JP2005053757A - ガラスの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 脈理、失透、着色などが抑制された高品質な光学ガラスの製造を可能にするとともに、溶融槽の寿命を長くする。
【解決手段】 ガラス原料を溶融する溶融槽２０と、溶融槽２０内の溶融ガラスＧに上方から浸漬され、溶融ガラスＧを通電加熱する電極２１とを備える光学ガラスの製造装置（製造方法）であって、溶融ガラスＧに対する電極２１の浸漬深さを可変とし、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との間に、溶融ガラスＧが流通可能な隙間を確保するとともに、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａを、溶融ガラスＧの深さＢの１／４未満となるように構成してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶融槽内の溶融ガラスを、電極によって通電加熱するガラスの製造装置及び製造方法に関し、特に、所望の光学恒数を有する高均質な光学ガラスの製造に有用な製造装置及び製造方法に関する。

ガラスの製造に際し、溶融槽内の溶融ガラスを、電極によって通電加熱する製造装置及び製造方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ガラスは、常温において絶縁体であるが、８００℃前後で導体となるため、溶融ガラスを電極で通電加熱しながら、ここにガラス原料を連続的又は間歇的に供給することにより、ガラスの連続溶融が可能になる。

特許文献１には、炉体の対向側壁に複数の板状電極を配設したガラス電気溶融炉が示されている。これらの板状電極は、炉体中心の垂直に対して５〜４５゜の範囲内で傾斜し、炉体の側壁から炉底に向けて垂下されている。
また、特許文献２には、少なくとも一対の板状電極を、ガラス原料層直下のガラス溶融物中に上部より浸漬するガラスの溶融方法が示されている。
特公昭６２−３６９７２号公報 特開平４−１３２６２２号公報

しかしながら、特許文献１に示される電気溶融炉では、炉体側壁の液面付近で電極を貫通支持し、この電極を傾斜状に折り曲げて溶融ガラスに浸漬させているため、高温下でガラス溶融を行うと、電極付近の炉材、特に液面付近で電極に近接する部分が侵食され、溶融炉の寿命が短くなるだけでなく、溶融ガラスが漏れ出す可能性がある。これは、電極の加熱により、その付近が局所的に高温となり、侵食が促進されるからである。

特に、レンズに代表される光学ガラスの溶融においては、溶融温度が１０００℃を超えるだけでなく、溶融時の粘度がきわめて低いガラス（例えば、液相温度における粘度が３０ポアズ以下のもの）が多用されるため、炉材の侵食が顕著となる。炉材に侵食が生じると、溶融ガラスに、異物が混入したり、着色が生じるため、光学ガラスの品質が損なわれることになる。
なお、特許文献１の電気溶融炉では、電極を５〜４５度の角度をつけて折り曲げているが、１０００℃を超える光学ガラスの溶融では、電極自体もきわめて高温になるため、電極の傾斜角度を維持することが困難となる。

一方、特許文献２に示される溶融方法では、電極による加熱が溶融ガラスの液面付近に集中し、溶融ガラスの表面付近と炉底付近との間に大きな温度差が生じるという問題がある。これにより、炉底付近の溶融ガラスに粘度の高い部分が生じるだけでなく、溶融ガラスの対流が抑制されてしまい、ガラスの均質性が損なわれる。
特に、光学ガラスは、きわめて高い均質性が求められるため、上記の溶融方法では、光学ガラスに必要な均質性を得ることが困難である。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、溶融槽の侵食を抑えつつ、ガラスの均質性を高めることにより、脈理（組成の不均一）、失透（結晶化）、着色などが抑制された高品質なガラス、例えば、光学ガラスの製造を可能にするとともに、溶融槽の寿命を長くすることができるガラスの製造装置及び製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明におけるガラスの製造装置は、ガラス原料を溶融する溶融槽と、前記溶融槽内の溶融ガラスに上方から浸漬され、前記溶融ガラスを通電加熱する電極とを備えるガラスの製造装置であって、前記溶融ガラスに対する前記電極の浸漬深さを可変とし、前記電極の下端と前記溶融槽の底部との間に前記溶融ガラスが流通可能な隙間を確保するとともに、前記隙間の距離を、前記溶融ガラスの１／４未満に設定する構成としてある。

このように構成すれば、電極の下端と溶融槽の底部との距離を、溶融ガラスの深さの１／４未満として、溶融槽内の溶融ガラスを均一に加熱することが可能になる。これにより、溶融ガラスにおける温度分布や粘度のばらつきを抑えるとともに、溶融ガラスの対流を促進して、ガラスの均質性を高めることができる。
しかも、電極の下端と溶融槽の底部との間に確保される隙間によって、溶融槽の局所加熱が抑制されるため、局所加熱による溶融槽の侵食を抑えて、溶融ガラスに対する異物の混入や着色を防止できるだけでなく、溶融槽の寿命を長くすることができる。

また、本発明は、前記ガラス原料を前記溶融槽に連続的又は間歇的に供給するガラス原料供給部と、前記溶融槽から供給されてきた前記溶融ガラスを脱泡処理する清澄槽と、前記清澄槽から供給されてきた前記溶融ガラスを粘度調整する作業槽とを備え、前記溶融ガラスが、前記溶融槽、前記清澄槽及び前記作業槽の間を連続的に移動する構成としてある。
このように構成すれば、ガラスの溶融、清澄及び粘度調整を連続的に行い、ガラスを効率良く製造することが可能になる。しかも、本発明の溶融槽からは均質な溶融ガラスが供給されるため、高品質な光学ガラスを連続的に製造することも可能となる。

また、本発明は、前記溶融槽の底部に、気体を噴出する気体噴出部を設けた構成としてある。
このように構成すれば、溶融槽の底部から噴出する気体によって溶融ガラスの対流を促し、溶融ガラスの均質性を更に高めることができる。しかも、溶融ガラスは、上述のように電極によって均等に加熱され、溶融槽の底部付近に高粘度部分が生じることがないので、気体の滞留も防止することができる。

また、上記目的を達成するため本発明におけるガラスの製造方法は、溶融槽内でガラス原料を溶融させる工程を含むガラスの製造方法であって、前記溶融槽内の溶融ガラスに上方から電極を浸漬させて、前記溶融ガラスを通電加熱するにあたり、前記溶融ガラスに対する前記電極の浸漬深さを可変とし、前記電極の下端と前記溶融槽の底部との間に、前記溶融ガラスが流通可能な隙間を確保するとともに、前記隙間の距離を、前記溶融ガラスの深さの１／４未満として、前記溶融ガラスを通電加熱する方法としてある。

この方法によれば、電極の下端と溶融槽の底部との距離を、溶融ガラスの深さの１／４未満として、溶融槽内の溶融ガラスを均一に加熱できるだけでなく、電極の下端と溶融槽の底部との間に確保される隙間により、溶融槽の局所加熱を抑えることが可能になる。これにより、溶融槽の侵食を抑制しつつ、ガラスの均質性を高めることができ、その結果、脈理、失透、着色などのない高品質なガラスの製造を可能になるとともに、溶融槽の寿命を長くすることができる。

また、本発明は、前記電極の下端と前記溶融槽の底部との距離を一定に保った状態で、前記溶融ガラスを通電加熱する方法としてある。
この方法によれば、局所加熱による溶融槽の侵食を更に抑制し、電極の下端と溶融槽の底部との間に、常に一定距離の隙間が確保される。

また、本発明は、前記ガラスが、アルカリ成分を含有する方法としてある。
このような方法にすれば、電荷移動物質であるアルカリ成分を含有することにより、ガラスが効率良く通電加熱され、ガラスの均質性が更に高められる。

また、本発明は、前記ガラスの液相温度における粘度を３０ポアズ以下としてある。
このような方法にすれば、溶融時の粘度が低い高付加価値のガラス、例えば、光学ガラスを製造することができる。溶融時の粘度を３０ポアズ以下としたガラスは、侵食性が強く、かつ、失透しやすいが、本発明の製造方法によれば、溶融槽の侵食を抑えつつ、ガラスの均質性を高めることができるため、失透のない高付加価値のガラス、例えば、光学ガラスを効率良く製造することが可能になる。

また、本発明は、前記光学ガラスが、ガラス成分として、ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５を含有する方法としてある。
この方法によれば、高屈折、高分散のガラス、例えば、光学ガラスが得られる。ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５を含有するガラスは、失透しやすいが、本発明の製造方法によれば、溶融槽の侵食を抑えつつ、ガラスの均質性を高めることができるので、失透のない高屈折、高分散の光学ガラスを効率良く製造することが可能になる。

以上のように、本発明によれば、溶融槽内のガラスが液面から底部まで均等に加熱溶融されるので、極度の均質性を必要とするガラス、例えば、光学ガラスを効率的に製造することができる。特に、屈折率調整成分などを含有する光学ガラスにおいても、均質性を維持し、失透、脈理、屈折率変動などを抑制することができる。
また、溶融槽の底部に粘度の高いガラスが沈着しないため、バブリングを併用した際には、バブリングの効果を促進し、ガラスの均質性を更に高めることができる。
また、溶融槽と電極との間に適度な隙間を確保して、局所加熱による溶融槽の侵食を抑制するため、ガラスに対する異物の混入や着色を防止できるだけでなく、溶融槽の寿命を長くすることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の実施形態では、光学ガラスを製造する装置と方法について説明するが、本発明は、光学ガラス以外のガラスを製造する場合の装置と方法にも適用することができる。

［光学ガラスの製造装置］
まず、本発明に係る光学ガラスの製造装置の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る光学ガラスの製造装置を示す概略断面図、図２は、同じく概略平面図である。

これらの図に示すように、光学ガラスの製造装置は、光学ガラスの原料を連続的又は間歇的に供給するガラス原料供給部１０と、ガラス原料供給部１０から供給されてきたガラス原料を溶融する溶融槽２０と、連結パイプ３０を介して溶融槽２０に接続され、溶融槽２０から供給されてきた溶融ガラスの脱泡処理などを行う清澄槽４０と、連結パイプ５０を介して清澄槽４０に接続され、清澄槽４０から供給される溶融ガラスの粘度調整などを行う作業槽６０とを備えている。

溶融槽２０は、溶融温度が高い光学ガラスの溶融を行うため、溶融槽２０の炉材としては、溶融ガラスＧによって侵食されにくい耐熱性及び耐蝕性に優れた白金や白金合金を用いることが好ましい。一方、ガラス成分にＴｉなどの還元性成分が含まれる場合は、炉材として白金や白金合金を用いると、ガラスに着色が生じるため、炉材として耐火物を用いることが好ましい。ここで、耐火物とは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、石英（ＳｉＯ_２）、クレー（Ａｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）などを主成分とする耐熱性の高いセラミックスである。

溶融槽２０には、少なくとも一対の電極２１が設けられる。これらの電極２１は、溶融槽２０内の溶融ガラスＧに上方からほぼ鉛直方向に浸漬されるように、電極支持架台２２で支持されている。電極２１間に交流電圧を印加すると、溶融ガラスＧに直接通電され、ジュール熱によって溶融ガラスＧが加熱される。

電極２１としては、棒状電極や板状電極を用いることができる。溶融温度が高い光学ガラスの溶融では、耐熱性に優れる棒状電極が好ましい。
また、電極２１の素材としては、白金、白金合金、モリブデン、酸化スズなどを使用できるが、光学ガラスに対する着色が極めて小さい白金電極が好ましい。
また、電極２１の本数は、溶融槽２０の容量などに応じて適宜決められる。好ましくは、溶融槽２０内の溶融ガラスが均等に加熱されるように、適数本の電極２１を偏りなく配置する。

電極支持架台２２は、電極２１を上下動自在に支持している。例えば、本実施形態の電極支持架台２２は、溶融槽２０の前後に立設される一対の柱部２２ａと、前後の柱部２２ａに架け渡される梁部２２ｂと、梁部２２ｂから側方に突出する電極支持部２２ｃとを備えて構成され、電極支持部２２ｃの貫通孔で電極２１を上下動自在に支持している。これにより、溶融ガラスＧに対する電極２１の浸漬深さが可変となる。
なお、電極２１の上下動は、公知のシリンダなどのアクチュエータで行ってもよいし、手動で行うようにしてもよい。手動で電極２１を上下動させる場合は、電極２１を任意の位置で固定するための電極固定手段が設けられる。

電極２１を溶融ガラスＧに浸漬する際には、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との間に、溶融ガラスＧが流通可能な隙間を設ける。電極２１の表面は、電荷移動に際して接触抵抗を受けるため、特に高温になる。高温の電極２１が溶融槽２０の底部に接触したり過度に近接すると、電極２１近傍の溶融ガラスが局所的に高温となり、溶融槽２０における電極２１の近傍部分が侵食しやすくなる。この侵食は、主に、ガラス中に含まれる成分、例えばＮａやＫなどのアルカリ成分が溶融槽２０との間で反応することによって生じ、侵食速度は温度に依存するからである。したがって、電極２１は、溶融槽２０の底部に対して非接触とし、その隙間は、溶融槽２０の底部における侵食が実質的に抑止される程度の距離であることが好ましい。

電極２１の下端と溶融槽２０の底部が接触したり過度に近接した場合、溶融槽２０の底部が局所的に侵食を受けて凹部となり、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａが結果的に大きくなる。溶融時の条件は、このように電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａが変化するような相対位置を避け、溶融槽２０の底部の侵食が実質的に進行せず、一定の距離が保たれる条件で行うことが好ましい。
具体的には、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａを、溶融ガラスＧの深さＢの１／８以上とすると溶融槽２０の底部の侵食を実質的に阻止することができる。また、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との絶対的な距離Ａとしては、鉛直方向に５ｍｍ以上を確保することが好ましい。

また、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａが大きすぎると、溶融槽２０の底部付近において溶融ガラスＧが十分に加熱されず、粘度の高い部分が生じる。また、比重の重いガラス成分の対流が促されないため、組成の不均一が生じる。更に、液相温度における粘度が低い光学ガラス（例えば、３０ポアズ以下のもの）においては、溶融時の粘度が低く、かつ、不安定であるため、多少の温度低下でも失透しやすい。したがって、溶融槽２０の底部でガラスの失透を生じることなく、全体を均質に加熱するためには、電極２１の浸漬量をできるだけ大きくすることが好ましい。言い換えれば、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａは、過度に大きくしないことが好ましい。

本発明では、電極２１の下端と溶融槽２０の底部との距離Ａを、溶融ガラスＧの深さＢを基準とし、１／４未満とする。好ましくは、１／５未満である。このように電極２１の浸漬量を設定すれば、溶融ガラスＧの体積全体が、通電により加熱され、失透が防止されるとともに、適度な対流がによって均質性が保たれる。
溶融ガラスＧの液面は、溶融槽２０に対するガラス原料の供給量や、製造する光学ガラスの組成などに応じて変更されるため、電極２１が常に上記の浸漬深さを維持するように、電極２１の上下位置を調整することが好ましい。この調整は、手動で行ってもよいし、液面レベル検出にもとづいて自動的に行うようにしてもよい。

光学ガラスの溶融では、溶融槽２０内でガラス原料を均一とする必要があるため、溶融ガラスＧの液面を未溶解のガラス原料で覆わない、いわゆるホットトップ型の電気溶融炉を用いることが好ましい。
また、同じ理由により、溶融槽２０内に未溶解のガラス原料を滞留させず、適度な対流を起こさせることによって、溶融槽２０内の組成を均質化し、屈折率などの光学恒数変動が極めて小さいガラスを製造することが求められる。

本実施形態の溶融槽２０は、溶融ガラスＧの対流を促すため、底部に気体を噴出する気体噴出部２３（バブリング装置）を備えている。これにより、溶融ガラスＧの均質性を更に高めて、屈折率変動の小さい光学ガラスを生産することが可能になる。バブリングに用いるガスは、酸素、二酸化炭素、窒素、空気などを用いるが、酸化性ガスが適切であり、特に酸素が好ましい。酸素は、ガラスに含まれる成分であり、ガラスの酸化状態を保つことによって、ガラス成分が還元され、着色を防止することができる。

本発明によれば、溶融槽２０の表面近傍から底部まで、ほぼ組成不均一の無い均質な溶融ガラスＧとすることが可能であるので、連続溶融を行う光学ガラスの製造装置に有用である。本実施形態に係る光学ガラスの製造装置は、前述したように、溶融槽２０の他に、清澄槽４０と作業槽６０を備えている。したがって、連続的又は間歇的にガラス原料を溶融槽２０に投入し、ここで加熱溶融してガラス化した溶融ガラスＧを、清澄槽４０にて脱泡・均質化し、更に、成形に適した粘度に調整するための作業槽６０に導き、ここから連続的に流出させて所望の形状に加工することにより、生産効率の高い光学ガラスの製造が可能になる。
なお、脱泡・均質化の後工程として、更に、ガラス中の脈理を除去するための均質化工程を設けてもよい。また、間歇的な投入とは、溶融ガラスＧがほぼ一定の流量で連続的に清澄槽４０以降に移動することを妨げない程度を限度として、ガラス原料を間歇的に投入することを意味する。

［光学ガラスの製造方法］
つぎに、本実施形態に係る光学ガラスの製造方法の一実施形態について説明する。
本発明に係る光学ガラスの製造方法は、溶融槽内でガラス原料を溶融させる工程に適用することができる。具体的には、溶融槽内の溶融ガラスに上方から電極を浸漬させて、溶融ガラスを通電加熱する際に、溶融ガラスに対する電極の浸漬深さを可変とし、電極の下端と溶融槽の底部との間に、溶融ガラスが流通可能な隙間を確保するとともに、電極の下端と溶融槽の底部との距離を、溶融ガラスの深さの１／４未満として、溶融ガラスを通電加熱する。

このような光学ガラスの製造方法を用いれば、溶融ガラスに対する電極の浸漬量を可及的に深くして、溶融槽内の溶融ガラスを均一に加熱できるとともに、電極の下端と溶融槽の底部との間に確保される隙間により、溶融槽の局所加熱を抑えることができる。つまり、溶融槽の侵食を抑制しながら、ガラスの均質性を高めることが可能になるため、脈理、失透、着色などのない高品質な光学ガラスを製造できるだけでなく、溶融槽の寿命も長くすることができる。

また、電極の下端と溶融槽の底部との距離は、溶融ガラスの深さの１／８以上であることが好ましい。このようにすれば、電極の下端と溶融槽の底部との間に、溶融槽の局所加熱を回避し得る十分な隙間が確保され、局所加熱による溶融槽の侵食を更に抑制することができるので、電極の下端と溶融槽の底部との距離が一定に保たれる。

本方法によって製造するガラスとしては、リン酸系、ホウ酸系、ケイ酸系、ホウケイ酸系などの光学ガラスが挙られる。特に、ＴｉやＮｂを含有するガラスに本方法を適用すると、顕著な効果が得られる。これらの成分は、光学ガラスの高屈折率成分や高分散成分として有用であり、撮像機器のレンズなどに好適な光学レンズが得られる。一方、これらの成分は、リン酸、ホウ酸、ケイ酸といったガラスの骨格成分と比べて比重が大きいため、溶融槽中に均一に分散されにくいという問題があるが、電極を本発明のように配置すれば、均質な屈折率をもった光学ガラスが得られる。また、前述したバブリングを併用すれば、ガラスの均質性を更に高めることができる。

この方法で製造される光学ガラスは、アルカリ成分を含有していることが好ましい。アルカリ成分、例えばNａ、Kは、電荷移動物質として通電加熱に有用である。
また、光学ガラスとしては、例えば、屈折率ｎｄが１．７〜１．９５、アッベ数νｄが２０〜３３のものが、特に好適である。
これらのガラスは、高屈折率、高分散を達成するためのガラス成分を相当量含有するため、ガラスフォーマーの含有量が相対的に少ない。このような場合には、溶融域で失透が起きやすい傾向があるが、本発明により効果的に防止できる。

また、本方法によって、１２時間の溶融を行っても屈折率変動が７０×１０^−５以下、好ましくは５０×１０^−５以下の光学ガラスを製造することが可能である。
例えば、本発明の効果を顕著に得られるガラスとしては、ガラス成分として、ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５が合計３９〜４５重量％の範囲で含有されているケイ酸塩ガラスが挙げられる。

本方法によって製造されるガラスの例としては、重量％表示で、ＳｉＯ_２：１８％以上３５％未満、ＢａＯ：１０％以上２３％未満、ＴｉＯ_２：２２〜３７％、Ｎｂ_２Ｏ_５：７％以上１６％未満、Ｎａ_２Ｏ：５〜２０％、Ｋ_２Ｏ：０〜６％、ＣａＯ：０〜５％、ＳｒＯ：０〜５％、ＺｒＯ_２：０〜４％、Ｔａ_２Ｏ_５：０〜３％、Ｓｂ_２Ｏ_５：０〜１％、及びＰ_２Ｏ_５：０％以上０．５％未満を含み、かつ、ＰｂＯ、Ａｓ_２Ｏ_３及びＦを実質上含まないことを特徴とする光学ガラスが挙げられる。

更に、必須成分として、ＳｉＯ_２、ＢａＯ及びＴｉＯ_２を含み、屈折率（ｎｄ）が１．７０以上で、アッベ数（νｄ）が３０以下である光学ガラスが挙げられる。
更に、屈折率（ｎｄ）が１．８０以上のガラス、又はアッベ数（νｄ）が２５以下である高屈折率、高分散ガラスにも好適である。

光学ガラスにおいて、ＳｉＯ_２は、網目形成酸化物としてガラスの溶解性、流動粘性の維持に効果的な成分であり、また、ガラス構造を安定に保ち、耐失透性の向上に効果的であるために１８％以上が好ましい。しかし、３５％以上になると屈折率が低下するため、ＳｉＯ_２は１８％以上３５％未満が好ましく、より好ましくは２４％以上３０％未満である。

ＢａＯは、ガラスの耐久性、熱的安定性を高めるのに有効な成分であり、１０％以上が好ましい。しかし、２３％以上添加するとアッベ数が増加し、高分散ガラスを得ることができない。したがって、２３％未満に限定したが、好ましくは１４〜２０％である。

ＴｉＯ_２は、高屈折、高分散ガラスを得るために重要な成分であり、２２％以上が好ましい。しかし、ＴｉＯ_２は、光学ガラスにおいて再加熱、軟化させた際に生じる結晶の主成分であり、かつ、核形成酸化物でもあるため、３７％を超えて目的の屈折率にあわせようとすると、耐失透性が著しく低下するだけでなく、透過吸収端の長波長側へのシフトが起こる。したがって、ＴｉＯ_２は２２〜３７％が好ましく、より好ましくは２５〜３２．５％である。

Ｎｂ_２Ｏ_５も、また高屈折、高分散ガラスを得るために有用な成分であり、ガラスの安定化にも寄与するため、７％以上が好ましい。しかし、１６％以上では逆に耐失透性が悪化してしまうため、１０％以上１６％未満とすることが好ましい。

本発明では、ガラスに直接通電することによって加熱するため、ガラス成分として、電荷移動物質が含まれていることが必要である。特に、アルカリ成分は移動物質として好適であり、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏが、合量として１０重量％以上含まれていることが好ましく、多すぎると比抵抗が小さくなり加熱効率が低く上、溶融槽の侵食が多くなるため、２０重量％以下が好ましい。

Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏは、網目修飾酸化物としてガラス転移温度（Ｔｇ）の低下に有効な成分であるため、Ｎａ_２Ｏの量は５％以上とすることが好ましい。しかし、多すぎると耐失透性及び屈折率が低下するので、Ｎａ_２Ｏは２０％以下とするが、中でも９．５〜１３．５％とすることが好ましい。また、Ｋ_２Ｏは６％以下、好ましくは５％以下の添加が好ましい。

ＣａＯ、ＳｒＯも、ＢａＯと同様の効果を有するが、多すぎると耐失透性が低下する。したがって、ＣａＯ及びＳｒＯの含有量は０〜５％が好ましい。
上記成分以外に、清澄剤として１％以下のＳｂ_２Ｏ_５を添加することが好ましい。より好ましい添加量は０．１％以下である。なお、前記Ｓｂ_２Ｏ_５の添加量は、ガラス中の酸化アンチモンの量をＳｂ_２Ｏ_５の量として換算した値である。

ガラス成分として、重量％表示で、ＳｉＯ_２を２５％、ＴｉＯ_２を３０％、Ｎｂ_２Ｏ_５を１４％、Ｎａ_２Ｏを１３％含有する光学ガラス（屈折率ｎｄが１．８４７１１、アッベ数νｄが２３．７６）を、図１及び図２に示す装置によって製造した。

具体的には、ガラス原料をガラス原料供給部１０から連続的に溶融槽２０に投入しつつ、溶融したガラスを連続的に、順次、清澄槽４０、作業槽６０に移動させ、作業槽６０から流出させて、板状のガラス素材を成形した。清澄槽４０では、１３００℃程度で脱泡を行い、作業槽６０では、粘度がおよそ３０ポアズになるように温度調整をした。
このとき、溶融槽２０の上部から四本（二対）の電極２１（白金製の棒状電極）を溶融ガラスＧに浸漬させ、溶融ガラスＧに通電した。また、同時に溶融槽２０の底部から酸素ガスをバブリングさせた。

溶融ガラスＧの深さを５０ｃｍとし、電極２１を、その下端が溶融槽の底から１５ｃｍの深さとなるように浸漬したところ、溶融槽２０の底部に粘度の高い溶融ガラスの滞留部が生じ、バブリングガスが止まってしまった。１２時間溶融後、成形後の光学ガラスの屈折率ｎｄを測定したところ、１２０×１０^−５程度の変動がみられた。
つぎに、電極２１を、その下端が溶融槽２０の底から１０ｃｍの深さとなるように浸漬したところ、バブリングが適切に行われ、１２時間の溶融を行っても、ｎｄ変動は、５０×１０^−５以内となった。

本発明は、溶融槽内の溶融ガラスを、電極によって通電加熱する光学ガラスの製造装置及び製造方法に適用でき、特に、所望の光学恒数を有する高均質な光学ガラスの製造に有用である。

本発明に係る光学ガラスの製造装置の一実施形態を示す概略断面図である。 図１に示す製造装置における概略平面図である。

符号の説明

１０ ガラス原料供給部
２０ 溶融槽
２１ 電極
２２ 電極支持架台
２３ 気体噴出部
３０ 連結パイプ
４０ 清澄槽
５０ 連結パイプ
６０ 作業槽
Ｇ 溶融ガラス

Claims (8)

1. ガラス原料を溶融する溶融槽と、前記溶融槽内の溶融ガラスに上方から浸漬され、前記溶融ガラスを通電加熱する電極とを備えるガラスの製造装置であって、
   前記溶融ガラスに対する前記電極の浸漬深さを可変とし、前記電極の下端と前記溶融槽の底部との間に、前記溶融ガラスが流通可能な隙間を確保するとともに、前記隙間の距離を、前記溶融ガラスの深さの１／４未満としたことを特徴とするガラスの製造装置。
2. 前記ガラス原料を前記溶融槽に連続的又は間歇的に供給するガラス原料供給部と、前記溶融槽から供給されてきた前記溶融ガラスを脱泡処理する清澄槽と、前記清澄槽から供給されてきた前記溶融ガラスを粘度調整する作業槽とを備え、
   前記溶融ガラスが、前記溶融槽、前記清澄槽及び前記作業槽の間を連続的に移動することを特徴とする請求項１記載のガラスの製造装置。
3. 前記溶融槽の底部に、気体を噴出する気体噴出部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のガラスの製造装置。
4. 溶融槽内でガラス原料を溶融させる工程を含むガラスの製造方法であって、
   前記溶融槽内の溶融ガラスに上方から電極を浸漬させて、前記溶融ガラスを通電加熱するにあたり、
   前記溶融ガラスに対する前記電極の浸漬深さを可変とし、前記電極の下端と前記溶融槽の底部との間に、前記溶融ガラスが流通可能な隙間を確保するとともに、この隙間の距離を、前記溶融ガラスの深さの１／４未満として、前記溶融ガラスを通電加熱することを特徴とするガラスの製造方法。
5. 前記電極の下端と前記溶融槽の底部との距離を一定に保ちつつ、前記溶融ガラスを通電加熱することを特徴とする請求項４記載のガラスの製造方法。
6. 前記ガラスが、アルカリ成分を含有することを特徴とする請求項４又は５記載のガラスの製造方法。
7. 前記ガラスの液相温度における粘度が３０ポアズ以下であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のガラスの製造方法。
8. 前記ガラスが、ガラス成分として、ＴｉＯ_２又はＮｂ_２Ｏ_５を含有することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のガラスの製造方法。

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