JP2008512333A

JP2008512333A - ガラスシートの加熱方法およびその装置

Info

Publication number: JP2008512333A
Application number: JP2007529374A
Authority: JP
Inventors: ユッカヴェーマス; オリイェルヴィネン
Original assignee: ユニグラスエンジニアリングオイ
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2008-04-24
Also published as: EP1794097A4; BRPI0514937A; FI116523B; US20080072625A1; WO2006027420A1; CN101052594A; RU2358918C2; RU2007112941A; EP1794097A1; TW200616911A; CA2579525A1; FI20045328A0

Abstract

ガラスシート（３）を強化炉内で加熱する。この強化炉は、ガラスシート（３）を支持、および移送するローラー（２）を含む。加熱中ガラスシート（３）は往復移動するが、例えばローラー（２）によって前後に移動する。このローラー（２）を制御装置（６）が制御する。往復移動の最初の方向転換地点（ｔ_１）が加熱時間開始（ｔ_０）後２０秒超経過した地点に構成するために、この制御装置（６）を用いる。

Description

本発明はガラスシートの加熱方法に関し、この方法は、強化炉（tempering furnace）の中でガラスシートを加熱する工程と、加熱中、ガラスシートを前後に往復移動させる工程とを含む。

本発明はさらにガラスシート加熱装置に関し、この装置は、ガラスシートを加熱する強化炉と、ガラスシートを支持、および移送するローラーと、ガラスシートを加熱する手段と、ローラーを制御する制御装置とを含み、この制御装置は、加熱中、ローラーを制御してガラスシートを往復移動させるよう構成されている。

ガラスの強化工程では、ガラスシートの温度を、軟化点を越えるまで上昇させる。軟化点は６１０℃から６２５℃だが、ガラスの厚さによって異なる。その後ガラスを通常ガラスの上下からエアジェットを噴射することによって所望の速度で冷却する。

実際には加熱中、強化炉でガラスシートを静止させておくことは不可能である。もし静止させた場合、ガラスシートの支持点の接触部分によって、かなりの加熱ムラが生じてしまう。一方、もしそのまま加熱処理を続行すれば、ガラスは５５０℃を超えた時点で軟化し始め、このような場合には、ガラスは支持点間で歪み始め、起伏が生じてしまう。そのため、ガラスシートを加熱中、常に移動させなければならない。

ガラス強化炉はいわゆる連続した炉であり、この場合、ガラスは全加熱処理を通して前方にのみ移動する。このような強化炉は、高い生産性を求める場合は効率的で、薄いガラスシートの処理に適している。しかし実際、このような連続した強化炉は厚いガラスシートの加熱には適さない。なぜなら、厚いガラスシートを加熱する場合は長時間加熱しなければならず、もしガラスが全加熱処理を通して前方にしか移動しなければ、強化炉を不必要に長くしなければならない。一方で、連続した強化炉はガラスの種類や厚さの変更に対応しにくい。ガラスの種類や厚さを変えると、強化炉で必要な温度や移動速度も変わるため、ガラスの種類を変える時は強化炉を常に空にしなければならない。そのため強化炉を稼動できない時間が長くなり、不利益を生じる。

いわゆる往復ローラー強化炉と言われている炉ではガラスシートは前後に移動する、すなわちガラスシートが加熱されている間、ローラーでガラスシートを往復移動させる。このような往復移動させることによって、全加熱処理を通じてローラーの支持点をガラス全体に均等に行き渡らせることができる。従って、不均等な支持から生じるガラスの光学的特性上の欠陥を最小限に抑えることができる。したがって、ガラスは強化炉内で前後に移動するので、往復ローラー式の強化炉を必要以上に長くしなくてもよい。さらに、ある種類および厚さのガラスから、別の種類および厚さのガラスへの変更も比較的円滑に行うことができる。したがって、今日では往復ローラー式の強化炉は、平面のビル用ガラスまたは断熱ガラスの製造などにおいて、主流となっている。往復移動ローラー強化炉のついては、例えば特許文献１に説明されている。

米国特許６１７２３３６号

加熱中、ガラスシートは、ローラーとのみ機械的に接触する。したがって、実際はガラスに生じ得るあらゆる引っ掻き傷やその他の欠陥は、ローラーが原因である。そのため、ローラーの質およびローラーの回転装置における条件は非常に厳しいものとなっている。ローラーは、可能な限り、その直径の大きさが変わらないようにし、半径もかなり高い精度で同様とする。さらに、ローラー駆動装置はできるだけ隙間またはバックラッシをなくし、不変性をもたせる。例えばもし、ガラスを同時に支持している２本のローラーの周速度が異なれば、ガラスシートに引っ掻き傷をつけるおそれがある。そのため、強化炉の構造に対する機械的要件は非常に厳しいうえ、部品は磨耗するので、ガラスの光学的特性上の欠陥を回避することはなおさら困難となる。

本発明の目的は、新規のガラスシート加熱方法とその装置を提供することにある。

本発明の方法は、往復移動の最初の方向転換地点が加熱開始後２０秒超経過した地点となるように構成していることを特徴とする。

さらに、本発明の装置は、往復移動の最初の方向転換地点が加熱開始後２０秒超経過した地点となるように、ローラーを制御するように構成されていることを特徴とする。

本発明では、ガラスシートを強化炉内で往復移動させながら加熱する、すなわちガラスシートを加熱中ローラーで前後に移動させる。往復移動の最初の方向転換地点は、加熱開始後２０秒を超えた地点とする。加熱の最初の工程では、ガラスは非常に不安定な状態であるため、表面に引っ掻き傷やその他の跡が生じやすい。最初の方向転換地点を加熱開始から適当な時間が経過した後に行われるように構成すれば、ガラスをローラー上に均一に置ける軟化度までガラスを熱することができる。このような場合、たとえローラー間に隙間があっても、往復移動の方向転換地点でガラスの表面に跡が残る可能性は低くなる。

本発明におけるある一つの態様においては、積載コンベアから強化炉までの移送走行は第１の速度で行ない、またガラスシート全体が強化炉内に位置したら、第１速度より低速の第２速度に減速して移送を行う。さらに往復移動の最初の方向転換は、この第２速度をさらに減速させた速度で行う。第２速度に減速する方法、すなわち低速にする方法は、往復移動の最初の方向転換地点を加熱開始後、ある程度長い時間が経過した後行われるようにするというかなり簡潔で容易な制御手順である。

本発明における別の態様においては、往復移動の最後の方向転換は、加熱終了の２０秒超前に行なわれるように構成されている。加熱の最終段階では、ガラスはかなり柔らかくなっているため、ここでも表面に欠陥が生じやすい。このような欠陥にはガラスのホットスポットおよび起伏なども含まれる。往復移動の最後の方向転換を加熱終了時よりかなり前に行うと、ガラスは過度に柔らかくならず、表面に生じる欠陥はほぼ回避することができる。さらに別の態様においては、往復移動の方向転換が２回のみとなるように加熱を設定し、この２回の方向転換のうち、最初の方向転換を加熱開始後十分時間が経過した後に行ない、最終方向転換を加熱終了時よりかなり前に行なうようにする。これによってガラス表面上に生じる欠陥を最小限に抑えることができる。

本発明を添付の図面を参照し、以下に具体的に説明する。

図１は、本体１とローラー２とを含む強化炉（tempering furnace）を示し、これらローラー２の上にガラスシート３が配置される。このガラスシートは本体１の上方に配置された抵抗４で上部から、下方に配置された抵抗５で下部から加熱される。この強化炉にさらにブローパイプを設置し、ガラスシートの上面および／または下面に熱風を噴射して、すなわち熱風強制対流式を用いて、加熱してもよい。このパイプを必要に応じて冷却時に用いることも可能である。図１は明確さを目的としているため、パイプを示していない。

さらに、図１は制御装置６を略式に示すが、これは同時にローラー２を回転させる電気モーターなどの動力装置および、ローラー２の回転を制御する制御装置でもある。このローラーを回転させる電気モーターは例えばインバータ（変換器）などによって制御することも可能である。さらに必要に応じてギア装置および／またはその他の好適な装置で、ローラー２を制御してもよい。

本装置では、強化炉の前に積載コンベアが配置されている。この強化炉の次には強化ユニットを配置し、そこでガラスシートに冷風を噴射して冷却する。強化ユニットの次にアフタークーラーを設けてもよい。図１は明確さを目的としているため、積載コンベア、焼戻しユニットおよびアフタークーラーユニットを示していない。

加熱中、ガラスシート３はローラー２によって前後に移動、すなわち往復移動する。往復移動によって、ローラーの支持点は全加熱工程を通じてガラス全体に均等に分散する。

図２が示すように、積載物、すなわちガラスシートは、まず時間ｔ_−１で、積載コンベアから強化炉まで移送されるために移動を開始する。加速後、移送速度ｖ_１は、例えば秒速３００ｍｍとなる。時間ｔ_０の時点で、ガラスシート全体が強化炉内に収容される。ここで言う加熱開始時間とは、まさにこの特定の時間ｔ_０、すなわちガラスシートが後部まで強化炉内に収まる時点のことを指す。図１は、加熱を開始する時点でガラスシート３が強化炉内に収容されている状態を示している。

ガラスシートが完全に強化炉内に収容された時点で、移送走行速度を第１の徐行速度ｖ_２に減速する。この第１徐行速度ｖ_２は、例えば秒速２０ｍｍ程度でよい。強化炉内への移送走行はこのように時間ｔ_−１とｔ_１の間で行われ、また、この特定の移送走行はこのように最初は高速ｖ_１で、その後低速ｖ_２で行われる。この速度ｖ_１、すなわちガラスシートを強化炉内へ移送する速度は、かなり高速にする必要がある。なぜなら、ガラスシートを強化炉内に移送する際、その前部はその後部より早く加熱され始めるため、移送速度が遅いとガラスシートの前部と後部の温度差が大きくなり、ガラスが損傷するおそれがあるからである。さらに、移送速度が遅すぎると強化炉の生産性も低下する。

まず第１に往復移動が行えるよう、ガラスシートが内部で移動できるように強化炉を十分な大きさにしなければならない、すなわち強化炉の長さ１_ｕをガラスシートの長さ１_ｌより長くする必要がある。例えば強化炉の長さ１_ｕが４,８００ｍｍであれば、ガラス負荷部分の長さ１_ｌとして適当なのは、３,６００ｍｍ程度である。このような場合、ガラスシートは強化炉内をなお1,２００ｍｍ移動することができる。

移送速度をｖ_１から第１徐行速度ｖ_２へ減速する工程は、例えば１から３秒かかる。もし減速工程が例えば僅かに３秒を下回る場合、ガラスシートは時間ｔ_０を越えた時点で前方に４５０ｍｍ移動しているが、強化炉内ではまだ７５０ｍｍ移動することができる。もし第１徐行速度ｖ_２が秒速２０ｍｍであれば、ガラスシートが強化炉の後端部まで移動するのに３７．５秒かかり、このときガラスシートの前部は強化炉の最後部に位置する。この段階よりも前に、往復移動の最初の方向転換を行う必要がある。往復移動の方向転換をこのように時間ｔ_１で行ない、この時点でその速度は、第１徐行速度ｖ_２から第２徐行速度ｖ_３に変更される。第２徐行速度ｖ_３は、毎秒−１０ｍｍ程度でもよい。この場合、このマイナスの符号は、ガラスシートが強化炉の前端部に戻ることを意味する。

前述の態様において、往復移動の最初の方向転換時点ｔ_１は、加熱開始時間後、約４０秒の時点である。この４０秒の間にガラスシート３は加熱の影響によってすでに若干軟化しており、ローラー上に均一に位置する。このような場合は、往復移動の方向転換によって実質的にローラーがガラスシート３に跡を残すことはない。

もし第２徐行速度ｖ_３が毎秒−１０ｍｍであれば、往復移動の第２方向転換時点ｔ_２は、往復移動の最初の方向転換時点ｔ_１から１２０秒以内でなければならない。往復移動の第２方向転換地点ｔ_２で、ガラスシートの移動方向は再び強化炉の最後部へと変わる、すなわち、速度は第３徐行速度ｖ_４に変わる。第３徐行速度ｖ_４は、例えば第１徐行速度ｖ_２と同じでもよく、従って本態様では毎秒２０ｍｍとしている。

最終的にガラスシートは、排出移送速度ｖ_５まで加速するが、この速度は毎秒５００ｍｍ程度でよい。排出移送速度ｖ_５までの加速時間は、例えば１から４秒要する。ガラスは排出移送速度ｖ_５で強化炉から強化ユニットに移送され、次のガラスシートが強化炉に移送される。ガラスシート３は、強化炉から排出された後、冷却強化を行う必要があるため、そして、遅れて強化炉を出るガラスシートの後部と比べて、前部を冷却しすぎないようにするために、排出移送速度はかなり高速にしなければならない。さらに、排出移送速度が遅いと装置の生産性も低下してしまう。本態様では、往復移動の最終方向転換時点ｔ_２と加熱終了時間ｔ_３の間のタイムスパンは約４０秒となっている。強化炉排出後の移送走行は、このように往復移動の第２方向転換地点で始まり、時間ｔ_４、すなわちガラスシート全体が強化炉から出た時点で終了する。従って、強化炉排出時の移送走行は、最初は低速ｖ_４で行われ、その後、最終的に最初の速度よりも速い第２速度ｖ_５となる。

ここで言う加熱終了時間ｔ_３とは、ガラスシートの前端部が強化炉から排出され始める時点を意味する。本態様が示す加熱時間、すなわち加熱開始時間ｔ_０と加熱終了時間ｔ_３の間のタイムスパンは、約２００秒となっているが、これは例えば厚さ２．５ｍｍなどの薄いガラスであれば十分な加熱時間である。

このように、往復移動の最終方向転換時点ｔ_２と加熱終了時間ｔ_３との間には、かなり間隔があいている。このような場合は、往復移動の最終方向転換時点ｔ_２にあるガラスシート３はまだ硬いので、実質的に往復移動の方向転換による跡やその他の欠陥などを十分回避することができる。このように、全強化工程を通してガラスシートの質を非常に良好に保つことができる。

徐行速度ｖ_２、ｖ_３およびｖ_４は、例えば毎秒１０ｍｍから６０ｍｍとしてもよい。徐行速度ｖ_２、ｖ_３およびｖ_４の絶対値は等しくてもよく、または異なってもよい。ガラスシートを強化炉に移送する際の移送速度ｖ_１は、例えば毎秒２００ｍｍから４００ｍｍでもよい。排出移送速度ｖ_５は、例えば毎秒４００ｍｍから６００ｍｍとしてもよい。

往復移動の方向転換地点は２箇所にしたまま、徐行速度ｖ_２、ｖ_３、およびｖ_４を上記態様に示した速度よりも下げて、一つの積載物当たりの加熱時間を増やすことが可能である。往復移動の方向転換地点が２箇所のみであればガラスシート３に生じる欠陥を最小限に抑えることができる。当然ながら、この第２徐行速度ｖ_３の減速とはその絶対値を下げること、すなわち、強化炉内を後方に移動するガラスシートの速度を減速することを意味する。しかしながら、実際にはそれほど徐行速度を大幅に減速することもできないため、上記態様に則った構成であれば、ガラスの加熱時間が３００秒未満といった場合において、往復移動の方向転換地点は２箇所のみでガラスを加熱することができる。もし徐行速度が遅すぎると、熱せられたローラー２によってガラスに加熱ムラなどの問題を生じるおそれがある。同様に、加熱の最終段階でも徐行速度が遅すぎると、ガラスに起伏が生じるおそれがある。強化炉で厚めのガラスを加熱する場合、所定の間隔を置いて、往復移動を１回追加する必要がある。往復移動工程を追加する場合の加熱時間は、例えば３００秒となるように構成するのが好ましい。しかしながら、このような場合、周期的往復移動中の加熱時間を往復共に均一にして、強化炉への負荷を確実に均等にすることが望ましい。

本図面および関連する説明は、本発明の概念を記載することのみを目的としている。本発明の詳細は、本請求の範囲において種々変更が可能である。徐行速度もまた、ガラスシートが強化炉内で移動可能なスペースの大きさによって変わる。移動スペースが適度な長さを有する場合、徐行速度を若干速めて、ガラスシートの移動が強化炉内で均等に行われるようにしなければならない。このように、移動スペースの長さは強化炉の長さおよびガラスシートの長さに影響されるが、このような場合、ガラスの長さが決まれば移動スペースの大きさも決まる。このように最初の往復移動を加熱開始後、充分時間が経過してから行えるように、移動スペースは充分な大きさでなければならない。しかしながら、移動スペースが大きすぎると、加熱されるガラスの長さが相対的に短いものになってしまい、強化炉の生産性が低下してしまうため、大きすぎる移動スペースも好ましくない。さらに、ガラスシートが加熱の同じ段階で強化炉の前端部に位置するように、徐行速度をガラスシートを基準に設定するのが好ましく、これにより加熱処理全体の管理が容易になる。必要に応じて、加熱中のガラスの温度を例えば高温計で測定するなど、温度計を用いて温度を管理することも可能である。電気抵抗および従来のブローパイプに追加して、またはその代わりに、ガスヒーターまたはその他の公知の加熱手段でガラスシートを加熱してもよい。往復移動の最初の方向転換地点は、このように、加熱開始時間後、２０秒超経過した地点となるようにする。好ましくは、往復移動の最初の方向転換地点を加熱開始時間後、３５秒超経過した地点となるようにする。実質的な制限として、ガラスの長さおよび徐行速度を基準にして、加熱開始時間から往復移動の最初の方向転換までの時間を最大で７０秒程度としてもよい。従って、往復移動の最終方向転換は、例えば加熱終了前の２０秒超としてもよい。好ましくは、往復移動の最終方向転換を加熱終了時間の３５秒超前とする。この場合の実質的な制限は、往復移動の最終方向転換を加熱終了前の７０秒超にはしない、ということである。

ガラス強化炉の略式の側断面図である。加熱中のガラスが炉内で移動する方法を示す図である。

Claims

強化炉内にあるガラスシート(３)を加熱する工程と、加熱中前記ガラスシート(３)を前後に往復移動させる工程とを含むガラスシートを加熱する方法であって、往復移動の最初の方向転換時点(ｔ_１)が加熱開始時間(ｔ_０)後２０秒超経過した時点となるように設定されていることを特徴とする方法。
往復移動の最初の方向転換時点(ｔ_１)が、加熱開始時間(ｔ_０)後３５秒超経過した時点となるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
積載コンベアから強化炉までの移送走行が最初は第１速度(ｖ_１)で行なわれ、ガラスシート全体が強化炉内に収容されたとき、減速して第１速度より遅い第２速度(ｖ_２)で行われ、そして往復移動の最初の方向転換が前記第２速度(ｖ_２)を減速して行なわれることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
往復移動の最終方向転換時点(ｔ_２)が、加熱終了時間(ｔ_３)の２０秒超前の時点となるように設定されていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の方法。
往復移動の最終方向転換時点(ｔ_２)が、加熱終了時間(ｔ_３)の３５秒超前の時点となるように設定されていることを特徴とする請求項４記載の方法。
強化炉から排出される際の移送走行が、最初は低速(ｖ_４)で行われ、次に最初の速度がより速い速度(ｖ_５)に加速されることを特徴とする請求項４または５記載の方法。
加熱中の往復移動の方向転換時点を２回のみ(ｔ_１、ｔ_２)とし、往復移動の最初の方向転換(ｔ_１)と加熱開始時間(ｔ_０)の間に充分な間隔が設けられ、また往復移動の最終方向転換(ｔ_２)と加熱終了時間(ｔ_３)の間に充分な間隔が設けられるように、ガラスシート(３)の往復移動および各移動速度（ｖ_１からｖ_５）が制御されていることを特徴とする、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の方法。
ガラスシート(３)を加熱する強化炉と、ガラスシート(３)を支持および移送するローラー(２)と、ガラスシート(３)を加熱する加熱手段と、ローラー（２）を制御する制御装置（６）とを含み、ガラスシート(３)が加熱中に往復移動するようにローラー(２)を制御するように制御装置（６）が構成されている、ガラスシートを加熱するための装置において、往復移動の最初の方向転換時点(ｔ_１)が加熱開始時間(ｔ_０)後２０秒超経過した時点となるようにローラー(２)を制御するために制御装置(６)が構成されていることを特徴とする装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して往復移動の最初の方向転換時点(ｔ_１)が、加熱開始時間(ｔ_０)後３５秒超経過した時点になるように設定されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して積載コンベアから強化炉までの移送走行が最初は第１速度(ｖ_１)で行なわれ、ガラスシート全体が強化炉内に収容されたとき、減速して第１速度より遅い第２速度(ｖ_２)で行われ、そして往復移動の最初の方向転換が前記第２速度(ｖ_２)を減速して行なわれることを特徴とする請求項８または９記載の装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して往復移動の最終方向転換時点(ｔ_２)が、加熱終了時間(ｔ_３)の２０秒超前の時点となるように設定されていることを特徴とする請求項８から１０いずれか１項記載の装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して往復移動の最終方向転換時点(ｔ_２)が、加熱終了時間(ｔ_３)の３５秒超前の時点となるように設定されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して強化炉から排出される際の移送走行が、最初は低速(ｖ_４)で行われ、移送走行の最終段階でより速い速度(ｖ_５)で行われることを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
制御装置（６）がローラー(２)を制御して加熱中の往復移動の方向転換時点を２回のみ(ｔ_１、ｔ_２)とし、往復移動の最初の方向転換(ｔ_１)と加熱開始時間(ｔ_０)の間に充分な間隔が設けられ、また往復移動の最終方向転換(ｔ_２)と加熱終了時間(ｔ_３)の間に充分な間隔が設けられるように加熱が設定されていることを特徴とする請求項８から１３のうちのいずれか１項に記載の装置。