열처리 장치 및 열처리 방법

열처리 장치 및 열처리 방법{HEAT TREATMENT APPARATUS AND HEAT TREATMENT METHOD}

본 발명은 열처리 장치 및 열처리 방법에 관한 것이다.

종래부터 열처리 장치로서, 물품을 열처리하는 열처리로 및 열처리로의 내부에 있어서 물품을 지지하는 복수의 롤 등을 구비하는 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 물품은, 복수의 롤 상을 수평하게 반송되면서 열처리된다.

한편, 최근에는, 물품을 비접촉으로 지지하는 기술로서, 진동체를 여진시켜서, 진동체로부터의 음파의 방사압에 의해 진동체의 상방으로 물품을 띄우는 기술이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

그러나, 특허문헌 1에 기재된 열처리 장치에서는, 예를 들어 롤의 외주면에 이물질 또는 흠집이 나 있으면, 롤이 1회전 할 때마다, 물품의 표면에 흠집이 난다는 문제가 있다. 이 문제는, 물품이 열에 의해 연화되고 있을 경우에 현저하다.

한편, 상기 특허문헌 2에 기재된 기술은, 실온의 물품을 비접촉으로 지지하는 것을 전제로 하고 있고, 실온보다 고온의 물품을 비접촉으로 지지하는 것에 대해서 언급이 없다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 열처리되는 물품의 손상을 억제할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 열처리 장치는,

물품을 열처리하는 열처리로와, 상기 열처리로의 내부에 적어도 일부가 배치되는 진동체와, 상기 진동체를 여진(excite)시키는 진동자를 구비하고,

상기 열처리로의 내부에 있어서, 상기 진동체로부터의 음파의 방사압에 의해 상기 진동체의 상방으로 상기 물품을 띄우는 열처리 장치이다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체의 일부가 상기 열처리로의 외부로 나와 있고, 상기 진동자는 상기 열처리로의 외부에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체의 상측의 면은, 법선 방향이 상이한 복수의 부분을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체의 하방에는, 상기 진동체로부터의 음파를 상기 진동체를 향해서 반사하는 반사체가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 반사체의 폭은 상기 진동체의 폭의 50％ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 반사체의 영률이 70㎬ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 반사체의 융점이 1300℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체는 스테인리스강 또는 카본으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동자에 의해 여진된 상기 진동체의 주파수가 15 내지 50㎑인 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동자에 의해 여진된 상기 진동체의 진폭이 0.25 내지 50㎛인 상기 열처리로의 외부에 설치되는 단열 박스를 더 구비하고, 상기 진동자는 상기 단열 박스 내에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 단열 박스 내를 냉각하는 냉각 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 열처리로의 내부에 있는 상기 물품을 소정 방향으로 반송하는 반송 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 열처리로의 내부에 설치되고, 상기 물품을 지지가능한 지지 롤을 더 구비하고, 상기 지지 롤은 상기 진동체에 대하여 상대적으로 승강 가능한 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치에 있어서는, 상기 진동체와 상기 지지 롤은 상기 물품의 반송 방향으로 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 방법은,

물품을 열처리하는 열처리로의 내부에 있어서, 진동체를 여진시켜, 상기 진동체로부터의 음파의 방사압에 의해 상기 진동체의 상방으로 상기 물품을 띄우는 열처리 방법이다.

본 발명에 따르면, 열처리되는 물품의 손상을 억제할 수 있는 열처리 장치 및 열처리 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 열처리 장치를 구비하는 판유리 제조 장치의 정상 시의 측면 단면도이다.
도 2는 판유리 제조 장치(100)의 스타트 업 시의 측면 단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 열처리로(402)의 내부 구조를 도시하는 상면도이다.
도 5는 도 1의 열처리로(402)의 내부 구조를 도시하는 측면도이다.
도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는 반송 롤의 제1 변형예 및 제2 변형예의 정면도이다.
도 7의 (A) 내지 도 7의 (F)는 진동체의 제1 변형예 내지 제6 변형예의 단면도이다.
도 8의 (G) 내지 도 8의 (L)은 진동체의 제7 변형예 내지 제12 변형예의 단면도이다.
도 9의 (M) 내지 도 9의 (P)는 진동체의 제13 변형예 내지 제16 변형예의 단면도이다.
도 10의 (A) 및 도 10의 (B)는 반사체의 제1 변형예 및 제2 변형예의 단면도이다.
도 11의 (C) 및 도 11의 (D)는 반사체의 제3 변형예 및 제4 변형예의 정면도이다.
도 12는 반사체의 제5 변형예(틸트 기구)를 도시하는 단면도이다.
도 13의 (F) 내지 도 13의 (J)는 반사체의 제6 변형예 내지 제10 변형예의 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 대응하는 구성에는, 동일 또는 대응하는 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, 본 발명에 있어서, "상방"이란 연직 상방을 가리키고, "하방"이란 연직 하방을 가리킨다.

또한, 본 발명은 후술하는 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고서, 후술하는 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

예를 들어, 후술하는 실시 형태에서는, 판유리 제조 장치용 열처리 장치에 대해서 설명하는데, 이 열처리 장치를 예를 들어 유리 제품(예를 들어, 자동차용 창 유리)을 열처리하는 열처리 장치에 적용해도 좋고, 유리 대신, 예를 들어 세라믹스, 수지, 금속 등을 열처리하는 열처리 장치에 적용해도 좋다. 또한, 열처리 장치(400)에 의해 열처리를 행하는 물품의 형상은, 판상이 아니어도 좋다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 열처리 장치를 구비하는 판유리 제조 장치의 정상 시의 측면 단면도이다. 도 2는 판유리 제조 장치(100)의 스타트 업 시의 측면 단면도이다. 도 3은 도 1의 III-III 선을 따른 단면도이다.

판유리 제조 장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 유리 원료(10)를 가열해 용해시켜서, 용융 유리(12)를 제작하는 용해 장치(200)와, 용해 장치(200)에서 제작된 용융 유리(12)를 성형하여, 띠판 형상의 성형 유리(14)를 제작하는 성형 장치(300)와, 성형 장치(300)에서 제작된 성형 유리(14)를 열처리하는 열처리 장치(400)를 구비한다.

(용해 장치)

용해 장치(200)는, 유리 원료(10)를 용해하고, 용융 유리(12)를 제작하는 장치이다. 용해 장치(200)는, 일반적인 것이면 좋고, 원료 투입구(202) 및 용해조(204)를 구비하고 있다. 원료 투입구(202)로부터 용해조(204)에 투입된 유리 원료(10)는, 버너(206)로부터의 화염 열 등에 의해 가열되어, 용해조(204) 내에 수용되는 용융 유리(12)에 서서히 녹아 들어간다.

유리 원료(10)는, 제품의 용도에 따라, 복수 종류의 재료를 섞어서 제조된다. 예를 들어, 액정 디스플레이(LCD)용 유리 기판을 제조하는 경우, 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 포함하지 않는 무알칼리 유리가 되도록 유리 원료(10)를 제조한다. 또한, 플라즈마 디스플레이(PDP)용 유리 기판이나 자동차용 창 유리를 제조하는 경우, 소다석회 유리가 되도록 유리 원료(10)를 제조한다.

(성형 장치)

성형 장치(300)는, 용해 장치(200)에서 제작된 용융 유리(12)를 성형하여, 띠판 형상의 성형 유리(14)를 제작하는 장치이다. 성형 장치(300)는, 일반적인 것이면 좋고, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 플로트 성형 장치이면 좋다. 플로트 성형 장치는, 욕조(302) 내의 용융 주석(304)의 욕면에 용융 유리(12)를 연속적으로 공급하여, 띠판 형상으로 성형하는 장치이다.

또한, 성형 장치(300)는, 플로트 성형 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 퓨전 성형 장치이어도 좋다. 퓨전 성형 장치는, 홈통의 내부에 용융 유리(12)를 연속적으로 공급하고, 홈통으로부터 좌우 양측으로 넘쳐 나온 용융 유리(12)를, 홈통의 하부 테두리에서 합류시켜서 띠판 형상으로 성형하는 장치이다.

(열처리 장치)

열처리 장치(400)는, 성형 장치(300)에서 성형된 성형 유리(14)를 열처리하는 장치이다. 열처리 장치(400)는, 성형 유리(본 발명의 물품에 상당)(14)를 열처리하는 열처리로(402)와, 열처리로(402)의 내부에 적어도 일부가 배치되는 진동체(404)와, 진동체(404)를 여진시키는 진동자(406)(도 3 참조)를 구비한다.

열처리로(402) 내에는, 분위기 온도나 성형 유리(14)의 온도를 정밀하게 제어하기 위해서, 복수의 전기 히터(402a)가 설치되어 있다. 히터(402a)의 위치나 크기는, 열처리로(402) 내의 열적인 밸런스에 따라서 결정된다. 예를 들어, 히터(402a)는, 로 내의 천장으로부터 현수할 수 있거나, 로 상에 설치되거나, 로 내의 측벽에 설치되기도 한다. 히터(402a)는, 도 3에 도시한 바와 같이 열처리로(402)의 폭 방향(성형 유리(14)의 폭 방향과 평행한 방향)으로 연장하고 있다. 또한, 히터(402a)는, 열처리로(402)의 폭 방향으로 복수 배치되어 있어도 좋다.

이 열처리 장치(400)는, 열처리로(402)의 내부에 있어서, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압에 의해 진동체(404)의 상방에 성형 유리(14)를 띄운다. 이에 의해, 성형 유리(14)를 비접촉으로 지지할 수 있고, 성형 유리(14)의 손상을 억제할 수 있다.

(열처리로)

열처리로(402)는, 성형 유리(14)를 실온보다 고온에서 열처리하는 로다. 열처리로(402)로서는, 예를 들어 전기로, 가스로 등이 사용된다. 열처리로(402)는 그 내부 온도가 입구(408)로부터 출구(410)로 갈수록 저온이 되도록 설정해도, 고온이 되도록 설정해도 좋다. 서서히 저온이 되는 열처리로로서는 서냉로를 들 수 있다.

성형 유리(14)는, 열처리로(402)의 입구(408)로부터 출구(410)에 반송되어서, 서냉된 후, 원하는 치수 형상으로 절단되어, 제품인 판유리가 된다. 성형 유리(14)의 폭 방향 양단부(16)(도 3 참조)는, 통상 절단 공정에서 절제되는 부분이며, 제품이 안되는 부분이다.

또한, 열처리로(402) 내의 온도 분포는, 열처리 장치(400)의 용도에 따라서 적절히 설정해도 좋다.

(진동체)

진동체(404)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 내부에 적어도 일부가 배치된다. 진동체(404)는, 예를 들어 띠판 형상으로 형성되어, 대략 수평하게 배치된다. 또한, 진동체(404)의 형상이나 배치는, 특별히 제한은 없고, 성형 유리(14)의 형상이나 배치 등에 따라 적절히 설정해도 좋다.

진동체(404)의 길이 방향 일 단부는, 혼(414)이나 부스터(416) 등의 진동 전달 부재를 개재해서 진동자(406)에 접속되어 있다. 진동자(406)의 진동은, 진동 전달 부재에 의해 진동체(404)의 길이 방향 일 단부에 전달된다. 또한, 진동 전달 부재는 없어도 좋고, 이 경우, 진동체(404)와 진동자(406)가 직접 접속된다.

한편, 진동체(404)의 길이 방향 타단부는, 자유 단부가 되고 있다. 또한, 진동체(404)의 길이 방향 타단부는, 고정 단부이어도 좋고, 진동체(404)의 길이 방향 일 단부와 마찬가지로, 진동 전달 부재를 개재해서 진동자(406)에 접속되어도 좋다.

진동체(404)의 일부는, 열처리로(402)의 외부로 나와 있다. 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 진동체(404)는 열처리로(402)를 폭 방향으로 관통하여, 진동체(404)의 길이 방향 양단부가 열처리로(402)의 외부로 나와 있다.

이와 같이, 진동체(404)의 일부를 열처리로(402)의 외부로 나오게 함으로써, 열처리로(402)의 외부에 진동자(406)를 설치하는 것이 가능하게 된다. 또한, 진동자(406)를 승강 가능하게 지지하는 제1 승강 장치(460) 등을, 열처리로(402)의 외부에 설치하는 것이 가능하게 된다.

진동체(404)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 전역에 걸쳐, 성형 유리(14)의 반송 방향을 따라, 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 진동체(404)의 설치 위치에 특별히 제한은 없지만, 적어도 열처리로(402) 내의 온도가 높은 영역(예를 들어, 열처리로(402)의 입구(408) 부근)에는 진동체(404)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 온도가 높은 영역에서는, 성형 유리(14)가 연화되고 있으므로, 흠집이 나기 쉽기 때문이다.

진동체(404)는, 열처리로(402)의 내부 온도 등에 따른 재료로 형성된다. 진동체(404)의 재료로서는, 예를 들어 스테인리스강, 카본, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금, 티타늄 혹은 티타늄 합금, 또는 니켈 혹은 니켈 합금 등이 사용된다. 스테인리스강이나 카본은 비교적 높은 융점을 가지므로 내열성이 우수하고, 알루미늄이나 알루미늄 합금은 인성이 우수하다. 진동체(404)의 재료로서 카본을 사용하는 경우, 진동체(404)의 산화를 방지하기 위해서, 열처리로(402) 내를 질소 분위기 등의 불활성 분위기로 하는 것이 바람직하다. 또한, 진동체(404)의 재료로서는, 세라믹스나 망간강, 주철 등을 사용하는 것도 가능하다.

진동체(404)는, 내식성이나 내산화성을 향상하기 위해서, 기재를 표면 코팅한 것이며 좋다. 코딩 방법으로서는, 예를 들어 용사법, 도금법, 증착법(PVD법 및 CVD법을 포함) 등이 사용된다. 용사법으로 형성되는 코딩층은, 예를 들어 탄화텅스텐 등의 초경재, 세라믹스, 또는 Ni계 합금이나 Cr계 합금 등의 내열 합금으로 이루어진다. 도금법으로 형성되는 코딩층은, 예를 들어 Cr계 합금, 또는 Ni계 합금으로 이루어진다. 증착법으로 형성되는 코딩층은, 예를 들어 다이아몬드 라이크 카본(DLC)으로 이루어진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 진동체(404)의 길이 방향 양단부를 열처리로(402)의 외부에 나오게 한다고 했지만, 진동체(404)의 길이 방향 일단부만을 열처리로(402)의 외부에 나오게 해도 좋다. 이 경우도, 열처리로(402)의 외부에 진동자(406) 등을 설치하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 진동체(404)의 길이 방향은, 열처리로(402)의 폭 방향과 평행하다고 했지만, 수직 또는 비스듬하다고 해도 좋다.

(진동자)

진동자(406)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 노벽 또는 노상에 대하여 직접적 또는 간접적으로(예를 들어 승강 장치를 개재하여) 고정되어 있다. 진동자(406)는, 진동체(404)를 여진시키는 것이며, 진동체(404)마다 설치된다. 복수의 진동자(406)는, 동일한 위상에서 진동해도 좋고, 상이한 위상에서 진동해도 좋다.

진동자(406)는, 초음파 진동자이면 좋고, 예를 들어 압전 소자 또는 자왜 소자 등으로 구성된다. 진동자(406)는, 컴퓨터 등의 제어 장치에 의한 제어하에서, 세로 진동 한다. 이 세로 진동이 진동체(404)에 전달되면, 진동체(404)가 상하 방향으로 휘어서 진동하고, 진동체(404)로부터 상하 방향으로 음파가 발진된다.

진동체(404)의 휨 진동에 의해 형성되는 파형은, 정재파인 것이 바람직하다. 진행파이면, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압에 의해 성형 유리(14)가 의도하지 않는 방향으로 반송되는 경우가 있다. 또한, 진동체(404)의 형상이나 배치를 최적화함으로써, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압을 이용하여, 성형 유리(14)를 원하는 방향으로 반송하는 것도 가능하다.

진동체(404)의 휨 진동의 주파수는, 예를 들어 진동체(404)의 형상이나 치수 등에 따라 적절히 설정되지만, 15 내지 50㎑인 것이 바람직하다. 15㎑를 하회하면 인간의 가청 영역이 되어, 작업을 행하는데 있어서 장해가 된다. 또한 50㎑를 초과하는 진동 발생은 전원이나 진동자(406)의 성질상, 곤란하다. 상기 주파수는, 보다 바람직하게는 18 내지 30㎑이며, 더욱 바람직하게는 19.5㎑정도이다.

또한, 진동체(404)의 휨 진동의 진폭은, 0.25 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 여기서, 「진폭」이란, 진동 중심으로부터의 최대 변위량을 말한다. 상기 진폭은, 0.25㎛ 이상이 되면 성형 유리(14)를 충분히 부상시킬 수 있고, 또한 50㎛ 이하이면 진동체(404) 등의 파손의 발생을 억제할 수 있다.

진동자(406)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 외부에 설치되어 있다. 이에 의해, 진동자(406)의 열 열화를 저감할 수 있다. 진동자(406)의 열 열화를 더 저감하는 것을 목적으로 하여, 진동자(406)를 열처리로(402)의 외부에 설치되는 단열 박스(430) 내에 배치해도 좋고, 그 경우, 냉각 장치(440)에 의해 단열 박스(430) 내를 냉각하는 것이 바람직하다.

(그 밖의 구성)

열처리 장치(400)는, 도 3 등에 도시한 바와 같이, 단열 박스(430), 냉각 장치(440), 반사체(450), 제1 및 제2 승강 장치(460, 470), 반송 부재인 반송 롤(480)(도 1 참조), 및 지지 롤(490)(도 1 참조)을 더 구비하고 있다. 이하, 각 구성에 대해서 설명한다.

(단열 박스)

단열 박스(430)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 외부에 설치되어 있다. 단열 박스(430)는, 적어도 진동자(406)측에 설치하는데, 양측에 설치해도 좋다. 단열 박스(430)(진동자(406)측)의 내부에는, 진동자(406), 제1 승강 장치(460) 등이 배치된다. 단열 박스(430)가 양측에 설치되어 있는 경우, 다른 쪽의 단열 박스(430) 내에는, 제2 승강 장치(470) 등이 배치된다. 이에 의해, 진동자(406), 제1 및 제2 승강 장치(460, 470) 등의 열 열화를 억제할 수 있다.

단열 박스(430)는, 예를 들어 하우징(432) 및 하우징(432)의 내벽면에 부착되는 단열재(434) 등으로 이루어진다. 하우징(432)은, 예를 들어 SS재 등의 내열강 등으로 구성되고, 진동자(406) 등에서 발생하는 소음을 차단하는 차음 부재로서 기능한다. 단열재(434)는, 예를 들어 글라스울, 석고보드 등으로 구성되고, 진동자(406) 등에서 발생하는 소음을 흡수하는 흡음재로서도 기능한다.

단열 박스(430)는, 열처리로(402)에 접촉하도록 고정해도 좋지만, 열처리로(402)로부터의 열전달을 제한하기 위해서, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)에 대하여 이격해서 고정해도 좋다.

(냉각 장치)

냉각 장치(440)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 단열 박스(430) 내를 냉각하는 장치이다. 냉각 장치(440)는, 단열 박스(430)마다 설치되고, 단열 박스(430)에 고정되어 있다.

냉각 장치(440)는, 예를 들어 단열 박스(430) 내에 냉각 가스를 불어 넣음으로써, 또는 단열 박스(430)의 외벽을 냉각함으로써, 단열 박스(430) 내를 냉각한다. 이에 의해, 단열 박스(430) 내에 배치되는 진동자(406), 제1 및 제2 승강 장치(460, 470) 등의 열 열화를 더 억제할 수 있다.

(반사체)

반사체(450)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 진동체(404)의 하방에 설치되고, 진동체(404)로부터의 음파를 진동체(404)를 향해서 반사한다. 그 반사파의 방사압에 의해, 반사체(450)의 상방에 진동체(404)를 띄울 수 있고, 진동체(404)의 자중 변형을 억제할 수 있다. 이 효과는, 진동체(404)의 길이 방향 타단부가 자유 단부일 경우에 현저하다.

반사체(450)는, 진동체(404)마다 설치되어도 좋고, 복수의 진동체(404)가 하나의 반사체를 공용하는 구성이어도 좋다. 또한 반사체(450)는, 열처리로(402)의 노벽 또는 노상에 대하여 직접적 또는 간접적으로(예를 들어 승강 장치를 개재하여) 고정되어 있다. 반사체(450)는, 진동체(404)와 평행하게 설치되어 있고, 그 상면이 수평면으로 되어 있다.

또한, 반사체(450)의 형상이나 배치는, 특별히 제한은 없고, 진동체(404)의 형상이나 배치 등에 따라 적절히 설정해도 좋다.

반사체(450)는, 단면 2차 모멘트를 높이기 위해서, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 단면 형상이 사각 환상으로 형성된다. 또한, 도 13의 (F)로부터 도 13의 (J)에 도시하는 반사체(450F 내지 450J)와 같이, 단면 형상은 역U자 형상, I자 형상, T자 형상, 역L자 형상, Z자 형상 등이어도 좋다.

반사체(450)의 일부는, 열처리로(402)의 외부로 나와 있다. 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 반사체(450)는 열처리로(402)를 폭 방향으로 관통하고, 반사체(450)의 길이 방향 양단부가 열처리로(402)의 외부로 나와 있다.

이와 같이, 반사체(450)의 일부를 열처리로(402)의 외부로 나오게 함으로써, 반사체(450)를 승강 가능하게 지지하는 제1 및 제2 승강 장치(460, 470) 중 적어도 한쪽을, 열처리로(402)의 외부에 설치하는 것이 가능하게 된다.

반사체(450)의 폭(W1)(도 5 참조)은, 반사체(450)가 진동체(404)마다 설치되는 경우, 진동체(404)의 폭(W2)의 50％ 이상인 것이 바람직하다. 50％ 이상으로 함으로써 반사체(450)로부터의 음파의 방사압을 충분히 높일 수 있고, 진동체(404)를 비접촉으로 충분히 지지할 수 있다. 보다 바람직한 범위는 80％ 이상이다.

한편, 반사체(450)의 폭(W1)이 진동체(404)의 폭(W2)의 150％를 초과하면, 반사체(450)로부터의 음파의 방사압이 포화하게 되고, 또한 반사체(450)의 설치 스페이스가 과대해진다. 따라서, 반사체(450)의 폭(W1)은, 진동체(404)의 폭(W2)의 150％ 이하인 것이 바람직하다.

반사체(450)의 영률은, 70㎬ 이상인 것이 바람직하다. 70㎬ 이상으로 함으로써 반사체(450)의 자중 변형을 충분히 억제할 수 있다. 보다 바람직한 범위는 190㎬ 이상이며, 더욱 바람직한 범위는 210㎬ 이상이다.

반사체(450)의 융점은, 1300℃ 이상인 것이 바람직하다. 1300℃ 이상으로 함으로써 반사체(450)의 연화를 충분히 억제할 수 있다. 보다 바람직한 범위는 1500℃ 이상이고, 더욱 바람직한 범위는 1700℃ 이상이다.

반사체(450)의 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 스테인리스강 등의 내열강이나 실리카 등의 세라믹스 재료이면 좋다. 스테인리스강으로서는, 예를 들어 SUS310S 등이 사용된다.

(제1 승강 장치)

제1 승강 장치(460)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 노상에 대하여 진동자(406)(나아가서는, 진동체(404))를 승강 가능하게 지지하는 장치이다. 제1 승강 장치(460)는, 일반적인 구성이면 좋고, 유압잭 등으로 구성된다. 이에 의해, 진동체(404)와 성형 유리(14)의 위치 관계를 최적화할 수 있다. 제1 승강 장치(460)는, 진동체(404)마다 설치된다.

제1 승강 장치(460)는, 열처리로(402)의 외부에 설치되어 있다. 이에 의해, 제1 승강 장치(460)의 열 열화를 억제할 수 있다. 제1 승강 장치(460)의 열 열화를 더욱 억제하는 것을 목적으로 하여, 제1 승강 장치(460)를 단열 박스(430) 내에 배치해도 좋고, 그 경우, 냉각 장치(440)에 의해 단열 박스(430) 내를 냉각하는 것이 바람직하다.

제1 승강 장치(460)는, 열처리로(402)의 노상에 대하여, 진동체(404)를 승강 가능하게 지지하는 기능과 더불어, 반사체(450)의 길이 방향 일단부를 승강 가능하게 지지하는 기능을 갖고 있다. 진동체(404) 및 반사체(450)는, 각각 독립적으로 승강 가능한 것이 바람직하다. 이에 의해, 반사체(450)와 진동체(404)의 위치 관계를 최적화할 수 있다.

(제2 승강 장치)

제2 승강 장치(470)는, 열처리로(402)의 노상에 대하여, 반사체(450)의 길이 방향 타단부를 승강 가능하게 지지하는 장치이다. 제2 승강 장치(470)는, 제1 승강 장치(460)와 마찬가지로, 일반적인 구성이면 좋다. 제2 승강 장치(470)는, 반사체(450)마다에 설치된다.

제2 승강 장치(470)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 외부에 설치되어 있다. 이에 의해, 제2 승강 장치(470)의 열 열화를 억제할 수 있다. 제2 승강 장치(470)는, 제1 승강 장치(460)와 마찬가지로, 단열 박스(430) 내에 배치 해도 좋고, 그 경우, 냉각 장치(440)에 의해 단열 박스(430) 내를 냉각하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 승강 장치(460) 및 제2 승강 장치(470)와 더불어, 제3 승강 장치로서, 반사체(450)의 길이 방향 중앙 또는 그 근방을 지지하도록, 1개 이상의 승강 장치를 설치해도 좋다. 반사체(450)가 길어지면 자중에 의해 그 중앙이 휘어서 진동체(404)의 부상이 불안정해지는 경우가 있지만, 제3 승강 장치가 반사체(450)의 길이 방향 중앙 또는 그 근방을 지지함으로써 휨을 억제할 수 있기 때문에, 진동체(404)의 부상을 안정화할 수 있다.

(반송 롤)

반송 롤(480)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 내부에 있는 성형 유리(14)를 소정 방향으로 반송한다. 이에 의해, 열처리로(402) 내의 온도 분포를 이용하여, 성형 유리(14)의 온도를 경시 변화시킬 수 있다.

반송 롤(480)은, 성형 유리(14)의 반송 방향을 따라, 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 복수의 반송 롤(480)은, 각각의 중심축의 주위로 회전 구동되고, 그 외주면에 접촉하는 성형 유리(14)를 반송한다. 각 반송 롤(480)의 주속도는, 성형 유리(14)의 반송 속도와 대략 동일해져 있다. 각 반송 롤(480)은, 예를 들어 원기둥 형상이며, 중공 구조를 가져도 좋다.

반송 롤(480)은, 성형 유리(14)의 손상을 억제하기 위해서, 온도가 낮은 영역에 설치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반송 롤(480)은, 도 1에 도시한 바와 같이 열처리로(402) 외의 출구(410) 부근에 설치되어도 좋고, 열처리로(402) 내의 출구(410) 부근이나 중앙 부근에 설치되어도 좋다.

또한, 반송 롤(480)은, 열처리로(402) 내의 입구(408) 부근에 설치되어도 좋다. 이 경우도, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압에 의해, 반송 롤(480)과 성형 유리(14)의 접촉압이 경감되므로, 성형 유리(14)의 손상을 억제할 수 있다.

(반송 롤의 변형예)

도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는, 반송 롤의 제1 변형예 및 제2 변형예의 정면도이다. 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시하는 반송 롤(480A 및 480B)은, 도 1에 도시하는 반송 롤(480)을 대신해서 사용할 수 있다.

도 6의 (A)에 도시하는 반송 롤(480A)은, 성형 유리(14)의 폭 방향 양단부(16)에 접촉하는 회전 가능한 회전부(482A, 482A)와, 회전부(482A, 482A)끼리를 동축적으로 연결하는 회전축부(484A)로 구성된다. 회전축부(484A)의 외경은 회전부(482A)의 외경보다 작고, 반송 롤(480A)은 성형 유리(14)의 폭 방향 양단부(16)에만 접촉한다. 성형 유리(14)의 폭 방향 양단부(16)는, 판유리의 제조 공정의 도중에 절제되는 부분이며, 제품이 안되는 부분이다. 따라서, 반송 롤(480A)에 의한 성형 유리(14)의 손상이 문제가 되지 않게 된다.

도 6의 (B)에 도시하는 반송 롤(480B)은, 성형 유리(14)의 폭 방향 양단부(16)에 접촉하는 회전 가능한 회전부(482B, 482B)와, 회전부(482B, 482B)끼리를 동축적으로 연결하는 회전축부(484B)와, 회전축부(484B)로부터 직경 방향 외측으로 돌출된 원 환상의 돌출부(486B)로 구성된다. 돌출부(486B)의 외주면이 성형 유리(14)의 절단 예정부에 접촉한다. 절단 예정부는, 성형 유리(14)를 복수의 판유리로 절단하는 예정의 부분이다. 절단 예정부는, 절단 후에 판유리의 외측 테두리부가 된다. 판유리가 디스플레이용 유리 기판일 경우, 유리 기판의 외측 테두리부는, 박막 트랜지스터(TFT)나 컬러 필터(CF) 등이 형성되지 않는 부분이므로, 흠집이 나도 문제가 되지 않는다.

(지지 롤)

지지 롤(490)은, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 열처리로(402)의 내부에 설치되고, 성형 유리(14)를 지지가능한 것이다. 지지 롤(490)은, 성형 유리(14)의 반송 방향을 따라, 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 복수의 지지 롤(490)은, 각각의 중심축의 주위로 회전 구동되어, 그 외주면에 접촉하는 성형 유리(14)를 반송한다. 각 지지 롤(490)의 주속도는, 성형 유리(14)의 반송 속도와 대략 동일해져 있다. 각 지지 롤(490)은, 예를 들어 원기둥 형상인데, 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시하는 반송 롤(480A 및 480B)과 마찬가지인 형상이어도 좋다. 또한, 각 지지 롤(490)은, 중공 구조를 가져도 좋다.

인접하는 지지 롤(490)의 사이에는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 진동체(404)가 1개씩 배치되어 있다. 즉, 지지 롤(490)과 진동체(404)가, 성형 유리(14)의 반송 방향을 따라, 간격을 두고 교대로 반복 나열되어 있다. 진동체(404)에 의한 반송은 성형 유리(14)에 흠집이 나기 어렵고, 지지 롤(490)에 의한 반송은 안정되게 성형 유리(14)를 반송할 수 있다. 상술한 바와 같이 양자를 교대로 배치해서 적절히 전환함으로써, 상황에 따라서 각각의 장점을 살릴 수 있다. 단, 지지 롤(490)과 진동체(404)의 배열 순서는, 특별히 제한은 없고, 용도에 따라서 적절히 설정해서 좋다.

지지 롤(490)은, 진동체(404)에 대하여 상대적으로 승강 가능하다. 즉, 지지 롤(490) 및 진동체(404) 중 적어도 한쪽이, 열처리로(402)의 노상에 대하여 승강 가능하다. 이에 의해, 필요에 따라, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지 롤(490)을 성형 유리(14)로부터 이격시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 지지 롤(490)은, 열처리로(402)의 전역에 걸쳐 설치되어 있지만, 그 설치 위치에 제한은 없다. 예를 들어, 지지 롤(490)은, 열처리로(402) 내의 온도가 높은 영역(예를 들어, 열처리로(402) 내의 입구(408) 부근)에만 설치되어도 좋다.

(지지 롤의 사용 방법)

예를 들어, 판유리 제조 장치(100)의 스타트 업 시에는, 성형 유리(14)가 두꺼워지거나, 두께나 형상이 불균일해지는 경향이 있어서, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압에 의해 진동체(404)의 상방에 성형 유리(14)를 부상시키는 것이 곤란한 경우가 있다. 이러한 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 지지 롤(490)을 성형 유리(14)에 접촉시켜서 성형 유리(14)를 지지함과 함께, 지지 롤(490)을 회전 구동해서 성형 유리(14)를 소정 방향으로 반송한다.

한편, 판유리 제조 장치(100)의 정상 시에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지 롤(490)을 성형 유리(14)로부터 이격시킨다. 이에 의해, 지지 롤(490)에 의한 성형 유리(14)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 지지 롤(490)을 성형 유리(14)로부터 이격시킨 후, 지지 롤(490)의 회전을 정지해도 좋다.

또한, 복수의 진동체(404)를 촘촘하게 배치함으로써, 지지 롤(490)을 사용하지 않는 것도 가능하다.

(진동체의 변형예)

도 7의 (A) 내지 도 7의 (F), 도 8의 (G) 내지 도 8의 (L) 및 도 9의 (M) 내지 도 9의 (P)는, 진동체의 제1 변형예 내지 제16 변형예의 단면도이다. 단면은, 진동체의 길이 방향(연장하는 방향)과 수직인 단면이다. 진동체의 길이 방향은 수평 방향이다. 도 7의 (A) 내지 도 7의 (F), 도 8의 (G) 내지 도 8의 (L) 및 도 9의 (M) 내지 도 9의 (P) 중 좌우 방향은, 진동체의 길이 방향 및 상하 방향의 양방향에 대하여 수직인 방향이다. 도 9의 (P)는, 진동체(404P)와, 진동체(404P)로부터의 음파를 진동체(404P)를 향해서 반사하는 반사체(450P)를 나타낸다.

도 7의 (A) 내지 도 7의 (F) 및 도 8의 (G) 내지 도 8의 (L)에 도시하는 진동체(404A 내지 404L)의 상측의 면은, 진동체로부터 성형 유리를 향하는 음파의 방사압을 분산, 집중하기 때문에, 법선 방향이 상이한 복수의 부분을 갖는다.

예를 들어, 도 7의 (A) 내지 도 7의 (F) 및 도 8의 (G)에 도시하는 진동체(404A 내지 404G)의 상측의 면은, 진동체로부터 성형 유리를 향하는 음파의 방사압을 좌우 방향으로 확산하기 위해서, 좌우 방향 양단부가 좌우 방향 중앙부보다 하방에 위치하도록 구성되어 있다. 진동체의 상측의 면은, 곡면, 복수의 평면 또는 곡면과 평면의 조합 등으로 구성된다. 예를 들어, 진동체의 상측의 면은, 도 7의 (A)에 도시한 바와 같이 원호, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이 수평한 평면과 상기 평면의 좌우 방향 양단부로부터 하방으로 연장되는 원호면과의 조합, 도 7의 (C) 내지 도 7의 (E)에 도시한 바와 같이 위로 볼록한 곡면, 도 7의 (F)에 도시한 바와 같이 2개의 평면으로부터 이루어지는 역 V자면, 도 8의 (G)에 도시한 바와 같이 수평한 평면과 상기 평면의 좌우 방향 양단부로부터 하방에 비스듬히 연장되는 경사면의 조합 등으로 구성된다. 진동체는, 중실이어도 중공이어도 좋고, 진동체의 하측 면의 구성은 특별히 한정되지 않는다.

또한, 도 8의 (H) 내지 도 8의 (J)에 도시하는 진동체(404H 내지 404J)의 상측의 면은, 진동체로부터 성형 유리를 향하는 음파의 방사압을 좌우 방향으로 집중하기 위해서, 좌우 방향 양단부가 좌우 방향 중앙부보다 하방에 위치하도록 구성되어 있다. 진동체의 상측의 면은, 곡면, 복수의 평면 또는 곡면과 평면의 조합 등으로 구성된다. 예를 들어, 진동체의 상측의 면은, 도 8의 (H)에 도시한 바와 같이 아래로 볼록한 곡면, 도 8의 (I) 내지 도 8의 (J)에 도시한 바와 같이 수평인 평면과 상기 평면의 좌우 방향 양단부로부터 상방에 비스듬히 연장하는 경사면의 조합 등으로 구성된다. 진동체는, 중실이어도 중공이어도 좋고, 진동체의 하측의 면의 구성은 특별히 한정되지 않는다.

또한 도 8의 (K) 및 도 8의 (L)에 도시하는 진동체(404K 및 404L)의 상측의 면은, 진동체로부터 성형 유리를 향하는 음파의 방사압을 좌우 방향으로 집중하거나, 확산하거나 하기 때문에, 좌우 방향에 따라 요철을 갖는다. 진동체의 상측의 면은, 곡면, 복수의 평면 또는 곡면과 평면의 조합 등으로 구성된다. 진동체는, 중실이어도 중공이어도 좋고, 진동체의 하측의 면의 구성은 특별히 한정되지 않는다.

도 9의 (M) 및 도 9의 (N)에 도시하는 진동체(404M 및 404N)는, 진동체의 강성을 높이기 위해서, 도 9의 (M)에 도시한 바와 같이 단면 형상이 사각 환상, 도 9의 (N)에 도시한 바와 같이 역U자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 7의 (A) 내지 도 7의 (E)에 도시하는 진동체(404A 내지 404E)도 비교적 높은 강성을 갖는다.

도 9의 (O)에 도시하는 진동체(404O)는, 단면 형상이 빗살 형상으로 형성되어 있다. 상하 방향 치수가 긴 부분은 상하 방향으로 진동하기 어렵고, 상하 방향 치수가 짧은 부분은 상하 방향으로 진동하기 쉽다. 그로 인해, 진동체(404O)를 폭 방향으로 복수의 영역으로 분할해서 진동시킬 수 있고, 진동체(404O)의 폭 방향에 있어서의 진동 불균일을 억제할 수 있다. 단면 형상이 T자 형상인 경우도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

도 9의 (P)에 도시하는 진동체(404P)는, 판상이며, 판 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(404Pa)을 복수 갖고 있다. 이 진동체(404P)의 하방에는 각통 형상의 반사체(450P)가 배치되고, 반사체(450P)의 상부에는 반사체(450P)의 내측 공간에 공급되는 가스를 외부에 분출하는 분출 구멍(450Pa)이 복수 형성되어 있다. 분출 구멍(450Pa)으로부터 분출된 가스는, 진동체(404P)에 형성되는 관통 구멍(404Pa)을 통하여, 성형 유리의 하측의 면에 분사된다. 가스의 풍압에 의해, 성형 유리의 부상을 지원할 수 있다. 또한, 가스가 열을 운반함으로써, 온도 분포를 조절할 수 있다.

(반사체의 변형예)

도 10의 (A) 및 도 10의 (B)는 반사체의 제1 변형예 및 제2 변형예의 단면도이다. 단면은, 반사체의 길이 방향(연장하는 방향)과 수직인 단면이다. 반사체의 길이 방향은, 수평 방향이며, 진동체의 길이 방향과 대략 평행하다. 도 10의 (A) 및 도 10의 (B) 중의 좌우 방향은, 반사체의 길이 방향 및 상하 방향의 양방향에 대하여 수직인 방향이다.

도 10의 (A) 및 도 10의 (B)에 도시하는 반사체(450A 및 450B)의 상측의 면은, 진동체의 하측의 면을 따르는 곡면이다.

예를 들어, 도 10의 (A)에 도시하는 반사체(450A)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 상방을 향하는 볼록 곡면이다. 이 볼록 곡면은, 예를 들어 도 7의 (C), 도 7의 (F) 및 도 9의 (N)에 도시하는 진동체(404C, 404F 및 404N) 등에 적용된다.

또한, 도 10의 (B)에 도시하는 반사체(450B)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 하방을 향하는 오목 곡면이다. 이 오목 곡면은, 예를 들어 도 7의 (A), 도 7의 (D), 도 8의 (H) 및 도 8의 (I)에 도시하는 진동체(404A, 404D, 404H 및 404I) 등에 적용된다.

도 11의 (C) 및 도 11의 (D)는 반사체의 제3 변형예 및 제4 변형예의 정면도이다. 도 11의 (C) 및 도 11의 (D)는, 반사체(450C, 450D), 진동체(404) 및 성형 유리(14)를 도시한다. 도 11의 (C) 및 도 11의 (D) 중의 좌우 방향은, 성형 유리(14)의 폭 방향과 평행한 방향이다.

예를 들어, 도 11의 (C)에 도시하는 반사체(450C)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 상방을 향하는 볼록 곡면이다. 이 경우, 반사체(450C)로부터의 반사파의 방사압에 의해, 진동체(404)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 상방을 향하는 볼록 곡면이 된다. 따라서, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압이 성형 유리(14)를 폭 방향 외측으로 잡아 늘리게 작용하므로, 성형 유리(14)의 주름이 제거된다. 이때, 중력도 성형 유리(14)의 주름을 제거하는데 공헌한다.

또한, 도 11의 (D)에 도시하는 반사체(450D)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 하방을 향하는 오목 곡면이다. 이 경우, 반사체(450D)로부터의 반사파의 방사압에 의해, 진동체(404)의 상측의 면은, 좌우 방향 양단부로부터 좌우 방향 중앙부로 갈수록 하방을 향하는 오목 곡면이 된다. 따라서, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압이 성형 유리(14)를 폭 방향 내측에 가까이 대도록 작용하므로, 성형 유리(14)가 그 길이 방향으로 반송될 때 폭 방향으로 어긋나는 것을 제한할 수 있다.

또한, 도시되지 않는 상술한 제3 승강 장치에 의해, 도 3에 도시하는 반사체(450)의 길이 방향 중앙부를 승강함으로써 반사체(450)의 상측의 면의 상태를, 도 11의 (C)에 도시하는 상태와 도 11의 (D)에 도시하는 상태 사이에서 전환하는 것이 가능하다.

(틸트 기구)

도 12는 틸트 기구를 구비한 반사체를 도시하는 측면이다. 도 12에 있어서, 실선은 반사체(450E)가 회동 범위의 좌측 단부 위치에 있을 때의 상태를 나타내고, 2점 쇄선은 반사체(450E)가 회동 범위의 우측 단부 위치에 있을 때의 상태를 나타낸다.

열처리 장치(400)는, 반사체(450E)의 길이 방향(수평 방향)과 평행한 축선을 중심으로 반사체(450E)를 회동시키는 틸트 기구를 가져도 좋다. 틸트 기구는, 반사체(450E)의 원호 형상의 하측의 면(452E)을 회동 가능하게 지지하는 원호 형상의 지지면(454E) 등으로 구성된다. 지지면(454E)의 곡률 중심이, 반사체(450E)의 회동 축선이 된다. 이 회동 축선은, 성형 유리의 판 두께 방향 중심 또는 그 근방에 위치하도록 설정된다.

반사체(450E)가 모터 등에 의해 회동되면, 반사체(450E)로부터의 반사파의 방사압의 방향이 바뀐다. 그 결과, 진동체(404)의 자세가 바뀌므로, 진동체(404)로부터의 음파의 방사압의 방향을 조절할 수 있다. 진동체(404)로부터의 음파의 방사압 불균일을 저감하기 위해서, 반사체(450E)의 정역회전을 반복해서 행해도 좋다.

또한, 열처리 장치(400)는, 열처리로(402)의 폭 방향 및/또는 길이 방향으로 반사체(450)를 슬라이드시키는 슬라이드 기구, 열처리로(402)의 길이 방향과 평행한 축선을 중심으로 반사체(450)를 회동시키는 다른 틸트 기구를 더 가져도 좋다.

본 발명을 상세하게, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 범위와 정신을 일탈하지 않고서, 여러 가지 수정이나 변경을 가할 수 있는 것은, 통상의 기술자에 있어서 명확하다.

본 출원은, 2010년 11월 8일 출원한 일본 특허 출원 제2010-250170호에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

10 유리 원료
12 용융 유리
14 성형 유리(물품)
100 판유리 제조 장치
200 용해 장치
300 성형 장치
400 열처리 장치
402 열처리로
404 진동체
406 진동자
430 단열 박스
440 냉각 장치
450 반사체
460 제1 승강 장치
470 제2 승강 장치
480 반송 롤(반송 부재)
490 지지 롤