(57)【要約】【課題】たとえ粘度の低いガラス塊Ｇ３を球状成形する場合でも、ガラス塊Ｇ３の付着を防いで高品質の球状硝材Ｇ４を製造することができる球状硝材の製造装置１０と製造方法を提供すること。【解決手段】溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊Ｇ１として落下させるガラス塊供給部１と、ガラス塊供給部１により供給されたガラス塊を冷却しながら球形状に成形する球状成形部４とを備える球状硝材の製造装置において、ガラス塊供給部１の下方に、ガラス塊供給部１から落下したガラス塊Ｇ１を衝突させる衝突面２１を有する衝突部材２を設け、衝突時に衝突面２１上で偏平化したガラス塊を衝突部材２で冷却し、衝突後に自らの表面張力により球状化したガラス塊Ｇ３を球状成形部４へ送るようにした。【選択図】図１
2013170116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として落下させるガラス塊供給部と、該ガラス塊供給部により供給された前記ガラス塊を冷却しながら球形状に成形する球状成形部とを備える球状硝材の製造装置であって、
前記ガラス塊供給部の下方に、該ガラス塊供給部から落下した前記ガラス塊を衝突させる衝突面を有する衝突部材を設け、
前記衝突部材との衝突時に前記衝突面上で偏平化した前記ガラス塊を該衝突部材で冷却し、衝突後に自らの表面張力により球状化した前記ガラス塊を前記球状成形部へ送ることを特徴とした球状硝材の製造装置。
【請求項２】
前記衝突部材を前記衝突面に沿って移動させる移動手段を備える請求項１に記載の球状硝材の製造装置。
【請求項３】
前記衝突部材の少なくとも前記衝突面が炭化珪素から成る請求項１または請求項２に記載の球状硝材の製造装置。
【請求項４】
前記衝突部材の前記衝突面が前記球状成形部に向かって傾斜している請求項１〜請求項３の何れかに記載の球状硝材の製造装置。
【請求項５】
前記衝突面の水平方向に対する傾斜角度が２〜４５°である請求項４に記載の球状硝材の製造装置。
【請求項６】
溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊としてガラス塊供給部から落下させるガラス塊供給工程と、該ガラス塊供給工程により供給された前記ガラス塊を球状成形部で冷却しながら球形状に成形する球状成形工程とを備える球状硝材の製造方法であって、
前記球状成形工程に先立って、前記ガラス塊供給工程により前記ガラス塊供給部から落下した前記ガラス塊を衝突部材の衝突面に衝突させ、衝突時に該衝突面上で偏平化した該ガラス塊を該衝突部材で冷却する衝突冷却工程を行い、
衝突後に自らの表面張力により球状化した前記ガラス塊を前記球状成形部へ送ることを特徴とした球状硝材の製造方法。
【請求項７】
前記衝突冷却工程において、前記衝突部材を前記衝突面に沿って移動させることを特徴とした請求項６に記載の球状硝材の製造方法。
【請求項８】
前記衝突冷却工程において、少なくとも前記衝突面が炭化珪素から成る前記衝突部材を用いることを特徴とした請求項６または請求項７に記載の球状硝材の製造方法。
【請求項９】
前記衝突冷却工程において、前記衝突面が前記球状成形部に向かって傾斜した前記衝突部材を用いることを特徴とした請求項６〜請求項８の何れかに記載の球状硝材の製造方法。
【請求項１０】
前記衝突面の水平方向に対する傾斜角度が２〜４５°である請求項９に記載の球状硝材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズ等の生産に用いる球状硝材の製造装置と製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデジタルカメラ、携帯電話等に装着されている撮像レンズや、ＤＶＤプレーヤ等に装着されているピックアップレンズ等の光学レンズは、プリフォームとしての球状硝材を製造し、その後、球状硝材をヒートプレス成形することにより生産するのが一般的である。
【０００３】
従来、この球状硝材の製造装置として、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として供給するガラス塊供給部と、このガラス塊供給部により供給されたガラス塊を冷却しながら球形状に成形する球状成形部とを備えた製造装置が知られている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として滴下するガラス塊供給部と、滴下したガラス塊を、外周面に螺旋溝を形成した一対の回転ローラ間に導き、これら一対の螺旋溝でガラス塊を転がして球形状に成形する球状成形部とを備えた製造装置が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として滴下するガラス塊供給部と、滴下したガラス塊を、内周面に螺旋溝を形成した回転円筒内に導き、この螺旋溝でガラス塊を転がして球形状に成形する球状成形部とを備えた製造装置が開示されている。
【０００６】
また、下記特許文献３には、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として滴下するガラス塊供給部と、滴下したガラス塊を、上方に開口した成形凹部を有する成形型に導き、この成形凹部内で上方に向かう気流によりガラス塊を浮上回転させて球形状に成形する球状成形部とを備えた製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８７９１８号公報
【特許文献２】特開昭６２−２７７１４１号公報
【特許文献３】特開平８−２７７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２及び特許文献３に記載の製造装置は、滴下した軟質状態のガラス塊を直接、球状成形部へ供給していたため、目的の光学特性を有する球状硝材を製造すべく比較的に粘度の低いガラス塊を滴下しなければならない場合、そのガラス塊が球状成形部の螺旋溝や成形凹部に付着し易く、うまく球状成形できない問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載の製造装置は、滴下した軟質状態のガラス塊を直接、球状成形部へ供給しないものの、ガイド部材のＵ字溝内を転がして球状成形部へ送っていたため、比較的に粘度の低いガラス塊を滴下する場合、ガイド部材のＵ字溝にガラス塊が付着する惧れがあった。
【００１０】
本発明は、従来の球状硝材の製造装置及び製造方法に上記のような問題があったことに鑑みて為されたもので、たとえ粘度の低いガラス塊を球状成形する場合でも、ガラス塊の付着を防いで高品質の球状硝材を製造することができる球状硝材の製造装置と製造方法を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊として落下させるガラス塊供給部と、該ガラス塊供給部により供給された前記ガラス塊を冷却しながら球形状に成形する球状成形部とを備える球状硝材の製造装置であって、
前記ガラス塊供給部の下方に、該ガラス塊供給部から落下した前記ガラス塊を衝突させる衝突面を有する衝突部材を設け、前記衝突部材との衝突時に前記衝突面上で偏平化した前記ガラス塊を該衝突部材で冷却し、衝突後に自らの表面張力により球状化した前記ガラス塊を前記球状成形部へ送ることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、前記衝突部材を前記衝突面に沿って移動させる移動手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記衝突部材の少なくとも前記衝突面が炭化珪素から成ることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記衝突部材の前記衝突面が前記球状成形部に向かって傾斜していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記衝突面の水平方向に対する傾斜角度が２〜４５°であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊としてガラス塊供給部から落下させるガラス塊供給工程と、該ガラス塊供給工程により供給された前記ガラス塊を球状成形部で冷却しながら球形状に成形する球状成形工程とを備える球状硝材の製造方法であって、
前記球状成形工程に先立って、前記ガラス塊供給工程により前記ガラス塊供給部から落下した前記ガラス塊を衝突部材の衝突面に衝突させ、衝突時に該衝突面上で偏平化した該ガラス塊を該衝突部材で冷却する衝突冷却工程を行い、衝突後に自らの表面張力により球状化した前記ガラス塊を前記球状成形部へ送ることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、前記衝突冷却工程において、前記衝突部材を前記衝突面に沿って移動させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記衝突冷却工程において、少なくとも前記衝突面が炭化珪素から成る前記衝突部材を用いることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記衝突冷却工程において、前記衝突面が前記球状成形部に向かって傾斜した前記衝突部材を用いることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記衝突面の水平方向に対する傾斜角度が２〜４５°であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る球状硝材の製造装置及び製造方法によれば、球状成形部による球状成形工程に先立って、ガラス塊供給部から落下したガラス塊を衝突部材に衝突させて冷却する衝突冷却工程を行うため、ガラス塊をその粘度を高めた状態で球状成形部へ送ることができ、従来のようにガラス塊が球状成形部に付着する問題もなく、高品質の球状硝材を製造することができる。
【００２２】
また、衝突冷却工程において衝突部材を衝突面に沿って移動させる球状硝材の製造装置及び製造方法によれば、衝突面上でのガラス塊の衝突位置をガラス塊の衝突毎にずらすことができ、衝突部材の放熱作用の均一化を図ることができる。
【００２３】
また、熱伝導率に優れ、比較的に溶融ガラスが付着し難い炭化珪素から成る衝突面を有する衝突部材を用いる球状硝材の製造装置及び製造方法によれば、衝突面上で偏平化したガラス塊の放熱を促進することができ、また、衝突面との付着を防ぐことができる。
【００２４】
また、衝突部材の衝突面が球状成形部に向かって傾斜している球状硝材の製造装置及び製造方法によれば、衝突冷却工程後、速やかにガラス塊を球状成形部へ送ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の球状硝材の製造装置の概略側面図である。
【図２】本実施形態の球状硝材の製造装置の衝突部材にガラス塊が衝突した状態を示す拡大側面図である。
【図３】本実施形態の球状硝材の製造装置の衝突部材の平面図である。
【図４】本発明に係る他の実施形態の球状硝材の製造装置の概略側面図である。
【図５】本発明に係る更に他の実施形態の球状硝材の製造装置の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図３に示すように、本実施形態の球状硝材の製造装置１０は、溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊Ｇ１として落下させるガラス塊供給部１と、ガラス塊供給部１から落下するガラス塊Ｇ１を衝突面２１に衝突させる衝突部材２と、衝突部材２をその衝突面２１に沿って移動させる移動手段３と、衝突後のガラス塊Ｇ３を冷却しながら球形状に成形する球状成形部４と、から構成されている。
【００２７】
ガラス塊供給部１は、図１に示すように、不図示の溶融ポット内の溶融ガラスを流出させる流出パイプ１１と、流出パイプ１１の周囲に配設されたヒータ１２とから構成されている。流出パイプ１１をヒータ１２により加熱しながら、流出パイプ１１の流出口から溶融ガラスを所定量ずつガラス塊Ｇ１として滴下させる。なお、ガラス塊Ｇ１を滴下させる代わりに、流出パイプ１１の流出口付近に切断刃を設け、流出パイプ１１から流出した溶融ガラスを所定量ずつ切断刃で切断することによって、ガラス塊を落下させてもよい。
【００２８】
衝突部材２は、図１に示すように、ガラス塊供給部１の流出パイプ１１の鉛直下方に設けられており、上面に矩形平面状の衝突面２１を有する長板部材から構成されている。本実施形態では、衝突部材２の全体が炭化珪素から形成されており、また、衝突面２１は、水平方向に対し角度αだけ球状成形部４へ向かって下り勾配で傾斜している。
【００２９】
移動手段３は、図１に示すように、衝突部材２の下面に設けられたラックピニオン機構から成る直線移動機構３１と、不図示の装置フレームに固定された基台３２と、基台３２上に設けられ、直線移動機構３１を駆動するモータ３３とから構成されている。モータ３３により直線移動機構３１を作動させることによって、図３に示すように、衝突部材２を衝突面２１に沿って連続的に又は間欠的に往復移動させる。即ち、移動手段３による衝突部材２の往復移動中、その衝突面２１は、衝突面２１を含む一の仮想平面内で移動する。
【００３０】
なお、基台３２は、装置フレームに対する角度を調節可能に固定されており、基台３２の角度を変更することによって、衝突部材２の衝突面２１の傾斜角度αを適宜、設定することができる。また、直線移動機構３１は、必ずしもラックピニオン機構である必要はなく、例えば送りねじ機構等の他の移動機構を採用することができる。
【００３１】
球状成形部４は、図１に示すように、衝突部材２の側方に配設されており、内周面に複数条の螺旋溝４１が形成された円筒部材４２と、円筒部材４２をその軸心４３周りに回転させる不図示の駆動機構とから構成されている。この円筒部材４２を軸心４３周りに同一方向へ連続回転させながら螺旋溝４１内でガラス塊Ｇ３を転がすことによって、ガラス塊Ｇ３を冷却しながら球形状に成形する。
【００３２】
なお、本実施形態では、円筒部材４２の軸心４３を衝突部材２の衝突面２１と平行にしているが、勿論、衝突面２１と平行にしなくてもよい。また、本実施形態では、円筒部材４２の内周面のうち衝突部材２とは反対側の内周面にのみ螺旋溝４１を形成しているが、円筒部材４２の内周面の全てに螺旋溝４１を形成してもよい。
【００３３】
以下、図１〜図３を参照しながら、本実施形態の球状硝材の製造装置１０による球状硝材の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、図１に示すように、ガラス塊供給部１の流出パイプ１１から溶融ガラスを所定量ずつ軟質状態のガラス塊Ｇ１として滴下させるガラス塊供給工程を行う。このとき、滴下するガラス塊Ｇ１は、自重により溶融ガラスから分離し、分離後、自らの表面張力により球状化する。
【００３５】
次いで、図２に示すように、ガラス塊供給部１から落下したガラス塊Ｇ１を衝突部材２の衝突面２１に衝突させる衝突冷却工程を行う。衝突面２１への衝突によりガラス塊Ｇ１は、衝突面２１上で潰れて偏平化し、偏平化したガラス塊Ｇ２の衝突面２１との接触面積は、球形状の場合に比べて格段に増大する。このことで、衝突面２１との接触領域を通じてガラス塊Ｇ２の熱量の一部が衝突部材２へ速やかに放熱され、ガラス塊Ｇ２がほぼ全体に亘って速やかに冷却され、ガラス塊Ｇ２の粘度が高められる。
【００３６】
また、本実施形態では、衝突冷却工程において、衝突部材２をその衝突面２１に沿って往復移動させる。このことで、図３に示すように、衝突面２１上でのガラス塊Ｇ２の接触位置Ｐをガラス塊Ｇ１の衝突毎にずらすことができ、衝突部材２の放熱作用の均一化を図ることができる。また、本実施形態では、熱伝導率に優れ、かつ、比較的に溶融ガラスが付着し難い炭化珪素から成る衝突部材２を用いているので、偏平化したガラス塊Ｇ２の放熱を促進することができ、また、衝突面２１との付着を防ぐことができる。
【００３７】
衝突後、ガラス塊Ｇ２は、図２に示すように、自らの表面張力により球状化し、球状化したガラス塊Ｇ３は、衝突時の斜面方向の分力及び自重により衝突面２１上を球状成形部４へ向かって移動する。球状化したガラス塊Ｇ３は、衝突冷却工程により粘度がある程度高められているので、ガラス塊Ｇ３が衝突面２１に付着する問題はない。
【００３８】
なお、衝突面２１の水平方向に対する傾斜角度αは、２〜４５°であることが好ましく、３〜３０°であることがより好ましく、５〜２０°であることが更に好ましい。傾斜角度αが２°よりも小さいと、衝突面２１の傾斜を利用して衝突後のガラス塊Ｇ３を球状成形部４へ送ることが困難となり、他の送り手段を付加する必要が生じる。他方、傾斜角度αが４５°よりも大きいと、衝突面２１上においてガラス塊Ｇ１を塊状を保って有効に偏平化することが困難となる。
【００３９】
次いで、図１に示すように、衝突後のガラス塊Ｇ３を球状成形部４で冷却しながら球形状に成形する球状成形工程を行う。即ち、上述した衝突冷却工程により粘度が高められた状態で球状化したガラス塊Ｇ３を、球状成形部４の円筒部材４２内へ送り、螺旋溝４１内でガラス塊Ｇ３を転がすことによって、ガラス塊Ｇ３を冷却しながら球形状に成形する。こうして、溶融ガラスから多数の球状硝材Ｇ４が連続的に製造される。
【００４０】
このように本実施形態の球状硝材の製造装置及び製造方法においては、球状成形部４による球状成形工程に先立って、ガラス塊供給部１から滴下したガラス塊Ｇ１を衝突部材２に衝突させて冷却する衝突冷却工程を行うため、ガラス塊Ｇ３をその粘度を高めた状態で球状成形部４へ供給することができ、従来のようにガラス塊が球状成形部に付着する問題もなく、高品質の球状硝材を製造することができる。
【００４１】
以上、本実施形態の球状硝材の製造装置および製造方法について説明したが、本発明は他の実施形態でも実施することができる。
【００４２】
例えば、上記実施形態では、衝突部材２として、平面状の衝突面２１を有する長板部材を採用しているが、図４に示す球状硝材の製造装置２０のように、衝突部材５として、内周面に凹曲面状の衝突面５１を有する短円筒部材を採用してもよい。この衝突部材５の筒面状の衝突面５１のうち上方に向いた部分に、ガラス塊供給部１から滴下されたガラス塊Ｇ１を衝突させることによって、衝突冷却工程を行うことができる。
【００４３】
球状硝材の製造装置２０における移動手段６は、円筒状の衝突部材５の外周面に設けられた歯車６１と、不図示の装置フレームに固定された基台６２と、基台６２上に設けられ、歯車６１を駆動するモータ６３とから構成されている。モータ６３により歯車６１を回転させることによって、衝突部材５を衝突面５１に沿って連続的に又は間欠的に回転移動させる。つまり、移動手段６による衝突部材５の回転移動中、その衝突面５１は、衝突面５１を含む一の仮想円筒面内で移動する。
【００４４】
また、衝突部材として、上面に平面状の衝突面を有する円盤部材を採用し、円盤部材をその衝突面に沿って連続的に又は間欠的に回転させてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、球状成形部４として、内周面に螺旋溝４１が形成された円筒部材４２を採用しているが、例えば図５に示すように、気流浮上式の球状成形部７を採用してもよい。球状成形部７は、衝突部材２の側方において下寄りに配設されており、上方に開口した成形凹部７１が形成された成形型７２と、成形凹部７１へ気体を噴射して成形凹部７１内で上方へ向かう気流Ｃを発生させる噴気孔７３とから構成されている。この気流Ｃにより成形凹部７１内でガラス塊Ｇ３を浮上回転させることによって、ガラス塊Ｇ３を冷却しながら球形状に成形する。
【００４６】
この変形例においても、球状成形部７による球状成形工程に先立って、ガラス塊供給部から落下したガラス塊Ｇ１を衝突部材２に衝突させて冷却する衝突冷却工程を行うため、成形型７２の成形凹部７１内へガラス塊Ｇ３を投入した際にも、ガラス塊Ｇ３が成形凹部７１の内面に付着することはない。
【００４７】
本発明は、その他、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施してもよく、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施してもよい。
【実施例】
【００４８】
本実施形態の球状硝材の製造装置１０のガラス塊供給部１の流出パイプ１１から、滴下直後の粘度１００．３〜１０２．０ｄＰａ・ｓ、温度９００〜１２５０℃、直径２〜１０ｍｍの軟質状態のガラス塊Ｇ１を滴下し、このガラス塊Ｇ１を、流出パイプ１１の流出口から鉛直距離５０〜２００ｍｍ下方に設けた衝突部材２の傾斜角度１５°の衝突面２１に衝突させた。衝突直後のガラス塊Ｇ３は、粘度１０３．０〜１０５．０ｄＰａ・ｓ、温度７００〜１０００℃であった。このガラス塊Ｇ３を球状成形部４へ送って球状成形したところ、ガラス塊Ｇ３が球状成形部４の螺旋溝４１に付着することもなく、高品質の球状硝材Ｇ４を連続的に得ることができた。
【符号の説明】
【００４９】
１０、２０  球状硝材の製造装置
１  ガラス塊供給部
２、５  衝突部材
２１、５１  衝突面
３、６  移動手段
４、７  球状成形部
Ｇ１  （ガラス塊供給部から落下する）ガラス塊
Ｇ２  （衝突時に偏平化した）ガラス塊
Ｇ３  （衝突後に球状化した）ガラス塊
Ｇ４  球状硝材
α  （衝突面の水平方向に対する）傾斜角度
【図１】
2013170116.tif 000003
【図２】
2013170116.tif 000004
【図３】
2013170116.tif 000005
【図４】
2013170116.tif 000006
【図５】
2013170116.tif 000007