KR890005077B1 - 온도의 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

온도의 제어방법

제1도, 제2도는 히이터와 피가열물체와의 사이에 있어서의 피가열물체의 가열상태를 설명하기 위한 도면.

제3(a)도,제3(b)도는 본 발명에 의한 온도의 제어방법을 사이즈의 대소가 다른 브라운관 패널온도의 제어방법에 적용한 일실시예를 설명하기 위한 도면.

제4도, 제5도는 종래, 본 발명에 의한 온도의 제어방법에 의한 패널온도의 변화를 표시한 도면.

제6도는 본 발명에 의한 온도의 제어방법을 브라운관 패널온도의 제어방법에 적용한 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 히이터 2 : 피가열물체(물체)

3 : 스탠드 4 : 프레임

5 : 가동체 6 : 안내레일

7a,7b : 스토퍼 8 : 가설대

9a : 14인치패널 9b : 20인치패널

9c : 26인치패널 10 : 워엄나사

11 : 구동모우터 12 : 셔터

13a,13b,13c : 위치검출센서 14 : 전후구동부

15 : 적외센서 16 : 제어기

17 : 히이터제어용센서

본 발명은 열용량이 다른 피가공물체의 가열온도를 일정한 온도로 제어가능하게한 온도의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 히이터에 의해 피가열물체(이하 물체라 부른다)를 일정한 온도로 가열할 경우, 물체의 초기온도, 히이터의 열량, 물체의 주위 온도나 물체의 열용량등에 의해 가열량은 변화한다. 특히 히이터와 물체와의 사이에 유한의 크기를 가진경우나 물체의 크기, 중량, 비열이 다른 것을 항상 일정한 온도로 유지하려면 그때마다, 건조조건을 실험으로 구해서 히이터의 열량을 결정한다.

그러나, 물체의 열용량, 특히 크기, 중량, 비열이 다른 것이 차례로 이송하는 공정속을 통과해갈 경우, 그때마다 히이터의 열량을 변화시킬 필요가 생긴다.

그러나, 히이터의 열용량은, 용량이 크면 클수록, 일반적으로 그 응답성이 낮으며, 예를들면, 약 6KW의 히이터의 경우, 실온(室溫)에서부터 약 250℃까지 상승하는데 약 20분, 또, 약 250℃에서 약 200℃로 내릴경우에 있어서도 약 5분정도라는 긴시간이 필요하게 된다.

이 때문에, 차례로 이송되는 공정을 흐르는 크기, 중량, 비열등이 다른물체, 예를들면 14인체, 20인치, 26인치등의 사이즈가 다른 컬러브라운관을, 항상 일정온도를 고속도로 제어하고 싶을 경우에는 그 제어방법이 극히 곤란하였다.

즉, 컬러브라운관에 있어서, 그 패널온도는, 주지한 바와같이, 블랙매트릭스 형성공정이나 형광체 도포공정등 형광면 형성공정내에서도 가장 중요한 공정요소이며, 제품의특성, 수율, 품질의 3요소를 결정하는 것이다.

그러나, 6인치의 브라운관 패널에서는 중량이 316g, 최대직경이 150mm인데 비해, 26인치의 브라운관 패널에서는 중량이 13610kg, 최대직경이 663mm이며, 예를들면 히이터의 출력 6KW, 패널로부터 히이터까지의 거리 100mm에서의 단위시간당의 온도상승율(dT/dt)은 6인치의 브라운관 패널이 2.4℃/초, 26인치의 브라운관 패널에서는 0.08℃/초로 약 40배의 차이가 생기는 결과가 된다.

따라서 본 발명은, 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는바는, 사이즈가 다른 브라운관 패널을 항상 일정한 온도로 처리해서 다품종 동시생산을 고정밀도로 가능하게한 온도의 제어방법을 게공하는데 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피가열물체를 가열시키는 히이터와, 이 히이터와 가열물체와의 사이의 거리를 가변하는 히이터 이동장치를 구비하고, 피가가열물체의 사이즈에 대응해서 거리를 변화시키므로서, 피가열물체의 단위시간당의 온도상승율을 제어하도록 한 것이다.

다음에 도면을 사용해서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 제1도는 본 발명에 의한 온도의 제어방법의 일례를 설명하기 위한 히이터와 피가열물체와의 관계를 표시한 모식도이다. 동도면에 있어서, (1)은 히이터, (2)는 피가열물체(이하 물체라 부름)이다. 여기서 히이터(1)로부터 방출되는 열량을 Qh, 물체(2)에 전달되는 열량을 Qm로 하고, 그 사이의 전파효율을 K라고 하면,

Qm=K ·Qh

로 표시되며, 물체(2)의 열량을 θ, 실내의 열량을 θc, 물체(2)의 열용량을 C로 했을때, 미소시간 dt의 열의 방정식은,

(여기서 R은 열저항으로 한다)

가 되며, 열의 관계식은 Q=mCT로부터

가 되며, 또 K ·Qh 》-(T-Tc)이므로,

가 되며,

가 된다.

다음에 전파효율(K), 제2도에 표시한 바와같은 모식도로 생각하면, 히이터(19의 (dx)와 (dy)로 이루어지는 미소면적(dS)으로부터 거리(1)를 떨어져서 반경(a)의 원판의 물체(2)에 전달되는 열량(Qm)은, 히이터(1)의 미소면적(dS)으로부터의 방사열(Qら)라 하면,

여기서, (w)는 히이터(1)의 미소면적(dS)으로부터 물체(2)를 본 입체각, (S)는 히이터(1)의 면적(x·y)으로 한다.

가 된다. 또,

로부터,

가 된다.

여기서(w)는 물체(2)가 반경(a)의 평판이라고 간주하면,

가 되며, 최종적으로는,

가 되며, 단위시간당의 온도상승율 dT/dt는, 물체(2)의 중량(m), 비열(C), 히이터(1)의 열량(Qh)의 관계식 Qh/mC에 비례하고, 물체(2)의 반경(a), 물체(2)와 히이터(1)와의 사이의 거리(1)의 관계식

과도 비례하게 된다.

따라서, 물체(2)로서, 예를들면 크기, 중량, 비열등이 다른 브라운관 패널이 차례로 이송되는 공정을 흐르는 경우, 그 온도상승율 dT/dt가 일정하게 되도록

가운데서, 거리(1)를 제어하여, 고속도제어하는 것이다. 제3(a)도, 제3(b)도는 본 발명에 의한 온도의 제어방법에 사용되는 히이터 이동장치의 일례를 표시한 도면으로서, 동도면(a)은 요부 측면도, 동도면(b)은 요부사시도이다. 먼저, 동도면(a)에 있어서, (3)은 약 6KW의 출력을 방출하는 전열히이터(1)를 지지하는 스탠드, (4)는 히이터(1)의 주변부를 덮는 프레임, (5)는 스탠드(3)를 지지하고 또한 화살표시 A-A'방향으로 이동하는 가동체, (6)은 가동체(5)를 접동시키는 안내레일, (7a)(7b)는 가동체(5)의 스토퍼, (8)은 가설대, (9a)(9b)(9c)는 히어터(1)에 대해서 거리(L)를 떨어져서 내면쪽이 대향배치되는 상기한 물체(2)로서의 14인치패널, 20인치채널, 26인치패널이며, 이들 패널(9a)(9b)(9c)는 각각 개별적으로 화살표시 B방향으로 회동됨과 동시에 차례로 이송되는 공정을 흐르고 있다.

다음에 동도면(b)에 있어서, (10)은 프레임(4)에 착설된 워엄나사, (11)은 워엄나사(10)에 결합된 구동모우터이며, 이 구동모우터(11)의 정, 역회전에 의해 히이터(1)를 장착한 프레임(4)을 화살표시 A-A'방향으로 이동시킨다. (12)는 프레임(4)의 단부에 배설된 셔터, (13a)(13b)(13c)는 히이터(1)를 장착한 프레임(4)과 이것과 대향하는 각 패널(9a)(9b)(9c)과의 사이에 소정거리를 이간해서 배치되며 동시에 오목부에 셔터(12)가 통과하므로 프레임(4)의 위치를 검출하여 소정의 위치에서 프레임을 정지시키는 위치검출센서이다.

이와같이 구성되는 히이터 이동장치를 사용해서 약6KW의 출력을 방사하는 전열히이터(1)에 대해서 거리(1)를 떨어지게해서 사이즈의 대소가 각각 다른 14인치의 패널(9a), 20인치의 패널(9b) 및 26인치의 패널(90c)을, 각 패널(9a)(9b)(9c)의 패널온도(T)를 측정하면, 제4도, 제5도에 표시한 바와같은 결과를 얻을 수 있었다.

즉 이들 도면에 있어서, 검은 동그라미는 14인치패널(9c), X표시는 20인치채널(9b), 흰동그라미는 26인치패널(9c)을 각각 표시하며 제4도는 거리(1)를 1500mm로 일정하게한 경우, 제5도는 거리(1)를 가변시켰을 경우의 패널온도(T)이다. 또, 하기표 1, 표 2에 표시한 데이터는 가각 상기 제4도, 제5도에 대응하는 실측치이다.

[표1] [표2]

여기서, 표 1은, 거리(1)를 150mm로 일정하게해서 가열한 경우이며, 이 경우, 패널온도(T)는 패널(9a)(9b)(9c)의 사이즈의 대소에 의해서 각각 다르며, 35℃ 내지 45℃의 사이에서 변화하므로, 사이즈의 대소의 다른 패널(9a)(9b)(9c)을 일정한 패널온도(T)로 고속도 제어하는 것은 불가능하다. 이에 비해서 본 발명은, 각 패널(9a)(9b)(9c)의 사이즈의 대소에 대응해서 즉 사이즈가 패널(9a)(9b)(9c)순으로 커지는데 수반해서 거리(1)의 값이 작아지도록 변화시켜서 일정온도 상승율로 가열하므로서, 표 2에 표시한 바와같이 패널온도(T)를 40℃로 일정온도에 고속제어 할 수 있다. 이 경우, 거리(1)의 변화는, 제3도에서 표시한 바와같이 히이터(1)를 장착한 프레임(4)의 대향쪽으로 차례로 이송되는 각 패널(9a)(9b)(9c)에 대응해서 출력되는 신호에 의해 구동모우터(11)를 구동시켜, 프레임(4)을 A-A'방향으로 구동하고, 프레임(4)에 착설된 셔터(12)가 각 패널(9a)(9b)(9c)의 사이즈에 대응하는 위치검출센서(13a)(13b)(13c)에 의해 검출시키므로서 프레임(4)이 정지하고, 대응하는 패널이 가열되게 된다.

이와같은 제어방법에 의하면, 패널(9a)(9b)(9c)의 사이즈에 대소에 대응해서 거리(1)를 바꾸므로서, 패널온도(T)를 일정하게 유지할 수 있다.

제6도는 본 발명에 의한 온도의 제어방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 히이터이동장치의 요부측면구성도이며, 상기한 도면과 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙인다. 동도면에서는, 프레임(4)내에 복개의 가열히이터(1)를 착설함과 동시에 이 프레임(4)의 일부에 개구부(4a)를 형성하고, 이 개구부(4a)에 히이터(1)의 전후구동부(14)의 동작에는 관계없이 패널(9)의 내면에 도포형성된 피막의 온도를 검출할 수 있는 감도영역 1~20μm정도의 적외센서(15)를 부착하여, 패널(9)의 내면으로부터 적외센서(15)로 들어왔을때의 표면온도에서부터 그 후의 가열량(dT/dt)을 제어한다. 즉, 히이터(1)의 온도제어에 의해 출력제어된 열이 패널(9)의 내면에 조사되고, 소정의 패널온도(Tc)까지 가열되어서 그 온도(T)까지 도달하면, 히이터(1)의 전후구동부(14)에 후방으로 이동시키는 Fw방향으로 구동지령을 주고, 히이터(1)가 Fw방향으로 구동한 후, 소정의 가열온도(Tc)와 패널(9)의 내면으로부터 반사되어서 적외센서(15)에 검출되는 온도(Te)를 비교해서 Tc>Te면 전후구동부(14)를 Rv방향으로, Tc<Te면 Rw방향으로 구동하여, 이들 동작을 제어기(16)에 의해 반복하므로서 패널(9)의 온도를 제어한다. 또한, 고정밀도로 행하려면, 히이터(1)의 배면부에 히이터제어용센서(17)를 착설하고, 일정한 거리에 배치된 히이터(1)로부터의 열방사에 의한 패널(9)의 온도상승율을 역으로 계측하여, 그 내면에 도포하는 도포물질의 특성에 따라서 가열스케줄을 제어할 수 있다. 또, 상기한 온도상승율

에 있어서, 열량(Qh)의 변동이 그래도 dT/dt의 변동으로서 패널(9)로 전도되는 것을 용이하게 생각될 수 있다. 이 때문에, 항상 일정한 에너지를 히이터(1)가 방사하도록 히이터(1)의 근처에 판형상의 감열센서를 부착하여, 감열센서의 출력이 항상 일정량이 되도록 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 크기가 다른 파가열물체를 항상 일정한 온도로 처리할 수 있으므로, 다품종동시생산이 고정밀도로 가능하게 된다고 하는 극히 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 피가열물체를 가열시키는 히이터본체와, 상기 히이터본체와 피가열물체와의 사이의 거리를 가변하는 구동부를 구비하고, 상기 피가열물체의 용량에 대응해서 거리를 변화시키므로서, 상기 피가열물체의 단위시간당의 온도상승율을 제어하는 것을 특징으로한 온도의 제어방법.

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