DE10242895A1 - VIG (Vakuum-Isolierglas) Evakuierung mit Plasmaanregung - Google Patents

VIG (Vakuum-Isolierglas) Evakuierung mit Plasmaanregung

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Abstract

Ein thermisch isolierendes Paneel (z. B. eine Vakuum-Isolierglas(IG)-Fenstereinheit) umfasst erste und zweite gegenüberliegende Substrate, die durch eine Vielzahl von Abstandshaltern voneinander beabstandet sind. Ein Raum mit einem niedrigen Druck wird zwischen den Substraten definiert und hermetisch durch zumindest eine Kantendichtung abgedichtet. Während der Evakuierung des Raumes wird innerhalb des Raumes ein Plasma entzündet, um die Zeit zu reduzieren, die benötigt wird, um den Raum auf einen gewünschten niedrigen Druck hinunter zu evakuieren.

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vakuum-Isolierglas (IG)-Einheit und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Spezieller bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zum plasmaverbesserten Evakuieren des inneren Hohlraums einer Vakuum-IG-Einheit oder eines thermisch isolierenden Paneels.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Vakuum-IG-Einheiten sind im Stand der Technik bekannt. Vergleiche hierzu beispielsweise die US-Patent mit der Nummer 5,664,395; 5,657,607; 5,897,927; 5,902,652 und 6,261,652 deren Offenbarung hiermit durch Referenz aufgenommen wird.
  • Die Fig. 1-2 des Standes der Technik illustrieren eine gewöhnliche Vakuum- IG-Einheit. Die Vakuum-IG-Einheit 1 enthält ein Paar von beabstandeten Glassubstraten 2 und 3 die einen evakuierten oder mit niedrigem Druck versehenen Raum/Hohlraum 6 dazwischen einschließen. Die Glasscheiben/Substrate 2 und 3 sind durch eine Umfangs- oder Kantendichtung 4 aus geschmolzenem Glaslot verbunden. Eine Anordnung von Unterstützungssäulen oder Abstandshaltern 5 ist zwischen den Substraten bereitgestellt um die Substrate 2, 3 voneinander zu beabstanden um einen Raum/Hohlraum 6 zu bilden.
  • Um den Raum/Hohlraum 6 zu evakuieren, ist eine Evakuierungsröhre 8 durch Glaslot 9 an einer Öffnung oder einem Loch 10 hermetisch abgedichtet befestigt, welches sich von einer inneren Oberfläche des Substrates 2 bis zu dem Boden der Vertiefung 11 erstreckt, die in die äußere Oberfläche des Substrates 2 eingebracht wurde. Eine Vakuum-Pumpe (nicht dargestellt in den Fig. 1-2) wird an der Evakuierungsröhre 8 befestigt, so dass der innere Hohlraum 6 zwischen den Substraten 2 und 3 evakuiert werden kann (d. h. leergepumpt werden kann) um einen niedrigen Druck in dem Hohlraum/Raum 6 zu erzeugen. Nach der Evakuierung kann die Röhre 8 geschmolzen werden, um das Vakuum abzudichten. Optional kann ein chemischer Fangstoff (Getter) 12 in die Vertiefung 13 eingebracht werden.
  • Der innere Hohlraum 6 der Vakuum-IG-Einheiten wird typischerweise bis zu einem Druck 10-3 Torr und am bevorzugtesten auf einem Druck unter ungefähr 10-4 Torr des atmosphärischen Drucks evakuiert. Unglücklicherweise braucht man typischerweise 12 Minuten oder länger um den Hohlraum 6 auf solch einen niedrigen Druck zu evakuieren. Diese langandauernde Zeitspanne ist manchmal unerwünscht, da sie die Produktionszeit erhöht und den Betrieb von teueren kapitalintensiven Maschinen begrenzt.
  • Im Hinblick auf das oben gesagte, werden Fachleute zustimmen, dass ein Bedarf für ein Verfahren zum Evakuierung einer Vakuum-IG-Einheit besteht, das weniger Zeit in Anspruch nimmt. Es ist das Ziel bestimmter Ausführungsformen dieser Erfindung diesen Bedarf und/oder andere Bedarfe zu erfüllen, die Fachleuten als Ergebnis der sofortigen Offenbarung einleuchten werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum Evakuierung eines thermisch isolierten Paneels wie z. B. eine Vakuum-Isolierglas (IG)-Einheit bereitzustellen, in dem es nicht mehr als 12 Minuten dauert, den inneren Hohlraum auf einen Druck von ungefähr 5 × 10-4 oder weniger herunter zu evakuieren.
  • Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Plasma innerhalb des Hohlraumes eines thermisch isolierenden Paneels (z. B. Vakuum-IG-Einheit) während des Evakuierungsvorgangs zu entzünden, um den Evakuierungsvorgang schneller ablaufen zu lassen und/oder zu verbessern.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Gas (z. B. Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff usw.) in den inneren Hohlraum eines thermisch isolierenden Paneels einzubringen und danach durch ein zumindest teilweises Ionisieren des Gases induktiv ein Plasma innerhalb des Hohlraums zu entzünden. Es wurde festgestellt, dass das Entzünden dieses Plasmas zu einem schnelleren und/oder effizienteren Evakuieren des Hohlraums führt. Weiterhin wurde festgestellt, dass das Entzünden eines solchen Plasmas während des Evakuierungsvorgangs zu einer fertigen Vakuum-IG-Einheit führt, die dazu neigt, stabiler gegenüber der Bestrahlung durch ultraviolettes (UV) Licht ist.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Plasma innerhalb des Hohlraumes eines thermisch isolierenden Paneels während des Evakuierungsvorgangs zu entzünden indem eine Spule benutzt wird, die elektromagnetische Wellen erzeugt und die außerhalb des Hohlraums angeordnet ist.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen oder mehrere der oben aufgezählten Ziele und/oder Bedürfnisse zu erfüllen.
  • Bestimmte beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung erfüllen einen oder mehrere der oben aufgeführten Ziele und/oder Bedürfnisse durch dass Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines thermisch isolierenden Paneels wobei das Verfahren umfasst:
    Bereitstellen einer Vielzahl von Abstandshaltern zwischen dem ersten und zweitem Substrat, um die Substrate voneinander zu beabstanden;
    Erzeugen einer Dichtung die zumindest teilweise zwischen den Substraten angeordnet ist, so dass sie den Raum zwischen den Substraten abdichtet; und
    Veranlassen, dass ein Plasma in zumindest einem Teil des Raums zwischen den Substraten während des Verfahrens zur Evakuierung des Raumes vorhanden ist.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer konventionellen Vakuum-IG-Einheit nach dem Stand der Technik.
  • Fig. 2 ist eine Aufsicht auf das untere Substrat, die Kantendichtung und Abstandshalter der Vakuum-IG-Einheit aus der Fig. 1, entlang der Schnittlinie die in Fig. 1 dargestellt ist nach dem Stand der Technik.
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Vakuum-IG-Einheit die nach einer Ausführungsform dieser Erfindung hergestellt wurde.
  • Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm das bestimmte Schritte während der Herstellung der Vakuum-IG-Einheit aus Fig. 3 zeigt in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung.
  • Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm das in Detail bestimmte Schritte während der Herstellung der Vakuum-IG-Einheit aus Fig. 3 zeigt in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung.
  • Fig. 6 ist ein Druck (Torr)-Zeit (Minuten)-Diagramm, das verdeutlicht, wie Vakuum-IG-Einheiten in sechs unterschiedlichen Beispielen die hierin dargestellt sind evakuiert werden.
  • Fig. 7 ist ein Druck (Torr)-Zeit (Minuten)-Diagramm des Endbereiches des Diagramms aus Fig. 6, das die Evakuierungszeiten zeigt die den sechs Beispielen die hierin dargestellt sind, zugeordnet sind.
  • Fig. 8 ist ein Vergleichsdiagramm, das die Zeiten illustriert, die benötigt wurden um eine Vakuum-IG-Einheit auf einen Druck 5 × 10-4 Torr zu evakuieren, entsprechend den sechs Beispielen die in den Fig. 6-7 dargestellt sind.
    • Detaillierte Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung
  • Spezieller wird nun auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen gleiche Teile innerhalb der verschiedenen Ansichten bezeichnen.
  • Bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Paneels so wie z. B. eine Vakuum- IG-Einheit. Das Paneel oder die IG-Einheit umfasst eine Anordnung von Abstandshaltern, die zwischen gegenüberliegenden Substraten angeordnet sind und eine Kantendichtung die hermetisch gegenüberliegende äußere Kantenbereiche der gegenüberliegenden Substrate abdichtet. "Äußere" und "Kanten"-Dichtungen bedeuten hierin nicht, dass die Dichtung/Dichtungen an der absolut äußersten Kante oder dem Rand der Einheit angeordnet ist/sind, sondern bedeuten stattdessen, dass die Dichtung zumindest teilweise bei oder nahe der Kante zumindest eines Substrats der Einheit angeordnet ist (z. B. innerhalb ungefähr 2 Inches).
  • Bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung verwenden die Zündung eines Plasmas innerhalb des inneren Hohlraums oder Raums, einer Vakuum-IG-Einheit vor und/oder während des Evakuierungsvorgangs desselben. Wie hierin beschrieben wird, wurde unerwarteter Weise herausgefunden, dass die Zündung eines Plasmas innerhalb des inneren Hohlraums oder Raums den Evakuierungsvorgang beschleunigt, so dass er in kürzerer Zeit beendet werden kann. Weiterhin glaubt man, dass das Plasma das innerhalb des Hohlraums entzündet wird, dazu beiträgt, die inneren Oberflächen des Hohlraums zu reinigen, so dass Verunreinigungen die von solchen Oberflächen entfernt wurden, durch den Auspump- oder Evakuierungsvorgang schneller aus dem Hohlraum entfernt werden können. Das Plasma kann innerhalb des Hohlraums durch eine Spule oder eine andere passende Vorrichtung zum Entzünden des Plasmas entzündet werden, welche vorzugsweise zumindest teilweise außerhalb des Hohlraums angeordnet ist.
  • Ein beispielhafter Vorgang umfasst die Zündung eines Plasmas innerhalb des Raumes/Hohlraumes der Einheit zwischen den Substraten, innerhalb eines Bereiches optimalen Druckes, wobei eine interne Quelle von ultravioletter (UV) Strahlung erzeugt wird, welche das Ausgasen unter Vakuum beschleunigen kann. Das Plasma kann entzündet werden, entweder nach oder während das Gas in den Hohlraum/Raum eingebracht wird. Das Plasma stellte energiegeladene Ionen bereit, die in Kontakt mit den inneren Oberflächen der Einheit stehen (z. B. die inneren Oberflächen des Substrates, die den Raum/Hohlraum definieren). Dann wird der Raum/Hohlraum evakuiert. Diese Evakuierung kann durchgeführt werden, entweder während das Plasma immer noch entzündet ist, oder nachdem es erloschen ist. Das Ergebnis ist eine effektiv gesäuberte Vakuum-IG-Einheit mit ausgegasten inneren Oberflächen. Weiterhin wurde herausgefunden, dass das Auspumpen auf ein hohes Vakuum (d. h. niedrigem Druck) schneller verläuft im Vergleich zu dem Auspumpen ohne die Einwirkungen eines Plasmas.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Vakuum-IG-Einheit die nach einer Ausführungsform dieser Erfindung hergestellt wurde. Da der innere Hohlraum oder Raum 6 zwischen den gegenüberliegenden Substraten 2, 3 nach dem Herstellungsprozess einen Druck aufweist, der im Allgemeinen niedriger ist, als der atmosphärische, wird diese Art von Paneel oft als eine Vakuum-Isolierglas (IG)- Einheit bezeichnet, die einen Raum 6 mit niedrigem Druck aufweist. Die Vakuum-IG-Einheit oder das Paneel umfasst ein erstes Glassubstrat 2, ein zweites Glassubstrat 3, einen Raum/Hohlraum 6 der evakuiert ist oder einen niedrigen Druck aufweist und zwischen den Substraten bereitgestellt wird, Abstandshalter/Säulen 5 um die Substrate 2 und 3 voneinander zu beabstanden und sie zu unterstützen, eine Evakuierungsröhre 8 (aus Metall oder Glas) um zu ermöglichen, dass der Raum 6 evakuiert wird und/oder zu ermöglichen, das Spülgas in den Raum 6 eingepumpt wird, eine Dichtung 9 (z. B. aus oder mit Glaslot) um die Röhre 8 bzgl. der äußeren Oberfläche 3a des Substrates 3 hermetisch abzudichten und äußere oder Kantendichtungen 4 die den Raum 6 mit niedrigem Druck zwischen den Substraten 2 und 3 hermetisch abdichten. Die hermetischen Kantendichtungen 4 verhindern im wesentlichen, dass signifikante Mengen von Luft in den Raum 6 eindringen können und erhalten im wesentlichen das Vakuum, das durch den Auspumpvorgang darin erzeugt wurde. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung kann die Dichtung 4 an ungefähr der gleichen Stelle wie die Kantendichtung 4 die in den Fig. 1 bis 2 dargestellt ist, angeordnet werden.
  • Jede andere geeignete Stelle ist möglich solang der Raum 6 mit niedrigem Druck zwischen den Substraten abgedichtet wird. Die Substrate 2, 3 können in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung aus thermisch gehärtetem Glas, weichgeglühtem Glas oder anderem Glas bestehen.
  • In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung können die Substrate 2 und 3 ungefähr die gleiche Größe aufweisen. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen ein Glassubstrat 2 größer als das andere Glassubstrat 3 sein, um eine ungefähr L-förmige Stufe an ungefähr der Kante der Vakuum-IG-Einheit bereitzustellen.
  • Vakuum-IG-Einheiten nach den unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung können als Wohnungsfenster oder Fenster für Gewerbebauten eingesetzt werden. Das Evakuieren des Raumes 6 verhindert oder reduziert die Wärmeleitung zwischen den Substraten 2, 3 durch gasförmige Leitung und Konvektion. Zusätzlich kann der Wärmeübergang durch Wärmestrahlung zwischen den Substraten 2 und 3 auf ein ziemlich niedriges Niveau reduziert werden, indem eine optionale Wärmeschutzbeschichtung (low emisivity, low E-coating) (nicht dargestellt) auf der inneren Oberfläche eines oder beider Substrate 2, 3 bereitgestellt wird. Solche Wärmeschutzbeschichtungen werden typischerweise an der Kante unter den Kantendichtungen 4 entfernt, was aber in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung nicht der Fall sein muss. Somit können hohe Niveaus von thermischer Isolierung erreicht werden.
  • In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung wird der Druck im Raum 6 durch einen Evakuierungsvorgang auf ein Niveau unter ungefähr 10-2 Torr, bevorzugter unter ungefähr 10-3 Torr und am bevorzugtesten unter ungefähr 5 × 10-4 Torr verringert. Um solch niedrige Drücke unterhalb des atmosphärischen Drucks aufrecht zu erhalten, werden die Substrate 2 und 3 oft durch eine Kantendichtung 4 hermetisch miteinander abgedichtet.
  • Weiterhin mit Bezug zu Fig. 3 wird eine Anordnung kleiner hochfester unterstützender Abstandshalter 5 zwischen den Substraten 2, 3 bereitgestellt, um die Trennung der ungefähr parallelen Substrate gegenüber dem atmosphärischen Druck beizubehalten. Es wird oft gewünscht, dass die Abstandshalter 5 genügend klein sind, so dass sie im Hinblick auf die Sicht nicht stören. In bestimmten Ausführungsformen kann jeder Abstandshalter 5 eine Höhe von ungefähr 0,1 bis 1,0 mm und bevorzugter von ungefähr 0,2 bis 0,4 mm aufweisen. In unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung können die Abstandshalter 5 aus Glaslot, Glas, Keramik, Metall, Polymeren oder jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein. In unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung können die Abstandshalter 5 von zylindrischer Gestalt, von runder Gestalt, von sphärischer Gestalt, von kuppelförmiger Gestalt oder jeder anderen geeigneten Gestalt sein.
  • Nach einer bestimmten Ausführungsform dieser Erfindung kann das Glas das für die Substrate 2 und 3 verwendet wird, ein Natronkalksilikatglas sein. Jedoch können andere Glasarten verwendet werden, gefärbt oder klar (z. B. Borosilikatglas). In bestimmten Ausführungsformen können die Glassubstrate 2, 3 ungefähr 1-6 mm dick sein, bevorzugt kann jedes ungefähr 3-5 mm dick sein. Jedoch können die Glassubstrate auch dünner sein, wenn sie gehärtet sind.
  • In alternativen Ausführungsformen dieser Erfindung ist es möglich, Substrate 2, 3 aus Kunststoff zu verwenden.
  • In unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung kann die Kantendichtung 4 aus jedem geeignetem Material hergestellt werden, darunter aber nicht beschränkend Glaslot. In bestimmten Ausführungsformen kann die Kantendichtung 4 mittels Mikrowellenenergie oder jeder anderen Wärmequelle ausgehärtet werden. Im Herstellungsverfahren wird ein Substrat 2 bereitgestellt. Dann werden Abstandshalter 5 auf dem unteren Substrat 2 angeordnet und ein oberes Substrat 3 wird über die Abstandshalter und das untere Substrat angebracht. Kantendichtungsmaterial, das auf dem Substrat/den Substraten bereitgestellt wurde, wird dann ausgehärtet, um eine Kantendichtung 4 zu bilden, um den inneren Hohlraum des Raumes 6 abzudichten. Danach ist die Zeit gekommen, den inneren Hohlraum/Raum 6 zu evakuieren.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-4 umfasst der Evakuierungsvorgang das Einpumpen eines Gases (z. B. Stickstoff, Argon, Sauerstoff, Wasserstoff o. ä.) in den Hohlraum 6 (vgl. Schritt 15 in Fig. 4). Das Einleiten eines solchen Gases in den Hohlraum/Raum 6 wird oft als Spülen oder Hinterfüllen des Hohlraums/Raums 6 mit Gas bezeichnet. Nachdem das Gas von der Quelle 21 in den Raum/Hohlraum 6 mittels einer Pumpe 27 gepumpt wurde, wird ein Plasma durch ein zumindest teilweises Ionisieren zumindest eines Teiles des Gases innerhalb des Hohlraumes 6 entzündet (vgl. Schritt 16 in Fig. 4). Zum Beispiel kann das Plasma entzündet werden, wenn der Hohlraum einen Druck von 0,1-200 Tor, bevorzugter von ungefähr 1-100 Torr und am bevorzugtesten von ungefähr 1-50 Torr aufweist. Nachdem das Plasma entzündet wurde, wird das Gas während des Evakuierungsvorgangs aus dem Hohlraum 6 gepumpt, um den Druck innerhalb des Hohlraumes 6 auf den oben genannten niedrigen Druck/Drücke zu senken (vgl. Schritt 17 in Fig. 4).
  • Für eine detaillierte Beschreibung wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Evakuierungsröhre 8 in dem Substrat 3 befestigt. Der obere Bereich der Evakuierungsröhre 8 ist hermetisch mit der äußeren Oberfläche 3a des Substrates durch eine Glaslotdichtung 9 hermetisch abgedichtet. Ein Gehäuse 23 das an der äußeren Oberfläche 3a des Substrates 3 durch einen O-Ring 25 befestigt ist, dient dazu, einen Bereich über dem äußeren Ende der Evakuierungsröhre 8 abzudichten. Eine Öffnung im Gehäuse 23 steht mit einer Pumpe 27 über eine Kommunikationsleitung oder Röhre 29 in Verbindung. Die Pumpe 27 ist bidirektional und kann dazu dienen, entweder Gas aus einer Quelle 21 in den Hohlraum 6 über die Röhre 8 zu pumpen, oder kann dazu dienen um den Hohlraum 6 über die Röhre 8 zu evakuieren.
  • Weiterhin Bezugnehmend auf Fig. 3 wird eine Spule 31 die das Plasma induziert außerhalb des Hohlraumes 6 benachbart zu der äußeren Oberfläche 3a des Substrates 3 angeordnet. Die Spule 31 wird über eine Wechselspannungsquelle (AC) 33 und einen passenden Schaltkreis 35 betrieben. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung kann die Spule 31 eine Teslaspule sein aber auch andere Arten von Spulen oder andere geeignete Vorrichtung zum Zünden eines Plasmas können in anderen Ausführungsformen verwendet werden. Wenn eine Teslaspule 31 benutzt wird, wird sie mit einem Strom/Spannung so betrieben, dass die Spule 31 elektromagnetische Wellen 37 erzeugt, die durch das Substrat in den Hohlraum 6 gerichtet werden. Diese elektromagnetischen Wellen 37 die durch die Spule 31 erzeugt wurden, entzünden ein Plasma 41 innerhalb des gasgefüllten Hohlraums 6 (d. h. das Plasma wird induktiv gezündet). Das Plasma 41 wird durch ein zumindest teilweise ionisiertes Gas gezündet, das in den Hohlraum 6 von einer Quelle 21 während des Hinterfüll/Spülvorganges gepumpt wurde.
  • Nun wird auf die unten angegebenen Beispiele Bezug genommen, die darstellen, wie das Zünden des Plasmas 41 innerhalb des Hohlraumes 6 unerwarteter Weise es ermöglicht, dass die Evakuierungszeit signifikant verringert werden kann.
    • Beispiele
  • Sechs (6) unterschiedliche Beispiele werden durchgeführt um den Vorteil/die Vorteile des Zündens eines Plasmas 41 innerhalb des Hohlraumes 6 zu verdeutlichen. Drei vergleichende Beispiele (vgl. Beispiel 1-3) werden durchgeführt ohne ein Plasma innerhalb des Hohlraumes 6 zu zünden und drei entsprechende Beispiele werden durchgeführt die die gleichen Gase verwenden mit der Zündung eines Plasmas 41 in dem Hohlraum 6 (Beispiele 4-6). Es wird unten gezeigt, dass die Beispiele in denen das Plasma 41 in dem Raum/Hohlraum 6 gezündet wurde (d. h. die Beispiele 4-6) Evakuierungszeiten aufwiesen die viel geringer waren, als die der vergleichenden Beispiele in denen kein Plasma entzündet wurde. In allen sechs Beispielen hatte die Röhre 8 eine Länge von 6 mm und einen inneren Durchmesser von 1,65 mm.
  • Die Fig. 5 verdeutlicht bestimmte Schritte, die in den drei Beispielen in denen das Plasma entzündet wurde (d. h. die Beispiele 4-6) durchgeführt wurden, während die Fig. 6-8 ebenfalls Darstellungen der Beispiele sind.
  • Die Beispiele 1-3 wurden nur zu Vergleichszwecken durchgeführt. Im Beispiel 1 wurde der Hohlraum 6 zweimal mit Argon (Ar)-Gas gespült und danach auf die Drücke die in den Fig. 7-8 dargestellt sind, evakuiert. Im Beispiel 2 wurde der Hohlraum 6 zweimal mit Stickstoff (N)-Gas gespült und danach auf den Druck/die Drücke die in den Fig. 7-8 dargestellt sind, evakuiert. Im Beispiel 3 wurde der Hohlraum 6 zweimal mit Sauerstoff (O)-Gas gespült und danach auf den Druck/die Drücke die in den Fig. 7-8 dargestellt sind, evakuiert. In keinem der Beispiele 1-3 wurde ein Plasma entzündet. Die Fig. 6 stellt den ersten und zweiten Gasspülgang dar und das abschließende Evakuieren, dass in jedem der Beispiele 1-3 durchgeführt wurde (außer das kein Plasma entzündet wurde und daher keine Spule verwendet wurde). Die Fig. 7 konzentriert sich auf den Evakuierungszeitbereich der ersten drei Beispiele nach ungefähr der 4-5 Minutenmarke.
  • Wie in Fig. 8 dargestellt, dauert es in Beispiel 1 wo nur Ar-Gas verwendet wurde (kein Plasma) 14,1 Minuten um den Hohlraum 6 auf einen Druck von 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren. In dem Beispiel 2 in dem nur Stickstoff (N) Gas benutzt wurde (kein Plasma) dauert es 10,2 Minuten um den Raum/Hohlraum 6 auf 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren. Schließlich dauerte es im Beispiel 3 wo nur Sauerstoff (O)-Gas benutzt wurde (kein Plasma) 12,1 Minuten um den Hohlraum 6 auf 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren.
  • Die Beispiele 4-6 wurden entsprechend den unterschiedlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt. In anderen Worten wurde das Plasma 41 in dem Hohlraum 6 in jedem der Beispiele 4-6 entzündet. Die Schritte die in den Beispiele 4-6 durchgeführt wurden, sind in den Fig. 5-8 dargestellt.
  • Die Beispiel 4-6 wurden in identischer Art und Weise durchgeführt, außer dass Argon (Ar)-Gas im Beispiel 4 verwendet wurde, Stickstoff (N)-Gas in Beispiel 5 und Sauerstoff (O)-Gas in Beispiel 6. Die Erregung/Entzündung eines Plasmas war in jedem der Beispiele 4-6 vorhanden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 5-6 wurde zuerst die Pumpe 27 für ungefähr 2 Minuten betrieben um den Druck innerhalb des Hohlraumes 6 auf ungefähr 0,01 Torr zu verringern (vgl. Schritt S1 in Fig. 5). Dann wurde in einem ersten Gas-Spülgang (vgl. den Spülgang 1 in Fig. 6) ein Gas von einer Quelle 21 über eine Pumpe 27 und eine Röhre 8 in den Hohlraum 6 gepumpt, bis der Druck darin auf ungefähr 10 Torr an der 2-Minuten-Marke in Fig. 6 (Schritt S3 in Fig. 5) erhöht wurde. Nach dem Schritt S3 wurde das Plasma 41 innerhalb des gasgefüllten Hohlraumes 6 mittels einer Teslaspule 31 entzündet (Schritt 55 in Fig. 5). Die spezielle Teslaspule, die verwendet wurde, emittiert ungefähr 50.000 Volt bei voller Leistung die für die Beispiele 4-6 verwendet wurde. Danach bei ungefähr der 2 1/2 Minutenmarke (vgl. Fig. 6) wurde die Spule 31 über die Vakuum-IG-Einheit bewegt (d. h. die Spule wurde über den Hohlraum 6 bewegt) und dann bei ungefähr der 3 Minutenmarke (vgl. Fig. 6) wurde die Pumpe 27 wieder in evakuierender Art und Weise angeschaltet (Schritt 57 in Fig. 5). Weiterhin die Spule 31 bewegend wurde die Spule bis ungefähr in die Mitte der Vakuum-IG-Einheit bei ungefähr der 3 1/2 Minutenmarke bewegt (vgl. Fig. 6). Das Auspumpen wurde von der 3 Minutenmarke bis ungefähr der 6 Minutenmarke fortgesetzt (vgl. Fig. 6). Jedoch bei der 5 Minutenmarke wurde die Spule 31 entfernt und eine Spirotorr Rotormessröhre (spirotrorr rotor gauge tube) wurde an die Vakuum-IG-Einheit angeschlossen um den inneren Druck zu überwachen (Schritt 59 in Fig. 5). Wie in Fig. 6 dargestellt, wurde nachdem die Spule 31 entfernt wurde, das Pumpen bis zur 6 Minutenmarke fortgesetzt (Schritt 61 in Fig. 5). Dann bei der 6 Minutenmarke wurde wiederum ein Gas aus der Quelle 21 in den Hohlraum 6 in einem zweiten Spülgang hineingepumpt (vgl. Fig. 6 und Schritt 63 in Fig. 5). Nach diesem optionalen zweiten Gasspülgang der in Fig. 6 dargestellt ist, wurde die Pumpe 27 auf einen Evakuierungszustand zurückgeschaltet um den Hohlraum 6 auf die Drücke die in den Fig. 7-8 dargestellt sind, mittels einer Turbopumpe herunterzuevakuieren (mit oder ohne einer Entzündung des Plasmas 41 innerhalb des Hohlraums 6).
  • Unter Bezug auf die Fig. 7-8 dauert es in Beispiel 4 in dem eine Entzündung eines Plasmas mit Argon (Ar)-Gas kombiniert wurde 9,3 Minuten um den Hohlraum 6 auf einen Druck von 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren. Das sind fast 5 Minuten weniger als mit Argon (Ar)-Gas das nicht durch ein Plasma angeregt wurde (vgl. Beispiel 4 mit Beispiel 1). In ähnlicher Art und Weise dauerte es in Beispiel 5 in dem Stickstoff (N)-Gas mit einer Entzündung eines Plasmas kombiniert wurde, nur 6,1 Minuten um den Hohlraum 6 auf einen Druck von 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren. Das sind fast 5 Minuten weniger als mit Stickstoffgas und keinem Plasma (vgl. Beispiel 5 mit Beispiel 2). Schließlich dauerte es in Beispiel 6 in dem Sauerstoff (O)-Gas mit einer Zündung eines Plasmas kombiniert wurde, nur 8,2 Minuten um den Hohlraum 6 auf einen Druck von 5 × 10-4 Torr herunter zu evakuieren. Das sind fast 5 Minuten weniger als mit Sauerstoffgas und keinem Plasma (vgl. Beispiel 6 mit Beispiel 3). Von dem obigen kann klar erkannt werden, dass das Entzünden eines Plasmas 41 im Hohlraum 6während des Evakuierungsvorgangs signifikant die Zeit reduziert die benötigt wird, um den Hohlraum 6 auf einen gewünschten niedrigen Druck zu evakuieren. Die 34% Verbesserung für Argongas, 40% Verbesserung für Stickstoffgas und 32% Verbesserung für Sauerstoffgas (mit Entzündung eines Plasmas) sind im unteren Teil der Fig. 8 dargestellt.
  • In den Beispielen 4-6 in denen im Schritt 57 die Spule 31 über die IG-Einheit bewegt wurde, startete die Spule an der Ecke der Einheit die am weitesten von der Evakuierungsröhre 8 entfernt liegt und wurde diagonal über die Einheit auf diese zubewegt. Dieses Bewegungsverfahren wird nur zum Zwecke eines Beispiels dargestellt und soll nicht beschränkend angesehen werden. Tatsächlich kann in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung die Spule 31 während des Evakuierungsvorgangs über die Vakuum-IG-Einheit bewegt werden oder nicht.
  • Es kann von dem obigen erkannt werden, dass die Verwendung von Stickstoffgas (im Gegensatz zu Argon oder Sauerstoff) wenn dieses mit einer Plasmaentzündung kombiniert wird, zu der besten Zeitverringerung des Evakuierungsvorganges führt (d. h. ein niedriger Druck wird schneller erreicht). In dieser Hinsicht zeigt Fig. 8, dass die Verwendung von Stickstoffgas anstelle von Sauerstoff oder Argon die Evakuierungszeit um ungefähr 2-3 Minuten verringert. Es wird geglaubt, dass dies ein Ergebnis der Tatsache ist, dass Stickstoff den höchsten Leitfähigkeitswert (gefolgt von Sauerstoff und Argon) und ein höheres Molekulargewicht hat. Jedoch werden Fachleute erkennen, dass jedes dieser Gase in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden kann, obwohl die Daten zeigen, dass Stickstoff im Hinblick auf die Verkürzung der Evakuierungszeit am besten ist.
  • Die oben diskutierte Ausführungsform zeigt eine Spule 31 (z. B. eine Teslaspule) als das Element, dass das Plasma 41 innerhalb des Hohlraum 6 induktiv entzündet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Zum Beispiel umfassen andere Techniken zum Entzünden eines Plasmas innerhalb des Hohlraum 6 die Elektronen-Zyklotron-Resonanz (electron cyclotron resonance, ECR) um ein hochdichtes Plasma zu erzeugen, die Neutral-Loop-Entladung (neutral-loop discharge, NLD) zur Erzeugung eines Plasmas durch RF-Felder o. ä. Als Ergebnis können in unterschiedlichen Ausführungsformen dieser Erfindung vielfältige Mittel/Techniken eingesetzt werden, um solch ein Plasma zu entzünden, wobei es wichtig ist, dass ein Plasma 41 innerhalb des Hohlraum 6 entzündet wird.
  • Indem die obige Offenbarung offenbart wurde, werden dem Fachmann viele andere Eigenschaften, Modifikationen und Verbesserungen ersichtlich werden. Solche anderen Eigenschaften, Modifikationen und Verbesserungen werden daher als ein Teil dieser Erfindung angesehen, deren Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre entsprechenden Equivalente bestimmt wird.

Claims (23)

1. Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Paneels wobei das Verfahren aufweist:
Bereitstellen einer Mehrzahl von Abstandshaltern zwischen einem ersten und zweiten Substrat um die Substrate voneinander zu beabstanden;
Bilden einer Dichtung die zumindest teilweise zwischen den Substraten angeordnet ist, so dass sie einen Raum zwischen den Substraten abdichtet; und
ein Plasma dazu zu veranlassen, in zumindest einem Teil des Raumes zwischen den Substraten vorhanden zu sein, während eines Evakuierungsvorgangs des Raumes.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes der ersten und zweiten Substrate Glas aufweist.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Veranlassen eines Plasmas in zumindest einem Teil des Raumes vorhanden zu sein, ein Entzünden eines Plasmas in zumindest einem Teil des Raumes umfasst, durch das Anordnen einer Spule außerhalb des Raumes und das Aufbringen eines elektrischen Stromes auf die Spule, so dass die Spule elektromagnetische Wellen erzeugt, die durch das erste Substrat hindurch treten und das Plasma in zumindest einem Teil des Raumes entzünden.
4. Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Spule eine Teslaspule umfasst.
5. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Plasma in einer induktiven Art und Weise in dem Raum entzündet wird.
6. Das Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend das Pumpen eines Gases in den Raum vor dem Entzünden des Plasmas, so dass das Entzünden das Plasma dazu veranlasst entzündet zu werden, durch ein zumindest teilweises Ionisieren des Gases in dem Raum.
7. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Gas zumindest eines aus Stickstoff, Argon und Sauerstoff umfasst.
8. Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Gas Stickstoff umfasst.
9. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Evakuieren den Raum dazu veranlasst, auf einen Druck von ungefähr 5 × 10-4 Torr oder weniger herunterevakuiert zu werden.
10. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dichtung eine Kantendichtung ist, die Glaslot aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Fensters, wobei das Verfahren aufweist:
Entzünden eines Plasmas in zumindest einem Teil eines Raumes zwischen gegenüberliegenden Substraten, die durch eine Vielzahl von Abstandshaltern voneinander beabstandet sind; und
Evakuieren des Raumes um ein thermisch isolierendes Fenster zu bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Entzünden ein induktives Entzünden des Plasmas unter Verwendung einer Spule aufweist, die außerhalb des Raumes angeordnet ist, und wobei das Entzünden entweder vor oder während des Evakuierens stattfindet.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Evakuieren ein Evakuieren des Raumes hinunter auf einen Druck von unter ungefähr 10-2 Torr aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Evakuieren ein Evakuieren des Raumes hinunter auf einen Druck von unter ungefähr 10-3 Torr aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Evakuieren ein Evakuieren des Raumes hinunter auf einen Druck von ungefähr 5 × 10-4 Torr oder weniger aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend das Bilden einer hermetischen Kantendichtung die Glaslot aufweist zwischen den Substraten, um eine Umgebung des Raumes zu definieren, der evakuiert werden soll.
17. Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Fensters, wobei das Verfahren aufweist, ein Auspumpen oder Evakuieren eines Raumes zwischen gegenüberliegenden Substraten während ein Plasma in zumindest einem Teil des Raumes vorhanden ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin aufweisend das Bereitstellen einer Vielzahl von Abstandshaltern zwischen den gegenüberliegenden Substraten um die Substrate voneinander zu beabstanden und einen Raum zwischen den Substraten zu bilden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin aufweisend das Bilden einer Kantendichtung zwischen den Substraten um eine Umgebung des Raumes zu definieren.
20. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin aufweisend das Entzünden des Plasmas in dem Raum unter Verwendung einer Spule die außerhalb des Raumes angeordnet ist.
21. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Evakuieren durchgeführt wird, wenn das Plasma in dem Raum vorhanden ist und weiterhin durchgeführt wird, nachdem das Plasma erloschen ist und nicht länger in dem Raum vorhanden ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Evakuieren ein Evakuieren des Raumes hinunter auf einen Druck von unter ungefähr 10-3 Torr umfasst.
23. Ein thermisch isolierendes Paneel aufweisend:
Erste und zweite Substrate, die durch eine Vielzahl von Unterstützungs-Abstandshaltern voneinander beabstandet sind;
eine hermetische Kantendichtung, die zwischen den Substraten gebildet ist, um eine Umgebung eines Raumes zwischen den Substraten zu definieren, der auf einen niedrigen Druck evakuiert werden soll; und
wobei der Raum auf einen niedrigen Druck evakuiert wird, wenn oder nachdem ein Plasma darin vorhanden ist oder war.
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