JP7140654B2 - Quartz glass molded body manufacturing method and quartz glass molded body manufacturing apparatus - Google Patents

Quartz glass molded body manufacturing method and quartz glass molded body manufacturing apparatus Download PDF

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Description

本発明は、石英ガラス成型体の製造方法および石英ガラス成型体の製造装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a molded quartz glass body and an apparatus for manufacturing a molded quartz glass body.

石英ガラスは、シリカガラスなどともよばれ、古くから活用されてきたガラス素材である。一方、近年の半導体製造技術や光通信技術、さらには画像表示・撮像技術の急激な進展を受け、光学特性や熱的特性、耐薬品性を高い次元で実現する石英ガラスにますます注目が集まっている。これに対して、製造技術の観点からは、高品位の石英ガラス製品を供給することはもとより、より安価で、多品種の生産にも好適に対応することができる技術の開発が望まれている。 Silica glass, also called silica glass, is a glass material that has been used for a long time. On the other hand, due to the rapid progress in semiconductor manufacturing technology, optical communication technology, image display and imaging technology in recent years, quartz glass, which achieves high levels of optical properties, thermal properties, and chemical resistance, is attracting more and more attention. ing. On the other hand, from the viewpoint of manufacturing technology, it is desired to develop a technology that can supply high-quality quartz glass products at a lower cost and can be suitable for the production of a wide variety of products. .

特許文献1は、るつぼ内部に供給された原料を加熱して溶融ガラスとする第1の加熱手段と、上記第1の加熱手段により形成された溶融ガラスを第1の加熱手段よりも高い温度で加熱する第2の加熱手段と、上記るつぼ内部に設けられた抵抗体(バッフル)と、上記第1、第2の加熱手段による溶融ガラスの加熱温度および滞留時間を制御する制御手段とを具備する石英ガラスの成型装置を開示する。本文献では、これにより、るつぼ内部の温度差を適宜の値に調整可能となり、抵抗体(バッフル)がるつぼ内部に設けられたことにより、上記るつぼ内部での溶融ガラスの滞留時間を延長させることができるとされている。 Patent Literature 1 discloses a first heating means for heating a raw material supplied to the inside of a crucible to form molten glass, and heating the molten glass formed by the first heating means at a temperature higher than that of the first heating means. A second heating means for heating, a resistor (baffle) provided inside the crucible, and a control means for controlling the heating temperature and residence time of the molten glass by the first and second heating means. A quartz glass molding apparatus is disclosed. In this document, the temperature difference inside the crucible can be adjusted to an appropriate value, and the residence time of the molten glass inside the crucible can be extended by providing a resistor (baffle) inside the crucible. is said to be possible.

特許文献2では、シリカを所望の形状へと融解するための炉であって、当該炉は融解域と引抜き域とを有する本体を含んでおり、融解域は、非反応性遮断材の実質的に気密な内側ライニングを有する耐火材壁からなる、炉が開示されている。融解域を実質的に気密のレニウム、イリジウム、白金及び/又はオスミウムで内張りした炉は、融液中の耐火金属の含量が格段に低い製品を製造できる等の利点を有するとされている。 US Pat. No. 5,300,000 discloses a furnace for melting silica into a desired shape, the furnace including a body having a melting zone and a drawing zone, the melting zone substantially containing a non-reactive barrier material. A furnace is disclosed comprising a refractory wall with an airtight inner lining. Furnaces with substantially gas-tight rhenium, iridium, platinum and/or osmium linings in the melting zone are claimed to have advantages such as the ability to produce products with much lower refractory metal content in the melt.

特許文献3では、特定の構造を有する、石英ガラスシリンダを引き抜くための装置が開示されている。これにより、石英ガラスシリンダの側方の寸法が、汎用の溶融るつぼの内径のサイズオーダにある場合にも、より均質な石英ガラスシリンダを簡単に製造することができるとされる。 US Pat. No. 6,300,003 discloses a device for extracting quartz glass cylinders, which has a specific structure. It is said that this makes it possible to easily manufacture a more homogeneous quartz glass cylinder even when the lateral dimension of the quartz glass cylinder is on the order of the size of the inner diameter of a general-purpose melting crucible.

特許第3,637,178号公報Patent No. 3,637,178 特表2004-514634号公報Japanese Patent Publication No. 2004-514634 特許第5,460,707号公報Patent No. 5,460,707

上記特許文献1および特許文献2のるつぼないし炉(るつぼ等)の加熱は、誘導加熱方式のヒーターによるものである。特許文献3のるつぼの加熱は抵抗加熱方式のヒーターによるものである。このように、従来、石英ガラスの溶融はヒーターでるつぼ等を加熱することにより行われている。石英ガラスの溶融温度は2000℃を超える。そのため、ヒーターによる場合、るつぼ等をその温度あるいはそれ以上の温度に加熱しなければならない。これに耐えうる材料として、るつぼ等に耐火金属が通常用いられる。一方、耐火金属性のるつぼ等を用いるときには、これが劣化することを防ぐために、装置内を水素雰囲気とすることが必要である。耐火金属はそれ自体モリブデンやタングステン等のレアメタルが用いられ安価なものではなく、さらに水素雰囲気下での運転を余儀なくされ、石英ガラスの製造コストを高める大きな要因となっていた。 The heating of the crucible or furnace (crucible or the like) in Patent Documents 1 and 2 is based on an induction heating type heater. Heating of the crucible in Patent Document 3 is based on a resistance heating heater. Thus, quartz glass is conventionally melted by heating a crucible or the like with a heater. The melting temperature of quartz glass exceeds 2000°C. Therefore, when using a heater, the crucible or the like must be heated to that temperature or higher. Refractory metals are commonly used for crucibles and the like as materials that can withstand this. On the other hand, when a refractory metal crucible or the like is used, it is necessary to create a hydrogen atmosphere in the apparatus in order to prevent the crucible from deteriorating. Rare metals such as molybdenum and tungsten are used as refractory metals, and they are not inexpensive. In addition, operation in a hydrogen atmosphere is unavoidable, which has been a major factor in increasing the production cost of quartz glass.

そこで本発明は、石英ガラスの溶融部に耐火金属を用いる必要がなく、そのための水素雰囲気によらずに石英ガラスを溶融して成型することができる石英ガラス成型体の製造方法およびその製造装置の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method and apparatus for manufacturing a quartz glass molded body that does not require the use of a refractory metal in the melting portion of the quartz glass, and that allows the quartz glass to be melted and molded without using a hydrogen atmosphere. for the purpose of providing

上記の課題は以下の手段によって解決することができる。
<1>石英ガラスの原料粉を酸水素火炎で溶融させて、溶融したガラスを溶融部内に堆積させる溶融過程(但し、溶融部内に堆積させた溶融ガラスの一部は溶融部内の側壁と接触し、側壁近傍の溶融ガラスは流動性が低いか、または流動性を有さない)と、
溶融部内の側壁近傍以外の溶融ガラスを予備成型部内で流下させて、予備成型部の下流の成型部での流出に適した粘度の溶融ガラスを得る粘度調整過程(但し、予備成型部での溶融ガラスの流下は外気と遮断した状態で、かつ加熱下で自重により行う)と、
粘度調整された溶融ガラスを成型部内で流下させ、かつ成型口から流出させる成型過程と、次いで、
流出した石英ガラスの成型部材を冷却部で冷却する冷却過程と、
冷却された石英ガラスの成型部材を切断部で切断して成型体を得る切断過程とを有する、石英ガラス成型体の製造方法。
<2>溶融部内の側壁は、外部から加熱されない、<1>に記載の製造方法。
<3>予備成型部入口近傍の溶融部内の溶融ガラスは、自重により予備成型部に流下する、<1>または<2>に記載の製造方法。
<4>予備成型部における溶融ガラスの滞留時間は、溶融ガラスの気泡が消滅するに十分な時間とする、<1>~<3>のいずれか1つに記載の製造方法。
<5>酸水素火炎用の酸素ガス及び水素ガスは高純度品を用いる、<1>~<4>のいずれか1つに記載の製造方法。
<6>石英ガラス成型体は管状であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分は円筒形であり、成型部の水平断面形状はリング状であり、
予備成型部の溶融ガラスの流下する円筒形部分の水平断面形状はリング状であり、
予備成型部のリング状水平断面の内径は、成型部のリング状水平断面の内径より小さく、
予備成型部のリング状水平断面の外径は、成型部のリング状水平断面の外径より大きい、<1>~<5>のいずれか1つに記載の製造方法。
<7>石英ガラス成型体は棒状であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分は円筒形であり、成型部の溶融ガラスが流下する部分も円筒形であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分の水平断面の径は成型部の水平断面の径より大きい、<1>~<5>のいずれか1つに記載の製造方法。
<8>成型部から流出させた、成型された石英ガラスは、成型形状を維持できる粘度を有する<1>~<7>のいずれか1つに記載の製造方法。
<9>冷却して得た成型体は、冷却部の下流で所定長さ毎に切断して、成型体を得る、<1>~<8>のいずれか1つに記載の製造方法。
<10>上部に石英ガラスの原料粉の供給口及び酸水素火炎用バーナーを有し、酸水素火炎で溶融した石英ガラスを堆積させる溶融部と、
縦方向に溶融ガラスを流下させるための空洞を有し、加熱機能を有する予備成型部と、
溶融ガラスを流下させ、成型するための成型口を有する成型部と、
成型した溶融ガラスを冷却するための冷却部を具備し、
溶融部内の側壁は耐火レンガ製であり、
溶融部底部と予備成型部頂部とに溶融ガラスを流下させるための連結口を有し、
予備成型部底部と成型部頂部とに溶融ガラスを流下させるための連結口を有する、石英ガラス成型体の製造装置。
<11>前記冷却部の下流に冷却した溶融ガラスを切断するための切断部をさらに具備する、<10>に記載の製造装置。
<12>前記溶融部の酸水素火炎と接触し得る面に耐火レンガを敷設した、<10>または<11>に記載の製造装置。
<13>前記成型部にヒーターを配設し、成型過程における石英ガラスの温度を調節して成型体の形状を制御する、<10>~<12>のいずれか1つに記載の製造装置。
The above problems can be solved by the following means.
<1> A melting process in which raw material powder of quartz glass is melted with an oxyhydrogen flame and the melted glass is deposited in the melting zone (however, part of the molten glass deposited in the melting zone is in contact with the sidewall of the melting zone). , the molten glass near the sidewall has low or no fluidity) and
A viscosity adjustment process in which the molten glass outside the vicinity of the side wall in the melting section is allowed to flow down in the preforming section to obtain molten glass with a viscosity suitable for flowing out in the forming section downstream of the preforming section (however, melting in the preforming section The flow of the glass is carried out by its own weight while being isolated from the outside air and under heating),
A molding process in which the molten glass whose viscosity is adjusted is allowed to flow down in the molding part and out of the molding opening, and then,
a cooling process in which the outflowing quartz glass molded member is cooled in a cooling unit;
A method for producing a quartz glass molded body, comprising: a cutting step for obtaining a molded body by cutting a cooled quartz glass molded member at a cutting portion.
<2> The manufacturing method according to <1>, wherein the side walls in the fusion zone are not heated from the outside.
<3> The manufacturing method according to <1> or <2>, wherein the molten glass in the melting section near the inlet of the preforming section flows down to the preforming section due to its own weight.
<4> The manufacturing method according to any one of <1> to <3>, wherein the residence time of the molten glass in the preforming part is set to a time sufficient for bubbles in the molten glass to disappear.
<5> The production method according to any one of <1> to <4>, wherein high-purity oxygen gas and hydrogen gas are used for the oxyhydrogen flame.
<6> The quartz glass molded body is tubular,
The part of the preforming part where the molten glass flows down is cylindrical, and the horizontal cross-sectional shape of the forming part is ring-shaped,
The horizontal cross-sectional shape of the cylindrical portion of the preforming portion through which the molten glass flows is ring-shaped,
the inner diameter of the ring-shaped horizontal cross-section of the pre-molded portion is smaller than the inner diameter of the ring-shaped horizontal cross-section of the molded portion;
The manufacturing method according to any one of <1> to <5>, wherein the outer diameter of the ring-shaped horizontal cross section of the preformed part is larger than the outer diameter of the ring-shaped horizontal cross section of the molded part.
<7> The quartz glass molded body is rod-shaped,
The part of the preforming part where the molten glass flows down is cylindrical, and the part of the molding part where the molten glass flows down is also cylindrical,
The manufacturing method according to any one of <1> to <5>, wherein the horizontal cross-sectional diameter of the portion of the preforming portion where the molten glass flows down is larger than the horizontal cross-sectional diameter of the forming portion.
<8> The manufacturing method according to any one of <1> to <7>, wherein the molded quartz glass flowing out from the molding unit has a viscosity capable of maintaining the molded shape.
<9> The manufacturing method according to any one of <1> to <8>, wherein the molded body obtained by cooling is cut into predetermined lengths downstream of the cooling section to obtain molded bodies.
<10> a melting part having a supply port for raw material powder of quartz glass and an oxyhydrogen flame burner in the upper part, and depositing quartz glass melted by the oxyhydrogen flame;
a preforming section having a cavity for vertically flowing molten glass and having a heating function;
a molding unit having a molding opening for flowing molten glass and molding;
Equipped with a cooling unit for cooling the molded molten glass,
The side walls in the fusion zone are made of refractory bricks,
Having a connecting port for flowing molten glass to the bottom of the melting part and the top of the preforming part,
An apparatus for producing a quartz glass molded body having a connecting port for flowing molten glass to the bottom of the preforming section and the top of the molding section.
<11> The manufacturing apparatus according to <10>, further comprising a cutting section for cutting the cooled molten glass downstream of the cooling section.
<12> The manufacturing apparatus according to <10> or <11>, wherein refractory bricks are laid on the surface of the fusion zone that can come into contact with the oxyhydrogen flame.
<13> The manufacturing apparatus according to any one of <10> to <12>, wherein a heater is provided in the molding section to adjust the temperature of the quartz glass during the molding process to control the shape of the molded body.

本発明により、石英ガラスの溶融部に耐火金属を用いる必要がなく、またそのための水素雰囲気によらずに石英ガラスを溶融して成型することができる。さらには、上記の製造工程の改善により、石英ガラスの成型体の製造コストの低減に資する。 According to the present invention, it is not necessary to use a refractory metal in the melting portion of the quartz glass, and the quartz glass can be melted and molded without using a hydrogen atmosphere for that purpose. Furthermore, the improvement of the manufacturing process described above contributes to the reduction of the manufacturing cost of the quartz glass molded body.

本発明の好ましい実施形態に係る石英ガラス成型体の製造装置を模式的に示す側断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a side cross-sectional view schematically showing an apparatus for manufacturing quartz glass moldings according to a preferred embodiment of the present invention; 図1の石英ガラス成型体の製造装置における成形部の周辺を拡大して模式的に示した側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing an enlarged periphery of a molding section in the quartz glass molded body manufacturing apparatus of FIG. 1 ; 図2-1のI-I線の矢視断面図である。FIG. 2-1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2-1; 図2-1のII-II線の矢視断面図である。FIG. 2-2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 2-1; 本発明の別の好ましい実施形態に係る石英ガラス成型体の製造装置の成形部周辺を拡大して模式的に示す側断面図である。FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically showing an enlarged periphery of a forming section of a quartz glass molded body manufacturing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention. 図3-1のIII-III線の矢視断面図である。FIG. 3-1 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 3-1; 図3-1のIV-IV線の矢視断面図である。FIG. 3-1 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3-1; 従来の石英ガラス成型体の製造装置を模式的に示す側断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing a conventional apparatus for manufacturing a quartz glass molding.

以下、本発明を好ましい実施形態に基づいて更に詳細に説明する。但し、実施形態は図示したものを含めて本発明の例示であって、本発明はこの実施形態に限定される意図ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on preferred embodiments. However, the embodiments, including the illustrated ones, are examples of the present invention, and the present invention is not intended to be limited to these embodiments.

本発明の好ましい実施形態に係る石英ガラス成型体の製造方法は、(1)石英ガラスの原料粉50を酸水素火炎で溶融させて、溶融したガラスを溶融部内10A内に堆積させる溶融過程(但し、溶融部内に堆積させた溶融ガラスの一部51aは溶融部内の側壁と接触し、側壁近傍の溶融ガラス51aは流動性が低いか、または流動性を有さない)と、(2)溶融部内10A内の側壁11近傍以外の溶融ガラス51を予備成型部20内を流下させて、予備成型部20の下流の成型部30での流出に適した粘度の溶融ガラス52を得る粘度調整過程(但し、予備成型部20での溶融ガラス52の流下は外気と遮断した状態で、かつ加熱下で自重により行う)と、(3)粘度調整された溶融ガラス52を成型部30内を流下させ、かつ成型口3から流出させる成型過程と、次いで、(4)流出した石英ガラス54の成型部材を冷却部で冷却する成型過程と、(5)冷却された石英ガラスの成型部材54を切断部で切断して成型体を得る切断過程とを有する。 The method for manufacturing a quartz glass molded body according to a preferred embodiment of the present invention includes (1) a melting process of melting raw material powder 50 of quartz glass with an oxyhydrogen flame and depositing the molten glass in the melting portion 10A (however, , a part of the molten glass 51a deposited in the melting zone contacts the sidewall in the melting zone, and the molten glass 51a near the sidewall has low or no fluidity); A viscosity adjustment process for obtaining molten glass 52 having a viscosity suitable for flowing out in the molding section 30 downstream of the preforming section 20 by allowing the molten glass 51 in the area other than the vicinity of the side wall 11 in 10A to flow down in the preforming section 20 (however, (3) flow down the molten glass 52 with the adjusted viscosity in the molding section 30, and (4) a molding process in which the outflowing quartz glass 54 molding member is cooled in the cooling section; and (5) the cooled quartz glass molding member 54 is cut in the cutting section. and a cutting step of obtaining a molded body.

また、本発明の好ましい実施形態に係るガラス成型体の製造装置は、上部に石英ガラスの原料粉50の供給口1a及び酸水素火炎用バーナー1を有し、酸水素火炎で溶融した石英ガラス51を堆積させる溶融部内10Aと、縦方向に溶融ガラス52を流下させるための空洞21を有し、加熱機能を有する予備成型部20と、溶融ガラスを流下させ、成型するための成型口3を有する成型部30と、成型した溶融ガラスを冷却するための冷却部40を具備し、溶融部内10Aの側壁11は耐火レンガ製であり、溶融部内10A底部と予備成型部20頂部とに溶融ガラス52を流下させるための連結口14,24を有し、予備成型部20底部と成型部30頂部とに溶融ガラス52を流下させるための連結口(図中の符号は付していない)を有する。 Further, the apparatus for manufacturing a molded glass body according to a preferred embodiment of the present invention has a supply port 1a for the raw material powder 50 of quartz glass and a burner 1 for oxyhydrogen flame at the upper part, and the quartz glass 51 melted by the oxyhydrogen flame. and a cavity 21 for vertically flowing molten glass 52, a preforming section 20 having a heating function, and a molding port 3 for flowing and molding the molten glass. A molding section 30 and a cooling section 40 for cooling the molded molten glass are provided. Side walls 11 of the melting section 10A are made of refractory bricks. Connection ports 14 and 24 for flowing down are provided, and connection ports (not numbered in the figure) for flowing molten glass 52 are provided at the bottom of the preforming section 20 and the top of the molding section 30 .

以下、これらの製造過程について、本発明に好適に利用することができる製造装置を模式的に示した図面を参照しながら、詳細に説明する。 These manufacturing processes will be described in detail below with reference to the drawings schematically showing manufacturing apparatuses that can be suitably used in the present invention.

(溶融過程-溶融部)
本発明の好ましい実施形態に係る石英ガラスの成型体の製造装置を図1に示す。
(Melting process - melting part)
FIG. 1 shows an apparatus for manufacturing a quartz glass molding according to a preferred embodiment of the present invention.

本実施形態の溶融過程では石英ガラスの原料粉50を酸素と水素の気流に乗せて供給し、該原料粉を酸水素火炎Fで包むようにして接触させ溶融する。採用することができる石英ガラス材料は特に限定されず、この種の石英ガラスに適用しうるものを適宜採用することができる。天然原料としては、水晶片やけい石の精製粉が挙げられる。例えば、水晶片ラスカを用いることができるが、コストの観点からは石英の微結晶の集合体であるけい石を用いることが好ましい。けい石は十分に選鉱し化学処理することによって精製することが好ましい。鉄やアルカリ金属の濃度は0.1ppm以下とすることが、高品質の石英ガラス成型体とする観点で好ましい。アルミニウムについては、数ppmで含有されていることが一般的である。 In the melting process of the present embodiment, the raw material powder 50 of quartz glass is supplied in an oxygen and hydrogen stream, and the raw material powder is wrapped in an oxyhydrogen flame F and brought into contact with the material to be melted. The quartz glass material that can be used is not particularly limited, and materials that can be applied to this type of quartz glass can be used as appropriate. Examples of natural raw materials include crystal flakes and purified silica powder. For example, quartz crystal lathka can be used, but from the viewpoint of cost, it is preferable to use silica, which is an aggregate of microcrystals of quartz. The silica is preferably refined by extensive beneficiation and chemical treatment. It is preferable that the concentration of iron or alkali metal is 0.1 ppm or less from the viewpoint of obtaining a high-quality quartz glass molding. Aluminum is generally contained at several ppm.

石英ガラスの原料としては、合成原料を用いることもできる。例えば、シリコンアルコキシドをゾル・ゲル法でガラス粉末とした合成原料が石英ガラス原料として実用化されている。その他にも、水ガラス(ケイ酸アルカリ)をゲル化させ純化した材料や、シリコンを溶融し、噴霧・直接酸化する方法で得た材料などを用いてもよい。 Synthetic raw materials can also be used as raw materials for quartz glass. For example, synthetic raw materials obtained by converting silicon alkoxide into glass powder by a sol-gel method have been put to practical use as quartz glass raw materials. In addition, a material obtained by gelling and purifying water glass (alkali silicate), or a material obtained by melting silicon and spraying or directly oxidizing it may be used.

本発明においては、石英ガラスの原料粉50に酸水素火炎Fを接触させて加熱溶融し、溶融部10に溶融した石英ガラスを堆積させる(図1、堆積した石英ガラス51)。このとき本実施形態においては、石英ガラスの原料粉50を水素ガス(H2)と酸素ガス(O2)とともにバーナーに供給する。石英ガラスの原料粉50は、原料供給装置70から、原料粉ライン71を通じて送られる。本実施形態において、バーナー1は溶融部10において溶融部内10Aの上部に設けられている。バーナー1の火炎吹き出し口1aからは酸水素火炎Fが吹き付けられる。この火炎吹き出し口1aは原料粉50の供給口も兼ねており、石英ガラスの原料粉50は火炎Fに包み込まれるようにして溶融部の溶融室V内に送られる。 In the present invention, the raw material powder 50 of quartz glass is brought into contact with an oxyhydrogen flame F to be heated and melted, and the molten quartz glass is deposited in the melting portion 10 (FIG. 1, deposited quartz glass 51). At this time, in this embodiment, the quartz glass raw material powder 50 is supplied to the burner together with hydrogen gas (H 2 ) and oxygen gas (O 2 ). A raw material powder 50 of quartz glass is fed from a raw material supply device 70 through a raw material powder line 71 . In this embodiment, the burner 1 is provided in the upper portion of the melting section 10A in the melting section 10. As shown in FIG. An oxyhydrogen flame F is blown from the flame outlet 1a of the burner 1. The flame blowout port 1a also serves as a supply port for the raw material powder 50, and the raw material powder 50 of quartz glass is sent into the melting chamber V of the melting section so as to be enveloped in the flame F. As shown in FIG.

酸水素火炎Fを発生させる方法は特に限定されず、常法を用いることができる。酸水素ガスとしては、酸素と水素との体積比率が1:2となるように混合して供給することが好ましい。酸水素火炎F用の酸素ガス及び水素ガスは高純度品を用いることが好ましい。 A method for generating the oxyhydrogen flame F is not particularly limited, and a conventional method can be used. As the oxyhydrogen gas, it is preferable to mix and supply oxygen and hydrogen so that the volume ratio is 1:2. As the oxygen gas and hydrogen gas for the oxyhydrogen flame F, it is preferable to use high-purity products.

火炎温度は必要以上に高くする必要はなく、後述する耐火レンガの保全性を考慮すると、溶融に必要な程度で低めに設定することが好ましい。かかる観点から、溶融温度は2000℃未満とすることが好ましく、1800~1900℃とすることがより好ましい。 It is not necessary to set the flame temperature higher than necessary, and considering the integrity of the refractory bricks, which will be described later, it is preferable to set the flame temperature as low as necessary for melting. From this point of view, the melting temperature is preferably less than 2000.degree. C., more preferably 1800 to 1900.degree.

本実施形態においては、溶融部10の酸水素火炎Fと接触し得る面に耐火レンガを敷設している。具体的に本実施形態においては、溶融部本体(溶融部内)10Aの内壁11が耐火性のレンガで構成されている。これにより、図示したもののように溶融部の材料として耐火レンガで対応することができ、例えば従来求められていた耐火金属の使用が必須とはならない(ただし、本発明において溶融部における耐火金属の使用を妨げるものではない)。具体的には、2000℃以下の設定で耐火物の材料を選定することができ、けい石レンガ、アルミナ(α,β-アルミナ、β-アルミナ)レンガ、焼成AZS(アルミナージルコニアーシリカ)レンガ、ジルコニアレンガ、AZSC等のクロム含有レンガ、ムライトレンガ、スピネルレンガ、塩基性レンガ等が挙げられる。これらの材料は、コストと耐久性のバランスの観点から選定されることが好ましい。 In this embodiment, refractory bricks are laid on the surface of the fusion zone 10 that can come into contact with the oxyhydrogen flame F. As shown in FIG. Specifically, in this embodiment, the inner wall 11 of the melting section main body (inside the melting section) 10A is made of refractory bricks. As a result, as shown in the figure, refractory bricks can be used as the material for the fusion zone, and for example, the use of refractory metal, which has been required in the past, is not essential (however, in the present invention, the use of refractory metal in the fusion zone (does not preclude Specifically, the refractory material can be selected at a setting of 2000 ° C. or less, silica brick, alumina (α, β-alumina, β-alumina) brick, fired AZS (alumina-zirconia-silica) brick. , zirconia bricks, chromium-containing bricks such as AZSC, mullite bricks, spinel bricks, basic bricks, and the like. These materials are preferably selected from the viewpoint of balancing cost and durability.

本実施形態の製造方法においては、溶融部内10A内に堆積させた溶融ガラス51の一部51aは溶融部内の側壁11と接触している。これにより、側壁11近傍の溶融ガラス51aは流動性が低いか、または流動性を有さないようにされている。換言すると、溶融部内10Aの側壁11の部分は加熱されていない。このように、溶融された石英ガラスの一部が加熱されていないことが本発明の好ましい実施形態に係る特徴である。つまり、側壁11近傍の溶融ガラス51aが流動性を失うことで、溶融して堆積した石英ガラス51に対して、そのガラス自体が堰となり側壁からの異物の混入を防ぐ効果がある。また、側壁からの加熱を必須としない点は、製造コストの点でも利点につながる。 In the manufacturing method of the present embodiment, a portion 51a of the molten glass 51 deposited inside the melting section 10A is in contact with the sidewall 11 inside the melting section. Thereby, the molten glass 51a in the vicinity of the side wall 11 has low fluidity or no fluidity. In other words, the portion of the side wall 11 inside the fusion zone 10A is not heated. Thus, it is a feature of preferred embodiments of the present invention that a portion of the fused quartz glass is not heated. That is, since the molten glass 51a near the side wall 11 loses its fluidity, the glass itself acts as a dam against the molten and deposited quartz glass 51, which has the effect of preventing foreign matter from entering from the side wall. Moreover, the point that the heating from the side wall is not essential leads to an advantage in terms of manufacturing cost.

溶融部の基部・外壁12は内壁11ほどは耐熱性を高める必要はなく、よりコストや強度、施工性を重視した材料の耐火物を選定することができる。例えば、高アルミナ材料や一般的な粘土系のレンガ、あるいは耐火モルタル材料(マグネシウム・クロム質モルタル、高アルミナモルタル、粘土質モルタル、アルミナ―ジルコニアモルタル、ジルコン質モルタル、けい石質モルタル等)を選定してもよい。なお、必要により、内壁のレンガを上述したモルタルで結合してもよい。 The base/outer wall 12 of the fusion zone does not need to be as heat resistant as the inner wall 11, and a refractory material can be selected with more emphasis on cost, strength, and workability. For example, select high alumina materials, general clay bricks, or refractory mortar materials (magnesium-chromium mortar, high alumina mortar, clay mortar, alumina-zirconia mortar, zircon mortar, silica mortar, etc.) You may In addition, if necessary, the bricks of the inner wall may be joined with the mortar described above.

本発明によれば上述のように溶融部に耐火金属を用いることが必須ではなくなるため、耐火金属の酸化を防ぐために溶融部を水素雰囲気下におくことも必要がなくなる。ただし、本発明において溶融部を水素雰囲気とすることを妨げるものではない。 According to the present invention, it is no longer necessary to use a refractory metal in the fusion zone as described above, so there is no need to place the fusion zone in a hydrogen atmosphere to prevent oxidation of the refractory metal. However, in the present invention, this does not prevent the fusion zone from being in a hydrogen atmosphere.

本実施形態の装置においては、バーナー1はバーナーステージ15に設置され、溶融室V内に火炎吹き出し口1aを向け、火炎Fを原料粉50とともに同室内に吹き付けることができるようにされている。バーナーステージ15の材料は特に限定されないが、この部分は内壁11ほどは加熱を受けないため、基部・外壁12と同様の材料を適用してもよい。 In the apparatus of this embodiment, the burner 1 is installed on the burner stage 15, the flame outlet 1a is directed into the melting chamber V, and the flame F can be blown into the melting chamber V together with the raw material powder 50. The material of the burner stage 15 is not particularly limited, but since this portion is not heated as much as the inner wall 11, the same material as the base/outer wall 12 may be applied.

本実施形態の装置では、バーナー1を鉛直方向直上に1機設ける態様として示したが、本発明はこれに限定して解釈されるものではない。例えば、2機以上を面状に配置する態様であってもよい。あるいは、バーナー1を溶融部の側面に複数設けて火炎と原料粉を吹き付ける態様であってもよい。また、本実施形態では酸水素火炎Fと原料粉50とを共通の吹き出し口1aから供給する態様を示したが、これらを別々の供給口から供給しつつ原料粉50が酸水素火炎F中に包まれる態様としてもよい。 In the apparatus of the present embodiment, one burner 1 is provided directly above in the vertical direction, but the present invention should not be construed as being limited to this. For example, two or more units may be arranged in a plane. Alternatively, a plurality of burners 1 may be provided on the side surface of the melting portion to spray the flame and raw material powder. Further, in the present embodiment, the oxyhydrogen flame F and the raw material powder 50 are supplied from the common outlet 1a. It is good also as a mode wrapped.

本実施形態の製造装置において溶融部の溶融部内10Aはその底部に、予備成型部20頂部に溶融ガラスを流下させるための連結口14を有する。他方、予備成型部20は、その頂部に、上記溶融部の連結口14に対応する位置と形で溶融ガラスを流下させるための連結口24を有する。これらの連結口の大きさや形の組合せを好適な条件にすることで、溶融部10から予備成型部20に自重により流入する石英ガラスの量を調節することができる。このように予備成型部20に流通する溶融したガラス52の量を適宜調節することは、製品である成型体の製造品質の管理において重要な点となる。 In the manufacturing apparatus of this embodiment, the inside 10A of the melting section of the melting section has a connecting port 14 at its bottom for allowing the molten glass to flow down to the top of the preforming section 20 . On the other hand, the preforming section 20 has a connecting port 24 at its top for allowing the molten glass to flow down in a position and shape corresponding to the connecting port 14 of the melting section. The amount of quartz glass that flows from the melting section 10 into the preforming section 20 by its own weight can be adjusted by appropriately combining the sizes and shapes of these connection ports. Appropriately adjusting the amount of the molten glass 52 flowing through the preforming section 20 in this manner is an important point in managing the production quality of the molded product, which is a product.

(粘度調整過程-予備成型部)
本実施形態の製造装置においては、溶融部で溶融された溶融ガラスを成型体とする前に、均質化し粘度を調整する目的で予備成型部20を設け流動処理を行っている。予備成型部20で溶融ガラス52を導く部材および機構としては任意のものを用いることができる。例えば一般的な電気炉の構造および材料を適用することができる。
(Viscosity adjustment process - preforming part)
In the manufacturing apparatus of the present embodiment, a preforming section 20 is provided for the purpose of homogenizing and adjusting the viscosity of the molten glass melted in the melting section before forming the molten glass into a molded body. Any member and mechanism for guiding the molten glass 52 in the preforming section 20 can be used. For example, common electric furnace structures and materials can be applied.

予備成型部20での溶融ガラスの流下は外気を遮断した状態で、かつ加熱下で自重により流下させることが好ましい。このようにすることで、還元ガス等を反応器に流通させなくても、石英ガラスの酸化による品質劣化を抑えることができる。上述のとおり、本実施形態においては、予備成型部20入口近傍の溶融部内の溶融ガラスは、自重により予備成型部20に流下するようにされている。予備成型部20における溶融ガラスの滞留時間は、溶融ガラスの気泡が消滅するのに十分な時間とすることが好ましい。本実施形態においては、酸水素火炎Fを用い、これで石英ガラスの粉末50を包み込むようにして溶融させるので、水素の微小な気泡が溶融ガラス52に混入することがある。均質な石英ガラス成型体を得るには、それを予備成型部で消滅させることが好ましい。 It is preferable that the molten glass in the preforming section 20 is allowed to flow down by its own weight while being shielded from the outside air and heated. By doing so, quality deterioration due to oxidation of the quartz glass can be suppressed without circulating reducing gas or the like in the reactor. As described above, in the present embodiment, the molten glass in the melting section near the entrance of the preforming section 20 flows down to the preforming section 20 due to its own weight. The residence time of the molten glass in the preforming section 20 is preferably set to a time sufficient for bubbles in the molten glass to disappear. In this embodiment, the oxyhydrogen flame F is used to envelop and melt the quartz glass powder 50 . In order to obtain a homogeneous quartz glass molded body, it is preferable to extinguish it in the preforming section.

このような観点から、予備成型部は加熱されることが好ましい。予備成型部における加熱温度は石英ガラスの軟化点約1700℃以上であることが好ましく、1800℃以上であることがより好ましい。上限値としては、設備の制約などから1900℃以下が実際的である。 From this point of view, it is preferable that the preformed portion is heated. The heating temperature in the preforming part is preferably about 1700° C. or higher, more preferably 1800° C. or higher, which is the softening point of quartz glass. As for the upper limit, 1900° C. or less is practical due to restrictions on facilities and the like.

(成型過程-成型部)
図2-1は、図1に示した製造装置における成型部の周辺を拡大して模式的に示した側断面図である。図2-2が図2-1のI-I線の矢視断面図であり、図2-3が図2-1のII―II線の矢視断面図である。本実施形態においては、同図に示されたように、予備成型部20と成型部30とが、外側を構成する外壁22,32と内壁23,33とで区画されている。その間には空間21,31が形成され、溶融した石英ガラスが流通する空洞を形成している。予備成型部20の空間21を上記で溶融した石英ガラス52が流通する。その後、溶融された石英ガラス52はその下部にある成型部30の空間31を経由して成型口3に到達し、その形にそって賦形される。これは、換言すると、予備成型部底部と成型部頂部とに溶融ガラスを流下させるための連結口を有する構造といえる。ただし、図示した態様においては特に連結口を符号を付して示してはいないが、予備成型部と成型部とが連続した構造として示している。
(Molding process - molding section)
FIG. 2-1 is a side sectional view schematically showing an enlarged periphery of a molding section in the manufacturing apparatus shown in FIG. 1. FIG. 2-2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 2-1, and FIG. 2-3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 2-1. In this embodiment, as shown in the figure, the preforming section 20 and the forming section 30 are partitioned by outer walls 22, 32 and inner walls 23, 33 forming the outside. Spaces 21 and 31 are formed therebetween to form a cavity through which molten silica glass flows. The molten silica glass 52 flows through the space 21 of the preforming portion 20 . After that, the molten silica glass 52 reaches the molding opening 3 through the space 31 of the molding section 30 below it, and is shaped along its shape. In other words, this can be said to be a structure having a connection port for flowing molten glass between the bottom of the preforming section and the top of the forming section. However, in the illustrated embodiment, although the connecting port is not indicated by a particular reference numeral, it is shown as a structure in which the preforming portion and the forming portion are continuous.

本実施形態において、予備成型部20の溶融ガラスが流下する空間(空洞)21は外壁22により円筒形とされ、成型部30に行くにつれて、内壁23により、より幅の狭いリング状になるようにされている。具体的な形状と寸法についていうと、予備成型部20の溶融ガラスの流下する円筒形部分の水平断面形状はリング状とされ、その円筒形部分のリング状水平断面の空間内径D3は、成型部のリング状水平断面の空間内径D1より小さくされている。さらに本実施形態においては、予備成型部20の円筒形部分のリング状水平断面の空間外径D4は、成型部のリング状水平断面の空間外径D2より大きい。予備成型部と本成型部とをこのような寸法の関係にすることにより、ガラス管を安定かつ均質に製造しやすく好ましい。 In this embodiment, the space (cavity) 21 in which the molten glass of the preforming section 20 flows down is made cylindrical by the outer wall 22, and becomes narrower and ring-shaped by the inner wall 23 toward the forming section 30. It is As for the specific shape and dimensions, the horizontal cross-sectional shape of the cylindrical portion of the preforming section 20 where the molten glass flows down is ring-shaped, and the spatial inner diameter D3 of the ring-shaped horizontal cross section of the cylindrical portion is the same as that of the forming section. is smaller than the spatial inner diameter D1 of the ring-shaped horizontal cross section of . Furthermore, in the present embodiment, the spatial outer diameter D4 of the ring-shaped horizontal cross section of the cylindrical portion of the preformed portion 20 is larger than the spatial outer diameter D2 of the ring-shaped horizontal cross section of the molded portion. Such a dimensional relationship between the preformed portion and the main formed portion facilitates stable and homogeneous production of the glass tube, which is preferable.

図3は、本発明の別の好ましい実施形態として、棒状の成型体を製造する製造装置の成形部の周辺を拡大して模式的に示す側断面図である。図3-2が図3-1の予備成型部のIII-III線矢視の断面を模式的に示した断面図であり、図3-2が図3-1の成型部のIV-IV線矢視の断面を模式的に示した断面図である。本実施形態においては、予備成型部20の溶融ガラスが流下する部分(空洞)の水平断面の空間径D5は成形部の空間径D6より大きくなるようにされている。このような形態とすることにより、石英ガラスの棒状成型体を安定かつ均質に製造することができる。 FIG. 3 is a side cross-sectional view schematically showing an enlarged periphery of a molding section of a manufacturing apparatus for manufacturing rod-shaped moldings, as another preferred embodiment of the present invention. FIG. 3-2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of the pre-molding portion of FIG. 3-1 taken along line III-III, and FIG. 3-2 is a line IV-IV of the molding portion of FIG. 3-1. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along an arrow. In this embodiment, the spatial diameter D5 of the horizontal cross section of the portion (cavity) of the preforming section 20 where the molten glass flows down is made larger than the spatial diameter D6 of the forming section. By adopting such a configuration, it is possible to stably and uniformly produce a rod-shaped molded body of quartz glass.

(冷却過程-冷却部)
本実施形態においては、成形部30を通過した石英ガラスは冷却部40に送られ、そこで冷却される。成型部から流出した石英ガラスの部材は、ここで成型形状を維持できる粘度を有することが好ましい。このようにすることで、安定な生産性を維持しながら所望の形状にした良好な品質の石英ガラス成型部材54を得ることができる。
(Cooling process - cooling section)
In this embodiment, the quartz glass that has passed through the shaping section 30 is sent to the cooling section 40 and cooled there. It is preferable that the quartz glass member flowing out of the molding section has a viscosity that allows it to maintain the molded shape. By doing so, it is possible to obtain a quartz glass molded member 54 of good quality having a desired shape while maintaining stable productivity.

上述のように、成型部30では、予備成型部20の底面に設けられた成型口3から溶融ガラスの部材(成型部材)が自重によって引き出される。引き出された溶融ガラスの成型部材54はシリンダー材8の管の形状とされている。このとき、溶融ガラスの自重のみに頼るのではなく、必要により、ローラー等を設置して引き出すようにしてもよい。すなわち、本発明において自重により流動するとは、自重のみで流動することのほか、外部からの引き出し力や押し出し力を組み合わせて流動することを含む意味である。 As described above, in the molding section 30 , a molten glass member (molding member) is pulled out by its own weight from the molding opening 3 provided on the bottom surface of the preforming section 20 . The molten glass forming member 54 drawn out is in the shape of a tube of the cylinder material 8 . At this time, instead of relying only on the weight of the molten glass, if necessary, a roller or the like may be installed to pull out the molten glass. That is, in the present invention, the term "flow by its own weight" means that it flows only by its own weight, and also means that it flows by a combination of pull-out force and push-out force from the outside.

本実施形態では、冷却部40に送られた成型部材54はその断面形状が成型口3の断面と一致する円形であるが、この部分で円錐台形にすぼまった形態等となってもよいし、棒状のものであってもよい。 In this embodiment, the molding member 54 sent to the cooling unit 40 has a circular cross-sectional shape that matches the cross-section of the molding opening 3, but it may be tapered into a truncated cone shape at this portion. However, it may be rod-shaped.

本実施形態の装置においては、鉛直方向に向けて自重により溶融したガラス管を引き出す態様として示したが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。例えば、成型部等にヒーターを設置して、成型過程における石英ガラスの管材ないし棒材の温度を調節して中間製品である成型部材や完成品である成型体の形状を制御することが好ましい。棒状のガラス成型体も、上記の加熱による成型体の形状制御の好ましい例として挙げることができる。あるいは、鉛直方向ではなく、これに対して斜めに向けて管材または棒材を引き出す態様としてもよい。鉛直方向または斜めに引き出したのちに、所定の位置で曲げて、例えば水平方向にローラー等で送るようにしてもよい。 In the apparatus of this embodiment, the mode of pulling out the molten glass tube by its own weight is shown in the vertical direction, but the present invention should not be construed as being limited to this. For example, it is preferable to install a heater in the molding section or the like to adjust the temperature of the quartz glass tube or bar during the molding process to control the shape of the molded member as an intermediate product or the molded product as a finished product. A rod-shaped glass molded body can also be given as a preferable example of the shape control of the molded body by heating as described above. Alternatively, a mode may be adopted in which the pipe or bar is pulled out not in the vertical direction but in an oblique direction. After pulling out vertically or obliquely, the sheet may be bent at a predetermined position and sent horizontally, for example, by rollers.

(製品化過程-切断部)
本実施形態においては、冷却して得た成型部材54が冷却部40の下流の切断部で所定長さ毎に切断され、成型体(製品)を得ることができる。成型部材の切断は公知の方法で実施できる。
(Production process - cutting part)
In the present embodiment, the molded member 54 obtained by cooling is cut into predetermined lengths at a cutting section downstream of the cooling section 40 to obtain a molded body (product). Cutting of the molded member can be carried out in a known manner.

(従来の製造装置の一例)
図4は従来の製造装置90を模式的に示した断面図である。この従来の装置90では加熱ヒーター92をるつぼ91の周囲に配置し、るつぼ91のほぼ全体が石英ガラスの軟化温度まで上昇するようにされている。そのため、るつぼ91は耐火金属で構成されており、雰囲気ガスとして水素が供給され続けている。石英ガラスの原料粉50はヒーターによる加熱で融解し溶融ガラス52がるつぼ内に満たされている。るつぼの下部にモールド93とマンドレル94の空隙があり、そこを介して管状の溶融ガラス54が自重により引き出されている。これが徐冷され管材となり、切断されてガラス管となる。この方法では水素ガスを供給し続けなければならない。それでも耐火金属の腐食や損傷は避けられず製造コストを上昇させる要因となる。また、成型部(モールド)と溶融部(るつぼ)は分離が容易ではなく、製造設備のメンテナンスは難しくなる。
(Example of conventional manufacturing equipment)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a conventional manufacturing apparatus 90. As shown in FIG. In this conventional apparatus 90, a heater 92 is arranged around a crucible 91 so that almost the entire crucible 91 is heated to the softening temperature of quartz glass. Therefore, the crucible 91 is made of a refractory metal, and is continuously supplied with hydrogen as the atmospheric gas. A raw material powder 50 of quartz glass is melted by heating with a heater, and molten glass 52 is filled in the crucible. There is a gap between the mold 93 and the mandrel 94 at the bottom of the crucible, through which the tubular molten glass 54 is pulled out by its own weight. This is slowly cooled to form a tube material, and cut to form a glass tube. This method requires a continuous supply of hydrogen gas. Even so, corrosion and damage to the refractory metal are unavoidable and become factors that increase manufacturing costs. In addition, it is not easy to separate the molding part (mold) and the melting part (crucible), making it difficult to maintain the manufacturing equipment.

10 溶融部
10A 溶融部本体
1 バーナー
1a 火炎吹き出し口兼原料供給口
11 内壁(耐火レンガ)
12 基部・外壁
14 溶融部側連結口
15 バーナーステージ
20 予備成型部
21 予備成型部流動部(空洞)
22 予備成型部の流動部外壁
23 予備成型部の流動部内壁
24 予備成型部側連結口
30 成型部
3 成型口
31 成型部流動部(空洞)
32 成型部の流動部外壁
33 成型部の流動部内壁
40 冷却部
50 石英ガラスの原料粉
51 堆積した石英ガラス
52 溶融して流動する石英ガラス(溶融ガラス)
54 冷却過程における石英ガラス
59 石英ガラスの成型体
70 原料供給装置
71 原料粉ライン
8 シリンダー材
90 従来の装置
91 るつぼ
92 ヒーター
93 モールド
94 マンドレル
REFERENCE SIGNS LIST 10 melting section 10A melting section main body 1 burner 1a flame outlet/raw material supply port 11 inner wall (refractory brick)
REFERENCE SIGNS LIST 12 base/outer wall 14 fusion zone side connection port 15 burner stage 20 preforming part 21 preforming part flowing part (cavity)
22 Flow portion outer wall of preforming portion 23 Flow portion inner wall of preforming portion 24 Preforming portion side connection port 30 Molding portion 3 Molding port 31 Molding portion flow portion (cavity)
32 Flow portion outer wall of molding portion 33 Flow portion inner wall of molding portion 40 Cooling portion 50 Raw material powder of quartz glass 51 Accumulated quartz glass 52 Quartz glass that melts and flows (molten glass)
54 Quartz glass in cooling process 59 Quartz glass molded body 70 Raw material supply device 71 Raw material powder line 8 Cylinder material 90 Conventional device 91 Crucible 92 Heater 93 Mold 94 Mandrel

本発明は石英ガラスの成型体(特に管材または棒材)に関連する分野で有用である。石英ガラスの管材や棒材は、各種の半導体デバイスの製造プロセスや光学機器、通信機器等の材料として産業上利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful in fields related to quartz glass moldings (especially tubes or rods). Silica glass tubes and bars are industrially applicable as materials for manufacturing processes of various semiconductor devices, optical equipment, communication equipment, and the like.

Claims (12)

石英ガラスの原料粉を酸水素火炎で溶融させて、溶融したガラスを溶融部内に堆積させる溶融過程、但し、溶融部内に堆積させた溶融ガラスの一部は溶融部内の側壁と接触し、側壁近傍の溶融ガラスは、溶融部内の側壁近傍以外の溶融ガラスに比べて流動性が低いか、または流動性を有さないと、
溶融部内の側壁近傍以外の溶融ガラスを予備成型部内で流下させて、予備成型部の下流の成型部での流出に適した粘度の溶融ガラスを得る粘度調整過程但し、予備成型部での溶融ガラスの流下は外気と遮断した状態で、かつ加熱下で自重により行うと、
粘度調整された溶融ガラスを成型部内で流下させ、かつ成型口から流出させる成型過程と
流出した石英ガラスの成型部材を冷却部で冷却する冷却過程と、
冷却された石英ガラスの成型部材を切断部で切断して成型体を得る切断過程とを有する、石英ガラス成型体の製造方法(但し、成型過程において用いられる成型部が成型口内に溶融ガラスの流出方向に突出した変位体が配置されたものである場合を除く)
A melting process in which the raw material powder of quartz glass is melted with an oxyhydrogen flame and the molten glass is deposited in the melting zone. The molten glass of has lower fluidity or no fluidity than the molten glass outside the vicinity of the side wall in the melting part ,
A viscosity adjustment process in which the molten glass outside the vicinity of the side wall in the melting section is allowed to flow down within the preforming section to obtain molten glass having a viscosity suitable for flowing out of the forming section downstream of the preforming section , provided that the molten glass is melted in the preforming section. The flow of the glass is done by its own weight while being isolated from the outside air and under heat.
a molding process in which the molten glass with adjusted viscosity is allowed to flow down in the molding unit and out of the molding opening ;
a cooling process in which the outflowing quartz glass molded member is cooled in a cooling unit;
A method for producing a quartz glass molded body, comprising: a step of cutting a cooled quartz glass molding member at a cutting portion to obtain a molded body (provided that the molding portion used in the molding step causes molten glass to flow into the molding opening); (except when the displacement body projecting in the direction is arranged) .
溶融部内の側壁は、外部から加熱されない、請求項1に記載の製造方法。 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the sidewalls within the fusion zone are not heated from the outside. 予備成型部入口近傍の溶融部内の溶融ガラスは、自重により予備成型部に流下する、請求項1または2に記載の製造方法。 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the molten glass in the melting section near the inlet of the preforming section flows down to the preforming section due to its own weight. 予備成型部における溶融ガラスの滞留時間は、溶融ガラスの気泡が消滅するに十分な時間とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the residence time of the molten glass in the preforming part is set to a time sufficient for bubbles in the molten glass to disappear. 石英ガラス成型体は管状であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分は円筒形であり、成型部の水平断面形状はリング状であり、
予備成型部の溶融ガラスの流下する円筒形部分の水平断面形状はリング状であり、
予備成型部のリング状水平断面の内径は、成型部のリング状水平断面の内径より小さく、
予備成型部のリング状水平断面の外径は、成型部のリング状水平断面の外径より大きい、請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法。
The quartz glass molded body is tubular,
The part of the preforming part where the molten glass flows down is cylindrical, and the horizontal cross-sectional shape of the forming part is ring-shaped,
The horizontal cross-sectional shape of the cylindrical portion of the preforming portion through which the molten glass flows is ring-shaped,
the inner diameter of the ring-shaped horizontal cross-section of the pre-molded portion is smaller than the inner diameter of the ring-shaped horizontal cross-section of the molded portion;
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the outer diameter of the ring-shaped horizontal cross section of the preformed part is larger than the outer diameter of the ring-shaped horizontal cross section of the molded part.
石英ガラス成型体は棒状であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分は円筒形であり、成型部の溶融ガラスが流下する部分も円筒形であり、
予備成型部の溶融ガラスが流下する部分の水平断面の径は成型部の水平断面の径より大きい、請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法。
The quartz glass molded body is rod-shaped,
The part of the preforming part where the molten glass flows down is cylindrical, and the part of the molding part where the molten glass flows down is also cylindrical,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the horizontal cross-sectional diameter of the portion of the preforming portion where the molten glass flows down is larger than the horizontal cross-sectional diameter of the forming portion.
成型部から流出させた、成型された石英ガラスは、成型形状を維持できる粘度を有する請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the molded quartz glass discharged from the molding part has a viscosity capable of maintaining the molded shape. 冷却して得た成型体は、冷却部の下流で所定長さ毎に切断して、成型体製品を得る、請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the molded product obtained by cooling is cut into predetermined lengths downstream of the cooling section to obtain molded products. 上部に石英ガラスの原料粉の供給口及び酸水素火炎用バーナーを有し、酸水素火炎で溶融した石英ガラスを堆積させる溶融部内と、
縦方向に溶融ガラスを流下させるための空洞を有し、加熱機能を有する予備成型部と、
溶融ガラスを流下させ、成型するための成型口を有する成型部と、
成型した溶融ガラスを冷却するための冷却部を具備し、
溶融部内の側壁は耐火レンガ製であり、
溶融部内底部と予備成型部頂部とに溶融ガラスを流下させるための連結口を有し、
予備成型部底部と成型部頂部とに溶融ガラスを流下させるための連結口を有する、石英ガラス成型体の製造装置(但し、成型部が成型口内に溶融ガラスの流出方向に突出した変位体が配置されたものである場合を除く)
a melting section having a supply port for the raw material powder of quartz glass and an oxyhydrogen flame burner in the upper part and depositing quartz glass melted by the oxyhydrogen flame;
a preforming section having a cavity for vertically flowing molten glass and having a heating function;
a molding unit having a molding opening for flowing molten glass and molding;
Equipped with a cooling unit for cooling the molded molten glass,
The side walls in the fusion zone are made of refractory bricks,
Having a connecting port for flowing molten glass to the inner bottom of the melting section and the top of the preforming section,
An apparatus for manufacturing a quartz glass molded body having a connecting port for flowing molten glass at the bottom of the preforming section and the top of the molding section (however, the molding section has a displacement body protruding in the molding port in the flow direction of the molten glass) (unless it has been modified) .
前記冷却部の下流に冷却した溶融ガラスを切断するための切断部をさらに具備する、請求項に記載の製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 9 , further comprising a cutting section for cutting the cooled molten glass downstream of the cooling section. 前記溶融部の酸水素火炎と接触し得る面に耐火レンガを敷設した、請求項9または10に記載の製造装置。 11. The manufacturing apparatus according to claim 9 or 10 , wherein refractory bricks are laid on a surface of said fusion zone that can come into contact with an oxyhydrogen flame. 前記成型部にヒーターを配設し、成型過程における石英ガラスの温度を調節して成型体の形状を制御する、請求項9~11のいずれか1項に記載の製造装置。

12. The manufacturing apparatus according to any one of claims 9 to 11 , wherein a heater is provided in said molding section to adjust the temperature of the quartz glass during the molding process to control the shape of the molding.

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