JPWO2017043054A1 - 真空ガラスパネル、ガラス窓、および真空ガラスパネルの製造方法 - Google Patents

真空ガラスパネル、ガラス窓、および真空ガラスパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

ガラス板の接着部分での接着強度が高く、断熱性の高い真空ガラスパネルを提供する。真空ガラスパネルは、第1ガラス板(10)と、第1ガラス板(10)に対向する第2ガラス板(20)と、第1ガラス板(10)と第2ガラス板(20)とを枠状に接着する枠体(30)と、第1ガラス板(10)の内面に設けられた熱反射膜(11)とを備えている。第1ガラス板(10)と第2ガラス板(20)との間に、真空空間(50)が設けられている。熱反射膜(11)は、第1ガラス板(10)と真空空間(50)とを隙間なく隔てている。枠体(30)は、第1ガラス板(10)に接している。

Description

本発明は、真空ガラスパネル、ガラス窓、および真空ガラスパネルの製造方法に関する。
従来、一対のガラス板の間に真空空間を有する真空ガラスパネルが知られている。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、一対となるガラス板が隙間をあけて接着され、その内部の気体が排出され、内部の空間が密閉されることで真空空間が形成される。
真空ガラスパネルでは、2つのガラス板が、ガラス板とは別の接着材料で接着されるため、接着部分において接着強度が弱くなる可能性がある。接着強度が低下すると、真空ガラスパネルに破損が生じたり、真空空間に空気が侵入して断熱性が低下したりするなどの不具合が発生するおそれがある。そのため、ガラス板の接着部分での接着強度を高くすることが重要である。特に、ガラス板の内面に熱反射膜が設けられた真空ガラスパネルでは、熱反射膜と真空による断熱性を維持しつつ、ガラス板の接着強度を向上させることがより求められる。
特許文献1には、一対のガラス板の一方の表面にLOW−E(Low−Emissivity)膜を形成し、LOW−E膜のない部分で一対のガラス板を接着した複層ガラスが開示されている。しかしながら、一対のガラス板の間は真空ではないため、断熱性が高くない。
特開2005−187305号公報
本発明は、ガラス板の接着部分での接着強度が高く、断熱性の高い真空ガラスパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の真空ガラスパネル、ガラス窓、および真空ガラスパネルの製造方法は、次のとおりである。
前記真空ガラスパネルは、第1ガラス板と、前記第1ガラス板に対向する第2ガラス板と、前記第1ガラス板と前記第2ガラス板とを枠状に接着する枠体と、前記第1ガラス板の内面に設けられた熱反射膜と、を備えている。前記第1ガラス板と前記第2ガラス板との間に、真空空間が設けられている。前記熱反射膜は、前記第1ガラス板と前記真空空間とを隙間なく隔てている。前記枠体は、前記第1ガラス板に接している。
前記ガラス窓は、前記真空ガラスパネルと、前記真空ガラスパネルの周縁部に嵌め込まれた窓枠とを備える。
前記真空ガラスパネルの製造方法は、以下に列挙する各工程を含む。第1ガラス板と、前記第1ガラス板の第1面に設けられた熱反射膜とを備えた第1ガラス体から、前記熱反射膜を枠状に除去する熱反射膜除去工程。前記第1ガラス体の前記熱反射膜が枠状に除去された部分にガラス接着剤を配置する接着剤配置工程。第2ガラス板を備えた第2ガラス体と、前記第1ガラス体とを対向させて配置する対向配置工程。前記第1ガラス体と前記第2ガラス体との間を排気する排気工程。前記第1ガラス体と前記第2ガラス体とを前記ガラス接着剤で枠状に接着する接着工程。
図1Aは、実施形態1の真空ガラスパネルの平面図である。図1Bは、図1AのA−A線断面図である。 図2Aは、同上の真空ガラスパネルの端部の断面図である。図2Bは、変形例の真空ガラスパネルの端部の断面図である。図2Cは、別の比較例の真空ガラスパネルの端部の断面図である。図2Dは、別の比較例の真空ガラスパネルの端部の断面図である。 図3Aは、同上の真空ガラスパネルの一例の製造方法の一工程を示す断面図である。図3Bは、同上の製造方法の次の工程を示す断面図である。図3Cは、同上の製造方法の次の工程を示す断面図である。図3Dは、同上の製造方法の次の工程を示す断面図である。図3Eは、同上の製造方法の次の工程を示す断面図である。 図4Aは、同上の真空ガラスパネルの一例の製造方法の一工程を示す平面図である。図4Bは、同上の製造方法の次の工程を示す平面図である。図4Cは、同上の製造方法の次の工程を示す平面図である。図4Dは、同上の製造方法の次の工程を示す平面図である。 図5Aは、同上の真空ガラスパネルの他例の製造方法の一工程を示す平面図である。図5Bは、同上の製造方法の次の工程を示す平面図である。図5Cは、同上の製造方法の次の工程を示す平面図である。 図6は、実施形態2の真空ガラスパネルの平面図である。 図7は、図6のB−B線断面図である。 図8は、実施形態1の真空ガラスパネルを備えるガラス窓の平面図である。
以下では、実施形態1の真空ガラスパネル及びその製造方法について説明する。
図1A及び図1Bには、実施形態1の真空ガラスパネル1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1の厚みが実際よりも大きく描写されている。
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、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1ガラス板10側から見ている。
真空ガラスパネル1は、第1ガラス板10と、第1ガラス板10に対向する第2ガラス板20と、第1ガラス板10と第2ガラス板20の互いの枠状の周縁部を全周に亘って接着する枠体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ガラス板10と第2ガラス板20との間に設けられている。真空ガラスパネル1は、熱反射膜11を備えている。熱反射膜11は、第1ガラス板10の内面(第2ガラス板20に対向する面)に設けられている。熱反射膜11は、第1ガラス板10と真空空間50とを隙間なく(つまり第1ガラス板10と真空空間50とを完全に)隔てている。枠体30は、第1ガラス板10に接している。真空ガラスパネル1は、真空空間50及び熱反射膜11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。また、真空ガラスパネル1では、枠体30が第1ガラス板10に直接接触することで、枠体30と第1ガラス板10との接着性が高められている。そのため、真空ガラスパネル1は、ガラス板の接着部分(真空ガラスパネル1の端部)での接着強度が高い。
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ガラス板10(熱反射膜11)と第2ガラス板20との間の距離が確保され、真空空間50が容易にかつ安定的に形成される。
第1ガラス板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ガラス板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ガラス板10の第1面10aと第2ガラス板20の第1面20aとは対向している。
真空ガラスパネル1は、たとえば建物に適用される場合、第1ガラス板10が屋外側に配置され、第2ガラス板20が屋内側に配置される。その逆に、第1ガラス板10が屋内側に配置され、第2ガラス板20が屋外側に配置されてもよい。真空ガラスパネル1は、たとえば窓、パーティション、サイネージなどに利用され得る。
第1ガラス板10及び第2ガラス板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ガラス板10の厚みは、第2ガラス板20の厚みと同じである。第1ガラス板10と第2ガラス板20の厚みが同じであると、同じガラス板を使用できるため、製造が容易になる。
図1Aに示すように、第1ガラス板10及び第2ガラス板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ガラス板10と第2ガラス板20とは、平面視において互いの外縁が揃っている。平面視とは、真空ガラスパネル1を厚み方向に沿って視た状態を意味する。
第1ガラス板10及び第2ガラス板20の材料の例は、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。
真空空間50は、第1ガラス板10、第2ガラス板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の厚み方向の寸法は、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、ゲッタとも称することができる。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ガラス板10の内面、第2ガラス板20の内面、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。
枠体30は、真空ガラスパネル1の端部に配置されている。枠体30は、第1ガラス板10及び第2ガラス板20に接している。枠体30が第1ガラス板10と第2ガラス板20との両方に接することにより、ガラス板の接着部分、すなわちガラス接合部分である真空ガラスパネル1の端部の接着強度が向上する。枠体30は、第1ガラス板10の内面(第1面10a)に接している。枠体30は、第2ガラス板20の内面(第1面20a)に接している。
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ガラス板10(熱反射膜11)と第2ガラス板20との間に設けられている。スペーサ40は、第1ガラス板10に設けられた熱反射膜11に接している。スペーサ40は、第2ガラス板20に接している。
本実施形態では、スペーサ40は、円柱状である。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、角柱状であってもよい。スペーサ40は、光を透過することが好ましい。それにより、スペーサ40が目立ちにくくなる。
熱反射膜11は、第1ガラス板10の内面(第1面10a)に形成されている。熱反射膜11は、たとえば、赤外線反射膜で構成される。赤外線反射膜により、赤外線を遮断することができるため、真空ガラスパネル1の断熱性が向上する。熱反射膜11は、Low−E膜であってよい。熱反射膜11は、遮熱性を有し得る。熱反射膜11は、たとえば、金属薄膜で形成される。なお、金属薄膜は、厚みが薄く、光を透過させるため、真空ガラスパネル1の透明性にほとんど影響を及ぼさない。
熱反射膜11は、真空空間50と第1ガラス板10とを完全に区分しており、第1ガラス板10と真空空間50の間には熱反射膜11が隙間なく位置する。第1ガラス板10と真空空間50の間には、熱反射膜11の存在しない領域が存在しない。熱反射膜11は、第1ガラス板10の第1面10aのほぼ全体に設けられている。ただし、熱反射膜11は、真空ガラスパネル1の端部、すなわち枠体30が設けられた部分では、その一部で設けられていない。
熱反射膜11は、第1ガラス板10の、枠体30で囲まれた領域の全体に、少なくとも設けられることが好ましい。
本実施形態の好適例では、熱反射膜11は、枠体30で囲まれた領域の全体よりもやや大きく形成されている。熱反射膜11の端縁11aは、枠体30に食い込むように位置する。熱反射膜11の端縁11aは、第1ガラス板10と枠体30との間に配置されている。
図2A〜図2Dに基づいて、真空ガラスパネル1の端部の構造をさらに説明する。図2Aは、実施形態1の真空ガラスパネル1の端部の断面図であり、図2Bには変形例の断面を示し、図2Cと図2Dには変形例の断面を示している。
図2Aに示すように、実施形態1の真空ガラスパネル1では、熱反射膜11の端縁11aが第1ガラス板10と枠体30の内側の一部との間に配置されている。熱反射膜11の端縁11aは、第1ガラス板10と枠体30の内側の一部に挟まれて位置する。熱反射膜11は、第1ガラス板10の中央から端部に伸びて、第1ガラス板10と枠体30との間に侵入している。枠体30は、熱反射膜11と第1ガラス板10の両方の上に設けられている。言い換えれば、枠体30は、熱反射膜11に乗り上がっている。熱反射膜11は、第1ガラス板10と真空空間50とを隙間なく(完全に)隔てている。第1ガラス板10は、真空空間50に露出していない。熱反射膜11によって、第1ガラス板10と真空空間50とが完全に隔てられている。図2Aの構造では、第1ガラス板10と枠体30とが直接接するため、この部分の接着強度が向上する。また、熱反射膜11が真空空間50の全体に面するように設けられるため、断熱性が向上する。図2Aの構造においては、枠体30が第1ガラス板10に接する面積は、枠体30が熱反射膜11に接する面積よりも大きいことが好ましい。それにより、枠体30と第1ガラス板10との接着強度がさらに向上する。真空ガラスパネル1の断面において、枠体30と第1ガラス板10とが接する距離は、枠体30が熱反射膜11に接する距離よりも長いことが好ましいといってもよい。
図2Bに示す変形例では、熱反射膜11の端縁11aは、枠体30の側部に接している。枠体30は、第1ガラス板10の上に設けられている。ただし、枠体30は熱反射膜11の上に乗り上がっていない。この場合も、熱反射膜11は、第1ガラス板10と真空空間50とを隙間なく隔てている。第1ガラス板10は、真空空間50に露出していない。熱反射膜11によって、第1ガラス板10と真空空間50とが完全に隔てられている。図2Bの構造でも、第1ガラス板10と枠体30とが直接接するため、この部分の接着強度が向上する。また、熱反射膜11が真空空間50の全体に設けられるため、断熱性が向上する。ただし、図2Bの構造では、熱反射膜11の端縁11aの位置と、枠体30の側部の位置とが一致する必要があるため、図2Aの構造よりも製造が容易でない可能性がある。そのため、製造容易性を考慮すると、図2Bの構造よりも図2Aの構造の方が有利である。
図2Cに示す比較例では、熱反射膜11の端縁11aは、枠体30まで届いておらず、枠体30に接していない。熱反射膜11は、第1ガラス板10と真空空間50とを完全には隔てていない。熱反射膜11と枠体30との間には隙間30xが形成されており、この隙間30xの位置で、第1ガラス板10が真空空間50に面し、露出している。図2Cの構造では、第1ガラス板10と枠体30とが直接接するため、この部分の接着強度が向上するものの、熱反射膜11が真空空間50の途中までしか伸びていないため、隙間30xができ、隙間30xのない図2A及び図2Bの構造に比べて断熱性が低くなる。そのため、図2Cの構造よりも、図2A及び図2Bの構造の方が有利である。
図2Dに示す比較例では、熱反射膜11の端縁11aは、第1ガラス板10の端縁の位置にあり、外部に露出している。熱反射膜11は、第1ガラス板10と枠体30とを隔てており、第1ガラス板10と枠体30とは接していない。図2Dの構造では、熱反射膜11が真空空間50の全体に面するように設けられるため、断熱性が向上するものの、第1ガラス板10と枠体30とが直接接しないため、この部分の接着強度が低くなる。そのため、図2Dの構造よりも、図2A及び図2Bの構造の方が有利である。
このように、断熱性と接着性を総合的に考慮すると、図2C及び図2Dの構造よりも、図2A及び図2Bの構造の方が有利である。その理由は、ガラス接着剤で形成される枠体30が、接着時に第1ガラス板10との界面で融合しやすくなるからであると考えられる。
図2A及び図2Bの構造は、真空ガラスパネル1の製造の途中において、熱反射膜11の一部を除去することにより得られ得る。熱反射膜11を全く除去しない場合、図2Dの構造になり得る。熱反射膜11の除去が過剰に行われた場合、図2Cの構造になり得る。ここで、枠体30が設けられる位置の熱反射膜11を除去しない場合(たとえば図2Dの構造)、枠体30の基となるガラス接着剤として、熱反射膜11に対する接着性の高いガラスフリット材料しか使用することができなくなる。このようなガラスフリット材料は、十分な低温プロセス化が難しく、400度以上の接着温度となるプロセスを有する場合があり、これを原因として真空ガラスパネル1の製造が難しくなる場合があった。一方、熱反射膜11を部分的に除去する場合(たとえば図2A及び図2Bの構造)、熱反射膜11を介さずにガラスフリット材料とガラス板とが直接接するため、ガラスフリット材料とガラス板との密着性を向上させることができる。この場合、例えば、350℃前後の低温プロセス化も可能であり、ガラスフリット材料として良好な低融点ガラスフリットを使用することが可能になる。このように、図2A及び図2Bの構造では、第1ガラス板10と枠体30との高い密着性が得られる。
また、熱反射膜11を部分的に除去する場合(たとえば図2A及び図2Bの構造)は、枠体30と第1ガラス板10が直接接着される部分が存在するので、仮に熱反射膜11と第1ガラス板10の密着性が低下しても、枠体30が第1ガラス板10から剥離することは抑えられる。これに対して、たとえば図2Dの構造では、熱反射膜11と第1ガラス板10の密着性が低下すると、枠体30が熱反射膜11と共に第1ガラス板10から剥離するおそれがある。熱反射膜11と第1ガラス板10の密着性の低下は、たとえば加熱時に起こり得る。そのため、たとえば図2Dの構造では、熱反射膜11の剥離を抑えるために高温での加熱を避けることが好ましいが、図2A及び図2Bの構造によれば、より高温での処理も可能となる。したがって、図2A及び図2Bのように熱反射膜11を部分的に除去する構造によれば、たとえば第1ガラス板10と第2ガラス板20を枠体30で接着させる加熱工程(たとえば後述の第1加熱工程)においてより高温で処理することで、枠体30の接着性を高めることも可能である。
また、熱反射膜11が部分的に除去される場合、図2Cの構造のように、熱反射膜11の除去幅が大きいと、ガラス接着剤の設けられていない部分に熱反射膜11の存在しないエリア(図2Cの隙間30x)が形成され得る。すると、この部分では、熱反射を行うことができなくなり、真空ガラスパネル1の断熱性が低下する可能性がある。しかしながら、図2A及び図2Bの構造のように、熱反射膜11が第1ガラス板10と真空空間50とを隔てるようにすると、熱反射膜11の存在しないエリア(図2Cの隙間30x)がなくなるため、断熱性が向上する。ここで、ガラス接着剤は、接合プロセス(第1ガラス板10と第2ガラス板20とを接着する工程)において流動することによって、当初の塗布幅よりも広くなり得る。そのため、ガラス接着剤の塗布幅と広がり量を考慮して、熱反射膜11を除去することができる。熱反射膜11がガラス接着剤の塗布幅と同等かまたは、塗布幅以下の幅で除去されていれば、熱反射膜11がないエリアがより確実に生じなくなり、断熱性を向上させることができる。
図1Bに示すように、第1ガラス板10の側端面が切断面10cを含み、第2ガラス板20の側端面が切断面20cを含んでいてもよい。切断面10cは、ガラス板の切断によって形成される面である。切断面10c、20cは、切断痕を有する面である。切断面10c及び切断面20cは、後述のように、ガラス板を切断する方法で真空ガラスパネル1を製造することによって、生じる。切断面10c、20cを有する真空ガラスパネル1は、複数個を容易に同時に作製できるため、製造性高く形成することが可能になる。また、真空ガラスパネル1は、真空空間50を真空にするための排気口がなくてもよい。切断面10c、20cを有する真空ガラスパネル1においては、排気口をなくすことが容易である。
本実施形態では、第1ガラス板10の内面(第1面10a)と第2ガラス板20の内面(第1面20a)のうち、第1ガラス板10の内面にだけ熱反射膜11が設けられているが、第1ガラス板10と第2ガラス板20の両方の内面に熱反射膜が設けられてもよい。熱反射膜が両側に設けられた場合、断熱性がさらに向上し得る。第2ガラス板20の内面に設けられる熱反射膜(第2熱反射膜と呼んでよい)は、熱反射膜11と同じ構成であってよい。第2熱反射膜がある場合、枠体30は、第2ガラス板20に接することが好ましい。第2熱反射膜の端縁は、第2ガラス板20と枠体30との間に配置されていることが好ましい。
以下、真空ガラスパネル1の製造方法を説明する。
図3A〜図3E、図4A〜図4Dには、真空ガラスパネル1の一例の製造方法を示している。図3A〜図3Eは断面図であり、図4A〜図4Dは平面図である。図4Dでは、図1Aと同様、内部の部材が描画されている。図3A〜図3Eでは、図1Bとは上下逆転した状態で描画している。すなわち、図3A〜図3Eでは、第1ガラス板10が第2ガラス板20の下に配置されるように描かれている。
真空ガラスパネル1の製造方法は、熱反射膜除去工程と、接着剤配置工程と、対向配置工程と、排気工程と、接着工程とを含む。熱反射膜除去工程は、第1ガラス板10と、第1ガラス板10の第1面10aに設けられた熱反射膜11とを備えた第1ガラス体100から、熱反射膜11を部分的にかつ枠状に除去する工程である。接着剤配置工程は、少なくとも、第1ガラス体100において熱反射膜11が枠状の形態で除去された部分11xに、ガラス接着剤300を配置する工程である。対向配置工程は、第2ガラス板20を備えた第2ガラス体200と、第1ガラス体100とを対向させる工程である。排気工程は、第1ガラス体100と第2ガラス体200との間を排気する工程である。接着工程は、第1ガラス体100と第2ガラス体200とをガラス接着剤300で枠状に接着する工程である。
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100と、第2ガラス体200と、ガラス接着剤300と、スペーサ40とを含むガラス複合物2が形成される。図3Dは、ガラス複合物2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100と第2ガラス体200とを準備する。図3A及び図4Aには、準備された第1ガラス体100が示されている。第1ガラス体100は、第1ガラス板10と、第1ガラス板10の表面に設けられた熱反射膜11とを備えている。熱反射膜除去工程では、この第1ガラス体100から、熱反射膜11を部分的に除去する。第1ガラス体100の準備は、熱反射膜11を部分的に除去する工程に進行できるように、所定の装置に第1ガラス体100を置くことを含む。なお、真空ガラスパネル1の製造方法は、第1ガラス板10の上に熱反射膜11を形成する工程を含んでもよい。ただし、熱反射膜付きガラス板が入手可能であれば、それを第1ガラス体100として使用すると、製造が容易である。
図3A及び図4Aでは、第1ガラス体100のみが描画されているが、第2ガラス体200も別途準備される。第2ガラス体200の準備は、第1ガラス体100と対をなす所定の大きさの第2ガラス体200を用意することを含む。第2ガラス体200は、第2ガラス板20を備えるが、第2熱反射膜をさらに備えていてもよい。図3Dでは、第2ガラス体200(第1ガラス体100に重ねられた後の状態の第2ガラス体200)が示されている。第2ガラス体200は排気口201を有している。排気口201は、第2ガラス体200を貫通する孔の出口である。第2ガラス体200は、排気管202を有している。排気管202は、排気口201の外側に設けられている。第2ガラス体200の準備は、排気口201及び排気管202を第2ガラス体200に設けることを含んでもよい。
ここで、製造開始時の第1ガラス体100及び第2ガラス体200は、最終的に得られる真空ガラスパネル1の第1ガラス板10及び第2ガラス板20のサイズよりも大きいものが用いられる。本製造方法では、最終的に、第1ガラス体100及び第2ガラス体200の一部が除去される。製造に使用する第1ガラス体100及び第2ガラス体200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3B及び図4Bに示すように、第1ガラス体100から熱反射膜11を枠状の形態で部分的に除去する(熱反射膜除去工程)。図4Bでは、理解しやすいよう、熱反射膜11が除去された部分11xには斜線を施している。熱反射膜11が部分的に除去された部分11xは、直線状に伸びた形状を有する。熱反射膜11は、ガラス接着剤300が配置される部分が除去される。熱反射膜11の除去部分11xの幅は、ガラス接着剤300の塗布幅と同じかそれより小さくてよい。熱反射膜11の部分的な除去により、枠体30と第1ガラス板10とを直接接触させることが可能になる。熱反射膜11の部分的な除去により、熱反射膜11の端縁11aは、第1ガラス板10の真空ガラスパネル1となる部分の端縁よりも内側に配置される。
次いで、図3C及び図4Cに示すように、ガラス接着剤300を配置する(接着剤配置工程)。スペーサ40は、ガラス接着剤300の配置する際に、ともに配置することができる。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。ここで、ガラス接着剤300が配置される部分では、熱反射膜11が部分的に除去されており、この熱反射膜11の除去部分11xでガラス接着剤300が第1ガラス板10に接するように、ガラス接着剤300を配置するようにする。ガラス接着剤300の幅は、熱反射膜11の除去部分11xの幅と同じか、それよりも大きいことが好ましい。それにより、熱反射膜11と枠体30との間で隙間30x(図2C参照)が生じることが抑制され、断熱性が低下することを抑制することができる。
ガラス接着剤300は、複数のガラス接着剤を含む。複数のガラス接着剤は、少なくとも第1ガラス接着剤301と第2ガラス接着剤302である。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3C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100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4C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。
接着剤配置工程では、ガラス接着剤300を熱反射膜11に接触させて配置することが好ましい。それにより、熱反射膜11の端縁11aを第1ガラス板10と枠体30との間に配置させることが容易に行われる。このとき、ガラス接着剤300が熱反射膜11の端縁11aに接触し得る。ガラス接着剤300は熱反射膜11に乗り上がることがより好ましい。図3Cでは、ガラス接着剤300が、熱反射膜11に接触し、さらに熱反射膜11に乗り上がっている様子が描画されている。
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が不用意に変形することが抑制される。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100に固着してもよい。仮焼成は、ガラス接着剤300の溶融温度よりも低い温度での加熱により行われ得る。
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。その場合、スペーサ40の配置が容易になる。スペーサ40は、等間隔に配置されてよい。
なお、図3Cでは、ガラス接着剤300は、第1ガラス体100の上に配置されているが、ガラス接着剤300は適宜の形態で配置されてよい。たとえば、ガラス接着剤300は第2ガラス体200の上に配置されてもよい。また、第1ガラス体100と第2ガラス体200とが対向配置された後に、第1ガラス体100と第2ガラス体200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100と第2ガラス体200の両方に同時にガラス接着剤300が配置される。
また、ガス吸着体が第1ガラス体100及び第2ガラス体200の一方又は両方の上に配置されてもよい。ガス吸着体は、固体のガス吸着材料を接着することで形成してもよいし、流動性のあるガス吸着体材料を塗布及び乾燥させることで形成してもよい。
図4Cに示すように、第1ガラス接着剤301は、第1ガラス体100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100の上で1周し、枠を形成している。第2ガラス接着剤302は、最終的に製造したい真空ガラスパネル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で囲まれた範囲内にある。
図4Cでは、第2ガラス接着剤302は、真空ガラスパネル1の短辺に沿って2つが一直線状に配置されている。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。図4Cから分かるように、第1ガラス体100の上に第2ガラス体200が重ねられると、第1ガラス体100と第2ガラス体200の間に内部空間500が形成される。第2ガラス接着剤302は、内部空間500を2つの空間に仕切っている。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つの空間同士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201から遠い第1空間501と、排気口201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には、第2ガラス体200の排気口201が連通する(図3D参照)。第1空間501には、排気口201が直接的に連通しない。本製造方法では、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。
次に、図3Dに示すように、第2ガラス体200を、第1ガラス体100に対向させて、ガラス接着剤300の上に配置する(対向配置工程)。これにより、第1ガラス体100、第2ガラス体200、ガラス接着剤300及びスペーサ40を含むガラス複合物2が形成される。ガラス複合物2は、第1ガラス体100と第2ガラス体200との間に、内部空間500を有する。内部空間500が仕切られていることは、図4Cで説明した通りである。図3D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を完全に区分していない。
そして、ガラス複合物2を加熱する。ガラス複合物2は、加熱炉内で加熱され得る。加熱により、ガラス複合物2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。ただし、ガラス接着剤の溶融温度が低い方がプロセスとして有利である。そのため、ガラス接着剤300の溶融温度は、400℃以下が好ましく、360℃以下がより好ましい。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ことが好ましい。
加熱は、2以上の段階で行われることが好ましい。たとえば、所定の温度まで温度を上昇させてこの温度を維持して加熱した後、さらに温度を上昇させて所定の温度まで到達させて加熱する方法で行われる。第1段階の加熱は、第1加熱工程と定義される。第2段階の加熱は、第2加熱工程と定義される。
本製造方法では、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100と第2ガラス体200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(排気工程)。排気は、第1溶融温度よりも低い温度(排気開始温度)に温度を低下させた後に行われてもよい。なお、ガラス複合物2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201に接続された真空ポンプで行われ得る。排気管202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、本製造方法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2全体が減圧チャンバに入れられて、ガラス複合物2全体で排気が行われてもよい。
図3Dでは、内部空間500からの気体の排出が上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201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が所定の真空度に至った後、ガラス複合物2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。
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。
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100と第2ガラス体200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。本製造方法では、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には、通気路を塞ぎやすいように、その両端部に塞ぎ部302aを設けている(図4C)。塞ぎ部302aは、他の部分よりも第2ガラス接着剤302の量が多くなった部分である。塞ぎ部302aは、第2ガラス接着剤302の端部から、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。なお、接着工程は、第1加熱工程と第2加熱工程とにかけて行われる。本製造方法では、接着工程の途中に排気工程が進行する。
図3E及び図4Dは、通気路が塞がれた後のガラス複合物2を示している。ガラス複合物2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2は、途中状態のパネル(一体化パネル3と定義する)になる。
真空空間50は、内部空間500を排気口201から遠い真空空間50と排気口201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3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。
真空空間50の形成後、一体化パネル3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3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3を切断する。一体化パネル3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201を含んでいる。
図3E及び図4Dでは、一体化パネル3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3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3は切断される。
一体化パネル3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1A、図1Bに示す真空ガラスパネル1が得られる。図1Bに示すように、第1ガラス体100及び第2ガラス体200が切断されると、真空ガラスパネル1には、切断面10c、20cが形成される。
このように、真空ガラスパネル1の製造では、接着工程の後に、第1ガラス体100及び第2ガラス体200を切断する切断工程をさらに含むことが好ましい。ガラス体を切断することにより、排気口のない真空ガラスパネル1を容易に得ることができる。
図5A〜図5Cには、真空ガラスパネルの他例の製造方法を示している。図5A〜図5Cは平面図である。図5A〜図5Cでは、上記で説明した構成と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
他例の製造方法は、複数の真空ガラスパネル1を同時に製造する方法である。この方法では、大面積の2つのガラス体を用い、このガラス体を切り出すことで複数の真空ガラスパネル1を形成することができる。このような製造方法は、多面取りと呼ばれる。
図5A〜図5Cに示す製造方法でも、上記で説明したのと同様に、熱反射膜除去工程と、接着剤配置工程と、対向配置工程と、排気工程と、接着工程と、切断工程とを含んだ工程により、真空ガラスパネル1が製造される。すなわち、図5Aに示すように、図4Bと同様にして、熱反射膜11の一部(枠体30が配置される予定の部分)を除去する。ここで、本製造方法のような多面取りの場合は、第1ガラス体100の中央付近において熱反射膜11を部分的に除去する。次に、図5Bに示すように、図4Cと同様にして、ガラス接着剤300及びスペーサ40を配置する。そして、図5Cに示すように、図4Dと同様にして、加熱と排気を行い、第1ガラス体100と第2ガラス体200とを接着するとともに、これらの間に真空空間50を形成する。最後に、切断線CLに沿って一体化パネル3を切断することにより、真空ガラスパネル1が得られる。
ここで、図5Cに示すように、本製造方法では、一つの一体化パネル3(ガラス複合物2)から、2つ以上(本例では4つ)の真空ガラスパネル1が得られる。そのために、図5Bに示すように、ガラス接着剤300は、真空ガラスパネル1の端部となる部分に枠状に設けられる。図5A〜図5Cに示す製造方法は、切断工程は、不要部分102の除去と、真空ガラスパネル1の個別化とを含む。多面取りによって真空ガラスパネル1を製造すると、効率よく、生産性高く真空ガラスパネル1を製造することができる。そして、得られた真空ガラスパネル1は、枠体30とガラス板(第1ガラス板10)とが直接接するため、ガラスの接合強度が高い。
次に、実施形態2の真空ガラスパネル1とこれを製造する方法について、図6、図7に基づいて説明する。以下において、実施形態1と同様の構成については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
実施形態2の真空ガラスパネル1は、第1ガラス板10に対向して位置する第3ガラス板6と、第1ガラス板10と第3ガラス板6の互いの枠状の周縁部を全周に亘って接着する第2枠体71をさらに備える。第1ガラス板10と第3ガラス板6との間には、密閉された内部空間72が設けられている。なお、第3ガラス板6は、第1ガラス板10と第2ガラス板20のうち一方のガラス板に対向して位置すればよい。第3ガラス板6が第2ガラス板20に対向して位置する場合、第2枠体71は第2ガラス板20と第3ガラス板6の互いの枠状の周縁部を全周に亘って接着し、第2ガラス板20と第3ガラス板6との間に、密閉された内部空間72が設けられる。
図7に示すように、第2枠体71の内側には、中空枠状のスペーサ73がさらに配置される。スペーサ73の中空部分には、乾燥剤74が充填される。
スペーサ73はアルミニウム等の金属で形成され、貫通孔731を内周側に有する。スペーサ73の中空部分は、貫通孔731を介して内部空間72に連通する。乾燥剤74は、たとえばシリカゲルである。第2枠体71は、たとえばシリコン樹脂、ブチルゴム等の高気密性の樹脂で形成される。
内部空間72は、第1ガラス板10(または第2ガラス板20)と第3ガラス板6と第2枠体71とで密閉された空間である。内部空間72には、乾燥ガス700が充填される。乾燥ガス700は、たとえばアルゴン等の乾燥した希ガス、乾燥空気等である。乾燥空気には、内部空間72に封入された後に乾燥剤74の作用で乾燥した空気も含まれる。
実施形態2の真空ガラスパネル1は、厚み方向の両端に位置する第3ガラス板6と第2ガラス板20(または第1ガラス板10)の間に、所定の真空度に至るまで減圧された真空空間50と、乾燥ガス700が充填された内部空間72が介在することで、さらに高い断熱性を有する。
次に、実施形態1,2の真空ガラスパネル1を備えるガラス窓7について、説明する。
図8には、実施形態1の真空ガラスパネル1を備えるガラス窓7が、示されている。ガラス窓7は、実施形態1の真空ガラスパネル1の周縁部に、矩形枠状の窓枠8が嵌め込まれた構造であり、高い断熱性を有する。
実施形態2の真空ガラスパネル1に対しても、窓枠8を同様に嵌め込むことが可能である。この場合も、高い断熱性を有するガラス窓7が得られる。
上述した各実施形態から明らかなように、一形態の真空ガラスパネル(1)は、第1ガラス板(10)と、第1ガラス板(10)に対向する第2ガラス板(20)と、第1ガラス板(10)と第2ガラス板(20)とを枠状に接着する枠体(30)と、第1ガラス板(10)の内面に設けられた熱反射膜(11)と、を備える。第1ガラス板(10)と第2ガラス板(20)との間に、真空空間(50)が設けられる。熱反射膜(11)は、第1ガラス板(10)と真空空間(50)とを隙間なく隔てており、枠体(30)は、第1ガラス板(10)に接している。
一形態の真空ガラスパネル(1)は、下記構成を付加的に具備することが可能である。つまり、一形態の真空ガラスパネル(1)において、第1ガラス板(10)の側端面は、切断面(10c)を含み、第2ガラス板(20)の側端面は、切断面(20c)を含む。
一形態の真空ガラスパネル(1)は、下記構成を付加的に具備することが可能である。つまり、一形態の真空ガラスパネル(1)においては、熱反射膜(11)の端縁(11a)が、第1ガラス板(10)と枠体(30)との間に配置されている。
一形態の真空ガラスパネル(1)は、下記構成を付加的に具備することが可能である。つまり、一形態の真空ガラスパネル(1)においては、第1ガラス板(10)と第2ガラス板(20)のうち一方のガラス板に対向して位置する第3ガラス板(6)と、前記一方のガラス板と第3ガラス板(6)とを枠状に接着する第2枠体(71)と、をさらに備え、前記一方のガラス板と第3ガラス板(6)との間に、乾燥ガス(700)が封入された内部空間(72)が設けられている。
一形態のガラス窓(7)は、一形態の真空ガラスパネル(1)と、真空ガラスパネル(1)の周縁部に嵌め込まれた窓枠(8)とを備える。
一形態の真空ガラスパネルの製造方法は、第1ガラス板(10)と、第1ガラス板(10)の第1面(10a)に設けられた熱反射膜(11)とを備えた第1ガラス体(100)から、熱反射膜(11)を枠状に除去する熱反射膜除去工程と、少なくとも第1ガラス体(100)において熱反射膜(11)が部分的にかつ枠状に除去された部分にガラス接着剤(300)を配置する接着剤配置工程と、第2ガラス板(20)を備えた第2ガラス体(200)と、第1ガラス体(100)とを対向させて配置する対向配置工程と、第1ガラス体(100)と第2ガラス体(200)との間を排気する排気工程と、第1ガラス体(100)と第2ガラス体(200)とをガラス接着剤(300)で枠状に接着する接着工程と、を含む。
一形態の真空ガラスパネルの製造方法は、下記の構成を付加的に具備することが可能である。つまり、一形態の真空ガラスパネルの製造方法は、前記接着工程の後に、第1ガラス体(100)及び第2ガラス体(200)を切断する切断工程をさらに含む。
一形態の真空ガラスパネルの製造方法は、下記の構成を付加的に具備することが可能である。つまり、一形態の真空ガラスパネルの製造方法において、前記接着剤配置工程は、ガラス接着剤(300)を熱反射膜(11)に接触させて配置する工程である。
1 真空ガラスパネル
6 第3ガラス板
7 ガラス窓
8 窓枠
10 第1ガラス板
10a 第1面
10c 切断面
11 熱反射膜
11a 端縁
20 第2ガラス板
20c 切断面
100 第1ガラス体
200 第2ガラス体
30 枠体
50 真空空間
71 第2枠体
72 内部空間
300 ガラス接着剤
700 乾燥ガス

Claims (8)

  1. 第1ガラス板と、
    前記第1ガラス板に対向する第2ガラス板と、
    前記第1ガラス板と前記第2ガラス板とを枠状に接着する枠体と、
    前記第1ガラス板の内面に設けられた熱反射膜と、を備え、
    前記第1ガラス板と前記第2ガラス板との間に、真空空間が設けられ、
    前記熱反射膜は、前記第1ガラス板と前記真空空間とを隙間なく隔てており、
    前記枠体は、前記第1ガラス板に接している、
    真空ガラスパネル。
  2. 前記第1ガラス板の側端面は、切断面を含み、
    前記第2ガラス板の側端面は、切断面を含む、
    請求項1に記載の真空ガラスパネル。
  3. 前記熱反射膜の端縁が、前記第1ガラス板と前記枠体との間に配置されている、
    請求項1又は2に記載の真空ガラスパネル。
  4. 前記第1ガラス板と前記第2ガラス板のうち一方のガラス板に対向して位置する第3ガラス板と、
    前記一方のガラス板と前記第3ガラス板とを枠状に接着する第2枠体と、をさらに備え、
    前記一方のガラス板と前記第3ガラス板との間に、乾燥ガスが封入された内部空間が設けられている、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の真空ガラスパネル。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の真空ガラスパネルと、
    前記真空ガラスパネルの周縁部に嵌め込まれた窓枠と、を備える、
    ガラス窓。
  6. 第1ガラス板と、前記第1ガラス板の第1面に設けられた熱反射膜とを備えた第1ガラス体から、前記熱反射膜を枠状に除去する熱反射膜除去工程と、
    少なくとも、前記第1ガラス体において前記熱反射膜が部分的にかつ枠状に除去された部分に、ガラス接着剤を配置する接着剤配置工程と、
    第2ガラス板を備えた第2ガラス体と、前記第1ガラス体とを対向させて配置する対向配置工程と、
    前記第1ガラス体と前記第2ガラス体との間を排気する排気工程と、
    前記第1ガラス体と前記第2ガラス体とを前記ガラス接着剤で枠状に接着する接着工程と、を含む、
    真空ガラスパネルの製造方法。
  7. 前記接着工程の後に、前記第1ガラス体及び前記第2ガラス体を切断する切断工程をさらに含む、
    請求項6に記載の真空ガラスパネルの製造方法。
  8. 前記接着剤配置工程は、前記ガラス接着剤を前記熱反射膜に接触させて配置する工程である、
    請求項6又は7に記載の真空ガラスパネルの製造方法。
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