JP3513323B2

JP3513323B2 - ガラス溶融方法

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Publication number: JP3513323B2
Application number: JP10762496A
Authority: JP
Inventors: 瑞和余語; 裕之久保; 昌之冨田; 勇執行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09295815A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス溶融炉にお
いてガラスを溶かす際に、運転動作を伴う各種装置を炉
内へ挿入するための挿入口について、そのメンテナンス
頻度を減らして、ガラス溶融を長期間に亘って、連続し
て行うことを可能にしたガラス溶融方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光学ガラスを製造するには、ま
ず、ガラス原料調合物（バッチ）、もしくは、バッチを
一度、粗溶融して、ほぼガラス化した、その生カレット
を溶融し、次いで、泡を除去した後、撹拌して脈理を消
失させ、各種光学ガラス製品を製造するのに適した温度
のガラスが流出されるように、溶融ガラスの温度が調節
される。また、その製造量は用途に応じて決定され、る
つぼを使用したディポット式（バッチ式）で溶融した
り、連続的に溶融する方法が選択される。

【０００３】このうち、連続的に溶融する時は、溶けた
ガラスの液面レベルを一定に保つために、一般に液面レ
ベル計が用いられる。比較的、精度の高い液面レベル計
としては、炉体上部に挿入口を設けて、そこから接針セ
ンサーを挿入し、接針センサーを上下に動かして、その
先端がガラス融液面に接触したか否かを、電気的な導通
の有無でチェックするものがある。

【０００４】また、いずれの溶融形式においても、脈理
の消失には、撹拌棒による撹拌が必要であり、このた
め、一般に、炉体上部には、撹拌棒の挿入のために、挿
入口が設けられ、そこから撹拌棒を挿入して、溶けたガ
ラスを撹拌し、均質化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来例に見られるようなガラス溶融炉では、次のような
問題点があった。即ち、一般に、光学ガラスには、光学
設計の自由度を確保し、光学製品の性能を向上するため
に、多種多様の光学特性のものが作られており、また、
光学特性以外にも、熱特性や化学耐久性をも満足させる
ように考慮されている。

【０００６】このため、光学ガラスの成分として、周期
律表の多くの元素が対象となり、その中には、ガラス成
分として必要不可欠の物であるが、溶融時に揮発しやす
い成分が存在する。例えば、ホウ素、鉛、バリウム、ア
ルカリ（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋなど）などの酸化物や、これら
の化合物である。これらの揮発し易い成分のために、次
のような問題が生じていた。

【０００７】まず、溶けたガラスの液面レベルを測定す
る装置であるが、液面レベル計として、炉体上部の挿入
口から接針センサーを挿入して上下に動かし、その先端
がガラス融液面に接触したか否かをチェックする方法
は、前述した通りである。この挿入口では、通常、開口
しているため、炉内よりも温度が低くなっていて、揮発
した成分が、冷却・固化し易くなっている。このため、
ガラスを溶融する時間が経過するにつれて、炉の挿入口
の内壁や、接針センサーの挿入口付近には、揮発した成
分が冷却・固化して、徐々に蓄積されていく。

【０００８】こうして、センサーとセンサー挿入口の隙
間とが狭められて行くことになり、最終的には、接針セ
ンサー、ひいては、液面レベル計の運転に支障をきたし
てしまう。この対策として、従来は、頻繁にメンテナン
スが必要であり、また、十分なメンテナンスのために
は、一度、炉の温度を下げてから、挿入口の内壁とセン
サーの挿入口付近とに付着した析出物（揮発したガラス
成分）を除去する必要があった。このため、ガラス溶融
を一時的に中断することになり、その工業的損失が甚だ
しい。

【０００９】これに対して、あらかじめ、センサーとセ
ンサー挿入口との隙間を大きくして、メンテナンス頻度
を小さくする方法もあったが、挿入口を通じて、炉内か
ら多大の熱輻射が発生するため、この場合には、液面レ
ベル計の駆動装置に対しての熱対策を強化しなければな
らなかった。

【００１０】以上に述べたことは、溶けたガラスの撹拌
装置についても同様であった。光学ガラスの溶融で脈理
を消失させるには、一般に、撹拌棒による撹拌が必要で
あり、このため、炉体上部には、撹拌棒の挿入のために
挿入口が設けられる。この場合にも、ガラスを溶融する
時間が経過するにつれて、挿入口の内壁や撹拌棒の挿入
口付近には、揮発した成分が冷却・固化して、徐々に蓄
積されて行く。

【００１１】このようにして、撹拌棒と撹拌棒の挿入口
との隙間が狭まり、最終的には、撹拌棒が正常に作動し
なくなって、溶けたガラスから脈理が除去できなくなっ
てしまう。そこで、液面レベル計と同様に、一度、炉温
を下げて、揮発析出したガラス成分を除去するか、撹拌
棒の挿入口を大きくしなければならなかった。

【００１２】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その第１の目的は、ガラス溶融炉において、運転
動作を伴う装置を炉内へ挿入して、挿入口において前記
装置を動かしながら、ガラスを溶かす際に、前記挿入口
のメンテナンス頻度を減らして、ガラス溶融を長期間に
亘って連続して行うことのできるガラス溶融方法を提供
することにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、温度の異な
る複数の加熱室を連結したガラス溶融炉において、運転
動作を伴う装置を炉内へ挿入して、挿入口において前記
装置を動かしながら、ガラスを溶かす際に、各々の加熱
室の温度設定を良好に保持したまま、前記挿入口のメン
テナンス頻度を減らして、ガラス溶融を長期間に亘って
連続して行うことのできるガラス溶融方法を提供するこ
とにある。

【００１４】更に、本発明の第３の目的は、ガラス融液
面の高さを測定するための液面レベル計を炉内へ挿入し
て、挿入口において前記レベル計を上下に動かしなが
ら、ガラスを溶かす際に、前記挿入口のメンテナンス頻
度を減らして、ガラス流出量の安定したガラス溶融を長
期間に亘って連続して行うことのできるガラス溶融方法
を提供することにある。

【００１５】また、更に、本発明の第４の目的は、ガラ
ス融液を撹拌するための撹拌棒を炉内へ挿入して、挿入
口において撹拌棒を回転させながら、ガラスを溶かす際
に、前記挿入口のメンテナンス頻度を減らして、光学的
品質の良好なガラスを長期間に亘って連続して生産する
ことのできるガラス溶融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】前述の課題を解決するた
めに、本発明では、ガラス溶融炉において、運転動作を
伴う装置を炉内へ挿入して、挿入口において前記装置を
動かしながらガラスを溶かす際に、前記挿入口とは別に
炉体に設けた開口部から炉内雰囲気を吸引して、前記挿
入口から大気を導入することを特徴とする。

【００１７】この場合、ガラス溶融炉内には、温度の異
なる複数の加熱室が連結されており、その高温側から低
温側の加熱室へ気流が流れないように構成しているとよ
い。また、前記運転動作を伴う装置は、その実施の形態
として、ガラス融液面の高さを測定するための液面レベ
ル計であって、その運転動作は、レベル計の炉内への挿
入口において、そのレベル計を上下に動かす運転動作で
あるか、あるいは、ガラス融液を撹拌するための撹拌棒
を有する撹拌装置であって、その運転動作は、撹拌棒の
炉内への挿入口において、その撹拌棒を回転させる運転
動作である。

【００１８】従って、このような構成により、ガラスの
揮発成分が挿入口の内壁や、前記装置の、例えば、レベ
ル計や攪拌棒の、挿入口付近に析出することが抑制され
る。また、高温側の炉内雰囲気が低温側に流れ込むこと
による低温側の雰囲気温度の上昇が抑制される。

【００１９】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕以下、本発明の実施の形態を、図面を
参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態を示す概念図であり、図中、符号１はガラス溶融
炉で、隔壁４により、溶融清澄部２と流出部３とに分け
られていて、通常は、別々の温度に設定され、制御され
る。

【００２０】この炉壁は、隔壁を含めて、耐火れんがや
断熱材などにより、ガラス溶融時の高熱が炉外にできる
だけ漏れない範囲の薄さで、作られている。また、隔壁
は、溶融清澄部２と流出部３との温度差を保持できる範
囲で、できるだけ薄く作ることで、溶融炉１を小型化し
ている。また、ガラス溶融容器は、溶融清澄槽５、接続
パイプ６、流出槽７とから構成されていて、いずれも白
金で作られている。

【００２１】また、流出槽７の底部には、白金製の流出
パイプ８が付いていて、取り出し口９を通して、炉外に
突き出ている。そして、熱電対１０でモニターしなが
ら、流出パイプ８の温度をヒーター１１で加熱制御する
ことにより、溶けたガラスを流出できるようになってい
る。なお、流出パイプ８と取り出し口９との隙間には、
断熱ウール１２が充填されている。また、白金容器と炉
壁との間には、ヒーターが設置されていて、熱電対で温
度をモニターすることにより、温度制御できるようにな
っている。

【００２２】更に詳しく説明すると、溶融清澄部２の左
半分は、熱電対１３とヒーター１４、１５とで、温度制
御され、その右半分は、熱電対１６とヒーター１７、１
８とで、温度制御されている。また、流出部３も同様に
して、その左半分は、熱電対１９とヒーター２０とで、
また、その右半分は、熱電対２１とヒーター２２とで、
それぞれ、温度制御されている。

【００２３】また、符号２３はガラス融液、２４は白金
製の原料投入用パイプである。パイプの下端部は、ガラ
ス融液２３に浸されており、その上端部は、折返しつば
２５を備えている。２６は原料を蓄えるホッパー、２７
は原料導入管で、そのホッパー２６と原料導入管２７の
間には開閉弁２８があり、原料を投入する時だけ開くよ
うになっている。なお、符号２９は、投入されたガラス
原料を示している。

【００２４】また、図１に向かって、溶融清澄部２の左
側には開口部３０があって、吸引ダクト３１を通して、
炉内雰囲気を吸引できるようになっている。また、溶融
清澄部２の上部には、液面レベル測定用の装置が設けら
れていて、溶けたガラスの液面３２のレベルを測定する
ために、白金製の接針センサー３３が、例えば、内径１
５ｍｍの挿入口３４を通して、炉内に挿入されている。

【００２５】接針センサーの先端（下端）は、下向きの
円錐状をしていて、この円錐部分は白金で作られてい
る。センサー３３は、その外径が、例えば、５ｍｍであ
ると、センサーと挿入口３４との隙間は、軸外周に亘っ
て、５ｍｍとなる。センサーの最上部は、上下駆動装置
３５に取り付けられていて、センサー３３を、適当な時
間間隔で、上下に動かせるようになっている。

【００２６】また、符号３６は、センサー３３と原料投
入パイプ２４との導通の有無を検出するためのリード線
で、一般的には、上下に動かす接針センサー３３が一番
下に降りて、液面３２に接触した場合に、電気的な導通
が生ずることになる。なお、前述の駆動装置３５は、導
通の有無の検出器を兼ねていて、導通が検出されない間
は、開閉弁２８を開いて、ガラス原料が投入されるよう
に、開閉弁に対しての信号が、駆動装置３５から制御線
３７を通して、送られるようになっている。

【００２７】更に、流出部３の上部には、融けたガラス
を撹拌するための撹拌棒３８を挿入できるように、例え
ば、内径４０ｍｍの挿入口３９が設けられている。な
お、撹拌翼４０は、この実施の形態では、らせん翼を使
用しており、この材質は白金である。撹拌棒３８の上部
は電動モーター４１に取付けられていて、所定の速さで
回転させることができる。また、撹拌棒の外表面は白金
で覆われていて、その外径は、例えば、２０ｍｍであ
る。このため、撹拌棒３８と挿入口３９との隙間は、全
周にわたって１０ｍｍとなる。

【００２８】

【実施例】次に、前述のシステムを使用して、光学素子
用のガラス原料を溶融する方法を各実施例について、具
体的に説明する。

【００２９】（実施例１）なお、ガラス原料には、室温
の比重が３．０５であり、温度が１３００℃の時に１０
^1.5ｄＰａ・ｓ、１２００℃の時に１０^1.6ｄＰａ・
ｓ、１１００℃の時に１０^1.8ｄＰａ・ｓ、１０００℃
の時に１０^2.2ｄＰａ・ｓ、８９０℃の時に１０^2.9ｄ
Ｐａ・ｓ、６１０℃の時に１０^7.6ｄｐａ・ｓ、４９８
℃の時に１０¹³ ｄｐａ・ｓとなる粘度特性を持ったＢ
ａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系のガラスを、一旦ラフメル
トしたものを用いた。このガラスには、酸化ホウ素Ｂ₂
Ｏ₃が約１０ｗｔ％、アルカリ（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の酸
化物が合計で約８ｗｔ％、含まれている。また、溶融温
度条件として、例えば、溶融清澄部２を１２８０℃に設
定しており、流出部３については、１１２０℃以下が望
ましく、この場合は１１００℃に設定した。

【００３０】実験に当たって、初めに、挿入口３４、３
９を通しての、それぞれの、大気導入量Ｑ２、Ｑ３をモ
ニターしながら、開口部３０を通しての、炉内雰囲気吸
引量Ｑ１を設定した。なお、ガラスを溶かす温度で気体
流量を測定しようとすると、大変に難しいので、吸引量
の設定や以下に述べる流量の測定は、すべて、室温で行
った。

【００３１】まず、Ｑ１の最小値だが、Ｑ１が最小の時
に大気の導入量も最小となり、このとき、全ての加熱室
の各々について、その容積以上の大気量が１日の間に導
入されるように、Ｑ１が設定されている。次に、Ｑ１の
最大設定値は、前述の溶融温度条件、すなわち、溶融清
澄部２が１２８０℃、流出部３が１１００℃の設定値に
保たれる範囲で、吸引量を大きくしていって、その最大
流量を室温で測定した結果である。

【００３２】以上の結果、吸引量Ｑ１設定値は、約１６
０〜１３００ｃｍ³／分となった。この時、挿入口３４
からの大気の導入量Ｑ２は、約２５〜１６０ｃｍ³／分
で、挿入口３９からの大気の導入量Ｑ３は、約１２０〜
１０４０ｃｍ³／分となった。更に詳しく説明すれ
ば、溶融清澄部２には、最低で、約２５ｃｍ³／分の大
気が導入されて、約１日で、その容積分（約３６０００
ｃｍ³）の大気が導入され、流出部３には、最低で、約
１２０ｃｍ³／分の大気が導入され、こちらは、６時間
弱で、その容積分（約４２０００ｃｍ³）の大気が導入
されるようになっている。

【００３３】なお、吸引量と挿入口からの大気導入量の
合計は、ほぼ等しいか、吸引量の方が多くなっていた
（Ｑ１≧Ｑ２＋Ｑ３）。吸引量が多くなる理由として
は、ガラス溶融炉には、挿入口３４，３９以外に、多少
の開口部分ができて、そこから大気が導入されるからと
考えられる。例えば、ヒーター１４、１５、１７、１
８、２０、２２の各挿入口や、流出パイプの取り出し口
９などである。取り出し口９には、前述のごとく、断熱
ウール１２が充填されることが多いが、ウールの充填具
合によっては、若干の通気性が残されるからである。

【００３４】更に、炉内においては、炉内雰囲気を吸引
する開口部３０が溶融清澄部２に設けられているため
に、低温の流出部３から高温の溶融清澄部２に向けて、
炉内雰囲気ＱＲが流れることになり、事実、その逆には
流れていなかった。

【００３５】以上の大気導入条件（もしくは炉内雰囲気
の吸引条件）のもとで、ガラスの連続投入・溶融・流出
の実験を行った。この間のガラス流出量は、流出パイプ
８の温度（熱電対１０でモニター）を適当に変えること
で、０．１〜９０ｇ／分の範囲で変化させた。また、液
面レベル計では、実験開始時に、接針センサー３３の先
端がガラス融液に接触する高さを最下端として、センサ
ーの先端が上下幅２０ｍｍの振幅を描くように、５回／
分の速さで、上下に駆動させた。

【００３６】このような操作を行なった結果、液面３２
の変動は±０．６ｍｍ以下に収まり、そして、液面の変
動によるガラス流出量の変化も、非常に少なく、実際±
０．２〜０．５％であった。また、撹拌棒３８は、実験
を通じて、毎分２０回転で、回転させ続けた。このよう
に、挿入口において、運転動作を伴う装置を運転状態で
使い続けること、すなわち、本実施例のごとく、液面レ
ベル計の接針センサーを上下に動かし続けたり、撹拌棒
を回転し続けたりすることが、何ら支障なく実施できる
期間は、大気導入量（もしくは炉内雰囲気の吸引量）に
よって変化するのであって、結果として、大気導入量も
しくは炉内雰囲気の吸引量が多いほど連続実験を長く行
うことができた。

【００３７】すなわち、吸引量Ｑ１が最も小さな値の約
１６０ｃｍ³／分とした時に、大気導入量Ｑ１，Ｑ２も
最小となって、各々、約２５ｃｍ³／分、約１２０ｃｍ
³／分となる。そして、この時に連続実験可能な期間が
最も短くなるが、それでも１年間より長い約４００日間
の実施が可能だった。また、その間を通じて、ガラス溶
融炉の温度設定が設定値からずれてしまうことも、ガラ
ス流出量に影響が生じることもなく、脈理の無い光学的
品質の良好なガラスを連続して生産することが可能であ
った。

【００３８】なお、本発明の実施に際しては、液面レベ
ル計の接針センサーを上下に動かす時の運転条件や、撹
拌棒の回転条件を適宜、変更できることは言うまでもな
い。また、溶かすガラスの種類や温度も、本実施例のも
のに限られるわけでなく、ガラス流出量も、適当に変え
ることができる。また、溶融炉を単独の加熱室で構成す
る場合は勿論、３室以上の加熱室で構成しても、前述の
ように、大気の導入を行う時に高温側から低温側の加熱
室へ気流が流れないようにすれば、本実施例と同様の効
果が期待できることは、言うまでもない。

【００３９】これに対して、従来の方法による比較実験
も行った。それには、図３に示すように開口部を設け
ず、炉内雰囲気も吸引しない。この結果、挿入口３４、
３９から大気を導入しないことになる。それ以外の、投
入・溶融・流出の条件は、本実施例１と同様である。ま
た、液面レベル計の接針センサー３３の駆動条件と、撹
拌棒３８の回転条件も実施例１と同様である。

【００４０】この結果、ガラスの連続投入・溶融・流出
を開始して約６０日間が経過すると、接針センサーの挿
入口３４に、図３で示すごとく、ガラスからの揮発物４
２が析出して、センサーの動きが渋くなり、液面３２の
変動が±０．６ｍｍを越えるようになって、ガラス流出
量の変化も±０．５％を大きく越えてしまった。そして
最後には、析出物が挿入口をほぼ埋めて、センサーが動
かなくなり、それ以上のガラスの連続投入・溶融・流出
ができなくなった。

【００４１】そこで、炉温を下げて、挿入口の析出物を
除去しなくてはならなかった。なお、撹拌棒３８につい
ては、いまだ、回転動作に変化はなかったが、矢張り、
挿入口３９には、ガラス揮発物４３が析出していた。こ
のため、撹拌棒と挿入口との隙間は、初め１０ｍｍあっ
たのが、約３〜５ｍｍに狭まっており、仮に、ガラスの
連続投入・溶融・流出を続けようとしても、１年以上の
長期間にわたって行うことは不可能であったと判断され
る。この理由は、撹拌棒の回転が止まってしまうと、す
ぐに、脈理と呼ばれる光学的な不均質欠陥が発生するか
らである。

【００４２】以上の比較実験の説明の中で、センサーと
撹拌棒の、それぞれの挿入口に析出したガラス揮発物４
２，４３の主成分は、ホウ素、バリウム、そしてアルカ
リ（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の酸化物の化合物であった。

【００４３】また、別の比較実験を試みた。それは、図
４に示すように、炉内雰囲気を吸引する開口部４４を、
低温側の流出部３に設ける場合の事例である。開口部４
４を通して、雰囲気を吸引すると（吸引量をＱ１′とす
る）、挿入口３４、３９から炉内へ大気が導入されて、
更に、高温側の溶融清澄部２から低温側の流出部３に向
けて、気流ＱＲ′が流れることになる。この時、吸引量
Ｑ１′が多くなるほどに、大気の導入量も多くなって、
挿入口のメンテナンス頻度（挿入口の析出物を除去する
間隔）が減少する。そして、挿入口に挿入した装置を運
転しながら、連続してガラス溶融できる期間も長くはな
る。

【００４４】一方、流出部３の左半分を温度制御してい
るヒーター２０の出力は、溶融炉を小型化するため、隔
壁４をできるだけ薄く作っているので、気流のない状態
では約０〜１２％で制御されていた。ここで、吸引を始
めて、Ｑ１′を大きくしていくと、高温の気流ＱＲ′が
流出部３に流れ込み、最後には、流出部３の左半分の温
度（熱電対１９でモニター）が上昇して、制御不可能と
なってしまう。このために、Ｑ１′の設定値に上限が生
じて、連続して、できるガラス溶融期間は、約９０日以
下となった。

【００４５】以上、説明したように、本発明では、ガラ
ス溶融炉でガラスを溶かす際に、ガラス融液面の高さを
測定するための液面レベル計を炉内に挿入して、挿入口
においてレベル計を上下に動かす運転動作を行ったり、
あるいは、ガラス融液を撹拌するための撹拌棒を炉内に
挿入して、挿入口において撹拌棒を回転させる運転動作
を行ったりする場合でも、前述の挿入口とは別の、炉体
に設けた開口部から炉内雰囲気を吸引することにより、
前述の挿入口から大気を導入することができるのであ
る。

【００４６】この結果、挿入口の内面や、前述の各種装
置の挿入口への挿入部分に、ガラス揮発物が析出して、
挿入口を塞ぐことが抑制できる。かくして、挿入口のメ
ンテナンス頻度が減少して、約１年以上の長期にわたっ
て、ガラス流出量の安定した連続ガラス溶融が可能とな
り、また、光学的品質の良好なガラスを連続して生産す
ることが可能となる。

【００４７】また、溶融清澄部や流出部のように、温度
の異なる複数の加熱室が連結されているガラス溶融炉に
おいて、特に、複数の加熱室の間の隔壁を薄くして、小
型の溶融炉とした場合において、前述の大気の導入を行
う時に、高温側から低温側の加熱室へ気流が流れないよ
うにすることで、両者の温度設定を保持し続けることが
できる。この結果、温度の異なる複数の加熱室が連結さ
れていて、複数の加熱室の間の隔壁の薄い小型の溶融炉
においても、約１年以上の長期にわたって、前述の連続
ガラス溶融が可能となる。

【００４８】（実施例２）次に、実施例２で使用した装
置を図２に示す。実施の形態として、先述の場合との違
いは、炉内雰囲気を吸引する開口部を、炉の流出部３に
も設けた点である。したがって、ここでは、開口部が、
図２で説明すれば、符号３０と４５の、２つで示され
る。それ以外の、例えば、ガラス溶融炉や原料投入装
置、融けたガラスの液面のレベルを測定するための液面
レベル計、そして、ガラスを撹拌するための撹拌棒や撹
拌装置は、基本的に先述の実施の形態と同一である。

【００４９】また、この実施例では、実験に当たって使
用したガラス原料が、これも実施例１と同一の、ＢａＯ
−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系のガラスを一旦ラフメルトした
ものである。ただし、この実施例においては、溶融温度
条件として、溶融清澄部２は１２８０℃に設定し、流出
部３については９６０℃に設定した。

【００５０】実験に当って、初めに、挿入口３４と３９
を通しての、それぞれの大気導入量Ｑ２、Ｑ４をモニタ
ーしながら、開口部３０と４５を通しての、それぞれの
炉内雰囲気吸引量Ｑ１、Ｑ３を設定した。これは、実施
例１と同様に室温で行った。また、溶融清澄部および流
出部の各々について、その容積以上の大気量が１日の間
に導入されるように、Ｑ１、Ｑ３を設定する点は、実施
例１と同様である。また、ここでは、溶融清澄部（高温
側）と流出部（低温側）との、２つの加熱室の間で、ほ
とんど、炉内の気流が流れないようにした。

【００５１】まず、溶融清澄部の吸引量Ｑ１は、隔壁４
を塞いでおいて、挿入口３４から導入される大気量Ｑ２
をモニターしながら設定した。この結果、溶融清澄部の
容積（約３６０００ｃｍ³）に相当する大気量が、約１
日以内で挿入口３４を通して導入されるには、Ｑ２を２
５ｃｍ³／分以上とすればよく、それには、Ｑ１の設定
値を約２７ｃｍ³／分以上にすればよかった。

【００５２】また、Ｑ１の上限は、溶融清澄部２が所定
温度、この場合は、１２８０℃に温度制御できるような
最大値に相当して、ヒーターの容量などでも変わってく
るが、この実施例では、約６５０ｃｍ³／分となり、こ
の時、Ｑ２は約６００ｃｍ³／分であった。吸引量Ｑ１
の方が導入量Ｑ２より多いのは、実施例１でも述べたよ
うに、ヒーター挿入口や流出パイプ取り出し口からの大
気の導入があるからである。

【００５３】次いで、流出部の吸引量Ｑ３は、隔壁４を
塞いでおいて、挿入口３９から導入される大気量Ｑ４を
モニターしながら設定した。この結果、流出部３の容積
（約４２０００ｃｍ³）に相当する大気量が、約１日以
内で挿入口３９を通して導入されるには、Ｑ４を２９ｃ
ｍ³／分以上とすればよく、それには、Ｑ３の設定値を
約３３ｃｍ³／分以上にすればよかった。

【００５４】また、Ｑ３の上限は、流出部３が９６０℃
に温度制御できればよく、この実施例では、約１２２０
ｃｍ³／分となり、この時、Ｑ４は約１１００ｃｍ³／
分であった。吸引量Ｑ３の方が導入量Ｑ４より多いの
は、前述の通りである。

【００５５】更に、隔壁４をふさがない状態で、開口部
３０と４５から同時に炉内雰囲気を吸引したときに、溶
融清澄部（高温側）と流出部（低温側）の温度が所定の
値に保持されるように、２つの加熱室の間で、ほとんど
気流が流れない条件を探した結果、この実施例では、吸
引量Ｑ１とＱ３をほぼ等しくして、Ｑ１＝Ｑ３＝３３〜
６００ｃｍ³／分の範囲で変化させた。

【００５６】このように大気を導入しながら、ガラスの
連続投入・溶融・流出実験を行った。この間のガラス流
出量は、２０〜１２０ｇ／分の範囲で変化させた。ま
た、液面レベル計の接針センサー３３は、実施例１と同
様に、上下幅２０ｍｍの振幅を描くように、５回／分の
速さで上下に駆動させた。このような操作を行なった結
果、液面３２の変動は±０．９ｍｍ以下に収まり、そし
て、液面の変動によるガラス流出量の変化も±０．３〜
０．８％であった。また、撹拌棒３８は、実験を通じ
て、毎分２０回転で回転させ続けた。

【００５７】この結果、挿入口において、液面レベル計
の接針センサーを上下に動かし続けたり、撹拌棒を回転
し続けたりすることが、何ら支障なく実施できる期間
は、最低でも、４３０日間と、１年を越えることが明ら
かとなり、大気導入量もしくは炉内雰囲気の吸引量が多
いほど、連続実験を長く行うことができた。また、その
間を通じて、ガラス溶融炉の温度設定が、設定値からず
れてしまうことも、ガラス流出量に影響が生じることも
なく、そして、脈理の無い光学的品質の良好なガラスを
連続して生産することが可能となった。

【００５８】なお、本発明の実施に当たっては、液面レ
ベル計の接針センサーを上下に動かす時の運転条件や、
撹拌棒の回転条件を変更することができるのは勿論であ
る。また、溶かすガラスの種類や温度も、本実施例のも
のに限られるわけでなく、ガラス流出量も適当に変える
ことができる。また、溶融炉を、単一の加熱室で構成す
る場合は勿論、３室以上の加熱室で構成しても、互いに
炉内雰囲気ができるだけ流れ込まないようにすれば、結
果として、本実施例と同様の効果が期待できるのは言う
までもない。

【００５９】これに対して、従来の方法についての比較
実験を行った。それには、図２において、開口部３０と
４５から炉内雰囲気を吸引しない。この結果、挿入口３
４、３９から大気を導入しないことになるが、それ以外
の溶融条件などは、本実施例と同様である。また、液面
レベル計の接針センサーの駆動条件と、撹拌棒の回転条
件も実施例１と同様である。この結果、ガラスの連続投
入・溶融・流出を開始して、約８０日間が経過すると、
接針センサーと撹拌棒の挿入口３４、３９にガラスから
の揮発物が析出して、いずれも動きが渋くなっていた。
この結果、液面３２の変動が±０．９ｍｍを越えて、ガ
ラス流出量の変化も±０．８％を越えてしまい、わずか
ながら、脈理と呼ばれる光学的な不均質欠陥も発生して
いて、これ以上の溶融・流出を続行することは、無駄に
なることが解った。

【００６０】以上説明したように、本発明では、ガラス
溶融炉でガラスを溶かす際に、ガラス融液面の高さを測
定するための液面レベル計を炉内に挿入して、挿入口に
おいてレベル計を上下に動かす運転動作を行ったり、あ
るいは、ガラス融液を撹拌するための撹拌棒を炉内に挿
入して、挿入口において撹拌棒を回転させる運転動作を
行ったりする場合でも、前述の挿入口とは別の、炉体に
設けた開口部から炉内雰囲気を吸引することにより、前
述の挿入口から大気を導入することができる。

【００６１】この結果、挿入口の内面や、前述の各種装
置の挿入口への挿入部分に、ガラス揮発物が析出して挿
入口を塞ぐことが抑制できる。そして、挿入口のメンテ
ナンス頻度が減少して、約１年以上の長期にわたって、
ガラス流出量の安定した連続ガラス溶融が可能となり、
また、光学的品質の良好なガラスを連続して生産するこ
とが可能となる。

【００６２】また、溶融清澄部や流出部のように、温度
の異なる複数の加熱室が連結されているガラス溶融炉に
おいて、複数の加熱室の間で気流が流れないようにする
ことで、両者の温度設定を保持し続けることができる。
この結果、温度の異なる複数の加熱室が連結されている
ガラス溶融炉においても、約１年以上の長期にわたっ
て、前述の連続ガラス溶融が可能となる。

【００６３】（実施例３）次に、本発明の実施例３につ
いて説明するが、ここで使用した装置は、実施例１と同
一のものであるから、図１を用いて説明する。なお、こ
の実施例で使ったガラス原料は、室温の比重が３．７４
であり、温度が１１００℃の時に１０^1.0ｄＰａ・ｓ、
１０００℃の時に１０^1.8ｄＰａ・ｓ、９００℃の時に
１０^3.0ｄＰａ・ｓ、８００℃の時に１０^4.8ｄＰａ・
ｓ、７１６℃の時に１０^7.6ｄｐａ・ｓ、６２７℃の時
に１０¹³ ｄｐａ・ｓとなる粘度特性を持ったＬａ₂Ｏ
₃−Ｂ₂Ｏ₃系のガラスを、一旦ラフメルトしたものを
用いた。このガラスには、酸化ホウ素Ｂ₂Ｏ₃が約３０
ｗｔ％、アルカリ（Ｌｉ）の酸化物が約５ｗｔ％含まれ
ていて、溶融温度条件として、例えば、溶融清澄部２を
１１７０℃に設定し、流出部３については１０００℃に
設定した。

【００６４】実験に当って、開口部３０からの炉内雰囲
気吸引量Ｑ１は、実施例１と同様に設定したので、挿入
口３４と３９を通しての大気導入量Ｑ２、Ｑ３も実施例
１と同じ値である。この結果、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、そ
れぞれ、約１６０〜１３００ｃｍ³／分、約２５〜１６
０ｃｍ³／分、約１２０〜１０４０ｃｍ³／分となる。

【００６５】また、Ｑ１が最も小さい時でも、全ての加
熱室の各々について、その容積以上の大気量が１日の間
に導入されるのは、実施例１と同様である。また、Ｑ１
のいずれの設定の時も、低温の流出部３から高温の溶融
清澄部２に向けて、炉内雰囲気が流れることになり、実
際、その逆には流れていなかった。そして、この時、前
述の溶融温度条件、即ち、溶融清澄部２を１１７０℃、
流出部３を１０００℃に設定することができた。

【００６６】以上の大気導入条件（もしくは炉内雰囲気
の吸引条件）のもとで、ガラスの連続投入・溶融・流出
実験を行った。この間のガラス流出量は、流出パイプ８
の温度（熱電対１０でモニター）を適当に変えること
で、２０〜１５０ｇ／分の範囲で変化させることができ
た。また、液面レベル計は、実施例１と同様にして、実
験開始時に接針センサー３３の先端が、ガラス融液に接
触する高さを最下端として、センサーの先端が上下幅２
０ｍｍの振幅を描くように、５回／分の速さで上下に駆
動させた。このような操作を行なった結果、液面３２の
変動は、±１ｍｍ以下に収まり、液面の変動によるガラ
ス流出量の変化も±０．４〜１．０％に収まっていた。
また、撹拌棒３８は、実験を通じて毎分４０回転で、回
転させ続けた。

【００６７】この結果、挿入口において、液面レベル計
の接針センサーを上下に動かし続けたり、撹拌棒を回転
し続けたりすることが、何ら支障なく実施できる期間
は、最低でも１年以上となり、大気導入量もしくは炉内
雰囲気の吸引量が多いほど連続実験を長く行うことがで
きた。また、その間を通じて、ガラス溶融炉の温度設定
が設定値からずれてしまうことも、ガラス流出量に影響
が生じることもなく、また、脈理の無い光学的品質の良
好なガラスを連続して生産することが可能となった。

【００６８】なお、本発明の実施に当っては、液面レベ
ル計の接針センサーを上下に動かす時の運転条件や、撹
拌棒の回転条件を変更することができるのは勿論であ
る。また、溶かすガラスの温度を変えたり、ガラス流出
量も適当に変えることができる。

【００６９】これに対して、従来の方法についての比較
実験を行った。それには、この実施例での開口部３０か
ら炉内雰囲気を吸引しない。この結果、挿入口３４、３
９から大気を導入しないことになるが、それ以外の溶融
条件などは、本実施例３と同様である。また、液面レベ
ル計の接針センサー３３の駆動条件と、撹拌棒３８の回
転条件も実施例３と同様である。

【００７０】この結果、ガラスの連続投入・溶融・流出
を開始して約６０日間が経過すると、接針センサーと撹
拌棒の挿入口３４、３９に、ガラスからの揮発物が析出
して、いずれも動きが渋くなっていた。この結果、液面
３２の変動が±１ｍｍを越えてガラス流出量の変化も±
１．０％を越えてしまい、わずかながら、脈理と呼ばれ
る光学的な不均質欠陥も発生していて、これ以上の溶融
・流出を続行することはできなかった。以上の比較実験
の説明の中で、センサーと撹拌棒のそれぞれの挿入口３
４、３９に析出したガラス揮発物の主成分は、ホウ素と
アルカリ（Ｌｉ）の酸化物の化合物であった。

【００７１】以上説明したように、本発明では、ガラス
溶融炉でガラスを溶かす際に、ガラス融液面の高さを測
定するための液面レベル計を炉内に挿入して、挿入口に
おいてレベル計を上下に動かす運転動作を行ったり、あ
るいは、ガラス融液を撹拌するための撹拌棒を炉内に挿
入して、挿入口において撹拌棒を回転させる運転動作を
行ったりする場合でも、前述の挿入口とは別の、炉体に
設けた開口部から炉内雰囲気を吸引することにより、前
述の挿入口から大気を導入することができる。この結
果、挿入口の内面や、前述の各種装置の挿入口への挿入
部分に、ガラス揮発物が析出して挿入口を塞ぐことを抑
制できる。そして、挿入口のメンテナンス頻度が減少し
て、約１年以上の長期にわたって、ガラス流出量の安定
した連続ガラス溶融が可能となり、また、光学的品質の
良好なガラスを連続して生産することが可能となる。

【００７２】また、溶融清澄部や流出部のように、温度
の異なる複数の加熱室が連結されているガラス溶融炉に
おいて、高温側から低温側の加熱室へ気流が流れないよ
うにすることで、両者の温度設定を保持し続けることが
できる。この結果、温度の異なる複数の加熱室が連結さ
れていても、約１年以上の長期にわたって前述の連続ガ
ラス溶融が可能となる。

【００７３】

【発明の効果】このように、本発明によれば、運転動作
を伴う装置の炉内への挿入口のメンテナンス頻度を減ら
すことができ、ガラス溶融を長期間にわたって連続して
行うことができる。また、温度の異なる複数の加熱室を
連結したガラス溶融炉で、ガラスを溶かす際にも、各々
の加熱室の温度設定を良好に保持したまま、運転動作を
伴う装置の炉内への挿入口のメンテナンス頻度を減らす
ことができ、ガラス溶融を長期間にわたって連続して行
うことができる。

【００７４】この場合、例えば、ガラス融液面の高さを
測定するための液面レベル計を炉内へ挿入するための挿
入口のメンテナンス頻度を減らして、ガラス流出量の安
定したガラス溶融を長期間にわたって連続して行うこと
ができ、あるいは、ガラス融液を撹拌するための撹拌棒
を炉内へ挿入するための挿入口のメンテナンス頻度を減
らして、光学的品質の良好なガラスを長期間にわたって
連続して生産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１あるいは第３の実施例の説明のため
の図である。

【図２】本発明第２の実施例の説明のための図である。

【図３】従来例の説明図である。

【図４】別の従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ガラス溶融炉２溶融清澄部３流出部４隔壁５溶融清澄槽６接続パイプ７流出槽８流出パイプ９取り出し口１０熱電対１１ヒーター１２断熱ウール１３熱電対１４ヒーター１５ヒーター１６熱電対１７ヒーター１８ヒーター１９熱電対２０ヒーター２１熱電対２２ヒーター２３ガラス融液２４原料投入用パイプ２５つば２６ホッパー２７原料導入管２８開閉弁２９ガラス原料３０開口部３１吸引ダクト３２溶けたガラス液面３３接針センサー３４挿入口３５上下駆動装置３６リード線３７制御線３８撹拌棒３９挿入口４０撹拌翼４１電動モーター４２ガラス揮発物４３ガラス揮発物４４開口部４５開口部４６流出ガラス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者執行勇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)参考文献特開昭50−101415（ＪＰ，Ａ) 特開平３−137024（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−103041（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−39407（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−14133（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 5/00 - 7/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス溶融炉において、運転動作を伴う
装置を炉内へ挿入して、挿入口において前記装置を動か
しながらガラスを溶かす際に、前記挿入口とは別に炉体
に設けた開口部から炉内雰囲気を吸引して、前記挿入口
から大気を導入することを特徴とするガラス溶融方法。
【請求項２】ガラス溶融炉内には、温度の異なる複数
の加熱室が連結されており、その高温側から低温側の加
熱室へ気流が流れないように構成したことを特徴とする
請求項１に記載のガラス溶融方法。
【請求項３】前記運転動作を伴う装置は、ガラス融液
面の高さを測定するための液面レベル計であって、その
運転動作は、レベル計の炉内への挿入口において、その
レベル計を上下に動かす運転動作であることを特徴とす
る特許請求項１または２に記載のガラス溶融方法。
【請求項４】前記運転動作を伴う装置は、ガラス融液
を撹拌するための撹拌棒を有する撹拌装置であって、そ
の運転動作は、撹拌棒の炉内への挿入口において、その
撹拌棒を回転させる運転動作であることを特徴とする特
許請求項１または２に記載のガラス溶融方法。