JP4900776B2 - Glass melting furnace internal observation apparatus and glass melting furnace internal observation method - Google Patents
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Description
本発明は、例えばガラス溶融炉、焼成炉、ごみ焼却炉等の高温雰囲気炉内部の状態を観察するために用いられる炉内部観察装置及び炉内部観察方法に関する。 The present invention relates to a furnace interior observation apparatus and a furnace interior observation method used for observing the inside of a high-temperature atmosphere furnace such as a glass melting furnace, a firing furnace, and a waste incinerator.
周知のように、高温雰囲気炉であるガラス溶融炉は、炉壁の所定部位に配設されたバーナーにより炉内に火炎を供給してガラス原料を溶融し、炉内に溶融ガラスを貯留するものである(例えば、下記の特許文献1参照)。
As is well known, a glass melting furnace, which is a high-temperature atmosphere furnace, supplies a flame into the furnace by a burner disposed in a predetermined part of the furnace wall, melts the glass raw material, and stores the molten glass in the furnace (For example, refer to
そして、ガラス溶融炉には、一般に炉内部の状態を観察するために炉壁に覗き窓が形成されており、例えば下記の特許文献2には、この覗き窓を用いた炉内観察装置が開示されている。詳述すると、この炉内観察装置は、炉内温度よりも軟化点の高い石英ガラスで形成された光学系部材を覗き窓に挿入配置し、この光学系部材から伝送された炉内の観察像を、炉外に設置されたCCDカメラで撮像するものである。
Further, in a glass melting furnace, a viewing window is generally formed on the furnace wall in order to observe the state inside the furnace. For example,
ところで、ガラス溶融炉に貯留された溶融ガラスは、溶融炉から供給経路(フィーダ)を通じて下流側に流下して成形装置に供給され、この成形装置で所定形状のガラス製品に成形される。この際、仮にガラス溶融炉においてガラス原料の溶融状態が変化すると、例えば溶融ガラス中に未溶解ブツや泡が多数発生し、溶融ガラスが所望の安定したガラス品位にならない状態のまま成形装置へと供給されることとなる。そして、このような低品位の溶融ガラスから成形されたガラス製品には、溶融ガラスに生じた未溶解ブツや気泡等に起因した欠陥が多数生じるおそれがある。 By the way, the molten glass stored in the glass melting furnace flows down from the melting furnace to the downstream side through a supply path (feeder) and is supplied to the forming apparatus, and is formed into a glass product having a predetermined shape by the forming apparatus. At this time, if the molten state of the glass raw material changes in the glass melting furnace, for example, a large number of undissolved spots and bubbles are generated in the molten glass, and the molten glass is not in the desired stable glass quality and is transferred to the molding apparatus Will be supplied. And in the glass product shape | molded from such a low grade molten glass, there exists a possibility that many defects resulting from the undissolved buttocks, bubbles, etc. which arose in the molten glass may arise.
そこで、この種のガラス溶融炉内部の観察においては、上記の溶融ガラスの不良の発生を未然に防ぐ観点からも、溶融ガラスの溶融状態に加えて、例えばバーナーの火炎の燃焼状態や溶融炉の炉壁の劣化状態など、炉内部に複数の観察対象を設け、これら観察対象の状態を詳細に観察することで炉内部全体に亘る状態を詳細に把握することが重要となる。 Therefore, in the observation inside this type of glass melting furnace, from the viewpoint of preventing the occurrence of defects in the above-mentioned molten glass, in addition to the molten state of the molten glass, for example, the combustion state of the flame of the burner and the melting furnace It is important to provide a plurality of observation objects inside the furnace, such as the deterioration state of the furnace wall, and to grasp the state throughout the furnace interior in detail by observing the state of these observation objects in detail.
しかしながら、ガラス溶融炉内部は高温雰囲気に曝されているため、例えば溶融ガラスやバーナーの火炎など炉内部の様々な部位から光が放射される。そのため、覗き窓を介して炉内部から観察される光(以下、観察光という)は、これら炉内部の様々な部位から放射される放射光が一体となって同時に観察されてしまう。 However, since the inside of the glass melting furnace is exposed to a high temperature atmosphere, light is radiated from various parts inside the furnace such as molten glass or a flame of a burner. Therefore, the light observed from the inside of the furnace through the viewing window (hereinafter referred to as observation light) is simultaneously observed as a unit of radiation emitted from various parts inside the furnace.
したがって、上記の特許文献2に開示されているように、観察光を全体として単に減光したのみでは、炉内部の複数の観察対象のうち、例えば溶融ガラスなどの特定の観察対象を観察しようとすると、炉内部の他の観察対象や観察対象以外の部位から放射される光が妨げとなり、特定の観察対象の状態を詳細に観察できないという事態を招くおそれがある。
Therefore, as disclosed in the above-mentioned
なお、以上のような問題は、ガラス溶融炉に限らず、例えば焼成炉や、ごみ焼却炉等の高温雰囲気炉にも起こり得る。 In addition, the above problems may occur not only in a glass melting furnace but also in a high-temperature atmosphere furnace such as a firing furnace or a garbage incinerator.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、高温雰囲気炉の内部における複数の観察対象のそれぞれを詳細に観察することを技術的課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a technical subject to observe each of several observation object in the inside of a high temperature atmosphere furnace in detail.
上記課題を解決するために創案された本発明は、ガラス溶融炉の内部の溶融ガラスを観察するために用いられるガラス溶融炉内部観察装置であって、炉内部から炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上(好ましくは、覗き窓から観察位置に至る光路上)に、透光性基板に可視光の透過波長領域が選択された波長領域となる多層膜が形成された一枚または複数枚の干渉板が配置され、少なくとも一枚の干渉板が光路に沿って入射する入射光に対して入射面の傾斜角度が変化するように回動操作が可能であり、多層膜が、可視光の波長領域で波長λ 1 以上の光のみを透過する長波長透過多層膜と、可視光の波長領域で波長λ 2 (>λ 1 )以下の光のみを透過する短波長透過多層膜とを有し、λ 1 以上λ 2 以下の透過波長領域を形成するとともに、回動操作により、溶融ガラスを含む特定の観察対象から放射される放射光を選択的に観測可能な波長範囲に透過波長領域を調整可能に構成されていることに特徴づけられる。ここで、上記の「透光性基板」とは、可視光の波長領域において光を透過する基板を意味し、例えばガラス基板や、樹脂基板などが挙げられる。また、上記の「可視光の透過波長領域が選択された波長領域となる多層膜」とは、例えば、可視光の波長領域において、所定波長以上或いは以下の可視光を選択して透過する多層膜や、所定波長領域の可視光だけを選択して透過又は遮光する多層膜である。また、上記の「干渉板」は、光路上に常時配置された状態のみならず、溶融炉の内部を観察する際に一時的に光路上に配置される状態も含まれる。更に、上記の「回動操作」には、手動のみならず、機械的な駆動によって回動するものも含まれる。また、上記の「長波長透過多層膜」には、λ 1 未満の光を完全に遮断するものに限らず、観察に影響のない程度まで減光するものも含まれる。また、「短波長透過多層膜」にも同様の事項が当てはまる。 The present invention has been made to solve the above problems is a glass melting furnace internal observation device, for observing the molten glass within the glass melting furnace, formed from the internal furnace furnace wall of the furnace A multilayer film having a wavelength region in which a transmission wavelength region of visible light is selected on a translucent substrate is provided on an optical path from the observation window to the observation position (preferably on an optical path from the observation window to the observation position). One or a plurality of formed interference plates are arranged, and at least one interference plate can be rotated so that the inclination angle of the incident surface changes with respect to the incident light incident along the optical path. In other words, the multilayer film transmits only light having a wavelength λ 1 or more in the visible light wavelength region and only light having a wavelength λ 2 (> λ 1 ) or less in the visible light wavelength region. and a short-wavelength transmission multilayer film, forming a lambda 1 or lambda 2 or less in the transmission wavelength region While, by rotating operation, characterized in Rukoto are adjustably configure the transmission wavelength region to selectively observable wavelength range radiation emitted from a specific observation target containing molten glass. Here, the “translucent substrate” means a substrate that transmits light in the wavelength region of visible light, and examples thereof include a glass substrate and a resin substrate. The above-mentioned “multilayer film in which the visible light transmission wavelength region is a selected wavelength region” means, for example, a multilayer film that selectively transmits visible light of a predetermined wavelength or more in the visible light wavelength region. Or, it is a multilayer film that selects or transmits only visible light in a predetermined wavelength region. Further, the above-described “interference plate” includes not only a state in which the “interference plate” is always disposed on the optical path but also a state in which the “interference plate” is temporarily disposed on the optical path when observing the inside of the melting furnace. Further, the “rotation operation” includes not only manual operation but also rotation by mechanical drive. In addition, the above “long wavelength transmission multilayer film” is not limited to a film that completely blocks light having a wavelength less than λ 1 , but includes a film that attenuates light to an extent that does not affect observation. The same applies to the “short wavelength transmission multilayer film”.
上記構成によれば、一又は複数の多層膜が光路上に配置されているため、炉内部からの光のうち、その多層膜を透過した光のみが観察位置で観察される。この場合、これら一又は複数の多層膜は、光路に沿って入射する入射光に対する入射面の傾斜角度によって光の透過波長領域が変化する。したがって、透光性基板上にこれら一又は複数の多層膜が形成されてなる干渉板を光路に対して所定角度傾けることで、一又は複数の多層膜を透過する可視光の透過波長領域を要求に応じて変化させることが可能となる。これにより、炉内部から観察すべき観察対象を選択して、その観察対象の材質や炉内部での表面温度等に起因して放射される特定波長の光を選択的に透過するように、干渉板を光路に対して所定角度傾けて保持しておけば、特定の観察対象から放射される光が選択的に透過されるので、その観察対象を詳細に観察することができる。また、これと同様にして、炉内部の複数の観察対象を詳細に測定することで、炉内部の状態を全体に亘って詳細に把握することが可能となる。更に、可視光の波長領域において、長波長透過多層膜は、波長λ 1 以上の光のみを透過し、短波長透過多層膜は、波長λ 2 以下の光のみを透過する。したがって、これら2種の多層膜を光路上に離隔して配置することで、炉内部から入射する可視光からλ 1 以上λ 2 以下の光を選択して観測できる。そして、λ 1 とλ 2 の各々の値は、多層膜が形成されてなる干渉板の傾斜角度によって調整可能であるため、観察対象から放射される特定波長の放射光を的確に選択して観察することが可能となる。 According to the above configuration, since one or a plurality of multilayer films are arranged on the optical path, only the light transmitted through the multilayer film is observed at the observation position out of the light from the inside of the furnace. In this case, the light transmission wavelength region of these one or more multilayer films varies depending on the inclination angle of the incident surface with respect to the incident light incident along the optical path. Therefore, a visible light transmission wavelength region that transmits one or more multilayer films is required by inclining an interference plate formed by forming one or more multilayer films on a light-transmitting substrate at a predetermined angle with respect to the optical path. It becomes possible to change according to. As a result, the object to be observed from the inside of the furnace is selected, and interference is selectively transmitted so that light of a specific wavelength emitted due to the material of the object to be observed and the surface temperature inside the furnace is selectively transmitted. If the plate is held at a predetermined angle with respect to the optical path, light emitted from a specific observation target is selectively transmitted, so that the observation target can be observed in detail. Similarly, by measuring in detail a plurality of observation objects inside the furnace, it becomes possible to grasp the state inside the furnace in detail. Furthermore, in the wavelength region of visible light, the long wavelength transmission multilayer film transmits only light having a wavelength λ 1 or more, and the short wavelength transmission multilayer film transmits only light having a wavelength λ 2 or less. Therefore, by arranging these two types of multilayer films separately on the optical path, it is possible to select and observe light of λ 1 or more and λ 2 or less from visible light incident from the inside of the furnace . Since each value of λ 1 and λ 2 can be adjusted by the inclination angle of the interference plate on which the multilayer film is formed, the radiated light of a specific wavelength radiated from the observation target is accurately selected for observation. It becomes possible to do.
また、干渉板をその都度、光路に沿って入射する入射光に対して入射面の傾斜角が変化するように回動させることにより、その時々の炉内部状態に応じて、上記の観察対象から放射される光を選択的に透過する上で最も好ましい干渉板の傾斜角度位置を見出すことが可能となり、より詳細な炉内部観察を実行することができる。 Further, by rotating the interference plate so that the inclination angle of the incident surface changes with respect to the incident light incident along the optical path each time, depending on the state of the interior of the furnace from the above observation object, It is possible to find the most preferable inclination angle position of the interference plate for selectively transmitting the emitted light, and it is possible to perform more detailed observation inside the furnace.
上記の構成において、透光性基板の片面に多層膜が形成されてなる干渉板を少なくとも二枚用いることが好ましい。 In the above-described configuration, it is preferable to use at least two interference plates in which a multilayer film is formed on one surface of the light-transmitting substrate.
このようにすれば、例えば異なる種類の多層膜がそれぞれ形成された複数枚の干渉板を使用する場合に、個々の干渉板の傾斜角度をそれぞれ別々に設定できることから、透過波長領域の選択の自由度を大きくすることが可能となり、観察対象の種類を増加させて緻密な観察を行う上で有利となる。 In this way, for example, when using a plurality of interference plates each formed with different types of multilayer films, the inclination angle of each interference plate can be set separately, so that the transmission wavelength region can be freely selected. It is possible to increase the degree, and this is advantageous in performing precise observation by increasing the types of observation objects.
上記の構成において、透光性基板の両面に多層膜が形成されてなる干渉板を少なくとも一枚用いてもよい。 In the above structure, at least one interference plate in which a multilayer film is formed on both surfaces of a light-transmitting substrate may be used.
このようにすれば、干渉板の配設スペースの狭小化が図られると共に、レイアウト面においても有利となり、省スペース化或いは小型化の要請に応じることが可能となる。 In this way, the space for disposing the interference plate can be reduced, and the layout can be advantageous, and it is possible to meet demands for space saving or miniaturization.
上記の構成において、透光性基板を、特定の波長領域の可視光を透過可能な光学フィルタとすることができる。 In the above configuration, the light-transmitting substrate can be an optical filter that can transmit visible light in a specific wavelength region.
このようにすれば、観察位置で観察される光は、多層膜によって選択された透過波長領域と、光学フィルタの特定の透過波長領域内とが一致する領域の可視光となる。また、上述のように、多層膜は、光の入射角によって可視光の透過波長領域が変化する。したがって、干渉板を光路に対して所定角度傾けることで、多層膜と光学フィルタとのそれぞれの透過波長領域の一致する領域を変化させることができ、干渉板を透過する可視光の透過波長領域を要求に応じて狭い波長領域に容易に設定することが可能となる。そのため、観察対象から放射される光をより的確に選択して透過することが可能となり、より詳細な炉内部観察を実行することができる。 In this way, the light observed at the observation position becomes visible light in a region where the transmission wavelength region selected by the multilayer film matches the specific transmission wavelength region of the optical filter. In addition, as described above, in the multilayer film, the transmission wavelength region of visible light changes depending on the incident angle of light. Therefore, by tilting the interference plate by a predetermined angle with respect to the optical path, the region where the transmission wavelength regions of the multilayer film and the optical filter coincide with each other can be changed, and the transmission wavelength region of visible light transmitted through the interference plate can be changed. It is possible to easily set a narrow wavelength region as required. Therefore, it becomes possible to select and transmit the light emitted from the observation target more accurately, and it is possible to perform more detailed observation inside the furnace.
また、上記の構成において、光路上に、特定の波長領域の可視光を透過可能な光学フィルタを更に配置してもよい。 In the above configuration, an optical filter capable of transmitting visible light in a specific wavelength region may be further disposed on the optical path.
この場合、光学フィルタとしては、着色樹脂板または着色ガラス板を利用することができる。 In this case, a colored resin plate or a colored glass plate can be used as the optical filter.
上記の構成において、干渉板または光学フィルタを、炉の炉壁に形成された覗き窓に配設してもよい。 In the above configuration, the interference plate or the optical filter may be disposed in a viewing window formed on the furnace wall of the furnace.
このようにすれば、溶融炉外に干渉板または光学フィルタを別途配置する必要がないので、溶融炉内の観察作業の簡便化に寄与することができる。 In this way, it is not necessary to separately arrange an interference plate or an optical filter outside the melting furnace, which can contribute to simplification of observation work in the melting furnace.
上記の構成において、透光性耐熱ガラス板を、炉の炉壁に形成された覗き窓の炉内部に面する側に配置してもよい。 In said structure, you may arrange | position a translucent heat-resistant glass plate in the side which faces the inside of the furnace of the observation window formed in the furnace wall of the furnace .
このようにすれば、例えば、炉内部観察装置が溶融炉内部に近接配置されること等に起因して、炉内観察装置に耐熱性が要求される場合であっても、透光性耐熱ガラス板を好ましくは全ての干渉板または全ての光学フィルタよりも炉内高温側に配置すれば、このような要求に適正に応じることができる。なお、透光性耐熱ガラス板としては、例えば、透明結晶化ガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、高珪酸ガラス等が挙げられる。 In this way, even if heat resistance is required for the in-furnace observation device, for example, due to the fact that the in-furnace observation device is placed close to the inside of the melting furnace, the translucent heat-resistant glass Such a requirement can be appropriately met if the plate is preferably arranged on the higher temperature side in the furnace than all the interference plates or all the optical filters. Examples of the translucent heat resistant glass plate include transparent crystallized glass, borosilicate glass, quartz glass, and high silicate glass.
上記の構成において、干渉板、光学フィルタ、又は透光性耐熱ガラス板に、熱線反射膜が形成されていることが好ましい。透光性耐熱ガラス板に熱線反射膜が形成されている場合は、熱線反射膜を覆うように酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素アルミニウム(SiAlNX)、酸化チタンの膜が形成されていると、熱線反射膜が劣化し難いため好ましい。 In the above configuration, it is preferable that a heat ray reflective film is formed on the interference plate, the optical filter, or the translucent heat-resistant glass plate. When a heat ray reflective film is formed on the translucent heat-resistant glass plate, a film of silicon oxide, silicon nitride, aluminum nitride, silicon aluminum nitride (SiAlN x ), or titanium oxide is formed so as to cover the heat ray reflective film. It is preferable because the heat ray reflective film hardly deteriorates.
このようにすれば、作業の妨げとなる熱線を適正に遮断することができる。具体的には、上記の熱線反射膜は、波長1000〜2500nmの赤外線の平均透過率が10%以下であることが好ましく、かかる熱線反射膜の組成としては、例えば、スズ含有酸化インジウム、フッ素含有酸化スズ、アンチモン含有酸化スズ、アルミニウム含有酸化亜鉛などの酸化物を適用することができる。 If it does in this way, the heat ray which interferes with work can be intercepted appropriately. Specifically, the heat ray reflective film preferably has an infrared transmittance of 1000% to 2500 nm at a wavelength of 10% or less. Examples of the composition of the heat ray reflective film include tin-containing indium oxide and fluorine-containing materials. Oxides such as tin oxide, antimony-containing tin oxide, and aluminum-containing zinc oxide can be applied.
上記の構成において、多層膜は、透光性基板側から順に、屈折率ndが2.0以上の高屈折率層と、屈折率ndが1.7以下の低屈折率層を交互に積層したものであってもよい。具体的には、例えば、高屈折率層を、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、及び酸化亜鉛の中から選ばれた物質からなる層で形成し、低屈折率層を、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、及び酸化アルミニウムの中から選ばれた物質からなる層で形成することができる。ここで、上記の「選ばれた物質からなる層」とは、その選ばれた物質を主成分に含む層を意味する。 In the above configuration, the multilayer film is formed by alternately laminating a high refractive index layer having a refractive index nd of 2.0 or more and a low refractive index layer having a refractive index nd of 1.7 or less in this order from the translucent substrate side. It may be a thing. Specifically, for example, the high refractive index layer is formed of a layer made of a material selected from niobium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, silicon nitride, zirconium oxide, hafnium oxide, cerium oxide, and zinc oxide. The low refractive index layer can be formed of a layer made of a material selected from silicon oxide, magnesium fluoride, and aluminum oxide. Here, the above-mentioned “layer consisting of a selected substance” means a layer containing the selected substance as a main component.
このようにすれば、上記の干渉板に要求される諸特性を担保し得る多層膜を容易且つ適正に形成することができる。 If it does in this way, the multilayer film which can ensure the various characteristics requested | required of said interference plate can be formed easily and appropriately.
また、上記の課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、ガラス溶融炉の内部の溶融ガラスを、該炉の炉壁に形成された覗き窓を通じて観察するガラス溶融炉内部観察方法であって、炉内部から炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上に、透光性基板に可視光の透過波長領域が選択された波長領域となる多層膜が形成された一枚または複数枚の干渉板を配置し、少なくとも一枚の干渉板を光路に沿って入射する入射光に対して入射面の傾斜角度が変化するように回動操作可能とし、多層膜が、可視光の波長領域で波長λ 1 以上の光のみを透過する長波長透過多層膜と、可視光の波長領域で波長λ 2 (>λ 1 )以下の光のみを透過する短波長透過多層膜とを有し、λ 1 以上λ 2 以下の透過波長領域を形成するものであり、回動操作により、溶融ガラスを含む特定の観察対象から放射される放射光を選択的に観測可能な波長範囲に透過波長領域を調整することに特徴づけられる。 Further, the method for molten glass of the glass melting furnace, a glass melting furnace section view viewing through viewing window formed in the furnace wall of the furnace according to the present invention was invented in order to solve the above problems A transmission wavelength region of visible light is selected on the light transmitting substrate on the optical path from the inside of the furnace to the observation position through the observation window formed on the furnace wall of the furnace. One or more interference plates with a multilayer film are arranged, and at least one interference plate can be rotated so that the tilt angle of the incident surface changes with respect to incident light incident along the optical path. And the multilayer film transmits only light having a wavelength of λ 1 or more in the visible light wavelength region and light having a wavelength of λ 2 (> λ 1 ) or less in the visible light wavelength region. And a transmission wavelength region of λ 1 or more and λ 2 or less. In other words, the transmission wavelength region is adjusted to a wavelength range in which radiated light emitted from a specific observation target including molten glass can be selectively observed by a rotating operation .
上記の方法によれば、炉内の任意の観察対象からの光を選択的に透過して、各観察対象の状態を詳細に観察することができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。 According to said method, the light from the arbitrary observation objects in a furnace can selectively permeate | transmit, and the state of each observation object can be observed in detail. And about the structure corresponding to this, the effect similar to the matter already stated can be acquired.
また、炉内部の任意の観察対象からの光を選択的に透過するに際して、適宜、干渉板を入射光に対する入射面の傾斜角度が変化するように回動させることができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。なお、炉内部が暗い場合は、炉外から覗き窓等を通して、蛍光灯や水銀灯等から光を照射して炉内を明るくして観察してもよい。 In addition, when selectively transmitting light from an arbitrary observation target inside the furnace, the interference plate can be appropriately rotated so that the inclination angle of the incident surface with respect to the incident light changes. And about the structure corresponding to this, the effect similar to the matter already stated can be acquired. In addition, when the inside of the furnace is dark, the inside of the furnace may be brightened and observed by irradiating light from a fluorescent lamp or a mercury lamp through a viewing window from the outside of the furnace.
以上のような本発明によれば、光路上に配設された干渉板により、ガラス溶融炉の内部における任意の観察対象から放射される光を選択的に観察することができる。そのため、炉内部の複数箇所を観察対象として各観察対象の状態を詳細に観察することで、炉内部全体の状態を詳細に把握することで炉内部にトラブルが生じることを未然に防止することができる。また、仮に炉内部にトラブルが生じた場合であっても、炉内部の全体を詳細に観察することで、トラブル発生箇所を早期に発見し適正な対策を講じることができる。 According to the present invention as described above, it is possible to selectively observe light emitted from an arbitrary observation target inside the glass melting furnace by the interference plate arranged on the optical path. Therefore, it is possible to prevent troubles from occurring in the furnace by grasping the state of the whole furnace in detail by observing the state of each observation object in detail with multiple places inside the furnace as observation objects. it can. Even if a trouble occurs inside the furnace, it is possible to discover the trouble occurrence point at an early stage and take appropriate measures by observing the entire inside of the furnace in detail.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る炉内部観察装置1が、高温雰囲気炉であるガラス溶融炉2に配置された状態を模式的に示す要部拡大断面図である。同図に示すように、ガラス溶融炉2内部には、バーナーから火炎3が供給されており、この火炎3により溶融された溶融ガラス4が貯留されている。そして、このガラス溶融炉2の内部から炉壁に形成された覗き窓5を通過して観察位置6に至る光路7上に、炉内部観察装置1が配置されている。この炉内部観察装置1は、光路7上のうち覗き窓5から観察位置6に至るまでの範囲に配置された干渉フィルタ8と、覗き窓5に取り付けられた透明耐熱ガラス板9とを備えている。
FIG. 1 is an essential part enlarged cross-sectional view schematically showing a state in which a furnace
上記の干渉フィルタ8は、図2(a)、(b)に示すように、第1の干渉板10と第2の干渉板11とを光路7上に相互に離隔するように配置してなる。詳述すると、第1の干渉板10は、透明基板であるガラス基板12の光入射側の片面のみに第1の多層膜13が形成され、光路7に沿って入射する入射光Aに対して傾斜角度(入射光Aと、干渉板10の光の入射面に対する法線B2とのなす角)θ1が変化するように、回動軸14を中心として手動或いは機械的な駆動により回動操作可能に構成されている。また、同様に、第2の干渉板11は、ガラス基板15の光入射側の片面のみに第2の多層膜16が形成され、傾斜角度(入射光Aと、干渉板10の光の入射面に対する法線B2とのなす角)θ2が変化するように回動軸17を中心として回動操作が可能に構成されている。なお、図示例では、第1、第2の多層膜13、16はガラス基板12、15の光入射側に形成されているが、光出射側に形成されていてもよい。また、第1、第2の多層膜13、16のいずれか一方が光入射側に形成され、他方が光出射側に形成されたものであってもよい。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
第1の多層膜13は、可視光の波長領域において、波長λ1以上の光を透過する長波長透過多層膜であり、第一の実施例として、傾斜角度θ1が零度のときに図3(a)に実線Xで示す透過率特性を有する膜を作製した。詳述すると、この第1の多層膜13は、可視光の波長領域において、約590nm(=λ1)以上の光を透過するものであって、スパッタ法によって、以下の表1に示すように、ガラス基板12側から順にNb2O5からなる高屈折率層と、SiO2からなる低屈折率層とを交互に38層積層したものである。これに対して、第2の多層膜16は、可視光の波長領域において、波長λ2(>λ1)以下の光を透過する低波長透過多層膜で、第一の実施例として傾斜角度θ2が零度のときに図3(a)に点線Yで示す透過率特性を有する膜を作製した。詳述すると、第2の多層膜16は、約610nm(=λ2)以下の光を透過するものであって、スパッタ法によって、以下の表1に示すように、ガラス基板15の上にNb2O5とSiO2とを交互に40層積層したものである。
The
第一の実施例に係る第1、第2の干渉板10、11によれば、それぞれの傾斜角度θ1、θ2を例えば零度に保持した場合に、図3(a)に示すように入射光Aの中から約590〜610nmの波長領域Z(図中、ハッチングにより区画される領域)の光を選択的に観察することができる。また、回動操作によって、例えば傾斜角度θ1、θ2を共に45度に保持することで、図3(b)に示すように、約530〜570nmの波長領域Z1の光を選択的に観察することができ、例えば入射角度θ1を45度、入射角θ2を零度に保持することで、図3(c)に示すように、約530〜610nmの波長領域Z2の光を選択的に観察することができる。また、例えば傾斜角度θ1を零度、傾斜角度θ2を45度に保持することで、図3(d)に示すように、可視光領域での光の透過率が全体的に小さくなる。このように、第1、第2の干渉板10、11をそれぞれの回動軸14、17を中心に回動操作することによって、透過波長領域を連続して調整可能であるので、それぞれの傾斜角度θ1、θ2を任意の傾斜角度位置に固定あるいは一時的に保持することで、入射光Aから任意の波長範囲の光を選択的に観察することができる。
According to the first and
また、第1の多層膜13の第二の実施例として、傾斜角度θ1が零度のときに図4(a)に実線X’で示す透過率特性を有する膜を作製した。同図に示すように、第1の多層膜13は、傾斜角度θ1が零度のときに、可視光の波長領域において、約570nm(=λ1)以上の光を透過するものであって、スパッタ法によって、以下の表2に示すように、ガラス基板12側から順にNb2O5からなる高屈折率層と、SiO2からなる低屈折率層とを交互に44層積層したものである。これに対して、第2の多層膜16の第二の実施例として、傾斜角度θ2が零度のときに図4(a)に点線Y’で示す透過率特性を有する膜を作製した。詳述すると、第2の多層膜16は、約590nm(=λ2)以下の光を透過するものであって、スパッタ法によって、以下の表2に示すように、ガラス基板15の上にNb2O5とSiO2とを交互に48層積層したものである。
Further, as a second embodiment of the
第二の実施例に係る第1、第2の干渉板10、11によれば、それぞれの傾斜角度θ1、θ2を例えば零度に保持した場合に、図4(a)及びその要部を拡大した図5(a)に示すように入射光Aの中から約570〜590nmの波長領域Z’(図中、ハッチングにより区画される領域)の光を選択的に観察することができる。また、回動操作によって、例えば傾斜角度θ1、θ2を共に45度に保持することで、図4(b)及びその要部を拡大した図5(b)に示すように、約500〜560nmの波長領域Z1’の光を選択的に観察することができ、例えば傾斜角度θ1を45度、傾斜角度θ2を零度に保持することで、図4(c)およびその要部を拡大した図5(c)に示すように、約500〜600nmの波長領域Z2’の光を選択的に観察することができる。また、例えば傾斜角度θ1を零度、傾斜角度θ2を45度に保持することで、図4(d)およびその要部を拡大した図5(d)に示すように、可視光領域での光の透過率が全体的に小さくなる。したがって、上述の第一の実施例と同様の作用効果を得ることが可能となる。
According to the first and
なお、上記の高屈折率層としては、Nb2O5に替えて、例えばTiO2、Ta2O5、SiN、ZrO2、HfO2、CeO2、ZnOなどの屈折率ndが2.0以上の材料からなる層を使用することができ、また、上記の低屈折率層としては、SiO2に替えて、例えばMgF2、Al2O3などの屈折率ndが1.7以下の材料からなる層を使用することができる。
As the high refractive index layer described above, in place of the Nb 2 O 5, for example TiO 2, Ta 2 O 5, SiN,
更に、炉壁に取り付けられた上記の透明耐熱ガラス板9は、例えば、透明結晶化ガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、及び高珪酸ガラスから選ばれたガラスを一枚或いは平行に複数枚重ね合わせることにより形成されている。透明耐熱ガラス板9の表面には、図示しないが、表面から熱線反射膜と熱線反射膜の劣化を防止するSiO2-膜が順に形成されており、波長1000〜2500nmの赤外線の平均透過率が10%以下に規制されるようになっている。かかる熱線反射膜の組成としては、例えば、スズ含有酸化インジウム、フッ素含有酸化スズ、アンチモン含有酸化スズ、アルミニウム含有酸化亜鉛などの酸化物を適用することができる。
Furthermore, the transparent heat-
以下、この炉内部観察装置1を介してガラス溶融炉2の内部を観察する方法を、多層膜として上記の第一の実施例で説明した第一の多層膜13および第二の多層膜16を利用した場合を例にとって説明する。
Hereinafter, the method of observing the inside of the
図1に示すように、ガラス溶融炉2の内部のうち、例えば溶融ガラス4を観察対象として観察しようとすると、溶融ガラス4から放射される放射光A1と共に、観察の妨げとなるバーナーの火炎3から放射されて溶融ガラス4の液面で反射する反射光A2も同時に観察される。そこで、第1、第2の干渉板10、11を回動操作して、図3(a)〜(d)に示すように透過波長領域を調整して、溶融ガラス4から放射される放射光A1のみが干渉フィルタ8を透過する傾斜角度位置に保持することで、溶融ガラス4の状態を詳細に観察することができる。なお、第1の干渉板10と第2の干渉板11は独立して回動操作可能に構成されているものに限らず、第1、第2の干渉板10、11の間にリンク機構等を介して協同して回動操作可能に構成されているものであってもよい。また、炉内部の観察対象ごとに固有の炉内部観察装置1を設ける場合には、第1の干渉板10及び第2の干渉板11は、常時回動操作可能としておく必要はなく、上記のように一旦回動させて最適な傾斜角度位置が決まれば、その角度位置に固定しておいてもよい。
As shown in FIG. 1, when an attempt is made to observe, for example, molten glass 4 in the
以上のように、本実施形態に係る炉内部観察装置1によれば、光路7上に配設された第1、第2の干渉板10、11により、ガラス溶融炉2の内部における所定の観察対象が放射する特定波長を有する光を選択的に観察することができる。そのため、炉内部の複数箇所を観察対象として各観察対象の状態を詳細に観察することで、炉内部全体の状態を詳細に把握することで炉内部にトラブルが生じることを未然に防止することができる。また、仮に炉内部にトラブルが生じた場合であっても、炉内部の全体を詳細に観察することで、トラブル発生箇所を早期に発見し適正な対策を講じることができる。
As described above, according to the furnace
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various deformation | transformation as shown below are possible.
例えば、干渉板は、ガラス基板の片面のみに多層膜が形成されたものに限らず、図6に示すように、ガラス基板18の両面に透過波長領域の異なる多層膜19、20を形成してもよい。この多層膜19、20としては、例えば、上記の第1、第2の多層膜13、16を問題なく適用することができる。このようにすれば、多層膜19、20を共通のガラス基板18の上に形成することが可能となり、干渉板の回動軸が共通化されるので回動操作が簡略化される。
For example, the interference plate is not limited to one in which a multilayer film is formed only on one side of a glass substrate, and as shown in FIG. 6,
また、干渉板のガラス基板を、図7に示すように、特定の波長領域の可視光を透過可能な光学フィルタ21に替えてもよい。光学フィルタ21としては、例えば着色樹脂板または着色ガラス板を利用することができる。また、光学フィルタ21に形成される多層膜22としては、上記の第1の多層膜13または第2の多層膜14を問題なく適用することができる。このようにすれば、光学フィルタ21は回動しても透過可能な波長領域が変化しないことから、2種の多層膜を別々のガラス基板上に成膜し且ついずれか一方を固定すると共に他方を回動操作可能にした場合と同様の作用効果を得ることが可能となる。なお、図8に示すように、光学フィルタ23を、ガラス基板24の上に多層膜25が形成された干渉板と別体に光路7上に配置してもよい。
Further, the glass substrate of the interference plate may be replaced with an
更に、片面のみに多層膜が形成された干渉板と、両面に多層膜が形成された干渉板との双方を、光路7上に配置してもよい。それぞれの多層膜が形成されてなる干渉板の枚数は、適宜変更することができる。さらに、この構成に上記の光学フィルタ21、23を組み合わせて使用してもよい。
Further, both the interference plate having a multilayer film formed on only one surface and the interference plate having a multilayer film formed on both surfaces may be disposed on the
多層膜の成膜方法は、スパッタ法に限らず、蒸着法やイオンプレーティング法を問題なく適用することができる。 The method for forming the multilayer film is not limited to the sputtering method, and a vapor deposition method or an ion plating method can be applied without any problem.
更に、上記の炉内部観察装置1は、作業者が装着するメガネ、面、或いはゴーグルといった保護具に組み込まれるものであってもよい。また、ガラス溶融炉2の内部観察は、観察位置6から作業者が直接炉内部観察装置1を介して行うものに限らず、観察位置6にCCDカメラ等の電子機器を配置して、ガラス溶融炉2から離れた場所から間接的に行うようにしてもよい。
Furthermore, the furnace
更に、本発明に係る炉内部観察装置1は、ガラス溶融炉2に限らず、金属溶融炉、ごみ焼却炉、焼成炉等の種々の高温雰囲気炉に適用することもできる。
Furthermore, the furnace
1 炉内部観察装置
2 ガラス溶融炉
3 火炎
4 溶融ガラス
5 覗き窓
6 観察位置
7 光路
8 干渉フィルタ
9 透明耐熱ガラス板
10 第1の干渉板
11 第2の干渉板
13 第1の多層膜
16 第2の多層膜
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記炉内部から該炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上に、透光性基板に可視光の透過波長領域が選択された波長領域となる多層膜が形成された一枚または複数枚の干渉板が配置され、少なくとも一枚の前記干渉板が前記光路に沿って入射する入射光に対して入射面の傾斜角度が変化するように回動操作が可能であり、
前記多層膜が、可視光の波長領域で波長λ 1 以上の光のみを透過する長波長透過多層膜と、可視光の波長領域で波長λ 2 (>λ 1 )以下の光のみを透過する短波長透過多層膜とを有し、λ 1 以上λ 2 以下の透過波長領域を形成するとともに、前記回動操作により、溶融ガラスを含む特定の観察対象から放射される放射光を選択的に観測可能な波長範囲に前記透過波長領域を調整可能に構成されていることを特徴とするガラス溶融炉内部観察装置。 A glass melting furnace internal observation device used for observing the inside of the glass melting furnace,
On the light path from the inside of the furnace through the viewing window formed on the furnace wall of the furnace to the observation position, a multilayer film having a wavelength range in which the transmission wavelength range of visible light is selected is formed on the translucent substrate. One or a plurality of interference plates are arranged, and at least one of the interference plates can be rotated so that the inclination angle of the incident surface changes with respect to the incident light incident along the optical path. Oh it is,
The multilayer film has a long wavelength transmission multilayer film that transmits only light having a wavelength λ 1 or more in the visible light wavelength region, and a short light that transmits only light having a wavelength λ 2 (> λ 1 ) or less in the visible light wavelength region. and a wavelength transmission multilayer film, to form a lambda 1 or lambda 2 or less in the transmission wavelength region, by the rotational operation, the radiation emitted from a specific observation target containing molten glass selectively observable glass melting furnace interior observing apparatus, characterized that you have been adjustably forming the transmission wavelength region to a wavelength range.
前記炉内部から該炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上に、透光性基板に可視光の透過波長領域が選択された波長領域となる多層膜が形成された一枚または複数枚の干渉板を配置し、少なくとも一枚の前記干渉板を前記光路に沿って入射する入射光に対して入射面の傾斜角度が変化するように回動操作可能とし、
前記多層膜が、可視光の波長領域で波長λ 1 以上の光のみを透過する長波長透過多層膜と、可視光の波長領域で波長λ 2 (>λ 1 )以下の光のみを透過する短波長透過多層膜とを有し、λ 1 以上λ 2 以下の透過波長領域を形成するものであり、前記回動操作により、溶融ガラスを含む特定の観察対象から放射される放射光を選択的に観測可能な波長範囲に前記透過波長領域を調整することを特徴とするガラス溶融炉内部観察方法。 The molten glass within the glass melting furnace, a glass melting furnace section observation method of observing through a sight glass formed in the furnace wall of the furnace,
On the light path from the inside of the furnace through the viewing window formed on the furnace wall of the furnace to the observation position, a multilayer film having a wavelength range in which the transmission wavelength range of visible light is selected is formed on the translucent substrate. One or a plurality of interference plates are arranged, and at least one of the interference plates can be rotated so that the inclination angle of the incident surface changes with respect to incident light incident along the optical path,
The multilayer film has a long wavelength transmission multilayer film that transmits only light having a wavelength λ 1 or more in the visible light wavelength region, and a short light that transmits only light having a wavelength λ 2 (> λ 1 ) or less in the visible light wavelength region. A wavelength transmission multilayer film, which forms a transmission wavelength region of λ 1 or more and λ 2 or less, and selectively emits radiated light from a specific observation object including molten glass by the rotation operation. A method for observing the inside of a glass melting furnace , wherein the transmission wavelength region is adjusted to an observable wavelength range .
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