TWI520920B - 用於玻璃片之局部加熱與變形的方法及設備 - Google Patents

用於玻璃片之局部加熱與變形的方法及設備 Download PDF

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TWI520920B
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B23/0258—Gravity bending involving applying local or additional heating, cooling or insulating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
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    • F27B9/062—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity heated without contact between combustion gases and charge; electrically heated electrically heated
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

用於玻璃片之局部加熱與變形的方法及設備
本揭露係關於用於玻璃片之局部加熱的方法與設備，諸如用於在製程中使玻璃片變形。
經由將原始材料部份(諸如玻璃片)改造所製成的玻璃組件具有許多應用，一個重要的應用為：在汽車工業中用於擦光(glazing)。改造的玻璃片亦用於顯示器應用，例如製造液晶顯示器(LCDs)、電泳顯示器(EPD)、有機發光二極體顯示器(OLEDs)、電漿顯示器面板(PDPs)或其類似物。
在改造之前，通常藉由以下方式製造玻璃片：將熔融玻璃流動成為形成體，據此，可藉由各樣玻璃帶形成程序技術，以形成玻璃帶，例如，流孔抽引式(slot draw)、浮動式(float)、下抽引式(down-draw)、熔融下抽引式(fusion down-draw)或上抽引式(up-draw)。然後，玻璃帶可接著被分離，以提供適於進一步加工成最終產品的所希望中間物之片狀玻璃。近來，對於極高品質薄玻璃片的興趣增加，該 等極高品質薄玻璃片被改造成更為複雜的三維形狀，諸如平面部份與局部高度彎曲形狀之組合。
用於改造玻璃片的一般製程通常涉及：處於在重力或機械驅動下而發生變形之溫度的加熱步驟。使用習知技術之玻璃片加熱涉及：將熱施加至玻璃片的整個表面。例如，用於達成加熱玻璃片以改造之手段包括：使用繞著陶瓷載體(support)之基於金屬的導線。然而，此種技術迄今尚未令人满意，因為加熱整個玻璃片不必然是所希望之結果，特別是在僅需要局部變形之改造操作中，且因為加熱玻璃片之其他部份可導致物理、光學及/或電特徵之損害及/或劣化。
有習知的手段以達成在燃燒爐(furnace)中加熱玻璃片，諸如使用導電陶瓷材料，最常見的為碳化矽和二矽化鉬。碳化矽及/或二矽化鉬材料通常被形塑為直管或彎管，以應用於燃燒爐。該等類型的加熱元件係用於：藉由熱輻射將能量逸散至燃燒爐環境之中。儘管使用此種導電陶瓷以加熱燃燒爐在玻璃產業中係習知的，但此種技術尚未發展或應用至：(在改造製程中將所希望之)將玻璃片上的特定、局部區域加熱。
因此具有以下方法與設備之需求：將玻璃片局部加熱，同時在玻璃片之所希望區域保持高度平坦；保持玻璃片之原始樣態(pristine aspect)；在某些感興趣區域獲得所希望之量的變形；並維持高度的尺寸控制。此種製程與設備可適用於：在廣泛的應用(諸如顯示器應用)中改造玻璃片。
本揭露之一個或更多實施例針對：將一個或更多導電材料作為加熱元件，該加熱元件可運作以將玻璃片上的特定、局部區域加熱。此實施例允許從相當局部且集中的區域(或多個區域)產生大量熱源。一個或更多實施例運作以將玻璃片的特定局部區域加熱，而不與加熱源實體接觸，且最終使玻璃片以所希望的方式變形。
系統可包括：加熱元件、電性連接與(位於部份加熱元件上的)選擇性的熱防護，所有上述元件組合起來以將局部的熱導向玻璃片。作為範例，系統可採用周圍溫度達到約600℃之環境，具有一兩分鐘的週期(視應用的緊急需求而定)。
加熱元件較佳由一個或更多具有特定特徵的材料所製成，該等特定特徵諸如：(i)導電性，使得以合理大小的電壓與電流源產生所希望大小的熱；(ii)機械強度，使得在使用系統組件且在循環時並不變形，且亦在部份比例上支持大的長度(以應用至相對大的玻璃片)；以及(iii)機械特性，使得加熱元件可被加工，以得到所希望形狀(以及所產生的局部可變化熱分佈。)用於製成加熱元件的合適材料包括：導電陶瓷材料，諸如碳化矽、二矽化鉬以及二硼化鈦等等。
根據一個或更多實施例，設備包括：導電加熱元件與攜帶結構。該導電加熱元件具有：長度以及一個或更多輸出表面，該長度在第一末端與第二末端之間以側邊方向延 伸，該等一個或更多輸出表面運作以將源自該等一個或更多輸出表面之熱導向橫截於該側邊方向之方向；該攜帶結構可運作以支持玻璃片，使得該玻璃片之主要表面朝向熱，該熱係由該加熱元件之該等一個或更多輸出表面所散發。該導電加熱元件包括：至少一個熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面之至少兩個輸出表面所散發。
該至少一個熱變化特徵運作以產生不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元件之介於該第一末端與該第二末端之間的一個或更多輸出表面，該等輸出表面位於該第一末端與該第二末端之至少一者處。例如，該至少一個熱變化特徵運作以產生較高程度的熱，相較於中間位置，該較高程度的熱由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。作為範例，此種配置可運作以將玻璃片的第一與第二邊緣區域加熱至比玻璃片的中間區域更高的溫度。
該加熱元件較佳由導電陶瓷材料所形成，該導電陶瓷材料諸如：碳化矽、二矽化鉬以及二硼化鈦等等之一者或更多者。
該加熱元件包括；高度，該高度橫截於長度，且該高度以大體上垂直於該玻璃片之主要表面之平面的方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵可包括：該高度在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元 件之該等輸出表面所散發。
額外地或附加地，該加熱元件可包括：寬度，該寬度橫截於該長度，且該寬度以大體上平行於該玻璃片之該主要表面之平面的方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵可包括：該寬度在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
額外地或附加地，該加熱元件之該等輸出表面可包括：各自的表面區域部份，該等各自的表面區域部份以大體上平行於該玻璃片之該主要表面之平面的方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵可包括：各自的表面區域部份之大小在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
額外地或附加地，該加熱元件包括：截面區域尺寸，該截面區域尺寸橫截於該長度，且該截面區域尺寸以大體上垂直於該側邊方向之方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵可包括：該截面區域尺寸在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
由連同隨附圖式的本文描述，發明所述技術領域中具有通常知識者將明瞭本揭露之其他態樣、特徵與優點。
10‧‧‧玻璃片
10A‧‧‧第一邊緣區域
10B‧‧‧第二邊緣區域
100‧‧‧系統
102‧‧‧攜帶結構
102A‧‧‧邊緣模
102B‧‧‧邊緣模
104‧‧‧加熱元件
104A‧‧‧核心
104B‧‧‧防護材料
106A‧‧‧第一末端
106B‧‧‧第二末端
108‧‧‧輸出表面
108-1‧‧‧輸出表面
108-2‧‧‧輸出表面
108-3‧‧‧輸出表面
150A‧‧‧切口
150B‧‧‧切口
200‧‧‧加熱元件
202‧‧‧交叉影線
202A‧‧‧交叉影線
202B‧‧‧交叉影線
204A‧‧‧核心
204B‧‧‧線圈
208-1‧‧‧面積
208-2‧‧‧面積
208-3‧‧‧面積
H‧‧‧高度
W‧‧‧寬度
L‧‧‧長度
D‧‧‧距離
L1‧‧‧長度
L2‧‧‧長度
L3‧‧‧長度
L4‧‧‧長度
L5‧‧‧長度
h1‧‧‧高度
h2‧‧‧高度
h3‧‧‧高度
h4‧‧‧高度
h5‧‧‧高度
f1‧‧‧區域
f2‧‧‧區域
f3‧‧‧區域
f4‧‧‧區域
f5‧‧‧區域
w1‧‧‧寬度
w2‧‧‧寬度
為了闡釋之目的，在圖式中圖示有：目前較佳的形式，然而，應理解，實施例不限於所圖示之精確配置與手段。
第1圖係根據一個或多個實施例之系統的簡化示意圖，該系統可運作以將玻璃片上的特定、局部區域加熱；第2圖係第1圖之系統的一個或更多個實施例之特定態樣的簡化示意圖，第2圖係關於一個或更多特定的加熱分佈；第3圖係第1圖之系統的一個或更多個實施例之替代態樣的簡化示意圖，第3圖係關於一個或更多另外的加熱分佈；第4圖係加熱元件的正視圖，該加熱元件適用於連同本文之一個或更多個實施例一起使用，該加熱元件具有至少一個熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備某些特徵的熱；第5圖係係加熱元件的仰視圖，該加熱元件適用於連同本文之一個或更多個實施例一起使用，該加熱元件具有至少一個另外的熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備某些替代特徵的局部變化熱；第6圖係係加熱元件的仰視圖，該加熱元件適用於連同本文之一個或更多個實施例一起使用，該加熱元件具有至少一個另外的熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備某些替代特徵的局部變化熱；第7圖係加熱元件的透視圖，該加熱元件適用於連 同本文之一個或更多個實施例一起使用，該加熱元件具有至少一個另外的熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備某些替代特徵的熱；第8圖係加熱元件連同改造系統的正視圖，該加熱元件具有至少一個另外的熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備某些特徵的熱；第9圖係加熱元件的側視圖，該加熱元件適於連同本文之一個或更多個實施例而使用，該加熱元件具有替代熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備替代特徵的局部變化熱；且第10圖係加熱元件的仰視圖，該加熱元件適於連同本文之一個或更多個實施例而使用，該加熱元件具有另外的替代熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備替代特徵的局部變化熱。
參考圖示，其中相同元件符號表示相同元件，第1圖中圖示系統100的簡化示意圖，該系統100可運作以將玻璃片10上的特定、局部區域加熱。此實施例允許從相當局部且集中的區域(或多個區域)產生大量熱源，以將玻璃片10的特定局部區域加熱，而不與加熱源實體接觸，且最終使玻璃片10以所希望的方式變形。
系統100包括：攜帶結構102與加熱元件104，該加熱元件104與該攜帶結構102有所間隔，使得玻璃片10可 插入該攜帶結構102與該加熱元件104之間。(側邊方向上的)加熱元件104之長度(L)較佳地足夠跨越玻璃片10之整個長度(或寬度)。攜帶結構102可運作以支持玻璃片10，使得該玻璃片10之主要表面朝向加熱元件104。攜帶結構102可運作以將玻璃片10相對於加熱元件104而移動，諸如藉由適當的輸送機制及(或)藉由流體墊(fluid cushion)。若有緊急應用需求，替代性實施例可採用機制以移動加熱元件104。
加熱元件104較佳地為導電的，使得反應於以下動作而產生熱：施加橫跨該加熱元件104之電壓，並使電流通過該加熱元件104。儘管並未圖示，可經由適當之電源施加此電壓和電流，該適當之電源經由電性接觸耦接至加熱元件104，該等電性接觸係在(相對且側向的)第一末端106A與第二末端106B上。較佳地，由加熱元件104所產生的熱之特徵在於：由一個或更多個輸出表面所散發的熱，該等一個或更多個輸出表面108運作以將此熱導向：橫截於側邊方向並朝向玻璃片10的方向
為了將於下文中更加詳細討論的理由，加熱元件104較佳地由導電陶瓷材料所形成，此導電陶瓷材料可包括以下之一者或更多者：碳化矽、二矽化鉬與二硼化鈦等等。
在此實施例中，加熱元件104由導電陶瓷材料之核心104A所形成，該核心104A由防護材料104B所包圍。更具體地，防護材料104B較佳(在至少除了部份的輸出表面108之處)包圍核心104A。在此實例中，防護材料104B並不 包圍或覆蓋至少部份的輸出表面108，該輸出表面108朝向玻璃片10。可採用任何習知的熱絕緣材料以產生防護材料104B，該等熱絕緣材料展現用於本文所討論應用的適當特徵。防護材料的一個實例為：具有低熱導性的鋁矽酸耐火纖維。此種材料可由整塊加工而成，或由將潮溼毛氈凝膠化而得(鑄造陶瓷，例如COTRONICS公司的Rescor 740或Wrap-it 372 UHT)。
採用導電陶瓷材料以形成加熱元件104的優點在於：(若仔細選擇組成物、大小和形狀，)此種材料由相當局部且集中的區域(或多個區域)產生相對大量的熱。這相對於習知的繞線陶瓷加熱管，該繞線陶瓷加熱管之特徵在於：相對低的能量密度(由從給定表面所發射的能量或由發射至給定表面上的能量所測量)。可有利地採用加熱元件104之較高能量密度，以(至少)減少(輸出表面108的)表面溫度，並將熱和所導致的輻射光譜移向較高波長，在該較高波長處，(如玻璃的)材料展現較高吸收係數，從而增進玻璃片10之加熱速率。
使用(如碳化矽的)導電陶瓷材料之另一優點為：導熱性高，且因此熱在加熱元件104中所產生，且該熱主要經由輸出(發射)表面108釋放至周圍環境。導電陶瓷材料之高導熱性有利於將大量的熱由整塊材料轉移至該整塊材料之輸出表面108，而允許快速動態地使用元件。
再者，當維持在高溫時，特定類型的導電陶瓷材料(如碳化矽)之機械特徵穩定。此特性允許將加熱元件104 之尺寸與形狀最小化(將體積最小化)，而仍展現足夠的熱慣性。因此，可使加熱元件104有足夠長度以跨越整個玻璃片10，而僅在第一末端106A與第二末端106B處支持加熱元件104，較佳地藉由連接至該加熱元件104之電性接觸。材料之穩定機械特性使得加熱元件104在形狀與方向上的任何變形最小化，該等變形不利於以下的能力：精確控制熱轉移至玻璃片10的轉移過程。
此外，(與例如二矽化鉬或其他導電陶瓷)相比，由碳化矽形成加熱元件104之另一優點為：可將材料加工。即使材料硬度高，仍可能將材料加工，而沒有破損的重大風險。這在以下情況下是特別理想的：當藉由將加熱元件104加工至特定形狀，以希望有特定的熱產生特性與熱發射特性。下文中將更為詳細地討論此形狀與熱發射特性的關係。如果希望製造大量的加熱元件104，則可在綠色狀態下模製碳化矽，並接著燒結碳化矽。
現在參考第2圖，第2圖係第1圖之系統100的一個或更多個實施例之特定態樣的簡化示意圖，第2圖係關於一個或更多特定的加熱分佈，加熱元件104產生該等加熱分佈至玻璃片10之上。假設核心104A的形狀大體均勻，且假設防護104B展現相對均勻形狀的輸出表面108，則由輸出表面108所散發的(由虛線箭頭所表示的)熱沿著加熱元件104之長度L大致均勻。亦假設玻璃片10之主要表面大致均勻地暴露於來自加熱元件104的熱(例如，藉由固定地輸送玻璃片10經過加熱元件10)，則玻璃片10之加熱分佈將同樣地 在整個玻璃片上為均勻的(如均勻的交叉影線200所圖示)。
參考第3圖，加熱元件104較佳地包括：至少一個熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生由輸出表面(或多個輸出表面)108所散發的不同程度的熱，從而產生玻璃片10的非均勻加熱。在此範例中，藉由以下方式達成熱變化特徵：使加熱元件核心104A在該加熱元件核心104A之長度L上有大小與形狀的變化。特別地，加熱元件核心104A包括：高度H，該高度H橫截於長度，並以大致上垂直於玻璃片10主要表面之平面的方向延伸。高度H在加熱元件核心104A之第一末端106A與第二末端106B之間變化，使得反應於電流而由加熱元件104之輸出表面108散發不同程度的熱(虛線箭頭)，該電流以側邊方向(在末端106A與106B)流經加熱元件104。
在此實施例中，曲線切口(或凹處)150A與150B對高度H的變化做出貢獻，且對於所導致的不同程度的熱做出貢獻，該熱係由輸出表面(或多個輸出表面)108所散發。如將於下文中更詳細討論的，表面108的其他部份相比，高度H的變化導致較高的熱由輸出表面108接近切口150A與150B之部份所散發。因此，若有需要，與輸出表面108位於該第一末端106A與該第二末端106B之間的一個或更多部份相比，在第一末端106A與第二末端106B之至少一者處，來自各自的切口150A與150B之較高的熱可為不同。在所圖示的範例中，與接近第一切口150A的高度相比，接近第二切口150B的高度變化更劇烈，從而在第一末端106A與第二末端 106B之每一者處導致不同的熱。在此狀況下，與第一末端106A處相比，熱變化特徵運作以在第二末端106B處產生來自輸出表面108的較高程度的熱，第一末端106A處的熱與第二末端106B處的熱兩者皆比中間位置的熱還高。
攜帶結構(未圖示)可運作以將玻璃片10的主要表面之第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B分別朝向：由加熱元件104之第一末端106A與第二末端106B所散發的熱。接著，設備運作以將玻璃片10之第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B加熱至：比玻璃片10之中間區域還高的溫度，如(與交叉影線202相比)密度較高的交叉影線202A與202B所圖示。應注意，在第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B中所圖示的交叉影線202A與202B意欲闡述：與玻璃片10的中間區域的溫度(標示為交叉影線202)相比，至少在第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B之部份溫度升高。切口150A與150B為曲線的事實可導致：在第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B中加熱不均勻；然而，為了簡化起見，交叉影線202A與202B在該等區域中圖示為相對均勻。這並不意味著：在第一邊緣區域10A與第二邊緣區域10B內，溫度必須均勻，或溫度必須不均勻，因為隨著核心104A之適當形狀，兩者皆有可能。
上述實施例有利地運作以將玻璃片10之特定、局部區域加熱(在此情形為邊緣區域)，而不與加熱源實體接觸，且不將整個玻璃片10加熱。這確保：局部加熱可用於達成所希望之結果，而不至於使玻璃片10的其他部份受到物理、光 學及(或)電性特徵的損害及(或)劣化。再者，所闡釋之方法與設備在玻璃片10之所希望區域保持高度平坦；保持玻璃片10的初始態樣；並在高度的尺寸控制下，對有興趣的特定區域保持所希望的加熱量。可採用該等加熱特徵，以(例如)在玻璃片10之選擇區域中產生所希望之局部變形，諸如用於：將玻璃片10改造至所希望之形狀，這稍後將在本文中更加詳細地討論。
參考第4圖，展示加熱元件104之熱變化特徵的可能實施方法的更為一般性的討論。第4圖係加熱元件104的另一實施例的側面正視圖，該實施例沿著元件104的長度達成許多不同的熱特徵，從而產生玻璃片10之替代性非均勻加熱。一般而言，使用許多不同塑形技術，諸如基本加工，可在加熱元件104之各部份達成可變的尺寸。
例如，可將加熱元件104之各表面加工，使得該加熱元件104之不同部份具有不同高度H，如上文某些細節所討論的。特別地，第4圖之加熱元件104依序包括：(1)接近第一末端106A的第一高度h1；(2)第二高度h2(比第一高度h1小)；(3)第三高度h3(與第二高度h2大小相似)；(4)第四高度h4(比任何其他高度小)；以及(5)第五高度h5(與第一高度h1大小相似)。如將於下文中更詳細討論的，高度H的變化(如h1、h2、h3、h4與h5所示)沿著加熱元件核心的長度而改變該加熱元件核心104A的截面面積。這最終影響加熱元件104(在予給定高度相關連的體積中)所製造的熱的大小，且影響由加熱元件所散發及(或)由玻璃片10所接收 的熱的大小(或密度)。
假設寬度W(垂直於第4圖中之視圖)固定，則由交流或直流電流所產生的熱分佈(密度)可如圖示的箭頭所示，該交流或直流電流在加熱元件104中由一末端流至另一末端。在區域f1與f5中，與區域f2與f4中的密度相較，熱密度可相對低。在區域f3中，由表面108-3所散發的熱之密度大小可相似於由區域f2所散發的熱之密度，然而，由於將於下文中更為詳細討論的原因，玻璃片10相對於區域f3處可得到及(或)可接收的熱比玻璃片10相對於區域f2處可得到及(或)可接收的熱來得少。因此，在第4圖中，區域f3中的某些熱箭頭圖示為虛線。儘管在此範例中並未考慮，加熱元件核心104A部份的長度L1、L2、L3、L4與L5部份各自亦對於在各自體積中所產生的熱的大小具有影響。
替代地或額外地，可加工(或形成)加熱元件104之各表面，使得輸出表面(或多個輸出表面)108之不同部份在加熱過程中距玻璃片10距離不同。輸出表面108-3(或輸出表面108-3之部份)與玻璃片10在區域f3中之主要表面的距離比在區域f1、f2、f4與f5中之距離來得大(大了等於大小D的量)。因此抵達玻璃片10及(或)加熱玻璃片10的熱的大小在區域f3中較低，從而在該區域中較低程度地加熱玻璃片。
參考第5圖至第6圖，可(替代地或額外地)將加熱元件104之各表面加工，使得輸出表面(或多個輸出表面)108之不同部份係不同面積之方塊，以實施加熱元件104之熱 變化特徵。
第5圖係係加熱元件104的仰視圖，其中加熱元件核心104A具有各自的表面區域部份，該等表面區域部份以大致上平行於玻璃片10主要表面之平面的方向延伸。例如，在區域f1與f3中，加熱元件核心104A具有：有各自尺寸的第一表面區域部份與第三表面區域部份，該等尺寸由相同寬度w1所增量地定義。在區域f2中，加熱元件核心104A具有：由寬度w2所增量地定義之尺寸的第二表面區域部份。因為由表面所散發的熱之密度正比於該表面之表面積，由輸出表面108-1與108-3之部份所散發，且抵達並(或)加熱玻璃片10之區域f1與f3的熱比在區域f2中由輸出表面108-2之部份所發射的熱還大。輸出表面108之108-1、108-2與108-3之部份上的點之密度圖示了此種熱密度。注意，本文中所使用之辭彙「密度」意指以下事實：當熱來自大表面積時，則(以至少一個單位測量的)熱量較大，諸如來自108-1之部份(與來自108-2之部份相比)。因此，儘管在108-1之部份中的給定單位面積處的熱流量密度與在108-2之部份中的同樣大小面積處的熱流量密度相同，來自108-1之部份的熱量(本文中所用之「密度」)視為較高，因為與108-2之部份相比，更多的熱在108-1之部份中由較大表面積(每長度單位)所散發。儘管在此範例中並未考慮，但在每一區域中，加熱元件核心104A之各自的截面積亦可影響各自體積中所產生的熱量，且因此由輸出表面108-1、108-2與108-3之部份所散發的熱密度可不同，這是基於：在各自表面部份處所產生的熱流量密 度不同。
第6圖係加熱元件104之替代性實施例的仰視圖，在該替代性實施例中，熱變化特徵亦基於輸出表面108之方塊區域部份中的變化。儘管結果與第5圖之實施例相似，以不同方式達成輸出表面108之部份的有效表面積之改變。尤其，加熱元件核心104A具有共同且一致的寬度；然而，熱防護材料104B在每一區域不同程度地覆蓋輸出表面108之部份。例如，在區域f1與f3中，加熱元件核心104A的輸出表面108之108-1與108-3之部份被防護材料104B以相同的最小程度所覆蓋。這導致(由相同寬度w1所增量地定義的)各自大小的第一與第三表面積部份。在區域f2中，加熱元件核心104A的輸出表面108之108-2之部份被防護材料104B以較大程度所覆蓋。這導致由寬度w2所增量地定義的大小的第二表面積部份。因此，由輸出表面108-1與108-3之部份所散發，且抵達並(或)加熱玻璃片10之區域f1與f3的熱比在區域f2的熱還大。與第5圖之實施例不同，加熱元件核心104A在每一區域中各自的截面積固定，且因此，不應使各自體積中所產生的熱之相對的量產生變化。
連同圖示於第7圖中的進一步的實施例，將進一步披露上述實施例以及加熱元件104各自的幾何特性與熱之間的關係，該第7圖係加熱元件104的透視圖，該加熱元件104包括：許多熱變化特徵，該等熱變化特徵運作以產生具備某些特徵的熱。就此而言，應理解，本文所描述的實施例乃依靠以下兩者之間的關係：核心104A的幾何特性，以及所導致 的導電材料(例如，陶瓷)之增量電阻及(或)體電阻。這使得發明所屬領域中具有通常知識者可調節在核心104A之各自體積中所產生的熱，且因此可調節由核心104A所散發及(或)由玻璃片10之各自的區域或部位所接收的所導致的熱。
對於由加熱元件核心104A之表面的任何給定表面或部份所輻射出的熱，發明所屬領域中具有通常知識者可假設：給定表面以Lambertian輻射體(灰體)的方式運作。根據以下公式，來自此表面的熱往給定目標(在此情況下為玻璃片10)輻射： 其中Q是由相關連的表面區域部份S所發射的熱；ε是表面的放射係數(對於陶瓷與氧化金屬而言通常約為0.8，對於如碳化矽的金屬而言，大約為0.9)；σ是Stefan-Boltzmann常數(5.67 10-8SI)；TS為表面之溫度；且TS為玻璃片10的表面溫度。
除了熱發射表面的表面積之外，熱發射表面至玻璃片10的距離影響所接收的熱流量，如上所述，該所接收的熱流量可被發明所屬領域中具有通常知識者用於：沿著加熱元件104之長度L，調節玻璃片10之加熱。下方程式所提供此距離與調節之間的關係： 其中dφD是在方向D(朝向玻璃片10的一般方向)上所發射的單位通量；dS為熱發射表面的單位表面積；ω是在D方向周圍的單位立體角；β是發射表面之垂直方向與方向D之間的 角度；且T為加熱發射表面的溫度。
最後，在加熱元件核心104A之給定單位體積中，由電流所產生的熱係由焦耳定律(Joule’s law)所表示；P=Ri 2其中，P為由流入電阻的電流所產生的功率，R為電阻的電阻抗，且I為電流。
加熱元件核心104A之給定單位體積的電阻抗視以下因素而定；材料的內在特性、電阻係數以及該加熱元件核心104A之幾何形狀，該電阻抗以如下的公式所定義； 其中ρ為加熱元件核心104A之電阻係數；L為加熱元件核心104A之給定部份的長度(由末端至末端之電流方向)；且S為加熱元件核心104A之給定部份(垂直於電流方向)的截面積。
特別參考第7圖，沿著加熱元件核心104A之長度一部份一部份地改變的截面積可類比為；在電路中串連電阻的行為。在此範例中，假設流經核心104A之長度的電流固定；然而，所導致的來自輸出表面108的熱源根據核心104A之每一給定部份之幾何形狀而改變。在所圖示的範例中，寬度W以及核心104A之各自的長度L1、L2、L3、L4與L5固定，從而產生固定的輸出表面面積。各自的高度h1、h2與h3逐漸變小，然而，產生逐漸變小的截面積造成逐漸變高的電流，以及逐漸變高的由核心104A所散發之熱。因此，在每一部份中所產生的功率(熱)由L1至L2至L3逐漸變高，且然 後由L3至L4至L5逐漸變低。基於以上所述，由輸出表面108之各自部份所散發的熱將基於高度h1、h2、h3、h4與h5之變化(以及在每一部份之截面積上所造成的影響)而變化。然而，應注意，輸出表面108之每一部份與玻璃片10之間各自的距離將沿著加熱元件核心104A的長度而變化，從而根據上述之公式而影響玻璃片10之加熱。
注意，加熱元件核心104A的材料之漸增的電阻係數亦可變化，以調節加熱源。若適當地控制此變化，則在加熱元件104中各自部份所產生的所導致的熱亦可調整。
現在參考第8圖，第8圖係高度簡化的玻璃板改造系統300的正視圖。系統300包括：加熱元件104，該加熱元件104與攜帶結構102成相對的關係。注意，攜帶結構102包括：各自的邊緣模102A與102B，該等邊緣模102A與102B位於：玻璃片10之各自的邊緣部份10A與10B之處。加熱元件104包括：許多部份，第一部份具有高度h1，第二部份具有高度h2，第三部份具有高度h3。該等部份被偏移，使得第二部份以距離D而與玻璃片10之主要表面相距較遠。根據以上描述，與玻璃片10之中間區域相比，玻璃片10將在邊緣區域10A與10B之處接收較大程度的熱，從而將邊緣區域10A與10B加熱至更高的溫度。
邊緣區域10A與10B被加熱至足夠的溫度(諸如接近或高於玻璃之軟化溫度)，以協助邊緣區域10A與10B相對於玻璃片10之中間區域之彎曲。由加熱元件104所提供之加熱功能可在加熱腔室(未圖示)內進行，以藉由將玻璃片 10於加熱元件104之下運輸，及(或)藉由將加熱元件相對於玻璃片10移動，而允許將玻璃片10預加熱，且接著加熱相對的邊緣區域10A與10B。
因為與中間區域相比，玻璃片10在邊緣區域10A與10B之處將接收較高程度的熱，因此可能不需要獨立的屏障，以中斷或抑制中間區域之加熱；然而，若需要屏障，則亦可採用屏障。玻璃片10在中間區域之較低溫度協助維持在此區域中的高度平坦，同時允許玻璃片10的最外側邊緣區域暴露於熱(例如，玻璃片10之軟化溫度)並被彎曲，而不致減少平坦及(或)使其它玻璃特徵惡化。這允許邊緣區域10A與10B之變形，同時防止玻璃片10之中間區域之變形，或防止玻璃片10之中間區域有品質上的缺陷。在某些應用中，可能想要僅將玻璃片10之一部份加熱至軟化溫度，在接近該部份之處發生確切彎曲(例如，由玻璃片10的邊緣朝內)，並使區域10A與10B之最外側邊緣部份保持在較冷的溫度(例如，低於軟化溫度)以在此區域保持平坦。
進行將玻璃片10之相對的邊緣區域10A與10B之每一者彎曲的步驟，使得邊緣區域10A與10B遵循第一與第二邊緣模102A與102B之相應輪廓。可使用各樣方式進行彎曲，例如，可將邊緣區域10A與10B加熱，直到重力迫使邊緣區域10A與10B受它們本身的重力影響而落下到符合邊緣模102A與102B之模表面的形狀。或者，符合構件(未圖示)可在一方向上移動，以迫使邊緣區域10A與10B符合邊緣模102A與102B之模表面的形狀。然後可使經改造的玻璃片10 冷卻。
現在參照第9圖，第9圖係加熱元件200的側視圖，該加熱元件200適於連同本文之一個或更多個實施例而使用，該加熱元件200具有替代熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備替代特徵的局部變化熱。在此實施例中，加熱元件200包括：核心材料204A，線圈204B圍繞該核心材料204A。核心204A可由任何適合的材料製成，且核心204A較佳為不導電的，諸如不導電的陶瓷材料。線圈204B由適合的導電材料製成，該線圈204B反應於流經該線圈204B之驅動電流而產生熱。應從任何習之材料選擇用以組成線圈204B的特定材料，以產生足夠的熱，以將玻璃片10(未圖示)之溫度提升至：在一個或更多先前實施例中所討論的程度(諸如將玻璃片10之部份加熱至：可使玻璃片10改造的程度)。
在這方面，注意，與在區域f2相比，纏繞線圈204B在區域f1與f3中之間距(pitch)較密。因此，與在區域f2相比，在區域f1與f3中產生較高密度的熱(假設沿著線圈204B之長度有一致的電阻係數)。因此，當加熱元件200相鄰於玻璃片時，可達成非均勻局部加熱特徵(由箭頭所圖示)。基於上述實施例的討論，發明所屬領域中具有通常知識者將理解此功能的重要。
現在參考第10圖，第10圖係替代加熱元件200之仰視圖，該加熱元件200適於連同本文之一個或更多個實施例而使用。此實施例亦展現：熱變化特徵，該熱變化特徵運作以產生具備替代特徵的局部變化熱。在此實施例中，加熱 元件200亦包括：核心材料204A，線圈204B圍繞該核心材料204A。核心204A仍可由任何適合的材料製成，諸如不導電的陶瓷材料。線圈204B仍由適合的導電材料製成，以產生足夠的熱，以將玻璃片10(未圖示)之溫度提升至適合程度。在此實施例中，與區域f2內的面積208-2相比，核心2004A在區域f1與f3內具有較大表面積(面積208-1與208-3)。在核心204A中具有不同高度及(或)寬度，造成表面積之該等變化。因此，與區域f2相比，較大量的熱產生於區域f1與f3之中(仍假設沿著線圈204B之長度有一致的電阻係數)。因此，當加熱元件200相鄰於玻璃片時，可達成非均勻局部加熱特徵(由點所圖示)。基於上述實施例的討論，發明所屬領域中具有通常知識者仍將理解此功能的重要。
再者核心204A之不同高度與寬度可導致：加熱元件200之一個或更多部份離玻璃片更遠。如第10圖的圖式圖示加熱元件200的底部(將直接朝向玻璃片)，由核心204A表面與線圈204B至玻璃片的距離在各區域中可為不變的。然而，若高度亦改變，各個核心204A表面與線圈204B至玻璃片的距離亦可變化，並有助於熱變化特徵(如亦於先前實施例中所討論的)。如圖所示，線圈204B的間距固定，然而由上述特徵獲得熱的變化。但注意，可額外地實施間距變化，以在改變加熱元件200之加熱特徵方面提供更進一步的自由度。
儘管已參考特定實施例已呈現本文之揭露，應理解，該等實施例僅為所呈現之原則與應用之闡釋。因此，應 理解，可對闡釋性實施例做出多種修改，且可設計其它佈置，而不至偏離本揭露與(由隨附申請專利範圍所定義的)涵蓋內容之精神與範疇。
10‧‧‧玻璃片
10A‧‧‧第一邊緣區域
10B‧‧‧第二邊緣區域
100‧‧‧系統
104‧‧‧加熱元件
106A‧‧‧第一末端
106B‧‧‧第二末端
108‧‧‧輸出表面
150A‧‧‧切口
150B‧‧‧切口
202‧‧‧交叉影線
202A‧‧‧交叉影線
202B‧‧‧交叉影線
H‧‧‧高度
L‧‧‧長度

Claims (22)

  1. 一種設備，該設備包括：一單一及連續的導電加熱元件，該導電加熱元件具有：一長度以及二或更多個輸出表面，該長度在第一末端與第二末端之間以一側邊方向延伸，該二或更多個輸出表面運作以將源自該二或更多個輸出表面之熱導向橫截於該側邊方向之一方向，及一攜帶結構，該攜帶結構可運作以支持一玻璃片，使得該玻璃片之一主要表面朝向熱，該熱係由該加熱元件之該等二或更多個輸出表面所散發，其中該導電加熱元件包括：至少一個熱變化特徵(feature)，該熱變化特徵運作以產生不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面之至少兩個輸出表面所散發。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該至少一個熱變化特徵運作以產生一不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元件之介於該第一末端與該第二末端之間的該二或更多個輸出表面，該等輸出表面係位於該第一末端與該第二末端之至少一者處。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該至少一個熱變化特徵運作以產生較高程度的熱，相較於中間位置，該較高程度的熱係由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。
  4. 如請求項3所述之設備，其中：該加熱元件之該長度足夠跨越該玻璃片之一整個長度；且該攜帶結構運作以使該玻璃片的該主要表面之分別的第一邊緣區域與第二邊緣區域朝向該熱，該熱係由該加熱元件之該第一末端與該第二末端所散發，其中該設備運作以將該玻璃片之該第一邊緣區域與該第二邊緣區域加熱至：比該玻璃片之中間位置更高的溫度。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該加熱元件由一導電陶瓷材料所形成。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該導電陶瓷材料係取自：由碳化矽、二矽化鉬以及二硼化鈦所組成的群組。
  7. 如請求項1所述之設備，其中：該加熱元件包括一高度，該高度橫截於該長度，且該高度以大體上垂直於該玻璃片之該主要表面之一平面的一方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵包括：該高度在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
  8. 如請求項7所述之設備，其中該至少一個熱變化特徵運作以產生一不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元件之介於該第一末端與該第二末端之間的該二或更多個輸出表面，該等輸出表面係位於該加熱元件之該第一末端與該第二末端之至少一者處。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該至少一個熱變化特徵運作以產生一較高程度的熱，相較於中間位置，該較高程度的熱係由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。
  10. 如請求項9所述之設備，其中：該加熱元件之該長度足夠跨越該玻璃片之一整個長度；且該攜帶結構運作以使該玻璃片的該主要表面之分別的第一邊緣區域與第二邊緣區域朝向該熱，該熱係由該加熱元件之該第一末端與該第二末端所散發，其中該設備運作以將該玻璃片之該第一邊緣區域與該第二邊緣區域加熱至：比該玻璃片之中間位置更高的溫度。
  11. 如請求項1所述之設備，其中：該加熱元件包括一寬度，該寬度橫截於該長度，且該寬度以大體上平行於該玻璃片之該主要表面之一平面的一方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵包括：該寬度在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
  12. 如請求項11所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元件之介於該第一末端與該第二末端之間的該二或更多個輸出表面，該等輸出表面係位於該加熱元件之該第一末端與該第二末端之至少一者處。
  13. 如請求項12所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一較高程度的熱，相較於中間位置，該較高程度的熱係由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。
  14. 如請求項13所述之設備，其中：該加熱元件之該長度足夠跨越該玻璃片之一整個長度；且 該攜帶結構運作以使該玻璃片的該主要表面之分別的第一邊緣區域與第二邊緣區域朝向該熱，該熱係由該加熱元件之該第一末端與該第二末端所散發，其中該設備運作以將該玻璃片之該第一邊緣區域與該第二邊緣區域加熱至：比該玻璃片之中間位置更高的溫度。
  15. 如請求項1所述之設備，其中：該加熱元件之該等輸出表面包含各自的表面區域部份，該等各自的表面區域部份以大體上平行於該玻璃片之該主要表面之一平面的方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵包括：各自的表面區域部份之大小在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
  16. 如請求項15所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元件之介於該第一末端與該第二末端之間的該二或更多個輸出表面，該等輸出表面係位於該加熱元件之該第一末端與該第二末端之至少一者處。
  17. 如請求項16所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一較高程度的熱，相 較於中間位置，該較高程度的熱係由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。
  18. 如請求項17所述之設備，其中：該加熱元件之該長度足夠跨越該玻璃片之一整個長度；且該攜帶結構運作以使該玻璃片的該主要表面之分別的第一邊緣區域與第二邊緣區域朝向該熱，該熱係由該加熱元件之該第一末端與該第二末端所散發，其中該設備運作以將該玻璃片之該第一邊緣區域與該第二邊緣區域加熱至：比該玻璃片之中間位置更高的溫度。
  19. 如請求項1所述之設備，其中：該加熱元件包括一截面區域尺寸，該截面區域尺寸橫截於該長度，且該截面區域尺寸以大體上垂直於該側邊方向之一方向而延伸；且該至少一個熱變化特徵可包括：該截面區域尺寸在該加熱元件之該第一末端與該第二末端之間變化，使得該不同程度的熱回應於以該側邊方向流經該加熱元件之電流，而由該加熱元件之該等輸出表面所散發。
  20. 如請求項19所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一不同程度的熱，以由該加熱元件之該等輸出表面所散發，相較於位於該加熱元 件之介於該第一末端與該第二末端之間的該二或更多個輸出表面，該等輸出表面係位於該加熱元件之該第一末端與該第二末端之至少一者處。
  21. 如請求項20所述之設備，其中：該至少一個熱變化特徵運作以產生一較高程度的熱，相較於中間位置，該較高程度的熱係由位於該第一末端與該第二末端處之該等輸出表面所散發。
  22. 如請求項21所述之設備，其中：該加熱元件之該長度足夠跨越該玻璃片之一整個長度；且該攜帶結構運作以使該玻璃片的該主要表面之分別的第一邊緣區域與第二邊緣區域朝向該熱，該熱係由該加熱元件之該第一末端與該第二末端所散發，其中該設備運作以將該玻璃片之該第一邊緣區域與該第二邊緣區域加熱至：比該玻璃片之中間位置更高的溫度。
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