(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の板ガラスが、その板面に沿って所定の列間隔をあけて介在された多数の間隔保持部材により両板ガラス間に間隙部を有するように対面配置されて、前記両板ガラスの周縁部全周が、加熱接合処理によって熱溶融性シール材により密閉状態に接合され、前記両板ガラスの間隙部が、減圧処理によって減圧されて製造されるガラスパネルの製造方法であって、
前記間隔保持部材の最外列と前記板ガラスの周縁端部との間隔寸法が、前記両板ガラスのうちで厚みの薄い方の板ガラスにおける板厚寸法の５．８倍以下の寸法に設定されて、前記減圧処理が、前記加熱接合処理における前記熱溶融性シール材の冷却に伴う硬化前に実行されるガラスパネルの製造方法。
【請求項２】
前記両板ガラスの板厚寸法が、共に３ｍｍ以上である請求項１に記載のガラスパネルの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法により製造されたガラスパネルであって、
前記間隔保持部材の最外列と前記板ガラスの周縁端部との間隔寸法が、前記両板ガラスのうちで厚みの薄い方の板ガラスにおける板厚寸法の５．８倍以下の寸法に設定されているガラスパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の板ガラスが、その板面に沿って所定の列間隔をあけて介在された多数の間隔保持部材により両板ガラス間に間隙部を有するように対面配置されて、前記両板ガラスの周縁部全周が、加熱接合処理によって熱溶融性シール材により密閉状態に接合され、前記両板ガラスの間隙部が、減圧処理によって減圧されて製造されるガラスパネルの製造方法とその方法で製造されたガラスパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなガラスパネルの製造においては、従来、両板ガラスの周縁部全周にわたって、その周縁部間にペースト状の熱溶融性シール材を介在させて、例えば、４８０℃以上に加熱し、そのシール材を溶融状態にした後に常温にまで冷却して硬化させ、それによって、両板ガラスの周縁部全周を密閉状態に接合する加熱接合処理を実行していた。そして、その加熱接合処理が完了した後、つまり、熱溶融性シール材を常温にまで冷却して硬化させた後に、両板ガラスの間隙部を減圧する減圧処理を実行していた。
しかし、熱溶融性シール材が硬化した後に両板ガラスの間隙部を減圧するので、両板ガラス表面への大気圧の作用によって両板ガラスに内部応力が発生し、特に、間隙保持部材の列が両板ガラスの縁部に最も近接する最外列と熱溶融性シール材との間の外縁間隔寸法が長すぎると、大きな内部応力が発生して板ガラスが破損し易くなるおそれがあった。
【０００３】
そこで、本出願人は、両板ガラスに発生する内部応力が、板ガラスの板厚寸法と上述した外縁間隔寸法とに関連するとの知見に基づいて種々の実験を行った結果、両板ガラスに発生する内部応力を長期許容強度（１００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）内に抑えるには、外縁間隔寸法を両板ガラスのうちで厚みの薄い方の板ガラスにおける板厚寸法の１３．２倍以下の寸法に設定する必要があることを見出して、その内容を特許出願した（特開平１１−３２４５０９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、上記公報に開示された技術においても、従来と同様に、加熱接合処理を実行した後、熱溶融性シール材を冷却して硬化させ、その後に減圧処理を実行するのを前提としていたので、下記のような問題点を残していた。
すなわち、加熱接合処理に際し４８０℃以上にまで加熱すると、両板ガラスからは、Ｎａを含む無機物が発生し、熱溶融性シール材からは、そのシール材に混入されたバインダから有機物が発生して、それら無機物や有機物が、その後の冷却に伴って板ガラスの内面に付着して、透過率の低下等によるガラスパネルの品質低下を招くおそれがあり、この点に改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目したもので、その目的は、加熱接合処理により発生した無機物や有機物が、両板ガラスの内面に付着するのを極力回避しながら、しかも、両板ガラスに発生する内部応力を所望の値以下に抑えることのできるガラスパネルの製造方法と、その方法により製造されたガラスパネルを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、図１〜図３に例示するごとく、一対の板ガラス１，２が、その板面に沿って所定の列間隔をあけて介在された多数の間隔保持部材３により両板ガラス１，２間に間隙部Ｖを有するように対面配置されて、前記両板ガラス１，２の周縁部全周が、加熱接合処理によって熱溶融性シール材４により密閉状態に接合され、前記両板ガラス１，２の間隙部Ｖが、減圧処理によって減圧されて製造されるガラスパネルＰの製造方法であって、前記間隔保持部材３の最外列と前記板ガラス１，２の周縁端部との間隔寸法Ｌ１が、前記両板ガラス１，２のうちで厚みの薄い方の板ガラス１，２における板厚寸法ｔの５．８倍以下の寸法に設定されて、前記減圧処理が、前記加熱接合処理における前記熱溶融性シール材４の冷却に伴う硬化前に実行されるところにある。
【０００７】
請求項１の発明の特徴構成によれば、ガラスパネルの製造方法であって、両板ガラスの間隙部を減圧する減圧処理が、両板ガラスの周縁部全周を密閉状態に接合する加熱接合処理における熱溶融性シール材の冷却に伴う硬化前に実行されるので、減圧処理が実行される際には、加熱接合処理によって板ガラスや熱溶融性シール材から発生した無機物や有機物の多くは、気化したままで両板ガラス内面に完全に付着する前の状態にある。
したがって、それら無機物や有機物は、減圧処理に伴って両板ガラスの間隙部内から外部へと吸引排出され、両板ガラス内面に付着してガラスパネルの品質低下を招くことが抑制される。
【０００８】
その反面、熱溶融性シール材が完全に硬化していないので、減圧処理を実行した際、両板ガラスは、間隔保持部材の最外列を反力点として、縁部側が互いに近接する方向へ曲がろうとし、間隔保持部材の最外列近傍に内部応力が集中して、その箇所から損傷する可能性があるという新たな問題が発生した。
この新たな問題解決のために種々の実験を行った結果、後述する実験結果から明らかなように、熱溶融性シール材の硬化前に減圧処理を実行しても、間隔保持部材の最外列と板ガラスの周縁端部との間隔寸法を両板ガラスのうちで厚みの薄い方の板ガラスにおける板厚寸法の５．８倍以下の寸法に設定すれば、間隔保持部材の最外列近傍に集中する内部応力を所定の値以下に抑えられることが確認された。
【０００９】
その結果、本発明の製造方法によれば、加熱接合処理により発生した無機物や有機物が、ガラスパネルにおける両板ガラスの内面に付着するのを抑制でき、しかも、両板ガラスに発生する内部応力を所定の値以下に抑えることのできるガラスパネルを製造することができるに至った。
【００１０】
請求項２の発明の特徴構成は、前記両板ガラス１，２の板厚寸法ｔが、共に３ｍｍ以上であるところにある。
【００１１】
請求項２の発明の特徴構成によれば、ガラスパネルを構成する両板ガラスの板厚寸法が、共に３ｍｍ以上であるから、各板ガラス自体が所定の剛性を備えて、後述する実験結果から明らかなように、発生する内部応力を概ね長期許容強度（１００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）内に抑えることができる。
【００１２】
請求項３の発明の特徴構成は、図１および図２に例示するごとく、請求項１または２に記載の製造方法により製造されたガラスパネルＰであって、前記間隔保持部材３の最外列と前記板ガラス１，２の周縁端部との間隔寸法Ｌ１が、前記両板ガラス１，２のうちで厚みの薄い方の板ガラス１，２における板厚寸法ｔの５．８倍以下の寸法に設定されているところにある。
【００１３】
請求項３の発明の特徴構成によれば、請求項１または２に記載の製造方法により製造されたガラスパネルであって、間隔保持部材の最外列と板ガラスの周縁端部との間隔寸法が、両板ガラスのうちで厚みの薄い方の板ガラスにおける板厚寸法の５．８倍以下の寸法に設定されているので、上述したように、加熱接合処理により発生した無機物や有機物の両板ガラスの内面への残渣が極めて少ない清浄なガラスパネルであって、かつ、内部応力も所定の値以下に抑えられた破壊し難いガラスパネルを提供することができる。
【００１４】
なお、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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によるガラスパネルの製造方法とその方法により製造されたガラスパネルにつき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
このようなガラスパネルとしては、例えば、真空複層ガラスがあり、真空複層ガラスＰは、図１および図２に示すように、一対の板ガラス１，２において、両板ガラス１，２が、その板面に沿って所定の列間隔をあけて介在された多数の間隔保持部材としてのスペーサ３によって、両板ガラス１，２の間に間隙部Ｖを有する状態で互いに対面するように配置され、両板ガラス１，２の周縁部の全周が、両板ガラス１，２よりも溶融温度が低く、かつ、気体透過度の低い熱溶融性シール材としての低融点ガラス４で接合され、両板ガラス１，２の間隙部Ｖが、減圧状態で密閉されて構成されている。
【００１６】
両板ガラス１，２には、板厚寸法ｔが３ｍｍ（厚み誤差があるため、実際の板厚寸法は２．６５〜３．３ｍｍとなる）の透明なフロート板ガラスが使用され、両板ガラス１，２の間隙部Ｖが、１．３３Ｐａ（１．０×１０-2Ｔｏｒｒ）以下に減圧されている。
その間隙部Ｖの減圧処理については、後に詳しく説明するが、間隙部Ｖを減圧するため、一方の板ガラス１には、図３および図４に詳しく示すように、直径が３ｍｍ程度の大径孔５ａと２ｍｍ程度の小径孔５ｂからなる吸引孔５が穿設され、その大径孔５ａ内にガラス管６が挿入されて、そのガラス管６が、ガラス管６や板ガラス１，２よりも融点の低い低融点ガラス７によって板ガラス１に接着固定され、ガラス管６の先端部が、溶融により封止されて、全体がキャップ８により覆われている。
【００１７】
前記スペーサ３は、形状として円柱状が好ましく、両板ガラス１，２に作用する大気圧に耐え得るように、圧縮強度が４．９×１０8 Ｐａ（５×１０3 ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以上の材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）やインコネル７１８などにより形成され、スペーサ３の形状が円柱状の場合であれば、直径が０．３〜１．０ｍｍ程度、高さが０．１５〜１．０ｍｍ程度に設定されている。
そして、各スペーサ３の間の間隔寸法Ｌ０は、２０ｍｍ程度に設定され、スペーサ３の列が両板ガラス１，２の縁部に最も近接する最外列と両板ガラス１，２の周縁端部との間隔寸法Ｌ１、つまり、図２に示すように、両板ガラス１，２の周縁端部が一致しない場合には、スペーサ３の最外列と短い方の板ガラス１の周縁端部との間隔寸法Ｌ１が、両板ガラス１，２の板厚寸法ｔの５．８倍（ｔ×５．８）以下、具体的には、３ｍｍ×５．８＝１７．４ｍｍ以下で、この実施形態では、１５．０ｍｍ程度に設定されている。
【００１８】
つぎに、このガラスパネルの一例である真空複層ガラスＰを製造する製造方法や製造工程などについて説明する。
まず、一対の板ガラス１，２のうち、吸引孔５の穿設されていない方の板ガラス２をほぼ水平に支持して、その周縁部の上面にペースト状の低融点ガラス４を塗布し、多数のスペーサ３を所定の間隔寸法Ｌ０で配設し、かつ、上述した間隔寸法Ｌ１が、板ガラス１，２の板厚寸法ｔの５．８倍以下である１５．０ｍｍ程度になるように、その上方から他方の板ガラス１を載置する。
その際、図１〜図３に示すように、下方に位置する板ガラス２の面積を多少大きくし、その周縁端部が上方の板ガラス１周縁端部から若干突出するように構成すると、低融点ガラス４の塗布などに好都合であり、この場合には、上述したように、間隔寸法Ｌ１は、上方に位置する板ガラス１の周縁端部とスペーサ３の最外列との間隔寸法となる。
【００１９】
その後、図３に示すように、上方に位置する板ガラス１の吸引孔５にガラス管６を挿入する。そのガラス管６は、吸引孔５の大径孔５ａ内にのみ挿入可能で、かつ、大径孔５ａよりも長く設定されているので、ガラス管６の上方部が、板ガラス１から上方に突出し、そのガラス管６の突出部の周りにガラス管６と板ガラス１とを接着するための低融点ガラス７を配置し、さらに、その上方から減圧加熱装置９を被せる。
減圧加熱装置９は、有底円筒状の吸引カップ１０と、その吸引カップ１０内に配設の電気ヒータ１１とを備え、さらに、吸引カップ１０の内部空間に連通する吸引用のフレキシブルパイプ１２と、板ガラス１上面との間を密閉するＯリング１３なども備えている。
【００２０】
その減圧加熱装置９を被せた状態で、両板ガラス１，２をほぼ水平にして加熱炉１４内に収納し、焼成により低融点ガラス４を溶融させて、その溶融状態にある低融点ガラス４によって両板ガラス１，２の周縁部全周を接合して間隙部Ｖを密閉する加熱接合処理を実行する。
具体的には、加熱炉１４内の温度を４８０℃以上にまで上昇させて、低融点ガラス４を溶融させるのであり、溶融した低融点ガラス４は、両板ガラス１，２に対する濡れ性が良いため、両板ガラス１，２を確実に接合することになり、この低融点ガラス４の溶融とともに、ガラス管６周りの低融点ガラス７も溶融し、大径孔５ａとガラス管６との間の隙間に流入して、ガラス管６を板ガラス１に確実に接着する。
【００２１】
その後、加熱炉１４内の温度が４００℃以上の状態において、つまり、加熱接合処理の実行により溶融された低融点ガラス４が、その後の冷却処理によって硬化する前に、吸引孔５に挿入したガラス管６から両板ガラス１，２の間隙部Ｖ内の気体を吸引排出して減圧する減圧処理を実行するのであり、その減圧処理実行中においては、両板ガラス１，２の間隙部Ｖを加熱し、いわゆるベーキング処理を実行する。
具体的には、フレキシブルパイプ１２に接続したロータリーポンプやターボ分子ポンプによる吸引で、吸引カップ１０内を減圧し、かつ、ガラス管６と小径孔５ｂを介して、間隙部Ｖ内を１．３３Ｐａ以下にまで減圧するのである。
【００２２】
このベーキング処理の実行時には、両板ガラス１，２の間隙部Ｖが４００℃以上に加熱されているので、加熱接合処理実行の際に両板ガラス１，２から発生して間隙部Ｖ内に滞留していたＮａを含む無機物や、低融点ガラス４から発生して間隙部Ｖに滞留していた有機物は気化しており、それら無機物や有機物は、フレキシブルパイプ１２による吸引によって間隙部Ｖから確実に吸引除去される。
そして、その後、電気ヒータ１１によりガラス管６の先端部を１０００℃程度に局部的に加熱して溶融させ、図４に示すように、ガラス管６の先端開口を封止するとともに、冷却後にキャップ８を板ガラス１に接着して、真空複層ガラスＰを製造するのである。
【００２３】
以上の方法で製造した真空複層ガラスＰにつき、効果確認のために種々の実験を行ったので、その実験の一部について説明する。
最外列のスペーサ３近傍において各板ガラス１，２に発生する内部応力については、両板ガラス１，２として、板厚寸法ｔが３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍの４種類のフロート板ガラスを使用し、各板厚寸法ｔごとにそれぞれ試料を作成し、かつ、各試料について間隔寸法Ｌ１を１０ｍｍから２．５ｍｍきざみで２５ｍｍまで増加させた７ケースにつき、各板ガラス１，２に発生する内部応力を測定した。
図５はその結果を示し、この実験結果から、両板ガラス１，２として板厚寸法３ｍｍの板ガラスを使用した場合、間隔寸法Ｌ１が概ね１７．４ｍｍ以下であれば、各板ガラス１，２に発生する内部応力が１００ｋｇｆ／ｃｍ2 の長期許容強度内に抑えられることが確認できる。
【００２４】
さらに、同じ３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍの４種類のフロート板ガラスを使用し、３ｍｍのフロート板ガラスの場合、間隔寸法Ｌ１を１５．０ｍｍから小きざみに２２．５ｍｍまで増加させた７ケースにつき、また、４ｍｍの場合には、２０．０〜３０．０ｍｍまでの７ケース、５ｍｍの場合には、２５．０〜３７．５ｍｍの７ケース、６ｍｍの場合には、３０．０〜４５．０ｍｍまでの７ケースにつき、それぞれ真空複層ガラスＰの試料を作成し、図７に示すように、作成した試料を支点Ａで片持ち状に支持し、その端部側に荷重Ｗを加える曲げ試験を実施し、試料が破損するまで荷重Ｗを増加させて、その破損状況により評価を下した。
念のため、スペーサ３の間の間隔寸法Ｌ０についても、２０ｍｍと３０ｍｍの２種類の試料を作成して、それぞれ同じ曲げ試験を実施した。
【００２５】
その評価は、板ガラスがその端縁から破損した場合には、最外列のスペーサ３近傍における強度が端縁の強度よりも大であるから良（○）とし、最外列のスペーサ３近傍から破損した場合には、端縁の強度よりも小であるから否（×）として評価し、それぞれ３回ずつ試験をして、最外列のスペーサ３近傍から１回でも破損した場合は否（×）とした。
図６はその結果を示し、この実験結果から、まず、最外列のスペーサ３近傍における強度は、スペーサ３間の間隔寸法Ｌ０にほとんど関係せず、間隔寸法Ｌ１のみに依存していることが確認できる。
そして、３ｍｍ〜６ｍｍまでの４種類の板ガラスのいずれにおいても、間隔寸法Ｌ１につき、板厚寸法ｔに５．８の係数を掛けた寸法以下に設定することにより、最外列のスペーサ３近傍に集中する応力が所定の値以下に抑えられることが確認できる。また、両板ガラス１，２の板厚寸法ｔが異なる場合には、安全側である薄い方の板ガラスの板厚寸法ｔに基づいて間隔寸法Ｌ１を設定することで、最外列のスペーサ３近傍における集中応力を所定の値以下に抑えることが可能となる。
【００２６】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、ガラスパネルの一例として真空複層ガラスＰを示したが、両板ガラス１，２の間隙部Ｖに気体を封入したプラズマディスプレイパネルなどの製造にも適用することができ、その場合には、ベーキング処理を実行した後、間隙部Ｖに所定の気体を封入することになる。
また、ガラスパネルの用途についても、建築物や乗り物（自動車、鉄道車両、船舶）用の窓ガラス、あるいは、プラズマディスプレイなどの機器要素をはじめとして、冷蔵庫や保温装置などのような各種装置の扉や壁部など、種々の用途に使用することができる。
したがって、ガラスパネルを構成する板ガラス１，２に関しても、先の実施形態で示したフロート板ガラスに限るものではなく、ガラスパネルの用途や目的に応じて、例えば、型板ガラス、表面処理により光り拡散機能を備えたすりガラス、網入りガラス、線入板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、低反射ガラス、高透過板ガラス、セラミック印刷ガラス、熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊ガラス、あるいは、それらの組み合わせなど、種々のガラスを適宜選択して実施することができる。また、ガラスの組成についても、ソーダ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ほう珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、各種結晶化ガラスなどを使用することができる。
【００２７】
（２）先の実施形態では、スペーサ３をステンレス鋼やインコネルにより形成した例を示したが、例えば、鉄、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、チタンなどの金属の他、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、ジュラルミンなどの合金、あるいは、セラミックスやガラスなど、要するに、外力により変形し難いものであれば使用可能であり、その形状も、円柱状に限らず、角柱状や球状などの各種形状に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空複層ガラスの一部切欠き斜視図
【図２】真空複層ガラスの要部の断面図
【図３】製造工程における真空複層ガラスと減圧加熱装置の断面図
【図４】真空複層ガラスの要部の断面図
【図５】真空複層ガラスにおける発生内部応力と間隔寸法の関係を示す図表
【図６】真空複層ガラスの曲げ試験の結果を示す図表
【図７】真空複層ガラスの曲げ試験を示す説明図
【符号の説明】
１，２    板ガラス
３        間隔保持部材
４        熱溶融性シール材
Ｌ１      間隔寸法
Ｐ        ガラスパネル
ｔ        板ガラスの板厚寸法
Ｖ        間隙部
【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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