(57)【要約】【課題】撹拌槽内で溶融ガラスを充分に撹拌し、異質相を有する溶融ガラスの均質化を促進する撹拌スターラを提供する。【解決手段】溶融ガラスを撹拌する撹拌羽根Ｓ１と、当該撹拌羽根Ｓ１が取り付られた軸Ｓ２とを有し、撹拌槽６内の溶融ガラスに浸漬された状態で回転する撹拌スターラＳであって、撹拌羽根Ｓ１は、軸Ｓ２に対する取付部から、軸Ｓ２の径方向両側の外周端部Ｓ１ｂに向かって漸次起立し、且つ、軸Ｓ２を基準として軸Ｓ２の径方向両側で互いに相反する向きに捻れている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを撹拌する撹拌羽根と、当該撹拌羽根が取り付られた軸とを有し、撹拌槽内の溶融ガラスに浸漬された状態で回転する撹拌スターラであって、
前記撹拌羽根は、前記軸に対する取付部から、軸の径方向両側の外周端部に向かって漸次起立し、且つ、前記軸を基準として前記軸の径方向両側で互いに相反する向きに捻れていることを特徴とする撹拌スターラ。
【請求項２】
前記撹拌羽根の前記取付部には、前記溶融ガラスに剪断力を作用させる剪断面部が設けられていることを特徴とする請求項１の撹拌スターラ。
【請求項３】
前記剪断面部は、前記軸に対して直交するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌スターラ。
【請求項４】
前記撹拌羽根の前記取付部から前記外周端部に至る外縁は、滑らかに湾曲して繋がっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌スターラ。
【請求項５】
前記撹拌羽根の前記外周端部は、前記軸に対して平行な直線状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撹拌スターラ。
【請求項６】
前記軸には、前記撹拌羽根が軸方向の複数箇所に取り付けられると共に、軸方向に隣接する前記撹拌羽根は、相反する方向に捻れていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の撹拌スターラ。
【請求項７】
前記撹拌羽根は、前記軸を平面視したとき、前記軸方向に隣接する前記撹拌羽根が互いに交差していることを特徴とする請求項６に記載の撹拌スターラ。
【請求項８】
前記軸と前記撹拌羽根とは、白金または白金合金で形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撹拌スターラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスを撹拌する時に使用される撹拌スターラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、電子機器等の発達に伴って、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（サーフェイスエミッションディスプレイを含む）およびエレクトロルミネッセンスディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）やセンサの基板、あるいは固体撮像素子やレーザダイオード等の半導体パッケージ用カバー、さらには薄膜化合物太陽電池の基板等の多種に亘るガラス製品が使用されている。上記のガラス製品は、その用途において、品質に対する要求が年々高まっている。
【０００３】
上記のガラス製品は、その製造工程において、ガラス素材に添加した基材が均質に混合されなかったり、溶融窯の壁面から溶出した溶出物等が混入することによって、溶融ガラス中に組成の異なる領域が生じる。この組成が異なる領域が異質相となってガラス製品に脈理が形成される。ガラス製品に脈理が生じると、ガラス製品中に屈折率が異なる部分が形成されるため、特に、ＦＰＤ用ガラス基板等のガラス製品においては、外観が著しく損なわれる。そこで、溶融窯からガラス製品の成形装置に溶融ガラスを供給する流路の途中には、単一又は複数の撹拌槽が配設され、この撹拌槽の内部には、撹拌槽内の溶融ガラスを撹拌する撹拌スターラが設けられている。そして、この撹拌スターラを溶融ガラス中に浸漬した状態で回転させることにより、撹拌スターラの軸に取り付けられた撹拌羽根によって溶融ガラスに剪断力が付与され、溶融ガラスが撹拌される。その結果、溶融ガラスが均質化され、ガラス製品に脈理が生じる事態が抑制される。なお、「異質相」とは、ガラス原料が適正に溶融されなかったり、溶融窯の内壁を形成している耐火物（例えば高ジルコニア系の耐火物）が浸食されることによって生じる母ガラスとは屈折率や比重が異なる部分であり、「脈理」とは、異質相が筋状に連なった領域のことをいう。
【０００４】
溶融ガラスを均質化するための撹拌槽として、下記特許文献１には、円筒形状をなす撹拌槽と、この撹拌槽内に浸漬された撹拌スターラとが開示されている。この撹拌槽の上部には、溶融ガラスの流入口が設けられており、撹拌槽の下部には、均質化された溶融ガラスが流出する流出口が設けられている。そして、撹拌スターラの撹拌羽根は、軸に対する取付部から外周端部に至る全域が、軸方向に沿うように形成された矩形又は略矩形の枠状体とされている。従って、撹拌槽の流入口から流入した溶融ガラスは、枠状体からなる撹拌羽根によって撹拌されながら撹拌槽の下方側へ流れ、流出口から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許申請番号第０９５１０１７７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に開示されている撹拌スターラは、撹拌羽根が、軸に沿う枠状体であるため、溶融ガラスが撹拌槽の上方から下方へ流れる間においては、溶融ガラスを撹拌羽根の枠状体で単に周方向に旋回させる作用を行うに過ぎない。そのため、撹拌槽内で溶融ガラスが充分に撹拌され難いという問題を有している。従って、異質相を有する溶融ガラスを完全に均質化するには、撹拌スターラの更なる改良が望まれている。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、撹拌スターラの撹拌羽根の形状を最適化して、撹拌槽内で溶融ガラスを充分に撹拌し、異質相を有する溶融ガラスの均質化を促進させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明は、溶融ガラスを撹拌する撹拌羽根と、当該撹拌羽根が取り付られた軸とを有し、撹拌槽内の溶融ガラスに浸漬された状態で回転する撹拌スターラであって、撹拌羽根は、軸に対する取付部から、軸の径方向両側の外周端部に向かって漸次起立し、且つ、軸を基準として軸の径方向両側で互いに相反する向きに捻れていることをもって特徴付けられる。なお、「相反する向きに捻じれている」とは、撹拌羽根の径方向一方側の部分を径方向一方側から見た場合に、その一方側の部分が時計方向に捻じれているのに対し、径方向他方側の部分を上記の一方側から見た場合に、その他方側の部分は反時計方向に捻じれていることをいう。
【０００９】
このように撹拌羽根を、撹拌羽根の軸に対する取付部から、軸の径方向両側の外周端部に向かって漸次起立させた上で、この撹拌羽根における軸の径方向両側の部分が軸を基準として互いに相反する向きに捻じれるように形成したので、以下に示すような作用が行われる。すなわち、軸を回転させた際には、撹拌羽根の一方の面と他方の面とが撹拌羽根の軸に対する取付部から軸の径方向両側の外周端部に向かって、溶融ガラスを上方へ積極的に押し上げると共に、下方へも積極的に押し下げながら流れると推測される。これにより、撹拌槽内では、溶融ガラスが単に旋回するだけでなく、その流れ方向が積極的に旋回方向とは異なる複数の方向に変えられることになる。その結果、溶融ガラスの異質相が適度に分散して、充分な均質化が行われると推測される。
【００１０】
また、撹拌羽根の取付部には、溶融ガラスに剪断力を作用させる剪断面部が設けられていると好適である。
【００１１】
このようにすれば、撹拌スターラの軸に沿う溶融ガラスの流れを剪断面部で塞き止めることができると共に、軸の回転によって、軸周りの溶融ガラスに対して撹拌羽根の表面に沿う径方向の流れを強制的に生じさせることができると想定される。これにより、軸周りの溶融ガラスが撹拌されないという事態を防ぐことができると期待される。
【００１２】
さらに、剪断面部は、軸に対して直交するように形成されていると好適である。
【００１３】
このようにすれば、軸に沿って流れる溶融ガラスを、当該軸に対する撹拌羽根の取付部に設けられた剪断面部の表面で確実に受けることができると推測され、溶融ガラスが軸方向に沿って流れるのを効果的に妨ぐことができると期待される。
【００１４】
撹拌羽根の取付部から外周端部に至る外縁は、滑らかに湾曲して繋がっていると好適である。
【００１５】
このようにすれば、撹拌羽根の取付部から外周端部に向かって、溶融ガラスが上方へ積極的に押し上げられると共に、下方へも積極的に押し下げられながら円滑に流れると推測され、溶融ガラスの撹拌効果を一層高めることができると期待される。さらに、溶融ガラスを撹拌している間、撹拌羽根に不当な負荷がかかるのを抑制できることが期待される。
【００１６】
撹拌羽根の外周端部は、軸に対して平行な直線状に形成されていると好適である。
【００１７】
このようにすれば、撹拌羽根の軸に対する取付部から軸の径方向両側の外周端部に向かって流れた溶融ガラスと、撹拌羽根の外周端部の周辺にある溶融ガラスとを一度に撹拌することができると推測され、撹拌羽根の外周端部側にある溶融ガラスが撹拌されずに、撹拌槽の内周側の壁面に沿って旋回する事態を防ぐことができると期待される。
【００１８】
軸には、撹拌羽根が軸方向の複数箇所に取り付けられると共に、軸方向に隣接する撹拌羽根は、相反する方向に捻れていると好適である。
【００１９】
このようにすれば、撹拌羽根の捻れ方向が隣接する撹拌羽根で互いに異なっているので、撹拌羽根によって、上方に押し上げられ、又は、下方に押し下げられた溶融ガラスが、軸方向に隣接する撹拌羽根によって同様に流れた溶融ガラスと混合される。そのため、軸方向で隣接する撹拌羽根の外周端部間で溶融ガラスの対流が生じ、溶融ガラスが効果的に均質化されると期待される。
【００２０】
上記の構成において、撹拌羽根は、軸を平面視したとき、軸方向に隣接する撹拌羽根が互いに交差していると好適である。
【００２１】
このようにすれば、溶融ガラスが撹拌スターラの軸方向に流れる間に、溶融ガラスが隣接する撹拌羽根によって上方に押し上げられたり、下方に押し下げられたりしながら連続的に撹拌される。この結果、軸方向に隣接する撹拌羽根の外周端部間で、溶融ガラスの対流を定常的に発生させることができると推測され、溶融ガラスがより効果的に均質化されると期待される。
【００２２】
軸と撹拌羽根とは、白金または白金合金で形成されていると好適である。
【００２３】
軸と撹拌羽根とを白金又は白金合金で形成することで、撹拌スターラを長期間使用しても、軸と撹拌羽根とが摩耗するのを抑制できる。また、軸や撹拌羽根の一部が、溶融ガラスに溶け出して溶融ガラスの組成に影響を及ぼすのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明の撹拌スターラによれば、撹拌槽内を溶融ガラスが単に旋回するだけでなく、その流れ方向が積極的に旋回方向とは異なる複数の方向に変えられることになるので、溶融ガラスの撹拌効果が高められる。これにより、溶融ガラス中の異質相が適度に分散され、溶融ガラスを効果的に均質化することができると期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る撹拌スターラが組み込まれた溶融ガラス供給装置の概略図である。
【図２】図１の撹拌槽の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る撹拌スターラの概略斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３の撹拌スターラの正面図であり、図４（ｂ）は、図３の撹拌スターラの側面図である。
【図５】図３の撹拌スターラの平面図である。
【図６】本発明の変形例に係る撹拌スターラの概略斜視図である。
【図７】図６の撹拌スターラの平面図である
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の撹拌スターラ（以下、単にスターラという）の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係るスターラＳが適用された溶融ガラス供給装置１の概略構成を例示している。同図に示すように、溶融ガラス供給装置１は、上流端に配備された溶解室（溶融窯２）及びその下流側に連通する清澄室３から、下流端に配備されたガラス製品（ガラス板）の成形装置４に溶融ガラスを供給する溶融ガラス供給経路（以下、供給経路５と呼ぶ）を備えている。
【００２８】
供給経路５には、清澄室３から流出した溶融ガラスを撹拌する撹拌槽６と、その下流側にポット７（主として溶融ガラスの粘度調整のための容積部）とが配備され、さらにポット７の下流側は、小径パイプ８及び大径パイプ９を介して成形装置４の成形体に通じている。
【００２９】
この供給経路５における清澄室３と撹拌槽６との間は、溶融ガラスが流通する流通管路１０によって連通されると共に、撹拌槽６とポット７の間も、溶融ガラスが流通する流通管路１１によって連通されている。なお、本実施形態では、撹拌槽６を１台設けた場合について示しているが、２台以上設けてもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では、ガラス製品としてのガラス板を成形対象とするダウンドロー法、特にオーバーフローダウンドロー法を実施するための成形装置４を例示しているが、これ以外のガラス製品を対象とする成形方法、例えば、管などを成形対象とするダンナー法を実施するための成形装置４であってもよい。但し、そのようにする場合には、ポット７よりも下流側の構成が図示例のものと相違するが、その構成は周知であるので、ここではその説明を省略する。
【００３１】
次に、供給経路５に配備された撹拌槽６について詳述する。図２に示すように、撹拌槽６の内周側の壁面６ａは、白金または白金合金で形成され、この撹拌槽６の内部には、溶融ガラスを撹拌するスターラＳが配設されている。なお、撹拌槽６の内周側の壁面６ａと撹拌羽根Ｓ１の外周端部Ｓ１ａとの間には、僅かな隙間が設けられている。撹拌槽６の上流側の清澄室３から流出した溶融ガラスは、撹拌槽６の上部に設けられた流入口Ｍから撹拌槽６内に供給された後、撹拌槽６内に設けられたスターラＳによって撹拌され、撹拌槽６の下部に設けられた流出口Ｎから撹拌槽６の下流側に配備されたポット７へと流出する。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態に係るスターラＳの全体構成を示す斜視図である。同図に示すように、このスターラＳは、溶融ガラスを撹拌する撹拌羽根Ｓ１と当該撹拌羽根Ｓ１が取り付けられた軸Ｓ２とで構成されている。撹拌羽根Ｓ１は、軸Ｓ２に対して軸方向の複数箇所（図例では４箇所）に等間隔で固定されている。スターラＳを構成する撹拌羽根Ｓ１と軸Ｓ２とは、白金または白金合金で形成されている。
【００３３】
次に、撹拌羽根Ｓ１の形状について詳細に説明する。図４（ａ）は、スターラＳの正面図であり、図４（ｂ）は、スターラＳの側面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のスターラＳにおける撹拌羽根Ｓ１は、軸Ｓ２に対する取付部から外周端部Ｓ１ａに向かって漸次起立しており、軸Ｓ２を基準として互いに相反する向きに捻じれている（図５参照）。また、撹拌羽根Ｓ１の長手方向両端の外周端部Ｓ１ａは、軸Ｓ２に対して平行な直線状に形成されている。ここで、「相反する向きに捻じれている」とは、撹拌羽根Ｓ１の径方向一方側の部分を径方向一方側から見た場合に、その一方側の部分が時計方向に捻じれているのに対し、径方向他方側の部分を上記の一方側から見た場合に、その他方側の部分は反時計方向に捻じれていることをいう。詳述すると、図４（ａ）のスターラＳに取り付けられた最上段の撹拌羽根Ｓ１を一例に挙げると、この撹拌羽根Ｓ１を右側（矢印Ａ）から見た場合に、その右側の部分が時計方向に捻じれており、一方、当該撹拌羽根Ｓ１の左側を、上記と同様に右側（矢印Ａ）から見た場合、その左側の部分は反時計方向に捻じれている。
【００３４】
図５に示すように、撹拌羽根Ｓ１の軸Ｓ２に対する取付部（根元部分）には、溶融ガラスに剪断力を作用させる略円盤状の剪断面部Ｓ１ｂが形成されており、剪断面部Ｓ１ｂは軸方向と直交する水平面部とされている。また、撹拌羽根Ｓ１の取付部から外周端部Ｓ１ａに至る外縁Ｓ３は、滑らかに湾曲しながら起立している（図４参照）。詳述すると、図４（ｂ）の最上段の撹拌羽根Ｓ１を一例に挙げると、当該撹拌羽根Ｓ１を紙面の手前側から見た場合、撹拌羽根Ｓ１の幅方向の一方側（右側）の外縁Ｓ３が、剪断面部Ｓ１ｂに向かって、滑らかに立ち上がっており、一方、幅方向の他方側（左側）の外縁Ｓ３は、剪断面部Ｓ１ｂに向かって滑らかに立ち下がっている。
【００３５】
また、図５に示すように、軸Ｓ２に対して軸方向に隣接して設けられた撹拌羽根Ｓ１の表面Ｓ１ｃは、互いに相反する方向を向いている。また、軸Ｓ２に取り付けられたそれぞれの撹拌羽根Ｓ１は、交互に軸Ｓ２に対して９０°の交差角度をもって取り付けられている。つまり、４枚の撹拌羽根Ｓ１は、軸Ｓ２に対して、それぞれ９０°ずつ互いに位相をずらして取り付けられている（図２及び図４参照）。従って、図４（ａ）の上から２段目の撹拌羽根Ｓ１を紙面の手前側から見た場合に、反時計方向に捻れているのに対し、紙面の奥側の撹拌羽根Ｓ１を上記と同様に見た場合、時計方向に捻れている。なお、隣接する撹拌羽根Ｓ１の位相は、０°〜９０°の範囲で適宜設定することができる。
【００３６】
このように撹拌羽根Ｓ１は、軸Ｓ２に対する取付部から、外周端部Ｓ１ａに向かって漸次起立すると共に、軸Ｓ２を基準として軸Ｓ２の径方向両側で互いに相反する向きに捻じれている。そのため、スターラＳの軸Ｓ２の回転方向に依らず、撹拌羽根Ｓ１の表面Ｓ１ｃに沿って撹拌羽根Ｓ１の取付部から撹拌羽根の長手方向両端の外周端部Ｓ１ａに向かって、溶融ガラスが上方へ押し上げられ、または、下方への押し下げられながら円滑に流れると推測される。
【００３７】
また、撹拌羽根Ｓ１の取付部には、剪断面部Ｓ１ｂが水平面部として設けられているので、撹拌槽６の流入口Ｍから流入した溶融ガラスが、スターラＳの軸Ｓ２に沿って上方から下方へ流れる際に、当該剪断面部Ｓ１ｂによって溶融ガラスの流れが塞き止められると推測される。このとき、剪断面部Ｓ１ｂの外縁Ｓ３は、撹拌羽根Ｓ１の取付部から外周端部Ｓ１ａに向かって滑らかに湾曲しているため、剪断面部Ｓ１ｂによって塞き止められた溶融ガラスは、剪断面部Ｓ１ｂにより剪断力が付与される。その結果、溶融ガラスが撹拌羽根Ｓ１の表面Ｓ１ｃ上を撹拌羽根Ｓ１の外周端部Ｓ１ａに向かって流れると推測される。これにより、スターラＳの軸周りで供回りする溶融ガラスが、撹拌されないという事態を抑制することができると考えられる。
【００３８】
また、撹拌羽根Ｓ１の外周端部Ｓ１ａを軸Ｓ２に対して平行な直線状となるように設けているので、撹拌槽６の内周側の壁面６ａに沿って流れる溶融ガラスを、撹拌羽根Ｓ１の外周端部Ｓ１ａによって、撹拌することができると考えられる。これにより、外周端部Ｓ１ａ周辺の溶融ガラスが撹拌されない事態を効果的に抑制することができると考えられる。
【００３９】
さらに、図５に示すように、上下に隣接する撹拌羽根Ｓ１は、相反する方向に捻れているので、撹拌羽根Ｓ１の表面Ｓ１ｃに沿って、上方に押し上げられ、又は、下方に押し下げられた溶融ガラスと、上下に隣接する撹拌羽根Ｓ１の表面Ｓ１ｃに沿って同様に流れた溶融ガラスとの間で溶融ガラスの対流を生じさせることができると考えられる。また、上下に隣接する撹拌羽根Ｓ１を互いに９０°位相をずらして交差させて設けているので、撹拌槽６内の溶融ガラスが上方から下方へ流れる間に連続的に撹拌され、上下に隣接する撹拌羽根Ｓ１間に生じた溶融ガラスの対流を定常的に発生させることができると想定される。これにより、溶融ガラスが撹拌槽６内を対流しながら上方から下方へと流れるため、溶融ガラスに含まれている異質相の分散が促進されると考えられる。
【００４０】
以上のような事情によって、溶融窯２及び清澄室３から供給される溶融ガラスに存在していた異質相が、撹拌槽６の内部で充分に撹拌されて消失するため、溶融ガラスを効果的に均質化することができると期待される。
【００４１】
また、本発明のスターラＳは、上記の形態に限られない。図６は、本実施形態のスターラＳの変形例を示している。図６のスターラＳｘと本実施形態のスターラＳとの違いは、図７に示すように、上下に隣接して設けられた撹拌羽根Ｓ１が互いに同じ方向を向いている点である。その他の構成については、上述のスターラと同様であるので、重複する構成要素に対して、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４２】
この場合、上下に隣接する撹拌羽根Ｓ１間には、溶融ガラスの対流は生じない。しかし、それぞれの撹拌羽根Ｓ１に対して、軸Ｓ２の取付部から外周端部Ｓ１ｂへ向かって溶融ガラスが流れるため、スターラＳｘに設けられたそれぞれの撹拌羽根Ｓ１の外周端部Ｓ１ａでは、撹拌槽６の内周側の壁面６ａに沿って上方から下方へと向かう溶融ガラスの流れが生じると推測される。これにより、撹拌槽６の下部に設けた流出口Ｎへ撹拌された溶融ガラスを円滑に流出させることができると考えられる。
【符号の説明】
【００４３】
１            溶融ガラス供給装置
２            溶融窯
３            清澄室
４            成形装置
５            供給経路
６            撹拌槽
７            ポット
８            小径パイプ
９            大径パイプ
１０、１１    流通管路
Ｓ            スターラ
Ｓ１          撹拌羽根
Ｓ１ａ        外周端部
Ｓ１ｂ        剪断面部
Ｓ２          軸
【図１】
2015189587.tif 000003
【図２】
2015189587.tif 000004
【図３】
2015189587.tif 000005
【図４】
2015189587.tif 000006
【図５】
2015189587.tif 000007
【図６】
2015189587.tif 000008
【図７】
2015189587.tif 000009