JP2002274898A - ガラスパネル及びガラスパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周縁部封止部分におけるハンダの内側端面部分
にて局所的な応力集中が起き難く、強度的に優れたガラ
スパネルを提供する。 【解決手段】周縁部封止部分における金属材料の内側端
面において、その内側端面の長手方向の凹凸が、基準長
さｔを２５ｍｍとして測定した中心線平均凹凸ｃで表し
たとき０．２５ｍｍ未満であり、かつ、前記基準長さｔ
における前記内側端面の最大凹凸ｅが１．０ｍｍ未満で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の板ガラスを
間隙部を介して対向配置すると共に、前記両板ガラスの
周縁部を金属材料で直接接合して、前記間隙部を気密に
封止してあるガラスパネル及びそのガラスパネルの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のガラスパネルは、従来、次に示
す乃至の方法により前記両板ガラスの周縁部を金属
材料（例えばハンダ等）で直接接合して、前記間隙部を
気密に封止してある。

【０００３】 予め、金属材料で直接接合すべき両板
ガラスの周縁部の板面に金属膜を形成しておく。そし
て、その一対の板ガラスを金属膜を形成した板面が向か
い合うように対向配置し、その両板ガラス間にハンダ箔
を挟んで加熱して、金属膜同士をハンダにより融着する
ことで、両板ガラスの周縁部を接合し、間隙部を気密に
封止する。

【０００４】 予め、ハンダを直接接合すべき両板ガ
ラスの周縁部の板面に接着させておく。そして、その一
対の板ガラスをハンダを接着させた板面が向かい合うよ
うに付き合わせた状態で加熱して、そのハンダにより融
着することで、両板ガラスの周縁部を接合し、間隙部を
気密に封止する。

【０００５】 間隙部を介して対向配置した両板ガラ
スの間隙部に、超音波を印加しながら溶融ハンダを注入
して、両板ガラスの周縁部をそのハンダで直接接合し、
間隙部を気密に封止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法
乃至によれば、以下のような問題がある。

【０００７】つまり、前記及びの方法では、ハンダ
と板ガラスの板面との接合界面がハンダの酸化物を含み
易く間隙部を強固な気密状態に封止し難いという問題が
ある。その上に、及びの方法では、ハンダによる接
合を確実にするためには、ハンダが溶融状態であるとき
に板ガラス同士をその間の間隙部の厚みが小さくなる方
向に押さえつける必要があるが、ハンダは溶融状態にあ
りその粘性は低いため、かかる押さえつけ操作によっ
て、周縁部封止部分におけるハンダの内側端面は、長手
方向に沿ってまっすぐとはならず、凹凸のある状態とな
ってしまう欠点がある。

【０００８】また、前記の方法では、溶融ハンダと板
ガラス板面との濡れ性が、超音波の印加の程度に強く依
存するため、溶融ハンダのガラス間隙部への入り方が一
定ではなく、周縁部封止部分におけるハンダの内側端面
は、長手方向に凹凸のある状態となってしまい易い欠点
がある。

【０００９】そして、このように周縁部封止部分におけ
るハンダ３の内側端面が、長手方向に凹凸のある状態で
ある（図７参照）と、板ガラスとハンダとの接合部分に
応力が働いたとき、前記ハンダの内側端面部分にて局所
的に応力が集中する結果となり、その部分から破壊が起
き易いという問題がある。特に、前記応力が熱膨張の差
により発生するものであるとき、ハンダと板ガラスとの
接着界面において、前記局所的な応力は生じ易く、従っ
て熱衝撃に対してガラスパネルが破損する確率が大きく
なってしまう。

【００１０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、周縁部封止部分におけるハンダ
の内側端面部分にて局所的な応力集中が起き難く、強度
的に優れたガラスパネル及びそのガラスパネルの製造方
法を提供するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の特
徴構成は、図１，２，５，６に例示するごとく、一対の
板ガラス１Ａ，１Ｂを間隙部Ｖを介して対向配置すると
共に、前記両板ガラス１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１を金属材
料３で直接接合して、前記間隙部Ｖを気密に封止してあ
るガラスパネルＰであって、前記周縁部Ｖ１封止部分に
おける金属材料３の内側端面において、その内側端面の
長手方向の凹凸が、基準長さｔを２５ｍｍとして測定し
た中心線平均凹凸ｃで表したとき０．２５ｍｍ未満であ
り、かつ、前記基準長さｔにおける前記内側端面の最大
凹凸ｅが１．０ｍｍ未満であるところにある。

【００１２】ここで、周縁部封止部分における金属材料
の内側端面とは、周縁部の各部分において封止材である
金属材料が最も間隙部の内部に入り込んでいる位置を意
味し、本発明における凹凸の程度の指標は、次のように
定義されたものを用いる。「中心線平均凹凸」とは、板
ガラス等の表面粗さの表示法として広く使われている
「中心線平均粗さ」と同様に凹凸を定義するものであ
る。つまり、図１に示すように、内側端面の長手方向に
沿った凹凸を示す凹凸曲線ａに対して、所定の基準長さ
ｔ内において、ある直線の上下の面積が等しくなるよう
な線を中心線ｂとして設定し、その中心線ｂとなす面積
（図中の例では、Ｓ１〜Ｓ８）の総和（図中の例では、
Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８）を
基準長さｔで割ることにより導き出される値ｃで凹凸の
程度を表し、この値ｃを中心線平均凹凸という。本発明
においては、基準長さｔを２５ｍｍとする。ただし、板
ガラスの四隅の角の部分を含む箇所は除く。「最大凹
凸」とは、同じく表面粗さの表示法として広く使われて
いる「最大高さ」と同様に定義されるものである。つま
り、図１に示すように、所定の基準長さｔ内において、
凹凸曲線ａの中心線ｂに対する上端点及び下端点夫々に
接する中心線ｂと平行な直線ｄ１，ｄ２で、凹凸曲線ａ
を挟んだときの２直線ｄ１，ｄ２の間隔の値ｅで凹凸の
程度を表し、この値ｅを最大凹凸という。本発明におい
ては、前記「中心線平均凹凸」と同じく基準長さｔを２
５ｍｍとする。ただし、板ガラスの四隅の角の部分を含
む箇所は除く。

【００１３】〔作用効果〕上記特徴を備えるガラスパネ
ルによれば、周縁部封止部分における金属材料の内側端
面において、その内側端面の長手方向の凹凸が、基準長
さを２５ｍｍとして測定した中心線平均凹凸で表したと
き０．２５ｍｍ未満であり、かつ、前記基準長さにおけ
る前記内側端面の最大凹凸が１．０ｍｍ未満であること
より、前記金属材料の内側端面部分において、長手方向
に沿って比較的凹凸のない状態である。故に、周縁部封
止部分において板ガラスの板面と接着している金属材料
において、その内側端面は長手方向に沿って均一に分布
しているため、仮に板ガラスとハンダとの接合部分に応
力が働いたとしても、前記ハンダの内側端面部分にて局
所的に応力集中が起き難くなり、強度的に優れたガラス
パネルが得られる。

【００１４】請求項２記載の発明の特徴構成は、図１，
３，４，５，６に例示するごとく、一対の板ガラス１
Ａ，１Ｂを間隙部Ｖを介して対向配置すると共に、前記
両板ガラス１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１を金属材料３で直接
接合して、前記間隙部Ｖを気密に封止するガラスパネル
Ｐの製造方法であって、溶融状態の前記金属材料３を前
記間隙部Ｖの最外周部に途切れることなく供給し、その
供給した金属材料３を前記間隙部Ｖに差し込んだ導入部
材５でその間隙部Ｖのうちの周縁部Ｖ１に前記導入部材
５の先端位置まで入り込むよう導入しながら、前記導入
部材５をその周縁部Ｖ１の長手方向に沿って移動させ
て、前記周縁部Ｖ１に導入した金属材料３で前記間隙部
Ｖを気密に封止することにより、前記周縁部Ｖ１封止部
分における金属材料３の内側端面において、その内側端
面の長手方向の凹凸が、基準長さｔを２５ｍｍとして測
定した中心線平均凹凸ｃで表したとき０．２５ｍｍ未満
であり、かつ、前記基準長さｔにおける前記内側端面の
最大凹凸ｅが１．０ｍｍ未満とするところにある。

【００１５】〔作用効果〕溶融状態の前記金属材料を前
記間隙部の最外周部に途切れることなく供給し、その供
給した金属材料を前記間隙部に差し込んだ導入部材でそ
の間隙部のうちの周縁部に前記導入部材の先端位置まで
入り込むよう導入することで、前記周縁部封止部分にお
ける金属材料の内側端面において、その内側端面の長手
方向の凹凸が、基準長さを２５ｍｍとして測定した中心
線平均凹凸で表したとき０．２５ｍｍ未満であり、か
つ、前記基準長さにおける前記内側端面の最大凹凸が
１．０ｍｍ未満である状態を確保することが可能とな
る。従って、前記金属材料の内側端面部分において、長
手方向に沿って比較的凹凸のない状態であり、仮に板ガ
ラスとハンダとの接合部分に応力が働いたとしても、前
記ハンダの内側端面部分にて局所的に応力集中が起き難
く、強度的に優れたガラスパネルが得られる。

【００１６】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は、板面を互いに対向させて
ある寸法形状が略同じ一対の矩形板ガラス１Ａ，１Ｂ間
にインコネル７１８製のスペーサ２を介在させて間隙部
Ｖを形成し、間隙部Ｖのうちの周縁部Ｖ１に全周に亘っ
て充填した金属材料としてのハンダ３で、その間隙部Ｖ
１を気密に封止してあるガラスパネルＰを示す。

【００１８】前記両板ガラス１Ａ，１Ｂは厚みが約３ｍ
ｍの透明フロート板ガラスで構成してあり、外周端面４
を揃えて対向させた両板ガラス１Ａ，１Ｂ間に高さが
０．２ｍｍ程度で直径が０．５ｍｍ程度のスペーサ２を
介在させ、間隙部Ｖを１．０×１０^-2Ｐａ以下に減圧し
て、いわゆる真空複層ガラスを構成してある。

【００１９】前記ガラスパネルＰの製造方法を以下に説
明する。図３に示すように、約２０ｍｍの間隔で配置し
たスペーサ２を挟んで、二枚の板ガラス１Ａ，１Ｂをそ
の外周端面４を揃えて上下に重ね合わせておく。尚、各
板ガラス１Ａ，１Ｂの歪点 (ガラスの粘度が４×１０¹⁴
poise の時の温度) は約５００℃である。

【００２０】次に、重ね合わせた二枚の板ガラス１Ａ，
１Ｂを、予め、１８０℃程度に加熱しておき、図４に示
すように、間隙部Ｖに差し込んだ導入部材５でその間隙
部Ｖのうちの周縁部Ｖ１に溶融状態のハンダ３を導入
し、充填する。

【００２１】前記導入部材５は、当該実施形態では、非
常に薄く（０．１ｍｍ）横方向に長い偏平な板状に形成
してあるステンレス鋼製のものであり、ハンダ３を電気
加熱して溶解する溶解槽９内の溶融状態のハンダ３が、
導入部材７の上下両面に沿って溶解槽９外に自重で流れ
出るように、溶解槽９の下端部に連通接続したハンダ排
出筒１０の内側に挿入してある。尚、ハンダ３は、Ｓｎ
９０．８５％，Ｚｎ９．０％，Ｔｉ０．１５％の組成
（重量％）からなり、このハンダ３の液相線温度（低温
側から昇温した時にその金属が完全に液相になる温度）
は、２１５℃である。

【００２２】当該実施形態では、溶融状態のハンダ３を
間隙部Ｖの最外周部に途切れることなく供給し、その供
給したハンダ３を間隙部Ｖに差し込んだ導入部材５でそ
の間隙部Ｖのうちの周縁部Ｖ１に導入部材５の先端位置
まで入り込むよう導入しながら、導入部材５をその周縁
部Ｖ１の長手方向に沿って移動させる操作を、周縁部Ｖ
１全周に亘って行い、周縁部Ｖ１の全周に亘ってハンダ
３を導入し充填して、図５に示すように、周縁部Ｖ１封
止部分におけるハンダ３の内側端面がほぼまっすぐの直
線、すなわち、その内側端面の長手方向の凹凸が、基準
長さを２５ｍｍとして測定した中心線平均凹凸で表した
とき０．２５ｍｍ未満であり、かつ、基準長さにおける
内側端面の最大凹凸が１．０ｍｍ未満であるガラスパネ
ルＰを得る。

【００２３】当該実施形態では、その後、一方の板ガラ
ス１Ａに形成した貫通孔を通して間隙部Ｖを真空ポンプ
などで吸引して、その間隙部Ｖを減圧する。

【００２４】こうして形成されたガラスパネルＰは、前
記ハンダ３が前記両板ガラス１Ａ，１Ｂの外周に確実に
充填され、且つ、両板ガラス１Ａ，１Ｂを強力に接合一
体化されており、しかも、強度的にも優れている。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の効果を確認するための具体
的な実施例、比較例を示すが、本発明は、これに限定さ
れるものではない。

【００２６】実施例１ 上記実施形態に示した方法により、２００ｍｍ×３５０
ｍｍの大きさのガラスパネルを作製し、その周縁部封止
部分の凹凸を次のようにして調べた。板ガラスごしに周
縁部封止部分における板面に接着しているハンダの内側
（板ガラス中央側）部分を写真撮影し、その画像をもと
にデータ処理を行い、長さと端面凹凸との関係を表す凹
凸曲線を得た。この曲線に対して、長さ方向を２５ｍｍ
ごとに分割し、中心線平均凹凸及び最大凹凸を基準長さ
２５ｍｍとして求めた。尚、分割区間が２５ｍｍに満た
なくなる一辺の最終分割区域は、逆方向から２５ｍｍ長
さの区間をとった。その結果を、図６（イ）に示す。図
中、辺ＡＢ及び辺ＣＤは２００ｍｍ長の辺、辺ＢＣ及び
辺ＤＡは３５０ｍｍ長の辺である。

【００２７】比較例１ 超音波浸透法（前記従来の方法の一例）によりガラス
パネルを作製したこと以外は、実施例１と同様にして、
中心線平均凹凸及び最大凹凸を求めた。その結果を図６
（ロ）に示す。

【００２８】図６に示す結果より分かるように、比較例
１では、中心線平均凹凸が０．２５ｍｍ以上、又は／及
び最大凹凸が１．０ｍｍ以上の部分があったのに対し
て、実施例１では、何れの部分においても、中心線平均
凹凸が０．２５ｍｍ未満且つ最大凹凸が１．０ｍｍ未満
であった。

【００２９】次に、上記実施例１及び比較例１により得
られたガラスパネルについて、以下の熱衝撃試験を行
い、ガラスパネルの強度を確認した。

【００３０】熱強度試験 ガラスパネル全体を電気炉に入れて１２０℃に加熱して
おき、その状態から２５℃の雰囲気中に取り出して放冷
したときに、ガラスパネルの破壊が生じるか否か試験し
た。試験は、実施例１及び比較例１夫々のガラスパネル
２０枚について行った。

【００３１】すると、比較例１のガラスパネルは半数の
１０枚が破壊した。破壊したガラスパネルを詳細に調査
したところ、そのうちの５枚では、最初に生じたクラッ
クは、周縁部封止部分のハンダの内側端面において最大
凹凸に相当する箇所に生じていた。これに対して、実施
例１のガラスパネルは、１枚も破壊が生じなかった。こ
のことより、本発明に係るガラスパネルが強度的に優れ
ていることが確認された。

【００３２】〔別実施形態〕以下に他の実施形態を説明
する。 〈１〉本発明によるガラスパネルの製造方法は、一対の
板ガラスのうちの一方の板ガラスの外周端面を、他方の
板ガラスの外周端面よりも突出させてあるガラスパネル
の製造に使用しても良い。 〈２〉本発明によるガラスパネルの製造方法は、多種に
わたる用途のガラスパネルの製造に使用することが可能
で、例えば、建築用・乗物用（自動車の窓ガラス、鉄道
車両の窓ガラス、船舶の窓ガラス）・機器要素用（プラ
ズマディスプレイの表面ガラスや、冷蔵庫の開閉扉や壁
部、保温装置の開閉扉や壁部）等に用いるガラスパネル
の製造に使用することが可能である。また、ガラスパネ
ルは、両板ガラス間の間隙部を、先の実施形態で説明し
たように１．０×１０^-2Ｐａ以下の減圧状態に減圧する
ものに限らず、減圧度そのものは任意に設定することが
可能である。更には、大気圧と等圧とすることも可能で
ある。 〈３〉本発明によるガラスパネルの製造方法は、先の実
施形態で説明した厚み３ｍｍの板ガラスを使用するもの
に限定されず、他の厚みの板ガラスを使用しても良い。
また、一方の板ガラスと他方の板ガラスとの厚み寸法が
異なるものを組み合わせてガラスパネルを製造してもよ
い。また、ガラスの種別は任意に選定することが可能で
あり、例えば型板ガラス、すりガラス（表面処理により
光を拡散させる機能を付与したガラス）、網入りガラ
ス、又は、強化ガラスや、熱線吸収・紫外線吸収・熱線
反射等の機能を付与した板ガラスや、それらとの組み合
わせであってもよい。また、ガラスの組成については、
ソーダ珪酸ガラス（ソーダ石灰シリカガラス）や、ホウ
珪酸ガラスや、アルミノ珪酸ガラスや、各種結晶化ガラ
スであってもよい。 〈４〉本発明によるガラスパネルの製造方法は、先の実
施形態で説明したインコネル７１８製のスペーサを使用
するものに限定されず、例えば、ステンレス鋼や、それ
以外にも、他の金属・石英ガラス・セラミックス、ガラ
ス・低融点ガラス等で構成したスペーサを使用しても良
い。 〈５〉本発明によるガラスパネルの製造方法は、金属材
料として、例えば、錫・ビスマス・鉛・亜鉛・インジウ
ム・アンチモン等の何れか一種、又は、二種以上を主成
分とするものや、銀・アルミニウム・銅等の何れか一
種、又は、二種以上を添加してある金属材料を使用して
も良い。ＳｎとＺｎとの合計に対するＺｎの比率が８〜
１０％であり、Ｔｉを含有し、Ｃｕを実質的に含まない
ものが最も好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】中心線平均凹凸及び最大凹凸の説明図

【図２】ガラスパネルの断面図

【図３】本発明に係るガラスパネルの製造方法を示す説
明断面図

【図４】本発明に係るガラスパネルの製造方法を示す説
明図

【図５】本発明に係るガラスパネルの説明図

【図６】実施例の説明図

【図７】従来のガラスパネルの説明図

【符号の説明】

ｃ 中心線平均凹凸 ｅ 最大凹凸 １Ａ 板ガラス １Ｂ 板ガラス ２ スペーサ ３ 金属材料 ５ 導入部材 Ｖ 間隙部 Ｖ１ 周縁部

フロントページの続き (72)発明者 中垣 茂樹 大阪府大阪市中央区北浜四丁目７番28号 日本板硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G061 AA02 BA01 BA02 BA03 CA02 CB02 CB14 CD02 CD22 CD25 DA26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の板ガラスを間隙部を介して対向配
   置すると共に、前記両板ガラスの周縁部を金属材料で直
   接接合して、前記間隙部を気密に封止してあるガラスパ
   ネルであって、 前記周縁部封止部分における金属材料の内側端面におい
   て、その内側端面の長手方向の凹凸が、基準長さを２５
   ｍｍとして測定した中心線平均凹凸で表したとき０．２
   ５ｍｍ未満であり、かつ、前記基準長さにおける前記内
   側端面の最大凹凸が１．０ｍｍ未満であるガラスパネ
   ル。
2. 【請求項２】 一対の板ガラスを間隙部を介して対向配
   置すると共に、前記両板ガラスの周縁部を金属材料で直
   接接合して、前記間隙部を気密に封止するガラスパネル
   の製造方法であって、 溶融状態の前記金属材料を前記間隙部の最外周部に途切
   れることなく供給し、その供給した金属材料を前記間隙
   部に差し込んだ導入部材でその間隙部のうちの周縁部に
   前記導入部材の先端位置まで入り込むよう導入しなが
   ら、前記導入部材をその周縁部の長手方向に沿って移動
   させて、前記周縁部に導入した金属材料で前記間隙部を
   気密に封止することにより、 前記周縁部封止部分における金属材料の内側端面におい
   て、その内側端面の長手方向の凹凸が、基準長さを２５
   ｍｍとして測定した中心線平均凹凸で表したとき０．２
   ５ｍｍ未満であり、かつ、前記基準長さにおける前記内
   側端面の最大凹凸が１．０ｍｍ未満とするガラスパネル
   の製造方法。