(57)【要約】  深海において生地体を等圧圧縮する工程を含む大形ブロックの作製方法。この方法により、非常に大形のブロックを比較的低コストで作製することができる。深海は等圧圧縮に必要な高圧を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向の長さが少なくとも１ｍの緻密体を作製する方法において、
(Ｉ)  複数の粒子を気密封止可能なバッグに詰め込む工程、
(II)  前記バッグの内部から気体を排出する工程、
(III) 前記バッグを気密封止する工程、及び
(IV)  前記バッグを、少なくとも１０００ｍの深さを有する水柱内に、前記水柱の表面下少なくとも１０００ｍの圧縮場所まで降ろす工程、
を含み、
それにより、等圧圧縮生地体が形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程(IV)において、前記水柱は地球上の海の一部であり、前記圧縮場所は海面下少なくとも１００００ｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程(Ｉ)において、前記複数の粒子はセラミックを含み、前記方法がさらに、
(Ｖ)  前記工程(IV)において得られた前記生地体を、緻密セラミック体を得るために、１０００℃より高い温度で焼結する工程、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記セラミックがＢｅＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２・ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２並びにこれらの混合物及び複合体から選ばれる材料を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記工程(IV)が、
(IV.１) 前記気密封止されたバッグをケージ内に入れる工程、及び
(IV.２) 前記ケージを前記水柱の表面から前記圧縮場所まで降ろす工程、
を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記工程(IV.２)において、前記ケージがケーブルに取り付けられ、前記ケーブルが、送り出しが可能な態様で前記水柱の表面上の船舶に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記工程(IV.２)において、前記ケージが最大で１０ｍ/秒の垂直方向速度で移動することを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法が、
(IV-Ａ) 前記工程(IV)後に前記バッグを前記水柱の表面の上まで引き上げる工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記工程(IV-Ａ)において、前記バッグが最大で１０ｍ/秒の垂直方向速度で移動することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
箱型浮きであって、前記箱型浮きの重量と浮力の間の調節可能な差を提供することができる、箱型浮きが前記ケージに取り付けられることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１０年２月２４日に出願された、米国仮特許出願第６１/３０７６５７号の優先権の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は材料の大形ブロックを形成する方法に関する。特に、本発明は、等圧圧縮工程を含む、大形圧縮粒子生地体ブロック及び大形焼結ブロックの形成方法に関する。本発明は、例えば、ガラスシートを作製するためのフュージョンダウンドロープロセスのアイソパイプに適する大形ジルコンセラミックブロックの作製に有用である。
【背景技術】
【０００３】
大形セラミックブロックは、その魅力的な機械的特性及び耐火性により、多くの工学構造物の構築に有用である。例えば、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ジルコン(ＺｒＯ２・ＳｉＯ２)，ＴｉＯ２，ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＳｉＯ２並びにこれらの混合物及び複合体を含むセラミックの大形ブロックは、金属及び／またはガラスの溶融、搬送及び製品形成のためのコンポーネントの作製に用いることができる。特に、ジルコンは、高温における高機械的強度及び高寸法安定性により、ガラスシートを作製するためのフュージョンドロープロセスにおける(アイソパイプと呼ばれる)大形成形セラミックブロックの作製に用いられている。
【０００４】
構造用セラミックブロックは単一緻密体の形態にあることが極めて望ましい。セラミックブロックは、(ａ)セラミック材料の粒子をバッグに詰め込む工程、(ｂ)高圧において等圧圧縮機内部に生地体を形成するため、バッグに等方的に圧力をかける工程及び(ｃ)緻密セラミックブロックを得るため、生地体を焼結する工程を含むプロセスによって作製されている。焼結セラミックブロックは続いて機械加工して所望の寸法及び形状とすることができる。
【０００５】
等圧圧縮機の製造、設置及び保守のコストは非常に高く、セラミックブロックの一方向の長さが約３ｍをこえるとそうするのが抑制されるほどのレベルにまで高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、実用的で費用効果の高い大形セラミックブロック作製方法が未だ必要とされている。
【０００７】
本発明は上記及びその他の必要を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のいくつかの態様が本明細書に開示される。これらの態様が相互に部分的に一致することもあれば一致しないこともあり得ることは当然である。したがって、１つの態様の一部が別の態様の範囲内に入ることがあり得るし、逆もあり得る。
【０００９】
それぞれの態様は多くの実施形態によって説明され、それらの実施形態は続いて１つないしさらに多くの特定の実施形態を含む。実施形態が相互に部分的に一致することもあれば一致しないこともあり得ることは当然である。したがって、１つの実施形態の一部が別の実施形態またはその特定の実施形態の範囲内に入ることがあり得るし、逆もあり得る。
【００１０】
本発明の第１の態様は、一方向の長さが少なくとも１ｍの緻密体を作製するための、
(Ｉ)  複数の粒子を気密封止可能なバッグに詰め込む工程、
(II)  バッグ内部から気体を排出する工程、
(III) バッグを気密封止する工程、及び
(IV)  バッグを、少なくとも１０００ｍの深さを有する水柱内に、水柱の表面下少なくとも１０００ｍの圧縮場所まで降ろす工程、
を含み、
上記工程により、等圧圧縮生地体が形成される、
方法に向けられる。
【００１１】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)における生地体水柱は地球上の海の一部であり、圧縮場所は海面下少なくとも５０００ｍである。
【００１２】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)における生地体水柱は地球上の海の一部であり、圧縮場所は海面下少なくとも１００００ｍである。
【００１３】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)における水柱は地球上の海の一部であり、圧縮場所は海面下少なくとも１０５００ｍである。
【００１４】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態では、工程(Ｉ)において、複数の粒子はセラミックを含み、方法はさらに、工程(Ｖ):
(Ｖ)  工程(IV)において得られた生地体を、緻密セラミック体を得るため、望ましくは標準大気圧の下で、１０００℃より高い温度で焼結する工程、
を含む。
【００１５】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、セラミックは、ＢｅＯ，ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＺｒＯ２・ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２並びにこれらの混合物及び複合体から選ばれる材料を含む。
【００１６】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)は：
(IV.１) 気密封止されたバッグをケージ内に入れる工程、及び
(IV.２) ケージを水柱表面から圧縮場所まで降ろす工程、
を含む。
【００１７】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態では、工程(IV.２)において、ケージはケーブルに取り付けられ、ケーブルは送り出しが可能な態様で水柱表面上の船舶に取り付けられる。
【００１８】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、ケージは最大で１０ｍ/秒の垂直方向速度で移動する。
【００１９】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、ケージは最大で１ｍ/秒の垂直方向速度で移動する。
【００２０】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、バッグにかかる圧力の情報を提供する、圧力センサがケージにまたはその近くに装着される。
【００２１】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)中に所望のバッグ温度を維持するため、バッグを囲む加熱素子が備えられる。
【００２２】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、加熱素子の電力は生地体のバッグ上またはその近くの温度センサによって制御される。
【００２３】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、方法はさらに、工程(IV-Ａ)：
(IV-Ａ) 工程(IV)後にバッグを水柱表面の上まで引き上げる工程、
を含む。
【００２４】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態では、工程(IV-Ａ)において、バッグは、最大で１０ｍ/秒、いくつかの実施形態においては最大で５ｍ/秒、いくつかの他の実施形態においては最大で１ｍ/秒、いくつかの他の実施形態においては最大で０.５ｍ/秒、いくつかの他の実施形態においては最大で０.１ｍ/秒の垂直方向速度で移動する。
【００２５】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、浮きの重量と浮力の間に調節可能な差を与えることができる箱形浮きがケージに取り付けられる。
【００２６】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、工程(IV)終了時に、ケージ及び浮きを含むアセンブリに全体として上向きの力を与えるため、浮きの重量が減じられる。
【００２７】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は一方向に少なくとも２ｍの長さを有する。
【００２８】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は一方向に少なくとも３ｍの長さを有する。
【００２９】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は一方向に少なくとも４ｍの長さを有する。
【００３０】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は一方向に少なくとも５ｍの長さを有する。
【００３１】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は一方向に少なくとも１０ｍの長さを有する。
【００３２】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は、互いに垂直な少なくとも２つの方向に、それぞれが少なくとも２ｍの長さを有する。
【００３３】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は、互いに垂直な３つの方向に、それぞれが少なくとも２ｍの長さを有する。
【００３４】
本発明の第１の態様のいくつかの実施形態において、緻密体は、体積で、最大で１０％、いくつかの実施形態においては最大で８％、いくつかの他の実施形態では最大で５％、いくつかの他の実施形態では最大で３％の、多孔度を有する。
【００３５】
本発明の１つないしさらに多くの実施形態は以下の利点の内の１つないしさらに多くを有する。第１に、海洋の大きさを考えれば、深海で等圧圧縮され得る生地体の寸法は事実上無制限である。第２に、圧縮前後に生地体を輸送するための船舶は、等圧圧縮工程専用ではない、汎用船舶とすることができるから、生地体のための輸送コストは他の貨物との割前勘定とすることができ、したがって低減され得る。第３に、超大型の等圧圧縮機を必要とせずに多数の生地体を比較的短時間で、さらには同時に、圧縮することができる。したがって、最終的に大形セラミック体を低コストで製造できる能力が得られるであろう。
【００３６】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から明らかであろうし、記述される説明及び添付される特許請求の範囲に、また添付図面にも、説明されるように本発明を実施することによって認められるであろう。
【００３７】
上記の全般的説明及び以下の詳細な説明が本発明の例示に過ぎず、特許請求されるような本発明の本質及び特質の理解のための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。
【００３８】
添付図面は本発明のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１はフュージョンダウンドロープロセスによってガラスシートを作製するために動作しているアイソパイプの略図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態にしたがう等圧圧縮工程の実施に適する熱帯地方における海水の温度を海水深度の関数として示すグラフである。
【図３】図３は本発明の一実施形態にしたがうＺｒＯ２・ＳｉＯ２セラミックブロックを作製する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
上述したように、本発明は、封止されたバッグ内の生地体、特に酸化物、リン酸塩またはその他の無機材料に基づく大形セラミック体のための生地体を等圧圧縮する工程を含むいかなる材料のいかなる大形体も作製するために利用される。本発明は、一方向に、望ましくは互いに直交する少なくとも２つの方向に、少なくとも２ｍ、いくつかの実施形態にでは少なくとも２.５ｍ、いくつかの他の実施形態では少なくとも３ｍの、長さを有する大形セラミック体の作製に、特に有用である。
【００４１】
本発明の特に有利な用法の１つは、ガラスの融解、ガラス融液の搬送及び状態調整、及びガラス品の形成における大形単一セラミックコンポーネントの作製に有用な、大形ジルコン(ＺｒＯ２・ＳｉＯ２)ベースセラミックブロックの作製のための使用である。上述したように、ガラスシート、特にＬＣＤ基板として適する高精度で高表面品質のガラスシートの作製のためのフュージョンダウンドロープロセスのアイソパイプは一般に、目標形成温度において高い寸法安定性を有する、ジルコン、ゼノタイム(ＹＰＯ４)またはその他の耐火材料のような、単一セラミック材料体で作製される。以下でジルコンベースアイソパイプ作製の実施形態により本発明をさらに説明する。しかし、本開示を読み、本明細書の教示の恩恵を有していれば、当業者により、大形材料ブロックからの他の物品の作製に、必要な変更を加えて、本発明が用いられ得ることは当然である。
【００４２】
図１はフュージョンダウンドロープロセスによりガラスリボン１１１を作製するために動作中のアイソパイプ１００を簡略に示す。アイソパイプ１００は、くさび形下部１０５及びその上のトラフ形上部１０３を有する、単一ジルコン体を含む。溶融ガラスが流入管１０１を介してトラフ１０３に流入し、トラフ１０３の両上面から溢流してトラフ１０３の外側面及びくさび形下部１０５の２つの収斂側面を覆う２枚のリボンを形成し、くさび形部分の下部尖端であるルート１０９において融合して、方向１１３に下向きに引かれる単一ガラスリボン１１を形成する。ガラスリボン１１１はさらに下流(図示せず)で冷却されて硬質ガラスシートになり、硬質ガラスシートはガラスリボンから切断され、所定の寸法に切り分けられてＬＣＤの作製に用いられる。ガラスリボン１１１の両外表面は周囲空気にしかさらされておらず、アイソパイプの表面とは決して接触していないから、研削及び研磨のような表面仕上げをさらに必要とせずに、本質的にスクラッチ傷のない清純な表面品質を有する。このプロセスによって作製されたガラスシートは表面傷がないことから非常に高い機械的強度を有する傾向がある。高い厚さ一様性、低応力、高い応力一様性、等のような所望の特性を有する高精度ガラスシートを作製するためには、生産サイクル中のアイソパイプの形状安定性が極めて重要である。残念なことに、アイソパイプは、自らにかかる重力及び溶融ガラスの荷重のため、時間の経過とともに垂下し、形状及び寸法が推移し得る。実質的に一定の材料クリープ比及び与えられた動作温度の下で、アイソパイプの差し渡しが大きくなるほど垂下が顕著になる。ジルコンセラミックの多孔度はアイソパイプの垂下及びその他の特性に影響する。したがって、一般に、アイソパイプのためのジルコンセラミックは、多孔度が体積で約１０％より小さくなるまで緻密化されることが望ましい。望ましくは、アイソパイプのジルコンセラミックの細孔はほとんどが独立細孔である。すなわち、細孔がアイソパイプの表面を囲む周囲大気にさらされることはない。
【００４３】
米国特許第６９７４７８６号並びに米国特許出願公開第２００８/０１２５３０７Ａ１号及び２００９/０１１１６７９Ａ１号の各明細書、及び国際公開第０９/０５４９５１パンフレットは、フュージョンドロープロセスのアイソパイプの作製に適するジルコン材料及びそのような材料を作製するためのプロセスを開示している。上記明細書の内容はそれぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態にしたがう、ジルコンセラミックに基づくアイソパイプを作製するプロセスのフローチャートを示す。ステップ３０１において、所望の化学組成、粒径及び粒径分布を有するジルコン粉末が作製される。高い最終ジルコンセラミック密度を達成するため、粉末は、望ましくは、圧力の下での粒子の稠密な充填が可能になる粒径分布を有するべきである。一例において、粒径は約０.１μｍから約１００μｍの範囲にあって、粒径中央値が３μｍから２０μｍの範囲にある。粒子は、上に挙げた参考特許文献に開示される合成方法を用いることでこれらの特許文献に開示されるような所望の組成を有するバルクジルコンを、ボールミル粉砕し、続いて適切な網目の篩で選別することにより、作製することができる。
【００４５】
ステップ３０３において、所望の粒径分布を有するジルコン粉末が必要に応じて結合剤と混合されて、気密封止可能な軟質バッグに入れられる。バッグ内の粉末は粒子充填度を高めるため、例えば振動により、稠密にされる。バッグは、例えばナイロンまたはその他の耐水性で軟質の布で作製することができる。バッグは所望の形状及び寸法を有する生地体を収めるための形状及び容積を有するべきである。例えば、３ｍ×２ｍ×１ｍの寸法を有する最終セラミックブロックを作製するためには、以下でさらに詳細に説明される、焼成及び焼結の工程中に生地体が収縮するから、バッグはさらに一層大きな寸法を有するそのような生地体を収めることができるべきである。生地体の重量を支持し、充填されたバッグの形状を定めるに役立つように、バッグを収めるために鋼製のケージまたは箱のような金属容器を用いることができる。
【００４６】
ステップ３０５において、バッグは真空に引かれ、次いで気密封止される。バッグからの気体の排出により、以降の圧縮工程において大きな気泡を内部に閉じ込めずに粒子を密に圧縮することが可能になる。ステップ３０１，３０３及び３０５は陸上の工場で実施することが有利であるが、洋上の船舶またはリグで実施することもできる。生地体が海上を長距離輸送される場合には、ステップ３０７の直前に海上でステップ３０５を実施することが有利になり得る。
【００４７】
次に、ステップ３０７において、望ましくは金属ケージに収められた、バッグが、深さが少なくとも１０００ｍ(例えば、５０００ｍ、６０００ｍ、７０００ｍ、８０００ｍ、９０００ｍ、１００００ｍ、等)の場所において、制御可能な態様で海中に降ろされる。バッグの降下は潜水艦を用いるかあるいは洋上船舶またはリグ等に繋ぎ留められた送り出し可能なケーブルを用いて行うことができる。一実施形態において、バッグは、６面全てに複数の穴を有し、一巻きの鋼製ケーブルの一端に繋ぎ留められた、ステンレス鋼ケージ内部に入れられる。ケージは船舶により太平洋のマリアナ海溝上に運ばれ、次いで船舶から海水中に制御可能な態様で降ろされる。マリアナ海溝の海は１０５００ｍをこえる最大深さを有することが知られている。ケージまたはその近くに圧力センサが装着され、よって圧力情報がケーブルに沿って、または無線送信のような他の手段により、船舶に送信され得ることが有利である。あるいは、降下過程中にケージをモニタして所在場所を確認するために、ソナーまたはその他のデバイスを用いることができる。水柱によってかけられる圧力Ｐは、下式：
Ｐ＝ρ・ｇ・ｈ
にしたがって計算できることが知られている。ここで、ρは水柱の密度であり、ｇは重力加速度であり、ｈは水柱の高さである。したがって、海が圧縮場所において深くなるほど生地体にかかる圧力は高くなる。生地体にかかる圧力が高くなるほど生地体は強く圧縮され、粒子充填密度が高くなる。極めて緻密な焼結セラミック体を作製するためには、圧力場所が海水面下少なくとも８０００ｍであることが望ましく、いくつかの実施形態では少なくとも９０００ｍ、いくつかの実施形態では少なくとも１００００ｍである。海水面下１００００ｍにおいて、圧力は約１６ｋｐｓｉ(１.１×１０８Ｐａ)である。
【００４８】
図２は熱帯地方における海水の温度を示す。本図から分かるように、海水の温度変化は大きくはなく、海水面における約２０℃から海底における約０℃までである。これは等圧圧縮に適するバッグ材料のほとんどが耐え得る温度範囲である。ケージは全側面に穴を有するから、ケージが海水に浸されると、バッグ全体が、バッグの上の水柱によってかかる、実質的に等しい圧力を受ける。したがって、バッグ内部の生地体は等方圧縮される。ケージ、バッグ及び生地体にかかる重力の組合せにより、ケージが繋留ケーブルによって拘束されていなければ、ケージの海底への降下が可能になるであろう。例えばプーリー及び／またはモーターによる、ケーブルの制御された送出しにより、例えば最大での１０ｍ/秒、いくつかの実施形態では最大で５ｍ/秒、いくつかの実施形態では最大で１ｍ/秒の、実質的に一定の垂直方向速度に降下を制限することができる。比較的低速で一定の降下速度により、生地体内の粒子の緩徐な、かき混ぜ、移動、再配列及び詰込みが可能になり、この結果、大きなクラック及び内部に閉じ込められた空洞が無い、実質的に一様な全体密度及び多孔度を得ることが可能になる。バッグ、したがって生地体にかかる圧力の高速で急激な変化は、結果として、焼結セラミック体における最終密度、多孔度及び細孔分布に有害であり得る、異なるレベルの生地体の詰込み及び圧密をおこさせる、中心部より表面領域における圧縮が優先する、圧縮生地体内部に閉じ込められた望ましくない圧力勾配を生じさせる。さらに、生地体の低速で安定な降下速度により、生地体を囲む環境との生地体の十分に緩やかな平衡化が可能になって、粒子の一様な詰込みに有害になり得るであろういかなる熱衝撃も回避することが可能になる。
【００４９】
望ましくは、バッグを穿孔して、海水による生地体の汚染を引きおこし得るであろう、岩のような鋭い角のある物体との接触を避けるため、ケージを海底に到達させるべきではない。ケージが目標深度に達してしまえば、ケージを回収するためにケーブルを引き戻す前に生地体が安定段階まで圧縮されるように、ケージはその深度に与えられた時間保持されることが望ましい。保持時間は数分から数ヶ月、望ましくは数時間から数週間の範囲とすることができる。
【００５０】
目標深度は海水面下少なくとも５０００ｍであることが望ましく、いくつかの実施形態においては少なくとも８０００ｍ、いくつかの実施形態においては少なくとも９０００ｍ、いくつかの実施形態においては少なくとも１００００ｍである。与えられた場所における海の最大深さは、利用できる公開データによるか、またはソナーのような深度計を用いることによって、決定することができる。一般に、目標深度は、安定で一様な圧密環境を与えるため、高速の海流の影響を比較的受け難く、海底の地熱湧出地点及び火山から比較的遠くにあるべきある。
【００５１】
ステップ３０９において、ケージは、例えばケージに繋ぎ留められたケーブルを引き戻すことによって、海面上に引き上げられる。この場合もケーブル引戻し速度は慎重に制御されるべきである。ケーブル送出し過程とは異なり、引戻し中のケーブルはケージ及び生地体の重量とケーブルの重量に対抗しなければならず、海水によって与えられる浮力分を差し引いた、アセンブリ全体に必要な上向き加速度を与えなければならない。ケージが上方に移動している間、生地体及びバッグにかかる圧力は徐々に減少する。圧縮された生地体の構造結合性を維持するため、急激な圧力変化は避けるべきである。したがって、緩徐なケーブル引戻し速度が望ましい。いくつかの実施形態において、ケーブルは最大で１０ｍ/秒、いくつかの実施形態では最大で１ｍ/秒、いくつかの実施形態では最大で０.５ｍ/秒、いくつかの実施形態では最大で０.１ｍ/秒、の速度で引き戻される。降下過程と同様に、上昇過程における速度制御は、生地体に与え得る圧力及び温度の急激な変化によって粒子の詰込みにかなり強い影響を有し得る。低速で一定の垂直方向上昇速度により、圧力及び温度のいずれに関しても周囲環境との生地体の平衡化が可能になり、生地体の内部圧力を徐々に解放して、有害な熱衝撃を避けることが可能になる。
【００５２】
他の実施形態において、バッグ及び生地体を収めるため、箱内への及び箱からの制御可能な水の出入りを可能にする弁が装備された封止可能な金属箱をケージの代わりに用いることができる。降下過程中、海水の箱への流入を可能にし、箱の内部と外部の圧力を実質的に同じに維持することを可能にするため、弁を開けたままにすることができる。箱は、立方体形、直方体形または球形とすることができる。上昇過程中、箱の内部と外部の圧力平衡を維持するため、弁を開けたままにすることができる。他方で、バッグが一定の圧力により安全で安定した環境に維持されるように、降下過程中のあるポイントにおいて、圧縮場所において、あるいは上昇過程中、弁を閉じることが望ましいことがあり得る。箱の使用は、海流、無邪気なまたは敵対的な海中野生生物、等による望ましくない攪乱を防ぐ点で有益である。あるいは、圧縮場所のような、箱が海中にある間のある位置において、弁を閉じ、次いで、生地体には圧縮場所と同じ圧力がかかったままで、箱を別の場所ないし海水面上にまで引き上げることが可能である。生地体及び高圧水が入っている箱を、弁を開けることで圧力を解放する前に十分な時間保持しておくことができる、陸上の場所まで輸送することができ、次いで箱を開けて等圧圧縮された生地体を取り出すこともできると考えられる。この実施形態においては、そのような高圧に耐えることができる能力を最大化するため、箱は球体のような形状を有するように設計されることが極めて望ましい。
【００５３】
いくつかの実施形態において、バッグの容器(ケージまたは箱)に浮きを取り付けることができる。浮きは、調節可能な量の水を入れることができる、魚の浮袋または潜水艦の浮力タンクと同じ機能を有する金属箱である。すなわち、降下ステップ中は、重力によってアセンブリ全体を目標場所まで下降させることができるように、浮きを水で満たすことができる。上昇ステップ中は、バッグ及び生地体の容器に上向きの力が与えられるように、浮き内部の水の少なくとも一部を排出して気体で置き換えることができる。
【００５４】
また別の実施形態において、生地体の温度を制御して海中の水より高いレベルに調節するかまたは維持できるように、バッグ及び生地体に加熱素子を備えることができる。そのような加熱素子は、船舶から供給される電気により、あるいはバッグの回りに仕込まれた化学薬品の反応から、熱エネルギーを供給することができる。生地体のバッグに温度センサを取り付け、温度制御ループに用いることができる。
【００５５】
ケージ／箱またはその他の生地体容器を、船舶、リグまたはその他の海上物体に繋ぎ留めることが望ましいが、バッグ及び生地体の容器を深海に自由に沈下させ、後に、漁網、潜水艦またはその他の手段で取り戻すこともできる。
【００５６】
次に、ステップ３１１において、生地体は焼結施設に輸送され、そこでバッグから取り出され、炉内に置かれて、初めに、存在すれば結合剤を焼尽させるために焼成され、次いで、少なくとも１０００℃、いくつかの実施形態では少なくとも１３００℃、他の実施形態では少なくとも１５００℃の温度で焼結され、よって緻密ジルコンブロックが形成される。焼成及び焼結中に、隣接する粒子が結合して強固な単一体を形成する。ブロックの収縮が一般に見られ、生地体内の細孔が低減される。最終緻密ジルコンは、通常条件下のジルコンの理論限界の、少なくとも９０％の密度を有することが望ましい。焼結工程には数時間から数ヶ月、望ましくは数時間から数週間かかり得る。焼結が完了すると、ブロックは、アニールを可能にし、熱衝撃による亀裂発生を防止するため、室温まで徐冷される。例えば、焼結工程には、１時間から１５０日間、いくつかの実施形態では２時間から１００日間、いくつかの実施形態では１０時間から９０日間、いくつかの実施形態では２０時間から８０日間、いくつかの実施形態では２０時間から６０日間、かかり得る。
【００５７】
最後に、ステップ３１３において、冷却された大形ジルコンセラミックブロックは機械加工されて、所望の寸法を有する、所望の、すなわち上部トラフ及び下部くさびの形状を有する、形状につくられる。
【００５８】
本発明の範囲及び精神を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変更がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価形態の範囲内に入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。
【符号の説明】
【００５９】
１００    アイソパイプ
１０１    流入管
１０３    トラフ形上部
１０５    くさび形下部
１０９    ルート
１１１    ガラスリボン
【図１】
2013520339.tif 000002
【図２】
2013520339.tif 000003
【図３】
2013520339.tif 000004
【国際調査報告】
2013520339.tif 000005
2013520339.tif 000006
2013520339.tif 000007