基礎研究&シュミレーション技術

ガラス溶解技術

基礎研究&シュミレーション技術

基礎研究

主にチェコGlass Service社の泡、石分析技術、溶存ガス分析、レドックス測定装置(Rapidox)、高温ガラス溶解観測装置(HTO)、高温ガラス物性測定などの基礎研究によりガラス溶解での問題点を理論、実験面から解明しております。

レポート

■泡分析のレポート例

泡分析のレポート例
ガラスサンプルをチェコGlass Service社(以下GS)に国際宅急便で送付します。
約4日間でGS泡分析室に到着し、直ちに必要サンプル形状に加工した後、泡の寸法を計測します。 Qマス装置内で泡を切断し、泡内のガス組成を定量し、左表の分析結果をえることができます。
これらの結果と長年のGSの経験から、分析した泡が炉内の発生原因、泡発生の解決策を提案するレポートを報告いたします。
レポート提出の所要日数は平均1週間です。

装置

■レドックス測定装置Rapidox
レドックス測定装置Rapidox
1,000℃近辺での溶融ガラス中に含まれる酸素濃度を計測する装置です。
溶融
ガラス中の酸素濃度(酸化還元電位)を知ることにより、清澄効果の最適化やガラス硝子の色調を制御することができます。
また、回収カレットの酸素濃度を 事前に計測することにより、操業の安定化を図ることが出来ます。
■高温溶融ガラス観測装置(HTO)
高温溶融ガラス観測装置(HTO)

最高1600℃で溶融している石英管内のガラス試料を、横から観測することが可能な装置です。

特に泡の発生挙動、減圧下や水蒸気雰囲気下での泡の清澄効果を実験室的に測定が容易なため、泡対策になくてはならない測定手段といえます。

測定

■高温溶融ガラスの見かけ熱伝導率の測定

高温溶融ガラスの見かけ熱伝導率の測定

炉の設計やシミュレーションにとって、高温溶融ガラスの特性(熱伝導率、比重、粘度、電気伝導度、表面張力など)を知ることは非常に重要です。

特に熱伝導率の温度特性は必要不可欠です。GSでは左図の装置を活用し、測定を受託しております。

製品メーカー案内

Glass Service社 (チェコ)
Glass Service社 (チェコ)  http://www.gsl.cz/
創業;1990年 / 本社所在地;チェコVsetin市
技術;泡/石分析、酸化還元電位測定Rapidox、高温溶融ガラス観測装置HTO、溶解炉シミュレーションGFM、アドバンスド制御システムESIII

コンピューター・シミュレーション技術

同社はガラス溶解炉用コンピューターシミュレーションでは世界No.1の実力を有し、そのソフトウェアであるGFMは世界で40社にライセンスしております。
また、毎年50件以上の受託計算を実施しており、創業以来500件以上の計算実績があり、あらゆるタイプの炉に熟知しております。 
また、計算だけで済ますことなく、欧州各社の実炉技術者の報告を採用し、計算結果と実炉操業との整合性を検討しております。
このシミュレーション技術をさらに実炉操業の制御に応用したアドバンスド制御システムESIIIも開発しております。

瓶硝子用溶解炉のコンピューターシミュレーションの例
瓶硝子用溶解炉のコンピューターシミュレーションの例

シミュレーションによる最適炉の設計手順は、先ず基本ケースとして、操業している炉の図面、操業条件をGFMにinputし、その計算結果をもとに、炉のoutput(ガラス温度、ガラス流れ、品位)との整合性を判断します。

合わない時は合うように計算諸条件の調製(tuning)をおこないます。 こうしてパソコン内にバーチャルな炉を実現します。ついで、ケースstudyとして、例えば、ボトムに電極を入れてブースティングをすることにより、「引上げ量をどの程度あげるか?」、「どの電極配置がより効果的か?」などを計算し、机上で最適解を求めます。
現在、多くのガラス製造メーカーにおいて、このアプローチの妥当性が認められております。

予測モデルによるアドバンスド制御システム(ESIII)
予測モデルによるアドバンスド制御システム(ESIII)

ガラス溶解炉の制御ではフィードバック制御が一般的ですが、溶融ガラスの低い熱伝導率、高粘度により、入力(例えば、燃焼ガス量を増やす)→出力(ボトム温度の上昇)は非常に遅いため、制御が難しくなっております。

ESIIIでは数週間の炉の操業データをコンピューター解析し入力と出力の時間関数を計算します。
それにより、入力による出力への影響を予測し、フィードフォワード制御が可能となり、なめらかな制御が可能となります。

この制御技術は現在、世界中で60炉に採用されており、省エネ、品質向上に貢献しております。