(57)【要約】【課題】大体積のガラスブロックの成形に対応でき且つガラスの均質性を充分に向上できるガラス成形体の製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】ガラス成形体の製造装置１０は、原材料の融液が収容され且つこの融液中に浸される複数の電極２１ａ，２１’ａを有する溶解槽２０と、この溶解槽２０に連通するフィーダ３０と、溶解槽２０の上部に設けられた加熱部４０と、フィーダ３０から導出される溶融ガラスを成形する成形型５０と、溶解槽２０の内部へ挿脱可能な撹拌体６０と、を備える。複数の電極２１ａ，２１’ａを通電して融液を導電加熱しつつ、更に加熱部４０で融液の上方から融液を加熱し、原材料が溶解した後、外部から溶解槽２０の内部へと撹拌体６０を挿入し、この撹拌体６０で融液を撹拌することで、溶融ガラスを作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料の融液が収容された溶解槽に連通するフィーダから成形型へとガラスを流出するガラス成形体の製造方法であって、
融液中に複数の電極を有する前記溶解槽に原材料を供給する供給工程と、
前記複数の電極を通電して融液を導電加熱しつつ、更に融液の上方から融液を加熱する加熱工程と、を有し、
前記原材料が溶解した後、外部から前記溶解槽の内部へと撹拌体を挿入し、この撹拌体で前記融液を撹拌する製造方法。
【請求項２】
前記加熱工程は、前記溶解槽の底部から融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度を、前記液面から前記融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度よりも高くする温度差設定工程を有する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
温度差を１０℃以上にする請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
前記複数の電極として、内部に冷却機構を有し且つ前記溶解槽の内方へ略水平に突出するものを用い、前記冷却機構によって前記複数の電極を冷却する請求項１から３いずれか記載の製造方法。
【請求項５】
前記溶解槽として、少なくとも前記複数の電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形（ｎは４以上の整数である）のものを用いる請求項１から４いずれか記載の製造方法。
【請求項６】
前記液面の高さを検出し、この検出値に基づいて原材料の供給及び／又は融液の導出の量を調節する請求項１から５いずれか記載の製造方法。
【請求項７】
前記溶解槽の底部から前記液面までの高さをＨ、前記溶解槽の底部から前記複数の電極の最上部までの高さをｈとするとき、ｈ／Ｈが０．１〜０．６になるように原材料の供給量を調節する請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
上方からの融液の加熱は、融液の上方に位置する上部炉壁に設けられた燃焼バーナを用いて行う請求項１から７いずれか記載の製造方法。
【請求項９】
前記溶解槽における前記液面よりも上方の体積（Ａ）と、前記融液の体積（Ｂ）との比（Ａ：Ｂ）を、１．０：１．０〜１．５：１．０にする請求項８記載の製造方法。
【請求項１０】
前記溶解槽として、前記上部炉壁及び／又は前記融液が収容される下部炉壁の一部又は全部は、電鋳耐火物、耐火煉瓦、及びセラミックファイバからなる群より選ばれる１種以上で形成されたものを用いる請求項８又は９記載の製造方法。
【請求項１１】
前記溶解槽として、前記下部炉壁のうち少なくとも前記融液に接触する部位がＺｒＯ２を主材料とし、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を更に含むものを用いる請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
前記溶解槽として、開度を調節可能な煙道が前記上部炉壁に設けられたものを用い、前記溶解槽の内圧が所定範囲になるように前記煙道の開度を調節する請求項８から１１いずれか記載の製造方法。
【請求項１３】
前記燃焼バーナの開口の中央の位置と前記液面との高低差が３００ｍｍ以上となるように前記液面を設定する請求項８から１２いずれか記載の製造方法。
【請求項１４】
前記燃焼バーナを水平方向又は水平方向よりも上方へ開口するように配置する請求項８から１３いずれか記載の製造方法。
【請求項１５】
前記原材料の供給量ｂ（Ｌ）に対する前記燃焼バーナの単位時間当たり燃焼量ａ（ｋｃａｌ／ｈ）の比（ａ／ｂ）を４００以下にする請求項１から１４いずれか記載の製造方法。
【請求項１６】
前記複数の電極の数ｃに対する前記原材料の供給量ｂ（Ｌ）の比（ｂ／ｃ）を３５０以下にする請求項１から１５いずれか記載の製造方法。
【請求項１７】
前記撹拌体として、内部に冷媒流路を有するものを用い、この冷媒流路に冷媒を流通することで前記撹拌体を冷却する請求項１から１６いずれか記載の製造方法。
【請求項１８】
前記複数の電極を、周波数が２．５ｋＨｚ以上の交流電源へ電気的に接続する請求項１から１７いずれか記載の製造方法。
【請求項１９】
単一の前記溶解槽において原材料の溶融、清澄、及び撹拌を行う請求項１から１８いずれか記載の製造方法。
【請求項２０】
前記フィーダは前記溶解槽の底部の略中央に連通している請求項１から１９いずれか記載の製造方法。
【請求項２１】
前記加熱工程の間の最高温度における融液の粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以上であるガラス成形体の製造に適用する請求項１から２０いずれか記載の製造方法。
【請求項２２】
得られるガラス成形体のＯＨ基の含有量が５７０ｐｐｍ以下である請求項１から２１いずれか記載の製造方法。
【請求項２３】
前記ガラス成形体をＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系又はＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系からなるものにする請求項１から２２いずれか記載の製造方法。
【請求項２４】
ガラス成形体の製造装置であって、
原材料の融液が収容され且つこの融液中に浸される複数の電極を有する溶解槽と、
前記溶解槽に連通するフィーダと、
前記溶解槽の上部に設けられた加熱手段と、
前記フィーダから導出される溶融ガラスを成形する成形型と、
前記溶解槽の内部へ挿脱可能な撹拌体と、を備える製造装置。
【請求項２５】
前記撹拌体は、内部に冷媒流路を有し、この冷媒流路の周囲に高膨張セラミックスが設けられ、この高膨張セラミックスが白金又は白金ロジウム合金で被覆されたものである請求項２４記載の製造装置。
【請求項２６】
前記複数の電極は、内部に冷却機構を有し且つ前記溶解槽の内方へ略水平に突出する請求項２４又は２５記載の製造装置。
【請求項２７】
前記溶解槽は、少なくとも前記複数の電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形（ｎは４以上の整数である）である請求項２４から２６いずれか記載の製造装置。
【請求項２８】
前記溶解槽は、融液を収容する下部炉壁と、この下部炉壁の上部に設けられた上部炉壁と、を有し、
前記加熱手段は、前記上部炉壁に設けられた燃焼バーナを有する請求項２４から２７いずれか記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス成形体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続的にガラスを得るための溶解装置としては、溶解槽、清澄槽、及び撹拌槽が順次設けられ、融液のレベルが常にほぼ一定となるように原料が補充され、溶解槽で原料が溶融された融液が、清澄槽及び撹拌槽へと順次移動するという連続式の溶解炉が多く用いられている。
【０００３】
しかし、このような連続式の溶解炉では、ガラスの単位時間あたり流出量を、一定量を超えて増やすことができない。このため、単位時間あたりに多量のガラスを流出することが必要な大体積のガラスブロックを成形することは困難である。そこで、特許文献１には、バッチ式の溶解炉（ガラスの流出を停止しつつ、ある一定量の融液が得られると原料の補充を停止し、その後ガラスの流出を開始する溶解炉）を用いて大体積のガラスブロックを成形する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、均質なガラスを得るためには、融液を充分に撹拌する必要がある。撹拌は融液の対流やバブリングによって行うこともできるが、特に融液の粘度が高い等の場合には、撹拌棒等で融液を機械的に撹拌することが望まれる。
【特許文献１】特開２００６−１１７５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示されるバッチ式の溶解炉では、単一の溶解槽において溶解、清澄、及び撹拌を行う場合、溶解工程中の未溶解の原料が作用して、機械的な撹拌装置の損傷や、白金との合金化による劣化という問題を生じるために、機械的な撹拌装置を設置することが困難であった。このため、従来のバッチ式の溶解炉では機械的撹拌以外の方法で撹拌を行う必要があり、結果的にガラスの均質性の向上が不充分になりやすかった。
【０００６】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、大体積のガラスブロックの成形に対応でき且つガラスの均質性を充分に向上できるガラス成形体の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。ここで、大体積のガラスブロックとは、例えば０．３ｍ３以上のものを言う。なお、本発明においてガラスは、アモルファスガラス及びアモルファスガラスを熱処理し、結晶化させた結晶化ガラスを含むものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、融液の上方から融液を加熱しつつ融液を通電加熱し、適切なタイミングで撹拌体を挿脱することで、融液の温度が適切に制御され、撹拌体の損傷を抑えつつ充分に融液を撹拌できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００８】
（１）  原材料の融液が収容された溶解槽に連通するフィーダから成形型へとガラスを流出するガラス成形体の製造方法であって、
融液中に複数の電極を有する前記溶解槽に原材料を供給する供給工程と、
前記複数の電極を通電して融液を導電加熱しつつ、更に融液の上方から融液を加熱する加熱工程と、を有し、
前記原材料が溶解した後、外部から前記溶解槽の内部へと撹拌体を挿入し、この撹拌体で前記融液を撹拌する製造方法。
【０００９】
（２）  前記加熱工程は、前記溶解槽の底部から融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度を、前記液面から前記融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度よりも高くする温度差設定工程を有する（１）記載の製造方法。
【００１０】
（３）  温度差を１０℃以上にする（２）記載の製造方法。
【００１１】
（４）  前記複数の電極として、内部に冷却機構を有し且つ前記溶解槽の内方へ略水平に突出するものを用い、前記冷却機構によって前記複数の電極を冷却する（１）から（３）いずれか記載の製造方法。
【００１２】
（５）  前記溶解槽として、少なくとも前記複数の電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形（ｎは４以上の整数である）のものを用いる（１）から（４）いずれか記載の製造方法。
【００１３】
（６）  前記液面の高さを検出し、この検出値に基づいて原材料の供給及び／又は融液の導出の量を調節する（１）から（５）いずれか記載の製造方法。
【００１４】
（７）  前記溶解槽の底部から前記液面までの高さをＨ、前記溶解槽の底部から前記複数の電極の最上部までの高さをｈとするとき、ｈ／Ｈが０．１〜０．６になるように原材料の供給量を調節する（６）記載の製造方法。
【００１５】
（８）  上方からの融液の加熱は、融液の上方に位置する上部炉壁に設けられた燃焼バーナを用いて行う（１）から（７）いずれか記載の製造方法。
【００１６】
（９）前記溶解槽における前記液面よりも上方の体積（Ａ）と、前記融液の体積（Ｂ）との比（Ａ：Ｂ）を、１．０：１．０〜１．５：１．０にする（８）記載の製造方法。
【００１７】
（１０）  前記溶解槽として、前記上部炉壁及び／又は前記融液が収容される下部炉壁の一部又は全部は、電鋳耐火物、耐火煉瓦、及びセラミックファイバからなる群より選ばれる１種以上で形成されたものを用いる（８）又は（９）記載の製造方法。
【００１８】
（１１）  前記溶解槽として、前記下部炉壁のうち少なくとも前記融液に接触する部位がＺｒＯ２を主材料とし、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を更に含むものを用いる（１０）記載の製造方法。
【００１９】
（１２）  前記溶解槽として、開度を調節可能な煙道が前記上部炉壁に設けられたものを用い、前記溶解槽の内圧が所定範囲になるように前記煙道の開度を調節する（８）から（１１）いずれか記載の製造方法。
【００２０】
（１３）  前記燃焼バーナの開口の中央の位置と前記液面との高低差が３００ｍｍ以上となるように前記液面を設定する（８）から（１２）いずれか記載の製造方法。
【００２１】
（１４）  前記燃焼バーナを水平方向又は水平方向よりも上方へ開口するように配置する（８）から（１３）いずれか記載の製造方法。
【００２２】
（１５）  前記原材料の供給量ｂ（Ｌ）に対する前記燃焼バーナの単位時間当たり燃焼量ａ（ｋｃａｌ／ｈ）の比（ａ／ｂ）を４００以下にする（１）から（１４）いずれか記載の製造方法。
【００２３】
（１６）  前記複数の電極の数ｃに対する前記原材料の供給量ｂ（Ｌ）の比（ｂ／ｃ）を３５０以下にする（１）から（１５）いずれか記載の製造方法。
【００２４】
（１７）  前記撹拌体として、内部に冷媒流路を有するものを用い、この冷媒流路に冷媒を流通することで前記撹拌体を冷却する（１）から（１６）いずれか記載の製造方法。
【００２５】
（１８）  前記複数の電極を、周波数が２．５ｋＨｚ以上の交流電源へ電気的に接続する（１）から（１７）いずれか記載の製造方法。
【００２６】
（１９）  単一の前記溶解槽において原材料の溶融、清澄、及び撹拌を行う（１）から（１８）いずれか記載の製造方法。
【００２７】
（２０）  前記フィーダは前記溶解槽の底部の略中央に連通している（１）から（１９）いずれか記載の製造方法。
【００２８】
（２１）  前記加熱工程の間の最高温度における融液の粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以上であるガラス成形体の製造に適用する（１）から（２０）いずれか記載の製造方法。
【００２９】
（２２）  得られるガラス成形体のＯＨ基の含有量が５７０ｐｐｍ以下である（１）から（２１）いずれか記載の製造方法。
【００３０】
（２３）  前記ガラス成形体をＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系又はＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系からなるものにする（１）から（２２）いずれか記載の製造方法。
【００３１】
（２４）  ガラス成形体の製造装置であって、
原材料の融液が収容され且つこの融液中に浸される複数の電極を有する溶解槽と、
前記溶解槽に連通するフィーダと、
前記溶解槽の上部に設けられた加熱手段と、
前記フィーダから導出される溶融ガラスを成形する成形型と、
前記溶解槽の内部へ挿脱可能な撹拌体と、を備える製造装置。
【００３２】
（２５）  前記撹拌体は、内部に冷媒流路を有し、この冷媒流路の周囲に高膨張セラミックスが設けられ、この高膨張セラミックスが白金又は白金ロジウム合金で被覆されたものである（２４）記載の製造装置。
【００３３】
（２６）  前記複数の電極は、内部に冷却機構を有し且つ前記溶解槽の内方へ略水平に突出する（２４）又は（２５）記載の製造装置。
【００３４】
（２７）  前記溶解槽は、少なくとも前記複数の電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形（ｎは４以上の整数である）である（２４）から（２６）いずれか記載の製造装置。
【００３５】
（２８）  前記溶解槽は、融液を収容する下部炉壁と、この下部炉壁の上部に設けられた上部炉壁と、を有し、
前記加熱手段は、前記上部炉壁に設けられた燃焼バーナを有する（２４）から（２７）いずれか記載の製造装置。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、複数の電極によって融液が通電加熱されるとともに上方からも加熱されるため、原材料の溶解が迅速になされる。また、通電加熱によって融液の下部が加熱されるため、融液の対流が促進されて、清澄及び均質化も迅速になされる。そして、原材料を溶融した後に撹拌体が挿入されるため、撹拌体の損傷が抑制され、機械的な撹拌が可能になりガラスの均質性を充分に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係るガラス成形体の製造装置１０の垂直断面図である。図２は原材料投入前の状態における製造装置１０の平面図である（ただし、上部炉壁２６の上壁２６３は透視している）。製造装置１０は、溶解槽２０、フィーダ３０、加熱手段としての加熱部４０、成形型５０、及び撹拌体６０を備える。各構成要素を以下詳細に説明する。
【００３９】
［溶解槽］
溶解槽２０には原材料の融液が収容されている。原材料はバッチ（各成分の原料粉末が混合されたもの）又はこのバッチがガラス化されたラフメルトカレットであってよく、原材料供給部７０の本体７１の先端に設けられた保持部７３に載せられ、側壁２３１’ａに形成された供給孔２３７を通って供給される。この供給孔２３７は、溶解槽２０内部の温度が低下しにくいよう開閉可能に形成され、原材料の供給時に開き、それ以外の間には閉じることが好ましい。
【００４０】
図２に示されるように、溶解槽２０は、融液中に複数の電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄを有し、これら複数の電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄは図示しない電源に電気的に接続されている。電源から電極２１ａ〜２１ｄ又は２１’ａ〜２１’ｄへと電気が供給されると、融液を介して通電がなされ、融液が加熱される。この融液を介する通電による加熱と、後述する加熱部４０による融液の上方からの加熱により、原材料の溶解、清澄、撹拌の各工程での炉内及び融液の温度管理を適切に行うことが可能となる。例えば、溶解槽２０が空の状態から原材料を溶解する場合には、ある一定量の融液が得られるまでは加熱部４０による加熱のみにより行う。また、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄを溶解槽２０の下部に設置しておけば、ある一定量の融液が収容されている場合に、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄによる通電加熱の度合いを強め、融液上方からの加熱を比較的弱めることで融液の下部が上部よりも温度が高くなる結果、融液の対流が促進され、溶解及び清澄を迅速化することができる。
【００４１】
強い融液の対流を得やすくできる点で、溶解槽２０の底部２３３から融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度を、融液の液面ＦＬから融液の深さの４分の１以下の範囲における融液の温度よりも高くすることが好ましい。この温度差は、融液を収容する下部炉壁２３の内側に設けられた温度センサ２２ａ〜２２ｃと、電極２１ａ〜２１ｄ又は２１’ａ〜２１’ｄの内部に設けられた図示しない温度センサとで検出される各部位の融液温度に基づいて、電極２１ａ〜２１ｄ又は２１’ａ〜２１’ｄによる通電加熱及び後述の加熱部４０による加熱の程度をそれぞれ調節することでなされてよい。
【００４２】
上記温度差は、融液の粘性等に応じて適宜設定されてよいが、１０℃以上であることが好ましい。温度差の下限は、より好ましくは２５℃、最も好ましくは４０℃である。また、温度差は、通電に費やされる費用増加及び融液による炉壁の侵食を抑制するため、１５０℃以下であることが好ましく、より好ましくは１３０℃以下、最も好ましくは１００℃以下である。ここで、融液の温度は次のように測定する。即ち、炉壁に設けられた孔から融液中に白金で被覆された熱電対等の温度センサを突出させるように設置し、その温度センサによって測定する。あるいは融液中に突出させた電極２１ａ〜２１ｄの先端部内側に設けられた温度センサにより測定してもよい。
【００４３】
電極２１ａ〜２１ｄ，２１’ａ〜２１’ｄは、内部に図示しない冷却機構を有し且つ溶解槽２０の内方へ略水平に突出することが好ましい。冷却機構によって電極２１ａ〜２１ｄ，２１’ａ〜２１’ｄが冷却されるため、高温の融液による劣化を抑制できる。冷却機構は、従来周知のものであってよい。また、電極２１ａ〜２１ｄ，２１’ａ〜２１’ｄが溶解槽２０の内方へ略水平に突出することで、通電による融液の昇温を迅速に行うことができる。突出する長さの下限は、融液の昇温を効率化できる点で、２０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５０ｍｍ、最も好ましくは１００ｍｍである。突出する長さの上限は、通電によって融液内に侵食する白金や白金ロジウム合金の量が極力少なくなるよう、７００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは６００ｍｍ、最も好ましくは４５０ｍｍである。
【００４４】
電極２１ａ〜２１ｄ及び２１’ａ〜２１’ｄは、図２に示されるように互いに対向して配置され、電極２１ａ，２１’ａの対、電極２１ｂ，２１’ｂの対、電極２１ｃ，２１’ｃの対、及び電極２１ｄ，２１’ｄの対（電極の数は８本）の間で通電がなされる。ここで、融液の対流による融液の均質化を促進できる点で、複数の電極の数ｃに対する原材料の供給量ｂ（Ｌ）の比（ｂ／ｃ）を３５０以下にすることが好ましい。ｂ／ｃが３５０を超えると、融液に対する通電加熱の程度が不充分になりやすく、その結果、対流の促進が不充分になりやすい。ｂ／ｃの上限は、より好ましくは３２５、最も好ましくは３００である。また、電極の設置コスト及び対流による融液の均質化の兼ね合いから、ｂ／ｃの下限は、５０であることが好ましく、より好ましくは６５、最も好ましくは７５である。
【００４５】
このような通電の際に融液の平面方向で加熱が不充分な部位が生じないように、溶解槽２０の少なくとも電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形（ｎは４以上の整数であり、５以上の整数であることが好ましい）であることが好ましい。即ち、図５（ｃ）のように、ｎが４の水平断面であってもよいが、この場合には点線で囲んだ箇所のように通電加熱が相対的に不充分な箇所が生じ得る。好ましくはｎが５以上、最も好ましくは６以上であると、このような箇所が少なくなる。なお、本実施形態では図２に示されるように、構成を簡略化する観点で下部炉壁２３の全体をｎ角形の水平断面としているが、少なくとも電極の設置位置における内部の水平断面がｎ角形であればよい。融液の平面方向の加熱を均一にするためには、少なくとも電極の設置位置における内部の水平断面が正ｎ角形であることがより好ましい。
【００４６】
本実施形態では、水平断面が正８角形であるが、これに限られず、例えば図５（ａ）のように側壁２３１ａ〜２３１ｃ，２３１’ａ〜２３１’ｃ同士が湾曲面２３２ａ〜２３２ｈで滑らかにつながっていてもよい（つまり、角部がない）し、図５（ｂ）のように水平断面が円（例えば、正円、楕円）、つまりｎが無限大であってもよい。ただし、電極の設置容易性の観点からは、電極２１ａ〜２１ｄ，２１’ａ〜２１’ｄが設置される部位が、図２等に示されるように平坦面であることが好ましい。
【００４７】
また、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄに接続される電源は、特に限定されないが、融液の加熱効率を向上できる点で、周波数が２．５ｋＨｚ以上の交流電源であることが好ましい。
【００４８】
溶解槽２０には液面検出器８０が設けられ、この液面検出器８０によって検出された融液の液面ＦＬの高さ値に基づいて原材料の供給及び／又は融液の導出の量を調節することが好ましい。つまり、液面ＦＬの高さの検出値が所定範囲になると、原材料の供給を停止し、後述のフィーダ３０からガラスを流出可能になり、上記検出値が所定範囲を下回った場合には原材料供給部７０により原材料を供給する。これにより、ガラスの品質を安定化できるとともに、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄが気体に露出することによる劣化を予防できる。本実施形態における液面検出器８０は、半導体レーザから近赤外線を液面ＦＬに向けて発射し、その反射光を検出する機器であるが、これに限られるものではない。
【００４９】
好ましくは、溶解槽の底部から前記液面までの高さをＨ、前記溶解槽の底部から前記複数の電極の最上部までの高さをｈとするとき、ｈ／Ｈが０．１〜０．６になるように原材料の供給量を調節する。これにより、融液深さにおける電極２１ａ〜２１ｄの相対位置を効果的な融液の対流が得られる位置にすることができる。液面が高くなりすぎると通電による加熱の効果が充分でなくなるため、ｈ／Ｈの下限は、より好ましくは０．２であり、最も好ましくは０．３である。また、融液の上下方向の温度差が設定し難くなるため、ｈ／Ｈの上限は、より好ましくは０．５５であり、最も好ましくは０．５２である。
【００５０】
［加熱部］
加熱部４０は、溶解槽２０の上部に設けられて、融液の上方から融液を加熱する。これにより、融液の下部のみならず上部も昇温されるため、電極による通電加熱と合わせて融液の上下方向の温度制御が可能となり、また、原材料の溶解の迅速化の点でも有利である。加熱部４０は、昇温効率に優れる点で、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂを有することが好ましい。これら燃焼バーナ４１ａ，４１ｂは、融液を収容する下部炉壁２３の上部に位置する上部炉壁２６に設けられている。本実施形態における燃焼バーナ４１ａ，４１ｂは、上部炉壁２６の側壁２６１から内方へと、互いに対向して配置されている。燃焼バーナ４１ａ，４１ｂとしては空気燃焼、酸素燃焼等を用いることができるが、高温の溶解を行うことができる観点から酸素燃焼が好ましい。
【００５１】
燃焼バーナ４１ａ，４１ｂによって燃焼反応が行われると、雰囲気中にＯＨ基が発生する。このＯＨ基は融液に混入するとガラスの熱的安定性を低下する傾向を有するため、特に結晶化ガラスを製造する等の場合には、ＯＨ基分布による結晶化速度の違いにより不安定な結晶成長が起こり、それに起因して生じる品質劣化や割れを防止する観点から、ＯＨ基の融液への混入を抑制する必要性が高い。そこで、溶解槽２０における液面ＦＬよりも上方の体積（Ａ）と、融液の体積（Ｂ）との比（Ａ：Ｂ）を、１．０：１．０〜１．５：１．０にすることが好ましい。ＡがＢに対して過剰になると、燃焼量が過多になって耐火物等の寿命が短くなりやすく、ＡがＢに対して過小になるとＯＨ基を高含有するガラスが製造されやすい。Ａ：Ｂは、より好ましくは１．０：１．０〜１．４：１．０であり、最も好ましくは１．１：１．０〜１．３５：１．０である。なお、ここで「溶解槽における液面ＦＬよりも上方の体積（Ａ）」とは、溶解槽において気体が占める体積を指し、通常は溶解槽２０の全容積から融液の体積を差し引いた値に等しい。通常、Ａ：Ｂの調節は、原材料の供給及び／又は融液の導出量を介した融液体積Ｂの増減によって行うことが想定されるが、これに限られず溶解槽２０の容積の増減によって行ってもよい。
【００５２】
燃焼バーナ４１ａ，４１ｂの開口４３ａ，４３ｂの中央の位置と、液面ＦＬとの高低差αが３００ｍｍ以上となるように液面ＦＬを設定することが好ましい。これにより、ＯＨ基の発生源である開口４３ａ，４３ｂが融液から充分に離間されるため、融液へのＯＨ基の混入をより抑制できる。高低差αの下限は、より好ましくは３５０ｍｍ、最も好ましくは４００ｍｍである。また、高低差αが過剰になると融液の加熱効率が不充分になるおそれがあるため、高低差αの上限は８５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは７００ｍｍ、最も好ましくは６５０ｍｍである。なお、液面ＦＬの設定は、原材料の供給及び／又は融液の導出量を介して行えばよい。
【００５３】
また、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂは、本実施形態のように水平方向、又は水平方向よりも上方へ開口するように配置されることが好ましい。燃焼バーナが水平方向よりも下方へ開口していると、炎が融液に向かうために融液へのＯＨ基の混入のおそれが増すが、上記構成によれば、このようなおそれが軽減されるため、融液へのＯＨ基の混入をより抑制できることになる。なお、本実施形態における上部炉壁２６は、同様の効果を狙って、その側壁２６１が下部炉壁２３の側壁２３１よりも拡径された形状を有し、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂの開口４３ａ，４３ｂを融液から隠しているが、このような構成に限定されるものではない。
【００５４】
融液へのＯＨ基の混入をより抑制できる点で、原材料の供給量ｂ（Ｌ）に対する燃焼バーナ４１ａ，４１ｂの単位時間当たり燃焼量ａ（ｋｃａｌ／ｈ）の比（ａ／ｂ）を４００以下にすることが好ましい。ａ／ｂが過剰、つまり、加熱対象である原材料の供給量に対して過剰な燃焼が行われると、単位量あたりの融液に対するＯＨ基の混入量が増加しやすくなる。ａ／ｂの上限は、より好ましくは３５０、最も好ましくは３３０である。ａ／ｂが過小になると、融液の加熱が不充分になり溶解が遅延することを考慮して、ａ／ｂの下限は、５０であることが好ましく、より好ましくは７０、最も好ましくは１００である。なお、燃焼量ａ（ｋｃａｌ／ｈ）は、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂに供給されるガス（例えば、酸素ガス、炭化水素ガス）の供給量に基づいて算出できる。なお、原材料の供給量ｂ（Ｌ）とは、その時点で溶解槽に収容されている融液量を得るために供給された原材料の体積（単位：リットル）である。
【００５５】
本実施形態では、加熱部４０を燃焼バーナ４１ａ，４１ｂで構成したが、これに限られず、ＭｏＳｉ２発熱体（例えばカンタル社製の「カンタルスーパー」）やＳｉＣ発熱体（例えば東海高熱工業社製のエレマ発熱体）等であってもよい。
【００５６】
再び溶解槽の説明に戻って、上部炉壁２６及び／又は下部炉壁２３の一部又は全部は、電鋳耐火物、耐火煉瓦、及びセラミックファイバからなる群より選ばれる１種以上で形成されていることが好ましい。これにより、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂでの燃焼で生じた高温雰囲気による上部炉壁２６の劣化、及び／又は、高温の融液に接触等することによる下部炉壁２３の劣化を抑制できる。なお、このような効果を最大限に享受できる点では、下部炉壁２３及び上部炉壁２６の全部が、電鋳耐火物、耐火煉瓦、及びセラミックファイバからなる群より選ばれる１種以上で形成されていることが好ましい。
【００５７】
下部炉壁２３は、少なくとも融液に接触する部位がＺｒＯ２を主材料とし、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を更に含むことが好ましい。ＺｒＯ２を主材料とすることで耐久性を向上できるとともに、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を併用することでＺｒＯ２の安定性を向上でき、融液による炉壁の浸食を大幅に改善できる。この効果はＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系のガラスにおいて特に顕著に表れる。本実施形態では、構成の簡略化の観点で下部炉壁２３の全体を略同一組成の素材で形成したが、少なくとも融液に接触する部位が上記組成の素材で形成されていればよい。また、状況に応じてガラス液面の侵食しやすい部分、特に融液ＦＬ部分を外部から冷却して、侵食を防止することもできる。
【００５８】
溶解槽２０の上部炉壁２６には、開度を調節可能な煙道２８が設けられており、溶解槽２０の内圧が所定範囲になるように煙道２８の開度が調節されることが好ましい。これにより、ガラス成形体の品質を安定化できるとともに、ＯＨ基が溶解槽２０内に蓄積されるのが抑制されるため、融液へのＯＨ基の混入をより抑制できる。本実施形態では、煙道２８の開度は調整弁によって調節されるが、これに限られるものではない。
【００５９】
本実施形態では、上部炉壁２６は水平断面が方形状に構成され、側壁２６１のうち燃焼バーナ４１ａ、４１ｂが設けられていない面の一方に煙道２８が設けられている。そして、煙道２８の対面には導入管２９が設けられ、この導入管２９によって溶解槽２０の内部と外気とが連通されている。煙道２８の開度に応じて、導入管２９から外気が溶解槽２０内へと導入され、この外気は、ＯＨ基を含む溶解槽２０の内気を煙道２８を通じて外部へと押し出す。融液へのＯＨ基の混入をより抑制できる点では、煙道２８及び／又は導入管２９が、燃焼バーナ４１ａ、４１ｂと同じ高さ又はそれよりも低い位置に設けられていることが好ましい。
【００６０】
［撹拌体］
撹拌体６０は、溶解槽の内部へ挿脱可能に構成されており、原材料が溶解した後、外部から溶解槽２０の内部へと挿入されて融液を撹拌する。つまり、撹拌体を攻撃するおそれのある未溶解の原材料が存在する溶解工程の間、撹拌体６０は溶解槽２０の外部に配置されるため、その劣化を抑制できる。また、撹拌体６０を構成する成分が融液に取り込まれることによるガラスの品質の劣化も抑制できる。
【００６１】
図３は、撹拌体６０が溶解槽２０内に挿入される態様を示す図である。撹拌工程でない間には、側壁２３１のうち融液の液面ＦＬよりも上に設けられた開閉窓２３５が閉じて溶解槽２０内を密閉している一方、溶解工程終了後、撹拌工程の直前になると、図３（ａ）に示されるように、開閉窓２３５が開いて開閉口２３６を形成し、撹拌体６０を挿入可能な状態になる。ここで、本実施形態における撹拌体６０は、駆動源に接続された棒状の基部６１を有し、この基部６１の途中に設けられた屈曲部６３において略直角に屈曲して先端部６５に至る。開閉口２３６は、屈曲部６３から先端部６５までの長さよりも大きい横幅寸法と、基部６１の径よりも大きい縦幅寸法とを有しており（通常、横長形状になる）、屈曲部６３から先端部６５までの部分を水平に寝かした状態で撹拌体６０が挿入される（図３（ｂ））。先端部６５が溶解槽２０の内部に挿入されると、基部６１が回転されて先端部６５が融液に浸される（図３（ｃ））。その後、駆動源を稼動することで先端部６５が融液内を動き、これによって融液が機械的に撹拌される。ここで開閉口２３６の横幅は、先端部６５が融液内を所望の軌道で動く際、基部６１に開閉窓２３５が接触しない程度の寸法を有しているべきである。やがて撹拌が終了すると、撹拌体６０及び開閉窓２３５を図３（ｂ）、（ａ）の状態へと順次戻して、撹拌体６０を溶解槽２０の外部へと戻す。
【００６２】
図４は、撹拌体６０の部分拡大断面図である。撹拌体６０は、内部に冷媒流路６６を有し、この冷媒流路６６の周囲に高膨張セラミックス６７が設けられ、この高膨張セラミックス６７が白金又は白金ロジウム合金６８で被覆されていることが好ましい。白金又は白金ロジウム合金６８は安定性に優れるため、融液への異物混入を抑制しつつ撹拌を行うことができ、冷媒流路６６を流通する冷媒によって撹拌体６０の劣化を抑制できる。また、白金又は白金ロジウム合金６８及び冷媒流路６６の間にセラミックスを介在させたことで、白金又は白金ロジウム合金の使用量を低減して製造コストを低減できるとともに、セラミックスとして高膨張セラミックスを使用したことで、温度変化に伴う膨張特性が白金又は白金ロジウム合金６８に近似する結果、変形による撹拌体６０の損傷を抑制できる。このように、高膨張セラミックスとは、撹拌工程における温度条件下での膨張特性が白金又は白金ロジウム合金に近似するセラミックスを指し、温度条件に応じて適宜選択されるものであるが、一般的にはＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ系のセラミックス等が使用できる。なお、冷媒流路６６を流通する冷媒は、特に限定されず、水、油等の液体、空気等の気体であってよい。
【００６３】
このように、原材料の溶融、清澄、及び撹拌を単一の溶解槽２０において行うことで、後述のフィーダ３０から単位時間あたりに多量の溶融ガラスを導出することができ、大体積のガラスブロックの成形に対応できる。ただし、これに限られるものではなく、原材料の溶融、清澄、及び撹拌を複数の溶解槽を併用して行ってもよい。
【００６４】
［フィーダ］
フィーダ３０は、図示されない流出制御手段によって、流出の開始及び停止を行うことができ、溶解槽２０を外界に連通し、溶解槽２０内の溶融ガラスを成形型５０へと導出する。具体的には、融液に面する連通口３３に溶融ガラスが流れ込み、本体３１を通って導出口３５から成形型５０へと導出される。このようなフィーダ３０は、溶融ガラスへの異物混入を抑制できるよう、白金又は白金合金で形成されている。
【００６５】
フィーダ３０は、より均質性が高められた溶融ガラスを導出できる点で、溶解槽２０の底部２３３に設けられていることが好ましく、底部２３３の略中央に設けられていることがより好ましい。ここで、底部の略中央とは、溶解槽２０の垂直軸方向に沿った底部の投影図において、この底部の投影図と重心が一致し、底部の投影図面積の１０％の面積を有する相似形状で囲まれる領域内の任意の箇所を指す。
【００６６】
フィーダ３０の連通口３３は、より均質性に優れた溶融ガラスを導出できる点で、底部２３３よりも上方に配置されることが好ましいが、通電加熱を阻害しないよう、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄの設置高さよりも下方に位置しなければならない。
【００６７】
［成形型］
成形型５０はフィーダ３０から導出される溶融ガラスを成形する。成形型５０は、ガラス成形体の所望の寸法に適合した寸法を有し、例えば大体積のガラスブロックが望まれる場合には、大容積の成形型５０を用いる。また、導出口３５及び成形型５０の距離を増減可能な機構を設けることが好ましい。これにより、成形型５０内に導出されて蓄積される溶融ガラス量が逐次増加しても、導出口３５から導出される溶融ガラスの落下距離が常に最小に保たれるため、ガラス成形体への気泡等の混入や脈理の発生を抑制できる。
【００６８】
以上の製造装置１０を用いたガラス成形体の製造方法は、加熱工程の間の最高温度における融液の粘度が１．５ｐｏｉｓｅ以上であるガラス成形体の製造に適用することが好ましい。このように融液が高粘性化であるガラスであっても、対流による清澄促進、及び撹拌体６０による機械的撹拌がなされるため、ガラスの均質性を充分に向上できる。加熱工程の間の最高温度における融液の粘度の下限は、より好ましくは１．７ｐｏｉｓｅ、最も好ましくは１．８ｐｏｉｓｅである。他方、融液の粘性が過剰になると、対流及び機械的撹拌に多大なエネルギが必要になる結果、製造コストが増加しやすいことを考慮して、加熱工程の間の最高温度における融液の粘度の上限は、３．０ｐｏｉｓｅであることが好ましく、より好ましくは２．８ｐｏｉｓｅ、最も好ましくは２．７ｐｏｉｓｅである。
【００６９】
また、このようにして得られるガラス成形体のＯＨ基の含有量は５７０ｐｐｍ以下である。このようなガラス成形体は、耐熱性に優れた低膨張ガラス製品として有用である。ガラス成形体のＯＨ基の含有量の上限は、より好ましくは５４０ｐｐｍ、最も好ましくは５００ｐｐｍである。また、ＯＨ基の含有量の低減により得られる効果とそれに伴う製造コスト増加との兼ね合いを考慮して、ガラス成形体のＯＨ基の含有量の下限は、５０ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは１５０ｐｐｍ、最も好ましくは２００ｐｐｍである。
【００７０】
ガラス成形体におけるＯＨ基の含有量は、次に示すＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ式を用いて算出できる。
Ｃ＝ｌｏｇ１０（Ｔａ／Ｔｂ）／αｔ
（式中、ＣはＯＨ分子の含有量（ｐｐｍ）であり、αは水のモル吸光係数（８．６Ｌ
／ｍｏｌ・ｍｍ）であり、ｔは研磨したガラスの厚さ（ｍｍ）、Ｔａ及びＴｂは各波
長における透過率（％）であり、より詳しくは、Ｔａは波長２．０μｍ付近で極大値を示す透過率、Ｔｂは波長２．２１μｍ付近で極小値を示す透過率である。）
【００７１】
ガラス成形体をＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系からなるものにすることが好ましい。このようなＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系のガラス成形体は、半導体製造用の露光装置や天体望遠鏡等の多用途に有用な低膨張ガラス成形体であるが、原材料の溶解温度及び融液の粘性が極めて高いことが知られている。しかし、本発明の製造方法によれば、燃焼バーナ４１ａ、４１ｂによる上方からの加熱と、電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄによる通電加熱とを併用することで、迅速且つ充分に原材料が溶解され、対流促進によって迅速且つ充分に清澄も行われるため、均質性に優れたＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系のガラス成形体を製造できる。また、融液へのＯＨ基の混入が抑制されるので、極めて低膨張性のガラス成形体が得られる。本発明の製造方法は、その他、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ系からなるハードディスク基板用アモルファスガラスまたはハードディスク基板用結晶化ガラス、光通信フィルター用結晶化ガラスの製造にも好適である。
【００７２】
［温度条件］
以上の製造装置１０を用い、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系のガラスを製造する場合の各工程の温度条件は下記の値とすることが好ましい。
【００７３】
まず、溶解槽２０が全く空の状態からバッチを投入し融液を得る場合には、迅速に融液が得られるよう、加熱部４０により溶解槽２０の内部空間の温度を１５３０〜１５５０℃にすることが好ましい。
【００７４】
一旦、溶解槽２０が一定量の融液で満たされた後は、ガラス組成の変更等を行う場合を除き、溶解槽２０中の融液が一定量以下にならないようにする。つまり、１回のガラスブロックの製造に必要な量の溶融ガラスを流出した後においても、溶解槽２０中に一定量の融液が残るように融液の量を制御する。
【００７５】
ガラスブロック製造のために１回の流出を終えた後は、一定のレベルになるまで、融液中に原材料を供給し溶解する（溶解工程）。この工程における温度は、白金の劣化や溶け残り（異物の原因）を抑制できるよう、融液上部において１４５０℃〜１５５０℃であることが好ましく、より好ましくは１４６０℃〜１５４０℃、最も好ましくは１４８０℃〜１５００℃である。
【００７６】
原材料の溶解が終えた後、清澄及び撹拌を同時に行う（清澄・撹拌工程）。この工程での温度は、融液上部においては、加熱部４０による燃焼エネルギの削減、及びガラス表面への結晶析出の抑制の観点から１４８０℃〜１５８０℃であることが好ましく、より好ましくは１５００℃〜１５６０℃、最も好ましくは１５１０℃〜１５４０℃である。また、融液下部の温度は、対流による融液の均質化を促進でき且つ白金の劣化を抑制できるよう、１５３０℃〜１６００であることが好ましく、より好ましくは１５４０℃〜１５９５℃、最も好ましくは１５５０℃〜１５９０℃である。
【実施例】
【００７７】
＜実施例１＞
前述したガラス成形体の製造装置１０を用い、酸化物基準の質量％で５４．５〜５７％のＳｉＯ２成分、６．０％〜８．５％のＰ２Ｏ５成分、２２．０〜２６．０％のＡｌ２Ｏ３成分、３．５〜４．２％のＬｉ２Ｏ成分、０．６〜１．６％のＭｇＯ成分、０．４〜１．４％のＺｎＯ成分、０．７〜２．０％のＣａＯ成分、０．６〜１．７％のＢａＯ成分、１．６〜２．７％のＴｉＯ２成分、１．０〜２．２％のＺｒＯ２成分、及び０．８〜１．２％のＡｓ２Ｏ３成分を含むバッチの原材料を投入し、溶解槽２０の底部２３３から液面までの高さＨが９７６ｍｍの状態で、燃焼バーナ４１ａ，４１ｂに酸素を供給して燃焼し且つ溶解槽の内方へ水平に１２０〜１３０ｍｍ突出している電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄに周波数３．０ｋＨｚの交流を供給することで溶解を行い、その後、撹拌体６０を挿入し、清澄及び撹拌を行った。この間の融液温度を、底部２３３からの高さが７５０ｍｍの位置に設けた温度センサ（検出値を上部温度と称する）と、底部２３３からの高さが２３０ｍｍの位置に設けた電極内の温度センサ（検出値を下部温度と称する）とで測定したところ、上部温度は１５１６〜１５３０℃、下部温度は１５８０〜１５８９℃であり、約６０℃の温度差で下部温度が上部温度よりも高かった。これにより、融液の対流が促進されていることが推測される。このときの溶解槽２０における融液の液面ＦＬよりも上方の体積（Ａ）は２．７６６ｍ３、融液の体積（Ｂ）は３．２８１ｍ３であり、Ａ：Ｂは＝１．１９：１であった。また、燃焼バーナの開口の中央の位置と液面との高低差は６１２ｍｍであった。原材料の供給量ｂは１０２０（Ｌ）であり、単位時間当たり燃焼量ａは２４００００（ｋｃａｌ／ｈ）であり、ａ／ｂは２３５．２であった。また、複数の電極の最上部までの高さｈは４００ｍｍであった。電極の数ｃは８であるから、ｂ／ｃは１２７．５であった。
【００７８】
このようにして得られた溶融ガラスを成形型５０に導出し、成形後に徐冷することで、直径１７００ｍｍ、厚み４００ｍｍｔのガラス成形体を製造した。撹拌体６０は、成形型５０への溶融ガラスの導出が終わるまで回転させ、溶融ガラスの導出終了後に溶解槽２０の外部へと戻した。このガラス成形体を厚み約１０ｍｍｔに切り取り、切り取った片の表面に偏光粘着フィルムを貼着した後、グラフィックソフトにより表面画像を取得した。この結果を図７に示す。また、ガラス成形体におけるＯＨ基の含有量は、前述のＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ式に基づいて算出したところ、４２４〜５６６ｐｐｍであった。
【００７９】
（比較例１）
電極２１ａ〜２１ｄ、２１’ａ〜２１’ｄを設置していない点を除き、製造装置１０と同様の構成の製造装置を用い、その他の手順は実施例１と同様にしてガラス成形体を製造した。なお、溶解、清澄、及び撹拌の間における上部温度は１６０２〜１６０４℃、下部温度は１５４４〜１５４６℃であり、上部温度の方が下部温度よりも高かった。これにより、融液の対流が行われていないことが推測される。切り取った片の表面画像を図６に示す。
【００８０】
図７に示されるように、実施例１で製造したガラス成形体は均質であり、脈理が極めて抑制されていることが分かった。これに対して、図６に示されるように、比較例１で製造したガラス成形体は、その均質性が低く、脈理が発生していることが分かった。
【００８１】
＜参考例１＞
融液の液面ＦＬよりも上方の体積（Ａ）と融液の体積（Ｂ）との比がガラス成形体におけるＯＨ基の含有量にもたらす効果を検証するために、以下の試験を行った。まず、溶解槽２０における融液の液面ＦＬよりも上方の体積（Ａ）が１．３６９ｍ３、融液の体積（Ｂ）が１．７６８ｍ３になる（Ａ：Ｂ＝０．７７：１）ように原材料を投入した点を除き、実施例１と同様の手順でガラス成形体を製造した。このガラス成形体におけるＯＨ基の含有量を、前述のＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ式に基づいて算出したところ、９５３〜９９８ｐｐｍであった。ここで、透過率は、厚さ１０ｍｍに研磨した結晶化熱処理前のガラス成形体を試料として、日立製作所社製２７０−３０形赤外分光光度計を用いて測定し、波長２．０μｍ付近での透過率の極大値をＴａとし、波長２．２１μｍ付近での透過率の極小値をＴｂとした。なお、これら透過率には表面反射損失分が含まれる。
【００８２】
＜参考例２＞
電極の数と原材料の供給量の比がガラス成形体におけるＯＨ基の含有量にもたらす効果を検証するために、以下の試験を行った。参考例２−１では電極が４本設けられた製造装置（下部炉壁２３の水平断面が正方形）を用い、参考例２−２〜２−７では電極が８本設けられた製造装置（下部炉壁２３の水平断面が正八角形）を用い、表１に示す条件を変更した点を除き、実施例１と同様の手順でガラス成形体を製造した。なお、参考例２−７では、撹拌時間を他の参考例よりも短く設定し、撹拌時間を他の参考例の３／５にした。
【００８３】
（比較例２）
比較例２では、撹拌を行わなかった点を除き、参考例２−１と同様の手順でガラス成形体を製造した。
【００８４】
参考例２及び比較例２で製造したガラス成形体におけるＯＨ基の含有量、脈理の程度、及び異物混入の程度を表１に併せて示す。なお表１において、脈理の基準は、◎：全く観察されず、○：ほぼ観察されず、△：若干観察された、×：多く発生していた、をそれぞれ意味し、異物の基準は、◎：全く混入せず、○：ほぼ混入せず、△：若干混入していた、×：多量に混入していた、をそれぞれ意味する。
【００８５】
【表１】
2010006674.tif 000003
【００８６】
表１に示されるように、参考例２−１〜２−７では、比較例２に比べて脈理及び異物の程度が良かった。これにより、撹拌を行うことで、ガラス成形体に生じる脈理及び異物混入を抑制できることが分かった。また、参考例２−２〜２−６では脈理及び異物の程度が低く、優れたガラス成形体が製造できることが分かった。
【００８７】
＜参考例３＞
ガラス中のＯＨ基含有量が結晶化にもたらす効果を検証するために、実施例１と同一組成のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ系ガラスであって、ＯＨ基含有量がそれぞれ異なる一連のガラスを作成し、これらのガラスをそれぞれ熱処理することで結晶化し、結晶化の良好性及び結晶化後の加工性を評価した。この結果を表２に示す。なお、表２において、○は良好、△は中間、×は不良を指す。
【００８８】
【表２】
2010006674.tif 000004
【００８９】
表２に示されるように、ＯＨ基含有量が５７８ｐｐｍ以上のガラスは、結晶化が良好ではなく、結晶化後の加工性が不良であるのに対して、ＯＨ基含有量が５４８ｐｐｍ以下のガラスは、結晶化及び結晶化後の加工性のいずれにおいても優れることが分かった。これにより、ＯＨ基含有量を減らすことで、結晶化及び結晶化後の加工性を向上できることが確認された。
【００９０】
また、ＯＨ基の含有量が７７８ｐｐｍ、５４８ｐｐｍであった結晶化後のガラス成形体の表面画像を取得した。この結果を図８（（ａ）が７７８ｐｐｍ、（ｂ）が５４８ｐｐｍに対応する）に示す。図８に示されるように、ＯＨ基含有量が７７８ｐｐｍのガラス成形体には割れが発生していることが確認されたが、ＯＨ基含有量が５４８ｐｐｍのガラス成形体には割れの発生が確認できなかった。これにより、ＯＨ基含有量を減らすことで、結晶化時のガラス成形体における割れの発生を抑制できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラス成形体の製造装置の垂直断面図である。
【図２】図１の製造装置の水平平面図である。
【図３】図１の製造装置を構成する撹拌体の挿入の態様を示す図である。
【図４】図３の撹拌体の部分拡大断面図である。
【図５】前記実施形態の変形例を構成する溶解槽の水平断面形状を示す図である。
【図６】比較例に係る製造方法で製造したガラス成形体の内部の均質性を示す画像である。
【図７】本発明の一実施例に係る製造方法で製造したガラス成形体の内部の均質性を示す画像である。
【図８】本発明の一実施例に係る製造方法で製造したガラス成形体の表面画像である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  ガラス成形体の製造装置
２０  溶解槽
２１  電極
２３  下部炉壁
２３３  底部
２６  上部炉壁
２８  煙道
３０  フィーダ
４０  加熱部（加熱手段）
４１  燃焼バーナ
４３  開口
５０  成形型
６０  撹拌体
６６  冷媒流路
６７  高膨張セラミックス
６８  白金又は白金ロジウム合金
【図１】
2010006674.tif 000005
【図２】
2010006674.tif 000006
【図３】
2010006674.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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