專利名稱：玻璃的制造方法及玻璃熔融裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用粉體狀玻璃原料的玻璃的制造方法及玻璃熔融裝置。
背景技術(shù)：
作為一邊將玻璃原料投入到配置于以耐火磚構(gòu)成的爐的內(nèi)部的熔融容器內(nèi)、一邊熔融玻璃的裝置，公知例如特開2003-335525號公報中所述的熔融裝置。
為了在爐內(nèi)配置熔融容器從而高效地加熱玻璃原料，必須提高爐的密閉度，使得爐內(nèi)的氣氛溫度保持在適合于玻璃熔融的溫度。因此，現(xiàn)有的爐如下構(gòu)成除了供給玻璃原料的原料供給口與將熔融玻璃送出到爐外的熔融玻璃流路之外，密閉爐內(nèi)空間。
如果使用這樣的結(jié)構(gòu)的爐來加熱粉體狀的玻璃原料使之熔融，則產(chǎn)生如下問題。即，因為粉體狀的玻璃原料，與事先玻璃化的玻璃片原料不同，是玻璃化前的原料，所以通過加熱、熔融時的反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體。在為了抑制向爐外的排熱量而提高密閉度的爐中，爐內(nèi)壓力由于氣體的大量產(chǎn)生而升高，從而使粉體狀原料向爐內(nèi)的供給變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述問題而作出的，目的在于提供一種可以一邊供給粉體狀的玻璃原料一邊穩(wěn)定地熔融玻璃的玻璃的制造方法以及玻璃熔融裝置。
達(dá)成上述目的的手段如下所述。
一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序；其特征在于，前述爐具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔，一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
如[1]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于比爐外側(cè)開口高的位置上。
如[1]或者[2]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，在前述爐的內(nèi)部配置有加熱機構(gòu)。
如[1]或者[2]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，一邊將氣體導(dǎo)入到前述爐內(nèi)，一邊進(jìn)行前述粉體狀的玻璃原料的供給。
如[1]或者[2]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，對應(yīng)于通過前述玻璃原料的熔融而生成的氣體的產(chǎn)生量，增減前述排氣孔的開口面積以及/或者開口的排氣孔的數(shù)目。
如[1]或者[2]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述爐由耐火磚制成，且前述排氣孔由白金或者白金合金構(gòu)成，或者前述爐由燒結(jié)磚制成，且前述排氣孔由電鑄磚構(gòu)成。
一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序；其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的1個或者2個以上的排氣孔，前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
如[7]所述的玻璃的制造方法，其特征在于，一邊將氣體導(dǎo)入到前述容器內(nèi)，一邊進(jìn)行前述粉體狀的玻璃原料的供給。
如[1]、[2]、[7]、[8]中的任意一項所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述玻璃是在1400℃時顯示有小于3dPa·s的粘度，或者前述玻璃是具有液相溫度并且在液相溫度顯示有35dPa·s以下的粘度的玻璃。
如權(quán)利要求[1]、[2]、[7]、[8]中的任意一項所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述玻璃，作為必要成分包含有B2O3，作為任意成分包含有SiO2，且SiO2的含有量是0～10％質(zhì)量。
一種玻璃熔融裝置，將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃；其特征在于，前述爐具有用于供給玻璃原料的原料供給部，以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔，用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
如[11]所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，前述爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于比爐外側(cè)開口高的位置上。
如[11]或者[12]所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，在前述爐的內(nèi)部配置有加熱機構(gòu)。
如[11]或者[12]所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，前述爐由耐火磚制成，且前述排氣孔由白金或者白金合金構(gòu)成，或者前述爐由燒結(jié)磚制成，且前述排氣孔由電鑄磚構(gòu)成。
一種玻璃熔融裝置，將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃；其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的1個或者2個以上的排氣孔，前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可以一邊供給粉體狀的玻璃原料一邊穩(wěn)定地熔融玻璃的玻璃的制造方法以及玻璃熔融裝置。


圖1表示能夠在本發(fā)明的第一方案的玻璃的制造方法中使用的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)。
圖2是圖1的A-A’水平剖面的概略圖。
圖3表示能夠在本發(fā)明的第一方案的玻璃的制造方法中使用的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)。
圖4表示能夠在本發(fā)明的第二方案的玻璃的制造方法中使用的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)。
具體實施例方式
以下，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
本發(fā)明的第一方案的玻璃的制造方法(以下稱為「制法I」)，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，并加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序；前述爐具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部；以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔；一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
圖1是能夠使用于制法I中的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)，圖2是圖1的A-A’水平剖面的概略圖。以下，一邊參照附圖一邊說明制法I。不過，制法I并不限定于附圖所示的方案。
在制法I中使用的玻璃原料是由玻璃化前的各種粉體狀化合物構(gòu)成的。作為前述化合物，可以例示H3BO3、La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3、SiO2、ZrO2、ZnO、ZnCO3等。
因為在本發(fā)明中使用的粉體狀玻璃原料是玻璃化前的原料，所以通過加熱、熔融時的反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體。因此，在制法I中，在內(nèi)部配置有熔融裝置的爐中，設(shè)置有用于供給玻璃原料的原料供給部，并且在與原料供給部不同的位置上，設(shè)置有用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的排氣孔。以此，就可以一邊將在封閉的爐內(nèi)產(chǎn)生的氣體向爐外排出一邊進(jìn)行玻璃原料的供給、加熱、熔融。另外，在本發(fā)明中，所謂「封閉的爐」是指，在進(jìn)行原料玻璃的供給、加熱、熔融之際，開口的部分事實上只是排氣孔。如后述那樣，有在爐中除了排氣孔以外，也設(shè)置多個開口部的情況，不過因為在這些開口部上安裝有排出管等，所以可以認(rèn)為，在進(jìn)行原料玻璃的供給、加熱、熔融之際，來自于這些開口部的氣體的流出視為實質(zhì)上沒有，所以這樣的方案的爐也包含于本發(fā)明中的封閉的爐之中。
因為玻璃熔融時爐內(nèi)為高溫，所以前述爐優(yōu)選為耐火磚制。作為耐火磚，可以使用高溫度燒結(jié)磚、高溫度燒結(jié)高氧化鋁質(zhì)磚等的磚。高溫度燒結(jié)磚是包含有60質(zhì)量％以上的氧化鋁、30質(zhì)量％以上的二氧化硅的磚，高溫度燒結(jié)高氧化鋁質(zhì)磚是為了進(jìn)一步提高耐火性而增加了氧化鋁的量的磚。無論哪種燒結(jié)磚，都可以使用市售的磚。
作為配置于爐內(nèi)的熔融裝置，可以使用公知的熔融裝置，例如可以使用白金或者白金合金制容器。
在制法I中使用的爐，具有用于供給玻璃原料的原料供給部、和具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口并用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的排氣孔。
在如圖1所示的裝置中，在爐3的上部安裝有用于將玻璃原料導(dǎo)向到熔融容器1中的管6與配置于管6的內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)管5。作為供給的玻璃原料，可以使用以規(guī)定的比例將多種粉體狀的化合物調(diào)合而得的混合物。該調(diào)合后的原料供給到原料供給口10中，通過位于下方且利用馬達(dá)8以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的螺桿9，而擠壓到內(nèi)側(cè)管5的內(nèi)側(cè)。因為以一定的速度使螺桿9旋轉(zhuǎn)，所以玻璃原料向內(nèi)側(cè)管內(nèi)的每單位時間的供給量也一定。螺桿9與玻璃原料一起，起到將原料供給口10與內(nèi)側(cè)管5之間堵塞的作用。通過該作用，就可以防止后述的原料供給氣體流入到原料供給口10側(cè)這一情況。這樣，設(shè)置于在制法I中使用的爐上的原料供給部，就通過原料供給口、螺桿、內(nèi)側(cè)管、管等構(gòu)成，如上述那樣，通過以原料將原料供給口與內(nèi)側(cè)管之間堵塞，就成為爐的內(nèi)部與外部被隔斷的構(gòu)成。
在制法I中，優(yōu)選為一邊將氣體(稱為原料供給氣體)導(dǎo)入到爐內(nèi)一邊進(jìn)行玻璃原料的供給。前述原料供給氣體進(jìn)而優(yōu)選為從與玻璃原料的供給方向相同的方向、特別優(yōu)選地從與玻璃原料的供給路徑相同的路徑導(dǎo)入到爐內(nèi)。
在如圖1所示的裝置中，將原料供給氣體與玻璃原料一起以在管內(nèi)流動的方式投入到爐內(nèi)。具體地，在使用如圖1所示的裝置的情況下，在內(nèi)側(cè)管5的內(nèi)部以及內(nèi)側(cè)管5與管6之間的間隙，從氣體管7使一定量的氣體朝下地流動，由此可將氣體導(dǎo)入到爐內(nèi)。作為原料供給氣體，優(yōu)選使用干燥氣體。如果將包含有水分的氣體供給到爐內(nèi)，則由于氣體急劇受熱而氣體的體積急劇膨脹，從而可能妨礙穩(wěn)定的原料供給。又，供給的氣體優(yōu)選為清潔的氣體。作為氣體的種類，可以使用空氣、氮氣、氮氣與氧氣的混合氣體等。通過使用空氣或者氮氣與氧氣的混合氣體，也可以得到如下的效果對熔融玻璃的氧化度進(jìn)行調(diào)整，從而防止玻璃被還原并著色這一情況。不過，在使用向空氣中加入氧氣的氣體、或者上述混合氣體的情況下，如果氧氣的部分的壓力過高，則構(gòu)成熔融容器的金屬例如白金合金容易被侵蝕，所以應(yīng)該注意氧氣部分的壓力不要過度地高。
供給到內(nèi)側(cè)管5內(nèi)的玻璃原料，優(yōu)選為與上述原料供給氣體一起通過內(nèi)側(cè)管5、接著通過管6，從管出口6-1投入到配置于正下方的熔融容器1內(nèi)的熔融玻璃2的液面。因為爐內(nèi)的壓力通過因玻璃原料的熔融反應(yīng)產(chǎn)生的氣體而變高，所以如前述那樣希望一邊使原料供給氣體流動一邊供給玻璃原料。使原料供給氣體與玻璃原料一起流動的機構(gòu)，特別在密閉性較高的爐內(nèi)進(jìn)行玻璃的熔融的裝置或者方法中是非常有效的。另外，優(yōu)選地，無論是否有原料供給氣體，爐內(nèi)相對于爐外氣氛為正壓力。
通過如前述那樣使原料供給氣體連續(xù)地流動，也可以防止如下情況玻璃原料將管堵塞，或者玻璃原料由于來自于爐內(nèi)的上升氣流而大量地飛散。原料供給氣體的流量可以適當(dāng)調(diào)整地決定，以能夠得到上述效果。
在熔融容器1內(nèi)加熱、熔融的玻璃2，通過設(shè)置于熔融容器的下方側(cè)面上的排出管12(例如白金合金制)，向爐3的外部的澄清槽、作業(yè)槽(均未圖示出)導(dǎo)向，澄清、攪拌·均質(zhì)化后向熔融容器外流出。另外，將澄清槽、作業(yè)槽、各槽連結(jié)的管、使在作業(yè)槽中均質(zhì)化的玻璃流出的管也優(yōu)選為以白金合金制成。
在制法I中，為了加熱、熔融供給到熔融容器內(nèi)的玻璃原料，進(jìn)而為了加熱爐內(nèi)氣氛以及熔融玻璃，優(yōu)選為在爐的內(nèi)部配置加熱機構(gòu)。進(jìn)而，在制法I中，也可以在爐外配置加熱機構(gòu)。配置于爐內(nèi)的加熱機構(gòu)，可以是配置于爐內(nèi)的加熱源，配置于爐外的加熱機構(gòu)，可以是配置于爐外感應(yīng)加熱裝置。例如，在如圖1所示的裝置中，可以在除去了管6、排氣孔11以及排出管12之外而基本具有密閉構(gòu)造的爐內(nèi)配置熔融容器與加熱源4。又，也可以在前述爐內(nèi)配置熔融容器1與加熱源4，在爐外配置高頻產(chǎn)生線圈。
作為加熱源4，優(yōu)選為使用耐熱性的電阻器，從而能夠以在電阻器中流過電流使其發(fā)熱的方式進(jìn)行加熱。作為前述電阻器，可以例示SiC制發(fā)熱體、由鉬硅化物與鋁硅酸鹽的混合體構(gòu)成的發(fā)熱體(稱為康塔爾加熱器)、鎳鉻合金發(fā)熱體。這些發(fā)熱體也可以組合地使用。其中，若通過SiC制發(fā)熱體進(jìn)行加熱，可以穩(wěn)定地長時間做出適合于玻璃熔融的高溫狀態(tài)，所以作為上述加熱源特別優(yōu)選為使用SiC制發(fā)熱體。作為加熱源，如果使用通過燃燒氣體而加熱的加熱源例如燃燒燈，則因為使?fàn)t內(nèi)的氣氛急劇地流動，所以玻璃原料飛散，因此并不是所期望的。
另外，通過由白金合金等可以高頻感應(yīng)加熱的耐火制材料構(gòu)成熔融容器，也可以對熔融容器進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱，從而進(jìn)行玻璃的熔融。該情況下，玻璃熔融裝置，可以構(gòu)成為在爐外備有高頻產(chǎn)生線圈與將電力供給到前述線圈中的電源，只進(jìn)行熔融容器的高頻感應(yīng)加熱，也可以如上述那樣在爐內(nèi)配置加熱源，兼用通過爐內(nèi)加熱源進(jìn)行的加熱與上述高頻感應(yīng)加熱。
加熱源所要求具有的加熱能力，受裝置整體規(guī)格的影響，不過作成為可以將熔融容器內(nèi)的玻璃原料以及熔融玻璃加熱到1250～1480℃，優(yōu)選為1300～1430℃的能力是所期望的。
如果在爐內(nèi)配置加熱機構(gòu)，則因為可以直接加熱熔融容器與其內(nèi)裝物以及爐內(nèi)氣氛，所以為了提高加熱效率，優(yōu)選為在爐內(nèi)配置加熱機構(gòu)。但是，如果在爐內(nèi)配置加熱機構(gòu)，作為玻璃原料使用粉體狀的原料，則浮游于爐內(nèi)的玻璃原料的飛散物可能附著于加熱機構(gòu)上，如果該附著的飛散物引起玻璃化反應(yīng)，則配置于爐內(nèi)的加熱機構(gòu)可能被侵蝕從而損傷。又，如果在爐內(nèi)配置加熱機構(gòu)，則加熱機構(gòu)附近的溫度變得極其高，與從加熱機構(gòu)離開的位置的溫度差較大，內(nèi)部的溫度分布變大，在爐內(nèi)氣氛中對流變得急劇，粉體狀原料的飛散變得更多。這樣，在爐內(nèi)具有加熱機構(gòu)的情況下，可能產(chǎn)生上述那樣的現(xiàn)象，不過通過在爐上設(shè)置排氣孔，除了降低爐內(nèi)的壓力這一效果之外，進(jìn)而也可以得到將爐內(nèi)的浮游物(原料飛散物)快速地排出到爐外這一效果。因而，制法I，特別地，在為了提高加熱效率而在爐內(nèi)配置加熱機構(gòu)的情況下，是穩(wěn)定地制造熔融玻璃的極其有效的方法。
在加熱、熔融粉體狀玻璃原料之際，大量的氣體通過化合物的反應(yīng)而從熔融容器內(nèi)產(chǎn)生。在爐3上，除了排氣孔11以外還有幾個開口部。但是，因為在這些開口部上配置管6或者排出管12、在爐內(nèi)配置加熱源4的情況下安裝有將能量供給到加熱源4中的供給路徑，所以可以為了將爐內(nèi)的氣體排出到外部而使用的開口部只是設(shè)置于爐壁上的排氣孔11。因為在爐內(nèi)產(chǎn)生的大量的氣體(稱為反應(yīng)生成氣體)從排氣孔11排出到爐外，所以不存在爐內(nèi)的壓力過度地提高這一情況。其結(jié)果，可以從與原料供給口10連接的管6將粉體狀的化合物原料順暢地供給到配置于爐內(nèi)的熔融容器1內(nèi)，從而可以穩(wěn)定地熔融、制造玻璃，并且通過以玻璃原料將上述構(gòu)成的原料供給部堵塞，就可以隔斷爐的內(nèi)外，從而提高爐的密閉性。
在爐內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)生成氣體，與從氣體管7通過管6與玻璃原料一起送入到爐內(nèi)的原料供給氣體一起，從排氣孔11排出到爐外。因為爐以向爐外的排熱量為最小限度的方式除了排出管以及排氣孔之外而成為密閉狀態(tài)，所以爐內(nèi)溫度極高，成為即使在排氣孔附近只要存在玻璃原料就會引起玻璃的熔融反應(yīng)那樣的高溫。因此，爐內(nèi)氣氛的對流激烈，粉體狀原料的一部分在爐內(nèi)飛散，飛散的原料的大部分，順著爐內(nèi)的排氣路徑到達(dá)排氣孔11，從而附著于排氣孔11內(nèi)壁上。如果飛散的原料附著于排氣孔11內(nèi)壁上，則引起熔融反應(yīng)，從而可能引起排氣孔被侵蝕性較高的熔融狀態(tài)的玻璃侵蝕的危險。為了降低并防止這樣的排氣孔的侵蝕，至少排氣孔內(nèi)壁優(yōu)選為由白金或者白金合金構(gòu)成。進(jìn)而優(yōu)選為排氣孔整體由白金或者白金合金構(gòu)成。因為白金或者白金合金也作為熔融容器的材料使用，備有高耐侵蝕性與耐熱性，所以即使飛散原料附著、引起熔融反應(yīng)也可以大幅地降低排氣孔內(nèi)壁的侵蝕。
另一方面，如果排氣孔通過燒結(jié)磚等構(gòu)成，則有熔融狀態(tài)的玻璃侵入到磚的微小的氣孔中從而使排氣孔被侵蝕的風(fēng)險。如果以這樣的狀態(tài)繼續(xù)玻璃的熔融，則排氣孔的形狀、大小逐漸變化，從而使具有密閉構(gòu)造的爐的開口面積變化。其結(jié)果是，即使在一定條件下進(jìn)行玻璃的熔融，原料的飛散量也由于爐內(nèi)壓力微妙的變化而變化，或者熔融溫度由于向爐外的排熱量變化而變動，從而玻璃原料的供給變得不穩(wěn)定，或者熔融條件變化。而且，有如下風(fēng)險產(chǎn)生生產(chǎn)的玻璃的光學(xué)特性等變動等的問題。進(jìn)而如果排氣孔的侵蝕繼續(xù)，則有如下風(fēng)險爐體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，從而難以在穩(wěn)定的狀態(tài)下熔融玻璃。
如果排氣孔的侵蝕變得顯著，則必須停止生產(chǎn)、修理爐，從而生產(chǎn)性降低，不過因為可以通過以白金或者白金合金構(gòu)成至少排氣孔內(nèi)壁，而大幅地降低排氣孔的侵蝕，所以更穩(wěn)定的操作成為可能。
進(jìn)而，因為通過以白金或者白金合金構(gòu)成至少排氣孔內(nèi)壁，排氣孔難以被侵蝕，所以可以進(jìn)一步將爐內(nèi)的壓力保持為一定，從而玻璃原料的供給條件更穩(wěn)定化，又因為也可以將來自于爐內(nèi)的排熱量進(jìn)一步保持為一定，所以其結(jié)果可以使折射率等的玻璃的光學(xué)特性更穩(wěn)定化。
在以白金或者白金合金構(gòu)成排氣孔內(nèi)壁或者整體的情況下，爐內(nèi)側(cè)開口附近的爐內(nèi)壁也以白金或者白金合金構(gòu)成亦可。另外，也可以考慮以白金或者白金合金構(gòu)成整個爐體內(nèi)壁，不過必須大量地使用極其高價的白金或者白金合金材料，因而并不現(xiàn)實。
另外，在將爐作成為燒結(jié)磚制的情況下，以白金或者白金合金構(gòu)成排氣孔內(nèi)壁或者整體亦可，以電鑄磚構(gòu)成亦可。因為電鑄磚在耐侵蝕性上優(yōu)于燒結(jié)磚，所以通過將排氣孔作成為電鑄磚制，就可以比將排氣孔作成為與爐體同樣地?zé)Y(jié)磚制的情況，更降低排氣孔的侵蝕。電鑄磚，與燒結(jié)磚相比更為高價，不過與白金類材料相比為低價，從而有容易使用這一優(yōu)點。不過，在相對于熔融玻璃的耐侵蝕性的方面，優(yōu)選為使用白金類材料。理解了該點之后，分開使用構(gòu)成為排氣孔的材料是所期望的。例如，在后述玻璃A～E的各玻璃的熔融中，具有白金或者白金合金制的排氣孔的爐的使用是所期望的。
電鑄磚是幾乎沒有氣孔、致密堅硬的磚。其優(yōu)選為將氧化鋁、氧化鋯、二氧化硅作成為主成分的磚，可以使用市售的磚。
相對于玻璃化反應(yīng)物的耐侵蝕性，以燒結(jié)磚＜電鑄磚＜白金或者白金合金的順序依次變高。因此，如果以比構(gòu)成為爐整體的材料耐侵蝕性高的材料制造最容易被侵蝕的排氣孔，則可以提高設(shè)備整體的耐久性。因此，在制法I中，優(yōu)選為爐是耐火磚制，且排氣孔由白金或者白金合金構(gòu)成，或者爐是燒結(jié)磚制，且排氣孔由電鑄磚構(gòu)成。
為了降低或者防止因玻璃原料的飛散而導(dǎo)致的腐蝕，排氣孔的爐內(nèi)側(cè)開口優(yōu)選為設(shè)置于比爐外側(cè)開口高的位置上(以下，也稱為「外傾」)。設(shè)置有這樣的排氣孔的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)如圖3所示。圖3所示的裝置中，排氣孔以外的構(gòu)成與如圖1所示的裝置相同。
如前述那樣，如果在爐內(nèi)飛散的粉體狀的化合物原料附著于排氣孔內(nèi)壁上，則引起玻璃化反應(yīng)。在此，如果爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于與爐外側(cè)開口同等的高度，或者爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于比爐外側(cè)開口低的位置上(也稱為「內(nèi)斜」)，則有如下風(fēng)險玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)從爐的側(cè)壁向爐底流動，從而侵蝕爐的側(cè)壁或者爐底。相對于此，如圖3所示那樣，如果排氣孔外傾，則因為玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)流動到爐外，所以可以降低或者防止因上述物質(zhì)而導(dǎo)致的爐的侵蝕。
另外，設(shè)置爐上的排氣孔，如圖1以及圖3(a)所示那樣，是從爐內(nèi)壁以及爐外壁突出的結(jié)構(gòu)亦可，如圖3(b)所示那樣，是不從爐壁突出的結(jié)構(gòu)亦可。不過，為了如后述那樣將排氣孔內(nèi)壁的附著物除去，優(yōu)選為從爐側(cè)壁突出的結(jié)構(gòu)的排氣孔。
外傾角度并不特別地限定，優(yōu)選為相對于水平面成1～45°。通過以上述角度外傾，就可以將玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)向外部平滑地排出。
又，排氣孔的長度，如果是爐壁的厚度以上則并不特別地限定。不過，如果過長，則有排氣之際的阻力增加，從而排氣效率降低的風(fēng)險。另一方面，如果過短，則有玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)流動到爐壁外面從而侵蝕爐外壁的風(fēng)險。因而，在制法I中，優(yōu)選為考慮上述問題而決定排氣孔的長度。
設(shè)置于爐上的排氣孔的形狀并不特別地限定，不過考慮到將玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)向爐外排出這一點，優(yōu)選為底部是槽狀的排氣孔，更優(yōu)選為底部帶有圓弧的排氣孔，進(jìn)而從強度的方面考慮，進(jìn)一步優(yōu)選為圓筒形狀的排氣孔。
在如圖1以及圖2所示的裝置例中，排氣孔設(shè)置于爐內(nèi)壁側(cè)的上部4方的4處上。不過，在本發(fā)明中，排氣孔的數(shù)目并不特別地限定，設(shè)置于1處亦可，設(shè)置于多處亦可。排氣孔的位置，如圖1所示那樣，優(yōu)選為爐內(nèi)側(cè)壁的較高位置。
通過排氣孔的數(shù)目、排氣孔的開口面積、爐內(nèi)與爐外的壓差的調(diào)整，可以使排氣能力變化。爐內(nèi)的壓力根據(jù)每單位時間的反應(yīng)生成氣體的產(chǎn)生量與排氣能力而變化。如果前述反應(yīng)生成氣體的產(chǎn)生量增加，從而爐內(nèi)壓力上升，則有玻璃原料的供給變得困難的情況。此時，如果提高原料供給氣體的壓力，從而將原料強制地壓入到爐內(nèi)的熔融容器，則陷入爐內(nèi)的壓力進(jìn)一步上升這一不良循環(huán)。為了避免這樣的情況，對應(yīng)于前述反應(yīng)生成氣體的產(chǎn)生量的增減，而增減排氣孔的開口面積，或者增減開口的排氣孔的數(shù)目，或者將排氣孔的開口面積的增減與開口的排氣孔的數(shù)目的增減組合，從而調(diào)整爐內(nèi)壓力，是所期望的。
又，在向排氣孔內(nèi)壁的飛散原料的附著較顯著的情況下，優(yōu)選為加熱排氣孔從而除去附著物。在前述加熱中，可以使用通過氧氫燈進(jìn)行加熱等的機構(gòu)。又，在排氣孔整體通過白金或者白金合金而構(gòu)成的情況下，也可以通過流過電流來對排氣孔進(jìn)行通電加熱。
另外，如果使排氣孔的開口面積過度地大或者過度地增加數(shù)目，則因為向爐外的排熱量增加從而不能進(jìn)行高效的加熱，或者不能使?fàn)t內(nèi)氣氛溫度上升到熔融溫度，所以在可以將爐內(nèi)壓力維持在上述適當(dāng)狀態(tài)的范圍內(nèi)將排氣孔的開口面積或者數(shù)目作成為最小限度是所期望的。
反應(yīng)生成氣體的產(chǎn)生量根據(jù)熔融的玻璃的組成而變化。
以下，以含有B2O3的玻璃為例，說明反應(yīng)生成氣體。
為了作為玻璃成分而導(dǎo)入B2O3，通常使用H3BO3原料。如果考慮到加熱H3BO3原料使其分解、生成B2O3與H2O，則相對于2摩爾的H3BO3原料，導(dǎo)入1摩爾的B2O3作為玻璃成分，生成3摩爾的水蒸氣。即，如果B2O3的導(dǎo)入量增加則水蒸氣的產(chǎn)生量增加。雖說因其它的成分而異，不過在含有B2O3的玻璃的熔融中，反應(yīng)生成氣體的大部分是水蒸氣。因而，如果為了改變玻璃組成而改變B2O3的導(dǎo)入量，則反應(yīng)生成氣體的量也變化。含有B2O3的玻璃，以光學(xué)玻璃用途為主，在各種各樣的用途中起到重要的作用，通常的含有B2O3的玻璃，B2O3的含有量是大致10～45質(zhì)量％的范圍。如果比較B2O3的含有量是10質(zhì)量％的玻璃的制造，與B2O3的含有量是45質(zhì)量％的玻璃的制造，則因為在B2O3的含有量上有4.5倍的差，所以如果原料分解的速度一定，則在每單位時間的水蒸氣產(chǎn)生量、進(jìn)而每單位時間的反應(yīng)生成氣體的產(chǎn)生量上也產(chǎn)生約4.5倍的差。在使用的玻璃熔融裝置的排氣能力為一定，且該排氣能力設(shè)定為適合于包含有10質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融的情況下，產(chǎn)生如下風(fēng)險在包含有45質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融中，爐內(nèi)的壓力過度地變高，從而陷入先前說明的不良循環(huán)。因此，使玻璃熔融裝置帶有改變排氣孔的有效開口面積的功能，從而將適合于包含有10質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融的排氣孔的有效開口面積變?yōu)?倍至5倍，進(jìn)行包含有45質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融即可。在此，所謂排氣孔的有效開口面積，在排氣孔為1個的情況下是指排氣孔的開口面積，在排氣孔為多個的情況下是指各排氣孔的開口面積的合計。為了改變排氣孔的開口面積，在排氣孔中設(shè)置節(jié)流功能、或者設(shè)置使排氣孔的一部分關(guān)閉的功能等即可。在多個帶有多個排氣孔的情況下，作為改變有效的開口面積的機構(gòu)，在排氣孔上設(shè)置擋板(shutter)從而設(shè)定關(guān)閉擋板的排氣孔的數(shù)目即可。例如，將開口面積相等的4個排氣孔設(shè)置于爐內(nèi)側(cè)壁上部的四方，在其中的3個上設(shè)置擋板。在包含有10質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融中，關(guān)閉備有擋板的3個排氣孔，在包含有45質(zhì)量％的B2O3的玻璃的熔融中，開放所有的擋板，使4個排氣孔全部開口。通過設(shè)置有這樣的功能，即使玻璃組成變化也可以將爐內(nèi)壓力保持為一定或者大致一定，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的玻璃原料的供給。這樣，優(yōu)選為，在玻璃熔融裝置中，設(shè)置排氣孔的有效開口面積的可變機構(gòu)，在前述可變機構(gòu)中，以氣體的種類、玻璃生產(chǎn)量等為基礎(chǔ)而設(shè)定有效開口面積的可變范圍。
以上，以含有B2O3的玻璃的熔融為例進(jìn)行了說明，不過就其它組成的玻璃而言，也以產(chǎn)生的氣體的種類、玻璃生產(chǎn)量等為基礎(chǔ)，基于同樣的考慮來設(shè)定爐的排氣能力、排氣孔的數(shù)目即可。
制法I適合于由容易侵蝕耐火磚特別是燒結(jié)磚的玻璃原料構(gòu)成的玻璃的制造。這樣的玻璃，是在高溫狀態(tài)下顯出比較低的粘度的玻璃。例如，如果飛散的玻璃原料附著于由燒結(jié)磚構(gòu)成的排氣孔上從而引起熔融反應(yīng)，則熔融狀態(tài)的玻璃侵入到磚的氣孔內(nèi)。玻璃的粘度越低，向氣孔的侵入越容易，其結(jié)果是，磚的侵蝕速度也變快。特別地，在1400℃顯示有小于3dPa·s的低粘度的玻璃、或者存在液相溫度并在該液相溫度顯示有35dPa·s以下的低粘度的玻璃的情況下，磚的侵蝕較顯著。又，即使是含有B2O3的玻璃，因為與SiO2的含有量為0～10質(zhì)量％的玻璃同樣地，在熔融狀態(tài)下具有低粘度，所以也顯著地侵蝕磚。進(jìn)而，因為包含有堿性金屬氧化物的玻璃，侵入到磚的氣孔，侵蝕磚的組織自身，所以比上述低粘度的玻璃侵蝕磚的作用要強，低粘度且包含有堿性金屬氧化物的玻璃對磚的侵蝕作用進(jìn)一步變強。因而，制法I作為以下的玻璃的制法是優(yōu)選的(1)在1400℃顯示有小于3dPa·s的粘度的玻璃(稱為玻璃A)，(2)存在液相溫度，在前述液相溫度顯示有35dPa·s以下的粘度(稱為玻璃B)，(3)作為必要成分包含有B2O3、作為任意成分包含有0～10質(zhì)量％的SiO2的玻璃(稱為玻璃C)，其中包含有0～7質(zhì)量％的SiO2的玻璃，特別是包含有0～5質(zhì)量％的SiO2的玻璃，(4)既是玻璃A且是玻璃C的玻璃(稱為玻璃D)，(5)既是玻璃B且是玻璃C的玻璃(稱為玻璃E)，(6)包含有堿性金屬氧化物的玻璃A，(7)包含有堿性金屬氧化物的玻璃B，(8)包含有堿性金屬氧化物的玻璃C，(9)包含有堿性金屬氧化物的玻璃D，(10)包含有堿性金屬氧化物的玻璃E。
另外，以玻璃A在1400℃中粘度的下限是10-2dPa·s、玻璃B在液相溫度中粘度的下限是10-1dPa·s為標(biāo)準(zhǔn)考慮即可。
制法I在使用包含有硼酸與稀土類氧化物的玻璃原料的情況下也是優(yōu)選的。如果粉體狀的原料飛散，則供給到熔融容器內(nèi)的原料相應(yīng)地減少。在使用包含有硼酸與稀土類氧化物的玻璃原料的情況下，因為硼酸與稀土類氧化物兩者比重的差較大，所以硼酸的飛散量與稀土類氧化物的飛散量不同。考慮到該飛散量的不同而進(jìn)行原料的調(diào)合即可，不過如果排氣孔的侵蝕繼續(xù)進(jìn)行從而原料的供給條件變化，則上述硼酸原料與稀土類氧化物原料的飛散量變化，即使通過上述調(diào)合進(jìn)行調(diào)整也不能夠得到目標(biāo)玻璃的組成。根據(jù)制法I，因為可以防止排氣孔的侵蝕，可以將原料的供給條件作成為一定，所以即使在使用包含有比重的差較大的硼酸與稀土類氧化物的玻璃原料的情況下，也可以穩(wěn)定地制造具有目標(biāo)組成、特性的玻璃。如果將使用包含有硼酸與稀土類氧化物的玻璃原料而得到的玻璃作為玻璃F，則制法I作為制造上述玻璃A～E的任一種玻璃及玻璃F的方法是優(yōu)選的。
另外，與以電鑄磚構(gòu)成排氣孔的裝置相比，備有白金或者白金合金制的排氣孔的裝置更為適合于上述玻璃A～F的熔融。
本發(fā)明的第二方案的玻璃的制造方法(以下，也稱為「制法II」，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，并加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序；其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的1個或者2個以上的排氣孔，前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
圖4表示能夠使用于制法II中的玻璃熔融裝置的一例(垂直剖視圖)。以下，一邊參照附圖一邊說明制法II。不過，制法II并不限定于附圖所表示的方案。
在圖4中，熔融容器1’成為與和原料供給口10相連的管6、排氣孔11、從熔融容器將熔融玻璃排出的排出口即排出管12直接連接的結(jié)構(gòu)。而且，從原料供給口10至管6構(gòu)成原料供給部。在此，熔融容器1’，即熔融缸1’、排氣孔11、排出管12優(yōu)選為由白金或者白金合金制成。
就內(nèi)側(cè)管5、管6、氣體管7、馬達(dá)8、螺桿9、原料供給口10的詳細(xì)情況以及功能而言，如制法I的說明所述那樣。又，就從管7供給的原料供給氣體而言，也如制法I的說明所述那樣。
在制法II中使用的熔融容器中，設(shè)置有具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口、用于將容器內(nèi)的氣體排出到容器外的排氣孔。由此，可以將在熔融容器內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)生成氣體排出到容器外，所以可以防止容器內(nèi)部的壓力過高。其結(jié)果是，可以將粉體狀的玻璃原料穩(wěn)定地供給到熔融容器內(nèi)。另外，在本發(fā)明中，所謂「封閉的熔融容器」是指，與先前制法I中的爐的說明同樣地，在進(jìn)行原料玻璃的供給、加熱、熔融之際開口的部分事實上僅僅是排氣孔。如圖4所示那樣，在熔融容器上，除了上述排氣孔以外還有開口部，不過因為在這些開口部上安裝有排出管等，所以可以認(rèn)為，在進(jìn)行原料玻璃的供給、加熱、熔融之際，來自于這些開口部的氣體的流出視為實質(zhì)上沒有，所以這樣的方案的熔融容器也包含于本發(fā)明中的封閉的熔融容器之中。
排氣孔的容器內(nèi)側(cè)開口，如圖4所示那樣，設(shè)置于比容器外側(cè)開口高的位置上(以下，也稱為「外傾」)。這樣使排氣孔的排出氣體入口位于較出口高的位置上，來自于附著在排氣孔內(nèi)壁上的熔融玻璃的揮發(fā)物或者附著于排氣孔內(nèi)壁上的飛散原料加熱、熔融，由此形成的玻璃在排氣孔內(nèi)下降、排出到容器外，可以防止其混入到儲存于熔融容器內(nèi)的熔融玻璃中。
因為附著于排氣孔內(nèi)壁上的玻璃的組成與儲存于容器內(nèi)的熔融玻璃的組成不同，所以附著于排氣孔內(nèi)壁上的玻璃或者揮發(fā)物對熔融玻璃來說為異物(不同物質(zhì))。由于這樣的異物混入，導(dǎo)致制造的玻璃的折射率或者分散等的光學(xué)特性就從目標(biāo)值偏離，從而玻璃的品質(zhì)降低。相對于此，根據(jù)制法II，就可以防止這樣的品質(zhì)降低。排氣孔的形狀作成為排氣孔內(nèi)壁的附著物可靠地排出到熔融容器外，并且排氣孔不堵塞的形狀即可。
外傾角度并不特別地限定，不過優(yōu)選為相對于水平面成1～45°。通過以上述角度外傾，就可以將玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)向外部平滑地排出。
又，排氣孔的長度，如果是爐壁(在圖4中未圖示出)的厚度以上則并不特別地限定。不過，如果過長，則有排氣時的阻力增加，使排氣效率降低的風(fēng)險。另一方面，如果過短，則有玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)流動到容器壁外面上從而侵蝕容器外壁的風(fēng)險。因而，在制法II中，優(yōu)選為考慮上述問題而決定排氣孔的長度。
設(shè)置于熔融容器上的排氣孔的形狀并不特別地限定，不過在將玻璃化反應(yīng)的物質(zhì)向容器外排出上優(yōu)選為底部是槽狀的排氣孔，更優(yōu)選為底部帶有圓弧的排氣孔，進(jìn)而從強度的方面考慮，進(jìn)一步優(yōu)選為圓筒形狀的排氣孔。
熔融容器1’的加熱可以通過以下方式進(jìn)行將容器作成為例如白金或者白金合金制而進(jìn)行通電加熱，或者通過在容器的外部配置發(fā)熱器而加熱?；蛘咭部梢酝ㄟ^在容器外部配置高頻產(chǎn)生線圈，將電源連接于前述線圈上供給電力，從而進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱來進(jìn)行。進(jìn)而，也可以通過兼用前述各加熱法來進(jìn)行熔融容器1’的加熱。
制法II，除了在制法I中說明的各玻璃之外，還適于熔融、制造氟磷酸玻璃。在熔融氟磷酸玻璃的情況下，作為粉體狀化合物原料，可以使用氟化合物與偏磷酸化合物等。例如，作為氟化合物，可以使用AlF3、MgF2、CaF2、SrF2、YF3等，作為偏磷酸化含物，可以使用Al(PO3)3、Ba(PO3)2等?？梢詫⒎Q量、調(diào)合這些化合物的混合物投入到加熱到800～1000℃左右的熔融容器1’中從而使其熔融。不過，偏磷酸化合物在熔融時分解，產(chǎn)生顯出較強還原作用的游離磷，從而有侵蝕白金或者白金合金制的熔融容器1’的風(fēng)險。為了防止這樣的侵蝕，希望在熔融容器1’的底部、即將玻璃原料投入到熔融玻璃中的位置，從正下方將氧氣那樣的氧化性氣體供給到熔融玻璃中(未圖示出)，從而通過沸騰(鼓泡bubbling)使游離磷快速地氧化。這樣，就可以在高生產(chǎn)性的基礎(chǔ)上由粉體狀原料制造高品質(zhì)的氟磷酸玻璃。
另外，就其它事項或者優(yōu)選的方案等而言，與制法I同樣。
又，在制法I、II的任意之一中，都優(yōu)選為將玻璃原料連續(xù)地供給到熔融容器內(nèi)。進(jìn)而優(yōu)選為，將玻璃原料連續(xù)地供給到熔融容器內(nèi)，加熱、熔融從而制造熔融玻璃，并且將得到的熔融玻璃連續(xù)地從排出口(排出管)排出。其理由是，玻璃的連續(xù)生產(chǎn)是可能的，并且在反應(yīng)生成氣體在工作中始終產(chǎn)生的情況下，上述效果更大。
在制法I、II中，將在熔融容器內(nèi)熔融的熔融玻璃送到澄清槽澄清之后，送到攪拌槽均質(zhì)化，再從流出管流出，鑄入到鑄模，或者將規(guī)定分量的玻璃分離而供給到模具，從而壓制成形，以此就可以得到由具有希望的形狀以及特性的玻璃構(gòu)成的玻璃成形體。
制法I以及制法II適于光學(xué)玻璃的制造。特別地，作為用于連續(xù)地制造折射率(nd)的變動幅度為±0.00050的玻璃的方法，是優(yōu)選的。
在熔融光學(xué)玻璃的情況下，通過加工上述成形體、或者再次加熱、壓制成形、或者加工再次加熱、壓制成形的成形品，可以制造透鏡或者棱鏡等的光學(xué)元件。
可以將這樣得到的光學(xué)玻璃的折射率(nd)的變動量控制在±0.00050以內(nèi)。
能夠在制法I中使用的本發(fā)明的玻璃熔融裝置(以下，也稱為「裝置I」)，將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃；其特征在于，前述爐具有用于供給玻璃原料的原料供給部，以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔，用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
能夠在制法I I中使用的本發(fā)明的玻璃熔融裝置(以下，也稱為「裝置II」)，將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃；其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的1個或者2個以上的排氣孔，前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
上述裝置I的詳細(xì)情況，如先前制法I所述那樣，裝置II的詳細(xì)情況，如先前制法II所述那樣。如前述那樣，通過使用裝置I或者裝置II，加熱、熔融原料玻璃從而制造玻璃，就可以穩(wěn)定地連續(xù)制造高品質(zhì)的玻璃。
實施例接著通過實施例，更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
使用以白金合金構(gòu)成排氣孔整體的、備有如圖1所示的結(jié)構(gòu)的玻璃熔融裝置，制造如以下所示的光學(xué)玻璃1～5共5種玻璃。
熔融容器1以及排出管12是白金合金制，內(nèi)側(cè)管5以及管6由耐熱性的合金制成。在由高溫度燒結(jié)高氧化鋁質(zhì)磚構(gòu)成的爐3的內(nèi)部側(cè)壁上部，設(shè)置有4處白金合金制的排氣孔。排氣孔的內(nèi)徑如下構(gòu)成任意一個均為100mm，備有未圖示出的擋板，并可以通過擋板的開閉來變更排氣孔的有效開口面積。
光學(xué)玻璃1是如下所述的玻璃折射率(nd)為1.71300，阿貝數(shù)(vd)為53.9，液相溫度為1040℃，液相溫度中的粘度為6dPa·s，在1400℃中粘度為1dPa·s，包含有37質(zhì)量％的B2O3、5質(zhì)量％的SiO2、41質(zhì)量％的La2O3，作為其它成分包含有CaO等。
光學(xué)玻璃2是如下所述的玻璃折射率(nd)為1.77250，阿貝數(shù)(vd)為49.6，液相溫度為1040℃，在液相溫度中粘度為10dPa·s，在1400℃中粘度為0.3dPa·s，包含有31質(zhì)量％的B2O3、2質(zhì)量％的SiO2、42質(zhì)量％的La2O3、11質(zhì)量％的Y2O3，作為其它成分包含有ZrO2等。
光學(xué)玻璃3是如下所述的玻璃折射率(nd)為1.80610，阿貝數(shù)(vd)為40.7，液相溫度為950℃，在液相溫度中粘度為27dPa·s，在1400℃中粘度為0.4dPa·s，包含有26質(zhì)量％的B2O3、3質(zhì)量％的SiO2、40質(zhì)量％的La2O3，作為其它成分包含有Nb2O5等。
光學(xué)玻璃4是如下所述的玻璃折射率(nd)為1.83400，阿貝數(shù)(vd)為37.3，液相溫度為970℃，在液相溫度中粘度為9dPa·s，在1400℃中粘度為0.7dPa·s，包含有19質(zhì)量％的B2O3、5質(zhì)量％的SiO2、35質(zhì)量％的La2O3，作為其它成分包含有ZnO等。
光學(xué)玻璃5是如下所述的玻璃折射率(nd)為1.88300，阿貝數(shù)(vd)為40.8，液相溫度為1200℃，在液相溫度中粘度為5dPa·s，在1400℃中粘度為0.9dPa·s，包含有11質(zhì)量％的B2O3、7質(zhì)量％的SiO2、42質(zhì)量％的La2O3，作為其它成分包含有Gd2O3等。
將對應(yīng)于上述玻璃的組成而調(diào)合的粉體狀的玻璃原料填滿原料供給口10。供給到原料供給口10的玻璃原料，通過螺桿9的旋轉(zhuǎn)而送到內(nèi)側(cè)管5內(nèi)，從而穿過管6內(nèi)部并與原料供給氣體一起連續(xù)地供給到熔融容器內(nèi)。另外，通過螺桿9壓出的原料起到防止?fàn)t內(nèi)的高溫氣體流入到原料供給口10一側(cè)的作用。
原料供給氣體使用高純度的干燥氮氣，不過將空氣通過過濾器等進(jìn)行凈化，并且通過干燥劑中使其干燥從而使用亦可。
加熱源4是SiC制發(fā)熱體，通過使電流流過這些發(fā)熱體，就以爐內(nèi)的熔融容器附近的溫度成為1300～1430℃的方式加熱。
每單位時間的玻璃原料的供給量和原料供給氣體的供給量，按照每天的熔融玻璃的生產(chǎn)量為1噸來進(jìn)行設(shè)定。
在光學(xué)玻璃1的制造時，將4個排氣孔的擋板全部開放，一邊從全排氣孔排出爐內(nèi)的氣體，一邊進(jìn)行熔融。
在光學(xué)玻璃2的制造時，將1個排氣孔的擋板關(guān)閉，一邊從3個排氣孔排出爐內(nèi)的氣體，一邊進(jìn)行熔融。
在光學(xué)玻璃3以及4的制造時，將2個排氣孔的擋板關(guān)閉，一邊從2個排氣孔排出爐內(nèi)的氣體，一邊進(jìn)行熔融。
在光學(xué)玻璃5的制造時，將3個排氣孔的擋板關(guān)閉，一邊從1個排氣孔排出爐內(nèi)的氣體，一邊進(jìn)行熔融。
將熔融容器內(nèi)的玻璃送到未圖示出的澄清槽中澄清，接著送到未圖示出的攪拌槽中均質(zhì)化之后，使其從流出管以一定的速度流出。
在可以這樣看作是恒定(穩(wěn)定)狀態(tài)的狀態(tài)下，將光學(xué)玻璃1～5的熔融狀態(tài)的各玻璃澆鑄到鑄模中，成形為平板狀，退火之后縱橫地切斷，從而制造多個被稱為切片的、規(guī)定尺寸的立方體的玻璃片。
如果測定這些切片的折射率(nd)，則與各光學(xué)玻璃同樣地、折射率(nd)的變動幅度均收于±0.00050以內(nèi)，阿貝數(shù)(vd)的值也均與上述值一致。
為了使用這些切片來制造透鏡、棱鏡等的光學(xué)元件，對切片施加磨削、研磨加工亦可，必要的話，也可以對切片施加滾筒研磨或者用于使表面平滑化的研磨，再次加熱、軟化并壓制成形。對壓制成形品而言，必要的話，施加磨削、研磨加工亦可。
這樣制造多個折射率等的光學(xué)特性為一定且高品質(zhì)的光學(xué)元件。
接著，如圖3所示那樣，使用在燒結(jié)磚制爐體的側(cè)壁上外傾地安裝有白金合金制的排氣孔的玻璃熔融裝置，來熔融、制造上述各光學(xué)玻璃。各光學(xué)玻璃，折射率(nd)的變動幅度均收納于±0.00050以內(nèi)，阿貝數(shù)(vd)的值也均與上述值一致。因為排氣孔在上述狀態(tài)下安裝，所以在排氣孔內(nèi)成為熔融狀態(tài)的玻璃并不流出到爐外、不會侵蝕爐底等的爐體，從而可以長期進(jìn)行上述玻璃的熔融、制造。
另外，在本實施例中，使用以白金合金構(gòu)成排氣孔的裝置來進(jìn)行玻璃的制造，不過取代白金合金而使用白金亦可。
又，與白金或者白金合金制的排氣孔相比，作為裝置的壽命較短，不過在備有電鑄磚制的排氣孔的裝置中，也可以進(jìn)行上述光學(xué)玻璃的制造。
另外，在上述實施例中，也可以以將爐外包圍的方式配置高頻產(chǎn)生線圈，將該線圈連接于電源上使其產(chǎn)生高頻，從而高頻感應(yīng)加熱白金合金制的熔融容器。
接著使用如圖4所示的玻璃熔融裝置，來熔融、制造氟磷酸玻璃。熔融容器、排氣管、排出管是白金合金制，排氣孔以成為外斜的狀態(tài)的方式安裝。又，從管6將包含有偏磷酸鹽原料的粉體狀的化合物原料連續(xù)地投入到熔融容器內(nèi)。通過配置于外部的加熱器來加熱熔融容器，從而加熱、熔融玻璃原料。在熔融容器底部的管6的正下方，有圖4未示出的氧氣排出口，從此處使氧氣在儲存于熔融容器內(nèi)的熔融玻璃中沸騰。將包含有偏磷酸鹽原料的粉體狀原料與原料供給氣體一起供給到熔融容器內(nèi)，投入到沸騰位置。因為偏磷酸鹽原料的分解生成物即游離磷通過沸騰而快速地氧化，所以可以防止因游離磷而導(dǎo)致的容器的侵蝕。因為通過熔融反應(yīng)而生成的氣體與原料供給氣體一起通過排氣孔排出到容器外，所以容器內(nèi)的壓力不會變得過高。
這樣，能夠以折射率或者阿貝數(shù)的變動幅度較小的方式穩(wěn)定地制造氟磷酸玻璃。
工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，可以利用粉體狀玻璃原料穩(wěn)定地制造高品質(zhì)的玻璃。
權(quán)利要求
1.一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序，其特征在于，前述爐具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部；以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔；一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于比爐外側(cè)開口高的位置上。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的玻璃的制造方法，其特征在于，在前述爐的內(nèi)部配置有加熱機構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或者2所述的玻璃的制造方法，其特征在于，一邊將氣體導(dǎo)入到前述爐內(nèi)，一邊進(jìn)行前述粉體狀的玻璃原料的供給。
5.如權(quán)利要求1或者2所述的玻璃的制造方法，其特征在于，對應(yīng)于通過前述玻璃原料的熔融而生成的氣體的產(chǎn)生量，增減前述排氣孔的開口面積以及/或者開口的排氣孔的數(shù)目。
6.如權(quán)利要求1或者2所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述爐由耐火磚制成，且前述排氣孔由白金或者白金合金構(gòu)成，或者，前述爐由燒結(jié)磚制成，且前述排氣孔由電鑄磚構(gòu)成。
7.一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序，其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部；以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的1個或者2個以上的排氣孔；前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
8.如權(quán)利要求7所述的玻璃的制造方法，其特征在于，一邊將氣體導(dǎo)入到前述容器內(nèi)，一邊進(jìn)行前述粉體狀的玻璃原料的供給。
9.如權(quán)利要求1、2、7、8中的任意一項所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述玻璃是在1400℃時顯示有小于3dPa·s的粘度的玻璃，或者，前述玻璃是具有液相溫度并且在液相溫度中顯示有35dPa·s以下的粘度的玻璃。
10.如權(quán)利要求1、2、7、8中的任意一項所述的玻璃的制造方法，其特征在于，前述玻璃，作為必要成分包含有B2O3，作為任意成分包含有SiO2，且SiO2的含有量是0～10質(zhì)量％。
11.一種玻璃熔融裝置，將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃，其特征在于，前述爐具有用于供給玻璃原料的原料供給部；以及具有爐內(nèi)側(cè)開口與爐外側(cè)開口，用于將爐內(nèi)的氣體排出到爐外的1個或者2個以上的排氣孔；用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
12.如權(quán)利要求11所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，前述爐內(nèi)側(cè)開口設(shè)置于比爐外側(cè)開口高的位置上。
13.如權(quán)利要求11或者12所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，在前述爐的內(nèi)部配置有加熱機構(gòu)。
14.如權(quán)利要求11或者12所述的玻璃熔融裝置，其特征在于，前述爐由耐火磚制成，且前述排氣孔由白金或者白金合金構(gòu)成，或者，前述爐由燒結(jié)磚制成，且前述排氣孔由電鑄磚構(gòu)成。
15.一種玻璃熔融裝置，將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃，其特征在于，前述熔融容器具有用于供給前述玻璃原料的原料供給部，以及具有容器內(nèi)側(cè)開口與容器外側(cè)開口，用于將前述容器內(nèi)的氣體排出到容器外的排氣孔，前述容器內(nèi)側(cè)開口位于比容器外側(cè)開口高的位置上，用于一邊將通過前述玻璃原料的加熱、熔融而產(chǎn)生的氣體從前述排氣孔排出，一邊進(jìn)行前述熔融。
全文摘要
一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到配置于封閉的爐內(nèi)的熔融容器內(nèi)，并加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序。一種玻璃的制造方法，包含有將粉體狀的玻璃原料供給到封閉的熔融容器內(nèi)，并加熱、熔融前述玻璃原料從而制造熔融玻璃的工序。一種玻璃熔融裝置，能夠使用于前述方法中。提供一種可以一邊供給粉體狀的玻璃原料一邊穩(wěn)定地熔融玻璃的玻璃的制造方法及玻璃熔融裝置。
文檔編號C03C3/062GK1792901SQ200510127248
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者下西司, 上村陽一郎, 成田和浩, 坂和博幸 申請人:Hoya株式會社