ガラスの製造方法及びガラス原料投入具
【課題】バッチロスを低減させ、光透過率を改善するガラスの製造方法及びこのガラス原料投入具を提供する。
【解決手段】ガラス原料投入具１０は、ガラス原料Ｇを収容する凹部１１を形成し、冷却媒体が循環するバケット１と、一端側はバケット１に結合し、他端側はバケット１を軸周りに反転させるハンドル３を設けるアーム２と、を備える。アーム２は、冷却媒体が供給されてバケット１内に冷却媒体を送出する内管２１と、内管２１を囲い、バケット１内から冷却媒体を排出する外管２２と、を有する。ガラス原料Ｇの投入前後において、ガラス原料投入具１０を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具１０からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【解決手段】ガラス原料投入具１０は、ガラス原料Ｇを収容する凹部１１を形成し、冷却媒体が循環するバケット１と、一端側はバケット１に結合し、他端側はバケット１を軸周りに反転させるハンドル３を設けるアーム２と、を備える。アーム２は、冷却媒体が供給されてバケット１内に冷却媒体を送出する内管２１と、内管２１を囲い、バケット１内から冷却媒体を排出する外管２２と、を有する。ガラス原料Ｇの投入前後において、ガラス原料投入具１０を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具１０からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの製造方法及びガラス原料投入具に関する。特に、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法、及びこのガラス原料投入具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラスを製造する場合には、粉末状又は粒状のガラス原料を高温の溶解槽に投入して、溶融されたガラスを製造する工程を含んでいる。例えば、溶融されたガラスは冷却された後に粉砕され、いわゆるカレットが製造される。次に、このカレットが再び溶融され、溶融したガラスが排出されて各種光学ガラス、光学素子用プリフォーム、光学素子又は光ファイバなどの母材となるプリフォームが成形される。
【０００３】
例えば、ガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法において、溶解槽内へ粉体のガラス原料を分離させることなく、かつ、均等に投入し、溶融ガラス生地の品質の均一化を図ると共に、装置の簡素化と保守管理を容易にするガラス原料投入装置が発明されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１によるガラス原料投入装置は、ベッドとスライダー及びバケット支承アームを備えている。ベッドは、ベース上を前後方向に移動自在に設けられている。スライダーは、ベッド上を左右方向に移動自在に設けられている。バケット支承アームは、スライダー上で軸周方向に回転自在に設けられ、かつ、先端にバケットを有している。そして、バケットが溶解槽の原料投入口より出入自在に設置されている。
【０００５】
特許文献１によるガラス原料投入装置は、以上のように構成されているので、ガラス原料はコンベヤーや振動フィーダー等による連続供給方式ではなく、バケットによる間欠供給方式であるので、コールドトップ方式あるいはホットトップ方式いずれの溶解槽であっても、粉末ガラス原料を分離させることなく、かつ、溶解槽内に均等に投入できて溶融ガラス生地の均質化をはかることができ、バッチストーンやガスによる泡の発生も防止できて、製品の品質の向上と均一化に役立つ、としている。
【０００６】
又、ホットトップ方式の溶解槽に特許文献１によるガラス原料投入装置を使用する場合には、バケット支承アームに冷却機構が備えられ、溶解槽の原料投入口に開閉扉が備えられることが好ましい、としている。そして、溶解槽がホットトップ方式の場合、溶解槽内に挿入されるバケット支承アームを冷却すれば、溶解槽内全面にガラス原料を均等に投入することができて、溶解槽内各所の温度差を可及的に小さくでき、ガラスの対流による泡やバッチストーンの発生を防止し、小容量の溶解槽においても溶融ガラス生地の均質化をはかることができる、としている。
【特許文献１】特開平６−８０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バケットを備えるガラス原料投入具を用いて、比較的小型のホットトップ方式の溶解槽にガラス原料を投入する工程を採用している場合には、特許文献１のように、溶解槽の熱により短期間でバケット支承アームが変形、損傷を受けるおそれはないので、バケット支承アームを冷却していない。又、特許文献１では、バケット支承アーム内を中空として、その中空部内に冷却水を循環させ、更に、バケットを２重壁とし、その２重壁の空間に冷却水を循環させていないため、バケットの冷却効果が不十分であった。
【０００８】
ガラス原料を溶解槽に投入する工程では、混合されたガラス原料（いわゆるバッチ）がバケットに収容され、このバケットが溶解槽内に挿入され、次に、バケットが反転されて溶解槽内にバッチが投入される。そして、バケットが溶解槽から引き出され、次のバッチがバケットに収容される。このような動作を繰り返すことにより、所定量のバッチが溶解槽に投入される。
【０００９】
バケットが溶解槽内に滞留している時間が、例えば、５秒程度の短時間であっても、前述の動作が繰り返されることにより、バケットが次第に加熱されてくる。そして、バケット内にバッチが付着する現象が発生する。このバッチが付着する状態は、緩やかであるが次第に残留する。この残留した付着バッチをバケットから強制剥離又は自然脱落するまでは、バケットの一回当たりの投入量を低減させる、いわゆるバッチロスとなるという問題がある。
【００１０】
一方、光透過率が重要視される光ファイバ用のガラスには、求める光透過率が得られないことがあった。光ファイバ用のガラスに、光透過率を阻害する着色成分をときとして含有することがあった。発明者は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程に、その要因があると考えた。バケットを構成する部材には、例えば、着色成分となる鉄（Ｆｅ）クロム（Ｃｒ）等の遷移金属成分を含んでいるからである。又、これら着色成分の混入のルートとして、前記付着バッチとバケット表面が、熔解炉内の高温で化学的に反応し、本来バケットに混入されているＦｅ、Ｃｒ成分等の遷移金属成分がバッチ原料と共に溶融ガラス内に入ることも考えられる。
【００１１】
本発明者は、バケットを備えるガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程において、バッチロスを低減させるガラスの製造方法及びガラス原料投入具を考え、この製造方法で得られたガラス成分を分析した結果、着色成分が著しく低減した結果が得られた。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バッチロスを低減させると共に光透過率を改善するガラスの製造方法及びこのガラス原料投入具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、ガラス原料投入具を所定の温度以下に冷却維持することにより、バッチロスを低減させると共に光透過率を改善することを見出し、以下のような新たなガラスの製造方法及びガラス原料投入具を発明した。
【００１４】
（１） ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、前記ガラス原料の投入前後において、前記ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、当該ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されるガラスの製造方法。
【００１５】
（１）の発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含んでいる。そして、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【００１６】
ここで、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することが好ましく、ガラス原料投入具を１００℃以下に冷却維持することがより好ましく、ガラス原料投入具を６０℃以下に冷却維持することが最も好ましい。ガラス原料投入具は、後述するように、内部から冷却されることが好ましいが、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に外部から冷却維持することを排除するものではない。
【００１７】
発明者は、内部から冷却可能なガラス原料投入具を製作し、このガラス原料投入具を冷却した場合と常温で使用した場合で、冷却効果によるバッチロスを比較検証した。その結果、冷却効果によりバッチロスが著しく減少する好結果が得られた。又、このガラス原料投入具を冷却したときに得られたガラス製品の透過波長と、ガラス原料投入具を冷却せずに使用したときに得られたガラス製品の透過波長と、を測定して比較検証した。その結果、冷却効果により透過波長を改善する好結果が得られた。すなわち、ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されたと考える。
【００１８】
ここで、バケットの温度が上昇するとガラス原料中に不純物、特に着色成分が混入し易くなるメカニズムは、詳しく解明できていないが、上述のように、バケットを構成する材質中に含まれる着色成分（例えば、ニッケル合金に含まれる微量の鉄、クロム）と、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２０５などのガラス原料とが、高温で化学結合し、生成物が溶融ガラス内に落下混入することが要因の一つと推測される。
【００１９】
（２） 前記ガラス原料投入具は、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有し、前記ガラス原料を投入する工程において、前記ガラス原料の残留が軽減されるように前記バケットが冷却される（１）記載のガラスの製造方法。
【００２０】
（２）の発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具がバケットとアームを備えている。バケットは、ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有している。アームの一端側はバケットに結合し、アームの他端側は、バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けている。
【００２１】
又、アームは、内管と外管を有している。内管は、他端側から冷却媒体が供給されて、二重壁内に冷却媒体を送出する。外管は、内管を囲い、二重壁内から冷却媒体を他端側に排出する。バケットは、二重壁内に複数の仕切り壁を有し、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環する。そして、ガラス原料を投入する工程において、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケットが冷却される。
【００２２】
例えば、ガラス原料投入具は、箱状のバケットと二重パイプからなるアームを備えている。箱状のバケットは、直方体状に形成されてもよく、楕円柱状に形成されてもよく、ガラス原料を収容する凹部を形成している。冷却媒体が循環する二重壁は、凹部が内壁であって、凹部以外の部位が外壁ということもできる。バケットは、二重壁内に冷却媒体が循環できるように密閉構造となっている。
【００２３】
冷却媒体は、ランニングコストを考慮すれば、水を利用することが考えられ、ガラス原料投入具が水冷される。冷却媒体として、例えば、窒素などの不燃性の気体を使用することにより、ガラス原料投入具を軽量化できる。冷却媒体に不燃性の油を使用し、この不燃性の油をガラス原料投入具外で放熱冷却して循環すれば、資源を有効利用できる。
【００２４】
ハンドルは、アームの中心軸に直交する一対の軸であってもよく、一対の軸を把持して、バケットを軸周りに反転することができる。ハンドルは、アームに軸止された円環状ハンドルであってもよい。
【００２５】
アームは、バケットの二重壁内に冷却媒体を送出する内管と、この内管の同心円上に位置する外管と、を有している。アームは、内管と外管との同心二重構造からなる二重管構造となっている。内管と外管は剛性管が好ましく、更に、溶接可能な金属管が好ましい。内管及び外管の一端側にバケットを密閉可能に溶接で結合できる。
【００２６】
例えば、内管の他端側にゴムホースを接続し、このゴムホースから内管に冷却媒体を供給することができる。外管の他端側にゴムホースを接続し、外管からこのゴムホースに冷却媒体を排出することができる。可撓性を有するゴムホースをアームに接続することにより、アームの回転動作が容易となる。
【００２７】
又、（２）の発明によるガラスの製造方法は、バケットが、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環するように、二重壁内に複数の仕切り壁を有している。そして、ガラス原料を投入する工程において、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケットが冷却される。
【００２８】
溶解炉に挿入されるガラス原料投入具は、バケットの凹部の底面にガラス原料が付着し易く、ガラス原料の残留が最も多い。凹部の底面を囲う内壁もガラス原料が付着し易く、凹部の底面の次に、ガラス原料の残留が多い実態となっている。
【００２９】
したがって、（２）の発明によるガラスの製造方法で用いられるガラス原料投入具は、バケットの二重壁内に複数の仕切り壁を構成し、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環する構造とすることにより、冷却効率を良好として、ガラス原料の残留を軽減するようにした。
【００３０】
（３） 前記バケットの二重壁は、金属材料からなる（２）記載のガラスの製造方法。
【００３１】
（３）の発明によるガラスの製造方法は、バケットの二重壁が金属材料からなることが好ましい。この金属材料は、耐食性や耐熱性に優れた合金がより好ましい。バケットに好適な耐熱合金として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金であるＨＡ２３０（三菱マテリアル製）やステンレス鋼ＳＵＳ３０４が挙げられる。バケットの二重壁をＳＵＳ３０４で製作し、ガラス原料が収容される凹部にＨＡ２３０を溶射して形成することも考えられる。バケットをＨＡ２３０で形成し、アームをＳＵＳ３０４で形成し、相互に溶接する態様も考えられる。
【００３２】
（４） ガラス原料を溶解槽に投入するためのガラス原料投入具であって、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有するガラス原料投入具。
【００３３】
（５） 前記バケットの二重壁は、金属材料からなる（４）記載のガラス原料投入具。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具に残留するガラス原料を軽減できた。そして、ガラス原料投入具に対する冷却効果により、光透過率を阻害する不純物が著しく減少した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３６】
図１は、本発明によるガラスの製造方法において、一実施形態のガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を示す斜視外観図である。図２は、前記実施形態によるガラス原料投入具の平面図である。図３は、前記実施形態によるガラス原料投入具の正面図である。図４は、前記実施形態によるガラス原料投入具の右側面図である。
【００３７】
図５は、前記実施形態によるガラス原料投入具の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図６は、前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。図７は、前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。図８は、前記実施形態によるガラス原料投入具の水平断面図であり、図３のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【００３８】
最初に本発明によるガラス原料投入具の構成を説明する。図１において、ガラス原料投入具（以下、投入具と略称する）１０は、バケット１とアーム２を備えている。バケット１は、ガラス原料Ｇを収容する凹部１１を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有している。アーム２の一端側はバケット１に結合し、アーム２の他端側は、バケット１を軸周りに反転させるハンドル３を設けている。
【００３９】
図１において、バケット１は、二重壁内に冷却媒体が循環できるように密閉構造となっている。冷却媒体は、ランニングコストを考慮して水が利用され、ガラス原料投入具１０が水冷される。
【００４０】
図２又は図５において、バケット１は、直方体の箱状に形成され、アーム２は二重パイプで構成されている。なお、バケットの形は直方体に限定されるものではない。アーム２は、バケット１の二重壁内に冷却媒体を送出する内管２１と、内管２１の同心円上に位置する外管２２と、を有している。アーム２は、内管２１と外管２２との同心二重構造からなる二重管構造となっている。外管２２は、内管２１を囲い、バケット１の二重壁内から冷却媒体を他端側に排出する。
【００４１】
図２又は図５において、内管２１と外管２２は剛性管が好ましく、更に、溶接可能な金属管が好ましい。内管２１及び外管２２の一端側に、バケット１を密閉可能に溶接で結合している。図４において、ハンドル３は、アーム２の中心軸に直交する一対の軸３ａ・３ｂで構成され、一対の軸３ａ・３ｂを把持して、バケット１を軸周りに反転することができる（図１参照）。
【００４２】
図１又は図３において、内管２１の他端側に図示されないホースを接続し、このホースから内管２１に冷却媒体を供給することができる。外管２２の他端側に図示されないホースを接続し、外管２２からこのホースに冷却媒体を排出することができる。可撓性を有するホースをアーム２に接続することにより、アーム２の回転動作が容易となる。
【００４３】
次に、本発明によるガラス原料投入具の冷却構造を説明する。図５において、内管２１の一方の管端は、バケット１を形成する第１側壁ｗ１に連通しており、内管２１に供給された冷却媒体は、二重壁で構成された第１側壁ｗ１内に流入する。第１側壁ｗ１内では、内管２１の一方の管端が、仕切り壁１ａ・１ｂ・１ｃで囲われ（図７参照）、第１側壁ｗ１内の冷却媒体は、バケット１を形成する底壁ｗ５に流入する。
【００４４】
図５又は図８において、二重壁で構成された底壁ｗ５内には、複数の仕切り壁１ｄ・１ｅ・１ｆ・１ｇが設けられている。そして、第１側壁ｗ１から流入した冷却媒体は、底壁ｗ５内のほぼ全領域を流通して、バケット１を形成する第２側壁ｗ２内に流入する（図８参照）。第２側壁ｗ２内に流入した冷却媒体は、凹部１１の底面側から開口側に向けて流出していく（図５参照）。
【００４５】
図６に示されるように、第２側壁ｗ２内は、上方で第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内にそれぞれ連通している。又、各第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内には、複数の仕切り壁１ｈ・１ｊ・１ｋ・１ｍが設けられている。そして、第２側壁ｗ２から流入した冷却媒体は、各第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内のほぼ全領域を流通して、第１側壁ｗ１内に流入する（図３参照）。第１側壁ｗ１内に流入した冷却媒体は、仕切り壁１ａ・１ｂ・１ｃで囲われているので、外管２２に排出される（図５参照）。
【００４６】
このように、投入具１０は、内管２１、第１側壁ｗ１、底壁ｗ５、第２側壁ｗ２、第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４、第１側壁ｗ１、外管２２、の経路を冷却媒体が循環しているので、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケット１が効率よく冷却される。
【００４７】
図１又は図２において、バケット１は、Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金で形成されている。Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金は市販されたもの、例えば、三菱マテリアル製ＨＡ２３０が使用できる。バケット１は、ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４で形成されてもよい。又、アーム２及びハンドル３はＳＵＳ３０４で形成されている。バケット１とアーム２を溶接するための固定部材や補強リブや、アーム２とハンドル３を溶接するための固定部材や補強リブもステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用した。
【００４８】
次に、本発明によるガラス原料投入具を用いたガラスの製造方法を説明する。図１において、投入具１０は、アーム２がスタンド４で支持されている。スタンド４は、回転軸４１と支持脚４２で構成されている。床面に設置される支持脚４２に対して、回転軸４１が回転可能に連結している。回転軸４１の先端部には、アーム２をスライド可能に支持するＵ字状に開口した軸受を設けている。
【００４９】
図１において、ハンドル３を把持して、バケット１をＸ１又はＸ２の方向にスライドできる。又、ハンドル３を把持して、回転軸４１の先端部を支点にバケット１を揺動することもできる。更に、ハンドル３を把持して、アーム２の回転中心回りに回動することもできる。
【００５０】
図１において、エリアＦ１では、例えばホッパー（図示せず）から混合されたガラス原料Ｇがバケット１の凹部１１に所定量収容される。次に、バケット１は、エリアＦ２側に移動される。エリアＦ２には、図示されない溶解槽が設置されており、バケット１が溶解槽内に挿入される。次に、バケット１が反転されて溶解槽内にガラス原料Ｇが投入される。そして、バケット１が溶解槽から引き出され、次のガラス原料Ｇがバケット１に収容される。このような動作を繰り返すことにより、所定量のガラス原料Ｇが溶解槽に投入される。
【００５１】
図１において、ガラス原料を溶解槽に投入する工程では、バケット１内に冷却媒体が常時循環しており、ガラス原料Ｇを溶解槽に投入前後において、投入具１０を２００℃以下に冷却維持している。そして、バケット１の冷却効果により、凹部１１内のガラス原料Ｇの付着を減少させている。その結果、投入具１０からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【実施例】
【００５２】
次に、ガラス原料投入具の冷却効果によるバッチロスの減少量を測定した結果を説明する。バケット１がＮｉ−Ｃｒ系耐熱合金（ＨＡ２３０）で形成された投入具１０（図２〜図８参照）を用いて、バケット１の内部に冷却水を循環させた場合のバッチロス量と、バケット１の内部が空洞の場合（非水冷）のバッチロス量とを、複数回のロットで比較した。その結果を表１に示す。
【００５３】
なお、表１では第１〜７のロット番号で計７回の試験を行っているが、各ロットともガラス原料として３５９ｋｇの粉体原料を７０リットル収容可能なバケットに１０回に分けて坩堝に投入した。また、バッチロス量とはバケットに入れた粉体原料のうち、１０回のそれぞれの投入においてバケットに付着して坩堝に投入できなかった粉体原料の合計重量である。下表にあるように、ロット番号１〜４は水冷しないバケットを、ロット番号５〜７は水冷したバケットを使用した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示されるとおり、第１回目から第４回目にわたる非水冷のバッチロス量は、総重量が４７．２ｋｇであり、平均は１１．８ｋｇであった。一方、第５回目から第６回目にわたる水冷のバッチロス量は、総重量が４．７ｋｇであり、平均は１．５７ｋｇの結果となった。このように、ガラス原料投入具を冷却することにより、バッチロス量が総重量及び平均で約１／１０に減少した。
【００５６】
なお、内部が水冷されたガラス原料投入具は、供給する水の温度は１９℃、ガラス原料を溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は５９℃、排出された水の温度が３３℃であった。一方、非水冷のガラス原料投入具は、ガラス原料を溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は２５０℃〜３１７℃であった。
【００５７】
次に、ガラス原料投入具の冷却効果による光ファイバ用のガラスの透過率への影響を測定した結果を説明する。バケットがステンレスで形成された非水冷のガラス原料投入具を用いて得られたガラスの透過率と、バケットがＨＡ２３０で形成された水冷のガラス原料投入具を用いて得られたガラスの透過率とを、比較検証した結果を表２に示す。なお、表２において表示された透過波長は、前段の数値が透過率８０％のときの透過波長であり、後段の数値が透過率５％のときの透過波長である。８０％／５％の透過率を、例えば、３２５／２６６（単位ｎｍ）のように透過波長を表記している。そして、これらの透過波長が短いほど透過率が良いことになる。
【００５８】
ここで、表２中、量産テスト品２では計３回の試験を行い、その結果の範囲を、量産テスト品３では計２回の試験を行い、その結果の範囲を示したものである。全ての量産テスト品でガラス組成は同じである。ただし量産テスト品２と３ではロットが異なっている。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表２に示されるように、ガラス原料投入具を冷却することにより、ガラスの透過率８０％のときは、透過波長が約１８ｎｍ改善され、ガラスの透過率５％のときは、透過波長が３９ｎｍ改善された。ガラス原料投入具を冷却することにより、バッチロスが減少し、バケットを構成する材質中に含まれる着色成分と、ガラス原料とが、高温で化学結合することを阻止したと推測される。
【００６１】
なお、表２に示された測定は、１２６０℃〜１２８０℃のガス溶解槽を使用し、ガラス原料を７０リットル収容可能なバケットを有するガラス原料投入具を使用した。そして、このガラス原料投入具を水冷又は非水冷（常温）することで得られたガラス製品の透過波長を測定した。そして、非水冷ステンレス製のガラス原料投入具と、水冷されたＮｉ−Ｃｒ系耐熱合金（ＨＡ２３０）製のガラス原料投入具との各溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は、表３に示すとおりであった。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３に示されるように、ガラス原料投入具を６０℃以下に冷却維持することがガラスの透過率を改善する上で最も好ましく、ガラス原料投入具を１００℃以下に冷却維持することで、相当の改善効果が期待され、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、最低限の改善効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明によるガラスの製造方法において、一実施形態のガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を示す斜視外観図である。
【図２】前記実施形態によるガラス原料投入具の平面図である。
【図３】前記実施形態によるガラス原料投入具の正面図である。
【図４】前記実施形態によるガラス原料投入具の右側面図である。
【図５】前記実施形態によるガラス原料投入具の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】前記実施形態によるガラス原料投入具の水平断面図であり、図３のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ バケット
２ アーム
３ ハンドル
１０ ガラス原料投入具（投入具）
Ｇ ガラス原料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスの製造方法及びガラス原料投入具に関する。特に、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法、及びこのガラス原料投入具の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラスを製造する場合には、粉末状又は粒状のガラス原料を高温の溶解槽に投入して、溶融されたガラスを製造する工程を含んでいる。例えば、溶融されたガラスは冷却された後に粉砕され、いわゆるカレットが製造される。次に、このカレットが再び溶融され、溶融したガラスが排出されて各種光学ガラス、光学素子用プリフォーム、光学素子又は光ファイバなどの母材となるプリフォームが成形される。
【０００３】
例えば、ガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法において、溶解槽内へ粉体のガラス原料を分離させることなく、かつ、均等に投入し、溶融ガラス生地の品質の均一化を図ると共に、装置の簡素化と保守管理を容易にするガラス原料投入装置が発明されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１によるガラス原料投入装置は、ベッドとスライダー及びバケット支承アームを備えている。ベッドは、ベース上を前後方向に移動自在に設けられている。スライダーは、ベッド上を左右方向に移動自在に設けられている。バケット支承アームは、スライダー上で軸周方向に回転自在に設けられ、かつ、先端にバケットを有している。そして、バケットが溶解槽の原料投入口より出入自在に設置されている。
【０００５】
特許文献１によるガラス原料投入装置は、以上のように構成されているので、ガラス原料はコンベヤーや振動フィーダー等による連続供給方式ではなく、バケットによる間欠供給方式であるので、コールドトップ方式あるいはホットトップ方式いずれの溶解槽であっても、粉末ガラス原料を分離させることなく、かつ、溶解槽内に均等に投入できて溶融ガラス生地の均質化をはかることができ、バッチストーンやガスによる泡の発生も防止できて、製品の品質の向上と均一化に役立つ、としている。
【０００６】
又、ホットトップ方式の溶解槽に特許文献１によるガラス原料投入装置を使用する場合には、バケット支承アームに冷却機構が備えられ、溶解槽の原料投入口に開閉扉が備えられることが好ましい、としている。そして、溶解槽がホットトップ方式の場合、溶解槽内に挿入されるバケット支承アームを冷却すれば、溶解槽内全面にガラス原料を均等に投入することができて、溶解槽内各所の温度差を可及的に小さくでき、ガラスの対流による泡やバッチストーンの発生を防止し、小容量の溶解槽においても溶融ガラス生地の均質化をはかることができる、としている。
【特許文献１】特開平６−８０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バケットを備えるガラス原料投入具を用いて、比較的小型のホットトップ方式の溶解槽にガラス原料を投入する工程を採用している場合には、特許文献１のように、溶解槽の熱により短期間でバケット支承アームが変形、損傷を受けるおそれはないので、バケット支承アームを冷却していない。又、特許文献１では、バケット支承アーム内を中空として、その中空部内に冷却水を循環させ、更に、バケットを２重壁とし、その２重壁の空間に冷却水を循環させていないため、バケットの冷却効果が不十分であった。
【０００８】
ガラス原料を溶解槽に投入する工程では、混合されたガラス原料（いわゆるバッチ）がバケットに収容され、このバケットが溶解槽内に挿入され、次に、バケットが反転されて溶解槽内にバッチが投入される。そして、バケットが溶解槽から引き出され、次のバッチがバケットに収容される。このような動作を繰り返すことにより、所定量のバッチが溶解槽に投入される。
【０００９】
バケットが溶解槽内に滞留している時間が、例えば、５秒程度の短時間であっても、前述の動作が繰り返されることにより、バケットが次第に加熱されてくる。そして、バケット内にバッチが付着する現象が発生する。このバッチが付着する状態は、緩やかであるが次第に残留する。この残留した付着バッチをバケットから強制剥離又は自然脱落するまでは、バケットの一回当たりの投入量を低減させる、いわゆるバッチロスとなるという問題がある。
【００１０】
一方、光透過率が重要視される光ファイバ用のガラスには、求める光透過率が得られないことがあった。光ファイバ用のガラスに、光透過率を阻害する着色成分をときとして含有することがあった。発明者は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程に、その要因があると考えた。バケットを構成する部材には、例えば、着色成分となる鉄（Ｆｅ）クロム（Ｃｒ）等の遷移金属成分を含んでいるからである。又、これら着色成分の混入のルートとして、前記付着バッチとバケット表面が、熔解炉内の高温で化学的に反応し、本来バケットに混入されているＦｅ、Ｃｒ成分等の遷移金属成分がバッチ原料と共に溶融ガラス内に入ることも考えられる。
【００１１】
本発明者は、バケットを備えるガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程において、バッチロスを低減させるガラスの製造方法及びガラス原料投入具を考え、この製造方法で得られたガラス成分を分析した結果、着色成分が著しく低減した結果が得られた。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バッチロスを低減させると共に光透過率を改善するガラスの製造方法及びこのガラス原料投入具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、ガラス原料投入具を所定の温度以下に冷却維持することにより、バッチロスを低減させると共に光透過率を改善することを見出し、以下のような新たなガラスの製造方法及びガラス原料投入具を発明した。
【００１４】
（１） ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、前記ガラス原料の投入前後において、前記ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、当該ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されるガラスの製造方法。
【００１５】
（１）の発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含んでいる。そして、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【００１６】
ここで、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することが好ましく、ガラス原料投入具を１００℃以下に冷却維持することがより好ましく、ガラス原料投入具を６０℃以下に冷却維持することが最も好ましい。ガラス原料投入具は、後述するように、内部から冷却されることが好ましいが、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に外部から冷却維持することを排除するものではない。
【００１７】
発明者は、内部から冷却可能なガラス原料投入具を製作し、このガラス原料投入具を冷却した場合と常温で使用した場合で、冷却効果によるバッチロスを比較検証した。その結果、冷却効果によりバッチロスが著しく減少する好結果が得られた。又、このガラス原料投入具を冷却したときに得られたガラス製品の透過波長と、ガラス原料投入具を冷却せずに使用したときに得られたガラス製品の透過波長と、を測定して比較検証した。その結果、冷却効果により透過波長を改善する好結果が得られた。すなわち、ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されたと考える。
【００１８】
ここで、バケットの温度が上昇するとガラス原料中に不純物、特に着色成分が混入し易くなるメカニズムは、詳しく解明できていないが、上述のように、バケットを構成する材質中に含まれる着色成分（例えば、ニッケル合金に含まれる微量の鉄、クロム）と、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２０５などのガラス原料とが、高温で化学結合し、生成物が溶融ガラス内に落下混入することが要因の一つと推測される。
【００１９】
（２） 前記ガラス原料投入具は、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有し、前記ガラス原料を投入する工程において、前記ガラス原料の残留が軽減されるように前記バケットが冷却される（１）記載のガラスの製造方法。
【００２０】
（２）の発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具がバケットとアームを備えている。バケットは、ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有している。アームの一端側はバケットに結合し、アームの他端側は、バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けている。
【００２１】
又、アームは、内管と外管を有している。内管は、他端側から冷却媒体が供給されて、二重壁内に冷却媒体を送出する。外管は、内管を囲い、二重壁内から冷却媒体を他端側に排出する。バケットは、二重壁内に複数の仕切り壁を有し、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環する。そして、ガラス原料を投入する工程において、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケットが冷却される。
【００２２】
例えば、ガラス原料投入具は、箱状のバケットと二重パイプからなるアームを備えている。箱状のバケットは、直方体状に形成されてもよく、楕円柱状に形成されてもよく、ガラス原料を収容する凹部を形成している。冷却媒体が循環する二重壁は、凹部が内壁であって、凹部以外の部位が外壁ということもできる。バケットは、二重壁内に冷却媒体が循環できるように密閉構造となっている。
【００２３】
冷却媒体は、ランニングコストを考慮すれば、水を利用することが考えられ、ガラス原料投入具が水冷される。冷却媒体として、例えば、窒素などの不燃性の気体を使用することにより、ガラス原料投入具を軽量化できる。冷却媒体に不燃性の油を使用し、この不燃性の油をガラス原料投入具外で放熱冷却して循環すれば、資源を有効利用できる。
【００２４】
ハンドルは、アームの中心軸に直交する一対の軸であってもよく、一対の軸を把持して、バケットを軸周りに反転することができる。ハンドルは、アームに軸止された円環状ハンドルであってもよい。
【００２５】
アームは、バケットの二重壁内に冷却媒体を送出する内管と、この内管の同心円上に位置する外管と、を有している。アームは、内管と外管との同心二重構造からなる二重管構造となっている。内管と外管は剛性管が好ましく、更に、溶接可能な金属管が好ましい。内管及び外管の一端側にバケットを密閉可能に溶接で結合できる。
【００２６】
例えば、内管の他端側にゴムホースを接続し、このゴムホースから内管に冷却媒体を供給することができる。外管の他端側にゴムホースを接続し、外管からこのゴムホースに冷却媒体を排出することができる。可撓性を有するゴムホースをアームに接続することにより、アームの回転動作が容易となる。
【００２７】
又、（２）の発明によるガラスの製造方法は、バケットが、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環するように、二重壁内に複数の仕切り壁を有している。そして、ガラス原料を投入する工程において、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケットが冷却される。
【００２８】
溶解炉に挿入されるガラス原料投入具は、バケットの凹部の底面にガラス原料が付着し易く、ガラス原料の残留が最も多い。凹部の底面を囲う内壁もガラス原料が付着し易く、凹部の底面の次に、ガラス原料の残留が多い実態となっている。
【００２９】
したがって、（２）の発明によるガラスの製造方法で用いられるガラス原料投入具は、バケットの二重壁内に複数の仕切り壁を構成し、凹部の底面側から開口側に向けて冷却媒体が二重壁内の全領域に循環する構造とすることにより、冷却効率を良好として、ガラス原料の残留を軽減するようにした。
【００３０】
（３） 前記バケットの二重壁は、金属材料からなる（２）記載のガラスの製造方法。
【００３１】
（３）の発明によるガラスの製造方法は、バケットの二重壁が金属材料からなることが好ましい。この金属材料は、耐食性や耐熱性に優れた合金がより好ましい。バケットに好適な耐熱合金として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金であるＨＡ２３０（三菱マテリアル製）やステンレス鋼ＳＵＳ３０４が挙げられる。バケットの二重壁をＳＵＳ３０４で製作し、ガラス原料が収容される凹部にＨＡ２３０を溶射して形成することも考えられる。バケットをＨＡ２３０で形成し、アームをＳＵＳ３０４で形成し、相互に溶接する態様も考えられる。
【００３２】
（４） ガラス原料を溶解槽に投入するためのガラス原料投入具であって、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有するガラス原料投入具。
【００３３】
（５） 前記バケットの二重壁は、金属材料からなる（４）記載のガラス原料投入具。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によるガラスの製造方法は、ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、ガラス原料の投入前後において、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、ガラス原料投入具に残留するガラス原料を軽減できた。そして、ガラス原料投入具に対する冷却効果により、光透過率を阻害する不純物が著しく減少した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３６】
図１は、本発明によるガラスの製造方法において、一実施形態のガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を示す斜視外観図である。図２は、前記実施形態によるガラス原料投入具の平面図である。図３は、前記実施形態によるガラス原料投入具の正面図である。図４は、前記実施形態によるガラス原料投入具の右側面図である。
【００３７】
図５は、前記実施形態によるガラス原料投入具の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図６は、前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。図７は、前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。図８は、前記実施形態によるガラス原料投入具の水平断面図であり、図３のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【００３８】
最初に本発明によるガラス原料投入具の構成を説明する。図１において、ガラス原料投入具（以下、投入具と略称する）１０は、バケット１とアーム２を備えている。バケット１は、ガラス原料Ｇを収容する凹部１１を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有している。アーム２の一端側はバケット１に結合し、アーム２の他端側は、バケット１を軸周りに反転させるハンドル３を設けている。
【００３９】
図１において、バケット１は、二重壁内に冷却媒体が循環できるように密閉構造となっている。冷却媒体は、ランニングコストを考慮して水が利用され、ガラス原料投入具１０が水冷される。
【００４０】
図２又は図５において、バケット１は、直方体の箱状に形成され、アーム２は二重パイプで構成されている。なお、バケットの形は直方体に限定されるものではない。アーム２は、バケット１の二重壁内に冷却媒体を送出する内管２１と、内管２１の同心円上に位置する外管２２と、を有している。アーム２は、内管２１と外管２２との同心二重構造からなる二重管構造となっている。外管２２は、内管２１を囲い、バケット１の二重壁内から冷却媒体を他端側に排出する。
【００４１】
図２又は図５において、内管２１と外管２２は剛性管が好ましく、更に、溶接可能な金属管が好ましい。内管２１及び外管２２の一端側に、バケット１を密閉可能に溶接で結合している。図４において、ハンドル３は、アーム２の中心軸に直交する一対の軸３ａ・３ｂで構成され、一対の軸３ａ・３ｂを把持して、バケット１を軸周りに反転することができる（図１参照）。
【００４２】
図１又は図３において、内管２１の他端側に図示されないホースを接続し、このホースから内管２１に冷却媒体を供給することができる。外管２２の他端側に図示されないホースを接続し、外管２２からこのホースに冷却媒体を排出することができる。可撓性を有するホースをアーム２に接続することにより、アーム２の回転動作が容易となる。
【００４３】
次に、本発明によるガラス原料投入具の冷却構造を説明する。図５において、内管２１の一方の管端は、バケット１を形成する第１側壁ｗ１に連通しており、内管２１に供給された冷却媒体は、二重壁で構成された第１側壁ｗ１内に流入する。第１側壁ｗ１内では、内管２１の一方の管端が、仕切り壁１ａ・１ｂ・１ｃで囲われ（図７参照）、第１側壁ｗ１内の冷却媒体は、バケット１を形成する底壁ｗ５に流入する。
【００４４】
図５又は図８において、二重壁で構成された底壁ｗ５内には、複数の仕切り壁１ｄ・１ｅ・１ｆ・１ｇが設けられている。そして、第１側壁ｗ１から流入した冷却媒体は、底壁ｗ５内のほぼ全領域を流通して、バケット１を形成する第２側壁ｗ２内に流入する（図８参照）。第２側壁ｗ２内に流入した冷却媒体は、凹部１１の底面側から開口側に向けて流出していく（図５参照）。
【００４５】
図６に示されるように、第２側壁ｗ２内は、上方で第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内にそれぞれ連通している。又、各第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内には、複数の仕切り壁１ｈ・１ｊ・１ｋ・１ｍが設けられている。そして、第２側壁ｗ２から流入した冷却媒体は、各第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４内のほぼ全領域を流通して、第１側壁ｗ１内に流入する（図３参照）。第１側壁ｗ１内に流入した冷却媒体は、仕切り壁１ａ・１ｂ・１ｃで囲われているので、外管２２に排出される（図５参照）。
【００４６】
このように、投入具１０は、内管２１、第１側壁ｗ１、底壁ｗ５、第２側壁ｗ２、第３及び第４側壁ｗ３・ｗ４、第１側壁ｗ１、外管２２、の経路を冷却媒体が循環しているので、ガラス原料の残留が軽減されるように、バケット１が効率よく冷却される。
【００４７】
図１又は図２において、バケット１は、Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金で形成されている。Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金は市販されたもの、例えば、三菱マテリアル製ＨＡ２３０が使用できる。バケット１は、ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４で形成されてもよい。又、アーム２及びハンドル３はＳＵＳ３０４で形成されている。バケット１とアーム２を溶接するための固定部材や補強リブや、アーム２とハンドル３を溶接するための固定部材や補強リブもステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用した。
【００４８】
次に、本発明によるガラス原料投入具を用いたガラスの製造方法を説明する。図１において、投入具１０は、アーム２がスタンド４で支持されている。スタンド４は、回転軸４１と支持脚４２で構成されている。床面に設置される支持脚４２に対して、回転軸４１が回転可能に連結している。回転軸４１の先端部には、アーム２をスライド可能に支持するＵ字状に開口した軸受を設けている。
【００４９】
図１において、ハンドル３を把持して、バケット１をＸ１又はＸ２の方向にスライドできる。又、ハンドル３を把持して、回転軸４１の先端部を支点にバケット１を揺動することもできる。更に、ハンドル３を把持して、アーム２の回転中心回りに回動することもできる。
【００５０】
図１において、エリアＦ１では、例えばホッパー（図示せず）から混合されたガラス原料Ｇがバケット１の凹部１１に所定量収容される。次に、バケット１は、エリアＦ２側に移動される。エリアＦ２には、図示されない溶解槽が設置されており、バケット１が溶解槽内に挿入される。次に、バケット１が反転されて溶解槽内にガラス原料Ｇが投入される。そして、バケット１が溶解槽から引き出され、次のガラス原料Ｇがバケット１に収容される。このような動作を繰り返すことにより、所定量のガラス原料Ｇが溶解槽に投入される。
【００５１】
図１において、ガラス原料を溶解槽に投入する工程では、バケット１内に冷却媒体が常時循環しており、ガラス原料Ｇを溶解槽に投入前後において、投入具１０を２００℃以下に冷却維持している。そして、バケット１の冷却効果により、凹部１１内のガラス原料Ｇの付着を減少させている。その結果、投入具１０からガラスへの不純物の混入が抑制される。
【実施例】
【００５２】
次に、ガラス原料投入具の冷却効果によるバッチロスの減少量を測定した結果を説明する。バケット１がＮｉ−Ｃｒ系耐熱合金（ＨＡ２３０）で形成された投入具１０（図２〜図８参照）を用いて、バケット１の内部に冷却水を循環させた場合のバッチロス量と、バケット１の内部が空洞の場合（非水冷）のバッチロス量とを、複数回のロットで比較した。その結果を表１に示す。
【００５３】
なお、表１では第１〜７のロット番号で計７回の試験を行っているが、各ロットともガラス原料として３５９ｋｇの粉体原料を７０リットル収容可能なバケットに１０回に分けて坩堝に投入した。また、バッチロス量とはバケットに入れた粉体原料のうち、１０回のそれぞれの投入においてバケットに付着して坩堝に投入できなかった粉体原料の合計重量である。下表にあるように、ロット番号１〜４は水冷しないバケットを、ロット番号５〜７は水冷したバケットを使用した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示されるとおり、第１回目から第４回目にわたる非水冷のバッチロス量は、総重量が４７．２ｋｇであり、平均は１１．８ｋｇであった。一方、第５回目から第６回目にわたる水冷のバッチロス量は、総重量が４．７ｋｇであり、平均は１．５７ｋｇの結果となった。このように、ガラス原料投入具を冷却することにより、バッチロス量が総重量及び平均で約１／１０に減少した。
【００５６】
なお、内部が水冷されたガラス原料投入具は、供給する水の温度は１９℃、ガラス原料を溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は５９℃、排出された水の温度が３３℃であった。一方、非水冷のガラス原料投入具は、ガラス原料を溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は２５０℃〜３１７℃であった。
【００５７】
次に、ガラス原料投入具の冷却効果による光ファイバ用のガラスの透過率への影響を測定した結果を説明する。バケットがステンレスで形成された非水冷のガラス原料投入具を用いて得られたガラスの透過率と、バケットがＨＡ２３０で形成された水冷のガラス原料投入具を用いて得られたガラスの透過率とを、比較検証した結果を表２に示す。なお、表２において表示された透過波長は、前段の数値が透過率８０％のときの透過波長であり、後段の数値が透過率５％のときの透過波長である。８０％／５％の透過率を、例えば、３２５／２６６（単位ｎｍ）のように透過波長を表記している。そして、これらの透過波長が短いほど透過率が良いことになる。
【００５８】
ここで、表２中、量産テスト品２では計３回の試験を行い、その結果の範囲を、量産テスト品３では計２回の試験を行い、その結果の範囲を示したものである。全ての量産テスト品でガラス組成は同じである。ただし量産テスト品２と３ではロットが異なっている。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表２に示されるように、ガラス原料投入具を冷却することにより、ガラスの透過率８０％のときは、透過波長が約１８ｎｍ改善され、ガラスの透過率５％のときは、透過波長が３９ｎｍ改善された。ガラス原料投入具を冷却することにより、バッチロスが減少し、バケットを構成する材質中に含まれる着色成分と、ガラス原料とが、高温で化学結合することを阻止したと推測される。
【００６１】
なお、表２に示された測定は、１２６０℃〜１２８０℃のガス溶解槽を使用し、ガラス原料を７０リットル収容可能なバケットを有するガラス原料投入具を使用した。そして、このガラス原料投入具を水冷又は非水冷（常温）することで得られたガラス製品の透過波長を測定した。そして、非水冷ステンレス製のガラス原料投入具と、水冷されたＮｉ−Ｃｒ系耐熱合金（ＨＡ２３０）製のガラス原料投入具との各溶解槽に投入する前後のバケットの表面温度は、表３に示すとおりであった。
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３に示されるように、ガラス原料投入具を６０℃以下に冷却維持することがガラスの透過率を改善する上で最も好ましく、ガラス原料投入具を１００℃以下に冷却維持することで、相当の改善効果が期待され、ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、最低限の改善効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明によるガラスの製造方法において、一実施形態のガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を示す斜視外観図である。
【図２】前記実施形態によるガラス原料投入具の平面図である。
【図３】前記実施形態によるガラス原料投入具の正面図である。
【図４】前記実施形態によるガラス原料投入具の右側面図である。
【図５】前記実施形態によるガラス原料投入具の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】前記実施形態によるガラス原料投入具の横断面図であり、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図８】前記実施形態によるガラス原料投入具の水平断面図であり、図３のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ バケット
２ アーム
３ ハンドル
１０ ガラス原料投入具（投入具）
Ｇ ガラス原料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、
前記ガラス原料の投入前後において、前記ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、当該ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されるガラスの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス原料投入具は、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、
前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、
前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有し、
前記ガラス原料を投入する工程において、前記ガラス原料の残留が軽減されるように前記バケットが冷却される請求項１記載のガラスの製造方法。
【請求項３】
前記バケットの二重壁は、金属材料からなる請求項２記載のガラスの製造方法。
【請求項４】
ガラス原料を溶解槽に投入するためのガラス原料投入具であって、
前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、
前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、
前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有するガラス原料投入具。
【請求項５】
前記バケットの二重壁は、金属材料からなる請求項４記載のガラス原料投入具。
【請求項１】
ガラス原料投入具を用いてガラス原料を溶解槽に投入する工程を含むガラスの製造方法であって、
前記ガラス原料の投入前後において、前記ガラス原料投入具を２００℃以下に冷却維持することにより、当該ガラス原料投入具からガラスへの不純物の混入が抑制されるガラスの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス原料投入具は、前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、
前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、
前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有し、
前記ガラス原料を投入する工程において、前記ガラス原料の残留が軽減されるように前記バケットが冷却される請求項１記載のガラスの製造方法。
【請求項３】
前記バケットの二重壁は、金属材料からなる請求項２記載のガラスの製造方法。
【請求項４】
ガラス原料を溶解槽に投入するためのガラス原料投入具であって、
前記ガラス原料を収容する凹部を形成し、冷却媒体が循環する二重壁を有するバケットと、一端側は前記バケットに結合し、他端側は前記バケットを軸周りに反転させるハンドルを設けるアームと、を備え、
前記アームは、他端側から前記冷却媒体が供給されて前記二重壁内に当該冷却媒体を送出する内管と、この内管を囲い、前記二重壁内から当該冷却媒体を他端側に排出する外管と、を有し、
前記バケットは、前記凹部の底面側から開口側に向けて前記冷却媒体が前記二重壁内の全領域に循環するように当該二重壁内に複数の仕切り壁を有するガラス原料投入具。
【請求項５】
前記バケットの二重壁は、金属材料からなる請求項４記載のガラス原料投入具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２６１９１４（Ｐ２００７−２６１９１４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９２１２８（Ｐ２００６−９２１２８）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００１２８７８４）株式会社オハラ (539)
【Ｆターム（参考）】
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