(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ガラスの封着方法であって、当該方法は以下の通りである、即ち、
１）二枚のガラス板のそれぞれに対して、ガラス板の縁の封着しようとする表面に、既存の焼結プロセスに基づいてガラス板と固着して一体となる金属化層を作製し、
２）封着しようとする両ガラス板の金属化層間に、金属封着シートの二つの側縁が両ガラス板上の金属化層にそれぞれ相対するように金属封着シートを配置すると共に、両ガラス板の金属化層に対して当該金属封着シートの各側縁を気密溶接することによって、両ガラス板縁の気密封着を実現することを特徴とする真空ガラスの封着方法。
【請求項２】
前記焼結プロセスは以下のステップが含まれる、即ち、
1-1）ガラス板の縁の封着しようとする表面に金属ペースト塗布層を作製し、
1-2）ガラス板を加熱し、ガラス板と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結することを特徴とする請求項１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項３】
前記金属ペースト塗布層は、浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布方式でガラス板表面に作製されることを特徴とする請求項２に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項４】
前記金属封着シートは二枚の金属シートからなり、両ガラス板縁を気密封着する場合、前記二枚の金属シートをまず、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスのどちらか一方を選択して、封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層とそれぞれ気密溶接し、その後、二枚の金属シート間を気密溶接することによって、両ガラス板縁の気密封着を実現させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項５】
前記二枚の金属シートはそれぞれ接着するガラス板から引き出された後、金属ろう付けプロセス、超音波溶接プロセス又は融接プロセスによって、相互に気密溶接することを特徴とする請求項４に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項６】
前記二枚の金属シートは封着する両ガラス板間から引き出され、当該二枚の金属シートはそれぞれ封着する両ガラス板の内表面上の前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項４に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項７】
前記二枚の金属シートの一方は封着する両ガラス板間から引き出され、その一方のガラス内表面上の前記金属化層と気密溶接し、もう一方の金属シートはもう一枚のガラス板外表面上の前記金属化層と気密封着接着することを特徴とする請求項４に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項８】
前記二枚の金属シートはそれぞれ封着する両ガラス板の外表面上の金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項４に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項９】
前記金属化層は前記封着しようとするガラス板の縁上に作製され、前記金属封着シートは一枚の金属シートからなり、当該金属シートは金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスを用いてそれぞれ封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１０】
前記金属封着シート上で前記封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層とそれぞれ気密溶接する両部分間に孤形状の接着部分も設置されることを特徴とする請求項９に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１１】
前記金属封着シートはＵ字形断面の金属シートからなり、当該Ｕ字形金属シートの両側縁はそれぞれ封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの一項に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１２】
前記Ｕ字形金属シートは封着する両ガラス板間に位置し、その側縁は金属ろう付けプロセスによって前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項１１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１３】
前記Ｕ字形金属シートの両側縁は封着する両ガラス板間に位置し、金属ろう付けプロセスによって前記金属化層と気密溶接し、金属シート上のＵ字形断面の底部は両ガラス板の外に伸長することを特徴とする請求項１１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１４】
前記Ｕ字形金属シートの一方の側縁は封着する両ガラス板間に位置し、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによってその一枚のガラス板内表面上の前記金属化層と気密溶接し、金属シートのもう一方の側縁はもう一枚のガラスの側縁を避け、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによって当該ガラス板外表面上の前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項１１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１５】
前記Ｕ字形金属シートは封着する両ガラス板縁を被覆し、その両側縁は金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによってそれぞれ両ガラス板の外表面上の前記金属化層と気密溶接することを特徴とする請求項１１に記載の真空ガラスの封着方法。
【請求項１６】
真空ガラスであって、相互に複合した少なくとも二枚のガラス板を備え、当該真空ガラスの周縁は上記請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法に従って気密封着することを特徴とする真空ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ガラスの封着方法及びその方法を用いて加工する真空ガラス製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚のガラス板複合によって形成される真空ガラスは、その優れた遮音、断熱、保温性能により人々に重視され、人々が競って研究する課題となった。
【０００３】
従来の真空ガラスの密着方法は主に以下の通りである。
その一、低融点ガラス素材を用いて溶解封着し、封着温度は通常約400〜500℃とし、火熱又は電熱によって低融点ガラス素材を溶解し、ガラス板間の複合封着を完成する方法。当該プロセスが用いる低融点ガラスは通常、鉛亜鉛系（PbO-ZnO）封着ガラスであり、鉛は環境及び健康に悪影響を及ぼすため、このような素材は長期発展の観点からすると環境保護の要求にそぐわず、また、その生産設備、プロセスも複雑であり、複合封着後のガラス板はしばしば縁熱応力を発生させることがあるため、適当なアニール処理を行う必要があり、結果的に生産効率を大きく低下させてしまう。
【０００４】
その二、各種プラスチック又は樹脂素材を用いてガラス板間の複合封着を行う方法。合成ガラス、例えば、PC、ABS、LDPE、PVC等を用いることに言及した特許文献、PVB、EVA（EN）等、合わせガラス素材を用いる特許文献があるが、加工方法は全て上記素材を両ガラス板間に配置し、プレハブ部材を作り、プレハブ部材を適当な条件でプレス接合して形成する。このようなプロセスは合わせガラスを作製するプロセスに類似しており、当該プロセスはガラス板間の複合封着を実現できるが、多くのプラスチック及び樹脂素材自体の気体浸透率及び透湿度はガラスより遥かに高く、また、多くの有機素材とガラス板の表面は物理的に接着しているだけで、結合部から漏出しないことを保証することは難しく、一旦気体（水蒸気を含む）の浸入が発生すれば、直接封着強度の低減、合わせガラス内の結露、ガラスのカビ発生につながってしまう。また、時間の推移により、有機素材の老化問題も直接複合ガラス板の封着効果及び寿命に影響を及ぼす。
【０００５】
また、以前人々は複数枚のガラス板を用いて真空ガラスを作製する場合、通常複数枚のガラス縁を相互に剛性的に接着してガラス縁の封着を完成させていた。その構造は図1に示す。真空ガラスは優れた断熱や保温性能を有するため、使用過程では、内外層のガラスには大きな温度差が発生し易くなり、高温側にあるガラス板は膨張し、低温側にあるガラス板は収縮する。従って、図1に示す構造の真空ガラスはガラス窓として用いられるか、断熱保温部材として用いられるか、どちらにせよ図2に示す温度変形を発生し易く、一旦このような変形がガラス板の封着縁部に形成される応力が封着縁の受け入れ限界を超えると、真空ガラスの破損を引き起こす懸念があり、これにより、真空ガラスの使用に危険が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】（特になし）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の不足に対し、本発明は、プロセスが簡単であり、封着が確実、かつ堅固である真空ガラスの封着方法を提供することを目的とする。当該方法を用いて封着する真空ガラスは、内外層のガラス板の温度差によって発生する変形に上手く適応することができ、封着の縁部に、過大な温度応力が形成されることを回避し、真空ガラス使用における安全性を保証する。同時に、本発明は、本発明の封着方法に基づいて加工された真空ガラス製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の真空ガラス封着方法は以下の通りである、即ち、
1）ガラス板の縁の封着しようとする表面に、既存の焼結プロセスに基づいてガラス板と固着して一体となる金属化層を作製する。
2）封着しようとする両ガラス板の金属化層間に金属封着シートを気密溶接することによって、両ガラス板縁の気密封着を実現する。
【０００９】
さらに、前記焼結プロセスに以下のステップが含まれる、即ち、
1-1）ガラス板の縁の封着しようとする表面に金属ペースト塗布層を作製する。
1-2）ガラス板を加熱し、ガラス板と固着して一体となる金属化層を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結する。
【００１０】
さらに、前記金属ペースト塗布層は浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布の方式でガラス板表面に作製される。
【００１１】
さらに、前記金属封着シートは二枚の金属シートからなり、両ガラス板縁を気密封着する場合、前記二枚の金属シートはまず、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスどちらか一方を選択して、封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層を気密溶接し、その後、再び二枚の金属シート間を気密溶接することによって、両ガラス板縁の気密封着を実現させる。
【００１２】
さらに、前記二枚の金属シートはそれぞれ接着するガラス板から引出された後、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセス又は融接プロセスによって、相互に気密溶接する。
【００１３】
さらに、前記二枚の金属シートは封着する両ガラス板間から引出され、当該二枚の金属シートはそれぞれ封着する両ガラス板の内表面上の前記金属化層と気密溶接する。
【００１４】
さらに、前記二枚の金属シートの一方は封着する両ガラス板間から引き出され、その一方のガラス内表面上の前記金属化層と気密溶接し、もう一方の金属シートはもう一枚のガラス板外表面上の前記金属化層と気密に封着接着する。
【００１５】
さらに、前記二枚の金属シートはそれぞれ封着する両ガラス板の外表面上の金属化層と気密溶接する。
【００１６】
前記金属化層は前記封着しようとするガラス板の縁上に作製され、前記金属封着シートは一枚の金属シートからなり、当該金属シートは金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスを用いてそれぞれ封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層と気密溶接する。
【００１７】
前記金属封着シートはＵ字形断面の金属シートからなり、当該Ｕ字形金属シートの両側縁はそれぞれ封着しようとする両ガラス板上の前記金属化層と気密溶接する。
【００１８】
前記Ｕ字形金属シートは封着する両ガラス板間に位置し、その側縁は金属ろう付けプロセスによって前記金属化層と気密溶接する。
【００１９】
前記Ｕ字形金属シートの両側縁は封着する両ガラス板間に位置し、金属ろう付けプロセスによって前記金属化層と気密溶接し、金属シート上のＵ字形断面底部は両ガラス板の外に伸長する。
【００２０】
さらに、前記Ｕ字形金属シートの一方の側縁は封着する両ガラス板間に位置し、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによってその内の一枚のガラス板内表面上の前記金属化層と気密溶接し、金属シートのもう一方の側縁はその内のもう一枚のガラスの側縁を避け、金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによって当該ガラス板外表面上の前記金属化層と気密溶接する。
【００２１】
前記Ｕ字形金属シートは封着する両ガラス板縁を被覆し、その両側縁は金属ろう付けプロセス又は超音波溶接プロセスによってそれぞれ両ガラス板の外表面上の前記金属化層と気密溶接する。
【００２２】
真空ガラスであって、相互に複合した少なくとも二枚のガラス板を備え、当該真空ガラスの周縁は上記の方法に従って気密封着する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明はガラス板の表面に金属化層を焼結することによって、金属ろう付けプロセスを用いてガラス板縁の気密接着を行い、真空ガラスの作製に全くの新しい技術手法を提供する。本発明の方法は封着箇所の接着が堅固、かつ気密性が高く、耐熱衝撃性が良い等の利点を有するだけでなく、さらに、金属封着シートを用いることによって、封着する両ガラス板の温度差によって発生する変形に上手く適応し、真空ガラスの封着縁部に過大な応力を発生することを回避し、真空ガラスの使用安全を保証する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来真空ガラスの構造概略図である。
【図２】図１中の従来真空ガラスが内外温度差により変形する場合の概略図である。
【図３】ガラス板縁の封着しようとする箇所の表面に金属化層を焼結した後の概略図である。
【図４】本発明の真空ガラスの実施例1の構造概略図である。
【図５】実施例１中の金属シート7の断面形状の拡大概略図である。
【図６】本発明の実施例2の構造概略図である。
【図７】本発明の実施例3の構造概略図である。
【図８】本発明の実施例4の構造概略図である。
【図９】本発明の実施例5の構造概略図である。
【図１０】本発明の実施例6の構造概略図である。
【図１１】本発明の実施例7の構造概略図である。
【図１２】本発明の実施例8の構造概略図である。
【図１３】本発明の実施例9の構造概略図である。
【図１４】本発明の実施例10の構造概略図である。
【図１５】本発明の実施例11の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面において1は上部ガラス板、2は下部ガラス板、3は中間支持物、4は従来の真空ガラス上の剛性封着縁、5は両ガラス板間の真空空間、6はガラス板表面に焼結された金属化層、７は金属シート、7aはＵ字形断面の金属シート7の上側縁、7bはＵ字形断面の金属シート7の下側縁、7-1は上部金属シート、7-2は下部金属シート、8は中間ガラス板、9は金属シート上の弧形状の接着部分である。
【００２６】
次に、図面を併せて本発明をさらに説明する。
図4に示す実施例1を実例として、本発明の封着方法に基づいて真空ガラスを作製する場合、まずガラス板の縁の封着しようとする表面に金属ペースト塗布層を作製する。その後、ガラス板を加熱し、ガラス板と固着して一体となる金属化層6を形成するよう金属ペースト塗布層を焼結する。焼結された金属化層6は図3に示す。その後、封着しようとする両ガラス板1、2を図4に示す状態に従って複合を行い、両ガラス板1、2上の相互対応の二つの金属化層6間に図5に示すようなＵ字形の金属シート7を設置し、金属シート7の二つの側縁7a、7bをそれぞれ上下両ガラス板上の金属化層6に相対し、金属シート7側縁7a、7bと金属化層6間に金属ろう付けろう材を設置する。最後に、金属ろう付けプロセスを用いて、金属シート7上の両側縁7a、7bをそれぞれ対応する金属化層6と気密溶接し、両ガラス板1、2縁の気密封着を完成させる。図2の3は両ガラス板1、2間に設置される中間支持物であり、5は封着した両ガラス板1、2間に形成された真空空間である。
【００２７】
前記金属ペースト塗布層は浸漬、スプレー塗布、シルクスクリーン、手作業塗布又は機械塗布等の方式でガラス板表面上に作製される。
【００２８】
金属ペースト塗布層を焼結する時に、レーザー加熱、火熱、電流加熱、誘導加熱又はマイクロ波加熱等を用いてもよい。
【００２９】
金属シート7の側縁7a、7bとガラス板1、2上の金属化層6間に金属ろう付けろう材が設置される時、ろう材を金属箔に加工した後、それを金属シート7と金属化層6間に配置してもよく、ろう材金属を金属シート7の側縁7a、7b上及び／又は金属化層6表面にプレコートしてもよく、その後、金属ろう付けプロセスに基づいて後続の溶接を完成させる。
【００３０】
用いられるろう材は、錫合金ろう材であってもよい。
【００３１】
上記ろう付け工程は不活性ガスの保護の下で行ってよく、H2ガス或いはN2ガス雰囲気で行ってよく、真空雰囲気で行ってもよい。こうすることで、ろう付け溶接の品質向上に役立つ。
【００３２】
金属シート7と金属化層6は金属ろう付けプロセスによって相互に溶接するので、金属シート7と金属化層6は全てろう付け溶接に適する金属素材からなるべきである。
【００３３】
溶接過程でガラス板の性能に影響を及ぼすことを回避するために、ろう付けプロセスの温度は≦350℃（以下）に制御すべきである。
【００３４】
金属ろう付けプロセスは誘導加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱など各種の適宜な加熱方式を用いてもよい。
【００３５】
本発明の実施例2は図6に示す。この実施例では、Ｕ字形断面の金属シート7の両側縁7a、7bは封着する上下の両ガラス板間に位置され、金属ろう付けプロセスによってそれぞれ上下の両ガラス板上の金属化層6と気密溶接し、金属シート7上のＵ字形断面の底部は両ガラス板の外に伸長する。図4の実施例1に比べて、この実施形態中の金属シート7はより大きな変形の余地を有し、両ガラス板の相対で発生する、より大きな温度変形に適応することができる。
【００３６】
図7に示す実施例3では、Ｕ字形断面の金属シート7は封着する上下の両ガラス板1、2縁を被覆し、金属シート7の両側縁7a、7bはそれぞれ両ガラス板1、2の外表面上の金属化層6と気密溶接する。
【００３７】
図8に示す実施例4では、Ｕ字形断面の金属シート7の一方の側縁は封着する両ガラス板間に位置し、その下部ガラス板内表面上の金属化層6と気密溶接し、金属シート7のもう一方の側縁は上部ガラスの側縁を避け、上部ガラス板外表面上の金属化層6と気密溶接する。
【００３８】
言及するべきこととして、図7及び図8に示す真空ガラスを作製する場合、金属シート7の両側縁と金属化層6間に金属ろう付けプロセスによって気密溶接してもよく、超音波溶接プロセスによって相互に気密溶接してもよい。
【００３９】
上記の図4〜図8に示す実施例中の真空ガラスは全て両ガラス板複合によって形成され、Ｕ字形断面の金属シート7を金属封着シートとして用いる。三枚及び三枚以上のガラス板を含む真空ガラスを作製してもよい。
【００４０】
図9に示す実施例5では、真空ガラスは三枚ガラス板複合によって形成され、両ガラス板複合の真空ガラスとの違いは、中間のガラス板8に位置する両側表面上ともに金属化層6を焼結し、Ｕ字形断面の金属シート7によってそれぞれその上部及び下部の両ガラス板と気密接着を行う必要があることである。
【００４１】
本発明の封着方法で用いられる金属封着シートは一枚の金属シートで構成してもよく、二枚の金属シートで構成してもよい。
【００４２】
金属封着シートが二枚の金属シートで構成される場合、その封着ステップは以下の通りである。
図10に示す実施例6を実例として、まず、ガラス板縁の封着しようとする表面に図3に示すガラス板と固着して一体となる金属化層6を焼結する。その後、上下の二枚の金属シート7-1、7-2を上下の両ガラス板1、2上の金属化層6と気密溶接し、金属シート7-1、7-2をその接着されたガラス板の外に引き出す。最後に、両ガラス板1、2を図10に示す状態のように複合を行い、二枚の金属シート7-1、7-2上から両ガラス板の外に伸長する部分を相互に気密溶接して、両ガラス板1、2縁の気密封着を実現させる。
【００４３】
金属シート7-1、7-2とガラス板1、2上の金属化層６間は金属ろう付けプロセスによって相互に気密溶接してもよく、超音波溶接プロセスを用いてそれらを相互に気密溶接してもよい。
【００４４】
二枚の金属シート7-1、7-2上からガラス板の外に伸長する部分間の接着に対して、金属ろう付けプロセス、超音波溶接プロセス又は溶着プロセスを用いて両方を相互に気密溶接することができる。
【００４５】
本発明の実施例7は図11に示す。実施例6に比べて、実施例7中の金属シート7-2は両ガラス板間から引き出され、下部ガラス板の内表面上に金属化層6と気密溶接し、金属シート7-1は上部ガラス板の外表面上の金属化層6と気密溶接する。
【００４６】
本発明の実施例8は図12に示す。この実施例では、二枚の金属シート7-1、7-2はそれぞれ二枚ガラス板の外表面上の金属化層と気密溶接する。
【００４７】
本発明の実施例9は図13に示す。この実施例中の真空ガラスは三枚のガラス板複合によって形成される。上述のように、中間に位置するガラス板8の上下表面は全て金属化層6を焼結し、金属シート7-1、7-2によってそれぞれその上部及び下部の両ガラス板と気密溶接する。
【００４８】
本発明の実施例10は図14に示す。本発明の特殊な実施形態として、この実施例では、金属化層6はガラス板1、2の縁上に焼結され、両ガラス板1、2縁は一枚の金属シート7によって封着し、金属シート7はそれぞれ両ガラス板縁上の金属化層6と気密溶接する。
【００４９】
金属シート7を内外層ガラス板縁が温度差による発生される大きな伸縮変形に適させることができ、図15中の実施例11に示すように、実施例10中の金属シート7の中間位置に弧形状の接着部分9を設置してよい。
【００５０】
図14、図15に示す実施例は構造が簡略、かつ操作が便利で、特にガラス板が厚い場合に使用に適する。
【００５１】
上記実施例は本発明を説明するためだけのものであり、本発明の実施形態はこれらの実施例に限定されず、本分野の技術者が作ることのできる、本発明の要旨に一致する各種具体的な実施形態は全て本発明の保護範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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