JP6425175B2 - 真空ガラスパネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

真空ガラスパネル及びその製造方法が開示される。より詳しくは、一対のガラス体の間に真空空間を有するガラスパネルが開示される。

従来、一対のガラス体の間に真空空間を有するガラスパネル（以下「真空ガラスパネル」という）が知られている。真空ガラスパネルは複層ガラスとも呼ばれる。真空ガラスパネルは、真空空間が熱伝導を抑制するため、断熱性に優れている。真空ガラスパネルの製造では、一対となるガラスパネルが隙間をあけて接着され、その内部の気体が排出され、密閉されることで真空空間が形成される。真空ガラスパネルは、２つのガラス体が接着されるため、単なる一枚のガラス板とは異なり、製造過程で反りや破損が生じやすくなる。特に２つのガラス体が異なる場合には、反りや破損が生じやすい。

特許文献１は、真空ガラスパネルを開示している。この真空ガラスパネルは、一対のガラス板の熱膨張係数が所定の関係を満たすことで、真空ガラスパネルの破損が防止されている。しかしながら、真空ガラスパネルでは、さらなる反りや破損の防止が求められる。

特許第３３１２１５９号公報

本開示の目的は、反り及び破損の生じにくい真空ガラスパネル及びその製造方法を提供することにある。

本開示の真空ガラスパネルは、第１ガラス体と、前記第１ガラス体と離れて前記第１ガラス体に対向する第２ガラス体と、前記第１ガラス体と前記第２ガラス体とを枠状に接着し、熱溶融性ガラスを含む枠体と、を備える。前記第１ガラス体と前記第２ガラス体との間に、真空空間がある。前記第２ガラス体の熱膨張係数（α_２）は、前記第１ガラス体の熱膨張係数（α_１）よりも小さい。前記第２ガラス体の熱収縮率（Ｃ_２）は、前記第１ガラス体の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きい。

本開示の真空ガラスパネルの製造方法は、第１ガラス体と第２ガラス体とを準備する工程と、前記第１ガラス体と前記第２ガラス体との少なくともいずれか一方に枠状に、熱溶融性ガラスを含むガラス接着剤を配置する工程と、前記第１ガラス体と前記第２ガラス体とを対向させて配置する工程と、前記第１ガラス体と前記第２ガラス体と前記ガラス接着剤とを含むガラス複合物を加熱して、前記ガラス接着剤で第１ガラス体と前記第２ガラス体とを接着する工程と、前記第１ガラス体と前記第２ガラス体と前記ガラス接着剤とで囲まれた内部空間を排気する工程と、前記内部空間を密封して前記内部空間から真空空間を形成する工程と、を含む。前記第２ガラス体の熱膨張係数（α_２）は、前記第１ガラス体の熱膨張係数（α_１）よりも小さい。前記第２ガラス体の熱収縮率（Ｃ_２）は、前記第１ガラス体の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きい。

本開示によれば、反り及び破損が抑制された真空ガラスパネルが得られる。

図１は図１Ａ〜図１Ｃからなる。図１は、真空ガラスパネルの一例を示す。図１Ａは、真空ガラスパネルの一例の平面図である。図１Ｂは、真空ガラスパネルの一例の断面図である。図１Ｃは、真空ガラスパネルの一例の分解斜視図である。 図２は、図２Ａ〜図２Ｄからなる。図２は、真空ガラスパネルの製造例を示す。図２Ａ〜図２Ｄは、真空ガラスパネルを形成する途中の状態の断面図である。 図３は、図３Ａ及び図３Ｂからなる。図３は、真空ガラスパネルの製造例を示す。図３Ａ及び図３Ｂは、真空ガラスパネルを形成する途中の状態の平面図である。 真空ガラスパネルの製造での温度変化の一例を説明する模式的なグラフである。 ガラス体の熱膨張及び熱収縮を説明する模式的なグラフである。

図１は、真空ガラスパネルの一例（真空ガラスパネル１）を示す。図１は図１Ａ〜図１Ｃからなる。図１Ａは、平面図、図１Ｂは断面図、図１Ｃは分解斜視図である。図１Ａ〜図１Ｃは、真空ガラスパネルを模式的に示しており、各部の実際の寸法はこれと異なるものであってよい。特に、図１Ｂでは、理解しやすいよう、真空ガラスパネルの厚みが大きくなっている。

真空ガラスパネル１は、基本的に透明である。そのため、真空ガラスパネル１の内部の部材（たとえば、網１１、枠体３０、スペーサ４０）が視認され得る。図１Ａでは、視認された内部の部材を描画している。図１Ａでは、真空ガラスパネル１を第２ガラス体２０側から見ている。

真空ガラスパネル１は、第１ガラス体１０と、第２ガラス体２０と、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを接着する枠体３０とを備えている。真空ガラスパネル１は、真空空間５０を備えている。真空空間５０は、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との間に配置されている。真空ガラスパネル１は、真空空間５０を備えるため、真空ガラスパネル１の厚み方向に熱が伝わりにくい。そのため、真空ガラスパネル１は断熱性に優れる。

真空ガラスパネル１は、複数のスペーサ４０を備えている。複数のスペーサ４０により、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との間の距離が確保され、真空空間５０が容易に形成される。

本実施形態では、第１ガラス体１０は、網１１を含んでいる。網１１は、第１ガラス体１０の内部に配置されている。第１ガラス体１０は、いわば、網入りガラス板で形成される。網入りガラス板により、真空ガラスパネル１の防火性が向上する。網入りガラス板により、真空ガラスパネル１の強度が向上する。網入りガラス板により、真空ガラスパネル１の安全性が向上する。網入りガラス板は、ガラスが割れたときに、ガラスが散らばりにくい。火災発生のときに網入りガラス板が熱割れしても、網１１があることで、ガラスが散らばらず、炎の通過を抑制し、火災の拡大を抑制することができる。

網１１は、金属製である。網１１は、たとえば、鉄、又は鉄を含む金属材料から形成され得る。網１１は、垂直な２つの方向に伸びる複数の線１１ａ及び線１１ｂで形成されている。網１１は、格子状の構造を有する。網１１の径（線の太さ）は、たとえば、０．１〜１ｍｍである。

第１ガラス体１０において、内面は第１面１０ａと定義され、外面は第２面１０ｂと定義される。第２ガラス体２０において、内面は第１面２０ａと定義され、外面は第２面２０ｂと定義される。第１ガラス体１０の第１面１０ａと第２ガラス体２０の第１面２０ａとは対向している。

第１ガラス体１０の第１面１０ａには、赤外線反射膜が設けられていてもよい。第２ガラス体２０の第１面１０ａには、赤外線反射膜が設けられていてもよい。赤外線反射膜により、赤外を遮断するため、真空ガラスパネル１の断熱性が向上する。

真空ガラスパネルは、たとえば建物に適用される場合、第１ガラス体１０が屋外側に配置され、第２ガラス体２０が屋内側に配置される。もちろん、その逆に、第１ガラス体１０が屋内側に配置され、第２ガラス体２０が屋外側に配置されてもよい。

第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０の厚みは、たとえば、１〜１０ｍｍの範囲内である。本実施形態では、第１ガラス体１０の厚みは、第２ガラス体２０の厚みよりも厚い。第１ガラス体１０の厚みが厚くなると、網１１がガラスによって強く支持される。

図１Ａに示すように、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、矩形状である。真空ガラスパネル１は、矩形状である。第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とは、平面視における外縁が揃っている。平面視とは、真空ガラスパネル１を厚み方向に沿って見ることを意味する。

第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０の材料の例は、たとえば、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、化学強化ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、ネオセラム、物理強化ガラスである。なお、この場合、第１ガラス体１０の材料は、網１１以外のガラス部分の材料を意味する。

真空空間５０は、第１ガラス体１０、第２ガラス体２０及び枠体３０で密封されている。枠体３０は、シーラーとして機能する。真空空間５０は、真空度が所定値以下である。真空度の所定値は、たとえば、０．０１Ｐａである。真空空間５０は、排気により形成される。真空空間５０の厚みは、たとえば、１０〜１０００μｍである。

真空ガラスパネル１は、真空空間５０にガス吸着体を備えていてもよい。ガス吸着体は、ゲッタを含み得る。ガス吸着体により、真空空間５０のガスが吸着されるため、真空空間５０の真空度が維持され、断熱性が向上する。ガス吸着体は、たとえば、第１ガラス体１０の第１面１０ａ、第２ガラス体２０の第１面２０ａ、枠体３０の側部、スペーサ４０の中、のいずれかに設けられてよい。

枠体３０は、ガラス接着剤で形成される。ガラス接着剤は、熱溶融性ガラスを含む。熱溶融性ガラスは、低融点ガラスとも呼ばれる。ガラス接着剤は、たとえば、熱溶融性ガラスを含むガラスフリットである。ガラスフリットは、たとえば、ビスマス系ガラスフリット、鉛系ガラスフリット、バナジウム系ガラスフリットである。

スペーサ４０は、真空空間５０内に配置されている。スペーサ４０は、第１ガラス体１０の第１面１０ａに接し、第２ガラス体２０の第１面２０ａに接する。スペーサ４０は、平面視において、網１１と重なるように配置されている。本実施形態では、スペーサ４０は、網１１の交差点１１ｃに配置されている。交差点１１ｃは、第１の方向に伸びる線１１ａと第２の方向に伸びる線１１ｂとの交点である。スペーサ４０が交差点１１ｃに配置されると、スペーサ４０が目立ちにくくなり、真空ガラスパネル１の外観がよくなる。スペーサ４０の直径は、たとえば、０．１〜１０ｍｍである。スペーサ４０は、網１１の線の幅と同じかそれよりも小さくてもよい。その場合、スペーサ４０が隠れてより目立たなくなる。

以下、真空ガラスパネル１の製造例を説明する。

図２及び図３は、真空ガラスパネル１の製造例を示している。図２は図２Ａ〜図２Ｄからなる。図２Ａ〜図２Ｄは断面図である。図３は図３Ａ及び図３Ｂからなる。図３Ａ及び図３Ｂは平面図である。図３では、図１Ａ同様、内部の部材が描画されている。

真空ガラスパネル１の製造では、途中段階で、第１ガラス体１０と、第２ガラス体２０と、ガラス接着剤３００と、スペーサ４０とを含むガラス複合物１００が形成される。図２Ｃ及び図３Ａは、ガラス複合物１００を示している。

真空ガラスパネル１の製造にあたっては、まず、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを準備する。図２Ａには、準備された第１ガラス体１０が示されている。第１ガラス体１０は排気口１０３を有している。排気口１０３は、網１１と重ならないように設けられている。排気口１０３は、第１ガラス体１０を貫通する孔の出口である。第１ガラス体１０は、排気管１０４を有している。排気管１０４は、排気口１０３の外側に設けられている。

第１ガラス体１０の準備は、次工程（ガラス接着剤の配置等）に進行できるように、所定の装置に第１ガラス体１０を置くことを含む。第１ガラス体１０の準備は、排気口１０３及び排気管１０４を第１ガラス体１０に設けることを含んでもよい。図２Ａでは、第１ガラス体１０のみが描画されているが、第２ガラス体２０も別途準備される。第２ガラス体２０の準備は、第１ガラス体１０に対となる所定の大きさの第２ガラス体２０を用意することを含む。

ここで、製造開始時の第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、最終の真空ガラスパネル１の第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０のサイズよりも大きいものが用いられる。本製造例では、最終的に、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０の一部が除去される。製造に使用する第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、真空ガラスパネル１になる部分と最終的に除去される部分とを含む。

次に、図２Ｂに示すように、ガラス接着剤３００とスペーサ４０とを配置する。ガラス接着剤３００は、熱溶融性ガラスを含む。ガラス接着剤３００は、枠状に配置される。ガラス接着剤３００は、最終的に枠体３０を形成する。ガラス接着剤３００は、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２との少なくとも２種類のガラス接着剤を含む。第１ガラス接着剤３０１及び第２ガラス接着剤３０２は、それぞれ、所定の場所に設けられる。図２Ｂでは、第２ガラス接着剤３０２が破線で示されている。これは、第２ガラス接着剤３０２が、第１ガラス体１０の短辺に沿った方向の全部に設けられていないことを意味する。図３Ａにより、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２の配置が理解される。

第１ガラス接着剤３０１及び第２ガラス接着剤３０２の配置後、仮焼成が行われてもよい。仮焼成により、第１ガラス接着剤３０１及び第２ガラス接着剤３０２は、それぞれ、一体化する。ただし、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２は、接触しない。仮焼成により、ガラス接着剤３００が不用意に飛ぶことが抑制される。仮焼成により、第１ガラス接着剤３０１及び第２ガラス接着剤３０２が、第１ガラス体１０に固着してもよい。

スペーサ４０は、ガラス接着剤３００を配置した後に配置されることが好ましい。スペーサ４０は、網１１の交差点１１ｃに配置される（図３Ａ）。第１ガラス体１０の上にスペーサ４０を置く場合、交差点１１ｃが視認されるため、第２ガラス体２０の上にスペーサ４０を置く場合よりも、スペーサ４０の配置が容易になる。

なお、図２Ｂでは、ガラス接着剤３００は、第１ガラス体１０の上に配置されているが、ガラス接着剤３００は適宜の方法で配置されてよい。たとえば、ガラス接着剤３００は第２ガラス体２０の上に配置されてもよい。また、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とが対向配置された後に、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との隙間にガラス接着剤３００が注入されて配置されてもよい。この場合、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０の両方に同時にガラス接着剤３００が配置される。要するに、ガラス接着剤３００は、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との少なくとも一方に配置される。

また、ガス吸着体が第１ガラス体１０の上に配置されてもよい。ガス吸着体は、固体のガス吸着体が接着したり、流動性のあるガス吸着体材料が塗布及び乾燥されたりすることで、設けられる。

次に、図２Ｃに示すように、第２ガラス体２０をガラス接着剤３００の上に配置する。これにより、第１ガラス体１０、第２ガラス体２０、ガラス接着剤３００及びスペーサ４０を含むガラス複合物１００が形成される。ガラス複合物１００は、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との間に、内部空間５００を有する。図２Ｃでは、第２ガラス接着剤３０２が破線で示されている。第２ガラス接着剤３０２は、内部空間５００を完全に分けていない。

図３Ａに示すように、第１ガラス接着剤３０１は、第１ガラス体１０の外縁に沿って設けられている。第１ガラス接着剤３０１は、第１ガラス体１０の上で１周し、枠を形成している。第２ガラス接着剤３０２は、目的とする真空ガラスパネル１の端部になる部分に対応して設けられている。第２ガラス接着剤３０２の配置場所は、第１ガラス接着剤３０１で囲まれた範囲内である。

図３Ａでは、第２ガラス接着剤３０２は、真空ガラスパネル１の短辺に沿った方向に２つ配置されている。第２ガラス接着剤３０２の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。第２ガラス接着剤３０２は、壁状に設けられる。第２ガラス接着剤３０２は、内部空間５００を２つに仕切っている。ただし、第２ガラス接着剤３０２の仕切りは、完全ではなく、内部空間５００内の２つの空間が繋がるように行われている。内部空間５００内の２つの空間は、排気口１０３から遠い第１空間５０１と、排気口１０３に近い第２空間５０２と定義される。第１空間５０１と第２空間５０２とは、第２ガラス接着剤３０２で仕切られている。第２空間５０２は、排気口１０３が設けられている。第１空間５０１は、排気口１０３が設けられていない。本製造例では、第２ガラス接着剤３０２が第１ガラス接着剤３０１から離れ、また、２つの第２ガラス接着剤３０２が離れることで、第１空間５０１と第２空間５０２とが繋がっている。第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２との間、及び、２つの第２ガラス接着剤３０２の間は、排気を行うときの通気路として機能する。排気工程では、第１空間５０１の空気が通気路を通って排気される。

そして、ガラス複合物１００を加熱する。ガラス複合物１００は、加熱炉内で加熱され得る。加熱により、ガラス複合物１００の温度が上昇する。ガラス接着剤３００は、熱溶融温度に達することでガラスが溶融し、接着性を発現する。ガラス接着剤３００の溶融温度は、たとえば、３００℃を超える。ガラス接着剤３００の溶融温度は、４００℃を超えてもよい。第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２とは異なる熱溶融温度を有する。

図４は、本製造例での温度変化の一例を説明する模式的なグラフである。グラフの横軸は時間を表し、縦軸は温度を表す。図４のグラフにおいては、温度は、まず上昇して温度Ｔｍ１に達し、この温度Ｔｍ１を少し維持した後、少し低下して温度Ｔｅになり、その後再び上昇して温度Ｔｍ２に達し、この温度Ｔｍ２を少し維持した後、終了温度まで低下する。温度Ｔｍ１までの加熱は、第１加熱工程と定義される。温度Ｔｅから温度Ｔｍ２までの加熱は、第２加熱工程と定義される。

本製造例では、第１ガラス接着剤３０１は、第２ガラス接着剤３０２よりも低い温度で溶融する。すなわち、第１ガラス接着剤３０１は、第２ガラス接着剤３０２よりも先に溶融する。第１加熱工程では、第１ガラス接着剤３０１が溶融し、第２ガラス接着剤３０２は溶融しない。第１ガラス接着剤３０１が溶融すると、第１ガラス接着剤３０１が第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを接着し、内部空間５００が密封される。第１ガラス接着剤３０１が溶融し、第２ガラス接着剤３０２が溶融しない温度は、第１溶融温度と定義される。第１溶融温度では、第２ガラス接着剤３０２は溶融しないため、第２ガラス接着剤３０２は形状を維持する。第１溶融温度は、図４の温度Ｔｍ１に対応する。

第１溶融温度に達した後、排気を開始し、内部空間５００の気体を排出する。排気は、第１溶融温度よりも低い温度で行われてもよい。図４の温度Ｔｅは、排気を開始する温度である。なお、ガラス複合物１００の形状が乱れないのであれば、第１溶融温度に達する前から排気を開始してもよい。

排気は、排気口１０３に接続された真空ポンプで行われ得る。排気管１０４に真空ポンプから延びる管が接続される。排気により、内部空間５００は、減圧され、真空状態に移行する。なお、本製造例の排気は一例であり、別の排気方法が採用されてもよい。たとえば、ガラス複合物１００全体が減圧チャンバに入れられて、ガラス複合物１００全体で排気が行われてもよい。

図２Ｃでは、内部空間５００からの気体の排出が下向きの矢印で示されている。また、第１空間５０１から第２空間５０２に移る空気の流れが右向きの矢印で示されている。上述のように、第２ガラス接着剤３０２は、通気路を設けるように配置されているため、空気は通気路を通って排気口１０３から排出される。これにより、第１空間５０１及び第２空間５０２を含む内部空間５００が真空になる。

内部空間５００の真空度が所定の値になった後、ガラス複合物１００への加熱温度を上げる（第２加熱工程）。加熱温度の上昇は、排気を継続しながら行われる。加熱温度の上昇により、温度は、第１溶融温度よりも高い第２溶融温度に到達する。第２溶融温度は、たとえば、第１溶融温度よりも１０〜１００℃高い。第２溶融温度は、図４の温度Ｔｍ２に対応する。

第２溶融温度では、第２ガラス接着剤３０２が溶融する。溶融した第２ガラス接着剤３０２は、第２ガラス接着剤３０２の場所で、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを接着する。さらに、第２ガラス接着剤３０２は、その溶融性によって軟化する。軟化した第２ガラス接着剤３０２は変形し、通気路を塞ぐ。本製造例では、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２との間に設けられた隙間（通気路）が塞がれる。また、２つの第２ガラス接着剤３０２の間に設けられた隙間（通気路）が塞がれる。なお、第２ガラス接着剤３０２は、通気路を塞ぎやすいように、その両端部に第２ガラス接着剤３０２の量が多くなった塞ぎ部３０２ａを有している（図３Ａ）。塞ぎ部３０２ａは、第２ガラス接着剤３０２の端部で真空ガラスパネル１の長辺に沿った方向に伸びている。塞ぎ部３０２ａが変形して、前記の通気路が塞がれる。

図２Ｄ及び図３Ｂは、通気路が塞がれた後のガラス複合物１００を示している。ガラス複合物１００は、ガラス接着剤３００の接着作用により、一体化する。一体となったガラス複合物１００は、途中状態のパネル（一体化パネル２００と定義する）になる。

真空空間５０は、内部空間５００を排気口１０３から遠い真空空間５０と排気口１０３に近い排気空間５１とに分割することで形成される。第２ガラス接着剤３０２の変形によって、真空空間５０が生じる。真空空間５０は第１空間５０１から形成される。排気空間５１は第２空間５０２から形成される。真空空間５０と排気空間５１とは繋がっていない。真空空間５０は、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２により密閉される。

一体化パネル２００では、第１ガラス接着剤３０１と第２ガラス接着剤３０２とが一体化し、枠体３０が形成される。枠体３０は、真空空間５０を取り囲む。枠体３０は、排気空間５１も取り囲む。第１ガラス接着剤３０１が枠体３０の一部になり、第２ガラス接着剤３０２が枠体３０の他の一部になっている。

ところで、ガラス接着剤３００の溶融とは、熱溶融性ガラスが熱により軟化し、変形や接着が可能な程度になることであってよい。ガラス接着剤３００が流れ出るほどの溶融性は発揮されなくてよい。

真空空間５０の形成後、一体化パネル２００は、冷却される。また、真空空間５０の形成後、排気が終了する。真空空間５０は、密閉されているため、排気がなくなっても、真空が維持される。ただし、安全のために、一体化パネル２００の冷却の後に、排気が止められる。排気の終了により、排気空間５１は、常圧に戻ってもよい。

最後に、一体化パネル２００を切断する。一体化パネル２００は、真空ガラスパネル１になる部分（ガラスパネル部分１０１と定義する）と、不要な部分（不要部分１０２と定義する）とを含んでいる。ガラスパネル部分１０１は真空空間５０を含んでいる。不要部分１０２は、排気口１０３を含んでいる。

図２Ｄ及び図３Ｂでは、一体化パネル２００の切断箇所が破線（切断線ＣＬ）で示されている。一体化パネル２００は、たとえば、真空ガラスパネル１となる部分の枠体３０の外縁に沿って切断される。真空空間５０が破壊されない箇所で、一体化パネル２００は切断される。

一体化パネル２００を切断することで、不要部分１０２は取り除かれ、ガラスパネル部分１０１が取り出される。ガラスパネル部分１０１から、図１に示す真空ガラスパネル１が得られる。

ここで、本製造例では、網入りガラス板を材料として使用している。網入りガラス板は、網とガラスの複合材料であるため、網の部分とガラスの部分とでは熱膨張性が大きく異なる。そのため、網入りガラス板を用いる場合には、それらの熱膨張性の違いを考慮することが重要である。また、網入りガラス板は、網の入っていないガラス板（通常のガラス板）よりも熱膨張係数が大きくなる傾向がある。そのため、網入りガラス板と通常のガラス板（たとえばソーダガラス製の板）とを組み合わせる場合には、それらのガラス板の熱膨張性の違いを考慮することが重要である。特許文献１（特許第３３１２１５９号）では、熱膨張性を考慮した設計が開示されているが、本開示では、特許文献１の手法よりも有効な方法を提供することができる。以下、上記の製造例に即して本開示の真空ガラスパネルの製造方法を説明する。

まず、ガラス板の違いに着目する。金属製の網の熱膨張係数は、ガラスの熱膨張係数よりも高い。また、網の混入はガラス材料の熱膨張性を高める。そのため、網入りガラス板の熱膨張係数は、通常のガラス板の熱膨張係数よりも高い。たとえば、網の熱膨張係数は、１００〜１１０×１０^−７程度であり得る。一方、通常のガラス板は、ソーダガラス製の場合、熱膨張係数が８７〜９０×１０^−７程度であり得る。そして、網入りガラス板の熱膨張係数は、網の含有により、９１〜９２×１０^−７程度になり得る。これらの熱膨張性の違いが、真空ガラスパネルの反りや破損の原因になり得る。

また、網入りガラス板と通常のガラス板とでは、ガラス板が製造されるときに受ける熱履歴が異なる。たとえば、網入りガラス板は、網の混入過程において、何度か加熱が行われる。ガラス板は、通常、加熱及び冷却を経ることにより、収縮する。収縮することは、コンパクションと呼ばれる。ガラス板は、通常、溶融したガラスが引っ張られて製造されている。そのため、ガラス板の内部に引っ張り時の応力が残り、再加熱された時には、冷却時にその応力によってガラス板が縮むのである。たとえば、ソータガラス製のガラス板は、長さにおいて、１００〜１５０ｐｐｍ程度収縮し得る。しかしながら、網入りガラス板は、網入りガラス板の製造過程で熱を受けているため、すでにある程度収縮された状態になっており、収縮率は通常のガラス板よりも小さい。この収縮の違いが、真空ガラスパネルの反りや破損の原因になり得る。

また、網入りガラス板は、通常のガラス板よりも厚みが大きくなり得る。ガラス板の収縮率は、ガラス板の厚みが小さいほど大きくなる傾向にある。そのため、ガラス板の厚みの違いも、反りの原因になり得る。

上記の反り及び破損の原因に鑑みて、真空ガラスパネルの製造例では、次のような方法で真空ガラスパネルの製造を行う。

本製造例では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを接着する工程での加熱における昇温速度が、１５０℃／時間以下となるようにする。すなわち、ガラス複合物１００は、１時間あたり１５０℃以下のペースで温度が上昇する。昇温速度が１５０℃／時間以下になると、網１１の膨張で第１ガラス体１０のガラスが破損することが抑制される。昇温速度が大きい（たとえば２００℃／時間）と、金属とガラスの熱膨張の違いにより、第１ガラス体１０（網入りガラス板）は破損しやすくなる。昇温速度は、少なくとも第１ガラス接着剤３０１が溶融するまで１５０℃／時間以下である。図４の温度変化の例では、温度Ｔｍ１に達するまで、昇温速度が１５０℃／時間以下になる。昇温速度は、第２ガラス接着剤３０２が溶融するまで１５０℃／時間以下であってもよい。図４の温度変化の例では、温度Ｔｅから温度Ｔｍ２に達するまで、昇温速度が１５０℃／時間以下である。昇温速度は、１３０℃／時間以下が好ましく、１２０℃／時間以下がより好ましく、１１０℃／時間以下がさらに好ましく、１００℃／時間以下がよりさらに好ましい。ただし、昇温速度が小さくなると、製造効率が低下する傾向になる。そのため、昇温速度は、５０℃／時間以上が好ましく、６０℃／時間以上がより好ましく、７０℃／時間以上がさらに好ましく、８０℃／時間以上がよりさらに好ましい。

上記の昇温速度の試験例を示す。網入りガラス板を第１ガラス体１０とし、網を有さないガラス板を第２ガラス体２０とし、真空ガラスパネル１を試作した。その際、昇温速度を、１００℃／時間、１５０℃／時間、１７０℃／時間の３つの条件にして加熱した。この試験では、１００℃／時間及び１５０℃／時間では、網入りガラス板に破損が生じなかったが、１７０℃／時間では、加熱中に亀裂が発生し、網入りガラス板に破損が生じた。したがって、昇温速度は、１５０℃／時間以下が好ましいことが確認された。ただし、網入りガラス板は種々のタイプがあり得るため、種々のタイプの網入りガラス板が割れないようにするためには、昇温速度は、低い方がよい。

本製造例では、真空空間５０の形成後に、一体化パネル２００が冷却される。より好ましくは、その冷却時の冷却速度（温度低下速度）が制御される。急激に冷却すると、網１１とガラスとの熱膨張性の差によって、ガラスが破損するおそれがある。冷却速度は、１時間あたりの温度低下量で表される。冷却速度は、１５０℃／時間以下が好ましく、１３０℃／時間以下が好ましく、１１０℃／時間以下がより好ましい。ただし、製造効率を上げるためには、冷却速度は大きい方がよい。冷却速度は、５０℃／時間以上が好ましく、８０℃／時間以上がより好ましい。

本製造例では、第２ガラス体２０の熱膨張係数（α_２）は、第１ガラス体１０の熱膨張係数（α_１）よりも小さく、第２ガラス体２０の熱収縮率（Ｃ_２）は、第１ガラス体１０の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きくする。すなわち、第１ガラス体１０（網入りガラス板）と比較して、熱膨張係数が小さく、かつ、熱収縮率が大きい第２ガラス体２０が選択される。それにより、２つのガラス板（第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０）の熱の負荷による寸法差が小さくなり、反りが効果的に低減される。以下、その理由を説明する。

第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、上述したように、高温下（たとえば４３０℃）で接着される。高温下では、熱膨張の作用になり、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は膨張する。そして、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、冷却により、膨張が元に戻り、さらに、熱収縮により元の大きさよりも縮む。このように、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、熱膨張の状態で接着され、冷却後には、元の大きさよりも縮むため、その寸法差に起因して、反りが発生しやすくなる。要するに、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、熱負荷により伸び縮みする。熱負荷とは、２つのガラス体の接着の際の加熱と、ガラス体の接着の後の冷却とを含む熱サイクルを意味する。ここで、第２ガラス体２０が、第１ガラス体１０よりも熱膨張係数が小さく、かつ、熱収縮率が大きいと、以下で説明するように、この寸法差が吸収されやすくなる。

図５は、ガラス体の熱膨張と熱収縮を模式的に表すグラフである。グラフの横軸は温度であり、縦軸はガラス体の長さである。長さＬのガラス体は、温度の上昇により、Ｘの長さ膨張する。この時点でのガラス体の長さはＬ＋Ｘである。また、冷却後のガラス体は熱負荷により、元の長さからＹの長さ収縮する。この時点でのガラス体の長さはＬ−Ｙである。結果的に、接着時を基準として、ガラス体はＸ＋Ｙの長さ縮む。この現象が、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０に起こる。

熱膨張時による第１ガラス体１０の膨張量をＸ_１とし、熱負荷を経て第１ガラス体１０が収縮する収縮量をＹ_１とすると、結果的に、接着時を基準として、第１ガラス体１０は、Ｘ_１＋Ｙ_１の量だけ縮む。また、熱膨張時による第２ガラス体２０の膨張量をＸ_２とし、熱負荷を経て第２ガラス体２０が収縮する収縮量をＹ_２とすると、結果的に、接着時を基準として、第２ガラス体２０は、Ｘ_２＋Ｙ_２の量だけ縮む。

このように、ガラス体の熱膨張及び熱収縮によって、２つのガラス体には、接着時を基準として、
ΔＤ ＝ ｜（Ｘ_１＋Ｙ_１）−（Ｘ_２＋Ｙ_２）｜
で表される寸法差ΔＤが生じる。この式は、
ΔＤ ＝ ｜（Ｘ_１−Ｘ_２）＋（Ｙ_１−Ｙ_２）｜
と変形される。さらに、この式は、
ΔＤ ＝ ｜（Ｘ_１−Ｘ_２）−（Ｙ_２−Ｙ_１）｜
とも変形される。

ここで、ガラス体の膨張量Ｘは、熱膨張係数α、上昇温度ΔＴ、ガラス体の長さＬとすると、
Ｘ ＝ Ｌ×α×ΔＴ
となる。

すなわち、熱膨張係数が大きいほど膨張量が大きくなる。そのため、２つのガラス体においては、α_１＞α_２では、Ｘ_１＞Ｘ_２が成り立つ。

ここで、熱膨張係数（α_１，α_２）の単位は［／℃］である。

また、ガラス体の収縮量Ｙは、収縮率Ｃとし、ガラス体の長さＬとすると、
Ｙ ＝ Ｌ×Ｃ
となる。

すなわち、収縮率が大きいほど収縮量が大きくなる。そのため、２つのガラス体においては、Ｃ_１＜Ｃ_２では、Ｙ_１＜Ｙ_２が成り立つ。

なお、収縮率（Ｃ_１，Ｃ_２）は、上昇温度ΔＴに依存しており、ΔＴの関数として表される。すなわち、収縮率は、ガラス体の加熱温度によって変化し得る。

このように、Ｘ_１＞Ｘ_２とＹ_１＜Ｙ_２との関係が同時に成り立つと、上記のΔＤの関係式から分かるように、２つのガラス体の寸法差が低減される。要するに、熱膨張と熱収縮とが一部相殺する。そのため、熱による２つのガラス体で歪が発生するのが抑制され、ガラスパネルの反りが低減される。

熱膨張及び熱収縮の具体例を挙げる。たとえば、加熱前の温度を３０℃とし、接着時の温度を４３０℃とし、冷却後の温度を３０℃にした場合を考える。この例では、ΔＴは４００℃である。ΔＴは、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを枠体３０で接着するときに上昇する温度である。また、２つのガラス体の長さを１ｍと考える。第２ガラス体２０は、ソーダガラス製である。第１ガラス体１０は、鉄製の網１１を含むソーダガラス製のガラス板である。

そして、α_１とα_２との差（α_１−α_２）が２×１０^−７であると仮定する。すると、上記の熱膨張の関係式から、２つのガラス体の熱膨張量の差（Ｘ_１−Ｘ_２）は、８０μｍとなる。つまり、第１ガラス体１０は、８０μｍだけ第２ガラス体２０よりも膨張する。言い換えれば、第１ガラス体１０は、冷却時に８０μｍだけ第２ガラス体２０よりも元の大きさに戻る作用が生じる。このように、Ｘ_１−Ｘ_２が８０μｍとなる。

ここで、第２ガラス体２０の縮み量が１ｍあたり１００μｍ程度であり、第１ガラス体１０の縮み量が１ｍあたり３０μｍであるように、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０を選定する。このとき、Ｃ_２＞Ｃ_１が成り立つ。すると、第２ガラス体２０は、７０μｍだけ第１ガラス体１０よりも元の大きさから縮む作用が生じる。このように、Ｙ_２−Ｙ_１が７０μｍとなる。

上記の８０μｍ（Ｘ_１−Ｘ_２）及び７０μｍ（Ｙ_２−Ｙ_１）から、結局、ΔＤは、１０μｍとなる。この場合、接着時から冷却後までの第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との間の寸法差は１０μｍと小さい。寸法差１０μｍでは、通常、真空ガラスパネル１は反ったり割れたりすることはない。以上のように、熱膨張係数と熱収縮率とが所定の関係になることで、真空ガラスパネル１の反りや破損が抑制される。

なお、熱膨張の差（Ｘ_１−Ｘ_２）と熱収縮の差（Ｙ_２−Ｙ_１）とが、全く異なるオーダーになると、熱膨張と熱収縮との相殺がうまく機能しなくなる可能性があるが、上記の具体例のように、通常のガラス材料を用いるのであれば、そのような不具合は生じにくい。

また、上記では、真空ガラスパネル１の製造時における熱膨張と熱収縮を説明したが、製造後の真空ガラスパネル１においても、上記の関係が満たされ得る。熱膨張性の大小関係及び熱収縮性の大小関係は、熱負荷後も変わらないからである。

本製造例では、第１ガラス体１０の熱膨張係数（α_１）と第２ガラス体２０の熱膨張係数（α_２）との差（α_１−α_２）は、１×１０^−７〜５×１０^−７であることが好ましい。また、第１ガラス体１０の熱収縮率（Ｃ_１）と第２ガラス体２０の熱収縮率（Ｃ_２）との差（Ｃ_２−Ｃ_１）は、１０〜３００ｐｐｍであることが好ましい。この場合、熱膨張と熱収縮とがより効率よく相殺されるため、真空ガラスパネル１の反りや破損がさらに効果的に抑制される。なお、この好ましい態様は、製造後の真空ガラスパネル１においても適用される。

本製造例では、熱膨張係数（α_１，α_２）、及び熱収縮率（Ｃ_１，Ｃ_２）は、
（α_１−α_２）×ΔＴ−（Ｃ_２−Ｃ_１） ＜ ６×１０^−５
の関係を満たすことが好ましい。この場合、熱膨張と熱収縮とがさらに効率よく相殺されるため、真空ガラスパネル１の反りや破損がさらに効果的に抑制される。なお、この好ましい態様は、製造後の真空ガラスパネル１においても適用される。

ところで、上記の製造例では、第１ガラス体１０が網入りガラス板である場合を述べたが、第１ガラス体１０が網入りガラス板でない場合（すなわち一対のガラス体の両方が網入りガラス板でない場合）も、上記の熱膨張と熱収縮との相殺の手法は有効である。要するに、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との熱膨張係数が異なる場合に、α_１＞α_２及びＣ_２＞Ｃ_１の関係を満たすことは有効である。第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との材質が異なる場合に、α_１とα_２とが異なり得る。たとえば、第１ガラス体１０及び第２ガラス体のうちの一方のガラス体が、強化ガラス、耐熱ガラスに例示される特殊ガラスで、他方のガラス体が、通常のガラスである場合に、上記の手法が適用され得る。

なお、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０が、上記の熱膨張係数及び熱収縮率の関係を満たさない場合、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０のうちの一方を予備加熱してもよい。予備加熱では、ガラス体をそのまま加熱する。予備加熱により、ガラス体は収縮率が小さくなる。予備加熱によって、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０が上記の熱膨張係数及び熱収縮率の関係を満たすように、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０を変化させることができる。予備加熱は、アニール処理であってよい。予備加熱は、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０の準備で行われる。

上記の製造例では、第１ガラス体１０が網１１を含み、第２ガラス体２０が網を含まない例を示した。しかしながら、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は、上記の態様に限定されない。たとえば、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との両方が網を含んでもよい。この場合、一対の網入りガラス板（網を有するガラス体）を含む真空ガラスパネルが得られる。

上記の製造例では、第１ガラス体１０が排気口１０３を有する例を示した。しかしながら、第２ガラス体２０が排気口を有していてもよい。

上記の製造例では、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０の不要部分が切断される例を示した。しかしながら、第１ガラス体１０及び第２ガラス体２０は切断されなくてもよい。たとえば、排気後に、内部空間５００の真空が維持されたまま、第１ガラス体１０の排気口１０３が閉じられてもよい。排気口１０３の閉塞は、ガラスの熱溶着及びキャップの取り付けにより行うことができる。この場合、一体化パネル２００がそのまま真空ガラスパネル１になる。この場合、第２ガラス接着剤３０２は存在しなくてもよい。この場合、内部空間５００がそのまま真空空間５０になる。ただし、美観の観点から、真空ガラスパネル１は排気口を有さない方が好ましい。

以上のように、本開示の真空ガラスパネル１は、第１ガラス体１０と、第２ガラス体２０と、枠体３０とを備える。第２ガラス体２０は、第１ガラス体１０と離れて第１ガラス体１０に対向する。枠体３０は、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを枠状に接着する。枠体３０は、熱溶融性ガラスを含む。第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との間に、真空空間５０がある。第２ガラス体２０の熱膨張係数（α_２）は、第１ガラス体１０の熱膨張係数（α_１）よりも小さい。第２ガラス体２０の熱収縮率（Ｃ_２）は、第１ガラス体１０の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きい。

本開示の真空ガラスパネル１は、熱膨張と熱収縮とが考慮されることで、反り及び破損が効果的に抑制される。

本開示の真空ガラスパネル１の製造方法は、一対のガラス体を準備する工程と、ガラス接着剤を配置する工程と、一対のガラス体を対向させて配置する工程と、一対のガラス体を接着する工程と、内部空間を排気する工程と、真空空間を形成する工程と、を含む。一対のガラス体を準備する工程では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを準備する。第２ガラス体２０の熱膨張係数（α_２）は、第１ガラス体１０の熱膨張係数（α_１）よりも小さい。第２ガラス体２０の熱収縮率（Ｃ_２）は、第１ガラス体１０の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きい。ガラス接着剤を配置する工程では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０との少なくともいずれか一方に枠状に、熱溶融性ガラスを含むガラス接着剤３００を配置する。一対のガラス体を対向させて配置する工程では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを対向させて配置する。一対のガラス体を接着する工程では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とガラス接着剤３００とを含むガラス複合物１００を加熱して、ガラス接着剤３００で第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とを接着する。内部空間を排気する工程では、第１ガラス体１０と第２ガラス体２０とガラス接着剤３００とで囲まれた内部空間５００を排気する。真空空間５０を形成する工程では、内部空間５００を密封して内部空間５００から真空空間５０を形成する。

本開示の真空ガラスパネル１の製造方法は、熱膨張と熱収縮とが考慮されることで、真空ガラスパネル１の反り及び破損が効果的に抑制される。

１ 真空ガラスパネル
１０ 第１ガラス体
１１ 網
２０ 第２ガラス体
３０ 枠体
５０ 真空空間
３００ ガラス接着剤
５００ 内部空間

Claims (5)

1. 第１ガラス体と、
   前記第１ガラス体と離れて前記第１ガラス体に対向する第２ガラス体と、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体とを枠状に接着し、熱溶融性ガラスを含む枠体と、
   を備え、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体との間に、真空空間があり、
   前記第２ガラス体の熱膨張係数（α_２）は、前記第１ガラス体の熱膨張係数（α_１）よりも小さく、
   前記第２ガラス体の熱収縮率（Ｃ_２）は、前記第１ガラス体の熱収縮率（Ｃ_１）よりも大きい、
   真空ガラスパネル。
2. 前記第１ガラス体の熱膨張係数（α_１）と前記第２ガラス体の熱膨張係数（α_２）との差（α_１−α_２）は、１×１０^−７〜５×１０^−７であり、
   前記第１ガラス体の熱収縮率（Ｃ_１）と前記第２ガラス体の熱収縮率（Ｃ_２）との差（Ｃ_２−Ｃ_１）は、１０〜３００ｐｐｍである、
   請求項１に記載の真空ガラスパネル。
3. 前記第１ガラス体と前記第２ガラス体とを前記枠体で接着するときに上昇する温度をΔＴとしたときに、
   前記熱膨張係数（α_１，α_２）、及び前記熱収縮率（Ｃ_１，Ｃ_２）は、
   （α_１−α_２）×ΔＴ−（Ｃ_２−Ｃ_１） ＜ ６×１０^−５
   の関係を満たす、
   請求項１又は２に記載の真空ガラスパネル。
4. 前記第１ガラス体は、網を含む、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空ガラスパネル。
5. 第１ガラス体と、前記第１ガラス体の熱膨張係数（α_１）よりも熱膨張係数（α_２）が小さく、前記第１ガラス体の熱収縮率（Ｃ_１）よりも熱収縮率（Ｃ_２）が大きい第２ガラス体とを準備する工程と、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体との少なくともいずれか一方に枠状に、熱溶融性ガラスを含むガラス接着剤を配置する工程と、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体とを対向させて配置する工程と、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体と前記ガラス接着剤とを含むガラス複合物を加熱して、前記ガラス接着剤で第１ガラス体と前記第２ガラス体とを接着する工程と、
   前記第１ガラス体と前記第２ガラス体と前記ガラス接着剤とで囲まれた内部空間を排気する工程と、
   前記内部空間を密封して前記内部空間から真空空間を形成する工程と、
   を含む、
   真空ガラスパネルの製造方法。

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