JP7023130B2 - カーボン電極及び石英ガラスるつぼの製造方法 - Google Patents
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Description
直径57.3mmの丸棒形状のカーボン電極を用いたアーク放電法により、口径32インチ(約81cm)石英ガラスるつぼを製造し、石英ガラスるつぼを評価した。製造したるつぼ内に落下した複数個のシリカヒュームの合計表面積が50mm2以上であれば付着物不良と定義し、付着物不良発生率を調査した。付着物不良発生率が4%以下であれば合格とした。このうち、付着物不良発生率が2%以下である場合を合格(優良)とした。付着物不良発生率が4%超であれば不合格とした。また、アークの形成が不十分、不安定である場合はアークがやや不良であると評価した。
図1(a)に示した態様のカーボン電極を作製した。丸棒電極状に環状の溝を形成した。環状の溝(凹部)の本数、溝の位置(電極先端からの距離)、溝と溝の間隔、溝の幅、溝の深さは表1に示した通りとした。図2に示した20mm×20mmの範囲内で凹部の占める割合(%)は表1中に示したようになる。実施例1-1~1-9は、いずれも、カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、溝が形成された例である。このカーボン電極を用いて石英ガラスるつぼを製造した。
比較例1-1では、溝を形成せず、その他の凹凸を形成しない丸棒カーボン電極とした。比較例1-2、1-3では、溝を形成したが、カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内ではない箇所に形成した。形成した溝は表1中に記載した通りである。
図1(b)に示した態様のカーボン電極を作製した。丸棒電極状に環状の凸部を形成した。環状の凸部の本数、凸部の位置(電極先端からの距離)、凸部間の間隔、凸部の幅、凸部の高さは表2に示した通りとした。図2に示した20mm×20mmの範囲内で凸部の占める割合(%)は表2中に示したようになる。実施例2-1は、カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、凸部が形成された例である。このカーボン電極を用いて石英ガラスるつぼを製造した。
図1(c)に示した態様のカーボン電極を作製した。丸棒電極状に半球状の窪みとなる凹部を形成した。凹部径、凹部の位置(電極先端からの距離)、凹部間の最短距離、凹部の深さは表3に示した通りとした。図2に示した20mm×20mmの範囲内で凹部の占める割合(%)は表3中に示したようになる。実施例3-1、3-2は、カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、凹部が形成された例である。このカーボン電極を用いて石英ガラスるつぼを製造した。
図1(d)に示した態様のカーボン電極を作製した。丸棒電極状に半球状の突起となる凸部を形成した。凸部径、凸部の位置(電極先端からの距離)、凸部間の最短距離、凸部の高さは表4に示した通りとした。図2に示した20mm×20mmの範囲内で凹部の占める割合(%)は表4中に示したようになる。実施例4-1、4-2は、カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、凸部が形成された例である。このカーボン電極を用いて石英ガラスるつぼを製造した。
図1(e)に示した態様のカーボン電極を作製した。カーボン電極のアーク放電がなされる先端部から、カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、ねじ切り溝を形成した。ネジ山の高さ(ねじ切り溝の深さ)、ねじ切り加工の位置(電極先端からの距離)、ネジ山のピッチは表5に示した通りとした。このカーボン電極を用いて石英ガラスるつぼを製造した。
Claims (5)
- 石英ガラスるつぼを製造するためのアーク放電に用いられるカーボン電極であって、
前記アーク放電がなされる先端部から、前記カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内において、前記カーボン電極の表面に凹部パターン及び凸部パターンの少なくともいずれかが形成されているものであることを特徴とするカーボン電極。 - 前記凹部パターン及び凸部パターンの少なくともいずれかとして、複数の凹部及び複数の凸部の少なくともいずれかが形成されており、
前記凹部の深さ又は前記凸部の高さが2.0mm以上10.0mm以下であり、前記カーボン電極の前記凹部及び前記凸部が形成されていない表面を基準面として、前記カーボン電極の長手方向の少なくとも50mmから130mmまでの範囲内の任意の前記カーボン電極の長手方向20mm×円周方向20mmの範囲において、前記凹部及び凸部の少なくともいずれかが10%以上90%以下の面積割合で存在していることを特徴とする請求項1に記載のカーボン電極。 - 前記凹部パターン及び凸部パターンの少なくともいずれかとして、溝及び突起の少なくともいずれかが形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカーボン電極。
- 前記凹部パターン及び凸部パターンの少なくともいずれかとして、ねじ切り溝が形成されており、
該ねじ切り溝の深さが2.0mm以上10.0mm以下であり、ピッチが1.0mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のカーボン電極。 - 石英ガラスるつぼを製造する方法であって、
前記石英ガラスるつぼの原料となる原料石英粉を準備してるつぼ形状に成形する工程と、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のカーボン電極を用いてアーク放電を行い、前記るつぼ形状に成形した原料石英粉を溶融する工程とを有することを特徴とする石英ガラスるつぼの製造方法。
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