JP2020083679A - ガラス物品の製造方法、及び薄板ガラスの加熱方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する際の消費電力を低減する。【解決手段】ガラス物品の製造方法は、ガラスにより構成される加熱対象物Ｇを加熱する加熱工程を有する。加熱工程は、赤外線Ｗ１を放射する放射熱源１２と加熱対象物Ｇとの間に、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを変換する変換部１４を配置し、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を加熱対象物Ｇに吸収させて発熱させることにより加熱対象物Ｇを加熱する工程である。変換部１４は、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を吸収して発熱する赤外線吸収部１６と、Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、赤外線吸収部１６からの熱伝導により加熱される赤外線放射部１５とを備える。変換部１４における加熱対象物Ｇ側の表面の少なくとも一部は、赤外線放射部１５により構成されている。【選択図】図３
Description
本発明は、ガラス物品の製造方法、及び薄板ガラスの加熱方法に関する。
特許文献１に開示されるように、ガラス基板の加熱方法として、ハロゲンランプ等の放射熱源から放射される赤外線をガラス基板に吸収させて加熱する技術が知られている。
ところで、赤外線を加熱対象物に吸収させて加熱する加熱方法を採用する場合に、加熱対象物がガラスにより構成されるものであると、赤外領域におけるガラスの吸収波長の範囲が狭いことから、放射熱源から放射される赤外線の大部分が加熱対象物に吸収されずに透過してしまう。そのため、放射熱源から放射された赤外線を効率的に加熱対象物の熱に変換することができず、加熱対象物を目的温度に加熱するために必要な消費電力が大きくなる。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する際の消費電力を低減することにある。
上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する加熱工程を有するガラス物品の製造方法であって、前記加熱工程は、赤外線を放射する放射熱源と前記加熱対象物との間に、前記放射熱源から放射される赤外線のスペクトルを変換する変換部を配置し、前記変換部から放射される赤外線を前記加熱対象物に吸収させることにより前記加熱対象物を加熱する工程であり、前記変換部は、前記放射熱源から放射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収部と、Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、前記赤外線吸収部からの熱伝導により加熱される赤外線放射部とを備え、前記変換部における前記加熱対象物側の表面の少なくとも一部は、前記赤外線放射部により構成されている。
上記構成によれば、ガラスに吸収される波長域の割合が大きく、ガラスに吸収されない波長域の割合が小さいスペクトルの赤外線が変換部から放射される。そのため、ガラスにより構成される加熱対象物は、変換部から放射される赤外線の大部分を透過させることなく吸収できる。これにより、変換部から放射される赤外線を効率的に加熱対象物の熱に変換することができ、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記赤外線吸収部は、黒体により構成されてなることが好ましい。赤外線吸収部を黒体により構成することによって、より効率的に赤外線を吸収させることができる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記赤外線放射部は、ガラスにより構成されてなることが好ましい。赤外線放射部をガラスにより構成することによって、変換部から放射される赤外線をより効率的に加熱対象物の熱に変換することができる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記加熱対象物は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスであることが好ましい。
薄板ガラスは、厚さのあるガラスと比較して、熱容量が小さいことから外部の温度の影響を受けて冷めやすい。そのため、薄板ガラスを目的温度に加熱した状態を保持する場合には、薄板ガラスに赤外線を照射して輻射熱により薄板ガラス自体を発熱させる方法が有効である。一方、赤外線を照射して薄板ガラスを加熱する場合、厚さが薄いことから赤外線の透過率が高くなり、消費電力に対する加熱効率が悪くなる。したがって、薄板ガラスの加熱に上記の加熱工程を適用した場合には、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる効果がより顕著に得られる。
薄板ガラスは、厚さのあるガラスと比較して、熱容量が小さいことから外部の温度の影響を受けて冷めやすい。そのため、薄板ガラスを目的温度に加熱した状態を保持する場合には、薄板ガラスに赤外線を照射して輻射熱により薄板ガラス自体を発熱させる方法が有効である。一方、赤外線を照射して薄板ガラスを加熱する場合、厚さが薄いことから赤外線の透過率が高くなり、消費電力に対する加熱効率が悪くなる。したがって、薄板ガラスの加熱に上記の加熱工程を適用した場合には、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる効果がより顕著に得られる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記ガラス物品は、前記薄板ガラスの表面に薄膜が形成された膜付きガラスであり、前記薄板ガラスの表面にＣＶＤ法又はスパッタリング法により前記薄膜を形成する過程において、前記加熱工程により前記薄板ガラスを加熱することが好ましい。
ＣＶＤ法又はスパッタリング法により薄膜を形成する場合、薄膜が形成される成膜対象物の温度を厳密に管理することが求められる。変換部により変換された赤外線により加熱対象物を加熱する上記の加熱工程は、目的温度までの加熱対象物の加熱、及び加熱状態からの降温をより短時間で行うことができるため、ＣＶＤ法又はスパッタリング法により薄膜を形成する際の加熱方法として適している。
上記ガラス物品の製造方法において、前記変換部には、前記放射熱源から放射される赤外線を透過させる透過部分が設けられていることが好ましい。
上記構成によれば、加熱時における加熱対象物の温度分布を容易に制御できる。
上記構成によれば、加熱時における加熱対象物の温度分布を容易に制御できる。
上記ガラス物品の製造方法において、前記赤外線放射部は、前記赤外線吸収部に接していることが好ましい。
上記構成によれば、赤外線吸収部からの赤外線放射部への熱伝導が効率的に行われる。これにより、赤外線放射部（変換部）の加熱対象物側の表面の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
上記構成によれば、赤外線吸収部からの赤外線放射部への熱伝導が効率的に行われる。これにより、赤外線放射部（変換部）の加熱対象物側の表面の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
上記課題を解決する薄板ガラスの加熱方法は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスの加熱方法であって、赤外線を放射する放射熱源と前記薄板ガラスとの間に、前記放射熱源から放射される赤外線のスペクトルを変換する変換部を配置し、前記変換部から放射される赤外線を前記薄板ガラスに吸収させることにより前記薄板ガラスを加熱し、前記変換部は、前記放射熱源から放射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収部と、Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、前記赤外線吸収部からの熱伝導により加熱される赤外線放射部とを備える。
上記構成によれば、変換部から放射される赤外線を効率的に薄板ガラスの熱に変換することができ、薄板ガラスの加熱に要する消費電力を低減できる。
本発明によれば、ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する際の消費電力を低減できる。
以下、本発明を、薄板ガラスの表面に薄膜が形成された膜付きガラスの製造方法に具体化した一実施形態を説明する。
本実施形態の膜付きガラスの製造方法では、薄板ガラスを加熱するとともに、加熱されたガラス基板に対してＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法を用いた成膜処理を行い、薄板ガラスの主面に対して薄膜を形成するものである。上記薄膜としては、例えば、酸化インジウムスズ膜、フッ素ドープ酸化スズ膜、酸化亜鉛膜、アンチモンドープ酸化スズ膜等の金属酸化物膜が挙げられる。
本実施形態の膜付きガラスの製造方法では、薄板ガラスを加熱するとともに、加熱されたガラス基板に対してＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法又はスパッタリング法を用いた成膜処理を行い、薄板ガラスの主面に対して薄膜を形成するものである。上記薄膜としては、例えば、酸化インジウムスズ膜、フッ素ドープ酸化スズ膜、酸化亜鉛膜、アンチモンドープ酸化スズ膜等の金属酸化物膜が挙げられる。
本実施形態の製造方法に用いられる薄板ガラスとしては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、無アルカリガラス、リン酸塩系ガラス、結晶化ガラスが挙げられる。また、薄板ガラスは、５〜８μｍの波長の放射率が９０％以上であるガラスであることが好ましい。珪酸塩系ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラスは、５〜８μｍの波長の放射率が９０％以上であるため、好ましい。薄板ガラスの厚さは、０．３ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。また、薄板ガラスの厚みの下限値は、例えば、３μｍである。
図１に示すように、本実施形態の製造方法では、長尺状の薄板ガラスＧがロール状に巻き取られた第１ガラスロールＲ１から連続的に送り出される薄板ガラスＧに対して、加熱装置１０による加熱処理、及び成膜装置２０による成膜処理が行われる。そして、成膜処理により薄膜が形成された膜付きガラスＧａ（ガラス物品）は、第２ガラスロールＲ２に巻き取られることで回収される。
加熱装置１０は、成膜装置２０により薄膜が形成される成膜範囲Ａ１を内側に含むように設定された加熱範囲Ａ２にある薄板ガラスＧを加熱可能な位置に配置される。本実施形態においては、成膜装置２０の両側に２個の加熱装置１０が配置されている。
図２に示すように、加熱装置１０は、一方側に開口１１ａを有するケーシング１１と、ケーシング１１内に配置された放射熱源１２と、放射熱源１２から放射された赤外線を開口１１ａ側に向かうように集光する集光ミラー１３とを備えている。放射熱源１２としては、輻射熱を利用して加熱対象物を加熱する公知の放射熱源、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の放射熱源を用いることができる。
ケーシング１１の開口１１ａには、放射熱源１２から放射される赤外線のスペクトルを変換する変換部１４が配置されている。変換部１４は、Ｓｉ元素を含有する物質により構成される板状の赤外線放射部１５を備えている。赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質としては、ガラス、窒化ケイ素、ムライト、ケイ酸アルミニウム、コーディエライト、ジルコンが挙げられる。また、ガラスとしては、例えば、珪酸塩系ガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラスが挙げられる。
また、赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質は、加熱対象物である薄板ガラスＧと近い放射特性（例えば、５〜８μｍの波長の放射率が９０％以上）を有する物質であることが好ましく、薄板ガラスＧと同じ放射特性を有する物質であることがより好ましい。また、赤外線放射部１５を構成するガラスは、熱膨張が抑制されたガラス（例えば、熱膨張係数が６０以下のガラス）であることが好ましい。
赤外線放射部１５は、放射熱源１２からの赤外線が入射する側に位置する第１表面１５ａと、第１表面１５ａの反対側であって、加熱対象物（薄板ガラスＧ）側に位置する第２表面１５ｂとを有する。第１表面１５ａと第２表面１５ｂとの間の距離として規定される赤外線放射部１５の厚さは、例えば、５ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。
赤外線放射部１５の第１表面１５ａには、黒体により構成される赤外線吸収部１６が設けられている。赤外線吸収部１６は、赤外線放射部１５の第１表面１５ａに黒体塗料を塗布することにより形成される膜状の部分であり、第１表面１５ａの表面全体に一様に設けられている。赤外線吸収部１６の放射率は、例えば、９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。赤外線吸収部１６を構成する黒体塗料は特に限定されるものではなく、公知の黒体塗料（例えば、ジャパンセンサー株式会社製ＪＳＣ−３号）を用いることができる。また、赤外線吸収部１６はカーボン等の黒色の物質から構成されてもよい。
赤外線放射部１５の第２表面１５ｂは、外部に露出している。したがって、変換部１４の加熱対象物側の表面の少なくとも一部は、赤外線放射部１５の第２表面１５ｂにより構成されている。
次に、加熱装置１０を用いた加熱処理（加熱工程）について説明する。
図３に示すように、加熱装置１０の放射熱源１２から放射された赤外線Ｗ１は、集光ミラー１３により集光されて変換部１４の赤外線吸収部１６に吸収される。赤外線Ｗ１を吸収した赤外線吸収部１６は、熱輻射により発熱する。赤外線吸収部１６が発熱すると、赤外線吸収部１６に接する赤外線放射部１５が熱伝導により加熱され、加熱された赤外線放射部１５の第２表面１５ｂから、赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質の放射特性に基づくスペクトルの赤外線Ｗ２が放射される。
図３に示すように、加熱装置１０の放射熱源１２から放射された赤外線Ｗ１は、集光ミラー１３により集光されて変換部１４の赤外線吸収部１６に吸収される。赤外線Ｗ１を吸収した赤外線吸収部１６は、熱輻射により発熱する。赤外線吸収部１６が発熱すると、赤外線吸収部１６に接する赤外線放射部１５が熱伝導により加熱され、加熱された赤外線放射部１５の第２表面１５ｂから、赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質の放射特性に基づくスペクトルの赤外線Ｗ２が放射される。
したがって、変換部１４は、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を吸収して、スペクトルの異なる赤外線Ｗ２を放射する。すなわち、変換部１４は、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを、赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質の放射特性に基づくスペクトルに変換する。
図１及び図３に示すように、加熱装置１０から赤外線Ｗ２が放射される範囲である加熱範囲Ａ２に搬送された薄板ガラスＧは、加熱装置１０から放射される赤外線Ｗ２を吸収する。赤外線Ｗ２を吸収した薄板ガラスＧは、熱輻射により発熱することにより、成膜処理に適切な温度（例えば、５００〜６００℃程度）に加熱される。
ここで、赤外線放射部１５を構成するＳｉ元素を含有する物質の放射特性に基づくスペクトルを有する赤外線Ｗ２は、ガラスに吸収される波長域の割合が大きく、ガラスに吸収されない波長域の割合が小さいスペクトルの赤外線である。例えば、赤外線Ｗ２の全波長域の放射輝度に対するガラスに吸収される波長域の放射輝度の割合は８０%以上である。そのため、赤外線Ｗ２の大部分は、薄板ガラスＧを透過することなく薄板ガラスＧに吸収される。これにより、加熱装置１０から放射される赤外線Ｗ２を薄板ガラスＧの熱に効率的に変換できる。
図１に示すように、加熱装置１０により加熱された状態にある薄板ガラスＧには、成膜範囲Ａ１において、成膜装置２０による成膜処理が行われる。成膜装置２０としては、ＣＶＤ法又はスパッタリング法を利用した成膜処理に適用される公知の成膜装置を用いることができる。
薄膜が形成された膜付きガラスＧａは、加熱装置１０の加熱範囲Ａ２を通過して、加熱装置１０から赤外線Ｗ２が入射しない位置に達することにより温度が急速に低下する。加熱範囲Ａ２を通過して温度が低下した膜付きガラスＧａは、第２ガラスロールＲ２に巻き取られて回収される。
次に、本実施形態の作用効果について記載する。
（１）ガラス物品の製造方法は、ガラスにより構成される加熱対象物（薄板ガラスＧ）を加熱する加熱工程を有する。加熱工程は、赤外線Ｗ１を放射する放射熱源１２と加熱対象物との間に、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを変換する変換部１４を配置し、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を加熱対象物に吸収させて発熱させることにより加熱対象物を加熱する工程である。変換部１４は、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を吸収して発熱する赤外線吸収部１６と、Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、赤外線吸収部１６からの熱伝導により加熱される赤外線放射部１５とを備える。変換部１４における加熱対象物側の表面の少なくとも一部は、赤外線放射部１５により構成されている。
（１）ガラス物品の製造方法は、ガラスにより構成される加熱対象物（薄板ガラスＧ）を加熱する加熱工程を有する。加熱工程は、赤外線Ｗ１を放射する放射熱源１２と加熱対象物との間に、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを変換する変換部１４を配置し、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を加熱対象物に吸収させて発熱させることにより加熱対象物を加熱する工程である。変換部１４は、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を吸収して発熱する赤外線吸収部１６と、Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、赤外線吸収部１６からの熱伝導により加熱される赤外線放射部１５とを備える。変換部１４における加熱対象物側の表面の少なくとも一部は、赤外線放射部１５により構成されている。
上記構成によれば、ガラスに吸収される波長域の割合が大きく、ガラスに吸収されない波長域の割合が小さいスペクトルの赤外線Ｗ２が変換部１４から放射される。そのため、ガラスにより構成される加熱対象物は、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２の大部分を透過させることなく吸収できる。これにより、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を加熱対象物の熱に効率的に変換することができ、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる。
（２）加熱対象物は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスである。
薄板ガラスは、厚さのあるガラスと比較して、熱容量が小さいことから外部の温度の影響を受けて冷めやすい。そのため、薄板ガラスを目的温度に加熱した状態を保持する場合には、薄板ガラスに赤外線を照射して輻射熱により薄板ガラス自体を発熱させる方法が有効である。一方、赤外線を照射して薄板ガラスを加熱する場合、厚さが薄いことから赤外線の透過率が高くなり、消費電力に対する加熱効率が悪くなる。したがって、薄板ガラスの加熱に上記の加熱工程を適用した場合には、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる効果がより顕著に得られる。
薄板ガラスは、厚さのあるガラスと比較して、熱容量が小さいことから外部の温度の影響を受けて冷めやすい。そのため、薄板ガラスを目的温度に加熱した状態を保持する場合には、薄板ガラスに赤外線を照射して輻射熱により薄板ガラス自体を発熱させる方法が有効である。一方、赤外線を照射して薄板ガラスを加熱する場合、厚さが薄いことから赤外線の透過率が高くなり、消費電力に対する加熱効率が悪くなる。したがって、薄板ガラスの加熱に上記の加熱工程を適用した場合には、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる効果がより顕著に得られる。
（３）ガラス物品は、薄板ガラスＧの表面に薄膜が形成された膜付きガラスＧａである。ガラス物品の製造方法は、薄板ガラスＧの表面にＣＶＤ法又はスパッタリング法により薄膜を形成する過程において、上記の加熱工程により薄板ガラスＧを加熱している。
ＣＶＤ法又はスパッタリング法により薄膜を形成する場合、薄膜が形成される成膜対象物の温度を厳密に管理することが求められる。変換部１４により変換された赤外線Ｗ２により加熱対象物を加熱する上記の加熱工程は、目的温度までの加熱対象物の加熱、及び加熱状態からの降温をより短時間で行うことができるため、ＣＶＤ法又はスパッタリング法により薄膜を形成する際の加熱方法として適している。
（４）赤外線放射部１５は、赤外線吸収部１６に接している。
上記構成によれば、赤外線吸収部１６からの赤外線放射部１５への熱伝導が効率的に行われる。これにより、赤外線放射部１５の第２表面１５ｂ（変換部１４の加熱対象物側の表面）の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
上記構成によれば、赤外線吸収部１６からの赤外線放射部１５への熱伝導が効率的に行われる。これにより、赤外線放射部１５の第２表面１５ｂ（変換部１４の加熱対象物側の表面）の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
（５）赤外線放射部１５の厚さは、５ｍｍ以下である。
上記構成によれば、赤外線吸収部１６からの熱伝導により、赤外線放射部１５の第２表面１５ｂ（変換部１４の加熱対象物側の表面）の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
上記構成によれば、赤外線吸収部１６からの熱伝導により、赤外線放射部１５の第２表面１５ｂ（変換部１４の加熱対象物側の表面）の温度を早く高めることができ、応答性が向上する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・変換部１４の加熱対象物側の表面は、少なくとも一部が赤外線放射部１５により構成されていればよく、Ｓｉ元素を含有する物質以外の材質からなる部分が部分的に設けられていてもよい。
・変換部１４の加熱対象物側の表面は、少なくとも一部が赤外線放射部１５により構成されていればよく、Ｓｉ元素を含有する物質以外の材質からなる部分が部分的に設けられていてもよい。
・上記実施形態では、黒体塗料によって赤外線吸収部１６が形成されていたが、黒体塗料以外の材料からなる赤外線吸収部１６であってもよい。赤外線吸収部１６を構成する他の材料としては、例えば、黒体テープ、炭化ケイ素等のセラミックが挙げられる。
・赤外線放射部１５の形状は、板状に限定されるものではなく、例えば、ブロック状やレンズ状等のその他の形状であってもよい。この場合、放射熱源１２から赤外線Ｗ１が入射する側の面（第１表面１５ａ）、及び加熱対象物に向かって赤外線Ｗ２を放射する側の面（第２表面１５ｂ）は、互いに反対を向く面でなくてもよい。
また、赤外線放射部１５は、膜状に形成されるものであってもよい。例えば、セラミックにより構成される板状の赤外線吸収部１６を採用し、その赤外線吸収部１６の表面に、粉末状のガラスを付着させてガラス質の皮膜を形成し、このガラス質の皮膜を赤外線放射部１５としてもよい。
・図４に示すように、変換部１４における赤外線放射部１５と赤外線吸収部１６との間に、赤外線吸収部１６の熱を赤外線放射部１５へ熱伝導可能な物質により構成される熱伝導部１７を介在させてもよい。
・変換部１４には、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を透過させる透過部分が設けられていてもよい。例えば、図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、赤外線放射部１５の第１表面１５ａに対して、赤外線吸収部１６が形成されていない部分を部分的に設ける。この場合、赤外線放射部１５には、赤外線吸収部１６が形成されていない部分に対応して、放射熱源１２から入射した赤外線Ｗ１が透過する部分（透過部分１８）が生じる。透過部分１８を設けることにより、加熱時における加熱対象物の温度分布を容易に制御できる。例えば、加熱対象物の全体をより均一に加熱することや、加熱対象物の特定部位の温度を部分的に高めることができる。
図７のグラフは、加熱装置１０の変換部１４として、透過部分１８を設けない変換部１４（試験例１）、透過部分１８を設けた変換部１４（試験例２及び試験例３）のいずれか一つを用いて加熱処理を行った場合の薄板ガラスＧの温度分布を示したものである。試験例１は、第１表面１５ａの全体に赤外線吸収部１６を設けた変換部１４である。試験例２は、加熱対象物となる薄板ガラスＧの中央部分に対応する部分に、赤外線吸収部１６が形成されていない部分を複数、設けた変換部１４である。試験例３は、加熱対象物となる薄板ガラスＧの中央部分に対応する部分の全体に、赤外線吸収部１６が形成されていない部分を設けた変換部１４である。
図７のグラフに示すように、試験例１の変換部１４を用いた場合、薄板ガラスＧは、両側の縁部と比較して中央部分の温度が高くなる。これに対して、試験例２及び試験例３の変換部１４を用いた場合、赤外線吸収部１６が形成されていない部分（透過部分１８）に対応して、薄板ガラスＧの中央部分に相対的に温度の低い部分が生じる。このように、透過部分１８を設けることにより、加熱対象物の部分毎の温度を制御することが可能であり、透過部分１８の位置を調整することにより、加熱対象物全体をより均一に加熱することや、加熱対象物の特定部分の温度を相対的に高くすること又は低くすることができる。
・変換部１４には、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１を第１パターンのスペクトルの赤外線Ｗ２に変換する第１変換部分と、第１パターンと異なるスペクトルの赤外線Ｗ２に変換する第２変換部分とが設けられていてもよい。例えば、赤外線放射部１５の一部に、放射特性の異なるＳｉ元素を含有する物質により構成される部分を設けて、放射特性の異なるＳｉ元素を含有する物質の部分から当該物質の放射特性に基づく第２パターンのスペクトルの赤外線を放射させる。
第１変換部分及び第２変換部分を備える変換部１４を設けた場合にも、透過部分１８を設けた場合と同様に、加熱時における加熱対象物の温度分布を容易に制御できる。また、第２変換部分を複数、設けてもよい。この場合、各第２変換部分から放射される赤外線のスペクトルは全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。
・加熱装置１０と加熱対象物との間の領域の雰囲気は特に限定されるものではないが、水蒸気量が２ｇ／ｍ３以下の雰囲気（例えば、真空）であることが好ましい。上記領域を水蒸気量の少ない雰囲気にした場合には、加熱装置１０の変換部１４から放射される赤外線Ｗ２が上記領域に含まれる水蒸気に吸収されて、加熱対象物に達する赤外線Ｗ２が弱まることを抑制できる。これにより、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を加熱対象物に効率的に吸収させて加熱対象物の熱に効率的に変換できる。その結果、加熱対象物の加熱に要する消費電力を低減できる効果がより大きく得られる。
・加熱装置１０の配置は特に限定されるものではないが、赤外線放射部１５の加熱対象物側の表面と加熱対象物との距離が２〜２０ｍｍとなるように配置することが好ましい。上記距離を２ｍｍ以上に設定することにより、加熱対象物を移動させる際に、加熱対象物と加熱装置１０とが接触してしまうことを抑制できる。また、上記距離を２０ｍｍ以下に設定することにより、加熱装置１０と加熱対象物との間の領域に、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を吸収する物質（例えば、水蒸気）が存在したとしても、上記領域を通過する際に赤外線Ｗ２が大きく減衰して加熱対象物の温度が上がり難くなってしまうことを抑制できる。
・上記実施形態の膜付きガラスの製造方法では、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスに対して薄膜を形成していたが、厚さが０．３ｍｍを超えるガラス部材（加熱対象物）に対して薄膜を形成してもよい。
・加熱装置１０を用いた加熱処理（加熱工程）は、ＣＶＤ法又はスパッタリング法により成膜する際に成膜対象物を加熱する加熱処理に限定されるものではなく、ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する様々な加熱工程に適用できる。
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記変換部には、前記放射熱源から放射される赤外線を第１パターンのスペクトルの赤外線に変換する第１変換部分と、前記第１パターンと異なる第２パターンのスペクトルの赤外線に変換する第２変換部分とが設けられ、前記変換部における前記加熱対象物側の表面は、前記第１変換部分により構成される部分と、前記第２変換部分により構成される部分とを有する前記ガラス物品の製造方法。
（イ）前記変換部には、前記放射熱源から放射される赤外線を第１パターンのスペクトルの赤外線に変換する第１変換部分と、前記第１パターンと異なる第２パターンのスペクトルの赤外線に変換する第２変換部分とが設けられ、前記変換部における前記加熱対象物側の表面は、前記第１変換部分により構成される部分と、前記第２変換部分により構成される部分とを有する前記ガラス物品の製造方法。
以下に実施例及び比較例を挙げ、上記実施形態をさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図３に示すように、赤外線Ｗ１を放射する放射熱源１２と薄板ガラスＧとの間に、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを変換する変換部１４を配置し、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を薄板ガラスＧに吸収させることにより薄板ガラスＧを加熱する加熱試験を行った。そして、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
（実施例１）
図３に示すように、赤外線Ｗ１を放射する放射熱源１２と薄板ガラスＧとの間に、放射熱源１２から放射される赤外線Ｗ１のスペクトルを変換する変換部１４を配置し、変換部１４から放射される赤外線Ｗ２を薄板ガラスＧに吸収させることにより薄板ガラスＧを加熱する加熱試験を行った。そして、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
変換部１４としては、図３に示すように、板状の赤外線放射部１５の放射熱源１２側の表面（第１表面１５ａ）の全体に黒体塗料を塗布してなる赤外線吸収部１６を設けたものを用いた。また、加熱試験に用いた各部材の詳細は以下のとおりである。
薄板ガラス：縦５０ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５０μｍの無アルカリガラス
放射熱源 ：ハロゲンランプ
赤外線放射部 ：縦５０ｍｍ×横３５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの結晶化ガラス
赤外線吸収部 ：黒体塗料（ジャパンセンサー株式会社製ＪＳＣ−３号）
（比較例１）
変換部１４に代えて、板状の赤外線放射部１５の放射熱源１２側の表面（第１表面１５ａ）、及び加熱対象物側の表面（第２表面１５ｂ）の両面の全体に、黒体塗料を塗布してなる赤外線吸収部１６を設けたものを用いた。上記の点を除いて、実施例１と同様にして加熱試験を行い、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
放射熱源 ：ハロゲンランプ
赤外線放射部 ：縦５０ｍｍ×横３５０ｍｍ×厚さ１．５ｍｍの結晶化ガラス
赤外線吸収部 ：黒体塗料（ジャパンセンサー株式会社製ＪＳＣ−３号）
（比較例１）
変換部１４に代えて、板状の赤外線放射部１５の放射熱源１２側の表面（第１表面１５ａ）、及び加熱対象物側の表面（第２表面１５ｂ）の両面の全体に、黒体塗料を塗布してなる赤外線吸収部１６を設けたものを用いた。上記の点を除いて、実施例１と同様にして加熱試験を行い、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
（比較例２）
変換部１４に代えて、赤外線吸収部１６を設けていない板状の赤外線放射部１５を用いた。上記の点を除いて、実施例１と同様にして加熱試験を行い、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
変換部１４に代えて、赤外線吸収部１６を設けていない板状の赤外線放射部１５を用いた。上記の点を除いて、実施例１と同様にして加熱試験を行い、薄板ガラスＧが６００℃に加熱されるまでに放射熱源１２が消費した電力を測定した。その結果を表１に示す。
Ｇ…薄板ガラス、Ｇａ…膜付きガラス、Ｗ１，Ｗ２…赤外線、１０…加熱装置、１１…ケーシング、１２…放射熱源、１３…集光ミラー、１４…変換部、１５…赤外線放射部、１５ａ…第１表面、１５ｂ…第２表面、１６…赤外線吸収部、１７…熱伝導部、１８…透過部分、２０…成膜装置。
Claims (8)
- ガラスにより構成される加熱対象物を加熱する加熱工程を有するガラス物品の製造方法であって、
前記加熱工程は、
赤外線を放射する放射熱源と前記加熱対象物との間に、前記放射熱源から放射される赤外線のスペクトルを変換する変換部を配置し、前記変換部から放射される赤外線を前記加熱対象物に吸収させることにより前記加熱対象物を加熱する工程であり、
前記変換部は、
前記放射熱源から放射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収部と、
Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、前記赤外線吸収部からの熱伝導により加熱される赤外線放射部とを備え、
前記変換部における前記加熱対象物側の表面の少なくとも一部は、前記赤外線放射部により構成されていることを特徴とするガラス物品の製造方法。 - 前記赤外線吸収部は、黒体により構成されてなる請求項１に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記赤外線放射部は、ガラスにより構成されてなる請求項１又は請求項２に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記加熱対象物は、厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスである請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記ガラス物品は、前記薄板ガラスの表面に薄膜が形成された膜付きガラスであり、
前記薄板ガラスの表面にＣＶＤ法又はスパッタリング法により前記薄膜を形成する過程において、前記加熱工程により前記薄板ガラスを加熱する請求項４に記載のガラス物品の製造方法。 - 前記赤外線放射部は、前記赤外線吸収部に接している請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- 前記変換部には、前記放射熱源から放射される赤外線を透過させる透過部分が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス物品の製造方法。
- 厚さが０．３ｍｍ以下の薄板ガラスの加熱方法であって、
赤外線を放射する放射熱源と前記薄板ガラスとの間に、前記放射熱源から放射される赤外線のスペクトルを変換する変換部を配置し、前記変換部から放射される赤外線を前記薄板ガラスに吸収させることにより前記薄板ガラスを加熱し、
前記変換部は、
前記放射熱源から放射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収部と、
Ｓｉ元素を含有する物質により構成され、前記赤外線吸収部からの熱伝導により加熱される赤外線放射部とを備えることを特徴とする薄板ガラスの加熱方法。
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