JP7602725B2 - Glass depth measuring method, bubble layer depth measuring method, and glass melting furnace - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを測定する技術に関する。 The present invention relates to a technology for measuring the depth of molten glass stored in a glass melting furnace and the depth of the bubble layer formed on the molten glass.
ガラス繊維や板ガラスなどのガラス物品の製造方法には、ガラス溶融炉で、ガラス原料を溶融してガラス物品の元となる溶融ガラスを形成する溶融工程が含まれる。 The manufacturing method of glass products such as glass fiber and flat glass includes a melting process in which glass raw materials are melted in a glass melting furnace to form molten glass that is the basis of the glass products.
ガラス溶融炉には、ガラス原料をガス燃焼により溶融するタイプのものが広く利用されているが、ガラス原料を電気加熱のみで溶融するタイプのものが用いられる場合もある(例えば特許文献1を参照)。 Glass melting furnaces that melt glass raw materials by gas combustion are widely used, but there are also cases where glass raw materials are melted only by electrical heating (see, for example, Patent Document 1).
そして、ガラス溶融炉では、溶融ガラスの均質化を図ったり、溶融ガラスの流出量を安定させたりするために、炉内に貯留された溶融ガラスの深さを一定に保ちながら操業する必要がある。 In addition, in a glass melting furnace, in order to homogenize the molten glass and stabilize the amount of molten glass that flows out, it is necessary to operate the furnace while keeping the depth of the molten glass stored there constant.
そこで、例えば特許文献2には、ガラス原料をガス燃焼により溶融するタイプのガラス溶融炉において、溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、溶融ガラスの深さ(液面レベル)を求めることが開示されている。
For example,
ところで、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラス上には、泡層が発生することがある。特に、ガラス原料を電気加熱のみで溶融するタイプのガラス溶融炉では、溶融ガラスの液面の上方に加熱手段がない場合が多く、溶融ガラス上に泡層が形成されやすい。これは、溶融ガラスの液面の上方に配置された加熱手段によって、泡層が加熱されて消失することがないためである。なお、泡層は、ガラス原料に含まれる硫黄化合物や清澄剤として添加した硫酸塩の分解により発生するSO2ガスなどに起因して形成される。 However, a bubble layer may be generated on the molten glass stored in a glass melting furnace. In particular, in a glass melting furnace of the type that melts glass raw materials only by electric heating, there is often no heating means above the liquid surface of the molten glass, and a bubble layer is easily formed on the molten glass. This is because the bubble layer is not heated and disappears by the heating means arranged above the liquid surface of the molten glass. The bubble layer is formed due to sulfur compounds contained in glass raw materials and SO2 gas generated by decomposition of sulfates added as a fining agent.
しかしながら、特許文献2のように、溶融ガラスの液面の上方に配置されたカメラを用いる方法では、溶融ガラス上に泡層が形成されると、泡層が邪魔になって溶融ガラスの深さを正確に測定できないという問題が生じ得る。
However, in a method using a camera placed above the surface of the molten glass, as in
一方、泡層は溶融ガラスが炉内の雰囲気と接触するのを遮断して溶融ガラスを保温する役割を果たす。このような泡層の深さ(厚み)が変動すると、溶融ガラスの温度が変化するためガラス品質に多大な影響を及ぼす。そのため、泡層の深さを正確に測定することが望まれる場合もある。 On the other hand, the bubble layer serves to insulate the molten glass from contact with the atmosphere inside the furnace and thus keep the molten glass warm. If the depth (thickness) of this bubble layer fluctuates, the temperature of the molten glass changes, which has a significant impact on the glass quality. For this reason, it is sometimes desirable to accurately measure the depth of the bubble layer.
本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを正確に測定することを課題とする。 The objective of the present invention is to accurately measure the depth of the molten glass stored in a glass melting furnace and the depth of the bubble layer formed on the molten glass.
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さを測定するガラス深さ測定方法であって、ガラス溶融炉内において溶融ガラス中に開口した気体流路を有する流路部材を通じて、溶融ガラス中に圧縮気体を供給して気泡を発生させる気泡発生工程と、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧に基づいて、溶融ガラスの深さを求めるガラス深さ算出工程とを備えることを特徴とする。 The present invention, which was invented to solve the above problems, is a glass depth measurement method for measuring the depth of molten glass stored in a glass melting furnace, and is characterized by comprising a bubble generation process in which compressed gas is supplied into the molten glass through a flow path member having a gas flow path opening into the molten glass in the glass melting furnace to generate bubbles, and a glass depth calculation process in which the depth of the molten glass is calculated based on the air pressure of the gas flow path in the state in which the bubbles have been generated.
このようにすれば、気体流路から気泡が発生する際の気体流路の気圧と、溶融ガラスの深さとの間には一定の関係がある。詳細には、気体流路から気泡が発生する際の気体流路の気圧をP1、ガラス溶融炉内における溶融ガラスの液面の上方空間の気圧(炉内雰囲気の気圧)をP2、溶融ガラスの密度をρ、重力加速度をgとすれば、溶融ガラスの深さH
1は、「(P1-P2)/ρg…(1)」により求められる。したがって、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧を測定すれば、これに基づいて溶融ガラスの深さを簡単かつ確実に求めることができる。また、溶融ガラスの上が泡層で覆われていても、溶融ガラスの内部で気泡を発生させ、そのときの気体流路の気圧を測定することは可能である。つまり、溶融ガラス上に泡層が形成された場合であっても、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。
In this way, there is a certain relationship between the air pressure in the gas flow path when bubbles are generated from the gas flow path and the depth of the molten glass. In detail, if the air pressure in the gas flow path when bubbles are generated from the gas flow path is P1, the air pressure in the space above the liquid surface of the molten glass in the glass melting furnace (air pressure in the furnace atmosphere) is P2, the density of the molten glass is ρ, and the gravitational acceleration is g, then the depth H of the molten glass is
ρg...(1) is calculated by (P1-P2)/ρg...(1). Therefore, if the air pressure in the gas flow path in which bubbles are generated is measured, the depth of the molten glass can be easily and reliably calculated based on the measured air pressure. Even if the top of the molten glass is covered with a bubble layer, it is possible to generate air bubbles inside the molten glass and measure the air pressure in the gas flow path at that time. In other words, even if a bubble layer is formed on the molten glass, the depth of the molten glass can be accurately measured.
上記の構成において、ガラス深さ算出工程では、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧と大気圧との差圧に基づいて、溶融ガラスの深さを求めることが好ましい。 In the above configuration, in the glass depth calculation process, it is preferable to find the depth of the molten glass based on the pressure difference between the air pressure in the gas flow path when bubbles are generated and the atmospheric pressure.
炉内雰囲気の気圧は、実質的に大気圧と等しい場合が多い。したがって、炉内雰囲気の気圧を直接測定しなくても、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧と大気圧との差圧を測定すれば、上記(1)式の(P1-P2)を間接的に求めることができる。その結果、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。 The atmospheric pressure inside the furnace is often substantially equal to atmospheric pressure. Therefore, even if the atmospheric pressure inside the furnace is not measured directly, it is possible to indirectly determine (P1 - P2) in equation (1) above by measuring the pressure difference between the atmospheric pressure and the atmospheric pressure in the gas flow path when bubbles are generated. As a result, the depth of the molten glass can be measured accurately.
上記の構成において、流路部材が溶融ガラスの液面よりも下方でガラス溶融炉の底壁部又は側壁部を貫通した状態で、気体流路が溶融ガラスに開口していることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the gas flow path is open to the molten glass with the flow path member penetrating the bottom wall or side wall of the glass melting furnace below the liquid level of the molten glass.
つまり、溶融ガラスの液面から流路部材を溶融ガラス中に挿入してもよいが、この場合には、流路部材と溶融ガラスとの接触面積が大きくなる。そのため、流路部材がガラス溶融炉内の溶融ガラスの流れに悪影響を与えたり、流路部材の熱劣化により生じる異物(例えば、反応物)が溶融ガラスに混入したりする不具合が発生するおそれがある。これに対し、上記のように、流路部材が溶融ガラスの液面よりも下方でガラス溶融炉の底壁部又は側壁部を貫通した状態で、気体流路が溶融ガラスに開口していれば、これら不具合の発生を抑制できる。 In other words, the flow path member may be inserted into the molten glass from the liquid surface of the molten glass, but in this case, the contact area between the flow path member and the molten glass becomes large. This may cause problems such as the flow path member adversely affecting the flow of molten glass in the glass melting furnace, or foreign matter (e.g., reactants) resulting from thermal deterioration of the flow path member being mixed into the molten glass. In contrast, as described above, if the flow path member penetrates the bottom wall or side wall of the glass melting furnace below the liquid surface of the molten glass and the gas flow path is open to the molten glass, these problems can be prevented.
上記の構成において、流路部材が、溶融ガラスを攪拌する気泡を発生させる攪拌装置における気体供給用の流路部材であってもよい。 In the above configuration, the flow path member may be a flow path member for supplying gas in a stirring device that generates bubbles to stir the molten glass.
つまり、ガラス溶融炉は、溶融ガラスを攪拌する気泡を発生させる攪拌装置を備えている場合がある。したがって、流路部材として、既存の攪拌装置の気体供給用の流路部材を使用すれば、設備コストの増大を抑制できる。 In other words, a glass melting furnace may be equipped with a stirring device that generates bubbles to stir the molten glass. Therefore, if the flow path member is an existing flow path member for supplying gas to the stirring device, the increase in equipment costs can be suppressed.
上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス溶融炉内の溶融ガラス上に形成される泡層の深さを測定する泡層深さ測定方法であって、上記のガラス深さ測定方法によって、溶融ガラスの深さを測定するガラス深さ測定工程と、泡層の上方から溶融ガラス及び泡層の合計深さを測定する合計深さ測定工程と、合計深さと溶融ガラスの深さとの差から泡層の深さを求める泡層深さ算出工程とを備えることを特徴とする。 The present invention, which was invented to solve the above problems, is a bubble layer depth measurement method for measuring the depth of a bubble layer formed on molten glass in a glass melting furnace, and is characterized by comprising a glass depth measurement step for measuring the depth of the molten glass by the above glass depth measurement method, a total depth measurement step for measuring the total depth of the molten glass and the bubble layer from above the bubble layer, and a bubble layer depth calculation step for calculating the depth of the bubble layer from the difference between the total depth and the depth of the molten glass.
このようにすれば、ガラス深さ測定工程では、既に述べた理由により、溶融ガラス上に泡層が形成されている場合でも、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。また、泡層の上方からであれば、溶融ガラス及び泡層の合計深さに相当する泡層の表面レベルを容易に観察できる。そのため、合計深さ測定工程では、泡層の上方から溶融ガラス及び泡層の合計深さを測定している。そして、泡層深さ算出工程において、合計深さ測定工程で測定された合計深さ(溶融ガラスの深さ+泡層の深さ)と、ガラス深さ測定工程で測定された溶融ガラスの深さとの差を求めれば、泡層の深さを正確に測定できる。 In this way, in the glass depth measurement process, for the reasons already mentioned, the depth of the molten glass can be accurately measured even if a bubble layer is formed on the molten glass. Furthermore, from above the bubble layer, the surface level of the bubble layer, which corresponds to the total depth of the molten glass and the bubble layer, can be easily observed. Therefore, in the total depth measurement process, the total depth of the molten glass and the bubble layer is measured from above the bubble layer. Then, in the bubble layer depth calculation process, the difference between the total depth measured in the total depth measurement process (depth of molten glass + depth of bubble layer) and the depth of the molten glass measured in the glass depth measurement process is calculated, and the depth of the bubble layer can be accurately measured.
上記の構成において、合計深さ測定工程では、溶融炉内の壁面に設けられた基準と、泡層の表面との位置関係に基づいて、合計深さを求めることが好ましい。 In the above configuration, in the total depth measurement process, it is preferable to determine the total depth based on the positional relationship between a reference provided on the wall surface inside the melting furnace and the surface of the foam layer.
このようにすれば、合計深さ測定工程で合計深さをより正確に測定できるため、結果として、泡層深さ算出工程で泡層の深さをより正確に測定できる。 In this way, the total depth can be measured more accurately in the total depth measurement process, and as a result, the foam layer depth can be measured more accurately in the foam layer depth calculation process.
上記の構成において、合計深さ測定工程では、溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、合計深さを求めることが好ましい。 In the above configuration, in the total depth measurement process, it is preferable to determine the total depth based on the results of image processing of an image of the inside of the glass melting furnace captured by a camera positioned above the liquid surface of the molten glass.
このようにすれば、溶融ガラスや泡層と接触することなく、合計深さを安全かつ正確に測定できる。 In this way, the total depth can be measured safely and accurately without coming into contact with the molten glass or the bubble layer.
上記の課題を解決するために創案された本発明は、炉内に溶融ガラスが貯留されたガラス溶融炉であって、炉内において溶融ガラス中に開口して圧縮気体を案内する気体流路を有する流路部材と、溶融ガラス中に気泡を発生させるために、気体流路に圧縮気体を供給する気体供給部と、気泡を発生させた状態で気体流路の気圧を測定する圧力測定部とを備えることを特徴とする。 The present invention, which was invented to solve the above problems, is a glass melting furnace in which molten glass is stored, and is characterized by comprising a flow path member having a gas flow path that opens into the molten glass in the furnace and guides compressed gas, a gas supply unit that supplies compressed gas to the gas flow path to generate bubbles in the molten glass, and a pressure measurement unit that measures the air pressure in the gas flow path while bubbles are generated.
このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受し得る。 In this way, the same effects as those of the corresponding configurations already described can be obtained.
本発明によれば、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを正確に測定できる。 The present invention makes it possible to accurately measure the depth of the molten glass stored in a glass melting furnace and the depth of the bubble layer formed on the molten glass.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached drawings. Note that in each embodiment, corresponding components are given the same reference numerals, and duplicated descriptions may be omitted. When only a portion of a configuration is described in each embodiment, the configuration of another previously described embodiment may be applied to the other portions of the configuration. In addition to the combinations of configurations explicitly stated in the description of each embodiment, configurations of multiple embodiments may be partially combined together even if not explicitly stated, provided that there is no particular problem with the combination.
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態に係るガラス物品の製造装置は、ガラス物品としてのガラス繊維を製造する装置である。図1に示すように、本製造装置は、上流側にガラス溶融炉1を備える。なお、図1は、溶融ガラスGmの搬送方向(上流側から下流側に向かう方向)と直交する幅方向における断面図である。さらに、図示は省略するが、本製造装置は、ガラス溶融炉1に接続されたフォアハースと、フォアハースの底部に設けられたブッシングと、ブッシングに設けられた複数のノズルとを備える。複数のノズルからフォアハース内に貯留された溶融ガラスGmが下方に引き出され、ガラス繊維(モノフィラメント)として成形される。なお、ガラス繊維の表面に集束剤を塗布した後に、100~10000本のガラス繊維を集束し、1本のストランドを構成する場合がある。ストランドは、例えば、巻き取られてケーキを構成したり、所定長さで切断されたチョップドストランドを構成したりする。
First Embodiment
The glass article manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention is an apparatus for manufacturing glass fibers as glass articles. As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus includes a
図1に示すように、ガラス溶融炉1は、ガラス原料(カレットを含んでもよい)を溶融して溶融ガラスGmを連続形成する溶融工程を実施するための空間であり、下流端に溶融ガラスGmを排出する排出口(図示省略)を備える。ガラス溶融炉1は、耐火煉瓦(例えば、ジルコニア系電鋳煉瓦やアルミナ系電鋳煉瓦、アルミナ・ジルコニア系電鋳煉瓦、AZS(Al-Zr-Si)系電鋳煉瓦、デンス焼成煉瓦など)で構成された壁部によって炉内の溶融空間を区画形成する。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、溶融ガラスGmは、Eガラス(アルカリ含有量2%以下のガラス)からなる。溶融ガラスGmは、Eガラスに限定されるものではなく、例えば、Dガラス(低誘電率ガラス)、ARガラス(耐アルカリ性ガラス)、Cガラス(耐酸性のガラス)、Mガラス(高弾性率のガラス)、Sガラス(高強度、高弾性率のガラス)、Tガラス(高強度、高弾性率のガラス)、Hガラス(高誘電率のガラス)、NEガラス(低誘電率ガラス)などであってもよい。 In this embodiment, the molten glass Gm is made of E glass (glass with an alkali content of 2% or less). The molten glass Gm is not limited to E glass, and may be, for example, D glass (low dielectric constant glass), AR glass (alkali resistant glass), C glass (acid resistant glass), M glass (high elasticity glass), S glass (high strength, high elasticity glass), T glass (high strength, high elasticity glass), H glass (high dielectric constant glass), NE glass (low dielectric constant glass), etc.
ガラス溶融炉1の底壁部1aには、溶融ガラスGm中に浸漬された複数の棒状の電極(図示省略)が設けられている。これら電極は、溶融ガラスGmを通電加熱する。なお、ガラス溶融炉1における加熱方式は、全電融方式に限定されるものではなく、例えば、溶融ガラスGmの液面LS上方からガス燃料の燃焼(バーナー)のみで加熱する方式、通電加熱とガス燃料の燃焼とを併用して加熱する方式などであってもよい。
The bottom wall 1a of the
電極は、棒状に限らず、板状やブロック状であってもよく、これらを組み合わせてもよい。電極は、底壁部1aに限らず、側壁部1bに配置してもよく、底壁部1a及び側壁部1bの両方に配置してもよい。なお、連続溶融の開始前及び/又は開始後に、ガラス原料及び溶融ガラスGmをガラス溶融炉1内の雰囲気を介して間接的に加熱するために、溶融ガラスGmの液面LSよりも上方にヒーターやバーナーなどの加熱手段を別途設けてもよい。
The electrodes are not limited to being rod-shaped, but may be plate-shaped or block-shaped, or may be a combination of these. The electrodes are not limited to being arranged on the bottom wall 1a, but may be arranged on the
ガラス溶融炉1は、図示は省略するが、上流端の供給口に、投入機を備える。
Although not shown in the figure, the
本実施形態では、投入機は、溶融ガラスGmの液面LSの上流側がガラス原料に覆われるようにガラス原料を連続的に供給する。溶融ガラスGmの液面LSの下流側は泡層Gbに覆われている。つまり、ガラス溶融炉1は、溶融ガラスGmの液面LSの一部がガラス原料に覆われている。なお、投入機としては、プッシャー、振動フィーダ、スクリューフィーダーなどが使用できる。
In this embodiment, the feeder continuously supplies glass raw material so that the upstream side of the liquid surface LS of the molten glass Gm is covered with the glass raw material. The downstream side of the liquid surface LS of the molten glass Gm is covered with a bubble layer Gb. In other words, in the
ガラス溶融炉1は、炉内の気体を外部に排出するための排気流路としての煙道2を備える。煙道2内には、気体を外部に送るためのファン3が設けられている。なお、煙道2及び/又はファン3は、省略してもよい。
The
ガラス溶融炉1は、溶融ガラスGmの深さH1を測定するガラス深さ測定装置11を備える。
The
ガラス深さ測定装置11は、ガラス溶融炉1の炉内において溶融ガラスGm中に開口して圧縮気体CAを案内する気体流路12を有する流路管13と、溶融ガラスGm中に気泡Bを発生させるために、気体流路12に圧縮気体CAを供給する気体供給部14と、気泡Bを発生させた状態で気体流路12の気圧を測定する圧力測定部15とを備える。
The glass
流路部材としての流路管13は、ガラス溶融炉1の底壁部1aを貫通することで、ガラス溶融炉1の内外に跨って配置されている。流路管13は、管内面により気体流路12を形成している。流路管13の先端は、溶融ガラスGmの底素地と接触している。これにより、流路管13の先端において、上方を向いた気体流路12の開口部12aが、溶融ガラスGmの底素地に対して常に開口する。なお、気体流路12の開口部12aは、ガラス溶融炉1内における溶融ガラスGmの液面LSの下限レベル(操業時の溶融ガラスGmの最小深さ)よりも下方に配置されていれば、その高さ位置は特に限定されない。ただし、溶融ガラスGmの深さH1は、気体流路12の開口部12aの高さ位置を零レベルL0として定義される。
The
気体供給部14は、ガラス溶融炉1の炉外において、流路管13の基端に接続されている。気体供給部14は、例えばコンプレッサなどからなる。気体供給部14は、気体としての圧縮気体(例えば圧縮空気)CAを生成する。気体供給部14で生成された圧縮気体CAは、流路管13の気体流路12に供給される。気体供給部14からの圧縮気体CAの供給圧力により、気体流路12全体の気圧P1が溶融ガラスGmの深さH1に応じた圧力以上になったときに、圧縮気体CAが気泡Bとして開口部12aから噴出する。
The
詳細には、気体流路12の気圧P1が、ガラス溶融炉1内における溶融ガラスGm上方の気圧P2と、気体流路12の開口部12aの高さ位置における溶融ガラスGmの気圧P3との和(P2+P3)と実質的に等しくなったときに、気泡Bが噴出する。つまり、これら圧力の間には、下記の式(2)~(4)の関係が成立する。ここで、ρは溶融ガラスGmの密度、gは重力加速度である。
In detail, bubbles B are ejected when the air pressure P1 in the
P1=P2+P3…(2)
P3=ρgH1…(3)
H1=(P1-P2)/ρg…(4)
P1=P2+P3...(2)
P3=ρgH1...(3)
H1=(P1-P2)/ρg...(4)
したがって、気体流路12の気圧P1と、ガラス溶融炉1内における溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定すれば、上記の式(4)から溶融ガラスGmの深さH1を算出できる。
Therefore, by measuring the pressure difference (P1-P2) between the air pressure P1 in the
圧力測定部15は、差圧計(例えばゲージ圧計)で構成される。ここで、ガラス溶融炉1の炉内における溶融ガラスGm上方の気圧P2は、大気圧PAよりも高く調整されたり低く調整されたりする。しかしながら、溶融ガラスGm上方の気圧P2と大気圧PAとの差は僅かであり、両者は実質的に等しいとみなすことができる。したがって、本実施形態では、圧力測定部15は、気体流路12の気圧P1と溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定する代わりに、気体流路12の気圧P1と大気圧PAとの差圧(P1-PA)を測定するように構成されている。
The
詳細には、圧力測定部15には、ガラス溶融炉1の炉外の大気圧PAが導かれるようになっている。また、圧力測定部15は、ガラス溶融炉1の炉外において、流路管13の途中から分岐した導圧管16に接続されている。導圧管16は、管内面により導圧流路17を形成している。導圧流路17は、気体流路12と連通している。これにより、圧力測定部15には、導圧流路17を通じて、気体流路12の気圧P1が導かれるようになっている。したがって、圧力測定部15では、気体流路12の気圧P1と、大気圧PAとの差圧(P1-PA)が測定される。そして、差圧(P1-PA)は、気体流路12の気圧P1と、ガラス溶融炉1における溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)と実質的に等しいため、下記の式(5)により、溶融ガラスGmの深さH1を求めることができる。
In detail, the
H1=(P1-PA)/ρg…(5) H1=(P1-PA)/ρg...(5)
なお、ガラス深さ測定装置11は、上記の式(5)に従って溶融ガラスGmの深さH1を自動演算する演算部を備えていてもよい。
The glass
ガラス溶融炉1は、泡層Gbの深さH2を測定する泡層深さ測定装置21を備える。
The
泡層深さ測定装置21は、上記のガラス深さ測定装置11と、カメラ22と、画像処理部23とを備える。
The bubble layer
カメラ22は、例えばCCDカメラなどで構成される。
カメラ22は、ガラス溶融炉1の炉外において、溶融ガラスGmの液面LSよりも上方に配置されている。カメラ22は、ガラス溶融炉1の一方側の側壁部1bに設けられた覗き窓24を通じて炉内を撮像し、炉内の画像を取り込む。本実施形態では、図2(a)に示すように、カメラ22は、覗き窓24と対向するガラス溶融炉1の他方側の側壁部1b、その側壁部1bに設けられた基準25、及び溶融ガラスGm上の形成された泡層Gbのそれぞれの少なくとも一部を含む画像IMを撮像する。基準25は、ガラス溶融炉1内の溶融ガラスGmの上限レベル(操業時の溶融ガラスGmの最大深さ)よりも上方に位置している。基準25は、ガラス溶融炉1内の溶融ガラスGmの液面LSと平行な線(例えば水平線)であることが好ましい。基準25は、例えば、ガラス溶融炉1を構成する耐火煉瓦の目地、側壁部1bに設けられたスケールなどから構成される。
The
カメラ22の光軸中心A1は、溶融ガラスGmの液面LSの上方位置から液面LSに向かうように下方傾斜している。光軸中心A1の水平線A2に対する傾斜角θは、例えば5~10°であることが好ましい。
The optical axis center A1 of the
画像処理部23は、ガラス溶融炉1の炉外に配置されるとともに、カメラ22に接続されている。画像処理部23は、例えばパーソナルコンピュータなどで構成される。
The
図2(b)に示すように、画像処理部23は、カメラ22により取得された画像IMを、例えば二値化処理などにより画像処理する。画像IMを画像処理した結果からは、泡層Gb表面から基準25までの上下方向の距離H3を簡単かつ正確に求めることができる。なお、距離H3は、複数個所で測定した平均値としてもよい。
As shown in FIG. 2(b), the
そして、泡層Gb表面から基準25までの上下方向の距離H3と、零レベルL0(気体流路12の開口部12aの高さ位置)から基準25までの上下方向の距離H4とを用いれば、溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5は、下記の式(6)により求められる。なお、距離H4は、予め測定された既知値(一定値)である。
Then, by using the vertical distance H3 from the surface of the bubble layer Gb to the
H5=H4-H3…(6) H5=H4-H3...(6)
さらに、この合計深さH5と、溶融ガラスGmの深さH1とを用いれば、泡層Gbの深さH2を、下記の式(7)により求められる。 Furthermore, by using this total depth H5 and the depth H1 of the molten glass Gm, the depth H2 of the bubble layer Gb can be calculated using the following formula (7).
H2=H5-H1=H4-H3-H1…(7) H2=H5-H1=H4-H3-H1...(7)
なお、泡層深さ測定装置21は、上記の式(7)に従って泡層Gbの深さH2を自動演算する演算部を備えていてもよい。
The foam layer
以下、本発明の第一実施形態に係るガラス物品の製造方法について説明する。本製造方法は、上記のガラス物品の製造装置によって、ガラス物品としてのガラス繊維を製造する方法である。 The following describes a method for manufacturing a glass article according to the first embodiment of the present invention. This manufacturing method is a method for manufacturing glass fiber as a glass article using the above-mentioned glass article manufacturing apparatus.
本製造方法は、ガラス溶融炉1でガラス原料を溶融して溶融ガラスGmを連続形成する溶融工程(図1を参照)と、ガラス溶融炉1に接続されたフォアハースに貯留された溶融ガラスGmをノズルから引き出して、ガラス繊維を成形する成形工程とを備える。
This manufacturing method includes a melting process (see FIG. 1) in which glass raw materials are melted in a
このうち溶融工程では、図1に示すように、溶融ガラスGmの深さH1を測定するガラス深さ測定工程や、泡層Gbの深さH2を測定する泡層深さ測定工程がさらに実施される。 In the melting process, as shown in FIG. 1, a glass depth measurement process is further carried out to measure the depth H1 of the molten glass Gm, and a bubble layer depth measurement process is further carried out to measure the depth H2 of the bubble layer Gb.
ガラス深さ測定工程は、気泡発生工程と、ガラス深さ算出工程とを備える。 The glass depth measurement process includes a bubble generation process and a glass depth calculation process.
気泡発生工程では、気体供給部14によって、流路管13の気体流路12を通じて溶融ガラスGm中に圧縮気体CAを供給し、溶融ガラスGm中に気泡Bを発生させる。このようにすれば、気泡Bを発生させた状態の気体流路12の気圧P1と大気圧PAとの差圧(P1-PA)と、溶融ガラスGmの深さH1との間には、上記の式(5)の関係が成立する。
In the bubble generation process, the
ガラス深さ算出工程では、気泡Bを発生させた状態の気体流路12の気圧P1と大気圧PAとの差圧(P1-PA)に基づいて、溶融ガラスGmの深さH1を求める。つまり、圧力測定部15により、気泡Bを発生させた状態の気体流路12の気圧P1と大気圧PAの差圧(P1-PA)を測定するとともに、式(5)から溶融ガラスGmの深さH1を算出する。
In the glass depth calculation process, the depth H1 of the molten glass Gm is calculated based on the pressure difference (P1-PA) between the atmospheric pressure PA and the air pressure P1 in the
このように溶融ガラスGmの深さH1を求める際、溶融ガラスGm表面が泡層Gbで覆われていても、溶融ガラスGmの内部で気泡Bを発生させ、そのときの気体流路12の気圧P1を測定できる。したがって、溶融ガラスGmの上の泡層Gbが邪魔になることなく、溶融ガラスGmの深さを正確に測定できる。
In this way, when determining the depth H1 of the molten glass Gm, even if the surface of the molten glass Gm is covered with a bubble layer Gb, bubbles B can be generated inside the molten glass Gm, and the air pressure P1 in the
泡層深さ測定工程は、上記のガラス深さ測定工程と、合計深さ測定工程と、泡層深さ算出工程とを備える。 The bubble layer depth measurement process includes the above-mentioned glass depth measurement process, a total depth measurement process, and a bubble layer depth calculation process.
ガラス深さ測定工程では、既に述べた理由により、溶融ガラスGm上に泡層Gbが形成されている場合でも、溶融ガラスGmの深さを正確に測定できる。 For the reasons already mentioned, in the glass depth measurement process, the depth of the molten glass Gm can be accurately measured even if a bubble layer Gb has formed on the molten glass Gm.
合計深さ測定工程では、溶融ガラスGmの液面LSよりも上方に配置されたカメラ22によって取り込んだガラス溶融炉1内の画像IMを画像処理した結果に基づいて、溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5を測定する。つまり、泡層Gbの上方からであれば、カメラ22によって、溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5に相当する泡層Gbの表面レベルを容易に観察できる。そのため、合計深さ測定工程では、泡層Gbの上方に配置されたカメラ22によって取り込んだガラス溶融炉1内の画像IMを画像処理した結果を用いて、泡層Gb表面から基準25までの上下方向の距離H3を求めた後に、上記の式(6)により溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5を算出する。
In the total depth measurement process, the total depth H5 of the molten glass Gm and the bubble layer Gb is measured based on the result of image processing of the image IM of the
泡層深さ算出工程では、上記の式(7)に示すように、合計深さ測定工程で測定された合計深さH5と、ガラス深さ測定工程で測定された溶融ガラスGmの深さH1との差を求め、泡層Gbの深さH2を算出する。このようにすれば、溶融ガラスGmや泡層Gbと直接接触することなく、泡層Gbの深さH2を正確に測定できる。 In the bubble layer depth calculation process, as shown in the above formula (7), the difference between the total depth H5 measured in the total depth measurement process and the depth H1 of the molten glass Gm measured in the glass depth measurement process is calculated, and the depth H2 of the bubble layer Gb is calculated. In this way, the depth H2 of the bubble layer Gb can be accurately measured without direct contact with the molten glass Gm or the bubble layer Gb.
(第二実施形態)
図3は、本発明の第二実施形態を示す。本実施形態では、ガラス深さ測定工程において、気体流路12の気圧P1と、溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定することにより、式(4)から溶融ガラスGmの深さH1を算出する。
Second Embodiment
3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, in the glass depth measurement step, the pressure difference (P1-P2) between the air pressure P1 in the
詳細には、圧力測定部15は、気体流路12の気圧P1と、溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定する差圧計である。
In detail, the
圧力測定部15には、ガラス溶融炉1の炉外において第一導圧管16と第二導圧管18とが接続されている。第一導圧管16は、第一実施形態で説明した導圧管16と同一であり、管内面により第一導圧流路17を形成している。第二導圧管18は、ガラス溶融炉1のうち、上壁部1c(図示例では、上壁部1cの煙道2)を貫通することで、ガラス溶融炉1の内外に跨って配置されている。第二導圧管18は、管内面により第二導圧流路19を形成している。ガラス溶融炉1の炉内において、第二導圧管18は、第二導圧流路19を溶融ガラスGmの上方に常に開口させるように、溶融ガラスGmの上限レベルよりも上方に位置している。これにより、第二導圧流路19には、ガラス溶融炉1の炉内の溶融ガラスGmよりも上方から気圧P2が導かれる。
The
したがって、圧力測定部15には、気体流路12の気圧P1が第一導圧流路17を通じて導かれるとともに、ガラス溶融炉1の炉内における溶融ガラスGm上方の気圧P2が第二導圧流路19を通じて導かれる。これにより、圧力測定部15は、気体流路12の気圧P1と、溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定する。そして、上記の式(4)から溶融ガラスGmの深さH1を算出する。
Therefore, the
(第三実施形態)
図4は、本発明の第三実施形態を示す。本実施形態では、ガラス深さ測定工程に含まれる気泡発生工程において、ガラス深さ測定装置11として、ガラス溶融炉1に設けられた攪拌装置31を用いる。
Third Embodiment
4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a stirring
攪拌装置31は、第一実施形態のガラス深さ測定装置11と同様に、流路管13と、気体供給部14と、圧力測定部15とを備える。なお、一般的な攪拌装置は、気体流路12の気圧P1と大気圧PAとの差圧(P1-PA)や、気体流路12の気圧P1と溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定する圧力測定部15を備えていない。換言すれば、本実施形態では、溶融ガラスGmの深さH1を測定するために、既存の攪拌装置31に圧力測定部15を別途設けている。
The stirring
攪拌装置31は、気体供給部14から圧縮気体CAを流路管13の気体流路12に供給し、圧縮気体CAを気泡Bとして気体流路12の開口部12aから噴出させる。気泡Bが溶融ガラスGmの液面LSまで浮上することで、溶融ガラスGm中に上昇流F1が形成され、溶融ガラスGmが攪拌される。これにより、溶融ガラスGmの品質が均一化される。攪拌装置31の気体流路12は、例えば、ガラス溶融炉1の前後方向(溶融ガラスGmの搬送方向)の中央部、かつ、幅方向(搬送方向と直交する方向)の中央部に形成される。
The stirring
このように溶融ガラスGmを攪拌させる気泡Bを発生させた状態で、圧力測定部15は、気体流路12の気圧P1と大気圧PAとの差圧(P1-PA)を測定する。そして、上記の式(4)から溶融ガラスGmの深さH1を算出する。なお、圧力測定部15は、第二実施形態で説明した圧力測定部15と同様に、気体流路12の気圧P1と溶融ガラスGm上方の気圧P2との差圧(P1-P2)を測定する構成であってもよい。
With bubbles B that stir the molten glass Gm thus generated, the
(第四実施形態)
図5は、本発明の第四実施形態を示す。本実施形態では、流路管13が、ガラス溶融炉1の底壁部1aに代えて、側壁部1bを貫通することで、ガラス溶融炉1の内外に跨って配置されている。これにより、気体流路12の開口部12aの高さ位置が、流路管13を底壁部1aに貫通するように設けた場合の気体流路12の開口部12aの高さ位置と変わる場合には、溶融ガラスGmの深さH1の基準となる零レベルL0も変更される。なお、図5では、零レベルL0が底壁部1aから変更された状態を例示している。この場合でも、底壁部1aと気体流路12の開口部12aの高さ位置との高低差は予め測定可能であるため、底壁部1aを基準とした溶融ガラスGmの深さは、溶融ガラスGmの深さH1から求めることができる。
(Fourth embodiment)
5 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the
第四実施形態のように、流路管13が側壁部1bを貫通すれば、底壁部1aを貫通する場合と比べ、メンテナンス性が向上する。この効果は、特に電極を底壁部1aに配置する場合に顕著となる。
If the
(第五実施形態)
図6及び図7は、本発明の第五実施形態を示す。本実施形態では、底壁部1a又は側壁部1bに沿う溶融ガラスGmの対流による影響を低減する観点から、流路管13の先端が底壁部1a(図6を参照)又は側壁部1b(図7を参照)から突出する突出部13aを有している。
Fifth Embodiment
6 and 7 show a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, from the viewpoint of reducing the influence of convection of the molten glass Gm along the bottom wall portion 1 a or the
(第六実施形態)
図8及び図9は、本発明の第六実施形態を示す。本実施形態では、底壁部1a又は側壁部1bから突出する流路管13の突出部13aが、折り曲げ部13bを有している。例えば、図8に示すように、流路管13が底壁部1aを貫通する場合、突出部13aの先端が、折り曲げ部13bによって水平方向に延びていてもよい。このようにすれば、溶融炉1の立ち上げ時にガラス原料が流路管13に侵入し難くなり、ガラス原料による流路管13の閉塞を抑制する効果が期待できる。また、例えば、図9に示すように、流路管13が側壁部1bを貫通する場合、突出部13aの先端が、折り曲げ部13bによって上方又は下方(図示例は上方)に延びていてもよい。突出部13aの先端が下方に延びれば、溶融炉1の立ち上げ時にガラス原料が流路管13に侵入し難くなり、ガラス原料による流路管13の閉塞を抑制する効果が期待できる。
Sixth Embodiment
8 and 9 show a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the protruding
本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, nor is it limited to the above-mentioned effects. Various modifications of the present invention are possible without departing from the spirit of the present invention.
上記の実施形態では、溶融ガラスGmの上に泡層Gbが形成された状態で溶融ガラスGmの深さH1を測定する方法を例示したが、本発明に係るガラス深さ測定方法は、泡層Gbがない場合にも適用できる。つまり、本発明に係るガラス深さ測定方法は、例えば、ガラス溶融炉1の炉内において、溶融ガラスGmの液面LSが露出している場合や、溶融ガラスGmの液面LSの全部がガラス原料に覆われている場合にも適用できる。
In the above embodiment, a method for measuring the depth H1 of the molten glass Gm when a bubble layer Gb is formed on the molten glass Gm is illustrated, but the glass depth measurement method according to the present invention can also be applied when there is no bubble layer Gb. In other words, the glass depth measurement method according to the present invention can also be applied when, for example, the liquid surface LS of the molten glass Gm is exposed in the
上記の実施形態において、圧力測定部15として絶対圧計を用いてもよい。この場合、予め測定された大気圧を圧力測定部15の測定値から減算する。これにより、式(5)の(P1-PA)が求められる。
In the above embodiment, an absolute pressure gauge may be used as the
上記の実施形態において、泡層Gb表面から基準25までの上下方向の距離H3を求める際に、カメラ22により取り込まれた画像IMに、上下方向の離間距離が既知の二つ以上の基準25を含め、各基準25の間の離間距離の画像IMからの測定値と既知値(一定値)との差に基づいて距離H3を補正してもよい。あるいは、カメラ22の光軸中心A1の傾斜角θに基づいて距離H3を補正してもよい。これにより、カメラ22の光軸中心A
1の傾斜に伴う画像の歪みによる誤差を補正できる。
In the above embodiment, when determining the vertical distance H3 from the surface of the foam layer Gb to the
This allows for correction of errors due to image distortion associated with the inclination of 1.
上記の実施形態では、ガラス溶融炉1の炉内に設けられた基準25を基準として、溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5を測定する場合を例示したが、合計深さH5の測定方法はこれに限定されない。例えば、ガラス溶融炉1の炉外に設けられたカメラ22の配置位置(例えば高さ位置)及び配置角度(例えば光軸中心A1の傾斜角θ)を基準として、合計深さH5を測定してもよい。しかしながら、カメラ22の配置位置や配置角度が僅かに変化しただけで、合計深さH5の測定値が大きく変化するおそれがある。したがって、測定精度を向上させる観点からは、ガラス溶融炉1の炉内に設けられた基準25を用いて、合計深さH5を測定するのが好ましい。
In the above embodiment, the total depth H5 of the molten glass Gm and the bubble layer Gb is measured based on the
上記の実施形態では、カメラ22を用いて、溶融ガラスGm及び泡層Gbの合計深さH5を測定する場合を例示したが、合計深さH5は、カメラ22を用いずに、作業者がスケールなどを直接読み取って測定してもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施形態では、ガラス物品としてガラス繊維を製造する場合を例示したが、ガラス物品として板ガラス又はガラスロールを製造してもよい。この場合、溶融ガラスGmは、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ含有ガラスなどとすればよい。 In the above embodiment, the case of producing glass fiber as the glass article is exemplified, but a glass plate or a glass roll may be produced as the glass article. In this case, the molten glass Gm may be, for example, alkali-free glass, soda glass, soda lime glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, alkali-containing glass, etc.
1 ガラス溶融炉
11 ガラス深さ測定装置
12 気体流路
13 流路管
14 気体供給部
15 圧力測定部
21 泡層深さ測定装置
22 カメラ
23 画像処理部
25 基準
B 気泡
CA 圧縮気体
Gb 泡層
Gm 溶融ガラス
Claims (6)
前記ガラス溶融炉内において前記溶融ガラス中に開口した気体流路を有する流路部材を通じて、前記溶融ガラス中に圧縮気体を供給して気泡を発生させる気泡発生工程と、
前記気泡を発生させた状態の前記気体流路の気圧に基づいて、前記溶融ガラスの深さを求めるガラス深さ算出工程と、
前記泡層の上方から前記溶融ガラス及び前記泡層の合計深さを測定する合計深さ測定工程と、
前記合計深さと前記溶融ガラスの深さとの差から前記泡層の深さを求める泡層深さ算出工程とを備え、
前記合計深さ測定工程では、前記溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだ前記ガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、前記合計深さを求め、
前記画像は、前記泡層の少なくとも一部を含むことを特徴とする泡層深さ測定方法。 A method for measuring the depth of a bubble layer formed on molten glass in a glass melting furnace, comprising:
a bubble generating step of supplying compressed gas into the molten glass through a flow path member having a gas flow path opening into the molten glass in the glass melting furnace to generate bubbles;
a glass depth calculation step of determining a depth of the molten glass based on the air pressure in the gas flow path in a state in which the bubbles are generated ;
A total depth measuring step of measuring a total depth of the molten glass and the bubble layer from above the bubble layer;
A bubble layer depth calculation step of calculating the bubble layer depth from the difference between the total depth and the depth of the molten glass,
In the total depth measuring step, the total depth is calculated based on a result of image processing of an image of the inside of the glass melting furnace captured by a camera arranged above the liquid surface of the molten glass,
A method for measuring a foam layer depth , characterized in that the image includes at least a portion of the foam layer .
前記炉内において前記溶融ガラス中に開口して圧縮気体を案内する気体流路を有する流路部材と、
前記溶融ガラス中に気泡を発生させるために、前記気体流路に前記圧縮気体を供給する気体供給部と、
前記気泡を発生させた状態で前記気体流路の気圧を測定する圧力測定部と、
前記溶融ガラスの液面よりも上方に配置され、前記溶融ガラス上に形成された泡層の少なくとも一部を含む画像を撮像するカメラとを備えることを特徴とするガラス溶融炉。 A glass melting furnace in which molten glass is stored,
a flow path member having a gas flow path opening into the molten glass in the furnace and guiding a compressed gas;
a gas supply unit that supplies the compressed gas to the gas flow path to generate bubbles in the molten glass;
a pressure measuring unit that measures the air pressure in the gas flow path while the air bubbles are generated ;
A glass melting furnace comprising : a camera disposed above the liquid surface of the molten glass and configured to capture an image including at least a portion of a bubble layer formed on the molten glass .
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