CN1930096A - 封闭式盒体和热处理玻璃板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种适应对流的封闭式盒体和用所述封闭式盒体在清洁的环境中以均匀方式对一块或多块玻璃板进行热处理(压紧)的方法。在优选实施方式中，所述封闭式盒体包含多个密闭的部分，它们由一个固定结构以一定方式支撑，每对被支撑起来的密闭部分的主表面之间有一个敞开的通道。每个密闭部分可以一定方式固定并支撑多块玻璃板，每对被支撑起来的玻璃板的主表面之间有一个空隙。在操作当中，将封闭式盒体放进炉子(例如玻璃退火炉、间歇窑)中，使得未过滤的热/冷空气流过每个密闭部分的主表面，均匀加热/冷却被密封的玻璃板。

Description

封闭式盒体和热处理玻璃板的方法
相关申请
本申请要求2004年3月5日提交的美国专利申请10/794938，其内容在此引为参考。
发明领域
本发明涉及一种封闭式盒体和用所述封闭式盒体在清洁的环境中以均匀方式对一块或多块玻璃板进行热处理(压紧)的方法。
发明背景
玻璃板[例如液晶显示器(LCD)的玻璃板]生产商常常对玻璃板进行热处理，使玻璃板预收缩，因而当用户对玻璃板进行加工时，它们不会收缩或收缩程度非常小。当今，有若干系统/工艺可供生产商用来对玻璃板进行热处理。下面结合附图1-3简要描述这样的三种系统/工艺以及相关的问题。
首先，生产商可用图1所示的再循环热空气箱100来对玻璃板112进行热处理。再循环热空气箱100使未过滤的空气102在一个或多个大的钢罩(muffle)104周围循环流动，在此图示的例子中只给出了2个钢罩104，其中一个位于上搁板106上，另一个钢罩104位于下搁板108上。每个钢罩104中放有多个敞开式盒体110，在此图示的例子中每个钢罩104中放有15个敞开式盒体110，但从图1侧视，每块搁板106和108上只能看到5个敞开式盒体110。每个敞开式盒体110上放有多块玻璃板112，在此图示的例子中每个敞开式盒体110中放有6块玻璃板112。钢罩104用来将敞开式盒体110与在再循环热空气箱100中流动的未过滤空气102隔离开。这种系统/工艺的主要问题是：(1)需要的热周期来对玻璃板112进行加热和冷却；(2)每个钢罩104中的传热/冷迁移和温度均匀性较差。
第二，生产商可用图2所示的直接对流传热炉200对玻璃板206进行热处理。在直接对流传热炉200中，使经过一个或多个高效微粒(HEPA)过滤器203(例如一个HEPA过滤器203)过滤的空气202在多个敞开式盒体204周围循环流动，其中每个敞开式盒体204中放有多块玻璃板206(例如6块玻璃板206)。
在此例子中，直接对流传热炉200中放有30个敞开式盒体204，但从图2侧视，在上搁板208上只能看到5个敞开式盒体204。在图2所示的下搁板210上可以看到5个敞开式盒体204。直接对流传热炉200利用过滤空气202来均匀加热和冷却玻璃板206。这种系统/工艺的主要问题是HEPA过滤器203的最高工作温度约为350℃，而玻璃板206有时需要加热到650℃才能得到适当的热处理。应当理解，所述系统/工艺，特别是图2所示的直接对流传热炉200只是一个草图，用来帮助说明采用传统的敞开式盒体204所带来的问题。因此，这种系统/工艺也许可以、也许不可以用于当今的工业中。
第三，生产商可以采用图3所示的辐射炉300来对玻璃板304进行热处理。辐射炉300在一个或多个敞开式盒体302周围辐射加热/冷却，每个敞开式盒体302中放有多块玻璃板304(例如6块玻璃板304)。在此例子中，辐射炉300中装有30个敞开式盒体302，但从图3侧视，上搁板306上只能看到5个敞开式盒体302。在图3所示的下搁板308上可以看到5个敞开式盒体302。考虑到颗粒被吹到玻璃板304上，辐射炉300不采用强制对流进行加热或冷却。因此，辐射炉300仅仅通过辐射加热/冷却的方法对玻璃板304进行热处理。这种系统/工艺的主要问题是，辐射炉300难以均匀加热和冷却玻璃板304。应当理解，所述系统/工艺，特别是图3所示的辐射炉300只是草图，用来帮助说明采用传统敞开式盒体302带来的问题。因此，这种系统/工艺也许可以、也许不可以用于当今的工业中。
考虑到与图1-3所示的传统系统/工艺相关的问题，需要一种系统/工艺，它能通过在清洁的环境中以均匀的方式对多块玻璃板有效地进行热处理，达到克服上述传统系统/工艺的缺点。这种需求及其他需求可通过本发明适应对流的封闭式盒体、方法和系统得到满足。
发明概述
本发明包括一种适应对流的封闭式盒体和用所述封闭式盒体在清洁的环境中以均匀方式对一块或多块玻璃板进行热处理(压紧)的方法。在优选实施方式中，封闭式盒体包含多个密闭的部分，它们由一个固定结构以一定方式支撑，即每对被支撑的密闭部分的主表面之间有一个敞开的通道。每个密闭部分被用来固定并支撑多块玻璃板，每对被支撑的玻璃板的主表面之间有一定空隙。在操作中，将封闭式盒体放进炉子(例如玻璃退火炉、间歇窑)中，使得未过滤的热/冷空气流过每个密闭部分的主表面，对被密封的玻璃板进行均匀加热/冷却。
附图简述
通过下面结合附图所作的详细描述，可以更完整地理解本发明：
图1(现有技术)所示是目前用来对多块玻璃板进行热处理的一个传统系统的框图，该系统包括再循环热空气箱、罩子和敞开式盒体；
图2(现有技术)所示是目前用来对多块玻璃板进行热处理的另一个传统系统的框图，该系统包括直接对流传热炉、HEPA过滤器和敞还式盒体；
图3(现有技术)所示是目前用来对多块玻璃板进行热处理的另一个传统系统的框图，该系统包括辐射炉和敞开式盒体；
图4A-4D是本发明适应对流的封闭式盒体的不同视图，所示盒体用来放置多块玻璃板；
图5是传统玻璃退火炉的截面侧视图，可用来对装在诸如图4A-4D所示的适应对流的封闭式盒体中的玻璃板进行加热和冷却；
图6A-6B是在图5所示的传统玻璃退火炉中所用的加热模块(图6A)和冷却模块(图6B)的截面侧视图；
图7是本发明用图4A-4D所示的封闭式盒体对玻璃板进行热处理的优选方法的基本步骤的流程图。
发明详述
参见图4-7，它们是本发明适应对流的封闭式盒体400和使用玻璃退火炉500对在封闭式盒体400中的玻璃板402进行热处理的方法700的图。为便于理解，首先参照图4A-4D详细说明封闭式盒体400的结构，然后参照图5-7详细说明玻璃退火炉500和方法700。
参照图4A-4D，所示为在本发明中用来固定和支撑多块玻璃板402的封闭式盒体400的不同视图。所示的封闭式盒体400包含固定结构404和多个密闭部分406(示出4个)。固定结构404包含顶部框404a和底部框404b。顶部框404a可由单片材料(例如不锈钢合金)制成，成形为矩形。或者，顶部框404a可由4片材料(例如不锈钢合金)制成，它们彼此相连，形成矩形形状。底部框404b的形状与顶部框404a相同。
固定结构404用来固定和支撑预定数量的独立的密闭部分406(图中示出4个)。如图所示，顶部框404a位于被支撑的密闭部分406的顶部周围，而底部框404b位于被支撑的密闭部分406的底部周围。固定结构404以这样一种方式支撑密闭部分406，使得每对被支撑的密闭部分406的主表面412之间存在敞开的通道408(图中示出3个)。应当理解，固定结构404可以具有任何构形，只要它能以一定方式固定和支撑多个密闭部分406，即被支撑的密闭部分406的主表面412之间有敞开的通道408。
每个密闭部分406设计成可固定并支撑一块或多块玻璃板402(通常为3-5块玻璃板402)，使每对被支撑的玻璃板402的主表面414之间存在空隙413。
在一种实施方式中，密闭部分406有1个底面416，4个侧壁418a、418b、418c和418d，以及1个敞开的顶面420(见图4A和4D)。敞开面420由可开启的盖子421覆盖(见图4D)。4个侧壁418a、418b、418c和418d自底面416和敞开的顶面420延伸，构成一个内部空间，用来容纳玻璃板402。
为支撑玻璃板402，密闭部分406具有可调节的水平支撑棒424(“V”形支撑棒424)，它们支撑着玻璃板402的底部。如图4D所示，水平支撑棒424可在密闭部分406内部上或下移动，具体视玻璃板402的尺寸而定。此外，密闭部分406利用可调节的垂直支撑棒428(图4D中未示出)来支撑玻璃板402的主表面414的一部分。如图4C所示，垂直支撑棒428可在密闭部分406内部左或右移动，具体视玻璃板402的尺寸而定。结果，密闭部分406，具体说是可调节支撑棒424和428能够支撑不同尺寸的玻璃板402。例如，“大”玻璃板402可以是1300mm(宽)×1600mm(高)×0.7mm(厚)(见图4C和4D)。
又如，“小”玻璃板402可以是1500mm(宽)×1400mm(高)×0.7mm(厚)(见图4C和4D)。
参见图5，所示为传统玻璃退火炉500的截面侧视图，该退火炉可用来加热和冷却在适应对流的封闭式盒体400(示出了40个)中的玻璃板402。所示的示例性玻璃退火炉500包含40个模块502，当它们在从左到右穿过玻璃退火炉500的过程中先加热、后冷却40个盒体400。可采用许多方式中的任何一种，例如包括输送带、驱动辊、步进梁、车厢或手推车，将封闭式盒体400传送通过该玻璃退火炉500。
在操作中，封闭式盒体400在玻璃退火炉500中定向，然后以这样一种方式移动通过玻璃退火炉500，使得未过滤的流动空气能够均匀地加热和冷却密闭部分406的主表面412，而主表面又对密闭部分406中的玻璃板402的主表面414进行均匀加热和冷却。这样，在未过滤空气流过密闭部分406的主表面412而对玻璃板402进行均匀加热和冷却时，玻璃板402能保持在清洁的环境中。应当理解，每个密闭部分406的壁厚和每个密闭部分406中玻璃板402的数量应保持较小，以便最大程度减小玻璃板402中的温度梯度。
在图5所示的玻璃退火炉500的上方，示出示例性的温度分布图504，它显示了未过滤空气在模块502内循环来加热和冷却封闭式盒体400时的各种温度。
例如，第一组10个模块502可用来将移动中的封闭式盒体400从20℃均匀地加热到640℃。接下来的8个模块502用来将移动中的封闭式盒体400的温度保持在640℃。再接下来的14个模块502用来以较小的速率将移动中的封闭式盒体400从640℃均匀地冷却到400℃。最后的8个模块502用来以较快的速率将移动中的封闭式盒体400从400℃均匀地冷却到20℃。当然，根据各种因素，可采用许多不同的加热/冷却处理周期来处理玻璃板402，所述因素例如有：(1)密闭部分406中的玻璃板402的尺寸和数量；(2)密闭部分406的壁厚度；(3)用来制造密闭部分406的材料类型；(4)封闭式盒体400穿过玻璃退火炉500的速度；(5)玻璃退火炉500中模块502的数量和类型。
从图5可以看出，玻璃退火炉500具有模块502，它们是加热模块502a，或者是冷却模块502b。图6A所示为可以安装在玻璃退火炉500中的示例性加热模块502a的截面侧视图。加热模块502a包含再循环扇602a，它使未过滤的空气604a流动，所述空气由一个或多个加热器606a(图中显示2个)加热，并由封闭式盒体400周围的空气分布板603a导向。在加热模块502a中，热的未过滤空气604a从封闭式盒体400中的各密闭部分406之间的敞开通道408中流过，由此均匀加热密闭部分406的主表面412，而主表面412又能均匀加热包含在密闭部分406内的玻璃板402(见图4A-4D)。同样，在未过滤的热空气604a流过密闭部分406的主表面412对玻璃板402进行均匀加热时，玻璃板402能保持在清洁的环境中。
图6B所示为可用于玻璃退火炉500的示例性冷却模块502b的截面侧视图。冷却模块502b包含再循环扇602b，它使未过滤空气604b流动，所述空气由一个或多个冷却扇606b(图中显示2个)冷却，并由封闭式盒体400周围的空气分布板603b导向。可以看到，冷却模块502b还有一个或多个排气装置608b(图中显示2个)，用来使未过滤空气604b实现再循环和再冷却。在冷却模块502b中，冷的未过滤空气604b从封闭式盒体400中的各密闭部分406之间的敞开通道408中流过，由此均匀冷却密闭部分406的主表面412，而主表面412又均匀冷却包含在密闭部分406内的玻璃板402(见图4A-4D)。同样，在未过滤冷空气604b流过密闭部分406的主表面412，均匀冷却玻璃板402时，玻璃板402能保持在清洁的环境中。
参见图7，所示为本发明用封闭式盒体400对玻璃板402进行热处理的优选方法700的基本步骤的流程图。该方法从步骤702开始，由机器人或真人将一块或多块玻璃板402放入封闭式盒体400中。同样，封闭式盒体400包含一个或多个密闭部分406，它们由固定结构404以一定方式支撑，使得每对被支撑的密闭部分406的主表面412之间有一个敞开通道408(见图4A)。每个密闭部分406设计成以一定方式固定并支撑一块或多块玻璃板402，使得每对被支撑的玻璃板402的主表面414之间有一个空隙413(见图4A)。在步骤704，将封闭式盒体400放入玻璃退火炉500(见图5)中。在步骤706，封闭式盒体400移动通过玻璃退火炉，在此过程中，未过滤的热/冷空气604a和604b流过每个密闭部分406的主表面412，以均匀加热/冷却被密封的玻璃板402(见图5、6A和6B)。如前所述，可用许多方式中的任何一种，例如包括输送带、驱动辊、步进梁、车厢或手推车，将封闭式盒体400传送通过玻璃退火炉500。使封闭式盒体400在玻璃退火炉500中定向，并使其以一定方式移动通过玻璃退火炉500，使流动的未过滤热/冷空气604a和604b能够均匀地加热/冷却密闭部分406的主表面412，而主表面412又能对包含在密闭部分406内的玻璃板402进行均匀加热和冷却。这样，在未过滤空气604a和604b流过密闭部分406的主表面412对玻璃板402进行均匀加热/冷却时，玻璃板402保持在清洁的环境中。每个密闭部分406的壁厚和每个密闭部分406中的玻璃板402的数量应保持较小，以便最大程度减小玻璃板402中的温度梯度。
应当理解，封闭式盒体400也可以在间歇窑中进行热处理(未示出)。在这种情况下，封闭式盒体400将被放置在间歇窑中并保持静态，同时热/冷空气流过密闭部分406的主表面412。
以下是本发明的另外一些特征、优点和/或用途：
●封闭式盒体400可以在前述玻璃退火炉500和间歇窑之外的许多炉子中进行加热和/或冷却。例如，封闭式盒体400可以在间歇炉或传统再循环热空气箱中加热和/或冷却(见图1)。
●图中所示加热模块502a和冷却模块502b使未过滤的空气604a和604b“向下”流过封闭式盒体400。然而，加热模块502a和冷却模块502b可以设计成使未过滤的空气604a和604b沿任何方向流过封闭式盒体400。例如，加热模块502a和冷却模块502b可以设计成使未过滤的空气604a和604b从左向右流过封闭式盒体400。
●应当理解，封闭式盒体400中的密闭部分406可以用诸如氮气的惰性气体吹扫，有助于防止密闭部分406的内壁发生氧化。
●玻璃板402可以采用熔融工艺制造，这种工艺是生产液晶显示器(LCD)用玻璃板的一种技术。熔融工艺见述于美国专利3338696和3682609，其内容在此引为参考。
尽管本发明的一种实施方式在附图中已经有图示，并且在前面作了详细介绍，但应当理解，本发明不限于所介绍的实施方式，而是可以对其进行各种重新安排、改进和替代，只要不背离以下权利要求所设定的主旨。

Claims (20)

1.一种封闭式盒体，它包含：
固定结构；
由所述固定结构以一定方式支撑的许多密闭部分，其中每对被支撑的密闭部分的主表面之间存在敞开通道；
每个密闭部分能以一定方式固定并支撑多个玻璃板，其中每对被支撑的玻璃板的主表面之间存在空隙。
2.如权利要求1所述的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有可开启的盖子。
3.如权利要求1所述的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有多个位于其中的可调节的水平支撑棒，用来支撑所述许多玻璃板的底部。
4.如权利要求1所述的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有多个位于其中的可调节的垂直支撑棒，用来将多个玻璃板的主表面隔开。
5.一种适应对流的封闭式盒体，它包含：
固定结构；
由所述固定结构以一定方式支撑的许多密闭部分，其中每对被支撑的密闭部分的主表面之间存在敞开通道；
每个密闭部分可以一定方式固定并支撑多个玻璃板，其中每对被支撑的玻璃板的主表面之间存在空隙；
其中，当将所述固定结构和所述密闭部分放置在炉中时，在空气流过每个密闭部分的主表面对所述玻璃板进行加热和冷却时，玻璃板保持在清洁的环境中。
6.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分具有较薄的壁，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行加热和冷却时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
7.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分支撑预定数量的玻璃板，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行加热和冷却时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
8.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有可开启的盖子。
9.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有许多位于其中的可调节的水平支撑棒，用来支撑所述许多玻璃板的底部。
10.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分有许多位于其中的可调节的垂直支撑棒，用来将所述多个玻璃板的主表面隔开。
11.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，每个密闭部分可以用惰性气体吹扫，以有助于防止每个密闭部分的内壁发生氧化。
12.如权利要求5所述的适应对流的封闭式盒体，其特征在于，所述空气是未过滤的空气。
13.一种加热处理多个玻璃板的方法，所述方法包括以下步骤：
将玻璃板放置在封闭式盒体内，所述封闭式盒体包括：
固定结构；
由所述固定结构以一定方式支撑的许多密闭部分，其中每对被支撑的密闭部分的主表面之间存在敞开通道；
每个密闭部分以一定方式固定并支撑多个玻璃板，其中每对被支撑的玻璃板的主表面之间存在空隙；
将封闭式盒体放入炉内；
操控炉子，使热空气流过每个密闭部分的主表面，以加热所述玻璃板。
14.权利要求13所述的方法，该方法还包含操控炉子，使冷空气流过每个密闭部分的主表面，以冷却所述玻璃板的步骤。
15.权利要求13所述的方法，其特征在于，每个密闭部分具有较薄的壁，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行均匀加热时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
16.权利要求13所述的方法，其特征在于，每个密闭部分支撑预定数量的玻璃板，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行加热和冷却时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
17.一种系统，它包含：
炉子；
适应对流的封闭式盒体，所述盒体包含：
固定结构；
由所述固定结构以一定方式支撑的许多密闭部分，其中每对被支撑的密闭部分的主表面之间存在敞开通道；
每个密闭部分可以一定方式固定并支撑许多玻璃板，其中每对被支撑的玻璃板的主表面之间存在空隙；
其中，当将所述固定结构和所述密闭部分放置在炉子中时，在空气流过每个密闭部分的主表面对所述玻璃板进行加热和冷却时，玻璃板保持在清洁的环境中。
18.权利要求17所述的系统，其特征在于，每个密闭部分具有较薄的壁，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行加热和冷却时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
19.权利要求17所述的系统，其特征在于。每个密闭部分支撑预定数量的玻璃板，使得在由所述炉子中流动的空气对所述玻璃板进行加热和冷却时，能最大程度减小被支撑在其中的所述玻璃板中的温度梯度。
20.权利要求17所述的系统，其特征在于，所述空气是未过滤的空气。
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