(57)【要約】【課題】ガラス板を搬送しながらその形状に合わせて高周波加熱および冷却をおこな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１Ａは、ガラス板Ｗ２を基準面Ｓ上で搬送する搬送手段２と、湾曲形状に成形されたガラス板を加熱する加熱手段と、ガラス板の板厚方向の両面に冷却媒体を吹き付けてガラス板を冷却する冷却手段６とを備え、加熱手段は、ガラス板に高周波を印加してガラス板を加熱する電極１６、１７を有する電極部１２と、電極に高周波電圧を印加する電源部１３と、電極の基準面に対する距離を調節可能な電極配置調節手段１４とを備え、冷却手段は、先端に開口２４が設けられた複数のノズル３０、３１を有し、ガラス板の板厚方向の両面に開口を向けて配置されたノズル部２５と、ノズルの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、ノズルおよび搬送手段とは電気的に絶縁されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板を基準面上で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、
前記湾曲形状に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、
前記加熱手段は、少なくとも
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ための電極を有する電極部と、
前記電極に高周波電圧を印加するための電源部と、
前記電極の前記基準面に対する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、
前記ノズルの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。
【請求項２】
前記電極部は、
前記ガラス板の板厚方向の一方側に配置された前記電極である供給電極と、
前記ガラス板の板厚方向の他方側に配置された前記電極である受動電極とを備え、
前記供給電極と前記ノズルは近接して配設され、
前記ノズルは絶縁体によって形成されている、請求項１に記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項３】
前記電極部は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に直交する方向に略直線状に複数配置され、
前記電極配置調節手段は、それぞれの前記電極の前記基準面に対する距離を互いに独立して調節可能に構成されている、請求項１または２に記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項４】
前記電極配置調節手段は、それぞれの前記電極部を、前記搬送方向に略直交する仮想平面上で、少なくとも所定の中心点回りに互いに独立して回動可能に支持している、請求項３に記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項５】
前記電極部は、面状電極であり、前記ガラス板の前記湾曲形状に対応した面形状に変形可能である、請求項１または２に記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項６】
前記搬送手段は、複数のローラーを有するローラーコンベアを備え、
前記複数のローラーは前記基準面を形成し、
前記ローラーを前記ガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより前記基準面の少なくとも一部を湾曲させて所望の湾曲面を形成する、請求項１から５のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項７】
前記搬送手段は、複数のローラーを有するローラーコンベアを備え、
前記複数のローラーは前記基準面を形成し、
前記ローラーが前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向にほぼ円筒輪郭形または回転対称錐形をなし前記基準面に所望の湾曲面を形成する、請求項１から５のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項８】
前記複数の開口は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に直交する方向に略直線状に並べて配置されて開口列をなし、
前記排出手段は、前記冷却媒体を前記ノズル部に供給する風箱を有し、
前記冷却手段は、前記ノズルの前記基準面に対する距離を調節可能なノズル配置調節手段を有し、
前記ノズル部の前記開口が平面視において前記風箱に重なる位置に配置されている、請求項１から７のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項９】
前記ノズル部の複数の開口は、
前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向から見たときに、隣接する前記開口が重ならない位置に配置されている、請求項１から８のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項１０】
前記搬送手段は、前記ガラス板の表面の少なくとも一部に接触して前記ガラス板を支持し、少なくとも前記ガラス板との接触部分が絶縁体からなる支持体を有する、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。
【請求項１１】
前記電極部は、
前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に対して交差する方向に延びて形成された供給電極と、
前記ガラス板に対して前記供給電極と反対側に前記供給電極と対向配置された受動電極と、
前記供給電極および前記受動電極に前記交差する方向に間隔をおいて設けられた複数の給電点と、
前記電源部に接続されるとともに、前記給電点のそれぞれに接続された電極配線と、
を有し、
前記電極配線は、前記供給電極と前記受動電極とのそれぞれに対して、前記電源部から前記給電点までの距離が略等距離となるように形成されている、請求項１から１０のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項１２】
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間の距離よりも長い、請求項１から１１のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置。
【請求項１３】
請求項１から１２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板の強度を高めるガラス板の成形強化装置およびガラス板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両窓用ガラスなどでガラス板を軽量化するために、板厚の薄いガラス板が用いられるようになっている。また一般的に、ガラス板は圧縮応力には強いが引張応力には弱いため、ガラス板の強度を高めることを目的として、たとえば、特許文献１に示すようなガラス板の強化方法が知られている。
【０００３】
このガラス板の強化方法は、ガラス板を、約９００Ｆ〜約９５０Ｆ（約４８２℃〜約５１０℃）である軟化点近傍の温度に加熱する工程と、ガラス板に約０．１ＧＨｚ〜約２．０ＧＨｚの無線周波エネルギー（高周波エネルギー）を加えて高周波誘電加熱（以下、「高周波加熱」と称する。）により約１１５０Ｆ〜約１２５０Ｆ（約６２１℃〜約６７７℃）である成形温度まで加熱するとともに、ガラス板の少なくとも１つの外面を冷却する工程とを有している。
特許文献１のガラス板の強化方法を実施するための装置では、ローラー（搬送手段）上で搬送されたガラス板は、加熱工程において赤外線ランプ等の加熱源により加熱される。そして、冷却工程において、ガラス板近くに設置された電極から無線周波エネルギーを加えてガラス板を内部より加熱する。これとともに、ガラス板の少なくとも１つの表面に対向して設けられたノズルの先端に設けられた開口から空気または圧縮空気を与えることにより、ガラス板の中心部と表面との間に温度差を生じさせている。
【０００４】
前述のように温度差が生じたガラス板には、表面側に引張応力、中心部側に圧縮応力が発生するが、ガラス板の温度が高いために応力が緩和されて板厚方向の応力分布が消滅（緩和）することが知られている。そして、このガラス板が急速に冷却されたときに、ガラス板の表面側に圧縮応力、中心部側に引張応力が残留する。
以上のように構成された強化ガラス板に曲げ応力を加えたときに、曲げた形状の外側となる表面が伸びるが、表面側に圧縮応力が残留しているためガラス板に引張応力が生じ難くなっている。また、ガラス板の内側の表面では圧縮応力が加わるが、ガラス板は圧縮応力には強いためガラス板が割れることはない。
このように、ガラス板内に一定の残留応力分布を生じさせることで、割れにくくしたガラス板が強化ガラス板である。
【０００５】
また、近年、ガラス板が用いられる製品及び意匠の多様化に伴い、様々な湾曲形状に成形した強化ガラス板が用いられるようになっている。湾曲した強化ガラス板を成形する装置の１つとして、ガラス板をローラー等で所定の方向に搬送しながら、ローラーハース炉で所望の温度まで加熱し、その後、ガラス板を搬送させながら所定の複数のローラーの形成する三次元湾曲形状によりガラス板を所望の湾曲形状に成形し、さらにガラス板の板厚方向に温度差を生じさせることによりガラス板を強化させるガラス板の成形強化装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５００３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記のガラス板の成形強化装置では、ガラス板の搬送方向に直交する断面を見たときに、ガラス板の幅方向においてガラス板と電極との距離、および、ガラス板とノズルとの距離が、ガラス板の湾曲形状に応じて調節されていない。このため、幅方向の位置によりガラス板と電極およびノズルとの距離が異なり、ガラス板の強化能力が不均一となってガラス板を好適に強化処理できない問題がある。
高周波加熱を用いてガラス板を強化処理するにあたって、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に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生じる。たとえば、電極とノズルとの間、電極とローラー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、電極に印加できる高周波電圧の上限は放電が生じない値に限定される。その結果、ガラス板の強化処理に必要な加熱能力を確保することが困難になる。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、搬送手段が形成する基準面上を搬送されるガラス板が三次元状に湾曲した形状に成形されたガラス板であっても、ガラス板を搬送しながらその形状に合わせて高周波加熱およ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およびガラス板の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のガラス板の成形強化装置は、ガラス板を基準面上で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、前記湾曲形状に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、前記加熱手段は、少なくとも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ための電極を有する電極部と、前記電極に高周波電圧を印加するための電源部と、前記電極の前記基準面に対する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、前記ノズルの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している。
【００１０】
また、前記電極部は、前記ガラス板の板厚方向の一方側に配置された前記電極である供給電極と、前記ガラス板の板厚方向の他方側に配置された前記電極である受動電極とを備え、前記供給電極と前記ノズルは近接して配設され、前記ノズルは絶縁体によって形成されていることがより好ましい。
また、前記電極は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に直交する方向に略直線状に複数配置され、前記電極配置調節手段は、それぞれの前記電極の前記基準面に対する距離を互いに独立して調節可能に構成されていることがより好ましい。
【００１１】
また、前記電極配置調節手段は、それぞれの前記電極部を、前記搬送方向に略直交する仮想平面上で、少なくとも所定の中心点回りに互いに独立して回動可能に支持していることがより好ましい。
また、前記電極部は、面状電極であり、前記ガラス板の前記湾曲形状に対応した面形状に変形可能であることがより好ましい。
【００１２】
また、前記搬送手段は、複数のローラーを有するローラーコンベアを備え、前記複数のローラーは前記基準面を形成し、前記ローラーを前記ガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより前記基準面の少なくとも一部を湾曲させて所望の湾曲面を形成することがより好ましい。
また、前記搬送手段は、複数のローラーを有するローラーコンベアを備え、前記複数のローラーは前記基準面を形成し、前記ローラーが前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向にほぼ円筒輪郭形または回転対称錐形をなし前記基準面に所望の湾曲面を形成することがより好ましい。
【００１３】
また、前記複数の開口は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に直交する方向に略直線状に並べて配置されて開口列をなし、前記排出手段は、前記冷却媒体を前記ノズル部に供給する風箱を有し、前記冷却手段は、前記ノズルの前記基準面に対する距離を調節可能なノズル配置調節手段を有し、前記ノズル部の前記開口が平面視において前記風箱に重なる位置に配置されていることがより好ましい。
また、前記ノズル部の複数の開口は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向から見たときに、隣接する前記開口が重ならない位置に配置されていることがより好ましい。
【００１４】
また、前記搬送手段は、前記ガラス板の表面の少なくとも一部に接触して前記ガラス板を支持し、少なくとも前記ガラス板との接触部分が絶縁体からなる支持体を有することがより好ましい。
また、前記電極部は、前記搬送手段による前記ガラス板の搬送方向に対して交差する方向に延びて形成された供給電極と、前記ガラス板に対して前記供給電極と反対側に前記供給電極と対向配置された受動電極と、前記供給電極および前記受動電極に前記交差する方向に間隔をおいて設けられた複数の給電点と、前記電源部に接続されるとともに、前記給電点のそれぞれに接続された電極配線と、を有し、前記電極配線は、前記供給電極と前記受動電極とのそれぞれに対して、前記電源部から前記給電点までの距離が略等距離となるように形成されていることがより好ましい。
【００１５】
また、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間の距離よりも長いことがより好ましい。
また、本発明のガラス板の製造方法は、上記のいずれかに記載のガラス板の成形強化装置を用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
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、搬送手段が形成する基準面上を搬送されるガラス板が三次元状に湾曲した形状に成形されたガラス板であっても、ガラス板を搬送しながらその形状に合わせて高周波加熱およ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およびガラス板の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の強化装置の縦断面模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態の強化装置の縦断面模式図である。
【図３】図２中におけるＡ１−Ａ１断面の縦断面模式図である。
【図４】図３中におけるＢ部を拡大した縦断面模式図である。
【図５】図２における供給電極をＡ２方向から見た横断面模式図である。
【図６】本発明の強化装置の冷却手段における空気（冷却媒体）の流れを示す縦断面模式図である。
【図７】本発明の強化装置の電極付近の空気（冷却媒体）の流れを示す横断面模式図である。
【図８】本発明の電極及び電極配置調節手段の構成例を示す模式図である。
【図９】本発明の電極及び電極配置調節手段の他の構成例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態の強化装置でガラス板が搬送される基準面の例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態の強化装置でガラス板が搬送される基準面の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るガラス板の成形強化装置（以下、「強化装置」と称する。）の実施形態を、図１から図１１を参照しながら説明する。この強化装置は、加熱したガラス板を所望の湾曲形状に成形し、成形されたガラス板に空気などの冷却媒体を吹き付けて強化する装置である。
図１に示すように、本実施形態の強化装置１は、ガラス板を基準面Ｓ上で搬送する搬送手段２と、ガラス板を加熱する加熱手段３と、ガラス板を湾曲形状に成形する成形手段５と、ガラス板を冷却する冷却手段６と、搬送手段２、加熱手段３、成形手段５および冷却手段６を制御する制御手段７とを備えている。加熱手段３は、ガラス板の軟化点近くの温度までガラス板を加熱する予熱手段４と、成形手段５により湾曲形状に形成されたガラス板をさらに加熱する高周波加熱手段８とからなる。
なお、本実施形態では、予熱手段４および成形手段５は同一の加熱炉内に配置されている。また、本実施形態では、ガラス板にソーダライムガラスが用いられる例を用いて説明するが、ガラス板は、ホウケイ酸塩ガラスや無アルカリガラス等、任意のガラス材料を用いることができる。
また、基準面とは、複数の搬送ローラーによって規定される面であり、搬送ローラーと搬送されるガラス板Ｇの下面との接触点の群を含む面と略一致する。また、以下基準面Ｓがほぼ水平面である場合の例を用いて説明するが、後述するように搬送方向や幅方向に湾曲したり、傾斜をもったりした曲面を基準面としてもよい。また、本実施形態では、搬送方向Ｘは基準面Ｓに平行、すなわち、水平面に平行に設定されている。また、幅方向Ｙは、基準面Ｓに平行であるとともに搬送方向Ｘに直交する。
【００１９】
搬送手段２は本実施形態ではローラーコンベアであり、ガラス板を搬送する搬送方向Ｘに平行に並べて回動可能に支持された複数のローラー（支持体）９と、ローラー９を駆動する不図示のローラー駆動モータとを有している。それぞれのローラー９は、幅方向Ｙに平行な軸線９ａ回りに回動可能に支持されている。ローラー９のうち少なくとも高周波加熱手段８に隣接して設けられるものは、セラミックス等の絶縁体で形成されていて、高周波加熱手段８に対して電気的に絶縁されている。ローラー９は、ガラス板の下面（表面）に接触することでガラス板を支持している。
また、搬送手段２は、ローラー駆動モータにより、複数のローラー９を、それぞれ所望のように、軸線９ａ回りに回転させたり、停止させたりすることで、ガラス板を搬送方向Ｘに搬送し、予熱手段４、成形手段５、高周波加熱手段８および冷却手段６の順で通過させることができる。
【００２０】
予熱手段４としては、本実施形態ではローラーハース炉が用いられている。予熱手段４は、平板状のガラス板Ｗ１を加熱する熱源部４ａを有している。熱源部４ａは、ガラス板Ｗ１をガラス板が成形可能な軟化点（たとえば、約７２０℃）近くの温度まで加熱することができる。なお、ここで言う軟化点近くの温度とは、少なくとも徐冷点（たとえば、約５５０℃）以上の温度のことを意味し、より詳しくは、徐冷点以上かつ軟化点以下の温度のことを意味する。
成形手段５は、プレスユニット５ａ等の公知の成形装置を有し、プレスユニット５ａによりガラス板Ｗ１を湾曲したガラス板Ｗ２に成形する。このとき、ローラー９が停止および変形して下型（受け型）として機能してもよく、別途下型５ｂを備えてローラー９に代わりガラス板を支持してもよい。なお、本実施形態では、プレスユニット５ａは、ガラス板Ｗ２の断面形状が所望の形状になるようにガラス板Ｗ１を湾曲させる。
【００２１】
図２の強化装置（ガラス板のの成形強化装置）１Ａは、図１の強化装置１の成形手段５に代えて成形手段５’を備えている。成形手段５’は、成形手段５のプレスユニット５ａに代わり搬送しながら効率的にガラス板を成形するためにローラーフォーミングユニット５ｃを備える。ローラーフォーミングユニット５ｃによる成形は、基準面Ｓに配設された複数のローラー９をガラス板の搬送方向Ｘの搬送位置に応じて搬送面Ｓに垂直に上下移動させることにより、所望の湾曲面を形成する。
【００２２】
図３は、図２におけるＡ１−Ａ１断面の縦断面模式図である。図３に示すように、幅方向Ｙに複数配置された搬送ローラー９は、位置調節手段１０によりそれぞれが独立して上下に移動可能に取り付けられ、ガラス板Ｗ２の搬送位置に合わせて移動し湾曲形状を形成する。
高周波加熱手段８は、ガラス板Ｗ２に高周波を印加してガラス板Ｗ２を加熱する電極部１２と、電極１６、１７に高周波電圧を印加するための電源部１３と、電極１６、１７の基準面Ｓに対する距離を調節可能な電極配置調節手段１４とを有している。
電極部１２は、ガラス板Ｗ２を挟むように対向して配置される一対の供給電極１６と受動電極１７からなり、金属等の導体で形成される。本実施形態では、図２および図３に示すように、搬送方向Ｘに５列、幅方向Ｙに３列と、並べて配置されている。
図３および図４に示すように、各電極部１２は、ガラス板Ｗ２に対して上方に配置された供給電極１６と、ガラス板Ｗ２に対して供給電極１６と反対側に供給電極１６と対向配置された受動電極１７と、供給電極１６および受動電極１７に幅方向Ｙに間隔をおいて設けられた複数の給電点１８と、電源部１３に接続されるとともに、給電点１８のそれぞれに接続された電極配線１９とを有している。すなわち、前述の電極１６、１７のうちガラス板Ｗ２に対して上方（一方側）に配置されたものが供給電極１６、下方（他方側）に配置されたものが受動電極１７となっている。
【００２３】
図３に示すように、供給電極１６は、平板状に形成され、基準面Ｓの上方に基準面Ｓに対して平行になるように配置されている。受動電極１７は平板状に形成され、供給電極１６に対向するように基準面Ｓの下方に配置されている。
なお、供給電極１６および受動電極１７の搬送方向Ｘにおける長さは、３０ｍｍ程度に設定されていることが好ましい。
【００２４】
図４に示すように、給電点１８は、供給電極１６の上面に、本実施形態では２つ設けられている。電極配線１９は、電源部１３に接続される接続位置Ｐ１からそれぞれの給電点１８までの電極配線１９に沿った距離Ｌ１、Ｌ２が、略等しくなるように形成されている。
同様に、図３に示すように、給電点１８は、受動電極１７の下面に２つ設けられている。受動電極１７に接続された電極配線１９の構成は、供給電極１６に接続された電極配線１９の構成と同一なため、説明を省略する。
受動電極１７には上述した放電の問題がないため、受動電極１７に接続された電極配線１９の配置態様は供給電極１６に接続された電極配線１９と同様である必要はないが、同様の態様で配置されてもよい。このため、受動電極１７の近くにフレーム等の導電体が配置されていてもよい。
なお、ここではガラス板Ｗ２の上側に供給電極１６、下側に受動電極１７を設ける例を示したが、本発明における電極１６、１７の配置はこれに限定されず、高周波が下から上に印加されるようにガラス板Ｗ２の下側に供給電極、上側に受動電極を設けてもよい。
また、供給電極１６および受動電極１７に設けられる給電点１８の数に制限はなく、いくつでもよい。
【００２５】
１つの電極部１２を構成する対となる供給電極１６と受動電極１７は、給電点１８および電極配線１９を介して電源部１３に接続されている。各電源部１３は、接続された供給電極１６と受動電極１７の対の間に印加させる高周波電圧を独立して調節することができるように構成されている。
【００２６】
幅方向Ｙに３つ並んだ電極部１２は、電極列１２Ａを構成する。図２に示すように、本実施形態では、高周波加熱手段８は、搬送方向Ｘに５つの電極列１２Ａが並んだ構成を有している。
なお、電極列１２Ａあたりの幅方向Ｙに並べて配置される電極部１２の数は、複数であればいくつでもよい。また、搬送方向Ｘに並べて配置される電極列１２Ａの数に制限はなくいくつでもよい。
【００２７】
図４に示すように、電極配置調節手段１４は、本体部１４ｂと、本体部１４ｂに対してスライド可能とされた棒状の一対のラックギア１４ａと、を有している。それぞれのラックギア１４ａは、上下方向に延設されるとともに、一方の端部が本体部１４ｂ内に備えられた不図示のギア駆動モータの回転軸により駆動されることで、上下方向に移動可能となっている。
ラックギア１４ａは、セラミックスやＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の絶縁体で形成されている。
【００２８】
基準面Ｓの上方に配置された電極配置調節手段１４は、ラックギア１４ａが本体部１４ｂに対して下方に位置するように配置されるとともに、それぞれのラックギア１４ａの他方の端部が供給電極１６の上面に接続されている。そして、これら供給電極１６に接続された電極配置調節手段１４は、図３に示すように支持台２０に固定されている。
基準面Ｓの下方に配置された電極配置調節手段１４は、ラックギア１４ａが本体部１４ｂに対して上方に位置するように配置されるとともに、それぞれのラックギア１４ａの他方の端部が受動電極１７の下面に接続されている。そして、これら受動電極１７に接続された電極配置調節手段１４は、支持台２１に固定されている。
【００２９】
以上のように、それぞれの電極配置調節手段１４は、供給電極１６および受動電極１７を上下方向に移動させることで、供給電極１６および受動電極１７の基準面Ｓに対する距離を独立して調節することができるように構成されている。
そして、高周波加熱手段８は、ガラス板Ｗ２をガラス板Ｗ２の内部より加熱することができる。本実施形態では、電源部１３は、２７．１２ＭＨｚの高周波電圧を電極部１２へ印加する。
なお、電源部１３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。
【００３０】
図２に示すように、冷却手段６は、先端に開口２４が設けられた複数のノズル３０、３１を有し、ガラス板Ｗ２の板厚方向（上下方向）の両面に開口２４を向けて配置されたノズル部２５と、開口２４から空気（冷却媒体）を排出させるチャンバーユニット（排出手段）２６と、ノズル３０、３１の基準面Ｓに対する距離を調節可能なノズル配置調節手段２７（図３参照）とを有して構成されている。
ノズル３０、３１は、ラックギア１４ａと同様の絶縁体で形成されていて、高周波加熱手段８に対して電気的に絶縁されている。ノズル３０、３１のうち、ノズル３０はガラス板Ｗ２に対して上方に配置されていて、ノズル３１は、ガラス板Ｗ２に対して下方に配置されている。
【００３１】
図２および図５に示すように、ノズル３０は上下方向に延びる管状に形成され、ノズル３０の下端部に開口２４が形成されている。本実施形態では、ノズル３０は、基準面Ｓに対して上方に、搬送方向Ｘに１０列、幅方向Ｙに３列と、並べて配置されている。
ノズル３１は上下方向に延びる管状に形成され、ノズル３１の上端部に開口２４が形成されている。ノズル３１は、基準面Ｓに対して下方に、自身の開口２４とノズル３０の開口２４とが対向するように並べて配置されている。
そして、上下方向に対向して対となるノズル３０とノズル３１が、幅方向Ｙに３つ並んでノズル列３０Ａを構成する。すなわち、本実施形態では、冷却手段６は、搬送方向Ｘに１０個のノズル列３０Ａが並んだ構成を有している。
なお、１つのノズル列３０Ａを構成する３つのノズル３０に形成された開口２４、および３つのノズル３１に形成された開口２４により、開口列が構成される。
【００３２】
図２および図５に示すように、搬送方向Ｘに１０個並んだノズル列３０Ａは、隣り合うノズル列３０Ａが組みになって５つの組を構成し、５つある電極列１２Ａをそれぞれ搬送方向Ｘに挟むように配置されている。
さらに、図５に示すように、それぞれのノズル３０は、搬送方向Ｘから見たときに、搬送方向Ｘに隣接するノズル３０の開口２４が重ならない位置に配置されている。本実施形態においては、搬送方向Ｘに隣接するノズル３０ａの開口２４とノズル３０ｂの開口２４とは搬送方向Ｘに重ならないが、間にノズル３０ｂを挟んで搬送方向Ｘに隣り合うノズル３０ａの開口２４とノズル３０ｃの開口２４とは搬送方向Ｘに重なるように構成されている。
【００３３】
供給電極１６とノズル３０、及び受動電極１７とノズル３１、はそれぞれ接触しない程度に近接して配設されている。なお、供給電極１６とノズル３０との間の最短距離Ｌ３（図５参照）は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、チャンバーユニット２６は、空気を供給するブロア３４と、ブロア３４からの空気をノズル部２５に導く送気部３５とを有している。送気部３５は、ブロア３４からの空気を分配するための分配用ダクト３６と、ノズル３０の上方に配置され分配用ダクト３６およびノズル３０の上端部に連通する上部チャンバー（風箱）３７と、ノズル３１の下方に配置され分配用ダクト３６およびノズル３１の下端部に連通する下部チャンバー（風箱）３８とを備えている。
上部チャンバー３７および下部チャンバー３８は、それぞれ搬送方向Ｘに５つずつ並べて配置されており、それぞれノズル３０および３１に冷却媒体としての空気を供給する。
１つの電極列１２Ａを搬送方向Ｘに挟むように配置されていた隣り合うノズル列３０Ａの組を構成するノズル３０、３１のうち、６つあるノズル３０は１つの上部チャンバー３７に連通し、６つあるノズル３１は１つの下部チャンバー３８に連通するように構成されている。
そして、図５に示すように、平面視においてノズル３０の開口２４および供給電極１６が、上部チャンバー３７に重なる位置に配置されている。
【００３５】
図３に示すように、ノズル配置調節手段２７は、上部チャンバー３７内および下部チャンバー３８内に取り付けられている（下部チャンバー３８に取り付けられたノズル配置調節手段２７は不図示）。そして、ノズル配置調節手段２７が有する不図示のノズル位置調節モータでノズル３０を上下方向に移動させることで、それぞれのノズル３０の開口２４の基準面Ｓに対する距離を独立して調節可能に構成されている。
なお、ノズル配置調節手段２７は、ノズル３１も上下方向に移動させることができる。
供給電極１６、受動電極１７、ノズル３０およびノズル３１は、電極配置調節手段１４およびノズル配置調節手段２７により、それぞれが独立して基準面Ｓに対する距離を調節できる。
【００３６】
制御手段７は、ローラー駆動モータ、予熱手段４、成形手段５、電源部１３、ギア駆動モータ、ブロア３４およびノズル位置調節モータ（以下、「ローラー駆動モータ等」と称する。）に電気的に接続されている。そして、制御手段７は、ローラー駆動モータ等に電力を供給するとともに、不図示の入力装置から入力された情報に従って、ローラー駆動モータ等を制御することができる。
【００３７】
次に、以上のように構成された強化装置１Ａを用いた本実施形態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について図２及び図３を用いて説明する。
まず、使用者は、入力装置から湾曲したガラス板Ｗ２の形状の情報を制御手段７に入力する。
制御手段７は、入力された情報に基づいて、電極配置調節手段１４のギア駆動モータを駆動させることにより供給電極１６および受動電極１７を上下方向に移動させ、供給電極１６および受動電極１７を適切な位置に移動させる。具体的には、たとえば、それぞれの供給電極１６からガラス板Ｗ２までの距離の最小値、および、それぞれの受動電極１７からからガラス板Ｗ２までの距離の最小値が、所望の値になるように電極１６、１７の位置を調節する。
また、ノズル位置調節モータを駆動させることにより、ノズル３０およびノズル３１の位置を上記と同様に調節する。
【００３８】
平板状のガラス板Ｗ１は、搬送手段２のローラー駆動モータを駆動させることにより予熱手段４に搬送され、熱源部４ａにより成形可能な温度まで加熱される。
つぎに、加熱されたガラス板Ｗ１は、成形手段５’に搬送され、ローラーフォーミングユニット５ｃにより搬送ローラー９を上下方向に移動することにより成形される。これにより湾曲したガラス板Ｗ２を得る。
【００３９】
ガラス板Ｗ２は、成形手段５’から高周波加熱手段８および冷却手段６側に搬送されるときに、供給電極１６と受動電極１７との間を搬送され、電源部１３により供給電極１６と受動電極１７との間に印加された高周波電圧により適宜加熱され、ガラス板Ｗ２の温度が搬送方向Ｘの位置によらず所望の温度になるように加熱される。
高周波加熱はガラス板Ｗ２の板厚方向の全厚でガラス板Ｗ２を内部から発熱させるため、ガラス板Ｗ２は板厚方向の位置によらず所望の温度に加熱される。
【００４０】
また、ガラス板Ｗ２は、ガラス板Ｗ２に対向する位置にある電極部１２で加熱されると同時に、駆動されたブロア３４から送気部３５を通ってノズル３０の開口２４およびノズル３１の開口２４からガラス板Ｗ２の板厚方向の両面に吹き付けられる空気により冷却される。
【００４１】
図６および図７に示すように、ノズル３０は、その先端に一つの開口２４を備え、搬送方向Ｘに見たときに、搬送方向Ｘに隣接するノズル３０の開口２４が重ならない位置に配置されている。このため、ノズル３０から下方に吹き出した空気の一部は、空気の流線Ｆで示すように、ガラス板Ｗ２の上面に衝突した後、上部チャンバー３７の間などを通して排気される。このとき、隣接するノズル３０の位置が搬送方向Ｘから見て重ならないため、上部チャンバー３７とガラス板Ｗ２との間の隣接するノズル３０の中間付近などで、それぞれのノズル３０から吹き出された空気がぶつかって流速が低下することを抑制できる。その結果、冷却効率が高まり、効率的にガラス板Ｗ２を強化することが可能になる。
ノズル３１についても、ノズル３０と同じ空気の流れが生じるが説明を省略する。
【００４２】
このように、板厚方向の全体にわたり高周波加熱で加熱され、表面側が空気で冷却されたガラス板Ｗ２には、中心部側の温度がより高く表面側の温度が低いという従来の強化法よりも大きな温度分布が生じる。この状態で、ガラス板Ｗ２の応力が緩和され、さらにガラス板Ｗ２が急速に冷却されると、ガラス板Ｗ２の表面側に圧縮応力、中心部側に引張応力が残留し、ガラス板Ｗ２の強度が高められる。
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板厚の薄いガラス板や、熱伝導率の高いガラス板の強化が可能になった。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の強化装置１Ａによれば、電極配置調節手段１４で基準面Ｓに対する距離を調節させた電極１６、１７に電源部１３から高周波電圧を印加して電極部１２から発生する高周波をガラス板Ｗ２に作用させることで、ガラス板Ｗ２を加熱し、同時に、ノズル配置調節手段２７で基準面Ｓに対する距離を調節させたノズル部２５にチャンバーユニット２６から空気を供給して開口２４から空気を吹き出させることで、ガラス板Ｗ２の表面を冷却する。
【００４４】
電極部１２から発生する高周波はガラス板Ｗ２の板厚方向の表面側だけでなく全厚でガラス板Ｗ２を内部から発熱させるため、ガラス板Ｗ２は板厚方向の位置によらず高周波加熱で加熱される。一方で、空気による冷却はガラス板Ｗ２の表面に対して行われる。このため、ガラス板Ｗ２には、中心部側の温度が高く表面側の温度が低いという温度分布が生じる。さらに、電極部１２およびノズル部２５の基準面Ｓに対する距離がそれぞれ調節されているため、ガラス板Ｗ２の加熱と冷却が幅方向Ｙにわたり均一または所望の分布をもって行われる。
この状態で歪点以上の温度に保持されたガラス板Ｗ２は内部に発生した応力が緩和され、その後、ガラス板Ｗ２が急速に冷却されることで、ガラス板Ｗ２の表面に圧縮応力、板厚方向の中心部に引張の残留応力が発生し、ガラス板Ｗ２の強度が高められる。
前述のように本発明は、電極配置調節手段１４で電極部１２の位置を、ノズル配置調節手段２７でノズル部２５の位置をそれぞれ調節することができ、ガラス板の湾曲形状に合わせてガラス板と電極との距離、およびガラス板とノズルとの距離が調節できる。その結果、電極及びノズル配置の調節手段を備えない従来のガラス板の成形強化装置とは異なり、湾曲したガラス板Ｗ２であっても幅方向Ｙにおける位置によらず好適に強化処理することができる。
なお、前述の態様では、電極配置調節手段１４はモータにより上下に駆動する例を示したが、電極配置およびノズル配置の調節手段はこれに限定されず、手動、油圧、空圧など周知の様々な調節手段を採用することができる。
【００４５】
さらに、高周波加熱手段８の電極部１２とノズル部２５、および、電極部１２とローラー９、は電気的に絶縁されているため、高周波加熱手段８の電極部１２と、ノズル部２５およびローラー９との間で放電が生じるのを防止し、ガラス板Ｗ２を安定して高周波加熱することができる。
【００４６】
供給電極１６とノズル３０とは近接して配設され、ノズル３０は絶縁体によって形成されている。これにより、供給電極１６とノズル３０との間で放電が生じるのを防止すると同時に、近接した位置で加熱と冷却を行うことができる。その結果、ガラス板Ｗ２の板厚方向の温度差を大きくして、ガラス板Ｗ２をより好適に強化処理することができる。
電極配置調節手段１４は、幅方向Ｙにそって複数配置され、それぞれの電極１６、１７の基準面Ｓに対する距離を互いに独立して調節可能に構成されている。このため、ガラス板Ｗ２のように、加熱するガラス板が幅方向Ｙに湾曲している場合であっても、たとえば、電極１６、１７からガラス板Ｗ２までの距離の最小値が幅方向Ｙの位置によらず所望の値になるように調節することができる。そのため、幅方向Ｙにおいてガラス板Ｗ２をより均一に加熱したり、所望の温度差を付けて加熱したりすることができる。
【００４７】
電極部１２は図７に示すように、搬送方向Ｘ及び幅方向Ｙに複数配置される、たとえば、本実施例においては搬送方向Ｘに５列、幅方向Ｙに３列となるよう配置されている。このため、ガラス板Ｗ２に搬送方向Ｘに温度差が生じたとき等に、ガラス板Ｗ２に与える熱量を搬送方向Ｘで調節することができる。
また、電源部１３は、それぞれの電極部１２に印加させる高周波を独立して調節可能に構成されているため、ガラス板Ｗ２に与える熱量を搬送方向Ｘおよび幅方向Ｙの位置に応じて正確に調節することができる。
【００４８】
また、図６に示したように、ノズル３０の開口２４から下方に吹き出した空気は、主にガラス板Ｗ２の上面に衝突した後でガラス板Ｗ２に沿って水平方向に流れてから上方に向かい排気される。このため、開口２４の位置と空気が上方に向かう位置とは平面視においてずれている。このとき、図５に示したように、ノズル３０の開口２４が上部チャンバー３７に重なる位置に配置することで、ガラスを冷却した後の空気を排出するための空間が確保され空気の流れが上部チャンバー３７の影響を受けて流れにくくなるのを防止することができる。
また、供給電極１６および上部チャンバー３７が配置された位置では、開口２４から吹き出して上方に向かう空気の流れが遮られる。このため、平面視において、供給電極１６を上部チャンバー３７に重なる位置に配置することで、開口２４から下方に吹き出しガラス板Ｗ２に衝突して上方に向かう空気の流れを供給電極１６と上部チャンバー３７が遮るのを抑えることができる。
なお、下部チャンバー３８、ノズル３１、および受動電極１７についても同様の効果が得られるが、詳細な説明は省略する。
【００４９】
搬送方向Ｘの一方側から他方側に見たときに、搬送方向Ｘに隣接するノズル部２５の開口２４が重ならない位置に配置されているため、搬送方向Ｘに隣接する開口２４から吹き出した空気同士が衝突して流れにくくなることを防止して、ガラス板Ｗ２を効率よく冷却することができる。
さらに、搬送手段２は、絶縁体で形成されガラス板Ｗ２を支持するローラー９を有する。したがって、電極１６、１７と、ガラス板Ｗ２およびローラー９との間で放電が生じるのを防止し、ガラス板Ｗ２を安定して高周波加熱することができる。
【００５０】
図４に示した電極配線１９は、電源部１３に接続される接続位置Ｐ１から給電点１８までの電極配線１９に沿った距離Ｌ１、Ｌ２が、略等しくなるように形成されている。これにより、供給電極１６におけるそれぞれの給電点１８での高周波の電圧や位相等の条件が一致する。したがって、電極部１２とガラス板Ｗ２との間で放電が生じるのを抑制することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、電極配置調節手段１４が電極１６、１７を上下に鉛直方向で移動させることで、電極１６、１７の基準面Ｓに対する距離を調節するように構成されていた。しかし、図８に示すように、各電極配置調節手段４１が、電極１６、１７を鉛直方向に移動させるだけでなく、搬送方向Ｘに直交する仮想平面Ｔ上で、対となる電極１６、１７を共通の中心点４１ａ回りに回動可能に支持するようにそれぞれ構成してもよく、電極１６、１７それぞれが異なる中心を基準に回動可能に構成されてもよい。
電極配置調節手段４１は、たとえば、本実施形態の電極配置調節手段１４のギア駆動モータと、対となる供給電極１６および受動電極１７を共通の中心点４１ａ回りに回動させる不図示の電極回動モータとを有してもよい。
電極配置調節手段４１をこのように構成することで、供給電極１６とガラス板Ｗ２との距離を幅方向Ｙの位置によらずよりほぼ一定にすることができる。また、対となる供給電極１６および受動電極１７が共通の中心点回りに回動しない場合に比べて、供給電極１６と受動電極１７とが対向する範囲を広げることができる。これにより、湾曲したガラス板Ｗ２を幅方向Ｙの位置によらず均一に加熱できる。さらに、供給電極１６とガラス板Ｗ２との間の距離のバラツキが小さくなるため、放電が生じるのを防止することができる。
【００５２】
さらに、図９に示すように、電極部４４を構成する供給電極（電極）４５および受動電極（電極）４６が、それぞれ面状電極であり、ガラス板Ｗ２の湾曲形状に対応した面形状に変形可能な電極で構成されてもよい。
ガラス板Ｗ２の湾曲形状に対応した面形状とは、たとえば、ガラス板Ｗ２の上面と供給電極４５の下面との距離が幅方向Ｙの位置によらずほぼ一定の距離Ｌ５になるような形状である。供給電極４５には、たとえば、電極配置調節手段１４に支持されて上下方向に延びるとともに幅方向Ｙに複数並べて配置された不図示の支持部材の先端が固定され、それぞれの支持部材の基端側は不図示の支持部材移動モータにより上下方向に互いに独立して移動可能とされている。このように構成することで、供給電極４５をガラス板Ｗ２に対応した面形状に変形可能な構成とすることができる。また、受動電極４６についても同様の構成とすることができる。
電極部４４をこのように構成することで、ガラス板Ｗ２を幅方向Ｙの位置によらず均一に加熱することができる。さらに、供給電極４５および受動電極４６とガラス板Ｗ２との間の距離の差が小さくなるため、放電が生じるのを防止することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
たとえば、前述の実施形態では、ガラス板Ｗ１を予熱手段４で加熱してから成形手段５’で成形した。しかし、強化装置１Ａに予熱手段４を備えずに、ガラス板Ｗ１を、まず高周波加熱手段８で加熱してから加熱されたガラス板Ｗ１を搬送手段２で搬送方向Ｘと逆方向に搬送し、成形手段５’で成形してもよい。
【００５４】
また、前述の実施形態では、電極１６と、絶縁体で形成されたノズル３０や搬送手段２のローラー９とは近接して配設されていた。一方で、電極と、ノズルやローラー等の電極部周辺の機構との間に十分な距離を取ることにより電極との放電を防止してもよい。電極部と、電極部に最も近接して配置された導体との距離が、供給電極と受動電極の距離よりも長ければ、不要の放電を低減できるためである。たとえば、電極１６とノズル３０との間の最短距離Ｌ３（図５参照）は、供給電極１６と受動電極１７との距離（供給電極１６と受動電極１７との間の距離が調節可能な場合には、電極１６、１７間の設定可能な最長距離）よりも、長く設定されていることが好ましく、３倍以上であればノズル３０を絶縁体で形成しなくても放電することが無くなる。
このように構成することで、電極１６とノズル３０との間で放電が生じるのをより確実に防止することができる。
【００５５】
また、前述の実施形態では、供給電極１６および受動電極１７の上下方向の位置、および、ノズル３０の開口２４とノズル３１の開口２４の上下方向の位置を使用者が手動で調節し、これらの位置をネジで締め付ける等により固定してもよい。
さらに、前記実施形態では、基準面Ｓが水平面に平行な平面であるとしたが、基準面Ｓ１は、たとえば図１０に示すように搬送方向Ｘの下流側に向かうにしたがって上方に一次元の曲率を持った湾曲するような円筒輪郭形の曲面であってもよく、さらに図１１に示すように、基準面Ｓ２は、二次元の曲率を持った回転対称錐形の曲面であってもよい。これらの基準面を持つ搬送手段を用いると、ガラス板の通過に合わせて個々のローラーおよび高周波加熱用の電極を移動することなく、基準面上を移動させながらガラス板の自重により所望の湾曲形状に形成することができる。
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、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。
【００５６】
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板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板の生産を実現する。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。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ  強化装置（ガラス板の成形強化装置）
２    搬送手段
３    加熱手段
５、５’  成形手段
６    冷却手段
９    ローラー（支持体）
１２、４４  電極部
１３  電源部
１４、４１  電極配置調節手段
１６、４５  供給電極（電極）
１７、４６  受動電極（電極）
１８  給電点
１９  電極配線
２４  開口
２５  ノズル部
２６  チャンバーユニット（排出手段）
２７  ノズル配置調節手段
３０、３１  ノズル
３７  上部チャンバー（風箱）
３８  下部チャンバー（風箱）
４１ａ  中心点
Ｌ１、Ｌ２  距離
Ｌ３  最短距離
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２  基準面
Ｔ    仮想平面
Ｗ１、Ｗ２  ガラス板
Ｘ    搬送方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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