つを含む気体は、特に不活性遮蔽ガス雰囲気の有用な成分であることが分かった。本発明の清澄において、多孔質パッキング又は多孔質体によって装置を包囲すること、及びこれを通して遮蔽ガスを供給することは同様に有益である。多孔質パッキング／多孔質体は、装置にさらなる機械的強度を付与し、遮蔽ガス雰囲気を外部の影響、例えば空気の流れから保護する。
【００４５】
驚くべきことに、酸化からの保護を必要とするというイリジウムの明らかな欠点は、溶融物の清澄に高度に有利であることが分かった。溶融物は従来、溶融物に含有され、清澄室内に広がる高温での酸化還元反応において酸素を発生する清澄剤、例えばＡｓ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２によって清澄され、これは、周囲雰囲気中の酸素分圧を低減することによって良好に補助される。この場合、所定雰囲気の気体は空気に比べて少なくとも減じられた酸素分圧を有することができる。
【００４６】
本発明によれば、無機溶融物、特にガラス溶融物の清澄及び／若しくは連続的な清澄、又は溶融のための方法が、装置、供給路及び／又は排出路が複数の部品においてモジュール設計されるか又は１つの部品において設計されて設けられる点で区別される装置において実施される。一体化した部品形態は個々の構成成分の接合部における漏出を実質的に回避し得る。さらに、装置は１つの部品又は複数の部品のいずれによって設計されてもよく、供給路も、１つの部品又は複数の部品のいずれによって設計されてもよく、且つ／又は排出路もが、１つの部品又は複数の部品のいずれによって設計されてもよい。
【００４７】
本方法は、装置、供給路及び排出路によって形成される装置において有利に実施され、これらの個々の部品又は区画は、フランジ連結を用いて互いに連結され得るため、それらは破損又は磨耗の際に容易に取り替えられる。このフランジ連結は、セラミックシール及び／又はガラス質シールによって設けることができ、且つ／又は少なくとも局所的に冷却することができ、これによりシールのより長い耐久性がもたらされる。嵌入式連結は特に、少なくとも局所的にさらに冷却することができるため、好ましくは凝固ガラス溶融物を用いて封止される。
【００４８】
一実施形態において、本装置は、イリジウム含有区画によってその全体を形成される。別の実施形態において、底面の少なくとも小領域、及び／又は蓋の少なくとも小領域、及び／又は側壁の少なくとも小領域がイリジウム含有区画によって形成される。代替形態として又はさらに、底面及び／又は蓋及び／又は側壁がイリジウム含有区画によって形成される。
【００４９】
本装置のイリジウム含有区画は、例えば、実質的に非平面である装置の底面として設けられる。この底面は、底面に対する隆起を有して設けられるという点で区別される。この隆起は、三角形状又は半円形状に実質的に相当する断面を有することができ、流れの影響を受ける装具として機能する。さらに、少なくとも１つの流れ影響具を無機溶融物中に配置させることは本発明方法における溶融物のより良好な混合又は均質化を達成し、短絡流を防止し、且つ乱流を減衰させるのに有益である。これにより、無機溶融物、例えばガラス溶融物の流れ挙動に影響を与え、特に流れ挙動を調節及び／又は制御することが可能となる。
【００５０】
本方法の好ましい実施形態において、溶融物と接触しない、装置、供給路及び／又は排出路の領域は、耐火性材料、好ましくはセラミック又は金属として設けられる。特定の実施形態によれば、材料は、耐火性ブロック、耐火性セラミック、冷却非耐火性材料の形態で、且つ／又は金属、例えばモリブデンとして提供され得る。このため、イリジウム又はイリジウムを含む金属の必要量は有意に低減され、これは有益なことに大幅なコストの削減をもたらす。
【００５１】
本方法の別の好ましい実施形態では、溶融物と接触しても低温度のためにあまり強く侵食しない、供給路及び／又は排出路等の装置領域は、耐火性ガラス、好ましくはセラミック又はシリカガラスとして設けられる。特定の実施形態によれば、材料は、耐火性ブロック、耐火性セラミック、冷却非耐火性材料、及び／又は冷却されたシリカガラス若しくは冷却されていないシリカガラスの形態で提供される。このため、イリジウム又はイリジウムを含む金属の必要量は、有意に低減され、これは有利に大幅なコスト削減をもたらす。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態において、装置、特に底面及び／又は蓋及び／又は側壁、供給路及び／又は排出路は、少なくとも局所的に加熱及び／又は冷却され、その結果、装置の種々の領域を種々の温度に設定することができ、それにより溶融物の流れ挙動が、もたらされる温度プロファイルによって便宜上影響を受け、好ましくは制御及び／又は調節される。装置、特に蓋及び／若しくは側壁、並びに／又は３相境界の領域における側壁の区画及び／若しくは溶融物接触上方領域における側壁の区画、並びに／又は端壁が、少なくとも局所的に冷却され、それにより内在性材料のスカルクラスト(skull crust)が溶融物接触表面上に形成される。
【００５３】
本発明は、溶融物と、溶融物と接触する雰囲気とを受容する空間を規定する装置における無機溶融物、好ましくは低粘度ガラス溶融物の清澄又は連続的な清澄のための方法を実施する装置をさらに含み、該装置は、少なくとも１つの供給路及び／又は少なくとも１つの排出路を備えており、装置及び／又は供給路及び／又は排出路の溶融物接触表面を少なくとも部分的に含む少なくとも１つの区画がイリジウムを含むことを特徴とする。
【００５４】
本装置は、上記のイリジウム含有区画が、約５０重量％〜約１００重量％、好ましくは約９０重量％〜約１００重量％、特に好ましくは約９９重量％を超えて１００重量％までのイリジウム含有量を有する点に特徴を有する。
【００５５】
イリジウム含有区画における酸素気泡形成の低減という上記利点に加えて、イリジウム又はイリジウムを含有する合金は、有利なことに貴金属白金又は白金合金が有するよりも、ガラス溶融物に対して実質的により高い化学的安定性を有する。さらにその耐熱能は、白金又は白金合金のそれよりも実質的に高い。イリジウムを含む成分は、ガラス溶融物と接触した状態で約２２００℃まで加熱される。有利なことに、金属のガラス溶融物による侵食はかかる高温であっても極めて小さい。さらに、ガラス中に少量しか溶解されないイリジウムは電磁放射の可視波長域において実質的な影響を与えない。イリジウムが合金として存在する場合、イリジウム含有区画は、さらなる構成成分として、少なくとも白金、ラジウム、パラジウム及び／若しくはジルコニウム、又はこれらの元素の少なくとも２種を有する。
【００５６】
特に有利な実施形態においては、装置はイリジウム含有区画によってその全体を形成される。別の有利な実施形態では、底面の少なくとも小領域、及び／又は蓋の少なくとも小領域、及び／又は側壁の少なくとも小領域がイリジウム含有区画によって形成される。代替形態として、底面及び／又は蓋及び／又は側壁がイリジウム含有区画によって形成される。
【００５７】
本装置における溶融物の加熱は、直接的な輻射加熱、例えばバーナー又は電気的に加熱される熱放射体、（各）イリジウム区画の通電加熱及び／若しくは誘導加熱による間接的な輻射加熱、並びに／又は電極を介した溶融物の直接通電加熱を用いて実行され得る。本発明によれば、本装置又はイリジウム含有区画の通電加熱又は誘導加熱は特に有効であることが見い出された。誘導体の幾何学的配置及び同調回路周波数は、この場合、装置の対応する幾何学的配置に適合するものである。典型的な周波数は、中波域８〜５０ｋＨｚである。同様に、約１００ｋＨｚ〜約２ＭＨｚのオーダーの高周波でイリジウム区画を加熱することも可能であり、これは特定の幾何学的配置及び設計に必要とされることが判明している。
【００５８】
本装置は、内在性材料のスカルクラストが、冷媒冷却された区画における溶融物接触表面上に形成されるように設計される場合、本発明による一実施形態におけるこれらの区画は、少なくとも１つの金属及び／又は金属合金を特に溶融物接触表面の材料として含むか、又はさらには、金属及び／又は金属合金から構成される。この場合に使用可能な材料は、例えば、貴金属（特にイリジウム）、ステンレス鋼、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金を含む。上記材料は一例であり、それらに制限されることはない。
【００５９】
したがって、側壁は、例えば、壁に配置される窩洞を通過して流れる流体を用いて少なくとも局所的に冷却されるか冷却可能に設計される。この場合の冷却された側壁の温度は、約５００℃未満、好ましくは２５０℃、特に好ましくは約１２０℃未満の値を有する。ガラス接触表面の冷却のために、溶融物は、装置の冷却された成分の表面上で凝結し、内在性材料の中間層が形成され、これにより実質的に溶融物による材料の侵食が防止される。
【００６０】
別の実施形態では、本装置は、例えば流体、特に空気を用いて少なくとも局所的に冷却され又は冷却されていないカバー又は蓋を有する。使用し得るカバー材料は、セラミック、特に耐火性セラミックを含む。
【００６１】
所定雰囲気は、この場合、溶融物表面、装置の側壁、及びカバーの間に形成される空間に付与することができる。溶融物を清澄するプロセスを補助するために、例えば、形成される空間を減圧してもよい。イリジウム系成分又はイリジウム合金系成分の酸化を実質的に避けるために、例えば遮蔽ガス、特に窒素、アルゴン、ヘリウム又は形成ガス（９５／５又は９０／１０）の雰囲気を空間内に導入することができる。溶融物中に存在する清澄剤による酸素の発生はさらに、空間雰囲気中の酸素分圧を低減させることによって促進することができる。また、例えば、溶融物中に存在する原子価状態＋３の鉄を原子価状態＋３から＋２へと還元するために、所定雰囲気それ自体が還元性であってもよく、あるいは追加的に還元性雰囲気を用いてもよい。原子価状態＋２の鉄は、可視光域における性質に対する実質的な影響を有しない。
【００６２】
ガラス溶融物中の高い清澄温度及び低い酸素分圧は、清澄剤のみならず、溶融物中に含有される全ての他の多価イオンに対する酸化還元平衡のシフトをもたらす。これらの多価イオンは通常鉄イオン及びクロムイオンについてのものであるが、ガラス原材料中の典型的な汚染物質であるか、又は製造プロセス中に溶融物中に混入する。より高い酸化状態のイオンＦｅ３＋及びＣｒ６＋は、Ｆｅ２＋及びＣｒ３＋といったより低い酸化状態のイオンよりも可視域においてガラスの著しく強力な変色をもたらす。特に、Ｆｅ３＋は可視域における変色をもたらし、さらにＣｒ６＋は高い毒性を示す。
【００６３】
側壁が、完全に又は少なくともガラスライン上方で冷却され、内在性材料のスカルクラストが形成され、カバーが、冷却されたセラミック若しくは冷却されていないセラミック、又は冷却された金属から構成される好ましい実施形態において、この領域におけるイリジウムとの直接的な接触がないことから、酸化条件は、溶融物上方の雰囲気空間中、特に空気雰囲気、又は酸素含有雰囲気中で設定され得る。
【００６４】
酸化は、材料及びガラスにとって特に重要であり、材料及びガラス自体、例えばリン酸含有溶融物、ゲルマン酸含有溶融物、スズ酸含有溶融物、ビスマス含有溶融物及び鉛含有溶融物は還元の影響を受けやすい。
【００６５】
ここでは、清澄と還元との間の正確な時間枠を管理する必要がある。
【００６６】
本発明装置のさらなる特徴に関して本発明方法をさらに説明する。
【００６７】
本発明に係る装置及び方法は、光学用途ガラス、特に、例えばホウ酸ガラス及びホウ酸ランタンガラス、リン酸ガラス、重金属リン酸ガラス、フッ化リン酸ガラス、フッ化ガラス、アルミン酸ガラス、またホウケイ酸ガラス、ケイ酸亜鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ビスマス含有ガラス及びゲルマニウム含有ガラス、又は低比率の多価イオンを含有する、特に０．０１重量％未満のイオン含有量を有するガラス等の光学ガラスの特に清澄及び／又は均質化に好適である。上記ガラスは、例えば、光学ガラス素子における、光学画像形成システム及び照明システム、ゲータ転送のための光学システム、データ保存のための光学システム、光学フィルタシステム、光透過用途システム及び／又はディスプレイ用途システムに使用される。本明細書中に記述されるガラス及び用途は、一例であり、本発明はそれらに制限されることはない。
【００６８】
本発明は、本発明方法によって、又は本発明装置を用いて製造可能であるか又は特に製造される製品、特にガラス、好ましくは光学ガラスをさらに含む。
【００６９】
本発明を用いて清澄又は均質化され得るガラスについて、それらのガラスは特に気泡含有量が少ないことによって区別されることから、特有の利点が達成される。
【００７０】
このガラスは、約２５μｍ未満、好ましくは約１０μｍ未満、特に好ましくは約５μｍ未満の気泡直径を有する気泡を含有する。上記の気泡含有量及び／又は上記寸法を有する気泡は、本発明装置によって製造される光学素子の光学特性に事実上殆んど影響を与えない。
【００７１】
気泡の含有は、視覚検査によって確認される。ガラスを、ガラスの下側を黒色背景上に位置させて置き、側面から照明を当てる。ガラスを、ガラスの上側から黒色背景の方向に向かって観察する。気泡は輝点として認識可能である。気泡のサイズを測定する。
【００７２】
気泡含有量が少ないことに加えて、本発明方法によって、又は本発明装置を用いて製造される製品及び／又はガラスは、毒性物質、及び健康が懸念されるか若しくは環境的に懸念される物質、例えばヒ素化合物の割合が低減されることによって有利に区別される。このため、このガラスは特に健康適合性を有しており、例えば生体用ガラスとして使用することができる。
【００７３】
このガラスは、約０．３重量％未満、好ましくは約０．０３重量％未満、特に好ましくは約０．００５重量％未満のヒ素含有量、約０．５重量％未満、好ましくは約０．１重量％未満、特に好ましくは約０．０２５重量％未満のアンチモン含有量、及び／又は約０．１重量％未満、好ましくは約０．０１重量％未満、特に好ましくは約０．００５重量％未満の鉛含有量を有する。したがって、このガラスは健康にとって安全なカテゴリーに属し得る。
【００７４】
溶融物によって白金含有壁材料の含有量が減少することから、このガラスは、約５０ｐｐｍ未満、好ましくは約２０ｐｐｍ未満、特に好ましくは約１０ｐｐｍ未満の白金含有量を有する点で区別される。本発明方法の実施中に溶融物とイリジウム含有層とが接触することから、ガラスは、約１０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍ、好ましくは約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、特に好ましくは約２ｐｐｍ未満から約２０ｐｐｍまでのイリジウム含有量によって区別される。これは、白金含有量が少ないことから、可視域においてわずかしか変化しないスペクトル特性を有するガラスをもたらす。有利には、イリジウム含有量は、製品又はガラスのスペクトル特性に対してほとんど何も影響を与えない。
【００７５】
このガラスはさらに、約５０％の範囲の純透過率(pure transmissivity)ｏｉについて、実質的に白金からなる装置で清澄された実質的に同じガラスに比べて、短波長側に５ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ、特に好ましくは８ｎｍ〜１５ｎｍのシフトを有する点で区別される。これにより、電磁スペクトルの低可視域における改善された透過率が得られる。ここで、実質的に同じガラスという表現は、同様の出発物質から実質的に製造されるガラスを意味する。実質的に白金からなる装置という表現は、約８０重量％を超える白金含有量を有する装置を意味している。
【００７６】
本発明者らが行った実験においては、１４８０°の温度で１時間、ＰｔＩｒ１合金からなるるつぼ内でインキュベートされたガラス中への９ｐｐｍの検出可能な白金の混入を示したが、イリジウムはガラス中に検出されなかった。イリジウムるつぼ中、同じ条件下でインキュベートされた溶融物では、０．３ｐｐｍの白金に加えて４ｐｐｍのイリジウムが検出された。これら比較実験は、るつぼ壁の材料侵食の実質的な減少が溶融物接触材料としてイリジウムを用いた場合に起こり、それゆえ、より少ない金属構成成分又はイオンが製品中に検出されることを明示している。
【００７７】
上記物質は本質的に、対応する清澄材料の使用又は壁の構成成分に由来しており、溶融物と接触し、製品内への物質導入により、製品又はガラス中に検出することができる。
【００７８】
このため、ガラス中への同様の着色白金又は白金イオンの導入が起こらないことから、ガラス品質をより一層改善することができる。このようなイリジウム系清澄方法を使用することによって、有利な透過率及び気泡品質を、清澄剤の使用を最小限に止めながら達成することができる。
【００７９】
以下、本発明を例示的な実施形態を用いて詳細に説明する。種々の例示的な実施形態の特徴は互いに組み合わせることができる。この目的を達成するために、添付の図面を参照する。個々の図面において、同様の符号は同様の部品に関するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
イリジウム部品と白金部品とのさらなる比較測定において、本発明者らは、水素拡散に対するイリジウムのバリア効果によって、溶融物とガラスとの間の界面で気泡形成を防止し得ることを最初に示すことができた。この効果は、白金管及び白金ディスクを使用した場合には得られなかった。この場合、金属と溶融物との間の界面に気泡が観察され、これによりはっきり、イリジウムとは異なり、白金が少なくともより水素透過性であることが明らかとなる。
【００８１】
得られた実験結果に基づいて検討され得るイリジウムの別の効果は、高温で酸化イリジウム（ＩＶ）ＩｒＯ２を形成する可能性があることであり、同様に、イリジウムを含む気泡防止層の界面における酸素気泡形成を減少させる。水の熱分解によって溶融物中に形成される酸素はＩｒＯ２の形態でイリジウムを含む境界層と結合し、好適にはガラスと溶融物との間の界面における気泡形成をも防止する。
【００８２】
図１〜図５に示される清澄装置３は、それらの構造において任意の所望の断面、好ましくは円形断面、楕円断面又は角のある断面、特に多角形断面を有し得る。長さ及び断面は、ガラス粘度及び清澄処理量に応じて表される。約０．５〜２ｔ／ｄの溶融物含有量に関する従来の寸法は、約６０〜２００ｍｍの直径及び約１０００〜１５００ｍｍの長さを有する約５〜１５Ｌの体積である。
【００８３】
図１及び図２に表される清澄室３は、同様の構造を有する。異なる特徴がはっきりと指摘される場合を除いて、以下の説明は図１及び図２の両方に関するものである。それらはそれぞれ、少なくともイリジウムを材料として含む、完全封止型清澄室３、又は供給路３ａ及び排出路３ｂを有する清澄室３の概略図を示す。ＷＯ２００４／００７７８２Ａ１、特開平０８−１１６１５２号、米国特許第３９７０４５０号、米国特許第４２５３８７２号、米国特許第５０８０８６２号、欧州特許第７３２４１６号、ドイツ特許出願公開第３３０１８３１号、米国特許第６０７１４７０号、米国特許第３９１８９６５号及び米国特許第６５１１６３２号明細書に記述されているイリジウム含有材料は特に好適であることが見い出された。
【００８４】
図１及び図２に示される清澄室又は清澄装置２は、その全てがイリジウム含有区画２０により構成されている。これは、イリジウム含有区画２０が、装置２の側壁１８、底面１９及び蓋１２を形成していることを意味する。イリジウム含有区画２０又は装置２は、溶融物接触表面１４ａ、及び溶融物から隔たった側面１４ｂを有する。装置２は、溶融物１と、溶融物１と接触する雰囲気６ａとを収容する空間を規定している。
【００８５】
図１は、ここではイリジウム含有区画２０として、又は清澄室３のイリジウム含有壁として設計されるフランジ１３を介して、且つ任意選択的なフランジ１２を介して通電加熱される清澄室３を示すのに対し、図２で表される清澄室は、清澄室３の周りに配されるコイル１６を用いて誘導加熱される。
【００８６】
溶融物１又はガラス溶融物１は供給路３ａを介して側面から清澄室に入り、排出路３ｂを介して清澄室から出る。清澄室３、又はその供給路３ａ及び排出路３ｂは、白金及び／又は白金合金からなる構成要素７を介して各供給装置（例えば溶融るつぼ）又は排出装置（例えば均質化装置又は運搬装置）に連結されている。清澄室３の内側には、流れ具又は流れ影響具５、いわゆるシェット（shets）が、溶融物１中に又は溶融物１の流れ中に配されている。しかしながら、シェットの使用は任意である。
【００８７】
清澄室３又は供給路３ａ及び排出路３ｂを有する清澄室３は、完全に溶接された部分を備えるように溶接によって製造され得る。しかしながら、清澄室３は、清澄室３又は供給路３ａ及び排出路３ｂを有する清澄室３の部品を互いに嵌めあわせ、その嵌入連結部を、ガラスが漏出しないようにセラミックシール又はガラス質シールを用いて封止するか、又は冷却することによって溶融物を凝固させてシールを形成するように構成してもよい。
【００８８】
清澄室３又は清澄室３のイリジウム含有成分の、空気中酸素による酸化を防止するために、清澄室３は、例えばここではチャンバとして設計される封止体１０の内部に配置される。封止体１０は、気体給気口９又は図に示すような気体給排気口９を有する。清澄室３は、溶融物表面２９上方に通気管４を有しており、この通気管４を介して、所定雰囲気６を包含する封止体１０によって形成される空間との空間連結がなされている。封止体１０を形成するのに好ましい材料は、例えば非磁性耐火処理鋼であり、これは加熱に用いられる電磁放射のほんのわずかしか吸収しない。形成ガス、例えば９０％の窒素と１０％の水素、又は不活性ガス、例えばアルゴンとを含有する封止体１０の内部に所定雰囲気６を加えることによって、一方で、清澄室３の、供給路３ａ及び排出路３ｂのイリジウム含有成分の酸化を防止することができ、他方で、溶融物中の酸素の分圧を低下させることによって、溶融物１中における酸素の発生が強化される効果がある。図３、図４及び図５はそれぞれ、ハイブリッドとして設計される清澄室３の概略図を一例として示す。図示される清澄室３は、図１及び図２に表される清澄室３と同様の構造を有する。異なる特徴が明示的に説明される場合を除いて、以下の説明は図３、図４及び図５の全てに共通するものである。清澄室３又はハイブリッド清澄室３の加熱は、清澄室のイリジウム含有底面１９に接するフランジ１３を介して直接実施される。対応して既に記載したように、イリジウム含有底面１９は、封止体１０、及び所定の非酸化性、好ましくは不活性の雰囲気６で囲まれる。清澄室３は、溶融物表面２９上方に通気管４を有する。このため、所定雰囲気６を、溶融物表面２９と蓋１７との隙間に与えてもよく、又は正常空気雰囲気を作用させてもよい。
【００８９】
清澄室３又はハイブリッド清澄室３は、側壁１８若しくは壁並びに／又は蓋１７、又は壁１８及び／若しくは蓋１７、又はカバープレートの少なくとも一部が、非加熱耐火性材料からなるか、又は能動的に冷却されるように構成される。蓋１７用の材料は、耐火性で溶融物雰囲気耐性の受動溶解耐火性セラミック、例えば、クオーツァル（quartzal）、即ちケイ素富化セラミック、又はムライトである。壁若しくは側壁１８に関して、又は冷却壁若しくは側壁１８に関して、他方では、耐火性で雰囲気耐性の受動溶解耐火性セラミック、例えばクオーツァルやケイ酸ジルコニウムは好適な材料である。耐火性セラミックは有利には、ガラスの光学特性に影響を及ぼさず、且つ結晶種を構成しない点で区別される。側壁１８の冷却により、内在性材料の保護層は、溶融物１に面する側に、又は溶融物１と接触する側壁１８の表面、即ち、壁材料上における溶融物１による直接的な侵食を防止する凝固又は固化したガラス溶融物２３の層に形成される。
【００９０】
驚くべきことに、能動的に流体冷却される、例えば水冷された連続壁又は側壁１８によって、低粘性ガラスの場合であっても、形成される対流ロールを安定化させるように、清澄室３における溶融物１の流れプロファイルを変更することができることが見い出された。清澄室３における溶融物１の平均滞留時間が増大すると、同時に清澄室３を通過するいわゆる溶融物１の短絡流が防止される。溶融物１の短絡流という用語は、清澄室３における短い停止時間を有する溶融物１の流れ又は領域を意味するように意図されるものであり、このため、かかる領域では不十分な清澄しか達成されない。
【００９１】
このため、流れの影響を受けるための、図１及び図２における任意選択的な装具５として表される、往々にして綿密に設計された流れ影響具５の組込みは不要である。他方で、活性媒体冷却された特に連続的な側壁１８のために、特に加圧された溶融物／清澄室／雰囲気の３相境界域が上記領域に見られる。溶融物１はそこに凝結する、即ち、３相境界域は溶融物／ガラス／雰囲気を含み、清澄室材料に対する侵食が起きない。この構成の第３の利点は、溶融物表面２９上方且つ清澄室内部の領域における所定の不活性雰囲気又は還元性雰囲気６が必ず省かれるというわけではないが、取り除かれる可能性があることである。清澄室のイリジウム含有底面領域１９は酸化しないように外面から保護する必要がある。この構成は、酸化条件を必要とする全てのガラス、例えば、鉛、銀又はビスマスを含有するガラスにとって有利である。これらの酸化条件は、溶融物表面２９上方の雰囲気６ａ中で作られ得る。
【００９２】
イリジウム含有底面１９と水冷壁又は側壁１８とからなるこのハイブリッド形態又は混合形態の清澄室３の一変更形態において、清澄及び均質化を助け、短絡流を防止し、且つ対流セルの安定性を改良するために、流れ影響具５を溶融物１中に配置するか、且つ／又は底面１９を隆起させて設ける。図４に示される底面は例えば傾斜を有し角部のあるものであるか、又は三角形断面を有する。このため、所望の流れは好適に補助され得る。
【００９３】
図５に示すハイブリッド形態且つ混合形態の清澄室３の変更形態では、供給路３ａ及び排出路３ｂは、耐火性材料から成り、上方の雰囲気空間に開放されている。図示した清澄室３は、イリジウム含有区画２０を有する。この場合、これは底面１９と、側壁の少なくとも一部とを形成している。イリジウム含有区画２０又は装置２は、溶融物接触表面１４ａと、溶融物から隔てられた側面１４ｂとを有する。図５に示される実施形態では、装置２は、溶融物１と、溶融物１と接触する雰囲気６ａのための空間とを受容する空間を規定している。装置はフランジ１３を介して通電加熱される。清澄室３のイリジウム含有区画２０、又は溶融物と反対側のイリジウム含有区画２０の露出面１４ｂは、清澄室３のイリジウム含有区画の酸化を回避するために、封止体１０の内部に配置されている。封止体１０は、気体の給気口９、又は気体の給排気口９を有し、特に、所定の非酸化性で好ましくは不活性の雰囲気６を付与することによって、清澄室３のイリジウム含有区画２０を保護している。清澄室３又はハイブリッド清澄室３は、少なくとも供給路３ａ及び排出路３ｂが上面に開放しており、非加熱耐火性ブロックを備えて構成されている。溶融物１は供給路３ａを介して自由な溶融物表面に従って装置２内に流れ、装置２を通過して、排出路３ｂを介して装置外に流れる。蓋１７用の材料は、耐火性で溶融物雰囲気耐性の受動溶解耐火性セラミック、例えば、クオーツァル、即ちケイ素富化セラミック又はムライトである。清澄室３はさらに、少なくとも１つの通気管４を有し、この通気管４を介して、所定雰囲気６ａを、溶融物表面２９と蓋１７との間の領域に付与することができる。短絡流を防止すると共に、対流セルの安定性を改善するために、清澄室３において少なくとも１つの流れ影響具５が任意選択的に溶融物１中に配置され、それにより清澄はさらに改良される。
【００９４】
清澄室ハイブリッドシステムの冷媒冷却された端壁の供給路及び／又は排出路の連結を概略的に図６に示す。ここで、連結は、ドイツ特許出願公開第１０３，２９７，１８号に開示されたものと同様に構成されている。一方で、イリジウム又は白金を含む成分から、上流及び／又は下流の白金又はイリジウムシステムへの接合も、同様に可能である。この接合は、イリジウム及び白金又は白金合金の直接的な溶接によってなされ得る。しかしながら、この場合、イリジウム−白金溶接が十分に大きい機械的強度を有しないことから、連結部を互いに嵌入させることも通常は必要である。図６は、一例として接合部の２つのさらなる実施形態を示している。
【００９５】
フランジ１３を介して通電加熱される清澄装置の冷却された端壁１８と、イリジウム又は白金からなる抽出システム２５との間の接合部では、清澄装置の壁の局所冷却が使用され、溶融物１が凝固又は固化される。この位置で凝固するガラス溶融物２３は有利に、清澄装置の壁１８と抽出システム２５との間の接合部にシールを形成する。
【００９６】
第２の実施例では、イリジウム又は白金からなる抽出システム２５と、白金又は白金合金からなる管２８との間の接合部は、連結される２つの要素に共にフランジを作ることによって作製される。冷媒冷却されたリングシール２７の効果は、ガラス溶融物１が２つの管の間のフランジ２３位置で凝固することによって、ガラス質シールがフランジ位置に形成されることである。本発明の特定の実施形態において、フランジ位置でのセラミックシール又はガラス質シールの使用は同様に有益である。
【００９７】
イリジウムを含む清澄室を耐火性のセラミック／ガラス質材料からなる溶融装置及びスカルシステムに取り付ける際にも同様の手順を使用する。これらの要素間の連結は、白金挿入物を介して又は洗浄ディスク若しくは冷却体を用いた直接的なフランジ作製によって達成され得る。
【００９８】
図７ａ〜図７ｄは、イリジウム成分による酸素拡散抑制のメカニズムを概略的に示す。図７ａ〜図７ｄは、溶融物中に含まれる水３０の熱分解が、図７ａから図７ｄへと温度が上昇すると共に進行することを示すため、２０００℃で解離される水の割合は約１％である。温度が最も高い図７ｄでは、水３０がより大量に窒素３２及び酸素３１に解離される。イリジウムを含む材料からなる高密度の壁３５は内部３３から外部３４へ窒素が拡散するのを防止する。
【００９９】
図８ａ〜図８ｄは、金属成分、例えば白金壁を通過する水素の拡散を表す。図８ａ〜図８ｄは、溶融物中に含有される水３０の熱分解が、図８ａから図８ｄへと温度が上昇すると共に進行することを示している。図８ｂに示すように、白金壁３５を通過する水素拡散は、水３０の酸素３１及び水素３２への熱開裂の開始直後に起こる。白金は、通過した後に高度に揮発性となる水素３２にとって透過性を有するため、濃度平衡は壁３５の両側では成立しない。内部３３に残る過剰な酸素３１は、溶融物が冷えるときに気泡を形成する。
【０１００】
図９は、本発明の例示的な実施形態を示す。図示される壁１１はここでは、単層システムとして設計されている。この単層システムは、イリジウム含有区画２０又は溶融物接触層１４によって形成され、これは、その溶融物接触表面１４ａで溶融物１と直接接触する。結果として、溶融物接触層１４はまた、壁１１の保持又は支持機能を果たす。言い換えれば、壁１１は、上記の特性を有するイリジウム又はイリジウム合金から構成される。この場合イリジウムからなる熱的、化学的且つ機械的に安定な壁１１は、約０．１ｍｍ〜約２ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍ〜約１．２ｍｍの厚さを有するのに対して、約８００μｍ〜約３０００μｍの厚さはイリジウム合金の上記構成成分を有する壁にとって有益であることが見い出された。
【０１０１】
図１０は、二層システムとして、又は２層のシステムとして、壁１１の例示的な実施形態を示す。壁１１、又は壁１１の区画は、溶融物接触層１４と、該溶融物接触層１４の溶融物とは反対側に配置されたキャリア層１５とを含んでいる。代替的には、溶融物接触層１４はキャリア層１５上に配置される。キャリア層１５には、支持又は保持機能、並びに保護機能の両方が付与されている。これは一方では、約１０００℃を超える温度においては環境空気中の酸素に対して耐酸化性を有さないイリジウムを含む溶融物接触層１４がキャリア層１５によって酸化から保護されるという利点を含む。
【０１０２】
図１１は、光学スペクトルの低可視域における波長の関数としての、ホウ酸ランタンガラスの純透過率ｏｉの試験結果を示す。ガラスを、約１３００℃において、白金からなる装置及びイリジウムからなる装置中でそれぞれ清澄した。図示した領域、特に約３２０ｎｍ〜約５００ｎｍにおいて、イリジウム装置中で清澄したガラスが、白金装置中で清澄したガラスと比べて透過率が増大することにより改善されることが明確に理解される。換言すれば、曲線のシフトが存在する。純透過率ｏｉについて、約２０％即ち０．２〜約８０％即ち０．８の範囲において、シフトは短波長側に約８ｎｍ〜約２２ｎｍの値を有する。ガラスの変化によっては２つの曲線の絶対的なシフトを生じ得る。しかしながら、２つの曲線の相対的間隔は実質的に図１１に示したようなものであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】流れ具を有するか又は有しない通電加熱される完全封止型Ｉｒ清澄室の一例としての概略図である。
【図２】流れ装具を有するか又は有しない誘導加熱される完全封止型Ｉｒ清澄室の一例としての概略図である。
【図３】冷却端面及び冷却側壁を有する、Ｉｒ底面を介して通電加熱されるハイブリッド清澄室の一例としての概略図である。
【図４】流れ装具を有するか又は有しない、傾斜のあるＩｒ底面を介して通電加熱されるハイブリッド清澄室の一例としての概略図である。
【図５】耐火性材料からなる供給路及び排出路を有するＩｒ底面を介して通電加熱されるハイブリッド清澄室の一例としての概略図である。
【図６】冷却ハイブリッド清澄室に対する供給路及び排出路の連結の一例としての概略図である。
【図７】イリジウムを含有する壁の拡散−抑制効果を概略的に示す図である。
【図８】白金壁を通過する水素の拡散を概略的に示す図である。
【図９】単層システムの例示的な実施形態を用いた図１からの抜粋Ａ１の概略的な詳細図である。
【図１０】二層システムの例示的な実施形態を用いた図１からの抜粋Ａ１の概略的な詳細図である。
【図１１】波長の関数として、光学スペクトルの低可視域におけるホウ酸ランタンガラスの純透過率ｏｉを示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  溶融物又はガラス溶融物
２  装置
３  清澄室
３ａ  供給路
３ｂ  排出路
４  通気管
５  流れ影響具
６  所定雰囲気
６ａ  溶融物と接触する雰囲気
７  白金及び／又は白金合金からなる成分
８  封止体における密封Ｉｒ−Ｐｔ接合位置
９  気体の給排気口
１０  封止体
１１  壁
１２  直接的電気加熱用の任意のフランジ
１３  フランジ
１４  溶融物接触層
１４ａ  溶融物接触表面
１４ｂ  溶融物から離れた側面
１５  キャリア層
１６  誘導コイル
１７  蓋
１８  側壁
１９  底面
２０  イリジウム含有区画
２１  イリジウム含有区画
２２  冷却リングシール
２３  冷媒冷却された壁
２４  固化ガラス溶融物
２５  連結プレート
２６  抽出管
２７  連結フランジにおける冷媒冷却されたリングシール
２８  イリジウムからなる管
２９  溶融物表面
３０  水分子
３１  酸素原子
３２  水素原子
３３  内部
３４  外部
３５  イリジウム含有材料からなる壁
３６  白金壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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