特許 7602725 ガラス深さ測定方法、泡層深さ測定方法及びガラス溶融炉

(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】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】ガラス深さ測定方法、泡層深さ測定方法及びガラス溶融炉

(51)【国際特許分類】

   C03B 5/16 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

C03B5/16

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021044796

(22)【出願日】2021-03-18

(65)【公開番号】P2021151948

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-09-25

(31)【優先権主張番号】P 2020048749

(32)【優先日】2020-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168550

【弁理士】

【氏名又は名称】友廣 真一

(72)【発明者】

【氏名】藤原 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】板津 裕之

【審査官】酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０９１５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０４０６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０２１７７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭４８－０１２８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４３－０３００４４（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｂ ５／００－５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス溶融炉内の溶融ガラス上に形成される泡層の深さを測定する泡層深さ測定方法であって、
前記ガラス溶融炉内において前記溶融ガラス中に開口した気体流路を有する流路部材を通じて、前記溶融ガラス中に圧縮気体を供給して気泡を発生させる気泡発生工程と、
前記気泡を発生させた状態の前記気体流路の気圧に基づいて、前記溶融ガラスの深さを求めるガラス深さ算出工程と、
前記泡層の上方から前記溶融ガラス及び前記泡層の合計深さを測定する合計深さ測定工程と、
前記合計深さと前記溶融ガラスの深さとの差から前記泡層の深さを求める泡層深さ算出工程とを備え、
前記合計深さ測定工程では、前記溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだ前記ガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、前記合計深さを求め、
前記画像は、前記泡層の少なくとも一部を含むことを特徴とする泡層深さ測定方法。

【請求項2】

前記ガラス深さ算出工程では、前記気泡を発生させた状態の前記気体流路の気圧と大気圧との差圧に基づいて、前記溶融ガラスの深さを求める請求項１に記載の泡層深さ測定方法。

【請求項3】

前記流路部材が前記溶融ガラスの液面よりも下方で前記ガラス溶融炉の底壁部又は側壁部を貫通した状態で、前記気体流路が前記溶融ガラスに開口している請求項１又は２に記載の泡層深さ測定方法。

【請求項4】

前記流路部材が、前記溶融ガラスを攪拌する気泡を発生させる攪拌装置における気体供給用の流路部材である請求項１～３のいずれか１項に記載の泡層深さ測定方法。

【請求項5】

前記合計深さ測定工程では、前記ガラス溶融炉内の壁面に設けられた基準と、前記泡層の表面との位置関係に基づいて、前記合計深さを求める請求項１～４のいずれか１項に記載の泡層深さ測定方法。

【請求項6】

炉内に溶融ガラスが貯留されたガラス溶融炉であって、
前記炉内において前記溶融ガラス中に開口して圧縮気体を案内する気体流路を有する流路部材と、
前記溶融ガラス中に気泡を発生させるために、前記気体流路に前記圧縮気体を供給する気体供給部と、
前記気泡を発生させた状態で前記気体流路の気圧を測定する圧力測定部と、
前記溶融ガラスの液面よりも上方に配置され、前記溶融ガラス上に形成された泡層の少なくとも一部を含む画像を撮像するカメラとを備えることを特徴とするガラス溶融炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ガラス繊維や板ガラスなどのガラス物品の製造方法には、ガラス溶融炉で、ガラス原料を溶融してガラス物品の元となる溶融ガラスを形成する溶融工程が含まれる。

【0003】

ガラス溶融炉には、ガラス原料をガス燃焼により溶融するタイプのものが広く利用されているが、ガラス原料を電気加熱のみで溶融するタイプのものが用いられる場合もある（例えば特許文献１を参照）。

【0004】

そして、ガラス溶融炉では、溶融ガラスの均質化を図ったり、溶融ガラスの流出量を安定させたりするために、炉内に貯留された溶融ガラスの深さを一定に保ちながら操業する必要がある。

【0005】

そこで、例えば特許文献２には、ガラス原料をガス燃焼により溶融するタイプのガラス溶融炉において、溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、溶融ガラスの深さ（液面レベル）を求めることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３－１８３０３１号公報

【文献】国際公開２０１３／０２１７７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラス上には、泡層が発生することがある。特に、ガラス原料を電気加熱のみで溶融するタイプのガラス溶融炉では、溶融ガラスの液面の上方に加熱手段がない場合が多く、溶融ガラス上に泡層が形成されやすい。これは、溶融ガラスの液面の上方に配置された加熱手段によって、泡層が加熱されて消失することがないためである。なお、泡層は、ガラス原料に含まれる硫黄化合物や清澄剤として添加した硫酸塩の分解により発生するＳＯ_２ガスなどに起因して形成される。

【0008】

しかしながら、特許文献２のように、溶融ガラスの液面の上方に配置されたカメラを用いる方法では、溶融ガラス上に泡層が形成されると、泡層が邪魔になって溶融ガラスの深さを正確に測定できないという問題が生じ得る。

【0009】

一方、泡層は溶融ガラスが炉内の雰囲気と接触するのを遮断して溶融ガラスを保温する役割を果たす。このような泡層の深さ（厚み）が変動すると、溶融ガラスの温度が変化するためガラス品質に多大な影響を及ぼす。そのため、泡層の深さを正確に測定することが望まれる場合もある。

【0010】

本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを正確に測定することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さを測定するガラス深さ測定方法であって、ガラス溶融炉内において溶融ガラス中に開口した気体流路を有する流路部材を通じて、溶融ガラス中に圧縮気体を供給して気泡を発生させる気泡発生工程と、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧に基づいて、溶融ガラスの深さを求めるガラス深さ算出工程とを備えることを特徴とする。

【0012】

このようにすれば、気体流路から気泡が発生する際の気体流路の気圧と、溶融ガラスの深さとの間には一定の関係がある。詳細には、気体流路から気泡が発生する際の気体流路の気圧をＰ１、ガラス溶融炉内における溶融ガラスの液面の上方空間の気圧（炉内雰囲気の気圧）をＰ２、溶融ガラスの密度をρ、重力加速度をｇとすれば、溶融ガラスの深さＨ
１は、「（Ｐ１－Ｐ２）／ρｇ…（１）」により求められる。したがって、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧を測定すれば、これに基づいて溶融ガラスの深さを簡単かつ確実に求めることができる。また、溶融ガラスの上が泡層で覆われていても、溶融ガラスの内部で気泡を発生させ、そのときの気体流路の気圧を測定することは可能である。つまり、溶融ガラス上に泡層が形成された場合であっても、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。

【0013】

上記の構成において、ガラス深さ算出工程では、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧と大気圧との差圧に基づいて、溶融ガラスの深さを求めることが好ましい。

【0014】

炉内雰囲気の気圧は、実質的に大気圧と等しい場合が多い。したがって、炉内雰囲気の気圧を直接測定しなくても、気泡を発生させた状態の気体流路の気圧と大気圧との差圧を測定すれば、上記（１）式の（Ｐ１－Ｐ２）を間接的に求めることができる。その結果、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。

【0015】

上記の構成において、流路部材が溶融ガラスの液面よりも下方でガラス溶融炉の底壁部又は側壁部を貫通した状態で、気体流路が溶融ガラスに開口していることが好ましい。

【0016】

つまり、溶融ガラスの液面から流路部材を溶融ガラス中に挿入してもよいが、この場合には、流路部材と溶融ガラスとの接触面積が大きくなる。そのため、流路部材がガラス溶融炉内の溶融ガラスの流れに悪影響を与えたり、流路部材の熱劣化により生じる異物（例えば、反応物）が溶融ガラスに混入したりする不具合が発生するおそれがある。これに対し、上記のように、流路部材が溶融ガラスの液面よりも下方でガラス溶融炉の底壁部又は側壁部を貫通した状態で、気体流路が溶融ガラスに開口していれば、これら不具合の発生を抑制できる。

【0017】

上記の構成において、流路部材が、溶融ガラスを攪拌する気泡を発生させる攪拌装置における気体供給用の流路部材であってもよい。

【0018】

つまり、ガラス溶融炉は、溶融ガラスを攪拌する気泡を発生させる攪拌装置を備えている場合がある。したがって、流路部材として、既存の攪拌装置の気体供給用の流路部材を使用すれば、設備コストの増大を抑制できる。

【0019】

上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラス溶融炉内の溶融ガラス上に形成される泡層の深さを測定する泡層深さ測定方法であって、上記のガラス深さ測定方法によって、溶融ガラスの深さを測定するガラス深さ測定工程と、泡層の上方から溶融ガラス及び泡層の合計深さを測定する合計深さ測定工程と、合計深さと溶融ガラスの深さとの差から泡層の深さを求める泡層深さ算出工程とを備えることを特徴とする。

【0020】

このようにすれば、ガラス深さ測定工程では、既に述べた理由により、溶融ガラス上に泡層が形成されている場合でも、溶融ガラスの深さを正確に測定できる。また、泡層の上方からであれば、溶融ガラス及び泡層の合計深さに相当する泡層の表面レベルを容易に観察できる。そのため、合計深さ測定工程では、泡層の上方から溶融ガラス及び泡層の合計深さを測定している。そして、泡層深さ算出工程において、合計深さ測定工程で測定された合計深さ（溶融ガラスの深さ＋泡層の深さ）と、ガラス深さ測定工程で測定された溶融ガラスの深さとの差を求めれば、泡層の深さを正確に測定できる。

【0021】

上記の構成において、合計深さ測定工程では、溶融炉内の壁面に設けられた基準と、泡層の表面との位置関係に基づいて、合計深さを求めることが好ましい。

【0022】

このようにすれば、合計深さ測定工程で合計深さをより正確に測定できるため、結果として、泡層深さ算出工程で泡層の深さをより正確に測定できる。

【0023】

上記の構成において、合計深さ測定工程では、溶融ガラスの液面よりも上方に配置されたカメラによって取り込んだガラス溶融炉内の画像を画像処理した結果に基づいて、合計深さを求めることが好ましい。

【0024】

このようにすれば、溶融ガラスや泡層と接触することなく、合計深さを安全かつ正確に測定できる。

【0025】

上記の課題を解決するために創案された本発明は、炉内に溶融ガラスが貯留されたガラス溶融炉であって、炉内において溶融ガラス中に開口して圧縮気体を案内する気体流路を有する流路部材と、溶融ガラス中に気泡を発生させるために、気体流路に圧縮気体を供給する気体供給部と、気泡を発生させた状態で気体流路の気圧を測定する圧力測定部とを備えることを特徴とする。

【0026】

このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受し得る。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、ガラス溶融炉内に貯留された溶融ガラスの深さや、溶融ガラス上に形成される泡層の深さを正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第一実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図2】（ａ）はガラス溶融炉内のカメラの撮像画像の一例を示す図であって、（ｂ）はガラス溶融炉内のカメラの撮像画像の画像処理結果の一例を示す図である。

【図3】本発明の第二実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図4】本発明の第三実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図5】本発明の第四実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図6】本発明の第五実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図7】本発明の第五実施形態の変形例に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図8】本発明の第六実施形態に係るガラス溶融炉の断面図である。

【図9】本発明の第六実施形態の変形例に係るガラス溶融炉の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。

【0030】

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係るガラス物品の製造装置は、ガラス物品としてのガラス繊維を製造する装置である。図１に示すように、本製造装置は、上流側にガラス溶融炉１を備える。なお、図１は、溶融ガラスＧｍの搬送方向（上流側から下流側に向かう方向）と直交する幅方向における断面図である。さらに、図示は省略するが、本製造装置は、ガラス溶融炉１に接続されたフォアハースと、フォアハースの底部に設けられたブッシングと、ブッシングに設けられた複数のノズルとを備える。複数のノズルからフォアハース内に貯留された溶融ガラスＧｍが下方に引き出され、ガラス繊維（モノフィラメント）として成形される。なお、ガラス繊維の表面に集束剤を塗布した後に、１００～１００００本のガラス繊維を集束し、１本のストランドを構成する場合がある。ストランドは、例えば、巻き取られてケーキを構成したり、所定長さで切断されたチョップドストランドを構成したりする。

【0031】

図１に示すように、ガラス溶融炉１は、ガラス原料（カレットを含んでもよい）を溶融して溶融ガラスＧｍを連続形成する溶融工程を実施するための空間であり、下流端に溶融ガラスＧｍを排出する排出口（図示省略）を備える。ガラス溶融炉１は、耐火煉瓦（例えば、ジルコニア系電鋳煉瓦やアルミナ系電鋳煉瓦、アルミナ・ジルコニア系電鋳煉瓦、ＡＺＳ（Ａｌ－Ｚｒ－Ｓｉ）系電鋳煉瓦、デンス焼成煉瓦など）で構成された壁部によって炉内の溶融空間を区画形成する。

【0032】

本実施形態では、溶融ガラスＧｍは、Ｅガラス（アルカリ含有量２％以下のガラス）からなる。溶融ガラスＧｍは、Ｅガラスに限定されるものではなく、例えば、Ｄガラス（低誘電率ガラス）、ＡＲガラス（耐アルカリ性ガラス）、Ｃガラス（耐酸性のガラス）、Ｍガラス（高弾性率のガラス）、Ｓガラス（高強度、高弾性率のガラス）、Ｔガラス（高強度、高弾性率のガラス）、Ｈガラス（高誘電率のガラス）、ＮＥガラス（低誘電率ガラス）などであってもよい。

【0033】

ガラス溶融炉１の底壁部１ａには、溶融ガラスＧｍ中に浸漬された複数の棒状の電極（図示省略）が設けられている。これら電極は、溶融ガラスＧｍを通電加熱する。なお、ガラス溶融炉１における加熱方式は、全電融方式に限定されるものではなく、例えば、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳ上方からガス燃料の燃焼（バーナー）のみで加熱する方式、通電加熱とガス燃料の燃焼とを併用して加熱する方式などであってもよい。

【0034】

電極は、棒状に限らず、板状やブロック状であってもよく、これらを組み合わせてもよい。電極は、底壁部１ａに限らず、側壁部１ｂに配置してもよく、底壁部１ａ及び側壁部１ｂの両方に配置してもよい。なお、連続溶融の開始前及び／又は開始後に、ガラス原料及び溶融ガラスＧｍをガラス溶融炉１内の雰囲気を介して間接的に加熱するために、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳよりも上方にヒーターやバーナーなどの加熱手段を別途設けてもよい。

【0035】

ガラス溶融炉１は、図示は省略するが、上流端の供給口に、投入機を備える。

【0036】

本実施形態では、投入機は、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの上流側がガラス原料に覆われるようにガラス原料を連続的に供給する。溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの下流側は泡層Ｇｂに覆われている。つまり、ガラス溶融炉１は、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの一部がガラス原料に覆われている。なお、投入機としては、プッシャー、振動フィーダ、スクリューフィーダーなどが使用できる。

【0037】

ガラス溶融炉１は、炉内の気体を外部に排出するための排気流路としての煙道２を備える。煙道２内には、気体を外部に送るためのファン３が設けられている。なお、煙道２及び／又はファン３は、省略してもよい。

【0038】

ガラス溶融炉１は、溶融ガラスＧｍの深さＨ１を測定するガラス深さ測定装置１１を備える。

【0039】

ガラス深さ測定装置１１は、ガラス溶融炉１の炉内において溶融ガラスＧｍ中に開口して圧縮気体ＣＡを案内する気体流路１２を有する流路管１３と、溶融ガラスＧｍ中に気泡Ｂを発生させるために、気体流路１２に圧縮気体ＣＡを供給する気体供給部１４と、気泡Ｂを発生させた状態で気体流路１２の気圧を測定する圧力測定部１５とを備える。

【0040】

流路部材としての流路管１３は、ガラス溶融炉１の底壁部１ａを貫通することで、ガラス溶融炉１の内外に跨って配置されている。流路管１３は、管内面により気体流路１２を形成している。流路管１３の先端は、溶融ガラスＧｍの底素地と接触している。これにより、流路管１３の先端において、上方を向いた気体流路１２の開口部１２ａが、溶融ガラスＧｍの底素地に対して常に開口する。なお、気体流路１２の開口部１２ａは、ガラス溶融炉１内における溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの下限レベル（操業時の溶融ガラスＧｍの最小深さ）よりも下方に配置されていれば、その高さ位置は特に限定されない。ただし、溶融ガラスＧｍの深さＨ１は、気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置を零レベルＬ０として定義される。

【0041】

気体供給部１４は、ガラス溶融炉１の炉外において、流路管１３の基端に接続されている。気体供給部１４は、例えばコンプレッサなどからなる。気体供給部１４は、気体としての圧縮気体（例えば圧縮空気）ＣＡを生成する。気体供給部１４で生成された圧縮気体ＣＡは、流路管１３の気体流路１２に供給される。気体供給部１４からの圧縮気体ＣＡの供給圧力により、気体流路１２全体の気圧Ｐ１が溶融ガラスＧｍの深さＨ１に応じた圧力以上になったときに、圧縮気体ＣＡが気泡Ｂとして開口部１２ａから噴出する。

【0042】

詳細には、気体流路１２の気圧Ｐ１が、ガラス溶融炉１内における溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２と、気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置における溶融ガラスＧｍの気圧Ｐ３との和（Ｐ２＋Ｐ３）と実質的に等しくなったときに、気泡Ｂが噴出する。つまり、これら圧力の間には、下記の式（２）～（４）の関係が成立する。ここで、ρは溶融ガラスＧｍの密度、ｇは重力加速度である。

【0043】

Ｐ１＝Ｐ２＋Ｐ３…（２）
Ｐ３＝ρｇＨ１…（３）
Ｈ１＝（Ｐ１－Ｐ２）／ρｇ…（４）

【0044】

したがって、気体流路１２の気圧Ｐ１と、ガラス溶融炉１内における溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定すれば、上記の式（４）から溶融ガラスＧｍの深さＨ１を算出できる。

【0045】

圧力測定部１５は、差圧計（例えばゲージ圧計）で構成される。ここで、ガラス溶融炉１の炉内における溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２は、大気圧ＰＡよりも高く調整されたり低く調整されたりする。しかしながら、溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２と大気圧ＰＡとの差は僅かであり、両者は実質的に等しいとみなすことができる。したがって、本実施形態では、圧力測定部１５は、気体流路１２の気圧Ｐ１と溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定する代わりに、気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）を測定するように構成されている。

【0046】

詳細には、圧力測定部１５には、ガラス溶融炉１の炉外の大気圧ＰＡが導かれるようになっている。また、圧力測定部１５は、ガラス溶融炉１の炉外において、流路管１３の途中から分岐した導圧管１６に接続されている。導圧管１６は、管内面により導圧流路１７を形成している。導圧流路１７は、気体流路１２と連通している。これにより、圧力測定部１５には、導圧流路１７を通じて、気体流路１２の気圧Ｐ１が導かれるようになっている。したがって、圧力測定部１５では、気体流路１２の気圧Ｐ１と、大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）が測定される。そして、差圧（Ｐ１－ＰＡ）は、気体流路１２の気圧Ｐ１と、ガラス溶融炉１における溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）と実質的に等しいため、下記の式（５）により、溶融ガラスＧｍの深さＨ１を求めることができる。

【0047】

Ｈ１＝（Ｐ１－ＰＡ）／ρｇ…（５）

【0048】

なお、ガラス深さ測定装置１１は、上記の式（５）に従って溶融ガラスＧｍの深さＨ１を自動演算する演算部を備えていてもよい。

【0049】

ガラス溶融炉１は、泡層Ｇｂの深さＨ２を測定する泡層深さ測定装置２１を備える。

【0050】

泡層深さ測定装置２１は、上記のガラス深さ測定装置１１と、カメラ２２と、画像処理部２３とを備える。

【0051】

カメラ２２は、例えばＣＣＤカメラなどで構成される。

【0052】

カメラ２２は、ガラス溶融炉１の炉外において、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳよりも上方に配置されている。カメラ２２は、ガラス溶融炉１の一方側の側壁部１ｂに設けられた覗き窓２４を通じて炉内を撮像し、炉内の画像を取り込む。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、カメラ２２は、覗き窓２４と対向するガラス溶融炉１の他方側の側壁部１ｂ、その側壁部１ｂに設けられた基準２５、及び溶融ガラスＧｍ上の形成された泡層Ｇｂのそれぞれの少なくとも一部を含む画像ＩＭを撮像する。基準２５は、ガラス溶融炉１内の溶融ガラスＧｍの上限レベル（操業時の溶融ガラスＧｍの最大深さ）よりも上方に位置している。基準２５は、ガラス溶融炉１内の溶融ガラスＧｍの液面ＬＳと平行な線（例えば水平線）であることが好ましい。基準２５は、例えば、ガラス溶融炉１を構成する耐火煉瓦の目地、側壁部１ｂに設けられたスケールなどから構成される。

【0053】

カメラ２２の光軸中心Ａ１は、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの上方位置から液面ＬＳに向かうように下方傾斜している。光軸中心Ａ１の水平線Ａ２に対する傾斜角θは、例えば５～１０°であることが好ましい。

【0054】

画像処理部２３は、ガラス溶融炉１の炉外に配置されるとともに、カメラ２２に接続されている。画像処理部２３は、例えばパーソナルコンピュータなどで構成される。

【0055】

図２（ｂ）に示すように、画像処理部２３は、カメラ２２により取得された画像ＩＭを、例えば二値化処理などにより画像処理する。画像ＩＭを画像処理した結果からは、泡層Ｇｂ表面から基準２５までの上下方向の距離Ｈ３を簡単かつ正確に求めることができる。なお、距離Ｈ３は、複数個所で測定した平均値としてもよい。

【0056】

そして、泡層Ｇｂ表面から基準２５までの上下方向の距離Ｈ３と、零レベルＬ０（気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置）から基準２５までの上下方向の距離Ｈ４とを用いれば、溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５は、下記の式（６）により求められる。なお、距離Ｈ４は、予め測定された既知値（一定値）である。

【0057】

Ｈ５＝Ｈ４－Ｈ３…（６）

【0058】

さらに、この合計深さＨ５と、溶融ガラスＧｍの深さＨ１とを用いれば、泡層Ｇｂの深さＨ２を、下記の式（７）により求められる。

【0059】

Ｈ２＝Ｈ５－Ｈ１＝Ｈ４－Ｈ３－Ｈ１…（７）

【0060】

なお、泡層深さ測定装置２１は、上記の式（７）に従って泡層Ｇｂの深さＨ２を自動演算する演算部を備えていてもよい。

【0061】

以下、本発明の第一実施形態に係るガラス物品の製造方法について説明する。本製造方法は、上記のガラス物品の製造装置によって、ガラス物品としてのガラス繊維を製造する方法である。

【0062】

本製造方法は、ガラス溶融炉１でガラス原料を溶融して溶融ガラスＧｍを連続形成する溶融工程（図１を参照）と、ガラス溶融炉１に接続されたフォアハースに貯留された溶融ガラスＧｍをノズルから引き出して、ガラス繊維を成形する成形工程とを備える。

【0063】

このうち溶融工程では、図１に示すように、溶融ガラスＧｍの深さＨ１を測定するガラス深さ測定工程や、泡層Ｇｂの深さＨ２を測定する泡層深さ測定工程がさらに実施される。

【0064】

ガラス深さ測定工程は、気泡発生工程と、ガラス深さ算出工程とを備える。

【0065】

気泡発生工程では、気体供給部１４によって、流路管１３の気体流路１２を通じて溶融ガラスＧｍ中に圧縮気体ＣＡを供給し、溶融ガラスＧｍ中に気泡Ｂを発生させる。このようにすれば、気泡Ｂを発生させた状態の気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）と、溶融ガラスＧｍの深さＨ１との間には、上記の式（５）の関係が成立する。

【0066】

ガラス深さ算出工程では、気泡Ｂを発生させた状態の気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）に基づいて、溶融ガラスＧｍの深さＨ１を求める。つまり、圧力測定部１５により、気泡Ｂを発生させた状態の気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡの差圧（Ｐ１－ＰＡ）を測定するとともに、式（５）から溶融ガラスＧｍの深さＨ１を算出する。

【0067】

このように溶融ガラスＧｍの深さＨ１を求める際、溶融ガラスＧｍ表面が泡層Ｇｂで覆われていても、溶融ガラスＧｍの内部で気泡Ｂを発生させ、そのときの気体流路１２の気圧Ｐ１を測定できる。したがって、溶融ガラスＧｍの上の泡層Ｇｂが邪魔になることなく、溶融ガラスＧｍの深さを正確に測定できる。

【0068】

泡層深さ測定工程は、上記のガラス深さ測定工程と、合計深さ測定工程と、泡層深さ算出工程とを備える。

【0069】

ガラス深さ測定工程では、既に述べた理由により、溶融ガラスＧｍ上に泡層Ｇｂが形成されている場合でも、溶融ガラスＧｍの深さを正確に測定できる。

【0070】

合計深さ測定工程では、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳよりも上方に配置されたカメラ２２によって取り込んだガラス溶融炉１内の画像ＩＭを画像処理した結果に基づいて、溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５を測定する。つまり、泡層Ｇｂの上方からであれば、カメラ２２によって、溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５に相当する泡層Ｇｂの表面レベルを容易に観察できる。そのため、合計深さ測定工程では、泡層Ｇｂの上方に配置されたカメラ２２によって取り込んだガラス溶融炉１内の画像ＩＭを画像処理した結果を用いて、泡層Ｇｂ表面から基準２５までの上下方向の距離Ｈ３を求めた後に、上記の式（６）により溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５を算出する。

【0071】

泡層深さ算出工程では、上記の式（７）に示すように、合計深さ測定工程で測定された合計深さＨ５と、ガラス深さ測定工程で測定された溶融ガラスＧｍの深さＨ１との差を求め、泡層Ｇｂの深さＨ２を算出する。このようにすれば、溶融ガラスＧｍや泡層Ｇｂと直接接触することなく、泡層Ｇｂの深さＨ２を正確に測定できる。

【0072】

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態を示す。本実施形態では、ガラス深さ測定工程において、気体流路１２の気圧Ｐ１と、溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定することにより、式（４）から溶融ガラスＧｍの深さＨ１を算出する。

【0073】

詳細には、圧力測定部１５は、気体流路１２の気圧Ｐ１と、溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定する差圧計である。

【0074】

圧力測定部１５には、ガラス溶融炉１の炉外において第一導圧管１６と第二導圧管１８とが接続されている。第一導圧管１６は、第一実施形態で説明した導圧管１６と同一であり、管内面により第一導圧流路１７を形成している。第二導圧管１８は、ガラス溶融炉１のうち、上壁部１ｃ（図示例では、上壁部１ｃの煙道２）を貫通することで、ガラス溶融炉１の内外に跨って配置されている。第二導圧管１８は、管内面により第二導圧流路１９を形成している。ガラス溶融炉１の炉内において、第二導圧管１８は、第二導圧流路１９を溶融ガラスＧｍの上方に常に開口させるように、溶融ガラスＧｍの上限レベルよりも上方に位置している。これにより、第二導圧流路１９には、ガラス溶融炉１の炉内の溶融ガラスＧｍよりも上方から気圧Ｐ２が導かれる。

【0075】

したがって、圧力測定部１５には、気体流路１２の気圧Ｐ１が第一導圧流路１７を通じて導かれるとともに、ガラス溶融炉１の炉内における溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２が第二導圧流路１９を通じて導かれる。これにより、圧力測定部１５は、気体流路１２の気圧Ｐ１と、溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定する。そして、上記の式（４）から溶融ガラスＧｍの深さＨ１を算出する。

【0076】

（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態を示す。本実施形態では、ガラス深さ測定工程に含まれる気泡発生工程において、ガラス深さ測定装置１１として、ガラス溶融炉１に設けられた攪拌装置３１を用いる。

【0077】

攪拌装置３１は、第一実施形態のガラス深さ測定装置１１と同様に、流路管１３と、気体供給部１４と、圧力測定部１５とを備える。なお、一般的な攪拌装置は、気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）や、気体流路１２の気圧Ｐ１と溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定する圧力測定部１５を備えていない。換言すれば、本実施形態では、溶融ガラスＧｍの深さＨ１を測定するために、既存の攪拌装置３１に圧力測定部１５を別途設けている。

【0078】

攪拌装置３１は、気体供給部１４から圧縮気体ＣＡを流路管１３の気体流路１２に供給し、圧縮気体ＣＡを気泡Ｂとして気体流路１２の開口部１２ａから噴出させる。気泡Ｂが溶融ガラスＧｍの液面ＬＳまで浮上することで、溶融ガラスＧｍ中に上昇流Ｆ１が形成され、溶融ガラスＧｍが攪拌される。これにより、溶融ガラスＧｍの品質が均一化される。攪拌装置３１の気体流路１２は、例えば、ガラス溶融炉１の前後方向（溶融ガラスＧｍの搬送方向）の中央部、かつ、幅方向（搬送方向と直交する方向）の中央部に形成される。

【0079】

このように溶融ガラスＧｍを攪拌させる気泡Ｂを発生させた状態で、圧力測定部１５は、気体流路１２の気圧Ｐ１と大気圧ＰＡとの差圧（Ｐ１－ＰＡ）を測定する。そして、上記の式（４）から溶融ガラスＧｍの深さＨ１を算出する。なお、圧力測定部１５は、第二実施形態で説明した圧力測定部１５と同様に、気体流路１２の気圧Ｐ１と溶融ガラスＧｍ上方の気圧Ｐ２との差圧（Ｐ１－Ｐ２）を測定する構成であってもよい。

【0080】

（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態を示す。本実施形態では、流路管１３が、ガラス溶融炉１の底壁部１ａに代えて、側壁部１ｂを貫通することで、ガラス溶融炉１の内外に跨って配置されている。これにより、気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置が、流路管１３を底壁部１ａに貫通するように設けた場合の気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置と変わる場合には、溶融ガラスＧｍの深さＨ１の基準となる零レベルＬ０も変更される。なお、図５では、零レベルＬ０が底壁部１ａから変更された状態を例示している。この場合でも、底壁部１ａと気体流路１２の開口部１２ａの高さ位置との高低差は予め測定可能であるため、底壁部１ａを基準とした溶融ガラスＧｍの深さは、溶融ガラスＧｍの深さＨ１から求めることができる。

【0081】

第四実施形態のように、流路管１３が側壁部１ｂを貫通すれば、底壁部１ａを貫通する場合と比べ、メンテナンス性が向上する。この効果は、特に電極を底壁部１ａに配置する場合に顕著となる。

【0082】

（第五実施形態）
図６及び図７は、本発明の第五実施形態を示す。本実施形態では、底壁部１ａ又は側壁部１ｂに沿う溶融ガラスＧｍの対流による影響を低減する観点から、流路管１３の先端が底壁部１ａ（図６を参照）又は側壁部１ｂ（図７を参照）から突出する突出部１３ａを有している。

【0083】

（第六実施形態）
図８及び図９は、本発明の第六実施形態を示す。本実施形態では、底壁部１ａ又は側壁部１ｂから突出する流路管１３の突出部１３ａが、折り曲げ部１３ｂを有している。例えば、図８に示すように、流路管１３が底壁部１ａを貫通する場合、突出部１３ａの先端が、折り曲げ部１３ｂによって水平方向に延びていてもよい。このようにすれば、溶融炉１の立ち上げ時にガラス原料が流路管１３に侵入し難くなり、ガラス原料による流路管１３の閉塞を抑制する効果が期待できる。また、例えば、図９に示すように、流路管１３が側壁部１ｂを貫通する場合、突出部１３ａの先端が、折り曲げ部１３ｂによって上方又は下方（図示例は上方）に延びていてもよい。突出部１３ａの先端が下方に延びれば、溶融炉１の立ち上げ時にガラス原料が流路管１３に侵入し難くなり、ガラス原料による流路管１３の閉塞を抑制する効果が期待できる。

【0084】

本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0085】

上記の実施形態では、溶融ガラスＧｍの上に泡層Ｇｂが形成された状態で溶融ガラスＧｍの深さＨ１を測定する方法を例示したが、本発明に係るガラス深さ測定方法は、泡層Ｇｂがない場合にも適用できる。つまり、本発明に係るガラス深さ測定方法は、例えば、ガラス溶融炉１の炉内において、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳが露出している場合や、溶融ガラスＧｍの液面ＬＳの全部がガラス原料に覆われている場合にも適用できる。

【0086】

上記の実施形態において、圧力測定部１５として絶対圧計を用いてもよい。この場合、予め測定された大気圧を圧力測定部１５の測定値から減算する。これにより、式（５）の（Ｐ１－ＰＡ）が求められる。

【0087】

上記の実施形態において、泡層Ｇｂ表面から基準２５までの上下方向の距離Ｈ３を求める際に、カメラ２２により取り込まれた画像ＩＭに、上下方向の離間距離が既知の二つ以上の基準２５を含め、各基準２５の間の離間距離の画像ＩＭからの測定値と既知値（一定値）との差に基づいて距離Ｈ３を補正してもよい。あるいは、カメラ２２の光軸中心Ａ１の傾斜角θに基づいて距離Ｈ３を補正してもよい。これにより、カメラ２２の光軸中心Ａ
１の傾斜に伴う画像の歪みによる誤差を補正できる。

【0088】

上記の実施形態では、ガラス溶融炉１の炉内に設けられた基準２５を基準として、溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５を測定する場合を例示したが、合計深さＨ５の測定方法はこれに限定されない。例えば、ガラス溶融炉１の炉外に設けられたカメラ２２の配置位置（例えば高さ位置）及び配置角度（例えば光軸中心Ａ１の傾斜角θ）を基準として、合計深さＨ５を測定してもよい。しかしながら、カメラ２２の配置位置や配置角度が僅かに変化しただけで、合計深さＨ５の測定値が大きく変化するおそれがある。したがって、測定精度を向上させる観点からは、ガラス溶融炉１の炉内に設けられた基準２５を用いて、合計深さＨ５を測定するのが好ましい。

【0089】

上記の実施形態では、カメラ２２を用いて、溶融ガラスＧｍ及び泡層Ｇｂの合計深さＨ５を測定する場合を例示したが、合計深さＨ５は、カメラ２２を用いずに、作業者がスケールなどを直接読み取って測定してもよい。

【0090】

上記の実施形態では、ガラス物品としてガラス繊維を製造する場合を例示したが、ガラス物品として板ガラス又はガラスロールを製造してもよい。この場合、溶融ガラスＧｍは、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルカリ含有ガラスなどとすればよい。

【符号の説明】

【0091】

１ ガラス溶融炉
１１ ガラス深さ測定装置
１２ 気体流路
１３ 流路管
１４ 気体供給部
１５ 圧力測定部
２１ 泡層深さ測定装置
２２ カメラ
２３ 画像処理部
２５ 基準
Ｂ 気泡
ＣＡ 圧縮気体
Ｇｂ 泡層
Ｇｍ 溶融ガラス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】