JP4000475B2 - 加熱炉の熱量調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は窓用板ガラス等の板状材を搬送する搬送ローラの上方に加熱用バーナが設けられると共に搬送ローラの下方に加熱手段が設けられ、加熱用バーナ及び加熱手段で板状材を加熱する加熱炉の熱量調整方法に関するものである。
一般に自動車の窓用板ガラス等の板状材を曲げ成形する場合、板状材は曲げ成形される前に加熱炉で曲げ成形が可能な温度まで加熱される。この場合使用される加熱炉としてローラハース炉が知られている。ローラハース炉は搬送ローラを備えていて、搬送ローラは駆動モータで回転される。これにより、搬送ローラに載置された板状材がローラハース炉内に搬入される。また、ローラハース炉内には搬送ローラの上方に上部ヒータが取り付けられていて、搬送ローラの下方には下部ヒータが取り付けられている。従って、搬送ローラでローラハース炉内を搬送されている板状材は、上方から上部ヒータの輻射熱で加熱されると共に下方から下部ヒータの輻射熱で加熱されて、曲げ成形が可能な温度まで加熱される。
ところで、板状材は搬送ローラに載置されているので板状材の下面は搬送ローラに接触している。従って、板状材の下面には搬送ローラの熱量が直接伝達されて、板状材の下面の温度は上面の温度より高くなるので、板状材が上側に反るという問題点がある。この問題点を解消するための一例として、搬送ローラの外周に一定間隔をおいて環状溝を形成して搬送ローラから板状材の下面側に直接伝達される熱量を抑制し、かつ、板状材の上方に圧縮空気を注入して板状材の上方に対流を生じさせて上部ヒータの輻射熱を効率良く板状材の上面に伝達して、板状材の下面と上面に吸収される熱量を略等しく保つ方法が提案されている。
しかしながら、板状材の上方に対流を生じさせるために圧縮空気を使用すると、加熱炉内の雰囲気温度が低下する。従って、板状材を高温に加熱することが困難になるので、従来の方法では板状材の下面と上面の吸収熱量を略等しく保ちながら板状材を高温に加熱することが困難であるという問題点がある。
また、板状材の下面と上面の吸収熱量を略等しく保つために、板状材の上方で発生する上部熱量と板状材の下方で発生する下部熱量略等しく調整する必要があり、この調整は一般に加熱炉内の雰囲気温度を変更して行われる。しかしながら、加熱炉内で発生する熱量は雰囲気温度及び輻射源温度で設定されるので、雰囲気温度だけで発生熱量を調整した場合、発生熱量を正確に調整したことにならない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、板状材を高温加熱する場合に板状材の下面と上面の吸収熱量を略等しく保つことにより、板状材の反りを防止することができ、かつ加熱炉内の発生熱量を正確に調整することができる加熱炉の熱量調整方法を提供することを目的とする。
本発明は、加熱炉よりケーシング内に吸引した吸込エアと加熱用バーナからの加熱エアと前記ケーシング内にて混合した混合エアを、前記ケーシングに昇降自在に支持された吹出ノズルから吹き出して搬送ローラで前記加熱炉内を搬送中の板状材の上面を加熱し、同時に前記搬送ローラの下方に設けられた下部加熱手段で前記板状材の下面を加熱する工程と、前記板状材の上方の上部雰囲気温度及び上部輻射源温度、並びに前記板状材の下方の下部雰囲気温度及び下部輻射源温度をモニタする工程と、前記上部雰囲気温度及び上部輻射源温度に基づいて求められた上部熱量と、前記下部雰囲気温度及び下部輻射源温度に基づいて求められた下部熱量とを比較する工程と、前記上部熱量が下部熱量と異なる場合、前記上部熱量が下部熱量と略等しくなるように前記上部雰囲気温度及び上部輻射源温度を変更する工程と、を備えた加熱炉の熱量調整方法である。
本発明によれば、加熱用バーナの吹出口が収納されると共に加熱炉内に開口した吸込口が形成されたケーシングを備え、このケーシングにファンを設けている。ファンは吸込口を介してケーシング内に吸い込んだ吸込エアと加熱用バーナからケーシング内に吹き出された加熱エアとをケーシング内で混合する。また、ケーシングには吹出ノズルが昇降自在に支持されていて、吹出ノズルはケーシング内で混合された混合エアを板状材の上面に吹き出す。この吹出ノズルは昇降手段で高さが調整される。
また、本発明によれば、板状材の加熱中に、板状材の上方の上部雰囲気温度及び上部輻射源温度、並びに板状材の下方の下部雰囲気温度及び下部輻射源温度をモニタし、上部雰囲気温度及び上部輻射源温度に基づいて求められた上部熱量と、下部雰囲気温度及び下部輻射源温度に基づいて求められた下部熱量とを比較する。そして、比較した結果、上部熱量が下部熱量と異なる場合、吹出ノズルの高さを調整して、上部熱量が下部熱量と均一になるように上部雰囲気温度及び上部輻射源温度を変更する。
このように、吹出ノズルから加熱された混合エアを吹き出して加熱炉内の上方に対流を発生させるので、加熱炉内の雰囲気温度の低下を防止することができる。また、雰囲気温度と輻射源温度に基づいて熱量を調整するようにしたので、下部熱量と略等しくなるように上部熱量を正確に調整することができる。
本発明に係る加熱炉の熱量調整方法によれば、ケーシング内に吸い込こまれた吸込エアと加熱用バーナからケーシング内に吹き出された加熱エアとを混合して、ケーシングに昇降自在に支持された吹出ノズルから板状材の上面に吹き出す。これにより板状材が加熱される。そして、板状材の加熱中に、板状材の上方の上部雰囲気温度及び上部輻射源温度、並びに板状材の下方の下部雰囲気温度及び下部輻射源温度をモニタし、これらのモニタ値に基づいて求められた上部熱量と下部熱量とを比較する。比較した結果、上部熱量が下部熱量と異なる場合、吹出ノズルの高さを調整して、上部熱量が下部熱量と略等しくなるように上部雰囲気温度及び上部輻射源温度を変更する。
このように、吹出ノズルから加熱された混合エアを吹き出して加熱炉内の上方に対流を発生させるので、加熱炉内の雰囲気温度の低下を防止することができる。また、雰囲気温度と輻射源温度に基づいて熱量を調整するようにしたので、下部熱量が略等しくなるように上部熱量を正確に調整することができる。従って、板状材を高温加熱する場合に板状材の下面と上面の吸収熱量を略等しく保つことにより、板状材の反りを防止することができる。
以下添付図面に従って本発明に係る加熱炉の熱量調整方法について詳説する。図1は本発明に係る加熱炉の熱量調整方法が適用された加熱炉の正面図、図2はその側面図、図3は加熱炉の熱量調整装置の要部拡大図である。加熱炉10は加熱炉本体12を備えていて、加熱炉本体12には搬送ローラ14が設けられている。搬送ローラ14はモータ16(図2参照)に回転力が伝達可能に連結されている。従って、モータ16が駆動すると搬送ローラ14が回転して、搬送ローラ14に載置されている窓用板ガラス18が加熱炉10内で図1の矢印方向に搬送される。
搬送ローラ14の下方には下部加熱手段として加熱用ヒータ20が設けられていて、搬送ローラ14の上方には加熱用バーナ22、22…が設けられている。本実施例では、下部加熱手段としてヒータを用いたが、バーナを用いて窓用板ガラスを加熱してもよい。なお、本実施例では、下部加熱量の上下限の範囲を広くすることが容易である点に鑑みて、下部加熱手段としてヒータを用いた。加熱用バーナ22、22…と搬送ローラ14との間には熱量調整装置30が設けられている。熱量調整装置30はケーシング32、ファン38、吹出ノズル34、34…及び昇降手段36を備えている。ケーシング32は上面に開口穴32A、32A…(図3参照)が形成されていて、開口穴32A、32A…には加熱用バーナ22、22…の吹出口22A、22A…が嵌入されている。
図4は熱量調整装置30を斜め下方から見た斜視図である。ケーシング32の下面中央には吸込口32B(図3、図4参照)が形成されていて、吸込口32Bの上方のケーシング32内にはファン38が回動自在に支持されている。ファン38は吸込口32Bを介して炉内から吸い込んだ吸エアをケーシング32内に拡散する。これにより、吸込口32Bから吸い込んだ吸エアと加熱用バーナ22の吹出口22Aから吹き出された加熱エアとがケーシング32内で混合される。
さらに、ケーシング32の下面に形成された開口穴32C、32C…には、吹出ノズル34の連通管34A、34Aが移動自在に支持されていて、連通管34A、34Aの下端部には吹出口34Bが取り付けられている。従って、吹出口34Bは上下方向に移動することができる。また、吹出口34Bは連通管34A、34Aを介してケーシング32内に連通されている。吹出口34Bは矩形状に形成されていて、この吹出口は窓用板ガラス18に対向して開口されている。
このように構成されている吹出ノズル34は一定間隔をおいてケーシング32の下面に昇降自在に複数個配設されていて、これらの吹出ノズル34、34…は連結ロッド(図示せず)で一体的に連結されている。従って、吹出ノズル34、34…の吹出口は窓用板ガラス18の上面全域に配置されるので、ケーシング32内の加熱エアと吸エアとの混合エアが吹出ノズル34の吹出口34B、34Bから吹き出されると、混合エアが窓用板ガラス18の上面全域に吹き付けられる。
また、昇降手段36のシャフト38A、38Bが加熱炉本体12の上部に回動自在に支持されている。シャフト38Aにはモータ(図示せず)が回転力を伝達可能に連結されている。シャフト38Aの両端部にはスプロケット40、40が固定されていて、シャフト38Bの両端部にはスプロケット42、42が固定されている。そして、一方のスプロケット40、42にはチェーン44Aが噛み合わされていて、他方のスプロケット40、42にはチェーン44Bが噛み合わされている。
図4に示すようにチェーン44A、44Bの一端部は右側部の吹出口34Bと連結されていて、チェーン44A、44Bの他端部は左側部の吹出口34Bと連結されている。従って、モータを駆動するとシャフト38Aを介してスプロケット40、40が回動するので、チェーン44A、44Bを介してスプロケット42、42が回動する。これにより、スプロケット40、42に噛み合っているチェーン44A、44Bは、スプロケット40、42に巻取り、巻戻しされて吹出ノズル34、34…が昇降する。従って、吹出ノズル34、34…を所定の高さに調整することができる。
前記の如く構成された本発明に係る加熱炉の熱量調整装置の作用について説明する。
先ず、加熱用ヒータ20を通電状態にして、加熱用バーナ22、22…を作動させる。さらに、ファン38を作動させて炉内から吸い込んだ吸エアと加熱用バーナ22の吹出口22Aから吹き出された加熱エアとをケーシング32内で混合し、この混合エアを吹出ノズル34の吹出口34B、34Bから吹き出させる。これにより、搬送ローラで搬送されている窓用板ガラス18の上面全域に混合エアが吹き付けられ、窓用板ガラス18の上面に対流が生じる。また、窓用板ガラス18の下面は加熱用ヒータ20の輻射熱で加熱される。
この状態で、昇降手段36のモータを駆動してチェーン44A、44Bをスプロケット40、42に巻取り、巻戻しし、吹出ノズル34、34…を昇降させて所定位置に位置決めする。これにより、窓用板ガラス18の上面に吸収される熱量が調整されて、窓用板ガラス18の上面と下面に与えられる熱量が略等しくなる。
次に、加熱炉の熱量調整装置を使用して窓用板ガラス18の上面と下面に同一の熱量を与える加熱炉の熱量調整方法について説明する。先ず、窓用板ガラス18の上方から窓用板ガラス18に加えられる上部熱量dq upper は次式(1)で表わされる。
dq upper =dq (conv)upper +dq (rad)upper …(1)
但し、dq (conv)upper :上部雰囲気熱量
dq (rad)upper :上部輻射源熱量
この場合、上部雰囲気熱量dq (conv)upper はα(Tg −Ta(upper))で表わされ、上部輻射源熱量dq (rad)upperはεσ(Tg 4 −TH(upper) 4 )で表わされる。従って、上部熱量dq upper は次式(2)で表わされる。
dq upper =α(Tg −Ta(upper))+εσ(Tg 4 −TH(upper) 4
…(2)
但し、α:窓用板ガラスに向かって吹き付けられるエアの流速や、窓用板 ガラス上を流れるエアの流速から決定される定数
ε:輻射源や窓用板ガラス等の材質から決定される定数
σ:ボルツマン定数
g :窓用板ガラス18の温度
a(upper):上部雰囲気温度
H(upper):上部輻射源温度
尚、吹出ノズル34は上部輻射源の構成部材であり、上部輻射源温度TH(upper)は吹出ノズル34の昇降で変化する。
一方、窓用板ガラス18の下方から窓用板ガラス18に加えられる下部熱量dq lower は次式(3)で表わされる。
dq lower =dq (conv)lower +dq (rad)lower …(3)
dq (conv)lower :下部雰囲気熱量
dq (rad)lower :下部輻射源熱量
この場合、下部雰囲気熱量dq (conv)lower はα(Tg −Ta(lower))で表わされ、部輻射源熱量dq (rad)lowerはεσ(Tg 4 −TH(lower) 4)で表わされる。従って、部熱量dq lower は次式(4)で表わされる。
dq lower =α(Tg −Ta(lower))+εσ(Tg 4 −TH(lower) 4
…(4)
a(lower):下部雰囲気温度
H(lower):下部輻射源温度
(2)、(4)に基づいて、Ta(upper)、TH(upper)、Ta(lower)及びTH(lower)をモニタして次式(4)に示すように上部熱量dq upper が下部熱量dq lower と等しくなるように上部雰囲気温度Ta(upper)、上部輻射源温度TH(upper)の温度を制御する。
dq upper =dq lower …(5)
これにより、窓用板ガラス18の上面と下面に同一の熱量が与えられる。
すなわち、例えば窓用板ガラス18の搬送速度や搬送ローラ14に載置された窓用板ガラス18同士の間隔等が変更されて、加熱炉10内を搬送されている窓用板ガラス18、18…の吸収熱量が変化した場合、窓用板ガラス18、18…に適切な熱量を与えるように上部熱量dq upper 及び下部熱量dq lower を制御する必要がある。
この場合、窓用板ガラス18、18…の下面には搬送ローラ14から直接熱量が伝達されるので、従来のように窓用板ガラス18の上面に向けて吹き出された圧縮空気で対流を生じさせると、圧縮空気で雰囲気温度が低下する。従って、下部熱量dq lower が低い場合にはdq upper =dq lower の関係が成立するように上部熱量dq upper を制御することができるが、下部熱量dq lower が高い場合にはdq upper =dq lower の関係を成立するように上部熱量dq upper を制御することができない。
しかしながら、本発明に係る加熱炉の熱量調整装置は圧縮空気を使用せずに、吹出ノズル34の吹出口34B、34Bから窓用板ガラス18の上面に混合エア(風)を吹き出して窓用板ガラス18の上面に対流を生じさせるので、窓用板ガラス18の上方の雰囲気温度の低下を防止することができる。従って、下部熱量dq lower が高い場合でもdq upper =dq lower の関係が成立するように上部熱量dq upper を制御することができる。即ち、本発明に係る加熱炉の熱量調整装置によれば、下部熱量dq lower が高い場合でも、モニタされたTa(upper)、TH(upper)、Ta(lower)及びTH(lower)の値に基づいて、上部熱量dq upper が下部熱量dq lower と等しくなるように、吹出ノズル34、34…の高さを調整して、上部雰囲気温度Ta(upper)、上部輻射源温度TH(upper)の値を制御することが可能になる。これにより、窓用板ガラス18の上面と下面に同一の熱量が与えられる。
前記実施例では吹出ノズル34、34…の高さを調整して上部雰囲気温度Ta(upper)、上部輻射源温度TH(upper)の値を制御する場合について説明したが、これに限らず、例えば、加熱用バーナ22の燃焼状態の調整等のその他の方法で上部雰囲気温度Ta(upper)、上部輻射源温度TH(upper)の値を制御してもよい。
前記実施例では本発明に係る加熱炉の熱量調整装置を使用して、自動車用の窓用板ガラス18の上面と下面とに吸収される熱量を略等しく制御する場合について説明したが、これに限らず、窓用板ガラス以外のガラスや、合成樹脂等のその他の材質の板状材に使用してもよい。
本発明に係る加熱炉の熱量調整方法が適用された加熱炉の正面図 図1の側面図 熱炉の熱量調整装置の底面図 熱炉の熱量調整装置の概略斜視図
符号の説明
10…加熱炉
14…搬送ローラ
18…窓用板ガラス(板状材)
20…加熱用ヒータ
22…加熱用バーナ
22A…加熱用バーナの吹出口
30…加熱炉の熱量調整装置
32…ケーシング
32B…吸込口
34…吹出ノズル
34B…吹出口
36…昇降手段
38…ファン

Claims (1)

  1. 加熱炉よりケーシング内に吸引した吸込エアと加熱用バーナからの加熱エアと前記ケーシング内にて混合した混合エアを、前記ケーシングに昇降自在に支持された吹出ノズルから吹き出して搬送ローラで前記加熱炉内を搬送中の板状材の上面を加熱し、同時に前記搬送ローラの下方に設けられた下部加熱手段で前記板状材の下面を加熱する工程と、
    前記板状材の上方の上部雰囲気温度及び上部輻射源温度、並びに前記板状材の下方の下部雰囲気温度及び下部輻射源温度をモニタする工程と、
    前記上部雰囲気温度及び上部輻射源温度に基づいて求められた上部熱量と、前記下部雰囲気温度及び下部輻射源温度に基づいて求められた下部熱量とを比較する工程と、
    前記上部熱量が下部熱量と異なる場合、前記上部熱量が下部熱量と略等しくなるように前記上部雰囲気温度及び上部輻射源温度を変更する工程と、
    を備えた加熱炉の熱量調整方法。
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