JPH05501896A - 断熱ガラスパネル及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 舅ｊづとΔ 本発明は、断熱ガラスパネル及び該パネルの構築方法に関する。特に、本発明は 、窓に敵した排気（真空）ガラスパネルに関する。

建築物が熱を喪失したり獲得するのは、主として、空気が建築物から頻繁に出入 りし、熱がガラス窓を介して伝導し放射するからである。窓を介して放射した熱 の量は、どの方向に関しても、ガラスに特殊コーティングを付着することによっ て低減することが可能である。ガラスを介して伝導する熱の量は、通常ガラス自 体の熱伝導率によっては制限されず、熱がガラスの表面に移動する率によって制 限される。熱は、熱によって発生した浮力に起因する空気の対流によって、建築 物内から窓の表面に移動する。

熱の伝導の比較的無駄な過程である。建築物の外では自然対流または風に起因す る強制対流の両方が、熱の移動過程を左右する。窓を介しての熱伝導の量を大幅 に低減するには、窓構造自体の熱のインピーダンスの増加（即ち、熱伝導率の低 減）を、２桁（オーダー）の大きさで行う必要がある。

背景技術 気体空間によって分離された２枚または多数枚のガラスシートは一枚のガラスシ ートよりも実質的に低い熱伝導率を示す、気体空間の厚さは気体を介して伝わる 熱量を低減するには十分に大きいが、対流の発生を防ぐには十分に小さい、対流 を抑制するために気体空間は部分的に排気されるが、伝導を抑制させるためには かなり低い圧力にしなければならない。

低圧力排気窓の設計および生産を扱うにはいくつかの問題点がある。

例えば、非常に低いレベルの真空度を達成し長い期間に亘って維持するためには 、気体浸透性が非常に低く、長期間に亘って気体を抜（、素材を使用して、窓の 周囲をシールすることが必要である。ゴムや接着剤等の通常のガスケットシール 材は適さない。

加えて、大気圧による力に耐えるのに十分な機械的強度を確保するために、支持 体をガラスシートの間に配設する必要がある。これらの支持体は、ガラス及び支 持体自体における機械的な応力集中を誘引し、危険な内部破裂の原因となる破損 の危険を増大させる。更に、機械的な支持体は、窓を介しての熱伝導の増加を誘 引する。

ガラス自体は、長期間に亘って排気（真空）空間に放射される油溶性ガスを含有 している。従って、ガラスに溶解したガスを除去するために、排気を行う間、高 温で加熱したような窓構造が必要である。しかし、高温においては、ガラスは、 室温におけるよりも、かなり弱い。これが、使用する１度を制限し、結果的に、 ガラスに溶解したガスを除去するのに必要な時間が増加する。

発明の開示 本発明の内、第１の発明によると、断熱ガラスパネルは、低圧空間を包囲し、溶 融はんだガラスの周囲ジヨイントと溶解はんだガラスの外部コーティングを有す る配列された複数の支柱によって相互に連結された、一定の間隔をもって形成さ れた２枚のガラスシートから構成される。

該支柱は、溶解前にはんだガラスの層で完全に被覆された、ガラス、セラミック 、金属または他の材料から成るプレフォームであることが好ましい。また、支柱 は、その上下部だけが、はんだガラスキャンプでできたプレフォームであっても よい。

効果的にするには、プレフォームは、ガラスシートと同じ素材でなければならな い。これは、プレフォーム、シート及びはんだガラスの熱膨張係数を合わせるた めである。

低圧空間を形成する間、低圧空間とパネルの外面を連絡するために使用するポン プ排気手段は、パネル内に組み込まれていることが望ましい。

ポンプ排気手段は、その継ぎ目が密閉し、漏れがなく、ガラスパネル内から油溶 性ガスを除去するに必要な焼却温度に耐えうる形で、パネルに取り付けられた、 ポンプ排気チューブから構成してもよい、油溶性ガスの除去の焼却温度は、一般 的には、２００’から３００’の間である。

完成したパネルにおけるポンプ排気チューブは、とかく破損しやすいのでパネル から突出していないことが望ましい。

ポンプ排気チューブは、パネル内で低圧空間と外部間に伸延した穴を通すように してもよい。効果的にするには、チューブを、周辺ジヨイントを通して伸延する 形で、２つの部分、例えば、それぞれのガラスシートに作られた半分のチャネル から成るチャネル中の、はんだガラス内に埋め込む。

別の例としては、ポンプ排気チューブを、パネル内で低圧空間と外面間に伸延す る穴の外面端に配置し、はんだガラスによって接着されていてもよい。効果的に するには、穴を、一方のシートの内面から当該シートのｇｋｎまで貫通される。

別の例としては、穴を、融解はんだガラスの周辺ジヨイント中のギャップによっ て構成する。

更に別の例としては、チューブを、一方のガラスシートの内面から外面に貫通し た穴に、シールする。効果的にするには、穴を、シートの内面からシートの外面 中の凹部の底まで貫通させるとよい。これによって、外面から突出していない突 出部（切残部（ｓｔｕｂ）　）を残す形で、チューブを溶融してシールすること が可能である。

他の構成としては、一方のガラスシートの縁部を除去して、完成した際のパネル の外面に凹部を設ける形にして、チューブを収容する。別の例としては、一方ま たは両方のガラスシートのａ部を傾斜させるようにして、凹部を設ける。いずれ 場合にも、チューブは、凹部のはんだガラス中に埋め込まれる。

他の好適な構成としては、ポンプ排気チューブを、パネルのコーナーに設ける。

この際、コーナーの頂端を切除しておき、ポンプ排気チューブの突出部を収容す るようにして、突出部が、パネルのモジュール呼び寸法（ｎｏｒｍｉｎｓｌ　ｄ ｉｍｅｎｓｉｏｎｓ）を超えて突出しないようにする。

別の実施例では、ポンプ排気手段は、一方のガラスシートの内面から当該シート の外面または外面の凹部の底まで貫通した穴から成る。

パネルを排気した後、チューブをシールしく先端除去（ｔｉｐｐｅｄ−ｏｌｆ） 　）、又は穴にキャップをする。穴のキャップは、種々の方法の内いずれで行な ってもよく、例えば、金属または金属被覆したガラスキャップを、穴のまわりの 予め金属被覆した領域にはんだ付することによって、シールする。

パネル内に、化学的なゲンターを、装填することも好ましい。

一方又は両方のガラスシートの内面に、低輻射能コーティングを施すことが望ま しい。約０．１５がら０．６Ｗｍ−”Ｋ−’又は其れ以下の放射による熱伝導を 確保するためには、コーティングの放射率は、０．０５から０．２の間にすべき である。

排気した窓のガラスシート間の好ましい距離は、０．０１ｍｍから１．０＋＋＋ ｍの範囲内である。この空間の寸法は、はんだガラス支柱中のプレフォームとし て適正な厚さのものを選択することによって、制御できる。

プレフォームとしては、ガラス又は金属製のディスク又は球体など、種々の可能 性がある。これらのサイズのガラス球体は簡単に入手できる。

パネルの内圧は、１０　”Ｆｏｒｔ以下にすべきであり、１０−”Ｉｏｒｒ以下 が望ましい。こういったことが必要なのは、分子同士の衝突の平均自由行程が熱 が流れる寸法と比較できる程度に圧力が低減されるまで、気体の熱伝導率は実質 的には圧力とは独立したものだからである。低圧では、熱伝導率は、圧力に比例 するようになり、気圧がＯになるとＯに低下する。空気の熱伝導率は、１０−３ １ｏ＋＋の圧力において、０．Ｏ５Ｗｍ−”Ｋ−’のオーダーであるが、正確な 値は、気体分子と窓の内表面間の相互作用の性質に依存する。（対流による熱移 動は、約１１ｏｒｒの圧力において、無視できるレベルに低減する。） 本発明の内、第２の発明によると、低圧空間を包囲し、溶融はんだガラスの周囲 ジヨイントと配列された複数の支柱とによって相互に連結された、２枚の離間し たガラスシートから成る断熱ガラスパネルの構築方法は、以下のステップから成 る。

（ａ）シートの周囲に、はんだガラスの細片を付着するステップ、（ｂ）一方の ガラスシートに、点の高い材料のプレフォームを含む所定量のはんだガラスから 成る、複数の支柱を配列して付着するステップ、（Ｃ）ガラスシートを集め、パ ネルを加熱して、支柱のはんだガラスを溶解させるステップ、 （ｄ）はんだガラスを溶解させる際に、シートがプレフォームと接触するように なるまで、ガラスシートを互いに移動させ又は互いの移動を許容するステップ、 （ｅ）はんだガラスを凝固させるために、パネルを冷却するステップ。

効果的にするには、はんだガラスの量を正確に規制し、プレフォームを、支柱に 関して比較的少量にする。好ましくは、プレフォームを、支柱の横方向の寸法よ りも、かなり小さくする。プレフォームは、支柱の高さだけを規制し、横方向寸 法は、各支柱の位置に付着された素材の量によつて決定される。排気の後、大気 圧による力が、はんだガラス支柱の傍で生じ、プレフォームは支柱の機械的強度 において比較的小さい役割を担う。

プレフォームとしては、ガラス球体が望ましいが、楕円、円柱、角柱等の他の形 状でもよい。

大きなシートガラスに関しては、平滑度の公差によって、全ての支柱が全表面領 域に普通に接触することはないことが認識されている。しかしながら、溶融接合 を行う際の温度を十分に高くすれば、ガラスシートの変形は非常に少ない、加熱 過程における温度と時間は、この変形が各プレフォームと接触するのに十分で、 支柱間においてガラスシート同士が接触するほどの大きい撓みを生じるには不十 分となるように、選択することが出来る。余り一般的ではないが、全ての支柱を 接触させる別の技術としては、溶融サイクル中に各支柱の上に力を掛けるか、又 は、このサイクル中に排気された窓内を僅かに減圧する。後者の方法においては 、パネルの外内の圧力差によって、シートに、プレフォームを接触させるような 力が掛かる。

本発明による好適な方法では、配列した複数の支柱を付着するステップの前に、 支柱付近のシートの表面に比較的薄い層のはんだガラスを付着するステップを行 う、このようにして、パネルが構築された後は、各支柱のベースの周囲のガラス 領域には欠陥が無い、これによって、支柱のベースの周辺において、ガラスがよ り強くなる。

ポンプ排気チューブは、周辺部のはんだガラスシール材中に配置してもよい。パ ネルを熱い状態に保ちながら、このチューブを介して、気体をポンプで排出して 、パネルの内圧を１０−”ｌｏ＋＋又は其れ以下に低減する。

このレベルにまで減圧した後に、ポンプ排気チューブを溶融してシールした方が 都合が良い。

内面を排気する間、パネルを低圧領域の環境下に置いても良い。これによって、 ガラスシートが熱く、強度が低下している間、ガラスシートに作用する圧力差を 低減することが出来る。

一方のガラスシートの内面に凹部を加工して、シートを互いにシールする前に、 化学ゲッタを該凹部に装填することが好ましい、そして、ゲッターは、パネルの 組立後に、外部から高周波加熱を適用することによって、焼くことが出来る。別 の例としては、焼土中の温度で熱的に活性化するゲッターを、使用することも出 来る。

低輻射能コーティングを、一方又は両方のガラスシートの内表面に施しても良い 。

図面の簡単な説明 本発明を添付の図ｉを参照して説明する。

図１は、本発明を具体的に示した、パネルの断面図、図２は、図１のＩ　Ｉ−Ｉ 　Ｉ線による断面図、図３は、支柱を介した部分を含んだ、図１のパネルの部分 断面図、図４は、本発明を具体的に示した、分解組立透視図、図５は、支柱間距 離λと支柱半径ａの関係を示すグラフ、図６ａ、ｂ、ｃは、本発明の別の実施例 を示す部分断面図、図７ａ、ｂ、ｃは、本発明の更に別の実施例を示す部分平面 図、正面図及び断面図、 図８は、本発明の更に別の実施例を示す部分正面図、図９は、本発明の更に別の 実施例を示す部分断面図、図１０は、本発明の更に別の実施例を示す部分断面図 、図１１は、本発明の別の実施例を示す部分断面図、図１２ａ、ｂは、それぞれ 開放状態とシール状態を示す、本発明の別の実施例を示す部分断面図、 図１３ａ、ｂは、それぞれ開放状態とシール状態を示す、本発明の別の実施例を 示す部分断面図である。

明を実行するためのベストモード 図１及び図２に関して、パネル１は、２枚の一定の間隔をもって形成されたガラ スシート２．３から成る。該シートは、溶融はんだガラス（ｌｕｓｅｄ　５ｏｌ ｄｅｒ　ｇｌａｓｓ）の周縁部シール（周辺ジヨイント）４と、多数の支柱５の 配列によって相互に連結されている。一方のシートは、化学ゲッタ７用の加工済 の凹部６を有している。ポンプ排出手段（ｐｕｍｐ−ｏｕｔ　ｍｅａｎｓ）８が 、パネルの周囲に配置されている。

窓、戸、鏡用の板ガラス（ｇｌａ！ｉｏｇ）に使用される最も安価なソーダ石灰 ガラスを含む、いかなるタイプのガラスも使用できる。ガラスの品質および厚さ は好みの問題である。しかし、ガラスは、複数の支柱５がパネルの全領域に亘っ て均一に両方のシートと接触する程度に、平らでなければならない。さもなけれ ば、支持されていない領域において過大な応力が生じる可能性がある。また、支 柱間においてシート２．３が互いに接触する可能性さえあり、その結果、熱の損 失が増大する。

支柱５は、はんだガラス１０によって完全に被覆された、ガラス、セラミック、 金属または他の素材でできた芯部９を有している。図３参照。

該芯８９は、円筒形、楕円形、球形または他の適当な形状で良い。支柱の表面は 、成形加工過程の間に溶融され、支柱５とガラスシート２．３の間に機械的なジ ヨイントを形成する。

ポンプ排出手段８はチャネル１１から成り、該チャネル１１は、２枚のガラスシ ートのそれぞれの係合面に加工された２つの手分のチャネル１１′からできてい る。ポンプ排出チューブ（ガラスチューブ）１２は、窓の周辺部を密閉する周縁 部シール４及び支柱５の少なくとも外面を形成するのに使用されるものと同一の 素材である、はんだガラスを使用して、このチャネルにシールされている。図４ 参照。

パネルの内面における空間を排気した後に、チューブ１２のパネルに近い部分を 、溶けてシールされるまで加熱する（先端除去（ｔｉｐｐｅｄ−ａｌｌ）　）。

図２及び図４に示すように、チューブはパネル１のコーナー１３から突出し、か つこのコーナーの頂部は切除されている。これは、一旦チューブが先端除去され ると、チューブがパネルのモジュール呼び寸法（ｎｏｍｉｎｌｌｄｉｍｅｎｓｉ ｏｎｓ）を超えないようにするためである。これは、パネルが長方形フレームに 収容されると、チューブ１２はフレームによってダメージを受けるほどには突出 せず、フレームによって保護されることを意味する。ポンプ排出チューブ（ｐｕ ｍｐ−ｏｎｔ　ｔＩＩｂｅ）の突出部（ｓｔｕｂ）は、ダメージ無しに取扱を簡 単にするために、内部に閉じ込めるか、さもなくばフレーム内に備え付ける前に 保護する。

本発明による２つのシートからなる断熱ガラスパネルを成形加工する好ましい方 法は次の通りである。

まず、ゲッター７用の凹部（空洞）６を、一方または両方のガラスシートの内側 表面に加工する。これはドリル加工または他の好ましい方法で行なう。

チャネルはポンプ排出手段（ポンプ排出チューブアセンブリ）８のためにも形成 される。図２においては両方のガラスシートのコーナーは除去されており、円筒 形のチャネル１１が、周縁部シール（はんだガラスシール）４の領域を超える形 で、ガラスシートにドリル加工されている。望ましくは、チャネル１１は、一方 のシートにのみに形成する。

そして、ガラスシートを入念に洗浄する。窓内の最終的な真空状態は、この段階 で達成される清浄度に決定的に左右される。洗浄は凧に水や洗剤や溶剤中で洗う ことも含む。超音波による洗浄方法、酸によるエツジング技術も採用することが 出来る。しかし、研暦剤に基づいた技術は、ガラスは表面を損ねると非常に弱め られるので、避けるべきである。

低輻射能コーティング（ｌｏｗ　ｅｍｉｌＮ＋＋ｅｅ　ｃｏｕｉＢ）を、一方ま たは両方のガラスシートの内側表面に付着する。これらのコーティングは、適度 の透光性および低い赤外線放射性を有し、かつ、完成したパネルの真空度のレベ ルと成形加工過程で採用する高温度に調和しなければならない。このコーティン グは、酸化インジウムスズ、酸化スズ及び非常に薄い金属フィルムを含んでいる 。コーティングは、皐一層でも、積層した多数層でもよい。

そして、はんだガラスのシーリング材を、少なくとも一方のシートの周囲に付着 し、複数の支柱をガラス上に付着する。はんだガラスは、ポンプ排出チューブ１ ２の外面にも適用できるし、チャネル１１の表面にも適用できる。

はんだガラスは、ガラスフリットにも引合いに出されるが、エレクトロニクス産 業において標準的なシーリング材である。この素材は、通常のガラスよりも低い 融点を有する酸化物の混合物から成り、通常のガラスに極めて近い熱膨張係数を 有するので、比較的応力のかからないジヨイントを作ることが出来る。はんだガ ラスは、大きく分けて、２つのタイプが利用できる。１つは焼成（ｌｉｎｉｎｇ ）焼後もガラス状態（マＮｒｅｏｏｓ）を保つもの、１つは焼成過程において結 晶の転移を経るものである。ガラス状態を保つガラスは、何度も加熱溶融するこ とが可能でか、晶化ガラス（ｃｒｙｓｕｌｌｉｎｅ　ｇｌａｓｓＪは一度しか加 熱溶融することが出来ない。即ち、晶化ガラスは、非常に高い融点を有した後、 引き続いて相転移を経るからである。

はんだガラスは、付着のため薄いスラリーを形成するために液体を混合した、微 粒状のパウダの形で供給される。水、有機溶剤などを含む、多くの液体が適して いる。ある過程において、溶剤（しばしば酢酸アミル）に溶解された、ニトロセ ルロース等の有機結合剤は、ガラスパウダを、溶融する前により粘着性の高いも のにするのに役立つ、結合剤は高温では分解する。はんだガラスは、適宜な大き さに切断してガラス上の所望の位置に配置できる、柔軟性を有するシートの形を したもの利用できる。はんだガラスは、必要に応じて、窓の組立の前に予備的に 焼成してもよい。

各支柱５は、ガラス球形１４をコーティングした、良く範囲限定された量のはん だガラス１３から成る。製造中に、各支柱は一方のガラスシートの表面に付着さ れる。この仕事を正確に行うには市販のマイクロディスペンサーが役立つ。付着 に統いて、はんだガラスの溶剤または結合剤を取り除くために、支柱アセンブリ を予備的に燃成させる。

そして、２つのガラス板、支柱、ポンプチューブ、ゲッタから成る窓全体を組み 立てて、互いに密閉してシールする。この作業は、窓の温度を作業温度にまで上 げること、ある特定の時間だけその温度を保持すること、そして、冷却すること を含む。これによって、パネルの周囲および支柱の外面上のはんだガラスジヨイ ントを溶融する。溶融作業中、はんだガラスは、両ガラスパネルに強く接合する 。８４６７番型のショット（Ｓｃｈｏｏｌ）によって製造されたはんだガラスと 、石灰ソーダガラスパネルとによって、十分なシールが作られる。はんだガラス が溶ける間に２枚のガラスシートは互いに向けて移動するが、該シートが支柱内 のガラス球体に接触するようになると、この動きは止まる。ガラス球体は極めて 小さな公差で製造することが可能なので、ガラスシートの離間において非常に正 確な制御を達成することが出来る。

最も重要なことは、支柱は、どんな取扱作業によってもダメージを受けていない 、新しく凝結したガラスから構成させるので、支柱とガラスシートの表面のシー リング作業の後、支柱には機械的にきすはない。支柱はこのようにとても強いの で壊れる前に高い応力に耐えうる。加えて、機械的に堅固なジヨイントが支柱と ガラス板の間に創設される。これによって、支柱内の応力が支柱／板の界面に均 等に拡散し、支柱または支柱付近に割れ目ができる危険性を最小にする。

支柱の近くの引張応力は大きなレベルに達するので、ガラスシートに接触したは んだガラスを、各支柱の直径寸法を超えるある距離だけ伸延させる。これは、高 温度においてガラスシートに対してぬれ（ｗｅｔ）　、従って、支柱から横方向 に広がっていく、はんだガラスの自然な傾向によって、ある程度までは通常起こ る。ぬれ領域（ｖｃ＋＋ｅｄ　＋ｅｇｉｏｎ）の程度を増すためには、はんだガ ラス１９の薄いコーティングが支柱５の付近の２枚のガラスシート２．３両方に 適用される。図３参照。これらのコーティングは、支柱に隣接するガラス上のは んだガラスの連続腹を形成するためには十分に厚いが、シートが支柱のモジュー ル呼び寸法を超えて接触しないためには十分に薄い、はんだガラスの薄膜の付着 に続いて、各支柱５を通常の方法で付着する。

はんだガラスの薄膜の目的は、支柱のすぐ隣の小さい表面上の欠陥や割れ目を埋 めることである。焼成作業の後、はんだガラスの新しく凝結した腹は割れ目がな く、どのようにしても機械的なダメージをこうむることは無い。このようにして 、支柱近くに割れ目をもたない高強度のガラスが、支柱の近くに形成される。

排気作業の間に、パネルアセンブリを加熱し、ボンピングによって内圧を低減さ せる。ボンピングによって、窓内に高レベルの真空度が生み出され、特に良いと １０−’ｆｏｒ「よりかなり低い。加熱サイクルに続いて、アセンブリを冷却し 、ポンプ排出チューブを溶融して密封する。ポンプ排出チューブの残っている突 出部はかなり短いので、それが窓の全体のモジュール呼び寸法を超えて突出する ことはない。言い替えれば、突出部は、完成した窓の形に相当する長方形を超え て突出することは無い。こわれやすい突出部は、適宜なカブセリング技術によっ て保護することが出来る。

加熱及びボンピング作業の間、パネルに作用する静水（気）圧の力を低減するた め、パネル全体を部分的に空気を抜いた第２の部屋に閉じ込める。低圧の環境に アセンブリを閉じ込めると、より高い温度を使用することが出来、作業時間も短 縮することが出来る。もちろん、第２の部屋は、パネル内で作り出すようにした 圧力と同じくらい低い圧力にしなければならないわけではない。

窓周囲の密封シールやポンプ排出の間にこのシステム内で表面からの溶融したガ スの除去とは別に、連続してボンピングをするものを窓内に設けることも望まし い、こういったことは通常「ゲッタ」を使用することで達成される。ゲッタは、 バリウム、アルミニウム等の反応性の高い物質であり、通常はシーリングが完成 した後に、ガラスシートの内側表面に蒸着させる。

あるタイプのゲッターにおいては、通常、反応物質は入物（ｓｈｅａｔｈ）から 成るリングの形で提供され、入物には反応物質を収納保護される。リング７はサ ポート上の凹部（空洞）６内に設けられ、高周波誘導技術を使用して窓の外側か ら加熱される。高温度では、反応物質は、入物を通過して拡散し、蒸発し、容器 の冷たい壁に付着する。この状態で、高い真空度を維持するために必要なボンピ ングが、反応物質によって行われる。サポートは、高周波力と有効に結び付かな いように設計されている。そして、サポートは、ゲッターが熱いときに、短期間 に、極値かな量の熱を冷たいガラス板にサポートを介して送る。

もう１つのゲッターの例においては、反応物質は、排気過程中に、焼付作業の温 度によって活性化される。この種のゲッターは別の加熱作業は必要ではない。

絶縁排気パネルの設計過程においては、支柱間距離および支柱寸法は各種の要因 によって決定される。即ち、支柱および支柱付近のガラスシ−トの機械的強度、 支柱を介しての熱移動の設計値、ガラスシートの厚さ、ガラスシートの最大許容 曲げ応力および曲げによる撓み、破損の際の危険回避のためパネル内部の容量を 最小にするための要求、適当な時間にノ（ネル内部からガスを排出することが可 能なことの要求などである。

排気パネルの機械的および熱的な特性をコントロールするためには、支柱の寸法 をコントロールすることが必要である。

プレフォーム１４の量を含む容量Ｖのはんだガラスをシートの表面に付着すると 、円筒形の支柱に関して、形成された支柱５０半径ｒは、次の関係に従って、ガ ラスシート間の距離りに左右される。

πｒ”ｈ＝Ｖ 従って、支柱の寸法は分配された、はんだガラスの量によって決定される。

排気パネルの性能に関して制限されている要因の１つは、ガラスシートと支柱の 機械的強度である。パネル領域に比して全体の支柱領域が小さいため、大気圧に よって実質的に応力が増大する。実際、支柱を介しての熱の流れを低減し、視覚 的影響を最小にするために、出来るだけ支柱を小さく作ると利点がある。加えて 、ガラスシートの撓み及びこれらのシートの曲げ応力を最小にするために、支柱 は互いに出来るだけ近付けるべきである。

支柱に近いガラスシートにおける機械的応力に関しては広範に亘って研究されて きた。支柱のすぐ下では、ガラスは圧縮応力にさらされてし）る。

支柱付近では、ガラスの表面は放射状に引張応力を受ける。ガラスシートの表面 における接触領域外の点向きの引張応力は、次式によってめられる。

二こで、Ｆは支柱に作用する力、μはガラスのポアソン比、ｒは支柱の軸からの 距離である。

引張応力の領域は支柱の配列の設計に関して特に関係する。ガラスの破損は引張 応力の領域で起こることがよく知られている。排気パネルにおける球形の窪み及 び支柱に関して、このような破損は接触領域の端部のまわりの円錐形の応力破砕 になる。ガラスの破損は引張応力の領域内の欠陥から始まり、該欠陥から固体の 残りの部分に広がっていくと考えられる。

支柱間距離λの複数の支柱の正方形の配列に関しては、各支柱にかかる力はＦ＝ ｑλ２となる。ここで、ｑは大気圧（１０’Ｐａ）である。従って、支柱に隣接 して生じる最大引張応力は、次式によってめられる。

ガラスに関しては（μ＃０．２） Ｓ１１．を安全に適用し得る最大引張応力とすると、λ≦１０　”ａ　Ｓ、、、 　（１） 支柱間距離と支柱半径との第２の関係は、支柱を介しての熱の流れから導かれる 。かなり短い支柱に関しては、１つの支柱の熱伝導率は２　Ｋ　ａ　ＷＫ　”で ある。支柱間距離λの複数の支柱の正方形のに列のに関しては、支柱の配列の全 体の熱伝導率はＣｐ　＋　＋　、＋　、＝　２　Ｋ　ａ　／λ”Ｗ　ｍ　−”　 Ｋ−’である。Ｃｔｌｌ１１＋＋　ｓｕｎを窓に対する支柱の伝導率の最大設計 値であるとすると、次式が導かれる。

Ｃ＊＋＋＋＋ｒ＋　ａｎ＋≧２Ｋａ／λ２ガラスに関しては（Ｋ＝０．７８Ｗｍ −”Ｋ−’）λ≧　４　ａ　ｐＨｌ＋ｚ　−、、（２）ここで、λとａはｍｍの 範囲である。

支柱間距離と支柱半径とのこれら２つの関係によって使用可能な支柱のサイズと 支柱間距離に関する寸法をめることが出来る。

例として、 Ｃｊｌ１１＋＋＋　、、、’＝　Ｏ−３Ｗｒｎ−２に一’　かっ、　Ｓ−、、＝ 　３　Ｘ　１０＠Ｐ　ａとすると、図５の線１５．１６は、λとａの間の２つの 関係（１）、（２）にそれぞれ等しい。また、斜線部１７は、ガラスにおける最 大引張応力に関して、λとａ値の領域および支柱の熱伝導率が特定の値よりも低 いことを示している。支柱間距離および支柱半径の最小値は、点１８に示すよう に、それぞれ３０ｍｍと０．２ｍｍである。図に示された範囲内でならどの値で もよい、しかし、前に述べたように、支柱間距離の最小値は構造物内のあらゆる ところの圧力を低減するために選択される。比較のために、Ｓ、、、＝　Ｉ　Ｘ 　１０”Ｐ　ａとすると、支柱間距離および支柱半径の最小値はそれぞれ約５０ ｍｍと０．５＋＋＋ｍである。

前述の解析は、支柱近くのガラスシートをかなり高強度にすることが重要である ことを示している。支持支柱の構築方法はかなり高強度になることを示している 。例えば、３　Ｘ　１０”Ｐ　ａを超えるレベルの引張応力が、上記したように 、破損無く構築された支柱に近接して観察された。この応力は球体のインデンタ （ｉｎｄｅｎ＋ｅｒ）で測定すると、通常の大気中の窓ガラスにおいて観察され る応力よりも相当大きい、観察された高強度の第１の理由としては、小さい表面 上の欠陥を焼なまず前述の高温度による。第２の理由は、応力に誘発される割れ 目の広がりを助長すると知られている水蒸気が無いことである。第３の理由とし ては、はんだガラスが支柱近くのガラスシートの表面上の欠陥を除去する機械的 構造を使用し、それによって、かなりの高強度値が達成されるためである。

特定の例に関して本発明を記述したが、本発明は他の多数の形において具現され る０例えば、低輻射能コーティングの付着、はんだガラスの付着、支柱の配列形 態は別の適当な順序で達成される。

またポンプ出手段は、各種の方法で形成される。例えば図６ａに示すように、コ ーナー１３の頂部を図４に示すように再び切断する。小孔２０を、一方のガラス シート２の切断端に、シート間の周縁部シール４の幅よりも長い距離だけドリル 加工する。別の穴２１を、ノくネルの内側から外側までのボンピング用の連結部 を設けるために、この穴に合うようにガラスの内面からドリル加工する。ポンプ 出チューブ（ガラスチュー力　１２を、穴が現われるパネルの縁に、はんだガラ ス２２によって装着する。ポンプ出チューブ１２の先端除去後、残っている突出 部は）くネルのモジュール呼び寸法を超えて突出することは無い。この配置の利 点は、ガラスシートの２つの保合面は平らなままなので、パネル外周のはんだガ ラス間のシールがうまくいくことである。図６ｂ、６Ｃに示す変形においては、 ガラスシート２の端部の穴は、ポンプ出チューブ１２に適合するように作ること 力；出来る。これによってポンプ出チューブとガラス間は漏れることなく接合さ れる。

図７ａ、ｂ、Ｃにおいては、一方のガラスシート２はチューブ１２のために凹部 ２９を設けるために切断されたコーナー近くに端部な有する。

（他方のシート３はより大きくする。）前述したように、コーナー１３の頂部を 切断する。はんだガラスを、周縁部シール４内にギャップ３０を形成するために 凹部に沿った短い長さを除いて、通常の方法で、両方のガラスに予備的に付着す る。小孔３１をポンプ出チューブ１２の壁を貫通して形成し、チューブの一端３ ２を通常の技術でシールする。そして、ポンプ出チューブ１２を、小孔３１の内 側のはんだガラス内のギャップ３０Ｉ；対して対向させる形で、凹部２９に配置 する。更にはんだガラス３３を、ポンプ出チューブ１２がガラスシート２．３に 接触する露出した縁に沿って付着する。はんだガラスを溶かすと、パネルの周囲 全体およびポンプ出チューブとギャップ３０、孔３１の周囲のＩ（ネル縁との間 （こ完全なシールカ；作られる。連絡通路が、外部から、チューブ１２及び孔３ １を通して、そして周縁部シールのギャップ３０を通して、パネル内部に達する 形で残る。

パネル内の圧力の低減は、この通路を介して行われる。再びパネルが構築された 後に、チューブ１２をシールして先端除去し、パネルのモジュール呼び寸法を超 えて突出しないようにする。

周縁部シールのギャップを介して通路を設ける別の配置が、図８に示されている 。このデザインにおいては、ガラスシート２．３の隣接する２つの縁部４０．４ １は凹部４２を形成するために傾斜している。この凹部によって、端部のシーリ ング作業中にポンプ出チューブ１２が位置し得る、幾何学的に安定した空間が設 けられる１この配置の利点は直、径が大きいポンプ出チューブ１２を使用しても 、パネルのモジュール呼び厚さを超えて伸延することはないということである。

これらのすべての配置の特徴は、チューブ１２が、パネルから、コーナー１３の 頂部が取り除かれた空間に伸延していることである。チューブ１２の末端はパネ ルと接触していないので、排気処理の後に、パネル自体に熱を加えずに、該チュ ーブを溶融してシールすることができる。同時に、チューブのシールされた端部 は、パネルのモジュール呼び寸法を超えて伸延することは無い、必要ならば、チ ューブの突出部を、適当な材料でカブ上リングして更に保護するようにしてもよ い。

図７に示す実施例の利点は、ガラスシートに加工を施す必要が無いことである。

更に、”図６．７．８の実施例では、ガラスシート２．３の保合面は平らのまま であるので、はんだガラスを使用して簡単にガラスシート間に完全なシールをす ることが出来るという利点を活かしている。

チューブの外表面とガラスシートの表面の間では線接触が形成されるので、図３ 及び図４の実施例においては、パネルの凹部におけるこれら表面間の完全なシー ルが、簡単に行われる。チューブとガラスシートに合うように形成されたコーナ ーの間のギャップに沿ってシールすることも比較的簡単なことである。何故なら 、溶融過程で、はんだガラスがこのコーナーの向けて流れるようにパネルを構成 することが出来からである。

一方のガラスシートの面に形成された孔１１を介してポンプで排気しても良い。

図９には、このように行われる構成が示されている。チューブ１２は、ガラス内 の予め加工された孔１１の周囲で、その端部を溶融することによって、はんだガ ラス５１を介してシート２に連結されてｂ）る。排気サイクルに続いて、チュー ブ１２のシート２に近し＼部分を溶融して漏れの無いシールを形成する。この構 成は、ポンプ出チューブの突出部が窓のモジュール呼び厚さを超えて突出すると いう欠点を、明らかに有する。

この欠点が無い別の構成が図１０に示されている。ガラスシート２の表面を加工 して、穴１１の開口部の外周部に凹部６０を形成する。そして、チューブ１２を 、シーリング及び先端除去作業後にチューブ１２の突出部の端部をガラスシート の表面より下に残す、先端除去ヒータが接近できるように、チューブの外部と凹 部の壁の間にギャップを残す形で、はんだガラス６１を介して凹部の底に装着す る。

これまでに述べた全ての構成において、ポンプ出チューブ１２は、直接、排気シ ステムに連結されている。別の排気の例が図１１に示されてＵλる。吸出キャッ プ７０とガラスシート２の表面の間を、焼土温度に耐えてシール状態を保持する Ｏリングを使用して、真空シールを行う。このシステムにおいては、吸出キャッ プの下にあるガラスシート２の表面ｉこ形成された穴１１を介して、排気される 。排気に続いて、真空状態を壊さずに、穴１１の上部に漏れの無いシールをする 。別の構成としてはノくネル全体の周囲の空間を排気することも考えられる。

このような漏れの無いシールをするには、各種の方法がある。例えば、図１２に おいては、金属または金属被覆したガラスキャンプ８０を、穴の周囲の予め金属 被覆した領域８１の上に、はんだ付してシールをする。ガラスに、粘着性の高い 金属コーティングを付着する技術は公知である。融点の低いはんだを使用すると 、ガラスシート内で熱応力を最小にして、このシーリング作業を行なうことが可 能である。

図１３に示す例では、凹部に取付けられた短いガラスチューブ９ｏを使用してい る。この取付作業は、周縁部シールや支柱を形成するのと同じ工程中に、はんだ ガラスを介して行う。チューブ９０の末端は、真空状態の吸出キャップ内で溶解 される。これは、近接して配置されたヒータによって、真空内で放射加熱または 伝導加熱して行う。別の例として、透明な口を介してエネルギを真空に入り込ま せる形で、熱源を真空の外に配置してもよい。この場合、レーザや焦点を合わせ た光源が、特に適してしする。

ＦＩＧＬｉＲＥ　３ ｔ（ＧＯＲＥ　７Ａ ＦＩＧＵＲＥ　７Ｂ ＦＩＧＬＩＲＥ　７ｃ　ゝ ２ユ ＦＩＧＬＩＲＥ　８ ＦＩＧＬＩＲＥ　９ ＦＩＧＬＩＲＥ　１０ ＦＩＧＬＩＲＥ　１１ 補正嘗の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　４年　２月２２ 日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．低圧空間を包囲し、溶融はんだガラスの周囲ジョイントと溶解はんだガラス の外部コーティングを有する配列された複数の支柱とによって相互に連結された 、２枚の離間したガラスシートから成る断熱ガラスパネル。 ２．前記支柱が、溶解前にはんだガラスの層で完全に被覆された、ガラス、セラ ミック、金属又は他の材料から作られたブレフォームから成ることを特徴とする 、請求項１記載のパネル。 ３．前記支柱が、上下にはんだガラスキャップを有する、ガラスセラミック、金 属または他の材料から作られたブレフォームから成ることを特徴とする、請求項 １記載のパネル。 ４．前記低圧空間を形成する間に、前記低圧空間と前記パネル外部の間を連絡す るために使用された、ポンプ排気手段を組み込んだことを特徴とする、請求項１ 記載のパネル。 ５．前記ポンプ排気手段が、前記パネル内において前記低圧空間と外部の間で伸 延する穴を通っているチューブから成ることを特徴とする、請求項４記載のパネ ル。 ６．前記チューブが、前記周囲ジョイントを通して伸延し、それぞれの前記ガラ スシートに作られた２つの部分チャネルから成るチャネル内のはんだガラスに埋 め込まれていることを特徴とする、請求項５記載のパネル。 ７．前記ポンプ排気手段が、前記パネル内において前記低圧空間と外部間で伸延 する穴の外端部に配置されたチューブから成り、前記はんだガラスよって装着さ れていることを特徴とする、請求項４記載のパネル。 ８．前記穴が、一方の前記シートの内面から当該シートの縁部まで貫通している ことを特徴とする、請求項７記載のパネル。 ９．前記穴が、溶融はんだガラスの周囲ジョイント中のギャップから成ることを 特徴とする、請求項７記載のパネル。 １０．前記穴が、一方の前記シートの内面から当該シートの外面まで貫通してい ることを特徴とする、請求項７記載のパネル。 １１．前記穴が、一方の前記シートの内面から当該シートの外面の凹部の底にま で貫通していることを特徴とする、請求項７記載のパネル。 １２．前記ポンプ排気チューブの突出部が、前記ガラスシートの外面のレベルよ り下にあることを特徴とする、請求項１１記載のパネル。 １３．一方の前記ガラスシートが、前記チューブを収容するために完成した前記 パネルの外面に凹部を設けるために取り除かれた縁部を有することを特徴とする 、請求項４乃至９記載のパネル。 １４．一方または両方の前記ガラスシートの縁部が、前記凹部を設げるために傾 斜していることを特徴とする、請求項１３記載のパネル。 １５．前記チューブが、前記凹部のはんだガラス内に埋め込まれていることを特 徴とする、請求項１３または１４記載のパネル。 １６．前記ポンプチューブが、前記パネルのコーナーに位置し、前記コーナーの 頂部は前記ポンプチューブの突出部を請けるため取り除かれ、それによって前記 パネルの呼び寸法を超えて突出することがないことを特徴とする、請求項５乃至 ９、１３、１４、１５記載のパネル。 １７．前記ポンプ排気手段が、一方の前記ガラスシートの一方の面から当該シー トの他方の面まで貫通する穴から成ることを特徴とする、請求項４記載のパネル 。 １８．前記ポンプ排気手段が、前記シートの内面から前記シートの外面の凹部の 底まで貫通した穴から成ることを特徴とする、請求項４記載のパネル。 １９．前記穴が、キャップによってシールされていることを特徴とする、請求項 １７又は１８記載のパネル。 ２０．化学ゲッタを、前記パネル内に有することを特徴とする、請求項１記載の パネル。 ２１．一方または両方の前記ガラスシートの内面に、低輻射能コーティングを含 むことを特徴とする、請求項１記載のパネル。 ２２．前記コーティングの幅射能が、０．２以下であることを特徴とする、請求 項２１記載のパネル。 ２３．前記ガラスシート間の距離が、０．０１ｍｍと１．０ｍｍの間であること を特徴とする、請求項２３記載のパネル。 ２４．低圧空間を包囲し、溶融はんだガラスの周囲ジョイントと配列された複数 の支柱とによって相互に連結された、２枚の離間したガラスシートから成る断熱 ガラスパネルの構築方法において、（ａ）前記ガラスシートの周囲に、はんだガ ラスの帯を付着するステッブ、 （ｂ）融点の高い物質のプレフォームを含有する所定量のはんだガラスから成る 、配列された複数の前記支柱を、一方の前記ガラスシートに付着するステップ、 （ｃ）前記ガラスシートを共に集め、又はそれらを共に動かし、前記支柱のはん だガラスを溶かすために前記パネルを加熱するステップ、（ｄ）前記はんだガラ スを溶かす際、前記シートが前記プレフォームと接触するまで前記ガラスシート を共に動かすステップ、（ｅ）前記はんだガラスを凝固させるために前記パネル を冷却するステップから成る構築方法。 ２５．前記はんだガラスの量を正確に規定し、前記プレフォームが前記支柱に体 して比較的小量であることを特徴とする、請求項２４記載の方法。 ２６．前記プレフォームが、 ２４又は２５記載の方法． ガラス球体であることを特徴とする、請求項２７．（ｆ）比較的πいはんだガラ スの層を前記支柱付近の前記シートの表面に付着するステップを、配列された複 数の前記支柱を付在する前記ステップの前に追加することを特徴とする、５求項 ２４、２５又は２６記載の方法。 ２８．ポンプ排気チューブを、前記周囲のはんだガラスシーリング材の中に配置 することを特徴とする、請求項２４記載の方法。 ２９．前記パネルは内部が排気されている間は低圧領域によって囲まれているこ とを特徴とする、請求項２４記載の方法。 ３０．一方の前記ガラスシートの内面に凹部を加工し、前記シートを互いにシー ルする前に、化学ゲッタを前記凹部に装着することを特徴とする、請求項２４記 載の方法。 ３１．前記パネルが組み立てられた後、外部から作用する高周波加熱によつて、 前記ゲッタを燃やすことを特徴とする、請求項３０記載の方法。 ３２．一方又は両方の前記ガラスシートの内面に、部分的に透明な低幅射能コー ティングを施したことを特徴とする、請求項２４記載の方法。