JP2023119361A - 複層ガラスパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成によりガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保できる複層ガラスパネルを提供する。【解決手段】対向する一対のガラス板1A,1Bと、一対のガラス板1A,1Bの外縁全域に設けられ、一対のガラス板1A,1Bの間に密閉された間隙部Vを形成する周縁封止材5と、間隙部Vに配置される複数の間隔保持部材2と、一対のガラス板1A,1Bのうち間隙部Vの側で対向する一対の板面12,13の一方面13に配置され、一対の板面12,13の他方面12から離間するガス吸着材6と、を備え、ガス吸着材6は、多孔質構造を有するゼオライト系の非金属ゲッター材と、非金属ゲッター材を連結する無機バインダー材と、を含んでいる。【選択図】図2
Description
本発明は、複層ガラスパネルに関する。
特許文献1には、一対のガラス板の間に減圧空間が形成された複層ガラスパネルの製造方法が開示されている。複層ガラスパネルには、減圧空間に枠体等から放出されるガスを吸着するためのガス吸着材が配置されている。複層ガラスパネルは、ガス吸着材によって減圧空間に残存するガスが吸着されることで、減圧空間の熱貫流率(U値)が更に低減されるため、断熱性を向上させることができる。
特許文献1の複層ガラスパネルでは、ガス吸着材がゲッター材(ゼオライト)によって構成されている。ゲッター材は、複層ガラスパネルの製造時等において加熱されて活性化されることで、枠体等から放出されるガスを吸着する。ただし、ゲッター材は、活性化温度以上まで加熱できない場合には利用できない。そのため、特許文献1に記載の複層ガラスパネルの製造方法では、粉末を含むパッケージ材でゲッター材を覆い、活性化工程において、パッケージ材で包まれたゲッター材を加熱して活性化させ、更に、封止工程において、粉末が溶融したパッケージ材でゲッター材を封止している。封止工程において活性化工程の加熱温度よりも高い温度で加熱することで、ゲッター材は活性化された状態で封止され、ゲッター材の活性化状態が維持される。
しかし、特許文献1の複層ガラスパネルでは、ガス吸着材であるゲッター材がパッケージ材によって覆われるため、パッケージ材の影響によりゲッター材によるガス吸着性能が低下するおそれがある。また、ガス吸着材が一対のガラス板の両方に接している場合には、ガス吸着材は、ガラス板に接する部位においてガスとの接触が妨げられてガスとの接触面積が減少するため、ガス吸着材のガス吸着性能が低下することにもなる。
そこで、簡易な構成によりガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保できる複層ガラスパネルが望まれている。
本発明に係る複層ガラスパネルの特徴構成は、対向する一対のガラス板と、一対の前記ガラス板の外縁全域に設けられ、一対の前記ガラス板の間に密閉された間隙部を形成する周縁封止材と、前記間隙部に配置される複数の間隔保持部材と、一対の前記ガラス板のうち前記間隙部の側で対向する一対の板面の一方面に配置され、一対の前記板面の他方面から離間するガス吸着材と、を備え、前記ガス吸着材は、多孔質構造を有するゼオライト系の非金属ゲッター材と、前記非金属ゲッター材を連結する無機バインダー材と、を含んでいる点にある。
ガス吸着材は、通常、ゼオライト系の非金属ゲッター材を粉末状にして構成される。本構成によれば、ガス吸着材が、多孔質構造を有するゼオライト系の非金属ゲッター材と、非金属ゲッター材を連結する無機バインダー材と、を含んで構成されているので、ガス吸着材は無機バインダー材によって粉末状の非金属ゲッター材が安定的に保持される。これにより、ガス吸着材は、特許文献1の複層ガラスパネルのように、非金属ゲッター材をパッケージ材によって覆う必要がなく、複層ガラスパネルは、簡易な構成によってガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
ここで、仮に、ガス吸着材に含まれるバインダー材が有機材料によって構成される場合には、ガス吸着材を活性化温度まで加熱した際に有機材料からガスが発生することになる。このため、複層ガラスパネルにおいて間隙部にガスが残留して断熱性能が低下するおそれがある。一方、本構成では、ガス吸着材が無機バインダー材を含む構成であるので、ガス吸着材を活性化温度まで加熱したとしても無機バインダー材からはガスが発生しない。これにより、複層ガラスパネルにおいて断熱性能を維持することができる。
更に、本構成では、ガス吸着材が一対のガラス板のうち間隙部の側で対向する一対の板面の一方面に配置されて他方面から離間するので、ガス吸着材は、ガラス板の他方面によってガスとの接触面積を減少させることなく、ガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、複層ガラスパネルは、簡易な構成によってガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
他の特徴構成は、何れか一方の前記ガラス板において表裏に貫通した吸引孔を介して前記間隙部が減圧された状態で前記吸引孔を封止する吸引孔封止材、を更に備え、前記ガス吸着材と前記間隔保持部材とは、前記板面に対する垂直方向視においてそれぞれ異なる位置に配置されている点にある。
本構成によれば、複層ガラスパネルは間隙部が減圧される減圧複層ガラスパネルであって、ガス吸着材が、ガラス板の板面に対する垂直方向視において間隔保持部材とは異なる位置に配置されている。これにより、ガス吸着材は、減圧される間隙部において間隔保持部材とは異なる適所に配置され、表面積が確保される。その結果、減圧複層ガラスパネルにおいても、簡易な構成によってガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、前記周縁封止材と前記間隔保持部材との間に配置されている点にある。
本構成のように、ガス吸着材が周縁封止材と間隔保持部材との間に配置されると、ガス吸着材は複層ガラスパネルの周縁近くに配置することができる。これにより、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材の外観上の影響を抑制することができる。また、仮に、ガス吸着材が隣接する複数の間隔保持部材の間に配置される場合には、ガス吸着材の寸法に合わせて隣接する複数の間隔保持部材の間隔を大きくする必要があり、複層ガラスパネルにおいて一対のガラス板の保持強度が低下するおそれがある。一方、本構成のように、ガス吸着材が周縁封止材と間隔保持部材との間に配置されていると、隣接する複数の間隔保持部材の間隔は所定のピッチにより一定に設定できるので、複層ガラスパネルは複数の間隔保持部材の間において一対のガラス板の保持強度を維持し易くなる。これにより、複層ガラスパネルにおいて一対のガラス板の保持強度の低下を抑制することができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、隣接する複数の前記間隔保持部材の間に配置されている点にある。
複数の間隔保持部材を有する複層ガラスパネルでは、周縁封止材と周縁封止材に隣接する間隔保持部材との間の距離がガス吸着材の幅よりも小さい場合には、両者の間にガス吸着材を配置できない。そのような場合には、本構成のように、ガス吸着材を隣接する複数の間隔保持部材の間に配置することで、複層ガラスパネルにガス吸着材を確実に配置することができる。ガス吸着材は、例えば、周縁封止材に隣接する間隔保持部材と、当該間隔保持部材に隣接する間隔保持部材との間に配置されることで、一対のガラス板の周縁近くに配置することができる。これにより、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材の外観上の影響を抑制することができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、前記周縁封止材と前記間隔保持部材との間の距離が40mm以下であり、且つ、前記ガス吸着材と前記周縁封止材との間の距離、及び、前記ガス吸着材と前記間隔保持部材との間の距離が、いずれも1mm以上である点にある。
複層ガラスパネルにおいて、周縁封止材と間隔保持部材との間の距離が大きくなり過ぎると、一対のガラス板の保持強度が低下する。そこで、本構成では、ガス吸着材が配置される周縁封止材と間隔保持部材との間の距離を40mm以下にしている。これにより、複層ガラスパネルにおいて一対のガラス板の保持強度の低下を抑制することができる。また、本構成では、ガス吸着材は、周縁封止材との間の距離、及び、間隔保持部材との間の距離が、いずれも1mm以上であるので、ガス吸着材は周縁封止材及び間隔保持部材と離間した状態で配置することできる。これにより、ガス吸着材は、表面にガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、隣接する複数の前記間隔保持部材の間の距離が40mm以下であり、前記ガス吸着材と隣接する複数の前記間隔保持部材との間の距離がいずれも1mm以上である点にある。
複層ガラスパネルにおいて、隣接する複数の間隔保持部材の距離が大きくなり過ぎると、複層ガラスパネルにおいて一対のガラス板の保持強度が低下する。そこで、本構成では、隣接する複数の間隔保持部材の間の距離を40mm以下にしている。これにより、複層ガラスパネルにおいて一対のガラス板の保持強度の低下を抑制することができる。また、本構成では、ガス吸着材は、隣接する複数の間隔保持部材との間の距離がいずれも1mm以上であるので、ガス吸着材は隣接する複数の間隔保持部材と離間した状態で配置することができる。これにより、ガス吸着材は、表面にガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、前記一方面の前記板面に沿う線状に配置され、幅が1mm以上15mm以下であり、長さが1mm以上2000mm以下であり、当該板面に対する高さが10μm以上190μm以下である点にある。
本構成によれば、ガス吸着材がガラス板の一方面の板面に沿う線状に配置され、ガス吸着材の幅及び長さが所定の範囲内であることで、複層ガラスパネルにおいて、ガス吸着材は、ガス吸着性能を十分に発揮することができ、外観上の影響を抑制することができる。ガス吸着材は、幅が1mm未満であるとガス吸着性能を十分に発揮できず、幅が15mm超になるとガス吸着材が目立つ過ぎて複層ガラスパネルの外観を損なうことになる。また、ガス吸着材は、長さが1mm未満であるとガス吸着材においてガス吸着性能を十分に発揮できず、長さが2000mm超になるとガス吸着材が目立つ過ぎて複層ガラスパネルの外観を損なうことになる。さらに、本構成では、ガス吸着材は、板面に対する高さが10μm以上190μm以下である。これにより、複層ガラスパネルにおいて、ガス吸着材は、ガス吸着性能を十分に発揮することができ、ガラス板の他方面に接触し難くなるため、当該ガラス板が高硬度のガス吸着材に接触して損傷する事態を回避することができる。一方、ガス吸着材は、高さが10μm未満であるとガス吸着性能を十分に発揮できず、高さが190μm超になるとガラス板に衝撃等が作用した際にガス吸着材がガラス板の他方面に接触し易くなり、ガラス吸着材がガラス板の他方面に接触した場合には当該ガラス板が高硬度のガス吸着材によって損傷するおそれがある。また、ガス吸着材の高さが190μm超になることで、ガス吸着材が一対のガラス板の両面に接触する場合には、ガス吸着材によって一対のガラス板の間で熱移動が発生するため、複層ガラスパネルの断熱性能が低下することにもなる。
他の特徴構成は、前記無機バインダー材はガス吸着性能を有する材料で構成されている点にある。
本構成のように、ガス吸着材に含まれる無機バインダー材がガス吸着性能を有する材料で構成されることで、複層ガラスパネルは、間隙部においてガス吸着材によるガス吸着が無機バインダー材によってさらに促進される。これにより、複層ガラスパネルは、間隙部の熱貫流率(U値)が低減されるので、断熱性をより向上させることができる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、前記一方面において連続した単一領域に配置されている点にある。
仮に、ガス吸着材がガラス板の一方面において複数の領域に配置される場合には、複層ガラスパネルは複数領域のガス吸着材の存在によって外観上の影響が大きくなるおそれがある。また、ガス吸着材を配置するために、周縁封止材と間隔保持部材との間の距離や、隣接する複数の間隔保持部材の間の距離を大きくした場合には、当該部位において一対のガラス板の保持強度が低下することにもなる。そこで、本構成では、ガス吸着材は、ガラス板の一方面において連続した単一の領域に配置される。これにより、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材の外観上の影響を抑制できるとともに、一対のガラス板の保持強度の低下を抑制することもできる。
他の特徴構成は、一対の前記ガラス板は、矩形状に形成されて長辺部と短辺部とを有し、前記ガス吸着材は、前記短辺部に配置されている点にある。
一対のガラス板が矩形状に形成されて長辺部と短辺部とを有する場合には、ガス吸着材は、長辺部又は短辺部に配置することで、複層ガラスパネルにおいて外観上の影響を抑制することができる。本構成では、ガス吸着材を短辺部に配置しているため、一対のガラス板に配置されるガス吸着材の長さを短くすることができる。その結果、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材の外観上の影響をより抑制することができる。
他の特徴構成は、前記無機バインダー材は分散剤を含んでいる点にある。
ガス吸着材が無機バインダー材を含むことで、ガス吸着材は無機バインダー材によって粉末状の非金属ゲッター材が安定的に保持される。このようなガス吸着材は、例えば水に混入させた状態でガラス板の板面に塗布することで配置される。この場合には、ガス吸着材は水中に分散された状態にする必要があるが、ガス吸着材を構成する非金属ゲッター材は水に混入され難いため、ガラス板の板面に塗布されたガス吸着材は十分なガス吸着性能を有し難い。そこで、本構成では、ガス吸着材に含まれる無機バインダー材が分散剤を含んで構成されている。これにより、ガス吸着材は、分散剤によって水に非金属ゲッター材が混入され易くなるため、ガラス板の板面に塗布されたガス吸着材において十分なガス吸着性能の確保が容易になる。
他の特徴構成は、前記ガス吸着材は、金属ゲッター材を更に含み、前記板面に対する垂直方向視において、前記金属ゲッター材と前記非金属ゲッター材とは異なる位置に配置されている点にある。
本構成によれば、ガス吸着材が、非金属ゲッター材の他に、金属ゲッター材を更に含み、金属ゲッター材が非金属ゲッター材とは異なる位置に配置されることで、ガス吸着材は金属ゲッター材によってもガス吸着が可能になる。具体的には、非金属ゲッター材は物理吸着によって短期的にガス吸着するのに対し、金属ゲッター材は化学吸着によって長期的にガス吸着する点で、両者の作用が異なる。このように、ガス吸着材は、ガス吸着性能を発揮する時間が異なる非金属ゲッター材と金属ゲッター材とを有することで、ガス吸着性能をさらに向上させることができる。尚、金属ゲッター材と非金属ゲッター材とは、板面に対する垂直方向視において異なる位置であれば、両者が一方面に配置されてもよいし、非金属ゲッター材が一方面に配置されて金属ゲッター材が他方面に配置されてもよい。
他の特徴構成は、前記金属ゲッター材は蒸発型金属ゲッター材である点にある。
本構成のように、金属ゲッター材は蒸発型金属ゲッター材であると、金属ゲッター材を加熱して活性化させることで、金属ゲッター材の一部が蒸発して吸着分子が脱離し、間隙部に吸着分子が分散するようになる。これにより、ガス吸着材は、当該吸着分子によって間隙部のガスを効果的に吸着することができる。その結果、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材のガス吸着性能をさらに向上させることができる。
他の特徴構成は、前記蒸発型金属ゲッター材がバリウム及びアルミニウムを含む合金で構成されており、且つ、前記周縁封止材がガラスフリットである点にある。
本構成のように、ガス吸着材を構成する蒸発型金属ゲッター材がバリウム及びアルミニウムを含む合金で構成されることで、蒸発型金属ゲッター材を加熱して活性化した場合に、バリウムが昇華するようになる。これにより、ガス吸着材は、バリウムの昇華によって間隙部に分散される吸着分子がガスを吸着するので、複層ガラスパネルにおいてガス吸着材のガス吸着性能を確実に向上させることができる。
ここで、蒸発型金属ゲッター材であるバリウム及びアルミニウムを含む合金を活性化させるには、800℃以上の高温で加熱する必要がある。ガス吸着材(蒸発型金属ゲッター材)は、複層ガラスパネルにおいて外観上の影響を抑制するうえで、周縁封止材に近接して配置することが好ましい。ただし、仮に周縁封止材の融点が低い場合には、蒸発型金属ゲッター材としてのバリウム及びアルミニウムを含む合金を加熱した際に、周縁封止材が溶融する可能性があるため、ガス吸着材(蒸発型金属ゲッター材)を周縁封止材に近接して配置することができない。そこで、本構成では、周縁封止材がガラスフリットである。ガラスフリットは、ガラス質の無機物であり、300℃~950℃の範囲で軟化点を設定でき、用途に応じて組成を選択することができる。このため、蒸発型金属ゲッター材であるバリウム及びアルミニウムを含む合金を活性化するために加熱しても、周縁封止材は溶融され難い。したがって、本構成によれば、ガス吸着材(蒸発型金属ゲッター材)としてのバリウム及びアルミニウムを含む合金を、複層ガラスパネルにおいて外観の影響が少ない周縁封止材の近くに配置することができる。
以下に、本発明に係る複層ガラスパネルの実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、複層ガラスパネルの一例として、真空複層ガラスパネルとして説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
〔第一実施形態〕
図1及び図2に示されるように、複層ガラスパネル(以下、「ガラスパネル」と称する)Pは、対向する一対のガラス板1A,1Bと、周縁封止材5と、吸引孔封止材15と、複数のスペーサー2(間隔保持部材の一例)と、ガス吸着材6と、を備える。周縁封止材5は、一対のガラス板1A,1Bの外縁3の全域に設けられ、一対のガラス板1A,1Bの間に密閉された間隙部Vを形成する。複数のスペーサー2は間隙部Vに配置される。一対のガラス板1A,1Bは、第1ガラス板1Aと第2ガラス板1Bによって構成される。
図1及び図2に示されるように、複層ガラスパネル(以下、「ガラスパネル」と称する)Pは、対向する一対のガラス板1A,1Bと、周縁封止材5と、吸引孔封止材15と、複数のスペーサー2(間隔保持部材の一例)と、ガス吸着材6と、を備える。周縁封止材5は、一対のガラス板1A,1Bの外縁3の全域に設けられ、一対のガラス板1A,1Bの間に密閉された間隙部Vを形成する。複数のスペーサー2は間隙部Vに配置される。一対のガラス板1A,1Bは、第1ガラス板1Aと第2ガラス板1Bによって構成される。
ここで、第1ガラス板1Aが有する2つの板面のうち、第2ガラス板1Bに対向しない側を第1面11、第2ガラス板1Bに対向する側を第2面12、第2ガラス板1Bが有する2つの板面のうち、第2面12に対向する側を第3面13、第2面12に対向しない側を第4面14と定義する。
第1ガラス板1Aは、表裏に貫通した吸引孔4を有する。吸引孔4は、吸引孔4及びその周縁を覆う吸引孔封止材15で封止されている。吸引孔封止材15は、一対のガラス板1A,1Bの一方において吸引孔4を介して間隙部Vが減圧された状態で吸引孔4を封止する。
ガラスパネルPにおいて、例えば、一対のガラス板1A,1Bは透明なフロートガラスである。一対のガラス板1A,1Bはこれに限るものではない。一対のガラス板1A,1Bには、上記のような用途に応じて、例えば、型板ガラス、表面処理により光拡散機能を備えたすりガラス、網入りガラス、線入ガラス板、強化ガラス、倍強化ガラス、低反射ガラス、高透過ガラス板、セラミックガラス板、熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊ガラス、又は、これらの組み合わせ等、種々のガラスを適宜選択して使用することができる。さらに、一対のガラス板1A,1Bの組成についても、ソーダ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、各種結晶化ガラス等を使用することができる。
一対のガラス板1A,1Bの間に形成された間隙部Vは、例えば、1.33Pa(1.0×10-2Torr)以下に減圧されている。間隙部Vは、その内部の空気が吸引孔4を介して外部に排出されることによって減圧され、上述の減圧状態を維持するために周縁封止材5及び吸引孔封止材15によって封止されている。ガラスパネルPは、ほぼ真空になるまで間隙部Vの圧力を減圧してもよく、間隙部Vの圧力を減圧しない構成でもよい。
スペーサー2は円柱状であり、その直径が0.3mm以上1.0mm以下、高さが30μm以上1.0mm以下である。スペーサー2は、ガラス板1A,1Bに作用する大気圧に起因する圧縮応力を負荷されても座屈しない材料、例えば、圧縮強度が4.9×108Pa(5×103kgf/cm2)以上の材料、好ましくは、ステンレス鋼(SUS304)等により形成されている。
但し、スペーサー2は、ステンレス鋼に限るものではなく、例えば、インコネル、鉄、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタン等の金属、炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、クロムマンガン鋼、クロムモリブデン鋼、珪素鋼、真鍮、ハンダ、ジュラルミン等の合金、又は、セラミックやガラス等、高剛性を有するもので形成されてもよい。また、スペーサー2は、円柱状に限らず、角形状や球状等の各種形状であってもよい。
第2ガラス板1Bは、第3面13にLow-E膜17が形成されている。Low-E膜17は、例えば銀を主成分とした低放射層を有して構成されている。
周縁封止材5及び吸引孔封止材15として、ガラスフリットや、溶解温度が250℃以下であるはんだ、例えば91.2Sn-8.8Zn(共晶点温度:198℃)の組成を有するはんだが用いられる。周縁封止材5は、これに限るものではなく、Sn、Cu、In、Bi、Zn、Pb、Sb、Ga、及びAgから成る群から選択された少なくとも1つの材料を含む金属材料であって溶解温度が250℃以下となる封着材、又は常温で固化する樹脂から成る封着材を用いて一対のガラス板1A,1Bの外周縁部を封止してもよい。
また、上記金属材料は、Ti、Al、及びCrから成る群から選択された少なくとも1つの材料を含んでいてもよい。これにより、周縁封止材5と一対のガラス板1A,1Bのガラス成分との接着性を向上させることができる。
ガス吸着材6が、第2ガラス板1Bの第3面13に配置されている。ガス吸着材6は、非金属ゲッター材を含む第一ガス吸着材61と、金属ゲッター材63を含む第二ガス吸着材62と、によって構成されている。第一ガス吸着材61は、非金属ゲッター材に加えて無機バインダー材を更に含む。
第一ガス吸着材61の非金属ゲッター材は、気体分子を吸着することのできる多孔質構造を有する非金属製のゲッター材であり、一例としてゼオライト系、活性炭素、酸化マグネシウムのゲッター材である。ゼオライト系のゲッター材は、イオン交換されたゼオライトを含む。イオン交換物質は、例えばK、NH4、Ba、Sr、Na、Ca、Fe、Al、Mg、Li、H、Cuである。第一ガス吸着材61は、非金属ゲッター材を含んでいることから、金属ゲッター材63では吸着しにくい炭化水素系ガス(CH4、C2H6等)、アンモニアガス(NH3)の気体分子を、有効に吸着することができる。
第一ガス吸着材61は、例えば、第2ガラス板1Bの第3面13に塗布されることで配置される。具体的には、第一ガス吸着材61は、例えば粉末状の非金属ゲッター材に無機バインダー材と水とを追加し、水中に非金属ゲッター材を混入させてペースト状にしたものを第2ガラス板1Bの板面(第3面13)に塗布することで配置される。第一ガス吸着材61が無機バインダー材を含むことで、第一ガス吸着材61は、粉末状の非金属ゲッター材が混入される無機バインダー材によって安定的に保持される。無機バインダー材としては、例えば、アルカリケイ酸塩(ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等)、リン酸塩(リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム等)、粘土鉱物(カオリン、スメクタイト、タルク等)等が挙げられる。
第一ガス吸着材61に含まれる無機バインダー材は、ガス吸着性能を有する材料で構成されていることが好ましい。さらに、無機バインダー材は分散剤を含んでいるとより好ましい。分散剤としては、例えば、増粘剤である、スメクタイト(smectite)、ベントナイト、ヒュームドシリカ等が挙げられる。試料において、非金属ゲッター材としてのゼオライト、無機バインダー材としてのカオリン及び水の配合比率は、ゼオライト10:カオリン1:水16~18を目安に適宜調整される。
第一ガス吸着材61をペースト状(または液状)にする場合には、第一ガス吸着材61に含まれる非金属ゲッター材は水中に分散された状態にする必要がある。ここで、第一ガス吸着材61において粉末状の非金属ゲッター材は水に混入され難いため、第2ガラス板1Bの板面(第3面13)に塗布された第一ガス吸着材61は十分なガス吸着性能を有し難い。一方、第一ガス吸着材61に含まれる無機バインダー材が分散剤を含むことで、第一ガス吸着材61は、分散剤によって水に非金属ゲッター材が混入され易くなる。これにより、第2ガラス板1Bの板面(第3面13)に塗布されたペースト状の第一ガス吸着材61は、非金属ゲッター材が適度に分散されるため、十分なガス吸着性能の確保が容易になる。第一ガス吸着材61は、例えば、ゼオライト(非金属ゲッター材)、カオリン(無機バインダー材)、及びスメクタイト(分散剤)を含む場合には、これらと水との配合比率を、ゼオライト10:カオリン1:スメクタイト1:水16~18とすることで、ガラスパネルPの板面に塗布可能な状態にすることができる。
第二ガス吸着材62は、金属ゲッター材63を内包する溝部を有する環状容器64と、によって構成される。図2~図3に示されるように、第2ガラス板1Bの第3面13には、第二ガス吸着材62を収容する収容孔18が環状に形成されており、第二ガス吸着材62が収容孔18の底面に配置されている。収容孔18は、第2ガラス板1Bにおいて吸引孔4に対向する位置に形成される。収容孔18に収容される金属ゲッター材63は、例えばステンレス製の環状容器64に内包される。
第二ガス吸着材62の金属ゲッター材63は、気体分子を化学的に吸着することのできる金属表面を有する金属製のゲッター材である。金属ゲッター材63としては、非蒸発型である、ジルコニウム系(Zr-Al、Zr-V-Fe等)のゲッター材、又は、蒸発型である、Ti,Ba,Mg等の金属、BaAl、MgAl等の合金が用いられている。第二ガス吸着材62は、金属ゲッター材63を含んでいることから、H20、N2、O2、H2、CO2等の気体分子を、有効に吸着することができる。
金属ゲッター材63には、蒸発型の金属ゲッター材63が好ましく、例えばバリウム及びアルミニウムを含む合金を用いることができる。蒸発型の金属ゲッター材63は、所定の熱量が加えられることで蒸発して第1ガラス板1Aの第2面12に付着する。第2面12に付着した当該金属ゲッター材63は、間隙部Vにおいて飛散した各種気体分子を吸着する。第2面12に付着した金属ゲッター材63の吸着能力は、金属ゲッター材63が第2面12に付着する面積に比例するため、ガラスパネルPでは、蒸発した金属ゲッター材63を第2面12に広範囲に亘って付着させる方が好ましい。
このように、ガス吸着材6は、一対のガラス板1A,1Bのうち間隙部Vの側で対向する一対の板面12,13のうちの第3面13(一方面の一例)に、第一ガス吸着材61と第二ガス吸着材62とが離間して配置され、一対の板面12,13のうちの第3面13(他方面の一例)から離間する。
第一ガス吸着材61は、第2ガラス板1Bの第3面13において連続した単一領域に配置されている。ここで、仮に、第一ガス吸着材61が第2ガラス板1Bの第3面13において複数の領域に配置される場合には、ガラスパネルPは複数領域の第一ガス吸着材61の存在によって外観上の影響が大きくなるおそれがある。また、第一ガス吸着材61を配置するために、周縁封止材5とスペーサー2との間の距離D1を大きくした場合には、当該部位において一対のガラス板1A,1Bの保持強度が低下することにもなる。本実施形態のように、第一ガス吸着材61は、第2ガラス板1Bの第3面13において連続した単一の領域に配置されることで、ガラスパネルPにおいて第一ガス吸着材61の外観上の影響を抑制できるとともに、一対のガラス板1A,1Bの保持強度の低下を抑制することもできる。
第二ガス吸着材62が蒸発型の金属ゲッター材63(例えばバリウム及びアルミニウムを含む合金)で構成されることで、蒸発型の金属ゲッター材63を加熱して活性化した場合に、バリウムが昇華するようになる。これにより、第二ガス吸着材62は、バリウムの昇華によって間隙部Vに分散される吸着分子がガスを吸着するので、ガラスパネルPにおいてガス吸着材6のガス吸着性能を確実に向上させることができる。ここで、蒸発型の金属ゲッター材63であるバリウム及びアルミニウムを含む合金を活性化させるには、800℃以上の高温で加熱する必要がある。第二ガス吸着材62(蒸発型の金属ゲッター材63)は、ガラスパネルPにおいて外観上の影響を抑制するうえで、周縁封止材5に近接して配置することが好ましい。ただし、仮に周縁封止材5の融点が低い場合には、蒸発型の金属ゲッター材63としてのバリウム及びアルミニウムを含む合金を加熱した際に、周縁封止材5が溶融する可能性があるため、第二ガス吸着材62(蒸発型の金属ゲッター材63)を周縁封止材5に近接して配置することができない。
このため、周縁封止材5としてははんだよりも融点が高いガラスフリットが好ましい。ガラスフリットは、 ガラス質の無機物であり、300℃~950℃の範囲で軟化点を設定でき、用途に応じて組成を選択することができる。このため、蒸発型の金属ゲッター材63であるバリウム及びアルミニウムを含む合金を活性化するために加熱しても、周縁封止材5であるガラスフリットは溶融され難い。したがって、周縁封止材5をガラスフリットとすることで、第二ガス吸着材62(蒸発型の金属ゲッター材63)としてのバリウム及びアルミニウムを含む合金を、ガラスパネルPにおいて外観の影響が少ない周縁封止材5の近くに配置することができる。
第一ガス吸着材61は、通常、ゼオライト系の非金属ゲッター材を粉末状にして構成される。本実施形態によれば、第一ガス吸着材61が、多孔質構造を有するゼオライト系の非金属ゲッター材と、非金属ゲッター材を連結する無機バインダー材と、を含んで構成されているので、第一ガス吸着材61は無機バインダー材によって粉末状の非金属ゲッター材が安定的に保持される。これにより、第一ガス吸着材61は、非金属ゲッター材をパッケージ材によって覆う必要がなく、ガラスパネルPは、簡易な構成によってガス吸着材6のガス吸着性能を安定的に確保することができる。ここで、仮に、第一ガス吸着材61に含まれるバインダー材が有機材料によって構成される場合には、第一ガス吸着材61を活性化温度まで加熱した際に有機材料からガスが発生することになる。このため、ガラスパネルPにおいて間隙部Vにガスが残留して断熱性能が低下するおそれがある。一方、本実施形態では、第一ガス吸着材61が無機バインダー材を含む構成であるので、第一ガス吸着材61を活性化温度まで加熱したとしても無機バインダー材からはガスが発生しない。これにより、ガラスパネルPにおいて断熱性能を維持することができる。
更に、本実施形態は、ガス吸着材6が一対のガラス板1A,1Bのうち間隙部Vの側で対向する一対の板面12,13の第3面13(一方面の一例)に配置されて第2面12(他方面の一例)から離間するので、ガス吸着材6は、ガラス板1Aの第2面12(他方面)によってガスとの接触面積を減少させることなく、ガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、ガラスパネルPは、簡易な構成によってガス吸着材6のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
図3に示されるように、ガラスパネルPにおいて、一対のガラス板1A,1B(図3では第2ガラス板1Bのみを示す。)は、矩形状に形成されている。一対のガラス板1A,1Bは、上下方向に延びる左右の長辺部3a,3bと左右方向に延びる上下の短辺部3c,3dとを有する。本実施形態では、第一ガス吸着材61は、ガラスパネルPの下側の短辺部3dに配置され、第2ガラス板1Bの第3面13(図2参照)に沿う線状に配置されている。図示しないが、第一ガス吸着材61は、ガラスパネルPの上側の短辺部3cに配置されてもよい。
一対のガラス板1A,1Bが矩形状に形成されて長辺部3a,3bと短辺部3c、3dとを有する場合には、第一ガス吸着材61は、長辺部3a,3b又は短辺部3c、3dに配置することで、ガラスパネルPにおいて外観上の影響を抑制することができる。本実施形態では、第一ガス吸着材61を短辺部3d(又は3c)に配置しているため、一対のガラス板1A,1Bに配置される第一ガス吸着材61の長さを短くすることができる。その結果、ガラスパネルPにおいて第一ガス吸着材61の外観上の影響をより抑制することができる。
また、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61及び第二ガス吸着材62とスペーサー2とは、一対のガラス板1A,1Bの板面に対する垂直方向視においてそれぞれ異なる位置に配置されている。したがって、ガス吸着材6は、減圧される間隙部Vにおいてスペーサー2とは異なる適所に配置され、表面積が確保される。その結果、減圧複層ガラスパネルであるガラスパネルPにおいて、簡易な構成によってガス吸着材6のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
また、本実施形態のように、第一ガス吸着材61が周縁封止材5とスペーサー2との間に配置されることで、第一ガス吸着材61はガラスパネルPの外縁3の近くに配置することができる。これにより、ガラスパネルPにおいてガス吸着材6の外観上の影響を抑制することができる。
仮に、第一ガス吸着材61が隣接する複数のスペーサー2,2の間に配置される場合には、第一ガス吸着材61の寸法に合わせて隣接する複数のスペーサー2,2の間隔を大きくする必要があり、ガラスパネルPにおいて一対のガラス板1A,1Bの保持強度が低下するおそれがある。一方、本実施形態のように、第一ガス吸着材61が周縁封止材5とスペーサー2との間に配置されていると、隣接する複数のスペーサー2,2の間隔は所定のピッチPdにより一定に設定できるので、ガラスパネルPは複数のスペーサー2,2の間において一対のガラス板1A,1Bの保持強度を維持し易くなる。これにより、ガラスパネルPにおいて一対のガラス板1A,1Bの保持強度の低下を抑制することができる。
第一ガス吸着材61は、周縁封止材5とスペーサー2との間の距離D1が40mm以下であり、且つ、第一ガス吸着材61と周縁封止材5との間の距離D2、及び、第一ガス吸着材61とスペーサー2との間の距離D3が、いずれも1mm以上であると好ましい。
ガラスパネルPにおいて、周縁封止材5とスペーサー2との間の距離D1が大きくなり過ぎると、一対のガラス板1A,1Bの保持強度が低下する。第一ガス吸着材61が配置される周縁封止材5とスペーサー2との間の距離D1は40mm以下であることで、ガラスパネルPにおいて一対のガラス板1A,1Bの保持強度の低下を抑制することができる。また、第一ガス吸着材61は、周縁封止材5との間の距離D2、及び、スペーサー2との間の距離D3が、いずれも1mm以上であることで、第一ガス吸着材61は周縁封止材5及びスペーサー2と離間した状態で配置することできる。これにより、第一ガス吸着材61は、表面にガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、ガラスパネルPにおいて第一ガス吸着材61のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
第一ガス吸着材61は、第3面13の板面に沿う線状に配置され、幅W(図2参照)が1mm以上15mm以下であり、長さL(図3参照)が1mm以上2000mm以下であり、当該板面(第3面13)に対する高さH(図2参照)が10μm以上190μm以下であると好ましい。
このように、第一ガス吸着材61が第2ガラス板1Bの第3面13の板面に沿う線状に配置され、第一ガス吸着材61の幅W及び長さLが所定の範囲内であることで、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、ガス吸着性能を十分に発揮することができ、外観上の影響を抑制することができる。第一ガス吸着材61は、幅が1mm未満であるとガス吸着性能を十分に発揮できず、幅が15mm超になると第一ガス吸着材61が目立つ過ぎてガラスパネルPの外観を損なうことになる。また、第一ガス吸着材61は、長さLが1mm未満であると第一ガス吸着材61においてガス吸着性能を十分に発揮できず、長さが2000mm超になると第一ガス吸着材61が目立つ過ぎてガラスパネルPの外観を損なうことになる。さらに、第一ガス吸着材61は、板面(第3面13)に対する高さHが10μm以上190μm以下であることで、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、ガス吸着性能を十分に発揮することができ、第1ガラス板1Aの第2面12に接触し難くなるため、第1ガラス板1Aが高硬度の第一ガス吸着材61に接触して損傷する事態を回避することができる。一方、第一ガス吸着材61は、高さHが10μm未満であるとガス吸着性能を十分に発揮できず、高さHが190μm超になると第1ガラス板1Aに衝撃等が作用した際に第一ガス吸着材61が第1ガラス板1Aの第2面12に接触し易くなり、第一ガス吸着材61が第1ガラス板1Aの第2面12に接触した場合には第1ガラス板1Aが高硬度の第一ガス吸着材61によって損傷するおそれがある。また、第一ガス吸着材61の高さが190μm超になることで、第一ガス吸着材61が一対のガラス板1A,1Bの両面(第2面12及び第3面13)に接触する場合には、第一ガス吸着材61によって一対のガラス板1A,1Bの間で熱移動が発生するため、ガラスパネルPの断熱性能が低下することにもなる。
また、本実施形態において、第一ガス吸着材61に含まれる無機バインダー材がガス吸着性能を有する材料で構成されることで、ガラスパネルPは、間隙部Vにおいて第一ガス吸着材61によるガス吸着が無機バインダー材によってさらに促進される。これにより、ガラスパネルPは、間隙部Vの熱貫流率(U値)が低減されるので、断熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、ガス吸着材6が、非金属ゲッター材(第一ガス吸着材61)の他に、金属ゲッター材63(第二ガス吸着材62)を更に含み、金属ゲッター材63(第二ガス吸着材62)が非金属ゲッター材(第一ガス吸着材61)とは異なる位置に配置されている。これにより、ガス吸着材6は金属ゲッター材63(第二ガス吸着材62)によってもガス吸着が可能になる。具体的には、非金属ゲッター材は物理吸着によって短期的にガス吸着するのに対し、金属ゲッター材63は化学吸着によって長期的にガス吸着する点で、両者の作用が異なる。このように、ガス吸着材6は、ガス吸着性能を発揮する時間が異なる非金属ゲッター材(第一ガス吸着材61)と金属ゲッター材63(第二ガス吸着材62)とを有することで、ガス吸着性能をさらに向上させることができる。
なお、金属ゲッター材(第二ガス吸着材62)と非金属ゲッター材(第一ガス吸着材61)とは、一対のガラス板1A,1Bの板面(例えば第1面11)に対する垂直方向視において異なる位置であれば、両者が同じ板面(第2面12又は第3面13)に配置されてもよいし、非金属ゲッター材が第2面12及び第3面13の一方面に配置されて金属ゲッター材63が第2面12及び第3面13の他方面に配置されてもよい。上述したように、第二ガス吸着材62が蒸発型の金属ゲッター材63で構成されることで、蒸発型の金属ゲッター材63を加熱して活性化した場合に昇華するようになる。この金属ゲッター材63が第一ガス吸着材61に付着すると、ガス吸着性能が低下するおそれがあるが、第一ガス吸着材61と第二ガス吸着材62とを異なる位置に配置することで、第一ガス吸着材61のガス吸着性能を維持できる。
また、本実施形態では、第二ガス吸着材62を構成する金属ゲッター材63が蒸発型金属ゲッター材であるため、金属ゲッター材63を加熱して活性化させることで、金属ゲッター材63の一部が蒸発して吸着分子が脱離し、間隙部Vに吸着分子が分散するようになる。これにより、第二ガス吸着材62は、当該吸着分子によって間隙部Vのガスを効果的に吸着することができる。その結果、ガラスパネルPにおいてガス吸着材6のガス吸着性能をさらに向上させることができる。
ガラスパネルPは、図4に示されるフローチャートに基づいて製造される。まず、フロートガラスから成る所定の厚さの2枚のガラス素板(不図示)を所定の寸法、例えば、1200mm×900mmに夫々切断し、同一形状且つ同一サイズであるガラス板1A,1Bを準備する(ステップS31)。次に、第1ガラス板1Aに、その四隅のうちいずれか1つの近傍において吸引孔4をドリル等によって穿設し(ステップS32)、第2ガラス板1Bに、吸引孔4に対向する位置において溝状の収容孔18をドリル等によって穿設する(ステップS33)(穿設ステップ)。
次に、クリーンルームやケミカルクリーンルーム等の空気の汚染状態を化学的又は物理的に制御可能な空間内において、液体洗浄法を用いて一対のガラス板1A,1Bを洗浄する(ステップS34)(洗浄ステップ)。この液体洗浄法で用いられる洗浄液は、例えば、アルカリ洗剤又はオゾン水を含有する。また、該洗浄液には、研磨材が含有されている。研磨材としては、例えば酸化セリウムを主成分とする微粒子が用いられる。
次いで、第2ガラス板1Bをほぼ水平に支持し、スペーサー2を一定のピッチPdで配設して、収容孔18に蒸発型の金属ゲッター材63を収容するとともに、第2ガラス板1Bの所定箇所に第一ガス吸着材61を塗布する(ステップS35)(ゲッター材配設ステップ)。その後、第2ガラス板1Bにその上方から第1ガラス板1Aを載置して、一対のガラス板1A,1Bのペアリングを行う(ステップS36)。なお、第一ガス吸着材61は、ゼオライト系の非金属ゲッター材を粉末状にした後、カオリン、スメクタイト及び水を追加してペースト状にしたものである。
さらに、ペアリングされた一対のガラス板1A,1Bをほぼ水平に保ち、周縁封止材5として軟化点が400℃~500℃のガラスフリットを用いて、一対のガラス板1A,1Bの外周縁部を封止する(ステップS37)(封止ステップ)。周縁封止材5として溶解温度が250℃以下であるはんだを用いてもよい。例えば、周縁封止材5として、例えば91.2Sn-8.8Zn(共晶点温度:198℃)の組成を有するはんだを用いてもよい。s
周縁封止材5がガラスフリットの場合には、一対のガラス板1A,1B及び周縁封止材5を約400℃まで加熱して両者を溶着する。これにより、一対のガラス板1A,1Bの外周縁部が周縁封止材5(ガラスフリット)によって封止する。
周縁封止材5がはんだの場合には、ステップS37において、移動機構(不図示)を、一対のガラス板1A,1Bの間隙部Vの周縁部V1に沿ってレール部材(不図示)上を一定速度で移動させ、一対のガラス板1A,1Bの開先部分19から導入板(不図示)を間隙部Vに挿入する(図1参照)。これにより、周縁封止材5が導入板を介して一対のガラス板1A,1Bの周縁部V1全体に亘って浸入し、一対のガラス板1A,1Bの周縁部V1が周縁封止材5によって気密に封止される。ここで、開先部分19とは、ガラスパネルPの角部に設けてあり、導入板を間隙部Vに挿入する際に、容易に実施できるよう、一対のガラス板1A,1Bの間隙部V側の角部を面取りしてある箇所である。ここで、一対のガラス板1A,1B及び周縁封止材5を約200℃まで加熱して両者を溶着する。これにより、一対のガラス板1A,1Bの外周縁部が周縁封止材5(はんだ)によって封止する。
次のステップS38において、間隙部Vの圧力を1.33Pa以下にまで減圧するべく間隙部Vの気体を外部へ排出する真空引きを行う。具体的には、吸引孔4の近傍において吸引孔4を覆うように排気カップを第1ガラス板1Aの大気側の主面に取付け、この排気カップに接続された不図示のロータリーポンプやターボ分子ポンプによって間隙部Vの気体を吸引する。
ただし、ステップS38で用いるポンプは、上述のロータリーポンプやターボ分子ポンプに限られず、排気カップに接続でき、吸引可能なものであればよい。
第一ガス吸着材61の活性化は、減圧工程の前後又は減圧工程に並行して行う。例えば、周縁封止材5がガラスフリットの場合には、周縁封止材5による封止後に、第一ガス吸着材61の非金属ゲッター材を約400℃に加熱して活性化する。周縁封止材5がはんだの場合には、周縁封止材5による封止後に、第一ガス吸着材61の非金属ゲッター材を約200℃に加熱して活性化する。また、間隙部Vを高温で減圧させている最中に第一ガス吸着材61の非金属ゲッター材を活性化してもよく、第一ガス吸着材61の非金属ゲッター材は、別途個別に局所加熱して活性化させてもよい。
次いで、吸引孔4を覆う吸引孔封止材15を滴下させて、吸引孔4の近傍のガラス表面と吸引孔封止材15を接着させて吸引孔4を封止する(ステップS39)。吸引孔封止材15がガラスフリットの場合には、吸引孔封止材15が約300℃に加熱されて吸引孔4を封止する。吸引孔封止材15がはんだの場合には、吸引孔封止材15が約200℃に加熱されて吸引孔4を封止する。これにより、一対のガラス板1A,1B間に形成された間隙部Vが密閉される。
尚、上述した各工程のうち、一対のガラス板1A,1Bの主面を洗浄して(ステップS34)から吸引孔4の近傍のガラス表面と吸引孔封止材15を接着させて封止する(ステップS39)までの各工程は、いずれも大気雰囲気下で実施される。
次いで、収容孔18に収容された蒸発型の金属ゲッター材63を、不図示の高周波装置を用いて局部的に加熱する(ステップS40)。具体的には、蒸発型の金属ゲッター材63を800℃~1200℃の状態に約15秒維持することによって活性化(フラッシュ)し、ガラス板1Aの内側の主面(第2面12)に金属ゲッター材63を蒸着させる。ガラス板1Aの第2面12に付着した金属ゲッター材63は、間隙部Vに飛散した各種気体分子と接触して、その気体分子からなる水、CO、CO2、N2、H2、O2等のガスを吸着して除去し、本処理を終了する。
本実施形態によれば、一対のガラス板1A,1Bの外周縁部を封止した(ステップS37)後、且つ、吸引孔4を封止した(ステップS39)後に、蒸発型の金属ゲッター材63を局部的に加熱する(ステップS40)ので、ガラス板1Aの第2面12に付着した金属ゲッター材63が間隙部Vに飛散した気体分子を吸着することができ、間隙部Vの減圧度を長時間に亘って維持することができる。また、仮に一対のガラス板1A,1Bの洗浄が不十分である場合でも、気体分子を吸着することができ、間隙部Vの減圧度を長時間に亘って維持することができる。しかも、金属ゲッター材63(第二ガス吸着材62)と非金属ゲッター材(第一ガス吸着材61)とは異なる位置にあるので、第一ガス吸着材61が金属ゲッター材63では吸着しにくい炭化水素系ガス(CH4、C2H6等)、アンモニアガス(NH3)の気体分子を、有効に吸着することができる。
ガラスパネルPは、建築物、自動車、船舶等の窓ガラス、又は冷蔵庫や保温装置等の各種装置の扉や壁部等、種々の用途で使用することができる。
〔第一実施形態の変形例〕
図5に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第1ガラス板1Aの第2面12に配置してもよい。この場合でも、第一ガス吸着材61が第2面12に塗布されるものであることから、一対のガラス板1A,1Bのペアリングが容易である。
図5に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第1ガラス板1Aの第2面12に配置してもよい。この場合でも、第一ガス吸着材61が第2面12に塗布されるものであることから、一対のガラス板1A,1Bのペアリングが容易である。
〔第二実施形態〕
図6に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第2ガラス板1Bの第3面13のうち、隣接する複数のスペーサー2、2の間に配置してもよい。
図6に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第2ガラス板1Bの第3面13のうち、隣接する複数のスペーサー2、2の間に配置してもよい。
複数のスペーサー2を有するガラスパネルPでは、周縁封止材5と周縁封止材5に隣接するスペーサー2との間の距離D1(図2参照)が第一ガス吸着材61の幅Wよりも小さい場合には、両者の間に第一ガス吸着材61を配置できない。そのような場合には、第二実施形態のように、第一ガス吸着材61を隣接する複数のスペーサー2の間に配置することで、ガラスパネルPに第一ガス吸着材61を確実に配置することができる。第一ガス吸着材61は、例えば、周縁封止材5に隣接するスペーサー2と、当該スペーサー2に隣接するスペーサー2との間に配置されることで、一対のガラス板1A,1Bの外縁3の近くに配置することができる。これにより、ガラスパネルPにおいて第一ガス吸着材61の外観上の影響を抑制することができる。
第一ガス吸着材61は、隣接する複数のスペーサー2,2の間の距離D4(ピッチPdとほぼ同じ)が40mm以下であり、第一ガス吸着材61と隣接する複数のスペーサー2,2との間の距離D5及びD6がいずれも1mm以上であると好ましい。
ガラスパネルPにおいて、隣接する複数のスペーサー2,2の間の距離D4が大きくなり過ぎると、ガラスパネルPにおいて一対のガラス板1A,1Bの保持強度が低下する。隣接する複数のスペーサー2,2の間の距離D4が40mm以下であることで、ガラスパネルPにおいて一対のガラス板1A,1Bの保持強度の低下を抑制することができる。また、第一ガス吸着材61は、隣接する複数のスペーサー2,2との間の距離D5及びD6がいずれも1mm以上であることで、第一ガス吸着材61は隣接する複数のスペーサー2,2と離間した状態で配置することができる。これにより、第一ガス吸着材61は、表面にガスとの接触面積を多く確保することができる。その結果、ガラスパネルPにおいて第一ガス吸着材61のガス吸着性能を安定的に確保することができる。
〔第二実施形態の変形例〕
図7に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第1ガラス板1Aの第2面12に配置してもよい。この場合でも、第一ガス吸着材61が第2面12に塗布されるものであることから、一対のガラス板1A,1Bのペアリングが容易である。
図7に示すように、ガラスパネルPにおいて、第一ガス吸着材61は、第1ガラス板1Aの第2面12に配置してもよい。この場合でも、第一ガス吸着材61が第2面12に塗布されるものであることから、一対のガラス板1A,1Bのペアリングが容易である。
[試験例]
図8に、試験1、試験2に用いるガラスパネルP1を示す。ガラスパネルP1は、一対のガラス板1A,1Bがいずれも300mm角の正方形状であり、板厚3.1mmのフロートガラスである。一対のガラス板1A,1Bの間に配置されるスペーサー2は、直径0.5mm、高さ0.2mmであり、複数のスペーサー2のピッチPdを40mmに設定した。第1ガラス板1Aに吸引孔4が形成され、第2ガラス板1Bの第3面13に、金属ゲッター材63を収容するための第一収容孔21と非金属ゲッター材を収容するための第二収容孔22とが形成される。第一収容孔21は、第2ガラス板1Bにおいて左下の角部C1より上方及び右方に50mm離れた位置に形成された有底円筒状の孔である。第二収容孔22は、第2ガラス板1Bにおいて右下の角部C2より上方及び左方に50mm離れた位置に形成された有底円筒状の孔である。第一収容孔21及び第二収容孔22は、いずれも直径6mm、深さ1mmである。
図8に、試験1、試験2に用いるガラスパネルP1を示す。ガラスパネルP1は、一対のガラス板1A,1Bがいずれも300mm角の正方形状であり、板厚3.1mmのフロートガラスである。一対のガラス板1A,1Bの間に配置されるスペーサー2は、直径0.5mm、高さ0.2mmであり、複数のスペーサー2のピッチPdを40mmに設定した。第1ガラス板1Aに吸引孔4が形成され、第2ガラス板1Bの第3面13に、金属ゲッター材63を収容するための第一収容孔21と非金属ゲッター材を収容するための第二収容孔22とが形成される。第一収容孔21は、第2ガラス板1Bにおいて左下の角部C1より上方及び右方に50mm離れた位置に形成された有底円筒状の孔である。第二収容孔22は、第2ガラス板1Bにおいて右下の角部C2より上方及び左方に50mm離れた位置に形成された有底円筒状の孔である。第一収容孔21及び第二収容孔22は、いずれも直径6mm、深さ1mmである。
ガラスパネルP1の周縁を封止する周縁封止材5、及び、吸引孔4を封止する吸引孔封止材15は、共にSn-Zn合金の「はんだ」であり、融点200℃、密度0.0073(g/mm3)、比熱243,000(J/g・K)である。周縁封止温度、真空排気温度、及び、吸引孔封止温度は、いずれも200℃以下である。
〔試験1〕
試料1のガラスパネルでは、第一収容孔21に金属ゲッター材として蒸発型のバリウム-アルミニウム(Ba-Al)合金5mgを収容し、第二収容孔22(非金属ゲッター材)を有さない構成とした。試料2のガラスパネルは、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22に非金属ゲッター材としてペレット状のゼオライト(zeolite)1mg~20mgを収容した、試料3のガラスパネルは、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22にゼオライトに無機バインダー材のカオリン(kaolin)を混入してペースト状にしたゲッター材を収容した。ゼオライト(非金属ゲッター材)にカオリン(無機バインダー材)が混入される場合には、これらと水との配合比率を、ゼオライト10:カオリン1:水16~18とすることで、ガラスパネルの板面に塗布可能な状態(ペースト状)にすることができる。したがって、試料3のガラスパネルは、カオリンを0.1mg~2mg含む。試料4は、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22にカオリンのみを収容した。試料4のガラスパネルは、カオリンを1mg~20mg含む。
試料1のガラスパネルでは、第一収容孔21に金属ゲッター材として蒸発型のバリウム-アルミニウム(Ba-Al)合金5mgを収容し、第二収容孔22(非金属ゲッター材)を有さない構成とした。試料2のガラスパネルは、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22に非金属ゲッター材としてペレット状のゼオライト(zeolite)1mg~20mgを収容した、試料3のガラスパネルは、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22にゼオライトに無機バインダー材のカオリン(kaolin)を混入してペースト状にしたゲッター材を収容した。ゼオライト(非金属ゲッター材)にカオリン(無機バインダー材)が混入される場合には、これらと水との配合比率を、ゼオライト10:カオリン1:水16~18とすることで、ガラスパネルの板面に塗布可能な状態(ペースト状)にすることができる。したがって、試料3のガラスパネルは、カオリンを0.1mg~2mg含む。試料4は、試料1の第一収容孔21の構成を含み、更に第二収容孔22にカオリンのみを収容した。試料4のガラスパネルは、カオリンを1mg~20mg含む。
試料1~4において、熱貫流率(U値)をそれぞれ計測した。試験1の試験結果を図9に示す。なお、図9では、試料1~4において、バリウム-アルミニウム(Ba-Al)合金を「Ba」と略して表記した。
〔試験1の結果〕
図9に示されるように、U値は、試料1では約0.82(W/m2K)、試料2では約0.72(W/m2K)、試料3では約0.64(W/m2K)、試料4では約0.78(W/m2K)となった。上記の結果から、非金属ゲッター材(ゼオライト)に無機バインダー材(カオリン)を混入したガス吸着材を含む試料3のガラスパネルにおいて、U値が最も低くなることが実証された。これらのことから、第一ガス吸着材61が、非金属ゲッター材に加えて無機バインダー材を更に含むことで、ガス吸着性能が向上することが分かる。
図9に示されるように、U値は、試料1では約0.82(W/m2K)、試料2では約0.72(W/m2K)、試料3では約0.64(W/m2K)、試料4では約0.78(W/m2K)となった。上記の結果から、非金属ゲッター材(ゼオライト)に無機バインダー材(カオリン)を混入したガス吸着材を含む試料3のガラスパネルにおいて、U値が最も低くなることが実証された。これらのことから、第一ガス吸着材61が、非金属ゲッター材に加えて無機バインダー材を更に含むことで、ガス吸着性能が向上することが分かる。
〔試験2〕
試料5は試料1に対応し、試料6は試料3に対応する。試料7は、試料3のペースト状のゼオライト及びカオリンに更に分散剤としてスメクタイト(smectite)を追加したものである。試料6~7について、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトの総投入量を変更してそれぞれの熱貫流率(U値)を計測した。試験2の試験結果を図10に示す。なお、図10では、試料5~7において、バリウム-アルミニウム(Ba-Al)合金を「Ba」と略して表記した。
試料5は試料1に対応し、試料6は試料3に対応する。試料7は、試料3のペースト状のゼオライト及びカオリンに更に分散剤としてスメクタイト(smectite)を追加したものである。試料6~7について、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトの総投入量を変更してそれぞれの熱貫流率(U値)を計測した。試験2の試験結果を図10に示す。なお、図10では、試料5~7において、バリウム-アルミニウム(Ba-Al)合金を「Ba」と略して表記した。
ゼオライト(非金属ゲッター材)にカオリン(無機バインダー材)やスメクタイト(分散剤)を混入する場合には、これらと水との配合比率を、ゼオライト10:カオリン1:スメクタイト1:水16~18とすることで、ガラスパネルPの板面に塗布可能な状態(ペースト状)にすることができる。試料6では、ゼオライト及びカオリンの総投入量を4mg及び16mgとし、これらの配合比率を、ゼオライト10:カオリン1とした。この配合比率によれば、総投入量4mgのうち、ゼオライトが3.63mg(4mg×10/11)となり、カオリンが0.37mg(4mg×1/11)となる。また、総投入量16mgのうち、ゼオライトが14.54mg(16mg×10/11)となり、カオリンが1.46mg(16mg×1/11)となる。
試料7では、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトの総投入量を7mg及び9mgとし、これらの配合比率を、ゼオライト10:カオリン1:スメクタイト1とした。この配合比率によれば、総投入量7mgのうち、ゼオライトが5.64mg(7mg×10/12)となり、カオリンが0.58mg(7mg×1/12)、スメクタイトが0.58mg(7mg×1/12)となる。また、総投入量9mgのうち、ゼオライトが7.50mg(9mg×10/12)となり、カオリンが0.75mg(9mg×1/12)、スメクタイトが0.75mg(9mg×1/12)となる。
〔試験2の結果〕
図10に示されるように、試料6では、ゼオライト及びカオリンを計4mg投入したところ、U値が初期(試料5のガラスパネル)の約0.82(W/m2K)から約0.66(W/m2K)まで大きく下降した。試料6について、ゼオライト及びカオリンの総投入量を16mgまで増加したところ、U値は約0.64(W/m2K)となりU値の下降が緩やかになった。試料7では、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトを計7mg投入したところ、U値が初期(試料5のガラスパネル)の約0.82から約0.72(W/m2K)まで下降した。試料7について、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトの総投入量を9mgまで増加したところ、U値が約0.63(W/m2K)まで下降した。上記の結果から、非金属ゲッター材(ゼオライト)に所定量の無機バインダー材(カオリン)を混入したガス吸着材を含む試料6、及び、非金属ゲッター材(ゼオライト)に所定量の無機バインダー材(カオリン)と分散剤(スメクタイト)とを混入したガス吸着材を含む試料7のガラスパネルにおいて、U値が最も低くなることが実証された。試料7では、試料6に比べて若干、塗布量が必要となるものの、分散剤により第一ガス吸着材61の取り扱いが容易となる。
〔試験2の結果〕
図10に示されるように、試料6では、ゼオライト及びカオリンを計4mg投入したところ、U値が初期(試料5のガラスパネル)の約0.82(W/m2K)から約0.66(W/m2K)まで大きく下降した。試料6について、ゼオライト及びカオリンの総投入量を16mgまで増加したところ、U値は約0.64(W/m2K)となりU値の下降が緩やかになった。試料7では、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトを計7mg投入したところ、U値が初期(試料5のガラスパネル)の約0.82から約0.72(W/m2K)まで下降した。試料7について、ゼオライト、カオリン、及びスメクタイトの総投入量を9mgまで増加したところ、U値が約0.63(W/m2K)まで下降した。上記の結果から、非金属ゲッター材(ゼオライト)に所定量の無機バインダー材(カオリン)を混入したガス吸着材を含む試料6、及び、非金属ゲッター材(ゼオライト)に所定量の無機バインダー材(カオリン)と分散剤(スメクタイト)とを混入したガス吸着材を含む試料7のガラスパネルにおいて、U値が最も低くなることが実証された。試料7では、試料6に比べて若干、塗布量が必要となるものの、分散剤により第一ガス吸着材61の取り扱いが容易となる。
[その他の実施形態]
(1)上記実施形態では、第一ガス吸着材61が一対のガラス板1A,1Bの一方面(第2面12又は第3面13)の板面に沿う線状に配置される例を示したが、第一ガス吸着材61は、円形、角形等、線状以外の形状であってもよい。また、上記実施形態では、第一ガス吸着材61が一対のガラス板1A,1Bの一方面(第2面12又は第3面13)において連続した単一領域に配置されている例を示したが、第一ガス吸着材61は一方面(第2面12又は第3面13)において複数の領域に分散させて配置してもよい。
(1)上記実施形態では、第一ガス吸着材61が一対のガラス板1A,1Bの一方面(第2面12又は第3面13)の板面に沿う線状に配置される例を示したが、第一ガス吸着材61は、円形、角形等、線状以外の形状であってもよい。また、上記実施形態では、第一ガス吸着材61が一対のガラス板1A,1Bの一方面(第2面12又は第3面13)において連続した単一領域に配置されている例を示したが、第一ガス吸着材61は一方面(第2面12又は第3面13)において複数の領域に分散させて配置してもよい。
(2)上記実施形態では、第一ガス吸着材61が矩形状のガラスパネルPの短辺部3c,3dに配置される例を示したが、第一ガス吸着材61は矩形状のガラスパネルPの長辺部3a,3bに配置してもよい。
(3)上記実施形態では、第二ガス吸着材62として蒸発型の金属ゲッター材63を用いている例を示したが、第二ガス吸着材62は、これに限るものではなく、加熱されて活性化することにより気体分子を吸着して除去する非蒸発型の金属ゲッター材63を用いてもよい。また、第二ガス吸着材62は、非蒸発型の金属ゲッター材と蒸発型の金属ゲッター材とを併用してもよく、また、ガラスパネルPにおいて第二ガス吸着材62(金属ゲッター材63及び収容孔18)を複数箇所に配置してもよい。複数の第二ガス吸着材62は、一対のガラス板1A,1Bの第2面12及び第3面13の一方または両方に配置してもよい。
(4)上記実施形態では、ガラスパネルPにおいて、第2ガラス板1Bの第3面13に形成される例を示したが、Low-E膜17は、第1ガラス板1Aの第2面12に形成されていてもよい。
本発明は、複層ガラスパネルに広く利用可能である。
1A :第1ガラス板
1B :第2ガラス板
2 :スペーサー(間隔保持部材)
3 :外縁
3a,3b:長辺部
3c、3d:短辺部
4 :吸引孔
5 :周縁封止材
6 :ガス吸着材
11 :第1面
12 :第2面
13 :第3面
14 :第4面
15 :吸引孔封止材
18 :収容孔
61 :第一ガス吸着材
62 :第二ガス吸着材
63 :金属ゲッター材
64 :環状容器
H :第一ガス吸着材の高さ
L :第一ガス吸着材の長さ
P :ガラスパネル(複層ガラスパネル)
V :間隙部
W :第一ガス吸着材の幅
1B :第2ガラス板
2 :スペーサー(間隔保持部材)
3 :外縁
3a,3b:長辺部
3c、3d:短辺部
4 :吸引孔
5 :周縁封止材
6 :ガス吸着材
11 :第1面
12 :第2面
13 :第3面
14 :第4面
15 :吸引孔封止材
18 :収容孔
61 :第一ガス吸着材
62 :第二ガス吸着材
63 :金属ゲッター材
64 :環状容器
H :第一ガス吸着材の高さ
L :第一ガス吸着材の長さ
P :ガラスパネル(複層ガラスパネル)
V :間隙部
W :第一ガス吸着材の幅
Claims (14)
- 対向する一対のガラス板と、
一対の前記ガラス板の外縁全域に設けられ、一対の前記ガラス板の間に密閉された間隙部を形成する周縁封止材と、
前記間隙部に配置される複数の間隔保持部材と、
一対の前記ガラス板のうち前記間隙部の側で対向する一対の板面の一方面に配置され、一対の前記板面の他方面から離間するガス吸着材と、を備え、
前記ガス吸着材は、多孔質構造を有するゼオライト系の非金属ゲッター材と、前記非金属ゲッター材を連結する無機バインダー材と、を含んでいる複層ガラスパネル。 - 何れか一方の前記ガラス板において表裏に貫通した吸引孔を介して前記間隙部が減圧された状態で前記吸引孔を封止する吸引孔封止材、を更に備え、
前記ガス吸着材と前記間隔保持部材とは、前記板面に対する垂直方向視においてそれぞれ異なる位置に配置されている請求項1に記載の複層ガラスパネル。 - 前記ガス吸着材は、前記周縁封止材と前記間隔保持部材との間に配置されている請求項1又は2に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、隣接する複数の前記間隔保持部材の間に配置されている請求項1又は2に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、前記周縁封止材と前記間隔保持部材との間の距離が40mm以下であり、且つ、前記ガス吸着材と前記周縁封止材との間の距離、及び、前記ガス吸着材と前記間隔保持部材との間の距離が、いずれも1mm以上である請求項3に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、隣接する複数の前記間隔保持部材の間の距離が40mm以下であり、前記ガス吸着材と隣接する複数の前記間隔保持部材との間の距離がいずれも1mm以上である請求項4に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、前記一方面の前記板面に沿う線状に配置され、幅が1mm以上15mm以下であり、長さが1mm以上2000mm以下であり、当該板面に対する高さが10μm以上190μm以下である請求項1から6のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記無機バインダー材はガス吸着性能を有する材料で構成されている請求項1から7のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、前記一方面において連続した単一領域に配置されている請求項1から8のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。
- 一対の前記ガラス板は、矩形状に形成されて長辺部と短辺部とを有し、
前記ガス吸着材は、前記短辺部に配置されている請求項1から9のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。 - 前記無機バインダー材は分散剤を含んでいる請求項1から10のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記ガス吸着材は、金属ゲッター材を更に含み、前記板面に対する垂直方向視において、前記金属ゲッター材と前記非金属ゲッター材とは異なる位置に配置されている請求項1から11のいずれか一項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記金属ゲッター材は蒸発型金属ゲッター材である請求項12に記載の複層ガラスパネル。
- 前記蒸発型金属ゲッター材がバリウム及びアルミニウムを含む合金で構成されており、且つ、前記周縁封止材がガラスフリットである請求項13に記載の複層ガラスパネル。
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JP2022022228A JP2023119361A (ja) | 2022-02-16 | 2022-02-16 | 複層ガラスパネル |
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