(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の板ガラス間に多数の間隔保持用のスペーサを介在させ、かつ、その両板ガラスの外周部間を外周密閉部で密閉して両板ガラス間に空隙部を形成し、前記空隙部を減圧状態に保持してあるガラスパネルであって、
前記スペーサにおける前記板ガラスと接触する接触部に、層状の結晶構造を有した無機材料により形成された摩擦低減手段を設けてあるガラスパネル。
【請求項２】
前記無機材料が、窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体により形成されている請求項１に記載のガラスパネル。
【請求項３】
前記接触部に設ける前記摩擦低減手段の厚み寸法を、３μｍ以上に設定してある請求項１又は２に記載のガラスパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の板ガラス間に多数の間隔保持用のスペーサを介在させ、かつ、その両板ガラスの外周部間を外周密閉部で密閉して両板ガラス間に空隙部を形成し、前記空隙部を減圧状態に保持してあるガラスパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空隙部の減圧に基づいて両板ガラスの外表面から大気圧が作用するが、その大気圧による圧縮応力に対抗するために、従来、この種のガラスパネルには、高い圧縮強度を有した硬質材料からなるスペーサが空隙部形成材料として使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のガラスパネルによれば、スペーサに高い圧縮強度を有した硬質材料を使用しているため、大気圧等によるスペーサを圧縮する方向に働く圧縮応力に対抗して空隙部の間隔を保持することは容易となる反面、板ガラスとの摩擦抵抗が大きくなる。そのため、外部からかかる風圧や衝撃等の局所的かつ衝撃的に加わる負荷により、ガラスパネルが湾曲してスペーサと板ガラスとが急激な相対移動を生じようとした場合、板ガラスとスペーサ間の摩擦抵抗により剪断応力が増大し、板ガラスに破断損傷を生じ易いものとなっていた。
そこで、板ガラスに生じる破断損傷を防止するために、図６（イ）（ロ）に示すように、スペーサ本体２Ａに硬質材料を使用すると共に、スペーサ２における板ガラス１と接触する接触部２Ｂに軟質層Ｎを設け、この軟質層Ｎの塑性変形によってスペーサ２と板ガラス１との相対移動に伴う剪断応力を吸収する技術が提案されている。
しかし、前記相対移動がゆっくりと全面にわたって生じるときは、前記軟質層Ｎがその相対移動に追従することでスペーサ２と板ガラス１との間に作用する剪断応力を緩和吸収することが可能であるが（図６（ロ）参照）、局所的かつ衝撃的に加わる外力による急激な相対移動に対しては、前記軟質層Ｎが追従できないためにスペーサ２と板ガラス１との間に作用する剪断応力を緩和吸収することができず、板ガラス１に破断損傷を生じ易くなるといった問題があった。
そこで、前記急激な相対移動に対する追従性を上げようとした場合、前記軟質層に使用する材料をさらに軟質な材料を使用する必要性を生じるが、そうすると、今度は圧縮強度が低下してしまうため軟質層の圧縮変形量が著しくなり、大気圧等による圧縮応力に対して空隙部の間隔を所定間隔に保持することが困難となる。
また、このとき、前記軟質層の圧縮変形量によっては、ガラス板の外周辺部に破損を生じることがある。これは、両板ガラスの外周部間を外周密閉部で密閉して剛接合してあるのに対し、板ガラスにおける外周部以外の板面箇所が空隙部側に向けた変形を起こすことにより、外周辺部に引張り応力が発生することに起因する。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、高い圧縮強度を有すると共に、相対移動がゆっくりと全面にわたって生じる場合はもちろん、局所的かつ衝撃的に加わる外力によるスペーサと板ガラスの急激な相対移動により発生する剪断応力をも緩和吸収して、破断損傷の生じ難いガラスパネルを提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の発明の特徴構成は図１〜４に例示するごとく、一対の板ガラス１Ａ，１Ｂ間に多数の間隔保持用のスペーサ２を介在させ、かつ、その両板ガラス１Ａ，１Ｂの外周部間を外周密閉部４で密閉して両板ガラス１Ａ，１Ｂ間に空隙部Ｖを形成し、前記空隙部Ｖを減圧状態に保持してあるガラスパネルであって、前記スペーサ２における前記板ガラス１と接触する接触部２Ｂに、層状の結晶構造を有した無機材料Ｍにより形成された摩擦低減手段Ｔを設けてあるところにある。
【０００６】
請求項２の発明の特徴構成は、前記無機材料Ｍが、窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体により形成されているところにある。
【０００７】
請求項３の発明の特徴構成は図５に例示するごとく、前記接触部２Ｂに設ける前記摩擦低減手段Ｔの厚み寸法ｈを、３μｍ以上に設定してあるところにある。
【０００８】
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。
【０００９】
〔作用及び効果〕
請求項１の発明により、前記スペーサにおける前記板ガラスと接触する接触部に、層状の結晶構造を有した無機材料により形成された摩擦低減手段を設けてあるから、相対移動によるスペーサと板ガラスとの間に発生し易い剪断応力を低減することができる。
つまり、相対移動に伴うスペーサと板ガラスとの摩擦抵抗を、スペーサの接触部に設けた前記摩擦低減手段によって低減することができるから、ゆっくりと全面にわたって作用するスペーサと板ガラスとの相対移動はもちろん、局所的かつ衝撃的に加わる外力による相対移動によって発生する剪断応力をも低減することが可能となる。
その結果、板ガラスに生じ易かった剪断応力による破断損傷を抑制できるようになった。
【００１０】
さらに、前記摩擦低減手段が、層状の結晶構造を有した無機材料により形成されているから、圧縮応力に対抗することができると共に、スペーサとガラスパネルとの相対移動に対して潤滑機能を発揮することができる。
つまり、接触部に圧縮強度の高い無機材料を使用しているため、大気圧等によるスペーサを圧縮する方向に働く圧縮応力に対抗して空隙部の間隔を保持することができると共に、スペーサと板ガラスとの相対移動に対しては、層状の結晶構造が容易に剥離して互いの層状結晶の相対移動を許容する。
その結果、圧縮応力に対向して空隙部の間隔を保持できると共に、潤滑機能を発揮することができるようになった。
【００１１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、前記無機材料が、窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体により形成されているから、空隙部内部の減圧状態を長期にわたって維持することができる。
つまり、例えば、不安定でガス化し易い有機材料等で摩擦低減手段を形成していた場合、使用中にガス化してしまってせっかく減圧した空隙部内の減圧度を低
下させてしまうといった問題を生じることがあるが、本願の窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体は、使用中も長期間にわたってガス化することなく安定しているため、空隙部内部の減圧状態に影響を与える虞がない。
その結果、空隙部内の減圧状態を長期にわたって維持できるから、ガラスパネルの防音性及び断熱性能を長期にわたって維持することができるようになった。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、前記接触部に設ける前記摩擦低減手段の厚み寸法を、３μｍ以上に設定してあるから、前記摩擦低減手段による摩擦低減機能を十分に発揮させることができる。
つまり、摩擦低減手段の厚み寸法が、３μｍ以上の方が、図７に示すように摩擦低減機能を発揮し易くなる。
その結果、ガラス板に破断損傷を生じ難くできるようになった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明のガラスパネルＰの一実施形態としての真空複層ガラスＳＦを示すもので、前記真空複層ガラスＳＦは、一対の板ガラス１（ガラスパネルＰの一例）間に多数のスペーサ２を介在させ、かつ、その第１、第２板ガラス１Ａ，１Ｂの外周部間を外周密閉部４で密閉して第１、第２板ガラス１Ａ，１Ｂ間に空隙部Ｖを形成し、第１、第２板ガラスのうち、一方の第１板ガラス１Ａに空隙部Ｖの気体を吸引するための吸引孔３を設け、吸引孔３から空隙部Ｖの気体Ａを吸引した後、吸引孔３を封止して形成されている。
【００１５】
前記一対の板ガラス１のうち第１板ガラス１Ａ、及び、第２板ガラス１Ｂは、共にフロート板ガラス（厚み寸法２．６５ｍｍ〜３．２ｍｍ）で構成してあり、両板ガラスのうち、第１板ガラス１Ａの方が、第２板ガラス１Ｂよりも面積が若干小さく、第２板ガラス１Ｂの外周縁を全周に亘って第１板ガラス１Ａの外周縁から突出させてあるので、板ガラス１の外周縁部間を低融点ガラス５（外周密閉部４の一例）で封着する際に、その突出部上にペースト状の低融点ガラス５を載置することで、空隙部Ｖを作業性良く形成できるように構成されている。
【００１６】
前記スペーサ２は、図４，５に示すように、スペーサ本体２Ａと、板ガラス１と接触する接触部２Ｂとで構成されている。
前記スペーサ本体２Ａは、大気圧に耐えるほどの耐圧縮性をもち、かつ、焼成やベーキング等の高温のプロセスにも耐え、ガラスパネルＰ製造後、容易にガス化しない材料によって形成されている。
具体的には、金属材料あるいはセラミックス材料が望ましく、鉄、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタン、あるいはこれらを含む合金、又は単素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ステンレス鋼、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、ニクロム、ジュラルミン、インコネル７１８等の金属材料が挙げられ、セラミックス材料としては、コランダム、アルミナ、ムライト、マグネシア、イットリア、窒化アルミニウム、窒化珪素等がある。
【００１７】
前記スペーサ本体２Ａの成形方法であるが、圧延加工等で作製した板状の金属材料から、放電・のこ引き・加圧水・レーザー等の手段による切断、プレス加工による打抜きまたはエッチング等によって所定の寸法に加工するか、あるいは押出し加工などによって作製された棒状の金属材料を、所定の厚みに切断して作製する。
【００１８】
前記接触部２Ｂには、図４に示すように、二硫化モリブデン（無機材料Ｍの一例）による摩擦低減手段Ｔが形成されている。
前記二硫化モリブデンは、層状の結晶構造を有しており、容易に剥離して潤滑機能を発揮することができるだけでなく、使用中も長期間にわたってガス化することなく安定しているため、空隙部Ｖ内部の減圧状態に影響を与える虞がなく、
空隙部Ｖ内の減圧状態を長期にわたって維持することができるから、ガラスパネルＰの防音性及び断熱性能を長期にわたって維持することができる。
【００１９】
図５に示すように、スペーサ２のサイズは、スペーサ２に働く圧縮力および美観上決めればよいが、直径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度で、高さが０．１５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲にあるのが良く、かつ、接触部２Ｂに設ける摩擦低減手段Ｔにおける夫々の厚み寸法ｈを、３μｍ以上に設定するのが好ましい。
また、スペーサ２の形状は、円柱状の他、角柱状、リング状、線状、鎖状等でも良い。そして、円柱形状に形成してあることによって、両板ガラス１Ａ，１Ｂに対する接当部分に、応力集中を生じ易い角部を造り難く、板ガラス１に対して優しい状態の支持を叶え、破壊し難くすることができる。
各スペーサ２のガラス面上での配列間隔は、板ガラス１面に発生する引張応力、スペーサ２に働く圧縮応力等から決定するが、板面方向に沿った縦横に、１０ｍｍ〜４０ｍｍの間隔が適当である。このとき、美観上等間隔で整列されているのが望ましいが、上記応力が適正な条件内にあれば、ランダムに配列されていても良い。
二枚の板ガラス１Ａ，１Ｂ間に形成される空隙部Ｖの間隔は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
真空複層ガラスＳＦの製造方法について、図１〜４を参照しながら説明する。
図２（イ）に示すように、第１板ガラス１Ａを上側にして、両板ガラス１Ａ，１Ｂ間にスペーサ２を挟み込み、第１板ガラス１Ａの外周縁に沿ってペースト状の低融点ガラス５を塗布するとともに、吸引孔３の周面とガラス管９とに亘って低融点ガラス５を塗布し、加熱炉６内で５００℃程度に加熱して、低融点ガラス５を溶融させた後、加熱炉６内の温度を室温程度に低下させて、両板ガラス１Ａ，１Ｂの外周部間を硬化した低融点ガラス５で封着して空隙部Ｖを形成すると共に、吸引孔３の周面とガラス管９とを硬化した低融点ガラス５で気密に接着固定してあるガラスパネル本体Ｆを形成する（図２（ロ）参照）。
【００２１】
図３に示すように、加熱炉６内にガラスパネル本体Ｆを第１板ガラス１Ａが上側になるように水平に支持し、その第１板ガラス１Ａの板面に吸引封止装置７の吸引カップ８を載置してガラス管９を覆う。
前記吸引封止装置７は、吸引口８ａを形成している有底円筒状の吸引カップ８の横側部に、空隙部Ｖ内の気体を吸引排出するフレキシブルパイプ１０を連通接続し、吸引カップ８の先端には第１板ガラス１Ａの板面との間を密閉する弾性Ｏリング１１を備え、吸引カップ８の底部内側にはガラス管９の先端部を加熱溶融させる電気ヒーター１２を設けて構成されている。
【００２２】
そして、吸引カップ８の先端をＯリング１１を介して第１板ガラス１Ａの板面に密着させ、例えば２００℃程度に加熱して空隙部Ｖ内を活性化しながら、フレキシブルパイプ１０を介して空隙部Ｖ内の気体を吸引排出するベーキングを行い、空隙部Ｖを約１．３３Ｐａ（１．０×１０-2Ｔｏｒｒ）以下に減圧する。
次に、電気ヒーター１２により、ガラス管９の先端部を局部加熱（約１０００℃）することにより溶融させて、図１に示すように、吸引孔３を封止し、この状態で冷却した後、溶融したガラス管９を覆う保護用キャップ１５を板ガラスに接着する。
【００２３】
上記のようにして製造した真空複層ガラスＳＦだと、空隙部Ｖの減圧に基づいて両板ガラス１Ａ，１Ｂの外表面からかかる大気圧によるスペーサ２を圧縮する方向に働く圧縮応力が作用したとしても、耐圧縮性をもつスペーサ本体２Ａと、圧縮強度の高い無機材料Ｍを使用している接触部２Ｂとの協働で前記圧縮応力に対抗して空隙部Ｖの間隔を保持することができる。
また、ゆっくりと全面にわたって作用するスペーサ２と板ガラス１との相対移動はもちろん、図４（イ）（ロ）に示すように、局所的かつ衝撃的に加わる外力による相対移動による剪断応力が発生したとしても、接触部２Ｂに設けた二硫化モリブデンの層状の結晶構造が剥離して互いの層状結晶の相対移動を許容して、摩擦抵抗を低減する潤滑機能を発揮することができるから、剪断応力を低減することができ、板ガラス１の破断損傷を抑制することができるようになった。
【００２４】
〔別実施形態〕
以下に他の実施形態を説明する。
〈１〉先の実施形態で摩擦低減手段が二硫化モリブデンにより形成された例について説明したが、摩擦低減手段は二硫化モリブデンに限らず、窒化硼素、グラファイト、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体により形成されたものであっても良い。
窒化硼素、グラファイト、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体は、層状の結晶構造を有しており、容易に剥離して潤滑機能を発揮することができるだけでなく、使用中も長期間にわたってガス化することなく安定しているため、空隙部内部の減圧状態に影響を与える虞がなく、空隙部内の減圧状態を長期にわたって維持することができる。
【００２５】
具体的に前記二硫化モリブデン、窒化硼素、グラファイト、二硫化タングステンのうち少なくとも何れか１種からなる微粒子の集合体をスペーサと板ガラス間に設けるには、上記材料を微粒子の状態（サイズは１μｍ〜１０μｍ程度）にした後、しかるべき溶媒に分散し、スペーサ、あるいはガラス板の表面に適当量塗布する。塗布方法はスプレー法、刷毛塗り法、ロールコーター法、ディッピング法、グラビアコーター法、ナイフエッジコーター法、スクリーン印刷法等一般的な方法が適応可能である。塗布後に溶媒残滓がガラスパネルの真空安定性に影響を及ぼさないよう十分に乾燥・焼成を行う必要がある。
【００２６】
〈２〉摩擦低減手段は、上記実施形態で説明した無機材料に限らず、使用中長期間に亘って材料が安定であり、ガス化して空隙部内部の真空状態に影響を与える虞がなければ、有機材料で同様の機能が発揮できる材料、例えばフッ化エチレン樹脂等であっても良い。
また、有機材料と無機材料を接合させたものを摩擦低減手段として使用する構成のものであっても良い。
【００２７】
〈３〉先の実施形態で摩擦低減手段を、スペーサが板ガラスと接触する両面に設けた例について説明したが、特に両面に設ける必要はなく、どちらか一方に設けたものであっても良い。
【００２８】
〈４〉本発明のガラスパネルは、空隙部を減圧状態に保持して多種にわたる用途に使用することが可能で、例えば、建築用・乗物用（自動車の窓ガラス、鉄道車両の窓ガラス、船舶の窓ガラス）・機器要素用（プラズマディスプレイの表面ガラスや、冷蔵庫の開閉扉や壁部、保温装置の開閉扉や壁部）等に用いることが可能である。
【００２９】
〈５〉本発明のガラスパネルに使用する板ガラスは、先の実施形態で説明したフロートガラスに限るものではなく、その種別は任意に選定することが可能であり、板ガラス表面に光学的、熱的特性向上等の目的で酸化物被膜、金属被膜等が形成されていても構わない。例えば、型板ガラス、すりガラス（表面処理により光りを拡散させる機能を付与したガラス）、網入りガラス又は強化ガラスや熱線吸収、紫外線吸収、熱線反射、低放射等の機能を付与した板ガラスや、それらとの組み合わせであってもよい。低放射率ガラスの具体例として、酸化スズを主成分とする被膜を板ガラス成形ラインの途中で化学蒸着法（ＣＶＤ法）により形成した板ガラスがある。あるいは別個に、真空容器中でスパッタ法等により、銀層を中心とし、これを誘電体層で上下に挟んだ構造を基本とする膜を形成したガラスも考えられる。
【００３０】
〈６〉ガラスの組成については、先の実施形態に限定されるものではなく、ソーダ珪酸ガラス（ソーダ石灰シリカガラス）や、ホウ珪酸ガラスや、アルミノ珪酸ガラス（アミノシリケートガラス）や、各種結晶化ガラス等、いずれのものでも適用可能である。また、板ガラスの製法についても、フロート法の他、ロールアウト法、ダウンドロー法、プレス法等、特に限定されるものではない。
【００３１】
〈７〉本発明のガラスパネルに使用する板ガラスは、一方の板ガラスと他方の板
ガラスとが、長さや巾寸法が異なるものに限定されるものではなく、同寸法に形成してあるものを使用するものであってもよい。そして、両板ガラスの重ね方は、端縁部どうしが揃う状態に重ね合わせてあってもよい。
【００３２】
〈８〉本発明のガラスパネルは、板ガラスの外周部間を封止用材料としてのインジウム、鉛、錫または亜鉛などの主成分とする金属はんだで封着してあってもよい。
【００３３】
【実施例】
３００×３００ｍｍ角と２９０×２９０ｍｍ角の大きさに切断形成した一対の３ｍｍ厚の板ガラス間に、直径０．５ｍｍ、高さ０．２ｍｍの円柱形状のインコネル製のスペーサを、２０ｍｍ間隔で格子状に配置して空隙部を形成し、その両板ガラスの外周縁部を低融点ガラスで密閉した後、前記空隙部を真空に減圧して減圧状態を保持したガラスパネルにおいて、二硫化モリブデンの微粒子をイソプロピルアルコールに懸濁させた液を前記スペーサの両面に刷毛塗りによって塗布する際に、前記液濃度および刷毛塗り回数を変え、２５０℃の処理温度で１時間焼成して層厚の異なる摩擦低減手段を形成した複数の試験体と、前記スペーサに摩擦低減手段を設けない比較試験体に対し、１．０４ｋｇの鋼球を前記各試験体の上方から落下させて衝撃時の強度を調べた。具体的には鋼球の落球高さを次第に上昇させ、ガラスが破壊した時点での落球の高さを求めた実験結果を図７に示してある。（図７（イ）は各試験体の実験データであり、図７ (ロ) はその実験データをグラフで示したものである。）
【００３４】
図７の結果から明らかなように、摩擦低減手段を設けた試験体の破壊落球高さは、摩擦低減手段を設けない比較試験体に比べて著しく高く、強度が高いことがわかった。また、摩擦低減手段を設けた試験体の中でも、摩擦低減手段の厚み寸法が３μｍの時点で著しく強度が高くなっていることからも明らかなように、接触部に設ける摩擦低減手段の厚み寸法を、３μｍ以上に設定してあるもののほうが高強度になることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラスパネルを示す一部切り欠き斜視図
【図２】ガラスパネルの形成方法を示す説明図
【図３】空隙部の減圧方法を示す説明図
【図４】スペーサの作用説明図
【図５】スペーサを示す拡大断面図
【図６】比較例におけるスペーサの作用説明図
【図７】実験結果を示す表及びグラフ図
【符号の説明】
１Ａ    第１板ガラス
１Ｂ    第２板ガラス
２      スペーサ
２Ｂ    接触部
４      外周密閉部
Ｖ      空隙部
Ｔ      摩擦低減手段
Ｍ      無機材料
【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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