JP6820928B2 - Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法及びシステムに関する。

近年、世界の各国では、高有価時代を迎えて、エネルギー問題の解決を最優先的な課題として選定し、それに備え対策の準備を急いでいる。対策の一つは、産業現場や建築物など主なエネルギー使用部門におけるエネルギーの消失を低減し、且つ、効率を高め得る技術を通じてエネルギーの使用量を節減することである。

建築物において、ドアや窓（ｗｉｎｄｏｗｓ ａｎｄ ｄｏｏｒｓ）は、壁体に比べて約８倍〜約１０倍以上の低い断熱特性を有するため、ドアや窓を通しての熱の損失は全体の建物の熱損失の約２５％〜約４５％を占めるほど深刻である。

このため、ドアや窓における熱損失を低減するために、Ｌｏｗ−Ｅガラス（ＬＯＷ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ Ｇｌａｓｓ）が用いられている。Ｌｏｗ−Ｅガラスは、通常のガラスの片面に高い赤外線の反射率を有する金属膜をコーティングした構造を有し、単層又は複層の構造を有する。金属膜は、可視光を透過させて屋内の採光性を高め、赤外線を反射して屋内外における熱の移動を低減して屋内の温度の変化を極力抑える。

Ｌｏｗ−Ｅガラスは、コーティング製造方法に応じて、熱分解方法（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ）によるハードＬｏｗ−Ｅ（ｈａｒｄ ｌｏｗ−Ｅ）と、スパッタリング工法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）によるソフトＬｏｗ−Ｅ （ｓｏｆｔ ｌｏｗ−Ｅ）と、に大別できる。

ハードＬｏｗ−Ｅ製造方法は、フロート板ガラスの製造工程に際して金属溶液や金属粉末を板ガラスの上に吹き付けて熱的コーティングを行う。コーティング物質は、普通、金属酸化物（例えば、ＳｎＯ_２）の単一物質である。既存のハードＬｏｗ−Ｅ製造方法のメリットは、熱的コーティングを行うことから、コーティング硬さ及び耐久性が強く、その結果、強化加工などの熱処理を施すことができるということである。しかしながら、複数の金属の使用が制限されるため色相が単純であり、コーティング膜が濁っているという欠点がある。

一方、ソフトＬｏｗ−Ｅ製造方法は、既に生産されているフロート板ガラスを別途の真空チャンバーの金属ターゲット板として設けて、銀（Ａｇ）、チタン （Ｔｉｔａｎｉｕｍ）、ステンレス鋼（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ）などの金属を多層薄膜コーティングして生産する。既存のソフトＬｏｗ−Ｅ製造方法のメリットは、透明度が高く、複数の金属の使用を通じて様々な色相が実現可能である他、光学性能及び熱的性能に優れているということである。しかしながら、ハードＬｏｗ−Ｅに比べてコーティング硬さ及び耐久性が弱く、複層ガラスの製作に際して別途のエッジストリッピング処理設備が必要であるという欠点がある。

このように、現在、ハードＬｏｗ−Ｅ製造方法やソフトＬｏｗ−Ｅ製造方法による欠点を補い、しかも、放射性能が向上したＬｏｗ−Ｅガラスに対する新たな製造技術が望まれている。

本発明は、上述した従来の技術の問題を解消するために案出されたものであり、その目的は、ドアや窓システムに用いられるＬｏｗ−Ｅガラス（ｌｏｗ−ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ）の放射性能を効率よく向上させることができ、既存の製造方法によるＬｏｗ−Ｅガラスの欠点を補うことのできるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法及びシステムを提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の一側面によれば、片面に金属膜が形成されたガラスプレートを搬送装置の一方の側に搬入するステップと、前記搬送装置の一方の側から他方の側に向かう搬送方向の第１の領域において第１の温度のマイクロ波を用いて前記金属膜を選択的に熱処理するステップと、前記マイクロ波を用いて熱処理するステップ前又は後に、前記搬送方向における前記第１の領域の前端又は後端に位置する第２の領域において第２の温度のレーザービームで前記金属膜を選択的に熱処理するステップと、を含む、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法が提供される。

一実施形態において、好ましくは、前記マイクロ波を用いて熱処理するステップにおいては、前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを選択的に加熱する。

一実施形態において、好ましくは、前記マイクロ波を用いて熱処理するステップにおいては、２００℃〜５００℃の温度雰囲気下で前記金属膜を加熱する。

一実施形態において、好ましくは、前記マイクロ波の周波数は数ＧＨｚであり、前記マイクロ波の幅は１０ｃｍ 〜１５ｃｍである。

一実施形態において、好ましくは、前記金属膜は、銀（Ａｇ）を主成分として含む。

一実施形態において、好ましくは、前記金属膜の伝導率は、前記第１の温度における銅（Ｃｕ）の伝導率よりも大きい。

一実施形態において、好ましくは、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法は、前記マイクロ波を用いて熱処理するステップ前又は後に、好ましくは、前記搬送方向における前記第１の領域の前や後ろに位置する第２の領域において前記第１の温度とは異なる第２の温度のレーザービームで前記金属膜を選択的に熱処理するステップを更に含む。第２の温度は第１の温度よりも高くてもよいが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、配置関係に応じて変更可能である。

一実施形態において、好ましくは、前記レーザービームで熱処理するステップにおいては、５００℃〜６５０℃の温度雰囲気下で前記金属膜を加熱する。

一実施形態において、好ましくは、前記マイクロ波を用いるか、又は前記レーザービームで熱処理するステップ前に、前記搬送方向の前記第１の領域の前方において前記第１の温度よりも低い予熱温度で前記ガラスプレート又は前記金属膜を予熱処理するステップを更に含む。

一実施形態において、好ましくは、前記レーザービームで熱処理するステップにおいては、前記搬送方向と直交するラインビームで前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを選択的に加熱する。

一実施形態において、好ましくは、前記レーザービームで熱処理するステップにおいては、５００℃〜６５０℃の温度雰囲気下で前記金属膜を加熱する。

一実施形態において、好ましくは、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法は、前記マイクロ波を用いるか、又は前記レーザービームで熱処理するステップ前に、前記搬送方向の前記第１の領域の前方において前記第１の温度よりも低い予熱温度で前記ガラスプレート又は前記金属膜を予熱処理するステップを更に含む。

上述した目的を達成するために、本発明の他の側面によれば、片面に金属膜が形成されたガラスプレートを一方の側から搬入する搬送装置と、前記搬送装置の前記一方の側から他方の側に向かう搬送方向の第１の領域に配設され、第１の温度のマイクロ波を放出するマイクロ波モジュールと、前記マイクロ波モジュールの前端又は後端に配置されるレーザーモジュールと、を備え、前記マイクロ波モジュールは、前記金属膜の表面を前記マイクロ波で選択的に熱処理し、前記レーザーモジュールは、前記搬送方向における前記第１の領域の前端又は後端に位置する第２の領域において第２の温度のレーザービームで前記金属膜を選択的に熱処理する、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムが提供される。

一実施形態において、好ましくは、前記マイクロ波モジュールは、前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを選択的に加熱する。また、好ましくは、前記マイクロ波モジュールは、２００℃〜５００℃の温度雰囲気下で前記金属膜を加熱する。更に、好ましくは、前記マイクロ波の周波数は数ＧＨｚであり、前記マイクロ波の幅は１０ｃｍ〜１５ｃｍである。

一実施形態において、好ましくは、前記金属膜は、銀（Ａｇ）を主成分として含む。なお、好ましくは、前記金属膜と前記ガラスプレートとの間には誘電層が配備される。

一実施形態において、好ましくは、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムは、前記搬送方向における前記第１の領域の前や後ろに位置する第２の領域に設けられ、前記第１の温度とは異なる第２の温度のレーザービームで金属膜を選択的に熱処理するレーザーモジュールを更に備える。

一実施形態において、好ましくは、前記レーザーモジュールは、前記搬送方向と直交又は交差する方向に延び、ビーム幅が１ｍｍ以下のラインビームで前記金属膜を加熱する。

一実施形態において、好ましくは、前記レーザーモジュールは、５００℃〜６５０℃の温度雰囲気下で前記金属膜を加熱する。

一実施形態において、好ましくは、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムは、前記搬送方向を基準として前記マイクロ波モジュール及び前記レーザーモジュールの前端において前記第１の温度よりも低い予熱温度で前記ガラスプレート又は前記金属膜を予熱処理する予熱装置を更に備える。

上述したように、本発明の実施形態によれば、Ｌｏｗ−Ｅガラス（ｌｏｗ−ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ）のコーティング膜を選択的に加熱して熱処理することにより、Ｌｏｗ−Ｅガラスの放射性能を向上させることができる。

また、ガラスが割れない条件下で瞬時的な高温加熱を行うことから、金属膜の損傷なしに金属膜を選択的に熱処理することができる。なお、コーティング膜を選択的に加熱することから、温度が制御し易く、大面積のガラスを満遍なく熱処理することができるというメリットがある。

更に、マイクロ波を用いた加熱に加えて、レーザービーム加熱、予熱又はこれらの組み合わせを更に行うことにより、マイクロ波を用いた表面選択加熱を効率よく適用してＬｏｗ−Ｅガラスの性能を大幅に改善することができ、製造工程上の既存の問題を解消することができる。

すなわち、既存の熱風による熱処理に際して製造されたＬｏｗ−Ｅガラスの切断不可の問題を解消することができ、放射性能が調節し難いという問題を解消することができる。なお、既存のフラッシュランプ （ｆｌａｓｈ ｌａｍｐ）を用いるときにかかるランプの取替えコストを節減することができ、Ｌｏｗ−Ｅガラスの遅いタクトタイム（ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）又はサイクルタイム（ｃｙｃｌｅ ｔｉｍｅ）を改善することができる。加えて、既存の電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）を用いるときに発生するガラス変色の発生を防ぐことができ、相対的に高いエネルギー消耗量を低減することができる。

本発明の一実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ Ｇｌａｓｓ）の熱処理システムに対する概略構成図である。 図１のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに用いられるマイクロ波モジュールの作動原理を説明するためのグラフである。 図２のマイクロ波モジュールの熱処理性能を説明するためのＬｏｗ−ＥガラスのＨＲ−ＴＥＭ像である。 本発明の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用可能なＬｏｗ−Ｅガラス用ガラスプレートを説明するための断面図である。 本発明の他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに対する概略構成図である。 図５のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムの一部の構成を説明するためのガラスコンベクションオーブンの予熱装置の部分に対する概略横断面図である。 本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用可能なレーザーモジュールの作動状態を示す図である。 図７のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用されるレーザーモジュールの構成及び作動原理を説明するためのレーザーモジュールの部分に対する概略横断面図である。 本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用可能なマイクロ波モジュール及びレーザーモジュールの配置形態を示す図である。 本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法を説明するためのフローチャートである。

本発明は、様々な変更を加えることができ、種々の実施形態を有し得るが、特定の実施形態を図面に例示し、且つ詳細に説明する。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に限定することを意図するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物若しくは代替物を含むものと理解されるべきである。各図面についての説明のしやすさのために、同じ構成要素には同じ参照符号を付する。

第１、第２、Ａ、Ｂなどの用語は、様々な構成要素を説明する上で使用可能であるが、これらの構成要素は、これらの用語により限定されてはならない。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内において、第１の構成要素は第２の構成要素と命名可能であり、同様に、第２の構成要素もまた第１の構成要素と命名可能である。及び／又はという用語は、複数の関連する記載項目の組み合わせ又は複数の関連する記載項目のうちのいずれか一つの項目を含む。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及されたときや、「接続」されていると言及されたときには、その他の構成要素に直結されていてもよく、直接的に接続されていてもよいが、これらの間に他の構成要素が介在されていてもよいと理解されるべきである。これに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直結されて」いると言及されたときや、「直接的に接続されて」いると言及されたときには、これらの間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。

本明細書において用いられた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものに過ぎず、本発明を限定する意図を有するものではない。単数の表現は、文脈からみて、別途に断りのない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」、「備える」、「有する」などと関連する用語は、明細書の上に記載されている特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指し示すためのものに過ぎず、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

また、本明細書において、誤解の余地がない限り、ある文字の下付き文字又は上付き文字が他の下付き文字又は上付き文字を有するとき、表示のしやすさのために、下付き文字又は上付き文字の他の下付き文字又は上付き文字と同じ形態で表示可能である。

本明細書において、別途に断りのない限り、技術的又は科学的な用語をはじめとして、ここで用いられるあらゆる用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同じ意味を含む。一般的に用いられる、辞書に定義されているような用語は、関連する記述の文脈上の意味と一致する意味であると解釈されてはならず、本明細書において明らかに定義しない限り、理想的な意味や過度に形式的な意味であると解釈されない。

以下、添付図面に基づいて、本発明による好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ Ｇｌａｓｓ）の熱処理システムに対する概略構成図である。

図１を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００は、搬送装置２０及びマイクロ波モジュール３０を備える。Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００は、マイクロ波モジュール３０が配設されるガラスコンベクションオーブンやこれに対応する機能を行うチャンバーを備えていてもよい。

搬送装置２０は、ガラスコンベクションオーブンやチャンバーに組み付けられてオーブンやチャンバーの外部から内部に、再び内部から外部にガラスプレート１０を搬送してもよい。ガラスプレート１０の片面には金属膜が予め形成されていてもよい。

金属膜は、Ｌｏｗ−Ｅコーティング層と称してもよく、金属膜の伝導率又は導電率は、マイクロ波により金属膜に形成される温度（以下、第１の温度と称する。）において銅（Ｃｕ）の伝導率よりも大きくてもよい。金属膜は、銀（Ａｇ）であってもよく、銀（Ａｇ）を主成分として含んでいてもよい。

ガラスプレート１０は、搬送装置２０の一方の側から搬入（ｌｏａｄｉｎｇ）されて搬送装置２０の他方の側に、例えば、第１の方向Ｄ１に搬送されてもよい。搬送装置２０は、コンベヤベルトタイプのものであってもよい。

本実施形態のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００において、片面に金属膜が形成されているガラスプレート１０が搬送装置２０に搬入される部分は搬入ゾーン（ｌｏａｄｉｎｇ ｚｏｎｅ）Ｚ０と称してもよく、マイクロ波モジュール３０が配設された部分はマイクロ波ゾーン（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｚｏｎｅ）Ｚ２と称してもよく、結晶化された金属膜が形成されているガラスプレート１０を搬送装置２０から搬出する部分は搬出ゾーン（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｚｏｎｅ）Ｚ６と称してもよい。

マイクロ波ゾーンＺ２において、ガラスプレート１０上の金属膜の表面は温度雰囲気（２００〜５００℃）を形成するマイクロ波３２により選択的に加熱されてもよい。ここで、マイクロ波モジュール３０は、金属膜の表面から深さ１μｍ以下に金属膜が加熱されるようにマイクロ波３２を制御してもよい。

マイクロ波３２の周波数は数ＧＨｚであってもよく、マイクロ波３２の幅は１０ｃｍ〜１５ｃｍであってもよい。マイクロ波３２の長手方向は第１の方向Ｄ１と直交してもよく、マイクロ波３２の幅は第１の方向Ｄ１におけるウェーブ幅（ｗａｖｅ ｗｉｄｔｈ）であってもよい。

上述したマイクロ波３２の周波数や幅は、金属膜の伝導率に応じて調整可能である。例えば、金属膜の伝導率が高ければ、同じ周波数及び温度において金属膜の表面における伝導率が高いため相対的に浅い深さで加熱されることがある。つまり、本実施形態においては、マイクロ波熱処理が金属膜の表面電流が急減し始まるしきい値に対応する所定の深さ以下において金属膜の表面を選択的に加熱できるようにマイクロ波の強さや周波数若しくは照射幅などを決めてもよい。

図２は、図１のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに用いられるマイクロ波モジュールの作動原理を説明するためのグラフである。

図２を参照すると、本実施形態において、マイクロ波モジュールにより加熱されるガラスプレート上の金属膜は、供給される所定の強さ（Ｐａ）以上のマイクロ波の出力密度（ｐｏｗｅｒ）又はエネルギーにおいて表面から所定の深さｔ１まで所定の表面電流（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）を有する。

このような特性は、大面積のガラスプレートを均一に熱処理して金属膜を結晶化させる上で重要なファクターになり得る。つまり、ガラスプレートの内部の熱応力がガラスの破裂係数を超えないようにガラス層の損傷や破損を避けるのに十分に均一であり、且つ短時間内に急速加熱するための条件として使用可能である。本実施形態においては、マイクロ波モジュールを用いて金属膜の表面から深さ１μｍ以下、好ましくは、深さ１μｍよりも浅い深さに金属膜の表面を選択的に加熱する。このとき、金属膜は、銀（Ａｇ）であってもよく、銀（Ａｇ）を主成分として含む材料であってもよい。

金属膜は、銅（Ｃｏｐｐｅｒ）、金（Ｇｏｌｄ）、クロム（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ）、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ）、タングステン（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ）、亜鉛（ｚｉｎｃ）、黄銅（Ｂｒａｓｓ）、ニッケル（Ｎｉｃｋｅｌ）、鉄（Ｉｒｏｎ）、青銅（Ｂｒｏｎｚｅ）、白金（ｐｌａｔｉｎｕｍ）などから選ばれる少なくとも一種の物質を更に含有していてもよい。その場合、通常、金属膜の伝導率が低くなって、同じマイクロ波表面選択加熱条件下で金属膜の表面の加熱深さが深くなるため、大面積のガラスプレートを均一に熱処理するために、マイクロ波による表面選択加熱深さが１μｍ以下になるようにマイクロ波の周波数やウェーブ幅などのマイクロ波照射条件を調整してもよい。

図３は、図２のマイクロ波モジュールの熱処理性能を説明するためのＬｏｗ−ＥガラスのＨＲ−ＴＥＭ像である。

本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムは、ガラス表面吸収率が高いというマイクロ波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）の特性を用いてガラスプレート上の金属膜の表面を選択的に加熱する。

Ｌｏｗ−Ｅガラスとして用いるためのガラスプレートは、図３の高解像度（ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ＨＲ）透過電子顕微鏡（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ；ＴＥＭ）像で示すように、ガラス層１１と、Ｌｏｗ−Ｅ層（ｌｏｗ−ｅｍｉｓｓｉｔｉｖｙ ｌａｙｅｒ）１２及び金属層１３を備えていてもよい。本実施形態において、ガラス層１１は、ガラス基板（ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と称してもよく、金属層１３は白金（Ｐｔ）層であってもよい。

このように、本実施形態においては、ガラス表面吸収率が高いというマイクロ波の特性を用いてＬｏｗ−Ｅガラス用の大面積のガラスプレート上の金属膜を均一に結晶化させることができる。

また、金属膜の伝導度が高くなればなるほど、表面選択加熱による浸透深さが浅くなるため、本実施形態においては、金属膜として銀（Ａｇ）又は銀（Ａｇ）を主成分として含む材料を用いて金属膜に対するマイクロ波の表面浸透深さが１μｍ以下になるように制御し、これにより熱処理性能を向上させることができる。

更に、Ｌｏｗ−Ｅガラスの製造に際してレーザー加工／熱処理を行う場合、マイクロ波熱処理をレーザービーム熱処理前に行ってレーザー加工／熱処理の効率を向上させることができる。

図４は、本発明の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用可能なＬｏｗ−Ｅガラス用ガラスプレートを説明するための断面図である。

図４を参照すると、本実施形態によるガラスプレート１０は、ガラス層１１、ガラス層上のＬｏｗ−Ｅ層１２及びＬｏｗ−Ｅ層上の金属膜１３を備えていてもよい。金属膜１３は、熱処理後に結晶化可能である。Ｌｏｗ−Ｅ層１２は、酸化亜鉛などにより形成されてもよく、金属膜１３は、銀（Ａｇ）により形成されてもよい。

また、ガラスプレート１０は、ガラス層１１とＬｏｗ−Ｅ層１２との間に配設される第１の誘電体１４を更に備えていてもよい。第１の誘電体１４は、酸化チタンなどの材料により形成されてもよく、第１の誘電体層と称してもよい。

更に、ガラスプレート１０は、ガラス層１１の上部側における金属層１３の上に配設された他のＬｏｗ−Ｅ層１５を更に備えていてもよく、他のＬｏｗ−Ｅ層１５の上には第２の誘電体１６が積層されてもよい。第２の誘電体１６は、窒化シリコンなどの窒化膜により形成されてもよい。

本実施形態によれば、金属膜１３をマイクロ波モジュールを用いて効率よく結晶化させることができ、これにより、Ｌｏｗ−Ｅガラスの製造効率を向上させることができ、製造されたＬｏｗ−Ｅガラスの性能を高めることができる。Ｌｏｗ−Ｅガラスの性能は、反射性能を含む。

図５は、本発明の他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに対する概略構成図である。

図５を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ａは、搬送装置２０、マイクロ波モジュール３０及び予熱装置（ｐｒｅｈｅａｔｅｒ）４０を備える。Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ａは、予熱工程を予め行うことにより、ガラスプレート１０上の金属膜をマイクロ波で表面選択加熱する効果を高めることができる。

予熱装置４０は、搬送装置２０の一方の側に配置されてもよい。搬送装置２０上において予熱装置４０が配置される部分又は予熱工程が行われる部分は予熱ゾーン（ｐｒｅｈｅａｔｅｒ ｚｏｎｅ）Ｚ１と称されてもよい。予熱ゾーンＺ１は、搬入ゾーンの次に位置してもよく、搬入ゾーンのほとんどと重なり合うように配置されてもよい。

予熱温度は、マイクロ波熱処理の温度（第１の温度）よりも低い温度であってもよい。予熱温度は約２００℃以下であってもよく、金属膜上における温度であってもよい。

予熱装置４０は、熱風装置、ヒーターなどとして配設されてもよい。予熱装置４０を用いれば、表面に金属膜が形成されているガラスプレート１０の全体を加熱することができる。予熱は、ガラスプレート１０が割れない条件下で様々な方法を用いて行うことができる。但し、予熱雰囲気や条件は、マイクロ波熱処理前に金属膜を約２００℃に予熱できる予熱雰囲気や条件であれば、特に限定されない。

予熱工程後にマイクロ波ゾーンＺ２においてマイクロ波３２でガラスプレート１０上の金属膜の表面を選択的に加熱した後、徐冷ゾーン（ｓｌｏｗ ｃｏｏｌｉｎｇ ｚｏｎｅ）Ｚ４においてガラスプレート及び結晶化された金属膜を徐々に冷却することができる。

図６は、図５のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムの一部の構成を説明するためのガラスコンベクションオーブンの予熱装置の部分に対する概略横断面図である。

図６を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムは、ガラスコンベクションオーブン（ｇｌａｓｓ ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｏｖｅｎ）を備えていてもよい。ガラスコンベクションオーブンは、フレーム８０及びフレーム８０の上に固定されるチャンバー９０を備えていてもよい。チャンバー９０は、真空チャンバーを備えていてもよい。

チャンバー９０の上部には、熱風装置が配設されてもよい。熱風装置は、ヒーター４１と、送風機４２と、ヒーター４１及び送風機４２をチャンバー９０の内部空間と流体が疎通可能なように連結する配管４３と、を備えていてもよい。

チャンバー９０には、搬送装置が組み付けられてもよい。搬送装置は、ガラスプレート１０の搬送方向と直交する方向にチャンバー９０を貫通する回転軸２２、回転軸２２に組み付けられて回転するローラー２３及び回転軸２２に駆動力を与えるモーター２５を備えていてもよい。モーター２５は、チャンバー９０の外側の片面に配置されてもよい。

上述したガラスコンベクションオーブンは、下端に配設された車輪により移動自在に構成されてもよい。

図７は、本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ Ｇｌａｓｓ）の熱処理システムに対する概略構成図である。

図７を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ｈは、搬送装置２０、マイクロ波モジュール３０及びレーザーモジュール５０、ミラー６１、６２及びカメラ７０を備える。Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ｈは、ガラスプレート１０上の金属膜をマイクロ波で表面選択方式を用いて熱処理した後、レーザービームで再び表面選択方式を用いて熱処理して金属膜を効率よく結晶化させ、これにより、金属膜又は金属膜付きＬｏｗ−Ｅガラスの放射性能を大幅に向上させる。

レーザーモジュール５０は、金属膜における熱処理温度が約５００℃〜約６５０℃になるように作動してもよい。レーザーモジュール５０は、ガラスプレート１０の搬送方向とは反対の方向に斜めにレーザービーム５２を照射してもよいが、本発明はこれに限定されるものではなく、搬送方向に斜めにレーザービームを照射するように配置されてもよい。いうまでもなく、実施形態によっては、搬送方向及び搬送方向とは反対の方向に斜めにレーザービームをそれぞれ放出する複数のレーザーモジュールが使用可能である。

また、レーザービーム５２による熱処理効率を高めるために、レーザービーム５２を再びガラスプレート１０上の金属膜に反射するミラーが配設されてもよい。

ミラーは、第１のミラー６１及び第２のミラー６２を備えていてもよい。第１のミラー６１は、ガラスプレート１０の下部に配設され、レーザーモジュール５０からガラスプレート１０を通過して進むレーザービーム５２を反射してもよい。第２のミラー６２は、第１のミラー６１から反射されるレーザービームを再びガラスプレート１０に反射してもよい。このような反射構造によれば、レーザービームは少なくとも１回以上の千鳥状の進行経路を有し、ガラスプレート１０を複数回貫通することができる。

レーザービーム５２は、ガラスプレート１０の主面又は上面と平行であり、且つ、ガラスプレート１０の搬送方向Ｄ１と直交する方向に延びるラインビーム状を呈してもよい。高出力大型ラインビーム（レーザービーム）を用いれば、大面積のガラスプレートを効率よく且つ均一に熱処理することができる。

カメラ７０は、徐冷ゾーンＺ４を通過して出るガラスプレート１０上の結晶化された金属膜をモニターリングするためのものである。カメラ７０は、モニターリングシステムの一部の構成要素であって、モニターリングシステムのモニターに有線又は無線のネットワークを介して接続可能である。

カメラ７０及びモニターは、モニターリングシステムの一例であって、結晶化された金属膜の状態やガラスプレート１０の熱処理の状態を確認する手段であるが、このような手段に対応する機能を行う構成要素であれば、特に限定されない。

搬送装置２０の他方の端側においてモニターリング工程を行う部分をモニターリングゾーン（ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｚｏｎｅ）Ｚ５と称する。モニターリングゾーンＺ５の少なくとも一部は、搬出ゾーンと重なり合ってもよい。

図８は、図７のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用されるレーザーモジュールの構成及び作動原理を説明するためのレーザーモジュール部分に対する概略横断面図である。

図８を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用されるレーザーモジュール５０は、板ガラスの生産ラインの速度を考慮して構成してもよい。

レーザーモジュール５０は、多数のレーザーヘッドを備えていてもよく、レーザーダイオードアレイを備えていてもよい。レーザーモジュール５０は、ガラスプレート１０から所定の距離Ｌ１を隔てて配置されてもよい。離隔距離は、約２５０ｍｍ〜約３００ｍｍであってもよい。

レーザービーム５２は、レーザーモジュール５０からガラスプレート１０又は第１のミラー６１に進むにつれてラインビームの長手方向Ｄ２において全体的にビーム幅が広くなる形状を呈してもよい。ラインビームのビーム幅は、１ｍｍであってもよい。

上述したビーム幅のラインビームを用いれば、所定の生産速度若しくは搬送速度を有する大型ガラスプレートの搬送装置上においてレーザービームによる金属膜の表面の選択加熱を均一に行うことができるというメリットがある。搬送速度は、５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓであってもよい。

図９は、本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムに採用可能なマイクロ波モジュール及びレーザーモジュールの配置形態の変形例を示す図である。

図９を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ｋは、搬送装置２０、マイクロ波モジュール３０及びレーザーモジュール５０、ミラー６１、６２及びカメラ７０を備える。Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム１００Ｋは、ガラスプレート１０上の金属膜をレーザーモジュール５０を用いて表面選択方式で熱処理し、マイクロ波モジュール３０を用いて表面選択方式で熱処理して金属膜を効率よく結晶化させ、これにより、金属膜又は金属膜付きＬｏｗ−Ｅガラスの放射性能を大幅に向上させる。

レーザーモジュール５０は、金属膜における熱処理温度が約５００℃〜約６５０℃になるように作動可能である。レーザーモジュール５０は、ガラスプレート１０の搬送方向とは反対の方向に斜めにレーザービーム５２を照射してもよいが、本発明はこれに限定されるものではなく、搬送方向に斜めにレーザービームを照射するように配置されてもよい。いうまでもなく、実施形態によっては、搬送方向及び搬送方向とは反対の方向に斜めにレーザービームをそれぞれ放出する複数のレーザーモジュールが使用可能である。

このように、本実施形態によれば、少なくとも一つ以上のマイクロ波モジュール３０と少なくとも一つ以上のレーザーモジュール５０とを組み合わせて金属膜の熱処理温度を制御することができる。このような方法によれば、金属膜の表面を選択的に高温で熱処理することができて金属膜の効率よい結晶化を行うことができる。

図１０は、本発明の更に他の実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法を説明するためのフローチャートである。

図１０を参照すると、本実施形態によるＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法は、マイクロ波モジュールを用いてガラスプレート上の金属膜の表面における所定の厚さの部分のみを選択的に加熱する主な工程に加えて、熱風装置、ヒーターなどを用いた予熱過程やレーザービームを用いた２次的な選択表面熱処理工程を更に含んでいてもよい。

本実施形態においては、熱風による予熱、マイクロ波による表面選択熱処理及びレーザービームによる表面選択熱処理を記載の順番に従って行う場合を中心に説明する。

まず、ガラスプレートを搬送装置の一方の側に搬入してもよい（Ｓ１２１）。ガラスプレートの片面には金属膜が配置されてもよい。金属膜は、噴射、塗布、スパッタリングなどの方法によりガラスプレートの上に予め形成されてもよい。搬送装置は、５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓの搬送速度でガラスプレートを搬送してもよい。

次いで、マイクロ波ゾーン（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｚｏｎｅ）においてマイクロ波を用いてガラスプレート上の金属膜の表面を１μｍ未満の深さに選択的に加熱してもよい（Ｓ１２３）。マイクロ波により加熱された金属膜は、結晶化可能である。

次いで、レーザーミラーゾーン（ｌａｓｅｒ ｍｉｒｒｏｒ ｚｏｎｅ）においてレーザービームを用いて金属膜の表面を２次的に選択的に加熱してもよい（Ｓ１２４）。レーザービームにより加熱された金属膜は、結晶化可能である。

次いで、徐冷ゾーン（ｓｌｏｗ ｃｏｏｌｉｎｇ ｚｏｎｅ）において熱交換器を用いてガラスプレート又は金属膜を徐々に冷却してもよい（Ｓ１２５）。

次いで、結晶化された金属膜が形成されたガラスプレート（以下、Ｌｏｗ−Ｅガラス又はＬｏｗ−Ｅガラス半製品と称する。）を搬送装置から搬出してもよい（Ｓ１２６）。

本実施形態によれば、ガラスプレート上の金属膜を熱風装置で予熱し、マイクロ波で１次的に加熱し、レーザービームで２次的に加熱して放射性能に優れたＬｏｗ−Ｅガラスを製造することができる。つまり、ガラスプレート上の金属膜の表面に対する選択的な加熱によりＬｏｗ−Ｅコーティング層の損傷なしにＬｏｗ−Ｅコーティング層上の金属膜を結晶化させることができる。

一方、本実施形態において、マイクロ波を用いて金属膜の表面を選択的に熱処理するステップ（Ｓ１２３）は、レーザービームで金属膜の表面を選択的に熱処理するステップ（Ｓ１２４）前に行われることに何等限定されるものではなく、レーザービームを用いた熱処理ステップ後に行われてもよい。その場合、マイクロ波モジュール及びレーザーモジュール間の配置関係に応じて、マイクロ波による金属膜の表面の温度（第１の温度）を基準とするレーザービームによる金属膜の表面の温度（第２の温度）は、第１の温度よりも高いことが好ましい。但し、モジュールの配置や、金属膜の材料、厚さなどの工程条件に応じて、レーザーモジュールによる金属膜の表面の温度は、第１の温度よりも低くてもよい。例えば、複数のレーザーモジュールがマイクロ波モジュールの前後にそれぞれ配設されてもよく、その場合、複数のレーザーモジュールは、異なる金属膜の表面温度において動作するように制御されてもよい。

また、本実施形態において、マイクロ波を用いて熱処理するステップ（Ｓ１２３）及びレーザービームで熱処理するステップ（Ｓ１２４）前には、予熱ゾーン（ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｚｏｎｅ）において熱風装置を用いてガラスプレート、金属膜又はこれらの両方を予熱するステップ（Ｓ１２２）を更に含んでいてもよい。この場合、マイクロ波モジュールやレーザーモジュールにより相対的に高い温度に金属膜を急速加熱するとき、予熱処理を用いて金属膜の熱の拡散又は熱の分散を効率よく補助することができるというメリットがある。

このように、熱風と、マイクロ波及びレーザービームの複合エネルギーを用いる急速選択型熱処理（ｒａｐｉｄ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＲＳＴＰ）方法及びシステムによれば、Ｌｏｗ−Ｅガラスの金属膜に対する熱処理に際して６００℃〜７００℃の温度雰囲気を効率よく実現することができ、これにより、Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理工程に対する効率を高めることができ、ガラス層やＬｏｗ−Ｅ層の損傷なしに超高効率の大面積のＬｏｗ−Ｅガラスの均一な金属膜の熱処理を手軽に行うことができるというメリットがある。超高効率の大面積のＬｏｗ−Ｅガラスは、厚さ２５０ｍｍ、寸法８００ｍｍ×１６００ｍｍ以上の断熱ガラスパネルを含んでいてもよい。

一方、上述した実施形態において、マイクロ波を用いた熱処理は、誘導コイルや加熱体（ｍｏｌｄ ｉｎｓｅｒｔ）を用いるインダクションヒーター（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈｅａｔｅｒ）による熱処理に置換可能である。このようなインダクションヒーティング方法は、伝導率の代わりに、材料の電気抵抗率（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）や相対透磁率（ｒａｌａｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）に伴う表面選択加熱を行うことができる。電気抵抗率とは、単位長さを有する物体又はある物体の単位容積の電気抵抗のことをいう。材料の相対透磁率は、純粋な材料の透磁率を真空の透磁率で割った値であって、銅の相対透磁率である１を基準として計算可能である。

すなわち、インダクションヒーティングは、金属膜の単位面積を垂直に通る磁気力線の数で表わされる磁力線密度（磁束密度）を制御して、金属膜の表面から１μｍ以下に選択的に加熱するように実現されてもよい。インダクションヒーティングのためのインダクションヒーターは、マイクロ波モジュールに比べて金属膜寄りに配置されてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、当該技術分野における熟練された当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内において本発明を種々に修正及び変更することができるということが理解できる筈である。

Claims (7)

1. 片面に金属膜が形成されたガラスプレートを搬送装置の一方の側に搬入するステップと、
   前記搬送装置の一方の側から他方の側に向かう搬送方向の第１の領域において第１の温度でマイクロ波を用いて前記金属膜を選択的に熱処理するステップと、
   前記マイクロ波を用いて熱処理するステップ前又は後に、前記搬送方向における前記第１の領域の前端又は後端に位置する第２の領域において第２の温度でレーザービームを用いて前記金属膜を選択的に熱処理するステップと、を含み、
   前記金属膜は銀を主成分とし、銅、金、クロム、アルミニウム、タングステン、亜鉛、黄銅、ニッケル、鉄、青銅、及び白金から選択される一つまたは複数の物質を含み、
   前記第１の温度でマイクロ波により熱処理される金属膜の熱伝導率は、前記第１の温度における銅の熱伝導率より大きく、前記第１の温度とは２００℃乃至５００℃であり、前記マイクロ波の幅は１０ｃｍ乃至１５ｃｍであり、前記マイクロ波の幅の方向は前記搬送方向と同一であり、前記マイクロ波を用いて熱処理するステップにおいて、前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを加熱し、
   前記レーザービームによる前記金属膜を熱処理する第２の温度とは、５００℃乃至６５０℃であり、前記レーザービームはラインビームであり、前記ラインビームの幅は１ｍｍ以下であり、前記ラインビームは前記搬送方向と直交する、
   Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法。
2. 前記レーザービームで熱処理するステップにおいては、前記ラインビームで前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを加熱する、請求項１に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法。
3. 前記マイクロ波で熱処理するステップ前に、又は前記レーザービームで熱処理するステップ前に、前記搬送方向の前記第１の領域の前方において前記第１の温度よりも低い予熱温度で前記ガラスプレート又は前記金属膜を予熱処理するステップを更に含む、請求項１に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法。
4. 請求項１に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理方法を適用するＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システムであって、
   片面に金属膜が形成されたガラスプレートを一方の側から搬入する前記搬送装置と、
   前記搬送装置の前記一方の側から他方の側に向かう搬送方向の前記第１の領域に配設され、前記第１の温度でマイクロ波を放出するマイクロ波モジュールと、
   前記マイクロ波モジュールの前端又は後端に配置されるレーザーモジュールと、
   を備え、
   前記マイクロ波モジュールは、前記金属膜の表面を前記マイクロ波で選択的に熱処理し、
   前記レーザーモジュールは、前記搬送方向における前記第１の領域の前端又は後端に位置する前記第２の領域において前記第２の温度でレーザービームにより前記金属膜を選択的に熱処理し、
   前記金属膜は銀を主成分とし、銅、金、クロム、アルミニウム、タングステン、亜鉛、黄銅、ニッケル、鉄、青銅、及び白金から選択される一つまたは複数の物質を含み、
   前記第１の温度でマイクロ波により熱処理される金属膜の熱伝導率は、前記第１の温度における銅の熱伝導率より大きく、前記第１の温度とは２００℃乃至５００℃であり、前記マイクロ波の幅は１０ｃｍ乃至１５ｃｍであり、前記マイクロ波の幅の方向は前記搬送方向と同一であり、前記マイクロ波モジュールは、前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを加熱し、
   前記レーザービームによる前記金属膜を熱処理する第２の温度とは、５００℃乃至６５０℃であり、前記レーザービームはラインビームであり、前記ラインビームの幅は１ｍｍ以下であり、前記ラインビームは前記搬送方向と直交する、
   Ｌｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム。
5. 前記レーザーモジュールは、前記レーザービームで前記金属膜の表面から深さ１μｍまでを加熱する、
   請求項４に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム。
6. 前記金属膜と前記ガラスプレートとの間には誘電層が配備される、請求項４に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム。
7. 前記搬送方向を基準として前記マイクロ波モジュール及び前記レーザーモジュールの前端において前記第１の温度よりも低い予熱温度で前記ガラスプレート又は前記金属膜を予熱処理する予熱装置を更に備え、
   前記搬送装置は前記ガラスプレートを５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓの搬送速度で搬送し、
   前記レーザーモジュールは前記ラインビームのために多数のレーザーヘッドまたはレーザーダイオードアレイを備える、請求項４に記載のＬｏｗ−Ｅガラスの熱処理システム。