玻璃原料粗熔化物的制造方法及光学玻璃的制造方法

专利名称：玻璃原料粗熔化物的制造方法及光学玻璃的制造方法
技术领域：
本发明涉及玻璃原料粗熔化物的制造方法及光学玻璃的制造方法。
背景技术：
在对玻璃原料进行加热使其熔融来制造玻璃时，熔融物会对坩埚造成强烈的侵蚀。并且，此时的侵蚀力在玻璃原料进行玻璃化时显著，但在玻璃化之后并不那么大。因此，在制造玻璃时，利用如下的制造方法制作出在使玻璃原料暂时粗熔化之后进行淬火而得到的粗熔化物，并使用该粗熔化物进行主熔化。在该制造方法中，与直接使用玻璃原料进行主熔化的制造方法相比，能够抑制主熔化时的坩埚的侵蚀。这种制造方法在制造对作为坩埚材料而使用的钼的侵蚀力大的光学玻璃时进行利用。在此，粗熔化物的制造中使用具备用于将玻璃原料加热而进行粗熔化的石英管的原料熔化炉(参照专利文献1、2)。该原料熔化炉具备将中心轴相对于水平方向呈一定角度地倾斜配置的石英管、对该石英管进行加热的电阻发热体等。并且，在制造粗熔化物时，首先，从石英管的一方的开口部(投入口)投入玻璃原料。然后，使玻璃原料向位于比投入口更靠垂直方向下方侧的另一方的开口部(流出口)侧移动，同时将玻璃原料加热熔化。然后，将成为熔液状的玻璃原料投入到配置于流出口下方的水槽中并进行淬火，由此得到粗熔化物。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开昭62-123027号公报专利文献2 :日本特开平1-119522号公报然而，在专利文献1、2所例示那样以往的玻璃原料的加热熔化中使用的石英管，是内周面由平滑且没有凹凸的面构成的单一的圆筒管。因此，从投入口投入到石英管内的原料在从投入口侧向流出口侧移动时，其移动完全不会受到阻碍。即，原料在石英管内被加热熔化，且不会滞留在石英管内而顺畅地从投入口侧向流出口侧移动，从流出口流落到水槽中。因此，在石英管内无法长时间地对原料进行加热熔化。因此，在制造粗熔化物时，玻璃原料的加热熔化变得不充分，粗熔化物的玻璃化程度容易降低。即，粗熔化物的对钼坩埚的侵蚀力更接近玻璃化程度最低的玻璃原料。因此，与玻璃原料相比，即便得到的粗熔化物对钼的侵蚀力大幅下降，主熔化时由因侵蚀而混入的钼引起的着色也容易发生。为了解决这种问题，也考虑了以更高温对石英管内的玻璃原料进行加热熔化的方法。然而，通常光学玻璃中含有各种各样的金属。并且，这些金属中的几种金属在以更高温加热时会发生还原，其结果是，有时也会使光学玻璃发生着色。

发明内容
本发明鉴于上述情况而作出，其课题在于提供一种能够抑制使用玻璃原料粗熔化物制造的光学玻璃的着色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用了该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法。上述课题通过以下的本发明来实现。gp，
本发明的玻璃原料粗熔化物的制造方法的特征在于，至少经过原料供给工序、加热熔化工序、固化工序来制造玻璃原料粗熔化物，该原料供给工序是从原料处理部件的投入口将玻璃原料供给到原料处理部件内的工序，其中，原料处理部件在一端部设有投入口，在另一端部设有流出口，投入口配置成位于比流出口相对于垂直方向更靠上方侧的位置，且原料处理部件具有从筒状和槽状中选择的形状，该加热熔化工序是使供给到原料处理部件内的玻璃原料从投入口向流出口移动并进行加热熔化的工序，该固化工序是对从流出口流落的玻璃原料的熔液进行冷却使其固化的工序，并且，该玻璃原料粗熔化物的制造方法中，在使玻璃原料从原料处理部件内的投入口向流出口侧移动时，使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内。本发明的玻璃原料粗熔化物制造方法的一实施形态中，优选玻璃原料包含从Ti化合物、Nb化合物、W化合物、Bi化合物及La化合物中选择的至少一种金属。本发明的玻璃原料粗熔化物制造方法的另一实施形态中，优选的是，原料处理部件由筒状部件构成，在筒状部件内，用于使玻璃原料暂时滞留的滞留部形成部件相对于筒状部件的中心轴配置成略呈点对称，并且，在加热熔化工序中，使筒状部件以其中心轴为旋转轴进行旋转。本发明的光学玻璃的制造方法的特征在于，利用本发明的玻璃原料粗熔化物的制造方法来制造玻璃原料粗熔化物，并至少经过将该玻璃原料粗熔化物在贵金属或贵金属合金制的容器内进行主熔化的主熔化工序，来制造光学玻璃。(发明效果)根据本发明，能够提供一种可抑制使用玻璃原料粗熔化物制造的光学玻璃的着色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用了该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法。


图I是表示本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化炉的一例的模式图。图2是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的一例的模式图。在此，图2(A)表示将图I所示的圆筒管以包含其中心轴的平面剖切时的侧视图的一例，图2(B)表示从流出口侧观察图2(A)所示的圆筒管的俯视图的一例。图3是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的另一例的俯视图。图4是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的又一例的俯视图。图5是表示在图2(A)所示的滞留部S内密集地配置有多个阻碍部件的例子的模式图。图6是表示图I所示的原料熔化炉中使用的槽状部件(半圆筒管)的一例的俯视图。
符号说明
10原料熔化炉
20、20A、20B、20C圆筒管(筒状部件、原料处理部件)
22投入口
24流出口
26内周面
30电阻发热体
40、40A、40B、40C滞留部形成部件
40AI:内周面
50块状部件
60阻碍部件
100半圆筒管(槽状部件、原料处理部件)具体实施方式
本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法至少经过原料供给工序、加热熔化工
序、固化工序来制造玻璃原料粗熔化物，该原料供给工序从原料处理部件的投入口将玻璃原料供给到原料处理部件内，其中，原料处理部件在一端部设有投入口，在另一端部设有流出口，投入口配置成位于比流出口相对于垂直方向(在垂直方向上)更靠上方侧的位置，并且，该原料处理部件具有从筒状和槽状中选择的形状；该加热熔化工序使供给到原料处理部件内的玻璃原料从投入口向流出口移动并进行加热熔化；该固化工序对从流出口流落的玻璃原料的熔液进行冷却，使其固化。在此，在使玻璃原料从原料处理部件内的投入口向流出口侧移动时，使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内。另外，在本申请说明书中，“玻璃原料”是指未玻璃化原料、即批量原料。另外，原料处理部件从具有筒状的形状的部件(筒状部件)和具有槽状的形状的部件(槽状部件)中选择任一者。因而，在筒状部件中，设置在一端部的开口部成为投入口，设置在另一端部的开口部成为流出口。另外，作为槽状部件，也包括筒状部件的外周面的一部分或全部沿着该筒状部件的长度方向开口的部件。槽状部件的沿着长度方向开口的开口部分，特别优选相对于垂直方向以朝向上方侧的方式配置。该情况下，极容易抑制在槽状部件内从投入口向流出口侧移动的玻璃原料从槽状部件洒落的情况。因此，在本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中，与以往相比，在原料处理部件内能够更长时间地对玻璃原料进行加热熔化。因此，能够进一步提高粗熔化物的玻璃化程度，从而能够抑制主熔化时的钼坩埚的侵蚀引起的光学玻璃的着色。另外，在本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中，在玻璃原料的加热熔化时，为了进一步提高粗熔化物的玻璃化程度，可以进一步延长加热时间，因此也可以不用进一步提升加热温度。换言之，为了得到与利用以往的玻璃原料粗熔化物的制造方法制作的粗熔化物相同程度的玻璃化程度，能够以更低温、更长时间对玻璃原料进行加热熔化。因此，即使玻璃原料中包含因高温下的还原反应而容易使光学玻璃着色的金属，在本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中，也能够容易地抑制这些金属的还原反应引起的光学玻璃的着色。作为因高温下的还原反应而容易使光学玻璃着色的金属成分，可以列举出Ti、Nb、W、Bi等，在这些之中，从对光学玻璃的着色性的高度或者在大多数的光学玻璃中使用的通用性这样的观点出发，作为所述金属成分，可以列举出Ti和Nb。从这种观点出发，本实施方式的玻璃原料熔化物的制造方法中使用的玻璃原料，特别优选含有从Ti化合物、Nb化合物、W化合物以及Bi化合物中选择的至少任意一种金属。进而，La化合物等稀土类化合物由于是难以熔化的成分，因此必须提升熔化温度。当熔化温度升高时，侵蚀性升高或上述容易着色的金属成分发生还原，从而玻璃容易发生着色。因此，本实施方式的玻璃原料熔化物的制造方法适合于稀土类化合物、尤其是含有La化合物的玻璃原料熔化物的制造。如以上所述，本实施方式的玻璃原料熔化物的制造方法中使用的玻璃原料，特别优选含有从Ti化合物、Nb化合物、W化合物、Bi化合物以及La化合物中选择的至少任意一种金属。另外，在本申请说明书中，“光学玻璃的着色”是指在光学玻璃所要求的光学特性上，本来应具有高透过率的规定波段内发生不希望的透过率下降的情况，在狭义上是指可见区的波长范围内的不希望的透过率的下降，但在广义上，也包括近红外区域的波长范围或近紫外区域的波长范围内的不希望的透过率的下降的情况。在使玻璃原料从原料处理部件的投入口向流出口移动时，使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内。在此，作为使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内的方法(滞留方法)，并未特别限定，例如可以列举出(I)在原料处理部件内配置暂时性地阻碍玻璃原料在原料处理部件长度方向上的顺畅移动的堰部或障碍物的方法，以及(2)在原料处理部件的内周面上设置作为玻璃原料的积存处的凹部的方法。在此，作为堰部的一例，可以列举出相对于内周面突出地设置的凸部、以流出口侧的内径相对于投入口侧的内径减小的方式设置于内周面的错层、设有熔液状的玻璃原料能够通过的贯通孔的隔板等。在此，上述(I)的滞留方法中，在原料处理部件内移动的玻璃原料被堰部或障碍物阻挡，移动速度大幅下降。因此，玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内。另外，在上述(2)的滞留方法中，在原料处理部件内移动的玻璃原料进入凹部，在该部分暂时地滞留之后，从凹部溢出的玻璃原料再次向流出口侧移动。接下来，按照各工序分别详细地说明本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及光学玻璃的制造方法。首先，在原料供给工序中，从原料处理部件的投入口投入玻璃原料。在此，作为玻璃原料，只要是含有磷酸的玻璃原料便没有特别的限定。另外，作为磷酸以外的其他构成玻璃原料的成分，能够利用包含 Si、Ge、B、Al、Zr、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Nb、Zn、La、Gd、Y、Yb、W、Bi、In、Sc、Te、Ga、Sb等光学玻璃的制造中所使用的各种元素在内的氧化物、碳酸盐、氢氧化物等、公知的玻璃制造用的原料。另外，为了确保主熔化时的清澈度，构成玻璃原料的各成分的至少一种选择碳酸盐等那样通过加热而产生气体的成分。另外，玻璃原料通常使用根据制作的光学玻璃的组成适当混合了各种成分而成的粉末状的原料。在将玻璃原料从原料处理部件的投入口向原料处理部件内投入时，既可以将玻璃原料连续投入，也可以隔开一定的时间间隔依次投入。另外，每单位时间的玻璃原料的投入量也可以根据原料处理部件的尺寸、结构、或玻璃原料的加热熔化条件等适当地选择。
在加热熔化工序中，对投入到原料处理部件内的玻璃原料进行加热熔化。在此，作为构成原料处理部件以及堰部和障碍物的材料，使用具有对玻璃原料的耐蚀性及耐热性的耐蚀耐热材料，其中，堰部和障碍物是为了使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件内而根据需要设置在原料处理部件内。作为这种耐蚀耐热材料，通常使用石英玻璃。另外，原料处理部件以及根据需要使用的堰部和障碍物，只要在加热熔化工序中与玻璃原料接触的部分由耐蚀耐热材料构成即可，但通常这些部件整体由耐蚀耐热材料构成。在此，在原料处理部件由筒状部件构成的情况下，当实施加热熔化工序时，筒状部件优选以其中心轴为旋转轴而适当旋转。由此，能够防止筒状部件的内周面的局部的侵蚀。作为对原料处理部件内的玻璃原料进行加热的装置，并未特别限定，可以使用电阻发热体、柴油、或煤气等的燃烧加热等的公知加热装置，例如可以将棒状的SiC加热器等配置在原料处理部件的周围。在此，作为玻璃原料的加热温度，能够根据使用的玻璃原料的成分等适当地选择，但通常以制作的光学玻璃的液相温度为基准，根据流出口附近的测定温度，优选在液相温度-100度 液相温度+500度的范围内进行选择，更优选在液相温度-50度 液相温度+300度的范围内进行选择。另外，只要投入口配置成位于比流出口相对于垂直方向更靠上方侧的位置，原料处理部件的中心轴的相对于水平方向的倾斜角便没有特别的限定，但通常优选设定在1° 30°的范围内。另外，优选以投入到原料处理部件内的固体状态的玻璃原料通常在到达流出口附近的时刻大致全部熔化而成为熔液状的方式，来设定加热温度或倾斜角等的加热熔化条件。在固化工序中，对从流出口流落的熔液状的玻璃原料进行冷却，使其固化。由此得到玻璃原料粗熔化物。作为熔液状的玻璃原料的冷却方法，并未特别限定，但通常将熔液状的玻璃原料投入到水中进行淬火。这种情况下，能够得到颗粒状的玻璃原料粗熔化物。另外，进行了水冷的情况下，在从水中取出玻璃原料粗熔化物之后，进行干燥处理。接下来，为了实施主熔化工序，将玻璃原料粗熔化物投入到钼、金、钼合金、金合金等贵金属或贵金属合金制的容器、例如坩埚、槽状或管状的容器中进行主熔化。优选的是投入到钼或钼合金制的坩埚中进行主熔化。然后，根据需要，通过适当实施退火、冲压成形、研磨等后工序而得到光学玻璃。另外，光学玻璃既可以是透镜等成品，也可以是为了制造透镜等成品而使用的预成形料等半成品。接下来，根据附图，对本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化炉的具体例进行说明。图I是表示本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法中使用的原料熔化炉的一例的模式图，具体而言，是表示原料熔化炉的主要部分的图。另外，在图I及其他的附图中，图中所示的双箭头X方向表示水平方向，双箭头Y方向表示垂直方向，箭头Yl方向表示上方侧，箭头Y2方向表示下方侧。图I所示的原料熔化炉10具有长度方向的内径及外径固定的一根圆筒管(筒状部件)20，和配置在圆筒管20的周围的棒状的电阻发热体30。另外，图中，对于以将圆筒管20及电阻发热体30的一部分或整体适当包围的方式配置的隔热性的壁、用于监控原料熔化炉10内或圆筒管20附近的温度的热电偶等的温度传感器、其他的构成原料熔化炉10的部件，省略了记载。另外，对于圆筒管20内的具体结构也省略了记载。
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在此，圆筒管20以其中心轴C相对于水平方向成规定的角度Θ的方式倾斜配置。因此，圆筒管20的一个开口部(投入口 22)位于比另一个开口部(流出口 24)更靠上方侧的位置。另外，在流出口 24的下方配置有装满水的水槽WB。上述倾斜角Θ的下限，优选选择熔化物在圆筒管20中朝向流出口 24侧能够流动的角度中的最小角度。另外，倾斜角Θ的上限，优选将投入到圆筒管20中的全部原料不会以未熔化状态到达流出口 24侧的角度作为上限。倾斜角Θ例如在超过O度的范围内适当选择，但通常优选为I度 30度的范围内，更优选为I度 20度的范围内，进一步优选为I度 10度的范围内。在制造玻璃原料粗熔化物时，将未图示的玻璃原料从投入口 22投入，在圆筒管20内对玻璃原料进行加热熔化。并且，熔液状的玻璃原料从流出口 24流落到水槽WB内装满的水中。此时，熔液状的玻璃原料在水中进行淬火、固化，从而得到颗粒状的玻璃原料粗熔化物。另外，作为筒状部件20内的具体的结构，只要是能够使玻璃原料暂时滞留的结构便没有特别的限定，但是，用于使玻璃原料暂时滞留在筒状部件20内的滞留部形成部件，优选相对于筒状部件20的中心轴C配置成略呈点对称。并且，此时，在加热熔化工序中，优选使筒状部件20以其中心轴为旋转轴进行旋转。该情况下，筒状部件20的旋转既可以连续地实施，也可以间断地实施。由此，能够防止筒状部件20内的仅一部分被玻璃原料更显著地侵蚀的情况。除此之外，由于不仅对筒状部件20赋予使玻璃原料暂时滞留的功能，而且能够使用市售的单一形状的圆筒管和加工成规定形状的滞留部形成部件进行组装，因此组装作业非常容易。另外，通过适当选择滞留部形成部件的形状及尺寸、以及筒状部件20内的配置位置，能够容易地控制筒状部件20内的玻璃原料的滞留程度。进而，也能够抑制玻璃原料的加热熔化处理的经时的变动。以下，使用附图，对将滞留部形成部件相对于筒状部件20的中心轴C呈点对称地配置的原料熔化炉10的具体例进行说明。图2是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的一例的模式图。在此，图2(A)表示将图I所示的圆筒管以包含其中心轴的平面剖切时的侧视图的一例，图2(B)表示将图2(A)所示的圆筒管从流出口侧观察时的俯视图的一例。在图2所示的圆筒管20A(20)的内周固定配置有由同一形状、尺寸构成的八个块状的滞留部形成部件40A(40)。图2所示的滞留部形成部件40A，具有暂时性地阻碍玻璃原料M的在圆筒管20A长度方向上的顺畅移动的、作为堰部的功能，是经过将环状部件以八等分的方式切断的工序而制作的部件，其中，该环状部件是将具有与圆筒管20A的内径相同程度的外径的圆筒管进行横切(切成圆片)而得到。另外，在切断后，为了调整滞留部形成部件40A的形状、尺寸，也可以根据需要对切断面进行研磨或磨削。在此，相对于中心轴C，八个滞留部形成部件40A以与圆筒管20A的内周面26紧密接合的方式沿着圆筒管20A的内周方向被配置在比圆筒管20A的中央部更稍微靠流出口 24侧的位置上。另外，在以下的说明中，只要未作特别说明，滞留部形成部件40相对于中心轴C的配置位置就是配置在图2(A)所例示的位置。另外，在图2所示的例子中，在内周方向上彼此相邻的两个滞留部形成部件40A之间，形成有间隙W1。该间隙长度(周向的长度)为批量原料的块无法通过的长度，例如优选为Omm 5mm的范围内，更优选为Omm 3mm的范围内，进一步优选为Omm Imm的范围内。通过将间隙长度形成为上述范围内，在固体状态的玻璃原料M(S)流入到滞留部S时，能够可靠地使玻璃原料M(S)留在滞留部S。而且，能够使玻璃原料M(S)熔化而成为液状后的玻璃原料M(L)暂时滞留在滞留部S，并且能够使该玻璃原料M(L)从滞留部S向流出口24侧逐渐流出。该情况下，通过适当选择间隙长度或沿周向设置的间隙Wl的个数，能够容易地控制从滞留部S向流出口 24侧流出的玻璃原料M(L)的每单位时间的流出量。另外，作为将滞留部形成部件40固定配置在圆筒管20的内周的方法，可以适当选择公知的固定方法。例如，在图2所示的例子中，能够利用将滞留部形成部件40A通过粘接剂粘接于内周面26的化学固定方法、或对滞留部形成部件40A和内周面26进行焊接或热粘接的物理固定方法。在此，粘接剂优选为下述粘接剂，即，通过该粘接剂形成的粘接层在玻璃原料的加热温度下具备耐热性，且不易与玻璃原料反应、或者不易被玻璃原料熔化而成的熔液侵蚀那样的粘接剂。另外，作为固定方法，也能够利用各种机械固定方法。作为这种机械固定方法，例如也可以在内周面26设置用于将滞留部形成部件40A卡定的凸部，从而利用该凸部来固定滞留部形成部件40A。该情况下，能够以如下方式固定，即相对于中心轴C将滞留部形成部件40A配置在凸部的设有投入口 22的一侧，由此，能够防止滞留部形成部件40A因其自重而向流出口 24侧滑落。或者，可以在内周面26和滞留部形成部件40A的与内周面26对置的面上分别设置孔，在这些孔中插入销，由此将滞留部形成部件40A相对于内周面26固定。接下来，对从图2所示圆筒管20A的投入口 22投入了玻璃原料M时的玻璃原料M的加热熔化工序的一例进行说明。首先，将固体状态的玻璃原料M(S)从圆筒管20A的投入口 22投入，由此配置在投入口 22附近的内周面26上。此时，玻璃原料M(S)边进行加热熔化，边向流出口 24侧移动。然后，成为熔液状态的玻璃原料M(L)不会沿着内周面26直接向流出口 24侧顺畅地流落，而是暂时被滞留部形成部件40A挡住。并且，玻璃原料M(L)暂时滞留在滞留部形成部件40A的投入口 22侧的附近区域(滞留部S)中的、垂直方向的最下方侧附近的区域SO中。在该滞留部S中，相对于圆筒管20A的长度方向而玻璃原料M(L)的深度局部变深。在此，滞留于滞留部S的玻璃原料M(L)，例如通过在内周方向上彼此相邻的滞留部形成部件40A之间的间隙W1，以及/或者因熔液面的上升而越过滞留部形成部件40A的内周面40AI (中心轴C侧的面)，从而逐渐向流出口 24侧流落。另外，玻璃原料M在向圆筒管20内投入前的状态下，通常使用粉末状的固体材料，但也可以适当选择粗的颗粒状的固体材料、锭状的固体材料、或将这些材料混合两种以上而形成的材料等来使用。另外，滞留于滞留部S的玻璃原料M通常优选为液体状，但并不限定于此，也可以是例如固体与液体混合的状态。另外，将固体状态的玻璃原料M(S)向圆筒管20内投入时，优选以新投入圆筒管20内的玻璃原料M不会覆盖滞留在滞留部S内的液状的玻璃原料M (L)的液面的方式投入。这是因为，当以新投入的玻璃原料M(L)将滞留在滞留部S内的液状的玻璃原料M(L)的液面覆盖的方式投入时，滞留在滞留部S内的液状的玻璃原料M(L)越过滞留部形成部件40A的上面侧，从而一下子大量地向流出口 24侧流出。该情况下，容易在对玻璃原料M进行加热熔化的工序中产生偏差。此外，将从流出口 24流落的熔液投入到水槽WB中而得到玻璃原
9料粗熔化物时，粒径会产生大幅偏差。图3是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的另一例的俯视图，具体而言，是表示了图2所例示的圆筒管的变形例的图。在此，图3所示的俯视图是从流出口侧观察圆筒管时的俯视图。在图3所示的圆筒管20B(20)的内周固定配置有由同一形状、尺寸构成的八个块状的滞留部形成部件40B (40)。图3所示的滞留部形成部件40B，具有暂时性地阻碍玻璃原料M的在圆筒管20B长度方向上的顺畅移动的、作为堰部的功能，是经过将环状部件以八等分的方式切断的工序而制作的部件，其中，该环状部件是将具有与圆筒管20B的内径相同程度的外径的圆筒管进行横切(切成圆片)而得到。图3所示的滞留部形成部件40B是与图2所示的滞留部形成部件40A实质上具有同样的形状、功能的部件。八个滞留部形成部件40B以与圆筒管20B的内周面26紧密接合的方式沿着圆筒管20B的内周方向配置，并且，在内周方向上彼此相邻的两个滞留部形成部件40B之间形成有间隙W2。另外，在以构成一个环的方式配置于圆筒管20B内的八个滞留部形成部件40B的内周侧，以构成一个环的方式固定配置有四个块状部件50。该块状部件50是将一根圆筒管进行横切(切成圆片)而成的环状部件进行四等分，且为了能够配置在八个滞留部形成部件40B的内周侧而适当磨削并修整了形状的部件。在图3所示的例子中，以构成将圆筒管20B的中心轴C方向的玻璃原料M或空气的自由移动阻断的一个隔墙的方式，将滞留部形成部件40B和块状部件50配置在圆筒管20B的内周侧。另外，在滞留部形成部件40B与块状部件50之间形成有间隙Ml。并且，该间隙Ml至少具有能够阻碍固体状态的玻璃原料M(S)的流动的程度的尺寸。在此，当每单位时间内投入到圆筒管20B内的玻璃原料M的投入量少时，仅滞留部形成部件40B发挥使玻璃原料M暂时滞留在圆筒管20B内的功能。这一点对于图2所示的构成圆筒管20A的滞留部形成部件40A也是相同的。另一方面，在图2所示的圆筒管20A中，当每单位时间的投入到圆筒管20A内的玻璃原料M的投入量大时，未熔化掉的固体状态的玻璃原料M(S)越过滞留部形成部件40A的内周面40AI，向流出口 24侧移动。相对于此，在图3所示的圆筒管20B中，即使在每单位时间的投入到圆筒管20B内的玻璃原料M的投入量大时，块状部件50也发挥使玻璃原料M暂时滞留在圆筒管20B内的功能。即，块状部件50在玻璃原料M的投入量大时，能够发挥暂时性地阻碍玻璃原料M的在圆筒管20B长度方向上的顺畅移动的、作为堰部的功能。图4是表示图I所示的原料熔化炉中使用的筒状部件(圆筒管)的另一例的俯视图。在此，图4所示的俯视图是从流出口侧观察圆筒管时的俯视图。在图4所示的圆筒管20C(20)的内周，由同一形状、尺寸构成的四个块状的滞留部形成部件40C(40)沿着内周方向固定配置。图4所示的滞留部形成部件40C是经过将环状部件以沿着周向进行四等分的方式切断的工序而制作的部件，其中，该环状部件是将具有与圆筒管20C的内径相同程度的外径的圆筒管进行横切(切成圆片)而得到。该滞留部形成部件40C，以使作为制作滞留部形成部件40C中所使用的环状部件的内周面的面(凹面40⑶)与内周面26对置的方式，配置在圆筒管20C的内周。因此，在滞留部形成部件40C的凹面40CD与内周面26之间，形成有液状的玻璃原料M(L)能够容易地通过的间隙G2。另外，在内周面26的周向上彼此相邻的两个滞留部形成部件40C的端面40CS与内周面26之
10间，还形成有液状的玻璃原料M(L)能够容易地通过的间隙G3。该端面40CS是在将制作滞留部形成部件40C中所使用的环状部件切断时形成的切断面。图4所示的滞留部形成部件40C，作为暂时性地阻碍圆筒管20C长度方向上的固体状态的玻璃原料M(S)的顺畅移动的障碍物而发挥功能。作为构成图I 图4所例示的圆筒管20、滞留部形成部件40、块状部件50的材料，使用具有对玻璃原料M的耐蚀性、能够耐受对玻璃原料M进行加热熔化时的温度的耐热性的材料，通常使用石英玻璃。然而，在对玻璃原料M长时间实施加热熔化的处理时，构成圆筒管20、滞留部形成部件40、块状部件50的材料逐渐被侵蚀。因此，在图2及图3所例示的滞留部形成部件40A、40B中，间隙W1、W2的宽度随着时间的经过而增大，从而将液状的玻璃原料M(L)挡住的功能下降。该情况下，在圆筒管20A、20B内，难以使玻璃原料M(L)暂时滞留。为了防止这种问题的发生，优选在滞留部S内预先密集地配置多个阻碍部件，其中，该多个阻碍部件具有滞留部形成部件40A、40B的堰部高度(圆筒管20A、20B的直径方向的长度)的几分之一以下的尺寸。图5是表示在图2(A)所示的滞留部S内密集配置有多个阻碍部件的例子的模式图。在此，图5(A)是表示开始玻璃原料M的加热熔化处理的初始时刻的图，图5(B)是表示玻璃原料M的加热熔化处理开始后，滞留部形成部件40A的侵蚀进行到某种程度的时刻的图。图5所示的阻碍部件60是具有滞留部形成部件40A的堰部高度的几分之一 几十分之一程度的尺寸的部件，且密集地配置在滞留部S内。另外，阻碍部件60由与构成圆筒管20、滞留部形成部件40、块状部件50的材料同样的材料构成，作为其形状，例如能够适当地选择球状、棒状、多面体状、筒状等形状。在此，在滞留部形成部件40A的将液状玻璃原料M(L)挡住的功能下降，且如图5(B)所示液面L大幅下降时，液状的玻璃原料M(L)在阻碍部件60彼此之间流动。该情况下，由于阻碍部件60密集配置而阻碍部件60间的间隙非常小，因此，在阻碍部件60彼此之间液状的玻璃原料M(L)的流动阻力非常大。即，在滞留部形成部件40A的将液状的玻璃原料M(L)挡住的功能下降，且如图5(B)所示液面L大幅下降时，阻碍部件60发挥暂时性地阻碍玻璃原料M(L)的在圆筒管20A长度方向上的顺畅移动的、作为障碍物的功能。以上说明的本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法，特别适合于磷酸盐系的光学玻璃的制造。在磷酸盐系的玻璃组成中，在以往的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法中，容易发生着色，但在本实施方式的玻璃原料粗熔化物的制造方法及使用了该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法中，能够更有效地抑制这种着色。实施例以下，列举实施例对本发明进行说明，但本发明并不仅局限于以下的实施例。(实施例Al)-原料熔化炉-作为原料熔化炉10，圆筒管20内使用了图3所示的结构。圆筒管20B及配置在其内部的各部件的构成材料全部由石英玻璃构成。在此，圆筒管20B的尺寸形状是长度100cm、外径10cm、内径8cm,滞留部形成部件40B是将厚度5cm、外径8cm、内径6cm的环状
11部件沿着周向等间隔地进行了八等分之后，为了容易配置在圆筒管20B内而适当修整了形状的部件。配置在圆筒管20B内的彼此相邻的两个滞留部形成部件40B间的间隙约为Imm左右。另外，块状部件50是将与制作滞留部形成部件40B中所使用的环状部件相同厚度的环状部件适当切断而制作。另外，滞留部形成部件40B、块状部件50配置在圆筒管20B的距离流出口 24侧约20cm的位置。圆筒管20B的倾斜角Θ设定为3度。另外，在圆筒管20B的流出口 24的附近，配置有用于监控温度的热电偶。另外，在通过滞留部形成部件40B形成的滞留部内，密集地配置有由外径IOmm 20mm的二十 三十个玻璃片构成的阻碍部件60。另外，阻碍部件60由与圆筒管20相同的材料构成。作为电阻发热体30，将具有与圆筒管20B相同程度的长度的棒状的SiC加热器以略平行于圆筒管20B的方式，在圆筒管20B的周围配置多根。进而，在流出口 24的下方配置有水槽WB，以便于对从流出口 24流出的熔液进行淬火而得到玻璃原料粗熔化物(碎玻璃)。(原料)准备了磷酸盐系光学玻璃制造用的原料(玻璃原料MA)，该原料以从原料中将水、二氧化碳等因加热而气化的成分除去后的氧化物进行换算而由下述成分构成。另外，在调配原料时，对于下述所示的各成分中的P2O5，使用正磷酸(H3PO4)、偏磷酸或五氧化二磷等，对于其他的成分，使用碳酸盐、硝酸盐、氧化物等。P2O5 17wt% (质量百分比)Nb2O5 22. 3wt%Bi2O5 43. 5wt%WO5 8. 6wt%BaO :0. 7wt%B2O3 0. 6wt%TiO2 2. 6wt%Li2O 0. 8wt%Na2O 3wt%K2O 0. 9wt%总计=IOOwt1^将Sb2O3以增量与增加之后的总量之比的换算方式添加O. 2wt%-碎玻璃的制作_利用SiC加热器，将圆筒管20B加热至1100度左右。接下来，将圆筒管20B的加热温度维持于1100度，并从投入口 22侧投入了粉末状的玻璃原料MA。另外，玻璃原料MA每隔一定的时间间隔投入1kg。另外，在每次对原料MA进行加热熔化时，使圆筒管20B以中心轴C为旋转轴旋转固定角度。并且，使在圆筒管20B内成为熔液状的玻璃原料MA从流出口 24侧流出，在水槽WB中进行淬火而得到了碎玻璃。-主熔化及光学玻璃的制作-将得到的碎玻璃2kg投入钼坩埚，在约1100度下实施四小时的主熔化，将得到的玻璃在退火炉内退火，从而得到了折射率nd为2. 0027、阿贝数vd为19. 3的光学玻璃。
(实施例A2)使用如下的原料熔化炉10，S卩，除了取代同时使用阻碍部件60的图3所示的结构而采用图4所示的结构来作为原料熔化炉10的圆筒管20内的结构以外，具有与实施例Al中使用的原料熔化炉10同样结构的原料熔化炉10。在此，圆筒管20C的尺寸形状与实施例Al中使用的圆筒管20B相同。另外，滞留部形成部件40C是将由与圆筒管20C相同材料构成的环状部件沿着周向等间隔地进行了四等分之后，为了容易配置在圆筒管20C内而适当修整了形状的部件。另外，滞留部形成部件40C与实施例Al同样地，配置在圆筒管20C的距离流出口 24侧约20cm的位置。圆筒管20C的倾斜角Θ与实施例Al同样地设定为3度。另外，在圆筒管20C的外周面的中央部附近配置了用于监控温度的热电偶。而且，与实施例Al同样地制作碎玻璃，进行主熔化而得到了光学玻璃。(比较例Al)除了使用如下的原料熔化炉，即，在实施例Al使用的原料熔化炉10中将滞留部形成部件40B、块状部件50及阻碍部件60从圆筒管20内除去之后的原料熔化炉以外，与实施例Al同样地制作碎玻璃，进行主熔化而得到了光学玻璃。(评价)对于实施例Al及实施例A2中得到的光学玻璃，利用分光光度计在300nm 700nm的范围内进行了透过率的测定。这些实施例Al及实施例A2的光学玻璃，具有透过率从波长500nm左右开始下降且在波长400nm左右透过率几乎为零的光学特性。在此，求出了透过率成为70%的波长(λ 70)。将结果表示于表I。另外，比较例Al中得到的玻璃的着色显著，不适合作为光学玻璃。这样，虽然实施例Al、Α2、比较例BI的玻璃组成相同，但由于其制法不同，因此在实施例Al、Α2中能够得到适合作为光学玻璃的玻璃，但比较例Al的玻璃是不适合作为光学玻璃的显著着色了的玻璃。表I

从表I所示的结果可知，与比较例Al的光学玻璃相比，实施例Al、Α2的光学玻璃在可见光的短波段中容易使更宽幅的波长的光透过(难以着色)。另外，与实施例Α2的光学玻璃相比，实施例Al的光学玻璃在可见光的短波段中容易使更宽幅的波长的光透过(难以着色)。(实施例A3)取代在实施例Al中使用的圆筒管20Β，而使用了将该圆筒管20Β利用包含中心轴C的平面实质地分割成两部分而得到的半圆筒管(图6所示的槽状部件100)。该槽状部件100除了具有将圆筒管20Β分割成两部分的结构这一点之外，其他的尺寸或构成材料与圆筒管20Β相同。另外，对于配置在圆筒管20Β内的滞留部形成部件40Β及块状部件50，将其配置个数减少至一半，如图6所示配置在槽状部件100的内周面。并且，除了未使槽状部件100旋转这一点之外，与实施例Al同样地在滞留部内配置阻碍部件60，并以与实施例Al同样的条件制作了碎玻璃。其结果是，λ 70示出了与实施例Al大致相同程度的值。
(实施例BI)在实施例BI中，作为玻璃原料M，使用了下述所示的由下述成分构成的磷酸盐系光学玻璃制造用的玻璃原料MB。并且，除了将圆筒管20B的加热温度变更为1240度以外，与实施例Al同样地制作碎玻璃，进行主熔化而得到了光学玻璃。P2O5 20wt % (质量百分比)Nb2O5 43wt%BaO 195wt%B2O3 3wt%TiO2 8wt%Na2O 3. 5wt%K2O lwt%ZnO lwt%ZrO2 lwt%总计JOOwt1^将Sb2O3以增量与增加之后的总量之比的换算方式添加O. 3wt%(实施例B2)在实施例B2中，作为玻璃原料M，使用了玻璃原料MB，并将圆筒管20C的温度设定成与实施例BI相同，除此以外，与实施例A2同样地制作碎玻璃，进行主熔化而得到了光学玻璃。(比较例BI)在比较例BI中，作为玻璃原料M，使用了玻璃原料MB，并将圆筒管的温度设定成与实施例BI相同，除此以外，与实施例BI同样地制作碎玻璃，进行主熔化，得到了折射率nd为I. 9236、阿贝数vd为20.9的光学玻璃。(评价)对于实施例BI、实施例B2及比较例BI中得到的光学玻璃，进行了与实施例Al的光学玻璃同样的评价。将结果表示于表2。与实施例Al、实施例A2的光学玻璃相比，实施例BI、实施例B2的光学玻璃的折射率nd低，相应地作为高折射率施加成分的Nb205、Ti02、Bi203及冊3的总含有量少，从而成为着色少的玻璃组成，但即便玻璃组成相同，在实施例BI、B2与比较例BI之间，如表2所示那样在作为着色指标的λ 70中观察到大的差别。表2
实施例BI实施例B2比较例BIλ 70(nm)434445457
1权利要求
1.一种玻璃原料粗熔化物的制造方法，其特征在于，至少经过原料供给工序、加热熔化工序、固化工序来制造玻璃原料粗熔化物，所述原料供给工序是从原料处理部件的投入口将玻璃原料供给到所述原料处理部件内的工序，其中，所述原料处理部件在一端部设有所述投入口，在另一端部设有流出口，所述投入口配置成位于比所述流出口相对于垂直方向更靠上方侧的位置，且所述原料处理部件具有从筒状和槽状中选择的形状，所述加热熔化工序是使供给到所述原料处理部件内的所述玻璃原料从所述投入口向所述流出口移动并进行加热熔化的工序，所述固化工序是对从所述流出口流落的所述玻璃原料的熔液进行冷却，使其固化的工序;该玻璃原料粗熔化物的制造方法中，在使所述玻璃原料从所述原料处理部件内的所述投入口向所述流出口侧移动时，使所述玻璃原料暂时滞留在所述原料处理部件内。
2.如权利要求I所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法，其特征在于，所述玻璃原料包含从Ti化合物、Nb化合物、Bi化合物、W化合物及La化合物中选择的至少一种金属。
3.如权利要求I或2所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法，其特征在于，所述原料处理部件由筒状部件构成，在所述筒状部件内，用于使所述玻璃原料暂时滞留的滞留部形成部件相对于所述筒状部件的中心轴配置成略呈点对称，并且，在所述加热熔化工序中，使所述筒状部件以其中心轴为旋转轴进行旋转。
4.一种光学玻璃的制造方法，其特征在于，利用权利要求I或2所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法来制造玻璃原料粗熔化物，并至少经过将所述玻璃原料粗熔化物在贵金属或贵金属合金制的容器内进行主熔化的主熔化工序，来制造光学玻璃。
5.一种光学玻璃的制造方法，其特征在于，利用权利要求3所述的玻璃原料粗熔化物的制造方法来制造玻璃原料粗熔化物，并至少经过将所述玻璃原料粗熔化物在贵金属或贵金属合金制的容器内进行主熔化的主熔化工序，来制造光学玻璃。
全文摘要
一种抑制使用玻璃原料粗熔化物所制造的光学玻璃的着色的玻璃原料粗熔化物的制造方法、以及使用该玻璃原料粗熔化物的光学玻璃的制造方法；玻璃原料粗熔化物的制造方法中，至少经过从原料处理部件(20)的投入口(22)将玻璃原料供给到原料处理部件(20)内的原料供给工序、使供给到原料处理部件(20)内的玻璃原料从投入口(22)向流出口(24)移动并进行加热熔化的加热熔化工序、对从流出口(24)流落的玻璃原料的熔液进行冷却使其固化的固化工序，来制造玻璃原料粗熔化物，并且，在使玻璃原料从原料处理部件(20)内的投入口(22)向流出口(24)侧移动时，使玻璃原料暂时滞留在原料处理部件(20)内。
文档编号C03B5/16GK102910800SQ20121023707
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月10日 优先权日2011年8月1日
发明者坂和博幸, 上原友辅, 小熊孙权, 伊藤匠 申请人:Hoya株式会社