高温溶融物の撹拌装置

【目的】高温溶融物の流路の左右側壁の浸食を防ぎ、気泡の発生を抑制しつつ高温溶融物の均質化が図られる撹拌装置を提供する。
【構成】高温溶融物Ｍを撹拌するための撹拌ユニット１１を、流路１２の中心線に対して左右対称に偶数対配置し、撹拌ユニット１１の撹拌羽根１４の外周端と左右側壁１２ａ，１２ｂとの隙間ｓを、左右側壁１２ａ，１２ｂ間の距離Ｗの０．０４〜０．１倍とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流路の左右側壁内を流れる溶融ガラスの如き高温溶融物を、均質化し、気泡の発生を抑制すべく、撹拌する高温溶融物の撹拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融ガラスの如き高温溶融物の撹拌のため、撹拌ユニットを流路の左右中心線に対して左右対称に偶数対配置して、左右に隣接する撹拌ユニットの撹拌羽根が互いに大略噛み合い状態で回転するようにした粘性体の混合装置は、特開昭５９−１３０５２４号として知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記撹拌ユニット１は図６(a) に平面図で、図６図(b) に図６(a) のＸ矢視図で示すように、撹拌羽根２の回転接線方向Ａに対して回転方向前方から回転方向後方に向かって上向きに傾斜する作用面２ａと、下向きに傾斜する作用面２ｂとをもつ傾斜状で、作用面２ａと撹拌ユニット１の回転軸３との交角αを４５°としている。撹拌羽根２は、図(b) のようにＸ矢視（正面視) で、端面形状が平行四辺形となっている。
【０００４】上記混合装置では、高温溶融物の流路４の左右側壁４ａ，４ａと撹拌羽根２の外周端２ｂとの隙間ｔを、１．２７〜２．５４ｃｍとしている。しかし、この隙間ｔは狭すぎるため、左右側壁４ａ，４ａを構成している煉瓦が高温溶融物の流れにより浸食されて、浸食された煉瓦の成分が高温溶融物内に混入し、高温溶融物から製造されたガラス製品の品質が劣化したり、攪拌による波立ちが大きくて気泡が混入し易いため、気泡混入による不良品発生率が高くなるという問題点があった。
【０００５】また、撹拌羽根２の交角αが４５°程度では、高温溶融物を上方又は下方へポンピングする作用が効果的に得られず、高温溶融物への気泡の巻き込みを十分に防止できないという問題点があった。
【０００６】したがって、本発明の目的は、上記粘性体の混合装置のこれらの問題を解決して、流路の左右側壁である煉瓦の浸食を防止してガラス製品の品質を向上させると共に、気泡の混入を防止しながら高温溶融物の均質化が十分に図られるようにした、高温溶融物の撹拌装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の高温溶融物の撹拌装置は、流路の左右側壁内を流れる高温溶融物を撹拌するための撹拌ユニットを、上記流路の左右中心線に対して左右対称に偶数対配置して、左右に隣接する撹拌ユニットの撹拌羽根が互いに大略噛み合い状態で回転する高温溶融物の撹拌装置において、左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間の距離の０．０４〜０．１倍としたことを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、流路の左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間距離の０．０４倍以上としたので、左右側壁の浸食が抑えられ、ガラス製品の品質に悪影響を及ぼすことが防止されると共に、攪拌による波立ちを小さくして気泡混入を防止することができる。また、流路の左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間距離の０．１倍以下としたので、高温溶融物中の異質素地の通り抜けを防止して、十分な撹拌による均質化を維持することができる。
【０００９】本発明の好ましい態様によれば、撹拌羽根は、回転接線方向における断面形状が回転方向前方から回転方向後方に向かって上向きに傾斜する作用面をもつ楔形をなしている。撹拌羽根を、上向きに傾斜する作用面をもつ楔形とすることにより、上向き傾斜の作用面により高温溶融物を上方へポンピングする作用が得られ、楔形により撹拌羽根の背面での渦流が少なくなるので、攪拌力を向上させると共に、気泡発生を減少させることができる。
【００１０】本発明の更に好ましい態様によれば、撹拌羽根は、その作用面と撹拌ユニットの回転軸との交角を５５〜８０°に形成されている。撹拌羽根の作用面と撹拌ユニットの回転軸との交角を５５〜８０°とすることにより、上向きにポンピングする作用がより向上し、十分な撹拌による均質化が図られる。
【００１１】本発明の更に好ましい態様によれば、攪拌羽根は、左右側壁間の距離の４０％以下の直径を有するものとされる。攪拌羽根の大きさを上記の範囲に限定することにより、攪拌による波立ちを小さくして気泡をより少なくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜５には、本発明による高温溶融物の撹拌装置の一実施形態が示されている。図１は同撹拌装置の撹拌ユニットが流路に配置された状態の正面図、図２は同撹拌装置の撹拌ユニットが流路に配置された状態の平面図、図３は同攪拌装置の攪拌羽根を示し、同図（ａ）は図２におけるＸ−Ｘ矢示図、同図（ｂ）は拡大平面図、図４は同攪拌装置の全体を示す正面図、図５は同攪拌装置の駆動機構を示す一部切欠き正面図である。
【００１３】高温溶融物Ｍは、左右側壁１２ａ、１２ｂ、底壁１２ｃで囲まれた流路１２内を、図１では紙面表面から裏面方向に、図２では矢線Ｆ方向に、流れる。
【００１４】回転軸１３には、羽根ユニット１４Ｕが、上下方向に等間隔で複数段（図示例では４段) 設けられている。各羽根ユニット１４Ｕは、放射状に伸びるように取付けられた複数枚（図示例では４枚) の撹拌羽根１４からなる。図２に示すように、上下に隣接する羽根ユニット１４Ｕは、撹拌羽根１４の回転軸１３に対する取付位相を、互いに４５°だけずらせている。
【００１５】回転軸１３に羽根ユニット１４Ｕを取付けてなる撹拌ユニット１１は、図１の上記流路１２の左右中心線Ｃに対して左右対称に偶数対（図示例では４対) を配置して、左右に隣接する撹拌ユニット１１の撹拌羽根１４は、互いに逆方向に、大略噛み合い状態で回転するようになっている。ここで大略噛み合い状態で回転するとは、左右に隣接する攪拌ユニット１１の攪拌羽根１４どうしが、回転方向における位相をずらして互いの先端が干渉しないようにかつ相手方の羽根と羽根の間に入り込んだ状態で回転することを意味する。偶数対の撹拌ユニット１１が上記のように大略噛み合い状態で回転することによって、撹拌羽根１４，１４間の高温溶融物Ｍのすり抜けが効果的に防止される。
【００１６】また、各回転軸１３に羽根ユニット１４Ｕを上下に複数段設置したことにより流路１２の深さに対処させ、上下方向で隣接する羽根ユニット１４Ｕの撹拌羽根１４の上記取付位相のずらし配置により、流路１２の深さ方向各位置における攪拌作用の均一性を維持している。
【００１７】図５に示すように、回転軸１３には、互いに噛み合う駆動ギヤ１６が取付けてあり、一つの回転軸１３( 図示例では左位の回転軸１３) に従動スプロケット１７が取付けられ、モータ１８の電機支軸に取付けた駆動スプロケット１９と従動スプロケット１７とに駆動チエン２０を掛け回している。
【００１８】図３（ａ）に示すように、撹拌羽根１４は、回転接線方向Ａにおける断面形状が回転方向前方から回転方向後方に向かって上向きに傾斜する作用面１４ａをもち、下面１４ｂは大略水平状で、作用面１４ａと下面１４ｂとの間は後面１４ｃで接続されている。このように、撹拌羽根１４は、作用面１４ａと下面１４ｂとにより楔形に形成されている。
【００１９】撹拌羽根１４の回転方向は、作用面１４ａが撹拌羽根１４の回転接線方向Ａに対して前方側となるように設定されているので、作用面１４ａにより矢線Ｕで模型的に示す上向きのポンピングが、高温溶融物Ｍに作用する。この場合、作用面１４ａと撹拌ユニット１１の回転軸１３の軸芯とのなす交角φが、５５〜８０°とされるのが好ましい。それによって、上記ポンピング作用とそれによる攪拌作用をより効果的に得ることができる。上記交角φが上記範囲よりも大きくても小さくても、攪拌力が低下する。
【００２０】なお、前述したように、左右に隣接する撹拌ユニット１１の撹拌羽根１４は、互いに逆方向に回転するが、いずれも作用面１４ａが撹拌羽根１４の回転接線方向Ａに対して前方側となるように設定されているので、同一の上向きのポンピングが、高温溶融物Ｍに作用することになる。
【００２１】本発明の最大の特徴は、流路１２の左右側壁１２ａ，１２ｂと撹拌羽根１４の外周端との隙間ｓを、左右側壁１２ａ，１２ｂ間の距離Ｗの０．０４〜０．１倍としたことにある。隙間ｓが上記範囲よりも狭いと、左右側壁４ａ，４ａを構成している煉瓦が高温溶融物Ｍの流れＦと攪拌により浸食されて、浸食された煉瓦の成分が高温溶融物Ｍ内に混入し、高温溶融物Ｍにて製造されたガラス等の製品の品質が劣化し、そのうえ、攪拌による波立ちが大きくて気泡が混入し易くなる。逆に隙間ｓが上記範囲よりも広いときは、撹拌羽根１４外周端と左右側壁１２ａ，１２ｂと間での高温溶融物Ｍの通り抜け量が増加して、撹拌羽根１４による撹拌作用が低下し、高温溶融物の均質性が低下する。
【００２２】また、攪拌羽根１４の直径Ｌは、左右側壁１２ａ，１２ｂ間の距離Ｗの４０％以下となるようにすることが好ましい。攪拌羽根１４の直径Ｌが上記よりも大きいと、波立ちにより泡が混入しやすくなる。更に、隣接する攪拌ユニット１１どうしの攪拌羽根１４のオーバラップＯＬは、攪拌羽根１４の直径Ｌの２０％前後とすることが好ましい。
【００２３】したがって、この攪拌装置によれば、溶融ガラス等の高温溶融物Ｍが流路１２を通って攪拌装置を通り抜けようとするときに、回転する攪拌羽根１４の作用面１４ａによって上向きのポンピング作用を付与し、それによって高温溶融物Ｍを効果的に攪拌し、均質化することができる。
【００２４】この場合、流路１２の左右側壁１２ａ，１２ｂと撹拌羽根１４の外周端との隙間ｓを、左右側壁１２ａ，１２ｂ間の距離Ｗの０．０４〜０．１倍としたことにより、攪拌作用を弱めることなく、波立ちを抑えて泡の混入を防止し、かつ、左右側壁１２ａ，１２ｂの浸食を低減することができる。
【００２５】また、攪拌羽根１４の形状を前述したような楔形とし、作用面１４ａと撹拌ユニット１１の回転軸１３の軸芯とのなす交角φが、５５〜８０°としたことにより、攪拌作用を高めつつ、波立ちによる泡の混入を少なくすることができる。
【００２６】その結果、十分に均質化され、泡の混入の少ない高品質の溶融ガラス等の高温溶融物Ｍを得ることができ、該高温溶融物から製造されるガラス製品等の品質や歩留りを向上させることができる。
【００２７】
【実施例】実施例１、比較例１、２、３図１〜５に示した攪拌装置と同じ構造の１／４の大きさのモデルを作製し、透明な水槽で形成した流路に設置すると共に、溶融ガラスと同様な流動特性を有するポリブテンの液を流して、攪拌作用に関する模擬試験を行った。
【００２８】すなわち、上記流路にポリブテンの液を流すと共に、攪拌装置のモデルの上流側からトレーサ液（インク）を滴下して、流路の表層、中層、底層における攪拌効果を見た。なお、評価は、◎…１００％攪拌し、攪拌後のトレーサ筋なし、○…１００％攪拌するが、攪拌後のトレーサ筋あり、△…一部すり抜け、×…１００％すり抜けという基準で行った。
【００２９】なお、サンプルとして、流路１２の左右側壁１２ａ，１２ｂと撹拌羽根１４の外周端との隙間ｓを、左右側壁１２ａ，１２ｂ間の距離Ｗの0.05倍としたもの（実施例１）、羽根の形状を断面楔形ではなく、図６R>６（ｂ）に示すような断面平行四辺形とし、上記隙間ｓを上記距離Ｗの0.05倍としたもの（比較例１）、羽根の形状を断面平行四辺形とし、上記隙間ｓを上記距離Ｗの0.02倍としたもの（比較例２）、羽根の形状を断面平行四辺形とし、上記隙間ｓを上記距離Ｗの0.12倍としたもの（比較例３）の４種類のものを作製し、それぞれ試験した。この結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】実施例２、比較例４図１〜５に示した本発明による攪拌装置を用いて溶融ガラスを処理し、ブラウン管を製造した（実施例２）。一方、図６に示した従来の攪拌装置を用いて同様にブラウン管を製造した（比較例４）。そして、両者の泡混入による不良品発生率を測定したところ、実施例２の不良品発生率は、比較例４の半分に減少することができた。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、流路の左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間距離の０．０４倍以上としたので、左右側壁の浸食が抑えられ、ガラス製品の品質に悪影響を及ぼすことが防止されると共に、攪拌による波立ちを小さくして気泡混入を防止することができる。また、流路の左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間距離の０．１倍以下としたので、高温溶融物の通り抜けを防止して、十分な撹拌による均質化を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による撹拌装置の撹拌ユニットが流路に配置された状態の正面図である。
【図２】同撹拌装置の撹拌ユニットが流路に配置された状態の平面図である。
【図３】同攪拌装置の攪拌羽根を示し、（ａ）は図２におけるＸ−Ｘ矢示図、（ｂ）は拡大平面図である。
【図４】同攪拌装置の全体を示す正面図である。
【図５】同攪拌装置の駆動機構を示す一部切欠き正面図である。
【図６】従来の撹拌装置の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ矢視図である。
【符号の説明】
１１撹拌ユニット
１２流路
１２ａ，１２ｂ左右側壁
１３回転軸
１４撹拌羽根
１４ａ作用面
Ｍ高温溶融物
Ｗ幅（距離）
φ 交角

【特許請求の範囲】
【請求項１】流路の左右側壁内を流れる高温溶融物を撹拌するための撹拌ユニットを、上記流路の左右中心線に対して左右対称に偶数対配置して、左右に隣接する撹拌ユニットの撹拌羽根が互いに大略噛み合い状態で回転する高温溶融物の撹拌装置において、左右側壁と撹拌羽根の外周端との隙間を、左右側壁間の距離の０．０４〜０．１倍としたことを特徴とする高温溶融物の撹拌装置。
【請求項２】撹拌羽根は、回転接線方向における断面形状が回転方向前方から回転方向後方に向かって上向きに傾斜する作用面をもつ楔形である請求項１の高温溶融物の撹拌装置。
【請求項３】撹拌羽根は、その作用面と撹拌ユニットの回転軸との交角を５５〜８０°に形成されている請求項１又は２記載の高温溶融物の撹拌装置。
【請求項４】攪拌羽根は、左右側壁間の距離の４０％以下の直径を有するものである請求項１〜３のいずれか１つに記載の高温溶融物の攪拌装置。

【図１】