JP6631380B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material - Google Patents

Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material Download PDF

Info

Publication number
JP6631380B2
JP6631380B2 JP2016083782A JP2016083782A JP6631380B2 JP 6631380 B2 JP6631380 B2 JP 6631380B2 JP 2016083782 A JP2016083782 A JP 2016083782A JP 2016083782 A JP2016083782 A JP 2016083782A JP 6631380 B2 JP6631380 B2 JP 6631380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
gas
raw material
glass
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016083782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017193459A (en
Inventor
朋子 山田
朋子 山田
佐藤　史雄
史雄 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP2016083782A priority Critical patent/JP6631380B2/en
Publication of JP2017193459A publication Critical patent/JP2017193459A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6631380B2 publication Critical patent/JP6631380B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Description

本発明は、無容器浮遊法によるガラス材の製造方法及び製造装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a glass material by a containerless floating method.

近年、ガラス材の製造方法として、無容器浮遊法に関する研究がなされている。例えば、特許文献１には、ガス浮遊炉で浮遊させたバリウムチタン系強誘電体の試料にレーザービームを照射して加熱溶融した後に、冷却することにより、バリウムチタン系強誘電体の試料をガラス化させる方法が記載されている。このように、無容器浮遊法では、容器の壁面との接触に起因する結晶化の進行を抑制できるため、従来の容器を用いた製造方法ではガラス化させることができなかった材料であってもガラス化し得る場合がある。従って、無容器浮遊法は、新規な組成を有するガラス材を製造し得る方法として注目に値すべき方法である。   In recent years, research has been conducted on a containerless floating method as a method for producing a glass material. For example, Patent Literature 1 discloses that a barium-titanium-based ferroelectric sample floated in a gas-floating furnace is irradiated with a laser beam to be heated and melted, and then cooled, so that the barium-titanium-based ferroelectric sample is cooled by glass. It describes a method for conversion to a compound. As described above, in the container-free floating method, since the progress of crystallization caused by contact with the wall surface of the container can be suppressed, even if the material cannot be vitrified by the conventional manufacturing method using the container, Vitrification may occur. Therefore, the container-free floating method is a remarkable method as a method capable of producing a glass material having a novel composition.

特許文献１に開示された方法では、ガス浮遊炉からガスを噴出させることによりガラス原料塊を浮遊させた状態で、レーザービームをガラス原料塊の上下方向から照射して加熱溶融させている。したがって、下方向から照射するレーザービームは、ガス浮遊炉のガス噴出孔を通して出射されていると考えられる。   In the method disclosed in Patent Document 1, a laser beam is irradiated from above and below the glass raw material lump while the glass raw lump is floated by ejecting gas from a gas floating furnace to heat and melt the glass raw lump. Therefore, it is considered that the laser beam irradiated from below is emitted through the gas ejection holes of the gas suspension furnace.

特開２００６−２４８８０１号公報JP 2006-248801 A

しかしながら、ガス噴出孔を通してレーザービームを出射する場合、以下のような課題があることを本発明者らは見出した。すなわち、レーザービームが照射されたガラス原料塊の部分は、加熱溶融されて粘度が低くなっているため、この部分に噴出したガスが当たると過剰に変形しやすくなる。その結果、ガラス原料塊の外周面に沿ってガスが均等に分散されにくくなり、ガラス原料塊の浮遊状態が不安定になるという課題が存在する。   However, the present inventors have found that there are the following problems when a laser beam is emitted through a gas ejection hole. That is, since the glass raw material block irradiated with the laser beam is heated and melted and has a low viscosity, when the jetted gas hits this portion, it is likely to be excessively deformed. As a result, there is a problem that it becomes difficult for the gas to be uniformly dispersed along the outer peripheral surface of the glass raw material lump, and the floating state of the glass raw material lump becomes unstable.

本発明の目的は、ガラス原料塊を安定して浮遊させることができる、ガラス材の製造方法及び製造装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a glass material, which can stably float a glass raw material lump.

本発明の製造方法は、ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する方法であって、下方から上方に向かってガスを噴出させてガラス原料塊を浮遊させるガス噴出孔と、下方からガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させるレーザービーム照射孔とを有する成形部材を準備する工程と、ガラス原料塊を成形部材の上に配置し、ガス噴出孔からガスを噴出することにより、ガラス原料塊を浮遊させた状態で、レーザービームをレーザービーム照射孔を通過させてガラス原料塊に照射し、ガラス原料塊を加熱溶融する工程とを備えることを特徴としている。   The production method of the present invention is a method of producing a glass material by cooling after heating and melting the glass raw material lump in a floating state, in which a gas is jetted upward from below to float the glass raw lump. A step of preparing a molding member having a gas ejection hole and a laser beam irradiation hole for passing a laser beam irradiated to the glass raw material lump from below, disposing the glass raw material lump on the molding member, and A step of irradiating a laser beam through a laser beam irradiation hole to irradiate the glass raw material lump in a state in which the glass raw material lump is suspended by ejecting gas, and heating and melting the glass raw material lump. I have.

本発明においては、レーザービーム照射孔に、レーザービームを通過させる管状部材が接続されていてもよい。   In the present invention, a tubular member that allows a laser beam to pass therethrough may be connected to the laser beam irradiation hole.

本発明においては、レーザービーム照射孔が、レーザービームを透過する窓材により封止されていることが好ましい。あるいは、管状部材が、レーザービームを透過する窓材により封止されていることが好ましい。   In the present invention, the laser beam irradiation hole is preferably sealed with a window material that transmits the laser beam. Alternatively, it is preferable that the tubular member is sealed with a window material that transmits a laser beam.

本発明においては、レーザービーム照射孔が成形部材の中央部に形成されており、ガス噴出孔がレーザービーム照射孔より外側に形成されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the laser beam irradiation hole is formed at the center of the molded member, and the gas ejection hole is formed outside the laser beam irradiation hole.

本発明においては、レーザービーム照射孔の孔径は、ガス噴出孔の孔径より大きいことが好ましい。この場合、例えば、レーザービーム照射孔の孔径は、ガス噴出孔の孔径の１．１〜１０倍であることが好ましい。   In the present invention, the diameter of the laser beam irradiation hole is preferably larger than the diameter of the gas ejection hole. In this case, for example, the diameter of the laser beam irradiation hole is preferably 1.1 to 10 times the diameter of the gas ejection hole.

本発明においては、成形部材が多孔質材料から構成されていてもよい。この場合、ガス噴出孔は、多孔質材料の連通孔であることが好ましい。   In the present invention, the molded member may be made of a porous material. In this case, the gas ejection holes are preferably communication holes of a porous material.

本発明の製造装置は、ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する装置であって、下方から上方に向かってガスを噴出させてガラス原料塊を浮遊させるガス噴出孔と、下方からガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させるレーザービーム照射孔とを有する成形部材と、ガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、レーザービームを出射するレーザー光源とを備え、成形部材の上に配置されたガラス原料塊に向かって、ガス噴出孔からガスを噴出することにより、ガラス原料塊を浮遊させ、レーザー光源からのレーザービームをレーザービーム照射孔を通過させ、ガラス原料塊に照射して加熱溶融することを特徴としている。   The manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for manufacturing a glass material by heating and melting in a state where a glass raw material lump is floated, and then cooling the glass raw material lump so that a gas is jetted upward from below to float the glass raw lump. A forming member having a gas ejection hole, a laser beam irradiation hole through which a laser beam irradiated from below onto the glass raw material block is passed, gas supply means for supplying gas to the gas ejection hole, and a laser light source for emitting the laser beam The glass material mass is suspended by ejecting gas from the gas ejection holes toward the glass material mass arranged on the molding member, and the laser beam from the laser light source passes through the laser beam irradiation hole. It is characterized by irradiating a glass raw material lump and melting it by heating.

本発明のガラス材の製造方法及び製造装置によれば、ガラス原料塊を安定して浮遊させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method and manufacturing apparatus of the glass material of this invention, a glass raw material lump can be floated stably.

本発明の第１の実施形態の製造方法（製造装置）を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the manufacturing method (production equipment) of a 1st embodiment of the present invention. 図１に示す第１の実施形態におけるガス噴出孔及びレーザービーム照射孔を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing gas ejection holes and laser beam irradiation holes in the first embodiment shown in FIG. 1. 本発明の第２の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the forming member in the manufacturing method (production equipment) of a 2nd embodiment of the present invention. 図３に示す第２の実施形態におけるガス噴出孔及びレーザービーム照射孔を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing gas ejection holes and laser beam irradiation holes according to a second embodiment shown in FIG. 3. 本発明の第３の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the forming member in the manufacturing method (production equipment) of a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the fabrication member in the manufacturing method (production equipment) of a 4th embodiment of the present invention. 図６に示す第４の実施形態におけるガス噴出孔及びレーザービーム照射孔を示す平面図である。It is a top view which shows the gas ejection hole and laser beam irradiation hole in 4th Embodiment shown in FIG. 本発明の第５の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the fabrication member in the manufacturing method (production equipment) of a 5th embodiment of the present invention. 図８に示す第５の実施形態におけるレーザービーム照射孔を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a laser beam irradiation hole in the fifth embodiment shown in FIG. 比較例の製造方法（製造装置）を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the manufacturing method (manufacturing apparatus) of a comparative example.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, a preferred embodiment will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in each drawing, members having substantially the same function may be referred to by the same reference numerals.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の製造方法（製造装置）を示す模式的断面図である。図１に示すように、本実施形態のガラス材の製造装置１において、ガラス原料塊２は、成形部材１０の成形面１０ａの上方に浮遊した状態で配置されている。本実施形態において、成形面１０ａは、凹状に形成されており、円錐面の形状を有している。成形面１０ａの中央部には、ガス４を下方から上方に向かって噴出するガス噴出孔１１が形成されている。ガス噴出孔１１からガス４が噴出することにより、ガラス原料塊２が上方に浮遊している。ガス噴出孔１１に、ガスボンベなどのガス供給手段３からガス４が供給されることにより、ガス噴出孔１１からガス４が噴出する。 (1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, in a glass material manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, a glass raw material lump 2 is arranged in a state of floating above a forming surface 10 a of a forming member 10. In the present embodiment, the molding surface 10a is formed in a concave shape, and has a conical shape. At the center of the molding surface 10a, a gas ejection hole 11 for ejecting the gas 4 from below to above is formed. When the gas 4 is ejected from the gas ejection holes 11, the glass raw material lump 2 floats upward. When the gas 4 is supplied from the gas supply means 3 such as a gas cylinder to the gas ejection hole 11, the gas 4 is ejected from the gas ejection hole 11.

ガス４の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスであってもよいし、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素を含有した還元性ガスであってもよい。   The type of the gas 4 is not particularly limited, and may be, for example, air or oxygen, an inert gas such as a nitrogen gas, an argon gas, a helium gas, or a carbon monoxide gas. , Carbon dioxide gas, or a reducing gas containing hydrogen.

成形部材１０の成形面１０ａには、加熱手段であるレーザー光源５からのレーザービーム６を通過させる、レーザービーム照射孔１２が形成されている。本実施形態では、レーザービーム照射孔１２は、ガス噴出孔１１より外側に設けられている。レーザービーム照射孔１２は、下方から上方に向かうにつれて中央部に近づくように傾斜している。なお、本実施形態において、レーザービーム照射孔１２は、ガス４を噴出しないように設けられる。具体的には、本実施形態では、レーザービーム照射孔１２はガス噴出孔１１とは別に（独立して）設けられている。   On a molding surface 10a of the molding member 10, a laser beam irradiation hole 12 for passing a laser beam 6 from a laser light source 5 as a heating means is formed. In the present embodiment, the laser beam irradiation holes 12 are provided outside the gas ejection holes 11. The laser beam irradiating hole 12 is inclined so as to approach the center as it goes upward from below. In the present embodiment, the laser beam irradiation holes 12 are provided so as not to eject the gas 4. Specifically, in the present embodiment, the laser beam irradiation holes 12 are provided separately (independently) from the gas ejection holes 11.

本実施形態において、レーザービーム照射孔１２は、レーザービーム６を透過させる窓材１５により封止されている。それによって、ガス４がレーザービーム照射孔１２から漏洩し難い。本実施形態では、レーザービーム照射孔１２におけるレーザービーム６の入射側の端部に、窓材１５が配置されている。なお、窓材１５は、レーザービーム６の出射側の端部に配置されていてもよく、あるいは、レーザービーム照射孔１２の両端部の間に配置されていてもよい。窓材１５は、例えば、ＺｎＳｅ等により構成することができる。   In the present embodiment, the laser beam irradiation hole 12 is sealed by a window material 15 that allows the laser beam 6 to pass therethrough. This makes it difficult for the gas 4 to leak from the laser beam irradiation hole 12. In the present embodiment, a window member 15 is disposed at an end of the laser beam irradiation hole 12 on the side of incidence of the laser beam 6. The window member 15 may be disposed at an end on the emission side of the laser beam 6, or may be disposed between both ends of the laser beam irradiation hole 12. The window material 15 can be made of, for example, ZnSe.

図２は、図１に示す第１の実施形態におけるガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２を示す平面図である。図２に示すように、ガス噴出孔１１は成形部材１０の成形面１０ａの中央部に形成されており、レーザービーム照射孔１２はガス噴出孔１１より外側に複数形成されている。本実施形態において、ガス噴出孔１１は成形面１０ａ内に１つ形成され、レーザービーム照射孔１２は、４つ形成されている。本実施形態では、ガス噴出孔１１の孔径がレーザービーム照射孔１２の孔径よりも大きくなるように形成されている。   FIG. 2 is a plan view showing the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 in the first embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 2, the gas ejection holes 11 are formed at the center of the molding surface 10 a of the molding member 10, and a plurality of laser beam irradiation holes 12 are formed outside the gas ejection holes 11. In this embodiment, one gas ejection hole 11 is formed in the molding surface 10a, and four laser beam irradiation holes 12 are formed. In the present embodiment, the gas ejection holes 11 are formed such that the diameter of the gas ejection holes 11 is larger than the diameter of the laser beam irradiation holes 12.

成形部材１０は、例えば、炭化ケイ素、超鋼、ステンレス、ジュラルミン、カーボン、アルミニウム等により構成することができる。   The molded member 10 can be made of, for example, silicon carbide, super steel, stainless steel, duralumin, carbon, aluminum or the like.

図１に示すように、ガス噴出孔１１からガス４を噴出させることによりガラス原料塊２を浮遊させた状態で、加熱手段であるレーザー光源５からのレーザービーム６を、レーザービーム照射孔１２を通過させてガラス原料塊２に照射する。レーザービーム６を照射することによりガラス原料塊２を加熱溶融してガラス化し、その後、冷却することでガラス材を得ることができる。ガラス原料塊２を加熱溶融する工程と、ガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程とにおいては、少なくともガス４の噴出を継続し、ガラス原料塊２またはガラス材が成形面１０ａに接触しないようにすることが好ましい。   As shown in FIG. 1, in a state where the glass raw material lump 2 is floated by ejecting the gas 4 from the gas ejection hole 11, the laser beam 6 from the laser light source 5 as the heating means is applied to the laser beam irradiation hole 12. Irradiate the glass raw material lump 2 by passing through. By irradiating the laser beam 6, the glass raw material mass 2 is heated and melted to be vitrified, and then cooled to obtain a glass material. In the step of heating and melting the glass raw material lump 2 and the step of cooling the glass material until the temperature of the glass material becomes at least the softening point, at least the gas 4 is continuously blown out, and the glass raw material lump 2 or the glass material It is preferable not to contact with.

図１０は、比較例の製造方法（製造装置）を示す模式的断面図である。図１０に示すように、この比較例では、成形部材３０の中央部にガス噴出孔３１が１つだけ形成されている。つまりこの装置は、特許文献１と同様に、ガス噴出孔３１からガス４を噴出させてガラス原料塊２を浮遊させるとともに、ガス噴出孔３１を通過させてレーザービーム６をガラス原料塊２に照射するようになっている。このため、ガラス原料塊２のレーザー被照射部２ａは、レーザービーム６の照射により加熱溶融されて粘度が低下し、粘度が低下したレーザー被照射部２ａにガス噴出孔３１から噴出したガス４が当たる。レーザー被照射部２ａに噴出したガス４が当たると、粘度が低くなっているため変形しやすく、ガラス原料塊２の外周面に沿ってガス４が均等に分散されにくくなる。このため、ガラス原料塊２の浮遊状態が不安定になり、ガラス原料塊２が成形部材３０と接触してしまうおそれが生じる。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing method (manufacturing apparatus) of a comparative example. As shown in FIG. 10, in this comparative example, only one gas ejection hole 31 is formed at the center of the molding member 30. That is, similarly to Patent Document 1, this apparatus ejects gas 4 from gas ejection holes 31 to float glass raw material lump 2 and irradiates laser beam 6 to glass material lump 2 through gas ejection hole 31. It is supposed to. Therefore, the laser-irradiated portion 2a of the glass raw material lump 2 is heated and melted by the irradiation of the laser beam 6 to decrease in viscosity, and the gas 4 ejected from the gas ejection hole 31 to the laser-irradiated portion 2a having reduced viscosity is applied. Hit. When the gas 4 ejected to the laser irradiated part 2a hits, the viscosity is low and the gas 4 is easily deformed, so that it is difficult to uniformly disperse the gas 4 along the outer peripheral surface of the glass raw material lump 2. For this reason, the floating state of the glass raw material lump 2 becomes unstable, and the glass raw material lump 2 may come into contact with the molding member 30.

これに対し、本実施形態では、ガス４を噴出するためだけのガス噴出孔１１と、レーザービーム６を通過させるためだけのレーザービーム照射孔１２とが設けられている。このため、ガラス原料塊２において、レーザービーム６が照射され、最も加熱されている部分と、ガス４が当たる部分との位置が異なる。よって、ガラス原料塊２の粘度が最も低い部分以外の部分に、ガス４を当てることができる。したがって、ガス噴出孔１１から噴出したガス４によるガラス原料塊２の変形が抑制され、ガラス原料塊２の浮遊状態を安定に保つことができる。   On the other hand, in the present embodiment, a gas ejection hole 11 only for ejecting the gas 4 and a laser beam irradiation hole 12 only for passing the laser beam 6 are provided. For this reason, in the glass raw material lump 2, the position where the laser beam 6 is irradiated and heated most is different from the position where the gas 4 hits. Therefore, the gas 4 can be applied to portions other than the portion having the lowest viscosity of the glass raw material lump 2. Therefore, the deformation of the glass raw material lump 2 due to the gas 4 injected from the gas injection holes 11 is suppressed, and the floating state of the glass raw material lump 2 can be stably maintained.

図１及び図２に示すように、本実施形態においては、レーザービーム照射孔１２が複数形成されている。レーザービーム照射孔１２を複数形成することにより、複数のレーザービーム６を下方から照射することができるので、ガラス原料塊２の加熱溶融状態をより制御しやすくなる。複数のレーザービーム６は、別々のレーザー光源５から出射されたものであってもよいし、１つのレーザー光源５から出射されたものをビームスプリッターなどで分割したものであってもよい。なお、レーザービーム照射孔１２を１つだけ設けても構わない。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, a plurality of laser beam irradiation holes 12 are formed. By forming a plurality of laser beam irradiation holes 12, a plurality of laser beams 6 can be irradiated from below, so that the heated and molten state of the glass raw material lump 2 can be more easily controlled. The plurality of laser beams 6 may be emitted from separate laser light sources 5 or may be obtained by splitting the light emitted from one laser light source 5 using a beam splitter or the like. Note that only one laser beam irradiation hole 12 may be provided.

上述のように、本実施形態では、ガス噴出孔１１の孔径がレーザービーム照射孔１２の孔径よりも大きくなるように形成されている。ガス噴出孔１１の孔径が大きすぎると、ガス噴出の流速が小さくなり、ガラス原料塊２を十分に浮遊させることができない場合がある。このため、ガス噴出孔１１の孔径は、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、１．５ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１ｍｍ以下であることが特に好ましい。但し、ガス噴出孔１１の孔径が小さすぎると、ガスの流量が不足し、ガラス原料塊２を十分に浮遊させることができない場合がある。従って、ガス噴出孔１１の孔径は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。   As described above, in the present embodiment, the gas ejection hole 11 is formed such that the diameter of the gas ejection hole 11 is larger than the diameter of the laser beam irradiation hole 12. If the diameter of the gas ejection holes 11 is too large, the flow velocity of the gas ejection becomes small, and the glass raw material lump 2 may not be able to sufficiently float. Therefore, the hole diameter of the gas ejection holes 11 is preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less, further preferably 1.5 mm or less, and particularly preferably 1 mm or less. However, if the diameter of the gas ejection holes 11 is too small, the flow rate of the gas may be insufficient, and the glass raw material lump 2 may not be sufficiently floated. Therefore, the hole diameter of the gas ejection holes 11 is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more.

レーザービーム照射孔の径が小さすぎると、レーザービーム６を通過させることが困難になり、レーザービーム６をガラス原料塊２に精度良く照射することができない場合がある。このため、レーザービーム照射孔１２の孔径は、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、０．８ｍｍ以上であることがさらに好ましい。レーザービーム照射孔１２の孔径が大きすぎると、孔配置の関係上、ガス噴出孔１１の孔径が小さくなりすぎ、ガラス原料塊２を十分に浮遊させることができない場合がある。また、レーザービーム照射孔１２の影響でガス４の流れが乱れやすくなり、ガラス原料塊２の浮遊状態が不安定になる場合がある。このため、レーザービーム照射孔１２の孔径は、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、１．８ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１．５ｍｍ以下であることが特に好ましく、１．２ｍｍ以下であることが最も好ましい。   If the diameter of the laser beam irradiation hole is too small, it becomes difficult to pass the laser beam 6, and the laser beam 6 may not be able to be accurately irradiated on the glass raw material lump 2 in some cases. For this reason, the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and even more preferably 0.8 mm or more. If the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is too large, the diameter of the gas ejection hole 11 may be too small due to the arrangement of the holes, and the glass raw material lump 2 may not be sufficiently floated. Further, the flow of the gas 4 is likely to be disturbed due to the influence of the laser beam irradiation hole 12, and the floating state of the glass raw material lump 2 may become unstable. For this reason, the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less, still more preferably 1.8 mm or less, and particularly preferably 1.5 mm or less. , 1.2 mm or less.

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。図３に示すように、本実施形態では、レーザービーム照射孔１２の下方に、レーザービーム６を通過させる管状部材１６が接続されている。本実施形態においては、管状部材１６により、成形部材１０におけるガス４を供給する部分とレーザービーム６を通過させる部分とが隔てられている。これにより、レーザービーム照射孔１２は、ガス４を噴出せず、レーザービーム６を通過させる。 (Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a molded member in a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, a tubular member 16 that allows the laser beam 6 to pass therethrough is connected below the laser beam irradiation hole 12. In the present embodiment, the tubular member 16 separates a portion of the molded member 10 from which the gas 4 is supplied and a portion through which the laser beam 6 passes. As a result, the laser beam irradiation hole 12 allows the laser beam 6 to pass without ejecting the gas 4.

管状部材１６は、レーザービーム照射孔１２と一体で設けられている。なお、管状部材１６は、レーザービーム照射孔１２とは別の部材として、レーザービーム照射孔１２に接続されていてもよい。   The tubular member 16 is provided integrally with the laser beam irradiation hole 12. Note that the tubular member 16 may be connected to the laser beam irradiation hole 12 as a member different from the laser beam irradiation hole 12.

図４は、図３に示す第２の実施形態におけるガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２を示す平面図である。図４に示されるように、本実施形態において、レーザービーム照射孔１２の孔径はガス噴出孔１１の孔径より大きく、レーザービーム照射孔１２の周囲に複数のガス噴出孔１１が形成されている。また、レーザービーム照射孔１２に近い領域においてガス噴出孔１１が密集して形成されている。ガス噴出孔１１は、一点鎖線で示す領域１３内で形成されている。直径Ｄ１は、領域１３の直径を示しており、直径Ｄ０は、成形面１０ａの直径を示している。 FIG. 4 is a plan view showing the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 in the second embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is larger than the diameter of the gas ejection hole 11, and a plurality of gas ejection holes 11 are formed around the laser beam irradiation hole 12. In a region near the laser beam irradiation hole 12, the gas ejection holes 11 are formed densely. The gas ejection holes 11 are formed in a region 13 indicated by a dashed line. The diameter D 1 indicates the diameter of the region 13, the diameter D 0 indicates the diameter of the molding surface 10a.

本実施形態では、レーザービーム照射孔１２の周囲に複数のガス噴出孔１１が設けられているので、ガラス原料塊２の浮遊状態をより安定に保つことができる。また、レーザービーム照射孔１２の孔径をガス噴出孔１１の孔径より大きくすることにより、レーザービーム照射孔１２の孔径を相対的に大きくすることができるので、レーザービーム６の光路を調整しやすくなる。   In this embodiment, since the plurality of gas ejection holes 11 are provided around the laser beam irradiation hole 12, the floating state of the glass raw material lump 2 can be more stably maintained. Further, by making the diameter of the laser beam irradiation hole 12 larger than the diameter of the gas ejection hole 11, the diameter of the laser beam irradiation hole 12 can be made relatively large, so that the optical path of the laser beam 6 can be easily adjusted. .

レーザービーム照射孔１２の孔径は、ガス噴出孔１１の孔径の１．１〜１０倍であることが好ましく、１．５〜８倍であることがより好ましく、２〜５倍であることがさらに好ましい。レーザービーム照射孔１２の孔径が大きくなりすぎると、ガラス原料塊２の浮遊状態が不安定になる傾向がある。   The hole diameter of the laser beam irradiation hole 12 is preferably 1.1 to 10 times, more preferably 1.5 to 8 times, and more preferably 2 to 5 times the hole diameter of the gas ejection hole 11. preferable. If the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is too large, the floating state of the glass raw material lump 2 tends to be unstable.

レーザービーム照射孔１２の孔径の実際的な寸法は、第１の実施形態に例示した寸法と同様であることが好ましい。本実施形態において、ガス噴出孔１１の孔径は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。また、ガス噴出孔１１の孔径は、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることがより好ましい。   It is preferable that the actual size of the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is the same as the size exemplified in the first embodiment. In the present embodiment, the hole diameter of the gas ejection hole 11 is preferably 2 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, still more preferably 1 mm or less, and particularly preferably 0.5 mm or less. preferable. Further, the hole diameter of the gas ejection holes 11 is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more.

また、本実施形態では、加熱手段であるレーザー光源７をガラス原料塊２の上方にも設けており、レーザー光源７からのレーザービーム８もガラス原料塊２に照射する。これにより、ガラス原料塊２の加熱溶融状態をより制御しやすくなる。   In this embodiment, a laser light source 7 as a heating unit is also provided above the glass raw material lump 2, and the laser beam 8 from the laser light source 7 is also applied to the glass raw material lump 2. This makes it easier to control the heated and molten state of the glass raw material lump 2.

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。図５に示すように、本実施形態は、管状部材１６の一部に開口部１６ａが設けられている点で、第２の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第３の実施形態は第２の実施形態と同様の構成を有する。 (Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a molded member in a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the present embodiment is different from the second embodiment in that an opening 16a is provided in a part of the tubular member 16. Except for the above points, the third embodiment has the same configuration as the second embodiment.

開口部１６ａは、管状部材１６の内部と、成形部材１０におけるガス４を供給する部分とを接続している。これにより、ガラス原料塊２の中央部に対するガス４の供給量不足を補うことができ、ガラス原料塊の浮遊状態を調整することができる。   The opening 16a connects the inside of the tubular member 16 with a portion of the molded member 10 that supplies the gas 4. This makes it possible to compensate for the shortage of the supply amount of the gas 4 to the central portion of the glass raw material lump 2 and adjust the floating state of the glass raw material lump.

開口部１６ａは１つ設けられていてもよく、あるいは複数設けられていてもよい。なお、開口部１６ａを通じて噴出されるガス４の供給量が、ガラス原料塊２を過剰に変形させない程度となるよう、開口部１６ａの大きさや数を適宜調整することが好ましい。   One opening 16a may be provided, or a plurality of openings 16a may be provided. It is preferable to appropriately adjust the size and number of the openings 16 a so that the supply amount of the gas 4 ejected through the openings 16 a does not excessively deform the glass raw material lump 2.

管状部材１６の下方からガス４が漏洩し難くするため、管状部材１６内部に窓材を設けることが好ましい。この場合、窓材は開口部１６ａより下方に設けられる。   In order to make it difficult for the gas 4 to leak from below the tubular member 16, it is preferable to provide a window material inside the tubular member 16. In this case, the window material is provided below the opening 16a.

管状部材１６が成形部材１０における中央部に配置されていない場合においても、開口部１６ａが設けられていてもよい。   Even when the tubular member 16 is not arranged at the center of the molded member 10, the opening 16a may be provided.

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。図７は、図６に示す第４の実施形態におけるガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２を示す平面図である。図６及び図７に示すように、本実施形態では、成形面１０ａの中央部に１つのガス噴出孔１１を形成し、その周囲に４つのレーザービーム照射孔１２を形成している。さらにレーザービーム照射孔１２の周囲に複数のガス噴出孔１１を形成している。なお、図７においては、直径Ｄ１及び直径Ｄ０を図示していないが、図４と同様に、直径Ｄ１は領域１３の直径であり、直径Ｄ０は成形面１０ａの直径である。 (Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a molded member in a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a plan view showing the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 in the fourth embodiment shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, one gas ejection hole 11 is formed at the center of the molding surface 10a, and four laser beam irradiation holes 12 are formed around it. Further, a plurality of gas ejection holes 11 are formed around the laser beam irradiation hole 12. In FIG. 7, although not shown the diameter D 1 and the diameter D 0, similarly to FIG. 4, the diameter of the diameter D 1 is area 13, the diameter D 0 is the diameter of the molding surface 10a.

本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、レーザービーム照射孔１２の孔径をガス噴出孔１１の孔径より大きくしている。したがって、レーザービーム照射孔１２の孔径を相対的に大きくすることができるので、レーザービーム６の光路を調整しやすくなる。   Also in the present embodiment, similarly to the second embodiment, the diameter of the laser beam irradiation hole 12 is made larger than the diameter of the gas ejection hole 11. Accordingly, since the diameter of the laser beam irradiation hole 12 can be relatively increased, the optical path of the laser beam 6 can be easily adjusted.

ガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２の孔径の寸法は、第２の実施形態と同様であることが好ましい。   The diameters of the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 are preferably the same as those in the second embodiment.

本実施形態においては、ガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２がそれぞれ複数設けられている。そのため、ガラス原料塊２の浮遊状態を安定に保つことができ、かつガラス原料塊２の加熱溶融状態を制御しやすい。また、レーザービーム照射孔１２の周囲に複数のガス噴出孔１１が設けられているので、ガラス原料塊２の浮遊状態をより安定に保つことができる。   In the present embodiment, a plurality of gas ejection holes 11 and a plurality of laser beam irradiation holes 12 are provided. Therefore, the floating state of the glass raw material lump 2 can be stably maintained, and the heating and melting state of the glass raw material lump 2 can be easily controlled. Further, since the plurality of gas ejection holes 11 are provided around the laser beam irradiation hole 12, the floating state of the glass raw material lump 2 can be more stably maintained.

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態の製造方法（製造装置）における成形部材を示す模式的断面図である。本実施形態において、成形部材１０は、連通孔を有する多孔質材料から構成されている。図８に示すように、成形部材１０は、その周囲に設けられた保持部材１４によって保持されている。また、保持部材１４を設けることによって、ガス４が成形部材１０の連通孔を通り成形部材１０の側方から漏れないように遮蔽している。成形面１０ａの中央部には、複数のレーザービーム照射孔１２が形成されている。ここで、レーザービーム照射孔１２の内面には、ガス４の噴出を防止するための遮蔽膜が形成されていることが好ましい。 (Fifth embodiment)
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a molded member in a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the molded member 10 is made of a porous material having a communication hole. As shown in FIG. 8, the molded member 10 is held by a holding member 14 provided around the member. Further, by providing the holding member 14, the gas 4 is shielded from leaking from the side of the molding member 10 through the communication hole of the molding member 10. A plurality of laser beam irradiation holes 12 are formed in the center of the molding surface 10a. Here, it is preferable that a shielding film for preventing ejection of the gas 4 be formed on the inner surface of the laser beam irradiation hole 12.

各レーザービーム照射孔１２の下方には、管状部材１６が接続されている。なお、管状部材１６は、少なくとも一部が、レーザービーム照射孔１２に挿入されていてもよい。管状部材１６がレーザービーム照射孔１２全体に挿入されていれば、レーザービーム照射孔１２の内面からガス４が噴出することを防止できる。   A tubular member 16 is connected below each laser beam irradiation hole 12. Note that at least a part of the tubular member 16 may be inserted into the laser beam irradiation hole 12. If the tubular member 16 is inserted into the entire laser beam irradiation hole 12, it is possible to prevent the gas 4 from spouting from the inner surface of the laser beam irradiation hole 12.

図９は、図８に示す第５の実施形態におけるレーザービーム照射孔を示す平面図である。図９に示すように、レーザービーム照射孔１２は、成形面１０ａの中心に１つ形成され、さらにその周りに４つ形成されている。   FIG. 9 is a plan view showing a laser beam irradiation hole in the fifth embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 9, one laser beam irradiation hole 12 is formed at the center of the molding surface 10a, and four are formed around it.

本実施形態においては、レーザービーム照射孔１２の周囲に存在している成形部材１０の連通孔が、ガス噴出孔１１を構成している。ガス噴出孔１１を構成している連通孔は、成形部材１０の下方から上方に向かって連なっている孔である。成形部材１０の下方に供給されたガス４は、この連通孔を通り、成形面１０ａの上方に噴出する。   In the present embodiment, the communication holes of the molding member 10 existing around the laser beam irradiation holes 12 constitute the gas ejection holes 11. The communication holes that constitute the gas ejection holes 11 are holes that continue upward from below the molding member 10. The gas 4 supplied below the molding member 10 passes through the communication hole and is jetted above the molding surface 10a.

成形部材１０を構成する多孔質材料としては、炭化ケイ素などの炭化物、窒化物、酸化物などの多孔質セラミック材料を用いることができる。   As the porous material constituting the molded member 10, a porous ceramic material such as a carbide such as silicon carbide, a nitride, or an oxide can be used.

レーザービーム照射孔１２の孔径の寸法は、例えば、第１の実施形態と同様にすることができる。ガス噴出孔１１を構成している連通孔の孔径は、１〜２００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがより好ましい。また、多孔質材料の気孔率は３０〜６０％であることが好ましく、３５〜５５％であることがより好ましい。連通孔の孔径が小さすぎる、あるいは多孔質材料の気孔率が低すぎると、ガスが噴出しにくくなる場合がある。一方、連通孔の孔径が大きすぎる、あるいは多孔質材料の気孔率が高すぎると、ガス噴出の流速が小さくなり、ガラス原料塊２を十分に浮遊させることができない場合がある。   The diameter of the laser beam irradiation hole 12 can be, for example, the same as in the first embodiment. The diameter of the communication hole constituting the gas ejection hole 11 is preferably 1 to 200 μm, and more preferably 5 to 100 μm. Further, the porosity of the porous material is preferably 30 to 60%, more preferably 35 to 55%. If the diameter of the communication hole is too small, or if the porosity of the porous material is too low, it may be difficult to eject the gas. On the other hand, when the diameter of the communication hole is too large or the porosity of the porous material is too high, the flow velocity of gas ejection becomes small, and the glass raw material lump 2 may not be sufficiently floated.

本実施形態においては、多孔質材料の連通孔をガス噴出孔１１としているので、ガス噴出孔１１が多数設けられている。このため、ガス噴出孔１１から噴出したガス４により、ガラス原料塊２の浮遊状態を安定に保つことができる。また、レーザービーム照射孔１２の周囲に多数のガス噴出孔１１が設けられているので、ガラス原料塊２の浮遊状態をより安定に保つことができる。   In the present embodiment, since the communication holes of the porous material are the gas ejection holes 11, a large number of gas ejection holes 11 are provided. For this reason, the floating state of the glass raw material lump 2 can be stably maintained by the gas 4 jetted from the gas jetting holes 11. Further, since a large number of gas ejection holes 11 are provided around the laser beam irradiation hole 12, the floating state of the glass raw material lump 2 can be more stably maintained.

本実施形態では、加熱手段であるレーザー光源７がガラス原料塊２の上方に複数設けられている。このように、複数のレーザー光源５からの複数のレーザービーム６及び複数のレーザー光源７からの複数のレーザービーム８をガラス原料塊２に照射してもよい。この場合にも、ガラス原料塊２の加熱溶融状態をより制御しやすくなる。   In the present embodiment, a plurality of laser light sources 7 as heating means are provided above the glass raw material lump 2. Thus, the plurality of laser beams 6 from the plurality of laser light sources 5 and the plurality of laser beams 8 from the plurality of laser light sources 7 may be applied to the glass raw material block 2. Also in this case, it becomes easier to control the heated and molten state of the glass raw material block 2.

なお、上記各実施形態において、複数形成されているガス噴出孔１１は、必ずしも互いに同じ孔径である必要はなく、互いに異なっていてもよい。複数形成されているレーザービーム照射孔１２の孔径も、互いに異なっていてもよい。   In each of the above embodiments, the plurality of gas ejection holes 11 are not necessarily required to have the same hole diameter, and may be different from each other. The plurality of laser beam irradiation holes 12 may have different hole diameters.

第１，第４の実施形態では、下方からのレーザービーム６のみをガラス原料塊２に照射しているが、これらの実施形態においても、第２，第５の実施形態と同様に、下方からのレーザービーム６とともに、上方からのレーザービーム８をガラス原料塊２に照射してもよい。また、上記の第２，第５の実施形態では、下方からのレーザービーム６とともに、上方からのレーザービーム８をガラス原料塊２に照射しているが、下方からのレーザービーム６のみをガラス原料塊２に照射してもよい。   In the first and fourth embodiments, only the laser beam 6 from below is applied to the glass raw material lump 2. However, in these embodiments, similarly to the second and fifth embodiments, the glass raw material block 2 is irradiated from below. The laser beam 6 from above may be applied to the glass raw material lump 2 together with the laser beam 6. In the second and fifth embodiments, the laser beam 8 from above is irradiated on the glass raw material lump 2 together with the laser beam 6 from below, but only the laser beam 6 from below is irradiated on the glass raw material. The lump 2 may be irradiated.

本発明によれば、無容器浮遊法によりガラス材を製造することができるので、網目形成酸化物を含まないような、容器を用いた溶融法によってはガラス化しない組成を有するガラスについて、ガラス材を製造することができる。このようなガラスとしては、例えば、テルビウム−ホウ酸複合酸化物系ガラス材、チタン酸バリウム系ガラス材、ランタン−ニオブ複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−アルミニウム複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−タンタル複合酸化物系ガラス材、ランタン−タングステン複合酸化物系ガラス材、ランタン−チタン複合酸化物ガラス材、ランタン−チタン−ジルコニア複合酸化物ガラス材等が挙げられる。   According to the present invention, since a glass material can be produced by a container-free floating method, a glass material having a composition which does not contain a network-forming oxide and which is not vitrified by a melting method using a container is used. Can be manufactured. Examples of such a glass include a terbium-boric acid composite oxide-based glass material, a barium titanate-based glass material, a lanthanum-niobium composite oxide-based glass material, a lanthanum-niobium-aluminum composite oxide-based glass material, and lanthanum. A niobium-tantalum composite oxide glass material, a lanthanum-tungsten composite oxide glass material, a lanthanum-titanium composite oxide glass material, a lanthanum-titanium-zirconia composite oxide glass material, and the like.

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and the present invention is implemented by appropriately changing the gist thereof. It is possible to do.

（実施例１）
原料粉末を秤量、混合した後、１０００℃前後の温度で仮焼きすることで原料粉末を焼結させた。焼結体から所望の量を切り出し、ガラス原料塊２を作製した。ガラス原料塊２のガラス組成は、３０モル％Ｌａ２Ｏ３−７０モル％Ｎｂ２Ｏ５である。 (Example 1)
After weighing and mixing the raw material powder, the raw material powder was sintered by calcining at a temperature of about 1000 ° C. A desired amount was cut out from the sintered body to produce a glass raw material lump 2. The glass composition of the glass raw material lump 2 is 30 mol% La 2 O 3 -70 mol% Nb 2 O 5 .

次に、図１及び図２に示す第１の実施形態に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊２を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。   Next, using a glass material manufacturing apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the glass material mass 2 was heated and melted under the following conditions to produce a glass material. The specific procedure is shown below.

まず、０．０８ｇのガラス原料塊２を成形部材１０の成形面１０ａの上に配置した。次に、ガス供給手段３からガス噴出孔１１にガス４を供給し、ガラス原料塊２を成形面１０ａの上方に浮遊させた。この状態で、下方から４つのレーザービーム６をそれぞれレーザービーム照射孔１２を通過させてガラス原料塊２に照射して、ガラス原料塊２を加熱溶融させた。４つのレーザービーム６はそれぞれ、２Ｗ／秒で出力を上昇させ、出力５Ｗ（合計２０Ｗ）となった時点で２０秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。   First, 0.08 g of the glass raw material lump 2 was placed on the molding surface 10 a of the molding member 10. Next, the gas 4 was supplied from the gas supply means 3 to the gas ejection holes 11 to float the glass raw material lump 2 above the forming surface 10a. In this state, the four laser beams 6 from below were passed through the laser beam irradiation holes 12 to irradiate the glass raw material lump 2 to heat and melt the glass raw lump 2. The output of each of the four laser beams 6 was increased at 2 W / sec. When the output reached 5 W (total 20 W), the output was held for 20 seconds, and then the laser irradiation was stopped.

その後、ガラス原料塊２の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は２．２ｍｍであった。   Thereafter, the molten material of the glass raw material block 2 was cooled to obtain a glass material. The diameter of the obtained glass material was 2.2 mm.

ガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２の位置及び寸法は、以下の通りである。   The positions and dimensions of the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 are as follows.

成形面１０ａの直径Ｄ０：７ｍｍ
ガス噴出孔１１が形成される位置：成形面１０ａの中央部
ガス噴出孔１１の孔径：１ｍｍ
ガス噴出孔１１の数：１
レーザービーム照射孔１２が形成される位置：成形面１０ａの中心から１ｍｍ離れた位置であって、正四角形の各頂点に該当する位置
レーザービーム照射孔１２の孔径：０．７ｍｍ
レーザービーム照射孔１２の数：４
ガス４：窒素ガス Diameter D 0 of molding surface 10a: 7 mm
Position where gas ejection hole 11 is formed: central portion of molding surface 10a Hole diameter of gas ejection hole 11: 1 mm
Number of gas ejection holes 11: 1
The position where the laser beam irradiation hole 12 is formed: a position 1 mm away from the center of the molding surface 10a and a position corresponding to each vertex of a regular square. The diameter of the laser beam irradiation hole 12: 0.7 mm.
Number of laser beam irradiation holes 12: 4
Gas 4: Nitrogen gas

（実施例２）
実施例１と同様の方法で調製したガラス原料塊２を用い、図３及び図４に示す第２の実施形態に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊２を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。 (Example 2)
Using the glass raw material lump 2 prepared in the same manner as in Example 1, using the glass material producing apparatus according to the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 under the following conditions, Was heated and melted to produce a glass material. The specific procedure is shown below.

まず、０．３５ｇのガラス原料塊２を成形部材１０の成形面１０ａの上に配置した。次に、ガス供給手段３からガス噴出孔１１にガス４を供給し、ガラス原料塊２を成形面１０ａの上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源５からレーザービーム照射孔１２を通過させてレーザービーム６をガラス原料塊２に照射するとともに、上方のレーザー光源７からのレーザービーム８をガラス原料塊２に照射して、ガラス原料塊２を加熱溶融させた。レーザービーム８は、２Ｗ／秒で出力を上昇させ、レーザービーム６は、１Ｗ／秒で出力を上昇させ、レーザービーム８が出力４０Ｗとなり、レーザービーム６が出力２０Ｗとなった時点で１５秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。   First, 0.35 g of the glass raw material lump 2 was placed on the molding surface 10 a of the molding member 10. Next, the gas 4 was supplied from the gas supply means 3 to the gas ejection holes 11 to float the glass raw material lump 2 above the forming surface 10a. In this state, the laser beam 6 from the lower laser light source 5 passes through the laser beam irradiation hole 12 to irradiate the glass raw material lump 2 and the laser beam 8 from the upper laser light source 7 irradiates the glass raw material lump 2. Thus, the glass raw material lump 2 was heated and melted. The laser beam 8 increases its output at 2 W / sec, and the laser beam 6 increases its output at 1 W / sec. When the laser beam 8 has an output of 40 W and the laser beam 6 has an output of 20 W, the output is increased for 15 seconds. The output was kept, and then the laser irradiation was stopped.

その後、ガラス原料塊２の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は６ｍｍであった。   Thereafter, the molten material of the glass raw material block 2 was cooled to obtain a glass material. The diameter of the obtained glass material was 6 mm.

ガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２の位置及び寸法は、以下の通りである。   The positions and dimensions of the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 are as follows.

成形面１０ａの直径Ｄ０：１４ｍｍ
ガス噴出孔１１が形成される領域１３の直径Ｄ１：１２ｍｍ
ガス噴出孔１１の孔径：０．３ｍｍ
ガス噴出孔１１の数：３７４
レーザービーム照射孔１２が形成される位置：成形面１０ａの中央部
レーザービーム照射孔１２の孔径：１．２ｍｍ
レーザービーム照射孔１２の数：１
ガス４：窒素ガス Diameter D 0 of molding surface 10a: 14 mm
The diameter D 1 of the region 13 where the gas ejection holes 11 are formed: 12 mm
Hole diameter of gas ejection hole 11: 0.3 mm
Number of gas ejection holes 11: 374
Position where laser beam irradiation hole 12 is formed: central portion of molding surface 10a Hole diameter of laser beam irradiation hole 12: 1.2 mm
Number of laser beam irradiation holes 12: 1
Gas 4: Nitrogen gas

（実施例３）
実施例１と同様の方法で調製したガラス原料塊２を用い、図６及び図７に示す第４の実施形態に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊２を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。 (Example 3)
Using the glass raw material lump 2 prepared in the same manner as in Example 1, and using the glass material manufacturing apparatus according to the fourth embodiment shown in FIGS. 6 and 7 under the following conditions, Was heated and melted to produce a glass material. The specific procedure is shown below.

まず、０．２５ｇのガラス原料塊２を成形部材１０の成形面１０ａの上に配置した。次に、ガス供給手段からガス噴出孔１１にガス４を供給し、ガラス原料塊２を成形面１０ａの上方に浮遊させた。この状態で、下方から４つのレーザービーム６をそれぞれレーザービーム照射孔１２を通過させてガラス原料塊２に照射して、ガラス原料塊２を加熱溶融させた。４つのレーザービーム６はそれぞれ、１Ｗ／秒で出力を上昇させ、出力１２．５Ｗ（合計５０Ｗ）となった時点で１５秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。   First, 0.25 g of the glass raw material lump 2 was placed on the molding surface 10 a of the molding member 10. Next, the gas 4 was supplied from the gas supply means to the gas ejection holes 11, and the glass raw material lump 2 was floated above the molding surface 10a. In this state, the four laser beams 6 from below were passed through the laser beam irradiation holes 12 to irradiate the glass raw material lump 2 to heat and melt the glass raw lump 2. The output of each of the four laser beams 6 was increased at 1 W / sec. When the output became 12.5 W (total 50 W), the output was held for 15 seconds, and then the laser irradiation was stopped.

その後、ガラス原料塊２の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は４．６ｍｍであった。   Thereafter, the molten material of the glass raw material block 2 was cooled to obtain a glass material. The diameter of the obtained glass material was 4.6 mm.

ガス噴出孔１１及びレーザービーム照射孔１２の位置及び寸法は、以下の通りである。   The positions and dimensions of the gas ejection holes 11 and the laser beam irradiation holes 12 are as follows.

成形面１０ａの直径Ｄ０：１１ｍｍ
ガス噴出孔１１が形成される領域１３の直径Ｄ１：８ｍｍ
ガス噴出孔１１の孔径：０．２ｍｍ
ガス噴出孔１１の数：２５０
レーザービーム照射孔１２が形成される位置：成形面１０ａの中心から０．９ｍｍ離れた位置であって、正方形の各頂点に該当する位置
レーザービーム照射孔１２の孔径：０．７ｍｍ
レーザービーム照射孔１２の数：４
ガス４：窒素ガス Diameter D 0 of molding surface 10a: 11 mm
The diameter D 1 of the region 13 where the gas ejection holes 11 are formed: 8 mm
Hole diameter of gas ejection hole 11: 0.2 mm
Number of gas ejection holes 11: 250
A position where the laser beam irradiation hole 12 is formed: a position 0.9 mm away from the center of the molding surface 10a and a position corresponding to each apex of the square Hole diameter of the laser beam irradiation hole 12: 0.7 mm
Number of laser beam irradiation holes 12: 4
Gas 4: Nitrogen gas

（実施例４）
実施例１と同様の方法で調製したガラス原料塊２を用い、図８及び図９に示す第５の実施形態に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊２を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。 (Example 4)
Using the glass raw material lump 2 prepared in the same manner as in Example 1, using the glass material producing apparatus according to the fifth embodiment shown in FIGS. 8 and 9 under the following conditions, Was heated and melted to produce a glass material. The specific procedure is shown below.

まず、０．２ｇのガラス原料塊２を成形部材１０の成形面１０ａの上に配置した。成形部材１０としては、炭化ケイ素多孔質体（連通孔の孔径５〜５０μｍ、気孔率４０％）を用いた。次に、ガス供給手段から成形部材１０にガス４を供給し、ガラス原料塊２を成形面１０ａの上方に浮遊させた。この状態で、下方から５つのレーザービーム６をそれぞれレーザービーム照射孔１２を通過させてガラス原料塊２に照射するとともに、上方から２つのレーザービーム８をガラス原料塊２に照射して、ガラス原料塊２を加熱溶融させた。５つのレーザービーム６及び２つのレーザービーム８はそれぞれ、１Ｗ／秒で出力を上昇させ、出力６Ｗ（合計４２Ｗ）となった時点で１５秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。   First, 0.2 g of the glass raw material lump 2 was placed on the molding surface 10 a of the molding member 10. As the molding member 10, a silicon carbide porous body (pore diameter of communication holes of 5 to 50 μm, porosity of 40%) was used. Next, the gas 4 was supplied from the gas supply means to the molding member 10 to float the glass raw material lump 2 above the molding surface 10a. In this state, the five laser beams 6 from below are passed through the laser beam irradiation holes 12 to irradiate the glass raw material lump 2, and the two laser beams 8 are irradiated from above to the glass raw lump 2, and Lump 2 was heated and melted. The output of each of the five laser beams 6 and the two laser beams 8 was increased at 1 W / sec. When the output reached 6 W (total 42 W), the output was held for 15 seconds, and then the laser irradiation was stopped.

その後、ガラス原料塊２の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は３．８ｍｍであった。   Thereafter, the molten material of the glass raw material block 2 was cooled to obtain a glass material. The diameter of the obtained glass material was 3.8 mm.

レーザービーム照射孔１２の位置及び寸法は、以下の通りである。   The positions and dimensions of the laser beam irradiation holes 12 are as follows.

成形面１０ａの直径Ｄ０：１０ｍｍ
レーザービーム照射孔１２が形成される位置：成形面１０ａの中央部及び成形面１０ａの中心から１ｍｍ離れた位置であって、正方形の各頂点に該当する位置
レーザービーム照射孔１２の孔径：０．８ｍｍ
レーザービーム照射孔１２の数：５
ガス４：窒素ガス Diameter D 0 of molding surface 10a: 10 mm
The position where the laser beam irradiation hole 12 is formed: the central portion of the molding surface 10a and the position 1 mm away from the center of the molding surface 10a and the position corresponding to each apex of the square. 8mm
Number of laser beam irradiation holes 12: 5
Gas 4: Nitrogen gas

（比較例１）
実施例１と同様の方法で調製したガラス原料塊２を用い、図１０に示す比較例に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊２を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。 (Comparative Example 1)
By using the glass raw material mass 2 prepared in the same manner as in Example 1 and heating and melting the glass raw material mass 2 under the following conditions using a glass material manufacturing apparatus according to a comparative example shown in FIG. A glass material was produced. The specific procedure is shown below.

まず、０．１５ｇのガラス原料塊２を成形部材３０の上に配置した。次に、ガス供給手段からガス噴出孔３１にガス４を供給し、ガラス原料塊２を成形部材３０の上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源からガス噴出孔３１を通過させてレーザービーム６をガラス原料塊２に照射して、ガラス原料塊２を加熱溶融させた。レーザービーム６は、２Ｗ／秒で出力を上昇させ、出力５０Ｗとなった時点でその出力を保持した。しかしながら、ガラス原料塊２の溶融物の浮遊状態が不安定となり、成形部材３０と接触してしまい、所望のガラス材は得られなかった。   First, 0.15 g of the glass raw material lump 2 was placed on the molding member 30. Next, the gas 4 was supplied from the gas supply means to the gas ejection holes 31 to float the glass raw material lump 2 above the forming member 30. In this state, the laser beam 6 was irradiated to the glass raw material lump 2 from the lower laser light source through the gas ejection holes 31 to heat and melt the glass raw material lump 2. The output of the laser beam 6 was increased at 2 W / sec, and when the output reached 50 W, the output was maintained. However, the floating state of the melt of the glass raw material lump 2 became unstable and came into contact with the molding member 30, and a desired glass material could not be obtained.

ガス噴出孔３１の位置及び寸法は、以下の通りである。   The positions and dimensions of the gas ejection holes 31 are as follows.

ガス噴出孔３１が形成される位置：成形部材３０の中央部
ガス噴出孔３１の孔径：１ｍｍ
ガス噴出孔３１の数：１
ガス４：窒素ガス Position where the gas ejection hole 31 is formed: central part of the molding member 30 Hole diameter of the gas ejection hole 31: 1 mm
Number of gas ejection holes 31: 1
Gas 4: Nitrogen gas

１…ガラス材の製造装置
２…ガラス原料塊
２ａ…レーザー被照射部
３…ガス供給手段
４…ガス
５…レーザー光源
６…レーザービーム
７…レーザー光源
８…レーザービーム
１０…成形部材
１０ａ…成形面
１１…ガス噴出孔
１２…レーザービーム照射孔
１３…領域
１４…保持部材
１５…窓材
１６…管状部材
１６ａ…開口部
３０…成形部材
３１…ガス噴出孔
Ｄ０…成形面１０ａの直径
Ｄ１…領域１３の直径 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass material manufacturing apparatus 2 ... Glass raw material lump 2a ... Laser irradiation part 3 ... Gas supply means 4 ... Gas 5 ... Laser light source 6 ... Laser beam 7 ... Laser light source 8 ... Laser beam 10 ... Shaping member 10a ... Shaping surface Reference Signs List 11 gas ejection hole 12 laser beam irradiation hole 13 region 14 holding member 15 window member 16 tubular member 16a opening 30 molding member 31 gas ejection hole D 0 diameter D 1 of molding surface 10a Diameter of region 13

Claims (9)

ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する方法であって、
下方から上方に向かってガスを噴出させて前記ガラス原料塊を浮遊させるガス噴出孔と、下方から前記ガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させるレーザービーム照射孔とを有する成形部材を準備する工程と、
前記ガラス原料塊を前記成形部材の上に配置し、前記ガス噴出孔からガスを噴出することにより、前記ガラス原料塊を浮遊させた状態で、前記レーザービームを前記レーザービーム照射孔を通過させて前記ガラス原料塊に照射し、前記ガラス原料塊を加熱溶融する工程とを備え、
前記レーザービーム照射孔は前記ガスを噴出しないよう、前記ガス噴出孔とは別に設けられている、ガラス材の製造方法。 A method of producing a glass material by cooling after heating and melting the glass raw material mass in a floating state,
A molding member having a gas ejection hole for ejecting a gas from below to float the glass raw material lump and a laser beam irradiation hole for passing a laser beam applied to the glass raw material lump from below is prepared. Process and
By disposing the glass raw material lump on the molding member and ejecting a gas from the gas ejection hole, in a state where the glass raw material lump is suspended, the laser beam is passed through the laser beam irradiation hole. Irradiating the glass raw material mass, and heating and melting the glass raw material mass ,
The laser beam irradiation holes so as not to eject the gas, said gas ejection holes that are provided separately, the manufacturing method of glass material. 前記レーザービーム照射孔に、前記レーザービームを通過させる管状部材が接続されている、請求項１に記載のガラス材の製造方法。   The method for producing a glass material according to claim 1, wherein a tubular member that allows the laser beam to pass therethrough is connected to the laser beam irradiation hole. 前記レーザービーム照射孔が、前記レーザービームを透過する窓材により封止されている、請求項１または２に記載のガラス材の製造方法。   The method for manufacturing a glass material according to claim 1, wherein the laser beam irradiation hole is sealed with a window material that transmits the laser beam. 前記管状部材が、前記レーザービームを透過する窓材により封止されている、請求項２または３に記載のガラス材の製造方法。   The method for manufacturing a glass material according to claim 2, wherein the tubular member is sealed with a window material that transmits the laser beam. 前記レーザービーム照射孔が前記成形部材の中央部に形成されており、前記ガス噴出孔が前記レーザービーム照射孔より外側に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス材の製造方法。   The glass according to any one of claims 1 to 4, wherein the laser beam irradiation hole is formed at a central portion of the molding member, and the gas ejection hole is formed outside the laser beam irradiation hole. The method of manufacturing the material. 前記レーザービーム照射孔の孔径は、前記ガス噴出孔の孔径より大きい、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス材の製造方法。   The method for manufacturing a glass material according to claim 1, wherein a diameter of the laser beam irradiation hole is larger than a diameter of the gas ejection hole. 前記レーザービーム照射孔の孔径は、前記ガス噴出孔の孔径の１．１〜１０倍である、請求項６に記載のガラス材の製造方法。   The method for producing a glass material according to claim 6, wherein the diameter of the laser beam irradiation hole is 1.1 to 10 times the diameter of the gas ejection hole. 前記成形部材が多孔質材料から構成されており、前記ガス噴出孔が前記多孔質材料の連通孔である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス材の製造方法。   The method for producing a glass material according to any one of claims 1 to 7, wherein the molding member is formed of a porous material, and the gas ejection holes are communication holes of the porous material. ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する装置であって、
下方から上方に向かってガスを噴出させて前記ガラス原料塊を浮遊させるガス噴出孔と、下方から前記ガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させるレーザービーム照射孔とを有する成形部材と、
前記ガス噴出孔に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記レーザービームを出射するレーザー光源とを備え、
前記レーザービーム照射孔は前記ガスを噴出しないよう、前記ガス噴出孔とは別に設けられており、
前記成形部材の上に配置された前記ガラス原料塊に向かって、前記ガス噴出孔からガスを噴出することにより、前記ガラス原料塊を浮遊させ、前記レーザー光源からの前記レーザービームを前記レーザービーム照射孔を通過させ、前記ガラス原料塊に照射して加熱溶融する、ガラス材の製造装置。 An apparatus for manufacturing a glass material by cooling after heating and melting the glass raw material mass in a floating state,
A gas ejection hole for ejecting gas upward from below to float the glass raw material lump, and a molding member having a laser beam irradiation hole for passing a laser beam applied to the glass raw material lump from below,
Gas supply means for supplying the gas to the gas ejection holes,
A laser light source for emitting the laser beam,
The laser beam irradiation hole is provided separately from the gas ejection hole so as not to eject the gas,
By injecting gas from the gas ejection holes toward the glass raw material lump disposed on the molding member, the glass raw material lump is floated, and the laser beam from the laser light source is irradiated with the laser beam. An apparatus for manufacturing a glass material, which passes through a hole, irradiates the glass raw material mass, and heats and melts the mass.
JP2016083782A 2016-04-19 2016-04-19 Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material Active JP6631380B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016083782A JP6631380B2 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016083782A JP6631380B2 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017193459A JP2017193459A (en) 2017-10-26
JP6631380B2 true JP6631380B2 (en) 2020-01-15

Family

ID=60155819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016083782A Active JP6631380B2 (en) 2016-04-19 2016-04-19 Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6631380B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108483870B (en) * 2018-06-05 2023-07-21 台玻安徽玻璃有限公司 Cooling system for electronic-grade float glass
WO2022118950A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 株式会社ニコン Holding member, glass manufacturing device in which same is used, and glass manufacturing method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4789086B2 (en) * 2005-03-08 2011-10-05 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 Production method of barium titanium oxide glass by containerless solidification method
JP6699293B2 (en) * 2016-03-30 2020-05-27 日本電気硝子株式会社 Glass material manufacturing method and manufacturing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017193459A (en) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6385662B2 (en) Manufacturing method of glass material
WO2015190323A1 (en) Method for manufacturing glass material and device for manufacturing glass material
JP6631380B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for glass material
JP6274042B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus
JP6699293B2 (en) Glass material manufacturing method and manufacturing apparatus
JP2005272178A (en) Silica glass crucible
JP6094427B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus
CN108290765B (en) Method and apparatus for manufacturing glass material
JP2015129061A (en) Production method of glass material and production apparatus of glass material
JP6578906B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus
WO2016009882A1 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing device
JP6364950B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus
JP6273549B2 (en) Glass material manufacturing method, glass material manufacturing apparatus and glass material
WO2016199239A1 (en) Method for producing glass material, device for producing glass material, and glass material
JP6610405B2 (en) Manufacturing method of glass material
JP6885435B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing equipment
JP2018111645A (en) Manufacturing method of glass material and manufacturing apparatus of glass material
WO2016199240A1 (en) Glass material production method
JP6447361B2 (en) Manufacturing method of glass material
JP6485169B2 (en) Manufacturing method of glass material
JP6519947B2 (en) Method of manufacturing glass material and manufacturing apparatus of glass material
JP2015129060A (en) Production method of glass material
JP6687138B2 (en) Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus
JP2018168066A (en) Production method of glass material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190917

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6631380

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150