JP2006516046A - 溶融物加熱方法および装置 - Google Patents

Abstract

溶融物（２２）の少なくとも１つの領域において、導電加熱時に高温に達することができるように、本発明は、冷却壁を有する溶融容器（３）で溶融物（２２）を加熱するための方法および装置であって、溶融物（２２）を導電加熱し、それぞれ溶融容器（３）の壁（１４、１６）の一部に取って代わる少なくとも２つの冷却電極（５、５０１、５０２）の間に電流を流す方法および装置を提供する。

Description

本発明は、溶融物加熱方法および装置、特には溶融物の電導加熱方法および装置に関する。

従来技術から知られている従来のタンクにおけるガラスおよびガラス・セラミックの溶融は、一般には、１６００℃からせいぜい１６５０℃の溶融温度に制限される。タンクの耐用寿命は、１７００℃の溶融温度であっても著しく制限される。

従来のタンクにおけるガラス溶融物の加熱は、通常は、加熱炉の頂部に位置するオイルまたはガス・バーナによって行われる。この場合、熱は、ガラスの表面を介してガラスに導入される。着色の強いガラスの場合は、ちょうどガラスの表面の領域での吸収が大きいため、比較的薄いガラス層のみが加熱される。そのような場合は、タンクの基部を通じて導入される電極によって、さらなる電気加熱が行われることが多い。

電気加熱タンクの場合は、ガラス溶融物は、電極による交流を使用して電導加熱される。すなわち、直接加熱される。電極は、タンク基部またはタンクの側壁を通じてガラス溶融物に導入され、すべての側面がガラス溶融物に囲まれる。

使用される電極材料は、しばしばモリブデンまたは白金である。Ｍｏ電極は、酸化される傾向が極めて強いため、一般には、空気と接触しないほうがよい。例えばＳｂ_２Ｏ_５およびＡｓ_２Ｏ_５の如き酸化還元要素を含むガラス溶融物もＭｏまたはＰｔ電極を攻撃しうる。

Ｐｔ電極は、耐酸化性がはるかに高いが、長期的には１５００℃の温度まで、または短期的には１６５０℃の温度までしか安定的に使用できない。

英国特許第６４４，４６３号およびドイツ国特許第１０００５８２１号には、水だけで冷却される棒電極が開示されている。しかし、電極の単位面積当たりに印加できる最大電流を考慮すれば、冷却された棒電極を使用して、限定された量の電力しか供給できない。より高い電力密度を導入することが不可能であるため、このタイプの電極を使用して、高度に冷却された壁を有する溶融ユニットを極めて限定的にしか加熱できない。

板電極として知られている、より大きい表面を有する電極は、特にソビエト特許第１０１６２５９号またはドイツ国特許第２７０５６１８号に記載されている。このタイプの電極は、電極表面積が大きいために、より高い電流負荷をかけることができるという利点を持つ。しかし、これらの板電極は冷却されないため、この場合も、到達可能な最大溶融温度は、電極材料の使用限界温度に制限される。ソビエト特許第１０１６２５９号では、電極を溶融ユニットの内部に配置するため、溶融ユニットの壁が溶融ユニットの中央の温度より低温にされるが、電極は、溶融物と同じ温度になるため、溶融物における到達可能な最高温度に対する制限要因となる。

米国特許第５９６１６８６号および米国特許６０４４６６７号には、冷却された上部電極を使用して溶融ユニットの内部領域のみを加熱する同様の手法が記載されている。壁がさらに水冷される。この方法は、広範囲な腐食を回避するために、壁の温度を１４８２℃未満の温度に維持することを可能にする。しかし、電極が最も高温の帯域に配置されることによって、最高溶融温度が１７８８℃に制限される。そのユニットの構造には、高温での溶融に対して、全溶融体積のわずかな部分しか使用できないという決定的な欠点がある。また、そのユニットは、表面がバッチで覆われているために、精製に適していない。

ガラス、ガラス・セラミック、セラミックまたは結晶を１７００℃以上に溶融できるようにするためには、一方では、溶融ユニットの壁、および溶融物内に位置する電極を冷却しなければならず、他方では、冷却された壁および電極を通じて溶融物から引き出されるエネルギーより多くのエネルギーを溶融物に供給しなければならない。

特許文献には、高溶融ガラスまたは結晶を溶融するのに、スカル坩堝で高周波を用いて溶融することが記載されている。例えば、ドイツ国特許第１９９３９７７９号には、高周波加熱スカル坩堝を使用した高溶融ガラスの連続溶融が記載されている。

この脈絡において、スカル坩堝という用語は、その壁が、互いに密接して配置された水冷金属管を備えた容器を意味するものとして理解されるべきである。坩堝の密封は、溶融物が管の直近で冷凍することによって確保される。これによって、耐火性材料の必要性を取り除くことが可能になる。

スカル坩堝は、高周波コイルに囲まれている。金属管の間には、高周波を溶融物に導入できるように空間が存在しなければならない。ガラス溶融物は、高周波を利用して直接加熱される。

スカル坩堝で高周波を利用して溶融する利点は、ガラス溶融物を１７００℃以上の温度まで均一に加熱できることである。

高周波を溶融物に直接導入することによって、溶融ユニットの中央より縁領域の温度を下げることが可能になる。冷却された金属管は、溶融物と同じタイプの材料のスカル層を形成させ、このスカル層は、絶えず再生されうる。その結果、高溶融または極めて腐食性の高いガラスも問題なく溶融させ、精製することができる。

高周波を用いた溶融のさらなる利点は、高温での精製に、高温精製剤として知られる他の精製剤も使用できることにある。これにより、例えば、ドイツ国特許第１９９３９７７１号に記載されているように、酸化砒素または酸化アンチモンの如き毒性の精製剤の使用を避けることが可能になる。

しかし、高周波を用いた溶融には、溶融するガラス、ガラス・セラミック、セラミックまたは結晶は、溶融温度において十分に高い導電性を有さなければならないという欠点がある。溶融物の導電性は、高周波によって導入されるエネルギーが、壁を介して、特にはスカル壁を介して消散する熱エネルギーより大きくなるように十分高くなければならない。必要とされる導電性に対する限界は、装置パラメータの範囲にも依存するが、実際は、溶融物の導電性は１０^−１Ω^−１ｃｍ^−１より高ければよいことが確認された。

ガラスおよびガラス・セラミックの導電性は、一般には、アルカリ金属含有量によって大いに決定づけられ、これらのガラスのアルカリ土類金属含有量によってはさほど大きく決定づけられない。

しかし、実際には、特に、高温であるためにスカル坩堝における高周波溶融が特に好適である高溶融ガラスは、実際にほとんどの場合において、導電率が１０^−１Ω^−１ｃｍ^−１未満と極めて低いことがわかった。したがって、高周波溶融技術を用いて、一連の重要な工業用ガラスを処理することはできない。

これらのガラスとしては、例えば、薬品包装用途等に必要とされる、高度な熱安定性および温度変化に対する高度な抵抗性を有するガラス、高温に曝すことのできるランプ、ならびに耐火性ガラスが挙げられる。このタイプのガラスは、変態温度が高く、かつ線形熱膨張率が低くなければならず、これらのガラスは、一般には、溶融温度が高く、導電性が低い。

例えばディスプレイ・ガラスの如きさらなるガラスのグループは、さらなる処理時にコーティングを施されなければならない。この場合、ガラスがアルカリ金属を含有することは望ましくなく、当該アルカリ金属は、ガラスから容易に拡散し、このようにして、例えばディスプレイの機能層に進入しうる。これらのガラスは、アルカリ金属含有量が低いか存在しないため、同様に、導電性が低すぎて、例えば高周波に十分に結合されない。

英国特許第６４４，４６３号 ドイツ国特許第１０００５８２１号 ソビエト特許第１０１６２５９号 ドイツ国特許第２７０５６１８号 米国特許第５９６１６８６号 米国特許６０４４６６７号 ドイツ国特許第１９９３９７７９号 ドイツ国特許第１９９３９７７１号 Johnson Matthey Noble Metals：「Platinum Sheet Material for the Glass Industry」］ Glass Science and Technology 13：「Metals in Glassmaking」、Roland Kirsch (Ed.)、Elservier、Amsterdam、London、New York、Tokyo、1993 E. Drost、H. Golitzer、M. Poniatowski、S. Zeuner：「Platinwerkstoffe fur Hochtemperatur-Einsatz」［Platinum materials for high-temperature use］、Metall-Internationale Zeitschrift fur Technik und Wirtschaft No. 7/8 1996、492〜498頁、Metallverlag Berlin/Heidelberg 7/8 1996 「Precious Metals Science and Technology」：L.S. Benner、T. Suzuki、K. Meguro、S. Tanaka (Eds.)、The International Precious Metals Institute、USA、1991 ドイツ国特許第１９９３９７７１号 ドイツ国特許第１０００２０１９号 ドイツ国特許第１９９３９７７２号

よって、ガラス、ガラス・セラミック、セラミックおよび結晶を例えば１６００℃、好ましくは１７００℃より高い高温で溶融することを可能にしながら、ガラス、ガラス・セラミック、セラミックおよび結晶が１０^−１Ω^−１ｃｍ^−１未満の導電率を有することもできる方法および装置が必要とされている。

該方法および装置によって、一方では、溶融ユニットの壁を十分に冷却して、溶融物が壁を化学的に攻撃するのを防ぎ、他方では、冷却された壁を通じて溶融物から除去されるエネルギーより多くのエネルギーを溶融物に供給できることが必要である。

本発明によれば、この目的は、請求項1の特徴を有する方法と、請求項３０の特徴を有する装置とによって達成される。

よって、本発明は、壁が冷却された溶融容器で溶融物を加熱するための方法であって、該溶融物は導電加熱され、少なくとも２つの冷却電極の間に電流が流れ、該電極は、それぞれ溶融容器の壁の一部に取って代わる方法を提供する。本発明の脈絡において、これは、また、所定の幾何学構造の溶融容器に電極を導入または挿入する際に、溶融物の領域における溶融容器と電極との表面積の合計が一定であることを意味するものとして理解されるべきである。例えば、溶融容器の所定の幾何学構造を選択する場合は、電極は、溶融容器の壁の一部を占め、選択された幾何学構造が保持される。対照的に、これまでは、冷却力も強くなるように、フィンガ電極をさらに導入することによって壁の表面積を大きくしていた。

このために、有利には、溶融容器の冷却壁における穴に電極を挿入できる。本発明による方法は、冷却壁によって形成される表面部分に対する、エネルギーを溶融物に導入する溶融容器の表面部分の比を好適なものにする。これで、冷却力を好適に設定または制御することによって、溶融物の少なくとも１つの領域を、電流によって、溶融物接触材料の表面の温度をはるかに上回る温度まで加熱することも可能になる。特に、溶融物において、特には電極または壁材料の少なくとも一方の溶融物接触材料の溶融または分解温度を上回るような使用限界温度を上回る温度に到達することが可能である。分解は、特にこの脈絡において、腐食性攻撃、昇華または蒸発の如き化学的分解として理解されるべきである。

なかでも、その開示内容が、この点において本発明の主題に組み込まれている以下の文献から、様々な溶融物接触材料に対する使用限界温度が把握される。
［１］Johnson Matthey Noble Metals：「Platinum Sheet Material for the Glass Industry」、
［２］Glass Science and Technology 13：「Metals in Glassmaking」、Roland Kirsch (Ed.)、Elservier、Amsterdam、London、New York、Tokyo、1993、
［３］E. Drost、H. Golitzer、M. Poniatowski、S. Zeuner：「Platinwerkstoffe fur Hochtemperatur-Einsatz」［Platinum materials for high-temperature use］、Metall-Internationale Zeitschrift fur Technik und Wirtschaft No. 7/8 1996、492〜498頁、Metallverlag Berlin/Heidelberg 7/8 1996、および
［４］「Precious Metals Science and Technology」：L.S. Benner、T. Suzuki、K. Meguro、S. Tanaka (Eds.)、The International Precious Metals Institute、USA、1991。

この脈絡において、使用限界温度は、なかでも、化学組成、粒成長、耐酸化性、溶融物における耐腐食性、高温強度、クリープ破断強度、クリープ速度、使用の持続時間および加熱のタイプによって決定づけられる。純粋の白金については、良好な化学安定性にもかかわらず、高温強度が低いため、最高長期使用温度が１４００℃と規定される（この点については、文献［１］を参照のこと）。多くの場合は、なかでも文献［２］および［４］から把握されるように、白金は、１５００℃までは確実に使用されうる。

例えば、特に迅速で効果的な溶融材料の精製を達成するためには、溶融物の温度を少なくとも１６００℃、好ましくは１７００℃を上回る範囲に維持すれば好都合である。

本発明により電極が溶融容器内に配置されるため、さもなければ、この材料の熱負荷に耐える能力を考慮して、一般には１６００℃を上回る温度に対して長時間使用できなかった白金の如き材料を溶融物接触材料として使用することが可能である。

電極、特に溶融物接触材料として白金を含む電極の溶融物接触面の温度は、せいぜい１５００℃に制限されるのが好ましい。これにより、例えば色の如き溶融物材料の特性に影響を与える電極材料が比較的大量に溶融物に移行することが防止される。さらに、これによって、電極の使用寿命が著しく長くなる。

例えば文献［１］、［２］または［３］に開示されているように、例えばＲｈ、ＩｒまたはＲｕの如きＰｔまでの他の白金属金属を個々の場合の合金に加えると、さらに高い高温強度を達成することが可能になる。しかし、結晶成長は、溶融温度Ｔ_ｓの６０％より高い温度で開始し、それによって高温強度が低下するため、ＰｔＲｈ１０に対する使用限界温度は１５５０℃に制限され、ＰｔＲｈ２０に対する使用限界温度は１６５０℃に制限され、ＰｔＲｈ４０に対する使用限界温度はせいぜい１７００℃に制限される。さらに、ＰｔＲｈ合金は、ガラスがロジウムによって着色されることが受け入れられない場合は、一般に除外される。

微粒子安定化白金、または例えばＰｔＲｈ１０の如きこのタイプの白金合金を使用すると、この場合の素粒子形成は、溶融温度Ｔ_ｓの８５％より高い温度で開始するため、１５００℃または１６５０℃の使用限界温度が可能になる（この点については、文献［１］、［２］および［３］も参照のこと）。上述の微粒子安定化白金の如き微粒子安定化材料は、分散強化材料または酸化物分散硬化材料としても知られている。

さらに、使用限界温度は、なかでも溶融物中の多価要素の存在に左右される溶融物接触材料の化学的安定性によって制限されうる。これらは、しばしば溶融物接触材料と低溶融合金を形成することで、使用限界温度を著しく下げることが可能である。多価要素、例えば合金の形態の精製剤を意図的に添加することがなければ、まだ不純物がガラスにあまねく存在することになる。

セラミック材料の場合は、使用限界温度は、なかでもガラス溶融物と接触する化学分解に起因しうる。例えば、高ジルコニウム含有セラミック材料（ＨＺＦＣ）またはＡＺＳ（アルミニウム・ジルコニア・シリカ）の如き溶融鋳造セラミック材料は、一般には、せいぜい１６５０℃までの溶融物接触材料として使用できるにすぎない。

酸化によっても使用限界温度を下げることができる。特にイリジウムを使用すると、ＩｒＳ_２の形成によってＩｒの使用が著しく制限されうるため、ガラスにおける硫黄含有量も考慮しなければならない。

Ｍｏは、通常は１７００℃までのガラス溶融物に使用できる。しかし、Ｍｏを使用すると、１６００℃と１８００℃の間で自発的な粒成長が開始し、強度の著しい低下を伴うため、使用限界温度をこの温度範囲内にすることができる。同様のことがＷにも当てはまる。この場合、全体的な再結晶化は、ちょうど１５００℃で終了した。しかし、ＭｏおよびＷに対する使用限界温度は、化学的安定性よりも高温での機械特性によって決定づけられる度合いが小さい。ＭｏおよびＷは、４００℃で空気または酸素中で酸化する。文献［２］から、ガラスに溶解した多価化合物も同様にＭｏＯ_３および／またはＷＯ_３を形成させることも把握される。Ｍｏは、１６５０℃でＳｉＯ_２と反応し、１７００℃でＡｌ_２Ｏ_３と反応してＭｏＯ_３を形成する。その結果、これらの温度を上回ると、モリブデンの望ましくない不溶化、または溶融物への移動が生じうるため、同様に使用限界がこれらの温度に達する。

Ｓｂ_２Ｏ_３が精製剤としてガラスに存在すると、６００℃から９００℃を上回る温度でＭｏ_３Ｓｂ_７が形成され、液相の形成、およびそれに伴う成分の破壊により、Ｍｏの使用限界温度が著しく低下しうる。Ａｓ_２Ｏ_３も同様にＭｏと反応して、低溶融共晶物を形成する。ＭｏおよびＷの使用限界温度における重要な要因は、アルカリ金属を含有する溶融物に形成されうるモリブデン塩およびタングステン塩によってもたらされる。これらの化合物は、純粋の酸化物より融点が低い。したがって、使用限界温度は、それぞれのガラスのアルカリ金属含有量にも依存しうる。

本発明は、溶融物接触材料がほとんど加熱されないように、溶融物接触材料の表面の電流密度を特に低レベルに維持することができる装置および方法を提供する。本発明による電極では、電極が容器表面積の一部を占めるため、電極表面積と容器表面積よりなる全表面積は、従来の電極と比較して大きくならない。しかし、エネルギーを溶融物に導入する溶融容器の表面積の割合は大きくなる。対照的に、従来の電極では、可能な最大限の電流密度を超えないようにするために、電極表面積を大きくしなければならなかったため、電極と容器の表面積よりなる全表面積が大きくなって、熱の除去が増大する。

よって、対照的に、溶融物を加熱する、特には溶融物を高温精製するための本発明による装置は、
−溶融材料を収容するための、壁が冷却された溶融容器と、
−各々の場合において溶融容器の壁の一部に取って代わる、溶融物を導電加熱するための少なくとも２つの電極とを備える。例として、これらの電極を溶融容器の壁の穴に挿入することができる。

電極の本発明による配置、および溶融材料の直接的導電加熱は、溶融物の少なくとも１つの領域を溶融物接触材料の表面の温度よりはるかに高く、さらには例えば電極の溶融物接触材料の使用限界温度より高い温度に維持できる温度勾配を設定することを可能にする。このように、特に精製処理を加速させることが可能である。このために、電極表面積は、有利には、溶融容器の壁面の５％、好ましくは１０％、特に好ましくは１５％より大きい面積を占める。そのような大面積の電極は、電流密度、したがって電極の加熱を低レベルに維持する。また、死空間を発生させることなく、溶融物体積全体にわたる電力の均一な導入が達成される。

発明人等は、導電率が１０^−１Ω^−１ｃｍ^−１より低い溶融物にも温度勾配を設定することが可能であることを見いだした。したがって、例えば高周波誘導加熱と比べた場合の該方法の１つの利点は、なかでも、導電率が１０^−１Ω^−１ｃｍ^−１より低い溶融物の場合にも、特に溶融物の少なくともいくつかの領域に対して、１６００℃以上、好ましくは１７００℃以上の温度の高温精製を行うことができることにある。なかでも、その開示内容がこの点について本発明の主題に組み込まれているドイツ国特許第１９９３９７７１号には、有利な高温精製処理が記載されている。

必要とされる溶融物の導電率は、本発明による方法の実行可能性に関しては、電極の動作電圧をそれに応じて適応させることができるため、あまり制約を受けない。溶融温度において、溶融物の導電率は、好ましくは１０^−３から１０^２Ω^−１ｃｍ^−１、より好ましくは１０^−２から１０^１Ω^−１ｃｍ^−１の範囲にある。

溶融物を加熱するため、特には溶融物を高温精製するための本発明による装置に使用される電極は、特に有利には、その開示内容が、該装置の電極に関して、本出願の主題に全面的に組み込まれている「Heating apparatus with electrode for the conductive heating of melts」という名称の、本出願人の名前で本発明と同じ日付で出願されたＰＣＴ出願に記載されている加熱装置であってもよい。

それらの電極の構造を、各々が異なる役割を果たさなければならない３つのグループに分類することができる。
第１のグループは、溶融接触材料および電源導体を含む。

溶融材料の役割は、電気エネルギーを溶融物に供給することである。該材料の一面が溶融物に直に接触するため、該材料は、溶融物に対して可能な限り不活性でなければならない。好適なターミナル・ラグを介して電流を外部から供給することが可能である。
第２のグループは、冷却を含む。冷却の役割は、特には、電極構造の材料に所定の温度プロフィルを設定することである。温度プロフィルは、材料の過熱および過度の腐食を避けるように選択される。温度の設定を可能にするために、電極は、有利には、少なくとも１つの制御可能な冷却回路を備える。

電極の好ましい構造は、２つの異なる冷媒に対する二重冷却システムが電極に装備されていることにある。したがって、電極を冷却するためのデバイスは、有利には、特に互いに独立して設定または制御することができる少なくとも２つの冷却回路を備える。冷却回路は、有利には、２つの異なる冷媒に対して設計することができ、特に空気、エアロゾルおよび水は好適な冷媒である。さらに、冷却のさらなる役割は、冷媒が、冷却壁と冷却電極の間で尽きることを防止することである。

第３のグループは、支持構造を含む。支持構造は、電源導体、溶融物接触材料および冷却を電極機能に適した構造で実現する働きをする。これは、主に、冷却と溶融物接触材料との間の熱エネルギーの交換を確保することを含む。熱および機械的安定性のための好適な材料を使用しなければならない。なかでもセラミック材料はこの目的に適している。

支持構造は、熱エネルギーも交換を確保するために、１つまたは複数の異なる層または部分を含むことができる。特にガラス溶融物に好適な溶融物接触材料は、例えば、ＳｎＯ_２セラミック、および／または特に白金金属、例えばイリジウム、ロジウム、白金およびそれらの合金の如き耐火性金属、またはタングステン、モリブデン、タンタル、オスミウム、ハフニウムおよびそれらの合金の如き高溶融耐火性金属のような導電セラミックを含む材料である。さらに、溶融物接触材料は、微粒子安定化材料を含むことができる。これらは、一般には、高強度および良好な長期的安定性によって区別される。このタイプの微粒子安定化材料は、例えば、高強度白金またはイリジウム材料を含むことができる。

電極の少なくとも１つは、有利には、少なくとも２つの電極セグメントを含むこともできる。電極セグメントまたは電極ユニットは、この場合は、互いに十分に電気的に絶縁されていることが好ましく、電極ユニットまたはセグメントは、溶融物が電極の間の空間を流動できないように、互いに短い距離をおいて配置されるのが好ましい。

好ましくは大面積の電極を冷却すると同時に導電加熱を行うと、溶融物に温度分布を形成できることによって、溶融物の広い領域が、電極の溶融物接触面よりはるかに高温になる。電極を活性冷却しても、本発明による電極配置および構成は、冷却電極およびさらなる壁によって消散されるエネルギーより多くのエネルギーを溶融物に導入することを可能にする。

よって、本発明による装置は、有利には、例えば溶融物接触材料が過熱するのを防止するために、電極を冷却する、特には電極の溶融物接触材料を冷却するためのデバイスを備えることもできる。

この脈絡において、電極が過熱するのを防止し、冷却力を熱の最小限の消散に合わせて最適化できるように、冷却を制御すると特に有利である。

冷却は、好ましくは、特に空気および／または水の如き冷却流体を電極に通すことによって実施される。このために、本発明による装置は、有利には、相応に流体輸送デバイスを備えることができる。この場合は、特に、低圧送風器によって、例えば空気の如き気体の冷却流体を通すことによって冷却が実施される。冷却剤は、有利には、１０００ｍｂａｒ未満、好ましくは５００ｍｂａｒ未満、特に好ましくは１５０ｍｂａｒ未満の圧力差で電極に通される。このために、電極内で冷却流体を誘導する流路を、低圧送風器によって作られるそのような低圧力差でも十分な冷却剤の流れが達成されるように寸法設定される。

溶融物の最高温領域から電極の溶融物接触材料に所定の温度勾配を生成することを可能にするために、本発明による装置は、好ましくは、電極の冷却力を制御するためのデバイスをも備える。溶融容器の壁に集積された電極、および冷却力を制御するためのデバイスは、電極の溶融物接触面の温度を、設置された冷却システムによって広い温度範囲内で正確に制御できるように設計されるのが好ましい。

電極の温度は、溶融処理を通じて、電極材料が、溶融物によって破壊的な程度に化学的に攻撃される温度を常に下回るように制御される。

例えば、白金を電極材料として使用する場合は、１５５０℃の温度を超えないようにする。

溶融物に高レベルの対流が存在する場合は、この場合も、電極が溶融物によって破壊的な程度に攻撃されないように、電極の温度を特定の状況下でさらに下げなければならない場合もある。

電極面の加熱および加熱力の消散における重要な要素には、溶融物からの赤外線の吸収もある。溶融容器の壁と比較して溶融物の温度を高くすることを冷却によって達成することができるが、他方では、赤外線を反射する表面を有する溶融容器によって達成することもできる。赤外線反射面は、壁の加熱を低減する。よって、赤外線反射面は、その効果の観点から、一定の限度内における壁の冷却と同等である。よって、本発明は、溶融材料を受け入れるための溶融、調整および／または精製容器を備える溶融物加熱装置をも提供する。この場合、溶融容器は、少なくともいくつかの領域において赤外線を反射する表面を有する。このタイプの装置にも、同様に、導電加熱用電極を設けることができる。しかし、他の加熱方法、例えば高周波加熱を用いることも可能である。良好な反射特性を達成するために、赤外線反射面を研磨することができる。赤外線反射被膜を設けることもでき、ここでは特に金、白金、ニッケル、クロミウムまたはロジウム被膜が好適である。例として、金被覆壁は、必要な加熱力を既に２０％低減した。

このタイプの装置を導電加熱に向けて設計する場合は、赤外線反射面は、特に、壁の一部に取って代わる少なくとも２つの溶融物導電加熱用電極の溶融物接触材料の表面を含むことができる。この場合、溶融物接触材料の表面のみが赤外線を反射するように設計される場合に著しい効果が達成される。

本発明による方法は、高周波で動作し、溶融材料が、スカル坩堝内の水冷スカル壁に完全に囲まれている溶融ユニットに比べて、溶融物内に設置された好ましくは冷却された電極が溶融物から引き出す熱がはるかに少ないという利点も有する。

また、５０Ｈｚから５０ｋＨｚの範囲の周波数に対応する電気変流機は、スカル坩堝で慣習的に使用される高周波用変流機よりはるかに効率性が優れ、運転費用を著しく低減することが可能である。

さらに、一方で壁を加熱から保護し、他方で溶融物内に温度勾配を発生させるために、少なくとも１つの領域において溶融容器の壁も冷却すると有利である。したがって、本発明による装置は、例えばスカル坩堝を用いた場合には、溶融容器の壁の少なくとも１つの領域を冷却するためのデバイスを備えるのが好ましい。

導電加熱用電流がガラス溶融物のみに流れ、壁に流れることのないように、好ましくは大面積の電極を電気絶縁的に配置すると特に有利である。

電極の配置、および溶融容器の幾何学構造に応じて、電極は、有利には、板および／またはボタンおよび／または棒電極を含むことができる。電極は、電極の分解が開始する温度範囲未満の温度で動作していてもある程度の量の摩耗を受けるため、電極を装置に交換可能に固定するとさらに有利である。

電極は、好ましくは、５０Ｈｚから５０ｋＨｚ、特に好ましくは２ｋＨｚから１０ｋＨｚの交流で動作される。腐食は電流の周波数が増加するにつれて低下するため、交流は、電極の腐食を実質的に防止する。よって、本発明による装置は、有利には、例えば中間周波数変換器または交流発電機の如き交流を生成するためのデバイスを含むこともでき、交流は、好ましくは、上述の範囲の一方の周波数を有する。

導電率の低い溶融物の場合は、冷却電極が、その壁も同様に冷却されている溶融ユニット内に位置する場合は、壁に集積されていない大面積の冷却電極を介してエネルギーを導入するだけでこれらの溶融物が十分に加熱されることが試験によって証明された。次いで、冷却壁を介して溶融物から除去されるエネルギーと、冷却電極を介してさらに除去されるエネルギーとは、導電率の低い溶融物の場合は、溶融物に導入されるエネルギーより大きい。この場合は、エネルギーの導入を増やすだけでなく、より大きい電極を介してさらなる熱を消散させるため、電極の溶融物接触面を大きくするだけでは十分でない。それに対して、従来技術より知られる装置では、既に高温になっている溶融物は、温度が低下し、それに伴って導電率が低下するため、切断される程度まで熱の消散によって冷却されるという危険性がある。

対照的に、本発明による好ましくは大面積の冷却電極は、それ自体が壁の一部を形成するように冷却壁に集積されているため、ユニットの全冷却面性が拡大されず、その結果、導電率の低い溶融物の場合であっても、エネルギーの導入をエネルギーの除去より高レベルに維持することができる。

溶融物を加熱するための方法については、溶融容器の壁および電極の温度を、壁および電極の材料が溶融物によって化学的に著しく攻撃されない温度より低く維持すると有利である。したがって、高溶融温度における溶融ユニットの長期的な使用寿命を確保するために、特に耐火性材料で構成された冷却壁を、耐火性材料に対する溶融物の化学的攻撃が無視しうる程度まで冷却システムによって冷却しなければならない。

溶融温度が高くなると、溶融物の対流も強くなるため、耐火性材料に対する化学的攻撃も強くなる。この場合は、強い対流の結果として壁の腐食が増大するのを回避するために、壁の温度をさらに下げる必要がある。しかし、一般には、例えば耐火性セラミックを電極または壁材料として使用する場合に、壁をあまり冷却しなくてもよく、壁を通じたエネルギーの除去量があまり大きくならないように、電極および／または溶融容器の壁が、溶融物に対して実質的に化学的抵抗性を有すると有利である。電極および壁の材料が、壁を効果的に冷却できるように良好な伝熱性を有すると有利である。

使用される冷却壁は、好ましくは、スカル壁であってもよい。スカル壁は、溶融物と同じタイプの材料のスカル層が冷却金属管に形成され、高温で絶えず改質されるという利点を有する。スカル壁は、セラミック耐火性材料に対して化学的腐食性が強い溶融物に好適であることも証明されている。

薄い断熱スカル層であっても、スカル壁は、極めて大量の熱を溶融物から引き出す。したがって、有利には、なかでも耐火性セラミックを溶融容器の壁に対する材料として使用することもでき、この場合も、耐火性セラミックから構成された壁を冷却するのが好ましい。

少なくとも開始動作時に、好ましくは例えば銅管または鋼管の如き冷却金属管を含むスカル壁の溶融物に直面する側を、好ましくはセラミック板またはスリップ、特にＳｉＯ_２スリップの形の導電性および伝熱性の低い材料で裏打ちするのが有利であることが証明された。これにより、電気エネルギーの供給が比較的高溶融温度で十分なレベルに達するまで熱の消散を低減することが可能になる。

同様に、スカル壁の冷却管が、スカル層を通じて溶融物に着色イオンを放出しないようにするのが有利であることも証明されている。これは、一方では、白金より成るか、または白金が塗布された金属管によって達成されうる。アルミニウムから構成された金属管は、表面が容易に酸化されうるが、着色イオンを表面に放出することはない。

また、例えばドイツ国特許第１０００２０１９号に記載されているように、金属管にプラスチックを塗布することも可能である。プラスチック被膜は、化学的抵抗性が極めて強く、一般には、完全に溶融、処理された製品に望ましくない脱色を引き起こしうる金属イオンを溶融物に放出することはない。

さらに、特にスカル壁を使用するときは、システム内の抵抗分布により溶融物の加熱が不可能になるため、使用される電極と導電性スカル管との間に導電接続が存在しないことが重要である。したがって、導電加熱用電流がスカルではなく、実質的に溶融物を流れるように、好適な抵抗ブリッジをスカル内に電極に向けて挿入しなければならない。

電流の周波数と同様に、溶融物との界面における電流密度も、電気分解、そしてそれ故に電極の腐食に大きな影響を及ぼす。電流密度をできるだけ低く維持するために、できるだけ大きな面積を有する電極を使用し、かつ／またはできるだけ大きな溶融物接触面積を形成するのが有利であることが試験によって証明されている。電極の損傷、または電極材料の溶融物への導入を防ぐために、所定の加熱力に対して５Ａ／ｃｍ^２の電流密度を超えないように電極を寸法設定すると有利である。

さらに、高い溶融温度、特に１７００℃以上の溶融温度では、溶融物におけるエネルギーの大部分が対流を通じて運ばれることが試験によって証明されている。ガラスの密度は温度とともに低下するため、最高温帯は、通常は溶融ユニットの上部に位置する。

温度が上昇するにつれて、溶融物の伝熱性が指数関数的に高くなる。したがって、導電性は溶融ユニットの上部で最高になり、電極の電流密度が特に高くなる。この脈絡において、電極を溶融ユニットの下部に配置すれば、電極の過負荷を防止することが可能であることが確認された。また、電極を溶融ユニットの下部に配置しることには、溶融ユニットの下部においても十分な対流が存在するため、流れの不動帯が回避または低減されるという利点がある。電極の上端も常に溶融物槽表面の下にあるため、空気−溶融物−電極の三相境界が回避され、これは、腐食の観点から特に重要である。この脈絡において、特に、溶融容器の下部の電極を溶融容器の高さの下から三分の二の領域の溶融物槽表面の下に配置するのが有利であるということが証明されている。

電極の溶融物接触面を互いに傾斜させて配置しても電極の過負荷を回避することができ、この場合は、電極間の抵抗路が、下部より溶融物槽表面付近の上部に存在しなくなるように、溶融物接触面は、溶融物槽表面の方へ分岐する傾向にある。これにより、例えば、溶融物の上方領域の温度が高くなることに起因する、溶融物槽表面付近に均一な電流密度を達成するより高い導電性を少なくとも部分的に補償することが可能になる。例として、この目的のために、溶融容器は、角錐台または円錐台状に上方に広がる形態を有することができる。電極に対する最大電流負荷を下げるためのさらなる対策として、例えば、その上端を丸めることも可能である。

比較的大規模な装備の場合は、２つ以上の電極対によって加熱を行ってもよい。したがって、該装置の一実施形態は、複数の電極対および／または複数の電極セグメントの対を提供する。これらを、特に、独立して制御できる複数の加熱回路によって動作させることができる。例えば、２つの回路をスコット回路の形態で動作させることが可能である。

本文の脈絡において、電極対という用語は、電気的な意味で極対として理解されるべきである。この脈絡において、複数の電極および／または複数の電極セグメントを１つの電気極および／または１つの電気端末上で組み合わせることも可能である。複数の電極対を溶融容器の側壁に重ねて配置することも可能である。このように垂直型の温度階層を念入りに設定することが可能である。好適な電子駆動により、有利には独立制御することができ、各々が電極対を割り当てられてオフセット時間に連続的に動作される加熱回路も可能になる。

電圧が過度に高くなるとともに溶融物の導電性が低下するのを回避するために、１つまたは複数の底部電極、および側壁の１つまたは複数の電極を操作することによって電極表面を大きくすることも可能である。複数の電流源によって電極対を充電することもできる。

互いに隣り合って垂直または水平に配置された複数の電極対を、空間温度分布の影響の的を絞ることを可能にするように配置することも可能である。例として、２つの電極対と、独立に動作する加熱回路とによって、溶融ユニットの下部において不動帯を回避するように、垂直温度階層を設定することが可能である。

また、有利には、電力の大部分が、主として溶融ユニットの下部領域で低下するように、電極を配置、接続することができる。

溶融容器は、有利には、電極が平面的な溶融物接触面を有することができるように、正方形または長方形の基本輪郭を有することができる。しかし、同じ体積に対する溶融物の比表面積を小さくするために、溶融物容器は、円形または楕円形の基本輪郭を有する円筒形の設計であってもよい。この場合は、電極は、なかでも環状に構成され、溶融容器の壁の高さのセグメントを占めることもできる。装置は、溶融容器の基部に配置された１つまたは複数の電極を有することもできる。このように成形された溶融容器に対する電極は、例えば、溶融容器の壁の環状セグメントを形成することもできる。有利には、溶融材料の導入口または排出口が基部に存在できるように底部電極を配置することもできる。

溶融容器は、例えば、丸形または楕円形の基本輪郭に極めて近く、平面の壁セグメントから簡単に生成されうる多角形の基本輪郭を有することもできる。

壁が冷却され、大面積の電極が集積された本発明による溶融ユニットは、ガラス、ガラス・セラミック、セラミックまたは結晶の溶融と精製の両方に使用できる。

一方が溶融用で他方が精製用のこれらユニットの２つを縦列に接続することも可能である。また、それらのユニットを不連続溶融と連続溶融の両方に使用できる。

そのユニットを溶融に使用する場合は、ガス、例えば酸素または希ガスを泡立たせることによって、溶融処理を加速できる。このために、該装置は、有利には、好ましくは溶融容器の基部に配置された少なくとも１つの送風ノズルまたは発泡ノズルを有することができる。

溶融ユニットの壁がスカル壁および冷却電極を含む場合は、例えばドイツ国特許第１９９３９７７２号に記載されているように、スカルの金属管を保護するために、溶融ユニットの上部を溶融物槽表面においてマッシュルームの形に構成することができる。

例えば整備作業を行うために、不連続溶融を行い、溶融容器を完全に空にするために、有利には、少なくとも１つの排出口ノズルを溶融ユニットの基部に固定することが可能である。

さらに、該装置は、有利には、溶融物槽表面を通じて上から溶融物に浸漬するように配置されるのが好ましい冷却ブリッジを有することができる。これにより、バッチの連続的な溶融と、溶融物の連続的な精製の両方を１つの溶融ユニットで行うことが可能になる。この場合は、水冷金属管から形成されたブリッジによって、溶融ユニットを溶融部と精製部に分けることができる。

高周波を用いて溶融する場合でも、本発明による方法では、導入されるエネルギーが、冷却壁および電極を介して消散されるエネルギーより多くなるように、導電加熱に対して、溶融物が十分に接続されるほど溶融物の導電性が高くなる温度まで、最初に溶融物を加熱しなければならない。

高周波を用いて溶融するときは、たいていの場合は、溶融物の内部の小さな部分が十分な導電率を有し、良好に接続されれば十分である。高周波エネルギーがこの領域で接続され、それをさらに加熱し、その結果、この領域は、溶融ユニット全体を埋めるまで連続的に広がる。

本発明による溶融方法は、溶融物の導電加熱に基づいており、それは、電極間に溶融物の導電を生じさせなければならないことを意味する。したがって、導電性が十分に高い溶融領域が溶融物の内部に存在するだけでは十分ではない。むしろ、電極間の溶融物の抵抗を少なくとも１つの領域において十分に下げるか、あるいは印加電圧または電流密度が、壁を通じた熱損失よりはるかに高い熱で溶融物を加熱するのに十分な大きさになるように、溶融物の導電率を少なくとも１つの領域において十分に大きくしなければならない。このために、本発明による装置は、さらに有利には、追加加熱用デバイスを有することができる。追加加熱用デバイスは、この場合は、便宜的に、少なくとも１つの化石燃焼機、および／または少なくとも１つのプラズマ・トーチおよび／または少なくとも１つの抵抗加熱素子および／または少なくとも１つの赤外線放射器を備えることができる。

例として、追加的加熱が坩堝の上方に取りつけられる場合は、導電加熱処理を開始するために、まず十分な導電率を有する溶融物流路を、導電率が、十分に高い電流が流れるのに十分に高くなるように十分に加熱しなければならない。この場合は、例えば大きい坩堝を使用するときは、相応に高出力の追加的加熱器を設置することが可能である。

追加的加熱を用いても、電極を介する熱の消散は、電極を活性冷却しなくても、電極の溶融物接触面を溶融物または溶融材料の内部領域より低温に維持することができ、その結果、この効果は、特に電極面の近傍における電流の流れを妨害する。したがって、電極の少なくとも１つが、電極表面および／または溶融物接触面における溶融材料を直接加熱できる加熱装置を備えれば有利である。これにより、例えば、溶融物の導電加熱によって供給される加熱力が十分に高くなるまで、電極を少なくとも時々自動的に加熱することが可能になる。

さらに、装置を再起動するときに、溶融物接触材料と冷却溶融材料の間に絶縁性の空隙が存在するという問題がしばしば発生する。この空隙は、冷却時に溶融材料が収縮することによって形成される。空隙が存在するときに電圧を電極に印加すると、空隙がイオン化によって局所的にブリッジされ、この位置で電流が漏れることで、溶融物接触材料にダメージをもたらす可能性がある。電極を直接加熱すると、溶融材料は、溶融物接触材料の領域で最初に溶融することが可能で、このように、大面積の導電ブリッジを形成することにより再び電極と電気接触する。

特に好適な加熱装置は、オーム加熱デバイスである。このデバイスは、好ましくは、溶融物接触材料、またはその下の導電性材料に接続されることによって、溶融物接触材料、またはその下の導電性材料に電流を流す電流源を備えることができる。

しかし、代替的または追加的に、加熱装置は、冷却流体を加熱するための装置を備えることもできる。このように、同じ流体を使用して電極の加熱と冷却の両方を行うことができる。よって、加熱デバイスを溶融物接触面の真下に配置する必要はなく、冷却流体回路における実質的に任意の所望の好適な点に配置することが可能である。加熱装置は、例えば、電気および／または化石加熱器および／または廃熱加熱器を備えることができる。

例えば、水分が溶融装置の加熱炉上方大気の露点以上の温度で加熱されることによって水分が電極に凝縮するのを防ぐために、特に電気エネルギー、廃熱、または好ましくは化石エネルギー担持体を使用することによって冷却剤を加熱することによる予備加熱も有利である。水分は、例えば、化石バーナを使用して溶融材料を予備加熱しているときのユニットの初期動作時に比較的大量に溶融装置内に形成されうる。

溶融物の導電性が、電極または溶融物の接続を利用してさらなる加熱ができるほど十分に高くなる温度に到達するように溶融物を十分に加熱するためのいくつかの方法がある。

例えば、溶融ユニットの初期動作については、本発明による方法は、有利には、溶融容器内に配置された固体溶融材料を溶融し、または溶融形態で溶融容器に導入する開始動作を含むことができる。以下の文は、例として、このタイプの溶融開始を説明するものである。しかし、本発明は、この特定の開始方法に限定されない。

本発明による溶融ユニットを開始するために、例として、充填カレットまたはバッチを、溶融ユニットに挿入し、導電性が、直接電気加熱を開始するのに十分高くなるまで、上方加熱炉における１つまたは複数の化石バーナ、プラズマ・トーチまたは赤外加熱によって部分的に溶融する。この脈絡における技術的制限は、例えば中間周波数変換器の如き交流生成デバイスによって供給されうる最大電圧である。電流がより低い接触抵抗で流れることを可能にするために、冷却せずに、または極めてわずかに冷却しながら、開始動作時に電極を抵抗加熱または処理することが可能である。

開始動作を容易にするために、電極を変位可能に配置できる。この場合は、溶融物接触面の間の体積が小さくなるように、開始動作前に、電極を互いに押しつけることが可能である。次いで、このより小さい溶融物体積を、溶融物が電極による導電加熱に十分な導電率を有する温度まで容易に加熱することが可能である。開始動作時に、電極を再びそれらの動作位置まで引き離して、溶融体積を大きくすることができる。

開始処理または開始動作時に、電極および／または冷却壁を、それらの温度が加熱炉上方大気の露点より高くなるように十分に加熱装置で加熱することが可能である。これによって、水分が電極に凝縮するのが防止される。当該水分は、膜または水として、電極の初期動作時に短絡回路をもたらす。このタイプの予備加熱は冷却水予備加熱を含むことが特に好ましい。

本発明の一実施形態によれば、溶融材料を溶融するために、開始電極を溶融容器に導入し、開始電極を介して溶融材料に電流を流す。このように、最初に溶融物を溶融ユニットの小さい領域に生成させることが可能である。さらに、溶融材料を含む領域のサイズが大きくなるように、開始動作時に開始電極を離すことが可能である。次いで、開始動作時にサイズが大きくなるこの溶融材料の領域は、究極的には、実際の電極、または例えば電極を加熱するための加熱装置によって溶融されたその近傍の溶融領域に接触することが可能である。このように、溶融物の導電加熱が動作を開始できるように、溶融材料の導電率が十分な溶融路を電極間に生成することが可能である。溶融物の温度が上昇するに従って、溶融物の導電率が高くなり、高い電力を導入するのに強電流が必要とされるため、変換器を使用して、より低電圧に切り換えることが可能である。

電力の導入量の増加に平行して、溶融物の導電率が上昇するに従って上方加熱炉の加熱力を低下させることが可能である。溶融物の導電率は、例えばガラス溶融物の場合は、温度とともに非常に急速に上昇するため、電極が容易に燃焼しうる。したがって、電極の冷却および加熱力を、溶融物の温度および組成の関数として正確に制御することが可能である。

本発明によれば、これは、電極の温度を正確に監視し、かつ電極に取りつけられた制御システムおよび冷却システムを利用して電極の温度を正確に設定することによって達成されうる。電極は、一方ではあまり多くの熱を溶融物から引き出してはならず、他方では、腐食し、またはさらに燃焼するほど高温になってはならない。溶融ユニットの壁がスカル壁を含む場合は、セラミック材料またはスリップでスカル壁を被覆することが可能である。スリップは、例えば、微粉水晶材料で構成されうる。開始段階でスカル壁を被覆することで、壁の過度の熱損失が防止される。

また、溶融ユニットの初期動作または開始動作については、溶融物を、導電率の高い溶融物から導電率の低い溶融物に変換することが可能である。

溶融容器の縁領域における溶融物と、溶融ユニットの中央領域における溶融物との温度差が、１５０°Ｋ、好ましくは２５０°Ｋより大きい場合は、溶融ユニットまたは溶融容器に強い対流が始まる。強い対流は、溶融物全体、または少なくともその大部分が、電極表面に比べて高温の領域を通過するように、溶融材料を再循環させるのに有利である。電極の溶融物接触面が１５００℃の温度にあるときは、それに応じて、好ましくは溶融容器の中央に配置された領域における溶融温度を１６５０℃以上、好ましくは１７５０℃以上とすることができる。

本発明によれば、溶融物を電極および壁材料に対する負荷限界を上回る高温に加熱できることが、いくつかの利点をもたらす。まず、高溶融ガラス、ガラス・セラミック、セラミックまたは結晶も溶融することが可能である。さらなる利点は、低温よりも高温の方が、化学反応および物理的処理がはるかに迅速に行われることである。例えば、高温の方が、溶融処理と精製処理の両方がはるかに迅速に行われる。温度が２００°Ｋ高くなると、化学反応および物理的処理が３倍またはそれ以上の倍率で加速される。その結果、例として、溶融材料の含有気泡をより迅速に除去できる。例えば、溶融物に気泡が生じる速度は、以下の式で与えられる。

上式において、ρは溶融材料の密度を表し、ｇは重力加速度を表し、ｒは気泡半径を表し、η（Ｔ）は温度依存動粘度を表す。溶融物の温度が高くなると、熱膨張によって、気泡半径が大きくなり、溶融物から気泡へのガスの拡散が加速され、溶融物の粘度が低下する。化学および物理反応をさらに加速させるためには、上述のように、溶融ユニットに強い溶融物の対流が生じると有利である。

本発明の一実施形態によれば、溶融材料を連続処理するために、溶融材料を連続処理するために、溶融材料を溶融容器に対して連続的に供給、排出する。特に、溶融材料を溶融形態で導入口から供給し、同様に溶融形態で排出口から排出することができる。この方法、および対応する装置のこのような実現は、精製ユニットとして相応に構成される装置を例えば溶融加熱炉の下流に容易に接続し、精製後に排出口を介して溶融物をユニットから除去できるため、連続的な生産過程における溶融物の精製に特に好都合である。

さらに、溶融ユニットにおいて、電極が、流れ方向に互いに対向して配置されるか、または流れ方向に対して交差して配置されるように、電極を配置するのが有利である。連続溶融を行う場合に、例えば連続的な流入および流出を伴う精製ユニットとして該装置を使用すると、電極間の電気加熱電流が、実質的に溶融物の流れの主方向、またはそれに対して交差する方向に流れるように電極を設置することが可能である。電流の流れのこれら２つの配置または方向は、なかでも、溶融物における好適な対流循環帯の形成を促進することによって、溶融容器を通じて溶融材料を輸送するために有利である。溶融物の流れの主方向に垂直な回転軸とともに回転する対流循環を形成することが特に好都合である。２つの電極配置、すなわち互いに対向する配置および溶融物の流れの主方向に垂直な配置のいずれが、この性質の対流循環の形成にとってより好都合であるかは、個々の状況において溶融容器の幾何学構造に依存する。対流循環の形成を促進するためには、電極を溶融容器の下部領域に配置することも好都合である。

この場合、有利には、電極の溶融物接触面と、電極間の実質的に中心に位置する溶融物の領域との間に、１５０°Ｋ、好ましくは２５０°Ｋより大きい温度差を設定することが可能である。このように、対流循環を動的に設定して、導入口から排出口への溶融材料の移送を促し、溶融物槽表面に短絡流を生じることなく溶融材料を溶融容器に通す。

電極のこの対向配列により、精製すべき溶融物を生成物ユニットに下から導入する必要はなく、有利には、導入口および排出口を介して、溶融物槽表面の領域において、上から精製ユニットに導入し再び引き出すことが可能である。この配置は、技術的な観点で、溶融物を下から導入するよりはるかに容易に実現される。
好ましい実施形態に基づき、同一の参照符号が同一または同様の部分を示す添付の図面を参照しながら、以下に本発明をより詳細に説明する。

図１Ａから１Ｃは、溶融物を加熱するための本発明による装置の第１の実施形態の様々な図を示す図である。該装置は、全体的に１で示される。図１Ｂは、図１Ａの矢印Ｂの方向から見た装置1の図を示す図である。図１Ｃは、図１Ｂの矢印Ｃの方向から見た上面図を示す図である。装置１は、スカル坩堝として設計された溶融容器３を備える。坩堝は、容器を冷却するための装置の領域で冷却剤を通す管７から製造される。なかでも、銅は、伝熱性が良好であるため、管の好適な材質である。しかし、他方では、銅の強度は特に高くないため、機械強度または熱安定性が高い金属から構成された管、特には高強度または高抵抗性の鋼から構成された管も好適でありうる。

スカル壁を介する熱損失を最小限にするために、壁に、赤外線を反射する表面をさらに設けることができる。例として、この目的で、特には反射を強化するために研磨することもできる白金または金被膜を管７に設けることができる。ロジウム、クロミウム、ニッケルまたはパラジウム、ならびにその合金をこの目的で使用することも可能である。

溶融物槽表面と加熱炉上方大気との境界に形成される三相境界における反応を抑えるために、溶融物槽表面の領域における坩堝に、好ましくは耐薬品性材料から構成される耐火性の鍔１３が配置される。この鍔は、例えば、融解鋳造セラミック材料を含むことができる。それを介して溶融材料が溶融容器の溶融物槽表面の領域において連続的に供給され、排出される溶融材料流路１１に伴う導入口９および排出口１０が、耐火性の鍔に機械加工される。さらに、それを通じて坩堝を空にすることができる底部排出口１５が、溶融容器の基部１４に配置される。図１に示される実施形態の場合とは異なり、スカル管が溶融物槽表面から突出し、耐薬品性を強めるために、例えばその少なくとも溶融物槽表面の領域にプラスチックを塗布することもできる。この目的に適したプラスチックは特にテフロン（登録商標）である。

装置１の本実施形態の側壁に、電極を冷却するためのデバイスの一部として冷却剤接続部６を有し、それを介して冷却剤が電極の内部の流路に通される２つの電極５が、溶融容器の側壁１６の対応する穴に配置される。本発明による配置により、電極５は、溶融容器３の側壁１６の一部に取って代わり、電極５は、さらに溶融容器に互いに対向して配置される。電極の溶融物接触材料における電流密度を低く保つために、電極５は、大きな表面積を維持する。この場合は、電極５は、溶融物の領域における溶融容器の壁表面積の少なくとも１５％を占めるのが好ましい。

溶融物を加熱するために、電極５を介して溶融物に加熱電流を流し、電流が溶融容器の壁を流れ、加熱力を低減できないように、溶融容器３に対して電極５を絶縁する。それでも、絶縁に欠陥が生じた場合に短絡に対する抵抗性を維持するために、さらに溶融容器の壁要素を互いに絶縁されるセグメントに分割することも可能である。また、電極間の加熱電流が、実質的に溶融物の流れの主方向の方向、またはその反対方向に流れるように、電極を装置１に対して溶融物の導入口９および排出口１０と同じ側に配置する。

電極から溶融物に流れる電流が、溶融物接触表面のいずれの点においても５Ａ／ｃｍ^２の電流密度を超えないように、電極は大きな面積寸法を有する。好ましくは５０Ｈｚから５０ｋＨｚの範囲の交流周波数、特に好ましくは２ｋＨｚから１０ｋＨｚの範囲の交流周波数を有する加熱電流を、交流を生成するためのデバイスにより、電極５を介して、溶融容器３に位置する溶融物に流す。

図２は、電極５の模式的断面図を示す図である。電極５は、溶融物接触材料５３に接続され、溶融物の導電加熱のための電源、好ましくは中間周波数変換器に接続されうる電源導体５２を有する。電極５の溶融物接触材料５３は、溶融物と接触する溶融物接触面５１を有する。溶融物の靜水圧に対して溶融物における溶融物接触材料５３を安定化するために、溶融物接触材料５３を支持装置５４に固定する。支持装置５４は、例えば耐火性セラミックから製造されうる。さらに、本実施形態において、支持装置５４には、電極５を取りつけ、固定するのに使用される金属保持板５６も設けられる。金属保持板は、電極を溶融ユニットまたは溶融容器に固定し、電極５の交換を容易にする。

電極５は、溶融物接触面５１が溶融容器の壁領域を形成するように、溶融または精製ユニットに集積される。溶融物接触材料５３は、好ましくは、１６００℃未満の温度において、腐食、および電極材料の溶融物への移行の影響を受ける度合いが小さい白金または白金合金の如き耐火性金属から構成される。例えばＳｎＯ_２セラミックの如き導電性の耐火性セラミックもいくつかの溶融物に好適である。

支持装置５４は、支持装置５４の内部の流体輸送路に接続される多数の接続部６を有する。第１のグループの接続部６１は第１の冷却回路に接続され、第２のグループの接続部６２は第２の冷却回路に接続される。第１の冷却回路は、好ましくは空冷回路で、第２の冷却回路は、好ましくは水冷回路である。さらに、支持構造体５４の内部の第１の冷却回路の流体輸送路は、冷却剤が、溶融物接触面５１の反対側で、溶融物接触材料と直接接触するように配置される。これらの冷却回路は、電極の冷却能力を個別に制御または設定することを可能にする。

さらに、電極は、オーム加熱デバイスを有する。このデバイスは、電源導体３４を介して溶融物接触材料５３に接続される電流源３３を備える。したがって、電極５のオーム加熱を行うために、後に加熱される溶融物接触材料５３に電流を流すことができる。交差流様式の溶融物接触材料５３のこのタイプの加熱は、このように溶融物の特に近くで加熱が行われるため、加熱の惰性が極めて低いので、特に有利である。

図３Ａから３Ｆは、本発明の様々な実施形態の可能な電極構成、溶融容器形態および電極接続の模式図を示す図である。

図３Ａは、図１Ａから１Ｃを参照しながら説明した実施形態と同様に、その基本輪郭の観点で実質的に正方形の溶融容器３を有する装置の第１の実施形態を示す図である。溶融容器の側壁１６は、この場合は、溶融容器３が立方体の形になるようにそれぞれ基部に対して直角に配置されている。電極５０１および５０２は、加熱電極が、溶融容器の全幅に対して溶融容器３における電極間の溶融物を流れなければならないように、溶融容器の反対側に取りつけられるため、溶融物における加熱力の分布が均一になる。溶融物を加熱するために、電極５０１および５０２は、交流を生成するためのデバイスとしての交流源１８の極に接続され、電極対を形成する。

また、電極５０１および５０２は、溶融容器の全高さの下から３分の２までの領域の溶融物槽表面の下の溶融容器の下部に配置される。その結果、電極５０１、５０２は、常に溶融物に完全に浸漬され、腐食の観点で重要な三相境界が回避される。溶融容器の下部領域に電極を配置すると、上部における溶融物槽表面からの熱の消散が、壁および電極を介する熱の消散よりはるかに小さいため、電極の溶融物接触面に比べて温度の高い領域のサイズをさらに大きくする。

図３Ｂは、溶融容器の斜めに配置された２つの対向する側壁１６１および１６２を有する装置の実施形態を示す図である。電極５０１および５０２は、それぞれ、これらの側壁の平面領域を占める。電極を互いに斜めに配置することは、電流が、溶融容器の上部領域におけるより長い距離を網羅し、溶融物がより高温になるため、より良好な導電率を有することを意味する。これによって、異なる経路に沿うオーム抵抗が互いに部分的に整合され、溶融物および電極表面における加熱力の分布が均一になる。

図３Ｃは、複数の電極対を有する装置1の実施形態を示す図である。各々の場合に、壁１６の反対側に配置される電極５０１、５０２、５０３および５０４の２つが組み合わされて、各々の場合に交流源１８または２０によって充電される電極対を形成する。電極５０１および５０２は、この場合は、交流源１８に接続され、電極５０３および５０４は、この場合は、交流源２０に接続される。

本実施形態の電極構成は、十分な加熱力を達成するために、複数の電極対を独立して動作させることで、電極表面積を効果的に増大させるため、溶融物内に高い電流密度を達成することを可能にするので、高い導電率を有する溶融物を加熱するのに特に好適である。しかし、電極対は、導電壁要素、特に溶融容器部を介する分巻接続を回避するように配置されなければならない。

図３Ｄは、複数の電極対を有する装置のさらなる実施形態を示す図である。しかし、図３Ｃを参照しながら説明した装置の実施形態とは異なり、この場合、電極は互いに隣り合って配置されるのではなく、重ねて配置される。この場合は、２つの電極５０１および５０２は、交流源２０によって充電され、溶融容器３に対して同じ側に配置される電極５０３および５０４の上方に、交流源１８によって充電され、溶融物槽表面のより近くに配置される電極対を形成する。このタイプの配置は、重ねて配置された電極対の個別的な動作により、溶融物における空間温度分布に影響を与えることによって、例えば溶融物における１つまたは複数の対流循環帯の形状および範囲を制御することを可能にするのに特に好適である。

図３Ｅは、環状電極５０１、および底部電極の形の第２の電極５０２を有する実施形態を示す図である。この場合の電極５０１は、円形または楕円形の基本輪郭を有する円筒形の溶融容器３の側壁１６の環状領域を占める。示された円形または楕円形の基本輪郭の代替として、多角形の形態であってもよい。

勿論、例として示された他の実施形態は、１つまたは複数の底部電極を有することもできる。このタイプの底部電極は、なかでも、溶融容器の下部領域における加熱力の目標を定めた分配に有利である。これにより、空間の最適な利用が保証され、かつ／または死空間が回避される。

図３Ｆに示された装置の実施形態は、図３Ｅに示された実施形態と同様に、円形または楕円形の基本輪郭を有する円筒形の溶融容器３を備える。電極５０１および５０２は、円筒形の側壁に配置され、それぞれ環状セグメントの形態の側壁１６の領域を形成する。図３Ｅおよび３Ｆに示された実施形態に示される円筒形の溶融容器は、立方形の溶融容器に比べて内壁の表面積が小さいため、熱エネルギーの消散が低減される。しかし、環状セグメントの形態の電極は、溶融物を通じて全く異なる抵抗路を生成する。これは、例えば、再び電極を例えば個別的に動作するセグメントに分割することによって補償されうる。

図４は、特には連続溶融ユニットとして設計された本発明による装置1のさらなる実施形態を示す図である。本実施形態においても、溶融容器３は、スカル坩堝として設計されるのが好ましい。電極５は、溶融容器３に対して反対側に配置され、側壁１６の平面領域を形成する。

溶融材料を加えるためのフィーダ３０が存在するカバー２７が、溶融容器３に配置される。溶融物は、排出口１０を介して排出される。さらに、ガス・バーナが排出口に配置され、溶融物が排出口を通じて排出されるときに冷却されるのを防止する。加えて、冷却ブリッジ２６が、溶融物槽表面２４を通じて、上から溶融物２２に浸漬されるように、排出口とフィーダの間に配置される。これによって、まだ溶融されていない溶融材料が、排出口１０に直接進入するのが防止され、この材料は、十分な長さの時間にわたって溶融容器３に留まる。さらに、例えば開始時に、溶融物２２を、それが導電加熱に十分な導電率を有するのに十分な温度に予備加熱できるガス・バーナが、溶融物槽表面２４の上方の上部加熱炉に配置される。電極５による導電加熱、およびスカル壁および電極５の同時冷却は、中央領域から冷却壁にかけて、溶融物内の温度低下をもたらす。その結果、冷却力と加熱力の相互作用によって、電極表面の温度より高い１５０°Ｋ、好ましくは２５０°Ｋを上回るように、その温度を設定できる高温帯２３が溶融物２２の中央領域に形成される。その結果、さらに、強い対流が溶融物に形成され、１つまたは複数の対流循環帯２５を生成する。このように、溶融材料が溶融容器に通され、溶融物２２において、溶融材料が過度に長い時間にわたって溶融容器に留まる不動帯が回避される。また、それを通じて例えば酸素または希ガスを溶融物２２に吹きつけることができる送風ノズル３２によって対流を強化することが可能である。

図５は、加熱電流の関数としての温度の測定図を示す図である。使用した溶融材料はアルカリ金属を一切含まないディスプレイ・ガラスであった。点線で示される曲線は、溶融物の高温帯２３における温度依存性を示す。実線で示される測定曲線は、溶融物槽表面２４における温度測定値を示し、破線で示される測定曲線は、電極表面における測定値を表す。

この場合は、電極に対して２つの冷却回路による冷却を用いた。このために、溶融物接触材料が配置される伝熱性が良好な板と流体輸送路を介して直接接触する空気を冷却剤として、冷却回路の一方を動作させた。この測定曲線は、本発明による方法は、高温帯２５と電極表面の間に２４２℃の温度差をもたらしたことを証明している。この脈絡において、なかでも、エアロゾルを形成するように水を冷却空気に加えることによって、温度差をさらに大きくすることも可能である。

図６Ａから６Ｃは、溶融ユニット1の模式的断面を示して、開始動作または初期動作の方法工程を示す図である。図６Ａは、このために、溶融ユニット１の溶融容器３に固体の溶融材料３５を充填した開始状態を示す図である。溶融材料３５を例えば充填カレットまたはバッチの形態で加えることができる。

次に、図６Ｂに示されるように、開始電極３７および３９を溶融材料に導入する。開始電極３７および３９は、電流源または電源４１に接続される。次いで、溶融材料の小さい領域を、表面において、この小さい領域の導電率が、開始電極を介する導電加熱に対して十分な大きさになるように、化石バーナによって電極３７と電極３９の間で加熱する。次に、電極３７と電極３９の間の導電加熱によって溶融領域２２０が形成される。電極３７、３９をゆっくりと引き離して、その間の領域２２０のサイズを相応に大きくすることが可能である。

同時に、溶融容器３の壁に集積された電極５１および５２を予備加熱することが可能である。これは、各々の場合において、交差電流様式を実現することで溶融物接触材料のオーム加熱を行う、電極の溶融物接触材料に接続された１つの電源３３によって実施される。溶融物に直面する側の溶融容器３の壁を、導電性および伝熱性の低い材料、例えばセラミック板またはＳｉＯ_２スリップでさらに裏打ちすることが可能である。

交差電流様式は、また、溶融材料を電極の領域で溶融させ、溶融領域２２１および２２２を形成する。開始電極が、電極５１および５２の近傍に到達するまで引き離されると、溶融領域２２１および２２２は、各々の場合において、最終的に溶融領域２２０と接触する。これにより、電極５１および５２の一方から他方へ伸びる溶融領域が形成されることによって、導電ブリッジが形成される。その後、２つの電極５１および５２に対する電源１８が、動作を開始することができ、このように、これらの電極により高出力で溶融物を加熱することができる。

本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示す図である。 本発明の第１の実施形態を示す図である。 電極の模式断面図を示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明の様々な実施形態についての電極構成、溶融容器形態および電極接続を模式的に示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態を示す図である。 加熱電流の関数としての溶融ユニットにおける温度の測定図を示す図である。 溶融ユニットの模式的な断面を用いて、開始動作の方法工程を示す図である。 溶融ユニットの模式的な断面を用いて、開始動作の方法工程を示す図である。 溶融ユニットの模式的な断面を用いて、開始動作の方法工程を示す図である。

符号の説明

１ 溶融物加熱装置
３ 溶融容器
５１、５０１、５０２ 電極
５１ 電極５の溶融物接触面
５２ 電源導体
５３ 電極５の溶融物接触面
５４ 溶融物接触材料５３用支持構造体
４６ 金属保持板
６ 冷却剤接続部
６１ 第1の冷却回路用の接続部
６２ 第２の冷却回路用の接続部
７ スカル坩堝の管
９ 導入口
１０ 排出口
１１ 溶融材料流路
１３ 耐火性鍔
１４ 溶融容器の基部
１５ 底部排出口
１６ 溶融容器３の側壁
１６１、１６２ 溶融容器３の傾斜配置側壁
１８、２０、３３ 交流源
２２ 溶融物
２２０、２２１、２２２ 溶融領域
２３ 高温領域
２４ 溶融物槽表面
２５ 対流循環
２６ ブリッジ
２７ カバー
２８、２９ ガス・バーナ
３０ フィーダ
３２ 送風ノズル
３４ 電源導体
３５ 固体溶融材料
３７、３９ 開始電極
４１ 開始電極３７、３９用電源

Claims (71)

1. 冷却壁を有する溶融容器（３）で溶融物（２２）を加熱するための方法であって、前記溶融物（２２）を導電加熱し、少なくとも２つの冷却電極（５、５０１、５０２）の間に電流を流し、前記電極（５、５０１、５０２）は、それぞれ前記溶融容器（３）の壁（１４、１６）の一部に取って代わる方法。
2. 前記溶融物の少なくとも１つの領域を、電流によって、使用限界温度、特に前記電極（５、５０１、５０２）の少なくとも１つの溶融接触材料の溶融または分解温度を上回る温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記電極（５、５０１、５０２）を、個々に設定し、かつ／または制御できる様式で冷却する請求項１または２に記載の方法。
4. 前記電極（５、５０１、５０２）を溶融容器の冷却壁の穴に挿入する請求項１、２または３に記載の方法。
5. 少なくとも１つの冷却流体、特に空気および／または水を前記電極（５、５０１、５０２）に通すことによって冷却を行う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 低圧送風器によって、気体冷却流体、特に空気を通すことによって冷却を行う請求項５に記載の方法。
7. １０００ｍｂａｒ未満、好ましくは５００ｍｂａｒ未満、特に好ましくは１５０ｍｂａｒ未満の圧力差で前記電極（５、５０１、５０２）に冷却剤を通す請求項６に記載の方法。
8. 放射線エネルギー、特に赤外線を導入することによって前記溶融物をさらに加熱する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 好ましくは５０Ｈｚから５０ｋＨｚの範囲の交流周波数、特に好ましくは２ｋＨｚから１０ｋＨｚの範囲の交流周波数を有する交流によって前記溶融物（２２）を加熱する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）および前記電極（５、５０１、５０２）の温度を、高度の腐食が生じる温度未満に維持する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記溶融物（２２）の温度を少なくとも１６００℃、好ましくは１７００℃を上回る温度の範囲に維持する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記少なくとも２つの電極（５、５０１、５０２）の前記溶融物接触面の温度を１６５０℃未満、好ましくは１５００℃未満に維持する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記溶融容器（３）の縁領域における前記溶融物（２２）と溶融ユニットの中央領域における前記溶融物（２２）との温度差は１５０°Ｋ、好ましくは２５０°Ｋを上回る請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 溶融温度での前記溶融物（２２）の導電性は、１０^−３から１０^２Ω^−１＊ｃｍ^−１の範囲、好ましくは１０^−２から１０^１Ω^−１＊ｃｍ^−１の範囲の導電率を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 所定の加熱力に対して、前記電極（５、５０１、５０２）から前記溶融物（２２）に流れる電流は、いずれの点においても５Ａ／ｃｍ^２の電流密度を超えない請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 溶融材料を連続的に供給、排出する請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記溶融材料を、導入口（９）を介して溶融形態で供給し、排出口（１０）を介して溶融形態で排出する請求項１６に記載の方法。
18. 加熱電流は、実質的に前記溶融物（２２）の流れの主方向に沿って、またはそれに対して垂直に前記電極の間を流れる請求項１６または１７に記載の方法。
19. １５０°Ｋ、好ましくは２５０°Ｋより大きい温度差を、前記電極の前記溶融物接触面と、前記電極間の実質的に中心に位置する前記溶融物（２２）の領域との間に設定する請求項１８に記載の方法。
20. 導入口（９）および排出口（１０）は、溶融物槽表面（２４）の領域において前記溶融材料を供給し、排出する請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 少なくとも１つの電極（５、５０１、５０２）を少なくとも時々加熱する請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 電流を前記溶融物接触材料に交差印加することによって、電極の加熱を行う請求項２１に記載の方法。
23. 十分な導電率の溶融物流路を前記溶融容器内の電極間に設ける開始動作を含む請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 開始動作時に、前記電極および／または前記壁の一部を、それらの温度が加熱炉上方大気の露点を上回るのに十分な温度に加熱する請求項２３に記載の方法。
25. 溶融材料を溶融するために、開始電極を溶融容器に導入し、前記開始電極を介して前記溶融材料に電流を通す請求項２３または２４に記載の方法。
26. 前記開始動作時に前記開始電極を引き離す請求項２５に記載の方法。
27. より高い導電率を有する溶融物からより低い導電率を有する溶融物への溶融物変換を含む請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記電極を前記開始動作前に互いに押しつけ、前記開始動作時に引き離す請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記開始動作時に前記溶融材料を溶融するために、輻射エネルギー、特に赤外線を前記溶融材料に供給する請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 溶融物を加熱する、特に溶融物を高温精製するための装置（１）であって、
    −溶融材料を受け入れるための、冷却壁（１４、１６）を有する溶融容器（３）と、
    −前記溶融物（２２）を導電加熱するための少なくとも２つの電極（５、５０１、５０２）とを備え、
    前記電極（５、５０１、５０２）は、それぞれ前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）の一部に取って代わる装置（１）。
31. 前記電極（５、５０１、５０２）を前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）に挿入する請求項３０に記載の装置。
32. 電極表面積は、前記溶融容器の壁表面積の１％、好ましくは１０％、特に好ましくは１５％より大きい面積に取って代わる請求項３０または３１に記載の装置。
33. 前記電極（５、５０１、５０２）を冷却する、特に前記電極（５、５０１、５０２）の前記溶融物接触材料を冷却するための少なくとも１つのデバイスを含む請求項３０、３１または３２に記載の装置。
34. 前記電極（５、５０１、５０２）を冷却するための前記少なくとも１つのデバイスは流体輸送デバイスを備える請求項３３に記載の装置。
35. 前記流体輸送デバイスは、低圧送風器、特に、１０００ｍｂａｒ未満、好ましくは５００ｍｂａｒ未満、特に好ましくは１５０ｍｂａｒ未満の圧力差を生成する低圧送風機を備える請求項３４に記載の装置。
36. 前記電極（５、５０１、５０２）は、冷却流体流路を有し、特に、前記冷却流体流路は、１５０ｍｂａｒ以下の冷却流体圧力差でも冷却流体の十分な流れが達成されるような寸法を有する請求項３０乃至３５のいずれか１項に記載の装置。
37. 前記電極（５、５０１、５０２）を冷却するための前記デバイスは、好ましくは２つの異なる冷媒、特に好ましくは空気および／またはエアロゾルおよび／または水に対する少なくとも２つの冷却回路を備える請求項３０乃至３６のいずれか１項に記載の装置。
38. 前記電極（５、５０１、５０２）の冷却力を制御するためのデバイスを含む請求項３６または３７に記載の装置。
39. 前記電極によって形成されない前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）の領域を冷却するためのデバイスをさらに含む請求項３３乃至３８のいずれか１項に記載の装置。
40. 前記溶融容器（３）は、スカル壁および／またはセラミック壁を備える請求項３０乃至３９のいずれか１項に記載の装置。
41. 前記溶融容器（３）はスカル壁を備え、好ましくは冷却金属管を備える前記スカル壁は、前記溶融物（２２）に直面する側で、好ましくはセラミック板またはスリップ、特にＳｉＯ_２スリップの形態の伝導率の低い材料で裏打ちされている請求項４０に記載の装置。
42. 前記電極（５、５０１、５０２）は、特に前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）に対して電気的に絶縁されて配置されている請求項３０乃至４１のいずれか１項に記載の装置。
43. 好ましくは５０Ｈｚから５０ｋＨｚの範囲の交流周波数、特に好ましくは２ｋＨｚから１０ｋＨｚの範囲の交流周波数を有する交流（１８、２０）を生成するためのデバイスを含む、請求項３０乃至４２のいずれか１項に記載の装置。
44. 前記電極（５、５０１、５０２）は、板および／またはボタンおよび／または棒電極を含む請求項３０乃至４３のいずれか１項に記載の装置。
45. 前記電極（５、５０１、５０２）は、例えばＳｎＯ_２セラミックおよび／または耐火性金属、特に高溶融金属、特にタングステン、モリブデン、タンタル、オスミウム、ハフニウムまたはそれらの合金、および／または白金金属、特に白金、イリジウム、ロジウムまたはそれらの合金の如き導電セラミックを含む溶融物接触材料を含む請求項３０乃至４４のいずれか１項に記載の装置。
46. 前記電極（５、５０１、５０２）は、微粒子安定化材料、特に高強度白金材料を含む溶融物接触材料を含む請求項３０乃至４５のいずれか１項に記載の装置。
47. 前記電極（５、５０１、５０２）および／または前記溶融容器（３）の前記壁（１４、１６）は、前記溶融物（２２）に対して化学的抵抗性を有する請求項３０乃至４６のいずれか１項に記載の装置。
48. 前記電極（５、５０１、５０２）の少なくとも１つは、少なくとも２つの電極セグメントを有する請求項３０乃至４７のいずれか１項に記載の装置。
49. 前記電極（５、５０１、５０２）は、好ましくは、前記溶融物（２２）の流れの方向、またはそれに対して垂直の方向に互いに対向して配置されるように、前記溶融容器（３）の下部に配置されている請求項３０乃至４８のいずれか１項に記載の装置。
50. 前記電極（５、５０１、５０２）は、前記装置に交換可能に固定されている請求項３０乃至４９のいずれか１項に記載の装置。
51. 前記電極（５、５０１、５０２）は、前記溶融容器（３）の下部、好ましくは前記溶融容器（３）の下から３分の２の高さの領域における溶融物槽表面（２４）の下に配置されている請求項３０乃至５０のいずれか１項に記載の装置。
52. 複数の電極対および／または複数の電極セグメント対をさらに含む請求項３０乃至５１のいずれか１項に記載の装置。
53. 前記電極（５、５０１、５０２）の溶融物接触面（５１）は、互いに斜めに配置されている請求項３０乃至５２のいずれか１項に記載の装置。
54. 前記溶融物（２２）の流れの主方向の方向から見ると、前記電極（５、５０１、５０２）は、好ましくは、前記溶融容器（３）の下部において、前記溶融物（２２）の流れの方向に互いに対向して位置するように配置される請求項３０乃至５３のいずれか１項に記載の装置。
55. 前記溶融容器（３）は、正方形、長方形、多角形、楕円形または円形の基本輪郭を有する請求項３０乃至５４のいずれか１項に記載の装置。
56. 前記電極（５、５０１、５０２）の少なくとも１つは、平面形または環形または環のセグメントの形態の前記溶融物容器（３）の前記壁（１４、１６）の領域を形成する請求項３０乃至５５のいずれか１項に記載の装置。
57. 好ましくは、前記溶融物槽表面（２４）を通じて上から前記溶融物（２２）に浸漬させるように配置されるブリッジを含む請求項３０乃至５６のいずれか１項に記載の装置。
58. 追加加熱用デバイスを含む請求項３０乃至５７のいずれか１項に記載の装置。
59. 前記追加加熱用デバイスは、少なくとも１つの化石バーナ（２８、２９）、および／または少なくとも１つのプラズマ・トーチ、および／または少なくとも１つの抵抗加熱素子、および／または少なくとも１つの赤外線放射器を備える請求項５８に記載の装置。
60. 前記溶融容器（３）の基部に、前記溶融物（２２）の少なくとも１つの排出口（１５）を含む請求項３０乃至５９のいずれか１項に記載の装置。
61. 好ましくは、前記溶融容器（３）の基部（１４）に配置された少なくとも１つの送風ノズル（３２）を含む請求項３０乃至６０のいずれか１項に記載の装置。
62. 前記電極（５、５０１、５０２）の少なくとも１つは、加熱装置を備える請求項３０乃至６１のいずれか１項に記載の装置。
63. 前記加熱装置は、オーム加熱デバイスを備える請求項６２に記載の装置。
64. 前記加熱装置は、前記溶融物接触材料、またはその下に位置する導電性材料に接続される電流源（３３）を備える請求項６２または６３に記載の装置。
65. 前記加熱装置は、冷却流体を加熱するための装置を備える請求項６２乃至６４のいずれか１項に記載の装置。
66. 前記加熱装置は、電気および／または化石加熱器および／または廃熱加熱器を備える請求項６５に記載の装置。
67. 前記電極は、変位可能に配列されている請求項３０乃至６６のいずれか１項に記載の装置。
68. 特に請求項３０乃至６７のいずれか１項に記載の、溶融材料を受け入れるための溶融、調整または精製容器（３）を有し、前記溶融、調整または精製容器（３）は、赤外線を反射する表面を有する溶融物加熱装置（１）。
69. 赤外線を反射する前記表面が研磨されている請求項６８に記載の装置（１）。
70. 赤外線を反射する前記表面は、赤外線を反射する被膜、特に金、白金、ニッケル、クロミウムまたはロジウム被膜を含む請求項６８または６９に記載の装置（１）。
71. 赤外線を反射する前記表面は、前記溶融物（２２）を導電加熱するための少なくとも２つの電極（５、５０１、５０２）の溶融接触材料の表面を含み、これらの電極（５、５０１、５０２）は、前記溶融、調整または精製容器（３）の前記壁（１４、１６）の一部に取って代わる請求項６８乃至７０のいずれか１項に記載の装置（１）。
    

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