JP2002274857A

JP2002274857A - ガラス溶融装置

Info

Publication number: JP2002274857A
Application number: JP2001078484A
Authority: JP
Inventors: Sunao Miyazaki; 直宮崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】流出槽から流出パイプへの温度を高く設定し
ても、流出パイプを通過する過程で、十分に温度制御が
利くようになり、失透性の高いガラスでも、種々の重量
設定のガラスゴブが容易に製造できるガラス溶融装置を
提供する。【解決手段】溶融ガラスの流出パイプの出口から流出
する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用素
材となるガラス塊を得る際に、前記流出パイプに冷却手
段を設けていることを特徴とする。

Description

【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、ガラス
光学素子成形方法で採用されるガラス溶融装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光学素子を得るため、ガラス
成形に使用するゴブを製造するには、溶融坩堝の下部に
設けられた、流出パイプより溶融ガラスを自重にて自然
滴下し、流出パイプから落下してくる、所望の量の溶融
ガラスを受け型にて受け取り、ゴブ成形をする方法が採
られている。この場合、流出パイプの温度を、加熱手段
で適宜調整することにより、ガラスの粘度をコントロー
ルし、滴下するゴブの大きさ、タクトを希望の値にして
いた。

【０００３】例えば、特開平2-34525号公報、特開平3-1
37025号公報などに、そのガラスゴブの製造方法が記載
されており、ここでは、受け型によって受け取られる溶
融ガラスは、所定の流出槽部の液面レベル、流出パイプ
温度、受け型温度、受け取りのための受け型の上下動作
についての各制御によって、その重量を精密に管理さ
れ、これによって、受け型上に一定量のゴブが分離され
るのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランタ
ンガラスや燐酸ガラスのように、ガラスの温度を低くす
ると、失透が発生する（所謂、透明度を損なう）ため、
ガラスの温度を低くすることができないガラスを対象と
する場合、従来の方法で流出パイプから溶融ガラス流出
しようとしても、均質槽、流出パイプの温度を低くする
ことができない。このため、ガラスの粘度が低くなりす
ぎて、ガラスの流出量をコントロールすることができな
いという問題がある。

【０００５】すなわち、均質槽の温度が高いと、加熱手
段で制御する方式では、たとえ、流出パイプの温度を低
く設定しても、パイプを流れるガラスの温度につられて
パイプの温度が上昇し、温度制御ができない状態とな
る。そこで、流出パイプを極端に長くすれば、上述の温
度制御も、かなり利くようになるが、スペースを取るこ
と、パイプのコストが上がること、温度制御の幅が十分
とれないなどの欠点がある。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは、ランタンガラスや燐酸
ガラスのように、均質槽の温度が高めでも、流出パイプ
側で均質槽側の温度の影響を回避できるように工夫した
ガラス溶融装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のガラ
ス溶融装置では、溶融ガラスの流出パイプの出口から流
出する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用
素材となるガラス塊を得る際に、前記流出パイプに冷却
手段を設けていることを特徴とする。

【０００８】この流出パイプに冷却手段を設けること
で、均質槽の温度が高めでも、流出パイプの温度制御が
十分に行えるので、高温度で溶融する状態を維持しなけ
ればならない硝材、例えばランタンガラスや燐酸ガラス
でも、受け型によるゴブの製造に適応できる。

【０００９】この場合、冷却手段が、流出パイプに設け
た冷却媒体流通用空間に冷却媒体を流すように構成され
ていること、流出パイプ近傍に気体状冷却媒体の噴出口
を設けた気体冷却手段であること、もしくは、流出パイ
プに設けた冷却フィンに気体状冷却媒体を吹き付けるこ
とで、間接的に流出パイプを冷却するように構成されて
いることが、それぞれ、本発明の実施の形態として好ま
しい。

【００１０】即ち、流出パイプの冷却手段として、上述
のような構成を採用することにより、パイプの冷却が十
分に行え、均質槽の温度が高めでも自在に流出パイプの
温度制御ができるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して、具体的に説明する。なお、図１は、
本発明の特徴を最もよく表すガラス溶融槽および成形装
置を示しており、ここで、符号１は投入・溶解・清澄槽
（以下、溶解槽と称する）であり、２は均質・流出槽
（以下、流出槽と称す）、３は溶解槽１と流出槽２をつ
なぐ接続パイプ、４はガラス流出パイプであり、本発明
では、特に、流出パイプ４には、図２に示すように、パ
イプ冷却手段が設けられている。

【００１２】なお、構成部材（１〜４）は、一体で構成
されていて、その周囲を炉本体５（内壁は全て耐熱、断
熱部材）に囲まれ、また、炉本体５は、その外壁面に、
炉底、側壁、天板を含む範囲で、鉄板６による被覆・補
強がなされている。

【００１３】また、８は投入部であり、また、９は加熱
用のヒータであって、熔解槽１、流出槽２および接続パ
イプ３と炉体５との間に設置されており、適宜、各個所
の機能を満足する加熱温度が得られるようになってい
る。また、符号７は攪拌ぺラであり、流出槽２の溶融ガ
ラスの均質化を達成するために、鉄板６の天板位置を貫
通して設けられており、適宜な駆動機構（図示せず）に
よって、攪拌を行えるようにしてある(回転方向は矢印
の方向)。なお、１、２、３、４、７、８の各構成部材
は、白金および白金合金製である。

【００１４】また、１１は固定支持架台であり、支持部
材１１を介して、上記構成部材１〜９を含む溶融炉本体
を支持するとともに、後述する溶融ガラス受け装置（構
成部材を符号１４〜３６で示す）の設置スペースを確保
するとともに、溶融ガラス受け装置の支持架台との相対
位置が決められ、相対的な固定がなされている。なお、
図中、３７はガラス原料、１２は溶融ガラス、１３は流
出した溶融ガラスである。

【００１５】このような連続溶融炉でのガラス溶融、流
出工程では、まず、投入部８より投入されたガラス原料
３７は、溶解槽１において、溶融状態になり、各工程
（溶融・清澄）を経て、接続パイプ３を通過し、流出槽
２に入り、攪拌ぺラ７により、十分に均質化される。そ
して、その後、流出パイプ４より、後工程に最適な温度
条件で、溶融ガラス１３として流出される。

【００１６】流出された、この溶融ガラス１３は、流出
パイプ４の下方に位置される受け型１４（ガラスゴブ受
取り装置に設置されている）により、所定量の溶融ガラ
ス塊１３ａ（ガラスゴブ）として、成形される（受け取
られる）。また、この時、前記溶融ガラス１３が、一定
量の流出で消費される分、投入部８より、一定量のガラ
ス原料３７が連続的または間欠的に投入装置（図示せ
ず）により供給・投入される。

【００１７】また、上述の攪拌装置および受取り装置
は、固定支持架台１１に対して、各々、位置決め機構
（図示せず）により、数値的に位置出しが行われてい
る。

【００１８】ここで、ガラスゴブ受取り（分離・成形）
について、図１のガラスゴブ受取り装置を用いて、具体
的に説明する。なお、符号１４はガラスゴブ受け型、１
５は回転移動メカ装置、１６は上下移動ガイド部材、１
７はロッド部材、１８はＮＣ駆動制御器、３８は固定支
持架台である。

【００１９】受け型１４は、ガイド部材１６により、そ
の平面方向（Ｘ、Ｙ）の位置決めをされた状態で、上下
（Ｚ）方向にガイド移動できるようになっており、前記
の上下移動は、ロッド部材１７を介して、ＮＣ駆動制御
器１８により行われるが、この際、所定の上下ストロー
ク、スピードにて、制御される。

【００２０】また、受け型１４およびガイド部材１６
は、回転移動メカ装置１５の垂直軸まわりにおいて、回
転方向に複数（この実施の形態では３個）が配設されて
いる。

【００２１】次に、本発明に係わる、流出パイプ４に設
けた冷却手段について、図２を用いて説明する。図２の
（ａ）ないし（ｄ）には、４種類の冷却方法が示されて
いる。すなわち、図２の（ａ）において、４０は流出パ
イプ４の周囲にジャケット状に設けられた冷却ジャケッ
トであり、流入口４０ａより冷却媒体（エアーまたは窒
素ガス）を流し込み、流出口４０ｂより排出させる構造
が採用されている。また、図２の（ｂ）において、４１
は流出パイプ４に巻きつけられた冷却媒体流通パイプで
あり、流入口４１ａより冷却媒体(エアーまたは窒素ガ
ス)を流し込み、流出口４１ｂより排出させる構造が採
用されている。

【００２２】さらに、図２の（Ｃ）において、４２は流
出パイプ４に近接して設けられた冷却媒体用パイプであ
り、このパイプ４２には、流出パイプ４に面して無数の
穴４２ｂがあけられており、流入口４２ａより冷却媒体
（エアーまたは窒素ガス）を流し込み、穴４２ｂより排
出させ、冷却媒体が流出パイプ４に直に吹き付けられる
ようになっている。また、図２の（ｄ）において、４４
は流出パイプ４に設けられた冷却フィンであり、この冷
却フィン４４に面して、冷却媒体用パイプ４３が設けら
れており、パイプ４３には、流出パイプ４に設けられた
冷却フィン４４に面して、無数の穴４３ｂがあけられて
おり、流入口４３ａより冷却媒体（エアーまたは窒素ガ
ス）を流し込み、穴４３ｂより排出させ、冷却媒体が冷
却フィン４４に吹き付けられるようになっている。

【００２３】従って、上述のような構成の冷却手段によ
り、従来のように、流出パイプ４の温度が希望する温度
に保つことができず、温度が上昇してしまい、制御が利
かなくなるような条件でも、冷却媒体を流すことで、流
出パイプの過熱を防ぎ、温度制御が厳密にできる。

【００２４】なお、図２において４０、４１、４４は白
金または白金合金製である。また、パイプ４２および４
３は、ガラスや白金，白金合金に直接、接触することが
ないので、通常の耐熱性のある金属で構成してもかまわ
ない。

【００２５】

【実施例】以上、説明した装置において、本発明の特徴
を持つ、冷却手段付のガラス溶融装置を適用し、実際
に、ガラスの溶融・流出を試みた。この際のガラス原料
には、室温の比重が３．５であり、温度がそれぞれ、 1300℃の時に10-^0.5ｄPa・ｓ 1200℃の時に10^0.1ｄPa・ｓ 1100℃の時に10^0.3ｄPa・ｓ 1040℃の時に10^0.7ｄPa・ｓ 1000℃の時に10^1.0ｄPa・ｓ 640℃の時に10^7.6ｄPa・ｓ 560℃の時に10¹³ｄPa・ｓとなる、粘度特性を持ったLa2O3−B2O3系のガラスを、
一旦、ラフメルトしたものを用いた。このガラスの失透
温度を求めたところ、1030℃であった。

【００２６】従って、ガラスを溶融・流出する際には、
溶解槽１、流出槽２、パイプ４の温度を全て、1030℃以
上にする必要がある（これ以下では、失透が発生し、ゴ
ブ内部に失透が入り、不良品になるとともに、パイプが
詰まり、流出が不可能になるなどの事故を招く）。

【００２７】また、溶融槽１と流出層２との容積は、そ
れぞれ、600cm³、200cm³とし、その温度は、それぞれ、
1300℃、1200℃とした。また、流出パイプ4は、内径：
3.5ｍｍ、長さ：350ｍｍとし、パイプ４本体と先端部と
を、別々に通電・加熱できるようになっている。なお、
パイプ４には、図２に示す冷却媒体流通機構が設けられ
ている。

【００２８】しかして、冷却媒体(この場合エアー)を流
しながら、パイプ先端の温度を1200℃、パイプ本体４の
温度を1040℃にすることで、3.8ｇ〜11.8ｇ／分のガラ
ス流出が可能であった。このとき、それぞれの流出量と
同量のガラス原料が投入されるように、ガラス原料秤量
投入器（図示せず）の条件を設定した。

【００２９】流出量の重量精度を調べると、±１％以下
となっていて、重量分割が良好だった。また、１０秒間
隔で、溶融ガラス塊(ゴブ)をとれば、それは0.63〜1.97
ｇとすることができ、重量精度は、やはり±１％を満足
し、表面欠陥、失透も見られず、プレス用のガラス素材
として、良好な品質を有していた。なお、ガラスゴブを
とる方法は、溶融ガラス１３を受け型１４で受けた後、
受け型１４を静かに移動させて行った(従来例におい
て、公知の方法)。また、流出パイプ４の冷却手段に
は、図２に示す４つの構成が採用されたが、全て、効果
的であった。

【００３０】一方、冷却媒体を流さずに、上述と同じ条
件で、ガラスの溶融・流出を試みたところ、パイプ先端
よりガラスが勢い良く流れ出し、設定値と関係なく、パ
イプ温度、パイプ先端の温度が、ともに1300℃に上昇
し、温度制御が全く利かなくなった。このとき、流出層
２の温度も1300℃に上昇した。これは、失透を防ぐため
にパイプの温度が高めに設定されているためで、ガラス
の粘度が低く、パイプを流れるガラスが、さらさらした
状態であり、その流速が速く、ガラスの温度が溶解槽１
や流出槽２の温度から流出パイプの制御温度範囲になら
ない内に、外に流れ出てしまうためと推定される。

【００３１】なお、図２に示したパイプの冷却手段は、
ほんの一例であり、これに限定されるものではない。ま
た、冷却媒体も今回はエアーを用いたが、これに限定さ
れるものではなく、窒素ガスなどの不活性ガスや溶融塩
などや溶融金属などの流動物も使用できることは勿論で
ある。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、溶融ガ
ラスの流出パイプに、冷却手段を設けたので、流出槽か
ら流出パイプへの温度を高く設定しても、流出パイプを
通過する過程で、十分に温度制御が利くようになり、失
透性の高いガラスでも、種種の重量設定のガラスゴブが
容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態、実施例に係るガラス連続溶
融炉での溶融流出ならびに、成形装置の構成を説明する
ための概略断面図である。

【図２】同じく、本発明の実施形態、実施例に係るガラ
スの溶融流出を行うガラス流出パイプの構成を説明する
ための概略断面図である。

【符号の説明】

1投入・溶解・清澄槽（溶解槽） 2均質・流出槽（流出槽） 3接続パイプ 4ガラス流出パイプ 5炉本体（耐熱・断熱部材） 6鉄板 7攪拌ぺラ 8投入部 9ヒータ 10支持部材 11固定支持架台 12溶融ガラス 13流出した溶融ガラス 14受け型 15回転移動メカ 16上下移動ガイド部材 17ロッド部材 18ＮＣ駆動制御器 19移動部材 20移動部材 21ａ、21ｂ平面移動ガイド部材 38 固定支持部材 40冷却ジャケット 40ａ冷却媒体流入口 40ｂ冷却媒体流出口 41冷却媒体流通パイプ 41ａ冷却媒体流入口 41ｂ冷却媒体流出口 42冷却媒体流通パイプ 42ａ冷却媒体流入口 42ｂ冷却媒体流出口 43冷却媒体流通パイプ 43ａ冷却媒体流入口 43ｂ冷却媒体流出口 44冷却フィン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融ガラスの流出パイプの出口から流出
する溶融ガラス流を受け型に受けて、光学素子成形用素
材となるガラス塊を得る際に、前記流出パイプに冷却手
段を設けていることを特徴とするガラス溶融装置。
【請求項２】前記冷却手段は、流出パイプに設けた冷
却媒体流通用空間に冷却媒体を流すように構成したこと
を特徴とする、請求項１に記載のガラス溶融装置。
【請求項３】前記冷却手段は、流出パイプ近傍に気体
状冷却媒体の噴出口を設けた気体冷却手段であることを
特徴とする、請求項１に記載のガラス溶融装置。
【請求項４】前記冷却手段は、流出パイプに設けた冷
却フィンに気体状冷却媒体を吹き付けることで、間接的
に流出パイプを冷却するように構成されていることを特
徴とする、請求項１に記載のガラス溶融装置。