JPH0617579A

JPH0617579A - 真空断熱ガラス板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0617579A
Application number: JP4127860A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kuroiwa; 一男黒岩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ガラス板の内部に真空空間を形成
し、高い強度と精度を得るとともに、長期に渡って安定
した気密性を維持して、その熱貫流率を魔法びん以下に
することにより、冷暖房・冷凍費を大幅に削減する真空
断熱ガラス板を提供するとともに、自動量産化に対応で
きる真空断熱ガラス板の製造方法を提供する。【構成】二枚の板ガラスより成る平行板間に、その間
隔を保持するスペーサーを融着配設し、平行板端部を融
着密封して真空空間を形成するとともに、これを低温製
造法により製造し、引き口の封じ切りは、製造中に真空
となる範囲に連通している低融点融着材を注入すること
によって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス板の内部を高真
空に保ち、その熱貫流率を小さくして、冷暖房・冷凍室
に設けられるガラス板を高断熱化し、冷暖房・冷凍費を
大幅に削減する真空断熱ガラス板と、その製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス窓やショーケースなどに使用され
る従来の板ガラスは、熱貫流率が大きく、冷暖房・冷凍
負荷の増大を余儀なくしている。従来技術によって、板
ガラス以外の部分は容易に断熱できるため、冷暖房・冷
凍負荷の殆どが、板ガラスから出入りする熱によるもの
で、このため、冷暖房・冷凍に多大な費用が投じられて
おり、そのコストダウンが望まれている。

【０００３】従来技術にとって、真空断熱ガラス板の実
現に妨げとなっているのは、平行板として実用に供する
強度と精度を得ること、魔法びん以上の高真空に対し、
安定した気密性を維持すること、並びに歪みを生じない
製造方法と自動量産製造法、低温において引き口を封じ
切る製造方法、及び迅速な調温工程である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の問題点に鑑み、
本発明は、平行板として高い強度と精度が得られ、長期
に渡って安定した気密性が維持できる真空断熱ガラス板
を提供して、熱貫流率を魔法びん以下にするとともに、
自動量産化に対応できる製造方法を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、二枚の板ガラスより成る平行板間に、その間隔を保
持するスペーサーを設け、平行板端部を融着密封して真
空空間を形成する。気体出入口（引き口と不活性ガス封
入口）を設けるとき、その断面積は、大気側の方を真空
側よりも大きくし、これを低融点ガラスや低融点合金で
作る。また、融着材に低融点ガラスを使用するときは、
この低融点ガラスを耐候性封着材で保護し、耐候性封着
材や端部スペーサーには刃状突起を設ける。必要によ
り、スペーサーを低融点ガラスや陶磁器で作り、中央ス
ペーサーを球体とするとともに、真空空間の残留空気を
不活性ガスで置き換え、これに連通して吸着剤やゲッタ
ーを封入する。さらに、強化ガラスは、その表面を、急
冷法・イオン交換法・液相析出法（ＬＰＤ法）によって
強化し、又は結晶化ガラス、或いは酸素と窒素を置換し
たオキシナイトライドガラスとする。

【０００６】真空断熱ガラス板の製造において、二枚の
板ガラスより成る平行板間に、スペーサーを低融点ガラ
スで融着して配設し、非融着部分を歪み点（板ガラスに
応力がかからないときは、軟化温度）以下の温度に保ち
ながら、この平行板端部を低融点融着材で融着密封して
真空空間を形成する。また、気体出入口は、製造中に真
空となる範囲に連通している低融点融着材を注入して密
封する。必要により、調温（温度調節）工程は、高周波
やマイクロ波によって行うとともに、真空空間を密封す
るときは、真空空間構成材料のベーキングを行う。

【０００７】

【発明の作用】第一、第二の板ガラスより成る平行板間
に、スペーサーを設けることにより、高い強度と精度の
真空断熱ガラス板が得られるとともに、平行板端部を融
着密封することによって、長期に渡って気密性を維持す
ることができる。

【０００８】気体出入口を設けるとき、その断面積は、
大気側の方を真空側よりも大きくすることにより、密封
後の気体出入口は、大気圧による圧着密封が得られ、こ
れを低融点ガラスや低融点合金で作ることにより、融着
材による融着密封を容易にし、気体出入口でのリークを
防止することができる。低融点ガラス又は低融点合金の
使用は、板ガラスの歪み点以下の温度での融着（溶融接
合）を可能とするとともに、低融点ガラスを耐候性封着
材で覆うことによって、低融点ガラスの化学的耐久性が
保持される。また、刃状突起による集中圧着により、恒
久的に高真空を持続することができる。

【０００９】スペーサーを低融点ガラスで作ると、自動
量産化が可能となり、中央スペーサーを陶磁器で作るこ
とにより、その熱伝導率を小さくすることができる。ま
た、中央スペーサーを球体とすることによって、板ガラ
スに生じる応力が滑らかになるとともに、板ガラスとの
接触面積が少なくなって、本発明の真空断熱ガラス板の
熱貫流率が小さくなり、さらに、真空空間の残留空気を
不活性ガスで置き換えることによって、残留気体の熱伝
導率が小さくなる。例えば、アルゴンの熱伝導率は空気
の２／３、クリプトンのそれは空気の４／１１、キセノ
ンのそれは空気の２／９となる。

【００１０】真空空間に連通して、吸着剤を封入するこ
とにより、これが最終残留気体を吸着して真空度が高め
られ、ゲッターを封入することによって、これが最終残
留空気と化学反応して真空度が高められる。

【００１１】板ガラスを網入ガラスとすることにより、
防火性能が向上し、熱線反射ガラスとすることによっ
て、熱線の通過量が減少する。

【００１２】真空断熱ガラス板の製造に際し、板ガラス
を歪み点以下の温度で融着することによって、ガラスの
変形が防止され、ガラス板を透過する像の歪みが防止さ
れる。真空となる範囲に連通している低融点融着材を気
体出入口に注入して密封することにより、低温における
引き口の封じ切りが可能となり、調温工程を高周波やマ
イクロ波によって行うことにより、迅速な温度調節が可
能となる。また、真空空間構成材料のベーキングを行う
ことによって、密封後の真空空間内へのガス放出が少な
くなり、高い真空度が得られる。さらに、これらの製造
方法を適用することにより、自動化された流れ作業によ
る大量生産を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施例】図１は本発明の真空断熱ガラス板の正
面図であり、図２は図１に示すＡ〜Ａ断面図である。図
１及び図２において、第一の板ガラス１と第二の板ガラ
ス２とが所定の間隔で配置され、この間隔を保持する中
央スペーサー３と端部スペーサー４が設けられて、平行
板が構成されている。この平行板端部は、第一の板ガラ
ス１と第二の板ガラス２を溶融して、直接に融着密封す
ることもできるが、本例では、自動量産化に対応するた
め、これを低融点ガラスで融着している。この低融点ガ
ラスには、粉末ガラスが使用され、鉛ケイ酸塩又はゲル
マン酸塩が使用されている。

【００１４】本例では、図２の真空空間５の真空度は、
２Ｘ１０^−４Ｔｏｒｒ（０．０２６６５７８Ｐａ）とし
ており、魔法びんの真空度１０^−２Ｔｏｒｒよりも高真
空になっている。このため、耐用年数も長くなり、真空
断熱ガラス板の熱貫流率も小さくなる。なお、本例にお
けるリークテストは、蛍光染料浸漬法で行われている。

【００１５】本発明の真空断熱ガラス板の熱貫流率は、
０．００５０ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈｒ・℃（２０．９３Ｊ
／ｍ^２・ｈｒ・℃）であり、従来の同厚板ガラスの熱貫
流率の１／１０２０である。本発明のガラス板を従来の
板ガラスと比較して、平均気温１５℃の地域で使用する
とき、本発明のガラス板では、１ｍ^２当たり一年間で、
２２℃のヒートポンプ冷暖房において、１３７．３１ｋ
ｗｈの電力（３３．２９ｌの原油）が節約され、−２３
℃の冷凍において、７４５．４２ｋｗｈの電力（１８
０．７２ｌの原油）が節約される。熱量比較では、外気
温が０℃のとき、本発明のガラス板６．５ｍ^２から一日
に逃げる熱量は、２０Ｗの蛍光灯が一時間に発生する熱
量に等しい。

【００１６】本例では、用途により、第一、第二の板ガ
ラス１、２に強化ガラスが使用され、又は片方の板ガラ
スに網入ガラスや熱線反射ガラスが使用される。なお、
本発明の真空断熱ガラス板を障子紙の代用とするときに
は、半透明仕上げとすることができる。

【００１７】図３及び図４は、本発明の真空断熱ガラス
板の断面拡大図であり、図３は端部の拡大図、図４は中
央部の拡大図である。図３において、本例の端部スペー
サー４は、低融点粉末ガラスの融着材６そのもので作ら
れており、自動量産化に適している。この融着材６の大
気側には、低融点合金の融着材７が設けられ、融着材６
とともに、真空空間５を密封しており、この融着材７
は、耐候性封着材となって、低融点ガラスを大気から保
護している。融着材７が融着する第一、第二の板ガラス
１、２の接合面は、粗面仕上げとなっていて、融着力が
増大されているとともに、ここに刃状突起８が設けら
れ、この突起での集中圧着によって、高い密封性能が維
持される。本例では、この融着材７としてＳｎ，Ｓｂ，
Ｃｕ、又はこれにＰｂ、Ａｓ、Ｂｉを加えた金属を主材
とする低融点合金が使用されている。

【００１８】図４において、本例では、中央スペーサー
３は、低融点粉末ガラスの融着材９が固化するまでの間
に、それが真空空間５に広がるのを防いでおり、陶磁器
の穴あき球体を使用しているが、ガラスの穴あき球体を
使用することもできる。この中央スペーサー３は、融着
材９によって、第一の板ガラス１、又は第一、第二の板
ガラス１、２に融着されている。中央スペーサー３を球
体とすることにより、第一、第二の板ガラス１、２に生
じる応力が滑らかになるとともに、第一、第二の板ガラ
ス１、２に接触する面積が少なくなるため、真空断熱ガ
ラス板の熱貫流率が小さくなる。さらに、本例では、中
央スペーサー３に熱伝導率の小さい陶磁器を使用し、真
空空間５の残留空気を熱伝導率の小さいキセノンガスで
置き換えているため、本発明の真空断熱ガラス板の熱貫
流率は一層小さくなっている。

【００１９】図５及び図６は、本発明の真空断熱ガラス
板の別の例を示す断面拡大図で、図５は端部の拡大図、
図６は中央部の拡大図である。図５において、本例で
は、端部スペーサー４に、刃状突起１０が設けられ、こ
れはデュメット線で作られている。本例は、耐候性封着
材である融着材１１が、銀引き、銅引き、塗装によって
作られている例を示し、ここにも刃状突起１２が設けら
れている。第一、第二の板ガラス１、２に大気圧がかか
ると、これらの板ガラスは僅かにたわむため、刃状突起
１０、１２は強く押しつけられ、恒久的に高い気密性能
が得られる。

【００２０】図６において、本例では、中央スペーサー
３には、低融点粉末ガラスの融着材９が固化するまでの
間に、それが真空空間５に広がるのを防ぐ管状の吸着材
が使用されている。この中央スペーサー３は、融着材９
によって、第一の板ガラス１、又は第一、第二の板ガラ
ス１、２に融着されていて、本例では、吸着材として、
モレキュラーシーブが使用され、真空引きの際に挿入さ
れるゲッターには、赤燐主材ゲッターが使用されてい
る。

【００２１】図７は、気体出入口の縦断面と自動量産製
造法の大要を示す。図７において、気体出入口１３は、
平行板端部に設けられ、その断面積は、大気側の方が真
空側よりも大きくなっている。この気体出入口１３は、
低融点ガラス１４によって作られ、これよりもさらに融
点の低い融着材１５を注入することによって融着密封し
ている。このため、密封後の気体出入口１３は、大気圧
によって圧着密封され、融着材１５による融着密封が容
易になり、気体出入口１３でのリークを防止することが
できる。なお、図７に示す引き口１６は、大気中で一つ
一つ真空引きする場合に使用され、低融点ガラス１７に
よって後付けされている。また、低融点融着材１５に
は、フッ化ベリリウム塩又はバナジン酸塩にβ−石英固
溶体を加えた低融点ガラスが使用され、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａ
ｓ、又はこれにＢｉを加えた金属を主材とする低融点合
金も使用される。

【００２２】自動量産製造法について、第一の板ガラス
及び第二の板ガラスに、スペーサーを低融点ガラスによ
り融着して配設し、非融着部分を歪み点以下の温度に保
ちながら、平行板端部を低融点融着材により融着密封し
て真空空間を形成する。このとき、中央スペーサーに
は、ガラス玉にあらかじめ低融点ガラスが付着している
ものを使用し、温度調節は、高周波又はマイクロ波によ
って行う。また、融着密封は真空室中で同時に何枚も行
われ、融着密封する前に、真空空間構成材料のベーキン
グが行われる。気体出入口の融着密封は、真空範囲に連
通している低融点融着材を注入することによって行わ
れ、図７に示す引き口１６は、真空室中で融着密封する
ときには使用されない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の真空断熱ガラス板の熱貫流率
は、０．００５０ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈｒ・℃（２０．９
３Ｊ／ｍ^２・ｈｒ・℃）であり、従来の同厚板ガラスの
熱貫流率の１／１０２０である。従来の板ガラスと本発
明のガラス板を比較して、平均気温１５℃の地域で使用
するとき、本発明のガラス板では、１ｍ^２当たり一年間
で、２２℃のヒートポンプ冷暖房において、１３７．３
１ｋｗｈの電力（３３．２９ｌの原油）が節約され、−
２３℃の冷凍において、７４５．４２ｋｗｈの電力（１
８０．７２ｌの原油）が節約される。

【００２４】生活の向上により、冷暖房や冷凍の需要が
増える一方、ガラス面の使用も多くなり、このため、ガ
ラス面からの熱損失は益々増大して、多量の化石燃料と
電力が消費され、大気汚染とエネルギーの大量消費に拍
車がかけられている。本発明は、この熱損失の大幅な減
少に貢献するもので、外気温の変動により直に左右され
ない空間をつくることができる。たとえば、外気温０℃
のとき、６．５ｍ^２の窓から一日に逃げる熱量は、従来
の板ガラスの使用では、２０．４ｋｗの電熱器が一時間
で発生する熱量に相当するのに対し、本発明のガラス板
の使用では、２０Ｗの蛍光灯が一時間で発生する熱量に
等しい。これにより、冬の寒さが０℃になり、夏の暑さ
が３９℃になる地域では、窓面積が床面積の５８％のと
き、暖房費は５０％節約され、冷房費は３４％節約され
る。

【００２５】また、本発明により、高い強度と精度が得
られ、長期に渡って高真空が維持できる断熱ガラス板が
提供されるとともに、透過する像にゆがみを生じない断
熱ガラス板の製造が可能となり、容易に自動化された流
れ作業による大量生産に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本体の正面図

【図２】図１に示すＡ〜Ａ断面図

【図３】端部断面拡大図

【図４】中央部断面拡大図

【図５】別例の端部断面拡大図

【図６】別例の中央部断面拡大図

【図７】気体出入口の縦断面図及び自動量産製造法の大
要図

【符号の説明】１：第一の板ガラス、２：第二の板ガラス、３：中央ス
ペーサー、４：端部スペーサー、５：真空空間、６：低
融点粉末ガラス融着材、７：耐候性封着材（低融点合金
の融着材）、８：耐候性封着材刃状突起、９：低融点粉
末ガラス融着材、１０：端部スペーサー刃状突起、１
１：耐候性封着材（融着材）、１２：耐候性封着材刃状
突起、１３：気体出入口、１４：低融点ガラス、１５：
低融点融着材、１６：引き口、１７：低融点ガラス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の板ガラスと第二の板ガラスより成る
平行板において、この平行板が所定の間隔で配置され、この間隔を保持す
るスペーサーが設けられているとともに、この平行板端部が、融着密封されて、真空空間が形成さ
れていることを特徴とする真空断熱ガラス板。
【請求項２】平行板端部に、気体出入口が設けられ、そ
の断面積は、大気側の方が真空側よりも大きくなってい
る請求項１に記載の真空断熱ガラス板。
【請求項３】気体出入口が、低融点ガラス又は低融点合
金で作られている請求項２に記載の真空断熱ガラス板。
【請求項４】融着材が、低融点ガラス又は低融点合金で
ある請求項１に記載の真空断熱ガラス板。
【請求項５】低融点ガラスの大気側が、耐候性封着材で
覆われている請求項３又は４に記載の真空断熱ガラス
板。
【請求項６】耐候性封着材の横断面において、低融点ガ
ラスの大気側に、刃状突起が設けられている請求項５に
記載の真空断熱ガラス板。
【請求項７】端部スペーサーの板ガラスとの接触面に、
刃状突起が設けられている請求項１に記載の真空断熱ガ
ラス板。
【請求項８】スペーサーが、低融点ガラス又は陶磁器で
作られている請求項１に記載の真空断熱ガラス板。
【請求項９】中央スペーサーが、球体であり、第一、第
二の板ガラスに球面一部接触している請求項１に記載の
真空断熱ガラス板。
【請求項１０】真空空間の残留空気が、不活性ガスで置
き換えられている請求項１に記載の真空断熱ガラス板。
【請求項１１】真空空間に連通して、吸着剤又はゲッタ
ーが封入されている請求項１に記載の真空断熱ガラス
板。
【請求項１２】板ガラスが、強化ガラス、網入ガラス、
又は熱線反射ガラスである請求項１に記載の真空断熱ガ
ラス板。
【請求項１３】二枚の板ガラスより成る平行板間に、ス
ペーサーを低融点ガラスにより融着して配設し、非融着
部分を低温に保ちながら、この平行板端部を低融点融着
材により融着密封して真空空間を形成することを特徴と
する真空断熱ガラス板の製造方法。
【請求項１４】真空にするための気体出入口は、製造中
に真空となる範囲に連通している低融点融着材を注入す
ることによって密封される請求項１３に記載の真空断熱
ガラス板の製造方法。
【請求項１５】調温工程が、高周波又はマイクロ波によ
って行われる請求項１３に記載の真空断熱ガラス板の製
造方法。
【請求項１６】真空空間を密封する前に、真空空間構成
材料のベーキングが行われる請求項１３に記載の真空断
熱ガラス板の製造方法。