JP2006521274A - 曲げガラス板の強化 - Google Patents

Abstract

曲げガラス板（１１）を強化する装置（１６）を開示する。この装置は、装置を介してガラス板を搬送する手段（１９）と、急冷ガスでガラス板を急冷するための一対の噴射ヘッド（２０、２１）を具える。各噴射ヘッドは、急冷ノズル（２３、９２）の配列（４０）に急冷ガスを供給するための複数の離間した細長プレナム（２２）を具え、ノズルは、急冷ガスの発散噴流を得るために互いに傾斜している。プレナムはガラス板の搬送方向を横切って延びており、ノズルの配列は少なくとも一方向に曲がっている。この配列は、プレナムの延在方向に曲げられた線に沿って延びるノズル列を具えており、好ましくは、列の曲率が、対応する方向における曲げガラス板の平均局所曲率に適合する。また、装置（１６）を組み込んだ製造ライン（１０）も開示する。

Description

この発明は、曲げガラス板を強化する装置及び方法に関し、特に、急冷ガスの噴流で急冷することにより、曲げガラス板を強化する装置及び方法に関する。この装置は、装置を貫く所定の経路に沿ってガラス板を搬送する手段と、急冷ガスの噴流でガラス板を急冷するための一対の噴射ヘッドを具え、該噴射ヘッドは、所定の経路の上方及び下方に対向関係で配置された上側及び下側噴射ヘッドを具え、各噴射ヘッドは、急冷ガスを急冷ノズルの配列に送り、ここから急冷ガスの噴流を出すための、複数の離間した細長プレナムを具える。この発明の装置及び方法により作られた曲げ強化ガラス板は、車両用ガラス、特には自動車用ガラスとして用いることができる。

特許文献１は、急冷ステーションを含む、加熱されたガラス板を形成する装置及び方法を開示している。この明細書及び関連する特許文献２は急冷ステーションを開示しているものの、これらの文献は主として、一組の上側及び下側急冷モジュールを導入するための急冷ステーションローダに関するものである。

特許文献３は、ローラーコンベア上を搬送される加熱されたガラス板を急冷する急冷ステーションを開示している。この特許は、急冷ガスの噴流に対するコンベアロールの障害効果、及びこれがガラス板の上側及び下側に面する表面に対して引き起こす急冷構造の相違から生ずる問題点を取り扱う。

特許文献４は、ガラス板急冷ユニット、及び均一に繰り返すガス噴流衝突パターンを画定する冷却ガス噴流により形成されたガラス板を急冷する方法を開示している。前記のパターンは、形成されたガラス板にわたり分配された正六角形状の均一に繰り返す急冷セルを与える正三角形パターンである。得られる製品は、ガラス応力がその厚さにおいて均一に分配された急冷ガラス板である。ガス噴流は、ロール状にされた穴開き金属ストリップから所望の湾曲形状に分配される。

残念ながら、この装置により作られるガス噴流は十分に画定されておらず、穴開き金属ストリップをガラス板のごく近くに置かなければ良好な熱伝達が得られず、これは光学歪を生じ、かつ実際の操作に問題を生じる。さらに、均一な急冷パターンにより作られる均一な応力は、欠損に過剰に長いスプラインを起こすことが知られており、このため、急冷ガラス板は、車両用窓に必要とされる安全基準に適合しなくなる。

特許文献５は、平及び曲げガラス板の双方を強化する急冷装置を開示しており、後者のガラス板は車両用窓に使用される。この装置は対向する噴射ヘッドを具え、それぞれのヘッドは、急冷ガスの角噴流を加熱されたガラス板に向かって供給するような向きとされた離間する開口を具える細長プレナムハウジングを含む。曲げガラス板を意図する実施態様（図５、６及び８に示す）は、炉、曲げステーション及び急冷ステーションを含むガラス曲げ及び強化システムを含む。曲げステーション（図５では６２で示す）は、「横出し」型、すなわち曲げステーションに入る際とこれから出る際のガラス板の動く方向が互いに直角である。さらに、図６の正面図を、その元となった図５との関係で考慮すると、３４で表される細長プレナムハウジングが、ガラス板を曲げステーション６２から急冷ステーション１４に向かって進める方向に平行に向けられていることは明らかである。

しかし、この配置には多くの欠点がある。急冷中、使用済急冷ガスは、プレナムにより一部が曲げステーションに導かれる。このことは、十分な曲げ及び強化を得る上で炉内のガラス板に伝える温度を高く維持することが重要である場合に、製造段階でガラス板及び曲げ装置を冷却するという好ましくない効果を有する。実際、急冷ガスの冷却効果が炉の最終セクションにまで延び、系の熱効率を低下させる場合がある。また、特許文献５の図６から分かるように、プレナムが上方向に集まり、下側噴射ヘッドに比べて上側噴射ヘッドのプレナム間の空間が著しく小さくなる。さらに、空間の量は、ガラス板から離れる上方向において減少する。このプレナム配置は、ガラス板の上側での使用済急冷ガスの分散（急冷ガスは通常空気であるので、省略して「空気放出」という。）が制限され、操作の効率の低下を招く。

また、ガラス板が時として急冷ステーションで割れることは避けられず、破損したガラスの破片（カレット）を除去して、その後に急冷ステーションを通過するガラス板の擦り傷の危険性及び装置の最終的な詰まりを低減しなければならない。特許文献５の装置において、プレナムの間からカレットを除去するためのアクセスは、ライン側から、すなわち通常は取り出しステーション又は他の装置が存在する、曲げステーションを介した上流側又は急冷ステーションの下流側からのみ可能である。いずれの場合にもアクセスは制限され、これによりカレット除去が遅く困難となる。

炉、曲げステーション及び急冷ステーションを互いに一列となるように再配置したとしても、依然として特許文献５の図５、６及び８の急冷装置には前記の問題点が当てはまる。

国際公開第９９／２６８９０号パンフレット 米国特許第５，９１７，１０７号明細書 米国特許第５，２７３，５６８号明細書 国際公開第００／２３３８７号パンフレット 米国特許第４，５１５，６２２号明細書

燃料節約の観点から、車両メーカーは車両の質量を低減する努力を続けており、従って車両のガラスの厚さを減らすことへの関心が継続していることを認識することが重要である。したがって、ガラスメーカーは必要な国際安全基準に適合したこれまで以上に薄い曲げガラス板を強化する技術を開発する必要がある。

概略を上述した公知の装置の問題点を緩和するだけでなく、より薄いガラス板を有効に強化することのできる、曲げガラス板を強化する製造ラインを提供することが望まれる。

この発明によれば、曲げガラス板の強化装置であって、該装置は、装置を貫く所定の経路に沿ってガラス板を搬送する手段と、急冷ガスの噴流でガラス板を急冷するための一対の噴射ヘッドを具え、該噴射ヘッドは、所定の経路の上方及び下方に対向関係で配置された上側及び下側噴射ヘッドを具え、各噴射ヘッドは、急冷ガスを急冷ノズルの配列に送り、ここから急冷ガスの噴流を出すための、複数の離間した細長プレナムを具え、急冷ノズルの長さがその直径よりも大きく、各プレナムの急冷ノズルは、急冷ガスの噴流を発散させるために互いに傾斜している装置において、プレナムは曲げガラス板の搬送方向を横切って延び、急冷ノズル配列は少なくとも一つの方向に曲がっていることを特徴とする装置が提供される。

急冷ノズル配列は、湾曲面にわたって延び、少なくとも一方向にノズル列を含むものとみなすことができる。

プレナムを横方向に配置することにより、使用済急冷ガスが製造ラインの側方に排出することが可能となり、ラインの他の部品に悪影響を与えることがない。また、プレナムを平行に配置することで、空気放出をより良好にすることができる。さらに、ラインの側方からプレナム間にアクセスすることが可能となるので、カレットの除去が容易となる。この発明は曲げ強化ガラス板（すなわち平板ガラス板）の生産のみに関するものであるので、ガラス板を曲げて、曲率面又は場合によってはより大きな曲率が半双方向を横切るようにすることが好ましく、従来技術に記載された急冷ノズルの直線列はもはやプレナムの望ましい配置ではないことは理解されよう。したがって、この発明の重要な要素は、曲線に沿って延びる急冷ノズル列を提供することであり、曲線をプレナム面（プレナムの延在方向を含む）内で曲げて３次元急冷を形成することができる。好ましくは、急冷ノズルの配列が、プレナムの延在方向に曲がる線に沿って延びる急冷ノズルの列を含む。したがって、この発明は、今日のガラスを製造するのに必要な曲げガラス板に適当な３次元急冷を提供することのできる急冷装置を提供する。

本明細書において、曲率面とは曲率半径のある面を言うものとし、曲率の方向又は向きについて言及した場合も同様に解釈するものとする。複合曲率は、互いに直交する２つの面内の曲率に分解することができる。

好ましくは、急冷ノズル列は、対応する方向において曲げガラス板の平均局所曲率に適合するように曲げられた線に沿って延びる。「平均局所曲率」に言及したのは、通常、曲げガラス板を強化する間にこれを移動するため、所定の急冷ノズルからの噴流がガラス板の幅のある領域にぶつかるからであり、これによって曲率がある程度変動し得るからである。

これに代えて、あるいはこれに加えて、ガラス板は搬送方向に曲率を有することができ、搬送方向に連続するプレナムを、ノズルの高さにおけるそれらの輪郭が搬送方向に曲がるように配置することができる。この場合、プレナムの輪郭は、搬送方向における曲げガラス板の平均局所曲率に適合するよう曲げられることが好ましい。

また、曲げガラス板を強化する間、これを振動することが好ましい。これによって、強化ガラス板が改善された破損特性を有することとなる。

急冷効率を適正化するために、急冷ノズルを曲げガラス板の表面に近づける必要があることは理解されよう。しかし、曲げガラス板がその移動方向に顕著な曲率を有する場合には、噴射ヘッドの間に曲げガラス板を入れることができなくなることがある。したがって、噴射ヘッドを互いに対して前後に移動可能に配置して、これらの間隙を増大させることが有利である。次いで、噴射ヘッドを引き離してこれらの間にガラス板を入れ、噴射ヘッドを互いに向かって戻して急冷操作に対する所望の分離を達成し、その後、噴射ヘッドを再び引き離してこれらの間からガラス板を取り出すことができる。

搬送方向に平行な中心線を有する装置を考えた場合に、中心線から離れるように傾く面をつなぐことによって、下側噴射ヘッドの連続するプレナムを互いに接続する。本来カレットは、重力の作用下、中心線から装置の側部に向かって外方に落ちる傾向にあるので、この特徴はカレット除去を支援する。中心線に向かって、すなわち反対方向に傾斜する面をつなぐことにより、上側噴射ヘッドの連続するプレナムを互いに接続することが好ましい。したがって、ラインの横断面図を考えた場合に、上側及び下側噴射ヘッドの対向する接続面は、中心線からラインの側部に向かって分かれる。この配置は、別の配置では蓄積されるであろう背圧を低減し、装置の中心線付近の熱い使用済急冷ガスの再循環を軽減するので、使用済急冷ガスをより容易に排出する。

急冷ノズルがノズルバーに穿孔として形成されており、ノズルの出口はバーの表面と同一の高さであり、少なくとも一つのかかるバーが、曲げガラス板の搬送路に最も近い端部において各プレナムに組み入れられることが適当である。ノズル穿孔が、バーを穿孔することによって形成されることが好ましい。ノズルの出口がバーの表面と同一高さであると有利である。なぜなら、その場合に、バーは、急冷するガラス板に対して滑らかな面を向け、破損したガラスがかかる面に留まって空気放出に影響を与えたりガラス板を傷つけたりするおそれが少ないからである。また、かかるノズルバーは、例えば露出した管状ノズルに比べて、損傷を起こしにくい。

従来一般に行われていたように、かかるノズルバーを金属製とすることもできるが、驚くべきことに、例えばある種のプラスチック材料、ゴム、又は被削性セラミック材料といった非金属材料も適当であることが分かった。予想に反して、耐熱性プラスチック材料及びゴムは、ノズルを通った急冷ガスの通過によって冷却されるので、この環境に（すなわち、ガラス板の周辺が当初は最大６５０℃であるにもかかわらず）耐え抜く。同様に、急冷ガスの噴流は、カレットをプレナム間に落とすので、カレットの研摩効果からのある程度の保護を与える。好適なプラスチック材料は堅牢で、加工可能で、少なくとも１２０℃、好ましくは１５０℃に対して耐熱性のある材料である。好適なゴムは同程度の耐熱性を有する。ポリテトラフルオロエテン（省略してＰＴＦＥとして知られている）、シリコンゴム及びＥｐｔａｌｏｎ^ＴＭの名称で販売される改質ナイロンがその例である。

好適な加工可能セラミックの例は、ニューヨーク州のコーニング社（Corning Inc.）からＭａｃｏｒ^ＴＭの名称で市販されているガラスセラミックであり、これは約５５％のフッ化金雲母（fluorophlogopite mica）及び４５％のホウケイ酸ガラスを含む。非金属材料へのこれまで知られていなかった急冷ノズルの加工は、プレナムの向き及びノズル構造とは独立に適用可能であり、したがって、この特許出願の独立形式請求項に記載された発明とは全く別の発明を表す。

あるいは、急冷ノズルはチューブの形状をとることができ、このチューブは、特に円筒状、円錐状又は部分円錐状チューブとすることができるがこれに限定されない。かかるチューブは、プレナムにそれらを取り付ける方法の中でも、特にバー内又はシート状金属内に装着することができる。

これに続く独立形式請求項に関して、この発明は、曲げガラス板の強化方法であって、請求項１に記載の装置を貫く所定の経路に沿ってガラス板を搬送し、急冷ガスの発散噴流でガラス板を急冷することを含む方法において、プレナムの延在方向を横切って曲げガラス板を搬送し、急冷ガスの発散噴流は、少なくとも一つの方向に曲げられた急冷ノズルの配列から発せられることを特徴とする方法にも関する。

この発明の他の態様に関し、ガラス板を加熱するための炉、曲げステーション、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置、取り出しステーション、及びラインに沿った所定の経路に沿ってガラス板を進める手段を具える、曲げ強化ガラス板を製造するためのラインを与える。

次に、以下の非限定的な具体的実施態様に対して、添付の図面を参照しつつ、この発明を更に説明する。

図１を参照して、ガラス板１１を曲げて強化する製造ライン１０を高度に概略化した形式で示す。このラインは、ガラス板を加熱する炉１２、曲げステーション１３、急冷ステーション１４、及び取り出しステーション１５を具える。ガラス板は、全部又は一部をローラーコンベアとすることのできるコンベア１９によって、ラインに沿った所定の経路に沿って進められる。ガスクッションで支持した状態でのガラス板の推進、又は曲げステーションと取り出しステーションの間を動く往復リング等のガラス板を搬送する他の手段を含むことができる。移動方向は矢印Ａで示してあり、これは装置の中心線１７に平行である。ラインの基本レイアウトの変更が可能であり、例えば曲げステーションが１個以上の側方出口を有しており、ライン全体をＬ字状又はＴ字状とすることができる。この場合、プレナムの向きは、急冷ステーション自体を通るガラス板の搬送方向に対して考える物とする。

ガラス板１１は、コンベア１９上を進み、炉１２に入り、ここで熱により軟化する温度にまで加熱され、これによって経済的かつ効率的な製造に合致した時間内で、変形、例えば曲げ成型可能にする。

次いで、各ガラス板を曲げステーション１３に進める。この曲げステーション１３は、ある種の装置では炉内に配置されているが、いずれの種類でも加熱されたガラス板が冷却される速度を減少させるために加熱されている。プレス曲げ、ロール成型、ドロップ成型、又はこれらの組合せ等であり、撓み曲げを含むこともできる種々の曲げ技術を用いてガラス板を所望の形状に曲げることができる。

曲げの後、曲げガラス板を急冷ステーション１４に搬送し、以下でより詳細に説明するこの発明に従う装置１６内で強化される。最後に、曲げ強化ガラス板を取り出しステーション１５で取り出す。

図２は、急冷装置１６を多少詳細に示している。ライン１０の側方からこの装置を見ており、装置は急冷ガスの噴流で各シートを急冷するための一対の噴射ヘッドを具える。上側噴射ヘッド２０及び下側噴射ヘッド２１は、装置を貫くコンベアの経路の上下に対向する関係で配置されている。各噴射ヘッド２０、２１は、複数の離間した細長プレナム２２を具え、これらプレナムは急冷ガスを急冷ノズル２３（図４及び６により詳細に示す）の列に供給し、ここから急冷ガスの噴流を出す。

各プレナムは、離間した略平行な側壁２４を具え、これら側壁は、プレナムの深さに比べて大きな距離にわたる高さ及び幅に延在する（深さはプレナム側壁の分離に対応する寸法として考えられる）。したがって、プレナムは平刃又はフィンの概略形状を有する。ノズルは、上側プレナムの最下端及び下側プレナムの最上端、すなわちガラス板の搬送される経路に隣接した端に配置されている。

ファン（図示せず）が、通常は空気である急冷ガスを、ダクト（図示せず）を介して、上側及び下側噴射ヘッドに供給し、空気をプレナムに向ける。次いで、空気はプレナムを通過し、ノズルを出て曲げガラス板１１に所定のパターンでぶつかる。通常、曲げガラスシート１１は、強化中は急冷リング上に支持されているが、明瞭化のために図２ａ（及び図３）からは省略されている。

前記の通り、この発明は、曲げガラス板の強化にのみ関するものであり、車両メーカーは軽量化のためにこれまで以上に薄いガラスを要求しているので、急冷装置の熱伝達効率を適正化する重要性が増している。現在、多くの車両用ガラスは、３ｍｍ未満の厚さに指定されており、例えばＥＣＥ Ｒ４３等の要求基準にまで、このように薄いガラスを強化するのには高い冷却速度が必要とされる。従来技術で公知のように、薄いガラスは、厚いガラスに比べて、所定の基準にまで強化することが難しい。なぜなら、ガラス板の表面と中心との間の要求される温度差を作るには、薄ガラスの厚さが薄いことによってこれらの点が実際に非常に近くなるので、より高い冷却速度が必要とされるからである。

急冷装置の熱伝達効率の増加には幾つかの要因が寄与している。無論、急冷ガス（通常は空気）を供給する圧力を増加させることも可能であるが、これにはより強力なファンを必要とし、装置の投資コスト及び維持コストの双方が増大する。最も費用効果の高い選択肢は、急冷ノズル構造の適正化と、ノズルを出てガラスにぶつかるまでに急冷ガスが移動する距離、すなわちノズルとガラスの分離を注意深く制御することを含む。他の重要な要因は、ガラスにぶつかり、ガラス表面から熱を取り出した後に急冷ガスが容易に分散できるようにすることである。このような「使用済」急冷ガスを迅速に装置から排出し、かつ背圧の蓄積を招く絞りをなくすことが好ましい。こうした要因は、堅牢化する以前に比べてガラスを薄くすることを可能にするが、急冷効率が上昇するとコスト削減に繋がるので、これらの要因は厚いガラスの堅牢化にも有利である。

この発明は、以下の記載で説明するように、上記の要因を有利に利用することによって、急冷装置の熱伝達効率を増大させようとするものである。上述したように、プレナムは、使用済急冷ガスの拡散を向上するために、曲げガラス板の搬送方向を横切って延びるように配置される。さらに、測定を行って、ノズルとガラス板の間の離間距離を減らした。

曲げガラス板を一方向のみ（円筒状曲がり）に曲げてもよく、互いに直交する二方向（複合曲がり）に曲げてもよく、後者の場合には、一方向の曲率を他方向のそれよりも大きくしてもよい。いずれの場合も、曲げガラス板を、それの搬送方向における曲率で、又は場合に応じてその曲率よりも大きく、搬送することができる。搬送方向に連続するプレナムを、ノズル高さにおけるそれらの輪郭が搬送方向に曲がるように配置する。例えば、図２ａからプレナムの高さを変えて、プレナムの、曲げガラス板に隣接する端部をガラス板の曲率に合わせることができる。したがって、急冷ノズル２３と曲げガラス板１１の間の距離を、シート上への所望の衝突パターンを依然として得ながら、最小限に低減することができる。噴射ヘッド対を、製造すべき各ガラスの曲率に適合させて加工することができる。

曲げガラス板の搬送方向における曲率が噴射ヘッド間の距離を超える場合に、噴射ヘッド間にシートを通すことが不可能となることは、純粋に幾何学的な考慮から理解されよう。装置のさらに望ましい特徴は、噴射ヘッドが互いに対して前後に移動可能に配置されていることである。実際には、上側噴射ヘッドを下側噴射ヘッドに対して移動可能に配置し、図２ａに概略的に示すように、機構２５を昇降するのが、最も単純である。

図２ａにおいて、少数の線５０を図示して、急冷ガスの噴流のいくつかの位置と方向を示した。図２ａの上側及び下側噴射ヘッド２０、２１のプレナム２０を、互いに対して正反対に配置し、対向する急冷噴流を、ガラス板１１の反対面上に互いに正反対にぶつける。しかし、図２ａとの比較のために、図２ｂに代替的プレナム配置を示しており、これは、ノズル構成のおかげである種の利点を有している。

図２ｂは、数個のプレナム２２の一部を、ガラス板１１の一部とともに示す。この図では、上側及び下側噴射ヘッドのプレナムをずらして、線５０で示される対向する急冷噴流を互いに同一直線上（collinear）に整列しており、対応するノズルも同様とされている。この場合も、対向する噴流は、ガラス板の反対面上に互いに正反対にぶつかるが、これは、ガラス板が噴射ヘッドの間の意図する位置から垂直方向にわずかに外れており、したがって急冷装置がガラスの形状又は厚さの多少の変動に対してより寛容となる場合にのみ、維持される。

図３は、図１の矢印Ａの方向から中心線１７に沿って見た場合の、急冷装置１６の左半部の正面図である。この装置は、中心線の周りで左右鏡面対称であるので、右半部は左半部に対応する。延在方向、すなわち横又は左右方向において、どのようにプレナム２２が曲がるかが明確に分かるであろう。各プレナムは、プレナムの延在方向に同じように曲がる線に沿って延びる一列の急冷ノズル２３を有する。一列のノズルは、異なる向き（傾斜）のノズルを具えるか、又はプレナムは２列のノズルを有し、一方の列がある方向に傾斜したノズルを具えており、他方の列が別方向に傾斜したノズルを具えている。空気を放出するために、各プレナムの占める空間を最小とすることが望ましいので、各プレナムに対して離れた二列のノズルを用いる場合にはこれらの列を互いに密接にすべきである。

急冷中に曲げガラス板を振動することが実際によく行われており、例えば、振幅はプレナムのピッチの１．５倍に達してもよい。これは、急冷ガスの各噴流が、曲率が変化するガラス板の延伸領域にぶつかることを意味する。ラインの平均局所曲率に沿ってノズル列が延び、この曲率が対応する方向における曲げガラス板の平均局所曲率と一致することが好ましい。急冷中のガラス板の直線的な振動によって、曲げ強化ガラス板に不均一な強化応力を発生する。破損の際、かかる不均一応力によって、互いに交差する破損線の割合が増大するので、安全基準を満たさない不適当に長い破片の形成を阻止する。

急冷ガスの噴流の位置及び方向は、図３において線５０により概略的に示されている。ガラス板の搬送方向に見たときに、ノズル、したがって上側及び下側噴射ヘッドの噴流が互いに整列されていることは分かるであろう。各噴射ヘッドのプレナムは、図３に示されているが、図４を参照して以下で詳細に説明する傾斜接続面２６によりつながれている。

図４を参照して、下側噴射ヘッド２１の一部の概略斜視図を示す。プレナム２２の上部が、ノズル２３の列として見えており、かかる列の連続が上記のノズルの列を構成する。配列４０の一部は図４では見えていない。連続するプレナムを、中心線から下方に離れて傾斜する接続面２６により、どのようにして互いにつなぐかが分かるであろう。このように構成しなければ隣接するプレナム対の間に存在するであろう隙間を接続面が埋める。接続面２６の傾斜は使用済急冷ガスの分散を向上させ、重力によって自然にカレットがラインの外側に向かって落ちるので、カレット除去を補助する。実際、面２６に沿った使用済急冷ガスの流れと、比較的広いプレナムの間隔と重力の効果との組合せにより、噴射ヘッドを自浄式と言うことのできるような効率的なカレット除去となり得る。プレナム間隔を選択する際、過剰なプレナム間隔は熱伝達に逆効果となるので、熱伝達も考慮に入れるべきである。接続面２６は平面であっても曲がっていてもよい。

上側噴射ヘッドの連続するプレナムは、接続面２６（図３に外形を示した）と同様の配置により互いにつなげられているので、上側噴射ヘッドの接続面は、下側噴射ヘッドの配置を反転したものと略対応する。このことは図３から分かり、両噴射ヘッドの接続面の各部を外形で示した。上側噴射ヘッドの連続するプレナムは、中心線１７に向かって傾斜する面をつなぐことにより互いに適宜につながれる。上側及び下側噴射ヘッドの対向する接続面が中心線１７からラインの側部に向かって略水平方向に分かれることは、図３から明白である。したがって、排出可能な使用済急冷ガスの体積はラインの側部に向かって増加し、これによって背圧の低下が確保される。空気放出、すなわち使用済急冷空気の拡散は対応して改善される。

図５を参照し、細部をより明確にするために、下側噴射ヘッドの２つの隣接するプレナムの断面を示している。前記と同様に、急冷ガスの噴流の位置及び方向を線５０により示す。これらの噴流は、曲がったノズルバー５１（図７）に設けられた噴射ノズル２３（図４及び６）から出る。図８及び９から明らかなように、急冷ノズルは互いに傾斜しており、急冷ガスの噴流が線５０で示したように発散する。ノズルバー５１は、ガラス板の搬送経路に隣接する端部（すなわち、下側噴射ヘッドのプレナムの上端、及び上側噴射ヘッドのプレナムの下端）において、プレナムの側壁２４間に配置される。図５に示すように、ノズルバーの全体を側壁間に配置してもよく、長手側面のそれぞれに縁を設けて、プレナム側壁上に位置してもよい（図８及び９）。後者の構成は、ノズルバーが非金属材料、特にプラスチック材料からなる場合に好ましい。実質的な急冷ガスの損失を防ぐために、ノズルバーと側壁の間に適当な気密シールをすることが望ましい。溶接、接着、又はリベット止によりノズルバーを側壁に取り付けることができ、後者が好ましい。リベット５２は図５に示すようなものである。

図６は、ノズルバー５１の一部の上からの平面図である。急冷ノズル２３は、バーに穿孔を開けることにより形成される。単一のノズルバーが、各プレナムの全幅にわたることが好ましいが、加工上の理由で、互いに当接するバーの隣接部分で適当な気密シールが達成されるならば、多数の短いバー用いてプレナムを構成することができる。ノズル出口は連続した円で示され、バーの底面にあるノズル入口は若干大きな破線円で示される。これは、入口の面取りのせいであり、これについては図８を参照してさらに詳細に説明する。

図７は、典型的なノズルバー５１の半長よりも若干長い正面図である。これは中心線１７の周りに対称であるので、他の半部も対応する。ノズルバーは曲がっており、これを嵌めるプレナムの曲率に適合している。実際のバーはその全長に沿って離間したノズルを具えるが、２つのノズル２３を仮想線で示す。

ノズルバーを金属で作ることができ、この場合は、バーを金属ブロックから切り出し、適当な曲率に加工し、次いでノズルを穿孔することが好ましい。あるいは、バーを適当な非金属材料、すなわち耐熱耐摩耗性で加工可能な、ＰＴＦＥ又はＥｐｔａｌｏｎ^ＴＭとして販売される改質ナイロン等で作ることができる。かかる材料は、特に容易に曲げて各プレナムの曲率に適合した形状にできるため、有利である。したがって、加工コストが顕著に低減される。前記の通り、ある種の加工可能なセラミクスも好適であり、ある種の耐熱性ゴムも同様である。

図８は、図６及び７のノズルバーの拡大断面図であり、断面線はノズル２３を通り、入口８３及び出口８４を有している。急冷ガスの噴流の位置及び方向は再び線５０で示しており、これはそれぞれのノズルの軸線に対応する。図示した右側の線は、実際に図示したノズルから出る噴流を示しており、図示した左側の線は、図示したノズルとは反対方向に傾斜した他のノズルからの噴流を示している。好ましくは、ノズルが交互に反対方向に傾斜しており、隣接するノズルバーのノズルが整列されていて、いわゆる「ドミノ５」パターンを達成する、すなわちガラス板上での噴流の衝突点が第５のドミノ片上の斑点に対応し、これがガラス板全体に繰り返される。すなわち、噴流の衝突点が四角形格子の交点に配置され、各四角形の中心に追加の衝突点があり、これら追加の点が第１の格子に重畳する第２の四角形格子を形成する。このパターンは、急冷中の適当なガラス板の振動と一緒になって、強化ガラスの最適な破損パターンを与えることが分かっている。ピッチ、ガラス板からの距離及び傾斜角度に関してノズル位置を注意深く計算することが、ガラス及びノズルバーの曲率の変化にかかわらず、規則正しく繰り返される衝突パターンをガラス上に作るために必要である。上側噴射ヘッドのノズルバーは、下側噴射ヘッドのバーに比べて、曲率半径が小さく、かつノズルピッチが小さい。

少なくともノズルの幾つかが特殊輪郭（profiled）穿孔を有することが好ましい。例えば、ノズルがその入口端部８３で面取りされており、すなわち、各ノズル２３の穿孔は、出口８４につながる円筒形断面８０を有している一方で、入口８３につながる円錐断面８１を有しており、一方の断面から他方への移行が漸次的であり、例えば穿孔を滑らかにして鋭利な内縁となるのを防いでいる。これらの手段の全てがノズルを介した圧力降下を低減し、したがって、より大きな効率が得られる。代替的ノズル構成は円筒断面を含む必要が全くなく、穿孔は一連の円錐断面を含み、穿孔のテーパー角（すなわち、テーパー角の決まる点で穿孔に接する仮想円錐体の頂点に内在する角度）がその長さに沿って、例えば入口での大きなテーパーから出口での小さなテーパーに変化してもよい。穿孔の長さに沿ってテーパー角が連続して変化してもよい。プレナム側壁にバーを配置する縁部８２も図８に見えており、出口８４はバーの上側（図示のように）の面８５と同一の高さにある、すなわち、これらがバーから突出していない。

ノズルの長さ（穿孔の軸線に沿って計測したもの）は出口端部での直径より大きく、この直径の約２倍に近づいてもよい。これによって、維持費を増大する過剰な摩擦損失を伴うことなく、良好に分画された急冷噴流が得られる。良好に分画された急冷噴流は、所望の熱伝達率及び急冷パターンを依然として達成しつつ、噴射ヘッドをガラス板の表面から遠くに配置することを可能とする。したがって、これにより、より高い光学品質が得られ、かつ装置の日常操作が容易となる。

図９は、ノズルバー９０の代替的実施態様の断面図であり、図８に対応するものである。このバーの上面９１は、可能な限り、相互に傾斜したノズル９２の軸線５０に直交するよう配置される。すなわち、上面自体は、ノズルバー９０の中心線９３に沿った頂点で接する２つの相互に傾斜した面を含む。これによって、円筒断面９４の壁を、穿孔の実質的に全周にわたり同一高さとすることが可能となり、急冷噴流の良好な分画が得られる。円錐断面９５は変わりなく、ノズル出口は、これらが突出していないという意味において、依然としてバーの上面９１と同一高さにある。

正確に計算したノズル位置に対する必要性に関する図８を参照しつつ上述した説明に留意し、適当なノズルの幾何学的条件に対して計算されたパラメータは、以下のパラメータ範囲内にあることが実施上分かっている。
ノズルの傾斜（垂直に対する）： ７°〜２０°、好ましくは１０°〜１６°
ノズル出口の直径： ４〜１０ｍｍ、好ましくは６〜８ｍｍ
バーに沿ったノズルピッチ： １５〜３０ｍｍ、好ましくは２０〜２５ｍｍ
プレナム間隔（中心から）： ３０〜６０ｍｍ、好ましくは４０〜５０ｍｍ
ノズル長さ（軸線上）： ６〜１６ｍｍ、好ましくは９〜１３ｍｍ

強化されるべき曲げガラス板は一方向のみに曲率を有していてもよく、互いに直角な二方向に曲率を有していてもよいことは、既に説明した。この発明の急冷装置は、曲げガラス板を任意の略水平方向に取り扱うのに適合するが、ガラス板をそれらの曲率に合わせて整列するか、又は場合に応じて搬送方向又は製造ラインの中心線に直角な主曲率に合わせて整列するのが単純である。この結果、ガラス板は、搬送方向において、平坦であるか、又は副曲率のみを有する。多くの車両用ガラスは一方向に延伸され、実際、ある種のガラス、例えば後部窓ガラスには、主曲率が延伸方向にある、いわゆる「反り（ｗｒａｐ）」曲率であることが当てはまる。したがって、このようなガラスには、ガラス板を搬送する手段を、その延伸方向に直交する方向にガラス板を搬送するように適合させること、プレナム２２の延在方向が、図１に示すように、ガラス板１１の延伸方向に平行であること、が好ましい。また、主曲率が延在方向ある必要のない場合には、装置を、側部ガラス又は屋根ガラス等の他のガラスに容易に適合させることもできる。

この発明は、シャトルリングを用いて曲げガラス板を急冷ステーションに搬送する製造ライン、及び曲げガラス板をローラー上で急冷ステーションに搬送するラインの双方に適用可能である。後者の場合、急冷ノズルの配列内にローラーが存在すること、特に空気放出に対する効果を考慮すべきである。

この発明に従う曲げガラス板を強化する装置を含む、曲げ強化ガラス板の製造ラインの概略平面図である。 図２ａは図１の装置の側面図であり、図２ｂは図２ａの細部であり、ある態様の変形例を示す。 図２の装置の一部の正面図であり、多少拡大して示す。 図２及び３の装置の一部の概略斜視図である。 図１に示す線に沿った、装置の小部分の断面図である。 この発明に用いるノズルバーの一部の平面図である。 図６のノズルバーの正面図であり、多少長い範囲を示す。 図６に示す線に沿った、図６及び７のノズルバーの拡大断面図である。 図８に対応する図であり、ノズルバーの他の実施態様を示す。

Claims (18)

1. 曲げガラス板の強化装置であって、該装置は、装置を貫く所定の経路に沿ってガラス板を搬送する手段と、急冷ガスの噴流でガラス板を急冷するための一対の噴射ヘッドを具え、該噴射ヘッドは、所定の経路の上方及び下方に対向関係で配置された上側及び下側噴射ヘッドを具え、各噴射ヘッドは、急冷ガスを急冷ノズルの配列に送り、ここから急冷ガスの噴流を出すための複数の離間した細長プレナムを具え、急冷ノズルの長さがその直径よりも大きく、各プレナムの急冷ノズルは、急冷ガスの噴流を発散させるために互いに傾斜している装置において、
   プレナムは曲げガラス板の搬送方向を横切って延び、急冷ノズル配列は少なくとも一つの方向に曲がっていることを特徴とする装置。
2. 急冷ノズル配列は、プレナムの延在方向に曲がった線に沿って延びる急冷ノズルの列を具える、請求項１に記載の装置。
3. 急冷ノズル列は、対応する方向において曲げガラス板の平均局所曲率に適合するように曲げられた線に沿って延びる、請求項２に記載の装置。
4. 搬送方向に連続するプレナムは、ノズルの高さにおける輪郭が搬送方向に曲げられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. プレナムの輪郭は、搬送方向において曲げガラス板の平均局所曲率に適合するよう曲げられる、請求項４に記載の装置。
6. 噴射ヘッドは、互いに対して前後に移動可能なように配置される、請求項４又は５に記載の装置。
7. 装置は搬送方向に平行な中心線を有し、下側噴射ヘッドの連続するプレナムが、中心線から下方に傾斜した面をつなぐことにより、互いに接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 上側噴射ヘッドの連続するプレナムが、中心線に向かって下方に傾斜する面をつなぐことにより、互いに接続され、上側及び下側噴射ヘッドの接続面が中心線から分岐する、請求項７に記載の装置。
9. 噴出ノズルはノズルバーの穿孔として形成されており、ノズルの出口はバーの表面と同一の高さであり、少なくとも一つのかかるバーが、曲げガラス板の搬送路に最も近い端部において各プレナムに組み入れられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 穿孔は部分的に円筒形で、部分的に円錐形であり、円錐部が入口端である、請求項９に記載の装置。
11. 穿孔の円筒部の長さが円錐部の長さ以上である、請求項１０に記載の装置。
12. ノズルバーが非金属であり、例えばポリテトラフルオロエテンからなる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 曲げガラス板の強化方法であって、請求項１に記載の装置を貫く所定の経路に沿ってガラス板を搬送し、急冷ガスの発散噴流でガラス板を急冷することを含む方法において、
    プレナムの延在方向を横切って曲げガラス板を搬送し、急冷ガスの発散噴流は、少なくとも一つの方向に曲げられた急冷ノズルの配列から発せられることを特徴とする方法。
14. 両噴射ヘッド間にガラス板を入れられるようにこれらのヘッドを引き離し、急冷操作のために両噴射ヘッドを互いに向かって動かし、これらを再び引き離して、ガラス板が両噴射ヘッド間から出られるようにすることを含む、請求項１３に記載の曲げガラス板の強化方法。
15. 曲げガラス板が一方向に延伸しており、搬送方向に直交し、かつプレナムの延在方向に平行な、その延伸方向にガラス板を搬送することを含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 急冷ガスの噴流は、「ドミノ５」模様でガラス板にぶつかるように配置される、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 曲げ強化ガラス板で発生する強化応力が不均一である、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 曲げ強化ガラス板の製造ラインにおいて、ガラス板を加熱するための炉と、曲げステーションと、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置と、取り出しステーションと、ラインに沿った所定の経路に沿ってガラス板を進める手段とを含む、製造ライン。

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