実験用のガラス器具が割れないようにするには：その秘訣は赤外線にある
ボロシリケート製のフラスコが突然壊れてしまった経験はありませんか？実験をしている最中に、わずかに温度が上昇したり、棚にぶつけたりすると、ガラスが割れてしまいます。
本当にイライラしますよね。しかし、通常、問題は実験室で起こるのではなく、製造過程で生じます。
ガラスが急激に、または不均一に冷却されると、その壁面内に微細な応力が生じます。これを内部応力と呼びますが、これはまさに時限爆弾のようなものです。これを防ぐために、赤外線を利用した連続的なアニーリング装置を使用し、ガラスが適切に緩和されるようにします。
0.1℃という厳格な基準
ここが難しい点です。ガラスのアニーリングには非常に狭い範囲があります。温度が高すぎると、ガラスの形状が崩れてしまいます。一方、温度が低すぎると、避けたいと思っているその応力が残ってしまいます。
一般的な制御装置（PIDループ）は、温度が過剰に上昇したり下がったりします。だからこそ、0.1℃という厳格な基準を目指すのです。これは一見過剰に思えますが、実際に試してみるとその効果がわかります。
短波長の赤外線を使用するのは、ガラス周囲の空気を温める時間を無駄にしないからです。赤外線は直接ガラスの内壁に届きます。この赤外線出力と高精度の熱電対を組み合わせることで、ガラスを正確な位置に保つことができます。「冷たい部分」もなく、予期せぬ問題も起こりません。
バランスを取る必要がある
単純に出力を上げればいいというわけではありません。
フラスコのサイズに比べて出力が強すぎると、表面は熱くなりますが、中心部分は冷たくなってしまいます。これにより温度勾配が生じ、まさに私たちが避けたい状況です。したがって、ランプの出力とコンベアの速度の間の最適なバランスを見つける必要があります。
一般的には石英ハロゲン管を使用します。なぜかというと、速く温度を調整できるからです。瞬時に温度を上げ下げできるので、0.1℃という安定性を実現できます。
実際の環境での利用
実際にこの装置を設置するとき、電源が問題になることがよくあります。電圧降下やフリッカーがあると、温度測定値が乱れ、精度が失われてしまいます。これを解決するためには、専用のSCR（シリコン制御整流器）を使って電力を安定させる必要があります。
最後に、ファンのことも忘れてはいけません。赤外線装置は熱くなります。電子部品を適切に冷却しないと、部品の性能が低下し、苦労して得た精密な制御が失われてしまいます。