CN1195334A - 真空多层玻璃及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真空多层玻璃及其制造方法,此真空多层玻璃包括两块玻璃板,它们的外周边用它们之间的垫片密封,将这两块玻璃板之间的空间抽成真空。由于抽真空之后排气机构的不适当的结构,以致到目前为止没有获得有极好耐久性的真空多层玻璃。为获得这样的真空多层玻璃,在两块玻璃板(2,3)中的玻璃板(2)的主表面上安装玻璃管(7)作为将此空间抽成真空的排气机构,并通过熔化方法密封此玻璃管(7)的开口。还有,使玻璃板(2)的主表面与玻璃管(7)的突出端之间的距离不大于3mm。由此就可能提供不会损坏玻璃管有极好耐久性的真空多层玻璃,并提供了它的制造方法。

Description

真空多层玻璃及其制造方法
技术领域
本发明涉及真空多层玻璃及其制造方法。
背景技术
下面将参考图6(a)和6(b)说明制造真空多层玻璃的常规方法。
在图6(a)中，两块玻璃板100和101的外周边由它们之间的密封件102密封。然后将低熔点的玻璃管104插入玻璃板100的插入孔103内，并用焊接玻璃105焊接到玻璃板100上。
玻璃管104的另一端与真空泵106相连接，以便将玻璃板100和101之间的空间抽真空，并保持其在真空状态。在这种条件下，通过一加热装置(燃烧器，电加热器或类似物)加热和熔化玻璃管104相应高度h1的部分。
在图6(b)中，玻璃板104在高度h1处被密封以至形成一个突出端104a。这就完成了真空多层玻璃的制造。
另一方面，日本专利申请5-501896号“绝热玻璃板及其制作方法”公开了另一种制造真空多层玻璃的常规方法。下面将描述此种制造方法。
图7(a)和7(b)显示了真空多层玻璃的这种制造方法。
在图7(a)中，两块玻璃板110和111的外周边用其间的密封材料112密封。然后用焊接玻璃115将短的玻璃管114焊接到装设在上玻璃板110上的锪孔表面113上。
玻璃短管114被一真空抽吸室116覆盖，一个排气管117连接到真空抽吸室116。用真空泵通过排气管117将真空抽吸室116抽成真空，以便从玻璃短管114排出两块玻璃板110和111之间空间内的空气。
玻璃短管114的顶部通过一局部加热装置(局部加热器，红外灯，或类似物)被加热和熔化，此加热装置设置在真空抽吸室116内。
在图7(b)中，玻璃短管114的突出端114a的开口被密封。这样，玻璃短管114的开口被密封，并完成真空多层玻璃的制作。
在图7(a)中，锪孔表面113距玻璃板100厚度中心的深度为a1。
在图6(a)-6(b)中，当用加热装置熔化玻璃管104时，如果玻璃管104的熔化位置靠近玻璃板100，则焊接玻璃105被加热和熔化，而造成真空泄漏。为避免这种情况，高度h1必须足够高。因此玻璃管104有一高的突出部。玻璃管104突出部很高产生一个问题，那就是当真空多层玻璃被用作房屋窗玻璃时，在开关窗子时玻璃管104会碰着窗框。
在图7(a)-7(b)中，用设置在玻璃短管114上方的局部加热装置加热和熔化玻璃短管114，以便密封玻璃短管114的开口。因此，必须控制局部加热装置的热容量以便在使用局部加热装置时，焊接玻璃115和它周围的玻璃板110部分不会被加热和熔化。因此，必然要采用外径较小的玻璃短管114。然而，采用外径较小的玻璃短管114产生一个问题，那就是在使用时玻璃短管114容易破裂。
此外，当玻璃短管114的内径较小时，玻璃短管114内部的排气阻力变大，因此为达到预定的真空度很花费时间。
还有，当两块玻璃板110和111之间的空间处在真空状态时，在大气压力作用下玻璃板110和111翘曲，因此它们的中心变凹。结果拉应力作用在玻璃板110厚度的下半部分，而压应力作用在玻璃板110厚度的上半部分。因为玻璃板110的锪孔表面113在比玻璃厚度一半低a1的平面位置处形成，所以拉应力作用在锪孔表面的台阶部分。
一般来说，玻璃板耐压缩，但在拉伸下易损坏，因此考虑到玻璃板的耐久性，最好不要如图7(a)所示在拉应力作用于其上的水平面处设置锪孔表面。
在图7(a)中，除钻孔外还需要加工锪孔结果降低了生产效率。
因此，本发明的第一个目的是通过使此玻璃短管的突出端短得足以防止该玻璃短管在使用时受到损坏，从而提供有优良耐久性的真空多层玻璃；进而提供此真空多层玻璃的制造方法。
本发明的第二个目的是通过将此玻璃管的底部设置在对其施加压应力的平面位置上，从而提供有更加优良的耐久性的真空多层玻璃，并进一步提供此真空多层玻璃的制造方法。
本发明的公开
为了解决上述问题，在本发明的真空多层玻璃中，其中两块玻璃板的外周边用它们之间的垫片密封，并且两玻璃板之间的空间被抽真空，本发明真空多层玻璃有以下特点，即在这些玻璃板其中一块的主表面上装设一玻璃管以便将此空间抽真空，在此空间被抽成真空之后用熔融方法密封此玻璃管的开口，在此玻璃板的主表面和玻璃管的突出端之间的距离不大于3mm。
按照这种结构，当用此真空多层玻璃作房屋窗玻璃时，开关窗子时此玻璃管不会碰到窗框。因此玻璃短管在使用时不可能会被损坏。从而能提供有极好耐久性的真空多层玻璃。
在将此玻璃管的底部安装到其中一块玻璃板的主表面时，其插入的深度可比玻璃板厚度的一半还小。
因此，当插入玻璃管的孔具有台阶时，此台阶所在的平面位置不超过玻璃板厚的一半。由于在两玻璃板之间的空间抽成真空，在大气压力作用下两玻璃板翘曲，它们的中心变凹，所以压应力作用在台阶孔的台阶上。因为玻璃板一般耐压，它们的耐久性不会降低。
在本发明制造真空多层玻璃的方法中，其中两块玻璃板的外周边用它们之间的垫片密封，然后通过安装到其中一块玻璃板的主表面上的玻璃管将两玻璃板之间的空间抽真空，此方法有以下特点，即在玻璃管的开口熔化之前将绝热件安装到玻璃管的中部，以便阻挡熔化开口时产生的热到达玻璃板。
在熔化玻璃管的开口之前安装到玻璃管中部的绝热件使在熔化开口期间发出的辐射热被阻挡不会到达焊接玻璃或焊接玻璃周围的玻璃板部分。结果玻璃管的熔化位置可更靠近玻璃板。
因此，当用熔化方法密封玻璃管开口时，玻璃管的主表面与玻璃管突出端之间的距离可小于3mm。结果，当使用此真空多层玻璃作房屋窗玻璃时，在开关窗子时玻璃管碰不到窗框。
还有，可使玻璃管有较大的外径，这是因为即使在熔化时热容量增加，也不会使焊接玻璃以及焊接玻璃周围的玻璃板部分熔化。这样，可以防止在使用时玻璃管被损坏，同时还提高了生产率。
绝热件最好由金属或耐火材料制造。
使用金属(一种贵金属如铂或铑，不锈钢，钼，钽或铌)或用耐火材料(如云母叠层板或氧化铝)制造绝热件可以改善其抗氧化性和延长使用寿命。
熔化玻璃管的开口最好在真空里进行。
由于在真空里进行熔化玻璃管的开口，当加热到很高的温度时，绝热件比起在空气中更不易被氧化和腐蚀，从而大大地延长其使用寿命。
此外，在真空里绝热件的热量不会直接传给焊接玻璃，因为焊接玻璃并未与绝热件接触，因此焊接玻璃不易熔化。
附图的简要说明
图1是本发明真空多层玻璃的透视图。
图2是沿图1中的线2-2所取的断面图。
图3(a)-3(c)显示本发明真空多层玻璃的第一种制造方法。
图4(a)-4(c)显示本发明真空多层玻璃的第二种制造方法。
图5(a)-5(b)显示本发明真空多层玻璃的弹性变形。
图6(a)-6(b)显示常规的真空多层玻璃的制造方法。
图7(a)-7(b)显示另一种常规真空多层玻璃的制造方法。
实现本发明的最佳模式
将参考附图详述本发明真空多层玻璃的实施方案。假设由标号所指示的方向看图。
图1是本发明真空多层玻璃的透视图。
真空多层玻璃1包括：第一玻璃板2和第二玻璃板3，设置它们使其间有固定的空间；用于密封第一和第二块板2和3外周边的密封件4；和固定到第一块板2的主表面上的排气机构5，用于将第一和第二块板2和3之间的空间抽真空。
图2是沿图1中的线2-2所取的断面图。
排气机构5包括：一个台阶孔6，此孔有一台阶6a位于比第一块玻璃板2的厚度t的一半更高的平面上(换言之，高于中心线c)；一玻璃短管7，它插入台阶孔6内，并且短管7的突出端7a通过熔化密封；和焊接玻璃8，它用于将玻璃短管7焊接到第一块玻璃板2上。玻璃短管7的突出端7a的高度h不大于3mm。
台阶孔6由一较大直径部分6b和一较小直径部分6c组成。下面将说明这些直径的具体尺寸。较大直径部分6b的孔径稍大于玻璃短管7的外径。较小直径部分6c的孔径小于玻璃短管7的外径，以便防止玻璃短管7从较小直径部分6c掉下去，但也要使它有适宜的尺寸以便不会花费太多的时间抽真空。
焊接玻璃8的形成或者通过加压和燃烧粉末将它形成为环状，或者通过将粉末捏和成糊状。
下面将说明本发明真空多层玻璃的制造方法。
图3(a)-3(c)显示本发明真空多层玻璃的第一种制造方法。在图3(a)中，在第一块玻璃板2中形成台阶孔6。由于可以用台阶钻在一次钻孔过程中同时加工出台阶孔6的较大直径部分6b和较小直径部分6c，所以不必进行常规的锪孔(参考图7(a))加工，并且提高了生产效率。
然后，设置第一块玻璃板2和第二块玻璃板3使其间有一固定的空间，这些玻璃板2和3的外周边用它们之间的密封材料4(参看图1)密封。
在图3(b)中，玻璃短管7插入第一玻璃板2的台阶孔6内，环形焊接玻璃8装设在玻璃管的周围。焊接玻璃8可以用糊状施加。
在图3(c)中，在炉中燃烧焊接玻璃8并用它将玻璃短管7焊接到第一玻璃板2上。
图4(a)-4(c)显示本发明真空多层玻璃的第二种制造方法。在图4(a)中，绝热板(绝热件)10有一孔，玻璃短管7插入此孔中。
绝热板10可为圆形，矩形或者多边形，只要它是中心有一孔的板即可。然而，绝热板10的孔的外径必须大于如图4(b)中所显示的红外辐射加热器11的斑点直径d。
绝热板10的孔径要制作得足够的大，以防止玻璃短管7在熔化时粘接到绝热板10上，也要有适宜的尺寸以防止红外线从绝热板10的孔内通过而将绝热板10下面的焊接玻璃8熔化。制作绝热板10的材料最好是或者用金属材料(一种贵金属如铂或铑，铁，钼，钽、铌，或一种合金如不锈钢)或者用耐火材料(象云母叠层板或氧化铝)。这是因为不锈钢，铂和云母叠层板有极好的耐高温和氧化的特性，当使用金属制的绝热板10时，必须防止绝热板10与焊接玻璃8接触。这是由于它们的接触可能使绝热板10的热直接传导给焊接玻璃并使其熔化。
在图4(b)中，在排气机构5的附近一个真空抽吸室13固定在第一玻璃板2上，在它们之间有O形圈12。用真空抽吸室13覆盖排气机构5。真空抽吸室13上面的窗子装设可透过红外线的玻璃14(石英玻璃或类似物)。
通过排气管15抽空真空抽吸室13以便如箭头所示的方向排出第一与第二玻璃板2和3之间空间内的空气。结果使第一和第二玻璃板2和3之间的空间处在真空状态。
然后，从位于可透过红外线的玻璃14上方的红外线辐射加热器11发射红外线11a。
在图4c中，用红外线11a熔化玻璃短管7的突出端7a以便密封玻璃短管7的顶端。在这种情况下，绝热板10反射直射到玻璃短管7周围的红外线11a，从而阻止这些红外线11a到达焊接玻璃8。
然后将图4(b)所示的真空抽吸室13从第一玻璃板2上取下，并从玻璃短管7取下绝热板10，从而完成了真空多层玻璃1的制造。
图5(a)-5(b)显示本发明真空多层玻璃的弹性变形。
在图5(a)中，由于玻璃短管7插入的深度不超过第一玻璃板2厚度的一半，台阶孔6的台阶6a的平面被定位比第一玻璃板2中心线c高距离a。
在图5(b)中，当第一和第二玻璃板2和3之间的空间被抽真空时，第一和第二玻璃板2和3在大气压力下翘曲，它们的中心变凹。结果，在第一玻璃板2的中心线c的下方产生拉应力σ1，而在中心线c上方产生压应力σ2。在第一玻璃板2的级部分6a上受到压应力σ2。
由于玻璃板一般是耐压的，所以第一玻璃板2耐久性不会减小。
在上述实施方案中，利用红外辐射加热器11熔化玻璃短管7的突出端7a；但是加热器11可以用热鼓风发生器，红外线激光器，或类似物代替。
实例
下面参考表1描述本发明的一个例子。表1第一块玻璃(厚度)          3.0mm第二块玻璃(厚度)          3.0mm台阶孔
较大直径部分(孔径)    2.2mm深：1.5mm
较小直径部分(孔径)    1.5mm玻璃短管  外径            2.0mm
内径             1.5mm
长度             4.0mm绝热板(孔径)         2.5mm玻璃短管突出端(高度) 2.8mm
组成真空多层玻璃1的第一和第二块玻璃板2和3二者的厚度都是3.0mm。在第一块玻璃板2上形成的台阶孔6有一较大直径部分6b，其孔径和深度分别为2.2mm和1.5mm，较小直径部分6c的孔径是1.5mm。要插入台阶孔6中的玻璃短管7的外径为2.0mm，内径1.5mm和长度4.0mm。要连接到玻璃短管7的绝热板10有2.5mm的孔径。
当在这些条件下熔化玻璃短管7的顶端时，玻璃短管7的突出端7a的高度为2.8mm。此值小于目标值：3mm。

Claims (10)

1.真空多层玻璃包括：
两块玻璃板(2，3)，它们的外周边用它们之间的垫片密封，该两块玻璃板之间有一抽成真空的空间；和
一个玻璃管(7)，它安装在该玻璃板(2)的主表面上，以便对该空间抽真空，该玻璃管(7)包括在该空间抽真空后用熔化法密封的开口，在该玻璃板(2)的主表面与玻璃管(7)的突出端之间的距离不长于3mm。
2.按照权利要求1的真空多层玻璃，其中
当该玻璃管(7)的底部连接到该玻璃板(2)的主表面时，插入的深度小于该玻璃板(2)厚度的一半。
3.按照权利要求2的真空多层玻璃，其中
该玻璃板(2)包括一台阶孔(6)，该孔有一台阶6(a)，其平面位置高于该玻璃板(2)厚度(t)的一半，并且
该台阶孔(6)包括一较大直径部分(6b)，其直径略大于该玻璃管(7)的外径，和包括一较小直径部分(6c)，其直径小于该玻璃管(7)的外径，并有适宜的尺寸以便抽真空时不需花费太多的时间。
4.按照权利要求3的真空多层玻璃，其中
在该玻璃板(2)上形成焊接玻璃(8)，用来将插入该台阶孔(6)的玻璃管(7)焊接到该玻璃板(2)以便密封该玻璃管(7)与该玻璃板(2)接触的点。
5.制造真空多层玻璃的方法包括以下步骤：
两块玻璃板的外周边用其间的垫片加以密封；
在该两块玻璃板其中一块的主表面上安装一玻璃管，通过该玻璃管对该两块玻璃板之间的空间抽真空；
熔化和密封该玻璃管的开口；并且
在熔化和密封该玻璃管的开口之前，在该玻璃管的中部安装一绝热件，以便阻挡熔化该玻璃管时所发出的热量到达该玻璃板。
6.按照权利要求5的制造真空多层玻璃的方法，其中
实施熔化和密封该玻璃管开口的步骤时使该玻璃板的主表面与该玻璃管的突出端之间的距离不大于3mm，和当将该玻璃管的底部插入该两块玻璃板其中一块的主表面内时，使插入的深度小于该两块玻璃板其中一块厚度的一半；和
将该玻璃管安装到该两块玻璃板之中一块的主表面上的步骤包括在该玻璃管的周围放置焊接玻璃和燃烧该焊接玻璃。
7.按照权利要求6的制造真空多层玻璃的方法，其中
该绝热件的孔径大到足以防止该玻璃管在熔化和密封该玻璃管开口的步骤中粘结到该绝热件上，并有适宜的尺寸以阻挡熔化该玻璃管的热通过该绝热件的孔熔化该绝热件下面的焊接玻璃。
8.按照权利要求5制造真空多层玻璃的方法，其中
该绝热件用金属制作，更好地是用贵金属或耐火材料制作。
9.按照权利要求5制造真空多层玻璃的方法，其中
熔化和密封该玻璃管开口的步骤在真空里实施。
10.按照权利要求9制造真空多层玻璃的方法，其中
在真空里熔化和密封该玻璃管开口的步骤是通过应用一个在其顶表面装有可透过红外线的玻璃的真空抽吸室和一红外线加热器来进行的。
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