WO2014181732A1 - 溶融ガラス攪拌装置 - Google Patents

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WO2014181732A1
WO2014181732A1 PCT/JP2014/061911 JP2014061911W WO2014181732A1 WO 2014181732 A1 WO2014181732 A1 WO 2014181732A1 JP 2014061911 W JP2014061911 W JP 2014061911W WO 2014181732 A1 WO2014181732 A1 WO 2014181732A1
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molten glass
stirring
glass
blade
central axis
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PCT/JP2014/061911
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Inventor
元之 広瀬
Original Assignee
旭硝子株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/18Stirring devices; Homogenisation
    • C03B5/187Stirring devices; Homogenisation with moving elements
    • C03B5/1875Stirring devices; Homogenisation with moving elements of the screw or pump-action type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/07Stirrers characterised by their mounting on the shaft
    • B01F27/072Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis
    • B01F27/0724Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis directly mounted on the rotating axis
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    • B01F27/112Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • B01F27/1121Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades pin-shaped
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    • B01F27/116Stirrers shaped as cylinders, balls or rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/13Openwork frame or cage stirrers not provided for in other groups of this subclass
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    • B01F27/05Stirrers
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    • B01F27/19Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/50Pipe mixers, i.e. mixers wherein the materials to be mixed flow continuously through pipes, e.g. column mixers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00Stirring devices for molten material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0083Means for stirring the charge

Definitions

  • the present invention stirs molten glass in a molten glass conveying tube for conveying molten glass, particularly in a molten glass conveying tube having a high molten glass conveying amount, such as a plate glass manufacturing apparatus for a large flat panel display (FPD).
  • the present invention relates to a molten glass stirring device.
  • a stirring device is attached to a molten glass conveying tube for conveying the molten glass to stir the molten glass.
  • the homogeneity of the molten glass greatly affects the transparency and thickness of the produced glass.
  • the stirrer is generally composed of a stirrer having a central axis serving as a center of rotation and a stirring blade attached around the central axis.
  • the phenomenon that the molten glass slips through the agitator, so-called “slip-through” is prevented.
  • the molten glass before being stirred by the stirrer contains a lot of so-called “heterogeneous glass” in which the glass components are not sufficiently homogenized when melted by the melting device, There are many so-called “heterogeneous components” that are different from the components of the molten glass due to the reaction with the bricks constituting the glass transport pipe and the gas phase.
  • heterogeneous glass and “foreign components” are not homogenized sufficiently by passing through the stirrer, resulting in solidified glass that is solidified into a glass product. Become. That is, in order to homogenize the molten glass, it is necessary to diffuse through the molten glass by suppressing slip-through and sufficiently stirring the molten glass.
  • Patent Document 1 a plurality of convex portions are arranged on the outermost side of the stirring blade for narrowing the interval between the wall surface and the stirring blade for the purpose of reducing molten glass that passes through the wall surface of the flow path without stirring.
  • a stirrer has been proposed. However, this stirrer is still poor in suppressing slip-through near the wall surface of the flow path.
  • the stirrer disclosed in Patent Document 2 has a long stirring blade and a short stirring blade with different rotation radii as the stirring blades attached around the central axis for the purpose of improving the homogeneity of the molten glass. And mounting two or more short stirring blades alternately. However, even with this stirring device, it cannot be said that the slip-through suppressing effect near the wall surface of the flow path is sufficient.
  • glass substrates for large FPDs in particular have not been mixed with unmelted raw materials, are required to have high transparency and high flatness, and high uniformity glass with few defects has been demanded.
  • high homogeneity is also required for glass for applications requiring high transparency such as optical lenses, optical communication fibers, optical filters, solar cell substrates, and fluorescent tubes.
  • the present invention can suppress the slipping of the molten glass in the stirring device, more specifically, the slipping of the molten glass in the vicinity of the wall surface of the conveying tube, and the molten glass It aims at providing the glass stirring apparatus excellent in the stirring effect
  • the present invention is a molten glass stirring device that stirs molten glass, the molten glass stirring device comprising a rotatable central axis, a stirring portion provided on the central axis, Consists of The stirring unit is a plate-like body whose major axis is orthogonal to the central axis, or a stirring blade made of a rod-like body whose vertical cross-sectional shape is circular, elliptical, or polygonal, and the center Consists of an annular ring wing that is coaxial with the shaft,
  • the stirring unit is provided with two or more stirring blades in the axial direction of the central axis, and is provided with two or more stirring blades in the circumferential direction of the central shaft,
  • the molten glass stirring device is provided with one or more ring blades in the axial direction of the central axis.
  • the present invention is preferably a molten glass for conveying a molten glass having a viscosity of 100 to 7000 dPa ⁇ s at a conveying amount of 1 to 50 m 3 / hour ⁇ S (S is a cross-sectional area of the conveying tube).
  • a molten glass agitating device for agitating the molten glass in a transport pipe, the molten glass agitating device comprising a rotatable central axis and an agitating portion provided on the central axis,
  • the stirring unit is a plate-like body whose major axis is orthogonal to the central axis, or a stirring blade made of a rod-like body whose vertical cross-sectional shape is circular, elliptical, or polygonal, and the center
  • the stirring unit is provided with two or more stirring blades in the axial direction of the central axis, and is provided with two or more stirring blades in the circumferential direction of the central shaft,
  • the stirring unit is provided with one or more ring blades in the axial direction of the central axis,
  • the present invention is a sheet glass forming apparatus, and a sheet glass manufacturing apparatus having a molten glass transport pipe provided between the glass melting apparatus and the sheet glass forming apparatus, Provided is a plate glass manufacturing apparatus in which at least one molten glass stirring device of the present invention is provided in the molten glass transport tube.
  • the present invention also provides a molten glass stirring method using the molten glass stirring device of the present invention.
  • this invention provides the plate glass manufacturing method using the plate glass manufacturing apparatus of this invention.
  • the glass stirrer of the present invention can suppress the slipping of the molten glass in the stirrer, more specifically, the slipping of the molten glass in the vicinity of the wall surface of the molten glass transport tube, and the melting in the molten glass transport tube Because of the excellent stirring action of glass and the excellent homogeneity of the molten glass after stirring, it is possible to obtain a highly homogenous glass particularly suitable for a large-sized (for example, 2 m or more) glass substrate for FPD. be able to. As a result, there is no mixture of unmelted raw materials, and a glass having high transparency and high flatness can be obtained.
  • the glass stirring device of the present invention is excellent in the homogeneity of the molten glass after stirring, it is highly transparent or high such as an optical lens, an optical communication fiber, an optical filter, a solar cell substrate, and a fluorescent tube. It is also suitable as a molten glass stirrer for a glass production apparatus for applications requiring optical homogeneity. Moreover, it is suitable also as a molten glass stirring apparatus of the glass manufacturing apparatus for color glass for decorations in which high color tone homogeneity is required.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of a molten glass stirring device according to the prior art.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the behavior of the molten glass flow in the molten glass conveying tube in which the molten glass stirring device 20 of FIG. 2 is arranged.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the behavior of the molten glass flow in the molten glass conveying tube in which the molten glass stirring device 10 of FIG. 1 is arranged.
  • FIG. 5 is a view showing the molten glass stirring device 10 of FIG. 1 in a state where the molten glass stirring device 10 is arranged in the molten glass conveying tube.
  • FIG. 6 is a view similar to FIG. However, the arrangement of the ring blades of the molten glass stirring device is different from that in FIG.
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. However, the arrangement of the molten glass transport tube is different from that in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing still another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing still another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing still another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view showing still another structural example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view showing still another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view showing still another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a positional relationship between the stirring blade 23 and the wall surface of the molten glass conveyance tube 100 in the case where there is no ring blade in the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a positional relationship between the stirring blade 13 and the ring blade 14 and the wall surface of the molten glass conveyance tube 100 in the case where the ring blade is present in the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a positional relationship between the stirring blade 23 and the wall surface of the molten glass conveyance tube 100 in the case where there is no ring blade in the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a positional relationship between the stirring
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow velocity distribution of the molten glass flow in the circumferential direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 18 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow velocity distribution of the molten glass flow in the circumferential direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow rate distribution of the molten glass flow in the axial direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG. FIG.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow rate distribution of the molten glass flow in the axial direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between r / R and the non-stirring region passage ratio in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 22 is a graph showing the relationship between r / R and the non-stirring region passage ratio in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 23 is a graph comparing the relationship between r / R and the non-stirring region passage ratio for the configurations shown in FIGS. 15 and 16.
  • the configuration of FIG. 15 is the device 20, and the configuration of FIG.
  • the size of glass substrates for FPD has been increasing year by year, and the demand for such glass substrates has been increasingly demanded due to an increase in demand.
  • facilities for manufacturing plate glass for FPD an increase in the transport amount of molten glass is required.
  • facilities for producing glass for applications such as optical lenses, optical communication fibers, optical filters, solar cell substrates, and fluorescent tubes, an increase in the transport amount of molten glass is also required.
  • the molten glass stirrer of the present invention is preferably used by being installed in a molten glass conveyance tube having a high conveyance amount of the molten glass, specifically, a viscosity of 100 to 7000 dPa ⁇ s, preferably a viscosity of 200 to Installed in a molten glass conveyance tube that conveys 6000 dPa ⁇ s of molten glass at a conveyance amount of 1 to 50 m 3 / hour ⁇ S, preferably 2 to 50 m 3 / hour ⁇ S (S is the cross-sectional area of the conveyance tube). used.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of the molten glass stirring device of the present invention.
  • a molten glass stirring device 10 shown in FIG. 1 has a rotatable central shaft 11, and a stirring portion 12 is provided at the lower end of the central shaft 11.
  • the stirring unit 12 includes a stirring blade 13 and a ring blade 14.
  • the stirring blade 13 is a rod-like body having a circular vertical cross section, and its major axis is orthogonal to the central axis 11.
  • the stirring blade made of a rod-shaped body is not limited to this, and its vertical cross-sectional shape is a rod-shaped body having an elliptical shape or a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon, and its long axis is the central axis 11. And may be orthogonal to each other.
  • the term “polygon” as used herein includes those whose corners are rounded (hereinafter, the same applies in this specification).
  • the stirring blade 13 may be a plate-like body, and its long axis may be orthogonal to the central axis 11.
  • the longer axis is the major axis and the shorter axis is the minor axis.
  • a shaft whose length is 0.5 times or less of the length of the long shaft is referred to as a “plate-shaped body”, and a material whose length is greater than 0.5 times is referred to as a “bar-shaped body”.
  • the vertical cross-sectional shape thereof may be an ellipse or a polygon such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon.
  • the axis orthogonal to the central axis 11 is defined as the major axis
  • the axis orthogonal to the major axis is defined as the minor axis. Therefore, depending on the shape of the stirring blade, the apparent long axis-short axis relationship and the long axis-short axis relationship in the present invention may be reversed.
  • the stirring blade 13 has a function of stirring the molten glass in the stirring unit 12.
  • the stirring unit 12 is provided with a plurality of stirring blades 13. Specifically, two or more stirring blades 13 are provided in the axial direction of the central shaft 11, and two or more stirring blades are provided in the circumferential direction of the central shaft 11. In FIG. 1, four stirring blades 13 are provided at intervals in the vertical direction in the axial direction of the central axis 11, and are opposed to each other across the central axis 11 in the circumferential direction of the central axis 11. Thus, two stirring blades 13 are provided.
  • the number of stirring blades 13 in the stirring unit 12 is not limited to this, and the number of stirring blades in the axial direction of the central shaft 11 may be 3 or less, or 5 or more. Further, the number of stirring blades in the circumferential direction of the central shaft 11 may be three or more. However, when the number of the stirring blades 13 in the axial direction of the central shaft 11 increases, the torque necessary to rotate the stirring portion 12 increases. Therefore, the number of the stirring blades 13 in the axial direction of the central shaft 11 is 8 or less. It is preferable that For the same reason, the number of stirring blades in the circumferential direction of the central shaft 11 is preferably 8 or less.
  • the distance between two or more stirring blades provided in the axial direction of the central shaft 11 is preferably 40 mm or more, more preferably 50 mm or more, and further preferably 60 mm or more.
  • the distance between two or more stirring blades provided in the axial direction of the central shaft 11 is preferably 200 mm or less, more preferably 190 mm or less, and even more preferably 180 mm or less.
  • the stirring blade 13 When the stirring blade 13 is formed of a plate-like body, the stirring blade 13 can be disposed so that the short axis thereof is parallel to the central axis 11. In this case, the stirring blade 13 made of a plate-like body is in a state where its vertical cross-sectional shape is upright. In such an arrangement, the cross-sectional area with respect to the rotation direction of the stirring blade 13 is maximized, and a larger shearing force can be applied to the molten glass.
  • the short axis of the stirring blade 13 made of a plate-like body can be arranged to be inclined with respect to the central axis 11.
  • the stirring action can be given also in the axial direction of the central shaft 11, the flow of the molten glass becomes a more complicated flow, and the homogenization action may be improved.
  • ⁇ 90 °) is preferably 60 ° or less, more preferably 0 ° to 55 °.
  • angle (theta) which the short axis of the stirring blade 13 and the central axis 11 make is 0 degree.
  • the stirring blade 13 made of a plate-like body in the molten glass stirring device 10G of FIG. 13 described later and the molten glass stirring device 10H shown in FIG. 14, the stirring blade 13 made of a plate-like body having a rectangular planar shape.
  • the planar shape of the stirring blade made of a plate-like body may be another square shape such as a trapezoid.
  • the ring blade 14 has an annular shape and is coaxial with the central axis 11.
  • the stirrer 10 of the present invention is provided with the ring blades 14 in the stirrer 12 so that the molten glass can be prevented from slipping in the vicinity of the wall surface of the molten glass conveying tube as described below.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of a molten glass stirring device according to the prior art.
  • a molten glass stirring device 20 shown in FIG. 2 is different from the molten glass stirring device 10 shown in FIG. 1 in that the stirring blade 12 is not provided with a ring blade.
  • the structure other than that is the same as that of the molten glass stirring apparatus 10, and the stirring part 22 is provided in the lower end part of the center axis
  • the stirring unit 22 has a stirring blade 23 made of a rod-shaped body having a circular vertical cross-sectional shape.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the behavior of the molten glass flow in the molten glass conveying tube in which the molten glass stirring device 20 of FIG. 2 is arranged.
  • the molten glass stirring apparatus 20 is arrange
  • Branch pipes 110 and 120 are connected to the upstream side and the downstream side of the main pipe 100, respectively.
  • Molten glass G in the molten glass conveyance tube is conveyed in the direction of the arrow in the figure.
  • the central axis 21 of the molten glass stirring device 20 is rotated in the direction of the arrow.
  • the stirring unit 22 provided at the lower end of the central shaft 21 also rotates in the direction of the arrow.
  • the molten glass that passes through the stirring region (the portion indicated by the broken line in the figure) where the stirring unit 22 is disposed is homogenized by the stirring action of the stirring unit 22.
  • the molten glass that passes through the non-stirring region (portion outside the broken line in the figure) in the vicinity of the wall surface of the main tube 100 that is a molten glass transport tube slips through and is not homogenized.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the behavior of the molten glass flow in the molten glass conveying tube in which the molten glass stirring device 10 of FIG. 1 is arranged.
  • a pressure loss occurs between the ring blade 14 provided in the stirring unit 12 and the wall surface of the main pipe 100, a non-stirring region near the wall surface of the main pipe 100 (portion outside the broken line in the drawing)
  • the molten glass that passes through is drawn into the stirring region in which the stirring unit 12 is provided, and slipping of the molten glass is suppressed.
  • FIG. 5 is a view showing the molten glass stirring device 10 of FIG.
  • the maximum diameter of the stirring unit 12 of the molten glass stirring apparatus 10 is D 1 (mm)
  • the diameter of the molten glass transport pipe, that is, the main tube 100 in the part where the stirring unit 12 is installed is D 2 (mm )
  • the outer diameter of the ring blade 14 of the molten glass stirring apparatus 10 is D r (mm)
  • the following formulas (1) and (2) are required to be satisfied. 0.7 ⁇ D 2 ⁇ D 1 ⁇ 0.98 ⁇ D 2 (1)
  • the maximum diameter D 1 of the agitating portion 12 coincides with the outer diameter D r of the ring blade 14.
  • an outer diameter D r of the ring blade 14 may be smaller than the maximum diameter D 1 of the agitating portion 12.
  • the stirring blade 13 protrudes outside the ring blade 14 as in a molten glass stirring device 10D shown in FIG.
  • the diameter D 4 of the part where the stirring blade 13 is provided in the stirring unit 12 shown in FIG. 5 is the maximum diameter D 1 of the stirring unit 12.
  • the molten glass is in contact with the molten glass transport pipe in which the molten glass stirring device 10 is arranged, that is, the wall surface of the main pipe 100 when stirring the molten glass. There is a risk of damaging the wall surface of the molten glass carrier tube (main tube 100) made of platinum material.
  • the maximum diameter D 1 of the stirring unit 12 is smaller than 0.7 ⁇ D 2 , there is little pressure loss generated between the main pipe 100 and the vicinity of the main pipe 100 (outside the broken line in FIG. 4). The molten glass that passes through the part) cannot be drawn into the stirring region in which the stirring unit 12 is provided.
  • D 1 and D 2 preferably satisfy the following formula (1a), and more preferably satisfy the following formula (1b).
  • the outer diameter D r of the ring blade 14 may be smaller than the maximum diameter D 1 of the agitating portion 12.
  • the outer external diameter D r of the ring blade 14, 0.8 ⁇ when D 1 is smaller than the pressure loss occurring between the wall surface of the main pipe 100 is smaller than the near-wall (in FIG dashed main 100
  • the molten glass that passes through the part) cannot be drawn into the stirring region in which the stirring unit 12 is provided. For this reason, slipping of the molten glass cannot be suppressed.
  • the D 1 and the D r preferably satisfy the following formula (2a), and more preferably satisfy the following formula (2b). 0.85 ⁇ D 1 ⁇ D r ⁇ D 1 (2a) 0.9 ⁇ D 1 ⁇ D r ⁇ D 1 (2b)
  • the ring blade 14 having an annular shape needs to be strong enough not to break when the molten glass is stirred by the stirring unit 12.
  • the ring blade 14 has a minimum necessary thickness.
  • the thickness of the ring blade 14 is increased, the action of drawing the molten glass passing through the vicinity of the wall surface of the main pipe 100 (portion outside the broken line in FIG. 4) into the stirring region provided with the stirring unit 12 is reduced.
  • the flow rate of the molten glass in the stirring region provided with the stirring unit 12 is increased, and the stirring action of the molten glass is reduced. For this reason, the thickness of the ring blade 14 needs to be 50 mm or less.
  • the thickness of the ring blade 14 is more preferably 45 mm or less, and further preferably 40 mm or less. From the viewpoint of strength, the thickness of the ring blade 14 is preferably 3 mm or more, more preferably 5 mm or more, and further preferably 8 mm or more. The thickness of the ring blade 14 is the thickness of the annular shape in the radial direction, that is, (outer diameter ⁇ inner diameter) / 2 of the ring blade 14.
  • the height of the ring blade 14 is the height in the axial direction of the central shaft 11 that is coaxial with the ring blade 14.
  • the h and L satisfy the following formula (5). preferable. 0.05 ⁇ L ⁇ h ⁇ 0.5 ⁇ L (5)
  • the pressure loss generated between the ring blade 14 and the wall surface of the main pipe 100 becomes small, and passes through the vicinity of the wall surface of the main pipe 100 (the part outside the broken line in FIG. 4).
  • the h and L more preferably satisfy the following formula (5a), and more preferably satisfy the following formula (5b).
  • the ring blade 14 is a portion of the molten glass conveyance pipe (main pipe 100) where the molten glass is conveyed only in the major axis direction of the central axis of the stirring unit 12 (upper and lower broken lines in FIG. 5). It is preferable to provide it within the range indicated by.
  • D 1 and D 3 preferably satisfy the following formula (3), more preferably satisfy the following formula (3a), more preferably satisfy the following formula (3b), and the following formula ( More preferably, 3c) is satisfied.
  • D 3 ⁇ 0.6 ⁇ D 1 ( 3) D 3 ⁇ 0.5 ⁇ D 1 (3a)
  • the molten glass stirring device of the present invention has been described above with reference to the drawings.
  • the illustrated embodiment shows one configuration example of the molten glass stirring device of the present invention, and the molten glass stirring device of the present invention is not limited to this.
  • Another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention will be further described with reference to the drawings.
  • FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the ring blade 14 is provided at the position of the second stirring blade 13 from the bottom in the axial direction of the central shaft 11, whereas the melting shown in FIG.
  • a ring blade 14 is provided at the position of the third stirring blade 13 from the bottom in the axial direction of the central shaft 11.
  • main pipe 100 when it can be provided in a portion (within the upper and lower broken lines in FIG.
  • the ring blade 14 may be provided at the position of the lowermost stirring blade 13 or the position of the uppermost stirring blade 13 in the axial direction of the central shaft 11.
  • FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • FIG. 7 is different from FIG. 5 in the configuration of the molten glass conveyance tube. That is, in FIG. 5, the upstream side branch pipe 110 is connected above the main pipe 100, and the downstream side branch pipe 120 is connected below the main pipe 100, and the molten glass stirring device 10 is disposed. In the main pipe 100, the molten glass G is conveyed downward in the figure. On the other hand, in FIG. 6, the branch pipe 110 on the upstream side is connected to the lower side of the main pipe 100, and the branch pipe 120 on the downstream side is connected to the upper side of the main pipe 100. In the main pipe 100, the molten glass G is conveyed upward in the figure. In any of these embodiments, the effect of suppressing the slipping through of the molten glass due to the provision of the ring blade 14 in the stirring unit 12 is preferably exhibited.
  • FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the molten glass stirring apparatus 10B shown in FIG. 8 is provided with three stirring blades 13 in the axial direction of the central shaft 11 and spaced apart in the vertical direction.
  • a ring blade 14 is provided at the position of the blade 13.
  • FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the positions of the stirring blade 13 and the ring blade 14 coincide with each other in the axial direction of the central shaft 11, and the ring blade 14 is disposed so as to cover the stirring blade 13. ing.
  • the positions of the stirring blade 13 and the ring blade 14 do not coincide with each other in the axial direction of the central shaft 11, and they are arranged at positions slightly deviated. . Even with such a configuration, the effect of suppressing the slipping through of the molten glass due to the provision of the ring blade 14 in the stirring unit 12 is preferably exhibited.
  • FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the diameter of the portion where the stirring blade 13 is provided is larger than the outer diameter of the ring blade 14, and the stirring blade 13 protrudes outside the ring blade 14. .
  • Such a configuration may be employed as long as the above formula (4) is satisfied.
  • FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • a ring is provided so as to cover one stirring blade 13 among four stirring blades 13 provided in the axial direction of the central shaft 11 and spaced vertically.
  • the height h of the ring blade 14 is larger, and the four stirring blades 13 provided in the vertical direction are spaced apart.
  • the ring blades 14 cover the two stirring blades 13.
  • the ring blades 14 may be arranged so as to cover all four stirring blades 13 provided at intervals in the vertical direction, but it should be noted that the torque required for the rotation of the stirring unit 12 increases. There is.
  • FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • two stirring blades 13 are provided so as to face each other across the central axis 11 in the circumferential direction of the central axis 11.
  • four stirring blades 13 are provided in the circumferential direction of the central shaft 11 so as to form a cross about the central shaft 11.
  • the stirring blades 13 in the left-right direction and the stirring blades 13 in the front and back directions in the drawing have the same length, but the lengths of these two sets of stirring blades may be different from each other.
  • the length of the stirring blade 13 in the left-right direction may be set to a length that is approximately the same as the inner radius of the ring blade 14, and the length of the stirring blade 13 in the front and rear directions in the drawing may be shorter than those.
  • FIG. 13 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the stirring unit 12 is formed of a plate-like body in addition to the stirring blades 13 and 15 and the ring blade 14, and the long side is parallel to the central axis 11. It further has a vertical stirring blade 16 provided at a position defining the outer edges of 12.
  • the stirring blade 13 is positioned between the parallel central shaft 11 and the vertical stirring blade 16.
  • the uppermost stirring blade 15 and the lowermost stirring blade 15 also function as support members for the vertical stirring blade 16.
  • the stirring blades 13 and 15 consist of plate-shaped bodies.
  • the vertical stirring blade 16 In the molten glass stirring apparatus 10 ⁇ / b> G shown in FIG. 13, it is expected that the vertical stirring blade 16 provided in the stirring unit 12 together with the ring blade 14 exhibits an effect of suppressing slipping through of the molten glass.
  • the vertical stirring blade 16 In the molten glass stirring apparatus 10G shown in FIG. 13, the vertical stirring blade 16 is shown as a plate-like body, but the shape of the vertical stirring blade is not limited to this, and the vertical cross-sectional shape thereof is circular or elliptical. Alternatively, it may be a rod-like body having a polygon such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon. In these cases, the long axis of the rod-shaped body is parallel to the central axis 11.
  • two vertical stirring blades 16 are provided so that the stirring blades 13 and 15 are positioned between the central shaft 11 and the vertical stirring blade 16.
  • two further vertical stirring blades that is, a total of four vertical stirring blades may be provided so that the front and rear stirring blades 13 in the figure are positioned between the central shaft 11 and the vertical stirring blade. Good.
  • FIG. 14 is a diagram showing another configuration example of the molten glass stirring device of the present invention.
  • the portion of the stirring portion 12 provided with the stirring blade 13 and the ring blade 14 in the central shaft 11 is an enlarged diameter portion 17.
  • Three stirring blades 13 are provided around the enlarged diameter portion 17 at intervals in the vertical direction in the axial direction of the central shaft 11, and six stirring blades 13 are provided in the circumferential direction of the central shaft 11. It has been.
  • the stirring blade 13 consists of plate-shaped bodies.
  • the constituent materials of the molten glass stirring device of the present invention that is, the central shaft, the stirring blade, the ring blade, and the vertical stirring blade 30 in the case of the molten glass stirring device 10G shown in FIG.
  • the material has heat resistance and erosion resistance, and it is preferable to use platinum or a platinum rhodium alloy having excellent heat resistance.
  • the plate glass manufacturing apparatus has, as a minimum configuration, a glass melting apparatus that melts glass raw materials to form molten glass, and a sheet glass forming apparatus that forms molten glass to form sheet glass (for example, a molding apparatus using a float method or a downdraw method). And in order to convey the molten glass obtained with this glass melting apparatus to a sheet glass shaping
  • the sheet glass manufacturing apparatus usually has components other than the glass melting apparatus and the sheet glass forming apparatus. As an example of such another component, there is a defoaming device for refining molten glass.
  • the plate glass manufacturing apparatus has a some molten glass conveyance tube normally.
  • the above-described glass stirring apparatus of the present invention is installed in any one or a plurality of these molten glass transport pipes.
  • the position where the glass stirring apparatus of the present invention is installed is not particularly limited. Therefore, you may install the glass stirring apparatus of this invention in any molten glass conveyance tube which comprises a plate glass manufacturing apparatus.
  • the number of the glass stirring apparatus to install is not specifically limited.
  • the plate glass manufacturing apparatus includes a defoaming device as a constituent element, it is necessary to install the glass stirring device of the present invention in the molten glass conveyance tube on the downstream side of the defoaming device in order to manufacture a highly uniform plate glass. preferable. This is because the molten glass passing through the defoaming device is likely to be heterogeneous on the surface, so that the effect of homogenization by the molten glass stirring device of the present invention is high.
  • the plate glass manufacturing apparatus of the present invention can be applied to the manufacture of plate glass for various uses, but it is particularly applicable to the manufacture of plate glass for uses where the requirements for homogeneity are extremely severe, such as a glass substrate for FPD. preferable. By producing a plate glass using the plate glass production apparatus of the present invention, a plate glass with no unmelted raw materials, high optical homogeneity and high flatness can be obtained.
  • the behavior of the molten glass conveyed in the molten glass conveying tube was evaluated by simulation.
  • the behavior of the molten glass flow in the molten glass conveying pipe in which the molten glass stirring device 20 shown in FIG. 2 is arranged was evaluated.
  • FIG. 15 is a diagram showing the positional relationship between the stirring blade 23 without the ring blade and the wall surface of the molten glass transport tube 100
  • FIG. 16 shows the stirring blade 13 and the ring blade with the ring blade. It is the figure which showed the positional relationship of 14 and the wall surface of the molten-glass conveyance pipe
  • FIG. 15 is a diagram showing the positional relationship between the stirring blade 23 without the ring blade and the wall surface of the molten glass transport tube 100
  • FIG. 16 shows the stirring blade 13 and the ring blade with the ring blade. It is the figure which showed the positional relationship of 14 and the wall surface of the molten-glass conveyance pipe
  • the viscosity of the molten glass conveyed in the molten glass conveyance pipe was assumed to be 400 dPa ⁇ s, and the conveyance amount was 55 m 3 / hour ⁇ S.
  • the length of the stirring blade 23 corresponding to the maximum diameter of the stirring portion in the case of the configuration in FIG. 15 and in the case of the configuration in FIG. 16) to eliminate the influence due to the difference in the dimensions of the molten glass conveying tube, the stirring blade and the ring blade Is a relative index (r / R) of the ring blade 14 (length r) and the inner diameter of the molten glass transport tube 100 (R / R) as a judgment index.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow velocity distribution of the molten glass flow in the circumferential direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 18 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow velocity distribution of the molten glass flow in the circumferential direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the position in the tube diameter direction (tube diameter position) and the flow rate distribution of the molten glass flow in the axial direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG. 16 is a graph showing the relationship between the position (tube diameter position) in the tube diameter direction and the flow rate distribution of the molten glass flow in the axial direction of the molten glass transport tube in the configuration shown in FIG.
  • the flow rate distribution of the molten glass flow is almost zero.
  • the hatched portions indicate the flow rate distribution of the molten glass that passes through the non-stirring region outside the stirring blade 23 (the portion outside the broken line in FIG. 3), that is, the slip of the molten glass. Equivalent to. The ratio of the molten glass passing through the non-stirred region (non-stirred region passing ratio) was 4.2% in FIG. 19, but was reduced to 0.2% in FIG. Further, for each of the configurations shown in FIGS. 15 and 16, r / R was changed to evaluate the relationship with the non-stirred region passage ratio.
  • FIG. 19 the hatched portions indicate the flow rate distribution of the molten glass that passes through the non-stirring region outside the stirring blade 23 (the portion outside the broken line in FIG. 3), that is, the slip of the molten glass. Equivalent to. The ratio of the molten glass passing through the non-stirred region (non-stirred region passing ratio) was 4.2% in FIG. 19, but was reduced to 0.2% in FIG. Further, for each of
  • FIG. 22 is a graph showing the relationship between r / R and the non-stirring region passage ratio in the configuration shown in FIG. 15, and FIG. 22 shows r / R in the configuration shown in FIG. It is the graph which showed the relationship with a non-stirring area passage ratio.
  • FIG. 23 is a graph comparing the relationship between r / R and the non-stirring region passage ratio for the configurations shown in FIGS. 15 and 16.
  • the configuration of FIG. 15 is the device 20, and the configuration of FIG.
  • r / R is 0.7 (70%) or more in the configuration of FIG. 16, r / R is 0.9 (90 in the configuration of FIG. %),
  • the non-stirring region passage ratio can be lowered.

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Abstract

 搬送管壁面近傍での溶融ガラスのすり抜けを抑制することができ、かつ、溶融ガラス搬送管内での溶融ガラスの攪拌作用に優れたガラス攪拌装置の提供。 溶融ガラス搬送管内で該溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置であって、回転可能な中心軸と、該中心軸に設けられた攪拌部と、で構成され、前記攪拌部は、攪拌翼、及び、リング翼で構成され、前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に2以上の攪拌翼が設けられており、かつ、前記中心軸の周方向に2以上の攪拌翼が設けられており、前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に1以上のリング翼が設けられている、溶融ガラス攪拌装置。

Description

溶融ガラス攪拌装置
 本発明は、溶融ガラスを搬送する溶融ガラス搬送管内、特に、大型のフラットパネルディスプレイ(FPD)用の板ガラス製造装置のような、溶融ガラスの搬送量が高い溶融ガラス搬送管内で溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置に関する。
 従来から、溶融ガラスの均質性を向上させる目的で、溶融ガラスを搬送する溶融ガラス搬送管内に攪拌装置を取り付け、溶融ガラスを攪拌することが行われている。溶融ガラスの均質性は、生産されるガラスの透明性、厚さ等に大きく影響する。
 攪拌装置は、一般的に回転中心となる中心軸とその周囲に取り付けられた攪拌翼を有する攪拌部から構成される。
 搬送される溶融ガラスを充分に均質化するためには、溶融ガラス搬送管内を通過する溶融ガラスを攪拌装置により攪拌する際に、攪拌装置内を溶融ガラスがすり抜ける現象、いわゆる「すり抜け」を防止する必要がある。攪拌装置で攪拌される前の溶融ガラスには、溶解装置で溶融される際にガラスの成分が十分に均質化されていない、いわゆる「不均質ガラス」が多く含まれていたり、溶解装置もしくは溶融ガラス搬送管を構成する煉瓦や気相との反応などにより溶融ガラスの成分とは異なった成分となったいわゆる「異質成分」が多く含まれている。これら「不均質ガラス」や「異質成分」は攪拌装置内ですり抜けて十分に均質化されず製品となって溶融ガラスが固化しガラス製品となった場合、いわゆるリームという不透明な筋状の欠点となる。つまり、溶融ガラスを均質化するためには、すり抜けを抑制し、溶融ガラスを充分に攪拌することにより、溶融ガラス中に異質成分を拡散させる必要がある。
 特許文献1には、流路の壁面に沿って攪拌されずにすり抜ける溶融ガラスを減ずる目的で、該壁面と攪拌翼との間隔を狭めるための攪拌翼の最外側に複数の凸部を配した攪拌装置が提案されている。しかし、この攪拌装置は流路の壁面付近でのすり抜けの抑制はまだ乏しい。
 特許文献2に開示の攪拌装置は、溶融ガラスの均質性を向上する目的で、中心軸の周囲に取り付けられる攪拌翼を、回転半径が各々異なる長攪拌翼および短攪拌翼とし、該長攪拌翼および該短攪拌翼を各々2枚以上交互に取り付けることが記載されている。しかし、この攪拌装置であっても、流路の壁面付近でのすり抜け抑制効果はまた十分とは言えない。
日本国特開2001-72426号公報 日本国特開2003-63829号公報
 近年、特に大型のFPD用のガラス基板には、未融解原料の混在がなく、透明性が高く、平坦度の高いガラスが要求され、欠点の少ない均質性の高いガラスが求められるようになった。
 また、光学用レンズ、光通信用ファイバ、光学フィルタ、太陽電池用基板、蛍光管といった高い透明性が要求される用途のガラスにおいても高い均質性が要求される。
 これらのようなきわめて高い均質性が要求される場合、従来の攪拌装置では溶融ガラスの十分な均質性を得ることが難しくなってきた。
 上記した問題点を解決するため、本発明は、攪拌装置内での溶融ガラスのすり抜け、より具体的には、搬送管壁面近傍での溶融ガラスのすり抜けを抑制することができ、かつ、溶融ガラス搬送管内での溶融ガラスの攪拌作用に優れたガラス攪拌装置を提供することを目的とする。
 本発明は、上記の目的を達成するため、溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置であって、該溶融ガラス攪拌装置は、回転可能な中心軸と、該中心軸に設けられた攪拌部と、で構成され、
 前記攪拌部は、長軸が前記中心軸と直交する、板状体、または、鉛直断面形状が円形、楕円形、もしくは、多角形のいずれかである棒状体からなる攪拌翼、及び、前記中心軸と同軸をなす、円環形状のリング翼で構成され、
 前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に2以上の攪拌翼が設けられており、かつ、前記中心軸の周方向に2以上の攪拌翼が設けられており、
 前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に1以上のリング翼が設けられている溶融ガラス攪拌装置を提供する。
 また本発明は、上記の目的を達成するため、好ましくは、粘度100~7000dPa・sの溶融ガラスを搬送量1~50m3/時間・S(Sは搬送管の断面積)で搬送する溶融ガラス搬送管内で該溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置であって、該溶融ガラス攪拌装置は、回転可能な中心軸と、該中心軸に設けられた攪拌部と、で構成され、
 前記攪拌部は、長軸が前記中心軸と直交する、板状体、または、鉛直断面形状が円形、楕円形、もしくは、多角形のいずれかである棒状体からなる攪拌翼、及び、前記中心軸と同軸をなす、円環形状をし、前記中心軸の周方向における厚みが50mm以下のリング翼で構成され、
 前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に2以上の攪拌翼が設けられており、かつ、前記中心軸の周方向に2以上の攪拌翼が設けられており、
 前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に1以上のリング翼が設けられており、
 前記攪拌部の最大径をD1(mm)とし、前記攪拌部が設置されている部位における前記溶融ガラス搬送管の直径をD2(mm)とし、前記リング翼の外直径をDr(mm)とするとき、下記式(1)、(2)を満たすことを特徴とする、溶融ガラス攪拌装置を提供する。
 0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.98×D2  (1)
 0.8×D1 ≦ Dr ≦ D1       (2)
 また、本発明は、板ガラス成形装置、および、前記ガラス溶解装置と前記板ガラス成形装置との間に設けられた溶融ガラス搬送管を有する板ガラス製造装置であって、
 前記溶融ガラス搬送管に、本発明の溶融ガラス攪拌装置が少なくとも1つ設けられた板ガラス製造装置を提供する。
 また、本発明は、本発明の溶融ガラス攪拌装置を用いた溶融ガラス攪拌方法を提供する。
 また、本発明は、本発明の板ガラス製造装置を用いた板ガラス製造方法を提供する。
 本発明のガラス攪拌装置は、攪拌装置内での溶融ガラスのすり抜け、より具体的には、溶融ガラス搬送管壁面近傍での溶融ガラスのすり抜けを抑制することができ、溶融ガラス搬送管内での溶融ガラスの攪拌作用に優れており、攪拌後の溶融ガラスの均質性に優れていることから、特に大型(例えば、一辺が2m以上)のFPD用ガラス基板等に適した均質性の高いガラスを得ることができる。その結果、未融解原料の混在がなく、透明性が高く、平坦度の高いガラスが得られる。
 また、本発明のガラス攪拌装置は、攪拌後の溶融ガラスの均質性に優れていることから、光学用レンズ、光通信用ファイバ、光学フィルタ、太陽電池用基板、蛍光管といった高い透明性もしくは高い光学的均質性が要求される用途のガラス製造装置の溶融ガラス攪拌装置としても好適である。また、高い色調均質性が要求される装飾用色ガラス用のガラス製造装置の溶融ガラス攪拌装置としても好適である。
図1は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の一構成例を示した斜視図である。 図2は、従来技術の溶融ガラス攪拌装置の一構成例を示した斜視図である。 図3は、図2の溶融ガラス攪拌装置20が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動を示した模式図である。 図4は、図1の溶融ガラス攪拌装置10が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動を示した模式図である。 図5は、図1の溶融ガラス攪拌装置10を溶融ガラス搬送管内に配置した状態で示した図である。 図6は、図5と同様の図である。但し、溶融ガラス攪拌装置のリング翼の配置が図5とは異なっている。 図7は、図5と同様の図である。但し、溶融ガラス搬送管の配置が図5とは異なっている。 図8は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した斜視図である。 図9は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図10は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図11は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図12は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図13は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図14は、本発明の溶融ガラス攪拌装置のさらに別の一構成例を示した斜視図である。 図15は、実施例のうち、リング翼なしの場合における攪拌翼23と、溶融ガラス搬送管100の壁面と、の位置関係を示した図である。 図16は、実施例のうち、リング翼ありの場合における攪拌翼13、リング翼14と、溶融ガラス搬送管100の壁面と、の位置関係を示した図である。 図17は、図15に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の周方向における溶融ガラス流の流速分布と、の関係を示したグラフである。 図18は、図16に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の周方向における溶融ガラス流の流速分布と、の関係を示したグラフである。 図19は、図15に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の軸方向における溶融ガラス流の流量分布と、の関係を示したグラフである。 図20は、図16に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の軸方向における溶融ガラス流の流量分布と、の関係を示したグラフである。 図21は、図15に示す構成での、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を示したグラフである。 図22は、図16に示す構成での、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を示したグラフである。 図23は、図15、図16に示す構成について、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を比較したグラフである。但し、図15の構成は装置20とし、図16の構成は装置10としている。
 以下、図面を参照して本発明の溶融ガラス攪拌装置について説明する。
 FPD用のガラス基板は、年々大型化が進み、かつ、その需要の増加により該ガラス基板を大量に生産することがますます求められている。FPD用の板ガラスを製造する設備では溶融ガラスの搬送量の増加が求められている。光学用レンズ、光通信用ファイバ、光学フィルタ、太陽電池用基板、蛍光管といった用途のガラスを製造する設備においても、溶融ガラスの搬送量の増加が求められている。
 溶融ガラス搬送管内での溶融ガラスの搬送量を増加させる方法としては、溶融ガラス搬送管の断面積を増加させる方法、溶融ガラス搬送管内における溶融ガラスの流速を増加させる方法がある。
 しかしながら、溶融ガラス搬送管の断面積を極端に増加させることは設備費用の増大となることから好ましくない。また、溶融ガラス搬送管内における溶融ガラスの流速を増加させた場合、攪拌装置内での溶融ガラスのすり抜けが発生しやすくなり、溶融ガラスの攪拌作用が低下しやすくなる。
 本発明の溶融ガラス攪拌装置は、このような溶融ガラスの搬送量が高い溶融ガラス搬送管内に設置して使用することが好ましく、具体的には、粘度100~7000dPa・s、好ましくは粘度200~6000dPa・sの溶融ガラスを搬送量1~50m3/時間・S、好ましくは搬送量2~50m3/時間・S(Sは搬送管の断面積)で搬送する溶融ガラス搬送管内に設置して使用される。
 図1は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の一構成例を示した斜視図である。
 図1に示す溶融ガラス攪拌装置10は、回転可能な中心軸11を有し、該中心軸11の下端部に攪拌部12が設けられている。
 攪拌部12は、攪拌翼13、および、リング翼14で構成されている。
 攪拌翼13は、鉛直断面形状が円形の棒状体からなり、その長軸が中心軸11と直交している。但し、棒状体からなる攪拌翼はこれに限定されず、その鉛直断面形状が、楕円形、あるいは、三角形、四角形、六角形等の多角形をした棒状体からなり、その長軸が中心軸11と直交しているものであってもよい。なお、ここでいう多角形とは、角部が丸みを帯びたものも含む(以下、本明細書において同様。)。
 また、攪拌翼13は、板状体からなり、その長軸が中心軸11と直交しているものであってもよい。本明細書では、攪拌翼の鉛直断面形状において、その中心を通過して、互いに直交する二軸のうち、長さの長い方を長軸とし、短い方を短軸とした場合に、該短軸の長さが長軸の長さの0.5倍以下のものを「板状体」とし、0.5倍よりも大きいものを「棒状体」とする。攪拌翼が板状体の場合、その鉛直断面形状は、楕円形、あるいは、三角形、四角形、六角形等の多角形を取り得る。
 以下、本明細書において、棒状体または板状体からなる攪拌翼が有する軸のうち、中心軸11に直交する軸を長軸とし、該長軸に直交する軸を短軸とする。したがって、攪拌翼の形状によっては、見た目上の長軸-短軸の関係と、本発明における長軸-短軸の関係が逆転する場合もある。
 攪拌部12のうち、溶融ガラスを攪拌する機能を担うのが攪拌翼13である。溶融ガラスを攪拌する機能が向上させるため、攪拌部12には、複数の攪拌翼13が設けられている。具体的には、中心軸11の軸方向に2以上の攪拌翼13が設けられ、かつ、中心軸11の周方向に2以上の攪拌翼が設けられる。なお、図1では、中心軸11の軸方向において、上下方向に間隔を開けて4つの攪拌翼13が設けられており、中心軸11の周方向において、該中心軸11をはさんで互いに対向するように、2つの攪拌翼13が設けられている。但し、攪拌部12における攪拌翼13の数はこれに限定されず、中心軸11の軸方向における攪拌翼の数は、3以下であってよく、5以上であってもよい。また、中心軸11の周方向における攪拌翼の数は3以上であってもよい。但し、中心軸11の軸方向における攪拌翼13の数が増加すると、攪拌部12を回転させるのに必要なトルクが増加するため、中心軸11の軸方向における攪拌翼13の数は、8以下であることが好ましい。中心軸11の周方向における攪拌翼の数についても、同様の理由から8以下が好ましい。
 中心軸11の周方向において、2以上の攪拌翼は互いに等間隔に配置する必要がある。攪拌翼同士の間隔が等間隔でないと、溶融ガラスを均一に攪拌できないおそれがある。一方、中心軸11の軸方向については、2以上の攪拌翼は互いに等間隔に配置してもよいし、互いの間隔が等間隔ではなくてもよい。
 また、中心軸11の軸方向に2以上設けられた攪拌翼間の距離が小さいと、溶融ガラスの攪拌作用を低下するおそれがある。このため、中心軸11の軸方向に2以上設けられた攪拌翼間の距離は、40mm以上であることが好ましく、50mm以上であることがより好ましく、60mm以上であることがさらに好ましい。
 一方、中心軸11の軸方向に2以上設けられた攪拌翼間の距離が大きい場合も、溶融ガラスの攪拌作用を低下する。このため、中心軸11の軸方向に2以上設けられた攪拌翼間の距離は、200mm以下であることが好ましく、190mm以下であることがより好ましく、180mm以下であることがさらに好ましい。
 攪拌翼13は、板状体からなる場合、その短軸が中心軸11と平行となるように、攪拌翼13を配置することができる。この場合、板状体からなる攪拌翼13は、その鉛直断面形状が直立した状態になる。このような配置とした場合、攪拌翼13の回転方向に対する断面積が最大となり、溶融ガラスに対してより大きな剪断力を与えることができる。
 一方、板状体からなる攪拌翼13の短軸を中心軸11に対して傾斜させて配置することができる。このような配置とした場合、中心軸11の軸方向にも攪拌作用を与えることができるため、溶融ガラスの流れがより複雑な流れとなり、均質化作用が向上する可能性がある。
 板状体からなる攪拌翼13の短軸を中心軸11に対して傾斜させて配置する場合、板状体からなる攪拌翼13の短軸と中心軸11とがなす角度θ(0°≦θ≦90°)が、60°以下であることが好ましく、0°~55°であることがより好ましい。なお、板状体から攪拌翼13の短軸を中心軸11と平行となるように配置した場合、攪拌翼13の短軸と中心軸11とがなす角度θは0°である。
 また、板状体からなる攪拌翼13に関して、後述する図13の溶融ガラス攪拌装置10G、および、図14に示す溶融ガラス攪拌装置10Hでは、平面形状が矩形をした板状体からなる攪拌翼13を示しているが、板状体からなる攪拌翼の平面形状は台形等、他の方形であってもよい。
 リング翼14は、円環形状であり、中心軸11と同軸をなしている。本発明の攪拌装置10は、攪拌部12にリング翼14を設けることで、以下に述べるように、溶融ガラス搬送管壁面近傍での溶融ガラスのすり抜けが抑制される。
 図2は、従来技術の溶融ガラス攪拌装置の一構成例を示した斜視図である。図2に示す溶融ガラス攪拌装置20は、攪拌部12にリング翼が設けられていない点で図1に示す溶融ガラス攪拌装置10と異なる。それ以外の構成は、溶融ガラス攪拌装置10と同様であり、回転可能な中心軸21の下端部には攪拌部22が設けられている。攪拌部22は、鉛直断面形状が円形の棒状体からなる攪拌翼23を有している。
 図3は、図2の溶融ガラス攪拌装置20が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動を示した模式図である。図3において、溶融ガラス搬送管の主管100内に溶融ガラス攪拌装置20が配置されている。該主管100の上流側および下流側には、それぞれ枝管110,120がそれぞれ接続されている。
 溶融ガラス搬送管内の溶融ガラスGは、図中矢印方向に搬送される。溶融ガラスの通過時には、溶融ガラス攪拌装置20の中心軸21を矢印方向に回転させる。中心軸21の回転により、該中心軸21の下端部に設けられた攪拌部22も矢印方向に回転する。
 溶融ガラス搬送管内の溶融ガラスのうち、攪拌部22が配置された攪拌領域(図中破線で示した部位)を通過する溶融ガラスは、攪拌部22による攪拌作用によって均質化される。一方、溶融ガラス搬送管である主管100の壁面近傍の非攪拌領域(図中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスについては、溶融ガラスのすり抜けが起こり均質化されない。
 図4は、図1の溶融ガラス攪拌装置10が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動を示した模式図である。こちらの場合、攪拌部12に設けられたリング翼14と、主管100の壁面との間に圧力損失が生じるため、主管100の壁面近傍の非攪拌領域(図中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスが、攪拌部12が設けられた攪拌領域に引き込まれて、溶融ガラスのすり抜けが抑制される。
 但し、この溶融ガラスのすり抜け抑制の効果を発揮するためには、溶融ガラス攪拌装置が、該溶融ガラス攪拌装置が配置される溶融ガラス搬送管との関係で、以下に示す条件を満たす必要がある。この点について、図5を参照して説明する。図5は、図1の溶融ガラス攪拌装置10を溶融ガラス搬送管内に配置した状態で示した図である。
 図5において、溶融ガラス攪拌装置10の攪拌部12の最大径をD1(mm)とし、攪拌部12が設置されている部位における溶融ガラス搬送管、すなわち、主管100の直径をD2(mm)とし、溶融ガラス攪拌装置10のリング翼14の外直径をDr(mm)とするとき、下記式(1)、(2)を満たすことが求められる。
 0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.98×D2  (1)
 0.8×D1 ≦ Dr ≦ D1       (2)
 ここで、攪拌部12の最大径D1は、リング翼14の外直径Drと一致する。但し、式(2)に示すように、リング翼14の外直径Drは、攪拌部12の最大径D1よりも小さくてもよい。この場合、たとえば、後述する図10に示す溶融ガラス攪拌装置10Dのように、攪拌翼13が、リング翼14の外側に突き出た状態になる。このような場合、図5に示す、攪拌部12のうち、攪拌翼13が設けられた部位の直径D4が、攪拌部12の最大径D1となる。
 攪拌部12の最大径D1が、0.98×D2より大きい場合、溶融ガラスの攪拌時において、溶融ガラス攪拌装置10が配置された溶融ガラス搬送管、すなわち、主管100の壁面に接触し、白金材料製の溶融ガラス搬送管(主管100)の壁面を損傷するおそれがある。
 一方、攪拌部12の最大径D1が、0.7×D2より小さい場合、主管100の壁面との間で生じる圧力損失が少なく、主管100の壁面近傍(図4中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスを、攪拌部12が設けられた攪拌領域に引き込むことができない。このため、溶融ガラスのすり抜けを抑制できない。
 上記D1および上記D2は、下記式(1a)を満たすことがより好ましく、下記式(1b)を満たすことがさらに好ましい。
 0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.96×D2  (1a)
 0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.94×D2  (1b)
 上述したように、リング翼14の外直径Drは、攪拌部12の最大径D1よりも小さくてもよい。但し、リング翼14の外直径Drが、0.8×D1より小さい場合、主管100の壁面との間で生じる圧力損失が小さくなり、主管100の壁面近傍(図4中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスを、攪拌部12が設けられた攪拌領域に引き込むことができない。このため、溶融ガラスのすり抜けを抑制できない。
 上記D1および上記Drは、下記式(2a)を満たすことがより好ましく、下記式(2b)を満たすことがさらに好ましい。
 0.85×D1 ≦ Dr ≦ D1  (2a)
  0.9×D1 ≦ Dr ≦ D1  (2b)
 円環形状をしたリング翼14は、攪拌部12で溶融ガラスを攪拌する際に、破損することがないだけの強度が必要である。これを満たすため、リング翼14には、最低限必要な厚みがある。但し、リング翼14の厚みが大きくなると、主管100の壁面近傍(図4中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスを、攪拌部12が設けられた攪拌領域に引き込む作用が低下するうえ、攪拌部12が設けられた攪拌領域における溶融ガラスの流速が大きくなり、溶融ガラスの攪拌作用が低下する。
 このため、リング翼14の厚みは、50mm以下とする必要がある。リング翼14の厚みは、45mm以下がより好ましく、40mm以下がさらに好ましい。
 強度の観点からは、リング翼14の厚みは、3mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましく、8mm以上がさらに好ましい。
 なお、リング翼14の厚みとは、円環形状の径方向における厚み、すなわち、リング翼14の(外直径-内直径)/2である。
 一方、リング翼14の高さは、該リング翼14と同軸をなす中心軸11の軸方向における高さである。リング翼14の高さをh(mm)とし、中心軸11の軸方向における攪拌部12の長さをL(mm)とするとき、該hおよびLは、下記式(5)を満たすことが好ましい。
 0.05×L ≦ h ≦ 0.5×L   (5)
 リング翼14の高さhが、0.05Lより小さいと、主管100の壁面との間で生じる圧力損失が小さくなり、主管100の壁面近傍(図4中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスを、攪拌部12が設けられた攪拌領域に十分引き込むことができず、溶融ガラスのすり抜けを抑制できなくなるおそれがある。
 一方、リング翼14の高さhが、0.5Lより大きいと、攪拌部12の回転に要するトルクが増加する。
 上記hおよびLは、下記式(5a)を満たすことがより好ましく、下記式(5b)を満たすことがさらに好ましい。
 0.05×L ≦ h ≦ 0.4×L   (5a)
 0.05×L ≦ h ≦ 0.3×L   (5b)
 上述したように、攪拌部12にリング翼14を設けた場合に、溶融ガラスのすり抜けが抑制されるのは、攪拌部12に設けられたリング翼14と、主管100の壁面との間に圧力損失が生じて、主管100の壁面近傍(図4中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスが、攪拌部12が設けられた攪拌領域に引き込まれるからである。この効果を発揮するうえで、リング翼14は、溶融ガラス搬送管(主管100)のうち、攪拌部12の中心軸の長軸方向のみに溶融ガラスが搬送される部位(図5中上下の破線で示した範囲内)に設けることが好ましい。
 溶融ガラス攪拌装置10の中心軸11の直径をD3(mm)とするとき、該D3が攪拌部12の最大径D1に対して大きい場合も、攪拌部12が設けられた攪拌領域における溶融ガラスの流速が大きくなり、溶融ガラスの攪拌作用が低下する。
 このため、上記D1および上記D3は、下記式(3)を満たすことが好ましく、下記式(3a)を満たすことがより好ましく、下記式(3b)を満たすことがさらに好ましく、下記式(3c)を満たすことがさらに好ましい。
 D3 ≦ 0.6×D1    (3)
 D3 ≦ 0.5×D1    (3a)
 D3 ≦ 0.4×D1    (3b)
 D3 ≦ 0.3×D1    (3c)
 攪拌部12のうち、攪拌翼13が設けられた部位の直径D4と、攪拌部12の最大径D1と、の関係をみた場合、図5に示す溶融ガラス攪拌装置10では、D4<D1となる。一方、上述したように、後述する図10に示す溶融ガラス攪拌装置10Dのように、リング翼14よりも、攪拌翼13が外側に突き出た状態になる場合、D4=D1となる。したがって、D4≦D1となる。
 但し、攪拌翼13が設けられた部位の直径D4が、攪拌部12の最大径D1に対して小さくなると、溶融ガラスの攪拌作用が低下する。このため、上記D1および上記D4は、下記式(4)を満たすことが好ましい。
 0.9×D1 ≦ D4 ≦ D1       (4)
 以上、本発明の溶融ガラス攪拌装置について、図面を参照して説明した。但し、図示した態様は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の一構成例を示したものであり、本発明の溶融ガラス攪拌装置はこれに限定されない。本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の構成例について、図面を参照してさらに説明する。
 図6は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図1、5に示す溶融ガラス攪拌装置10では、中心軸11の軸方向において、下から2番目の攪拌翼13の位置にリング翼14が設けられているのに対して、図6に示す溶融ガラス攪拌装置10Aでは、中心軸11の軸方向において、下から3番目の攪拌翼13の位置にリング翼14が設けられている。溶融ガラス搬送管(主管100)のうち、攪拌部12の中心軸の長軸方向のみに溶融ガラスが搬送される部位(図5中上下の破線で示した範囲内)に設けることが可能な場合、中心軸11の軸方向において、一番下の攪拌翼13の位置や、一番上の攪拌翼13の位置にリング翼14が設けてもよい。
 図7は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図7は、溶融ガラス搬送管の構成が図5とは異なっている。すなわち、図5では、上流側の枝管110が該主管100の上方に接続し、かつ、下流側の枝管120が該主管100の下方に接続しており、該溶融ガラス攪拌装置10が配置された主管100内において、溶融ガラスGは図中下方に搬送される。一方、図6では、上流側の枝管110が該主管100の下方に接続し、かつ、下流側の枝管120が該主管100の上方に接続しており、該溶融ガラス攪拌装置10が配置された主管100内において、溶融ガラスGは図中上方に搬送される。これらいずれの態様であっても、攪拌部12にリング翼14を設けたことによる、溶融ガラスのすり抜け抑制の効果が好ましく発揮される。
 図8は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図8に示す溶融ガラス攪拌装置10Bは、中心軸11の軸方向に、上下方向に間隔を開けて3つの攪拌翼13が設けられており、中心軸11の軸方向において、一番下の攪拌翼13の位置にリング翼14が設けられている。
 図9は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図1、5に示す溶融ガラス攪拌装置10では、中心軸11の軸方向において、攪拌翼13とリング翼14の位置が一致しており、攪拌翼13を覆うように、リング翼14が配置されている。これに対し、図9に示す溶融ガラス攪拌装置10Cでは、中心軸11の軸方向において、攪拌翼13とリング翼14の位置が一致しておらず、両者が若干ずれた位置に配置されている。このような構成であっても、攪拌部12にリング翼14を設けたことによる、溶融ガラスのすり抜け抑制の効果が好ましく発揮される。
 図10は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図10に示す溶融ガラス攪拌装置10Dでは、リング翼14の外直径よりも、攪拌翼13が設けられた部位の直径のほうが大きく、攪拌翼13が、リング翼14の外側に突き出た状態になる。上記式(4)を満たす限り、このような構成であってもよい。
 図11は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図1、5に示す溶融ガラス攪拌装置10では、中心軸11の軸方向に、上下方向に間隔を開けて設けられた4つの攪拌翼13のうち、1つの攪拌翼13を覆うように、リング翼14が設けられているのに対して、図11に示す溶融ガラス攪拌装置10Eでは、リング翼14の高さhがより大きく、上下方向に間隔を開けて設けられた4つの攪拌翼13のうち、2つの攪拌翼13をリング翼14が覆っている。なお、上下方向に間隔を開けて設けられた4つの攪拌翼13全てを覆うように、リング翼14を配置してもよいが、攪拌部12の回転に要するトルクが増加する点に留意する必要がある。
 図12は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図1、5に示す溶融ガラス攪拌装置10では、中心軸11の周方向において、該中心軸11をはさんで互いに対向するように、2つの攪拌翼13が設けられているのに対して、図12に示す溶融ガラス攪拌装置10Fでは、中心軸11の周方向において、該中心軸11を中心として、十字をなすように、4つの攪拌翼13が設けられている。図中、左右方向の攪拌翼13と、図中手前方向および奥方向の攪拌翼13と、は、長さが同一であるが、これら2組の攪拌翼の長さが、互いに異なっていてもよい。例えば、左右方向の攪拌翼13の長さをリング翼14の内半径と同程度の長さとして、図中手前方向および奥方向の攪拌翼13の長さをそれらよりも短くしてもよい。
 図13は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gでは、攪拌部12が、攪拌翼13,15、および、リング翼14に加えて、板状体からなり、長辺が中心軸11と平行して、攪拌部12の外縁を規定する位置に設けられる縦攪拌翼16をさらに有している。別の言い方をすると、平行する中心軸11と、縦攪拌翼16と、の間に、攪拌翼13が位置している。中心軸11の軸方向において、一番上の攪拌翼15と、一番下の攪拌翼15は、縦攪拌翼16の支持部材としての機能も果たす。
 なお、図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gでは、攪拌翼13,15が板状体からなる。
 図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gでは、攪拌部12に設けた縦攪拌翼16が、リング翼14とともに、溶融ガラスのすり抜け抑制の効果が発揮することが期待される。
 なお、図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gでは、縦攪拌翼16が板状体として示されているが、縦攪拌翼の形状はこれに限定されず、その鉛直断面形状が、円形、楕円形、あるいは、三角形、四角形、六角形等の多角形をした棒状体であってもよい。これらの場合、棒状体の長軸が中心軸11と平行する。
 また、図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gでは、中心軸11と、縦攪拌翼16と、の間に、攪拌翼13、15が位置するように、2つの縦攪拌翼16が設けられているが、図12に示す溶融ガラス攪拌装置10Fのように、中心軸11の周方向において、該中心軸11を中心として、十字をなすように、4つの攪拌翼13が設けられている場合は、図中手前方向および奥方向の攪拌翼13が、中心軸11と、縦攪拌翼と、の間に位置するように、さらに2つの縦攪拌翼、すなわち、合計4つの縦攪拌翼を設けてもよい。
 図14は、本発明の溶融ガラス攪拌装置の別の一構成例を示した図である。図14に示す溶融ガラス攪拌装置10Hでは、中心軸11のうち、攪拌翼13およびリング翼14が設けられた攪拌部12の部分が、拡径した拡径部17となっている。該拡径部17の周囲に、中心軸11の軸方向において、上下方向に間隔を開けて3つの攪拌翼13が設けられており、中心軸11の周方向において、6つの攪拌翼13が設けられている。
 なお、図14に示す溶融ガラス攪拌装置10Hでは、攪拌翼13が板状体からなる。
 なお、本発明の溶融ガラス攪拌装置の各構成要素、すなわち、中心軸、攪拌翼、リング翼、図13に示す溶融ガラス攪拌装置10Gの場合はさらに縦攪拌翼30、の構成材料は、溶融ガラスに対して耐熱性、耐侵食性のある材料であれば、特に限定されず、耐熱性に優れた白金または白金ロジウム合金を使用することが好ましい。また、強度を向上させるために、融点の高いモリブデンを芯材として用い、このモリブデン芯材にアルミナをコーティングし、その上に白金または白金ロジウム合金を被覆した材料なども使用できる。
 次に、本発明の板ガラス製造装置について説明する。板ガラス製造装置は、最小限の構成として、ガラス原料を溶解させて溶融ガラスとするガラス溶解装置、溶融ガラスを成形して板ガラスとする板ガラス成形装置(例えば、フロート法やダウンドロー法による成形装置)、および、該ガラス溶解装置で得られた溶融ガラスを板ガラス成形装置に搬送する目的で、該ガラス溶解装置と該板ガラス成形装置との間に設けられた溶融ガラス搬送管を有する。板ガラス製造装置は、ガラス溶解装置、および、板ガラス成形装置以外の構成要素を通常有している。このような他の構成要素の一例を挙げると、溶融ガラスの清澄を行うための脱泡装置がある。そして、これらの構成要素間で溶融ガラスを搬送するため、板ガラス製造装置は通常複数の溶融ガラス搬送管を有している。本発明の板ガラス製造装置では、これら複数存在する溶融ガラス搬送管のいずれか1つ、あるいは、複数に上述した本発明のガラス攪拌装置が設置されている。本発明の板ガラス製造装置において、本発明のガラス攪拌装置を設置する位置は特に限定されない。したがって、板ガラス製造装置を構成するいずれの溶融ガラス搬送管に本発明のガラス攪拌装置を設置してもよい。また、設置するガラス攪拌装置の数も特に限定されない。但し、板ガラス製造装置は、構成要素として脱泡装置を含む場合、脱泡装置の下流側の溶融ガラス搬送管に本発明のガラス攪拌装置を設置することが均質性の高い板ガラスを製造するうえで好ましい。脱泡装置を通過する溶融ガラスでは、表面で異質化が起こりやすいため、本発明の溶融ガラス攪拌装置による均質化の効果が高いからである。
 本発明の板ガラス製造装置は、様々な用途の板ガラスの製造に適用可能であるが、FPD用のガラス基板のように、均質性についての要求がきわめて厳しい用途の板ガラスの製造に適用することが特に好ましい。
 本発明の板ガラス製造装置を用いて板ガラスを製造することにより、未融解原料の混在がなく、光学的均質性が高く、平坦度が高い板ガラスが得られる。
 本実施例では、溶融ガラス搬送管内を搬送される溶融ガラスの挙動をシミュレーションにより評価した。
 本実施例では、図3に示す場合、すなわち、図2に示す溶融ガラス攪拌装置20が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動と、図4に示す場合、すなわち、図1の溶融ガラス攪拌装置10が配置された溶融ガラス搬送管内での溶融ガラス流の挙動を評価した。但し、リング翼14の有無による違いを明確にするため、図4に示す溶融ガラス攪拌装置10のうち、リング翼14および該リング14の内側にある攪拌翼13と、図3に示す溶融ガラス攪拌装置20のうち、中心軸21の軸方向において、溶融ガラス攪拌装置10のリング翼と同位置にある攪拌翼23と、について、溶融ガラス搬送管(主管100)内を通過する溶融ガラス流の挙動を評価した。図15は、リング翼なしの場合における攪拌翼23と、溶融ガラス搬送管100の壁面と、の位置関係を示した図であり、図16は、リング翼ありの場合における攪拌翼13、リング翼14と、溶融ガラス搬送管100の壁面と、の位置関係を示した図である。
 また、溶融ガラス搬送管(主管100)内を搬送される溶融ガラスの粘度は400dPa・s、搬送量は55m3/時間・Sと想定した。
 溶融ガラス搬送管、攪拌翼およびリング翼の寸法の違いによる影響を排除するため、攪拌部の最大径に対応する、攪拌翼23の長さ(図15の構成の場合、図16の構成の場合は、リング翼14の長さ)rと、溶融ガラス搬送管100の内径をRと、の相対比(r/R)を判断指標とした。以下で説明する図17から図20は、r/R=0.9(90%)と想定した場合の結果である。
 図17は、図15に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の周方向における溶融ガラス流の流速分布と、の関係を示したグラフであり、図18は、図16に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の周方向における溶融ガラス流の流速分布と、の関係を示したグラフである。両者の比較から明らかなように、図18は、リング翼14よりも外側の非攪拌領域(図4中破線よりも外側の部位)では、溶融ガラス流の流速分布がほぼ0になっており、溶融ガラスのすり抜けが大幅に抑制されていることが確認できる。
 図19は、図15に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の軸方向における溶融ガラス流の流量分布と、の関係を示したグラフであり、図20は、図16に示す構成での、管径方向における位置(管径位置)と、溶融ガラス搬送管の軸方向における溶融ガラス流の流量分布と、の関係を示したグラフである。両者の比較から明らかなように、図20は、リング翼14よりも外側の非攪拌領域(図4中破線よりも外側の部位)では、溶融ガラス流の流量分布がほぼ0になっており、溶融ガラスのすり抜けが大幅に抑制されていることが確認できる。なお、図19中、ハッチングで示した個所が、攪拌翼23よりも外側の非攪拌領域(図3中破線よりも外側の部位)を通過する溶融ガラスの流量分布、すなわち、溶融ガラスのすり抜けに相当する。非攪拌領域を通過する溶融ガラスの比率(非攪拌領域通過比率)は、図19では4.2%であるのに対して、図20では0.2%まで低減された。
 さらに、図15、図16に示す構成それぞれについて、r/Rを変化させて、非攪拌領域通過比率との関係を評価した。図22は、図15に示す構成での、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を示したグラフであり、図22は、図16に示す構成での、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を示したグラフである。また、図23は、図15、図16に示す構成について、r/Rと、非攪拌領域通過比率と、の関係を比較したグラフである。但し、図23では、図15の構成は装置20とし、図16の構成は装置10としている。これらの結果、特に図23の結果から明らかなように、図16の構成でr/Rを0.7(70%)以上とした場合、図15の構成でr/Rを0.9(90%)とした場合よりも、非攪拌領域通過比率を低くできる。
 本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2013年5月8日出願の日本特許出願(特願2013-098233)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 10,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,20:溶融ガラス攪拌装置
 11,21:中心軸
 12,22:攪拌部
 13,23,15:攪拌翼
 14:リング翼
 16:縦攪拌翼
 17:拡径部
100:溶融ガラス搬送管(主管)
110,120:溶融ガラス搬送管(枝管)

Claims (16)

  1.  溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置であって、該溶融ガラス攪拌装置は、回転可能な中心軸と、該中心軸に設けられた攪拌部と、で構成され、
     前記攪拌部は、長軸が前記中心軸と直交する、板状体、または、鉛直断面形状が円形、楕円形、もしくは、多角形のいずれかである棒状体からなる攪拌翼、及び、前記中心軸と同軸をなす、円環形状のリング翼で構成され、
     前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に2以上の攪拌翼が設けられており、かつ、前記中心軸の周方向に2以上の攪拌翼が設けられており、
     前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に1以上のリング翼が設けられている溶融ガラス攪拌装置。
  2.  前記リング翼の厚みが50mm以下である請求項1に記載の溶融ガラス攪拌装置。
  3.  前記攪拌部の最大径をD1(mm)とし、前記攪拌部が設置されている部位における溶融ガラス搬送管の直径をD2(mm)とし、前記リング翼の外直径をDr(mm)とするとき、下記式(1)、(2)を満たした、
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の溶融ガラス攪拌装置。
     0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.98×D2  (1)
     0.8×D1 ≦ Dr ≦ D1       (2)
  4.  粘度100~7000dPa・sの溶融ガラスを搬送量1~50m3/時間・S(Sは搬送管の断面積)で搬送する溶融ガラス搬送管内で該溶融ガラスを攪拌する請求項1~3のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
  5.  前記リング翼が、前記溶融ガラス搬送管のうち、前記攪拌部の中心軸の長軸方向のみに溶融ガラスが搬送される部位に設けられている、請求項1~4のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
  6.  前記中心軸の直径をD3(mm)とするとき、下記式(3)を満たす、請求項1~5のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
     D3 ≦ 0.6×D1    (3)
  7.  前記攪拌部のうち、前記攪拌翼が設けられた部位の直径をD4とするとき、下記式(4)を満たす、請求項1~6のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
     0.6×D1 ≦ D4 ≦ D1       (4)
  8.  前記中心軸の軸方向に2以上設けられた攪拌翼間の距離が、50~200mmである、請求項1~7のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
  9.  前記中心軸の軸方向における前記攪拌部の長さをL(mm)とするとき、前記中心軸の軸方向における前記リング翼の高さをh(mm)とするとき、下記式(5)を満たす、請求項1~8のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
     0.05×L ≦ h ≦ 0.5×L   (5)
  10.  前記攪拌翼が板状体であり、該板状体の短軸と前記中心軸とがなす角度θが下記式(6)を満たす、請求項1~9のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
     0° ≦ θ ≦ 60°  (6)
  11.  前記攪拌部は、板状体、または、鉛直断面形状が円形、楕円形、もしくは、多角形のいずれかである棒状体からなり、長辺または長軸が前記中心軸と平行して、該攪拌部の外縁を規定する位置に設けられる縦攪拌翼をさらに有している、請求項1~10のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置。
  12.  板ガラス成形装置、および、前記ガラス溶解装置と前記板ガラス成形装置との間に設けられた溶融ガラス搬送管を有する板ガラス製造装置であって、
     前記溶融ガラス搬送管に、請求項1~11のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置が少なくとも1つ設けられた板ガラス製造装置。
  13.  前記ガラス溶解装置と、前記板ガラス成形装置と、の間に設けられた脱泡装置をさらに有し、前記溶融ガラス搬送管が、前記ガラス溶解装置と前記脱泡装置との間に設けられた第1の溶融ガラス搬送管と、前記脱泡装置と前記板ガラス成形装置との間に設けられた第2の溶融ガラス搬送管と、からなり、少なくとも、前記第2の溶融ガラス搬送管に、前記溶融ガラス攪拌装置が設けられている、請求項12に記載の板ガラス製造装置。
  14.  請求項1~11のいずれかに記載の溶融ガラス攪拌装置を用いた溶融ガラス攪拌方法。
  15.  請求項12または13に記載の板ガラス製造装置を用いた板ガラス製造方法。
  16.  粘度100~7000dPa・sの溶融ガラスを搬送量1~50m3/時間・S(Sは搬送管の断面積)で搬送する溶融ガラス搬送管内で該溶融ガラスを攪拌する溶融ガラス攪拌装置であって、該溶融ガラス攪拌装置は、回転可能な中心軸と、該中心軸に設けられた攪拌部と、で構成され、
     前記攪拌部は、長軸が前記中心軸と直交する、板状体、または、鉛直断面形状が円形、楕円形、もしくは、多角形のいずれかである棒状体からなる攪拌翼、及び、前記中心軸と同軸をなす、円環形状をし、厚みが50mm以下のリング翼で構成され、
     前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に2以上の攪拌翼が設けられており、かつ、前記中心軸の周方向に2以上の攪拌翼が設けられており、
     前記攪拌部には、前記中心軸の軸方向に1以上のリング翼が設けられており、
     前記攪拌部の最大径をD1(mm)とし、前記攪拌部が設置されている部位における前記溶融ガラス搬送管の直径をD2(mm)とし、前記リング翼の外直径をDr(mm)とするとき、下記式(1)、(2)を満たした、
    ことを特徴とする、溶融ガラス攪拌装置。
     0.7×D2 ≦ D1 ≦ 0.98×D2  (1)
     0.8×D1 ≦ Dr ≦ D1       (2)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174692A (zh) * 2015-10-14 2015-12-23 湖北新华光信息材料有限公司 一种双结构式搅拌器
CN107152874A (zh) * 2017-05-14 2017-09-12 南昌诺义弘科技有限公司 一种稀土用环保型灼烧装置
WO2021153185A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 Agc株式会社 光学素子、光学系、及び光学装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6458691B2 (ja) * 2014-10-14 2019-01-30 Agc株式会社 溶融ガラス攪拌装置、板ガラス製造装置、溶融ガラス攪拌方法、および板ガラス製造方法
CN108249740B (zh) * 2018-01-10 2021-06-25 东旭光电科技股份有限公司 铂金通道搅拌装置
DE102020103328A1 (de) 2020-02-10 2021-08-12 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von viskosen Flüssigkeiten

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2831664A (en) * 1953-10-30 1958-04-22 Corning Glass Works Glass stirring
JP2001072426A (ja) 1999-08-30 2001-03-21 Central Glass Co Ltd 溶融ガラスの撹拌装置
JP2003063829A (ja) 2001-08-29 2003-03-05 Asahi Glass Co Ltd 溶融ガラス用撹拌装置
JP2010100462A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Avanstrate Inc 溶融ガラス用の撹拌翼および撹拌装置
WO2010098328A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 旭硝子株式会社 溶融ガラス攪拌装置
WO2012060372A1 (ja) * 2010-11-01 2012-05-10 AvanStrate株式会社 ガラス基板の製造方法、および、攪拌装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8256951B2 (en) * 2006-12-21 2012-09-04 Corning Incorporated Stirrers for minimizing erosion of refractory metal vessels in a glass making system
DE102007008102B4 (de) * 2007-02-19 2020-12-03 Umicore Ag & Co. Kg Vorrichtung zum Einsatz in der Glasindustrie und Verfahren
JP5757946B2 (ja) * 2009-08-21 2015-08-05 ユミコア・アクチエンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフトUmicore AG & Co.KG 混合装置
TWI471280B (zh) * 2009-11-30 2015-02-01 Corning Inc 在玻璃製造程序中用於減少冷凝物相關的缺陷的方法及裝置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2831664A (en) * 1953-10-30 1958-04-22 Corning Glass Works Glass stirring
JP2001072426A (ja) 1999-08-30 2001-03-21 Central Glass Co Ltd 溶融ガラスの撹拌装置
JP2003063829A (ja) 2001-08-29 2003-03-05 Asahi Glass Co Ltd 溶融ガラス用撹拌装置
JP2010100462A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Avanstrate Inc 溶融ガラス用の撹拌翼および撹拌装置
WO2010098328A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 旭硝子株式会社 溶融ガラス攪拌装置
WO2012060372A1 (ja) * 2010-11-01 2012-05-10 AvanStrate株式会社 ガラス基板の製造方法、および、攪拌装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2995593A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105174692A (zh) * 2015-10-14 2015-12-23 湖北新华光信息材料有限公司 一种双结构式搅拌器
CN107152874A (zh) * 2017-05-14 2017-09-12 南昌诺义弘科技有限公司 一种稀土用环保型灼烧装置
WO2021153185A1 (ja) * 2020-01-30 2021-08-05 Agc株式会社 光学素子、光学系、及び光学装置

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