JP6391892B1 - 温度分布を改良したｖｉｇユニットを製造する方法 - Google Patents

Abstract

強化ガラスおよび排気ヘッド８を備えている真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニット。適応させた温度分布を使用するＶＩＧを製造する方法を提案する。ＶＩＧは強化ガラスであってもよく、ＶＩＧは炉内で排気されてもよい。【選択図】図６

Description

本開示は、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットに関する。特に、本発明は、真空排気ヘッド（全金属カップとしても知られている）、および排気管を排気ヘッド内部にあるヒータでシールすることに関する。

真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットは通常、支柱を介して隔てられた２枚のガラス板を備え、このガラス板は周縁がシールされ、排気された内部空隙を有する。空隙は、排気ヘッドを用いて板の孔を通って排気され、例えば１Ｅ−６バールの圧力になる。

特許文献１には、ＶＩＧユニットおよび７０ｍｍの排気ヘッドが開示されている。この開示では、良好なシールを確保するガスケットが記載されている。段落［００６１］には、直径が５０ｍｍ〜１００ｍｍの排気ヘッドが確かに記載されている。

特許文献２には、排気孔のシールが記載されている。同文献には、先行技術による排気管と、管先端部を熔融する（先端熔融としても知られている）ために使用されるコイルヒータ（図２ａ）を含んでいる排気ヘッドとが開示されている。

米国特許第２００６１７５７６７号明細書 米国特許第２０１２０１４８７９５号明細書 米国特許第２００９／０１５５５００号明細書

数十年にわたり、建物の大幅なエネルギー節約を可能にする断熱値が有望であることから、ＶＩＧに注目した事業が展開されている。しかしながら、ＶＩＧユニットの製造には、依然としていくつかの欠点および寿命の課題がある。排気ヘッドとガラス板との間の接触シールを良好にすることが望ましい。さらに、適用温度をさらに良好にし、管の先端熔融をさらに良好にすることで排気管のシールを向上させることが望ましい。さらに、強化ガラスＶＩＧを提供することが望ましい。

本発明は、請求項１に記載の方法、請求項１７に記載のＶＩＧ製造設備に関する。好適な実施形態は、従属請求項に規定されている。その他の目的、特徴および利点は、以下に詳述する開示から明らかになるであろう。特に、本発明は、以下の特定の態様および実施形態に関する。

第１の態様および実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットを製造する方法であって、実質的に平行な第１の板および第２の板１、２、第１の板１と第２の板２との間に設けられた複数の支柱４および周縁シール３を設け、第１の板１には空隙Ｖを排気するための排気孔５が設けられ、排気孔５を通って大気圧よりも低い圧力にすることと；ガラス板面１ａ上では、加熱要素９を備えている排気ヘッド８で排気孔５を覆い、排気ヘッド８は、ガラス板面１ａと実質的に気密性の接触部を有するように適応していることと；ＶＩＧユニットおよび排気ヘッド８を炉内に配置し、炉は、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱し冷却するように構成されていることと；炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱し冷却し、温度Ｔ２を温度Ｔ１まで上げるのに必要な時間にわたって加熱要素９を作動させることによって排気ヘッド８の下の炉の温度Ｔ１および温度Ｔ２の所定の分布どうしの温度差を補償することと；炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱し冷却することを完了した後、排気ヘッド８を介して空隙Ｖを排気し、排気孔５に入っている排気管６の排気管先端部６ｂを密封することとを含む、方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第２の実施形態では、加熱要素９は、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて作動する、前述の実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第３の実施形態では、排気ヘッド８の下の温度Ｔ２は監視され、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも低ければ、加熱要素９を作動させることによって排気ヘッド８への追加の加熱が行われる、第１の実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第４の実施形態では、加熱要素９はセラミック加熱要素である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第５の実施形態では、セラミック加熱要素９は、ピエゾ抵抗性の部品または電気抵抗性のセラミック部品、好ましくは窒化ケイ素および／または窒化アルミニウムのセラミック加熱要素である、第４の実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第６の実施形態では、加熱要素９は、アクチュエータ１６、１７によって移動可能であり、排気管６の管先端部６ｂに接触するように構成され、かつ好ましくは管先端部６ｂを押圧するように構成される、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第７の実施形態では、空隙Ｖの排気は、１５０℃以上、好ましくは３００℃以上で行われる、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第８の実施形態では、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて炉が加熱し冷却している間に、加熱要素９を第１の温度まで加熱することと、加熱要素９を第２の温度まで加熱することを別々に行うことを含む、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第９の実施形態では、第１の温度は、実質的に周縁シール部３をはんだ付けする温度であり、第２の温度は、管先端部６ｂをシールする温度である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１０の実施形態では、加熱要素９を第１の温度まで加熱して排気ヘッド８の下方のＶＩＧ本体１、２の温度Ｔ２をより均一にすることと、加熱要素を第２の温度まで加熱して管先端部６ｂを先端熔融することとを含む、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１１の実施形態では、ＶＩＧユニットは、第１の温度まで加熱する第１の加熱要素９および第２の温度まで加熱する第２の加熱要素１４を有する排気ヘッド８を備えている、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１２の実施形態では、ＶＩＧユニットは、周囲空気と排気ヘッド８との間の熱伝導を促進するためのフィンを有する排気ヘッド８を備えている、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１３の実施形態では、排気ヘッド８が板面１ａと接触する幅Ｄは、５０ｍｍ未満であり、好ましくは４５ｍｍ未満である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１４の実施形態では、上記排気管は、排気孔または排気口５、２０の周りに配置されたはんだガラスリング１９である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１５の実施形態では、排気管６は、排気口２０と、排気口２０の周りに配置されたはんだガラスリング１９とを備えている排気キャップ１８である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第１の態様の第１の実施形態の第１６の実施形態では、第１の板および第２の板１、２の少なくとも一方は強化ガラス板であり、好ましくは両方が強化ガラス板である、前述のいずれかの実施形態に記載のＶＩＧユニットを製造する方法が開示されている。

第２の態様の第１の実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造設備であって、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じてＶＩＧユニット１、２を加熱するように適応した区画を有する炉を備え、炉は、少なくとも１つの真空ポンプと流体連通している排気ヘッド８を備え、排気ヘッド８は、排気ヘッド８の下の温度Ｔ２を記録する温度センサと、温度センサがＴ１がＴ２よりも高いと記録したときに、Ｔ２が実質的にＴ１と等しくなるのに必要な時間にわたって排気ヘッド８を加熱するように構成された加熱要素９、１４とをさらに備えている、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造設備が開示されている。

第２の態様の第２の実施形態では、加熱要素９は、セラミック加熱要素９であり、好ましくはピエゾ抵抗性の部品または電気抵抗性のセラミック部品、さらに好ましくは窒化ケイ素および／または窒化アルミニウムのセラミック加熱要素である、第１の実施形態による真空（ＶＩＧ）ユニットの製造設備が開示されている。

第２の態様の第２の実施形態では、加熱要素９は、移動可能であり、排気管先端部６ｂと接触するように構成され、かつ好ましくは管先端部６ｂを押圧して管６を先端熔融するように構成される、第１の実施形態または第２の実施形態のいずれかによる真空（ＶＩＧ）ユニットの製造設備が開示されている。

第２の態様の第３の実施形態では、排気ヘッド８がＶＩＧに接触する幅Ｄは、５０ｍｍ未満であり、好ましくは４５ｍｍ未満である、第２の態様の前述したいずれかの実施形態による真空（ＶＩＧ）ユニットの製造設備が開示されている。

第２の態様の第４の実施形態では、第１の態様のいずれかの実施形態に記載の方法を実施するように構成される、第２の態様の前述したいずれかの実施形態による真空（ＶＩＧ）ユニットの製造設備が開示されている。

ＶＩＧユニットを示す図である。 ＶＩＧユニットおよび排気ヘッドを示す図である。 排気ヘッドの例の接近図である。 排気ヘッドの別の例の図である。 温度を読み取る場所を示す図である。 温度差および加熱工程を示すグラフである。 移動可能なヒータを示す図である。 平面ではない板表面の作用を示す図である。 代替となる閉鎖を示す図である。 代替となる閉鎖を示す図である。 周囲空気Ｔ１と排気ヘッドＴ２との間の温度差を示す図である。

図１は、２枚のガラス板１、２を有する真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットを示している。ＶＩＧ製造方法は、実質的に平行な第１の板および第２の板１、２、複数の支柱４および周縁シール３を用意することによって行われる。周縁部３は、例えばはんだフリットもしくははんだガラスまたは金属はんだによってシールされる。板１、２は、ＶＩＧが排気されて大気がＶＩＧに作用するときの圧力に耐える支柱４によって隔てられている。板１は、排気管６が入った排気孔５を有する。排気管６は、例えばはんだガラスまたはフリットペーストまたは金属はんだであるシール部７を有する。このシール部によって、排気管の部分６ａは、板１およびシール部７によって排気孔５に取り囲まれた状態になり、排気管先端部６ｂは大気に暴露されたままになる。

図２は、ＶＩＧが今度は排気ヘッド８を有し、この排気ヘッドが板１の外面と接触して配置されている様子を示している。製造設備では、１つの炉に複数のＶＩＧユニットおよび排気ヘッド８があることがある。本ＶＩＧ製造方法は、ＶＩＧを炉内で加熱して周縁シール部３および管シール部７をシールすることを含む。ＶＩＧが炉内で冷めると、空隙Ｖの排気が始まる。通常は、１５０℃以上、好ましくは３００℃以上である。３００℃以上では、シール部３、７は、まだ変形可能であり、それによってよりよく的確に安定し得る。空隙Ｖの排気は、実質的にシール部３をはんだ付けした後に加熱炉で実施される。排気ヘッド８は、排気孔５およびそれに関連する管６を覆い、内部空隙Ｖを排気するように適応している。排気後、ヒータ９が排気管先端部６ｂを熔融して空隙Ｖをシールする（先端熔融工程として知られる）。ＶＩＧユニット製造方法は、本明細書では炉内で実施されてよい。

排気ヘッド８は、ガラス板１、２に実質的に気密接触した状態で最良の機能を発揮する。この場合、ガラス１、２板は平面であると仮定する。

排気ヘッド８は、板１、２との接点を有し、直径はＤである。先行技術では、直径Ｄは５０〜１００ｍｍである。先行技術では、空気分子が通りにくいように、すなわち気密接触領域を通過する道のりが長くなるように、広い接触領域（ガラス板と排気ヘッドとの間）が望まれる。

しかしながら、ＶＩＧの排気により、ガラス板１、２は空隙Ｖに向かって押圧する大気圧（図１、Ｐａ）に暴露され、これによって板１、２の表面が図８ａに示したように歪むおそれがある。さらに、強化ガラスは、製造プロセスが原因でフロートガラスほど平面ではない。特に、強化ガラスは、図８ｂに示したように周縁が湾曲していることがある。これらの要因は、図８ａ、図８ｂに示したように、先行技術による排気ヘッド８と板面１ａとの気密接触部に不利に働く。後述するように、大きい排気ヘッド８は、不都合な温度分布作用も有する。

したがって、接触幅Ｄは５０ｍｍ未満であることが有利である。排気ヘッド８の接触幅Ｄは、４５ｍｍ未満であることが好ましい。排気ヘッド８の接触幅Ｄは、２４〜４０ｍｍであることが最も好ましい。１つの態様では、幅Ｄは、実質的に円形で、直径Ｄである。

特定のサイズでは、よりよい排気になり、高度なＶＩＧが製造される。平面ではない板面１ａは、排気ヘッド８が小さい方が接触はよくなる。これは強化ガラスの場合、および加熱した炉内部で排気する過程では有利である。

幅が小さい排気ヘッド８では、排気孔が周縁部寄りに位置しているＶＩＧユニットが可能である。排気孔５または排気管６は、板１、２の周縁部から実質的に２５ｍｍ未満、好ましくは２０ｍｍ未満の所に中心がある。１つの例では、排気孔５または排気管６は、さらに、ＶＩＧの角に位置しており、中心距離は両周縁部に当てはまる。

支柱４は、距離Ｓを開けて隔てられている。通常２０〜５０ｍｍの範囲である。強化ガラスなどの厚いまたは強いガラス１、２の場合、距離Ｓは約４０ｍｍである。外観上の理由および断熱性向上を理由に距離Ｓを長くすることが望まれる。１つの態様では排気ヘッド８の接触幅Ｄは、支柱４を隔てている距離Ｓと等しいか、それよりも短い。それによって高度な排気およびＶＩＧが実現される。

接触幅Ｄを短くすることには困難が伴う。なぜなら、排気ヘッド８は、ヒータ９を収容する必要があり、排気管６を収容するためのチャンバ１０を必要とするからである。さらに、排気ヘッド８は、少なくとも１つの周囲導管１３（真空吸引して排気ヘッド８を板に固定するため）を有していてもよく、この周囲導管にも異なる真空ポンプにつながる空間およびコネクタ１１、１２が必要である。任意選択として、ガラスとの接触面に対してシール、Ｏリングまたはガスケットも必要である（図示せず）。同じく任意選択として（図４）、管先端部６ｂがチャンバ１０内の熱に暴露されて残りのＶＩＧが加熱に影響されないように、チャンバ１０内に遮蔽板１５が配置される。

ＶＩＧユニットの製造は、温度に強く左右される。周縁シール部３、ガラス板１、２の構造と処理、排気孔シール部７および材料の排気はすべて温度に左右される。ＶＩＧを製造する工程全体を通して、空隙Ｖを排気し、シール部３をはんだ付けするために温度を変化させる（図６は３つの異なる工程を示している）。排気ヘッド８を使用して排気管先端部６ｂを先端熔融する（すなわち密閉する）場合、排気ヘッド内に加熱要素９があり、この加熱要素は、例えば短時間で７００〜１２００℃まで加熱して排気管６の先端部を熔融する。

特に、強化ガラスを使用する場合、強化ガラスの温度を強化ガラスのアニール温度よりも低く保つことがとりわけ重要であり、さもないと硬度が失われ、ガラス強度が低下してしまう。したがって、本発明によるＶＩＧユニット製造方法であって、ＶＩＧ本体の炉内での製造がＶＩＧユニットを炉内で加熱することを含む、方法は、全工程で、温度を強化ガラスに不利に作用するアニール温度よりも下に保つことを含んでいてもよく、例えば温度を多くの強化ガラスに共通のアニール温度である４００℃よりも下に保つ。本発明のいくつかの実施形態では、空隙Ｖの排気は１５０℃以上、好ましくは３００℃以上で行われるため、炉の温度は、排気中は１５０℃〜４００℃、好ましくは３００℃〜４００℃であることが好ましい。

先行技術では、ヒータ要素は通常、固定したタングステンコイルヒータである。先行技術のタングステンコイルは、ガラス上に金属堆積物を生成することがあり、耐久性が低く、管先端部６ｂのシール部の生成状態にむらがあるという欠点を有する。さらに、先行技術のタングステンコイルを含む排気ヘッドは、タングステンコイルが十分な真空状態でしか動作できず、大気圧下でタングステンコイルを用いて加熱することが妨げられるという欠点を有する。

排気ヘッド８は、ヒータ９を有する。ヒータ９は、セラミックヒータであってもよい。セラミックヒータ９は、発熱抵抗部品を含んでいてもよい。セラミックヒータは、ピエゾ抵抗性の部品を含んでいてよい。セラミックヒータは、電気抵抗性のセラミック部品を含んでいてもよい。

セラミックヒータ９は、排気ヘッド８の内部に配置できる。電力ケーブルは、例えば排気管１１、１２の内部に設けることができ、かつ／または電力ケーブルに十分な導電性があれば排気管１１、１２の傍らに設けることができる。このようにすることで、排気ヘッド８の気密特性はヒータ９に影響されない。

セラミックヒータ９は、より耐久性があり、信頼性の高いＶＩＧ製造を実現する。セラミックヒータ９は、より一定の熱分布を有する。先行技術のヒータ９は、短時間で局所的に温度を上げて排気管６の先端部６ｂを熔融する。しかし、以下に説明するように、セラミックヒータ９は、複数の温度に加熱することも可能である。

真空下での熱伝導の大部分は熱放射によるものであるため、セラミックヒータの特に適切な供給源は、ガラスのＩＲ吸収領域内に最も強く放出するようなセラミックヒータ、とりわけ窒化ケイ素および／または窒化アルミニウムのセラミックヒータである。このようなセラミックヒータは、４〜１３μｍの周波数帯域で特に強く放出するため、ＶＩＧの製造には特に適している。

いくつかの実施形態では、セラミックヒータ９は、本開示の図面に描かれているような筒状であってもよい。均質な表面放射が好ましい場合、セラミックヒータは平らなディスク形状であってよいし、あるいは集束放射が望ましい場合、例えば排気管先端部６ｂの先端熔融を良くするためには、放物線形状が好ましい。セラミックヒータを使用するさらに別の利点は、形状が異なる２つ以上のヒータを組み合わせ、この組み合わせた形状のヒータに基づいて多様な放射分布を得ることが可能なことである。例えば平らなディスク形状のヒータを細長い筒形状のヒータと組み合わせて、集束したエネルギーと平面状のエネルギーの両方を表面にもたらすことができる。さらに、別々のエネルギー供給源を有することにより、ＶＩＧ製造の設計の必要性に応じて２つ以上のヒータを別々に操作できる。

ＶＩＧの製造は、ＶＩＧ本体全体の温度が連続的である、すなわち本体全体の温度差が最小であるときに良好になる。排気ヘッド８が板面１ａ上に配置されている場合、排気ヘッドは局所的な温度に影響を及ぼす。図５は、排気ヘッド８内部の温度Ｔ２が一定である場合の様々な場所を示している。温度Ｔ１は、周囲の空気中の温度である。また、温度Ｔ３は、板１と２との間の接合部の温度である。図６は、ＶＩＧ製造の加熱工程での温度の差または遅延を示すグラフである。この図は、板１のガラスの温度勾配が排気ヘッド８の場所で異なっていることを示している。排気ヘッド８の局所温度Ｔ２の方が低い。

排気ヘッド８の下の温度が、周囲のＶＩＧ本体の温度（すなわちＴ３に近い）および周囲の空気温度Ｔ１とそれぞれ一致するようにすることが有利である。１０〜３０℃の温度差であっても、ＶＩＧ製造に悪影響を及ぼす可能性がある。そのために、排気ヘッド８には、排気ヘッドの外部と内部の温度差を連続的に測定する温度センサ（図示せず）を備え付けることができる。次いで、ヒータ９に対する閉ループ電流フィードバックを有利に利用する。

特に、はんだガラスが低温度はんだガラスで、特に鉛フリーの低温度はんだガラスのＶＢＺはんだガラスなどである場合、ＶＩＧ本体の温度および周囲空気温度Ｔ１のそれぞれと、排気ヘッド８の下の温度Ｔ２との温度差を補償することが重要である。なぜなら、はんだ付けプロセスによって十分なはんだガラスが生じるのであれば、適用温度の範囲が狭いことで歪む余地がほとんどないからである。例えば、強化ガラスは、高温および長時間加熱に負の影響を受けるため、排気ヘッド８の下の温度Ｔ２がはんだ付け温度と完全に一致していなければ、はんだ付けの時間が長くなってしまい、それによってガラスの硬度の損失が増す。

１つの態様では、排気ヘッド８は、周囲空気と排気ヘッド８との間の熱伝導を促進するフィンを有する。これによって排気ヘッド８の下の温度Ｔ２は、周囲温度Ｔ１との一致が良好になる。

排気ヘッド８の下の温度Ｔ２を周囲空気Ｔ１の温度と一致させるさらに別の利点は、本発明のＶＩＧユニットを製造するのに使用するはんだガラスに含まれる溶媒および結合剤の適切な効果を確実にする点にある。排気ヘッド８の下の温度が低すぎれば、溶媒および結合剤の効果の低下が見られ、後の段階ではんだガラスのはんだ付けが不完全になるか、はんだ付けの時間が長くなるために硬度の損失が増す。

１つの態様では、ヒータ９は、第１の加熱温度および第２の加熱温度を有する。第２の加熱温度は、第１の加熱温度のおよそ２倍の高さである。第１の加熱温度は、周縁シール部３のはんだ付け温度（例えば３００〜４５０℃）であり、第２の加熱温度は、管先端部６ｂのシール温度（例えば７００〜１２００℃の範囲内）である。

１つの態様では、ヒータがセラミックヒータである場合、ヒータ９は、少なくとも１５分間にわたって第１の温度でオンになっている。ヒータ９は実質的に、少なくとも１つの加熱工程、好ましくははんだ付け工程の時間長さにわたって加熱する。先行技術では、タングステンヒータは通常数秒間のみオンになっている。

第１の温度は、排気ヘッド８の下方でＶＩＧ本体１、２を実質的に均一な温度Ｔ２にする。それによって排気ヘッド８の下の温度は、周囲温度Ｔ１との一致が良好になる。これによって管のシール部７のはんだ付けが良好になり、残りのＶＩＧは熱勾配および応力に影響されない。

別の態様では（図４）、排気ヘッド８の第１の温度および第２の温度は、第１のヒータ９および第２のヒータ１４によってもたらされる。第２のヒータは、チャンバ１０の外側にあってもよい。それによって各ヒータは、指定した第１の温度および第２の温度まで加熱するようにカスタマイズされる。

図７は、セラミックヒータ９を有する排気ヘッド８を示している。この場合、セラミックヒータ９は、移動可能であり、管先端部６ｂの方へ動いて管先端部６ｂと接触するように構成されている。セラミックヒータ９は、先端熔融温度、例えば７００〜１２００℃まで加熱され、管先端部６ｂと接触するように動かされる。管先端部６ｂは、セラミックヒータ９によって押圧されてもよく、密封する過程で変形してもよい。それによって管先端部６ｂのシールは確実になり、残りのＶＩＧ本体にはほとんど影響を及ぼさない。移動可能なヒータ９は、ＶＩＧのシールおよび排気および先端熔融の過程で、炉内で用いられてもよい。

セラミックヒータ９の移動は、例えば１〜３ｍｍの間隔であってもよい。アクチュエータ１６がセラミックヒータ９を移動させてもよい。アクチュエータ１６は、先端熔融温度まで加熱されたときに膨張する材料に基づくものであってもよい。アクチュエータは、電動のピエゾアクチュエータであってもよい。アクチュエータ１６は、外部の電磁石１７などの電磁石１７を用いて動作でき、この電磁石がヒータ９を移動させる。アクチュエータのこれらの例は、高温炉環境での動作を実現しつつ排気ヘッド８の気密特性が損なわれないようにするものである。その他のアクチュエータを用いてもよい。

以上、排気孔５に挿入して第１の板１の表側１ａにはんだ付け７した排気管６を用いて本発明を例示した。しかしながら本発明は、排気が起こる方法に限定されず、排気管６の技術または構造にも限定されない。

先行技術では（例えば特許文献３、特許文献２などを参照。両文献を参照して本願に援用する）、先行技術による全体が金属性のヘッドと一緒に使用する多くの他の排気方法が知られている。排気ヘッド８の構造および設計に関する上記に挙げたような技術の進歩により、排気管６のこれらの一段と有利な実施形態を改良した実施形態が可能になる。

排気孔５を閉じる１つの一般的な方法は、はんだガラス７（はんだガラスまたはフリットリングの形態で、例えば特許文献２の図５を参照）を排気孔５の中で熔融させ、それによって排気管６を省略するものである。この先行技術による方法は、必要な熔融温度が排気管のガラスを熔融するのに必要な温度よりも低いという点が有利である。ただし、熔融時間が著しく長くなる点が不利である。先行技術で用いられたようにタングステンヒータの場合、また特に先行技術による大きい排気ヘッドの場合、例えば前述したヒータから表面への堆積によって、板１が損傷することが観察されている。本明細書で詳述したように排気ヘッドの直径Ｄを短くすることにより、かつ／または局所的な加熱にセラミックヒータ９を使用することにより、より短い動作時間で改良した熔融を達成でき、それに伴って板１への損傷を軽減できる。同じように、本明細書で詳述した排気ヘッド８を使用して、栓状の閉鎖部またはキャップ状の閉鎖部にすることで、板面１ａへのはんだ付けを改良して損傷を少なくできる。

図９は、さらに別の改良点の部材を詳細に示しており、これを以下に説明する。図９ａでは、ディスク形状の排気キャップ１８が第１の板１の表側１ａにはんだ付けされている。排気キャップ１８は、一部が排気孔５に挿入されていることが好ましい。キャップ１８は、排気口２０と、排気口２０の周囲にキャップ１８上に配置されたはんだガラスリング１９とを備え、はんだガラスリング１９は、キャップ１８が排気孔５に挿入されたときに内部空隙Ｖから離れた方を向いている。キャップ１８は、はんだガラスリング１９および排気口２０を備えるための凹部を有することが好ましい。図９ｂは、空隙Ｖを排気した後、それに続いてはんだガラスリング１９を熔融して排気口２０を閉鎖する状況を示しており、はんだガラスリングは、重力の影響によって排気口２０に流れ込み、それによって排気した空隙に対して密なシールを形成する。熱伝導を促進し、排気した空隙Ｖおよびガラス板１の防護を高めるために、排気キャップ１８は金属から製造されるが、ガラスも適切である。

このような排気キャップ１８はＶＩＧ製造において特に好ましい。なぜなら、排気管６とは対照的に、排気キャップは、シールした管を外部の損傷から防護するための別の覆いを必要としないため、ＶＩＧの使用寿命を損なうことなく製造工程およびコストが削減されるからである。しかしながら、先行技術の排気ヘッドを用いると、板１とキャップ１８のどちらか一方または両方が望ましくない加熱を受けることでこれらの要素が熱膨張を起こし、板１とキャップ１８とが相互作用する場所で亀裂が生じることから、排気キャップの使用はこれまで制限されてきた。本開示の排気ヘッドによって得られるこの局所的な加熱は、これらの課題を解決するものである。

また、本発明の排気ヘッド８と一緒に使用するのに適切なものが、図１０ａおよび図１０ｂに描いたディスク形状の排気キャップ２１であり、はんだガラスリング１９および排気口２０は、もはや排気キャップ２１の上には位置せずに、排気キャップ２１の周縁かつ排気キャップ２１とガラス板１との間に位置している。この場合、ディスク形状の排気キャップ２１は、排気孔５に事前に配置され、排気キャップ２１とガラス板１との間に断続的かつ／またはくぼみのあるはんだ部２２が施され、断続的またはでこぼこ状のはんだ部２２どうしの間にある空間および／またはくぼみ２３は、前述の実施形態の排気口２０の機能を果たす。セラミックヒータ９がその後はんだ部を加熱してはんだガラスを形成すると、断続的かつ／またはくぼみのあるはんだ部２２どうしの間にある空間および／またはくぼみ２３は、加熱に応答して合体して連続したはんだガラスになる。この排気キャップは、平坦なディスク形状のセラミックヒータ９と一緒に使用するのに特に適しており、それによって加わる利点は、ヒータと排気キャップとの間の距離を０．５ｍｍ〜２ｍｍまで短縮してヒータと排気キャップとの間の熱伝導を改良できるという点である。

次に、特に図１１を参照していくつかの効果を説明する。同図には、４５分にわたって実験用に測定した周囲空気温度Ｔ１および排気ヘッド８の下の温度Ｔ２を示している。排気管６に対するはんだシール部７は温度に敏感である。なぜなら、シール部７は、的確にシールするのに十分な熱を必要とし（例えば３００〜４５０℃）、かつ図５および図６で説明したように、排気ヘッド８の下方の温度が低いと適切なシール部７にすることが妨げられるおそれがあるからである。これは、本開示で記載したように、ヒータ９、１４および／または排気ヘッド８によって解決される。開示した排気ヘッド８は、覆う面積が少ないため、温度がより均一になる。また、ヒータ９および任意で備えるヒータ１４は、周囲の炉のシール温度と一致する温度を排気ヘッド８で実現する。セラミックヒータは、排気ヘッドの下の気密接触が進化し、熱分布が進化した小型の排気ヘッド８を可能にするものである。さらに、排気管６に対するはんだシール部７は温度に敏感である。なぜなら、管を先端熔融する熱（７００〜１２００℃）は、シール部７を劣化させるおそれがあり、強化ガラス板またはコーティングした板を弱めるおそれがあるからである。この欠点は、開示したような遮断材１５（図４）またはセラミックヒータ９（これも、説明したように移動可能であってよい）によって解決され得る。

概して、開示したセラミック加熱要素９の実施形態と、開示した移動可能なヒータ９の実施形態と、開示した所定サイズＤである排気ヘッド８の実施形態とは、組み合わせるのに適しているが、同じく３つの実施形態を別々に用いてもよい。概して、本開示は、強化ガラスＶＩＧに適しており、有利である。概して、排気ヘッド８および／またはセラミックヒータ９は、炉の外側で使用されてもよい。本発明を例示目的で詳述したが、このような詳述はそれのみを目的としており、添付の特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者が変形および組み合わせを加え得ることが理解される。明記した温度は、別途記載のない限り限定するものではない。

Claims (21)

1. 真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットを製造する方法であって、
   −実質的に平行な第１の板および第２の板１、２、前記第１の板１と第２の板２との間に設けられた複数の支柱４および周縁シール３を設け、前記第１の板１には空隙Ｖを排気するための排気孔５が設けられ、前記排気孔５を通って大気圧よりも低い圧力することと；
   −ガラス板面１ａ上では、加熱要素９を備えている排気ヘッド８で前記排気孔５を覆い、前記排気ヘッド８は、前記ガラス板面１ａと実質的に気密性の接触部を有するように適応していることと；
   −前記ＶＩＧユニットおよび前記排気ヘッド８を炉内に配置し、前記炉は、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱するように構成されていることと；
   −炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱し、温度Ｔ２を温度Ｔ１まで上げるのに必要な時間にわたって前記加熱要素９を作動させることによって前記排気ヘッド８の下の炉の温度Ｔ１および温度Ｔ２の所定の分布どうしの温度差を補償することと；
   −炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて加熱することを完了した後、前記排気ヘッド８を介して前記空隙Ｖを排気し、前記排気孔５に入っている排気管６の排気管先端部６ｂを密封することと
   を含む、方法。
2. 前記加熱要素９は、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて作動する、請求項１に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
3. 前記排気ヘッド８の下の前記温度Ｔ２は監視され、前記温度Ｔ２が前記温度Ｔ１よりも低ければ、前記加熱要素９を作動させることによって前記排気ヘッド８への追加の加熱が行われる、請求項１に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
4. 前記加熱要素９はセラミック加熱要素である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
5. 前記セラミック加熱要素９は、ピエゾ抵抗性の部品または電気抵抗性のセラミック部品、好ましくは窒化ケイ素および／または窒化アルミニウムのセラミック加熱要素である、請求項４に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
6. 前記加熱要素９は、アクチュエータ１６、１７によって移動可能であり、前記排気管６の前記管先端部６ｂに接触するように構成され、かつ好ましくは前記管先端部６ｂを押圧するように構成される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
7. 前記空隙Ｖの排気は、１５０℃以上、好ましくは３００℃以上で行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
8. 炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じて前記炉が加熱している間に、前記加熱要素９を第１の温度まで加熱することと、前記加熱要素９を第２の温度まで加熱することを別々に行うことを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
9. 前記第１の温度は、実質的に前記周縁シール部３をはんだ付けする温度であり、前記第２の温度は、前記管先端部６ｂをシールする温度である、請求項８に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
10. 前記加熱要素９を第１の温度まで加熱して前記排気ヘッド８の下方のＶＩＧ本体１、２の温度Ｔ２をより均一にすることと、前記加熱要素を第２の温度まで加熱して前記管先端部６ｂを先端熔融することとを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
11. 前記ＶＩＧユニットは、第１の温度まで加熱する第１の加熱要素９および第２の温度まで加熱する第２の加熱要素１４を有する排気ヘッド８を備えている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
12. 前記ＶＩＧユニットは、周囲空気と前記排気ヘッド８との間の熱伝導を促進するためのフィンを有する排気ヘッド８を備えている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
13. 前記排気ヘッド８が前記板面１ａと接触する幅Ｄは、５０ｍｍ未満であり、好ましくは４５ｍｍ未満である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
14. 前記排気管は、排気孔または排気口５、２０の周りに配置されたはんだガラスリング１９である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
15. 前記排気管６は、排気口２０と、前記排気口２０の周りに配置されたはんだガラスリング１９とを備えている排気キャップ１８である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
16. 前記第１の板および第２の板１、２の少なくとも一方は強化ガラス板であり、好ましくは両方が強化ガラス板である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットを製造する方法。
17. 真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造設備であって、炉の温度Ｔ１の所定の分布に応じてＶＩＧユニット１、２を加熱するように適応した区画を有する炉を備え、前記炉は、少なくとも１つの真空ポンプと流体連通している排気ヘッド８を備え、前記排気ヘッド８は、前記排気ヘッド８の下の温度Ｔ２を記録する温度センサと、前記温度センサがＴ１がＴ２よりも高いと記録したときに、Ｔ２が実質的にＴ１と等しくなるのに必要な時間にわたって前記排気ヘッド８を加熱するように構成された加熱要素９、１４とをさらに備えている、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）ユニットの製造設備。
18. 前記加熱要素９は、セラミック加熱要素９であり、好ましくはピエゾ抵抗性の部品または電気抵抗性のセラミック部品、さらに好ましくは窒化ケイ素および／または窒化アルミニウムのセラミック加熱要素である、請求項１７に記載のＶＩＧユニットの製造設備。
19. 前記加熱要素９は、移動可能であり、排気管先端部６ｂと接触するように構成され、かつ好ましくは前記管先端部６ｂを押圧して前記管６を先端熔融するように構成される、請求項１７または請求項１８のいずれかに記載のＶＩＧユニットの製造設備。
20. 前記排気ヘッド８が前記ＶＩＧに接触する幅Ｄは、５０ｍｍ未満であり、好ましくは４５ｍｍ未満である、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造設備。
21. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成される、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のＶＩＧユニットの製造設備。

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