JP6578906B2 - Glass material manufacturing method and glass material manufacturing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、無容器浮遊法によるガラス材の製造方法及び製造装置に関する。   The present invention relates to a glass material manufacturing method and manufacturing apparatus by a containerless floating method.

近年、ガラス材の製造方法として、無容器浮遊法に関する研究がなされている。例えば、特許文献1には、ガス浮遊炉で浮遊させたバリウムチタン系強誘電体の試料にレーザービームを照射して加熱溶融した後に、冷却することにより、バリウムチタン系強誘電体の試料をガラス化させる方法が記載されている。このように、無容器浮遊法では、容器の壁面との接触に起因する結晶化の進行を抑制できるため、従来の容器を用いた製造方法ではガラス化させることができなかった材料であってもガラス化し得る場合がある。従って、無容器浮遊法は、新規な組成を有するガラス材を製造し得る方法として注目に値すべき方法である。   In recent years, research on a containerless floating method has been made as a method for producing a glass material. For example, in Patent Document 1, a barium titanium ferroelectric sample suspended in a gas floating furnace is irradiated with a laser beam, heated and melted, and then cooled, whereby the barium titanium ferroelectric sample is cooled to glass. Is described. Thus, in the containerless floating method, since the progress of crystallization due to contact with the wall surface of the container can be suppressed, even a material that could not be vitrified by a conventional manufacturing method using a container. It may be vitrified. Therefore, the containerless floating method is a method that should be noted as a method capable of producing a glass material having a novel composition.

特許文献2においては、複数のガス噴出孔を有する成形面を用いた無容器浮遊法を利用して、より大きなガラス材が得られている。大きなガラス材が得られると、用途展開の多様性が高まるため好ましい。   In Patent Document 2, a larger glass material is obtained by using a containerless floating method using a molding surface having a plurality of gas ejection holes. It is preferable to obtain a large glass material because the variety of application development is increased.

特開2006−248801号公報JP 2006-248801 A 特開2014−141389号公報JP 2014-141389 A

しかしながら、特許文献2に記載の方法よりも、さらに大きなガラス材を製造することができる方法が要望されている。   However, there is a demand for a method capable of producing a larger glass material than the method described in Patent Document 2.

本発明の目的は、さらに大きなガラス材を製造することができる無容器浮遊法によるガラス材の製造方法及び製造装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of the glass material by the containerless floating method which can manufacture a bigger glass material.

本発明の製造方法は、ガラス原料塊を略垂直方向に浮遊させた状態で、加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する方法であって、ガラス原料塊を浮遊させて溶融した状態においてガラス原料塊の溶融物の略水平方向の外側周縁部近傍に位置する複数の第1のガス噴出孔と、外側周縁部近傍より内側に位置する複数の第2のガス噴出孔とが形成された成形部材を準備する工程と、ガラス原料塊を成形部材の上に配置する工程と、第1のガス噴出孔及び第2のガス噴出孔からガスを噴出することにより、ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融し、その後冷却する工程とを備え、第1のガス噴出孔から噴出されるガスが、第2のガス噴出孔から噴出するガスより速い流速で噴出されることを特徴としている。   The production method of the present invention is a method of producing a glass material by cooling after heating and melting in a state where the glass raw material lump is suspended in a substantially vertical direction, and in the state where the glass raw material lump is floated and melted Molding in which a plurality of first gas ejection holes positioned in the vicinity of the outer peripheral edge in the substantially horizontal direction of the melt of the raw material lump and a plurality of second gas ejection holes positioned inward from the vicinity of the outer peripheral edge are formed. The step of preparing the member, the step of arranging the glass raw material lump on the molded member, and the state in which the glass raw material lump is suspended by ejecting gas from the first gas ejection hole and the second gas ejection hole In which the gas ejected from the first gas ejection hole is ejected at a flow rate faster than the gas ejected from the second gas ejection hole.

本発明においては、ガラス原料塊の溶融物の略水平方向の直径の0.8倍〜1.5倍の位置に第1のガラス噴出孔が形成されていることが好ましい。   In this invention, it is preferable that the 1st glass ejection hole is formed in the position 0.8 times-1.5 times the diameter of the substantially horizontal direction of the melt of a glass raw material lump.

本発明においては、第1のガラス噴出孔が円周状に配列されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the first glass ejection holes are arranged circumferentially.

本発明においては、第1のガス噴出孔の孔径を、第2のガス噴出孔の孔径より小さくすることにより、第1のガス噴出孔から噴出されるガスが、第2のガス噴出孔から噴出するガスより速い流速で噴出されることが好ましい。   In the present invention, the gas ejected from the first gas ejection hole is ejected from the second gas ejection hole by making the diameter of the first gas ejection hole smaller than that of the second gas ejection hole. The gas is preferably ejected at a flow rate faster than that of the gas.

本発明の製造装置は、ガラス原料塊をガスにより略垂直方向に浮遊させた状態で、加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する装置であって、ガラス原料塊を浮遊させて溶融した状態においてガラス原料塊の溶融物の略水平方向の外側周縁部近傍に位置する複数の第1のガス噴出孔と、外側周縁部近傍より内側に位置する複数の第2のガス噴出孔とが形成された成形部材と、第1のガス噴出孔及び第2のガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、ガラス原料塊を加熱する加熱手段とを備え、第1のガス噴出孔の孔径が、第2のガス噴出孔の孔径より小さいことを特徴としている。   The production apparatus of the present invention is an apparatus for producing a glass material by cooling after heating and melting in a state where the glass raw material lump is suspended in a substantially vertical direction by a gas, in a state where the glass raw material lump is floated and melted A plurality of first gas ejection holes located in the vicinity of the outer peripheral edge in the substantially horizontal direction of the melt of the glass raw material lump and a plurality of second gas ejection holes located inward from the vicinity of the outer peripheral edge. A molded member, a gas supply means for supplying gas to the first gas ejection hole and the second gas ejection hole, and a heating means for heating the glass raw material lump, wherein the hole diameter of the first gas ejection hole is: It is characterized by being smaller than the diameter of the second gas ejection hole.

本発明によれば、無容器浮遊法により大きなガラス材を製造することができる。   According to the present invention, a large glass material can be produced by a containerless floating method.

本発明の一実施形態の製造方法(製造装置)を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method (manufacturing apparatus) of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における第1のガス噴出孔及び第2のガス噴出孔を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st gas ejection hole and 2nd gas ejection hole in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるガラス溶融物と第1のガス噴出孔の位置関係を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the positional relationship of the glass melt and 1st gas ejection hole in one Embodiment of this invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, in each drawing, the member which has the substantially the same function may be referred with the same code | symbol.

図1は、本発明の一実施形態の製造方法(製造装置)を説明するための模式的断面図である。図1に示すように、ガラス原料塊1は、成形部材10のガス噴出部10aのガス噴出面10bの上方に浮遊した状態で配置されている。ガス噴出部10aには、ガス噴出面10bからガス22を噴出する第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12が形成されている。第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12からガス22が噴出することにより、ガラス原料塊1が略垂直方向(z方向)に浮遊している。第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12に、ガスボンベなどのガス供給手段21からガス22が供給されることにより、第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12からガス22が噴出する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing method (manufacturing apparatus) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the glass raw material block 1 is arranged in a state of floating above the gas ejection surface 10 b of the gas ejection part 10 a of the molding member 10. The gas ejection part 10a is formed with a first gas ejection hole 11 and a second gas ejection hole 12 for ejecting the gas 22 from the gas ejection surface 10b. When the gas 22 is ejected from the first gas ejection hole 11 and the second gas ejection hole 12, the glass raw material lump 1 is suspended in a substantially vertical direction (z direction). By supplying the gas 22 from the gas supply means 21 such as a gas cylinder to the first gas ejection hole 11 and the second gas ejection hole 12, the first gas ejection hole 11 and the second gas ejection hole 12 Gas 22 is ejected.

ガス22の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、空気や酸素であってもよいし、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスであってもよいし、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素を含有した還元性ガスであってもよい。   The type of the gas 22 is not particularly limited, and may be, for example, air or oxygen, an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, or helium gas, or carbon monoxide gas. It may be a reducing gas containing carbon dioxide gas or hydrogen.

成形部材10は、例えば、炭化ケイ素、超鋼、ステンレス、ジュラルミン、カーボン等により構成することができる。なお、ガス噴出部10aがこれらの材料から構成され、ガス噴出部10a以外の部分は他の材料から構成されていてもよい。   The molded member 10 can be made of, for example, silicon carbide, super steel, stainless steel, duralumin, carbon, or the like. In addition, the gas ejection part 10a may be comprised from these materials, and parts other than the gas ejection part 10a may be comprised from other materials.

上記のように、ガラス原料塊1を浮遊させた状態で、加熱手段であるレーザー照射装置20からレーザー光をガラス原料塊1に照射することにより加熱溶融してガラス化させ、その後、冷却することにより、ガラス材を得る。ガラス原料塊1を加熱溶融する工程と、ガラス材の温度が少なくとも軟化点以下となるまで冷却する工程とにおいては、少なくともガス22の噴出を継続し、ガラス原料塊1またはガラス材がガス噴出面10bに接触しないようにすることが好ましい。なお、ガラス原料塊1の加熱方法は、レーザー光を照射する方法に特に限定されない。例えば、ガラス原料塊1を輻射加熱してもよい。   As described above, in a state where the glass raw material lump 1 is floated, the glass raw material lump 1 is heated and melted by being irradiated with laser light from the laser irradiation device 20 which is a heating means, and then cooled. Thus, a glass material is obtained. In the step of heating and melting the glass raw material lump 1 and the step of cooling until the temperature of the glass material becomes at least the softening point or less, at least the gas 22 is continuously ejected, and the glass raw material lump 1 or the glass material is the gas ejection surface. It is preferable not to contact 10b. In addition, the heating method of the glass raw material lump 1 is not specifically limited to the method of irradiating a laser beam. For example, the glass raw material lump 1 may be radiantly heated.

図2は、本発明の一実施形態における第1のガス噴出孔及び第2のガス噴出孔を示す平面図である。図3は、本発明の一実施形態におけるガラス溶融物と第1のガス噴出孔の位置関係を示す模式的断面図である。なお、図3において、第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12として示す矢印は、それぞれのガス噴出孔の相対的な位置関係を示しており、矢印の長さは、それぞれのガス噴出孔から噴出されるガスの相対的な流速を示している。   FIG. 2 is a plan view showing a first gas ejection hole and a second gas ejection hole in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the glass melt and the first gas ejection holes in one embodiment of the present invention. In FIG. 3, the arrows shown as the first gas ejection holes 11 and the second gas ejection holes 12 indicate the relative positional relationship between the gas ejection holes, and the lengths of the arrows are The relative flow velocity of the gas ejected from the gas ejection hole is shown.

図2及び図3に示すように、第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12は、それぞれ複数形成されている。第1のガス噴出孔11は、略水平方向(x方向及びy方向)において、ガラス溶融物2の外側周縁部2aの近傍に位置している。具体的には、第1のガス噴出孔11は、略水平方向(x方向及びy方向)において、ガラス溶融物2の外側周縁部2aに沿って円周状に配列されている。第2のガス噴出孔12は、略水平方向(x方向及びy方向)において、ガラス溶融物2の外側周縁部2a近傍の内側に位置している。また、第2のガス噴出孔12は、第1のガス噴出孔11の位置より内側に形成されている。なお、ガラス溶融物2は、図1に示すガラス原料塊1を加熱溶融させた状態のものである。   As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of first gas ejection holes 11 and a plurality of second gas ejection holes 12 are formed. The first gas ejection holes 11 are located in the vicinity of the outer peripheral edge 2a of the glass melt 2 in a substantially horizontal direction (x direction and y direction). Specifically, the first gas ejection holes 11 are arranged circumferentially along the outer peripheral edge 2 a of the glass melt 2 in a substantially horizontal direction (x direction and y direction). The second gas ejection hole 12 is located inside the vicinity of the outer peripheral edge 2a of the glass melt 2 in a substantially horizontal direction (x direction and y direction). The second gas ejection hole 12 is formed on the inner side than the position of the first gas ejection hole 11. The glass melt 2 is in a state where the glass raw material block 1 shown in FIG. 1 is heated and melted.

図2に示すように、本実施形態において、第1のガス噴出孔11の孔径は、第2のガス噴出孔12の孔径より小さくなるように形成されている。これにより、図3に示すように、第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速が、第2のガス噴出孔12から噴出されるガスの流速よりも速くなる。第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速を、第2のガス噴出孔12から噴出されるガスの流速よりも速くすることにより、ガラス溶融物2の外側周縁部2a近傍に、流速が速いガスによる壁を形成することができる。このような壁を形成することにより、ガラス溶融物2をガスの壁の内側に留めることができ、浮遊状態にあるガラス溶融物2が位置ずれして成形部材10のガス噴出面10bなどに接触するのを防止することができる。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the diameter of the first gas ejection hole 11 is formed to be smaller than the diameter of the second gas ejection hole 12. Thereby, as shown in FIG. 3, the flow velocity of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 becomes faster than the flow velocity of the gas ejected from the second gas ejection hole 12. By making the flow velocity of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 faster than the flow velocity of the gas ejected from the second gas ejection hole 12, the flow velocity is increased in the vicinity of the outer peripheral edge 2a of the glass melt 2. Can form walls with fast gas. By forming such a wall, the glass melt 2 can be kept inside the gas wall, and the glass melt 2 in a floating state is displaced to contact the gas ejection surface 10b of the molded member 10 and the like. Can be prevented.

大きなガラス材を製造するため、ガラス溶融物2を大きくすると、ガラス溶融物2が位置ずれして成形部材10などに接触しやすくなる。このため、従来の無容器浮遊法では、大きなガラス材を製造することができないという問題があった。本発明によれば、ガラス溶融物2が大きくなっても、ガラス溶融物2をガスの壁の内側に留め、位置ずれを抑制することができるので、大きなガラス材を製造することができる。   If the glass melt 2 is enlarged in order to produce a large glass material, the glass melt 2 is displaced and easily contacts the molded member 10 and the like. For this reason, the conventional containerless floating method has a problem that a large glass material cannot be produced. According to the present invention, even if the glass melt 2 becomes large, the glass melt 2 can be held inside the gas wall and the displacement can be suppressed, so that a large glass material can be manufactured.

本実施形態において、第1のガス噴出孔11の孔径は、第2のガス噴出孔12の孔径より小さくなるように形成されている。第1のガス噴出孔11の孔径は、第2のガス噴出孔12の孔径の0.05倍〜0.95倍の範囲であることが好ましく、0.1倍〜0.8倍の範囲であることがさらに好ましく、0.2倍〜0.7倍の範囲であることが特に好ましい。このような範囲内とすることにより、ガラス溶融物2の位置ずれをより効果的に抑制することができる。   In the present embodiment, the diameter of the first gas ejection hole 11 is formed to be smaller than the diameter of the second gas ejection hole 12. The diameter of the first gas ejection hole 11 is preferably in the range of 0.05 to 0.95 times the diameter of the second gas ejection hole 12, and in the range of 0.1 to 0.8 times. More preferably, it is in a range of 0.2 to 0.7 times. By setting it as such a range, the position shift of the glass melt 2 can be suppressed more effectively.

第2のガス噴出孔12の孔径は3mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることがさらに好ましく、0.8mm以下であることが特に好ましく、0.5mm以下であることが最も好ましい。また、本実施形態において、第1のガス噴出孔11の孔径は第2のガス噴出孔12よりも小さく設定されており、2.85mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることがさらに好ましく、0.8mm以下であることが特に好ましく、0.4mm以下であることが最も好ましい。但し、第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12の孔径が小さすぎると、ガスが噴出しにくくなる場合がある。従って、第1のガス噴出孔11及び第2のガス噴出孔12の孔径は、0.01mm以上であることが好ましく、0.05mm以上であることがより好ましい。   The diameter of the second gas ejection hole 12 is preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less, further preferably 1 mm or less, particularly preferably 0.8 mm or less, 0.5 mm Most preferably: Moreover, in this embodiment, the hole diameter of the 1st gas ejection hole 11 is set smaller than the 2nd gas ejection hole 12, and it is preferable that it is 2.85 mm or less, and it is more preferable that it is 2 mm or less. It is further preferably 1 mm or less, particularly preferably 0.8 mm or less, and most preferably 0.4 mm or less. However, if the hole diameters of the first gas ejection hole 11 and the second gas ejection hole 12 are too small, it may be difficult to eject the gas. Accordingly, the diameters of the first gas ejection holes 11 and the second gas ejection holes 12 are preferably 0.01 mm or more, and more preferably 0.05 mm or more.

図2に示すように、複数の第2のガス噴出孔12は、それらの中心が正三角格子の各頂点に位置するように設けられている。隣り合う第2のガス噴出孔12の中心間距離は、0.02mm〜4mmであることが好ましく、0.1mm〜2mmであることがより好ましく、0.2mm〜1.6mmであることがさらに好ましく、0.2mm〜0.8mmであることが特に好ましい。また、図2に示すように、複数の第1のガス噴出孔11は、ガラス溶融物2の外側周縁部2aに沿って円周状に配列されている。隣り合う第1のガス噴出孔11の中心間距離は、0.02mm〜15mmであることが好ましく、0.1mm〜7mmであることがより好ましく、0.2mm〜5mmであることがさらに好ましく、0.3mm〜3mmであることが特に好ましく、0.5mm〜1.5mmであることが最も好ましい。なお、複数の第1のガス噴出孔11は、ガラス溶融物2の外側周縁部2aの近傍に、互いに直径の異なる同心円の円周状に複数列設けても良い。   As shown in FIG. 2, the plurality of second gas ejection holes 12 are provided so that their centers are located at the vertices of the equilateral triangular lattice. The distance between the centers of the adjacent second gas ejection holes 12 is preferably 0.02 mm to 4 mm, more preferably 0.1 mm to 2 mm, and further preferably 0.2 mm to 1.6 mm. The thickness is preferably 0.2 mm to 0.8 mm. In addition, as shown in FIG. 2, the plurality of first gas ejection holes 11 are arranged circumferentially along the outer peripheral edge 2 a of the glass melt 2. The distance between the centers of the adjacent first gas ejection holes 11 is preferably 0.02 mm to 15 mm, more preferably 0.1 mm to 7 mm, and further preferably 0.2 mm to 5 mm. It is particularly preferably 0.3 mm to 3 mm, and most preferably 0.5 mm to 1.5 mm. A plurality of first gas ejection holes 11 may be provided in the vicinity of the outer peripheral edge 2a of the glass melt 2 in a plurality of concentric circles having different diameters.

図3に示すように、第1のガス噴出孔11は、ガラス溶融物2の外側周縁部2aの近傍に形成される。ガラス溶融物2の略水平方向(x方向及びy方向)における直径をDとし、第1のガス噴出孔11が配列して形成される円周の略水平方向における直径をdとすると、直径dは、直径Dの0.8倍〜1.5倍であることが好ましく、より好ましくは0.9倍〜1.4倍、さらに好ましくは1.0倍〜1.35倍である。このような範囲内とすることにより、ガラス溶融物2の位置ずれをより効果的に抑制することができる。   As shown in FIG. 3, the first gas ejection hole 11 is formed in the vicinity of the outer peripheral edge 2 a of the glass melt 2. If the diameter of the glass melt 2 in the substantially horizontal direction (x direction and y direction) is D and the diameter in the substantially horizontal direction of the circumference formed by arranging the first gas ejection holes 11 is d, the diameter d Is preferably 0.8 times to 1.5 times the diameter D, more preferably 0.9 times to 1.4 times, and even more preferably 1.0 times to 1.35 times. By setting it as such a range, the position shift of the glass melt 2 can be suppressed more effectively.

第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速は、第2のガス噴出孔12から噴出されるガスの流速の1.1倍〜400倍であることが好ましく、より好ましくは1.5倍〜100倍、さらに好ましくは2倍〜25倍である。このような範囲内とすることにより、ガラス溶融物2の位置ずれをより効果的に抑制することができる。   The flow rate of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 is preferably 1.1 to 400 times, more preferably 1.5 times the flow rate of the gas ejected from the second gas ejection hole 12. Double to 100 times, more preferably 2 to 25 times. By setting it as such a range, the position shift of the glass melt 2 can be suppressed more effectively.

本実施形態においては、第1のガス噴出孔11の孔径を、第2のガス噴出孔12の孔径より小さくすることにより、第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速を、第2のガス噴出孔12から噴出するガスの流速より速くしている。本発明は、これに限定されるものではなく、その他の方法により、第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速を、第2のガス噴出孔12から噴出するガスの流速より速くしてもよい。例えば、第1のガス噴出孔11に供給するガスの流路と、第2のガス噴出孔12に供給するガスの流路を別にし、第1のガス噴出孔11に供給するガスの流速を、第2のガス噴出孔12に供給するガスの流速より速くすることにより、第1のガス噴出孔11から噴出されるガスの流速を、第2のガス噴出孔12から噴出するガスの流速より速くしてもよい。   In the present embodiment, by making the diameter of the first gas ejection hole 11 smaller than the diameter of the second gas ejection hole 12, the flow velocity of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 is changed to the second. The flow velocity of the gas ejected from the gas ejection hole 12 is faster. The present invention is not limited to this, and the flow rate of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 is made higher than that of the gas ejected from the second gas ejection hole 12 by other methods. May be. For example, the flow rate of the gas supplied to the first gas ejection hole 11 is separated from the flow path of the gas supplied to the first gas ejection hole 11 and the flow path of the gas supplied to the second gas ejection hole 12. By making the flow velocity of the gas supplied to the second gas ejection hole 12 faster, the flow velocity of the gas ejected from the first gas ejection hole 11 is made higher than the flow velocity of the gas ejected from the second gas ejection hole 12. May be faster.

また、ガラス溶融物2の外側周縁部2a近傍より外側に、別のガス噴出孔を設けてもよい。このようなガス噴出孔の孔径は、第1のガス噴出孔11と同様の孔径であってもよいし、第2のガス噴出孔12と同様の孔径であってもよいし、これらのガス噴出孔と異なる孔径であってもよい。   Further, another gas ejection hole may be provided outside the vicinity of the outer peripheral edge 2 a of the glass melt 2. The hole diameter of such a gas ejection hole may be the same as that of the first gas ejection hole 11, may be the same as that of the second gas ejection hole 12, or these gas ejections. The hole diameter may be different from the hole.

本発明によれば、無容器浮遊法により、大きなガラス材を製造することができる。したがって、網目形成酸化物を含まないような、容器を用いた溶融法によってはガラス化しない組成を有するガラスについて、大きなガラス材を製造することができる。このようなガラスとしては、例えば、テルビウム−ホウ酸複合酸化物系ガラス材、チタン酸バリウム系ガラス材、ランタン−ニオブ複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−アルミニウム複合酸化物系ガラス材、ランタン−ニオブ−タンタル複合酸化物系ガラス材、ランタン−タングステン複合酸化物系ガラス材、ランタン−チタン複合酸化物ガラス材、ランタン−チタン−ジルコニア複合酸化物ガラス材等が挙げられる。   According to the present invention, a large glass material can be produced by a containerless floating method. Therefore, a large glass material can be produced for glass having a composition that does not include a network-forming oxide and does not vitrify by a melting method using a container. Examples of such glasses include terbium-boric acid composite oxide glass materials, barium titanate glass materials, lanthanum-niobium composite oxide glass materials, lanthanum-niobium-aluminum composite oxide glass materials, and lanthanum. -Niobium-tantalum composite oxide glass material, lanthanum-tungsten composite oxide glass material, lanthanum-titanium composite oxide glass material, lanthanum-titanium-zirconia composite oxide glass material, and the like.

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail on the basis of specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention. Is possible.

(実施例1)
まず、原料粉末を秤量、混合した後、1000℃前後の温度で仮焼きすることで混合粉末を焼結させた。焼結体から所望の体積となる量に切り出し、ガラス原料塊1を作製した。
Example 1
First, after weighing and mixing the raw material powder, the mixed powder was sintered by calcining at a temperature around 1000 ° C. The glass raw material lump 1 was produced by cutting the sintered body into a desired volume.

次に、図1及び2に準じたガラス材の製造装置を用いて、以下の条件で、ガラス原料塊1をガス噴出面10bの上方に浮上させた状態で、出力100Wの二酸化炭素レーザーを照射し、ガラス原料塊1を加熱溶融させた。その後、レーザー照射を停止し、冷却させた。その結果、直径が8.32mmのガラス材が得られた。   Next, using a glass material manufacturing apparatus according to FIGS. 1 and 2, irradiation with a carbon dioxide laser with an output of 100 W is performed with the glass raw material lump levitated above the gas ejection surface 10b under the following conditions. The glass raw material lump 1 was heated and melted. Thereafter, the laser irradiation was stopped and cooled. As a result, a glass material having a diameter of 8.32 mm was obtained.

ガラス組成(モル比):0.6・Tb−0.3・B−0.1・SiO
第2のガス噴出孔12の孔径:0.3mm
第1のガス噴出孔11の孔径:0.1mm
第1のガス噴出孔11の位置:ガラス溶融物2の直径の1.2倍
ガラス溶融物2の直径:8.35mm
第2のガス噴出孔12の数:350
第1のガス噴出孔11の数:30
加熱温度:1850℃
ガス:窒素ガス
Glass composition (molar ratio): 0.6 · Tb 2 O 3 −0.3 · B 2 O 3 −0.1 · SiO 2
Hole diameter of second gas ejection hole 12: 0.3 mm
Hole diameter of the first gas ejection hole 11: 0.1 mm
Position of first gas ejection hole 11: 1.2 times the diameter of glass melt 2 Diameter of glass melt 2: 8.35 mm
Number of second gas ejection holes 12: 350
Number of first gas ejection holes 11: 30
Heating temperature: 1850 ° C
Gas: Nitrogen gas

(実施例2)
以下の条件としたこと以外は、実施例1と同様の製造工程を行った。その結果、直径が8.51mmのガラス材が得られた。
(Example 2)
A manufacturing process similar to that in Example 1 was performed except that the following conditions were adopted. As a result, a glass material having a diameter of 8.51 mm was obtained.

ガラス組成(モル比):0.6・Tb−0.3・B−0.1・SiO
第2のガス噴出孔12の孔径:0.5mm
第1のガス噴出孔11の孔径:0.4mm
第1のガス噴出孔11の位置:ガラス溶融物の直径の1.1倍
ガラス溶融物2の直径:8.55mm
第2のガス噴出孔12の数:185
第1のガス噴出孔11の数:15
加熱温度:1850℃
ガス:窒素ガス
Glass composition (molar ratio): 0.6 · Tb 2 O 3 −0.3 · B 2 O 3 −0.1 · SiO 2
Hole diameter of second gas ejection hole 12: 0.5 mm
Hole diameter of the first gas ejection hole 11: 0.4 mm
Position of first gas ejection hole 11: 1.1 times the diameter of glass melt Diameter of glass melt 2: 8.55 mm
Number of second gas ejection holes 12: 185
Number of first gas ejection holes 11: 15
Heating temperature: 1850 ° C
Gas: Nitrogen gas

(実施例3)
以下の条件としたこと以外は、実施例1と同様の製造工程を行った。その結果、直径が9.23mmのガラス材が得られた。
(Example 3)
A manufacturing process similar to that in Example 1 was performed except that the following conditions were adopted. As a result, a glass material having a diameter of 9.23 mm was obtained.

ガラス組成(モル比):0.6・Tb−0.3・B−0.1・SiO
第2のガス噴出孔12の孔径:0.5mm
第1のガス噴出孔11の孔径:0.3mm
第1のガス噴出孔11の位置:ガラス溶融物の直径の1.0倍
ガラス溶融物2の直径:9.30mm
第2のガス噴出孔12の数:120
第1のガス噴出孔11の数:32
加熱温度:1850℃
ガス:窒素ガス
Glass composition (molar ratio): 0.6 · Tb 2 O 3 −0.3 · B 2 O 3 −0.1 · SiO 2
Hole diameter of second gas ejection hole 12: 0.5 mm
Hole diameter of the first gas ejection hole 11: 0.3 mm
Position of the first gas ejection hole 11: 1.0 times the diameter of the glass melt Diameter of the glass melt 2: 9.30 mm
Number of second gas ejection holes 12: 120
Number of first gas ejection holes 11: 32
Heating temperature: 1850 ° C
Gas: Nitrogen gas

(比較例)
全てのガス噴出孔の孔径を0.3mmに揃えた以外は、実施例1と同様の製造工程を行った。その結果、直径が5.32mmまでのガラス材を作製することができたが、6mm以上のガラス材は作製することができなかった。
(Comparative example)
A manufacturing process similar to that in Example 1 was performed except that the diameters of all the gas ejection holes were set to 0.3 mm. As a result, a glass material having a diameter up to 5.32 mm could be produced, but a glass material having a diameter of 6 mm or more could not be produced.

1…ガラス原料塊
2…ガラス溶融物
2a…外側周縁部
10…成形部材
10a…ガス噴出部
10b…ガス噴出面
11…第1のガス噴出孔
12…第2のガス噴出孔
20…レーザー照射装置
21…ガス供給手段
22…ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass raw material lump 2 ... Glass melt 2a ... Outer peripheral part 10 ... Forming member 10a ... Gas ejection part 10b ... Gas ejection surface 11 ... 1st gas ejection hole 12 ... 2nd gas ejection hole 20 ... Laser irradiation apparatus 21 ... Gas supply means 22 ... Gas

Claims (5)

ガラス原料塊を略垂直方向に浮遊させた状態で、加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する方法であって、
前記ガラス原料塊を浮遊させて溶融した状態において前記ガラス原料塊の溶融物の略水平方向の外側周縁部近傍に位置する複数の第1のガス噴出孔と、前記外側周縁部近傍より内側に位置する複数の第2のガス噴出孔とが形成された成形部材を準備する工程と、
前記ガラス原料塊を前記成形部材の上に配置する工程と、
前記第1のガス噴出孔及び前記第2のガス噴出孔からガスを噴出することにより、前記ガラス原料塊を浮遊させた状態で加熱溶融し、その後冷却する工程とを備え、
前記第1のガス噴出孔から噴出されるガスが、前記第2のガス噴出孔から噴出するガスより速い流速で噴出される、ガラス材の製造方法。
In a state where the glass raw material lump is suspended in a substantially vertical direction, it is a method for producing a glass material by cooling after heating and melting,
In a state where the glass raw material lump is floated and melted, a plurality of first gas ejection holes located in the vicinity of the outer peripheral edge in the substantially horizontal direction of the melt of the glass raw material lump, and located inside the vicinity of the outer peripheral edge Preparing a molded member formed with a plurality of second gas ejection holes;
Arranging the glass raw material lump on the molded member;
A step of heating and melting the glass raw material lump in a suspended state by ejecting gas from the first gas ejection hole and the second gas ejection hole, and then cooling it,
The method for producing a glass material, wherein the gas ejected from the first gas ejection hole is ejected at a flow rate faster than the gas ejected from the second gas ejection hole.
前記溶融物の略水平方向の直径の0.8倍〜1.5倍の位置に前記第1のガス噴出孔が形成されている、請求項1に記載のガラス材の製造方法。 The manufacturing method of the glass material of Claim 1 with which the said 1st gas ejection hole is formed in the position 0.8 times-1.5 times the diameter of the substantially horizontal direction of the said melt. 前記第1のガス噴出孔が円周状に配列されている、請求項1または2に記載のガラス材の製造方法。 The manufacturing method of the glass material of Claim 1 or 2 with which the said 1st gas ejection hole is arranged circumferentially. 前記第1のガス噴出孔の孔径を、前記第2のガス噴出孔の孔径より小さくすることにより、前記第1のガス噴出孔から噴出されるガスが、前記第2のガス噴出孔から噴出するガスより速い流速で噴出される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス材の製造方法。   By making the diameter of the first gas ejection hole smaller than the diameter of the second gas ejection hole, the gas ejected from the first gas ejection hole is ejected from the second gas ejection hole. The method for producing a glass material according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass material is ejected at a flow rate faster than gas. ガラス原料塊をガスにより略垂直方向に浮遊させた状態で、加熱溶融した後に冷却してガラス材を製造する装置であって、
前記ガラス原料塊を浮遊させて溶融した状態において前記ガラス原料塊の溶融物の略水平方向の外側周縁部近傍に位置する複数の第1のガス噴出孔と、前記外側周縁部近傍より内側に位置する複数の第2のガス噴出孔とが形成された成形部材と、
前記第1のガス噴出孔及び前記第2のガス噴出孔にガスを供給するガス供給手段と、 前記ガラス原料塊を加熱する加熱手段とを備え、
前記第1のガス噴出孔の孔径が、前記第2のガス噴出孔の孔径より小さい、ガラス材の製造装置。
An apparatus for producing a glass material by cooling after heating and melting in a state where a glass raw material lump is suspended in a gas in a substantially vertical direction,
In a state where the glass raw material lump is floated and melted, a plurality of first gas ejection holes located in the vicinity of the outer peripheral edge in the substantially horizontal direction of the melt of the glass raw material lump, and located inside the vicinity of the outer peripheral edge A molded member formed with a plurality of second gas ejection holes,
A gas supply means for supplying gas to the first gas ejection hole and the second gas ejection hole; and a heating means for heating the glass raw material lump.
The glass material manufacturing apparatus, wherein a diameter of the first gas ejection hole is smaller than a diameter of the second gas ejection hole.
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