JP7064498B2 - 真空ガラスおよびその作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラスの分野に属し、特に真空ガラスおよびその作製方法に関する。
エネルギーおよび環境の問題は、現在の世界における2つの主要な問題であり、結果として生じる気候問題は、21世紀に人類が直面している最大の課題の1つである。石炭および石油などの化石燃料を主なエネルギー源とする国では、エネルギー不足および環境汚染の問題はより明白である。エネルギーの節約およびエネルギーの効率的な使用は、上記の問題を解決する効果的な方法である。
(1)2枚のガラス板101および102を用意し、ガラス板101に排気口6を配置する。
中国特許出願公開第1621653号に開示されている「封止ゲッタ」は、封止層(閉鎖された赤外線吸収材料シェル)と閉鎖された赤外線吸収材料シェル内に配置されたゲッタとから構成されている。本発明者は、封止ゲッタを備える真空ガラスには、ゲッタが構造的に複雑であること、コストが高いこと、ガラス板に排気口を確保する必要があること、配置されるゲッタの量が確保される溝/穴サイズによって制限されること、および、最初にシールしてから真空引きすることによって、プレートの周縁が中心よりも高くなることに起因して応力分布が不均一であることなどの欠点があることを発見した。
ガラス本体と、上記ガラス本体およびシーラントによって包囲されている空洞と、上記空洞内に配置されたゲッタとを備え、
上記空洞は気密であり、
上記ゲッタは非蒸発性ゲッタであり、上記真空ガラスはゲッタを封止するためのエンクロージャを備えず、上記エンクロージャは気密材料から作成され、
空洞(5)を通過する方向において、真空ガラスの熱伝導率値Kは4W/(m2・K)以下である、真空ガラスを提供する。
i)ガラス本体およびシーラントによって空洞を包囲し、空洞内にゲッタを配置するステップと、
ii)ステップi)の生成物を真空環境で加熱し、結果、空洞内に真空を生成し、シーラントおよびガラス本体を溶接し、ゲッタを活性化するステップと、
iii)ステップii)の生成物を冷却し、結果、真空ガラスを得るステップとを含む、方法を提供する。
1つまたは複数の開示されている実施形態が、以下の有益な効果のうちの1つまたは複数を有することである。
本明細書に示される図面は、本発明のさらなる理解を提供するように意図されており、本出願の一部を構成するものであり、本発明の例示的な実施形態およびその説明は、本発明を限定するのではなく、本発明を説明するためのものである。
以下、本発明の特定の実施形態について詳細に説明する。特定の実施形態の例が図面に示されている。本発明を特定の実施形態と組み合わせて説明するが、本発明はこれらの特定の実施形態に限定されるように意図されるものではないことを認識すべきである。逆に、これらの実施形態は、特許請求の範囲によって限定される本発明の精神および範囲内で、置換、代替、または同等の実施形態を包含することを意図している。以下の説明では、本発明の包括的な理解を提供するために、多数の特定の詳細が述べられている。本発明は、これらの特定の詳細の一部またはすべてがなくても実践することができる。他の事例では、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス動作は詳細には説明されない。
ガラス本体(1)と、上記ガラス本体(1)およびシーラント(4)によって包囲されている空洞(5)と、空洞(5)内に配置されたゲッタ(3)とを備え、
空洞(5)は気密であり、
ゲッタ(3)は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ(3)を封止するためのエンクロージャを備えず、エンクロージャは気密材料から作成され、
空洞(5)を通過する方向において、真空ガラスの熱伝導率値Kは4W/(m2・K)以下、例えば、3.9W/(m2・K)以下である、真空ガラスを提供する。
ゲッタ(3)は、300℃以上で1時間以上の真空熱処理によって活性化することができ、または
ゲッタ(3)は、350℃以上の真空中で0.5時間超にわたって熱処理することによって活性化することができ、または
ゲッタ(3)は、400℃以上の真空中で10分間以上熱処理することで活性化することができることを特徴とする。
i)ガラス本体およびシーラントによって空洞を包囲し、空洞内にゲッタを配置するステップと、
ii)ステップi)の生成物を真空環境で加熱し、結果、空洞内に真空を生成し、シーラントおよびガラス本体を溶接し、ゲッタを活性化するステップと、
iii)ステップii)の生成物を冷却し、結果、真空ガラスを得るステップとを含む、方法を提供する。
封着ガラスおよびガラス本体は同様の表面特性を有し、結果、それらは堅固に接合され、加えて、それらは同様の膨張係数を有し、結果、それらが温度衝撃下で分離する可能性は低い。
一実施形態では、ガラスは、粘度が増加した過冷却溶融物から生じる、機械的固体特性を有するアモルファス固体である。
一実施形態では、封着ガラスは、600℃以下、別の実施例として、550℃以下、別の実施例として、500℃以下、別の実施例として、490℃以下、別の実施例として、480℃以下、別の実施例として、470℃以下、別の実施例として、460℃以下、別の実施例として、450℃以下、別の実施例として、440℃以下、別の実施例として、430℃以下、別の実施例として、420℃以下、別の実施例として、410℃以下、別の実施例として、400℃以下、別の実施例として、380℃以下、別の実施例として、360℃以下、および別の実施例として、340℃以下のシーリング温度を有する。
一実施形態では、真空ガラスのいずれか1つにおいて、シーラントは金属単体または合金を含まない。
一実施形態では、ゲッタはTi元素を含む。
一実施形態では、真空ガラスのいずれか1つに関して、排気口は、ガラス本体がシーラント(封着ガラスなど)によって気密シールされた後にガラス本体または封着ガラスに残る開口を指す。真空ガラスの空洞は、排気口を介して真空引きする必要があり、その後、排気口は塞栓物によって塞がれる。
一実施形態では、本発明による真空ガラスのいずれか1つに関して、非金属材料は、ガラス、セラミック、および金属酸化物から選択される1つまたは複数である。
一実施形態において、弾性ガスケットの高さは、0.7mmなどの0.1~1.0mmである。
実施例1
図4は実施例1の真空ガラスの斜視図であり、図5は図4の真空ガラスのA-A断面図である。図を参照すると、
実施例1の真空ガラス製品は、2つのガラス本体1を含み、これらは互いに平行に配置された2つの低Eガラス板101および102である、2つのガラス本体1と、低Eガラス板101および102ならびにシーラント4(すなわち、封着ガラス)によってともに包囲された空洞5と、空洞5内に配置されている支持体2およびゲッタ3とを備え、空洞5は内部が気密であり、ゲッタ3は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ3を封止するためのエンクロージャを含まず、エンクロージャは気密材料から作成される。真空ガラスは、塞がれている排気口を有しない。
1.ガラス板を提供するステップ:1m×1m×5mmのサイズの2つの低Eガラス(低放射率ガラス)板101および102を提供する。
図6は実施例2の真空ガラスの斜視図であり、図7は図6の真空ガラスのA-A断面図である。図を参照すると、
実施例2の真空ガラスは、互いに平行に配置された低Eガラス板101および102および非コーティングガラス板103である3つのガラス本体1であって、非コーティングガラス板103は低Eガラス板101と102との間に配置されている、3つのガラス本体1と、ともに低Eガラス板102、非コーティングガラス板103およびシーラント4(封着ガラス)によって包囲された空洞5、ならびに、ともに非コーティングガラス板103、低Eガラス板101およびシーラント4(封着ガラス)によって包囲されている別の空洞5と、両方とも空洞5内に配置されている支持体2およびゲッタ3とを備える。空洞5は内部が気密であり、ゲッタ3は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ3を封止するためのエンクロージャを備えない。エンクロージャは気密材料から作成される。真空ガラスは、塞がれている排気口を有しない。
1.ガラス本体1(ガラス板)を作製するステップ:1m×1m×5mmのサイズの2つの強化低Eガラス(低放射率ガラス)板101および102、ならびに990mm×990mm×5mmのサイズの非コーティング強化ガラス板103を作製する。
低Eガラス板102を実質的に水平に配置する。
図8は、実施例3の真空ガラスの斜視図である。図9は、図8の真空ガラスのA-A断面図である。図面を参照すると、
実施例3の真空ガラス製品は、1m×1m×5mmのサイズを有する、2つの低Eガラス板101および102である、2つのガラス本体1であって、互いに平行に配置されており、当該ガラス本体の間に0.35mmの間隙を有する、2つのガラス本体1と、低Eガラス板101および102ならびにシーラント4(封着ガラス)によって包囲された空洞5と、空洞5内に配置された支持体2およびゲッタ3とを備える。実施例3の真空ガラスには、真空ガラス全体を貫通する貫通孔7が設けられている。空洞5は内部が気密であり、ゲッタ3は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ3を封止するためのエンクロージャを備えず、エンクロージャは気密材料から作成される。真空ガラスは、塞がれている排気口を有しない。
1.ガラス本体1(ガラス板)を作製するステップ:1m×1m×5mmのサイズの強化低E(低放射率ガラス)ガラス101および102を2枚作製する。2つの低Eガラス板の四隅の各々に、1.8cmの孔径を有する4つの貫通孔7がそれぞれ形成される(必要であれば、任意の孔径を作成することができる)。2枚の低Eガラス板の周縁に近い領域のフィルム、および4つの貫通孔7を取り囲む領域上のフィルムが、削り落とされる。
図10は実施例4の真空ガラスの斜視図であり、図11は図10の真空ガラスのA-A断面図である。図を参照すると、
実施例4の真空ガラス製品は、互いに平行に配置された、弓形曲率100mm/1mの2つの低E湾曲ガラス板101および102であるガラス本体1と、2つの低E曲面ガラス板およびシーラント4(封着ガラス)によって包囲された空洞5と、空洞5内に配置された支持体およびゲッタとを備える。空洞5は気密であり、真空ガラスの弓形曲率は100mm/1mであり、ゲッタ3は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ3を封止するためのエンクロージャを備えず、エンクロージャは気密材料から作成される。真空ガラスは、塞がれている排気口を有しない。
1.ガラス板を提供するステップ:サイズが1m×1m×5mmで、100mm/1mのある方向に沿った弓形曲率を有する2つの強化低E(低放射率ガラス)湾曲ガラス板101および102を提供する。ガラスの周縁領域付近の10mmのフィルムが、実施例1の方法を参照して削り落とされる。
図12は実施例5の真空ガラスの斜視図であり、図13は図12の真空ガラスのA-A断面図である。図を参照すると、
実施例5の真空ガラス製品は、2つのスリーブ付きガラス管104および105であるガラスボード1であって、ガラス管105はガラス管104を封入している、ガラス本体1と、ガラス管104、105およびシーラント4(封着ガラス)によって包囲されている空洞5とを備える。空洞5は気密であり、ゲッタ3は非蒸発性ゲッタであり、真空ガラスはゲッタ3を封止するためのエンクロージャを備えず、エンクロージャは気密材料から作成される。真空ガラスは、塞がれている排気口を有しない。
実施例1の方法に従うが、使用される支持体は実施例2の支持体とは異なる。
実施例1の方法に従うが、ゲッタは真空ガラスの空洞に配置されず、比較例1の真空ガラスが作製される。
実施例1を参照すると、ゲッタを配置するステップに差がある。
上記の実施例の真空ガラスの次のインデックスは、「真空ガラス(vacuum glass)」(JC/T1079-2008)を参照して検出され、結果は以下のとおりである。
実施例1~5の真空ガラス製品の厚さ偏差は±0.4mm未満であった。
実施例1~5の真空ガラス製品のサイズ偏差は±3.0mm未満であった。
実施例1~3の真空ガラス製品の対角差は、その平均対角線長さの2%未満であった。
実施例1~5の真空ガラス製品には、周縁部にクラックなどの欠陥がなかった。
実施例1~5の製品の真空ガラスは、排気口またはシールキャップを塞いでいない。
実施例1の真空ガラスに関して、支持体は30mm×30mmのアレイに、重なり合うことなく、欠落することなく配列され、整然と配列される。
7.外観の品質:
実施例1~5の真空ガラスの外観には、擦過傷、ブラスト、内部の汚れまたは亀裂はなかった。
実施例1~5の真空ガラス製品は、完全で平坦な溶接接合部を有しており、エッジシールの有効幅は5mmよりも大きい。
実施例1~3の真空ガラス製品は、その厚さの0.3%未満の曲率を有する。実施例4および5の真空ガラス製品は、サイズ要件を満たす曲率を有する。
実施例1~4に関して、真空ガラスの厚さ方向に垂直な方向で透明度測定を行い、実施例5の透明度測定は、ガラス管の壁に垂直な方向において行った。
14.耐照射性:表5を参照。
15.表6を参照した、気候サイクル耐久性:
Claims (29)
- 真空ガラスを作製する方法であって、
i)ガラス本体およびシーラントによって空洞を包囲し、前記空洞内にゲッタを配置するステップと、
ii)ステップi)の生成物を真空環境で加熱し、結果、前記空洞内に真空を生成し、前記シーラントおよび前記ガラス本体をともに溶接し、前記ゲッタを活性化するステップと、
iii)ステップii)の生成物を冷却し、結果、真空ガラスを得るステップとを含み、
ステップii)は、初期気泡形成段階において、前記シーラント内に気泡が形成され始めると、温度上昇速度を低下させ、もしくは温度上昇を停止し、
前記真空ガラスは、
ガラス本体(1)と、前記ガラス本体(1)およびシーラント(4)によって包囲されている空洞(5)と、前記空洞(5)内に配置されたゲッタ(3)とを備え、
前記空洞(5)は気密であり、
前記ゲッタ(3)は非蒸発性ゲッタであり、前記真空ガラスは前記ゲッタ(3)を封止するためのエンクロージャを備えず、前記エンクロージャは気密材料から作成され、
前記空洞(5)を通過する方向において、前記真空ガラスの熱貫流率値Kは4W/(m2・K)以下である、方法。 - 前記真空ガラスは、シールされた排気口を含まないこと、
前記ガラス本体(1)は、シールされた排気口をその上に有しないこと、
前記シーラント(4)は、シールされた排気口をその上に有しないこと、
前記真空ガラスは、前記排気口をシールするためのシールデバイスを有しないこと、
前記真空ガラスは少なくとも2つのガラス本体(1)を含むこと、および
隣接するガラス本体(1)は前記シーラント(4)によって接合されること、
のうちの1つまたは複数を特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記ガラス本体(1)は板状ガラス本体を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ガラス本体(1)はガラス管を含むこと、および
前記ガラス本体(1)はガラス板を含むこと、
のうちのいずれか1つを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つのガラス本体(1)上に、めっきフィルムまたは貼り付けフィルムが設けられること、
前記ガラス本体(1)は平坦な表面を有すること、
前記ガラス本体(1)はその上に溝を有しないこと、
前記ガラス本体(1)はケイ酸塩ガラスから形成されること、
前記ガラス本体(1)は550℃より高い軟化点を有すること、
前記空洞(5)は板状空洞であること、
前記真空ガラスは少なくとも1つの空洞(5)を含むこと、および
前記シーラント(4)と前記ガラス本体(1)とはともに溶接されること、
のうちの1つまたは複数を特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記シーラント(4)は封着ガラスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ゲッタ(3)は活性化ゲッタであること、
前記ゲッタ(3)は、O2、N2、CO2、COおよびH2から選択される1つまたは複数の気体を吸収することが可能であること、
前記ゲッタ(3)は、ゲッタリング能力を有する元素物質、ゲッタリング能力を有する合金、ゲッタリング能力を有する化合物、またはゲッタリング能力を有する混合物を含むこと、
前記ゲッタ(3)は0.1g/cm3以上の密度で前記空洞(5)内にあること、
前記ゲッタ(3)は、前記シーラント(4)のシーリング温度以下の活性化温度を有すること、および
前記ゲッタ(3)は300~450℃において活性化されることが可能であること、
のうちの1つまたは複数を特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記真空ガラスは、前記空洞(5)の形状を維持するために前記ガラス本体(1)を支持する支持体(2)をさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記真空ガラスは透明である、請求項1に記載の方法。
- 前記空洞(5)を通過する方向において、前記真空ガラスは、3W/(m2・K)以下の熱貫流率値Kを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記空洞(5)を通過する方向において、前記真空ガラスは10dB以上の遮音値Rw+Ctrを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記空洞(5)を通過する前記方向が前記真空ガラスの厚さ方向である、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの方向において、前記ガラス本体(1)は0.01m以上のサイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 互いに垂直な2つの方向において、前記ガラス本体(1)は0.01m×0.01m以上のサイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記真空ガラスは1~50mmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記ガラス本体(1)は1~20mmの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記空洞(5)は3mm未満の厚さを有する、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つの方向において、前記空洞(5)は0.1m以上のサイズを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記空洞(5)は1×10-4Pa以下の真空度を有する、請求項1に記載の方法。
- 真空ガラスを作製する方法であって、
i)ガラス本体およびシーラントによって空洞を包囲し、前記空洞内にゲッタを配置するステップと、
ii)ステップi)の生成物を真空環境で加熱し、結果、前記空洞内に真空を生成し、前記シーラントおよび前記ガラス本体をともに溶接し、前記ゲッタを活性化するステップと、
iii)ステップii)の生成物を冷却し、結果、真空ガラスを得るステップとを含み、
ステップii)において、前記シーラント内に気泡が形成され始めると、温度上昇速度を低下させる、または温度上昇を停止する、方法。 - ステップi)において前記シーラントは封着ガラスである、請求項20に記載の方法。
- ステップi)において、前記ゲッタは不動態化ゲッタであること、
ステップi)において、前記ゲッタの表面は、エンクロージャを含まず、前記エンクロージャは密閉材料から作成されること、
ステップi)は、前記空洞内で前記ガラス本体を支持するための支持体を配置することをさらに含むこと、
ステップi)は、型内でシーラントを所望の形状に成形することをさらに含むこと、
のうちの1つまたは複数を特徴とする、請求項20または21に記載の方法。 - ステップii)において、前記加熱は300~600℃の温度で実行されること、
ステップii)において、前記加熱は、前記シーラントのシーリング温度以上の温度で実行されること、
ステップii)において、前記加熱は、前記ゲッタの活性化温度以上の温度で実行されること、および
ステップii)において、前記加熱は、前記ゲッタの活性化時間以上の期間にわたって実行されること、
のうちの1つまたは複数を特徴とする、請求項20または21に記載の方法。 - ステップii)において、前記真空環境は、1×10-1Pa以下の絶対圧力値を有する、請求項20または21に記載の方法。
- 前記支持体が弾性ガスケットである、請求項22に記載の方法。
- 前記弾性ガスケットが金属材料から作成される、請求項25に記載の方法。
- 前記ゲッタは、前記シーラントの内側に近い位置に配置されている、請求項20または21に記載の方法。
- ステップiii)は、前記シーラントが依然として半固体状態にあるときに炉内の圧力を大気圧まで上昇させ、続いて真空環境を提供するための炉内の温度を前記シーラントの凝固温度に低下させることによって真空度および炉内温度を低下させること、および、次いで、前記炉を開いて製品を得ることを含む、請求項20または21に記載の方法。
- ステップiii)は、5~10分以内に前記炉内の圧力を大気圧まで上昇させ、10~12時間以内に真空環境を提供するための炉内の温度を50℃以下に低下させることによって真空度および炉内温度を低下させること、および、前記炉を開いて製品を得ることを含む、請求項20または21に記載の方法。
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