破れないガラスの秘密
ボロシリケート製のフラスコが突然破裂してしまったことはありませんか？おそらく、滅菌中や反応が進行中に起こることでしょう。これは本当に恐ろしいことです。通常、これはガラス内部に「内部応力」が残っているために起こります。ガラスを急激に、または不均一に冷却すると、まるで時限爆弾を作ってしまうようなものです。
このような事態を防ぐために、私たちは赤外線加熱を利用します。ただし、普通の赤外線ではなく、温度を0.1℃以内に保つことができる装置を使います。
適切な温度の調整
ガラスは一度に溶けるわけではありません。アニーリングポイントという最適な温度があります。これは、ガラスが十分に柔らかくなって内部応力が解消される瞬間ですが、同時にフラスコが液体状になりすぎない程度の柔らかさです。
問題は、この適切な温度範囲が非常に狭いということです。もし加熱器の温度が2〜3度でも変動してしまうと、大変なことになります。外側だけが過熱されてしまい、内部には依然として応力が残ってしまいます。
そのため、私たちは短波長の赤外線放射体を使用します。これにより、対流式のオーブンのように表面だけを温めるのではなく、ガラスの奥深くまで熱が伝わります。これにより、内外の温度が均一に保たれます。
なぜ0.1℃の精度が重要なのか
ほとんどの工業用ヒーターはあまり正確ではありません。基本的な回路を使用しているため、実験室での使用には不十分です。0.1℃の精度が必要な場合、センサーが変化を検知した瞬間にヒーターが反応しなければなりません。
私たちは高密度のフィラメントや高速スイッチング機能を持つSCRを使用して、目標温度を超えないようにしています。
もしヒーターが目標温度を超えてしまうと、新たな温度勾配が生じてしまいます。そうなると、ガラスの物理的性質に逆らうことになり、毎回負けてしまいます。
コストとのトレードオフ（厄介な部分）
高精度の赤外線アレイは強力ですが、電力消費も大きいです。また、熱が漏れ出さないように、反射板をしっかり配置する必要があります。
そして、もう一つのポイントは、電子機器の冷却ファンを忘れてはいけません。コントローラーが過熱すると、精度が低下してしまいます。そうなると、0.1℃の精度は意味をなさなくなります。