JPWO2019093321A1 - ガラスパネル - Google Patents

Abstract

吸引孔封止用金属材料及び減圧による内部応力に起因する間隙部側における吸引孔周りの強度問題を解消し、より安全性にすぐれたガラスパネルを提供すること。一対のガラス板１Ａ，１Ｂの内の一方のガラス板１Ａは、そのガラス板１Ａにおいて表裏に貫通する吸引孔４を有し、間隙部Ｖ内の空気を吸引して減圧すると共に吸引孔４を吸引孔封止用金属材料１５で封止してある。吸引孔封止用金属材料１５は吸引孔４上で固化して気密状態を保ち、吸引孔４と平面視で同心円状に形成してあり、次式（１）を満たす。Ｄｗ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ2／Ｔｇ2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｇ｝ ・・・（１）但し、Ｆｃ：ガラスエッジの長期許容応力、Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料の突出部直径（ｍｍ）、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料の突出部厚み（ｍｍ）、Ｐｄ：スペーサーピッチ（ｍｍ）

Description

本発明は、一対のガラス板と、前記一対のガラス板をこれらガラス板間にスペーサーを介在させて配向配置することにより形成される間隙部と、前記一対のガラス板の周縁部を接合することにより前記間隙部を気密に構成する周辺封止用金属材料とを備え、前記一対のガラス板の内の一方のガラス板は、そのガラス板において表裏に貫通する吸引孔を有し、前記間隙部内の空気を吸引して減圧すると共に前記吸引孔を前記一対のガラス板と熱膨張係数が異なる吸引孔封止用金属材料で封止してあるガラスパネルに関する。

従来、上記ガラスパネルで、ピラーの配置等については配慮があるものの、前記吸引孔の周りの強度計算については、特段の配慮は払われていなかった（例えば、特許文献１参照）。一方、吸引孔周りの封止については、さまざまな方式があるが、前記吸引孔の周りの強度計算については、特段の配慮は払われていなかった（例えば、特許文献２参照）。

ところで、発明者らは、前記吸引孔の封止について、例えば、吸引孔封止用金属材料を前記吸引孔上より滴下することにより固化して気密状態を保つ方式を採用した。吸引孔封止用金属材料の熱膨張係数がガラス板よりも大きいため、吸引孔封止用金属材料の熱収縮に起因する反力で、間隙部側における吸引孔周りに引張応力が内部応力として生じることが判明した。また、板ガラスの間隙を減圧することによる大気圧も間隙部側の吸引孔の周りに引張応力が内部応力として発生する。

特開平９−２６８０３５号公報 特開２００２−１３７９４０号公報

従って、本発明の目的は、吸引孔封止用金属材料及び減圧による内部応力に起因する間隙部側における吸引孔周りの強度問題を解消し、より安全性にすぐれたガラスパネルを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかるガラスパネルの特徴構成は、一対のガラス板と、前記一対のガラス板をこれらガラス板間にスペーサーを介在させて配向配置することにより形成される間隙部と、前記一対のガラス板の周縁部を接合することにより前記間隙部を気密に構成する周辺封止用金属材料とを備え、前記一対のガラス板の内の一方のガラス板は、そのガラス板において表裏に貫通する吸引孔を有し、前記間隙部内の空気を吸引して減圧すると共に前記吸引孔を一対のガラス板と熱膨張係数が異なる吸引孔封止用金属材料で封止してある構成であって、前記吸引孔封止用金属材料は、前記吸引孔上で気密状態を保つものであり、前記吸引孔封止用金属材料は、前記吸引孔と平面視で同心円状に形成してあり、次式（１）を満たすことにある。
Ｄｗ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｇ｝ ・・・（１）
但し、Ｆｃ：ガラスエッジの長期許容応力、Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料の突出部直径（ｍｍ）、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料の突出部厚み（ｍｍ）、Ｐｄ：スペーサーピッチ（ｍｍ）

ここで、発明者らの実験によれば、吸引孔封止用金属材料により生じる第一引張応力Ｆａ、減圧に伴い前記吸引孔周囲の間隙部側において生じる第二引張応力Ｆｂは、それぞれ次式（１ａ）（１ｂ）となる。
Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ （１ａ）
Ｆｂ＝０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2 （１ｂ）

これら第一引張応力Ｆａ、第二引張応力Ｆｂの合算が、ガラスエッジの長期許容応力より小さくなるべきであり、式（１ａ）（１ｂ）を利用して、式（１）が求められる。
上記式（１）によれば、突出部直径Ｄｗを適宜調整することで、第一引張応力Ｆａ、第二引張応力Ｆｂの合算を、ガラスエッジの長期許容応力Ｆｃより小さく維持し、応力集中によるガラスの破壊を防ぐことができる。

また、上記特徴において、前記吸引孔封止用金属材料の突出部直径Ｄｗが固定であり、次式（２）を満たすように設定されているとよい。
Ｄｇ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ｝ ・・・（２）
これにより、突出部厚みＤｇを適宜調整することで、上記同様に応力集中によるガラスの破壊を防ぐことができる。

また、上記各特徴に加え、第一引張応力Ｆａが、次式（３）を満たすように設定されているとよい。
Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ＜＝５ＭＰａ （３）

ガラスエッジの長期許容応力Ｆｃは、板硝子協会推奨基準（２００３年８月発行）のＰ．１６によれば、フロートガラスでは７ＭＰａ（６．９ＭＰａを四捨五入）である。また、第二引張応力Ｆｂは、実施例における発明者らの計算によれば、２ＭＰａである。よって、７ＭＰａ−２ＭＰａ＝５ＭＰａとなり、上記式（３）が成立する。

また、上記各特徴に加え、第一引張応力Ｆａが、次式（４）を満たすように設定されているとよい。
Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ＜＝３ＭＰａ （４）
安全率を２未満で設定し、応力のばらつきを考慮した結果による。

また、上記特徴において、前記吸引孔封止用金属材料１５は、前記吸引孔上より滴下することにより固化して気密状態を保つものとしてもよい。
同構成により、吸引孔封止用金属材料１５はガラス面に密着し、さらに吸引孔４に浸入する場合もある。

上記関係により、ガラス板の厚みＴｇ、ピラー間隔Ｐｄ、突出部１６の直径Ｄｗや厚みＤｇの設定により、吸引孔４周りの内部応力による損傷のリスクを低減することができる。

さらに、上記各特徴において、前記スペーサーは、前記一対のガラス板間に所定の間隔を保持すべく所定のピッチＰｄでマトリックス状に挟持された複数のピラーよりなり、前記ピラーは、前記吸引孔の近傍において他の部分のピッチよりも狭いピッチで配置してもよい。
同構成によれば、ピラー間隔が狭くなることにより、前記減圧に伴い前記吸引孔周囲の間隙部側において生じる第二引張応力Ｆｂが減少するからである。
同様の理由により、前記スペーサーは、前記一対のガラス板間に所定の間隔を保持すべく所定のピッチでマトリックス状に挟持された複数のピラーよりなり、前記複数のピラーと異なる少なくとも一つの他のピラーを前記複数のピラーよりも前記吸引孔に近接させて設けてもよい。

また、上記各特徴に加え、前記ガラスパネルの平面に対する厚み方向視における前記周辺封止用金属材料の幅が、１〜１０ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記一対のガラス板の少なくとも一方の厚みが、０．３〜１５ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記突出部の幅が、２〜３０ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記突出部の厚みが、０．１〜２０ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記スペーサーのピッチが、５〜１００ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記吸引孔の直径が、２〜１０ｍｍであるとよい。

また、上記各特徴に加え、前記吸引孔の少なくとも間隙部の縁部は曲面状に形成され、または面取りされているとよい。

このように、上記本発明に係るガラスパネルの特徴によれば、吸引孔封止用金属材料及び減圧による内部応力に起因する間隙部側における吸引孔周りの強度問題を解消し、より安全性にすぐれたガラスパネルを提供し得るに至った。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

ガラスパネルの一部切欠き斜視図である。 ガラスパネルの吸引孔周辺縦断面図である。 ガラスパネルの製造方法を示すフローチャートである。 周辺封止ステップを示す要部縦断面図である。 導入板の作用説明図である。 吸引孔封止前の吸引孔周辺部拡大図である。 ガラスパネルの吸引孔周りの拡大縦断面図である。 第一引張応力Ｆａに関する実験における、突出部厚みＤｇと第一引張応力Ｆａとの相関を示すグラフである。 第一引張応力Ｆａに関する実験における、突出部直径Ｄｗと第一比例係数Ａとの相関を示すグラフである。 第一引張応力Ｆａに関する実験における、ガラス板厚みＴｇと第二比例係数Ｂとの相関を示すグラフである。 第二引張応力Ｆｂに関するシミュレーションにおける、スペーサーピッチＰｄと第二引張応力Ｆｂとの相関を示すグラフである。 第二引張応力Ｆｂに関するシミュレーションにおける、ガラス板厚みＴｇと第三比例係数Ｃとの相関を示すグラフである。 ガラスパネルの他の実施形態を示す平面図である。 図７における部分拡大断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、ガラスパネルＰは、対向する一対のガラス板１Ａ，１Ｂと、一対のガラス板１Ａ，１Ｂ間に、マトリックス状に一定のスペーサーピッチＰｄで複数の柱状のスペーサー２を介在させることにより形成される間隙部Ｖと、間隙部Ｖの周縁部Ｖ１をシールする周辺封止用金属材料３と、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの内の一方のガラス板１Ａを貫通する吸引孔４とを有する。吸引孔４は、その吸引孔４の周りにまで至って覆う吸引孔封止用金属材料１５で封止されてある。

ガラスパネルＰにおいて、２枚のガラス板１Ａ，１Ｂは透明なフロートガラスであり、間隙部Ｖが１．３３Ｐａ（１．０×１０^-2Ｔｏｒｒ）以下に減圧されている。これは、間隙部Ｖは、その内部の空気が吸引孔４を介して排出されることによって減圧され、間隙部Ｖの減圧状態を維持するために周辺封止用金属材料３及び吸引孔封止用金属材料１５によって封止されている。

スペーサー２は円柱状であり、その直径が０．３〜１．０ｍｍ程度、高さが３０μｍ〜１．０ｍｍ程度である。このスペーサー２は、ガラス板１Ａ，１Ｂに作用する大気圧に起因する圧縮応力を負荷されても坐屈しない材料、例えば、圧縮強度が４．９×１０⁸Ｐａ（５×１０³ｋｇｆ／ｃｍ²）以上の材料、好ましくは、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）等により形成されている。

図３は、図１のガラスパネルＰの製造方法を示すフローチャートである。
まず、フロートガラスから成る所定の厚さの２枚のガラス素板（不図示）を所定の寸法、例えば、１２００ｍｍ×９００ｍｍに夫々切断し、同一形状且つ同一サイズであるガラス板１Ａ，１Ｂを準備し（ステップＳ３１）、ガラス板１Ａに、その四隅のうちいずれか１つの近傍において吸引孔４をドリル等によって穿設する（ステップＳ３２）（穿設ステップ）。

次に、クリーンルームやケミカルクリーンルーム等の空気の汚染状態を化学的又は物理的に制御可能な空間内において、純水ブラシ洗浄、液体洗浄法、光洗浄の少なくとも１つの方法を用いて一対のガラス板１Ａ，１Ｂを洗浄する（ステップＳ３３）（洗浄ステップ）。この液体洗浄法では、純水、脱イオン水などが用いられる。また、洗浄液は、例えば、アルカリ洗剤又はオゾン水を含有する。また、該洗浄液には、研磨材が含有されていてもよい。研磨材としては、例えば酸化セリウムを主成分とする微粒子が用いられる。

そして、吸引孔４が穿設されていない洗浄されたガラス板１Ｂに、複数のスペーサー２をマトリックス状に一定のスペーサーピッチＰｄで配置し、洗浄されたガラス板１Ａを重ね合わせることで、一対のガラス板１Ａ，１Ｂのペアリングを行う（ステップＳ３４）。

さらに、ペアリングされた一対のガラス板１Ａ，１Ｂをほぼ水平に保ち、溶解温度が２５０℃以下である周辺封止用金属材料３を用いて、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１を封止する（ステップＳ３５）（周辺封止）。

図４は、図３のステップＳ３５における周辺封止を説明するのに用いられる図である。
図４において、金属導入装置５は、高部６ａと、高部６ａより低い低部６ｂとを有して段差状に形成された定盤６を有し、高部６ａにおいて一対のガラス板１Ａ，１Ｂを保持すると共に、低部６ｂにおいて一対のガラス板１Ａ，１Ｂにハンダを供給する供給塔７を保持する。段差状定盤６の低部６ｂには、上記一対のガラス板１Ａ，１Ｂに沿って２本のレール部材１２が配され、上記供給塔７はレール部材１２上を走行する移動機構１３の上に載置されている。

供給塔７は、液相又は固相のハンダを貯留する横断面長方形の坩堝部９と、坩堝部９の側壁部に内蔵されると共に坩堝部９内に貯留されたハンダを加熱する電熱ヒーター１０と、坩堝部７の底部に連通すると共に一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１の外側に向かって開口する断面長尺状の導入路１１と、導入路１１の中位に水平に配された導入板８とを備える。導入板８は、導入路１１から延伸して一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１に嵌入しており、これにより、ハンダは、その表面張力と相俟って間隙部Ｖに侵入する。加えて、坩堝部９内で液位ΔＨにあるハンダの重力が導入板８の部位においてハンダに印加され、これにより、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１へのハンダの侵入を促進する。

また、図５に示すように、導入板８は、その移動方向で上下に複数回波打つ状態の屈曲部８Ａが間隔を空けて２箇所に形成された形状の物でも良い（蛇腹形状）。
つまり、屈曲部８Ａを有する導入板８の移動によって、バネ作用を有する屈曲部８Ａが、ガラス板の表面を軽く擦りつけるようになり、ハンダのガラス面への付着性をより向上させて、間隙部Ｖの気密性が確実化される効果を発揮できるようになる。

また、導入板８は、バネ作用を有する弓状の形状や、屈曲部を有さない平板状であっても良い。ただし、上述の理由により、屈曲部８Ａを有する導入板８の方が有利である。

一方、移動機構１３は、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１に沿ってレール部材１２上を一定速度で移動するので、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの開先部分１４から導入板８を間隙部Ｖに挿入すると、周辺封止用金属材料３が導入板８を介して一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１全体に亘って侵入する。これにより、一対のガラス板１Ａ，１Ｂ間に形成された間隙部Ｖの周縁部Ｖ１を、周辺封止用金属材料３によって気密に封止される。

図６に示すように、開先部分１４とは、ガラスパネルＰの角部に設けてあり、導入板８を間隙部Ｖに挿入する際に、容易に実施できるよう、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの間隙部Ｖ側の角部を面取りしてある箇所である。

続くステップＳ３６において、吸引孔４の近傍において排気カップで吸引孔４を覆うようにガラス板１Ａの大気側の主面に取付け、この排気カップに接続された不図示のロータリーポンプやターボ分子ポンプによる吸引により、間隙部Ｖの圧力を１．３３Ｐａ以下にまで減圧するべく間隙部Ｖの気体分子を外部へ排出する真空引きを行う（ステップＳ３６）。

ただし、本ステップで用いるポンプは上述のロータリーポンプやターボ分子ポンプに限られず、排気カップに接続でき、吸引可能なものであればよい。

次いで、吸引孔４を覆い被さるように吸引孔封止用金属材料１５を滴下させて、吸引孔４の近傍のガラス表面と吸引孔封止用金属材料１５を接着させて封止する（ステップＳ３７）。
これにより、一対のガラス板１Ａ，１Ｂ間に形成された間隙部Ｖが密閉される。

尚、上述した各工程のうち、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの主面を洗浄して（ステップＳ３３）から吸引孔４の近傍のガラス表面と吸引孔封止用金属材料１５を接着させて封止する（ステップＳ３７）までの各工程は、夫々、空気の汚染状態を化学的又は物理的に制御可能な空間内で実施される。

本実施の形態では、液体洗浄法を用いて一対のガラス板１Ａ，１Ｂを洗浄するが、これに限るものではなく、純水ブラシ洗浄法、超音波洗浄法、アルカリ水洗浄法、加熱洗浄法、真空（凍結）洗浄法、ＵＶ洗浄法、オゾン洗浄法、及びプラズマ洗浄法の少なくとも１つを用いて一対のガラス板１Ａ，１Ｂを洗浄してもよい。これにより、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの主面から分解又は飛散し得る気体分子の発生を抑制することができ、もってガラスパネルＰの初期性能を長時間に亘って発揮することができる。

本実施の形態では、周辺封止用金属材料３として、溶解温度が２５０℃以下であるハンダ、例えば９１．２Ｓｎ−８．８Ｚｎ（共晶点温度：１９８℃）の組成を有するハンダにＴｉを加えたハンダを用いて一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１を封止する。しかし、周辺封止用金属材料３（ハンダ）は、これに限るものではなく、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｇａ、及びＡｇから成る群から選択された少なくとも１つの材料を含む金属材料であって溶解温度が２５０℃以下となる封着材を用いて一対のガラス板１Ａ，１Ｂの周縁部Ｖ１を封止してもよい。

また、上記周辺封止用金属材料３は、Ｔｉに代わって、又は、Ｔｉに加えて、Ａｌ、Ｃｒ、及びＳｉから成る群から選択された少なくとも１つの材料を含んでいてもよい。これにより、周辺封止用金属材料３と一対のガラス板１Ａ，１Ｂのガラス成分との接着性を向上させることができる。

本実施の形態では、吸引孔封止用金属材料１５として、溶解温度が２５０℃以下であるハンダ、例えば９１．２Ｓｎ−８．８Ｚｎ（共晶点温度：１９８℃）の組成を有するハンダにＴｉを加えたハンダを用いて吸引孔４を封止する。しかし、吸引孔封止用金属材料１５（ハンダ）は、これに限るものではなく、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｇａ、及びＡｇから成る群から選択された少なくとも１つの材料を含む金属材料であって溶解温度が２５０℃以下となる封着材を用いて吸引孔４を封止してもよい。
尚、Ｓｎを選択した場合、９０％以上あればよく、また、Ｃｕを添加したＳｎの場合、Ｃｕの量は、０．１％以下にする必要がある。

また、上記吸引孔封止用金属材料１５は、Ｔｉに代わって、又は、Ｔｉに加えて、Ａｌ、Ｃｒ、及びＳｉから成る群から選択された少なくとも１つの材料を含んでいてもよい。
さらに、吸引孔封止用金属材料１５は、周辺封止用金属材料３と異なる成分のハンダを用いても良い。
尚、吸引孔封止用金属材料１５または周辺封止用金属材料３にＴｉ（チタン）を含有させることにより、ガラスの密着性が向上する。

本実施の形態では、間隙部Ｖの圧力を１．３３Ｐａ以下にまで減圧するが、これに限るものではなく、ほぼ真空になるまで間隙部Ｖの圧力を減圧してもよい。これにより、ガラスパネルＰの断熱性能を更に高めることができる。

本実施の形態では、一対のガラス板厚みＴｇの下限は、０．３ｍｍ以上である。また、好ましくは、０．５ｍｍ以上である。さらに好ましくは、１ｍｍ以上である。一対のガラス板厚みＴｇが薄ければガラス自体の蓄熱量が小さくなるので、周辺封止の際に、単位時間あたりの空気中への放熱量が上昇し、周辺封止用金属材料３が冷却されやすい。従って、溶融した周辺封止用金属材料３の固化を促進させることが可能となる。ただし、ガラス板は薄くなるとガラス板の剛性が低下するため、同じ大きさの外力によるガラス板の変形量が大きくなる。従って、ガラスパネルＰにおいて、吸引孔４の間隙部側表面付近に発生する引張応力が大きくなる。

一対のガラス板厚みＴｇの上限は、１５ｍｍ以下である。好ましくは、１２ｍｍ以下である。さらに好ましくは、１０ｍｍ以下である。厚いガラス板を用いるとガラス板の剛性は増加するため、同じ大きさの外力によるガラス板の変形量が小さくなる。従って、ガラスパネルＰにおいて、吸引孔４の間隙部側表面付近に発生する引張応力が小さくなるため、長期耐久性が向上する。一方で、ガラス板厚みＴｇが厚くなると、吸引孔封止の際に、吸引孔封止用金属材料１５の吸引孔４への流入量が減少する。そのため、間隙部側の吸引孔封止用金属材料１５のはみ出しが小さくなり、吸引孔４の間隙部側表面付近に発生する引張応力を緩和させることが困難となる。

一対のガラス板１Ａ，１Ｂは、フロートガラスであるが、これに限るものではない。一対のガラス板１Ａ，１Ｂには、上記のような用途に応じて、例えば、型板ガラス、表面処理により光拡散機能を備えたすりガラス、網入りガラス、線入ガラス板、強化ガラス、倍強化ガラス、低反射ガラス、高透過ガラス板、セラミックガラス板、熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊ガラス、又は、これらの組み合わせ等、種々のガラスを適宜選択して使用することができる。
さらに、一対のガラス板１Ａ，１Ｂの組成についても、ソーダ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、各種結晶化ガラス等を使用することができる。

本実施の形態では、開先部分１４はガラス板１Ａ，１Ｂの間隙部Ｖ側の角部を平面状に面取りしているが、これに限られるものではなく、曲面状に面取りをする等、導入板８を容易に挿入可能とする形態であれば、適宜選択してガラス板１Ａ，１Ｂに設ける事ができる。

本実施の形態では、スペーサーピッチＰｄは、５〜１００ｍｍであり、好ましくは、５〜８０ｍｍ、さらに好ましくは、５〜６０ｍｍである。

また、スペーサー２はステンレス鋼により形成されているが、これに限るものではない。スペーサー２は、例えば、インコネル、鉄、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタン等の金属、炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、クロムマンガン鋼、クロムモリブデン鋼、珪素鋼、真鍮、ハンダ、ジュラルミン等の合金、又は、セラミックやガラス等、高剛性を有するもので形成されてもよい。また、スペーサー２も、円柱状に限らず、角形状や球状等の各種形状であってもよい。

本実施の形態では、間隙部高Ｖｈは３０μｍ〜１ｍｍである。ただし、スペーサー２の高さと略同一である。

尚、間隙部Ｖには、間隙部Ｖ内の気体分子を吸着するべく蒸発型ゲッターを用いたり、加熱されて活性化することにより気体分子を吸着して除去する非蒸発型ゲッターを用いたりしてもよく、また、非蒸発型ゲッターと蒸発型ゲッターとを併用してもよい。また、間隙部Ｖにおいて、ゲッター材（吸着剤）及び吸着剤収容孔は２ヶ所以上でもよい。

本実施の形態では、周辺封止用金属材料３は、金属導入装置５を用いて形成されたが、これに限定されるものではない。周辺封止用金属材料３は、陽極接合法、超音波接合法、多段接合法、レーザー接合法及び圧着接合法のいずれか一つの接合方法を用いて形成されてもよい。これにより、周辺封止用金属材料３の一対のガラス板１Ａ，１Ｂへの付着性を向上させることができる。

また、ガラスパネルＰの平面に対する厚み方向視における周辺封止用金属材料３の幅Ｒｗは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。幅Ｒｗが１ｍｍより小さいと、ガラスパネルＰの間隙部Ｖの封止を保持することが困難となる。また、１０ｍｍを超えると、周辺封止用金属材料３を通じて発生する熱交換量が過大となる。さらに好ましくは、幅Ｒｗは１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。この場合、ガラスパネルＰの間隙部Ｖの封止を保持することに加え、さらに熱交換量を低減させることができる。

本実施の形態では、封止後の吸引孔封止用金属材料１５がガラス板１Ａの大気側表面より突出している部分を突出部１６とする。突出部１６の突出部直径Ｄｗ（図１のガラス板１Ａと接触する接触部３３の幅と同じ）は２〜３０ｍｍである。さらに好ましくは、２〜１５ｍｍである。ただし、突出部直径Ｄｗはいずれの場合も吸引孔径Ｓｗよりは大きい。
また、突出部１６の突出部厚みＤｇは０．１〜２０ｍｍである。好ましくは、０．１〜１０ｍｍである。
尚、突出部１６とガラス板１Ａとの接触面が広いほど、発生する収縮応力が大きくなる。また、突出部直径Ｄｗが小さいほど、吸引孔４を正確に封止する難易度が上がる。

本実施の形態では、吸引孔径Ｓｗは、２〜１０ｍｍである。好ましくは２〜５ｍｍである。強化ガラスの場合は、吸引孔径Ｓｗは、ガラス厚より大きく１０ｍｍ以下が望ましい。これは、風冷強化の際に、吸引孔４を通じて風を通すためである。

また、吸引孔４の少なくとも下部の縁部は曲面状に形成されていてもよく、または面取りされていてもよい（縁部に微小面を設けていてもよい）。

以下、図７、図１１を参照しながら、吸引孔の封止と応力の関係について説明する。吸引孔封止用金属材料１５は、供給口の上部に設けたハンダの塊と、これを加熱溶融するヒーターと、溶融した吸引孔封止用金属材料１５を滴下させる滴下装置とにより、自重でガイド筒２０内を滴下する。溶融した吸引孔封止用金属材料１５は、ガラス板１Ａの大気側表面で広がってガイド筒２０の内径にしたがって突出部１６を形成する。

吸引孔封止用金属材料１５における突出部１６は、冷却によりハンダ収縮応力Ｆａ１を生じる。しかし、ガラス板１Ａの熱膨張係数（例えば、フロートガラスでは一般に８〜９×１０^-6／℃（常温〜３５０℃）は、吸引孔封止用金属材料１５の熱膨張係数（例えば、本実施形態では２４×１０^-6／℃、通常のハンダは凡そ１５×１０^-6／℃〜３０×１０^-6／℃、）よりも小さく、したがって、上部圧縮応力Ｆａ２を生じる。この上部圧縮応力Ｆａ２の反力が、間隙部側における吸引孔４のエッジ４ｅ近傍に第一引張応力Ｆａ（せん断力）として発生する。
因みに、フリットで封止する真空ガラスでは、ガラスとフリットとの間で熱膨張差がないため、封止温度が高く（５００℃）ても応力の影響は小さかったために、大気圧を考慮した強度設計（ガラス厚みＴｇとピラー間隔Ｐｄ）をすれば良かった。
しかし、フリットに比べ、ハンダは、ガラスとの濡れ性が悪いために、封止に多くの体積が必要となる。この体積（ＤｇとＤｗ）によって応力が発生するために、強度設計に考慮しなければならないことを新たに見出し、第１引張応力Ｆａの導入に至った。
つまり、ハンダを高温で封止するには熱膨張差が大きく封止は不可能で、２５０℃以下という温度範囲で実施可能となることを見出した。
例えば、スズ（Ｓｎ）ハンダ全般の溶融温度である１８０℃〜２５０℃の温度範囲、あるいは、熱膨張係数１５〜３０×１０^-6／℃である。

スペーサー２は、一対のガラスと板１Ａ、１Ｂの平面に沿って、マトリックス状に一定の間隔Ｐｄ（スペーサーピッチ）を開けて配置されている。このスペーサー２が間隙部Ｖを形成し、一対のガラス板１Ａ、１Ｂ間の熱伝導を阻害する。大気圧Ｆｂ１はスペーサー２に支持されているガラス板１Ａ、１Ｂに作用し、ガラス板１Ａの間隙部Ｖ側には第二引張応力Ｆｂが発生する。

これらの引張応力は内部応力として加算され、間隙部側における吸引孔４のエッジ４ｅに応力集中するおそれがあり、この部分の加算がガラスエッジの長期許容応力（Ｆｃとする）以下でなければならない。

図８Ａ〜Ｃは、吸引孔封止用金属材料１５の突出部直径Ｄｗがそれぞれ８，１０，１２ｍｍのものを用いて行った実験の結果と、その結果から導出された数値を用いて作成された図である。
図８Ａは、突出部厚みＤｇの値とそれに対応する第一引張応力Ｆａの値とをプロットしたものである。さらに、各プロット点を突出部直径Ｄｗに基づきグループ分けし、それぞれのグループの近似直線を追加した。この図より、前記第一引張応力Ｆａは、突出部厚みＤｇに比例しており、その関係は、以下の式で示すことができる。

Ｆａ＝Ａ＊Ｄｇ （１ａ−１）
Ｆａ：第一引張応力（ＭＰａ）、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料１５の突出部厚み（ｍｍ）
ここで、Ａは式（１ａ−１）における比例係数（第一比例係数）である。

図８Ａより、第一比例係数Ａは、突出部直径Ｄｗによって定まることがわかる。
図８Ｂは、突出部直径Ｄｗの値とそれに対応する第一比例係数Ａの値とをプロットしたものである。さらに、各プロット点をガラス板厚みＴｇに基づきグループ分けし、それぞれのグループの近似直線を追加した。この図より、第一比例係数Ａは、突出部直径Ｄｗに比例しており、その関係は、以下の式で示すことができる。

Ａ＝Ｂ＊Ｄｗ （１ａ−２）
Ａ：第一比例係数、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料１５の突出部直径（ｍｍ）
ここで、Ｂは式（１ａ−２）のおける比例係数（第二比例係数）である。

図８Ｂより、第二比例係数Ｂは、ガラス板厚みＴｇによって定まることがわかる。
図８Ｃは、ガラス板厚みＴｇとそれに対応する第二比例係数Ｂの値とをプロットし、近似直線を追加したものである。この図より、第二比例係数Ｂは、ガラス板厚みＴｇに比例しており、その関係は、以下の式で示すことができる。

Ｂ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５） （１ａ−３）
Ｂ：第二比例係数、Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）

以上、図８Ａ〜Ｃ及び式（１ａ−１）〜（１ａ−３）より、前記第一引張応力Ｆａは、次式（１ａ）のとおりである。

Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ （１ａ）
Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料１５の突出部直径（ｍｍ）、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料１５の突出部厚み（ｍｍ）

一方、前記第二引張応力Ｆｂについて、ガラス板厚みＴｇを変えて３系列で行った発明者らのシミュレーション（有限要素法解析ソフトウェア（Ａｂａｑｕｓ Ｖｅｒ６．１１）を用いた非線形解析）の結果を、図９Ａ，Ｂに示す。但し、ガラス板厚みＴｇ（ｍｍ）は、それぞれ３．１，４，５のものを用いて行った。

図９Ａは、スペーサーピッチＰｄの値とそれに対応する第二引張応力Ｆｂの値とをプロットしたものである。さらに、各プロット点をガラス板厚みＴｇに基づきグループ分けし、それぞれのグループの近似曲線を追加した。この図より、第二引張応力Ｆｂは、スペーサーピッチＰｄの値によって定まり、その関係は、以下の式で示すことができる。なお、近似により、スペーサーピッチＰｄの乗数は２としている。

Ｆｂ＝Ｃ＊Ｐｄ² （１ｂ−１）
Ｆｂ：第二引張応力（ＭＰａ）、Ｐｄ：スペーサーピッチ（間隔）（ｍｍ）
ここで、Ｃは式（１ｂ−１）における比例係数（第三比例係数）である。

図９Ａより、第三比例係数Ｃは、ガラス板厚みＴｇによって定まることがわかる。
図９Ｂは、ガラス板厚みＴｇの値とそれに対応する第三比例係数Ｃの値とをプロットし、近似曲線を追加したものである。この図より、第三比例係数Ｃとガラス板厚みＴｇとの関係は、以下の式で示すことができる。なお、近似により、ガラス板の厚みＴｇの乗数は−２．２としている。

Ｃ＝０．０３６１＊Ｔｇ^-2.2
Ｃ：第三比例係数、Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）

以上、図９Ａ，Ｂ及び式（１ｂ−１），（１ｂ−２）より、第二引張応力Ｆｂは、次式（１ｂ）のとおりである。

Ｆｂ＝０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2 （１ｂ）
Ｆｂ：第二引張応力、Ｐｄ：スペーサーピッチ（間隔ｍｍ）、Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）

これらの結果を用いて、下記式（１）（２）が導出されている。
Ｄｗ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｇ｝ ・・・（１）
Ｄｇ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ｝ ・・・（２）
これにより、突出部直径Ｄｗ及び厚みＤｇを適宜調整することで、応力集中によるガラス板の破壊を防止することができる。

安全性の指標についてさらに検討を加えると、上述のとおりガラス板のエッジ部での長期許容応力Ｆｃ＝７ＭＰａである。また、有限要素法解析ソフトウェア（Ａｂａｑｕｓ Ｖｅｒ６．１１）を用い、非線形解析により、大気圧により間隙部側に発生する応力値を計算により求めると、第二引張応力Ｆｂ＝約２ＭＰａとなった。ゆえに、第一引張応力Ｆａ＜＝５ＭＰａとなるように設定すればよい。また、安全率を２以内とし、さらに応力の変動を考慮して、第一引張応力Ｆａ＜＝３ＭＰａとなるように設定してもよい。

上記式において、Ｆｃは材料によって一義的に定まり、Ｔｇは仕様によって決定される。Ｐｄは、断熱性から長い方が望ましく、ガラスパネルの断熱仕様から決まる。よって、これらの要素はコントロールしにくい。そのため、突出部厚みＤｇ及び直径Ｄｗをコントロールすることで、ガラス破損を未然に防止するこができる。

本実施の形態では、フロートガラスを用いており、ガラス板のエッジ部での長期許容応力Ｆｃ＝７ＭＰａであったが、強化ガラスを用いた場合、Ｆｃは最大で６９ＭＰａまで設定することが可能である。強化の仕様により、Ｆｃは７〜６９ＭＰａの間で調整することができる。但し、これらＦｃ値を含む数値範囲（フロートガラスではＦｃ５〜１５ＭＰａ、強化ガラスでは５０〜８０ＭＰａ）であっても本願発明の効果を奏することは可能である。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
なお、以下の他の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。

（１）上記式（１ｂ、Ｆｂの式）によれば、第二引張応力Ｆｂはピラーの間隔Ｐｄの２乗に比例している。したがって、ピラーの間隔を小さくすることで、エッジ４ｅへの応力集中を減少させることができる。この原理により、図１０の実施形態では、中間のピラー２’を通常のピラー２の半分の間隔位置に設けることで、第二引張応力Ｆｂを減少させている。したがって、より大きな第一引張応力Ｆａを許容可能であるので、突出部直径Ｄｗを拡大させて、より確実な封止を行うことも可能となる。

（２）上記別実施形態（１）では、配置間隔の短い中間ピラー２’をスペーサーとして用いることで、減圧に伴い前記吸引孔周囲の間隙部側において生じる第二引張応力Ｆｂを減少させた。その他、スペーサーとしてピラー間隔が吸引孔４周りで通常のピラー間隔より短くなるものであれば、様々な構成のものを用いることができる。例えば、図１０において、中間ピラー２’を設けずに、他の補強ピラー２’’を設けても良い。なお、中間ピラー２’や補強ピラー２’’は通常のピラーと同じでも、異なる形の物でも良い。

（３）上記各実施形態では、吸引孔封止用金属材料（ハンダ）１５を滴下させて固化させたが、滴下以外の方法で供給し、固化させてもよい。

（４）上記各実施形態における各式の係数は、より正確な計算の実現のために有効数字３桁にて表現した（例えば、式（１）のＰｄ²の係数は０．０３６１）。しかし、計算の便宜のために各式の係数は有効数字２桁または１桁としてもよい（例えば、式（１）のＰｄ²の係数を０．０３６または０．０４となる）。特許請求の範囲は便宜上有効数字３桁にて表現するもので、各式の係数は有効数字２桁または１桁を含むものである。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

本発明は、断熱性能の高いガラスパネルとして利用することができる。例えば、建築用・乗物用（自動車・鉄道車両・船舶等の窓ガラス）、または冷蔵庫や保温装置等の各種装置の扉や壁部等において、長期耐久性を要する断熱性ガラスパネルとして利用することができる。

１Ａ，１Ｂ：ガラス板、２：スペーサー（ピラー）、２’：中間ピラー、２’’：補強ピラー、３：周辺封止用金属材料（ハンダ）、４：吸引孔、４ｅ：エッジ、５：金属導入装置、６：定盤、６ａ：高部、６ｂ：低部、７：供給塔、８：導入板、８Ａ：屈曲部、９：坩堝部、１０：伝熱ヒーター、１１：導入路、１２：レール部材、１３：移動機構、１４：開先部分、１５：吸引孔封止用金属材料（ハンダ）、１６：突出部、２０：ガイド筒、Ｖ：間隙部、Ｖ１：周縁部、Ｐ：ガラスパネル、Ｆａ：第一引張応力、Ｆａ１：ハンダ収縮応力、Ｆａ２：上部圧縮応力、Ｆｂ：第二引張応力、Ｆｂ１：大気圧、Ｆｃ：ガラスエッジの長期許容応力、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料の突出部直径、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料の突出部厚み、Ｔｇ：ガラス板厚み、Ｐｄ：スペーサーピッチ（間隔）、Ｒｗ：周辺封止用金属幅、Ｓｗ：吸引孔径

Claims (14)

1. 一対のガラス板と、前記一対のガラス板をこれらガラス板間にスペーサーを介在させて配向配置することにより形成される間隙部と、前記一対のガラス板の周縁部を接合することにより前記間隙部を気密に構成する周辺封止用金属材料とを備え、前記一対のガラス板の内の一方のガラス板は、そのガラス板において表裏に貫通する吸引孔を有し、前記間隙部内の空気を吸引して減圧すると共に前記吸引孔を前記一対のガラス板と熱膨張係数が異なる吸引孔封止用金属材料で封止してあるガラスパネルであって、
   前記吸引孔封止用金属材料は、前記吸引孔上で気密状態を保つものであり、
   前記吸引孔封止用金属材料は、前記吸引孔と平面視で同心円状に形成してあり、
   次式（１）を満たすガラスパネル。
   Ｄｗ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｇ｝ ・・・（１）
   但し、 Ｔｇ：ガラス板厚み（ｍｍ）、Ｄｗ：吸引孔封止用金属材料の突出部直径（ｍｍ）、Ｄｇ：吸引孔封止用金属材料の突出部厚み（ｍｍ）、Ｐｄ：スペーサーピッチ（ｍｍ）、Ｆｃ：ガラスエッジの長期許容応力
2. 前記吸引孔封止用金属材料の突出部直径Ｄｗが固定であり、次式（２）を満たすように設定されている請求項１記載のガラスパネル。
   Ｄｇ＜＝（Ｆｃ−０．０３６１Ｐｄ²／Ｔｇ^2.2）／｛（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ｝ ・・・（２）
3. 第一引張応力Ｆａが、次式（３）を満たすように設定されている請求項１又は２に記載のガラスパネル。
   Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ＜＝５ＭＰａ （３）
4. 第一引張応力Ｆａが、次式（４）を満たすように設定されている請求項１又は２に記載のガラスパネル。
   Ｆａ＝（−０．０１５７Ｔｇ＋０．１９４５）＊Ｄｗ＊Ｄｇ＜＝３ＭＰａ （４）
5. 前記吸引孔封止用金属材料は、前記吸引孔上より滴下することにより固化して気密状態を保つものである請求項１〜４のいずれかに記載のガラスパネル。
6. 前記スペーサーは、前記一対のガラス板間に所定の間隔を保持すべく所定のピッチでマトリックス状に挟持された複数のピラーよりなり、
   前記ピラーは、前記吸引孔の近傍において他の部分のピッチよりも狭いピッチで配置されている請求項１〜５のいずれかに記載のガラスパネル。
7. 前記スペーサーは、前記一対のガラス板間に所定の間隔を保持すべく所定のピッチでマトリックス状に挟持された複数のピラーよりなり、
   前記複数のピラーと異なる少なくとも一つの他のピラーを前記複数のピラーよりも前記吸引孔に近接させて設けてある請求項１〜６のいずれかに記載のガラスパネル。
8. 前記ガラスパネルの平面に対する厚み方向視における前記周辺封止用金属材料の幅が、１〜１０ｍｍである請求項１〜７のいずれかに記載のガラスパネル。
9. 前記一対のガラス板の少なくとも一方の厚みが、０．３〜１５ｍｍである請求項１〜８のいずれかに記載のガラスパネル。
10. 前記突出部の幅が、２〜３０ｍｍである請求項１〜９のいずれかに記載のガラスパネル。
11. 前記突出部の厚みが、０．１〜２０ｍｍである請求項１〜１０のいずれかに記載のガラスパネル。
12. 前記スペーサーのピッチが、５〜１００ｍｍである請求項１〜１１のいずれかに記載のガラスパネル。
13. 前記吸引孔の直径が、２〜１０ｍｍである請求項１〜１２のいずれかに記載のガラスパネル。
14. 前記吸引孔の少なくとも下部の縁部は曲面状に形成され、または面取りされている請求項１〜１３のいずれかに記載のガラスパネル。

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