(57)【要約】【解決手段】  本発明の特定の好ましい実施形態において、ボトル製造の前に、カレットの流れを分析及び洗浄するシステム及び方法が提供される。本発明の特定の観点によると、前記システムは、原料供給機、混合段階、溶融段階、ボトル形成段階、冷却／焼鈍段階、検査段階、及びバッチ制御装置が含まれる。前記原料供給機は、更に、内部にカレット供給物を含むカレットビン、供給機、分析装置、及び除去組立品を含む。本発明の特定の好ましい実施形態は、カレットをコンベヤーに送り込む工程、前記カレットの組成のリアルタイム分析を行う工程、前記カレットから汚染物質を除去する工程、前記カレットバッチが既定の許容閾値と一致しているかどうかを決定する工程、前記ガラスバッチ処方を調整する工程、前記バッチ成分を混合段階に送出する工程、更にその後全体のガラス製造工程を完結させる工程を含むものである。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生ガラス製品の作成方法であって、
混合色ガラスカレットをコンベヤーに供給する工程と、
前記カレットが混合機に提供される前に、前記ガラスカレットが前記コンベアーに沿って移動している時に、その構成成分を決定する工程と、
前記ガラスカレット構成成分の決定された組成と、所望の許容閾値とを比較する工程と、
少なくとも前記決定されたガラスカレット構成成分に基づいて、ガラスバッチ処方を決定する工程と、
前記混合機中で前記ガラスカレットを原料と混合して前記ガラス処方を作成する、前記混合する工程と、
前記処方から少なくとも１つの再生ガラス製品を製造する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、この方法は、更に、
混合の前に、前記許容閾値を満たさない前記構成成分の少なくとも１つを前記コンベヤーから選択的に除去する工程を有するものである。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記除去は、エアジェット装置によって行われるものである。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、構成成分を決定する工程は、前記ガラスカレットの少なくとも１つの組成及び色を測定することが可能な装置を用いて分析する工程を有するものである。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記装置は、光学的画像装置を有するものである。
【請求項６】
請求項４記載の方法において、前記装置は、Ｘ線分光装置を有するものである。
【請求項７】
請求項４記載の方法において、前記装置は、赤外線及びラマン分光装置の少なくとも１つを有するものである。
【請求項８】
請求項４記載の方法において、前記装置は、前記ガラスカレットの光透過特性及び光反射特性の少なくとも１つを測定することが可能な装置を有するものである。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記混合色ガラスカレットは、琥珀色、緑色、及び無色のガラスの少なくとも１つを有するものである。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、前記許容閾値は、カレット供給業者から提供される規格から決定されるものである。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記許容閾値は、予め定められた規格及び使用者が決定した規格の少なくとも１つから決定されるものである。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、前記ガラス構成成分の決定は、品質管理測定基準として使用されるものである。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、ガラスバッチ処方を決定する工程は、前記決定されたガラス構成成分の少なくとも１つに基づいて、既定のガラスバッチ処方を調整する工程を有するものである。
【請求項１４】
請求項１記載の方法において、前記再生ガラス製品は、ビール瓶である。
【請求項１５】
ガラスカレット処理システムであって、
混合色ガラスカレットの搬送に適したコンベヤーと、
混合色ガラスカレットを前記コンベヤーに供給するための供給機と、
前記ガラスカレットの組成及び色の少なくとも１つを決定することが可能な分析器であって、前記コンベヤー上において前記ガラスカレットが前記分析器を通過した時点で前記決定することが可能である、分析器と、
前記分析器の少なくとも１つの出力に基づいて、少なくとも１つのガラスバッチ処方を決定するバッチ制御装置と、
前記ガラスカレットと原料とを混合して前記ガラス組成に対するガラス処方を作成するものである、混合機と
を有するシステム。
【請求項１６】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記混合色ガラスカレットは、琥珀色、緑色、及び無色ガラスの少なくとも１つを含むものである。
【請求項１７】
請求項１５記載のシステムであって、このシステムは、更に、
搬送された前記ガラスカレットが所望のガラス組成に対する許容閾値に準拠するように、前記カレットの少なくとも１つの構成成分又は汚染物質を選択的に除去する除去装置を有するものである。
【請求項１８】
請求項１７記載のシステムにおいて、前記除去装置は、エアジェット装置である。
【請求項１９】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記分析器は、光学的画像装置を有するものである。
【請求項２０】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記分析器は、Ｘ線分光装置を有するものである。
【請求項２１】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記分析器は、赤外線及びラマン分光装置の少なくとも１つを有するものである。
【請求項２２】
請求項１５記載のシステムにおいて、前記分析器は、前記ガラスカレットの光透過特性及び光反射特性の少なくとも１つを測定することが可能な装置を有するものである。
【請求項２３】
請求項１５記載のシステムであって、このシステムは、更に、
前記分析器の出力と許容閾値とを比較するバッチ制御装置を有するものである。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記バッチ制御装置は、前記許容閾値に準拠しない構成成分を決定し、更に前記除去装置に対して制御信号を送るものである。
【請求項２５】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記許容閾値は、カレット供給業者から提供される規格から決定されるものである。
【請求項２６】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記許容閾値は、予め定められた規格及び使用者が決定した規格の少なくとも１つから決定されるものである。
【請求項２７】
再生ガラス製品を製造する方法であって、
混合色ガラスカレットをコンベヤーに供給する工程と、
前記ガラスカレットが混合機に提供される前に、前記ガラスカレットが前記コンベヤーを移動している時に、前記ガラスカレットの構成成分を決定する工程と、
前記ガラスカレットの決定された組成と、所望の許容閾値とを比較する工程と、
前記許容閾値を満たさないガラス構成成分または不純な構成成分の少なくとも１つを前記コンベヤーから選択的に除去する工程と、
前記混合機中で前記ガラスカレットを原料と混合し、ガラス処方を作成するものである、前記混合する工程と、
前記処方から再生ガラス製品を少なくとも１つ作成する工程と
を有する方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、前記ガラスカレットは、琥珀色、緑色、及び無色のガラスのいずれか１つを有するものである。
【請求項２９】
請求項２７記載の方法において、構成成分を決定する工程は、前記ガラスカレットの組成及び色の少なくとも１つを測定することが可能な装置を用いて分析する工程を有するものである。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記装置は、光学的画像装置を有するものである。
【請求項３１】
請求項２９記載の方法において、前記装置は、Ｘ線分光装置を有するものである。
【請求項３２】
請求項２９記載の方法において、前記装置は、赤外線及びラマン分光装置を有するものである。
【請求項３３】
請求項２９記載の方法において、前記装置は、前記ガラスカレットの光透過特性及び光反射特性の少なくとも１つを測定することが可能な装置を有するものである。
【請求項３４】
請求項２６記載の方法において、前記除去する工程は、エアジェット装置によって行われるものである。
【請求項３５】
請求項２７記載の方法において、前記許容閾値は、カレット供給業者から提供される規格から決定されるものである。
【請求項３６】
請求項２７記載の方法において、前記許容閾値は、予め定められた規格及び使用者が決定した規格の少なくとも１つから決定されるものである。
【請求項３７】
請求項２７記載の方法において、前記ガラス構成成分の決定は、品質管理測定基準として使用されるものである。
【請求項３８】
請求項２７記載の方法において、この方法は、更に、
前記決定されたガラスカレットの構成成分の少なくとも１つに基づいて、ガラスバッチ処方を決定する工程を有するものである。
【請求項３９】
請求項３８記載の方法において、ガラスバッチ処方を決定する工程は、前記決定されたガラス構成成分に基づいて既定のガラスバッチ処方を調整する工程を有するものである。
【請求項４０】
請求項２７記載の方法において、前記再生ガラス製品は、ビール瓶である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１１月１２日付で出願された米国特許出願第１０／９９８，０１９号に対して優先権を主張するものであり、この参照によりその全体は本願明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、ガラス製造分野に関するものである。より具体的には、本発明は、混合色ガラスカレットの組成を決定するシステム及び方法と、ガラスバッチ処方物の品質を最適化するシステム及び方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ガラスなどの物質の費用効率の良いリサイクル化は、環境への負荷及び資源不足のために、ますます重要な問題となっている。このような問題への関心によって、例えば「空き瓶回収法案」といった行政指針を規定するなど、行政の関与が促されてきた。行政からの要求及び環境への意識により、現在、アメリカの消費者は、以前にも増して高い割合でリサイクル化を進めている。
【０００４】
物質のリサイクル化が増加すると、埋立地や別の廃棄物処理地に入れられるガラス、プラスチック、紙などの物質量は減少する。更に、リサイクルを行うことにより、「未使用」物質を使用した製品の必要性が激減するだけでなく、環境資源を保護することになる。更に、未使用原料の代わりにリサイクル可能なものを使用することによって、多くの場合、エネルギー所要量が減少し、処理工程が削減され、更に製品製造中の排気ガスなどの廃棄物の流れが抑制されることになる。例えば、ガラス製造工程において、再生ガラス（リサイクルガラス）は、未使用原料と比べて、必要なエネルギーはより少なく、また汚染物質の放出もより少ない。多くの州は、ガラス製造業者に対して、新しいガラスボトルには最低限の割合で再生ガラスを含有させることを求めている。例えば、オレゴン州では、ガラス容器製造業者は、少なくとも３５％の使用済みカレット（破壊されたガラス片）を使用することが義務付けられている。カリフォルニア州には、より積極的な法律があり、ガラス製造業者は、２００５年までに、使用する再生ガラス含有量を６５％までに上げることが義務付けられている。
【０００５】
しかしながら、このような行政指令に従うことに伴って生じる問題がある。法外な選別費用により、供給業者は、十分な量の単色再生ガラスを加工することが困難になっている。多くの場合、例えば、ガラス製造業者に配送するためにカレットが洗浄され、下処理が行われる物質回収施設（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｆａｃｉｌｉｔｙ：ＭＲＦ）及び／又はガラス処理施設に搬入されるガラスは、破砕され、他の物質で汚染され、混合色となる。そのような物質は、これまで、ガラス製造に適さず、低価値の用途に使用されるか、又は埋立地に収容されていた。しかしながら、現在では、法的な要求事項及びその他の問題により、ガラス製造業者は、加熱炉で使用する混合カレットの量を増やすことを強いられており、このような状況により、ガラス製造業において混合カレットを使用する必要性が確立されてきている。
【０００６】
一般的に、製造された製品と同じ組成であるガラスカレットの、汚染されていない原料をリサイクルする場合には、殆ど問題がない。しかし、殆どのカレットが消費者廃棄物から得られるものであるため、様々なガラス廃棄物の流れをいかに良く分離できるかと、その結果として生じる汚染レベルが主要な問題となっている。異質の物質であるセラミックス（例えばレストラン及び／又はバーから得られる陶器及び磁器など）、石、砂利及び／又は土（保存状態が悪いカレットから）、鉄類（ボトルの先端部及び他の廃物からのもの）、非鉄金属（ワインボトルやアルミニウムボトルキャップから得られる鉛箔）、及び有機物（ラベル及び過剰な食物残渣）などは、カレットバッチを使用できない状態にする可能性がある。
【０００７】
ガラス製造工程において、非鉄金属は、排出物の増加を引き起こすか、或いはガラス加熱炉の基底部に層になって沈降する場合がある。セラミックスは溶解に取り込まれるものではなく、また有機物は大抵加熱炉で燃焼してしまうが、悪臭を排出し、カレット製造に使用する破砕機において問題が生じる可能性がある。従って、カレットの品質及び汚染レベルが主要な問題である。新規かつ有用なガラス製品を製造するために、混合カレットを色分類されたカレットとして使用する、混合色ガラスを再使用する方法を開発することは有益である。
【０００８】
ガラス製造業者は、使用済みであるものの流れから供給されるガラスの品質に関して特に関心がある。ここで、ガラスバッチ処方には、混合カレット（例えば混合色のガラス、一般的には緑、琥珀色、及びフリント／透明）の量を増やすことができるため、ガラス製造業者によって受け取られた混合カレット又は単色ガラスは、常に供給業者の規格に適合すべきものである。ガラス製造業者はこのようなガラスの組成及び不純物のレベルに関して定められた規格を信頼し、瓶を製造するためのガラスバッチ製法又は処方を開発する。
【０００９】
一般的に、ガラス製造工程は、カレットを溶融し、その後、求められる最終ガラス組成物を達成するために必要な他の原料と一緒に溶解するといった連続的なバッチ方法である。着色カレットを添加すると、他の処理変数の中でも特に、混合物の吸収性、及び混合物の溶融速度に影響を与える。従って、各バッチは、所望の最終ガラス組成物、及び一貫した最終製品の品質を達成するために、原料に関する異なる処方を必要とする可能性がある。残念なことに、供給される規格は正確でない場合があり、このためガラス製造業者はしばしばバッチ処方を「推量（ｇｕｅｓｓｔｉｍａｔｅ）」しなければならないことがある。例えば、処理業者から得られる「純粋」な琥珀色のカレットは、他の色を５〜１０％含んでおり、セラミック及び有機汚染に関する不純物の規格は、あいまいな近似値となっている場合がある。記載された規格と供給ガラスの正確な組成との間に差異があると、様々なバッチで製造した他のガラスと比べて色が均一ではないガラスが得られる。このようなことを実施することについては、カレットを使用する度合いが低ければガラス業界では容認されてきた。カレットの使用レベルが高くなると、バッチ内及びバッチ間の両方における変動を削減或いは削除し、その処方によって製造されるガラスの色が均一であることを確保しなければならない。従って、ガラス製造工程において混合カレット組成のリアルタイム分析を導入することは、製造時のガラスボトルが均一であることを確実にするという有益性がある。
【００１０】
混合色カレットをガラス製造に使用する１つの方法は、「混合色カレットを琥珀色、緑色、又は無色のガラスにリサイクルする方法」という表題で米国特許第５，７１８，７３７号明細書に記載されている。この参照により本願明細書に組み込まれる前記特許は、所望の赤茶色の色調を与えるために、混合物中の鉄、炭素、硫黄、及び硫黄化合物の添加物量を調節することにより、混合色カレットガラスを琥珀色のガラスにリサイクルする方法を記載している。前記特許は、混合色カレットをガラス製造に使用する適切な方法を提供するものであるが、カレット供給物中の変動によるバッチ処方内の変動を解決するものではない。また前記特許は、最終製品の均一性を確実にするために、ガラス製造工程に導入された混合カレット組成のリアルタイム分析を提供するものでもない。
【００１１】
「選択的特性を用いて混合色カレットバッチを琥珀色、緑色、又は無色ガラスにリサイクルする方法」という表題の米国特許第６，２３０，５２１号明細書は（この参照により本願明細書に組み込まれるものである）、混合色カレットガラスを新しいガラス製品にリサイクルする自動化方法を記載している。コンピュータ制御方法により、未処理ガラス原料、所望の目的とするガラス特性、混合色カレットのバッチ組成、及びガラス溶融に使用されるカレットの品質が特定される。前記コンピュータ制御方法は、混合色カレットバッチに添加する原料の適正量を自動的に決定し、所望の着色酸化物、酸化還元剤、及びガラス構造酸化剤を適切な割合で保持する再生ガラスが生産されるようにする。前記特許は、混合色カレットガラスを新しいガラス製品にリサイクルする適切な方法を提供するものであるが、前記カレットをガラスバッチ内に導入する前に、ガラス製造工程内のカレットから不純物を取り除く方法を提供するものではない。カレット組成を特定する１つの方法は、「混合色カレットのガラス製造における使用を促進するための混合色カレットの分析方法」という表題の米国特許出願第        号（代理人整理番号ＧＭＧ−００６１）によって提供されており、この特許は、この参照により本願明細書に組み込まれるものである。
【００１２】
混合カレットは、ガラス製造業者に出荷される前に、ＭＲＦ及び／又はカレット処理業者などの事業体によって処理及び洗浄される。しかしながら、前記混合カレットの供給物の多くは、それでもなお、前記洗浄工程から逃れたセラミックス及び他の不純物などの残渣汚染物質を含んでいる。混合色カレットの色の組成は地方自治体の供給元によって異なり、時間が経つと変化するため、前記ガラスがガラス製造業者に出荷されるときには、供給業者の規格に反映されているか又は反映されていない可能性がある。混合カレット内のこのような不純物は、ガラス製造業者の深刻な懸念事項となっており、バッチ処方を調節しなければ、製造したガラスの品質及び色が一貫していないという一因となるものである。
【００１３】
ガラスバッチ処方内における組成の変動を改善する方法が当技術分野において必要である。カレット及びガラスバッチの品質を更に最適化するためには、ガラス製造工程内において、カレットがガラスバッチ溶融内に導入される直前に、カレットから更に不純物を取り除くための方法及び装置もまた、当技術分野においては必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の特定の態様においては、混合色カレット中の構成成分及び不純物を決定することにより、ガラス製造における混合色カレットの使用を容易にする方法が提供される。より具体的には、本発明の方法は、例えば、これらに限らないが、３色混合カレットなどのカレット中の構成成分及び不純物を決定するものである。しかしながら、混合色カレットには、２、４、５色混合カレットも同じように含まれても良く、いずれも９０％以上の優勢色が存在していない。本発明の特定の好ましい実施形態においては、測定された混合カレット組成と混合カレット供給業者によって提供された規格との任意の差異を補うために、ガラスバッチ処方をリアルタイムで調整することを容易にする様々な分析技術を用いたカレット構成要素粒子の組成分析システム及びその方法を開示している。本願明細書で使用されるリアルタイムとは、ガラスバッチ製造工程の操作時間及び反応時間を包含することが理解される。従って、本発明の観点においては、非即時的な操作時間及び反応時間の状況、及び前記工程の操作時間と反応時間との間に時間差がある状況を意図するものである。
【００１５】
更に、本分析技術は、例えばＸ線、赤外線、ラマン分光法などを用いて組成を直接測定することが可能であるか、又は例えばこれらに限らないが、光学的不透明性／透過性、大きさ、アスペクト比、形状、テクスチャなどの物理的特性を比較することにより組成を予測的に測定することが可能である。従って、本分析技術は、光学画像システムの使用を含むものであっても良い。本発明の好ましい実施形態のためのシステム及びその方法によると、バッチ処方のリアルタイム調整が可能となり、これにより、ガラス製造業者は、均一な色及び品質のガラスを連続的に製造することが可能となる。更に、本発明のシステム及び方法によると、混合カレットを最終的に洗浄することによって、更にカレット及び最終製品の品質を向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明の現在の好ましい実施形態では、バッチ制御装置（例えばコンピュータ制御装置）にリンクした光学的画像装置を使用し、供給された混合カレットのリアルタイム光学的画像分析が提供される。前記バッチ制御装置は、混合カレット供給物の測定された組成と所望の許容閾値とを比較し、前記バッチ処方への必要なリアルタイム調整を行い、最終製品が一貫して均一な色および品質であることを確実にするものである。前記許容閾値は、カレット供給業者によって提供される規格であっても良い。或いは、前記許容閾値は、あらかじめ設定されているか、或いは使用者が定義した規格であっても良い。このようなガラス製造システム及びその方法によると、任意の残余汚染物質を除去するためにエアジェットにより混合カレット供給物を最終洗浄することによって、混合カレット供給物の品質を更に高めることが可能となる。
【００１７】
本発明の特定の好ましい実施形態は、ガラスカレット供給物を提供する工程と、前記ガラスカレットを混合機に提供する前に、前記ガラスカレットの構成成分を決定する工程と、前記ガラスカレットの構成成分と所望の許容閾値とを比較する工程と、前記閾値を満たさないガラス構成成分又は不純な構成成分を選択的に除去する工程とによる再生ガラス製品の製造方法を開示するものである。前記ガラスカレットはその後、ガラス処方を作成するために原料と混合されて、前記処方からガラスボトルなどの再生ガラス製品が製造される。従って、本発明の特定の好ましい実施形態によると、カレットの事前分離、及びガラス製造時の再混合による時間と費用が削減される。
【００１８】
本発明の別の観点によると、ガラスカレットの搬送に適したコンベヤーと、ガラスカレット供給物を前記コンベヤーに送り込むための供給機と、前記ガラスカレットの組成又は色或いはその両方を測定することが可能な分析器であって、前記測定は前記ガラスカレットが前記コンベヤー上にある前記分析器を通過したときに行われるものである、前記分析器とを有するガラスカレット処理システムが提供される。更に、前記搬送されたガラスカレットを所望のガラス組成の許容閾値に準拠させるために、除去装置によって、閾値分析を満たさない構成成分が選択的に除去される。その後、混合機によって前記ガラスカレットは原料と混合され、所望のガラス組成のガラス処方が作成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の現在の好ましい実施形態に従って、上述の有益な特徴を用いて混合カレットをリサイクルする方法は、以下の図１〜３を参照して説明される。当業者であれば、これらの図に関して本願明細書に提供される記述は、例示的目的のみのものであり、本発明の範囲を限定するいかなる方法をも意図するものではないことが理解される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態は、ガラスバッチ処方をリアルタイムで調整することを容易にする光学的画像技術を用いたカレットガラス粒子の組成分析システム及び分析方法を含み、これにより、測定された混合カレット組成と混合カレット供給業者によって供給される規格との間の任意の差異が補われる。さらに、本発明のシステム及び方法は、バッチ処方のリアルタイム調整を可能にするものであり、これにより、ガラス製造業者が均一な色及び品質のガラスを常に製造することが可能となる。本発明の前記システム及び方法はまた、混合カレットを最終洗浄し、前記カレットの品質を更に向上させることを可能とするものである。
【００２１】
本発明のシステム及び方法は、未処理ガラス原料、混合色カレットバッチの組成物／構成成分、所望の目的ガラス組成、及びガラス溶融に使用されるカレットの量を特定するコンピュータ制御方法を提供するものであり、前記コンピュータは、所望の最終組成を有する再生ガラスが生産されるように、混合カレットバッチに添加される原料の適正量を決定する。前記再生ガラスは、その後、ビール瓶などのガラス製品を製造するために使用される。
【００２２】
図１は、本発明に従って、混合カレットを使用してガラスを製造するためのガラス製造システム１００を図示したものである。ガラス製造システム１００は、原料供給機１１０、混合段階１１２、溶融段階１１４、ボトル形成段階１１６、冷却／焼鈍段階１１８、検査段階１２０、及び前記原料供給機１１０及び前記混合段階１１２を制御するバッチ制御装置１２２を含む。
【００２３】
原料供給機１１０は、本発明に従って、原料を処理し、供給し、更に分析するあらゆる装置の代表的なものであり、更により詳細には図２及び図３を参照して説明される。原料供給機１１０内に含まれる原料は、例えば砂、ソーダ灰、石灰石、及び霞石閃長岩など、ガラスを製造するための典型的な原料の収集物を含む。本発明の特定の観点に関しては、原料供給機１１０内に含まれる原料は更に、例えば無色、琥珀色、及び緑色の３色混合カレットなど、混合色カレットを何パーセントか含むものである。
【００２４】
混合段階１１２は、周知の機械的な混合機の代表的なものであり、原料供給機１１０からの原料を物理的に混合するためにガラス製造において使用されるものである。この段階においては、例えば「選択的特性を用いて混合色カレットバッチを琥珀色、緑色、又は無色ガラスにリサイクルする方法」という表題の米国特許第６，２３０，５２１号明細書に記載されているような着色剤（ｃｏｌｏｒｉｚｅｒ）及び脱色剤（ｄｅｃｏｌｏｒｉｚｅｒ）など、微着色修飾剤が添加される。
【００２５】
溶融段階１１４は、周知の溶融炉又は加熱炉装置の代表的なものであって、原料が混合段階１１２内で混合された後、この原料を加熱及び溶融するためのものである。溶融段階１１４内において、前記原料は互いに混合され、最初は固体状態であり、その後固体−液体混合物となり、その後は完全な液体状態となる。得られた液体は、一般的には１４００℃〜１６００℃の高温であるため、その後均質化される。
【００２６】
ボトル形成段階１１６は、ガラス製造システム１００内の段階であり、ここで、周知のガラス吹き出し製法、又は押し出し及び吹き出し法により、溶融段階１１４から得られる粘性液体から最終製品が形成される。前記押し出し及び吹き出し法は、「ＩＳ機」を用いて溶融ガラスからガラス空洞を形成する方法であって、前記ＩＳ機は、押し出し及び／又は吹き出しの２段階の方法において必要な要素を適切な鋳型に組み込み、この結果、ボトル形状などの所望の形状を形成するものである。
【００２７】
冷却／焼鈍段階１１８はガラス製造システム１００内における、ボトルなどの最終製品が徐々に冷却及び焼鈍される段階であり、この段階は、粘性の緩和によりガラスからひずみが迅速に除去される温度に前記ガラスが再加熱され、その後前記ガラス内に恒久的なひずみが生じないように均一な速度で徐々に前記ガラスが冷却される周知の方法である。
【００２８】
検査段階１２０は、ガラス製造システム１００内の段階であって、ここで、最終製品が、予期した品質及び色の規格と合っているかどうかを決定するために検査される。例えば、第一の検査操作では、最終製品の機械的完全性を決定する。ボトルの場合、気泡及びヒビ割れに関して最終製品の検査が行われ、これはボトル間の検査事象である。第二の操作では、分光光度計を用いて、可視光すなわち約４００〜７００ｎｍ間の波長の透過率をそれぞれ個別のガラスにおいて測定することにより、色規格に合っているかどうかを決定する。この測定の分析結果によって前記ガラスの色が定義され、これはその後、予測した色規格と比較される。バッチ内における段階的な変化のために色が徐々に変化している場合には、ボトル間の検査ではなく、その代わりに、前記色検査は、一般的に、前記バッチの変動に依存して、数時間から数日にわたるより長い間隔の定期的な検査となる。
【００２９】
バッチ制御装置１２２は、パーソナルコンピュータ、ノート型パソコン、又はネットワーク型コンピュータなどの任意の従来型コンピュータであり、ガラス製造システム１００におけるガラス処方及び混合パラメータを保存及び管理するために使用される制御ソフトウェアが搭載されており、これにより、原料供給機１１０から混合段階１１２への原料の供給が制御されている。バッチ制御装置１２２は独立型コンピュータであっても良く、ここからバッチ処方パラメータが印刷され、前記パラメータがプラントバッチ検量機及び混合装置に手入力されるか、或いは前記装置はプラントバッチ検量機および混合装置と電子的に一体化されていても良い。高度に統合されたガラス製造施設において、すべての機能がガラスプラント全体を制御するコンピュータネットワークシステムに組み込まれていても良い。
【００３０】
図１のガラス製造システム１００の操作は、全体として以下に説明される。バッチ制御装置１２２は、例えば色規格など最終製品規格に基づいた、ガラス製造の典型的な原料を用いた全般的なガラス処方を決定する。本発明に従って、ガラス製造システム１００は、原料供給物内の混合カレットを分析し、更にバッチ処方規格に記載された規格又は混合カレット供給者からガラス製造業者に提供される「仕様（ｓｐｅｃ）」シートに適合しているかを決定するために、原料供給機１１０内で実施されるバッチ分析及び最適化を行う。このバッチ分析および最適化は、図２及び３を参照することにより更に詳細に説明される。
【００３１】
その後、バッチ制御装置１２２の制御下で、バッチ処方に準じた特定量の各原料が、原料供給機１１０から混合段階１１２へ既定速度で送り込まれる。混合段階１１２は、その後、混合された原料が溶融段階１１４に供給される前に、原料供給機１１０から原料を供給しながら、既定時間、原料を物理的に混合する。
【００３２】
一旦混合が完了すると、この混合された原料は混合段階１１２から溶融段階１１４に供給され、ここで前記原料は１４００〜１６００℃に加熱され、互いに結合し、まずは固体状態、その後固体−液体混合物、その後完全な液体状態となる。
【００３３】
この溶融された原料は、その後、溶融段階１１４からボトル形成段階１１６に送られ、ここで、周知のガラス吹き出し法、或いは「ＩＳ機」を用いて溶融ガラスからガラス空洞を形成する押し出し及び吹き出し法によって、粘性液体から最終製品が形成される。一旦ボトルが形成されると、これらのボトルは、ボトル形成段階１１６から冷却／焼鈍段階１１８に送られ、ここで琥珀色のボトルはゆっくりした均一速度で冷却され、その結果前記ガラス内のひずみが取り除かれる。
【００３４】
検査段階１２０は、ガラス製造システム１００内の段階であり、ここで、最終製品が検査され、予測した品質及び色規格に適合するか否かが決定される。検査段階１２０内の検査工程が一旦完了すると、一般的には８８〜９４％の、検査を通過したボトルは、大量包装され、末端消費者に配送される。逆に、一般的には６〜１２％の、検査において不合格であったボトルは破砕され、ここからカレットが形成され、更に原料供給機１１０に戻される。
【００３５】
図２は、本発明に従って、バッチ分析及び最適化を行うための原料供給機１１０内の更なる要素を図示したものである。このバッチ分析及び最適化は、混合カレットを分析し、バッチ処方規格に記載された規格、又は混合カレット供給業者からガラス製造業者に提供された仕様シートに適合しているかを決定するために行われる。図２に図示したように、原料供給機１１０は更に、混合カレット供給物２２０を含むカレットビン２１０、供給機２３０、光学的画像装置２４０、エアジェット２５０、及び原料供給物２６０を含む。図２に示したように、バッチ制御装置１２２は、例えばイーサネット（登録商標）接続などの従来型ネットワーク接続を介して、原料供給機１１０の光学的画像装置２４０及び／又はエアジェット２５０に電子的に接続している。更に、図２はコンベヤー２７０を介してガラス製造システム１００の混合段階１１２に送り込む供給機２３０の出口を示している。同様に、原料供給物２６０の出口も、ガラス製造システム１００の混合段階１１２に送り込まれている。
【００３６】
カレットビン２１０は、混合カレット供給物２２０を保存するために使用される工業サイズのサイロ又は保存ビンである。混合カレット供給物２２０は、これらに限らないが、無色、琥珀色、及び緑色のガラスなどを含むあらゆる数の着色構成成分が含まれていても良い。典型的な３色混合カレットの色分布は、約５５％無色（透明）、３０％琥珀色、及び１５％緑である。混合カレット供給物２２０は、混合され、破壊されたガラス片で構成されていてもよく、ＭＲＦ又はカレット処理装置により洗浄及び処理され、更にガラス製造システム１００に供給される。供給機２３０は、電子的振動供給機などの従来の供給装置であり、混合カレット供給物２２０をコンベヤーベルト２７０などの輸送装置の上に供給し、さらに前記コンベヤーベルトは混合カレット２２０を原料供給機１１０経由で輸送する。光学的画像装置２４０は、Ｂｉｎｄｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏ（オーストリアＧｌｅｉｓｄｏｒｆ）によるＣｏｍｐａｃｔ  Ｍｏｄｕｌｅなどの標準的な光学的画像装置であって、ガラス片の組成を撮像して分析する。エアジェット２５０は、標準的な工業用エアジェットであり、分離空気流を吹き付けることにより、混合カレット供給物２２０から汚染物質を分離するものであり、上述のＢｉｎｄｅｒシステムなど多くの利用可能なシステムに組み込まれている。バッチ制御装置１２２は、光学的画像装置２４０から得られた情報を処理し、更に前記情報を供給業者の仕様シートにより提供されたデータと比較する。光学的画像装置２４０を用いた分析によって得られた混合カレット供給物２２０の情報が仕様シートにより与えられた情報と一致しなかった場合、バッチ制御装置１２２により、最終製品が一貫した均一な色および品質となるようにバッチ処方が調整される。
【００３７】
原料供給物２６０は、砂、ソーダ灰、石灰石、及び霞石閃長岩などガラス製造において一般的な原料の収集物、微着色修飾剤などの他の添加剤、硝酸塩又は硫酸塩などの酸化剤、及び石炭などの還元剤を含む。原料供給物２６０からの原料は、一般的に、海砂の堅さを有している。原料供給物２６０及び混合カレット供給物２２０は、両方共に混合段階１１２に送り込まれ、そこでこれらの成分が混合される。
【００３８】
操作中、混合カレット供給物２２０は、カレットビン２１０から供給機２３０へ送り込まれる。その後、混合カレット供給物２２０は供給機２３０に存在し、更に標準的なコンベヤーベルトシステム、或いは従来の任意の別の輸送手段の代表的なものであるコンベヤー２７０を経由して、混合段階１１２に輸送される。配置の一例としては、混合カレット供給物２２０はその後、コンベヤー２７０の第一区域から、ある程度の自由空間を経て、コンベヤー２７０の第二区域に落下する。混合カレット供給物２２０がこの自由空間を経て落下している間、この落下している混合カレット供給物２２０に近接した位置にある前記光学的画像装置２４０が混合カレットの各粒子に対して画像解析を行う。光学的画像装置２４０は、バッチ制御装置１２２にリンクされており、画像データをバッチ制御装置に転送し、供給業者によって提供され且つ前記装置に保存された仕様シート情報に対して前記画像データを分析する。これを行うことにより、バッチ制御装置１２２は、混合カレット供給物２２０の組成に関するガラス製造データを提供する。同時に、バッチ制御装置１２２は光学的画像装置２４０から得られる画像データと所望の許容閾値との間の相違に関して比較する。具体的には、前記許容閾値は、これらに限らないが、セラミック不純物の許容可能な数又は割合、単色（純粋）カレット供給物における「他の色」の許容可能な割合、または有機不純物の許容可能な数又は割合などを含むものであっても良い。従って、前記許容閾値は、カレット供給業者によって提供される規格であっても良い。或いは、前記許容閾値は、あらかじめ設定されているか或いは使用者が定義した規格であっても良い。次に、バッチ制御装置１２２は、例えば、琥珀色ガラス用のバッチにおける緑色カレットの高い値を補正するために、より多くの酸化銅をバッチ処方に添加するといったように、混合段階１１２においてバッチ処方に対してリアルタイム調整を行うものである。同時に、バッチ制御装置１２２は、光学的画像装置２４０からの画像データにより、セラミック粒子などの任意の汚染物質が混合カレット供給物２２０内に未だ存在しているかどうかを決定する。そのような場合には、バッチ制御装置１２２は、落下している混合カレット供給物２２０に近接した位置にあるエアジェット２５０を始動させ、それによって、前記混合カレット供給物２２０の流れの中のあらゆる残余汚染物質が強制空気により除去され、従って、混合カレット供給物２２０の最終洗浄事象が提供される。コンベヤー２７０の末端に到達すると、混合カレット供給物２２０はようやく混合段階１１２に入り、ここで前記混合カレット供給物２２０は、ガラス製造システム１００の混合段階１１２に同時に送り込まれている原料供給物２６０からの原料と混合される。
【００３９】
図３はガラス製造のためのカレット品質を均一化及び最適化するため、本発明による混合カレットの画像化及び洗浄を描写したフローチャートを図示したものである。方法３００は以下の工程を含むものである。
【００４０】
工程３１０−カレットをコンベヤー２７０へ送出する工程。この工程において、混合カレット供給物２２０はカレットビン２１０から供給機２３０を介してコンベヤー２７０に送り込まれる。
【００４１】
工程３２０−カレットの光学的画像化を実施する工程。この工程において、混合カレット供給物２２０は、コンベヤー２７０に沿って混合段階１１２に輸送されると同時に、光学的画像装置２４０によって混合カレット供給物２２０の光学的画像化が行われる。配置の一例としては、混合カレット供給物２２０は、コンベヤー２７０の第一の区域から、ある程度の自由空間を経て、コンベヤー２７０の第二の区域に落下する。混合カレット供給物２２０がこの自由空間を落下している間、落下している混合カレット供給物２２０に近接した光学的画像装置２４０が混合カレットの各粒子の画像分析を行う。バッチ制御装置１２２にリンクした光学的画像装置２４０は、その後、画像データをバッチ制御装置１２２に送信する。光学的画像装置２４０は組成分析を行うことができるあらゆる装置であっても良い。従って、前記光学的画像装置２４０の範囲は、例えばＸ線、赤外線、ラマン分光法を用いて直接組成を測定することができる装置、或いは例えばこれらに限られないが光学的不透明性／透過性、色、大きさ、形状、テクスチャ、アスペクト比などの物理的特性を比較することにより予測的に組成を決定することができる装置を含む。そのようなシステムにより実施される分析の例は、パラメータ的に記号化した画像一式を光学的画像装置２４０のコンピュータメモリに保存し、各ガラス粒子のパラメータをそれらの基準画像及びパラメータと電子的に比較することである。原料流中の目的とする物質粒子が、メモリ内の許容可能なガラス粒子の既知画像と、統計的に閾値範囲内でパラメータ的に一致する場合、前記粒子は受け入れられる。前記目的粒子がパラメータ的に閾値範囲外である場合には、不純物とみなされ、工程３３０の流れから拒絶される。更に、幾つかのバッチ（例えば、通常の１日における約２００バッチ）が統合されている場合、画像データにより、特にカレット供給業者からのカレット品質及び／又は組成の優れた予測的推定値又は特性が提供される可能性がある。前記特性は、その後、カレット供給業者を選択（または再選択）する上で、全体の品質制御測定基準として使用することが可能である。或いは、前記特性は、カレット供給業者が、その業者のカレット品質を自分たちで測定するときの品質制御測定基準として、又は他の供給業者のカレットとの比較として使用されることも可能である。
【００４２】
工程３３０−カレットから汚染物質を除去する工程。この工程は、工程３２０と同時に行われるものであり、バッチ制御装置１２２が光学的画像装置２４０からの画像データにより、例えばセラミック粒子などの任意の汚染物質が混合カレット供給物２２０中に未だ存在しているかどうかを決定する工程である。汚染物質が存在する場合、バッチ制御装置１２２は、落下している混合カレット供給物２２０に近接した位置にあるエアジェット２５０を作動させ、これにより混合カレット供給物２２０の流れの中にある任意の残余汚染物質が強制空気により除去され、このようにして混合カレット供給物２２０の最終洗浄事象が提供される。
【００４３】
工程３４０−カレットバッチが供給業者の仕様シートと一致しているかどうかを決定する工程。この工程において、混合カレット供給物２２０の組成が、この例において供給業者の仕様シートとして提供される所望の許容閾値と一致しているかどうかが決定される。より具体的には、リアルタイム操作において、バッチ制御装置１１２は、光学的画像装置２４０により測定された混合カレット供給物２２０の組成と、供給業者によって提供された仕様シート情報とを比較し、それらの間にいかなる相違があるかを同定する。この組成比較が好ましい場合（肯定的である場合）、前記方法は工程３６０に進む。前記組成が好ましい比較ではない場合（否定的である場合）、前記方法は工程３５０に進む。
【００４４】
工程３５０−ガラスバッチ処方を決定する工程。この工程において、バッチ制御装置１２２は、目的とするある特性を有する最終製品を製造するために、全体のガラスバッチ処方が何を要求しているかをリアルタイムで決定する。このようにして、この結果に沿った、原料供給物２６０からの原料の量が添加される。更に、バッチ制御装置１２２は、混合カレット供給物２２０の測定された組成と、予測した組成との違いを補うために、既定のバッチ処方に対して何が必要であるかを決定する場合がある。この決定により、混合カレット供給物２２０と原料供給物２６０からの原料との両方を含むすべての成分の量が調整される。リアルタイム調整の例によると、緑色のガラスが予期した値より高いことが明らかとなった場合には、バッチ処方に対してより多くの酸化銅が添加され、或いは、無色ガラスが予期した値より多いことが明らかとなった場合には、より多くの酸化鉄及び石炭などの化学的還元剤が添加される。更に、場合によっては、例えば暗青紫色などの退色したガラス又は予期しない色のガラスが不純物として流れから拒絶される場合がある。更なる例としては、米国特許第６，２３０，５２１号明細書に記載されているように、コンピュータ制御された方法により、再生ガラスが所望の着色酸化物、還元剤、及びガラス構造的酸化剤を適切な比率で有するように、混合色カレットのバッチに添加される適正量の原料が自動的に決定される。
【００４５】
工程３６０−バッチ成分を混合段階へ送出する工程。この工程において、混合カレット供給物２２０及び原料供給物２６０からの原料は、工程３５０において算出或いは調整された特定の量で、ガラス製造システム１００の混合段階１１２へ同時に送り込まれる。すべての成分は、その後、混合段階１１２内で混合され、工程３５０において決定又は調整されたガラスバッチ処方が物理的に作られる。
【００４６】
工程３７０−ガラス製造工程を完了する工程。この工程において、混合された原料は、混合段階１１２から溶融段階１１４に送り込まれ、ここで前記原料は、一般的には１４００〜１６００℃で互いに結合され、まずは固体状態になり、その後固体液体混合物となり、その後完全な液体状態となる。その後、溶融された原料は、ボトル形成段階１１６に送り込まれ、ここで、周知のガラス吹き出し法により粘性液体から最終製品が形成される。その後、前記ガラス製品は、冷却／焼鈍段階１１８に送られ、ここで、前記ガラス製品はゆっくりと均一な速度で冷却され、これによりガラス内のひずみは除去される。最後に、前記ガラス製品は、最終品質検査のために検査段階１２０に送られる。
【００４７】
本発明の範囲はまた、少なくとも２つの異なる色を有する混合色ガラスカレットから特定の色の再生ガラス製品を製造する工程において、処理装置により読み取り可能なプログラム記憶装置、及び前記処理装置による指示実行ファイルプログラムを前記記憶装置に保存する工程を含む。本発明によると、前記指示プログラムにより、前記処理装置が、未処理ガラス原料の指定、再生ガラス製品の特定の色の指定、前記特定の色の再生ガラス製品の所望の透過特性の指定、再生ガラス製品を作成する、わずかな再生完成ガラスとして、重量パーセントでどのくらいの混合色ガラスカレットが溶融されるかの指定を入力として受け入れ、前記処理装置が、カレット構成成分をリアルタイムで測定することにより、未処理ガラス原料、ガラス着色剤の値、及び特有の透過特性を有する特定色のガラスに対する主要なガラス指標パラメータ、及び再生完成ガラスの組成を継続的に決定する。前記指示プログラムにより、前記処理装置は、更に、スクリーン又はプリンターに、混合色ガラスカレットから特定色の再生ガラス製品を製造する工程において使用される組成と、重量パーセントでの、原料、混合色ガラスカレット、主要ガラス指標パラメータ、及びガラス着色剤の値を含む組成との指示を出力する。
【００４８】
要約すると、本発明の特定の好ましい実施形態は、バッチ制御装置１２２にリンクした光学的画像装置２４０を使用したガラス製造システム及びその方法を含み、混合カレット供給物２２０の光学的画像分析を提供するものである。バッチ制御装置１２２は、混合カレット供給物２２０の測定された組成と所望の許容閾値とを比較し、バッチ処方に対して必要なリアルタイムの調整を行い、これらにより、最終製品が一貫し、均一な色及び品質であることを確実にする。更に、ガラス製造システム１００及び方法３００により、混合カレット供給物２２０の最終的な洗浄が可能であり、任意の残余汚染物質を除去することにより、更に混合カレット供給物２２０の品質が高まる。
【００４９】
本発明は、前述の変形例及び実施例と関連して開示してきたが、当業者にとっては、様々な実施例がなされることが明らかである。本発明は、具体的に述べられた様々な実施例に限定されることを意図するものではなく、したがって、独占権を主張した本発明の精神及び範囲の判断は、添付の請求項に言及されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明に従って、混合カレットを使用したガラスを製造するためのガラス製造システムを図示したものである。
【図２】図２は、本発明に従って、バッチ分析及び最適化を行うために使用される原料供給機内の要素を図示したものである。
【図３】図３は、本発明に従って、ガラス製造のためのカレット品質の均一性及び最適化を確実にするための画像化及び混合カレットの洗浄方法のフローチャートを図示したものである。
【図１】
2008519755.tif 000003
【図２】
2008519755.tif 000004
【図３】
2008519755.tif 000005
【国際調査報告】
2008519755.tif 000006