(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラスモールドに使用するガラスコブを製造するに際し、ガラスの間欠流出を可能とする溶融流出装置を目的とする。【解決手段】溶融ガラス炉の流出パイプの出口（オリフィス）から流出する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用素材となるガラス塊を得るに際して、流出パイプの一部の熱容量を小さくしてある。４０はパイプの外径と内径が細くなっており、この部分だけを急加熱、急冷が可能となっている。４１は制御用のヒータ、４２は熱電対であり、４０の部分の温度を高くすることで、流量が増加する。逆に４０の部分を低くすると通過ガラスの粘度が増大し、流量が減少する。このように、独立に温度制御することにより、溶融ガラスの流下速度を制御する【選択図】図２
2006117456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラス炉の流出パイプの出口（オリフィス）から流出する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用素材となるガラス塊を得るに際して、流出パイプの一部の熱容量を小さくし、独立に温度制御することにより、溶融ガラスの流下速度を制御することを特徴とする光学素子成形素材の製造方法。
【請求項２】
前記熱容量小のパイプ部分は、外径が他の部分より細くなっていることを特徴とする光学素子成形素材の製造方法。
【請求項３】
前記熱容量小のパイプ部分は、加熱手段が他の部分より強力で、更に冷却手段を具備することを特徴とする光学素子成形素材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガラス流出方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ガラスモールドに使用するゴブを製造するには、溶融るつぼ下部に設けられた、パイプより溶融ガラスを自重にて自然滴下し、流出パイプ先端のオリフィスから落下してくる所望の量の溶融ガラスを受け型にて受け取り,ゴブ成形をすることにより行われていた。この場合パイプとオリフィスの温度を適宜調整することでガラスの粘度をコントロールし、滴下するゴブの大きさ、タクトを希望の値にしていた。
【０００３】
例えば特開平2-34525号公報、特開平3-137025号公報等に、そのガラスゴブの製造方法が記載されており,受け型にて受け取られたガラスゴブは、所定の流出槽部の液面レベル,流出パイプ温度,受け型温度,受け取りのための型上下動作に各々制御されており、その成形されたゴブは精密に重量管理がなされている。
【０００４】
特開平８−２１７４６３号公報には、効率的に、パイプとオリフィスの温度制御が可能となるように、パイプ先端の部分(オリフィス)を独立に温度制御する方法が示されている。
【０００５】
特開平８−２６７３７号公報には、パイプ内部に抵抗部材を設け、ガラス流量を制御する方法が示されている。
【特許文献１】特開平２−３４５２号公報
【特許文献２】特開平３−１３７０２５号公報
【特許文献３】特開平８−２１７４６３号公報
【特許文献４】特開平８−２６７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガラス流出をon/off制御して、間欠的にガラス流出を行う場合、上述の従来例のような通常のパイプの温度制御では、レスポンスが悪く、ガラス流を止めてしまうと、復帰に時間がかかる問題があった。また、オリフィスの温度制御の場合、失透傾向のあるガラスでは、オリフィスでガラスを止めると、復帰に時間がかかるのに加えて、失透を含んだゴブになる問題があった。更に、失透がオリフィスに少しでも残っていると脈理の原因になる問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第1の方法によれば、溶融ガラス炉の流出パイプの出口（オリフィス）から流出する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用素材となるガラス塊を得るに際して、流出パイプの一部の熱容量を小さくし、独立に温度制御するので、間欠的に溶融ガラスを流出する場合でも溶融ガラスの流下速度を精度よく、レスポンスよく制御することができるようになる。
【０００８】
本発明の第2の方法によれば、前記熱容量小のパイプ部分は、外径が他の部分より細くなっており、熱容量が小さいので急加熱、急冷が可能となっている。
【０００９】
本発明の第3の方法によれば、前記熱容量小のパイプ部分の加熱手段が他の部分より強力で、更に冷却手段を具備しているので、急加熱、急冷が可能となっている。
【００１０】
本発明の第1〜第3の方法によれば、熱容量が少なく、急冷・急冷が可能になるので、制御の応答が速い利点に加え、ガラス流のon/off制御が可能となる。更に、失透性の高いガラスでも、半分溶けた失透がパイプの細い部分より下部の太いパイプ部に移動し、そこで完全に溶けるようになるので問題ない。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、ガラスの溶融流出パイプの一部に熱容量小部分を設け、独立に温度制御できるようにしたので、パイプの温度を高く設定しても温度制御が適切に利くようになり、失透性の高いガラスでも,各種重量のガラスゴブが容易に製造できる。更に熱容量小部分を温度制御することで、ガラス流出のon/off制御ができ、間欠的にガラス流出ができるようになり、ガラスゴブの製造タクトを任意に設定できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、同図において１は投入・溶解・清澄槽であり、２は均質・流出槽、３は１と２をつなぐ接続パイプ、4はガラス流出パイプ、50はオリフィスであり、50の直前には、図２に示すように熱容量が小さい部分が設けられている、1〜４は一体で構成され６の炉低鉄板(側壁、天板を含め囲う)に載置されており、周囲を５(内壁はすべて耐熱,断熱部材)の炉本体に囲われている。
【００１３】
また、８は投入部、９は加熱用のヒータであり、1〜3と５との間に設置されており、適宜、各機能を満足する加熱温度が得られるようになっている。７は攪拌ぺラであり、２の均質化のために６炉天板を貫通して設けられており、不図示の駆動機構によって、攪拌が可能となる。(回転方向は矢印の方向)
なお、1、2、3、4、7、8、50の各部材は、白金および白金合金製である。
【００１４】
また、１１は固定支持架台であり、支持部材１１を介して上記１〜９の溶融炉本体を支持するとともに、後記する14〜36の溶融ガラス受け装置の設置スペースを確保するとともに,溶融ガラス受け装置の支持架台と位置決め固定がされている。
【００１５】
３７はガラス原料、12は溶融ガラス、13は流出した溶融ガラスである。
【００１６】
前記連続溶融炉でのガラス溶融,流出工程として、まず、８の投入部より投入されたガラス原料37は、投入・溶解・清澄槽１において、溶融状態になり各工程を経て接続パイプ３を通過し、均質・流出槽２に入り、攪拌ぺラ７により十分均質化された後,流出パイプ４を通り、オリフィス50より後工程に最適な温度条件で溶融ガラス13として、連続的または間欠的に流出を行う。
【００１７】
その後、前記流出されたガラス13は、後述する、オリフィス50の下方にて受け型14(ガラスゴブ受け取り装置に設置された)により所定量の溶融からす塊13aとして受け取られていく。
【００１８】
また、この時、前記溶融ガラス13が一定量の流出を行えるように、投入部8より前記流出量に合わせて一定量のガラス原料37が連続的または、間欠的に不図示の投入装置により投入が行われる。
【００１９】
また、上記の攪拌装置および受け取り装置は、固定支持架台11と各々、不図示の位置決め機構により位置出しが可能となっている。
【００２０】
ここで、ガラスゴブ受け取り成形について、図１のガラスゴブ受け取り装置を用いて説明する。
【００２１】
14はガラスゴブ受け型、１５は回転移動メカ装置、１６は上下移動ガイド部材、１７はロッド部材、１８はNC駆動制御器、３８は固定支持架台である。受け型14は、16のガイド部材によりその平面方向（X、Y）の位置決めをされた状態で上下（Z）方向にガイド移動できるようになっており、前記の上下移動は、ロッド部材17を介してNC駆動制御器18により、所定の上下ストローク,スピードに制御が可能となっている。また、前記受け型14および、ガイド部材16は回転移動メカ装置15の回転方向に複数配設されている。
【００２２】
次に、本発明の最も特徴的なオリフィス50の直前に設けた熱容量が小さい部分について、図２を用いて説明する。図２のa、b、cには、3種類の方法が示されており、図2aにおいて、40はパイプの外径と内径が細くなっており、この部分だけを急加熱、急冷が可能となっている。41は独立温度制御用のヒータ、42は熱電対であり、40の部分の温度を高くすることで、40を通過するガラスの粘度が低下し、流量が増加する、逆に40の部分の温度を低くすることで、40を通過するガラスの粘度が増大し、ガラスの流量が減少する。更に温度を低くすると、40の部分でガラスが固化し、ガラスの流出を停止することもできる。40の部分の温度は、熱容量が小さいのでレスポンスよく設定値に到達し、更に40の部分にあるガラスは、細くなっているためわずかな量のため、ガラスの粘度もレスポンスよく40の部分の温度に追従し、制御性よくガラスの流量コントロールができる。また、失透性がある硝材の場合、40の設定値を少し低めに設定するだけで、失透によりガラスが固化するため、流出を停止させることができ、40の温度を高・低と制御することで間欠的にガラス流出ができる。なお、40の部分のガラスは、わずかな量のため失透しても温度を上げればすぐに、失透ガラスから通常の透明ガラスに回復する。また仮に失透ガラスが残り、40より下部に移動しても、40の下部の設定温度を失透温度よりも高くしておけば、失透は溶解するので問題ない。
【００２３】
図2ｂにおいて、43は40に巻きつけられた冷却媒体流通パイプであり、43aより冷却媒体(エアーまたは窒素ガス)を流し込み、43ｂより排出される、43があるので40の急冷が可能となっている、44はヒータであり、流出パイプの他の部分よりも強力なパワーがあり、40部分の急加熱が可能となっている。
【００２４】
図2ｃにおいて、40はパイプの外径のみが細くなっており、この部分だけを急加熱、急冷が可能となっている。45は独立温度制御用のヒータ、46は熱電対であり、40の部分の温度を高くすることで、40を通過するガラスの粘度が低下し、流量が増加する、逆に40の部分の温度を低くすることで、40を通過するガラスの粘度が増大し、ガラスの流量が減少する。更に温度を低くすると、40の部分でガラスが固化し、ガラスの流出を停止することもできる。
【００２５】
なお、図２において40、42、43、46は白金または白金合金製である。41、44、45はガラスや白金,白金合金に直接接触することはないので、通常の耐熱性のある金属でかまわない。
【００２６】
以上説明した装置をガラス溶融装置に適用して,実際にガラスの溶融流出を試みた。この際のガラス原料には、室温での比重が3.5であり,温度がそれぞれ
1300℃の時に10-0.5ｄPa・ｓ
1200℃の時に100.1ｄPa・ｓ
1100℃の時に100.3ｄPa・ｓ
1040℃の時に100.7ｄPa・ｓ
1000℃の時に101.0ｄPa・ｓ
640℃の時に107.6ｄPa・ｓ
560℃の時に1013ｄPa・ｓ
となる粘度特性を持ったLa2O3−B2O3系のガラスを、一旦、ラフメルトしたものを用いた。このガラスの失透温度を求めたところ1030℃であった。したがってガラスを溶融流出する際には、投入・溶解・清澄槽1、均質・流出槽2、パイプ4、オリフィス50の温度を全て1030℃以上にする必要がある（これ以下では失透が発生し、ゴブ内部に失透が入り不良品になるとともに、パイプが詰まり流出が不可能になる）。
【００２７】
また、溶融清澄槽1と攪拌層2との容積はそれぞれ、600cm3、200cm3とし、その温度は、それぞれ、1300℃、1200℃とした。流出パイプ4は、外径6.5ｍｍ、内径3.5ｍｍ、長さ350ｍｍとし、パイプ4本体の上部と下部とオリフィス50を別々に通電,加熱できるようになっている。オリフィス50は、内径3.5ｍｍで先端が内径2.5ｍｍに絞られている。なお、先端の外径は、3.5ｍｍである。攪拌槽2より、200ｍｍの位置のパイプ４には、熱容量小部分40、長さ20ｍｍが設けられている。
【００２８】
熱容量小部分40を後述するように適宜制御しつつ、オリフィス50の温度を1200℃、パイプ本体４の温度を1040℃にすることで、3.8ｇ〜11.8ｇ/分のガラス流出が可能であった。また、間欠的にガラス流出をすることが可能であり、ガラス流出にタクトを自由に設定することができた。このとき、それぞれの流出量と同量のガラス原料が投入されるように、不図示のガラス原料秤量投入器の条件を設定した。流出量の重量精度を調べると±１％以下となっていて、重量分割が良好だった。また、連続流出で１０秒間隔あるいは、間欠流出で30秒間隔で溶融ガラス塊(ゴブ)をとれば、それは0.63〜1.97ｇとすることができ、重量精度は、やはり±１％を満足し、表面欠陥、失透も見られず、プレス用のガラス素材として良好な品質を有していた。なお、ガラスゴブをとる方法は、溶融ガラス13を受け型14で受けた後、受け型14を静かに移動させて行った(従来例で公知の方法)。
【００２９】
熱容量小部分40は、図２に示す4つの方法を行ったが、全て効果的であった。図２において、図2aでは、パイプ4の直径が、40の部分のみ外径6.5ｍｍ内径3.5ｍｍから外径3ｍｍ内径2ｍｍと細くなっており、独立制御のヒータ41と制御用熱電対42が設けられている。図2bでは、パイプ4の直径は、40の部分で変化ないが、40の部分に冷却媒体流通パイプ43が巻きつけられており、温度を下げたい場合には、43aより冷却媒体(エアーまたは窒素ガス）を流し込む。温度を上げたい場合には、強力ヒータ44を作動させ急加熱ができる。図2cでは、パイプ4の内径は、40の部分でも変化しないが、外径のみが6.5ｍｍから4ｍｍと細くなっており、独立制御のヒータ45と制御用熱電対46が設けられている。
【００３０】
40の部分の設定値を900℃とするとガラス流出が停止し、1200℃とするとガラス流出が再開した。40の部分の熱容量は小さいので900℃⇔1200℃の温度変化に要する時間は、図2aで10秒以内、図2bで2秒、図2cで10秒であり、応答性良く、ガラス流出のon/off制御が可能であった。また40の設定値を1030℃以上に設定することで通常の連続流出が可能であり、失透性が高いガラスで、低粘性域での流出であるにもかかわらず流量制御が容易であった。
【００３１】
一方、熱容量小部分40を設けずに同じ条件でガラスの溶融流出を試みたところ、オリフィスよりガラスが勢い良く流れ出し、設定値と関係なくパイプ温度,パイプ先端温度ともに1300℃に上昇し、制御が全く利かなくなった。このとき攪拌層2の温度も1300℃に上昇した。これは、失透を防ぐためにパイプの温度が高めに設定されているためガラスの粘度がさらさらであり、パイプを流れるガラスの流速が速く、ガラスの温度が投入・溶解・清澄槽1や均質・流出槽2の温度からパイプの温度設定値やオリフィスの温度設定値にならないうちに流れ出てしまうためと思われる。
【００３２】
なお、図２に示した熱容量小部分はほんの１例であり、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態、実施例に係るガラス連続溶融炉での溶融流出ならびに,成形装置の構成を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態、実施例に係るガラスの溶融流出を行うガラス流出パイプ/オリフィスの構成を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  投入・溶解・清澄槽
２  均質・流出槽
３  接続パイプ
４  ガラス流出パイプ
５  耐熱・断熱部材
６  炉壁鉄板
７  攪拌ぺラ
８  投入部
９  ヒータ
10  支持部材
11  固定支持架台
12  融ガラス
13  流出した溶融ガラス
14  受け型
15  回転移動メカ
16  上下移動ガイド部材
17  ロッド部材
18  NC駆動制御器
19  移動部材
20  移動部材
21a、ｂ  平面移動ガイド部材
38  固定支持部材
40  熱容量小部分
41  ヒータ
42  熱電対
43  冷却媒体流通パイプ
43a  冷却媒体入り口
43ｂ  冷却媒体吹き出し
44  強力ヒータ4
5  ヒータ
46  熱電対
50  オリフィス
【図１】
2006117456.tif 000003
【図２】
2006117456.tif 000004