JPS6140604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融ガラスを均質化するための撹拌装
置に関し、特に原料投入と溶融ガラスの取り出し
を連続的に行なう光学ガラスの連続溶融工程に適
した撹拌装置に関する。

一般に、溶融ガラス中に耐熱材料でできた回転
体を浸漬して回転させることによつてガラスを強
制撹拌し均質化することが行なわれている。

上記のような溶融ガラスの回転撹拌装置（以下
本文中ではスターラーと記す）として光学ガラス
溶解の分野ではクランク型，板羽根型，スクリユ
ー羽根型などが知られており、いずれも容器中に
単位量のガラス原料を投入して十分溶解均質化さ
せた後、全量取り出して再び原料を投入するいわ
ゆる溶融ではそれなりの均質化効果を発揮する。
しかしながら容器中に原料を投入しつつ溶融ガラ
スを連続的に取り出す連続式ガラス溶融において
は上記従来構造のものでは均質化効果が十分でな
く脈理とよばれる不均質ガラス部分がしばしば発
生するという間題があつた。

一方、スターラーは1000℃以上の高温の溶融が
ガラス中に長期間浸漬した状態で使用するので材
質としては白金など極めて高価な耐蝕材料に限定
され、このため構造をあまり複雑化することは強
度上の間題、価格の間題、操作・保守の間題など
から好ましくない。

本発明の目的は、上述の間題点を解決し、比較
的単純な構造でしかも連続溶融においても優れた
均質化効果を発揮する溶融ガラスのスターラーを
提供することにある。

本発明のスターラーは、回転軸の円周方向に間
隔をおいて円周方向に傾斜させた羽根を設け、こ
のような傾斜羽根を前記軸の長手方向に間隔をお
いて複数段設けるとともに隣接する各根の傾斜角
を互いに逆向きとし、また羽根の先端縁を羽根の
中心線に対して傾斜させるとともに同一段の羽根
のうち少なくとも一枚は上側縁が長辺、下側縁が
短辺となるように傾斜を付け、同一段での残りの
少なくとも一枚は上側縁が短辺、下側縁が長辺と
なるように傾斜を与えて構成される。

上記の構造によれば各段の傾斜羽根の回転に伴
ない発生する溶融ガラス流が隣接する段の間では
互いに上下対象の逆向きとなるため、溶融ガラス
中に回転羽根の各段に対応した撹拌域が分離生成
され、各撹拌域の中では溶融ガラスが対流しつつ
停滞し、対流を繰り返す間に溶融ガラスの一部が
順次少量ずつより下層の撹拌域に移動するという
現象を示す。

このため容器の上方から連続的に原料を投入し
つつこの容器の底部流出口から溶融ガラスを連続
的に取り出す連続式の光学ガラス溶融装置に本発
明のスターラーを使用した場合でも未撹拌ガラス
の一部が撹拌不十分のまま流出口に到るといつた
ことがなく、脈理のない高品質の光学ガラスを得
ることができ、光フアイバーの製造などに有用で
ある。

また、本発明の撹拌装置は、羽根の先端縁の傾
斜を同一段内で互いに変えているので、回転する
羽根の先端輪郭に沿つた各部分が溶融ガラス中で
異なる軌跡を通ることになるので、羽根先端部で
の気泡停滞を防止することができる。

以下本発明を図面に示して実施例につき詳細に
説明する。

第１図において１は溶融ガラス２を収納するル
ツボであり、上方の側壁部に設けた投入口３を通
してガラス原料が投入され底部に設けた流出口４
から溶融ガラスが連続的に取り出されて例えば、
屈折率勾配型の光フアイバーを製造するための素
材ガラス繊維５に成形される。

上記のルツボ１内の溶融ガラス２中に本発明に
係るスターラー６が垂直に浸漬してあり、このス
ターラー６は第２図ないし第４図に詳細構造を示
すように図外の駆動装置で回転される回転軸７に
傾斜した回転羽根群８……を一体的に設けて構成
されている。

回転羽根８は回転軸７の円周方向に等間隔をお
いて複数枚、図示例では120度の位相角で三枚取
り付けてあり、軸７の円周方向に向けて表裏面が
水平面に対し一定角θだけ傾斜させてある。

そして上記のように回転軸７の軸線に垂直な１
つの平面上に配置した三枚の回転羽根８……を一
段として回転軸７の長手方向に間隔をおいて複数
段、図示例では上段Ａ，中段Ｂ，下段Ｃの三段に
設けてある。

また、隣接する各段ＡとＢ，ＢとＣの間では、
回転羽根８の傾斜の向きを互いに逆向きとしてあ
る。すなわち、図示例では軸７は上から見て時計
廻りに回転し、上段Ａの回転羽根８Ａは進行方向
に向つて上り公配の傾斜面、中段回転羽根８Ｂ
は、進行方向に下り勾配、下段回転羽根８Ｃは進
行方向に上り勾配の傾斜面としてある。

また、全ての回転羽根８Ａ…，８Ｂ…，８Ｃ…
の先端縁９は羽根の中心線に対して直角ではなく
傾斜させてなるとともに同一段の三枚の羽根のう
ちの少なくとも一枚は上側縁２１が長辺、下側縁
２２が短辺となるように傾斜を付け、残りの少な
くとも一枚は逆に上側縁が短辺、下側縁が長辺と
なるように上記の傾斜を与えてある。

これにより三枚の羽根のうちの二枚は先端が溶
融ガラス中で異なる軌跡を通ることになるので羽
根先端部での気泡停滞を防止することができる。

なお、回転軸７は下端に向けて先細りのわずか
なテーパを与えてあり、回転軸７，羽根８は第４
図に示すように例えば一様厚みの白金板を曲げ加
工して内部を空洞にしてそれぞれ成形し、両者を
接合して羽根８の接合部の軸側壁に空気抜き孔１
０を設けておく。

上記構造のスターラー６を溶融ガラス２中で、
回転させると上段の回転羽根８Ａの進行経路上及
び上下近傍にある溶融ガラスは押し下げられ一
方、中段回転羽根８Ｂの近傍にある溶融ガラスは
押し上げられ、これら両ガラス流が衝突した後、
上段側のガラスは上昇するとともに中段のガラス
流は下降する。

一方、下段回転羽根８Ｃの回転経路上にある溶
融ガラスは羽根８Ｃで押し下げられて下降し、ル
ツボ底壁に衝突した後、上昇して上記の中段から
下降してくるガラス流と衝突し、これにより中段
のガラス流は再び上昇する。

以上のようにして回転羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃの
各位置に対応してそれぞれ独立に溶融ガラスが対
流する撹拌領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃが生成される。

このため回転羽根の先端縁とルツボ側壁との間
隙部に在る溶融ガラスあるいは未溶解物もこの間
隙を通つて直接流出口４に至るということもな
く、上記の各撹拌領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃで対流し
つつ十分に撹拌され均質化される。

実際に、上記構造の摸型ルツボ１を透明材料で
構成し、この中に粘弾性特性が溶融ガラスと近似
している実験液を満たすとともに一定量を追加し
つつ底部流出口から等量を流出させ、この中に上
記構造のスターラーを浸漬して回転させつつ少量
の着色剤を実験液に滴下して実験液流の挙動を観
察したところ、前述のように分離独立して対流す
る撹拌領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃが観察され、これら
領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ間に明瞭な境界が認められ
た。

一方、比較例として冒頭に述べた従来構造のク
ランク棒型，スクリユー羽根型のスターラーにつ
いて上述と同様の摸型実験を行なつたところ、回
転羽根先端縁とルツボ側壁との間にルツボ上方か
ら見て回転軸を中心とするリング状に明瞭な着色
筋が発生してこれがしばしば流出口へ至るのが観
祭された。このような筋は実際の溶融ガラスでは
屈折率等の光学的特生が異質である脈理とよばれ
る欠陥として製品ガラス中に持ち来たされる。

本発明を実施する場合に、各回転羽根の傾斜角
θはあまり小さくすると十分な撹拌効果が得られ
ず、またあまり大きくすると溶融ガラス中に巻き
込み泡を発生しやすくなるのでθは15度ないし45
度の範囲内とするのが望ましい。

また、１段当りの回転羽根数は特に制限はない
が、あまり多くすると構造が複雑化するので三枚
あるいは四枚程度にするのがよい。

回転羽根の設置段数は二段であつても特に支障
はないが十分な撹拌効果を得るために三段以上と
するのが望ましい。

また、最下段に位置する回転羽根の傾斜の向き
についても特に制限はないが、回転進行方向に対
して勾配とした場合と下り勾配とした場合では溶
融ガラスの挙動が若干異なる。

すなわち前者の羽根構造と回転方向の組み合せ
では中央付近の溶融ガラスが下降しルツボ底壁に
衝突した後、側壁に沿つて上昇する。

後者の組み合せでは羽根の上方からルツボ側壁
へ向つたものが流出口へと向う。

そして両者を比較した場合、主として均質化の
点から前者の方が望ましい。

本発明の溶融ガラス撹拌装置は図示のような光
学ガラスの溶融ルツボに限らず、例えばガラス板
製造タンク窯あるいは一般のガラス繊維の溶融装
置にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撹拌装置を設置した溶融ガラ
スルツボの縦断面図、第２図は同撹拌装置の詳細
を示す一部破断側面図、第３図は同平面図、第４
図は撹拌装置の構造を示す要部断面図である。 １……ルツボ、２……溶融ガラス、３……原料
投入口、４……流出口、６……スターラー、７…
…回転軸、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ……回転羽根、θ…
…傾斜角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸の円周方向に間隔をおいて円周方向に
   面を傾斜させた羽根を設け、このような傾斜羽根
   を前記軸の長手方向に間隔をおいて複数段設ける
   とともに隣接する各段の羽根の傾斜角を互いに逆
   向きとし、また羽根の先端縁９を羽根の中心線に
   対して傾斜させるとともに同一段の羽根のうち少
   なくとも一枚は上側縁２１が長辺、下側縁２２が
   短辺となるように傾斜を付け、同一段での残りの
   少なくとも一枚は上側縁が短辺、下側縁が長辺と
   なるように傾斜を与えてあることを特徴とする溶
   融ガラス撹拌装置。