(57)【要約】【課題】例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、十分に撹拌して均質化を行うことが可能な溶融ガラス用スターラーを提供する。【解決手段】主軸１１１と、主軸１１１に直交して固設された複数段の棒状翼１１２・１１２・・・と、を有する溶融ガラス用スターラー１０１であって、互いに隣接する任意の２本の棒状翼１１２・１１２は、主軸１１１の軸方向から見て、数式１を満たす単位位相角度Δθをもって互いに交差するように配置される。（数式１）Δθ＝（Δｈ／ｄ）×θ（但し、Δｈは互いに隣接する棒状翼１１２・１１２間の主軸１１１の軸方向における単位軸間距離、ｄは棒状翼１１２の全長、θは主軸１１１の軸方向における軸間距離が全長ｄとなる２本の棒状翼１１２・１１２間の基準位相角度であって５０°以上且つ１７０°以下である。）。【選択図】図１
2017119599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と、
該主軸に直交して固設された複数段の棒状翼と、
を有する溶融ガラス用スターラーであって、
互いに隣接する任意の２本の前記棒状翼は、
前記主軸の軸方向から見て、
数式１を満たす単位位相角度Δθをもって互いに交差するように配置される、
ことを特徴とする溶融ガラス用スターラー。
（数式１）
Δθ＝（Δｈ／ｄ）×θ
（但し、Δｈは互いに隣接する棒状翼間の前記主軸の軸方向における単位軸間距離、ｄは棒状翼の全長、θは前記主軸の軸方向における軸間距離が前記全長ｄとなる２本の棒状翼間の基準位相角度であって５０°以上且つ１７０°以下である。）
【請求項２】
前記数式１において、
前記基準位相角度θは、前記主軸の軸方向における軸間距離が前記全長ｄとなる２本の棒状翼間の位相角度であって７０°以上且つ１５０°以下である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の溶融ガラス用スターラー。
【請求項３】
前記棒状翼は、前記主軸に対して貫通させた状態にて固着される、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶融ガラス用スターラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスを撹拌して均質化するための溶融ガラス用スターラーの技術に関し、より詳しくは、複数の棒状翼を備える溶融ガラス用スターラーの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガラス製品の製造工程においては、調整・混合されたガラス原料を溶融し、溶融されたガラス（溶融ガラス）を撹拌することによってその成分の均質化を行った後、成形をしてガラス製品としている。
ここで、不均質欠陥（脈理）や泡などのない高品質なガラス製品を得るためには、溶融ガラスを撹拌して均質化を十分に行うことが重要である。
特に、ディスプレイ用板ガラス、ガラス繊維、医療用ガラス、または光学部品用ガラスなどのガラス製品においては高度な品質が要求されることから、高品質な溶融ガラスを長期間に亘って安定して供給することが重要である。
そこで、このような溶融ガラスの成分の均質化を目的とする撹拌装置として、従来より様々な構成からなるものが提案されてきた。
例えば、撹拌装置に備えられるスターラーは、溶融ガラスと直接接触する重要な構成部品であるが、当該スターラーの撹拌翼の形状においては、クランク型、螺旋型、プロペラ型、またはヘリカルリボン型などの形状、あるいはこれらを組合せた形状、さらにはこれらの形状を著しく変形させて複数個を回転軸に取付けたものなどが提案されてきた。
【０００３】
ところで、溶融ガラスを撹拌する場合、溶融ガラスの成分の均質化を高めるためにはより強く撹拌する必要があり、スターラーの撹拌翼の数を増やしたり、形状を大きくしたり、またはスターラーの撹拌回転数を上げるなどの対策が施されていた。
しかしながら、このような対策では、スターラーに加わるトルクが増大するため、当該スターラーの変形や破損などを引き起こす要因となっていた。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するための技術が、例えば「特許文献１」によって開示されている。
即ち、「特許文献１」においては、スターラーシャフトと、前記スターラーシャフトを貫通して固着された複数段の棒状の撹拌翼（スターラーブレイド。以下、「棒状翼」と記載する）とからなるガラス製造用のスターラーであって、前記棒状翼は、白金または白金合金をマトリックスとして金属酸化物が分散する強化白金または強化白金合金からなる平板の対向する二辺をシーム溶接してなる円筒と、前記円筒の両端に全周溶接された同材料からなる円板とからなる中空の円柱体であり、前記棒状翼は、前記シーム溶接による溶接線が前記スターラーシャフトの中心軸と交差するように前記スターラーシャフトに貫通し、且つその端部の軌跡が螺旋状となるように固着され、さらに、前記棒状翼は、前記スターラーシャフトとの固着部分の断面組織において、固着による熱影響を受けていない分散組織を示す芯層を有することを特徴とする、ガラス製造用のスターラーに係る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４８４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記「特許文献１」におけるガラス製造用のスターラーによれば、自身の変形や破損などを引き起こすことなく、常に溶融ガラスを強く撹拌することが可能であるとも思われる。
しかしながら、前記「特許文献１」においては、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスを撹拌する場合、スターラーの変形や破損が起こり難い低回転速度の撹拌条件では、十分な撹拌が実施できない場合があった。
【０００７】
本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、十分に撹拌して均質化を行うことが可能な溶融ガラス用スターラーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、本発明に係る溶融ガラス用スターラーは、主軸と、該主軸に直交して固設された複数段の棒状翼と、を有する溶融ガラス用スターラーであって、互いに隣接する任意の２本の前記棒状翼は、前記主軸の軸方向から見て、数式１を満たす単位位相角度Δθをもって互いに交差するように配置されることを特徴とする。
（数式１）
Δθ＝（Δｈ／ｄ）×θ
（但し、Δｈは互いに隣接する棒状翼間の前記主軸の軸方向における単位軸間距離、ｄは棒状翼の全長、θは前記主軸の軸方向における軸間距離が前記全長ｄとなる２本の棒状翼間の基準位相角度であって５０°以上且つ１７０°以下である。）
なお隣接する棒状翼の全長が等しくない場合は、当該２本の棒状翼の平均値をｄとする。
【００１０】
このような構成からなる本発明の溶融ガラス用スターラーによれば、本発明者が見出した、最も効果的に溶融ガラスの撹拌が行える５０°以上且つ１７０°以下の基準位相角度θに基づき求められた、単位位相角度Δθをもって構成されることから、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、十分に撹拌して均質化を行うことが可能であり、高品質な溶融ガラスを長期間に亘って安定して供給することができる。
【００１１】
また、本発明に係る溶融ガラス用スターラーにおいては、前記数式１において、前記基準位相角度θは、前記主軸の軸方向における軸間距離が前記全長ｄとなる２本の棒状翼間の位相角度であって７０°以上且つ１５０°以下であることが好ましい。
【００１２】
このような構成を有することにより、本発明の溶融ガラス用スターラーによれば、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、より十分に撹拌して均質化を行うことが可能であり、高品質な溶融ガラスを長期間に亘って安定して供給することができる。
【００１３】
また、本発明に係る溶融ガラス用スターラーにおいて、前記棒状翼は、前記主軸に対して貫通させた状態にて固着されることが好ましい。
【００１４】
このような構成を有することにより、本発明の溶融ガラス用スターラーによれば、主軸と棒状翼との接合部の強度を十分に確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係る溶融ガラス用スターラーによれば、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、十分に撹拌して均質化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る溶融ガラス用スターラーにおいて、基準位相角度と単位位相角度との関係を説明するためのモデル図であって、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図。
【図２】本発明の第一実施形態に係る溶融ガラス用スターラーの全体的な構成を示した図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその平面図。
【図３】本発明の第二実施形態に係る溶融ガラス用スターラーの全体的な構成を示した図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図。
【図４】同じく、第二実施形態に係る溶融ガラス用スターラーの全体的な構成を示した図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は図３（ｂ）の矢印Ａの方向から見た断面図であって、最下端側に位置する棒状翼２１２Ｆおよび当該棒状翼２１２Ｆと隣接する棒状翼２１２Ｂを除いた断面平面図、（ｃ）は図３（ｂ）の矢印Ｂの方向から見た断面平面図。
【図５】本発明の第三実施形態に係る溶融ガラス用スターラーの全体的な構成を示した図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその平面図。
【図６】本発明の第四実施形態に係る溶融ガラス用スターラーの全体的な構成を示した斜視図。
【図７】本実施形態における溶融ガラス用スターラーの有効性を検証するための数値解析を行う際に想定されたモデルの構成を示した概念図。
【図８】本実施形態における溶融ガラス用スターラーの有効性を検証するための数値解析の結果を示した図であって、三種類の棒状翼の全長毎に溶融ガラスの移動量と、単位位相角度との関係を各々示したグラフ。
【図９】同じく溶融ガラス用スターラーの有効性を検証するための数値解析の結果を示した図であって、三種類の棒状翼の本数毎に溶融ガラスの移動量と、単位位相角度との関係を各々示したグラフ。
【図１０】本実施形態における溶融ガラス用スターラーの有効性を検証するための模型実験を行う際に構築された実験モデルの構成を示した正面断面図。
【図１１】本実施形態における溶融ガラス用スターラーの有効性を検証するための模型実験の結果を示した図であって、三種類の棒状翼の本数毎に溶融ガラスの荷重変化の対比と、単位位相角度との関係を各々示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を具現化するための実施形態について、図１乃至図１１を用いて説明する。
【００１８】
［概要］
先ず、本発明を具現化する溶融ガラス用スターラー（以下、単に「スターラー」と記載する）１の概要について、図１を用いて説明する。
【００１９】
本実施形態におけるスターラー１は、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても撹拌可能な、撹拌装置に備えられる構成部品の一つであって、撹拌される溶融ガラスに対して直接接触する重要な構成部品である。
【００２０】
ここで、高粘度の溶融ガラスを撹拌するためのスターラーとしては、従来から、主軸と、当該主軸を貫通して固着される複数段の棒状翼からなる撹拌体を組み合わせた構成のものが提案されている。
しかしながら、このような構成からなるスターラーであっても、５００［Ｐａ・ｓ］以上もの高粘度の溶融ガラスを撹拌する場合、スターラーの変形や破損が起こり難い低回転速度の撹拌条件では、十分な撹拌が実施できない場合があった。
【００２１】
ところで、一般的に、スターラーが有する回転エネルギーは、「溶融ガラスを回転させる際に使用されるエネルギー」および「溶融ガラスを混合する際に使用されるエネルギー」に分解することが可能であり、スターラーの外形形状を最適な形状とすることによって「溶融ガラスを混合する際に使用されるエネルギー」の割合を高くすることができれば、変形や破損などを引き起こすことのない撹拌条件下において溶融ガラスの撹拌を行った際に、最も効果的に溶融ガラスの均質化を図ることが可能となる。
【００２２】
以上のような考えに基づき、本発明者は、図１（ａ）に示すような複数の棒状翼１２・１２・・・を有する溶融ガラス用スターラー１について、外形形状に関する詳細な検討を行いつつ、棒状翼１２の取付角度差（位相角度）を種々変更して鋭意研究を行った結果、棒状翼１２の全長ｄと同等の軸間距離Ｌを有して離間する２本の棒状翼１２・１２（例えば、図１における棒状翼１２Ａおよび棒状翼１２Ｃ）間の位相角度（以下、「基準位相角度」と記載する）θが５０［°］以上且つ１７０［°］以下に相当する範囲において、最も効果的に溶融ガラスの撹拌が行えることを見出し、本発明をするに至った。
【００２３】
具体的には、図１（ｂ）に示すように、スターラー１において、主軸１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼１２・１２（例えば、図１における棒状翼１２Ａおよび棒状翼１２Ｂ）間の位相角度（以下、「単位位相角度」と記載する）をΔθとすると、当該単位位相角度Δθは、以下の数式（１）によって決定される。
即ち、単位位相角度Δθは、
Δθ＝（Δｈ／ｄ）×θ・・・（１）
で決定される。
但し、図１（ａ）に示すように、Δｈは主軸１１の軸方向に隣接する棒状翼１２Ａおよび棒状翼１２Ｂの間の軸間距離（以下、「単位軸間距離」と記載する）を表す。
また、ｄは棒状翼１２の全長を表す。
さらに、図１（ｂ）に示すように、θは、棒状翼１２Ａと、棒状翼１２Ａの全長ｄと同等の軸間距離Ｌを有して離間する仮想の棒状翼１２Ｃとの間の基準位相角度を表し、５０°以上且つ１７０°以下の範囲内にて設定される。
【００２４】
なお、例えば、隣接する棒状翼１２Ａおよび棒状翼１２Ｂの全長が互いに等しくない場合は、当該２本の棒状翼１２Ａ・１２Ｂの平均値をもって、全長ｄを規定することとなる。
【００２５】
［スターラー１０１（第一実施形態）］
次に、第一実施形態におけるスターラー１０１の構成について、図２を用いて説明する。
本実施形態のスターラー１０１は、図２（ａ）に示すように、主に主軸１１１、および複数の棒状翼１１２・１１２・・・などにより構成される。
【００２６】
主軸１１１は円筒形状の部材からなり、その外周面には複数の貫通孔１１１ａ・１１１ａ・・・が穿孔される。
前記複数の貫通孔１１１ａ・１１１ａ・・・は、主軸１１１の軸心に対して直交方向に形成されるとともに、軸方向に向かって等間隔、且つ隣接する貫通孔１１１ａ・１１１ａ毎に互いの軸心が等角度の位相差を有する螺旋状に配置される。
【００２７】
そして、これらの貫通孔１１１ａ・１１１ａ・・・を介して、後述する複数の棒状翼１１２・１１２・・・が各々貫設される。
【００２８】
なお、主軸１１１の構成材料としては、棒状翼１１２と同等、即ち後述する白金または白金合金を用いるが、前述の「特許文献１」で示される強化白金または強化白金合金を用いるのがより好ましい。
【００２９】
次に、棒状翼１１２について説明する。
棒状翼１１２は、例えば中空の円柱構造を有して構成される。
具体的には、棒状翼１１２は、白金または白金合金からなる平板部材を捲回して対向する二辺をシーム溶接することにより形成される円筒部１１２ａ、および円筒部１１２ａと同等の材料からなり円筒部１１２ａの両端において全周溶接により固着される円板部１１２ｂ・１１２ｂにより構成される。
【００３０】
なお、棒状翼１１２の構成については、本実施形態のものに限定されることはなく、例えば、中実の丸棒部材などを用いてもよい。
但し、中空の円柱構造を用いる方が、材料コストや重量の低減を図ることができ、より好ましい。
【００３１】
このような構成からなる複数の棒状翼１１２・１１２・・・は、貫通孔１１１ａ・１１１ａ・・・を介して主軸１１１に直交方向に貫通され、その長手方向中央部にて主軸１１１の外周面に固着される。
その結果、複数の棒状翼１１２・１１２・・・は、主軸１１１と直交するとともに、当該主軸１１１の軸方向に沿って等間隔、且つ軸方向に互いに隣接する２本の棒状翼１１２・１１２毎に等角度の位相差を有することから、端部の軌跡が螺旋状となるようにして配置される。
【００３２】
なお、棒状翼１１２の構成については、本実施形態のものに限定されることはなく、例えば、１本の棒状翼１１２の代わりとして、互いに同軸上に配置される２本の棒状翼１１２・１１２を一組として、主軸１１１に固着させることとしてもよい。
【００３３】
ここで、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、本実施形態においては、主軸１１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼１１２・１１２（例えば、図２における棒状翼１１２Ａおよび棒状翼１１２Ｂ）間の単位位相角度をΔθａとすると、前述した数式（１）に基づき、以下の数式（２）によって単位位相角度Δθａを決定することとしている。
即ち、単位位相角度Δθａは、
Δθａ＝（Δｈａ／ｄａ）×θａ・・・（２）
で決定される。
但し、図２（ｂ）に示すように、Δｈａは主軸１１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼１１２・１１２（例えば、棒状翼１１２Ａおよび棒状翼１１２Ｂ）間の単位軸間距離を表す。
また、ｄａは棒状翼１１２の全長を表す。なお本実施形態では、棒状翼１１２の全長ｄａが撹拌体全長（互いに最も離間した棒状翼１１２・１１２間の軸間距離）Ｌａと一致している。
さらに、図２（ｃ）に示すように、θａは主軸１１１の軸方向に沿って螺旋状に配置される複数の棒状翼１１２・１１２・・・において、棒状翼１１２Ａの全長ｄａと同等の軸間距離を有して棒状翼１１２Ａから離間する仮想の棒状翼との間の基準位相角度であるが、本実施形態においては、撹拌体全長Ｌａが棒状翼１１２Ａの全長ｄａと一致するので、棒状翼１１２Ａおよび棒状翼１１２Ｃ間の位相角度が基準位相角度と一致する。
【００３４】
なお、本実施形態において、基準位相角度θａは、５０［°］以上且つ１７０［°］以下となるように設定されることが好ましく、７０［°］以上且つ１５０［°］以下となるように設定されることがより好ましい。
【００３５】
また、単位位相角度Δθａは、本実施形態に示すような、互いに隣接する全ての棒状翼１１２・１１２・・・に対して、一方向、且つ等角度にて設定されることに限定されず、例えば、後述する第二実施形態や第三実施形態に示すように、互いに隣接するそれぞれの任意の２本の棒状翼１１２・１１２・・・に対して、各々相違する構成であってもよい。
【００３６】
なお、本実施形態における「固着」とは、主軸１１１と棒状翼１１２との接合部（棒状翼１１２の付け根箇所）において、少なくとも両部材間の間隙を封止する程度の溶接状態（即ち、溶接による熱影響部が棒状翼１１２の厚み全体に亘って形成されるのではなく、略表面のみに形成された状態）を意味する。
このような溶接状態であっても、主軸１１１と棒状翼１１２との接合部の強度は十分に確保されることとなり、溶融ガラスの侵食を排除することも可能である。
【００３７】
なお、各棒状翼１１２の全長については、主軸１１１の直径の１５０［％］〜４００［％］とすることが好ましく、比較的自由に設定することが可能である。
【００３８】
以上のような構成からなるスターラー１０１は、図２（ａ）に示すように、主軸１１１の軸方向を上下方向としつつ、複数の棒状翼１１２・１１２・・・が主軸１１１の下端側に位置するようにして配設される。
また、主軸１１１の上端部には、図示せぬ駆動機構部が連結されており、当該駆動機構部によって、スターラー１０１は、主軸１１１の軸心を中心にして回転駆動するよう構成されている。
【００３９】
そして、撹拌装置を用いて、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスを撹拌する場合、スターラー１０１は、溶融ガラス内に埋没され、前記駆動機構部によって回転駆動される。
【００４０】
その結果、溶融ガラス内においては、例えば螺旋形状の板状翼によって生み出される対流状態と近似する流れ（以下、「溶融ガラス流」と記載する）が、複数の棒状翼１１２・１１２・・・を介して発生する。
より具体的には、前記溶融ガラス流は、底部に位置する溶融ガラスを上面へと一旦巻上げた後、例えば溶融ガラス槽の壁面に沿って下方に流れる渦巻流として発生する。
【００４１】
このような溶融ガラス流を発生させることにより、本実施形態におけるスターラー１０１によれば、溶融ガラスを溶融ガラス槽の下から上へ、そしてまた下へと流動させることができるため、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスであっても、非常に良好な撹拌状態を実現することができる。
【００４２】
また、本実施形態におけるスターラー１０１によれば、複数の棒状翼１１２・１１２・・・を、所定の角度で端部の軌跡が螺旋状となるように配置することにより、例えば９０度で棒状翼を配置したスターラーに比べて、高い撹拌状態を実現できる。
これは、高粘度の溶融ガラス内においては、互いに隣接する棒状翼１１２・１１２間を溶融ガラスが通過する際に、部分的に溶融ガラスが上方へ移動することによる。
【００４３】
ここで、溶融ガラスが通過する箇所においては、溶融ガラス流が剪断されて、前述した渦巻流とは相違する方向の流れが創出されるものと考えられる。
そして、このような溶融ガラス流の極所的な剪断により、低負荷、且つ効果的な撹拌状態が実現されるものと考えられる。
【００４４】
［スターラー２０１（第二実施形態）］
次に、第二実施形態におけるスターラー２０１の構成について、図３および図４を用いて説明する。
本実施形態のスターラー２０１は、第一実施形態のスターラー１０１と略同等な構成を有する一方、後述するように、単位軸間距離Δｈｂを変更することなく、任意の位置における単位位相角度Δθｂが変更されている点について、第一実施形態のスターラー１０１と相違する。
よって、以下の説明においては、主に第一実施形態におけるスターラー１０１との相違点について記載し、当該スターラー１０１との同等な構成について記載は省略する。
【００４５】
スターラー２０１は、図３（ａ）に示すように、主に主軸２１１、および複数の棒状翼２１２・２１２・・・などにより構成される。
複数の棒状翼２１２・２１２・・・は、貫通孔２１１ａ・２１１ａ・・・を介して主軸２１１に直交方向に貫通され、その長手方向中央部にて主軸２１１の外周面に内に各々貫通しつつ固着される。
その結果、複数の棒状翼２１２・２１２・・・は、主軸２１１と直交するとともに、当該主軸２１１の軸方向に沿って等間隔、且つ軸方向に隣接する２本の棒状翼２１２・２１２毎に位相差を有することから、端部の軌跡が螺旋状となるようにして配置される。
【００４６】
ところで、本実施形態においては、例えば総数７本の棒状翼２１２・２１２・・・に対して、上から４本の棒状翼２１２・２１２・２１２・２１２と、下から３本の棒状翼２１２・２１２・２１２との間において、基準位相角度θｂが相違するように構成されている。
【００４７】
即ち、図３（ｂ）および図４に示すように、本実施形態においては、主軸２１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼２１２・２１２間の単位位相角度をΔθｂとすると、前述した数式（１）に基づき、以下の数式（３）によって単位位相角度Δθｂを決定することとしている。
即ち、単位位相角度Δθｂは、
Δθｂ＝（Δｈｂ／ｄｂ）×θｂ・・・（３）
で決定される。
但し、図３（ｂ）に示すように、Δｈｂは主軸２１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼２１２・２１２間の単位軸間距離を表す。
また、ｄｂは棒状翼２１２の全長を表す。
【００４８】
そして、本実施形態におけるスターラー２０１においては、単位軸間距離Δｈｂを変更することなく、二種類の単位位相角度、即ちΔθｂ１とΔθｂ２を用いており、任意の位置における単位位相角度Δθｂが、他の位置における単位位相角度Δθｂと相違するように構成されている。
つまり、本実施形態においては、任意の位置において、基準位相角度θｂを変更させた構成となっている。
【００４９】
具体的には、例えば図４（ｃ）に示すように、主軸２１１の軸方向の最下端側より３本目に位置する棒状翼２１２Ａ、および当該棒状翼２１２Ａの下方側に隣接する棒状翼２１２Ｂの間の単位位相角度Δθｂ１は、基準位相角度θｂ１に基づき、数式（３）によって求められる（Δθｂ１＝（Δｈｂ／ｄｂ）×θｂ１）。
この際、基準位相角度θｂ１は、図３（ｂ）に示すように、棒状翼２１２Ａ、および当該棒状翼２１２Ａに対して下方側に全長ｄｂ当たりの軸間距離だけ離れて位置する仮想棒状翼２１２Ｃの間の基準位相角度として示すことができる。
【００５０】
一方、例えば図４（ｂ）に示すように、棒状翼２１２Ａ、および当該棒状翼２１２Ａの上方側に隣接する棒状翼２１２Ｄの間の単位位相角度Δθｂ２は、基準位相角度θｂ２に基づき、数式（３）によって求められる（Δθｂ２＝（Δｈｂ／ｄｂ）×θｂ２）。
この際、基準位相角度θｂ２は、図３（ｂ）に示すように、棒状翼２１２Ａ、および当該棒状翼２１２Ａに対して上方側に全長ｄｂ当たりの軸間距離だけ離れて位置する仮想棒状翼２１２Ｅの間の基準位相角度として示すことができる。
【００５１】
そして、これらの基準位相角度θｂ１およびθｂ２は、互いに相違するように設定されていることから、図４（ａ）に示すように、単位位相角度Δθｂ１およびΔθｂ２についても互いに相違することとなる。
【００５２】
このように、本実施形態においては、上から４本の棒状翼２１２・２１２・２１２・２１２と、下から３本の棒状翼２１２・２１２・２１２との間において、基準位相角度θｂ（θｂ１、θｂ２）が相違するように構成されており、当該基準位相角度θｂは撹拌体全長（最下端側の棒状翼２１２Ｆと最上端側の棒状翼２１２Ｇとの間の軸間距離）Ｌｂとは関係なく示すことができる。
【００５３】
なお、本実施形態において、基準位相角度θｂ１、θｂ２は、５０［°］以上且つ１７０［°］以下となるように設定されることが好ましく、７０［°］以上且つ１５０［°］以下となるように設定されることがより好ましい。
【００５４】
このように、本実施形態におけるスターラー２０１は、第一実施形態のスターラー１０１と異なり、単位軸間距離Δｈｂを変更することなく、任意の位置における単位位相角度Δθｂ（例えばΔθｂ１）が、他の位置における単位位相角度Δθｂ（例えばΔθｂ２）と相違するように構成されている。
【００５５】
このような構成からなるスターラー２０１であっても、第一実施形態のスターラー１０１と同様に、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスに対して、非常に良好な撹拌状態を実現することができる。
【００５６】
［スターラー３０１（第三実施形態）］
次に、第三実施形態におけるスターラー３０１の構成について、図５を用いて説明する。
本実施形態のスターラー３０１は、第一実施形態のスターラー１０１と略同等な構成を有する一方、基準位相角度θｃを変更することなく任意の位置における単位軸間距離Δｈｃを変更することによって、単位位相角度Δθｃが変更されている点について、第一実施形態のスターラー１０１と相違する。
よって、以下の説明においては、主に第一実施形態におけるスターラー１０１との相違点について記載し、当該スターラー１０１との同等な構成についての記載は省略する。
【００５７】
スターラー３０１は、図５（ａ）に示すように、主に主軸３１１、および複数の棒状翼３１２・３１２・・・などにより構成される。
複数の棒状翼３１２・３１２・・・は、貫通孔３１１ａ・３１１ａ・・・を介して主軸３１１に直交方向に貫通され、その長手方向中央部にて主軸３１１の外周面に内に各々貫通しつつ固着される。
その結果、複数の棒状翼３１２・３１２・・・は、主軸３１１と直交するとともに、当該主軸３１１の軸方向に沿って等間隔、且つ軸方向に隣接する２本の棒状翼３１２・３１２毎に位相差を有することから、端部の軌跡が螺旋状となるようにして配置される。
【００５８】
ここで、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、本実施形態においては、主軸３１１の軸方向に隣接する２本の棒状翼３１２・３１２間の単位位相角度をΔθｃとすると、前述した数式（１）に基づき、以下の数式（４）によって単位位相角度Δθｃを決定することとしている。
即ち、単位位相角度Δθｃは、
Δθｃ＝（Δｈｃ／ｄｃ）×θｃ・・・（４）
で決定される。
但し、図５（ｂ）に示すように、Δｈｃは主軸３１１の軸方向に隣接する任意の２本の棒状翼３１２・３１２間の単位軸間距離を表す。
また、ｄｃは棒状翼３１２の全長を表す。
さらに、θｃは第二実施形態で示した場合と同様に、主軸３１１の軸方向に沿って螺旋状に配置される複数の棒状翼３１２・３１２・・・において、全長ｄｃの軸間距離を有して離間された２本の棒状翼３１２・３１２間の基準位相角度をもって表すが、図示は省略する。
【００５９】
そして、本実施形態におけるスターラー３０１においては、基準位相角度θｃを変更することなく単位軸間距離Δｈｃを変更することによって、任意の位置における単位位相角度Δθｃが、他の位置における単位位相角度Δθｃと相違するように構成されている。
つまり、本実施形態においては、任意の位置において、単位軸間距離Δｈｃを変更させた構成となっている。
【００６０】
具体的には、図５（ｃ）に示すように、例えば、撹拌体全長（最下端側の棒状翼３１２Ａと最上端側の棒状翼３１２Ｆとの間の軸間距離）Ｌｃからなる複数の棒状翼３１２・３１２・・・において、主軸３１１の軸方向の最下端側に位置する棒状翼３１２（図５における棒状翼３１２Ａ）、および当該棒状翼３１２Ａと隣接する棒状翼３１２（図５における棒状翼３１２Ｂ）の間の単位位相角度Δθｃ１は、基準位相角度θｃに基づき、数式（４）によって求められる（Δθｃ１＝（Δｈｃ１／ｄｃ）×θｃ）。
なお、これら２本の棒状翼３１２Ａおよび棒状翼３１２Ｂ間の単位軸間距離はΔｈｃ１である。
【００６１】
また、例えば、棒状翼３１２Ｂと上方側に隣接する棒状翼２１２（図５における棒状翼３１２Ｃ）、および当該棒状翼３１２Ｃと上方側に隣接する棒状翼３１２（図５における棒状翼３１２Ｄ）の間の単位位相角度Δθｃ２は、基準位相角度θｃに基づき、数式（４）によって求められる（Δθｃ２＝（Δｈｃ２／ｄｃ）×θｃ）。
なお、これら２本の棒状翼３１２Ｃおよび棒状翼３１２Ｄ間の単位軸間距離はΔｈｃ２である。
【００６２】
さらに、例えば、棒状翼３１２Ｄ、および当該棒状翼３１２Ｄと上方側に隣接する棒状翼３１２（図５における棒状翼３１２Ｅ）の間の単位位相角度Δθｃ３は、基準位相角度θｃに基づき、数式（４）によって求められる（Δθｃ３＝（Δｈｃ３／ｄｃ）×θｃ）。
なお、これら２本の棒状翼３１２Ｄおよび棒状翼３１２Ｅ間の単位軸間距離はΔｈｃ３である。
【００６３】
そして、これらの単位軸間距離Δｈｃ１、Δｈｃ２、およびΔｈｃ３は、各々相違するように設定されていることから、単位位相角度Δθｃ１、Δθｃ２、およびΔθｃ３についても互いに相違することとなる。
【００６４】
なお、本実施形態において、基準位相角度θｃは、５０［°］以上且つ１７０［°］以下となるように設定されることが好ましく、７０［°］以上且つ１５０［°］以下となるように設定されることがより好ましい。
【００６５】
このように、本実施形態におけるスターラー３０１は、第一実施形態のスターラー１０１と異なり、基準位相角度θｃを変更することなく単位軸間距離Δｈｃを変更することによって、任意の位置における単位位相角度Δθｃ（例えばΔθｃ１）が、他の位置における単位位相角度Δθｃ（例えばΔθｃ２やΔθｃ３）と相違するように構成されている。
【００６６】
このような構成からなるスターラー３０１であっても、第一実施形態のスターラー１０１と同様に、例えば５００［Ｐａ・ｓ］以上の高粘度の溶融ガラスに対して、非常に良好な撹拌状態を実現することができる。
【００６７】
［スターラー４０１（第四実施形態）］〈応用〉
次に、第四実施形態におけるスターラー４０１の構成について、図６を用いて説明する。
本発明においては、上下方向に連続して配置される少なくとも３本の棒状翼４１２・４１２・・・が、Δθ＝（Δｈ／ｄ）×θ（５０°≦θ≦１７０°）の関係を満たせばよい。
この応用例を図６に示す。
【００６８】
図６に示すスターラー４０１は、７本の棒状翼４１１・４１１・・・の下から３本目と４本目の間の単位位相角度Δθ、即ち当該単位位相角度Δθを求めるための基準位相角度θが１７０°より大きくなっているが、これは棒状翼４１１を３本持つ本発明の第一撹拌体４５０と、棒状翼４６０を４本持つ本発明の第二撹拌体４６０を上下に組み合わせたものと見ることができる。
【００６９】
なお、棒状翼４１１の全長ｄについては、すべて一致する必要は無く、２本の棒状翼４１１・４１１が成す単位位相角度Δθを計算するために使用する全長ｄは、２本の棒状翼４１１・４１１の全長ｄの平均を使用すれば良い。
【００７０】
［検証実験（数値解析）］
次に、本発明を具現化するスターラーの撹拌効果を確認するために、本発明者が行った数値解析による検証実験について、図７乃至図９を用いて説明する。
【００７１】
先ず始めに、本発明者は、数値解析による検証実験を行うための前提条件として、以下に示す仮想条件を設定した。
即ち、図７に示すように、スターラー５０１を用いて溶融ガラスＧを撹拌する場合を想定し、当該スターラー５０１の構成を種々変更することによって、溶融ガラスＧの撹拌状態がどのように変化するのか、検証することとした。
【００７２】
なお、溶融ガラスＧの温度および粘度については、各々１３００［℃］および５７０［Ｐａ・ｓ］に設定することとした。
また、スターラー５０１の基本構成としては、前述した第一実施形態のものを採用することとした。
即ち、スターラー５０１は、複数の棒状翼５１２・５１２・・・が主軸５１１と直交するとともに、主軸５１１の軸方向に沿って等間隔、且つ軸方向に隣接する２本の棒状翼５１２・５１２毎に等角度の位相差を有することから、端部の軌跡が螺旋状となるように、複数の棒状翼５１２・５１２・・・が配置された構成に設定することとした。
【００７３】
このような「前提条件」に基づき、スターラー５０１において、前述した基準位相角度を変更させた場合における溶融ガラスＧの撹拌状態の変化について、市販のシミュレーションソフトウエア（アンシス・ジャパン（株）製：ＦＬＵＥＮＴ）を用いて数値解析することとした。
【００７４】
具体的には、第一の条件として、複数の棒状翼５１２・５１２・・・の本数について７本配置するよう規定するとともに、各々の棒状翼５１２の全長が、１０［ｃｍ］、１１［ｃｍ］、または１２［ｃｍ］の三通りの場合に分けて数値解析を行うこととした。
【００７５】
このような条件下において得られた解析結果を、図８によって示す。
図８は、スターラー５０１の棒状翼の全長が、１０［ｃｍ］、１１［ｃｍ］、または１２［ｃｍ］である場合において、縦軸にガラス移動量（単位［ｋｇ／ｓ］）を表し、横軸に基準位相角度（単位［°］）を表すこととして、これら両者の関係を表したグラフである。
【００７６】
ここで、縦軸に示されるガラス移動量とは、溶融ガラスＧの撹拌状態を数値的に示すためのものであって、例えば、スターラー５０１の撹拌によって、下から上へと流動される溶融ガラスＧの流量によって表される。
また、横軸に示される基準位相角度とは、スターラー５０１における基準位相角度である。
【００７７】
本図に示すように、スターラー５０１の棒状翼の全長が、１０［ｃｍ］、１１［ｃｍ］、または１２［ｃｍ］の何れの場合においても、基準位相角度が５０［°］以上且つ１７０［°］以下、より詳細には、７０［°］以上且つ１５０［°］以下の範囲であれば、０．０５［ｋｇ/ｓ］以上のガラス移動量を維持することができるため、スターラー５０１によって、効果的に溶融ガラスＧの撹拌が行えることが分かる。
また、スターラー５０１の棒状翼５１２の長さが、１０［ｃｍ］、１１［ｃｍ］、または１２［ｃｍ］の何れの場合であっても、基準位相角度が９０［°］以上且つ１１０［°］以下の範囲である場合、ガラス移動量はピーク（最大値）となるため、スターラー５０１によって、より効果的に溶融ガラスＧの撹拌が行えることが分かる。
【００７８】
次に、第二の条件として、各々の棒状翼５１２の全長を１１［ｃｍ］に規定するとともに、その本数が、５本、６本、または７本の三通りの場合に分けて数値解析を行うこととした。
【００７９】
このような条件下において得られた解析結果を、図９によって示す。
図９は、スターラー５０１における棒状翼５１２・５１２・・・の本数が、５本、６本、または７本である場合において、縦軸にガラス移動量（単位［ｋｇ／ｓ］）を表し、横軸に基準位相角度（単位［°］）を表すこととして、これら両者の関係を表したグラフである。
【００８０】
ここで、縦軸に示されるガラス移動量とは、溶融ガラスＧの撹拌状態を数値的に示すためのものであって、例えば、スターラー５０１の撹拌によって、下から上へと流動される溶融ガラスＧの流量によって表される。
また、横軸に示される基準位相角度とは、スターラー５０１における基準位相角度である。
【００８１】
本図に示すように、スターラー５０１における棒状翼５１２・５１２・・・の本数が、５本、６本、または７本の何れの場合においても、基準位相角度が５０［°］以上且つ１７０［°］以下、より詳細には、７０［°］以上且つ１５０［°］以下の範囲であれば、０．０５［ｋｇ/ｓ］以上のガラス移動量を維持することができるため、スターラー５０１によって、効果的に溶融ガラスＧの撹拌が行えることが分かる。
また、スターラー５０１における棒状翼５１２・５１２・・・の本数が、５本、６本、または７本の何れの場合であっても、基準位相角度が９０［°］以上且つ１１０［°］以下の範囲である場合、ガラス移動量はピーク（最大値）となるため、スターラー５０１によって、より効果的に溶融ガラスＧの撹拌が行えることが分かる。
【００８２】
［検証実験（模型実験）］
次に、本発明を具現化するスターラーの撹拌効果を確認するために、本発明者が行った模型による検証実験について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００８３】
先ず始めに、本発明者等は、模型による検証実験を行うために、以下に示すシミュレーション模型を構築した。
即ち、図１０に示すように、実物の凡そ１／２の縮尺からなるスターラー６０１、ガラス撹拌槽に相当する槽６５１、および溶融ガラスに相当する粘性流体Ｑを用意し、槽６５１内に貯溜された流体Ｑをスターラー６０１によって撹拌することとした。
【００８４】
なお、流体Ｑの粘度については、溶融ガラスの粘度である約５７０［Ｐａ・ｓ］に相当する模型粘度を設定することとした。
また、スターラー６０１の基本構成としては、前述した第一実施形態のものを採用することとした。
即ち、スターラー６０１は、複数の棒状翼６１２・６１２・・・が主軸６１１と直交するとともに、主軸６１１の軸方向に沿って等間隔、且つ軸方向に隣接する２本の棒状翼６１２・６１２毎に等角度の位相差を有することから、端部の軌跡が螺旋状となるように、複数の棒状翼６１２・６１２・・・が配置された構成に設定することとした。
【００８５】
このような「前提条件」に基づき、スターラー６０１において、前述した基準位相角度を変化させた場合における流体Ｑの撹拌状態の変化を、槽６５１（および流体Ｑ）の荷重の変化として把握し、市販の電子天秤６５２を用いて測定することとした。
【００８６】
具体的には、各々の棒状翼６１２の全長を１１［ｃｍ］に相当する模型寸法にするとともに、その本数が、５本、６本、または７本の三通りの場合に分けて、槽６５１（および流体Ｑ）の荷重変化を測定することとした。
【００８７】
このような条件下において得られた解析結果を、図１１によって示す。
図１１は、スターラー６０１における棒状翼６１２・６１２・・・の本数が、５本、６本、または７本である場合において、縦軸に荷重変化の対比を表し、横軸に基準位相角度（単位［°］）を表すこととして、これら両者の関係を表したグラフである。
【００８８】
ここで、縦軸に示される荷重変化の対比とは、例えば、棒状翼６１２の本数が６本であり、且つ基準位相角度が１１０［°］である場合のスターラー６０１によって流体Ｑを撹拌した場合に測定された荷重を基準とし、当該荷重との比較によって求められる割合である。
また、横軸に示される基準位相角度とは、スターラー６０１における基準位相角度である。
【００８９】
本図に示すように、スターラー６０１における棒状翼６１２・６１２・・・の本数が、５本、６本、または７本の何れの場合においても、基準位相角度が５０［°］以上且つ１７０［°］以下、より詳細には、７０［°］以上且つ１５０［°］以下の範囲であれば、荷重変化の対比を０．５以上で維持することができるため、スターラー６０１によって、効果的に流体Ｑの撹拌が行えることが分かる。
また、スターラー６０１における棒状翼６１２・６１２・・・の本数が、５本、６本、または７本の何れの場合であっても、基準位相角度が９０［°］以上且つ１１０［°］以下の範囲である場合、荷重変化の対比はピーク（最大値）となるため、スターラー６０１によって、より効果的に流体Ｑの撹拌が行えることが分かる。
【符号の説明】
【００９０】
１    溶融ガラス用スターラー
１１    主軸
１２    棒状翼
１０１    溶融ガラス用スターラー
１１１    主軸
１１２    棒状翼
２０１    溶融ガラス用スターラー
２１１    主軸
２１２        棒状翼
ｄａ    棒状翼の全長（第一実施形態）
Ｌａ    撹拌体全長（第一実施形態）
Δθａ    単位位相角度（第一実施形態）
Δｈａ    単位軸間距離（第一実施形態）
θａ    基準位相角度（第一実施形態）
ｄｂ    棒状翼の全長（第二実施形態）
Ｌｂ    撹拌体全長（第二実施形態）
Δθｂ１    単位位相角度（第二実施形態）
Δθｂ２    単位位相角度（第二実施形態）
Δｈｂ    単位軸間距離（第二実施形態）
θｂ１    基準位相角度（第二実施形態）
θｂ２    基準位相角度（第二実施形態）
ｄｃ    棒状翼の全長（第三実施形態）
Ｌｃ    撹拌体全長（第三実施形態）
Δθｃ１    単位位相角度（第三実施形態）
Δθｃ２    単位位相角度（第三実施形態）
Δθｃ３    単位位相角度（第三実施形態）
Δｈｃ１    単位軸間距離（第三実施形態）
Δｈｃ２    単位軸間距離（第三実施形態）
Δｈｃ３    単位軸間距離（第三実施形態）
θｃ    基準位相角度（第三実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017119599.tif 000009
【図８】
2017119599.tif 000010
【図９】
2017119599.tif 000011
【図１０】
2017119599.tif 000012
【図１１】
2017119599.tif 000013