(57)【要約】【解決手段】溶融槽１１０内に収容される溶融ガラス１０２の液面レベルＬを検出する液面レベル検出装置２００であって、ガラス溶融炉１００の内壁面１５０に形成される複数の基準線１５１ａ、１５２ａ、溶融槽１１０の側壁部１１１、および溶融ガラス１０２の液面１０３のそれぞれの少なくとも一部を撮像するカメラ２１０と、カメラ２１０で撮像された画像２７０Ｐを画像処理することにより、複数の基準線１５１ａ、１５２ａと、側壁部１１１と、液面１０３との画像２７０Ｐにおける位置関係を検出し、検出された前記位置関係、および複数の基準線１５１ａ、１５２ａの実際の位置関係に基づいて液面レベルＬを検出する画像処理装置２２０とを備える。
2013021771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉の溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出装置であって、
前記ガラス溶融炉の内壁面に形成される複数の基準線、前記溶融槽の側壁部、および前記溶融ガラスの液面のそれぞれの少なくとも一部を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された画像を画像処理することにより、前記複数の基準線と、前記溶融槽の側壁部と、前記溶融ガラスの液面との前記画像における位置関係を検出し、検出された前記位置関係および前記複数の基準線の実際の位置関係に基づいて前記液面レベルを検出する画像処理装置とを備える液面レベル検出装置。
【請求項２】
一の前記基準線は、前記液面と平行な直線である請求項１に記載の液面レベル検出装置。
【請求項３】
一の前記基準線は、前記液面と平行な段差面の端縁、または前記ガラス溶融炉の炉壁を構成する煉瓦同士の間の目地線である請求項２に記載の液面レベル検出装置。
【請求項４】
前記カメラは、前記ガラス溶融炉の外部に設置され、前記ガラス溶融炉の炉壁に貫通形成される覗き孔を通して、前記ガラス溶融炉の内部を撮像し、
前記液面レベル検出装置は、
前記ガラス溶融炉の外面に、前記覗き孔を囲むように取り付けられる筒状のハウジングと、
前記ハウジングの前記カメラ側の開口部を塞ぐ透明板とを備え、
前記ハウジングには、前記ハウジング内にガスを供給するガス供給口が形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の液面レベル検出装置。
【請求項５】
上面視において、前記カメラによって撮像される前記側壁部の内側側面に対し前記カメラの光軸が略垂直に配置され、
前記カメラの光軸と、水平面とのなす角が０〜７°であり、
前記カメラによって撮像される前記側壁部の内側側面と、前記カメラとの間の水平方向における距離が５ｍ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の液面レベル検出装置。
【請求項６】
前記カメラによる前記液面の撮像領域は、実質的に気泡のない領域である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液面レベル検出装置。
【請求項７】
前記ガラス溶融炉は、前記溶融ガラス中にバブルを形成するバブラーを備え、
前記カメラによる前記液面の撮像領域は、前記バブルが浮上する領域の周辺領域内にある請求項６に記載の液面レベル検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の液面レベル検出装置と、前記ガラス溶融炉と、前記ガラス溶融炉内にガラス原料を投入する投入装置と、前記ガラス溶融炉から供給される溶融ガラスを所定の形状に成形する成形装置とを備えるガラス製造装置において、
前記液面レベル検出装置は、検出した前記液面レベルに基づいて、前記投入装置による投入量を制御するガラス製造装置。
【請求項９】
ガラス溶融炉の溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出方法であって、
前記ガラス溶融炉の内壁面に形成される複数の基準線、前記溶融槽の側壁部、および前記溶融ガラスの液面のそれぞれの少なくとも一部をカメラで撮像し、
前記カメラで撮像された画像を画像処理することにより、前記複数の基準線と、前記溶融槽の側壁部と、前記溶融ガラスの液面との前記画像における位置関係を検出し、
検出された前記位置関係および前記複数の基準線の実際の位置関係に基づいて前記液面レベルを検出する液面レベル検出方法。
【請求項１０】
一の前記基準線は、前記液面と平行な直線である請求項９に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１１】
一の前記基準線は、前記液面と平行な段差面の端縁、または前記ガラス溶融炉の炉壁を構成する煉瓦同士の間の目地線である請求項１０に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１２】
前記カメラは、前記ガラス溶融炉の外部に設置され、前記ガラス溶融炉の炉壁に貫通形成される覗き孔を通して、前記ガラス溶融炉の内部を撮像し、
前記ガラス溶融炉の外面に、前記覗き孔を囲むように筒状のハウジングが取付けられ、該ハウジングの前記カメラ側の開口部が透明板で塞がれ、
前記ハウジング内にガスが供給される請求項９〜１１のいずれか一項に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１３】
上面視において、前記カメラによって撮像される前記側壁部の内側側面に対し前記カメラの光軸が略垂直に配置され、
前記カメラの光軸と、水平面とのなす角が０〜７°であり、
前記カメラによって撮像される前記側壁部の内側側面と、前記カメラとの間の水平方向における距離が５ｍ以上である請求項９〜１２のいずれか一項に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１４】
前記カメラによる前記液面の撮像領域は、実質的に気泡のない領域である請求項９〜１３のいずれか一項に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１５】
前記ガラス溶融炉は、前記溶融ガラス中にバブルを形成するバブラーを備え、
前記カメラによる前記液面の撮像領域は、前記バブルが浮上する領域の周辺領域内にある請求項１４に記載の液面レベル検出方法。
【請求項１６】
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の液面レベル検出方法によって検出される前記溶融ガラスの液面レベルに基づいて、前記ガラス溶融炉へのガラス原料の投入量を制御する工程と、
前記ガラス溶融炉から供給された溶融ガラスを所定の形状に成形する工程とを有するガラス製造方法。
【請求項１７】
製造されるガラスは、無アルカリガラスであって、該無アルカリガラスが、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＺｒＯ２：０〜５％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％である請求項１６に記載のガラス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出装置、ガラス製造装置、液面レベル検出方法、およびガラス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス溶融炉は、溶融ガラスを収容する溶融槽と、溶融槽内を加熱する加熱源を備えている。溶融槽内の溶融ガラスの液面に上方から投入されたガラス原料は、加熱源によって加熱され、溶融ガラスに徐々に溶け込む。【０００３】
溶融ガラスに浮かぶガラス原料層の上面の高さを検出する検出方法として、ガラス原料層の上面に上方から光を照射し、照射された部分（明るい部分）とその周辺の暗い部分とを撮像し、撮像された画像を２値化処理する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、画像における明るい部分の重心座標を求め、重心座標の変動量に基づいてガラス原料層上面の高さの変動量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平６−５６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガラス溶融炉では、溶融ガラスの液面レベルを一定に保つことが求められる。液面レベルが変動すると、ガラス溶融炉から外部に流出する溶融ガラスの流量が変動したり、溶融槽の侵食が促進されたりする。【０００６】
従来、溶融ガラスの液面レベルは、電極や目視などで測定されていたが、測定精度が十分でなかった。【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、溶融ガラスの液面レベルを精度良く検出できる液面レベル検出装置、および液面レベル検出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するため、本発明は、
ガラス溶融炉の溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出装置であって、
前記ガラス溶融炉の内壁面に形成される複数の基準線、前記溶融槽の側壁部、および前記溶融ガラスの液面のそれぞれの少なくとも一部を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された画像を画像処理することにより、前記複数の基準線と、前記溶融槽の側壁部と、前記溶融ガラスの液面との前記画像における位置関係を検出し、検出された前記位置関係および前記複数の基準線の実際の位置関係に基づいて前記液面レベルを検出する画像処理装置とを備える液面レベル検出装置を提供する。【０００９】
また、本発明は、
ガラス溶融炉の溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出方法であって、
前記ガラス溶融炉の内壁面に形成される複数の基準線、前記溶融槽の側壁部、および前記溶融ガラスの液面のそれぞれの少なくとも一部をカメラで撮像し、
前記カメラで撮像された画像を画像処理することにより、前記複数の基準線と、前記溶融槽の側壁部と、前記溶融ガラスの液面との前記画像における位置関係を検出し、
検出された前記位置関係および前記複数の基準線の実際の位置関係に基づいて前記液面レベルを検出する液面レベル検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶融ガラスの液面レベルを精度良く検出できる液面レベル検出装置、および液面レベル検出方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による液面レベル検出装置、および液面レベル検出装置が取り付けられるガラス溶融炉を示す断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１の一部拡大図
【図４】図１の別の一部拡大図
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】カメラによって撮像される画像の一例を示す模式図
【図７】図６の画像の縦方向における輝度の変化を示す模式図
【図８】溶融ガラスによって侵食された状態の溶融槽の一例を示す断面図
【図９】カメラによって撮像される画像の別の例を示す模式図
【図１０】図９の画像の縦方向における輝度の変化を示す模式図
【図１１】本発明の第２の実施形態によるガラス製造装置の構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面において、同一のまたは対応する構成には、同一のまたは対応する符号を付して、説明を省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
本実施形態は、ガラス溶融炉の溶融槽内に収容される溶融ガラスの液面レベルを検出する液面レベル検出装置および液面レベル検出方法に関する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態による液面レベル検出装置、および液面レベル検出装置が取り付けられるガラス溶融炉を示す断面図である。図１において、バーナーが形成する火炎（フレーム）の外縁を２点鎖線で示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２において、図面を見やすくするため、フレームおよびタックストーンの図示を省略する。図３は、図１の一部拡大図である。図４は、図１の別の一部拡大図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００１５】
（ガラス溶融炉）
ガラス溶融炉１００は、図１および図２に示すように溶融ガラス１０２を収容する溶融槽１１０を備える。溶融槽１１０内において、溶融ガラス１０２の液面１０３は水平な平面となっている。
【００１６】
溶融槽１１０は、上方に開放された箱状であって、図１、図２に示すように、前後左右の側壁部１１１〜１１４と、底壁部１１５とで構成される。各側壁部１１１〜１１４の内側側面は鉛直な平面であり、液面１０３に対して垂直な平面である。
【００１７】
ガラス溶融炉１００は、側壁部１１１〜１１４の上方に配設される上部側壁部１２１〜１２４と、上部側壁部１２１〜１２４の開口部を上方から覆うアーチ状の天井部１３０とを一体的に備える。
【００１８】
図１に示すように、左側壁部１１１と左上部側壁部１２１との間、および右側壁部１１２と右上部側壁部１２２との間に、それぞれ、間隙が形成されている。この間隙を塞ぐため、間隙瓦（タックストーン）１４０が各側壁部１１１、１１２の上面に載置され、対応する上部側壁部１２１、１２２の内側側面と接触している。
【００１９】
ガラス溶融炉１００の内壁面１５０は、図３に示すように水平な段差面１５１、１５２を有する。一の段差面１５１はタックストーン１４０の上面である。別の段差面１５２は左側壁部１１１の上面の一部（タックストーン１４０から炉内側にはみ出ている部分）である。段差面１５１、１５２の内側端縁１５１ａ、１５２ａは、液面１０３と平行な直線であって、液面１０３と左側壁部１１１の内側側面１１１ａとの交線１０４に対し平行な直線である。
【００２０】
ガラス溶融炉１００は、図２に示すように溶融槽１１０内を加熱する加熱源として、バーナー１６０を備える。バーナー１６０は、液面１０３、上部側壁部１２１〜１２４、および天井部１３０で囲まれる内部空間に火炎（フレーム）Ｆを形成し、フレームＦからの輻射熱によって溶融槽１１０内を加熱する。バーナー１６０は、左右一対の上部側壁部１２１、１２２のそれぞれに前後方向（図２中、Ｘ方向）に間隔をおいて複数設置されている。
【００２１】
ガラス溶融炉１００は、溶融ガラス１０２中にバブル１０６を形成するバブラー１７０を備える。バブラー１７０は、溶融槽１１０の底壁部１１５を貫通するガス供給管１７２を有し、ガス供給管１７２からガス（例えば、窒素ガス）を噴出しバブル１０６を形成する。バブル１０６が液面１０３まで浮上することで、溶融ガラス１０２中に上昇流が形成され、溶融ガラス１０２が循環される。ガス供給管１７２は、溶融槽１１０の前後方向（図２中、Ｘ方向）の略中央部に設置されている。
【００２２】
（液面レベル検出装置）
液面レベル検出装置２００は、図１に示すように溶融槽１１０内に収容される溶融ガラス１０２の液面レベルＬを検出する装置である。液面レベル検出装置２００は、ガラス溶融炉１００の内部を撮像するカメラ２１０と、カメラ２１０で撮像された画像を画像処理することにより液面レベルＬを検出する画像処理装置２２０とを備える。
【００２３】
液面レベル検出装置２００は、ガラス溶融炉１００の外部に配設される筒状の水冷ボックス２３０を備える。水冷ボックス２３０は、ガラス溶融炉１００から離間して配設され、内部にカメラ２１０を収容する。カメラ２１０は、ガラス溶融炉１００の炉壁（例えば、右上部側壁部１２２）に貫通形成される覗き孔１８０を通して、ガラス溶融炉１００の内部を撮像する。
【００２４】
液面レベル検出装置２００は、ガラス溶融炉１００の外面に覗き孔１８０を囲むように取り付けられる筒状のハウジング２４０と、ハウジング２４０のカメラ２１０側の開口部を塞ぐ透明板（例えば、石英ガラス板）２５０とを備える。カメラ２１０は、透明板２５０、ハウジング２４０の内部空間、覗き孔１８０を通してガラス溶融炉１００の内部を撮像する。
【００２５】
ハウジング２４０は、例えば耐熱合金で形成される。ハウジング２４０と、ガラス溶融炉１００の外面との間には環状のシール部材２６０が設置される。シール部材２６０は、ハウジング２４０と、ガラス溶融炉１００との間に形成される僅かな環状の隙間を塞ぐ。
【００２６】
ハウジング２４０には、図４、図５に示すようにハウジング２４０内にガス（例えば圧縮空気）を供給するガス供給口２４１〜２４４が形成されている。各ガス供給口２４１〜２４４は、途中に開閉弁や流量計が設けられる配管Ｐを介して、コンプレッサなどのガス供給源に接続されている。ガス供給源が作動し、開閉弁が開くと、ハウジング２４０内にガスが供給される。ハウジング２４０内に供給されたガスは、覗き孔１８０を通ってガラス溶融炉１００内に流入する。このとき、覗き孔１８０内におけるガスの流れは、図５に示すように、一方向に規制されている。覗き孔１８０のカメラ２１０側の開口部がハウジング２４０で囲まれており、ハウジング２４０のカメラ２１０側の開口部が透明板２５０で塞がれているためである。このようにして、覗き孔１８０内におけるガスの流れが一方向に規制されるので、溶融ガラス１０２の揮発成分（例えば、ホウ酸）の蒸気がハウジング２４０内に流入するのを防止することができ、透明板２５０の曇り止めを行うことができる。また、フレームＦの熱の影響を抑えることができる。
【００２７】
各ガス供給口２４１〜２４４は、図４に示すようにハウジング２４０の周方向に長いスリットであって、図５に示すようにハウジング２４０の中心軸方向に対し垂直なガスカーテンを形成する。ガスカーテン同士が互いに衝突するように、１組のガス供給口２４１、２４２は、四角筒状のハウジング２４０に対向配置されている。同様に、他の１組のガス供給口２４３、２４４が、四角筒状のハウジング２４０に対向配置されている。１組のガス供給口２４１、２４２は、他の１組のガス供給口２４３、２４４よりもカメラ２１０寄りに配置される。
【００２８】
（カメラ）
カメラ２１０は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどである。カメラ２１０は、図１に示すように一方の上部側壁部（例えば右上部側壁部１２２）に形成される覗き孔１８０を通して、他方の側壁部（例えば、左側壁部１１１）の一部などを撮像する。カメラ２１０の光軸Ａは、上面視において、左側壁部１１１の内側側面１１１ａと略垂直に配置される。カメラ２１０の光軸Ａと水平面Ｂとのなす角θは例えば０〜７°である。カメラ２１０（カメラ前面の中心）と、左側壁部１１１との間の水平方向における距離Ｈは例えば５ｍ以上である。このように、なす角θを０〜７°とし、距離Ｈ５ｍ以上とすることにより、後述の画像処理において近似式を用いることが可能となる。カメラ２１０（カメラ前面の中心）と、左側壁部１１１との間の上下方向における距離Ｖ、カメラ２１０の焦点距離や解像度などは適宜選定される。
【００２９】
カメラ２１０は、ガラス溶融炉１００の内壁面１５０に形成される複数の基準線、溶融槽１１０の左側壁部１１１、および溶融ガラス１０２の液面１０３のそれぞれの少なくとも一部を撮像する。基準線としては、例えば、水平な段差面１５１、１５２の内側端縁１５１ａ、１５２ａが用いられる。以下、内側端縁１５１ａ、１５２ａを基準線１５１ａ、１５２ａともいう。これらの基準線１５１ａ、１５２ａは、液面１０３と平行な直線であって、液面１０３と左側壁部１１１の内側側面１１１ａとの交線１０４に対し平行な直線である。
【００３０】
なお、本実施形態の基準線１５１ａ、１５２ａは、段差面１５１、１５２の端縁であるが、ガラス溶融炉１００の炉壁（例えば、左上部側壁部１２１）を構成する煉瓦同士の間の目地線などであってもよく、特に限定されない。
【００３１】
また、本実施形態の基準線１５１ａ、１５２ａは、交線１０４と平行な直線であるが、交線１０４に対して斜めの直線、交線１０４と垂直な直線であってもよい。
【００３２】
また、前記基準線としては、ある２点を捉えて、該２点を結ぶ線を基準線としてもよい。
【００３３】
図６は、カメラによって撮像される画像の一例を示す模式図である。図７は、図６の画像の縦方向における輝度の変化を示す模式図である。図７において、横軸は図６の画像の上縁からの距離、縦軸は輝度である。
【００３４】
カメラ２１０で撮像される画像２７０Ｐ（以下、「撮像画像２７０Ｐ」ともいう）は、図６に示すように、左上部側壁部１２１の画像１２１Ｐと、タックストーン１４０の画像１４０Ｐと、左側壁部１１１の画像１１１Ｐと、液面１０３の画像１０３Ｐとを含む。また、撮像画像は、複数の基準線１５１ａ、１５２ａの画像１５１ａＰ、１５２ａＰと、交線１０４の画像１０４Ｐとを含む。撮像画像２７０Ｐにおいて、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰ、および交線画像１０４Ｐは互いに平行な直線である。
【００３５】
撮像画像２７０Ｐ中の画素の輝度（明度）は、図７に示すように、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰの位置ｘ１、ｘ２、交線画像１０４Ｐの位置ｘ３で急変する。図３に示すように、実際の基準線１５１ａ、１５２ａや交線１０４において、光反射面の形状が急変するためである。光反射面とは、光源としてのフレームからの光をカメラに向けて反射する面のことである。
【００３６】
なお、撮像画像２７０Ｐ中の位置ｘ１での輝度の変化は、段差面１５１の外側端縁１５１ｂにおける光反射面の形状変化の影響を含んでいる。外側端縁１５１ｂと、内側端縁１５１ａとが撮像画像２７０Ｐ中においてほぼ同じ位置に位置するためである。同様に、撮像画像２７０Ｐ中の位置ｘ２での輝度の変化は、段差面１５２の外側端縁１５２ｂにおける光反射面の形状変化の影響を含んでいる。
【００３７】
ところで、溶融槽１１０内に収容される溶融ガラス１０２は、粉状または粒状のガラス原料を溶融させて得られるので、内部に気泡を含んでいる。
【００３８】
カメラ２１０による液面１０３の撮像領域は、バブル１０６が浮上する領域の周辺領域１０８、１０９（図２参照）内にあることが好ましい。ここで、「周辺領域」とは、ガス供給管１７０との間の前後方向（図２中、Ｘ方向）における距離が１０〜１５００ｍｍの領域（Ｃ１＝Ｄ１＝１０ｍｍ、Ｃ２＝Ｄ２＝１５００ｍｍ）を意味する。この周辺領域１０８、１０９は、実質的に気泡のない鏡面であるので、光の散乱がほとんどない。そのため、撮像画像２７０Ｐ中の画素の輝度の変化を検出する後述の画像処理に適している。なお、カメラ２１０による液面１０３の撮像領域は、実質的に気泡のない領域であればよく、上記の周辺領域１０８、１０９に限定されない。
【００３９】
撮像画像２７０Ｐは、信号ラインを介して、画像処理装置２２０に送信される。
【００４０】
（画像処理装置）
画像処理装置２２０は、撮像画像２７０Ｐを画像処理し、液面レベルＬを検出する装置である。画像処理装置２２０は、ＣＰＵ、記録媒体などを含むコンピュータとして構成されている。画像処理装置２２０は、記録媒体に格納された各種プログラムをＣＰＵに実行させることにより、後述の各種処理を行う。
【００４１】
先ず、画像処理装置２２０は、撮像画像２７０Ｐ中の画素の輝度の変化に基づいて、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰの位置ｘ１、ｘ２、交線画像１０４Ｐの位置ｘ３を特定する。
【００４２】
例えば、画像処理装置２２０は、所定の方向（例えば、交線画像１０４Ｐと直交する方向）に並ぶ複数の画素からなる画素列について輝度の変化を検出する。この処理は例えば微分フィルタを用いて行われる。微分は１次微分または２次微分（ラプラシアン）である。この処理に用いられる画素列は、試験などによって予め選定される。
【００４３】
輝度の変化の検出は、精度向上のため、一枚の撮像画像２７０Ｐにおける複数の画素列を用いて行われることが好ましい。また、輝度の変化の検出に用いられる撮像画像２７０Ｐの枚数は、誤差抑制のため、好ましくは２枚以上であり、時間変動の抑制のため、６０秒以内に撮像することが好ましい。
【００４４】
画像処理装置２２０は、撮像画像２７０Ｐ中の画素の輝度が急変する場所を、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰの位置ｘ１、ｘ２、交線画像１０４Ｐの位置ｘ３として特定する。位置の特定は、サブピクセル（例えば０．１画素程度）で行われる。
【００４５】
次いで、画像処理装置２２０は、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰ同士の間隔Ｊ１（図６参照）、および一の基準線画像１５２ａＰと交線画像１０４Ｐとの間隔Ｊ２（図６参照）を算出する。
【００４６】
また、画像処理装置２２０は、基準線１５１ａ、１５２ａ同士の実際の間隔Ｋ１（図１参照）を記録媒体から読み出す。間隔Ｋ１は上下方向における距離である。間隔Ｋ１は時間変動しないので予め測定され記録媒体に記録されている。
【００４７】
次いで、画像処理装置２２０は、間隔Ｊ１、Ｊ２、Ｋ１に基づいて、一の基準線１５２ａと交線１０４との間の実際の間隔Ｋ２（図１参照）を算出する。間隔Ｋ２の算出は、近似式（Ｋ２＝Ｋ１×Ｊ２／Ｊ１）を用いて行われる。間隔Ｋ２の算出に、カメラ２１０の配置情報（例えば、図１に示すなす角θ、距離Ｈ、および距離Ｖ）を用いてもよい。間隔Ｋ２は、上下方向における距離である。
【００４８】
次いで、画像処理装置２２０は、一の基準線１５２ａと、溶融槽１１０の内底面との間の実際の距離Ｋ０（図１参照）を記録媒体から読み出す。距離Ｋ０は上下方向における距離である。距離Ｋ０は時間変動しないので予め測定され記録媒体に記録されている。
【００４９】
最後に、画像処理装置２２０は、距離Ｋ０および間隔Ｋ２に基づいて液面レベルＬを算出する（Ｌ＝Ｋ０−Ｋ２）。なお、本実施形態の液面レベルＬの基準面は、溶融槽１１０の内底面であるが、溶融槽１１０の上面であってもよく、この場合、Ｌ＝Ｋ２であり、Ｋ０のデータは不要である。
【００５０】
このようにして、画像処理装置２２０は、撮像画像２７０Ｐを画像処理することにより、複数の基準線１５１ａ、１５２ａと、左側壁部１１１と、液面１０３との撮像画像２７０Ｐにおける位置関係（間隔Ｊ１、Ｊ２）を検出する。また、画像処理装置２２０は、検出した位置関係、および複数の基準線１５１ａ、１５２ａの実際の位置関係（距離Ｋ１）に基づいて、溶融ガラス１０２の液面レベルＬを検出する。
【００５１】
本実施形態では、ガラス溶融炉１００の内壁面１５０に形成される複数の基準線１５１ａ、１５２ａを用いて液面レベルＬを検出するので、複数の基準線１５１ａ、１５２ａの実際の位置関係を参照して、液面レベルＬを精度良く検出することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、一の基準線１５２ａが液面１０３と平行な直線であるので、撮像画像２７０Ｐにおいて、一の基準線画像１５２ａＰと交線画像１０４Ｐとが平行になる。よって、一の基準線１５２ａと交線１０４との位置関係が一つのパラメータ（間隔Ｊ２）で決定されるので、位置関係の特定が容易である。
【００５３】
［第１の実施形態の変形例］
本変形例は、溶融槽１１０の側壁部１１１が、溶融ガラス１０２によって侵食されたときの画像処理に関する。
【００５４】
図８は、溶融ガラスによって侵食された状態の溶融槽の一例を示す断面図である。図９は、カメラによって撮像される画像の別の例を示す模式図である。図１０は、図９の画像の縦方向における輝度の変化を示す模式図である。図１０において、横軸は図９の画像の上縁からの距離、縦軸は輝度である。
【００５５】
図８に示すように、左側壁部１１１の内側側面１１１ａには、溶融ガラス１０２による侵食の影響で凹部１１６が形成されている。凹部１１６の内部まで液面１０３があり、凹部１１６の内壁面は、液面１０３の上方に、光源であるフレームＦからの光のとどかない陰部１１７を有する。陰部１１７が液面１０３に映ることにより、液面１０３には暗い暗部１１８が形成されている。
【００５６】
図９に示すように、撮像画像２７０ＡＰは、左上部側壁部１２１の画像１２１Ｐと、タックストーン１４０の画像１４０Ｐと、左側壁部１１１の画像１１１Ｐと、液面１０３の画像１０３Ｐとを含む。また、撮像画像は、複数の基準線１５１ａ、１５２ａの画像１５１ａＰ、１５２ａＰと、陰部１１７の画像１１７Ｐと、暗部１１８の画像１１８Ｐとを含む。陰部画像１１７Ｐと暗部画像１１８Ｐとは、連続的につながり、輝度の低い帯状画像２６２Ｐを構成している。
【００５７】
帯状画像２６２Ｐの両側縁の間に、左側壁部１１１の内側側面１１１ａの平面部分の延長面と、液面１０３との交線１０４Ａの画像１０４ＡＰが隠れている。なお、実際の交線１０４Ａは仮想線である。
【００５８】
帯状画像２６２Ｐの一方の側縁は、陰部１１７の上端縁１１７ａの画像１１７ａＰである。帯状画像２６２Ｐの他方の側縁は、暗部１１８の先端縁１１８ａの画像１１８ａＰである。
【００５９】
基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰ、帯状画像２６２Ｐの両側縁、および交線画像１０４ＡＰは互いに平行な直線である。
【００６０】
図１０に示すように、撮像画像２７０ＡＰ中の画素の輝度（明度）は、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰの位置ｘ１、ｘ２の他、帯状画像２６２Ｐの両側縁の位置ｘ５、ｘ６で急変する。
【００６１】
先ず、画像処理装置２２０は、所定方向（例えば、帯状画像２６２Ｐと直交する方向）に並ぶ複数の画素からなる画素列について輝度の変化を検出し、輝度が急変する場所を、基準線画像１５１ａＰ、１５２ａＰの位置ｘ１、ｘ２、帯状画像２６２Ｐの両側縁の位置ｘ５、ｘ６として特定する。
【００６２】
次いで、画像処理装置２２０は、特定された帯状画像２６２Ｐの両側縁の位置ｘ５、ｘ６の中心位置を、交線画像１０４ＡＰの位置として近似的に特定する。交線画像１０４Ｐの位置の特定に、カメラ２１０の配置情報（例えば、図１に示すなす角θ、距離Ｈ、および距離Ｖ）を用いてもよい。
【００６３】
その後、画像処理装置２２０は、第１の実施形態と同様にして、液面レベルＬを検出する。よって、第１の実施形態と同様に、液面レベルＬを精度良く検出することができる。
【００６４】
［第２の実施形態］
本実施形態は、液面レベル検出装置を備えるガラス製造装置、および液面レベル検出方法を用いたガラス製造方法に関する。
【００６５】
図１１は、本発明の第２の実施形態によるガラス製造装置の構成を示す断面図である。
【００６６】
ガラス製造装置１０００は、ガラス溶融炉１００、液面レベル検出装置２００の他、ガラス溶融炉１００内にガラス原料Ｇを投入する投入装置３００と、ガラス溶融炉１００から供給される溶融ガラス１０２を所定の形状に成形する成形装置４００とを備える。
【００６７】
投入装置３００は、例えば、ホッパー３１０内から投下されたガラス原料Ｇをガラス溶融炉１００内へ投入するブランケットフィーダー３２０と、ブランケットフィーダー３２０を駆動するモータなどの駆動源３３０とを備える。
【００６８】
なお、投入装置３００は、例えばスクリューフィーダーを備えるものであってもよく、フィーダーの方式は特に限定されない。また、投入方式は、バッチ式でも連続式でもよい。
【００６９】
液面レベル検出装置２００は、検出した液面レベルＬに基づいて、投入装置３００によるガラス原料Ｇの投入量を制御する。ガラス原料Ｇの投入量の制御は、図１１に示すように画像処理装置２２０が行ってもよいし、専用のコンピュータが行ってもよい。ガラス原料Ｇの投入量の制御は、駆動源３３０を制御することで行われる。
【００７０】
本実施形態によれば、液面レベルＬの検出精度が高いので、検出した液面レベルＬに基づいてガラス原料Ｇの投入量を制御することにより、液面レベルＬの変動が抑制される。よって、溶融槽１１０の侵食を遅らせることができる。
【００７１】
成形装置４００は、例えばフロート成形装置であって、溶融金属（例えば、溶融スズ）４０２を収容するフロートバス４１０を備える。成形装置４００は、ガラス溶融炉１００から供給される溶融ガラス１０２を、溶融金属４０２上で所定方向に流動させることにより帯板状に成形し、ガラスリボンを作製する。
【００７２】
ところで、ガラス溶融炉１００から成形装置４００に供給される溶融ガラス１０２の流量は、ガラス溶融炉１００における溶融ガラス１０２の液面１０３と、フロートバス４１０における溶融金属４０２の液面との高低差で主に決まる。
【００７３】
本実施形態によれば、ガラス溶融炉１００における液面レベルＬの変動が低減されるので、成形装置４００内に流入する溶融ガラス１０２の流量の変動が抑制される。よって、ガラスリボンの厚さが安定化するので、厚さの均一な製品が得られる。
【００７４】
なお、成形装置４００は、例えばフュージョン成形装置であってもよく、特に限定されない。
【００７５】
また、成形装置４００とガラス溶融炉１００との間に、ガラス溶融炉１００で作製された溶融ガラス１０２中の気泡を脱泡する脱泡装置（不図示）が設置されてもよい。脱泡装置としては、例えば、減圧脱泡装置などがある。
【００７６】
成形装置４００で帯板状に成形されたガラスリボンは、フロートバス４１０内を所定方向に流動されながら冷却される。フロートバス４１０の出口付近に設置されるリフトアウトロール５００によって、ガラスリボンは溶融金属４０２から持ち上げられ、徐冷装置６００に搬送される。
【００７７】
徐冷装置６００は、成形装置４００で成形されたガラスを徐冷する。徐冷装置６００は、例えば、断熱構造のトンネル炉６１０と、トンネル炉６１０内においてガラスを搬送する搬送ローラ６２０とを備える。搬送ローラ６２０は、搬送方向に間隔をおいて複数配列される。搬送ローラ６２０がモータなどで回転駆動されると、搬送ローラ６２０上をガラスが水平に搬送される。徐冷装置６００から搬出されたガラスは、切断機で所定の寸法形状に切断され製品となる。
【００７８】
ガラス製造装置１０００で製造されるガラスは、特に限定されないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板やカバーガラスであってよい。
【００７９】
近年、ＦＰＤの薄型化が進行しており、ＦＰＤ用の板ガラスの薄板化が進行しており、ＦＰＤ用の板ガラスの厚さとして、３ｍｍ以下の厚さが求められており、２ｍｍ以下の厚さが求められることもある。ＬＣＤ用や有機ＥＬ用の板ガラスの厚さは１．３ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下、特に好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに特に好ましくは０．１ｍｍ以下である。
【００８０】
本実施形態によれば、ガラスリボンの厚さが安定化するので、上記範囲の厚さのＦＰＤ用板ガラスを精度良く製造することができる。
【００８１】
ガラス製造装置１００で製造されるガラスの種類は、特に限定されないが、例えば、無アルカリガラスであってよい。無アルカリガラスは、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）を実質的に含有しない（即ち、不可避的不純物を除き、アルカリ金属酸化物を含有しない）ガラスである。無アルカリガラス中のアルカリ金属酸化物の含有量の合量（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）は、例えば０．１％以下であってよい。ガラスの化学組成は、蛍光Ｘ線分析装置により測定される。
【００８２】
無アルカリガラスは、例えば、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜７３％、好ましくは５０〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２４％、Ｂ２Ｏ３：０〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＺｒＯ２：０〜５％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２９．５％、好ましくは９〜２９．５％である。
【００８３】
無アルカリガラスは、歪点が高く溶解性を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５８〜６６％、Ａｌ２Ｏ３：１５〜２２％、Ｂ２Ｏ３：５〜１２％、ＭｇＯ：０〜８％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：３〜１２．５％、ＢａＯ：０〜２％を含有し、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：９〜１８％である。
【００８４】
無アルカリガラスは、特に溶解性を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５０〜６１．５％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜１８％、Ｂ２Ｏ３：７〜１０％、ＭｇＯ：２〜５％、ＣａＯ：０〜１４．５％、ＳｒＯ：０〜２４％、ＢａＯ：０〜１３．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：１６〜２９．５％である。
【００８５】
無アルカリガラスは、特に高歪点を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：
５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３：１４．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：０
〜２％、ＭｇＯ：０〜６．５％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１５．５％、ＢａＯ：０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：１０〜２６％である。
【００８６】
無アルカリガラスは、特に高歪点であり溶解性も考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ２：５４〜７３％、Ａｌ２Ｏ３：１０．５〜２２．５％、Ｂ２Ｏ３：１．５〜５．５％、ＭｇＯ：０〜６．５％、ＣａＯ：０〜９％、ＳｒＯ：０〜１６％、ＢａＯ：０〜２．５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：８〜２５％である。
【００８７】
以上、液面レベル検出装置及び液面レベル検出方法を、実施形態等で説明したが、本発明は上記の実施形態等に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【００８８】
本出願は、２０１１年８月９日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−１７４２１０号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１１−１７４２１０号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００８９】
１００  ガラス溶融炉
１０２  溶融ガラス
１０３  液面
１０４  交線
１０６  バブル
１１０  溶融槽
１１１  左側壁部
１２２  右上部側壁部
１５０  ガラス溶融炉の内壁面
１５１  段差面
１５１ａ  内側端縁（基準線）
１５２  段差面
１５２ａ  内側端縁（基準線）
１７０  バブラー
１８０  覗き孔
２００  液面レベル検出装置
２１０  カメラ
２２０  画像処理装置
２４０  ハウジング
２４１〜２４４  ガス供給口
２５０  透明板
２６０  シール部材
２７０Ｐ  画像
３００  投入装置
４００  成形装置
１０００  ガラス製造装置
【図１】
2013021771.tif 000003
【図２】
2013021771.tif 000004
【図３】
2013021771.tif 000005
【図４】
2013021771.tif 000006
【図５】
2013021771.tif 000007
【図６】
2013021771.tif 000008
【図７】
2013021771.tif 000009
【図８】
2013021771.tif 000010
【図９】
2013021771.tif 000011
【図１０】
2013021771.tif 000012
【図１１】
2013021771.tif 000013
【国際調査報告】
2013021771.tif 000014
2013021771.tif 000015
2013021771.tif 000016
2013021771.tif 000017