(57)【要約】      （修正有）【課題】少量生産にも適しており、かつ、より寸法精度に優れたガラス管の製造方法の提供。【解決手段】溶融ガラス１１０からガラス管を製造する方法であって、引き上げ管１０２のガス導入口を通じて引き上げ管１０２内にガスを開口部に向かって下方に流入させ、引き上げ管１０２先端部に付着した溶融ガラス柱の内部にガスを圧入することにより、溶融ガラス柱に膨らみ部分を形成する中空部１１２形成工程を含み、その後、引き上げ管１０２を一定の速度で連続的に引き上げ、中空状（管状）１１２の溶融ガラスを上方に延伸させる様に引き上げ、これを固化して所定のガラス管を得る工程を含むガラス管の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスからガラス管を製造する方法であって、
（１）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを導入するためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管を用い、引き上げ管の前記開口部を含む先端部を溶融ガラスに浸漬する浸漬工程、
（２）前記先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成する第１引き上げ工程、
（３）ガス導入口を通じて引き上げ管内にガスを開口部に向かって流入させ、前記開口部から前記溶融ガラス柱の溶融ガラスの内部にガスを圧入することにより、上記溶融ガラス柱に中空部を形成する中空部形成工程、
（４）前記中空部を形成した後、さらに前記中空部に前記開口部からガスを圧入しながら、引き上げ管を引き上げることによって、溶融ガラスの液面から連続的に管状の溶融ガラスを上方に追従させる第２引き上げ工程、
（５）引き上げた管状の溶融ガラスを上方から順に固化させる固化工程
を含むことを特徴とするガラス管の製造方法。
【請求項２】
中空部形成工程において、溶融ガラス柱に形成された中空部の最大外径が、引き上げ管の外径の１．５〜５倍となるように制御する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
引き上げ管がセラミックス製である、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
引き上げ管が円筒状である、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
溶融ガラスが、火山灰シラスを含むガラス組成物の溶融物である、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
浸漬工程における溶融ガラスの粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓ以下となるように溶融ガラスの温度を制御する、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
第１引き上げ工程及び／又は第２引き上げ工程における溶融ガラスの粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ〜１０５．５ｄＰａ・ｓとなるように溶融ガラスの温度を制御する、請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの製造方法によって溶融ガラスからガラス管を製造するための装置であって、
（１）溶融ガラスを収容するガラス溶融るつぼ、
（２）ガラス溶融るつぼを加熱するための加熱部、
（３）前記加熱部を制御するための温度制御部、
（４）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部からガスを吐出させるためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管、
（５）前記引き上げ管を上方に引き上げるための駆動部、及び
（６）前記引き上げ管のガス導入口にガスを下方に向かって流入させるための気体供給部
を含み、
前記引き上げ管が溶融ガラスに浸漬できるように配置され、前記駆動部によって引き上げ管の先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成した後、前記気体供給部によって前記溶融ガラス柱にガスを圧入して中空部が形成できるように制御する、
ことを特徴とするガラス管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なガラス管の製造方法及び製造装置に関する。より具体的には、少量生産に適し、寸法精度が高い、外観欠陥が少ない等の高品質のガラス管を成形する方法及びその成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス管の製造方法としては、主にダンナー法、ベロー法、ダウンドロー法等が知られている。これらの製造方法では、ガラス管を連続的に製造できるので大量生産に適している。例えば、ガラス管の代表的な製法であるダウンドロー法では、比較的高速でガラス管の端部を下方に引っ張り、引っ張られたガラスを所定の長さに切断することで量産することができる。これらの量産向きの製造方法では、連続的にガラス管を製造するために、途中でガラス管の切断工程があり、その際にガラス管内の気圧が変動し、寸法精度に影響を及ぼすことがある。そのため、寸法精度の良いガラス管を製造するための工夫がいろいろと提案されている。
【０００３】
例えば、ダウンドロー法としては、「加熱溶融されたガラス溶融体をガラス管成形体の外周縁から流下させながら固化させることでガラス管を成形させるガラス管の製造方法であって、前記ガラス管成形体へ前記ガラス溶融体を供給する工程と、前記ガラス管成形体を貫通して、ガラス管内へ挿入された第１のパイプの一端から気体を噴出し、前記ガラス管内の気圧を制御する工程と、前記ガラス管の下端部を引っ張る工程と、前記引っ張られた前記ガラス管を所定の長さに切断する工程と、を有することを特徴とするガラス管の製造方法」が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６７００４
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ガラス成形技術の概要 NEW GLASS Vol.13 No.2 1998  日本電気硝子株式会社  成形グループ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような方法では、ガラス管内の圧力を簡易な設備で制御することができるので、連続的なガラス管の製造、ひいてはガラス管の大量生産にも適した方法といえる。ところが、この方法でも、少量の原料を用い、長さが比較的短いガラス管を製造しようとする場合、特に途中でガラス管を切断する必要がない範囲内において、寸法精度の高いガラス管を製造することは困難であり、なお改良の余地が残る。
【０００７】
一方、少量生産に適した方法としてはアップドロー法がある。この方法は、溶融ガラスを上方に引き上げてガラス管を製造するので、必要な長さだけ引き上げれば成形を完了することができる。ところが、アップドロー法は、比較的低膨張のガラス管の製造に一部利用されているものの、特に外径精度があまり良くないため、あまり広く利用されていないのが現状である。また、従前のアップドロー法の設備では、ガラス管を製造するためのガスを下方から送気するものであり、そのために比較的大かがりないしは複雑な装置となっている（例えば非特許文献１など参照）。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、少量生産にも適しており、かつ、より寸法精度に優れたガラス管の製造方法を提供することにある。また、比較的簡単な構成からなるガラス管製造装置を提供することも本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の工程を含む製造方法を採用することにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記のガラス管の製造方法及び製造装置に係る。
１．  溶融ガラスからガラス管を製造する方法であって、
（１）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを導入するためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管を用い、引き上げ管の前記開口部を含む先端部を溶融ガラスに浸漬する浸漬工程、
（２）前記先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成する第１引き上げ工程、
（３）ガス導入口を通じて引き上げ管内にガスを開口部に向かって流入させ、前記開口部から前記溶融ガラス柱の溶融ガラスの内部にガスを圧入することにより、上記溶融ガラス柱に中空部を形成する中空部形成工程、
（４）前記中空部を形成した後、さらに前記中空部に前記開口部からガスを圧入しながら、引き上げ管を引き上げることによって、溶融ガラスの液面から連続的に管状の溶融ガラスを上方に追従させる第２引き上げ工程、
（５）引き上げた管状の溶融ガラスを上方から順に固化させる固化工程
を含むことを特徴とするガラス管の製造方法。
２．  中空部形成工程において、溶融ガラス柱に形成された中空部の最大外径が、引き上げ管の外径の１．５〜５倍となるように制御する、前記項１に記載の製造方法。
３．  引き上げ管がセラミックス製である、前記項１又は２に記載の製造方法。
４．  引き上げ管が円筒状である、前記項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
５．  溶融ガラスが、火山灰シラスを含むガラス組成物の溶融物である、前記項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
６．  浸漬工程における溶融ガラスの粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓ以下となるように溶融ガラスの温度を制御する、前記項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
７．  第１引き上げ工程及び／又は第２引き上げ工程における溶融ガラスの粘度が１０４．０ｄＰａ・ｓ〜１０５．５ｄＰａ・ｓとなるように溶融ガラスの温度を制御する、前記項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
８．  前記項１〜７のいずれかの製造方法によって溶融ガラスからガラス管を製造するための装置であって、
（１）溶融ガラスを収容するガラス溶融るつぼ、
（２）ガラス溶融るつぼを加熱するための加熱部、
（３）前記加熱部を制御するための温度制御部、
（４）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部からガスを吐出させるためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管、
（５）前記引き上げ管を上方に引き上げるための駆動部、及び
（６）前記引き上げ管のガス導入口にガスを下方に向かって流入させるための気体供給部
を含み、
前記引き上げ管が溶融ガラスに浸漬できるように配置され、前記駆動部によって引き上げ管の先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成した後、前記気体供給部によって前記溶融ガラス柱にガスを圧入して中空部が形成できるように制御する、
ことを特徴とするガラス管の製造装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法及び製造装置によれば、アップドロー法が本来有するメリットを損なうことなく、享受することができる。すなわち、少量生産に適しており、また比較的短いガラス管も好適に製造することができる。そのうえで、ガラス溶融るつぼ内にある溶融ガラスを引き上げ管に付着させ、引き上げ管を通してガスを供給し、いったん中空部（気体溜まり）を形成した後、その中空部をガラス管製造の起点としてガスを供給しながら引き上げ管を上昇させることにりよガラス管を製造することから、寸法精度に優れたガラス管を効率的に製造することができる。
【００１２】
さらに、本発明においては、ガラス管の切断工程を実施しなくても良く、従って送気したガスを排出する部分はないため、ガラス管を閉じた状態にできるので、例えば送気流量と引き上げ速度の調整でガラス管の外径を比較的容易に制御することもできる。
【００１３】
また、本発明の製造装置では、ガラス管の銅に導入口から底面の開口部に向かって下方にガスを流入させるので、例えば装置下部にガス送付設備を必要としないので、比較的簡単な構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】膨張部分形成工程を中心とした本発明の製造方法の一実施形態の概略図である。
【図２】引き上げ管の実施形態を示す模式図である。
【図３】実施例１で用いたガラス管の製造装置の概略図である。
【図４】実施例１で用いたガラス管の製造装置の溶融るつぼ周辺の詳細図である。
【符号の説明】
【００１５】
１１  開口部（底面開口部）
１２  ガス導入口
１０１  パイプ
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  引き上げ管
１０３  ハウジング
１０４  発熱体
１０５  電気炉
１０６  ガラス管引き上げ部架台
１０７  ガラス管引き上げ可動部
１０８  流量計  
１０９  圧力計  
１１０  溶融ガラス
１１１  ガラス溶融るつぼ
１１２  中空部（気体溜まり）
１１３  炉底部（上下可動）
１１４  温度センサー
１１５  気体供給機
１１６  引き上げ速度制御機
１１７  温度制御機
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．ガラス管の製造方法
本発明のガラス管の製造方法（本発明製造方法）は、溶融ガラスからガラス管を製造する方法であって、
（１）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを導入するためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管を用い、引き上げ管の前記開口部を含む先端部を溶融ガラスに浸漬する浸漬工程、
（２）前記先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成する第１引き上げ工程、
（３）ガス導入口を通じて引き上げ管内にガスを開口部に向かって流入させ、前記開口部から前記溶融ガラス柱の溶融ガラスの内部にガスを圧入することにより、上記溶融ガラス柱に中空部を形成する中空部形成工程、
（４）前記中空部を形成した後、さらに前記中空部に前記開口部からガスを圧入しながら、引き上げ管を引き上げることによって、溶融ガラスの液面から連続的に管状の溶融ガラスを上方に追従させる第２引き上げ工程、
（５）引き上げた管状の溶融ガラスを上方から順に固化させる固化工程
を含むことを特徴とする。
【００１７】
図１には、中空部形成工程を中心とした本発明の一実施形態の概略図（側面図）を示す。図１（ａ）で引き上げ管１０２の先端部を溶融ガラス１１０に浸漬し、先端部を溶融ガラスになじませた後、第１引き上げ工程を実施し、溶融ガラスの液面又はその上方までの一定距離まで引き上げ管を上方に引き上げることにより、溶融ガラスが液面から引き上げ管の先端部まで連なった溶融ガラス柱（溶融ガラス柱状物）をつくる（図示せず）。その後、（好ましくは引き上げ管の引き上げをいったん停止させた後）図１（ｂ）の中空部形成工程においてガス導入口からガスを流入させ、引き上げ管の底面にある開口部（好ましくは真下方向に向いた開口部）からガスを吐出させ、上記溶融ガラス柱の内部にガスを圧入することによって所定の外径ｄを有する中空部１１２（膨らみ部分）を形成する。その後、図１（ｃ）のようにして引き上げ管を一定の速度で連続的に引き上げることによって中空状（特に管状）の溶融ガラスを上方に延伸させるように引き上げ、これを固化すれば所定のガラス管を得ることができる。以下、本発明の製造方法の各工程について詳細に説明する。
【００１８】
浸漬工程
浸漬工程では、底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを導入するためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管を用い、引き上げ管の前記開口部を含む先端部を溶融ガラスに浸漬する。
【００１９】
溶融ガラスは、ガラス組成物（ガラス材料）を溶融温度以上まで加熱することにより溶融させたものであり、ガラス組成物の種類（組成）は特に限定されない。例えば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、耐熱ガラス、ホウケイ酸ガラス等の汎用されているガラス組成物を使用することができる。
【００２０】
特に、本発明では、成形温度範囲が比較的狭いガラス組成物（難成形性ガラス組成物）にも適用することができる。例えば、火山灰シラスを含むガラス組成物を用いて効果的にガラス管を成形することもできる。このようなガラス組成物としては、シラス多孔質ガラス（略称「ＳＰＧ」、宮崎県工業技術センター製造）を形成するためのガラス組成物が例示できる。より具体的には、特許第１５０４００２号に開示されたＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系多孔質ガラス、特許第１５１８９８９号及び米国特許第４６５７８７５号に開示されたＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＮａＯ２系多孔質ガラス、ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＮａＯ２−ＭｇＯ系多孔質ガラス、ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＺｒＯ２系多孔質ガラス等を製造するために用いられるガラス組成物を挙げることができる。
【００２１】
浸漬工程における溶融ガラスの粘度は限定的ではないが、通常は１０２．５ｄＰａ・ｓ以下とし、好ましくは１０１．５〜１０２．５ｄＰａ・ｓとなるように溶融ガラスの温度を制御すれば良い。このような粘度に調整することによって、より高精度にガラス管を成形することができる。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧを用いる場合は、１０００℃以上（例えば１０５０℃程度）とすれば上記粘度に設定することが可能である。
【００２２】
浸漬工程で使用する引き上げ管としては、その底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを引き上げ管内部に導入するためのガス導入口を有する筒状体（チューブ状体）からなるものを使用する。例えば、図２に示すような筒状体（管状体）１０２ａ，１０２ｂ等を使用することができる。図２（ａ）に示す筒状体１０２ａは、筒状体１０２ａの両端部において、一方の底面に開口部１１を有し、その上面にガス導入口１２を有する。この場合、図２（ｂ）の筒状体の上面は閉じた状態になっている。図２（ｂ）に示す筒状体１０２ｂは、筒状体１０２ｂの底面に開口部１１を有し、その側面にガス導入口１２を有する。引き上げ管のガス導入口からガスを導入することによって、その底面開口部からガスを吐出させることができる。
【００２３】
引き上げ管の長さ、直径（外径及び内径）等のサイズは、所望のガラス管の形状等に応じて適宜設定することができる。引き上げ管の全体形状も、図２のような直線形であっても良いし、曲線形の引き上げ管であっても良い。引き上げ管の断面形状も限定的ではないが、特に所望のガラス管として円管を作製したい場合は円形であることが望ましい。また、断面が楕円形状の引き上げ管を用いる場合は、扁平な形状のガラス管を作製することができる。
【００２４】
また、引き上げ管の材質は、少なくとも溶融ガラスとの接触に耐えられるものであれば良く、金属製又は合金製（例えばステンレス鋼製、インコネル（商標名）（ニッケル合金）製）、セラミックス製（例えばアルミナ製、ジルコニア製）、あるいはこれらの複合材料等のいずれも使用することができる。特に、耐熱性に優れるとともに、溶融ガラス固化時の熱収縮率の差が比較的小さいという見地よりセラミックス製の引き上げ管を採用することが望ましい。例えば、使用する溶融ガラスと熱膨張率がほぼ同じである材質からなる引き上げ管を好適に用いることができる。
【００２５】
浸漬工程では、引き上げ管の開口部を含む先端部を溶融ガラスに浸漬する。先端部を浸漬する深さは、引き上げ管の外径、溶融ガラスの種類等に応じて適宜設定することができるが、一般的には引き上げ管の外径の１倍〜５倍、好ましくは１倍〜２倍の深さまで浸漬すれば良い。従って、例えば引き上げ管の外径が１５ｍｍであれば、特に１５〜３０ｍｍの範囲内となるように浸漬すれば良い。これによって、より確実に中空部の形成が可能となる。
【００２６】
浸漬工程における浸漬時間は制限されないが、引き上げ管の先端部が溶融ガラスになじむまで実施すれば良い。引き上げ管の先端部の浸漬直後において溶融ガラスの表面張力により生じる液面の変形が生じるが、そのような変形がなくなり、その先端部に溶融ガラスが付着するようになるまで浸漬すれば良い。換言すれば、引き上げ管の浸漬直後において溶融ガラスの表面張力により生じる液面の変形がなくなるのに十分な時間とすることが好ましい。
【００２７】
第１引き上げ工程
第１引き上げ工程では、前記先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成する。
【００２８】
浸漬された引き上げ管を引き上げると、その引き上げ管の先端部に付着している溶融ガラスは、その先端部に追従して引き上げられる。このように、本工程において、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を作り出す。すなわち、溶融ガラスの液面から前記先端部まで連なる溶融ガラスの柱状物を形成する。この場合、引き上げ管を引き上げる程度（液面から先端部まで連続的に追従してなる溶融ガラス柱の液面から先端部までの距離）は、後の中空部形成工程において中空部を形成するのに十分な長さとなるように溶融ガラスを追従させることができる限り、特に限定されない。好ましくは、引き上げ管の外径の１倍〜５倍、特に１倍〜２倍の距離となるように引き上げる。これにより、いっそう確実に中空部を形成することができる。
【００２９】
第１引き上げ工程における溶融ガラスの粘度は、溶融ガラスの組成等に応じて適宜調整すれば良いが、通常は１０４．０ｄＰａ・ｓ〜１０５．５ｄＰａ・ｓの範囲となるように溶融ガラスの温度を制御することが望ましい。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧ等を用いる場合は、８００〜９００℃程度とすれば上記粘度に設定することが可能である。
【００３０】
中空部形成工程
中空部形成工程では、ガス導入口を通じて引き上げ管内にガスを開口部に向かって流入させ、前記開口部から上記溶融ガラス柱の内部にガスを圧入することにより、上記溶融ガラス柱に中空部（気体溜まり）を形成する。後工程である第２引き上げ工程に先立って、予め中空部を形成することによって、ガラス管を精度良くかつ確実に製造することができる。これとは反対に中空部を形成せずに第２引き上げ工程を実施した場合には、所望のガラス管が得られず、単なるガラス棒（すなわち、中空でないガラス成形物）が形成されることとなる。
【００３１】
本発明では、第１引き上げ工程において、引き上げ管の先端部から溶融ガラスの液面まで溶融ガラス柱が形成された状態となる。この段階では、溶融ガラス柱は通常は中空になっていない。そして、引き上げ管の開口部からガスを吐出させ、溶融ガラス柱の内部に圧入することにより中空部が形成される。この場合、中空部の形成の有無は、溶融ガラス柱の外表面にできた膨らみ（外径）によって確認することができる。従って、本発明では、溶融ガラス柱が膨れて形成された中空部の最大外径ｄと、引き上げ管の外径との差を観察することによって、中空部の大きさを制御することができる。
【００３２】
中空部の大きさの制御は、例えば溶融ガラスの種類等に応じて適宜設定できるが、通常は前記の最大外径ｄが引き上げ管の外径よりも大きくなるように調整すれば良い。特に、本発明では、前記の最大外径ｄが、引き上げ管の外径の１．５〜５倍程度、さらには２倍〜４倍程度となるように制御することが望ましい。なお、前記の最大外径は、溶融ガラス柱に形成された中空部（膨らみ部分）の水平方向における外径の最大値を示し、具体的には図１（ｂ）における外径ｄが該当する。
【００３３】
なお、中空部形成工程では、引き上げ管の引き上げをいったん停止させた上でガスを圧入することが好ましいが、所定の中空部が形成できる限りは、引き上げ管を上昇させながら中空部を形成しても良い。この場合は、引き上げ管の上昇速度を小さくすることでより確実に所望のガラス管を製造することができる。
【００３４】
中空部形成のためのガスは、例えばポンプ（コンプレッサー）等の公知の装置（気体供給機）を用いて引き上げ管内のガス導入口から導入すれば良い。ガスの種類も限定的でなく、例えば空気、不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等）等のいずれも使用することができる。また、ガスの流量も限定的でなく、溶融ガラスの種類、上記外径ｄの大きさ等に応じて適宜調整することができる。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧ等を用いる場合は、通常は１００〜３００ｃｃ／分程度の範囲内で調節することが可能である。
【００３５】
第２引き上げ工程
第２引き上げ工程では、前記中空部を形成した後、さらに前記中空部に前記開口部からガスを圧入しながら、引き上げ管を引き上げることによって、溶融ガラスの液面から連続的に管状の溶融ガラスを上方に追従させる。
【００３６】
第２引き上げ工程において、引き上げ管を引き上げることによって、中空部を有する溶融ガラス柱が管状になりながら溶融ガラスの液面から上方に追従・延伸し、所望のガラス管長さとなるまで引き上げが継続される。この場合における溶融ガラスの粘度は、溶融ガラスの組成等に応じて適宜調整すれば良いが、通常は１０４．０ｄＰａ・ｓ〜１０５．５ｄＰａ・ｓの範囲となるように溶融ガラスの温度を制御することが望ましい。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧ等を用いる場合は、８００〜９００℃程度とすれば上記粘度に設定することが可能である。
【００３７】
第２引き上げ工程において、引き上げ管は、好ましくは鉛直方向（真上方向）に上昇させれば良い。その場合の上昇速度は、例えば用いる溶融ガラスの組成、所望のガラス管の形状等に応じて適宜調節すれば良い。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧ等を用いる場合は、一般に１〜１００ｃｍ／分の範囲内で調整することができる。
【００３８】
また、中空部に連続的に圧入するガスの流量も、管状を維持するのに十分なガス圧とすれば特に限定されず、例えば溶融ガラスの組成類、所望のガラス管の形状等に応じて適宜調節することができる。例えば、溶融ガラスとして上記ＳＰＧ等を用いる場合は、１０〜１００ｃｃ／分程度の範囲内で適宜設定することができる。
【００３９】
固化工程
固化工程では、引き上げた管状の溶融ガラスを上方から順に固化させる。溶融ガラスの固化は、通常は自然冷却により実施することができるが、必要に応じて一定温度で加熱しながら除冷することもできる。このようにして管状で引き上げられた溶融ガラスは上方から順に固化され、最終的には全体が固化することによって所定のガラス管を得ることができる。
【００４０】
２．ガラス管の製造装置
本発明は、本発明製造方法を実施するために用いる製造装置（本発明装置）も包含する。すなわち、本発明の製造方法によって溶融ガラスからガラス管を製造するための装置であって、
（１）溶融ガラスを収容するガラス溶融るつぼ、
（２）ガラス溶融るつぼを加熱するための加熱部、
（３）前記加熱部を制御するための温度制御部、
（４）底面に開口部を有し、かつ、前記開口部からガスを吐出させるためのガス導入口を有する筒状体からなる引き上げ管、
（５）前記引き上げ管を上方に引き上げるための駆動部、及び
（６）前記引き上げ管のガス導入口にガスを下方に向かって流入させるための気体供給部
を含み、
前記引き上げ管が溶融ガラスに浸漬できるように配置され、前記駆動部によって引き上げ管の先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱を形成した後、前記気体供給部によって前記溶融ガラス柱にガスを圧入して中空部が形成できるように制御する、
ことを特徴とするガラス管の製造装置を包含する。
【００４１】
ガラス溶融るつぼは、溶融ガラスを保持するものであり、公知のるつぼと同様の材質及び構造を採用することができる。その大きさ（容量）も、目的とするガラス管の長さ、直径等に応じて適宜調節することができる。
【００４２】
加熱部は、一定時間にわたり溶融ガラスの溶融状態をより確実に維持できるように加熱するためのものである。例えば、図３に示すように、発熱体１０４を備えた電気炉１０５を好適に採用することができる。
【００４３】
温度制御部は、加熱部の温度、ひいてはガラス溶融るつぼ内の溶融ガラスの温度を制御するために設置されるものである。特に、図３に示すように、炉内の温度を検知できるセンサー（図示せず）を設置し、そのセンサーに温度制御機１１７を接続することにより、炉内の温度変化等に応じて加熱部に加熱開始・加熱停止の指示を送ることができる。特に、用いる溶融ガラスの粘度の温度依存性を予め温度制御部にインプットしておくことにより、溶融ガラスの粘度を制御することもできる。
【００４４】
引き上げ管は、前記１．で説明したものと同様のものを使用することができる。すなわち、底面に開口部を有し、かつ、前記開口部から吐出させるガスを導入するためのガス導入口を有する筒状体を用いることができる。従って、図２に示すような実施形態の引き上げ管も好適に使用することができる。引き上げ管の設置場所は、溶融ガラスに浸漬できるように設置すれば良く、例えば図３に示すように溶融ガラスの液面の中心部の真上又はその付近に配置されることが望ましい。
【００４５】
駆動部は、引き上げ管を上方（特に鉛直方向の上方）に上昇させるものである。駆動部としては、例えば図３に示すように、引き上げ可動部１０７を有する引き上げ部架台１０６を採用することができる。引き上げ管１０２は、引き上げ可動部１０７に直接に又は接続部材（図３ではパイプ１０１）を介して連結される。駆動部は、図３に示すように、引き上げ管の引き上げ速度を自由に制御できるように引き上げ速度制御機１１６を備えていることが望ましい。
【００４６】
気体供給部は、引き上げ管のガス導入口からガスを下方に向かって流入させ、開口部からガスを吐出させる役割を有するものである。すなわち、本発明装置では、引き上げ管のガス導入口に気体供給部を接続すれば良いので、気体供給部（特にポンプ等の気体供給機）の設置箇所も比較的自由に決めることができ、装置として比較的簡単な構成をとることができる。これに対し、従来のアップドロー法の装置のように、ガラス溶融るつぼ及び加熱部と気体導入部とが一体的に複合化した構造であるため、複雑な構成となっている。
【００４７】
気体供給部としては、例えば図３に示すように、引き上げ管のガス導入部に接続されるパイプ（配管）１０１とそのパイプにガスを供給する気体供給機１１５を含む構成を好適に採用することができる。これによって、引き上げ管の上方に設けられたガス導入部から導入されたガスは、引き上げ管の底面に設けられた開口部に向かって下方に流れ、開口部から吐出される。
【００４８】
気体供給部においては、引き上げ管１０２と気体供給機１１５との間にパイプ１０１を介在させることにより、パイプ１０１に例えばガス流量計１０８、圧力計１０９等を設置することができる。これにより、ガス流量計等の取り替えを行うことなく、引き上げ管だけの取り換えを容易に行うことが可能となる。
【００４９】
本発明装置は、前記引き上げ管が溶融ガラスに浸漬できるように配置され、前記駆動部によって引き上げ管の先端部を溶融ガラスの液面又はその上方まで引き上げることにより、溶融ガラスの液面から前記先端部にわたって溶融ガラスが追従してなる溶融ガラス柱が形成された後、前記気体供給部によって前記溶融ガラス柱にガスを圧入して中空部を形成できるように制御するものである。より具体的には、中空部を形成するために、駆動部において、引き上げ管の先端部が溶融ガラス液面又はその付近（例えば、液面より１０〜２０ｍｍまでの高さ）まで上昇した時に引き上げ管の上昇をいったん停止させる動作を行った後、気体供給部から引き上げ管の内部にガスを導入し、引き上げ管の下方に向かってガスを流通させ、先端部に付着している溶融ガラス柱の内部にガスを圧入することによって溶融ガラスを膨らませて中空部を形成するという機能・機構を有するものである。これにより、中空部を再現性良く形成することが可能となる。その結果、その後の駆動部による引き上げ工程を経て外径が均一なガラス管を製造することができる。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【００５１】
実施例１
（１）ガラス管の製造装置
図３には、本実施例で用いたガラス管の製造装置１００（以下、単に製造装置１００と記載する。）の断面の概略図を示す。さらに図４には、その詳細図を示す。製造装置１００は、ａ）引き上げ管１０２、ｂ）引き上げ管を鉛直方向に支持するために引き上げ管に接続されるパイプ１０１、ｃ）電気炉を保護するハウジング１０３、ｄ）発熱体１０４、ｅ）電気炉１０５、ｆ）引き上げ管を引き上げするための架台１０６、ｇ）引き上げ可動部１０７、ｈ）気体の供給流量を設定する流量計１０８、ｉ）気体の圧力を測定する圧力計１０９、ｊ）ガラス溶融るつぼ１１１、ｋ）上下可動式の炉底部１１３、ｌ）電気炉内の温度を計測する温度センサー１１４、ｍ）引き上げ管内部にガスを供給するための気体供給機１１５、ｎ）引き上げ管の引き上げ速度を制御する制御機１１６、ｏ）炉内温度を制御する温度制御機１１７を備える。
【００５２】
パイプ１０１は引き上げ可動部１０７に連結されており、気体の供給量を制御する流量計１０８と圧力計１０９を備え、引き上げ管１０２を交換することが可能になっている。また、引き上げ可動部１０７は、引き上げ部架台１０６に沿って上下に移動可能であり、その移動速度も可変となっている。
【００５３】
電気炉１０５は、発熱体１０４及び温度センサー１１４を備えており、炉内の温度を温度制御機１１７で所定温度に保持できるようになっている。電気炉の内部には上下可動式の炉底部１１３があり、その上部にガラス溶融るつぼ１１１を配置している。電気炉の上部と、電気炉を保護するハウジング１０３の上部は円形状に穴があり、その穴を通して引き上げ管１０２が電気炉内に下がり、ガラス溶融るつぼ１１１内に収容された溶融ガラス１１０に引き上げ管１０２が接触できるようになっている。
【００５４】
溶融ガラスに引き上げ管を接触させる場合は、溶融ガラスの粘度を下げるために温度（１０５０℃以上）を上げておかないと、引き上げ管にガラス溶融体が下方へ押し込まれた状態となり、溶融ガラス１１０の液面は上昇せず、引き上げ管に十分付着しない場合がある。そこで、引き上げ管に溶融ガラスが十分になじんで付着していることを確認した後、温度を所定の温度（８００℃から９５０℃）に下げ、溶融ガラスの粘度を上昇させる。温度が所定の温度に到達したら、引き上げ管の下端が溶融ガラスの液面より１０ｍｍから２０ｍｍの範囲で上昇した時点でいったん停止させ、溶融ガラス柱を形成する。次いで、引き上げ管の開口部から溶融ガラス柱にガスを圧入することによって、中空部（気体溜まり）を形成させる。そして、ガス圧入により所定の気体溜まりができたことを確認した後、引き上げ管を徐々に上昇させて、ガラス管を作製する。この気体溜まりができないと、中空のガラス管は作製できず、中身が詰まったガラス棒（中実のガラス棒）しか得られないおそれがある。
【００５５】
（２）ガラス管の製造
上記（１）で示すような製造装置１００を用いてガラス管を製造した。溶融ガラスとしては、シラス多孔質ガラス（略称「ＳＰＧ」、宮崎県工業技術センター製造）を形成するためのガラス組成物（ＳＰＧ基礎ガラス：ガラス組成：ＳｉＯ２：４５．６ｗｔ％、Ｂ２Ｏ３：１９．７ｗｔ％、ＣａＯ：１６．１ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：７．２ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：５．３ｗｔ％、ＺｒＯ２：２．７ｗｔ％、Ｋ２Ｏ：２．４ｗｔ％、ＭｇＯ：０．１ｗｔ％）の溶融物を用いた。まず、引き上げ管にアルミナ製管（ＳＳＡ−Ｓ；外径１５ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ４５０ｍｍ）を使用し、ガラス管の製造を実施した。
【００５６】
電気炉の温度を１０５０℃に保持した状態で、引き上げ管を溶融ガラスに深さ２ｃｍほど浸漬させ、しばらく保持して溶融ガラスが引き上げ管に付着したのを確認してから、電気炉の温度を８６０℃に下げた。炉内温度が８６０℃に下がった時点で、引き上げ管を溶融ガラスの液面より１０〜２０ｍｍ上昇させた位置で停止することにより溶融ガラス柱を形成した。次いで、引き上げ管の開口部から溶融ガラス柱の内部に窒素ガスを２００ｃｃ／ｍｉｎで供給し、溶融ガラス柱を膨らませて中空部（最大外径が約２５ｍｍの気体溜まりを形成させた。
【００５７】
所定の気体溜まりが形成できたことを確認したら、窒素ガスの供給量を８０ｃｃ／ｍｉｎに切り替えて、引き上げ管の上昇速度を２０〜１００ｃｍ／ｍｉｎの範囲内で上昇させることによって、ガラス管を作製した。得られたガラス管は、長さ約１５０ｃｍ、外径約１０ｍｍであった。また、ガラス管の外径を測定した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１の結果からも明らかなように、多少の変動があるものの、ガラス管全体にわたって外径がほぼ一定した実用的なガラス管を作製できることがわかる。
【００６０】
なお、本実施例では、このときの窒素ガスの供給量と引き上げ速度を可変とすることによって、得られるガラス管の外径の寸法精度を向上させることは可能である。また、本実施例で使用したＳＰＧ基礎ガラスの成形に適した温度範囲は８００〜９２０℃であり、ホウケイ酸ガラスの成形に適した温度範囲８３０〜１２５０℃よりもかなり狭く、いわば難成形性ガラスとして位置付けられるが、このようなガラスであっても本発明では比較的簡便に外径寸法が比較的均一なガラス管を作製できることがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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