(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のアウトレット（４）を備えた溶融ガラス収容容器（２）及び前記容器の収容コンテナ（１９、２０）から構成され、
前記容器（２）及び前記管状アウトレット（４）の第一部分（Ａ）がイリジウムあるいはイリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金で作製され、前記イリジウムあるいはイリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金の酸化物生成を防止するため、前記コンテナ（１９、２０）が前記コンテナに不活性保護ガスを供給するガス貯蔵器に接続されていて、前記不活性保護ガス雰囲気下で容器（２）及び管状アウトレットの第一部分（１０〜１３）を収容するように設計されていることを特徴とする、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造装置。
【請求項２】
前記管状アウトレット（４）が第二部分（Ｂ）を含み、第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）が多数のセグメント（１０〜１４）に分割され、及び第二部分（Ｂ）にあるセグメントの少なくとも１つ（１４、１５）が抗酸化性合金から成りかつ周辺大気へ露出されていることを特徴とする請求項１項記載の装置。
【請求項３】
前記管状アウトレット（４）が、溶融ガラスを二次成形品へ形状化する熱成形器（１５）としてデザインされているか、または前記管状アウトレットがこのような熱成形器を有していることを特徴とする請求項１項または２項記載の装置。
【請求項４】
前記イリジウムが、イリジウムを含量で少なくとも９９％含むイリジウムから成り、あるいは前記イリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金がイリジウムを含量で少なくとも９６．５％含む白金族金属の合金１種から成ることを特徴とする請求項１項ないし３項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記抗酸化性合金がイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）のうちの元素１種が混合された、３０重量％ないし９９重量％の白金を含む白金族金属合金であることを特徴とする請求項２項ないし４項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記第一部分（Ａ）の長さの前記第二部分（Ｂ）の長さに対する比が約２．０であり、前記第一部分の壁厚が前記第二部分の壁厚の約７０％であり、通常の加熱電流源から加熱電流を前記第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）のセグメント（１０〜１４）へ供給できることを特徴とする請求項２項ないし５項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
別個の加熱電流源から加熱電流を前記第一部分（Ａ）及び第二部分（Ｂ）のセグメント（１０〜１４）へ供給できることを特徴とする請求項２項ないし５項のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記管状アウトレットがアウトレット管（４）として構成され、前記アウトレット管（４）の移行部分（３９）において、前記第二部分（Ｂ）のセグメントの１つが前記第一部分（Ａ）のセグメントの１つとプラグ連結で連結され、それによって、前記第二部分（Ｂ）中の低温融解性材料から成るビード、ガラスのが第一部分（Ａ）中の高温融解性材料周囲に広がり、前記ビードが、ガラスの凝結に際して生じる応力で押し潰された状態になるように、されることを特徴とする請求項２項ないし７項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記容器（２）が、抗酸化性合金から成ることを特徴とする請求項１項ないし８項のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記容器（２）及び前記カバー（１８、３１）が耐圧構造に設計されていることを特徴とする請求項９項記載の装置。
【請求項１１】
前記容器（２）に、該容器（２）内部へ不活性ガスを供給するガス送入口が備えられ、前記内部中の不活性ガスの圧力を制御あるいは調節する制御または調節装置が設けられていることを特徴とする請求項１０項記載の装置。
【請求項１２】
前記容器（２）のオリフィス比ｈ／Ｌ、ここでｈは前記容器（２）の最大内高を表し、Ｌは前記容器（２）の側壁（６）間の最大間隔を表す、が１よりもずっと大きいことを特徴とする請求項１項ないし１１項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
該コンテナ内部を中性ないし僅かに酸化性状態に維持するため、前記コンテナ（１９、２０）に、不活性保護ガスを前記コンテナへ供給するガス貯蔵器を備えた前記コンテナ（１９、２０）に連結して前記コンテナ（１９、２０）内部へ前記不活性保護ガスを供給するガス送入口（２２）が備えられていることを特徴とする請求項１項ないし１２項のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記ガス貯蔵器に、含量で５×１０−３％ないし５％の範囲内の酸素を含む不活性保護ガスが含まれることを特徴とする請求項１３項記載の装置。
【請求項１５】
前記コンテナ（１９、２０）が耐圧構造に設計され、該耐圧構造に前記コンテナ内部から不活性保護ガスを放出する少なくとも１個のガス送入口が設けられていることを特徴とする請求項１２項ないし１４項のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記容器（２）が水冷型の誘導コイル（３）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１項ないし１５項のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
耐熱性シリンダ（２３）が前記容器（２）の側壁（６）と前記誘導コイル（３）との間に配置されることを特徴とする請求項１６項記載の装置。
【請求項１８】
耐熱性ペレットが前記容器（２）の側壁（６）と前記シリンダ（２３）との間に充填されることを特徴とする請求項１７項記載の装置。
【請求項１９】
前記ペレットの直径が少なくとも２．０ｍｍであり、前記ペレットが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）またはＺｒＯ２から成ることを特徴とする請求項１８項記載の装置。
【請求項２０】
以下の工程による高温融解ガラス材料又はガラスセラミック材料の製造方法であって、
管状のアウトレット（４）を備えた溶融ガラス収容容器（２）を設ける工程と、
前記容器をコンテナ（１９、２０）中に配置する工程と、
前記容器中へ所定の組成をもつ原料を導入する工程と、
前記原料を融解して溶融ガラスを生成し、及び前記溶融ガラスを清澄する工程から構成
され、
前記容器（２）及び前記管状アウトレット（４）の第一部分（１０〜１３）がイリジウムあるいはイリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金から成り、及び前記容器（２）及び前記管状アウトレットの第一部分（１０〜１３）が、前記イリジウムあるいはイリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金の酸化物生成を防止する不活性保護ガス雰囲気下で前記コンテナ（１９、２０）中に収容されるように、前記コンテナ（１９、２０）内に不活性保護ガス雰囲気が設けられることを特徴とする前記製造方法。
【請求項２１】
前記管状アウトレット（４）の第一部分（Ａ）及び／または第二部分（Ｂ）が、前記第二部分（Ｂ）にあるセグメントの少なくとも１つが抗酸化性合金から成り及び周辺大気に露出されるように設けられることを特徴とする請求項２０項記載の方法。
【請求項２２】
前記イリジウムが少なくとも９９％含量のイリジウムから成り、あるいは前記イリジウムを少なくとも９５％含む白金族合金がイリジウムを含量で少なくとも９５％含む白金族金属合金から成ることを特徴とする請求項２０項または２１項記載の方法。
【請求項２３】
前記コンテナ（１９、２０）内部を中性ないし僅かに酸化性状態に維持するため、前記コンテナへ不活性保護ガスが供給されることを特徴とする請求項２０項ないし２２項のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記供給される不活性保護ガスに含まれる酸素の含量が５×１０−３％ないし約５％の範囲内であることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２５】
溶融ガラスの加工温度よりずっと高い温度で清澄を行うために第一作動モードにおいて溶融ガラスをまず前記容器（２）中に保持し、他方溶融ガラスが前記管状アウトレット（４）を塞ぐ栓を形成する温度に前記管状アウトレット（４）を保持し、及び前記清澄後に第二作動モードにおいて前記容器（２）中の溶融ガラスの温度を前記加工温度まで下げ、他方前記栓が溶融し及び溶融ガラスが前記管状アウトレット（４）から流出するように前記管状アウトレット（４）を前記加工温度まで加熱することを特徴とする請求項２０項ないし２４項のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記第一作動モード期間中の温度が少なくとも２０００℃であることを特徴とする請求項２５項記載の方法。
【請求項２７】
ガラス組成物がＳｉＯ２を重量で８０％ないし９０％、Ａｌ２Ｏ３を重量で０％ないし１０％、Ｂ２Ｏ３を重量で０％ないし１５％、及びＲ２Ｏを重量で３％未満含んで成り、前記Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の総含量が重量で７％ないし２０％の範囲内であり、Ｒはアルカリ元素Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓのうちのいずれか１種であることを特徴とする請求項２０項ないし２５項のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記ガラス組成物がさらに高温融解性酸化物として、ＭｇＯを重量で２０％まで、及び／またはＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３またはＭｏＯ３、またはこれらの混合物を重量で１０％まで含むことを特徴とする請求項２７項記載の方法。
【請求項２９】
前記第一作動モード中の温度が少なくとも１８００℃であり、及び前記ガラス組成物がＳｉＯ２を重量で４０％ないし６０％、Ａｌ２Ｏ３を重量で２５％ないし４５％、及びＭｇＯを重量で１０％ないし２０％含んで成ることを特徴とする請求項２５項記載の方法。
【請求項３０】
溶融ガラスが管状アウトレット（４）または前記管状アウトレット（４）上に設けられた熱成形器（１５）から出て来た時に二次成形品へ形状化されることを特徴とする請求項２０項ないし２８項のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記容器（２）中の溶融ガラスが前記第一作動モード中にイリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成る攪拌装置を用いて攪拌され、前記攪拌装置が溶融ガラス中へガスを吹き込んで該溶融ガラスを還元及び精澄することを特徴とする請求項２０項ないし３０項のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
基板の厚さを２０ｍｍとした場合の４００ｎｍないし８００ｎｍの可視波長域内における透過率が少なくとも６５％であるようにガラスが溶融及び清澄されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
１３５０ｎｍでの吸水帯域内における透過率が少なくとも７５％であり、及び／または２２００ｎｍでの吸水帯域内における透過率が少なくとも５０％であるようにガラスが溶融及び清澄されることを特徴とする請求項２５及び２７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造装置及び製造方法に関する。より詳細には、本発明は高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料から成る、例えば棒状あるいはその他の中実成形品、及び管状あるいはその他の中空成形品等の二次成形品の不連続操業モードによる製造装置及び製造方法に関する。本発明はさらに、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料、及びこれら材料から製造される二次成形品に関する。
【０００２】
本発明は、広くは低含量の網目修飾成分、特にアルカリ酸化物、を含むガラス材料またはガラスセラミック材料、及び高含量の高温融解性酸化物、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５またはＴａ２Ｏ５等、を含むガラス材料またはガラスセラミック材料に関する。前記タイプのガラス材料またはガラスセラミック材料は約１７００°Cという比較的高い融解温度をもっている。これら材料を製造するためには、例えば溶融ガラスを精澄するために、溶融ガラスを比較的高温で長時間加熱しなければならない。このような比較的高温で連続操業するためには、るつぼの設計に関して新たな必要条件が求められる。
【背景技術】
【０００３】
図１は従来公知である連続操業での管成形品及び棒成形品の製造装置を示した図である。この装置には通常融解器の役割を果たすＰｔ及びＰｔＲｈ３０のようなＰｔ合金からなるるつぼ２が備えられている。るつぼ２は円筒形状を呈し、同じく貴金属を含んで成る底部が設けられ、該底部中においてガラス混合物あるいは粉砕ガラスが約５０ないし１００°C程度さらに高い温度でまず融解された後に精澄される。るつぼ２を加熱するための加熱装置３がるつぼ２周囲に配置されている。通常加熱は誘導型モードであるが、直接あるいは間接式の抵抗加熱モードを採用することも可能である。
【０００４】
るつぼ２は、その表面温度が大きな温度勾配を持たないようにするため、通常防火性材質あるいは貴金属から成る蓋（図示せず）で密閉される。しかしながら、自由選択によりバーナーを用いて能動的あるいは電気的に加熱を行うことも可能である。自明なことであるが、用いる温度レベルが高ければ高いほど、融解及び精澄処理をより短時間かつ経済的に行うことが可能である。溶融ガラスの均質性を高めるため、溶融ガラスを例えば前記した白金合金あるいは純白金から成る貴金属製の撹拌部材を用いて攪拌することもできる。
【０００５】
図１に示すように、前記貴金属の１種から成る管４はるつぼ２の下方に溶接され、この管はるつぼ２の加熱から独立した１または２以上の加熱回路によって加熱される。かかる構成により、熱成形工程に決定的に重要な管４の設定温度をるつぼ２の設定温度と切り離して設定することが確保される。
【０００６】
図１に図示した装置は通常以下に述べる連続する２つの操作モードによって作動される。第一の操作モードにおいて、管４は当初、溶融ガラスの融解及び精澄のため比較的低温に保持され、るつぼ２中で既に溶融したガラスがるつぼから外へ直接流れ出さないようにされる。るつぼ２の床面上の管４へ入る溶融ガラスは該管４中で凝結して管４を塞ぎ溶融ガラスの漏出を十分に防止する栓を形成する。るつぼ２中に所望量の溶融ガラスが生成された後、第二の操作モードにおいて、るつぼ２内温度が下げられ、熱成形に有利な粘度分布が配置全体に得られるまで管４内の温度が上昇される。前記第二の操作モードにおいて、るつぼ２内温度及び前記管４内温度は製造されるガラスの加工点（ＶＡ）に概略近接している。二次成形品、例えば棒または管を製造するため、溶融ガラス温度及び周囲の自然条件によって定まる所望の粘度をもつ溶融ガラスが管４から流れ出る。出て来た溶融ガラスを製造対象の二次性成形品へ成形するため、管４の端部に前記管及びるつぼ２とは別個に加熱されかつ最終製品の品質を左右する固有の幾何学的デザインを与え、また熱成形器の役割を果たすダイがしばしば設置される。管等の中空製品を製造するためには、通常適当な直径をもつ針状体がダイ中へ溶接される。
【０００７】
多数の実例において上記配置が優れることが認められている。しかしながら、上記配置には、最高温度が１７６０°Cに制限されること及びかかる高温における装置の作動寿命に大きな限界がある等の欠点がある。しかしながら、極めて少含量の網目修飾成分、特にアルカリ酸化物、しか含まないガラス材料またはガラスセラミック材料、あるいは例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５等の高温融解性酸化物を高含量含むガラス材料またはガラスセラミック材料の場合、条件次第では高融解温度を必要とし、あるいは非経済的に長い加工期間に亘って可能な最高温度で融解というよりは焼結されなければならない。
【０００８】
ＥＰ１１６０２０８Ａ２にはガラス二次成形品の連続製造用のるつぼに関する開示がある。このるつぼはガラスの融点に耐え得る金属、すなわちモリブデンまたはタングステンで作られている。るつぼ壁中の酸化物が溶融ガラス中へ拡散してガラスの退色を起こし及びガラス中に包入されることを防止するため、るつぼ壁の内側を高温でのみ融解する低反応性金属層で内張りする。この内張りはレニウム、オスミウム、イリジウム、あるいはこれら金属の合金から成る。
【０００９】
るつぼを二重壁構造に構成するには比較的費用を要し、また用いる高温におけるモリブデンあるいはタングステンの燃焼を抑制するために、るつぼの内部及び外部領域を水素含有保護ガス雰囲気に確立できなければならないため、比較的複雑な構造とする必要がある。しかしながら、この水素含有ガスは種々問題を生ずる。第一にこのガスは燃焼性であり費用を要する安全システムを必要とすること、第二にこの燃焼性物質が脆化を受けること、第三に、溶融ガラスにとって極めて重要なことであるが、水素含有ガスは種々の酸化段階においてガラス成分の使用を妨げ容易に成分を還元するなどの問題である。例えば、ＡＳ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＳｎＯ２などの通常の酸化還元清澄剤を使用できず、清澄処理を高価で比較的効果の低いヘリウムを用いて実施しなければならなくなる。
【００１０】
上記装置には混合物を送り込むチャネルシステムが必要とされ、また精密な形状化のためのガラス粘度の確立に不可欠な成形用ダイを備える圧伸成形管の使用ができない。従って、この装置は清澄剤を（混入物として）含まない超高純度な石英ガラスに適することを意味する。従って、この装置は高度に精密なガラス成形品の連続操業による安価かつ簡略な製造には概して複雑かつ費用を要しすぎる装置と言える。
【００１１】
ＵＳ６４８２７５８Ｂ１には高温融解性かつ結晶性のガラス材料の製造に用いるイリジウム（Ｉｒ）製るつぼの使用が開示されている。しかしながら、この開示においては、るつぼは清澄及び取り出し後に加熱装置から取り外される。このような操作は、大型のるつぼの場合その重量ゆえに手動で取り外すことは容易でなく、あるいはリフト器具を用いるにしてもるつぼにかなりの壁厚がなければそれ自体の重みで変形してしまうので、例えば実験室スケールでの実験に用いるような比較的小型のるつぼに関してのみ適することが明らかである。さらに、この装置は管の圧伸等の複雑なあるいは限定された加工操作には使用できず、ブロック形状の小形の型中での鋳造にのみ使用可能である。さらに結晶化傾向のあるガラス材料では、縁に係る鋳造時、上縁部分上の無制御な温度分布及び／または蒸発生成物が望ましくない結晶化を誘発する可能性があるなどの欠点も出てくる。
【００１２】
また、イリジウムあるいはイリジウム高含量合金から成るるつぼも従来公知である。この種のるつぼは、例えば公知のチョクラルスキー法に従った結晶成長のような結晶成長に使用される。かかる場合、出発物質は高温で再度融解される。しかしながら、結晶は全く別の加工特性をもつ物質とは全く異なる種類のものである。例えば、結晶成長工程中の公知の清澄処理及び清澄剤の添加は省略される。また、成長した結晶の形状は種結晶及び通常極めて複雑である圧伸成形器の成形によって決まるため成形も全く異なっている。そのため、結晶圧伸成形器はガラス材料の製造には使用できない。結晶は一定の温度で急激に凝結するため、管系が絡む熱成形加工及び数百度を超える粘度増加が後続して起こる温度低下も原則として不可である。
【００１３】
ＵＳ４，９３８，１９８には、溶融ガラスを収容する容器及び該容器を収容するコンテナを備えた高還元性リン酸ガラス材料の製造装置及び方法が開示されている。前記容器には管状のアウトレットが設けられ、前記容器及び前記管状アウトレットは酸素透過性の白金または酸素透過性白金合金から成り、及び前記コンテナは酸素雰囲気下において前記容器及び前記管状アウトレットを収容するように設計されている。
この特許公報にはさらに、イリジウムを加工して容器を作ることは比較的困難であり、また容器の外面には高価なロジウム等の不活性金属でコーティングを施さなければならないため、融解物を収容する容器にイリジウムあるいはイリジウム合金を使用すべきではないことが記載されている。
【００１４】
ＪＰ０２−０２２１３２Ａには１０００°Cないし２０００°Cの範囲内での溶融ガラスの製造装置が開示されている。この公報にはさらに、高温において融解物によってひき起こされる溶融ガラス収容容器の腐食を防止するため高温材料として原則的にイリジウムが適することが開示されている。しかしながら、加熱、耐火性材料の選択、熱成形、使用するガラスの種類、システムの制御、イリジウムあるいはイリジウム合金の安定化等に関する特定の基準についての開示はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料を信頼度を持って、かつ、適切な品質に製造できる装置及び方法を提供することを目的とする。本発明ではまた、より優れた特性を備える高温融解性ガラス材料及び高温融解性ガラスセラミック材料を提供することも意図されている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は請求項１項に記載した装置、請求項２０項に記載した方法によって達成される。他の有利な実質態様については関連従属請求項に記載されている。
【００１７】
本発明においては、管状アウトレットを備えた溶融ガラス収容容器、及び前記容器を収容するコンテナから構成された、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造装置が提供されている。本発明に係る装置は、前記容器及び前記管状アウトレットの第一部分がイリジウムまたはイリジウム高含量材料から成り、前記コンテナが保護ガス雰囲気下において前記容器及び前記管状アウトレットの第一部分を収容するように設計されていることを特徴とする。
【００１８】
本特許出願において、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料とは、白金含有材料から成る従来型るつぼの場合に測定される通常の最高温度である１７６０°Cを超える温度が用いられる加工によって製造されるガラス材料またはガラスセラミック材料を意味すると理解されなければならない。この定義は、溶融ガラスの融点が１７６０°C以下になり得る可能性を排除するものではない。以下においてより詳細に説明するが、本発明においては約２０００°Cあるいはさらに約２２００°Cの温度を用いることも可能である。本発明によれば、溶融ガラスの融解及び精澄のためにより高温を用いることができるので、特に光透過性、熱膨張性、及び熱膨張係数の異なる２種のガラス材料を結合させる遷移ガラス材料としての使用に関して驚くほど有利な特性をもつ上記タイプの高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料を得ることが可能である。
【００１９】
本発明者らは、イリジウムあるいはイリジウム高含量材料を用いた場合に前記したかなりの高温を容易に達成できることを見出した。イリジウム自体が約２４１０°Cないし約２４４３°Cの融点をもち、イリジウム高含量合金の融点がイリジウムよりも僅かに低い融点をもつことは公知である。このことが、本発明に従って約２４００°Cまでの加工温度を用いることが原則として可能であることを意味しても、本発明においては、例えば局部的な過熱、不適当な温度測定、あるいはイリジウムの粒子境界成長による安定性低下の回避等の安全上の理由から、上記上限から約１００°Cないし約２００°Cの温度の隔たりを設けることが厳守されるべきである。本願発明者らが行った広範な一連の試験では、前記した高温においてもイリジウム自体は溶融ガラスと比較的低度な反応しか起こさないことが示された。
【００２０】
本発明によれば、酸素存在下の高温における酸化イリジウムの生成を、装置中、特には前記容器及び前記管状アウトレットの第一部分、のイリジウムまたはイリジウム高含量材料が保護ガス雰囲気下に収容されるように前記コンテナを設計することによって驚くほど簡単に防止することが可能である。このように酸化イリジウムの生成を防止することにより、装置を長期間安定して使用できるという有利な特徴が得られる。
【００２１】
前記溶融ガラス収容容器の形状は、前記容器内に均質な温度分布を確立できることから、特に好ましいスリムな底部形状をもつ管状形状に構成される。しかしながら、原則として、平らな円筒形状の輪郭であってもその形状としては適する。前記容器には管状アウトレットが設けられ、溶融ガラスはこのアウトレットを通って出て来る。前記管状アウトレットは、溶融ガラスがほぼ完全に前記容器から流れ出すように、好ましくは前記容器の底部に近接して位置され、あるいは好ましくは前記底部中に配置され、あるいはさらに好ましくはほぼ中心対称的に配置される。溶融ガラスがより容易かつ完全に流れ出すように、前記容器の底部に傾斜をつけ、あるいは該底部を前記アウトレットに対して上反りに形成してもよい。好ましくは前記容器の管状アウトレット自体によって製造される二次成形品の輪郭を決定する。前記管状アウトレットは前記容器に連結され、前記第一部分は好ましくは容器そのものと同一材料から成る。
【００２２】
前記コンテナには前記容器及び前記管状アウトレットの第一部分が収容される。このため、前記コンテナには好ましくは真っ直ぐな側壁及び底部が設けられる。得策として、前記容器を前記コンテナの中心に配置し、前記容器中のイリジウムあるいはイリジウム高含量材料がすべて前記コンテナ中に収容されるように、容器そのものの上縁が前記コンテナ上縁を実際に越えて突き出さないように構成される。
【００２３】
前記コンテナの底部には好ましくは開口部が設けられ、この開口部を通って前記管状アウトレットが周囲の雰囲気中へ突き出している。イリジウムあるいはイリジウム高含量材料上での酸化物の生成が確実に防止されるため、溶融ガラスが前記容器から流出でき、また前記コンテナから前記容器を取り外さずに加工できるので有利である。
【００２４】
この実施態様では、前記管状アウトレットには第二部分が設けられている。ここで、前記管状アウトレットの第一部分及び第二部分双方は複数のセグメントへ順に分割することも可能である。本発明においては、第二部分にあるセグメントの少なくとも１つは抗酸化性合金から成って周辺大気へ露出される。前記第二部分は前記第一部分に比べて相対的に短い。これにより、前記管状アウトレットの第一部分上における酸化物の生成を確実に防止することが可能となる。また、第二部分を第一部分よりも短く形成することも可能である。しかしながら、材料固有の耐久性の相違への依存性、あるいは第二加熱回路の使用が必要となる場合もあることに注意を払わなければならない。
【００２５】
前記管状アウトレット自体、例えば前記コンテナの外側に位置する第二セグメントあるいは該アウトレットの一セグメントが、管状アウトレットから流れ出る溶融ガラスを例えば円形の中実な輪郭等の二次成形品へ形状化するための熱成形器として機能するようにすると好都合である。前記輪郭をもつ中空成形品を製造することももちろん可能である。このために、適当な輪郭をもつ針状体を管状アウトレット内、好ましくは管状アウトレットの出口端部に配置する。あるいは、熱成形器を管状アウトレットの出口端部へ配置してもよい。
【００２６】
他の実施態様において、前記イリジウムは、少なくとも約９９％、より好ましくは少なくとも約９９．５％、さらに好ましくは少なくとも約９９．８％のイリジウム含量から成る。極めて好ましくは、前記イリジウムの貴金属含量は少なくとも９９．９５％である。白金類の他の元素を好ましくは約１０００ｐｐｍ未満の濃度となるようにイリジウムと混合することも可能である。原則として、イリジウム高含量材料として好ましい材料は、イリジウム含量が少なくとも約９５％、より好ましくは少なくとも約９６．５％、さらに好ましくは少なくとも約９８％の白金族金属合金である。前記材料がシート状に容易に製造され、所望のデザインの容器あるいは管状アウトレットへ形状化できることが意外にも見出された。壁の薄い形状であっても前述したかなりの高温において十分な寸法安定性が保持される。
【００２７】
他の実施態様においては、前記容器及び前記管状アウトレットあるいは前記管状アウトレットの第一部分の少なくとも１セグメントは、曲げられあるいは畳まれる等の適当に形状化されたかなり薄いシートから成形される。次いで前記シートの側縁部分が溶接される。これに関して、溶接された縁部分への溶融ガラスのさらなる混入を確実に起こさない適当な溶接方法が利用可能である。原則として、前記容器及び前記管状アウトレット、あるいは前記管状アウトレットの第一部分の少なくとも１セグメントを２以上のシートから作ることも可能である。
【００２８】
前記周辺大気へ露出される管状アウトレットの第二部分の成形に用いられる抗酸化性合金は、好ましくは約３０重量％ないし約９９重量％の白金を含有し、白金族、すなわちイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）のうちの１元素が混合された白金族金属合金から成る。前記抗酸化性合金としては、好ましくは安価に入手可能で、加工及び溶接が容易であり、また十分な寸法安定性及び耐熱性を備えるＰｔＲｈ３０合金が用いられる。本発明に従って設定された加工温度、すなわち溶融ガラスが最初に管状アウトレットから出て来て第二部分中の材料と接触する温度において、ロジウムを比較的低含量に混合した場合、溶融ガラスの退色が僅かしか起こらないことが見出された。前記抗酸化性合金として、極めて好ましくはより安価で溶融ガラスの退色がさらに減じられるＰｔＲｈ２０合金が用いられる。
【００２９】
他の実施態様においては、前記容器及び管状アウトレットは、相互独立的に制御または調節可能な少なくとも２台の加熱装置を用いて加熱される。このことは、例えば溶融ガラスを清澄するため容器そのものを前述したかなりの高温に確実に保持できること、一方前記イリジウムよりも融点の低い抗酸化性合金から成る管状アウトレットあるいは少なくともその第二部分を前記抗酸化性合金の融点以下の温度に保持できることを意味している。さらに、例えば前記容器内と管状アウトレット内が若干異なる温度であるように、溶融ガラスの熱成形工程中に適当な温度分布を前記装置内に確立することが可能である。
【００３０】
前記管状アウトレットを外部加熱装置、たとえば該アウトレットを取り囲む外部誘導コイルを用いて加熱してもよい。前記管状アウトレットは好ましくは抵抗加熱を用いて電気的に加熱される。極めて好ましくは、前記加熱電流は管状アウトレットの壁へ直接印加される。
【００３１】
管状アウトレットは他の実施態様では２種の異なる材料から構成できるので、管状アウトレットの前記２部分の長さ及び／またはその壁厚は、好ましくは加熱電流がその壁を通して流れる時に管状アウトレットに沿ってほぼ一定な温度分布ができるように設計される。異なる管状アウトレットにおいても抵抗は同じであるため、管状アウトレット内における均質な温度を保証するためには、好ましくは必要な加熱回路は１のみとする。これにより技術的複雑性が減じられるとともに低コストにもできる。技術的要求から管状アウトレット内の抵抗を適合させることができない場合は、加熱回路を２つ用いることも可能である。
【００３２】
管状アウトレットの第一部分がイリジウムまたはイリジウム高含量材料から成り、及び第二部分中の抗酸化性合金がＰｔＲｈ２０またはＰｔＲｈ３０から成る実施態様の場合、第一部分の長さの第二部分の長さに対する比を例えば約２．０に設定し、及び第一部分の壁厚を例えば第二部分の壁厚の約７０％とすることができる。
【００３３】
管状アウトレットの第一及び第二部分が数個のセグメントから成るならば、これらセグメントは好ましくは溶接接合によって相互にしっかりと接続される。しかしながら、本発明においては、前記第一及び第二部分に用いられる材料は概して明らかに異なる融点をもつ。そのため第一部分及び第二部分間にしっかりした接続、特に溶接接合を設けることは通常容易ではない。本願発明者らは、意外にも、アウトレット管として設計された管状アウトレットを用いて、一部分が他の部分上へ僅かに互いに重なるように押し付けられる一種のプラグ接続が得られることを見出した。前記重なり合う領域においては、前記２部分間が一応の接続あるいは摩擦接続になっていてもよい。意外なことに、前記２部分が一緒に溶接されていなくとも、前述のプラグ接続によって溶融ガラスが前記アウトレット管の側面から漏出しないように確保される。また、装置の耐用年数期間中の公知のキルケンダル効果（イリジウムのＰｔ／Ｒｈ２０中への拡散によって起こるイリジウム中における孔形成）は機械的安定性に対して何ら影響しない。この場合においても、クラック生成によるガラスの流出は認められなかった。
【００３４】
他の実施態様においては、第二部分中の低温融解性材料から成るビードが第一部分中の高温融解性材料の周囲にあって、該ビードが固定時に生ずる圧力によって押し潰されることによって前述したプラグ接続が具現化されている。
【００３５】
他の実施態様においては、溶融ガラス収容容器には、溶融ガラスとの断熱を与え及び／または溶融ガラスを周辺大気からさらに保護するカバーが被されている。このカバーはセラミック材料から成っていてもよい。好ましくは、前記カバーには溶融ガラス原料が溶融する際、もっと原料を導入するため、例えば回すことによってあるいは取り除くことで開口可能な蓋が設けられている。この蓋は、好ましくは低コストで入手でき十分に寸法安定性があり低反応性である抗酸化性合金、好ましくはＰｔＲｈ２０合金から成る。
【００３６】
しかしながら、イリジウムあるいはイリジウム合金を前記蓋に用いることも可能である。この場合、前記アウトレット管を酸化から保護できるように、抗酸化性貴金属あるいは貴金属合金、及びイリジウムあるいはイリジウム高含量合金と組み合わせて用いることも可能である。この際、前記イリジウムあるいはイリジウム高含量合金を保護ガス雰囲気下にある前記コンテナの内部へ配置し、前記抗酸化性貴金属あるいは前記貴金属合金を保護ガス雰囲気下にある前記コンテナの外側へ配置することも可能である。この実施態様においては好ましくはＰｔ／Ｒｈ２０合金が貴金属合金として用いられる。
【００３７】
さらに他の実施態様において、前記容器及びカバーを耐圧型に構成することも可能である。このため、前記容器の上縁部及び前記カバーの内側周辺を丸く滑らかに構成し、及び金属製リング等のシーリング部材を前記容器の上縁部へ備えることも可能である。この実施態様によれば、管状アウトレットからの溶融ガラスの流出をさらに促進するために過圧状態のガスを前記容器の内部へ導入できるように、前記容器にはガス送入口が設けられる。前記容器中の過圧状態によって、例えば溶融ガラスの容器からの流出に際した静水圧の減少を補うことも可能である。前記容器内の過圧状態を制御あるいは調節するために、前記容器内に備えられた圧力センサからの信号を受け取る制御あるいは調節装置を備えることも可能である。
【００３８】
他の実施態様においては、不活性ガスを用いて前記容器内が一定の過圧状態にされる。この不活性ガスの組成は、特に好ましくは前記容器内に保護ガス雰囲気を確立するために用いられるガスと同じ組成である。
【００３９】
本発明に従って達成可能なかなりの高温においては、温度とともに四乗で増大する熱放射ロスは特に重大な問題である。前記容器内に均質な温度分布を確保するため、前記容器は好ましくは１よりずっと大きなオリフィス比ｈ／Ｌをもつ。ここでｈは前記容器の最大内高、Ｌは容器側壁の最大間隔または円筒形容器の直径である。前記オリフィス比は、好ましくは約２．０以上、より好ましくは約３．０以上、さらに好ましくは約４．０以上である。しかしながら、より高温であることによってより高い放射エネルギーが得られる。つまり達成された前記比が従来技術から公知である比よりもさらに小さくてもよいことを意味している。容積は高さに比例するが、容積は直径の2乗にも比例するので、技術的複雑性を殆んど伴わずに可融解性ガラス容積の増加させるためにはこのような比が必要とされる。
【００４０】
他の実施態様においては、十分な保護ガス雰囲気を確立するため、少なくとも一時的に、不活性ガスが前記コンテナへ供給される。このため、前記コンテナには、ガス貯蔵器にコンテナを連結して、コンテナ内へ保護ガスを送入するガス送入口が設けられる。好ましくは、前記不活性保護ガスによって前記コンテナ内部が中性ないし僅かな酸化性状態に維持される。
【００４１】
前記保護ガスとして特に好ましいものは取り扱いが容易でかつ安価なアルゴンあるいは窒素である。本願発明者らは、一連の広範な試験において、酸素を約５×１０−３％から約５％の範囲内、より好ましくは約０．５％から約２％の範囲内で含む混合物の使用が、前記容器に用いられる材料と前記ガス成分との反応、特に後続して起こる合金生成に伴うガラス成分の還元を妨げることができることから有利であることを見出した。るつぼの内張り材として主にタングステンまたはモリブデンが使用されている従来型のるつぼと比較して、本発明によれば、含水素保護ガスの使用を完全に廃止できるので、装置構造を簡略化し及びガラス成分との関連において広範囲な適用を実現することが可能となる。さらに、本発明によれば、例えばＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２等の通常の酸化還元清澄剤を用いることが可能となる。原則的には、溶融ガラスの清澄中に起こる泡の生成を減ずるための高価なヘリウムの使用を廃止することも可能である。
【００４２】
前記保護ガス雰囲気を確立するために、前記コンテナ中ヘ保護ガスを連続して通過させてもよい。前記コンテナには、好ましくは該コンテナ中に配置された容器からの断熱を与えるのみならず該コンテナ内部に一定量の保護ガスを維持する働きをするカバーが設けられる。このモードによれば、保護ガス雰囲気の流速を低く保ったまま平衡化することが確実に果たされる。
【００４３】
さらに他の実施態様において、前記コンテナ内部の保護ガスの交換が全く不要となるように、前記コンテナを耐圧型に構成することも可能である。過圧状態を確立するために、前記コンテナ中に圧力安全弁を設けてもよい。また、ガスアウトレットを設けて前記コンテナ内部から不活性保護ガスを放出させることも可能である。
【００４４】
他の実施態様においては、前記容器が該容器の周囲に巻き付けられた誘導コイルによって加熱される。前記誘導コイルの基本形状は好ましくは前記容器の形状と釣り合うように適合され、前記容器は好ましくは誘導コイル内に中心対称的に配置される。前記誘導コイルは前記容器から適当な短い間隔を開けて配置され、好ましくは該容器の全高を超える高さまで延びている。均質な温度分布の達成が可能となるので、誘導コイルは好ましくは０°以外の傾斜度で螺旋状に巻きつけられる。しかしながら、誘導コイルを前記容器の周囲へ、側面から見た時に誘導コイルの個々のセグメントの傾斜度がほぼ０°である矩形のセグメントに分割された波状に巻き付けることも可能である。
【００４５】
さらに他の実施態様においては、耐熱性ジャケットが前記容器の側壁と好ましくは該容器と同一の基本形状をもつ誘導コイルとの間に設けられる。前記容器の断面が円形であれば、前記ジャケットは円筒形にデザインされる。前記円筒体あるいはジャケットに用いられる材料は前記容器周囲の温度に耐え得るものでなければならない。好ましくは、約１７５０°Cの温度で猶十分寸法的に安定な材料として、ＺｒＯ２またはＡｌ２Ｏ３繊維から成るセラミックファイバー保護シースが用いられる。繊維材料は固形のセラミック材料より熱伝導性が低いので、繊維材料の使用は有利である。しかしながら、１７５０°Cにおいて十分な安定性及び断熱効果を持つ例えばシリマナイトのようなセラミック材料を用いることも可能である。
【００４６】
好ましくは、前記容器の側壁と前記ジャケットあるいは円筒体との間に耐熱性ペレットが充填される。このペレットは必ずしも球形である必要はなく、例えば楕円形あるいは不規則な形状であってもよい。前記容器の外壁上及び前記円筒体あるいはジャケットの内壁上へ充填を行うことによって、前記容器周囲の圧力及び吸収が均質化される効果がある。それゆえ、前記充填によって、例えば前記容器側壁の軟化による容器の変形が妨げられる。従って、総括すれば、約２０００°C、好ましくは約２２００°Cまでの極めて高温であっても、本発明によってガラスの融解及び清澄に用いられる前記容器の十分な寸法安定性を得ることが可能である。さらに、前記ペレットによって、前記材料を耐熱性ジャケットとして用いるに十分な断熱効果が確保される。
【００４７】
好ましくは、前記保護ガス雰囲気の確立に用いられる不活性ガスも同様に充填されたペレットを通過することによって前記容器における酸化物生成が妨げられる。本願発明者らによって実施された一連の広範な試験において、前記ペレット充填部中のペレットの直径が少なくとも約２．０ｍｍ、より好ましくは少なくとも約２．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも約３．０ｍｍであれば十分なガス通過流が得られることが見出された。しかしながら、原則的として、ペレットの基本形状が立方体に近ければ表面形状が不規則なペレットであっても十分なガス通過流を得ることは可能である。前記ペレット充填部中のペレットには好ましくは酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が含まれる。これは、ＭｇＯが十分に耐熱性かつ抗酸化性であり、また寸法安定性であるからである。ＺｒＯ２を用いることも可能である。
【００４８】
本発明のさらに別の態様では、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造方法が提供されている。この製造方法は、管状アウトレットを備えた、溶融ガラスを収容するための容器を設ける工程と、前記容器をコンテナ内に配置する工程と、所定の組成をもつ原料または混合物を前記容器中へ導入する工程と、前記原料を融解して溶融ガラスを生成し該溶融ガラスを清澄する工程から構成される。本方法において、前記容器及び前記管状アウトレットの第一部分はイリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成り、前記容器及び管状アウトレットの第一部分が前記コンテナ内に保護ガス雰囲気下で収容されるように、前記コンテナ内には保護ガス雰囲気が確立される。
【００４９】
本発明に係る方法を用いて、前述した装置を２つの異なる作動モードにより連続作動する。第一の作動モードにおいては、前記混合物が前記容器中へ導入されて融解される。次いで前記容器の温度を、溶融ガラスが公知の方法で精澄される温度である前述のかなりの高温まで上昇させる。この温度は溶融ガラスについて選定されたた後続の加工温度よりもずっと高い温度である。前記第一の作動モードにおいて、好ましくは、管状アウトレットを塞ぎ及び溶融ガラスの流出を防止する栓を形成させるよう、管状アウトレットは溶融ガラスが凝結あるいは固まるかなりの低温に維持される。さらに均質な最終製品を得るため、後の熱成形中に出て来る溶融ガラスの最初の部分は切り取られる。清澄工程において、管状アウトレットの加熱を止め、あるいは適切に制御あるいは調節して熱のロスを補うことが可能である。
【００５０】
清澄後の後続する第二の作動モードにおいては、溶融ガラスの温度が実際の加工温度まで降下され、管状アウトレットが加工温度に達するまで加熱される。第二の作動モードにおいては、前記容器及び管状アウトレットは同一温度あるいは異なる温度のいずれに維持されてもよい。
【００５１】
本発明によれば、第一作動モード期間中は、少なくとも約２０００°C、より好ましくは少なくとも約２１００°C、さらに好ましくは少なくとも約２２００°Cの温度が達成可能である。かかる温度においては、原則として、いかなるガラス組成物も処理可能である。
【００５２】
本発明においては、特に好ましくは、重量で約８０％ないし約９０％のＳｉＯ２、重量で約０％ないし約１０％のＡｌ２Ｏ３、重量で約０％ないし約１５％のＢ２Ｏ３、及び重量で約３％未満のＲ２Ｏから成るガラス組成物であって、かつＡｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の総含量が重量で約７％ないし約２０％であり、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから選択されるアルカリ元素１種である前記ガラス組成物が用いられる。以下においてより詳細に説明するように、本発明方法によって、特に光透過性、熱膨張性及び均質性に関してさらに優れた特性を備える遷移ガラス材料が得られる。加えて、さらに有利な特性を備えるコーディエライトガラスを製造することも可能である。
【００５３】
前記ガラス組成物にはさらに、高温融解性酸化物、例えばＭｇＯを重量で約２０％まで、及び／またはＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、またはＭｏＯ３、また
はこれらの混合物を重量で約１０％まで、より好ましくは重量で約５％まで付加的に含ませることも可能である。
【００５４】
前記容器中の溶融ガラスを、前記第一作動モード中に、あるいはイリジウムあるいはイリジウム高含量の上記特性をもつ材料から成る攪拌装置を用いた清澄中に攪拌することが特に有利であることが見出されている。ガスを吹き込んで溶融ガラスを還元させるため、前記攪拌装置をガス貯蔵器へ接続してもよい。また、かかる接続によって溶融物をさらに均質にすることも可能である。融解及び清澄工程を促進する別の効果も得られる。ガス中への吹き込みによってガラスの乾燥、あるいはＮＩＲ（近赤外域）におけるＯＨ（吸水帯）の還元も達成可能である。また、前記吹き込みによってガラス中の残ガス含量を減らすこともでき、後続の熱再加工にとって利点となる。
【００５５】
本発明において独立して請求可能なさらに他の態様は、重量で約８０％ないし約９０％のＳｉＯ２、重量で約０％ないし約１０％のＡｌ２Ｏ３、重量で約０％ないし約１５％のＢ２Ｏ３、及び重量で約３％未満のＲ２Ｏから成り、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の総含量が重量で約７％ないし約２０％である、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料を提供することである。本発明において、前記ガラス材料またはガラスセラミック材料は、基板厚が約２０ｍｍである場合、約４００ｎｍから約８００ｎｍの範囲内の可視波長域における透過性が少なくとも約６５％、より好ましくは少なくとも約７５％、さらに好ましくは少なくとも約８０％であることを特徴とする。好ましくは、前記ガラス材料またはガラスセラミック材料は本発明装置あるいは本発明方法を用いて製造される。上記組成及び前記可視波長域において有利な高透過性をもつガラス材料またはガラスセラミック材料は現状先行技術では知られていない。これらのガラス材料は、例えば炉あるいは類似装置中の観察用ガラスとして利用可能である。
【００５６】
好ましくは、約１３５０ｎｍの吸水帯域における透過率は少なくとも約７５％であり、約２２００ｎｍの吸水帯域における透過率は少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約５５％である。近赤外スペクトル域におけるこのような有利に高い透過率は上記組成をもつガラス材料に関する先行技術では知られていない。
【００５７】
本発明のさらに別の態様は、本発明に係るガラス材料の、異なる熱膨張係数をもつ２種のガラスを結合する、たとえば石英ガラス及びジュランガラス間に熱膨張性（α値：石英ガラス０．５×１０−６Ｋ−１、ジュランガラス３．３×１０−６Ｋ−１）の差が大きいために得ることが困難である溶融接合を確立する、遷移ガラス材料としての使用に関する。好ましくは、本発明に係るガラス材料の膨張特性はそれぞれと特に適合し、本発明において、これらガラス材料は、約０．１×１０−６Ｋ−１の許容差に基づきα＝１．３×１０−６Ｋ−１からα＝２．０×１０−６Ｋ−１ないしα＝２．７×１０−６Ｋ−１となる段階において溶融一体化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下において、添付図面に示された好ましい例示的実施態様を参照しながら本発明についてさらに説明する。下記説明より、本発明の主題となる本発明のさらなる特徴、利点、解決しようとする課題が明らかにされる。
【００５９】
図２は、本発明に従った、管状アウトレット４を備えた溶融ガラス収容容器として機能するるつぼ２の概略部分断面図である。図の上側部分において、るつぼ２には、適当に切断され及び溶接接合部８に沿って溶接によってしっかりと接合された薄板製のるつぼ壁６が設けられている。この薄板中のノッチによって、底部９が適当に形状化され及び図示されていない溶接を用いてるつぼ壁６残部へ確実に接合されている。
【００６０】
全体を見ると、るつぼ６の上部形状は、例えば図３に図示したようなるつぼ２を取り囲む加熱装置が、るつぼ２中に収容された溶融ガラスを均質に加熱できるように、スリムな形状に構成されている。るつぼ２の円筒形部分のオリフィス比ｈ／Ｌは好ましくは少なくとも約２．０より大きく、より好ましくは約３．０より大きく、さらに好ましくは約４．０より大きい値である。なお、ここでｈはるつぼ２の円筒形部分の最大内高を、及びＬはるつぼ２の円筒形部分の側壁間の最大間隔あるいは直径を表す。
【００６１】
図２に示すように、溶融ガラスの流出を助長するために、底部９は内側へ放射状に２０°以内、好ましくは約１０°までの範囲内の角度αで傾斜している。原則として、底部９の形状は反っていてもあるいは平らであってもよい。
【００６２】
管状アウトレットの役割を果たす数個のセグメント１０〜１４から成るアウトレット管４は底部９の中央部分から延びている。図示の例では、アウトレット管４は円形断面とされている。前記アウトレット管４は異なる断面をもつことも可能である。前記個々のセグメント１０〜１４のそれぞれは、適当サイズに切断され該当する溶接シーム１６によって接合されることによって管状体となった１枚の薄板で作られている。上部セグメント１０には円錐形のセグメントがあり、るつぼ２の底部９へ連結されている。前記円錐形状によって、るつぼ２の円筒形部分からアウトレット管４への溶融ガラスの流出が促進される。他のセグメント１１〜１４はほぼ真っ直ぐである。アウトレット管４の上側部分Ａにあるセグメント１０〜１３は、以下において説明するように、イリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成る。アウトレット管４の下側部分Ｂにあるセグメント１４あるいは数個のセグメント（図示せず）は抗酸化性合金、好ましくはＰｔＲｈ３０またはＰｔＲｈ２０から成る。
【００６３】
アウトレット管４の下端には、アウトレット管４から出て来た溶融ガラスを形状化して二次成形品を製造するための熱成形器として機能する圧伸ダイ１５がある。本発明によれば、高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料から成る例えば棒、ブロックまたはペレット等の固形製品、あるいは高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料から成る例えば管等の中空製品の製造が可能である。
【００６４】
アウトレット管４はセグメント１０〜１４の壁を通る電流を用いて抵抗加熱される。そのため、アウトレット管４上に加熱電流を導電する電気接続が設けられている。電気接続の一つは符号１５で示された管末端部に配置されている。符号１７は熱電対（図示せず）の装着のための端末突起部を示している。
【００６５】
前記円錐形セグメント１０は溶接シームによってるつぼ２の底部９へ接合されている。イリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成る他のセグメント１１〜１３も好ましくは溶接によって相互に接合される。アウトレット管４のＢ部分にあるセグメント１４の製作に用いるイリジウムまたはイリジウム高含量合金及び他の抗酸化性合金それぞれの融点は大きく異なる。そのため、低温融解性抗酸化性合金から成るセグメント１４をイリジウムあるいはイリジウム高含量合金から成るセグメント１３へ溶接を用いて接合することはできない。本発明において前記接合は、セグメント１３をセグメント１４へ押し付けてぴったり嵌め込ませる一種のプラグ連結によって形成される。セグメント１３の外径とセグメント１４の内径が相互に適合するので、プラグ連結が形成された時、セグメント１４に用いた低温融解性抗酸化性合金材料から成る一種のビードが、セグメント１３の材料周囲に位置され、Ａ部分からＢ部分への移行部分３９にあるアウトレット管４を密閉する。数回の温度サイクルの過程において、前記ビードはセグメント１３及び１４の反復凝結の際に生成される圧力によって押し潰された状態となる。意外にも、例え前記２つのセグメント１３及び１４間にしっかりした連結がなくても、前記移行部分３９に存在するクラックあるいは穴を通る溶融ガラスの無制御な漏出を効率的に防止できることが見出された。また、公知のキルケンダル効果（Ｐｔ／Ｒｈ２０中へのＩｒの拡散によって生ずるＩｒ中の孔形成）は本発明装置の耐用期間中における機械的安定性に何ら影響を与えないことも確認された。この場合においても、クラック形成によるガラス材料の漏出は認められなかった。
【００６６】
好ましい例示的実施態様においては、るつぼ２のるつぼ壁６は、長さが約５１０ｍｍで壁厚が約１．０ｍｍの薄板から作られている。従って、るつぼ２の円筒形部分の容積は理論的には約１７リットルとなる。より大容積のるつぼを製作するためには、前記円筒形部分の高さを増すか、あるいは特定のオリフィス比ｈ／Ｌを計測しながら該円筒形部分６の高さ及び直径の双方を増加する。なお、るつぼ２（図３参照）の円筒形部分６を取り囲む加熱装置は、るつぼ２の円筒形部分６の直径及び高さに対して均質な温度分布が得られるように設計されることに注意すべきである。
【００６７】
好ましい例示的実施態様においては、セグメント１０〜１４及びアウトレット管４の圧伸ダイ１５を、壁厚が約１．０ｍｍである薄板から以下のように作製することができる。第一の円錐形セグメント１０の長さを６８ｍｍ及び下端部において２０ｍｍとなるまで先細に形成された内径を４０ｍｍとする。次のセグメント１１の長さを９０ｍｍ及び内径を２０ｍｍとする。次の２つのセグメント１２及び１３それぞれの長さを８０ｍｍ及び内径を２０ｍｍとする。Ｂ部分のセグメント１４の長さを１４５ｍｍ及び内径を２０ｍｍとする。また、圧伸ダイ１５の長さを３５ｍｍ及び内径を５２ｍｍとする。
【００６８】
従って、全体として、アウトレット管４のＡ部分の長さのＢ部分の長さに対する比は約７：３である。好ましくは、アウトレット管４のＡ部分のセグメント１０〜１３は、以下において述べるようにイリジウムあるいはイリジウム高含量合金から成り、他方アウトレット管４のＢ部分のセグメント１４、１５は耐熱性かつ抗酸化性であるＰｔＲｈ合金から成る。Ｂ部分のセグメント１４、１５の素材として特に好ましくはＰｔＲｈ３０、さらに好ましくはＰｔＲｈ２０を使用する。何故なら、これらの合金は安価に入手可能であり、熱成形により適し、さらに本発明に従った熱成形に用いられる温度における溶融ガラスの退色への影響が少ないからである。
【００６９】
イリジウムあるいはイリジウム高含量合金の導電性がＰｔＲｈ合金の導電性と異なることは公知である。セグメント１０〜１５の壁を通って流れる加熱電流をアウトレット管４の全長に亘って一定にして均質な温度分布を得るため、好ましい実施態様例においては、イリジウムあるいはイリジウム高含量合金から成るセグメント１０〜１３の壁厚は約０．７ｍｍとされ、他方Ａ部分及びＢ部分間の長さの比が約７：３である場合のＰｔＲｈ２０から成るセグメント１４、１５の壁厚は約１．０ｍｍとされる。前記長さの比が異なる場合であっても、当業者にとっては、用いる材料の導電性からＡ部分のセグメント１０〜１３及びＢ部分のセグメント１４、１５の異なる壁厚を簡単に計算することが可能である。
【００７０】
図２に示すように、るつぼ２の上縁部７は平坦である。図３に示すように、前記上縁部７上には、るつぼ２中に収容された溶融ガラスを断熱しかつ溶融ガラスを周辺大気からさらに保護する役割を果たすカバー３１が配備されている。カバー３１は上縁部７上へ置かれてもよい。カバー３を前記上縁部７上に置いて、ガス送入口（図示せず）を通した溶融ガラス面より高いるつぼ２内へのガス、好ましくは保護ガスの流入によって、るつぼ２内に一定の過圧な雰囲気を確立できる程度の耐圧密閉状態となるように該上縁部と連結することも可能である。この過圧を利用して、例えば溶融ガラスがアウトレット管４から流出した時の溶融ガラスの静水圧の減少を補うことが可能である。
【００７１】
本発明においては、るつぼ２のるつぼ壁６及びセグメント１０〜１３はイリジウム含量が少なくとも約９９％、より好ましくは少なくとも９９．５％、さらに好ましくは少なくとも約９９．８％であるイリジウムから成るので、これら部材の融点は約２４００°Cである。極めて好ましい素材はイリジウム含量が少なくとも約９９．８％であるイリジウム、及び含量が少なくとも９９．９５％の白金族から選択される元素である。この場合における、Ｐｔ、Ｒｈ及びＷの最大含量はそれぞれ約１０００ｐｐｍ、Ｆｅの最大含量は約５００ｐｐｍ、Ｒｕの最大含量は約３００ｐｐｍ、Ｎｉの含量は約２００ｐｐｍ、Ｍｏ及びＰｄの最大含量はそれぞれ約１００ｐｐｍ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｏｓ及びＴｉの最大含量はそれぞれ約３０ｐｐｍ、そしてＡｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｖ、Ｚｎ、Ｚｒの最大含量はそれぞれ約１０ｐｐｍである。
【００７２】
るつぼ２のるつぼ壁６及びセグメント１０〜１３に使用可能な他の材料としては、原則として、高含量のイリジウムを含んだ白金族合金から成る材料があり、この場合、イリジウム含量は少なくとも約９５％、より好ましくは少なくとも約９６．５％、さらに好ましくは少なくとも約９８％である。上記材料の加工に際しては、これら材料は比較的脆く、かなりの高温でのみ延性になることに注意しなければならない。
【００７３】
図３は本発明に従った非連続操業による高温融解性ガラス材料または高温融解性ガラスセラミック材料の製造装置の概略断面図である。本製造装置１は、下方コンテナ部１９と上方コンテナ部２０から成るコンテナ中に収容された図２中に図示されたるつぼ２を備えて構成されている。るつぼ２は、るつぼ２の上縁部が前記上方コンテナ部２０の上縁部の上方へ突き出さないように前記コンテナ内に収容されている。上方コンテナ部２０はカバー２１で覆われている。かかる設計による本装置は、るつぼ２及びアウトレット管４（図２参照）を成すイリジウムあるいはイリジウム高含量材料上に望ましくない酸化物が生成されることを防止するため、保護ガス雰囲気をるつぼ２が収容された前記コンテナ内部に確立できるように全体が周辺外気から十分に密閉されている。
【００７４】
るつぼ２の周囲には、螺旋状に延び僅かに傾斜する水冷式の誘導コイル３が配置されている。誘導コイル３はるつぼ２の外壁に対して僅かに間隔を開けて、好ましくは約６０ないし８０ｍｍの間隔を開けて配置されている。誘導コイル３とるつぼ２との間には、るつぼ２を放射状に取り囲む耐火性シリンダ２３があり、このシリンダはその底部において第二底部素子２６及び第一底部素子２５によって密閉されている。このようなモードで設けられた耐火性シリンダ２３の内側周縁面とるつぼ２の外側周縁面との間の隙間には、るつぼ２が約２０００°Cの高温においても十分に寸法安定性を確実に保持できるようにＭｇＯペレットが充填されている。ペレット充填部２４中のペレットは上記温度において十分に熱及び寸法安定性であるとともに抗酸化性でもなければならない。そのため、前記ペレット充填部の素材として好ましくはＭｇＯが用いられるべきであるが、本発明はこれに限定するものではない。例えばＺｒＯ２の使用も可能である。ペレット充填部２４中のペレットは円形から逸脱した外形を呈していてもよい。しかしながら、全体としては、シリンダ２３の内側周縁面とるつぼ２の外側周縁面との間の隙間に十分なガス、特に保護ガスの流れが維持されるので、るつぼ２の周囲を不活性保護ガスが流れ、るつぼ２のイリジウムあるいはイリジウム高含量材料上における酸化物の生成が防止される。
【００７５】
本願発明者らは、ペレット充填部２４中のペレットの直径が少なくとも約２．０ｍｍ、より好ましくは少なくとも約２．５ｍｍ、さらに好ましくは少なくとも約３．０ｍｍであれば、前述した隙間中にガス流を十分確保できることを見出した。
【００７６】
好ましい例示的実施態様においては、誘導コイル３は約５０ｋＷの接続負荷を伴うコンバータによって約１０ｋＨｚの周波数で駆動される。かかるモードにより、例え長期間の操業であっても、るつぼ２の円筒形部分内において２０００°C以上の温度を得ることが可能となる。
【００７７】
るつぼ２内温度を測定するため、イリジウムスリーブ２７がるつぼ２の円筒形部分の外側周縁面上に設けられる。該スリーブ内部には適当な温度センサが設置されている。また、Ｉｒ−ＰｔＩｒ４０熱電対、あるいは例えばサファイアファイバー（２０００°C以上の温度を確実に測定するため）から成る光学繊維導体（図示せず）を介して上方コンテナ部２０中の導入口２８を通して導入可能な２色高温計を用いて温度測定を行うことも可能である。しかしながら、焦点距離（測定距離）及び測定部分の大きさによっては、光学繊維導体のない２色高温計を用いて温度測定を行うことも可能である。温度の監視を行うためには、例えばＢ型の熱電対（図示せず）が第一底部部分２５及び／または第二底部部分２６、及びコンテナ中の他の適当な部位に配置される。
【００７８】
上述したように、前記コンテナは実質的に３つの部分、すなわち下方コンテナ部１９、上方コンテナ部２０及びカバー２１に設計されている。これらのコンテナ部分は好ましくは適当なステンレススチールを用いて作製される。上方コンテナ部２０は二重壁構造に設計されている。冷却剤、好ましくは水を上方コンテナ部２０中の内壁と外壁の間の環状の細隙中へ通過させる。このため、上方コンテナ部２０には上部冷却剤接続部３５と下部冷却剤接続部３６が設けられる。上方コンテナ部２０の側壁は、るつぼ２の基本形状及びこれを取り囲む誘導コイル３と適合するように円筒形にデザインされている。上方コンテナ部２０の内壁と誘導コイル３の外側周縁面との間の間隔は、誘導コイル３へ通常の加熱エネルギーが加えられた時に上方コンテナ部２０の内壁の融解を十分効果的に防止できるように選定される。好ましい例示的実施態様の一例においては、上方コンテナ部２０の内壁と誘導コイル３の外側周縁面との間の間隔は約１２０ｍｍである。
【００７９】
上方コンテナ部２０は下方コンテナ部１９上へフランジ連結されている。下方コンテナ部１９は全体としてベル形状を呈し、それぞれ外径の異なる２つの円筒形部分から成っている。下方コンテナ部１９の上部円筒形部分は、るつぼ２及びその支持底部素子２５、２６の収容に用いられ、一方下方コンテナ部１９の下部円筒形部分はアウトレット管４の収容及び周辺大気への導出用として用いられる。冷却剤、好ましくは水、を下方コンテナ部１９中の細隙を通して流すことができ、そのため下方コンテナ部１９には上部冷却剤連絡部３７及び下部冷却剤連絡部３８が設けられている。
【００８０】
ステンレススチール製カバー２１は、好ましくはフランジ連結によって上方コンテナ部２０の上側周縁上へ配置される。カバー２１はねじ切りされたボルト（図示せず）を外すことによって取り外し可能に、あるいはるつぼ２の交換を容易にするため旋回装着式あるいは横方向可移動式に構成することも可能である。るつぼ２の上方には好ましくは貴金属で内張りされた例えばＭｇＯあるいはムライト等の耐熱性材料から成る笠部２９が設けられる。この笠部２９は、例えば前記コンテナ中に収容されたるつぼ２上での維持管理及び設置作業のため、カバー２１中のオリフィスから外へ持ち上げあるいは旋回させることができる。図３に示すように、るつぼ２はその上縁において、形状が円筒形で笠部２９を突き抜けて周辺外気中へ延びるジャケット１８を備えたカバー３１で密閉されている。このカバーは、すべてＩｒまたはＩｒ合金を用いるか、あるいはＰｔ合金、好ましくはＰｔ／Ｒｈ２０を用いて設計可能である。また、２種の合金を組み合わせて（符号３１の部分はイリジウム、符号１８の部分は例えばＰｔ／Ｒｈ２０等の抗酸化性貴金属）使用することも可能である。好ましくはセラミック材料（ＭｇＯ、ムライト）あるいは貴金属中で凝結されたセラミック材料から成る笠部４０を取り外して溶融ガラスの融解中にガス混合物または原料をるつぼ２中へ導入し、次いで該笠部を元へ戻すことが可能である。
【００８１】
前記コンテナ内部へケーブル及びリード線を導くため、下方コンテナ部１９に導入口３０が設けられる。特に、前記コンテナ内部とは別個に保護ガス雰囲気を用いてるつぼ２内部を濯ぎあるいは加圧するため、るつぼ２中へ前記導入口３０を通して別のガスラインを引き込むことが可能である。後者の場合、るつぼ２内に一定の過圧状態を確立できるように、るつぼ２をある程度の耐圧状態に設計することができる。圧力センサをるつぼ２中に取り付け、この圧力センサのケーブルを導入口３０を通して外部へ導いた上でこの過圧状態を制御あるいは調節することができる。
【００８２】
図３に示すように、るつぼ２の底部はその全面に亘り第一底部素子２５上へ置かれている。このため、図示された例示的実施態様においては、第一底部素子２５の輪郭はるつぼ２の底部形状と一致するようにテーパーが形成されている。第一底部素子２５によってるつぼ２が機械的に支持されかつ十分な断熱が行われる。好ましい例示的実施態様においては、第一底部素子２５はＭｇＯから成る。
【００８３】
第一底部素子２５はるつぼ２を支持し、前記耐火性シリンダ２３及び誘導コイル３は、下方コンテナ部１９の底部上に支持されている第二底部素子２６上に据えられている。第二底部素子２６によって上記配置が機械的に支持されかつ十分な断熱が果たされる。このために第二底部素子２６は適当な厚さに選定される。第二底部素子２６の作製に用いられる材料は十分に熱及び寸法安定性であり、かつ抗酸化性でなければならない。好ましい例示的実施態様においては、第二底部外２６はＺｒＳｉＯ４から成る。
【００８４】
第一底部素子２５及び第二底部素子２６にはオリフィスが設けられ、アウトレット管４はこのオリフィスを通って周辺外気へ達している。下方コンテナ部１９の下部円筒形部分によってアウトレット管４が取り囲まれている。アウトレット管下部の小さな部分（符号１５で示されたセグメント）は別にして、抗酸化性貴金属から成るアウトレット管４は下方コンテナ部内に位置し、及び大気の侵入を防止するため下方コンテナ部１９と共にシーリング手段（図示せず）によって気密に密閉されている。
【００８５】
本発明においては、好ましくは、可能な限り２つの底部素子２５、２６の下方にアウトレット管４のＡ部分からＢ部分への移行部分３９（図２参照）が配置される。しかしながら、下方コンテナ部１９を適切にレイアウトすることによって、イリジウムあるいはイリジウム高含量材料から成るアウトレット管４のＡ部分のセグメントが、イリジウムあるいはイリジウム高含量材料上へ酸化物が生成される不都合を回避できる程度まで冷却されるように確保することも可能である。従って、図３中の前記移行部分３９の位置は単に説明のためのみに示したものであり、正確な計測による位置ではないことが理解されなければならない。
【００８６】
図３に示すように、下方コンテナ部１９内には、保護ガスを前記コンテナ内部へ供給する役割を果たすガス送入口２２が設けられている。このガス送入口２２はガスライン（図示せず）及びガス貯蔵器（図示せず）と連結されている。従って、全体として、前記コンテナは保護ガスで濯がれ、保護ガスは前記コンテナ中に収容されたるつぼ２の周囲を流れて、るつぼ２内及びアウトレット管４のＡ部分（図２参照）におけるイリジウムあるいはイリジウム高含量材料上への酸化物生成が効率的に防止される。
【００８７】
この保護ガスによってコンテナ内部は中性ないし僅かな酸性状態に維持される。そのため、酸素含量が約５×１０−３％ないし約５％の範囲内、より好ましくは約０．５％ないし約２％の範囲内である保護ガスを用いることも可能である。総括すれば、使用される保護ガスは低反応性であり、イリジウムあるいはイリジウム高含量合金と無視できる程度しか反応しないものである。特に好ましい不活性かつ低反応性な保護ガスはアルゴンと窒素である。上述した少量の酸素の添加によって、るつぼ素材とガラス成分との反応（後の合金生成によるガラス成分の還元）を抑制することができる。さらに、るつぼ内部を保護ガスを用いて濯ぐことにより、大気中の酸素によって生ずる酸化からるつぼ内壁が保護される。
【００８８】
るつぼ２の破壊的酸化を起こす酸素の侵入は、図３に示す配置では好ましくはＰｔＲｈ２０製カバー３１で構成される上記配置の上端から数ｃｍの部分にのみ起こるので、保護ガスを用いた濯ぎはるつぼ２のイリジウム含有部分だけに限定してもよい。しかしながら、イリジウムの酸化による貴金属の少量の損失が容認されるならば、カバーをイリジウムあるいはイリジウム合金で作製することも可能である。その際には、カバー３１とるつぼ２の誘導コイル３で取り囲まれた部分との間に隙間を設けてもよい。
【００８９】
前記コンテナは、コンテナ内の保護ガス雰囲気を保証する流れが平衡的にあればコンテナ内部を保護ガス雰囲気にするに十分であるので、前記コンテナを耐圧状態にする必要はない。しかしながら、原則として、前記コンテナへの周辺大気からの酸素の侵入をより効果的に防止するため、前記コンテナ５を耐圧型に設計することは可能である。
【００９０】
本発明においては、るつぼにイリジウムあるいはイリジウム高含量材料を用いているので、約２０００°Cあるいはそれ以上の融解温度を得ることが可能である。このことにより、融解処理があらゆる物理的及び化学的視点から著しく促進される。加工時間がかなり減じられると同時に品質も向上する。従って、本発明を実施することにより、これまでにない驚くほど有利な特性を備えたガラス材料またはガラスセラミック材料の製造が可能となる。
【００９１】
本発明に係る装置は異なる２作動モードによって作動することができる。第一は、蓋１８を開けることにより、所定量のガラス材料あるいは相当する原料をるつぼ２中へ連続的に導入することができる。この低温融解工程では、るつぼ２の温度も好ましくは対応する低温に選定されるが、るつぼ２の温度は低温融解段階であっても約２０００°Cに維持される。
【００９２】
溶融ガラスをさらに処理するため、特に清澄を行うため、るつぼ２の温度は誘導コイル３を用いて後の溶融ガラスの加工温度よりもずっと高く維持される。本発明によって可能な極めて高温を用いることにより、極めて効率的に清澄処理を行うことが可能となる。この第一の作動モードにおいては、アウトレット管４の温度は溶融ガラスの融解温度よりかなり低い低温に保持される。その結果、粘着状あるいは凝固状の溶融ガラスから成る栓がアウトレット管４中に形成され、この栓によってるつぼ２からの溶融ガラスの流出が防止される。清澄処理中に従来型の清澄剤が溶融ガラス中において活性化される。るつぼ２内に攪拌装置（図示せず）を配置あるいはカバー３１を通して挿入して、るつぼ２内で溶融ガラスを攪拌することができる。本発明においては、前記攪拌装置は前述したイリジウムまたはイリジウム高含量材料から成る。本発明においては、攪拌装置を用いて例えば還元ガス等のガスを吹き込むことも可能である。
【００９３】
液状溶融ガラスと高粘着状あるいは凝固状の栓との間の移行部分は液状であるが、この部分は好ましくはアウトレット管４の外側に位置する。このことは、るつぼ２内部に均質な溶融ガラスが得られていることを意味する。
【００９４】
第一の作動モード期間中は、下方コンテナ部１９の下部円筒形部分のレイアウトを適切に行うことにより熱散逸によってアウトレット管４の適切な冷却を確実に行うことができるので、アウトレット管４を必ずしも加熱する必要はない。しかしながら、原則として、第一作動モード期間中、アウトレット管４に対し制御あるいは調節モードで加熱または冷却を行うことも可能である。
【００９５】
清澄後、るつぼ２中に適当量の溶融ガラスができた時、るつぼ２中の溶融ガラスの温度を加工温度まで下げて第二作動モードに適合させ、及びアウトレット管４を該加工温度まで加熱する。前記加工温度は、溶融ガラスが所望の粘度をもつか、あるいは二次成形品の製造に適するようになるように選定する。加工温度は溶融ガラスの融点より高く、また誘導コイル３からの熱出力あるいはアウトレット管４上の加熱電流熱出力を変えることによって変更可能である。るつぼ２及びアウトレット管４を異なる温度、例えば約１０ないし４０°Cの温度差となるように保持することも可能である。
【００９６】
第二作動モードにおいて、アウトレット管４中の前記栓は溶融ガラスがアウトレット管４から流れ出すように融解あるいは軟化する。ここで、溶融ガラスはアウトレット管４の輪郭中を通って、及び／または熱成形器、例えば図３に符号１５で示したような圧伸ダイを通って形状化される。本発明によれば、例えば棒等の中実製品及び例えば管等の中空製品の双方の製造が可能である。
【００９７】
ガラス二次成形品の代わりに、出て来た溶融ガラスを急冷し、さらに加工して粉末に生成することも可能である。
【００９８】
本発明に係る装置は、原則としてあらゆる既知種のガラス材料の製造に使用可能である。しかしながら、本発明に係る装置は、特に好ましくは網状修飾成分、特にアルカリ酸化物、を極めて低含量しか含まないガラス材料またはガラスセラミック材料、あるいは例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、またはＴａ２Ｏ５等の高温融解性酸化物を高含量含むガラス材料またはガラスセラミック材料の製造に用いられる。本発明に係るガラス材料またはガラスセラミック材料は、ＳｉＯ２を重量で約８０％ないし約９０％、Ａｌ２Ｏ３を重量で約０％ないし約１０％、Ｂ２Ｏ３を重量で約０％ないし約１５％、及び重量で約３％未満のＲ２Ｏを含んで構成される。ただし、上記において、Ａｌ２Ｏ３及びＢ２Ｏ３の総含量は重量で約７％ないし約２０％の範囲内であり、ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓのうちのいずれかのアルカリ元素１種を示す。上記組成をもつガラス材料は従来技術において公知のるつぼを使用しても製造することは不可であり、また製造しても少なくとも十分な品質の材料は得られな
い。
【００９９】
得策として、前記ガラス組成物に、高温融解性酸化物、例えばＭｇＯを重量で約２０％まで、及び／またはＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３またはＭｏＯ３またはこれらの混合物を重量で約１０％まで、好ましくは重量で約５％まで含ませることも可能である。
【０１００】
本発明に従った好ましい用途として、低熱膨張係数をもつガラス材料と高熱膨張係数をもつガラス材料間、例えば熱膨張係数が０．５×１０−６Ｋ−１である石英ガラスと熱膨張係数が約３．３×１０−６Ｋ−１であるジュランガラス間、の溶融接合の実現に役立つ所謂遷移ガラス材料の製造がある。本発明に従って、以下に記載する２種の接合対象ガラスに特に適合した熱膨張係数をもつ遷移ガラス材料を製造することが可能である。
【０１０１】
表１に、本発明及び以下に記載する実施例に従って製造された異なる遷移ガラス材料について測定された組成及び熱膨張係数を要約して示す。
【０１０２】
【表１】
0004707989.tif 000002
【０１０３】
材料タイプ名８２２８、８２２９及び８２３０で示される遷移ガラス材料の熱膨張係数はそれぞれ１．３×１０−６Ｋ−１、２．０×１０−６Ｋ−１及び２．７×１０−６Ｋ−１である。従って、これら材料は石英ガラス及びジュランガラス間の溶融接合の実現に極めて適する。表１に記載されたすべてのガラス材料の屈折率はいずれも約１．４７より小さい。第４欄及び５欄に示したタイプのガラス材料は従来技術に従って従来型のイリジウム非含有のるつぼを用いても製造不可である。
【０１０４】
本発明によればより高温の達成が可能であるため、上記組成及び従来得られなかった特性をもつ新規タイプのガラス材料及びガラスセラミック材料を製造することが可能である。図４に一例を示したが、この図では表１においてタイプ名８２２８で示したガラス材料のスペクトル透過率が示されている。図４は本発明に係る装置を用いて以下に詳述する実施例１に従って製造されたタイプ名８２２８のガラスのスペクトル透過率を、１７６０°Cの温度において、従来技術に従った従来型のイリジウム非含有のるつぼを用いた場合と比較して示している。図４中、上側の曲線は本発明の以下に記載の実施例１に従って製造されたタイプ名８２２８のガラス材料のスペクトル透過率を示し、下側の曲線は従来技術に従って製造されたタイプ名８２２８のガラス材料のスペクトル透過率を示す。
【０１０５】
図４に示すように、スペクトル透過率は近ＵＶ（紫外線）域においてより高く、かつ約３０ｎｍ早く始まっている。図４に示すように、本発明に従ったガラスタイプの約４００ｎｍないし約８００ｎｍの範囲内におけるスペクトル透過率は従来技術に従った対応ガラスタイプのスペクトル透過率よりもかなり高い。特に、本発明に係るガラス材料は、基板厚が約２０ｍｍである場合、前記可視波長域における透過率が少なくとも約６５％、より好ましくは少なくとも約７５％、さらに好ましくは少なくとも約８０％であることを特徴とする。このように透過率の水準が高いガラス材料は従来技術によって得られた類似の組成物には認められておらず、またるつぼにイリジウム非含有材料を使用していたために加工温度がずっと低かったことから、こそのように透過率の高いガラス材料を得ることは不可であった。
【０１０６】
また図４に示すように、本発明に係るガラス材料の波長約１３５０ｎｍ及び約２２００ｎｍにおける吸水帯は、従来技術に従った対応ガラス材料の対応する吸水帯よりもかなり低くなっている。吸水帯が低くなることによって従来技術に比較してずっと高い加工温度が得られ、この高い加工温度によって水のさらなる排除と清澄処理中における溶融ガラス中の含水素化合物のより効率的な減少が起こるのである。
【０１０７】
特に、本発明に従ったガラス材料８２２８及び本発明に従ったガラス組成をもつ他のガラス材料は、基板厚約が約２０ｍｍである場合、波長約１３５０ｎｍでの吸水帯の範囲における透過率が少なくとも約７５％であり、及び／または波長約２２００ｎｍでの吸水帯の範囲における透過率が、基板厚が約２０ｍｍである場合、少なくとも約５０％、より好ましくは少なくとも約５５％であることを特徴とする。
【０１０８】
以下に本発明に係るガラス材料またはガラスセラミック材料の製造について好ましい実施例を参照して説明する。
【０１０９】
ガラス材料８２２８（表１参照）について下記条件を選定した。
以下に示す表２に、表１の実施例１（８２２８）に従った組成８２２８をもつガラス材料２６．２５ｋｇに用いられる原料の組成を重量部で要約して示す。
【０１１０】
【表２】
0004707989.tif 000003
【０１１１】
表１中の実施例１（８２２８）には溶融ガラスの特性についても示されている。取り扱いを容易にするため、混合物を３つのバッチに分け、それぞれについて検量あるいは混合した。混合後、脱イオン水（３×８００ｍｌ）を用いて混合物を湿らしてから再度混合した。これは導入時における混合物中に生ずる粉塵を抑えるためである。湿潤後に生成されたある程度大きな塊を篩いで取り出してから粉砕した。これにより、混合物中での包含物及びガラス中での種結晶の生成が減じられた。
【０１１２】
導入時の平均温度はるつぼにおいて約１９００°C、及びガラス材料表面において約１７６０°Cであった。
【０１１３】
温度は中波電圧加熱を用いて手動で設定した。この時、設定電圧は３５５Ｖ〜３７０Ｖで６５％〜６７％の範囲内であった。これにより、市販の周波数コンバータ（５０ｋＷ最大出力）中に約５５％（−２８ｋＷ）の電力が発生される。
【０１１４】
前記混合物の導入量は１５分毎に磁器スプーンで約４〜６個分の量（各スプーン約７０ｇの混合物）とした。この方法では混合物中の隙間を介した大気中の酸素の包含を防止できなかったが、このことはガラス成分の還元を妨げる点で有利であった。
【０１１５】
融解作業中（Ｔ（るつぼ）＞７００°C）、アルゴンを約６Ｌ／分の割合でコンテナ空間内へ吹き込み、一方るつぼそのものの内部へはアルゴンを約３Ｌ／分の割合で吹き込んだ。窒素等の他のガスあるいはその混合物も、コスト上の理由から大型のシステムの少なくとも外側部分において代替ガスとして使用可能である。なお、るつぼ内部におけるガラスとの相互作用について考慮が払われなければならない。しかしながら、少量の残存酸素があっても（約２％まで）、各種ガス成分の還元に関して不利な影響は生じない。
【０１１６】
融解物の量がかなり多いため、融解には２日間を要した。ガラスの清澄に要する期間は、高さが同じようなガラス浴（槽）を用いた場合、７リットル型を用いた場合とほぼ同様であった。管の直径が１０ｍｍ小さいため（７リットル型は３０ｍｍ、Ｉｒ製るつぼでは＞２０ｍｍ）、棒製品の製造に要する期間は２日間長くかかった。この場合、管の直径を３５ｍｍまで大きくすることにより処理量を増やすことが可能であろう。
【０１１７】
上記説明から明らかなように、加工時間はＰｔＲｈ３０製融解るつぼが要する時間とほぼ同様であるが、導入量を２倍に増加すれば時間当たりの処理量は２倍に増加される。
【０１１８】
高温融解性原料の使用のみならず、高融解温度を用いることによっても、Ａｓ２Ｏ３の代わりに例えばＳｎＯ２等の無毒な高温清澄剤の使用が可能となる。それゆえ、清澄剤の必要量はそれに応じてＰｔＲｈ３０製るつぼについて測定した量より少なくなる。融解できないガラス組成物あるいは粘性が高いため融解のためのコストが非常に高くなるガラス組成物であってもＩｒ製るつぼよれば安価に製造することが可能である。高温に加えて、イリジウムにはＰｔＲｈ３０合金に比べてガラス材料中へのカラーキャスティング（Ｒｈ）の生成が少ない利点がある。このことは、光学用途に適合する製品の製造が可能であることを意味する。この点については図４に示されている。Ｉｒ製るつぼ中で融解されたサンプルの可視域における透過率がより優れることは明らかである。この例では肉眼で僅かに黄色作用が認められるが、ＰｔＲｈ３０を用いた場合は明瞭な赤褐色のカラーキャスティングが生ずる。ＩＲスペクトル域に形成される吸水帯は弱まっているが、これはずっと高温の融解温度を用いた結果であった。
【０１１９】
以下に、本発明に係る装置によって融解可能な他のガラス材料タイプを列挙する。
【０１２０】
ＳｉＯ２を重量で４０〜６０％の範囲内、Ａｌ２Ｏ３を重量で２５〜４５％の範囲内、及びＭｇＯを重量で１０〜２０％の範囲内で含むコーディエライト様ガラスセラミック材料を本発明に係る装置を用いて融解することが可能である。得策として、ガラス材料に例えばＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５またはＷＯ３あるいはこれらの混合物等の高温融解性酸化物をその含量が重量で約１０％まで、好ましくは重量で約５％までさらに含有させることも可能である。原則としてＭｏＯ３も含有可能であるが、この酸化物を使用すると用い方によってはガ
ラスの退色を生ずる可能性がある。
【０１２１】
るつぼ及びアウトレット管の配置モードを用いて異なるタイプの二次成形品、例えば棒状、繊維状、管状、リボン状（ガラスストリップ）成形品及び棒材、あるいは鋳造品等を製造することが可能である。成形開始前にるつぼの温度を下げ及び管の加熱装置をオンにする。アウトレット管末端の温度を（粘度１０４ｄｐａ／ｓに対応する）加工温度に設定する。二次成形品の直径はパラメータとしての「温度」及び「圧伸速度」に従って設定される。管及び棒製品の場合は、別個に加熱した（直接あるいは間接加熱室を介して間接的に加熱した）ダイを管の末端へ配置して外形を設定する。管製品の場合、壁厚は二重ダイを用いて設定される。上記工程は不連続的であるので、るつぼ内のガラスレベルは成形中に静止圧の減少に応じて降下する。このガラスレベルの降下は、圧伸速度（通常２台の動力装備されたローラを用いる）あるいは溶融ガラス上方の温度または圧力を調節することによって補償される。前記成形品の寸法はそれぞれ用いる管の直径次第で決まる。例えば、２０〜４００μｍの棒（ファイバー）は直径３０ｍｍの管を用いて製造される。管の製造に二重ダイを組み合わせて用いる場合は、細管の寸法を１８ｍｍとすることができる。ガラス材料またはガラスセラミック材料のタイプ及び成形中のそれぞれの膨張特性に応じてα＞５の条件で熱応力が生ずるが、これら熱応力は選択可能な温度後処理によって補償可能である。管材料としてのイリジウムの使用及び結果的な低濡れ特性（ガラス材料の管壁への付着）によって可能製造限界が狭小化される。
【０１２２】
リボン成形品の製造の場合、ガラス材料はアウトレット管から水冷式回転ローラ上へ流れ出る。管の直径はガラスの粘度に応じて適合される。ローラの間隔に応じてガラス圧縮材が寸法の限定なしに製造される。
【０１２３】
以下にコーディエライトリボン成形品の製造の例示的実施態様について説明する。
【０１２４】
コーディエライトに関して以下の条件を設定した。
下記表に、該表の第２欄に従った組成をもつガラス材料２６．４ｋｇの製造に用いる原料を成分重量部で要約して示す。
【０１２５】
【表３】
0004707989.tif 000004
【０１２６】
コーディエライトの実施例に使用される溶融ガラス材料の特性も上記表に示す。取り扱いを容易にするため、混合物を３バッチへ分け、個々のバッチについて計量または混合した。混合後、混合物を脱イオン水で湿らし（８００ｍｌで３回）、次いで再度混合した。この作業は導入時における混合物中の粉塵を抑えるためである。湿潤後に生成された混合物の塊をすべて篩で取り出し粉砕した。これにより、混合物中での包含物及びガラス中での種結晶の生成が減じられた。
【０１２７】
導入時における平均温度はるつぼにおいて約１８５０°Cであった。温度は規格書に従って調節装置上で設定した。
【０１２８】
前記混合物の導入量は１５分毎に磁器スプーンで約６〜８個分の量（各スプーン約７０ｇの混合物）とした。この方法では混合物中の隙間を介した大気中の酸素の包含を防止できなかったが、このことはガラス成分の還元を妨げる点で有利であった。
【０１２９】
融解作業中（Ｔ（るつぼ）＞７００°C）、アルゴンを約６Ｌ／分の割合でコンテナ空間内へ吹き込み、一方るつぼそのものの内部へはアルゴンを約３Ｌ／分の割合で吹き込んだ。窒素等の他のガスあるいはその混合物も、コスト上の理由から大型のシステムの少なくとも外側部分において代替ガスとして使用可能である。なお、るつぼ内部におけるガラスとの相互作用に関しては考慮が払われるべきである。しかしながら、少量の残存酸素があっても（約２％まで）、各種ガラス成分の還元に関して不利な影響は生じない。
【０１３０】
融解物の量がかなり多いため、融解完了には１．５日間を要した。泡の数はリボン成形品の製造には無関係であるので、清澄時間は３〜６時間の短時間に維持でき、及び／または低粘度が特定された。
【０１３１】
リボン成形品の回転時におけるるつぼ内及び管中の温度は約１６５０°Cであった。処理量は約２００ｇ／分ないし３００ｇ／分とした。その結果、処理量は従来方法に比較してそれぞれ１００％または２００％増加した。
【０１３２】
上記説明より当業者には明らかなように、本発明には原則としてそれぞれ別個にクレーム可能な多数の他の態様が含まれている。
【０１３３】
原則として、上記方法を用いてあらゆる組成をもつガラスセラミック材料を製造することが可能である。好ましくは、以下に列記した特許あるいは特許出願に開示された組成をもつガラスセラミック材料は本発明方法及び装置によって製造される。これらの開示内容に関しては本願出願書類中に参考として明記されている。以下が参考とされる特許書類である。ＵＳ５，２１２，１２２に対応するＥＰ０２２０３３３Ｂ１、ＤＥ１９６４１１２１Ａ１、ＵＳ５，４４６，００８に対応するＤＥ４３２１３７３Ｃ２、ＵＳ５，９２２，２７１に対応するＤＥ１９６２２５２２Ｃ１、ＵＳ０９／５０７，３１５に対応するＤＥ１９９０７０３８Ａ１、ＷＯ０２／１６２７９に対応するＤＥ１９９３９７８７Ａ１、ＵＳ０９／８２９，４０９に対応するＤＥ１００１７７０１Ｃ２、ＵＳ０９／８２８，２８７に対応するＤＥ１００１７６９９Ａ１、及びＵＳ６，５１５，２６３に対応するＥＰ１１７０２６４Ａ１。
【０１３４】
本願特許出願を検討すれば、本発明の精神及び添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本願発明の主題の変形及び変更を為し得ることは当業者には明らかである。従って、本願発明の範囲内及び添付の特許請求の範囲の範囲内における変形及び変更は本願発明に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】従来技術に従った装置の概略断面図である。
【図２】本発明に従った管状アウトレットを備えたるつぼの概略部分断面図である。
【図３】本発明に従った装置の概略断面図である。
【図４】本発明に係るガラスの一例のスペクトル透過率を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  融解装置
２  るつぼ
３  誘導コイル
４  アウトレット管
５  加熱器
６  るつぼ壁
７  上縁部
８  溶接シーム
９  底部
１０  円錐形セグメント
１１  管部分
１２  管部分
１３  管部分
１４  管部分
１５  圧伸ダイ
１６  溶接シーム
１７  熱電対接続部
１８  蓋
１９  下方コンテナ部
２０  上方コンテナ部
２１  上方コンテナ部カバー
２２  ガス送入口
２３  耐火性シリンダ
２４  ペレット充填部
２５  第一底部素子
２６  第二底部素子
２７  温度センサ用スリーブ
２８  導入口
２９  笠部
３０  媒体導入口
３１  るつぼ２カバー
３２  アウトレット管４用篩
３３  オリフィス
３４  電気接続部
３５  上部冷却剤接続部
３６  下部冷却剤接続部
３７  上部冷却剤接続部
３８  下部冷却剤接続部
３９  移行部分
４０  笠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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