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強制均質化において極めて重要かつ広く用いられているバブリング技術は、溶融ガラスの清澄化および均質化プロセスに重大かつ複雑な影響を与えます。ここでは詳細な分析をご紹介します。

1. バブリング技術の原理

バブリングは、溶融炉の底部（通常は溶融ゾーンの後部または清澄ゾーン）に複数列のバブラー（ノズル）を設置する方法です。特定のガス（通常は圧縮空気、窒素、または不活性ガス）を高温の溶融ガラスに周期的または連続的に注入します。ガスは膨張して溶融ガラス中を上昇し、上昇する気泡の柱を形成します。

2. 清澄化プロセスにおけるバブリングの影響（主にプラス）

バブリングは主にガス泡を除去し、ガラスを透明にするのに役立ちます。

気泡除去の促進

吸引効果上昇する大きな気泡の後に低圧領域が形成され、「ポンピング効果」が生まれます。これにより、周囲の溶融ガラスから微細なマイクロバブルが効率的に引き寄せられ、集まり、融合し、表面へ運ばれて排出されます。

ガス溶解度の低下注入されたガス、特に不活性ガスは、溶融ガラス中の溶存ガス（例：SO₂、O₂、CO₂）を希釈し、それらの分圧を低下させます。これにより、溶存ガスが上昇気泡に溶出することが促進されます。

局所過飽和の低減上昇する気泡によって気体と液体の界面がすぐに形成されるため、過飽和状態の溶解ガスが気泡内に溶解して拡散しやすくなります。

短縮された清澄経路上昇する気泡柱は「高速トラック」として機能し、溶解したガスと微細気泡の表面への移動を加速します。

泡層の破壊表面近くでは、上昇する泡がガスの排出を妨げる濃い泡の層を分解するのに役立ちます。

潜在的な悪影響（制御が必要）

新しいバブルの導入バブリングパラメータ（ガス圧力、頻度、純度）が適切に制御されていない場合、またはノズルが詰まっている場合、プロセス中に不要な小さな気泡が新たに発生する可能性があります。これらの気泡がその後の清澄工程で除去または溶解できない場合、欠陥となります。

不適切なガスの選択注入されたガスが溶融ガラスまたは溶解ガスと不利に反応すると、除去がさらに困難なガスまたは化合物が生成され、清澄化プロセスが妨げられる可能性があります。

3. 均質化プロセスにおける泡立ちの影響（主にプラス）

バブリングにより、混合と均質化が大幅に促進されます。溶けたガラス.

強化された対流と攪拌

垂直循環気泡柱が上昇するにつれ、溶融ガラスに比べて密度が低いため、強い上昇流が発生します。上昇するガラスを補充するために、周囲のガラスと底部のガラスが気泡柱に向かって水平に流れ、強力な流れを作り出します。垂直循環または対流この強制対流により、溶融ガラスの水平方向の混合が大幅に加速されます。

せん断混合上昇する泡と周囲の溶融ガラスの速度差によってせん断力が生じ、隣接するガラス層間の拡散混合が促進されます。

インターフェースのリニューアル上昇する気泡の撹拌により、異なる組成のガラス間の接触面が継続的にリフレッシュされ、分子拡散の効率が向上します。

層状構造と条線の破壊

強い対流は効果的に分解する化学的または熱的成層そして縞模様密度差、温度勾配、あるいは不均一な供給によって生じる層を、主流に組み込んで混合します。

これは特に、「デッドゾーン」タンクの底で結晶化や長期停滞による深刻な不均一性を軽減します。

均質化効率の向上

自然対流や温度勾配流と比較すると、泡立ちによって発生する強制対流は、より高いエネルギー密度とより広い到達範囲これにより、望ましい均一性レベルを達成するために必要な時間が大幅に短縮されるか、同じ時間枠内でより高い均一性が達成されます。

潜在的な悪影響（注意が必要）

耐火物の侵食上昇する泡の高速流とそれが引き起こす激しい対流は、タンク底部および側壁の耐火材料の侵食・腐食を著しく促進し、炉の寿命を縮める可能性があります。また、侵食生成物が溶融ガラスに混入し、新たな不均質性（石、条痕）の原因となる可能性があります。

流れのパターンの乱れ気泡発生点の配置、気泡の大きさ、あるいは発生頻度が適切に設計されていない場合、溶融タンク内の本来の有益な温度場と自然な流れ場が阻害される可能性があります。その結果、新たな不均一領域や渦が発生する可能性があります。

4. バブリング技術の主要な制御パラメータ

バブリングポジション：通常は溶融ゾーン（原料の大部分が溶融されている状態）の後半部分と清澄ゾーンに設置されます。位置は、流れ場と温度場を最適化するように選択する必要があります。

ガスの選択選択肢としては、空気（低コストだが強い酸化力を持つ）、窒素（不活性）、アルゴンなどの不活性ガス（最も不活性だが高価）などがあります。ガラスの組成、酸化還元状態、コストに応じて選択してください。

バブルサイズ理想は、より大きな気泡（直径数ミリメートルから数センチメートル）を生成することです。小さな気泡は上昇が遅く、吸引力が弱く、容易に排出できず欠陥となる可能性があります。気泡のサイズは、ノズルの設計とガス圧によって制御されます。

バブリング周波数: 定期的なバブリング（例えば数分おき）は、連続的なバブリングよりも効果的です。バブリングは強い乱流を発生させると同時に、気泡を排出してガラスを安定させる時間を確保します。強度（ガス流量と圧力）は、ガラスの深さと粘度に合わせて調整する必要があります。

バブリングポイントレイアウトタンク幅全体を覆うように複数の列を交互に配置することで、対流が隅々まで行き渡り、「デッドゾーン」の発生を防ぎます。間隔を最適化する必要があります。

ガス純度: 新たな問題を防ぐために、水分やその他のガスなどの不純物を避ける必要があります。

結論として、バブリングは溶融ガラスにガスを注入し、強力な垂直循環と撹拌を生み出す重要な技術です。これは、内部清澄プロセスを大幅に加速し、大小の気泡の合体と排出を促進するだけでなく、化学的および熱的不均一層を効果的に分解し、流動デッドゾーンを排除します。その結果、ガラスの均質化効率と品質が大幅に向上します。しかしながら、新たな気泡欠陥の発生、耐火物の浸食の悪化、あるいは本来の流動場の乱れを防ぐため、ガスの選択、位置、頻度、気泡サイズといった重要なパラメータを厳密に制御することが不可欠です。したがって、潜在的な欠点はあるものの、バブリングは最適化することでガラス製造を大幅に向上させることができる重要な技術です。