(57)【要約】      （修正有）【課題】形状精度が高い球状ガラスを製造し得る装置を提供する。【解決手段】円筒状の回転体２０を備え、回転体２０の内周面２０ａには、複数の螺旋状の溝が形成されており、螺旋状の溝は、相互に間隔をおいて配された複数の螺旋状の壁部により構成されており、製造装置１では、内周面２０ａ上に供給された滴状溶融ガラス１１が、回転体２０の回転に伴って螺旋状の溝内を上流側から下流側に向かって進行することにより球状ガラス１３に成形される様に壁部の上流側の先端部２１ａが、先端側に向かって先細っている形状精度の高い球状ガラスの製造装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に間隔をおいて配された複数の螺旋状の壁部により構成された複数の螺旋状の溝が内周面に形成された円筒状の回転体を備え、
前記内周面上に供給された滴状溶融ガラスが、前記回転体の回転に伴って前記螺旋状の溝内を上流側から下流側に向かって進行することにより球状ガラスに成形される球状ガラスの製造装置であって、
前記壁部の上流側の先端部が、先端側に向かって先細っている、球状ガラスの製造装置。
【請求項２】
平面視において、前記壁部の上流側の先端が、非平面により構成されている、請求項１に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項３】
平面視において、前記壁部の上流側の先端部が尖鋭である、請求項１または２に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項４】
平面視において、前記壁部の上流側の先端部が丸められた形状を有する、請求項１または２に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項５】
前記溝の上流側端部において、前記溝の幅が上流側に向かって広がっている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項６】
前記溝の上流側端部は、平面状の底壁を有する、請求項５に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項７】
前記溝の上流側端部における側壁の等価曲率半径と、前記溝の上流側端部以外の部分における側壁の等価曲率半径とが等しい、請求項６に記載の球状ガラスの製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の球状ガラスの製造装置を用いた、球状ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状ガラスの製造装置及び球状ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば光通信システムなどに球状ガラスが用いられている。例えば、特許文献１には、球状ガラスの製造方法の一例が記載されている。特許文献１に記載の球状ガラスの製造方法では、回転体の内周面に形成された螺旋状の溝内に溶融ガラスを供給する。回転体を回転させることにより螺旋状の溝を溶融ガラスが通過していく。その過程で溶融ガラスが球状ガラスに成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４-１６８５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
形状精度が高い球状ガラスを製造し得る装置が求められている。
【０００５】
本発明の主な目的は、形状精度が高い球状ガラスを製造し得る装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る球状ガラスの製造装置は、円筒状の回転体を備える。回転体の内周面には、複数の螺旋状の溝が形成されている。螺旋状の溝は、相互に間隔をおいて配された複数の螺旋状の壁部により構成されている。本発明に係る球状ガラスの製造装置では、内周面上に供給された滴状溶融ガラスが、回転体の回転に伴って螺旋状の溝内を上流側から下流側に向かって進行することにより球状ガラスに成形される。壁部の上流側の先端部が、先端側に向かって先細っている。
【０００７】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、平面視において、壁部の上流側の先端が、非平面により構成されていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、平面視において、壁部の上流側の先端部が尖鋭であってもよい。
【０００９】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、平面視において、壁部の上流側の先端部が丸められた形状を有していてもよい。
【００１０】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、溝の上流側端部において、溝の幅が上流側に向かって広がっていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、溝の上流側端部は、平面状の底壁を有することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る球状ガラスの製造装置では、溝の上流側端部における側壁の等価曲率半径と、溝の上流側端部以外の部分における側壁の等価曲率半径とが等しいことが好ましい。
【００１３】
本発明に係る球状ガラスの製造方法では、上記本発明に係る球状ガラスの製造装置を用いて球状ガラスを製造する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、形状精度が高い球状ガラスを製造し得る装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る球状ガラスの製造装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における回転体の内周面の模式的展開図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける回転体の模式的断面図である。
【図４】図２の線ＩＶ−ＩＶにおける回転体の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る球状ガラスの製造装置の模式図である。図１に示されるように、球状ガラスの製造装置１は、成形装置１０を備えている。図１では省略しているが、製造装置１は、成形装置１０に加え、溶融ガラスを得るためにガラス溶融炉等をさらに備えている。球状ガラスの製造装置１は、滴状溶融ガラス１１を成形装置１０に供給する誘導部材１２をさらに備えている。
【００１８】
滴状溶融ガラス１１は、成形装置１０内で球状に成形されながら冷却され、球状ガラス１３として成形装置１０から排出される。
【００１９】
成形装置１０は、回転体２０を有する。回転体２０は、円筒状である。回転体２０は、円柱面に沿った内周面２０ａを有する。回転体２０の外周面は、円柱面である必要は必ずしもない。すなわち、本明細書においては、内周面が円柱面状である筒を円筒状と呼んでいる。
【００２０】
成形装置１０は、回転機構（図示せず）をさらに備えている。回転機構は、回転体２０の中心軸Ｃを中心として回転体２０を回転させる。なお、回転機構は、例えば、モーター等により構成することができる。
【００２１】
図２は、本実施形態における回転体２０の内周面２０ａの模式的展開図である。図２に示されるように、内周面２０ａには、複数の壁部２１が設けられている。詳細には、内周面２０ａの上流側（ｘ１側）部分を除いた部分に複数の壁部２１が設けられている。複数の壁部２１は、それぞれ、螺旋状に設けられている。複数の螺旋状の壁部２１は、周方向に沿って相互に略等間隔に配されている。周方向において隣り合う螺旋状の壁部２１によって、螺旋状の溝２２が構成されている。従って、内周面２０ａには、複数の螺旋状の溝２２が設けられている。
【００２２】
ところで、一般的には、回転体の内周面に設けられた溝は、上流側から下流側まで、製造したい球状ガラスの直径に応じた一定の幅に設けられる。本発明者は、鋭意研究の結果、上流側から下流側まで、製造したい球状ガラスの直径に応じた一定の幅の溝を設けた場合、形状精度の低い球状ガラスが製造される場合があることを見出した。本発明者は、さらに鋭意研究した結果、その原因が、滴状溶融ガラスが壁部の上流側の先端部と衝突することにより、球形とは異なる形状に変形してしまうことにあることを見出した。
【００２３】
本実施形態に係る製造装置１では、壁部２１の上流側（ｘ１側）の先端部２１ａが、先端側（上流側）に向かって先細っている。詳細には、壁部２１の長手方向における先端側（上流側）に向かって先細っており、壁部２１の上流側の幅が小さくなっている。このため、先端部２１ａが先細っておらず、所定の厚みを有する場合と比べて、滴状溶融ガラス１１が壁部２１の上流側の先端部２１ａに衝突しにくい。また、滴状溶融ガラス１１が壁部２１の上流側の先端部２１ａに衝突した場合であっても、衝突により滴状溶融ガラス１１の軌道が変化しやすいため、滴状溶融ガラス１１に大きな応力が加わり難い。よって、滴状溶融ガラス１１が不所望に変形しにくい。従って、製造装置１によれば、形状精度が高い球状ガラス１３を製造し得る。形状精度が低い球状ガラス１３が製造されにくい。
【００２４】
形状精度の低い球状ガラス１３が製造されるのを抑制する観点からは、平面視において（回転体２０の中心軸Ｃから内周面２０ａを視たときに）、壁部２１の上流側の先端が、非平面により構成されていることがより好ましい。壁部２１の上流側の先端部２１ａが、中心軸Ｃの延びる方向に対して垂直な方向に沿って延びる平面を有さないことが好ましい。壁部２１の上流側の先端部２１ａの先端が尖鋭であるか、丸められた形状を有することがより好ましい。
【００２５】
また、製造装置１では、溝２２の上流側端部２２ａにおいて、溝２２の幅が上流側（ｘ１側）に向かって広がっている。このため、滴状溶融ガラス１１が壁部２１に衝突しにくく、溝２２内にスムーズに誘導されやすくなる。従って、形状精度の低い球状ガラス１３がより製造されにくくなる。
【００２６】
また、溝２２の上流側端部２２ａにおいて、溝２２の幅が上流側に向かって広がっているため、滴状溶融ガラス１１が溝２２の上流側端部２２ａを通過するときの、滴状溶融ガラス１１と回転体２０との接触面積が小さくなる。このため、滴状溶融ガラス１１が溝２２の上流側端部２２ａを通過するときの滴状溶融ガラス１１の冷却速度が低い。よって、滴状溶融ガラス１１が表面張力により球状に近づくことができる粘度範囲になる時間が長くなる。よって、形状精度がより高い球状ガラス１３を製造することが可能となる。
【００２７】
図３に示されるように、本実施形態では、溝２２の上流側端部２２ａ以外の部分２２ｂは、円柱面状である。具体的には、溝２２の上流側端部２２ａ以外の部分２２ｂは、横断面略半円状に設けられている。
【００２８】
一方、図４に示されるように、溝２２の上流側端部２２ａは、平面状の底壁２３を有する。具体的には、溝２２の上流側端部２２ａは、溝２２のその他の部分２２ｂの側壁の等価曲率半径と実質的に等しい一対の側壁と、それら一対の側壁を接続する底壁２３とにより構成されている。従って、溝２２の上流側端部２２ａの横断面形状は、長円に沿った形状である。溝２２の上流側端部２２ａの深さと、その他の部分２２ｂの深さとは実質的に同様である。なお、内周面２０ａは、底壁２３と同一平面上にある。
【００２９】
なお、本明細書において、「実質的に等しい」とは、それぞれの数値が、それらの数値の平均値の±３．０％の範囲内にあることをいう。
【００３０】
次に、本実施形態に係る球状ガラスの製造装置１を用いた球状ガラスの製造方法について説明する。
【００３１】
ガラス溶融炉から供給された滴状溶融ガラス１１は、誘導部材１２に誘導されて内周面２０ａ上に供給される。滴状溶融ガラス１１は、回転体２０の中心軸Ｃを中心とした回転に伴って、回転体２０に対して相対的に、螺旋状の溝２２内を上流側（ｘ１側）から下流側（ｘ２側）に向かって転がりながら進行する。滴状溶融ガラス１１は、その過程で冷却されながら球状ガラス１３に成形される。滴状溶融ガラス１１が好適に成形されるためには、回転体２０に供給される滴状溶融ガラス１１の温度が成形可能な程度に高く、粘度が低いことが好ましい。具体的には、回転体２０に供給される滴状溶融ガラス１１の粘度は、１０１．５ｄＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１０１．０ｄＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。その場合、滴状溶融ガラス１１が、まず、表面張力により丸くなりやすくなる。但し、回転体２０に供給される滴状溶融ガラス１１の粘度が低すぎると、得られる球状ガラスの形状精度がかえって低下したり、滴状溶融ガラス１１が内周面２０ａに融着したりするおそれがある。従って、回転体２０に供給される滴状溶融ガラス１１の粘度は、１０−１．５ｄＰａ・ｓ以上であることが好ましく、１０−１．０ｄＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましい。
【００３２】
また、成形される球状ガラス１３の直径は、例えば、１．５ｍｍ〜９．０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３３】
なお、本発明において、「球状ガラス」は、真球状のガラスに必ずしも限定されない。「球状ガラス」には略球形のガラスが含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３４】
１：球状ガラスの製造装置
１０：成形装置
１１：滴状溶融ガラス
１２：誘導部材
１３：球状ガラス
２０：回転体
２０ａ：内周面
２１：壁部
２１ａ：先端部
２２：溝
２２ａ：上流側端部
２２ｂ：溝の上流側端部以外の部分
２３：底壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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