(57)【要約】【課題】  溶融炉内部に供給される火炎が溶融物の液面で反射して生じる反射光の影響を除去して溶融物内部の溶融状態を明確に観察する【解決手段】  火炎３により溶融された溶融ガラス４を貯留するガラス溶融炉２の内部を観察するために用いられる覗見部材１が、面に沿う方向に回動操作が可能な２枚の偏光板６ａ、６ｂを備えており、この覗見部材１を、ガラス溶融炉２の炉壁に形成された覗き窓５に取り付け、或いは作業者が装着するメガネ、面、もしくはゴーグルに組み込む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎が供給されると共に該火炎により溶融された溶融物を貯留する溶融炉の内部を観察するために用いられる覗見部材であって、前記溶融炉の内部から該溶融炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上に配置される少なくとも１枚の偏光板を有していることを特徴とする覗見部材。
【請求項２】
前記偏光板は、面に沿う方向に回動操作可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の覗見部材。
【請求項３】
前記光路上に前記偏光板と並列に、波長選択透過性を有する干渉板を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の覗見部材。
【請求項４】
前記覗き窓に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の覗見部材。
【請求項５】
前記光路上に前記偏光板と並列に、且つ、前記光路に沿って光が入射する側に透明耐熱ガラス板を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の覗見部材。
【請求項６】
前記偏光板、前記干渉板、及び前記透明耐熱ガラス板のうち少なくとも一種の表面に熱線反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の覗見部材。
【請求項７】
火炎が供給されると共に該火炎により溶融された溶融物を貯留する溶融炉の内部を、該溶融炉の炉壁に形成された覗き窓を通じて観察する溶融炉内部の観察方法であって、少なくとも一枚の偏光板を有する覗見部材を介して前記溶融炉の内部を観察することを特徴とする溶融炉内部の観察方法。
【請求項８】
前記偏光板を面に沿う方向に回動させながら前記溶融炉の内部を観察することを特徴とする請求項７に記載の溶融炉内部の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、覗見部材及びこれを用いた溶融炉内部の観察方法に関し、詳しくは、溶融炉内部に貯留されている溶融物を観察するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ガラス溶融炉は、炉壁の所定部位に配設されたバーナーにより炉内に火炎を供給してガラス原料を溶融し、炉内に溶融ガラスを貯留するものである（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
そして、ガラス溶融炉には、一般的に炉内状態を観察するために炉壁に覗き窓が形成されており、例えば下記の特許文献２には、この覗き窓を用いた炉内観察装置が開示されている。詳述すると、この炉内観察装置は、炉内温度よりも軟化点の高い石英ガラスで形成された光学系部材を覗き窓に挿入配置し、この光学系部材から伝送された炉内の観察像を、炉外に設置されたＣＣＤカメラで撮像するものである。この際、光学系部材から伝送された炉内の観察像は、光路上に配置された減光フィルムによって所定の明るさまで減光され、ＣＣＤカメラで撮像される。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１００２１４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガラス溶融炉に貯留された溶融ガラスは、溶融炉から供給経路（フィーダ）を通じて下流側に流下して成形装置に供給され、この成形装置で所定形状のガラス製品に成形される。この際、仮にガラス溶融炉においてガラス原料の溶融状態が変化すると、例えば溶融ガラス中に未溶解ブツや泡が多数発生してしまい、溶融ガラスが所望の安定したガラス品位にならない状態のまま成形装置へと供給されることとなる。そして、このような低品位の溶融ガラスから成形されたガラス製品には、溶融ガラス中の未溶解ブツや泡等に起因する内部欠陥が多数生じるおそれがある。
【０００６】
したがって、ガラス製品の歩留りを向上させる観点からも、この種のガラス溶融炉内の観察においては、溶融ガラスの溶融状態を観察して、上記のように溶融ガラス中に不良が発生した場合であっても、その不良を早期に発見して適正な処置を講じることが重要となる。
【０００７】
しかしながら、ガラス溶融炉内に供給されている火炎は、強烈な光を放出すると共に、溶融ガラスの液面で反射して、非常に眩しい。そのため、溶融ガラスの溶融状態を直接観察することはできない。そこで、溶融ガラスの溶融状態を観察するために炉内から観察される光（以下、観察光という）を減光することが考えられるが、上記の特許文献２に開示されているように、減光フィルムによって観察光を全体として減光した場合には、溶融ガラスの液面で反射した火炎の反射光と共に、この反射光よりも光の強度が弱い溶融ガラス内部からの光も減光されるため、液面での火炎の反射光を観察に影響のない程度まで減光したとしても、溶融ガラスの溶融状態を観察できないという問題がある。
【０００８】
また、溶融物の液面での火炎の反射を防止するために、仮に火炎の供給を一時的に停止した場合には、溶融炉内の温度が急激に低下し、溶融ガラスのガラス品位を阻害することとなる。しかも、バーナーの加熱を復帰させても、所定の溶融温度に到達するまでには多大な時間を要し、ガラス原料の溶融効率が著しく低下し却って問題が大きくなる。
【０００９】
なお、以上のような問題は、ガラス溶融炉に限らず、金属溶融物を貯留する溶融炉や、その他の種々の溶融物を貯留する溶融炉においても同様にして生じ得る。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、溶融炉の内部に供給される火炎が溶融物の液面で反射して生じる反射光の影響を除去して溶融物の溶融状態を明確に観察することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために創案された本発明は、火炎が供給されると共に該火炎により溶融された溶融物を貯留する溶融炉の内部を観察するために用いられる覗見部材であって、前記溶融炉の内部から該溶融炉の炉壁に形成された覗き窓を通過して観察位置に至る光路上（好ましくは、覗き窓から観察位置に至る光路上）に配置される少なくとも１枚の偏光板を有していることに特徴づけられる。なお、上記の「光路上に配置され」には、光路上に常時配置された状態のみならず、溶融炉の内部を観察する際に一時的に光路上に配置される状態も含まれる。
【００１２】
これによれば、火炎により放出される光は溶融物の液面で反射すると、特定の偏光成分を多く含む光に偏光されるため、この溶融物の液面での反射光がもつ偏光成分を遮断するように覗見部材の偏光板を面に沿う方向の所定の回動角度位置に保持しておけば、覗見部材を透って観察される観察光から液面での反射光が選択的に除去される。詳述すると、溶融物の液面で反射する反射光が、例えば入射面（溶融物の液面）に対して垂直に振動する直線偏光（以下、ｓ偏光という）を多く含む場合には、ｓ偏光成分の光を遮断するように偏光板を所定の回動角度位置に保持しておき、溶融物内からの光の中で、液面での反射光のｓ偏光に対して垂直に振動する直線偏光（以下、ｐ偏光という）を選択的に透過するようにする。すなわち、ｓ偏光をなす溶融物の液面での火炎の反射光は偏光板で遮断され、溶融物内からの光の中からｐ偏光をなす光が偏光板を透過して観察されるため、観測光をいたずらに減光することなく溶融物の溶融状態を明確且つ簡単に観察することができる。  
【００１３】
上記の構成において、偏光板は、面に沿う方向に回動操作可能としてもよい。この場合、上記の「回動操作」には、手動のみならず、機械的な駆動によって回動するものも含まれる。
【００１４】
このようにすれば、既述のように溶融物の液面での反射光がもつ偏光成分を遮断するに際して、溶融炉の内部状態が時々刻々と変化する等のような場合であっても、偏光板をその都度、面に沿う方向に回動させることにより、その時々の溶融炉の内部状態に応じて、上記の反射光がもつ偏光成分を遮断する上で最も好ましい偏光板の回動角度位置を見出すことが可能となる。
【００１５】
そして、覗見部材は、１枚の偏光板を備えていれば、上記の作用効果を得ることができるが、２枚以上の偏光板を並列して備えている場合には、上記の作用効果に加えて、観察光の明度調整を行うことができる。すなわち、例えば、２枚の偏光板を並列に配置した場合には、一方の偏光板によって溶融物の液面で反射した火炎の反射光を遮断し、この偏光板を透過した光を他方の偏光板を回動させることで明度調整を行うことができる。
【００１６】
上記の構成において、前記偏光板に加えて、波長選択透過性を有する干渉板を有していることが好ましい。
【００１７】
これによれば、可視光のうち、所望の波長範囲の光だけが選択的に透過されて観察されるため、炉内に貯留されている溶融物の溶融状態をより鮮明に観察することができる。
【００１８】
上記の構成において、覗見部材は、前記覗き窓に配置されていてもよい。
【００１９】
これによれば、溶融炉外に特段の装備を別途配置する必要がないので、溶融炉内の観察作業をより簡便に行うことができる。
【００２０】
上記の構成において、覗見部材は、前記光路上に前記偏光板と並列に、且つ、前記光路に沿って光が入射する側に透明耐熱ガラス板を有していてもよい。
【００２１】
これによれば、例えば、覗見部材が溶融炉内部に近接配置されること等に起因して、覗見部材に耐熱性が要求される場合であっても、透明耐熱ガラス板が炉内の高温側部位に面しているので、このような要求に適正に応じることができる。なお、透明耐熱ガラス板としては、例えば、透明結晶化ガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、高珪酸ガラス等が挙げられる。
【００２２】
更に、上記の構成において、前記偏光板、前記干渉板、及び前記透明耐熱ガラス板のうち少なくとも一種の表面に熱線反射膜が形成されていることが好ましい。透明耐熱ガラス板に熱線反射膜が形成される場合は、熱線反射膜を覆うようにＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、ＳｉＡｌＮx、ＴｉＯ2の膜が形成されていると熱線反射膜が劣化し難いため好ましい。
【００２３】
これによれば、作業をする上で妨げとなる熱線を適正に遮断することができる。具体的には、上記の熱線反射膜は、波長１０００〜２５００ｎｍの赤外線の平均透過率が１０％以下であることが好ましく、かかる熱線反射膜の組成としては、例えば、スズ含有酸化インジウム、フッ素含有酸化スズ、アンチモン含有酸化スズ、アルミニウム含有酸化亜鉛などの酸化物を適用することができる。
【００２４】
また、上記の課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、火炎が供給されると共に該火炎により溶融された溶融物を貯留する溶融炉の内部を、該溶融炉の炉壁に形成された覗き窓を通じて観察する溶融炉内部の観察方法であって、少なくとも一枚の偏光板を有する覗見部材を介して前記溶融炉の内部を観察することに特徴づけられる。
【００２５】
この方法によれば、溶融物の液面で反射した火炎による反射光を、偏光板によって選択的に遮断して、炉内部の状態を明確に観察することができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
上記の方法において、偏光板を面に沿う方向に回動させながら溶融炉の内部を観察するようにしてもよい。
【００２７】
この方法によれば、溶融物の液面で反射した火炎による反射光を、偏光板により選択的に遮断するに際して、適宜、偏光板を面に沿う方向に回動させることができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、偏光板により溶融物の液面で反射した火炎の反射光が選択的に遮断され、溶融炉内部に貯留されている溶融物の溶融状態を容易かつ明確に観察することができる。そのため、仮に溶融物の溶融状態に不具合が生じたとしても、早期にその不具合を発見して適正な処置を講じることができ、成形装置等の後続の工程に高品位の溶融物を安定して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。図１は、本実施形態に係る覗見部材１が、ガラス溶融炉２に配置された状態を模式的に示す要部拡大断面図である。同図に示すように、ガラス溶融炉２は、炉内にバーナー等により火炎３が供給されており、この火炎３により溶融された溶融ガラス４が貯留されている。そして、このガラス溶融炉２の炉壁に形成された覗き窓５に覗見部材１が取り付けられている。覗見部材１は、炉外に面する側から順に、偏光板６と、干渉板７と、透明耐熱ガラス板８とをそれぞれ平行に隣接配置してなる。
【００３０】
上記の偏光板６は、第１の偏光板６ａと第２の偏光板６ｂとを備え、それぞれが独立して面に沿う方向に手動或いは機械的駆動により回動操作が可能に構成されている。第１の偏光板６ａは、火炎３により放出される光のうち、溶融ガラス４の液面で反射した反射光ｒ1を遮断するためのものであり、第２の偏光板６ｂは、第１の偏光板６ａを透過した光の明度調整を行うものである。なお、偏光板６には、プラスチックや、ガラス等により形成された種々の偏光板を適用することができる。
【００３１】
また、上記の干渉板７は、５００〜８００ｎｍの波長範囲における可視光線の平均透過率が１０％以下であって、且つ、４００〜５００ｎｍの波長範囲における可視光線の平均透過率が５０％以上であり、本実施形態ではガラス基板上に、基板側から順に酸化ニオブとシリカを交互に複数層積層した多層構造をなしている。なお、干渉板７は、酸化ニオブに替えて、例えば酸化チタン、酸化タンタル、窒化珪素、ジルコニア、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛などの屈折率が２．０以上の高屈折率膜を使用可能であり、シリカに替えて、例えばフッ化マグネシウム、アルミナなどの屈折率が１．７以下の低屈折率膜を適用することができる。干渉板７の表面には熱線反射膜が形成されており、波長１０００〜２５００ｎｍの赤外線の平均透過率が１０％以下に規制されるようになっている。かかる熱線反射膜の組成としては、例えば、スズ含有酸化インジウム、フッ素含有酸化スズ、アンチモン含有酸化スズ、アルミニウム含有酸化亜鉛などの酸化物を適用することができる。
【００３２】
更に、上記の透明耐熱ガラス板８は、例えば、透明結晶化ガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、及び高珪酸ガラスから択一された材料を一枚或いは平行に複数枚重ね合わせることにより形成されている。  
【００３３】
以下、この覗見部材１を介してガラス溶融炉２の内部を観察する方法、特に炉内に貯留されている溶融ガラス４の溶融状態を観察する方法を中心に説明する。
【００３４】
図１に示すように、ガラス溶融炉２の内部においては、火炎３から放出されて溶融ガラス４の液面で反射する反射光ｒ1が生じると共に、溶融ガラス４の表層部好ましくは深い内部をも含む部位から放出された放射光ｒ2（当該内部で反射して放出された放射光を含む）が生じる。このうち、火炎３から放出されて溶融物の液面で反射した反射光ｒ1は、特定の偏光成分を多く含む光に偏光されるため、この反射光ｒ1の特定の偏光成分を遮断するように第１の偏光板６ａを回動操作することで、溶融ガラス４の液面からの反射光ｒ1を選択的に除去することができる。詳述すると、溶融ガラスの液面で反射する反射光ｒ1が、例えば入射面に対して垂直に振動するｓ偏光を多く含む場合には、ｓ偏光を遮断するように第１の偏光板６ａを面に沿う方向に回動操作し、溶融ガラス４からの放射光ｒ2の中で、ｓ偏光に対して垂直に振動するｐ偏光を選択的に透過するようにする。したがって、ｓ偏光をなす溶融物の液面での火炎の反射光は偏光板で遮断され、溶融物内からの光の中からｐ偏光をなす光が偏光板を透過して観察位置９で観察される。また、この場合に、第１の偏光板６ａを回動してｓ偏光を透過し、第２の偏光板６ｂで透過光を所定レベルまで減光して、液面からの反射光ｒ1を観察することで液面に映り込む火炎の状態を合わせて観察することもできる。なお、第１の偏光板６ａは、常時回動操作可能としておく必要はなく、上記のように一旦回動させて最適な回動角度位置が決まれば、その角度位置に固定しておいてもよい。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る覗見部材１によれば、偏光板６により溶融ガラス４の液面で反射した火炎３の反射光ｒ1が選択的に遮断され、溶融ガラス４の内部の溶融状態を容易かつ明確に観察することができる。そのため、仮に溶融ガラス４の溶融状態に不具合が生じたとしても、早期にその不具合を発見して適正な処置を講じることができ、下流域に連設する成形工程に高品位な溶融ガラス４を安定して供給することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形が可能である。
【００３７】
例えば、覗見部材１は、ガラス溶融炉２の覗き窓５に取り付けられるものに限らず、作業者が装着するメガネ、面、或いはゴーグルといった保護具に組み込まれるものであってもよい。また、覗見部材１を構成する偏光板６、干渉板７、及び透明耐熱ガラス板８は、それぞれが隣接配置されて一体化しているものに限らず、それぞれが光路１０上に相互に間隔を空けて配置されていてもよい。
【００３８】
また、ガラス溶融炉２の内部の観察は、観察位置９から作業者が直接覗見部材を介して行うものに限らず、観察位置９にＣＣＤカメラ等の電子機器を配置することで、ガラス溶融炉２から離れた遠隔地から行うようにしてもよい。
【００３９】
更に、覗見部材１は、ガラス溶融炉２に限らず、金属溶融物を貯留する金属溶融炉や、その他の種々の溶融物を貯留する溶融炉に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る覗見部材が適用されたガラス溶融炉の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    覗見部材
２    ガラス溶融炉
３    火炎
４    溶融ガラス
５    覗き窓
６    偏光板
７    干渉板
８    透明耐熱ガラス板
９    観察位置
１０  光路
【図１】
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