(57)【要約】本発明は、高純度で浸食性および／または高融点のガラスまたはガラスセラミックを低汚染溶融する装置および方法に関する。  本発明によれば、上記目的のため、溶融物は坩堝または溶融スカル坩堝内で高周波放射により加熱され、上記溶融坩堝内で混合または均質化される。  そこから出る気泡（たとえば、酸素気泡（Ｏ２泡立ちとして知られている））が溶融物中へ逃散するガスノズルが、坩堝の基部に設けられることが好適である。  上記のことだけで、溶融スカル坩堝において驚くほど多くの利益が達成されることが可能になる。第１に、固形の溶融物中にたとえば上方から下降する未溶融バッチは、溶融物の液分とより強力に混合することでより迅速に溶融され、第２に、溶融物の温度分布がより均一となり、第３に、異なるガラス成分の均一な分布または混合が達成され、第４に、ガラスの酸化還元状態を調整することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を溶融するための、特に、高純度で侵食性および／または高融点のガラスまたはガラスセラミックを溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）であって、
坩堝（１０）、
電磁放射線を放射する放射装置（３０）であって、該放射線により前記坩堝（１０）内に供給されることができる溶融物（４０）中にエネルギーを導入することが可能である、放射装置（３０）、および
前記坩堝（１０）に付与される混合装置または均質化装置（５０、１５０、２５０、３５０、３５０’）
を備える、物質を溶融する装置。
【請求項２】
前記混合装置または均質化装置（５０、１５０、２５０、３５０、３５０’）は、混合または均質化が、汚染されずに、あるいは少なくともほとんど汚染されずに行なわれるように設計されている、請求項１に記載の物質を溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）。
【請求項３】
前記溶融物（４０）は、前記混合装置または均質化装置（５０、１５０、２５０、３５０、３５０’）により意図的に内部の動きが起こされることができる、請求項１または２に記載の物質を溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）。
【請求項４】
既定流が前記混合装置または均質化装置（５０、１５０、２５０、３５０、３５０’）により前記溶融物（４０）中に誘導される、請求項１ないし３のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）。
【請求項５】
第１の材料（５２、１５６、２５６）を前記混合装置または均質化装置（５０、１５０、２５０、３５０、３５０’）により前記溶融物（４０）中に導入することができ、前記第１の材料（５２、１５６、２５６）により前記溶融物（４０）中にほぼ既定の動きを誘導することが可能である、請求項１ないし４のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）。
【請求項６】
前記坩堝（１０）は、前記溶融物（４０）用の流出開口部（２２）と、前記溶融物（４０）中に浸漬されるブリッジ（２４）、特に冷却ブリッジ（２４）とを備え、該ブリッジ（２４）により未溶融バッチ画分を前記流出開口部（２２）に近づかないようにする、請求項１ないし５のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（１、１０１、２０１、３０１）。
【請求項７】
バッチ（１５６、２５６）を含み、該バッチ（１５６、２５６）の組成または形状は、前記溶融物（４０）の混合または均質化が前記溶融物（４０）中への前記バッチ（１５６、２５６）の導入によりもたらされることができるようなものである、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物質を溶融するための装置（１０１，２０１）。
【請求項８】
前記溶融物（４０）中に導入することができるペレット化されたおよび／またはコーティングされたバッチ（１５６、２５６）を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の物質を溶融するための装置（１０１、２０１）。
【請求項９】
前記溶融物（４０）中に導入することができ、溶融しながらガスまたは気泡（１５２）を放出するバッチ（１５６）を含む、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の物質を溶融するための装置（１０１）。
【請求項１０】
前記坩堝（１０）に付与される攪拌装置（３５０、３５０’）を備える、請求項１ないし９のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（３０１）。
【請求項１１】
前記溶融物（４０）中で溶解または溶融することができる攪拌機（３５０’）を備える、請求項１ないし１０のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（３０１）。
【請求項１２】
前記溶融物（４０）中にガスまたは気泡（５２）を導入する装置（５０）を備える、請求項１ないし１１のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１３】
１つおよび／または複数のガスノズル（５０）を備える、請求項１ないし１２のいずれか1項に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１４】
前記１つおよび／または複数のガスノズル（５０）は冷却、特に液体冷却される、請求項１３に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１５】
前記ガスノズル（５０）は、前記坩堝（１０）の基部（１４）に配置される、請求項１３または１４に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１６】
前記ガスノズル（５０）の少なくとも第１の部分（５１）が、前記坩堝（１０）の内部に突出している、および／または前記第１の部分（５１）が、低汚染材料、特に軽金属（たとえばアルミニウム）からなる、請求項１３、１４、または１５に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１７】
前記坩堝の壁（１２、１４）上に、特に、前記坩堝の基部（１４）上にある固体スカル層（４２、４２ａ）を穿孔する装置（５８）を備える、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１８】
前記坩堝壁（１２、１４）上に、特に、前記坩堝底部（１４）上にある固体スカル層（４２、４２ａ）を穿孔する針（５８）を備え、該針（５８）は、高温に耐えることができる材料、特に、タングステン、モリブデン、および／またはイリジウムを含有する、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項１９】
前記針（５８）は、前記ガスノズル（５０）のほぼ中央に配置される、請求項１８に記載の物質を溶融するための装置（１）。
【請求項２０】
物質を溶融するための、特に、高純度で浸食性および／または高融点のガラスまたはガラスセラミックを溶融するための、特に、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の物質を溶融する装置（１、１０１、２０１、３０１）の運転のための方法であって、
坩堝（１０）を備えるステップと、
電磁放射線を放射する放射装置（３０）を備えるステップと、
特に前記坩堝（１０）を冷却するステップと、
前記放射装置（３０）が放射する電磁放射線により前記坩堝内で溶融物を加熱するステップと、
前記坩堝（１０）内の前記溶融物（４０）を混合または均質化するステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
前記溶融物（４０）の混合または均質化は、汚染されずに、あるいは少なくともほとんど汚染されずに行なわれる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶融物（４０）は、混合または均質化するよう意図的に内部の動きが起こされる、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶融物（４０）における流れは、混合または均質化のため所定の様式で誘導される、請求項２０ないし２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
第１の材料（５２、１５６、２５６）が混合または均質化のため前記溶融物中に導入され、前記第１の材料（５２、１５６、２５６）は、前記溶融物（４０）中にほぼ既定の流動を引き起こすか、少なくとも誘導する、方法の請求項２０ないし２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶融物（４０）用の流出開口部（２２）と、前記溶融物（４０）中に浸漬されるブリッジ（２４）、特に冷却ブリッジ（２４）とを備える坩堝（１０）が備えられ、前記ブリッジ（２４）により未溶融バッチ画分が前記流出開口部（２２）に近づかないようにされる、請求項２０ないし２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
バッチ（１５６、２５６）が前記溶融物（４０）中に導入され、前記バッチ（１５６、２５６）の組成または前記バッチの成分の形は、前記溶融物（４０）中への前記バッチ（１５６、２５６）の導入が前記溶融物（４０）の混合または均質化をもたらすようなものである、請求項２０ないし２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
ペレット化されたおよび／またはコーティングされたバッチ（１５６、２５６）が前記溶融物（４０）中に導入される、請求項２０ないし２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
溶融時にガスまたは気泡（１５２）を放出するバッチ（１５６）が前記溶融物（４０）中に導入される、請求項２０ないし２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶融物（４０）は混合または均質化するよう攪拌される、請求項２０ないし２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
自ら溶解する攪拌機（３５０’）が前記溶融物（４０）中に導入される、請求項２０ないし２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
ガスまたは気泡（５２）が混合または均質化のため前記溶融物中に導入される、請求項２０ないし３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の物質を溶融する装置（１、１０１、２０１、３０１）または請求項２０ないし３１のいずれか１項に記載の方法により製造されるかまたは製造可能な、ガラス製品またはガラスセラミック製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、物質を低汚染溶融するための装置および方法に関し、特に、高純度で浸食性（aggressive）および／または高融点のガラスまたはガラスセラミックを溶融するための装置および方法に関する。
【０００２】
従来の溶融方法では、ガラスは白金坩堝または耐火タンク炉内で連続的に溶融される。このような方法の欠点は、白金の一部が溶融物に流出し、耐火タンク炉の寿命がもっぱら短くなることである。この場合、所望の高純度ガラス品質を実現することはできない。
【０００３】
ガラスが溶融タンク炉内で連続的に溶融されて取り出される既知の方法もある。高純度ガラスを得るために、溶融タンク炉での処理の後に続いて、精製チャネル（refining channel）および均質化装置またはタンク炉での処理を行なうことができる。
【０００４】
上記方法のいずれにおいても、溶融坩堝または溶融タンク炉が不連続的または連続的にたとえばバーナによって外部から加熱され、熱が内部の溶融物に伝導される。溶融物と坩堝またはタンク炉とは直接接触する。この直接接触は多くの欠点を有する。
【０００５】
まず、最高溶融温度が坩堝またはタンク炉の材料により制限される。そのため、溶融坩堝または溶融タンク炉、ならびに場合に応じて精製チャネルおよび均質化タンク炉は通常、比較的融点が高いとともに比較的耐食性のある白金からなる。
【０００６】
さらに、白金製溶融坩堝または白金製溶融タンク炉、ならびに精製チャネルおよび均質化タンク炉も、ガラスの溶融によって侵食および腐食される。
【０００７】
いずれの場合も、白金は不都合なことにガラス中で汚染物または不純物となり、このことが光学特性、特に伝送に悪影響を及ぼすため、これらの伝導加熱方法は、高純度ガラス用には非常に制限された範囲でのみ使用することでる。このような性質の不純物は、光ファイバー伝送システムに２００〜５００ｄＢ／ｋｍまでの伝送損失をもたらす。
【０００８】
このことは、特に、浸食性ガラス、たとえばケイ酸亜鉛ガラスまたはホウ酸ランタンガラスを溶融する場合に非常に問題となることがわかっているが、その理由は、これらのガラスが坩堝またはタンク炉に甚大な腐食を生じさせるからである。
【０００９】
上記の伝導加熱方法のほかに、ガラスがスカル坩堝内で誘導的に溶融および加熱される方法を用いることも知られている。
【００１０】
スカル坩堝は通常、互いに離間した蛇行状の水冷金属管を備える。スカル坩堝の内部にある溶融物は、スカル坩堝の周囲に配置されるコイル配列により溶融物中に高周波電力を導入することによって加熱される。
【００１１】
スカル坩堝の冷却により、同じ組成の材料（すなわち、特に、ガラス）の実質的に固体の層またはクラスト（crust）がスカル坩堝と溶融物との間に形成される。このため、坩堝材料により生じる溶融物中の不純物が大幅に低減する。
【００１２】
スカル坩堝は、たとえばPETROV YU.B.等著「Continuous Casting Glass Melting in a Cold Crucible Induction Furnace」(XV. International Congress on Glass 1989, Proceedings,  Vol.3a, 1989, pages 72-77)から既知である。
【００１３】
しかしながら、複雑な構造、特に誘導加熱式スカル溶融装置の高周波技術の要求は、上述の伝導加熱式溶融装置に比して全く新たな要件と問題を生じる。まず、坩堝容積あたりの高溶融温度および非常に大きい処理量は、伝導加熱式装置のための多くの解決手法をスカル溶融装置に容易に転用することができないことを意味している。
【００１４】
原理上、高溶融速度、すなわち、高処理能力を、スカル溶融装置を用いて達成することができる。これは、望ましいことではあるが、その一方で、ある所定の状況下で溶融物の、したがって、その最終製品の品質に、たとえば熱還元の結果として、害を及ぼす。このことはガラスの伝送特性の劣化にもつながる。
【００１５】
さらに、高周波放射が導入される割合が溶融物の各種パラメータによって決まる。したがって、溶融性能は、コイル配列により生じる高周波電力によるだけでなく、溶融パラメータおよび坩堝の幾何学形状によっても制限される。
【００１６】
したがって、既知のスカル溶融装置は、特に溶融物の品質および均質に関して、ならびに溶融能力すなわち処理能力に関しても改善が必要とされている。
【００１７】
ＷＯ  ００／３２５２５は、有機廃棄物、特に放射性廃棄物のガラス化のための方法および装置を開示しており、ここでは、有機物質を酸化するのに用いる酸素の供給は溶融坩堝の表面および下側面から行なわれる。酸素は実質的に、影響が局所的に制限されるように供給される。しかしながら、この結果、溶融物の酸化還元状態は、局所的にしか変化せず、溶融物は全体として均質化されない。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、均質化の改善、溶融能力の向上、処理量の増加、および／または物質すなわちガラスの高品質化を実現することを可能にする、物質（特にガラスまたはガラスセラミック）を溶融する装置および方法（特にスカル溶融装置またはスカル溶融方法）を提供することにある。
【００１９】
本発明の更なる目的は、既知のスカル溶融装置またはスカル溶融方法をさらに発展させること、および既知の装置および方法の欠点を回避または少なくとも軽減することにある。
【００２０】
本発明の目的は、請求項１および２０の特徴事項によって驚くほど単純な方法で達成される。
【００２１】
本発明による装置、特に、物質または化合物を溶融または融解するための、特に、高純度で浸食性および／または高融点のガラスまたはガラスセラミックを溶融するためのカル溶融装置は、好ましくは冷却可能な（たとえば水冷の）坩堝またはスカル坩堝と、電磁放射線を出す放射装置、特に坩堝の周りに配置されたコイル配列とを備える。放射装置またはコイル配列は特に、坩堝の内部の溶融物中に導入される高周波電磁放射を出し、溶融物が吸収高周波電力によって加熱されるようになっている。さらに、溶融物を混合または均質化するための混合または均質化装置があり、この混合または均質化装置は坩堝に配され（たとえば坩堝上および／または坩堝内に配置される）、混合または均質化が坩堝または溶融坩堝内で行なわれることができるようになっている。
【００２２】
溶融されるべきバッチが上方から連続的に溶融物上にほぼ中央に置かれ、液体溶融物が坩堝から連続的に取り出されることが好ましい。
【００２３】
本発明者は、単に、溶融坩堝またはスカル坩堝内で溶融物を混合および／または均質化することにより、驚くほど多くの利益を達成することができることを明らかにした。第１に、固形の溶融物中にたとえば上方から下降する未溶融バッチが、溶融物の液画分とより密接に混合することでより迅速に溶融される。驚くべきことに、本発明者らは、溶融物と供給材料との間に有効な接触エリアが大幅に増大することで溶融能力が高まることを見出した。第２に、溶融物の温度分布がより均一となる。第３に、たとえば異なる融点および／または高周波結合係数を有し得る異なるガラス成分の均一な分布または混合が達成される。第４に、ガラスの酸化還元状態を調整することができる。
【００２４】
見出された作用機構は、好適に用いられる高周波誘導加熱と特に関連しており、その理由は、電磁放射の結合または導入もまた、溶融物中の凝集状態、温度、粒状ガラス成分に依っているからである。特に、未溶融バッチ成分との結合が非常に低い。
【００２５】
本発明による装置および方法はまた、少なくとも１５００°Ｃまたは１６００°Ｃの溶融温度を必要とする高融点ガラスに特に適している。さらに、浸食性のガラス（たとえばケイ酸亜鉛ガラスまたはホウ酸ランタンガラス）を首尾よく溶融することができる。
【００２６】
混合または均質化は、いかなる汚染もされずに、あるいは少なくともほとんど汚染されずに行なわれることが好ましく、このことは、特に高純度ガラスにとって非常に有利となる。
【００２７】
混合または均質化するために、溶融物は意図的にまたは所定の方法で内部の動きが起こされるか、あるいは、内部の動きが誘導され、促され、かつ／または維持されることが好ましい。特に、既定の流れ（たとえば既定の流速および／または流れ方向を有する）が溶融物中に誘導される。たとえば、目標設定した温度差を生じさせることにより、溶融物内に対流を生じさせるか、あるいは既存の対流を誘導し、助成し、または促すことが可能である。
【００２８】
溶融物中に導入される材料の有無にかかわらず、混合または均質化を誘導するか、または発生させることができる。
【００２９】
材料導入による混合の好適な形態は、たとえば単にバッチを導入することで溶融物中に流れが誘導されるように構成されるバッチの導入を含む。このため、例として、特に、気泡が封入されているおよび／または溶融時に気泡を放出するペレット化されたおよび／またはコーティングされたバッチが用いられる。バッチが、上記の気泡を含まずに、ペレット化された、コーティングされたおよび／または他のコンパクトな形態で供給されることも可能である。本発明に係る状況において、ペレット化という語は、たとえばプレスにより、安定した固形体に形成するために結合させることを意味するものと理解されたい。コーティングという語は、たとえばガラス質被覆を施された固体と同様の構造を意味するものと理解されたい。このことは、特に有利なやり方で、供給される顆粒状および微粒状の材料に起因する汚染を回避するとともに、さらに、充填率を大幅に高めるが、この理由は、大幅に増加した量の材料が、同一容積流量に対し溶融物中に導入されることができるからである。さらに、バッチ成分を、汚染の発生を増大させることなくより微粒状の材料で置換えることができ、この微粒状材料が、縮小した拡散経路の結果として、最適化された溶融速度をもたらす。
【００３０】
代替として、あるいは付加的に、たとえばロッドになるように形成され、特に、溶融物中に下降されながら回転することによって混合または均質化を行なうバッチが添加されることが好適である。特に、たとえばプロペラ形状のロッドが自ら溶解する攪拌機を形成する。
【００３１】
代替として、あるいは付加的に、機械攪拌用の外部攪拌装置（特に、被覆金属製）、あるいは溶融物中に浸漬し自ら溶解する（たとえば溶融による）、溶融物と同じ材料からなる攪拌機を設けることも可能である。
【００３２】
本発明の特に好適な実施形態は、たとえば１つまたは複数のガスノズルにより、ガスまたは気泡を溶融物中に導入する装置を備える。ガスノズルは、好ましくは冷却、特に液体冷却（たとえば水冷）され、坩堝の底部に配置されることが好ましい。ガスノズルの冷却は、坩堝の冷却と連結されていてもよく、あるいは別個になされてもよい。
【００３３】
特に好適な実施形態によれば、ガスノズルは、少なくとも部分的に坩堝の基部を通して突出し、坩堝の内部に延出ている。特に、ガスノズルの先端が溶融物まで延出するか、あるいは溶融物中に延出することで、ガスノズルまたは先端から出るガスが気泡の形で溶融物中に生じるようにする。この泡立ち効果により、特に単純な方法で、溶融物が溶融坩堝内で密接に混合および均質化される。
【００３４】
特にケイ酸鉛ガラスに対し非常に有益であることがわかっているＯ２含有ガスを使用することが好適である。この理由は、これらのガラスでは、高溶融温度（高溶融能力の場合に用いられる）にて鉛が熱還元されるからである。これは、白金による汚染と同様に、ガラスの伝送に関して悪影響を有し、高くつく変色を生じ、溶融ガラスを完全に役に立たなくさせる。溶融物中への酸素の導入により鉛の還元が防止されて、ガラスの酸化還元状態の有効な制御がガスの導入により達成される。このことは、たとえば、ケイ酸鉛ガラスが約５００ｋｇ／日、８００ｋｇ／日、１０００ｋｇ／日、またはそれ以上の溶融能力を達成すると同時に、伝送特性の著しい劣化を回避または少なくとも軽減することを可能にしさえもする。
【００３５】
溶融物中に突出したノズルの部分、すなわち、たとえば先端は、低汚染材料、たとえば軽金属（特にアルミニウム、マグネシウム、またはベリリウム）からなるか、あるいはこの種の材料で少なくともコーティングされていることが好ましい。ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（商品名））も可能であると考えられる。
【００３６】
ガスノズルが閉ざされる後、すなわち物質またはガラスの固体層がガスノズルを覆って形成された後、ガスノズルを開口する、すなわち再び障害物を取り除くために、ガスノズルは、固体物質またはスカル層を穿孔する装置を備えることが好ましい。この穿孔装置は特に、たとえば高温に耐えることができる材料（たとえばタングステンまたは同様の金属）からなる針として形成される。針は、好ましくは長手方向に変位するように、ガスノズルの中央に配置されることが好ましい。
【００３７】
以下の本文では、好適な例示的な実施形態をもとに図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。同一の参照符号は同一または同様の構成要素を示す。
【００３８】
［発明の詳細な説明］
図１は、冷却（たとえば水冷）坩堝または溶融坩堝１０を有する、ガラスを溶融するための本発明による装置１の第１の実施形態を示す。コイル配列３０の形態の、電磁放射線を出す放射装置が、坩堝１０の周りに配置されている。高周波電力が、たとえばケイ酸鉛ガラスを含む溶融物４０中にコイル配列によって導入されて、溶融物４０が加熱されるようになっている。約２００ｋＷ〜約３００ｋＷ以上の出力にて約２５０ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚの高周波が用いられる。溶融物の温度は、１２００°Ｃ〜２０００°Ｃの範囲である。
【００３９】
坩堝１０は、水冷環状壁部１２および水冷基部１４を備える。壁部１２と基部１４はともに坩堝１０の冷却壁を形成し、図２および図３から最もはっきり分かるように、壁部１２と基部１４はそれぞれ、蛇行形状に配置されるとともに互いに離間した金属管１６を含む。金属管１６は、断面が約２ｃｍであり、管１６の間の間隙が５ｍｍであるため、坩堝１０が未充填である場合、坩堝壁は初め、液体が浸透する。
【００４０】
壁部１２および基部１４（すなわち坩堝壁）の冷却により、溶融物と同じ組成を有する材料（すなわち、この例示的な実施形態ではガラス）からなる固体の連続したスカル層４２が溶融物４０および坩堝壁間の接触領域に形成されて、坩堝１０と固体スカル層４２とから形成された機構が液密になるようになっている。坩堝を概略図で示した図１には、個々の管１６およびスカル層４２は示されていない。
【００４１】
図１を続けて参照すると、溶融装置は連続運転されて、バッチが、坩堝１０のカバー１８のほぼ中央の開口部２０を通して規則的に溶融物上に置かれる。さらに、溶融物は、坩堝１０の出口開口部２２を介して連続的に取り出される。
【００４２】
冷却ブリッジ２４は、出口開口部２２付近に、少なくとも約３ｃｍ〜５ｃｍの深さのところまで貫通し、バッチの未溶融または未溶解の成分が出口開口部２２に近づかないようにする。
【００４３】
さらに、装置１は、カバー１８の開口部を通して坩堝の内容物すなわち溶融物４０の表面４１上にフレーム２７、２９を向ける２つのバーナ２６、２８を備える。この配列では、バーナ２６は、たとえば坩堝の変化の後に、装置１が始動した際に坩堝の内容物を最初に溶融するのに用いられ、バーナ２８は、出口開口部２２において溶融物２０を連続的に再加熱するのに用いられる。
【００４４】
ガスノズル５０の形の、混合または均質化装置は、坩堝１０の基部１４に配置される。ガスノズル５０は、一部が坩堝中に突出し、溶融物４０中にガスを導入する。
【００４５】
さらに、ガスノズル５０は、偏心的に配置され、この例示的な実施形態では、円形坩堝１０の中心と縁との間のほぼ半分のところに、出口開口部２２とは反対側に配置される。この位置は、非常に有益であることが分かっており、その理由は、いかなる場合も溶融物中の温度差により生じるとともに高温核４３から中心に上り、次いで縁において下降する対流５４が促されると同時に、開口部２０を通して中央に置かれるバッチを気泡５２によって冷坩堝壁１２に近づかせないからである。略環状の流れ５４は、溶融物の有効な混合および均質化を有利にもたらし、溶融物中の材料の温度補償および溶融物中の材料の均一な分布を生じさせる。
【００４６】
この例では、気泡は、O2を適切に含み、ケイ酸鉛ガラス溶融物４０中の鉛を酸化する。
【００４７】
図２は、蛇行状金属管１６間の坩堝基部１４の開口部１５すなわち切欠き部に配置されたガスノズル５０を備えた坩堝基部１４を上から見た概略的な平面図を示す。
【００４８】
図３にも示すように、スカル層４２は、坩堝の冷却基部１４上だけでなく、冷却ガスノズル５０にも形成される。しかしながら、逃散気泡５２が、長期間の間、ガスノズルの開口部を邪魔者がない状態に保つことを保証する。
【００４９】
それにもかかわらず、固体スカル層４２は、ガスノズル５０の出口開口部５６を覆って塞ぎ、たとえばガス給送が遮断される結果、ガスがノズル５０からもはや逃散することができないようにする可能性がある。この状況は図４に示されている。開口部５６を再び開口するために、ガスノズルは、ガスノズルの中央にある通路６０の内側に、矢印５９で示した方向に長手方向に変位可能に配置された針５８を備える。したがって、針５８の先端６２は、ガス出口開口部５６の上にあるスカル層４２の部分４２ａを穿孔することができ、それによってガス出口開口部５６を再び開口することができる。
【００５０】
本発明者らは、坩堝１０中に突出するとともに少なくとも一部がスカル層４２と直接接触するガスノズル５０の上部５１が、非汚染材料からなるか、あるいは少なくとも低汚染材料からなることが好ましいことを見出した。本発明に関する限りにおいては、低汚染という語は、ガラス品質に実質的にほとんど影響を及ぼさないかあるいは全く及ぼさない材料を含むものと見なされる。これらは特に、たとえばアルミニウムのような軽金属である。アルミニウムが溶融物中に入り込んでも、アルミニウムイオンまたはアルミニウム化合物は実質的に、光学特性（特に、ガラスの伝送特性）にほとんど悪影響を及ぼさないかあるいは全く及ぼさない。一方、ガスノズル５０の冷却は、ガスノズル５０が坩堝１０における高温に耐えることができるよう保証する。
【００５１】
さらに、高融点（たとえば２０００℃より高い）を有する金属（特に、モリブデン、イリジウム、タングステン、またはタングステン化合物）の使用が、針５８に有益であることが分かっている。
【００５２】
図５は、ガスノズル５０の長手方向部分を示している。ガスノズル５０は、ガス出口開口部５６と、針５８が通るとともにガイドされるガス通路６０とを備える。針５８は、変位装置６４によって、通路６０に平行に、ガスノズル５０の内側に変位することができる。さらに、ガスノズル５０は、ガス入口６６と針５８用のシール６８とを備える。ガスノズル５０の上部５１はアルミニウムまたはアルミニウム含有合金からなり、ガスノズル５０の下部５３は真鍮からなる。上部５１および下部５３は、シール７０により互いに液密に密閉される。下部５３には、冷却水入口７２および冷却水出口７４があり、下部内を冷却水が流れることによってガスノズルを有効に冷却することができる。
【００５３】
ノズルを通す断面を示す図６を参照すると、下部５３は、ガスノズル５０の長手方向軸Ｌに平行に、互いに電気的に絶縁した５３ａ、５３ｂの２つに半分になっている。
【００５４】
図７は、溶融物４０を混合および均質化する代替的な装置１５０を備えた、本発明による装置１０１の第２の実施形態を示す。ペレット、コーティングされた粒剤および／またはビード１５６に形成されたガラスバッチは、コンベヤベルト１５４を介して、開口部２０を通して溶融物４０中に導入される。ガラスビード１５６は、外囲領域１５８および内芯領域１６０を有する。外囲領域１５８は、溶融物４０と同じ組成を有するガラスを含む。内芯領域１６０は、外囲領域１５８が溶融すると溶融物中にガスまたは気泡１５２を放出する物質を含む。内芯領域１６０中の物質は、ガス、液体（たとえば水）または固体材料（たとえば塩）を含んでもよく、これが高温溶融物４０と相互作用することで気泡１５２が放出される。
【００５５】
ガラスビード１５６が溶融物の左側部４０ａで沈降すること、および気泡１５２が溶融物４０の右側部で上昇することにより、略環状の流れが溶融物４０内に発生または誘発される。しかしながら、図１に示すように、既存の対流を促進することも可能である。
【００５６】
図８は、本発明による装置２０１の第３の実施形態を示し、ここでは、ロッド形状にプレスされたバッチ体２５６が、混合および均質化装置２５０により溶融物４０中に導入される。ロッド形状のバッチ体２５６は、たとえばプロペラ形に成形され、バッチ体２５６は溶融物４０中に沈むにつれて回転すると同時に溶融して、溶融物４０中に流れ現象を発生させるようにする。
【００５７】
図９は、回転運動により溶融坩堝内の溶融物４０を機械的に流れさせる攪拌機３５０を備えた、本発明による第４の実施形態を示す。
【００５８】
図１０は、細長い攪拌機３５０’の好適な実施形態を示す。攪拌機３５０’は実質的に、たとえばプレスすることによって、溶融物４０も形成するガラスから生成される。攪拌機３５０’は、その長手方向軸３５２に沿って、たとえば図９に示した攪拌機３５０と同様にして上方から溶融物４０中に導入され、その軸３５２周りに回転する。攪拌機３５０’は、中心から分離して延びた３つの攪拌機アームを有し、溶融物４０中で溶融することで自ら溶解する。連続的なガラスの添加および連続的な攪拌を確実にするために、攪拌機３５０’は、対応的に連続してさらに上方から投入される。
【００５９】
図１１は、連結した精製チャネル８０および追加の外部の均質化装置９０を備えた本発明による装置１の第１の実施形態を示す。液体ガラスは、矢印８２で示す方向に坩堝１０から連続的に移動して精製チャネル８０に入り、この精製チャネルから、矢印８４で示す方向に進んで外部の均質化装置９０に入る。外部の均質化装置９０は、注入用（たとえば鋳型への注入）の、および／またはガラス製品またはガラスセラミック製品になるように形成するためにガラスをさらにあるいは最終的に処理するためのガラス出口９２を含む。
【００６０】
精製チャネル８０でのガラスの精製、および続いて行なう外部の均質化装置９０の均質化により、ガラス品質がさらに高まる。しかしながら、本発明による装置により達成されるガラス品質は既に十分に高いため、精製チャネル８０および／または均質化装置の必要性はなく、したがって、ガラス溶融物４０は出口開口部２２にてさらなる処理または最終処理に備えられる。
【００６１】
当業者には、本発明は、上述した例示的な実施形態に限定されず、本発明の思想から逸脱することなく多くの方法で変形することができることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ガスノズルを備えた、本発明による装置の第１の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による坩堝の基部の一部を上から見た概略的な平面図である。
【図３】図２の切取り線Ａ−Ａに沿った坩堝の基部の一部の概略的な断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるガスノズルの上部の概略的な断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態によるガスノズルを通す長手方向断面図である。
【図６】図５の切取り線Ｂ−Ｂに沿ったガスノズルを通す横断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態による、自ら溶解する攪拌機を示す概略的な斜視図である。
【図１１】精製チャネルおよび均質化タンク炉を有する、本発明の第１の実施形態の概略的な断面図である。
【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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【国際調査報告】
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