專利名稱:調(diào)節(jié)溫度的方法
本發(fā)明談的是調(diào)節(jié)溫度的方法，用以使多個各具有不同熱容量的被加熱物體經(jīng)常被調(diào)節(jié)保持在予定的恒溫下。
當(dāng)用一加熱器以予定溫度向多個物體加熱時，一般說來，所需的熱量決定于這些物體各自的初始溫度，加熱器的發(fā)熱量，這些物體的環(huán)境溫度，和這些物體各自的熱容量。特別是當(dāng)加熱器不接觸到這些物體，而彼此間有一定的間距，或者是這些物體各自有不同的尺寸，重量和比熱，要把這些物體長時間放在予定溫度中，就必須每時每刻通過實驗了解加熱的情況并以此來決定加熱器的發(fā)熱量。
然而，當(dāng)這些物體各自有不同的熱容量，特別是有不同的尺寸，不同的重量和/或不同的比熱，這些物物體依次通過(同一加熱)工步時，就須要時時改變加熱器的發(fā)熱量了。
然而，加熱器(本身)的熱容量越大，它的溫度反應(yīng)速度就越慢。例如一個輸出為6千瓦的加熱器，要從室溫提高到250℃就要20分鐘，要從250℃降溫到200℃就要5分鐘。
因此，控制方法就變得十分困難了，尤其當(dāng)欲加熱的這些物體逐次經(jīng)過各工步并具有不同的尺寸，不同的重量和不同的比熱，例如，想把14英寸，20英寸和26英寸這些不同尺寸的彩色顯象管面板，隨時用高速來進(jìn)行予定溫度加熱。
那就是在生產(chǎn)彩色顯象管時，眾所周知，在形成黑色(吸光)網(wǎng)點時，也即涂磷以形成磷螢光屏?xí)r，操作過程中最重要的因素就是面板的溫度，它嚴(yán)重地影響著產(chǎn)品的三要素，即特性，(螢光)效率和質(zhì)量。
一個6英寸的顯象管面板重316克，其最大直徑是150毫米，而26英寸的顯象管面板重13610克，其最大直徑是663毫米。因此，如果加熱器具有6千瓦的輸出，并離開面板100毫米，單位時間的升溫率(dT/dt，T表示溫度，t表示時間)對6英寸的顯象管面板是204℃/秒，對26英寸的顯象管面板是0.08℃/秒，其差距達(dá)40倍。
發(fā)明者找不到有關(guān)本發(fā)明的先有技術(shù)。
本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)節(jié)溫度的方法，克服了習(xí)慣操作上的困難，隨時用予定的溫度對各自具有不同尺寸，不同重量和/或不同比熱的多個物體進(jìn)行加熱。特別是，本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)節(jié)溫度的方法，隨時用予定的溫度來加工各種不同尺寸的顯象管面板，能同時生產(chǎn)各種顯象管面板而又保持高的精確度。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法包括ⅰ)一個把被加熱物體放近對該被加熱物體加熱用的加熱器的手段，ⅱ)一個把該加熱器從該被加熱物體移開到一定距離的位置上，使該物體在所需的升溫率下被加熱的手段。ⅲ)一個使該加熱器對該被加熱物體在予定的時間內(nèi)進(jìn)行加熱的手段。
即本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法使用一個對被加熱物體加熱的加熱器這樣的裝置，和一個加熱器移動裝置，用以改變加熱器和被加熱物體之間的距離，而此距離根據(jù)被加熱物體的尺寸，重量和比熱而改變，以調(diào)節(jié)被加熱物體在單位時間內(nèi)的升溫率。
為了要用予定的升溫率對具有不同尺寸，重量和/或比熱的多個物體進(jìn)行加熱，因此必須把多個被加熱物體和上述手段(ⅱ)中的加熱器之間的距離，按尺寸，重量和比熱來改變。一般說來，各個物體所須的距離能通過簡單的實驗得出。即是，在予定的時間內(nèi)用予定的溫度對各個物體加熱所須的距離，可以通過實驗分別求出。如后面將要講的，這個距離能通過計算得出，或者說上面提到的實驗，一部分能用計算來代替。更可以測出加熱中的物體溫度，把測得的物體溫度輸入加熱器移動裝置的控制回路中，以便隨時保持正確的距離。
上述的手段(ⅰ)能大體上被滿足只要把被加熱物體放在加熱器前面。如果用上述本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法來加熱多個物體，就可以用予定的溫度在予定的加熱時間中加熱多個物體而不需要改變加熱器發(fā)出的熱量，逐次地加熱多個具有不同尺寸或不同熱容量的物體。
被加熱物體的最佳例子包括各種不同尺寸的彩色顯象管面板。
圖1和圖2是解釋本發(fā)明基本原理的，說明加熱器和被加熱物體之間關(guān)系的示意圖;
圖3a是一側(cè)視圖，表示本發(fā)明一個實施例的，調(diào)節(jié)溫度用的加熱裝置的主要部分;
圖3b是一個透視圖，表示本發(fā)明一個實施例的調(diào)節(jié)溫度用的加熱裝置的主要部分;
圖4是一個圖表，表示采用傳統(tǒng)加熱方法時彩色顯象管面板的溫度隨著時間的變化情形。
圖5是一個圖表，表示采用本發(fā)明一個實施例的調(diào)節(jié)溫度的方法時彩色顯象管面板的溫度隨著時間的變化情形。
圖6是一個側(cè)視圖，表示本發(fā)明另一實施例調(diào)節(jié)溫度用的加熱裝置的主要部分。
首先在下面詳述本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法的基本原理。
圖1是一個示意圖，解釋本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法，示出加熱器和被加熱物體之間的關(guān)系，在此，參考號碼1表示加熱器，2表示被加熱物體。這里，如果從加熱器1發(fā)出的熱量用Qh表示，傳給物體2的熱量用Qm表示，兩者之間的傳導(dǎo)率用K表示，成立關(guān)系式Qm＝K·Qh這里，如果物體2的熱量用θ表示，室內(nèi)的熱量用θc表示，物體2的比熱用C表示，在極短時間dt內(nèi)的熱量恒等式可寫成K·Ωhdt- 1/(R) (θ-θc)dt＝C dθ因此，K·Ωh- 1/(R) (θ-θc)＝C dθ/dt式中R表示熱阻因為θ＝mCT，熱量恒等式可寫作K·Ωh- 1/(R) (T-Tc)＝mC (dT)/(dt)更因為K·Qh＞＞-(T-Tc)，可認(rèn)為，K·Ωh＝mC (dT)/(dt)因而， (dT)/(dt) ＝ (K)/(mC) Ωh
式中T表示物體2的溫度，Tc表示室溫，m表示物體2的重量。
傳導(dǎo)率K在下面通過參考圖2的示意圖來考慮。如果在加熱器1上一個極小的面積ds中發(fā)出的熱量用Qτ表示，從此極小的面積ds(也即加熱器1上由dx和dy組成的面積)發(fā)出的，到達(dá)盤體2的熱量Qm，盤體2的半徑是a，和ds的距離是l，可寫成Ωm＝∫S(ω(x，y，z))/(4π) Ωτdx·dy式中w表示從加熱器1的極小面積ds看盤體2時的立體角，S表示加熱器1上x·y的面積。
更由于Ωh＝ 1/2 ∫SΩτdx·dy成立Ωm＝∫∫ (ω)/(4π) Ωdx·dy≈ (Ω)/(4π) ωSΩh＝∫∫ (Ω)/2 dx·dy≈ 1/2 ΩS因而，當(dāng)Q＝K·Qh，下列關(guān)系式成立K＝ (Ωm)/(Ωh) ＝ (ω)/(2π)這里如把盤體2看作一個平盤，其半徑為a，立體角w可寫成ω = 2 π ( 1 -ll2+ a2)]]>最后得到一個關(guān)系式d Td t=KmCQ h =2 π ( 1 -ll2+ a2)2 πmCQ h]]>
=Q hm C( 1 -ll2+ a2)]]>因此，單位時間的升溫率dT/dt和盤體2的重量m和比熱C的關(guān)系式Qh/mC成比例，和加熱器1的發(fā)熱量Qh成比例，也和盤體2的半徑a和盤體2和加熱器1之間的距離l兩者組成的關(guān)系式( 1 -ll2+ a2)]]>成比例。
根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法，是用下面的公式中升溫率dT/dt保持不變來控制距離l的;
d Td t=Q hm C( 1 -ll2+ a2)]]>所以能用很快的速率來調(diào)節(jié)各個物體的溫度，即當(dāng)各個盤體2，例如顯象管面板各自具有不同尺寸，不同重量和/或不同比熱，都能逐次通過此工步。
理論上講，距離l可由上面等式求出。然而，正如以前講過的，距離l能很容易地用實驗得出。當(dāng)某個給室條件下的距離l通過實驗求得后，(已知條件中)某些參數(shù)改變后的距離l就可由實驗得到的數(shù)據(jù)通過上述等式算出。
要把加熱器1移到離開盤體2一定距離的位置上，先得用眼睛決定該物休的種類，然后使加熱器移到一個有所需距離的位置上。例如，對已知形狀和性質(zhì)的物體選擇性地按下一加熱器移動按鈕，使加熱器移動到離開物體合適距離的位置上。決定物體的種類和移動加熱器的指令能自動地執(zhí)行，以代替依靠視覺決定。此外，有關(guān)逐次送進(jìn)的物體種類的命令，可以提前決定，加熱器可以按照程序自動地移動到適當(dāng)?shù)奈恢蒙先ァ８蓽y量物體2的溫度，當(dāng)測得的溫度比予定的溫度高時，把加熱器從物體移開，當(dāng)測得的溫度比予定的溫度低時，把加熱器向物體移近。例1圖3a和3b是本發(fā)明的調(diào)節(jié)溫度的方法用的加熱器移動裝置圖，其中圖3a是一側(cè)視圖，表示出主要部分，圖3b是一透視圖，表示出主要部分。
首先，在圖3a中，參考號碼3表示一個架，它支撐著有6千瓦輸出的輻射電加熱器1，4表示罩著加熱器1周邊的框架，5表示支撐著架3的移動部件，它可沿箭頭A-A′方向移動，同時和框架4做成一個整體結(jié)構(gòu)，6表示用以引導(dǎo)移動部件5滑動的導(dǎo)軌，7a和7b表示移動部件5的止擋，8表示底座板，參考號碼9a，9b，9c表示14英寸顯象管的面板，20英寸顯象管的面板和26英寸顯象管的面板，所有的里面對著加熱器1并保持l的距離。這些面板9a，9b，9c被獨立地沿箭頭B的方向旋轉(zhuǎn)，逐次地被送進(jìn)工步。這些面板9a，9b，9c相應(yīng)于圖1和圖2中的物體2。在圖3b中，參考號碼10表示和移動部件5配合著的蝸桿，11表示連接在蝸桿10上的驅(qū)動馬達(dá)。驅(qū)動馬達(dá)11的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)就把裝有加熱器1的移動部件5沿著箭頭A-A′的方向移動，即把框架4沿著箭頭方向均勻地移動。參考號碼12表示位于框架4一端的開關(guān)，參考號碼13a，13b，13c表示位置檢測探頭，被安放在裝有加熱器1的框架4和相對的面板9a，9b，9c之間，這些探頭各自離開面板有一予定的距離，當(dāng)開關(guān)12通過它們凹部時用以檢測框架4的位置，從而可以把框架4停在予定位置。
用這樣構(gòu)成的加熱器移動裝置，不同尺寸的14英寸的面板9a，20英寸的面板9b和26英寸的面板9c被逐次地送進(jìn)，它們的里面朝著6千瓦輸出的輻射電加熱器1，并保持著一個距離l，面板9a，9b，9c的溫度被測量出。其結(jié)果見圖4和5。在這些圖中，黑色園圈代表14英寸面板9a測得的數(shù)據(jù)，x形記號代表20英寸面板9b測得的數(shù)據(jù)，空白園圈代表26英寸面板9c測得的數(shù)據(jù)。圖4表示用傳統(tǒng)方法，把距離l保持固定在150毫米時隨著時間t的消逝，面板溫度T的變化，圖5表示用本發(fā)明的方法，距離l調(diào)在250毫米用于14英寸顯象管面板，200毫米用于20英寸顯象管面板和150毫米用于26英寸顯象管面板時，隨著時間t的消逝，面板溫度T的變化。表1和表2的數(shù)據(jù)表示相應(yīng)的圖4和5的測到的數(shù)值。表1和表2中示出的面板溫度是在保溫120秒鐘之后的溫度。室溫被保持在25℃。
圖1 圖2面板 尺寸 l 面板溫度 面板 尺寸 l 面板溫度號碼 (英寸) (毫米) T(℃) 號碼 (英寸) (毫米) T(℃)1 14 150 45 16 14 250 402 20 150 40 17 20 200 403 26 150 35 18 26 150 404 14 150 45 19 14 250 405 20 150 40 20 20 200 406 26 150 35 21 26 150 407 14 150 45 22 14 250 408 20 150 40 23 20 200 409 26 150 35 24 26 150 4010 14 150 45 25 14 250 4011 20 150 40 26 20 200 4012 26 150 35 27 26 150 4013 14 150 45 28 14 250 4014 20 150 40 29 20 200 4015 26 150 35 30 26 150 40
表1表示出傳統(tǒng)的方法，各面板都保持在150毫米不變的距離l上加熱。在此情形下，面板溫度T因為面板9a，9b，9c的尺寸不同而不同，其變化范圍從35℃到45℃。因而不可能用高速度來對具有不同尺寸的面板9a，9b，9c以予定的不變的面板溫度T來進(jìn)行加熱。而另一方面，根據(jù)本發(fā)明，距離l是按面板9a，9b，9c的尺寸而變化的，即距離l是按9a，9b，9c尺寸的逐次增大而減小，用予定的恒定升溫率對各個面板進(jìn)行加熱。這樣就可能按照表2所示的那樣用恒定的面板加熱溫度T為40℃來高速對多個面板進(jìn)行加熱。距離l是按下述的方法來加以改變的。即當(dāng)面板9a，9b，9c逐次被送到裝有加熱器1的框架4對面的位置上時，(見圖3a和3b)就產(chǎn)生出相應(yīng)的信號，驅(qū)動馬達(dá)11就被啟動使框架4按予定的方向移動?？蚣?在A-A′的方向上被移動著，裝在框架4上的開關(guān)12被位置檢測探頭13a，13b，13c所檢測到，這些探頭相應(yīng)于不同尺寸的面板9a，9b，9c，于是框架4被仃止，使相應(yīng)的面板被進(jìn)行加熱。
按照上述的調(diào)節(jié)方法，可以根據(jù)面板9a，9b，9c的尺寸來改變距離l，從而使面板溫度T保持恒定。
例2圖6是一個側(cè)視圖，為了解釋根據(jù)本實施的調(diào)節(jié)溫度的方法而示出的加熱器移動裝置的主要部分，在此，和以前的圖中相同的或相應(yīng)的部分都采用和以前圖中相同的參考號碼。在圖6的裝置中，框架4上裝有很多加熱器1，并且在某部分上有一個開口4a。在開口4a里面裝有紅外線探測器15，它能對1到20微米的波長進(jìn)行探測，從而測量面板9的內(nèi)表面上涂膜的溫度，不論驅(qū)動加熱器1前后的前后驅(qū)動部分14是否在操作。從面板9內(nèi)表面發(fā)出的紅外線進(jìn)入紅外線探測器15而測出了面板內(nèi)表面的溫度，就可相應(yīng)地改變距離l來調(diào)節(jié)加熱溫度或升溫率(dT/dt)。即當(dāng)面板9的內(nèi)表面被加熱器1發(fā)出的輻射熱加熱到予定的面板溫度Tc時，沿著Fw方向的驅(qū)動指令就傳入前后驅(qū)動部分14，把加熱器1向后移。當(dāng)加熱器1被移向Fw方向以后，予定的加熱溫度Tc就和紅外線探測器15收到的從面板9內(nèi)表面發(fā)出的紅外線而測出的溫度Te加以比較。當(dāng)Tc＞Te，前后驅(qū)動部分14就向Rv方向移動。當(dāng)Tc＜Te，前后驅(qū)動部分14就向Fw方向移動。這些動作由控制面板9的溫度的控制器16重復(fù)進(jìn)行。
如要更精確地調(diào)節(jié)溫度，可在加熱器1的后面裝上探頭17以測量離開加熱器1預(yù)定距離的，被加熱器1輻射加熱的面板9上的升溫率，由此，按涂覆在面板內(nèi)表面上的材料的特性來調(diào)節(jié)加熱范圍。前面所說的升溫率可由下列等式表示，d T / d t =Q hm C( 1 -ll2+ a2)]]>此外，可以簡單地認(rèn)為改變被直接傳導(dǎo)到面板9上去的熱量Qh，即是改變dT/dt。因此，由于加熱器1隨時發(fā)射出恒定數(shù)量的能量，在加熱器1的附近安裝一個板狀的熱探頭(例如用鉑制成)，把加熱器表面溫度調(diào)節(jié)在一個恒定的溫度(例如350℃)，這可用控制加熱器輸入功率的法，使熱探頭時時保持著恒定的輸出。
根據(jù)上述的本發(fā)明，各個具有不同尺寸，重量或比熱的被加熱物體能隨時用一個恒定的溫度來加熱，可以同時生產(chǎn)不同種類的產(chǎn)品，并保持高的精確性。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)節(jié)溫度的方法，其特征包括i)一個把被加熱物體放近對該被加熱物體加熱用的加熱器的手段；ii)一個把該加熱器從該被加熱物體移動到一定距離的位置上，使該物體在所需的升溫率下被加熱的手段；iii)一個使該加熱器對該被加熱物體在予定的時間內(nèi)進(jìn)行加熱的手段。
2.一種調(diào)節(jié)溫度的方法，其特征包括ⅰ)一個把被加熱物體放在對該被加熱物體加熱用的加熱器前面的手段;ⅱ)一個根據(jù)該被加熱物體的尺寸，重量和比熱把該加熱器移動，使該被加熱物體和該加熱器之間的距離改變，使該物體在所需的升溫率下被加熱的手段;ⅲ)一個使該加熱器對該被加熱物體在予定的時間內(nèi)進(jìn)行加熱的手段。
3.一種調(diào)節(jié)溫度的方法，特征是其中采用了一個裝有加熱器的加熱裝置，用來對被加熱物體進(jìn)行加熱，一個加熱器移動裝置，可根據(jù)該被加熱物體的尺寸，重量和比熱來改變該加熱器和該被加熱物體之間的距離，使該被加熱物體在所需的升溫率下被加熱。
4.如權(quán)利要求
1中的調(diào)節(jié)溫度的方法，其特征為，該升溫率和該予定的加熱時間是各自地保持恒定，以便用所需的予定溫度對該物體進(jìn)行加熱。
5.如權(quán)利要求
1中的調(diào)節(jié)溫度的方法，其特征為，該被加熱物體是彩色顯象管的面板。
6.如權(quán)利要求
4中的調(diào)節(jié)溫度的方法，其特征為，該被加熱物體是彩色顯象管的面板。
專利摘要
一種用來調(diào)節(jié)溫度的方法，其組成為一個裝有加熱器(1)的加熱裝置，用來對被加熱物體(9)進(jìn)行加熱；一個加熱器移動裝置(5)，可根據(jù)被加熱物體(9)的尺寸和熱容量來改變加熱器(1)和被加熱物體(9)之間的距離(1)，使被加熱物體(9)在所需的升溫率下被加熱。這個方法可以隨時用預(yù)定的恒定溫度加熱具有不同尺寸和熱容量的物體。
文檔編號G05D23/00GK85106565SQ85106565
公開日1987年3月18日 申請日期1985年8月31日
發(fā)明者藤村孝史 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan