(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方流入口（４）と流出口（５）を有する攪拌容器（２）に夫々配置され、共通の攪拌器軸（１０）に沿って互いに離間して配置される複数の攪拌器翼（１１、２０、２１）、この攪拌器翼（１１、２０、２１）と前記撹拌容器（２）の内壁間にはギャップ（１６）が存在するものであり、を有する攪拌手段（１）少なくとも１つを用いてガラスメルトを均質化する方法であって、
該方法は、
流入口（４）から流出口（５）への撹拌手段（１）の純（net）運び効果が、流入口（４）から流出口（５）への全溶液流の±５％未満であることによって達成され、これは撹拌翼（１１，２０、２１）が、撹拌器軸（１０）に沿って離れていて、かつ対向の運び効果を有する少なくとも２つの区域（２２，２３）を生じ、そのためこれら互いに離隔した２つの区域の撹拌作用が互いに実質的に相殺することによるものであり、
流入口（４）領域にある少なくとも１つの攪拌器翼（２０）は攪拌器軸（１０）に沿った、かつ流入口（４）から流出口（５）方向への運び効果をなすことを特徴とする方法。
【請求項２】
ギャップ（１６）内には、
流入口（４）からギャップ（１６）を通って流出口（５）へ至るガラスメルトの直接的通過を妨げる対向運び効果を持つ交互区域が形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
側方流入口（４）と流出口（５）を有する撹拌容器（２）内に配置されている少なくとも１つの攪拌手段（１）を使用してガラスメルトを均質化する方法であって、前記撹拌手段は、共通の撹拌軸（１０）に沿って離隔して配置された複数の撹拌翼（１１，２０，２１）と、撹拌容器（２）の内壁と撹拌翼（１１，２０，２１）との間に形成されたギャップ（１６）とを有し、該方法は、
流入口の領域内に配置された少なくとも１つの撹拌翼（２０）が、撹拌軸（１０）に沿った、かつ流入口（４）から流出口（５）の方向に、軸方向運び効果を有する１つの区域（２２，２４）を形成するものであり、並びに
ガラスメルトが流入口（４）からギャップ（１６）を介して流出口（５）へ直接通過することを妨げる対向運び効果を有する別の区域がギャップ（１６）内に形成されるものである、
ことを特徴とするとする方法。
【請求項４】
流入口（４）から流出口（５）までの攪拌手段（１）による運び効果を、流入口（４）から流出口（５）までの全メルト流に基づき±１％未満とする請求項１〜３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
攪拌器翼（２０、２１）少なくとも２つが互いに逆迎え角で配置され、攪拌器翼が攪拌器軸（１０）に沿って互いに離間され、且つ対向運び効果のある少なくとも２つの区域（２２、２３）を発生させるようにする請求項１〜４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
流入口（４）から流出口（５）までの攪拌手段（１）による運び効果が、攪拌器翼（１１、２０，２１）の位置付けにより、攪拌器翼の形状により及び/又は攪拌器軸（１０）の円周方向における攪拌器翼の角度位置により生じるようにする請求項１〜５の何れかに記載の方法。
【請求項７】
流出口（５）域の少なくとも１つの攪拌器翼（２０）が攪拌器軸（１０）に沿って、流入口（４）から流出口（５）に向かう方向に軸方向運び効果を有する区域（２２、２４）を形成し、この区域（２２、２４）から離間して、対向運び効果を有する少なくとも第２の区域（２３）が形成されるようにする請求項１〜６の何れかに記載の方法。
【請求項８】
攪拌器翼（１１、２０、２１）が軸方向及び半径方向の運び効果を引き起こすようにする請求項１〜７の何れかに記載の方法。
【請求項９】
運び効果により生ずるメルト流が、各攪拌容器（２）の内壁と攪拌器翼（１１、２０、２１）間のギャップ（１６）を、これにガラスメルトが直接流れないように封止する請求項１〜８の何れかに記載の方法。
【請求項１０】
流入口（４）側から見て前部攪拌器翼（２０）が流入口（４）の断面の一部を占める高さまで延びており、
流入口（４）側から見て前部攪拌器翼（２０）が流入口（４）の断面の０％上、５０％までを占めるようにする請求項１〜９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
前方撹拌翼（２０）が流れの方向で、流入口（４）の断面の０以上〜５０％をカバーすることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
攪拌容器（２）が垂直方向に向き、
流入口（４）が攪拌容器の上端に配置され、
流出口（５）が攪拌容器に基部に配置され、
流出口（５）が攪拌容器の基部に同心的又は偏心して設けられる
請求項１〜１１の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
流出口（５）は撹拌容器（２）の底部の中央又はそれから偏心していることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
攪拌容器（２）の基部の形状を円錐テーパー状（６）又は面状とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
表示ガラス、ガラスセラミック、硼珪酸塩ガラス、光学ガラス又はガラス管の製造におけるガラスメルトを均質化するために請求項１〜１４の何れかに記載の方法を用いるその使用。
【請求項１６】
流出口（５）が、ガラスメルトを放出するガラス供給装置（３０）の直前に配置される請求項１５に記載の使用。
【請求項１７】
ガラス供給装置（３０）がガラス管を製造するための装置（３２）の一部又はガラス成形手段を形成する請求項１６に記載の使用。
【請求項１８】
側方流入口（４）と流出口（５）を有する攪拌容器（２）に夫々配置され、共通の攪拌器軸（１０）に沿って互いに離間して配置される複数の攪拌器翼（１１、２０、２１）を有する攪拌手段（１）少なくとも１つを備えるガラスメルト均質化装置であって、
撹拌翼の幾何学的形状、撹拌翼の迎え角及び又は撹拌軸に沿った撹拌翼の配置によって、流入口（４）から流出口（５）への撹拌手段（１）の純運び効果が、流入口（４）から流出口（５）への全溶液流の±５％未満が達成されるが、これは撹拌翼（１１，２０，２１）が、撹拌器軸（１０）に沿って離れていて、かつ対向の運び効果を有する少なくとも２つの区域（２２，２３）を生じ、そのためこれら互いに離隔した２つの区域の撹拌作用が互いに実質的に相殺することによるものであり、並びに
流入口（４）領域にある少なくとも１つの攪拌器翼（２０）は攪拌器軸（１０）に沿った、かつ流入口（４）から流出口（５）方向への運び効果をなすことを特徴とする装置。
【請求項１９】
撹拌翼は、ギャップ（１６）内で流入口（４）からギャップ（１６）を通って流出口（５）へ至るガラスメルトの直接的通過を妨げる対向運び効果を持つ交互区域が形成されるものであることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
側方流入口（４）と流出口（５）を有する撹拌容器（２）内に配置されている少なくとも１つの撹拌手段（１）を含むガラスメルトを均質化する装置であって、前記撹拌手段（１）は１本の共通の撹拌手段（１０）に沿って互いに離隔して配置された複数の撹拌翼（１１，２０，２１）を有し、
流入口（４）領域の少なくとも１つの撹拌翼（２０）は、撹拌軸（１０）に沿って、かつ流入口（４）から流出口（５）の方向に軸方向運び効果を有する１つの区域（２２，２４）を形成し、
ギャップ（１６）内には、流入口（４）からギャップ（１６）を通って流出口（５）へのガラスメルトの直接通過を妨げる対向運び効果を有する交互区域が形成されること、
を特徴とする均質化装置。
【請求項２１】
概して流入口（４）から流出口（５）までの攪拌手段（１）による運び効果を、流入口（４）から流出口（５）までの全メルト流に基づき±１％未満として成る請求項１８〜２０の何れかに記載の装置。
【請求項２２】
攪拌器翼（２０、２１）少なくとも２つが互いに逆迎え角で配置され、攪拌器翼が攪拌器軸（１０）に沿って互いに離間され、且つ対向運び効果のある区域を発生させて成る請求項１８〜２１の何れかに記載の装置。
【請求項２３】
流入口（４）から流出口（５）までの攪拌手段（１）による運び効果が、攪拌器翼（１１、２０、２１）の迎え角により、攪拌器翼の形状により及び/又は攪拌器軸（１）の円周方向における攪拌器翼の角度位置により生じるようにして成る請求項１８〜２２の何れかに記載の装置。
【請求項２４】
攪拌器翼を、流出口（５）域の攪拌器翼（２０）少なくとも１つの各々が攪拌器軸（１０）に沿って、流入口（４）から流出口（５）に向かう方向に軸方向運び効果を有する区域（２２、２４）を形成し、この区域（２２、２４）から離間して、対向運び効果を有する第２の区域（２３）が形成されるように構成して成る請求項１８〜２３の何れかに記載の装置。
【請求項２５】
攪拌器翼（１１、２０、２１）が軸方向及び半径方向の運び効果を引き起こすように構成されて成る請求項１８〜２４の何れかの何れかに記載の装置。
【請求項２６】
攪拌器翼を、運び効果により生ずるメルト流が、各攪拌容器（２）の内壁と攪拌器翼（１１、２０、２１）間のギャップ（１６）に直接流れないように封止するように構成して成る請求項１８〜２４の何れかに記載の装置。
【請求項２７】
流れの方向で見て前部攪拌器翼（２０）が流入口（４）の断面の一部に亘って流入口（４）の区域に延びることを特徴とする請求項１８〜２６の何れかに記載の装置。
【請求項２８】
流れの方向で見て前部攪拌器翼（２０）が流入口（４）の断面の０％上、５０％までを覆うようにして成る請求項２７の何れかに記載の装置。
【請求項２９】
攪拌容器（２）が垂直方向に向き、
流入口（４）が攪拌容器の上端に配置され、
流出口（５）が攪拌容器に基部に配置され、
流出口（５）が攪拌容器の基部に同心的に設けられる
ようにして成る
請求項１８〜２８の何れかに記載の装置。
【請求項３０】
流出口（５）は撹拌容器（２）の底部の中央に位置する請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
攪拌容器（２）の基部の形状を円錐テーパー（６）又は面状として成る請求項２９又は３０に記載の装置。
【請求項３２】
ギャップ（１６）の幅が各攪拌容器の径の３％上〜１３％である請求項１８〜３１の何れかに記載の装置。
【請求項３３】
表示ガラス、ガラスセラミック、硼珪酸塩ガラス、光学ガラス又はガラス管の製造におけるガラスメルトを均質化するために請求項１８〜３２の何れかに記載の装置の使用。
【請求項３４】
流出口（５）が、ガラスメルトを放出するガラス供給装置（３０）の直前に配置される請求項３３に記載の使用。
【請求項３５】
ガラス供給装置（３０）がガラス管を製造するための装置の一部（３２）又はガラス成形手段を形成する請求項３４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００７年７月２５日出願のドイツ国特許出願第１０２００７０３５２０３．６−４５「ガラスメルト均質化方法及び装置」の優先権を主張し、この引用によりその内容が本願の明示的に含まれるものとする。
本発明はガラスメルトの均質化、特に、包含物及び/又は欠陥密度の低い高品質ガラス又はガラスセラミック製品、例えば表示ガラス又はガラス管に用いられるガラスメルト均質化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスメルト均質化の目的は、製品要求条件に従ってガラスメルトの化学組成の空間的及び時間的変動を少なくすることである。これの理由は、そのような化学的不均質性は、例えば光学結像を損なうことのある屈折率の不均質性を引き起こし、熱間処理工程で例えば形状大きさの非制御の変動に至ることのある粘性の不均質性を引き起こすことである。この場合、マクロ不均質性、即ち例えば数センチメートルの比較的大きく、空間勾配の小さい空間的規模の化学組成変動と、ミクロ不均質性（スメアとも云う）、即ち例えば０．１〜２ｍｍの小さい、場合によっては空間勾配の大きい空間規模の化学組成変動との間で区別がなされる。均質化の目的はマクロ不均質性とミクロ不均一性をできるだけ少なくなるようにし、例えば均一な屈折率の推移が得られるようにすることである。
【０００３】
ガラスメルトは、一般に用いられる攪拌システムにおいて粘性が約１〜２００Pa-sで、ガラスメルトの層流を生じるもの、且つ化学拡散係数が通常１０−１２m2/sで、拡散により得られる均質化が無視できる程度に小さいものとして特徴付けられる。その代り、ガラスメルトの均質化は局部的不均質性又はスメアが著しく広げられ、再分布され、細断される結果としてのみ、実質的に得られる。このため、一時的にガラスメルトを受容するメルト容器と、メルト容器内のガラスメルトを攪拌するための攪拌手段少なくとも１つをもつ攪拌システムが用いられる。
【０００４】
上記状態下、特に高粘性及び高化学拡散係数の条件下で適切な均一化が先ず得られるようにするため、拡散手段の攪拌器翼とメルト容器の壁との間の間隙はできるだけ狭く保持される。だが、攪拌器翼とメルト容器間の間隙が過剰に狭いと、攪拌器が容器壁に接触及び/又は攪拌容器がその結果破損してしまうと云う危険が伴う。攪拌器又は攪拌器システムの熱誘起変形が通常の動作温度で生ずるため、動作時間に亘る構成部品の調整が不完全になってしまう。このため、攪拌器翼とメルト容器間の距離が過剰に狭くなり、従って材料が直接接触することになり、遂には攪拌器システムが破壊してしまう。
【０００５】
一般には、相対エッジギャップ幅、即ち比０．５＊（攪拌手段の径又はメルト容器の径−攪拌器の径）/（攪拌手段の又はメルト容器の径）はメルト容器径の又は攪拌手段の径の約５％下又は約１％下でさえある。構成部品の上記熱変形のため、ギャップ幅を再現可能に変えないようにすることができる。
【０００６】
エッジギャップが過剰に狭くなり、攪拌器翼とメルト容器壁間の応力が高くなると、攪拌システムの寿命が著しく短くなる。エッジギャップが過剰に狭くなる場合にメルト容器壁に付着するバブルが剪断変形してしまい、製品に入る危険もある。また、剪断応力が高いと、やがてメルト容器又は攪拌容器の壁材料の摩耗が生じ、特に表示ガラスの場合好ましくないガラス又はガラスセラミックにミクロ混入を引き起こすことがある。
【０００７】
ＵＳ２００３/０１０１７５０Ａ１には、表示ガラスの製造のためのガラスメルトの均質化方法及び装置が開示されている。この場合、所定の剪断速度が、攪拌器の径、攪拌器の速度及びエッジギャップで決まる所定の攪拌効率において選ばれる。エッジギャップは比較的狭く、攪拌容器の自由径の約６〜９％の幅に対応する。
【０００８】
上記の理由で、従来技術によれば、可及的に狭い攪拌ギャップが可及的に高い均質性を得るためにあらゆる場合に求められる。
【０００９】
攪拌器翼自体の形状大きさによっては、均質化を更に行うことがある。この場合、攪拌器翼の傾き、従って攪拌器の運び効果を、各攪拌器翼がガラスメルト容器内のガラス流に逆らって動作するように設定するのが好ましい。この場合、攪拌器翼の位置付け、攪拌器翼の幾何学的形状及び/又は攪拌器軸上の攪拌器翼のヘリカル配置により軸方向の搬送効果が得られる。ＪＰ６３００８２２６には、攪拌器翼の傾き、従って攪拌器の運び効果が、各攪拌器翼がガラス流に逆らって動作するように設定される。これは、ガラスメルト容器内に空所が生ずるのを阻止するためである。
【００１０】
ＪＰ１０２６５２２６Ａには、攪拌容器内にガラスメルトの下向き流を発生させる内部攪拌器翼と、攪拌容器内にガラスメルトの上向き流を発生させる外部攪拌器翼とを有する攪拌手段を備えるガラスメルト均質化装置が開示されている。従って、攪拌容器には概して、攪拌器軸の軸方向に攪拌手段の全高を掃引する実質閉フローロールが形成される。このフローロールは攪拌容器の内壁と攪拌器翼の前端の間のエッジギャップ内において上向きに指向し、攪拌域、即ち攪拌手段の回転中心に近接する攪拌容器の内部域内において下向きに指向する。流入口は攪拌容器の下端に近接して位置し、流出口は攪拌容器の上端に位置付けられる。従って、エッジギャップ内のフローロールは流入ガラスメルトを、不均質性が攪拌手段の回転中心に近接する内部攪拌器域に初めに輸送されるところで上方に運ぶ。少なくとも一循環の後初めて、ガラスメルトは攪拌容器から再度出ることができる。だが、攪拌手段自体はある種の純搬送効果を及ぼし、均質化の程度の変化が装置の処理量に例外なく影響するようになっている。
【００１１】
出願人による２００６年１２月２０日出願の２００７年１２月１９日出願の独国特許出願第１０２００６０６０９７２．７号「ガラスメルト均質化方法及び装置」の優先権を主張する出願人による２００７年１２月１７日出願の対応米国特許出願第１１/９５７７２７号「ガラスメルト均質化方法及び装置」及び２００７年１２月１９日出願の対応する日本国特許出願第２００７-３２７１０３号には、図１〜２ｂに付き以下詳細に説明されるガラスメルトの均質化方法及び装置が開示されている。図１において、複数の攪拌器翼１１を有する攪拌器が全体的に円筒状の攪拌容器２に点対称配置に配置されている。攪拌器翼の全てが同一方向、即ち軸方向下向きにガラスメルト３を運ぶようになっている。矢印１２で示すように、攪拌器軸１０と攪拌器翼１１の先端間の内部攪拌域には、流入ガラスメルト３を内部攪拌域１２の軸方向上端からその軸方向下端に向かって運ぶ軸方向運び効果が働いている。従って、上向き向流が矢印で示すようにエッジギャップ１６に引き起こされ、その結果、エッジギャップ１６を通るスメア又は不均質性の通過が下向きにブロックされ、エッジギャップは動的に封止される。
【００１２】
従って、ガラスメルト３内のスメア又は不均質性は内部攪拌域１２に誘引され、そこで攪拌され、ガラスメルトの均質化を生ずる。
【００１３】
だが、この装置の場合には、流入口４から流出口５に向かう一般ガラス流の方向にある種の軸方向運び効果があり、攪拌手段の回転速度の変動から結果として生ずる均質化程度の変化が装置の処理量の変化をも例外なく引き起こしてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来技術でなされた多くの取り組みにも拘らず、ガラスメルトの更に効率的に行える方法及び装置の必要が未だある。特に、本発明は、システムにおける圧力低下及び/又は全処理量に然程影響せずに所定の均質化程度を設定できるガラスメルト均質化方法及び装置を提供しようとするものである。特に、この種の方法及びこの種の装置は、装置の簡単、且つ正確な調整により装置の構成部品の低負荷化を可能にすると共に、低摩耗化又はバブルの低剪断変形速度化を可能にしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従って、本発明は、流入口と流出口を有する攪拌容器に夫々配置され、共通の攪拌器軸に沿って互いに離間して配置される複数の攪拌器翼を有する攪拌手段少なくとも１つを用い、攪拌器翼少なくとも２つが互いに対向して位置付けられるガラスメルトの均質化方法に始まる。
【００１６】
本発明によれば、攪拌手段及び/又は装置は、概して流入口から流出口までの攪拌手段全体による純（net）運び効果が実質的に知覚できないレベルとなるように構成される。従って、本発明によれば、攪拌手段の回転速度が所定の限界内で自由に変更でき、ガラスメルトの均質化程度を、装置の全処理量に然程影響を及ぼさずに、設定することができる。この場合、上記の回転速度範囲は、例えば約１０〜約１００ｒｐｍに達する攪拌手段の通常の回転速度の範囲に対応する。この回転速度範囲の外側では、所定の圧力低下又は所定の純運び効果が存在しても良い。最も特に好ましくは、攪拌手段の純運び効果は所定の回転速度範囲の外側でも略知覚不能のレベルである。従って、ガラスメルトは異なる駆動力による、特に支配的静水圧による、或いは先行及び/又は後続運び手段による均質化装置によって運ばれる。
【００１７】
この場合、攪拌器翼は攪拌器軸から略半径方向に突出し、好ましくは、迎え角（作用角）を形成する、即ち攪拌器軸を直角に交差する面とで鋭角を囲むように配置される平坦な面状構造として形成される。この角度は例えば、約−８９°〜０°又は０°〜８９°の範囲で良く、ここで符号の変化は運び効果の方向の反転を意味する。
【００１８】
攪拌器翼が曲面のものでも良いことは明らかであり、その場合、運びの方向を変える渡り角が変化することもある。
【００１９】
この場合、装置の全体としての略知覚不能な純運び効果は、攪拌器軸に沿った攪拌器翼が、攪拌器軸に沿って互いに離間し、運び効果の対向する少なくとも２区域を発生することの結果として得られる。互いに離間するこれ等区域の運び効果は互いに打ち消し合って、装置は外部から課されるガラスメルト流に運び効果を更に課することがないようにする。
【００２０】
もう１つの実施態様によれば、流入口から流出口まで全体の攪拌手段による運び効果は、特に攪拌手段の上記回転速度範囲内で、全メルト流に基づき±５％未満である。概して、このように残留する運び効果は極めて僅かであって、攪拌手段の回転速度範囲を自由に変えて所定の均質化度を得ることができる。
【００２１】
もう１つの実施態様によれば、攪拌手段の運び効果は、特に攪拌手段の上記回転速度範囲内で、全メルト流に基づき±１％未満である。概して、このように残留する運び効果は極めて僅かであって、攪拌手段の回転速度範囲を自由に変えて所定の均質化度を得ることができる。
【００２２】
もう１つの実施態様によれば、攪拌手段の運び効果が概して、攪拌器翼の迎え角により、攪拌器翼の形状により及び/又は攪拌器軸の円周方向における攪拌器翼の角度位置（攪拌器翼全部を攪拌器軸に沿って螺旋状に配置した場合）により生じるようにする。これ等パラメタを、特に数値シミュレーションによりシミュレート可能なように変えることにより、達成可能な均質化を攪拌手段の所定回転速度範囲で可変に定義することができるが、外部発生ガラスメルト流に運び効果が更に課せられることはない。
【００２３】
この場合、攪拌器翼を異なる角度位置に配置して、攪拌器軸に沿って攪拌器翼の螺旋配置を形成することができる。この螺旋の回転の方向は外部印加全メルト流の方向と同じ又は反対向きとすることができる。概して、攪拌器翼のこの螺旋配置により、攪拌器翼の走る内部攪拌区域をガラスメルト流が直接流れることがなくなる。云い換えれば、螺旋配置からオフセットした攪拌器翼の配置は流入口から流出口に向かう直接経路を概して遮断することができる。これにより、攪拌を殆ど受けないメルト材料の流れの短絡が防止される。
【００２４】
更に、攪拌器翼の螺旋配置は、向きによってはメルト流と同一又は反対方向に働く運び効果をもたらす。翼それ等自体の運び効果との組み合わせで、この効果は純運び効果を中和するのに用いることができる。
【００２５】
もう１つの実施態様によれば、１つ又は複数の攪拌器翼が流入口部に、１つの区域では攪拌器軸に沿い、且つ流入口から流出口に向かう方向に運び効果が形成されるように位置付けられる。この第１の区域における達成可能な運び効果はこの場合、１つ又は複数の攪拌器翼の形状及び/又は迎え角で調整することができる。
【００２６】
もう１つの実施態様によれば、攪拌器翼少なくとも１つが、攪拌器軸に沿い、且つ流入口から流出口に向かう方向に運び効果をもつ流出口部に配置され、この運び効果を攪拌器翼の形状及び/又は迎え角で調整できるようにする。
【００２７】
もう１つの実施態様によりこれら２つの領域に配置されるのは、対向運び効果のある区域を形成する少なくとも１つの攪拌器翼である。種々の区域における運び効果は概して互いに補償し合って、攪拌器手段が概して運び効果を及ぼさないようにする。これは、攪拌器翼の適宜成形及び/又は攪拌器翼の角度位置及び/又は攪拌器翼の適宜迎え角によりもたらすことができる。
【００２８】
もう１つの好適な実施態様によれば、攪拌器翼が概して軸方向及び半径方向の運び効果を及ぼすようにする。半径方向のメルト流は、内部攪拌区域の外側、即ち攪拌容器の内壁と攪拌器翼の先端間のギャップで、内部攪拌域内の対向ガラス流と合流する。このようにして、攪拌手段は概して少なくとも２つのロール状流動域を形成し、それ等の運び効果は流入口から流出口に向かって概して互いに補償し合って、攪拌手段の殆ど知覚不能な純（net）運び効果を生成する。これは、２つ以上のこの種のロール状流動域が形成される場合にもあてはまる。
【００２９】
もう１つの実施態様によれば、概して運び効果により生ずるメルト流が、各攪拌容器の内壁と攪拌器翼間のギャップを、これにガラスメルトが直接流れないように封止する。意外にも、エッジギャップをそのように動的に封止すると、エッジギャップ幅がずっと大きくなるにも拘わらず、ガラスメルト、特に粘性の極めて高いガラスメルトが顕著に均質化することが分かった。従って、本発明によれば、従来可能であったものより、ずっと大きなエッジギャップ幅を用いることができる。本発明によれば、エッジギャップをこのように大きくすることにより、装置の構成部品の負荷を著しく低減することができる。特に、本発明により、材料の摩耗を無視可能な程度まで低減でき、バブルの剪断変形を低くすると共に、同時に装置構成部品のコストを有利に低く抑えることができる。
【００３０】
このようにして、本発明によれば、ガラス不均質性の全てが、転移場所によらず、攪拌器軸と攪拌器翼の端部との間の内部攪拌域に転移し、そこで延伸、チョッピング及び空間再分布により減少する。この場合、本発明方法によれば、攪拌器翼と攪拌容器の内壁間のギャップ幅が比較的大きくなる。このようにして、例えば攪拌容器のライニング材料及び/又は攪拌器翼材料の摩耗、摩耗による腐食又は混入等の、剪断速度が大きいことにより生ずる破壊効果を防止することができる。
【００３１】
もう１つの実施態様によれば、エッジギャップの上記能動的封止は、エッジギャップ内に対向運び効果を有し、流入口に流入するガラスメルトがギャップを通って流出口に向けて流れないようする交互区域を形成することにより達成される。
【００３２】
もう１つの実施態様によれば、攪拌手段の攪拌器翼がメルト容器の流入口の断面の一部に亘って延びるようにする。かくして、流入口に流入するメルト流の断面の所定部分が攪拌器翼で覆われ、流入ガラスメルトが内部攪拌域に直接入らないようにする。その代わり、流入ガラスメルトは入る場所によらず転じて、攪拌手段の上端に向かい、そこで初めて内部攪拌域に流入する。流入ガラスメルトの断面が攪拌器翼で覆われるパーセントは０％上、上限５０％までとすることができる。従来技術とは異なり、攪拌器翼は従って流入口の下縁上にはみ出る。
【００３３】
もう１つの実施態様によれば、攪拌容器が垂直方向、即ち重力の方向に向けられ、流入口が攪拌容器の上端に、流出口がその下端に設けられ、全メルト流を駆動する圧力が実質的に静水圧により生ずるようにして特に有利な均一ガラスメルト流が得られる。この場合、ガラスメルト流は装置を通して連続的に流れるようにして良い。もう１つの実施態様によれば、ガラスメルト流は装置を通して断続的に流れるようにしても良く、これは例えば間欠的補充により得られる。この場合、ガラスメルト流は装置を、概して所定のスループット方向に夫々流れるようにする。
【００３４】
好ましくは、攪拌容器はシリンダーとして形成され、攪拌手段がその中に、それと同軸状に配置される。この場合、攪拌容器の下端が攪拌手段の下端を取り囲むことになる。攪拌容器の下部流出口はこの場合、円錐テーパー状にしても良く、面状で平坦な基部に形成しても良い。好ましくは、攪拌容器の流出口は同心状に配置される。だが、原則として流出口を偏心して配置することも考えられる。
【００３５】
上記パラメタ、特に攪拌器翼の迎え角、攪拌器翼の幾何学的形状、攪拌器軸の円周に沿った攪拌器翼の螺旋配置、攪拌器の回転速度の選択、攪拌手段の径、攪拌器翼の数、攪拌器翼の運び効果等は特にシミュレートでき、ガラスメルト容器の流れ状態の数学的及び/又は物理的シミュレーションの助けで得られ、そのようなシミュレーションに基づいて、要求仕様に応じて均質化の最適度が得られるようにする。物理的シミュレーションとして、特に、比較的縮小した寸法と粘性のモデルシステムを用いることができ、流入する適宜の粘性液体にカラーストリップを導入することにより均質化が可視的検査及び光学的評価ができるようにする。
【００３６】
この場合、複数の攪拌容器を順次、適宜仕方で、直列又は並列に接続することができる。この場合、直連続して接続される攪拌容器を同一レベルに配置し、上流攪拌容器の流出口が斜め立ち上がり線または管を介して下流攪拌容器の流入口に接続されるようにする。或いはまた、直連続して接続される攪拌容器を同一レベルに配置することもできる。この場合も、上流攪拌容器の流出口と下流攪拌容器の流出口の間の連結線又は管は水平に続くようにする。何れの場合にも、全メルト流は好ましくは、全体として装置内の静水圧により駆動される。
【００３７】
一好適な実施態様によれば、攪拌器翼の先端と攪拌容器の内面間のエッジギャップの幅は、攪拌容器の径の３％上〜１３％、好ましくは５％上〜１０％に対応する。従って、本発明によればエッジギャップは比較的広くして良く、本発明によれば望ましくない破壊的効果、例えば攪拌容器及び/又は攪拌手段の壁材料の摩耗又は腐食を回避することができる。
【００３８】
本発明による方法又は本発明による装置を用いるその使用は、表示ガラス、ガラスセラミック、硼珪酸塩ガラス、光学ガラス又はガラス管の製造におけるガラスメルトの均質化に関する。好ましくは、この場合、装置はガラスメルトを放出するガラス供給装置の直前に配置される。この場合、ガラスメルトのための中間バッファーを装置とガラス供給装置間に設ける必要は無い。その代り、装置とガラス供給装置を、径が攪拌容器より大きくても良い管状接続線を介して直接互いに連結する。ガラス供給装置はガラスメルトを排出するノズルでも良く、またガラスメルトを成形するノズル形式のものでも良く、ガラスメルトを、特にＬＣＤディスプレー用のフロートガラス製造内の高温錫メルト上に放出するガラス供給装置でも良く、高温ガラスメルトをガラス管製造内でダナーパイプの外周上に放出するノズルでも良く、ガラスメルトをガラス管製造内で通常のVello方法で放出する環状ギャップでも良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
更なる特徴、利点及び達成されるべき目的が明らかにある添付図面を参照して、且つ例示的に本発明を以下詳細に説明する。
図において、同一参照番号は同一又は実質等価部材又は部材群を示す。
【００４０】
図３において、複数の攪拌器翼２０、２１を有する攪拌器が概して円筒状の攪拌容器２に点対称配置に配置されている。ガラスメルトは攪拌容器２内に収容されている。ガラスメルトは攪拌容器２を通して流入口４から流出口５に向かって連続的又は断続的に流れる。攪拌器の全運び効果は本発明によれば知覚不能または略知覚不能のレベルであり、攪拌装置を流れる全メルト流が外部から、特に静水圧を印加することにより駆動されるようになっている。このため、攪拌容器２は重力の方向に延びるように配置されている。図３によれば、流入口４は攪拌器の上端に配置され、円錐テーパー状基部６が設けられた流出口５は攪拌器の下端に配置される。
【００４１】
図３によれば、上方３つの攪拌器翼２０は流入口４の大部分を覆っている。攪拌器は、好ましくは流入口４の断面の少なくとも５０％を覆い、更に好ましくは流入口４の断面の少なくとも２/３を覆う。図３において、迎え角のため下向きの運び効果を及ぼす攪拌器翼を参照番号２０で示し、迎え角のため上向き運び効果を及ぼす攪拌器翼を参照番号２１で示す。
【００４２】
図４は、図３の攪拌器の攪拌容器２における流れ状態を概略的に示す。この図では、簡単化のため、攪拌器翼２０，２１は単に矩形として概略的に図示され、攪拌器により夫々及ぼされる運び効果は上向き又は下向き矢印で示されている。図４によれば、上方３つの攪拌器翼２０は下向き運び効果を及ぼし、それに隣接する攪拌器翼２１は上向き運び効果を及ぼし、それに隣接する攪拌器翼２０は下向き運び効果を及ぼし、下部攪拌器翼２１は上向き運び効果を及ぼす。図４における下向き矢印及び上向き矢印は内部攪拌域内、即ち回転する攪拌子翼２０、２１の区域における運び効果を示している。攪拌器翼２０、２１と攪拌容器２の内壁間のエッジギャップでは、質量保存及び流れの連続性の理由で向流が生じなければならない。この向流は、上方３つの攪拌器翼２０の区域のエッジギャップでは参照番号２２で示すように上向きであり、それに隣接する攪拌器翼２１の区域のエッジギャップでは参照番号２３で示すように下向きであり、それに隣接する攪拌器翼２０の区域のエッジギャップでは参照番号２２で示すように上向きであり、流出口又は下部攪拌器翼２１の区域のエッジギャップでは参照番号２４で示すように下向きである。参照番号２２〜２４に付随する矢印の各々はエッジギャップ１６内の流れの方向を表している。
【００４３】
流れ２２はエッジギャップ１６で上向きのため、流入口４に流れ込むガラスメルトは上方に運ばれ、攪拌器の上端で内部攪拌域へと流れ込み、この区域では軸方向下向きの運び効果が支配的となる。上向き流２２が流入口４の断面を略完全に覆うため、流入口４に流れ込むガラスメルトはエッジギャップ１６を流出口５に向けて直接通ることはない。対向フローロール（roll）２３と隣接攪拌器翼２１の対向運び効果は、軸方向下向きに運ばれるガラスメルトが流出口５へと直接通過するのを阻止する。その代りに、フローロール２２とフローロール２３との間の渡り区域ではガラスメルトの渦流があって、ガラスメルトの均質化を引き起こす。対応する均質化は、（上から見て）第４攪拌器翼２１と第５攪拌器翼２０間の渡り区域におけるフローロール２３とフローロール２２間の渡り区域と（上から見て）第５攪拌器翼２０と第６攪拌器翼２１間の渡り区域、即ちフローロール２２とフローロール２４間の渡り区域でも生ずる。
【００４４】
フローロール２２〜２４の、エッジギャップで交互に上向及び下向きとなる運び効果はまた、ガラスメルトがエッジギャップを通り流出口５に向かって直接通過するのを阻止する。攪拌器翼２０及び２１の、内部攪拌域で交互する対向運び効果はまた、内部攪拌域のガラスメルトが流出口５に向かって直接通過するのを阻止する。
【００４５】
攪拌容器２内の流れ状態は、攪拌器翼２０、２１の幾何学的形状、それ等の迎え角及び/又は攪拌器軸１０の円周方向の攪拌器翼２０、２１の角度位置により正確に定めることができる。本発明によれば、攪拌器翼２０、２１は攪拌手段の運び効果が概して、例えば約１０〜約１００ｒｐｍとすることができる攪拌手段の所定回転速度範囲内で、知覚不能又は略知覚不能なレベルになるように構成される。従って、攪拌手段の回転速度が変わった場合にも、攪拌容器２によって全メルト流は全く変わらず又は実質的に変わることがない。従って、攪拌器の回転速度を適宜設定することにより、均質化の達成可能な程度が殆ど任意に、攪拌容器２の処理量、即ち攪拌容器２を流れる全メルト流に影響を及ぼすことなく、調整できる。これは、外部からの静水圧の印加又は外部運び手段により引き起こされる。
【００４６】
更なる実施例によれば、攪拌器翼２０、２１全体を、攪拌手段の少なくとも所定の回転速度範囲内で、即ち特に約１０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲内で変化したら、攪拌容器２を通る全処理量又は全メルト流をベースとして、例えば高々±５％、より好ましくは高々±１％まで、攪拌容器２を通る処理量又は全メルト流が変化するように構成することができる。従って、この代替実施態様では、回転速度の変化が結果として、攪拌容器２を通る全処理量、即ち全メルト流の僅かな変化を生じ、適用例によっては、攪拌手段の回転速度の調整による全処理量のある程度の調整を可能にする。
【００４７】
図４から直ちに分かるように、攪拌器翼２０、２１は概して軸方向及び半径方向の運び効果を生ずる。内部攪拌域及びエッジギャップ１６でも、対向運び効果を有する交互域（２２、２３、２４）は攪拌器軸１０に沿って形成される本発明によるものである。
【００４８】
図３から分かるように、この運び効果は特に攪拌器翼２０、２１の迎え角により生ずる。攪拌器翼２０、２１が平らで面状のブレード様構造であれば、迎え角４５°を超えると、作用運び効果が軸方向下向きの流れから軸方向上向きの流れに変化する。攪拌器翼２０，２１が形状及び/又は配置が異なる場合、この渡り域を異なる角度とすることができる。
【００４９】
図５に、攪拌容器２の基部の形状を面状にした装置の更なる実施態様を示す。図３の実施態様と図５の実施態様の両方において、流出部５を攪拌容器２に対して同心状または偏心して配置することができる。
【００５０】
以下、図６ａ〜７ｂを参照して、作用する運び効果に影響を及ぼす可能な構成を説明する。図６ａによれば、攪拌器翼１１の後端が攪拌器軸１０の外周に直接接する一方、攪拌器翼１１の前縁には斜角が形成される。図６ａの右側に縦棒１３で示すように、攪拌器翼１１は平坦、即ち板状部材として形成される。図６ａによれば、攪拌器翼１１は縦方向に互いに食い違い、僅かに重なる。図６ｂによれば、攪拌器翼１１は攪拌器翼１１一個の高さだけ互いに食い違って配置される。
【００５１】
図６cに、円柱状突起１９が攪拌器軸１０からその半径方向に突出し、攪拌器翼１１が円柱状突起１９からその半径方向に突出するようにした更なる実施態様を示す。攪拌器翼１１の後端は攪拌器軸１０の外周に隣接する一方、前端には斜角が形成される。図６ｃの右側に示すのは、攪拌器翼１１の端面への平面図である。攪拌器翼１１の端面１３は平坦であるが、円柱状突起１９の断面が円形であることも分かる。
【００５２】
攪拌器翼１１の前端１７の斜角部は、攪拌器翼１１のコーナー部に過剰の応力がかかるのを阻止している。
【００５３】
図７ａ及び７bには、均質化度を更に良くする好適な攪拌器翼の形状を示されている。図７ａによれば、斜角部１８が攪拌器翼１１の後端にも設けられている。図７ｂによれば、そのような斜角１８を、攪拌器翼１１が円柱状突起１９から半径方向に突出し、円柱状突起自体は攪拌器軸１０から半径方向に突出するようにした実施態様でも設けることができる。
【００５４】
図８に、本発明により回転速度の関数として及ばされる運び効果が概略的に示されている。図８による回転速度範囲は例えば０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍに達しても良いが、これは本発明を限定するものではない。水平曲線は、定圧差を生ずる理想的な非運び攪拌器の挙動に対応する。それと比較して、本発明による攪拌器は差圧が僅かに高くなるが、所定の全回転速度範囲に亘って略一定である。それと比較すると、作用する圧差は回転速度の増大と共に攪拌器翼の殆どが上方に運ぶようにした運び攪拌器に対する上部曲線では増大する一方、攪拌翼の全部が下方に運ぶようにした運び攪拌器に対する下部曲線によれば、圧差は回転速度の増大と共に低下する。云い換えれば、上部及び下部曲線による従来の運び攪拌器では、回転速度が増大するに従い、運び効果の増大又は減少が生じて、回転速度を変えることによる均質化度の変化が攪拌容器２を通る全処理量、即ち全メルト流の変化を引き起こす。それとは対照的に、本発明による攪拌器の場合には（上から２番目の曲線）、回転速度を所望の均質化度の正確な調整のため自由に、少なくとも所定の回転速度範囲内で、処理量又は全メルト流に然程の変化を生ぜずに、変化することができる。
【００５５】
ここで、図８による曲線は、同等のレイノルズ数と比較的粘性の高い液体を用いた同等のシステムにおける物理的シミュレーションにより測定された、実験値（示さず）に基づくことが特に言及されるべきである。
【００５６】
図９は、好適な使用例として、ガラス供給装置３０直前の、本発明による攪拌手段の配置を示す。このガラス供給装置から流出ガラスメルトが回転ダナーパイプ３２の外周上に流出して、この位置から閉ガラスメルト外被を形成し、この閉ガラスメルト外被が除去後（図９の右側に向かって）略一定の外径と一定の壁厚のガラス管となるようにする。図９によれば、ガラス供給装置３０は流出口５の直後に、中間バッファーを介入せずに配置される。これは、本発明により迎え角、幾何学的形状及び/又は攪拌器軸の円周方向上の攪拌器翼の角度位置により得られる攪拌容器２が高度に定処理量のものと仮定している。図９に示すように、ガラスメルトは垂直上方に延びる接続レグ９を通って流入口４に入り、外部静水圧が概して攪拌容器２に働き、ガラスメルトを流出口５に向かって駆動するようにする。
【００５７】
当業者に直ちに明らかなように、本発明の基礎をなす原理は、表示ガラス、特にＬＣＤ、ＯＬＥＤまたはプラズマディスプレー用のガラスペインの製造、ガラスセラミック、硼珪酸塩ガラス、光学ガラス、ガラス管製造内にガラスの製造におけるガラスメルトの均質化に用いることができる。エッジギャップの動的封止により、より大きなギャップ幅を得ることができるので、本発明による材料の摩耗を低減することができる。また、従来技術で除去され、ガラスの品質を損なう粒子は本発明ではもはや生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来技術に係る装置の概略断面図である
【図２（ａ）】従来の攪拌手段を示す。
【図２（ｂ）】図２ａの攪拌手段を図１の攪拌容器内に配置したものを示す。
【図３】本発明の第１の実施態様に係る装置の概略断面図である。
【図４】図３の攪拌手段の攪拌器翼の搬送効果を概略的に示す。
【図５】本発明の別の実施態様に係る装置の概略断面図である。
【図６（ａ）】本発明に係る装置の攪拌器翼の特定形状を示す。
【図６（ｂ）】本発明に係る装置の攪拌器翼の特定形状を示す。
【図６（ｃ）】本発明に係る装置の攪拌器翼の特定形状を示す。
【図７（ａ）】本発明の別の実施態様に係る攪拌器翼の特定設計を示す。
【図７（ｂ）】本発明の別の実施態様に係る攪拌器翼の特定設計を示す。
【図８】理想的な非搬送攪拌器及び従来の攪拌装置と比較した本発明に係る装置の純搬送効果を示す。
【図９】ガラス管製造中に回転するドナーパイプの外周上に均質化されたガラスメルトを放出するガラスフィーダの直前に、図３の攪拌装置を配置したものを示す。
【符号の説明】
【００５９】
１           攪拌装置
２           メルト容器/攪拌容器
３           メルト
４           流入口
５           流出口
６           流出口５の円錐テーパー部
７    攪拌容器２の平台
９    連結脚
１０  攪拌軸
１１  攪拌器翼
１２  搬送効果のある攪拌領域
１３  攪拌器翼１１の端面
１４  回転軸
１５  段
１６  ギャップ/エッジギャップ
１７  攪拌器翼１１の前縁上のべベル部
１８  攪拌器翼１１の後縁上のべベル部
１９  （円柱状）突起
２０  下方搬送攪拌器翼
２１  上方搬送攪拌器翼
２２  エッジギャップ１６内上向きフローロール
２３  エッジギャップ１６内下向きフローロール
２４  流出口５の領域内の重畳フローロール
３０  ガラスフィーダ
３１  流出ガラスメルトフロー
３２  ダナーパイプ
３３  ダナーパイプ３２上のガラスメルト外被
３４  一定直径の除去ガラス管への渡りの延伸バルブ/領域
【図１】
0005352145.tif 000002
【図２（ａ）】
0005352145.tif 000003
【図２（ｂ）】
0005352145.tif 000004
【図３】
0005352145.tif 000005
【図４】
0005352145.tif 000006
【図５】
0005352145.tif 000007
【図６（ａ）】
0005352145.tif 000008
【図６（ｂ）】
0005352145.tif 000009
【図６（ｃ）】
0005352145.tif 000010
【図７（ａ）】
0005352145.tif 000011
【図７（ｂ）】
0005352145.tif 000012
【図８】
0005352145.tif 000013
【図９】
0005352145.tif 000014