JP2015507587A

JP2015507587A - ゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015507587A
Application number: JP2014542242A
Authority: JP
Inventors: ソン・スビン; ソン・ボムグ; クォン・スンホ; ジョン・ユンキ
Original assignee: LG Hausys Ltd
Current assignee: LX Hausys Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2015-03-12
Also published as: WO2013073883A1; US20140272208A1; KR101588490B1; CN103930269B; CN103930269A; KR20130054213A

Abstract

【課題】本発明は、別途のゲッターが必要でなく、ゲッターとしての機能を有するフィラーが多数備えられることによって、費用を節減し、耐久性を向上させたゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネル及びその製造方法を開示する。【解決手段】本発明の真空ガラスパネルは、上部ガラス板；前記上部ガラス板と対向する下部ガラス板；前記上部ガラス板と下部ガラス板との間の空間に真空層を形成するように、前記上部ガラス板と下部ガラス板の縁部に沿って形成され、前記上部ガラス板と下部ガラス板を密封する密封部；及び前記真空層内に介在し、前記上部ガラス板と下部ガラス板との間を一定厚さのギャップに維持させ、前記真空層内のガスを吸着する少なくとも一つのゲッター用フィラー；を含む。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、真空ガラスパネル及びその製造方法に関し、特に、別途のゲッターが必要でなく、ゲッター機能を有するフィラーが多数備えられることによって、費用を節減し、耐久性を向上させたゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネル及びその製造方法に関する。

建物分野で消費されるエネルギーは、韓国の総エネルギー消費量の約２５％であり、このうち建具を通したエネルギー損失は、建物全体のエネルギー使用量の約３５％に肉迫している。

これは、建具の熱貫流率が壁体や屋根に比べて約２倍ないし５倍ほど高いことに起因するものであって、このような建具は、建物外被のうち断熱の面で最も脆弱な部分である。

一般に、建具はフレームとガラスに区分されるが、建具で発生する熱エネルギーの流出は、建具のほとんどの面積を占めているガラスで発生しており、このようなガラス部分での熱損失を画期的に減少させることに何よりも急がなければならない状況である。

このような側面で、韓国特許登録第１０―０２５３８８２号（２０００．０１．２７）に公知となったように、壁体と類似する熱貫流率を有する高断熱建具を開発しようとする研究及び開発が活発に進められている。

これによって真空ガラスが脚光を浴びており、このような真空ガラスは、封着した二枚の板ガラス間に真空層を形成し、伝導と対流による熱損失を最小化した製品であって、真空層の真空度は、真空ガラスの断熱性能を決定する主要な要因である。

一般に、真空ガラスの真空度は１０^−３Ｔｏｒｒないし１０^−４Ｔｏｒｒを維持し、このような真空度を長期的に維持するために、真空層の残留ガスを吸着するゲッター、例えば、蒸発型バリウムゲッターを適用している。

蒸発型バリウムゲッターの場合、活性化直後の残留ガス吸着性能に優れるという長所があり、初期バリウムの蒸着状態を通して内部への真空層形成の可否を判断できるという長所があるが、その厚さが厚いので、板ガラスへの別途のゲッター溝加工が必要であり、活性化のために８００℃以上の加熱が必要である。

したがって、従来は、蒸発型バリウムゲッターを適用するためのゲッター溝加工や活性化のための局部加熱工程で不良が発生し、工程時間も長くなるという短所があった。

韓国特許登録第１０―０２５３８８２号

本発明の目的は、別途のゲッターが必要でなく、ゲッター機能を有するフィラーが多数備えられることによって、耐久性を向上させたゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、別途のゲッターが必要でなく、ゲッター機能を有するフィラーが多数備えられることによって、製造費用を節減し、耐久性を向上させたゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネルの製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の真空ガラスパネルは、上部ガラス板；前記上部ガラス板と対向する下部ガラス板；前記上部ガラス板と下部ガラス板との間の空間に真空層を形成するように、前記上部ガラス板と下部ガラス板の縁部に沿って形成され、前記上部ガラス板と下部ガラス板を密封する密封部；及び前記真空層内に介在し、前記上部ガラス板と下部ガラス板との間を一定厚さのギャップに維持させ、前記真空層内のガスを吸着する少なくとも一つのゲッター用フィラー；を含む。

本発明の真空ガラスパネルにおいて、前記ゲッター用フィラーは、ガス吸着材質としてＺｒを含むことを特徴とする。

本発明の真空ガラスパネルにおいて、前記ゲッター用フィラーは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉより選ばれる１種以上とＺｒとが合金されたＺｒ合金を含むことを特徴とし、ここで、前記Ｚｒ合金１００重量部のうち、Ｚｒの含量は７０重量部ないし９０重量部であることを特徴とする。

本発明の真空ガラスパネルにおいて、前記ゲッター用フィラーは、側面に沿って凹凸を形成した多面体であって、マトリックス配列で多数配置されていることを特徴とする。

本発明の真空ガラスパネルにおいて、前記ゲッター用フィラーは、５００℃でも形態を維持する耐熱性と５０００ｋｇ／ｃｍ^３より高い圧縮強度を有することを特徴とする。

本発明に係る真空ガラスパネルの製造方法は、上部ガラス板と下部ガラス板を用意する段階；真空チャンバ内で前記下部ガラス板の縁部に沿って密封材を塗布して密封部を形成する段階；前記下部ガラス板の上部面に多数のゲッター用フィラーを配置する段階；及び前記下部ガラス板の上部に前記上部ガラス板を配置して加熱し、前記上部ガラス板と下部ガラス板とを対向するように合着する段階；を含む。

本発明に係る真空ガラスパネルの製造方法において、前記ゲッター用フィラーを配置する段階は、吸着ノズルを用いて前記ゲッター用フィラーを運搬して前記下部ガラス板の上部面にローディングすることを特徴とする。

本発明に係る真空ガラスパネルの製造方法において、前記上部ガラス板と下部ガラス板とを対向するように合着する段階は、前記上部ガラス板全面に対する加熱を行う段階をさらに含み、前記上部ガラス板全面に対する加熱によって前記ゲッター用フィラーの活性化が行われることを特徴とする。

本発明の真空ガラスパネルは、別途のゲッターを備える必要がなく、ゲッター機能を有するゲッター用フィラーが多数備えられることによって、製造費用を節減し、耐久性を向上させ得るという効果を有する。

本発明の真空ガラスパネルは、凹凸側面を有するゲッター用フィラーによってガス吸着効果が向上し得るという効果を有する。

本発明の真空ガラスパネルの製造方法は、従来に別途に備えられたゲッターに対する活性化工程が必要でなく、下部ガラス板と上部ガラス板を配置し、上下ガラス板を加熱・融着する過程でゲッター用フィラーの活性化が行われるので、真空ガラスパネルの製造過程が短縮され、製造費用を節減することができる。

本発明の一実施例に係る真空ガラスパネルを示した平面図である。図１ａのＡ―Ａ線断面図である。本発明の一実施例に係る真空ガラスパネルに備えられたゲッター用フィラーを示した斜視図である。本発明の他の実施例に係るゲッター用フィラーを示した斜視図である。本発明の実施例に係るゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネルの製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下では、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、本発明の実施形態は、多くの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態に限定されることはない。

本発明の実施例に係る真空ガラスパネル１００は、図１ａと図１ｂに示したように、上部ガラス板１１０、下部ガラス板１２０、密封部１３０及びゲッター用フィラー１５０を含む。

上部ガラス板１１０及び下部ガラス板１２０は、互いに平行に対向するように離隔して配置される。このような上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０は、プレート状を有し、同一の面積に設計することが望ましい。

密封部１３０は、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０の縁部に沿ってガラスフリットを用いて形成され、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間の空間に真空層Ｖが形成されるように上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０を密封する。したがって、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０は、密封部１３０によって互いに対向して合着された形態に備えられる。

ゲッター用フィラー１５０は、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間の真空層Ｖ内に介在し、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０との間を一定厚さの間隔ｇに維持させ、真空層Ｖの残留ガス又は生成ガスを吸着するゲッターとしての役割をする。

このようなゲッター用フィラー１５０は、真空層Ｖ内に少なくとも一つ以上配置され、図１ａに示したように、平面上にマトリックス配列で配置されることが望ましい。

このようなゲッター用フィラー１５０の配置は、真空層Ｖの間隔を一定に維持するためのものであって、真空圧によって発生するゲッター用フィラー１５０の周辺部の応力がガラス材質の長期許容応力以下になるように設計・配置されなければならない。

特に、本発明において、前記ゲッター用フィラー１５０は、ガス吸着材質としてＺｒを含む。ガス吸着金属としてＴａ、Ｃｂ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕなどの多数の金属が知られている実情にあるが、本発明の真空ガラスの工程条件と経済性などの面でＺｒを選択することが望ましい。

また、本発明の真空ガラスパネルにおいて、前記Ｚｒゲッター用フィラー１５０は、活性温度を低下させるために多様な金属と合金することができる。特に、現在の真空ガラス製造工程時の温度範囲を考慮すると、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉより選ばれる１種以上とＺｒとが合金されたＺｒ合金を含むことが望ましく、ここで、前記Ｚｒ合金１００重量部のうち、Ｚｒの含量は、７０重量部ないし９０重量部、特に８０重量部ないし９０重量部であることが望ましい。Ｚｒの含量が前記の範囲未満である場合は吸着能力が劣り、前記の範囲を超える場合は、ゲッター活性化温度が高くなるという問題がある。真空ガラスのサイドシーリング温度が低くなる場合、前記の金属の他にも、多様な金属と合金されたＺｒ合金を用いることができる。

前記ゲッター用フィラー１５０は、前記Ｚｒ合金を含む、厚さ０．１ｍｍないし０．３ｍｍのシートをパンチング或いはエッチング加工して得ることができる。

このような特徴を有するゲッター用フィラー１５０は、図２に示したように凹凸の側面を有する円柱形態に形成したり、又は、図３に示したように凹凸側面を有する六面体形態に形成することもできる。ここで、ゲッター用フィラー１５０は、図面には詳細に示していないが、円柱及び六面体形態に限定されるものではなく、八面体、十二面体などの多様な形態に形成することができる。

このように、凹凸側面を有する六面体又は円柱形態からなるゲッター用フィラー１５０は、０．４ｍｍないし０．６ｍｍの長さ（Ｌ）及び０．１ｍｍないし０．３ｍｍの高さ（ｈ）を有するように形成することが望ましく、凹凸側面によってガスと反応する面積が広くなり、ガス吸着効果を向上させることができる。

ゲッター用フィラー１５０の長さ（Ｌ）が０．４ｍｍ未満である場合は、上部又は下部板ガラス１１０、１２０の荷重によってゲッター用フィラー１５０が損傷したり、ゲッター用フィラー１５０の周辺部の応力が過大になるおそれがある一方、ゲッター用フィラー１５０の長さ（Ｌ）が０．６ｍｍを超える場合は、美観を阻害する要因として作用し得る。

また、ゲッター用フィラー１５０の高さ（ｈ）が０．１ｍｍ未満である場合は、真空層Ｖを設けるのに困難が伴うだけでなく、上部及び下部板ガラス１１０、１２０間に接触が発生するという問題をもたらし得る。

その一方、ゲッター用フィラー１５０の高さ（ｈ）が０．３ｍｍを超える場合は、ゲッター用フィラー１５０の縦横比（ＡｓｐｅｃｔＲａｔｉｏ）が高くなり、形状安定性が低下するので、ゲッター用フィラー１５０がローディング時に横たわる可能性があり、この場合、真空ガラスパネル１００の耐久性を低下させる原因になる。

上部及び下部板ガラス１１０、１２０間のギャップ（ｇ）が過度に大きくなるので、外部衝撃や振動に脆弱になり得る。

したがって、上部及び下部板ガラス１１０、１２０間のギャップｇは、ゲッター用フィラー１５０の高さ（ｈ）によって制御することができる。

一方、各ゲッター用フィラー１５０間の離隔距離（ｄ）は、上部及び下部板ガラス１１０、１２０の厚さによって調整することができ、約１０ｍｍないし３０ｍｍに設計することが望ましい。

このように構成された本発明の実施例に係る真空ガラスパネル１００は、別途のゲッターを備える必要がなく、ゲッター機能を有するゲッター用フィラーが多数備えられることによって、製造費用を節減し、耐久性を向上させ、ゲッター用フィラーの凹凸側面によってガス吸着効果が向上し得る。

以下、図４を参照して本発明の実施例に係る真空ガラスパネルの製造方法について詳細に説明する。図４は、本発明の実施例に係るゲッター用フィラーを備えた真空ガラスパネルの製造方法を説明するためのフローチャートである。

図４に示したように、本発明の実施例に係る真空ガラスパネルの製造方法は、まず、洗浄過程と乾燥過程を行い、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０を用意する（Ｓ４１０）。

具体的に、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０が洗浄チャンバ（図示せず）で洗浄されて乾燥され、その後、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０が移送レール（図示せず）によって抜け出るようになる。

その後、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０は、真空チャンバ（図示せず）に移送され、下部ガラス板１２０の縁部に沿って密封材を塗布して密封部１３０を形成する（Ｓ４２０）。

ここで、密封材は、例えば、ガラスフリットをペースト形態に用意した材質であって、下部ガラス板１２０の縁部に沿って塗布し、このように塗布された密封材を乾燥して密封部１３０を形成する。

密封部１３０を形成した後、下部ガラス板１２０の上部面に多数のゲッター用フィラー１５０を配置する（Ｓ４３０）。

具体的に、多数のゲッター用フィラー１５０は、図２又は図３に示した凹凸側面を有する円柱又は六面体形態に予め用意することができる。

このように用意されたゲッター用フィラー１５０のそれぞれは、吸着ノズル（図示せず）を用いて運搬し、密封部１３０が形成された下部ガラス板１２０の上部面にローディングすることができる。

これによって、多数のゲッター用フィラー１５０は、下部ガラス板１２０の上部面に、例えば、マトリックス配列で配置することができる。

多数のゲッター用フィラー１５０を配置した後、下部ガラス板１２０の上部に上部ガラス板１１０を配置して加熱し、上部及び下部ガラス板１１０、１２０を対向するように合着する（Ｓ４４０）。

下部ガラス板１２０の上部面に多数のゲッター用フィラー１５０を配置した状態で、下部ガラス板１２０の上部に上部ガラス板１１０が対応するように配置され、上部ガラス板１１０全面に対して、例えば、２００℃ないし４００℃の温度に昇温すると同時に、チャンバ内の真空排気を実施し、上下板間のギャップ（ｇ）に十分な真空層Ｖを形成することができる。

このような真空排気によって真空が維持された状態で温度を４５０℃以上に昇温すると、上部ガラス板１１０と下部ガラス板１２０は、それらの間に介在した密封部１３０によって対向するように合着することができる。

これと同時に、上部ガラス板１１０全面に対する加熱を行うことによって、５００℃で耐熱性を有する多数のゲッター用フィラー１５０の活性化を行うことができる。

したがって、従来に別途に備えられたゲッターに対する活性化工程が必要でなく、下部ガラス板１２０の上部に上部ガラス板１１０を配置して加熱する過程でゲッター用フィラー１５０の活性化が行われるので、真空ガラスパネル１００の製造過程が短縮され、製造費用を節減することができる。

以下では、本発明の望ましい実施例について説明する。

（１．実施例―ゲッター用フィラーの製造）
（実施例１）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ８４重量部、Ａｌ１６重量部からなるＺｒ合金を含み、厚さが０．１ｍｍのシートを製作してパンチング加工することによって、Ｚｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例２）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ７０重量部、Ａｌ３０重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例３）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ９０重量部、Ａｌ１０重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例４）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ７６．５重量部、Ｆｅ２３．５重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例５）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ８０重量部、Ｔｉ２０重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例６）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ８７重量部、Ｔｉ１３重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（実施例７）
Ｚｒのみからなる０．１ｍｍのＺｒシートをパンチング加工することによって、Ｚｒゲッター用フィラーを製作した。

（実施例８）
Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ５０重量部、Ａｌ５０重量部を使用した点を除いては、実施例１と同一の方法でＺｒ合金ゲッター用フィラーを製作した。

（２．比較例―別途のスペーサー及びゲッターを備える真空ガラスの製造）
下板ガラス上に多数の排出穴が形成されたパイプ形態の間隔維持棒を下板ガラス面のエッジから１ｍｍないし３０ｍｍほど内側に位置させた後、下板ガラス上にマイクロスペーサーを横及び縦方向に一定の間隔で位置させ、縁部に位置した間隔維持棒のうち一つは長くし、排気管として役割を行えるように下板ガラスの外側に延びるようにした。

前記間隔維持棒とマイクロスペーサーが載せられた下板ガラス上に上板ガラスを載せ、前記間隔維持棒が位置した外側、すなわち、上下ガラスの端部と間隔維持棒との間に生じた隙間をフリットガラス接合剤で充填して密封させた。

前記の充填されたフリットガラス接合剤を４００℃ないし８５０℃で約１０時間熱処理し、フリットガラスを硬化させることによって上板ガラスと下板ガラスとを合着させ、フリットガラスを硬化させる熱処理が終了すると、排気管としての役割をする間隔維持棒のパイプの内側にＺｒ合金（Ｚｒ：Ｆｅ＝４５：５５）からなるゲッターを押し入れた後、真空ポンプを用いて内部を真空処理した。

その後、ジルコニウム合金からなるゲッターを加熱することによってゲッターを活性化させ、間隔維持棒の長く出たガラス材質の端部をトーチ火花などの熱源で加熱し、切断すると同時に密封することによって真空ガラスを製造した。

（３．吸着性能及び活性温度評価）
前記実施例によって製造されたゲッター用フィラーを用いて真空ガラスを製造し、前記実施例によって製造された真空ガラスと比較例で製造された真空ガラスのゲッター活性化温度及び活性化直後の残留ガスの吸着性能を評価した。結果は、下記の表１に示した通りである。

（＊吸着性能において、丸括弧内の数字は、温度を意味し、単位は℃である。すなわち、数字は、該当の温度での吸着性能を示す。）

前記表１から分かるように、Ｚｒの含量が高いほど吸着性能には優れるが、活性温度が高いことを確認することができた。

活性温度と吸着性能を考慮した場合、ゲッター用フィラーを製造するとき、Ｚｒを単独で使用するよりは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉを含む合金の形態で使用することが望ましく、合金時のＺｒと他の金属との間の割合は、Ｚｒ合金１００重量部に対してＺｒ７０重量部ないし９０重量部、他の金属１０重量部ないし３０重量部であった。

本発明の技術思想は、前記望ましい実施例によって具体的に記述したが、上述した各実施例は、その説明のためのものであって、その制限のためのものではではないことに注意しなければならない。

また、本発明の技術分野で通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施が可能であることを理解できるだろう。

Claims

上部ガラス板；
前記上部ガラス板と対向する下部ガラス板；
前記上部ガラス板と下部ガラス板との間の空間に真空層を形成するように、前記上部ガラス板と下部ガラス板の縁部に沿って形成され、前記上部ガラス板と下部ガラス板を密封する密封部；及び
前記真空層内のガスを吸着する少なくとも一つのゲッター用フィラー；を含む真空ガラスパネル。
前記ゲッター用フィラーは、ガス吸着材質としてＺｒを含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空ガラスパネル。
前記ゲッター用フィラーは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉより選ばれる１種以上とＺｒとが合金されたＺｒ合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空ガラスパネル。
前記Ｚｒ合金１００重量部に対して、Ｚｒの含量は７０重量部ないし９０重量部であることを特徴とする、請求項３に記載の真空ガラスパネル。
前記ゲッター用フィラーは、５００℃でも形態を維持する耐熱性と５０００ｋｇ／ｃｍ^３より高い圧縮強度を有することを特徴とする、請求項１に記載の真空ガラスパネル。
前記ゲッター用フィラーは、側面に沿って凹凸を形成した多面体であって、マトリックス配列で多数配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の真空ガラスパネル。
前記ゲッター用フィラーは、０.４ｍｍないし０.６ｍｍの長さ（Ｌ）及び０.２ｍｍないし０.３ｍｍの高さ（ｈ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の真空ガラスパネル。
上部ガラス板と下部ガラス板を用意する段階；
真空チャンバ内で前記下部ガラス板の縁部に沿って密封材を塗布して密封部を形成する段階；
前記下部ガラス板の上部面に多数のゲッター用フィラーを配置する段階；及び
前記下部ガラス板の上部に前記上部ガラス板を配置して加熱し、前記上部ガラス板と下部ガラス板を対向するように合着する段階；
を含む真空ガラスパネルの製造方法。
前記密封部を形成する段階において、前記密封材は、ガラスフリットをペースト形態に用意した材質であることを特徴とする、請求項２に記載の真空ガラスパネルの製造方法。
前記ゲッター用フィラーを配置する段階は、
吸着ノズルを用いて前記ゲッター用フィラーを運搬して前記下部ガラス板の上部面にローディングすることを特徴とする、請求項８に記載の真空ガラスパネルの製造方法。
前記上部ガラス板と下部ガラス板を対向するように合着する段階は、
前記真空チャンバ内で真空排気を行うと同時に、前記上部ガラス板全面に対する加熱を行う段階をさらに含み、
前記上部ガラス板全面に対する加熱によって前記ゲッター用フィラーの活性化が行われることを特徴とする、請求項８に記載の真空ガラスパネルの製造方法。
前記ゲッター用フィラーを配置する段階では、
前記ゲッター用フィラーは、側面に沿って凹凸を形成した多面体であって、マトリックス配列で多数配置されることを特徴とする、請求項８に記載の真空ガラスパネルの製造方法。