ガラス被覆ワイヤの製造装置及び製造方法

专利摘要:
コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱するように構成される少なくとも１個の加熱機器を含む、ガラス被覆ワイヤの製造装置。
公开号:JP2011511884A
申请号:JP2010541139
申请日:2009-01-04
公开日:2011-04-14
发明作者:アダル、エリエゼル；ボロティンスキー、ユリ
申请人:ナノ−マイクロ ワイヤーズ インコーポレイテッドＮａｎｏ−Ｍｉｃｒｏ Ｗｉｒｅｓ Ｉｎｃ．；
IPC主号:C03B37-00

专利说明:

[0001] 本発明は、ガラス被覆ワイヤの製造に関する。]
背景技術

[0002] ガラス被覆ワイヤは一般的に、必ずしも必須ではないが、数μｍの厚さの相対的に薄いガラス被膜で被覆された相対的に小径（典型的には、直径１μｍからそれより大きな直径）の金属コアを含む。これらのタイプのワイヤは、例えば小型電子部品、職員用セキュリティタグ、品物及び商品用防犯タグ、偽造防止用途、並びに通信ワイヤ等、マイクロワイヤ市場を含むワイヤ市場において、多くの用途を見出している。]
[0003] 金属ワイヤのガラス被覆方法は、Ｇ．Ｆ．テイラー（Ｔａｙｌｏｒ）によって、１９２４年に最初に記載されており、続いて、ウリトフスキー（Ｕｌｉｔｏｖｓｋｙ）によって、１９４８年に相対的に大規模な製造用に改良された。一般的にテイラー‐ウリトフスキー法と呼ばれる方法は、金属を入れたガラス管を、加えられた熱から、金属が溶融すると共にガラスが軟化する点まで加熱する工程に基づいており、ガラスは、金属よりも実質的に高い溶融点を有する。次にガラスは、毛細管を形成するために延伸され、溶融させられた金属は管の内部で金属コアを形成する。金属が溶融するまで加熱するためには、電磁誘導が使用され、ガラスを軟化させて延伸させられ得るまで加熱するために、金属の熱が使用されることが多い。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 本発明の幾つかの実施形態の態様は、ガラス被覆ワイヤの製造方法、製造装置、及び製造システムを提供することに関し、ガラス被覆ワイヤを形成するために使用されるコア材料及びガラス材料は、コア材料の溶融温度及びガラス材料の延伸温度（ガラスが伸長させられ得る温度）が、互いに無関係であるように選択され得る。]
[0005] 従来技術において、テイラー‐ウリトフスキー法の使用には、ガラス管の内部でコア材料を溶融させる工程を含む。電磁誘導によって生じた熱を使用して、コア材料、例えば金属（又は金属合金）が溶融させられ、且つ、該金属の熱が、ガラスを延伸温度まで軟化（溶融）させる。これには、金属の溶融温度とガラスの延伸温度とが一致している必要がある。結果として、ガラス被覆ワイヤの鋳造に必要なガラスの技術的粘性が、金属の溶融温度と略等しい温度で達成されなければならず、（高温金属の溶融温度と一致する延伸温度を有するガラスタイプを選択することが困難であるため）高温金属からガラス被覆ワイヤを製造する可能性を本質的に制限している。同様の問題は、低温金属から、例えばＰｂ（鉛）で又はＳｎ（すず）でのガラス被覆ワイヤの製造について存在しており、それらのそれぞれの溶融温度、Ｔｍ＝３２７℃及びＴｍ＝２３２℃は、ガラスの延伸温度（１１００℃）と比べると非常に低い。]
[0006] 前述したように、テイラー‐ウリトフスキー法に基づいて、ガラス被覆ワイヤは一般的に、金属バッチを入れたガラス管を使用して作製され、金属バッチは、インダクタの電磁場によって、金属を溶融させるために十分な温度まで加熱される。次に、溶融させられた金属が、ガラス管壁を軟化させる。通常、インダクタの磁場は、インダクタの中央部において、溶融させられた金属をガラス管内に浮遊状態で保持する。所謂「浮遊液滴法」である。次に、ガラス毛細管が、軟質ガラス部分から延伸されると共に、回転コイルに巻き付けられる。その結果、ガラス被覆ワイヤは、導電金属コアで充填されたガラス毛細管に形成される溶融金属及びガラスを含む「マイクロバス」から形成され、連続的なガラス被覆ワイヤが形成され得る。]
[0007] テイラー‐ウリトフスキー法は、本質的に単純な技術に思われるが、慎重な制御が必要とされると共に、本方法を使用するガラス被覆ワイヤの大量生産に制限を生じさせ得る多くの相互に関連する変数が存在する。安定的な方法を達成する重要な要因は、マイクロバスの一定寸法を維持する能力である。例えば、連続的な方法では、所定の速度で溶融物に送り込まれる金属供給原料を使用して、金属の連続的な追加が必要とされる。更に、金属及びガラスが使い尽くされると、ガラスは、インダクタの領域において、供給具による連続供給を必要とする。同時に、金属の溶融温度は、（他の同じ条件下で）インダクタ内における金属の位置を変更させることにより制御される必要がある一方で、ワイヤの直径は、延伸速度を変化させることにより制御される。延伸速度の低下がワイヤの直径の増加をもたらし、延伸速度の増加がワイヤの直径の減少をもたらすため、これら変数の慎重な制御が必須である。例えば、２０ミクロン（２０μｍ）のワイヤは、約８００ｍ／秒の延伸速度を必要とし得るのに対し、１００ミクロン（１００μｍ）のワイヤは、約１０ｍ／秒の延伸速度を必要とし得る。]
課題を解決するための手段

[0008] 本発明の幾つかの実施形態の態様によれば、ガラス被覆ワイヤの製造装置が提供され、該装置は、別々に、コア材料を溶融させ、延伸のためにガラスを軟化させるように構成されており、コア材料が、ガラス被覆ワイヤにおいて使用されるガラスの溶融温度よりも実質的に高い溶融温度を有することを可能にしている。場合に応じて、コア材料の溶融温度は、ガラスの溶融温度と同じにしてもよく、あるいはガラスの溶融温度よりも実質的に低くしてもよい。]
[0009] 本発明の一実施形態において、前記装置は、第１電磁インダクタによって加熱される第１加熱機器を含み、該第１機器は、コア材料を溶融させるように構成されており、前記装置は更に、第２電磁インダクタによって加熱される第２機器を含み、該第２機器は、ガラスを延伸のために軟化させるように構成される。第１機器は、耐熱鋼でできていてもよく、また、低温金属、例えば鉛、銅、アルミニウム等からガラス被覆ワイヤを製造するために使用される。この溶融技術は、第１インダクタについては、０、５キロヘルツから３０キロヘルツまで、例えば２〜１０キロヘルツにわたるインダクタ周波数範囲の使用を可能にしており、本方法に対して相対的に優れたエネルギー特性をもたらす。高温金属からのガラス被覆ワイヤの作製のために、セラミック機器が使用されてもよい。セラミック機器の使用は、高温金属、例えば白金（Ｔｍ＝１７６９℃）の溶融温度が、耐熱鋼から作られる機器の作動温度よりも高いときに必要とされ得る。この場合、加熱は、３０〜８００キロヘルツ、例えば６６〜５００キロヘルツの周波数範囲内でなされ得る。]
[0010] 本発明の幾つかの実施形態において、溶融コア材料は、（製造要件に応じて流れ又は滴として）第１機器から第２機器へと流れる。第２機器は、耐熱鋼から形成することができ、更に、溶融コア材料が軟化ガラスと組み合わされて、ガラス被覆ワイヤを形成するように構成される。ガラス被覆ワイヤ（溶融コアが充填されたガラス毛細管）は、次に、冷却のために、また続いて、ガラス被覆ワイヤの製造に必要とされる工程（例えば巻き取り）のために、第２機器から引き出されてもよい。コア材料の第１機器への連続供給、及びガラス材料の第２機器への連続供給は、ガラス被覆ワイヤの連続製造を可能にする。]
[0011] 本発明の幾つかの実施形態において、コア材料の溶融点がガラス材料の溶融点に実質的に近い場合には、コア材料は、第２機器において溶融させられてよい。コア材料は、第２機器において、第２領域を占有するガラス材料から物理的に隔離される第１領域に配置することができ、且つ、加熱されたガラスからの熱伝導によって装置内で溶融させられてもよい。溶融させられた金属は、次に、軟化させられたガラスと組み合わされて、ガラス被覆ワイヤを形成することができる。ガラス被覆ワイヤは、次に、冷却及び続く加工のために、機器から引き出される。]
[0012] 本発明の幾つかの実施形態の一態様によれば、略円形断面を備えたガラス被覆マイクロワイヤの製造システムが提供される。該システムは、上述の装置を含み、延伸されたガラス被覆ワイヤを冷却するための冷却機器をも含む。冷却機器は、冷却液を備えたタンクを含んでもよく、延伸されたガラス被覆ワイヤに、当該技術分野においてよくある不安定且つ乱流の冷却流を通過させるのではなく、安定的な非乱流冷却環境をもたらすように構成される。その結果、均一な冷却がガラス被覆ワイヤの全ての側面に付与されると共に、均一であると共に歪みがないガラス被膜が得られる。均一な略円形の断面が、ガラス被覆ワイヤについて得られる。]
[0013] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造装置が提供され、該装置は、コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱するように構成される少なくとも１個の加熱機器を含む。任意で、前記装置は更に、ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成された出口を含む。本発明の幾つかの実施形態において、前記装置は更に、少なくとも１個の加熱機器を加熱するように構成される少なくとも１個の電磁インダクタを含む。任意で、少なくとも１個の加熱機器は、耐熱金属を含む。これに加えて、又はこれに代えて、少なくとも１個の加熱機器は、耐熱セラミックを含む。任意で、コア材料は、少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれる。任意で、ガラス材料は、少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれる。]
[0014] 本発明の幾つかの実施形態において、前記装置は更に、コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１加熱機器と、ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２加熱機器とを含む。任意で、前記装置は更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内するように構成される案内管を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。任意で、溶融コア材料流は、落下滴を含む。これに加えて、又はこれに代えて、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、第２機器は、溶融コア材料を収容するように構成される第１領域を含む。任意で、第２機器は、加熱ガラス材料を収容するように構成される第２領域を含む。]
[0015] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造方法が提供され、該方法は、コア材料をその溶融温度まで、ガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱する工程と；ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせる工程とを含む。任意で、前記方法は更に、電磁誘導によって別々に加熱する工程を含む。任意で、前記方法は更に、コア材料を連続的に送り込む工程を含む。任意で、前記方法は更に、ガラス材料を連続的に送り込む工程を含む。]
[0016] 本発明の幾つかの実施形態において、前記方法は更に、コア材料を第１加熱機器で加熱すると共に、ガラス材料を第２加熱機器で加熱する工程を含む。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱金属を含む。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱セラミックを含む。これに加えて、又はこれに代えて、前記方法は更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内する工程を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。任意で、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、前記方法は更に、溶融コア材料を第２機器の第１領域に収容する工程を含む。これに加えて、又はこれに代えて、本方法は更に、加熱されたガラス材料を、第２機器の第２領域に収容する工程を含む。]
[0017] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造システムが提供され、該システムは、ガラス被覆ワイヤ製造装置を含み、該装置は、コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱するように構成される少なくとも１個の加熱機器と；ガラス被覆ワイヤを冷却する冷却機器とを含む。任意で、冷却機器は、液体が充填されたタンクを含む。任意で、冷却機器は更に、タンクの内部に少なくとも１個のプーリを含み、その周りを、ガラス被覆ワイヤが通過する。これに加えて、又はこれに代えて、冷却機器は更に、タンクの外部に少なくとも１個のプーリを含み、その周りを、ガラス被覆ワイヤが通過する。]
[0018] 本発明の幾つかの実施形態において、本システムは更に、ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される出口を含む。本発明の幾つかの実施形態において、前記システムは更に、少なくとも１個の加熱機器を加熱するように構成される少なくとも１個の電磁インダクタを含む。任意で、少なくとも１個の加熱機器は、耐熱金属を含む。これに加えて、又はこれに代えて、少なくとも１個の加熱機器は、耐熱セラミックを含む。任意で、コア材料は、少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれる。任意で、ガラス材料は、少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれる。]
[0019] 本発明の幾つかの実施形態において、前記システムは更に、コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１加熱機器と、ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２加熱機器とを含む。任意で、前記システムは更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内するように構成される案内管を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。これに加えて、又はこれに代えて、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、第２機器は、溶融コア材料を収容するように構成された第１領域を含む。任意で、第２機器は、加熱ガラス材料を収容するように構成された第２領域を含む。]
[0020] 本発明の幾つかの実施形態において、少なくとも１個の加熱機器は、コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成された第１領域と、ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成された第２領域とを含む。]
[0021] 本発明の幾つかの実施形態において、コア材料は金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれらの任意の組み合わせを含む。これに加えて、又はこれに代えて、コア材料は、ロッド、棒材、又はワイヤとして賦形される。任意で、ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含む。これに加えて、又はこれに代えて、ガラス材料は、ガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管の形態を含む。]
[0022] 本発明の一実施形態によれば、略円形断面を備えたガラス被覆金属ワイヤが提供される。
本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造装置が提供され、該装置は、コア材料を溶融させる第１温度まで加熱されるように構成される第１機器と；ガラス材料を延伸温度へもたらす第２温度まで加熱されるように構成される第２機器と；ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される出口とを含む。任意で、第１温度は、第２温度よりも高く、又は第２温度と等しい。任意で、第１温度は、第２温度よりも低い。任意で、前記装置は更に、第１機器を加熱するように構成される第１電磁インダクタを含む。任意で、前記装置は更に、第２機器を加熱するように構成される第２電磁インダクタを含む。これに加えて、又はこれに代えて、コア材料は、第１機器へ連続的に送り込まれる。任意で、ガラス材料は、第２機器へ連続的に送り込まれる。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱金属を含む。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱セラミックを含む。これに加えて、又はこれに代えて、本装置は更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内するように構成される案内管を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。任意で、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、第２機器は、溶融コア材料を収容するように構成される第１領域を含む。任意で、第２機器は、加熱ガラス材料を収容するように構成される第２領域を含む。]
[0023] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造装置が提供され、該装置は、少なくとも第１領域及び第２領域を含む機器と、出口とを含み、第１領域はコア材料を収容するように構成され、且つ第２領域はガラス材料を収容するように構成される。前記機器は、コア材料を溶融させると共にガラス材料を延伸温度とするように、加熱されるように構成されており、前記出口は、ガラスで被覆された溶融コア材料を形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される。任意で、本装置は更に、機器を加熱するように構成される電磁インダクタを含む。任意で、コア材料は、第１領域へ連続的に送り込まれる。これに加えて、又はこれに代えて、ガラス材料は、第２領域へ連続的に送り込まれる。任意で、前記機器は、耐熱金属を含む。任意で、前記機器は、耐熱セラミックを含む。]
[0024] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造システムが提供され、該システムは、ガラス被覆ワイヤの製造装置を含み、該装置は、コア材料を溶融させる第１温度まで加熱されるように構成される第１機器と；ガラス材料を延伸温度へもたらす第２温度まで加熱されるように構成される第２機器と；ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される出口と；ガラス被覆ワイヤを冷却する冷却機器とを含む。任意で、冷却機器は、液体が充填されたタンクを含む。任意で、冷却機器は更に、タンクの内部に少なくとも１個のプーリを含み、その周りをガラス被覆ワイヤが通過する。これに加えて、又はこれに代えて、冷却機器は更に、タンクの外部に少なくとも１個のプーリを含み、その周りをガラス被覆ワイヤが通過する。任意で、第１温度は、第２温度よりも高く、又は第２温度と等しい。任意で、第１温度は、第２温度よりも低い。任意で、前記装置は更に、第１機器を加熱するように構成される第１電磁インダクタを含む。任意で、前記装置は更に、第２機器を加熱するように構成される第２電磁インダクタを含む。これに加えて、又はこれに代えて、コア材料は、第１機器へ連続的に送り込まれる。任意で、ガラス材料は、第２機器へ連続的に送り込まれる。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱金属を含む。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱セラミックを含む。これに加えて、又はこれに代えて、前記装置は更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内するように構成される案内管を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。任意で、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、第２機器は、溶融コア材料を収容するように構成される第１領域を含む。任意で、第２機器は、加熱ガラス材料を収容するように構成される第２領域を含む。]
[0025] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造システムが提供され、該システムは、ガラス被覆ワイヤの製造装置を含み、該装置は、少なくとも第１領域及び第２領域を含む機器と、出口と、ガラス被覆ワイヤを冷却する冷却機器とを含み、第１領域は、コア材料を収容するように構成され、且つ第２領域は、ガラス材料を収容するように構成され、前記機器は、コア材料を溶融させると共にガラス材料を延伸温度とするために、加熱されるように構成され、前記出口は、ガラスで被覆された溶融コア材料を形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される。任意で、前記装置は更に、機器を加熱するように構成される電磁インダクタを含む。任意で、コア材料は第１領域へ連続的に送り込まれる。これに加えて、又はこれに代えて、ガラス材料は、第２領域へ連続的に送り込まれる。任意で、前記機器は、耐熱金属を含む。任意で、前記機器は耐熱セラミックを含む。]
[0026] 本発明の幾つかの実施形態において、ガラス材料は、ガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管の形態を含む。任意で、ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含む。]
[0027] 本発明の幾つかの実施形態において、コア材料は、ロッド、棒材、又はワイヤとして賦形される。任意で、コア材料は、金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれらの任意の組み合わせを含む。]
[0028] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造方法が提供され、該方法は、コア材料を収容する第１機器を第１温度に加熱することにより、コア材料を溶融させる工程と；ガラス材料を収容する第２機器を第２温度に加熱することにより、ガラス材料を延伸温度へもたらす工程と；ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせる工程とを含む。任意で、第１温度は、第２温度より高く、又は第２温度と等しい。任意で、第１温度は第２温度よりも低い。これに加えて、又はこれに代えて、前記方法は更に、第１機器を第１電磁インダクタで加熱する工程を含む。任意で、前記方法は更に、第２機器を第２電磁インダクタで加熱する工程を含む。任意で、前記方法は更に、コア材料を第１機器へ連続的に送り込む工程を含む。任意で、前記方法は更に、ガラス材料を第２機器へ連続的に送り込む工程を含む。これに加えて、又はこれに代えて、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱金属を含む。任意で、第１機器及び／又は第２機器は、耐熱セラミックを含む。任意で、前記方法は更に、溶融コア材料流を第１機器から第２機器へ案内する工程を含む。任意で、溶融コア材料流は、流れである。任意で、溶融コア材料流は、落下滴を含む。任意で、前記方法は更に、溶融コア材料を、第２機器の第１領域に収容する工程を含む。任意で、前記方法は更に、加熱ガラス材料を、第２機器の第２領域に収容する工程を含む。]
[0029] 本発明の一実施形態によれば、ガラス被覆ワイヤの製造方法が提供され、該方法は、コア材料を機器の第１領域へ送り込む工程と；ガラス材料を機器の第２領域へ送り込む工程と；機器を加熱することにより、コア材料を溶融させると共に、ガラス材料を延伸温度へもたらす工程と；ガラスで被覆された溶融コア材料を形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせる工程とを含む。任意で、前記方法は更に、電磁誘導を使用して、機器を加熱する工程を含む。任意で、前記方法は更に、コア材料を第１領域へ連続的に送り込む工程を含む。これに加えて、又はこれに代えて、前記方法は更に、ガラス材料を第２領域へ連続的に送り込む工程を含む。任意で、前記機器は、耐熱金属を含む。任意で、前記機器は、耐熱セラミックを含む。]
[0030] 本発明の幾つかの実施形態において、前記方法は更に、コア材料をロッド、棒材、又はワイヤとして賦形する工程を含む。任意で、コア材料は、金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれらの任意の組み合わせを含む。]
[0031] 本発明の幾つかの実施形態において、本方法は更に、ガラス材料をガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管に形成する工程を含む。任意で、ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含む。]
[0032] 本発明の一実施形態によれば、略円形断面を有するガラス被覆金属ワイヤが提供される。
本発明の実施形態を説明する例は、添付図面を参照して、以下に説明される。図面において、複数の図面に現れる同一の構造、要素、又は部品には、概して、それらが現れる全ての図面において、同じ符号が付される。図面に示される構成要素及び特徴の寸法は、概して、表示の利便性及び明瞭性のために選択されるものであり、必ずしも寸法比率が等しくはない。図面は、以下に列挙される。]
図面の簡単な説明

[0033] 本発明の一実施形態による例示的なガラス被覆ワイヤ製造装置の概略図。
本発明の別の実施形態による例示的なガラス被覆ワイヤ製造装置の概略図。
本発明の一実施形態による略円形断面を備えたガラス被覆ワイヤの例示的な製造システムの概略図。
本発明の一実施形態によるガラス被覆ワイヤの製造方法を示すフローチャートの概略図。]
実施例

[0034] 図１を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による、ガラス被覆ワイヤ１９を製造する例示的な装置１０を概略的に示す。装置１０は、溶融温度を有するコア材料及び延伸温度を有するガラス材料を含むガラス被覆ワイヤを製造するように構成されており、コア材料とガラス材料は互いに独立している。装置１０は第１機器１４を含み、第１機器１４は第１電磁インダクタ１５によって加熱される。第１機器は、コア材料１３を溶融させるように構成されており、このコア材料１３は、例えば連続的に、該機器へ送り込まれる。装置１０は更に第２機器１７を含み、第２機器１７は第２電磁インダクタ１８によって加熱される。第２機器は、例えば連続的に、該機器へ送り込まれるガラス材料１１を溶融（軟化）させて、毛細管として延伸させるように構成される。本発明の一実施形態によれば、第１機器１４へのコア材料１３の連続した送り込み、及び第２機器１７へのガラス材料１１の連続した送り込みは、ガラス被覆ワイヤの連続製造を可能にする。第１機器１４及び第１インダクタ１５は、第１誘導加熱炉の一部として含まれていてもよく、また第２機器１７及び第２インダクタ１８は、第２誘導加熱炉の一部として含まれていてもよい。] 図１
[0035] 「連続的」又は「連続製造」という用語は、幾つかの実施形態によれば、所望される長さのワイヤを形成するために２個又はそれ以上のワイヤセグメントを結合させる必要なく、必要とされる長さのワイヤ（ガラス被覆ワイヤ等）を製造する工程をいう。「連続的」又は「連続製造」という用語はまた、幾つかの実施形態によれば、コア材料及びガラス材料がシステムへ送り込まれる限り、必要とされる長さのワイヤ（ガラス被覆ワイヤ等）を製造することのできる工程をいう。]
[0036] 「機器」という用語は、「加熱機器」とも呼ばれるものであり、幾つかの実施形態によれば、例えばるつぼ、加熱炉、炉、加熱システム等、加熱され且つ／又は熱を発生させることのできる任意の設備又は設備の一部を指す。]
[0037] 第１機器１４は、耐熱鋼で形成することができ、且つ、低温金属、例えば鉛、銅、アルミニウム等からガラス被覆ワイヤを製造するために使用することができる。この溶融技術は、第１インダクタ１５について、０．５〜３０キロヘルツ、例えば２キロヘルツから１０キロヘルツまでのインダクタ周波数範囲の使用を可能にし、相対的に優れたエネルギー特性を本方法にもたらす。高温金属からガラス被覆ワイヤを作製するために、第１機器１４は、耐熱セラミック機器であってもよい。セラミック機器の使用は、高温金属、例えば白金（Ｔｍ＝１７６９℃）の溶融温度が、耐熱鋼で形成される機器の作動温度よりも高い場合に必要となり得る。この場合、加熱は、３０〜８００キロヘルツ、例えば６６〜５００キロヘルツの周波数範囲内でなされ得る。]
[0038] コア材料１３は、第１機器１４が受け入れ可能な任意の形状、例えばロッド形状、ワイヤ形状、棒形状等を含むことができ、また、連続した長さのもの、又は場合に応じて制限された長さのものとすることができる。ロッド形状コア材料１３の直径は、０．１〜１５ｍｍ、例えば０．１〜１ｍｍ、１〜２ｍｍ、２〜６ｍｍ、６〜８ｍｍ、８〜１２ｍｍ、１２〜１５ｍｍの範囲とすることができる。本発明の一実施形態によれば、コア材料１３は、溶融温度がガラスの溶融温度よりも高い、任意の金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、又は金属ベース超伝導体とすることができる。任意で、コア材料１３は、ガラスの溶融温度と等しい、又はそれよりも低い溶融温度を有していてもよい。金属の例には、銅、金、銀、チタン、白金、ロジウム、鉄、鉛、ニッケル、これら金属の合金等を含み得る。半導体の例には、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等を含み得る。非セラミック半導体化合物の例には、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）及びアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）を含み得る。]
[0039] 本発明の幾つかの実施形態によれば、第１機器１４においてコア材料１３の溶融によって製造される溶融コア材料１６は、第１機器から流れ出て、第１機器と第２機器１７を接続する（任意で断熱された）案内管１０１を通り、第２機器のキャビティ１６２を含む第１領域へ流れ込む。溶融コア材料１６の第１機器１４から第２機器１７への流れは、製造要件に応じて、連続流又は連続落下滴の形態をなすことができる。任意で、流れは断続的（所定期間の後停止する）にしてもよい。]
[0040] 第２機器１７は、耐熱鋼で形成することができ、更に、溶融コア材料１６が軟化ガラス１２と組み合わされてガラス被覆ワイヤを形成することができるように構成される。ガラス材料１１は、ガラス粉末、ガラス玉、ガラス管等の形態をなすことができ、例えば連続的に、第２機器１７の漏斗状キャビティ１６０を含む第２領域へ送り込まれ得る。ガラス材料１１は、例えば石英、シリカ、アルカリケイ酸塩、ソーダ石灰、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。ガラス材料１１は、第２機器１７において、第２インダクタ１８によって生成される熱により、軟化ガラス１２となるように溶融させられ、軟化ガラスは、出口１６１に小穴を備えた漏斗状キャビティ１６０の内部において、漏斗状に賦形される。]
[0041] 次に、軟化ガラス１２は、第２機器１７から出口１６１を通って流れる（又は引き出される）。該出口は、軟化ガラス１２が出口において毛細管となるように伸長させられる時に溶融コア材料１６を軟化ガラス１２と組み合わせて、ガラス被覆ワイヤ１９を形成するように構成される。出口１６１の寸法は、例えばワイヤのエンドユーザの注文に応じた、ガラス被覆ワイヤ１９の所望の直径によって決まる。寸法は、軟化ガラス及び／又は溶融金属１６の流れの制御を可能にする粘性状態において、軟化ガラス１２の表面張力によって制限され得る。負圧は、表面張力状態を向上させるために使用することができ、且つ、より大きな出口寸法、例えば５ｍｍの直径を可能にし得る。]
[0042] 図２を参照すると、図２は、本発明の別の実施形態による例示的なガラス被覆ワイヤ２９の製造装置２０を概略的に示す。装置２０は、電磁インダクタ２８によって加熱される機器２７を含み、該機器は、同様の（近い）溶融温度及び延伸温度をそれぞれ備えたコア材料２３及びガラス材料２１からガラス被覆ワイヤ２９を製造するように構成される。インダクタ２８、ならびにキャビティ２６２（第１領域）、漏斗状キャビティ２６０（第２領域）、及び出口２６１を含む機器２７は、図１に示される第２インダクタ１８、ならびにキャビティ１６２、漏斗状キャビティ１６０、及び出口１６１を含む第２機器１７とそれぞれ同様であってもよい。ガラス材料２１は、図１において符号１１にて示されるものと同じであってもよい。] 図１ 図２
[0043] 本発明の一実施形態によれば、図１のコア材料１３と同様に賦形され得るコア材料２３がキャビティ２６２に配置され、そこで、ガラス材料２１の軟化ガラス２２への溶融に起因する熱伝達によって、溶融コア材料２６へと溶融され得る。軟化ガラス２２は、機器２７から、出口２６１を通って流れ（又は引き出され）、溶融コア材料は、軟化ガラス２２が出口において毛細管となるように伸長させられる時に軟化ガラス２２と組み合わさり、ガラス被覆ワイヤ２９を形成する。] 図１
[0044] 図３を参照すると、図３は、本発明の一実施形態による、略円形断面を備えたガラス被覆ワイヤ３２の例示的な製造システム３０を概略的に示す。システム３０は、ガラス被覆ワイヤ製造装置３１と、溶融コア材料が充填された延伸毛細管（ガラス被覆ワイヤ３２）を冷却する冷却機器３５とを含む。冷却機器３５は、冷却液を備えたタンクを含むことができ、当該技術分野においてよくある不安定な乱流冷却流を通過させるのではなく、安定的な非乱流冷却環境を延伸ガラス被覆ワイヤ３２へ供給するように構成される。その結果、均一な冷却がガラス被覆ワイヤ３２の全ての側面へ付与され、且つ、均一且つ歪みのないガラス被覆が達成され得る。均一な略円形断面が、ガラス被覆ワイヤ３２に得られる。装置３１及びガラス被覆ワイヤ３２は、図１において、符号１０及び１９にて示されるものとそれぞれ同じ、又は略同様とすることができる。任意で、装置３１及びガラス被覆ワイヤ３２は、図２において、符号２０及び２９にて示されるものと同じ、又は略同様とすることができる。] 図１ 図２ 図３
[0045] システム３０は更に、タンク３５の内部に少なくとも１個のプーリ３６と、タンク３５の外部に少なくとも１個のプーリ３３とを含み、これらプーリは、ガラス被覆ワイヤ３２が取り込まれる時にガラス被覆ワイヤ３２が一定の速度で冷却タンク３５を通って引き出されることを可能にするように構成され、これにより、ガラス被覆ワイヤの長さに沿って一定の冷却速度が保たれる。タンクの内部において適切な冷却液温レベルを維持するために必要とされ得る場合に、付加的に含まれるのは、タンク３５への冷却液の流れを可能にするように構成された液体入口ライン３４である。冷却液は、ガラス被覆ワイヤ３２を冷却するために好適な任意の液体を含むことができ、また、例えば水、油、アルコール、乳剤等を含んでもよい。]
[0046] 図４を参照すると、図４は、本発明の一実施形態による、図１に示される装置１０によりガラス被覆ワイヤを製造する例示的な方法を示すフローチャートを概略的に示す。記載される例示的な方法は、任意の形態又は方法に限定することを意図するものではなく、また、当業者であれば、本方法の実施において変形が可能であることは理解されよう。] 図１ 図４
[0047] （ステップ４１） 本方法の第１ステップにおいて、第１機器１４の温度は、コア材料１３の溶融温度まで加熱されなければならない。第１電磁インダクタ１５は、第１機器の加熱を生じさせるように作動させられる。同様に、第２機器１７の温度は、ガラス材料１１の延伸温度まで加熱されなければならない。第２電磁インダクタ１８は、第２機器の加熱を生じさせるように作動させられる。]
[0048] （ステップ４２） 本方法の第２ステップにおいて、また第１機器１４及び第２機器１７がそれぞれ所望温度に達した後に、コア材料１３が第１機器へ送り込まれると共に、ガラス材料１１が第２機器の漏斗状キャビティ１６０へ送り込まれる。コア材料及びガラス材料の送り込みは、ガラス被覆ワイヤ１９の連続製造を達成するように、連続的にすることができる。任意で、材料の送り込みは、限られた継続時間でなされてもよい。]
[0049] （ステップ４３） 本方法の第３ステップにおいて、コア材料１３は、第１機器１４において、溶融コア材料１６となるように溶融させられ、ガラス材料１１は、軟化ガラス１２となるように溶融させられる。]
[0050] （ステップ４４） 本方法の第４ステップにおいて、溶融コア材料１６は、第２機器１７のキャビティ１６２に流入する。溶融コア材料流は、第１機器１４の出口から管を通りキャビティに至る流れの中にあってもよい。任意で、流れは、滴としてであってもよい。溶融コア流は、製造要件に応じて、連続的であってもよく、或いは断続的であってもよい。]
[0051] （ステップ４５） 本方法の第５ステップにおいて、軟化ガラス１２は、機器１７から出口１６１を通って流れ（又は引き出され）、軟化ガラスが出口において毛細管となるように延伸させられる時に、キャビティ１６２から流れる溶融コア材料１６と組み合わされる。]
[0052] （ステップ４６）本方法の第６ステップにおいて、内部に溶融コア材料を備えたガラス毛細管の形態をなすガラス被覆ワイヤ１９が、冷却のために、第２機器１７から引き出される。]
[0053] 本発明の実施形態の説明及び請求の範囲において、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及び「有する（ｈａｖｅ）」という語、及びその変形は、それらの語に関連して列挙された要素に必ずしも限定されるものではない。]
[0054] 本発明は、一例として提供されると共に本発明の範囲を限定することを意図しない本発明の実施形態の様々な詳細な説明を使用して説明されてきた。説明される実施形態は、様々な特徴を含むことができるが、それら特徴の全てが本発明の全ての実施形態において必要とされるものではない。本発明の幾つかの実施形態は、幾つかの特徴、又は特徴の可能な組み合わせのみを利用する。当業者であれば、説明される本発明の実施形態の変形形態、及び説明される実施形態において述べられる特徴の様々な組み合わせを含む本発明の実施形態が想起されるであろう。]

权利要求:

請求項1
ガラス被覆ワイヤの製造装置であって、コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱するように構成される少なくとも１個の加熱機器を含むことを特徴とする装置。
請求項2
ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される出口を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項3
前記コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１加熱機器と、前記ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２加熱機器とを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項4
溶融コア材料流を、前記第１機器から前記第２機器へ案内するように構成される案内管を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
請求項5
前記溶融コア材料流は流れであることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
請求項6
前記溶融コア材料流は落下滴を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
請求項7
前記第２機器は、前記溶融コア材料を収容するように構成される第１領域を含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
請求項8
前記第２機器は、前記加熱ガラス材料を収容するように構成される第２領域を含むことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
請求項9
前記少なくとも１個の加熱機器は、前記コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１領域と、前記ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２領域とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項10
前記少なくとも１個の加熱機器を加熱するように構成される少なくとも１個の電磁インダクタを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項11
前記コア材料は、前記少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項12
前記ガラス材料は、前記少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項13
前記少なくとも１個の加熱機器は耐熱金属を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項14
前記少なくとも１個の加熱機器は耐熱セラミックを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項15
前記コア材料は金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項16
前記コア材料は、ロッド、棒材、又はワイヤとして賦形されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項17
前記ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項18
前記ガラス材料は、ガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管の形態を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項19
ガラス被覆ワイヤの製造方法であって、コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱する工程と、ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせる工程とを含むことを特徴とする方法。
請求項20
前記コア材料を第１加熱機器において加熱する工程と、前記ガラス材料を第２加熱機器において加熱する工程とを更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項21
前記第１機器及び前記第２機器の少なくともいずれかが耐熱金属を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
請求項22
前記第１機器及び前記第２機器の少なくともいずれかが耐熱セラミックを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
請求項23
溶融コア材料流を前記第１機器から前記第２機器へ案内する工程を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
請求項24
前記溶融コア材料流は流れであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
請求項25
前記溶融コア材料流は落下滴を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
請求項26
溶融コア材料を前記第２機器の第１領域に収容する工程を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
請求項27
加熱ガラス材料を前記第２機器の第２領域に収容する工程を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
請求項28
電磁誘導によって別々に加熱する工程を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項29
前記コア材料を連続的に送り込む工程を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項30
前記ガラス材料を連続的に送り込む工程を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項31
前記コア材料は金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれら任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項32
前記コア材料をロッド、棒材、又はワイヤとして賦形する工程を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項33
前記ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれら任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項34
前記ガラス材料をガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管に形成する工程を更に含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
請求項35
ガラス被覆ワイヤの製造システムであって、ガラス被覆ワイヤ製造装置と、該装置は、コア材料をその溶融温度まで、且つガラス材料をその延伸温度まで別々に加熱するように構成される少なくとも１個の加熱機器を含む、ガラス被覆ワイヤ製造装置と、前記ガラス被覆ワイヤを冷却する冷却機器とを含むことを特徴とするシステム。
請求項36
前記冷却機器は液体が充填されたタンクを含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項37
前記冷却機器は更に、前記タンクの内部に少なくとも１個のプーリを含み、該プーリの周りを前記ガラス被覆ワイヤが通過することを特徴とする、請求項３６に記載のシステム。
請求項38
前記冷却機器は更に、前記タンクの外部に少なくとも１個のプーリを含み、該プーリの周りを前記ガラス被覆ワイヤが通過することを特徴とする、請求項３６に記載のシステム。
請求項39
ガラスで被覆された溶融コア材料を含むワイヤを形成するために、溶融コア材料を加熱ガラス材料と組み合わせるように構成される出口を更に含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項40
前記コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１加熱機器と、前記ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２加熱機器とを更に含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項41
溶融コア材料流を前記第１機器から前記第２機器へ案内するように構成される案内管を更に含むことを特徴とする、請求項４０に記載のシステム。
請求項42
前記溶融コア材料流は流れであることを特徴とする、請求項４１に記載のシステム。
請求項43
前記溶融コア材料流は落下滴を含むことを特徴とする、請求項４１に記載のシステム。
請求項44
前記第２機器は、溶融コア材料を収容するように構成される第１領域を含むことを特徴とする、請求項４０に記載のシステム。
請求項45
前記第２機器は、加熱ガラス材料を収容するように構成される第２領域を含むことを特徴とする、請求項４０に記載のシステム。
請求項46
前記少なくとも１個の加熱機器は、前記コア材料をその溶融温度まで加熱するように構成される第１領域と、前記ガラス材料をその延伸温度まで加熱するように構成される第２領域とを含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項47
前記少なくとも１個の加熱機器を加熱するように構成される少なくとも１個の電磁インダクタを更に含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項48
前記コア材料が前記少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれることを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項49
前記ガラス材料が前記少なくとも１個の加熱機器へ連続的に送り込まれることを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項50
前記少なくとも１個の加熱機器が耐熱金属を含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項51
前記少なくとも１個の加熱機器が耐熱セラミックを含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項52
前記コア材料は金属、金属合金、元素半導体、非セラミック半導体化合物、もしくはセラミック粉末、又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項３５のシステム。
請求項53
前記コア材料は、ロッド、棒材、又はワイヤとして賦形されることを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項54
前記ガラス材料は、アルカリケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、石英、シリカ、ソーダ石灰、鉛、又はそれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項55
前記ガラス材料は、ガラス粉末、ガラス玉、又はガラス管の形態を含むことを特徴とする、請求項３５に記載のシステム。
請求項56
略円形断面を備えたガラス被覆金属ワイヤ。