TWI583646B - 玻璃熔化方法、系統和設備 - Google Patents

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Description

玻璃熔化方法、系統和設備 【相關申請案之交叉引用】
本申請案主張標題為「Furnace Interior Imaging Apparatus and System」、在2011年2月28日提出申請的美國臨時申請案第61/447356號的優先權之權益。
本發明大體而言係有關於玻璃的生產。更明確地說，本發明係有關於監控玻璃熔爐內的條件。
融合下拉製程係用來製造玻璃片。此製程自然產出具有火拋品質原始表面的玻璃片，並且就此即可用來製造用於顯示器應用與需要高品質玻璃表面的其他應用之玻璃基材。基本的融合下拉製程在美國專利第3,338,696號(於1967年8月29號公開；Dockerty)以及美國專利第3,682,609號(於1972年8月8號公開；Dockerty)中描述。一般而言，該融合下拉製程包含以下步驟：傳送熔融玻璃至融合隔熱管(isopipe)的耐火槽內。使該熔融玻璃得以溢流該耐火槽頂部，在此該溢流的熔融玻璃分成兩股分流，該兩股分流由該融合隔熱管相對的會聚側壁往下流動。該等分流在該融合隔熱管底部合併成單流。該單流接著被下拉成為玻璃片。該等分流接觸該融合隔熱管側壁的內表面最終位於該玻璃片內部，而該等分流沒有 接觸該融合隔熱管側壁的外表面最終位於該玻璃片外部，因此賦與該玻璃片火拋品質的原始表面。
傳送該熔融玻璃至該熔合隔熱管的耐火槽並非枝微末節的小事，因為該融合下拉製程所產出的玻璃片品質直接取決於傳送至該融合隔熱管的熔融玻璃的品質。例如該熔融玻璃的不均勻性，就成分及溫度分佈兩者而言，以及該熔融玻璃內的固體或氣體雜質之特徵並非所欲。就大型商用玻璃的生產而言，該傳送系統通常包含熔爐、精煉爐以及攪拌爐。該熔爐接收玻璃批並將該玻璃批融化而產生熔融玻璃。通常，燃燒氣體以提供融化該玻璃批的熱。不斷地將該熔融玻璃從該熔爐拉進該精煉爐內，在此從該熔融玻璃除去氣體雜質。然後在該攪拌爐內攪拌該熔融玻璃以改善該熔融玻璃之均勻性，並傳送至該融合管的入口，通常透過傳送管與降流管的配置。
該熔爐或許是該傳送系統內三個爐中最關鍵的一個，因為熔融玻璃是在該熔爐內產生。在該熔爐內融化該玻璃批時，監控該熔爐內的條件是很重要的。監控結果可用來調整該熔爐的運作，使該熔爐有效率地運作並產生高品質熔融玻璃。可能監控的條件的範例是溫度改變、熔融玻璃流動型態、熔融玻璃/玻璃批介面、泡沫產生、泡沫/玻璃批介面以及耐火除氣。已利用使用電荷耦合元件(「CCD」)或互補式金屬氧化物半導體(「CMOS」)感應器的視訊技術來捕捉熔爐內部的影像。但是，這些視訊技術在該熔爐內有氣體或泡沫存在時無法產生清楚的 影像。這些視訊技術所使用的可見光波長(400-650奈米)不能穿過該氣體；因此不可能看到該氣體焰的後面。另外，該等視訊感應器對溫度並不敏感，因此對該熔爐的溫度熱像擷取(thermal mapping)而言是無用的。取代此，依賴該熔爐底部的熱偶以及該熔爐頂端的燃燒器熱輸出來評估該熔爐內的溫度分佈。
根據本發明之一個態樣的融化玻璃的方法包含以下步驟：在一組控制參數下操作玻璃熔爐。在該方法中，饋送玻璃批進入該玻璃熔爐並融化成熔融玻璃。在融化期間，包含玻璃批與泡沫的表面層形成在該熔融玻璃上。取得玻璃熔爐內部的複數個熱譜。分析該等熱譜以判定該表面層的熱力學是否不穩定。然後，調整該組控制參數以減輕判定出之該表面層的熱力學的不穩定性。在一個實施例中，該熱譜係在至少一部分的該玻璃批融化期間取得。
在一個實施例中，分析該熱譜包含以下步驟：分析至少一個熱譜以得到沿著第一探究路徑的第一溫度剖面以及沿著第二探究路徑的第二溫度剖面。比較該第一與第二溫度剖面以判定該第一與第二溫度剖面相差到何種程度。
在一個實施例中，該等熱譜的分析包含以下步驟：細分至少一個熱譜對應該表面層的部分成對稱的半部。比 較該等半部以判定該等半部熱不對稱到何種程度。
在一個實施例中，該玻璃批係透過位於該熔爐壁內之第一饋送窗以及第二饋送窗饋送進入該玻璃熔爐。
在一個實施例中，從至少一個熱譜判定該第一饋送窗的第一批填料速率以及該第二饋送窗的第二批填料速率。比較該第一批填料速率與該第二批填料速率以判定該第一批填料速率和該第二批填料速率相差到何種程度。
根據本發明之另一態樣的玻璃融化系統包含熔爐，擁有觀察埠在該熔爐之壁內。該玻璃融化系統包含支撐件以及耦合至該支撐件的紅外線照相機。該紅外線照相機包含紅外線感應器與鏡頭，在此該鏡頭係光學耦合至該紅外線感應器。促動器係耦合至該支撐件並且可用以移動該支撐件，而使該鏡頭選擇性地嵌入或縮離該觀察埠。
在一個實施例中，該玻璃融化系統包含開閉器，裝設在該壁上以控制近接該觀察埠。
在一個實施例中，該玻璃融化系統包含儲存構件，用以儲存該紅外線感應器記錄的熱譜，以及處理構件，用以處理該紅外線感應器記錄的熱譜。
在一個實施例中，該處理構件係經配置以分析該紅外線感應器記錄的熱譜，並判定該熔爐內部含有玻璃批與泡沫的表面層之熱力學是否不穩定。
在一個實施例中，該玻璃融化系統包含控制器，該控制器響應該等熱譜的分析結果產生用來操作該熔爐的控 制參數。
在一個實施例中，該玻璃融化系統包含複數個感應器，用以在該熔爐內複數個位置監控溫度與流速。
在一個實施例中，該控制器接收來自該等感應器的輸入，以監控溫度及流速。
根據本發明又一態樣的玻璃熔爐影像設備包含支撐件、紅外線感應器，耦合至該支撐件、鏡頭，耦合至該支撐件並光學耦合至該紅外線感應器以及促動器，耦合至該支撐件，以移動該支撐件。
在一個實施例中，該玻璃熔爐影像設備包含熱控制感應器護套，該熱控制感應器護套中設置有該紅外線感應器。
在一個實施例中，該玻璃熔爐影像設備包含熱控制遮罩，該熱控制遮罩中設置有該鏡頭。
在一個實施例中，該熱控制遮罩擁有兩個獨立的流動路徑，以循環冷卻流體通過或環繞該鏡頭。
在一個實施例中，該鏡頭係藍寶石鏡頭。
在一個實施例中，該鏡頭係柱狀鏡頭。
在一個實施例中，該玻璃熔爐影像設備包含帶通濾光片，設置在該紅外線感應器和鏡頭間之光學路徑中。
在一個實施例中，該帶通濾光片擁有約0.85微米的中央波長。
應了解前述發明內容以及後述實施方式兩者為本發明的範例，並且旨在提供綜觀或架構以了解本發明的本質 與特性，如所主張者。包含附圖以提供對本發明的進一步了解，並且係併入且構成本說明書的一部分。該等圖式示出本發明的多個實施例，並與該描述共同用來解釋本發明的原理與操作。
本發明的額外特徵結構及優勢會在如下詳細描述中提出，並且，在某種程度上，對熟知技藝者而言會因該描述而是顯而易見的或是藉由如在此描述般實施本發明而獲得理解。
在本發明之一個實施例中，如第1圖所示，用來監控熔爐內部，例如玻璃熔爐內部，的設備100包含二維(2D」)紅外線(IR)感應器102，設置在感應器護套104內。在一個實施例中，該感應器護套104係熱控制護套。該感應器護套104內的熱控制可以是利用流體，例如水或空氣，穿過該感應器護套104的循環。該設備100更包含鏡頭106，設置在鏡頭遮罩108內。該鏡頭106可以是任何適合的調焦鏡頭。在一個實施例中，該鏡頭106係由藍寶石製成。在其他實施例中，可使用能夠承受高溫的其他鏡頭材料。在一個實施例中，該鏡頭遮罩108係熱控制遮罩。該鏡頭遮罩108的熱控制可以是利用流體，例如水或空氣，穿過該鏡頭遮罩108的循環。
該2D IR感應器102與鏡頭106構成IR照相機。該IR照相機偵測電磁光譜IR範圍內的輻射線。該IR照相機 所做的記錄被稱為熱譜。這些熱譜對溫度是敏感的，因此能夠進行該熔爐內部的熱像擷取。該IR照相機可在該熔爐內部存有氣體介質的情況下記錄熱譜。在一個實施例中，帶通濾光片110係經設置在該IR感應器和該鏡頭間之光學路徑內。該帶通濾光片110的中央波長係基於該熔爐內部中的氣體介質的光譜，以除去所偵側輻射肇因於該氣體介質的半不透性。在一個實施例中，該帶通濾光片擁有0.85微米的中央波長。此波長是天然氣體光譜中兩個視窗之一，該視窗容許穿過該氣體的光穿透。
該感應器護套104係安裝在基座112上，該基座112係連接至框架114。該鏡頭遮罩108也連接至該框架114。該框架114係連接至基座116，該基座116係線性促動器118之可動部分。因此可藉由操作該線性促動器118來移動該框架114和與該框架114連接的所有零組件。可使用各種類型的線性促動器。在一個實施例中，用氣動式促動器作為該線性促動器。
在第2圖中，該鏡頭遮罩108包含內管120與外管122。該內及外管120、122係由可承受高溫並可耐氧化的材料製成。不銹鋼係適合範例。例如鉑之惰性金屬也適合但昂貴。代替用惰性金屬製造整個管120、122，可僅有該等管120、122的尖端由惰性金屬製成。該內管120與該外管122同心但隔開。在第3圖中，設置在該內管120和外管122間的隔板124在該內管120和外管122間界定出半環狀上腔室126與半環狀下腔室128。該 等隔板124比該等管120、122短，因此該等半環狀腔室126、128在該鏡頭遮罩108前端合併(第2圖)。第2圖的129示出該鏡頭遮罩108前端。該內管120和外管122間的空間在該鏡頭遮罩108前端封閉，因此該等環狀腔室126、128內接收的流體係容納在該等環狀腔室126、128內。
在第2圖中，該外管122擁有供應埠130，該供應埠130係連接至該下腔室128，以及回返埠132，該回返埠132係連接至該上腔室126。使用時，冷卻流體源，例如冷卻水源，係連接至該供應埠130。冷卻流體會從該供應埠130流入該下腔室128，至該鏡頭遮罩108的尖端，然後進入該上腔室126。該上腔室126內的流體經由該回返埠132排出。該鏡頭遮罩108包含鏡頭支架134，該鏡頭支架134將該鏡頭106支撐在該內管120內部。在一個實施例中，該鏡頭106係擁有內孔136的中空柱狀鏡頭。該鏡頭支架134擁有內孔138，該內孔138係與該鏡頭內孔136對準，以及輸入埠140和輸出埠142，該輸入埠140及該輸出埠142係連接至該內孔138。該等埠140、142係用來供應冷卻空氣至該等內孔136、138內，在此該冷卻空氣流入該鏡頭106內以使該鏡頭106保持冷卻。
在第4圖中，用來監控熔爐內部的系統150包含觀察埠154在熔爐壁156內。該系統150包含該設備100，用以監控該熔爐內部。該設備100係支撐在該觀察埠154 鄰近，例如，在支座160上。在此位置，可操作該線性促動器118以嵌入該鏡頭遮罩108至該觀察埠154內，以取得該熔爐內部的影像。該支座160可包含傾斜該設備100的構件，因此可相對於該熔爐內部將鏡頭106設置在所要的觀察角度上。該系統150包含開閉箱162，裝設在該觀察埠154入口處。該開閉箱162包含通道164，該鏡頭遮罩108可透過該通道164間嵌入及縮離該觀察埠154。在該通道164末端提供可回縮開閉器166，並且可操作可回縮開閉器166來開啟及關閉至該通道164的近接。該開閉箱162包含埠168，可透過該埠168間供應冷卻空氣至該通道164內。接收在該通道164內的空氣會圍繞該鏡頭遮罩108流動至該鏡頭遮罩108的尖端。
第5圖示出該系統150的控制部分。該系統150包含鏡頭感應器170，例如耦合至該鏡頭106(第2圖內)的熱偶，用以量測該鏡頭106的溫度。該系統150包含鏡頭遮罩感應器172，例如耦合至該鏡頭支架134(第2圖內)的該等埠140、142(第2圖內)以及該外管122(第2圖內)的埠130、132(第2圖內)之流量感應器，以監控通過這些埠的流速。該系統150包含開閉箱感應器174，例如耦合至該開閉箱162(第4圖內)的埠168(第4圖內)之流量感應器，用以量測通過此埠的流速。該系統150可包含感應器護套感應器176，例如熱偶及流量感應器，用以監控該感應器護套104(第1圖內)內的熱及流量條 件。
該系統150包含控制器180，該控制器180透過輸入介面182接收來自各個感應器的輸入。該控制器180包含處理器184，用以處理該等輸入並產生用來操作該設備100的控制參數，以及儲存或記憶裝置186，用以儲存資料與程式。該等控制參數透過該輸出介面188傳達至該設備100(第4圖內)的適當部分。在一個實施例中，當該鏡頭106沒有恰當地冷卻時，該控制器180觸動警報。該控制器180然後產生用於該線性促動器118(第4圖內)的控制參數，以從該觀察埠154(第4圖內)自動回縮該鏡頭遮罩108(第4圖內)。該控制器180可基於該設備100內的其他監控條件觸動其他警報，並基於所觸動的警報採取適當行動。該控制器180包含資料取得單元190，用以儲存並處理熱譜。該資料取得單元190係耦合至該IR感應器102以接收該等熱譜。該控制器180可包含顯示器192，用以顯示該等熱譜及與該設備100的操作有關的其他資訊。
在第6A及6B圖中，玻璃熔爐200擁有相對的端壁202、204以及相對的側壁206、208。該熔爐200的長度係沿著該等側壁206、208的任一者量得。該熔爐200也擁有頂部210及底部212。該熔爐端壁202包含兩個饋送窗214、216，用以持續饋送玻璃批218至該熔爐200內。該玻璃批218可以是任何適合用來形成熔融玻璃的原物料。就顯示器應用而言，該玻璃批可含有形成硼矽 酸玻璃的成分。硼矽酸玻璃含有三氧化二硼(B2O3)與二氧化矽(SiO2)，並且通常也含氧化鈉(Na2O)或氧化鉀(K2O)及三氧化二鋁(Al2O3)及其他成分，以促進該熔融玻璃的形成。燃燒器219係透過該熔爐頂部210嵌入，以融化該玻璃批218以形成熔融玻璃220。該融化是漸進的，該熔融玻璃220的主體積成池在該熔爐200底部，並且玻璃批和泡沫構成的表面層222浮在該熔融玻璃頂部。複數個平行電極224浸沒在該熔融玻璃220池中，例如透過該熔爐底部。使電流流過該熔融玻璃220該等電極224之間以加熱該熔融玻璃。該表面層222和熔融玻璃220之間的溫度差異，肇因於添加新的玻璃批至該熔爐200以及該玻璃批漸進融化而形成該熔融玻璃，在熔融玻璃220主體積內誘發對流型態。
常在產量較高的玻璃熔爐內建立熱誘發的”熱點”或”跳躍區”作為改善融化效能的方法。玻璃製造產業中充分證實這些跳躍區提供有用工具，藉以穩定玻璃批型態、將玻璃批保持在預定的融化器區域內以及促進該熔融玻璃的均勻性。就該熔爐的有效操作而言，對於這些跳躍區之精確且一致地控制是不可或缺的。這些跳躍區可相對於該熔爐幾何形狀以縱向、橫向或兩向皆建立，以形成操作員所欲的對流型態。傳統上，這些係透過設在該熔爐頂端或底部的監控熱偶構件及/或透過該熔爐內的觀察埠手動拿取個別光溫計量測至目標壁來監控。可基於這些量測執行能量輸入的調整，以盡力保持誘發這些 跳躍區的熱剖面。這些跳躍區的位置通常是從該填充端起該熔爐長度的三分之二，雖然可基於設計或需要調整此位置以適用於特定融化系統。
在一個實施例中，在該熔爐200內建立一或多個熱誘導熱區或跳躍區。該(等)熱點或跳躍區的位置可以是，在一個實施例中，從該填充端壁202起該熔爐200長度的約一半至三分之二。該跳躍區會在該熔爐內特定位置逆轉該熔融玻璃220流。該逆流會輔助該熔融玻璃220的混合與均質性。可在該熔爐200內多個位置設置溫度感應器，以輔助監控這些位置的溫度。例如，溫度感應器225、227可分別設置在該熔爐頂部210和熔爐底部212。該等溫度感應器225、227的輸出可輔助控制該熔爐內的溫度。
製造高品質玻璃片，例如可用於顯示器應用者，需要有高品質熔融玻璃。高品質熔融玻璃應具備高度均質的玻璃成分，即應無矽石。高品質熔融玻璃不應有氣體或固體雜質，例如，應無鋯微粒，該等鋯微粒可能會因為在該玻璃片內產生條痕(streak)或玻璃絲(cord)而影響該玻璃片的形成製程-該等條痕或玻璃絲會使該玻璃片無法用於顯示器應用，因為該等條痕或玻璃絲會造成光學性質的局部改變。為製造此種高品質熔融玻璃，需要謹慎控制融化參數。應控制的典型融化參數是作為玻璃電阻率的函數之每一個電極對的電壓、沿著該熔爐長度的溫度剖面(以確保最佳對流剖面，造成最大的玻璃均質性) 以及每一個燃燒器對的熱通量(以確保沿著該表面層的特定熱梯度)。此多變量空間對該熔爐內部的熱力學有複雜的影響。時至今日，例如上面所述之融化參數係以隨機方式查核並隨之反應，即，為隨機的容積統計分佈，與局部方式相反。該表面層的熱力學，就該(等)玻璃批堆(batch pile(s))的全2D溫度分佈和三維(「3D」)動力學而言，是現今以局部方式定量監控並準確控制該融化製程所缺乏的反饋之一。
在本發明之一個實施例中，利用該系統150(第4與5圖內)來提供上述缺乏的反饋。該系統150係用來捕捉該玻璃熔爐內部的影像。這些影像係經記錄為2D熱譜，可以該等2D熱譜做該玻璃熔爐內玻璃批堆之動力學的趨勢分析。如前所述，該設備100(第1與2圖內)包含IR感應器102(第1圖內)，用以記錄該等熱譜。為與上述玻璃熔爐並用該系統，在熔爐壁內形成觀察埠(與第4圖內的觀察埠154類似)，並且該設備100的鏡頭端係如已於上方描述般嵌入該觀察埠，以記錄該等熱譜。其內形成該觀察埠的熔爐壁可以是與其內形成該等饋送窗的端壁202(第6A圖內)相對的端壁204(第6A圖內)，即，以容許捕捉該熔爐包含該饋送端壁204的部分。該系統150可穿透來自位於該熔爐頂部210(第6A圖內)的燃燒器219(第6A圖內)的火焰、穿透該熔爐200(第6A圖內)內的氣體以及穿透覆蓋該熔融玻璃220(第6A圖內)的表面層中的泡沫做出精確的記錄。該系統150可傳送即時的 熱譜記錄，該等熱譜記錄可如上述般分析。明確地說，可用該等熱譜來評估該表面層熱力學的穩定性。可進一步利用分析結果來最佳化該等融化參數，因此在產生該熔融玻璃期間該表面層熱力學是穩定的。藉由使該表面層熱力學保持穩定，可以有效方式生產高品質熔融玻璃，即僅對該融化操作做必要的改變以達到融化穩定性。
在本發明之一個實施例中，製造熔融玻璃的方法包含以下步驟：使用一組控制參數操作玻璃熔爐，該操作之範例在上面第6A和6B圖中描述。該等控制參數是進入該系統的物理輸入，例如判定每一個燃燒器產生的熱通量總額的輸入、判定每一個電極對產生的熱通量總額的輸入以及判定透過該等窗饋送玻璃批進入該熔爐的速率的輸入。該等融化參數，上面給出其範例，受這些控制參數之調整影響。該方法包含以下步驟：饋送玻璃批進入該玻璃熔爐，並融化該玻璃批成熔融玻璃。包含玻璃批和泡沫的表面層會在該融化期間形成在該熔融玻璃表面。
該方法包含以下步驟：使用該系統150(第4與5圖內)取得該表面層的熱譜。可收集數小時、數天或數月的熱譜，並位在相對於該熔爐內部的不同觀察角度。該方法包含以下步驟：探究或分析該等熱譜以判定該表面層的熱力學是穩定或不穩定。通常，若該表面層的流動型態及/或溫度分佈大體而言關於該熔爐的中線對稱，則認為該熱力學是穩定的，否則即是不穩定。關注的中線通常 是沿著該熔爐的長度，即，從該熔爐的饋送端延伸，在此饋送玻璃批進入該熔爐，至該熔爐的排出端，在此熔融玻璃流出該熔爐。可用其他標準來判定該表面層的熱力學是否穩定。若判定該表面層熱力學不穩定，調整一或多個控制參數以減輕或消除判定出的不穩定性。該調整可在多個子步驟中發生。可在製造該熔融玻璃的整個製程期間執行熱譜的探究和控制參數的調整，或是直到找到該組控制參數的最佳值為止。
熱譜可提供熔爐內包含玻璃批和泡沫之表面層的全域溫度分佈。第7A和7B圖示出從兩個熱譜製作出的熱像圖，該兩個熱譜擷取自利用該系統150(第4與5圖內)從熔爐捕捉到的一系列熱譜。第7A圖中的表面層流是不平衡的。也就是說，該熔爐右側R的表面層流比該熔爐左側L者熱。右及左係就其內設有該等饋送窗之端壁的觀點而言。另一方面，第7B圖中的表面層流相對平衡。例如第7A圖所示的不平衡表面層流，若該不平衡表面層流持續存在一連串熱譜中，就象徵表面層熱力學的不穩定，該不穩定應被修正。
第8A圖示出從熱譜製作出的熱像圖，該熱譜可利用該系統150(第4與5圖內)從熔爐內部捕捉到。線1、2、3、4代表關注的探究路徑。沿著探究路徑1、2、和4的溫度剖面在第8B圖中示出。在第8B圖中，F代表泡沫而B代表玻璃批。理想上，沿著該等平行探究路徑1和2的溫度剖面會非常相似。但是，在第8B圖中並非如此。 這些溫度剖面的差異是表面層熱力學不穩定的象徵。該左玻璃批251的「蛇行」性質是表面層熱力學不穩定的另一個象徵。此蛇行可能造成第9圖中假想描繪的情況。在第9圖中，該熔融玻璃批252下方的熔融玻璃250遭遇不同的對流條件，該等對流條件可能導致所欲的熱點254從該熱點254之預期位置移至該熔爐259的較熱側，因此分別在該熔爐的左側L和右側R產生對流路徑256、258，該等對流路徑256、258在該熔融玻璃體積內是不對稱的。此種不對稱對流型態可能會對玻璃屬性產生影響。因此，在一個實施例中，判定表面層熱力學不穩定性的存在之該等熱譜的探究包含尋找表面層溫度分佈和流量的異常。
探究該等熱譜以取得與表面層熱力學不穩定性有關的資訊有若干方式。在一個實施例中，將該等熱譜載入視頻播放裝置或配備有視頻播放裝置的電腦。操作員然後重放在選擇的頻率範圍，例如介於1/120 Hz和30 Hz之間，以選擇速度捕捉到的一系列熱譜。在重放該等熱譜時，該操作員檢查該等熱譜以取得該表面層熱力學的趨勢。在另一實施例中，自動化工具將該等熱譜作為輸入，分析該等熱譜以求得表面層熱力學的趨勢，並產生可用來評估表面層熱力學的穩定性之若干輸出。該自動化工具可以是任何一般用途電腦，該一般用途電腦執行設計來實行分析該等熱譜的任務之電腦可執行程式，並產生可用來評估表面層熱力學不穩定性的輸出。
在一個範例中，該程式，在由處理器(例如第5圖內的184)執行時，選擇熱譜，例如從儲存或記憶裝置或資料取得單元(例如第5圖內的186、190)，並產生沿著所選探究線，例如該熔爐左側及右側的泡沫層上方的線，的熱剖面。這些剖面提供沿著該熔爐的左及右側之玻璃鄰近的即時溫度剖面。該程式可產生若干熱譜的熱剖面，因此操作員可觀察該等熱剖面如何隨時間改變。該程式也可比較從每一個熱譜取得的熱剖面，並產生表示表面層熱力學不穩定的旗標，若判定該等熱剖面間有顯著差異。除了產生旗標外，該程式可發出警報，若偵測到顯著的不穩定。
在另一範例中，該程式選擇熱譜並將該熱譜對應該表面層的部分劃分成對稱的半部，該劃分係沿著該熔爐的長度。該程式然後比較該等半部的溫度。例如，該程式可計算每一個半部的平均溫度，然後比較該等平均溫度。若該等平均溫度有顯著差異，則該程式可產生表示表面層熱力學不穩定的旗標。可在若干熱譜上重複此製程，因此操作員可觀察該表面層半部的對稱或不對稱如何隨時間改變。
在另一範例中，該程式從熱譜計算每一個饋送窗的玻璃批對空氣的比例。從此比例，可判定出每一個饋送窗的即時填料速率。可比較該左饋送窗的填料速率和該右窗的填料速率，以判定是否有饋送不對稱。若發現饋送不對稱，則該程式可產生會促使操作員修正該饋送不對 稱的旗標，因為此種饋送不對稱可在該熔爐中的表面層內產生不平衡流量。該程式或者可調整負責該等饋送窗的填料速率之控制參數。該調整可以進行至該兩個饋送窗間達到饋送對稱為止。
該程式可顯示該熱譜分析的結果連同該等融化參數(例如，玻璃底部熱偶輸出、每一個電極對的對地電壓、每一個燃燒器對的熱通量、融化器空氣壓力)，因此可輕易評估出調整該等控制參數對該等融化參數的影響。該程式也可基於該熱譜分析的結果表示哪些控制參數需要調整。該程式也可直接調整該等控制參數，以達到更穩定的表面層熱力學。該程式也可發出警報，如上面解釋者。
上面揭示的該等系統/技術可透過以演算法配置的軟體完全自動化/自主，以如上述般執行操作。可藉由程式化一或多個具有適當硬體之適合的一般用途電腦來實施這些態樣。可透過能由處理器讀取的一或多個程式儲存裝置的使用，以及編碼一或多個可由該電腦執行的指令程式以執行上述操作來完成該程式化。該程式儲存可採用，例如，一或多種軟碟、CD ROM或其他光碟、磁帶、唯讀記憶體晶片(ROM)的型態，以及技藝中熟知或後續發展出的其他型態。該指令程式可以是物件碼，即二元型態，該二元型態大約可直接由電腦執行，原始碼型態，該原始碼在執行之前須要編譯或譯碼(interpretation)，或某些中間型態，例如部分編譯碼。該程式儲存裝置與指 令編碼的精確型態在此是不重要的。
雖然本發明已關於數量有限的實施例做說明，但熟知技藝者，擁有本揭示的益處，會了解可不背離如在此揭示的本發明範疇設計出其他實施例。據此，本發明的範疇應僅由附屬申請專利範圍限制。
1、2、3、4‧‧‧探究路徑
100‧‧‧設備
102‧‧‧紅外線感應器
104‧‧‧感應器護套
106‧‧‧鏡頭
108‧‧‧鏡頭遮罩
110‧‧‧帶通濾光片
112、116‧‧‧基座
114‧‧‧框架
118‧‧‧線性促動器
120‧‧‧內管
122‧‧‧外管
124‧‧‧隔板
126‧‧‧上腔室
128‧‧‧下腔室
129‧‧‧鏡頭遮罩前端
130‧‧‧供應埠
132‧‧‧回返埠
134‧‧‧鏡頭支架
136、18‧‧‧內孔
140‧‧‧輸入埠
142‧‧‧輸出埠
150‧‧‧系統
154‧‧‧觀察埠
156‧‧‧熔爐壁
160‧‧‧支座
162‧‧‧開閉箱
164‧‧‧通道
166‧‧‧開閉器
168‧‧‧埠
170‧‧‧鏡頭感應器
172‧‧‧鏡頭遮罩感應器
174‧‧‧開閉箱感應器
176‧‧‧感應器護套感應器
180‧‧‧控制器
182‧‧‧輸入介面
184‧‧‧處理器
186‧‧‧儲存或記憶裝置
188‧‧‧輸出介面
190‧‧‧資料取得單元
192‧‧‧顯示器
200‧‧‧玻璃熔爐
202、204‧‧‧端壁
206、208‧‧‧側壁
210‧‧‧頂部
212‧‧‧底部
214、216‧‧‧饋送窗
218、252‧‧‧玻璃批
219‧‧‧燃燒器
220、250‧‧‧熔融玻璃
222‧‧‧表面層
224‧‧‧電極
225、227‧‧‧溫度感應器
251‧‧‧左玻璃批
254‧‧‧熱點
256、258‧‧‧對流路徑
259‧‧‧熔爐
R‧‧‧右側
L‧‧‧左側
下面是附圖中圖式的說明。該等圖式並不必定按照比例繪製，並且該等圖式的某些特徵結構及某些視面可能在比例上或示意上誇大示出，以求清楚與簡明。
第1圖係監控玻璃熔爐內部的設備之示意圖。
第2圖係鏡頭遮罩的剖面圖。
第3圖係第2圖的鏡頭遮罩沿著線3-3的剖面圖。
第4圖係監控玻璃熔爐內部的系統之示意圖。
第5圖係第4圖系統的控制部分的方塊圖。
第6A圖係玻璃熔爐的剖面。
第6B圖係第6A圖的玻璃熔爐沿著線6B-6B的剖面。
第7A圖係玻璃熔爐內部的熱像圖，並示出不平衡的表面層流動。
第7B圖係玻璃熔爐內部的熱像圖，並示出平衡的表面層流動。
第8A圖係玻璃熔爐內部的熱像圖。
第8B圖示出沿著第8A圖的熱像圖之各個探究路徑的溫度剖面。
第9圖係熔融玻璃在玻璃熔爐內的假想對流移動。
100‧‧‧設備
102‧‧‧紅外線感應器
104‧‧‧感應器護套
106‧‧‧鏡頭
108‧‧‧鏡頭遮罩
110‧‧‧帶通濾光片
112、116‧‧‧基座
114‧‧‧框架
118‧‧‧線性促動器

Claims (8)

  1. 一種融化玻璃的方法，該方法包含以下步驟：(i)在一組控制參數下操作一玻璃熔爐；(ii)饋送一玻璃批進入該玻璃熔爐；(iii)融化該玻璃批成為熔融玻璃，其中在該融化期間，包含該玻璃批的一部分與泡沫的一表面層形成在該熔融玻璃上；(iv)取得該玻璃熔爐一內部的複數個熱譜；(v)分析該等熱譜以判定該表面層的熱力學是否有不穩定性；(vi)調整該組控制參數以減輕判定出之該表面層的該熱力學的一不穩定性，其中步驟(v)包含以下步驟：(vii)分析該等熱譜之至少一者以得到沿著一第一探究路徑的一第一溫度剖面及沿著一第二探究路徑的一第二溫度剖面；及(viii)比較該第一溫度剖面與該第二溫度剖面，以判定該第一溫度剖面與該第二溫度剖面相差到何種程度。
  2. 一種融化玻璃的方法，該方法包含以下步驟：(i)在一組控制參數下操作一玻璃熔爐；(ii)饋送一玻璃批進入該玻璃熔爐；(iii)融化該玻璃批成為熔融玻璃，其中在該融化期間，包含該玻璃批的一部分與泡沫的一表面層形成在該熔融 玻璃上；(iv)取得該玻璃熔爐一內部的複數個熱譜；(v)分析該等熱譜以判定該表面層的熱力學是否有不穩定性；(vi)調整該組控制參數以減輕判定出之該表面層的該熱力學的一不穩定性，其中步驟(v)包含以下步驟：(vii)細分該等熱譜之至少一者對應該表面層的一部分成對稱的半部；及(viii)比較該等半部以判定該等半部熱不對稱到何種程度。
  3. 一種融化玻璃的方法，該方法包含以下步驟：(i)在一組控制參數下操作一玻璃熔爐；(ii)饋送一玻璃批進入該玻璃熔爐；(iii)融化該玻璃批成為熔融玻璃，其中在該融化期間，包含該玻璃批的一部分與泡沫的一表面層形成在該熔融玻璃上；(iv)取得該玻璃熔爐一內部的複數個熱譜；(v)分析該等熱譜以判定該表面層的熱力學是否有不穩定性；(vi)調整該組控制參數以減輕判定出之該表面層的該熱力學的一不穩定性，其中步驟(ii)包含以下步驟：透過該熔爐之一壁中之一第一饋送窗以及一第二饋送窗饋送該批，及 其中步驟(v)包含以下步驟：(vii)從該等熱譜之至少一者判定該第一饋送窗的一第一批填料速率以及該第二饋送窗的一第二批填料速率；及(viii)比較該第一批填料速率與該第二批填料速率，以判定該第一批填料速率和該第二批填料速率相差到何種程度。
  4. 一種玻璃熔爐影像設備，該設備包含：一支撐件；一紅外線感應器，該紅外線感應器耦合至該支撐件；一鏡頭，該鏡頭耦合至該支撐件並光學耦合至該紅外線感應器；一熱控制遮罩，該熱控制遮罩中設置有該鏡頭；及一促動器，該促動器耦合至該支撐件，以移動該支撐件。
  5. 如請求項4所述之玻璃熔爐影像設備，更包含一熱控制感應器護套，該熱控制感應器護套中設置有該紅外線感應器。
  6. 如請求項4所述之玻璃熔爐影像設備，其中該熱控制遮罩擁有兩個獨立的流動路徑，以循環冷卻流體通過或環繞該鏡頭。
  7. 如請求項4所述之玻璃熔爐影像設備，更包含一帶通濾光片，該帶通濾光片設置在該紅外線感應器和鏡頭間之一光學路徑中。
  8. 如請求項7所述之玻璃熔爐影像設備，其中該帶通濾光片擁有約0.85微米的一中央波長。
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