CN101293187A - 熔融物流出喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种熔融物流出喷嘴，其在制造微小的球状颗粒或预成形件材料时，熔融物在喷嘴上润湿上升的情况非常少，而且可以容易地完全去除已在喷嘴的前端润湿上升的玻璃。熔融物流出喷嘴(1)从前端(2)流出熔融物且具有熔融物的流道(6)，包括面向流道(6)的内表面(31)、覆盖此内表面(31)的外表面(32)、以及在前端(2)连接内表面(31)及外表面(32)的端面(21)。外表面(32)的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

Description

熔融物流出喷嘴

技术领域

本发明涉及一种熔融物流出喷嘴，其用于使熔融玻璃等熔融物流出而形成球状、椭球状或扁平球状等大致呈球状的成形体。本发明尤其优选涉及一种用来使微小的球状颗粒成形的熔融物流出喷嘴，此微小的球状颗粒用作通过精密压制而获得光学元件的预成形件材料、或者半导体装置等中的微型焊接(Micro-soldering)所使用的焊球等微细金属球，所述光学元件包括DVD(Digital Versatile Disc，数字通用光盘)、CD(Compact Disc，光盘)、光磁盘(MO，Magneto-optical Disc)等的光学读取透镜、附带相机的手机用透镜、光通信用透镜或者用于光学设备等的透镜或棱镜等。

背景技术

近年来，随着微工程学(Micro Engineering)的发展，业界正在开发用于设计、制造由微透镜等微小光学元件构成的微型光学系统的技术。特别是从开始研究光通信系统的实际应用起，便开始广泛地采用微透镜作为DVD、CD、光磁盘(MO)等的光学读取透镜、用于附带相机的手机的透镜、光通信用透镜或用于光学设备等的透镜或棱镜等光学元件、光纤或半导体激光器的成像元件，从而使得微透镜得到实际应用。

另一方面，随着光盘及DVD的普及，对于用于光盘及DVD的读取器(pick up)的透镜、或用于摄影机的透镜等而言，虽然这些透镜的外径较小，但也要求这些透镜具有高精度的光学性能。

为了由玻璃加工出所述产品，之前例如是通过研磨来直接对玻璃进行球面加工等的，但成本高且加工时间也长。

而且，在非常多的领域中，对于要求窄粒度分布及高真球度的微细金属球的需求正在提高，例如半导体装置等中所进行的微型焊接用的焊球、用于微电机等的微细滚珠轴承用的滚珠等。

因此，业界研究出了高精度且低成本地大量生产玻璃制的所述元件或微小金属球的方法(例如专利文献1)。

在专利文献1所揭示的方法中，是一边对熔融玻璃施加振动，一边通过管口(orifice)将熔融玻璃排出到空气中，形成玻璃滴，并使此玻璃滴一边滴落一边凝固，从而制造出微小的球状颗粒。在制造此种微小的球状颗粒的过程中，一般当使坩埚内的玻璃熔融而澄清时，在熔融玻璃的流出管的内部或喷嘴前端的内部先使玻璃固化，在开始成形球状颗粒时将流出管升温，利用燃烧器等对在喷嘴前端的内部固化的玻璃进行加热，以使熔融玻璃开始流出。然而，当熔融玻璃开始流出时玻璃会在喷嘴的外表面润湿上升，有时会在喷嘴的前端形成团状。在此种状态下，无法使熔融玻璃作为固定流量且固定形状的玻璃流流出，从而无法获得高精度的微小球状颗粒。因此，考虑有如下方法，即，通过使玻璃流出暂时停止并利用燃烧器等进行加热而去除已在喷嘴的前端润湿上升的玻璃，但此方法无法充分地将玻璃从喷嘴的前端去除，而残留在喷嘴的前端的玻璃会进一步引发润湿上升，因此无法稳定地制造微小的球状颗粒。

而且，专利文献2及3中揭示了一种成形方法，此方法利用重力与熔融玻璃的表面张力，使流出管前端的熔融玻璃分离并滴下熔融玻璃块，而成形为球状或椭球状的玻璃体(预成形件材料)。然而，在制造此种玻璃体的方法中，熔融玻璃润湿上升而附着在喷嘴的前端附近，大多情况下无法流出固定流量且固定形状的玻璃流。而且，润湿上升的玻璃会长时间保持在喷嘴的前端附近，并因外部气体而冷却到一定温度，因此玻璃会在喷嘴的前端附近发生失透(devitrification)，此产生了失透的熔融玻璃混入到滴落的玻璃滴中，容易使所获得的玻璃体中产生因失透引起的不良。

因此，业界要求开发出一种熔融物流出喷嘴，此喷嘴不会使玻璃等的熔融物润湿上升而附着在喷嘴上，可流出固定流量且固定形状的熔融物流，且可成形出预成形件材料或玻璃元件等的球状颗粒。

专利文献1：日本专利特开2003-104744号公报

专利文献2：日本专利特公平7-51446号公报

专利文献3：日本专利特开2001-089159号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔融物流出喷嘴，其用于使熔融物从熔融物流出喷嘴流出，在熔融物滴落的过程中，利用重力及表面张力高精度地大量制造微小的球状颗粒或预成形件材料的方法或装置中，所述熔融物流出喷嘴在制造微小的球状颗粒或预成形件材料时熔融物在喷嘴上润湿上升的情况非常少，且可容易并完全地去除已在喷嘴的前端润湿上升的玻璃。

本发明者们发现：在用于使熔融物流出而形成微小的球状颗粒或预成形件材料的装置中的熔融物流出喷嘴中，通过将外表面的表面的中心线平均粗糙度(Ra)(centerline average roughness)设定在规定范围内，几乎不会发生熔融物的润湿上升的情况，且可高精度、稳定且大量地形成微小的熔融物滴等球状颗粒或预成形件材料，从而完成了本发明。

更具体而言，本发明提供如下所述内容。

(1)一种熔融物流出喷嘴，其具有熔融物的流道且从前端流出熔融物，所述熔融物流出喷嘴包括：

面向所述流道的内表面；

覆盖所述内表面的外表面；以及

在所述前端连接所述内表面及所述外表面的端面；

所述外表面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

(2)如(1)所述的熔融物流出喷嘴，所述端面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

(3)如(1)或(2)所述的熔融物流出喷嘴，所述内表面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

(4)如(1)至(3)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，至少所述外表面由铂或铂合金而形成。

(5)如(1)至(4)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，所述外表面的与熔融物流出方向垂直的截面大致为圆形或大致为椭圆形。

(6)如(1)至(5)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，所述端面与熔融物流出方向垂直。

(7)如(1)至(6)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，所述内表面在所述前端与熔融物流出方向垂直的截面积a₁小于或等于40mm²。

(8)如(1)至(7)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，所述内表面的与熔融物流出方向垂直的截面大致为圆形。

(9)如(1)至(7)中任一项所述的熔融物流出喷嘴，熔融物是熔融玻璃。

(10)一种球状颗粒成形装置，其具有(1)至(9)中任一项所述的熔融物流出喷嘴。

(11)一种球状玻璃成形装置，其具有(1)至(9)中任一项所述的熔融物流出喷嘴。

(12)一种玻璃成形体成形装置，其具有(1)至(9)中任一项所述的熔融物流出喷嘴。

(13)一种球状颗粒制造方法，其使用(10)所述的球状颗粒成形装置来使熔融物成形为球状。

(14)一种球状玻璃制造方法，其使用(11)所述的球状玻璃成形装置来使玻璃成形为球状。

(15)一种玻璃成形体制造方法，其使用(12)所述的玻璃成形体成形装置来制造玻璃成形体。

发明的效果

本发明可获得如下所述的熔融物流出喷嘴，其用于制造熔融物成形体、优选制造微小的球状颗粒或预成形件材料，在此熔融物流出喷嘴中熔融物润湿上升的情况非常少，且可以容易并完全地去除已在喷嘴的前端润湿上升的玻璃。

因此，本发明的熔融物流出喷嘴可较好地用于制造熔融物成形体、优选制造微小的球状颗粒或预成形件材料。

附图说明

图1是本发明的实施方式的熔融物流出喷嘴的立体图。

图2是表示图1的熔融物流出喷嘴的各内表面及各外表面的透视图。

图3是图1的熔融物流出喷嘴的纵截面图。

图4是图1的熔融物流出喷嘴的平面图。

图5是举例表示本发明的熔融物流出喷嘴的变化例的平面图。

图6是已安装了图1的熔融物流出喷嘴的球状颗粒成形装置的截面图。

符号说明

1熔融物流出喷嘴            2前端             21端面

3流出部                    31内表面          32外表面

4倾斜部                    41第二内表面      42第二外表面

5流入部                    51第三内表面      52第三外表面

6流道                      7球状颗粒成形装置 8保持容器

9炉体           10引导流道        11回收装置

111液体         A1第一流道截面    a1第一流道截面积

具体实施方式

以下，具体地说明本发明。

本发明的熔融物流出喷嘴在内部具有熔融物的流道，从前端流出熔融物，且包括面向流道的内表面、覆盖内表面的外表面、以及在前端连接内表面及外表面的端面，并且外表面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

以下，详细地说明本发明的熔融物流出喷嘴的实施方式，但本发明不受以下实施方式的任何限定，可在本发明的目的范围内进行适当改变后再实施本发明。另外，有时会适当省略说明重复的部分，其并非对发明要旨的限定。

参照图1～图4来说明本发明的熔融物流出喷嘴的实施方式。图1是本发明实施方式的熔融物流出喷嘴1的立体图，图2是表示本发明实施方式的熔融物流出喷嘴1的各内表面及各外表面的立体图。图3是以与熔融物流出方向平行且通过熔融物流出喷嘴1的中心的平面切断所述熔融物流出喷嘴1而成的纵截面图。图4是本发明实施方式的熔融物流出喷嘴1的平面图。

如图2、图3所示，本实施方式的熔融物流出喷嘴1包括面向流道6的内表面31、覆盖内表面31的外表面32、以及在前端2连接内表面31及外表面32的端面21，且外表面32的表面的中心线平均粗糙度(Ra)设定在规定的范围内。进而，所述筒状的熔融物流出喷嘴1包括使熔融物流出的流出部3、与流出部3相连的倾斜部4、以及与倾斜部4相连且流入熔融物的流入部5，且内部形成着使熔融物流动的流道6，流道6的形状包括：内表面31，其位于熔融物的流出侧；第二内表面41，其与内表面31相连，且其截面积从第一流道截面积a₁向第二流道截面积a₂变化；以及第三内表面51，其与第二内表面41相连，且具有第二流道截面积a₂，而且所述流道6的形状呈现出第二流道截面积a₂大于第一流道截面积a₁的形状。

此处，所谓流道截面，是指出现在与熔融物流出方向垂直的截面上的、由熔融物流出喷嘴1内侧的面(内表面31、第二内表面41、及第三内表面51)所包围的面，所谓流道截面积是指所述流道截面的面积。而且，所谓第一流道截面积a₁，是指出现在与熔融物流出方向(图3的箭头方向)垂直的截面上的内表面31部分的流道截面(图2的A₁)的面积，而且，所谓第二流道截面积a₂，是指出现在与熔融物流出方向垂直的截面上的第三内表面51部分的流道截面(图2的A₂)的面积。

而且，熔融物流出喷嘴1的外表面形状包括：外表面32，其位于熔融物的流出侧且具有第一外形截面积b₁；第二外表面42，其与外表面32相连，且其截面积从第一外形截面积b₁向第二外形截面积b₂变化；以及第三外表面52，其与第二外表面42相连，且具有第二外形截面积b₂，而且所述熔融物流出喷嘴1的外表面形状呈现出第一外形截面积b₁小于第二外形截面积b₂的形状。

此处，所谓外形截面，是指出现在与熔融物流出方向垂直的截面上的、由熔融物流出喷嘴1的外形(外表面32、第二外表面42、及第三外表面52)所包围的面，所谓外形截面积，是指所述外形截面的面积。而且，所谓第一外形截面积b₁，是指外表面32部分的出现在与熔融物流出方向垂直的截面上的由熔融物流出喷嘴1的外形所包围的截面(图2的B₁)的面积，所谓第二外形截面积b₂，是指第二外表面52的出现在与熔融物流出方向垂直的截面上的由熔融物流出喷嘴1的外形所包围的截面(图2的B₂)的面积。

本实施方式的熔融物流出喷嘴1是以外表面32的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm的方式(参照图1)形成了外表面32。

对于熔融物流出喷嘴1而言，虽然因玻璃等的熔融物成分、由熔融物成分所决定的熔融物的粘度、以及熔融物流出喷嘴的原材料成分而有所不同，但一般而言，其具有对于熔融物容易润湿的性质。如果熔融物相对于熔融物流出喷嘴1的润湿性较高，则当熔融物开始流出时或熔融物流出时，会产生如下现象：熔融物会绕到熔融物流出喷嘴1的外表面侧，并且在熔融物流出喷嘴1的外表面向上方润湿上升。接着，润湿上升的熔融物会在熔融物流出喷嘴1的前端2结成块，从而导致熔融物难以流出。或者，因熔融物润湿上升而产生失透，从而致使所获得的成形体产生不良。

通过将熔融物流出喷嘴1的外表面32的中心线平均粗糙度(Ra)设定在规定的范围内，可容易地将润湿上升而附着的熔融物从外表面32去除。而且，因为通过改变外表面32的中心线平均粗糙度(Ra)，可改变外表面32相对于熔融物的润湿性，所以可防止熔融物润湿上升而附着在熔融物流出喷嘴1的外表面32上。因此，可使流量一定且形状一定的玻璃流稳定地从熔融物流出喷嘴1流出，从而可高精度、稳定且大量地形成微小的球状颗粒或预成形件材料。

此处，熔融物流出喷嘴1的外表面32的中心线平均粗糙度(Ra)优选小于或等于1.6μm，更优选小于或等于0.8μm，最优选小于或等于0.2μm。通过将中心线平均粗糙度(Ra)设定为小于或等于1.6μm，可有效地抑制润湿性较大的材料对于玻璃的润湿上升，并可容易地去除附着在外表面32上的熔融物。

其中，为了使熔融物流出喷嘴1的加工成本低廉，熔融物流出喷嘴1的外表面32的中心线平均粗糙度(Ra)优选超过0.025μm。

此处，中心线平均粗糙度(Ra)是依据JIS-B0601：2001而测定出的值，当无法根据JIS-B0601：2001测定出所述中心线平均粗糙度时，是以由超硬材料形成的不同粗糙度的标准试样为参考，在显微镜下与加工中的产品进行比较后测定的值。

而且，除了外表面32以外，端面21(参照图4)或内表面31(参照图3)的中心线平均粗糙度(Ra)也优选小于或等于1.6μm，端面21及内表面31的中心线平均粗糙度(Ra)更优选与外表面32的中心线平均粗糙度相同。通过将端面21及内表面31的中心线平均粗糙度(Ra)设定在所述范围内，可使熔融物稳定地流下，从而提高成形品的精度及均匀性。

熔融物流出喷嘴1的流道6的流道截面A₁、A₂以及外表面形状的外形截面B₁、B₂的形状无特别限定，但考虑到易加工性、熔融物流出喷嘴1的强度、以及减少熔融物的乱流等观点，优选在所有位置均为相似的形状。而且，考虑到可使附着在外表面32上的熔融物容易脱离等观点，外表面32的位置的外形截面更优选大致为圆形或大致为椭圆形；考虑到从熔融物流出喷嘴1的流出口流出后的熔融物的流出形状容易形成为圆柱状、容易获得大致球状或大致为椭球状的成形体等观点，内表面31的位置的流道截面更优选大致为圆形或大致为椭圆形。进而，最优选为在熔融物流出喷嘴1中不存在壁厚不均，且流道截面与外形截面为同心圆，其原因在于：熔融物流出喷嘴1的附近的熔融物的温度分布容易变得均一，且容易获得质地均匀的成形体。

熔融物流出喷嘴1的端面21只要在前端2连接内表面31及外表面32即可，其形状并无特别限定，但优选与熔融物流出方向垂直。通过使端面21与熔融物流出方向垂直，可容易地形成端面21，并且可充分提高流出口附近的机械强度。

可根据想要制造的球状颗粒的大小，适当地设计熔融物流出喷嘴1的内表面31(即，前端的内表面)部分的流道截面积a₁(参照图2)的大小。当想要成形出直径大于或等于6mm的球状颗粒或预成形件材料时，流道截面积a₁的上限优选小于或等于40mm²；当想要成形出直径大于或等于2.5mm且小于6mm的球状颗粒或预成形件材料时，流道截面积a₁的上限优选小于或等于30mm²；当想要成形出直径小于2.5mm的球状颗粒或预成形件材料时，流道截面积a₁的上限优选小于或等于40mm²。只要使流道截面积a₁的大小处于此范围内，则可较佳地用于制造球状颗粒或预成形件材料。

另外，在与熔融物流出方向垂直的方向上切断熔融物流出喷嘴1而成的截面形状，并未特别规定为如本实施方式般的圆形，也可以是例如图5所示的椭圆形、四边形等形状。

作为构成本发明的熔融物流出喷嘴1的材料，可列举铂、铂合金等。铂或铂合金具有在高温下较为稳定、且不易使杂质混入到熔融物中的性质，因此可较佳地用于制造需要特别高的熔融温度或杂质较少的玻璃。

本发明的熔融物流出喷嘴1可与引导流道成为一体，也可在引导流道与熔融物流出喷嘴1之间设置装卸功能，并将熔融物流出喷嘴1安装到引导流道上使用，所述引导流道用于从保持容器向熔融物流出喷嘴1引导熔融物。

作为具体例，使形成有引导流道的出口的面的前端部与熔融物流出喷嘴1的流入部5，以所述出口与流入部5连接的方式将两者贴紧，利用螺栓固定等方法来安装或焊接所述前端部与流入部5。此时，如果未适当地贴紧所述前端部与流入部5，则熔融物会进入导管部的前端部与熔融物流出喷嘴1之间，从而熔融物会从熔融物流出喷嘴1漏出，因此在安装所述两个部件时，必须至少使所述两个部件贴紧到熔融物不会泄漏的程度。

例如通过机械加工来制作本发明的熔融物流出喷嘴1。具体而言，将市场出售的普通车刀或钻头加以改造后制作出特别的工具，使用此工具在圆柱状的材料中心开出接近规定孔径大小的通孔，制作出半成品。然后，制作出与规定的孔径相符的线材，使用线材与金刚石的研磨剂来对通孔内侧的面进行线材研磨加工。接着，将此材料的外侧的面切削为规定的外表面形状，并通过例如使用了研磨布(abrasive cloth)或磨石(grind stone)等的研磨加工，来制作具有所期望的中心线平均粗糙度(Ra)的熔融物流出喷嘴1。另外，所述熔融物流出喷嘴1的制作方法仅为一例，还可利用其他方法来制作具有所期望的中心线平均粗糙度(Ra)的熔融物流出喷嘴1。

球状颗粒成形装置

接着，对使用了本发明的熔融物流出喷嘴1来制造球状玻璃等球状颗粒的球状颗粒成形装置的一例进行说明。再者，此球状颗粒成形装置仅为例示之用，本发明并不受到以下内容的任何限定，只要是可将熔融物成形为球状颗粒的装置即可。

图6是安装了本发明的熔融物流出喷嘴1的球状颗粒成形装置7的截面图。球状颗粒成形装置7包括：铂制等的保持容器8，其保持玻璃、金属、或树脂等的熔融物C；以及炉体9，其对保持容器8进行加热及/或连接(支持)。而且，在保持容器8的下部连接着用来将熔融物C引导向熔融物流出喷嘴1的引导流道10，熔融物C从保持容器8经过引导流道10，并从熔融物流出喷嘴1呈柱状地流出。流出的熔融物C在空中滴落，在滴落的过程中受到重力或表面张力的作用而分离，从而形成为球状。所形成的球状颗粒滴落到回收装置11中的液体111中。

熔融物C只要是欲制成球状颗粒的材料，则无特别限定，可包含将无机组合物、金属、或有机组合物等熔融而成的材料，可以是熔融玻璃、熔融金属、熔融树脂等。

保持容器8包括搅拌机81与加热装置(未图示)，所述搅拌机81用于搅拌保持容器8内的熔融物C。就保持容器8而言，只要可使由玻璃、金属或树脂等形成的原料熔融即可，可使用众所周知的保持容器。

当熔融物C为熔融玻璃时，保持容器8可使玻璃熔融、澄清，并且，例如也可使用加热器(未图示)等众所周知的装置来使熔融物的温度保持为规定的温度。此外，搅拌机81在水平方向上旋转，利用搅拌翼(未图示)来搅拌熔融物，使熔融物变得均匀，但也可根据需要而省略所述搅拌机81。

覆盖保持容器8的周围且由耐火砖等耐热材料形成的炉体9，只要可承受保持容器8的温度即可，不对其材质等作特别限定。

引导流道10连接于保持容器8的下部，以向熔融物流出喷嘴1引导保持容器8中的熔融物C。在引导流道10中设置着未图示的加热器，通过对引导流道10的温度进行控制，可控制引导流道10中的熔融物的粘性，并且可控制引导流道10中的熔融物C的流速。

熔融物流出喷嘴1与引导流道10连接，引导流道10与熔融物流出喷嘴1内的流道6连通。再者，熔融物流出喷嘴1也可与引导流道10成为一体。而且，也可设置未图示的加热器，以能够对从熔融物流出喷嘴1的前端2流出的熔融物C的温度进行控制，从而控制熔融物C的粘性。加热方式可以是用众所周知的方式，例如通电加热、高频加热、红外线加热、或者使用燃烧器等通过燃烧气体等而进行加热的方式等。

为了容易地获得质量精度更高的球状颗粒，也可根据需要将使引导流道10及/或熔融物流出喷嘴1振动的激振器连接于引导流道10及/或熔融物流出喷嘴1。再者，将激振器直接安装到熔融物流出喷嘴1及/或引导流道10上，也可获得所期望的效果。

而且，在保持容器8上设置着原料投入口(未图示)。保持容器8也可采用当原料投入口关闭时成为密闭状态的构造。此外，当在保持容器8中设置着压力调节装置(未图示)时，保持容器8也可采用具备耐压性的构造，此构造在结构上可承受利用压力调节装置来进行加压或减压时的压力变化。

压力调节装置可对保持容器8内的熔融物C的液面施加压力，并且可无论保持容器8内的熔融物C的存储量而使固定量的熔融物C流出到引导流道10中。

例如，当保持容器8内的熔融物C的存储量较多时，利用压力调节装置来减小保持容器8内的压力，从而可防止熔融物C大量流出到引导流道10中。此外，当保持容器8内的熔融物C的存储量较少时，利用压力调节装置来增加保持容器8内的压力，从而可防止熔融物C难以流出到引导流道10中。再者，压力调节装置也可利用密封的炉体9内部的压力来进行压力调节。

接着，对使用球状颗粒成形装置7来制造球状颗粒的方法进行说明，在此球状颗粒成形装置7中安装了本发明的所述熔融物流出喷嘴1。

首先，使包含玻璃或金属等的原料熔融，并将熔融物保持在保持容器8。也可根据需要而使搅拌机81旋转，并利用搅拌翼来搅拌熔融物，以使此熔融物变得均匀。

接着，将所述熔融物从引导流道10引导到本发明的熔融物流出喷嘴1中，并使熔融物从熔融物流出喷嘴1流出。熔融物从熔融物流出喷嘴1呈细径的连续流的状态或者呈滴下的状态在空中滴落。

在空中滴落的熔融物受到重力及表面张力的作用而成形为球状后，被回收到回收装置11中。此时，使形成为球状的熔融物滴落到回收装置11内的液体111中，由此利用液体111来吸收冲击，并且对形成为球状的熔融物进行冷却。

球状颗粒成形方法

接着，根据图6来说明利用所述球状颗粒成形装置7来成形出球状颗粒的方法。

球状颗粒的成形方法，是使熔融物从喷嘴流出并成形为熔融物滴等球状颗粒的方法，此成形方法中，使用本发明的熔融物流出喷嘴1来作为所述喷嘴。

在熔融物滴等球状颗粒的成形方法中，利用众所周知的方法来调配作为起始原料的熔融物，通过澄清、搅拌来使此熔融物变得均匀，并将此熔融物存储到保持容器8内。在铂制保持容器8的底部连接着引导流道10，此引导流道10用于将内部的熔融物C引导到熔融物流出喷嘴1中，熔融物C经过引导流道10后到达熔融物流出喷嘴1。

为了使内部的熔融物C保持适当的温度，对保持容器8、引导流道10、熔融物流出喷嘴1进行温度控制，使固定流量的熔融物C从熔融物流出喷嘴1的流出部3流出。

从熔融物流出喷嘴1呈柱状地流出的熔融物C，陆续分离成固定重量的熔融物滴，并受到表面张力的作用而形成为球状颗粒。

作为所述固定重量的熔融物的分离方法，也可通过对熔融物流出喷嘴1及引导流道10的温度进行控制，从而控制熔融物的粘性，使得熔融物的流速及流量也随着粘性的变化而变化，并使熔融物以连续流的形态从熔融物流出喷嘴1流出后，使熔融物由所述连续流变成呈一列滴下的液滴状熔融物块。

实施例

以下，说明本发明的实施例，本发明的范围并不限定于下述实施例。

<实施例>

制作出用以制造直径为1mm的微小球状颗粒的喷嘴。准备由铂形成的圆柱状材料，并且利用对市场出售的车刀或钻头加以改造后而获得的工具，在此材料中心开出孔径为0.8mm的通孔。然后，制作直径为0.5mm的线材，使用线材与金刚石的研磨剂来对通孔内侧的面进行线材研磨加工。并且，将此材料的端部及外侧的面切削为规定形状，通过使用了研磨布或砥石等的研磨加工，获得内表面、外表面、及端面具有0.2μm的中心线平均粗糙度(Ra)的熔融物流出喷嘴。此处，以由超硬材料形成的不同粗糙度的标准试样为参考，在显微镜下一边与加工中的制品进行比较，一边掌握研磨粗度，由此测定出喷嘴的外周面的中心线平均粗糙度(Ra)。

制作出的喷嘴的流道截面与外形截面为同心圆，且流道截面积为0.52mm²。

<比较例>

对由铂形成的圆柱状的材料的外侧面仅进行切削，而并不进行研磨加工，除此以外，以与实施例相同的方式获得熔融物流出喷嘴。此喷嘴的内表面、外表面、及端面的中心线平均粗糙度(Ra)为1.7μm。

<评价>

将以所述方式获得的熔融物流出喷嘴设置在球状颗粒成形装置中。接着，对流出开始时的润湿上升性、流出开始时的稳定性、流出过程中的稳定性、及润湿上升时的恢复性进行评价。所谓流出开始时的润湿上升性，是指预先使熔融物在熔融物流出喷嘴的前端内部固化，利用燃烧器等对此熔融物进行加热而开始流出熔融物时，熔融物在喷嘴外表面润湿上升的频率。所谓流出开始时的稳定性，是指熔融物开始流出后的5秒以内所产生的、通过目测而观察到的熔融物的乱流的产生频率。所谓熔融物的乱流，是指流下的熔融物因发生扭曲等而导致流下方向不固定。所谓流出过程中的稳定性，是指在熔融物开始流出并超过5秒后所产生的、通过目测而观察到的熔融物的乱流的产生频率。所谓润湿上升时的恢复性，是指在利用燃烧器来对因润湿上升而附着在熔融物流出喷嘴的外表面的熔融物进行加热时，并未全部形成为一体而流下，残存为粒状的频率。

使玻璃重复流出20次，由此对润湿上升时的恢复性以外的这些评价项目进行评价。人为地使玻璃附着在喷嘴外表面后去除该玻璃，这样重复进行20次，对润湿上升时的恢复性进行评价，将结果表示于以下的表1中。

表1

◎：发生频率小于或等于2次

○：发生频率为3次～5次

△：发生频率为6次～8次

×：发生频率大于或等于9次

根据所述实施例可证明：对于本发明的熔融物流出喷嘴而言，熔融物在喷嘴上润湿上升的情况非常少，而且容易完全地去除已在喷嘴的前端润湿上升的玻璃。

<用于形成玻璃球>

通过铂管，将根据所述方法制得的熔融物流出喷嘴设置在熔融炉的铂制坩埚的底部。使用重镧火石玻璃(dense lanthanum flint glass，株式会社小原制的L-LAH53)来作为熔解在铂制坩埚中的玻璃。而且，在熔融物流出喷嘴的下方约5m的位置处配置液槽，并在液槽内装入水。在此状态下，将10kg的所述玻璃投入到铂制坩埚内，并对其进行加热熔融。

将加热熔融后的炉温保持在1050℃，将铂管后端部的温度保持在1050℃，将铂管前端部的温度保持在1100℃，将熔融物流出喷嘴的前端部的温度保持在1150℃。而且，所述状态下的来自熔融物流出喷嘴的熔融玻璃的流出量(流量)为1.5kg～1.6kg/hr。

在如上所述的条件下从喷嘴流出的熔融玻璃，至距离喷嘴前端约10mm的下方是以连续流的形态流下，在距离喷嘴前端约10mm的下方之下，变为呈一列连续排列的液滴状的玻璃块，而呈玻璃块的形态滴落。接着，所述玻璃块进一步滴落到液槽内，由液槽内的水吸收冲击并进行冷却，回收到液槽内。洗净由液槽回收的玻璃块，从而制作出由玻璃形成的微小的球状颗粒。

<用于形成半导体球>

将根据所述方法制作出的熔融物流出喷嘴设置在熔解炉的下端。在熔融坩埚内放入100g的硅，在熔解炉内以硅熔解温度、即1420℃使所述硅熔解。当硅的熔化结束后，利用氩气或氦气向熔融坩埚内施加压力，从熔融物流出喷嘴挤出熔融硅并使熔融硅滴下，利用设置在熔融物流出喷嘴下方的回收容器内的冷却油，对所述滴下的熔融硅进行冷却，从而制作出硅球状体。在本实施例中，熔融硅不会在喷嘴上润湿上升，从而可稳定地获得硅球状体。

<用于形成金属球>

将根据所述方法制作出的熔融物流出喷嘴设置在由碳形成的坩埚的底部。在坩埚内添加5Kg的无氧铜(oxygen-free copper)来作为原料，使圆筒下降后，一边利用振动棒的下端堵住熔融物流出喷嘴，一边在氩气环境中开始进行坩埚内的加热，使铜熔融。设定高频感应加热器(high-frequencyinduction heater)，以使坩埚内的温度达到1150℃。安装在喷嘴上的碳环(carbon ring)受到来自高频感应加热器的高频而加热。在添加到坩埚内的铜完全熔融后，使圆筒上升并打开熔融物流出喷嘴。使振动棒以4000Hz的频率振动，并且注入氩气以使坩埚内的压力为0.03Mpa，接着开始喷出熔融物。利用淬火油(quenching oil)使从喷嘴喷出的液滴冷却并凝固，然后进行回收、脱脂洗净及干燥，从而获得铜球状体。本实施例中熔融铜不会在喷嘴上润湿上升从而可稳定地获得铜球状体。

Claims (15)

1、一种熔融物流出喷嘴，其具有熔融物的流道且从前端流出熔融物，所述熔融物流出喷嘴的特征在于包括：面向所述流道的内表面；覆盖所述内表面的外表面；和在所述前端连接所述内表面及所述外表面的端面；所述外表面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

2、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：所述端面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

3、如权利要求1或2所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：所述内表面的中心线平均粗糙度(Ra)小于或等于1.6μm。

4、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：至少所述外表面由铂或铂合金所形成。

5、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：所述外表面的与熔融物流出方向垂直的截面大致为圆形或大致为椭圆形。

6、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：所述端面与熔融物流出方向垂直。

7、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：位于所述前端的所述内表面的与熔融物流出方向垂直的截面积a₁小于或等于40mm²。

8、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：所述内表面的与熔融物流出方向垂直的截面大致为圆形。

9、如权利要求1所述的熔融物流出喷嘴，其特征在于：熔融物是熔融玻璃。

10、一种球状颗粒成形装置，其特征在于：具有权利要求1至9中任一权利要求所述的熔融物流出喷嘴。

11、一种球状玻璃成形装置，其特征在于：具有权利要求1至9中任一权利要求所述的熔融物流出喷嘴。

12、一种玻璃成形体成形装置，其特征在于：具有权利要求1至9中任一权利要求所述的熔融物流出喷嘴。

13、一种球状颗粒制造方法，其特征在于：使用权利要求10所述的球状颗粒成形装置来使熔融物成形为球状。

14、一种球状玻璃制造方法，其特征在于：使用权利要求11所述的球状玻璃成形装置来使玻璃成形为球状。

15、一种玻璃成形体制造方法，其特征在于：使用权利要求12所述的玻璃成形体成形装置来制造玻璃成形体。

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