JP4283485B2 - ローラーが設けられた強化炉でガラスパネルを加熱する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラーが設けられた強化炉でガラスパネルを加熱する方法に関し、この方法は、加熱サイクル期間中ローラーからなるコンベヤー上のガラスパネルを搬送し、その後、強化ステーション内へとガラスパネルを搬送し、炉内で対流空気が供給されるように炉内の底部及び頂部に設けられた放熱体及び同じように底部及び頂部に設けられた熱対流体によって強化炉内でガラスパネルを加熱する工程からなる。
【０００２】
本発明は、さらにローラーが設けられた強化炉でガラスパネルを加熱する装置に関し、ローラーが強化炉及びこの炉と連通した強化ステーション内へとガラスパネルを搬送するコンベヤーを形成し、強化炉にはガラスパネル上下に位置する放熱体及び同じくガラスパネルの上下に位置し、強化炉内に対流空気を供給する熱対流体が設けられている。
【０００３】
【従来の技術】
この種の方法及び装置は、本願出願人による米国特許第５，９５１，７３４号に開示されているものが知られている。この公知の方法及び装置では、架空の熱対流効果が、炉の横方向に広まるのでトップコートされたいわゆるローＥ（Low-E）ガラスパネルを加熱するのに適している。例えば、米国特許第４，５０５，６７１号では、ガラスの上部で対流を生じさせると共に底部でも対流を生じさせているが、ローラーが存在するために対流パイプが常に炉の横方向又は炉を横切って配置させなければならず、底部対流の横方向の分布が不可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ガラスの底部に適用される熱伝達率の制御を炉の横方向に亘って可能にするガラス底部への対流噴射のための方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、加熱サイクル期間中、ローラーからなるコンベヤー上のガラスパネルを強化炉内へと搬送し、その後、強化ステーション内へと前記ガラスパネルを搬送し、炉内の底部及び頂部に設けられた放熱体及び炉内に対流空気が供給されるように同じように底部及び頂部に設けられた熱対流体によって強化炉内でガラスパネルを加熱する工程とからなる強化炉内でのガラスパネルの加熱方法において、炉の長手方向に配され、炉の横方向に並んだ対流加熱領域を形成する底部熱対流体によってガラスパネルの底部側が、加熱され、これら領域によって底部加熱対流効果が横方向に分布されることを特徴とする本発明の方法によって達成される。またこの目的は、ローラーが強化炉及びこの炉と連通した強化ステーション内へとガラスパネルを搬送するコンベヤーを形成し、強化炉にはガラスパネルの上下に位置する放熱体及び同じくガラスパネルの上下に位置し、強化炉内に対流空気を供給するための熱対流体が設けられている強化炉内でガラスパネルを加熱する装置において、ガラスパネルの下に位置する熱対流体が、炉の長手方向に延び且つ炉の横方向に並んだ対流加熱領域を形成することを特徴とする本発明の装置によって達成される。従属項は、本発明の好ましい態様を開示している。
【０００６】
本発明の好ましい２つの態様を添付の図面を参照し、以下に詳述する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１及び２は、本発明を適用したガラスパネル７が加熱される強化炉１を示す。ガラスパネル７は、炉の横方向に延びたローラー６によって形成されたコンベヤーによって炉内をその長手方向に搬送される。図示の態様では、加熱サイクル中炉内でガラスパネルは、振動しながら移動する。炉１には強化ステーション２１の延長部が設けられており、ガラスパネル７はこの焼戻しステーションに移動し、さらに加熱ステーションで加熱される。
【０００８】
強化炉１にはローラー６の上部に位置する放熱体３、即ち頂部放熱体が設けられている。これら放熱体は、強化炉１の長手方向に延びた抵抗体からなることが好ましいが、炉の横手方向に延びるように配置してもよい。ローラー６上には頂部熱対流体５が取りつけられている。これら熱対流体は、炉の横方向に互いに適当な距離をおいて炉の長手方向に延びたパイプ５から構成されるのが好ましい。パイプ５は、その長手方向に間隔をおいて配されたオリフィスが形成された底部面を有し、このオリフィスからジェット噴射状の対流空気がガラス７の頂面上に放出される。このジェット噴射は、加熱抵抗体３の間の空間を通過する。パイプ５を加熱抵抗体３の下に位置させることも可能である。ジェット噴射は、真下又は対角線状に斜めに向けられる。
【０００９】
強化炉１にはローラー６の下に位置する放熱体２、即ち底部放熱体が設けられている。これら放熱体もまた強化炉１の長手方向に延びる抵抗体から構成されるのが好ましい。ローラー６及び／又は抵抗体２の下には、熱対流体４、４ａ、４ｂ、４ｃが位置している。これら対流体は、炉の横方向に適当な間隔を置いて配された炉の長手方向に延びるパイプから構成されている。ガラス７の底部に最も近いパイプ４の部分の頂部にはパイプの長手方向に互いに間隔を置いて配されたオリフィスが形成されており、このオリフィスからジェット噴射状の対流空気が、ガラスの底部側及び／又はローラーの面に放出される。このような底部加熱対流体それぞれが、強化炉１の横方向に並んだ対流加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪを形成する。対流空気の流れは、パイプ４の長手方向、即ち種々の位置でその対応する領域に対して、パイプ４を長手方向に個別のセクションに分けることによって調節することができ、個別のセクションを設けることにより炉の長手方向への熱の伝導量を変えるために異なる圧力を供給することができる。これとは別に異なるサイズの噴射オリフィスを設けたり、例えば炉の長手方向の一部に沿って特に炉の両端部ではローラーの間の間隙の１つおきに、そして炉の長手方向のいくつかの部分、特に中央部分に沿ってはローラーの間の空間毎にジェット噴射が供給されるようにオリフィス間の相対距離を狭く又は広げることによって長手方向の対流空気流の調節が可能である。
【００１０】
炉１内へ供給される空気の量は、例えば炉１の屋根に設けられた排出開口部２２又は予備ヒーター１５に連通して設置された逆流熱交換器２４によって調節される。
【００１１】
少なくとも熱対流体４、４ａ、４ｂ及び４ｃには長尺の管状熱ダクト４ｂが設けられており、ここでパイプ４から炉１内へと放出される前に空気が暖められる。パイプ４ｂと連通して好ましくは炉１の外側に設けられているのは、１つの熱対流体４の対流空気の流量を調節するためのバルブ１４である。単独のバルブを１つ以上の熱対流体の流量を調節又は制御するのに使用することもできる。頂部熱対流体パイプと個々に連通して設けられているのは、１つの（またはそれ以上）頂部熱対流体５の対流空気の流量を調節するために設けられたバルブ１２である。さらに少なくとも底部熱対流用空気をパイプ４ｂと連通した炉１の外側に配置された予備ヒーターによって予備加熱することができる。予備ヒーター１５は抵抗ヒーターであってもよい。従って、対流加熱領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪにガラスの下側の特定の領域に対流噴射を供給することができ、これによりガラスの底部側に適用される熱伝達率を炉の横手方向において制御することが可能になる。各領域において、異なる温度及び／又は噴射圧が供給されてもよく及び／又は異なるタイミングで噴射を開始してもよく、噴射の終了又は期間も個別に調節可能である。例えば、ガラスの中央部分を縁部より集中的に熱対流に晒されるようにすることも可能である。従って、縁部領域への噴射時間を中央部への噴射時間より短くすることができる。中央部分及び縁部への噴射を連続的に、噴射時間だけ変えることもでき、又は縁部への噴射を間欠的に行ってもよい。
【００１２】
図２Ａに示す実施例では、パイプ４が放熱体２のケース又は支持体によって形成されるようにパイプ４と放熱体２を組み合わせてもよい。オリフィスは、種々の構成及び配向が可能である。さらに又は垂直方向への噴射に代えて、対角線上斜めに及び／又は対角線状長手方向に噴射することもできる。
【００１３】
底部及び頂部熱対流体４、５のためのバルブ１２、１４は、制御システム１０によって制御される。頂部放熱体３にはその温度を測定するための温度センサー２３が、設けられている。ガラスパネル７が炉内へ搬送されたとき、その上部に位置する放熱体３が、僅かにガラスパネル７によって冷却される。放熱体の温度変化に関する情報が、温度センサー２３によって制御システム１０へとデータバス２０に沿って送られ、センサー２３から受け取った情報が、制御システムの設定値と比較され、測定値が設定値に足りない場合、放熱体の出力を増加する。従って、放熱体３の温度差及び／又は温度変化（急激な冷却）が、炉に搬入されたガラスパネルの大きさ、特に幅に関する情報を間接的に制御システム１０に供給することになる。当然のことながら、ガラスパネルの搬入パターンを炉の上流に位置する別個の光学又は容量センサーで読み取ることもできる。制御の命令は制御システム１０からデータ伝送バス１９を介して各バルブ１４へと送られる。閉じているバルブは、熱対流体４／５又はガラスと位置的に整合していない熱対流体又は噴射を行っていない抵抗体２／３の間又はその下を通る熱対流体の対流空気の流れを規制する。ガラスパネルの下に位置する熱対流体４を制御する残りのバルブ１４は、ガラスパネル７の底部でこの特定のガラスパネル７用に予め定められたように熱を分布させるために調整される。このような熱分布は、特定の時間、対流噴射をガラスの底部に当てる又は熱分布に応じて対流空気の流量及び／又は温度を調節することによって得られる。
【００１４】
ガラスパネルの底部のための熱伝達率に関する時間制御熱分布工程において、バルブ１４のいくつかを加熱サイクルの開始から開いてもよく、残りのバルブ１４を加熱サイクルの後半で開くようにしてもよい。このバルブのオン／オフを制御することによって流量又は圧力の規制を円滑に行うことができる。
【００１５】
図１の場合、パイプ４ｂは、炉の上流端から下流端へと抵抗体２の下側を延び、締結手段４ｄによって炉の下流の壁に固定されており、噴射オリフィスを有する実際のパイプは抵抗体２とローラー６の間を炉の下流端から上流端へと通過する。パイプセクション４は、抵抗体２のハウジングに固定してもよい。パイプ４は、上方に向けられた放射熱を遮蔽しないように抵抗体２の間に配される。パイプ内で空気が適度に流れることによってパイプの長さにそって顕著な変化をきたさないので、熱膨張の結果生じるパイプの長手方向の変化は、炉の作動温度では、殆ど影響がない。従って、ローラーの間に正確に噴射される。パイプの連結具又は寸法は、炉の始動時に生じる熱膨張後に所望の目的に噴射できるように計算して選択される。ローラー間の各間隙には噴射のための複数のオリフィスが設けられており、これらオリフィスは互いに鋭角をなすように噴射し且つ炉の横手方向及び／又は長手方向のいずれかに傾斜するよう考慮して設けられている。この噴射は、ローラー６を部分的又は全体を直撃する。しかしながら、ガラスの底部側への対流加熱効果が損なわれるので、ローラーの底部面に直接噴射しない方がよい。
【００１６】
底部熱対流体の対流空気の圧力レベルは、レギュレーター１３によって設定され、このレギュレーターは、制御ユニットからのコントロールライン１８によって制御される。レギュレーター１３は、別個のユニットである必要はなく、各バルブに接続されていてもよい。バルブには手動のレギュレーターシステムを設けてもよい。
【００１７】
頂部熱対流体の対流空気の圧力レベルは、レギュレーター１１によって設定され、このレギュレーターは、制御ユニットからのコントロールライン１６によって制御される。コントロールライン１７は、バルブ１２を制御するために用いられ、このバルブ１２は、熱対流体５個々の対流空気噴射を調整するために作動する。これにより本願出願人による米国特許第５，９５１，７３４号に詳述されているようなガラスの頂部の熱伝達率を炉を横断するよう分布させることができる。
【００１８】
図３及び４に示す態様は、図１及び２のものとは底部熱対流体の構成するパイプが、パイプ部分４ｂが炉の中央部（炉の長手方向において）で炉の床を介して延びるように配されている点でのみ異なる。パイプ部分４ｂはパイプ部分４ｂ’と反対方向に抵抗体２の下側で枝分かれし、パイプ部分４ｂ’は、炉の対向端で直立したパイプ部分４ｃ’へと続き、さらに炉の端部から中央部分へと向いたパイプ部分４’へと続き、抵抗体２とローラーの間に位置し、ローラー６の間を通ってガラスパネル７の底部側へと噴射を配向するための噴射オリフィスが設けられている。
【００１９】
図示していない熱対流パイプを炉内に引き込む第３の方法は、パイプを炉の対向端部から交互に炉の内側に引き込むことであり、これにより炉の内側のパイプ内の流れ方向を隣接するパイプ同士交互に対向させることができる。
【００２０】
頂部及び底部熱対流噴射パイプ５及び４は互いに位置的に整合している必要はない。一方、加熱サイクルの初期に対流熱が、実質的にガラスの頂部に、より集中し、加熱サイクルの最終段階で対流熱がガラスパネルの下側に、より集中するように加熱サイクル中の動作タイミングが得られるようにするのが好ましい。頂部及び底部加熱噴射量の相互の関係は、例えば最初に強い頂部噴射を徐々に弱くし、加熱サイクルの終了に近づいたらまた強くし、底部加熱噴射は加熱サイクルの終了時により集中されるように加熱サイクル中に変えることができる。その結果、加熱サイクルの終了時の底部加熱噴射が強くても、頂部及び底部加熱効果の均衡を保ちながら熱の総伝導量が向上し、より早く加熱することができる。頂部及び底部加熱要件の相互の関係並びにその加熱サイクル中の変動は、各ガラスの特性によって決まる。底部加熱噴射を加熱サイクルの初期には幾分弱く、加熱サイクルの半分を過ぎた後には、時間の関数として噴射容量を表すグラフが一定、段階的に変化する、又は連続的に変化するまたはこれらの組み合わせとなる角係数（angular coefficient）を有するように噴射容量を増加させることもできる。
【００２１】
図５は、底部加熱パイプ４がどのようにＶ字角度で対角線上斜めに噴射するかを示し、この噴射が目標地点に当たった時に頂部加熱パイプ５からの空気噴射の目標ラインのどちらかの側に位置することを示している。頂部及び底部加熱噴射が、炉の横方向に互いに間隔が設けられた目標に当たるので、ガラスの進行方向において加熱噴射が同じところに当たるのを防ぐ又は減少することができ、加熱効果がガラスの全面領域に亘ってより均一に分配される。頂部加熱ライン５は、頂部加熱抵抗間を介して噴射してもよく、その際底部加熱パイプは底部加熱抵抗の上から噴射してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を適用した強化炉の長手方向における断面図。
【図２】図Ａは図１に示した強化炉の前面横断面図であり、図Ｂは別の放熱体の断面図。
【図３】本発明の方法を適用した第２の態様の強化炉の長手方向における断面図。
【図４】図３に示した強化炉の前面横断面図。
【図５】頂部及び底部対流ブラストの互いの位置関係及び炉内の部品に対する位置関係を詳細に示した炉の一部断面図。
【符号の説明】
１ 強化炉
２ 放熱体
３ 放熱体
４ 熱対流体
５ 熱対流体
６ ローラー
７ ガラスパネル
１０ 制御システム
１２ バルブ
１３ レギュレーター
１４ バルブ
２１ 強化ステーション

Claims (14)

1. 加熱サイクル期間中、ローラー（６）からなるコンベヤー上のガラスパネル（７）を強化炉（１）内へと搬送し、その後、強化ステーション（２１）内へと前記ガラスパネルを搬送し、炉内の底部及び頂部に設けられた放熱体（２、３）と前記炉内に対流空気が供給されるように同じように底部及び頂部に設けられた熱対流体（４、４a、４ｂ、４ｃ、４’、４a’、４ｂ’、４ｃ’、５）とによって前記強化炉内で前記ガラスパネルを加熱する工程とからなる強化炉内でのガラスパネルの加熱方法において、前記炉の長手方向に配され、前記炉の横方向に並んだ対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）を形成する底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）によってガラスパネルの底部側が、加熱され、前記領域によって底部加熱対流効果が横方向に分布されることを特徴とする方法。
2. 前記対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）が、互いに異なる対流加熱効果を奏し、前記ガラスパネルの頂部側が炉の長手方向に延びる熱対流体（５）によって加熱され、熱対流体（５）は、底部加熱対流効果を横方向に分布させる工程に少なくとも実質的に続くように頂部加熱対流効果を横方向へ分布させるために使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）が、対流空気の流量及び／又は温度及び／又は噴射時間を調節することによって互いに異なる対流加熱効果を有することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 対流加熱空気が、ガラスの中央部分よりガラスパネルの縁部に短い期間、噴射されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の方法。
5. 底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）への対流空気の流れを切り替えることによって加熱サイクル中、前記対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）が、互いに異なる対流加熱効果を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の方法。
6. 加熱サイクルの初期の段階でガラスパネル（７）の頂部の対流加熱が、実質的にガラスパネルの底部側より集中し、加熱サイクルの最終段階で対流加熱が、ガラスの頂部側より底部側で、より集中するようにガラスパネルの頂部及び底部側への対流加熱効果間の相互の関係が、加熱サイクル中、変えられることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の方法。
7. 頂部放熱体（３）の温度が測定され、この温度が予め設定された値と比較され、これら放熱体の出力が、測定値が設定値に満たない場合増加され、放熱体が作動状態にある対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）にのみ頂部及び底部加熱対流効果を及ぼすことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の方法。
8. ローラー（６）が強化炉（１）及びこの炉と連通した強化ステーション（２１）内へとガラスパネルを搬送するコンベヤーを形成し、強化炉に設けられたガラスパネルの上下に位置する放熱体（２、３）及び同じくガラスパネルの上下に位置し、強化炉内に対流空気を供給するための熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’、５）によって強化炉（１）内でガラスパネルを加熱する装置において、前記ガラスパネルの下に位置する熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）が、炉（１）の長手方向に延び且つ炉の横方向に並んだ対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）を形成することを特徴とする装置。
9. 少なくとも底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）が、対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）の対流加熱効果を変えるために底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）の対流空気の流量及び／又は温度及び／又は噴射時間を調整するためのレギュレーター（１４、１５）に接続されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 対流加熱領域（A、B、C、D、E、F、G、H、I、J）の対流加熱効果を変えるための制御ユニット（１０）が前記強化炉に設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の装置。
11. 頂部放熱体（３）の温度を測定するために使用され且つ底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）の対流空気の流量及び／又は温度及び／又は噴射時間を規制するための制御ユニット（１０）と連通した温度センサー（２３）が、頂部放熱体（３）に設けられていることを特徴とする請求項８乃至１０いずれか１項に記載の装置。
12. 底部熱対流体（４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４’、４ａ’、４ｂ’、４ｃ’）が、強化炉の長手方向に延びる加熱ダクト（４ｂ’、４ｂ’）を含み、各ダクトの長さは少なくとも炉の長さの半分に等しく、このダクトを通過することによって対流空気が強化炉内に放出される前に温められることを特徴とする請求項８乃至１１いずれか１項に記載の装置。
13. 底部放熱体（２）が、対流空気用の噴射パイプ（４）を形成するケーシング又は支持体を有することを特徴とする請求項８記載の装置。
14. 底部熱対流体からの噴射が、頂部熱対流体からの噴射に対し前記炉の横方向にそれてそれぞれガラスパネルの頂部及び底部に当たることを特徴とする請求項８記載の装置。

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