ガラス材料を作製する方法および装置
【課題】 予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する。
【解決手段】 ガラス材料を作製するための方法および装置が提供される。本発明の装置１１０は、ガラス溶融室１１２内の溶融ガラス１２４のレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ１２６、レベルセンサ１２６に動作可能に連結されたレベルコントローラ１２８、所定量のバッチ材料１１４の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ１１８、バッチ材料センサ１１８に動作可能に連結された評価器１３２、速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ１３４、およびガラス溶融室１１２を充填するよう構成されたバッチ供給装置１２０を含む。本発明の方法は、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。
【解決手段】 ガラス材料を作製するための方法および装置が提供される。本発明の装置１１０は、ガラス溶融室１１２内の溶融ガラス１２４のレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ１２６、レベルセンサ１２６に動作可能に連結されたレベルコントローラ１２８、所定量のバッチ材料１１４の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ１１８、バッチ材料センサ１１８に動作可能に連結された評価器１３２、速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ１３４、およびガラス溶融室１１２を充填するよう構成されたバッチ供給装置１２０を含む。本発明の方法は、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ガラス材料を作製する方法および装置に関し、より詳細には、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス材料を作製する方法および装置は、通常、所定量の溶融ガラスを生成するためにバッチ材料をガラス溶融室に導入する工程を含む。溶融ガラスはその後、ガラスシートに形成できる。様々の製造技術を調整して、処理の効率および／または形成されるガラスシートの特性に影響を与えてもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
以下は、詳細な説明に記載されるいくつかの例示的態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化した概要を示す。
【０００４】
ある例示的態様において、ガラス材料を作製する方法が提供される。この方法は、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。この制御する工程はさらに、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程、および予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。
【０００５】
別の例示的態様において、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを制御する方法が提供される。この方法は、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを観察し、溶融ガラスの予定レベルと溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差異に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算し、時間に対する所定量のバッチ材料における特性の変化を特定することによりガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価し、予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいてガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する、各工程を含む。
【０００６】
さらに別の例示的態様において、ガラス溶融室が提供される。ガラス溶融室は、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するように構成されたレベルセンサ、およびレベルセンサに動作可能に連結されるレベルコントローラを含む。レベルコントローラは、溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサにより観察される溶融ガラスのレベルとの間の差異に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成される。ガラス溶融室はまた、所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されるバッチ材料センサ、およびバッチ材料センサに動作可能に連結される評価器を含む。評価器は、バッチ材料センサからの情報を受け取り、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するように構成される。ガラス溶融室はさらに、レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて速度コマンドを計算するように構成されるバッチ充填速度コントローラ、およびバッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度においてバッチ材料によりガラス溶融室を充填するよう構成されるバッチ供給装置を含む。
【０００７】
これらのおよび他の態様は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガラス材料を作製するための装置の概略図
【図２】ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する方法の略図
【図３】ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する方法の略図
【図４】所定時間に亘り所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を添加する事象を検出する例を示す図
【図５】ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するための１つの例の方法の略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例が、例示的な実施の形態が示される添付の図面を参照して以下により完全に記載されるであろう。可能ならいつでも、同様の部分を参照するために図面を通して同じ参照番号が使用される。しかしながら、本発明の態様は多くの異なる形態で具体化される可能性があり、ここに記載される実施の形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１０】
図１は、ガラス材料を作製するための装置１１０の概略図を示す。装置１１０は、収容箱（bin）１１６からバッチ材料１１４を受け取るよう構成されるガラス溶融室１１２を含んでもよい。ロードセル１１９を含むバッチ材料センサ１１８は、収容箱１１６に連結されてもよく、収容箱１１６中の所定量のバッチ材料１１４の１つ以上の特性を測定するよう構成されてもよい。収容箱１１６中のバッチ材料１１４は、実際のバッチ充填速度においてバッチ供給装置１２０によりガラス溶融室１１２に導入できる。バッチ供給装置１２０は、収容箱１１６からガラス溶融室１１２にバッチ材料１１４を運ぶよう構成される様々の機械装置（例えば、スクリューフィーダ、コンベヤ）を含んでもよい。コントローラ１２２が、バッチ供給装置１２０を操作するために提供されてもよい。バッチ材料が導入されると、ガラス溶融室１１２は、熱を印加してバッチ材料１１４を減少させ所定量の溶融ガラス１２４を生じることができる。レベルセンサ１２６を、装置１１０の一部の中の溶融ガラス１２４のレベルを測定するように構成してもよい。図示されるように、レベルセンサ１２６は、第２連結管１４０に連結されてもよいが、レベルセンサ１２６は、さらなる実施例において装置１１０の別の部分に連結されてもよい。
【００１１】
図１に示されるように、コントローラ１２２は、レベルコントローラ１２８、溶融ガラスの予定レベルを提供するユニット１３０、評価器１３２、およびバッチ充填速度コントローラ１３４を含んでもよい。レベルコントローラ１２８は、溶融ガラスの予定レベルを提供するためにレベルセンサ１２６およびユニット１３０に動作可能に連結されてもよい。レベルコントローラ１２８は、ユニット１３０により提供される溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサ１２６により観察される溶融ガラス１２４のレベルとの間の差異に基づいて、ガラス溶融室１１２について予定バッチ充填速度を計算するよう構成される。溶融ガラスの予定レベルは、数学の方程式による計算、以前の経験による予測、ルックアップ表からの検索等として、定数または変数として提供されてもよい。さらに、バッチ充填速度コントローラ１３４が、レベルコントローラ１２８、評価器１３２、およびバッチ供給装置１２０に動作可能に連結されてもよい。バッチ充填速度コントローラ１３４は、レベルコントローラ１２８からの予定バッチ充填速度と評価器１３２からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて、バッチ供給装置１２０について速度コマンドを計算するよう構成される。評価器１３２は、バッチ材料センサ１１８およびバッチ充填速度コントローラ１３４に動作可能に連結されてもよく、バッチ材料センサ１１８からの情報を受け取りガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度を評価するよう構成される。収容箱１１６内の所定量のバッチ材料１１４における重量、質量、体積、レベル、密度、および他の特性のような、バッチ材料１１４の様々の情報が、評価器１３２により受け取られる。
【００１２】
コントローラ１２２は、電子コントローラでもよく、プロセッサを含んでもよい。コントローラ１２２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、個別論理回路等の１つ以上を含んでもよい。コントローラ１２２はさらにメモリを含んでもよく、コントローラ１２２に対してそこに割り当てられる機能を提供させるプログラム指示を保存してもよい。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等のような、１つ以上の揮発性、不揮発性、磁性、光学的、または電気的媒体を含んでもよい。コントローラ１２２はさらに、コントローラへの様々のアナログ入力を処理するための１つ以上のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを含んでもよい。請求される発明の原理および範囲から逸脱せずに様々の修正および変更が可能であることが当業者に明らかであろう。
【００１３】
装置１１０はさらに、第１連結管１３６、清澄槽１３８（例えば清澄管）、および第２連結管１４０の１つ以上を含んでもよい。第１連結管１３６は、ガラス溶融室１１２と清澄槽１３８との間の液体連絡を提供してもよい。第２連結管１４０は、清澄槽１３８と他の下流構成要素（図示せず）との間の液体連絡を提供してもよい。
【００１４】
次に装置１１０によりガラスを作製する例示的な方法が記載される。図２を参照すると、１つの例示的方法は、評価器１３２によりガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度２４２を評価する工程、および予定バッチ充填速度２４６と評価されたバッチ充填速度２４２との間の比較に基づいてバッチ充填速度コントローラ１３４により実際のバッチ充填速度２４４を制御する工程を含む。
【００１５】
図２に示されるように、第１加算器（summer）２４８は、予定バッチ充填速度２４６および評価されたバッチ充填速度２４２の両方を受け取り、それらの差異を特定する。次にこの差異はバッチ充填速度コントローラ１３４に送られ、バッチ供給装置１２０を操作するための速度コマンド２５０が計算される。ある例示的な実施の形態において、予定バッチ充填速度２４６と評価されたバッチ充填速度２４２との間の差異をゼロまたはゼロ近くにする任意の閉ループ制御が、バッチ充填速度コントローラ１３４により使用されてもよい。例示的な閉ループ制御技術は、比例積分（ＰＩ）制御、比例積分微分（ＰＩＤ）制御等を含む。簡単さと性能のバランスを取る例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御である。
【００１６】
ガラス溶融室１１２に入る実際のバッチ充填速度２４４が清澄槽１３８から出る溶融ガラス引き速度に近く維持される場合、溶融ガラス１２４のレベルは比較的一定に保持されるであろう。溶融ガラス１２４反応のレベルは、以下の式に示されるように、実際のバッチ充填速度２４４と溶融ガラス引き速度との間の差の積分に比例するものとして表すことができる：
【数１】
【００１７】
ここで、kmは溶融タンク（例えばガラス溶融室１１２および清澄槽１３８）の表面積に反比例する比例（またはプロセスゲイン(process gain)）の定数である。対応する溶融ガラス引き速度よりも高いまたは低い実際のバッチ充填速度２４４は、それに対応してガラス溶融室１１２および清澄槽１３８中の溶融ガラスの量を増加するまたは減少するので、上記の関係は明らかである。したがって、適当な時間に亘って実際のバッチ充填速度２４４を上げまたは下げ、次に実際のバッチ充填速度２４４を溶融ガラス引き速度に一致するよう戻すことにより、溶融ガラス１２４のレベルを上方または下方に調整できる。
【００１８】
ガラス溶融室１１２中の圧力および温度変化のような、溶融ガラス１２４のレベルに影響を与え得る、バッチ充填速度制御により補正されない他の障害が存在し得ることが留意される。したがって、予定バッチ充填速度２４６を調整して溶融ガラス１２４の安定レベルを達成することが好都合かもしれない。図２を参照すると、レベルコントローラ１２８を使用して、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２と予定レベル２５４との間の差に基づいてどのように予定バッチ充填速度２４６が調整されるべきかを特定することができる。第２加算器２５６は、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２および予定レベル２５４の両方を受け取り、それらの差を特定する。次に、この差はレベルコントローラ１２８に送られ、予定バッチ充填速度２４６が調整される。このカスケードコントロール構成は、内側制御ループにおけるバッチ充填速度補正および外側制御ループにおける溶融ガラスのレベル補正の両方を有する。ある例示的な実施の形態において、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２と予定レベル２５４との間の差をゼロまたはゼロ近くにする任意の閉ループ制御が、レベルコントローラ１２８により使用されてもよい。例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等を含む。簡単さと性能のバランスを取る例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御である。
【００１９】
以下の例示的な実施の形態において、バッチ充填速度コントローラ１３４およびレベルコントローラ１２８のためのＰＩ制御は、閉ループ安定性の保証に有用な内部モデルアプローチの変化に基づいてＰＩゲイン（すなわち比例ゲインおよび積分ゲイン）を選択することにより設計される。変化は、閉ループ安定性と障害拒絶との間のトレードオフを試行し釣り合わせるための充填速度変化についての情報を含む。
【００２０】
ある例示的な実施の形態において、バッチ充填速度コントローラ１３４（すなわち内部制御ループ）についてのＰＩゲインは、充填速度変化（すなわち変動ｄ）を考慮することにより特定される。コントローラ設計は、特に、速度コマンド２５０から実際のバッチ充填速度２４４への処理ゲイン（ｋｇ）、実際のバッチ充填速度反応の時定数（τ）、および速度コマンド２５０と実際のバッチ充填速度２４４との間の遅延時間（θ）を使用して、処理のモデルに基づいて行ってもよい。これらの値は、履歴データに基づく処理から、または例えば工程テストから特定できる。コントローラ設計はまた、変動の周波数特性を使用する。変動ｄの所定の最高周波数（ω）は、処理データから得られるこれらの変動の周波数特性を調べることにより選択される。所望の量の変動減衰（ａｄ）も選択される。この値は、０＜ａｄ＜１の範囲で選択され、０はゼロパーセント減衰に対応し、１は１００パーセントに対応する。比例ゲインｋｐおよび積分ゲインｋｉは、以下の式を使用して計算される：
【数２】
【００２１】
ここで、Ｔｃは所望の閉ループ時定数である。
【００２２】
所望の閉ループ時定数Ｔｃは、制御作用の積極性を示す値（因子）を選択することにより特定される。因子の数値は、１≦因子≦１００の範囲から選択でき、１の値は積極的変調と考えられ１００は保守的変調と考えられる。積極的変調は通常、より良い変動拒絶を提供するが、閉ループ安定余裕が減少し実際のバッチ充填速度計算を誤る可能性が増大する。保守的変調は、反対の影響を有する；したがって、変調選択においてトレードオフがある。ある実施例において、因子は１０の値を有する。因子の値が選択されると、所望の閉ループ時定数Ｔｃが以下の論理命令文を使用して選択される：
【数３】
【００２３】
ここで、ｒｄ＝１−ａｄである。ある実施例において、変動拒絶を閉ループ安定性とバランスを取るために、変動減衰ａｄは０．９であり、ｒｄは０．１である。
【００２４】
別の例示的な実施の形態において、レベルコントローラ１２８（すなわち外側制御ループ）についてのＰＩゲインは、内部制御ループバンド幅および式（１）で与えられるレベル応答のモデル、特に、比例定数（または処理ゲイン）ｋｍに基づいて特定される。内部制御ループバンド幅は、予定バッチ充填速度２４６から評価されたバッチ充填速度２４２までの伝達関数（Ｂｉ）のバンド幅である。これは、周波数（ｒａｄ／ｓ）として定められ、伝達関数Ｂｉは直流値以下の−３ｄＢである。レベルコントローラ１２８の比例ゲイン（ｋｐｏ）は、最初に外部制御ループバンド幅を内部制御ループバンド幅よりも５から１０倍小さく設定するよう選択される。これは以下の式を使用して計算される：
【数４】
【００２５】
ここで、χは定数である。χ＝１０の場合、積極的動作に対して安定性を強調するが、χ＝５の選択はより積極的な外部ループ制御を提供する。
【００２６】
レベルコントローラ１２８の積分ゲイン（ｋｉｏ）は、閉ループ振動を避けるように設計され、以下の式を使用して計算される：
【数５】
【００２７】
レベルコントローラ１２８の積分ゲインｋｉｏは、概して、外部ループバンド幅を増加するであろう。外側ループバンド幅は、数的に計算でき、生じる値が内部ループバンド幅に関連して大きすぎると特定される場合、パラメータχを増加させてゲインｋｐｏおよびｋｉｏを再計算できる。ある実施例において、外側ループバンド幅は、以下の場合に上記で選択される値に近い：
【数６】
【００２８】
さらに、設計パラメータｒｄ、χまたは因子を適切に調整することにより、オンラインで処理変調を行うことができる。パラメータｒｄおよびχの上記の値が使用されると、バッチ充填速度コントローラ１３４およびレベルコントローラ１２８についてのＰＩゲインが選択でき、因子の値を単純に選択することにより変調できる。
【００２９】
バッチ充填速度の閉ループ制御を実施するために、リアルタイムバッチ充填速度情報がフィードバックに必要である。実際のバッチ充填速度２４４は、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４の速度を直接測定する任意のセンサにより測定できる。あるいは、ガラス溶融室１１２に入る実際のバッチ充填速度２４４は、時間に対する箱中の損失（loss-in-bin）重量に対応するはずである；したがって、バッチ充填速度は、時間に対する所定量のバッチ材料１１４における特性変化により評価できる。特性変化は、所定量のバッチ材料１１４における重量、質量、体積、レベル、密度等の変化を含んでもよい。
【００３０】
ある例示的な実施の形態において、評価されたバッチ充填速度２４２は、図３に示されるようにアルゴリズムによって特定される。工程３６０において、重量、質量、体積、レベル、密度、または他の特性のような、所定量のバッチ材料の特性を受け取ることができる。ある実施例において、１つ以上のバッチ材料センサ１１８は、各収容箱の重量を測定するよう構成される１つ以上のロードセル１１９を含んでもよく、この重量は適切な速度で（例えば１秒）サンプリングされてもよい。箱重量データをフィルタリングし、工程３６４の前に工程３６２において高周波ノイズを除去してもよい、または、フィルタリングせずに直接工程３６４に送ってもよい。工程３６４において、箱重量の変化の速度は、任意の数値微分技術により計算できる。工程３６４において計算される重量変化の速度は、評価されたバッチ充填速度２４２として直接使用されてもよく、または工程３６８において再度フィルタリングされてもよい。バッチ充填速度評価は箱重量損失に基づくので、バッチ材料１１４が収容箱１１６から除去される一方でバッチ材料１１４が収容箱１１６に同時に入れられない場合に、最も正確なバッチ充填速度評価が得られるであろう。この状態において、生じる重量変化の速度は、マイナスとなり、バッチ材料１１４が収容箱１１６から除去される際の速度に対応するであろう。データの生じる結果がマイナスであることは、収容箱１１６からガラス溶融室１１２に入る評価されたバッチ充填速度２４２に対応する。１つ以上の収容箱がある場合、各箱重量から計算されるバッチ充填速度の合計が総評価バッチ充填速度である。
【００３１】
箱重量は、急激な変動からの評価中にシフトし得る可能性がある。例えば、追加のバッチ材料１１４が、箱重量変化が計算されるのと同時に加えられてもよい。この場合、重量変化はプラスでもよく、または、概して除去の速度に対応しなくてもよい。この状況下で、生じるバッチ充填速度評価は、不正確になり、フィードバック制御について反生産的となり得る。したがって、代わりに、所定時間に亘って重量変化を特定する場合に追加のバッチ材料について工程３６６において補正することが良いかもしれない。急激な変動からの箱重量シフトの補正は、様々の方法を使用して達成できる。例えば、バッチ充填速度を評価する時間中の追加のバッチ材料１１４の添加は、追加のバッチ材料の重量を減算することより補正できる。
【００３２】
別の実施例において、バッチ充填速度は、重量変化の履歴データで追加のバッチ材料を実質的にマスクすることにより補正できる。例えば、図４は、収容箱１１６に追加のバッチ材料１１４を添加する事象を検出する実施例を提供する。図４において、左のＹ軸４７０は、ポンドの単位で重量を示す；右のＹ軸４７２は、インチの単位で収容箱１１６中のバッチ材料１１４のレベルを示す；Ｘ軸４７４は、秒の単位で時間を示す。第一の曲線４７６は、追加のバッチ材料の添加中における重量の大幅な増加を示す箱重量データである。重量増加は、第二の曲線４７８中にスパイクを生じ、これは箱重量変化偏差である。このスパイクが予定閾値を超える場合、第三の曲線４８０として示される警告を誘発する。履歴データの平均に基づくバッチ充填速度の値を使用して、警告の間中（通常は５分間）箱中の損失重量データをマスクしてもよい。この平均は、図４に示されるように警告が誘発される時間からのオフセットである所定長さのデータの平均を取ることにより計算される。例えば、１秒間のサンプル時間、１５サンプルのオフセット４８２、２０サンプルの平均オフセット４８４、および５０サンプルの平均長さ４８６を使用して、平均値は警告の８５秒前に開始し警告の３５秒前までのサンプルの平均に等しい。したがって、バッチ充填速度の計算は、多数のサンプルによりオフセット４８２に平均オフセット４８４を足したものに等しく遅延されるはずである。この遅延は、箱重量シフトを予想するのに必要であり、通常は処理時定数と比較して非常に短い。
【００３３】
図５を参照すると、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度を評価する例示的な実施の形態が示される。
【００３４】
この方法は、毎Ｔ秒ごとにサンプリングされた箱重量データで開始する。このデータは、サンプリングの前または後にフィルタリングしてもよい。サンプリングの瞬間ｋＴ、ここでｋ＝０、１、２、…、における箱重量データは、ＢＷ（ｋ）として示される。サンプリングの瞬間における重量変化ΔＢＷ（ｋ）は、工程５０２において以下の式により与えられる：
【数７】
【００３５】
ｋoffset＋ｋavg_offsetの数のサンプルにより遅延される、重量変化ΔＢＷavg（ｋ）の移動平均が、図４に示されるようにｋavg_lenの数のサンプル（平均長さ４８６）をバッファリングすることにより計算される。この計算は、工程５０４において以下の式を使用する：
【数８】
【００３６】
ここで、ΔＢＷmodfilt（ｋ）は、工程５１４において等式（１４）により計算される、フィルタリングされ修正された重量変化である。等式（１０）は、履歴データを使用することにより、またはフィルタリングされ修正された重量変化ΔＢＷmodfilt（ｋ）についてゼロを使用することにより初期化できる。ｋoffset値は、十分なサンプルについて箱重量シフトが検出されるように設定される。図４に示されるように、ｋavg_offsetは、いつ加算平均を開始するかを特定し、ｋavg_lenは、平均化されるサンプルの数を特定する。これらのパラメータの例示的な値は、ｋoffset＝１５、ｋavg_offset＝２０、およびｋavg_offset＝５０である。
【００３７】
工程５０６は、以下の式により与えられる重量変化偏差を比較することにより、各サンプル点において、追加のバッチ材料１１４の添加のような、任意の急激な箱重量シフトを検出する：
【数９】
【００３８】
ここで、ΔＢＷthresholdは一定の閾値である。閾値は、急激な箱重量シフト中の重量変化偏差を定量化するために処理データを調べることにより特定できる。ある実施例において、閾値は０．２である
等式（１１）の条件付き関係が誤っている（ＦＡＬＳＥ）場合、工程５０８において以下の式を使用して計算されるように、フィルタリングされていない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）がｋoffsetにより遅延される重量変化に等しく設定される：
【数１０】
【００３９】
等式（１１）のこの条件付き関係が正しい（ＴＲＵＥ）場合、この方法はタイマーにより設定される所定の時間ＦＡＬＳＥからＴＲＵＥへの移行する工程５１０に進む。移行の時間は、タイマーにより設定される警告時間と称され、例えば、５分間の長さでもよい。
【００４０】
工程５１０においてタイマーにより設定される警告時間中、フィルタリングされない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）が工程５１２において以下の式を使用して計算される：
【数１１】
【００４１】
ここで、重量変化ΔＢＷavg（ｋ）の平均はサンプルｋoffsetにより遅延される。
【００４２】
工程５１４において低域通過フィルタを使用して、フィルタリングされない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）を以下の離散時間型フィルタを使用してフィルタリングする：
【数１２】
【００４３】
パラメータεは、フィルタバンド幅を設定し、α1およびα2は、周波数特性の形状を設定する。ある実施例において、数値は、εが２００、α1が２、およびα2が１である。フィルタは、以下の式を使用して、時間ｋ＝０において初期化できる：
【数１３】
【００４４】
サンプリングの瞬間ｋにおいて工程５１４でフィルタリングされた修正重量変化ΔＢＷmod（ｋ）を工程５０４に送り、次のサンプリングの瞬間ｋ＋１において式（１０）を使用して重量変化ΔＢＷavg（ｋ＋ｌ）の平均を計算できる。
【００４５】
最終的に、ｌｂｓ／時間の単位で、サンプリングの瞬間ｋ（ＦＲ（ｋ））における評価されたバッチ充填速度２４２が、工程５１６において以下の式を使用して計算される：
【数１４】
【００４６】
例示的な方法は、実際のバッチ充填速度２４４に、所望に低い標準偏差を提供するかもしれない。ある実施例において、標準偏差は、時間に対して収容箱１１６内のバッチの重量に関する実際のバッチ充填速度の相対的な変化として測定できる。例えば、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱１１６内のバッチ材料の重量の２．３２％未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱内のバッチ材料の重量の約１．９４％未満でもよい。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱内のバッチ材料の重量の約１．６７％未満、例えば収容箱内のバッチ材料の重量の約１．６１％でもよい。ここに記載される例示的な方法は、収容箱１１６内の様々の量のバッチ材料を用いて幅広い処理で使用できる。例えば、収容箱が１８００ポンド（８１６．５ｋｇ）のバッチ材料を含む場合、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は４１．８ｌｂｓ／時間（１８．９６ｋｇ／時間）未満でもよい。別の実施例において、バッチ充填速度２４４の標準偏差は約３５ｌｂｓ／時間（１５．８８ｋｇ／時間）未満である。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は、約３０ｌｂｓ／時間（１３．６１ｋｇ／時間）未満、例えば２８．９ｌｂｓ／時間（１３．１１ｋｇ／時間）である。
【００４７】
さらにまたは代わりに、例示的な方法は、溶融ガラス１２４のレベルに所望に低い標準偏差を提供してもよい。ある実施例において、標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルに関する溶融ガラスのレベルにおける相対的変化として測定できる。例えば、溶融ガラス１２４のレベルについての相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの０．１６％未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの約０．１２％未満である。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの約０．０５８％未満、例えば溶融ガラスの平均レベルの約０．０３６％である。ここに記載される例示的な方法は、溶融ガラスの様々の平均レベルを用いて幅広い処理で使用できる。例えば、溶融ガラスの平均レベルがガラス溶融室１１２内で３３．５インチ（約０．８５ｍ）の場合、溶融ガラス１２４のレベルの標準偏差は、０．５４インチ（１．３７２ｃｍ）未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）未満でもよい。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）未満、例えば０．０１２インチ（約０．０３ｃｍ）でもよい。
【００４８】
別の例示的な実施の形態において、複数のバッチ供給装置および収容箱、したがって複数の評価されるおよび実際のバッチ充填速度が存在してもよく、充填速度制御は異なる構成で設定されてもよい。例えば、各バッチ供給装置に１つの、複数のバッチ充填速度コントローラを設計してもよく、予定バッチ充填速度は各バッチ充填速度コントローラの間に分けられる。各バッチ充填速度コントローラの設計は、対応するバッチ供給装置の速度コマンドに対する、評価されたバッチ充填速度の応答に基づかなければならない。あるいは、１つのバッチ充填速度コントローラは、総予定バッチ充填速度および総実際充填速度を使用して各バッチ供給装置について設計されてもよく、生じる速度コマンドは各バッチ充填速度コントローラの間に適切に分けられてもよい。この場合、コントローラの設計は、速度コマンドに対する総実際充填速度の応答に基づかなければならない。
【００４９】
本発明は、厳密な液体レベルおよび未加工バッチ充填速度制御を必要とし、未加工のバッチ充填速度の測定が実行可能でない、任意の処理に作用できる。厳密な液体レベルおよび未加工バッチ充填速度を提供することによって、装置により形成されるガラスシートの質を向上できる。さらに、ガラスレベルおよび充填速度の変動を減少することによって、ガラス溶融処理の熱、電気、および組成の態様との逆相互作用を減少し得る。したがって、より厳密な充填速度およびレベルの制御により、溶融安定性を改善し、溶融ガラスの均一性を改善し、適用されるパワー変動を減少することができる。さらに、ガラスレベル変動を減少することにより、著しいガラスレベル変動により溶融するガラス中に導入され得る異物を減少できる。さらに、充填速度変動を減少することにより、フローブリッジ（flowbridge）上の負荷を減少し得る。
【００５０】
したがって、本発明は、以下の非制限的な態様および／または実施の形態を含む：
Ｃ１．ガラス材料を作製する方法であって、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程および予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む方法。
【００５１】
Ｃ２．Ｃ１の方法であって、実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、実際のバッチ充填速度を予定バッチ充填速度に近付ける工程を含む方法。
【００５２】
Ｃ３．Ｃ１またはＣ２の方法であって、予定バッチ充填速度が、溶融ガラスの予定レベルとガラス溶融室内の溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に基づく方法。
【００５３】
Ｃ４．Ｃ１からＣ３のいずれか１つの方法であって、実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、溶融ガラスの実際のレベルを溶融ガラスの予定レベルに近付ける工程を含む方法。
【００５４】
Ｃ５．Ｃ１からＣ４いずれか１つの方法であって、評価する工程が、時間に対する所定量のバッチ材料の特性変化を特定する工程を含む方法。
【００５５】
Ｃ６．Ｃ５の方法であって、特性変化が重量変化を含む方法。
【００５６】
Ｃ７．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、評価する工程が、数値微分技術を使用して重量変化を計算する工程を含む方法。
【００５７】
Ｃ８．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、評価する工程が、所定量のバッチ材料の重量に対応するデータを予めフィルタリングする工程を含む方法。
【００５８】
Ｃ９．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って重量変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００５９】
Ｃ１０．Ｃ９の方法であって、補正する工程が、重量変化の履歴データにより追加のバッチ材料を実質的にマスクする工程を含む方法。
【００６０】
Ｃ１１．Ｃ１０の方法であって、マスクする工程が以下の式により誘発される方法：
【数１５】
【００６１】
ここで、ΔＢＷthresholdは定数であり、ΔＢＷ（ｋ）はサンプリングの瞬間のバッチ重量変化であり、ｋはサンプリングの瞬間であり、ΔＢＷavg（ｋ）はバッチ重量変化の移動平均である。
【００６２】
Ｃ１２．Ｃ９、Ｃ１０またはＣ１１の方法であって、補正の工程が追加のバッチ材料の重量を減算する工程を含む方法。
【００６３】
Ｃ１３．Ｃ９からＣ１２のいずれか１つの方法であって、さらに所定時間に亘って重量変化に対応するデータを後にフィルタリングする工程を含む方法。
【００６４】
Ｃ１４．Ｃ１からＣ５のいずれか１つの方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って特性変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００６５】
Ｃ１５．Ｃ１からＣ１４のいずれか１つの方法であって、実際のバッチ充填速度の標準偏差が約３５ｌｂｓ／時間（１５．８８ｋｇ／時間）未満である方法。
【００６６】
Ｃ１６．ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを制御する方法であって：
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを観察し；
溶融ガラスの予定レベルと溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算し；
時間に対する所定量のバッチ材料における特性変化を特定することによりガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価し；および
予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいてガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する、
各工程を含む方法。
【００６７】
Ｃ１７．Ｃ１６の方法であって、特性変化が、重量変化を含む方法。
【００６８】
Ｃ１８．Ｃ１６またはＣ１７の方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って特性変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００６９】
Ｃ１９．Ｃ１６からＣ１８のいずれか１つの方法であって、溶融ガラスのレベルの標準偏差が約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）未満である方法。
【００７０】
Ｃ２０．以下を含むガラス溶融室：
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ；
溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサにより観察された溶融ガラスのレベルとの間の差に基づいて、ガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成された、レベルセンサに動作可能に連結されたレベルコントローラ；
所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ；
バッチ材料センサからの情報を受け取り、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するよう構成された、バッチ材料センサに動作可能に連結された評価器；
レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ；および
バッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度でバッチ材料によりガラス溶融室を充填するよう構成されたバッチ供給装置。
【００７１】
Ｃ２１．Ｃ２０のガラス溶融室であって、レベルコントローラが閉ループ制御を含むよう構成されるガラス溶融室。
【００７２】
Ｃ２２．Ｃ２０またはＣ２１のガラス溶融室であって、レベルコントローラが、溶融ガラスの予定レベルとガラス溶融室内の溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に応答するよう構成されたガラス溶融室。
【００７３】
Ｃ２３．Ｃ２０からＣ２２のいずれか１つのガラス溶融室であって、バッチセンサが、バッチ材料の重量変化を測定するよう構成されたガラス溶融室。
【００７４】
本発明の原理および範囲から逸脱せずに、本発明に様々の変更および変化を行うことが可能であることが当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲で提供される本発明の変更および変化を対象とすることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１１０ ガラス材料を作製するための装置
１１２ ガラス溶融室
１１４ バッチ材料
１１６ 収容箱
１１８ バッチ材料センサ
１２０ バッチ供給装置
１２２ コントローラ
１２４ 溶融ガラス
１２６ レベルセンサ
１２８ レベルコントローラ
１３２ 評価器
１３４ バッチ充填速度コントローラ
１３８ 清澄槽
２４２ 評価されたバッチ充填速度
２４４ 実際のバッチ充填速度
２４６ 予定バッチ充填速度
２５０ 速度コマンド
２５２ 観察されたレベル
２５４ 予定レベル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ガラス材料を作製する方法および装置に関し、より詳細には、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス材料を作製する方法および装置は、通常、所定量の溶融ガラスを生成するためにバッチ材料をガラス溶融室に導入する工程を含む。溶融ガラスはその後、ガラスシートに形成できる。様々の製造技術を調整して、処理の効率および／または形成されるガラスシートの特性に影響を与えてもよい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
以下は、詳細な説明に記載されるいくつかの例示的態様の基本的な理解を提供するために、本開示の簡略化した概要を示す。
【０００４】
ある例示的態様において、ガラス材料を作製する方法が提供される。この方法は、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。この制御する工程はさらに、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程、および予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む。
【０００５】
別の例示的態様において、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを制御する方法が提供される。この方法は、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを観察し、溶融ガラスの予定レベルと溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差異に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算し、時間に対する所定量のバッチ材料における特性の変化を特定することによりガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価し、予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいてガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する、各工程を含む。
【０００６】
さらに別の例示的態様において、ガラス溶融室が提供される。ガラス溶融室は、ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するように構成されたレベルセンサ、およびレベルセンサに動作可能に連結されるレベルコントローラを含む。レベルコントローラは、溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサにより観察される溶融ガラスのレベルとの間の差異に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成される。ガラス溶融室はまた、所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されるバッチ材料センサ、およびバッチ材料センサに動作可能に連結される評価器を含む。評価器は、バッチ材料センサからの情報を受け取り、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するように構成される。ガラス溶融室はさらに、レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて速度コマンドを計算するように構成されるバッチ充填速度コントローラ、およびバッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度においてバッチ材料によりガラス溶融室を充填するよう構成されるバッチ供給装置を含む。
【０００７】
これらのおよび他の態様は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって、より良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガラス材料を作製するための装置の概略図
【図２】ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する方法の略図
【図３】ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する方法の略図
【図４】所定時間に亘り所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を添加する事象を検出する例を示す図
【図５】ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するための１つの例の方法の略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例が、例示的な実施の形態が示される添付の図面を参照して以下により完全に記載されるであろう。可能ならいつでも、同様の部分を参照するために図面を通して同じ参照番号が使用される。しかしながら、本発明の態様は多くの異なる形態で具体化される可能性があり、ここに記載される実施の形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１０】
図１は、ガラス材料を作製するための装置１１０の概略図を示す。装置１１０は、収容箱（bin）１１６からバッチ材料１１４を受け取るよう構成されるガラス溶融室１１２を含んでもよい。ロードセル１１９を含むバッチ材料センサ１１８は、収容箱１１６に連結されてもよく、収容箱１１６中の所定量のバッチ材料１１４の１つ以上の特性を測定するよう構成されてもよい。収容箱１１６中のバッチ材料１１４は、実際のバッチ充填速度においてバッチ供給装置１２０によりガラス溶融室１１２に導入できる。バッチ供給装置１２０は、収容箱１１６からガラス溶融室１１２にバッチ材料１１４を運ぶよう構成される様々の機械装置（例えば、スクリューフィーダ、コンベヤ）を含んでもよい。コントローラ１２２が、バッチ供給装置１２０を操作するために提供されてもよい。バッチ材料が導入されると、ガラス溶融室１１２は、熱を印加してバッチ材料１１４を減少させ所定量の溶融ガラス１２４を生じることができる。レベルセンサ１２６を、装置１１０の一部の中の溶融ガラス１２４のレベルを測定するように構成してもよい。図示されるように、レベルセンサ１２６は、第２連結管１４０に連結されてもよいが、レベルセンサ１２６は、さらなる実施例において装置１１０の別の部分に連結されてもよい。
【００１１】
図１に示されるように、コントローラ１２２は、レベルコントローラ１２８、溶融ガラスの予定レベルを提供するユニット１３０、評価器１３２、およびバッチ充填速度コントローラ１３４を含んでもよい。レベルコントローラ１２８は、溶融ガラスの予定レベルを提供するためにレベルセンサ１２６およびユニット１３０に動作可能に連結されてもよい。レベルコントローラ１２８は、ユニット１３０により提供される溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサ１２６により観察される溶融ガラス１２４のレベルとの間の差異に基づいて、ガラス溶融室１１２について予定バッチ充填速度を計算するよう構成される。溶融ガラスの予定レベルは、数学の方程式による計算、以前の経験による予測、ルックアップ表からの検索等として、定数または変数として提供されてもよい。さらに、バッチ充填速度コントローラ１３４が、レベルコントローラ１２８、評価器１３２、およびバッチ供給装置１２０に動作可能に連結されてもよい。バッチ充填速度コントローラ１３４は、レベルコントローラ１２８からの予定バッチ充填速度と評価器１３２からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて、バッチ供給装置１２０について速度コマンドを計算するよう構成される。評価器１３２は、バッチ材料センサ１１８およびバッチ充填速度コントローラ１３４に動作可能に連結されてもよく、バッチ材料センサ１１８からの情報を受け取りガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度を評価するよう構成される。収容箱１１６内の所定量のバッチ材料１１４における重量、質量、体積、レベル、密度、および他の特性のような、バッチ材料１１４の様々の情報が、評価器１３２により受け取られる。
【００１２】
コントローラ１２２は、電子コントローラでもよく、プロセッサを含んでもよい。コントローラ１２２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、個別論理回路等の１つ以上を含んでもよい。コントローラ１２２はさらにメモリを含んでもよく、コントローラ１２２に対してそこに割り当てられる機能を提供させるプログラム指示を保存してもよい。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ等のような、１つ以上の揮発性、不揮発性、磁性、光学的、または電気的媒体を含んでもよい。コントローラ１２２はさらに、コントローラへの様々のアナログ入力を処理するための１つ以上のアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを含んでもよい。請求される発明の原理および範囲から逸脱せずに様々の修正および変更が可能であることが当業者に明らかであろう。
【００１３】
装置１１０はさらに、第１連結管１３６、清澄槽１３８（例えば清澄管）、および第２連結管１４０の１つ以上を含んでもよい。第１連結管１３６は、ガラス溶融室１１２と清澄槽１３８との間の液体連絡を提供してもよい。第２連結管１４０は、清澄槽１３８と他の下流構成要素（図示せず）との間の液体連絡を提供してもよい。
【００１４】
次に装置１１０によりガラスを作製する例示的な方法が記載される。図２を参照すると、１つの例示的方法は、評価器１３２によりガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度２４２を評価する工程、および予定バッチ充填速度２４６と評価されたバッチ充填速度２４２との間の比較に基づいてバッチ充填速度コントローラ１３４により実際のバッチ充填速度２４４を制御する工程を含む。
【００１５】
図２に示されるように、第１加算器（summer）２４８は、予定バッチ充填速度２４６および評価されたバッチ充填速度２４２の両方を受け取り、それらの差異を特定する。次にこの差異はバッチ充填速度コントローラ１３４に送られ、バッチ供給装置１２０を操作するための速度コマンド２５０が計算される。ある例示的な実施の形態において、予定バッチ充填速度２４６と評価されたバッチ充填速度２４２との間の差異をゼロまたはゼロ近くにする任意の閉ループ制御が、バッチ充填速度コントローラ１３４により使用されてもよい。例示的な閉ループ制御技術は、比例積分（ＰＩ）制御、比例積分微分（ＰＩＤ）制御等を含む。簡単さと性能のバランスを取る例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御である。
【００１６】
ガラス溶融室１１２に入る実際のバッチ充填速度２４４が清澄槽１３８から出る溶融ガラス引き速度に近く維持される場合、溶融ガラス１２４のレベルは比較的一定に保持されるであろう。溶融ガラス１２４反応のレベルは、以下の式に示されるように、実際のバッチ充填速度２４４と溶融ガラス引き速度との間の差の積分に比例するものとして表すことができる：
【数１】
【００１７】
ここで、kmは溶融タンク（例えばガラス溶融室１１２および清澄槽１３８）の表面積に反比例する比例（またはプロセスゲイン(process gain)）の定数である。対応する溶融ガラス引き速度よりも高いまたは低い実際のバッチ充填速度２４４は、それに対応してガラス溶融室１１２および清澄槽１３８中の溶融ガラスの量を増加するまたは減少するので、上記の関係は明らかである。したがって、適当な時間に亘って実際のバッチ充填速度２４４を上げまたは下げ、次に実際のバッチ充填速度２４４を溶融ガラス引き速度に一致するよう戻すことにより、溶融ガラス１２４のレベルを上方または下方に調整できる。
【００１８】
ガラス溶融室１１２中の圧力および温度変化のような、溶融ガラス１２４のレベルに影響を与え得る、バッチ充填速度制御により補正されない他の障害が存在し得ることが留意される。したがって、予定バッチ充填速度２４６を調整して溶融ガラス１２４の安定レベルを達成することが好都合かもしれない。図２を参照すると、レベルコントローラ１２８を使用して、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２と予定レベル２５４との間の差に基づいてどのように予定バッチ充填速度２４６が調整されるべきかを特定することができる。第２加算器２５６は、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２および予定レベル２５４の両方を受け取り、それらの差を特定する。次に、この差はレベルコントローラ１２８に送られ、予定バッチ充填速度２４６が調整される。このカスケードコントロール構成は、内側制御ループにおけるバッチ充填速度補正および外側制御ループにおける溶融ガラスのレベル補正の両方を有する。ある例示的な実施の形態において、溶融ガラス１２４の観察されたレベル２５２と予定レベル２５４との間の差をゼロまたはゼロ近くにする任意の閉ループ制御が、レベルコントローラ１２８により使用されてもよい。例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等を含む。簡単さと性能のバランスを取る例示的な閉ループ制御技術は、ＰＩ制御である。
【００１９】
以下の例示的な実施の形態において、バッチ充填速度コントローラ１３４およびレベルコントローラ１２８のためのＰＩ制御は、閉ループ安定性の保証に有用な内部モデルアプローチの変化に基づいてＰＩゲイン（すなわち比例ゲインおよび積分ゲイン）を選択することにより設計される。変化は、閉ループ安定性と障害拒絶との間のトレードオフを試行し釣り合わせるための充填速度変化についての情報を含む。
【００２０】
ある例示的な実施の形態において、バッチ充填速度コントローラ１３４（すなわち内部制御ループ）についてのＰＩゲインは、充填速度変化（すなわち変動ｄ）を考慮することにより特定される。コントローラ設計は、特に、速度コマンド２５０から実際のバッチ充填速度２４４への処理ゲイン（ｋｇ）、実際のバッチ充填速度反応の時定数（τ）、および速度コマンド２５０と実際のバッチ充填速度２４４との間の遅延時間（θ）を使用して、処理のモデルに基づいて行ってもよい。これらの値は、履歴データに基づく処理から、または例えば工程テストから特定できる。コントローラ設計はまた、変動の周波数特性を使用する。変動ｄの所定の最高周波数（ω）は、処理データから得られるこれらの変動の周波数特性を調べることにより選択される。所望の量の変動減衰（ａｄ）も選択される。この値は、０＜ａｄ＜１の範囲で選択され、０はゼロパーセント減衰に対応し、１は１００パーセントに対応する。比例ゲインｋｐおよび積分ゲインｋｉは、以下の式を使用して計算される：
【数２】
【００２１】
ここで、Ｔｃは所望の閉ループ時定数である。
【００２２】
所望の閉ループ時定数Ｔｃは、制御作用の積極性を示す値（因子）を選択することにより特定される。因子の数値は、１≦因子≦１００の範囲から選択でき、１の値は積極的変調と考えられ１００は保守的変調と考えられる。積極的変調は通常、より良い変動拒絶を提供するが、閉ループ安定余裕が減少し実際のバッチ充填速度計算を誤る可能性が増大する。保守的変調は、反対の影響を有する；したがって、変調選択においてトレードオフがある。ある実施例において、因子は１０の値を有する。因子の値が選択されると、所望の閉ループ時定数Ｔｃが以下の論理命令文を使用して選択される：
【数３】
【００２３】
ここで、ｒｄ＝１−ａｄである。ある実施例において、変動拒絶を閉ループ安定性とバランスを取るために、変動減衰ａｄは０．９であり、ｒｄは０．１である。
【００２４】
別の例示的な実施の形態において、レベルコントローラ１２８（すなわち外側制御ループ）についてのＰＩゲインは、内部制御ループバンド幅および式（１）で与えられるレベル応答のモデル、特に、比例定数（または処理ゲイン）ｋｍに基づいて特定される。内部制御ループバンド幅は、予定バッチ充填速度２４６から評価されたバッチ充填速度２４２までの伝達関数（Ｂｉ）のバンド幅である。これは、周波数（ｒａｄ／ｓ）として定められ、伝達関数Ｂｉは直流値以下の−３ｄＢである。レベルコントローラ１２８の比例ゲイン（ｋｐｏ）は、最初に外部制御ループバンド幅を内部制御ループバンド幅よりも５から１０倍小さく設定するよう選択される。これは以下の式を使用して計算される：
【数４】
【００２５】
ここで、χは定数である。χ＝１０の場合、積極的動作に対して安定性を強調するが、χ＝５の選択はより積極的な外部ループ制御を提供する。
【００２６】
レベルコントローラ１２８の積分ゲイン（ｋｉｏ）は、閉ループ振動を避けるように設計され、以下の式を使用して計算される：
【数５】
【００２７】
レベルコントローラ１２８の積分ゲインｋｉｏは、概して、外部ループバンド幅を増加するであろう。外側ループバンド幅は、数的に計算でき、生じる値が内部ループバンド幅に関連して大きすぎると特定される場合、パラメータχを増加させてゲインｋｐｏおよびｋｉｏを再計算できる。ある実施例において、外側ループバンド幅は、以下の場合に上記で選択される値に近い：
【数６】
【００２８】
さらに、設計パラメータｒｄ、χまたは因子を適切に調整することにより、オンラインで処理変調を行うことができる。パラメータｒｄおよびχの上記の値が使用されると、バッチ充填速度コントローラ１３４およびレベルコントローラ１２８についてのＰＩゲインが選択でき、因子の値を単純に選択することにより変調できる。
【００２９】
バッチ充填速度の閉ループ制御を実施するために、リアルタイムバッチ充填速度情報がフィードバックに必要である。実際のバッチ充填速度２４４は、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４の速度を直接測定する任意のセンサにより測定できる。あるいは、ガラス溶融室１１２に入る実際のバッチ充填速度２４４は、時間に対する箱中の損失（loss-in-bin）重量に対応するはずである；したがって、バッチ充填速度は、時間に対する所定量のバッチ材料１１４における特性変化により評価できる。特性変化は、所定量のバッチ材料１１４における重量、質量、体積、レベル、密度等の変化を含んでもよい。
【００３０】
ある例示的な実施の形態において、評価されたバッチ充填速度２４２は、図３に示されるようにアルゴリズムによって特定される。工程３６０において、重量、質量、体積、レベル、密度、または他の特性のような、所定量のバッチ材料の特性を受け取ることができる。ある実施例において、１つ以上のバッチ材料センサ１１８は、各収容箱の重量を測定するよう構成される１つ以上のロードセル１１９を含んでもよく、この重量は適切な速度で（例えば１秒）サンプリングされてもよい。箱重量データをフィルタリングし、工程３６４の前に工程３６２において高周波ノイズを除去してもよい、または、フィルタリングせずに直接工程３６４に送ってもよい。工程３６４において、箱重量の変化の速度は、任意の数値微分技術により計算できる。工程３６４において計算される重量変化の速度は、評価されたバッチ充填速度２４２として直接使用されてもよく、または工程３６８において再度フィルタリングされてもよい。バッチ充填速度評価は箱重量損失に基づくので、バッチ材料１１４が収容箱１１６から除去される一方でバッチ材料１１４が収容箱１１６に同時に入れられない場合に、最も正確なバッチ充填速度評価が得られるであろう。この状態において、生じる重量変化の速度は、マイナスとなり、バッチ材料１１４が収容箱１１６から除去される際の速度に対応するであろう。データの生じる結果がマイナスであることは、収容箱１１６からガラス溶融室１１２に入る評価されたバッチ充填速度２４２に対応する。１つ以上の収容箱がある場合、各箱重量から計算されるバッチ充填速度の合計が総評価バッチ充填速度である。
【００３１】
箱重量は、急激な変動からの評価中にシフトし得る可能性がある。例えば、追加のバッチ材料１１４が、箱重量変化が計算されるのと同時に加えられてもよい。この場合、重量変化はプラスでもよく、または、概して除去の速度に対応しなくてもよい。この状況下で、生じるバッチ充填速度評価は、不正確になり、フィードバック制御について反生産的となり得る。したがって、代わりに、所定時間に亘って重量変化を特定する場合に追加のバッチ材料について工程３６６において補正することが良いかもしれない。急激な変動からの箱重量シフトの補正は、様々の方法を使用して達成できる。例えば、バッチ充填速度を評価する時間中の追加のバッチ材料１１４の添加は、追加のバッチ材料の重量を減算することより補正できる。
【００３２】
別の実施例において、バッチ充填速度は、重量変化の履歴データで追加のバッチ材料を実質的にマスクすることにより補正できる。例えば、図４は、収容箱１１６に追加のバッチ材料１１４を添加する事象を検出する実施例を提供する。図４において、左のＹ軸４７０は、ポンドの単位で重量を示す；右のＹ軸４７２は、インチの単位で収容箱１１６中のバッチ材料１１４のレベルを示す；Ｘ軸４７４は、秒の単位で時間を示す。第一の曲線４７６は、追加のバッチ材料の添加中における重量の大幅な増加を示す箱重量データである。重量増加は、第二の曲線４７８中にスパイクを生じ、これは箱重量変化偏差である。このスパイクが予定閾値を超える場合、第三の曲線４８０として示される警告を誘発する。履歴データの平均に基づくバッチ充填速度の値を使用して、警告の間中（通常は５分間）箱中の損失重量データをマスクしてもよい。この平均は、図４に示されるように警告が誘発される時間からのオフセットである所定長さのデータの平均を取ることにより計算される。例えば、１秒間のサンプル時間、１５サンプルのオフセット４８２、２０サンプルの平均オフセット４８４、および５０サンプルの平均長さ４８６を使用して、平均値は警告の８５秒前に開始し警告の３５秒前までのサンプルの平均に等しい。したがって、バッチ充填速度の計算は、多数のサンプルによりオフセット４８２に平均オフセット４８４を足したものに等しく遅延されるはずである。この遅延は、箱重量シフトを予想するのに必要であり、通常は処理時定数と比較して非常に短い。
【００３３】
図５を参照すると、ガラス溶融室１１２に入るバッチ材料１１４のバッチ充填速度を評価する例示的な実施の形態が示される。
【００３４】
この方法は、毎Ｔ秒ごとにサンプリングされた箱重量データで開始する。このデータは、サンプリングの前または後にフィルタリングしてもよい。サンプリングの瞬間ｋＴ、ここでｋ＝０、１、２、…、における箱重量データは、ＢＷ（ｋ）として示される。サンプリングの瞬間における重量変化ΔＢＷ（ｋ）は、工程５０２において以下の式により与えられる：
【数７】
【００３５】
ｋoffset＋ｋavg_offsetの数のサンプルにより遅延される、重量変化ΔＢＷavg（ｋ）の移動平均が、図４に示されるようにｋavg_lenの数のサンプル（平均長さ４８６）をバッファリングすることにより計算される。この計算は、工程５０４において以下の式を使用する：
【数８】
【００３６】
ここで、ΔＢＷmodfilt（ｋ）は、工程５１４において等式（１４）により計算される、フィルタリングされ修正された重量変化である。等式（１０）は、履歴データを使用することにより、またはフィルタリングされ修正された重量変化ΔＢＷmodfilt（ｋ）についてゼロを使用することにより初期化できる。ｋoffset値は、十分なサンプルについて箱重量シフトが検出されるように設定される。図４に示されるように、ｋavg_offsetは、いつ加算平均を開始するかを特定し、ｋavg_lenは、平均化されるサンプルの数を特定する。これらのパラメータの例示的な値は、ｋoffset＝１５、ｋavg_offset＝２０、およびｋavg_offset＝５０である。
【００３７】
工程５０６は、以下の式により与えられる重量変化偏差を比較することにより、各サンプル点において、追加のバッチ材料１１４の添加のような、任意の急激な箱重量シフトを検出する：
【数９】
【００３８】
ここで、ΔＢＷthresholdは一定の閾値である。閾値は、急激な箱重量シフト中の重量変化偏差を定量化するために処理データを調べることにより特定できる。ある実施例において、閾値は０．２である
等式（１１）の条件付き関係が誤っている（ＦＡＬＳＥ）場合、工程５０８において以下の式を使用して計算されるように、フィルタリングされていない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）がｋoffsetにより遅延される重量変化に等しく設定される：
【数１０】
【００３９】
等式（１１）のこの条件付き関係が正しい（ＴＲＵＥ）場合、この方法はタイマーにより設定される所定の時間ＦＡＬＳＥからＴＲＵＥへの移行する工程５１０に進む。移行の時間は、タイマーにより設定される警告時間と称され、例えば、５分間の長さでもよい。
【００４０】
工程５１０においてタイマーにより設定される警告時間中、フィルタリングされない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）が工程５１２において以下の式を使用して計算される：
【数１１】
【００４１】
ここで、重量変化ΔＢＷavg（ｋ）の平均はサンプルｋoffsetにより遅延される。
【００４２】
工程５１４において低域通過フィルタを使用して、フィルタリングされない修正された重量変化ΔＢＷmod（ｋ）を以下の離散時間型フィルタを使用してフィルタリングする：
【数１２】
【００４３】
パラメータεは、フィルタバンド幅を設定し、α1およびα2は、周波数特性の形状を設定する。ある実施例において、数値は、εが２００、α1が２、およびα2が１である。フィルタは、以下の式を使用して、時間ｋ＝０において初期化できる：
【数１３】
【００４４】
サンプリングの瞬間ｋにおいて工程５１４でフィルタリングされた修正重量変化ΔＢＷmod（ｋ）を工程５０４に送り、次のサンプリングの瞬間ｋ＋１において式（１０）を使用して重量変化ΔＢＷavg（ｋ＋ｌ）の平均を計算できる。
【００４５】
最終的に、ｌｂｓ／時間の単位で、サンプリングの瞬間ｋ（ＦＲ（ｋ））における評価されたバッチ充填速度２４２が、工程５１６において以下の式を使用して計算される：
【数１４】
【００４６】
例示的な方法は、実際のバッチ充填速度２４４に、所望に低い標準偏差を提供するかもしれない。ある実施例において、標準偏差は、時間に対して収容箱１１６内のバッチの重量に関する実際のバッチ充填速度の相対的な変化として測定できる。例えば、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱１１６内のバッチ材料の重量の２．３２％未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱内のバッチ材料の重量の約１．９４％未満でもよい。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、収容箱内のバッチ材料の重量の約１．６７％未満、例えば収容箱内のバッチ材料の重量の約１．６１％でもよい。ここに記載される例示的な方法は、収容箱１１６内の様々の量のバッチ材料を用いて幅広い処理で使用できる。例えば、収容箱が１８００ポンド（８１６．５ｋｇ）のバッチ材料を含む場合、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は４１．８ｌｂｓ／時間（１８．９６ｋｇ／時間）未満でもよい。別の実施例において、バッチ充填速度２４４の標準偏差は約３５ｌｂｓ／時間（１５．８８ｋｇ／時間）未満である。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は、約３０ｌｂｓ／時間（１３．６１ｋｇ／時間）未満、例えば２８．９ｌｂｓ／時間（１３．１１ｋｇ／時間）である。
【００４７】
さらにまたは代わりに、例示的な方法は、溶融ガラス１２４のレベルに所望に低い標準偏差を提供してもよい。ある実施例において、標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルに関する溶融ガラスのレベルにおける相対的変化として測定できる。例えば、溶融ガラス１２４のレベルについての相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの０．１６％未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの約０．１２％未満である。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の相対標準偏差は、溶融ガラスの平均レベルの約０．０５８％未満、例えば溶融ガラスの平均レベルの約０．０３６％である。ここに記載される例示的な方法は、溶融ガラスの様々の平均レベルを用いて幅広い処理で使用できる。例えば、溶融ガラスの平均レベルがガラス溶融室１１２内で３３．５インチ（約０．８５ｍ）の場合、溶融ガラス１２４のレベルの標準偏差は、０．５４インチ（１．３７２ｃｍ）未満でもよい。別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）未満でもよい。さらに別の実施例において、実際のバッチ充填速度２４４の標準偏差は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）未満、例えば０．０１２インチ（約０．０３ｃｍ）でもよい。
【００４８】
別の例示的な実施の形態において、複数のバッチ供給装置および収容箱、したがって複数の評価されるおよび実際のバッチ充填速度が存在してもよく、充填速度制御は異なる構成で設定されてもよい。例えば、各バッチ供給装置に１つの、複数のバッチ充填速度コントローラを設計してもよく、予定バッチ充填速度は各バッチ充填速度コントローラの間に分けられる。各バッチ充填速度コントローラの設計は、対応するバッチ供給装置の速度コマンドに対する、評価されたバッチ充填速度の応答に基づかなければならない。あるいは、１つのバッチ充填速度コントローラは、総予定バッチ充填速度および総実際充填速度を使用して各バッチ供給装置について設計されてもよく、生じる速度コマンドは各バッチ充填速度コントローラの間に適切に分けられてもよい。この場合、コントローラの設計は、速度コマンドに対する総実際充填速度の応答に基づかなければならない。
【００４９】
本発明は、厳密な液体レベルおよび未加工バッチ充填速度制御を必要とし、未加工のバッチ充填速度の測定が実行可能でない、任意の処理に作用できる。厳密な液体レベルおよび未加工バッチ充填速度を提供することによって、装置により形成されるガラスシートの質を向上できる。さらに、ガラスレベルおよび充填速度の変動を減少することによって、ガラス溶融処理の熱、電気、および組成の態様との逆相互作用を減少し得る。したがって、より厳密な充填速度およびレベルの制御により、溶融安定性を改善し、溶融ガラスの均一性を改善し、適用されるパワー変動を減少することができる。さらに、ガラスレベル変動を減少することにより、著しいガラスレベル変動により溶融するガラス中に導入され得る異物を減少できる。さらに、充填速度変動を減少することにより、フローブリッジ（flowbridge）上の負荷を減少し得る。
【００５０】
したがって、本発明は、以下の非制限的な態様および／または実施の形態を含む：
Ｃ１．ガラス材料を作製する方法であって、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程および予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む方法。
【００５１】
Ｃ２．Ｃ１の方法であって、実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、実際のバッチ充填速度を予定バッチ充填速度に近付ける工程を含む方法。
【００５２】
Ｃ３．Ｃ１またはＣ２の方法であって、予定バッチ充填速度が、溶融ガラスの予定レベルとガラス溶融室内の溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に基づく方法。
【００５３】
Ｃ４．Ｃ１からＣ３のいずれか１つの方法であって、実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、溶融ガラスの実際のレベルを溶融ガラスの予定レベルに近付ける工程を含む方法。
【００５４】
Ｃ５．Ｃ１からＣ４いずれか１つの方法であって、評価する工程が、時間に対する所定量のバッチ材料の特性変化を特定する工程を含む方法。
【００５５】
Ｃ６．Ｃ５の方法であって、特性変化が重量変化を含む方法。
【００５６】
Ｃ７．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、評価する工程が、数値微分技術を使用して重量変化を計算する工程を含む方法。
【００５７】
Ｃ８．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、評価する工程が、所定量のバッチ材料の重量に対応するデータを予めフィルタリングする工程を含む方法。
【００５８】
Ｃ９．Ｃ１からＣ６のいずれか１つの方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って重量変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００５９】
Ｃ１０．Ｃ９の方法であって、補正する工程が、重量変化の履歴データにより追加のバッチ材料を実質的にマスクする工程を含む方法。
【００６０】
Ｃ１１．Ｃ１０の方法であって、マスクする工程が以下の式により誘発される方法：
【数１５】
【００６１】
ここで、ΔＢＷthresholdは定数であり、ΔＢＷ（ｋ）はサンプリングの瞬間のバッチ重量変化であり、ｋはサンプリングの瞬間であり、ΔＢＷavg（ｋ）はバッチ重量変化の移動平均である。
【００６２】
Ｃ１２．Ｃ９、Ｃ１０またはＣ１１の方法であって、補正の工程が追加のバッチ材料の重量を減算する工程を含む方法。
【００６３】
Ｃ１３．Ｃ９からＣ１２のいずれか１つの方法であって、さらに所定時間に亘って重量変化に対応するデータを後にフィルタリングする工程を含む方法。
【００６４】
Ｃ１４．Ｃ１からＣ５のいずれか１つの方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って特性変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００６５】
Ｃ１５．Ｃ１からＣ１４のいずれか１つの方法であって、実際のバッチ充填速度の標準偏差が約３５ｌｂｓ／時間（１５．８８ｋｇ／時間）未満である方法。
【００６６】
Ｃ１６．ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを制御する方法であって：
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを観察し；
溶融ガラスの予定レベルと溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に基づいてガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算し；
時間に対する所定量のバッチ材料における特性変化を特定することによりガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価し；および
予定バッチ充填速度と評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいてガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する、
各工程を含む方法。
【００６７】
Ｃ１７．Ｃ１６の方法であって、特性変化が、重量変化を含む方法。
【００６８】
Ｃ１８．Ｃ１６またはＣ１７の方法であって、さらに以下の工程を含む方法：
所定時間に亘って所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
所定時間に亘って特性変化を特定する際に追加のバッチ材料を補正する工程。
【００６９】
Ｃ１９．Ｃ１６からＣ１８のいずれか１つの方法であって、溶融ガラスのレベルの標準偏差が約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）未満である方法。
【００７０】
Ｃ２０．以下を含むガラス溶融室：
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ；
溶融ガラスの予定レベルとレベルセンサにより観察された溶融ガラスのレベルとの間の差に基づいて、ガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成された、レベルセンサに動作可能に連結されたレベルコントローラ；
所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ；
バッチ材料センサからの情報を受け取り、ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価するよう構成された、バッチ材料センサに動作可能に連結された評価器；
レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差異に基づいて速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ；および
バッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度でバッチ材料によりガラス溶融室を充填するよう構成されたバッチ供給装置。
【００７１】
Ｃ２１．Ｃ２０のガラス溶融室であって、レベルコントローラが閉ループ制御を含むよう構成されるガラス溶融室。
【００７２】
Ｃ２２．Ｃ２０またはＣ２１のガラス溶融室であって、レベルコントローラが、溶融ガラスの予定レベルとガラス溶融室内の溶融ガラスの観察されたレベルとの間の差に応答するよう構成されたガラス溶融室。
【００７３】
Ｃ２３．Ｃ２０からＣ２２のいずれか１つのガラス溶融室であって、バッチセンサが、バッチ材料の重量変化を測定するよう構成されたガラス溶融室。
【００７４】
本発明の原理および範囲から逸脱せずに、本発明に様々の変更および変化を行うことが可能であることが当業者に明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲で提供される本発明の変更および変化を対象とすることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１１０ ガラス材料を作製するための装置
１１２ ガラス溶融室
１１４ バッチ材料
１１６ 収容箱
１１８ バッチ材料センサ
１２０ バッチ供給装置
１２２ コントローラ
１２４ 溶融ガラス
１２６ レベルセンサ
１２８ レベルコントローラ
１３２ 評価器
１３４ バッチ充填速度コントローラ
１３８ 清澄槽
２４２ 評価されたバッチ充填速度
２４４ 実際のバッチ充填速度
２４６ 予定バッチ充填速度
２５０ 速度コマンド
２５２ 観察されたレベル
２５４ 予定レベル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料を作製する方法であって、
ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程および予定バッチ充填速度と前記評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、前記実際のバッチ充填速度を前記予定バッチ充填速度に近付ける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記評価する工程が、時間に対する所定量のバッチ材料の重量変化を特定する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記評価する工程が、数値微分技術を使用して重量変化を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記評価する工程が、前記所定量のバッチ材料の重量に対応するデータを予めフィルタリングする工程を含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
所定時間に亘って前記所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
重量変化の履歴データにより前記追加のバッチ材料を実質的にマスクすることによって、所定時間に亘って前記重量変化を特定する際に前記追加のバッチ材料を補正する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記マスクする工程が、以下の式により誘発され、
【数１】
ここで、ΔＢＷthresholdは定数であり、ΔＢＷ（ｋ）はサンプリングの瞬間のバッチ重量変化であり、ｋはサンプルリングの瞬間であり、ΔＢＷavg（ｋ）はバッチ重量変化の移動平均である、ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
所定時間に亘って前記重量変化に対応するデータを後にフィルタリングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ；
前記溶融ガラスの予定レベルと前記レベルセンサにより観察された前記溶融ガラスのレベルとの間の差に基づいて、前記ガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成された、レベルセンサに動作可能に連結されたレベルコントローラ；
所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ；
前記バッチ材料センサからの情報を受け取り、前記ガラス溶融室に入る前記バッチ材料のバッチ充填速度を評価するよう構成された、前記バッチ材料センサに動作可能に連結された評価器；
前記レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と前記評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差に基づいて速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ；および
前記バッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度でバッチ材料により前記ガラス溶融室を充填するよう構成されたバッチ供給装置、
を含むことを特徴とするガラス溶融室。
【請求項１】
ガラス材料を作製する方法であって、
ガラス溶融室に入るバッチ材料のバッチ充填速度を評価する工程および予定バッチ充填速度と前記評価されたバッチ充填速度との間の比較に基づいて実際のバッチ充填速度を制御する工程を含む、ガラス溶融室に入るバッチ材料の実際のバッチ充填速度を制御する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記実際のバッチ充填速度を制御する工程が、閉ループ制御を使用して、前記実際のバッチ充填速度を前記予定バッチ充填速度に近付ける工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記評価する工程が、時間に対する所定量のバッチ材料の重量変化を特定する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記評価する工程が、数値微分技術を使用して重量変化を計算する工程を含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記評価する工程が、前記所定量のバッチ材料の重量に対応するデータを予めフィルタリングする工程を含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
所定時間に亘って前記所定量のバッチ材料に追加のバッチ材料を加える工程；および
重量変化の履歴データにより前記追加のバッチ材料を実質的にマスクすることによって、所定時間に亘って前記重量変化を特定する際に前記追加のバッチ材料を補正する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記マスクする工程が、以下の式により誘発され、
【数１】
ここで、ΔＢＷthresholdは定数であり、ΔＢＷ（ｋ）はサンプリングの瞬間のバッチ重量変化であり、ｋはサンプルリングの瞬間であり、ΔＢＷavg（ｋ）はバッチ重量変化の移動平均である、ことを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
所定時間に亘って前記重量変化に対応するデータを後にフィルタリングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ガラス溶融室内の溶融ガラスのレベルを測定するよう構成されたレベルセンサ；
前記溶融ガラスの予定レベルと前記レベルセンサにより観察された前記溶融ガラスのレベルとの間の差に基づいて、前記ガラス溶融室について予定バッチ充填速度を計算するよう構成された、レベルセンサに動作可能に連結されたレベルコントローラ；
所定量のバッチ材料の特性を測定するよう構成されたバッチ材料センサ；
前記バッチ材料センサからの情報を受け取り、前記ガラス溶融室に入る前記バッチ材料のバッチ充填速度を評価するよう構成された、前記バッチ材料センサに動作可能に連結された評価器；
前記レベルコントローラからの予定バッチ充填速度と前記評価器からの評価されたバッチ充填速度との間の差に基づいて速度コマンドを計算するよう構成されたバッチ充填速度コントローラ；および
前記バッチ充填速度コントローラからの速度コマンドに対応して実際のバッチ材料充填速度でバッチ材料により前記ガラス溶融室を充填するよう構成されたバッチ供給装置、
を含むことを特徴とするガラス溶融室。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３２１６６（Ｐ２０１１−３２１６６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１７０２１３（Ｐ２０１０−１７０２１３）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７０２１３（Ｐ２０１０−１７０２１３）
【出願日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
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