JP2020517569A - 真空ガラスの誘導加熱溶接方法 - Google Patents

真空ガラスの誘導加熱溶接方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】本発明は、封止接合予定領域に金属層が設けられた上ガラス基板および下ガラス基板を備える真空ガラスに対して、下ガラス基板の封止接合予定領域の金属層上に連続したハンダを配置し、上ガラス基板と下ガラス基板を重ね合わせ、溶接時に、高周波誘導溶接ヘッドの中心を金属層の幅方向中線に沿って進行させる真空ガラスの誘導加熱溶接方法であって、金属層のコーナー領域を誘導加熱する時、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらし、コーナー領域内の金属層の誘導パワーを低下させ、この領域内の金属層の過度加熱を回避する真空ガラスの誘導加熱溶接方法に関する。

Description

本発明は、真空ガラスの技術分野に関し、特に、真空ガラスに対する誘導加熱溶接方法に関する。
真空ガラスは、新たなガラス種類であり、一般的には、２枚のガラスで構成され、２枚のガラスの間には真空層があり、この真空層の存在により真空ガラスが防音、断熱、結露防止の面で良好な性能を示すが、省エネルギー、環境保護に対する国の発展要求にもより適している。
真空ガラスの封止接合の品質は、真空ガラスの性能に直接に影響を与える。現在、真空ガラスの封止接合は、主に、低融点ガラス粉による封止接合、金属による封止接合という二つの方法を採用している。金属による封止接合の場合、２枚のガラス基板の対向するエッジの箇所に金属層を設け、その後、ろう付けプロセスにより金属層とハンダとの間を強固に接続することにより、２枚のガラス基板の気密封止接合を実現する。
封止接合過程において、高周波誘導加熱によりロウ材を加熱することができ、図１を参照すると、高周波誘導溶接ヘッドは、高周波誘導コイルが巻きついたものである。溶接過程において、高周波誘導溶接ヘッドの中心線を溶接ストリップの中線に合わせるように、高周波誘導溶接ヘッドが溶接ストリップの中線に沿って等速に前進し、真空ガラスの周辺の気密溶接を実現する。
ハンダと金属層は、共に封止接合領域に存在するので、高周波誘導溶接ヘッドの作業時に、ハンダだけでなく、封止接合領域内の金属層も加熱される。実際の製造過程において、ガラス基板は、そのコーナーの位置（コーナーの位置は、図２における高周波誘導溶接ヘッドの位置を参照）において金属層の過度焼結現象が多く現れ、これによって金属層とガラス基板の接合強度が大幅に低下することが見出された。例えば、金属層がガラス基板に焼結された銀膜層である場合、ガラス基板のコーナー領域の銀膜における銀は過度加熱につれて、ロウ材に溶け込み、製造された真空ガラスのコーナー箇所における溶接強度が大幅に低下し、真空ガラス溶接の信頼性と耐用年数に影響をもたらす。
誘導加熱溶接によって、真空ガラスのコーナーにおける溶接強度が低下するという従来技術に存在する問題に対し、発明者の研究によって、高周波誘導溶接ヘッドは、コーナー領域において必ず減速−方向変更−加速の過程が存在するので、真空ガラスのコーナー領域の内角箇所の誘導加熱時間が長すぎるとともに、加熱過程において金属層のエッジ部の加熱速度が明らかに金属層の中心の加熱速度より大きいことは、コーナー領域の金属層の過度焼結を引き起こす主な原因であり、コーナー領域の内角箇所の過度焼結が特にひどいことが見出された。発明者の研究によって、理論上には、誘導加熱のパワーを低下させ、高周波誘導溶接ヘッドの進行速度を速め、高周波誘導溶接ヘッドと金属層との間の高さを変えることで上記問題を解決できることが見出されたが、実際の実施過程において、上記の手段は、操作性が良好でなく、ある程度の効果を有するが、その効果が顕著ではないことが見出された。
本発明は、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらし、コーナー領域内の金属層の誘導パワーを低下させ、コーナー領域の金属層に過度焼結現象が現れることを回避する真空ガラスの誘導加熱溶接方法を提供することを目的とする。ここで、コーナー領域とは、金属層の幅方向中線において方向変更する領域であると解釈する。
上記目的を実現するために、本発明の技術方案は以下のとおりである。
封止接合予定領域に金属層が設けられた上ガラス基板および下ガラス基板を備える真空ガラスに対して、下ガラス基板の封止接合予定領域の金属層上に連続したハンダを配置し、上ガラス基板と下ガラス基板を重ね合わせ、溶接時に、高周波誘導溶接ヘッドの中心を金属層の幅方向中線に沿って進行させる真空ガラスの誘導加熱溶接方法にであって、金属層のコーナー領域を誘導加熱する時、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらし、コーナー領域内の金属層の誘導パワーを低下させ、この領域内の金属層の過度加熱を回避する真空ガラスの誘導加熱溶接方法。
さらに、高周波誘導溶接ヘッドの中心のコーナー領域における移動軌跡が金属層の幅方向中線の外側に位置するように、前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変える。
さらに、金属層がコーナー領域の内縁と外縁においていずれも弧形となるように金属層の形状を変えることにより、前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変える。
さらに、前記金属層のコーナー領域の内縁における弧形半径をｒ、金属層のコーナー領域の外縁における弧形半径をＲ、金属層の直線部分の幅をｄとするとき、ｄ＝Ｒ−ｒである。
さらに、前記金属層の幅が８ｍｍであり、金属層のコーナー領域の内縁における弧形半径が３ｍｍであり、金属層のコーナー領域の外縁における弧形半径が１１ｍｍである。
さらに、前記ガラス基板の幅面が円形である場合、ガラス基板の封止接合予定領域に設けられた金属層の形状が円環形であり、円環の幅をｄ、円環の内円の半径をｒ、円環形と同心円である高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡の円形の半径をＲとするとき、ｒ＋ｄ／２＜Ｒ＜ｒ＋ｄである。
さらに、前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらす距離を、金属層の幅の半分未満とする。
本発明の方法は、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらし、コーナー領域内の金属層の誘導パワーを低下させ、さらに、金属層の過度焼結を回避する。本発明の方法により製造された真空ガラスは、封止接合領域の封止性能が改善され、製品の歩留まりが向上し、真空ガラスの耐用年数が延ばされた。
高周波誘導溶接ヘッドの模式図である。 従来技術における誘導加熱溶接の模式図である。 実施例１の溶接の模式図である。 図３における領域Ａの拡大模式図である。 実施例２の溶接の模式図である。 実施例３の溶接の模式図である。 実施例４の溶接の模式図である。 実施例５の溶接の模式図である。
以下では、実施例により本発明をより全面的に説明する。本発明は、様々な異なる形態として具現することができ、ここで述べた例示的な実施例に限定されると理解すべきではない。
説明の便宜上、ここでは、図示される１つの部材や特徴と別の部材や特徴との関係を説明するための「上」、「下」、「左」、「右」などのような相対的空間用語を使用することがある。図示される方向位置のほか、空間用語は、装置の使用や操作中の異なる方向位置を含むことを意図すると理解すべきである。例えば、図における装置が逆さまに配置されると、他の部材や特徴の「下」に位置すると述べられた部材は、他の部材や特徴の「上」に位置することになる。そのため、例示的な用語である「下」は、上方向位置と下方向位置の両者を含むことができる。装置は、その他の方式で位置付けすることができ（９０度回転するか、他の方向位置に位置する）、ここで用いられる相対的空間の説明は、相応的に解釈できる。
実施例１
図３と図４に示すように、本発明に係る真空ガラスの誘導加熱溶接方法の第１実施形態である。本実施例において、封止接合されるガラス基板１の幅面は、角形状のガラスであり、ガラス基板１の周辺の封止接合領域内には、金属層２が予め設けられており、金属層２は、その４つのコーナー領域の内縁と外縁においていずれも直角であり、金属層２上には、連続したハンダが配置されており、金属層２の直線部分を溶接する時、高周波誘導溶接ヘッド３の中心を金属層２の幅方向中線に合わせるように高周波誘導溶接ヘッド３を等速に進行させ、その進行路線４が直線であり、金属層２のコーナー領域を溶接する時、高周波誘導溶接ヘッド３の進行路線４を外側へずらすことにより、高周波誘導溶接ヘッド３は、進行過程において、その中心が金属層２の幅方向中線からずれ、コーナー領域内の金属層２の誘導パワーを低下させる。ずらし距離は、金属層２の幅の半分未満とするべきである。
実施例２
図５に示すように、本発明に係る真空ガラスの誘導加熱溶接方法の第２実施形態である。本実施例において、封止接合されるガラス基板１の幅面は、角形状のガラスであり、ガラス基板１の周辺の封止接合領域内には、金属層２が予め設けられており、金属層２上には、連続したハンダが配置されており、金属層２の直線部分を溶接する時、高周波誘導溶接ヘッド３の中心を金属層２の幅方向中線に合わせるように高周波誘導溶接ヘッド３を等速に進行させ、その進行路線４が直線であり、金属層２のコーナー領域を溶接する時、高周波誘導溶接ヘッド３の進行路線をそのまま維持し、図２を参照すると、即ち、金属層２の幅方向中線が交わって繋がった閉塞図形の辺である。金属層のコーナー領域の外縁２１と内縁２２が弧形となるようにコーナー領域の金属層２の形状を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッド３は、進行過程において、その中心が金属層２の中線から外へずれ、コーナー領域内の金属層２の誘導パワーを低下させる。ずらし距離は、金属層２の幅の半分未満とするべきである。金属層の幅は、８ｍｍであることが好ましく、金属層のコーナー領域の内縁における弧形半径は、３ｍｍであることが好ましく、金属層のコーナー領域の外縁における弧形半径は、１１ｍｍであることが好ましい。
実施例３
図６に示すように、本発明に係る真空ガラスの誘導加熱溶接方法の第３実施形態である。本実施例において、封止接合されるガラス基板１の幅面は円形であり、ガラス基板１の周辺の封止接合領域内には、円環形の金属層２が予め設けられており、円環の幅をｄとし、円環の内円の半径をｒとし、本実施例における金属層２には、直線部分がなく、全体としてコーナー領域である。コーナー領域の溶接方法に関して、実施例１に述べたものと殆ど同じであり、高周波誘導溶接ヘッド３の進行路線４を外側へずらすことにより、高周波誘導溶接ヘッド３は、進行過程において、その中心線が金属層２の幅方向中線２３からずれ、コーナー領域内の金属層２の誘導パワーを低下させる。高周波誘導溶接ヘッド３の中心の移動軌跡は、円環形金属層２と同心円である円形であり、この円形の半径をＲとするとき、ｒ＋ｄ／２＜Ｒ＜ｒ＋ｄである。
実施例４
図７に示すように、本発明に係る真空ガラスの誘導加熱溶接方法の第４実施形態である。本実施例は、実施例１の溶接方式と殆ど同じであり、その差異は、本実施例において、ガラス基板１の幅面が台形状であることにある。
実施例５
図８に示すように、本発明に係る真空ガラスの誘導加熱溶接方法の第５実施形態である。本実施例は、実施例１の溶接方式と殆ど同じであり、その差異は、本実施例において、ガラス基板１の幅面が三角形であることにある。
以上で、添付図面を組み合わせて本願の幾つかの好ましい実施例のみを述べたが、本願はこれらに限定されず、本分野の通常の技術者が本願の精神を逸脱せずになされたいかなる改良及び／又は変形は全て本願の保護範囲に属する。
１ ガラス基板
２ 金属層
２１ 金属層のコーナー領域の外縁
２２ 金属層のコーナー領域の内縁
２３ 金属層の幅方向中線
３ 高周波誘導溶接ヘッド
４ 進行路線

Claims (7)

  1. 封止接合予定領域に金属層が設けられた上ガラス基板および下ガラス基板を備える真空ガラスに対して、下ガラス基板の封止接合予定領域の金属層上に連続したハンダを配置し、上ガラス基板と下ガラス基板を重ね合わせ、真空ガラスの封止接合予定領域を誘導加熱溶接し、溶接時に、高周波誘導溶接ヘッドの中心を金属層の幅方向中線に沿って進行させる真空ガラスの誘導加熱溶接方法であって、金属層のコーナー領域を誘導加熱する時、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらし、コーナー領域内の金属層の誘導パワーを低下させ、この領域内の金属層の過度加熱を回避することを特徴とする真空ガラスの誘導加熱溶接方法。
  2. 高周波誘導溶接ヘッドの中心のコーナー領域における移動軌跡が金属層の幅方向中線の外側に位置するように、前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
  3. 金属層がコーナー領域の内縁と外縁においていずれも弧形となるように金属層の形状を変えることにより、前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
  4. 前記金属層のコーナー領域の内縁における弧形半径をｒ、金属層のコーナー領域の外縁における弧形半径をＲ、金属層の直線部分の幅をｄとするとき、ｄ＝Ｒ−ｒであることを特徴とする請求項３に記載の溶接方法。
  5. 前記金属層の幅が８ｍｍであり、金属層のコーナー領域の内縁における弧形半径が３ｍｍであり、金属層のコーナー領域の外縁における弧形半径が１１ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の溶接方法。
  6. 前記ガラス基板の幅面が円形である場合、ガラス基板の封止接合予定領域に設けられた金属層の形状が円環形であり、円環の幅をｄ、円環の内円の半径をｒ、円環形と同心円である高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡の円形の半径をＲとするとき、ｒ＋ｄ／２＜Ｒ＜ｒ＋ｄであることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
  7. 前記高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線の相対的な位置を変えることにより、高周波誘導溶接ヘッドの中心の移動軌跡と金属層の幅方向中線をずらす距離を、金属層の幅の半分未満とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接方法。
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