(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラスまたはガラスセラミックス製品をガラス溶融物から連続的に製造する方法において、炉壁からの混入による製品の黄変や散乱効果の発生を防止し、少なくとも２ヶ月間の連続動作が可能な方法及び装置を提供する。【解決手段】ガラス溶融物をその中で所定の温度まで加熱ための坩堝の底部を、非導電性であるが熱伝導性の材料、好ましくは酸素含有量が２ｍｏｌ％未満である窒化セラミックで形成し、前記坩堝の内側にスカル層が形成されるように前記坩堝の側壁及び底部を冷却するスカル坩堝とし、前記スカル坩堝は同時に、高周波電磁界を印加するコイルを備えるものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融物から製品を連続的に製造する方法であって、
溶融物原料又はプレ溶融物をスカル坩堝へ供給する工程、
高周波交番磁界によって、前記スカル坩堝内で前記溶融物を所定の温度まで加熱する工程、及び
所定の温度まで加熱した前記溶融物を連続的に排出する工程、
からなり、
前記スカル坩堝の側壁が導電性インダクタを備え、底部は、非導電性であるが熱伝導性の材料からなり、２０℃の温度で、前記底部の導電率は１０−３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−８Ｓ／ｍ未満であり、熱伝導率は少なくとも２０Ｗ／ｍ・Ｋｍであり、前記底部に含まれるのは、酸素含有量が２ｍｏｌ％未満である窒化セラミックが好ましく、
前記坩堝の内側にスカル層が形成されるように前記側壁及び前記底部を冷却し、
前記スカル坩堝の前記側壁は同時に、高周波電磁界を印加するコイルを備え、及び
長期間の作業において、前記スカル坩堝は少なくとも２ヶ間動作することができることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記側壁は１回巻のインダクタを形成し、該インダクタによって前記高周波交番磁界が発生する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インダクタは、７０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲、好ましくは最大で３００ｋＨｚの交流周波数を有する交流電流で動作する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記インダクタは、最大で９０ｋＨｚの周波数で動作する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記入力電力の少なくとも４０％が熱エネルギーとして前記溶融物に導入される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記スカル坩堝は、７５０Ｖの電圧、好ましくは４００Ｖ〜６００Ｖの電圧で動作する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１０７．６ｄＰａ・ｓと１０３ｄＰａ・ｓという粘度値の間で最大５００℃の温度間隔で、ガラスを溶融又は精製する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
構成成分として少なくとも１種の金属酸化物を含み、その金属イオンが二価以上であり、モル比が少なくとも２５ｍｏｌ％であり、前記装填材料中のホウ酸塩に対する二酸化ケイ素のモル比の割合が０．５以上である、ホウ酸塩含有ガラスを溶融及び／又は精製する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記溶融物を、前記坩堝の前記底部に連結されるセラミック又は貴金属のパイプを通して連続的に排出する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶融物を、前記スカル坩堝の前記導電性の側壁を通して連続的に排出することをさらに特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
溶融物から製品を連続的に製造する装置であって、
溶融物原料を供給するか又はプレ溶融物を供給する手段、
前記溶融物を所定の温度まで加熱するスカル坩堝であって、該スカル坩堝の側壁が好ましくは導電性インダクタを備え、前記スカル坩堝の底部が、２０℃の温度で、熱伝導率が少なくとも２０Ｗ／ｍ・Ｋであり、導電率が１０−３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−８Ｓ／ｍ未満である材料からなり、前記底部に含まれるのは、酸素含有量が２ｍｏｌ％未満である窒化セラミックが好ましい、スカル坩堝、
前記側壁及び前記底部を冷却する手段、及び
所定の温度まで加熱した前記溶融物を連続的に排出する手段、
からなる、装置。
【請求項１２】
１回巻のインダクタ坩堝を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
溶融及び／又は精製アセンブリとして設計される、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
７０ｋＨｚ〜１４００ｋＨｚの範囲、好ましくは最大３００ｋＨｚの周波数を有する交流電流で前記インダクタが動作されるように設計された、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記スカル坩堝の前記底部は、窒化セラミック、特に窒化アルミニウム、窒化アルミニウム含有セラミック、窒化チタン又は窒化ホウ素を含有する、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記スカル坩堝の前記底部は、窒化セラミックからなる複数の構成要素を備える、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記底部の個々の構成要素は、相互に係合する要素によって連結される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記底部の材料は、１ＭＨｚの周波数で８未満の誘電率を有する、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記底部の熱伝導率は、２０℃の温度で８５Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、好ましくは１５０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記坩堝の内側が絶縁コーティングされている、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
酸化アルミニウムコーティングされている、請求項１１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
インダクタギャップの領域が絶縁コーティングされている、請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
入力電力の少なくとも４０％が熱エネルギーとして前記溶融物に導入されるような効率を有する、請求項１１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
溶融温度が２５００℃より大きく、好ましくは３０００℃より大きいように設計された、請求項１１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記スカル坩堝が、少なくとも１５リットル、好ましくは少なくとも５０リットルの容量を有する、請求項１１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記坩堝の内径が、前記坩堝の深さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも２倍である、請求項１１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
第１の溶融物伝達要素及び該第１の溶融物伝達要素に接続される第２の溶融物伝達要素を有する、前記スカル坩堝に取り付けられる調整機構を有し、前記第１の溶融物伝達要素はセラミックパイプ又はセラミックチャネルであり、前記第１の溶融物伝達要素のセラミックは、窒化セラミック、好ましくは窒化アルミニウムを含有し、前記第２の溶融物伝達要素は貴金属パイプ又は貴金属チャネルである、請求項１１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
溶融物を送込み且つ流出させる装置を有する、請求項１〜２７のいずれか１項に記載されたスカル坩堝であって、２０℃の温度で、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、導電率が１０−３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−８Ｓ／ｍ未満である材料からなる接続要素を備える、スカル坩堝。
【請求項２９】
前記接続要素が、セラミック材料、特に窒化アルミニウム含有セラミック材料からなる、請求項２８に記載のスカル坩堝。
【請求項３０】
前記接続要素が冷却される、請求項２８又は２９に記載のスカル坩堝。
【請求項３１】
前記接続要素は、セラミック又は貴金属からなるパイプ又はチャネルの領域を少なくとも部分的に囲む、請求項２８〜３０のいずれか１項に記載のスカル坩堝。
【請求項３２】
前記パイプ又は前記チャネルは前記溶融物内に突出し、前記冷却される接続要素は、前記溶融物内に突出する前記パイプ又は前記チャネルを冷却することをさらに特徴とする、請求項３１に記載のスカル坩堝。
【請求項３３】
前記接続要素が、前記スカル坩堝の前記底部又は前記側壁を貫通する、請求項２８〜３２のいずれか１項に記載のスカル坩堝。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス及びガラスセラミクス製品をガラス溶融物から連続的に製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製品、例えば特に高純度ガラス及びガラスセラミクスは一般的に、白金又は白金合金等の貴金属及びシリカガラスからなる溶融容器内で製造される。しかし、これらには例えば、ガラス溶融物中に混入するイオン化白金に起因する黄変、及び／又は混入した白金粒子での散乱効果、並びにガラス溶融物中にシリカガラス坩堝材料が溶解することに起因する縞及び他の不均一性のような既知の欠点がある。
【０００３】
加えて、高純度ガラス及びガラスセラミクス用のガラス溶融物は多くの場合、各々の場合に使用される坩堝材料に対して非常にアグレッシブである。その結果、設備が磨耗したり、生産が時期尚早に終了したりすることになる。
【０００４】
特許文献１には、いわゆるスカル溶融ユニットを使用することによる、これらの欠点に対する解決策が既知であり、前記ユニットは、水で冷却される銅パイプから構成される複数巻コイルと、金属（Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金又は場合によってはＰｔ）から作製される管から構成され、コイルの軸に平行な柵状の構造を有するスカル坩堝とを備えることが開示されている。スカル坩堝のこれらの管は、印加される高周波電界が、スカル坩堝内に存在する流体ガラスまで侵入することができ、且つ渦電流の形成により直接結合することによって該流体ガラスをさらに加熱するために、最小の間隔を有する必要がある。冷却される金属坩堝と高温のガラスとの間に、固化／結晶化した内在する材料のクラストが形成される。クラストは、金属坩堝を腐食性ガラスの攻撃から保護すると共に、ガラスを金属の不純物の混入から保護するという働きを有し、漏洩に対するバリアを形成し、ガラスから冷却媒体への熱損失を低減させる。
【０００５】
これらの働きは、引用した溶融方法によって果たされている。さらに、高品質のガラス製品を製造することが可能である。しかし、この溶融方法は以下に提示する欠点を有する。
【０００６】
１０００Ｖを超える高い動作電圧が必要であることは、特に塵埃が多い環境において、たいていはコイルと坩堝との間で、繰り返しフラッシュオーバーが生じることにつながる。この結果として、作業中に長期間の中断が生じ、製造コストが高くなる可能性がある。
【０００７】
高い電圧は、ユニットの操作員にとって潜在的な危険の発生源となる。
【０００８】
坩堝の組み立ては、複雑な設計に起因して時間及びコストがかかる。
【０００９】
２つの冷却回路、すなわち１つはコイル用であり１つは坩堝用である冷却回路が必要である。これにより結果としてさらなるコストがかかる。その結果、特に坩堝における電圧降下に起因して、総電力の１０％〜２０％のアイドル電力が生じる。
【００１０】
セラミック材料の部分的に連続的な溶融に関して、文献（例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４）において既知であるのが、インダクタ坩堝と共に動作するユニットである。これらの文献は、高周波誘導溶融炉及び中間周波誘導溶融炉において誘導加熱することによってセラミック材料を部分的に連続的に溶融する方法に関するものであり、その溶融コイルは焼結クラスト坩堝（スカル坩堝）を取り囲み、漏洩装置を含む。そのユニットは、これらの文献において、例えばジルコニウム砂を溶融するために使用されている。溶融温度はおよそ２７００℃である。
【００１１】
さらに提示されているのは、ＳｉＯ２含有量が１％である単斜晶酸化ジルコニウムを使用するという発明である。溶融材料が、タッピングによって冷却チャネルシステムに搬送され、この冷却チャネルシステムは、装填材料を急冷するために使用される。
【００１２】
しかし、上述の文献に記載されている溶融装置は、ガラス又はガラスセラミクスの製造には使用することができない。その理由は、これらの２種類の物質は比較的薄い焼結クラストしか形成しない傾向があるためである。したがって、焼結クラスト、又はいわゆるスカル層は、溶融物体積を、水冷コイルから非常にわずかな程度しか隔離しない。その結果、コイルとガラス体積との間にフラッシュオーバーが生じる可能性がある。さらに、スカル層が薄いことによって溶融物体積から冷却水へ大量のエネルギーが放散されるという欠点が存在する。その上、ガラス溶融物の粘度は、セラミック材料の粘度とは対照的に絶えず変化し、この変化は、粘度曲線において、溶融点における急激な上昇を示す。これは多くの場合、硬くなく、軟質且つ変形可能なままであるクラストをもたらす。結晶化された領域及びガラス質の領域の混合物が部分的に形成される。したがって、ガラスのこのクラストは多くの場合、機械的に十分に耐久性があるわけではない。
【００１３】
小さい容器の場合、この容器には流体溶融内容物により小さい静水圧が加わるが、これは適当であり得る。一方で、高い静水圧を示す大きい溶融ユニットの場合、このユニットが破損し、その後装填材料が漏洩する可能性がある。
【００１４】
その上、エネルギーが、インダクタとして働くコイルに吸収され、金属底部ではもはや溶融プロセスに利用可能ではなくなる。インダクタ坩堝によって全体的な加熱を可能にするために、できる限り効率的なエネルギー入力を確実にする必要がある。溶融ユニットに属する金属材料の損失は、最大限可能な程度まで最小に抑えなければならない。しかし、多くのガラス及びガラスセラミクス溶融物が示すセラミック材料に対する高い腐食性は、溶融ユニットにおけるセラミクスの使用と対立する。したがって、耐火性成分からなるセラミクスが溶融ユニットに使用される場合、漏洩に対する保護は不十分である。加えて、セラミックライニングの溶解生成物によって、ガラスに縞、気泡、変色及び他の欠陥が生じ、これらは製品の品質を大幅に損なう可能性がある。
【００１５】
Ｔｏｒｇｅ Ｂｅｈｒｅｎｓの論文である非特許文献１は、特にインダクタ坩堝におけるガラス溶融物の不連続的な溶融を扱うものである。しかし、この論文に記載される坩堝は、それらの耐用年数が比較的短いという欠点を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２４４８０７号
【特許文献２】独国特許出願公開第４１０６５３７号
【特許文献３】独国特許出願公開第４１０６５３６号
【特許文献４】独国特許出願公開第４１０６５３５
【特許文献５】独国特許出願第１０  ２００６  ００４  ６３７．４号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】”Process-Oriented Analysis of Inductive Skull Melting Technology Using a Transistor Inverter”by Torge Behrens
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、電磁場によってガラス溶融物を直接加熱する、溶融作業又は精製作業を連続的に行う方法及び装置を提供するという課題が課されている。
【００１９】
本発明は、フラッシュオーバーに対する抵抗がないこと、エネルギー損失が高いこと、及び漏洩に対する保護がないこと等の上述の欠点を回避する一方で、ガラス製品の高い純度及び坩堝の長い耐用年数等のプラスの効果を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
ガラス溶融物からガラス又はガラスセラミクス製品を製造する本発明による方法は、
溶融物原料又はプレ溶融物（pre-melt）をインダクタ坩堝へ供給する工程、
高周波交番磁界によって、インダクタ坩堝内で溶融物を所定の温度まで加熱する工程、
なお、インダクタ坩堝の壁は導電性インダクタを備え、底部は非導電性であるが熱伝導性の材料からなり、底部の導電率は、２０℃の温度で１０−３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−８Ｓ／ｍ未満であり、及び
所定の温度まで加熱した溶融物を連続的に排出する工程、
からなり、
坩堝の内側にスカル層が形成されるように側壁及び底部を冷却し、
インダクタ坩堝の側壁は、高周波電磁界を印加するコイルを備えるか又は形成し、且つ
長期間の作業において、坩堝は、少なくとも２ヶ月の耐用年数、すなわち長期間の作業において少なくとも２ヶ月動作する。本発明による坩堝を用いて、耐用年数を相当に長くすることも可能である。好ましくは、動作期間は少なくとも半年である。この場合、坩堝が溶融作業において動作期間の少なくとも８５％動作する場合、短期間の中断を挟む作業も長期間の作業としてみなされる。
【００２１】
溶融物の加熱は、７０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数範囲の電磁場によって行われることが好ましい。この場合、驚くべきことに、ガラスに関して、１００ｋＨｚ未満、さらには９０ｋＨｚ未満の周波数での動作も可能であることが分かった。これは特に、ユニットからの電磁波放射が低減することに関して利点となる。
【００２２】
この場合、インダクタ、すなわち坩堝の側壁は、特に１回巻を有するように設計することができる。これによってフラッシュオーバーの危険性が顕著に低減する。その理由は、ここでは、インダクタギャップの領域でしかより高い電位差が生じないためである。加えて、複数巻を有する坩堝と比較して動作電圧が低下し、これによって作業の安全性が高まる。
【００２３】
本方法は特に、ガラス溶融物からガラス製品を連続的に製造するために使用されるのが好ましい。本装置及び本方法は、ガラスセラミクスのガラスの連続的な製造及び／又は連続的な精製に好適であることも分かっている。この場合、本発明に関して、ガラスセラミクスは特に、結晶子及び残りのガラス相を有する材料として理解され、残りのガラス相の割合は少なくとも０．０１体積パーセント、好ましくは０．１体積パーセントである。
【００２４】
ガラス溶融物からガラス又はガラスセラミクス製品を製造する装置は、
溶融物原料を供給するか又はプレ溶融物を供給する手段、
溶融物を所定の温度まで加熱するインダクタ坩堝、
なお、インダクタ坩堝の壁は１回巻を有する導電性インダクタを備えるのが好ましく、インダクタ坩堝の底部は非導電性であるが熱伝導性の材料からなり、
側壁及び底部を冷却する手段、及び
所定の温度まで加熱した溶融物を連続的に排出する手段、
からなる。
【００２５】
本装置は、溶融及び／又は精製アセンブリとして構成することができる。
【００２６】
本発明に関して、底部の熱伝導性材料としてみなされるのは、概して、少なくとも２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する材料である。
【００２７】
本発明の一実施の形態によると、底部材料の熱伝導率は好ましくは、８５Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、特に１５０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい。
【００２８】
底部材料の導電率は好ましくは、２０℃で１０−３Ｓ／ｍ未満、特に好ましくは１０−８Ｓ／ｍである。
【００２９】
窒化物含有材料、好ましくは窒化セラミックス、特に窒化アルミニウムから作製されるセラミクスも、好適な底部材料として有利であることが分かっている。さらに好適な物質は特に、窒化チタン、窒化ホウ素及び窒化ケイ素である。窒化チタンは良好な熱伝導率を有するが、これは純粋な形態では金属である。高い電流のコンダクタンスを防止するために、例えば別の材料との混合物において、又は別の材料との混合化合物として、この材料を使用することができる。一般的に、底部要素のための前述の材料は、互いに又は他の材料との混合物又は混合化合物として存在し得る。坩堝の底部又は坩堝の側壁の領域においてこれらの材料をコーティングとして採用することも考えられる。
【００３０】
窒化セラミックスは一般的に、比較的高い熱伝導率、及びさらに比較的低い表面エネルギーも有するという利点を有する。比較的低い表面エネルギーを有することは、溶融物が、化学結合によって底部材料と全く又はわずかな程度しか結び付かないということにつながる。これは、スカル材料又はスカル材料によって形成されるクラストを非常に簡単に除去することができるという利点を有する。例えば、坩堝の底部が取り外されるように設計されている場合、スカル材料を下から簡単に取り出すことができる。この場合、実際の底部材料は、従来のようには、機械的又は化学的な処理によって腐食されない。この材料の利点は、坩堝を、種々の材料、例えば異なる組成の種々の高純度ガラスの溶融に使用する場合に特に重要である。この場合、坩堝の「洗浄」及び新たな組成物の溶融を非常に短い時間内で行うことができる。
【００３１】
高い熱伝導率及び低い導電率に関して特に有利であるのは、絶縁材料として、高い温度安定性及び高い絶縁性能と共に、並外れて高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミックスである。この材料は、必要であれば特性をさらに改善するために他の材料と組み合わせることができる。例えば、耐薬品性を改善するために、他の材料をコーティングするか又は他の材料と混合することが可能である。窒化ホウ素含有窒化アルミニウムセラミックを使用することによって、さらに明確な改善がもたらされる。そのような材料は、純粋な窒化アルミニウムセラミックと比べて熱伝導率が低いが、相当な利点が得られる。一般的に、これらの利点は、熱伝導率が依然として少なくとも８５Ｗ／ｍ・Ｋであるときに得ることができる。したがって、この混合セラミックは加工を行うのが相当に簡単であると分かっている。さらなる別の利点は、誘電率がより低いことである。純粋な窒化アルミニウムの場合、概して１ＭＨｚで約９という誘電率の値が与えられる。上記の最小熱伝導率を有する窒化ホウ素含有窒化アルミニウムセラミックの場合、この値は、８．０よりも低くなる場合がある。概して、そのような誘電率を有する材料は、底部における誘電損失を最小限に抑えるために有利であることが分かっている。
【００３２】
有利には、酸素含有量が低い窒化セラミックスを使用する。その理由は、窒化アルミニウムの熱伝導率は酸素含有量に大きく左右されるためである。酸素含有量が増加すると、熱伝導率は漸近的に減少する。この理由から、酸素含有量が２ｍｏｌ％未満である窒化アルミニウムセラミックを底部材料として使用するのが好ましい。
【００３３】
さらに、窒化アルミニウムは、比較的容易に酸化され、酸化速度は温度と共に直線的に増加する。したがって、一方で大気中の酸素による、他方ではとりわけ溶融物からの酸素による底部材料の酸化を防止するために、底部材料の十分な冷却が重要である。このプロセスは、一旦始まると、自己強化プロセスとなり、すなわち温度上昇によって酸化が促され、酸化が促されることによって材料の熱伝導率が下がり、したがって、さらなる温度上昇につながる。本発明の特に好ましい改良形態では、底部は、溶融物に面する側、すなわち内側のその表面温度が、７５０℃未満、好ましくは５００℃未満であるように冷却される。
【００３４】
本発明による好ましい低酸素含有量、及びしたがって上述の自己強化プロセスを防止することによって、坩堝の耐用年数が延びる。
【００３５】
坩堝の寸法が或る特定のサイズを超えると、坩堝の底部等のための十分なサイズの窒化セラミック要素（市販されているものはない）を作製することが困難になるという問題が生じる。
【００３６】
したがって、大きい坩堝の場合、坩堝の底部は好ましくは窒化セラミックからなる複数の構成要素を備えることが好ましい。坩堝の底部はしたがって、タイル張りすることによって少なくとも２つの構成要素からなる。この場合、個々の構成要素は例えば、互いに係合する要素を有することができ、この要素によってこれらを互いに連結することが可能である。これらの要素は例えばさねはぎであってもよく、これは、一方ではこれらの構成要素を接続し、他方ではこれらの構成要素が互いに対して変位することを防止する役割を果たす。
【００３７】
坩堝の側壁をコーティングすることもできる。この場合特に、酸化アルミニウムコーティングによって坩堝の特性をさらに改善することができる。酸化アルミニウムも絶縁性が高い。この絶縁コーティング又は別の絶縁コーティングを、インダクタの、例えばインダクタギャップの領域に施し、そこでの短絡を防止することができる。さらに、溶融物に対する絶縁性を高めるためにプラスチックをコーティングすることもできる。この場合特に好適なのはテフロン（登録商標）である。概して、この場合、コーティングが施される金属が少なくとも５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有することが有利である。このために検討されるのは特に、銅、アルミニウム、銀、場合によってはさらに真鍮である。ニッケル系鋼合金であるインコネル等の材料は熱伝導率が低すぎる。テフロン層は、冷却水中へのエネルギーの消散が非常に少なく、動作の過程で数百時間後に分離することが分かっている。テフロンコーティングを使用する場合、坩堝上に存在する連結部を溶接するか、又は連結部を硬ろうによって作ることがさらに有利である。軟ろう連結部はいずれの場合にも欠点を生じる。テフロン層を施す場合、暴露温度は約４００℃であるため、従来の軟ろうでは溶融して落下する。
【００３８】
本発明による装置は、スカル坩堝に関して並外れて高い効率を示す。入力電力の少なくとも４０％が入熱として溶融物に導入されるという効率を達成することができることを確認することができる。
【００３９】
動作時には、２５００℃よりも高く、さらに３０００℃よりも顕著に高い温度に達することもある。これによって特に、ガラス及び／又はガラスセラミクスの急速な精製が可能となり、このことは連続的な製造及び／若しくは精製プロセスに有利であるか、又はさらにそのようなプロセスをそのまま可能にする。
【００４０】
したがって、本方法はまた、これまでは製造することができなかったか、又は製造することはできたが問題点を伴っていた、ガラス及びガラスセラミクスの製造を可能にする。特に、考えられるのは超高溶融（ultrahigh-melting）ガラスである。
【００４１】
本装置による、本発明に従う方法に関して、非常にエネルギー効率的で迅速な加熱が達成されるため、新たなプロセス設計が可能である。したがって、ガラス又はセラミクスの成分のより急な温度分布、良好な精製、及び他の酸化状態を達成することができる。
【００４２】
本発明による装置は連続動作用に設計される。連続動作は、溶融材料が連続的に排出される動作モードを意味すると理解される。装填材料の導入も、連続的に又はバッチで行うことができる。
【００４３】
この場合、連続動作中の溶融物の排出は、坩堝の底部に取り付けられるセラミック若しくは貴金属のパイプ、又はこれらの材料からなるチャネルを通して連続的に行うことができる。代替的に又は加えて、溶融物は、インダクタ坩堝の導電壁を通して連続的に排出することもできる。インダクタ坩堝の導電壁を通して溶融物を導入することも、本発明による装置がガラス及び／又はガラスセラミクスの連続精製用のアセンブリとして使用される場合に、１つの可能性として考えられる。
【００４４】
この場合、溶融物の実際の送込ラインと流出ラインとの間に、一方ではインダクタ壁を実際の送込ライン又は流出ラインから絶縁し、他方では溶融物の腐食性攻撃の影響を受けにくい絶縁要素又は接続要素を設けることが可能である。したがって、概して、スカル坩堝の設計に関係なく、特に窒化セラミックからなる底部が設けられるか否かにも関係なく、本発明は、溶融物を坩堝内へ送込むか又は坩堝から流出させる装置であって、熱伝導率が良好であり且つ導電率が低い材料、すなわち例えば窒化セラミックからなる接続要素が坩堝の底部又は壁に通される、装置に関する。
【００４５】
溶融物の流出、及び／又は精製アセンブリの場合には溶融物の流入の構成に関係なく、流出口（outflow）又は流入口（inflow）が、坩堝への少なくとも第１のセグメント開口において、高い熱伝導率及び低い導電率を有するセラミック要素として構成される場合が特に好ましい。低い導電率は、１０−３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−８Ｓ／ｍ未満の値を意味するものと理解され、良好な熱伝導率は、２０Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、好ましくは８５Ｗ／ｍ・Ｋより大きく、及び特に好ましくは１５０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい値であるものと理解される。特に好ましくは、そのような構成要素は窒化アルミニウム含有セラミックから作製することができる。このように、インダクタ坩堝を流れる高周波電流の影響をできる限り受けることなく、非常に高い温度安定性が可能となる。
【００４６】
本発明の好ましい改良形態としては、接続要素が冷却される。しかし、これは接続要素自体の冷却回路によって可能であり、接続用要素はまた、坩堝の冷却回路に連結することが有利であり得る。
【００４７】
本発明の別の変形形態によると、本発明による実際は高い熱伝導率を有する接続要素の冷却は、接続要素を通して溶融物内へ突出する貴金属パイプ又は貴金属チャネルを冷却するのに十分である。この場合、有利には、このパイプ又はこのチャネルはこの領域においてもはや別個に冷却する必要がない。
【００４８】
次いで同様に、溶融物供給貴金属要素をこの絶縁要素又は接続要素に隣接させることができる。この２つの要素は、流入口又は流出口として、特にまた調整セグメントとして特に有利なやり方で共に使用することができる。この場合、セラミック要素において、貴金属要素内に溶融物を通過させることを可能にする温度まで溶融物を冷却することが好ましい。２つの要素は、チャネル又はパイプとして互いに独立して設計することができる。この調整セグメントは、非常に高い溶融温度を有するスカル坩堝を、例えばガラスの成形を容易にするガラス製品製造用の他の装置に非常に簡単な方法で接続することを可能にする。例えば、ローラ装置を調整セグメントに隣接させることができる。溶融物を調整するために、少なくとも１つの加熱装置及び少なくとも１つの冷却装置を設けることができる。セラミックの熱伝導率及び絶縁性が高いことに起因して、これらの装置により、溶融物の加熱（同様に誘導加熱）及び冷却が可能となる。特に調整セグメントの形態のそのような流入口又は流出口を、本発明によるインダクタ坩堝とは異なる溶融又は精製アセンブリと共に使用することができることも明らかである。例えば、これらの調整セグメントは、別個のコイルを有する従来のスカル坩堝に連結することも可能である。
【００４９】
したがって、本発明の範囲内には、さらに包括的には、ガラス及び／又はガラスセラミクス溶融物を調整する、流入口及び流出口、又は特に調整セグメントがあり、これらには第１の溶融物供給要素及び第２の溶融物供給要素が隣接しており、第１の溶融物供給要素はセラミックパイプ又はセラミックチャネルであり、そのセラミックは窒化アルミニウムを含有し、第２の溶融物供給要素は貴金属パイプ又は貴金属チャネルである。加熱素子及び冷却素子をこの２つの要素に設けることができる。例えば、溶融物を、調整セグメントを通過するときに全体的に冷却することができるが、続いて貴金属要素において加熱も行うことができ、これにより溶融物の中心へ向かう断面における温度勾配を減らし、したがってより均質な温度分布を得ることができる。例えば特に本発明によるインダクタ坩堝でもあるスカル坩堝を使用する場合、調整セグメントは、セラミック要素がスカル坩堝に取り付けられ、貴金属要素がこれに隣接するように構成されることが好ましい。この調整セグメントはまた、例えば連続精製アセンブリにおいて溶融物を供給するために使用することができる。ここでも同様に、セラミック要素は坩堝に接続される。この場合、溶融物は最初に貴金属要素、続いてセラミック要素を横断する。窒化ホウ素含有窒化アルミニウムセラミックも、セラミック要素に極めて特に好適である。貴金属要素に好適であるのは、ガラス溶融技術の分野で通常使用される金属、例えば白金及び白金合金又はイリジウム及びイリジウム合金である。
【００５０】
冒頭で既に述べたように、本発明による装置及びこれを用いて行うことができる方法は、薄いスカル層しか形成しない材料にも好適であるため、いわゆるショートガラス（short glasses）にも特に有利である用途がもたらされる。ショートガラスは、急な粘度曲線を有するガラスである。特にこの場合、本方法は、１０７．６ｄＰａ・ｓと１０３ｄＰａ・ｓという粘度値の間にせいぜい５００℃の温度間隔しかない、「ショート」ガラスの溶融及び／又は精製に好適である。急な粘度曲線は多くの場合、ホウ酸塩含有量が高いホウ酸塩ガラスの場合に観察される。この場合、本発明による溶融及び／又は精製方法の特定の利点が得られる。まず、ガラスは化学的に非常にアグレッシブである。インダクタ坩堝の原理と共に非導電性である底部により、非常に均質な磁界分布が達成される。特にショートガラスの場合、決まった温度で溶融する非ガラス質材料と同様に、磁界が均質であることに対応して温度分布もより均質になり、したがって、より均一なスカル層が形成される。したがって、薄いスカル層しかないにもかかわらず、溶融物と底部及び／又は側壁との接触が効率的に防止される。スカル層の厚さの不均質性は、迅速な腐食又はさらには溶融物の破損につながりかねない。これは、高い化学的アグレッシブ性を有する、ホウ酸の含有量が高い材料の場合になおさら当てはまる。
【００５１】
加えて、ホウ酸含有ガラスは多くの場合、高いアッベ数を有するため良好な光学ガラスが得られる。しかし、特にそのようなガラスの場合、高純度が望ましい。これもまた、本発明による装置における特に均一なスカル層によって確実となる。その理由は、側壁材料との接触を防止することができるためである。
【００５２】
しかし、ガラスによっては磁界と十分に結合しないものもあるため、全てのホウ酸塩含有ガラスが直接誘導加熱に好適であるわけではない。これは特に、ガラスのアルカリ含有量がほんのわずかである場合に当てはまる。アルカリ酸化物は、ホウ酸の含有量が高いガラスは化学的な安定性が乏しくなるという既存の傾向をさらに助長するため、アルカリ含有量がほんのわずかであることが望ましい。他方で、アルカリ酸化物は、溶融物の導電率を相当に高めるため、誘導加熱の間の電磁場への結合が改善される。
【００５３】
しかし、構成成分として少なくとも１つの金属酸化物を含み、その金属イオンが二価以上であり、モル比が少なくとも２５ｍｏｌ％であり、装填材料中のホウ酸塩に対する二酸化ケイ素のモル比の割合が０．５以上であるホウ酸塩含有ガラスも好適であることが分かっている。この場合、装填材料中のアルカリ含有化合物のモル比は２％未満、好ましくは０．５％未満である。これらのガラスはしたがって、アルカリ含有量に関係なく交番磁界と結合する。
【００５４】
本明細書において好適であるのは、特にホウ酸塩含有低アルカリ材料、例えば特に、以下の組成：
Ｂ２Ｏ３が１５ｍｏｌ％〜７５ｍｏｌ％で存在し、
ＳｉＯ２が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％で存在し、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３が０ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３が１５ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３が０ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（Ｉ）２Ｏが０．５０ｍｏｌ％未満で存在し、且つ、
Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．５０よりも多く、
Ｘ（Ｂ２Ｏ３）＝Ｂ２Ｏ３／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）、
Ｍ（Ｉ）＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、
Ｍ（ＩＩ）＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ、
Ｍ（ＩＩＩ）＝Ｓｃ、Ｙ、５７Ｌａ、７１Ｌｕ、Ｂｉ、
Ｍ（ＩＶ）＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｍ（Ｖ）＝Ｎｂ、Ｔａ、
Ｍ（ＶＩ）＝Ｍｏ、Ｗ
を有するホウ酸の含有量が高いホウケイ酸ガラス又はホウ酸塩ガラスである。
【００５５】
ここで、和の記号「Σ」は、この和の記号に続いて列挙される全てのモル比の和を表す。示されるパーセントは、モル比（ｍｏｌ％）である。Ｘ（Ｂ２Ｏ３）＝Ｂ２Ｏ３／（Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２）はさらに、網目形成成分Ｂ２Ｏ３とＳｉＯ２とのモル比のモル分率を表す。
【００５６】
特にガラス様材料、例えばホウ酸の含有量が高いホウケイ酸ガラス又はホウ酸塩ガラスを製造するためのこの組成の範囲内で、溶融物の組成は、Ｂ２Ｏ３のモル比が１５ｍｏｌ％〜７５ｍｏｌ％であり、モル分率Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．５２よりも大きくなるように選択されるのが有利である。特に好ましくは、装填材料の組成に関して、Ｂ２Ｏ３のモル比は、２０ｍｏｌ％〜７０ｍｏｌ％の範囲内にあるように選択され、ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比、すなわち二価金属イオン及び三価金属イオンを有する酸化物のモル比の和は、１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の範囲内にあるように選択され、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）は０．５５よりも大きくなるように選択される。
【００５７】
さらに、ガラスの光学特性に関して、ホウ素含有装填材料の組成の上記範囲内で、装填材料中で、
Ｂ２Ｏ３のモル比が２８ｍｏｌ％〜７０ｍｏｌ％、
Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２のモル比が５０ｍｏｌ％〜７３ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＩｎＯ３のモル比が０ｍｏｌ％〜１０ｍｏｌ％、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比が２７ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％であり、且つ
Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．５５よりも大きい
組成範囲が特に有利である。
【００５８】
ホウ酸含有量が高いホウケイ酸ガラス及びホウ酸塩ガラスを製造する場合、装填材料の組成が、
Ｂ２Ｏ３が３６ｍｏｌ％〜６６ｍｏｌ％で存在し、
ＳｉＯ２が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％で存在し、
Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２が５５ｍｏｌ％〜６８ｍｏｌ％で存在し、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３が０ｍｏｌ％〜２ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３が２７ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３が０ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％で存在し、且つ
Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．６５よりも大きい
ように選択されるのが特に好ましい。
【００５９】
光学用途のための、ホウ酸含有量が高いホウケイ酸ガラス及びホウ酸塩ガラスの調製に特に好適である本発明の別の実施の形態によると、装填材料の組成は、
Ｂ２Ｏ３のモル比が４５ｍｏｌ％〜６６ｍｏｌ％、
ＳｉＯ２のモル比が０ｍｏｌ％〜１２ｍｏｌ％、
Ｂ２Ｏ３＋ＳｉＯ２のモル比が５５ｍｏｌ％〜６８ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜０．５ｍｏｌ％、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏのモル比が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％、
ΣＭ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜２７ｍｏｌ％、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比が２７ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％、且つ
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％
であるように選択される。この場合、Ｂ２Ｏ３及びＳｉＯ２のモル比は、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．７８よりも大きくなるようにさらに選択される。
【００６０】
本方法のこの変形形態では、特にＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐｂが二価の金属イオン、Ｍ（ＩＩ）として添加される。このように得られる光学ガラスの透過度は、装填材料が強力な着色剤であるＣｕＯを全く含まない場合にさらに改善することができる。網目形成成分ＰｂＯ及びＣｄＯは、それらの毒性作用に関して既知である。したがって、溶融物の組成においてこれらの構成成分を使用せず、ＰｂＯ及びＣｄＯ無含有の組成物を選択することが有利である。
【００６１】
装填材料の組成が、
Ｂ２Ｏ３が３０ｍｏｌ％〜７５ｍｏｌ％で存在し、
ＳｉＯ２が１ｍｏｌ％未満存在し、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３が０ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％で存在し、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３が２０ｍｏｌ％〜８５ｍｏｌ％で存在し、且つ
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３が０ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％で存在するように選択され、また、ホウ酸塩及び酸化ケイ素のモル比の比率が、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．９０よりも大きくなるように選択される場合、例えば、ホウ酸塩ガラスの他に、例えば特にガラスセラミクス等の結晶化ホウ素含有作用材料も、本発明による方法のこの実施の形態によって製造することができる。
【００６２】
例えばガラスセラミクス等の結晶化ホウ素含有材料を製造するのに特に好適な方法の別の実施の形態によると、装填材料の組成は、材料中、
Ｂ２Ｏ３のモル比が２０ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％、
ＳｉＯ２のモル比が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜２５ｍｏｌ％、
ΣＭ（ＩＩ）Ｏ、Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比が１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、且つ
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％であり、
ここでＸ（Ｂ２Ｏ３）が０．５２よりも大きくなるように選択される。
【００６３】
有利には、本発明による方法のこの実施の形態において、良好な結合を達成するために、装填材料の組成は、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．５５よりも大きくなるように選択することができる。
【００６４】
そのような溶融物の結合は、装填材料中の
ΣＭ（ＩＩ）Ｏのモル比が１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、
Ｍ２（ＩＩＩ）Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜５ｍｏｌ％であり、且つ
Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．６０よりも大きい場合に、さらに改善することができる。
【００６５】
この方法のさらに別の有利な変形形態によると、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３及びＩｎ２Ｏ３を含む群から選択される物質のモル比はさらに、５ｍｏｌ％を超えないように選択される。
【００６６】
特に好ましいのは、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３及びＩｎ２Ｏ３を含む群から選択される物質のモル比が３ｍｏｌ％を超えず、溶融物中のΣＭ（ＩＩ）Ｏのモル比が１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の範囲内にあり、Ｍ（ＩＩ）はＺｎ、Ｐｂ及びＣｕを含む群から選択される、本発明による方法のこの実施の形態の変形形態である。この場合、溶融物の組成は、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．６５よりも大きくなるように選択される。
【００６７】
別の実施の形態によると、
Ｂ２Ｏ３のモル比が２０ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％、
ＳｉＯ２のモル比が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％、
ΣＺｎＯ、ＰｂＯ、ＣｕＯのモル比が１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、
Ｂｉ２Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％であり、且つ
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３のモル比が０ｍｏｌ％〜０．０５ｍｏｌ％である装填材料の組成が選択される。この実施の形態ではさらに、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．６５よりも大きくなるように選択される。
【００６８】
本方法のこの実施の形態の好ましい変形形態によると、以下のモル比が選択される。
Ｂ２Ｏ３が２０ｍｏｌ％〜５０ｍｏｌ％、
ＳｉＯ２が０ｍｏｌ％〜４０ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３が０ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％、
ΣＺｎＯ、ＰｂＯ、ＣｕＯが１５ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％、
Ｂｉ２Ｏ３が０ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％、且つ
ΣＭ（ＩＶ）Ｏ２、Ｍ２（Ｖ）Ｏ５、Ｍ（ＶＩ）Ｏ３が０ｍｏｌ％〜０．０５ｍｏｌ％。この場合、ホウ酸塩及び酸化ケイ素のモル比は、Ｘ（Ｂ２Ｏ３）が０．６５よりも大きくなるように選択されるのが有利である。
【００６９】
高い値のＸ（Ｂ２Ｏ３）、特に０．６０よりも大きいＸ（Ｂ２Ｏ３）の場合に特に得られるのは、一方では急な粘度曲線の特性であり、他方では高いアッベ数であり、そのため、特にこれらの材料に関しては、本発明による装置を使用する場合に、純度及び均質性に関して特別な利点が得られる。
【００７０】
ガラス用の溶融アセンブリとしての本発明による装置の設計において、坩堝の内部が深さに比して幅が広い場合に、技術的な製造に間して特別な利点が得られる。これは特に迅速な溶融を可能にする。反対に、以前のスカル坩堝は比較的深さを有するように構成されていた。その理由は、非常に多くの熱が底部を介して放散されることにある。非導電性の底部及びインダクタ坩堝の使用によって、底部を通じての熱損失を顕著に低減することが可能となった。したがって、溶融アセンブリに関して、内側の幅が深さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも２倍である坩堝を提供することが可能である。好ましくは、コイル及び坩堝を組み合わせて１つのユニット、いわゆるインダクタ坩堝にし、これに、熱伝導性であるが絶縁性であるセラミック、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる底部を備え付ける。
【００７１】
本発明を、好ましい実施形態に基づいて、添付の図面を参照して以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】下方から見た、冷却水チャネルがフライス加工されている（milled）インダクタ坩堝の底部の第１の部分、すなわち上側底部プレートである。
【図２】冷却水チャネルがフライス加工されているインダクタ坩堝の底部の、図１に示す上側底部プレートを側面から見た部分断面図である。
【図３】上方から見た、冷却水の通路の開口がフライス加工されているインダクタ坩堝の底部の第２の部分、すなわち下側底部プレートである。
【図４】図３に示すインダクタ坩堝の底部の下側底部プレートを側面から見た部分断面図である。
【図５】インダクタ坩堝の例示的な実施形態の図である。
【図６】溶融アセンブリとして構成されるインダクタ坩堝の断面図である。
【図７】精製アセンブリとして構成されるインダクタ坩堝である。
【図８】隣接する調整セグメントを有するインダクタ坩堝である。
【図９】インダクタ坩堝の互いに係合する底部要素である。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
スカル坩堝とも称される、ガラス溶融物からガラス製品を不連続的に製造する装置を、例えば「Inductively Heatable Skull Crucible」と題する特許文献５から理解することができる。この内容は以下の記載において既知であることを前提とする。したがって、この内容は当業者には既知であり、また明確性の理由から、この公報から既知であるさらなる装置及び方法の部分に関する不要な説明は以下では省略する。
【００７４】
インダクタ坩堝２０（図５）は、従来より銅又はアルミニウムから作製される。
【００７５】
しかし、インダクタ坩堝２０は、例えばＮｉ系合金等の他の材料からなっていてもよく、任意選択的にテフロン（登録商標）又は別の材料でコーティングしてもよい。
【００７６】
インダクタ坩堝は、以下でより詳細に説明するように、装填材料に面する側（内側）に保護層２１を有する。
【００７７】
さらに、インダクタが坩堝及びコイルとして２つの機能を有するため互いにしっかりと連結する必要があるインダクタの接続部は、フラッシュオーバーを防止するためにさらに絶縁される。
【００７８】
セラミックペースト、Ａｌ２Ｏ３からなるプラズマ溶射層又はテフロン（登録商標）を含む様々な材料を使用して絶縁することができる。
【００７９】
インダクタ坩堝の上縁には、図５には示されていないが、ガラスにわたる空気体積を確実にするために、ヘッドオーブン（head oven）の役割を果たすＱｕａｒｚａｌリングが配置される。
【００８０】
このヘッドオーブンを加熱し、且つプロセスの開始に必要なエネルギーをガラスに供給するために、この装置にはさらにバーナが備え付けられる。このバーナは、化石エネルギーキャリアによって加熱され、高周波エネルギーを結合することができるように、ガラスを、十分な導電性を有する流体溶融状態まで予熱することを可能にする。
【００８１】
バーナは多くの場合、ガス及び酸素の混合物を使用して動作する。このために、様々なガス又はさらには油を使用することができる。酸素の代わりに空気を使用してもよい。
【００８２】
インダクタ坩堝２０は、１回巻のコイルの役割を果たし、これは、高周波交流電圧を印加することによって高周波電磁界を発生させる。装填材料の導電率が十分である場合、エネルギーが溶融物に吸収される。
【００８３】
これは、装填材料において電流を誘導することによって起こり、装填材料は抵抗損により加熱される。
【００８４】
１回巻のインダクタによって、方法が、低温坩堝を用いる高周波溶融と比べて最大でも７５０Ｖ、好ましくはおよそ４００Ｖ〜６００Ｖの相当に低い電圧を使用することが可能となる。
【００８５】
これらの低い電圧の使用によって、装填材料を加熱するために、高周波電磁界の発生に半導体発生器（semiconductor generator）を使用することが可能である。ここで、高周波管発生器に勝る利点は、発生器において必要な電圧を発生させるためのエネルギーのわずかな部分しか損失されないことにある。しかし、高周波を使用する場合、本発明による装置は代替的に又は加えて、高周波電流が電気管によって増強される管発生器も備えることができる。
【００８６】
高周波溶融と比較して電圧が低いことの別の利点は、フラッシュオーバーの傾向が低減されることにある。フラッシュオーバーは、周囲の媒体の破壊電界強度を超える場合に起こる。
【００８７】
印加する電力が低いほど、フラッシュオーバーの傾向も少なくなる。これは、ユニットを操作する作業員の作業安全性に関する状況が顕著に改善されることにつながる。
【００８８】
さらに、多くの場合に塵埃又は蒸気が製造環境において生じ、空気の破壊電界強度が低くなる。したがって、過酷な製造条件下では、この結果として、スカル坩堝を備える従来の高周波加熱ユニットにおけるフラッシュオーバー及び数千ボルトの動作電圧に起因して設備が故障する場合が多い。これは、製造を停止させ、コスト高につながる。インダクタ坩堝ユニットの動作電圧が顕著に低い場合、フラッシュオーバーの可能性が大幅に少なくなり、コスト状況が改善する。
【００８９】
その上、コイル及びスカルを組み合わせて単一の構成要素、すなわちインダクタ坩堝２０にする場合、コイルを冷却する他の既存の第２の冷却回路が省かれる。これによって構成を簡略化することができ、インフラストラクチャの設置及び冷却回路の動作に関してコストが削減される。加えて、坩堝内の別個のシステムにおいて生じるであろう損失が防止される。インダクタの磁場が坩堝において電流を誘導し、冷却によって出力は装置の外へ伝達され、ガラスの加熱には寄与しない。これは坩堝及びインダクタの組み合わせには当てはまらない。
【００９０】
ユニットの特別な実施形態では、インダクタ坩堝は、２５０ｍｍの直径Ｒ１及び１６０ｍｍの高さを有する。その容量はおよそ８リットルであり、この場合、約６リットルの正味作業体積を有する。一般的に、連続的な溶融プロセスの場合、少なくとも１５リットルの容量を有するより大きい坩堝が好ましい。しかし、連続的な溶融プロセス又は精製プロセスにとりわけ好適であり、また特に好ましいのは、５０リットルより大きい容量を有する坩堝を備える溶融及び／又は精製装置である。
【００９１】
高さ対直径のアスペクト比は０．６４である。インダクタ坩堝は、その内側に、熱的方法によって塗布される、Ａｌ２Ｏ３からなる絶縁層２１を有する。
【００９２】
およそ５００μｍの厚さを有するこの層は、数キロボルトまでの絶縁破壊強度を生じる。このコーティングを用いないと、ガラスを過熱する結果としてスカル層が非常に薄くなる場合に、過去、フラッシュオーバーが発生している。
【００９３】
絶縁層２１はこの場合、特にインダクタギャップ２２の領域に設けられる。その理由は、１回巻の設計の場合に、最大の電位差がここで生じるためである。
【００９４】
ユニットの動作周波数は、およそ７０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚの範囲内、好ましくは最大３００ｋＨｚであり、この範囲内で、コンデンサバンクの静電容量によって任意で調節することができる。コンデンサバンクは、半導体発生器の振動回路の構成要素であり、この振動回路の振動周波数は静電容量によって決まる。この周波数を変えるために、コンデンサバンクはコンデンサをバンクに接続するか、又はコンデンサをバンクから分離することができる。他の発生器を用いて、最大約２ＭＨｚ、好ましくは最大１．４ＭＨｚであるさらに高い周波数に調節することができる。
【００９５】
好ましくは、この場合、振動回路は並列振動回路として設計され、コンデンサバンクが振動回路の静電容量を形成し、インダクタ坩堝が、インダクタンスを形成するか、又は少なくとも振動回路のインダクタンスの構成要素である。半導体発生器の交流インバータがこの振動回路に接続される。
【００９６】
例示的な実施形態によると、ユニットの最大出力は約３２０ｋＷである。
【００９７】
インダクタ坩堝の本明細書中で記載される寸法の場合、電力需要は８０ｋＷの範囲を超えない。工業生産では、出力がより高い発生器を提供することも可能である。一般的に、最大８００ｋＷの出力を有する発生器が適当である。
【００９８】
これまでの試験では、せいぜい３８０Ｖの発生器電圧しか必要ではなかった。これは、発生器電圧がコンデンサバンクを使用することによって増大するため、約６５０Ｖ〜７００Ｖのインダクタ電圧に相当する。
【００９９】
アルミニウムからなるインダクタ坩堝を備える別の溶融アセンブリを利用可能である。このインダクタ坩堝は、直径が同じで高さが２４０ｍｍの場合、約１１リットルの実容積を有する。その構造は多くの部分が同一であった。この坩堝は、アルミニウムを使用することによって不純物のさらなる発生源を排除するように設計された。ガラスが純粋でないときに形成される酸化アルミニウムは多くの場合に、溶融されるガラスの構成成分である。その上、酸化アルミニウムは、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ等とは対照的にいかなる着色も生じない。
【０１００】
金属からなるスカル坩堝及び底部は、介在スリットを有するロッドから構成されるため、高周波電磁界が坩堝において完全に吸収されることがない。
【０１０１】
その上、円筒ジャケット及び底部が、短絡を抑止するために互いに絶縁されている。
【０１０２】
スリットの設計の結果として、ロッドを通してエネルギーを溶融物へ導入し、これを加熱することができる。しかし、金属からなるいくつかのスカル坩堝及び底部の場合、ロッドはエネルギーの一部（およそ１０％〜２０％）を吸収し、残りのエネルギーを熱に変える。熱は、冷却水を介して放散され、損失されてプロセスに使用することができなくなる。
【０１０３】
しかし、スリット構造は常に、特にスカルクラストが薄く溶融物の粘度が低い場合に、ガラスがロッド間から流出する危険を生じる。
【０１０４】
１回巻のインダクタ坩堝を使用することによって、円筒形の放射状に配置された壁はこの場合固い平面を有し、溶融物はもはや流出することができない。また、さらなる金属ロッド（スカル坩堝）による高周波電磁界のエネルギー吸収ももはや全く生じない。
【０１０５】
しかし、底部を金属ディスクとして構成することはできない。
【０１０６】
底部は、短絡電流を防止するために、円筒形表面から絶縁する必要がある。しかしこの場合、底部は吸収体として働くため、特に底部が平面として構成される場合にはいかなる磁場も通さない。
【０１０７】
溶融物の加熱はもはや可能ではなくなる。
【０１０８】
スリット構造は、漏洩に対する良好なバリアを提供せず、構造全体の上記１０％〜２０％未満ではあるが、依然としてエネルギー損失につながる。
【０１０９】
底部が従来のセラミック耐火性材料からなる場合、漏洩に対するバリアが最初から存在し、電気エネルギーの吸収に起因する損失はもはや生じない。しかし、一部の非常にアグレッシブな溶融物によって、耐火性材料が徐々に磨耗する。融解した生成物はガラスの品質を損ねる。
【０１１０】
しかし、さらにより悪影響をもたらすのは、底部がますます薄くなり、或る時点で破断することであり、これによってガラスの漏洩が生じて壊滅的な結果となる。
【０１１１】
したがって、そのような設計は実際には実現不可能である。
【０１１２】
金属ロッドの場合と同様に、空気又は水による冷却は従来の耐火性材料には適切ではない。その理由は、この場合に熱伝導率が低すぎるためである。
【０１１３】
非常に低い導電率（絶縁体）及び良好な熱伝導率の非常に望ましい組み合わせは、ガラス工業の従来の金属又は耐火性構成材料を使用することでは達成することができない。
【０１１４】
しかし、本発明者らは驚くべきことに、この通常の特性の組み合わせを兼ね備える、非酸化物を主成分とするいくつかのセラミック材料があることを見出した。
【０１１５】
この種類の物質の特に優れた代表としては窒化アルミニウムＡｌＮがあるが、本発明の機能的な可能性はこの材料に限定されず、むしろ、例えば窒化チタン、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、及びおよそ５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するＳｉ３Ｎ４等の他の材料も存在する。これらの材料はより低い熱伝導率を示すが、これらの材料全ての熱伝導率は依然として２０Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい。これは一般的に、スカル層の形成に十分な冷却を達成するために十分である。
【０１１６】
できる限り小さいエネルギーが坩堝の底部において吸収されることが重要である。この理由から、より低い導電率を有する材料を使用する。
【０１１７】
坩堝の底部は、まさにインダクタのように、セラミックが装填材料によって非常に強力に加熱されることによって腐食が生じる可能性があることを回避するために、水で冷却されるのが好ましい。この理由から、より高い熱伝導率を有する材料を使用する。これによって、流体ガラスが流出することを安全な方法で防止する。しかし、空気冷却も考えられる。
【０１１８】
特に好ましい実施形態は、簡潔にするために以下でＡｌＮセラミックとも称される窒化アルミニウムセラミックを含む。この場合、底部は、溶融物に面する側、すなわち坩堝の内側のその表面温度が７５０℃未満、好ましくは５００℃未満になるように冷却される。
【０１１９】
好ましい実施形態では、底部は、２つの部分、すなわち上側底部プレート及び下側底部プレートを備える。
【０１２０】
第１の部分は、参照符号１が付された上側底部プレートからなり、図２によると、装填材料とは面しない側に冷却水チャネル２、３、４及び５がフライス加工されている。
【０１２１】
さらに、上側底部プレート１はフライス加工部分（millings）を有し、この中に、冷却水用の金属導入ラインが押し通される。
【０１２２】
上側底部プレート１の装填材料に面する側にある縁にはクロスピース１５が構成され、このクロスピース１５は、その外半径Ｒ１に対して、半径Ｒ２を有する凹状の内側領域６を画定する。
【０１２３】
上側底部プレート１の装填材料に面しない側には別のクロスピース７が構成され、このクロスピース７は、その外半径Ｒ１に対して、半径Ｒ２を有する凹状の内側領域８を画定し、この内側領域８の内部に、下側底部プレート９の上側部分を収容することができる。
【０１２４】
図３及び図４による下側底部プレート９は比較的薄いプレートであり、冷却水チャネル２、３、４及び５をシールする役割を果たす。この部分に導入されるのは、冷却水を接続するためのボア１０、１１、１２及び１３である。
【０１２５】
下側底部プレート９は、側縁の周りに延びると共におよそＲ３の外径を有するリセス１４を有し、このリセス１４は、上側底部プレート１のクロスピース７を収容するのに好適である。
【０１２６】
特に簡単な実施形態では、下側底部プレート９は、冷却チャネルがフライス加工されている上側底部プレート１に、市販の二液型接着剤又はエポキシ接着剤によって接着される。
【０１２７】
しかし、必要に応じて、例えば熱膨張するようになっているガラスはんだによる融着等、他の接合技法も考えられる。
【０１２８】
したがって、記載の例示的な実施形態では、２つのディスクからなるＡｌＮ底部は、ディスクのそれぞれが約３２２ｍｍの外径Ｒ１を有する。
【０１２９】
フライス加工された冷却チャネル２、３、４及び５を有する上側が下側から水密シールされるように、２つのディスクを互いに接着する。
【０１３０】
上側底部プレート１の縁領域にあるクロスピース１５は、およそ１０ｍｍの高さの段差を形成し、これは事実上、溶融物が漏洩する危険性をなくす。
【０１３１】
インダクタ坩堝の外側は、この段差の内側と隣接する。
【０１３２】
このクロスピース１５、すなわちこの段差は、インダクタ坩堝の導入ラインが位置する地点で中断される。
【０１３３】
このリセスは４０ｍｍの幅を有する。底部のこの部分に収容されるのは、幅が１３ｍｍで深さが６ｍｍである４つの冷却チャネルである。
【０１３４】
その中心位置は、３つの半径、１５．５ｍｍ、４６．５ｍｍ、７７．５ｍｍ及び１０８．５ｍｍに位置する。
【０１３５】
２つの内側チャネル及び２つの外側チャネルはそれぞれ互いに連結される。
【０１３６】
冷却水の出入りを確実にするために、それぞれが直径１０ｍｍの４つのボアがこの部分を覆うように位置する。このプレートの厚さは約１０ｍｍである。
【０１３７】
熱の十分な放散を確実にするために、プレートは厚すぎてはならない。他方で、プレートは最低限の機械的安定性を有する必要がある。したがって、記載の例示的な実施形態では、８ｍｍ〜１２ｍｍの範囲の厚さを使用することが適切であることが分かっている。
【０１３８】
しかし、他の実施形態では他の寸法を使用してもよい。
【０１３９】
坩堝の寸法が或る特定の値を超える場合、好適なサイズの一体型底部が市販されていないか又は非常にコストがかかるという問題が生じる可能性がある。したがって、特に大きい坩堝の場合、底部は複数の構成要素で構成することができる。これらの構成要素が互いに対して変位することを防止するために、上側底部要素１ａ、１ｂを、例えば下側底部要素９ａ、９ｂに結合することができる（図９）。個々の構成要素が「スリップする」ことを防止する別の可能性としては、互いに連結することができるさねはぎを有する構成要素を提供することがある。
【０１４０】
しかし、最大でも８００℃の温度を超えないことを確実にすることが有利であるものとする。その理由は、酸素（空気中の又は純粋な酸素）の存在下で、窒化アルミニウムの酸化分解がこの温度で開始するためである。しかし、例えば保護ガスを使用して調節することができる、中性から還元性の条件下では、より高い温度も可能である。
【０１４１】
しかし、溶融物との化学的相互作用の結果としてより早期に材料に対して損傷が生じる可能性があることに注意するべきである。
【０１４２】
接着剤又はガラスはんだの最高使用温度も超えてはならない。接着剤又はガラスはんだは常に装置の低温の領域にあるため、熱負荷をかけることができない。この部位では、好ましくは２００℃、特に好ましくは１８０℃の温度を超えてはならない。
【０１４３】
実際には、ガラス／上側底部プレートの境界において２００℃以下の温度になるように調節することが適切であることが分かっている。これらの条件下では、材料への損傷は全く観察されない。
【０１４４】
本発明による装置及び本発明による方法を用いて様々な溶融試験を行った。
【０１４５】
第１の例示的な実施形態では、極めて粘度が低いはんだガラスを使用した。
【０１４６】
その組成及び典型的な材料特性を表１の実施例１に提示する。
【０１４７】
Ｂ２Ｏ３及びＺｎＯが高濃度であること、及びこの材料の粘度が低いことに起因して、例えばシリカガラス等の従来のセラミック耐火性材料における溶融は全て除外する。その理由は、これらの材料が非常に短時間で溶融物に完全に溶解するためである。
【０１４８】
したがって、ユニットが完全に破壊される。
【０１４９】
貴金属からなる容器における溶融も、金属の溶解によって生成物の電気的特性に干渉するか又は電気的特性を無効にするため、可能ではないであろう。
【０１５０】
従来から使用されているスカル坩堝の高周波ユニットにおける溶融プロセスは、記載の欠点を回避し、満足のいくガラス品質を与えるが、ユニットの上述の技術的欠点（２つの冷却回路、フラッシュオーバー、パイプにおけるアイドル電力損失、及びスカル坩堝が複雑であるため坩堝のコストがかさむこと）の他に、ユニットの動作においてさらに別の欠点がある。
【０１５１】
ガラスは粘度が非常に低く、また粘度対伝導性の急な勾配に起因して、過加熱が容易に生じる可能性があるため、ガラス溶融物がスカルクラストを通って坩堝のパイプの間から流出する可能性がある。
【０１５２】
パイプ間の間隔のサイズを狭める場合、漏洩の危険を最小限に抑えることが可能であるが、これは電磁場の結合効率をかなり低減することになるため、このアプローチによって作業コストが必然的に増加する。
【０１５３】
複雑な測定及び制御システム、並びに高度な資格のある熟練した作業員の採用によってガラス溶融物が容器を突き破ることを防止することが可能であり得るが、これもまた製造コストを相当に増加させることにつながる。
【０１５４】
この場合、より得策であるのはインダクタ溶融ユニットを使用することであり、平面を有するその坩堝は、その構成に関して推測的にいなかる漏洩も防止する。
【０１５５】
はんだガラスを用いる前述した例示的な実施形態の場合、試験を開始する前に１１ｋｇの材料を注ぎ、ガスバーナを使用して予熱した。
【０１５６】
バーナは、プロパン／酸素の比を１．２：１２として、ガラスをコンスタントに再装填して動作させた。
【０１５７】
以下に示す全ての電圧値は、発生器に印加する電圧に関するものである。コンデンサバンクにおける電圧の上昇に起因して、インダクタに印加される電圧は１．７倍大きくなる。
【０１５８】
約３０分後、９７．６ｋＨｚの周波数においておよそ３００Ｖの電圧で発生器をオンにし、ガスバーナの出力を次第に低下させた。
【０１５９】
約１２５０℃の溶融温度において、坩堝内のガラスが完全に溶融した定常状態に達することが可能であった。
【０１６０】
これに必要であるのは約２４０Ｖの電圧であり、約６０ｋＷの総電力を幹線電源から受け取った。溶融物の総重量は約１８ｋｇであった。
【０１６１】
第２の例示的な実施形態において、透過率が非常に良好である光ファイバー用途の高溶融ガラスを製造した。その組成及び特性を表１の実施例２にまとめる。
【０１６２】
このガラスの溶融温度はおよそ１４００℃である。これらの温度では、従来のセラミック容器材料は同様にこのガラスによって強力に攻撃される。
【０１６３】
貴金属容器における溶融は、装填材料が黄色味を帯びること、及びこれらの材料によって生じる蒸発の大幅な上昇にも起因して検討対象とはならない。
【０１６４】
本発明による腐食を生じない溶融方法によって、理想的な場合にはガラスに不純物が導入されないため、高い透過率値を達成することが可能である。
【０１６５】
本明細書において、スカル坩堝ユニットを使用して極めて良好な結果が既に得られているが、このガラスは、エネルギーの供給が不十分である場合にＺｎＯ又はＺｎ２ＳｉＯ４含有物の形態で溶融残存物を形成する傾向にある。
【０１６６】
ここでも同様に、スカル坩堝における１０％〜２０％のアイドル電力損失の回避、及び電流がより高くなることにより装填材料へより良好に局所的に電力が伝達されることに起因して、インダクタ坩堝方法は有利である。
【０１６７】
この第２の例示的な実施形態においては、試験を開始する前に１３．５ｋｇの上述のガラスを注ぎ、ガスバーナを使用して予熱した。
【０１６８】
バーナは、今回はメタン／酸素の比を１．８：６として、ガラスをコンスタントに再装填して動作させた。
【０１６９】
約６０分の後、９７．３ｋＨｚの周波数においておよそ２５０Ｖの電圧で発生器をオンにし、ガスバーナの出力を次第に低下させた。
【０１７０】
約１４５０℃の溶融温度を求めることができた。
【０１７１】
定常状態において、約３５０Ｖの電圧が必要であり、幹線電力は約８０ｋＷであった。
【０１７２】
試験後、溶融物の重量は１７．３ｋｇであった。
【０１７３】
例示的な実施形態のガラスのガラス組成
【表１】
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【０１７４】
１回巻のインダクタ坩堝２０の構成を、図５の概略図に基づいて以下で説明する。特にインダクタギャップ２２の領域に設けられる、好ましくはＡｌ２Ｏ３を含む内側コーティング２１は既に説明した。坩堝は、機械的に、また長さに応じて電気的に互いに連結され、坩堝容器２３を形成し、ギャップ２２を挟んで並んで延びる２つのアーム３１、３２へ続く複数のパイプ２４、２６、２８、３０から構成される。坩堝の底部は、上述の上側底部プレート１及び下側底部プレート９によって閉じられる。例えばテフロン（登録商標）等の絶縁材料をアーム間に設け、それによりそこでの電気的なフラッシュオーバーを防止することができる。
【０１７５】
アーム３１、３２の終端には半導体発生器への電気接続部がある。パイプ２４、２６、２８、３０の各々には、個々のパイプに冷却流体を供給し、特に個々のパイプの冷却力を制御することを可能にする各自の冷却水接続部３３、３４、３５、３６が備え付けられる。その結果、溶融物の温度分布を或る程度まで制御することも可能である。例えば、溶融物の対流をこのように促すことが可能である。
【０１７６】
連続的に溶融又は精製動作を行う坩堝容器２３には、溶融及び／又は精製された溶融物が排出される際に通る排出口が設けられる。この排出口は例えば、坩堝容器の上縁に設けることができる。排出口としては、スカル坩堝の方法で冷却されるチャネルも好適である。装填材料は溶融物浴表面上に導入される。
【０１７７】
導入された装填材料が排出口に直接入るような、坩堝容器の上縁における流出を防止するために、上方から溶融物中に浸漬され、投入領域から排出口への直接的な経路を閉塞する冷却バリアを設けることが可能である。
【０１７８】
図６は、連続溶融アセンブリとして構成されるインダクタ坩堝２０の例示的な実施形態を示す。坩堝容器２３は好ましくは、少なくとも１５リットル、特に好ましくは５０リットルの容量を有する。図５に示される例示的な実施形態とは対照的に、坩堝容器２３はさらに、内径対深さのアスペクト比がより大きい。図示の例では、坩堝の内径は深さの２倍以上である。その結果、ガラス溶融物４０はより大きい自由表面４１を有する。これによって、表面４１上に連続的又はほぼ連続的に投入される装填材料４２の溶融が容易になる。装填材料４２の投入は、例示に過ぎないが、図６に示される装置においてパイプ４３を介して行う。例えば、コンベヤベルトを設けることもでき、このコンベヤベルトは、断熱される上部カバー４４の投入口４５を通してガラス溶融物４０の表面４１上へ装填材料４２を撒き散らす。底部プレート１及び９を有する底部１９を通して、溶融物を排出するセラミック又は貴金属のパイプ４６が挿入される。溶融物はこのパイプを通して連続的に排出される。
【０１７９】
図７は、精製アセンブリとして構成されるインダクタ坩堝２０を示す。この装置はまた、ガラス溶融物４０を連続的に処理する、図６に示される装置と同様に構成される。この装置はまた、断熱するための断熱カバー４４を備える。
【０１８０】
ガラス溶融物４０のために、流出口４６及び流入口４７が設けられており、これらは両方とも、インダクタ坩堝２０の導電性側壁を貫通して坩堝容器２３へ開いている。流入口４６及び流出口は両方ともパイプとして構成される。代替的にはチャネルも考えられる。パイプ及びチャネルの両方に関して、図６に示す流出口のように、貴金属を材料として採用することが可能である。この場合、高周波電流がパイプと結合することを防止するために、絶縁要素４８によって坩堝側壁からパイプを絶縁することが有利であり得る。同様に絶縁要素４８及び底部１９のプレート１、９の可能性として提案されるのは、絶縁性であるが熱伝導性のセラミックを使用することである。この精製アセンブリにおいて、溶融物４０の流入口及び流出口が両方とも連続的に配置されるのが好ましい。図７に示されているものと対照的に、流入口４６又は流出口４７がインダクタギャップを通って延びる構成も考えられる。また、溶融アセンブリに流出口があるような構成も考えられる。
【０１８１】
図８は、図７に示す例示的な実施形態の変形形態を示す。ここで、流出口４７は調整セグメントとして構成されている。調整セグメントは、溶融物を伝達する２つの要素５０、５１からなり、インダクタ坩堝２０を別の装置５２に接続する。例えば、装置５２は例えばガラスパネルを製造するローラ装置等のガラス成形装置であり得る。調整セグメントの第１の溶融物伝達要素５０を、窒化アルミニウム含有セラミックからなる底部１９のように作製することができる。ここでも同様に、窒化ホウ素含有窒化アルミニウムセラミックも、特に好適な材料を表す。
【０１８２】
第１の溶融物伝達要素５０に隣接するのは、貴金属、好ましくは白金又は白金合金からなる別の溶融物伝達要素５１である。溶融物は、流れ方向に沿って制御下で冷却される。この目的で設けられるのは、パイプとして設計される溶融物伝達要素５０、５１を囲む、好ましくは液体を冷却するが、代替的に又は加えて、冷却流体としてのガスも冷却する冷却流体ジャケット５３、５４である。この場合、溶融物４０は、セラミック要素５０を通って流れる間、他方の溶融物伝達要素５１の貴金属材料に適合する温度まで冷却される。任意選択的に、溶融物の調整を、目的を定めて制御することができるように、加熱素子を設けることも可能である。この場合、第１のセラミック溶融物伝達要素の領域に設けられる可能性があるのは、ここでも同様に誘導コイル５５である。他方の溶融物伝達要素５２の領域における加熱は例えば、導電貴金属パイプに電流を通すことによって、直接導電するように行うことができる。
【０１８３】
パイプ形の溶融物伝達要素５０、５１の代わりに、チャネル形の要素を採用することも可能である。均一な冷却を達成するためにはパイプが有利である。加えて、パイプ又はチャネルが溶融物で完全に満たされている場合、空気とのいかなる接触も防止することが可能である。一方、チャネルの場合、非常に迅速な冷却、及び溶融物上のバーナによる簡単な加熱も行うことができる。
【０１８４】
本発明は上述の例示的な実施形態に限定されず、多くの異なる方法で変えることができることが当業者には明らかである。特に、例示的な実施形態の個々の特徴は、互いに組み合わせることもできる。
【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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【外国語明細書】
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