(57)【要約】【課題】比較的長尺なガラス有底管から、寸法や形状精度の良好なガラスセルを効率よく製造する。【解決手段】ガラス有底管３の内部に、短い寸法の複数の芯金２を軸方向に配列して組み合わせて成形型として装填し、開口端３ｂから真空ポンプ５によってガラス有底管３を真空吸引しつつ、加熱炉４によって、閉止端３ａから開口端３ｂに向かってガラス有底管３を加熱軟化させて収縮変形させ、芯金２の外形をガラス有底管３に転写して成形し、分断してガラスセルを製造する。ガラス有底管３が長尺の場合でも、個々の芯金２の長さを、低コストで高精度に製作できるように短くでき、低コストで、寸法や形状精度の良好なガラスセルを効率よく製造できる。【選択図】  図１
2009221069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス有底管の中に複数の成形型を軸方向に配列して装填する第１工程と、
前記ガラス有底管の内部を排気しつつ加熱する第２工程と、
を含むことを特徴とするガラスセルの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のガラスセルの製造方法において、
さらに、前記ガラス有底管の内部に配列されていた複数の前記成形型の境界部で当該ガラス有底管を分断する第３工程を含むことを特徴とするガラスセルの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のガラスセルの製造方法において、
前記第２工程では、前記ガラス有底管の閉止端から開口端に向かって加熱することを特徴とするガラスセルの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のガラスセルの製造方法において、
複数の前記成形型の直径は互いに等しいことを特徴とするガラスセルの製造方法。
【請求項５】
請求項１記載のガラスセルの製造方法において、
前記第１工程では、外形形状および長さ寸法の少なくとも一方が異なる複数の前記成形型を混在させて前記ガラス有底管に装填することを特徴とするガラスセルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセルの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、分析技術の分野では、試料を、矩形断面等のガラス有底管からなるガラスセルに実装した状態で分析装置に装填して所望の分析を行うことが知られている。また、連続した流動状態での試料の分析を行う場合には、試料の流路を構成する、いわゆるフローチャネルセル等のように両端が開口した筒状のガラスセルも用いられる。
【０００３】
ところで、このような矩形断面のガラスセルの成形技術としては、たとえば、特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、素材のガラス有底管内に目的の外形形状を有する芯金を挿入した状態で加熱軟化させた後、該ガラス有底管内部を減圧して収縮変形させ、芯金の外形形状をガラス有底管に転写して成形するガラスセルの製造方法において、ガラス有底管の閉止端側から開口端側に向かって加熱することにより、ガラス有底管の収縮変形が、閉止端側から開口端側に向かって進行させ、空気溜まりの発生による転写不良を防止する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、従来のガラス有底管の成形で使用する芯金は、ガラス有底管の長さ、あるいは、成形装置の最大ストローク等に合わせた形状が必要である為、長尺のガラス有底管の成形に使用する芯金は必然的に長尺な形状となっていた。
【０００５】
たとえば、ガラス有底管内に芯金を配置し、ガラス有底管内を真空にして、可動式加熱炉を上昇させながら加熱しガラス有底管を芯金に密着するように収縮変形させてガラス有底管の内径を成形する場合においては、素材となるガラス有底管を長尺にして、可能な限り多数のガラスセルを切り出したほうが、材料歩留り等のコスト面から有利となる。
【０００６】
このため、ガラス有底管の長さを７５０ｍｍ程度とし、芯金による成形後に目的の寸法の複数のガラスセルに分断している。これに伴い、金型となる芯金の長さも６００ｍｍ程度の長尺になっている。
【０００７】
一般的に、多角形等の断面形状で、４００ｍｍ以上の長尺の芯金を高精度に作成するにはコストが高くなり、また、外形寸法等の品質の安定性の維持も困難になることが予想される。寸法精度等の品質の悪い芯金を使用してガラス有底管を成形した場合、得られるガラスセルの寸法精度が悪化してしまうという技術的課題があった。
【０００８】
また、細いガラス有底管の成形ではガラス有底管の円周方向にかかる温度が不均一である場合、長尺のガラス有底管の成形においては、芯金に発生する熱応力が不均一となるため、芯金の反り変形が発生し、ガラスセルの寸法や形状精度を悪化させてしまうという技術的課題もある。
【特許文献１】特開２００６−１９３３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、比較的長尺なガラス有底管から、寸法や形状精度の良好なガラスセルを効率よく製造することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガラス有底管の中に複数の成形型を軸方向に配列して装填する第１工程と、前記ガラス有底管の内部を排気しつつ加熱する第２工程と、を含むガラスセルの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比較的長尺なガラス有底管から、寸法や形状精度の良好なガラスセルを効率よく製造することが可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施の形態では、一態様として、ガラス有底管の成形のキーパーツとなる成形型として、高精度かつ安定的に入手できる短尺寸法の複数の芯金を組み合わせて使用し、ガラス有底管から高精度のガラスセルを製造する。
【００１３】
たとえば、連結した長さで６００ｍｍ程度になるよう連結した複数本の芯金をガラス有底管に装填して成形することにより、高精度のガラスセルを安定的に製造する。
成形型としての芯金の長さを短くすることで、高精度の芯金を低コストで安定的に入手することが出来、これに伴い、ガラスセルの成形精度も向上し安定する。
【００１４】
また、複数の芯金を連結して成形型として用いることで、細径のガラス有底管を用いる場合でも、熱応力によるガラス有底管の反り変形の影響を、ガラスセルが直接受けることがなくなるため、ガラスセルの成形精度も向上する。
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法を実施するガラスセル製造装置の構成の一例を示す概念図であり、図２および図３は、本実施の形態のガラスセルの製造方法の作用の一例を示す概念図である。
【００１６】
図１に例示されるように、本実施の形態のガラスセル製造装置Ｍは、ワーク取付け部１、加熱炉４、真空ポンプ５および真空吸引治具６、真空配管７を備えている。
成形対象のガラス有底管３は、一端に閉止端３ａを有し他端に開口端３ｂを有する。
【００１７】
ワーク取付け部１の下部には、管挿入穴１ａが設けられ、ガラス有底管３の開口端３ｂが挿抜可能に保持される。
管挿入穴１ａの内周にはパッキン１ｂが設けられ、管挿入穴１ａに挿入されるガラス有底管３の開口端３ｂの気密が維持される。
【００１８】
ワーク取付け部１の上部には、管挿入穴１ａに連通する真空吸引治具６が設けられ、この真空吸引治具６は、真空配管７を介して真空ポンプ５に接続されている。
これにより、ワーク取付け部１の管挿入穴１ａに装着されたガラス有底管３の内部の真空排気が可能となっている。
【００１９】
加熱炉４は、ガラス有底管３が挿入される加熱穴４ａを鉛直方向にした姿勢で、図示しない昇降機構により、上下動が可能になっている。
加熱炉４の高さ、すなわち、加熱穴４ａは、ガラス有底管３の全長を部分的に覆う形状をしている。そして、ワーク取付け部１に対して加熱炉４を相対的に上昇させて、加熱穴４ａにガラス有底管３を閉止端３ａの側から通過させることで、ガラス有底管３を、閉止端３ａの側から開口端３ｂの側に向かって一方向に順次加熱することが可能になっている。
【００２０】
次に、本実施の形態のガラスセル製造装置Ｍにおいて用いられる芯金２（成形型）について説明する。
本実施の形態では、等しい外形寸法Ｄ１で、長さ寸法Ｌ１の複数の芯金２を、軸方向に連ねてガラス有底管３に装填して用いる。
【００２１】
すなわち、ガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０に対して、個々の芯金２の長さ寸法Ｌ１は短く、本実施の形態の場合には、芯金２の長さ寸法Ｌ１は、ガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０の１／６以下となっている。
【００２２】
このように、本実施の形態の場合には、長尺な長さ寸法Ｌ０のガラス有底管３に対して、短い長さ寸法Ｌ１の複数の芯金２を軸方向に配列して組み合わせて装填する。
複数の芯金２は、軸方向に姿勢を揃えて、ばらばらにガラス有底管３の内部に装填して配列することができる。
【００２３】
また、個々の芯金２の連結端部２ａには、嵌め合い構造やねじ込み構造等の連結構造を必要に応じて設け、ガラス有底管３の外部において、必要な数の芯金２を軸方向に連結して一体に組み立てた後にガラス有底管３に装填することもできる。
【００２４】
あるいは、個々の芯金２の連結端部２ａを磁化しておき、複数の芯金２を軸方向に配列して磁力で一体に連結して使用してもよい。
以下、本実施の形態のガラスセルの製造方法の作用の一例を説明する。
【００２５】
まず、ガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０に応じて、必要な数の芯金２を軸方向に配列して開口端３ｂからガラス有底管３の内部に装填する（第１工程）。
次に、ガラス有底管３の開口端３ｂをワーク取付け部１の管挿入穴１ａに鉛直方向に挿入して保持させる。これにより、図１のように、ガラス有底管３は、閉止端３ａの側を鉛直下向きにした姿勢で、ワーク取付け部１に固定された状態となる。
【００２６】
次に、真空ポンプ５を作動させ、真空吸引治具６を介してガラス有底管３の内部を真空排気しつつ加熱炉４を上昇させ、ガラス有底管３を、閉止端３ａの側から徐々に加熱穴４ａを通過させることにより、ガラス有底管３を加熱して軟化させ、軟化したガラス有底管３は大気圧によって収縮変形して芯金２に密着することにより、芯金２の外形がガラス有底管３に転写されることにより、ガラス有底管３の成形が行われる（第２工程）。
【００２７】
加熱炉４が、ガラス有底管３の開口端３ｂまで移動して、ガラス有底管３の全長の成形が完了した後、ガラス有底管３をワーク取付け部１から取り外す。
そして、ガラス有底管３は、たとえば常温まで冷却されると、ガラス有底管３と芯金２の熱膨張率の差により、ガラス有底管３の内周と芯金２との間に隙間が形成され、図２に例示されるように、開口端３ｂを通じて、複数の芯金２をガラス有底管３から取り出す。
【００２８】
その後、ガラス有底管３を目的の長さに分断して複数のガラスセル８を得る（第３工程）。
このガラスセル８は、両端が開口しているため、たとえば、フローチャネルセルとして用いることができる。
【００２９】
また、ガラス有底管３の閉止端３ａを含む部分は、容器状（底付）のガラスセル９として使用できる。
なお、ガラス有底管３の閉止端３ａを底付のガラスセル９として使用する場合、複数の芯金２の配列の、閉止端３ａに当接する配列の先頭部の芯金２は、ガラスセル９の底部の目的の形状が得られるように、他の芯金２とは異なる外形や端部形状を持つように製作してもよい。
【００３０】
このように、本実施の形態では、複数の芯金２を組み合わせて成形型としてガラス有底管３に装填するので、ガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０が長尺な場合でも、個々の芯金２の長さ寸法Ｌ１を短くすることができる。
【００３１】
たとえば、多角形断面を持つように芯金２を機械加工する場合、長さ寸法Ｌ１が長くなると各側面を高精度に加工することが困難になり、敢えて高精度に加工するとコスト高になるが、上述のように、本実施の形態の場合には、個々の芯金２の長さ寸法Ｌ１は、任意の長さに短く設定できるので、低コストにて高精度の外形で個々の芯金２を安定に均一な寸法精度で製作することができる。
【００３２】
また、ガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０が長大化しても芯金２の個数を増やすだけで対応できる。
本実施の形態のように、加熱軟化したガラス有底管３を真空吸引して収縮変形させることで芯金２の外形を転写して成形する場合には、芯金２の外形が高精度であればあるほど、ガラスセル８の成形精度が向上するため、本実施の形態のように、短い長さ寸法Ｌ１のために高精度で低コストかつ安定的に入手可能な芯金２を組み合わせて使用することで、低コストにて、比較的長尺なガラス有底管３から、高精度の複数のガラスセル８やガラスセル９を効率よく製造することができる。
【００３３】
また、多様なガラス有底管３の長さ寸法Ｌ０に合わせて、芯金２の個数や長さ寸法Ｌ１を可変にできるので、ガラス有底管３の全長を有効に利用した材料歩留りの良好なガラスセル８の製造を実現できる。
【００３４】
さらに、細いガラス有底管３の成形ではガラス有底管３の円周方向にかかる加熱温度の分布が不均一である場合、長尺の長さ寸法Ｌ０のガラス有底管３の成形においては、ガラス有底管３や芯金の熱応力が不均一となるため反り変形が発生し、ガラスセル８の寸法精度や歩留りの低下の要因となっていたが、本実施の形態場合には、図３に例示されるように、ガラス有底管３の反り変形は、連結された複数の芯金２の境界の連結端部２ａを起点とするため、必要とする部位のガラスセル８の形状精度に悪影響を与えることがない。
【００３５】
すなわち、たとえば、個々の芯金２の長さ寸法Ｌ１を、目的のガラスセル８の長さ寸法に設定しておき、複数の芯金２の境界部分においてガラス有底管３を分断してガラスセル８を得ることで、個々のガラスセル８は、反り変形の影響を受けることなく、真直な芯金２の高精度の外形形状がそのままガラスセル８に転写される。
【００３６】
本実施の形態によれば、比較的長尺なガラス有底管３から、寸法や形状精度の良好なガラスセル８、ガラスセル９を効率よく製造することが可能となる。
図４は、本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法の変形例を示す概念図である。
【００３７】
上述の例では、複数の芯金２の外形寸法Ｄ１や長さ寸法Ｌ１を互いに同じにした例を示したが、この図４の変形例では、成形型として、互いに形状の異なる複数の芯金２１（成形型）、芯金２２（成形型）、芯金２３（成形型）を組み合わせて用いる。
【００３８】
この場合、成形後の芯金２１〜芯金２３のガラス有底管３から取り出しを考慮して、ガラス有底管３の閉止端３ａに当接する芯金２１の外形寸法Ｄ２が最も小さく、芯金２２の外形寸法Ｄ３、芯金２３の外形寸法Ｄ４は、外形寸法Ｄ２＞外形寸法Ｄ３＞外形寸法Ｄ４、の大小関係となっている。これにより、成形後に、芯金２１〜芯金２３の全てをガラス有底管３から取り出すことができる。
【００３９】
また、芯金２１の長さ寸法Ｌ２、芯金２２の長さ寸法Ｌ３、芯金２３の長さ寸法Ｌ４は随意に設定可能である。
この変形例によれば、随意の形状の比較的短い複数の芯金２１〜芯金２３を組み合わせて成形型として用いて長尺なガラス有底管３の成形を行うことで、一度の成形作業で、一つのガラス有底管３から、多様な形状のガラスセルを低コストで効率よく高精度で製造することが可能になる。
【００４０】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
［付記１］
ガラス有底管内に芯金を配置し、ガラス有底管内を真空にして、可動式加熱炉で加熱しガラス有底管を芯金に転写させて、ガラス有底管の内径を、可動式加熱炉を上昇させながら成形するガラス管成形方法において、金型となる芯金を複数本連結させて成形することを特徴とするガラス管成形方法。
［付記２］
付記１の成形方法において、連結させる個々の芯金を成形精度が必要とする長さにすることを特徴とするガラス管成形方法。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法を実施するガラスセル製造装置の構成の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法の作用の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法の作用の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるガラスセルの製造方法の変形例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ワーク取付け部
１ａ  管挿入穴
１ｂ  パッキン
２  芯金
２ａ  連結端部
３  ガラス有底管
３ａ  閉止端
３ｂ  開口端
４  加熱炉
４ａ  加熱穴
５  真空ポンプ
６  真空吸引治具
７  真空配管
８  ガラスセル
９  ガラスセル
２１  芯金
２２  芯金
２３  芯金
Ｍ  ガラスセル製造装置
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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