JPH07330342A

JPH07330342A - 溶融ガラスの液面検知方法およびその装置

Info

Publication number: JPH07330342A
Application number: JP12114894A
Authority: JP
Inventors: Isamu Shigyo; 勇執行; Hiroyuki Kubo; 裕之久保; Tamakazu Yogo; 瑞和余語; Kohei Nakada; 耕平中田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】非常に高温な溶融ガラスの液面を、何等の危
険も伴うことなく、しかも、溶融ガラスを無駄にするこ
となく、比較的簡単な手段で、連続的に精度良く検知
し、それから得られた情報をもとに溶融ガラスの液面の
レベルを調整することができる無人制御の溶融ガラスの
液面管理装置を提供する。【構成】溶融ガラスの液面をチェックして、液面調整
を行うようにした溶融ガラスの液面管理装置において、
溶融ガラスの液面を検知する検知手段と、この検知手段
からの検知信号によって制御信号を出力する制御手段
と、この制御手段の制御信号に基づいて、溶融ガラスの
液面を所定レベルに調整する調整手段とを具備し、前記
検知手段には、溶融ガラスを介して電気的に導通された
とき、所要の検知信号を出力するように、少なくとも１
個の第１の接針センサーが装備されており、その接針セ
ンサーが前記溶融ガラスに対して接触することで、溶融
ガラス液面のレベルを検知するように構成したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として、ガラス溶融
槽、特に連続的にガラスを溶融するタンク窯形式のガラ
ス溶融槽の溶融ガラスの液面検知方法およびその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大型のタンク窯を用いたガラス溶
融槽でのガラス液面の計測方法として、ガンマ線などの
放射線を、溶融ガラスに当て、その吸収量を計ること
で、溶融ガラスの液面の高さを知る方法が広く用いられ
ている。また、比較的小規模な窯や、特に、液面のレベ
ル管理に重点を置く窯では、ガラス溶融槽の一部に開口
部を設け、そこから溶融ガラスを、常時、オーバーフロ
ーすることにより、ガラス液面を、そのオーバーフロー
のレベルで、一定に保つ方法も用いられている。

【０００３】なお、溶融ガラスの引き上げ量（吐出量）
が比較的に安定している窯では、引き上げ量に相当する
ガラス原料を、ガラス溶融槽に対して、常に供給し、一
定時間おきに、人手によって、液面レベルを確認し、ガ
ラス原料の供給量を微調整する作業がなされており、こ
れによって、溶融ガラスの液面の変動を抑えている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、前
述のように、放射線の吸収によるレベル測定は、人体に
有害な放射線を用いる点で、取り扱いが不利、困難であ
り、また、測定装置が高価である割りに、測定精度が余
り良くないという問題がある。

【０００５】また、オーバーフローによる溶融ガラスの
液面レベル調整も、常に、溶融ガラスを垂れ流しにする
ので、無駄が多く、溶融ガラスの引き上げ量の変動が多
い場合には、その変動に追従するだけの余分なガラス
を、オーバーフローが切れないように、供給しなければ
ならないから、更に無駄が多くなる。特に、光学素子成
形などに用いるガラスには、高度な品質が要求されるか
ら、一旦溶融した後に固化したガラスを、再度、原料と
して用いることが困難であり、この垂れ流し分のコスト
に占める割合も、過大で、とても無視できる程度ではな
いという問題がある。加えるに、垂れ流した大量の高温
の溶融ガラスの始末を、常に、迅速に行わなければなら
ないという問題もある。

【０００６】また、引き上げ量に相当するガラス原料
を、常に窯に供給して行く方法では、ガラス原料中に含
まれる水分や、溶融の際のガラス成分の揮発などによ
り、引き上げ量と供給量とを完全に一致させることが不
可能であるから、そのために、少なくとも数時間おき
に、作業者による溶融ガラスの液面の目視が必要とな
り、あるいは、レベルゲージを溶融ガラス内に挿入し、
液面のレベルを確認したりする必要が生じる。しかし、
溶融炉の温度は１，０００℃をはるかに超える場合が殆
どで、この人手による計測作業は、危険かつ困難なもの
であり、精度的にも信頼性が薄いという問題がある。

【０００７】更に、上述の方法以外にも、通常の常温で
の液面検知の方法として、超音波やレーザーなどを用い
た方法の採用も考えられるが、溶融ガラスが非常な高温
であり、また、そのために、非常に強い光線を発してい
るから、その条件では、レーザーなどの使用は難しく、
また、測定用の発信器や受信器を、窯の熱から保護する
必要が生じ、装置が大きくなる虞があり、場合によって
は、熱からの保護装置が、逆に、測定の邪魔になり、液
面レベルの測定という所期の目的が達成できなくなるこ
とも想定される。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記事情に基づいてなされた
もので、非常に高温な溶融ガラスの液面を、何等の危険
も伴うことなく、しかも、溶融ガラスを無駄にすること
なく、比較的簡単な手段で、連続的に精度良く検知し、
例えば、それから得られた情報をもとに溶融ガラスの液
面のレベルを調整することができる無人制御も可能とす
るための、溶融ガラスの液面検知方法およびその装置を
提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
通常、ガラスの比抵抗が、溶融温度付近で、数〜数十オ
ーム・センチメートル程度であり、通電性があり、しか
も、この温度付近ではガラスの粘度も非常に低く、通
常、軟化ガラスの成形の時のような、物に粘り着き、長
く糸を引くような性格がない点に着目してなされたもの
で、溶融ガラスを介して各々が電気的に導通される検知
手段として、複数の接針センサーを具備し、各々が互い
に絶縁された状態にある前記接針センサーの少なくとも
１つが溶融ガラス液面に接触することで、前記接針セン
サー相互が導通状態となり、溶融ガラス液面のレベルを
検知することを特徴とする。

【００１０】この場合、前記接針センサーには、ガラス
の溶融温度付近でも安定な白金や白金合金を使用するこ
とが好ましい。

【００１１】

【実施例】

〔実施例１〕以下、本発明の実施例を、図面を参照して
具体的に説明する。図１には、本発明の一実施例が概略
的に示されており、その要部は以下の通りである。即
ち、本発明に採用されているタンク形式の窯は、その主
要部を、符号１で示すガラスの溶解・清澄のためのガラ
ス溶融槽と、前記ガラス溶融槽１から連結パイプ３を介
して溶融ガラスを受け入れて、溶融ガラスの自重によ
り、所要の流速で、前記溶融ガラスを流出するためのガ
ラス流出槽２と、その下部に設けた流出ノズル４と、こ
れらを包囲して覆う耐火レンガなどの断熱部材５とで構
成している。

【００１２】なお、要すれば、ガラス溶融槽１〜流出ノ
ズル４は、全て、耐熱性に優れた白金または白金合金で
作られており、また、断熱部材５は、ガラス溶融時の高
熱が窯の外部に漏れないように機能している。更に、ガ
ラス溶融槽１、ガラス流出槽２、接続パイプ３などは、
断熱部材の内側に設けたヒーター（図示せず）で、ま
た、流出ノズル４はその外周に設けられたヒーター（図
示せず）で、それぞれの機能に適した温度に加熱される
ようになっている。

【００１３】また、ガラス流出槽２には、溶融ガラスの
均質化のために、攪拌翼６が設けられており、これは、
適当な駆動機構（図示せず）により、例えば、矢印に示
す方向に回転されるように構成されている。また、図
中、符号７は、ガラス原料をストックして置くホッパー
であり、ホッパー７の下部には、ガラス原料を秤量し
て、ガラス溶融槽１に供給するためのチャージャー８が
設けられている。

【００１４】溶融ガラスの液面レベル、例えば、この実
施例では、ガラス溶融槽１内の溶融ガラスの液面レベル
を検知するための検知手段は、少なくとも一個の接針セ
ンサーを備えており、この実施例では、その第１の接針
センサー１２は上下調整可能である。また、前記検知手
段の接針センサーには、溶融ガラスを介して第１の接針
センサーに電気的に導通するように、溶融ガラス中に浸
漬されている固定式の第２の接針センサー１１を含んで
いる。第１の接針センサー１２は、クランプホルダー１
３を介して、モーター駆動式の上下駆動機構１４の駆動
シャフト１５に取り付けられており、この駆動機構１４
は、断熱部材５の上部に設けられた架台１６に取り付け
られている。また、要すれば、両接針センサー１１、１
２は、共に白金または白金合金で作られており、また、
少なくとも接針センサー１２の先端は、接触した溶融ガ
ラス３１に対する液切れを良くするために、先細りの形
状にしてある。なお、この実施例では、接針センサー１
１、１２の断面形状を円形にしたが、特に、その形状は
限定されるものではない。また、接針センサー１１、１
２は、絶縁性のある断熱部材５に取り付けられることに
より、溶融ガラス３１に接触しない状態では、互いに電
気的に絶縁されている。

【００１５】前記検知手段は、リニアスケール１９によ
って、駆動シャフト１５の変位を測定し、接針センサー
１２の位置を検出している。そして、導通検出器を内蔵
したガラス液面レベル制御器１７で、リード線１、２２
を介して接針センサー１１、１２の導通の有無を検出す
ると共に、信号線２３を介してリニアスケール１９から
与えられた位置情報を解析し、動力線２４を介して、駆
動機構１４に電力を供給して、接針センサー１２を上下
に移動調整し、また、制御線２５を介して、チャージャ
ー８に制御指示を与え、適切なガラス原料３３の供給を
行うのである。

【００１６】次に、前述のシステムを使用して、光学素
子用のガラスを溶融流出させた時の、溶融ガラス液面の
検出、調整の仕方を具体的に説明する。なお、溶融ガラ
スの原料には、比重が３．０５であり、温度が１２００
℃の時に１０^1.6ｄＰａ・ｓ、１１００℃の時に１０
^1.8ｄＰａ・ｓ、１０００℃の時に１０^2.2ｄＰａ・
ｓ、８９０℃の時に１０^2.9ｄＰａ・ｓ、６１０℃の時
に１０^7.6ｄＰａ・ｓ、更に４９８℃の時に１０¹³ｄＰ
ａ・ｓとなるようなガラス粘度を示す粘性特性を持っ
た、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系のガラスを一旦ラフ
メルトしたものが用いた。

【００１７】まず、ここでは、ガラス温度を、溶融槽１
の一番高い所で１３００℃に、また、溶融槽１の、接針
センサー１１、１２のある流出槽２に近い所で１２００
℃に、流出槽２を１１００℃に温度制御し、更に、流出
パイプ４の先端部のみを１１００℃とし、流出パイプ４
の全体を、９５０〜１１００℃の間で温度制御して、そ
の後の工程で必要となるガラス量が所定量、流出できる
ように任意に変化させる。この場合、流出槽２の中で攪
拌翼６を回転させ、溶融ガラス３１の攪拌を行うことに
より、その均質化を図りながら、溶融ガラスを流出させ
るのである。この時の流出ガラス３４の流量は、６０〜
１５０ｇｆ／分であり、ガラス原料３３を供給しない
と、ガラス液面３２のレベルが０．２〜０．５ｍｍ／分
の速度で降下し、同時に、レベルの降下につれて流出パ
イプ４からの流量も減少する状態となる。

【００１８】次に駆動機構１４を駆動し、リニアスケー
ル１９の測定データを読みとることにより、接針センサ
ー１２の下端が所定の液面レベルの位置に来るようにす
る。その後、その位置を中心に、接針センサー１２の先
端が一分間に５回の振幅、例えば、上下幅２０ｍｍの振
幅を描くように、駆動機構１４を駆動する。しかして、
接針センサー１２が振幅の最下端に来た時、接針センサ
ー１２の先端が液面３２に触れることにより発生すると
ころの、接針センサー１１、１２間の導通があるまで、
炉の溶融能力に近い程度の供給量でガラス原料３３をチ
ャージャー８から供給する。

【００１９】その後、接針センサー１２は、その動作の
ままとし、その先端が液面３２に触れて、接針センサー
１１、１２の間が導通状態となる位置を、リニアスケー
ル１９の計測データーの読み込みを制御器１７で行い、
導通位置が所定の液面レベルより上であった場合、原料
３３の供給量を０とし、その位置が液面レベルより下で
あった場合には、ガラス原料の供給量を、その位置と導
通位置との距離に応じて増減するような制御を行う。

【００２０】なお、このような原料３３の供給制御は、
所定の液面レベルの基準位置や、リニアスケール１９の
データーを制御器１７に読み込んだり、接針センサーの
導通位置、非導通位置による供給量の演算、制御値設定
を行うプログラムを、予め、制御器１７にインプットし
て置くことで、全て自動的に達成できる。

【００２１】また、このプログラムにおいて、特に、液
面レベルの降下の際のリニアスケール１９のデーターの
読み込みのタイミングは、接針センサー１２が上昇し
て、接針センサー１１、１２の導通がなくなる位置では
なく、接針センサー１２が下降して接針センサー１１、
１２の導通が始まる位置とすることが好ましい。これ
は、溶融ガラスの温度が１２００℃でも、ガラスに若干
の粘性があるために、接針センサー１２が液面から離れ
るように上昇する時点では、接針センサー１２の先端に
着いた溶融ガラスの切れるタイミングが微妙にずれ、導
通がなくなる位置に多少なりの誤差が出やすく、また、
逆に、接針センサー１２の上昇時は、その先端が基準液
面レベルより約１０ｍｍ上に上がるように振幅の最上端
を設定していることで、また、振幅が１分間に５回とい
うゆっくりとしたサイクルであるために、接針センサー
１２が降下し、その先端が液面３２に接触する前に、既
に、接針センサー１２の先端に付着した余分な溶融ガラ
スのほとんどが取れてしまい、その先端には、ほぼ一定
の厚さのガラス膜が毎回、残されるだけなので、接針セ
ンサー１２の下降により導通、あるいは、非導通を検知
する位置の方が、その測定誤差が出にくい点を考慮した
ものである。

【００２２】実際に、以上のような操作を行い、炉の溶
融ガラスの液面３２のレベル変動を調べたところ、流出
ガラス３４の流出量を、前述の６０ｇｆ／分から１５０
ｇｆ／分に急激に増加させても、また、逆に急激に減少
させても、溶融ガラスの液面は±１ｍｍ以下のレベル変
動に収まり、更に、流出ガラス３４の流量を数ｇｆ／分
程度、変化させる、通常の範囲での流量の調整操作にお
いては、そのレベル変動も±０．５ｍｍに収まるという
非常に良好な結果が得られた。また、この時の液面の変
動による流出量の変化も非常に少なく、測定誤差範囲も
含めて±０．２〜０．３％であった。

【００２３】なお、本実施例では、溶融炉が二槽から成
り立っていて、接針センサーがガラス溶融槽１に設けら
れているが、本発明は、このような構成に限定されるも
のではなく、溶融炉を単槽にしたり、三槽以上の構造に
したり、接針センサーを他の槽の攪拌などによる液面変
動の影響の少ない所へ設けたりしても、前述同様の効果
を得ることができるのは、言うまでもない。

【００２４】更に、ここでは、接針センサー１２の振幅
や、振幅の周期を、それぞれ、２０ｍｍと５回／分に設
定しているが、特に、この数値に限定されるものではな
く、炉の形状や、必要とされる精度に応じて、設計上、
任意に選ぶことで、同様の効果を得ることができる。ま
た、制御器１７にインプットしてある基準の液面レベル
の位置を変更することで、いつでも任意のレベルに液面
を制御できる。

【００２５】また、この実施例では、炉を構成する各槽
を、白金または白金合金で作っているが、各槽を耐火煉
瓦などの他の材料で作り、接針センサーだけを白金また
は白金合金で作ることで、同様の効果を得ることができ
る。なお、ここでは、レベルを検知し、原料のチャージ
を行ったが、検知したレベルに合わせて、流出パイプ４
の温度を変化させ、一定量の流量を得ることも可能であ
る。〔実施例２〕以下、本発明の他の実施例を、図２を参照
して具体的に説明する。図２には、本発明の他の一実施
例が概略的に示してあり、炉の構成は、ガラス液面の検
出部分を除いて、実施例１で示した炉と全く同じであ
る。即ち、この実施例において、ガラス液面の検出部
は、実施例１と同じように、断熱部材５の天井部に固定
されている固定接針センサー１１と、先端が接触した溶
融ガラスの切れを良くするために、先細りの形状となっ
てる接針センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃとで構成され
ており、接針センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それ
ぞれ、少しずつ高さを変えて前記天井部に固定されてい
る。接針センサー１１と各接針センサー１２ａ、１２
ｂ、１２ｃは、実施例１と同様に、共に白金または白金
合金で作られていて、断面形状を円形にしてある。

【００２６】符号１７ａはガラス液面レベル制御器であ
り、この液面レベル制御器１７ａと接針センサー１１
と、また、レベル制御器１７ａと接針センサー１２ａ、
１２ｂ、１２ｃとの間は、それぞれ、リード線２１、２
２ａ、２２ｂ、２２ｃとで繋がれており、更に、制御器
１７ａとチャージャー８は、実施例１と同様に制御線２
５を介して連結され、接針センサー１１と接針センサー
１２ａ、１２ｂ、１２ｃの導通のチェックと、チャージ
ャー８への原料３３の供給の制御が行えるようになって
いる。

【００２７】次に、この実施例のシステムを使用して、
光学素子用のガラスを溶融し、流出させた時の、溶融ガ
ラス液面の検出、調整の仕方を具体的に説明する。な
お、溶融ガラスの原料には実施例１と同じ物を用いてい
る。また、接針センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、基
準の液面高さに対して、それぞれの先端が−１、０、＋
１ｍｍとなるような高さに設置した。また、接針センサ
ー１２ａ、１２ｂ、１２ｃが液面３２から離れ、接針セ
ンサー１１との導通がない時には、接針センサー１２ａ
と接針センサー１１とが導通するように、チャージャー
８に対する原料３３の供給量を１５０ｇｆ／分とする制
御がなされ、接針センサー１２ａ、１１に導通があり、
接針センサー１２ｂ、１２ｃと接針センサー１１とに導
通がない時は、供給量を１００ｇｆ／分、接針センサー
１２ａ、１２ｂと接針センサー１１とに導通があり、接
針センサー１２ｃと接針センサー１１との導通がない時
は、供給量を８０ｇｆ／分、接針センサー１２ａ、１２
ｂ、１２ｃと接針センサー１１とに導通がすべてある時
は、チャージャー８への供給を停止するような制御がな
されるように、自動制御プログラムを制御器１７ａにイ
ンプットしている。

【００２８】この状態で、炉の温度を、実施例１と同じ
く、ガラス溶融槽１の一番高い所で１３００℃、接針セ
ンサー１１や接針センサー１２ａ、１２ｂ、１２ｃのあ
る流出槽２に近い所を１２００℃、流出槽２を全体とし
て１１００℃、流出パイプ４の先端部を１１００℃、流
出パイプ４の全体を１０００℃としている。そして、流
出槽２の中で攪拌翼６を回転させ、攪拌を行うことによ
り、溶融ガラス３１の均質化を図りながらガラスを流出
させることができる。この時、流出ガラス３４の流量は
約９０ｇ／分であり、この流量は、もし仮に、ガラス原
料３３を供給しない時は、ガラス液面３２のレベルが、
およそ０．３ｍｍ／分の速度で減少するような流量であ
るが、前述の様なシステムと自動制御プログラムが働
き、溶融ガラスの液面レベルの変動は、流出ガラス３４
の流量が９０±５ｇｆ／分の時には±１ｍｍ以内に収ま
り、流量を２割程増減しても±２ｍｍの範囲に収まると
いう良好な結果が得られた。また、流量を変える時に、
同時に、自動制御プログラムの供給量を適正な値に変更
することにより、レベル変動を±１ｍｍ以下にすること
も可能であった。

【００２９】また、本実施例では、液面３２を検知する
接針センサーが３本設けられているが、流出ガラス３４
の流量変化が少ない炉では、接針センサー２本で制御す
ることも可能であり、また逆に、接針センサーの本数を
増やし、より細かい制御をしたり、必要に応じて制御す
べき基準液面レベルの位置を変えるようなシステムを組
むことが可能である。

【００３０】また、実施例１と同様に、溶融炉を、単槽
にしたり、三槽以上にしたり、攪拌の影響の少ない炉の
任意の位置に、接針センサーを取りつけても、同様の効
果が得られることも言う迄もない。なお、この実施例
で、接針センサーを板状のものとし、本実施例に使用さ
れている接針センサー１１の様に、溶融ガラス３１の中
に十分に浸る様な物を２枚、用意し、それらと溶融ガラ
ス３１との接触面積の変化をそれらの間の導通量の変化
として、より高精度の検出器で測定することで、液面レ
ベルを検出することも可能である。〔実施例３〕次に、本発明のさらに他の実施例を、図面
を参照して具体的に説明する。図３には、本発明の他の
一実施例が概略的に示されており、符号５１はガラス溶
解・清澄槽、５２は均質槽、５３は流出槽、５４は流出
パイプ、５５と５６はそれぞれガラス溶解・清澄槽５１
と均質槽５２、および、均質槽５２と流出槽５３を結ぶ
連結パイプであり、これらの構成は、全て、白金または
白金合金で作られている。また、各槽５１〜５３、連結
パイプ５５、５６のまわりは、耐火煉瓦などの断熱部材
５７で覆われており、ガラス溶融時の高熱が外部に漏れ
ないようにしてある。また、各槽５１〜５３と断熱部材
５７との間には、適宜、所要のヒーター（図示せず）が
設置されており、流出パイプ５４のまわりにも、同様の
加熱手段が設けられている。そして、それぞれの箇所で
の機能に適した温度に制御されるようになっている。更
に、均質槽５２には、均質化のために、攪拌ペラ５８が
設けられており、適宜な駆動機構（図示せず）により、
矢印に示す方向に回転できるようになっている。

【００３１】なお、符号５９は、ガラス原料８３をスト
ックしておくホッパーであり、ホッパー５９の下部に
は、ガラス原料８３を秤量してガラス溶解・清澄槽５１
に供給するためのチャージャー６０が設けられている。
７１は液面レベルを検出するための接針センサーであ
り、図示のように、断熱部材５７に、炉の他の構成部材
と電気的に絶縁された状態で、固定されていて、その先
端は、接触したガラスの切れを良くするために、先細り
の形状となっていて、更に、溶融ガラスとの濡れ性をわ
るくするために、金−白金合金などで作られる（参考：
金ー白金合金はガラスと濡れ性が悪いため、ノズル先端
などには用いられるが、ガラスへの溶け込み、耐熱性が
あまり良くないために、炉の構成部材としては多くは用
いない）。

【００３２】また、接針センサー７１は、その先端が、
所定のガラス液面のレベルと同じ高さの位置になるよう
にセットされており接針センサー７１の先端と溶融ガラ
ス８１のガラス液面８２との接触の有無を検出すること
ができる。即ち、導通の有無を、それぞれ、流出パイプ
５４と接針センサー７１に接続されている導通検出用の
リード線９１、９２を介して導通検出器７７により検出
し、更に、その導通の有無の信号を、信号線９３を介し
て、原料供給制御器７８に伝えている。なお、原料供給
制御器７８には、計量器７９から出た信号線９４がつな
ぎ込まれていて、受け型７６で受けられたガラス塊８５
の重量の測定結果が、計量器７９から原料供給制御器７
８に送られるようになっている。

【００３３】更に、原料供給制御器７８には、計量器７
９で得られた一個当たりの重量を、単位時間当たりの流
出量に概算しなおし、その流出量より１〜１０％程多い
量の原料８３を、導通検出器７７から非導通の信号が来
ている時だけ、ガラス溶解・清澄槽５１に供給するよう
なプログラムが組み込まれている。また、原料供給制御
器７８には、決定された量の原料８３をチャージャー６
０によりガラス溶解・清澄槽５１に供給するための制御
線９５が繋がれている。

【００３４】次に、この実施例のシステムを使用して、
光学素子用のガラスを溶融流出させ、ガラス塊８５を作
る時の、溶融ガラス液面の検出と調整の仕方を具体的に
説明する。なお、溶融ガラスの原料には、前述の実施例
１と同じものを用いた。初めに、計量されるガラス塊８
５が成形される迄の手順を説明する。まず、炉の各部の
温度を、それぞれ、ガラス溶融槽（溶解・清澄槽）５１
を１３００℃、均質槽５２を１２００℃、流出槽５３を
１１００℃、流出パイプ５４の先端部を１１００℃、更
に、流出パイプ５４の全体を９００℃とする。この温度
に設定する事により、チャージャー６０によりガラス溶
融槽５１に供給された原料８３は、ガラス溶融槽５１の
中で、溶解、脱泡され、内部にみじん泡、脈理を含んだ
溶融ガラス８１となる。更に、溶融ガラス８１は均質槽
５２内で回転する攪拌翼５８により、攪拌・均質化され
る。また、同時に、温度が下げられることにより、溶融
ガラス内部に残っていたみじん泡もガラス中に吸収さ
れ、泡や脈理を含まない均質な溶融ガラス８１となる。
その後、均質化された溶融ガラス８１は、流出槽５３で
流出に適した温度に調整された後、流出パイプ５４の先
端から、流出パイプ５４の温度に応じた流量で流出す
る。

【００３５】更に、流出パイプ５４から流出した溶融ガ
ラス８１は、受け型７６で受け止められて、流出パイプ
５４の先端から切り離した後、そのまま受け型７６の上
で冷却され、ガラス塊８５に成形される。この流出パイ
プ５４の先端から溶融ガラス８１を切り離す方法として
は、通常のガラス製造で広く一般的に行われているシャ
ー（切断刃）を用いて切り離す方法や、流出パイプ５４
の先端の近くで、流出する溶融ガラス８１を受け型７６
上に一定量、受けた後、受け型７６を流出パイプ５４か
ら引き離して、切断するシャーレス切断方法があるが、
今回の実施例では後者の方法を用いている。

【００３６】このようにして成形されたガラス塊８５
を、一分間に、平均１５個を得る速度で、連続的に成形
し、ガラス塊８５を１分間に１個、すなわち、１５個に
１個の割合で計量器７９で測定した。その結果、ガラス
塊８５の平均重量は、一個当たり約２ｇｆであり、流出
パイプからの溶融ガラス８１の流出量は、約３０ｇｆ／
分であることが解る。因みに、この流出量は、ガラス原
料８３を供給しないと、溶融ガラス液面８２のレベルが
０．４ｍｍ／分の速度で減少し、同時に、レベルの減少
につれてガラス塊８５の重量も同様に減少する相関関係
にあった。更に、このまま、ガラス塊８５の成形を続け
ると、液面８２が下がり、接針センサー７１と液面８２
が離れ、リード線９１、９２の間が導通しなくなる。

【００３７】そこで、この情報に基づいて、制御器７８
が働き、流出量の約３％増しである３１ｇｆ／分に相当
する原料８３がチャージャー６０よりガラス溶融槽５１
に連続的に供給され、溶融ガラスは、その液面８２のレ
ベルが上がることで、接針センサー７１と接触し、リー
ド線９１、９２の間が導通する。その状態が３０秒以上
続いた時に、制御器７８が働いて、原料８３の供給を停
止するのである。なお、ガラス塊８５の重量測定を含
め、これらの動作は、前述の制御器７８に組み込まれた
プログラムで自動的に行われる。また、ここで、導通の
開始直後に原料８３の供給を停止せず、導通が３０秒以
上続いた時に、原料８３の供給を停止するようにプログ
ラムしたのは、ガラス液面８２の揺れによる測定誤作
や、頻繁なオン−オフ制御による制御系の誤動作を防ぐ
ためのものである。

【００３８】以上のような状態で、液面８２のレベル変
動を調べたところ、基準のガラス液面のレベルに対し、
常に＋０．３ｍｍから−０．７ｍｍの範囲に納まるとい
う非常に良好な結果が得られ、また、成形されたガラス
塊８５の重量変動も、その重量＝２．０ｇｆに対して±
０．０１４ｇｆとなり、非常に良好な結果が得られた。

【００３９】また、この実施例では、ガラス塊８５の重
量を、連続して成形した１５個に１個の割合で測定した
が、全数測定でも、また、逆に、もっと粗い間隔での測
定でも、同様の結果を得ることは十分予測されるところ
であり、また、成形中に重量測定を行うのでなく、流出
パイプ５４の温度に対応するガラス流出量のデーターを
予め測定しておき、温度により流出量を演算し、流出量
よりやや多めの供給量を決めて置いて、前述同様の制御
を行うことも可能である。〔実施例４〕次に、本発明の更に他の実施例を、図４を
参照しながら説明する。ここでの実施例では、溶融ガラ
スについて、より均質度に優れ、更に接針センサーによ
る汚れや、泡の巻き込みのないガラスを溶融することが
できる。その全体の構成は、実施例３に用いられた炉の
構成とほぼ似たもので、特にその相違点を挙げれば、流
出槽５３における溶融ガラスの均質を保持するための攪
拌翼６４と、オーバーフロー用のフロー槽６１と、オー
バーフローのための溢流口６２と、オーバーフローした
溶融ガラスを炉外へ排出するためのシューター６３が設
けられている点、および、接針センサー７２が、溢流口
６２の直下に横向きに取り付けられて、リード線９２ａ
で導通検出器７７と結ばれている点である。

【００４０】ここで、符号８４は溢流口６２よりオーバ
ーフローした溶融ガラスであり、これが溢流口６２より
流出する時に、溢流口６２と接針センサー７２をブリッ
ジし、リード線９１、９２ａの間の導通ができるような
構成になっている。また、実施例３と同様に、接針セン
サー７２は、炉の他の構成部材と電気的に絶縁された状
態で固定されていて、溶融ガラスとの濡れ性の悪い、金
−白金合金などで作られており、更に、フロー槽６１、
溢流口６２も白金で作られていて、これらフロー槽６
１、溢流口６２、接針センサー７２のまわりには、温度
低下を防ぐためのヒーター（図示せず）が配置されてい
る。

【００４１】また、原料制御器７８には、実施例３と同
様に、計量器７９で得られた１個当たりの重量を、時間
当たりの流出量に演算し直し、その流出量より１〜１０
％程多い量の原料８３を、導通検出器７７からリード線
９１、９２ａの間の導通がないという信号が来ている時
に限り、ガラス溶融槽（溶解・清澄槽）５１に供給する
ように、所要のプログラムが組み込まれている。

【００４２】次に、前述のシステムを使用して、光学素
子用のガラスを溶融し、流出させ、ガラス塊８５ａを作
る時の、溶融ガラス液面の検出と調整の仕方を、図４を
用いてより具体的に説明する。なお、溶融ガラスの原料
には、前述の実施例１と同じものが用いられる。

【００４３】ガラス塊８５ａが成形される迄の手順と、
炉の各槽５１、５２、５３、流出パイプ５４の先端の温
度は、実施例３のガラス塊８５を成形する時と全く同じ
であり、流出パイプ５４の全体の温度を８５０℃、フロ
ー槽６１と溢流口６２、および、接針センサー７２の近
傍の温度は、流出槽５３と同じ１１００℃にした。

【００４４】実施例３と同様にして、ここで作られたガ
ラス塊８５ａを、一分間に平均１２個を得る速度で連続
的に成形し、そのガラス塊８５ａを、１分間に１個、す
なわち１２個に１個の割合で、計量器７９で測定した。
その結果、ガラス塊８５ａの平均重量は、一個当たり約
１．５ｇｆであり、溶融ガラス８１の流出量は約１８ｇ
ｆ／分であった。因みに、この流出量は、ガラス原料８
３を供給しないと、溶融ガラス液面のレベルが、およそ
０．２４ｍｍ／分の速度で低下し、同時にレベルの低下
につれてガラス塊８５ａの重量も、同様に減少する。

【００４５】しかして、ガラス液面のレベルが下がり、
溢流口６２から溶融ガラス８４が出ず、リード線９１、
９２ａの間に導通がない状態がもたらされる。この状態
が１分間以上続くと、流出量の約５．６％増しである、
１９ｇｆ／分に相当する原料８３が、チャージャー６０
よりガラス溶融槽５１に連続的に供給され、これによっ
て、液面のレベルが上がり、溢流口６２から溶融ガラス
８４がオーバーフローし、接針センサー７２と接触し、
リード線９１と９２ａとの間に導通が始まった時に、ガ
ラス原料８３の供給を停止する。以後、このような動作
を繰り返し行うのである。

【００４６】なお、実施例３と同様に、ガラス塊８５ａ
の重量測定を含め、これらの動作は、前述の制御器７８
に組み込まれたプログラムで自動的に行われる。また、
ここでは、非導通の状態が一分間以上続いた時に、ガラ
ス原料８３の供給を開始するようにプログラムされてい
る。これは、溶融ガラス８４の流出により、無駄となる
ガラスが増えるのを極力減らす目的と、頻繁なオン−オ
フ制御により、制御系の誤動作を防ぐ目的とを達成する
ためである。

【００４７】以上のような状態で、溶融ガラスの液面８
２のレベル変動を調べたところ、基準のガラス液面のレ
ベルに対し、常に＋０．８ｍｍから−０．５ｍｍの範囲
に納まるという非常に良好な結果が得られ、また、成形
されたガラス塊８５ａの重量変動も、その重量＝１．５
ｇｆに対して±０．０１２ｇｆとなり、また、その内容
も、接針センサーによる汚れである白金のフシや、金に
よる着色や、泡の巻き込みがない状態で、非常に良質の
ガラス塊が得られた。また、オーバーフローによるガラ
スの損失も、生産量の０．５％である、約６ｇｆ／時間
と非常に少なく、製造コスト的にも、非常に良好な結果
が得られた。

【００４８】なお、この実施例では、溢流口６２が、流
出槽５３の脇に設けられているフロー槽に取り付けられ
ているが、溢流口の設置は、この位置に限定される必要
はなく、攪拌などによるガラス液面の変動の影響がある
箇所を避ければ、どこに位置しても良く、更に、ガラス
の粘度を低く保てるように、溢流口の周辺の温度を所要
温度に保持し、または、加熱できるような構造とするこ
とで、前述と同様の効果が得られることは言う迄もな
い。

【００４９】また、この実施例では、炉の各槽の素材
に、白金や白金合金などの材質のものを用いたが、炉の
各槽を耐火煉瓦などの非導電性の材料で作り、フロー槽
６１の中に、実施例１や実施例２で用いた固定接針セン
サー１１のような、ガラス中に十分に浸るセンサーを入
れ、それをリード線９１に接続する構成にして、前記実
施例と同様な効果を上げることも十分に可能である。〔実施例５〕次に、溶融流出温度が高いガラスや、粘性
曲線がなだらかで、温度が高くないと粘度が下がらない
ようなガラスを溶融した時の実施例を、図５を用いて具
体的に説明する。図５に示す本発明の実施例の全体の構
成は、実施例３に用いられた炉の構成とほぼ似た構成で
あり、実施例３との相違点は、流出槽５３に、ガラスの
均質を保持するための攪拌翼６４が設けられている点
と、連通管６６を介して、流出槽５３に連通するレベル
検出槽６５を備える点と、このレベル検出槽６５がアル
ミナなどの緻密な材料から作られた煉瓦６７で覆われて
いて、この煉瓦６７の内側に気密室６９が設けられ、煉
瓦６７を貫通してガス供給口６８を設け、不活性ガスで
あるＮ₂ガスを気密室６９に導入するように構成した点
と、更に、導通検出器７７とリード線９２ｂで結ばれて
いて、炉の他の構成部材と電気的に絶縁されている接針
センサー７３がレベル検出槽６５内のガラス液面８２に
接するように取り付けられている点である。

【００５０】なお、実施例３と同様に、各構成要素であ
る、符号５１〜５６、５８、６４〜６６のものは、白金
または白金合金で作られており、接針センサー７３も白
金で作られていて、レベル検出槽６５と接針センサー７
３を除いた白金製の部材の、溶融ガラスとの接触面を除
いた部分は、高温での白金の揮発を防ぐために、全て、
アルミナを溶射し、その皮膜を形成してある。また、炉
を構成する各槽のまわりには、ヒーター（図示せず）が
設けられていて、それぞれに必要な温度が得られるよう
に制御される。

【００５１】また、制御器７８には、実施例３と同様
に、計量器７９で得られたガラス塊の一個当たりの重量
を時間当たりの流出量に演算し直し、その流出量より１
〜１０％程多い量の原料８３を、導通検出器７７からの
信号（リード線９１、９２ｂの間の非導通を示す信号）
が来ている時だけ、ガラス溶融槽５１に供給するよう
な、所要のプログラムが組み込まれている。

【００５２】次に、前述のシステムを使用して、光学素
子用のガラスを溶融し、流出させ、ガラス塊８５ｂを作
る時の、溶融ガラス液面の検出と調整の仕方を図５を用
いて、具体的に説明する。なお、溶融ガラスの原料に
は、比重が４．２２であり、温度が１３００℃の時に１
０^2.0ｄＰａ・ｓ、１２００℃の時に１０^2.3ｄＰａ・
ｓ、１１５０℃の時に１０^2.5ｄＰａ・ｓ、１０００℃
の時に１０^3.2ｄＰａ・ｓ、５６５℃の時に１０^7.6ｄ
Ｐａ・ｓ、更に、４４０℃の時に１０¹³ｄＰａ・ｓとな
るようなガラス粘度を示す、粘性特性を持ったＳｉＯ₂
−ＰｂＯ系のガラスを一旦ラフメルトしたものを用い
る。

【００５３】まず、炉の各部の温度を、それぞれ、ガラ
ス溶融槽５１を１３５０℃、攪拌槽５２を１２５０℃、
流出槽５３を１１００℃、更に、流出パイプ５４の先端
部を１１５０℃、流出パイプ５４全体を１１００℃とし
た。この温度に設定することで、実施例３と同様のプロ
セスで、溶融ガラス８１は、流出パイプ５４から流出す
る。ここでは、受け型７６で受け止められる溶融ガラス
８１は粘度が高く、前述の実施例のような、シャーレス
切断で分離するのには不向きである。そこで、流出パイ
プ５４の先端から適当なシャー（図示せず）を用いて、
溶融ガラスを切断し、ガラス塊８５ｂを得るのである。
このようにして作られたガラス塊８５ｂを、一分間に平
均２０個を得る速度で、連続的に成形し、ガラス塊８５
ｂを１分間に１個、すなわち、２０個に１個の割合で、
計量器７９で測定した。その結果、ガラス塊８５ｂの平
均重量は、一個当たり約２ｇｆであり、溶融ガラス８１
の流出量は、約４０ｇｆ／分であった。因みに、この流
出量は、ガラス原料８３を供給しないと、溶融ガラス液
面のレベルが、およそ０．４ｍｍ／分の速度で低下し、
同時にレベルの低下につれて、ガラス塊８５ｂの重量も
同様に減少する状態となる。

【００５４】また、接針センサー７３を構成している白
金の、高温の酸化雰囲気中での揮発を抑えるために、ガ
ス供給口６８からＮ₂が供給され、これにより、気密室
６９内を非酸化性の雰囲気にしているので、接針センサ
ー７３と液面８２が離れる際に、接針センサー７３の先
端からガラスの切れを良くする目的で気密室６９の温度
を１２００℃とすることが可能になる。

【００５５】このような状態のもとで、液面８２のレベ
ルが下がり、接針センサー７３が液面８２から離れ、リ
ード線９１、９２ｂの間が非導通になると、流出量の１
０％増しである２２ｇｆ／分に相当する原料８３が、チ
ャージャー６０より、ガラス溶融槽５１に連続的に供給
される。このようにして、液面８２のレベルが上がり、
液面８２と接針センサー７３が接触し、リード線９１、
９２ａの間が導通されると、その状態が一分間以上続い
た時点で、制御器７８の働きで、原料８３の供給を停止
する。そして、このような動作を繰り返し行うのであ
る。なお、前述の実施例と同様に、ガラス塊８５ｂの重
量測定を含め、これらの動作は、制御器７８に組み込ま
れた、所要のプログラムで自動的に行うのである。

【００５６】以上のよう様な状態で、液面８２のレベル
変動を調べたところ、基準のガラス液面のレベルに対
し、常に＋０．４ｍｍから−０．８ｍｍの範囲に納まる
という非常に良好な結果が得られ、また、成形されたガ
ラス塊８５ｂの重量変動も、その重量＝２ｇｆに対して
±０．０１５ｇｆとなり、また、接針センサー７３の白
金の揮発もほとんど観察されず、非常に安定した結果が
得られた。

【００５７】なお、本来的には白金の揮発を防ぐのに、
還元性の雰囲気を採用するのがより好ましいが、本実施
例では、安全性を考慮して、非酸化性の雰囲気を採用す
るにとどめた。また、ガラスの粘度が１０^2.5ｄＰａ・
ｓ以下であれば、接針センサー７３の先端に付着したガ
ラスは、すぐに液切れして、液面の測定に影響を与える
ことはなく、粘度が１０³ｄＰａ・ｓでも、誤差が多少
大きくなる程度で、実用上の問題とはならなかった。

【００５８】また、本実施例では、レベル検出槽６５、
気密室６９が流出槽５３の脇に設けられているが、実施
例４と同様に、その設置場所は、特に限定されるもので
はなく、更に、ここでは、炉が全て白金または白金合金
で構成されているが、接針センサー以外は、これに限定
されるものではない。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、白金な
どで作られた複数個の接針センサーを高温な溶融ガラス
に接触させ、それらのセンサー間の導通の有無を検出す
ることにより、溶融ガラスの液面のレベルを、安全にか
つ簡単に、ｍｍ単位以下の高精度で測ることができ、更
に、それをもとにガラス原料を供給することで、ガラス
液面のレベルを高精度に管理することが可能となり、流
量変化のない溶融ガラス流を得て、その結果、重量変動
のほとんどないガラス塊を連続的に得ることができると
いう優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】本発明の他の一実施例を示す概略図である。

【図３】本発明の他の一実施例を示す概略図である。

【図４】本発明の他の一実施例を示す概略図である。

【図５】本発明の他の一実施例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ガラス溶融槽（ガラス溶解・清澄槽）２流出槽３連結パイプ４流出パイプ５断熱部材６攪拌ペラ７ホッパー８チャージャー１１固定接針センサー１２可動接針センサー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ接針センサー１３クランプホルダー１４上下駆動機構１５駆動シャフト１６架台１７，１７ａガラス液面レベル制御器１９リニアスケール２１，２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃリード線２３信号線２４動力線２５制御線３１溶融ガラス３２ガラス液面３３ガラス原料５１ガラス溶融槽（ガラス溶解・清澄槽）５２均質槽５３流出槽５４流出パイプ５５，５６連結パイプ５７断熱部材５８攪拌翼５９ホッパー６０チャージャー６１フロー槽６２溢流口６３シューター６４攪拌翼６５レベル検出槽６６連通管６７煉瓦６８Ｎ₂ガス供給口６９気密室７１，７２，７３接針センサー７６受け型７７導通検出器７８制御器７９計量器８１溶融ガラス８２ガラス液面８３ガラス原料８４溶融ガラス８５，８５ａ，８５ｂガラス塊９１，９２，９２ａ，９２ｂリード線９３，９４信号線９５制御線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田耕平東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融ガラスを介して各々が電気的に導通
される検知手段として、複数の接針センサーを具備し、
各々が互いに絶縁された状態にある前記接針センサーの
少なくとも１つが溶融ガラス液面に接触することで、前
記接針センサー相互が導通状態となり、溶融ガラス液面
のレベルを検知することを特徴とする溶融ガラスの液面
検知方法。
【請求項２】接針センサーの１つを溶融ガラス液面に
対し垂直に動かし、その導通の開始や遮断の位置を検出
することで、溶融ガラス液面のレベルを検出することを
特徴とする請求項１に記載の溶融ガラスの液面検知方
法。
【請求項３】ガラス溶融槽からオーバーフローする溶
融ガラスを接針センサーで検知することにより、溶融ガ
ラス液面のレベルを検出することを特徴とする請求項１
に記載の溶融ガラスの液面検知方法。
【請求項４】接針センサーおよびその先端が接触する
溶融ガラス液面の温度が、それぞれ、ガラスの粘度で１
０³ｄＰａ・ｓ以下に相当する温度であることを特徴と
する請求項１に記載の溶融ガラスの液面検知方法。
【請求項５】溶融ガラスを介して各々が電気的に導通
される検知手段として、複数の接針センサーを具備し、
各々が互いに絶縁された状態にある前記接針センサーの
少なくとも１つが溶融ガラス液面に接触することで、前
記接針センサー相互が導通状態となり、溶融ガラス液面
のレベルを検知するように構成したことを特徴とする溶
融ガラスの液面検知装置。
【請求項６】前記検知手段の検知により得られた溶融
ガラスの液面レベルの情報に基づいてガラス原料の供給
を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項５
に記載の溶融ガラスの液面検知装置。
【請求項７】接針センサーの少なくとも１つは、ガラ
スを溶融する溶融槽の一部を構成する部材であることを
特徴とする請求項５に記載の溶融ガラスの液面検知装
置。
【請求項８】前記接針センサーは白金もしくは白金合
金で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の
溶融ガラスの液面検知装置。
【請求項９】接針センサーが非酸化性雰囲気に保持さ
れた炉内に取り付けられていることを特徴とする請求項
５に記載の溶融ガラスの液面検知装置。
【請求項１０】前記検知手段は、その第１の接針セン
サーを複数本、その先端が、それぞれ、溶融ガラスの液
面に対して垂直方向に異なる所定の位置に並ぶように、
装備しており、これら第１の接針センサーと第２の接針
センサーとの間で、溶融ガラスを介しての導通や遮断に
ついて各別の検知信号を出力するように構成したことを
特徴とする請求項５に記載の溶融ガラスの液面検知装
置。