JP6699293B2 - Glass material manufacturing method and 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 manufacturing method and a manufacturing apparatus for glass materials 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 conducted as a method for manufacturing a glass material. For example, in
引用文献1に開示された方法では、ガス浮遊炉の底部に設けた1つの孔からガスを噴出させることによりガラス原料塊を浮遊させた状態で、レーザービームをガラス原料塊の上下方向から照射して加熱溶融させている。したがって、下方向から照射するレーザービームは、ガス浮遊炉のガス噴出孔を通して出射されていると考えられる。
In the method disclosed in the cited
しかしながら、1つのガス噴出孔を通してレーザービームを出射する場合、以下のような課題があることを本発明者らは見出した。すなわち、レーザービームが照射されたガラス原料塊の部分は、加熱溶融されて粘度が低くなっているため、この部分に噴出したガスが当たると変形しやすくなる。その結果、ガラス原料塊の外周面に沿ってガスが均等に分散されにくくなり、ガラス原料塊の浮遊状態が不安定になるという課題が存在する。 However, the present inventors have found that the following problems occur when the laser beam is emitted through one gas ejection hole. That is, since the portion of the glass raw material lump irradiated with the laser beam is melted by heating and has a low viscosity, when the gas ejected onto this portion is easily deformed. As a result, it becomes difficult for the gas to be uniformly dispersed along the outer peripheral surface of the glass raw material lump, and the floating state of the glass raw material lump becomes unstable.
本発明の目的は、ガス噴出孔を通してレーザービームを出射させても、ガラス原料塊を安定して浮遊させることができ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。 It is an object of the present invention to provide a glass material manufacturing method and manufacturing apparatus capable of stably suspending a glass raw material lump even when a laser beam is emitted through a gas ejection hole.
本発明の製造方法は、ガラス原料塊を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、下方から上方に向かってガスを噴出させてガラス原料塊を浮遊させる複数の第1の孔と、ガスを噴出させるとともに、下方からガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させる第2の孔とを有する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し、第1の孔及び第2の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、レーザービームを第2の孔を通過させてガラス原料塊に照射し、ガラス原料塊を加熱溶融する工程とを備えることを特徴としている。 The manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a glass material by heating and melting the glass raw material lump in a suspended state, and then cooling the glass raw material lump, in which the glass raw material lump is floated by jetting gas upward from below. A step of preparing a molding member having a plurality of first holes and a second hole through which a gas is ejected and through which a laser beam irradiated to the glass raw material block from below is passed; The glass raw material lump is arranged above, and the laser beam is passed through the second hole to irradiate the glass raw material lump in a state where the glass raw material lump is suspended by ejecting gas from the first hole and the second hole, And a step of heating and melting the glass raw material lump.
本発明においては、第2の孔が成形部材の中央部に形成されており、第1の孔が第2の孔より外側に形成されていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the second hole is formed in the central portion of the molding member and the first hole is formed outside the second hole.
本発明において、第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径より大きいことが好ましい。この場合、例えば、第2の孔の孔径は、第1の孔の孔径の1.1〜10倍であることが好ましい。 In the present invention, the hole diameter of the second hole is preferably larger than the hole diameter of the first hole. In this case, for example, the hole diameter of the second hole is preferably 1.1 to 10 times the hole diameter of the first hole.
本発明においては、成形部材が多孔質材料から構成されていてもよい。この場合、第1の孔は、多孔質材料の連通孔であることが好ましい。 In the present invention, the molding member may be made of a porous material. In this case, it is preferable that the first holes are communicating holes of the porous material.
本発明の製造装置は、ガラス原料塊を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、下方から上方に向かってガスを噴出させてガラス原料塊を浮遊させる複数の第1の孔と、ガスを噴出させるとともに、下方からガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させる第2の孔とを有する成形部材と、第1の孔及び第2の孔にガスを供給するガス供給手段と、レーザービームを出射するレーザー光源とを備え、成形部材の上に配置されたガラス原料塊に向かって、第1の孔及び第2の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、レーザー光源からのレーザービームを第2の孔を通過させ、ガラス原料塊に照射して加熱溶融することを特徴としている。 The manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for manufacturing a glass material by heating and melting the glass raw material lump in a suspended state and then cooling the glass raw material lump, in which the glass raw material lump is floated by ejecting gas from below to above. A molding member having a plurality of first holes and a second hole through which a gas is ejected and through which a laser beam irradiated to the glass raw material lump from below passes, and a gas in the first hole and the second hole. By supplying gas from the first hole and the second hole toward the glass raw material lump placed on the molding member, the gas supply unit for supplying the gas and the laser light source for emitting the laser beam are provided. The glass raw material lump is floated, the laser beam from the laser light source is passed through the second hole, and the glass raw material lump is irradiated and heated and melted.
本発明によれば、ガス噴出孔を通してレーザービームを出射させても、ガラス原料塊を安定して浮遊させることができる。 According to the present invention, even if a laser beam is emitted through the gas ejection holes, the glass raw material lump can be stably suspended.
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. In each drawing, members having substantially the same function may be referred to by the same reference numeral.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の製造方法(製造装置)を示す模式的断面図である。図1に示すように、本実施形態のガラス材製造装置1において、ガラス原料塊2は、成形部材10の成形面10aの上方に浮遊した状態で配置されている。成形面10aは、凹球面状または凹非球面状に設けられていることが好ましい。成形面10aには、ガス4を下方から上方に向かって噴出する第1の孔11及び第2の孔12が形成されている。第1の孔11及び第2の孔12からガス4が噴出することにより、ガラス原料塊2が上方に浮遊している。第1の孔11及び第2の孔12に、ガスボンベなどのガス供給手段3からガス4が供給されることにより、第1の孔11及び第2の孔12からガス4が噴出する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing method (manufacturing apparatus) of the first embodiment. As shown in FIG. 1, in the glass
ガス4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
図2は、図1に示す第1の実施形態における第1の孔11及び第2の孔12を示す平面図である。図2に示すように、第2の孔12は成形部材10の成形面10aの中央部に形成されており、第1の孔11は第2の孔12より外側に複数形成されている。本実施形態において、第2の孔12は成形面10a内に1つ形成されている。第1の孔11は、二点鎖線で示す領域13内で形成されている。直径D1は、領域13の直径を示しており、直径D0は、成形面10aの直径を示している。本実施形態では、第1の孔11の孔径と第2の孔12の孔径とは、実質的に同じになるように形成されている。
FIG. 2 is a plan view showing the
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。
The molded
図1に示すように、第1の孔11及び第2の孔12からガス4を噴出させることによりガラス原料塊2を浮遊させた状態で、加熱手段であるレーザー光源5からのレーザービーム6を、第2の孔12を通過させてガラス原料塊2に照射する。また、本実施形態では、加熱手段であるレーザー光源7をガラス原料塊2の上方にも設けており、レーザー光源7からのレーザービーム8もガラス原料塊2に照射する。レーザービーム6及び8を照射することによりガラス原料塊2を加熱溶融してガラス化し、その後、冷却することでガラス材を得ることができる。ガラス原料塊2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4の噴出を継続し、ガラス原料塊2またはガラス材が成形面10aに接触しないようにすることが好ましい。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態では、下方からのレーザービーム6とともに、上方からのレーザービーム8もガラス原料塊2に照射しているが、下方からのレーザービーム6のみをガラス原料塊2に照射してもよい。
In this embodiment, the glass
図8は、比較例の製造方法(製造装置)を示す模式的断面図である。図8に示すように、この比較例では、成形部材30の中央部にガス噴出孔31が1つだけ形成されている。つまりこの装置は、特許文献1と同様に、ガス噴出孔31からガス4を噴出させてガラス原料塊2を浮遊させるとともに、ガス噴出孔31を通過させてレーザービーム6をガラス原料塊2に照射するようになっている。このため、ガラス原料塊2のレーザー被照射部2aは、レーザービーム6の照射により加熱溶融されて粘度が低下し、粘度が低下したレーザー被照射部2aにガス噴出孔31から噴出したガス4が当たる。レーザー被照射部2aに噴出したガス4が当たると、粘度が低くなっているため変形しやすく、ガラス原料塊2の外周面に沿ってガス4が均等に分散されにくくなる。このため、ガラス原料塊2の浮遊状態が不安定になり、ガラス原料塊2が成形部材30と接触してしまうおそれが生じる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing method (manufacturing apparatus) of a comparative example. As shown in FIG. 8, in this comparative example, only one
これに対し、本実施形態では、ガス4を噴出するためだけの第1の孔11が複数設けられている。このため、第1の孔11から噴出したガス4により、ガラス原料塊2の浮遊状態を安定に保つことができる。特に、本実施形態では、第2の孔12の周囲に複数の第1の孔11が設けられているので、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定に保つことができる。
On the other hand, in the present embodiment, the plurality of
上述のように、本実施形態では、第1の孔11の孔径と第2の孔12の孔径とは、実質的に同じになるように形成されている。第1の孔11及び第2の孔12の孔径が大きすぎると、ガス噴出の流速が小さくなり、ガラス原料塊2を十分に浮遊させることができない場合がある。このため、第1の孔11及び第2の孔12の孔径は、2mm以下であることが好ましく、1.5mm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、0.5mm以下であることが特に好ましい。但し、第1の孔11及び第2の孔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。また、レーザービーム6が第2の孔12を通過しにくくなる。従って、第1の孔11及び第2の孔12の孔径は、0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましい。
As described above, in the present embodiment, the hole diameter of the
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態の製造方法(製造装置)における成形部材を示す模式的断面図である。図3に示すように、本実施形態では、第2の孔12の孔径を第1の孔11の孔径よりも大きくしている。第1の実施形態と同様に、第2の孔12は成形部材10の成形面10aの中央部に形成されており、第1の孔11は第2の孔12より外側に複数形成されている。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a molded member in the manufacturing method (manufacturing apparatus) of the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the hole diameter of the
図4は、図3に示す第2の実施形態における第1の孔11及び第2の孔12を示す平面図である。図4に示されるように、本実施形態において、第2の孔12の孔径は第1の孔11の孔径より大きく、第2の孔12の周囲に複数の第1の孔11が形成されている。また、本実施形態では、第2の孔12に近い領域において第1の孔11が密集して形成されている。なお、図4においては、直径D1及び直径D0を図示していないが、図2と同様に、直径D1は領域13の直径であり、直径D0は成形面10aの直径である。
FIG. 4 is a plan view showing the
本実施形態では、上述のように、第2の孔12の孔径を第1の孔11の孔径より大きくしている。これにより、第2の孔12から噴出するガス4の流速を、第1の孔11から噴出するガス4の流速より遅くすることができる。その結果、ガラス原料塊2の変形が抑制され、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定にすることができる。また、第2の孔12の孔径を第1の孔11の孔径より大きくすることにより、レーザービーム6の光路を調整しやすくなる。
In the present embodiment, as described above, the hole diameter of the
第2の孔12の孔径は、第1の孔11の孔径の1.1〜10倍であることが好ましく、1.5〜8倍であることがより好ましく、2〜5倍であることがさらに好ましい。第2の孔12の孔径が大きくなりすぎると、ガラス原料塊2の浮遊状態が不安定になる傾向がある。
The hole diameter of the
第1の孔11の孔径の実際的な寸法は、第1の実施形態に例示した寸法と同様であることが好ましい。本実施形態において、第2の孔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、1.8mm以下であることがさらに好ましく、1.5mm以下であることが特に好ましく、1.2mm以下であることが最も好ましい。第2の孔12の孔径は、0.3mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましく、0.8mm以上であることがさらに好ましい。
The practical size of the hole diameter of the
本実施形態においても、第1の孔11が複数設けられているため、第1の孔11から噴出したガス4により、ガラス原料塊2の浮遊状態を安定に保つことができる。また、第2の孔12の周囲に複数の第1の孔11が設けられているので、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定に保つことができる。
Also in the present embodiment, since the plurality of
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態の製造方法(製造装置)における成形部材を示す模式的断面図である。図6は、図5に示す第3の実施形態における第1の孔11及び第2の孔12を示す平面図である。図5及び図6に示すように、本実施形態では、成形面10aの中央部に1つの第1の孔11を形成し、その周囲に4つの第2の孔12を形成している。さらに第2の孔12の周囲に複数の第1の孔11を形成している。なお、図6においては、直径D1及び直径D0を図示していないが、図2と同様に、直径D1は領域13の直径であり、直径D0は成形面10aの直径である。
(Third Embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a molded member in the manufacturing method (manufacturing apparatus) of the third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing the
本実施形態に示すように、本発明においては、第2の孔12を複数形成してもよい。第2の孔12を複数形成することにより、複数のレーザービーム6を下方から照射することができるので、ガラス原料塊2の加熱溶融状態をより制御しやすくなる。複数のレーザービーム6は、別々のレーザー光源から出射されたものであってもよいし、1つのレーザー光源から出射されたものをビームスプリッターなどで分割したものであってもよい。
As shown in this embodiment, a plurality of
本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、第2の孔12の孔径を第1の孔11の孔径より大きくしている。したがって、第2の孔12から噴出するガス4の流速を、第1の孔11から噴出するガス4の流速より遅くすることができ、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定にすることができる。また、第2の孔12の孔径を第1の孔11の孔径より大きくすることにより、第2の孔12の孔径を相対的に大きくすることができるので、レーザービーム6の光路を調整しやすくなる。
Also in the present embodiment, the hole diameter of the
第1の孔11及び第2の孔12の孔径の寸法は、第2の実施形態と同様であることが好ましい。
The hole diameters of the
本実施形態においても、第1の孔11が複数設けられているため、第1の孔11から噴出したガス4により、ガラス原料塊2の浮遊状態を安定に保つことができる。また、第2の孔12の周囲に複数の第1の孔11が設けられているので、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定に保つことができる。
Also in the present embodiment, since the plurality of
(第4の実施形態)
図7は、本発明の第4の実施形態の製造方法(製造装置)における成形部材を示す模式的断面図である。本実施形態において、成形部材10は、連通孔を有する多孔質材料から構成されている。図7に示すように、成形部材10は、その周囲に設けられた保持部材14によって保持されている。また、保持部材14を設けることによって、ガス4が成形部材10の連通孔を通り成形部材10の側方から漏れないように遮蔽している。成形面10aの中央部には、第2の孔12が形成されている。
(Fourth Embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a molded member in the manufacturing method (manufacturing apparatus) of the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the molding
本実施形態においては、第2の孔12の周囲に存在している成形部材10の連通孔が、第1の孔11を構成している。第1の孔11を構成している連通孔は、成形部材10の下方から上方に向かって連なっている孔である。成形部材10の下方に供給されたガス4は、この連通孔を通り、成形面10aの上方に噴出する。また、成形部材10の下方に供給されたガス4は、第2の孔12を通ることによっても、成形面10aの上方に噴出する。
In the present embodiment, the communication holes existing around the
成形部材10を構成する多孔質材料としては、炭化ケイ素などの炭化物、窒化物、酸化物などの多孔質セラミック材料を用いることができる。
As the porous material forming the molded
第2の孔12の孔径の寸法は、例えば、第2の実施形態と同様にすることができる。第1の孔11を構成している連通孔の孔径は、1〜200μmであることが好ましく、5〜100μmであることがより好ましい。また、多孔質材料の気孔率は30〜60%であることが好ましく、35〜55%であることがより好ましい。連通孔の孔径が小さすぎる、あるいは多孔質材料の気孔率が低すぎると、ガスが噴出しにくくなる場合がある。一方、連通孔の孔径が大きすぎる、あるいは多孔質材料の気孔率が高すぎると、ガス噴出の流速が小さくなり、ガラス原料塊2を十分に浮遊させることができない場合がある。
The size of the hole diameter of the
本実施形態においては、多孔質材料の連通孔を第1の孔11としているので、第2の孔12の孔径は第1の孔11の孔径より大きくなっている。このため、第2の孔12から噴出するガス4の流速を、第1の孔11から噴出するガス4の流速より遅くすることができ、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定にすることができる。また、第2の孔12の孔径を相対的に大きくすることができるので、レーザービーム6の光路を調整しやすくなる。
In this embodiment, since the communication hole of the porous material is the
本実施形態においては、多孔質材料の連通孔を第1の孔11としているので、第1の孔11が多数設けられている。このため、第1の孔11から噴出したガス4により、ガラス原料塊2の浮遊状態を安定に保つことができる。また、第2の孔12の周囲に多数の第1の孔11が設けられているので、ガラス原料塊2の浮遊状態をより安定に保つことができる。
In the present embodiment, since the communication holes of the porous material are the
なお、上記各実施形態において、複数形成されている第1の孔11は、必ずしも互いに同じ孔径である必要はなく、互いに異なっていてもよい。
In addition, in each of the above-described embodiments, the plurality of formed
第2〜第4の実施形態では、下方からのレーザービーム6のみをガラス原料塊2に照射しているが、これらの実施形態においても、第1の実施形態と同様に、下方からのレーザービーム6とともに、上方からのレーザービーム8をガラス原料塊2に照射してもよい。
In the second to fourth embodiments, only the
本発明によれば、無容器浮遊法によりガラス材を製造することができるので、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、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, since a glass material can be produced by a containerless floating method, a glass material having a composition that does not vitrify by a melting method using a container, such as not containing a network-forming oxide, is a glass material. Can be manufactured. Examples of such glass include terbium-boric acid composite oxide-based glass material, barium titanate-based glass material, lanthanum-niobium composite oxide-based glass material, lanthanum-niobium-aluminum composite oxide-based glass material, 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 based on specific examples, but the present invention is not limited to the following examples, and is appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. It is possible to
(実施例1)
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原料粉末を焼結させた。焼結体から所望の量を切り出し、ガラス原料塊2を作製した。ガラス原料塊2のガラス組成は、18モル%La2O3−82モル%TiO2である。
(Example 1)
The raw material powders were weighed and mixed, and then calcined at a temperature of around 1000° C. to sinter the raw material powders. A desired amount of glass
次に、図1及び図2に示す第1の実施形態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2を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。
Next, the glass material was manufactured by heating and melting the glass
まず、0.25gのガラス原料塊2を成形部材10の成形面10aの上に配置した。次に、ガス供給手段3から第1の孔11及び第2の孔12にガス4を供給し、ガラス原料塊2を成形面10aの上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源5から第2の孔12を通過させてレーザービーム6をガラス原料塊2に照射するとともに、上方のレーザー光源7からのレーザービーム8をガラス原料塊2に照射して、ガラス原料塊2を加熱溶融させた。レーザービーム6及び8はそれぞれ、1W/秒で出力を上昇させ、出力30W(合計60W)となった時点で15秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。
First, 0.25 g of the glass
その後、ガラス原料塊2の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は4.1mmであった。
After that, the glass material was obtained by cooling the melt of the glass
第1の孔11及び第2の孔12の位置及び寸法は、以下の通りである。
The positions and dimensions of the
成形面10aの直径D0:14mm
第1の孔11が形成される領域13の直径D1:13mm
第1の孔11の孔径:0.3mm
第1の孔11の数:253
第2の孔12が形成される位置:成形面10aの中央部
第2の孔12の孔径:0.3mm
第2の孔12の数:1
ガス4:窒素ガス
Diameter D 0 of
Diameter D 1 of region 13 in which
Hole diameter of the first hole 11: 0.3 mm
Number of first holes 11: 253
Position where the
Number of second holes 12: 1
Gas 4: Nitrogen gas
(実施例2)
実施例1と同様の方法で調製したガラス原料塊2を用い、図3及び図4に示す第2の実施形態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2を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。
(Example 2)
Using the glass
まず、0.28gのガラス原料塊2を成形部材10の成形面10aの上に配置した。次に、ガス供給手段から第1の孔11及び第2の孔12にガス4を供給し、ガラス原料塊2を成形面10aの上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源から第2の孔12を通過させてレーザービーム6をガラス原料塊2に照射して、ガラス原料塊2を加熱溶融させた。レーザービーム6は、2W/秒で出力を上昇させ、出力65Wとなった時点で15秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。
First, 0.28 g of the glass
その後、ガラス原料塊2の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は4.4mmであった。
After that, the glass material was obtained by cooling the melt of the glass
第1の孔11及び第2の孔12の位置及び寸法は、以下の通りである。
The positions and dimensions of the
成形面10aの直径D0:14mm
第1の孔11が形成される領域13の直径D1:12mm
第1の孔11の孔径:0.3mm
第1の孔11の数:374
第2の孔12が形成される位置:成形面10aの中央部
第2の孔12の孔径:1.5mm
第2の孔12の数:1
ガス4:窒素ガス
Diameter D 0 of
Diameter D 1 of region 13 in which
Hole diameter of the first hole 11: 0.3 mm
Number of first holes 11: 374
Position where the
Number of second holes 12: 1
Gas 4: Nitrogen gas
(実施例3)
実施例1と同様の方法で調製したガラス原料塊2を用い、図5及び図6に示す第3の実施形態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2を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。
(Example 3)
Using the glass
まず、0.2gのガラス原料塊2を成形部材10の成形面10aの上に配置した。次に、ガス供給手段から第1の孔11及び第2の孔12にガス4を供給し、ガラス原料塊2を成形面10aの上方に浮遊させた。この状態で、下方から4つのレーザービーム6をそれぞれ第2の孔12を通過させてガラス原料塊2に照射して、ガラス原料塊2を加熱溶融させた。4つのレーザービーム6はそれぞれ、1W/秒で出力を上昇させ、出力14W(合計56W)となった時点で15秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。
First, 0.2 g of the glass
その後、ガラス原料塊2の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は3.5mmであった。
After that, the glass material was obtained by cooling the melt of the glass
第1の孔11及び第2の孔12の位置及び寸法は、以下の通りである。
The positions and dimensions of the
成形面10aの直径D0:11mm
第1の孔11が形成される領域13の直径D1:8mm
第1の孔11の孔径:0.2mm
第1の孔11の数:245
第2の孔12が形成される位置:成形面10aの中心から0.9mm離れた位置であって、正方形の各頂点に該当する位置
第2の孔12の孔径:0.8mm
第2の孔12の数:4
ガス4:窒素ガス
Diameter D 0 of forming
Diameter D 1 of region 13 in which
Hole diameter of the first hole 11: 0.2 mm
Number of first holes 11: 245
Position where the
Number of second holes 12: 4
Gas 4: Nitrogen gas
(実施例4)
実施例1と同様の方法で調製したガラス原料塊2を用い、図7に示す第4の実施形態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2を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。
(Example 4)
Using the glass
まず、0.15gのガラス原料塊2を成形部材10の成形面10aの上に配置した。成形部材10としては、炭化ケイ素多孔質体(連通孔の孔径5〜50μm、気孔率40%)を用いた。次に、ガス供給手段から第2の孔12が形成された成形部材10にガス4を供給し、ガラス原料塊2を成形面10aの上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源から第2の孔12を通過させてレーザービーム6をガラス原料塊2に照射して、ガラス原料塊2を加熱溶融させた。レーザービーム6は、1W/秒で出力を上昇させ、出力50Wとなった時点で15秒間その出力を保持し、その後レーザー照射を停止した。
First, 0.15 g of the glass
その後、ガラス原料塊2の溶融物を冷却させることにより、ガラス材を得た。得られたガラス材の直径は2.8mmであった。
After that, the glass material was obtained by cooling the melt of the glass
第2の孔12の位置及び寸法は、以下の通りである。
The position and size of the
成形面10aの直径D0:10mm
第2の孔12が形成される位置:成形面10aの中央部
第2の孔12の孔径:1.2mm
第2の孔12の数:1
ガス4:窒素ガス
Diameter D 0 of
Position where the
Number of second holes 12: 1
Gas 4: Nitrogen gas
(比較例1)
実施例1と同様の方法で調製したガラス原料塊2を用い、図8に示す比較例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2を加熱溶融することによりガラス材を作製した。具体的な手順を以下に示す。
(Comparative Example 1)
By using the glass
まず、0.12gのガラス原料塊2を成形部材30の上に配置した。次に、ガス供給手段からガス噴出孔31にガス4を供給し、ガラス原料塊2を成形部材30の上方に浮遊させた。この状態で、下方のレーザー光源からガス噴出孔31を通過させてレーザービーム6をガラス原料塊2に照射して、ガラス原料塊2を加熱溶融させた。レーザービーム6は、2W/秒で出力を上昇させ、出力50Wとなった時点でその出力を保持した。しかしながら、ガラス原料塊2の溶融物の浮遊状態が不安定となり、成形部材30と接触してしまい、所望のガラス材は得られなかった。
First, 0.12 g of the glass
ガス噴出孔31の位置及び寸法は、以下の通りである。 The positions and dimensions of the gas ejection holes 31 are as follows.
ガス噴出孔31が形成される位置:成形部材30の中央部
ガス噴出孔31の孔径:1mm
ガス噴出孔31の数:1
ガス4:窒素ガス
Position where the
Number of gas ejection holes 31: 1
Gas 4: Nitrogen gas
1…ガラス材製造装置
2…ガラス原料塊
2a…レーザー被照射部
3…ガス供給手段
4…ガス
5…レーザー光源
6…レーザービーム
7…レーザー光源
8…レーザービーム
10…成形部材
10a…成形面
11…第1の孔
12…第2の孔
13…領域
14…保持部材
30…成形部材
31…ガス噴出孔
D0…成形面10aの直径
D1…領域13の直径
DESCRIPTION OF
Claims (7)
下方から上方に向かってガスを噴出させて前記ガラス原料塊を浮遊させる複数の第1の孔と、前記ガスを噴出させるとともに、下方から前記ガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させる第2の孔とを有する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し、前記第1の孔及び前記第2の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、前記レーザービームを前記第2の孔を通過させて前記ガラス原料塊に照射し、前記ガラス原料塊を加熱溶融する工程とを備え、
前記第2の孔の孔径は、前記第1の孔の孔径より大きい、ガラス材の製造方法。 A method for producing a glass material by cooling after heating and melting a glass raw material lump in a suspended state,
A plurality of first holes for ejecting gas upward from below to suspend the glass raw material mass; and second for ejecting the gas and passing a laser beam irradiated to the glass raw material mass from below. A step of preparing a molded member having a hole of
The glass raw material lump is placed on the forming member, and gas is ejected from the first hole and the second hole to suspend the glass raw material lump in the state where the glass raw material lump is suspended. Irradiating the glass raw material lump through two holes to heat and melt the glass raw material lump ,
The glass material manufacturing method, wherein the second hole has a larger diameter than the first hole .
下方から上方に向かってガスを噴出させて前記ガラス原料塊を浮遊させる複数の第1の孔と、前記ガスを噴出させるとともに、下方から前記ガラス原料塊に照射されるレーザービームを通過させる第2の孔とを有し、前記第2の孔の孔径は、前記第1の孔の孔径より大きい成形部材と、
前記第1の孔及び前記第2の孔に前記ガスを供給するガス供給手段と、
前記レーザービームを出射するレーザー光源とを備え、
前記成形部材の上に配置された前記ガラス原料塊に向かって、前記第1の孔及び前記第2の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、前記レーザー光源からの前記レーザービームを前記第2の孔を通過させ、前記ガラス原料塊に照射して加熱溶融する、ガラス材の製造装置。 An apparatus for manufacturing a glass material by cooling after melting a glass raw material in a suspended state by heating and melting,
A plurality of first holes for ejecting gas upward from below to suspend the glass raw material mass; and second for ejecting the gas and passing a laser beam irradiated to the glass raw material mass from below. pore size of the pores possess, the second hole, said first hole of pore size greater than the molding member,
Gas supply means for supplying the gas to the first hole and the second hole,
A laser light source for emitting the laser beam,
By ejecting gas from the first hole and the second hole toward the glass raw material lump disposed on the forming member, the glass raw material lump is floated, and the glass from the laser light source is discharged. An apparatus for producing a glass material, which comprises passing a laser beam through the second hole and irradiating the glass raw material block to heat and melt the glass material.
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