(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉内のガラス原料を加熱手段により溶融し、該溶融したガラスをガラス溶融炉と連通した流出ノズルを介して流出させるガラス原料の溶融流出装置において、前記流出ノズルを前記ガラス溶融炉に巻回させることにより、前記巻回部分を前記加熱手段により加熱される個所に位置させ、前記加熱手段により前記ガラス溶融炉内のガラス原料と同じ温度に保持することを特徴とするガラス原料の溶融流出装置。
【請求項２】
前記流出ノズルの巻回部分は、前記流出ノズルの長さの５０％以上の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のガラス原料の溶融流出装置。
【請求項３】
前記流出ノズルの巻回部分は、スパイラル形状に曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のガラス原料の溶融流出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、光学素子などのガラス成形品を成形する際に、ガラス溶融炉内でガラス原料を溶融し、流出ノズルを介して流出させるガラス原料の溶融流出装置に関し、特に、ガラス流出槽の流出ノズルから定量的に溶融ガラスを流出するためのガラス原料の溶融流出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来において開発された光学ガラスのタンク窯による溶融方式では、そのガラス流出手段として、流出槽（作業槽）に取り付けられた白金または白金合金製の流出ノズル（管）に、直接、通電加熱を行って、流出ノズル中を流れる溶融ガラスの温度を所定値に維持する装置（例えば、特公昭４０−１１７４２号公報に所載の装置）、あるいは、同じく、流出ノズルに、間接的に、外部ヒータ加熱を行って、内部の溶融ガラスの温度を所定値に維持する装置（例えば、特開平５−２７９０５５号公報所載の装置）が知られている。
【０００３】
これらのガラス流出装置では、ガラス流出槽の流出ノズルから定量的に溶融ガラスを流出する際に、流出ノズルの部分とガラス流出槽との、各ガラス容量および温度条件の相違がある中で、流出ガラスの流出制御を行うために、各別に流出ノズルの部分とガラス流出槽との各温度を制御している（例えば、ガラスの流出量を抑えるために、流出ノズルの部分の制御温度を、ガラス流出槽の制御温度よりも下げ、あるいは、逆に、同流出量を稼ぐために、流出ノズルの部分の制御温度をガラス流出槽の制御温度よりも上げるなどの処置をする）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなガラス流出装置の場合、流出ノズル内部では、その内部中心と外径部分とで温度差が発生し、そのガラス流出の品質上に問題（屈折率の不等分布による脈理不良）などが生じるおそれがある。また、流出ノズルの部分の温度制御が複雑となり、これに伴って、装置のコストが増大し、工業的に望ましくはない。
【０００５】
更に、これの対応策として、流出ノズルの部分の温度を、ガラス流出槽の温度制御と同じくするために、流出ノズルの部分を、ガラス流出槽の雰囲気内（溶融炉内）に収納させたものも提唱されたが、この場合、その炉内のスケールが大型化し、かつ、加熱手段が複雑化するため、矢張り、これも工業的に望ましいものとはいえない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ガラス溶融炉を用いて溶融したガラスを、流出ノズルを介して、流出する際に、流出ノズルの相当部分をガラス流出槽の加熱個所の近傍に設けて、流出ノズル内のガラスの温度制御を、ガラス流出槽内のガラスの温度制御に従わせ、これによって、流出ガラスの温度制御の簡素化、装置の省スペース化、簡素化を達成したガラス原料の溶融流出装置を提供することにある。
【０００７】
この場合、ガラス流出槽から流出ノズルへのガラス流を均熱化することによって、ガラス品質の安定化を図り、光学素子の高品質化、生産上の歩留りの向上を達成できる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、ガラス溶融炉内のガラス原料を加熱手段により溶融し、該溶融したガラスをガラス溶融炉と連通した流出ノズルを介して流出させるガラス原料の溶融流出装置において、前記流出ノズルを前記ガラス溶融炉に巻回させることにより、前記巻回部分を前記加熱手段により加熱される個所に位置させ、前記加熱手段により前記ガラス溶融炉内のガラス原料と同じ温度に保持することを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明の好ましい実施の形態として、前記流出ノズルの巻回部分は、前記流出ノズルの長さの５０％以上の範囲であること、更には、前記流出ノズルの巻回部分は、スパイラル形状に曲げられていることが望ましい。
【００１０】
このため、ガラス溶融炉より流出ノズルを用いて溶融ガラスを流出する際に、ガラス流出槽（均質槽を含む）を加熱する個所での温度雰囲気に流出ノズルの相当部分が位置することで、加熱部分での共通の温度制御ができ、流出ガラスの均熱化も達成される。従って、温度制御の簡素化、製品の高品質化などの上述のメリットが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１および図２を参照して、具体的に説明する。なお、ここで、図１は第１の実施の形態でのガラス連続溶融炉全体の縦断側面を概略的に示しており、また、図２は、その要部の平面を示している。
【００１２】
図１および図２において、符号１は溶融・清澄槽であり、２は均質・流出槽、３は溶融・清澄槽１と均質・流出槽２とをつなぐ接続パイプであり、符号４は白金あるいは白金合金製の流出ノズル（管）であり、これらは一体で構成され、それら全体が、その周囲において、炉本体５（内壁はすべて断熱材）に囲われている（なお、溶融・清澄槽１〜流出ノズル４は、同じ断熱材の上に載置されている）。
【００１３】
また、符号６で示す隔壁によって、溶融・清澄槽１と均質・流出槽２とが、各部屋として仕切られ、それぞれ、熱的雰囲気を区分けされている。また、炉本体５は、架台（図示せず）上に支持・設置されている。符号８はガラス溶融炉におけるガラス原料の投入部であり、また、符号９、１０は加熱用のヒータであり、これらは溶融・清澄槽１、接続パイプや均質・流出槽２、流出ノズル４と、炉本体５との間に、適当なスペースを介して、設置されていて、これにより、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。
【００１４】
流出ノズル４の炉外に延びる先端部には、ここを直接、通電加熱するための電極端子部１１ａ、１１ｂが取り付けられており、供給電力部（交流電源）より供給された電力により、適宜、加熱されるようになっている。また、符号７は攪拌翼であり、均質・流出槽２内の溶融ガラスの均質化を図るもので、炉本体５の天井部を貫通して炉本体５外の駆動機構（図示せず）によって、所定の回転数で回転駆動され、攪拌作用を成すことができる。
【００１５】
なお、この実施の形態では、溶融・清澄槽１、均質・流出槽２、接続パイプ３および攪拌翼７、投入部８、電極端子部１１ａ、１１ｂなどは、白金あるいは白金合金製である。また、図中、符号１３はガラス原料、１４は溶融ガラス、１５は溶融流出ガラスである。
【００１６】
このような構成において、ガラスを溶融・流出させるには、まず、投入部８より溶融・清澄槽１内にガラス原料１３を投入し、溶融・清澄槽１において、溶融状態とし、清澄工程を経た後、接続パイプ３を通過させ、均質・流出槽２に入れる。ここでは、攪拌翼７により、溶融ガラスを十分に均質化させた後、流出ノズル４を経て、成形などの後工程（図示せず）に最適な温度条件にて、流出ガラス１５として、流出させる。
【００１７】
また、前記各槽は、それぞれ、炉本体５の内部に配置された複数のヒータ９、１０により加熱される。また、ガラス流出後の後工程へ、流出ガラス１５が一定量で流出されるように、投入部８より、その流出量に合わせて、一定量のガラス原料１３を、適当な投入手段（図示せず）を介して、連続的、または、間欠的に投入する。
【００１８】
従って、本発明においては、ガラス溶融炉内でガラス原料を溶融し、流出ノズル４を介して流出させるガラス原料の溶融流出装置において、溶融ガラスの流出ノズル４が、長尺で、例えば、この実施の形態のように、スパイラル状に曲げられており、少なくとも、その相当部分がガラス溶融炉の加熱される個所（この実施の形態では攪拌・流出槽２）近傍に位置されて、その個所でのガラス原料とほぼ同じ温度条件に保持される。このため、その加熱部分での共通の温度制御ができ、流出ガラスの均熱化も達成される。従って、温度制御の簡素化、炉構造の簡素化、省スペース化、製品の高品質化などの前述のメリットが得られる。
【００１９】
特に、流出ノズル４の相当部分が、上述のように、その基端側が連通されるガラス流出槽２に巻回された構成で、前記ガラス流出槽（攪拌・流出槽）とほぼ同じ温度雰囲気内に設置されていることによって、また、流出ノズル４の相当部分が、流出ノズル４の長さの５０％以上の範囲であることによって、流出ノズル４内での滞留時間が確保され、ガラスの均熱化が十分に達成できる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
この実施の形態では、ガラス流出槽（攪拌・流出槽）２とほぼ同じ温度雰囲気内に設置されている流出ノズル（管）４は、図３および図４に示すように、ガラス流出槽回りを囲むような、長手方向に適当なうねり（例えば、サインカーブ）を持った管体であり、他は、第１の実施の形態と同様な構成である。また、ここでは、各うねりが加熱用のヒーター１０に対して均等な距離を保持している。
【００２１】
なお、更なる変形としては、図５に示すように、流出ノズル４を、その他の形状、例えば、８の字などの１８０度毎に繰返して反対方向に湾曲する曲り構造にしてもよい。この場合、攪拌・流出槽２と炉本体５の底壁との間に温度雰囲気空間が設けられ、そこに流出ノズル４が配置される。また、加熱用のヒーター１０も、その温度雰囲気空間を加熱するように配慮する必要がある。また、本実施の形態では、連続ガラス溶融炉について説明を行ったが、勿論、バッチ式のガラス溶融炉の場合に本発明の装置の構造を用いても構わない。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の具体的な幾つかの事例について、本発明の優位性を示す。
（実施例１）
図１および図２に示す実施の形態の構成において、流出ノズル４を以下のように構成する。
形状：パイプ状
寸法：内径φ＝８ｍｍ、外径φ＝１０ｍｍ、全長（Ｌ）＝２２００ｍｍ
ノズル巻き中心線の半径：Ｒｎ＝１３０ｍｍ、ノズル巻き最小部の半径：Ｒ＝５０ｍｍ
ノズル巻き数：２＋１／４ターン、ノズル巻きピッチ（Ｐ）：２０ｍｍ
ノズル先端部（直接、通電加熱の範囲）での電極１１ａ〜１１ｂ間距離：３００ｍｍ
均質・流出槽２のるつぼの構成を以下のようにする。
形状：円筒形状
寸法：内径φ＝１４６ｍｍ、外径φ＝１５０ｍｍ、高さ（Ｈ）＝１８０ｍｍ
ノズル取付け位置：るつぼ底部からの高さ（Ｈｎ）＝７５ｍｍ
攪拌翼７の構成は以下の通りとする。
形状：ヘリカル翼、２ターン、翼外径φ＝１００ｍｍ
また、均質・流出槽部内の雰囲気１２は、図２に示されるように、ヒータ１０を均質・流出槽２を中心に、Ｒｈ＝１６０ｍｍで、等分に配置されている。また、本実施例における溶融ガラス材料には、ＳＫ１２（ＢａＯ、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 を主成分とするガラス）を用いた。更に流出ノズル４より流出されたガラス１５は、流出ノズル４の下方にある受け型（図示せず）にて、順次、受け取る。
【００２３】
この時、ガラス流出の温度条件および流出量は、下記の通りであった。
溶融・清澄槽部＝１，３００℃、均質・流出槽部＝１，１００℃、
ノズル先端部＝（Ｔｎ）℃、
なお、流出ノズル４のノズル巻きの内径側表面温度（Ｔ．Ｃ測温値）をＴｉ、同外径側表面温度（Ｔ．Ｃ測温値）をＴｏ、ガラス流出量＝（Ｑ）ｇ／分とした場合、代表値として、下表の結果が得られた。
【００２４】
【表１】
0003817363.tif 000002
【００２５】
（実施例２）
なお、前記同形態の構成および成形条件（溶融・清澄槽部＝１，３００℃、均質・流出槽部＝１，１００℃）において、図３に示すように、流出ノズル４の、ガラスの均質・流出槽の同雰囲気内１２に占める割合が、全長の約４０〜５０％（＝残り約６０〜５０％を直接、通電加熱部）としたガラス溶融るつぼを用いて（るつぼ寸法：下記参照）同実験を行ったところ、ガラス流出の温度条件および流出量は、下記の結果となった（この時、流出量を前述の（実施例１）における流出量Ｑと略同量になるようにノズル先端部の温度Ｔｎを制御した）。
【００２６】
形状：パイプ状
寸法：内径φ＝８ｍｍ、外径φ＝１０ｍｍ、全長（Ｌ）＝１１００ｍｍ
ノズル巻き中心線の半径：Ｒｎ＝１３０ｍｍ、ノズル巻き最小部の半径：Ｒ＝５０ｍｍ
ノズル巻き数：１／２ターン
ノズル先端部（直接、通電加熱の範囲）での電極１１ａ〜１１ｂ間距離：７００ｍｍ
【００２７】
【表２】
0003817363.tif 000003
本実施例においては、先の実施例で説明したように、流出ノズル４の、均質・流出槽１２の雰囲気内に占める割合が、全長の約４０〜５０％（＝残り約６０〜５０％を直接通電加熱部）としたガラス溶融るつぼを用いて、ノズル先端部温度Ｔｎを、均質・流出槽４の温度の±１００℃の範囲内で制御した場合、その光学品質（泡、脈理）として、良好な流出ガラスを得ることができた。
【００２８】
（実施例３）
本発明の第３の実施例として、図１に示す実施の形態の構成において、流出ノズル４は、以下の形状、構造である。
形状：パイプ状
寸法：内径φ＝３ｍｍ、外径φ＝５ｍｍ、（ノズル先端部のみ、内径φ＝２ｍｍ、外径φ＝５ｍｍ）
全長（Ｌ）＝２２００ｍｍ
ノズル巻き中心線の半径：Ｒｎ＝１３０ｍｍ、ノズル巻き最小部の半径Ｒ：３０ｍｍ
ノズル巻き数：２＋１／４ターン、ノズル巻きピッチ（Ｐ）： ２０ｍｍ
ノズル先端部（直接、通電加熱の範囲）での電極１１ａ〜１１ｂ間距離：３００ｍｍ
均質・流出槽２のるつぼの構成は以下の通りである。
形状：円筒形状
寸法：内径φ＝１４６ｍｍ、外径＝φ１５０ｍｍ、高さ（Ｈ）１８０ｍｍ
ノズル取付け位置：るつぼ底部からの高さ（Ｈｎ）＝７５ｍｍ
攪拌翼７は、以下の通りである。
形状：ヘリカル翼、２ターン、翼外径φ＝１００ｍｍ
また、均質・流出槽４内の雰囲気１２は、図２に示されるように、前記ヒーター１０を均質・流出槽２を中心にＲｈ＝１６０ｍｍで、等分配置されている。また、本実施例における溶融ガラス材料には、ＬａＫ１２（Ｂ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ2を主成分とするガラス）を用いた。また流出ノズル４より流出されたガラス１５は、流出ノズル４の下方にある受け型（図示せず）にて、順次、受け取りが行われた。
【００２９】
このとき、ガラス流出の温度条件および流出量は、下記の通りであった。
溶融・清澄槽１＝１，３００℃、均質・流出槽４＝１，２００℃、
ノズル先端部＝（Ｔｎ）℃、
流出ノズル４のノズル巻き内径側表面温度（Ｔ．Ｃ測温値）＝（Ｔｉ）℃
同外径側表面温度（Ｔ．Ｃ測温値）＝（Ｔｏ）℃、
ガラス流出量＝（Ｑ）ｇ／分とした場合、代表値として下表の結果が得られた。
【００３０】
【表３】
0003817363.tif 000004
本実施例においても、第１の実施例と同様、流出ノズル４の、均質・流出槽２の周囲雰囲気内に占める割合が、全長の約４０〜５０％（＝残り約６０〜５０％を直接通電加熱部）としたガラス溶融るつぼを用いて、ノズル先端部温度Ｔｎを、均質・流出槽４の温度の±５０℃の範囲内で制御した場合、その光学品質（泡、脈理）として、良好な流出ガラスを得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになり、ガラス溶融炉内でガラス原料を溶融し、流出ノズルを介して流出させるガラス原料の溶融流出装置において、溶融ガラスの流出ノズルが、長尺で曲げられており、少なくとも、その相当部分がガラス溶融炉の加熱される個所近傍に位置されて、その個所でのガラス原料とほぼ同じ温度条件に保持される。
【００３２】
従って、ガラス溶融炉より流出ノズルを用いて溶融ガラスを流出する際に、ガラス流出槽（均質槽を含む）を加熱する個所での温度雰囲気に流出ノズルの相当部分が位置することで、加熱部分での共通の温度制御ができ、流出ガラスの均熱化も達成される。従って、温度制御の簡素化、製品の高品質化などの上述のメリットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示したガラス溶融炉の概略断面図である。
【図２】同じく、ガラス溶融炉の部分平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示したガラス溶融炉の概略断面図である。
【図４】同じく、ガラス溶融炉の部分平面図である。
【図５】同じく、その変形を示す部分平面図である。
【符号の説明】
１    溶融・清澄槽
２    均質・流出槽
３    接続パイプ
４    流出ノズル
５    炉本体（断熱部材含む）
６    隔壁（炉本体一部）
７    攪拌翼
８    投入部
９、１０    加熱ヒータ
１１ａ、１１ｂ    電極端子
１２    均質・流出槽の炉体内雰囲気
１３    ガラス原料
１４    溶融ガラス
１５    流出ガラス
【図１】
0003817363.tif 000005
【図２】
0003817363.tif 000006
【図３】
0003817363.tif 000007
【図４】
0003817363.tif 000008
【図５】
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