JP4160473B2

JP4160473B2 - ガラスセルの製造方法及び製造装置

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Publication number: JP4160473B2
Application number: JP2003281494A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠; 和男新田; 正人中濱
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: JP2005047750A

Description

本発明は、化学分析に用いられる角型形状をしたガラスセルの製造方法および製造装置に関する。

化学分析では、例えば、試薬と反応した被検試料をガラスセル内に充填し、ガラスセルに光を透過させて、その吸収率を測定する分析装置が使用されている。この装置に用いるガラスセルとしては、角型形状のものが用いられる。この角型形状のガラスセルは、ガラスからなる有底管を基材として成形されている。

ガラスセルの製造では、従来より外形が角形状の内型および外側の外型を用いて行われている。この製造では、有底管を電気炉等により成形可能な温度に加熱した後、角形状の内型を有底管の開口部から押し込み、次いで、外型を有底管の外周面に押し付けて内型と外型との間で有底管を角型形状に成形する。そして、冷却の後、外型を成形品から離隔すると共に、内型を成形品から引き抜き、さらに所定の長さに切断して完成品とする。
特許第２７８８４０４号公報

従来のガラスセルの製造では、成形品から内型を引き抜く際に、内型が成形品内面を摺動するため、成形品の内面が擦れて傷付いている。このような傷付きがある場合には、分析時の光が散乱するため、高精度に分析できない問題を有している。また、内型の引き抜きの際に、内型が振動したり、ブレた場合には、成形品が割れる問題も有している。

本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、内型の引き抜きの際に成形品内面の傷付きが発生することなく、また割れの発生を防止することが可能なガラスセルの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明のガラスセルの製造方法は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造方法において、前記有底管の開口部から、前記ガラスセルの最終内径寸法よりも小さい外径寸法である角形状の内型を挿入する工程と、前記有底管を加熱しながら有底管の内部を減圧することにより、有底管の内周面を略内型形状に成形する第１工程と、前記有底管の側方で且つ前記ガラスセルの最終外形寸法となる位置に外型を配置させた状態で有底管の内部をブロー加圧することにより、外型に有底管の外周面を膨張させて押し付けて有底管の外周面を外型形状に成形すると共に、前記有底管の内周面を前記内型と離れた状態とする第２工程と、を有することを特徴とする。

請求項１の発明の第１工程では、内型挿入状態の有底管に対する加熱および内部の減圧により、内型形状を有底管の内周面に転写し、第２工程では、ブロー加圧によって有底管を膨張させることにより外型形状を有底管の外周面に転写する。ブロー加圧では、有底管の内周面が内型から離れた非接触状態となる。このため、有底管と内型とが不用意に接触することがなく、接触による有底管の傷付きや割れを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のガラスセルの製造方法であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。

請求項２の発明では、内型の稜線が面取りされていることにより、内型によって成形される有底管の内周面の角部が鋭角となることがない。このため、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第１工程では、前記有底管の底部から開口部に向かって徐々に加熱することを特徴とする。

請求項３の発明では、底部側から開口部側に向かって有底管を成形可能な温度とすることができるため、底部側からの成形が可能となり、成形性が良好となる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第２工程において、前記有底管の底部に底型を配置させることを特徴とする。

請求項４の発明においては、底型が有底管の底部を成形すると共に、底部の肉厚を規定の厚さとするように作用する。このため、ガラスセルの底部を高精度に成形することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記第２工程において、前記有底管の開口部から加圧媒体を吹き込んで有底管内をブロー加圧することを特徴とする。

請求項５の発明は、加圧媒体を開口部から有底管に吹き込むため、有底管に対して確実にブロー加圧することができる。

請求項６の発明は、請求項４に記載のガラスセルの製造方法であって、前記第２工程の後、前記外型および底型をガラス転移点以下に冷却して有底管を固化する冷却工程と、前記外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、をさらに有することを特徴とする。

請求項６の発明では、冷却工程を備えることにより有底管を固化し、離反工程を備えることにより外型および底型から有底管を離す。これにより、成形された有底管の離型を行うことができる。

請求項７の発明は、請求項６に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、成形された有底管の成形面に対して外型および底型が垂直方向に離反することを特徴とする。

請求項７の発明のように、外型および底型が垂直方向に離反する場合には、外型および底型が有底管を擦ることがない。これにより、外型および底型による有底管の傷付きを防止することができる。

請求項８の発明は、請求項６または７に記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程では、前記底型を有底管から離反させた後、外型を有底管から離反させることを特徴とする。

請求項８の発明では、底型が離れるとき、有底管は外型に保持されているため、外周面の歪みを防止することができる。

請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれかに記載のガラスセルの製造方法であって、前記離反工程の後、有底管を必要長さに切断してから内型を有底管から離すことを特徴とする。

請求項９の発明では、有底管を切断することにより、所望の長さのガラスセルを得ることができると共に、内型の回収を行うことができる。

請求項１０の発明のガラスセルの製造装置は、有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造装置において、前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、前記有底管の開口部から挿入される角形状の内型と、前記有底管の側方に配置する外型と、前記有底管の内周面と内型との間に隙間を設けた状態で有底管の内部を減圧する減圧手段と、前記有底管の外周面と外型との間に隙間を設けた状態で有底管の内部をブロー加圧して有底管の外周面を外型に押し付けるブロー加圧手段と、を具備することを特徴とする。

請求項１０の発明では、内型挿入状態の有底管を加熱手段が成形可能な温度に加熱し、減圧手段が有底管の内部を減圧することにより、有底管の内周面を略内型形状に成形する。ブロー加圧手段は有底管の内部に対してブロー加圧を行うことにより、有底管を外型に押し付けるため、有底管の外周面を外型形状に成形する。

これらにより、有底管の肉厚および外形を高精度に成形できるため、後工程で研削や研磨を行う必要がなくなる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、有底管の傷付きや割れを防止することができる。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型との間で有底管の底部を成形する底型をさらに具備することを特徴とする。

請求項１１の発明では、底型を有することにより、有底管の底部の肉厚を規定の厚さにすることができる。

請求項１２の発明は、請求項１０または１１に記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の外径寸法がガラスセルの最終の内径寸法よりも小さいことを特徴とする。

このように内型の外径寸法がガラスセルの寸法よりも小さくなっていることにより、内型によって成形される有底管をガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。これにより、ブロー加圧による成形代を確保することができ、有底管を規定の寸法に合わせて成形することができる。

請求項１３の発明は、請求項１０〜１２のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする。

請求項１３の発明では、内型の稜線が面取りされるため、内型によって成形される有底管の内周面の角部が鋭角となることがなく、従って、分析時における被検試料の液切れが良く、付着残渣も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことができる。

請求項１４の発明は、請求項１０〜１３のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記有底管を移動可能に保持する有底管保持手段と、前記外型に対して位置出しされたガイド部材とをさらに具備し、前記有底管保持手段に保持された状態で前記減圧手段により減圧成形された有底管をガイド部材に落とし込んで位置出しすることを特徴とする。

請求項１４の発明では、有底管保持手段に保持された有底管をガイド部材に落とし込むことにより有底管の位置出しを行うため、有底管を外型に対し高精度に位置出しすることができる。これにより、高精度な成形を行うことができる。

請求項１５の発明は、請求項１０〜１３のいずれかに記載のガラスセルの製造装置であって、前記外型と同期して移動可能な位置出し手段をさらに具備し、前記減圧手段で減圧成形された有底管を位置出し手段に当接させることにより、外型に対して位置出しすることを特徴とする。

請求項１５の発明では、位置出し手段が有底管に当接して外型に対する有底管の位置出しを行うため、有底管を外型に対し高精度に位置出しすることができ、高精度な成形を行うことができる。

本発明のガラスセルの製造方法によれば、内型挿入状態の有底管に対する加熱および内部の減圧により、有底管の内周面を略内型形状に成形し、ブロー加圧によって有底管を膨張させることにより有底管の外周面を外型形状に成形するため、高精度に成形することができると共に、ブロー加圧により、有底管の内周面と内型とが離れた非接触状態となるため、内型との接触による有底管の傷付きや割れを防止することができる。

本発明のガラスセルの製造装置によれば、内型挿入状態の有底管を加熱手段が成形可能な温度に加熱し、減圧手段が有底管の内部を減圧することにより、有底管の内周面を略内型形状に成形し、ブロー加圧手段がブロー加圧を行うことにより、有底管の外周面を外型形状に成形するため、有底管を高精度に成形できる。また、ブロー加圧手段が有底管を内型から離れた非接触状態とするため、有底管の傷付きや割れを防止することができる。

図１は、本発明の一実施の形態におけるガラスセルの製造装置の全体を示し、成形されるワークとしての有底管４と、有底管４の開口部４ｂ内に落とし込みにより挿入される角形状の内型３と、有底管を加熱する加熱手段としての有底管加熱装置９と、有底管４の外周面を成形する外型５と、有底管４の底部４ａに臨む底型６と、有底管４内を減圧する減圧手段７と、有底管４の内部をブロー加圧するブロー加圧手段８とを備えている。

有底管４は、閉鎖された底部４ａと、底部４ａの反対側が開口された開口部４ｂとを有した管状に成形されており、開口部４ｂが上方を向いた状態で有底管保持手段１０に保持されて成形が行われる。有底管４としては、後述する内型３に相応した角形状が良好であるが、円形等であっても良い。また、有底管４の径は内型３が挿入可能なように設定される。有底管４の材質としては、ガラスセルに適合したガラスが選択される。この材質としては、例えば、Ｂ_２Ｏ_３含有のＳｉＯ_２からなる商品名「パイレックス」（イワキ（社）製、登録商標）を使用することができる。

有底管４を保持する有底管保持手段１０は、有底管保持具１１と、有底管ホルダ１２とを有している。有底管保持具１１は、略水平なアーム状となっており、ベース１に立設されたガイドレール２に沿って上下動可能となっている。このため、有底管保持具１１には上下動機構１３が連結されている。

この実施の形態において、上下動機構１３は、ガイドレール２と平行となるようにベース１上に立設されたボールネジ１４と、ボールネジ１４が貫通するようにボールネジ１４に取り付けられたモータ１５とを備えている。一方、有底管保持具１１からは連結アーム１１ａが延びており、この連結アーム１１ａがモータ１５に連結されている。この場合、連結アーム１１ａにはガイドレール２が挿通しており、これにより、有底管保持具１１の上下動が安定して行われるようになっている。

このような構造では、モータ１５が駆動することにより、モータ１５がボールネジ１４に沿って上下動し、モータ１５に連結されている有底管保持具１１（有底管保持手段１０）が上下動するため、有底管４が一体的に上下動することができる。この上下動は、モータ１５が図示を省略したモータ制御装置に接続されることにより、モータ制御装置内に格納されたプログラムに基づいて高精度に制御されるものである。なお、上下動機構としては、有底管保持手段１０すなわち有底管４を安定且つ高精度に昇降するものであれば、図示の形態に限定されるものではなく、例えば、リニアモータ、流体圧シリンダ、その他の機構であっても良い。

有底管ホルダ１２は、有底管保持具１１に取り付けられており、有底管４の開口部４ｂを引っ掛けや係止等することにより有底管４を吊り下げ状に保持する。有底管ホルダ１２は、有底管４の保持を行うホルダ部１２ａと、ホルダ部１２ａに取り付けられる挟み板１２ｂとからなり、ホルダ部１２ａを有底管保持具１１に挿通してホルダ部１２ａと挟み板１２ｂとによって有底管保持具１１を挟持することにより有底管保持具１１への取り付けが行われる。

有底管保持具１１へのホルダ部１２ａの挿通にあっては、これらの間に空隙が形成されるようになっており、このため有底管ホルダ１２は有底管保持具１１に対して横方向の移動および回転方向への移動が可能となっている。このような構造では、有底管４は有底管保持手段１０に移動可能に保持された状態となることができる。

内型３は、図４に示すように角形状の縦長となっている。内型３は自由状態で有底管４の開口部４ｂから有底管４の内部に挿入され、この挿入状態で有底管４の内周面の成形を行う。

内型３の外径寸法は、完成品であるガラスセルの最終内径寸法よりも５０〜７０μｍ程度小さくなるように設定されている。このように、設定することにより、内型３によって成形される有底管４を完成品であるガラスセルの寸法よりも小さくすることができる。従って、その後のブロー加圧による成形代を確保することができ、ガラスセルを目的の寸法に合わせることが可能となる。これに加えて、内型３がガラスセルの内径寸法よりも小さいことから、後述するブロー加圧によって有底管４が膨張すると、内型３が有底管４の内周面と接触することがない。従って、有底管４（すなわち有底管４から成形されるガラスセル）の内周面が傷付くことがないと共にガラスセルが割れることがなくなる。

内型３は、ＷＣ、ＳｉＣ等の燒結金属によって形成されており、これにより良好な耐熱性を有している。さらに、内型３の表面を無電解ニッケルメッキ等の高耐熱性処理を行うことも可能である。

図４（ａ）および（ｂ）は、内型３の各例を示し、内型３は有底管４に挿入可能な所定長さとなっている。また、隣接した側面３ａの境界部分である稜線が面取りされている。図４（ａ）の内型３においては、稜線を湾曲面とすることにより面取りが施され、図４（ｂ）の内型３においては、稜線をＣ面とすることにより面取りが施されている。この場合、湾曲面は、例えば、０．３ｍｍ以上の曲率径、Ｃ面は０．３ｍｍ以上の曲率となるように形成される。このような面取りを施すことにより、内型３によって有底管４から成形されるガラスセルの内周面の角部が鋭角となることがない。このため、化学分析の際にガラスセル内に充填された被検試料の液切れが良好となるばかりでなく、試料残渣の付着量も少なくなり、ガラスセルの洗浄を容易に行うことが可能となる。

有底管加熱装置９は、ベース１の上方に略水平状となって固定された上部支持板１７上に配置されている。図５は、有底管加熱装置９を示し、縦Ｌ字形の分割体９ｆを突き合わせることにより、縦コ字形となって有底管４の加熱を行う。各分割体９ｆは図１および図２に示すように、有底管４の上下方向の移動路を挟むように配置されており、それぞれの分割体９ｆを流体圧シリンダ等の押し具１８によって押し出すことにより、分割体９ｆが突き合わせられて図５に示す縦コ字形となる。この状態では、上面開放の管挿入孔９ａが形成され、管挿入孔９ａ内に有底管４が挿入され、この挿入状態で有底管４の加熱が行われる。

有底管加熱装置９における各分割体９ｆは金属製の断熱材９ｂと、管挿入孔９ａを囲むように断熱材９ｂに埋め込まれた放熱体９ｃと、放熱体９ｃを管挿入孔９ａとの間で挟むように、すなわち放熱体９ｃの背面に位置するように断熱材９ｂに埋め込まれた発熱体９ｄとを備えている。放熱体９ｃは、発熱体９ｄからの熱を受け取って放熱するものであり、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等の燒結金属により成形されている。

有底管加熱装置９では、発熱体９ｄからの熱が放熱体９ｃに伝達された後、管挿入孔９ａの周囲から同孔９ａに放熱される。これにより、管挿入孔９ａ内における温度のばらつきが小さく、有底管４の長さ方向における温度分布が１０℃以内の状態で有底管９を加熱することができる。

有底管加熱装置９による有底管４の加熱は、加熱された有底管４が有底管４内部の減圧によって内型３と接触できる程度に行うものである。このため、１０^６〜１０^１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相応した温度になるように有底管４を加熱する。なお、有底管加熱装置９の発熱体９ｄは、図示を省略した温度制御装置によって制御されることにより、その加熱温度が制御されるものである。

有底管加熱装置９は、上方から管挿入孔９ａに挿入された有底管４を加熱するものであり、有底管４の底部４ａに対応して発熱体９ｃが位置しているため、有底管は底部４ａから上部の開口部４ｂに向かって徐々に成形可能な温度に加熱される。このように底部４ａ側から成形可能な温度とする場合には、底部４ａ側からの成形が可能となり、成形性が良好となるメリットがある。

外型５は、ベース１に近接して配置された略水平状態の下部支持板１９に載置されている。これにより、外型５は有底管４の移動終端部分に位置している。外型５は、有底管４を囲むように配置されるものであり、後述するブロー加圧によって膨張した有底管４の外周面が押し付けられることにより、有底管４の外周面を成形するものである。

図６は、外型５の一例を示し、有底管４を囲むように２分割された構造となっている。各分割体５ａは、内型３の側面３ａと対応するＶ字型の成形面を有しており、押し具２１により有底管４の方向に進退可能となっている。

図７は、外型５の別例を示し、内型３の各側面３ａと対応するように４分割されている。この場合の外型５においても、４分割された各分割体５ｂが押し具２１によって有底管４の方向に進退可能となっている。

外型５においては、後述する有底管４のブロー加圧時に、外型５の形状が有底管４に転写されるのに適正な温度に加熱されるものであり、このため、図８に示すように、各分割体５ａおよび５ｂの内部にヒータ２３が配置されている。ヒータ２３は温度制御装置２６により、その温度が制御されるものである。

底型６は、有底管保持手段１０に吊り下げ状に保持されている有底管４の直下に位置するように下部支持板１９に保持されている。底型６は押し具２０を備え、この押し具２０が駆動することにより、下方から外型５の間に進入して有底管４の底部４ａに当接する。この当接により、有底管４の底部４ａが内型３と底型６とによって押圧されるため、有底管４の底部４ａの肉厚を規定の厚さとすることができる。かかる底型６も、図８に示すように、温度制御装置２７に温度制御されたヒータ２８を備えるものである。

この実施の形態において、外型５の上部にはガイド部材３０が配置されている。ガイド部材３０は、外型５の上部に位置するようにガイドレール２に固定された略水平状態のガイド部材保持具３１に着脱自在に保持されるものである。この保持は、ガイド部材支持具３１に立設された位置出しピン３２と、ガイド部材３０に貫通状に形成された位置出し孔３３とにより行われる。すなわち、位置出し孔３３に位置出しピン３２を挿入することにより、ガイド部材３０がガイド部材保持具３１に保持されるものである。

ここで位置出しピン３２は、外型５に対してガイド部材３０を所定の位置に配置するようにその立設位置が設定されている。従って、位置出しピン３２を位置出し孔３３に挿入することにより、ガイド部材３０が外型５に対して位置出しされた状態となる。

ガイド部材３０は、有底管保持手段１０に移動可能に保持された有底管４を外型５に対して位置出しするものであり、この位置出しにより、有底管４内に挿入されている内型３を外型５に対して位置出しすることが可能となる。かかるガイド部材３０は、有底管４が挿通する挿通孔３５を有している。挿通孔３５は、上部の大径孔部３５ａと、大径孔部３５ａと連通するように下部に形成された小径孔部３５ｂとを備えており、大径孔部３５ａおよび小径孔部３５ｂに有底管４が挿通することにより有底管４の位置出しを行うようになっている。

さらに、ガイド部材保持具３１には挿通孔３５と連通する抜き出し孔３６が形成されている。抜き出し孔３６は、ガイド部材３０の挿通孔３５を挿通した有底管４を下方に抜き出すように作用し、これにより有底管４の成形部分が外型５の間に位置することができる。かかる抜き出し孔３６は、ガイド部材３０の小径孔部３５ｂよりも幾分、大径となるように開口されており、ブロー加圧による有底管４の膨張を許容するようになっている。

ブロー加圧手段８は、希ガス、窒素ガス、炭酸ガス等の非酸化性の不活性ガス（加圧ガス）を加圧状態で有底管４に供給する。また、減圧手段７は有底管４の内部を減圧する。これらのブロー加圧手段８および減圧手段７は、ホース等の連結管３８を介して有底管保持手段１０における有底管ホルダ１２に連結されている。有底管ホルダ１２には、有底管４の内部に連通する通路が貫通状に形成されており、これにより、ブロー加圧手段８および減圧手段７は有底管ホルダ１２を介して有底管４の内部に臨んでいる。この実施の形態において、連結管３８には切替バルブ３９が挿入されており、同バルブ３９を操作することによりブロー加圧手段８と減圧手段７との切り替えを行うことが可能となっている。

図９は、ブロー加圧手段８および減圧手段７の別の連結形態を示し、ブロー加圧手段８、減圧手段７のそれぞれがバルブ４１，４２を有した連結管４３，４４を介して有底管４の内部に臨んでいる。同図において、符号４５は上述した加圧ガスを蓄えたタンクであり、ブロー加圧手段８に加圧ガスを供給するように連結されている。このようなブロー加圧手段８および減圧手段７に対し、有底管４側での気密性を保つ必要があり、このため図９に示すように有底管ホルダ１２と有底管４との間には封止パッキン４７が配置されている。この封止パッキン４７は、図１に示す形態においても同様に配置されるものである。

次に、この実施の形態によるガラスセルの製造について説明する。

有底管４に対し、その開口部４ｂから角形状の内型３を挿入し、内型挿入状態の有底管４を図１に示すように、有底管保持手段１０に保持させる。有底管４は、底部４ａが下側に、開口部４ｂが上側に位置するように有底管保持手段１０に保持される。この状態でモータ１５を駆動して有底管保持手段１０の全体を有底管加熱装置９部分まで下降する。

有底管加熱装置９は、分割体９ｆが閉じた状態となっており、有底管保持手段１０の下降により、有底管４は底部４ａから順次、有底管加熱装置９内に装置される。このため、有底管４は、底部４ａから開口部４ｂに向かって徐々に加熱される。有底管４の加熱は、１０^６〜１０^１１ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当する温度に加熱される。この加熱と同時に、減圧手段７を駆動して有底管４の内部を減圧する。

かかる加熱および減圧により、有底管４はその内周面が内型３に接触して、内周面が略内型形状に成形される。この場合、内型３はガラスセルの最終の内径寸法よりも小さくなっているため、有底管４の内周面はガラスセルの最終の内径寸法よりも小さくなるように成形される。

図２は、上述した加熱および減圧による成形を終了した状態を示し、押し具１８によって分割体９ｆが成形位置から退避するため、有底管加熱装置９が開いた状態となる。この状態で、有底管保持手段１０は有底管加熱装置９よりも下方に移動する。

一方、外型５においては、位置出し孔３３内に位置出しピン３２が挿入されることにより、外型５に対して位置出しされた状態でガイド部材３０が配置されている。有底管加熱装置９の下降終端では、かかるガイド部材３０の挿通孔３５に有底管４が挿入される。そして、有底管保持手段１０の下降が停止した状態では、図３に示すように有底管４における内型３挿入部分が挿通孔３５を通過して、分割体５ａが分離状態となっている外型５内に進入する。この場合、外型５においては、分割体５ａがガラスセルの最終の外径寸法となる位置に停止している。

有底管４が外型５内へ進入したとき、底型６の押し具２０が駆動して底型６が下方から外型５内に進入する。この底型６は、１０^１２〜１０^１４ｄＰａ・ｓのガラス粘度に相当する温度に加熱されており、有底管４の底部４ａの押圧成形可能な状態となっている。

この状態で、ブロー加圧手段８を駆動することにより加圧媒体としての加圧ガスを有底管ホルダ１２を介して有底管４の内部に吹き込む。加圧ガスは、有底管４の成形が可能な温度に加熱されており、この加圧ガスの噴射によるブロー加圧により有底管４が膨張して、その外周面が外型５の成形面に接触する。これにより、有底管４の外周面が外型５の成形面に押し付けられ、有底管４の外周面が外型形状に成形される。

かかる外型形状への成形においては、外型５がガラスセルの最終の外径寸法となる位置に停止しているため、有底管４はガラスセルの最終の外径寸法と一致した状態となる。一方、有底管４の膨張では、その底部４ａが底型６に成形されるため、有底管４の底部４ａの肉厚を規定の厚さとすることができる。また、ブロー加圧では、有底管４が膨張することにより、内部に挿入されている内型３と有底管４の内周面との間に隙間ができ、内型３は有底管４の内周面と離れた非接触状態となる。

以上のブロー加圧による成形においては、内型３および外型５の相対位置を所定のずれの範囲内で一致させる必要がある。図１０は、この外型５と内型３との関係を示す。同図（ａ）に示す内型３の中心と外型５の中心との偏心Ｅが０．０２ｍｍ以下、内型３と外型５との回転ずれ角Ｆが２分以下であり、同図（ｂ）に示す内型３と外型５との平行度Ｇが０．０５ｍｍ以下の場合、有底管４の変形を防止できると共に、均一な肉厚とすることが可能となる。

ブロー加圧による成形の後、外型５および底型６をガラス転移点以下の温度に冷却して、有底管４を間接的に冷却固化する。有底管４の固化の後、外型５および底型６を有底管４から退避させて離反させる。この離反においては、外型５および底型６を有底管４の成形面（底面４ａおよび外周面）に対して垂直方向に退避するように行う。このような垂直方向の離反では、外型５および底型６が有底管４を擦ることなく移動するため、有底管４への傷付きを防止することができる。

かかる離反において、底型６を有底管４から離反させ、その後、外型５を有底管４から離反させる段階的な離反を行うことも可能である。このような離反では、底型６の離反の際に、有底管４が外型５に保持された状態となっているため、有底管４の外周面の歪みを防止できるメリットがある。

外型５および底型６の離反の後、モータが駆動することにより有底管保持手段１０を上昇させて有底管４を引き上げる。この上昇に際しては、有底管４が挿入されたガイド部材３０も有底管４と一体となって引き上げられる。これは上述したように、ガイド部材３０の小径孔部３５ｂに対し、その下部のガイド部材保持具３１の抜き出し孔３６が大径となっており、ブロー加圧による有底管４の膨張が抜き出し孔３６の径と略同じようになるためである。

有底管４の引き上げの後、有底管４を有底管保持手段１０に吊り下げた状態のままで、あるいは有底管保持手段１０から取り外した状態で、有底管４を所定の長さに切断してガイドセルとする。そして、内型３を成形されたガラスセルの内部から取り出す。

このような製造では、有底管４への加熱および内部の減圧により、有底管４の内周面を略内型形状に成形し、ブロー加圧によって有底管４の外周面を外型形状に成形するため、有底管を高精度に成形することができると共に、有底管４の肉厚を規定の厚さとすることができる。また、ブロー加圧では、有底管４の内周面が内型３から離れた非接触状態となるため、有底管４と内型３とが不用意に接触することがなく、接触による有底管の傷付きや割れを防止することができる。

図１１〜図１４は、本発明の別の実施の形態におけるガラスセルの製造装置を示し、上述した実施の形態と同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

この実施の形態においては、有底管４の位置出しを行う位置出し手段５０が外型５に配置されている。位置出し手段５０は、有底管４に当接することにより有底管４を外型５に対して位置決めするものである。

図１３は、位置出し手段５０の一例を示し、複数の位置出しロッド５１を備えることにより、位置出し手段５０が構成されている。位置出しロッド５１は、外型５における分割体５ａの上面に固定されている。また、位置出しロッド５１は角形に成形される有底管４のそれぞれの外周面に対応すると共に、分割体５ａよりも有底管４の方向に延びた状態となっている。位置出しロッド５１の外型５に対する配置は、外型５に対して有底管４を位置出しすることが可能な位置に対してなされるものである。

このような構造では、ガラスセルの最終の外径寸法位置となるように分割体５ａが移動することにより、位置出しロッド５１が分割体５ａと同期して移動し、図１３（ｂ）で示すように各位置出しロッド５１の先端が有底管４の外周面に当接する。この当接により、有底管４は外型５に対して位置出しされ、この位置出し状態で上述した実施の形態と同様にブロー加圧による成形が行われる。かかるブロー加圧により有底管４の外周面が外型５に押しつけられて外周面の成形が行われる。このブロー加圧に際し、位置出しロッド５１部分では、有底管４が膨張が規制されて成形がなされないが、完成品としてのガラスセルとする際に、この部分を切り落とすことにより化学分析に支障となることがなくなる。

図１４は、この実施の形態における位置出し手段５０の別例を示し、外型５が角形の有底管４の外周面のそれぞれに対応した４個の分割体５ｂによって形成されている。そして、分割体５ｂよりも有底管４方向に延びる位置出しロッド５１をそれぞれの分割体５ｂの上部に固定することにより、位置出し手段５０が構成されている。図１４の位置出し手段５０においても、図１３と同様に、各分割体５ｂが移動するとことにより、位置出しロッド５１の先端が有底管４の外周面に当接して外型５に対する有底管４の位置出しを行うことが可能である。

本発明の一実施の形態におけるガラスセルの製造装置の全体を示す正面図である。有底管とガイド部材との関係を示す正面図である。ブロー加圧状態を示す正面図である。（ａ），（ｂ）は内型の各例を示す斜視図である。有底管加熱装置の縦断面図である。外型の一例を示す平面からの断面図である。外型の別例を示す平面からの断面図である。外型および底型を示す正面図である。ブロー加圧手段および減圧手段の別の形態を示す回路図である。（ａ），（ｂ）はブロー加圧における内型と外型との関係を示す断面図である。本発明の別の実施の形態におけるガラスセルの製造装置の全体を示す正面図である。別の実施の形態における有底管の位置出し状態を示す正面図である。（ａ），（ｂ）は位置出し手段を示す平面からの断面図である。位置出し手段の別例を示す平面からの断面図である。

符号の説明

３内型
４有底管
５外型
６底型
７減圧手段
８ブロー加圧手段
９有底管加熱装置
１０有底管保持手段
３０ガイド部材
５０位置出し手段

Claims

有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造方法において、
前記有底管の開口部から、前記ガラスセルの最終内径寸法よりも小さい外径寸法である角形状の内型を挿入する工程と、
前記有底管を加熱しながら有底管の内部を減圧することにより、有底管の内周面を略内型形状に成形する第１工程と、
前記有底管の側方で且つ前記ガラスセルの最終外形寸法となる位置に外型を配置させた状態で有底管の内部をブロー加圧することにより、外型に有底管の外周面を膨張させて押し付けて有底管の外周面を外型形状に成形すると共に、前記有底管の内周面を前記内型と離れた状態とする第２工程と、
を有することを特徴とするガラスセルの製造方法。
前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする請求項１に記載のガラスセルの製造方法。
前記第１工程では、前記有底管の底部から開口部に向かって徐々に加熱することを特徴とする請求項１または２に記載のガラスセルの製造方法。
前記第２工程において、前記有底管の底部に底型を配置させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
前記第２工程において、前記有底管の開口部から加圧媒体を吹き込んで有底管内をブロー加圧することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
前記第２工程の後、前記外型および底型をガラス転移点以下に冷却して有底管を固化する冷却工程と、
前記外型および底型を有底管から退避させて有底管と離反する離反工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のガラスセルの製造方法。
前記離反工程では、成形された有底管の成形面に対して外型および底型が垂直方向に離反することを特徴とする請求項６に記載のガラスセルの製造方法。
前記離反工程では、前記底型を有底管から離反させた後、外型を有底管から離反させることを特徴とする請求項６または７に記載のガラスセルの製造方法。
前記離反工程の後、有底管を必要長さに切断してから内型を有底管から離すことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のガラスセルの製造方法。
有底管からガラスセルを成形するガラスセルの製造装置において、
前記有底管を成形可能な温度に加熱する加熱手段と、
前記有底管の開口部から挿入される角形状の内型と、
前記有底管の側方に配置する外型と、
前記有底管の内周面と内型との間に隙間を設けた状態で有底管の内部を減圧する減圧手段と、
前記有底管の外周面と外型との間に隙間を設けた状態で有底管の内部をブロー加圧して有底管の外周面を外型に押し付けるブロー加圧手段と、
を具備することを特徴とするガラスセルの製造装置。
前記内型との間で有底管の底部を成形する底型をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載のガラスセルの製造装置。
前記内型の外径寸法がガラスセルの最終の内径寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１０または１１に記載のガラスセルの製造装置。
前記内型の稜線が面取りされていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載のガラスセルの製造装置。
前記有底管を移動可能に保持する有底管保持手段と、
前記外型に対して位置出しされたガイド部材とをさらに具備し、
前記有底管保持手段に保持された状態で前記減圧手段により減圧成形された有底管をガイド部材に落とし込んで位置出しすることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のガラスセルの製造装置。
前記外型と同期して移動可能な位置出し手段をさらに具備し、
前記減圧手段で減圧成形された有底管を位置出し手段に当接させることにより、外型に対して位置出しすることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のガラスセルの製造装置。