JPH11147721A - 光学ガラスの供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容器内に分布する溶融ガラスが完全に均質でな
くても、供給口からは均質度の高い溶融ガラスを供給す
る。 【解決手段】容器１内に貯留されている光学ガラスの原
料またはカレットを加熱溶融し、容器の供給口３から流
出させる光学ガラスの供給方法において、前記光学ガラ
スの原料またはカレットを加熱溶融した溶融ガラス６を
攪拌手段２で攪拌する工程と、攪拌しているときに溶融
ガラス６が最大速度で流れている子午面流線１０の延長
上に設けられた供給口３から溶融ガラス６を流出させる
工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱溶融した光学
ガラスの供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学系を構成するレンズの硝材に使用さ
れる光学ガラスは、一部の屈折率分布レンズ等を除い
て、非常に高い均質度と安定した光学定数を必要とす
る。一般に光学ガラスの均質度が低い部分には脈理が観
察され、光学性能を低下させる原因となっている。この
ため、光学ガラスを溶融するときには、強制的な攪拌作
業が行われ、揮発による成分変化や溶融ガラス成分の凝
集やムラなどの脈理となる要因を除去する。この溶融ガ
ラスを攪拌して均質化する技術には、「溶融ガラスの均
質化攪拌方法及びその装置」として、特開平２−２５２
６２６号公報所載の技術が開示されている。図１４およ
び図１５を用いて、この技術を説明する。

【０００３】図１４において、支持台１０１上には、駆
動部１０２がＬ字形アーム１０１ａを介して支持され、
更に駆動部１０３が直に支持されている。駆動部１０２
の回転力は回転力伝達手段である歯車１０４、１０５を
介して主軸１０６に伝達され、駆動部１０３の回転力は
回転力伝達手段である歯車１０７、１０８を介して副軸
１０９に伝達される。副軸１０９は支持台１０１に垂直
かつ回転可能に支持され、その中に主軸１０６が同軸に
かつ回転可能に支持されている。主軸１０６の下端部に
は、アルミナ質セラミックス製の回転アーム１１０が主
軸１０６に対して直角に取付けられ、更に、回転アーム
１１０の先端部には、アルミナ質セラミックス製の軸受
１１１を介して白金合金製のクランク型攪拌棒１１２が
垂直に取付けられている。副軸１０９の下端部には歯車
１１３が取付けられ、この歯車はクランク型攪拌棒１１
２の上端部に取付けられた歯車１１４と噛み合い、副軸
１０９の回転力をクランク型攪拌棒１１２に伝達する。
ここで、歯車１１３と歯車１１４のギヤ比は１対１であ
る。なお、主軸１０６は２重管になっており、矢印１１
５方向から冷却水が注入され、主軸１０６内部を循環し
て矢印１１６方向に排出され、主軸１０６を冷却する。

【０００４】次に、上記構造の攪拌装置を用いた攪拌方
法ついて説明する。クランク型攪拌棒１１２は、クラン
ク上部１１２ａ、クランク水平部１１２ｂおよびクラン
ク下部１１２ｃからなっており、クランク下部１１２ｃ
からクランク上部１１２ａの下方部分まで、溶融ガラス
１１７中に浸漬されている。先ず、駆動部１０２を作動
させることによって、歯車１０４を回転させ、この回転
を歯車１０５に伝え、主軸１０６を６回／分で回転させ
る。この主軸１０６の回転により、主軸１０６の下端部
に取付けられたアルミナ質セラミックス製回転アーム１
１０が回転し、軸受１１１を介してクランク型攪拌棒１
１２を主軸１０６の回りに回転（公転）させる。図１５
の円形の一点鎖線ａは、上記回転時に攪拌棒１１２のク
ランク上部１１２ａの中心軸線１１８によって描かれる
軌跡である。

【０００５】次に、駆動部１０３を作動させることによ
って、歯車１０７を回転させ、この回転を歯車１０８に
伝え、副軸１０９を６３／分で回転させる。従って、主
軸１０６が１回転すると、副軸１０９は１０．５回転
し、この副軸１０９の回転は、ギヤ比１：１の歯車１１
３、１１４によって攪拌棒１１２に伝えられ、攪拌棒１
１２は中心軸線１１８を中心にして１０．５回転する。
主軸１０６と副軸１０９が同時にそれぞれ上記回転数で
回転することにより、クランク上部１１２ａが主軸１０
６の中心軸線１１９を中心にして１回転（公転）する間
に、クランク上部１１２ａの中心軸線１１８を中心にし
て１０．５回転（自転）することになる。図１５の実線
ｂはクランク下部１１２ｃの中心軸線１２０によって描
かれる軌跡である。なお、実線ｂの軌跡は一点鎖線ａ上
に中心を持つ複数の円の連続となっっているが、実際の
軌跡はクランク下部１１２ｃの回転中心であるクランク
上部１１２ａの中心軸線１１８が一点鎖線ａ上を移動し
ながら描かれるため、いびつな楕円形の連続である。

【０００６】一点鎖線ａと実線ｂから判るように、クラ
ンク上部１１２ａは円軌道に沿って回転して溶融ガラス
表面を攪拌し、クランク下部１１２ｃは自転しながら前
記円軌道に沿って公転して、溶融槽１２１内をまんべん
なく通過し、溶融槽１２１内の溶融ガラス全体を攪拌
し、表層部および内部共にくまなく攪拌棒による剪断力
を及ぼすことができ、きわめて均質度の高いガラスを得
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術にはつぎのような問題点があった。上記従来技術で
は、溶融坩堝の形状や溶融ガラスの供給口の位置とは無
関係に、坩堝内の溶融ガラス全体を攪拌棒の自転と公転
とが合成する軌跡の運動によって均質化しようとするも
のである。しかし、溶融ガラスの攪拌、均質化は、水な
どの液体の攪拌、均質化や、粉体の攪拌、均質化とは以
下の点で異なる。

【０００８】 液体の攪拌との相違：比重が極端に違
わない液体同士の攪拌、またはイオン化する溶質を水に
溶かす等の場合は、攪拌により均質化を行ったあとは、
放置しておいてもある程度長期にわたり均質度が維持さ
れる。溶融ガラスの場合は、溶融ガラスの表面から揮発
性物質が絶えず揮発することが多く、揮発によって溶融
ガラスの組成は変動し、不均質な部分が発生して脈理と
なり続ける。また、連続炉を用いた場合は、溶融ガラス
の供給に伴い、均質化されていない溶融ガラスが流れ込
む。さらに、溶融ガラスは高温下で溶融されており、溶
融ガラス内に対流が発生するため、不均質部分は他の部
分に巻き込まれていく。 粉体の攪拌との相違：粉体の攪拌の場合は、粉体を
収容する容器や攪拌棒の壁面に付着することは少なく、
攪拌運動によって、壁面付近の粉体も移動して他の粉体
と混合し、均質化される。溶融ガラスの攪拌の場合は、
攪拌容器および攪拌棒などの壁面から溶融ガラスが分離
することがなく、溶融ガラスの流動速度は壁面に近づく
につれて限りなく０に接近する。特に、溶融ガラスの粘
度が高い場合は、壁面近傍の流動速度が更に遅くなり、
攪拌による均質化が困難となる。

【０００９】すなわち、の理由により、厳密には溶融
坩堝内の溶融ガラス全体を完全に均質化することは困難
であり、の理由により、溶融ガラスを排出するための
供給口は、通常溶融坩堝の壁面近傍に配置されているの
で、攪拌棒付近の流速が速い部分の溶融ガラスに比べ、
排出される溶融ガラスの均質度が悪化するという問題点
があった。図１６は溶融槽１２１内の溶融ガラス１１７
の均質度の分布図を示し、図中の色分けは、色が濃い部
分ほど不均質であることを示している。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、容器内に分布する溶融ガラスが完全に均質でなくて
も、供給口からは均質度の高い溶融ガラスを供給するこ
とができる光学ガラスの供給方法を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明の光学ガラスの供給方法は、容
器内に貯留されている光学ガラスの原料またはカレット
を加熱溶融し、容器の供給口から流出させる光学ガラス
の供給方法において、前記光学ガラスの原料またはカレ
ットを加熱溶融した溶融ガラスを攪拌手段で攪拌する工
程と、攪拌しているときに溶融ガラスが最大速度で流れ
ている子午面流線の延長上に設けられた供給口から前記
溶融ガラスを流出させる工程とを有する。請求項２に係
る発明の光学ガラスの供給方法は、容器内に貯留されて
いる光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融し、容
器の供給口から流出させる光学ガラスの供給方法におい
て、前記光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融し
た溶融ガラスを攪拌する攪拌手段の回動中心を中心とし
た円と容器の供給口を設置する円とを適宜に結んで外形
を形成しかつ断面が筒状の容器内で溶融ガラスを攪拌す
る工程と、前記溶融ガラスを供給口から流出させる工程
とを有する。請求項３に係る発明の光学ガラスの供給方
法は、容器内に貯留されている光学ガラスの原料または
カレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出させる光
学ガラスの供給方法において、前記光学ガラスの原料ま
たはカレットを加熱溶融した溶融ガラスを攪拌する攪拌
手段を回動、揺動またはその組み合わせで動作させる工
程を有し、前記攪拌手段の動作の軌跡の体積が容器内に
貯留されている溶融ガラスの体積に対して３０％以上で
ある。

【００１２】すなわち、請求項１に係る発明の光学ガラ
スの供給方法は、光学ガラスの原料またはカレットを加
熱溶融した溶融ガラスを攪拌手段で攪拌し、攪拌してい
るときに溶融ガラスが最大速度で流れている子午面流線
の延長上に設けられた供給口から溶融ガラスを流出させ
る。また、請求項２に係る発明の光学ガラスの供給方法
は、光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融した溶
融ガラスを攪拌する攪拌手段の回動中心を中心とした円
と容器の供給口を設置する円とを適宜に結んで外形を形
成しかつ断面が筒状の容器内で溶融ガラスを攪拌する。
そして、攪拌された溶融ガラスを供給口から流出させ
る。さらに、請求項３に係る発明の光学ガラスの供給方
法は、光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融した
溶融ガラスを攪拌する攪拌手段を回動、揺動またはその
組み合わせで動作させる。このとき、攪拌手段の動作の
軌跡の体積が容器内に貯留されている溶融ガラスの体積
に対して３０％以上であるようにする。そして、攪拌さ
れた溶融ガラスを供給口から流出させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、具体的な実施の形態により
本発明を説明する。なお、請求項１に係る発明は実施の
形態１および２、請求項２に係る発明は実施の形態３、
４および５、請求項３に係る発明は実施の形態６にそれ
ぞれ対応するものである。

【００１４】（実施の形態１）図１〜図２は実施の形態
１を示し、図１は光学ガラスの供給装置の縦断面図、図
２は坩堝付近の水平断面図である。

【００１５】図１および図２において、炉外壁１１内に
は、容器としての坩堝１が内蔵されている。坩堝１の周
囲には、これを加熱するための坩堝ヒータ１９が周設さ
れ、坩堝１内の光学ガラスを加熱溶融できるように構成
されている。坩堝１内には、下端にプロペラ状の羽根を
有する攪拌手段としての攪拌羽２が垂設され、攪拌羽２
の上端は炉外壁１１の上面に配設された攪拌羽モータ１
２に回転駆動されるように連結されている。坩堝１の底
面には、供給口３が形成され、供給口３には、ノズル５
が連設されている。ノズル５の周囲には、ノズルヒータ
２０が周設され、坩堝ヒータ１９とは独立して温度制御
されている。供給口３の上方には、溶融ガラス６の供給
量を制御するためのプランジャ４が垂設されている。プ
ランジャ４は、炉外壁１１の上面に立設されたプランジ
ャガイド１８に上下動自在に嵌装されており、このプラ
ンジャガイド１８の上部に連設されたプランジャモータ
１４によって、ボールネジ１６を介して上下駆動される
ように構成されている。プランジャ４の上下動によっ
て、供給口３の開口面積を制御することにより、溶融ガ
ラスの供給量を制御することができる。

【００１６】溶融ガラス６内のグラデュエーションは、
坩堝１内各部分の溶融ガラスが、攪拌羽２付近の無色で
示される部分であって均質度の高い溶融ガラス６ａと入
れ替わるまでの時間を示しており、濃い部分ほど置換す
るための時間がかかる。すなわち、攪拌されにくい部分
であり、無色で表示された溶融ガラス６ａの部分に比
べ、不均質なことを模式的に示している。また、攪拌羽
２を静止系から観察した流線の包絡面である「流れ面」
と「子午面」との交線である「子午面流線」の中で最も
速度の大きな子午面流線１０を延長して、坩堝１の底部
に到達する場所に、供給口３を配置している。これによ
り、均質度の高い溶融ガラス６ａを供給口３およびノズ
ル５を経て供給することができる。

【００１７】最も速度の大きな子午面流線１０によって
決まる攪拌羽２と供給口５との距離は、相対的なもので
あるため、攪拌羽２の回転数や動作、攪拌羽２の下端の
羽根の形状によって変化する。従って、これらの要素を
変化することによって、先に設定した攪拌羽２と供給口
５との距離に合致させることができる。ここで、最も速
度の大きな子午面流線１０の位置は、コンピュータによ
るシミュレーションによって求めるか、または、縮尺し
た模型を作成し粘度のある代替溶液により観察し確認し
て求める。なお、子午面流線は坩堝の水平断面形状が攪
拌羽と同軸で軸対称形状である場合は、子午面流線も攪
拌羽の回転軸に対して軸対称形状となるが、坩堝の水平
断面形状が軸対称形状でない場合は、子午面流線が描く
形状は軸対称形状とはならないことがある。

【００１８】本実施の形態によれば、坩堝内に分布する
溶融ガラスが完全に均質でなくても、供給口からは均質
度の高い溶融ガラスを供給することができる。

【００１９】本実施の形態では、攪拌羽が溶融ガラスの
攪拌中、最も速度が大きい子午面流線の延長線上に供給
口が配設されているが、常時その位置にある必要はな
く、均質化の度合いや攪拌時間に応じて攪拌羽の動作や
回転数を変更してもよい。

【００２０】（実施の形態２）図３〜図４は実施の形態
２を示し、図３は光学ガラスの供給装置の縦断面図、図
４は坩堝付近の水平断面図である。本実施の形態の光学
ガラスの供給装置は、連続溶融炉用であるが、その基本
構成は実施の形態１と同一のため、異なる部分のみ説明
し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

【００２１】図３および図４において、炉外壁１１内に
は、容器としての坩堝２１が内蔵されている。坩堝２１
の右端には、連続溶融炉からの溶融ガラス６を流入させ
るための流入口７が連設されている。この流入口７から
は、Ｓ−ＢＡＬ４１の原料を溶融、脱泡した溶融ガラス
６が供給される。坩堝２１内には、下端にプロペラ状の
やや薄い厚さに形成された羽根を有する攪拌手段として
の攪拌羽２２が垂設され、攪拌羽２２の上端は攪拌羽モ
ータ１２に回転駆動されるように連結されている。攪拌
羽モータ１２は炉外壁１１の上面に立設された攪拌羽ガ
イド１７に上下動自在に嵌装しており、この攪拌用ガイ
ド１７の上部に連設された攪拌羽上下モータ１３によっ
て、ボールネジ１５を介して上下駆動されるように構成
されている。坩堝１の底面には、供給口３が最も速度の
大きな子午面流線１０を延長して、坩堝２１の底部に到
達する場所の２ヶ所に形成され、供給口３には、ノズル
５が連設されている。その他の構成は実施の形態１と同
一である。

【００２２】つぎに、溶融ガラスの供給方法を説明す
る。坩堝２１は坩堝ヒータ１９により１１３０℃に保持
されている。坩堝２１の流入口からはＳ−ＢＡＬ４１の
原料を溶融、脱泡した溶融ガラス６が供給され、所定の
量だけ貯留される。貯留された溶融ガラス６は、攪拌羽
２２が攪拌羽モータ１２により８０ｒｐｍで回転駆動さ
れ、かつ攪拌羽上下モータ１３により５０ｍｍ／ｓｅｃ
で上下駆動される複合運動により攪拌、均質化される。
均質化された溶融ガラス６は、プランジャー４をプラン
ジャーモータ１４により上昇させて、閉鎖している供給
口３を開放する。供給口３に連設したノズル５は、ノズ
ルヒータ２０により１０１０℃に保持されており、この
ノズル５から１０秒サイクルで１．８ｇの溶融ガラスが
供給される。

【００２３】ここで、攪拌羽２２を静止系から観察した
流線の包絡面である「流れ面」と「子午面」（攪拌羽２
２と供給口３とを結ぶ面）との交線である「子午面流
線」の中で最も速度の大きい子午面流線１０は、攪拌羽
２２の回転軸に対し軸対称形状ではないが、子午面流線
１０の延長線上には、供給口３が配設されている。この
ため、坩堝２１内を単位時間当たり最も多く攪拌羽を通
過した流れ、すなわち、最も均質度の高い溶融ガラス６
ａを供給口３から流出させることができる。

【００２４】本実施の形態によれば、坩堝が連続溶融炉
からなる場合であっても、実施の形態１と同様の効果を
得ることができる。

【００２５】（実施の形態３）図５〜図６は実施の形態
３を示し、図５は光学ガラスの供給装置の縦断面図、図
６は坩堝付近の水平断面図である。本実施の形態の光学
ガラスの供給装置は、攪拌羽の回転軸を中心とした円と
供給口を中心とした円とを直線で結んで外形を形成しか
つ断面が筒状の坩堝を用いたものであるが、その他は実
施の形態１または２と同様のため、異なる部分のみ説明
し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略する。
また、溶融ガラスの供給方法は、実施の形態２と同様の
ため、説明を省略する。

【００２６】図５および図６において、容器としての坩
堝３１は、攪拌手段としての攪拌羽３２の回転軸を中心
とした円と供給口を中心とした円とを直線で結んで外形
となし、かつ筒状に形成されている。坩堝３１の左端に
は、連続溶融炉からの溶融ガラス６を流入させる流入口
７が連設されている。この流入口７からは、光学ガラス
の原料を溶融、脱泡した溶融ガラス６が供給される。坩
堝３１は断熱材からなる炉外壁１１内に配設された溶融
炉ヒータ３９により加熱されている。その他の構成は実
施の形態１または２と同様である。

【００２７】つぎに、坩堝３１の形状の作用について説
明する。この坩堝形状は、攪拌羽３２の攪拌能力を最大
限に発揮し、且つ供給口３に均質度の高い溶融ガラス６
を流出させることができるものである。なぜならば、攪
拌羽３２の回転軸を中心として囲われている坩堝３１の
大きな円弧状の内壁が、攪拌羽３２から発生した水平方
向（回転軸に垂直な方向）への流動を規制するために、
上下方向の流れを速めることができ、さらに攪拌羽３２
の上下動による上下方向の流れは、プランジャ４が配設
されている小さな円弧状の内壁内を通過するために集中
し、より均質度の高い溶融ガラス６の流れを供給口３付
近に発生させるからである。

【００２８】溶融が平衡状態に達した状態での坩堝３１
内の不均質ガラスは、流入口７からの流入および溶融ガ
ラス６表面での揮発によるものであるが、坩堝３１の底
面の供給口３に到達するまでに、攪拌羽３２により何回
となく上下の対流を繰り返し、攪拌、均質化される。勿
論、攪拌羽３２の能力に対して、流入口７からの不均質
ガラスの流入量には限界が存在するが、処理速度は従来
の溶融方法に比較して格段に向上する。

【００２９】本実施の形態によれば、攪拌羽の回転軸を
中心とした円と供給口を中心とした円とを直線で結んで
外形を形成しかつ断面が筒状の坩堝を用いることによ
り、坩堝内に分布する溶融ガラスの攪拌効率を高め、供
給口からは均質度の高い溶融ガラスを供給することがで
きる。また、攪拌時間の短縮や、均質度レベルの向上を
達成することができる。

【００３０】（実施の形態４）図７〜図９は実施の形態
４を示し、図７は溶融ガラスが満杯時の光学ガラスの供
給装置の縦断面図、図８は坩堝付近の水平断面図、図９
は溶融ガラスが減量時の光学ガラスの供給装置の縦断面
図である。本実施の形態の光学ガラスの供給装置は、実
施の形態３の連続溶融炉をバッチ式溶融炉に替えたもの
であり、その他は実施の形態１または２と同様のため、
異なる部分のみ説明し、同一の部材には同一の符号を付
し説明を省略する。

【００３１】バッチ溶融を行う場合、溶融ガラスの供給
に伴い、坩堝底面から溶融ガラス表面までの距離（深
さ）が減少する。このため、回転している攪拌羽が溶融
ガラス表面に露出すると、気泡を巻き込むという不具合
が発生し、歩留りの低下を招いたり、気泡を巻き込まな
いように、攪拌羽の回転数を落として均質度が低下する
などの問題が発生する。本実施の形態は、この問題点を
解決するものである。

【００３２】図７および図８において、容器としての坩
堝４１は、攪拌手段としての攪拌羽４２の回転軸４２ａ
を中心とした円と供給口を中心とした円とを直線で結ん
で外形となし、かつ筒状に形成されている。坩堝４１は
断熱材からなる炉外壁１１内に配設された溶融炉ヒータ
４９により加熱されている。攪拌羽４２は、実施の形態
３の攪拌羽３２（図５参照）に比べ羽根４２ｂの厚さが
薄く形成されている。その他の構成は実施の形態１また
は２と同様である。

【００３３】つぎに、溶融ガラスの供給方法について説
明する。原料となる粗溶解の完了したガラスカレットを
坩堝４１内に投入し、炉内温度を１４３０℃まで２時間
で昇温し、そのまま１時間保持した後、１３８０℃まで
４０分で降下させ、脱泡を行う。その後、その温度を保
ったまま、攪拌羽４２を１００ｍｍ／ｓｅｃで上下動さ
せ、上昇、下降位置でそれぞれ２ｓｅｃの待機時間を持
たせて駆動し、同時に６０ｒｐｍの速度で回転しながら
溶融ガラス６を３０分攪拌する。なお、攪拌羽４２は溶
融ガラス６から露出して気泡を溶融ガラス６内に巻き込
まぬよう、約１．５ｃｍの距離を溶融ガラス６の液面と
攪拌羽４２の羽根４２ｂ上端との間に空けている。この
とき、攪拌羽４２で発生した回転軸４２ａから離れる方
向に向かうガラス流は、攪拌羽４２の回転軸４２ａを中
心とした円弧状の内壁により規制され、上下方向の流動
量が増加し流動速度も速まり、同時に攪拌羽４２を通過
する流動と逆行する向きにプランジャ４が配設されてい
る円弧状の内壁付近を溶融ガラスが通過し、極めて高い
攪拌効果を発揮する。

【００３４】この後に、８ｇの溶融ガラス（比重２．５
２）をプランジャ４を開閉することにより、３３秒サイ
クルでガラス塊として供給する。坩堝４１の溶融容積は
８０００ｃｍ³ であり、約５３０個のガラス塊を得るこ
とができる。当然、供給を行うに連れて溶融ガラス６は
減少し、溶融ガラス６の液面が低下する。これに伴っ
て、図９に示すように、攪拌羽４２は上下動のストロー
クを減少させ、溶融ガラス６の液面と攪拌羽４２の羽根
４２ｂ上端との距離を一定に保つように駆動して供給を
行う。

【００３５】このとき、攪拌羽４２の羽根４２ｂの厚さ
は薄く形成されているので、攪拌羽４２を沈めることが
できる溶融ガラス６の体積が減少するため、気泡が混入
する限界の溶融ガラス６の量が減少する。すなわち、坩
堝４１内の溶融ガラス供給限界量が減少し、溶融ガラス
の歩留りを向上させることができる。また、実験の結
果、攪拌効果が向上した分回転数を下げることも可能で
あり、攪拌羽４２が溶融ガラス６の液面から露出した後
の溶融ガラス６への気泡混入防止も実現できることを確
認した。

【００３６】なお、攪拌羽４２の動作パターンは、均質
化の要求レベルや、均質化時間、溶融ガラスの硝種によ
って上下動や一時停止等の動き、速度および回転数を自
由に設定するものである。

【００３７】本実施の形態によれば、実施の形態３と同
様の効果に加え、つぎのような具体的な効果を確認し
た。従来では、攪拌を開始してから供給を開始するまで
の時間が１時間半であったのに対し、１／３の時間で均
質化が完了するようになった。また、従来では、攪拌羽
の回転速度を１００ｒｐｍで行っていたため、溶融ガラ
スの液面が攪拌羽の最下位置よりも下になった場合は、
気泡の混入が発生し、良品を得ることができず、約３０
％の残留ガラスが不良となっていたが、本実施の形態で
は、溶融ガラスの残量が１２０ｇまで、気泡のない良品
を得ることが可能であった。

【００３８】（実施の形態５）図１０〜図１１は実施の
形態５を示し、図１０は光学ガラスの供給装置の縦断面
図、図１１は坩堝付近の水平断面図である。本実施の形
態の光学ガラスの供給装置は、攪拌羽の回転軸を中心と
した円とこの円の同心円上に３等分された位置に配され
た供給口を中心とした円とを円弧で結んで外形を形成し
かつ断面が筒状の坩堝を用いたものであるが、その他は
実施の形態１または２と同様のため、異なる部分のみ説
明し、同一の部材には同一の符号を付し説明を省略す
る。

【００３９】図１０および図１１において、容器として
の坩堝５１は、攪拌手段としての攪拌羽５２の回転軸５
２ａを中心とした円とこの円の同心円上に３等分された
位置に配された３ヶ所の供給口を中心とした円とを円弧
で結んで外形となし、かつ筒状に形成されている。坩堝
５１は断熱材からなる炉外壁１１内に配設された溶融炉
ヒータ１９により加熱されている。坩堝５１の底面に
は、供給口３が３ヶ所に穿設され、その上方には、それ
ぞれプランジャ４が配設されて、実施の形態１と同一の
プランジャモータ１４、ボールネジ１６およびプランジ
ャガイド１８からなる駆動装置に上下駆動自在に連結さ
れている。攪拌羽５２は、実施の形態２の攪拌羽２２
（図３参照）に比べ羽根５２ｂの厚さは薄く形成されて
いる。その他の構成は実施の形態１または２と同様であ
る。

【００４０】つぎに、溶融ガラスの供給方法について説
明する。坩堝５１にＳＦ１１の粗溶解の完了したガラス
カレットを投入し、炉内温度を１２８０℃まで３時間で
昇温し、そのまま４０分間保持した後、１０６０℃まで
１時間半かけて降下させ、脱泡を行う。その後、攪拌羽
５２の攪拌動作を開始する。

【００４１】ここで、攪拌羽５２の回転軌跡による攪拌
羽軌跡面積Ａ2 は坩堝液面面積Ａ1の４９％であり、攪
拌羽５２を７５ｒｐｍで回転させる。さらに、攪拌羽５
２の羽根５２ｂの上端を溶融ガラス６の液面から１２ｃ
ｍ空けるとともに、坩堝溶融ガラス体積Ｖ1 に対して攪
拌羽軌跡体積Ｖ2 が３６％以上となるように１５０ｍｍ
／ｓｅｃの速度で上下動を行う。この攪拌動作を１０分
間行った後。攪拌羽５２の上下速度を１００ｍｍ／ｓｅ
ｃに落として供給を開始する。３つのプランジャ４の上
下位置を制御して、１０２０℃に設定されたノズル５よ
りそれぞれ３０ｇ／ｍｉｎの速度で溶融ガラス６を供給
する。当然、溶融ガラス６の供給に伴い、溶融ガラス６
が減少していくため、攪拌羽５２のストロークも液面の
下降に追従して減少させる。

【００４２】通常、プランジャ４の周辺は、プランジャ
４自体が障害物となり、攪拌羽５２の作動による溶融ガ
ラス６の流動を妨げ、淀みが発生し易い場所のため、複
数のプランジャを使用して、コンパクトな供給装置を設
計することが困難であったが、攪拌羽５２で発生した流
動を効率よくプランジャの配置されている供給口３に送
り込むことが可能であり、同時に攪拌羽５２が坩堝５１
の内壁面に接近しているため、均質度レベルの非常に高
い溶融ガラスを得ることが可能となった。

【００４３】本実施の形態によれば、実施の形態３と同
様の効果に加え、供給効率を向上させるとともに、複数
の供給口から溶融ガラスが供給可能な坩堝であっても、
均質度の高い溶融ガラスを供給することができる。

【００４４】（実施の形態６）図１２〜図１３は実施の
形態６を示し、図１２は円筒形の坩堝を想定したイメー
ジ図、図１３は光学ガラスの供給装置の部分透過斜視図
である。

【００４５】本実施の形態は、坩堝、攪拌羽または攪拌
棒の形状や供給口の位置にとらわれず、均質度の高い溶
融ガラスを得るためのものである。実施の形態１〜５で
示した方法を用いても、非常に攪拌能力の低い攪拌羽を
用いた場合は、その構成での最良の均質状態を得ること
はできても、その均質状態が均質度の規格を満足できな
い場合がある。本実施の形態は、攪拌羽または攪拌棒の
回転や揺動またはその組み合わせによって動作する立体
的な攪拌軌跡体積が、坩堝の溶融ガラス体積に対して３
０％以上であった場合、高い均質性レベルを実現できる
という実験結果に基づくものである。

【００４６】図１２において、坩堝の半径および高さを
共に１ｍとした場合、攪拌羽の半径を７０ｃｍとすれ
ば、攪拌羽の上下方向到達範囲は約６２ｃｍであり、坩
堝内の溶融ガラス体積Ｖ1 の３０％に相当する攪拌羽軌
跡体積Ｖ2 は、予想外に広い範囲であることが分かる。
勿論、均質性レベルの要求によっては、溶融ガラス体積
に対する攪拌羽体積の割合を増やして対応することも可
能である。

【００４７】図１３において、容器としての坩堝６１
は、便宜上図示しないヒータで加熱されている図示しな
い炉外壁の中に内蔵されている。坩堝６１内には、攪拌
手段としての攪拌羽６２が垂設され、攪拌羽６２の上端
は攪拌羽モータ１２に連結され回転駆動される。攪拌羽
モータ１２は攪拌羽ガイド１７に嵌装し図示しない駆動
機構によって上下駆動される。攪拌羽ガイド１７は、攪
拌羽駆動用ＸＹロボット８に連結され水平面の２方向に
直進駆動される。また、図示しない供給口が、坩堝６１
の底面に穿設されており、図示しないノズルが連設さ
れ、溶融ガラスを供給できるようになっている。さら
に、上記供給口の上方には、図示しないプランジャとそ
の上下駆動装置が配設されている。

【００４８】坩堝６１内の溶融ガラス６の液面面積に対
して、攪拌羽６２が回転しながら水平方向に駆動される
攪拌羽軌跡面積は６５％である。また、攪拌羽６２が上
下駆動されるストロークと下端の羽根の厚さとの合計
は、溶融ガラスの深さの約６２％である。この攪拌羽６
２は上下動を行いながら、水平方向に駆動されるため、
攪拌羽６２の攪拌軌跡体積Ｖ2 は坩堝溶融ガラス体積Ｖ
1 の４０％に相当し、溶融ガラス６の液面および坩堝６
１の内壁から攪拌羽６２までの距離を非常に近く設定す
ることができる。すなわち、攪拌羽６２により発生させ
る流れの速い流動を、坩堝６１の内壁に近付けられるた
めに、不均質な坩堝壁面近傍に存在する溶融ガラスを効
率よく均質化できるのである。

【００４９】本実施の形態によれば、溶融坩堝内に分布
する溶融ガラスが完全に均質でなくても、攪拌羽または
攪拌棒の回転や揺動またはその組み合わせによって動作
する立体的な攪拌軌跡体積が、坩堝の溶融ガラス体積に
対して３０％以上であった場合、高い均質度レベルを実
現できるので、供給口からは均質度の高い溶融ガラスを
供給することができる。また、液面や連続溶融の場合の
流入口近辺等の一部を除き、供給口の位置を殆ど制限し
ない程度に、坩堝内全体の溶融ガラスを均質化すること
ができ、自由な坩堝形状や、供給口のレイアウトが可能
となる。さらに、攪拌羽の形状を単純化することもでき
る。

【００５０】なお、攪拌羽の駆動パターンは、上記に示
したものに限定されるものではなく、揺動、回転、水平
移動、上下移動等の如何なるものであっても、本発明の
実施の形態に属するものである。また、実施の形態１〜
５と組み合わせることにより、極めて均質度の高い溶融
ガラスを得ることができる。

【００５１】なお、上記の具体的実施の形態から、つぎ
のような構成の技術的思想が導きだされる。 （付記） （１） 容器内に貯留されている光学ガラスの原料また
はカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出させる
光学ガラスの供給装置において、前記光学ガラスの原料
またはカレットを加熱溶融した溶融ガラスを攪拌する攪
拌手段と、攪拌しているときに溶融ガラスが最大速度で
流れている子午面流線の延長上に設けられた供給口を有
する容器とを具備することを特徴とする光学ガラスの供
給装置。容器内に分布する溶融ガラスが完全に均質でな
くても、供給口からは均質な溶融ガラスを供給すること
ができる。 （２） 容器内に貯留されている光学ガラスの原料また
はカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出させる
光学ガラスの供給装置において、前記光学ガラスの原料
またはカレットを加熱溶融した溶融ガラスを攪拌する攪
拌手段と、前記攪拌手段の回動中心を中心として円と容
器の供給口を中心とした円とを適宜に結んで外形を形成
しかつ断面が筒状の容器とを具備することを特徴とする
光学ガラスの供給装置。容器内に分布する溶融ガラスの
攪拌効率を高め、供給口からは均質度の高い溶融ガラス
を供給することができる。また、攪拌時間の短縮や、均
質性レベルの向上を達成することができる。 （３） 容器内に貯留されている光学ガラスの原料また
はカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出させる
光学ガラスの供給装置において、前記光学ガラスの原料
またはカレットを加熱溶融した溶融ガラスを攪拌する攪
拌手段を具備し、前記攪拌手段を回動、揺動またはその
組み合わせで動作させたときの前記攪拌手段動作の軌跡
の体積が、容器内に貯留されている溶融ガラスの体積に
対して３０％以上あることを特徴とする光学ガラスの供
給装置。容器内に分布する溶融ガラスが完全に均質でな
くても、攪拌羽または攪拌棒の回転や揺動またはその組
み合わせによって動作する立体的な攪拌軌跡体積が、坩
堝の溶融ガラス体積に対して３０％以上であった場合、
高い均質度レベルを実現できるので、供給口からは均質
度の高い溶融ガラスを供給することができる。 （４） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融方法において、坩堝内にて均質化を行うための攪拌羽
と溶融ガラスの供給口と必要に応じて供給量を制御する
プランジャとの設置位置を、攪拌羽動作の中で最大速度
の子午面流線の延長上の位置に設定して、溶融ガラスの
攪拌、均質化および供給を行うことを特徴とする光学ガ
ラスの溶融方法。坩堝内に分布する溶融ガラスが完全に
均質でなくても、供給口からは均質度の高い溶融ガラス
を供給することができる。 （５） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融方法において、攪拌羽の回転軸を中心とした円筒形状
とガラスの供給量を制御するプランジャおよび供給口を
設置するための円筒形状とを組み合わせた形の坩堝によ
り、溶融ガラスの攪拌、均質化および供給を行うことを
特徴とする光学ガラスの溶融方法。坩堝内に分布する溶
融ガラスの攪拌効率を高め、供給口からは均質度の高い
溶融ガラスを供給することができる。また、攪拌時間の
短縮や、均質度レベルの向上を達成することができる。 （６） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する全工程を１つの
坩堝内で行うバッチ溶融方式であることを特徴とする付
記（５）記載の光学ガラスの溶融方法。付記（５）に記
載の効果に加え、中少量生産に適用することができる。 （７） 供給口およびプランジャが２ヶ所以上に配設さ
れていることを特徴とする付記（５）または（６）記載
の光学ガラスの溶融方法。付記（５）または（６）に記
載の効果に加え、複数の供給口を備えることにより、供
給効率を向上させる。 （８） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融方法において、均質化を行う溶融坩堝で、少なくとも
１回、攪拌羽が回転、揺動またはその組み合わせで動作
する軌跡の体積が、その時の坩堝内の溶融ガラス体積に
対して３０％以上であることを特徴とする光学ガラスの
溶融方法。付記（４）と同様の効果に加え、坩堝に取付
ける供給口の位置を特に限定するとなく、自由なレイア
ウトで溶融炉を構成することができ、攪拌羽自体の能力
に関わらず非常に高い均質度レベルの溶融ガラスを供給
することができる。 （９） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融装置において、坩堝内にて均質化を行うための攪拌羽
と溶融ガラスの供給口と必要に応じて供給量を制御する
プランジャとの設置位置を、攪拌羽動作の中で最大速度
の子午面流線の延長上の位置に配設して、溶融ガラスの
攪拌、均質化および供給を行わしむることを特徴とする
光学ガラスの溶融装置。坩堝内に分布する溶融ガラスが
完全に均質でなくても、供給口からは均質度の高い溶融
ガラスを供給することができる。 （１０） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融装置において、攪拌羽の回転軸を中心とした円筒形状
とガラスの供給量を制御するプランジャおよび供給口を
設置するための円筒形状とを組み合わせた形の坩堝を備
え、溶融ガラスの攪拌、均質化および供給を行わしむる
ことを特徴とする光学ガラスの溶融装置。溶融坩堝内に
分布する溶融ガラスの攪拌効率を高め、供給口からは均
質度の高い溶融ガラスを供給することができる。また、
攪拌時間の短縮や、均質性レベルの向上を達成すること
ができる。 （１１） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する全工程を１つの
坩堝内で行うバッチ溶融方式であることを特徴とする付
記（１０）記載の光学ガラスの溶融装置。付記（１０）
に記載の効果に加え、中少量生産に適用することができ
る。 （１２） 供給口およびプランジャが２ヶ所以上に配設
されていることを特徴とする付記（１０）または（１
１）記載の光学ガラスの溶融装置。付記（１０）または
（１１）に記載の効果に加え、複数の供給口を備えるこ
とにより、供給効率を向上させる。 （１３） 光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融
し、脱泡、均質化を行った後に供給する光学ガラスの溶
融装置において、均質化を行う溶融坩堝で、少なくとも
１回、攪拌羽が回転、揺動またはその組み合わせで動作
する軌跡の体積が、その時の坩堝内の溶融ガラス体積に
対して３０％以上にし得ることを特徴とする光学ガラス
の溶融装置。付記（９）と同様の効果に加え、坩堝に取
付ける供給口の位置を特に限定することなく、自由なレ
イアウトで溶融炉を構成することができ、攪拌羽自体の
能力に拘わらず常に高い均質度レベルの溶融ガラスを供
給することができる。

【発明の効果】請求項１に係る発明の光学ガラスの供給
方法によれば、容器内に分布する溶融ガラスが完全に均
質でなくても、供給口からは均質度の高い溶融ガラスを
供給することができる。請求項２に係る発明の光学ガラ
スの供給方法によれば、容器内に分布する溶融ガラスの
攪拌効率を高め、供給口からは均質度の高い溶融ガラス
を供給することができる。また、攪拌時間の短縮や、均
質度レベルの向上を達成することができる。請求項３に
係る発明の光学ガラスの供給方法によれば、容器内に分
布する溶融ガラスが完全に均質でなくても、攪拌羽また
は攪拌棒の回転や揺動またはその組み合わせによって動
作する立体的な攪拌軌跡体積が、坩堝の溶融ガラス体積
に対して３０％以上であった場合、高い均質度レベルを
実現できるので、供給口からは均質度の高い溶融ガラス
を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の光学ガラスの供給装置の縦断面
図である。

【図２】実施の形態１の坩堝付近の水平断面図である。

【図３】実施の形態２の光学ガラスの供給装置の縦断面
図である。

【図４】実施の形態２の坩堝付近の水平断面図である。

【図５】実施の形態３の光学ガラスの供給装置の縦断面
図である。

【図６】実施の形態３の坩堝付近の水平断面図である。

【図７】実施の形態４の溶融ガラスが満杯時の光学ガラ
スの供給装置の縦断面図である。

【図８】実施の形態４の坩堝付近の水平断面図である。

【図９】実施の形態４の溶融ガラスが減量時の光学ガラ
スの供給装置の縦断面図である。

【図１０】実施の形態５の光学ガラスの供給装置の縦断
面図である。

【図１１】実施の形態５の坩堝付近の水平断面図であ
る。

【図１２】実施の形態６の円筒形の坩堝を想定したイメ
ージ図である。

【図１３】実施の形態６の光学ガラスの供給装置の部分
透過斜視図である。

【図１４】従来技術の均質化攪拌装置の部分縦断面図で
ある。

【図１５】従来技術の攪拌棒のクランク上部とクランク
下部の軌跡を示す図である。

【図１６】従来技術の坩堝内の不均質部分の分布図であ
る。

【符号の説明】

１ 坩堝 ２ 攪拌羽 ３ 供給口 ６ 溶融ガラス １０ 子午面流線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に貯留されている光学ガラスの原
   料またはカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出
   させる光学ガラスの供給方法において、 前記光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融した溶
   融ガラスを攪拌手段で攪拌する工程と、攪拌していると
   きに溶融ガラスが最大速度で流れている子午面流線の延
   長上に設けられた供給口から前記溶融ガラスを流出させ
   る工程とを有することを特徴とする光学ガラスの供給方
   法。
2. 【請求項２】 容器内に貯留されている光学ガラスの原
   料またはカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出
   させる光学ガラスの供給方法において、 前記光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融した溶
   融ガラスを攪拌する攪拌手段の回動中心を中心とした円
   と容器の供給口を設置する円とを適宜に結んで外形を形
   成しかつ断面が筒状の容器内で溶融ガラスを攪拌する工
   程と、前記溶融ガラスを供給口から流出させる工程とを
   有することを特徴とする光学ガラスの供給方法。
3. 【請求項３】 容器内に貯留されている光学ガラスの原
   料またはカレットを加熱溶融し、容器の供給口から流出
   させる光学ガラスの供給方法において、 前記光学ガラスの原料またはカレットを加熱溶融した溶
   融ガラスを攪拌する攪拌手段を回動、揺動またはその組
   み合わせで動作させる工程を有し、前記攪拌手段の動作
   の軌跡の体積が容器内に貯留されている溶融ガラスの体
   積に対して３０％以上であることを特徴とする光学ガラ
   スの供給方法。