JP2009525476A - 溶融ガラス浴の温度の測定 - Google Patents

Abstract

ガラスのような粘性材料の溶融浴（１）の温度の間接的な測定を、回転機械的攪拌器（３）のモータートルクまたはその冷却水から抽出された加熱パワーのようなパラメータを測定することによって遂行する。それによって、熱電対を備えたロッドによる温度の直接的測定の手間と難しい動作条件の支配を省く。

Description

本発明の主題は、高温において維持される溶融ガラスまたは非常に粘性のある材料の浴の温度の測定である。

上記のような温度の測定は、ガラス固化プロセスを監視するために必要とされるが、溶融ガラスによって達成される温度が非常に高いので、それは難しい。大抵の構築物センサ(building sensor)のための大部分の材料は溶融するか、または少なくとも強度を失う。他の技術は、水流によって冷却されたロッド内に温度センサを配置することによって、ガラスで実際に達成された温度よりも低い熱を測定することから成る。固化したガラスの脈石(gangue)がロッドの周りに形成されて、過度の加熱と腐食からそれを守る。溶融ガラス浴の温度は、相関関数によって実際に測定された温度から推定することができる。冷却されたロッドによるこの測定技術は証明されているが、ガラス浴の一つの場所に関連しているために不正確であり、その温度は不均一でありうる。そしてそれは、浴の物理的条件に対して、またとりわけ自然な、あるいは加勢された対流の動きに対して、非常に敏感である。のみならず、それは、変化しうる、またそれを覆う固化したガラスの厚さにも影響される。

これらの不十分さが、本発明によって、実際の温度または低下した温度の直接的測定を他のパラメータの測定で置き換えるような測定方法の発展に導かれた。そして、その他のパラメータによって、該温度の間接的な測定を達成するために関数を使ってその温度が関連付けられうる。ここで考慮されるパラメータに対する通常の特性は、それが溶融浴とは関連付けられず、従って溶融浴を収容するるつぼ内のセンサの配置を必要としない。しかし、その外では、より良い条件の下で冷却媒体内で動作する。

本発明は、溶融ガラス浴の機械的攪拌器の特定の使用に基づいている。よく知られた攪拌器は種々の形のものであって、そして一般に、ブレード(blade)を備えた回転体、またはその周りのガラスを置き換え、混合を作り出すための類似の手段を有する。その攪拌器は、冷却水の回路によって中程度の温度に保持される。冷却水は攪拌器を通して、同心の導管内を、または別の方式で流れる。

測定のための、溶融浴の温度と関連付けられる有用なパラメータは、この攪拌器を動作させることから抽出される。冷却することが、さらに、攪拌器の周りに、規定の固化したガラス脈石を生成するが、温度を測定するためのロッドに関しては不都合であったこの事情は、ブレードの周りの固定されたガラスと攪拌器の中央のシャフトの厚さを安定させ、またブレードの周りの浴の状態を調整する攪拌によって、もはやここではそうではない、ということに注目すべきである；つまり、攪拌器が、さらに溶融浴の最も大きな部分に直接接触するので、それは、溶融浴の全体的な温度または平均温度をより良好に表現する熱を受けとる。

本発明の方法の特定の実施形態において、溶融浴の温度を表現する測定されたパラメータは、攪拌器を通して流れる冷却流動流体から抽出される加熱パワーである。他の特定の実施形態において、測定された量は、安定速度における攪拌器のモータートルクである。

さて、本発明を、攪拌器を備えた溶融浴を示す図１、冷却回路を示す図２、および例を示す図３の助けを借りて記述することにする。浴は参照符号１を有し、図示しない加熱手段が追加されたるつぼ２において見いだされ、そしてしばしばあることだが、るつぼ２の周りに配置された一つの誘導コイルの中にある。従来技術および本発明の外部でよく知られているような、るつぼの通常的な電力供給手段も、下部の鋳造バルブも、いずれも示されていない。しかしながら、るつぼ２は、ここでは錨の形状であってプランジャーシャフト４と１対の対向するブレード５とを有する、攪拌器３を収容している。シャフト４はベアリング６に支持され、リデューサー(reducer；減速機)とトルクバリエータ(variator；変速機)を備えたモーター７によって回転駆動される。攪拌器３は中空であって、冷却水を注入するための周囲チャネル９と前者（周囲チャネル９）と同軸の中央チャネル１０との間で内部を分割する中央チューブ８を有し、中央チャネル１０で注入された水が再び採集される。チューブ８は、周囲チャネル９から中央チャネル１０へと水が通過することを可能にするために、ブレードのそれぞれに枝分かれし、その終端で開口している。この回路は、さらに、シャフト４の最上部に配置された水ボックス１１、ポンプ１２、吸上導管、放出導管を備えてポンプ１２を水ボックス１１につなぐ管路１３、および管路１３における冷却装置１４を有する。

本発明は、他の攪拌器、とりわけらせん形またはコイル形の攪拌器と共に動作可能でありうる。しかしながら、この冷却が攪拌器の表面全体にわたって均一で十分である、ということが適切である。さらにブレード５は、溶融浴の全体的な混合を達成するよう、十分な拡がりを持つ。しかしながら、本発明が他の攪拌器を備えた溶融浴の小さなサイズの攪拌器に対して適用される場合に、本発明が適切に機能する、ということに注目すべきである。上記他の攪拌器では、いかなる測定も行われないものの、本発明の攪拌器と混合の機能を共有するようなものである。

本発明の特定の実施形態において、攪拌器３によって抽出された加熱パワーが測定され、それは、周囲チャネル９の入口と中央チャネル１０の出口とにおいてセンサ１５および１６で行なわれたポンプの流速と冷却水温度測定値から推定することができる。温度を測定するために適用される式は、以下の通りである：

ここに、Ｔ_１は求められる温度、Ｃ_１とＣ_２は先行するテストによって経験的に得られた定数、そしてＰは加熱パワーである。上記定数は、ただ、攪拌器の回転速度と、決定された設備および溶融浴の構成に対する溶融浴の容積と、に実際に依存する。

本発明の他の実施形態において、溶融浴の温度の間接的な測定を達成するために測定されるのは、攪拌器のモータートルクである。その測定はさらに容易であり、モーター７とシャフト３に対してトランスミッション(transmission；変速機)上に配置されたトルクメーター１７によって実行することができる。その時の関係式は、

の形式であり、ここに、Ｔ_２は溶融浴の温度（Ｔ_１と同じはずである）、Ｃ_３とＣ_４は先行するテストによって決定された他の定数、Ｃは測定されたトルクである。ここで、やはり、定数Ｃ_３とＣ_４は、決定された設備に対して一定であり、ただ回転速度と溶融浴の容積とに依存する。

これらの測定方法のいずれもを、別々に、または一緒に使うことができる。

第１の式を適用することによって、図３における例が与えられる。ここに、係数はワットで表現される攪拌器のパワーＰに対してＣ_１＝−１０８．７とＣ_２＝０．００９１であった。また、Ｔ_１は摂氏温度で表現される。このプロセスは、るつぼ中のガラス重量（右側の座標スケールにキログラム単位で示す）と時間（横の座標スケールに時間で示す）との関係を与える曲線１８が示すように、一定の構成にあるガラスが次第にるつぼ中に注がれ、それから溶融後に急速に除去されるという、一連のサイクルを有する。パラメータＣ_１とＣ_２は先行するサイクルで見積もられた。

熱電対によって測定された真の溶融浴の温度曲線１９と、本発明によって見積もられた温度２０のそれ（左側の座標スケールによる）とを提供する。これらの曲線は完全に一致するが、曲線２０は、ただ、サイクルの準安定な状態に対する約２０℃の幅の包絡線の姿を想定するような振動を持ち、曲線１９を含んでいる。

攪拌器を備えた溶融浴を示す。 冷却回路を示す。 本発明の式を適用することによる例を示す。

符号の説明

１ 溶融ガラス浴（溶融浴）
２ るつぼ
３ 攪拌器
４ シャフト
５ ブレード
６ ベアリング
７ モーター
８ 中央チューブ
９ 周囲チャネル
１０ 中央チャネル
１１ 水ボックス
１２ ポンプ
１３ 管路
１４ 冷却装置
１５、１６ センサ
１７ トルクメーター

Claims (5)

1. ある溶融ガラス浴の温度で測定された量を予め構築された関数と関連付けることによって溶融ガラス浴（１）の前記温度を測定するための方法であって、測定された量が、混ぜるための溶融浴内の可動的機械的攪拌器（３）から抽出されることを特徴とする方法。
2. 前記測定された量は、攪拌器を通して冷却流動流体から抽出され、流体の流速および攪拌器の入口から出口への流体の昇温から計算された加熱パワーであることを特徴とする請求項１に記載の温度測定方法。
3. 前記関数は、
   

   

   であって、ここに、Ｔ_１は温度、Ｃ_１およびＣ_２は定数、Ｐは加熱パワーであることを特徴とする請求項２に記載の温度測定方法。
4. 前記攪拌器は回転攪拌器であって、前記測定された量は、安定速度における攪拌器のモータートルクであることを特徴とする請求項１に記載の温度測定方法。
5. 前記関数は、
   

   

   であって、ここに、Ｔ_２は温度、Ｃ_３およびＣ_４は定数、Ｃはトルクであることを特徴とする請求項４に記載の温度測定方法。

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