JPH06345442A - 高均質ガラスの製造方法及び装置並びに高均質ガラス製品 - Google Patents

高均質ガラスの製造方法及び装置並びに高均質ガラス製品

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JPH06345442A
JPH06345442A JP16027593A JP16027593A JPH06345442A JP H06345442 A JPH06345442 A JP H06345442A JP 16027593 A JP16027593 A JP 16027593A JP 16027593 A JP16027593 A JP 16027593A JP H06345442 A JPH06345442 A JP H06345442A
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glass
tank
stirring
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melting
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JP16027593A
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English (en)
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Tetsuo Izumitani
徹郎 泉谷
Hiroji Namiki
博治 並木
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/02Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/225Refining

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的小型の装置で、連続溶解方式が本来有
する効率的な光学ガラスの生産という特徴を生かした、
均質度の高いガラス製品の製造方法及び製造装置の提供
並びに屈折率の均質度の高いガラス製品の提供。 【構成】 ガラス原料を溶解する工程、溶解したガラス
を清澄する工程、清澄したガラスを攪拌する工程、攪拌
したガラスの粘度を調整する工程、及び粘度を調整した
ガラスを成形してガラス製品を得る工程を含み、かつ上
記工程が連続的に行われるガラス製品の製造方法であっ
て、上記攪拌工程におけるガラス容量をガラス製品の容
量の2.3倍以上とする高均質ガラスの製造方法。溶解
槽、清澄槽、攪拌槽、作業槽及び成形型を含み、ガラス
原料が各槽間を連続的に移動する成形型の製造装置であ
って、上記攪拌槽の容量を上記成形型の容量の2.3倍
以上とする高均質ガラスの製造装置。前記製造方法又は
製造装置を用いて製造された屈折率の変動幅が±1×1
-6以下であるガラス製品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大型で、かつ高均質ガ
ラス製品の製造方法及び装置に関する。特には、屈折率
の均質度が±1×10-6以下であることを要求されるレ
ーザーガラスや光学ガラスの製造に有用な、高均質ガラ
ス製品の製造方法及び装置に関する。さらには、本発明
は、屈折率の均質度が±1×10-6以下である高均質ガ
ラス製品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高均質レーザーガラス等の高均質
ガラスは、大型白金坩堝を用いて間歇的に溶融され製造
されてきた。しかし、坩堝による溶融では生産性が悪
く、コストが高価につき、数千枚というレーザーディス
ク(サイズか、例えば60×35×4.5cm)の製造
には適さない方法であった。
【0003】一般に、光学ガラスの製造方法には、上記
のような坩堝を用いる間歇溶融方式と、タンク炉という
名称で代表される連続溶融方式がある。連続溶融方式は
溶融槽の一端から原料を投入し、溶融したものを清澄槽
に導き、脱ガス、脱泡の過程を経て撹拌部に送り込ま
れ、ここで脈理の消失がはかられ、最終端より連続的に
ガラスを取り出すものである。従って、連続溶融方式
は、ガラスを効率よく、低いコストで製造するという点
で間歇溶融方式より優れている。
【0004】しかし、このような光学ガラスの連続溶融
方式において、清澄過程を終えて均質化撹拌部に入って
くる溶融状ガラスの屈折率の変動は、±10×10-5
ら±100×10-5の範囲にある。そこで10-6オーダ
ーの屈折率の均一性を有するガラスを得るには撹拌から
流出に至る間に、このような大きな変動値を消去するこ
とが必要である。しかるに、従来の連続溶融装置では撹
拌部の平均滞在時間が20分から長くとも60分程度
で、溶融ガラスの脈理の消失に重点がおかれ、撹拌部に
入ってくる屈折率の時系列的変動を大きく緩和すること
はできず、このような連続溶融装置によって大型高精度
ガラスを得ることは困難であった。即ち、このような連
続溶融方式では、10-5の均質度は到達されるが、10
-6という高い均質度は得られなかった。
【0005】それに対して、本発明者等は、先に、本来
連続溶融方式が有している効率的な光学ガラスの生産が
できるという特徴を保持しながら大型高精度光学ガラス
を生産する装置を発明した(特開昭60−81030
号)。
【0006】通常の連続溶融装置では、前記のように均
質化撹拌部の平均滞在時間を20分〜60分程度にして
いる。一方、この装置では撹拌部の平均滞在時間を長時
間に設定することで均質度の高い光学ガラスを得てい
る。すなわち、均質化撹拌部に流入してくる溶融ガラス
の屈折率の変動値が±10×10-5以内の場合は100
分以上、±100×10-5の場合は1000分の平均滞
在時間を確保することによってその目的を達成した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、確かに、こ
の装置では、屈折率の均質度が10-6の光学ガラスが得
られるのであるが、均質化撹拌部での平均滞在時間を長
くすることにより、装置が大型化し、かつ生産性が低下
するという問題があった。
【0008】そこで、本発明の目的は、比較的小型の装
置で、本来連続溶融方式が有している効率的な光学ガラ
スの生産という特徴を生かした、屈折率の均質度が高い
ガラス製品の製造方法及び装置を提供することにある。
【0009】さらに本発明は、屈折率の変動幅が±1×
10-6以下である屈折率の均質度が高いガラス製品を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス原料を
溶融する工程、溶融したガラスを清澄する工程、清澄し
たガラスを撹拌する工程、攪拌したガラスの粘度を調整
する工程、及び粘度を調整したガラスを成形してガラス
製品を得る工程を含み、かつ上記工程が連続的に行われ
るガラス製品の製造方法であって、上記撹拌工程におけ
るガラス容量をガラス製品の容量の2.3倍以上とする
ことを特徴とする高均質ガラス製品の製造方法に関す
る。
【0011】さらに本発明は、ガラス原料を溶融する溶
融槽、該溶融槽からの溶融したガラスを清澄する清澄
槽、該清澄槽からのガラスを攪拌する撹拌槽及び該攪拌
槽からのガラスの粘度を調整する作業槽、及び該作業槽
からのガラスを成形する成形型を含み、前記ガラスが前
記溶融槽、前記清澄槽、前記撹拌槽及び前記作業槽を連
続的に移動する、ガラス製品の製造装置であって、前記
撹拌槽の容量を、前記成形型の容量の2.3倍以上とす
ることを特徴とする高均質ガラス製品の製造装置に関す
る。
【0012】また、本発明は、上記製造方法又は製造装
置を用いて製造された屈折率の変動幅が±1×10-6
下であることを特徴とする高均質ガラス製品に関する。
【0013】本発明は、ガラス製品となるべき流出ガラ
ス量に比し、撹拌槽の容積を一定以上大きくすることに
よって高均質ガラスを得ようとするものであり、本発明
では連続溶融によって10-6という高均質度を達成する
ことができる。以下本発明について説明する。
【0014】本発明の方法は、ガラス原料を溶融する工
程、溶融したガラスを清澄する工程、清澄したガラスを
撹拌する工程、攪拌したガラスの粘度を調整する工程、
及び粘度を調整したガラスを成形してガラス製品を得る
工程を含み、かつ上記工程が連続的に行われるガラス製
品の製造方法である。
【0015】ガラス原料を溶融する工程は、ガラス原料
を加熱して溶融する工程である。ガラス原料は、ガラス
製品の種類により適宜選択する。また、加熱条件は、ガ
ラス原料組成により適宜決定できる。溶融したガラスを
清澄する工程は、主に溶融したガラスから脱泡すること
を目的とする工程である。さらに、脱泡に加えて熱対流
によりガラス中の脈理の溶融も一部行われる。
【0016】清澄したガラスを撹拌する工程では、主
に、ガラス中の脈理の溶融が行われて、ガラスの均質化
が図られる。攪拌したガラスの粘度を調整する工程で
は、ガラス製品の成形が容易になるように、溶融ガラス
の温度を調整して粘度を調整する。粘度は、ガラスの種
類やガラス製品の形状等により適宜決定される。粘度を
調整したガラスは、成形型に鋳込み,成形後徐冷するこ
とによりガラス製品が得られる。徐冷条件は、ガラスの
種類により適宜選択される。本発明のガラス製品の製造
方法は、前記の工程が連続的に行われ、各工程には、溶
融ガラスが連続的に流入し、かつ流出する。本発明にお
いてガラス製品には特に制限はなく、高均質度が要求さ
れるガラス製品であれば良い。
【0017】本発明の製造方法の特徴は、上記撹拌工程
におけるガラス容量を、最終的に得られる1つのガラス
製品の容量の2.3倍以上とすることである。撹拌工程
におけるガラス容量に対する1つのガラス製品の容量の
比を2.3倍以上とすることにより屈折率の均質度が±
1×10-6以下であるガラス製品が得られる。このこと
は、後の実施例において、各種のガラスについて実験的
に得られた結果である。また、上記容量の比は、2.3
倍以上であれば、屈折率の均質度はほぼ一定である。従
って、効率良くガラス製品を製造するという観点から
は、上記容量の比は2.3倍に近いことが好ましく、例
えば、100倍以下であることが好ましい。尚、上記容
量の比を2.3倍以上とすることにより屈折率の均質度
が±1×10-6以下であるガラス製品が得られること
は、理論的にも裏付けられることである。この点につい
て以下に説明する。
【0018】クーパー〔Alped R.Coopar : J.am. Cer S
oc, 42 (1959)93 〕によれば、完全混合槽を無数に並べ
ると、流出液はピストン流になり、槽の数が1個の時に
完全混合は得られる。そこで撹拌槽は1個とし、槽の容
積と製品の容積の均質度に及ぼす影響を考察した。流入
するガラスの屈折率をn0 、流出するガラスの屈折率を
n∞、槽の容積をV、製品の容積をv、撹拌効率をfと
すれば屈折率の時間変化は完全混合の場合、以下の式1
で与えられる。
【0019】
【式1】
【0020】ここでτは製品の平均滞在時間で、流出速
度をRとすれば、τ=v/Rで与えられる。容量vのガ
ラス製品の均質度を10-6にするために、槽中に滞在す
るべき時間tを(V/v)τとすれば、式1から以下の
式2が導かれる。
【0021】
【式2】
【0022】さらに撹拌効率fを考慮すると以下の式3
が得られる。
【0023】
【式3】
【0024】n∞−n=10-6、n∞−n0 =10-5
f=1とすれば、V/v=2.30となる。n∞−n0
=100×10-5であれば、V/v=6.9となる。す
なわち、流入ガラスの屈折率変動が10-5のとき、流動
ガラスの屈折率変動を10-6にするには、槽と製品容積
の比を2.30倍にすればよいことを示す。また、10
0×10-5の屈折率変動があれば、槽と製品容量の比を
6.9倍にすればよいことを示す。
【0025】次に本発明の装置を図1に示す概略説明図
に基づいて説明する。本発明の装置は、ガラス原料10
を溶融する溶融槽1、溶融槽1からの溶融したガラス1
1を清澄する清澄槽2、清澄槽2からのガラス12を攪
拌する撹拌槽3及び攪拌槽3からのガラス13の粘度を
調整する作業槽4、及び作業槽4からのガラスを成形す
る成形型5を含む。前記溶融ガラスは、清澄槽2、撹拌
槽3及び作業槽4を連続的に移動するようにパイプ20
〜21で連絡されている。本発明の装置においては、撹
拌槽3の容量を、成形型5の容量の2.3倍以上とす
る。それにより、屈折率の均質度が±1×10-6以下で
ある高均質ガラス製品が得られる。尚、成形型5の容量
とは成形されるガラス製品14の容量に相当する。
【0026】尚、図1は概略説明図であって、装置の各
部分は、各部分の機能を考慮して適宜変更することが可
能である。ガラス原料10は溶融槽1において加熱溶融
され、次いでスロート6を通って清澄槽2に移動する。
清澄槽2では、熱対流によってガラス11は弱く攪拌さ
れ、それにより脱泡され、かつガラス中の脈理の溶融も
一部行われる。清澄槽2からは、パイプ20を通して攪
拌機7を備えた攪拌槽3に移動する。攪拌槽3ではガラ
ス12を攪拌してガラス中の脈理の溶融が行われて、ガ
ラスの均質化が図られる。次いで、ガラスはパイプ21
を通して作業槽4に移動する。作業槽4では、成形が容
易になるようにガラス13の粘度を調整する。粘度を調
整したガラスは、成形型5に鋳込み,次いで徐冷するこ
とによりガラス製品14が得られる。なお、溶融ガラス
の流出及び停止は、ヒーター8によって流出パイプ22
を加熱又は冷却することによって操作することができ
る。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。
【0028】実施例1(光学ガラスLaC10の場合) ガラスとしては、光学ガラスLaC10(La2 3
2 3 、RO(RO=CaO、MgO等の2価金属の
酸化物)系ガラス)を用いた。溶融槽、清澄槽、撹拌槽
及び作業槽を有する連続溶融炉において、撹拌槽の容量
5.3リットル、引上げ速度278ml/min、撹拌
時の粘性3.5poise、撹拌回転数100rpmの
条件でガラス製品を得た。尚、キャストされたガラスは
残留歪を除き、ガラス構造温度を一定にするために精密
徐冷がなされた。転移温度Tgで約60時間保持し、
0.25℃/hrの冷却速度でTg−100℃まで冷却
し、その後割れないように冷却された。実験結果を表1
に示す。V/v=10.4において均質度1.25×1
-6が得られた。
【0029】
【表1】
【0030】実施例2(光学ガラスF2の場合) ガラスとしては、光学ガラスF2(PbO、SiO2
アルカリ系ガラス)を用いた。溶融槽、清澄槽、撹拌槽
及び作業槽を有する連続溶融炉において、撹拌槽の大き
さ14.2リットル、引上げ速度386ml/min、
撹拌回転数40rpm、撹拌時の粘性220poise
の条件でガラス製品を得た。なお、これらのガラスは均
質度測定のために実施例1と同様に精密徐冷がなされ
た。実験結果を表2に示す。V/v=2.35において
均質度1.75×10-6が得られた。
【0031】
【表2】
【0032】実施例3(BK7の場合) ガラスとしてはBK7(SiO2 、B2 3 、アルカリ
系ガラス)を用いた。溶融槽、清澄槽、撹拌槽及び作業
槽を有するに連続溶融炉において、撹拌槽の容量18.
2リットル、引上げ速度364ml/min、撹拌回転
数50rpm、撹拌時の粘性280poiseの条件で
ガラス製品を得た。なお、これらのガラスは均質度測定
のために実施例1と同様に精密徐冷がなされた。実験結
果を表3に示す。V/v=3.7において1.38×1
-6の均質度のガラスが得られた。
【0033】
【表3】
【0034】
【発明の効果】本発明によって10-6という高均質ガラ
スが連続溶融方式により、効率的に製造することが可能
となった。その結果、高均質ガラスのコストの低下と、
納期の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の概略説明図である。
【符号の説明】
1 溶融槽 2 清澄槽 3 撹拌槽 4 作業槽 5 成形型 6 スロート 7 攪拌機 8 ヒーター 10 ガラス原料 11〜13 溶融ガラス 14 ガラス製品 20〜21 連絡パイプ 22 流出パイプ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス原料を溶融する工程、溶融したガ
    ラスを清澄する工程、清澄したガラスを撹拌する工程、
    攪拌したガラスの粘度を調整する工程、及び粘度を調整
    したガラスを成形してガラス製品を得る工程を含み、か
    つ上記工程が連続的に行われるガラス製品の製造方法で
    あって、 上記撹拌工程におけるガラス容量をガラス製品の容量の
    2.3倍以上とすることを特徴とする高均質ガラス製品
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 ガラス原料を溶融する溶融槽、該溶融槽
    からの溶融したガラスを清澄する清澄槽、該清澄槽から
    のガラスを攪拌する撹拌槽及び該攪拌槽からのガラスの
    粘度を調整する作業槽、及び該作業槽からのガラスを成
    形する成形型を含み、前記ガラスが前記溶融槽、前記清
    澄槽、前記撹拌槽及び前記作業槽を連続的に移動する、
    ガラス製品の製造装置であって、 前記撹拌槽の容量を、前記成形型の容量の2.3倍以上
    とすることを特徴とする高均質ガラス製品の製造装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の製造方法を用いて製造さ
    れた屈折率の変動幅が±1×10-6以下であることを特
    徴とする高均質ガラス製品。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の製造装置を用いて製造さ
    れた屈折率の変動幅が±1×10-6以下であることを特
    徴とする高均質ガラス製品。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4434517A1 (de) * 1994-06-30 1996-01-04 Mitsubishi Electric Corp Elektronische Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
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