JPS60112628A - ガラス溶融炉におけるバブリング制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガラス溶融炉中の溶融ガラス液面下に設置した
バブリングノズルから溶融ガラス中に気泡を断続的に供
給する所謂バブリング装置において、気泡の発生を適正
Ｋ　１ｌｉ（Ｊ御する方法忙関する。

ガラス溶融炉に使用されるバブリング装置は炉底のバブ
リングノズルの先端から離れて溶融ガラス中を上昇する
気泡により溶融ガラスを攪拌して溶融ガラスを均質化し
脈理を減少させ、また気泡が上昇するに従って周囲の溶
融ガラス中に点在する小さな泡やその他の小さな不純物
を気泡に連れ込み溶融ガラス液面に持去ることによって
溶融ガラスの清澄を促進する作用を行うものである。

従来技術 従来のバブリング装置は、例えば米国特許第２８９０５
４８号明細書に示すように、バブリングノズルに所定圧
力のガスを供給する管路にソレノイド弁を設はバブリン
グノズルから溶融ガラス中に所望の大きさの気泡が単位
時間当り所定数供給されるように所定の時間間隔でソレ
ノイド弁゛を１閉することＫよりバブリング制御が行わ
れて・いた。

しかしながらこのバブリング装置は溶融ガラスに適正な
Ｐ４拌清澄効果を与える気泡を発生するように弁の開時
間とｒＪＭＦＩ４時間間隔を設定した後には一定時間間
隔で一定流量のガスが供給されるので溶融炉中のガラス
の温度、密度、粘度、表面張力や対流の状態の微妙な変
化に対応できず、発生する気泡の大きさがこれ等の諸条
件に影響されて様様に変動するため溶融ガラスの攪拌清
澄効果が変化し一定品質のガラスを供給することが国難
であった。

更に溶融ガラスの状態に対しバブリングガスの供給蓋が
極めて不適切となる場合に“は第１図に示す如く発生す
る気泡は小さな多数の泡の単なる連続した上昇流となる
所謂「吹抜は現象」を起すことが屡々生する。この「吹
抜は現象」が起きた場合には、気泡による溶融ガラスの
攪拌・清澄効果は殆んど零になり、ガラス品質に及ぼす
影響は甚大である。

発明の目的 本発明は溶融ガラスの状態変化にかかわらず単位時間当
りの気泡発生数を常に一定値に自動的に制御して溶融ガ
ラスの安定した攪拌・清澄作用を達成できるバブリング
制御方法を提供すること−を第１の目的とするものであ
る。

本発明は更に発生する気泡の体積およびまたは気泡の体
積の変化を検知し溶融ガラスの物性の変化を判定する方
法を提供することを第２の目的とするものである。

発明の構成 本発明は第１の目的を連成するために、バブリングノズ
ルに連続的にガスを供給した場合ノズル先端に形成され
る気泡がノズル先端を離れて溶融ガラス中に送り込まれ
る度にガス供給管内のガス圧力（背圧）が瞬間的に低下
することに着目し、ガス供給管路に設けた圧力検出器に
よりガス圧力の変動を検出し、単位時間当りのガス圧力
の変動回数を気泡発生数としてパルス計数器で計数し、
この計数された気泡発生数を気泡発生個数制御信号発生
器において標準気泡発生数と比較してその差に対応する
制御信号を発生し、前記制御信号によりガス圧力流量調
節器をＷＭ節しガス供給管路に供給されるガスの圧力流
量を検出された気泡発生数が標準気泡発生数に近づ（く
ように制御することを特徴とする特 更に本発明は第２の目的を達成するために、ガス供給管
路に設けたガス流量検出器により供給ガス量を検出し、
演算器において前記検出したガス毎を前記パルス計数器
により計数された気泡発生数で割算して気泡１個当りの
体積を算出し、判別器において算出された気泡体積の状
態が基準値の許容範囲内にあるか否かを判別することを
特徴とする。

気泡の体積の変化は溶融ガラスの物性が変化したことを
表わすので前記判別器により気泡の体積が基準値に対し
過大または過小であることが判定されたとき溶融ガラス
の物性が適正範囲を外れていることを知ることができる
。また前記判別器に微分回路を組込み気泡体積の変動速
度を算定し、この変動速度が基準値から異常に外れてい
ることが判定されたとき溶融ガラスの物性が適正範囲を
外れる可能性のあることを予測することができる。

前記判別器の判定結果を表示器に表示するが、県営が判
定されたとき書報を発することにより必要な対策を遅滞
なく講じることができる。

実施例 以下図面について本発明の一実施例を説明する。

第２図を参照すると、ガラス溶融炉の底部１にバブリン
グノズル４が設置されガス供給管路５を通してガス（空
気または酸素等）が供給される。

ガス供給管路５には図示されない圧力ガス供給源から矢
印で示すようにガスが供給されそのガス圧力および流量
がガス圧力流微調ｍ器１１により調節される。バブリン
グノズル４に供給されたガスはその先端に押出されて気
泡３を形成し、これが次第に大きく成長して溶融ガラス
の温度、密度、粘度、表面張力とガス圧力および気泡の
浮力等がバランスする一定条件下で気泡が一定の大きさ
に達するとバブリングノズル４の先端を離れて溶融ガラ
ス２中を浮上する。気泡３は溶融ガラス２中を浮上する
間に溶融ガラス中の小さな泡やその他の不純物を連れ込
み液面ＭＬに持去ることにより溶融ガラスを清澄すると
共忙溶融ガラスの攪拌流を発生さぜ溶融ガラスを均質化
し脈理を減少させる作用を行う。

ガス供給管路５内のガス圧力はバブリングノズル４の先
端から気泡が離れる度に低下するので第６図に示す如き
パルス状の圧力変動を示す。従って単位時間当りの圧力
変動回数を測定することによって単位時間当りの気泡発
生数ｎを知ることができる。このため本発明ではガス供
給管路５に圧力検出器６を設けて圧力変動を検出し、こ
の圧力変動を電気パルス信号としてパルス計数器８に送
り単位時間当りの変動回ｉｎを計数する。圧力検出器６
はパブリングノズノν４と後述するガス流量検出器７と
の間に取付けられるが、圧力変動の伝播速度および減衰
を考慮してバブリングノズル４の先端から約１ｍ以内の
位置に取付けることが望ましい。また圧力検出器６は応
答速度の早い半導体型高感度のものが適当である。

パルス計数器８で計数された単位時間当りの圧力変動回
＠ｎは気泡発生個数制御信号発生器１０に送られそこで
予め設定された標準回数ｎ　と比較演算され、得られた
（　′ｎ−ｎ８）に対応する制御信号がガス圧力流量調
節器１１にフィードバックされる。ガス圧力流量調節器
１１は制御信号に応じてガス供給管路５を通してバブリ
ングノズル４に供給されるガスの圧力および流量を調節
し気泡の発生数がｎ　になるように制御する。例えば単
位時間当りの気泡発生数、即ち単位時間当りの圧力変動
回数ｎが多過ぎる場合は気泡発生個数制御信号発生器１
０における比較演算結果はｎ−ｎ８＞０となりこのとき
気泡発生個数制御信号発生６１０はガス圧力流最調節器
１１．に対しこれがガス供給管路５内のガス圧力を低く
するように調節される制御信号を送る。このようにして
ガス供給管路５のガス圧力が低くなるとバブリングノズ
ル４の先端に形成される気泡３が一定の大きさに成長し
パブリングイズル４の先端を離れるまでの時間が長くな
るので単位時間当りの気泡発生数は減少する。

こうしてｎ−ｎ　）Ｑである開気泡発生個数制御信号発
生器１０はガス供給管路５の圧力を更に低くする方向に
ガス圧力原板調節器１１を調節する制御信号を発し最終
的に気泡発生数ｎは標準機ｎに等しくなるように制御さ
れる。

逆に単位時間当りの気泡発生数ｎが所定数より少ない場
合は気泡発生個数制御信号発生器１ｏにおける比較演算
結果はｎ−ｎ（Ｑ　となり、このとき気泡発生個数制御
信号発生器１０はガス供給管路５内のガス圧力を扁くす
るような制御信号をガス圧力流量調節器１１に送る。こ
うしてガス圧力が関くなるとバブリングノズル４の先端
にｌＦｅ＆される気泡３が溶融ガラス２中に強く押出さ
れバブリングノズル先端を離れるまでの時間が早くなる
ので単位時間当りの気泡発生数は増加する。以上のプロ
セスはｎ−ｎ、　＜　Ｏである間繰返されてｎは次第Ｋ
ｎ８に近づき最終的に気泡発生数ｎは標準数ｎ　ｓ　Ｋ
等しくなるように制御される。

以上の制御に使用されるガス圧力流蓋調節器１１は電磁
式アクチュエーター型のものが過渡応答性が良好で気泡
の発生個数を精度よく制御できるので逸当である。なお
ガス圧力流量調節器１１は何等かの事故で気泡発生個数
制御信号発生器１０からの制御信号がとだえた場合にバ
ブリングノズル４内に溶融−ガラス２を浸入させず気泡
を発生させることができる最低限必要な圧力（第３図に
ｐｂで示す）をガス供給管路内に確保できるように最小
開度を設定する。しかし万一溶融ガラスがパブリンク：
ノズル４内に浸入した場合に備えてガス供給管路５に別
の品玉ガス注入端子１４を取付けておくことが望ましい
。

バブリングノズル４は従来第４図に示すように先端が平
坦な形状のものを使用していたが、これは先端に形成さ
れる気泡が分裂し易いために特にガス圧力が高い場合に
は小体積の複数の気泡になる傾向が強くバブリング作用
が不安定となっていたが、第５ａｉｌお。よびｉｓｂ図
に示す如くノズル先端部を円錐面または半球面として拡
散する形状とすることにより気泡が分裂し難くなり安定
し−た気泡の発生を実現することができる。

以上の制御装置は溶融ガラスの状態の変化がある範囲内
にある限り気泡発生数ｎを標準数ｎ　がら外れた場合に
自動的に標準数ｎａに戻すことができるので常に溶融ガ
ラスに最適な攪拌・清澄効果を与えるバブリング作用を
維持することが可能であるか、何等かの原因によって原
料パッチの組成の変動のような事故があった場合には上
述の制御だけでは不十分である。

本発明は更にこの問題を解決するために以上の制御装置
に加えて以下に説明する方法により原料パッチの組成の
変動を検知して表示し、または必要な場合は管層を発し
て直ちに適切な処置をとることを可能にする。原料パッ
チの組成の変動のような事故の判別は前述した単位時間
当りの気泡発生数に加えて１個の気泡の体積を基準にし
て行うことができる。従って本発明は次の如くして気泡
の体積を検知し、これを標準値と比較することＫよって
変動の判別がなされる。

ここで気泡の体積は第２図に示す如く、バブリングノズ
ル４の先端から離れた直後の気泡Ａは溶融ガラスの深い
位置にあるので周囲から比較的高い圧力を受けて比較的
小さな体積の球に近い形状を示しているが、溶融ガラス
中を浮上するにつれてＢ、Ｏに示す如く次第に体積を増
し液面ＭＬ上に到達するとＤに示す如き泡膜を作り、こ
れが更に膨張して泡膜を破壊して液面上の雰囲気中に逃
れる。このように気泡の体積は溶融ガラス中の深さによ
って変化するが、以下において検出される気泡の体積は
バブリングノズル４の先端を離れた直後のものを基準と
し、これをＶとする。

第２図に示す如くガス供給管路５には更にガス流証検出
器７が数個けられ、ここで検出されたガス流気は信号Ｐ
として演算器９に入力される。演算器９には更にパルス
「［数冊８でｔｌ′数された単位時間当りの気泡発生数
を表わす信号ｎが入力されここでＦ／ｎなる演算がなさ
れ気泡１個当りの体積■が算出される。この算出された
体積Ｖを表わす信号は判別器群１２に入力され、ここで
予め設定された標準気泡体積Ｖｓと比較される。判別器
群１２には標準気泡体積Ｖｓと共にこれに対する許容値
ｖ’Ｑが設定され、発生気泡体積Ｖと標準気泡体積ｖ８
との差が許容値ｔｙｃを越えているが否がが判別される
。即ち、Ｖｓ−ｖａ＞Ｖであれば気泡体積が過小である
と判別され、Ｖｓ　＋　ｖａ　＜　Ｖであれば気泡体格
が過大であると判別される。とれ等の判別結果は表示器
群１３に表示され作業員に溶融炉の運転状態を知らせる
。特に気泡体積が過小または過大であると判別されたと
きは原料バッチの組成が許容範囲を越えて変動したこと
を示しており、この場合は缶報を発するようにするとよ
い。

更に判別器＃１２には微分回路を組込み発生気泡体積Ｖ
の時間的変動をめればＶが下降傾向にあるか上昇傾向に
あるかを判別することができる。

そしてこのＶの時間的変動Ｍ度が異常に急激な場合は原
料バッチの組成が急激忙変動し許容範囲を越える可能性
のあることを示しているのでこれを管層すれば許容範囲
を越える前に必要な対策を講じることができる。

発明の効果 本発明は以上の構成により、ガラス物性の変動が許容範
囲内にある場合は単位時間当り常に一定数の気泡を溶敵
ガラスに送り込んで適正なバブリング作用を行ない、ガ
ラス物性の変動が許容範囲を越えた場合はこれを表示器
または管層により知ることができるのでパッチ組成の再
検討を行う等制御系外の変動要因に対する適切な配慮と
対策を加えることができる。更に判別器に微分回路を組
込んだ場合はガラス物性の急減な変動を判別し異常の発
生の可能性を予告できるので早期に必要な対策を講じる
ことかできる。こうしてガラス物性の変動が許容範囲内
にあるときは表示器群から制御の状況を読み取りながら
制御の限界に達する以前に必要な対策をとり、またガラ
スの物性の変動が許容範囲を越えたか越える可能性のあ
る場合にはｂ報を受けて早期に対策を描することができ
るので、気泡の発生個数が極端に変動するまでバブリン
グ制御を継続して吹抜は現象を起しガラスの均質化と清
泄を損うようなトラブルを避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガラス溶融炉のバブリング装置に起り勝
ちｔｃ次抜は現象を示す概要図である。 第２図は本発明のバブリング制御方法の一実施例を示す
ａ要因である。 第３図は第２図に示すバブリングノズルにガスを供給す
る管路内のガス圧力の時間に対する変動を示す図である
。 第４図は従来のバブリングノズルの先端の形状を示す断
面図、第５ａ図およびｉｓｂ図は本発明に遠用すること
が推奨されるバブリングノズルの先端形状の例を示す断
面図である。 １・・・ガラス溶融炉底部、２・・・溶融ガラス、３゜
Ａ、Ｂ、　Ｏ・・・気泡、４・・・バブリングノズル、
５・・・ガス供給管路、６・・・圧力検出器、１・・・
ガス流星検出器、８・・・パルス計数器、９・・・演算
器、１０・・・気泡発生個数制御信号発生器、１１・・
・ガス圧力流量調ｍ器、１２・・・判別器群、１３・・
・表示器群、１４・・・高圧ガス注入端子、ＭＬ・・・
溶融ガラス液面、Ｐｂ・・・最低ガス圧力、ｎ・・・単
位時間当り気泡発生数、ｎ　・・・標準気泡発生数、Ｆ
・・・単位時間当りガス流量（容積）、■・・・気泡１
個の体積、Ｖｓ・・・標準気泡体積、Ｙｃ・・・許容体
積差。 代理人　浅　村　皓

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ガラス溶融炉中の溶融ガラス液面下にＶ置した
   バブリングノズルから溶融ガラス中に気泡を断続的罠供
   給し該気泡により溶融ガラスを攪拌清澄する方法におい
   て、前記バブリングノズルへのガス供給管路に圧力検出
   器を設けて該管路内のガス圧力の変動を検出し、前記圧
   力検出器により検出されたガス圧力の変動に基づきバブ
   リングノズルにおける気泡の単位時間当りの発生数をパ
   ルス計数器により計数し、前記パルス計数器により計数
   された気泡の発生数を気泡発生個数制御信号発生器によ
   り標準気泡発生数と比較してその差に対応する制御１Ｍ
   号を発生し、前記制御信号をガス圧力流量４Ｖ　ｆ？７
   器に送り前記ガス供給管路に供給されるガスの圧力流量
   を検出される気泡発生数が標準気泡発生数に近づくよう
   に制御することを特徴とするガラス溶融炉におけるバブ
   リング制御方法。
2. （２）　ガラス溶融炉中の溶融ガラス液面下に設置した
   バブリングノズルから溶融ガラス中に気泡を断続的に供
   給し該気泡により溶融ガラスを攪拌清澄する方法におい
   て、前記バブリングノズルへのガス供給管路に圧力検Ｂ
   ！を器を設けて該管路内のガス圧力の変動を検出し、ｎ
   ｌ記圧力検出器により検出されたガス圧力の変動に基づ
   ざバブリングノズルにおける気泡の単位時間当りの発生
   数をパルス計数器により計数し、前記パルス計数器によ
   り計数された気泡の発生数を気泡発生個数制御信号発生
   器により標準気泡発生数と比較してその差に対応する制
   御信号を発生し、前記制御信号をガス圧力流量調節器に
   送り前記ガス供給管路に供給されるガスの圧力流量を検
   出される気泡発生数が標準気泡発生数に近づくように制
   御し、更に前記ガス供給管路にガス流星検出器を設けて
   該管路内のガス流血を検出し、前記検出されたガス流猷
   と前記パルス計数器により計数された気泡発生数を信号
   として演算器に送り該演算器において発生した気泡１個
   当りの体積を算出し、判別器において前記気泡体積の状
   態が基準値の許容範囲内にあるか否かを判別し、前記判
   別器による判別結果を表示およびまたは瞥報することを
   特徴とするガラス溶融炉（。 におけるバブリング制御方法。
3. （３）前記判別器は前記演算器により算出された気泡体
   積が標準気泡体積に対し過大または過小であるか否かを
   判別することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   バブリング制御方法。
4. （４）前記判別器は更に前記演算器により算出された気
   泡体積の変動速度を算定する微分回路を含み、前記変動
   速度が許容範囲内にあるが否かを判別することを特徴と
   する特許請求の範囲第３項記載のバブリング制御装置。