JP2011506252A - 真空断熱ガラスユニットのための端密封部の局部的過熱および／またはそれを達成するためのユニット化されたオーブン - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱ガラスユニットの端密封部を形成するために向かい合うガラス基板の周辺端部に置かれたガラス原料を溶かすときにガラス基板の破壊や焼入れ強度の低下が生じる可能性を少なくする。
【解決手段】真空断熱ガラスユニット（１）は、１つ以上の中間温度に事前に加熱される。それから、ガラス基板（２、３）の周辺端部に置かれたガラス原料を溶かすために１つ以上の実質的に線形の集束赤外線（ＩＲ）熱源（７２、７４）から局部的な熱が周辺端部の近傍に加えられ、冷却される。事前加熱と冷却は１つ以上の段階で行われる。それを達成するためのオーブンは複数のゾーンを含み、各ゾーンは付加的に１つ以上のチャンバーを含む。ガラス基板（２、３）の周辺端部の近傍に温度勾配が生じるため、ガラス基板（２、３）の破壊や焼入れ強度の低下のおそれが少なくなる。
【選択図】図７

Description

本発明のいくつかの実施形態は、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットのための端密封技術に関する。特に、いくつかの実施形態は、ユニットの端密封部を局部的に加熱するための技術、および／またはそれを達成するためのユニット化されたオーブンに関する。いくつかの実施形態において、ユニットは１つ以上の中間温度に事前に加熱され、そのユニットの周辺端部に置かれたガラス原料を溶かすために、（例えば、１つ以上の実質的に線形の集束赤外線熱源から）周辺端部の付近がほぼ局部的に加熱され、そのユニットが冷却される。いくつかの実装において、事前加熱および／または冷却は１つ以上のステップで実行される。それを達成するためのオーブンは上記ステップを実行するために複数のゾーンを含み、各ゾーンは付加的に１つ以上のチャンバーを含む。

真空ＩＧユニットは技術的に知られている。これは、例えば、米国特許第５，６６４，３９５号明細書、米国特許第５，６５７，６０７号明細書、および米国特許第５，９０２，６５２号明細書に記載されている。これらの開示全部を参照によりここに含める。

図１と図２は、従来の真空ＩＧユニット（真空ＩＧユニットまたはＶＩＧユニット）を示す。真空ＩＧユニット１は間隔を置いて配置された２枚のガラス基板２とガラス基板３を含んでおり、それらは間に排気されたあるいは低圧の空間を保持している。ガラス基板２とガラス基板３は融合したはんだガラスによる周辺密封部または端密封部４とスペーサ（または支持柱）５のアレイによって相互に接続される。

開口部（または穴）１０がガラス基板２の内面からガラス基板２の外面における凹部１１の底まで貫通し、排気管８が開口部１０まではんだガラス９によって密封される。ガラス基板２とガラス基板３の間の内部空所が排気されて低圧区域（または空間）６を作り出すことができるように排気ポンプが排気管８に取り付けられる。排気の後で排気管８は溶融されて密閉される。凹部１１には密閉された排気管８が保持される。付加的に、化学ゲッター１２が凹部１３の中に含まれてよい。

融合したはんだガラスの端密封部４を備えた従来の真空ＩＧユニットは、次のようにして製造されてきた。（最終的にはんだガラスの端密封部４を形成するために）溶解するガラス原料がガラス基板２の周辺部の内側に配置される。ガラス基板２の上面の上に他のガラス基板３の下面が配置され、それらの間にスペーサ５とガラス原料／溶液が挟み込まれる。次に、ガラス基板２、ガラス基板３、スペーサ５および密封材料を含む全体の組立品はおよそ５００℃の温度に加熱され、その温度でガラス原料が溶け、ガラス基板２とガラス基板３の表面をぬらし、最終的に密封された周辺密封部または端密封部４を形成する。このおよそ５００℃の温度は約１〜８時間形成のために維持される。周辺密封部／端密封部４の形成と排気管８の密封の後に、組立品は室温に冷却される。米国特許第５，６６４，３９５号明細書のカラム２には、従来の真空ＩＧ処理温度は１時間の間約５００℃であると記載されていることに注意が必要である。レンゾン、ターナーおよびコリンズによる”Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｇｌａｚｉｎｇ”の中で、３９５特許の発明者コリンズは、「端の密封処理は現在全く遅い。：一般的にサンプルの温度は時間当たり２００℃で増加し、はんだガラスの構成に依存して４３０℃と５３０℃の間の範囲で１時間の間一定の温度に保たれる。」と述べる。端密封部４の形成後に、低圧区域６を形成するために排気管８を介して真空に引かれる。

不幸にも、端密封部４の形成に用いられる上述した組立品全体に対する高い温度と長い加熱時間は好ましくない。特に、真空ＩＧユニットに熱強化されたまたは焼き入れされたガラス基板２とガラス基板３を使うことが望まれる場合には好ましくない。図３と図４に示すように、高温にさらされるとき焼入れガラスは加熱時間の関数として焼入れ強度が低下する。更に、そのような高い処理温度は、ある場合にはガラス基板の一方あるいは双方に施されるある種のｌｏｗ−ｅコーティングに不利な影響を及ぼす。

図３は、充分に焼入れされた板ガラスが異なる時間、異なる温度にさらされたときに、初期焼入れ強度がどのように低下するかを示しているグラフであり、ここで、初期中心引張応力は１インチ当たり３，２００ＭＵである。図３のＸ軸は時間（１時間から１，０００時間まで）を指数関数表示の時間で表したものであり、Ｙ軸は熱にさらされた後に残っている初期焼入れ強度をパーセントで表したものである。図４は、図４のＸ軸が０時間から１時間まで指数関数的に延びていること以外は図３に類似しているグラフである。

図３には異なる７つの曲線が示されており、各々は異なる華氏温度（°Ｆ）にさらされたことを示している。これらの異なる曲線／直線は４００°Ｆ（図３のグラフの一番上を横切っている）、５００°Ｆ、６００°Ｆ、７００°Ｆ、８００°Ｆ、９００°Ｆ、および９５０°Ｆ（図３のグラフの一番下の曲線）である。９００°Ｆの温度はおよそ４８２℃に等しく、この温度は図１と図２の中の上記従来のはんだガラスの端密封部４を形成するために使われた温度の範囲内にある。従って、参照符号１８が付けられた図３の９００°Ｆ曲線に注意が払われる。図示されるように、この温度（９００°Ｆすなわち４８２℃）に１時間置かれた後には、初期焼入れ強度の２０％だけが残っている。そのような焼入れ強度の大幅な損失（すなわち、８０％の損失）はもちろん望ましくない。

図３と図４において、焼き入れされた板が１時間の間８００°Ｆ（約４２８℃）の温度に加熱されると、１時間の間９００°Ｆに加熱された場合とは異なり、その板にはかなり良好に焼入れ強度が残ることが分かる。このようなガラス板には、８００°Ｆで１時間加熱された後に、その初期焼入れ強度の約７０％が残っているが、これは９００°Ｆで同じ時間加熱されたときの２０％未満よりもかなり良好である。

ユニット全体をあまり長く加熱しないことに関連する他の利点は、より低い温度の支持柱の材料が使用されてよいことである。これは場合によっては望ましいかどうか分からない。

焼き入れされていないガラス基板が使われるときでさえ、ＶＩＧ組立品全体に加えられる高温は、ガラスを溶かし、またはストレスを与える。これらのストレスはガラスの変形および／または破損のおそれを増加させる。

従って、向かい合うガラス板の間に構造的にしっかりした密封部を備えた真空ＩＧユニットとその製造方法が技術的に必要とされることがよく理解される。また、はんだガラスの端密封部を形成するためにユニット全体を加熱する従来の真空ＩＧ製造技術よりガラス板の初期焼入れ強度を保つように周辺の密封部を形成する焼入れガラス板を含む真空ＩＧユニットのための技術的な必要性が存在する。

本発明のいくつかの実施形態の態様はユニットの周辺部以外の領域の加熱を低減して端密封部を形成し、従って基板破壊の危険性を低減するためにユニットの周辺部を局部的に加熱することに関する。

いくつかの実施形態の態様は、ユニット化されたオーブンを用いてユニットの段階的な加熱、局部的な加熱、および段階的な冷却を与え、局部的な加熱は実質的に線形の集束赤外線（ＩＲ）熱源によって与えられることに関する。

いくつかの実施形態の他の態様は、はんだガラス端部密封材料を使って従来の端部密封形成技術が使われた場合よりも、真空ＩＧユニットの焼入れガラス基板／板の少なくともある部分がより多くの初期焼入れ強度を保つように形成された周辺密封部または端密封部を備えた真空ＩＧユニットを提供することに関する。

いくつかの実施形態の他の態様は、端密封部（例えば、はんだガラス端密封部）の形成後、製造された焼入れガラス基板の少なくとも一部が初期焼入れ強度の少なくとも約５０％を保つ真空ＩＧユニットとその製造方法を提供することに関する。

いくつかの実施形態の他の態様は、真空ＩＧユニットの周辺／端密封部を形成するために必要な焼入れ後の加熱時間を削減することに関する。

本発明のいくつかの実施形態において、
実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、前記ＶＩＧ窓ユニットの端部を密封するために前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間に少なくとも部分的に配置されるガラス原料とを与えるステップと、
前記ガラス基板と前記ガラス原料を前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低い少なくとも１つの温度に予め加熱するステップと、
少なくとも部分的に前記ガラス原料を溶かすために、密封される前記端部の近くに局部的な近赤外線による熱を加えるステップと、
前記真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造中に、前記ユニットを冷却し、前記ガラス原料を硬化させるステップと、
を備えることを特徴とする真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法が提供される。

本発明のいくつかの実施形態において、端密封部を含む真空断熱ガラスユニットの製造方法が提供される。実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、密封される前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間の１つ以上の端部と、密封される各前記端部を密封するためのガラス原料とを含むユニットが与えられる。前記ユニットは少なくとも１つの中間温度に全体として予め加熱され、各前記中間温度は、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低い。実質的に線形の赤外線熱源によって生成される近赤外線放射を用いて、ガラス原料の溶ける温度で密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な熱が加えられ、前記ガラス原料の溶ける温度は前記ガラス原料を溶かすために十分高く、密封される前記端部から離れた前記ユニットの領域が中間温度に近い温度に維持されるように、前記局部的な熱が前記ユニットに加えられる。前記ユニットは少なくとも１つの低下温度に全体として冷却され、前記ガラス原料は硬化する。

いくつかの実施形態において、真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法が提供される。入口、端部密封、および出口ゾーンを含むオーブンが与えられる。実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、密封される前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間の１つ以上の端部と、密封される各前記端部を密封するためのガラス原料とを含むユニットが前記オーブンに挿入される。前記オーブンの入口ゾーンでは、前記ユニットは少なくとも１つの中間温度に予め加熱され、各前記中間温度は、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低い。前記オーブンの端部密封ゾーンでは、ガラス原料の溶ける温度で密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な熱源を用いて局部的な熱が加えられ、前記ガラス原料の溶ける温度は前記ガラス原料を溶かすために十分高く、密封される前記端部から離れた前記ユニットの領域が中間温度に近い温度に維持されるように、前記局部的な熱が前記ユニットに加えられる。前記オーブンの出口ゾーンでは、前記ユニットは全体として少なくとも１つの低下温度に冷却され、前記ガラス原料は硬化する。

いくつかの実施形態において、真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置が提供される。実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、密封される前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間の１つ以上の端部と、密封される各前記端部を密封するためのガラス原料とを含むユニットを受け入れ、前記ユニットを全体として少なくとも１つの中間温度に予め加熱するために入口ゾーンが与えられる。各前記中間温度は、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低い。ガラス原料の溶ける温度で密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な熱を加えるために局部的な熱源を含む端部密封ゾーンが提供される。前記ガラス原料の溶ける温度は前記ガラス原料を溶かすために十分高く、密封される前記端部から離れた前記ユニットの領域が中間温度に近い温度に維持されるように、前記局部的な熱が前記ユニットに加えられる。前記ユニットを全体として少なくとも１つの低下温度に冷却し、前記ガラス原料を硬化させるために前記オーブンの出口ゾーンが与えられる。

さらに他の実施形態を実現するために、ここに記載された特徴、態様、長所および実施形態を組み合わしてもよい。

以下の図面と併せて実施形態の詳細な説明を参照することにより、これら、他の特徴および長所がより良く、より完全に理解される。
真空ＩＧユニットの従来技術の断面図である。 図１に示された切断線に沿った、図１の真空ＩＧユニットの底部ガラス基板、端密封部およびスペーサの従来技術の平面図である。 焼き入れされたガラス板が異なる時間、異なる温度にさらされた後における初期焼入れ強度の減少を示す、時間対残存焼入れ強度割合の関係を示すグラフである。 ｘ軸についてより小さな時間が与えられることを除いて、図３と同様に時間対残存焼入れ強度割合の関係を示すグラフである。 実施形態に従う５つのチャンバーオーブンのレイアウト例を示す単純化された側面図である。 実施形態に従うユニット化されたオーブンの端部密封ゾーンの中のＩＲ熱源の移動可能な集合を上から見た図である。 実施形態に従うＩＲ加熱エレメントに隣接して配置された集中および／または集束ミラーの側面図である。 実施形態に従う、ユニット化されたオーブンを用いてＶＩＧ組立品のガラス原料による端密封部を局部的に加熱するためのプロセスを示すフローチャートである。

本発明のいくつかの実施形態は真空ＩＧ窓ユニットの改善された周辺密封部または端密封部、および／またはその製造方法に関する。この明細書における”周辺密封部”と”端密封部”はそれらがユニットの明白な周辺または端に位置することを意味するのではなくて、それに代えて密封部がユニットの少なくとも１つの基板の端部に、またはその近傍に（例えば、約２インチ内側に）、少なくとも部分的に位置することを意味する。同様に、この明細書で使われる”端”はガラス基板の明白な端に制限されるのではなくて、基板の明白な端の領域、またはその近傍（約２インチ内側）の領域を含んでもよい。また、ここで使われるように”ＶＩＧ組立品”という用語は、例えば２枚の間隔を空けて平行に配置された基板とガラス原料を含む、ＶＩＧの端が密封されて凹部から排気される前の中間製品に言及することは良く理解される。また、この明細書ではガラス原料は１つ以上の基板の”上にある”またはそれらによって”支持されている”と言われるが、これはガラス原料が直接基板と接触しなければならないことを意味しない。言い換えると、”上”という単語は直接上、および間接的に上の両方を意味し、たとえ他の材料（例えば、コーティングおよび／または薄膜）が基板とガラス原料の間にあっても、ガラス原料は基板の”上”とみなされる。

本発明のいくつかの実施形態では、ユニット化され、区画されたオーブンを使う真空断熱ガラスユニットのガラス原料による端密封部のための選択的加熱方法が提供される。予備組立されたユニットは、まず密封するためのガラス原料を溶かすために必要とされる温度より低い中間温度（例えば、約２００−３００℃の温度）に加熱される。それから、実質的に線形の集束赤外線（ＩＲ）熱源からの局部的な熱でユニットの端が更に加熱される。ガラス原料が溶けるまで約３５０−５００℃の局部的な温度を与えるために、赤外線熱源は近赤外線波長（例えば、約０．７−５．０μｍの波長）、より好ましくは約１．１−１．４μｍの波長でＩＲ放射を生成するように構成される。同時に、焼入れまたは熱強化されたガラスが使われるならば、領域の大部分はまだ中間温度の下であるので、少なくともＶＬＧユニットの焼入れガラス板／基板のある部分は初期焼入れ強度のわずか５０％を失う。全体のより低い温度のために、いくつかの実施形態の技術はより少ないエネルギーを消費し、サンプルが冷える時間を短縮できる点で有利である。局部的な熱はガラス原料を含む材料の部分に基づいて決定されてよいことがよく理解されるであろう。例えば、鉛を含むガラス原料は銀を含むガラス原料より低い温度を必要とする傾向がある。

いくつかの実施形態に係るユニット化されたオーブンは複数のチャンバーを含む。一般に、チャンバーは入口ゾーン、端部密封ゾーン、および出口ゾーンに対応する。実例となるユニット化されたオーブンは単一のゾーンの機能を達成するために複数のチャンバーを含んでよく（例えば、入口ゾーンの機能を果たすために２つの入口チャンバーが提供され、出口ゾーンの機能を果たすために２つの出口チャンバーが提供される等）、および／または複数のゾーンと関連する機能を達成するために単一のチャンバーが提供されてよい（例えば、単一のチャンバーが入口と出口の機能を提供してよい等）ことがよく理解されるであろう。

例として、そして制限なしに、図５は実施形態に従う５つのチャンバーオーブン５０のレイアウト例を示す単純化された側面図である。けれども、上記に示唆されるように、より多くのまたはより少ないチャンバーが使われてよいことはよく理解されるであろう。ある非制限的な実装では、隣接したチャンバーはそれらの間に位置する密封ドア（隣接したチャンバーの間に破線によって示される）によって分離される。リンケージ、滑車、および／または他の手段がそのようなドアを開閉するために提供されてよい。

いくつかの実施形態に係るユニット化されたチャンバーオーブン５０は、製品の流れに関して半連続的である。ＶＩＧ組立品および／またはその中身がお互いに乱されたり、別の場所に移されたりしないように、ローラコンベヤー５２または他の輸送技術が与えられたＶＩＧ組立品を１つのゾーンおよび／またはチャンバーから次のものに物理的に動かすために使われてよい。スタート地点５２ａで、ローラコンベヤー５２は、例えば最初のドア５４を通ってチャンバーオーブン５０にＶＩＧ組立品を搬送する。ＶＩＧ組立品は所定の場所に移され、チャンバーおよび／またはゾーン内の正しい位置に達するとき止められる。ＶＩＧ組立品の位置は、例えばフォト−アイまたは他の検出手段によって決定されてよい。例として、そして制限なしに、その位置は特定のチャンバーの中心であり、（例えば、図６に関連して以下により詳細に記載されるように）特定の水平方向および垂直方向の位置等に合わせられる。いくつかの実施形態において、例えば、ＶＩＧ組立品を十分に加熱することができ、はんだガラス原料を溶かすことができるように、ＶＩＧ組立品を特定の位置に一時的に止めることは都合が良い。

いくつかの実施形態において、複数のＶＩＧ組立品が一括して処理されるように同時にチャンバーオーブン５０に供給されてよい。例えば、図５に示すもののように５つのチャンバーオーブンの中で、５個までＶＩＧ組立品が同時にオーブンによって処理され、その処理は各チャンバーの進捗に依存して始まり、止まってよい。例えば、出口ゾーンのチャンバーで実行される冷却よりも端部密封ゾーンはより多くの時間を必要とするかも知れない。従って、異なるゾーンおよび／またはチャンバーの異なる処理時間を考慮して処理をいくらか遅延させてもよい。

ＶＩＧ組立品をステージの中で加熱できるように、入口ゾーン（例えば、図５の実施形態におけるチャンバー１とチャンバー２）は、実質的に一様な熱源を備える。すなわち、実質的に一様にＶＩＧ組立品全体を加熱するように実質的に一様な熱がＶＩＧ組立品に加えられる。ＶＩＧ組立品またはその中身の乱れを少なくするように、ＩＲ熱源または他の手段からのＩＲ放射を介して加熱が達成される。

端部密封ゾーン（例えば、図５のチャンバー３）には、ＶＩＧ組立品を全体として予め定められたバックグラウンド温度に維持するために実質的に一様な熱源が設置される。これは、入口ゾーンからの中間温度にＶＩＧ組立品全体を維持すること、および／または入口ゾーンからの温度をわずかに増加させることによって達成される。一方で、端部に塗られたセラミックガラス原料を溶かすように、実質的に線形の集束ＩＲ熱源５６がＶＩＧ組立品の周囲に局部的加熱を与える。例えば、ＶＩＧ組立品に向かい合った端部における放物面鏡によって、ＩＲ熱源は周辺端部に集められる。図７を参照して集束機構の例について以下に更に詳細に説明する。この特定のゾーンは端部密封ゾーンと呼ばれるけれども、端部の密封は他のゾーンで起こってよいことはよく理解されるであろう。例えば、大部分の溶解は端部密封ゾーン内で起こり、ＩＲ放射源が弱められるとすぐに端部の密封がいくらか起こるだろう。しかし、出口ゾーンにある間に端部は密封され続けてよい（例えば、ガラス原料が硬化し始める、または硬化し続けてよい。）。

図６は、実施形態に従うユニット化されたオーブンの端部密封ゾーンの中のＩＲ熱源６２とＩＲ熱源６４の移動可能な集合を上から見た図である。図６に示すように、ガラス原料溶解オーブンは様々な大きさのＶＩＧ組立品を密封するように設計されている。いくつかの実施形態において、集束ＩＲバンクの角は適切な位置（例えば、バンク６２ａとバンク６２ｂに隣接した角）に固定される。図６の例において、バンク６２ａとバンク６２ｂは適切な位置に固定されている。そのような配置例では、ガラス原料の正しい溶解を確保するために、集束ＩＲバンクの２つの側のみが再配置される必要がある。また、ＩＲ源は部分に分割されており、それらの部分の一部または全てをいつでも作動させ、ＶＩＧ組立品のサイズに加熱の長さを調節することができる。これらのＩＲ源のバンク６４ａとバンク６４ｂの一部は、例えばアーム、レール上のローラ、および／または他のリンケージのような機械的手段によってＶＩＧ組立品の周囲の様々な位置に動かされてよい。図６において、これは、端部を密封するために、分割されたバンク６４ａとバンク６４ｂ、および初期位置（バンク６４ａとバンク６４ｂの中で破線によって示される）からＶＩＧ組立品１’に隣接した位置（実線によって示される）に動かされたバンクセグメント６４ａ’とバンクセグメント６４ｂ’として示される。図６の実施形態において、バンクセグメント６４ａ’とバンクセグメント６４ｂ’、およびバンク６２ａとバンク６２ｂの一部に対応するＩＲ源のみが作動する。；バンク６４ａとバンク６４ｂの残り、およびバンク６２ａとバンク６２ｂの隣接していないＩＲ源を作動させる必要はない（例えば、それらはオフのまま残ってよい。）。

従って、図６に示すように、局部的な熱源は赤外線熱源エレメントの第１、第２、第３、および第４のバンクを含み、赤外線熱源が端部密封ゾーン内で実質的に長方形を形作るようにそれらのバンクは配置される。第１と第２のバンクは適切な位置に固定され、実質的に長方形に形作られた赤外線熱源の２本の実質的に直交する足を構成する。そして、第３と第４のバンクは実質的に長方形に形作られた赤外線熱源の他の２本の実質的に直交する足を構成する。密封されるべき端部により近づくように、第２と第３のバンクの赤外線熱源エレメントはユニットの大きさに依存して移動可能である。

更に、いくつかの実施形態において、熱をＶＩＧ組立品の周囲により正確に集中させることができるように、集束ミラーの角度は調整可能である（図７を参照して以下により詳細に記載する）。いくつかの実施形態において、個々のユニットの結果を調節するために、分割されたＩＲ源の移動および／または焦点調節はコンピュータによって制御される。更に、端部が密封されるＶＩＧ組立品１’はＩＲ源にもっと近づくように持ち上げられてよい。これは、ＶＩＧ組立品１’を正しいＸ−Ｙの位置に動かし、移動可能なバンク６４ａとバンク６４ｂの一部を動かし、ＶＩＧ組立品１’を適切な位置に持ち上げることによって達成される。

例として、制限なしに、バンク内のＩＲ源はＩＲ管であってよい。（例えば、端部の周りに”すき間”あるいは非加熱または実質的に異なって加熱される領域を残さずに、）ＶＩＧ組立品の端部を横切って加熱するためにＩＲ管は各々に十分接近している。しかし、また、そのような管の移動を許すためにお互いから十分に離れていてよい。従って、例として、制限なしに、いくつかの実施形態において、ＩＲ管はおよそ５ｍｍ離れて配置されてよい。バンクの大きさはＶＩＧユニット製造プロセスの必要に依存して変えてよい。また、例として、制限なしに、約２−３メートルのバンクが最も標準的なＶＩＧユニットの製造条件に適合する。

再度図５を参照して、ＶＩＧ組立品は、例えば図５のチャンバー４とチャンバー５を経由する段階的なやり方で、１つ以上のチャンバーを含む出口ゾーンで冷却される。段階的な出口ゾーン配置が実施されるとき、連続する各出口ゾーンチャンバーは先の出口ゾーンチャンバーよりも低い温度に維持される。この配置は、強制対流空気冷却、冷却水パイプ、および／または特に出口ゾーンチャンバーから熱を除くことに適した他の冷却手段を使うことによって可能になる。最終的に、ＶＩＧ組立品はローラ５２ｂを経由して出口ドア５８を通ってチャンバーオーブン５０から出る。

図７は、実施形態に従うＩＲ加熱エレメント７４に隣接して配置された集中および／または集束ミラー７２の側面図である。いくつかの他の実施形態に関連して任意のタイプの集中および／または集束機構を使って良いことがよく理解されるであろう。ＩＲ加熱エレメント７４からのＩＲ放射は、はんだガラス原料上に、またははんだガラス原料のもっとも近くに集束ミラー（放物面鏡）７２によって集束または集中させられる。ＶＩＧ組立品１’の周辺端部のより多い部分、またはより少ない部分を加熱するために集束ミラー７２は動かされ、および／または再配置され、ガラス基板２とガラス基板３等に、またはガラス基板２とガラス基板３等から離れてＩＲ放射の焦点を合わせる。

ＶＩＧ組立品端部密封プロセスのもっと詳細な記載を以下に示す。予め組み立てられたＶＩＧ組立品がオーブンに入る。そのＶＩＧ組立品は事前に塗られて燃やされた周囲のガラス原料インクを含む。入口ゾーンにおいて、ＶＩＧ組立品は約２００−３００℃の間の所定の温度に加熱される。これは１つ以上の入口チャンバーにおける段階的な加熱を使うことによって達成され、ＶＩＧ組立品全体は１つ以上の中間温度に事前に加熱される。一般に、ＶＩＧ組立品は室温でオーブンに入る（例えば、室温は一般に約２３℃である。ただし、他の処理環境および／または条件は異なる”室温”にすることはよく理解されるであろう。）。ＶＩＧ組立品全体は最初の入口ゾーンチャンバーの中で約７５℃に加熱され、それから２番目の入口ゾーンチャンバーの中で約１５０℃に加熱される。事前加熱の温度は約±５０℃まで変えてよいことはよく理解されるであろう。

端部密封ゾーンでは、ＶＩＧ組立品全体は約２００℃に加熱され、ＩＲ熱源（例えば、コンピュータ制御の実質的に線形のＩＲ熱源）が適切な位置に移されてＶＩＧ組立品の周囲に焦点を合わせる。ＩＲ放射物が、上および／または底の基板、あるいはガラス原料にもっとも近い側面に”接する”ことを意図されているかどうかなど、集束／集中ミラーの部分に依存して、ＩＲ熱源はＶＩＧ組立品の端から所定の距離（例えば、約０．５−１０ｃｍ）で活性化される。上述したように、ＩＲ熱源は、例えば、ＩＲ熱源を挟んでＶＩＧ組立品と反対側に置かれた放物面鏡によって集束される。ＶＩＧ組立品の周囲におけるガラス原料の温度は約３５０−５００℃に制御される。その温度はガラス原料を溶かすために適しているが、ガラス基板の融点よりまだ低い。なお、ガラス基板の融点はガラスの構成に基づいて約６００−８００℃の範囲で変わる。端部密封ゾーンにおける局部的加熱プロセスの間、ガラスの温度はバックグラウンドの温度にとどまる。従って、熱強化または焼入れされたガラスが使われてもガラス原料の加熱および／または溶解プロセスの間に焼入れの効果は失われない、または焼入れ強度の低下量が削減される。

端部密封ゾーンにおけるガラス原料の溶解に続いて、ＶＩＧ組立品は出口ゾーンに輸送される。出口ゾーンは１つ以上の温度減少領域（またはチャンバー）を含む。ＶＩＧ組立品がオーブンを出るとき約１００℃より低い温度であるように、温度は減少させられる。いくつかの実施形態では、最初の出口チャンバーでＶＩＧ組立品全体の温度は約１５０℃に減少し、それから２番目の出口チャンバーで約７５℃に減少する。上述したように、減少する温度は約±５０℃程度までこれらの数字と異なってよい。

図８は、ユニット化されたオーブンを用いてＶＩＧ組立品のガラス原料による端密封部を局部的に加熱するための実施形態に係るプロセスを示すフローチャートである。ステップＳ８２において、密封される複数の端部を含むＶＩＧ組立品がユニット化されたオーブンに挿入される。ローラコンベヤーは、例えばドアを通ってオーブンにＶＩＧ組立品を搬送する。ステップＳ８４において、ＶＩＧ組立品はユニット化されたオーブンの入口ゾーンで１つ以上の中間温度に予め加熱される。中間温度は、ガラスと密封される端部に置かれたガラス原料の融点より下である。

ステップＳ８６において、（近赤外線波長（例えば、約０．７−５．０μｍの波長、より好ましくは約１．１−１．４μｍの波長）を持つＩＲ放射を生じる１つ以上の実質的に線形のＩＲ熱源を用いて）ユニット化されたオーブンの端部密封ゾーンで密封されるＶＩＧ組立品の端部が局部的に加熱される。局部的な加熱は、中間温度より上の温度を生じ、端部の周りのガラス原料を溶かすために十分である。温度はガラス原料の組成に依存して選択される。密封される周辺端部に近い領域から離れると、ＶＩＧ組立品は中間温度に近い温度（例えば、中間温度から約±５０℃以上までは変わらない、ガラスの融解を避けるために十分に低い温度）に保たれる。

図示されないステップにおいて、局部的に加熱するために、例えばバンク内に複数の熱源（例えば、実質的に線形のＩＲ熱源）が与えられる。少なくともバンクのいくつかは適切な位置に固定される。密封される端部の少なくともいくつかが固定されたバンクに隣接するように、ＶＩＧ組立品は固定されたバンクの近くに配置される。固定されたバンクに隣接していない側のＶＩＧ組立品の端部に隣接して加熱するように、移動可能な熱源を含む付加的なバンクが置かれる。集中および／または集束ミラーによって、加熱される領域はもっと高精度に調整される。

再度図８を参照して、ステップＳ８８において、ＶＩＧ組立品はオーブンの出口ゾーンで冷却される。ＶＩＧ組立品の破損および／またはＶＩＧ組立品を構成する基板の焼入れ強度の低下の機会を削減するために、ＶＩＧ組立品の事前加熱および／または冷却は段階的に行われる。いくつかの実施形態において、複数のチャンバーが１つ以上のゾーンのために与えられる。そのような実施形態に関連して、例えば、加熱および／または冷却プロセスが段階的に行われるとき、温度の上昇および／または冷却プロセスのために複数のチャンバーが与えられる。いくつかの他の実施形態において、単一のチャンバーが複数のゾーンの機能を実行するように構成されてよい（例えば、単一のチャンバーが基板を予め加熱し、および／または冷却してよい。単一のチャンバーが基板を予め加熱し、および／または端部を局部的に加熱してよい。単一のチャンバーが端部を局部的に加熱し、および／または基板を冷却してよい。）。

従って、いくつかの実施形態は有利にすばやくガラス原料を加熱し、溶かし、そして冷却する。これはＶＩＧ組立品の端部近傍に温度勾配を生じさせるのに役立つ。回りまわって、温度勾配は焼入れ強度の低下および／またはガラスの破損の機会を少なくするのに役立つ。いくつかの実施形態において、ＶＩＧユニットの焼入れされたガラス板／基板の少なくともある部分は初期焼入れ強度の約５０％を失うに過ぎない。

ここに記載された実施形態がさまざまな異なるＶＩＧ組立品および／または他のユニットまたは部品に関連して使われてよいことはよく理解されるであろう。例えば、基板は、ガラス基板、熱強化された基板、焼き入れされた基板などであってよい。

本発明は、現在最も実際的で望ましい実施形態であると考えられるものに関連して記載されているが、本発明は開示された実施形態に制限されず、特許請求の範囲の精神と範囲の中に含まれる様々な修正と等価な変更を含むことが意図されている。

Claims (26)

1. 端密封部を含む真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法であって、
   実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板における１つ以上の密封される端部と、密封される前記１つ以上の端部を密封するために前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間に少なくとも部分的に配置されるガラス原料とを含むユニットを与えるステップと、
   前記ユニットを実質的に全体として少なくとも１つの中間温度に予め加熱するステップと、
   少なくとも部分的に前記ガラス原料を溶かすために、密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な近赤外線による熱を加えるステップと、
   前記真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造中に、前記ユニットを冷却し、前記ガラス原料を硬化させるステップと、
   を備え、
   前記予め加熱するステップにおいて、前記各中間温度が、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低く、
   前記局部的な近赤外線による熱を加えるステップにおいて、密封される前記端部から離れた少なくともいくつかの前記ユニットの領域がガラス原料の溶ける温度より低い温度に保たれるように、前記局部的な近赤外線による熱が前記ユニットに加えられる、
   ことを特徴とする真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
2. 少なくとも１つの放物面鏡を用いて前記ガラス原料に、または前記ガラス原料の近くに前記近赤外線の放射を集中させる、および／または前記赤外線の放射の焦点を合わせるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
3. 少なくとも約１．１−１．４μｍの波長で前記近赤外線を放射するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
4. 最初に室温で前記ユニットを与えるステップと、
   予め加熱している間に、第１の中間温度と第２の中間温度をこの順番で与えるステップと、
   を備え、
   前記第１の中間温度は約７５℃であり、前記第２の中間温度は約１５０℃である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
5. 前記冷却の間、第１の低下温度と第２の低下温度をこの順番で与えるステップを備え、
   前記第１の低下温度は約１５０℃であり、前記第２の低下温度は約１００℃より低い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
6. 前記局部的な近赤外線による熱は、少なくとも１つの実質的に線形の赤外線熱源を使って生成されることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
7. 前記ガラス原料の溶ける温度は、約３５０−５００℃であることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
8. 前記局部的な加熱の間に、前記ユニットを前記赤外線熱源により近く移動させるために前記ユニットを上昇させるステップを備えることを特徴とする請求項６に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
9. 前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の少なくとも一部が、前記方法により製造されている間に、それぞれの初期焼入れ強度の約５０％を失うに過ぎないことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
10. 前記真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造中に、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間の領域を大気圧より低い圧力に排気するステップを備え、
    前記排気は、前記冷却ステップに続いて、および／または前記冷却ステップの間に行われることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。
11. 事前加熱ゾーン、端部密封ゾーン、および冷却ゾーンを含むオーブンを与えるステップと、
    実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、密封される前記ガラス基板の１つ以上の端部と、密封される前記端部を密封するためのガラス原料とを含むユニットを前記オーブンに挿入するステップと、
    前記オーブンの事前加熱ゾーンにおいて、前記ユニットを少なくとも１つの中間温度に予め加熱するステップと、
    前記オーブンの端部密封ゾーンにおいて、少なくともガラス原料の溶ける温度で密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な熱源を用いて局部的な熱を加えるステップと、
    前記オーブンの冷却ゾーンにおいて、前記真空断熱ガラスユニットの製造中に、前記ユニットを全体として少なくとも１つの低下温度に冷却し、前記ガラス原料を硬化させるステップと、
    を備え、
    前記予め加熱するステップにおいて、前記各中間温度が、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低く、
    前記局部的な熱源を用いて局部的な熱を加えるステップにおいて、前記ガラス原料の溶ける温度が少なくとも部分的に前記ガラス原料を溶かすために十分に高く、密封される前記端部から離れた前記ユニットの領域が中間温度に近い温度に維持されるように、前記局部的な熱が前記ユニットに加えられる、
    ことを特徴とする真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
12. 最初に室温で前記ユニットを与えるステップを備え、
    前記事前加熱ゾーンが入口ゾーンであり、前記冷却ゾーンが出口ゾーンであり、
    予め加熱している間に、前記入口ゾーンの第１の入口ゾーンチャンバーと第２の入口ゾーンチャンバーでそれぞれ第１の中間温度と第２の中間温度をこの順番で与えるステップを備え、
    前記第１の中間温度は約７５℃であり、前記第２の中間温度は約１５０℃である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
13. 前記冷却の間、前記冷却ゾーンの第１の冷却ゾーンチャンバーと第２の冷却ゾーンチャンバーでそれぞれ第１の低下温度と第２の低下温度をこの順番で与えるステップを備え、
    前記第１の低下温度は約１５０℃であり、前記第２の低下温度は約１００℃より低い、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
14. 前記冷却の間、前記出口ゾーンの第１の出口ゾーンチャンバーと第２の出口ゾーンチャンバーで第１の低下温度と第２の低下温度をこの順番で与えるステップを備え、
    前記第１の低下温度は約１５０℃であり、前記第２の低下温度は約１００℃より低い、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
15. 前記ガラス原料の溶ける温度は、約３５０−５００℃であることを特徴とする請求項１１に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
16. 前記局部的な熱源は近赤外線放射を生成するために構成された実質的に線形の赤外線熱源であることを特徴とする請求項１１に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
17. 少なくとも１つの放物面鏡を用いて前記ガラス原料に、または前記ガラス原料の近くに前記近赤外線の放射を集中させる、および／または前記近赤外線の放射の焦点を合わせるステップを備えることを特徴とする請求項１６に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
18. 約１．１−１．４μｍの波長で前記近赤外線を放射するステップを備えることを特徴とする請求項１６に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
19. 密封される前記端部が前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の周辺全体の周りに広がり、密封が前記真空断熱ガラスユニットの周辺全体の周りに広がることを特徴とする請求項１１に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部の製造方法。
20. 実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、密封される前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間の１つ以上の端部と、前記ガラス基板の周辺を密封するためのガラス原料とを含むユニットを受け入れ、前記ユニットを全体として少なくとも１つの中間温度に予め加熱するための事前加熱ゾーンと、
    ガラス原料の溶ける温度で密封される前記ユニットの端部近傍に局部的な熱を加えるための局部的な熱源を含む端部密封ゾーンと、
    前記ユニットを全体として少なくとも１つの低下温度に冷却し、前記ガラス原料を硬化させるための前記オーブンの冷却ゾーンと、
    を備え、
    前記各中間温度は、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低く、
    前記ガラス原料の溶ける温度は、前記ガラス原料を溶かすために十分に高く、
    前記局部的な熱は、密封される前記端部から離れた前記ユニットの領域が中間温度に近い温度に維持されるように前記ユニットに加えられる、
    ことを特徴とする真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
21. 前記ガラス原料に、または前記ガラス原料の近くに前記局部的な熱を集中させ、および／または集めるための放物面鏡を備えることを特徴とする請求項２０に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
22. 前記事前加熱ゾーンは入口ゾーンであり、
    それぞれ第１の中間温度と第２の中間温度をこの順番で与える前記入口ゾーンの第１の入口ゾーンチャンバーと第２の入口ゾーンチャンバーを備え、
    前記第１の中間温度は約６５−８５℃であり、前記第２の中間温度は約１４０−１６０℃である、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
23. 前記冷却ゾーンは出口ゾーンであり、
    それぞれ第１の低下温度と第２の低下温度をこの順番で与える前記出口ゾーンの第１の出口ゾーンチャンバーと第２の出口ゾーンチャンバーを備え、
    前記第１の低下温度は約１４０−１６０℃であり、前記第２の低下温度は約１００℃より低い、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
24. 前記局部的な熱源は、近赤外線放射を生成するために構成される実質的に線形の赤外線熱源であることを特徴とする請求項２０に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
25. 前記局部的な熱源は、赤外線熱源エレメントの第１、第２、第３、および第４のバンクを含み、当該バンクは、前記赤外線熱源が前記端部密封ゾーン内で実質的に長方形を形作るように配置され、
    前記第１と第２のバンクは、適切な位置に固定され、実質的に長方形に形作られた前記赤外線熱源の２本の実質的に直交する足を構成し、
    前記第３と第４のバンクは、実質的に長方形に形作られた前記赤外線熱源の他の２本の実質的に直交する足を構成し、
    前記第２と第３のバンクの赤外線熱源エレメントは、密封される前記端部により近づくように、前記ユニットの大きさに依存して移動可能である、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の真空断熱ガラスユニットのための端密封部形成装置。
26. 実質的に間隔を空けて平行に配置された第１のガラス基板と第２のガラス基板と、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの端部を密封するために前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の間に少なくとも部分的に配置されるガラス原料とを与えるステップと、
    前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板の融点より低く、かつ前記ガラス原料の融点より低い少なくとも１つの温度に、前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板と前記ガラス原料を予め加熱するステップと、
    少なくとも部分的に前記ガラス原料を溶かすために、密封される前記端部の近くに、局部的な近赤外線による熱を加えるステップと、
    前記真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造中に、前記ユニットを冷却し、前記ガラス原料を硬化させるステップと、
    を備えることを特徴とする真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットの製造方法。

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