特許 7554202 錫浴の監視および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-10

(45)【発行日】2024-09-19

(54)【発明の名称】錫浴の監視および制御方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 18/20 20060101AFI20240911BHJP

【ＦＩ】

C03B18/20

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021556278

(86)(22)【出願日】2020-03-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-18

(86)【国際出願番号】 US2020023806

(87)【国際公開番号】W WO2020191275

(87)【国際公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-09-16

(31)【優先権主張番号】62/821,363

(32)【優先日】2019-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591035368

【氏名又は名称】エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＩＲ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(74)【代理人】

【氏名又は名称】胡田 尚則

(74)【代理人】

【識別番号】100202441

【弁理士】

【氏名又は名称】岩田 純

(72)【発明者】

【氏名】リード ジェイコブ ヘンダーショット

(72)【発明者】

【氏名】ホー リャン

(72)【発明者】

【氏名】マイケル ジェイ．ギャラガー

(72)【発明者】

【氏名】ラナジット ゴーシュ

【審査官】山本 吾一

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５０５０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２１９３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０３３０１２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２００８－５２８９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４０８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５１３１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４２５００６１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１８２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２０８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３３１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】今村弘ら，Radioisotopes，日本，1962年，Vol.11, No.1，pp.9-15

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

錫浴炉で製造されるガラス製品の欠陥を制御する方法であって、
前記錫浴炉に関連付けられた雰囲気の少なくとも１つのパラメータを測定することであって、前記雰囲気が、前記炉からの排出流からなるか、および／または前記炉から排出され、前記炉内に再循環された再循環ガスからなり、前記パラメータが、前記雰囲気の露点である、測定することと、
前記測定されたパラメータを前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記炉に流入するプロセスガスの流量を制御することによって、前記測定されたパラメータを、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することであって、前記プロセスガスが、水素および窒素からなる、制御することと、を含み、
前記錫浴炉で製造されている前記ガラス製品のリボン幅を定期的に変更することをさらに含む、方法。

【請求項2】

錫浴炉で製造されるガラス製品の欠陥を制御する方法であって、
前記錫浴炉に関連付けられた雰囲気の少なくとも１つのパラメータを測定することであって、前記雰囲気が炉内にあり、前記パラメータが、前記雰囲気の露点である、測定することと、
前記測定されたパラメータを前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記炉に流入するプロセスガスの流量を制御することによって、前記測定されたパラメータを、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することであって、前記プロセスガスが、水素および窒素からなる、制御することと、
を含み、
前記炉内の圧力差を測定することと、
前記測定された圧力差に基づいて、炉の流れ方向を決定することと、
前記錫浴炉で製造されている前記ガラス製品のリボン幅を定期的に変更すること、
をさらに含む、方法。

【請求項3】

錫浴炉で製造されるガラス製品の欠陥を制御する方法であって、
前記錫浴炉に関連付けられた雰囲気の少なくとも１つのパラメータを測定することであって、前記パラメータが、前記雰囲気の密度である、測定することと、
前記測定されたパラメータを前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記炉に流入するプロセスガスの流量を制御することによって、前記測定されたパラメータを、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することであって、前記プロセスガスが、水素および窒素からなる、制御することと、を含み、
前記錫浴炉で製造されている前記ガラス製品のリボン幅を定期的に変更することをさらに含む、方法。

【請求項4】

前記露点が、前記雰囲気中の水蒸気濃度に相関している、請求項１または２に記載の方法。

【請求項5】

前記密度が、前記雰囲気中の水素濃度に相関している、請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記密度が、前記炉内への酸素漏出を示す、前記雰囲気中のガス組成物に相関している、請求項３に記載の方法。

【請求項7】

前記雰囲気中の水素濃度に相関している、前記炉に関連付けられた前記雰囲気の密度を測定することと、
前記露点を制御することに加えて、前記炉に対する前記プロセスガスの前記流量を制御することによって、前記雰囲気中の水素濃度と水蒸気濃度との比率を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

前記炉内への酸素漏出を示す、前記雰囲気中のガス組成物に相関している、前記炉に関連付けられた前記雰囲気の密度を測定することと、
前記露点を制御することに加えて、前記炉に対する前記プロセスガスの前記流量を制御することによって、前記雰囲気中のガス組成物を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項9】

前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気の前記露点の低下を引き起こす、請求項１、２、４、７、および８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気中の前記水素濃度の増加を引き起こす、請求項３、５、および７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気中の酸素濃度の低下を引き起こす、請求項３、６、および８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

ガラス製造のライン速度を前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記プロセスガスの前記流量を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記リボン幅を変更することが、前記リボン幅を減少させることによって達成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

入口ガス、炉ガス、および排出ガスの、密度、１つ以上のガス濃度または露点のうち１つ以上の間の差を考慮することによって、炉ガスの使用量を最適化することをさらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記炉ガスと前記排出ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、
前記差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

未浄化再循環ガスを前記炉から抽出することと、
浄化再循環ガスを作成するために、前記未浄化再循環ガスを浄化することと、
前記浄化再循環ガスを入口ガスと混合することと、
前記入口ガスと前記浄化再循環ガスとの混合物を前記炉内に流すことと、
前記未浄化再循環ガスと前記浄化再循環ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、
前記差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記雰囲気が、前記炉からの排出流からなり、
前記排出流内の圧力差および温度差を測定することと、
前記測定された圧力差および前記測定された温度差に基づいて、排出流方向および排出流量を決定することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年３月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／８２１，３６３号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

錫浴の雰囲気中の測定値を使用することは、過去にも行われていた。例えば、シーメンスによる１つの商業の体系では、Ｏ２、Ｈ２、および露点を測定し、ＣＮ１０６９７７０８０Ａは、Ｈ２ならびにＯ２のセンサを使用して雰囲気を制御することについて説明している。加えて、錫浴の雰囲気中のＨ２／Ｎ２を使用することに関する特許は、少なくとも１９６７年まで遡る（例えば、ＵＳ３，３３７，３２２号を参照されたい）。また、Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．：Ｅｕｒ．Ｊ．Ｇｌａｓｓ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１２，５３（６），２６１－２７２，Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｏｘｙｇｅｎ ｉｎ ｔｈｅ ｔｉｎ ｂａｔｈ ｕｓｅｄ ｉｎ ｆｌｏａｔ ｇｌａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，も参照されたい。

【0003】

しかしながら、Ｈ２およびＮ２を使用してきた長い歴史と、測定システムおよび方法のマーケティングにもかかわらず、発生したガラス欠陥を最小限に抑えるための雰囲気制御には依然として課題がある。これらの課題は、オンライン分析装置の購入コスト、および測定値を発生した欠陥と相関させることの難しさに起因している。本発明は、これらの課題を克服しようとするものである。

【発明の概要】

【0004】

態様１．錫浴の炉内雰囲気を制御する方法であって、炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することと、炉に関連付けられた雰囲気の第２のパラメータを測定することであって、第２のパラメータが、酸素濃度および露点から選択される、測定することと、測定された密度および測定された第２のパラメータを、完成したガラス製品の欠陥と相関させることと、炉に対するプロセスガスの流量を制御することであって、プロセスガスが、水素および窒素のうちの１つ以上を含む、制御することと、を含む、方法。

【0005】

態様２．制御された流量が、炉内へのプロセスガスの流量および炉から排出されたガスの流量から選択される、態様１に記載の方法。

【0006】

態様３．雰囲気が、炉内にある、態様１に記載の方法。

【0007】

態様４．雰囲気が、炉からの排出流からなる、態様１に記載の方法。

【0008】

態様５．雰囲気が、炉から排出され、炉内に再循環された再循環ガスからなる、態様１に記載の方法。

【0009】

態様６．雰囲気が、炉内へのガス流からなる、態様１に記載の方法。

【0010】

態様７．入口ガス、炉ガス、および排出ガスの１つ以上の条件間の差を考慮することによって、炉ガスの使用量を最適化することをさらに含む、態様１に記載の方法。

【0011】

態様８．炉ガスと排出ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、その差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、態様７に記載の方法。

【0012】

態様９．未浄化再循環ガスを炉から抽出することと、浄化再循環ガスを作成するために、未浄化再循環ガスを浄化することと、浄化再循環ガスを入口ガスと混合することと、入口ガスと浄化再循環ガスとの混合物を炉内に流すことと、未浄化再循環ガスと浄化再循環ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、その差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、態様７に記載の方法。

【0013】

態様１０．排出流内の圧力差および温度差を測定することと、測定された圧力差および測定された温度差に基づいて、排出流方向および排出流量を決定することと、をさらに含む、態様４に記載の方法。

【0014】

態様１１．炉内の圧力差を測定することと、測定された圧力差に基づいて、炉の流れ方向を決定することと、をさらに含む、態様３に記載の方法。

【0015】

態様１２．錫浴の炉内雰囲気を制御する方法であって、錫浴中の溶融錫の酸化還元状態を測定することと、炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することと、酸化還元状態および測定された密度を、完成したガラス製品の欠陥と相関させることと、炉に対するプロセスガスの流量を制御することであって、プロセスガスが、水素および窒素のうちの１つ以上を含む、制御することと、を含む、方法。

【0016】

態様１３．錫浴の炉内雰囲気を制御する方法であって、錫浴の入口溶融ガラス温度を測定することと、炉に関連付けられた雰囲気の第２のパラメータを測定することであって、第２のパラメータが、酸素濃度および露点から選択される、測定することと、錫浴の入口溶融ガラス温度および測定された第２のパラメータを、完成したガラス製品の欠陥と相関させることと、錫浴の局所的な温度および／またはガラス溶解炉の上流側のガラス温度を制御することと、を含む、方法。

【0017】

態様１４．錫浴の炉内雰囲気を制御する方法であって、炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することと、雰囲気中の硫化水素濃度を測定することと、測定された密度および硫化水素濃度を、完成したガラス製品の欠陥と相関させることと、雰囲気からの気化硫黄種を最小限に抑えるために、炉からの排出流を制御することと、を含む、方法。

【0018】

態様１５．錫浴炉で製造されたガラス製品の欠陥を制御する方法であって、錫浴炉に関連付けられた雰囲気の露点を測定することと、測定された露点をガラス製品の欠陥と相関させることと、炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に露点を制御することであって、露点が、雰囲気中の水蒸気濃度に対応し、プロセスガスが、水素および窒素のうちの１つ以上を含む、制御することと、を含む、方法。

【0019】

態様１６．炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することであって、測定された密度が、雰囲気中の水素濃度に対応する、測定することと、露点を制御することに加えて、炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、雰囲気中の水素濃度と水蒸気濃度との比率を、ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、態様１５に記載の方法。

【0020】

態様１７．プロセスガスの流量を制御することが、雰囲気の露点の低下を引き起こす、態様１５または態様１６に記載の方法。

【0021】

態様１８．プロセスガスの流量を制御することが、雰囲気中の水素濃度の増加を引き起こす、態様１７に記載の方法。

【0022】

態様１９．ガラス製造のライン速度をガラス製品の欠陥と相関させることと、プロセスガスの流量をガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、態様１５～１８のいずれか１つに記載の方法。

【0023】

態様２０．錫浴炉で製造されているガラス製品のリボン幅を定期的に変更することをさらに含む、態様１５～１９のいずれか１つに記載の方法。

【0024】

態様２１．リボン幅を変更することが、リボン幅を減少させることによって達成される、態様２０に記載の方法。

【0025】

態様２２．錫浴炉で製造されたガラス製品の欠陥を制御する方法であって、錫浴炉に関連付けられた雰囲気の少なくとも１つのパラメータを測定することであって、パラメータが、露点および密度からなる群から選択される、測定することと、測定されたパラメータをガラス製品の欠陥と相関させることと、炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、測定されたパラメータを、ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することであって、プロセスガスが、水素および窒素のうちの１つ以上を含む、制御することと、を含む、方法。

【0026】

態様２３．１つのパラメータが、露点であり、露点が、雰囲気中の水蒸気濃度に対応する、態様２２に記載の方法。

【0027】

態様２４．１つのパラメータが、密度であり、密度が、雰囲気中の水素濃度に対応する、態様２２に記載の方法。

【0028】

態様２５．１つのパラメータが、密度であり、密度が、炉内への酸素漏出を示す、雰囲気中のガス組成物に対応する、態様２２に記載の方法。

【0029】

態様２６．炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することであって、測定された密度が、雰囲気中の水素濃度に対応する、測定することと、露点を制御することに加えて、炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、雰囲気中の水素濃度と水蒸気濃度との比率を、ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、態様２３に記載の方法。

【0030】

態様２７．炉に関連付けられた雰囲気の密度を測定することであって、測定された密度が、炉内への酸素漏出を示す、雰囲気中のガス組成物に対応する、測定することと、露点を制御することに加えて、炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、雰囲気中のガス組成物を、ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、態様２３に記載の方法。

【0031】

態様２８．プロセスガスの流量を制御することが、雰囲気の露点の低下を引き起こす、態様２２、２３、２６、および２７のいずれか１つに記載の方法。

【0032】

態様２９．プロセスガスの流量を制御することが、雰囲気中の水素濃度の増加を引き起こす、態様２２、２４、および２６のいずれか１つに記載の方法。

【0033】

態様３０．プロセスガスの流量を制御することが、雰囲気中の酸素濃度の低下を引き起こす、態様２２、２５、および２７のいずれか１つに記載の方法。

【0034】

態様３１．ガラス製造のライン速度をガラス製品の欠陥と相関させることと、プロセスガスのライン速度の流量を、ガラス製品の欠陥の減少量に対応する方向で許容値に対応する値未満になるように制御することと、をさらに含む、態様２２～３０のいずれか１つに記載の方法。

【0035】

態様３２．制御された流量が、炉内へのプロセスガスの流量および炉から排出されたガスの流量から選択される、態様２２～３１のいずれか１つに記載の方法。

【0036】

態様３３．雰囲気が、炉内にある、態様２２～３２のいずれか１つに記載の方法。

【0037】

態様３４．雰囲気が、炉からの排出流からなる、態様２２～３３のいずれか１つに記載の方法。

【0038】

態様３５．雰囲気が、炉から排出され、炉内に再循環された再循環ガスからなる、態様２～３４のいずれか１つに記載の方法。

【0039】

態様３６．雰囲気が、炉内へのガス流からなる、態様２２～３５のいずれか１つに記載の方法。

【0040】

態様３７．入口ガス、炉ガス、および排出ガスの１つ以上の条件間の差を考慮することによって、炉ガスの使用量を最適化することをさらに含む、態様２２～３６のいずれか１つに記載の方法。

【0041】

態様３８．炉ガスと排出ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、態様３７に記載の方法。

【0042】

態様３９．未浄化再循環ガスを炉から抽出することと、浄化再循環ガスを作成するために、未浄化再循環ガスを浄化することと、浄化再循環ガスを入口ガスと混合することと、入口ガスと浄化再循環ガスとの混合物を炉内に流すことと、未浄化再循環ガスと浄化再循環ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、その差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、態様３７に記載の方法。

【0043】

態様４０．炉内の圧力差を測定することと、測定された圧力差に基づいて、炉の流れ方向を決定することと、をさらに含む、態様３３に記載の方法。

【0044】

態様４１．排出流内の圧力差および温度差を測定することと、測定された圧力差および測定された温度差に基づいて、排出流方向および排出流量を決定することと、をさらに含む、態様３４に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【0045】

以下、本発明を添付の図面と組み合わせて説明し、同様の数字は同様の要素を示す。

【0046】

【図1】錫浴を監視および制御するための本明細書に記載のシステムおよび方法の一実施形態を示す錫浴の概略図である。

【0047】

【図2】錫浴を監視および制御するための本明細書に記載のシステムおよび方法の一実施形態を示す錫浴の概略図である。

【0048】

【図3】錫浴を監視および制御するための本明細書に記載のシステムおよび方法の一実施形態を示す錫浴の概略図である。

【0049】

【図4】錫浴を監視および制御するための本明細書に記載のシステムおよび方法の一実施形態を示す錫浴の概略図である。

【0050】

【図5】溶融錫浴におけるＯ２ポテンシャル（ｐｐｍ Ｏ２で測定）とガラスより上の雰囲気露点との間の相関関係、およびガラス浴より上の雰囲気Ｏ２測定値との相関関係の欠如を示すグラフである。小さな三角形記号によるグラフ上の一番上の線は、錫浴中のＯ２濃度を示し、白丸記号によるグラフ上の真ん中の線は、ガラス浴より上の場所の露点、小さな四角形記号によるグラフ上の一番下の線は、錫浴より上の雰囲気中のＯ２濃度である。

【0051】

【図6】ガラスより上の露点とガラスの欠陥との間の関係を示すグラフであり、一貫して低い露点を維持する利点を示す。

【0052】

【図7】ライン速度（ガラス製品の製造速度）とガラス欠陥との間の関係を示すグラフであり、ライン速度の変更が欠陥に（一時的に）影響を与える１つの要因であり、ライン速度と欠陥との間に正の相関関係が存在することを示す。

【0053】

【図8】リボン幅と、露点と、錫中のＯ２と、ガラスの欠陥との間の関係を示すグラフであり、リボン幅が減少した直後に、欠陥が減少するのと同様に錫中のＯ２および露点が減少することを示す。

【0054】

【図9】ガラス表面付近のＨ２／Ｈ２Ｏの比率（上部グラフ）とガラスの欠陥（下部グラフ）との間の相関関係を示す一対のグラフであり、Ｈ２／Ｈ２Ｏの比率がより低いとき、欠陥の発生率がより大きいことを示す。

【0055】

【図10】ガラスを製作するための錫浴プロセスの重要な態様を示す従来技術の図である。

【発明を実施するための形態】

【0056】

図１０を参照すると、フロートガラス業界では、錫浴炉内の酸素がガラスの品質に悪影響を及ぼす可能性があることが知られている。錫浴炉内の酸素源は、典型的には、炉漏出またはガラス自体から生じる酸素のいずれかに起因する。

【0057】

錫浴より上の雰囲気中の水素（Ｈ２）は、炉漏出による酸素が錫浴を酸化させるのを防止することができ、また、水素の存在によって、酸素と反応して錫浴より上の雰囲気中に水蒸気（Ｈ２Ｏ）を生成する。

【0058】

ガラス中の酸素は、（ａ）ガラスリボンの最上面（錫浴上）の雰囲気中の水素と反応して、雰囲気中のＨ２Ｏ（すなわち、２Ｈ２＋Ｏ２－＞２Ｈ２Ｏ）を生成するか、または（ｂ）ガラスリボンの底面の錫と反応して、ＳｎＯ２（固体）もしくはＳｎＯ（ガス）を生成することができる。

【0059】

ＳｎＯ２（固体二酸化錫）は通常、錫表面に浮かび、錫タンクの出口付近に移動し、ガラス底面を傷つけるか、またはガラス底面に付着する。

【0060】

ＳｎＯ（気体酸化錫）は、錫浴から出て雰囲気中に入る。ＳｎＯが炉空間の最上部（錫浴から離れた温度が比較的低い）の屋根付近の領域まで上昇すると、２ＳｎＯ－＞Ｓｎ＋ＳｎＯ２の反応が発生し、結果として得られたＳｎおよびＳｎＯ２が錫浴に向かって落下する。ＳｎＯ２はまた、雰囲気中の水素によって還元されてＳｎを生成し、これは錫浴に向かって落下するＳｎも生成する。

【0061】

上記を鑑みれば、フラット／フロートガラス部位の錫浴は、窒素（Ｎ２）および水素（Ｈ２）の雰囲気を何度も使用して、錫の酸化を低減し、それにより、完成したガラスの欠陥を低減する。雰囲気監視システムは、錫浴とともに使用するために本明細書に実装される。設置された様々なセンサから継続的にデータを収集することによって、システムは、炉に入るＨ２／Ｎ２混合物、複数の場所での炉内の現在の雰囲気の組成、錫浴炉内の雰囲気の流れ方向、および炉から出るパージガスを監視および制御することができる。

【0062】

Ｈ２／Ｎ２混合物の組成は、熱伝導率または分子量を含む様々な方法を使用することによって（ガスクロマトグラフなどの標準的な方法から計算するか、または密度、圧力、および温度を測定し、次いで許容されたガスの状態方程式を使用することによって）測定および制御することができる。

【0063】

錫浴の雰囲気ガス組成物は、同様の方法を使用して測定することができ、追加のパラメータは、露点または水濃度、Ｏ２濃度、Ｈ２Ｓまたは他の硫黄化合物、錫浴金属および／またはガラス溶解温度、錫酸化還元状態、および／または他のパラメータなどの測定に有用である。温度および圧力センサは、より良好な錫浴の炉内雰囲気の流れパターンのために異なる位置に設置され、これは、ほとんどの場合高温端から酸素を除去することによって、錫浴炉内部の酸素レベルをさらに低下させるのに役立つ。これらのパラメータはすべて、錫浴の雰囲気が最適な条件で実行されていることを検証するため、かつ、雰囲気条件を完成したガラスの欠陥率と相関させることによって錫浴の雰囲気制御システムの最適な動作を決定するために使用することができる。

【0064】

排出位置において、任意の排出口を通って空気が侵入する可能性を低減するために、ガスの外向きの流れを検証する方法を使用することに加えて、錫浴の雰囲気について行うように同様の測定を行うことができる。ガスの流れは、標準的に許容された流れ方向法、またはより高い上流側の圧力もしくは温度が錫浴の雰囲気からガスの外向きの流れを示す圧力あるいは温度差を使用することによって検証することができる。

【0065】

酸素漏出、したがって、錫金属酸化は、利用可能なガスサンプリング口の数および／または酸素漏出が発生する可能性のある様々な点の制限に起因して、錫浴の雰囲気測定のみを通じて検出または防止できない場合がある。これに対する１つの対処法は、錫浴の雰囲気の長さおよび／または幅にわたって、ビーム経路に沿った濃度のライン平均を提供する、可同調ダイオードレーザ（ＴＤＬ）の使用である。複数のレーザを使用することによって、雰囲気条件の空間分解能を可能にし、したがって、ガス流の空間制御を可能にする。加えて、動作中に錫金属浴中の溶存酸素量を監視し、錫金属酸化を最小限に抑えるために錫浴の雰囲気の流れ、組成物、および／または必要な排出を調整するための錫酸化還元センサを含むことが有利である。

【0066】

また、錫浴に入るガラスの温度は、錫浴排出または錫浴ガス入口流を最適化するために使用することができるパラメータであってもよい。例えば、ガラス温度は、酸素、水蒸気、および／または硫黄種などのガラス溶解自体における錫浴の雰囲気成分および／または溶存ガス成分の溶解度に結合され、したがって、この温度は、錫浴動作およびガラス欠陥率にも影響を与える可能性もある。錫浴に入るガラスの温度は、錫浴自体内で制御することができず、上流側のガラス溶解炉および／または精錬ゾーンで制御されなければならない。したがって、錫浴動作のための最適な条件は、ガラス溶解プロセス全体の上流側のプロセスに結合されてもよい。

【0067】

様々な構成を図１～図４に示す。明確にするために、可能な構成または測定場所のすべてを示しているわけではないが、示しているオプションを組み合わせることによって、本発明の一部である異なる構成を組み立てることができる。例えば、圧力差（ｄＰ）および温度差（ｄＴ）の測定値は、１つの排出流でのみ示されるが、必要な情報を収集するために、これらの測定値の一方または両方をすべての排出流に配置することができる。加えて、「測定値」が図に示されている場合、これは前述のすべてのオプションのうちのいくつかの測定である可能性がある。他の測定点もまた、動作の必要性に基づいて使用することができる。

【0068】

図１は、別々にまたは一緒に適用することができるいくつかの特徴を組み合わせた一実施形態を示す。錫浴炉は、ガラス流の方向を有する。炉上の１つ以上の測定場所を使用して、密度、１つ以上のガス濃度、露点、または他の関連するパラメータを決定することができる。少なくとも１つのガス流入口は、水素と窒素の混合物の炉内への流れを提供する。各入口流は、密度、１つ以上のガス濃度、露点、または他の関連するパラメータを決定するための測定場所を含むことができる。少なくとも１つの排出流は、排気ガスを炉から出すことを可能にする。各排出流は、密度、１つ以上のガス濃度、露点、または他の関連するパラメータを決定するための測定場所を含むことができる。

【0069】

差圧測定および／または示差温度測定は、様々な点で行うことができる。排出流のこのような測定値は、流れ方向および流量の両方を示すことができる。炉と排出流との間、または２つの炉場所との間のこのような測定値は、同様に、流れ方向および／または流量を示すことができる。

【0070】

また、図２は、別々にまたは一緒に適用することができるいくつかの特徴を組み合わせた一実施形態を示す。図２は、共通ヘッダが入口ガス流を供給し、それにより、必要な測定点の量を低減する点で図１とは異なる。

【0071】

また、図３は、別々にまたは一緒に適用することができるいくつかの特徴を組み合わせた一実施形態を示す。図３は、再循環流を追加した点で図２とは異なる。未浄化再循環流は、炉から抽出され、浄化再循環流に変換されるように浄化され、次いで、入口ガスヘッダに再循環される。未浄化再循環ガスおよび浄化再循環ガス内の測定場所は、入口ガス流を増加または減少させるべきかどうかを評価するために使用することができる。

【0072】

また、図４は、別々にまたは一緒に適用することができるいくつかの特徴を組み合わせた一実施形態を示す。図４は、入口ガス流のうちの少なくとも１つに対する流れ制御の追加によって図３とは異なる。入口ガス流は、前述の測定値のいずれかに応答して制御することができる。

【0073】

収集した情報を欠陥データと組み合わせるには、雰囲気条件（入力、排出、再循環条件を含む）と、欠陥ステップと、欠陥の観察との間のタイムラグを考慮する必要がある。これは、標準的に許容された分析方法を使用して行うことができる。

【0074】

測定された条件と欠陥との間の相関関係がより良好に理解されると、これらは、最適な条件が、ガラス組成物、錫浴の条件および純度、経年劣化ならびに他の条件による炉の熱損失、温度、圧力、および湿度を含む周囲の雰囲気条件、Ｎ２ならびにＨ２の純度、ガス注入温度、および錫浴の雰囲気中における発熱体の条件ならびに温度差の関数とすることができることを認識した上で、制御目的に使用することができる。

【0075】

これらのパラメータとガラスの欠陥との間の相関関係をより良好に理解するために、また、このような欠陥の発生を潜在的に低減するためにどのパラメータを制御できるかを決定するために、動作中の錫浴炉で様々なパラメータを測定する実験を行った。

【0076】

図５は、錫浴中の酸素ポテンシャル（酸素濃度をｐｐｍで示す）、錫浴より上の一貫した場所での雰囲気の露点、および同じ場所での錫浴より上の雰囲気中の酸素濃度の動作期間中に取った測定値を示す。錫浴中の酸素ポテンシャルは測定するのが困難であり、測定したときにセンサは長持ちしないので、この酸素ポテンシャルを示す別の測定しやすいパラメータを見つけることが望ましいことに留意されたい。この場合、錫浴より上の雰囲気の露点は、錫浴中の酸素ポテンシャルとかなり良好に相関しており、長期間にわたって一貫して測定することがはるかに容易であることが分かる。したがって、露点は、ガラスの欠陥を制御するために、単独で、または１つ以上の他のパラメータ（以下の説明を参照されたい）とともに使用することができる。これに対して、錫浴より上の雰囲気中の酸素濃度は、錫浴中の酸素ポテンシャルとは特に良好には相関していないように見える。

【0077】

図６は、錫より上の雰囲気中の測定された露点とガラスの欠陥との間の直接的な正の相関関係を示す。具体的には、露点が低下すると欠陥も減少し、露点が上昇すると欠陥も増加する。さらに、露点が安定しているときには、欠陥も安定したままである。低レベルの欠陥を生成するために露点を制御する１つの方法は、パージガスの流量を増加させて露点を下げることである。

【0078】

図７は、ライン速度（すなわち、システムを通じたフロートガラス製造の線形速度）と欠陥との間にも直接的な正の相関関係が存在することを示す。具体的には、ライン速度が速いほど欠陥が増えているように見え、ライン速度が増加するほど欠陥が増える結果となる。したがって、ライン速度を一定に、おそらく比較的低く維持することで、欠陥のレベルを下げることに繋がり得る。ライン速度は、（後述する）リボン幅にも反比例している可能性が高いことに留意されたい。

【0079】

図８は、リボン幅（ならびに錫浴より上の雰囲気中の露点および錫浴中の酸素濃度）とガラス欠陥との間に直接的な正の相関関係が存在することを示す。より具体的には、ガラス欠陥は、リボン幅の変更時に顕著に減少すると見られる。グラフの中央では、リボン幅が減少し、露点および錫浴中の酸素濃度が低下し、欠陥も急激に減少する。しかし、（露点および錫浴中の酸素濃度とともに）リボン幅が増加しても、欠陥は低いままである。したがって、リボン幅の定期的な変更は、ガラス欠陥を減少させるのに有益であり得ると考えられる。これは、錫浴の酸素レベルの再生を可能にするために、錫浴のガラス被覆率の定期的な減少に起因する可能性がある。

【0080】

図９は、錫浴より上の雰囲気中の水素と露点との比率（水蒸気量）の減少（すなわち、Ｈ２／Ｈ２Ｏの比率）がより高い欠陥をもたらし、逆もまた同様であることを示す。したがって、比較的高いＨ２／Ｈ２Ｏの比率を維持することは、欠陥を低く維持することに役立てることができる。さらに、露点を制御することと組み合わせて、Ｈ２／Ｈ２Ｏの比率を制御することは、ガラス欠陥を制御する有効な方法とすることができる。

【0081】

錫浴付近および熱端ガラス表面付近では、Ｈ２／Ｈ２Ｏの比率は、酸素の水蒸気への変換の反応速度を制御し（すなわち、２Ｈ２＋Ｏ２－＞２Ｈ２Ｏ）、これは、錫浴および熱端ガラスから酸素を取り出すのに役立つ。炉の屋根付近では、Ｈ２／Ｈ２Ｏの比率は、錫還元（すなわち、ＳｎＯ２＋Ｈ２－＞Ｓｎ＋Ｈ２Ｏ）の反応速度を制御し、これは、固相のＳｎＯ２を液体のＳｎに還元し、ガラス製品の最上面欠陥の可能性を増加させる。ガラス欠陥の低減を目標としたフロートガラス製造では、錫浴付近の下部ゾーンおよび熱端ガラス表面付近での酸素の水蒸気への変換が所望されるが、炉の屋根付近の上部ゾーンでは錫の低減は所望されない。したがって、これらの２つのゾーンでは、プロセスガスが（プロセスガス流が窒素および水素の一方または両方を含む）炉内に流入する、かつ／または炉外に流出することをゾーンごとに別々にかつ正確に調整することによって、異なるＨ２／Ｈ２Ｏの比率を維持することが望ましい場合がある。

【0082】

加えて、錫浴炉内の雰囲気の密度を測定したとき、その密度は、水素および窒素の濃度だけでなく、それ以上を考慮し得るガス組成物に対応することが理解される。具体的には、測定されたガス密度の増加は、炉内への酸素漏出を示し得る。このような場合、ガラスの欠陥は、炉内に流入するか、または炉外に流出するプロセスガスの変更に伴う密度の増加に応答することによって低減することができる。具体的には、炉内の水素濃度を高めることは、例えば、炉内への水素の流入量を増加することによって、漏出を示すために過剰な酸素の一部を除去し、それにより、ガラス欠陥を低減することができる。

【0083】

本発明の原理は、好ましい実施形態に関連して上述されてきたが、この説明は例としてのみ行われ、本発明の範囲の限定として行われるものではないことを明確に理解されたい。
本発明の実施形態としては、以下の実施形態を挙げることができる。
（付記１）
錫浴炉で製造されるガラス製品の欠陥を制御する方法であって、
前記錫浴炉に関連付けられた雰囲気の少なくとも１つのパラメータを測定することであって、前記パラメータが、前記雰囲気の露点および前記雰囲気の密度からなる群から選択される、測定することと、
前記測定されたパラメータを前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記炉に対するプロセスガスの流量を制御することによって、前記測定されたパラメータを、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することであって、前記プロセスガスが、水素および窒素のうちの１つ以上を含む、制御することと、を含む、方法。
（付記２）
前記少なくとも１つのパラメータが、前記雰囲気の露点であり、前記露点が、前記雰囲気中の水蒸気濃度に対応する、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記少なくとも１つのパラメータが、前記雰囲気の密度であり、前記密度が、前記雰囲気中の水素濃度に対応する、付記１に記載の方法。
（付記４）
前記少なくとも１つのパラメータが、前記雰囲気の密度であり、前記密度が、前記炉内への酸素漏出を示す、前記雰囲気中のガス組成物に対応する、付記１に記載の方法。
（付記５）
前記炉に関連付けられた前記雰囲気の密度を測定することであって、前記測定された密度が、前記雰囲気中の水素濃度に対応する、測定することと、
前記露点を制御することに加えて、前記炉に対する前記プロセスガスの前記流量を制御することによって、前記雰囲気中の水素濃度と水蒸気濃度との比率を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
（付記６）
前記炉に関連付けられた前記雰囲気の密度を測定することであって、前記測定された密度が、前記炉内への酸素漏出を示す、前記雰囲気中のガス組成物に対応する、測定することと、
前記露点を制御することに加えて、前記炉に対する前記プロセスガスの前記流量を制御することによって、前記雰囲気中のガス組成物を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
（付記７）
前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気の前記露点の低下を引き起こす、付記１、２、５、および６のいずれか一項に記載の方法。
（付記８）
前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気中の前記水素濃度の増加を引き起こす、付記１、３、および５のいずれか一項に記載の方法。
（付記９）
前記プロセスガスの前記流量を制御することが、前記雰囲気中の前記酸素濃度の低下を引き起こす、付記１、４、および６のいずれか一項に記載の方法。
（付記１０）
ガラス製造のライン速度を前記ガラス製品の欠陥と相関させることと、
前記プロセスガスの前記流量を、前記ガラス製品の欠陥の減少に対応する方向に制御することと、をさらに含む、付記１～９のいずれか一項に記載の方法。
（付記１１）
前記錫浴炉で製造されている前記ガラス製品のリボン幅を定期的に変更することをさらに含む、付記１～１０のいずれか一項に記載の方法。
（付記１２）
前記リボン幅を変更することが、前記リボン幅を減少させることによって達成される、付記１１に記載の方法。
（付記１３）
前記制御された流量が、前記炉内へのプロセスガスの流量および前記炉から排出されたガスの流量から選択される、付記１～１２のいずれか一項に記載の方法。
（付記１４）
前記雰囲気が、前記炉内にある、付記１～１３のいずれか一項に記載の方法。
（付記１５）
前記雰囲気が、前記炉からの排出流からなる、付記１～１４のいずれか一項に記載の方法。
（付記１６）
前記雰囲気が、前記炉から排出され、前記炉内に再循環された再循環ガスからなる、付記１～１５のいずれか一項に記載の方法。
（付記１７）
前記雰囲気が、前記炉内へのガス流からなる、付記１～１６のいずれか一項に記載の方法。
（付記１８）
入口ガス、炉ガス、および排出ガスの１つ以上の条件間の差を考慮することによって、炉ガスの使用量を最適化することをさらに含む、付記１～１７のいずれか一項に記載の方法。
（付記１９）
前記炉ガスと前記排出ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、
前記差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、付記１８に記載の方法。
（付記２０）
未浄化再循環ガスを前記炉から抽出することと、
浄化再循環ガスを作成するために、前記未浄化再循環ガスを浄化することと、
前記浄化再循環ガスを入口ガスと混合することと、
前記入口ガスと前記浄化再循環ガスとの前記混合物を前記炉内に流すことと、
前記未浄化再循環ガスと前記浄化再循環ガスとの間の成分濃度の差を決定することと、
前記差が大きいとき、ガス入口流を増加させることと、をさらに含む、付記１８に記載の方法。
（付記２１）
前記炉内の圧力差を測定することと、
前記測定された圧力差に基づいて、炉の流れ方向を決定することと、をさらに含む、付記１４に記載の方法。
（付記２２）
前記排出流内の圧力差および温度差を測定することと、
前記測定された圧力差および前記測定された温度差に基づいて、排出流方向および排出流量を決定することと、をさらに含む、付記１５に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】