特許 6983947 溶着装置、及び加工板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983947

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】溶着装置、及び加工板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/453 20060101AFI20211206BHJP

   C03C 17/245 20060101ALI20211206BHJP

   C23C 16/40 20060101ALI20211206BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/453

   C03C17/245 Z

   C23C16/40

   C23C16/455

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-74728(P2020-74728)

(22)【出願日】2020年4月20日

(65)【公開番号】特開2021-172831(P2021-172831A)

(43)【公開日】2021年11月1日

【審査請求日】2020年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】520139893

【氏名又は名称】北田 正吉

(73)【特許権者】

【識別番号】520139907

【氏名又は名称】管 ▲セイ▼文

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】北田 正吉

(72)【発明者】

【氏名】管 ▲セイ▼文

【審査官】 山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００５８１４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−３３５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００７２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／４５３

Ｃ０３Ｃ １７／２４５

Ｃ２３Ｃ １６／４０

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工板の表面に酸化物粒子を溶着させる溶着装置であって、
前記酸化物粒子の原料を含む可燃ガスを供給する供給部と、
前記可燃ガスを燃焼させて前記原料を含む酸化ガスを発生させる酸化ガス生成部と、
前記酸化ガスを前記被加工板側へ導くダクト部と、
前記ダクト部から導かれた前記酸化ガスを前記被加工板に噴出し、前記酸化ガスに含まれる前記酸化物粒子を前記被加工板に溶着させるノズル部と
を備え、
前記供給部、前記酸化ガス生成部、前記ダクト部、及び前記ノズル部の内部空間は連通し、
前記ノズル部の底部は、前記ノズル部の前記ダクト部側より狭くなっている、溶着装置。

【請求項2】

前記酸化ガス生成部は、バーナーを有し、
前記バーナーは、細長いスリットを有し、前記スリットの形状に応じた火炎を形成する、請求項１に記載の溶着装置。

【請求項3】

前記酸化ガス生成部は、前記可燃ガスを前記バーナーで燃焼させる燃焼室と、前記燃焼室に連結され、前記酸化ガスを希釈する希釈ガスを供給する希釈ガス供給部とを含み、
前記希釈ガス供給部は、前記バーナーの燃焼によって形成される前記火炎の周囲の少なくとも複数の方向から前記希釈ガスを供給する、請求項２に記載の溶着装置。

【請求項4】

前記ダクト部は、前記酸化ガス生成部から前記ノズル部の間をつなぐ略ストレート形状の管ある、請求項１から３のいずれか一項に記載の溶着装置。

【請求項5】

前記ノズル部は、希釈された前記酸化ガスを通過させるノズルスリットを有し、
前記ノズルスリットの幅及び前記ノズルスリットの深さは、希釈された前記酸化ガスを前記被加工板に噴出する速度、及び前記ノズルスリットから噴出させる前記酸化物粒子の濃度に応じて規定されている、請求項３又は４に記載の溶着装置。

【請求項6】

前記ノズル部は、少なくとも１つの平面部を有し、
前記少なくとも１つの平面部は、前記ノズルスリットより前記ダクト部側において前記ノズルスリットの外側に設けられた平面であって、前記ノズルスリットの前記酸化ガスの噴出方向に対して略垂直な平面である、請求項５に記載の溶着装置。

【請求項7】

前記ノズル部は、溝部を有し、
前記少なくとも１つの平面部は、第１平面部と第２平面部とを含み、
前記溝部は、前記溝部の底部において前記ノズルスリットとつながり、且つ前記ノズルスリットより前記ダクト部側に設けられ、
前記第１平面部は、前記ダクト部側において前記溝部の外側に設けられ、
前記第２平面部は、前記溝部の底部において前記ノズルスリットの外側に設けられている、請求項６に記載の溶着装置。

【請求項8】

前記被加工板は、ガラス材で構成され、
前記可燃ガスは、ケイ素を含む気相原料と炭化水素系ガスとの混合ガスであり、
前記酸化物粒子は、シリカ粒子である、請求項１から７のいずれか一項に記載の溶着装置。

【請求項9】

加工板の製造方法であって、
酸化物粒子の原料を含む可燃ガスを、細長いスリットを有する燃焼機構に供給する第１工程と、
前記第１工程で供給された前記可燃ガスを前記燃焼機構で燃焼させて前記スリットに応じた火炎を形成し、前記スリットに沿って前記原料が分散された、前記原料を含む酸化ガスを生成する第２工程と、
前記第２工程で生成された前記酸化ガスを前記加工板側へ導く第３工程と、
前記第３工程で導かれた前記酸化ガスを前記加工板の表面へ噴出し、前記酸化ガスに含まれる前記酸化物粒子を前記加工板の表面に溶着させる第４工程と
を含む加工板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸化物粒子を被加工板の表面に溶着させる溶着装置、及び酸化物粒子が表面に溶着された加工板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ガラス等に撥水、親水、又は防汚等の表面処理を施すために様々な技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、ガラスの表面にシリカのナノ粒子を付着させてガラスの性能を改良する方法が開示されている。下記特許文献１では、シリカのナノ粒子原料（Ｓｉ原子）を含む液体を火炎に噴霧し、加熱されたガラス表面に火炎を吹き付けることで、ガラス表面にシリカナノ粒子を付着させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００６−５０２０７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のように、シリカ粒子原料を含む液体を火炎に噴霧して燃焼させた際、シリカ粒子が均一に分散されにくい。この状態でシリカ粒子原料を含む火炎をガラス表面に直接吹き付けると、シリカ粒子の濃度のばらつきによって、ガラス表面にシリカ粒子が不均一に折り重なって付着する部分が形成される。その場合、シリカ粒子の突起の高さがばらつき、シリカ粒子の突起部分は外力によって取れやすくなる。シリカ粒子の突起が無くなった部分は撥水等の性能が低下しやすく、加工後のガラスの耐久性が落ちる。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、被加工板の耐久性が低下しにくい溶着装置、及び耐久性が低下しにくい加工板の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る溶着装置は、被加工板の表面に酸化物粒子を溶着させる。溶着装置は、供給部、酸化ガス生成部、ダクト部、及びノズル部を備える。供給部は、酸化物粒子の原料を含む可燃ガスを供給する。酸化ガス生成部は、可燃ガスを燃焼させて酸化物粒子の原料を含む酸化ガスを生成する。ダクト部は、生成された酸化ガスを被加工板側へ導く。ノズル部は、ダクト部から導かれた酸化ガスを被加工板に噴出し、酸化ガスに含まれる酸化物粒子を被加工板に溶着させる。上記溶着装置によれば、酸化物粒子が溶着された後の被加工板の耐久性が低下しにくい。

【0007】

本発明に係る加工板の製造方法は、以下の第１工程〜第４工程を含む。第１工程は、酸化物粒子の原料を含む可燃ガスを燃焼機構に供給する。第２工程は、第１工程で供給された可燃ガスを燃焼機構で燃焼させ、酸化物粒子の原料を含む酸化ガスを生成する。第３工程は、第２工程で生成された酸化ガスを加工板側へ導く。第４工程は、第３工程で導かれた酸化ガスを加工板の表面へ噴出し、酸化ガスに含まれる酸化物粒子を加工板の表面に溶着させる。上記加工板の製造方法によれば、酸化物粒子が溶着された加工板の耐久性が低下しにくい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係る溶着装置の外観を示す斜視図である。

【図2A】図２Ａは、図１に示す溶着装置をＺ軸正方向側から見た概略平面図である。

【図2B】図２Ｂは、図１に示す溶着装置のＹ軸断面を示す概略断面図である。

【図2C】図２Ｃは、図１に示す溶着装置のＸ軸断面を示す概略断面図である。

【図3】図３は、図２Ｂに示す溶着装置のダクト部及びノズル部を拡大した概略断面図である。

【図4A】図４Ａは、変形例（１）に係るダクト部及びノズル部を拡大した概略断面図である。

【図4B】図４Ｂは、変形例（１）に係るダクト部及びノズル部を拡大した概略断面図であって、図４Ａとは異なるノズル部を示す図である。

【図4C】図４Ｃは、変形例（１）に係るダクト部及びノズル部を拡大した概略断面図であって、図４Ａ及び図４Ｂとは異なるノズル部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。図面において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、Ｘ軸及びＹ軸は水平面に平行であり、Ｚ軸は鉛直線に平行である。

【0010】

図１は、本実施形態における溶着装置１の外観を示す斜視図である。また、図２Ａは、図１に示す溶着装置をＺ軸正方向側から見た概略平面図である。図２Ｂは、図１に示す溶着装置１のＹ軸断面を示す概略断面図である。図２Ｃは、図１に示す溶着装置１のＸ軸断面を示す概略断面図である。

【0011】

溶着装置１は、被加工板２の表面に所定の酸化物粒子を溶着させる。本実施形態において、被加工板２は、窓ガラス等に用いられるガラス板であるが、被加工板２はガラス板に限定されない。被加工板２は、例えば、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂のような樹脂で形成された樹脂板でもよい。以下、溶着装置１の構成について説明する。

【0012】

（構成）
図１〜図２Ｃに示すように、溶着装置１は、供給部１１、酸化ガス生成部１２、ダクト部１３、及びノズル部１４を備える。

【0013】

図１〜図２Ｂに示すように、供給部１１は、管状部材１１１と、管状部材１１１と連結された貯留室１１２とを有する。管状部材１１１は円筒形状を有する。貯留室１１２は略直方体形状を有する。管状部材１１１及び貯留室１１２のそれぞれの内部空間はつながっている。

【0014】

管状部材１１１は、開口部１１ａを有する。開口部１１ａから酸化物粒子の原料を含む可燃ガスが投入される。酸化物粒子の原料を含む可燃ガスの詳細については後述する。

【0015】

貯留室１１２の下部は開放され、貯留室１１２の内部空間は酸化ガス生成部１２の内部空間とつながっている。

【0016】

図１〜図２Ｃに示すように、酸化ガス生成部１２は、管状部材１２１と、管状部材１２１と連結された燃焼室１２２とを有する。管状部材１２１及び燃焼室１２２は、略直方体形状を有し、それぞれの内部空間はつながっている。

【0017】

管状部材１２１は、開口部１２ａを有する。開口部１２ａから希釈ガスが投入される。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、燃焼室１２２の内部において、供給部１１側にバーナー１２３が設けられている。また、図２Ｂに示すように、燃焼室１２２において管状部材１２１と反対側には、点火装置１２４が設けられている。

【0018】

図２Ａ及び図２Ｃに示すように、バーナー１２３は、スリット１２３ａを有する。スリット１２３ａの長辺（Ｙ軸方向）と短辺（Ｘ軸方向）の長さはそれぞれ、長さＬと長さＷ０（Ｌ＞Ｗ０）である。供給部１１から酸化物粒子の原料を含む可燃ガスがバーナー１２３に供給され、点火装置１２４によって点火されると、スリット１２３ａの形状に応じた扁平状の火炎が形成される。なお、扁平状の火炎を形成するため、スリット１２３ａの長辺と短辺の長さの比（Ｌ／Ｗ０）は、５以上、且つ２８以下が好ましい。

【0019】

ここで、酸化物粒子の原料を含む可燃ガスと希釈ガスについて説明する。酸化物粒子は、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）粒子又は酸化チタン（ＴｉＯ₂）粒子である。本実施形態では、酸化物粒子としてシリカ（ＳｉＯ₂）粒子を例に説明する。

【0020】

可燃ガスは、炭化水素系ガスと、酸化物粒子の原料を含む液相原料を気化した気相原料とを含有する。本実施形態では、ケイ素（Ｓｉ）を含む液相原料を気化させた気相原料（以下、シリカ原料）と、炭化水素系ガスと空気とを混合したものが可燃ガスとして用いられる。

【0021】

ケイ素（Ｓｉ）を含む液相原料は、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のシラン化合物でもよい。炭化水素系ガスは、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）ガス、ブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀を主成分とする）ガス、エタン（Ｃ₂Ｈ₆）ガス等であってもよいし、プロパン及びブタンの混合ガスであってもよい。炭化水素系ガスとシリカ原料との混合比は、例えば、炭化水素系ガスに対してシリカ原料は０．２以上、且つ０．９以下が好ましい。

【0022】

希釈ガスは、窒素やアルゴン等の不活性ガス、又は空気である。

【0023】

可燃ガスの燃焼によって、シリカガス、二酸化炭素、及び水蒸気が発生する。希釈ガスによってシリカガスは希釈される。希釈ガスの流量は、ノズル部１４から噴出させるシリカ粒子の分布密度、及びノズル部１４からシリカ粒子を噴出させる速度に応じて調整可能である。本実施形態において、希釈ガスの流量（Ｇ）と、シリカガスの流量（Ｖ）との比（Ｖ／Ｇ）は、０．６以上、且つ４．０以下が好ましい。

【0024】

続いて、ダクト部１３とノズル部１４について、図１、図２Ｂ、図２Ｃ及び図３を用いて説明する。図３は、図２Ｃに示すダクト部１３の一部とノズル部１４とを拡大した概略断面図である。

【0025】

ダクト部１３は、略直方体形状を有する管である。図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ダクト部１３の内部空間は、燃焼室１２２の内部空間及びノズル部１４の内部空間とつながっている。ダクト部１３は、燃焼室１２２で発生したシリカガスをノズル部１４へ導く。図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、ダクト部１３における内部のＹ軸方向とＸ軸方向の長さはそれぞれ、長さＷと長さＷ１（Ｗ１＜Ｗ）である。

【0026】

図２Ｃ及び図３に示すように、ノズル部１４は、Ｘ軸方向の長さがＺ軸正方向側よりＺ軸負方向側が小さい凸形状を有する。図３に示すように、ノズル部１４は、ノズルスリット１４ａと、ノズルスリット１４ａにつながる溝１４ｂとを有する。

【0027】

ノズルスリット１４ａと溝１４ｂのＹ軸方向の長さは、ダクト部１３のＹ軸方向の長さＷ（図２Ｂ参照）と同等である。ノズルスリット１４ａは、幅（Ｘ軸方向の長さ）と深さ（Ｚ軸方向の長さ）はそれぞれ、幅Ｗ３と深さＨ１である。また、溝１４ｂの幅と深さはそれぞれ、幅Ｗ２と深さＨ２である。ノズルスリット１４ａの幅Ｗ３は、溝１４ｂの幅Ｗ２よりも小さく、ノズルスリット１４ａ深さＨ１は、溝１４ｂの深さＨ２よりも大きい。

【0028】

シリカ粒子のサイズは、ノズルスリット１４ａのＺ軸方向の長さＨ１を調整することによって揃えられる。本実施形態において、ノズルスリット１４ａから噴出されるシリカ粒子は、粒子サイズが６０ｎｍ以上、且つ４００ｎｍ以下のナノ粒子であるが、粒子サイズはこれに限定されない。粒子サイズは、４０ｎｍ以上、且つ１０００ｎｍ以下であってもよい。

【0029】

粒子サイズが６０ｎｍ以上、且つ４００ｎｍ以下のシリカ粒子をノズルスリット１４ａから噴出させる場合、ノズルスリット１４ａの幅Ｗ３とＺ軸方向の長さＨ１との比（Ｈ１／Ｗ３）は、７以上、且つ３０以下が好ましい。また、ダクト部１３のＹ軸方向の長さＷとノズルスリット１４ａの幅Ｗ３との比（Ｗ／Ｗ３）は、１５以上、且つ６００以下が好ましい。また、ダクト部１３のＸ軸方向の長さＷ１とノズルスリット１４ａの幅Ｗ３との比（Ｗ１／Ｗ３）は、２０以上、且つ７０以下が好ましく、溝１４ｂの幅Ｗ２とノズルスリット１４ａの幅Ｗ３との比（Ｗ２／Ｗ３）は、Ｗ１／Ｗ３以下が好ましい。

【0030】

ノズル部１４において、溝１４ｂの外側には第１平面部１４１を有し、溝１４ｂの底部に、第１平面部１４１と略平行な第２平面部１４２を有する。溝１４ｂにおける内壁１４３は、ダクト部１３の内壁１３１と略平行であり、第２平面部１４２に対して略垂直である。第１平面部１４１及び第２平面部１４２は、ノズルスリット１４ａの噴出方向（Ｚ軸方向）に対して略垂直に設けられている。

【0031】

（溶着処理）
次に、溶着装置１における溶着処理について説明する。溶着装置１において被加工板２にシリカ粒子を溶着させる際、被加工板２（図１参照）を溶着装置１に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に一定速度で移動させてもよいし、溶着装置１を被加工板２に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に走査させてもよい。要は、被加工板２と溶着装置１とを相対的に移動させればよい。

【0032】

図２Ｂにおいて、供給部１１から酸化ガス生成部１２の燃焼室１２２へシリカ原料と炭化水素系ガスと空気とを混合させた可燃ガスが供給され、点火装置１２４が点火される。これにより、上記可燃ガスが燃焼され、バーナー１２３によって扁平状の火炎が形成される。そして、火炎に向けて管状部材１２１から希釈ガスが供給され、燃焼によって生じたシリカガスは希釈ガスと混合される。燃焼室１２２で生成されるシリカガスに含まれるシリカ粒子は、約１５００℃程度の温度を有する。

【0033】

図２Ｂ及び図２Ｃにおいて、燃焼室１２２で発生したシリカガスは、ダクト部１３からノズル部１４へと導かれる。シリカガスに含まれるシリカ粒子は、ノズル部１４へ到達するまで合体成長を繰り返し、約６００℃程度の温度を保持した状態でノズルスリット１４ａから噴出される。ノズルスリット１４ａからシリカ粒子が噴出される速度は、例えば、２０ｍ／秒以上、且つ５０ｍ／秒（ノルマル（２５℃）換算値）である。被加工板２がガラス板である場合、図示しないヒータによって被加工板２は、被加工板２が軟化する温度まで加熱される。本実施形態において、被加工板２はガラス板であるため、約６００℃程度まで加熱される。ノズルスリット１４ａから噴出されたシリカ粒子が被加工板２に衝突することにより、被加工板２の表面が溶融し、被加工板２の表面にシリカ粒子が均一に溶着される。つまり、シリカ粒子が不均一に折り重なることなく、略均等な高さで被加工板２の表面に溶着される。

【0034】

（まとめ）
本実施形態における溶着装置１は、以下の構成を備えることによって、被加工板２の表面にシリカ粒子を均一に溶着させることができる。
（１）バーナー１２３への供給燃料
溶着装置１は、シリカ原料と炭化水素系ガスとを混合した可燃ガス、すなわち、気相原料を供給部１１からバーナー１２３に供給する。液相原料の場合、火炎に液相原料を噴霧する等して燃焼させるため、燃焼によって生じるシリカガスに含まれるシリカ粒子が不均一に分散されやすく、燃焼室１２２内でシリカ粒子の濃度の粗密部分ができる。気相原料は、濃度が均一な状態でバーナー１２３に供給される。そのため、燃焼室１２２において、燃焼の際にシリカ粒子が均一に分散され、シリカ粒子の濃度の粗密部分ができにくい。燃焼室１２２においてシリカ粒子が均一に分散することにより、ノズル部１４から噴出されるシリカ粒子の濃度も均一化され、被加工板２の表面にシリカ粒子が均一に溶着されやすい。

【0035】

（２）バーナー１２３で形成される火炎
気相原料をバーナー１２３で燃焼させることによって、扁平状の火炎が形成される。そのため、棒状の火炎を形成するバーナーが用いられる場合と比べ、シリカ粒子を効率良くより均一に分散させやすい。棒状の火炎を形成するバーナーで気相原料を燃焼させる場合、シリカ粒子が同心円状に分散され、燃焼室１２２内にシリカ粒子が均一に分布しない。この場合、シリカ粒子が噴出されるノズル部１４までの距離をより長くすることで、シリカ粒子を均一に分布させることは可能である。しかしながら、ノズル部１４までの距離が長くなるほど、放熱面積が増大し、シリカ粒子の温度が維持されにくくなり、シリカ粒子の良好な成長が妨げられる。そのため、シリカ粒子の温度を維持するための加熱機構が別途必要となり、装置の大型化とコスト増大を招く。

【0036】

これに対し、本実施形態のように扁平状の火炎を形成するバーナー１２３を用いる場合、シリカ粒子を直線状に幅広く均一に分散させることができる。そのため、棒状の火炎を形成するバーナーを用いる場合と比べ、酸化ガス生成部１２からノズル部１４までの距離を小さくすることができる。ノズル部１４までの距離が短いほど、シリカ粒子がノズル部１４に到達するまでシリカ粒子の温度が維持されやすく、シリカ粒子が良好に成長して均一に分布されやすい。よって、シリカ粒子の温度を維持するための加熱機構を設ける必要が無く、装置の小型化及びコスト低減を図ることができる。

【0037】

なお、シリカ粒子をバーナー１２３のスリット１２３ａに沿って直線状に幅広く均一に分散させるため、ダクト部１３内のＹ軸方向の長さＷと、バーナー１２３のＹ軸方向の長さＬとの比（Ｌ／Ｗ）は、０．５以上、且つ１．５以下が好ましい。また、シリカ粒子の温度を維持するため、酸化ガス生成部１２及びダクト部１３のＺ軸方向の全長を長さＴとした場合、長さＴとバーナー１２３のＹ軸方向の長さＬとの比（Ｔ／Ｌ）は、１．４以上、且つ５．０以下が好ましい。

【0038】

（３）ダクト部１３の形状
溶着装置１において、ダクト部１３は、その内部空間におけるＹ軸とＸ軸方向のそれぞれの長さが略一定（図２Ｂ及び図３参照）であるストレート管である。仮に、ダクト部１３の内部空間がノズル部１４に向かって狭くなっている場合、ダクト部１３の内壁にシリカガスに含まれるシリカ粒子が付着しやすく、内壁にシリカ粒子による凹凸が所々形成される。ダクト部１３の内壁にシリカ粒子による凹凸が形成されると、ノズル部１４からシリカ粒子を噴出する際、一部のシリカ粒子は内壁の凹凸によってノズル部１４への流れを妨げられ、ノズル部１４の手前でシリカ粒子が均一に分散されない状態となる。ダクト部１３の内壁に形成された凹凸に流れを妨げられたシリカ粒子はノズル部１４に向かって落下する。この状態で、ノズルスリット１４ａからシリカ粒子が噴出されると、被加工板２の表面にシリカ粒子が不均一に積層されて溶着される。シリカ粒子の上に重なったシリカ粒子は、被加工板２の表面に直接接着されたシリカ粒子と比べて接着強度が弱いため、外力によって取れやすく、被加工板２の耐久性を維持することが難しい。本実施形態では、ダクト部１３はストレート管であるため、ダクト部１３の内部空間がノズル部１４に向かって狭くなっている場合よりも内壁にシリカ粒子が付着しにくい。そのため、ノズル部１４の手前でシリカ粒子が均一に分散された状態で、ノズル部１４からシリカ粒子が噴出され、被加工板２の表面にシリカ粒子が不均一に折り重なって付着しにくい。

【0039】

（４）ノズル部１４の形状
溶着装置１において、ノズル部１４は、ノズルスリット１４ａの噴出方向に対して略垂直に設けられた第１平面部１４１と第２平面部１４２とを有する（図３参照）。ダクト部１３は、上記したように、その内壁にシリカ粒子の凹凸が形成されにくい構造を有するが、ダクト部１３の内壁にシリカ粒子の凹凸が形成されたとしても、第１平面部１４１及び第２平面部１４２により、被加工板２の表面にシリカ粒子を均一に溶着させることができる。具体的には、図３において、ダクト部１３の内壁１３１にシリカ粒子の凹凸が形成され、凹凸に衝突したシリカ粒子は、ノズル部１４における第１平面部１４１又は第２平面部１４２に落下する。つまり、ダクト部１３の内壁に形成された凹凸に衝突して落下したシリカ粒子がノズルスリット１４ａに入り込みにくい。その結果、ノズルスリット１４ａに入り込むシリカ粒子の濃度は均一に保たれやすく、被加工板２の表面にシリカ粒子が均一に溶着される。

【0040】

（ガラス板等の製造方法）
上述した溶着処理は、表面に酸化物粒子が溶着された加工板（加工後の被加工板２に相当）を製造する方法として説明することもできる。具体的には、加工板の製造方法は、酸化物粒子の原料を含む可燃ガスを燃焼機構に供給する第１工程と、燃焼機構で可燃ガスを燃焼させて酸化ガスを生成する第２工程と、生成された酸化ガスを加工板側へ導く第３工程と、酸化ガスを加工板の表面へ噴出し、酸化ガスに含まれる酸化物粒子を加工板に溶着させる第４工程とを含む。加工板の製造方法は、さらに、第４工程において加工板が所定温度となるように加熱する第５工程を含んでもよい。また、加工板の製造方法において、第２工程は、生成された酸化ガスと希釈ガスとを混合させる処理を含んでもよい。燃焼機構は、扁平状の火炎を形成するバーナーを含んでもよい。

【0041】

以上、図面（図１〜図３）を参照しながら溶着装置及び加工板の製造方法の実施形態を説明した。但し、溶着装置及び加工板の製造方法は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。以下、上述した実施形態の変形例を説明する。

【0042】

［変形例］
（１）ノズル部１４の構造は、図２Ｃ及び図３に示す構造に限定されない。図４Ａ〜図４Ｃは、図２Ｃ及び図３とは異なるノズル部の構造を示す概略断面図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃにおいて、実施形態と同じ構成には実施形態と同じ符号が付されている。以下、図４Ａ〜図４Ｃに示すノズル部２４、３４、４４について具体的に説明する。

【0043】

図４Ａに示すノズル部２４は、ノズルスリット１４ａと、平面部２４１とを有する。図４Ａに示すように、ノズル部２４には溝１４ｂ（図３参照）が設けられていない。ノズル部２４の内部において、平面部２４１は、ノズルスリット１４ａの外側に設けられ、ノズルスリット１４ａの噴出方向に対して略垂直である。平面部２４１が設けられることにより、ダクト部１３の内壁１３１にシリカ粒子の凹凸が形成されても、凹凸に衝突したシリカ粒子は平面部２４１に落下し、ノズルスリット１４ａに直接入り込みにくい。その結果、ノズルスリット１４ａに吸入されるシリカ粒子の濃度は均一に保たれやすく、被加工板２の表面にシリカ粒子が均一に溶着される。

【0044】

図４Ｂは、図４Ａとは異なるノズル部３４を示す概略断面図である。図４Ｂに示すように、ノズル部３４は、ノズルスリット１４ａと、溝３４ｂと、第１平面部３４１及び第２平面部３４２とを有する。溝３４ｂは、ノズルスリット１４ａに向かってＸ軸方向の長さが短くなる略台形形状の断面を有する。第１平面部３４１は、ノズル部３４の内部において、ダクト部１３側であって溝３４ｂの外側に設けられている。第２平面部３４２は、溝３４ｂの底部であってノズルスリット１４ａの外側に設けられている。第１平面部３４１と第２平面部３４２とは、ノズルスリット１４ａの噴出方向に対して略垂直である。

【0045】

溝３４ｂの内壁３４３は、図３に示すノズル部１４の溝１４ｂの内壁１４３よりもノズルスリット１４ａに向かって傾斜しているため、シリカ粒子が内壁３４３に付着しやすい。しかしながら、第１平面部３４１及び第２平面部３４２が設けられることにより、ダクト部１３の内壁１３１や溝１４ｂの内壁１４３にシリカ粒子の凹凸が形成されても、凹凸に衝突したシリカ粒子は第１平面部３４１及び第２平面部３４２に落下しやすい。そのため、第１平面部３４１及び第２平面部３４２が設けられていない場合と比べ、ノズルスリット１４ａに入り込むシリカ粒子の濃度は均一に保たれやすく、被加工板２の表面にシリカ粒子が均一に溶着される。

【0046】

図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂとは異なるノズル部４４を示す概略断面図である。図４Ｃに示すように、ノズル部４４は、ノズルスリット１４ａと、溝４４ｂとを有する。溝４４ｂは、ノズルスリット１４ａに向かってＸ軸方向の長さが短くなる略逆三角形形状の断面を有する。図４Ｃに示すように、溝４４ｂのダクト部１３側のＸ軸方向の長さは、ダクト部１３内のＸ軸方向の長さと同等であり、溝４４ｂの内壁４４３はノズルスリット１４ａまで連続して形成されている。つまり、ノズル部４４には、ノズルスリット１４ａの噴出方向に対して垂直に形成された平面は設けられていない。そのため、ダクト部１３の内壁１３１にシリカ粒子の凹凸が形成された場合、シリカ粒子の凹凸に衝突して落下したシリカ粒子がノズルスリット１４ａに入り込みやすい。しかしながら、ダクト部１３内においてシリカ粒子は均一に分散されているため、ノズル部４４の構造であっても、被加工板２の表面に略均一にシリカ粒子を溶着させることができ、被加工板２の耐久性はある程度維持される。

【0047】

（２）図２Ｂに示す溶着装置１では、燃焼室１２２の一方向（Ｙ軸負方向側）から希釈ガスを流入させているが、燃焼室１２２内に複数の方向（例えば、Ｙ軸正方向及び負方向側）から希釈ガスを流入させてもよい。シリカガスを所定の濃度に希釈する際、バーナー１２３によって形成される扁平状の火炎の全周囲から希釈ガスを流入させる方がシリカガスを均一に希釈しやすい。そのため、少なくとも燃焼室１２２の内部に対して複数の方向から希釈ガスを流入させることが好ましい。

【0048】

（３）溶着装置１で加工（溶着処理）された被加工板２、及び加工板の製造方法を用いて作製された加工板は、撥水性、親水性、及び防汚性等の性能を必要とする車両の窓ガラス、自動車のサイドミラー、防犯カメラのカバーレンズ等に適用することができる。また、溶着装置１で加工された被加工板２、及び加工板の製造方法を用いて作製された加工板は、太陽光パネルのカバーガラスに適用されてもよい。加工後の被加工板２、及び製造された加工板の表面にはシリカ粒子等の酸化物粒子の突起が均一に形成されているため、光を反射しにくく、透過性が高い。そのため、加工後の被加工板２、及び製造された加工板が太陽光パネルのカバーガラスに適用されても、太陽光パネルの変換効率を妨げることなく、太陽光パネルを保護することができる。なお、加工後の被加工板２、及び製造された加工板に対してフッ素加工を施すことで、被加工板２及び加工板の撥水性をさらに向上させてもよい。

【0049】

（４）溶着装置１及び加工板の製造方法において、被加工板２及び加工板がポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の樹脂で構成されている場合、シリカ粒子を溶着させる際に被加工板２は約５０℃程度に加熱されてもよい。また、この場合、被加工板２に噴出されるシリカガスは約２００℃程度にして噴射されてもよい。

【0050】

（５）溶着装置１及び加工板の製造方法において、被加工板２及び加工板の表面に溶着される酸化物粒子が酸化チタン（ＴｉＯ₂）粒子である場合、酸化チタン粒子の液相原料を気化した気相原料と、炭化水素系ガスとを混合させた可燃ガスが供給部１１から酸化ガス生成部１２へ供給される。酸化チタン粒子の液相原料は、例えば、ＴｉＣｌ₄（四塩化チタン）等が用いられてもよい。

【0051】

（６）溶着装置１及び加工板の製造方法では、板状の被加工板２及び加工板に酸化物粒子を溶着させたが、酸化物粒子を溶着させる物体の形状は板状に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、窓ガラス、自動車のサイドミラー、防犯カメラのカバーレンズ、太陽光パネルのカバーガラス等の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 溶着装置
２ 被加工板
１１ 供給部
１２ 酸化ガス生成部
１３ ダクト部
１４、２４、３４、４４ ノズル部
１４ａ ノズルスリット
１４ｂ、３４ｂ、４４ｂ 溝
１１１、１２１ 管状部材
１１２ 貯留室
１２２ 燃焼室
１２３ バーナー
１２３ａ スリット
１２４ 点火装置
１４１、３４１ 第１平面部
１４２、３４２ 第２平面部
２４１ 平面部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】