JP2015514659A - 真空ポンプ吸引装置、真空グレージング製造システム及び関連する方法 - Google Patents

真空ポンプ吸引装置、真空グレージング製造システム及び関連する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、真空ポンプ吸引装置、真空ガラス製造システム及び真空グレージングを製造するための関連する方法に関する。真空ポンプ吸引装置は、円形チューブ状のポンプ吸引作業ユニットと;シリンダ状のポンプ吸出孔シール作業ユニットと;制御部と;駆動装置と;を含んでいる。ポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シール作業ユニットは、同じ中心軸を共有し、且つポンプ吸引作業ユニットが外側にあり且つポンプ吸出孔シール作業ユニットが内側にあるシリンダを形成し、中心軸に沿ってユニットの双方が相対的に動くことができる。ポンプ吸引チャネルが、ポンプ吸引作業ユニットのチューブ壁内に形成され、加熱ユニットが、ポンプ吸出孔シール作業ユニットの内部の上部に配置されている。駆動装置を通じて、制御部は、中心軸に沿って相対的に動かすためにポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シール作業ユニットを時間的に連続して制御し、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するためにポンプ吸引チャネルを制御し、且つポンプ吸出孔シール作業を実行するためにシールシートを加熱するように加熱ユニットを制御する。

Description

本発明は、真空グレージング製造システム、特に、真空グレージングの連続的な自動生産ラインで使用される真空ポンプ吸引システム、このポンプ吸引システムを使用する真空グレージング製造システム及び関連する方法に関する。
図1に示されるように、真空グレージングの基本構造の例が図示されている。具体的に、高さhを有する間隙が、上部ガラスシート5と下部ガラスシート4との間に、これらの間に配置されたピラー3により形成されている。ガラスはんだ1を用いることによって上部ガラスシート5及び下部ガラスシート4の縁部をシールすると、ガラスはんだ1、上部ガラスシート5及び下部ガラスシート4が、協働してキャビティ層2(すなわち達成される真空層)を形成する。ポンプ吸出孔41を介してキャビティ層2の内部から空気をポンプ吸出すると、真空層が形成される。その後、シールシート53が、(例えば、シールはんだ51を焼結または溶着することによりシールシート53及び下部ガラスシート4を一体に結合することを通じて)ポンプ吸出孔41をシールするために使用される。好ましいが非制限的な例として、低放射(Low-E)フィルム8が、上部ガラスシート5及び下部ガラスシート4の少なくとも一方(例えば下部ガラスシート4)の内面上に取り付けられ、密閉ゲッター40がポンプ吸出孔41内に設置されている。
上述した構造的特性に加え、真空グレージングの物理的な真空特性を達成することは、縁部のシールの完全性、完全な真空ポンプ吸引及び信頼性のある吸出孔のシールに主に依存する。結果として、複数の技術が、真空グレージングを製造するための製造システム/生産ラインにおいて開発されて使用されてきた。例えば、
特許文献1:連続的な真空グレージングの縁部のシール炉
特許文献2:真空グレージングを製造するための方法及び装置
特許文献3:連続的な溶着シール及び真空ポンプ吸引するグレージング処理設備
特許文献4:真空グレージングの連続的な生産方法及び設備
特許文献5:真空グレージングの連続的な生産設備
特許文献6:真空グレージング、その製造方法及びシステム
上述されたすべての文献の開示は、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれ、真空グレージング製造システムにおいて連続的/非連続的な真空炉を使用することによる真空グレージングのポンプ吸引及びシールの本出願よりも前の既存の背景技術として機能する。
上述した文献は、いくつかの有利な技術を開示しているが、現実の実施では、解決されるべきさまざまな技術的課題がいまだにある。例えば、連続的な真空炉が真空環境内において迅速且つ一様な加熱及び冷却を達成することは困難である。製造システムにおけるそれぞれの部分の装置が互いに関連するので、ある部分の故障は、生産ライン全体の不具合につながり、そのメンテナンスは、複雑である。結果として、製造システムは、全体として比較的不十分な調整及び低い安定性を有し、それにより、製品のコストを増大させる。さらに、製造システムは、ポンプ吸引及びシール設備と真空グレージングのポンプ吸出孔の構造との双方を設計段階中に考慮しなければならず、それにより、比較的複雑なプロセスをもたらし、実際の“連続的な”生産さえも達成させることができない。
具体的に、上記の特許文献4、5及び6は、事前ポンプ吸引、縁部のシール、真空ポンプ吸引及びポンプ吸出孔シールのプロセスが、真空特性に関する処理段階から異なる処理段階で実行される例として挙げられている。これら異なる処理段階で異なる環境温度が必要とされるので、1つの処理段階から他の処理段階への推移中に加熱または冷却プロセスを実行するために相当な長い時間待たなければならない。さらに、異なる処理段階で使用されるポンプ吸引装置、真空ポンプ吸引装置及び孔シール装置は、交互に稼働され、技術的に困難であり且つ時間のかかる対応するプロセスが、対応する装置をポンプ吸出孔とそれぞれ整列させるために必要とされる。従って、上述した背景技術ではいわゆる“連続的な”処理に関して、要求は、時間及び/または空間に問わず達成されることが困難である。
より具体的に、既存の技術(例えば、本発明の背景として機能する特許文献7の明細書の図4及び対応する段落[0035]を参照)によれば、処理炉のチャンバは、真空グレージングの縁部のシール処理段階中に加熱される必要があり、チャンバ内にグレージングの全体積が収容される。しかしながら、事前ポンプ吸引、真空ポンプ吸引及び孔のシールは、ポンプ吸出孔及びその隣り合う範囲のみに関連し、従って、処理されるグレージングの全体積に実行される全体的な加熱/冷却作業及びグレージングの全体積を収容する処理炉のチャンバ全体に実行される真空ポンプ吸引作業は、時間及びエネルギー源の浪費である。
中国特許出願公開第101234847号明細書 中国特許出願公開第1286670号明細書 中国登録実用新案第201071341号明細書 中国特許出願公開第101348326号明細書 中国特許出願公開第102030464号明細書 韓国特許出願公開第10−2012−0009788号明細書 中国特許出願公開第102030454号明細書 中国登録実用新案第201473455号明細書
本発明は、既存の技術における上記の欠点を克服することを目的とし、真空グレージングの連続的な自動生産ラインにおいて使用される真空ポンプ吸引装置、これを使用する真空製造システム及び関連する方法を提供する。
具体的に、上記の目的を達成するために、本発明の一側面によれば、本発明は、ポンプ吸引作業の機能及びポンプ吸出孔シール機能双方を統合した真空ポンプ吸引装置であって、円形チューブ状のポンプ吸引作業ユニットと;シリンダ状のポンプ吸出孔シール作業ユニットと;制御部と;駆動装置と;を含む、真空ポンプ吸引装置を提供する。本装置では、ポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シール作業ユニットは、同じ中心軸を有し、且つポンプ吸引作業ユニットが外側にあり且つポンプ吸出孔シール作業ユニットが内側にあるシリンダを形成し、中心軸に沿ってユニットの双方が相対的に動くことができる。ポンプ吸引チャネルが、チューブ壁の内面に接続されるポンプ吸引作業ユニットのチューブ壁内に形成され、加熱ユニットが、ポンプ吸出孔シール作業ユニットの内部の上部に配置されている。駆動装置を通じて、制御部が、中心軸に沿って相対的に動かすためにポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シール作業ユニットを時間的に連続して制御し、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するためにポンプ吸引チャネルを制御し、且つポンプ吸出孔シール作業を実行するためにシールシートを加熱するように加熱ユニットを制御する。
本発明の上述した実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するときに、ポンプ吸引作業ユニットが、処理される真空グレージングの下面上に位置付けられ且つポンプ吸出孔の中心と整列されるように中心軸に沿って動かされ、それにより、ポンプ吸引作業ユニットとポンプ吸出孔シール作業ユニットとの相対運動によって形成されるキャビティを、ポンプ吸出孔を介して処理される真空グレージングのキャビティ層に接続させ、且つポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルをキャビティに接続させる。ポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルを通じて、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業が実行される。さらに、真空ポンプ吸引作業を完了した後にポンプ吸出孔シール作業を実行するときに、シールシートとともにシールはんだがポンプ吸出孔上に設置されるように、中心軸に沿ってポンプ吸出孔シール作業ユニットが動かされる。加熱ユニットが、シールはんだを融解させるためにシールシートを加熱するように制御され、それにより、ポンプ吸出孔をシールする。
本発明の別の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、ポンプ吸引作業ユニットと処理される真空グレージングとの間のソフトな接触を達成するため且つ気密効果を増大させるために、弾性を有する耐熱シールリングが、ポンプ吸引作業ユニットの上端に設けられてもよい。さらに、ポンプ吸引作業ユニットの稼働温度を下げるため且つシールリングが急速に劣化することを防止するために、冷却システムが、ポンプ吸引作業ユニットのチューブ壁内に形成されてもよい。
本発明の別の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、駆動装置が、中心軸に沿って相対的に動かすためにポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シール作業ユニットを駆動するための上昇駆動装置と;事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するためにポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルを制御するための事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置と;シールシートを加熱するために加熱ユニットを制御するための加熱駆動装置と;冷却システム内で循環的に流すために冷却液体(例えば、水)を推進するための冷却駆動装置と;を備えてもよい。
本発明の別の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、ポンプ吸引作業ユニットは、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット及び真空ポンプ吸引作業ユニットを含んでもよい。事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット及び真空ポンプ吸引作業ユニットは、ポンプ吸出孔シール作業ユニットと同じ中心軸を有し、且つ事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニットが外側にあり且つ真空ポンプ吸引作業ユニットが内側にあるシリンダを形成してもよく、ポンプ吸引チャネルは、事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業を実行するために、ユニット双方のそれぞれのチューブ壁内に形成されてもよい。
本発明の上記の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、事前ポンプ吸引/事前プレス作業を実行するときに、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニットが、処理される真空グレージングの下面上に位置付けられ且つポンプ吸出孔の中心と整列されるように中心軸に沿って動かされ、それにより、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニットとポンプ吸出孔シール作業ユニットとの相対運動によって形成されるキャビティを、ポンプ吸出孔を介して処理される真空グレージングのキャビティ層に接続させ、且つ事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニットのポンプ吸引チャネルをキャビティに接続させる。事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニットのポンプ吸引チャネルを通じて事前ポンプ吸引/事前プレス作業が実行される。真空ポンプ吸引作業を実行するときに、真空ポンプ吸引作業ユニットが、処理される真空グレージングの下面上に位置付けられ且つポンプ吸出孔の中心と整列されるように中心軸に沿って動かされ、それにより、真空ポンプ吸引作業ユニットとポンプ吸出孔シール作業ユニットとの相対運動によって形成されるキャビティを、ポンプ吸出孔を介して処理される真空グレージングのキャビティ層に接続させ、且つ真空ポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルをキャビティに接続させる。真空ポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルを通じて真空ポンプ吸引作業が実行される。さらに、真空ポンプ吸引作業を完了した後にポンプ吸出孔シール作業を実行するときに、シールシートとともにシールはんだがポンプ吸出孔上に設置されるように、ポンプ吸出孔シールユニットが中心軸に沿って動かされる。シールはんだを融解させるためにシールシートを加熱するように加熱ユニットが制御され、それにより、ポンプ吸出孔をシールする。
本発明の別の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、弾性を有する耐熱シールリングがポンプ吸引作業ユニットの上端に設けられてもよい。その結果、シールリングは、真空ポンプ吸引作業を実行するときにのみ、処理される真空グレージングと接触し、それにより、シールリングの耐用年数を増大させる。さらに、真空ポンプ吸引作業ユニットの稼働温度を下げるため且つシールリングが急速に劣化することを防止するために、冷却システムが、真空ポンプ吸引作業ユニットのチューブ壁内に形成されてもよい。
本発明の別の実施形態の真空ポンプ吸引装置によれば、駆動装置が、中心軸に沿って相対的に動かすために事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット、真空ポンプ吸引作業ユニット及びポンプ吸出孔シールユニットを駆動するための上昇駆動装置と;事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業それぞれを実行するために、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット及び真空ポンプ吸引作業ユニットのポンプ吸引チャネルを制御するための事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置と;シールシートを加熱するために加熱ユニットを制御するための加熱駆動装置と;冷却システム内で循環的に流すために冷却液体(例えば、水)を推進するための冷却駆動部と;を含んでもよい。
本発明の別の側面によれば、本発明による真空ポンプ吸引装置を使用して、本発明により提供される方法により真空グレージングを製造することにおける事前ポンプ吸引/事前プレス作業、真空ポンプ吸引作業及びポンプ吸出孔シール作業を実行する、真空グレージング製造システムが提供される。
真空グレージングの連続的な自動生産ラインにおいて本発明によって提供される真空ポンプ吸引装置を使用することは、事前ポンプ吸引/事前プレス作業、真空ポンプ吸引作業及びポンプ吸出孔シール作業が統合して完了されることを可能にし、このため、連続的且つ信頼性を有する作業ステップが実際に実現され、製造システムのそれぞれの部分を調整すること及び稼働させることが容易となり、それにより、真空グレージング製造システムの安定性を増大させる。本発明の真空ポンプ吸引装置、これを用いる真空グレージング製造システム及び関連する方法によれば、より高い精度の真空グレージングが製造されることができる一方で、エネルギー源及び時間の浪費が減少され、実際の連続的な生産が達成される。
真空グレージングの構造の概略図を示す。 真空ポンプ吸引装置の基本的な構造的原理を反映した、本発明による真空ポンプ吸引装置の断面図を示す。 図2aに示される真空ポンプ吸引装置の平面図である。 真空グレージング製造システム/生産ライン内での本発明による真空ポンプ吸引装置の作業位置を示す。 事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業を実行する温度−時間曲線を示す。 図2aに示される真空ポンプ吸引装置によって事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するときの作業状態の概略図を示す。 真空ポンプ吸引作業を完了した後に、図2aに示される真空ポンプ吸引装置によってポンプ吸出孔シール作業を実行するときの作業状態の概略図を示す。 図2aに示されるポンプ吸引装置の改良された構造の概略図を示す。 図7aに示される真空ポンプ吸引装置の平面図である。 真空ポンプ吸引装置の基本的な構造的原理を反映した、図7bに示される真空ポンプ吸引装置の断面図を示す。 図8に示される真空ポンプ吸引装置が真空グレージング製造システム/生産ラインに取り付けられたことを示す概略図である。
以下では、本発明の実施形態が、同様の参照符号が同様の要素を参照する添付の図面と併せて詳細に説明される。
図2aは、本発明による真空ポンプ吸引装置の断面図を示し、真空ポンプ吸引装置は、本発明による真空ポンプ吸引装置の基本的な構造的原理を反映する。図2bは、図2aに示される真空ポンプ吸引装置の平面図を示している。
図2a及び図2bを参照すると、本発明による真空ポンプ吸引装置は、機械的部分V、駆動装置100及び制御部200を含んでいる。本発明の真空ポンプの稼働は、生産ライン全体の制御システムから送信される命令によって制御され、従って、真空ポンプは、真空グレージング製造システム全体におけるそれぞれの処理炉及びコンベヤと協働して稼働されることができることが理解されるべきである。
図2a及び図2bに示されるように、機械的部分Vは、円形チューブ状のポンプ吸引作業ユニット49及びシリンダ状のポンプ吸出孔シール作業ユニット57を含んでいる。本実施形態では、ポンプ吸引作業ユニット49及びポンプ吸出孔シール作業ユニット57は、同じ中心軸Zを共有し、且つ協働してシリンダ(すなわち機械的部分V)を形成している。ポンプ吸引作業ユニット49及びポンプ吸出孔シール作業ユニット57の双方は、中心軸Zに沿って相対的に動き、それにより、それぞれ(例えば図1に示されるような)処理される真空グレージングのポンプ吸出孔41に押し付けられ、ポンプ吸出孔41の中心と整列し且つポンプ排出孔41を完全にカバーする。
ポンプ吸引チャネル22が、チューブ壁の内面に接続されるポンプ吸引作業ユニット49のチューブ壁内に形成され、ポンプ吸引チャネル22を通って、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行する手順中に真空グレージングのキャビティ層2内の空気が抽出ポンプ(図示せず)によって大気にポンプ供給される。加熱ユニット54(例えば抵抗加熱ワイヤ)が、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57の内部の上部に設けられている。電力が電力ライン52を通じて供給されると、加熱ユニット54は、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57、特にその上部の温度を迅速に上げさせる。
駆動装置100は、制御部200から命令を得て、得られた命令に従って稼働する。駆動装置100は、以下の2つの機能を主に提供する:
ポンプ吸引作業ユニット49及びポンプ吸出孔シール作業ユニット57が中心軸Zに沿って相対的に動かされ、それにより、それぞれ処理される真空グレージングのポンプ吸出孔41に押し付けられ、ポンプ吸出孔41の中心と整列し且つポンプ吸出孔41を完全にカバーするように、ポンプ吸引作業ユニット49及びポンプ吸出孔シール作業ユニット57を機械的に動かす:
ポンプ吸引チャネル22を通じて事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行する。
ポンプ吸引作業ユニット49と処理される真空グレージングとの間のフレキシブルな接触を達成するため、且つ気密効果を増大させるために、弾性を有する耐熱シールリング、例えばシールリング48がポンプ吸引作業ユニット49の上端に設けられている。
図3は、真空グレージング製造システム/生産ライン内の本発明による真空ポンプ吸引装置の作業位置を示している。
図3を参照すると、本発明による真空グレージング製造システムでは、生産ライン全体は、12の処理段階、すなわち図3の(2−1)から(2−12)に大きく分けられている。明確にするために、事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)、真空ポンプ吸引作業(2−7)及びポンプ吸出孔シール作業(2−9)のみが、図に示される一方で、本発明に直接的に関連しないそれらの段階は示されない。
異なる目的を有する2つの“ポンプ吸引”作業が、これらの処理段階中に2つの段階で実行される必要がある。図3に示されるように、第1の“ポンプ吸引”作業は、事前プレス炉内で実行される事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)である。図1に示されるように、真空グレージングの周囲上のガラスはんだ1が、高温で融解された後に一定の温度(例えば400℃)まで冷却されると、(図9で示されるような)真空ポンプ34が事前ポンプ吸引/事前プレス作業を実行することを可能にされる。(1平方メートルあたり10トンの圧力に等しい)約1気圧の圧力差が真空グレージングのキャビティ層2と外部との間に存在する場合、グレージングはんだ1が押しつぶされる。図1に示されるように、固められた後に、グレージングはんだ1は、真空グレージングのピラー3と同じ高さhを有し、それにより、真空グレージングの縁部で破壊的な引張応力を生じさせることを防止し、これにより、製品の品質を保証し且つその耐用年数を延ばす。図3に示される事前ポンプ吸引炉内で事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)を実行する目的が、縁部のシールの完全性を達成することであることと、一定の温度及びポンプ吸引の継続が、事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)を実行するために必要とされることと、が分かる。図4に示される曲線のセクションP1は、上述した好ましい例では、事前ポンプ吸引/事前プレス作業の温度範囲が、約400℃から450℃であり、ポンプ吸引の継続が約15分であることを示している。しかしながら、当業者は、上述した温度/継続が、グレージングはんだ1のさまざまな種類及びポンプ吸引装置の出力に応じて異なっていてもよいが、最も重要なことには、示される事前ポンプ吸引/事前プレス作業が縁部のシールの完全性を保証するために使用されることを理解すべきである。
図3に示されるように、第2の“ポンプ吸引”作業は、真空炉内で実行される真空ポンプ吸引作業(2−7)であり、真空ポンプ34は、この時点で再び可能とされる必要がある。図4に示される曲線のセクションP2は、上述した好ましい例では、真空ポンプ吸引作業の温度範囲が約200℃から250℃であり、ポンプ吸引の継続は、約10分であることを示している。
以下では、図3から図6を参照することによって、事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)、真空ポンプ吸引作業(2−7)及びポンプ吸出孔シール作業(2−9)の作業プロセスが詳細に説明され、これら作業は、図2aに示されるように本発明の真空ポンプ吸引装置によって実施される。
事前ポンプ吸引/事前プレス作業(2−5)は、図3に示される事前プレス炉内で実行される。駆動装置100は、中心軸Zに沿って処理される真空グレージングに向かってポンプ吸引作業ユニット49を動かし、これにより、図5に示されるように下部ガラスシート4にポンプ吸引作業ユニット49を押し付け、ポンプ吸出孔41をカバーさせる。シールリング48は、ポンプ吸引作業ユニット49の上部に設けられる。シールリング48は、下部ガラスシート4とポンプ吸引作業ユニット49との間の弾性圧縮を保証するだけでなく、それらの間の気密接触も達成する。図5に示されるように、本発明によるポンプ吸引装置を支持する後端が機械的構造体全体内に気密性を有しているので、ポンプ吸出孔41を介して真空グレージングのキャビティ層2及びポンプ吸引チャネル22双方を接続する気密キャビティRが形成される。その後、ポンプ吸引チャネル22に接続する真空ポンプ34が、ポンプ吸引することを可能とされ、気密キャビティR内の空気の大部分をポンプ吸出する。例えば、温度が400℃から450℃まで変動する状態下では、ポンプ吸引の継続は、約15分であり(すなわち図4に示されるセクションP1)、このため、約1気圧の圧力差が真空グレージングのキャビティ層2と外部との間で存在し、これにより、縁部をシールするために用いられるガラスはんだ1を平らにする。固められた後に、ガラスはんだ1は、真空グレージングのピラー3と同じ高さhを有し、それにより、真空グレージングの縁部で破壊的な引張応力を生じさせることを防止し、これにより、製品の品質を保証し且つその耐用年数を延ばす。
続いて、本発明による真空ポンプ吸引装置及び処理される真空グレージングは、図3に示される真空炉内に達し、真空ポンプ吸引作業(2−7)を実行する。この時点で、真空ポンプ34は、再び可能とされ、温度が約200℃から250℃まで変動する場合、約10分続く真空ポンプ吸引作業が実行され(すなわち、図4に示されるセクションP2)、真空グレージングのキャビティ層2内の高真空状態を達成する。
直感的及び明瞭とするために、実際に存在する密封ゲッター40(図1、図6及び図9に示される)は、図5に示されない。密封ゲッター40についての必要要件は、同出願人に属する特許文献8の詳細な説明を参照し、この文献の開示は、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれる。
また、直感的及び明瞭とするために、シールシート53(図6に示される)は、図5に示されない。しかしながら、当業者は、本出願により教示された後に、本発明に基づく真空ポンプ吸引装置が、処理される真空グレージングと固定された位置関係を常に維持し、それにより、連続的な生産を実際に実行することを理解するべきである。当業者は、上記の知識に基づいて、シールシート53が、本発明による真空ポンプ吸引装置を処理される真空グレージングに固定する前に、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57上にすでに配置され、その後、ポンプ吸出孔シール作業(2−7)を実行するときに、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57が中心軸Zに沿って動くにしたがって、シールシート53がポンプ吸出孔51上に設置されることを理解するべきである。
図6は、真空ポンプ吸引作業が完了された後に、図2aに示される真空ポンプ吸引装置によってポンプ吸出孔シール作業(2−9)を実行する作業状態の概略図を示している。シール作業(2−9)は、図3のシール炉内で実行される。制御部200の駆動信号は、駆動装置100がポンプ吸出孔シール作業ユニット57を中心軸Zに沿って動かすことを可能にし、これにより、シールシートをシールはんだ51とともにポンプ吸出孔41上に設置し、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57をシールシート53に弾性的に押し付ける。この後に、駆動装置100は、電力ライン52を通じて加熱ユニット54へ電力を供給し、このため、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57の上部での温度は、迅速に上げられ、これにより、シールシート53と真空グレージングの下部ガラスシート4との間のシールはんだ51を融解する。その後、加熱は、融解されたシールはんだ51が固められ且つポンプ吸出孔41がシールシート53でシールされるように、停止させられる。
添付の図面を参照して上述した説明では、図3に示される生産ラインにおける真空炉を介する事前加圧炉からシール炉へのプロセスにおいて、本発明による真空ポンプ吸引装置が、処理される真空グレージングとの固定された位置関係を常に維持し、従って、従来技術のように、処理ヘッド、例えば事前プレスヘッド、真空ポンプ吸引ヘッド及びシールヘッド上で繰り返し整列を実行する必要がなく、このことは、作業をシンプル且つ連続的にし、連続的な生産を実際に達成する。
図7aは、図2aに示される真空ポンプ吸引装置の改良された構造の概略図を示し、図7bは、図7aに示される真空ポンプ吸引装置の平面図である。図8は、図7bに示される真空ポンプ吸引装置の断面図を示し、真空ポンプ吸引装置の基本的な構造的原理を反映している。
図2aに示される真空ポンプ吸引装置と比較すると、図7a,図7b及び図8に示される真空ポンプ吸引装置の主な差異は、図7aのポンプ吸引作業ユニット49が事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492を含んでいる点である。本実施形態では、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492は、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491が外側にあり且つ真空ポンプ吸引作業ユニット492が内側にある円形チューブを形成し、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57と同じ中心軸Zを共有し、事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業をそれぞれ実行するためのポンプ吸引チャネル221及び222が、それぞれ事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492の各チューブ壁内に形成されている。上記の場合には、気密効果を提供し且つ処理される真空グレージングの表面との弾性接触を達成するように構成された弾性を有する耐熱シールリング48は、真空ポンプ吸引作業ユニット492の上端に設置されている。その結果、シールリング48は、真空ポンプ吸引作業を実行するときにのみ処理される真空グレージングと接触し、それにより、シールリング48の耐用年数を延ばす。
図2aに示されるポンプ吸引作業ユニット49を事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492に分ける利点は、図4に示される曲線グラフを参照して説明される。
図4に示されるように、事前ポンプ吸引/事前プレス作業(すなわち、図4のセクションP1)の温度は、比較的高く、本実施形態では、温度が400℃から450℃まで変動する条件下において、ポンプ吸引は、約15分続き、これにより、縁部をシールするためのガラスはんだ1を適切に(ペースト状に)融解させる。事前ポンプ吸引/事前プレス作業は、真空グレージングのキャビティ層2と外部との間に約1気圧の圧力差を発生させるように制御され、この圧力差は、適切に融解されたガラスはんだ1を平らにし、且つ固められた後のガラスはんだ1の高さを真空グレージングのピラー3の高さhと同じにさせることができ、それにより、真空グレージングの縁部で破壊的な引張応力を生じさせることを防止し、これにより、製品の品質を保証し且つその耐用年数を延ばす。
事前ポンプ吸引/事前プレス作業と異なり、真空ポンプ吸引作業は、ポンプ吸出孔シール作業前の最後の作業である。真空ポンプ吸引作業を実行すると、環境温度は、事前ポンプ吸引/事前プレス作業を実行する温度よりも極めて低くなる。例えば、真空ポンプ吸引作業を実行すると、温度は、200℃から250℃まで変動し、ポンプ吸引は、約10分続く(すなわち、図4のセクションP2)。さらに、このときに縁部のシール作業が、処理される真空グレージングに対して完了され、且つ高い真空状態が、真空グレージングのキャビティ層内に達成される必要があるので、シールリング48は、高い気密状態を達成するために用いられる必要がある。課題は、シールリング48を良好なシール特性に維持する方法である。複数の耐熱シール用ゴム材料が何度も現れるが、450℃以上の高温の条件下で長い間、良好なシール特性を維持することができるシール用ゴム材料は、現在のところ存在していない。
上記の状況を考慮して、図7a、図7b及び図8に示される本発明の実施形態によれば、図2aのポンプ吸引作業ユニット49は、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491と真空ポンプ吸引作業ユニット492とに分けられている。構造的には、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492は、ポンプ吸出孔シール作業ユニット57と同じ中心軸Zを有し、且つ、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491が外側にあり且つ真空ポンプ吸引作業ユニット492が内側にある円形チューブを形成し、事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業をそれぞれ実行するためのポンプ吸引チャネル221及び222は、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492のそれぞれのチューブ壁内に形成されている。上記の場合には、気密効果を提供し且つ処理される真空グレージングの表面との弾性接触を達成するように構成された弾性を有する耐熱シールリング48は、真空ポンプ吸引作業ユニット492の上端に設置されている。その結果、シールリング48は、真空ポンプ吸引作業を実行するときのみ比較的低い温度を有する処理される真空グレージングと接触し、それにより、シールリング48の耐用年数を延ばす。
図2aに示される真空ポンプ吸引装置と比較すると、図7a,図7b及び図8に示される真空ポンプ吸引装置の事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492は、異なる温度及びポンプ吸引の継続に関する異なる要件の下それぞれで異なる作業を実行する。これは、異なる作業ユニット491及び492を構成するために適切な材料を選択することを容易にし、且つ長い間、弾性を有する耐熱シールリング48を高温(例えば450℃以上)の環境にさらすことを防止し、それにより、真空グレージング製造システム全体の信頼性を保証する。
さらに、真空ポンプ吸引作業ユニット492の稼働温度をさらに下げて、弾性を有する耐熱シールリング48の信頼性及び耐用年数を増大させるために、図8に示されるように、冷却液体、例えば水を収容するためのキャビティ59、冷却液体を送るための注入パイプ21及び排出パイプ58が、真空ポンプ吸引作業ユニット492のチューブ壁内に形成され、これにより、冷却システムを形成する。
冷却システム(21,58,59)は、図2a及び図2bに示される実施形態のポンプ吸引作業ユニット49内に設けられてもよいことを理解されるべきである。冷却システムを設ける方式は、図8に示されるものと類似し、すなわち、循環的な冷却液体を収容することができるキャビティがポンプ吸引作業ユニット49の上部に設けられる。しかしながら、ポンプ吸引作業ユニット49が実行するときの環境温度が450℃以上である場合、事前ポンプ吸引/事前プレス作業が考えられるべきである。弾性を有する耐熱シールリング48の良好な動作性能を保証するために、一方では、より高い耐温度性を有する材料が弾性を有する耐熱シールリング48を形成するために使用され、他方では、より高い効率を有する冷却システムが導入され、例えば液体窒素または液体アンモニアが冷却システム内の冷却液体として使用されてもよい。
図7aを再び参照し、図2aに示される真空ポンプ吸引装置と比較すると、図2aに示されるポンプ吸引作業ユニット49は、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492に分けられている。図7aに示されるように、駆動装置100は、中心軸Zに沿って相対的に動かすために事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491、真空ポンプ吸引作業ユニット492及びポンプ吸出孔シール作業ユニット57を駆動するための上昇駆動装置101と;事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業それぞれを実行するために、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491のポンプ吸引チャネル221及び真空ポンプ吸引作業ユニット492のポンプ吸引チャネル222を制御するための事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置102と;シールシート53を加熱するために加熱ユニット54を制御するための加熱駆動装置103と;冷却システム(21,58,59)内で循環的に流すために冷却液体を推進するための冷却駆動装置104と;を含んでいる。
任意に、図7aに示される真空ポンプ吸引装置は、図7aに示される真空ポンプ吸引装置では事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び真空ポンプ吸引作業が事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491及び真空ポンプ吸引作業ユニット492それぞれによって実行される点を除いて、図2aに示されるものと略同じである。
図8は、真空ポンプ吸引装置の基本的な構造的原理を反映した、図7bに示される真空ポンプ吸引装置の断面図を示している。図8に示されるように、上述したユニットに加えて、参照符号46は、事前プレス波形パイプを表し、参照符号56は、ポンプ吸出孔シール波形パイプを表している。これら波形パイプは、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット491と真空ポンプ吸引作業ユニット492と処理される真空グレージングの表面との間の弾性接触を達成及び/または向上させるために使用される。図8に示される真空ポンプ吸引装置は、本発明による真空ポンプ吸引装置を真空グレージング製造システムと接続させるための外側チューブ壁55をさらに含んでいる。
図9は、図8に示される真空ポンプ吸引装置が真空グレージング製造システム/生産ライン内に取り付けられることを示す概略図である。
図9を参照すると、処理される真空グレージングが、図3に示される処理炉の1つ、例えば事前加圧炉、真空炉または縁部のシール炉に設置されているとみなされる。図9に示される参照符号によって表されるユニットは、以下の表1を参照することができる。図9に示されるように、放射バッフル37が、本発明による真空ポンプ吸引装置の上端に取り付けられていることに特に注意すべきである。外部の温度が高すぎると、放射バッフル37は、真空ポンプ吸引装置が高温の放射によって使用不能とされることを防止するため、且つ特にシールリング48が急激に劣化することまたは損傷されることを防止するために閉じられ、それにより、その耐用年数を延ばす。
本発明による真空ポンプ吸引装置は、真空グレージングの連続的な自動生産ラインにおける事前ポンプ吸引/事前プレス作業、真空ポンプ吸引作業及びポンプ吸出孔シール作業が統合して完了されることを可能にする。これは、作業ステップを連続的且つ信頼性を有するようにさせるだけでなく、連動且つ稼働されることを容易にさせ、それにより、安定性を増大させる。本発明の技術的解決法によれば、より高い精度で真空グレージング製品が生産されることができる一方で、エネルギー源及び時間の消費が減少され、実際の連続的な生産が達成されることができる。
本発明のさまざまな実施形態が添付の図面を参照して説明されたが、これらの実施形態は、説明に役立つ例として使用されただけである。当業者は、さまざまな変更及び変形が本発明の精神から逸脱することなくなされてもよいことを理解すべきである。その結果、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定されるべきである。
Figure 2015514659
2 キャビティ層、4 下面、21,58,59 冷却システム、22 ポンプ吸引チャネル、48 耐熱シールリング、49 ポンプ吸引作業ユニット、53 シールシート、54 加熱ユニット、57 ポンプ吸出孔シール作業ユニット、100 駆動装置、101 上昇駆動装置、102 事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置、103 加熱駆動装置、104 冷却駆動装置、200 制御部、221,222 ポンプ吸引チャネル、491 事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット、492 真空ポンプ吸引ユニット、R キャビティ、Z 中心軸

Claims (10)

  1. 円形チューブ状のポンプ吸引作業ユニット(49)と;
    シリンダ状のポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)と;
    制御部(200)と;
    駆動装置(100)と;
    を備える、真空グレージングを製造するための真空ポンプ吸引装置であって、
    前記ポンプ吸引作業ユニット(49)及び前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)が、同じ中心軸(Z)を共有し、前記作業ユニット(49)が外側にあり且つ前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)が内側にあるシリンダを形成し、且つ前記中心軸(Z)に沿って相対的に動くことが可能であり、
    ポンプ吸引チャネル(22)が、チューブ壁の内面に接続される前記ポンプ吸引作業ユニット(49)のチューブ壁内に形成され、加熱ユニット(54)が、前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)の内部の上部に設けられ、
    前記駆動装置(100)を通じて、前記制御部(200)が、前記中心軸(Z)に沿って相対的に動かすために前記ポンプ吸引作業ユニット(49)及び前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)を時間的に連続して制御し、事前ポンプ吸引/事前プレス作業または真空ポンプ吸引作業を実行するために前記ポンプ吸引チャネル(22)を制御し、且つポンプ吸出孔シール作業を実行するためにシールシート(53)を加熱するように前記加熱ユニット(54)を制御することを特徴とする真空ポンプ吸引装置。
  2. 前記ポンプ吸引作業ユニット(49)の上部に設けられた弾性を有する耐熱シールリング(48)と、
    前記ポンプ吸引作業ユニット(49)の前記チューブ壁内に形成された冷却システム(21,58,59)と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ吸引装置。
  3. 前記駆動装置が、
    前記中心軸(Z)に沿って相対的に動かすために前記ポンプ吸引作業ユニット(49)及び前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)を駆動するための上昇駆動装置(101)と;
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業または前記真空ポンプ吸引作業を実行するために前記ポンプ吸引作業ユニット(49)の前記ポンプ吸引チャネルを制御するための事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置(102)と;
    前記シールシートを加熱するために前記加熱ユニット(54)を制御するための加熱駆動装置(103)と;
    前記冷却システム(21,58,59)内で循環的に流すために冷却液体を推進するための冷却駆動装置(104)と;
    を備えることを特徴とする請求項2に記載の真空ポンプ吸引装置。
  4. 前記ポンプ吸引作業ユニット(49)が、事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)及び真空ポンプ吸引作業ユニット(492)を含み、
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)及び前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)が、前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)と同じ中心軸(Z)を有し、且つ前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)が外側にあり且つ前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)が内側にある円形チューブを形成し、
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス及び前記真空ポンプ吸引作業をそれぞれ実行するためのポンプ吸引チャネル(221,222)が、前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)及び前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)のそれぞれのチューブ壁内に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ吸引装置。
  5. 前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)の上部に設けられた弾性を有する耐熱シールリング(48)と、
    前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)の前記チューブ壁内に形成された冷却システム(21,58,59)と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の真空ポンプ吸引装置。
  6. 前記駆動装置(100)が、
    前記中心軸(Z)に沿って相対的に動かすために前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)、前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)及び前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)を駆動するための上昇駆動装置(101)と;
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業及び前記真空ポンプ吸引作業それぞれを実行するために、前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)の前記ポンプ吸引チャネル(221)と前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)の前記ポンプ吸引チャネル(222)とを制御するための事前プレス/真空ポンプ吸引駆動装置(102)と;
    前記シールシート(53)を加熱するために前記加熱ユニット(54)を制御するための加熱駆動装置(103)と;
    前記冷却システム(21,58,59)内で循環的に流すために冷却液体を推進するための冷却駆動装置(104)と;
    を備えることを特徴とする請求項5に記載の真空ポンプ吸引装置。
  7. 請求項1から3のいずれか一項に記載の真空ポンプ吸引装置を使用して真空グレージングを製造することにおいて、事前ポンプ吸引/事前プレス作業、真空ポンプ吸引作業及びポンプ吸出孔シール作業を実行する方法であって、
    前記方法は、
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業または前記真空ポンプ吸引作業を実行するときに、
    前記ポンプ吸引作業ユニット(49)が、処理される前記真空グレージングの下面(4)上に位置付けられ且つポンプ吸出孔(41)の中心と整列されるように、前記ポンプ吸引作業ユニット(49)を前記中心軸(Z)に沿って動かし、それにより、前記ポンプ吸引作業ユニット(49)と前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)との相対運動によって形成されるキャビティ(R)を、前記ポンプ吸出孔(41)を介して前記処理される真空グレージングのキャビティ層(2)に接続させ、且つ前記ポンプ吸引作業ユニット(49)の前記ポンプ吸引チャネル(22)を前記キャビティ(R)に接続させるステップと;
    前記ポンプ吸引作業ユニット(49)の前記ポンプ吸引チャネル(22)を通じて、前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業または前記真空ポンプ吸引作業を実行するステップと;
    前記ポンプ吸出孔シール作業を実行するときに、
    シールシート(53)とともにシールはんだ(51)が前記ポンプ吸出孔(41)上に設置されるように、前記ポンプ吸出孔シールユニット(57)を前記中心軸(Z)に沿って動かすステップと;
    前記シールはんだ(51)を融解させるために前記シールシート(53)を加熱するように前記加熱ユニット(54)を制御し、それにより、前記ポンプ吸出孔(41)をシールするステップと;
    を含むことを特徴とする方法。
  8. 請求項4から6のいずれか一項に記載の真空ポンプ吸引装置を使用して真空グレージングを製造することにおいて、事前ポンプ吸引/事前プレス作業、真空ポンプ吸引作業及びポンプ吸出孔シール作業を実行する方法であって、
    前記方法は、
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業を実行するときに、
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)が、処理される前記真空グレージングの下面(4)上に位置付けられ且つポンプ吸出孔(41)の中心と整列されるように、前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)を前記中心軸(Z)に沿って動かし、それにより、前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)と前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)との相対運動によって形成されるキャビティを、前記ポンプ吸出孔(41)を介して前記処理される真空グレージングのキャビティ層(2)に接続させ、且つ前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)の前記ポンプ吸引チャネル(221)を前記キャビティに接続させるステップと;
    前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業ユニット(491)の前記ポンプ吸引チャネル(221)を通じて前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業を実行するステップと;
    前記真空ポンプ吸引作業を実行するときに、
    前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)が、前記処理される真空グレージングの前記下面(4)上に位置付けられ且つ前記ポンプ吸出孔(41)の中心と整列されるように、前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)を前記中心軸(Z)に沿って動かし、それにより、前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)と前記ポンプ吸出孔シール作業ユニット(57)との相対運動によって形成されるキャビティを、前記ポンプ吸出孔(41)を介して前記処理される真空グレージングの前記キャビティ層(2)に接続させ、且つ前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)の前記ポンプ吸引チャネル(222)を前記キャビティに接続させるステップと;
    前記真空ポンプ吸引作業ユニット(492)の前記ポンプ吸引チャネル(222)を通じて前記真空ポンプ吸引作業を実行するステップと;
    前記ポンプ吸出孔シール作業を実行するときに、
    シールシート(53)とともにシールはんだ(51)が前記ポンプ吸出孔(41)上に設置されるように、前記ポンプ吸出孔シールユニット(57)を前記中心軸(Z)に沿って動かすステップと;
    前記シールはんだ(51)を融解させるために前記シールシート(53)を加熱するように前記加熱ユニット(54)を制御し、それにより、前記ポンプ吸出孔(41)をシールするステップと;
    を含むことを特徴とする方法。
  9. 真空グレージング製造システムであって、前記システムが、請求項1から3のいずれか一項に記載の真空ポンプ吸引装置を使用して、請求項7に記載の方法により真空グレージングを製造することにおける前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業、前記真空ポンプ吸引作業及び前記ポンプ吸出孔シール作業を実行することを特徴とするシステム。
  10. 真空グレージング製造システムであって、前記システムが、請求項4から6のいずれか一項に記載の真空ポンプ吸引装置を使用して、請求項8に記載の方法により真空グレージングを製造することにおける前記事前ポンプ吸引/事前プレス作業、前記真空ポンプ吸引作業及び前記ポンプ吸出孔シール作業を実行することを特徴とするシステム。
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