(57)【要約】【課題】溶融ガラスの特性決定を行うためのシステムを提供する。【解決手段】ある量のガラス融液を保持している容器（１０）の外表面（３４）に導波路（２０ａ）が音響結合される。第１の変換器（２４ａ）によって音波がガラス融液（１５）に送り込まれ、音波の一部はガラス融液内で反射されて、第２の導波路（２０ｂ）を介して受け取られる。この結果、信号が第２の変換器（２４ｂ）でつくられて、ガラス融液の特性決定を行うために解析される。【選択図】なし
2009545757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器（１０）内のガラス融液の特性決定方法であって、
前記容器（１０）の外表面（３４）を介して前記ガラス融液内に音波を結合する工程、
前記ガラス融液内の反射音波を検出する工程、及び
前記検出された反射音波に対応する前記ガラス融液内の不均一性の存在を決定する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
前記ガラス融液内の不均一性の存在を決定する前記工程が、前記反射音波の、走行時間を測定する工程、振幅を測定する工程及び周波数を測定する工程の内の少なくとも１つに相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記不均一性が気体に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
音波を結合する前記工程が、第１の導波路（２０ａ）を介して前記容器（１０）の前記外表面（３４）に第１の超音波変換器（２４ａ）を結合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記反射音波が、前記容器（１０）の前記外表面（３４）に結合された第２の導波路（２０ｂ）を介して第２の超音波変換器（２４ｂ）に音響結合されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の導波路（２０ａ，２０ｂ）のそれぞれがコア（２１ａ，２１ｂ）及びクラッド（２２ａ，２２ｂ）を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
不均一性の存在を決定する前記工程が、前記ガラス融液の温度を決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ガラス融液の特性決定を行うための装置において、
前記ガラス融液（１５）を収容するための容器（１０）、
第１の変換器（２４ａ）から前記ガラス融液（１５）に音波を音響結合するために前記容器（１０）の外表面（３４）に結合された第１の導波路（２０ａ）、及び
前記ガラス融液（１５）から第２の変換器（２４ａ）に反射音波を音響結合するために前記容器（１０）の前記外表面（３４）に結合された第２の導波路（２０ｂ）、
を備え、
前記反射音波が前記ガラス融液内の不均一性に符号することを特徴とする装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の導波路（２０ａ，２０ｂ）が共通の軸線に沿って位置合せされることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ガラス製造システム（４２）において、請求項８に記載の装置を備えることを特徴とするガラス製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体の特性決定に関し、さらに詳しくは、ガラス融液を超音波で照射することによるガラス融液の特性決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品質ガラスはガラス融液の制御された冷却によって形成される。しかし、ガラス融液は、固体及び気体の混在物並びに少量の、一般に脈理と称される、密度及び化学組成の偏りのような、不均一性を有し得る。特に、脈理の形成の結果、屈折率が異なる局所領域が生じる。得られるガラスは、屈折率が異なる局所領域のため、多くの精密用途に不適になり得る。
【０００３】
一般に、ガラス融液の特性は、プロセスの様々な段階中のガラスのサンプリングによるかまたは、熱電対のような、インラインセンサの装着によって決定される。ガラス工業生産プロセスにおいて、高温の溶融ガラスは一般に、全外周が熱絶縁された、密閉コンジットに収められ、及び／またはそのような密閉コンジットを通って流れ、サンプリングはほとんど不可能になっている。
【０００４】
一方、僅かな数のインラインセンサにはガラスの処理に用いられる高温における工程を維持する能力しかない。熱電対はいくつかのプロセスにおいてガラス融液内の温度を測定するために用いられているが、熱電対は許容できない率で劣化するから、熱電対の使用は望ましくない。さらに、ガラス融液内のセンサの挿入は、センサを汚すか、乱流を生じさせるか、または許容できない熱損失をシステムに生じさせることができ、よって製品品質を低下させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ガラス融液の特性決定を非侵襲性態様で行う手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシステムはガラス融液の特性決定を非侵襲性態様で行い、公称特性を有するガラス製品が得られるように、検知された特性に応答してガラス融液処理パラメータに補正操作を行うかまたは修正を加えることができる。すなわち、本システムはガラス融液特性の高められた知見を提供し、この知見によって、処理パラメータを対応して調節し、よって得られる製品の品質を高めることが可能になる。
【０００７】
さらに詳しくは、本システムは、ある量のガラス融液を保持する容器の外表面を介して、ガラス融液内の不均一性から反射する、音波をガラス融液に結合し、反射音波を検出して、検出された反射音波に対応するガラス融液内の（気体及び固体のいずれをも含む）不均一性の存在を決定または検出することによりガラス融液の特性決定を行う方法を提供できる。
【０００８】
別の構成において、ガラス融液の特性決定を行うためのシステムは、ガラス融液を収容するための容器、第１の変換器からの音波をガラス融液に音響結合するために容器の外表面に結合された第１の音響導波路、及びガラス融液から反射された音波を第２の変換器に音響結合するために耐熱金属容器の外表面に結合された第２の音響導波路を備え、反射音波はガラス融液内の不均一性に符号し、第１の音響導波路及び第２の音響導波路のいずれもガラス融液の直接に接触しない。
【０００９】
上記の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも本発明の例示に過ぎず、特許請求されるような本発明の性質及び特徴を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。
【００１０】
添付図面は本発明のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は必ずしも比例拡縮されておらず、様々な要素の寸法は明解さのために歪められることがある。図面は本発明の１つ以上の実施形態を示し、記述とともに本発明の原理及び動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の一実施形態にしたがうガラス融液を検知及び／または特性決定するための簡略な断面図である。
【図２】図２は、図１の装置についての、導波路とガラス融液を収容するための容器の壁の間の結合の拡大断面図である。
【図３】図３は、図１の装置についての、導波路とガラス融液を収容するための容器とを結合する別の方法の拡大断面図である。
【図４】図４は実験構成における音響経路に対する温度の関数としての音響信号走行時間のグラフである。
【図５】図５は図１の検知／特性決定装置を用いる例示的ガラス製造システムの概念図である。
【図６】図６は検知変換器出力電圧を時間の経過にともなうサンプル（レコード）の関数として示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
音は液体または空気のような媒質を通って進行または伝搬する振動である。この振動の源は媒質の反復する揺動である。例えば、鐘は叩かれると振動する。鐘の側面はその周囲の空気に対して動き、初めに側面が外側に動くときに空気中に高圧領域を形成し、次いで側面が内側に動くときに低圧領域を形成する。高圧領域及び低圧領域はそれぞれ密領域及び粗領域として知られ、空気中の隣り合う分子に影響することにより、波として媒質を通って伝搬する。空気中の分子は交互する高圧及び低圧に応答して前後に動いて隣の分子に作用し、次いで隣の分子はまた隣の分子に作用し、以下同様である。このようにして、高圧領域及び低圧領域は定められた速度及び波長を有する波として媒質を通って伝搬する。
【００１３】
本発明にしたがえば、基本的なパルス−エコー法を用いる、溶融ガラスの特性決定方法が開示される。電気パルスが高周波パルス発生器でつくられ、第１の導波路によってガラス融液に音響結合された適する変換器、例えば圧電変換器によって音波に変換される。超音波は導波路を通って伝搬し、ガラス融液を収容している容器を介してガラス融液に送り込まれる。ガラス融液内で、音波は減衰し、存在すれば、不完全性によって散乱され、境界から反射される。反射波は第２の導波路を介してガラス融液に音響結合された、音波を変換されて電気信号に戻すことができる、第２の変換器によって検出することができる。信号は増幅して、適するデータ収集システムによって処理することができる。信号は、例えば、音波の走行時間、振幅及び周波数のようなパラメータを測定することができるコンピュータによって、処理することができる。これらのパラメータは溶融ガラス媒質の物理的及び幾何学的特性、例えば、超音波減衰、不均一性（気泡）の存在、融液内の流れ、融液の温度等、に関する情報を伝える。
【００１４】
用語「ガラス」には、無秩序な、液体様（非結晶質）の分子構造をもつ材料が含まれる。ガラスの製造プロセスには、冷却されると結晶化せずに硬化する、比較的低粘度の融液を生じるに十分な温度まで原料を加熱することが必要である。ガラス融液は、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、９６％石英ガラス、石英ガラス及びアルミノ−ホウケイ酸ガラスを含む、様々な組成のいずれかとすることができる。用語「ガラス融液」または「溶融ガラス」は、それぞれの軟化点より高い温度にある、様々なガラス組成のいずれをも包含する。一般には、ガラス融液の温度は１２００℃〜１７００℃程度である。用語「音波」の意味には、媒質を通って送られる機械的振動が含まれる。一構成において、音波は超音波域内、すなわちほぼ１００ｋＨｚと３００ｋＨｚの間の範囲内にある。
【００１５】
本発明の一実施形態にしたがえば、ガラス融液の特性決定を行う例示的装置８が図１に示され、装置８は、容器１０，一対の集成音響導波路１２，１４及びコントローラ１６を備える。容器１０は熱絶縁耐熱ジャケット１８でくるむことができる。
【００１６】
容器１０はある量のガラス融液を保持する様々な構成のいずれかとすることができる。容器１０は、上部が開かれているかまたは閉じられていて、ある量のガラス融液を保持する、自蔵型とすることができる。一構成において、容器１０は流路を定め、流路は、流路の断面積の与えられた百分率の範囲内の検知を可能にするように、集成導波路１２，１４とともに選ばれる。すなわち、容器１０はガラス融液を保持することができ、あるいは上流の位置からガラス融液を受け取ることができ、下流の位置にガラス融液を流すことができる。容器１０は例えば、ガラス融液がそれを通って流れる、チューブとすることができ、図１はチューブの断面図を示す。
【００１７】
容器１０は、一般にほぼ８００℃〜ほぼ１７００℃程度の、ガラス融液に対して意図された工程温度に耐え得る材料からなるべきである。容器は、白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウムまたはこれらの合金を含む、白金族金属から選ばれる金属からなることが好ましい。しかし、その他の高温材料を用いることもできる。例えば、モリブデンは、それ自体で、または他の材料との組合せで、有効な容器材料としてはたらくことができる。
【００１８】
集成導波路１２，１４は容器１０に音響結合されて、第１の集成導波路１２から容器壁の一部分を通って容器内に保持されるガラス融液１５内に延び、融液から容器壁の対向部分を通って他方の集成導波路１４内に延びる音響路を定める。
【００１９】
図１は、同一線上にあって容器の直径を挟んで対向し、よって集成導波路間の直線音響路を提供するような、音響結合された導波路１２，１４の対を開示している。この配置は、音響路と交差する、直径が１ｍｍ程度のような、大きなガラス気泡のような、音響波長に対して有意な寸法を有する不均一性の検出に特に適する。そのような経路を通過する超音波信号には受信変換器によって検出される振幅の減少がおこり得る。サブミリメートルスケールの小気泡のような小さな不均一性の検出に適する別の配置では、導波路をＶ字形に配置することができる。
【００２０】
別の構成において、複数の集成導波路対１２，１４を容器に音響結合させ得ると考えられる。導波路対は、同一直線上にあって、容器に対して直径を挟んで対向することが好ましいが、用途に応じて、必要であれば複数のＶ字形に配置することもできる。
【００２１】
集成導波路１２，１４は基本的に同等であるから、以下の説明は、別途に言明されない限り、個々のコンポーネントの説明は集成導波路１４にも等しくあてはまるという理解の下に、集成導波路１２に向けてなされるであろう。集成導波路１２及び１４のコンポーネントはそれぞれ、図において個々のコンポーネントに付される添字‘ａ’及び‘ｂ’で区別される。集成導波路１２は、コアロッド２１ａとクラッドチューブ２２ａを有する導波路２０ａ及び変換器２４ａを有し、導波路２０ａの一端は変換器２４ａに音響結合され、導波路２０ａの他端は容器１０に音響結合される。導波路２０ａは容器１０に、音響結合されるだけでなく、物理的に結合されるかまたは取り付けられることが好ましい。いくつかの実施形態において、導波路２０ａは変換器２４ａにも物理的に結合される。導波路２０ａを物理的に結合する方法には、鑞付け／溶接、ねじ込嵌合または実用になり得るようなその他のいずれかの方法を含めることができる。
【００２２】
変換器２４ａはガラス融液及び耐熱容器１０にともなう高温では確実に機能できないから、導波路２０ａで変換器２４ａと耐熱容器１０の間を音響結合して、変換器を容器から隔てる。この間隔により、耐熱容器及びガラス融液より低温での変換器の動作を可能にする、導波路２０ａの長さに沿う温度勾配が生じる。
【００２３】
変換器２４ａは超音波信号の発生に適する変換器である。例えば、変換器２４ａはランジュバン型またはトンピルズ（Tonpilz）型の変換器とすることができる。変換器２４ａは、信号発生器２３で発生され、増幅器２５で増幅された電気信号を、音響信号すなわち音波に変換する。信号発生器２３及び増幅器２５は従来の態様で制御配線２９，３１を介して変換器２４ａに動作可能な態様で接続することができる。コントローラ１６は制御配線２７を介して信号発生器２３に動作可能な態様で接続することができる。コントローラ１６は、例えば、専用プロセッサまたはコンピュータとすることができる。
【００２４】
音響信号すなわち音波をガラス融液に伝えるための変換器２４ａの導波路２０ａへの音響結合には、変換器２４ａに対する導波路２０ａへのバイアス印加を含めることができる。バイアス印加は導波路（または変換器）への負荷印加またはバネのような個別バイアス印加部材によって達成することができる。しかし、鑞付け／溶接またはねじ込嵌合のような、より堅固な結合によって変換器から導波路への信号伝達を強めることができる。
【００２５】
導波路２０ａは超音波信号を伝達できる細長部材である。導波路２０ａは、段付またはテーパ付のホーンまたは折返し形状のような、様々な形状のいずれかをとることができるが、細長部材は適する導波路としてはたらくことがわかった。導波路２０ａは一端で容器１０に結合されるであろうから、導波路２０ａは容器から受ける高温に耐え得るべきであり、同時に、有効な導波路としてはたらくべきである。したがって、導波路２０ａは、白金または、白金−ロジウム合金のような、白金合金のような耐熱金属コアロッド２１ａを有することが好ましい。一構成において、コアロッド２１ａの外径は約３ｍｍである。導波路２０ａはクラッドチューブ２２ａも有することが好ましい。クラッドチューブ２２ａは、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）のような、セラミック材料でからなることが好ましく、音波に対してコアロッドよりも高速な経路を提供することが好ましい。クラッドチューブ２２ａはコアロッド２１ａの実質的に全長に沿って延びることが好ましい。コアロッド２１ａの外径は、クラッドチューブ２２ａの内腔に楽に嵌まるように選ばれるべきである。選ばれた構成において、コアロッド２１ａとクラッドチューブ２２ａの間の十分な音響結合を確保するために、コアロッド２１ａとクラッドチューブ２２ａの間に音響結合剤を配することができる。あるいは、導波路クラッド２２ａをコアロッド２１ａを囲んで形成することができる。
【００２６】
変換器２４ａの適する動作温度を維持するため、変換器２４ａに接する末端側においてコアロッド２１ａがほぼ８〜１０ｍｍの長さで露出するように、クラッドチューブ２２ａを縮めることができる。変換器２４ａと導波路２０ａの界面における温度をほぼ５０℃以下に維持するため、コアロッド２１ａの露出部分にかけて通路３０ａを通して冷却空気を流すことができる。
【００２７】
図１を参照すれば、それぞれの導波路を同心で囲む、外囲チューブ３２ａを配することができる。外囲チューブ３２ａは、導波路２０ａと外囲チューブ３２ａの間に環状領域が形成されるように、導波路２０ａから隔てて配置されるべきである。環状領域には、例えば空気を入れることができる。
【００２８】
外囲チューブ３２ａの一端は容器１０の外表面３４に接合される。容器壁への外囲チューブ３２ａの接合により、音響エネルギー（すなわち音波）の放射及び受取りのための容器壁上の面積の限定が強められる。容器１０は一般に耐熱絶縁材料１８で囲まれているから、外囲チューブ３２ａは導波路と容器の間の接触点の近傍から絶縁材料を離しておくためにはたらき、導波路を冷却するためのスペースも提供する。外囲チューブ３２ａは、例えばＡｌ２Ｏ３のようなセラミックからなることができる。容器１０への外囲チューブ３２ａの接合または物理的結合には、例えば耐熱接着剤を用いることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、導波路２０ａは、図２に示されるように、容器１０に受栓３５のようなねじ込嵌合具を先に鑞付け／溶接することによって、容器１０に結合させることができる。相補的ねじ山が導波２０の末端（すなわちコアロッド２１の末端）に形成され、導波路を受栓にねじ込むことによって導波路が容器に結合される。図２に示されるように、受栓３５は内側にねじ溝をもつカラーの形態にあり、導波路２０ａはその一端で外側に受栓３５、したがって容器１０に物理的に結合するためのネジ山を有する。受栓３５は白金または白金合金からなることが好ましい。あるいは、図３に示されるように、容器１０にねじ山付スタブ４０を（例えば鑞付けまたは溶接により）取り付け、導波路２０ａ（すなわちコアロッド２１ａ）に相補的内ねじ溝を形成することで、導波路２０ａを上からスタブ４０に被せてねじ込み、よってスタブ４０を介して導波路２０ａを容器１０に結合することができるから、導波路２０ａと容器１０の間の結合を達成することができる。簡単な手法では、コアロッド２１ａを容器１０に直接に鑞付け／溶接することができる。
【００３０】
導波路２０ａを受栓３５またはスタブ４０に結合する場合、物理的結合手段間に良好な平面接触を確保することが有益であることがわかった。すなわち、実質的な音響結合が、ロッドと受栓３５の間のねじ間接触領域ではなく、ロッドの端面と受栓３５の間の界面接触領域３６に依存するように、好ましくは、コアロッド２１ａの端面は、導波路の軸線に直交すべきであり、受栓３５のねじ溝付内腔の内底と完全に接触するべきである。この原則は、コアロッド２１ａの端面と、用いられていれば、スタブ４０の間の界面接触領域３８にもあてはまる。
【００３１】
動作において、音響信号（音波）が変換器２４ａによってつくられ、導波路２０ａに音響結合される。音響信号は導波路２０ａを通って容器１０に伝搬し、続いて容器によってガラス融液１５に導入される。伝搬している音波は溶融ガラス内の不均一性によって反射される。反射音波は容器壁を通って伝搬し、コアロッド２１ｂ及びクラッド２１ｂからなる第２の集成導波路１４に受け取られる。音響信号は導波路２０ｂを通って受信変換器２４ｂに進み、そこで、対応する電気信号が変換器によってつくられ、配線３７を介して前置増幅器３３に、次いで配線３９を介して増幅器２６に導かれてから、配線４０を介してコントローラ１６に到達する。電気信号は次いでサンプリングし、記録することができる。受信信号をデジタル化するためにデジタルオシロスコープを用いることもでき、それぞれのデジタル化サンプルは「レコード」からなる。
【００３２】
変換器２４でつくられる音波の周波数は、小気泡、脈理または着目するその他の欠陥の存在を検出するように選ばれる。しかし、音響路に沿う損失が許容範囲内であるように、信号周波数が十分に低くなければならないことは当然である。音波の周波数は約１００ｋＨｚと３００ｋＨｚの間であることが好ましい。
【００３３】
ガラス融液内の音波の走行時間の測定値はガラス融液の温度に対応する。ある温度範囲内で走行時間と温度の間の相関は実質的に線形であることがわかった。したがって、集成導波路間の音響パルスの走行時間を決定し、融液の温度を計算するために用いることができる。すなわち、ある温度範囲に対して走行時間を決定することができる。次いで、得られた相関を用い、測定された走行時間に基づいて融液の温度を確定することができる。例えば、図４は、容器の送出部分と容器の受取り部分の間のガラス融液を通る経路が５５ｍｍでしかない実験構成についての温度の関数として走行時間を縦軸に示す。図は約１４００℃〜約１５５０℃での温度と時間の間の実質的に線形の相関を示す。約１５５０℃と１５７５℃の間でのグラフの勾配の反転はそのような高温における白金容器の軟化によると考えられる。別の材料を用いるような、この問題への対処により、温度範囲をおそらく１６００℃まで広げることができ、経路をより長くすることにより２℃以内の精度を達成できるであろうと考えられる。
【００３４】
気泡の存在を検出するため、デジタル化データは、記憶装置から取り出されて、またはオシロスコープ上で実時間で、パルス時間及び受信信号の強度（電圧）の関数として走行時間について調べられる。
【００３５】
すなわち、本構成により、ガラス融液内の気泡検出の目的に加えて、融液の温度を決定する目的のための、ガラス融液を通る音響信号走行時間の決定が可能になる。本発明の装置及び方法は、ガラス板形成のための製造システムのような、ガラス製造システムに用い得る点で有益である。
【００３６】
図５を参照すれば、融解接合プロセスを用いてガラス板を作成する、本発明の一実施形態にしたがう例示的ガラス製造システム４２の略図が示されている。融解接合プロセスは、例えば（ドカーティ（Dockerty）の）米国特許第３３３８６９６号明細書に説明されている。ガラス製造システム４２は、供給原料が矢印４６に示されるように投入され、次いで溶融されて溶融ガラス４８を形成する、融解炉４４（溶解装置４４）を備える。ガラス製造システム４２はさらに、一般には白金または白金−ロジウム、白金−イリジウム及びこれらの組合せのような白金含有金属でつくられるが、モリブデン、パラジウム、レニウム、タンタル、チタン、タングステンまたはこれらの合金のような耐熱金属からなることもできる、コンポーネントを備える。白金含有コンポーネントには、精製槽５０（例えば精製管５０），融解炉−精製槽接続管５２、混合槽５４（例えば攪拌室５４），精製槽−攪拌室接続管５６，送出槽５８（例えばボウル５８），攪拌室−ボウル接続管６０及び竪樋６２を含めることができる。溶融ガラスは形成槽６６（例えば融着パイプ６６）に連結された流入口６４に供給される。流入口６４を通して形成槽６６に供給された溶融ガラスは、形成槽６６から溢れ出して、形成槽６６の収斂外面を流れ下る２つの独立ガラス流に分れる。２つの独立溶融ガラス流は形成槽収斂面が合する線で再結合して単一のガラス板６８を形成する。一般に、形成槽６６はセラミックまたはガラス−セラミックの耐熱材料でつくられる。
【００３７】
形成槽６６の収斂形成表面を流れ下る独立ガラス流の外表面は形成面に接触しないから、新生外表面を有する結合ガラス板は液晶ディスプレイの製造に十分に適する。
【００３８】
本発明の一実施形態にしたがえば、装置８はガラス製造システム４２の白金含有部内に用いることができる点で有利である。例えば、溶融ガラス内の不均一性の存在を検出するために、１つ以上の装置８を、以下のコンポーネント、融解炉−精製槽接続管５２，精製槽５０，精製槽−攪拌室接続管５６または攪拌室５４の内の１つ以上のいずれにも結合させることができる。不均一性が検出されると、そのような不均一性を低減するための技術上既知の補正操作を行うことができる。例えば、気泡は精製槽の外部雰囲気を変えることによって（例えば、雰囲気に含まれる水素の量を増やすことによって）減少させることができる。脈理は攪拌槽における攪拌速度を高めることによって軽減することができる。本発明の方法及び装置が、本明細書に説明されるような、融解接合ガラス製造システムでの使用に限定されず、溶融ガラスを処理するために金属容器を用いるいかなるガラス形成作業にも用いられ得ることは当然である。
【実施例】
【００３９】
実施例１
それぞれがほぼ３ｍｍ径の白金−ロジウムコアロッドを有するいくつかの導波路を、外形がほぼ９.５ｍｍのムライトクラッドチューブに乾式挿入した。コアロッドを直径がほぼ５５ｍｍの概ね円筒形の白金−ロジウムるつぼの外表面に、それぞれの導波路の軸線が一致するように共線関係で鑞付けした。それぞれの白金合金ロッド上でムライトクラッドチューブを縮めて、ロッドの露出端がステンレス鋼チューブの穴を垂直に通過できるようにした。市販の１ＭＨｚ ０.２５インチ（６.３５ｍｍ）超音波変換器（例えば送出変換器及び受取変換器）をそれぞれの導波路のそれぞれの白金ロッドに、変換器とロッドの間に超音波接触媒質を配して、軽く押し付けた。導波路と変換器の間の界面の温度をほぼ５０℃に維持する冷却空気流をステンレス鋼チューブで送った。
【００４０】
次いで、Ａｌ２Ｏ３外囲チューブをそれぞれの導波路を囲んで同心に配置し、るつぼに取り付けて、るつぼの放射領域及び受け領域を定めた。得られた集成体を、導波路がオーブンを貫通して延び出せるように準備が施してある管状オーブン内に入れた。
【００４１】
アルミノホウケイ酸ガラスを、ガラス内に既存の気泡の除去を確実にするため、別の容器内で予備溶融した。次いで、ガラスをるつぼに移した。一構成において、最大のパルス幅、ダンピング抵抗及び振幅で動作させた、Metrotek MP217パルス発生器で送信変換器を駆動した。第２の導波路を介して受取変換器で検出された受信信号に、０.０５〜１.４ＭＨｚの帯域幅及び２０ｄＢの増幅率に設定したBruel & Kaer 2638調整増幅器と組み合せた、０.１４〜１.４ＭＨｚフィルタを備えるBruel & Kaer 2637前置増幅器を通る経路をとらせた。信号は、８０μｓトリガーディレイ後に開始して、１０ＭＨｚのサンプリングレートで記録された総計２５００のサンプルについて、LeCroy 9450デジタルオシロスコープにより８ビット分解能でデジタル化した。
【００４２】
ガラス融液内の音響路が清澄な、実験の第１部において、約２５０レコードについて時間ドメイン応答を記録し、平均した。炉の天井を通して、外径が約１０ｍｍで内径が約６ｍｍの細いセラミックチューブをるつぼ内の融液に挿入した。チューブを通して圧縮窒素をガラス融液に緩やかに吹き込んで、融液の表面に向かって上昇する気泡をるつぼの底近くで発生させた。圧縮窒素配管の吹込フラスコにより、それぞれの気泡が発生した瞬間の近似表示が可能になった。炉温は約１５７０℃であった。
【００４３】
気泡発生チューブがない場合、超音波路は清澄であり、オシロスコープで表示されるような時間ドメイン応答は極めて安定であった。続いて気泡発生チューブを融液に挿入した。ほぼレコード２５０において最小の気泡が発生し、その後の発生速度は１〜２秒毎にほぼ１つの気泡で、かなり一定であった。実験中、時間応答変動の表示にオシロスコープスクリーンを用いた。そのような変動は気泡発生速度でおこった。
【００４４】
上記例と同様に、レコードを２００ｋＨｚ ４次バターワースフィルタに通してフィルタリングし、エンベロープを計算して、初期無擾乱期間（本例では初めの１５０レコード）にわたる平均エンベロープを差し引いた。レコード２５０とレコード５５０の間に、１３個の気泡通過が応答図に見られた。
【００４５】
図６は、上記実験について、時間の経過にともなうサンプル（レコード）の関数としての検知変換器出力電圧を示す単純な出力を示す。検出された気泡の存在を、放出された１３個の気泡に対応する、ほぼレコード（サンプル）２５０に始まる一連の１３個の電圧スパイクとして、明瞭に見ることができる。気泡の指標には電圧の低下を予想していたが、不思議なことに、逆であった。電圧上昇は集成送出変換器と集成受取変換器の不完全な位置合せまたは気泡による集束効果の結果であると考えられる。
【００４６】
本発明を本発明の特定の例示実施例とともに説明したが、上述の説明に照らして見れば、多くの別形、改変及び変形が当業者には明らかであろうことが明白である。したがって、本発明は添付される特許請求項の精神及び広い範囲内に入るような全ての別形、改変及び変形を包含するとされる。
【符号の説明】
【００４７】
８    ガラス融液特性決定装置
１０    容器
１２，１４    音響導波路
１５    ガラス融液
１６    コントローラ
１８    熱絶縁耐熱ジャケット
２０    導波路
２１    コアロッド
２２    クラッドチューブ
２３    電気パルス発生器
２４    超音波変換器
２５    増幅器
３４    容器外表面
４２    ガラス製造システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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