JP2006521993A

JP2006521993A - ガラス本体及び測定プローブの処理方法及び処理装置

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Publication number: JP2006521993A
Application number: JP2006505507A
Authority: JP
Inventors: ハーラー，ヴォルフガング; ハヨズ，オトマール; メリノ，ダーフィット; アレンスパハ，トーマス
Original assignee: Mettler Toledo Schweiz GmbH
Current assignee: Mettler Toledo Schweiz GmbH
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: WO2004087592A1; JP4642746B2; US8371496B2; DE502004008449D1; EP1620366A1; CN1771204B; DE10315161A1; WO2004087592B1; EP1620366B1; US20060096975A1; CN1771204A; ATE414044T1

Abstract

本発明による方法及び装置（１）は、多層ガラス本体特に化学センサー又は測定プローブのためのガラス膜（２５）を備えたガラス本体（２０）を処理する機能を果たし、該方法及び装置においては、内側管（２１）の少なくとも１つの壁又は一部分が融着されるべきであり、融着が第１のチャンバ（１９２）を閉塞する目的を有することができる。本発明に従って、放射線エネルギを吸収する機能を果たすガラス要素（２８６）は、融着されるべき内側管（２１）の壁又は内側管の一部分（２１０）の近くに挿入される。ガラス部材（２８６）は、少なくとも１つのエネルギ放射器（１７）の放射線エネルギに曝され、それによって、ガラス要素（２８６）と前記内側管（２１）の壁又は一部分（２１０）とが相互に融着される。

Description

発明の分野

本発明は、多層ガラス本体を処理する方法及び装置に関し、更に、請求の範囲１，１０，１６及び１８の各々の総括的な部分に記載されているガラス本体及びガラス本体を備えた測定プローブに関する。

本発明は、特に、測定要素を備え且つ特に例えば下に示すＭｅｔｔｌｅｒ−ＴｏｌｅｏＧｍｂＨ，ＣＨ−８９０２Ｕｒｄｏｒｆの製品説明書に記載されている種類のｐＨ電極における化学センサー用に使用されるガラス本体を処理する方法及び装置に関する。
［１］“Ｌｏｗ−ｍａｉｎｔｅｎａｃｅｐＨｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｓ／低メンテナンス性のｐＨ電極及び装置”２００２年９月；［２］“ＩｎＰｒｏ２０００ｐＨ−ＥｌｅｃｔｒｏｄｅｎｍｉｔＦｌuｓｓｉｇｅｌｅｒｔｒｏｌｙｔｕｎｄｉｎｔｅｓｇｒｉｅｒｔｅｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｆuｈｌｅｒ”（ＩｎＰｒｏ２０００ｐＨｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｗｉｔｈｆｌｕｉｄｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ／液体電解質及び一体化された温度センサーを備えたインプロ２０００ｐＨ電極），２０００年１０月；又は［３］“Ｉｎｐｒｏ３２００（ＳＧ）ｐＨ−ＥｌｅｃｔｒｏｄｅｎｍｉｔＧｅｌｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｕｎｄｉｎｔｅｇｒｉｅｒｔｅｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｆuｈｌｅｒ”（ＩｎＰｒｏ２０００ｐＨｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｗｉｔｈｇｅｌｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ／ゲル電解質及び一体化された温度センサーを備えたインプロ２０００ｐＨ電極）２００２年１月
組み合わせ電極として形成され且つガラス電極及び基準電極を含んでいるｐＨ電極の原理的な構造は、上記［２］及び［３］ばかりでなく添付図１にも示されている。組み合わせ電極の設計概念の下においては、取り出しリード部材２８１を備えているガラス電極及び基準電極２８２を備えている基準電極は、結合されたユニットとして作られている。基準電極はガラス電極を包囲している。これらのｐＨ電極の機能原理は、［４］実験的な構成を図示している図２０．９に関するＣｈａｒｌｅｓＥ．Ｍｏｒｔｉｍｅｒ，“Ｃｈｅｍｉｅ，ＤａｓＢａｓｉｓｗｉｓｓｅｎｄｅｒＣｈｅｍｉｅ”第５版，ＧｅｏｒｇＴｈｉｅｍｅＶｅｒｌａｇ，ＮｅｗＹｏｒｋ１９８７年，第３３７〜３３８頁に記載されている。

内側管内に囲繞され且つ薄肉ガラス半球又はガラス薄膜２５で終端している第１のチャンバ２９１の内側においては、通常、銀／塩化銀からなる取り出しリード部材２８１が、規定されたｐＨ値の溶液又はガラス薄膜２５の内面と取り出しリード部材２８１との間の導電性接続を表す内部緩衝液２７１内に浸漬される（緩衝液に関しては、上記［４］の第２９２頁を参照）。

半透性のガラス薄膜２５はｐＨ感知性である。半透性ガラス薄膜２５の面間に発生する電位は、試験された溶液のｐＨ値又は測定されるべき他の物質のための直接的な測定値を表している。ナトリウムイオンＮａ^＋か水素イオンＨ^＋によって置換されるので、ｐＨ電極が測定されるべき物質内に浸透されると、ガラス薄膜２５は、すぐに外側に面している側が膨潤し始める。内側は永久的に内部緩衝液２７１によって湿潤されているので、内側は常に膨潤状態である。内側緩衝液のｐＨ値は通常はｐＨ７すなわち中性レベルに設定されている。０．０００１ｍｍ未満の深さを有する膨潤した表面層は、分散によって溶液の水素イオン及び内側緩衝液のイオンを吸収することができる。ｐＨ電極が内側緩衝液２７１と同じプロトン濃度を有する試験物質内に浸漬される場合には、内側緩衝液と試験物質との各々の電荷の差は理想的にはゼロに等しい。結局、この場合には、ガラス薄膜２５の面間に電位が生じない。電位の欠如によって、試験物質が同様に７のｐＨ値を有するという結論を引き出すことができる。試験物質が内側緩衝液２７１よりも多いか又は少ない電荷を有している場合には電位差が存在し、この電位差の極性は、試験物質における正電荷の余剰又は不足を表している。

取り出しリード部材２８１内に生じる電位は、基準電極２８２においてそれ自体が確立する電位と比較される。理想化された仮定の下では、基準電極２８２における電位は、試験物質内のイオン濃度に依存して一定のままである。２つの電位の差は、実際の測定信号を生じ、これは試験物質内のイオン濃度についての情報を提供する。

基準電極は、通常はＫＣｌ溶液である電解質２７２内に浸漬され且つイオン移動によって電解質に導電接続される。第２のチャンバ２９２の内側で内側管２１の外壁と外側管２２の内壁との間に囲繞されているＫＣｌ溶液２７２は、多孔質の別個の壁又は膜２６を介してゆっくりと試験物質内へ拡散し、それによって試験物質に対する電気的な接続を確立する。膜２６がＫＣｌ容器に対して流体透過性であることが重要であるけれども、一方、試験物質は、外部からＫＣｌ溶液２７２内へ移動せしめられない。このことは、例えば、ＫＣｌ溶液２７２の頂面を試験物質の頂面よりも常に高く維持することによって防止することができる。更に、ＫＣｌ溶液の外部への拡散は、内部電気抵抗を小さく保つために出来るだけ強くなければならない。このようにして、膜２６は、ＫＣｌ溶液２７２と、通常は異なるイオン濃度を有している試験物質との間の多孔質セパレータである。膜２６は、一方では溶液がそれらのイオン濃度のレベルが等しくならないようにし、他方ではイオンの流れが膜を通過して流れる。

ガラス膜２５は、その機械的な安定性を理想化するために半球形状に吹込成形されるのが好ましい例えば０．３乃至０．５ｍｍの厚みを備えた球面ガラスによって構成されている。ガラスの組成は、７２％ＳｉＯ_２、２２％Ｎａ_２Ｏ及び６％ＣａＯであり、これは、例えば、対応量のＳｉＯ_２、ＮａＣＯ_３、ＣａＣＯ_３を溶融することによって得ることができる。

ｐＨ電極のガラス本体を形成する好ましい方法は、図２ａに示されているように、ガラス膜２５によって一端が閉塞される第１のチャンバ２９１と、リング状プレート２３によって一端が閉じられている第２のチャンバ２９２とを形成するために、内壁がリングプレート２３によって内側管２１に結合されている外側管２２を有している浸漬管２を使用することである。

ガラス膜２５を形成するために、浸漬管２は溶融ガラス及び少量の溶融ガラスを含む坩堝内に導入され、図２ｂに示されているように、外側管２２の下方の縁に付着している所謂ゴブ２４が取り出される。ガス媒体の流入によって、溶融ガラスからなるゴブ２４は、吹込成形されて薄膜の半球ガラス膜２５とされ、それによって図２ｃに示されたガラス本体２０が形成される。

図３ａは、第１のチャンバ２９１が内側緩衝液２７１によって満たされ、取り出しリード部材２８１が取り付けられた図２ｃのガラス本体２０を示している。取り出しリード部材２８１は、好ましくは圧締めされた結合部２８４によって、測定装置と係合する機能を果たすプラグ接点２８３に接続されている端子線２８５を備えている。もちろん、端子線２８５をこの測定器に接続するための他の方法も存在する。例えば、端子線２８５の接続部分は、ガラス本体２０の外側へ取り出し且つ例えばはんだ付けによって接続することができる。

第１のチャンバ２９１と第２のチャンバ２９２とを相互に分離するためには、チャンバ２９１が内側緩衝液２７１で満たされ、取り出しリード部材２８１が取り付けられた後に、第１のチャンバ２９１を緊密にシールすることが好ましい。とりわけ、これは、例えばプラグ接点２８３を接続するときに内側緩衝液２７１の汚染を避ける役目を果たす。

図３ｂに図示されている従来技術の概念においては、外側管２２の部品２２０は、内側管２１を露出させて内側管２１の部分２１０がバーナーによって加熱して相互に融着させることができるように取り外されている。このようにして、第１のチャンバ２９１は、内側管２１の融着された部分２１０によって閉塞され、それによって、内側緩衝液２７１は漏洩を防止され且つ異物が入るのを防止される。

内側管が溶融された後に、外側管２２の分離された部分は再び結合させる必要がある。再び結合される部分は精密に同軸状態に整合され、仕上げられたガラス本体２０を備えたｐＨ電極を例えばアーマチュアのような適当な容器内に精密嵌合状態で取り付けることができるようにする必要がある。

しかしながら、上記したガラス本体を製造する従来技術による方法、より特定すると測定素子を含んでいるガラス本体の内側管を融着する従来技術による方法は、かなりの費用によって且つ経験者によってのみ行うことができるものである。

内側管と外側管とを備えた流体電極を製造する方法及び装置は、ＣＨ６７０５１６に記載されており、この装置においては、内側管は溶液で満たされており、該溶液内に金属接点が浸漬されている。金属接点は、内側管から、流体を周囲空間から分離している気密シールされた閉塞部材内へと通過している。この方法は、内側管が選択された波長の電磁波を吸収するガラスからなり、外側管はこれと同じ波長の電磁波を吸収することなく透過させるように透明である点において区別される。気密な閉塞部材を製造するために、内側管は、適当に選択された波長で放射線照射されて融着閉止され、管自体が金属接点の周囲に溶融収縮する。

坩堝内で溶融ガラスから放出される熱が内側管の材料によって吸収され、それによって、例えば上記したリングプレートによる内側管と外側管との間の接合は緩くなり得る点で、内側管の溶融に先行するプロセスステップ、特に、膜を形成するステップにおいて生じる問題を提起し得る。ＣＨ６７０５１６Ａ５によれば、この問題は、内側管のための２つの異なるタイプのガラスを使用して解決することができ、この内側管の下方部分は外側管と同じタイプのガラスによって作られており、内側管の上方部分は、電磁波を吸収するタイプのガラスによって作られている。

２つのタイプのガラスによって作られているこの種の管は、製造に比較的費用がかかる。更に、溶融領域内でこの管が収縮するときに、管の壁と金属接点との間に不完全な閉塞が生じるという点で危険性が存在する。従って、上記の溶融方法は、厳密に予定された長さの時間を必要とする。更に、内側管の溶融の厳密な位置を制御するためには、放射線を右側の場所上に集光させるために複雑な光学的調整が必要である。

従って、本発明は、多層ガラス本体を処理するための改良された方法及び改良された装置を提供し、更に、この改良された方法によって製造されたガラス本体だけでなくガラス本体を備えた測定プローブを提供することをも目的とする。

特に、本発明は、多層ガラス本体を処理する改良された方法であって、ガラス本体内のチャンバが緊密に閉塞され得る低廉な方法を提供する改良された方法を提供することを目的としている。

更に、別の目的として、本発明は、製造が低廉であり且つ作動が容易であり、それによって、ガラス本体が好ましくは自動化された方法によって迅速且つ正確に仕上げることができる装置を提供することを目的としている。

上記の目的は、各々、請求項１，１０，１６及び１８の特徴を備えた方法、装置、ガラス本体及び測定プローブを提供することによって達成される。本発明の更に発展させた有利な実施形態が付加的な請求項に記載されている。

本発明の方法及び装置は、多層ガラス本体特にガラス膜を有し且つ化学センサー又は測定プローブにおいて使用される種類のガラス本体を処理する方法であって、ガラス本体の少なくとも１つの壁又は内側管が部分的に溶融され第１のチャンバが溶融によって閉塞される方法においてある種のステップを行う機能を果たす。

本発明に従って、放射線エネルギを吸収する機能を果たす固体又は粉末形態のガラス要素は、融着されるべき壁部分又は内側管の領域内に挿入される。ガラス要素は、該ガラス要素が壁部分又は内側管部分と共に融着されるやり方で少なくとも１つの放射線エネルギ発生源によって照射される。

融着は、ガラス部材を液化し且つ変形させて、ガラス部材が面同士の接触を形成し、それによって、内側管又は壁の隣接部分を溶融してガラス部材と内側管又は壁とが相互に融着されるようにする。ガラス部材は、照射が開始される前に隣接する内側管部分と均質な接触状態にある必要がないので、ガラス部材は、問題なくガラス部材内に挿入し且つ正しく配置することができる。

上記の方法は、特に、ｐＨ電極において使用されるガラス部材の内側管を融着するという利点を有している。このタイプのガラス本体は、内側緩衝液で満たされており且つガラス膜によって一端が閉じられている第１のチャンバを内側管の内側に有している。本発明の方法においては、第１のチャンバは、内側管の一部分を融着することによって緊密にシールされる。外側管は、融着プロセス中は一部品のままである。

このプロセスにおいて溶融しない導電性リード端子と少なくとも１つのガラス部材とは、一緒に内側管内に挿入される。リード端子は、融着されるべきであり且つ内側緩衝液内に浸漬されている取り出しリード部材と第１のチャンバの外側の接点プラグとの間の接続を形成する内側管の部分内を通過する。リード端子は、ガラス本体に対してなされるプロセスステップ中に溶融されない例えば白金のような貴金属によって構成されるのが好ましい。

好ましくは、非溶融性の導電リード端子は、正しい位置決めを容易にするために、リング形状のガラス部材によって包囲されている。
本発明の好ましい概念に従って、放射線エネルギを吸収する役目を果たすガラス部材は、一体形態又は１以上の部品形態で又は粒子形態で存在する金属酸化物又は金属を含んでいる。この金属酸化物又は金属は、放射線エネルギ例えば赤外線に曝すか又は誘導エネルギ結合によって加熱される。

このようにして、エネルギ吸収ガラス要素を含んでいるガラス部材は、外側管の部分を切り取る必要なく処理することができる。
提案された方法においては、融着プロセスに亘って正しい制御及び融着領域に隣接した部品に作用する力を有することは必須である。例えば、内側管が２つに分離されること又はガラス本体の他の部分が害されることが阻止される必要がある。更に、融着プロセス中に単に緩く結合されたままである部品が相対的に捻られること（このことは、所望の機能又はガラス本体の外観にとって有害であるかも知れない）もまた阻止されることが必要である。

上記の問題を解決するためには、融着プロセスを受けるべきであるガラス本体の部品、例えば内側管は、融着プロセス中に溶融された材料によってのみ固定部品に結合される部品が軸線方向すなわち内側管の長手軸線に沿って動くことができるような方法で固定位置に保持される。従って、ガラス本体の全ての部品は軸線方向に整合したままである。本発明の概念は更に、例えば制限ストッパによって内側管の自由な部分の動きを所望の値に制限する手段を含んでいる。

本発明の概念はまた、融着プロセス中に規定された軸線に沿ってガラス本体を正確にガイドする構造をも含んでいる。
放射線エネルギを吸収する機能を果たすガラス要素は、均一に加熱されてガラス部材が液相にされた後に周囲の内側管が均一に接触せしめられるようになされているのが好ましい。これは、内側管を、融着プロセス中にガラス本体の溶融材料がリング形状の接点領域に沿って内側管に対して押圧されて、接触した部分が均一に加熱されるという効果を有している。

融着プロセス中に自由に動く浸漬管の部分の変位は、融着されるべきである内側管の部分内の位相変化を検知し且つエネルギ放射器をガラス本体特に内側管がわずかに必要とされるエネルギ量に曝されるようなやり方で制御するために有利に使用される。好ましくは、この構造は、内側管の自由な部分の変位を検知し且つ制御ユニットに信号を送る光学的センサー例えば光ゲート又はカメラを含んでいる。他の非光学的な原理に対して作用するセンサー、例えば容量センサーを使用することもまた可能である。

これと同じ光ゲートは更に、ガラス本体の位置決めのための基準線として使用することもできる。例えば、ガラス本体は、基準線まで下げられ且つ固定された値だけ実質的に持ち上げられて、エネルギ放射器の作動領域内に正しく位置決めされる。

光ゲートは、融着プロセス前の基準線として及び融着プロセス中の検知線として使用することができるように位置決めされるのが好ましい。もちろん、１以上の光ゲートを使用することもできる。

従って、本発明による装置は、モーターによって軌道上を摺動し、駆動され、制御されるステップを備えていて、ガラス本体がこれらのステップにおいて締結されることができ且つ少なくとも１つのエネルギ放射器によって放射される放射線エネルギがガラス本体内に挿入されたガラス部材と相互作用することができる作動範囲内へ動かされるようにすることが好ましい。本発明の方法は、簡単な構造の装置によって一般的で且つ主として自動化された方法によって行うことができる。

好ましい実施形態の説明

本発明の装置１及び本発明の方法の以下の説明は、図４乃至８に示されている例示的な実施形態に言及している。必須の各方法ステップは、符号Ａ乃至Ｇによって特定されており且つ人差し指が伸ばされた手によって図面内で示されている。

図１は、公知の従来技術によるｐＨ電極を図示しており、このｐＨ電極は、端部が薄肉の球状ガラス膜２５とされており且つ外側管２２によって包囲されている内側管２１内の内側緩衝液２７１に浸漬されている取り出しリード部材２８１を備えている。このｐＨ電極の機能的原理は最初に説明された。本発明の方法によって更に処理するのに適しているガラス本体２０の製造は図２ａ乃至２ｃを参考にして上記した。

ガラス本体２０を処理する公知の従来技術による方法は、図３ａ及び３ｂを参考にして説明した。図３ａ及び３ｂにおいては、ガラス本体の第１のチャンバ２９１は内側緩衝液２７１によって満たされており、接点プラグ２８３に結合されている取り出しリード部材２８１が取り付けられている。図３ｂは、第１のチャンバ２９１が公知の従来技術の方法に従って内側管２１を融着することによって閉塞された後の図３ａのガラス本体２０を図示している。

図４は、若干長くされた内側管２１を備え、内側緩衝液２７１が内側管２１を介して第１のチャンバ２９１内に注がれている図２ｃのガラス本体２０を示している。取り出しリード部材２８１は、第１のチャンバ２９１内に挿入され、接続リード線２８５２の螺旋状部分２８８によって内側管２１内に中心決めされている。接続リード線は、銀及び塩化銀からなり且つこの好ましい実施形態においては圧締めされた結合部２８４によって接点プラグに接続されているリード端子２８５１に接続されている。内側管２１内で、リード端子２８５１は融着されるべき部分２１０内に位置決めされている。

貴金属（例えば白金）からなるリード端子２８５１は、放射線エネルギを吸収するように設計されているリング状のガラス部材２８６によって包囲されている。放射線吸収性ガラス部材２８６は、一体形状又は１以上の部品として又は粒子状で存在している金属酸化物又は金属例えば酸化鉄を含んでいる。この金属酸化物は、放射線エネルギ例えば赤外線に曝すこと又はガラス部材２８６を溶融させる誘導エネルギ結合によって加熱される。放射線エネルギに曝すことによって加熱することができる他の材料を使用することもできる。上記したように、１以上の放射線吸収性ガラス部材２８６を使用することもでき、放射線吸収性ガラス部材は粉末形態とすることもできる。ガラス部材２８６は、リード端子２８５１の近く又は接続リード線２８５２の近くに配置することができる。

赤外線によってガラスリングを融着する装置は、［６］米国特許６，３５４，９０１Ｂ１によって知られている。ガラスリングの融着は、放電ランプ内に電極が導入される流通穴を閉塞する機能を果たす。この融着プロセスにおいては、ガラスリングは、放電ランプの開口部の定位置に設定され且つ融着されて、溶融材料は、放電ランプ自体のガラスを溶融することなく前記穴内に上方から垂直方向に流れることができる。

本発明によるガラス本体２０の処理においては、ガラス本体は、ガラス部材２８６が必要とされる量の放射線エネルギに曝すことができるような方法で少なくとも１つのエネルギ放射器１７（図６乃至８を参照のこと）の作動領域内へ入れられる。上記したように、融着プロセス及び融着領域に隣接している部品に作用する力が正しく制御されることは本発明の方法にとって必須である。このことは、図５乃至８に示されている本発明の装置１を使用することによって有利に達成される。

図５は、軌道レール１２によってガイドされ且つ第１のモーター１３によって駆動されるスライドステージ１１と駆動主軸１４とを備えている本発明の装置１の上方部分を示している。スライドステージ１１上に取り付けられている第２のモーター１５は、垂直方向下方に配向され且つスライドステージ１の軌道に平行に整合されている回転駆動軸１６を有している。

図示された実施形態においては、回転軸１６の直径は、図４に示されたガラス本体２０の内側管２１の内径に等しくされて、プロセスのステップＡにおいて内側管が回転駆動軸１６上を摺動することができるようになされている。もちろん、内側管２１はまた、把持され且つその外面上に保持されることもできる。

図６及び７は、２つの図示されたエネルギ放射器１７及び少なくとも１つの光ゲート５３を備えたガイドブロック４０（全てがハウジング１０内に配置されている）を備えている装置１の下方部分を示している。プロセスのステップＢにおいては、スライドステージ１１は、ガラス本体２０が、ガイドブロック４０に結合されている中空のシリンダ４１（断面図で示されている）内に十分深く挿入されるまで下げられて、ガラス本体２０が光源５１及び光センサー５２（制御ユニット１００に接続されている）によって形成されている光ゲート５３を遮るようになされている（図８を参照）。

プロセスのステップＢにおいては、光ゲート５３は、スライドステージ１１又はより特別にはガラス本体２０が基準位置に達したことを制御ユニット１００に指示する基準線機能を有している。このことは、制御ユニット１００がスライドステージ１１の動きを停止させ且つ後続のプロセスのステップＣにおいて所定の距離だけこのステージを持ち上げてガラス本体２０内の位置に設定されたガラス部材２８６がエネルギ放射器１７の作動範囲内にあるようにさせるのを可能にする。このプロセスステップ（Ｃ）は、第２の光ゲート５１’，５２’，５３’が図８に示されている適当な位置に配置されている場合には不要とされる。後者の場合には、ガラス本体は、プロセスのステップＢにおいて第２の光ゲート５１’，５２’，５３’へと下げられ、この方法はプロセスのステップＤによって引き続き続けられる。第１及び／又は第２の光ゲート５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’もまた非光学的センサー例えば容量センサーによって置き換えることができる。

本発明の好ましい実施形態の一部分である更なるプロセスのステップＤ（図７を参照）においては、第２のモーター１５がオンされて、回転駆動軸１６によって保持され且つ中空シリンダ４１の内側空間４２内へ延びているガラス本体２０は回転状態に設定することができる。後続のプロセスのステップＥにおいては、エネルギ放射器１７もまた切り換えられ、それによって、ガラス部材２８６は加熱されて粘性の流れの位相に入り始める。回転動作によって生じる遠心力により、ガラス部材２８６の溶融した材料は、外方へ引っ張られ且つ融着されるべきである内側管２１の部分２１０の内壁に対して押圧され、それによって、壁部分２１０は同様にして理想的には均一な方法で加熱され、これは、壁部分２１０を溶融させて端部部材２８５１に堅牢に付着させ且つ第１のチャンバ２９１上に緊密な閉塞を形成させる。

図８は、ガラス部材２８６と内側管２１の周囲部分２１０とが相互に融着された後のガラス管２０を図示しており、溶融された材料の粘性流の位相（プロセスのステップＥ）をも示している。この流れのプロセスは、加熱された内側管部分２１０を潰れさせる。内側管２１の下方部分２１２及び浸漬管の残りの部分は粘性の結合によって緩く保持されているだけであるので、これらは垂直方向に下降するであろう。言い換えると、内側管２１の上方部分２１１は回転駆動軸１６上に固定保持されたままであり、一方、ガラス本体２０の残りの部分を有する下方部分２１２は、第１のチャンバ２９１を閉塞しているガラス膜２５が中空シリンダ４１内へ下方から取り付けられたねじ４５によって形成されている制限ストッパ（プロセスステップＨ）に接するまで下方に動く。適切な高さ設定に調整されると、ねじ４５は、内側管が所望の長さの区画に沿ってのみ潰れ且つ２つに引き裂かれないという効果を有する。

溶融中の内側管２１の潰れは、第１のチャンバ２９１の気密な閉塞の形成に必要な事前条件とみなされるべきではなく、従って、このことは、その緊密さに対しては重要度が低いことをここで述べておくべきであろう。この目的のために、ガラス部材２８６及び内側管２１の壁の融着された部分２１０の融着は関連性がある。管の壁の潰れは、内側管２１の下方部分２１２の下方への動きの結果である。種々の寸法の浸漬管２０の製造に適した装置を作るためには、中空シリンダ４１と該中空シリンダ内に着座せしめられているねじ４５とは、必要とされる範囲で調整可能であるのが好ましい。例えば、中空のシリンダ４１は、第１の上方のスライドステージ１１に似た図６に示された軸線Ｘに沿って同様に動くことができる第２の下方のスライドステージ上に取り付けることができる。装置１の図示された実施形態においては、軸線Ｘは、垂直方向に延びているのが好ましいが、傾斜した軸線Ｘを備えた実施形態もまた考えられる。

ねじ４５の端面４５１に接触する前に、ガラス本体２０は光ゲート５３を横切り（プロセスのステップＧ）、それによって、制御ユニット１００は粘性の流れ状態を検知する。この時点で又は恐らくはプログラムされた遅れによって、エネルギ放射器１７をオフに切り換えてガラス本体２０の余分な加熱を避ける。

図８は更に、キーボードとディスプレイとを有し且つ電気接続１０１乃至１０４を介して２つのモーター１３及び１５、エネルギ放射器及び光ゲート５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’と接続されている制御ユニット１００を示している。ハウジング１０が図示されている。ハウジング１０は、融着プロセスを観察し且つ制御することができる保持ガラスの窓例えばフィルタパネルを有するドアを備えている。

以上、本発明の装置１及び本発明の方法を好ましい実施形態によって説明し且つ図示した。しかしながら、ここに教示された本発明の概念は、当業者が本発明の概念の更に別の変更例を実現できるようにするであろう。ここに示された装置１は、図示されたガラス本体の製造に適合している。しかしながら、必須の機能的な原理を知ることにより、本発明の装置１は、他のガラス本体の製造に適合させることもできる。本発明は、いくつかの場合には、ステップ又は動作が逆の順序又は方向で行われることを含んでいても良い。更に、装置１において実行される自動化のレベルは、用途が必要とする程度に従って選択することができる。

図示され且つ記載されたガラス本体は、化学センサー又は測定プローブに取り付けるように設計されている。自ずから明らかなように、本発明の方法はまた、他の如何なる多層ガラス本体の製造にも向いている。

もちろん、本発明による方法はまた、２以上のチャンバが閉塞されなければならないか又は壁間の２以上の融着された結合がなされなければならない多層ガラス本体を製造するために使用することもできる。この場合には、機能は、２以上の適切な形状とされたエネルギ吸収ガラス部材をガラス本体内に挿入することによって達成される。

接続リード線２８５２又は取り出しリード部材２８１及び融着プロセスにおいて溶融されないリード端子２８５１の代わりに、１以上の層内に内側管２１の内面に適用される等価の金属導体２８５１’，２８５２’を使用することもまた可能である。

図１は、終端が薄肉の球状ガラス膜２５とされ且つ外側管２２によって包囲されている内側管２１の内側の第１のチャンバ１９２内の内側緩衝液２７１に浸漬されている取り出しリード部材２８１を備えた公知のｐＨ電極の概略構成図である。図２ａは、溶融ガラスのゴブ２４を取り上げる前の好ましい構造の浸漬管の概略構成図である。図２ｂは、ゴブ２４を取り上げた後の図２ａの浸漬管２の概略構成図である。図２ｃは、ゴブ２４によって作られたガラス部材によって閉塞されている第１のチャンバと、内側管２１の外壁と外側管２２の内壁とによって境界を定められている第２のチャンバ２９２とを備えたガラス本体２０内に形成された後の図２の浸漬管の概略構成図である。図３ａは、チャンバ２９１が内側緩衝液２７１によって満たされ、接点プラグ２８３に結合されている取り出しリード部材２８１が取り付けられた後の図２ｃのガラス本体２０の概略構成図である。図３ｂは、公知の方法によって内側管２１を融着することによって第１のチャンバ２９１が閉塞された後の図３ａのガラス本体２０の概略構成図である。図４は、第１のチャンバ２９１が若干長くされた内側管２１によって内側緩衝液２７１を充填され、取り出しリード部材２８１が取り付けられ、適切な形状とされた部分２８８によって中心決めされ、リング形状のガラス部材２８６によって包囲され且つ圧締めされた結合部２８４によって接点プラグ２８３に結合されているリード端子２８５１によって接点プラグ２８３に結合されている、図２ｃのガラス本体２０の概略構成図である。図５は、軌道レール１２によってガイドされ且つ第１のモーター１３及び主軸駆動装置１４によって駆動されるスライドステージ１１を備えた装置１の上方部分であって、第２のモーター１５がスライドステージ１１上に取り付けられており且つスライドステージ１１のガイド軌道に平行に延びている回転軸１６に結合されており、図４のガラス本体の内側管２１が回転軸１６によって保持されている、本発明の装置１の上方部分の概略構成図である。図６は、エネルギ放射器１７及びガイドブロック４０を備え、少なくとも１つの光ゲート５３に達する点まで下げられる中空のシリンダ４１を含んでいる装置１の下方部分の概略構成図である。図７は、ガラス本体２０が、リング形状のガラス要素２８６が、続いて作動せしめられるエネルギ放射器１７の放射領域の上方部分内に位置決めされる範囲内へ最少量だけ持ち上げられた後の装置１の下方部分の概略構成図である。図８は、リング形状のガラス部材２８６と内側管２１の隣接部分２１０とが相互に融着され、下方部分２１２が外側管２２と共に下方に摺動せしめられ、それによって、エネルギ放射器１７を切り換える機能を果たす光ゲート５３を遮り、下方への動きが、下方から中空シリンダ内に取り付けられているねじ４５によって停止せしめられている状態の装置１の下方部分の概略図である。

符号の説明

１装置、２浸漬管、
１１スライドステージ、１２軌道レール、
１３第１のモーター、１４駆動主軸、
１５第２のモーター、１６回転駆動軸、
１７エネルギ放射器、１９保護ガラスパネルを備えたドア、
２０ガラス本体、２１内側管、２２外側管、
２３リングプレート、２４ガラスのゴブ、２５ガラス膜、
２６膜、４０ガイドブロック、４１中空シリンダ、
４２中空シリンダの内側空間、
５１，５２，５３第１の光ゲート、
５１’，５２’，５３’ 第２の光ゲート、
１００制御ユニット、１０１〜１０４電気接続部、
２１０内側管の融着された部分、
２１１内側管２１の上方部分、２１２内側管２１の下方部分、
２７１内側緩衝液、２７２ＫＣｌ溶液、
２８１取り出しリード部材、２８５端子線、
２８６ガラス部材、２８８螺旋状部分、
２９１第１のチャンバ、
２９２第２のチャンバ、４５１ねじ４５の端面、
２８５１リード端子、２８５２接続リード線

Claims

ガラス本体（２０）の内側において外側管（２２）によって包囲されている少なくとも１つの壁の一部分上又は内側管（２１）の一部分上において融着ステップが行われ、該融着ステップが第１のチャンバ（２９１）を閉塞する機能を果たすことができるようになされた、多層ガラス本体特にガラス膜（２５）を備えたガラス本体（２０）を処理するための方法であって、
固体又は粉末状であり且つ放射線エネルギを吸収する機能を果たす少なくとも１つのガラス部材（２８６）が、融着されるべき壁又は内側管（２１）の一部分（２１０）の近くに挿入され、前記ガラス部材（２８６）が、該ガラス部材（２８６）と前記内側管（２１）の前記壁の又は前記内側管（２１）の前記一部分（２１０）とが相互に融着されように少なくとも１つのエネルギ放射器（１７）によって発生される放射線エネルギに曝されることを特徴とする、ガラス本体を処理する方法。
請求項１に記載のガラス本体を処理する方法であって、
金属導電体（２８５１，２８５２；２８５１’，２８５２’）が前記壁の又は前記内側管（２１）の近くに設けられており、前記導電体が前記壁又は前記内側管（２１）に接着された線又は表面層の形態を有していることを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項１又は２に記載のガラス本体を処理する方法であって、
前記好ましいリング形状のガラス部材（２８６）と、融着ステップ中に溶融せず且つ好ましくは白金によって作られているリード端子（２８５１）とが、内側管（２１）の一端が閉塞された後に内側管（２１）内に挿入され、前記リード端子（２８５１）が、前記内側管（２１）の融着されるべき部分（２１０）内を通過し且つ前記第１のチャンバ（２９１）を占めている媒体（２７１）内に浸漬された取り出しリード部材（２８１，２８５２）を、第１のチャンバ（２９１）の外側に配置されているコネクタ部品又は接点プラグ（２８３）に接触させていることを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項１，２又は３のうちのいずれかに記載のガラス本体を処理する方法であって、
放射線エネルギを吸収する機能を果たす前記ガラス部材（２８６）が、単部品として又は複数の部品として又は粒子形状で存在しており且つ赤外線又は誘導結合を介して放射線エネルギに曝されることによって加熱される金属酸化物又は金属例えば酸化鉄を含んでいることを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項１，２，３又は４のうちのいずれかに記載のガラス本体を処理する方法であって、
軌道レール（１２）によってガイドされ且つモーターによって駆動されるスライドステージ（１１）が設けられており、ガラス本体（２０）が前記ガラス本体が当該ガラス本体の長手軸線の好ましくは垂直方向に整合された位置で前記スライドステージに取り付けられており、前記スライドステージ（１１）が、前記放射線エネルギが前記ガラス部材（２８６）に対して作用することができる範囲内へ続いて動かされることを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項５に記載のガラス本体を処理する方法であって、
前記ガラス本体（２０）の内側管（２１）が前記スライドステージ（１１）に取り付けられて、前記放射線エネルギが適用された後及びガラス部材（２８６）と内側管（２１）の隣接部分（２１０）とが融着された後に、前記内側管（２１）の溶融部分（２１０）のみによって保持されているガラス本体（２０）の部品が、それ自体の重量によって、光ゲート（５３）によって構成することができるセンサーによって下方向の動きが検知されるまで下方に引っ張られ、信号が制御ユニット（１００）に送られ、該制御ユニットはエネルギ放射器（１７）をオフに切り換える、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項５又は６に記載のガラス本体を処理する方法であって、
内側管（２１）の融着に先立って、ガラス本体（２０）が光ゲート（５３）の高さまで下げられ且つこれに続いて放射線エネルギが前記ガラス部材（２８６）に対する作用を有することができる範囲まで持ち上げられる、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項５，６又は７のうちのいずれかに記載のガラス本体を処理する方法であって、
前記ガラス本体（２０）が、移動可能に支持することができるガイドブロック（４）によって軸線方向にガイドされること及び／又は好ましくは前記ガラス本体（２０）が前記光ゲート（５３）を横切ることに続いて前記端部ストッパに合致するようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法。
請求項５，６，７又は８のうちのいずれかに記載のガラス本体を処理する方法であって、
前記ガラス本体（２０）の内側管（２１）が、前記スライドステージ（１１）上に取り付けられているモーター（１５）の回転駆動軸（１６）に結合されており、当該回転駆動軸（１６）は、前記スライドステージ（１１）の動く方向に平行に整合されており、前記モーターは、ガラス部材（２８６）の加熱前及び加熱中に動くように設定されていることを特徴とするガラス本体を処理する方法。
多層ガラス本体特にガラス膜（２５）を備えたガラス本体（２０）を処理するために請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
前記ガラス本体の内側で、外側管（２２）によって包囲されている少なくとも１つの壁の一部分又は内側管（２１）の一部分に対して融着ステップが行われるようになされており、当該融着ステップが、第１のチャンバ（２９１）を閉塞する機能を果たすことができるようになされ、軌道レール（１２）によってガイドされ且つモーターよって駆動されるスライドステージ（１１）が設けられており、前記ガラス本体（２０）が、前記ガラス本体の長手軸線の好ましくは垂直方向の向きで前記スライドステージ（１１）に取り付けることができ、前記スライドステージ（１１）は、少なくとも１つのエネルギ放射器（１７）によって放射される放射線エネルギが前記ガラス本体（２０）内の定位置に設定されたガラス部材（２８６）に対して作用することができる範囲内へ動かすことができるようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
請求項１０に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
制御ユニット（１００）と結合された少なくとも１つのセンサー好ましくはスライドステージ（１１）の動作中に前記ガラス本体（２０）が横切る光ゲート（５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’）又は容量センサーが、手続ステップの制御のために設けられており、前記センサー又は光ゲート（５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’）によって、前記スライドステージ（１１）が、少なくとも１つのエネルギ放射器（１７）によって放射される放射線エネルギが前記ガラス部材（２８６）に対して作用することができる範囲内で停止し又は該範囲内へ動くことができるようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
請求項１１に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
好ましくはスライドステージ（１１）の動く方向に直角に配向されている光ゲート（５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’）が、ガラス部材（２８６）の加熱中にガラス本体（２０）が光ゲートを横切るような形態で配置されていて、光ゲートが横切るとき又は若干の時間遅れでエネルギ放射器（１７）が制御ユニット（１００）によってオフに切り換えることができるようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
請求項１１又は１２に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
センサー又は少なくとも１つの光ゲート（５１，５２，５３；５１’，５２’，５３’）が備えられたガイドブロック（４０）が設けられており、ガイドブロック（４０）が、ガラス本体（２０）を受け入れ且つ軸線方向にガイドする機能を果たし、前記ガイドブロックが、好ましくはその位置を変えることができる形態で支持されていることを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
請求項１３に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
前記ガイドブロック（４０）内に端部ストッパ（４５）が設けられており、当該端部ストッパは、好ましくは、ガラス本体（２０）が前記光ゲート（５３）を横切った後に続いて前記端部ストッパに当接するようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
請求項１０乃至１４のうちのいずれか一項に記載のガラス本体を処理する方法を実施するための装置であって、
駆動モーター（１５）が前記スライドステージ（１１）上に配置されており、前記駆動モーターは、前記ガラス部材（２８６）の加熱前及び加熱中にオンに切り換えることができ、前記駆動モーターには、前記スライドステージ（１１）の移動方向に平行に配向されている回転駆動軸（１６）が設けられており、前記ガラス本体（２０）の内側管（２１）が前記回転駆動軸（１６）に結合することができるようになされている、ことを特徴とするガラス本体を処理する方法を実施するための装置。
外側管（２２）と内側管（２１）とを備えたガラス本体（２０）であって、前記内側管（２１）の一部分が請求項１乃至９のうちのいずれか一項に従って融着されたガラス本体（２０）。
請求項１６に記載のガラス本体であって、
前記ガラス本体（２０）が、常に切り開かれるよりもむしろ一部品として残され次いで一緒に押し戻される外側管（２２）を有しており、ガラス膜によって一方の側が閉塞されており且つ媒体（２７１）で満たされるように設計されている第１のチャンバ（２９１）を有しており、前記第１のチャンバ（２９１）は、前記融着された内側管（２１）に結合されており、好ましくは白金によって作られているリード端子（２８５１；２８５１’）が、前記内側管の前記融着された部分（２１０）を通過しており、前記リード端子（２８５１；２８５１’）は、前記媒体内に延びている取り出しリード部材（２８１，２８５２）をチャンバの外側に配置されているコネクタ部品に接続し且つプラグ接点（２８３）として形成することができるようになされたガラス本体。
請求項１６又は１７に記載のガラス本体（２０）を備えた測定チューブ。