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    本發明提供一種抑制使用玻璃原料粗熔化物所製造的光學玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的製造方法、以及使用該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法；玻璃原料粗熔化物的製造方法中，至少經過：從原料處理部件(20)的投入口(22)將玻璃原料供給至原料處理部件(20)內的原料供給工序、使供給至原料處理部件(20)內的玻璃原料從投入口(22)向流出口(24)移動並進行加熱熔化的加熱熔化工序、對從流出口(24)流落的玻璃原料的熔液進行冷卻使其固化的固化工序，由此製造玻璃原料粗熔化物，並且，在使玻璃原料從原料處理部件(20)內的投入口(22)向流出口(24)側移動時，使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件(20)內。
    公开号:TW201307222A
    申请号:TW101126666
    申请日:2012-07-24
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Hiroyuki Sakawa；Yusuke Uehara；Hironori Oguma；Takumi Ito
    申请人:Hoya Corp；
    IPC主号:C03B5-00
    专利说明:
    玻璃原料粗熔化物的製造方法及光學玻璃的製造方法
    本發明涉及玻璃原料粗熔化物的製造方法及光學玻璃的製造方法。
    在對玻璃原料進行加熱使其熔融從而製造玻璃時，熔融物會對坩堝造成強烈的侵蝕。並且，此時的侵蝕力在玻璃原料進行玻璃化時顯著，但是在玻璃化之後並不那麼大。因此，在製造玻璃時，利用如下的製造方法：製作出在使玻璃原料暫時粗熔化之後進行淬火而得到的粗熔化物，並且使用該粗熔化物進行主熔化(main melting)。在該製造方法中，與直接使用玻璃原料進行主熔化的製造方法相比，能夠抑制主熔化時的坩堝的侵蝕。這種製造方法在製造對作為坩堝材料而使用的鉑的侵蝕力大的光學玻璃時進行利用。
    在此，粗熔化物的製造中使用具備用於將玻璃原料加熱進行粗熔化的石英管的原料熔化爐(參照專利文獻1、2)。該原料熔化爐具備：將中心軸相對於水平方向呈一定角度地傾斜配置的石英管、對該石英管進行加熱的電阻發熱體等。並且，在製造粗熔化物時，首先，從石英管的一方的開口部(投入口)投入玻璃原料。然後，使玻璃原料向位於比投入口更靠垂直方向下方側的另一方的開口部(流出口)側移動，同時將玻璃原料加熱熔化。然後，將成為熔液狀的玻璃原料投入至配置於流出口下方的水槽中並進行淬火，由此得到粗熔化物。
    專利文獻1：日本特開昭62-123027號公報專利文獻2：日本特開平1-119522號公報 <發明動機>
    然而，在專利文獻1、2所例示之先前的玻璃原料加熱熔化中使用的石英管，是內周面由平滑且無凹凸的面構成的單一圓筒管。因此，從投入口投入至石英管內的原料在從投入口側向流出口側移動時，其移動完全不會受到阻礙。即，原料在石英管內被加熱熔化，且不會滯留於石英管內而是順暢地從投入口側向流出口側移動，從流出口流落至水槽中。因此，在石英管內無法長時間地對原料進行加熱熔化。
    因此，在製造粗熔化物時，玻璃原料的加熱熔化變得不充分，粗熔化物的玻璃化程度容易降低。即，粗熔化物對鉑坩堝的侵蝕力更接近玻璃化程度最低的玻璃原料。因此，與玻璃原料相比，即使得到的粗熔化物對鉑的侵蝕力大幅下降，主熔化時由因侵蝕而混入的鉑引起的著色也容易發生。
    為了解決這種問題，也考慮了以更高溫對石英管內的玻璃原料進行加熱熔化的方法。然而，通常光學玻璃中含有各種各樣的金屬。並且，這些金屬中的幾種金屬在以更高溫加熱時會發生還原，其結果是，有時也會使光學玻璃發生著色。 <發明目的>
    本發明鑒於上述情況而作出，其課題在於提供一種能夠抑制使用玻璃原料粗熔化物製造的光學玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的製造方法、以及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法。
    上述課題通過以下的本發明來實現。即，
    本發明的玻璃原料粗熔化物的製造方法的特徵在於，至少經過原料供給工序、加熱熔化工序、固化工序來製造玻璃原料粗熔化物，該原料供給工序是從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給至原料處理部件內的工序，其中，原料處理部件在一端部設有投入口，在另一端部設有流出口，投入口配置成位於比流出口相對於垂直方向更靠上方側的位置，且原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀，該加熱熔化工序是使供給至原料處理部件內的玻璃原料從投入口向流出口移動並進行加熱熔化的工序，該固化工序是對從流出口流落的玻璃原料的熔液進行冷卻使其固化的工序，並且，該玻璃原料粗熔化物的製造方法中，在使玻璃原料從原料處理部件內的投入口向流出口側移動時，使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內。
    本發明的玻璃原料粗熔化物製造方法的一實施形態中，優選玻璃原料包含從鈦Ti化合物、鈮Nb化合物、鎢W化合物、鉍Bi化合物及鑭La化合物中選擇的至少一種金屬。
    本發明的玻璃原料粗熔化物製造方法的另一實施形態中，優選的是，原料處理部件由筒狀部件構成，在筒狀部件內，用於使玻璃原料暫時滯留的滯留部形成部件相對於筒狀部件的中心軸配置成略呈點對稱，並且，在加熱熔化工序中，使筒狀部件以其中心軸為旋轉軸進行旋轉。
    本發明的光學玻璃的製造方法的特徵在於，利用本發明的玻璃原料粗熔化物的製造方法來製造玻璃原料粗熔化物，並至少經過將該玻璃原料粗熔化物在貴金屬或貴金屬合金制的容器內進行主熔化的主熔化工序，來製造光學玻璃。
    根據本發明，能夠提供一種可抑制使用玻璃原料粗熔化物製造的光學玻璃的著色的玻璃原料粗熔化物的製造方法、以及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法。
    本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法至少經過原料供給工序、加熱熔化工序、固化工序來製造玻璃原料粗熔化物，該原料供給工序從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給至原料處理部件內，其中，原料處理部件在一端部設有投入口，在另一端部設有流出口，投入口配置成位於比流出口相對於垂直方向(在垂直方向上)更靠上方側的位置，並且，該原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀；該加熱熔化工序使供給至原料處理部件內的玻璃原料從投入口向流出口移動並進行加熱熔化；該固化工序對從流出口流落的玻璃原料的熔液進行冷卻，使其固化。在此，在使玻璃原料從原料處理部件內的投入口向流出口側移動時，使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內。
    另外，在本申請說明書中，“玻璃原料”是指未玻璃化原料、即批量原料。另外，原料處理部件從具有筒狀的形狀的部件(筒狀部件)和具有槽狀的形狀的部件(槽狀部件)中選擇任一者。因而，在筒狀部件中，設置在一端部的開口部成為投入口，設置在另一端部的開口部成為流出口。另外，作為槽狀部件，也包括筒狀部件的外周面的一部分或全部沿著該筒狀部件的長度方向開口的部件。槽狀部件的沿著長度方向開口的開口部分，特別優選相對於垂直方向以朝向上方側的方式配置。該情況下，極其容易抑制在槽狀部件內從投入口向流出口側移動的玻璃原料從槽狀部件灑落的情況。
    因此，在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中，與以往相比，在原料處理部件內能夠更長時間地對玻璃原料進行加熱熔化。因此，能夠進一步提高粗熔化物的玻璃化程度，從而能夠抑制主熔化(main melting)時的鉑坩堝的侵蝕引起的光學玻璃的著色。
    另外，在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中，在玻璃原料的加熱熔化時，為了進一步提高粗熔化物的玻璃化程度，可以進一步延長加熱時間，因此也可以不用進一步提昇加熱溫度。換言之，為了得到與利用以往的玻璃原料粗熔化物的製造方法製作的粗熔化物相同程度的玻璃化程度，能夠以更低溫、更長時間對玻璃原料進行加熱熔化。因此，即使玻璃原料中包含因高溫下的還原反應而容易使光學玻璃著色的金屬，在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中，也能夠容易地抑制這些金屬的還原反應引起的光學玻璃的著色。
    作為因高溫下的還原反應而容易使光學玻璃著色的金屬成分，可以列舉出鈦Ti、鈮Nb、鎢W、鉍Bi等，在這些之中，從對光學玻璃的著色性高度或者在大多數光學玻璃中使用的通用性這樣的觀點出發，作為所述金屬成分，可以列舉出鈦Ti和鈮Nb。從這種觀點出發，本實施方式的玻璃原料熔化物的製造方法中使用的玻璃原料，特別優選含有從鈦Ti化合物、鈮Nb化合物、鎢W化合物以及鉍Bi化合物中選擇的至少任意一種金屬。
    進而，鑭La化合物等稀土類化合物由於是難以熔化的成分，因此必須提昇熔化溫度。當熔化溫度昇高時，侵蝕性昇高或上述容易著色的金屬成分發生還原，從而玻璃容易發生著色。因此，本實施方式的玻璃原料熔化物的製造方法適合於稀土類化合物、尤其是含有鑭La化合物的玻璃原料熔化物的製造。如以上所述，本實施方式的玻璃原料熔化物的製造方法中使用的玻璃原料，特別優選含有從鈦Ti化合物、鈮Nb化合物、鎢W化合物、鉍Bi化合物以及鑭La化合物中選擇的至少任意一種金屬。
    另外，在本申請說明書中，“光學玻璃的著色”是指在光學玻璃所要求的光學特性上，本來應具有高透過率的規定波段內發生不希望的透過率下降的情況，在狹義上是指可見區的波長範圍內的不希望的透過率下降，但是，在廣義上也包括近紅外區域的波長範圍或近紫外區域的波長範圍內的不希望的透過率下降的情況。
    在使玻璃原料從原料處理部件的投入口向流出口移動時，使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內。在此，作為使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內的方法(滯留方法)，並未特別限定，例如可以列舉出(1)在原料處理部件內配置暫時性地阻礙玻璃原料在原料處理部件長度方向上順暢移動的堰部或障礙物的方法，以及(2)在原料處理部件內周面上設置作為玻璃原料的積存處的凹部的方法。在此，作為堰部的一例，可以列舉出相對於內周面突出地設置的凸部，以流出口側的內徑相對於投入口側的內徑減小的方式設置於內周面的錯層，設有熔液狀玻璃原料能夠通過的貫通孔的隔板等。
    在此，上述(1)的滯留方法中，在原料處理部件內移動的玻璃原料被堰部或障礙物阻擋，移動速度大幅下降。因此，玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內。另外，在上述(2)的滯留方法中，在原料處理部件內移動的玻璃原料進入凹部，在該部分暫時地滯留之後，從凹部溢出的玻璃原料再次向流出口側移動。
    接下來，按照各工序分別詳細地說明本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法及光學玻璃的製造方法。
    首先，在原料供給工序中，從原料處理部件的投入口投入玻璃原料。在此，作為玻璃原料，只要是含有磷酸的玻璃原料便沒有特別的限定。另外，作為磷酸以外的其他構成玻璃原料的成分，能夠利用包含矽Si、鍺Ge、硼B、鋁Al、鋯Zr、鋰Li、鈉Na、鉀K、鎂Mg、鈣Ca、鍶Sr、鋇Ba、鈦Ti、鈮Nb、鋅Zn、鑭La、釓Gd、釔Y、鐿Yb、鎢W、鉍Bi、銦In、鈧Sc、碲Te、鎵Ga、銻Sb等光學玻璃的製造中所使用的各種元素在內的氧化物、碳酸鹽、氫氧化物等、公知的玻璃製造用原料。另外，為了確保主熔化時的清澈度，構成玻璃原料的各成分的至少一種選擇碳酸鹽等通過加熱而產生氣體的成分。另外，玻璃原料通常使用根據製作的光學玻璃的組成適當混合了各種成分而成的粉末狀原料。
    在將玻璃原料從原料處理部件的投入口向原料處理部件內投入時，既可以將玻璃原料連續投入，也可以隔開一定的時間間隔依次投入。另外，每單位時間的玻璃原料的投入量，也可以根據原料處理部件的尺寸、結構、或玻璃原料的加熱熔化條件等適當地選擇。
    在加熱熔化工序中，對投入到原料處理部件內的玻璃原料進行加熱熔化。在此，作為構成原料處理部件以及堰部和障礙物的材料，使用具有對玻璃原料的耐蝕性及耐熱性的耐蝕耐熱材料，其中，堰部和障礙物是為了使玻璃原料暫時滯留在原料處理部件內而根據需要設置在原料處理部件內。作為這種耐蝕耐熱材料，通常使用石英玻璃。另外，原料處理部件以及根據需要使用的堰部和障礙物，只要在加熱熔化工序中與玻璃原料接觸的部分由耐蝕耐熱材料構成即可，但是通常這些部件整體由耐蝕耐熱材料構成。在此，在原料處理部件由筒狀部件構成的情況下，當實施加熱熔化工序時，筒狀部件優選以其中心軸為旋轉軸適當地進行旋轉。由此，能夠防止筒狀部件內周面的局部侵蝕。
    作為對原料處理部件內的玻璃原料進行加熱的裝置，並未特別限定，可以使用電阻發熱體、柴油、或煤氣等的燃燒加熱等的公知加熱裝置，例如可以將棒狀的碳化矽SiC加熱器等配置在原料處理部件的周圍。在此，作為玻璃原料的加熱溫度，能夠根據使用的玻璃原料的成分等適當地進行選擇，但是通常以製作的光學玻璃的液相溫度為基準，根據流出口附近的測定溫度，優選在液相溫度-100度~液相溫度+500度的範圍內進行選擇，更優選在液相溫度-50度~液相溫度+300度的範圍內進行選擇。
    另外，只要投入口配置成位於比流出口相對於垂直方向更靠上方側的位置，原料處理部件的中心軸相對於水平方向的傾斜角便沒有特別的限定，但是通常優選設定在1°~30°的範圍內。另外，優選以投入到原料處理部件內的固體狀態的玻璃原料通常在到達流出口附近的時刻大致全部熔化而成為熔液狀的方式，來設定加熱溫度或傾斜角等加熱熔化條件。
    在固化工序中，對從流出口流落的熔液狀玻璃原料進行冷卻，使其固化。由此得到玻璃原料粗熔化物。作為熔液狀玻璃原料的冷卻方法，並未特別限定，但是通常將熔液狀玻璃原料投入至水中進行淬火。這種情況下，能夠得到顆粒狀的玻璃原料粗熔化物。另外，進行了水冷的情況下，在從水中取出玻璃原料粗熔化物之後，進行乾燥處理。
    接下來，為了實施主熔化工序，將玻璃原料粗熔化物投入至鉑、金、鉑合金、金合金等貴金屬或貴金屬合金制的容器、例如坩堝、槽狀或管狀的容器中進行主熔化。優選的是，投入至鉑或鉑合金制的坩堝中進行主熔化。然後，根據需要，通過適當地實施退火、衝壓成形、研磨等後工序而得到光學玻璃。另外，光學玻璃既可以是透鏡等成品，也可以是為了製造透鏡等成品而使用的預成形料等半成品。
    接下來，根據圖式，對本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中使用的原料熔化爐的具體例進行說明。
    第一圖是表示本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中使用的原料熔化爐的一例的模式圖，具體而言，是表示原料熔化爐的主要部分的圖。另外，在第一圖及其他的圖式中，圖中所示的雙箭頭X方向表示水平方向，雙箭頭Y方向表示垂直方向，箭頭Y1方向表示上方側，箭頭Y2方向表示下方側。
    第一圖所示的原料熔化爐(10)具有：長度方向的內徑及外徑固定的一根圓筒管(筒狀部件)(20)，和配置在圓筒管(20)周圍的棒狀的電阻發熱體(30)。另外，圖中，對於以將圓筒管(20)及電阻發熱體(30)的一部分或整體適當包圍的方式配置的隔熱性的壁、用於監控原料熔化爐(10)內或圓筒管(20)附近的溫度的熱電偶等溫度感測器、其他的構成原料熔化爐(10)的部件，省略了記載。另外，對於圓筒管(20)內的具體結構也省略了記載。
    在此，圓筒管(20)以其中心軸C相對於水平方向成規定角度θ的方式傾斜配置。因此，圓筒管(20)的一個開口部(投入口(22))位於比另一個開口部(流出口(24))更靠上方側的位置。另外，在流出口(24)的下方配置有裝滿水的水槽WB。上述傾斜角θ的下限，優選選擇熔化物在圓筒管(20)中朝向流出口(24)側能夠流動的角度中的最小角度。另外，傾斜角θ的上限，優選將投入至圓筒管(20)中的全部原料不會以未熔化狀態到達流出口(24)側的角度作為上限。傾斜角θ例如在超過0度的範圍內適當選擇，但是通常優選為1度~30度的範圍內，更優選為1度~20度的範圍內，進一步優選為1度~10度的範圍內。
    在製造玻璃原料粗熔化物時，將未圖示的玻璃原料從投入口(22)投入，在圓筒管(20)內對玻璃原料進行加熱熔化。並且，熔液狀的玻璃原料從流出口(24)流落至水槽WB內裝滿的水中。此時，熔液狀的玻璃原料在水中進行淬火、固化，從而得到顆粒狀的玻璃原料粗熔化物。
    另外，作為筒狀部件(20)內的具體結構，只要是能夠使玻璃原料暫時滯留的結構便沒有特別的限定，但是，用於使玻璃原料暫時滯留於筒狀部件(20)內的滯留部形成部件，優選相對於筒狀部件(20)的中心軸C配置成略呈點對稱。並且，此時，在加熱熔化工序中，優選使筒狀部件(20)以其中心軸為旋轉軸進行旋轉。該情況下，筒狀部件(20)的旋轉既可以連續地實施，也可以間斷地實施。由此，能夠防止筒狀部件(20)內的僅一部分被玻璃原料更顯著地侵蝕的情況。除此之外，由於不僅對筒狀部件(20)賦予使玻璃原料暫時滯留的功能，而且能夠使用市售的單一形狀的圓筒管和加工成規定形狀的滯留部形成部件進行組裝，因此組裝作業非常容易。另外，通過適當選擇滯留部形成部件的形狀及尺寸、以及筒狀部件(20)內的配置位置，能夠容易地控制筒狀部件(20)內的玻璃原料的滯留程度。進而，也能夠抑制玻璃原料的加熱熔化處理的經時變動。
    以下，利用圖式，對將滯留部形成部件相對於筒狀部件(20)的中心軸C呈點對稱地配置的原料熔化爐(10)的具體例進行說明。
    第二圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的一例的模式圖。在此，第二圖(A)表示將第一圖所示的圓筒管以包含其中心軸的平面剖切時的側視圖的一例，第二圖(B)表示將第二圖(A)所示的圓筒管從流出口側觀察時的俯視圖的一例。
    在第二圖所示的圓筒管(20A)((20))的內周固定配置有由同一形狀、尺寸構成的八個塊狀的滯留部形成部件(40A)((40))。第二圖所示的滯留部形成部件(40A)，具有暫時性地阻礙玻璃原料M在圓筒管(20A)長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能，是經過將環狀部件以八等分的方式切斷的工序而製作的部件，其中，該環狀部件是將具有與圓筒管(20A)的內徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。另外，在切斷後，為了調整滯留部形成部件(40A)的形狀、尺寸，也可以根據需要對切斷面進行研磨或磨削。
    在此，相對於中心軸C，八個滯留部形成部件(40A)以與圓筒管(20A)的內周面(26)緊密接合的方式沿著圓筒管(20A)內周方向被配置在比圓筒管(20A)中央部更稍微靠流出口(24)側的位置上。另外，在以下的說明中，只要未作特別說明，滯留部形成部件(40)相對於中心軸C的配置位置就是配置於第二圖(A)所例示的位置。
    另外，在第二圖所示的例子中，在內周方向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件(40A)之間，形成有間隙W1。該間隙長度(周向的長度)為批量原料的塊無法通過的長度，例如優選為0mm~5mm的範圍內，更優選為0mm~3mm的範圍內，進一步優選為0mm~1mm的範圍內。通過將間隙長度形成為上述範圍內，在固體狀態的玻璃原料M(S)流入到滯留部S時，能夠可靠地使玻璃原料M(S)留在滯留部S。而且，能夠使玻璃原料M(S)熔化而成為液狀後的玻璃原料M(L)暫時滯留在滯留部S，並且能夠使該玻璃原料M(L)從滯留部S向流出口(24)側逐漸流出。該情況下，通過適當選擇間隙長度或沿周向設置的間隙W1的個數，能夠容易地控制從滯留部S向流出口(24)側流出的玻璃原料M(L)的每單位時間的流出量。
    另外，作為將滯留部形成部件(40)固定配置在圓筒管(20)的內周的方法，可以適當地選擇公知的固定方法。例如，在第二圖所示的例子中，能夠利用將滯留部形成部件(40A)通過粘接劑粘接於內周面(26)的化學固定方法、或對滯留部形成部件(40A)和內周面(26)進行焊接或熱粘接的物理固定方法。在此，粘接劑優選為下述粘接劑，即，由該粘接劑形成的粘接層在玻璃原料的加熱溫度下具備耐熱性，且不易與玻璃原料反應、或者不易被玻璃原料熔化而成的熔液侵蝕那樣的粘接劑。
    另外，作為固定方法，也能夠利用各種機械固定方法。作為這種機械固定方法，例如也可以在內周面(26)設置用於將滯留部形成部件(40A)卡定的凸部，從而利用該凸部來固定滯留部形成部件(40A)。該情況下，能夠以如下方式固定，即：相對於中心軸C將滯留部形成部件(40A)配置在凸部的設有投入口(22)的一側，由此，能夠防止滯留部形成部件(40A)因其自重而向流出口(24)側滑落。或者，可以在內周面(26)和滯留部形成部件(40A)的與內周面(26)對置的面上分別設置孔，在這些孔中插入銷，由此將滯留部形成部件(40A)相對於內周面(26)固定。
    接下來，對從第二圖所示圓筒管(20A)的投入口(22)投入了玻璃原料M時的玻璃原料M的加熱熔化工序的一例進行說明。
    首先，將固體狀態的玻璃原料M(S)從圓筒管(20A)的投入口(22)投入，由此配置在投入口(22)附近的內周面(26)上。此時，玻璃原料M(S)一邊進行加熱熔化，一邊向流出口(24)側移動。然後，成為熔液狀態的玻璃原料M(L)不會沿著內周面(26)直接向流出口(24)側順暢地流落，而是暫時被滯留部形成部件(40A)擋住。並且，玻璃原料M(L)暫時滯留在滯留部形成部件(40A)的投入口(22)側附近區域(滯留部S)中的、垂直方向的最下方側附近的區域S0中。
    在該滯留部S中，相對於圓筒管(20A)的長度方向而玻璃原料M(L)的深度局部變深。在此，滯留於滯留部S的玻璃原料M(L)，例如通過在內周方向上彼此相鄰的滯留部形成部件(40A)之間的間隙W1，以及/或者因熔液面上昇而越過滯留部形成部件(40A)的內周面(40AI)(中心軸C側的面)，從而逐漸向流出口(24)側流落。
    另外，玻璃原料M在向圓筒管(20)內投入前的狀態下，通常使用粉末狀的固體材料，但也可以適當選擇粗的顆粒狀的固體材料、錠狀的固體材料、或將這些材料混合兩種以上而形成的材料等來使用。另外，滯留於滯留部S的玻璃原料M通常優選為液體狀，但並不限定於此，也可以是例如固體與液體混合的狀態。
    另外，將固體狀態的玻璃原料M(S)向圓筒管(20)內投入時，優選以新投入圓筒管(20)內的玻璃原料M不會將滯留在滯留部S內的液狀玻璃原料M(L)的液面覆蓋的方式投入。這是因為，當以新投入的玻璃原料M(L)將滯留在滯留部S內的液狀玻璃原料M(L)的液面覆蓋的方式投入時，滯留在滯留部S內的液狀玻璃原料M(L)越過滯留部形成部件(40A)的上面側，從而一下子大量地向流出口(24)側流出。該情況下，容易在對玻璃原料M進行加熱熔化的工序中產生偏差。此外，將從流出口(24)流落的熔液投入至水槽WB中而得到玻璃原料粗熔化物時，粒徑會產生大幅偏差。
    第三圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖，具體而言，是表示了第二圖所例示的圓筒管的變形例的圖。在此，第三圖所示的俯視圖是從流出口側觀察圓筒管時的俯視圖。
    在第三圖所示的圓筒管(20B)((20))的內周固定配置有由同一形狀、尺寸構成的八個塊狀的滯留部形成部件(40B)((40))。第三圖所示的滯留部形成部件(40B)，具有暫時性地阻礙玻璃原料M在圓筒管(20B)長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能，是經過將環狀部件以八等分的方式切斷的工序而製作的部件，其中，該環狀部件是將具有與圓筒管(20B)的內徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。第三圖所示的滯留部形成部件(40B)是與第二圖所示的滯留部形成部件(40A)實質上具有同樣的形狀、功能的部件。八個滯留部形成部件(40B)以與圓筒管(20B)的內周面(26)緊密接合的方式沿著圓筒管(20B)的內周方向配置，並且，在內周方向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件(40B)之間形成有間隙W2。
    另外，在以構成一個環的方式配置於圓筒管(20B)內的八個滯留部形成部件(40B)的內周側，以構成一個環的方式固定配置有四個塊狀部件(50)。該塊狀部件(50)是將一根圓筒管進行橫切(切成圓片)而成的環狀部件進行四等分，且為了能夠配置在八個滯留部形成部件(40B)的內周側而適當磨削並修整了形狀的部件。
    在第三圖所示的例子中，以構成將圓筒管(20B)的中心軸C方向的玻璃原料M或空氣的自由移動阻斷的一個隔牆的方式，將滯留部形成部件(40B)和塊狀部件(50)配置在圓筒管(20B)的內周側。另外，在滯留部形成部件(40B)與塊狀部件(50)之間形成有間隙M1。並且，該間隙M1至少具有能夠阻礙固體狀態的玻璃原料M(S)流動的程度的尺寸。
    在此，當每單位時間內投入至圓筒管(20B)內的玻璃原料M的投入量少時，僅滯留部形成部件(40B)發揮使玻璃原料M暫時滯留在圓筒管(20B)內的功能。這一點對於第二圖所示的構成圓筒管(20A)的滯留部形成部件(40A)也是相同的。
    另一方面，在第二圖所示的圓筒管(20A)中，當每單位時間投入至圓筒管(20A)內的玻璃原料M的投入量大時，未熔化掉的固體狀態的玻璃原料M(S)越過滯留部形成部件(40A)的內周面(40AI)，向流出口(24)側移動。相對於此，在第三圖所示的圓筒管(20B)中，即使在每單位時間投入至圓筒管(20B)內的玻璃原料M的投入量大時，塊狀部件(50)也發揮使玻璃原料M暫時滯留在圓筒管(20B)內的功能。即，在玻璃原料M的投入量大時，塊狀部件(50)能夠發揮暫時性地阻礙玻璃原料M在圓筒管(20B)長度方向上的順暢移動的、作為堰部的功能。
    第四圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖。在此，第四圖所示的俯視圖是從流出口側觀察圓筒管時的俯視圖。
    在第四圖所示的圓筒管(20C)(20)的內周，由同一形狀、尺寸構成的四個塊狀的滯留部形成部件(40C)((40))沿著內周方向固定配置。第四圖所示的滯留部形成部件(40C)是經過將環狀部件以沿著周向進行四等分的方式切斷的工序而製作的部件，其中，該環狀部件是將具有與圓筒管(20C)的內徑相同程度的外徑的圓筒管進行橫切(切成圓片)而得到。該滯留部形成部件(40C)，使作為製作滯留部形成部件(40C)中所使用的環狀部件的內周面的面(凹面(40CD))與內周面(26)對置，而配置在圓筒管(20C)的內周。因此，在滯留部形成部件(40C)的凹面(40CD)與內周面(26)之間，形成有液狀的玻璃原料M(L)能夠容易地通過的間隙G2。另外，在內周面(26)的周向上彼此相鄰的兩個滯留部形成部件(40C)的端面(40CS)與內周面(26)之間，還形成有液狀的玻璃原料M(L)能夠容易地通過的間隙G3。該端面(40CS)是在將製作滯留部形成部件(40C)中所使用的環狀部件切斷時形成的切斷面。
    第四圖所示的滯留部形成部件(40C)，作為暫時性地阻礙固體狀態的玻璃原料M(S)在圓筒管(20C)長度方向上順暢移動的障礙物而發揮功能。
    作為構成第一圖~第四圖所例示的圓筒管(20)、滯留部形成部件40、塊狀部件(50)的材料，使用具有對玻璃原料M的耐蝕性、能夠耐受加熱熔化玻璃原料M時的溫度的耐熱性的材料，通常使用石英玻璃。然而，在對玻璃原料M長時間實施加熱熔化的處理時，構成圓筒管(20)、滯留部形成部件(40)、塊狀部件(50)的材料逐漸被侵蝕。因此，在第二圖及第三圖所例示的滯留部形成部件(40A)、(40B)中，間隙W1、W2的寬度隨著時間的經過而增大，從而將液狀的玻璃原料M(L)擋住的功能下降。該情況下，在圓筒管(20A)、(20B)內，難以使玻璃原料M(L)暫時滯留。
    為了防止這種問題的發生，優選在滯留部S內預先密集地配置多個阻礙部件，其中，該多個阻礙部件具有滯留部形成部件(40A)、(40B)的堰部高度(圓筒管(20A)、(20B)的直徑方向的長度)的幾分之一以下的尺寸。
    第五圖是表示在第二圖(A)所示的滯留部S內密集配置有多個阻礙部件的例子的模式圖。在此，第五圖(A)是表示開始玻璃原料M的加熱熔化處理的初始時刻的圖，第五圖(B)是表示玻璃原料M的加熱熔化處理開始後，滯留部形成部件(40A)的侵蝕進行到某種程度的時刻的圖。第五圖所示的阻礙部件(60)是具有滯留部形成部件(40A)的堰部高度的幾分之一~幾十分之一程度的尺寸的部件，且密集地配置在滯留部S內。另外，阻礙部件(60)由與構成圓筒管(20)、滯留部形成部件(40)、塊狀部件(50)的材料同樣的材料構成，作為其形狀，例如能夠適當地選擇球狀、棒狀、多面體狀、筒狀等形狀。
    在此，在滯留部形成部件(40A)的將液狀玻璃原料M(L)擋住的功能下降，且如第五圖(B)所示液面L大幅下降時，液狀的玻璃原料M(L)在阻礙部件(60)彼此之間流動。該情況下，由於阻礙部件(60)密集配置而阻礙部件(60)間的間隙非常小，因此，在阻礙部件(60)彼此之間液狀的玻璃原料M(L)的流動阻力非常大。即，在滯留部形成部件(40A)的將液狀玻璃原料M(L)擋住的功能下降，且如第五圖(B)所示液面L大幅下降時，阻礙部件(60)發揮暫時性地阻礙玻璃原料M(L)在圓筒管(20A)長度方向上的順暢移動的、作為障礙物的功能。
    以上說明的本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法，特別適合於磷酸鹽系的光學玻璃的製造。在以往的玻璃原料粗熔化物的製造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法中，在磷酸鹽系的玻璃組成中容易發生著色，但在本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法及使用了該玻璃原料粗熔化物的光學玻璃的製造方法中，能夠更有效地抑制這種著色。 【實施例】
    以下，列舉實施例對本發明進行說明，但本發明並不僅局限於以下的實施例。 (實施例A1)
    -原料熔化爐-
    作為原料熔化爐(10)，圓筒管(20)內使用了第三圖所示的結構。圓筒管(20B)及配置在其內部的各部件的構成材料全部由石英玻璃構成。在此，圓筒管(20B)的尺寸形狀是：長度100cm、外徑10cm、內徑8cm，滯留部形成部件(40B)是將厚度5cm、外徑8cm、內徑6cm的環狀部件沿著周向等間隔地進行了八等分之後，為了容易配置在圓筒管(20B)內而適當修整了形狀的部件。配置在圓筒管(20B)內的彼此相鄰的兩個滯留部形成部件(40B)間的間隙約為1mm左右。另外，塊狀部件(50)是將與製作滯留部形成部件(40B)中所使用的環狀部件相同厚度的環狀部件適當切斷而製作。另外，滯留部形成部件(40B)、塊狀部件(50)配置在圓筒管(20B)的距離流出口(24)側約20cm的位置。圓筒管(20B)的傾斜角θ設定為3度。另外，在圓筒管(20B)的流出口(24)的附近，配置有用於監控溫度的熱電偶。
    另外，在由滯留部形成部件(40B)形成的滯留部內，密集地配置有由外徑10mm~20mm的二十~三十個玻璃片構成的阻礙部件(60)。另外，阻礙部件(60)由與圓筒管(20)相同的材料構成。
    作為電阻發熱體(30)，將具有與圓筒管(20B)相同程度長度的棒狀碳化矽SiC加熱器以略平行於圓筒管(20B)的方式，在圓筒管(20B)的周圍配置多根。進而，在流出口(24)的下方配置有水槽WB，以便於對從流出口(24)流出的熔液進行淬火而得到玻璃原料粗熔化物(碎玻璃)。
    (原料)
    準備了磷酸鹽系光學玻璃製造用的原料(玻璃原料MA)，該原料以從原料中將水、二氧化碳等因加熱氣化的成分除去後的氧化物進行換算而由下述成分構成。另外，在調配原料時，對於下述所示的各成分中的五氧化二磷P2O5，使用正磷酸(H3PO4)、偏磷酸或五氧化二磷等，對於其他的成分，使用碳酸鹽、硝酸鹽、氧化物等。
    五氧化二磷P2O5：17wt%(質量百分比)氧化鈮Nb2O5：22.3wt%氧化鉍Bi2O5：43.5wt%氧化鎢WO5：8.6wt%氧化鋇BaO：0.7wt%氧化硼B2O3：0.6wt%二氧化鈦TiO2：2.6wt%氧化鋰Li2O：0.8wt%氧化納Na2O：3wt%氧化鉀K2O：0.9wt%總計：100wt%
    將三氧化二銻Sb2O3以增量與增加之後的總量之比的換算方式添加0.2wt%
    -碎玻璃的製作-
    利用碳化矽SiC加熱器，將圓筒管(20B)加熱至1100度左右。接下來，將圓筒管(20B)的加熱溫度維持於1100度，並從投入口(22)側投入了粉末狀的玻璃原料MA。另外，玻璃原料MA每隔一定的時間間隔投入1kg。另外，在每次對原料MA進行加熱熔化時，使圓筒管(20B)以中心軸C為旋轉軸旋轉固定角度。並且，使在圓筒管(20B)內成為熔液狀的玻璃原料MA從流出口(24)側流出，在水槽WB中進行淬火而得到了碎玻璃。
    -主熔化及光學玻璃的製作-
    將得到的碎玻璃2kg投入鉑坩堝，在約1100度下實施四小時的主熔化，將得到的玻璃在退火爐內退火，從而得到了折射率nd為2.0027、阿貝數vd為19.3的光學玻璃。 (實施例A2)
    使用如下的原料熔化爐(10)，即，除了取代同時使用阻礙部件(60)的第三圖所示結構而採用第四圖所示結構來作為原料熔化爐(10)的圓筒管(20)內的結構以外，具有與實施例A1中使用的原料熔化爐(10)同樣結構的原料熔化爐(10)。在此，圓筒管(20C)的尺寸形狀與實施例A1中使用的圓筒管(20B)相同。另外，滯留部形成部件(40C)是將由與圓筒管(20C)相同材料構成的環狀部件沿著周向等間隔地進行了四等分之後，為了容易配置在圓筒管(20C)內而適當修整了形狀的部件。另外，滯留部形成部件(40C)與實施例A1同樣地，配置在圓筒管(20C)的距離流出口(24)側約20cm的位置。圓筒管(20C)的傾斜角θ與實施例A1同樣地設定為3度。另外，在圓筒管(20C)的外周面的中央部附近配置了用於監控溫度的熱電偶。
    而且，與實施例A1同樣地製作碎玻璃，進行主熔化而得到了光學玻璃。 (比較例A1)
    除了使用如下的原料熔化爐，即，在實施例A1使用的原料熔化爐(10)中將滯留部形成部件(40B)、塊狀部件(50)及阻礙部件(60)從圓筒管(20)內除去之後的原料熔化爐以外，與實施例A1同樣地製作碎玻璃，進行主熔化而得到了光學玻璃。
    (評價)
    對於實施例A1及實施例A2中得到的光學玻璃，利用分光光度計在300nm~700nm的範圍內進行了透過率的測定。這些實施例A1及實施例A2的光學玻璃，具有透過率從波長500nm左右開始下降且在波長400nm左右透過率幾乎為零的光學特性。在此，求出了透過率成為70%的波長(λ70)。將結果表示於表1。另外，比較例A1中得到的玻璃的著色顯著，不適合作為光學玻璃。這樣，雖然實施例A1、A2、比較例B1的玻璃組成相同，但是由於其製法不同，因此在實施例A1、A2中能夠得到適合作為光學玻璃的玻璃，但是比較例A1的玻璃是不適合作為光學玻璃的顯著著色了的玻璃。
    從表1所示的結果可知，與比較例A1的光學玻璃相比，實施例A1、A2的光學玻璃在可見光的短波段中容易使更寬幅的波長的光透過(難以著色)。另外，與實施例A2的光學玻璃相比，實施例A1的光學玻璃在可見光的短波段中容易使更寬幅的波長的光透過(難以著色)。 (實施例A3)
    取代在實施例A1中使用的圓筒管(20B)，而使用了將該圓筒管(20B)利用包含中心軸C的平面實質地分割成兩部分而得到的半圓筒管(第六圖所示的槽狀部件(100))。該槽狀部件(100)除了具有將圓筒管(20B)分割成兩部分的結構這一點之外，其他的尺寸或構成材料與圓筒管(20B)相同。另外，對於配置在圓筒管(20B)內的滯留部形成部件(40B)及塊狀部件(50)，將其配置個數減少至一半，如第六圖所示配置在槽狀部件(100)的內周面。並且，除了未使槽狀部件(100)旋轉這一點之外，與實施例A1同樣地在滯留部內配置阻礙部件(60)，並以與實施例A1同樣的條件製作了碎玻璃。其結果是，λ70示出了與實施例A1大致相同程度的值。 (實施例B1)
    在實施例B1中，作為玻璃原料M，使用了下述所示的由下述成分構成的磷酸鹽系光學玻璃製造用的玻璃原料MB。並且，除了將圓筒管(20B)的加熱溫度變更為1240度以外，與實施例A1同樣地製作碎玻璃，進行主熔化而得到了光學玻璃。
    五氧化二磷P2O5：20wt%(質量百分比)氧化鈮Nb2O5：43wt%氧化鋇BaO：19.5wt%氧化硼B2O3：3wt%二氧化鈦TiO2：8wt%氧化納Na2O：3.5wt%氧化鉀K2O：1wt%氧化鋅ZnO：1wt%二氧化鋯ZrO2：1wt%總計：100wt%
    將三氧化二銻Sb2O3以增量與增加之後的總量之比的換算方式添加0.3wt% (實施例B2)
    在實施例B2中，作為玻璃原料M，使用了玻璃原料MB，並將圓筒管(20C)的溫度設定為與實施例B1相同，除此以外，與實施例A2同樣地製作碎玻璃，進行主熔化而得到了光學玻璃。 (比較例B1)
    在比較例B1中，作為玻璃原料M，使用了玻璃原料MB，並將圓筒管的溫度設定為與實施例B1相同，除此以外，與實施例B1同樣地製作碎玻璃，進行主熔化，得到了折射率nd為1.9236、阿貝數vd為20.9的光學玻璃。
    (評價)
    對於實施例B1、實施例B2及比較例B1中得到的光學玻璃，進行了與實施例A1的光學玻璃同樣的評價。將結果表示於表2。與實施例A1、實施例A2的光學玻璃相比，實施例B1、實施例B2的光學玻璃的折射率nd低，相應地作為高折射率施加成分的氧化鈮Nb2O5、二氧化鈦TiO2、氧化鉍Bi2O3及三氧化鎢WO3的總含有量少，從而成為著色少的玻璃組成，但是即使玻璃組成相同，在實施例B1、B2與比較例B1之間，如表2所示在作為著色指標的λ70中觀察到大的差別。
    (10)‧‧‧原料熔化爐
    (20)、(20A)、(20B)、(20C)‧‧‧圓筒管(筒狀部件、原料處理部件)
    (22)‧‧‧投入口
    (24)‧‧‧流出口
    (26)‧‧‧內周面
    (30)‧‧‧電阻發熱體
    (40)、(40A)、(40B)、(40C)‧‧‧滯留部形成部件
    (40CD)‧‧‧凹面
    (40CS)‧‧‧端面
    (40AI)‧‧‧內周面
    (50)‧‧‧塊狀部件
    (60)‧‧‧阻礙部件
    (100)‧‧‧半圓筒管(槽狀部件、原料處理部件)
    C‧‧‧中心軸
    WB‧‧‧水槽
    θ‧‧‧傾斜角
    X方向‧‧‧水平方向
    Y方向‧‧‧垂直方向
    Y1方向‧‧‧上方側
    Y2方向‧‧‧下方側
    第一圖是表示本實施方式的玻璃原料粗熔化物的製造方法中使用的原料熔化爐的一例的模式圖。
    第二圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的一例的模式圖。在此，第二圖(A)表示將第一圖所示的圓筒管以包含其中心軸的平面剖切時的側視圖的一例，第二圖(B)表示從流出口側觀察第二圖(A)所示的圓筒管的俯視圖的一例。
    第三圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的另一例的俯視圖。
    第四圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的筒狀部件(圓筒管)的又一例的俯視圖。
    第五圖是表示在第二圖(A)所示的滯留部S內密集地配置有多個阻礙部件的例子的模式圖。
    第六圖是表示第一圖所示的原料熔化爐中使用的槽狀部件(半圓筒管)的一例的俯視圖。
    (10)‧‧‧原料熔化爐
    (20)‧‧‧圓筒管(筒狀部件、原料處理部件)
    (22)‧‧‧投入口
    (24)‧‧‧流出口
    (30)‧‧‧電阻發熱體
    (C)‧‧‧中心軸
    (θ)‧‧‧傾斜角
    (WB)‧‧‧水槽
    X方向‧‧‧水平方向
    Y方向‧‧‧垂直方向
    Y1方向‧‧‧上方側
    Y2方向‧‧‧下方側
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] 一種玻璃原料粗熔化物的製造方法，其特徵在於，至少經過原料供給工序、加熱熔化工序、固化工序來製造玻璃原料粗熔化物，所述原料供給工序是從原料處理部件的投入口將玻璃原料供給至所述原料處理部件內的工序，其中，所述原料處理部件在一端部設有所述投入口，在另一端部設有流出口，所述投入口配置成位於比所述流出口相對於垂直方向更靠上方側的位置，且所述原料處理部件具有從筒狀和槽狀中選擇的形狀，所述加熱熔化工序是使供給至所述原料處理部件內的所述玻璃原料從所述投入口向所述流出口移動並進行加熱熔化的工序，所述固化工序是對從所述流出口流落的所述玻璃原料的熔液進行冷卻，使其固化的工序；該玻璃原料粗熔化物的製造方法中，在使所述玻璃原料從所述原料處理部件內的所述投入口向所述流出口側移動時，使所述玻璃原料暫時滯留在所述原料處理部件內。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的玻璃原料粗熔化物的製造方法，其中，所述玻璃原料包含從鈦Ti化合物、鈮Nb化合物、鉍Bi化合物、鎢W化合物及鑭La化合物中選擇的至少一種金屬。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述的玻璃原料粗熔化物的製造方法，其中，所述原料處理部件由筒狀部件構成，在所述筒狀部件內，用於使所述玻璃原料暫時滯留的滯留部形成部件相對於所述筒狀部件的中心軸配置成略呈點對稱，並且，在所述加熱熔化工序中，使所述筒狀部件以其中心軸為旋轉軸進行旋轉。
    [4] 一種光學玻璃的製造方法，其特徵在於，利用申請專利範圍第1或2項所述的玻璃原料粗熔化物的製造方法來製造玻璃原料粗熔化物，並至少經過將所述玻璃原料粗熔化物在貴金屬或貴金屬合金制的容器內進行主熔化的主熔化工序，來製造光學玻璃。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    JP5784166B2|2015-09-24|
    TWI597246B|2017-09-01|
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    JP2007126296A|2005-10-31|2007-05-24|Ohara Inc|光学ガラスの製造方法及び製造装置|
    JP2008224089A|2007-03-09|2008-09-25|Tokai Rika Co Ltd|溶解装置|
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011168346||2011-08-01||
    JP2012146547A|JP2013049612A|2011-08-01|2012-06-29|ガラス原料粗溶解物の製造方法および光学ガラスの製造方法|
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