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公開番号2024127613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036877
出願日2023-03-09
発明の名称溶融成形装置および振動子の製造方法
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社ミライズテクノロジーズ,トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソー
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類C03B 19/02 20060101AFI20240912BHJP(ガラス;鉱物またはスラグウール)
要約【課題】振動子の溶融成形装置を提供する。
【解決手段】溶融成形装置は、平坦な上面と、上面に垂直な第1軸を中心とした円筒状にくり抜かれた形状を有するとともに穴底面を備えている穴部と、第1軸を中心として穴底面から上方へ伸びている支柱と、を備える溶融成形型を備える。溶融成形装置は、第1軸と同軸の第2軸を備えており、溶融成形型の上方に配置されており、先端部から穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナを備える。先端部には、燃料ガスを噴出可能に構成されている第1開口が、第2軸を中心とした回転対称に配置されている。第2軸の方向からみたときに、第1開口が支柱を取り囲んでいるとともに、第1開口が支柱に重複していない。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
平坦な上面と、前記上面に垂直な第１軸を中心とした円筒状にくり抜かれた形状を有するとともに穴底面を備えている穴部と、前記第１軸を中心として前記穴底面から上方へ伸びている支柱と、を備える溶融成形型と、
前記第１軸と同軸の第２軸を備えており、前記溶融成形型の上方に配置されており、先端部から前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナと、
を備える溶融成形装置であって、
前記先端部には、燃料ガスを噴出可能に構成されている第１開口が、前記第２軸を中心とした回転対称に配置されており、
前記第２軸の方向からみたときに、前記第１開口が前記支柱を取り囲んでいるとともに、前記第１開口が前記支柱に重複していない、
溶融成形装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１開口は、前記第２軸を中心とした円環形状である、請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項３】
前記円環形状の前記第１開口は、波打っている縁部を備えている、請求項２に記載の溶融成形装置。
【請求項４】
前記第１開口は複数備えられており、
複数の前記第１開口が、前記第２軸を中心とした回転対称に配置されている、請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項５】
複数の前記第１開口の各々が有する開口面積は、前記第２軸からの距離が大きいほど大きくなっている、請求項４に記載の溶融成形装置。
【請求項６】
前記第２軸を含むように前記先端部に配置されている第２開口をさらに備えており、
前記第２開口の周囲に前記第１開口が配置されており、
前記第２開口の開口面積は、前記第１開口の開口面積よりも小さい、請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項７】
前記第２軸の方向からみたときに、前記第１開口が前記穴部の外周を取り囲んでいるとともに、前記第１開口が前記穴部に重複していない、請求項１に記載の溶融成形装置。
【請求項８】
平坦な上面と、前記上面に垂直な第１軸を中心とした円筒状にくり抜かれた形状を有するとともに穴底面を備えている穴部と、前記第１軸を中心として前記穴底面から上方へ伸びている支柱と、を備える溶融成形型と、
前記第１軸と同軸の第２軸を備えており、前記溶融成形型の上方に配置されており、先端部から前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナと、
を備える溶融成形装置であって、
前記上面を含んだ平面上における前記火炎の温度分布が、前記第２軸の温度よりも、前記第２軸の周囲の温度の方が高い分布を有している、
溶融成形装置。
【請求項９】
平坦な上面と、前記上面に垂直な第１軸を中心とした円筒状にくり抜かれた形状を有するとともに穴底面を備えている穴部と、前記第１軸を中心として前記穴底面から上方へ伸びている支柱と、を備える溶融成形型と、
前記溶融成形型の上方に配置されており、前記穴部と対向して配置されている先端部を有しており、前記先端部から前記穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナと、
前記上面と平行な平面方向において、前記火炎の位置を移動可能に制御する火炎位置制御部と、
を備える溶融成形装置を用いた振動子の製造方法であって、
前記上面に、前記穴部を覆うように板状の被加工材料を配置する配置工程と、
前記先端部から火炎を発生させる工程と、
前記火炎位置制御部によって、前記平面方向における前記火炎の位置を、前記第１軸を中心とした回転対称な軌跡で移動させる加熱工程と、
を備え、
前記第１軸の方向からみたときに、前記軌跡が前記支柱と交わっていない、
振動子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、振動子の溶融成形装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高精度化が可能であるジャイロとして、溶融シリカを振動子に用いたBird-bath Resonator Gyroscope (BRG)が開示されている。具体的な製造方法を説明する。上面の一部に穴部が形成されている溶融成形型を準備する。穴部は、成形型の上面に垂直な中心軸を中心として、上面の一部に形成されている。穴部を塞ぐように被加工材料（例：石英板）を配置し、被加工材料の下面を減圧し、被加工材料の上面をバーナで加熱する。穴部の内部に入り込むように被加工材料を溶融変形させることで、半球形状の振動子を作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１８／０７９１２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーナによる火炎の温度分布は、火炎の中心部が高温であり、外周部に向かって温度が低くなる分布を持つ。従来の溶融成形装置では、火炎の中心部が穴部の中心（支柱）に位置しているため、熱伝導方向が、支柱から外周へ向かう一方向であった。そのため、平面方向の温度分布は、中心である支柱が高く、支柱の外周方向に離れるほど低下していた。その結果、支柱と穴部の縁部との温度差が大きくなっており、作製されるガラス振動子の形状対称性を上げられないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する溶融成形装置は、平坦な上面と、上面に垂直な第１軸を中心とした円筒状にくり抜かれた形状を有するとともに穴底面を備えている穴部と、第１軸を中心として穴底面から上方へ伸びている支柱と、を備える溶融成形型を備える。溶融成形装置は、第１軸と同軸の第２軸を備えており、溶融成形型の上方に配置されており、先端部から穴部に向けて火炎を発生させることが可能に構成されているバーナを備える。先端部には、燃料ガスを噴出可能に構成されている第１開口が、第２軸を中心とした回転対称に配置されている。第２軸の方向からみたときに、第１開口が支柱を取り囲んでいるとともに、第１開口が支柱に重複していない。
【０００６】
上記の構成によると、火炎の中心部を、支柱の周囲に回転対称に配置することができる。これにより、熱伝導方向を、火炎中心から内周（支柱）へ向かう方向と、火炎中心から外周へ向かう方向の２方向にすることができる。その結果、支柱と穴部の縁部との温度差を小さくすることができる。被加工材料の変形しやすさの、場所による差を小さくすることができるため、形状対称性の良い振動子を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例１の溶融成形装置１の断面概略図である。
実施例１の溶融成形装置１の上面図である。
バーナ５０の構成を示す図である。
振動子の製造工程を説明するフロー図である。
従来の溶融成形装置１００１における断面側面図である。
溶融成形装置１における断面側面図である。
外周開口ＯＴ１の変形例を示す図である。
実施例２のバーナ先端部２５０ｓの平面図である。
実施例２の変形例におけるバーナ先端部２５０ｓを示す図である。
実施例３のバーナ先端部３５０ｓの平面図である。
実施例４の溶融成形装置４０１における断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【０００８】
（溶融成形装置１の構成）
図１に、溶融成形装置１の断面概略図を示す。図２に、溶融成形装置１の上面図を示す。図１は、図２のI－I線における断面図に対応している。なお図２では、バーナ５０、放射温度計６０、可動機構５３およびステージ４５の記載を省略している。
【０００９】
ステージ４５は、ｘｙ方向（水平方向）に移動可能に構成されている。ステージ４５は、平坦な載置面４５ｓを備えている。載置面４５ｓ上には、ヒートシンク４０およびプレート１０を介して、成形型２０が載置されている。
【００１０】
ヒートシンク４０は、ステージ４５と成形型２０との間に配置されている。ヒートシンク４０は、プレート１０の下面１０ｒと接触している。ヒートシンク４０の内部には、循環配管４１が配置されている。循環配管４１は、チラー設備４２に接続されている。循環配管４１には、チラー設備４２によって恒温化（例：３５℃）された熱媒が循環している。これによりヒートシンク４０は、工程中に一定の温度を保ち続けることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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