JP2009501122A - 板ガラス炉 - Google Patents

Abstract

板ガラス熱処理用の板ガラス炉は炉下部（１）と炉上部（２）を有し、下部は熱処理すべき板ガラスを搬送するローラコンベヤ（６）を備え、コンベヤのローラ回転軸線は板ガラスの搬送方向に対し直角に位置し、上部は中央部（３）と蓋（４）を備える。板ガラス炉は、下側加熱装置（８）と上側加熱装置（１０）を有し、下側加熱装置はローラコンベヤの下側を、上側加熱装置はローラコンベヤの上側を延び、各々複数の電気線条抵抗体からなる。更に、炉は複数の空気循環装置（１１）を有し、各装置は、炉上部（２）内で上側加熱装置の上側に配置され、送風機（１４）を備えた空気循環フード（１２）から成り、該循環フードは、炉上部の上側領域で炉内室に連通する吸込み開口（１９）を有し、空気循環フードの底面に多数の空気ノズル（１７）が配置され、該ノズルは、送風機（１４）から圧縮空気を供給され、流出空気流を被加熱板ガラスに向けて転向する。

Description

本発明は、特に板ガラスを熱処理するために使用される板ガラス炉に関する。該板ガラス炉は、炉内で加熱された板ガラスを衝撃冷却し、かつ再冷却するためのそれ自体公知の区域と複合されている。かかる板ガラス炉は炉下部と炉上部とを有する。炉内に被加熱板ガラスを搬送するためのローラコンベヤが配置されている。また、板ガラスをできるだけ一様な加熱すべく複数の加熱要素を備えている。

欧州特許出願公開第１２４１１４３号明細書に、底にも炉上部内にも加熱要素と炉上部の対流加熱要素とを装備した熱処理炉が記載されている。板ガラスはローラコンベヤを介し炉を貫通して搬送される。長手方向に配置された対流加熱要素は、相対して変更できる種々の対流加熱領域を形成する。板ガラスを加熱すべく、板ガラスに向けて上から対流空気の直接吹付けが行われる。しかし、その際に形成された流れは、特に大きな板ガラスの場合、不所望の大きな材料応力を生じさせる不均一な加熱を必然的に引き起こす。

米国特許第４５２９３８０号明細書で、板ガラスをその軟化温度に加熱するためのローラコンベヤ付き炉が知られている。そのローラコンベヤ付き炉はガスジェットポンプ装置を有し、そのガスジェットポンプ装置は、板ガラスの上側面に高温ガスを吹き付けて、その上側面を対流加熱できるようにするために、ローラコンベヤの上側に板ガラスの移動方向に対して直角に配置されている。板ガラスの下側面を加熱するために、ローラコンベヤの下側に配置された線条抵抗体が利用される。

従来公知の炉は、複数の加熱装置の配置と、部分的に異なった熱伝達原理の組合せとによって、炉に運び入れた板ガラスをできるだけ一様に加熱する目標を追求している点で共通している。これは、特に単板安全ガラスを製造する際に必要となる、材料応力の適正な形成に際し良好な結果を得るために必要である。そのため通常、特に電気線条抵抗体と熱放射体等の放射加熱要素が、対流加熱要素、例えば高温ガスガイドと連結されている。板ガラスの一様な加熱の他に、加熱時間を短縮する目標も追求され、その際、板ガラス内部の温度勾配が過大な値になってはならない。さもないと、ガラスが破損する虞がある。

本発明の課題は、短い加熱時間および炉全体にわたり一様な温度分布を保証する改良形板ガラス炉を提供することにある。

この課題は、本発明に基づき、ローラコンベヤの上下にあり、各々複数の電気線条抵抗体で形成された複数の上下加熱装置に加えて、炉上部に複数の空気循環装置が設けられ、該循環装置が、多数の空気ノズルから炉内の熱い空気が板ガラス表面に吹き付けることによって、板ガラスの対流加熱を的確に生じさせることで解決される。炉空気は空気循環法により流動され、非常に一様な加熱を達成すべく、空気循環装置内で渦巻かすとよい。炉内部での空気の循環によって、炉の全領域をほぼ同じ温度レベルにすることができ、このことは、複数の電気線条抵抗体の配置だけでは保証されない。板ガラスにとって有用な全接触支持面にわたって延びる複数の空気循環装置の配置により、小さな流速を設定でき、その流速により、温度分布の高い一様性が得られる。

ここで述べる板ガラス炉は、寸法が最大で２×３．４０ｍ²、ガラス厚が３〜１２ｍｍの板ガラスを熱処理すべく使用される。この炉の場合、通常の加熱温度は約６２０〜６８０℃である。

板ガラス炉は、加熱済み板ガラスを衝撃冷却および再冷却する設備を有する板ガラス熱処理装置の構成部分である。冷却は板ガラス炉の外で行われ、板ガラス熱処理装置の個々の区域間に、搬送装置が設けられる。

有利な実施態様では、板ガラス炉は７５０℃の定格温度および約６００ｋＷの加熱出力に対して設計されている。

炉内に大きな板ガラスを搬入すべく、通常、装入ローラコンベヤが存在し、被加熱板ガラスが装入ローラコンベヤ上に置かれ、後続搬送のため、炉内ローラコンベヤに合わせて整列される。そのため、装入ローラコンベヤにおける個々のローラ間に、必要に応じて昇降台の下側において所謂小径ローラコンベヤが繰り出され、その小径ローラコンベヤ上で、板ガラスが主搬送方向に対し直角に移動される。

板ガラス炉の有利な実施態様では、空気循環装置の各空気循環フードの空気ノズルが複数列に配置され、該ノズル列が板ガラスの長手方向に対してほぼ直角に延びる。かかる空気ノズル列は、簡単に一様な空気圧が供給され、この結果ノズルにおける空気流出は炉の内部でのの位置に殆ど左右されない。勿論、空気循環フード内部の空気ガイドが、空気流出の一様な分配を保証できれば、異なったノズル配置も選定できる。

空気循環装置の内部で吸引した炉空気の強い渦流を生じさせるべく、吸引した炉空気を空気循環フードの内部で１枚或いは複数枚の衝突板に向けて転向するとよい。これは、一層の加熱のために板ガラスに向けて転向される循環空気の温度レベルを更に一様にすべく用いる。異なる流出ノズル間の小さな温度差でも板ガラスの内部に応力が生じ、この応力がガラスを破損させることになることは分かっている。

有利な実施態様では、空気循環フード内の送風機が、炉室の外に存在する速度可制御式電動機に連結される。その速度制御で、炉の内部での流れ状態が制御され、この結果、例えば加熱の開始過程で高い流速が設定され、一方では、高温で小さな流速が選定される。

上下の加熱装置の電気線条抵抗体を、特に支持管で安定保持されるセラミックねじ込み管上に巻回するとよい。種々の厚さの板ガラスにより要求される所望のプロセス条件に炉を合わせるべく、上側加熱装置が板ガラスに対する間隔を変更すべく調整できるとよい。その場合、空気循環装置を各高さ調整装置に組み入れることもできる。

本発明に基づく板ガラス炉の有利な実施例についての以下の説明から、本発明の他の利点、詳細および発展形態を明らかにする。

図１と図２は、各々本発明に基づく板ガラス炉を縦断面図と横断面図で概略的に示す。この板ガラス炉は、炉下部１と、中央部３と蓋４を備えた炉上部２とを有する。炉上部の中央部と蓋は点検のため互いに分離できる。中央部３の出し入れ開口に、適当な昇降装置によって駆動される昇降ゲート５が設けられている。

炉下部１の内部には、炉全長にわたりローラコンベヤ（一連のローラ）６が延び、該ローラの回転軸線は搬送方向に対し直角に位置している。ローラコンベヤ６のローラは好適には石英から成り、ローラの両端は両側に配置されたローラ駆動装置台７上にゆるく置かれている。ローラコンベヤの駆動は、例えば周波数制御式歯車電動機により歯付きベルト伝動装置を介して行われる。ローラコンベヤを搬送高さに精確に合わせるために、各ローラは個々にその高さが調整できる。

ローラコンベヤ６の下側に複数の下側加熱装置８が設けられ、該加熱装置８は好適には複数の電気線条抵抗体で形成されている。個々の下側加熱装置を相応して制御することで炉内を一様な温度分布とすべく、各下側加熱装置を別個に調整可能に構成するとよい。電気線条抵抗体をセラミックねじ込み管上に巻回し、該ねじ込み管自体を支持管上にはめ込むとよい。支持管はその両端が横側絶縁体上に置かれ、大形炉の場合、長手方向において追加的に１個或いは複数個の支持点で援護して支持されている。

ガラスが破損した場合に落下するガラス破片から線条抵抗体を防護すべく、下側加熱装置８は、各々耐熱材料から成る穴開き保護カバー９で覆われている。

万一生ずるガラス破片を受け止めるべく、下側加熱装置８の下側にガラス破片溜めが配置され、該破片溜めは、集めたガラス破片を除去すべく、炉から横に取り出せる。

また、炉の複数の箇所に温度センサが配置され、該センサによって、局所的温度および炉全体の温度分布を高精度で検出できる。かくして得た測定値は、常に一様な炉内温度を得るべく、個々の加熱装置を制御するために利用される。

ローラコンベヤ６の上側に、炉上部２の構成部分として上側加熱装置１０が配置されている。該装置１０も電気線条加熱体から成り、下側加熱装置と同様に構成され、群として又は個々に制御される。例えば２×３．４０ｍ²の板ガラスを収容するための炉室を設計する際、加熱装置を２４個の上側部分と２４個の下側部分に分けるとよい。

上側加熱装置は、落下するガラス破片による損傷の虞がないので、覆いは不要である。

また、上側加熱装置を垂直に延びるセラミック管に吊り下げることが有利であり、これにより、その加熱装置を外から高さ調整することができる。

更に炉上部２の内部に複数の空気循環装置１１が配置され、該循環装置１１は上側加熱装置の上側に存在する。各空気循環装置は空気循環フード１２を有し、該フード１２の構造は図３を参照して後で説明する。各空気循環装置１１に送風機１４を駆動する速度制御式電動機１３が付属している。図示の実施例では、最小の温度勾配を形成すべく炉内室全体に一様な流れを得るため、長手方向に連続して複数の空気循環装置１１を設けている。

また、図２から明らかな如く、各空気循環フード１２は吊り具１５を介して蓋４に取り付けられる。かくして、設置した送風機と電動機に空気循環フードを合わせるべく、空気循環フードの位置を調整できる。

図３は、空気循環フード１２の有利な実施例を３つの方向から見た状態で示し、空気循環運転中の空気の流れを矢印で示している。図３ａ）に示す空気循環フード１２の正面図から、空気循環フードの内部で送風機１４により、炉内室から吸引された熱風がまず上向きに吹き出され、そこで衝突板１６に当たって渦流を生じることが解る。加速された空気流は続いて、空気循環フード１２の形状に応じ下向き導かれる。空気循環フードは底面が長方形の断面裁頭円錐形であるとよく、図３ｂ）に示す平面図から解るように、その長方形底面に、多数の空気ノズル１７を設けた複数のノズル列１８が配置されている。

空気循環装置で引き起こされる空気流は、図３ｃ）の側面図から良好に理解できる。炉室内に存在する空気は、空気循環フード１２の上側領域に配置された吸込み開口１９を介して空気循環フードに吸引される。その後、送風機１４によって渦流が生じ、流れ圧力が増大する。渦流空気の吹き出しは空気循環フードの底面で空気ノズル１７を介して行われる。流出空気はローラコンベヤ６上に存在する板ガラスに的確に向けられる。

図３ｃ）には示さないが、空気ノズル１７から流出する空気は、板ガラスに当たる前にローラコンベヤ６と空気循環装置１１との間に延びる上側加熱装置１０（図２参照）を貫流する。この箇所で、流れ空気を一層加熱できる。更に、上側加熱装置１０の周辺での熱の滞留を防止し、これによって、加熱時間を一層短縮できる。

空気循環フード１２の内部に、個々の空気流路をその流路長さを考慮に入れて流れ断面積を変化させる複数の空気案内板を配置している。空気ノズル１７における流出速度および空気量をできるだけ一様に分布させるとよい。

異なった実施例では、被加熱板ガラスの下側面にも空気流を当てるべく、炉下部にも空気循環装置を配置することができ。かくして、板ガラスにおける温度分布の一様性を一層高め、所望の熱伝達における対流分を増大させることができる。

板ガラス炉の縦断面図。 板ガラス炉の横断面図。 炉上部に配置された空気循環装置の循環空気フードの３つの方向から見た図。

符号の説明

１ 炉下部、２ 炉上部、３ 中央部、４ 蓋、５ 昇降ゲート、６ ローラコンベヤ、７ ローラ駆動装置台、８ 下側加熱装置、９ 保護カバー、１０ 上側加熱装置、１１ 空気循環装置、１２ 循環空気フード、１３ 電動機、１４ 送風機、１５ 吊り具、１６ 衝突板、１７ 空気ノズル、１８ ノズル列、１９ 吸込み開口

Claims (10)

1. 板ガラスを熱処理するための板ガラス炉において、
   熱処理すべき板ガラスを搬送するためのローラコンベヤ（６）を備えた炉下部（１）であって、ローラコンベヤ（６）のローラの回転軸線が板ガラスの搬送方向に対して直角に位置している炉下部（１）と、
   中央部（３）と蓋（４）とを備えた炉上部（２）と、
   ローラコンベヤ（６）の下側を延び複数の電気線条抵抗体で形成された下側加熱装置（８）と、
   ローラコンベヤ（６）の上側を延び複数の電気線条抵抗体で形成された上側加熱装置（１０）と、
   炉上部（２）内において上側加熱装置（１０）の上側に配置された複数の空気循環装置（１１）であって、各空気循環装置（１１）が送風機（１４）を備えた空気循環フード（１２）から成り、該空気循環フード（１２）が、底面長方形の断面裁頭円錐形をして吸込み開口（１９）を有し、該吸込み開口（１９）が、炉内室から吸い込まれた炉空気が送風機（１４）によって上向きに衝突板（１６）の方向に吹き出され、そこから渦を巻いて下向きに流れるように位置づけられ、その断面裁頭円錐形空気循環フード（１２）の長方形底面の平面に、多数の空気ノズル（１７）が配置され、該空気ノズル（１７）が、送風機（１４）から圧縮空気を供給され、流出空気流を被加熱板ガラスに向けて転向する空気循環装置（１１）と
   を備えることを特徴とする板ガラス炉。
2. 空気循環フード（１２）の空気ノズル（１７）が複数列（１８）に配置され、該ノズル列（１８）が、空気循環フード（１２）の底面で板ガラスの長手方向に対し直角に延びていることを特徴とする請求項１記載の板ガラス炉。
3. 空気循環フード（１２）内における送風機（１４）が、各空気循環装置（１１）に付設された速度可制御式電動機（１３）で駆動され、該電動機（１３）が炉室の外側で炉の蓋（４）上に配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の板ガラス炉。
4. 空気ノズル（１７）が位置する空気循環装置（１１）の空気流出面が、炉内で熱処理すべき板ガラスで占められる全接触支持面を覆っていることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の板ガラス炉。
5. 炉上部（２）の蓋（４）が、中央部（３）に取外し可能に取り付けられたことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の板ガラス炉。
6. 上側加熱装置（１０）および下側加熱装置（８）の電気線条抵抗体が、セラミックねじ込み管上に巻回されたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の板ガラス炉。
7. 上側加熱装置と下側加熱装置におけるセラミックねじ込み管が、板ガラスの長手方向に対し直角に延びる支持管上にはめ込まれたことを特徴とする請求項６記載の板ガラス炉。
8. 下側加熱装置（８）のセラミックねじ込み管が、耐熱材料から成る取外し可能な穴開き保護カバー（９）で、ローラコンベヤ（６）の方向に対し覆われたことを特徴とする請求項６又は７記載の板ガラス炉。
9. 上側加熱装置（１０）のセラミックねじ込み管が、板ガラス搬送平面に対し変更可能な間隔を隔てて配置されたことを特徴とする請求項６又は７記載の板ガラス炉。
10. 板ガラス炉が、衝撃冷却のための区域と再冷却のための区域とを有する板ガラス熱処理装置の構成部分であることを特徴とする請求項１から９の１つに記載の板ガラス炉。

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