(57)【要約】  本発明は、電極の防食のための、及び溶融物中の気泡を低減するための方法及び装置に関する。本発明によれば、これは、ガラス溶融設備又はガラス精錬設備において少なくとも２つの加熱電極と少なくとも１つの対向電極との間に直流を印加することにより達成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物を保持するための空間を規定する構成において、特に溶融ユニット及び／又は精錬ユニットにおいて、溶融物の温度に影響を及ぼす方法であって、少なくともオーム抵抗加熱を用いて該溶融物を加熱するために少なくとも２つの加熱電極が該溶融物と接触して配置され、少なくとも１つの対向電極が供給され、少なくとも１つの加熱電極が、該溶融物由来の反応パートナーとの該加熱電極材料の表面反応が低減される、該対向電極に対する電位に調節されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記溶融物の少なくとも一部が冷却されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶融物が、該溶融物を保持するための空間を規定する前記構成、特に容器において供給され、該構成が、少なくとも特定の領域において冷却されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記構成の少なくとも１つの側壁及び／又は該構成の底部プレートの少なくとも１つの領域が、スカル外皮が前記容器の壁上に形成されるような様式で冷却されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記電位が、前記少なくとも１つの加熱電極と前記対向電極との間でのＤＣ電圧の印加により発生することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
長期にわたり一定の電位が、前記少なくとも１つの加熱電極と前記対向電極との間に印加されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
長期にわたり一定の電位が、前記少なくとも１つの加熱電極と前記対向電極との間に一時的に印加されることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの加熱電極と前記対向電極との間の電位が、初期状態に対して１００ｍＶ以上５００ｍＶ以下の範囲の規模、特に好ましくは３００ｍＶ低減されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
１００μＡ／ｃｍ２以下、好ましくは５０μＡ／ｃｍ２以下の局所直流密度が、前記構成の金属構成要素上で、特に前記加熱電極及び／又は前記対向電極及び／又は前記側壁及び／又は前記底部プレート上で調節及び／又は制御及び／又は規制されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
オスミウム、ハフニウム、モリブデン、タングステン、白金、イリジウム、白金属及び／又は上述の元素の合金を含む電極が、加熱電極として使用されることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
モリブデン、タングステン、白金又はこれらの元素の合金を含む電極が、前記対向電極として使用されることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記対向電極が、前記構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口において配置されることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記対向電極が、前記構成の流れ停滞域において配置されることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記対向電極が、陽極として接続されることを特徴とする、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱電極が、陰極として接続されることを特徴とする、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記対向電極が、陰極として接続されることを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱電極が、陽極として接続されることを特徴とする、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶融物が、交流で、好ましくは１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数範囲の交流周波数で、特に好ましくは１０ｋＨｚ±３ｋＨｚ、より特には８ｋＨｚの交流周波数で前記加熱電極により加熱されることを特徴とする、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
２Ａ／ｃｍ２を超える電流密度が、前記加熱電極に印加されることを特徴とする、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
同じ電流密度を有する電流が、全ての加熱電極に印加されることを特徴とする、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
電流が、少なくとも一対の加熱電極に、少なくとも別の一対の加熱電極に印加される電流強度と異なる強度で印加されることを特徴とする、請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記加熱電極がそれぞれ、規制可能な様式及び／又は制御可能な様式及び／又は調節可能な様式で個々に冷却されることを特徴とする、請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記加熱電極間の加熱電流が、実質的に前記溶融物の主な流れ方向に沿って、又はそれに対して垂直に流れることを特徴とする、請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記加熱電極が、交差加熱電流が特にスコット結線に従って位相シフトを伴って発生するように接続されることを特徴とする、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記加熱電極の加熱力の規制及び／又は制御が、前記電流を規制及び／又は制御及び／又は調節することにより実施されることを特徴とする、請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記加熱電極の加熱力の規制及び／又は制御が、電力を規制及び／又は制御及び／又は調節することにより実施されることを特徴とする、請求項１ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記加熱電極が、始動前に電気化学的に不動態化され、特に光沢状態に変換されることを特徴とする、請求項１ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記構成が、連続的に作動される溶融システムの一部として作動されることを特徴とする、請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
溶融されるべき材料が、チャネル、特に開口上部表面を有するチャネルを通って前記容器へ運ばれ、且つ／又はチャネル、特に開口上部表面を有するチャネルを通って前記構成から取り出されることを特徴とする、請求項１ないし２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
溶融されるべき材料が、前記溶融物の浴表面の領域における入口及び出口を介して供給されると共に、取り出されることを特徴とする、請求項１ないし２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記容器における前記溶融物の滞留時間分布及び平均滞留時間が、規制及び／又は制御及び／又は調節されることを特徴とする、請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記容器における前記溶融物の流動プロファイル及び／又は平均流速が、規制及び／又は制御及び／又は調節されることを特徴とする、請求項１ないし３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記容器の前記出口における前記溶融物の高さが、規制及び／又は制御及び／又は調節されることを特徴とする、請求項１ないし３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記空間内部の少なくとも１つの領域における前記溶融物の温度が、少なくとも１７００℃、好ましくは少なくとも１８００℃、特に好ましくは少なくとも２０００℃の温度に調節及び／又は制御及び／又は規制されることを特徴とする、請求項１ないし３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記容器の周辺領域における前記溶融物と前記容器の中心領域における前記溶融物との間の温度差が、およそ１５０Ｋよりも大きく、好ましくはおよそ２５０Ｋよりも大きく調節されることを特徴とする、請求項１ないし３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも１つの高温精錬剤が前記溶融物に添加されることを特徴とする、請求項１ないし３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
作動が自動であることを特徴とする、請求項１ないし３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
１０−３以上１０２Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲、好ましくは１０−２以上１０−１Ω−１・ｃｍ−１以下の範囲の前記溶融物の温度での導電率を有する溶融物が処理されることを特徴とする、請求項１ないし３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
アルカリを含まないガラスが溶融物として使用されることを特徴とする、請求項１ないし３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
ホウケイ酸ガラス溶融物が使用されることを特徴とする、請求項１ないし３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも１つの接地装置が、寄生電流を迂回させるために使用されることを特徴とする、請求項１ないし４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記構成が、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの接地装置を備え付けられることを特徴とする、請求項１ないし４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記構成が、少なくとも１つの補助接地装置を備え付けられることを特徴とする、請求項１ないし４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記対向電極と前記構成の金属構成要素との間に接続される接地電極が接地装置として使用されることを特徴とする、請求項１ないし４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
前記補助接地装置が、前記構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口において配置されることを特徴とする、請求項１ないし４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記補助接地装置が直接接地されることを特徴とする、請求項１ないし４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
ＤＣ抵抗器及びＡＣ抵抗器から成る直列回路を含む接地装置及び／又は補助接地装置が提供されることを特徴とする、請求項１ないし４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
溶融物を保持するための空間を規定する構成、特に溶融ユニット及び／又は精錬ユニット、該空間における該溶融物のオーム抵抗加熱用の少なくとも２つの加熱電極並びに少なくとも１つの対向電極を含む、溶融物の温度に影響を及ぼすための装置であって、該加熱電極が、少なくとも作動中に該溶融物へと突出する、装置。
【請求項４９】
少なくとも１つの冷却可能な壁を含む、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記壁が、前記装置の作動中にその内側にスカル外皮を含むことを特徴とする、請求項４８又は４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記加熱電極及び／又は前記対向電極が、平板電極及び／又はボタン電極及び／又はボール電極及び／又は棒電極及び／又はロゴスキー電極及び／又はＴ電極及び／又はレール電極を含むことを特徴とする、請求項４８ないし５０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５２】
前記電極が、少なくとも１つの金属、特にオスミウム、ハフニウム、モリブデン、タングステン、白金、イリジウム、白金属及び／又はそれらの合金を含む溶融物接触材料を有することを特徴とする、請求項４８ないし５１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５３】
前記装置が、好ましくは１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数範囲の交流周波数で、特に好ましくは１０ｋＨｚ±３ｋＨｚ、より特には８ｋＨｚの交流周波数で交流を発生するためのユニットを含むことを特徴とする、請求項４８ないし５２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５４】
前記装置が、直流を発生するための、好ましくは１００ｍＶ以上５００ｍＶ以下の範囲の規模、好ましくは３００ｍＶで前記少なくとも１つの加熱電極と前記対向電極との間に電位を印加するためのユニットを含むことを特徴とする、請求項４８ないし５３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５５】
前記装置が、少なくとも１つの入口領域及び／又は少なくとも１つの出口領域及び／又は少なくとも１つのオーバーフロー領域を含むことを特徴とする、請求項４８ないし５４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５６】
前記オーバーフロー領域及び／又は前記出口領域の少なくとも一部が、前記ＤＣ電圧を印加するための対向電極として構成されることを特徴とする、請求項４８ないし５５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５７】
前記構成が、前記対向電極が位置付けられる流れ停滞域を有することを特徴とする、請求項４８ないし５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】
前記オーバーフロー領域及び／又は前記出口領域の少なくとも一部が、冷却浴として構成されることを特徴とする、請求項４８ないし５７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】
前記加熱電極及び／又は前記対向電極が、特に前記装置の始動前に、該加熱電極及び／又は該対向電極が電気化学的に不動態化される初期状態を有し、特にガラスコーティングを含むことを特徴とする、請求項４８ないし５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】
前記構成が、少なくとも１つ、特に少なくとも２つの接地装置を含むことを特徴とする、請求項４８ないし５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】
前記構成が、少なくとも１つの補助接地装置を含むことを特徴とする、請求項４８ないし６０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６２】
前記補助接地装置が、特に前記対向電極と前記構成の金属構成要素との間に挿入される接地電極を有することを特徴とする、請求項４８ないし６１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６３】
前記補助接地装置が、前記構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口において配置されることを特徴とする、請求項４８ないし６２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６４】
前記補助接地装置が直接接地されることを特徴とする、請求項４８ないし６３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６５】
前記接地装置及び／又は前記補助接地装置が、ＤＣ抵抗器及びＡＣ抵抗器から成る直列回路を含むことを特徴とする、請求項４８ないし６４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６６】
前記接地装置及び／又は前記補助接地装置が、白金及び／又はモリブデン及び／又はタングステンを有する電極を含むことを特徴とする、請求項４８ないし６５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６７】
請求項１ないし４７のいずれか１項に記載の方法に従って、且つ／又は請求項４８ないし６６のいずれか１項に記載の装置において且つ／若しくは請求項４８ないし６６のいずれか１項に記載の装置を用いて、溶融及び／又は精錬及び／又は清浄及び／又は均質化された製品、特にガラス製品。
【請求項６８】
前記製品が、０．４重量％未満、好ましくは０．２重量％未満、特に好ましくは０．１重量％未満のスズ含有量を有することを特徴とする、請求項６７に記載の製品。
【請求項６９】
前記製品が、１・１０−６重量％未満、好ましくは１・１０−７重量％未満、特に好ましくは１・１０−８重量％未満のイリジウム含有量を有することを特徴とする、請求項６７に記載の製品。
【請求項７０】
製品１ｍ３当たりおよそ１・１０−８ｍ３未満、好ましくはおよそ５・１０−９ｍ３未満、特に好ましくはおよそ１・１０−９ｍ３未満の容量の泡混入を特徴とする、請求項６７に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融物の温度に影響を及ぼすための方法及び装置、特に請求項１の前提部分に従って、溶融物を精錬及び／又は精製する方法に関する。本発明はさらに、請求項４８の前提部分に従って、溶融物の温度に影響を及ぼし、且つ／又は溶融物を精錬及び／又は清浄するための装置、並びに本発明の方法により、且つ／又は本発明の装置において、溶融及び／又は精錬及び／又は清浄及び／又は生産される製品、特にガラス製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスの製造に関する第１の工程段階では、前駆体物質、いわゆるガラス混合物が溶融される。溶融は溶融室で行われ、壁材料の熱応力容量に起因して最大１６５０℃の溶融温度に一般的に制限される。温度を上げると共に混合物が液体になった後、均質化プロセスがガラス中で始まり、即ち全ての前駆体物質の均質混合が見られる。
【０００３】
ガラス溶融物を生産するための混合物が加熱された後、第２の工程段階で精錬が始まる。精錬は、いわゆる精錬チャンバ中で実施され得る。精錬チャンバにおいて、溶融物を完全に混合し、脱気し、均質性を改善して、泡を除去する。精錬の本質的な目的は、溶融物中で物理的且つ化学的に結合される気体を放出及び除去することである。
【０００４】
溶融物中に存在する気体の起源は、原材料及び溶融物を取り囲む雰囲気にある。ここで最も大量な構成要素は水であり、他の気体は、ＳＯ２、ＣＯ２及びＮ２である。これらの気体のほとんどの部分は物理的且つ化学的に溶解されるが、ガラスの品質には極めて重要となる少量の気体が、極めて小さな泡の分散物として存在する。さらに、ガラス全てが、有意な割合の化学的に結合された酸素を含有する。最も重要なキャリヤは、一方ではガラスの多価不純物、例えば酸化鉄（ＩＩＩ）であり、他方では酸化Ａｓ（Ｖ）又は酸化Ｓｎ（ＩＶ）のような酸化物精錬剤である。より広い意味では、水も同様にこの種類の化合物に属する。
【０００５】
水は、より大きな割合又はより小さな割合で通常のガラス溶融温度で水素及び酸素へと開裂される。ガラス溶融装置の部品上で使用される貴金属のコーティングは水素に対して透過性であるため、貴金属とガラス溶融物との間の相界面での水素の移行は、小さな泡が形成する程度まで酸素の富化を招く可能性があり、ガラス溶融物中での小さな泡の混入は、生産されるガラス製品の品質をかなり悪化させるおそれがある。
【０００６】
泡の形成に必要な駆動力は、精錬気体の一時的な過飽和に基づき、対応する酸素又は気体の分圧は、溶融物の型に応じて少なくとも１ｂａｒであるが、最大５ｂａｒである。
【０００７】
この過飽和の開始因子は、概して温度の上昇である。それにより、溶融物、精錬剤、溶融プロセス、くずガラス含有量等に応じて、それぞれの特徴的な最低温度、いわゆる精錬温度から始まる過飽和状態が起こる。
【０００８】
かなりの問題がこのことから発生する。精錬温度を超えると、溶融物は、新たな泡の自発的な形成に対して不安定となり、これは、過飽和が低減されるにつれて、泡の実際に意図される拡大と競合する。したがって、状況は、予め精錬された溶融物の場合のように、強力に過飽和されているが、ほんの少ない泡負荷しか有しない溶融物にとってより深刻になる。
【０００９】
精錬で除去されるべき泡全てが、不可逆的且つ即座に露出溶融物表面へと上昇することが可能であることが重要である。このために利用可能な滞留時間は、一方では、それぞれの溶融ユニットにおける特定の処理量により制限され、他方では、最低必要上昇時間は、ガラスの粘度及び排除されるべき最小の泡の半径から得られる。しかしながら、ガラスの連続生産では、このことは、経済的な境界条件からすると、泡上昇段階が化学的精錬工程に先行することができる場合にのみ解決され得る矛盾を招く。この精錬工程の基本原理は簡単であり、初期の泡は、ガラス中に均質に溶解される精錬気体中に混入されることにより拡大される。これらの気体は、拡散により気体容量から泡の縁へ輸送される。このために必要な化学的駆動力は、精錬気体による一時的な過飽和に基づく。対応する気体分圧は、少なくとも１ｂａｒ、場合によっては最大５ｂａｒである。この過飽和の開始因子は概して、温度上昇である。“泡拡大”の精錬工程後、膨張された泡だけでなく、新たな泡も濾過して取り除く上昇域を加えることがここで重要である。
【００１０】
新たな泡は、適度な過飽和の範囲で、即ち１００ｂａｒ未満の圧力で、したがって専ら不均質な種形成を経由して形成される。溶融ユニット、輸送ユニット及び精錬ユニットにおける壁及び装備は全て、種になると考えられる。しかしながら、電極／ガラス界面での外力のかかった材料交換は精錬反応により活発にサポートされ得るため、金属電極は特に危険にさらされている。
【００１１】
３相の金属／ガラス／泡界面での界面張力は、泡形成及び泡脱離の動力学において主に重要である。一方でこの構造は、強力にガラス特異的及び電極特異的であるが、他方では、電極表面の化学組成は、酸化還元プロセスにより大いに制御され得る。したがって、酸化は、金属酸化物層の形成又は肥厚を招くことがあり、これが、一方ではモリブデン電極の表面上での不動態化ＭｏＯ２層の形成を招く。
【００１２】
他方で、還元は、モリブデン電極上でのＭｏＳｉ２の形成のようなガラスの成分との合金化の程度にまで酸化物皮膜の除去を招き得る。
【００１３】
泡の形成に対する影響に加えて、これはまた、電極の実際の腐食に対して大きく影響する。２つの基本的に異なる腐食メカニズムは、イオンの形成を経由した電極の陽極溶解、又はその液体合金相への変換によるその陰極破壊である。水性媒質中での鉄合金の防食に類似して、不動態化の現象も、ガラスと接触している電極についてよく知られている。モリブデン中のケイ素又はジルコニウムのような合金構成要素の意図的な混入、（硫酸塩精錬された）ソーダ石灰溶融物中のモリブデンの陰極不動態化又は加鉛ガラス溶融物中のモリブデンの陽極不動態化は全て、不動態化効果を有する。
【００１４】
陽極電流又は陰極電流による電極表面の局所応力付加は最終的に、外部から印加される直流（バッテリ回路）、それに加えて加熱電流の通過における整流効果（ＡＣ分極）、それに加えて電極の異なる熱さを有する部分間の内部均等化プロセスに起因する直流（熱電池）に起因する。無電流腐食プロセスと共に、電流の合計が、電極の分極、したがってその電気化学的電位を確定する。
【００１５】
さらに、ＡＣ電気分散の特殊メカニズムが、貴金属について知られている。表面原子の電流によってサポートされるイオン化に続いて、貴金属クラスターへの貴金属イオンの無電流還元が幾分行われる。ガラス中の最も重要な反応パートナーは、Ｓｎ、ＡＳａ＋又はＳｂ３＋のような還元性イオンである。溶融物は、一方では精錬を増大させると共により反応性となり、貴金属イオンは、ますます反応性が小さくなるため、高温はこの型の反応を促進させる。反応は、加熱周波数の周期タイミングで行われ、貴金属粒子の不可逆的溶解がより低い加熱周波数及びより高い電流密度でより著しくなることが一連の試験で観察された。超微細貴金属粒子が形成される場合、それらは、電極の近傍における過飽和の場合に、新たな泡の種として作用し得る。
【００１６】
貴金属壁、特に白金／ロジウム合金で作製されたものは、白金（その中に後者は原子的に可溶性である）とガラス（その中に水素は水として結合されて存在する）との間での水素の交換に基づくガラスと接触するさらなる特殊泡形成メカニズムを有する。
【００１７】
水蒸気の形成により後端で白金中に溶解された水素を捕捉する場合、ガラス＋＋と溶融物との間の界面での水の破壊によってのみ供給され得る白金中の水素流をもたらす。しかしながら、これは、白金上の酸素形成の初歩的な工程である。水の分解と平行して、陽極方向における電気化学的電位のずれが観察され、臨界電位が酸素分圧１ｂａｒで達成されるとすぐに、酸素の生産は、酸素泡の形成に変換される。水の分解は、貴金属電極の無電流陽極分極に対応する。
【００１８】
逆に、白金壁を通ってガラスへの水素の意図的な注入は、さらなる泡形成反応を誘発し得る。流れ密度に応じて、水素又は水の泡が主として形成され、これが、相当量のＳＯ２、ＣＯ２及びＮ２との混合泡へと変換する。同じ混合泡型は、白金／ガラス界面の陰極分極について検出され得る。
【００１９】
白金表面での陽極プロセス及び陰極プロセスを用いて、泡形成が起きないポテンシャルプロセスウィンドウ(potential process window)を原則として見出すことができる。１４００℃〜１５００℃の温度では、このことは、おおよそ混合泡形成側での下方境界としての１０−３ｂａｒ、と酸素泡形成側での上方境界としての１０−１ｂａｒとの酸素分圧値間に存在する。
【００２０】
上記論述から、ガラス中に溶解される泡の化学的性質は、精錬剤の化学的性質に対して多数の類似点を有することが認識可能である。貴金属と、特に白金合金と少なくとも直接接触する際、水は、多価の且つ酸化還元化学的に活性なガラス構成要素である。したがって、水含有ガラスは、酸化物精錬剤を添加しなくとも、酸化還元化学的に非常に活性であり得る。
【００２１】
温度制御気体過飽和による以外に、電極の界面での腐食プロセス及び泡形成は、電極材料、電極組成、表面の性質、温度勾配、加熱電流の局所電流密度及び周波数、直流による局所負荷並びに電極における水素流の可能性の要因によりさらに影響を受ける。基本組成の他に、水及び精錬剤の含有量並びに酸化還元状態が、ガラスにとって必須の役割を果たす。
【００２２】
特にＡＦガラスとして知られるアルカリを含まないガラス型の非常に粘性のあるガラスは、非常に高い精錬温度を要求する。１７００℃を超える温度が必要とされ、且つ電極を用いた電気加熱で温度を発生させたい場合、Ｐｔ又は白金／ロジウム合金の使用は論外であり、モリブデン及びタングステンもまた１８００℃を超えると排除される。基本的には、イリジウムのみがここでの選択肢であり、特殊合金は、現段階では利用可能ではない。
【００２３】
さらに、１Ａ／ｃｍ２よりも顕著に高い電流密度は、少なくとも５ｋＨｚの周波数での中心周波数発生器の使用を必要とする。
【００２４】
アルカリを含まないガラス及びイリジウム電極の材料組合せに関して、泡の新たな形成は、１７００℃を超える温度及び８ｋＨｚで２Ａ／ｃｍ２の局所電流密度で観察された。電極の近傍での泡の含有量は、明白に確定することはできず、生じた製品の泡は、約５００ｐｍの実に狭いサイズ分布を有する混合泡型であった。生産単位特異的泡成長及び泡上昇プロセスの分析は、新たな泡の相当部分が２００ｐｍ未満の脱離サイズを有しなければならないという推測を支持する。泡形成の他に、超微細Ｉｒ粒子の形成を伴う最小量の腐食が見られた。
【００２５】
ガラス溶融物の精錬を改善し、且つ所要の精錬時間を低減するためのアプローチの１つは、できる限り高い精錬温度を使用することである。
【００２６】
とりわけ、ガラス溶融物の粘度は、温度の増大により低減され、溶融物中に存在する泡の上昇速度は増大される。
【００２７】
別のアプローチは、いわゆる精錬剤の使用である。これらの精錬剤の原理は、溶融物、特に溶融ガラスへ物質を添加することであり、これは高温で分解して、気体（例えば、酸素）を発する。精錬剤により唐突に放出される気体は最初に、既存の小さな泡を拡大させて、これが第２の工程において溶融物中に存在する気体を“集める”。要約すると、小さな泡がより大きな泡に成長して、より大きな泡は溶融物の表面により迅速に上昇することにより、溶融物から逃れることが可能である。
【００２８】
精錬剤の選択は、まず第一に精錬中のガラス溶融物の温度により支配される。精錬剤五酸化二ヒ素Ａｓ２Ｏ５が１２５０℃の温度ですでに三酸化二ヒ素Ａｓ２Ｏ３及び酸素に分解する一方で、高温精錬剤ＳｎＯ２は、１５００℃を超える温度でのみ、ＳｎＯ及びＯ２に分解する。しかしながら、生じた酸化物は、溶融物中に残存して、ガラス最終製品中でも検出される可能性がある。ガラス最終製品中に存在するヒ素は、生態学的に無害のガラスが望ましい場合には特に不利である。Ａｓ、Ｓｂ又はＳｎ酸化物のような精錬剤の使用における不利点は、それらがモリブデン電極及びタングステン電極の腐食を促進させることである。１８００℃未満では、薄い金属酸化物皮膜が形成して、これは自発的不動態化の効果がある。それにより形成される保護皮膜は、ガラス組成に応じて温度を増大すると共に弱くなり、１８００℃を超えると、モリブデン及びタングステンは、ガラス中に溶解される酸素による腐食攻撃から保護されない。
【００２９】
したがって、非常に高温での、即ち１６５０℃を超える温度での効率的な精錬の可能性に関する要求は、特に金属部品の激的に強化される腐食に起因して従来のプロセスでは多数の不利点に遭遇する。したがって、かかる高温での効率的な精錬の可能性が要求される。
【００３０】
ガラス溶融物は従来、上部加熱炉に位置される油バーナ又はガスバーナにより加熱される。この場合、熱は、ガラス浴の表面を介して印加される。電極を用いた電気加熱は、追加の加熱に、特に低吸収性ガラスに使用される。この目的で、ガラス溶融物は、交流で通電加熱され、即ちガラス溶融物は直接加熱される。電極は、容器の底部上又は容器の側壁上に取り付けられ、ガラス溶融物と直接接触している。
【００３１】
モリブデン、白金及び白金属の金属は、電極材料として他のものよりも多く使用される。しかしながら、従来の作動様式で、或いは既知の装置において、これらの材料でさえ、特に攻撃的なケイ酸塩溶融物により考え得る腐食に曝される。モリブデン電極は、酸化に対して非常に強力な傾向を有する。したがって、モリブデン電極は、始動プロセス中に不活性気体雰囲気により保護されなくてはならない。同様に、Ａｓ２Ｏ５のような溶融物中に存在する幾つかの酸化物は、モリブデン電極又は白金電極を攻撃する可能性がある。白金電極は、モリブデン電極と比較される場合に確実に大幅に不活性であるが、１５００℃までの温度でのみ、やや長期間にわたって使用することができる。
【００３２】
腐食に起因して、溶融物において腐食により破壊された電極を新たな電極と置き換えることが、絶えず必要である。これは、高価な電極材料の相当な使用、電極ホルダ上での過剰な応力並びに装置の利用可能性の低減を意味する。
【００３３】
米国特許第４，２４６，４３３号公報では、冷却された、より具体的には水冷された棒電極の使用が記載されており、これは、側壁を通って溶融物容器へと挿入される。より高温での腐食に対する電極の安定性は、水冷により保証され、したがって電極の破損又はひずみを受け入れる必要がなく、より高温が溶融物において設定され得る。したがって、冷却に起因して、最大達成可能溶融温度は、電極材料を使用することができる限界温度によりもはや制限されない。
【００３４】
高い精錬温度を設定する可能性によって、或いは特に腐食性のガラスのため、ガラス溶融物への、したがって同様にガラス最終製品への物質の混入の増加は、ユニットの壁及び電極上での強化された攻撃に起因する。壁又は電極材料として一般的に使用される白金は、一方では非常にコスト集約的であり、他方で、白金又は白金合金で作製される装置は、それらが、ガラス溶融物の腐食性及び摩擦のため壁及び電極の少量の白金又は他の合金構成要素を溶融物へ放つという不利点を有する。これらの構成要素は、ガラス最終製品中でイオン形態及び微細分散された元素形態の両方で存在する。濃度及び粒子サイズに応じて、ガラス溶融物におけるイオン形態又は元素金属形態での白金のこの混入は、望ましくない変色及び電磁放射線の透過の減少を招くおそれがある。
【００３５】
文献ＤＥ １９９３９７８０  Ａ１は、溶融物が高周波数エネルギーの直結により加熱されるユニットにおけるガラスの連続的な精錬について記載している。この場合に用いられる装置は、クーラント回路からなり、溶融物を加熱するのに使用される高周波数放射線ではほとんど“不可視（invisible）”である。溶融物は、これらの冷却壁上で凝固してガラス溶融物と壁材料との間にいわゆるスカル層を形成し、これはそれ自体を何度も繰り返して再生することができる。装置の完全性は、主に水冷された金属パイプ上のスカル層により保証され、さらに、容器壁上でのガラス溶融物の攻撃が最低限に抑えられ、これはガラス溶融物中の物質の混入がかなり低減される。
【００３６】
かかるスカル坩堝において高周波数で溶融するための利点の１つは、ユニット壁の耐熱性が、冷却により形成されるスカル層によってもはや限定因子を表さないため、ガラス溶融物を、１７００℃を超える温度に加熱することができることである。ガラス溶融物への高周波数エネルギーの直結に起因して、溶融物は、中央よりも溶融ユニットの周辺領域でより冷たくなり得る。高融点且つ激しい腐食性のガラスでさえ、スカル層を用いて溶融及び精錬することができる。
【００３７】
高周波数溶融又は高温での溶融の別の利点は、いわゆる高温精錬剤を使用することができることである。これは、刊行物ＤＥ  １９９３９７７１に記載されるように、Ａｓ２Ｏ５又はＳｂ２Ｏ５のような環境上有害且つ有毒な精錬剤を使用しせず、その代わりに精錬剤として危険性の低いＳｎＯ２を使用することを可能にする。
【００３８】
しかしながら、高周波数の助力を受けて溶融物を加熱することは、溶融されるべきガラス、ガラスセラミック、セラミック又はクリスタルが、高周波数を用いて入力されたエネルギーの量がスカル壁を介した熱移動の量よりも大きい溶融温度で十分高い導電率を有しなくてはならないという不利点を有する。ガラス溶融物及びガラスセラミック溶融物の導電率は、概してアルカリ含有量により、及び程度はより低いがこれらの溶融物のアルカリ土類構成要素により決定される。必要な導電率の限界値はまた、多数の装置パラメータに依存するが、実際には溶融物の導電率は、１０−１Ω−１ｃｍ−１を超えるべきであることが判明している。
【００３９】
特にスカル坩堝における高周波溶融が高温に起因して特に適切である高融点のガラスは、不十分な導電率（特に、１０−１Ω−１ｃｍ−１未満）を有することが、実際の試験で示されている。したがって、多数の重要な工業ガラスは、高周波溶融技術を用いて加工処理することができない。
【００４０】
医薬品包装及び高耐熱ランプに要求されるガラスの他に、低導電率及び高耐熱を有するガラスとしては、続く加工処理でコーティングされるディスプレイガラスが挙げられる。極めて少ないアルカリ含有量でさえも、これらの金属がガラスからディスプレイの機能層へと容易に拡散するため、ディスプレイガラスでは望ましくない。低アルカリ含有量のため、又はアルカリが存在しないため、これらのガラスはまた、高周波数を用いて容易に結合されることを可能にするのに不十分な導電率を有する。
【００４１】
溶融物を加熱するための方法及び装置は、ＰＣＴ／ＥＰ０３／１３３５３に記載されている。この装置では、ガラス溶融物は、少なくとも２つの冷却電極間に電流を通すことにより加熱され、各電極は、溶融物容器壁の構成要素に取って代わる。記載される装置における溶融物容器の壁は、少なくとも１つの領域で冷却される。しかしながら、電極がスカル坩堝の上部縁の真下に配置されることは、記載される装置では不都合であり、したがって始動のためのエネルギーはガラスのより深い層へ伝導されなくてはならず、これは熱的に、また同様に高い電圧によりスカル坩堝に非常に厳しく応力を加える。
【００４２】
さらに、アーク放電由来の問題が、特に装置の始動中に存在する。スカル層の完全な形成はまた、それが、容器壁の一部として供給される電極により放射される電磁エネルギーの溶融物材料への結合を阻害するため不可能である。
【００４３】
ＯＬＳ  ＤＥ  １９８０２０７１  Ａ１には、ガラス溶融ユニットを加熱する方法が記載されており、使用される電極材料の腐食をかなり低減するために、直流構成要素が、溶融物を加熱するのに役立つ交流に印加される。変圧器及びガラス溶融物へと突出している少なくとも２つの電極を含有する加熱回路では、さらなる電圧降下が交流の２つの部分電流の一方で発生する。この出願はさらに、プラスに接続された一連の電極及びマイナスに接続された一連の電極について記載しており、とりわけ、溶融物への電極材料の浸食は、マイナスに接続された一連の電極で抑制され、恐らく液体合金の形成は、プラスに接続された一連の電極で抑制される。しかしながら、プラスに接続された一連の電極での溶融物への電極材料の浸食が抑制されないことは不都合である。
【００４４】
低周波不動態化の方法により電極、特にモリブデン電極の腐食の問題を低減することは、ＵＳ  ４，６２４，００２から既知である。そこでは、正規の加熱電流（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの通常周波数）が、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚよりも顕著に低い周波数の交流と重畳され、それが、ガラス溶融物において、特に高鉛含有量溶融物においてモリブデン電極の浸食を低減する。電極の強力な分極が、使用される電流密度で起き得ることは不都合であり、これは泡形成を招くおそれがある。さらに、低周波不動態化のメカニズムはまた、非常に高温且つ高融点のガラス溶融物（一般的に鉛を含まない）で有効であることは証明されていない。
【００４５】
溶融物を加熱するのに役立つ交流が、保護されるべき電極全てが耐火材料に対して或いは１つ又はそれ以上の補助電極に対して或いは耐化材料に対して負の電位を帯びるように直流源からの直流と重畳される方法が、ＤＤ  １３９５７２から既知である。しかしながら、この方法は、融点が溶融物の温度以下である重金属のイオンを含有しないケイ酸塩溶融物に制限される。この方法の別の成果は、溶融物中に含有される重金属イオンが電極で排出され、そこで保護層を形成することである。したがって、攻撃的な溶融物による電極の腐食は防止される。電極の表面及び表面特性が、重金属イオンの保護層により激的に変化することは不都合である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４６】
この背景に対して、本発明は、溶融物の温度に影響を及ぼす可能性、特に溶融物を精錬及び清浄する可能性、並びに本発明により溶融及び／又は精錬及び／又は清浄及び／又は生産される製品を提供する課題に基づくものであり、本発明では可能な最大限まで上述の不利点を回避する。特に、装置の電極を腐食から十分に保護する可能性、及び溶融物中の気泡の含有量を有効に最低限に抑える可能性が提供される。
【００４７】
課題は、１７００℃よりも高い温度での溶融物の精錬を可能にし、且つ溶融物における精錬剤の使用を少なくとも低減させ、特に可能な最大限までAｓ２Ｏ５のような有毒な物質を回避することを可能にするために精錬剤の量を最低限に抑えるという目的を包含する。高温にもかかわらず、装置の壁及び電極の溶融体接触表面からのイオンの進入が最低限に抑えられるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
これらの問題は、請求項１の特徴を有する方法により驚くほど簡潔な状況で解決される。好適な発展形態は、それぞれ関連する従属請求項に見出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明は、溶融物を保持するための空間を規定する構成において、特に溶融ユニット及び／又は精錬ユニットにおいて、溶融物の温度に影響を及ぼす方法であって、少なくともオーム抵抗加熱を用いて上記溶融物を加熱するために少なくとも２つの加熱電極が上記溶融物と接触して配置され、少なくとも１つの対向電極が供給され、そして少なくとも１つの加熱電極が、前記対向電極に対して、上記溶融物由来の反応パートナーとの前記加熱電極の材料の表面反応が低減される電位に設定される、方法を提供する。
【００５０】
有利なことに、溶融物の領域において少なくとも２つの電極を配置することにより、溶融物を加熱するための電磁エネルギーは、溶融されるべき材料へ特に結合しやすい。電極は、対向電極の供給及び少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間の電位の印加により腐食から十分保護される。同時に、加熱電極での気泡形成が電位の印加を伴わない実施よりも且つ実施に反して本発明の方法により大幅に低減されることから、溶融物中の気泡の含有量は好適に最低限に抑えられる。
【００５１】
本発明は、少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間にＤＣ電圧を印加することにより電位を発生させることを提供する。本発明の方法が実施されると、加熱領域の表面は、特に加熱電流負荷に関係なく、優れた光沢、極めて少ない粗さ及びガラス溶融物による高い湿潤性を示す。さらに、好適なことに、加熱電流負荷下では、電極材料由来の粒子の溶融物への浸食は本質的に見られず、これは加熱電極の長期安定化をもたらす。本発明内で達成され得る加熱電極の表面特性（これは、作動中にほとんど変化しない）のため、硬化溶融物は、加熱電極から容易に分離されて、従来一般的であったように加熱電極に「固着する」ことはない。
【００５２】
したがって、腐食からの加熱電極の保護に起因する変化を伴わない表面状態は、加熱電極の領域において及び溶融物において泡含有量の有意な低減を好適に達成する。明らかに確定可能な泡が電極の近傍で生じないこと、及び検出可能な泡は、Ｏ２、ＳＯ２、ＣＯ２及びＮ２を含む混合泡型であることが見出された。これらは、およそ５００μｍの直径サイズを有する。これらの大きな泡のみの発生は、イリジウムの乏しい湿潤性により説明され得る。より正確には、ガラス／金属界面張力は、気体／金属界面張力よりも大きい。したがって、気泡は、金属に良好に付着して、最初に拡散によりサイズが増加し、それらがおよそ５００μｍ〜１０００μｍの範囲の直径に成長したらすぐに、気泡は分離して、溶融物の表面に上昇する。その結果、電極表面上に形成する数少ない泡はまた、非常に好適なサイズ分布を有する。
【００５３】
このプロセスは、酸化表面を有する非保護電極上では観察されない。ガラス／金属酸化物界面は、非常に良好な湿潤挙動を示す。気泡は、電極材料の表面へ付着しないか、或いは極めてわずかしか接着せず、これにより、極めて小さな新たに形成された泡の非常に初期の分離が可能となる。
【００５４】
さらに、少なくとも１つの加熱電極と少なくとも１つの対向電極との間に電位を印加することによる腐食からの電極の保護、及び電極材料としてのイリジウムの使用は、その酸化物の形態での化学的に変化を伴わない電極材料の実質的に低い侵食に起因して加熱電極の耐用年数をかなり長くする。さらに、イリジウムの酸化に起因したガラス／金属界面での極めて小さな水素泡の新たな形成はかなり低減され、且つ上昇するには小さすぎる実質的に直径５０μｍ〜８０μｍを有する溶融物中の個々の小さな泡で作製される直径２００μｍを有する上昇することが可能な泡の形成の促進が見られることは好適である。電極材料の侵食は、泡形成種の増加を導き、それにより溶融物における種の不均質形成がさらに一層強まる。
【００５５】
例えば本方法により処理された溶融物を取り囲む周辺領域において局在化され得る溶融物の少なくとも一部を冷却することにより、溶融物が溶融物供給構成要素と接触し得る温度を低減する好適な可能性が作り出され、その結果、腐食の危険性及び／又は溶融物への斯かる構成要素の成分の進入が低減され得る。冷却領域では、特に溶融物と同じ型の硬化材料の外皮、いわゆるスカル層を形成することが可能であり、これは、溶融物が処理される容器を形成する。次に、溶融物は好適には、同じ型の材料の環境中に含有され、汚染の危険性が最大限まで低減される。
【００５６】
本発明の方法では、様々なプロセス工程は、溶融されるべき材料及び／又は溶融材料において一工程を他の工程と並行して実施されることができる。さらなる溶融プロセスを行うことができ、溶融物を精錬することができ、続くガラスの製品特性にマイナスに影響を及ぼす物質は、気泡と一緒に除去することができる、即ち、精製工程は、溶融及び／又は精錬に重ね合わせることができる。
【００５７】
本発明はさらに、溶融物が溶融物を保持するための空間を規定する構成、特に容器において供給されるように前記方法を実施することを提供し、前記構成は、少なくとも部分的に冷却される。該構成は、ライン、特に冷却剤が流動し得るパイプラインにより形成され得る。したがって、構成という用語は、少なくとも一時的に溶融物を保持することができる任意の構造を含む。特に、これはまた、精錬ユニット及び／又は溶融室のような容器を包含する。
【００５８】
簡潔にするために、“容器”という用語が以下で使用されるが、上述するように、構成は、接続される平坦な構成部分を有する構造に限定されることを意味すると解釈されるべきではない。
【００５９】
溶融物の領域において、特に容器空間において電極を配置することにより、側壁の冷却表面、したがって冷却効果は好適に増大される。このようにして、側壁全体が作動中にスカル層で覆われ、それにより容器壁は、溶融物の攻撃から保護され、溶融物自体は、容器壁の側面から進入する材料から保護される。
【００６０】
好適な発展形態では、構成の少なくとも１つの側壁及び／又は構成の底部プレートの少なくとも１つの領域が、スカル外皮が容器壁上に形成されるように冷却されることが提供される。したがって、特に高温が本発明の方法を用いて溶融物において実現されることができ、容器壁上の十分低い温度が同時に保証され得る。
【００６１】
さらに、容器における好適な対流は、生じる温度プロファイルに起因し、それにより溶融物へのエネルギー入力は、溶融材料又は溶融されるべき材料に一様に入力される。したがって、本発明の方法は、溶融物の温度のエネルギー効率に影響を与えることを可能にする。
【００６２】
本発明の方法によれば、好適なことに、溶融物を加熱するための電磁エネルギーは、溶融されるべき材料へ容易に結合される。それにより、特に高温が溶融物において実現され得る。このことは、容器の内部における少なくとも２つの電極の配置により可能となり、それにより側壁の冷却表面、したがって溶融物に対する冷却効果は好適に増大される。それにより、側壁全体は、溶融物と同じ型の凝固材料の外皮により作動中に覆われて、それにより容器壁は溶融物による攻撃から保護され、溶融物は、容器壁の側面からの材料進入から保護される。それにより、側壁全体は、溶融物と同じ型の凝固材料の外皮で覆われる。
【００６３】
作動中に断続的にそれ自体を再生するスカル層は、ユニットの壁上での攻撃をさらに低減し、最終的な溶融物への、したがって同様にガラス最終製品への材料進入を低減する。スカル層のため、銅のようなかなり経済的な材料が、頻繁に使用される高価な白金の代わりに壁材料として好適に使用され得る。
【００６４】
溶融物の内部における特に高温及び側壁の領域における低温の結果として、溶融物への入力エネルギーの均質分布を好適に可能にする容器を通る流動プロファイルが形成される。同様に、泡及び／又は他の望ましくない物質の除去が本発明を用いて実現され得る高温で促進されるため、また溶融物の精錬及び／又は清浄のための本発明の方法を活用した装置による溶融されるべき材料の最適な流れにより、顕著に少量の精錬剤を使用することも可能である。
【００６５】
好ましい発展形態によれば、全体的な持続期間にわたって同じ作動パラメータを維持するために、また電極の腐食を厳重に回避するために、長期にわたり一定の電位が少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間で印加される。特定の要件、又は本発明を使用しない場合に生じる腐食の量に応じて、電極材料とガラスバルブの構成要素との間の電気化学的関係を考慮して、少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間でほんの一時的に一定の電位を印加するという本発明の範囲内の可能性もまた存在する。要するに、或る特定の期間にわたって、この期間内で長期にわたって一定である電位が印加されることを意味する。
【００６６】
一定の電位の一時的な印加は、特に電位の印加後に加熱電極の“記憶効果”が存在する場合に検討されるべきである。加熱電極と対向電極との間での電位が遮断された後に、他の場合では電位なしで観察される加熱電極の腐食が数日間みられないという点で、かかる記憶効果は、例えばイリジウムを含み、且つ陰極に分極される加熱電極において示される。
【００６７】
本発明の方法は、加熱電極の電位が、５０ｍＶ以上５００ｍＶ以下の範囲の量、特に好ましくは３００ｍＶ低減されるような様式で、特に少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間に電圧を印加することにより実施され得る（最大１０％の偏差は重要ではない）。
【００６８】
実際の実行は、例えば作用電極、対向電極及び参照電極を有するいわゆる三電極回路で行われる。上述の加熱電極（＝作用電極）及び適切に選択された対向電極の他に、規定の電気化学的電位を有するさらなる参照電極が存在しなくてはならない。加熱電極電位の望ましい変更は、参照電極に対して適用される。この目的で加熱電極と対向電極との間に印加されるべき電圧は、特に溶融物の対応する電解質抵抗が高い場合にかなり数値が異なり得る。
【００６９】
場合によっては、適切な参照電極の設置は不可能である。これらの場合、加熱電極の望ましい不動態化状態は、明確な直流密度の印加により提供される。次に、対応する直流が、加熱電極と対向電極との間で測定される。直流負荷と直流電位の関連変位との間の関係は、実験室で求めることができる。そして、このようにして作成される特徴的な曲線は、その場で不動態化状態を調節するのに役立つ。
【００７０】
利用される正確な値は、それぞれの適用事例に依存する。アルカリ含有ガラス及び溶融物接触材料としてイリジウムを用いた加熱電極については、５０ｍＶの規模を有する陰極分極は十分であり、これは電流の流れに応じて、より小さくてもよく、例えば２０ｍＶであり得る。アルカリを含まないガラス及び溶融物接触材料としてイリジウムを用いた加熱電極については、３００ｍＶの規模の陰極電位シフトが例えば選択され得る。
【００７１】
印加されるべき電位は、イリジウムとほとんどイリジウムを有しないガラスとの間の界面での状態を反映する。イリジウムは概して、例えば１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのモリブデン、タングステン及びジルコニウムのような感知可能な量の非貴金属化合物の不純物を有し得る合金で構成される。これらの不純物は、電気化学的に活性であり、これらにより、溶融物に生じる電位が求められる。イリジウムとガラスとの間の界面の特性に関して、イリジウム酸化物皮膜の分解若しくは抑制が、エッチングするアルカリ酸化物により化学的に強制されるか、又は十分低い電位により電気化学的に強制されるかは重要ではない。電位の印加は、加熱電極上のイリジウム酸化物の層の形成を防止し、これは、電極が高アルカリ溶融物によってさえも攻撃されないという効果を有する。
【００７２】
本発明の好ましい発展形態では、１００μＡ／ｃｍ２以下、好ましくは５０μＡ／ｃｍ２以下の局所直流密度は、泡の形成がその時、特に信頼性高く防止され得ることが見出されているため、構成の金属構成要素上で、特に加熱電極及び／又は対向電極及び／又は側壁及び／又は底部プレート上で調節及び／又は制御及び／又は規制される。
【００７３】
個々の場合の要件に応じて、異なる材料が、本発明の方法のための加熱電極として使用され得る。例えば、オスミウム、ハフニウム、モリブデン、タングステン、白金、イリジウム、白金金属を含む電極及び／又は上述の元素の合金を含む電極が使用され得る。モリブデン、タングステン、白金又はこれらの元素の合金を含む電極は、対向電極として使用され得る。
【００７４】
腐食の危険性のある点で金属材料を保護するために、本発明は、対向電極が構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口において配置されることを好適に提供する。
【００７５】
対向電極で形成される泡又は対向電極から侵食された電極材料の粒子が溶融物に進入しないように、対向電極は、構成の流れ停滞域において好適に配置され得る。
【００７６】
本発明は、溶融物の材料と加熱電極との間の電気化学的関係、並びに場合によっては構成のさらなる金属構成要素に応じて、異なった方向を有する電位を印加する様々な可能性を提供する。例えば、対向電極は、陽極として接続され得る。加熱電極は陰極として接続され得る。しかしながら、対向電極を陰極として接続することもまた、本発明の範囲内である。そして、加熱電極は陽極として接続され得る。
【００７７】
本発明の方法の好適な発展形態では、溶融物は、交流で、好ましくは１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数範囲の交流周波数で、特に好ましくは１０ｋＨｚ±３ｋＨｚ、特に８ｋＨｚの交流周波数で加熱電極により加熱される。気泡形成は、より低い加熱周波数に関して、かかる加熱周波数により顕著に低減され得る。少なくとも１００分の１、特に少なくとも５００分の１に低減され得る。このことは、２Ａ／ｃｍ２を超える電流密度を加熱電極に印加することによりさらに支持され得る。
【００７８】
これは、電極を冷却することによりさらに改善され得る。電極は好適には、規制可能な様式及び／又は制御可能な様式及び／又は調節可能な様式で本発明に従って個々に冷却される。したがって、その環境に広がる温度に対してそれぞれの電極に必要な冷却力を正確に適合させることが簡潔な様式で可能である。少なくとも１つの電極ホルダはさらに冷却され得る。好適なことに、これは電極のさらなる保護に寄与する。
【００７９】
本発明の方法によれば、容器の底部が少なくとも１つの領域で冷却されることがさらに提供される。それにより、スカル外皮が底部領域でも形成されて、これが底部の腐食又は溶融されるべき材料における底部からの物質の混入を防止する。
【００８０】
底部が或る特定の領域のみで冷却される場合、異なる導電率を有する領域が、これらの領域から離れて上部に向かう電界の対応する変位を伴って溶融物中に生じる。入力されるべき電磁気が容器の内部の上部領域で結合されるため、これは始動中のエネルギーに関して特に好都合である。溶融プロセスがそこで始まる場合、生じる溶融物は底部に向かって沈み、槽を通る望ましい流動プロファイルは、その後の循環により発動される。溶融されるべき材料の表面の近傍にある電極の配置は、この段階におけるこれらのプロセスを支持する。
【００８１】
冷却は、少なくとも１つの電極並びに／又は少なくとも１つの電極ホルダ並びに／又は容器壁及び／若しくは底部の少なくとも１つの部分を通って冷却剤液、特に空気及び／又は水を導くことにより本発明による特に簡潔な様式で達成され得る。
【００８２】
上記方法は、溶融物の特に高い中心温度で好適に実施され得る。本発明によれば、溶融物の温度は、少なくとも１つの領域で少なくとも１７００℃に、好ましくは少なくとも１８００℃に、特に好ましくは少なくとも２０００℃に上昇する。泡及び／又は他の望ましくない物質の除去が、本発明で実現され得る高温及び溶融されるべき材料の付随する最適な流れで促進されるため、好適なことに顕著に少ない量の精錬剤を用いることが可能である。
【００８３】
温度に関するかかる高い値は、溶融物において除去されるべき物質の輸送速度の増加に加えて、粘度の低減をもたらし、除去されるべき物質の脱出を容易とするため、泡濃度を低減するのに好適である。
【００８４】
容器における流動プロファイルの特に適切な形成及び対応するエネルギーの効率的な利用は、容器の周辺領域における溶融物と容器の中心領域における溶融物との間の温度差を、１５０Ｋよりも大きく、好ましくは２５０Ｋよりも大きく調節することにより達成され得る。経験によれば、周辺領域は、ほんの数ミリメートルの帯域に広がる。
【００８５】
特に簡潔な様式の本発明の方法を従来の方法の性能へ統合させ、それによりこれらの方法を改善するために、容器は、連続して作動される溶融システムの一部として本発明の上記の様式で作動され得る。溶融されるべき材料はまた、連続して容器へ供給することができると共に、容器から取り出すことができる。例えば、溶融されるべき材料は、溶融室から容器へと好適に供給することができ、実質的に溶融形態で容器から取り出すことができる。それにより、一工程としての本発明による方法を、原材料から最終製品への溶融されるべき材料の加工処理に併合することが可能となる。
【００８６】
溶融物の主な流れ方向は、溶融されるべき材料の容器への供給、又は容器からのその取り出しにより規定される。溶融物を加熱するための電磁エネルギーは、電極間の加熱電流が実質的にこの流れ方向に沿って、又はそれに対して垂直に流れる場合に特に効率的に結合され得る。
【００８７】
加熱電流が、溶融物の主な流れ方向に垂直に流れる場合、即ち、いわゆる横方向加熱が実施される場合、溶融物は規定様式で容器へと流れる。ガラスは容器へ“突入する”。それにより、オーバーフローの危険性は、溶融物の主な方向に沿って流れる（即ち、いわゆる縦方向加熱が実施される）作動様式に対して低い。それぞれの適用事例に関する要件に応じて、横方向加熱を好ましく使用することができる。しかしながら同様に縦方向加熱も原則として使用することができる。
【００８８】
本発明は好適に、容器を通る溶融物の流動プロファイルに影響を及ぼすか、又は溶融物における温度プロファイルに影響を及ぼすさらなる可能性を提供する。
【００８９】
特に、電流は、同じ電流強度で全ての電極に印加され得る。さらに、電流はまた、少なくとも一対の電極に、少なくとも異なる一対の電極が受ける電流強度と異なる強度で供給され得る。さらに、電極は、交差／横断加熱電流が位相シフトを伴って生じるような様式で、特にスコット回路に従って好適な発展形態で接続され得る。
【００９０】
溶融されるべき材料は、容器へ運ばれて、開口上部表面を有するトラフを通って特に簡潔な様式で容器から取り出され得る。溶融物を誘導するためのできる限り数少ない中間工程を有する方法の実行は、溶融されるべき材料を容器へ供給すること、並びに溶融物表面の領域において入口及び出口を経由して溶融物からそれを取り出すことにより好適に可能となる。特に容器の出口の領域においてそこに広がる非常に高い温度により材料を保護するために、容器の出口領域が少なくとも幾分冷却されることが、本発明により提供される。
【００９１】
エネルギーの時間消費及び効率に関する上記方法の実行の最適化は、容器における溶融物の滞留時間分布及び／又は平均滞留時間を規制及び／又は制御及び／又は調節することにより可能となる。同様に、容器における溶融物の流動プロファイル及び／又は平均流速は、規制及び／又は制御及び／又は調節され得る。特に、容器の容量は、容器における溶融物が最大およそ２時間の時間分でおよそ１０分の平均滞留時間を有するように寸法付けられ得る。本発明によれば、容器の適切な寸法付けの指標の１つは、容器の上流に加えられる溶融室の値よりも少なくとも１．０だけ小さい容量を有する容器の供給であるとみなすことができる。
【００９２】
既存の泡又は形成された泡が容器を通って通過する間に溶融物から脱出され得ることを好適に保証するために、容器の出口における溶融物の高さは、既存の平均流速の最小の泡の上昇速度に調節される上昇する泡が通過しなくてはならない溶融物の高さが達成され得るように規制及び／又は制御及び／又は調節されることが提供される。したがって、泡拡大の精錬工程後に、上昇して溶融物から離れる機会を泡に付与することにより、膨張された泡だけでなく、新たな泡も濾過する上昇帯域が続く。
【００９３】
新たな泡形成は、溶融物の中程度の過飽和の範囲で、即ち１００ｂａｒ以下の圧力で、したがって専ら不均質種形成の経路を介して行われる。装置の壁及び設備は全て、種とみなされ得る。電極／溶融物界面での外力のかかった材料交換は精錬剤反応により活発にさらに支持され得るため、電流が印加された金属電極は特に危険にさらされる。
【００９４】
電極は、溶融されるべき材料の高温領域の内側の活動的な素子として本発明により使用される。他方で、スカルは、接地及び電極から絶縁される。それにより、特に始動時のアーク放電の危険性は低減される。したがって、オーム抵抗加熱のパラメータは、低オーム性ガラスでさえ加工処理することができるように、容器及び電極に使用される材料に対する危険性を伴わずに選択することができる。したがって、低い導電率を有するガラス並びにガラスセラミック及びセラミックでさえ溶融すること、又は精錬若しくは清浄することが可能となる。例えば、本発明は、アルミノケイ酸塩ガラス、特にディスプレイガラス及びランプガラスを精錬するのに、並びに特に医薬品包装に関する用途用にホウケイ酸塩ガラスを精錬するのに使用され得る。
【００９５】
本発明の方法は好ましくは、１０−３以上１０２Ω−１・ｃｍ−１以下、好ましくは１０−２以上１０１Ω−１・ｃｍ−１以下の溶融温度での導電率を有する溶融物が処理されるように実施され得る。電磁エネルギーの結合は、この好ましい範囲の導電率に関して特に効率的に可能である。
【００９６】
本発明の方法は、様々な溶融物に用いることができる。例えば、アルカリを含まないガラス又はホウケイ酸塩ガラスの、特に中性ガラス型の溶融物を使用することができる。
【００９７】
荷電粒子の動きに起因して、電荷輸送の普通の効果に加えて、寄生電流が生じる可能性があるが、これは本発明による方法を活用して征服することができる。斯かるあり得る妨害電流に起因した妨害反応を回避するために、本発明は、寄生電流を迂回させるための少なくとも１つの接地装置を設ける可能性を提供する。特に、分圧器回路の様式で溶融ユニットにおいてさらなるグラウンド・ループを供給するために、構成全体に、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの接地装置を備え付けることができ、それを用いて、構成のそれぞれの領域における寄生電流の迂回が、克服されるそれぞれの抵抗を調節することにより達成され得る。
【００９８】
特に腐食に脅かされる構成要素（例えば、白金で構成される構成要素）をさらに保護するために、本発明は、構成に少なくとも１つの補助接地装置を備え付けることを提供する。特に、対向電極と構成の金属構成要素との間に接続された接地電極を、接地装置として使用することができる。特に、トラフ又は攪拌機のような白金構成要素が、この点で考慮され得る。
【００９９】
補助接地装置は好適には、構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口において配置され得る。補助接地装置が直接接地される場合、寄生電流を、構成要素、特に白金構成要素を過ぎて低オームで迂回させる。
【０１００】
信頼性高く且つ簡潔な様式での接地を実現するために、ＤＣ抵抗器及びＡＣ抵抗器から成る直列回路を含む接地周波数及び／又は補助接地装置が提供されることが、本発明の範囲内で提供される。
【０１０１】
始動を好適にさらに容易とするために、本発明の方法は、始動プロセスを提供し、十分な導電率を有する少なくとも１つの溶融経路が、電磁エネルギーを溶融物へ結合するために電極間の容器に供給される。この目的で、電極及び／又は壁の部品は、始動プロセス中に、それらの温度が上部加熱炉雰囲気の融解点を超える程度にまで加熱装置により加熱され得る。したがって、上部加熱炉雰囲気から溶融物への物質の進入は大いに回避され得る。
【０１０２】
本発明の範囲内で、加熱電極は、溶融物が加工処理される電気化学的条件及び使用される電極に応じて、始動前に電気化学的に不動態化させることができ、特に光沢状態に変換され得る。露出した、“不動態化したての”電極表面は、電極表面が溶融物からの取り出し後でさえも腐食性（特に酸素含有）気体と直接接触するような程度に濃密な密集したガラスコーティングにより封入される場合に、電極は有効に光沢があるとみなされるに過ぎない。次に、そのような事前に不動態化された電極は、他の場合に、特に“記憶効果”が特に長い時間帯にわたって明白である場合に使用することができる。
【０１０３】
本発明の方法は、自動様式で好適に作動され得る。これに関する可能性の１つは、電極加熱力の規制及び／又は制御が、電極を通って流れる電流を規制及び／又は制御及び／又は調節することにより実施されることを提供する。別の可能性は、電極加熱力の規制及び／又は制御が、消費される電力の規制及び／又は制御及び／又は調節により実施されることである。２つの可能性間の選択は、溶融されるべき材料の特性に従って成され得る。
【０１０４】
特にガラスでは、導電率は、温度の増大に伴い増大する。入力電力が一定に保たれる場合、電極による電流消費は、電気抵抗の減少に伴い、即ち導電率の増大に伴い増大する。したがって、電極材料への損失の危険性が存在する。電流規制により、導電容量が電流に依存するガラスにおける過熱の危険性に起因して製品特性に極めて有害であ一連の電流の確立に迅速に反応することが可能である。
【０１０５】
製品特性へのさらなる危険性は、容器の側壁及び／又は底部由来の材料の溶融物への考え得る進入にある。この危険性は、特に本発明により可能となる高温で存在する。
【０１０６】
溶融物から望ましくない物質、特に気泡を除去するために、少なくとも１つの高温精錬剤、例えば二酸化スズを添加することができる。それにより、Ａｓ２Ｏ５のような従来の精錬剤の使用が低減され得る。これらの従来の精錬剤は、最終製品におけるそれらの残留が有害な影響を有し得るため、特に環境にやさしいガラスに関して不都合である。したがって、これまで典型的であった比較的低温では存分にそれらの精錬効果を示すことができなかった二酸化スズのような高温精錬剤を使用することができるというエネルギー効率の良い様式で十分高温に達することが可能であることが、本発明の利点である。
【０１０７】
上述の問題は、溶融物を保持するための空間を規定する少なくとも１つの構成、特に溶融されるべき材料を保持するための溶融ユニット及び／又は精錬ユニット、オーム抵抗加熱用の少なくとも２つの加熱電極及び少なくとも１つの対向電極を含む溶融物の温度に影響を及ぼす装置であって、該加熱電極が、少なくとも作動中に溶融物へと突出する装置によって更に解決される。
【０１０８】
容器の壁材料の腐食の危険性を阻止するために、装置の少なくとも１つの壁が冷却され得ることが提供される。容器における温度分布、壁材料の防食及び溶融物への壁材料のほぼ完全に抑制された進入に関して上述の利点を達成するために、装置の壁は装置の作動中にその内側にスカル外皮を含み得る。
【０１０９】
“内側”という用語は、本明細書では溶融物に面している側、即ち、内部を意味する。
【０１１０】
電極は、さまざまな幾何学的形状を有し得る。特に、加熱電極及び／又は対向電極は、平板電極及び／又はボタン電極及び／又はボール電極及び／又は棒電極及び／又はロゴスキー電極及び／又はＴ電極及び／又はハンマー電極及び／又はレール電極を含み得る。
【０１１１】
電極の形状及び幾何学は、溶融されるべき材料へのエネルギー入力の効率に影響を及ぼす。固体材料として及び／又はキャップ電極として構成され得る棒電極は、容器の底部における電極の設置に特に好適であることが証明されている。平板電極のような又はハンマーの形態の故意に拡大させた表面積を有する電極は、高電流密度に起因する電極表面上の応力を低減させることが可能であるという利点を提供する。急激な変化（特に縁）が回避される形状の適切な設計は、このことにさらに寄与し得る。電流密度ピークでの値は、縁に丸みをつけることによりさらに低減させることができ、それにより特に新たな泡形成の１０倍の低減が達成され得る。
【０１１２】
電極の配置、特に最も密接に隣接した壁からの電極中心の距離は、溶融物の導電率に応じて選択され得る。棒電極の使用は、スカルにおいて完全に容器の側壁を保つという可能性を創出し、それにより側壁の冷却表面、したがって同様に溶融物に対する冷却効果が増大されて、それにより対流もまた支持され得る。
【０１１３】
冷却された側壁から離れている電極からの距離のため、電極と側壁との間のアーク放電は回避され得る。別の利点は、容器への電極の進入点が比較的低温領域に存在し、したがって適切に電気的に絶縁されることであり、本発明による電極の配置は、冷却された坩堝壁へ接続された冷却されていない構成要素が上部加熱炉空間へ突出するというさらなる利点をもたらす。上部加熱炉雰囲気中に存在する硫黄化合物に起因した構成要素の腐食は、そのようにして好適に回避され得る。
【０１１４】
材料が装置の作動温度で溶融物と反応しないことは、本発明の装置における電極として材料を使用する可能性にとって重大である。本発明によれば、電極は、オスミウム、ハフニウム、モリブデン、タングステン、イリジウム、タンタル、白金、白金属及び／又はそれらの合金のような金属を含む溶融物接触材料を有し得る。イリジウムは、活性電極材料として特に重要性を持つ。
【０１１５】
用語“能動素子”は、電極が実行する多機能を指す。加熱の他に、溶融物の流れもまた、それが容器における対流に関する或る種の駆動を形成するという点で電極を経由して達成される。容器における溶融物の下降流を引き起こす水冷スカルと並行して、電極は、いわゆる対流モータの一部である。電極の周辺の熱源（熱的起源とも呼ばれる）に起因して、容器における溶融物の上昇流が形成される。したがって、電極は、一方で加熱の機能を、他方では対流モータの機能を有し、したがって「能動」素子と称される。
【０１１６】
容器を通る溶融物流動プロファイルのその好適な造形を用いて、スカル坩堝及び電極の本発明による組合せは、坩堝の越流を防止する。２０００℃を著しく越える非常に高い作動温度は、イリジウムを使用することにより実現され得る。
【０１１７】
固体材料から作製される電極、特に金属電極の他に、問題となっている材料のほんの薄いコーティングを有する電極を使用することも可能である。その目的で、電極は、コア、好ましくはセラミックコアを含み得る。好適には、少なくとも１つの電極に、特にオスミウム、ハフニウム、モリブデン、イリジウム、タンタル、白金、白金属及び／又はそれらの合金を含むコーティングを施与することが、さらに提供される。任意の他の適切な材料によるコーティングもまた、装置における使用に関して本発明により可能である。
【０１１８】
使用されるべき電極に関して変化する要件に柔軟に応じることを可能にするために且つ／又は電極の損傷に柔軟に対処することを可能にするために、少なくとも１つの電極が装置に交換可能に取り付けられることが、本発明によりさらに提供される。
【０１１９】
電極の温度応力を低減するために、したがって特に高い溶融物温度を実現することを可能にするために、少なくとも１つの電極が冷却可能であり得る。この目的で、電極は、流体を伝導するための少なくとも１つのチャネルを含み得る。
【０１２０】
容器の底部は、溶融物よりも高い作動温度でかなり高い耐性を保証する、例えばケイ酸ジルコニウムのような耐火材料で構成され得る。電極に対して横方向に冷却管を配置することにより、底部は腐食及び非制御電流から保護され得る。
【０１２１】
好ましい実施形態において、本発明による容器は、冷却された底部並びに冷却された側壁を有することができ、そのうち２つの対向する側壁が入口及び出口を形成する。容器は、スカル坩堝として具現され得る。スカル壁はまた、溶融物表面の真下に外側へ曲げられるように形成させることができ、それによりカラーが形成される。斯かるカラーは、全てのスカル壁に対する角度がおよそ９０度である場合に、特に製造しやすい。次に、側壁は、Ｌ形状に曲げられる。
【０１２２】
本発明による装置においてオーム抵抗加熱を実現するために、装置は、好ましくは１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の範囲のＡＣ周波数で、特に好ましくは１０ｋＨｚ±３ｋＨｚ、より特には８ｋＨｚのＡＣ周波数で交流を発生させるためのユニットを含むように提供される。
【０１２３】
好適な発展形態では、装置は、直流を発生させるための、好ましくは１００ｍＶ以上５００ｍＶ以下の範囲の規模、好ましくは３００ｍＶで少なくとも１つの加熱電極と対向電極との間に電位を印加するためのユニットを含む。
【０１２４】
本発明によれば、装置は、少なくとも１つの入口領域及び／又は少なくとも１つの出口領域及び／又は少なくとも１つのオーバーフロー領域を含む。オーバーフロー領域及び／又は出口領域の少なくとも一部は、ＤＣ電圧を印加するための対向電極として接続され得る。構成は、対向電極が位置付けられる流れ停滞域を有するように提供される。好適な発展形態では、オーバーフロー領域及び／又は出口領域の少なくとも一部は、冷却浴として構成される。
【０１２５】
より有効に腐食又は泡形成を妨げることを可能にするために、それぞれの溶融物に関する電気化学的条件及びさらに使用される材料に応じて、電気化学的に不動態化され、特にガラスコーティングを含む、特に始動前の元の状態を有する加熱電極又は対向電極を使用することが可能である。
【０１２６】
寄生電流を迂回させるために、構成に少なくとも２つの接地装置を備え付けることが提供される。構成は、少なくとも１つの補助接地装置をさらに含み得る。補助接地装置は、本発明の好適な実施形態において、特に対向電極と構成の金属部品との間に接続される接地電極を有する。補助接地装置は、例えば構成のオーバーフロー及び／又は底部排出口に配置され得る。補助接地装置は好適には直接接地される。
【０１２７】
接地装置及び／又は補助接地装置は、本発明の範囲内で、ＤＣ抵抗器及びＡＣ抵抗器の一連の接続の形態で提供され得る。接地装置及び／又は補助接地装置は、白金及び／又はモリブデン及び／又はタングステンを有する電極を含み得る。
【０１２８】
溶融されるべき材料と接触する材料は、それらが溶融されるべき材料及びその溶融物に対して実質的に化学的に耐性であるように本発明により選択される。これは同様に、電極及び／又は容器の壁に当てはまる。したがって、イリジウム、ロジウム又はモリブデンは、容器用の材料とみなすことができる。
【０１２９】
表面を介したエネルギー損失を大いに回避するために、本発明の装置は、表面積と容量とのできる限り小さな比を可能にする幾何学的形状を有する容器を有する。かかる幾何学的形状は、立方体の基本構造の変化で達成させることができ、特に容器は、多角形輪郭、長方形輪郭、正方形輪郭又は丸形輪郭、楕円形輪郭又は円形輪郭を有し得る。
【０１３０】
本発明による装置は、特により大きなシステムの構成要素として使用することができる。所定量の溶融物が斯かるシステムにおいて供給される（その溶融物のほんの一部が、本発明と関連ある利点が実現され得るようにさらに処理されることになる）場合、本発明は、溶融物流を少なくとも２つの亜流へ迂回させるための流れ分割装置を提供し、その結果、本発明による少なくとも１つの装置を亜流の１つに配置させることができ、他方の亜流は別の様式でさらに処理することができる。装置は、精錬モジュール及び／又は清浄モジュール及び／又は溶融モジュールとして使用することができ、これらは、続くユニット、特に均質化ユニット及び／又は造形ユニットの上流に挿入され得る。
【０１３１】
本発明による装置は同様に、精錬及び／又は溶融モジュール及び／又は均質化モジュールとして使用することができ、これはオーバーフロー・ダウンドロー(downdraw)・ユニットの上流に存在し得る。これは、本発明が極めて均質の溶融物の生産を可能とするために可能となり、それは例えばオーバーフロー・ダウンドロー・プロセスにおけるディスプレイガラスの製造用の出発材料として特に適切である。
【０１３２】
本発明はさらに、溶融室において、即ち溶融物が流れる容器において設置される精錬モジュール及び／又は清浄モジュールとして使用され得る。例えば、溶融室は、精錬モジュール及び／又は清浄モジュールとして１つの領域においてこの目的で構成され得る。
【０１３３】
このことは、特に溶融室の底部からいわゆる堤防を築き上げることにより実現され得る。この堤防は、例えばモリブデンを含む冷却壁を有し得る。本発明による装置は、堤防の内部領域へ統合され得る。特に、装置は、その側壁の領域において堤防を形成する壁へ接続され得る。
【０１３４】
それぞれ流れの方向において見る場合、築堤の上流及び下流にある溶融室の充填レベルは、精錬モジュール及び／又は清浄モジュールの領域における充填レベルよりも大きくあり得る。これは、堤防においてモジュールを“取り付けること”により達成することができ、モジュールの底部からその上限までの高さは、溶融室の底部から堤防の上限までの距離よりも著しく小さい。
【０１３５】
溶融室からの泡が去るために精錬モジュール及び／又は清浄モジュールにおいて移動しなくてはならない経路が、溶融室における経路と比較して斯かる構成において小さいため、精錬効果は明らかに改善される。本発明による装置を用いて達成可能である溶融物の高温は、特にこれに寄与する。
【０１３６】
上記問題を解決するために、本発明はさらに、本発明の方法により製造され、且つ／又は本発明による装置において溶融及び／若しくは精製及び／若しくは清浄及び／若しくは生産される製品、より具体的にはガラス製品を提供する。
【０１３７】
斯かる製品は、例えばＳｎ４＋の量対Ｓｎ２＋の量の比に関する値を特徴とし得る。より高温では、比は、Ｓｎ２＋の方向に移る。本発明を用いて実現され得る高温のため、Ｓｎ４＋対Ｓｎ２＋の量の比に関する値は、少なくとも４％〜少なくとも４０％以上のＳｎ２＋が混合物中に存在するのに十分に移される。特に、製品は、０．４重量％未満、好ましくは０．２重量％、特に好ましくは０．１重量％未満のスズ含有量を有する。
【０１３８】
精錬効果及び／又は清浄効果は、特に本発明による非常に高い温度により激しく改善されるので、製品の所要の品質が依然として精錬効果及び清浄効果により保証され得るため、より経済的な前駆体材料、即ちより低い純度を有する材料を使用することが可能である。例えば、水、硫黄及びハロゲンは、精錬プロセス又は清浄プロセス中に溶融物から除去される。
【０１３９】
より低品質な原材料を特徴付けるパラメータは、特に高い水含有量、特に高い硫黄含有量又は塩化物のような揮発しやすい化合物の特に高い含有量であり得る。鉄の量に関しては、Ｆｅが精錬に寄与し、且つＦｅ３＋の量対Ｆｅ２＋の量の比がＦｅ２＋の方向に移ることが考慮されなくてはならない。
【０１４０】
本発明による製品、特にガラス製品は、低導電率を有する少なくとも１つのガラス及び／又は少なくとも１つのガラスセラミック及び／又は少なくとも１つのセラミックを有し得る。特に、製品は、アルミノケイ酸ガラス、特にディスプレイガラス又はランプガラスを含み得る。特に、製品は、特に医薬品包装用途におけるホウケイ酸ガラスを含み得る。
【０１４１】
本発明はさらに、他の場合では溶融するのが非常に困難であるケイ酸亜鉛ガラス又はランタンレンジ台上面ガラスのような攻撃的なガラスに関する。ホウケイ酸ガラスもまた、本発明を活用して取り扱うことができる。
【０１４２】
本発明を活用して溶融及び／又は清浄及び／又は精錬され得る製品に関して、それらは泡が少ないため特に利点が生じる。本発明の有利な構成において、製品に混入される泡の量は、製品１ｍ３当たり、およそ１・１０−８ｍ３未満、好ましくはおよそ５・１０−９ｍ３未満、特に好ましくはおよそ１・１０−９ｍ３未満である。
【０１４３】
電極材料として又は対向電極材料としてのイリジウムの使用に起因して、イリジウム又はイリジウムイオンのわずかな残留物が製品中に検出される。したがって、製品は、１・１０−６重量％未満、好ましくは１・１０−７重量％未満、特に好ましくは１・１０−８重量％未満のイリジウム含有量を有する。
【０１４４】
ガラスの泡の含有量及びイリジウム含有量は、本発明により溶融及び／又は精錬及び／又は清浄されるガラスの本質的なパラメータを表す。
【０１４５】
精錬剤の全体的に極めて少ない使用に起因して、同様に、製品中の酸化スズのような精錬剤の残留物は非常にわずかである。したがって、製品は、０．４重量％未満、好ましくは０．２重量％未満、特に好ましくは０．１重量％未満のスズ含有量を有する。
【０１４６】
本発明はさらに、ノジュール含有量の少ないガラスの製造を可能にする。ノジュールは、ナトリウム及び／又はホウ素が蒸発する領域であり、したがって種々の強度特性が生じる。特に、管を引くことに関する問題は、かかるノジュールに起因する。したがって、本発明は、特に管の生産、実質的にノジュールを含有しない他のガラスの生産をも可能にする。
【０１４７】
本発明は、例示的な実施形態に基づいて添付の図面を参照して以下で記載される。これらの構成要素は、図面全てにおいて同じ参照符号で呼ばれる。
【０１４８】
とりわけ棒電極、レール電極、Ｔ電極又は平板電極は、本発明による装置の容器の内部における構成に用いることができる。斯かる電極４の選択は、例として図１に示される。棒電極は、円形の断面を有することができ（図１Ａ）、またレール電極として互いに接続して使用することもできる（図１Ｃ）。同様に平板電極（図１Ｂ）は、多様な形状を有することができ、一列に互いに接続させることができる（図１Ｄ）。個々の電極の相互接続は、特に好適な様式では、電極の配置の実質的により高い安定性を導く。Ｔ電極（図１Ｅ）の使用もまた、好適であり得る。
【０１４９】
本発明による装置が、予想通りにスカル坩堝として使用される場合、スカル外皮が形成される。このスカル外皮１４を有する装置の構成は図２に示される。溶融物の温度に影響を及ぼすための装置１では、容器壁１０が、容器の内部からの溶融物材料が壁１０で凝固するのに十分冷却されるため、スカル外皮１４、即ち硬化溶融物の層は容器壁１０の内側に形成される。容器壁は、スカル坩堝の管を通って冷却剤を伝導することにより冷却され得る。したがって、装置１は、冷却剤入口１２１用及び冷却剤出口１２２用の適切な接続手を有する。図３に示されるように、溶融物１６は本発明による装置１の作動中に容器壁と接触しない。というのは、凝固した溶融物１４がスカル外皮１４としてそれらの間で形成されているためである。
【０１５０】
上部加熱炉領域２６は、溶融物浴１８の表面上に位置付けられる。溶融物浴１８上の溶融物１６の表面での冷却を低減又は回避するために、さらなる加熱と共に装置１を作動することは意味を成し得る。図４における実施形態によれば、ガスバーナ２４が配置され、これはキャリア枠２５において配置させることができ、その結果、上部炉領域２６はガスバーナ２４を用いて加熱され得る。
【０１５１】
生じた対流サイクル２８は、図５で詳細に示される。溶融物材料は、入口２０を経由して容器２に進入する。溶融物は、スカル坩堝１０の壁の冷却に起因してスカル外皮１４の形態で凝固する。入口を通過した後、進入する溶融物材料は、入口を離れて、容器２の内部へ落ちると、非常に冷たい領域に至る。容器２の内部は、電極に起因する抵抗加熱を用いて加熱される（図１０に示されていない）。溶融物１６は温まり、したがって容器２の最上部に向かって上昇する。容器２における温度分布が適切に調節される場合、対流サイクル２８は定常である。特に高温へ加熱された流体成分は、出口２２を経由して容器２から退去し、出口２２には、冷却経路として役立つことが可能であるために入口２０に対してより長い長さが備え付けられる。
【０１５２】
図６は装置１の別の実施形態を示し、これは、ここではキャリア枠２５に配置されるガスバーナ２４を介した上部加熱炉空間２６におけるさらなる加熱を用いて作動され、キャリア枠２５は、上方から溶融物へ浸漬される流れに影響を及ぼす素子３０用の吊下げとして役立つ。流れに影響を及ぼす素子３０はまた、容器２の側壁１０上にも設けられ得る。流れに影響を及ぼす素子３０は、流動プロファイルの調節を経て容器の内部における温度分布及び滞留時間分布を調節するために、容器２の内部において配置され得る。同様に、斯かる配置に関する可能性の１つが図６に示される。
【０１５３】
高温応力及び腐食からスカル坩堝の底部８を保護するために、それは、本発明による装置１において冷却される。図７における装置１の簡潔な描写は、底部プレート８上に置かれる管８１による容器底部の冷却を示す。スカル外皮１４は対応して管８１周辺に形成するか、又は容器底部上の冷却管８１がスカル外皮１４により取り囲まれるように容器の内部へと成長し得る。
【０１５４】
様々な位置で配置される対向電極を有する容器上への平面図は、図８、図９及び図１０に示される。図８は、二列に一方が他方に並んで配置される電極４を示す。該列は、入口２０から容器２に沿って出口２２まで、溶融物の流れ方向と並行して配置される。側壁１０又は容器２の入口及び出口は、角をなす部分が容器２から離れて方向付けられ、したがってカラー６を形成するように曲げられる。カラーに隣接する周囲部分７は、図８における配向性に関して示される。対向電極５は、図８では出口２２の中心において配置される。他方で、図９は、対向電極５が容器２の入口２０に位置する実施形態を示す。別の特殊な実施形態は図１０に表示される。この実施形態では、容器２と出口２２との間の縁は、平坦な対向電極として構成される。
【０１５５】
溶融物の特に高温が、スカル坩堝の内部における加熱電極の配置を有する本発明による装置を用いて実現され得るため、本発明は、ディスプレイガラスＡＦ３７のような処理するのが非常に困難であるガラスでさえも溶融及び／又は精錬及び／又は清浄を可能にする。さらに、補助電極の使用、及び対向電極と加熱電極との間の直流の印加は、電極のかなり増大された耐用年数及びより数少ない泡混入をもたらす。特にＡＦ３７ガラスを処理するために、平均滞留時間が少なくとも１０分であるように装置を作動させることができる。これは、容器の容量及び処理量に関する値の対応する関係になる。特に、ガラス型依存性粘度及び体膨張率は決定的に重要である。
【０１５６】
本発明は上述の例示的な実施形態に限定されず、その代わりに多数の方法で変形され得ることは当業者に明白である。特に、個々の実施形態の特徴もまた互いに組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】様々な電極の概略図である。
【図２】スカル外皮を有する装置を通る溶融物の流れ方向に垂直な断面における、本発明による装置の概略断面図である。
【図３】充填状態での装置を通る溶融物の流れ方向に垂直な断面における、本発明による装置の概略断面図である。
【図４】さらなる加熱と共に作動している装置を通る溶融物の流れ方向に平行な断面における、本発明による装置の概略断面図である。
【図５】図９に示されるような配置に従う作動中の流れにおける対流サイクルの詳細を示す図である。
【図６】溶融物の流れに影響を及ぼすさらなる加熱及び設備を伴う別の実施形態による溶融物の流れ方向に平行な断面における、本発明による装置の概略断面図である。
【図７】容器底部の冷却を説明するための、装置を通る溶融物の流れ方向に垂直な断面における、本発明による装置の概略断面図である。
【図８】本発明による装置の概略平面図である。
【図９】本発明による装置の概略平面図である。
【図１０】本発明による装置の概略平面図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  溶融物の温度に影響を及ぼすための装置
２  容器
４  電極
４４  電極ホルダ
５  対向電極
６  容器のカラー
７  容器の周辺部分
８  容器の底部
８１  容器底部の冷却
９  電極に対する電源
１０  容器の壁
１２  スカル坩堝の管
１２１  冷却剤入口
１２２  冷却剤出口
１２３  スカル区域の絶縁体
１４  固化溶融物
１６  溶融物
１８  溶融物浴表面
２０  入口
２１  前溶融ユニット
２２  出口
２３  出口経路
２４  ガスバーナ
２５  装置を加熱するためのキャリア枠
２６  上部加熱炉領域
２８  対流サイクル
３０  流れに影響を及ぼす設備
３２  開始電極
３４  開始電極用の電源
３６  溶融物材料
【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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【国際調査報告】
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