专利名称：玻璃制造装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及将玻璃材料连续或间歇地加入到熔化容器中，在该熔化容器中将所述材料熔化的玻璃制造装置及制造方法，特别涉及使用由白金等贵金属或贵金属合金形成的熔化容器将所述材料熔化的光学玻璃制造中适用的装置及方法。
背景技术：
玻璃主要以粉体玻璃成分氧化物为材料，通过高温熔化该材料进行制造。特别是光学玻璃，为了很好地得到必需的均质光学特性，制造时不仅对材料的比例要求严格，而且要求逐一适量地将该材料投入到熔化容器中。
已知向熔化容器中提供光学玻璃材料，通过加热熔化玻璃的工序中使用由白金或白金合金形成的熔化容器。这些白金等贵金属熔化容器不仅加工容易，而且即使吸附了熔化的光学玻璃其受到的腐蚀也比较小，所以适用于光学玻璃的熔化。
但是，这样的容器在光学玻璃熔化温度为1000～1400℃的过度条件下使用时，在热的作用下，有发生变形或龟裂的可能性，所以需要事先采取增强等措施(例如，参考专利文献1)。
专利文献1中，为了防止白金容器或白金管中熔接部分的变形，通过白金片进行锻接增强。波形的白金片的端部，可以防止锻接位置边缘的龟裂的产生。
专利文献1特公昭64-6854号公报。
上述专利文献1的熔化容器的熔接部分虽然进行了增强处理，但是在光学玻璃的熔化工序中，熔化容器的内侧与熔化玻璃液面接触的部分还存在产生龟裂等问题。作为其第1个原因，可以举出熔化玻璃液面与熔化容器的接触点成为气相、液相和固相的共存点。气相、液相和固相的共存点的化学性质活泼，所以容易对熔化容器产生腐蚀。
另外，光学玻璃的制造中，为了提高生产效率进行所谓的连续熔化。此时，熔化的玻璃材料(含有玻璃原料，或玻璃原料熔化后固化的粗玻璃、所谓的碎玻璃等)连续或间歇地投入到熔化容器中。
连续或间歇地将玻璃材料投入到熔化容器中时，在熔化容器内已经熔化的熔化玻璃的液面附近，加入比此处温度低的玻璃材料时，导致瞬间降温。通常，添加的玻璃材料和熔化容器内熔化的玻璃存在超过1000℃的温度差，所以熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分受到强大的热冲击。这是上述熔化容器产生腐蚀问题的第2个原因。
另外，为了缓和所述的热冲击，考虑对玻璃材料进行预加温，但既使这样，玻璃材料和熔化玻璃的温度差还在1000℃左右，热冲击的影响仍然很大。
因此，在连续添加玻璃材料的熔化容器中，该熔化容器负担着玻璃液面附近的降温导致的局部体积缩小所引起的强大应力。并且，在被间歇地投入玻璃材料的熔化容器中，玻璃材料的周期添加导致热冲击反复地进行，使得该熔化容器负担着每次的熔化容器液面附近的强大应力。因此，熔化容器液面附近逐渐疲劳，不仅损伤了强度，而且存在发生龟裂等破损的可能性。
熔化容器即使部分破损，将导致熔化的玻璃泄漏，从而难以连续地制造，所以，必需修补或更换熔化容器。熔化容器的修补或更换不仅增加了成本，而且使生产被迫在一定时间内停止。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器的内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损的玻璃制造装置及制造方法。特别是提供适于制造在熔化温度下粘性低、易于腐蚀熔化容器的光学玻璃的装置和方法。
为了达到上述目的，本发明的玻璃装置是装备有熔化光学玻璃材料的熔化容器和向该容器连续或间歇地添加所述材料的材料添加设备的玻璃制造装置，所述熔化容器的内侧与熔化玻璃的液面接触的部分用可方便装卸的保护部件覆盖。
这样的话，在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损。因此，不仅可以延长熔化容器的寿命，还可以控制由于熔化容器破损引起的生产率降低或熔化容器修补的费用。并且因为保护部件可以方便地在熔化容器内装卸，可以根据其劣化进行适当地更换。
另外，本发明所述的保护部件的端部中至少有一端是不固定在所述熔化容器上的自由端。
这样的话，保护部件即使受到热冲击，也允许收缩和膨胀，减轻了与此相伴随的内部应力，可以防止保护部件的变形或破损。
另外，本发明的所述保护部件是筒状的，其圆周方向具有自由端。
这样的话，允许保护部件圆周方向的收缩和膨胀，可以进一步减轻伴随着热冲击的内部应力。
另外，本发明的所述保护部件由与所述熔化容器相同的材料形成。
这样的话，虽然由于腐蚀导致保护部件的成分混入到熔化玻璃中，但是因为其成分与熔化容器的成分相同，所以减少了对制造玻璃的可能的影响。
另外，本发明备有将从所述熔化容器供给的熔化玻璃进行消泡处理的澄清容器和对从所述澄清容器供给的熔化玻璃进行粘度调整的作业容器。
这样的话，材料的熔化、熔化玻璃的消泡和粘度的调整可以连续地进行，所以可以提高玻璃的制造效率。并且，这样的制造装置中，熔化容器的熔化玻璃的液面基本一定，热冲击集中作用于熔化容器的液面附近，所以适用本发明的效果显著。
另外，为达到上述目的，本发明的玻璃制造方法如下所述，包括将玻璃材料连续和间歇地投入到熔化容器中，在该熔化容器内将所述材料熔化的步骤的玻璃制造方法，其中所述熔化容器的内侧与熔化玻璃的液面接触的部分用保护部件覆盖下，将所述材料熔化。
采用这样的方法，在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损。因此，不仅可以延长熔化容器的寿命，还可以控制由于熔化容器破损引起的生产率降低或熔化容器修补的费用。
另外，本发明包括在所述保护部件劣化时，从所述熔化容器卸下，修补或更换的方法。
采用该方法可以通过长期维持保护部件对熔化容器的保护效果，来进一步延长熔化容器的寿命。
如上所述，通过本发明，因为用保护部件覆盖了熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分，所以在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损。因此，不仅可以延长熔化容器的寿命，还可以控制由于熔化容器破损引起的生产率降低或熔化容器修补的费用，并且因为保护部件可以方便地在熔化容器内装卸，因此，可以根据其劣化容易地进行适当地更换。
图1是表示光学玻璃制造装置的简略正面图。
图2是表示光学玻璃制造装置的简略平面图。
图3是保护部件的侧视图。
图4是表示比较例中熔化槽(液面附近)的温度变化的说明图。
图5是表示实施例中熔化槽(液面附近)的温度变化的说明图。
符号说明10材料供给部分20熔化槽
40澄清槽60作业槽70保护部件71筒部72凸缘部73自由端74自由端具体实施形式下面，参照附图对本发明的实施形式进行说明。
以下的实施形式中，对光学玻璃的制造装置及方法进行说明，但本发明也适用于制造光学玻璃以外的玻璃时的装置及方法。
光学玻璃的制造装置首先，参照图1～图3，对本发明的光学玻璃的制造装置进行说明。
图1是光学玻璃的制造装置的正面图，图2是光学玻璃的制造装置的平面图，图3是保护部件的侧视图。
如这些附图所示，光学玻璃的制造装置配有如下结构。连续或间歇地供给光学玻璃材料的材料供给部(材料供给设备)10、容纳从材料供给部10供给的材料并将其熔化的熔化槽(熔化容器)20、通过连接导管30连接熔化槽20的对从熔化槽20供给的熔化玻璃进行消泡处理等的澄清槽40、通过连接导管50连接澄清槽40的对从澄清槽40供给的熔化玻璃进行粘度调整的作业槽60。
熔化槽20是上方开口的容器，由例如白金和铑、白金和金等含有白金的合金或铑、金、铱、钯等贵金属形成。另外，熔化槽20配有高频率诱导等加热设备，通过其加热使光学玻璃材料熔化。加热设备进行加热，使熔化玻璃的温度基本保持一定，将低温的材料供给到熔化槽20中时，导致熔化玻璃的液面附近的温度急聚下降，熔化槽20的液面接触部分受到强大的热冲击。本发明为了解决这个问题，使用了保护部件70。
作为保护部件70，如果可以方便地在熔化槽20内装卸，覆盖在熔化槽20内侧与熔化玻璃的液面接触的部分，则对其形状没有特别的限制。例如，可以配有覆盖在熔化槽20内侧与熔化玻璃的液面接触的部分的筒部71和从筒部71的上端向外侧伸出的凸缘部72。此时，熔化槽20的开口部的周缘支撑凸缘部72，所以可以保持筒部71的位置。另外，筒部71可以接触熔化槽20的内面，也可以在一定的间隔对向配置。
如上所述的安装在熔化槽20上的保护部件70具有吸收向熔化槽20中投入光学玻璃材料时产生的伴随熔化玻璃急聚降温的热冲击(收缩)，缓和对熔化槽20的热冲击的作用。另外，还吸收投入光学玻璃材料后伴随熔化玻璃升温的热冲击(膨胀)，此时也具有缓和对熔化槽20的热冲击的作用。
例如，在间歇地向熔化槽20投入光学玻璃材料时，如果没有保护部件70，则在每个投料周期，熔化槽20内部液面附近都要接受数100℃～1000℃以上的温度振动。投入量越大，该温度振动越大，同时，熔化槽的直径越小，该温度振动越大。安装保护部件70时，由温度振动产生的热冲击的次数可以控制在1次以下。
保护部件70即使由于长期使用而被腐蚀了，熔化玻璃也不会流到外部，所以对生产的影响很小。另外，由于腐蚀而导致保护部件70劣化时，通过对保护部件70的修复或更换，可以在热冲击中继续保护熔化槽20。
在所述材料投入引起的熔化玻璃的降温及其后的升温作用下，保护部件70自身也有温度振动，液面附近反复地局部收缩和膨胀。此时为了极力地减小作用的应力，优选保护部件70至少有一端是不固定在熔化槽20上的自由端。例如本实施形式的保护部件70中，筒部71的下端作为自由端73。这样，保护部件70允许由温度振动引起的收缩和膨胀，防止内部应力引起的变形或破损。
另外，保护部件70形成筒状时，优选其圆周方向也设有自由端74。这样的保护部件70允许圆周方向的收缩和膨胀，可以进一步减轻伴随热冲击的内部应力。纵向切断延筒部71的一部分，可以容易地形成圆周方向的自由端74，此时圆周方向的热膨胀引起筒部71产生间隙，存在保护部件70对熔化槽20的保护效果降低的可能性。本实施方式中，通过使筒部71中形成的自由端74预先搭接，使筒部71即使在圆周方向热膨胀也不会产生间隙。
作为保护部件70的材料，可以使用白金和铑、白金和金等含有白金的合金或铑、金、铱、钯等贵金属。熔化工序中，被腐蚀的熔化槽成分或保护部件成分混入熔化玻璃，则存在熔化玻璃被着色的可能性，所以优选白金或白金合金等受腐蚀性小的材料。但是，对于使用白金使着色增加的玻璃成分，应适当地选择其他材料。另外，保护部件70的材料不使用熔化槽20的成分之外的其他材料，优选使用相同的材料。这样即使由于腐蚀导致保护部件70的成分混入到熔化玻璃中，因为其成分与熔化槽20的成分相同，可以减小对制造光学玻璃的影响。
本发明适用的熔化槽20也可以使用所谓的罐熔化炉，优选使用进行连续熔化的连续熔化炉。此时，在熔化槽20中熔化的玻璃连续地转移到后续工序中。后续工序可以是例如澄清槽40。在澄清槽40中进行熔化玻璃的消泡或均质化。进一步，澄清槽40的后续工序可以是作业槽60。在作业槽60中调整熔化玻璃适合成形的粘度。当然，也可以在熔化槽20、澄清槽40和作业槽60之外，加入作为其中间工序和后续工序的其他工序。例如有设置作为中间工序的搅拌槽进一步提高玻璃均质性的情况。
在所述的连续熔化炉中，与罐熔化时不同，熔化玻璃的液面不产生大的变动。即，在熔化玻璃流出的同时供给玻璃材料，保持玻璃液面在基本一致的位置。所以，熔化槽20的液面附近集中地受到热冲击，因此使用本发明的效果显著。
适用于本发明的光学玻璃的组成没有特别的限制。例如，可以适合使用磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、硅硼酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃。特别是也可以适用含有碱成分的腐蚀作用强的玻璃。另外，在熔化时的粘度小于等于30泊的低粘性玻璃中的效果显著。
光学玻璃的制造方法下面对本发明的光学玻璃制造方法进行说明。
本发明的光学玻璃制造方法可以适用于将光学玻璃材料连续或间歇地投入到熔化容器，在该熔化容器将所述材料熔化的工序。具体地说，用装卸方便的保护部件覆盖在熔化容器内侧与熔化玻璃接触的部分的同时，熔化所述材料。
采用这样的光学玻璃的制造方法，在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损。因此，不仅可以延长熔化容器的寿命，还可以抑制由于熔化容器破损引起的生产率降低或熔化容器修补的费用。
因此，在本发明的光学玻璃的制造方法中，优选所述保护部件劣化时，将其从所述熔化容器取下，修补或更换。采用该方法可以通过长期维持保护部件对熔化容器的保护效果，可以进一步延长熔化容器的寿命。
实施例利用图1和图2所示的光学玻璃的制造装置，比较熔化槽20中安装保护部件70熔化光学玻璃材料的情况和熔化槽20中不安装保护部件70熔化光学玻璃材料的情况。
从材料供给部分10将材料间歇地投入到熔化槽20中，观察与熔化槽20的熔化玻璃液面接触的部分相对的外侧部分的温度变化。
如图4所示，未安装保护部件70的熔化槽20中，加热使熔化槽20的液面附近的温度保持在1190℃左右，投入材料导致温度降到1060℃左右，其温度差几乎达到130℃。而熔化槽20的内侧引起更大的温度变化。
另外，如图5所示，安装保护部件70的熔化槽20中，加热使熔化槽20的液面附近的温度保持在1200℃左右，投入材料虽导致熔化槽20液面附近温度降低了，但仅降到1180℃左右，其温度差为20℃。这被认为是覆盖在熔化槽20液面附近的保护部件70吸收了热冲击的原因。
本发明可以适用于将玻璃材料连续或间歇地加入到熔化容器中，在该熔化容器中将所述材料熔化的玻璃制造装置及制造方法，特别对使用由白金等贵金属或贵金属合金形成的熔化容器将所述材料熔化的光学玻璃制造中适用的装置及方法有益。
权利要求
1.装备有熔化玻璃材料的熔化容器和向该熔化容器连续或间歇地供给所述材料的材料供给设备的玻璃制造装置，其特征为，所述熔化容器的内侧与熔化玻璃液面接触的部分用装卸方便的保护部件覆盖。
2.如权利要求1所述的玻璃制造装置，其特征为，所述保护部件的端部中，至少有一端是自由端。
3.如权利要求1或2所述的玻璃制造装置，其特征为，所述保护部件是圆筒状的，其圆周方向具备自由端。
4.如权利要求1～3任意一项所述的玻璃制造装置，其特征为，所述保护部件由与所述熔化容器相同的材料形成。
5.如权利要求1～4任意一项所述的玻璃制造装置，其特征为，装备有对从所述熔化容器供给的熔化玻璃进行消泡处理的澄清容器和对从所述澄清容器供给的熔化玻璃的粘度进行调整的作业容器。
6.包括将玻璃材料连续或间歇地投入到熔化容器中，在该熔化容器内将所述材料熔化的工序的玻璃制造方法，其特征为，所述熔化容器的内侧与熔化玻璃的液面接触的部分用保护部件覆盖下，将所述材料熔化。
7.如权利要求6所述的玻璃制造方法，其特征为，所述保护部件劣化时，从所述熔化容器卸下，修补或更换。
全文摘要
本发明涉及配有将光学玻璃熔化的熔化槽(熔化容器)20、向该熔化槽20连续或间歇地供给所述材料的材料供给部(材料供给设备)10的光学玻璃制造装置，所述熔化槽20内侧与熔化玻璃液面接触的部分用装卸方便的保护部件70覆盖。在向熔化容器中添加玻璃材料时，可以缓解在熔化容器内侧与熔化玻璃的液面接触的部分产生的热冲击，防止由于热冲击导致的熔化容器的疲劳或破损。
文档编号C03B5/08GK1579973SQ20031010368
公开日2005年2月16日 申请日期2003年10月30日 优先权日2003年7月31日
发明者下西司, 铃木恒司, 宫崎敏幸, 坂和博幸 申请人:Hoya株式会社