JPH09263410A

JPH09263410A - 溶融ガラスの供給方法及び装置

Info

Publication number: JPH09263410A
Application number: JP7368396A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Iwano; 克彦岩野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融したガラスを坩堝から供給する際に、ガ
ラス供給量のバラツキ、供給タイミングを一定に保つ。【解決手段】坩堝１内で溶融したガラス４を供給する
径の異なるノズル２ａ、２ｂ、２ｃを坩堝１の底部に設
ける。各ノズル２ａ、２ｂ、２ｃにはガラス流出口２０
ａ、２０ｂ、２０ｃを閉塞するプランジャー３ａ、３
ｂ、３ｃを上下動自在に設ける。溶融したガラス４の液
面高さに応じてガラス４を供給するノズルをプランジャ
ーの開閉及び閉塞動作により変更し、ノズル内のガラス
の流量を変化させてガラス供給量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、坩堝内で溶融した
ガラスを成形型上に供給する溶融ガラスの供給方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭６１−２３２２２７号公報
に開示されるように、坩堝内部にピストンを設置し、溶
融ガラスの液面をピストンで押し、その圧力で溶融ガラ
スの供給量、供給タイミングを制御したり、また、特開
昭６１−１４６７２１号公報に開示されるように、溶融
ガラスの自重による液滴で供給量とタイミングを制御し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術にあっては以下の問題点があった。特開昭６１−２３
２２２７号公報の装置にあって、カメラレンズ用等の少
量のガラスを供給する場合、坩堝の断面積に対してノズ
ルの断面積が小さく、坩堝内の液面を押すピストンの移
動量を極微少量に制御しなければならないが、ガラスが
溶融されるような高温下（１０００℃以上）では坩堝や
ピストンは熱膨張で精度が狂い、そのためピストンの移
動量を制御することが困難となり、供給したガラス供給
量が一定にならないことである。

【０００４】特開昭６１−１４６７２１号公報の製造方
法にあっては、ガラスの自重によって滴下供給するた
め、坩堝内のガラス量が減少するにつれてガラスの自重
による圧力が減少し、滴下タイミングが変わることであ
る。また、滴下タイミングを制御するためにノズル及び
坩堝温度を上げてガラス粘度を低下させると、ガラスに
泡、脈理などの内部欠陥が発生することである。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、請求項１〜４の発明は、溶融したガラ
スを供給する際に、坩堝内のガラス量の減少につれてノ
ズルの径または長さの異なるノズルより供給すること
で、ノズル内を流れるガラスの流量または流動抵抗を変
化させ、ガラス供給量のバラツキ、供給タイミングを一
定に保つことができる溶融ガラスの供給方法及び装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のように構成した。請求項１の発明
は、坩堝内で溶融したガラスを、溶融ガラスの自重によ
って成形用の型上に供給する溶融ガラスの供給方法にお
いて、ガラスを供給するノズルの径を変更することによ
り、ノズル内のガラスの流量を変化させてガラス供給量
を制御することとした。

【０００７】請求項２の発明は、坩堝内で溶融したガラ
スを、溶融ガラスの自重によって成形用の型上に供給す
る溶融ガラスの供給方法において、ガラスを供給するノ
ズルの長さを変更することにより、ノズル内のガラスの
流動抵抗を変化させてガラス供給量を制御することとし
た。

【０００８】請求項３の発明は、ガラスを溶融する坩堝
と、溶融したガラスを坩堝の底部から流出する複数のノ
ズルと、ノズルからの供給を制御するプランジャーを備
えて溶融ガラスの供給装置を構成した。

【０００９】請求項４の発明は、請求項３の溶融ガラス
の供給装置にあって、複数のノズルは、ノズルの径また
は長さが異なるように構成した。

【００１０】請求項１の発明の作用を説明する。ノズル
内を流れる溶融ガラスの流量は、ノズル内の流れる流速
とノズル断面積の積によって求められる。流速は坩堝に
収納された溶融ガラスの液面高さによる位置エネルギー
から与えられ、液面が高いと流速は速く、液面高さが減
少するにつれて遅くなる。よって、坩堝内が溶融ガラス
によって十分に満たされて液面が高く、ガラス流出の流
速が速い時は、単位時間内に流れる流量を減少させるた
めに、径の小さいノズルを使って流れるガラスの量を減
少させて溶融ガラスの流量を調節し、坩堝内の溶融ガラ
スの量が減少し液面が下がり流速が減少したら、逆に径
の大きなノズルを使って、ガラス流量を増加させ、供給
する溶融ガラス量の低減を最小限にする。このようにノ
ズルの使い分けによって、ノズル内を流れる溶融ガラス
の流量を調節し、供給量のバラツキが一定な溶融ガラス
を一定な供給タイミングで供給する。

【００１１】請求項２の発明の作用を説明する。請求項
２の発明は、ノズルの長さを変更することでノズル内の
流動抵抗を変化させて請求項１の発明と同様の作用を得
るものである。すなわち、溶融ガラスの液面が高く、ガ
ラス流出の流速が速い時は、単位時間内に流れる流量を
減少させるために、長いノズルを使って内部の流動抵抗
を大きくし、ノズル内の溶融ガラスの流速を低減させて
流量を調節し、坩堝内の溶融ガラスの量が減少し液面が
下がり流速が減少したら、逆に短いノズルを使って内部
の流動抵抗を小さくし、流速の低減を最小限にする。こ
のようにノズルの使い分けによって、ノズル内を流れる
溶融ガラスの流量を調節し、供給量のバラツキが一定な
溶融ガラスを一定な供給タイミングで供給する。

【００１２】請求項３、４の発明の作用を説明する。坩
堝内の溶融ガラスの液面高さの変動により流出する溶融
ガラスの流量に対応して複数のノズルの開閉をプランジ
ャーで行う。このようにノズルの使い分けによって、ノ
ズル内を流れる溶融ガラスの流量を調節し、供給量のバ
ラツキが一定な溶融ガラスを一定な供給タイミングで供
給する。

【００１３】

【発明の実施の形態】

［発明の実施の形態１］本発明の実施形態１を図１に基
づいて説明する。図１は本実施形態の溶融ガラスの供給
装置を断面にして示す正面図である。本実施形態の供給
装置は、溶融ユニットＡと、溶融ユニットＡの上に設置
した供給ユニットＢから構成されている。溶融ユニット
Ａはプレートａ８上に設置され、溶融ユニットＡの下に
は、図示を省略した溶融ガラスの受け型が配置されるよ
うになっている。

【００１４】まず、溶融ユニットＡの構成を説明する。
溶融ユニットＡは、坩堝１、複数のノズル２ａ〜２ｃ、
ノズルヒータ５ａ〜５ｃ、坩堝ヒータ６、坩堝台座７、
フレーム９及びプレートｂ１０から構成されている。

【００１５】坩堝台座７はプレートａ８上に設置され、
坩堝台座７の上には坩堝１が載置されている。坩堝１の
底部には溶融したガラス４を坩堝１内から流出するノズ
ル２ａ、２ｂ、２ｃが取り付けられており、各ノズル２
ａ〜２ｃの周囲にはノズル２ａ、２ｂ、２ｃをそれぞれ
加熱するノズルヒータ５ａ、５ｂ、５ｃが設置されてい
る。ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ及びノズルヒータ５ａ、５
ｂ、５ｃは、坩堝台座７に設けた空洞１９ａ、１９ｂ、
１９ｃに納まっている。ノズル２ａ、２ｂ、２ｃはそれ
ぞれ異なる内径を有しており、その径の大きさはノズル
２ａ＜ノズル２ｂ＜ノズル２ｃとなっている。ノズル２
ａ、２ｂ、２ｃの上方には、ノズル２ａ、２ｂ、２ｃの
上端部であるガラス流出口２０ａ、２０ｂ、２０ｃを開
放及び閉塞し、坩堝１からの溶融したガラス４の供給を
制御する供給ユニットＢのプランジャー３ａ、３ｂ、３
ｃが上下動自在に設けられている。かかる坩堝１、ノズ
ル２ａ〜２ｃ及びプランジャー３ａ〜３ｂは、ガラスと
反応しにくく、かつ高温でも耐久性のあるＰｔ合金製で
ある。ノズル２ａ、２ｂ、２ｃの下には、供給された溶
融ガラス４を受ける受け型（図示省略）がそれぞれ設置
してある。

【００１６】坩堝１の周囲には坩堝１を加熱して内部の
ガラスを溶融し、溶融したガラス４を加熱保持する坩堝
ヒータ６が設置されている。さらに、坩堝１及び坩堝ヒ
ータ６の外周部にはフレーム９が設けられるとともに、
その上部にはプレートｂ１０が設けられており、加熱部
を密閉して保温性を保つようになっている。

【００１７】次に、供給ユニットＢの構成を説明する。
供給ユニットＢは、プランジャー３ａ〜３ｃ、リニアガ
イド１１、固定具１２、ボールネジ１３、ガイド１４、
モータ１５、固定板１６、フランジ１７及びプレートｃ
１８から構成されている。

【００１８】プレートｃ１８は上記プレートｂ１０上に
設置されており、プレートｃ１８にはリニアガイド１１
が取り付けられている。リニアガイド１１上には、リニ
アガイド１１に沿って上下動するプランジャー３ａを保
持する固定具１２が取り付けてあり、さらに固定具１２
はプランジャーの３ａの上下動を行うボールネジ１３に
ガイド１４を介して取り付けられている。ボールネジ１
３の上端には、固定板１６に固定されているモータ１５
が取り付けられるとともに、ボールネジ１３の下端はフ
ランジ１７に保持されており、上記固定板１６及びフラ
ンジ１７はプレートｃ１８に固定されている。また、リ
ニアガイド１１、固定具１２、ボールネジ１３、ガイド
１４、モータ１５、固定板１６、フランジ１７はプラン
ジャー３ｂ、３ｃに対しても１組ずつ個別に設けられ、
プランジャー３ａ、３ｂ、３ｃを独立して上下動し得る
ようになっている。

【００１９】次に、上記構成の供給装置を用いた溶融ガ
ラスの供給方法を、その作用とともに説明する。坩堝１
内にガラスを投入してガラスが溶融する温度（溶融した
ガラス４の粘度が１０¹〜１０²ポアズ程度）まで坩堝
ヒータ６により加熱溶融する。この時、ノズル２ａ、２
ｂ、２ｃから溶融したガラス４の流出を防ぐため、ノズ
ルヒータ５ａ、５ｂ、５ｃによる加熱は行わず、プラン
ジャー３ａ、３ｂ、３ｃを供給ユニットＢによって下降
させてガラス流出口２０ａ、２０ｂ、２０ｃを塞ぐ。

【００２０】ガラスが十分に溶融された後、ノズル２ａ
をノズルヒータ５ａによってガラス４の粘度が１０²ポ
アズ以下になる温度まで加熱する。坩堝１の内部とノズ
ル２ａとの接続部であるガラス流出口２０ａを塞いでい
るプランジャー３ａを供給ユニットＢを駆動させて上昇
し、ノズル２ａの下に位置する図示を省略した受け型に
ノズル２ａから溶融したガラス４を供給する。この時、
プランジャー３ａの上昇距離、上昇している時間によっ
て、受け型上に供給するガラス４の量を計量する。受け
型とノズル２ａの位置は予め調整してあり、供給する位
置は合わせてある。

【００２１】ノズル２ａからの供給を続けて坩堝１内の
溶融したガラス４の容量が減り、ガラス４の液面が下が
ることでガラス流出口２０ａでの圧力が下がってプラン
ジャー３ａの動作と供給タイミングにズレが生じ、供給
量が減少しだしたら、プランジャー３ａを供給ユニット
Ｂにより下げてガラス流出口２０ａを塞ぎ、ノズルヒー
タ５ａよる加熱を止めてノズル２ａからの供給を停止す
るとともに、ノズル２ｂをノズル２ａと同様にしてノズ
ルヒータ５ｂで加熱し、ノズル２ｂに溶融したガラス４
の供給を切り替える。ここで、ノズル２ｂの下にも図示
を省略した受け型がノズル２ａと同様に配置され、プラ
ンジャー３ｂを上昇させることでノズル２ｂからガラス
４を受け型上に供給する。ノズル２ｂの供給タイミング
はノズル２ａのタイミングと同じである。

【００２２】同様に、供給をし続け坩堝１内の溶融した
ガラス４の量が減少してノズル２ｂからの供給量が減少
しだしたら、上記ノズル２ａからノズル２ｂに供給を換
えたときと同様にして、ノズル２ｂからの供給をノズル
２ｃに変更する。ここで、ノズル２ｃの下にも図示を省
略した受け型がノズル２ａ、２ｂと同様に配置され、プ
ランジャー３ｃを上昇させることでノズル２ｃからガラ
ス４を受け型上に供給する。ノズル２ｃの供給タイミン
グもノズル２ａ、２ｂのタイミングと同じである。

【００２３】上記したノズル２ａからノズル２ｂ、ノズ
ル２ｂからノズル２ｃへと変更したように、ノズルを径
の小さいものから大きいものへ変更するタイミングと、
ノズル径の設定は以下のようにして決定する。

【００２４】坩堝１内がガラス４によって満たされてい
る状態を初期の状態とすると、ノズルに供給されるガラ
スの流量Ｑは、数１の（１）式で簡易的に与えられる。
（１）式で、ａはガラス流出口（ノズル）径、ｇは重力
加速度、ｈ₀は液面の高さである。

【００２５】

【数１】

【００２６】その後、ノズルからの供給が進み、坩堝１
内のガラス４が減少して液面ｈ₁が下がった時の流量を
Ｑ₁とすると、流量Ｑ₁は数２の（２）式で与えられ、
初期の流量Ｑに比べて（３）式で示すΔＱだけ減少し、
流量Ｑ₁の比率は初期値に対して（４）式になる。

【００２７】

【数２】

【００２８】これを補正するため、流量がＱ＝Ｑ₁とな
るようにガラス流出口（ノズル）の径をａ₁に変更する
と、ａ₁は数３の（５）式によって与えられ、流量は初
期の流量に補正される。ここで、液面高さｈ₀、ｈ₁は
投入したガラス量と供給されたガラスの量及び坩堝１の
体積から算出できる。

【００２９】

【数３】

【００３０】以上により、供給量（流量）の減少量を何
％にするかによって、ノズル径の大きさ及びノズルの変
更タイミングが決定される。なお、本実施形態では３種
類のノズル径の場合について説明したが、ノズル径の種
類をより細かに設定することにより、さらに細かいガラ
ス４の供給量の制御が行える。

【００３１】本発明の実施形態１の溶融ガラスの供給方
法及び装置によれば、坩堝１内の溶融したガラス４の減
少に伴うガラス４の供給量の減少を、ノズル径の変更に
より補正できるので、一定な供給タイミングで供給量の
バラツキが一定な溶融ガラスの供給を行うことができ
る。

【００３２】［発明の実施の形態２］本発明の実施形態
２を図２に基づいて説明する。図２は本実施形態の溶融
ガラスの供給装置を断面にして示す正面図である。本実
施形態の供給装置は、受け型上に溶融ガラスを供給する
ノズル部の形状のみが実施形態１の供給装置と異なり、
その他の構成は実施形態１と同様であるため、同一部分
には同一番号を付してその説明を省略する。

【００３３】本実施形態の供給装置に備えたノズル２
ｅ、２ｆ、２ｇは径が同一で、その長さがノズル２ｅ＞
ノズル２ｆ＞２ｇとなるように、長さを異ならして構成
されている。また、ノズル２ｅ、２ｆ、２ｇを閉塞する
プランジャー３ａ、３ｂ、３ｃもノズル径に合わせて同
一の外径となっている。

【００３４】次に、上記構成の供給装置を用いた溶融ガ
ラスの供給方法を、その作用とともに説明する。坩堝１
内にガラス４を投入し加熱して溶融した後、坩堝１の内
部とノズル２ｅとの接続部であるガラス流出口２０ａを
塞いでいるプランジャー３ａを供給ユニットＢを駆動さ
せて上昇し、ノズルヒータ５ａによりノズル２ｅを加熱
して、ノズル２ｅより溶融したガラス４を供給する。

【００３５】ノズル２ｅからの供給を続けて坩堝１内の
溶融したガラス４の容量が減り、ガラス４の液面が下が
ってガラス流出口２０ａでの圧力が下がってプランジャ
ー３ａの動作と供給タイミングにズレが生じ、供給量が
減少しだしたら、プランジャー３ａを供給ユニットＢに
より下げてガラス流出口２０ａを塞ぎ、ノズルヒータ５
ａよる加熱を止めてノズル２ｅからの供給を停止すると
ともに、ノズル２ｆをノズル２ｅと同様にしてノズルヒ
ータ５ｂで加熱し、プランジャー３ｂを上動させること
で、ノズル２ｆに溶融したガラス４の供給を切り替え
る。ノズル２ｆの供給タイミングはノズル２ｅのタイミ
ングと同じである。

【００３６】同様に、供給を続け坩堝１内の溶融したガ
ラス４の量が減少してノズル２ｆからの供給量が減少し
だしたら、上記ノズル２ｅからノズル２ｆに供給を換え
たときと同様にして、ノズル２ｆからの供給をノズル２
ｇに変更する。

【００３７】上記ノズルの長さ及びノズルを変更するタ
イミングは以下のようにして決定する。溶融したガラス
４の坩堝１内の液面の変化Δｈと、ノズル内のガラス流
動に対する抵抗による圧力降下Δｐと、ノズル長さの変
化Δｌは比例関係にあるので、供給量の変化をかりに１
０％に抑えるとするならば、液面の高さが１０％減少し
た時点でノズル２ｅからノズル長さを１０％短くしたノ
ズル２ｆに変更する。さらにまた、液面の高さが１０％
減少したらノズル２ｆからノズル長さを１０％短くした
ノズル２ｇに変更して溶融したガラス４の供給を行う。
よって、供給量（流量）の減少量を何％にするかによっ
て、ノズル長さ及びノズルの変更タイミングが決定され
る。なお、本実施形態では３種類のノズル長さの場合に
ついて例示したが、ノズル長さの種類をより細かに設定
することにより、さらに細かいガラス４の供給量の制御
が行える。

【００３８】本発明の実施形態２の溶融ガラスの供給方
法及び装置によれば、実施形態１と同様な効果を得るこ
とができるとともに、同じ径のノズル２ｅ、２ｆ、２ｇ
を使用しているためプランジャー３ａ、３ｂ、３ｃが同
型のもので良く、高価で精密加工が行いにくい材質のも
のを使用しているため、供給装置のコストが安くなる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
〜４によれば、坩堝に径または長さの異なる複数のノズ
ルを設け、坩堝内の溶融ガラスの減少につれて、ノズル
の径または長さを変更して供給することで、坩堝内のガ
ラス容量が減少しても溶融ガラスの供給タイミングを一
定に保つことができる。また、ガラス供給量のバラツキ
の範囲を所望するバラツキで一定にコントロールして溶
融ガラスを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の溶融ガラスの供給装置を
示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態１の溶融ガラスの供給装置を
示す断面図である。

【符号の説明】

１坩堝２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｅ、２ｆ、２ｇノズル３ａ、３ｂ、３ｃプランジャー４ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】坩堝内で溶融したガラスを、溶融ガラス
の自重によって成形用の型上に供給する溶融ガラスの供
給方法において、ガラスを供給するノズルの径を変更す
ることにより、ノズル内のガラスの流量を変化させてガ
ラス供給量を制御することを特徴とする溶融ガラスの供
給方法。
【請求項２】坩堝内で溶融したガラスを、溶融ガラス
の自重によって成形用の型上に供給する溶融ガラスの供
給方法において、ガラスを供給するノズルの長さを変更
することにより、ノズル内のガラスの流動抵抗を変化さ
せてガラス供給量を制御することを特徴とする溶融ガラ
スの供給方法。
【請求項３】ガラスを溶融する坩堝と、溶融したガラ
スを坩堝の底部から流出する複数のノズルと、ノズルか
らの供給を制御するプランジャーを有することを特徴と
する溶融ガラスの供給装置。
【請求項４】上記複数のノズルは、ノズルの径または
長さが異なることを特徴とする請求項３記載の溶融ガラ
スの供給装置。