玻璃板的急冷方法及裝置的製作方法
2023-07-13 04:27:21
專利名稱：玻璃板的急冷方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於平面強化玻璃板的急冷方法及裝置。
背景技術：
以前，人們就知道向加熱後的玻璃板吹出空氣等冷卻介質來對其進行急冷，由此而得到強化玻璃板。各種用於此的加熱裝置已得到應用。近年來，在美國專利第5,827,345號中提出了其中之一的利用微波的急冷裝置。該急冷裝置示於圖12。
圖12中，急冷裝置100包括導波管111，殼體112，門113，上下空氣吹出管114、115，臂116。標記110是玻璃板。
利用上述急冷裝置100，如下所述這樣得到強化玻璃抬起門113，將載置在臂116上的玻璃板110送入殼體112內，用通過導波管111供給來的微波加熱上述玻璃板110，同時，從上下空氣吹出管114、115向該玻璃板110吹出空氣而對其進行冷卻，從而得到強化玻璃板。
這樣，圖12所示的急冷裝置100，是利用微波的玻璃板的急冷裝置。但是，由於上空氣吹出管114覆蓋玻璃板110的上側，故微波被空氣吹出管114遮斷，沒有足夠量的微波到達玻璃板110上。因此，得不到所希望的強化玻璃。
通常，支承玻璃板110的臂116是用支承玻璃板110緣部的方式來支承該玻璃板110的。這種情況下，沒有被支承的玻璃板的中央部分，便會因自重而彎曲。因此，為了強化要求平面度的平面玻璃板，用圖12所示的現有的急冷裝置100，可以說是不合適的。
又，若想利用上述急冷裝置100來提高冷卻能力，則空氣吹出管要大型化，會遮斷微波，不能進行良好的急冷。
因此，期待一種以利用微波加熱為前提、在急冷中可提高冷卻能力和加熱能力這兩者的急冷裝置。尤其是期待製造必須進行強力冷卻的薄板強化玻璃。
發明內容
本發明提供一種急冷方法，其包含以下工序在加熱爐中將輸送輥上的玻璃板加熱至規定溫度；通過急冷裝置的相鄰的多根空氣導管之間的間隙，將散射微波或會聚微波照射到玻璃板的單側或雙側上，所述多根空氣導管相對於上述玻璃板的輸送方向以實質上相等的間隔配置；在照射上述微波的同時，在不與上述輸送輥碰觸的情況下，從上述多根空氣導管將冷卻空氣吹出到玻璃板的單側或雙側上。
這樣，在本發明的方法中，通過用微波加熱，使得玻璃板厚度的中心溫度提高。通過用冷卻空氣進行冷卻，玻璃板的表面溫度下降。結果，表面和中心之間產生較大的溫差，即使是薄玻璃板也可製成強化玻璃板。這時，當通過相鄰的空氣導管的間隙照射微波時用空氣導管進行空氣冷卻，故微波加熱和空氣冷卻兩者可同時進行。
另外，在本發明的方法中，當用輸送輥使玻璃板前進時，對其進行處理，故可保持玻璃板的平坦性，可提供高質量的平面強化玻璃板。即，由於採用散射微波，可通過相鄰的空氣導管的間隙進行照射，可均勻加熱玻璃板。所謂散射微波，是指通過反覆反射而散射了的微波，由於是反覆反射故即使是障礙物的陰影部分，也可確保照射量。
在本發明方法中，較理想的是微波的頻率為18GHz～300GHz。若低於18GHz，會對構成殼等的金屬部分產生電弧。超過300GHz時，要用特殊的微波振蕩器，價格昂貴。因此，為了抑制電弧的產生、且抑制裝置成本，散射微波頻率設定在18GHz～300GHz的範圍。
要產生這種頻率的微波，採用被稱作振動陀螺儀的振蕩器即可。作為微波振蕩器，除了這一種外，還有磁控管和速調管，當以實用的振蕩頻率為11GHz～300GHz的振動陀螺儀為宜。
本發明方法使用的會聚微波，優選地是用擺動反射器掃描的掃描型會聚微波。利用擺動反射器可以將微波束均勻地照射在玻璃板上。結果，雖然是波束，但隨著玻璃板的前進也可均勻地加熱寬闊面積的玻璃板。
上述會聚微波，優選地，是會聚成長度等於玻璃板寬度的帶的帶狀會聚微波。即，用帶狀微波照射玻璃板。由於不需要擺動鏡，故不必擔心擺動反射器的動作不良等故障。
本發明方法中所使用的玻璃板的厚度，優選地是1.2mm～2.5mm。若玻璃板的厚度小於1.2mm，即使照射微波，厚度中心部與表面的溫差也不足，難以製造強化玻璃。若是玻璃板的厚度超過2.5mm的厚玻璃板，則較容易形成溫差，用現有的急冷裝置便可應對，沒有必要特意用本發明方法的急冷方法。因此，本發明的方法優選地用於1.2mm～2.5mm厚的玻璃板。
本發明還提供一種玻璃板的急冷裝置，其設置在加熱爐下遊，所述加熱爐將在輸送輥上移動的玻璃板的加熱至規定溫度，該裝置包括腔室，在玻璃板的上方及/或下方實質上為穹頂狀且其內表面被作成反射面；反射器，設在上述穹頂中心附近；導波管，設在上述腔室內、將微波向上述反射器引導；多個空氣導管，在玻璃板的移動方向上以實質上相等的間隔配置，用空氣對上述玻璃板的上側及/或下側進行冷卻，在它們之間具有允許微波通過的間隙；其中，用上述反射器對上述微波進行一次反射，用上述穹頂狀腔室的內表面進行二次反射，由此將微波照射到上述玻璃板上。
這樣，在本發明的裝置中，用反射器對微波進行一次反射，用穹頂狀腔室的內表面進行二次反射。由於將反射器安裝在圓頂的大致中心，故二次反射後的微波基本垂直地入射到玻璃板的表面上，對玻璃板進行照射。因此，可有效地加熱玻璃板。
上述本發明裝置的腔室的反射面，優選地是漫反射面，上述一次反射是向上述腔室的內表面的反射，上述二次反射是漫反射。即，用反射器反射微波並將其導向腔室的內表面，然後用腔室的內表面對其進行漫反射。微波以漫反射後的狀態到達玻璃板。由於使微波進行漫反射，故可將微波照射到玻璃板的各個角落，可有效地加熱玻璃板。
上述反射器，優選地是具有使其繞導波管的中心軸為旋轉的旋轉機構。通過使反射器旋轉，可使微波首先均勻地反射到腔室內，加上其後反覆反射的效果，可更均勻地加熱玻璃板。
優選地，本發明的裝置的多個空氣導管中的下空氣導管，配置在輸送輥的正下方，該下空氣導管的每一個具有多個噴嘴，且該多個噴嘴配置成從它們噴出的空氣不會與上述輸送輥相碰觸。由於下空氣導管配置在輸送輥的正下方，故可通過下空氣導管之間及輸送輥之間，將微波照射在玻璃板上。因此，可抑制微波的加熱效率的降低。
另外，不希望下空氣導管噴出的空氣與輸送輥碰觸。因此，設成用噴嘴噴出的空氣不會與輸送輥碰觸的結構。結果，可以用下空氣導管有效地冷卻玻璃板的下表面。
圖1是使用本發明急冷裝置的強化玻璃製造裝置之概略圖。
圖2是圖1所示的本發明急冷裝置的詳細剖視圖。
圖3是沿圖2的3-3線之剖視圖。
圖4是沿圖2的4-4線之剖視圖。
圖5是圖2的5部之放大剖視圖。
圖6是沿圖4的6-6線的箭頭所示方向的視圖。
圖7是表示在本發明的急冷裝置中所照射的微波的反射之圖。
圖8A表示具有方向性的微波之照射、圖8B是表示微波的散射照射的圖。
圖9是表示具有漫反射面的腔室之內表面的剖視圖。
圖10是急冷裝置之另一實施例，其中，加熱是由設於腔室內的擺動鏡所反射的會聚微波進行的。
圖11是表示形成為多面體的腔室的例子之圖。
圖12是表示現有技術的急冷裝置之圖。
具體實施例方式
圖1所示的強化玻璃製造裝置10包括用於水平地輸送玻璃板的多個輸送輥11；用於將玻璃板加熱至規定溫度的加熱爐12；設在該加熱爐12下遊並包括一次冷卻裝置的玻璃板急冷裝置20；設在該急冷裝置20下遊的二次冷卻裝置13。
上述所謂規定溫度，是指可急冷玻璃板的溫度。本實施例中，是在急冷過程中，用微波對該玻璃板進行加熱。
在急冷裝置20中，通過當用空氣對玻璃板表面進行冷卻時用微波將玻璃板厚度方向的中心部加熱至強化所需的溫度，來使上述玻璃板厚度方向的中心部與表面產生溫度差，由此，進行強化處理。
玻璃板在因強化而產生殘餘應力後為高溫且含有餘熱，因此，用二次冷卻裝置13充分地進行冷卻。二次冷卻裝置13可以是簡單的空冷裝置，省略對其構造的說明。
如圖2和圖4所示，急冷裝置20包括上部送風組件21和下部送風組件22以及分別包圍這些的上部腔室23和下部腔室24。這些腔室23、24呈穹頂狀，並且它們的內表面成為反射面25、25。在穹頂的中心附近配置有反射器26、28。這些反射器26、28通過旋轉機構31、32進行旋轉。上部和下部導波管33、34與腔室23、24連接。從腔室23、24延伸出排氣管35、36。這些排氣管35、36的出口被安全蓋37、38覆蓋。
由送風組件21、22向腔室23、24內吹入大量空氣，故腔室23、24的內部壓力上升。為此，設有排氣管35、36，可由這些排氣管35、36將吹入的空氣排出到腔室23、24的外部。也可在排氣管35、36上設置排氣扇，強制進行排氣。
由於通過排氣管35、36洩漏微波，故設置安全蓋37、38來防止操作者和作業者直接曝露在微波下。
導波管33、34最好向腔室23、24內突出一定長度。這是因為通過突出一定長度，可抑制微波的過度擴展，並可有效地將從導波管33、34導入腔室23、24內的微波引導到反射器26、28上。上述一定長度優選地是達到腔室23、24與反射器26、28的中間點的長度。
反射器26、28為多面體較理想。另外，優選地，反射器26、28，通過例如帶減速器的馬達等旋轉機構31、32而圍繞導波管33、34的中心軸旋轉。這是因為，這樣可使微波的照射均勻。
如圖3和圖4所示，急冷裝置20的入口(和出口)是腔室23、24的切斷面，是半圓形截面。因此，由切斷面和反射面25、25反射的微波在腔室內進行反覆反射。
上部送風組件21，由在圖的前後方向上延伸的多個側導管39、39和橫跨在這些側導管39、39之間的空氣導管41，以及安裝在這些空氣導管41上的多個噴嘴42、43構成。為了能均勻地冷卻，多個空氣導管實質上是等間隔地配置的。
下部送風組件22也具有和上部送風組件21同樣的構造。
如圖5所示，下空氣導管41A配置在輸送輥11的正下方。從下面往上看時，輸送輥11位於空氣導管41A的後面從而看不到。即，從下方導向玻璃板G的微波不會與輸送輥11碰觸。
在下空氣導管41A上設有傾斜的前噴嘴42A和傾斜的後噴嘴43A，從而從這些噴嘴42A、43A吹出的空氣不與輸送輥11碰觸，直接到達玻璃板G。
注意玻璃板G上的冷卻空氣的冷卻中心點，為了能實現均勻的冷卻，以中心點的節距為實際上相等的間隔即一定的P1的方式配置噴嘴43A、42A。
下空氣導管41A、41A的節距設成2×P1。只要使各下空氣導管41A的寬度W與節距P1相同，便可確保空氣導管41A、41A之間具有P1長度的間隙44。
上空氣導管41B、41B，隔著玻璃板G而與下空氣導管41A、41A對稱(線對稱)地配置。因此，空氣導管41B、41B之間也可確保P1長度的間隙44。
空氣導管41A、41B的內壓保持為30000Pa以上，較理想的是保持50000Pa的高壓。保持如此高的壓力，是為了減小空氣導管41A、41B的寬度W。
若用相對於玻璃板G上下對稱地配置的噴嘴42A、43A和42B、43B向該玻璃板G吹出空氣，則向下的力與向上的力相互抵消，不用擔心玻璃板G上浮。
向空氣導管41A、41B供給的空氣最好是乾燥空氣。這是因為溼空氣含水蒸汽，水蒸汽吸收微波，會使微波衰減的緣故。因此，空氣使用露點為20℃以下、最好為5℃以下的乾燥空氣較為理想。
為了得到上述乾燥空氣，一般是用乾燥劑進行脫溼，但是，使用壓縮機的方法也是有效的。即，伴隨著壓縮機的壓縮動作，空氣中的水分凝結而變成排出物被去除。因此，用壓縮機可起到使空氣高壓化和去除水分的雙重作用。
圖6表示將前噴嘴42B和後噴嘴43B配置成交錯狀的情況。這樣，可使玻璃板均勻冷卻。
圖7所示為本發明的急冷裝置的微波照射路線。通過下空氣導管41A、41A間的間隙44和上空氣導管41B、41B間的間隙44，相當多的量的微波46到達玻璃板G上。空氣導管41A、41B用不鏽鋼製造，通過鏡面精加工可將外表面作成反射面。結果，微波的一部分與空氣導管41A、41B碰觸後到達玻璃板G上。
這樣，在下空氣導管41A、41A間和上空氣導管41B、41B間確保與空氣導管41A、41B的寬度W(見圖5)基本相等寬度的間隙44、44，由此，微波46、46的大部分到達玻璃板G。通過將空氣導管41A、41B的外表面作成反射面，使得微波46到達玻璃板G的量增加。
圖8A和圖8B表示微波的照射形態，圖8A表示具有方向性的微波46的照射形態，圖8B表示散射微波的照射形態。
如圖2所示採用穹頂狀的腔室，並將反射器設在穹頂的中心附近，則微波46可均勻地照射到玻璃板G的表面上。
本實施例的目的是實際均勻且散射的照射。為了產生該形態，腔室內反覆反射是有效的，漫反射面可更有效地起作用。
圖9所示為漫反射面的一例。通過在腔室23、24的內表面上設置多個半球形反射器47，便可形成漫反射面。
若通過漫反射面使微波進行漫反射，則由於微波在腔室內進行反覆反射，故腔室23、24不一定要形成穹頂形或球形，箱形也可以。
在以上所述的實施例中，對按導波管→反射器→反射面→玻璃板的順序照射的微波、和按導波管→反射器→漫反射面→玻璃板的順序照射的微波進行了說明。但是，除此之外，也可像下述那樣向玻璃板照射微波。
圖10所示為微波照射的其他實施例，表示將擺動鏡和會聚微波組合起來的例子。
會聚微波束48，是用準光學反射鏡構成的反射會聚系統會聚電磁波發生器所產生的微波而得的波束。
上述會聚微波48由設在腔室內的擺動鏡49反射，由此，以條狀加熱玻璃板G。標記θ是擺動鏡49的擺動角。由於該擺動角θ可任意變更，故在例如玻璃板G的寬度改變了的情況下可容易地進行應對。會聚微波束48的能量密度特別大，故例如若改變擺動速度使其在玻璃板G的中央部分較慢、在周緣部較快，便可對中央部分比其他部位更強地進行加熱。
儘管未圖示，但通過採用曲線鏡，可用帶狀波束替代會聚微波束。圖10的擺動鏡也可用固定式曲線鏡代替來達到相同效果。這樣，便可用帶狀形式會聚微波束加熱玻璃板。
若採用會聚微波，就不需要反射器並且也不必將腔室設成穹頂狀，因此，可簡化急冷裝置的構造。
但是，即使是採用會聚微波的情況下，要達到使由玻璃板反射的會聚微波再次反射並將其引導回玻璃板的目的，將腔室設成穹頂形或將腔室的內表面設成漫反射面也是有效的。
圖11表示腔室的其他實施例。圖2所示的腔室23、24，除穹頂形狀外，也可以如圖11所示那樣替代地作成正十二面體或與其類似的多面體。穹頂形的加工費用高，若是多面體，則由於是平板的組合，故可降低加工費用。
急冷裝置，實施例中所示為設有上部腔室和下部腔室的例子，但是，只有上部腔室或下部腔室亦可發揮同樣效果。
微波採用18GHz～300GHz的頻率。若小於18GHz，則會在構成殼等的金屬部分上產生電弧。超過300GHz時，則需要特殊的微波振蕩器，價格非常貴。因此，為了既抑制電弧的發生，又能抑制裝置的費用，散射微波的頻率最好在18GHz～300GHz範圍。
玻璃板的厚度雖是任意的，但本實施例優選地用於1.2mm～2.5mm的玻璃板。若小於1.2mm，即使照射微波，玻璃板中心與表面的溫度差也不足，難以製造強化玻璃。而對於厚度超過2.5mm的玻璃板，用本實施例裝置進行急冷，在成本上不經濟。
工業實用性本發明方法及裝置，不局限於汽車用強化玻璃板，在製造工業用強化玻璃板、高強度強化玻璃板、高耐熱強化玻璃板方面也是有用的。
權利要求
1.一種玻璃板的急冷方法，其包含以下工序在加熱爐中將輸送輥上的玻璃板加熱至規定溫度；通過急冷裝置的相鄰的多根空氣導管之間的間隙，將散射微波或會聚微波照射到玻璃板的單側或雙側上，所述多根空氣導管相對於上述玻璃板的輸送方向以實質上相等的間隔配置；在照射上述微波的同時，在不與上述輸送輥碰觸的情況下，從上述多根空氣導管將冷卻空氣吹出到玻璃板的單側或雙側上。
2.如權利要求1所述的方法，其中上述微波的頻率為18GHz～300GHz。
3.如權利要求1所述的方法，其中上述會聚微波是用擺動鏡掃描的掃描型會聚微波。
4.如權利要求1所述的方法，其中上述會聚微波會聚成長度相當於玻璃板寬度的帶。
5.如權利要求1所述的方法，其中上述玻璃板的厚度為1.2mm～2.5mm。
6.一種玻璃板的急冷裝置，其設置在加熱爐下遊，所述加熱爐將在輸送輥上移動的玻璃板的加熱至規定溫度，該裝置包括腔室，在玻璃板的上方及/或下方實質上為穹頂狀且其內表面被作成反射面；反射器，設在上述穹頂中心附近；導波管，設在上述腔室內、將微波向上述反射器引導；多個空氣導管，在玻璃板的移動方向上以實質上相等的間隔配置，用空氣對上述玻璃板的上側及/或下側進行冷卻，在它們之間具有允許微波通過的間隙；其中，用上述反射器對上述微波進行一次反射，用上述穹頂狀腔室的內表面進行二次反射，由此將微波照射到上述玻璃板上。
7.如權利要求6所述的裝置，其中上述反射器具有使其繞上述導波管的中心軸旋轉的旋轉機構。
8.如權利要求6所述的裝置，其中上述多個空氣導管中的下空氣導管配置在輸送輥的正下方，該下空氣導管的每一個具有多個噴嘴，且該多個噴嘴配置成從它們噴出的空氣不會與上述輸送輥碰觸。
全文摘要
本發明的玻璃板的急冷方法包括下述工序對玻璃板(G)的至少單面照射微波(46)；與該照射的同時對玻璃板進行空氣泠淬冷以進行強化。其中，微波是通過相鄰的空氣導管(41A、41A或41B、41B)之間的間隙(44)照射的，並且冷卻空氣是在不與輸送玻璃板的多個輸送輥(11)碰觸的情況下吹出的。
文檔編號C03B27/044GK1732133SQ20038010764
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月21日 優先權日2002年12月25日
發明者吉澤英夫 申請人:日本板硝子株式會社