JP3046693B2 - 溶融硝子の流量制御方法 - Google Patents

溶融硝子の流量制御方法

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    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
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  • Flow Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学素子等のガラス製
品製造工程において、溶融炉で溶融された硝子を、溶融
炉から炉外に制御された流量で流出させる為の硝子の流
量制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の硝子流出装置としては、図3に示
す形態のものが一般的に用いられてきた。これは、粘度
が102 〜103 Pa・s位の溶融硝子を間欠的に一定
の硝子塊として供給する為の装置である。オリフィス3
0上部に設けられているチューブ32によりオリフィス
30への硝子の流入を規制すると供に、プランジャー3
4の上下動によりオリフィス30からの硝子の流出を間
欠的に行うものである。
【0003】又、10Pa・s前後や、それ以下の粘度
の硝子流出装置としては、図4に示す様に(特公昭38
−17467)流出口18の上部に圧力室20を設け
て、その圧力室20の圧力を減ずる事により流出口18
から流出する流出硝子の流量を、調整する方法が提案さ
れている。又同様に、図5に示すように実公昭61−1
3526には低粘度の溶融硝子44をオリフィス42か
ら流す際に、オリフィスを断面積が一定の円筒形状と
し、その中に先細りの円型断面を有する挿入棒43をオ
リフィスの円筒の内側に接触させた状態で吊り下げ、そ
こに硝子を流して流量を調整する方法が提案されてい
る。
【0004】しかし、これらの方法にもそれぞれ問題が
ある。
【0005】例えば、図3に示す方法では、以下の問題
点がある。
【0006】まず、低粘度の硝子に対しては、流量調整
が難しく、特に少量の間欠の硝子流を得ようとした場合
には、オリフィスとプランジャーを接近、又は接触させ
る必要が生じる。光学ガラスの様な高品質の硝子の場合
には白金、又は白金合金で炉を形成する必要がある。し
かし、硝子溶融の様な高温下では、接触させると金属ど
うしの融着が起こり、炉を破損してしまう。
【0007】また、均質な硝子を得る為には、チューブ
とプランジャーを回転させる必要があり、このため流出
装置の構造が複雑と成る。又回転させても硝子の流れが
滞る所が出来て脈理や失透を生じやすく、光学ガラス等
の高品質の硝子の流出には不適である。
【0008】図4に示す特公昭38−17467の場合
には以下の問題点がある。
【0009】まず、図中の圧力室20に空洞があり、そ
こに硝子の揮発物が付着しやすく、この付着物が硝子中
への混入等することにより発生する脈理や異物混入等の
問題がある。
【0010】また、光学硝子製造の様に頻繁に硝種替え
を行う様な用途の場合には、流出ノズル自体の構造が複
雑である為、硝種替えの際に前に溶融した硝子をきれい
に取り出す作業が困難になる。
【0011】図5に示す実公昭61−13526の場合
には以下の問題点がある。
【0012】まず、前述の様にオリフィスと挿入棒の接
触がある為、光学ガラス等の溶融には不適である。同様
に、接触がある為、間欠流出させる為の挿入棒の上下動
は出来ない。
【0013】従って、上記3例に共通している問題点と
しては次のものがある。
【0014】即ち、硝子流を止めたり、間欠の間隔を非
常に長くして、実質上流れを止めた状態が発生する様な
間欠流出をさせる場合には、プランジャーや挿入棒や別
途に設けたオリフィスカバー等でオリフィスを塞がなけ
ればならないが、上記の様に、金属どうしの融着や、接
触部分の硝子の流れの停止による脈理、失透の発生等の
問題が生ずる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とするところは、脈理、失
透等の欠陥を発生することなく、低粘度の硝子を含めた
溶融硝子を安定的に、かつ間欠流出を含めた任意の流量
で流出制御出来る溶融硝子の流量制御方法を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、下部に流出口を形成した溶融硝子
貯蔵室と、前記貯蔵室内に設けたスクリューと、前記ス
クリューをその回転軸のまわりに回転させると共に回転
軸を上下移動させる手段とを備えた溶融硝子流出装置を
用いて少なくともスクリューの回転速度、スクリューの
回転方向及び回転軸の移動位置のいずれかを制御するこ
とにより、流出口から流出する貯蔵室内の溶融硝子の流
量を制御するように溶融硝子の流量制御方法を構成する
もので、流出した硝子流が、間欠吐出流であること、お
よび溶融硝子流出装置が流出口とスクリューの回転軸と
がオフセットされたものであることを含む。
【0017】
【作用】本発明では、流出口や流出口を有するノズルの
上部に硝子貯蔵室を設け、その貯蔵室の内壁に触れない
ように、より小さな外径を有するスクリューを貯蔵室内
に設け、そのスクリューを回転させる事により貯蔵室内
に硝子の上昇流を生じさせ、上昇流の下部に流出口や流
出ノズルを設ける事により、流出硝子になんら欠陥を発
生させることなく流出量を減じたり、停止出来る様にし
たものである。更に、スクリューの回転数や回転方向を
変える事や、スクリューを回転させながらスクリューを
上下に駆動させる事で、自由に任意の量の良質の溶融硝
子流を得る事が出来る様にしたものである。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
詳細に説明をする。
【0019】(実施例1)図1は、本発明の実施に使用
する溶融硝子流出装置の1例を示すもので、図中1は有
底円筒状の硝子貯蔵室で、その底部には貯蔵室1よりも
小径の流出ノズル2が連結されている。3は流出ノズル
2の下端の流出口であり、不図示の溶融炉で溶融された
溶融硝子10が硝子供給管6から貯蔵室1に供給され、
その底部のほぼ中央に設けられている流出ノズル2を通
って流出口3より流出する。4は流出制御用のスクリュ
ーであり、貯蔵室1の軸方向とほぼ一致させて配設され
たシャフト5に溶接されている。
【0020】前記シャフト5は不図示の回転、上下動作
を行う駆動機構に接続されている。
【0021】貯蔵室1、ノズル2、スクリュー4、シャ
フト5、供給管6は白金又は白金合金で作られており、
供給管6の内径は10mm、ノズル2の内径は6mm、
貯蔵室1の内径は50mm、スクリュー4の外径は44
mmで、ピッチ20mmの2ターンである。又、20、
21はそれぞれ流出状態の監視用カメラと温度測定用の
放射温度計であり、それぞれが不図示のモニター画面
と、流量制御装置につながれており、流量制御装置に組
み込まれている画像処理機能を持つ論理回路の演算結果
により、前記シャフト5に接続した駆動装置を制御し、
流出口3から流出する溶融硝子の流量を制御する構成と
成っている。
【0022】この実施例では、上記の様に各部の寸法を
定めたが、それらの寸法は、使用する硝子の粘度や流量
により必要に応じて決定されるべきものであり、この実
施例の寸法や形状に限定されるものではない事は言う迄
もない事である。又同様にノズル2を貯蔵室1のほぼ中
央に設けているが、スクリューの回転中心に発生しやす
い脈理の影響を避ける為に、スクリュー4とノズル2の
それぞれの軸を平行にすることによりオフセットさせる
等の処置を講じてもよい。
【0023】次に、前述の装置を使用して溶融硝子の流
出制御を実施した結果を、図1を用いて具体的に説明す
る。
【0024】まず、貯蔵室1を硝子の粘度で6Pa・s
に相当する温度に加熱し、供給管6より貯蔵室1に粘度
が6Pa・sである溶融硝子を供給した後、スクリュー
4の下端が貯蔵室1の底から3mmの位置にくる様にス
クリュー4を貯蔵室1の内部に挿入し、ノズル2を加熱
し流出口3より溶融硝子を流出させた。その後、流出口
3から流出した硝子と同量を常に供給管6から貯蔵室1
に供給し、溶融硝子10の液面のレベルが常に一定と成
る様にしながら、シャフト5を図1の矢印Aで示す方向
に回転させ、スクリュー4の回転数と流出口3から流出
する硝子の流出量の関係を数回繰り返し調べた所、以下
の様な結果が得られた。
【0025】
【表1】 上記の様にスクリュー4の回転数が低速の時には比較的
に応答が悪く、流量のばらつきも多少大きいが、全体と
して再現性の優れた結果が得られ、又流出硝子の品質も
十分に満足出来るものであった。
【0026】その後、上記の結果をもとに間欠吐出の制
御を行った。
【0027】まず、スクリュー4を28.2rpmの一
定速度で回転させて溶融硝子の流出を止めておき、吐出
開始時にスクリュー4の回転数を落として硝子の流出を
開始させた。一定の流量の吐出が終わる時にスクリュー
4の回転数を35rpmに上げて流出を停止させ、流出
の停止が確認出来ると同時に、スクリュー4を28.2
rpmの回転数に戻る様にシャフト5の駆動機構の制御
装置をプログラムした。尚、一定流量の確認や、流出の
停止の確認は監視用カメラ20と放射温度計21の画像
処理結果と温度情報をもとに、制御装置に組み込まれて
いる論理回路の演算結果により行った。
【0028】その結果、吐出量と停止時間を変化させる
事で0.2〜1.2cm3 の硝子を3〜30秒間隔で任
意に吐出することが出来、得られる硝子は品質的にも十
分に満足出来るものであった。
【0029】更に、ゴブ取りをしやすくする為に、間欠
流出のめりはりを付ける目的で、吐出開始時にスクリュ
ー4の回転を停止させたり、ごく短時間の間だけ逆転さ
せ、流出の開始時の流量を増やす実験を行ったが同様の
良好な結果が得られた。
【0030】又同様に間欠流出のめりはりを付ける為
に、流出停止時のスクリュー4の回転数を落とし、その
不足分をスクリューを上方にゆっくり持ち上げる事で、
吐出開始時にスクリューを下方に下げ、吐出を促進させ
る実験も同時に行ったが、上記とほぼ同じ良好な結果が
得られた。
【0031】(実施例2)次に、本発明の他の実施例に
ついて図2を用いて具体的に説明する。図2において、
51は有底円筒状の硝子貯蔵室であり実施例1に用いた
装置と同様に不図示の硝子供給管が接続されており、常
に貯蔵室51内の溶融硝子70の液面レベルが一定とな
る様に溶融硝子が供給されている。貯蔵室51の底面に
は流出ノズル52が取りつけられていてその先端部は流
出口53になっている。54は溶融硝子70に流れを発
生させる為のスクリューであり不図示の回転及び上下動
を司る駆動装置に接続されているスクリューシャフト5
5の下端側に取りつけられている。56は貯蔵室51と
スクリュー54の間に設けられている外筒であり、スク
リュー54と同様に不図示の駆動装置に接続されている
外筒シャフト57の下端に取りつけられている。外筒5
6の内側と外側にはそれぞれ短冊状の内案内羽根58と
外案内羽根59が、外筒56の周方向に沿って所定箇数
が外筒の径方向に突設されていると共に、前記各案内羽
根58、59は外筒56の周方向と所定の角度のねじり
方向をもって取付けられ、スクリューの働きをするよう
になっている。更に溶融硝子70の液面に接する部分に
は、開口部60が設けられていて、外筒56の内側と外
側の液面レベルが同じとなる様になっている。又スクリ
ュー54と羽根58、59のねじり方向は、攪拌効果と
硝子の流れによる流出制御効果を増す為に、図2に示す
様に回転方向が互いに逆位相となる時に同一方向の流れ
が発生する様に設定されている。
【0032】尚、この装置の溶融硝子に接する部分は全
て白金又は白金合金で作られていて、溶融硝子の汚染を
最小限とする様にしてある。又、この実施例に用いた各
部の寸法・形状は、貯蔵室51の内径は85mm、ノズ
ル52の内径は7mmとし、外筒56は内径58mm、
外径62mmの円筒状とし、その内側の羽根58には長
さが6mmで幅が約20mmの羽根を10枚、羽根59
には同様に長さが9mmで幅が約20mmの羽根を10
枚用意し、外筒56の側壁に約6°の傾きを付け図2に
示す様に溶接したものを用いた。又、スクリュー54は
外径40mmでピッチ20mmの2ターンのヘリカルス
クリューを用いた。
【0033】次に、上記の装置を用いて4Pa・sの粘
度における溶融硝子の流出制御を行った。まず実施例1
と同様にして硝子を貯蔵室51に供給し、流出口53よ
り連続的に流出する状態にし、スクリュー54と外筒5
6を回転させ回転数に対応した流量を測定した。流量の
制御に対しては、スクリュー54と外筒56の回転数に
対して非常に柔軟性に富んだ結果が得られた。その一例
として、スクリュー54と外筒56を回転させなかった
時の流量が48.6cm3 /minに対して、図2の矢
印AとCの方向(逆方向)にスクリュー54と外筒56
をそれぞれ回転させた所、スクリュー54を20.3r
pm、外筒56を15.0rpmとした時に流量が0と
なる結果が得られた。更にスクリュー54、外筒56の
回転数、回転方向、上下運動(図2の矢印B)を変化さ
せ間欠流出の実験を行った所、0.3〜3cm3 の範囲
の硝子塊を2秒以上のタクトで任意に得ることが出来、
品質的にもまったく問題のない硝子を得ることが出来
た。
【0034】又本実施例では、最大3cm3 の硝子塊迄
を得たが、これに捕らわれることなく、流出時間を更に
長くしたりして、更にもっと大きな硝子塊を得る事も十
分に可能である。
【0035】更に、実施例1でも述べている様に、各部
の寸法や形状を変更する事で必要とされる硝子流量や、
粘度に対応可能な事は言う迄もない事である。
【0036】
【発明の効果】本発明は、以上説明した様に、流出口の
上部に硝子貯蔵室を設け、その中にスクリューを配置
し、そのスクリューを回転させたり上下運動をさせ流出
口の上部に任意の強さの上昇流を生じさせる事により、
同一の流出装置で任意に流量調整が出来、更には、流出
する硝子流を間欠流にする事で、任意のタクトで、幅広
い範囲の大きさの脈理や失透等の欠陥を含まない高品位
の硝子塊を自由に製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いられる溶融硝子流出装置の
1例を示す構成図である。
【図2】本発明の実施に用いられる溶融硝子流出装置の
他の例を示す構成図である。
【図3】従来の流出装置の構成図である。
【図4】特公昭38−17467で提案されている流出
装置の構成図である。
【図5】実公昭61−13526で提案されている流出
装置の構成図である。
【符号の説明】
1、51 硝子貯蔵室 2、52 流出ノズル 3、53 流出口 4、54 スクリュー 56 外筒 10、70 溶融硝子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 裕之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−153827(JP,A) 特公 昭28−1884(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 7/08 C03B 7/092

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下部に流出口を形成した溶融硝子貯蔵室
    と、前記貯蔵室内に設けたスクリューと、前記スクリュ
    ーをその回転軸のまわりに回転させると共に回転軸を上
    下移動させる手段とを備えた溶融硝子流出装置を用いて
    少なくともスクリューの回転速度、スクリューの回転方
    向及び回転軸の移動位置のいずれかを制御することによ
    り、流出口から流出する貯蔵室内の溶融硝子の流量を制
    御することを特徴とする溶融硝子の流量制御方法。
  2. 【請求項2】 流出した硝子流が、間欠吐出流である請
    求項1記載の溶融硝子の流量制御方法。
  3. 【請求項3】 溶融硝子流出装置が流出口とスクリュー
    の回転軸とがオフセットされたものである請求項1記載
    の溶融硝子の流量制御方法。
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