(57)【要約】  強度の高い真空ガラスが提供される。真空ガラスは、風冷強化された第１ガラス板と、前記第１ガラス板に減圧層を介して対面する、風冷強化された第２ガラス板と、前記減圧層をシールするように、前記第１ガラス板の外周縁部と前記第２ガラス板の外周縁部とを接合する外周シール部とを備える。前記外周シール部は、ハンダを含む。
2020050302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風冷強化された第１ガラス板と、
前記第１ガラス板に減圧層を介して対面する、風冷強化された第２ガラス板と、
前記減圧層をシールするように、前記第１ガラス板の外周縁部と前記第２ガラス板の外周縁部とを接合する外周シール部と
を備え、
前記外周シール部は、ハンダを含む、
真空ガラス。
【請求項２】
前記第１ガラス板と前記第２ガラス板とは、主面の面積が略同一であり、厚み方向に広がるエッジ面が概ね面一となるように配置される、
請求項１に記載の真空ガラス。
【請求項３】
前記ハンダは、無鉛ハンダである、
請求項１又は２に記載の真空ガラス。
【請求項４】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、
各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、同じ方向に反っている、
請求項１から３のいずれかに記載の真空ガラス。
【請求項５】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、
各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに離れるように反っている、
請求項１から３のいずれかに記載の真空ガラス。
【請求項６】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、
各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに近づくように反っている、
請求項１から３のいずれかに記載の真空ガラス。
【請求項７】
真空ガラスの製造方法であって、
第１ガラス板及び第２ガラス板を用意するステップと、
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板を、各々、風冷強化するステップと、
前記風冷強化の後、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板とを両者の間に空間が形成されるように対面させるステップと、
前記第１ガラス板と前記第２ガラス板との間の前記空間をシールするように、前記第１ガラス板の外周縁部と前記第２ガラス板の外周縁部とをハンダにより接合するステップと、
前記第１ガラス板と前記第２ガラス板との間の前記空間を、真空引きにより減圧するステップと
を含む、真空ガラスの製造方法。
【請求項８】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、同じ方向に反っている、
請求項７に記載の真空ガラスの製造方法。
【請求項９】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに離れるように反っている、
請求項７に記載の真空ガラスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状であり、
前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに近づくように反っている、
請求項７に記載の真空ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ガラス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚のガラス板の間に減圧層が形成された複層ガラスは、真空ガラスとも呼ばれ、断熱性に優れる。真空ガラスの製造工程においては、減圧層を確保するために２枚のガラス板の外周縁部がシールされる。このときに使用されるシール材は、特許文献１にも示されるように、典型的にはガラスフリットである。外周縁部のシールは、溶融させたガラスフリットを２枚のガラス板の外周縁部に沿って塗布し、その後、再凝固させることにより行われる。【０００３】
ところで、強化ガラスと呼ばれる強度の高いガラス板の製造方法の１つに、風冷強化法がある。風冷強化法は、特許文献２にも示されるとおり、ガラス板を約６００℃〜７００℃程度の高温に加熱し、その後、その表面に空気を吹き付けて急冷する方法である。このとき、ガラス板の表面に圧縮層が形成されることにより、ガラス板の強度が高められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３１９３９号公報
【特許文献２】特開２０１７−４８１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、風冷強化されたガラス板を用いて、真空ガラスを製造することを検討した。しかし、このとき、風冷強化された２枚のガラス板の外周縁部をガラスフリットでシールしようとすると、風冷強化により高められたガラス板の強度が低下してしまう。なぜなら、ガラスフリットの融点は、低融点ガラスフリットと呼ばれるものであったとしても依然として高く、外周縁部のシール時に、ガラスフリットの溶融時の熱で、ガラス板が再度高温に加熱されてしまうためである。よって、風冷強化されたガラス板を使用しても、結局、強度の高い真空ガラスを製造することが困難である。【０００６】
本発明は、強度の高い真空ガラス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】
【０００７】
本発明の第１観点に係る真空ガラスは、風冷強化された第１ガラス板と、前記第１ガラス板に減圧層を介して対面する、風冷強化された第２ガラス板と、前記減圧層をシールするように、前記第１ガラス板の外周縁部と前記第２ガラス板の外周縁部とを接合する外周シール部とを備える。前記外周シール部は、ハンダを含む。【０００８】
本発明の第２観点に係る真空ガラスは、第１観点に係る真空ガラスであって、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板とは、主面の面積が略同一であり、厚み方向に広がるエッジ面が概ね面一となるように配置される。【０００９】
本発明の第３観点に係る真空ガラスは、第１観点又は第２観点に係る真空ガラスであって、前記ハンダは、無鉛ハンダである。【００１０】
本発明の第４観点に係る真空ガラスは、第１観点から第３観点のいずれかに係る真空ガラスであって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、同じ方向に反っている。【００１１】
本発明の第５観点に係る真空ガラスは、第１観点から第３観点のいずれかに係る真空ガラスであって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに離れるように反っている。【００１２】
本発明の第６観点に係る真空ガラスは、第１観点から第３観点のいずれかに係る真空ガラスであって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに近づくように反っている。【００１３】
本発明の第７観点に係る真空ガラスの製造方法は、以下のステップを含む。
（１）第１ガラス板及び第２ガラス板を用意するステップ
（２）前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板を、各々、風冷強化するステップ
（３）前記風冷強化の後、前記第１ガラス板と前記第２ガラス板とを両者の間に空間が形成されるように対面させるステップ
（４）前記第１ガラス板と前記第２ガラス板との間の前記空間をシールするように、前記第１ガラス板の外周縁部と前記第２ガラス板の外周縁部とをハンダにより接合するステップ
（５）前記第１ガラス板と前記第２ガラス板との間の前記空間を、真空引きにより減圧するステップ【００１４】
本発明の第８観点に係る真空ガラスの製造方法は、第７観点に係る真空ガラスの製造方法であって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、同じ方向に反っている。【００１５】
本発明の第９観点に係る真空ガラスの製造方法は、第７観点に係る真空ガラスの製造方法であって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに離れるように反っている。【００１６】
本発明の第１０観点に係る真空ガラスの製造方法は、第７観点に係る真空ガラスの製造方法であって、前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、各々、主面に直交する方向から視て、第１方向に延びる２つの辺と、前記第１方向に直交する第２方向に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。前記対面させるステップで対面させられた前記第１ガラス板及び前記第２ガラス板は、外力が加えられていない状態で、前記第１方向から視て、前記第２方向の両端において、前記第２方向の外側に向かうほど互いに近づくように反っている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の以上の観点によれば、風冷強化された２枚のガラス板の外周縁部がハンダによりシールされる。これにより、ガラス板の外周縁部を低温環境下でシールすることができ、風冷強化されたガラス板が過度に再加熱されることがない。よって、風冷強化されたガラス板の強度の低下が抑制され、強度の高い真空ガラスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空ガラスの正面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】風冷強化を行うための設備の模式図。
【図４Ａ】風冷強化されたガラス板の反りの態様を説明する図。
【図４Ｂ】風冷強化されたガラス板の反りの別の態様説明する図。
【図５】ガラス板の両端の反り形状の測定方法を説明する図。
【図６Ａ】１０枚のガラス板の長辺１の両端の反り形状を測定したグラフ。
【図６Ｂ】図６Ａと同じ１０枚のガラス板の長辺２の両端の反り形状を測定したグラフ。
【図７Ａ】２枚のガラス板を対面させるパターン１を示す図。
【図７Ｂ】２枚のガラス板を対面させるパターン２を示す図。
【図７Ｃ】２枚のガラス板を対面させるパターン３を示す図。
【図８】ハンダ供給装置によるハンダ付けの工程を説明する図。
【図９Ａ】風冷強化されたガラス板を３００℃に加熱した後、破砕試験を行った結果を示す図。
【図９Ｂ】風冷強化されたガラス板を３５０℃に加熱した後、破砕試験を行った結果を示す図。
【図１０Ａ】様々な加熱温度に対する、厚さ４．６ｍｍの強化ガラス板の強化の緩和と加熱時間との関係を示す図。
【図１０Ｂ】様々な加熱温度に対する、厚さ９．５ｍｍの強化ガラス板の強化の緩和と加熱時間との関係を示す図。
【図１１Ａ】Ｌｏｗ−Ｅ膜を有さない５枚の強化ガラス板の端部の反り量を測定した結果を示すグラフ。
【図１１Ｂ】Ｌｏｗ−Ｅ膜を有する２枚の強化ガラス板の端部の反り量を測定した結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る真空ガラス及びその製造方法について説明する。
【００２０】
＜１．真空ガラスの全体構成＞
図１に、本発明の一実施形態に係る真空ガラス１の正面図を示し、図２に、その側方断面図を示す。真空ガラス１の用途は特に限定されないが、本実施形態では建材用であり、建物の窓ガラスやドアガラスとして使用される。これらの図に示すとおり、真空ガラス１は、２枚のガラス板１０及び２０を含むガラス構造体である。ガラス板１０及び２０は、減圧層３を介して対面しており、それぞれの主面どうしが平行となるように配置される。以下、ガラス板１０（以下、第１ガラス板１０ということがある）の外側を向く側面（主面）を第１面Ｔ１と呼び、第１ガラス板１０の内側（減圧層３側）を向く側面（主面）を第２面Ｔ２と呼ぶ。また、ガラス板２０（以下、第２ガラス板２０ということがある）の内側（減圧層３側）を向く側面（主面）を第３面Ｔ３と呼び、第２ガラス板２０の外側を向く側面（主面）を第４面Ｔ４と呼ぶ。なお、これに限定されないが、建物に設置される場合には、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。
【００２１】
第１ガラス板１０及び第２ガラス板２０は、正面視において、第１方向Ｄ１に延びる２つの辺と、これに直交する第２方向Ｄ２に延びる２つの辺とを有する略矩形形状である。正面視とは、ガラス板１０及び２０をそれぞれの主面に直交する方向から見ることを言う。第１方向Ｄ１は、図１の左右方向に対応し、第２方向Ｄ２は、図１の上下方向に対応する。
【００２２】
第１ガラス板１０と第２ガラス板２０とは、主面の面積が略同一であり、厚み方向Ｄ３に広がるそれぞれのエッジ面１０ａ及び２０ａが概ね面一となるように配置される。厚み方向Ｄ３とは、ガラス板１０及び２０の主面Ｔ１〜Ｔ４に直交する方向（図２の横方向）である。エッジ面１０ａは、第１面Ｔ１の外周縁と第２面Ｔ２の外周縁とを接続するようにこれらの間を延びる面であり、エッジ面２０ａは、第３面Ｔ３の外周縁と第４面Ｔ４の外周縁とを接続するようにこれらの間を延びる面である。
【００２３】
第１ガラス板１０と第２ガラス板２０との間には、両者の内側を向く面である第２面Ｔ２及び第３面Ｔ３上において、多数の略同じ厚みのスペーサ３０が配置されている。スペーサ３０は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に一定の間隔を空けて、正面視において格子の頂点に対応する位置に配列されている。スペーサ３０の配列間隔は、好ましくは５〜１００ｍｍであり、より好ましくは５〜８０ｍｍであり、さらに好ましくは５〜６０ｍｍである。そして、これらのスペーサ３０により、第１ガラス板１０の第２面Ｔ２（より正確には、後述する低放射率膜１１）と第２ガラス板２０の第３面Ｔ３との間には、スペーサ３０の厚みに相当する一定の厚みの減圧層３が確保される。減圧層３は、標準大気圧から減圧されており、典型的には１．３３Ｐａ以下であり、真空層とも呼ばれる。このような実質的に真空状態にある減圧層３は、真空ガラス１の屋外側及び屋内側との間での熱の伝導及び対流を抑制し、これにより屋内側の熱を屋外側に逃がさず、真空ガラス１に高い断熱性能を付与する。
【００２４】
本実施形態の第１ガラス板１０は、Ｌｏｗ−Ｅガラスであり、第２面Ｔ２上には実質的にその全面に亘って、低放射率膜（Ｌｏｗ−Ｅ膜）１１が積層されている。低放射率膜１１は、熱の放射を抑制し、真空ガラス１のさらなる断熱性能の向上に寄与する。低放射率膜１１の成膜方法としては、形成される低放射率膜１１の性能の高さに鑑みると、スパッタリング法が選択されることが好ましいが、これに限らず、例えば、ＣＶＤ（化学蒸着）法を選択することもできる。
【００２５】
また、第１ガラス板１０と第２ガラス板２０との間には、両ガラス板１０及び２０の外周縁部に沿って全周に亘って、外周シール部３１が配置されている。外周シール部３１は、減圧層３の実質的な真空状態を確保するための部材であり、両ガラス板１０及び２０の間の減圧層３をシールするように第１ガラス板１０の外周縁部と第２ガラス板２０の外周縁部とを接合する。外周シール部３１は、主としてハンダからなり、金属製である。ここで使用されるハンダの液相線温度は、３００℃以下であることが好ましく、２５０℃以下であることがより好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましい。ここで、液相線温度とはハンダが完全に溶解する温度を示し、例えば示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定することができる。
【００２６】
本実施形態の外周シール部３１は、上記のとおりハンダを含む。外周シール部３１は、ハンダを保護するための保護膜をさらに含むことができる。保護膜は、例えば、樹脂製である。ハンダは、無鉛ハンダであることが好ましい。例えば、Ｓｎ及びＺｎを含有する無鉛ハンダを使用することができる。さらに、無鉛ハンダは、Ａｇ、Ｔｉ及びＡｌの少なくとも１つを含有することが好ましい。Ｓｎの含有量は、９０．０％以上であることが好ましい。Ｚｎの含有量は、０．００１〜１０％であることが好ましい。また、Ａｇの含有量は、０〜６．０％であることが好ましく、０〜３．５％であることがより好ましい。Ｔｉの含有量は、０〜３．０％であることが好ましい。Ａｌの含有量は、０〜３．０％であることが好ましく、０〜１．０％であることがより好ましい。無鉛ハンダは、Ｂｉ、Ｓｉ及びＳｂの少なくとも１つを合計１０％以下の範囲で含有することが好ましい。また、Ｓｉの含有量は、０〜１．０％であることが好ましく、０〜０．１％であることがより好ましい。また、無鉛ハンダは、Ｉｎを含有することが好ましい。無鉛ハンダは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ及びＰの少なくとも１つを含有することが好ましく、その含有量は合計１．０％以下であることが好ましい。
【００２７】
第１ガラス板１０及び第２ガラス板２０は、いずれも風冷強化された強化ガラスであり、本実施形態では、フロートガラス板を風冷強化したものである。すなわち、ガラス板１０及び２０は、フロートガラス板を約６００℃〜７００℃程度の高温に加熱し、その後、その表面に空気を吹き付けて急冷することにより製造される。これにより、ガラス板１０及び２０の表面に圧縮力が発生するとともに、内部に引張力が発生し、ガラス板１０及び２０の強度が高められる。なお、これに限定されないが、典型的には、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｒ３２０６に基づいて破砕試験を行ったときに、５０×５０ｍｍの正方形の領域内の破片数が４０個以上となるものを、強化ガラスと呼ぶことができる。
【００２８】
図９Ａ及び図９Ｂは、日本板硝子株式会社製の風冷強化されたガラス板（ＴＰ３）を２種類の温度で熱処理したサンプルに対し、破砕試験を行った結果を示している。このときの熱処理としては、サンプルを配置した空間を、室温から開始して１０℃／分の速度で温度上昇するように加熱し、Ｔ℃になったところで温度を３０分間維持し、その後放冷して室温に戻す処理を実施した。サンプルの大きさは、３００ｍｍ×３００ｍｍ×３ｍｍとした。図９Ａは、Ｔ＝３００℃の結果を表しており、図９Ｂは、Ｔ＝３５０℃の結果を表している。図９Ａ及び図９Ｂからは、風冷強化されたガラス板を３００℃に加熱した場合の強化の緩和の程度は、３５０℃に加熱した場合に比べて非常に小さいことが分かった。
【００２９】
図１０Ａ及び図１０ＢはNovotny.V及びKavka.J.により発表された論文 （“Stress relaxation in toughened glass”（強化ガラスにおける応力の緩和）、“Glass Technology”（ガラステクノロジー）、第１８巻、第５号、１４８〜１５１頁、１９７７年１０月）に掲載されたグラフである。ただし、横軸の０．１に沿った線は、説明のため、出願人が追加したものである。図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ厚みが４．６ｍｍ、９．５ｍｍの強化ガラス板についての、様々な加熱温度に対する強化の緩和の進行を示すグラフである。横軸は、加熱時間（時間）、縦軸は、初期応力に対する現在の応力の比（以下、応力比という）を示しており、縦軸の応力比の値が小さい程、強化が緩和されていることを意味する。これらのグラフは、例えば、０．１時間程度の加熱時間であれば、加熱温度が３００℃以下の場合、強化の緩和が起きないことを示している。他方、０．１時間程度の加熱時間であっても、ガラス板の外周縁部をシールする従来のシール材の融点のように、５００℃以上の加熱温度であれば、強化の緩和が起こり得ることを示している。
【００３０】
以上のことから、外周シール部３１に使用されるハンダの液相線温度は、３００℃以下であることが好ましいことが確認された。この場合、ガラス板１０及び２０の外周縁部を３００℃以下でシールすることができ、ガラス板１０及び２０が過度に再加熱されることがなく、風冷強化されたガラス板１０及び２０の強度の低下を効果的に抑制することができる。
【００３１】
第１ガラス板１０、第２ガラス板２０、減圧層３、低放射率膜１１の厚み（ばらつきが存在する場合には、平均の厚み）をそれぞれ、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４とする。ｄ１〜ｄ４の値は用途に応じて適宜選択することができるが、０．３ｍｍ≦ｄ１≦１５ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ≦ｄ１≦１２ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ≦ｄ１≦１０ｍｍであることがさらに好ましい。ｄ２についても同様であり、ｄ１とｄ２は同じ値とすることもできるし、異なる値とすることもできる。また、０．０３ｍｍ≦ｄ３≦１ｍｍであることが好ましく、０．０５ｍｍ≦ｄ３≦０．５ｍｍであることがより好ましく、０．１ｍｍ≦ｄ３≦０．３ｍｍであることがさらに好ましい。また、５０ｎｍ≦ｄ４≦６００ｎｍであることが好ましく、５０ｎｍ≦ｄ４≦５００ｎｍであることがより好ましく、５０ｎｍ≦ｄ４≦４００ｎｍであることさらに好ましい。ｄ１〜ｄ４が以上の数値範囲を満たすとき、真空ガラス１の薄型化を図りつつ、断熱性能を容易に高めることができる。
【００３２】
図１に示すように、第２ガラス板２０の１つのコーナーの近傍には、貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、シール材によりシールされている。貫通孔１５は、減圧層３を形成するべく、ガラス板１０及び２０間の空間の真空引きに使用され、その後、シールされる。貫通孔１５をシールするシール材としては、例えば、ハンダを用いることができ、このとき、無鉛ハンダを用いることが好ましい。なお、貫通孔１５は、第１ガラス板１０に形成されてもよい。
【００３３】
＜２．製造方法＞
次に、真空ガラス１の製造方法について説明する。まず、最終的に第１ガラス板１０及び第２ガラス板２０へと加工される、所定の形状にカットされたフロートガラス板２を用意する。ここでは、２種類のフロートガラス板２が用意され、一方のフロートガラス板２（以下、２ａで示すことがある）は、一方の主面に低放射率膜１１が形成されており、最終的に第１ガラス板１０となる。他方のフロートガラス板２（以下、２ｂで示すことがある）には、低放射率膜１１は形成されておらず、ガラスの表面が露出しており、最終的に第２ガラス板２０となる。また、フロートガラス板２ｂには、真空引きのための貫通孔１５が形成されている。
【００３４】
次に、これらのフロートガラス板２を風冷強化する。図３は、風冷強化を行うための設備の模式図である。フロートガラス板２は、多数のローラー４０ａを含むローラーコンベア４０上を搬送される。このとき、フロートガラス板２ａは、低放射率膜１１を上側に向けてローラーコンベア４０上に載置される。フロートガラス板２は、まず、ローラーコンベア４０に乗って加熱炉４５内に導入され、ここで所定の時間、高温環境下に晒され、約６００℃〜７００℃まで加熱される。その後、こうして高温に加熱されたフロートガラス板２は、ローラーコンベア４０に乗って冷却炉４６内に導入される。冷却炉４６内では、所定の時間、ローラーコンベア４０上のフロートガラス板２の表面に対し、その上方及び下方からノズル４８を介して空気が吹き付けられ、フロートガラス板２が急冷される。これにより、フロートガラス板２の表面に圧縮力が発生する一方で、内部には引張力が発生し、その結果、フロートガラス板２の強度が高められる。なお、本実施形態では、ローラーコンベア４０は、フロートガラス板２の加熱中及び冷却中、それぞれ加熱炉４５及び冷却炉４６内においてフロートガラス板２を往復動させる。
【００３５】
図２に示すとおり、真空ガラス１に含まれるガラス板１０及び２０は、いずれも実質的に平板状である。しかしながら、以上のとおり風冷強化されたフロートガラス板２は、外力が加えられていない状態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１方向Ｄ１から視て第２方向Ｄ２の両端が反った形状である。すなわち、加熱及び急冷の工程を経ることで、ガラス板２の両端に反りが生じる。なお、以上に説明したような設備で風冷強化が行われる場合、反りの指向性は、ローラーコンベア４０の搬送方向に依存し、搬送方向に平行な方向が第２方向Ｄ２となり、第１方向Ｄ１は搬送方向に直交する。
【００３６】
また、以上に説明したような設備で風冷強化が行われる場合、フロートガラス板２のローラー４０ａに接していない面（図３での上面）は、ローラー４０ａに接する面（図３での下面）に対し、汚れが付着し難い。ここでいう汚れとは、典型的には、油等の有機的な汚れである。図４Ａ及び図４Ｂにおいては、フロートガラス板２の点線で示されている面が、ローラー４０ａに接していない面である。発明者らの研究によると、ガラス板２は、主として第２方向Ｄ２の両端において同じ方向に反る傾向にある。図４Ａでは、ローラー４０ａに接していない面を上面としたときに、第２方向Ｄ２の両端が上に向かって反っており、図４Ｂでは、ローラー４０ａに接していない面を上面としたときに、第２方向Ｄ２の両端が下に向かって反っている。いずれのタイプのガラス板２が製造されるかは、ガラス板２や風冷強化の設備の仕様（例えば、ガラス板２のサイズや、ローラー４０ａのサイズ及び間隔）等に依存する傾向にある。
【００３７】
本発明者らは、以上の傾向を実験により確認した。本発明者らは、同じ風冷強化の設備において、上記した方法で風冷強化された１０枚のフロートガラス板を製造し、これらのガラス板の両端の反りの形状を測定した。両端の反りの形状の測定は、以下のとおりに行った。図５は、両端の反りの形状の測定方法を説明する図である。金属定盤上にガラス板をローラーに接していない面を上に向けて載置した。そして、ガラス板の第２方向Ｄ２に延びる２辺に沿って走るレールを設置し、このレールに沿ってレーザー変位計（キーエンス社製のＬＫ−Ｇ３０）を同２辺に平行に走査させた。測定の原点及び走査方向を図５に示す。原点は、走査方向に対してはガラス板のエッジに合わせ、走査方向に垂直な方向については、エッジ上だと測定エラーが生じるため、これを回避するためにガラス板のエッジから５ｍｍ内側とした。ガラス板の第２方向Ｄ２の長さは９００ｍｍであった。測定ピッチは２０ｍｍとし、測定点は、原点から５ｍｍ、２５ｍｍ、４５ｍｍ、・・・、８６５ｍｍ、８８５ｍｍ、８９５ｍｍの位置とした。レーザー変位計による走査は、ガラス板の上方から行い、原点での金属定盤と変位計との距離ｄ0を測定し、さらにレーザー変位計を走らせながら各測定点で、レーザー変位計からガラス板の上面までの距離ｄを測定した。また、別途、ガラス板の厚みｈを測定した。厚みｈは、ガラス板の四隅の板厚を測定し、その平均値とした。そして、変位量（金属定盤とガラス板の下面との距離）ｄgを、ｄg＝ｄ0−（ｈ＋ｄ）として算出した。
【００３８】
変位量ｄgに基づく両端の反りの形状の測定結果を、図６Ａ及び図６Ｂに示す。図６Ａは、１０枚のＬｏｗ−Ｅ膜を有するガラス板の第２方向Ｄ２に沿う一方の辺（図５の長辺１）の変位量ｄgを測定したグラフであり、図６Ｂは、同ガラス板の第２方向Ｄ２に沿う他方の辺（図５の長辺２）の変位量ｄgを測定したグラフである。図６Ａ及び図６Ｂに対応する１０枚のガラス板からは、図４Ａのタイプ、すなわち、第２方向Ｄ２の両端が上に向かって反る傾向が確認された。なお、本発明者らは、風冷強化の条件によっては、図４Ｂのような反りの傾向が現れることも確認した。また、ここでは、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有するガラス板で検証したが、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有さない通常のフロートガラス板であっても同様に、図４Ａ及び図４Ｂのような反りの傾向が現れることを確認した。
【００３９】
図１１Ａは、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有さない５枚の強化ガラス板Ｇ１〜Ｇ５の端部の反り量ｄ1を測定した結果を示し、図１１Ｂは、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有する２枚の強化ガラス板Ｈ１及びＨ２の端部の反り量ｄ1を測定した結果を示す。強化ガラス板Ｇ１〜Ｇ５、Ｈ１及びＨ２は、全てフロートガラス板であり、７００℃で５分間加熱し、風冷強化したものである。強化ガラス板Ｈ１及びＨ２のＬｏｗ−Ｅ膜は、約８５ｎｍに形成された。強化ガラス板Ｇ１〜Ｇ５及びＨ１及びＨ２のサイズは、以下の通りであった。
【表１】
2020050302.tif 000003
【００４０】
図１１Ａ及び図１１Ｂの実験では、ガラス板の端部の反り量ｄ1とともに、ガラス板の端部からの反り開始位置ｄ2も測定した。図１１Ａ及び図１１Ｂは、反り量ｄ1と反り開始位置ｄ2との関係をプロットしたグラフである。ｄ1及びｄ2は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように定義され、図５を参照して説明した測定装置を用いて測定した。より具体的には、金属定盤上にガラス板を載置し、第２方向Ｄ２に延びるレールを用意し、このレールに沿って第２方向Ｄ２にレーザー変位計（キーエンス社製のＬＫ−Ｇ３０）を走らせながら、測定ピッチを２０ｍｍとして、各測定点でレーザー変位計からガラス板の上面までの距離ｄを測定した。ただし、第２方向Ｄ２の測定ピッチは、ガラス板のエッジから最初の測定点と４つ目の測定点までは、２ｍｍとした。また、第２方向Ｄ２に沿った以上の走査を、第１方向Ｄ１に２０ｍｍの間隔をあけながら繰り返し行い、これにより、距離ｄを、ガラス板上で２０ｍｍ×２０ｍｍ間隔で格子状に測定した。また、第１方向Ｄ１については、ガラス板のエッジに沿った走査は行わず、ガラス板の第１方向Ｄ１のエッジから５ｍｍ内側を第２方向Ｄ２に走査し、そこからＤ１方向に２０ｍｍの間隔をあけながら、繰り返し第２方向Ｄ２の走査を行った。レーザー変位計による走査は、ガラス板の上方から行った。
【００４１】
そして、第２方向Ｄ２に沿った各走査時に測定される一連の距離ｄの値を、走査方向に沿って順に確認してゆき、距離ｄの値の変化量が最初に０になった位置、距離ｄの値が最初に増加から減少に転じた位置、又は距離ｄの値が最初に減少から増加に転じた位置を、反り開始位置ｄ2とした。例えば、第２方向Ｄ２に沿って、最初の測定点から６０ｍｍの測定点までは、距離ｄが単調に増加しているが、最初の測定点から８０ｍｍの測定点で初めて距離ｄが増加から減少に転じたとする。この場合、反り開始位置ｄ2＝８０ｍｍとなる。一方、反り量ｄ1は、エッジにおいて測定された距離ｄと、反り開始位置ｄ2で測定された距離ｄとの差分として定義される。
【００４２】
図１１Ａ及び図１１Ｂの結果からは、Ｌｏｗ−Ｅ膜の有無にかかわらず、強化ガラス板の端部に反りが生じ得ることが確認された。ただし、Ｌｏｗ−Ｅ膜がない方が、ガラス板の端部の反り量ｄ1が大きくなり、Ｌｏｗ−Ｅ膜があった方が、ガラス板の端部の反りの割合ｄ1／ｄ2が大きくなることが確認された。また、反り量ｄ1は、測定点におけるバラツキを考慮しても、概ね０．６ｍｍ以内収まることが分かった。
【００４３】
また、図１１Ａ及び図１１Ｂの実験では、強化ガラス板Ｇ１〜Ｇ５、Ｈ１及びＨ２にハンダを用いて外周シール部を形成した。この加熱の前後で、強化ガラス板Ｇ１〜Ｇ５、Ｈ１及びＨ２の表面圧縮応力値（平均）を計測したところ、加熱の前後で変化がなく、それぞれ９９ＭＰａ、１００ＭＰａ、８０ＭＰａ、９０ＭＰａ、９８ＭＰａ、９８ＭＰａ、９９ＭＰａであった。よって、ハンダによる加熱では、強化ガラス板の強化は緩和されないことも確認した。
【００４４】
製造方法の説明に戻ると、風冷強化の後、第１ガラス板１０となるフロートガラス板２ａと、第２ガラス板２０となるフロートガラス板２ｂとを、両者の間に最終的に減圧層となる空間が形成されるように対面させる。具体的には、図８に示す作業台５４の上にガラス板２ａを低放射率膜１１を上に向けて載置し、ガラス板２ａの上面にスペーサ３０を所定のパターンで配列する。そして、その上から、ガラス板２ｂを載置する。ガラス板２を対面させるパターンの好ましい態様としては、図７Ａ〜図７Ｃの３つのパターンが考えられる。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいても、図４Ａ及び図４Ｂと同様、フロートガラス板２の点線で示されている面が、風冷強化の工程でローラー４０ａに接していない面である。
【００４５】
図７Ａは、フロートガラス板２がその第２方向Ｄ２の両端において同じ方向に反っているパターン（以下、パターン１という）である。図７Ｂは、フロートガラス板２がその第２方向Ｄ２の両端において、第２方向Ｄ２の外側に向かうほど互いに離れるように反っているパターン（以下、パターン２という）である。図７Ｃは、フロートガラス板２がその第２方向Ｄ２の両端において、第２方向Ｄ２の外側に向かうほど互いに近づくように反っているパターン（以下、パターン３という）である。なお、図４Ａ、図４Ｂ及び図７Ａ〜図７Ｃに示すガラス板２の反りは、説明を分かりやすくするために強調して記載しているが、ガラス板２の厚みに対する反り量は、実際にはこれらの図よりも小さく、目視においてはガラス板２は実質的に平面状であるとも言える。よって、ガラス板２がいずれのパターンに属するかは、以下のとおり判断することができる。
【００４６】
まず、図５を参照して説明した測定方法と同様に、原点から第２方向Ｄ２に沿って２０ｍｍの測定ピッチで、ガラス板の変位量ｄgを測定する。そして、図６Ａ及び図６Ｂに示されるようなグラフ領域内で、これらの変位量ｄgの測定点を通る折れ線グラフを描画する。そして、原点から第２方向Ｄ２に沿って折れ線グラフ上に最初に現れる極小点又は極大点（以下、極点という）を特定し、極点が原点から１００ｍｍ以内にある場合には、原点から極点までの区間において折れ線グラフが外側に向かうほど上に向かっているか、下に向かっているかを判断する。そして、上に向かっている場合には、ガラス板の第２方向に沿って原点側の端部が上に向かって反っていると判断し、下に向かっている場合には、同端部が下に向かって反っていると判断する。一方、極点が原点から１００ｍｍ以内にない場合には、原点から１００ｍｍの区間において折れ線グラフが外側に向かうほど上に向かっているか、下に向かっているかを判断する。そして、上に向かっている場合には、ガラス板の第２方向に沿って原点側の端部が上に向かって反っていると判断し、下に向かっている場合には、同端部が下に向かって反っていると判断する。なお、ここでいう極点は、その前後で折れ線グラフの傾きの正負が入れ替わる点である。また、第２方向に沿って原点と反対側のガラス板の端部においても同様に、以上の折れ線グラフの当該端部から１００ｍｍの区間に注目して、当該端部が上に向かって反っているか、下に向かって反っているかを判断する。そして、以上のようにして、第２方向に沿ったガラス板の両端部の反りの方向を特定し、これに基づいて、反りのパターンを特定する。
【００４７】
図７Ａのパターン１では、同図中の上側のガラス板２が、低放射率膜１１が形成されているガラス板２ａである。すなわち、低放射率膜１１は、最終的に減圧層３に対面するように配置されるため、これが内側を向くように配置される。パターン１では、第２方向Ｄ２の両端が同じ方向に曲がっているため、これらの端部においてガラス板２ａ及び２ｂ間の間隔が概ね一定である。よって、後述するハンダ付けの工程において、２枚のガラス板２の間にハンダの導入板を挿入し易く、同工程が容易となる。これにより、安定した接着強度が得られる。
【００４８】
しかし、ガラス板の端部における反り量が多くなると、接着強度が低下し得る。そこで、図７Ａのパターン１では、ハンダの導入板を挿入し易くし、かつ、安定した接着強度を担保するという観点から、反り量は、０．１ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ここでいう反り量は、上述した変位量ｄgとして測定することができる。
【００４９】
また、図７Ａのパターン１の形態で、一方のガラス板にのみＬｏｗ−Ｅ膜を形成した真空ガラスを製造してもよい。この場合、先述のとおり、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有する場合は、ガラス板の端部における反り量が小さくなるため、ハンダの導入板を挿入し易く、かつ、安定した接着強度を担保することができる。
【００５０】
図７Ｂのパターン２では、いずれのガラス板２がガラス板２ａであってもよい。パターン２では、第２方向Ｄ２の両端においてガラス板２ａ及び２ｂ間の空間が開いている。よって、後述するハンダ付けの工程において、２枚のガラス板２の間にハンダの導入板を挿入し易く、同工程が容易となる。この効果に鑑みると、パターン２は、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有さない、すなわち、端部の反り量が大きくなる（図１１Ａの結果参照）ガラス板２ａ及び２ｂから真空ガラス１を構成する場合に好ましく採用することができる。また、図７Ｂの例では、ガラス板２ａ及び２ｂにおいて汚れの付着の少ない面（ローラー４０ａに接していない面）がともに内側を向いているため、後述する真空引きの工程において同工程を阻害する汚れがなく、同工程の制御が容易となる。しかしながら、ガラス板２ａ及び２ｂのいずれか又は両方において、風冷強化の工程でローラー４０ａに接していない面が外側を向いていてもよい。この場合であっても、ハンダ付けの工程において、２枚のガラス板２の間にハンダの導入板を挿入し易く、同工程が容易となる。
【００５１】
上記の通り、ガラス板の端部における反り量が多くなると、接着強度が低下し得る。そこで、図７Ｂのパターン２では、ハンダの導入板を挿入し易くし、かつ、安定した接着強度を担保するという観点から、反り量は、０．１ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ここでいう反り量も、上述した変位量ｄgとして測定することができる。
【００５２】
図７Ｂのパターン２の形態で、一方のガラス板にのみＬｏｗ−Ｅ膜を形成した真空ガラスを製造してもよい。この場合、先述のとおり、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有する場合は、ガラス板の端部における反り量が小さくなるため、ハンダの導入板を挿入し易く、かつ、安定した接着強度を担保することができる。特に接着強度を担保するという観点からは、このような真空ガラスは、両方のガラス板にＬｏｗ−Ｅ膜がない場合に比して優れている。
【００５３】
図７Ｃのパターン３でも、いずれのガラス板２がガラス板２ａであってもよい。パターン３では、第２方向Ｄ２の両端においてガラス板２ａ及び２ｂ間の空間が閉じている。よって、後述するハンダ付けの工程において、ガラス板２ａ及び２ｂの間に形成されたハンダの外周シール部３１が剥がれにくくなる点で優れている。この効果に鑑みると、パターン３は、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有する、すなわち、端部の反りの割合ｄ1／ｄ2が大きくなる（図１１Ｂの結果参照）ガラス板２ａ及び２ｂから真空ガラス１を構成する場合に好ましく採用することができる。また、図７Ｃの例では、ガラス板２ａ及び２ｂにおいて汚れの付着の少ない面（ローラー４０ａに接していない面）がともに内側を向いているため、後述する真空引きの工程において同工程を阻害する汚れがなく、同工程の制御が容易となる。しかしながら、ガラス板２ａ及び２ｂのいずれか又は両方において、風冷強化の工程でローラー４０ａに接していない面が外側を向いていてもよい。この場合であっても、外周シール部３１が剥がれにくい点で優れる。なお、パターン３の形態で、ガラス板の端部における反り量が大きくなり過ぎ、ガラス板の端部が干渉し得る場合には、減圧層の厚みを調整し、このような事態を回避できるような値に設定すればよい。
【００５４】
ガラス板２ａ及び２ｂを対面させるように配置した後、ガラス板２ａ及び２ｂ間の空間をシールするように、ガラス板２ａ及び２ｂの外周縁部どうしをハンダにより接合する。このとき、図８に示すようなハンダ供給装置５０が使用される。ハンダ供給装置５０は、溶融したハンダを溜める貯蔵容器５１と、貯蔵容器５１の底面に形成された孔と連通し、同孔から溶融したハンダを送り出す吐出管５２とを有する。貯蔵容器５１には、ハンダの溶融状態を維持するためのヒーター５１ａが設けられている。吐出管５２の先端部は、ガラス板２ａ及び２ｂの外周縁部において両者の間の空間に位置合わせされており、吐出管５２の先端部の内部には、導入板５３が挿入されている。導入板５３は、ハンダをガラス板２ａ及び２ｂ間に案内しながら導入する部材である。導入板５３は、吐出管５２から突出しており、突出した部分は、ガラス板２ａ及び２ｂ間の空間に挿入される。なお、導入板５３の先端部は、変形可能な蛇腹形状とすることができる。この場合、導入板５３の先端部でガラス板２ａ及び２ｂの表面を擦りつつハンダ付けを行うことででき、接合強度を高めることができる。よって、導入板５３の先端部の厚みをｄ５とするとき、ｄ５＞ｄ３（減圧層３の厚み）であってもよい。貯蔵容器５１及び吐出管５２を支持するハウジング５５は、ガラス板２ａ及び２ｂが載置される作業台５４の上に同じく載置され、作業台５４上をガラス板２ａ及び２ｂの外周縁部に沿って移動する。この移動を補助するために、ハウジング５５の下部に設けられた溝に対応するレール５６が、作業台５４上に設けられている。
【００５５】
続いて、ガラス板２ａ及び２ｂ間の空間を、真空引きし、減圧する。より具体的には、ガラス板２ａの貫通孔１５を覆うように、ガラス板２ａ上に排気カップを取り付ける。そして、この排気カップに接続されたロータリポンプやターボ分子ポンプ等のポンプにより、ガラス板２ａ及び２ｂ間の空間内の気体分子を貫通孔１５を介して吸引する。その後、貫通孔１５にシール材としてのハンダを滴下させて、貫通孔１５の近傍のガラス板２ａの表面とハンダとを接着させる。これにより、貫通孔１５がシールされ、ガラス板２ａ及び２ｂ間に減圧層３が形成される。
【００５６】
ガラス板２ａ及び２ｂの反りは、真空引きの工程を経ることで解消ないし緩和され、実質的に平板状の第１ガラス板１０及び第２ガラス板２０が形成される。以上により、風冷強化された一対のガラス板１０及び２０を有する真空ガラス１が製造される。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、ガラス板１０をＬｏｗ−Ｅ膜を有するガラス板としたが、Ｌｏｗ−Ｅ膜を有さない通常のフロートガラス板としてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  真空ガラス
２  フロートガラス板
１０  第１ガラス板
１０ａ  エッジ面
２０  第２ガラス板
２０ａ  エッジ面
３  減圧層
３０  スペーサ
３１  外周シール部
Ｄ１  第１方向
Ｄ２  第２方向
Ｔ１  第１面（主面）
Ｔ２  第２面（主面）
Ｔ３  第３面（主面）
Ｔ４  第４面（主面）
【図１】
2020050302.tif 000004
【図２】
2020050302.tif 000005
【図３】
2020050302.tif 000006
【図４Ａ】
2020050302.tif 000007
【図４Ｂ】
2020050302.tif 000008
【図５】
2020050302.tif 000009
【図６Ａ】
2020050302.tif 000010
【図６Ｂ】
2020050302.tif 000011
【図７Ａ】
2020050302.tif 000012
【図７Ｂ】
2020050302.tif 000013
【図７Ｃ】
2020050302.tif 000014
【図８】
2020050302.tif 000015
【図９Ａ】
2020050302.tif 000016
【図９Ｂ】
2020050302.tif 000017
【図１０Ａ】
2020050302.tif 000018
【図１０Ｂ】
2020050302.tif 000019
【図１１Ａ】
2020050302.tif 000020
【図１１Ｂ】
2020050302.tif 000021
【国際調査報告】
2020050302.tif 000022
2020050302.tif 000023
2020050302.tif 000024
2020050302.tif 000025