JP6622320B2 - 真空断熱ガラス用の低摩擦スペーサーシステム - Google Patents

Description

本発明は、真空板ガラス部材（evacuated glazing element）のための方法及び装置に関し、より詳細には、隣り合うガラス板間に配置されるスペーサーを備える真空板ガラス部材に関する。

多くの既存の断熱板ガラス部材（例えば、真空断熱ガラスユニット又は真空断熱ガラス組立体）は、互いから或る空間だけ離間する２枚以上のガラス板を含む。いくつかの既存のガラスパネル組立体は、小さいスペーサーによってガラス板間に位置付けられる小さいスペーサーを組み込んでおり、この空間は、真空の空間を包囲する透明な外囲器を形成するために、最外のガラス板に接合されるストリップによって周縁部に沿ってシールされる。

ガラスパネル組立体にわたる温度差は、その組立体の構造に著しい影響を与え、いくつかの場合ではその組立体の不具合を引き起こす可能性がある。より詳細には、外側ガラス板の温度は、通常は外気温に近い（冷気に曝露されると収縮し、熱に曝露されると膨張する）。内側ガラス板は、通常は（例えば建物の）内気温に一致する比較的一定の温度のままである。内側ガラス板に対する外側ガラス板の動き（すなわち収縮又は膨張）は、「ガラス板の示差変形（differential pane movement）」として知られている。

スペーサーは、ガラス板間の間隔を維持すると同時に、ガラス板間の空間を越える伝熱を最小限にするのに用いられる。いくつかの従来のスペーサーは、通常、正方形配列で位置付けられる円柱形の金属製柱状体の形態をとり、各柱状体の円形の面がそれぞれのガラス板に対向して接触する（すなわち、スペーサーは支柱として機能する）。スペーサーは、摩擦力を受けての転倒を回避するため、高さよりも大きい直径を有する形状にされる場合が多い。これらのスペーサーがある場合、ガラス板外囲器（すなわち、ガラス板間の空間）を真空にすることで、ガラス板の１平方フィートあたりに著しい力（例えば、２０００ポンド）が誘起される。これは、各柱状体の面に対するおよそ５００００ｐｓｉの接触応力に換算される。これにより、柱状体とガラス板との間には大きな静摩擦力がもたらされる。また、この圧力の結果、各柱状体の上のガラス板を曲げる、すなわち「ドーム状にする（doming）」ことになり、キルト布を思わせるパターンを形成することになる。

外気温の変化によって生じるガラス板の示差変形の間、各柱状体の上のガラスがドーム状になることで助長された高い静摩擦力は、過度に滑りに抵抗し、それにより、板ガラスユニットが建物の内方（又は外方）に撓んでしまう可能性がある。また、柱状体の平坦面上でのガラス板の滑り（動きに対する静摩擦抵抗に打ち勝った場合）は、甚だしい騒音及び望ましくない擦れを引き起こす可能性がある。

他のスペーサーは、ガラス板とスペーサーとの間に転がり接触をもたらすように球面形状を有する。しかし、これらの球面スペーサーは、その形状及びガラス板との接線接触に起因して非常に小さい荷重点（point loading）を有する。この小さい荷重点は、通常、ガラス表面への陥入に起因してガラスに損傷を引き起こす。これは、凍った水溜りの表面にボウリングの球を落とすことで生じる割れた氷のパターンに類似する。陥入の閾値を下回るように接触応力を減らすため、球面スペーサーの数を増やすことはできるが、この数が多くなると、スペーサーが目で見てわかるようになる可能性があり、また、球面とガラスの表面によって規定される平面との間の固有の点接触によっても、通常、ガラスに損傷を与える。

したがって、低摩擦の転がり接触と十分な接触面積とを組み合わせてガラスへの陥入のリスクを低減するスペーサー設計に対する必要性が生じている。本発明の第１の態様は、低熱損失の窓を形成するのに用いることができる真空断熱ガラスユニットである。本発明の第２の態様は、低熱損失の窓用の真空断熱ガラスユニットを製造する方法である。

ガラス板のサイズに関わらず、真空板ガラスにおけるガラス板の示差変形についての略摩擦のない対処策を提供することが可能なスペーサーのパターンを作製するため、ニードル軸受と同様に機能することで、隣接するガラス板との転がり接触が可能であるスペーサーを製造することが望ましい。任意選択であるが、そのような転がり接触スペーサーを、その後の取扱い及び製造作業に耐える十分な接着力で少なくとも１つのガラス板に接着し、それでもなお、通常使用下でのガラス板の示差変形の間、軸受作用に干渉しないように、ローラースペーサーが摩耗の痕跡（abrasive debris：摩耗屑）を残さずにきれいに離れることが可能であることが望ましい。コストに関しては、ガラス板全体ではないにせよガラス板の少なくとも一部にわたって同時に複数のローラースペーサーを付与し、接合することが望ましい。更に、ガラス板の示差変形が仮想円の共通の中心の周りに均一に生じ得るように、ローラースペーサーは付与の際、スペーサーが同心円に対して接線方向になるように向けることが望ましい。

本発明は、単一のスペーサーが規則的なパターンで板ガラスユニットに配置されるスペーサー構成として詳細に記載される。しかし、所望の機能性を損なうことなく、規則的であるか否かにかかわらず他のパターンを用いることができ、また、局所的な接触応力を減少させるように複数のスペーサーを一箇所に用いることができることを容易に見て取ることができる。スペーサーの向きが完全に接線方向でなくても、また、接触円が完全に同心でなくても、実質的に機能が損なわれることはないことも容易に見て取ることができる。

したがって、本発明の目的は、コーティング又はガラスに対して柱状体により生じる擦過損傷に起因する保証コストをなくすだけでなく、板ガラスに対する非転がり柱状体のスティックスリップ音（stick-slip noise）をなくし、また、コンプライアントなエッジシールと相補的に機能することで、外気温の変動時の真空板ガラスユニットの撓みをなくし、更に、ガラス板の相対位置を維持する機能を周囲シールのみによって担わない、転がりスペーサー設計を提供することである。

１つの態様において、本開示は、断熱板ガラス組立体を製造する方法に関する。概して、本方法は、実質的に合同な形状の少なくとも２つのガラス部材を準備することを含む。各ガラス部材は、２つの実質的に平坦な面を画定する。円柱形の転がりスペーサーのパターンは、複数の同心円のうちの１つに対してそれぞれ接線方向又は略接線方向に向けられる。ガラス部材は、実質的に平行に配置され、転がりスペーサーによって互いに離間し、それにより内部空間を画定する。柔軟なシールストリップが、隣接するガラス部材に各縁部が接合されることにより、真空にすることができる包囲された内部空間を形成する。

別の態様において、本開示は、真空断熱ガラスのガラス板間に直接接触することを防ぐ、ころ軸受の機能を有するスペーサーを作製する方法に関する。概して、本方法は、ローラースペーサーを形成する方法と、ローラースペーサーを少なくとも１つのガラス板に望ましい所定パターンで配置する方法と、任意選択として、上記ローラースペーサーを少なくとも１つのガラス板に接着する方法とを含む。多大なコスト削減の利益を伴う、多数のワイヤスペーサーを一度に付与する方法が記載される。

別の態様において、本開示は、真空断熱板ガラスに関する。概して、本真空断熱板ガラスは、実質的に合同な形状の少なくとも２つのガラス部材を備える。各ガラス部材は、２つの実質的に平坦な面を画定する。これらの部材は、ローラースペーサーのパターンによって離間し、著しい撓みを伴わずにガラス板の示差変形に適応する。ガラス部材は、実質的に平行に配置され、ローラースペーサーによって互いに離間し、ガラス部材間に内部空間を画定する。シールストリップがガラス部材に接合される。シールストリップは、内部空間をシールする。

１つの実施形態において、本発明は、合同な形状を有する第１のガラス部材及び第２のガラス部材を含む断熱板ガラスユニットに関する。本断熱板ガラスユニットはまた、第１のガラス部材と第２のガラス部材との間に配置され、第１のガラス部材を第２のガラス部材から離間させる複数の細長いスペーサーを備える。スペーサーは、第１のガラス部材及び第２のガラス部材のうちの一方又は双方の表面と転がり線接触し、各スペーサーは第１の軸に沿って細長い。スペーサーは、上記表面において、それぞれのスペーサーの第１の軸が、上記表面において重なり合うとともに共通の中心を有する１つ又は複数の仮想円の線に対して接線方向となるように向けられている。

別の実施形態において、本発明は、第１のガラス部材及び第２のガラス部材を備える断熱板ガラス組立体を製造する方法を提供する。本方法は、第１のガラス部材及び第２のガラス部材のうちの一方又は双方の表面と転がり線接触するスペーサーによって、第１のガラス部材及び第２のガラス部材を互いに離間させることを含む。各スペーサーは、第１の軸に沿って細長い。本方法は、スペーサーを、上記表面において、それぞれのスペーサーの第１の軸が、上記表面において重なり合うとともに共通の中心を有する１つ又は複数の仮想円の線に対して接線方向となるように向けることを更に含む。

別の実施形態において、本発明は、合同な形状を有する第１のガラス部材及び第２のガラス部材を備える断熱板ガラスユニットを提供する。本断熱板ガラスユニットはまた、第１のガラス部材と第２のガラス部材との間に配置され、第１のガラス部材を第２のガラス部材から離間させる複数の細長いスペーサーを備える。スペーサーのそれぞれは、第１の軸に沿って細長く、第１の軸に対して垂直な第２の軸を有する。それぞれのスペーサーの第２の軸は、対応するスペーサーの転がり方向を規定する。スペーサーは、第１のガラス部材及び第２のガラス部材のうちの一方又は双方の表面と転がり線接触し、スペーサーは、上記表面において、スペーサーのうちの少なくとも１つのスペーサーの転がり方向が、スペーサーのうちの少なくとも別の１つのスペーサーの転がり方向とは異なるように向けられている。

本発明の他の態様は、詳細な記載及び添付の図面を検討することによって明らかとなる。

ガラス板の周囲に沿ってシールされる間隙によって互いに離間したガラス板を備える、本発明を具現する真空ガラスユニットの縁視図である。 ガラス板と、ガラス板に結合されるとともに、ガラス板のうちの少なくとも１つのガラス板の重心に中心を置くグリッドパターンで配置された転がり接触スペーサーとを示す、図１の真空ガラスユニットの平面図である。 スペーサーが接線方向又は略接線方向に向いた仮想同心円を示す、スペーサーを備える真空ガラスユニットの別の平面図である。 径方向かつ環状に等しい増分で配置された転がり接触スペーサーを備える、別の例示的な真空ガラスユニットの平面図である。 ガラス板と、ガラス板のうちの少なくとも１つのガラス板の重心からオフセットされたパターンで配置された転がり接触スペーサーとを備える別の例示的な真空ガラスユニットの平面図である。 アーチ状のガラス板と、ガラス板のうちの少なくとも１つのガラス板の重心に中心を置くパターンで配置された転がり接触スペーサーとを備える別の例示的な真空ガラスユニットの平面図である。 アーチ状のガラス板と、ガラス板のうちの少なくとも１つのガラス板の重心からオフセットされたパターンで配置された転がり接触スペーサーとを備える別の例示的な真空ガラスユニットの平面図である。 柱の側部がガラス板のうちの１つと接触する円柱形状を有する例示的なスペーサーによってもたらされる応力パターンを示す概略図である。 混合縁（blended edge）を有し、柱の側部がガラス板のうちの１つと接触する円柱形状を有する例示的なスペーサーによってもたらされる応力パターンを示す概略図である。 柱の湾曲した側部がガラス板のうちの１つと接触する湾曲した円柱形状を有する例示的なスペーサーによってもたらされる応力パターンを示す概略図である。 柱の側部がガラス板のうちの１つと接触する対数曲線状の円柱形状を有する例示的なスペーサーによってもたらされる応力パターンを示す概略図である。 連続的に湾曲した本体によって画定される別の例示的なスペーサーの平面図である。 部分的に湾曲した本体によって画定される別の例示的なスペーサーの平面図である。 中空の内部を有する例示的なスペーサーの断面図である。 中空の内部に充填材を含む例示的なスペーサーの断面図である。 １つのガラス板と、ガラス板上でのスペーサーの転がりを制限するために停止部によって回転面が互いに反対側に分離された例示的なスペーサーとの部分断面図である。 １つのガラス板と、ガラス板上でのスペーサーの転がりを制限するために停止部によって回転面が互いに反対側に分離された別の例示的なスペーサーとの部分断面図である。 スペーサーの対がガラスユニットに配置された別の例示的な真空ガラスユニットの一部の平面図である。

本発明は、以下の説明に記載される又は上述の図面に示されている構成要素の構成及び配置の詳細にその適用が限定されないことが理解されるべきである。本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記載される又は添付の図面に示されている構成要素の構成及び配置の詳細にその適用が限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であるとともに、種々の方法で実施又は実行が可能である。

本明細書において用いられる場合、「断熱板ガラスユニット」及び「ガラスパネル組立体」という用語は同義であり、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、その平坦面に沿って実質的に平行であり、周囲縁がシールされてガラス板間に内部空間を形成する実質的に合同な形状である、少なくとも２つのガラス部品又はガラス部材（説明のため、ガラス板と称する）から形成される窓用板ガラス組立体を意味する。内部空間は、空気よりも伝熱性が低く、いくつかの構成では空気よりも粘性が高いガスを少なくとも部分的に充填するか、又は（例えば真空引きによって）真空にすることができる。

「ガラス板の示差変形」という用語は、一方のガラス板の温度が他方のガラス板の温度に対して変化する場合に発生する、２つの隣り合うガラス板間の相対的なガラス板の変形を指す。この用語は、機械的な影響又は他の影響（例えば、取扱い又は使用中の衝撃）下で生じる相対的なガラス板の変形を指す場合もある。

「気密」という用語は、シール長さ１フィートあたり約１０^−８立方センチメートル／秒〜１０^−９立方センチメートル／秒（「ｓｃｃ／秒」）までのヘリウム漏れ量しか許容しないシールを指す。

「高気密」という用語は、シール長さ１フィートあたり約１０^−９ｓｃｃ／秒まで、好ましくは約１０^−１１ｓｃｃ／秒まで、最も好ましくは約１０^−１２ｓｃｃ／秒までのヘリウム漏れ量しか許容しないシールを指す。

「柔軟な」及び「コンプライアントな」という用語は、弾性及び動きに適応する能力を有する構造を指す。

「コンプライアントでない」という用語は、「柔軟な」又は「コンプライアントな」という用語とは対照的に、剛性又は脆性を有する構造を指す。

「静」という用語は、摩擦又は接触について述べる場合、接触状態の２つの表面が相対運動を起こさないことを意味する。

「動」という用語は、摩擦又は接触について述べる場合、接触状態の２つの表面が相対運動を起こすことを意味する。

図１ａ及び図１ｂは、非圧縮性又は実質的に非圧縮性の材料（例えば、複合材、プラスチック、ガラス、金属等）で作製された転がり接触スペーサー３（図１ｂ）によって離間されている２つのガラス部材１、２を備える、例示的な真空断熱板ガラスユニットを示している。各スペーサー３は、比較的小さいサイズである（例えば、およそ直径１００ミクロン×長さ１０００ミクロン）。板ガラスユニットを遠目に見た場合、スペーサー３のサイズが小さいことにより、スペーサー３は視界の妨げにならない（すなわち、大抵の照明及び背景条件下では実質的に目に見えない）。必要に応じて、スペーサー３は、ガラス部材１及び２のうちの少なくとも一方に一時的に接着することができる。図１ｂの実施形態では、各スペーサー３は、スペーサーが正方形又は長方形のグリッドパターンを有する配列で方向付けられるように、近隣のスペーサー３から等距離に配置される。各細長いスペーサーの向きはランダムではなく、共通の中心４（図２では、ガラス部材１、２の重心と一致するものとして示されている）に対して直交している。

図２は、板ガラスユニットにおいて重なり合う（共通の中心４を有する）一連の仮想同心円５を示し、転がり接触スペーサーがこれらの円に対して接線方向であることを示している。理解されるように、上記表面上にスペーサー３を配置することは、スペーサー３のうちの１つ又は複数を、ガラス部材１、２の表面において略接線方向の配置（例えば、接線方向から１度〜５度オフセットされて円に交わる等）で、共通の中心４を共有する１つ又は複数の仮想円の線（例えば、部分円又は全円）に向けることができるように厳密でなくてもよい。「接線方向」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、共通の中心４を共有する仮想円の線に対して少なくとも略又はおおよそ接線方向であるスペーサー３を包含するように解釈すべきである。また、円のうちの少なくともいくつかは、上記表面において互いに完全には同心にならないように重なり合う場合がある（すなわち、円は略同心である）。例えば、本発明から逸脱することなく、円のうちの２つ以上の中心点が、短い距離（例えば、１インチ〜１０インチ）だけ離れていてもよい。「共通の中心」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、互いに同心又は略同心の円形の線を包含するように解釈すべきである。すなわち、「共通の中心」という用語は、略同心の円形の線の双方の中心に包含される領域を指すことができる（例えば、中心が５インチだけ離間した２つの仮想円に対する共通の中心は、２つの中心間及び２つの中心の近位で２つの中心を含めた領域を包含する）。

１つ又は複数の仮想曲線に沿ってスペーサー３を配置することによって、スペーサー３は、部材１、２を潤滑することなく、ガラス板の示差変形に適応する、異なる転がり方向を得る。すなわち、各スペーサー３は、細長いスペーサー３に沿って延びる長手方向軸すなわち第１の軸と、第１の軸に対して垂直に向いた（例えば交差する）第２の軸とを有する。この適用のために、第１の軸は、スペーサー３の両端部の中心を通る直線によって規定され、スペーサー３がその周りを転がることができる軸を規定する。理解されるように、第１の軸は、スペーサー３の両端部を通って延びることができるが、スペーサー本体の中心部を通る場合も通らない場合もある。第２の軸は、スペーサー３の転がり方向を規定し、スペーサー３は、上記表面において、スペーサー３のうちの少なくとも１つのスペーサーの転がり方向が、スペーサー３のうちの少なくとも別の１つのスペーサーの転がり方向とは異なるように向けられている。

更に、スペーサー３は細長く、ガラス部材１、２を離間した関係で均一に支持されるように、各スペーサー３の軸がガラス部材１、２に対して実質的に平行に向くと同時に、真空引きされる際の撓みを最小限にする又はなくす。換言すれば、スペーサー３は、上記表面と線接触し、それにより、ガラス部材１、２に加わる接触応力が低減されるとともに、ユニットを通る伝熱が低減される。また、スペーサー３の転がり接触は、ガラス又はガラス上の何らかのコーティング（例えば低放射率コーティング）の擦れを低減する及び場合によってはなくすことができる。スペーサー３は、正確で均一な直径を有するワイヤ、ファイバー又は他のフィラメントから形成又は製造することができる。また、スペーサー３の長さは、所望の支持に応じて変更することができる。

理解されるように、スペーサー３及びスペーサー３の様々な構成（詳細は後述する）は、スペーサー構成の共通の中心に対してガラス板の示差変形（膨張及び収縮）を許容する。すなわち、共通の点４は、仮想円（又は他の曲線）の共通の中心にある「仮想的なピン」である（すなわち、２つの部材１、２がこの位置においてピン留めされているかのように見える）。断熱板ガラスユニットは、膨張又は収縮を共通の点４の位置に対して制御し（すなわち、膨張又は収縮が共通の点４の周りで起こる）、ガラス板の示差変形に対する最小の抵抗をもたらすことができるように設計することができる。スペーサー３のこの方向付けは、ガラス板の示差変形によって生じるエッジシールにおける負荷及び応力も制限する。図４及び図６を参照すると、共通の点４は、任意の場所に位置することができ、ガラス部材（複数の場合もある）１、２の中心（重心）と位置合わせされている場合も、（部材１、２の表面にある又はこの表面にない）中心からオフセットされている場合もある。また、スペーサー３は、任意の形状（例えば、図１ｂ、図２〜図４に示されているように長方形、又は半円形状（図５を参照）等の長方形でない形状、又は他の多角形状又は湾曲形状）を有するガラス部材１、２を離間させるのに用いることができる。

概して、スペーサー３は、各スペーサーに対する負荷がそれぞれのスペーサー間で略同一になるように均一なパターンで配置される。図１〜図９ｂに示されているように、スペーサー３は、仮想同心円に対して接線方向に向いた転がりロッドによって画定される。

図１ｂ及び図２は、長方形（例えば正方形）配列又はグリッドパターンを有するスペーサー３の構成を示している。図３は、円形若しくは湾曲配列又はグリッドパターンを有するスペーサー３の構成を示している。図２及び図３を参照すると、スペーサー３は、仮想円に対して接線方向又は実質的に接線方向に向いている。図２の構成に対する図３の構成の主な相違点は、図３のスペーサー３は均一な径方向間隔を有し、このスペーサー３は、所与の仮想円に対して接線方向であるとともに、実質的に等しい長さの弧によって分離されていることである。このパターンは、結果として擬似ランダムパターンとなり、それにより、このスペーサーは、パターンを見出しがちな人間の目には識別がより困難となる。このパターンの径方向性は、ＸＹテーブルよりも径方向のアーム動作を有して設計された自動ロボットに相応しい。

図７ａ〜図７ｄは、断熱板ガラスユニットに用いることができる異なる例示的なスペーサー３と、柱状体すなわち柱の形状のスペーサー３（すなわち、単一の軸の周りの異なる回転形状）が、スペーサーとガラス板との境界部において接触応力分布形状にいかに影響を与えるかとを示している。図７ａは、接触応力がスペーサー３（例えば、円柱形ニードル軸受に類似する）の各端部において急上昇する（spikes）円柱形のスペーサー３を示している。図７ｂは、円柱形部分と滑らかに調和する斜面状又は面取りされた端部を有する円柱形のスペーサーを示している。この形状では、純粋な円柱形でのスペーサーの鋭い急上昇は実質的に抑えられる。図７ｃは、湾曲した壁を有する樽形のスペーサー３を示している。この形状は、各端部における鋭い急上昇を低減し（また排除し得る）、ピーク応力が中央に位置する。図７ｄは、対数曲線状又は略アール状の形状の端部を有する実質的に円柱形のスペーサー３を示している。この形状は、スペーサーの長さの大部分にわたって応力が実質的に均一に分布し、各端部において滑らかにゼロへと下降する。図７ｄに示されているこの形状は、図示の他の形状に比してガラス部材１、２の表面に陥入するリスクが最も少ないと考えられる。

図８ａ及び図８ｂは、２つの非直線状のスペーサー３を示している。図８ａは、弧の形状をとる転がり接触スペーサー３を示している。図８ｂは、屈曲したスペーサー３（すなわち、スペーサー３は曲線部と直線部とを有する）を示している。スペーサー３は、ガラス部材１、２に最初に結合される際、弧状又は屈曲形状を有し、組立て中の表面に沿ったスペーサーの移動（転がり）が制限される。支圧下（例えば、ガラス部材１、２がともに結合された場合）で、ガラス板の示差変形が組み合わさると、非直線状のスペーサー３は、スペーサー３の転がり能力を促進し、ガラス板の示差変形に対する抵抗を最小限にするように真っ直ぐになることができる。

図９ａ及び図９ｂは、スペーサー３を中空とすることができることを示している。図９ａは、充填されていない中空のスペーサー３を示している。図９ｂは、材料（例えば、金属、ガラス、プラスチック、複合材等）が充填された中空のスペーサー３を示している。概して、中空のスペーサー３は、スペーサー３を通した熱伝導を低減することができる。

図１０ａ及び図１０ｂは、スペーサー３を、停止部又は突出部８によって回転面が互いに反対側に分離された形状とすることができることを示している。図１０ａ及び図１０ｂのスペーサー３は、スペーサー３の部分的な回転（すなわち、停止部８がガラス部材１、２の表面のうちの一方に接触するまで）を可能にする。これにより、製造中又は板ガラスユニットがガラス板の示差変形を受ける際のスペーサー３の実質的な移動を制限することが有用とすることができる。

図１１は、実質的に非圧縮性の材料で作製された転がり接触スペーサー３によって離間された第１のガラス部材１及び第２のガラス部材２を備える真空断熱板ガラスユニットの一部を示している。２つのスペーサー３は、ガラス板の荷重を支えるようにそれぞれの示されている場所に並んで配置されている。ユニットにおける１つ又は複数の場所（例えば、参照符号９によって示されている場所）に、１つのスペーサー３のみを有する場合でも、ガラス部材１、２は、残りのスペーサー３によって適切に支持される。

本発明の説明的な例を以下により詳細に記載する。

例１：長方形の真空ガラスユニットの製造
自動ワイヤカッターを用いて、転がり接触スペーサーが、直径０．１５ｍｍのハステロイ（登録商標）ワイヤから１ｍｍの長さに切断され、自動コンピューター数値制御機械によって位置決めされ、２４インチ×４８インチ×１／８インチ厚の長方形のガラス板上に置かれ、１６ｍｍ×１６ｍｍのグリッドパターンを形成する。各スペーサーを配置した後、１対の回転フィンガーが、ガラス板の縁部に対する位置を変えることなくスペーサーを方向付け、対称軸が、ガラス板の重心に一致する共通の中心を有する仮想円のうちの１つに対して接線方向（又は略接線方向）になるようにする。第１のガラス板と同じ寸法を有する第２のガラス板は、双方のガラス板の縁部が全周にわたって隣り合うように第１のガラス板の上に正確に同じ向きで配置され、上記スペーサーの配列上に載せられ、上記スペーサーの配列によって第１のガラス板から離間する。２つのガラス板の縁部間の間隙は、それぞれのガラス板の各縁部に沿って気密シールされる。結果として得られる外囲器は、ガラスフェルールを通して５×１０^−４トールまで真空化され、それと同時に、３０分間にわたり２５０℃に加熱し、内部の湿気を排出する。その後、真空化された真空ガラスユニットの寿命にわたって真空を維持するために、ガラスフェルールを溶融して閉鎖する。

例２：成形されたスペーサーを有する真空ガラスユニット
成形された鋭い縁部を有するカーバイドディスクの形態の回転ブレードを備える自動転造成形機（ねじ製造機に類似する）を用いて、直径０．１５ｍｍのニチノールワイヤをスエージ加工して剪断することで、図１４ｄに示されているような対数曲線形状の端部を有する長さ１．５ｍｍの転がり接触スペーサーが形成され、ビン（bin）内に落ちる。これらのスペーサーを、好適なエンドエフェクター及びロボットビジョンを有するピックアンドプレースロボットによってビンから取り出す。ロボットは、各スペーサーの一端部を８０℃に保たれた表面と接触させ、少量のワックスが転移してスペーサーの端部に接触するように、溶融された真空精製ワックス（例えば、Ａｐｉｅｚｏｎ Ｗ）によって制御可能にコーティングする。次に、ロボットは、各スペーサーを１８インチ×３６インチ×１／８インチ厚の長方形のガラス板に配置し、１８ｍｍ×１８ｍｍのグリッドパターンを形成する。各スペーサーを解放する前に、ロボットは、スペーサーを、ガラス板の重心に一致する共通の中心を有する仮想円のうちの１つに対して略接線方向に向ける。ロボットのエンドエフェクターに搭載されたホットワイヤコイルが、スペーサーに放射エネルギーを伝達し、端部のワックスコーティングを液化して、スペーサーとガラス板との間に接着剤のメニスカスを形成することを確実にする。ホットコイルが取り除かれると、スペーサーの熱は低温のガラスに即座に流れ、ワックスが冷え固まり、スペーサーの位置を一時的に固定する。１７．５インチ×３５．５インチ×１／８インチ厚の寸法を有する第２のガラス板は、双方のガラス板の縁部が全周にわたって隣り合うように、重心が位置合わせされた状態で正確に同じ向きで第１のガラス板の上に配置される。下面に低放射率コーティングを有する第２のガラス板は、上記スペーサーの配列の上に重力によって載せられ、上記スペーサーの配列によって第１のガラス板から離間される。次に、この組立体は、その後の製造作業中にガラス及びスペーサーの位置を維持するように適切に固定される。次に、２つのガラス板の縁部間の間隙は、柔軟なリブ状の金属箔リボンからなるコンプライアントなシールシステムによって気密シールされ、このシールシステムは、超音波接合等の略室温の接合プロセスを用いて、各縁部に沿ってそれぞれのガラス板に接合される。ワックスは、超音波振動及び取扱いによる影響下でのスペーサーの移動を防ぐ。結果として得られる外囲器は、ガラスフェルールを通して５×１０^−４トールまで真空化され、それと同時に、３０分間にわたり２５０℃に加熱し、内部の湿気を排出する。ワックスは溶融するが、各スペーサーは、２つのガラス板に作用する外圧に抵抗するので適所に留められる。その後、真空化された真空ガラスユニットの寿命にわたって真空を維持するために、ガラスフェルールを溶融して閉鎖する。ユニットの設置後まもなく、高い外力下でのガラス板の示差変形により、軸受作用に干渉しないように、転がり接触スペーサーが摩耗の痕跡を残さずにきれいに離れることになる。実際のところ、ワックスは、転がり接触の領域に対して潤滑剤として機能し、ガラス表面に対する損傷及び低放射率コーティングの擦れから更に保護する。

本発明は、本発明の趣旨又は特徴から逸脱することなく、他の特定形状を具現することができ、又は、本明細書に記載の実施形態の組合せを組み込むことができることが理解される。具体的な実施形態が図示及び記載されているが、本発明の趣旨から著しく逸脱することなく他の変更を行うことができる。

本発明の種々の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載される。

Claims (18)

1. 断熱板ガラスユニットであって、
   第１のガラス部材と、
   前記第１のガラス部材と合同な形状を有する第２のガラス部材と、
   前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材との間に配置され、前記第１のガラス部材を前記第２のガラス部材から離間させる複数のスペーサーであって、該スペーサーのそれぞれは、軸に沿って細長い、複数のスペーサーと、
   を備え、
   前記スペーサーは、前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材の表面と転がり線接触し、
   前記スペーサーは、前記表面において、該スペーサーのうちの少なくとも１つのスペーサーの前記軸が、前記表面において重なり合う仮想円の線に対して接線方向になり、前記スペーサーのうちの少なくとも別の１つが、同じ前記仮想円の線と共通の中心を有する同じ前記仮想円の線又は異なる仮想円の線に対して接線方向になるように向けられる、断熱板ガラスユニット。
2. 前記スペーサーは、前記表面において重なり合う複数の仮想円に沿って配置され、前記円は互いに同心である、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
3. 前記仮想円は、前記共通の中心から均一な径方向間隔を有する、請求項２に記載の断熱板ガラスユニット。
4. 前記仮想円のそれぞれに沿って配置された前記スペーサーは、実質的に等しい長さの弧によって分離されている、請求項３に記載の断熱板ガラスユニット。
5. 前記円の前記中心は、前記第１のガラス部材の重心と位置合わせされる、請求項２に記載の断熱板ガラスユニット。
6. 前記円の前記中心は、前記第１のガラス部材の重心からオフセットされている、請求項２に記載の断熱板ガラスユニット。
7. 前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材の外周部に結合されて、空間をシールするシールを更に備え、前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材との間の前記空間は真空にされる、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
8. 前記スペーサーのうちの少なくとも１つは、湾曲状又は面取りされた柱形状によって画定される、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
9. 前記スペーサーのうちの少なくとも１つは、非円柱状の回転面である、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
10. 前記スペーサーは回転面を有し、前記スペーサーのうちの少なくとも１つは、前記回転面を分断する停止部を有し、前記表面上での前記スペーサーの回転運動を制限する、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
11. 前記スペーサーのそれぞれの内部が中空である、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
12. 前記スペーサーのうちの少なくとも１つは細長く、前記少なくとも１つのスペーサーは、長手方向に湾曲している、請求項１に記載の断熱板ガラスユニット。
13. 第１のガラス部材及び第２のガラス部材を備える断熱板ガラス組立体を製造する方法であって、
    前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材の表面と転がり線接触し、軸に沿って細長くなっている複数のスペーサーが、前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を互いに離間させることと、
    前記スペーサーを、前記表面において、前記スペーサーのうちの少なくとも１つのスペーサーの前記軸が、前記表面において重なり合う仮想円の線に対して接線方向になり、前記スペーサーのうちの少なくとも別の１つが、同じ前記仮想円の線と共通の中心を有する同じ前記仮想円の線又は異なる仮想円の線に対して接線方向になるように向けることと、
    を含む、方法。
14. 前記表面において重なり合う複数の仮想円に沿って前記スペーサーを位置合わせすることを更に含み、前記円は互いに同心である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記スペーサーを、前記仮想円が前記共通の中心から均一な径方向間隔を有するように配置することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材を空間を有する関係でシールすることと、
    前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材との間の前記空間を真空にすることと、
    を更に含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記スペーサーのうちの少なくともいくつかを前記表面に一時的に固定することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
18. 断熱板ガラスユニットであって、
    第１のガラス部材と、
    前記第１のガラス部材と合同な形状を有する第２のガラス部材と、
    前記第１のガラス部材と前記第２のガラス部材との間に配置され、前記第１のガラス部材を前記第２のガラス部材から離間させる複数の細長いスペーサーであって、該スペーサーのそれぞれは、第１の軸に沿って細長く、前記第１の軸に対して垂直な第２の軸を有し、前記スペーサーのうちのそれぞれの前記第２の軸は、対応する前記スペーサーの転がり方向を規定する、複数の細長いスペーサーと、
    を備え、
    前記スペーサーは、前記第１のガラス部材及び前記第２のガラス部材のうちの一方又は双方の表面と転がり線接触し、
    前記スペーサーは、前記表面において、該スペーサーのうちの少なくとも１つのスペーサーの前記転がり方向が、該スペーサーのうちの少なくとも別の１つのスペーサーの前記転がり方向とは異なるように向けられており、
    前記スペーサーの前記第２の軸は、共通の点の方を向いている、断熱板ガラスユニット。