JP3530666B2

JP3530666B2 - 溶融ガラス原料の製造装置

Info

Publication number: JP3530666B2
Application number: JP01881796A
Authority: JP
Inventors: 瑞和余語; 勇執行; 裕之久保; 昌之冨田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-07
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH08301621A; KR960034474A; KR0170591B1; TW424080B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス溶融槽への
ガラス原料の投入、溶融ガラス液面レベルの検知、溶融
ガラスの撹拌などの作業に際しての、炉内部雰囲気によ
る影響を回避した溶融ガラス原料の製造装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、比較的小型のガラス溶融炉で、ガ
ラスを溶融する際には、たとえば、炉側面に設けた開口
部からスコップなどを高温の炉内に挿入して、炉内のガ
ラス溶融槽にガラス原料を投入したり、炉上部の開口部
からセラミックス製パイプ、もしくは、水冷されたステ
ンレスなどの金属製パイプを挿入して、このパイプを介
して、ガラス溶融槽にガラス原料を投入している。

【０００３】また、ガラス溶融槽の溶融ガラスの液面レ
ベルを検知するには、大型のタンク窯の場合、ガンマ線
などの放射線を炉の外側から溶融ガラスに当てて、その
吸収量を測ることにより、ガラス液面の高さを知る方法
が採用され、また、比較的小型のガラス溶融炉の場合、
炉体に開口部を設けて、そこから接針センサーを挿入
し、その先端が溶融ガラスの液面に接触したか否かを電
気的な通電の有無でチェックする方法が採用されてい
る。

【０００４】また、溶融ガラスの温度を均一化するため
に、溶融ガラスを撹拌する場合にも、一般的に、炉上部
に開口部を設けて、そこから撹拌棒を溶融ガラス内に挿
入し、撹拌操作していた。

【０００５】上記のガラス溶融炉としては、特開昭５５
‐１４０７２３号公報、特開昭６０‐８１０３０号公
報、特開平６‐３４５４４２号公報がある。

【０００６】しかしながら、前述のように、その目的に
従って、炉体に開口部を設けるだけでは、以下に述べる
ような共通の問題が存在する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】即ち、炉内雰囲気から
の熱上昇気流に曝されるため、作業性が悪く、作業に熟
練を要し、更に、ガラス溶融炉の周辺装置について、そ
の熱対策に多大の労力と費用を費やす必要があった。

【０００８】また、これ以外にも、前述のそれぞれの作
業（ガラス原料の投入、溶融ガラスの液面レベルの測
定、溶融ガラスの撹拌）において、各別の問題がある。
まず、ガラス原料の投入であるが、投入が炉側面からに
せよ、炉上部からにせよ、通常、投入されたガラス原料
は、炉内の雰囲気に直接、曝されることになる。このた
め、ガラス原料の粒度が細かければ、原料の一部は、炉
内雰囲気の対流に載って、雰囲気中に舞ってしまう。ま
た、原料が、カレットのように、ある程度の大きさの塊
状であれば、その一部が熱衝撃を受けて破砕・飛散す
る。これによって、いずれの場合も、炉内や、既にガラ
ス溶融槽内で泡切れの進行した溶融ガラスを、汚染する
危険があった。

【０００９】特に、炉上部の開口部から原料を投入する
場合は、炉内雰囲気からの熱上昇気流が激しくなり、投
入原料が炉外に飛散しやすいため、投入量を正確に設定
できないという欠点があった。

【００１０】また、開口部を介して溶融ガラスの液面レ
ベルを検知する場合では、溶融過程で、センサーを挿入
し続けることになるため、開口部とセンサーとの隙間か
ら雰囲気が外部に漏れ、この際の熱上昇気流に載って、
ガラスの揮発が促進され、屈折率などのガラスの品質変
動を招きやすかった。ガラスを撹拌する場合にも、常
に、撹拌棒を炉内に挿入しているため、開口部からの雰
囲気の外部漏出が、同様の品質変動の要因となってい
た。

【００１１】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その第１の目的とするところは、ガラス溶融に必
要な、前述の各種の作業を実施するに際して、その作業
性を改善し、溶融炉の周辺装置における熱対策を容易に
するため、その炉内雰囲気との関係を改善した溶融ガラ
ス原料の製造装置を提供することにある。即ち、ガラス
材料の投入の度に炉体開口部を開くので、そのつど、炉
内の溶融ガラスからの揮発成分の炉外への放出がなされ
る。そのため、ガラス成形品の特性、特に、成形品がガ
ラスレンズの場合に、レンズ光学特性、たとえば、レン
ズ屈折率の変動を生じることになるので、係る問題を解
消するものである。

【００１２】本発明の第２の目的とするところは、ガラ
ス原料を投入する際に、第１の目的に加えて、正確な投
入量を実現すると共に、投入されたガラス原料によっ
て、炉内や、ガラス溶融槽の清澄された溶融ガラスの汚
染を防止するようにした溶融ガラス原料の製造装置を提
供することにある。

【００１３】本発明の第３の目的とするところは、溶融
ガラス原料の液面レベルを測定する際に、第１の目的に
加えて、ガラスの品質変動を防止するようにした溶融ガ
ラス原料の製造装置を提供することにある。

【００１４】本発明の第４の目的とするところは、溶融
ガラス原料を撹拌する際に、上記の第１の目的に加え
て、ガラスの品質変動を防止するようにした溶融ガラス
原料の製造装置を提供することにある。

【００１５】

【００１６】即ち、従来はガラス溶融炉内の溶融槽内に
ガラス材料を投入する際に、溶融炉の窓を開け、該窓か
らガラス材料を投入するわけであるが、投入されたガラ
ス材料が溶融ガラス内に落下する際に、溶融ガラスが飛
散し、飛散した溶融ガラスの落下に伴い溶融槽内のガス
を巻き込む現象が生じる。巻き込まれたガスは結果とし
て、成形品のレンズ内に気泡として残ることになる。

【００１７】このレンズ内の気泡はレンズ内の存在の場
所により透過光線の屈折に悪影響を及ぼす。また、成形
品のレンズの品質検査の項目として、目視検査によるレ
ンズ内の気泡の確認があるが、本願発明は該気泡の発生
を最小限に抑えることのできたガラス成形品の製造方法
を提案する。

【００１８】更に、ガラス溶融槽にガラス材料を投入す
る際に投入されたガラス材料が溶融槽内の所定の位置に
投入される必要がある。たとえば、所定の位置に投入さ
れないで、溶融槽のガラス流出口の近くに投入されてし
まうと、ガラス材料の溶け残り状態が発生する。

【００１９】即ち、ガラス材料は投入位置から流出口に
移動するまでの温度と時間の相互関係で所定の流動状態
（ガラス粘度）になるように設定されているものであ
る。

【００２０】それ故、従来方法においては、ガラス溶融
槽にガラス材料が投入される際に、ガラス材料が所定位
置に投入されないで、飛散すると、一部のガラス材料は
所定の流動状態に達する前に流出され、結果として、成
形品内にガラス材料の溶け残り状態が発生する。このガ
ラス材料の溶け残り現象は、レンズの場合、透過光線の
散乱現象や、透過光量の不足を招く。

【００２１】なお、本発明の他の目的とするところは、
後述する実施例において、具体的に説明することにす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明によれば、ガラス溶融炉か
ら外部に流出され、ガラス加工品を成形するために用い
られる溶融ガラス原料の製造装置であって、前記ガラス
溶融炉は、固形状態の固形ガラス原料を内部に投入する
開口した開口部を有するとともに、内部において溶融清
澄部と流出部に分割された炉本体と、前記固形ガラス原
料を加熱溶融するために前記溶融清澄部と前記流出部と
を夫々の所定設定温度に維持する加熱手段と、前記加熱
手段により溶融状態になった溶融ガラス原料を貯蔵する
ために前記溶融清澄部に配設されるガラス溶融槽と、前
記ガラス溶融槽に対して接続されるとともに前記流出部
に配設される流出槽と、前記流体槽に設けられる流出管
と、前記ガラス溶融槽中における溶融ガラス原料の液面
と、前記開口部との間を前記液面からの隔離状態にする
ために、前記開口部を介して一端を外部に導出し、かつ
他端を溶融ガラス原料内に浸漬した状態で、前記開口部
を炉内雰囲気から遮断するフランジを含む遮断部を形成
したガラス原料投入管と、を具備し、前記固形ガラス原
料を前記ガラス原料投入管を介して前記ガラス溶融槽内
に投入し、前記流出槽に導入し、前記流出管を介して溶
融ガラス原料を外部に流出可能にしたことを特徴として
いる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して具体的に説明する。先ず、
図１は、本発明の第１の実施形態を概念的に示したもの
であり、ここで、ガラス溶融炉１は、隔壁４により、溶
融清澄部２と流出部３に分けられている。また、ガラス
溶融炉１の炉壁は、隔壁４を含めて、耐火れんがや断熱
材などで作られており、ガラス溶融時の高熱ができるだ
け炉外に漏れないように工夫されている。

【００３０】ガラス原料を受けて、これを溶融するため
のガラス溶融槽は、前記溶融清澄部に対応する溶融清澄
槽５、接続パイプ６、および、前記流出部に対応する流
出槽７とから構成されていて、この実施形態では、何れ
も白金で作られている。

【００３１】また、流出槽７の底部には、例えば、白金
製の、流出パイプ８が付いていて、所要粘度に融けたガ
ラスが流出できるようになっている。また、ガラス溶融
槽と炉壁の間には、ヒーター８２が設置されていて、溶
融清澄部２と流出部３とを、それぞれ別々の、必要なガ
ラス溶融温度Ｔ１、Ｔ２に加熱できるようになってい
る。

【００３２】溶融清澄槽５の温度Ｔ１は、熱電対８１に
よりモニターされ、温度調節器８３に対して信号線８５
を介して入力され、測定温度Ｔａと設定温度Ｔ１とを比
較演算して、ヒーター８２への出力信号８６が電源部８
４に送られる。こうして、ヒーター８２に適宜通電が行
われて炉内温度Ｔ１が一定に維持される。一方、流出部
３においても、熱電対８７とヒーター８８と温度調節器
８９とが設けられており、信号線９０と出力信号９２に
よりヒーター通電制御が行われる。

【００３３】図２は、温度自動調節の一例にかかるフロ
ーチャートであり、先ず、この制御が開始すると、ステ
ップＳ１で各熱電対８１、８７で炉内の温度測定を行い
測定温度Ｔａ、Ｔｂを得て、調節器８３、８９に送る。
次に、ステップＳ２において各調節器において予め設定
されている設定温度Ｔ１、Ｔ２と測定温度の比較をす
る。このステップＳ２における比較結果をステップＳ３
において判断して、夫々が等しい場合には、ステップＳ
７に進みステップＳ１にリターンし、移行継続して制御
を行う。

【００３４】一方、ステップＳ３において測定温度と設
定温度とが等しくない場合には、ステップＳ４におい
て、測定温度が設定温度よりも低い状態であるかの判断
が実行されて、低いと判断されるとステップＳ５に進み
各ヒーター８２、８８への通電を行い、設定温度になる
まで通電する。また、ステップＳ４において、測定温度
が設定温度よりも低い状態でないと判断されるとステッ
プＳ６に進み、設定温度よりも測定温度が高くなってい
る状態であるかの判断がされて、高くなっている場合に
は、何等かの異常が発生したものと判断してステップＳ
８において異常発生フラグを立てて終了する。また、ス
テップＳ６で設定温度よりも測定温度が高くなっていな
いと判断がされると測定異常による不定状態と判断し
て、ステップＳ７に進み再度ステップＳ１からの処理を
行う。

【００３５】以上の自動温度制御により、各ヒーター８
２、８８が設置されていて、溶融清澄部２と流出部３と
を、それぞれ別々の、必要なガラス溶融温度Ｔ１、Ｔ２
に維持するように構成されている。

【００３６】また、溶融ガラス１０は炉上部に設けた原
料投入用の開口部１２挿入されたガラス原料投入管１３
を介して導入される。このガラス原料投入管１３は、開
口部１２と溶融ガラス１０の表面の所定領域に連通する
連通手段であり、その下端部は、溶融清澄槽５内の溶融
ガラス１０に浸されており、また、その上端部は、開口
部１２を介して外部に導出してあって、そのフランジ１
４が開口部１２の縁部で支えられ、実質的に、開口部１
２において、炉内の雰囲気と炉外とを遮断するようにな
っている。

【００３７】ガラス原料投入管１３は、この実施形態の
場合、白金で作られているが、融けたガラスやガラスの
揮発成分に対して耐蝕性があり、ガラスの品質を損なう
ことがなければ、必要に応じて、白金合金などの貴金属
で作ることが可能である。例えば、そのフランジ部に
は、強度の大きなロジウム含有白金が用いられ、パイプ
部分には、ガラスに濡れにくい金含有白金が用いられて
も、何ら差支えない。

【００３８】なお、上記実施形態において、符号１５は
ジョウゴ、１６は原料投入用のカップ、１７は開口部１
２を開閉する蓋であり、原料投入しない時には、図３で
示されるように、ジョウゴ１５に代って、投入管１３の
外端を閉塞する。また、ジョウゴ１５やカップ１６は、
ステンレス製であり、蓋１７は、外張りを白金または白
金合金で構成している。これら（１５，１６，１７）
は、それぞれ、別々のアーム１８，１９，２０で支持さ
れ、更に、これらアームは、それぞれ、別々の駆動装置
（図示せず）で、動作されるようになっている。

【００３９】また、図中、符号２１はガラス原料であ
り、また、符号２２は、投入されたばかりの原料がまだ
融け切らないで、ガラス溶融槽の溶融ガラス１０の液面
上に載っている状態を示すものである。更に、符号２３
は、投入された原料が投入管内を落下する途中で、その
一部が、投入管の内壁に付着したものである。

【００４０】なお、カップ１７に原料をチャージする装
置は、図には示していないが、ホッパーに蓄えた原料か
ら所定量で自動秤量して、カップ１６にチャージするよ
うになっている。

【００４１】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投入、溶融する態様を、図１、図３
を用いて、具体的に説明する。

【００４２】なお、ガラス原料には、室温時における比
重が３．０５であり、温度が１３００℃の時にガラス粘度が１０^1.5ｄＰａ・ｓ１２００℃の時にガラス粘度が１０^1.6ｄＰａ・ｓ、１１００℃の時にガラス粘度が１０^1.8ｄＰａ・ｓ、１０００℃の時にガラス粘度が１０^2.2ｄＰａ・ｓ、８９０℃の時にガラス粘度が１０^2.9ｄＰａ・ｓ、６１０℃の時にガラス粘度が１０^7.6ｄＰａ・ｓ、４９８℃の時にガラス粘度が１０¹³ ｄＰａ・ｓとなる特性を持ったＢａＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系のガラ
スを、一旦、ラフメルトしたものが用いられる。

【００４３】また、図１において、溶融清澄部２は、温
度Ｔ１が１２８０℃、流出部３の温度Ｔ２は１１００℃
になるように上記のように自動温度制御されている。ま
た、ガラス溶融槽（符号５〜７）内には、前述の組成の
ガラス原料が、予めチャージされていて、溶融清澄槽５
では、深さ５０ｍｍの溶融状態の溶融ガラス原料になっ
ており、流出槽７では、深さ１３０ｍｍの溶融状態の溶
融ガラス原料になっている。そして、投入管１３の下端
部は、約１０ｍｍの深さまで、溶融ガラス１０の中に浸
されている。

【００４４】ここで、ガラス流出量を６０ｇ／分に設定
し、これに合わせて、ガラス原料の投入条件を、カップ
１６の１杯当たりに１２０ｇを、２分ごとに投入するよ
うに設定した。また、投入する時の装置の動きを説明す
ると、まず、前回の投入が終った時点で、投入管１３
は、図３のように、その外部開口を蓋１７で閉じられて
いる。このように、蓋をする理由は、投入管内に、外部
からゴミが入らないようにするためと、放射による炉内
からの放熱ロスを防止するためのである。

【００４５】次に、投入時刻が来ると、まず、蓋１７を
投入管１３の開口上から移動して、図１の状態まで対比
させる。次いで、図１に示されるように、ジョウゴ１５
がパイプ１３の上に設置され、その次に、ガラス原料：
１２０ｇが入ったカップ１６がジョウゴ１５の上方に移
動し、カップがアーム１９の回りに回転することで、原
料がカップ１６からジョウゴ１５の中へ投入される。投
入された原料の多くは、ガラス融液面に落下し、一部
は、図１において、符号２３で示されるように、投入管
の内壁に付着する。原料を投入して、カップが空になる
と、この時点で、カップとジョウゴが退避して、逆に、
蓋１７が再び移動してきて、図３に示されるように、投
入管１３の外部開口上に載り、開口部１２を閉塞する。

【００４６】投入管内に投入された原料であるが、実測
上、例えば、２分後の、次の投入時刻に投入管内部を確
認すると、溶融ガラスの液面に落下した原料は、ほぼ融
けて、表面が略平らになっており、また、投入管の内壁
に付着した原料も、その大部分は、溶融ガラスの液面
へ、溶け落ちていた。なお、投入管を介して、溶融ガラ
スの表面から立ち上がる熱上昇気流は極めて少ないた
め、投入管１３を介して内部を容易に除き込むことが可
能で、融けたガラス液面や投入された原料の融ける様子
などを、目視で、直接、観察することが可能だった。

【００４７】また、前記開口部１２を介して、投入管内
部の様子を、外部から、熱遮蔽せずに、直接、ビデオ撮
影したり、特別な冷却機構なしに、赤外線放射温度計を
使って、融けたガラスの温度を測定することも、容易に
行なうことができる。

【００４８】この後、２分間隔で、ガラス原料の投入を
繰り返した結果、投入開始から２０分程度経過すると
（１０回目の投入に相当）、ガラス溶融槽５に溶接した
熱電対の温度測定値は、ほぼ平衡に達していて、その
後、合計で２４時間、投入、流出を継続しても、この温
度測定値は、ほとんど一定となっていて、投入管内に投
入されたガラス原料が融け切らないで、詰まってしまう
ような事態は、回避されている。

【００４９】また、炉上部に設置した投入用の装置、即
ち、ジョウゴ１５、カップ１６、蓋１７は、いずれも、
水冷などの冷却機構を備えていないが、炉内からの熱上
昇気流が極めて少ないため、２４時間の投入実験後も、
装置の動作上、ならびに、作業の安全上の問題となるよ
うな温度まで上昇することはなかった。

【００５０】また、炉内からの熱上昇気流が極めて少な
いため、粉末状、もしくは、粒状の原料が投入される時
の、炉外への原料の飛散がほとんど無かった。この結
果、飛散による投入量の減少や、また、所定量が投入さ
れないために、溶融ガラスの液面の高さが変動して、流
出槽からの溶融ガラスの流出量が変わってしまうような
事態が避けられた。

【００５１】また、２４時間の投入実験の間、流出され
る溶融ガラスには、上述のガラス原料の飛散が原因とな
る、泡の発生や融け残りの成分がないことが、その後の
ガラス成形品（光学素子）の検査から確認されている。
また、２４時間の投入実験の後に、炉を冷却して、ガラ
ス溶融槽（符号５〜７）の溶融ガラスの外側表面や炉内
壁を観察した結果、投入ガラス原料が飛散したような形
跡は、全く認められなかった。

【００５２】また、実施形態３で詳しく説明するが、ガ
ラス原料を投入する都度、投入管の外側で、溶融ガラス
の液面が波打つことは、ほとんど認められなかったの
で、例えば、炉の開口部を介して、液面のレベル測定を
行なう場合、前記投入管のような連通手段を備えると、
測定場所に波打ちが伝播もしくは発生することが無く、
測定が高精度にできることが解った。

【００５３】なお、本発明の実施に当たっては、投入管
の下端部を溶融ガラス内に浸して、その上端部を、フラ
ンジ部を開口部１２の縁に載せた状態で、外部と連通
し、炉内の雰囲気を外部に漏出しないように工夫すれ
ば、投入管の寸法（太さや長さ）や形状には、何ら実質
的な制限が無く、また、溶融ガラスへの投入管の浸漬深
さを所要の値に制限するものではない。即ち、例えば、
投入管やこれを挿入する開口部の断面形状は、円形に制
限されるものではない。あるいは、別の例として、投入
管の下端部に、何本かの支持脚を取付けて、投入管の下
端を完全にガラス溶融槽内に落とし込み、その投入管の
上端部に、本実施形態のようなフランジ部を設けない
で、モルタルなどで、その上端部と、開口部１２との間
隙を密閉するなどの手段を、適宜、用いることも可能で
ある。

【００５４】更に、融かされるガラス原料の種類も、本
実施形態のものに限られるわけでなく、ガラス引上げ量
（＝投入量＝流出量）を適当に変えても、同様の効果が
得られることは言うまでもないことである。また、溶融
炉とガラス溶融層を、単槽や、互いに連通する三槽以上
の構造にしても何ら差支えない。

【００５５】また、本発明に対比するために、従来の、
開口部を単に備える構造のガラス溶融炉で、ガラス原料
の投入実験を行った結果を以下に述べる。即ち、比較実
験の内容を図７を参照して説明すると、まず、本発明の
実施形態１との違いであるが、その違いは、投入管をど
のように装備したか否かの構造上の事柄だけである。す
なわち、図７の中では、投入管２５は、アルミナ製であ
り、しかも、その下端部が、溶融ガラス内に浸らないよ
うに構成されている。なお、投入管上部には、アルミナ
製のフランジ２６が、無機材料系の接着剤で接着されて
いて、開口部１２の縁に載っている。また、融かされる
ガラス原料や投入条件は、実施形態１と同じ設定にし
た。

【００５６】この結果、原料投入時に蓋１７を開ける
と、投入管を介して、炉内から非常に激しい熱上昇気流
が吹き上げてきた。このため、十分な時間、投入管内部
を目視観察することは不可能となり、また、ジョウゴ１
５内からその上方に向かって、符号２７で示すように、
かなりの量の原料が飛散してしまった。また、ガラス原
料が、溶融ガラスの液面に落下する時に、符号２８で示
すように、原料が炉内の対流に載って舞い上がり、原料
の一部が熱衝撃で破砕して、飛散する現象が見られた。
この結果、符号２９で示すように、炉内を汚染したり、
符号３０で示すように、既に泡切れの進行した溶融ガラ
スを汚染してしまった。また、原料の飛散の結果、折角
に秤量された投入原料が正確に供給できなくなってしま
った。

【００５７】また、符号３１で示すように、原料投入の
都度、投入された場所付近の溶融ガラスの液面が波打っ
てしまい、これが周辺に広がる現象が観察された。この
ため、液面のレベル測定を行なおうとすると、測定場所
に波打ちが伝わり、測定が高精度にできない状態になっ
た。

【００５８】以上のように、本願方法を示す、投入管を
溶融ガラス内に挿入させると、炉体開口部を開いた時に
炉内の溶融ガラスの揮発成分（例えば、リチウム、カリ
ウム、ナトリウム、などのアルカリ成分や、ホウ素など
の化合物）の炉外への放出を最小限に抑えることができ
る。これによりレンズの屈折率の変動を防ぐことができ
た。また、該投入管によりガラス材料の投入位置を正確
に定めることができるので、ガラス材料の溶け残り現象
の発生を解消できた。更に、投入管により投入されたガ
ラス材料による溶融ガラスの飛散による、気泡の発生も
解消できた。

【００５９】次に、図では示さないが、図７で使ったア
ルミナ製の投入管の長さを、更に長くして、実施形態１
と同様にして、投入管の下端部がガラス融液に浸るよう
に構成した。この結果、炉内からの熱上昇気流がほとん
ど無くなったため、炉外への原料飛散が防止され、ま
た、原料が融液面に落下する時にも原料の飛散が無くな
ったが、しかし、溶融ガラスに浸した投入管の部分がア
ルミナ製であるため、２４時間の投入実験後に確かめた
ところ、液面付近の投入管の部分が、溶融ガラスによっ
て、激しく侵食され、少し力を入れたところ、侵食部で
ちぎれてしまった。更に、侵食されたアルミナが溶融ガ
ラス中に融けこんで、ガラス組成、更には、成形品の品
質を変動させる危険がある。

【００６０】次に、本発明との比較例として、図８に示
すような、従来の構成で、同様な実験を試みた。ここで
は、炉側面の開口部３２からステンレス製のカップ３３
を高温の炉内に挿入することで、原料投入を行った。ま
た、開口部３２は、原料投入しない時には、耐火物でで
きた開閉扉（図示せず）を閉じていて、炉内の熱が外に
漏れないようにしてある。そして、原料投入時に、この
扉を開けて、ガラス原料を入れたカップ３３を炉内に投
入する。カップ３３はアーム３４の先端に取付けられて
おり、炉内で、アームが軸回りに回転して、ガラス原料
を、溶融ガラスの上に落下、供給するようになってい
る。

【００６１】カップへの原料チャージの仕方は、本発明
の実施形態１と同様である。また、カップやアームに
は、備え付けの冷却装置を設けなかった。また、ここ
で、融かすガラス原料や投入条件は、前記実施形態１と
同じ設定にした。

【００６２】この結果、炉側面からのガラス原料の投入
では、炉上部からの投入と違って、炉内からの熱上昇気
流は、かなり少なくなるため、炉側面の開口部３２付近
での原料飛散は少なかったが、カップからガラス原料が
溶融ガラスの液面に落下する時には、符号３５で示すよ
うに、原料が炉内の対流に載って舞い上がり、原料の一
部が熱衝撃で破砕して飛散する現象が見られた。この結
果、符号３６、３７で示すように、炉内の汚染や、既に
泡切れの進行した溶融ガラスの汚染が避けられなかっ
た。

【００６３】また、別の問題として、投入回数が増える
にしたがって、カップの温度が上昇し、１７回目の投入
あたりから、投入後に、炉外にカップが取り出されて
も、カップが十分冷えないため、次段で、自動秤量機か
らカップに投入されたガラス原料の一部が少し融けて、
カップに融着してしまった。これを防ぐには、時々、カ
ップに水を霧状にして吹き付けるのがよいが、今度は、
水がカップに少しでも残ってしまうと、それが原因で、
ガラス原料がカップに付着してしまい、所定量の原料投
入に差支えがでてしまった。

【００６４】また、符号３８で示すように、原料投入の
都度、投入された場所付近の液面が波打ってしまい、こ
れが周辺に広がる現象が観察された。このため、液面の
レベル測定を行なおうとすると、測定場所に波打ちが伝
わり、測定が高精度にできなくなる危険がある。

【００６５】以上をまとめれば、本発明では、ガラス原
料を投入する時に、原料を投入するための開口部に投入
管を挿入して、その一方の端部を溶融ガラスに浸し、も
う一方の端部を開口部を介して外部に出した状態で、炉
内の雰囲気と外部とを遮断するようにすることが重要で
ある。この結果、投入管を通しての炉内からの熱上昇気
流が回避されるので、投入装置に特別な冷却機構が不要
となり、また、炉外への原料飛散がほとんど無いため、
投入量を正確に設定できることになる。また、炉内での
原料飛散も完全に防止できるため、炉内や、既に泡切れ
の進行した溶融ガラスを汚染することが無くなるという
ことがわかる。また、原料投入の都度、投入管の外側の
液面が波打つことがほとんど認められないので、液面の
レベル測定が高精度にできることがわかる。なお、投入
管の材質を貴金属とすることで、ガラスの品質変動を防
止することができる。

【００６６】次に、本発明の実施形態２を、図４を参照
して具体的に説明する。本実施形態で使用した投入管４
５は、実施形態１の投入管に、直接、通電して加熱する
ためのリード板４０，４１を追加したもので、リード板
には、この場合、交流電源４２により、電力を供給する
ようになっているが、交流に限定されるわけでなく、直
流であっても、加熱による効果は、同様に得られる。ま
た、通電によるヒーターの温度は、直接、熱電対４３で
モニターされ、温度調節器４４を通して、供給電力を調
整するようになっている。なお、投入管４５やリード板
４０，４１には、何れも白金あるいは白金合金などの貴
金属が採用される。また、熱電対４３の配設位置は、本
実施形態では、溶融ガラスの液面から１０ｍｍ上方にし
たが、この位置に限らず、例えば、複数の熱電対を予め
所定位置に取付けておき、その中で、最も高い温度を示
す位置や、あるいは、その逆の最も低い温度の位置の熱
電対を、制御のために使うことができる。

【００６７】また、ガラス溶融炉１とその加熱方法とガ
ラス溶融槽は、基本的に、実施形態１と同じものであ
り、このガラス溶融槽には溶融ガラス１０が入ってい
る。また、炉上部に設けた原料投入用の開口部４６は、
リード板４０の装備を配慮して、若干、その間隔を広く
してある。

【００６８】また、ガラス原料投入用のジョウゴ、カッ
プ、蓋、ならびに、それらの駆動装置などについては、
実施形態１と同じものを使用した。また、このシステム
を使用した投入、溶融、流出の実験条件であるが、ガラ
ス引上げ量（＝投入量＝流出量）を実施形態１よりも多
い値、具体的には３倍の１８０ｇ／分に設定し、これに
合わせて、ガラス原料の投入条件を、カップ１杯当たり
１８０ｇを１分ごとに投入するように設定した。また、
直接通電により投入管４５を加熱することを除けば、こ
れ以外は実施形態１と同じである。

【００６９】初めに、投入管４５に、直接の通電加熱を
行なわずに、投入実験を行なった。なお、原料投入を開
始する前には、熱電対４３の測定温度が１２６０℃を示
していた。ここで、前記の１８０ｇ／分の条件で、原料
投入を開始した。２回目の投入の直前に、投入管４５の
中を除いてみると、初めに投入された原料の上面は、ま
だ盛り上がったままで、十分に融けていなかった。この
時、熱電対４３の測定温度は１０４０℃に低下してい
た。このまま、投入を続けたが、３回目には、更に投入
原料がパイプ４５の中に詰まり始め、その上、熱電対４
３の測定温度は８６０℃に低下してしまった。このた
め、３回で投入を断念した。

【００７０】これに対し、本発明の実施形態の仕方とし
て、投入管４５を、直接、通電加熱しながら１８０ｇ／
分の条件で、原料の投入ができる条件をさがした。この
結果、熱電対４３の測定温度が約１１００℃以上（ガラ
スの粘度は１０^1.8ｄｐａ・ｓ以下に相当）に保たれる
ようにすれば、一例として、２４時間連続して、１８０
ｇ／分で投入、溶融、流出が可能であった。

【００７１】なお、炉上部に設置した投入用の装置、即
ち、ジョウゴ、カップ、蓋には、何れも、水冷などの冷
却機構を設けていないが、炉内からの熱上昇気流が極め
て少ないため、２４時間の投入実験後も、装置の作動
上、並びに、作業の安全上、問題となるような温度上昇
は認められず、この点は実施形態１と同様である。

【００７２】また、原料が投入される時に、炉内外での
原料の飛散がほとんど無いことも実施形態１と同じであ
る。このため、所定量が投入されないために、溶融ガラ
スの液面の高さが変動して、ガラスの流出量が変わって
しまうことや、流出されるガラスに原料飛散が原因の、
泡や融け残りの成分が残留するようなことも無く、ま
た、ガラス溶融槽の外側面や炉内壁にガラスが飛散した
ような後も見られなかった。また、原料投入の都度、投
入管の外側で、液面が波打たなかった点は、実施形態１
と同様である。

【００７３】なお、本発明の実施に当たっては、投入管
の下端部を溶融ガラスに浸して、上端部を開口部を介し
て外部に導出し、しかも、開口部では、炉内の雰囲気と
炉外とを遮断するようになっていれば、投入管の寸法
（太さや長さ）や形状には、何ら制限がなく、また、溶
融ガラスに浸す深さも制限されるものではないことは、
実施形態１と同様である。

【００７４】更に、融かすガラス原料の種類やガラス引
上げ量（＝投入量＝流出量）を適当に変えたり、また、
溶融炉とガラス溶融槽を、単槽や三槽以上にすることも
何ら差支えない。

【００７５】以上をまとめれば、本発明では、特にガラ
ス引上げ量（＝投入量＝流出量）が多くなった場合で
も、実施形態２の態様で、ガラスの投入を行なうことに
より、投入された原料が融けずに投入管を詰まらせるこ
とがない。また、投入装置に特別な冷却機構が不要とな
り、次いで、投入量を正確に設定でき、更に、炉内や、
既に泡切れの進行した溶融ガラスを汚染せずに、ガラス
の投入を行なうことができる。また、原料投入の都度、
溶融ガラスの液面が波打たないので、液面のレベル測定
を高精度で行なうことができる。

【００７６】更に、本発明の実施形態３を、図５を参照
して具体的に説明する。実施形態３では、接針センサー
を使って、溶融ガラスの液面レベルを測定するが、ガラ
ス溶融炉１やガラス溶融槽（符号５〜７）の構成や材質
は、基本的に、実施形態１と同様である。また、溶融清
澄部２の上部には、原料投入用の開口部１２と液面レベ
ル測定用の開口部５２が別々に設けられている。原料投
入用の開口部１２には、実施形態１で使ったものと同じ
仕様の白金製の投入管１３（内径５０ｍｍ）が挿入され
ている。なお、原料投入装置としては、本実施形態の場
合、ガラス原料を蓄えるホッパー４８と、ガラス原料を
秤量して供給するためのチャージャー４９とが用いられ
る。チャージャー４９と投入管１３との間には、原料導
入管５０があり、その下端部にフランジ部５１があっ
て、これが投入管１３のフランジ部１４に載っている。
なお、原料導入管５０の下部と、フランジ部５１は、共
に白金で作られていて、原料導入管の上部はステンレス
製である。

【００７７】液面レベル測定用の開口部５２にも、内径
３０ｍｍの白金製の挿入管５３が挿入されていて、その
下端部は、溶融ガラス１０に浸されており、その上端部
は、そのフランジ部５４を開口部５２の縁に載せた状態
で、外部に連通させ、炉内の雰囲気と炉外とを遮断して
いる。この挿入管５３の材質には、溶融ガラスやガラス
の揮発成分に対して耐蝕性があり、ガラスの品質を損な
うことがなければ、必要に応じて、白金合金などの貴金
属を採用してもよい。

【００７８】また、溶融ガラスの液面１１のレベルを測
定するために、白金製の接針センサー５５が挿入管５３
に挿入されている。この場合の接針センサーの形状であ
るが、下向きの円錐状であって、その底面の直径は１０
ｍｍ、高さが２５ｍｍである。また、このセンサー部
は、外形が５ｍｍである白金製の軸５６の最下部に溶接
されている。軸５６と挿入管５３との隙間は１２．５ｍ
ｍとなる。軸５６の最上部は、クランプホルダー５７を
介して、駆動シャフト５８に取り付けられている。ま
た、溶融炉上部の架台５９には、上下駆動装置６０が取
り付けられていて、駆動シャフト５８を上下に動かせる
ようになっている。また、駆動装置６０には、リニアス
ケールが内蔵されていて、上下の変位が解るようになっ
ている。６１は電気的な導通検出器を内蔵した、ガラス
液面レベル制御器であり、接針センサー５５と挿入管５
３が共にガラス液面１１に接触している時に、電気的な
導通が生ずるようになっている。前記制御器６１には、
センサー５５と挿入管５３の導通の有無を検出するため
のリード線６２，６３、ならびに、駆動装置６０に内蔵
されたリニアスケールからの位置情報を得るための信号
線６４、更に、これらを介して得た情報で、接針センサ
ー５５を上下に動かすための動力線６５と、ガラス原料
の供給をチャージャー４９に指示するための制御線６６
とが、図示の様に接続されている。

【００７９】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投入、溶融して、液面レベルを測定
する態様を図５を用いて具体的に説明する。なお、この
実施形態３で使ったガラス原料は、実施形態１と同じ種
類のガラスである。また、溶融清澄部２は１２８０℃、
流出部３は１１００℃になるように、それぞれ、温度制
御されていて、ガラス溶融槽（符号５〜７）には、前述
のガラス原料が、予めチャージされていることも実施形
態１と同じである。ここでは、ガラス原料投入管１３と
挿入管５３の各下端部は、いずれも約１０ｍｍの深さま
で、溶融ガラスに浸されている。

【００８０】次に、ガラスを流出しない状態で液面レベ
ル計の駆動装置６０を駆動させ、液面に接触すること
で、導通が得られる高さまで、接針センサ５５を降ろ
し、この時の高さＨ0を駆動装置６０に内蔵のリニアス
ケールで測定した。

【００８１】次いで、流出パイプ８の温度を、８００〜
１１８０℃の間で変化させることにより、ガラスの流出
量を１〜６０ｇ／分の範囲で任意に設定した。この時、
ガラス原料を供給しないと、溶融ガラスの液面１１のレ
ベルが０．５ｍｍ／時〜０．５ｍｍ／分の速度で減少
し、同時に、液面レベルの減少につれて、流出量も減少
する状態であった。

【００８２】次に、流出開始と共に、再び駆動装置６０
を駆動させ、液面に接触することで、導通が得られる高
さまで、接針センサ５５を降ろし、この時の高さＨ1を
リニアスケールで測定した。この測定のサイクルは１２
秒とした。

【００８３】次に、液面レベル計６１で、Ｈ0とＨ1とを
比較して、Ｈ0＞Ｈ1、すなわちＨ1が小さく液面が低く
なっている場合は、液面レベルの差Ｈ0−Ｈ1を補うため
の、固形ガラス原料の重量を算出し、この重量がチャー
ジャー４９に指示されて、固形ガラス原料の投入が行な
われる。なお、液面レベルの差１ｍｍに相当するガラス
重量は、本実施例では１２０ｇである。

【００８４】また、これとは逆に、Ｈ0≦Ｈ1の場合に
は、固形ガラス原料は投入されない。ガラス流出中は、
このような操作を行なった結果、ガラス流出量を前述の
１ｇ／分から６０ｇ／分に急に変化させるような場合で
も、液面１１の変動が±１mm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、±
０．２〜０．３％に留止まった。

【００８５】ここで、前述のごとく、接針センサを１２
秒間隔（５回／分）で上下に駆動させる実験を、連続１
２０時間行なった。この間、ガラス流出量は１〜６０ｇ
／分の範囲で適当に変化させた。ここで、前述のごと
く、接針センサーを、上下幅２０ｍｍの振幅で５回／分
の速さで、上下に駆動させる実験を、連続１２０時間行
なった。この間、ガラス流出量は１〜６０ｇ／分の範囲
で適当に変化させた。

【００８６】その結果であるが、まず、原料投入につい
ては、実施形態１のように構成されたガラス原料投入管
１３を使っているため、本実施形態でも同様の効果が認
められた。すなわち、炉内からの熱上昇気流が回避され
る結果、投入装置には問題となるような温度上昇が認め
られず、特別な冷却機構が不要であった。また、炉外へ
の原料飛散がほとんど無いため、投入量を正確に設定で
きた。更に、炉内での原料飛散も完全に防止できるた
め、炉内や、既に泡切れの進行した溶融ガラスは汚染さ
れなかった。更に、重要なことは、本実施形態のよう
に、液面のレベル測定を行なう場合には、原料投入の都
度、投入管の外側で、溶融ガラスの液面が波打つことが
ほとんど認められないため、液面レベル測定場所に波打
ちが伝播もしくは発生することがなく、測定が高精度に
できることが解ったことである。

【００８７】また、液面のレベル測定であるが、挿入管
５３を通して、炉内から炉外に向かっての熱上昇気流が
非常に少ないため、クランプホルダー５７と駆動装置６
０の温度は、実験を開始して約１０時間後には、それぞ
れ、約２２０℃、約７０℃で、既に平衡に達し、結局、
それ以上の温度には上がらなかった。従って、液面レベ
ル計に水冷などの特別な冷却機構は不要であることが解
った。また、連続１２０時間の実験を通して、ガラス溶
融槽に流出されたガラスの屈折率ｎｄ（５８７．５６ｎ
ｍ）の変動量は±３０×１０^-5の範囲に入っており、光
学素子用として良好な品質を有していた。

【００８８】なお、本発明の実施に当たっては、レベル
計を挿入する挿入管の下端部を溶融ガラスに浸して、上
端部を炉外に出し、炉内の雰囲気を炉外から遮断するよ
うになっていれば、挿入管の寸法（太さや長さ）や形状
には、何ら制約がなく、また、溶融ガラス中への浸漬深
さを制限するものではない。

【００８９】更に、ガラス原料の種類も本実施形態のも
のに限られるわけでなく、ガラス引上げ量（＝投入量＝
流出量）を適当に変えても、前記実施形態と同様の効果
が得られることは、言うまでもない。また、溶融炉とガ
ラス溶融槽を、単槽や三槽以上にすることも、何ら差支
えない。

【００９０】これに対して、従来の方法によって、液面
のレベル測定を行なった、大きく分けて２通りの比較実
験では、以下の通りである。まず、初めの実験の態様を
説明すると、この実験装置は、特に図では示さないが、
実施形態３の装置（図５）において液面レベル測定用挿
入管５３を抜き取り、開口部５２の内径を１５〜３０ｍ
ｍに小さくしたこと以外はそのままである。この結果、
外径５ｍｍの軸５６と開口部５２の隙間は、全周にわた
って５〜１２．５ｍｍとなる。また、比較実験におい
て、ガラス原料投入管１３は、実施形態３と同じ様に使
い、また、ガラス原料やガラス引上げ量、液面レベル測
定方法も実施形態３と同じ設定にした。

【００９１】この比較実験の結果、開口部５２を通し
て、炉内から炉外に向かっての熱上昇気流が激しいた
め、クランプホルダー５７と駆動装置６０の温度は、実
験開始後、約１５時間も経過すると、それぞれ、約３４
０〜４５０℃、約１２５〜１６０℃を越え、更に、温度
が上昇を続けていた。このため、液面レベル計には、水
冷などの特別な冷却機構が無ければ、これ以上の連続実
験が不可能であることが解った。

【００９２】また、流出されるガラスの屈折率ｎｄ（５
８７．５６ｎｍ）の変動量が大きくなり、±６０〜１１
５×１０^-5に達していた。この原因は、開口部５２を通
して、炉内から炉外に向かっての熱上昇気流が激しく、
融けているガラス成分がその温情条件で選択的に蒸発し
て、熱上昇気流に載って炉外に出てしまい、溶融ガラス
の組成が変わってしまったためと考えられる。また、組
成が変動して、屈折率が変わるということは、屈折率以
外の光学特性、熱特性、化学的性質などの品質も変動し
ている危険がある。

【００９３】他の態様での比較実験では、前述の比較実
験とは逆に、液面レベル測定用挿入管５３は、実施形態
３と同じ様に使用した。その一方で、投入管１３の長さ
を短くして、その下端部が溶融ガラスの液面より上にな
るようにした。また、ガラス原料やガラス引上げ量、液
面レベル測定方法は実施形態３と同じ設定にした。

【００９４】この結果、投入管を通して、炉内からの熱
上昇気流が激しくなり、また、炉内外で原料の飛散が起
こるようになった。そして、原料投入の都度、投入され
た場所付近の液面が波打ってしまい、例えば、液面の変
動が±３ｍｍを越えてしまい、これが液面のレベル測定
の場所まで伝わり、この結果、測定が所有の精度に保た
れず、液面の変動によるガラス流出量の変化も±０．４
％を越えてしまった。以上述べたように、本発明のガラ
ス溶融炉では、溶融ガラスの液面のレベルを測定する際
に、レベル計を挿入するための開口部に、挿入管を挿入
して、その一方の端部を溶融ガラスに浸し、もう一方の
端部を開口部から炉外に導出し、炉内の雰囲気を炉外か
ら遮断するようにすることで、挿入管を通しての炉内か
ら炉外に向かっての熱上昇気流が避けられ、液面レベル
計に水冷などの特別な冷却機構が不要となる。更に、ガ
ラスの品質変動を防止する効果がある。

【００９５】また、ガラス原料投入管を使用することに
より、原料投入の都度、投入管の外側で、液面が波打つ
ことがないため、液面レベル測定場所に波打ちが伝播も
しくは発生することがなく、測定が高精度になるように
なる。

【００９６】図６は、本発明の第４の実施形態を概念的
に示すものであり、ガラス溶融炉１と白金製のガラス溶
融槽（符号６７〜６９）の構成や材質は、実施形態１と
基本的に同様である。

【００９７】溶融清澄部２の上部には、原料投入用の開
口部１２が設けられていて、実施形態１で使ったものよ
り少し長いが、その外は、同じ仕様の投入管７０（原料
投入用、内径５０ｍｍ）が挿入されている。なお、原料
投入で使った装置一式は、ジョウゴ１５、カップ１６を
含めて実施形態１と同じものである。

【００９８】また、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７１を挿入できるように、開口
部７２が設けられていて、ここにも挿入管７３が挿入さ
れている。この挿入管は、内径が４０ｍｍであることを
除けば、投入管７０と同じように、その下端部を溶融ガ
ラス７４に浸しており、その上端部を、そこに設けたフ
ランジ部７５が開口部７２の上縁に載るようにして、炉
外に導出してあり、炉内の雰囲気を炉外から遮断するよ
うになっている。この挿入管も白金で作られているが、
溶融ガラスやガラスの揮発成分に対して耐蝕性があり、
ガラスの品質を損なうことがなければ、必要に応じて、
白金合金などの貴金属で作ることも可能である。

【００９９】撹拌翼７６は、実施形態４では、らせん翼
を使用しており、この材質は白金である。また、撹拌棒
７１には、フランジ部７５の上方２０ｍｍの高さに、熱
遮蔽板７７が取付けてある。これも白金でできていて、
直径１００ｍｍである。更に、図では省略されている
が、撹拌棒７１は電動モーター（図示せず）に取付けら
れていて、矢印で示す方向に関して、所定の速さで回転
させることができる。なお、撹拌棒７１の、熱遮蔽板７
７の上方の部分の長さは２００ｍｍであり、撹拌棒の外
面は白金で覆われていて、その外径は２０ｍｍである。
このため、挿入管７３と撹拌棒７１との隙間は、全周に
わたって１０ｍｍとなる。

【０１００】このシステムを使用して、光学素子用のガ
ラス原料を投入、溶融、撹拌する場合の使用態様を以下
に具体的に説明する。なお、実施形態４で使ったガラス
原料は、室温における比重が３．７４であり、温度が、１１００℃の時にガラス粘度で１０^1.0ｄＰａ・ｓ、１０００℃の時にガラス粘度で１０^1.8ｄＰａ・ｓ、９００℃の時にガラス粘度で１０^3.0ｄＰａ・ｓ、８００℃の時にガラス粘度で１０^4.8ｄＰａ・ｓ、７１６℃の時にガラス粘度で１０^7.6ｄＰａ・ｓ、６２７℃の時にガラス粘度が１０¹³ ｄＰａ・ｓとなる特性を持ったＬａ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃系のガラスを、一
旦、ラフメルトしたものが用いた。

【０１０１】ここでは、溶融清澄部２は１１７０℃、流
出部３は１０００℃になるように、温度制御されてい
る。また、白金製のガラス溶融槽（符号６７〜６９）に
は、前述のガラス原料が予めチャージされていて、溶融
清澄槽６７では、深さ７０ｍｍの溶融ガラスになってお
り、流出槽６９では深さ１５０ｍｍの溶融ガラスとなっ
ている。そして、投入管７０の下端部は、約６５ｍｍの
深さまで溶融ガラスに浸され得おり、挿入管７３の下端
部は、約５ｍｍの深さまで浸されている。

【０１０２】次に、実施形態４の装置に基づいて実験を
行った結果を説明する。ここでは、撹拌棒７１は、２０
ｒｐｍの回転数にて、溶融ガラスを撹拌している。ここ
で、ガラス流出量を４０ｇ／分に設定し、これに合わせ
て、ガラス原料の投入条件を、カップ１６の１杯当たり
に１２０ｇとして、これを３分ごとに投入するように設
定する。投入装置の動きは、その投入時間の間隔が違う
以外は、実施形態１と同じである。この投入、溶融、撹
拌、流出実験を連続７２時間、行なった。

【０１０３】その結果であるが、まず、原料投入につい
ては、実施形態１の使用態様に従っているため、本実施
形態でも同様の効果が認められた。すなわち、炉内から
の熱上昇気流が回避された結果、投入装置には、問題と
なるような温度上昇が見られないので、特別な冷却機構
は不要だった。また、炉外への原料飛散がほとんど無い
ため、投入量を正確に設定でき、そして、炉内での原料
飛散も完全に防止できるため、炉内や、既に泡切れの進
行した溶融ガラスは、汚染されなかった。

【０１０４】一方、溶融ガラスの撹拌であるが、投入管
７３を通して、炉内から炉外に向かっての熱上昇気流が
非常に少ないため、熱遮蔽板７７の下面の温度は、実験
開始後７〜８時間後に、約２８０℃で、既に平衡に達
し、更に、その上方の電動モーター（図示せず）の下面
の温度も約８０℃にしかならなかった。従って、撹拌駆
動系に、水冷などの特別な冷却機構は不要であることが
解った。また、連続７２時間の実験を通して、流出され
たガラスの屈折率ｎｄ（５８７，５６ｎｍ）の変動量は
±３０×１０^-5の範囲に入っており、光学素子用として
良好な品質を有していた。

【０１０５】なお、本発明の実施に当たっては、撹拌棒
を挿入する挿入管の下端部を溶融ガラスに浸して、上端
部において、そのフランジ７５で、炉内外を遮断すれ
ば、挿入管の寸法（太さや長さ）や形状には何ら制約が
なく、また、溶融ガラスに浸す深さを制限するものでは
ない。

【０１０６】更に、ガラス原料の種類も、本実施形態の
ものに限られるわけでなく、ガラス引上げ量（＝投入量
＝流出量）を適当に変えても、同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。また、溶融炉とガラス溶融槽を、
単槽や三槽以上にすることも、何ら差支えない。

【０１０７】これに対して、従来のガラス溶融炉に従っ
て、撹拌実験を行なった場合には、以下の結果を得てい
る。即ち、この実験装置は、特に図では示さないが、実
施形態４の装置（図６）において、挿入管７３を切り抜
き、開口部７２の内径を３０〜４０ｍｍに小さくしたこ
と以外は、その構造は、そのままである。

【０１０８】この結果、外径２０ｍｍの撹拌棒７１と開
口部７２との隙間は、その全周にわたって５〜１０ｍｍ
の幅となる。なお、比較実験において、溶融ガラスや投
入条件、撹拌条件は実施形態４と同じ設定にした。

【０１０９】比較実験の結果、開口部７２を通して、炉
内から炉外に向かっての熱上昇気流が激しいため、熱遮
蔽板７７の下面の温度は、実験開始後、約１２時間後に
は約３９０〜４５０℃を越えてしまい、また、その上方
の電動モーターの下面の温度は約１２０〜１４０℃とな
り、更にその温度が上昇を続けていた。このため、撹拌
駆動系に水冷などの特別な冷却機構がなければ、これ以
上の連続した撹拌実験は、不可能であった。

【０１１０】また、流出されるガラスの屈折率ｎｄ（５
８７．５６ｎｍ）の変動量が大きくなり、±５２〜１０
０×１０^-5に達していた。更に、流出パイプ７８の内側
には「失透」と呼ばれる不透明の固形物が折出して、パ
イプ内径が狭くなっており、ガラス流出量が所定の値か
らずれていることも解った。また、流出される溶融ガラ
ス７９にも時々「失透物」が混入しており、この場合
は、光学素子用の所要品質を満足しなくなってしまう。
これらの原因は、開口部７２を通して、炉内から炉外に
向かっての熱上昇気流が激しく、溶融ガラスの成分が温
度によって選択的に蒸発して、熱上昇気流に載って炉外
に出てしまい、溶かしているガラス組成が変わったため
と考えられる。また、組成が変動して屈折率が変わると
いうことは、屈折率以外の光学特性、熱特性、化学的性
質などの品質も変動している危険がある。

【０１１１】以上述べたように、溶融ガラスを撹拌する
際に、撹拌棒を挿入するための開口部に挿入管を挿入し
て、その一方の端部を溶融ガラスに浸し、もう一方の端
部を開口部から出し、そこでは炉内外を遮断し、炉内雰
囲気を密閉状態にすることで、挿入管を通しての、炉内
から炉外に向かっての熱上昇気流を回避するために、撹
拌駆動系に水冷などの特別な冷却機構が不要となる。更
に、ガラスの品質変動や劣化を防止する効果がある。

【０１１２】なお、以上説明した本発明の実施形態１〜
４でのガラス原料投入管、液面レベル測定用挿入管、撹
拌用挿入管などの、ガラスの溶融操作過程でパイプを使
用するに当たっては、必要に応じて各々を単独で用いた
り、あるいは、いずれか複数のパイプを任意に組合わせ
ることができるのは言うまでもない。従って、前記連通
手段によって、ガラス溶融槽に投入されるガラス原料が
炉内雰囲気から遮断され、熱上昇気流の影響がなく、炉
外へのガラス原料の飛散を防止でき、正確な投入量を実
現すると共に、投入されたガラス原料によって、炉内
や、ガラス溶融槽の清澄された溶融ガラスを汚染する従
来の問題点を解消でき、更には、ガラスの品質変動を防
止することができる。

【０１１３】また、前記連通手段として、装備されたガ
ラス原料投入管により、原料を投入した時にガラス液面
が波打つのを防止することができる。また、前記ガラス
原料投入管に温度調節手段を備えることで、その投入管
の内壁に付着したガラス原料を融けやすくして、投入量
が多くなっても、ガラス原料が融けずに、投入管に詰ま
ることがないように予防することができる。

【０１１４】このようにして、本発明では、ガラス溶融
に必要な、前述の各種の作業を実施するに際して、その
作業製を改善し、溶融炉の周辺装置における熱対策を容
易にするために、その炉内雰囲気との関係を改善するこ
とができる。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果が得られる。

【０１１６】１．炉体に開口部を設けて、各種ガラス溶
融の操作を実施する際に、例えば、パイプを一方の端部
を溶融ガラスに浸し、もう一方の端部を開口部において
外部に導出して、炉内雰囲気をその操作領域から遮断す
るので、炉内雰囲気からの熱上昇気流が防止できる結
果、作業性が改善され、炉内の溶融ガラスからの揮発成
分の炉外への放出を防止することができ、更に、溶融炉
周辺装置に特別な冷却機構が不要になる。

【０１１７】２．また、ガラス原料投入管を温度調節可
能に加熱することで、更には、投入管を直接、通電加熱
することで、投入管内壁に付着した投入ガラス原料が融
けやすくなり、投入量が多くなっても、原料が融けずに
投入管に詰まるような事態が避けられ、比較的ガラス引
上げ量（＝投入量＝流出量）が多い場合にも対応できる
ようになる。

【０１１８】３．ガラス原料を投入する際に、炉内雰囲
気からの熱上昇気流を防止した結果、原料投入時の炉外
への原料飛散を防止でき、その結果、正確な投入量を実
現し、また、投入されたガラス原料による炉内や溶融ガ
ラスの汚染が防止できる。更に、原料を投入した時に、
溶融ガラス液面が波打つのを防止できるため、溶融ガラ
スの液面レベルを高精度に測定できるようになる。

【０１１９】４．溶融ガラスの液面レベルを測定する際
に、また、溶融ガラスを撹拌する際に、炉内雰囲気から
の熱上昇気流を防止した結果、ガラスが選択的に蒸発し
てガラス組成が変わるのを防ぐことができ、ガラスの品
質変動を防止することができるようになる。

【０１２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の説明図である。

【図２】温度調節機能のフローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施形態の説明図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の説明図である。

【図５】本発明の第３の実施形態の説明図である。

【図６】本発明の第４の実施形態の説明図である。

【図７】従来例の説明図である。

【図８】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１０溶融ガラス１１ガラス液面１２開口部１３ガラス原料投入管１４フランジ部１５ジョウゴ１６カップ１７蓋１８アーム１９アーム２０アーム２１ガラス原料２２投入された原料２３投入管に付着した原料２４流出ガラス２５ガラス原料投入管２６フランジ部２７炉外に飛散する原料２８炉内を舞う原料２９炉内を汚染した原料３０溶融ガラスを汚染した原料３１波打っている液面３２炉側面の開口部３３カップ３４アーム３５炉内を舞う原料２６炉内を汚染した原料３７溶融ガラスを汚染した原料３８波打っている液面３９ガラス原料４０直接通電加熱用リード板４１直接通電加熱用リード板４２電源４３熱電対４４温度調節器４５ガラス原料投入管４６開口部４７ガラス原料４８ホッパー４９チャージャー５０ガラス原料投入管５１フランジ部５２開口部５３液面レベル測定用挿入管５４フランジ部５５接針センサー５６軸５７クランプホルダー５８上下駆動シャフト５９架台６０上下駆動装置６１液面レベル制御器６２リード線６３リード線６４信号線６５動力線６６制御線６７溶融清澄部６８接続パイプ６９流出部７０ガラス原料投入管７１攪袢棒７２開口部７３攪袢用挿入管７４溶融ガラス７５フランジ部７６攪袢翼７７熱遮蔽板７８ガラス原料７９流出ガラス８０ガラス原料８１熱電対８２ヒーター８３温度調節器８４電源８５温度信号８６ヒーター出力信号８７熱電対８８ヒーター８９温度調節器９０電源９１温度信号９２ヒーター出力信号９３直接通電加熱用リード板９４直接通電加熱用リード板９５熱電対９６温度調節器９７ヒーター出力信号９８電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田昌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)参考文献特開昭60−151230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 3/00 - 7/22 C03B 37/085 G21F 9/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス溶融炉から外部に流出され、ガラ
ス加工品を成形するために用いられる溶融ガラス原料の
製造装置であって、前記ガラス溶融炉は、固形状態の固形ガラス原料を内部
に投入する開口した開口部を有するとともに、内部にお
いて溶融清澄部と流出部に分割された炉本体と、前記固形ガラス原料を加熱溶融するために前記溶融清澄
部と前記流出部とを夫々の所定設定温度に維持する加熱
手段と、前記加熱手段により溶融状態になった溶融ガラス原料を
貯蔵するために前記溶融清澄部に配設されるガラス溶融
槽と、前記ガラス溶融槽に対して接続されるとともに前記流出
部に配設される流出槽と、前記流体槽に設けられる流出管と、前記ガラス溶融槽中における溶融ガラス原料の液面と、
前記開口部との間を前記液面からの隔離状態にするため
に、前記開口部を介して一端を外部に導出し、かつ他端
を溶融ガラス原料内に浸漬した状態で、前記開口部を炉
内雰囲気から遮断するフランジを含む遮断部を形成した
ガラス原料投入管と、を具備し、前記固形ガラス原料を前記ガラス原料投入管を介して前
記ガラス溶融槽内に投入し、前記流出槽に導入し、前記
流出管を介して溶融ガラス原料を外部に流出可能にした
ことを特徴とする溶融ガラス原料の製造装置。
【請求項２】前記ガラス原料投入管は、温度センサー
およびヒーターを含む温度調節手段を具備することを特
徴とする請求項１に記載の溶融ガラス原料の製造装置。
【請求項３】前記ガラス原料投入管は、導電性であ
り、その温度調節のためのヒーターによる加熱には、前
記ガラス原料投入管への直接の通電加熱が用いられるこ
とを特徴とする請求項２に記載の溶融ガラス原料の製造
装置。
【請求項４】前記ガラス原料投入管は、金、白金、ロジ
ウムを含む貴金属材料で構成されたパイプであることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶融
ガラス原料の製造装置。