KR20020029748A

KR20020029748A - 평면 유리 어닐링 융착로

Info

Publication number: KR20020029748A
Application number: KR1020027002056A
Authority: KR
Inventors: 알브랑에릭; 파스퀴에요엘; 세벵다니엘
Original assignee: 사우떼라우 쟝 파울; 스탕 위르떼
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-04-19
Also published as: DE1206422T1; JP2003507315A; EP1206422A1; JP4028235B2; DE60000741D1; KR100740795B1; EP1206422B1; WO2001014270A1; FR2797627A1; AU6850000A; DE60000741T2; US6772610B1; FR2797627B1

Abstract

본 발명은 조절식 가열 및 냉각 요소를 구비하고, 특히 프리-어닐링 영역(A), 어닐링 영역(B), 복사성 열교환의 포스트-어닐링 영역(C)을 포함하는 평면 유리 어닐링 융착로에 관한 것으로, 상기 영역들은 각각 유리 리본의 위와 아래에 배치된 가열 내지 냉각 공기 열교환기 그룹을 구비한다. 본 발명은 상기 어니링 융착로가 프리-어닐링 영역(A) 및 어닐링 영역(B)의 교환기 그룹용의 냉각 공기를 허용하고 이들 두 영역이 만나는 곳에 배치되는 단일 콜렉터(23)와, 상기 어닐링 영역(B)과 포스트-어닐링 영역(C)의 교환기 그룹용의 냉각 공기를 허용하고 이들 두 영역이 만나는 곳에 배치되는 단일 콜렉터(25)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

평면 유리 어닐링 융착로{Improved flat glass annealing lehrs}

평면 유리 어닐링 융착로는, 유리 리본이 연속적인 냉각 열 사이클을 따르도록 할 수 있게 하는 제어식 가열 및 냉각 수단을 구비한, 터널 로인 것으로 알려져 있다.

종래 기술에 따른 융착로는 첨부도면의 도 1 및 도 2 에 개략 도시되어 있다. 도 1 은 상기 융착로를 구성하는 각종 영역들과, 그로부터 기인하는 유리 어닐링 열 사이클의 곡선을 도시하며, 도 2 는 상기 융착로의 종방향 수직 평면상의 단면도이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 융착로를 구성하는 영역들이 일반적으로 다음과 같이 정의된다 :

영역 AO : 특별한 처리를 위한 특수 유입 영역

영역 A : 어닐링 이전(pre-annealing) 영역

영역 B : 어닐링 영역

영역 C : 어닐링 이후(post-annealing) 영역

영역 D : 온도 직접 냉각 영역

영역 F : 최종 직접 냉각 영역

영역 A, B, C 는 열교환이 복사에 의해 이루어지는 영역이고, 영역 D 와 F 는 열교환이 대류에 의해 이루어지는 영역이다.

유리 리본의 어닐링 사이클에 있어서 가장 결정적인 단계(phase)는 영역 A와 B에 있으며, 이들 영역에서 유리는 점탄성(viscoelastic) 상태에 놓이며 따라서 그 형성 작업중에 유리 리본에서 발생되는 응력이 완화될 수 있게 된다. 이들 영역에서의 유리 리본의 냉각에 대한 서투른 제어는 유리에 있어 온도 구배를 초래할 수 있으며, 이러한 온도 구배는 잔류 응력의 형태로 남아있을 수 있는 응력을 발생시킬 것이다.

종래 기술에 따른 융착로에서는 유리 리본(1)의 위에 위치한 열교환기만이 도시되어 있는 도 2 (여기에서는 유리 리본의 아래에 위치하는 가열 수단 및 열교환기는 도시되어 있지 않음)를 참조하면, 2 는 융착로를 통과하는 유리 리본(1)을 지지 및 구동하는 기계화된 롤러 시스템을 나타내는데 사용되었다.

영역 A 에서, 팬(4)은 유리 리본(1)의 주위 온도의 외기를 매니폴드(3)를 통해서 흡인하며, 상기 매니폴드는 유리 리본(1)의 표면을 덮는 여러 그룹의 교환기(5)를 공급한다. 상기 교환기(5)는 유리 리본의 폭을 가로지르는 냉각을 변화시키기 위해 리본의 폭을 가로질러 배치되는, 원형, 장방형 또는 기타 다른 단면 형상의 특정 개수의 튜브 그룹으로 구성된다. 각 그룹의 교환기 튜브(5)내로 흡인되는 공기 유량은 각 그룹의 교환기 튜브의 상류 또는 하류에 위치하는 다수의 밸브(6)에 의해 조절되며, 상기 밸브의 개도에 의해 냉각 공기 유량은 영역 A 의 단부에서 세팅되는 타겟 온도에 따라 조절될 수 있다.

영역 B 에서, 팬(7)은 유리 리본(1)의 폭을 가로질러 분포되는 여러 그룹의 교환기 튜브(8)를 통해 공기를 재순환시킨다. 이들 교환기(8) 그룹내에서의 재순환된 공기의 온도는 매니폴드(9)를 통해 고온의 공기를 배출시키므로써 그리고 재순환된 공기내의 주위 공기 희석을 제어하는 일부 밸브(10, 11)를 조절하므로써 제어될 수 있다. 각 그룹의 교환기(8)를 통과하는 공기 유량은 각 그룹의 교환기 튜브(8)의 상류 또는 하류에 배치되는 밸브(12)에 의해 조절될 수 있으며, 상기 밸브의 개도에 의해 냉각 공기 유량은 상기 영역 B 의 단부에서 고정되는 타겟 온도에 따라 조절될 수 있다.

영역 C 에서, 팬(14)은 유리 리본(1)의 표면을 덮는 여러 그룹의 교환기 튜브(16)를 공급하는 매니폴드(17)를 통해 주위 대기 온도의 외기를 흡인한다. 각 그룹의 교환기(16)내로 흡인되는 공기 유량은 상기 영역 C 의 단부에서의 타겟 온도에 따라, 각 그룹의 교환기 튜브(16)의 상류 또는 하류에 설치되는 다수의 밸브(13)에 의해 조절된다.

영역 A, B, C 에서 교환기 그룹을 통과하는 공기의 유량 및 온도는 모두, 각 영역의 단부에서 유리 리본의 폭을 가로질러 설치되는 온도 센서에 의해 전달되는 정보에 기초하여 각각의 밸브(6, 10, 11, 12)를 작동시키는 조절 시스템에 의해 제어된다.

도 2 를 연구해보면, 융착로의 지붕을 통과하도록 영역 A 와 B 가 만나고 영역 B 와 C 가 만나는 교환기 튜브를 연결하는 덕트의 책무, 밸브(6, 12, 13)의 벌크, 교환기 튜브(도시하지 않음)의 팽창을 보상하기 위한 수단에 대한 필요성 등은, 영역(A, B, C)의 교환기 그룹을, 도 2 에서 참조부호 X 와 Y 로 표시되고 영역간 구역으로 알려진 거리만큼 분리시키는 것을 필수적인 것으로 만든다.

영역간 구역(X, Y)의 거리에 걸쳐서 유리 스트립은 교환기의 제어된 복사에 노출되지 않음을 알 수 있다. 따라서 그 냉각은 상기 영역간 구역을 커버하기 위해 유리 리본에 필요한 시간동안 제어되지 않음이 명백하다. 결과적으로, 온도 곡선은 유리 리본이 이들 영역간 구역(X, Y)을 통과하는 동안 균일한 프로파일을 갖지 않는다. 이들 영역간 구역에서 유리는 임계 점탄성 상태에 상응하는 온도 레벨에 놓인다. 이러한 유리 리본 냉각 곡선의 불균일은 유리에 응력을 발생시키는 바, 이는 냉각의 종료시까지 잔류 응력 형태로 정상적으로 잔류하게 될 것이다.

첨부도면의 도 3 은 유리 리본의 온도 및 상기 영역(A, B, C)의 교환기 튜브를 통과하는 공기의 온도를 영역간 구역(X, Y)의 길이에 걸쳐서 도시한다. 곡선(18)은 유리 리본 스킨 온도의 변화를 도시하며, 곡선(19, 20, 21)은 각 구역에서 교환기 튜브를 통과하는 공기의 온도의 변화를 도시한다.

유리 리본 스킨 온도(곡선 18)는 영역(A, B, C)의 입구와 출구 사이에서 감소된다:

영역 A 의 경우: 지점 A 와 B 사이

영역 B 의 경우: 지점 C 와 D 사이

영역 C 의 경우: 지점 E 와 F 사이

곡선(19, 20, 21)은 교환기 튜브를 통과하는 공기의 온도를 나타낸다:

영역 A 의 경우: 지점 J 와 K 사이에서 증가,

영역 B 의 경우: 지점 M 과 L 사이에서 증가,

영역 C 의 경우: 지점 O 와 N 사이에서 증가.

영역간 구역(X, Y)이 제어되지 않음에 따라, 이들 구역에서는 유리 리본 스킨 온도의 증가가 발생한다. 이러한 온도의 증가는 곡선 18 로 나타난다:

지점 B 와 C 사이에서 영역 A 와 영역 B 에 대한 영역간 구역,

지점 D 와 E 사이에서 영역 B 와 영역 C 에 대한 영역간 구역.

이러한 영역간 구역(X, Y)에서의 열교환에 대한 제어의 실패는 점탄성 도메인에 상응하는 온도 범위에서 유리 리본 냉각 곡선을 교란시키며, 이는 제조된 유리의 품질에 해가 되고 그중 일부는 전체적인 냉각 이후에도 남게 되는 응력 발생을 초래한다.

융착로의 소정의 세팅에 대한, 영역간 구역(X, Y)에서의 유리의 온도 차이는 라인의 제조에 종속적인 유리 리본의 두께에 따라서 또는 이동하는 속도에 따라서 변화될 것이다.

본 발명은 평면 유리 어닐링 융착로의 개선에 관한 것이다.

본 발명은, 현재의 종래 기술에 따른 융착로에 있어서의 영역간 구역(X, Y)의 존재로 인해 발생되는 유리 리본 어닐링 곡선상의 불연속성을 제거하므로써 전술한 기술적 문제점에 대한 해결책을 제시하며, 이는 최종 제품의 품질을 현저히 개선시키기 위한 것이다.

결론적으로, 본 발명은 특히, 복사에 의해 열교환을 하는 프리-어닐링(pre-annealing), 어닐링, 및 포스트(post)-어닐링 영역과, 대류에 의해 열교환을 하는 온도 직접 냉각 영역 및 최종 직접 냉각 영역들을 포함하는 조절식 가열 및 냉각 수단을 구비하고, 상기 영역들은 각각 유리 리본의 위 및/또는 아래에 배치된 냉각-공기 열교환기 그룹을 갖는, 평면 유리 어닐링 융착로에 있어서,

상기 프리-어닐링 및 어닐링 영역에서의 교환기 그룹용 단일 냉각-공기 흡입 매니폴드로서, 상기 영역들이 만나는 곳에 배치되는 매니폴드와,

상기 어닐링 및 포스트-어닐링 영역에서의 교환기 그룹용 단일 냉각-공기 흡입 매니폴드로서, 상기 영역들이 만나는 곳에 배치되는 매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 어닐링 및 포스트-어닐링 영역들이 만나는 곳에 배치되는 단일 매니폴드는 두 섹션으로 수직 분할되는 덕트 형태로 제조될 수 있으며, 상기 섹션에는 어닐링 영역의 교환기와 포스트-어닐링 영역의 교환기 그룹이 연결된다.

본 발명은 또한 어닐링 영역으로의 흡입시와 포스트-어닐링 영역으로부터의 방출시의 냉각 공기의 온도를 제어하기 위한 시스템에 관한 것으로, 융착로 조절의 가능성은 교환기 그룹을 통과하는 냉각 공기의 온도가 최적화될 수 있게 하므로써, 융착로를 통과하는 유리 리본에 대해 이상적인 냉각 곡선을 얻을 수 있게 한다. 이러한 결과는 유리 리본의 두께 및 라인의 제조와 무관하게 본 발명에 따라 얻어진다.

본 발명의 기타 특징 및 장점들은 첨부 도면의 도 4 및 도 5 를 참조하여 후술되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:

도 4 는 도 2 와 마찬가지로, 본 발명의 개선점들을 구비한 평면 유리 어닐링 융착로의 개략 도시도이고,

도 5 는 도 4 에 의해 도시되는 융착로에 제공되는 제어 시스템의 도시도이다.

우선, 본 발명의 통상적이지만 비제한적인 실시예를 도시하는 도 4 를 참조한다. 이 도면은, 전술한 복사 열교환용 시스템을 구성하는 각종 구성요소들과 함께 도 2 의 영역 A, B, C 를 다시 도시하며, 상기 요소들에는 도 2 에 사용된 것과 동일한 도면부호가 병기된다.

본 발명에 따르면, 영역 A 에서의 팬이 제거되고 교환기(5) 그룹의 튜브들은 단일 매니폴드(23)에 연결된다. 마찬가지로, 영역(B)의 교환기 튜브(8)들 역시 동일 매니폴드(23)에 연결되며, 이는 영역 A 와 영역 B 가 만나는 곳에 배치된다. 상기 매니폴드(23)는, 예를 들어 영역(B)에 설치되고 영역(A)의 교환기 튜브(5)와 영역(B)의 교환기 튜브(8)를 통과하는 공기를 흡인하는 팬(24)의 흡입부에 연결된다.

이러한 배치로 인해, 영역 A와 B 가 종래 기술에 따라 융착로내에서 만나고 유리 리본(1)이 정확히 냉각되지 않는 영역간 구역(X)이 제거된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 유리 리본 냉각 곡선의 제어는 연속적이고, 따라서 최종 제품에 남아있을 수도 있는 유리에 나타나는 추가 응력의 위험이 모두 제거된다.

종래 기술에 따른 설비의 영역(B)과 영역(C) 사이의 영역간 구역(Y)에서의어닐링의 불연속성을 제거하기 위해, 본 발명은 영역(B)과 영역(C)의 교환기 그룹에 대해 단일의 냉각 공기 흡입 매니폴드(25)를 고려하며, 이 단일 매니폴드(25)는 영역(B)과 영역(C)가 만나는 곳에 배치된다. 본 발명에 따르면, 상기 매니폴드는 격벽에 의해 그 단면이 수직으로 분할되는 덕트 형태로 제조될 수 있으며, 상기 매니폴드의 영역(B)측에는 교환기(8) 그룹이 연결되고 영역(C)측에는 교환기(16) 그룹이 연결된다.

이러한 배치에 따르면, 리본이 임계 점탄성 상태에 놓이고 영역(A, B, C)에서 복사에 의해 교환에 노출되는 온도 범위에 걸쳐서 유리 리본 어닐링 곡선의 완전한 매끄러움을 얻어낼 수 있다 :

영역(A)의 경우에 : 반방법적(antimethodic) 교환: 저온 공기 평행 유동 -

공기가 유리 리본의 이동 방향에 평행하게 교환기 그룹을

통해 유동함,

영역(B)의 경우에 : 방법적 교환: 재순환된 고온 공기 대향 유동 - 공기가

유리 리본의 이동 방향과 반대 방향으로 교환기 그룹을

통해 유동함,

영역(C)의 경우에 : 방법적 교환: 저온 공기 대향 유동 - 공기가 유리 리본

의 이동 방향과 반대 방향으로 교환기 그룹을 통해

유동함

본 발명은 또한 도 5 에 도시된 제어 및 조절 시스템을 목적으로 하며, 본 시스템은 하기의 특징들을 갖는다:

영역 A:

하나 이상의 온도 센서가 제공되며, 이들 센서는 영역(A)의 단부에 배치되고 유리 리본이 상기 영역을 떠날때 그 온도를 측정하는 예를 들어 TCA 와 같은 열전쌍으로 구성된다. 이들 온도 센서는, 그 기준점으로서 영역(A)의 단부에 대해 소정의 온도를 갖고 다수의 모터작동식 밸브(22)상에 작용하는 온도 조절기(RA1)에 연결되며, 이들 밸브는 상기 영역에서 교환기 튜브(5)의 그룹 각각을 통과하는 저온 공기의 유량을 조절한다.

영역 B:

이 영역은 또한, 영역(B)의 단부에 배치되어 유리 리본이 이 영역을 떠날때 그 온도를 측정하는 예를 들어 TCB1 과 같은 열전쌍으로 구성되는 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 이들 온도 센서는, 그 기준점으로서 영역(B)의 단부에 대해 소정의 온도를 갖고 다수의 모터작동식 밸브(12)상에 작용하는 온도 조절기(RB1)에 연결되며, 이들 밸브는 상기 영역에서 각 교환기 그룹을 통해 재순환되는 공기의 유량을 조절한다.

상기 영역은 또한 교환기(8) 그룹을 통과하는 재순환된 공기의 온도를 제어 및 조절하는 수단을 포함한다. 이들 수단은 교환기(8) 그룹의 유입 덕트에 설치되는 열전쌍(TCB2)과 같은 온도 센서, 및 상기 온도 센서와 연결되고 교환기(8)로의 입구에서 공기의 온도를 조절하기 위해 영역(C)의 팬(14)의 흡입 도관에 설치된 열전쌍(TCC1)으로부터 그 온도 기준점을 수용하는 온도 조절기(RB2)로 구성된다.

도 3 에 의해 도시되는 융착기에서와 같이, 도 4 에 도시된 융착기의 경우에, 교환기(8) 그룹을 통해 재순환된 공기의 온도는 매니폴드(9)를 통해 공기를 방출하므로써 그리고 재순환된 공기내의 주위 공기의 희석을 제어하는 밸브(10, 11)를 조절하므로써 조정된다.

영역 C :

상기 영역은 또한 이 영역을 떠나는 유리 리본의 온도를 측정하기 위해 영역(C)의 단부에 배치된 예를 들어 열전쌍(TCC2)과 같은 하나 이상의 온도 센서를 포함한다. 이들 온도 센서는, 그 기준점으로서 영역(C)의 단부에 대해 소정의 온도를 갖고 다수의 모터작동식 밸브(26)상에 작용하며, 이들 밸브는 상기 영역(C)의 각 교환기(16) 그룹을 통해 재순환되는 공기의 유량을 조절한다.

관련 영역 각각에서 온도 센서 전부에 의해 이루어지는 온도 측정은 융착로 제어 시스템으로 하여금 이론적 어닐링 곡선에 유사한 유리 리본 온도 곡선을 얻기 위해 각 영역의 교환기내에서의 공기의 온도 및 유량에 적합해질 수 있게 한다.

각각의 영역(A, B, C)에서 유리 리본상에 횡단으로 배치되는 교환기 그룹 각각은 상기 리본을 그 에지에 비해서 그 중심의 냉각을 고무시키도록 그 폭을 가로지르는 냉각을 제어할 수 있게 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제어 시스템에 사용되는 조절기는 종래 형태의 것일수도 있고 또한 퍼지 이론이나 신경 예측형의 알고리즘을 사용한 조절 시스템으로 구성될 수도 있다.

물론, 본 발명은 본원에 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않으며 그 모든 변형예들을 포함한다. 따라서, 당업자에게 있어서, 유리 리본의 위에 배치된 교환기의 경우에 그 적용이 기술되어 있는 본 발명의 요지가 되는 장치는, 이것들 뿐만 아니라 동시에 유리 리본의 위와 아래에 배치된 교환기에도 적용될 수 있음은 명백한 것이다.

Claims

특히 프리-어닐링 영역(A), 어닐링 영역(B), 및 복사에 의해 열교환을 행하는 포스트-어닐링 영역(C)을 포함하는 조절되는 가열 및 냉각 수단을 구비하고, 상기 영역들은 각각 유리 리본의 위 및/또는 아래에 배치되는 냉각-공기 열교환기 그룹을 구비하는 평면 유리 어닐링 융착로에 있어서,

상기 프리-어닐링 영역(A) 및 어닐링 영역(B)에서의 교환기 그룹용 매니폴드로서 이들 영역이 만나는 곳에 배치되는 단일의 냉각-공기 흡입 매니폴드(23)와,

상기 어닐링 영역(B) 및 포스트-어닐링 영역(C)에서의 교환기 그룹용 매니폴드로서 이들 영역이 만나는 곳에 배치되는 단일의 냉각-공기 흡입 매니폴드(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 1 항에 있어서, 상기 어닐링 영역(B)과 포스트-어닐링 영역(C)이 만나는 곳에 배치되는 단일 매니폴드(25)는 두개의 섹션으로 수직 분할되는 덕트 형태로 제조되며, 상기 섹션에는 어닐링 영역(B)의 교환기(8) 그룹과 포스트-어닐링 영역(C)의 교환기(16) 그룹이 연결되는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 영역(B)에 배치되는 단일의 팬(24)을 포함하며, 상기 팬은 영역(A)의 교환기(5) 그룹과 영역(B)의 교환기(8) 그룹을 통해서 유동하는 공기를 흡인하는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 영역(B)으로의 흡입시와 상기 영역(C)으로부터의 배출시에 냉각 공기의 온도를 제어하기 위한 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 4 항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은,

프리-어닐링 영역(A)의 단부에 배치되는 하나 이상의 온도 센서(TCA)와,

상기 온도 센서(TCA)와 연결되고 영역(A)의 단부에 대해 소정의 온도를 그 기준점으로서 갖는 온도 조절기(RA1)와,

상기 조절기에 의해 작동되고 영역(A)의 각 교환기(8) 그룹을 통과하는 공기의 유속을 조절하는 다수의 모터작동식 밸브(22)와,

어닐링 영역(B)의 단부에 배치되는 하나 이상의 온도 센서(TCB1)와,

상기 온도 센서(TCB1)와 연결되고 영역(B)의 단부에 대해 소정의 온도를 그 기준점으로서 갖는 온도 조절기(RB1)와,

상기 조절기(RB1)에 의해 작동되고 영역(B)의 각 교환기(8) 그룹을 통과하는 공기의 유속을 조절하는 다수의 모터작동식 밸브(12)와,

상기 어닐링 영역(B)의 교환기(8)를 통과하는 재순환 공기의 온도를 제어하고 상기 교환기의 흡입 덕트내에 설치된 하나 이상의 온도 센서(TCB2)를 포함하는 재순환공기의 온도 제어 시스템과,

상기 교환기(8)의 흡입 덕트에 설치된 온도 센서(TCC1)로부터 그 온도 기준점을 수용하고 조절 밸브(10, 11)를 통해 상기 교환기내로의 유입시에 공기 온도를 조절하는 온도 조절기(RB2)와,

포스트-어닐링 영역(C)의 단부에서의 하나 이상의 온도 센서(TCC2)와,

상기 온도 센서(TCC2)와 연결되고 그 기준점으로서 영역(C)의 단부에 대해 소정의 온도를 갖는 온도 조절기(RC1), 및

상기 영역(C)의 교환기(16)를 통해 재순환되는 공기 유량을 조절하는 다수의 모터작동식 밸브(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 5 항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은, 상기 영역(A, B, C) 각각의 온도 센서 전부에 의해 이루어지는 온도 측정에 기초하여, 이론적 어닐링 곡선과 유사한 유리 리본 온도 곡선을 얻기 위해 상기 영역의 교환기내에서의 공기의 온도와 유량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 조절기는 퍼지 이론 형태의 알고리즘을 사용하여 집중 조절 시스템으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 조절기는 신경-예측성 알고리즘을 사용하여 집중 조절 시스템으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 유리 어닐링 융착로.