JP5776437B2 - ガラスの成形ノズル及び該成形ノズルを用いたガラスの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス管の成形ノズルに関し、特に、ガラス管の内周面と外周面とで非相似形の断面形状を有するガラス管を成形できるガラスの成形ノズル及び該成形ノズルを用いたガラスの成形方法に関する。

ガラス管の製造方法として、連続的にガラス管を成形することが可能であるダンナー法、ベロー法、ダウンドロー法等が従来から知られている。従来のガラス管の製造では、ガラス管の長手方向に直交する面の内周面と外周面（以下、単に内周面、外周面と記載する）の断面形状が同心円となるガラス管を成形するのが一般的であるが、内周面と外周面の断面形状が楕円形状であるガラス管や（特許文献１）、内周面の断面形状が星型となるガラス管（特許文献２）の成形方法も提案されている。

特許文献１では、断面が円形状に予備成形されたガラス管を、該ガラス管を介して対向した位置に配置されたローラ間を通して引く抜くことでガラス管の断面形状を円形から楕円形とする発明を開示する。特許文献１に開示された発明では、対向するローラを複数配置しており、かつ、ローラ間の対向間隔が次第に狭くなるようにして一点に応力が集中することを防止している。また、特許文献２では、ダンナー法において、マンドレルヘッドに断面形状が星形状となる凹凸を配置することにより、ガラス管の内周面の断面形状を星型とする発明を開示する。

実用新案開平０５−２７０２５号公報 特許２５４４１８０号公報

ところで、近年では、電子機器（例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ）の筐体に意匠性を持たせるために、ガラスを電子機器の筐体として使用することが提案されている。電子機器の筐体は、内部に電子部品（例えば、液晶や基板）を収容する必要がある。このため、ガラス管から筐体を製造する場合、ガラス管の内周面の断面形状は、略矩形であることが好ましい。また、意匠性の観点から、ガラス管の外周面の断面形状と内周面の断面形状とを異なる形状とできることが好ましい。

特許文献１に開示される発明は、ガラス管の断面形状を楕円形とすることができるが、略矩形とすることは難しい。また、ガラス管の内周面の断面形状と外周面の断面形状が相似形となるため、内周面と外周面とで非相似形の断面形状（例えば、内周面の断面形状を略矩形、外周面の断面形状を略長円形）とすることができない。また、特許文献２に開示される発明は、ガラス管の断面形状を種々の形状とすることができるが、ガラス管の内周面の断面形状と外周面の断面形状が相似形となる。このため、内周面と外周面で非相似形の断面形状（例えば、内周面の断面形状を略矩形、外周面の断面形状を略長円形）とすることができない。

本発明は、内周面と外周面とで非相似形の断面形状を有するガラス管を成形できるガラスの成形ノズル及び該成形ノズルを用いたガラス成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係るガラスの成形ノズルは、ガラス管を成形するガラスの成形ノズルであって、ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、外管内に配置され、外管との間で溶融状態のガラスの成形通路を形成するとともに、ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管と、外管と内管との間で形成される成形通路を溶融状態のガラスの進行方向に対して並行に仕切る間仕切り板とを備え、内管の下端における断面形状と外管の下端における断面形状とが非相似であることを特徴とする。

本発明によれば、ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、外管内に配置され、外管との間で溶融状態のガラスの成形通路を形成するとともに、ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管とを備え、内管の下端における断面形状と外管の下端における断面形状とが非相似であるので、内周面と外周面で非相似形の断面形状を有するガラス管を成形することができる。

第１の実施形態に係るガラスの成形装置の構成図。 第１の実施形態に係る成形ノズルの構成図。 第１の実施形態に係る成形ノズルの断面図。 第１の実施形態に係る成形ノズルで成形されるガラス管の図。 第２の実施形態に係る成形ノズルの構成図。 第２の実施形態に係る成形ノズルの断面図。 その他の実施形態に係る成形ノズルの構成図。 その他の実施形態に係る成形ノズルの構成図。 その他の実施形態に係る成形ノズルで成形されるガラス管の図。 実施例に係るガラス管の画像。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るガラスの成形装置１の構成図である。ガラスの成形装置１は、溶融窯１１と、清澄槽（リファイナ）１２と、撹拌手段１３と、成形容器１４と、ローラ１５と、徐冷装置１６とを備える。以下、図１を参照して、ガラスの成形装置１が備える各構成ついて説明する。

（ガラスの成形装置１の構成）
溶融窯１１は、ガラス原料である珪砂(けいしゃ)、ソーダ灰、石灰石などを加熱して溶融する。清澄槽１２は、ガラス化反応により発生するＨ_２Ｏ、ＣＯ_２、Ｏ_２などの気体あるいは溶融時に巻き込まれた空気が原因で、溶融状態のガラスＧ中に生じた気泡を取り除く。

撹拌手段１３は、溶融状態のガラスＧを収容する撹拌槽１３ａと、図示しないモータにより駆動されて回転する回転軸１３ｂと、この回転軸１３ｂに取り付けられ、撹拌槽１３ａ内に収容されている溶融状態のガラスＧを撹拌する撹拌翼１３ｃとを備える。撹拌手段１３は、清澄槽１２から送出される清澄後のガラスＧを撹拌して均質化する。

成形容器１４は、撹拌手段１３で撹拌された溶融状態のガラスＧを収容する筒形状の容器１４ａと、容器１４ａの底部に取り付けられた成形ノズル１４ｂとを備える。容器１４ａ内に収容された溶融状態のガラスＧは、成形ノズル１４ｂから流出する。なお、成形ノズル１４ｂから流出したガラスＧは、空中で徐々に熱を奪われ、溶融状態から軟化状態へと変化する。

ローラ１５は、成形容器１４の成形ノズル１４ｂから流出し、軟化状態となったガラスＧの側面の一部と当接した状態で図示しないモータにより回転駆動され、軟化状態のガラスＧを一定の速度で後述の徐冷装置１６へ送出する。

徐冷装置１６は、ローラ１５から送出される軟化状態のガラスＧを徐冷する。軟化状態のガラスＧは、徐冷装置１６により徐冷されて固化し、ガラス管Ｒを得る。

図２は、成形ノズル１４ｂの構成図である。図２（ａ）は、成形ノズル１４ｂの外観図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の線分Ｘ−Ｘの成形ノズル１４ｂの上端から下端における断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）の線分Ｙ−Ｙの成形ノズル１４ｂの上端から下端における断面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、図２（ｂ）の各線分Ｉ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩＩにおける成形ノズル１４ｂの断面図である。以下、図２（ａ）図２（ｂ）及び図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、成形ノズル１４ｂの構成について説明する。

成形ノズル１４ｂは、溶融状態のガラスＧを所望の形状のガラス管Ｒに成形するための内管４０１及び外管４０２と、ガラス管Ｒ内に気体（ガス）を供給する気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂとを備える。なお、成形ノズル１４ｂは、耐熱性及び耐腐食性を考慮し、白金（Ｐｔ）、又は白金合金（例えば、白金−ロジウム系等の合金）から構成されている。

内管４０１は、ガラス管Ｒの長手方向に直交する面の内周面（以下、単に内周面と記載する）の断面形状を成形するための管である。内管４０１は、上端４０１ａから下端４０１ｂへ行くに従い、外周面の断面形状が所望の形状（この第１の実施形態では、略矩形）へと緩やかに変化する。また、内管４０１には、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂを通すための貫通孔４０１ｃ，４０１ｄが形成されている。内管４０１の上端４０１ａは、内管４０１内に溶融状態のガラスＧが流れ込まないように蓋４０１ｅにより封止されている。

外管４０２は、ガラス管Ｒの長手方向に直交する面の外周面（以下、単に外周面と記載する）の断面形状を成形するための管である。外管４０２の上端４０２ａは、容器１４ａの底部に溶接により接続されている。外管４０２は、上端４０２ａから下端４０２ｂへ行くに従い、内周面の断面形状が所望の形状（この第１の実施形態では、略長円形）へと緩やかに変化する。また、外管４０２には、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂを通すための貫通孔４０２ｃ，４０２ｄが形成されている。

図３に示すように、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ（溶融状態のガラスＧの通路）の断面積は、成形ノズル１４ｂの上端から下端へ行くに従い徐々に狭く、つまり漸減するように構成されている。このため、内管４０１と外管４０２との間を流れる溶融状態のガラスＧが受ける圧力損失は、成形ノズル１４ｂの上端で最も小さく、下端に行くに従い大きくなる。その結果、溶融状態のガラスＧには、成形ノズル１４ｂの軸Ａ（図２（ｂ）参照）に対して垂直方向に広がり、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ内に溶融状態のガラスＧが隙間なく行き渡る。

内管４０１と外管４０２との間を流れる溶融状態のガラスＧが受ける圧力損失は、溶融状態のガラスＧの粘性とも関係する。このため、予め、溶融状態のガラスＧの粘性を確認し、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ内に溶融状態のガラスＧを隙間なく行き渡らせることができる圧力損失となるように成形ノズル１４ｂの空間Ｓを形成することに留意する。

この第１の実施形態では、内管４０１の上端４０１ａから下端４０１ｂまでの長さと、外管４０２の上端４０２ａから下端４０２ｂまでの長さは略同一であるが、異なる長さとしてもよい。さらに、この第１の実施形態では、内管４０１の上端４０１ａの断面形状を略長円形としているが、予め所望の形状（この第１の実施形態では、略矩形）としてもよい。

気体供給ノズル４０３ａは、内管４０１の内壁へ気体（例えば、ドライエアや不活性ガス（Ｎ_２，Ａｒ等））を供給するためのノズルであり、外管４０２に形成された貫通孔４０２ｃ及び内管４０１に形成された貫通孔４０１ｃを通って内管４０１内にまで延伸している。気体供給ノズル４０３ａは、外管４０２の貫通孔４０２ｃ及び内管４０１の貫通孔４０１ｃにおいて溶接されており、内管４０１を外管４０２内に支持する支持部材の役割を兼ねている。

気体供給ノズル４０３ｂは、内管４０１の内壁へ気体（例えば、ドライエアや不活性ガス（Ｎ_２，Ａｒ等））を供給するためのノズルであり、外管４０２に形成された貫通孔４０２ｄ及び内管４０１に形成された貫通孔４０１ｄを通って内管４０１内にまで延伸している。気体供給ノズル４０３ｂは、外管４０２の貫通孔４０２ｄ及び内管４０１の貫通孔４０１ｄにおいて溶接されており、内管４０１を外管４０２内に支持する支持部材の役割を兼ねている。

気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂから内管４０１内へ気体（ガス）を供給して、成形ノズル１４ｂにより所望の形状となった溶融状態のガラスＧ内の圧力を調整することで、溶融状態のガラスＧが成形ノズル１４ｂを離れる際に表面張力により径方向に縮小することを抑制することができる。このため、成形ノズル１４ｂにより成形されるガラス管Ｒの形状（特に、ガラス管の内径と外径）を精度よく制御することができる。また、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂから供給される気体（ガス）は、内管４０１を冷却するため、内管４０１と外管４０２との間を流れる溶融状態のガラスＧを冷却する効果も有する。

気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂを取り付ける位置は、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂから吹き付ける気体が互いに干渉しないようにするため、内管４０１の下端４０１ｂから互いに異なる高さとすることが好ましい。

なお、この第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂは、その長さが極力短くなるように設計することに留意する。以下、その理由について説明する。

溶融状態のガラスＧは内管４０１若しくは外管４０２の下端に到達し冷却されると急激に流動性が奪われるため、流速が強制的に一律となる。このため、隙間Ｄ１（図３（ｃ）参照）を流れる溶融状態のガラスＧは、隙間Ｄ２を流れる溶融状態のガラスＧによって無理矢理引き伸ばされて、意図しない形状、すなわち所望の形状とは異なる形状となってしまう虞がある。

つまり、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２を流れる溶融状態のガラスＧは、成形ノズル１４ｂ内における圧力損失のバラツキによって流量（または流速）が異なっている。このため、成形ノズル１４ｂの上端から供給される溶融状態のガラスＧの流量が一定にも関わらず、圧損が高く流量が少ない隙間Ｄ１を流れる溶融状態のガラスＧは流速が増加するために、隙間Ｄ２を流れる溶融状態のガラスによって無理矢理引き伸ばされて断面積が減少し、極端に薄いガラスとなってしまう。言い換えると、局所的にリドローされているといえる。

この局所的なリドロー現象を抑制する方法としては、成形ノズル１４ｂの長さ（上端から下端までの距離）を短くすることが好ましい。隙間Ｄ１と隙間Ｄ２における圧力損失の差は、成形ノズル１４ｂの長さに比例して増加するためである。また、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２における圧力損失差が大きくなるほど、隙間Ｄ１を流れる溶融状態のガラスＧの流速と隙間Ｄ２を流れる溶融状態のガラスＧの流速との差が大きくなり、局所的なリドローが起きてしまう。

しかし、溶融状態のガラスＧが十分に固化できる長さを確保できる程度に成形ノズル１４ｂを短くすることで、隙間Ｄ１を流れる溶融状態のガラスＧの流速と隙間Ｄ２を流れる溶融状態のガラスＧの流速との差を小さくすることができる。このため、この第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂは、その長さが極力短くなるように設計されている。

また、この第１の実施形態では、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂにより内管４０１を外管４０２内に支持しているが、他の方法により、内管４０１を外管４０２内に支持してもよい。例えば、容器１４ａの底面の一部を内管４０１の上端４０１ａまで延長して内管４０１の蓋４０１ｅと接続し、内管４０１を外管４０２（又は外管４０２Ａ）内に支持するようにしてもよい。また、内管４０１の蓋４０１ｅに棒Ｂを連結し、この棒Ｂを容器１４ａの上部もしくは図示しない支持部材に連結し、内管４０１を外管４０２（又は外管４０２Ａ）内に支持するようにしてもよい。

図４は、成形ノズル１４ｂを使用して成形されるガラス管Ｒの図である。図４（ａ）は、ガラス管Ｒの斜視図である。図４（ｂ）は、ガラス管Ｒの断面図である。成形ノズル１４ｂを使用して成形されたガラス管Ｒは、ガラス管Ｒを図４（ｂ）の線分Ｚ−Ｚもしくはガラス管Ｒの長手方向の軸に直交する方向で切断され、電子機器（例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ）の筐体として使用される。

以上のように、この第１の実施形態に係るガラスの成形装置１が備える成形ノズル１４ｂは、ガラス管Ｒの内周面の断面形状を成形する内管４０１と、ガラス管Ｒの外周面の断面形状を成形する外管４０２とを備え、内管４０１の下端４０１ｂにおける断面形状と外管４０２の下端４０２ｂにおける断面形状とが非相似であるので、ガラス管Ｒの内周面及び外周面の断面形状を非相似形に成形することができる。また、内管４０１と外管４０２とは、互いに独立した部材であるため、内管４０１の中心軸と外管４０２の中心軸とを一致させる必要性もない。

また、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ（溶融状態のガラスＧの通路）の断面積が成形ノズル１４ｂの上端から下端へ行くに従い徐々に狭くなるように構成されている。このため、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ内に溶融状態のガラスＧを隙間なく行き渡らせることができる。また、成形ノズル１４ｂは、その長さが極力短くなるように設計されているので、局所的にリドローが発生してガラス管Ｒが意図しない形状となることを抑制することができる。

また、気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂを備え、内管４０１の内壁へ気体（例えば、ドライエアや不活性ガス（Ｎ_２，Ａｒ等）を供給するように構成しているので、成形ノズル１４ｂにより所望の形状となった溶融状態のガラスＧ内の圧力を調整して、溶融状態のガラスＧが成形ノズル１４ｂを離れる際に表面張力により縮小することを抑制することができる。また、内管４０１の内壁へ気体（ガス）を供給することで、内管４０１と外管４０２との間を流れる溶融状態のガラスＧを冷却することができる。

さらに、電子機器の筐体の表面が、平滑性に優れるガラス管Ｒの外側表面（火造り面）となるため、ガラス管Ｒを成形後に表面を研磨処理等する必要がなく、電子機器の筐体の生産性が向上する。

（第２の実施形態）
図２、図３を参照して説明した第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂでは、成形ノズル１４ｂの長さを極力短くすることで、局所的なリドローが生じるのを抑制している。しかしながら、成形ノズル１４ｂの長さを短くすること以外にも、局所的なリドローが生じることを予め想定して成形ノズル１４ｂの形状を設計する、若しくは、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２とで流速差をなくす成形ノズルを設計することで局所的なリドローが生じるのを抑制することができる。

この第２の実施形態では、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ（溶融状態のガラスＧの成形通路）に、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄが設けることにより、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との流速差を低くして、局所的なリドローの発生を抑制した成形ノズル２４ｂについて説明する。

図５は、第２の実施形態に係る成形ノズル２４ｂの構成図である。図５（ａ）は、成形ノズル２４ｂの外観図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の線分Ｘ−Ｘのノズル２４ｂの上端から下端における断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）の線分Ｙ−Ｙのノズル２４ｂの上端から下端における断面図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図５（ｂ）の各線分Ｉ−Ｉ，ＩＩ−ＩＩ，ＩＩＩ−ＩＩＩにおける成形ノズル２４ｂの断面図である。

以下、図５（ａ）図５（ｂ）及び図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、成形ノズル２４ｂの構成について説明する。なお、図２及び図３で説明した実施形態に係る成形ノズル１４ｂと同じ構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、この第２の実施形態に係る成形ノズル２４ｂは、実施形態に係る成形ノズル１４ｂの代わりに容器１４ａの底部に取り付けて使用される。

成形ノズル２４ｂは、溶融状態のガラスＧを所望の形状のガラス管Ｒに成形するための内管４０１及び外管４０２と、ガラス管Ｒ内に気体（ガス）を供給する気体供給ノズル４０３ａ，４０３ｂに加え、内管４０１と外管４０２との間の空間を４つの空間Ｓ１〜Ｓ４に仕切る４枚の仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを備えている。なお、成形ノズル２４ｂは、耐熱性及び耐腐食性を考慮し、白金（Ｐｔ）、又は白金合金（例えば、白金−ロジウム系等の合金）から構成されている。

図５（ａ）及び図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ（溶融状態のガラスＧの成形通路）には、成形ノズル２４ｂの上端から成形ノズル２４ｂの下端近くまで４枚の間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄが設けられている。内管４０１と外管４０２とで形成される空間は、この４枚の間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄにより４つの空間Ｓ１〜Ｓ４に仕切られており、成形ノズル２４ｂの下端近く（溶融状態のガラスＧの出口）で一つの空間Ｓとなっている。

間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄにより仕切られた４つの各空間Ｓ１〜Ｓ４は、成形ノズル２４ｂの上端から下端近くまでの圧力損失が略同一となるように形成されている。具体的には、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄにより仕切られた４つの空間Ｓ１〜Ｓ４のうち空間Ｓ２，Ｓ４については、成形ノズル２４ｂの上端から下端へ行くに従い断面積が徐々に狭くなるように構成されている。また、空間Ｓ１，Ｓ３は、成形ノズル２４ｂの上端から下端へ行くに従い断面積が徐々に広くなるように構成されている。

すなわち、空間Ｓ２，Ｓ４内を流れる溶融状態のガラスＧが受ける圧力損失は、成形ノズル２４ｂの上端で最も小さく、下端に行くに従い大きくなっている。また、空間Ｓ１，Ｓ３内を流れる溶融状態のガラスＧが受ける圧力損失は、成形ノズル２４ｂの上端で最も大きく、下端に行くに従い小さくなっている。

ここで、上述した成形ノズル２４ｂの構成により局所的なリドローの発生を抑制できる理由について説明する。径方向における断面厚みが異なるガラス管Ｒを成形する場合、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との圧力損失差をなくすためには、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との圧力損失の大小関係をノズル上流と下流において入れ替えればよい。つまり、隙間Ｄ１においては、上端側で損失抵抗が小さくなるように設計し、隙間Ｄ２においては、上端側で損失抵抗が大きくなるようにして、成形ノズル２４ｂの上端から下端における隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との圧力損失が略同一となるようにすればよい。

但し、成形ノズル２４ｂの下端（例えば図６（c））に対して、上端（例えば図６(a)）における隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との大小関係を入れ替えたとしても、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２の空間が実質的に繋がっていると、溶融状態のガラスＧが成形ノズル２４ｂの上端から下端へと流れる過程で、溶融状態のガラスＧが損失抵抗の高い隙間Ｄ１から損失抵抗の低い隙間Ｄ２へ流れることで圧損履歴が緩和される。このため、成形ノズル２４ｂの上端における流速の大小関係が成形ノズル２４ｂの下端における流速の大小関係に依存しない現象が生じる。

従って、成形ノズル２４ｂの上端と下端で、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２における圧力損失の大小関係を入れ替え、成形ノズル２４ｂの下端における溶融状態のガラスＧの流速のバラツキ（不均一）を抑制する為には、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との間において溶融状態のガラスＧが行き来するのを防止するための間仕切りを設ける必要がある。そこで、この第２の実施形態に係るガラスの成形装置１の成形ノズル２４ｂには、内管４０１と外管４０２とで形成される空間Ｓ（溶融状態のガラスＧの通路）を間仕切る４枚の間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを設けている。

但し、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを成形ノズル２４ｂの下端まで設けてしまうと、成形されるガラス管Ｒに折り込み筋が入ってしまう。このため、この第２の実施形態では、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを成形ノズル２４ｂの下端まで延在させずに、成形ノズル２４ｂの下端近くまでとし、成形ノズル２４ｂの下端から一定距離離れた位置まで設けるようにしている。

以上のように、この第２の実施形態に係る成形ノズル２４ｂは、外管４０２と内管４０１との空間を間仕切り板５０１ａ〜５０１で間仕切るようにしているので、成形ノズル２４ｂの上端と下端で、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２における圧力損失の大小関係を入れ替え、成形ノズル２４ｂの下端における溶融状態のガラスＧの流速のバラツキ（不均一）を抑制することができる。

さらに、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを成形ノズル２４ｂの下端まで延在させずに、成形ノズル２４ｂの下端近くまでとし、成形ノズル２４ｂの下端から一定距離離れた位置まで設けるようにしている。このため、成形されるガラス管Ｒに折り込み筋が入ることを抑制することができる。その他の効果は、第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂと同一である。

なお、第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂと同様に、この成形ノズル２４ｂにおいても、間仕切り板５０１ａ〜５０１ｄを除いた場合における内管４０１と外管４０２とで形成される空間（溶融状態のガラスＧの通路）の断面積が成形ノズル２４ｂの上端から下端へ行くに従い徐々に狭く、つまり漸減するように構成することが好ましい。また、第１の実施形態に係る成形ノズル１４ｂと同様、成形ノズル２４ｂの長さは、極力短くすることが好ましい。

（その他の実施形態）
図７及び図８は、その他の実施形態に係る成形ノズル３４ｂ，４４ｂの構成図である。図７（ａ）は、成形ノズル３４ｂの外観図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の線分Ｘ−Ｘの成形ノズル３４ｂの上端から下端における断面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）の線分Ｙ−Ｙの成形ノズル３４ｂの上端から下端における断面図である。また、図８（ａ）は、成形ノズル４４ｂの外観図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の線分Ｘ−Ｘの成形ノズル４４ｂの上端から下端における断面図である。図８（ｃ）は、図８（ａ）の線分Ｙ−Ｙの成形ノズル４４ｂの上端から下端における断面図である。

以下、図７（ａ）〜図７（ｃ）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照して成形ノズル３４ｂ及び成形ノズル４４ｂの構成ついて説明する。なお、図２，図３及び図５，図６で説明した成形ノズル１４ｂ及び成形ノズル２４ｂと同じ構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、その他の実施形態に係る成形ノズル３４ｂ及び成形ノズル４４ｂは、成形ノズル１４ｂ及び成形ノズル２４ｂの代わりに容器１４ａの底部に取り付けて使用される。

図７（ａ）〜図７（ｃ）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、成形ノズル３４ｂ及び成形ノズル４４ｂが備える外管４０２Ａは、一部が開口している。この開口の端部（両端）は、それぞれ内側（内管４０１）に向かって折り曲げられ、溶接により内管４０１と接合されている。このため、外管４０２Ａと内管４０１により形成される空間の断面形状は、一部が欠けた形状（Ｃ字型）となっている。

図９は、成形ノズル３４ｂ及び成形ノズル４４ｂを使用して成形されるガラス管Ｒの図である。図９（ａ）は、ガラス管Ｒの斜視図である。図９（ｂ）は、ガラス管Ｒの断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、成形ノズル３４ｂ及び成形ノズル４４ｂを使用すると、すでに一部が開口した、断面形状がＣ字型のガラス管Ｒが成形される（なお、本発明では、断面がＣ字型のものもガラス管に含むものとする）。このため、ガラス管Ｒを切断する必要がなく、電子機器の筐体の生産性が向上する。その他の効果は、成形ノズル１４ｂ及び成形ノズル２４ｂを使用した場合と同一である。

次に、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

この実施例で用いた溶融状態のガラス（ソーダライムガラス）の組成は、下記のとおりである。なお、各組成の表示は、酸化物基準の質量％表示である。
ＳｉＯ_２ ６９％
Ａｌ_２Ｏ_３ ２％
Ｎａ_２Ｏ １３％
Ｋ_２Ｏ ２％
ＣａＯ ９％
ＭｇＯ ５％

次に、実施例１，２における試料（ガラス管）の作成について説明する。
（装置構成）
実施例１，２では、図２に示す成形ノズル１４ｂ（実施例１）と、図７に示す成形ノズル３４ｂ（実施例２）とを、それぞれロジウム１０％を含有する白金合金にて作製した。各実施例１，２の成形ノズル下端における内管及び外管の断面形状は、それぞれ略矩形及び略長円とした。この各実施例１，２の成形ノズルをガラスの溶融設備の下面に接続し、成形ノズルの側面には、成形ノズルを均質（均等）に加熱することができる間接加熱装置を設けた。

（実施例１）
上述した組成のガラス原料を投入した後、１３００℃の温度にてガラス原料を２時間溶融した。その後、間接加熱装置により成形ノズル先端の温度を上げ、溶融設備に接続された成形ノズルから溶融したガラスを流出させた。

成形ノズル内の溶融状態のガラスに流動性を持たせるために、成形ノズルの先端温度が１０００℃となるように間接加熱装置により調整し、その後、成形ノズルの温度を徐々に下げていった。その結果、成形ノズルの先端温度が８８５℃の時に安定的にガラスを成形することができた。

実施例１で成形したガラス管の画像を図１０に示す。図１０から、ガラス管の内周面（略矩形）と外周面（略長円形）とが非相似形の断面形状を有していることがわかる。また、成形ノズルの隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との肉厚比、及び成形したガラス菅の長辺（成形ノズルの隙間Ｄ１に対応）と短辺（成形ノズルの隙間Ｄ２に対応）との肉厚比が略同等であった。この結果から、成形ノズル断面の各部における溶融状態のガラスの流速、すなわち溶融状態のガラスの圧力損失のバラツキを効果的に抑制できていたことが分かる。

なお、成形されたガラス管の断面を観察すると、長辺側のガラス管の外周面が丸みを帯びている。これは成形ノズルから流出したガラスが成形ノズルの側面に設けた間接加熱装置によって再加熱されて流動性が増した（粘性が低下した）ため、表面張力により丸みを帯びたものと推測される。このため、成形ノズルの先端温度を調節することで、この現像は、抑制できるものと考えられる。

（実施例２）
実施例１と同様に、上述した組成のガラス原料を投入した後、１３００℃の温度にてガラス原料を２時間溶融した。その後、間接加熱装置により成形ノズル先端の温度を上げ、溶融設備に接続された成形ノズルから溶融したガラスを流出させた。

成形ノズル内の溶融状態のガラスに流動性を持たせるために、成形ノズルの先端温度が９５０℃となるように間接加熱装置により調整し、その後、成形ノズルの温度を徐々に下げていった。その結果、成形ノズルの先端温度が８１０℃の時に安定的にガラスを成形することができた。

実施例２においても、実施例１と同様に、作成したガラス管の内周面（略矩形）と外周面（一部が切り欠かれた略長円形、Ｃ字形）とは非相似形の断面形状を有していた。また、成形ノズルの隙間Ｄ１と隙間Ｄ２との肉厚比、及び成形したガラス菅の長辺（成形ノズルの隙間Ｄ１に対応）と短辺（成形ノズルの隙間Ｄ２に対応）との肉厚比についても略同等であった。この結果から、成形ノズル断面の各部における溶融状態のガラスの流速、すなわち溶融状態のガラスの圧力損失のバラツキを効果的に抑制できていたことが分かる。

なお、この実施例２では、成形されたガラス管の断面を観察すると、長辺側のガラス管の外周面に丸みは見られなかった。これは成形ノズルから流出したガラスが成形ノズルの側面に設けた間接加熱装置によって再加熱される温度が実施例１よりも低く、表面張力により丸みを帯びるまでに至らなかったためと推測できる。この現象は、表面張力の作用をガラス成形の温度を調節することで操作できることを意味する。

以上のように、本発明によれば、ガラス管Ｒの内周面及び外周面の断面形状を独立して成形することができる。このため、ガラス管Ｒの内周面の断面形状を、電子部品を収容しやすい略矩形とし、外周面の断面形状を意匠性の高い略長円形とすることができることがわかった。

上記各実施形態では、内周面の断面形状が略矩形、外周面の断面形状が略長円のガラス管Ｒを成形することついて説明した。しかしながら、上記各実施形態は、例として提示したものであり、本発明を上記形状のガラス管の成形に限定することを意図するものではなく、種々の形状のガラス管を成形することが可能である。

本発明のガラスの成形ノズルは、ガラス管の外周面の形状と内側の形状とを独立して成形することができるので、電子機器（例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ）の筐体に使用されるガラスの成形に好適である。

１…ガラスの成形装置、１１…溶融窯、１２…清澄槽、１３…撹拌手段、１３ａ…撹拌槽、１３ｂ…回転軸、１３ｃ…撹拌翼、１４…成形容器、１４ａ…容器、１４ｂ〜４４ｂ…成形ノズル、１５…ローラ、１６…徐冷装置、２４ｂ…成形ノズル、４０１…内管、４０１ａ…上端、４０１ｂ…下端、４０１ｃ，４０１ｄ…貫通孔、４０１ｅ…蓋、４０２，４０２Ａ…外管、４０２ａ…上端、４０２ｂ…下端、４０２ｃ，４０２ｄ…貫通孔、４０３ａ，４０３ｂ…気体供給ノズル、５０１ａ〜５０１ｄ…間仕切り板、Ｇ…溶融状態のガラス、Ｒ…ガラス管、Ｓ，Ｓ１〜Ｓ４…空間。

Claims (9)

1. ガラス管を成形するガラスの成形ノズルであって、
   前記ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、
   前記外管内に配置され、前記外管との間で溶融状態の前記ガラスの成形通路を形成するとともに、前記ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管と、
   前記外管と前記内管との間で形成される前記成形通路を前記溶融状態のガラスの進行方向に対して並行に仕切る間仕切り板と
   を備え、
   前記内管の下端における断面形状と前記外管の下端における断面形状とが非相似であることを特徴とするガラスの成形ノズル。
2. 前記外管と前記内管との間で形成される前記成形通路の断面積が、前記成形ノズルの上端から下端にかけて漸減することを特徴とする請求項１に記載のガラスの成形ノズル。
3. 前記成形通路内を流れる前記溶融状態のガラスの圧力損失が、前記ガラスの成形ノズルの上端から下端において、前記間仕切り板により仕切られた空間毎に略同一であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラスの成形ノズル。
4. 前記間仕切り板は、前記ガラスの成形ノズルの上端から下端近くまで延在することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガラスの成形ノズル。
5. 前記内管内へ気体を供給して、前記内管を冷却する気体供給管をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のガラスの成形ノズル。
6. ガラス管を成形するガラスの成形ノズルであって、
   前記ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、
   前記外管内に配置され、前記外管との間で溶融状態の前記ガラスの成形通路を形成するとともに、前記ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管と、
   前記内管内へ気体を供給して、前記内管を冷却する気体供給管と
   を備え、
   前記内管の下端における断面形状と前記外管の下端における断面形状とが非相似であり、
   前記外管及び前記内管の壁部にはそれぞれ貫通孔が形成され、
   前記気体供給管は、前記外管に形成された貫通孔及び前記内管に形成された貫通孔を通って内管内にまで延伸していることを特徴とするガラスの成形ノズル。
7. ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、前記外管内に配置され、前記ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管と、前記外管と前記内管との間で形成される成形通路を溶融状態のガラスの進行方向に対して並行に仕切る間仕切り板とを備え、前記内管の下端における断面形状と前記外管の下端における断面形状とが非相似であるガラスの成形ノズルに、溶融状態のガラスを供給することを特徴とするガラス管の成形方法。
8. 前記内管内へ気体を供給し、前記内管を冷却しながら前記溶融状態のガラスを供給することを特徴とする請求項７に記載のガラス管の成形方法。
9. ガラス管の外周面の断面形状を成形する外管と、前記外管内に配置され、前記ガラス管の内周面の断面形状を成形する内管と、前記内管内へ気体を供給して、前記内管を冷却する気体供給管とを備え、前記内管の下端における断面形状と前記外管の下端における断面形状とが非相似であり、前記外管及び前記内管の壁部にはそれぞれ貫通孔が形成され、
   前記気体供給管は、前記外管に形成された貫通孔及び前記内管に形成された貫通孔を通って内管内にまで延伸しているガラスの成形ノズルに、溶融状態のガラスを供給することを特徴とするガラス管の成形方法。

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