JP2018203549A - 真空断熱部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高い断熱性を有し、かつ低温で気密封止できる真空断熱部材を提供することを目的とする。
【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明に係る断熱部材は、第1の基板と、第1の基板と空間を隔てて対向配置された第2の基板と、第1の基板と第2の基板の間に形成される内部空間の周縁に設けられた封止部と、内部空間に配置されたガス吸着材と、を備え、内部空間は真空状態であって、ガス吸着材はセリウムを含み、封止部は無鉛低融点ガラスを含む封止材料からなり、無鉛低融点ガラスはV2O5とTeO2とを含むことを特徴とする。
【選択図】図3
Description
真空断熱複層ガラスパネルの第1の基板、第2の基板には、フロート板ガラス、型板ガラス、擦りガラス、強化ガラス、網入板ガラス、線入板ガラス等を用いることができる。これらを風冷強化処理あるいは化学強化処理してもよい。風冷強化処理あるいは化学強化処理された強化ガラスを用いることにより、スペーサーの数を低減することができる。熱伝導率の高い材料からなるスペーサーを用いる場合はスペーサーの数を低減することにより、断熱性が向上する。また、これらのガラスの種類は、安価なソーダライムガラスであることが好ましい。
スペーサーは2つのガラス基板の空間を維持するために用いられる。スペーサーは、複層ガラスの板ガラスに比べ硬度が低く、かつ適切な圧縮強さを有する材料であれば特に限定されない。例えば、ガラス、金属、合金、鉄鋼、セラミックス、プラスチック等を用いることができる。断熱性の観点からは熱伝導率の低い材料を用いることが好ましい。
封止部は、低融点ガラスを含む封止材料により形成されている。
ガス吸着材はセリウムを含む化合物である。セリウムを含む化合物としては、例えば、CeO2、Ce2O3等のセリウムの酸化物、炭酸セリウム、オキシ炭酸セリウム等のセリウムの炭酸塩を用いることができる。
本発明の一実施形態に係る真空断熱部材は、所定の間隔を隔てて対向配置された第1の基板及び第2の基板の周辺部を封止材料で封止して、第1の基板と第2の基板の間に密閉可能な内部空間を形成し、内部空間内を排気して真空状態とすることにより、製造することができる。具体的には、第1の基板に封止材料及びガス吸着材を配置する工程と、第1基板と第2基板を重ね合わせ、固定する積層工程と、第1の基板と第2の基板を封止材料で封着する封止工程と、第1の基板と第2の基板の内部空間を排気する真空排気工程と、を備える。
直方体型のソーダライムガラス(幅100mm×奥行き100mm×高さ3mm)2枚をそれぞれ第1の基板、第2の基板として用いて複層ガラスを作製した。図5に実施例1に係る真空断熱部材の製造工程を示す。まず図5(a)に示す通り、第1の基板1上に封止材料4を外周が90mm×90mmの正方形となるようにディスペンサーを用いて塗布した。封止材料の構成を表1に示す。使用した封止材料に含まれる低融点ガラスの特性温度は転移点Tgが203℃、屈伏点Mgが221℃、軟化点Tsが258℃、焼結点Tsintが267℃、流動点Tfが282℃、作業点Twが288℃、結晶化開始温度Tcryが349℃であった。封止材料はガラス、フィラー材、及びスズ合金を30:20:50の体積比で混合して作製した。封止材料4の塗布後、大気中260℃にて仮焼成した。図5(b)に示す通り、仮焼成した封止材料4の内側にガス吸着材7として高比表面積CeO2(ニッキ製)を、水と混合した状態で塗布した。その後、Tiワイヤー型スペーサー3(φ200μm)、封止材料4の頂点近傍に金属Biスペーサー10(高さ:0.7〜1mm)を設置した。図5(c)に示すように、第1の基板1の上部に第2の基板2を乗せて対面構造とした。クリップ11を用いて第1の基板1と第2の基板2の4辺を固定化した。
仮焼成した封止材料4の内側にガス吸着材7を塗布しなかったこと以外実施例1と同様にして真空断熱ガラスパネルを作製した。
ガス吸着材として、CeO2の代わりにゼオライト 13Xを用いたこと以外は実施例2と同様の方法でガラスパネルを作製した。
ガス吸着材として、CeO2の代わりにゼオライト 5Aを用いたこと以外は実施例2と同様の方法でガラスパネルを作製した。
実施例1〜4及び比較例1〜3の真空断熱ガラスパネルについて、以下の方法で断熱性能を評価した。図7に実施例に係る断熱性能の測定方法を示す概略図を示す。第2の基板2の表面中央部に60℃に加熱、保持した円柱状ヒーター14を接触させ、反対側の第1の基板1の表面中央部に温度計15を接触させる。温度計15よって、10分間の温度変化を計測した。その温度上昇が少ないほど、内部空間5の真空度が高く、断熱性が高いと判断した。断熱性能の評価結果を表2に示す。
Claims (10)
- 第1の基板と、
前記第1の基板と空間を隔てて対向配置された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に形成される内部空間の周縁に設けられた封止部と、
前記内部空間に配置されたガス吸着材と、を備え、
前記内部空間は真空状態であって、
前記ガス吸着材はセリウムを含む化合物であり、
前記封止部は、無鉛低融点ガラスを含む封止材料からなり、
前記無鉛低融点ガラスは、V2O5とTeO2とを含むことを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1に記載の真空断熱部材であって、
前記ガス吸着材は炭酸塩又は酸化物であることを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項2に記載の真空断熱部材であって、
前記ガス吸着材がSc、Y、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd,Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる少なくとも1つの元素を含むことを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の真空断熱部材であって、
前記ガス吸着材の比表面積は30m2/g以上であることを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の真空断熱部材であって、
前記無鉛低融点ガラスは、さらにAg2Oを含むことを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の真空断熱部材であって、
前記封止部がさらに低熱膨張フィラー粒子を含むことを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項6に記載の真空断熱部材であって、
前記低熱膨張フィラー粒子は、リン酸タングステン酸ジルコニウム、酸化ニオブ、β-ユークリプタイト、石英ガラスのいずれかであることを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の真空断熱部材であって、
前記封止材料は、金属粒子を含み、
前記金属粒子が、錫、又は銀、銅、亜鉛、アンチモンの少なくともいずれかを含む錫系合金であることを特徴とする真空断熱部材。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の真空断熱部材であって、
前記第1の基板及び前記第2の基板は、板ガラスであって、
前記真空断熱部材は複層ガラスであることを特徴とする真空断熱部材。 - 所定の間隔を隔てて対向配置された第1の基板及び第2の基板の周辺部を封止材料で封止して、前記第1の基板と前記第2の基板の間に密閉可能な内部空間を形成し、排気することにより前記内部空間内を真空状態とする真空断熱部材の製造方法であって、
前記第1の基板又は前記第2の基板に、水、エタノール、ブチルカルビトールアセテートのいずれかの溶媒を用いてガス吸着材を塗布する工程を、有し、
前記ガス吸着材はセリウムを含む化合物であることを特徴とする真空断熱部材の製造方法。
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