(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)板ガラスを強化温度に加熱する工程と、(b)加熱された板ガラス表面に、圧縮機で得られ、パイプノズルから噴出される圧縮空気の噴出流と、ノズルボックスカバーに設けられたオリフィスから噴出されるファン空気の噴出流とを吹き付ける主冷却工程と、(c)この主冷却工程が実施される領域と同じ領域で、専ら前記オリフィスから噴出されるファン空気の噴出流を板ガラス表面に吹き付ける後冷却工程とを包含する板ガラスの強化方法において、
前記オリフィスから噴出されるファン空気の噴出流のうち、一部のオリフィスから噴出されるファン空気の噴出流に、前記の圧縮空気の噴出流を重ねたエジェクター様式の噴出流と、該エジェクター様式の噴出流に重ねられるファン空気を噴出する前記一部のオリフィスを除いた残部のオリフィスから噴出されるファン空気だけの噴出流とを併用し、この両者を強化温度に加熱された板ガラス表面に吹き付けて前記の主冷却工程を遂行することを特徴とする板ガラスの強化方法。
【請求項２】
主冷却工程における圧縮空気の噴出量が、毎秒１平方メートル当たり１ｍ3以上の範囲であることを特徴とする請求項１記載の強化方法。
【請求項３】
(A)板ガラスの加熱炉と、(B)板ガラス搬送用の複数のロールと、(C)板ガラスの上面に空気の噴出流を下向きに吹き付けるための複数個のファン空気噴出用オリフィスが設けられたノズルボックスカバーを有した複数個のノズルボックスと、板ガラスの下面に空気の噴射流を上向きに吹き付けるための複数個のファン空気噴出用オリフィスが設けられたノズルボックスカバーを有した複数個のノズルボックスを備えた冷却領域と、(D)前記の各ファン空気噴出用オリフィスにファン空気を供給するために、上下２段の前記ノズルボックスのそれぞれに接続された送風機と、(E)上下２段の前記各ノズルボックス内に収容された圧縮空気室と、(F)前記圧縮空気室から外側に突出した複数本のパイプノズルと、(G)前記のパイプノズルから圧縮空気を噴出させるために、前記圧縮空気室に圧縮空気を供給するための圧縮機を備えた圧縮空気供給源を備えた板ガラスの強化装置において、
前記のファン空気噴出用オリフィスの一部のファン空気噴出用オリフィスに、前記圧縮空気室から突出する複数本のパイプノズルを開口させて付設し、パイプノズルの先端径を２．５〜３．６ｍｍの範囲とすると共に、パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスの口径を５〜７ｍｍの範囲とし、パイプノズルの中心軸と、当該パイプノズルの先端が開口するファン空気噴出用オリフィスの中心軸を同一線上に保持して圧縮空気が噴出するパイプノズルと、パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスとでエジェクターを形成させ、さらにパイプノズルが付設されていないファン空気噴出用オリフィスはパイプノズルと離れて設けられていることを特徴とする板ガラスの強化装置。
【請求項４】
パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスの口径が、パイプノズルの先端径の１．５〜２．４倍であることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
パイプノズルが付設されていないファン空気噴出用オリフィスの口径が、付設されたファン空気噴出用オリフィスの口径よりも小さいことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の装置。
【請求項６】
パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスを、ノズルボックスの空気噴出側外縁に隣接した位置に、当該オリフィスの中心軸をノズルボックスの中心線から見て外向きに傾けて設置し、パイプノズルが付設されていないファン空気噴出用オリフィスを、板ガラスに対して実質的に垂直に、かつ、パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスの内側に設置したことを特徴とする請求項３〜請求項５の何れか１項記載の装置。
【請求項７】
パイプノズルの外周が先端に向けてテーパー付けされ、その先端がノズルボックスのノズルボックスカバーの内壁面と略同レベルにあることを特徴とする請求項３〜請求項６の何れか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は板ガラスの強化方法とその装置に関するものであって、さらに詳しくは強化工程での板ガラスの冷却方法とその装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
板ガラスの強化工程では、所定の温度に加熱された板ガラスを冷却する手段に、圧縮機で得た圧縮空気の噴出流と送風機で得たファン空気の噴出流を併用することが知られている（ヨーロッパ特許公告第５５８９１２号）。しかし、ここに記載された冷却手段は、圧縮機からの圧縮空気の噴出流と、送風機からのファン空気の噴出流との相互の位置関係が、それぞれのノズルを含めて、強化温度に加熱された板ガラスの主冷却と、後冷却の両操作を遂行可能な共通な冷却領域に組み込むのに最適な状態にない。ここで、強化工程での主冷却とは、少なくとも６００Ｗ／ｍ2Ｋの熱伝達係数を要する冷却操作を意味し、このような主冷却は、例えば、耐火ガラス基準Ｅ３０又はＥ６０の板ガラス（金属ワイヤーなし）を製造する場合に必要とされている。強化により達成されるガラスの応力が高いほど、そのガラスは熱で誘発されるアニールに対し長時間耐えられる。
【０００３】
強化工程の主冷却は、次のような場合にも必要である。すなわち、硼珪酸ガラスなどの熱膨張係数の低いガラスや、３ｍｍ以下の薄いガラスにも、必要な熱応力（ガラス表面の圧縮応力とガラス中間部の引張応力）を付与するために、有効な冷却が必要とされる。一方、有効な冷却には高い熱伝達係数が求められる。硼珪酸ガラスや例えば肉厚２．５ｍｍの薄いガラスの強化には、１０００Ｗ／ｍ2Ｋ以上の熱伝達係数を必要とするが、このような高い熱伝達係数は、従来はオイル硬化法でしか達成されていない。
【０００４】
アメリカ特許第４９１３７２０号明細書には、圧縮機で昇圧された圧縮空気が供給される主たる冷却帯域と、送風機からの空気が供給される後冷却帯域を備えた強化装置が記載されている。しかし、この装置の熱伝達係数（熱伝導率）は、最高でも約５６０Ｗ／ｍ2Ｋに過ぎず、この値は本発明の目的を達成する上で充分ではない。イギリス特許第２２３２９７８号明細書には、２段冷却方式が記載されており、そこでは圧縮機からの圧縮空気が、熱伝達係数が高い最初の冷却手段に使用されている。この明細書の記載によれば、熱伝達係数は３００〜１０００Ｋｃａｌ／ｍ2×ｈ×℃（＝約３５０〜１１６０Ｗ／ｍ2Ｋ）であると記載されているが、こうした高い熱伝達係数を達成する手段を上記イギリス特許は開示しておらず、明細書内の表に示された熱伝達係数の最高値は、６００Ｋｃａｌ／ｍ2×ｈ×℃（＝約７００Ｗ／ｍ2Ｋ）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、板ガラスに強化処理を施すに際して、高い熱伝達係数を必要とする主冷却工程と、主冷却工程ほど高い熱伝達係数は必要としないものの、多量の空気を必要とし、しかも比較的長時間を要する後冷却工程を、同一のノズルボックスを使用して同一領域で実施することができ、しかも、従来技術よりも有効な強化工程を遂行することができる強化方法とその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る板ガラスの強化方法は、(a)板ガラスを強化温度に加熱する工程と、(b)加熱された板ガラス表面に、圧縮機で得られ、パイプノズルから噴出される圧縮空気の噴出流と、ノズルボックスカバーに設けられたオリフィスから噴出されるファン空気の噴出流とを吹き付ける主冷却工程と、(c)この主冷却工程が実施される領域と同じ領域で、専ら前記オリフィスから噴出されるファン空気の噴出流を板ガラス表面に吹き付ける後冷却工程とを包含する板ガラスの強化方法において、前記オリフィスから噴出されるファン空気の噴出流のうち、一部のオリフィスから噴出されるファン空気の噴出流に、前記の圧縮空気の噴出流を重ねたエジェクター様式の噴出流と、該エジェクター様式の噴出流に重ねられるファン空気を噴出する前記一部のオリフィスを除いた残部のオリフィスから噴出されるファン空気だけの噴出流とを併用し、この両者を強化温度に加熱された板ガラス表面に吹き付けて前記の主冷却工程を遂行することを特徴とする。また、本発明に係る板ガラスの強化装置は、(A)板ガラスの加熱炉と、(B)板ガラス搬送用の複数のロールと、(C)板ガラスの上面に空気の噴出流を下向きに吹き付けるための複数個のファン空気噴出用オリフィスが設けられたノズルボックスカバーを有した複数個のノズルボックスと、板ガラスの下面に空気の噴射流を上向きに吹き付けるための複数個のファン空気噴出用オリフィスが設けられたノズルボックスカバーを有した複数個のノズルボックスを備えた冷却領域と、(D)前記の各ファン空気噴出用オリフィスにファン空気を供給するために、上下２段の前記ノズルボックスのそれぞれに接続された送風機と、(E)上下２段の前記各ノズルボックス内に収容された圧縮空気室と、(F)前記圧縮空気室から外側に突出した複数本のパイプノズルと、(G)前記のパイプノズルから圧縮空気を噴出させるために、前記圧縮空気室に圧縮空気を供給するための圧縮機を備えた圧縮空気供給源を備えた板ガラスの強化装置において、前記のファン空気噴出用オリフィスの一部のファン空気噴出用オリフィスに、前記圧縮空気室から突出する複数本のパイプノズルを開口させて付設し、パイプノズルの先端径を２．５〜３．６ｍｍの範囲とすると共に、パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスの口径を５〜７ｍｍの範囲とし、パイプノズルの中心軸と、当該パイプノズルの先端が開口するファン空気噴出用オリフィスの中心軸を同一線上に保持して圧縮空気が噴出するパイプノズルと、パイプノズルが付設されたファン空気噴出用オリフィスとでエジェクターを形成させ、さらにパイプノズルが付設されていないファン空気噴出用オリフィスはパイプノズルと離れて設けられていることを特徴とする。つまり、本発明が提案する方法と装置は、強化温度に加熱された板ガラスを、並列した複数個のノズルボックスから板ガラス表面に空気流を放出して板ガラスを冷却するに際し、各ノズルボックスに複数個のファン空気噴出用オリフィスを設け、その幾つかに圧縮空気噴出用ノズルを開口させ、このノズルボックスを冷却領域に並列させて使用する。そして、板ガラスを主冷却するに当っては、ノズルボックスから放出されるファン空気の噴出流に圧縮空気の噴出流を重ねたエジェクター様式の噴出流と、ファン空気の噴出流とを併用し、後冷却するに当っては、圧縮空気の噴出流を止めてファン空気の噴出流だけで板ガラスを冷却する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る板ガラスの強化装置の一例を示す。図示の装置は、板ガラス５を強化温度に加熱するための加熱手段１７を、ロールコンベア３の上下に備えた加熱炉１５と、冷却領域１６を備えている。加熱炉で加熱された板ガラスは、ロールコンベア３で冷却領域１６に送られるが、その冷却領域は主冷却領域として機能すると共に、後冷却領域としても機能する。冷却領域１６には、ロールコンベア３で構成されるコンベア面の上下に、それぞれ複数個のノズルボックスが並列させて設けられる。図２ではコンベア面の上側と下側にそれぞれ合計９個のノズルボックス１を並列に設置した例が示されている。各ノズルボックスは一方でファン（送風機）１１と接続され、他方で圧縮機１２及びバルブ１４を介して圧縮空気供給源１３と接続されている。
【０００８】
ノズルボックス１の詳細は、図１に示される。ロールコンベア３で水平方向に搬送される板ガラスの上側に配置される各ノズルボックスは、板ガラスの下側に配置されるそれと、構造及び構成が実質的に同一であるので、図１では同じ構成部材が同じ番号で示されている。ノズルボックス１のノズルボックスカバー２には、それぞれ複数個のオリフィス６，７が設けられ、ファン１１から供給されるファン空気がこれらのオリフィスから板ガラスの表面に向けて噴出される。従って、複数個のオリフィス６，７を、ファン空気噴出用オリフィスとも呼ぶ。ノズルボックスの空気噴出し側外縁に設けられるファン空気噴出用オリフィス７は、その直径が５〜７ｍｍの範囲にあり、好ましくは約６ｍｍである。また、ファン空気噴出用オリフィス６の直径は３〜５ｍｍの範囲にあり、好ましくは約４ｍｍである。オリフィス７が設けられる部分のノズルボックスカバーの肉厚は、例えば、６ｍｍであり、オリフィス６が設けられる部分のノズルボックスカバーの肉厚は、例えば、８〜９ｍｍである。つまり、各オリフィスは十分な長さ寸法を持ち、管状通路を形成しているので、各オリフィスから放出される空気の噴出流に方向性を付与することができる。複数個のファン空気噴出用オリフィス７は、ノズルボックスの軸に関して斜め外向きに設けられ、一方、複数個のファン空気噴出用オリフィス６は、板ガラスに対して略垂直に設けられる。図１において、ファン空気噴出用オリフィス６、６は、ファン空気噴出用オリフィス７、７の間に位置し、換言すれば、ノズルボックスの空気噴出し側に設けられるファン空気噴出用オリフィス６は、ファン空気噴出用オリフィス７の設置位置の内側にある。オリフィス６の個数とオリフィス７の個数とは実質的に同数である。
【０００９】
ノズルボックスのノズルボックスカバー２内に収容されている圧縮空気室９は、バルブ１４を介して圧縮機１２及び圧縮空気供給源１３と接続されている。圧縮空気室９は、ネジ止めされたパイプノズル１０を備え、そのパイプノズルは圧縮空気室からオリフィス７に向けて延びている。パイプノズル１０は直径２．５〜３．６ｍｍのオリフィス８を備えている。オリフィス８の直径は、圧縮空気の圧力やパイプノズル１０から放出される空気量３〜６リットル／秒に応じて調節することができる。パイプノズルの個数は、典型的には１平方メートル当り４００〜５００個の範囲にある。従って、パイプノズルから放出される空気量は、典型的には、毎秒１平方メートル当り１．２〜３ｍ3であり、これを実現するために必要な圧縮空気室９の圧力は、典型的には１〜２．５バールの範囲にある。パイプノズルのオリフィス８は、その中心軸がオリフィス７の中心軸と同一線上にあり、パイプノズルの外周は、ノズル先端に向けてテーパー付けされている。そして、パイプノズルの先端は、ノズルボックスカバー２の内壁面と略同じレベルにあるか、オリフィス７の内側まで延びているか、あるいはオリフィス７の僅か外側にあって差し支えない。重要なことは、パイプノズル１０の先端が、オリフィス７を通過する圧縮空気の流れを妨害しないことと、オリフィス８から放出される圧縮空気の噴出流が、送風機からの空気をオリフィス７から放出されるファン空気の噴出流を増大させること、すなわち、オリフィス８とオリフィス７がエジェクターを構成することである。これを実現するには、オリフィス７の口径がオリフィス８のそれの１．５〜２．４倍、好ましくは１．７〜１．９倍の範囲であることが有利であることが知られている。尚、図１における符号４は、空気流の乱れを防止して均衡化を図り、さらにはロール３の輻射熱の吸収を図るのに有効な擬似ロールを示す。
【００１０】
本発明の方法における板ガラスの主冷却操作は、パイプノズル１０から放出される圧縮空気の噴出流と、オリフィス６及び７から放出されるファン空気の噴出流を、板ガラス表面に吹き付けることで行われる。パイプノズル１０から放出される圧縮空気の量は、毎秒１平方メートル当り１ｍ3以上であって、典型的には毎秒１平方メートル当り１．３〜１．７ｍ3の範囲にある。従って、この量の空気がオリフィス８からオリフィス７を経て板ガラスに吹き付けられるが、これよりかなり多量の空気が送風機１１からオリフィス６及び７を経て板ガラスに吹き付けられる。板ガラスの表面が強化に充分な温度に冷却された後は、同じ冷却領域１６で後冷却操作が行われるが、後冷却操作では、前記した主冷却操作とは異なり、バルブ１４を閉じてオリフィス８への圧縮空気の供給を停止し、専らファン１１から供給される空気だけをオリフィス６及び７から板ガラスに吹き付けてこれを冷却する。従って、後冷却工程での熱伝達係数はかなり低く保持される。板ガラス表面の直ぐ近くで空気流速は実質的に減少するが、その空気量は後冷却を行うには充分な量であって、この空気量は送風機１１にて不都合なく長時間供給することができる。
【００１１】
【発明の効果】
従来技術では、板ガラスの強化工程での主冷却と、その後の冷却が、それぞれ別々の冷却手段を備えた個別の操作領域で行われていたが、本発明の方法及び装置によれば、これを同じ一つの冷却部で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法の実施に使用される装置の主要部の部分側面図であって、そこではノズルボックスの一つが断面図で示されている。
【図２】  主冷却と後冷却に共用される本発明に係る冷却領域を備えた強化装置の側面概略図である。
【符号の説明】
１：ノズルボックス
２：ノズルボックスカバー
３：ロール
５：板ガラス
６，７：ファン空気噴出用オリフィス
８：圧縮空気噴出用オリフィス
９：圧縮空気室
１０：パイプノズル
１１：送風機
１２：圧縮機
１３：圧縮空気供給源
１４：バルブ
１５：加熱炉
１６：冷却領域
１７：加熱手段
【図１】
0004489214.tif 000002
【図２】
0004489214.tif 000003