專利名稱：封閉式盒體和熱處理玻璃板的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種封閉式盒體和用所述封閉式盒體在清潔的環(huán)境中以均勻方式對一塊或多塊玻璃板進行熱處理(壓緊)的方法。
背景技術(shù)：
玻璃板[例如液晶顯示器(LCD)的玻璃板]生產(chǎn)商常常對玻璃板進行熱處理，使玻璃板預收縮，因而當用戶對玻璃板進行加工時，它們不會收縮或收縮程度非常小。當今，有若干系統(tǒng)/工藝可供生產(chǎn)商用來對玻璃板進行熱處理。下面結(jié)合附

圖1-3簡要描述這樣的三種系統(tǒng)/工藝以及相關(guān)的問題。
首先，生產(chǎn)商可用圖1所示的再循環(huán)熱空氣箱100來對玻璃板112進行熱處理。再循環(huán)熱空氣箱100使未過濾的空氣102在一個或多個大的鋼罩(muffle)104周圍循環(huán)流動，在此圖示的例子中只給出了2個鋼罩104，其中一個位于上擱板106上，另一個鋼罩104位于下擱板108上。每個鋼罩104中放有多個敞開式盒體110，在此圖示的例子中每個鋼罩104中放有15個敞開式盒體110，但從圖1側(cè)視，每塊擱板106和108上只能看到5個敞開式盒體110。每個敞開式盒體110上放有多塊玻璃板112，在此圖示的例子中每個敞開式盒體110中放有6塊玻璃板112。鋼罩104用來將敞開式盒體110與在再循環(huán)熱空氣箱100中流動的未過濾空氣102隔離開。這種系統(tǒng)/工藝的主要問題是(1)需要的熱周期來對玻璃板112進行加熱和冷卻；(2)每個鋼罩104中的傳熱/冷遷移和溫度均勻性較差。
第二，生產(chǎn)商可用圖2所示的直接對流傳熱爐200對玻璃板206進行熱處理。在直接對流傳熱爐200中，使經(jīng)過一個或多個高效微粒(HEPA)過濾器203(例如一個HEPA過濾器203)過濾的空氣202在多個敞開式盒體204周圍循環(huán)流動，其中每個敞開式盒體204中放有多塊玻璃板206(例如6塊玻璃板206)。
在此例子中，直接對流傳熱爐200中放有30個敞開式盒體204，但從圖2側(cè)視，在上擱板208上只能看到5個敞開式盒體204。在圖2所示的下擱板210上可以看到5個敞開式盒體204。直接對流傳熱爐200利用過濾空氣202來均勻加熱和冷卻玻璃板206。這種系統(tǒng)/工藝的主要問題是HEPA過濾器203的最高工作溫度約為350℃，而玻璃板206有時需要加熱到650℃才能得到適當?shù)臒崽幚?。應當理解，所述系統(tǒng)/工藝，特別是圖2所示的直接對流傳熱爐200只是一個草圖，用來幫助說明采用傳統(tǒng)的敞開式盒體204所帶來的問題。因此，這種系統(tǒng)/工藝也許可以、也許不可以用于當今的工業(yè)中。
第三，生產(chǎn)商可以采用圖3所示的輻射爐300來對玻璃板304進行熱處理。輻射爐300在一個或多個敞開式盒體302周圍輻射加熱/冷卻，每個敞開式盒體302中放有多塊玻璃板304(例如6塊玻璃板304)。在此例子中，輻射爐300中裝有30個敞開式盒體302，但從圖3側(cè)視，上擱板306上只能看到5個敞開式盒體302。在圖3所示的下擱板308上可以看到5個敞開式盒體302。考慮到顆粒被吹到玻璃板304上，輻射爐300不采用強制對流進行加熱或冷卻。因此，輻射爐300僅僅通過輻射加熱/冷卻的方法對玻璃板304進行熱處理。這種系統(tǒng)/工藝的主要問題是，輻射爐300難以均勻加熱和冷卻玻璃板304。應當理解，所述系統(tǒng)/工藝，特別是圖3所示的輻射爐300只是草圖，用來幫助說明采用傳統(tǒng)敞開式盒體302帶來的問題。因此，這種系統(tǒng)/工藝也許可以、也許不可以用于當今的工業(yè)中。
考慮到與圖1-3所示的傳統(tǒng)系統(tǒng)/工藝相關(guān)的問題，需要一種系統(tǒng)/工藝，它能通過在清潔的環(huán)境中以均勻的方式對多塊玻璃板有效地進行熱處理，達到克服上述傳統(tǒng)系統(tǒng)/工藝的缺點。這種需求及其他需求可通過本發(fā)明適應對流的封閉式盒體、方法和系統(tǒng)得到滿足。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種適應對流的封閉式盒體和用所述封閉式盒體在清潔的環(huán)境中以均勻方式對一塊或多塊玻璃板進行熱處理(壓緊)的方法。在優(yōu)選實施方式中，封閉式盒體包含多個密閉的部分，它們由一個固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐，即每對被支撐的密閉部分的主表面之間有一個敞開的通道。每個密閉部分被用來固定并支撐多塊玻璃板，每對被支撐的玻璃板的主表面之間有一定空隙。在操作中，將封閉式盒體放進爐子(例如玻璃退火爐、間歇窯)中，使得未過濾的熱/冷空氣流過每個密閉部分的主表面，對被密封的玻璃板進行均勻加熱/冷卻。
附圖簡述通過下面結(jié)合附圖所作的詳細描述，可以更完整地理解本發(fā)明圖1(現(xiàn)有技術(shù))所示是目前用來對多塊玻璃板進行熱處理的一個傳統(tǒng)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)包括再循環(huán)熱空氣箱、罩子和敞開式盒體；圖2(現(xiàn)有技術(shù))所示是目前用來對多塊玻璃板進行熱處理的另一個傳統(tǒng)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)包括直接對流傳熱爐、HEPA過濾器和敞還式盒體；圖3(現(xiàn)有技術(shù))所示是目前用來對多塊玻璃板進行熱處理的另一個傳統(tǒng)系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)包括輻射爐和敞開式盒體；圖4A-4D是本發(fā)明適應對流的封閉式盒體的不同視圖，所示盒體用來放置多塊玻璃板；圖5是傳統(tǒng)玻璃退火爐的截面?zhèn)纫晥D，可用來對裝在諸如圖4A-4D所示的適應對流的封閉式盒體中的玻璃板進行加熱和冷卻；圖6A-6B是在圖5所示的傳統(tǒng)玻璃退火爐中所用的加熱模塊(圖6A)和冷卻模塊(圖6B)的截面?zhèn)纫晥D；圖7是本發(fā)明用圖4A-4D所示的封閉式盒體對玻璃板進行熱處理的優(yōu)選方法的基本步驟的流程圖。
發(fā)明詳述參見圖4-7，它們是本發(fā)明適應對流的封閉式盒體400和使用玻璃退火爐500對在封閉式盒體400中的玻璃板402進行熱處理的方法700的圖。為便于理解，首先參照圖4A-4D詳細說明封閉式盒體400的結(jié)構(gòu)，然后參照圖5-7詳細說明玻璃退火爐500和方法700。
參照圖4A-4D，所示為在本發(fā)明中用來固定和支撐多塊玻璃板402的封閉式盒體400的不同視圖。所示的封閉式盒體400包含固定結(jié)構(gòu)404和多個密閉部分406(示出4個)。固定結(jié)構(gòu)404包含頂部框404a和底部框404b。頂部框404a可由單片材料(例如不銹鋼合金)制成，成形為矩形?；蛘?，頂部框404a可由4片材料(例如不銹鋼合金)制成，它們彼此相連，形成矩形形狀。底部框404b的形狀與頂部框404a相同。
固定結(jié)構(gòu)404用來固定和支撐預定數(shù)量的獨立的密閉部分406(圖中示出4個)。如圖所示，頂部框404a位于被支撐的密閉部分406的頂部周圍，而底部框404b位于被支撐的密閉部分406的底部周圍。固定結(jié)構(gòu)404以這樣一種方式支撐密閉部分406，使得每對被支撐的密閉部分406的主表面412之間存在敞開的通道408(圖中示出3個)。應當理解，固定結(jié)構(gòu)404可以具有任何構(gòu)形，只要它能以一定方式固定和支撐多個密閉部分406，即被支撐的密閉部分406的主表面412之間有敞開的通道408。
每個密閉部分406設計成可固定并支撐一塊或多塊玻璃板402(通常為3-5塊玻璃板402)，使每對被支撐的玻璃板402的主表面414之間存在空隙413。
在一種實施方式中，密閉部分406有1個底面416，4個側(cè)壁418a、418b、418c和418d，以及1個敞開的頂面420(見圖4A和4D)。敞開面420由可開啟的蓋子421覆蓋(見圖4D)。4個側(cè)壁418a、418b、418c和418d自底面416和敞開的頂面420延伸，構(gòu)成一個內(nèi)部空間，用來容納玻璃板402。
為支撐玻璃板402，密閉部分406具有可調(diào)節(jié)的水平支撐棒424(“V”形支撐棒424)，它們支撐著玻璃板402的底部。如圖4D所示，水平支撐棒424可在密閉部分406內(nèi)部上或下移動，具體視玻璃板402的尺寸而定。此外，密閉部分406利用可調(diào)節(jié)的垂直支撐棒428(圖4D中未示出)來支撐玻璃板402的主表面414的一部分。如圖4C所示，垂直支撐棒428可在密閉部分406內(nèi)部左或右移動，具體視玻璃板402的尺寸而定。結(jié)果，密閉部分406，具體說是可調(diào)節(jié)支撐棒424和428能夠支撐不同尺寸的玻璃板402。例如，“大”玻璃板402可以是1300mm(寬)×1600mm(高)×0.7mm(厚)(見圖4C和4D)。
又如，“小”玻璃板402可以是1500mm(寬)×1400mm(高)×0.7mm(厚)(見圖4C和4D)。
參見圖5，所示為傳統(tǒng)玻璃退火爐500的截面?zhèn)纫晥D，該退火爐可用來加熱和冷卻在適應對流的封閉式盒體400(示出了40個)中的玻璃板402。所示的示例性玻璃退火爐500包含40個模塊502，當它們在從左到右穿過玻璃退火爐500的過程中先加熱、后冷卻40個盒體400。可采用許多方式中的任何一種，例如包括輸送帶、驅(qū)動輥、步進梁、車廂或手推車，將封閉式盒體400傳送通過該玻璃退火爐500。
在操作中，封閉式盒體400在玻璃退火爐500中定向，然后以這樣一種方式移動通過玻璃退火爐500，使得未過濾的流動空氣能夠均勻地加熱和冷卻密閉部分406的主表面412，而主表面又對密閉部分406中的玻璃板402的主表面414進行均勻加熱和冷卻。這樣，在未過濾空氣流過密閉部分406的主表面412而對玻璃板402進行均勻加熱和冷卻時，玻璃板402能保持在清潔的環(huán)境中。應當理解，每個密閉部分406的壁厚和每個密閉部分406中玻璃板402的數(shù)量應保持較小，以便最大程度減小玻璃板402中的溫度梯度。
在圖5所示的玻璃退火爐500的上方，示出示例性的溫度分布圖504，它顯示了未過濾空氣在模塊502內(nèi)循環(huán)來加熱和冷卻封閉式盒體400時的各種溫度。
例如，第一組10個模塊502可用來將移動中的封閉式盒體400從20℃均勻地加熱到640℃。接下來的8個模塊502用來將移動中的封閉式盒體400的溫度保持在640℃。再接下來的14個模塊502用來以較小的速率將移動中的封閉式盒體400從640℃均勻地冷卻到400℃。最后的8個模塊502用來以較快的速率將移動中的封閉式盒體400從400℃均勻地冷卻到20℃。當然，根據(jù)各種因素，可采用許多不同的加熱/冷卻處理周期來處理玻璃板402，所述因素例如有(1)密閉部分406中的玻璃板402的尺寸和數(shù)量；(2)密閉部分406的壁厚度；(3)用來制造密閉部分406的材料類型；(4)封閉式盒體400穿過玻璃退火爐500的速度；(5)玻璃退火爐500中模塊502的數(shù)量和類型。
從圖5可以看出，玻璃退火爐500具有模塊502，它們是加熱模塊502a，或者是冷卻模塊502b。圖6A所示為可以安裝在玻璃退火爐500中的示例性加熱模塊502a的截面?zhèn)纫晥D。加熱模塊502a包含再循環(huán)扇602a，它使未過濾的空氣604a流動，所述空氣由一個或多個加熱器606a(圖中顯示2個)加熱，并由封閉式盒體400周圍的空氣分布板603a導向。在加熱模塊502a中，熱的未過濾空氣604a從封閉式盒體400中的各密閉部分406之間的敞開通道408中流過，由此均勻加熱密閉部分406的主表面412，而主表面412又能均勻加熱包含在密閉部分406內(nèi)的玻璃板402(見圖4A-4D)。同樣，在未過濾的熱空氣604a流過密閉部分406的主表面412對玻璃板402進行均勻加熱時，玻璃板402能保持在清潔的環(huán)境中。
圖6B所示為可用于玻璃退火爐500的示例性冷卻模塊502b的截面?zhèn)纫晥D。冷卻模塊502b包含再循環(huán)扇602b，它使未過濾空氣604b流動，所述空氣由一個或多個冷卻扇606b(圖中顯示2個)冷卻，并由封閉式盒體400周圍的空氣分布板603b導向?？梢钥吹?，冷卻模塊502b還有一個或多個排氣裝置608b(圖中顯示2個)，用來使未過濾空氣604b實現(xiàn)再循環(huán)和再冷卻。在冷卻模塊502b中，冷的未過濾空氣604b從封閉式盒體400中的各密閉部分406之間的敞開通道408中流過，由此均勻冷卻密閉部分406的主表面412，而主表面412又均勻冷卻包含在密閉部分406內(nèi)的玻璃板402(見圖4A-4D)。同樣，在未過濾冷空氣604b流過密閉部分406的主表面412，均勻冷卻玻璃板402時，玻璃板402能保持在清潔的環(huán)境中。
參見圖7，所示為本發(fā)明用封閉式盒體400對玻璃板402進行熱處理的優(yōu)選方法700的基本步驟的流程圖。該方法從步驟702開始，由機器人或真人將一塊或多塊玻璃板402放入封閉式盒體400中。同樣，封閉式盒體400包含一個或多個密閉部分406，它們由固定結(jié)構(gòu)404以一定方式支撐，使得每對被支撐的密閉部分406的主表面412之間有一個敞開通道408(見圖4A)。每個密閉部分406設計成以一定方式固定并支撐一塊或多塊玻璃板402，使得每對被支撐的玻璃板402的主表面414之間有一個空隙413(見圖4A)。在步驟704，將封閉式盒體400放入玻璃退火爐500(見圖5)中。在步驟706，封閉式盒體400移動通過玻璃退火爐，在此過程中，未過濾的熱/冷空氣604a和604b流過每個密閉部分406的主表面412，以均勻加熱/冷卻被密封的玻璃板402(見圖5、6A和6B)。如前所述，可用許多方式中的任何一種，例如包括輸送帶、驅(qū)動輥、步進梁、車廂或手推車，將封閉式盒體400傳送通過玻璃退火爐500。使封閉式盒體400在玻璃退火爐500中定向，并使其以一定方式移動通過玻璃退火爐500，使流動的未過濾熱/冷空氣604a和604b能夠均勻地加熱/冷卻密閉部分406的主表面412，而主表面412又能對包含在密閉部分406內(nèi)的玻璃板402進行均勻加熱和冷卻。這樣，在未過濾空氣604a和604b流過密閉部分406的主表面412對玻璃板402進行均勻加熱/冷卻時，玻璃板402保持在清潔的環(huán)境中。每個密閉部分406的壁厚和每個密閉部分406中的玻璃板402的數(shù)量應保持較小，以便最大程度減小玻璃板402中的溫度梯度。
應當理解，封閉式盒體400也可以在間歇窯中進行熱處理(未示出)。在這種情況下，封閉式盒體400將被放置在間歇窯中并保持靜態(tài)，同時熱/冷空氣流過密閉部分406的主表面412。
以下是本發(fā)明的另外一些特征、優(yōu)點和/或用途●封閉式盒體400可以在前述玻璃退火爐500和間歇窯之外的許多爐子中進行加熱和/或冷卻。例如，封閉式盒體400可以在間歇爐或傳統(tǒng)再循環(huán)熱空氣箱中加熱和/或冷卻(見圖1)。
●圖中所示加熱模塊502a和冷卻模塊502b使未過濾的空氣604a和604b“向下”流過封閉式盒體400。然而，加熱模塊502a和冷卻模塊502b可以設計成使未過濾的空氣604a和604b沿任何方向流過封閉式盒體400。例如，加熱模塊502a和冷卻模塊502b可以設計成使未過濾的空氣604a和604b從左向右流過封閉式盒體400。
●應當理解，封閉式盒體400中的密閉部分406可以用諸如氮氣的惰性氣體吹掃，有助于防止密閉部分406的內(nèi)壁發(fā)生氧化。
●玻璃板402可以采用熔融工藝制造，這種工藝是生產(chǎn)液晶顯示器(LCD)用玻璃板的一種技術(shù)。熔融工藝見述于美國專利3338696和3682609，其內(nèi)容在此引為參考。
盡管本發(fā)明的一種實施方式在附圖中已經(jīng)有圖示，并且在前面作了詳細介紹，但應當理解，本發(fā)明不限于所介紹的實施方式，而是可以對其進行各種重新安排、改進和替代，只要不背離以下權(quán)利要求所設定的主旨。
權(quán)利要求
1.一種封閉式盒體，它包含固定結(jié)構(gòu)；由所述固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐的許多密閉部分，其中每對被支撐的密閉部分的主表面之間存在敞開通道；每個密閉部分能以一定方式固定并支撐多個玻璃板，其中每對被支撐的玻璃板的主表面之間存在空隙。
2.如權(quán)利要求1所述的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有可開啟的蓋子。
3.如權(quán)利要求1所述的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有多個位于其中的可調(diào)節(jié)的水平支撐棒，用來支撐所述許多玻璃板的底部。
4.如權(quán)利要求1所述的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有多個位于其中的可調(diào)節(jié)的垂直支撐棒，用來將多個玻璃板的主表面隔開。
5.一種適應對流的封閉式盒體，它包含固定結(jié)構(gòu)；由所述固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐的許多密閉部分，其中每對被支撐的密閉部分的主表面之間存在敞開通道；每個密閉部分可以一定方式固定并支撐多個玻璃板，其中每對被支撐的玻璃板的主表面之間存在空隙；其中，當將所述固定結(jié)構(gòu)和所述密閉部分放置在爐中時，在空氣流過每個密閉部分的主表面對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，玻璃板保持在清潔的環(huán)境中。
6.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分具有較薄的壁，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
7.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分支撐預定數(shù)量的玻璃板，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
8.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有可開啟的蓋子。
9.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有許多位于其中的可調(diào)節(jié)的水平支撐棒，用來支撐所述許多玻璃板的底部。
10.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分有許多位于其中的可調(diào)節(jié)的垂直支撐棒，用來將所述多個玻璃板的主表面隔開。
11.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，每個密閉部分可以用惰性氣體吹掃，以有助于防止每個密閉部分的內(nèi)壁發(fā)生氧化。
12.如權(quán)利要求5所述的適應對流的封閉式盒體，其特征在于，所述空氣是未過濾的空氣。
13.一種加熱處理多個玻璃板的方法，所述方法包括以下步驟將玻璃板放置在封閉式盒體內(nèi)，所述封閉式盒體包括固定結(jié)構(gòu)；由所述固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐的許多密閉部分，其中每對被支撐的密閉部分的主表面之間存在敞開通道；每個密閉部分以一定方式固定并支撐多個玻璃板，其中每對被支撐的玻璃板的主表面之間存在空隙；將封閉式盒體放入爐內(nèi)；操控爐子，使熱空氣流過每個密閉部分的主表面，以加熱所述玻璃板。
14.權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包含操控爐子，使冷空氣流過每個密閉部分的主表面，以冷卻所述玻璃板的步驟。
15.權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，每個密閉部分具有較薄的壁，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行均勻加熱時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
16.權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，每個密閉部分支撐預定數(shù)量的玻璃板，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
17.一種系統(tǒng)，它包含爐子；適應對流的封閉式盒體，所述盒體包含固定結(jié)構(gòu)；由所述固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐的許多密閉部分，其中每對被支撐的密閉部分的主表面之間存在敞開通道；每個密閉部分可以一定方式固定并支撐許多玻璃板，其中每對被支撐的玻璃板的主表面之間存在空隙；其中，當將所述固定結(jié)構(gòu)和所述密閉部分放置在爐子中時，在空氣流過每個密閉部分的主表面對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，玻璃板保持在清潔的環(huán)境中。
18.權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個密閉部分具有較薄的壁，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
19.權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于。每個密閉部分支撐預定數(shù)量的玻璃板，使得在由所述爐子中流動的空氣對所述玻璃板進行加熱和冷卻時，能最大程度減小被支撐在其中的所述玻璃板中的溫度梯度。
20.權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣是未過濾的空氣。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種適應對流的封閉式盒體和用所述封閉式盒體在清潔的環(huán)境中以均勻方式對一塊或多塊玻璃板進行熱處理(壓緊)的方法。在優(yōu)選實施方式中，所述封閉式盒體包含多個密閉的部分，它們由一個固定結(jié)構(gòu)以一定方式支撐，每對被支撐起來的密閉部分的主表面之間有一個敞開的通道。每個密閉部分可以一定方式固定并支撐多塊玻璃板，每對被支撐起來的玻璃板的主表面之間有一個空隙。在操作當中，將封閉式盒體放進爐子(例如玻璃退火爐、間歇窯)中，使得未過濾的熱/冷空氣流過每個密閉部分的主表面，均勻加熱/冷卻被密封的玻璃板。
文檔編號C03B27/04GK1930096SQ200580006972
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者R·A·戴維森 申請人:康寧股份有限公司