JP2000510810A - 調質炉内でのガラス板の加熱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ローラーを備えた調質炉においてガラス板を加熱する方法および装置である。本発明の調質炉（１）はガラス板（４）を搬送して加熱時にガラス板を振動させるローラー（３）と、上下両側からガラス板（４）を加熱する抵抗器（５，６）とを含む。本発明によれば、調質炉（１）の下部が加熱時間の初期段階で冷却され、ガラス板（４）の下面が強制対流によって加熱時間の最終段階で加熱される。これは、調質炉（１）における熱の均等化の良好な制御を保証し、炉出力を増大し、またガラス板（４）の湾曲を防止でき、初期加熱段階におけるセラミック製ローラーからガラス板（４）に対する熱衝撃も低減化する。

Description

【発明の詳細な説明】 調質炉内でのガラス板の加熱 本発明はローラーを備えた調質炉（tempering furnace）内でガラス板（ガラ スシート）を加熱する方法に係り、この方法では、ガラスシートが調質炉を通る ローラーコンベヤで導かれ、上下両側からガラス板が加熱されるとともに、ロー ラー上で往復形態で振動され、また加熱時に調質炉の下部が冷却される。 本発明はまたローラーを備えた調質炉においてガラス板を加熱する装置にも係 り、この装置は調質炉と、上下両側からガラス板を加熱する手段と、調質炉内に 配置され、水平なガラス板を支持してそのコンベヤを形成している水平ローラー とを含み、ローラーは加熱時にガラス板を往復形態で振動させるようになされて おり、また調質炉の下部を冷却する手段を含む。 現在のガラス調質機は調質ローラー炉として知られているものを使用しており 、ガラスは主として輻射により炉内で加熱される。調質工程において、ガラス温 度はガラスの調質を可能にするためにガラスの軟化点より高い温度に上昇される 。前記温度はガラスの厚さに応じて６１０℃〜６２５℃の範囲である。ガラスは その後典型的には強制対流によって所望の速度で冷却され、空気噴流が上下両側 からガラスに吹き付けられる。この方法は、薄いガラスを想定してガラスの表面 と中心部との間に十分大きな温度差を与えるために必要とされる高い熱伝達係数 を実現できる。振動するローラー炉の例はＦＩ特許８３０７２およびＦＩ特許８ ６４０７に開示されている。 ローラー式調質炉における問題点は、特に初期の加熱段階において質量のある ローラーからガラスへ至る熱伝達が大きいことである。ガラスは常にローラーで 支持され、特に初期加熱段階において高温のローラーとガラスとの間の温度差は かなり大きく、熱伝導によって高温ローラーからガラスに至る熱伝達量は非常に 大きい。これはガラスの縁部を上方へ反り返らせ、ガラスとローラーとの間の接 触面はまさに不定状態となる。この場合、ガラスがローラーに接触する接触点が 初期段階においてガラス表面の他の部分よりも十分速く加熱されるので、ガラス を均一に加熱するのはほとんど不可能である。これは容易に湾曲を発生させて、 通常の加熱時間での均一加熱をほとんど不可能にする。さらに、ローラーに接触 するガラスの接触点における面圧が、そのガラスに光学的欠陥すなわち白濁痕（ white mark）や引っかき傷を与えてしまうほど高くなり、ガラス表面を破損する 。 さらに、ローラーを備えた調質炉内での加熱時に、炉内条件が変化する。ガラ ス温度は時間に関して変化し、また特にローラーからの熱伝達量はガラス温度が ローラー温度に達すると失われる。他方、ガラスが奪う熱流量が最大である加熱 時の初期段階においてローラー温度は低下する。これは全加熱時間を通して炉に おける上部および下部の加熱を均衡状態に維持するという問題を生じる。 ＦＩ特許６２０４３号は、水平方向の調質プラントにおけるローラーを備えた 炉の内部でのガラス板の湾曲を防止する方法および装置を開示している。引用し た公報によれば、ガラス板の上面に向かう対流による熱影響を増大させるために ガラス板の上面に空気流が発生される。この空気流は、初期加熱段階において高 温ローラーからガラス板の下面へ向かって生じる活発な熱伝達を補償する作用を 果たすが、前記空気流は上面および下面に影響する熱流量の相違を完全に等化す ることはできない。何故なら、ガラス下面は特に初期加熱時に上側からの強力な 熱流を受けて、上述した問題を発生するからである。 ＦＩ特許８３０７２も水平方向の調質プラントにおけるローラーを備えた炉の 内部でのガラス板の湾曲を防止する方法および装置を開示している。前記公報か ら、炉においてガラス板の上面付近に配置した吹き出しパイプから空気を吹き付 けて、拡充した対流の熱影響をガラス板の上面に与えることは周知である。前記 公報はさらに、ガラス板の下側に備えられた熱交換パイプを経て上側に配置され た吹き出しパイプへ向けて炉内に空気が吹き出されるように導くことで、ガラス 板の下方の炉空間が冷却されることを開示している。しかしながら前記構造は著 しく複雑で、全加熱時間を通して調質炉内の熱の均等化を制御することができな い。 本発明の目的はローラーを備えた調質炉におけるガラスの湾曲を防止して、前 記欠点を解消し、全加熱時間を通して熱の均等化を良好に制御する方法および装 置を提供することである。 本発明方法は、加熱時間の最終段階においてガラス板の下面が強制対流によっ て加熱されることを特徴とする。 本発明装置は、加熱時に強制された対流によってガラス板の下面を加熱する手 段を含んでいることを特徴とする。 本発明の基本的思想は、加熱の初期段階において、調質炉の下部が冷却され、 加熱時間の最終段階においてガラス板の下面が強制対流によって加熱されること である。さらに、好適としての思想は、調質炉の下部が１つおきのローラー間隙 に配置された冷却パイプで冷却され、またガラス板の下面が１つおきのローラー 間隙に配置された加熱パイプで同様に強制された対流によって加熱されることで ある。他の好適例としての思想は、冷却パイプが穴を備えており、この穴から室 温の空気噴流がローラーに向けて吹き出されてローラーおよび炉下部の表面温度 を冷却することである。第３例としての思想は、パイプ内を流れる空気の速度を 変化させることでこの冷却を調整することである。 本発明の利点は、ガラスの湾曲が防止され、これによりガラスに最適な平面度 が生じることである。他の利点は、ローラーからガラスに対して与えられる熱衝 撃を初期加熱段階で軽減できることである。他の利点は、調質炉における熱均等 化が非常に良好に調整でき、また炉出力を増大させることができることである。 本発明は添付図面で一層詳細に説明され、図面において、 図１は本発明による水平調質炉の横から見た断面図を概略的に示す。 図２ａおよび図２ｂは図１の装置の細部の側断面図を示す。 図３は図１の装置を下側から見た断面である。 図１は本発明による水平調質炉１の横から見た断面図を概略的に示している。 調質炉１はハウジング２およびローラ−３を含み、ガラス板４がローラー上に載 置される。調質工程時に、ガラス板４はローラー３によって矢印Ａの方向へ移送 される。図示されるように、装荷テーブルが調質炉１の左側に配置され、またガ ラス板４の冷却ユニットが調質炉１の右側に配置されている。図面を明瞭にする ために、前記装荷テーブルおよび冷却ユニットは図１に示されていない。ガラス 板４は装荷テーブル上でローラー３の上に載置される。ローラー３は典型的には 例えば調質炉１内はセラミック製ローラーで、炉外は例えばケブラーバンドを被 覆された金属ローラーである。ガラス板４は１つの装荷材としてハウジング２で 制限された加熱室内へ送られる。ガラス板４は典型的には上側抵抗器５により上 側から、また下側抵抗器６により下側から加熱され、これ自体は十分に周知な方 法である。別の加熱手段、例えば強制対流や別の加熱手段の組み合わせも利用で きる。炉内において、そのガラスの厚さに応じてガラス温度は６１０℃〜６２５ ℃に上昇される。 調質炉１内で、ガラス板４はそれ自体は十分に周知の方法で前後方向の動きを 与えられ（すなわち、振動され）、全加熱段階を通じてローラー支持点がガラス 全体にわたって均等に位置するようになされる。これはガラスが不均等に支持さ れることで生じるガラスの光学的な変形を最小限にする方法である。 ガラス板４の移動方向に対して横断方向のローラー３における１つおきのロー ラー間隙に冷却パイプ７が配置される。典型的には室温の空気が前記冷却パイプ ７を通じて吹き出される。このパイプはガラスの下側から放射される熱輻射の遮 体として作用し、また熱を奪い去る手段として作用する。周囲の炉内空気から対 流により、また例えばセラミック製ローラー３および炉の下側抵抗器６のような 接近した表面からの直接的な輻射によって熱がパイプへ伝達される。熱はパイプ を通してその外面から内面へ運ばれ、その内面から対流によって空気へ熱が伝え られ、この空気によって排出される。必要であれば、本発明では、冷却パイプ７ の外面温度がその冷却パイプ７を通って流れる空気によって調質炉１の温度より も十分低い温度に維持される。冷却パイプ７に伝えられる熱流の強さは、冷却パ イプ７中を流れる空気の速度を制御することで容易に調整することができる。冷 却の必要性は時間とともに変化する。何故なら、ガラス板４とローラー３との間 の温度差が小さくなれば、調質炉１から排除されるべき熱量は小さくなるからで ある。これが、全加熱時間を通じて空気速度が低下される理由である。１本の冷 却パイプ７の影響は、そのパイプの直径を拡大するか、リブを備えることで向上 させることができる。 冷却パイプ７とは異なるローラー間隙で、好ましくは１つおきのローラー間隙 に加熱パイプ８が配置されている。これらの加熱パイプは穴を機械加工されてお り、これにより典型的には６５０℃〜７２０℃の熱気噴流がローラー３の間から 、ガラス板４の下面に向けて前記加熱パイプ８から吹き出されることができる。 加熱パイプ８の穴の直径は典型的には１ｍｍ〜２ｍｍであるが、場合によりそれ 以上に変化させることができる。 ガラス板４の加熱が典型的に全く遅いときには加熱時の最終段階での加熱に加 熱パイプ８が使用され、また充満状態に装荷された場合には、セラミック製パイ プ３は過度に冷却し始めることになり得る。これらの場合に、加熱時の最終段階 において前記付加的な加熱が調質炉１の出力を増大させる。冷却パイプ７による 冷却および加熱パイプ８による加熱が同時に使用されることはなく、この装置は 併用運転を排除するために強制的に制御されることは明かである。 図１はさらに、ローラー３の間に配置された加熱パイプ８に供給される空気が 下側抵抗器６の間に配置されたパイプ８ａを経て流れるように導かれることを示 している。このようにして下側抵抗器６は空気を前記パイプ８ａ内で暖める。熱 吹き出しを使用する場合、下側抵抗器６は冷却し始めるのを可能にされるが、し かしながら前記解決策によればその内部に残留する熱は加熱空気を加熱するため にさらに使用される。 図２ａおよび図２ｂは図１の調質炉１の細部の横面視断面図を示している。図 ２ａおよび図２ｂの符号は図１の符号と同じである。図２ａにおいて、矢印Ｂは 加熱パイプ８からの空気噴流の吹き出しの動きを示している。望まれるならば、 加熱パイプ８からの高温空気の吹き出しもローラー３に直接に向けることができ る。 ローラー３、およびガラス板４より下方の調質炉１の部分を冷却するために冷 却パイプ７もまたローラー３に向けて吹き出すように使用できる。冷却空気の前 記流れは図２ｂに矢印Ｃで示されている。図２ａおよび図２ｂによる解決策は、 初期加熱段階において冷却空気がローラー３に直接向かって吹き出されるように してローラー３を冷却し、また最終加熱段階において高温空気が吹き出されるよ うにしてローラー３の温度を上昇させるようにする。 図３は本発明の調質炉を下側から見た断面で示している。図３はの符号は図１ および図２の符号と同じである。図３は１つおきのローラー間隙に配置された加 熱パイプ８を示すが、図面の明瞭化のために、同様に１つおきではあるが加熱パ イプと異なるローラー間隙に配置されている冷却パイプ７は示していない。高温 空気は配給パイプ９を経て加熱パイプ８に給送される。高温空気が調質炉１の両 側から加熱パイプ８へ給送されるように加熱パイプ８および配給パイプ９が配置 され、これにより空気は図３で見て上方から１つおきの加熱パイプ８に給送され 、下方から１つおきの加熱パイプ８に給送される。これは、加熱パイプ８の中を 流れる空気温度に対する調質炉１内の熱による熱衝撃を排除する。しかしながら さらに重要なのは冷却パイプの中を流れる空気温度であり、したがって前記冷却 パイプは同じように配置されねばならず、これにより冷却空気は調質炉１の異な る側から交互に給送されるようになされる。これはローラー３に発生し得る一方 向性の冷却を排除する簡単な方法である。 加熱パイプ８による空気吹き出しの圧力源は、例えば圧縮機１０であってよい 。圧縮機１０を出た後、空気は加熱ラジエータ１１と称されるラジエータで加熱 される。加熱ラジエータ１１において吹き出されるべき空気は調質炉１の温度よ りも加熱され、或る種の例ではそれ以上に加熱される。加熱ラジエータ１１は、 例えば内部にパイプと抵抗器とが組み立てられて構成された室とされ、炉内に吹 き出される空気は隣接する螺旋状の数十メートル（tens of metres）ものパイプ の中を循環するように強制される。パイプのすぐ付近には、好ましくはパイプと 接触して、パイプおよびその内部の空気を所望温度にまで暖めるための熱ラジエ ータが配置される。加熱ラジエータ１１はそれ自体十分に周知の他の幾つかの方 法によっても実施されることができ、したがって本明細書では加熱ラジエータ１ １はこれ以上詳細に説明しない。調質炉１内に吹き出される空気は所望温度にま で加熱できること、また調質炉１より前では本質的に冷却されないことが基本で ある。実際には、これは加熱ラジエータ１１を備え、また加熱ラジエータ１１と 調質炉１との間に適当に絶縁してパイプを備えることで実施できる。さらに、パ イプに関連して、空気流量を調整し、したがって所望の付加的な加熱の程度を調 整するために、調整器１２が備えられる。パイプは例えば磁気バルブとされ得る バルブ１３をさらに含む。必要であれば、前記バルブ１３により空気流量を完全 に遮断することができる。 加熱ラジエータ１１に対する筋道は別として加熱パイプ８に関連して図３に示 されたのと同様なパイプおよび装置が冷却パイプに関連して配置される。 加熱時に、最初に冷却パイプが使用されて、ローラー３の間に配置されている 冷却パイプ７を通して室温の空気が吹き出される。この空気は調質炉１を横断し て搬送されるときに暖められており、調質炉１から、また一部はローラー３から 熱を奪い去る。下部の加熱は全体的または部分的に切り換えられる。次に、室温 のガラス装荷材が調質炉１へ搬送され、調質炉において往復方向に移動されて、 上下両側から加熱される。下部の冷却は冷却パイプ７を通って流れる空気の速度 が低下することで連続的に減少される。同時に調質炉１の下側抵抗器６の加熱効 果が通常は増大する。次ぎに、加熱時のほぼ中間時点で、加熱は完全に停止され 、ガラス板４の下面の直接的な加熱が強制対流によって開始される。ガラス板４ の下面の直接的な加熱は加熱時の終端に向けて次第に増大され、同時に下側抵抗 器６の加熱効果が増大する。最終的に、ガラスは冷却ユニットへ搬送され、下部 の直接的な加熱の吹き出しは遮断され、冷却パイプが作用するように切り換えら れる。 明瞭化のために、添付図面は例えばパイプおよびローラーの支持構造や、制御 装置およびローラーの回転駆動手段を示しておらず、これらはそれ自体当業者に 周知である。さらに、明瞭化のために例えばローラー３は少ない本数で、しかも 本来の寸法に比べて大きく示されている。 図面および関連する記載は本発明の概念を示すことだけを意図している。詳細に ついては、本発明は請求の範囲の欄に記載の範囲内で変化することができる。こ れは、冷却パイプおよび加熱パイプが同じローラー間隙に配置されることも含む のであって、その場合には加熱パイプは例えば冷却パイプの上側に配置され、冷 却パイプに固定される。この場合、冷却パイプおよび加熱パイプは両方ともが各 々のローラー間隙に配置されることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ガラス板（４）が調質炉（１）を通るローラーコンベヤ（４）上に導か れ、ガラス板（４）は上下両側から加熱され、ガラス板（４）はローラー（３） 上で往復形態で振動され、調質炉（１）の下部は加熱時を通じて冷却されるよう なローラーを備えた調質炉においてガラス板を加熱する方法であって、加熱時間 の最終段階でガラス板（４）の下面が強制対流によって加熱されることを特徴と するガラス板の加熱方法。 ２． 調質炉（１）の下部が加熱時間の初期段階に冷却されることを特徴とす る請求項１に記載されたガラス板の加熱方法。 ３． 冷却が冷却パイプ（７）を通して空気を吹き出すことで実施されること 、および冷却効率が冷却パイプ（７）の中を流れる空気の速度を変化させること で調整されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたガラス板の 加熱方法。 ４． 冷却が冷却パイプ（７）を通して空気を吹き出すことで実施されること 、および冷却空気が調質炉（１）の各側から交互に給送されることを特徴とする 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載されたガラス板の加熱方法。 ５． 加熱空気が調質炉（１）の各側から交互に給送されるように強制対流に よるガラス板（４）の加熱が加熱パイプ（８）によって実施されることを特徴と する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたガラス板の加熱方法 。 ６． 冷却パイプ（７）が穴を備えており、ローラー（３）の表面および調質 炉（１）の下部を冷却するためにローラー（３）に向けて該穴から空気噴流が吹 き出されるように、冷却パイプ（７）によって調質炉（１）の下部の冷却が行わ れることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたガ ラス板の加熱方法。 ７． ガラス板（４）の下面に向けて吹き出される高温空気噴流によって強制 対流が行われ、吹き出される空気温度が６５０℃〜７２０℃であることを特徴と する請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載されたガラス板の加熱方法 。 ８． 調質炉（１）と、上下両側からガラス板（４）を加熱する手段と、調質 炉（１）内に配置され、水平なガラス板（４）を支持してそのコンベヤを形成す る水平なローラー（３）とを含み、ローラー（３）は加熱時に往復方向にガラス 板（４）を振動させるようになされており、また調質炉（１）の下部を冷却する 手段を含んでなるローラーを備えた調質炉においてガラス板を加熱する装置であ って、加熱時に強制対流によってガラス板（４）の下面を加熱する手段を含むこ とを特徴とするガラス板の加熱装置。 ９． 冷却が冷却パイプ（７）で行われ、冷却パイプは１つおきのローラー間 隙に配置され、冷却パイプを通して空気が吹き出されるように構成されており、 また対流によるガラス板（５）の下面の加熱が加熱パイプ（８）で行われるよう に構成され、冷却パイプ（７）と加熱パイプ（８）とが異なるローラー間隙に備 えられるように加熱パイプが１つおきのローラー間隙に配置されていることを特 徴とする請求項８に記載されたガラス板の加熱装置。 １０． 冷却が冷却パイプ（７）で行われること、また調質炉（１）の各側から 交互に冷却パイプ（７）を通して空気が吹き出されるように冷却パイプ（７）が 配置されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載されたガラス板 の加熱装置。 １１． 冷却パイプ（７）が穴を備えており、冷却パイプ（７）の穴を通して吹 き出された空気によってローラー（３）が冷却されるようになされたことを特徴 とする請求項９または請求項１０に記載されたガラス板の加熱装置。 １２． 冷却パイプ（７）を通して吹き出される空気の速度を調整する手段を含 むことを特徴とする請求項９から請求項１１までのいずれか一項に記載されたガ ラス板の加熱装置。