JP2013129541A - ガラス板の成形強化装置およびガラス板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄板のガラス板であっても好適に強化処理を行うことができるガラス板の成形強化装置を提供する。
【解決手段】ガラス板の成形強化装置１は、ガラス板Ｇを成形する成形手段１０と、成形されたガラス板を加熱する加熱手段５と、ガラス板の両面を冷却する冷却手段３０と、成形されたガラス板の周縁部を支持する支持体４１を有し、ガラス板を搬送して所定位置に支持する搬送支持部４０とを備え、加熱手段は少なくとも、ガラス板に高周波を印加して加熱する電極部２６と、電極部に高周波電圧を印加する電源部と、電極と所定位置に支持されたガラス板との距離を調節可能な電極配置調節手段とを備え、冷却手段は、先端に開口が設けられた複数のノズルを有し、ガラス板の板厚方向の両面に前記開口を向けて配置されたノズル部と、開口から冷却媒体を排出させる排出手段とを備え、電極部と、ノズル部および搬送支持部と、は絶縁されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス板の成形強化装置および成形強化方法、より詳しくは、薄板のガラス板を好適に成形強化することができるガラス板の成形強化装置および製造方法に関する。

強化ガラス板の規格は、割れた際の単位面積あたりの破片数で定義される場合があり、たとえば自動車用安全ガラスでは、５０ミリメートル（ｍｍ）角の範囲内において、破片数が４０〜４００の範囲におさまることが求められている。破片数を増加させる（破砕を改善する）方法としては、ガラス板の板厚方向の残留応力を高める方法と、ガラス板の平面方向に残留応力パターンを発生させる方法があり、これらを組み合わせて所望の性能に強化される。

製造したいガラス板が平板状でなく、湾曲形状を有する等の場合は、ガラス板を所望の形状に成形した後に強化処理を行う。このような成形強化装置として、ガラス板の周縁部を支持する支持体を用いていわゆるシャトル式の搬送を行うものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

シャトル式搬送を行う成形強化装置では、ガラス板を停止させて冷却することが可能なため、平面方向に残留応力パターンを形成することが比較的容易である。また、特に自動車用安全ガラス板では、更なる軽量化のためにより薄い（板厚３．０ｍｍ以下、以下、「薄板」と称する。）ガラス板が求められている。ガラス板の板厚が薄くなるほど、板厚方向の温度差がつけづらくなるため、板厚方向の残留応力を高めることは難しくなる。したがって、シャトル式搬送を行う成形強化装置で薄い強化ガラス板を製造しようとすると、平面方向の残留応力パターンの効果に依存する比率が大きくなる。

より薄いガラス板を強化して前述の規格を達成するためには、強化処理における冷却前のガラス板の温度を高めるか、装置の冷却能力を高める必要がある。しかし、通常の加熱方法では、ガラス板を所定の温度に加熱した後に表面を急速に冷却することしかできないため、ガラス板の表面に支持体の痕がついたり、過度の冷却によってガラス板が割れる、いわゆる冷却割れを起こしたりする等の問題がある。

これを解決する方法として、特許文献２には、高周波誘電加熱（以下、単に「高周波加熱」と称する。）を利用してガラス板を内部から加熱すると同時に表面を冷却して強化することが記載されている。この方法では、ガラス板の内部が加熱されつつ表面が冷却されるため、温度差がつけやすくなり残留応力や残留応力パターンを形成しやすくなるとされている。

特開２０００−３０２４６６号公報 特表２００６−５００３０８号公報

しかし、高周波加熱を用いてガラス板を強化するにあたって、発明者らは以下の問題点があることを見出した。すなわち、高周波加熱を行うための電極に高周波電圧を印加すると、ガラス板自体も電位を持つため、より電位の低い点との間で放電が発生する。たとえば、電極と、ガラス板と直接接触する支持体との間や、電極と、ガラス板の表面を冷却するためのノズル等との間に放電が生じることがある。
放電が生じると、高周波加熱が行えなくなるため、印加できる高周波電圧の上限は放電を起こさない値に制限される。その結果、強化処理に必要な加熱能力を確保することが困難となるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、ガラス板の周縁部を支持する支持体を用いた搬送手段で搬送されるガラス板が三次元に湾曲した形状に成形されたガラス板であっても、ガラス板を支持または搬送しながらその形状に合わせて高周波加熱及び冷却をおこなうことができ、その際に高周波加熱用の電極から放電が生じるのを防止してガラス板を好適に強化処理することができるガラス板の成形強化装置を提供する。これにより、薄板のガラス板であっても好適に強化処理を行うことができるガラス板の成形強化装置およびこれを用いたガラス板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様であるガラス板の成形強化装置は、ガラス板を搬送する搬送手段と、前記ガラス板を湾曲形状に成形する成形手段と、成形された前記ガラス板を軟化点近くの温度まで加熱する加熱手段と、前記ガラス板の板厚方向の両面に冷却媒体を吹き付けて前記ガラス板を冷却する冷却手段と、を備え、前記搬送手段は、成形された前記ガラス板の周縁部を支持する支持体を有し、成形された前記ガラス板を搬送して所定位置に支持する搬送支持部を備え、前記加熱手段は、一つ以上の電極を有し、前記ガラス板に高周波を印加して前記ガラス板を加熱する電極部と、前記電極部に高周波電圧を印加するための電源部と、前記電極と前記所定位置に支持された前記ガラス板との距離を調節可能な電極配置調節手段と、を備え、前記冷却手段は、先端に開口が設けられた複数のノズルを有し、前記所定位置に支持された前記ガラス板の板厚方向の両面に前記開口を向けて配置されたノズル部と、前記開口から前記冷却媒体を排出させる排出手段と、を備え、前記電極部と、前記ノズル部および前記搬送手段と、は電気的に絶縁されていることを特徴とする。

前記ノズル部は、絶縁体によって形成されて前記電極部と近接して配置され、前記ノズル部と前記所定位置に支持された前記ガラス板との距離を調節可能なノズル配置調節手段をさらに備えてもよい。

前記複数の開口の面積の合計値は、成形された前記ガラス板の板厚方向の両面の面積の３パーセント以上１０パーセント以下に設定されてもよい。

前記電極部は、前記電極として、板状に形成され、前記ガラス板の板厚方向の両面の一方に対向して配置された供給電極と、板状に形成され、前記ガラス板の板厚方向の両面の他方に対向して配置された受動電極とを有し、前記供給電極および前記受動電極の前記ガラス板に対向する面の面積の合計値は、成形された前記ガラス板の板厚方向の両面の面積の１５パーセント以上３５パーセント以下に設定されてもよい。

前記電極部に対して最も近接して配置された導体と前記電極部との間の距離は、前記供給電極と前記受動電極との距離よりも長くてもよい。

前記電極部は、前記供給電極および前記受動電極を複数有し、各々の前記供給電極は、前記高周波電圧が印加される給電点と、前記給電点と前記電源部とを接続する電極配線とを有し、前記電極配線は、前記給電点のそれぞれと前記電源部との電気的距離が等しくなるように形成されてもよい。

前記電極配線は、前記ノズル部の外面上に配置されてもよい。
前記複数の開口の位置は、前記湾曲形状に対応させて設定されてもよい。
前記ノズル部は、前記複数のノズルが板状または格子状に接続されて形成され、前記所定位置に支持された前記ガラス板に対向する面に複数の開口を備えてもよい。

本発明の第二の態様は、本発明のガラス板の成形強化装置を用いたガラス板の製造方法である。

本発明のガラス板の成形強化装置およびガラス板の製造方法によれば、ガラス板の周縁部を支持する支持体を用いた搬送手段で搬送されるガラス板が三次元に湾曲した形状に成形されたガラス板であっても、ガラス板を支持または搬送しながらその形状に合わせて高周波加熱及び冷却をおこなうことができる。また、その際に高周波加熱用の電極から放電が生じるのを防止してガラス板を好適に強化処理することができるガラス板の成形強化装置を提供する。これにより、薄板のガラス板であっても好適に強化処理を行うことができる。

本発明の第１実施形態のガラス板の成形強化装置の全体構成を示す縦断面模式図である。 同成形強化装置における強化処理部の第一ユニットを示す平面模式図である。 同第一ユニットの一部を示す斜視図である。 同第一ユニットにおける電極配線の配置態様を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の成形強化装置における第一ユニットを示す斜視図である。 本発明の変形例において第一及び第二ユニットに配置されるプレートを示す平面模式図である。 本発明の第一及び第二ユニットの他の変形例を示す平面模式図である。

本発明の第１の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。図１は本実施形態のガラス板の成形強化装置（以下、単に「成形強化装置」と称する。）１の全体構成を示す縦断面模式図である。成形強化装置１は、ガラス板を所定の湾曲形状に成形して強化する装置であり、図１に示すように、ガラス板を湾曲形状に成形する成形手段１０と、ガラス板を加熱する加熱手段５と、ガラス板を冷却する冷却手段３０と、ガラス板を搬送して所定位置に支持する搬送支持部（搬送手段）４０とを備えている。
加熱手段５は、ガラス板Ｇを軟化点近くの温度に加熱する加熱炉（予熱手段）１１および成形手段１０で成形されたガラス板を加熱する高周波加熱手段２０からなる。

成形手段１０は、加熱炉１１で加熱されたガラス板Ｇを湾曲形状に成形する成形炉１２を備える。
プレスリング（プレス下型）１５上に載置されたガラス板Ｇは、シャトル１３によって加熱炉１１内に搬入され、図示しないヒーター等の加熱機構によって軟化点近くの所定の温度に加熱される。

成形炉１２は、モールド（プレス上型）１４を備える公知の構成を有し、モールド１４でプレスリング１５上のガラス板Ｇを押圧して所定の湾曲形状に成形する。

高周波加熱手段２０および冷却手段３０は、成形炉１２に隣接して設置された強化処理部２内に配置されている。成形手段１０で成形されたガラス板Ｇは、搬送支持部４０によって搬送され、強化処理部２内の所定の位置に支持される。強化処理部２は、所定の位置に支持されたガラス板Ｇの上側に配置された第一ユニット３と、ガラス板Ｇの下側に配置された第二ユニット４とを備えている。

冷却手段３０は、第一ユニット３に設けられた第１ノズル部３１と、第二ユニット４に設けられた第２ノズル部３２との２つのノズル部を有する。第１ノズル部３１および第２ノズル部３２は、それぞれガラス板Ｇの搬送方向Ｄ１に直交（略直交を含む）する方向（以下、「延設方向」と称する。）に延び、搬送方向に並んだ複数のブレードノズル３３Ａおよび３３Ｂで構成されている。ブレードノズル３３Ａ、３３Ｂは、セラミックやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の絶縁体で形成されている。

図２は、第一ユニット３の第１ノズル部３１を下方から見た状態を示す平面模式図である。各ブレードノズル３３Ａは、先端に開口３４を有する複数のノズルが、それぞれ間隔をあけて形成され、複数の開口３４を接続した板状に形成されている。開口３４は、搬送支持部４０によって所定の位置に支持されたガラス板Ｇの板厚方向両面に向くように配置されており、搬送方向Ｄ１から見たときに、搬送方向Ｄ１において隣接するブレードノズルの開口と重ならないように配置されている。

各ブレードノズル３３Ａには、図示しないブロア（排出手段）等から冷却用の空気（冷却媒体）が供給され、各開口３４から搬送支持部４０に支持されたガラス板Ｇの板厚方向両面に向かって吹き付けられる。冷却媒体としては、加圧した空気を用いてもよく、空気以外の流体を冷却媒体として用いてもよい。
なお、図２には第一ユニット３の第１ノズル部３１を示したが、第二ユニット４の第２ノズル部３２およびブレードノズル３３Ｂも概ね同様に構成されている。

第１ノズル部３１および第２ノズル部３２のすべての開口３４の面積の合計値は、適宜設定されてよいが、成形されたガラス板Ｇの板厚方向両面の面積の合計値に対して３パーセント（％）以上１０％以下に設定されると、後述する強化処理をより好適に行うことができる。開口３４の面積が３％よりも小さくなると排出される空気の量が少なくなりすぎて、冷却能力が低下し、所望の冷却能力が得にくくなる。開口３４の面積が１０％よりも大きくなると排気すべき空気が増えすぎ、汎用的な構造の空冷強化装置においては排出される空気の流速が低下し、装置全体での冷却能力が低下する。具体的な最適値は、熱履歴シミュレーション等により算出することができ、本実施形態においては４．２％に設定されている。

図１に示すように、各ブレードノズル３３Ａ、３３Ｂの上下方向の寸法は、各開口３４と、対向するガラス板Ｇの面との距離がほぼ同一となるように、ガラス板Ｇの形状に対応させて設定されている。ガラス板Ｇが延設方向にも湾曲する形状である場合は、１つのブレードノズルにおいて、延設方向における位置で上下方向における寸法が異なるように設定されてもよい。

図１に示すように、高周波加熱手段２０は、第一ユニット３側に配置された複数の供給電極２１と、第二ユニット４側に配置された複数の受動電極２２とを有する。

供給電極２１は、後述する電源部と接続されて高周波電圧が印加される電極であり、金属等の導体で長方形の板状に形成されている。図１および図２に示すように、各供給電極２１は、ガラス板を加熱する加熱面２１Ｓが、支持されたガラス板Ｇに対向するように、第１ノズル部３１を形成する各ブレードノズル３３Ａの開口３４間に配置されている。各供給電極２１の加熱面２１Ｓは、自身の延設方向両側に位置する２つの開口３４Ａと、自身が取り付けられたブレードノズルと搬送方向Ｄ１において隣接するブレードノズルに形成された開口３４Ｂおよび３４Ｃとで形成される菱形Ｒ１の中心に位置するように配置されている。

図３に示すように、供給電極２１の搬送方向Ｄ１における両端部２１Ｗは、支持されたガラス板Ｇから離間するように折り返されており、ブレードノズル３３Ａの搬送方向Ｄ１両側の壁面と平行（略平行を含む）に延びている。両端部２１Ｗの一方には、電源部からの高周波電圧が供給される給電点２３が設けられており、供給電極２１と電源部とを電気的に接続する電極配線２４が給電点２３に接続されている。

両端部２１Ｗには、供給電極２１の高さを調節するための電極配置調節手段２７が設けられている。電極配置調節手段２７は、絶縁体で形成され、ブレードノズル３３Ａの高さ方向に移動することにより、供給電極２１を移動させてガラス板Ｇとの距離を調節することができる。ブレードノズル３３Ａの壁面には、両端部２１Ｗを挟んで延設方向両側にガイド２８が設けられており、供給電極２１が垂直に移動できるよう補助している。
電極配置調節手段２７の駆動部としては、モータや油圧シリンダ等の公知の各種構成を採用することができる。駆動態様としては、すべての供給電極を同時に駆動してもよいし、個別に駆動してもよい。さらに、たとえばブレードノズル単位など、所定の領域ごとに駆動するよう構成しても構わない。

図４は、電極配線２４の配置態様を示す模式図である。図４においては、１６個の供給電極２１が電極配線２４を介して一つの電源部２５に接続されている。電源部２５から延びる電極配線２４は、第１分岐点Ｓ１で２つに分岐し、２箇所の第２分岐点Ｓ２まで延びている。各第２分岐点Ｓ２で電極配線２４はさらに２つに分岐し、それぞれ２箇所の第３分岐点Ｓ３まで延びている。さらに、各第３分岐点Ｓ３で電極配線２４は２つに分岐し、それぞれ２箇所の第４分岐点Ｓ４まで延びている。そして、計８箇所の第４分岐点Ｓ４から各供給電極２１の給電点２３まで電極配線２４が延び、電源部と各供給電極２１とが電気的に接続されている。

第１分岐点Ｓ１と各第２分岐点Ｓ２との間の電極配線２４の長さはほぼ等しい。また、第２分岐点Ｓ２と第３分岐点Ｓ３との間の電極配線２４の長さはほぼ等しい。さらに、第３分岐点Ｓ３と第４分岐点Ｓ４との間の電極配線２４の長さはほぼ等しい。そして、第４分岐点Ｓ４から各供給電極２１の給電点２３との間の電極配線２４の長さもほぼ等しい。すなわち、電源部２５から各供給電極２１には、図４に示すようにトーナメント表状に電極配線２４が配置されており、電源部２５と各供給電極２１の給電点２３との電気的距離はすべて略同一である。

受動電極２２は、供給電極２１と同様の形状に形成され、概ね供給電極２１と同様の態様で第二ユニット４に配置されているため詳細な説明は省略するが、受動電極２２は、電極配線２４を介して電源部２５と、図示しないアース（接地手段）とに接続されている。受動電極２２には放電の問題がないため、接続された電極配線２４の配置態様は供給電極２１に接続された電極配線と同様である必要はないが、同様の態様で配置されても構わない。
このように、第一ユニット３および第二ユニット４に配置された供給電極２１、受動電極２２、給電点２３、および電極配線２４によって、図１に示すように、ガラス板Ｇを高周波加熱により加熱する電極部２６が構成されている。
なお、ここでは第一ユニット３側に供給電極２１、第二ユニット４側に受動電極２２を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されず、第一ユニット３側に受動電極２２、第二ユニット４側に供給電極２１がそれぞれ配置され、高周波電圧が逆方向に印加されてもよい。

供給電極２１および受動電極２２のガラス板Ｇに対向する側の面積の合計値は、適宜設定されてよいが、成形されたガラス板Ｇの板厚方向両面の面積の合計値に対して１５％以上３５％以下に設定されると、強化処理をより好適に行うことができ、２０％以上３０％以下がより好適である。前述の電極の面積が小さくなりすぎると、電界の発生面積が減少し同じ印加電圧では加熱能力が低下する。加熱能力を上げるために印加電圧を高めると放電などの問題が起きやすくなるどの問題が発生する。一方で、電極の面積が大きくなりすぎると空気などの冷却媒体の排気に必要な空間を確保することが難しくなり、排気流速が低下する。その結果、加熱能力に対する冷却能力が不足して所望の強化が難しくなる。同時に加熱手段である電極と冷却手段である開口が近づきすぎてガラス板Ｇの平面（ＸＹ平面）方向の温度差がつき難くなる。その結果、薄板の強化で有効なガラス板Ｇの平面方向の残留応力パターンを発生させることが難しくなる。なお、具体的な最適値は、熱履歴シミュレーション等により算出することができ、本実施形態では２６％に設定されている。

搬送支持部４０は、図１に示すように、ガラス板Ｇの周縁部を支持する支持体４１を有する。支持体４１はリング状に形成されており、成形炉１２で所定の形状に成形されたガラス板Ｇは、支持体（以下搬送リング）４１上に置かれた状態で強化処理部２に搬送され、第一ユニット３と第二ユニット４との間の所定位置にガラス板Ｇを支持する。前述の第１ノズル部３１および第２ノズル部３２は、図示しないノズル配置調節手段を備えており、当該所定位置に支持されたガラス板Ｇとの距離を調節することができる。

搬送リング４１は、少なくともガラス板Ｇに接触する部分が絶縁体で形成されている。その態様に特に制限はなく、導体で形成された基体４２の上側に絶縁性の接触部材４３が配置されてもよいし、基体４２の表面全体に絶縁性のコーティングが施されてもよい。さらに、搬送リング４１全体がセラミックやＰＰＳ樹脂等の絶縁体で形成されても構わない。基体４２が導電性を有する場合は、受動電極２２よりも基体４２が供給電極２１に近くならないように配置する。

上記の構成を備えた成形強化装置１の使用時の動作について説明する。
前工程から送られてきた平板状のガラス板Ｇは、加熱炉１１で軟化点近くの温度に加熱され、シャトル１３によって成形手段１０内に搬送される。成形手段１０内に進入したガラス板Ｇは、成形炉１２内で、モールド１４とプレスリング１５との間で押圧されて所定の湾曲形状に成形される。

成形手段１０で成形されたガラス板Ｇは、搬送支持部４０の搬送リング４１に支持されて強化処理部２に搬送される。搬送リング４１は第一ユニット３と第二ユニット４との間に移動し、搬送リング４１によってガラス板Ｇが強化処理部２内の所定位置に支持される。

続いて、強化処理部２内に支持されたガラス板Ｇに対して強化処理が施される。冷却手段３０の第１ノズル部３１および第２ノズル部３２から空気が吹き付けられ、ガラス板Ｇの板厚方向における両面が冷却される。また、電源部２５から各供給電極２１に高周波電圧が印加され、ガラス板Ｇが徐冷点以上軟化点近くの強化処理に適した温度にガラス内部より加熱される。これにより、ガラス板Ｇの板厚方向中心部と、板厚方向両面である上面および下面との間に温度分布が生じる。同時に、平面視において加熱されやすい電極の直下（直上）と冷却されやすいノズルの開口の直下（直上）との間にも温度分布が生じる。温度分布が生じたガラス板は、応力緩和を起こした後常温まで冷却されると、公知の原理により表面に圧縮応力が作用した強化ガラス板となる。なお、上述の冷却と加熱は同時に行われても順次行われてもよいが、冷却開始後に高周波加熱が開始されることがさらに好ましい。
強化処理終了後、ガラス板Ｇは、搬送リング４１によって次工程に搬送される。

本実施形態の成形強化装置１によれば、成形手段１０で所定の形状に成形されたガラス板Ｇが搬送支持部４０の搬送リング４１によって、高周波加熱手段２０および冷却手段３０を備えた強化処理部２の所定位置に支持される。
そして、高周波加熱手段２０の電極部２６が高周波加熱を行うことにより、ガラス板Ｇを内部から加熱すると同時に冷却手段３０がガラス板Ｇの表面を冷却することでガラス板Ｇ全体が均一または所望の温度分布を持って加熱され、冷却手段３０の第１ノズル部３１および第２ノズル部３２によってガラス板Ｇの板厚方向両面がさらに冷却されることにより強化処理が行われる。

成形強化装置１においては、電極部２６の供給電極２１と、供給電極２１の周囲に配置された第１ノズル部３１および第２ノズル部３２とは電気的に絶縁されている。また、搬送支持部４０の搬送リング４１も、ガラス板Ｇに接触する部位が絶縁体で形成されているため、供給電極２１と搬送リング４１の当該部位との間も電気的に絶縁されている。
したがって、ガラス板Ｇの高周波加熱時に供給電極２１と成形強化装置１の周囲の構造物との間に放電が発生することが好適に抑制されるため、充分な大きさの高周波電圧を供給電極に印加することができ、ガラス板Ｇを高周波加熱で好適に加熱することができる。その結果、薄板のガラス板であっても、板厚方向のみならず平面方向に良好な残留応力パターンを形成して好適に強化処理を行うことができる。

また、供給電極２１と第１ノズル部３１および第２ノズル部３２とは、第１ノズル部３１および第２ノズル部３２が絶縁体で形成されることにより電気的に絶縁されているため、本実施形態のように、これらノズル部が導体で形成されていれば放電を生じる程度に両者が近接して配置されても、放電を起こすことがない。
ノズル部の配置の自由度が高く保持され、強化処理により適した配置を行うことができる。その結果、容易にガラス板を強化することができるとともに、従来の方法では強化が難しかった薄板のガラス板や、熱伝導率の高いガラス板の強化が可能になった。

さらに、冷却手段３０の各開口３４の位置は、成形されたガラス板Ｇの湾曲形状に対応させて設定されているため、各開口３４と対向するガラス板Ｇの板厚方向の面との距離は、当該面上における位置によらず略一定となる。したがって、空気の吹き付けをより好適な条件で行うことができ、好適に強化処理を行うことができる。

さらに、冷却手段３０の各開口３４の位置は、ガラス板Ｇの搬送方向Ｄ１から見たときに、搬送方向Ｄ１において隣接するブレードノズルの開口と重ならないように設定されている。したがって、開口３４から吹き付けられた空気は、主にガラス板Ｇに当たった後にガラス板Ｇと平行に進む。その際に、搬送方向Ｄ１において隣接する開口から排気された空気と衝突しにくい。その結果、冷却手段３０から吹き付けられる空気の流速が落ちず、流れがスムーズとなり、好適に成形強化装置１の周囲に排出されて効率よくガラス板Ｇを冷却することができる。

さらに、供給電極２１は、冷却手段３０の開口３４のうちの４つで形成される菱形Ｒ１の中心に設置されているため、供給電極２１と、当該４つの開口に連なる第１ノズル部３１の壁面との距離を均一化しやすく、供給電極２１周囲の電気的環境を安定化させやすい。

さらに、電極部２６の電極配線２４は、トーナメント表状に配置され、各供給電極２１の給電点２３のそれぞれと電源部２５との電気的距離が等しくなるように形成されているため、供給電極ごとの電位差が発生しにくく、より安定して高周波加熱を行うことができる。また、供給電極２１の面積をガラス板Ｇの面積に対して最適化するために一部の供給電極（たとえば図４に示す供給電極２１ａ）を除去しても、残りの供給電極と電源部との電気的距離に影響がなく、電極部の面積の最適化を容易に行うことができる。

さらに、電極配線２４は、冷却手段３０のブレードノズルの外面上に、当該外面に沿って配置されているため、空気の流れの障害となりにくく、好適に冷却を行うことができる。
加えて、電極部２６には、電極配置調節手段２７が設けられているため、冷却手段３０の開口３４の位置を変化させずに供給電極２１とガラス板Ｇとの距離を調節することができる。その結果、当該距離を常に最適化して、より好適な条件で強化処理を行うことができる。

本実施形態において、電極配線の具体的引き回しは、上述の態様のほかにも適宜変更することができる。たとえば、電極部に接続される電源部の数、一つの電源部に接続される供給電極の数、供給電極に到達するまでの電極配線の分岐の数等を、設計者や使用者が適宜決定して具体的な引き回しに反映させてもよい。このようにすると、各供給電極に印加する高周波電圧の大きさをどの程度詳細に変更できるか等についての成形強化装置１の性能・仕様を自由に調整することができる。
本実施形態においてガラス板Ｇを内部より加熱する高周波加熱手段２０の電源部２５は、２７．１２ＭＨｚの高周波電圧を電極部２６へ印加する。
なお、電源部２５において印加できる高周波電圧の周波数はこれに限られるものではない。本発明における高周波電圧の周波数は、実用的な電極電圧や加熱対象の誘電体損失などに基づいて適宜定めることができるが、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとすることが好ましく、１０〜５０ＭＨｚがさらに好ましい。この範囲であれば、日本国内で法令により工業的に使用できる周波数で実施できる。高周波加熱における高周波電圧の周波数は、低ければ電極内の定在波長が長くなって均一な加熱に有利になり、周波数が高くなれば低い電圧で加熱することができ、放電し難くなる。

次に、本発明の第２実施形態について図５および図６を参照して説明する。本実施形態の成形強化装置５１と第１実施形態の成形強化装置１との異なるところは、冷却手段および高周波加熱手段の構成である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図５は、成形強化装置５１の強化処理部２ａにおける第１ユニット３ａを示す斜視図である。冷却手段３０ａに設けられた複数のブレードノズル５２は、概ね第１実施形態のブレードノズル３３Ａと同様の構造を有するが、開口３４の位置は、搬送方向Ｄに見たときに、隣接するブレードノズルの開口と重なるように設定されている点のみ異なっている。

高周波加熱手段２０ａの供給電極２１は、格子状に形成された絶縁性のプレート５３上に配置されている。
プレート５３は、第一の方向に延びる第一延設部５４と、第一延設部５４と直交する第二の方向に延びる第二延設部５５とが複数組み合わされて構成されており、全体として成形されたガラス板Ｇの曲面形状に対応した仮想面を形成している。平行に並ぶ第一延設部５４の間隔は、ブレードノズル５２の間隔と同一（略同一を含む。以下同様。）であり、平行に並ぶ第二延設部５５の間隔は、ブレードノズル５２に形成された開口３４の間隔と同一である。

第一延設部５４と第二延設部５５とが交差する部位には、開口から吹き出される空気を通過させるための通風口５６が形成されている。通風口５６の形状に特に制限はないが、空気の流れを阻害しない観点からは、開口３４と同一以上の寸法を有するように設定されるのが好ましい。

供給電極２１は、第一延設部５４および第二延設部５５上であって通風口５６間の位置に取り付けられている。供給電極２１が取り付けられたプレート５３は、第一延設部５４が平面視においてブレードノズル５２と重なり、かつ各開口３４が平面視において通風口５６と重なるように配置される。したがって、供給電極２１は、延設方向に延びるブレードノズル５２に沿って配置されるとともに、一部の供給電極２１ｂは、ブレードノズル５２間の位置に配置される。

高周波加熱手段２０ａの高さを調節するための電極配置調節手段５７は、プレート５３の端部に設けられている。電極配置調節手段５７は、絶縁体で形成されており、第１実施形態の電極配置調節手段２７と同様に動作して高周波加熱手段２０ａとガラス板Ｇとの距離を調節する。本実施形態では、電極配置調節手段５７は第二延設部５５の端部に設けられているが、第一延設部５４の端部に設けられてもよい。

本実施形態の成形強化装置５１においても、第１実施形態の成形強化装置１同様、薄板のガラス板であっても、平面方向に良好な残留応力パターンを形成して好適に強化処理を行うことができる。

また、プレート５３の形状を適宜変更することにより、ブレードノズル５２間の領域にも容易に供給電極２１を設置することができる。供給電極の配置はガラス板に転写される残留応力パターンに影響を与えるため、供給電極の配置の自由度を向上させると、より詳細な残留応力パターンの設定が可能となる。
したがって、本実施形態において、プレートの形状は自由に設定することができる。たとえば、図６に示す変形例のプレート６３のように、第一延設部５４が、搬送方向Ｄ１と直交しないように配置されてもよい。この例では、第１実施形態で説明した菱形Ｒ１の中心ではなく、四辺上に供給電極が設置される。このほか、菱形Ｒ１を対角線で二つの三角形としたときのそれぞれの三角形の重心に供給電極が配置されてもよい。
このほか、第一延設部と第二延設部とのなす角度も直角以外の大きさに設定されてもよい。また、格子状のプレートでなく、第一延設部または第二延設部のみで形成された帯状のプレートを単数または複数有して構成されてもよい。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

たとえば、上述した各実施形態においては、ノズル部が直線状のブレードノズルで構成された例を説明したが、これに代えて、図７に示すように、延在方向の位置によって搬送方向Ｄ１における位置が異なるように屈曲したブレードノズル６４が用いられてもよい。この場合、屈曲の形状によっては、３つの開口３４で形成される正三角形ＴＲ１の重心位置に供給電極２１及び電極配線２４を配置することも可能である。
この他にも、強化処理部においては、開口をガラス板に向けて設けられた複数のノズルを接続していれば、ブレードノズルの形状は波状や屏風状に形成されてもよいし、同心円や渦巻き型などの曲線状でもよい。また、複数のブレードノズルが接続された格子状にノズル部が形成されてもよい。このとき、格子の形状は直角を有するものに限られず、平行四辺形やハニカム構造など適宜選択することができる。さらに、直線状、曲線状、および格子状等の形状が組み合わされてもよい。電極部を上述のプレートに配置する場合は、上述したブレードノズルの形状に対応した形状のプレートが用いられてもよい。
この他、ブレードノズルに代えて、通常の管状のノズルを複数配置してノズル部が構成されてもよいし、複数の管状ノズルの上流側が空気を供給する共通の風箱に接続されていてもよい。

また、上述の各実施形態においては、ノズル部、搬送手段や距離調節機構等の供給電極周囲の各部が絶縁体で形成されることにより電極部と絶縁されている例を説明したが、これに代えて、最も近接して配置された導体製の各部を電極部から充分離れた位置に配置することにより電極部と当該各部とが絶縁されてもよい。たとえば、供給電極と当該各部とが、供給電極と受動電極との距離（距離調節機構により可変である場合は、設定可能な最長距離）の３倍以上の距離離れるように設置することで、放電を充分に抑制してガラス板を高周波加熱することができる。

このほか、電極部における供給電極および受動電極は、それぞれ最低１つずつあればよく、製造するガラス板の大きさ等に応じて適宜設定することができる。
また、ガラス板を湾曲形状に成型するプレス機構が成形炉１２内にある例（炉内成形法）で説明したが、プレス機構は加熱炉１１の直後の炉外に設けられてもよい（炉外成形法）。

また、プレスリング１５と搬送リング４１を別の治具として設けてガラス板Ｇの受け渡しを行う例を説明したが、プレスリング１５と搬送リング４１とは兼用することもできる。支持体４１としての搬送リングをプレス用の下型と兼用する場合は、公知のプレスリングの構造や機能、例えば、二重リング構造や、リングの一部の曲率が成形するガラス板の形状・プレスの上型の形状に合わせて変化する機構（所謂煽り機構）を備えてもよい。また、これらの機構はプレス工程におけるプレス動作を動力として動作してもよく、それぞれの機能が独自に動作するための電気、油圧、空圧などの動力を別途備えてもよい。

また、ガラス板Ｇが強化処理部２内の所定の位置に支持される例を説明したが、ガラス板Ｇと冷却手段３０および加熱手段５は、一定の範囲で相対的に移動する機構を備えてもよく、たとえば、冷却手段や加熱手段に揺動機構や摺動機構を備えることができる。
また、上述の実施形態では冷却媒体の例としてブロアなどにより排出される空気が用いられる例について説明したが、より圧力を高めた圧縮空気を用いて冷却をおこなってもよい。また、冷却媒体は空気に限られるものではない。すなわち、冷却媒体は流体であればよく、霧状に噴霧した液体、気体、あるいは液体と気体との混合物、などを適宜採用することができる。また、冷却媒体の組成についても特に限定されるものではなく、空気以外にも、窒素、二酸化炭素、などを用いることができる。

また、本発明はガラス板の表面と中心部の温度差を大きくすることが可能となるためより板厚の薄いガラス板を好適に強化することができ、このように強化されたガラス板は、車両窓用安全ガラスとして好適に用いることができる。
例えば、本発明の製造方法及び強化装置によれば、板厚が２．８ｍｍ以下のガラス板を効率よく強化することができる。２．８ｍｍのガラス板は、従来の成形方法で容易に生産できるため、既存の生産設備への適用が容易で効率的に板厚の薄い強化ガラス板の生産ができる。
また、本発明により２．５ｍｍ以下、あるいは２．０ｍｍ以下の強化ガラス板の生産が可能になり、これまで生産が難しかった板厚の薄い車両窓用安全ガラスの生産を実現する。その結果、自動車など車両の軽量化に寄与し、車両の燃費が向上する。
また、ガラス板の板厚を薄くすることでガラス板の生産に必要な原料も減少するため、ガラス板生産時に必要なエネルギーも節約でき環境にやさしい強化ガラス板の提供が可能になる。

１、５１ ガラス板の成形強化装置
５ 加熱手段
１０ 成形手段
１１ 加熱炉（予熱手段）
２０、２０ａ 高周波加熱手段
２１、２１ａ、２１ｂ 供給電極
２２ 受動電極
２３ 給電点
２４ 電極配線
２５ 電源部
２６ 電極部
２７、５７ 電極配置調節手段
３０、３０ａ 冷却手段
３１ 第１ノズル部
３２ 第２ノズル部
３４ 開口
４０ 搬送支持部（搬送手段）
４１ 支持体（搬送リング）
Ｇ ガラス板

Claims (10)

1. ガラス板を搬送する搬送手段と、
   前記ガラス板を湾曲形状に成形する成形手段と、
   成形された前記ガラス板を加熱する加熱手段と、
   前記ガラス板の板厚方向の両面に冷却媒体を吹き付けて前記ガラス板を冷却する冷却手段と、
   を備え、
   前記搬送手段は、成形された前記ガラス板の周縁部を支持する支持体を有し、成形された前記ガラス板を搬送して所定位置に支持する搬送支持部を備え、
   前記加熱手段は、少なくとも
   一つ以上の電極を有し、前記ガラス板に高周波を印加して前記ガラス板を加熱する電極部と、
   前記電極部に高周波電圧を印加するための電源部と、
   前記電極と前記所定位置に支持された前記ガラス板との距離を調節可能な電極配置調節手段と、を備え、
   前記冷却手段は、
   先端に開口が設けられた複数のノズルを有し、前記所定位置に支持された前記ガラス板の板厚方向の両面に前記開口を向けて配置されたノズル部と、
   前記開口から前記冷却媒体を排出させる排出手段と、
   を備え、
   前記電極部と、前記ノズル部および前記搬送手段と、は電気的に絶縁されている、ガラス板の成形強化装置。
2. 前記ノズル部は、
   絶縁体によって形成されて前記電極部と近接して配置され、
   前記ノズル部と前記所定位置に支持された前記ガラス板との距離を調節可能なノズル配置調節手段をさらに備える、
   請求項１に記載のガラス板の成形強化装置。
3. 前記複数の開口の面積の合計値は、成形された前記ガラス板の板厚方向の両面の面積の３パーセント以上１０パーセント以下に設定されている、請求項１または２に記載のガラス板の成形強化装置。
4. 前記電極部は、前記電極として、板状に形成され、前記ガラス板の板厚方向の両面の一方に対向して配置された供給電極と、板状に形成され、前記ガラス板の板厚方向の両面の他方に対向して配置された受動電極とを有し、
   前記供給電極および前記受動電極の前記ガラス板に対向する面の面積の合計値は、成形された前記ガラス板の板厚方向の両面の面積の１５パーセント以上３５パーセント以下に設定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス板の成形強化装置。
5. 前記電極部に対して最も近接して配置された導体と前記電極部との間の距離は、前記供給電極と前記受動電極との距離よりも長い、請求項４に記載のガラス板の成形強化装置。
6. 前記電極部は、
   前記供給電極および前記受動電極を複数有し、
   各々の前記供給電極は、前記高周波電圧が印加される給電点と、前記給電点と前記電源部とを接続する電極配線とを有し、
   前記電極配線は、前記給電点のそれぞれと前記電源部との電気的距離が等しくなるように形成されている、請求項４または５に記載のガラス板の成形強化装置。
7. 前記電極配線は、前記ノズル部の外面上に配置されている、請求項６に記載のガラス板の成形強化装置。
8. 前記複数の開口の位置は、前記湾曲形状に対応させて設定されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のガラス板の成形強化装置。
9. 前記ノズル部は、前記複数のノズルが板状または格子状に接続されて形成され、前記所定位置に支持された前記ガラス板に対向する面に複数の開口を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のガラス板の成形強化装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置を用いたガラス板の製造方法。

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