JP3808909B2

JP3808909B2 - ガラスゴブの製造装置

Info

Publication number: JP3808909B2
Application number: JP18678494A
Authority: JP
Inventors: 弘伊藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-08-16
Also published as: JPH0826737A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ルツボ内で溶融した溶融ガラスを、当該ルツボの底部に設けたノズルから滴下することによりガラスゴブを製造するガラスゴブの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガラスゴブの製造方法およびガラスゴブの製造装置として、特開昭６１−１４６７２１号公報および特開平３−１３７０２６号公報にそれぞれ記載されたものがある。
【０００３】
前者のガラスゴブの製造方法では、ルツボの中で溶融した溶融ガラスをノズルから自然落下させ、落下するガラスゴブの表面温度がガラスの軟化温度より低くなるまで、すなわち、ガラス表面が固化するまでガラスゴブを落下させることによりガラスゴブを製造している。
【０００４】
後者のガラスゴブの製造装置は、ノズルから滴下したガラスゴブに向けて送風する送風手段を備えている。そして、ルツボ内で溶融された溶融ガラスをノズルからガラスゴブとして滴下させるときに、送風手段が、滴下するガラスゴブに対し、ガラスゴブの滴下方向から送風することにより、ガラスゴブに揚力を与えている。この結果、ガラスゴブの見掛け上の重力加速度が小さくなるため、製造されるガラスゴブの最大重量を、６〜８ｇ程度と大きくすることができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のガラスゴブ製造方法では、製造されるガラスゴブの最大重量は、ノズルの先端径の大きさに依存されている。したがって、ノズル先端の径が大きくなると、ノズル先端での溶融ガラスの表面張力よりも、滴下する溶融ガラスの重量が勝って、層流となってしまい、ガラス滴を製造することができない。このため、層流にならない範囲内でノズル先端の径を形成しなければならないので、製造可能なガラスゴブの最大重量は、４〜５ｇ程度になってしまう。
【０００６】
一方、後者のガラスレンズの製造装置においては、ガラスゴブに向けて送風することで、製造されるガラスゴブの最大重量を大きくすることができるが、送風量が少ないと、最大重量を大きくすることができず、逆に、送風量が大きすぎると、ガラスゴブが球状にならず、また滴下する位置にもばらつきが生じてしまう。また、ノズル先端に形成されるガラスゴブの温度と等しい温度の風を送風しなければ、均一なガラスゴブを製造することができないため、送風量および送風温度の管理が煩雑で、しかも、送風量等が少しでも管理値と異なると、製造したガラスゴブの重量のばらつきが大きくなってしまうという欠点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造するガラスゴブの最大重量を大きくすることができ、しかも、重量のばらつきを少なくすることができるガラスゴブの製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のガラスゴブの製造装置は、ルツボ内で溶融した溶融ガラスを、ルツボの底部に設けたノズルから滴下することによりガラスゴブを製造するガラスゴブの製造装置において、ルツボ底部に複数のノズルが設けられ、複数のノズルの各々の先端部は、互いに連結されることにより一つのノズル口を構成していることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明のガラスゴブの製造装置によれば、ルツボの底部に設けた複数のノズルの各々の先端部が連結されて一つのノズル口を構成しているので、その一つのノズル口の中央部近辺には、連結された複数のノズルの内壁が存在することになる。この結果、ノズル先端部の中央部を流下する溶融ガラスが、周辺部を流下する溶融ガラスと同じようにノズル内壁に付着するため、ノズル口の中央部と周辺部との溶融ガラスの流速差が小さくなり、この結果、滴下するガラスゴブの重量を大きくすることができ、かつガラスゴブの重量ばらつきを極めて少なくすることができる。
【００１３】
【実施例】
まず、本発明の具体的な実施例を説明する前に、参考例の概要を説明する。通常、ノズル内部を重力の作用で流下する溶融ガラスは、ノズル内壁面への付着力によって、ノズル中央部がピークとなる放物線状の流速分布を生じる。この場合、ノズル径が大きくなるほど、中央部と周辺部との流速差は大きくなるため、ノズル先端から流下する溶融ガラスの形状は、この溶融ガラスの流速分布と、溶融ガラスの表面張力および自重とのバランスにより決まる。したがって、流速分布が放物線状になっていると、ノズル中央部の溶融ガラスが周辺部より速く押し出されるので、図１の点線で示すように、溶融ガラスＧの周辺部の表面張力が負け、ノズル先端に流出された溶融ガラスＧはくびれた形状となる。くびれて径の小さくなった部分では、溶融ガラスＧの表面張力が、対抗する自重よりも小さくなるので、この部分で溶融ガラスＧが分離してガラスゴブが形成される。
【００１４】
一方、参考例のガラスゴブの製造方法およびガラスゴブの製造装置では、ノズル内部の中央部に設けた抵抗部材に溶融ガラスが付着するため、ノズル内部の中央部の溶融ガラスの流下速度が遅くなる。この結果、中央部と周辺部との流速差が小さくなるか、あるいは中央部の方が遅くなる。このため、ノズル先端に流下する溶融ガラスは、その表面張力が勝るので、くびれを生じることなく丸くなり、球状のガラスゴブとして滴下する。このように、溶融ガラスの自重に対抗する表面張力を大きくすることができるので、滴下するガラスゴブの重量を大きくすることができる。さらに、抵抗部材への溶融ガラスの付着力は、常に一定であるため、流速分布も常に一定になり、この結果、滴下するガラスゴブの重量ばらつきを極めて少なくすることができる。
【００１５】
参考例のガラスゴブの製造装置によれば、抵抗部材は、一端がルツボ内に固定された棒状の支持部材によって支持されているので、支持部材をノズルの内壁に設置せずに、抵抗部材をノズル内に固定することができる。このため、ノズル内壁付近の溶融ガラスの流下速度が低下することを防止することができる。したがって、ノズル内部の中央部と周辺部における溶融ガラスの流速差を、小さくすることができるので、請求項１および２に記載したのと同じような作用を生じる結果、滴下するガラスゴブの重量を大きくすることができ、かつガラスゴブの重量ばらつきを極めて少なくすることができる。
【００１７】
以下、添付図面を参照して、参考例のガラスゴブの製造装置について具体的に説明する。
【００１８】
【参考例１】
図２は、参考例１のガラス光学素子用ゴブ（ガラスゴブ）の製造装置の断面図を示し、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面矢視図を示す。
【００１９】
本参考例のガラスゴブ用製造装置１は、ガラスを溶融して滴下するガラス溶融炉２と、滴下されたガラスゴブ１１を受ける受け部材３とを備えている。
【００２０】
ガラス溶融炉２は、白金製のルツボ４と、ルツボ４の底部に連結された白金製のノズル５と、ルツボ４をガラス粘度で１０ポアズ以下の温度（通常、１０００℃〜１８００℃）に加熱するためのルツボ用高周波加熱コイル６と、ノズル５をガラス粘度で１０ポアズ前後の温度（通常、１０００℃〜１６００℃）に加熱するためのノズル用高周波加熱コイル７とを備えている。ノズル５内の下方中央部には、抵抗部材８が設けられている。抵抗部材８は、白金製であり、上部および下部がそれぞれ円錐状の形状をなす棒状の本体部８ａと、図３に示すように、本体部８ａに一端が連結され、他端がノズル５の内壁にそれぞれ当接する３つの棒状の支持部８ｂとからなり、支持部８ｂによってノズル５の中心軸に本体部８ａが固定されている。
【００２１】
受け部材３は、受け型９および受け型加熱ヒータ１０から構成されている。受け型９は、耐熱性、鏡面加工性を有し、かつ、ガラスゴブ１１との反応性の低い材質、例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｃｒ₂Ｏ₃等の焼結体や、超合金または焼結体の表面にＡｌＮ、ＢＮ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｒＮ、貴金属類等をコーティング加工したものからできている。受け型９の受け面９ａは、表面粗さＲｍａｘ≦０．１ミクロンに鏡面加工されている。表面粗さは、０．１ミクロンを超えると、ガラスゴブ１１の成形面に転写して鏡面が得にくい。受け型加熱ヒータ１０は、受け型９をガラス転移点温度以上、ガラス軟化点温度以下（通常、５００℃〜８００℃）に加熱可能な電気ヒータである。
【００２２】
次に、ガラス光学素子用ゴブの製造工程について説明する。
【００２３】
まず、ルツボ４にガラス材料を入れ、ルツボ用高周波加熱コイル６によりガラス粘度で１０ポアズ以下になるように、加熱して溶融する。この際、溶融ガラスＧが均一で泡のない状態にする。同時に、受け型加熱ヒータ１０によって、ガラス転移点以上、ガラス軟化点温度以下になるように、受け型９を加熱する。この場合、受け型９がガラス転移点より低いと、成形されるガラスゴブ１１が受け型９に接触する面にシワが生じ易く、また、受け型９がガラス軟化点温度を超えると、受け型９とガラスゴブ１１が融着し易くなる。
【００２４】
次に、ノズル用高周波加熱コイル７によりノズル５を加熱して、ノズル５内の溶融ガラスＧの温度を、滴下分離するのに適したガラス粘度１０ポアズ程度にする。ルツボ４内の溶融ガラスＧは、ノズル５内を自重により流下する。この場合、ノズル５のＢ−Ｂ断面における溶融ガラスＧの流速分布は、溶融ガラスＧのノズル５の内壁への付着力によって、図２に示すように、ノズル５の中央部がピークとなる放物線状の流速分布Ｖｂを生じる。
【００２５】
その後、流下する溶融ガラスＧは、ノズル５の途中にある抵抗部材８に達する。溶融ガラスＧは、抵抗部材８に付着しながら流下を続けるが、ノズル５の中央に位置した抵抗部材８への付着力によって、ノズル５の中央部の溶融ガラスＧの流下速度は遅延され、Ａ−Ａ断面においては、流速分布Ｖａとなる。なお、抵抗部材８の上下部の円錐状の部位では、溶融ガラスＧは、円錐状形状の側面に沿ってなだらかに流下するので、抵抗部材８周辺は、溶融ガラスＧで直ちに満たされ、かつ、滴下の初期段階から空気の巻き込みのないガラスゴブ１１を得ることができる。ただし、本発明の目的のためには、抵抗部材８の本体部８ａを円錐状に形成することは必ずしも必要でない。
【００２６】
ノズル先端５ａ付近は、抵抗部材８の作用を受けて、Ｃ−Ｃ断面に示すように、ノズル５の中央部の流速が減少されたＶｃの流速分布になる。したがって、ノズル５の中央部と周辺部（内壁部近辺）とにおける溶融ガラスＧの流速差が小さくなるので、同図の点線で示すように、ノズル先端５ａの溶融ガラスＧは、周辺部の表面張力が勝って丸い形状になる。したがって、溶融ガラスＧの自重に対抗する表面張力が大きくなるので、８〜１０ｇ程度の溶融ガラスＧを滴下することができる結果、製造できるガラスゴブ１１の最大重量を大きくすることができる。さらに、抵抗部材８への溶融ガラスＧの付着力は常に一定であるため、流速分布も常に一定になり、この結果、滴下するガラスゴブ１１の重量ばらつきを極めて少なくすることができる。
【００２７】
ノズル先端５ａから滴下された溶融ガラスＧは、受け型９の受け面９ａの中央部に滴下し、表面張力により球状となったガラスゴブ１１となる。受け型９は予め加熱されており、ガラスゴブ１１の下面の表面に生じる固化層の発生を緩和するので、シワを生じさせることなく鏡面が形成される。また、ガラスゴブ１１の上面は、自由面となっているので、鏡面となる。このようにして、大きい重量で、かつ、鏡面仕上げされたガラス光学素子用ゴブを製造することができる。
【００２８】
以上のように、本参考例に係るガラス光学素子用ゴブの製造方法およびガラス光学素子用ゴブの製造装置によれば、得られるガラスゴブ１１の最大重量を大きくすることができ、しかも、重量ばらつきを極めて少なくすることができる。なお、本参考例の抵抗部材８の形状は、図２および図３に示したものに限定されるものでなく、ノズル５の中央部付近の溶融ガラスＧが付着することによって、ノズル５の中央部での流下速度を遅くできる形状であればよい。
【００２９】
【参考例２】
図４に、参考例２のガラス光学素子用ゴブの製造装置の断面図を示す。なお、参考例１と同じ構成要素については、同じ符号で示し、その説明を省略する。本参考例が、参考例１と異なる点は、抵抗部材１２が、ノズル５の内壁に接しておらず、一端がルツボ４内の固定用部材１３ａに固定され、他端が抵抗部材１２に連結された棒状の支持部材１３によって、ルツボ４内に固定されていることである。
【００３０】
上記構成により、抵抗部材１２をノズル５内に位置するように、ルツボ４に固定する支持部材１３を、ノズル５の内壁に設置しないので、ノズル５の内壁付近の溶融ガラスＧの流下速度が低下するのを防止することができる。したがって、参考例１と比較して、ノズル５内部の中央部と周辺部における溶融ガラスＧの流速差をより小さくすることができるので、ノズル先端５ａの溶融ガラスＧの形状は、周辺部の表面張力が勝って丸い形状になる。したがって、溶融ガラスＧの自重に対抗する表面張力が大きくなるので、９〜１１ｇ程度の溶融ガラスＧを滴下することができる結果、製造できるガラスゴブ１１の最大重量を、更に大きくすることができる。
【００３１】
以上のように、参考例２に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置１は、参考例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置１よりも大きい重量のガラスゴブ１１を製造することができる。
【００３２】
【実施例１】
図５は、実施例１のガラス光学素子用ゴブの製造装置１のノズルの外観図を示す。図６および図７は、図５におけるＤ−Ｄ線断面矢視図およびＥ−Ｅ線断面矢視図をそれぞれ示す。なお、本実施例においても、参考例１と同じ構成要素は同一の符号で示し、その説明を省略する。
【００３３】
本実施例が参考例１と異なる点は、ノズルの構成にあり、ルツボ４の底部から下方向に向けて複数のノズル１４，１５，１６が設けられ、ノズル１４〜１６の各々の先端部が互いに連結されて一つのノズル口１７を構成していることである。ノズル口１７の上方のＤ−Ｄ断面は、第６図に示すように、中央部に各ノズル壁が接しており、ノズル口７の先端部のＥ−Ｅ断面は、図７に示すように、一つのノズル口１７となっている。
【００３４】
上記構成では、複数のノズル１４，１５，１６の先端部が互いに連結されて一つのノズル口１７を構成している。したがって、ノズル口１７の上方の中央部付近では、連結された複数のノズル１４〜１６の内壁が存在するために、溶融ガラスＧのノズル内壁への付着力の作用が大きい。このため、ノズル口１７上方の中央部と周辺部とでの溶融ガラスＧの流速差が小さくなっている。この結果、ノズル口１７近辺における溶融ガラスＧは、周辺部の表面張力が勝って丸い形状になる。したがって、溶融ガラスＧの自重に対抗する表面張力が大きくなるので、９〜１１ｇ程度の溶融ガラスＧを滴下することができる結果、製造できるガラスゴブ１１の最大重量を、大きくすることができる。なお、ノズルの数は３つに限定されず、ノズル口１７の上方の中央部で、複数のノズルが集合するように構成すればよい。さらに、本発明は、複数のノズルが独立している構成である必要はなく、複数の流下経路ができるように、一つのノズルを内壁によって仕切る構成であってもよい。
【００３５】
以上のように、実施例１によれば、参考例１と同様に、得られるガラスゴブ１１の最大重量を大きくすることができ、しかも、重量のばらつきを極めて少なくすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、得られるガラスゴブの重量を大きくすることができ、しかも、重量ばらつきを極めて少なくすることをできる。また、ノズル内壁の周辺部の溶融ガラスの流下速度が低下するのを防止することができるのでノズル内部の中央部と周辺部における溶融ガラスの流速差を、より小さくすることができる結果、さらに大きい重量のガラスゴブを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作用を説明するための、ガラスゴブの製造装置の断面図である。
【図２】参考例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置の断面図である。
【図３】参考例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図４】参考例２に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置の断面図である。
【図５】実施例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置のノズルの外観図である。
【図６】実施例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置のノズルのＤ−Ｄ線断面矢視図である。
【図７】実施例１に係るガラス光学素子用ゴブの製造装置のノズルのＥ−Ｅ線断面矢視図である。

Claims

ルツボ内で溶融した溶融ガラスを、当該ルツボの底部に設けたノズルから滴下することによりガラスゴブを製造するガラスゴブの製造装置において、前記ルツボ底部に複数のノズルが設けられ、当該複数のノズルの各々の先端部は、互いに連結されることにより一つのノズル口を構成していることを特徴とするガラスゴブの製造装置。