專利名稱：真空多層玻璃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空多層玻璃及其制造方法。
背景技術(shù)：
下面將參考圖6(a)和6(b)說明制造真空多層玻璃的常規(guī)方法。
在圖6(a)中，兩塊玻璃板100和101的外周邊由它們之間的密封件102密封。然后將低熔點(diǎn)的玻璃管104插入玻璃板100的插入孔103內(nèi)，并用焊接玻璃105焊接到玻璃板100上。
玻璃管104的另一端與真空泵106相連接，以便將玻璃板100和101之間的空間抽真空，并保持其在真空狀態(tài)。在這種條件下，通過一加熱裝置(燃燒器，電加熱器或類似物)加熱和熔化玻璃管104相應(yīng)高度h1的部分。
在圖6(b)中，玻璃板104在高度h1處被密封以至形成一個(gè)突出端104a。這就完成了真空多層玻璃的制造。
另一方面，日本專利申請5-501896號(hào)“絕熱玻璃板及其制作方法”公開了另一種制造真空多層玻璃的常規(guī)方法。下面將描述此種制造方法。
圖7(a)和7(b)顯示了真空多層玻璃的這種制造方法。
在圖7(a)中，兩塊玻璃板110和111的外周邊用其間的密封材料112密封。然后用焊接玻璃115將短的玻璃管114焊接到裝設(shè)在上玻璃板110上的锪孔表面113上。
玻璃短管114被一真空抽吸室116覆蓋，一個(gè)排氣管117連接到真空抽吸室116。用真空泵通過排氣管117將真空抽吸室116抽成真空，以便從玻璃短管114排出兩塊玻璃板110和111之間空間內(nèi)的空氣。
玻璃短管114的頂部通過一局部加熱裝置(局部加熱器，紅外燈，或類似物)被加熱和熔化，此加熱裝置設(shè)置在真空抽吸室116內(nèi)。
在圖7(b)中，玻璃短管114的突出端114a的開口被密封。這樣，玻璃短管114的開口被密封，并完成真空多層玻璃的制作。
在圖7(a)中，锪孔表面113距玻璃板100厚度中心的深度為a1。
在圖6(a)-6(b)中，當(dāng)用加熱裝置熔化玻璃管104時(shí)，如果玻璃管104的熔化位置靠近玻璃板100，則焊接玻璃105被加熱和熔化，而造成真空泄漏。為避免這種情況，高度h1必須足夠高。因此玻璃管104有一高的突出部。玻璃管104突出部很高產(chǎn)生一個(gè)問題，那就是當(dāng)真空多層玻璃被用作房屋窗玻璃時(shí)，在開關(guān)窗子時(shí)玻璃管104會(huì)碰著窗框。
在圖7(a)-7(b)中，用設(shè)置在玻璃短管114上方的局部加熱裝置加熱和熔化玻璃短管114，以便密封玻璃短管114的開口。因此，必須控制局部加熱裝置的熱容量以便在使用局部加熱裝置時(shí)，焊接玻璃115和它周圍的玻璃板110部分不會(huì)被加熱和熔化。因此，必然要采用外徑較小的玻璃短管114。然而，采用外徑較小的玻璃短管114產(chǎn)生一個(gè)問題，那就是在使用時(shí)玻璃短管114容易破裂。
此外，當(dāng)玻璃短管114的內(nèi)徑較小時(shí)，玻璃短管114內(nèi)部的排氣阻力變大，因此為達(dá)到預(yù)定的真空度很花費(fèi)時(shí)間。
還有，當(dāng)兩塊玻璃板110和111之間的空間處在真空狀態(tài)時(shí)，在大氣壓力作用下玻璃板110和111翹曲，因此它們的中心變凹。結(jié)果拉應(yīng)力作用在玻璃板110厚度的下半部分，而壓應(yīng)力作用在玻璃板110厚度的上半部分。因?yàn)椴ＡО?10的锪孔表面113在比玻璃厚度一半低a1的平面位置處形成，所以拉應(yīng)力作用在锪孔表面的臺(tái)階部分。
一般來說，玻璃板耐壓縮，但在拉伸下易損壞，因此考慮到玻璃板的耐久性，最好不要如圖7(a)所示在拉應(yīng)力作用于其上的水平面處設(shè)置锪孔表面。
在圖7(a)中，除鉆孔外還需要加工锪孔結(jié)果降低了生產(chǎn)效率。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過使此玻璃短管的突出端短得足以防止該玻璃短管在使用時(shí)受到損壞，從而提供有優(yōu)良耐久性的真空多層玻璃；進(jìn)而提供此真空多層玻璃的制造方法。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過將此玻璃管的底部設(shè)置在對其施加壓應(yīng)力的平面位置上，從而提供有更加優(yōu)良的耐久性的真空多層玻璃，并進(jìn)一步提供此真空多層玻璃的制造方法。
本發(fā)明的公開為了解決上述問題，在本發(fā)明的真空多層玻璃中，其中兩塊玻璃板的外周邊用它們之間的墊片密封，并且兩玻璃板之間的空間被抽真空，本發(fā)明真空多層玻璃有以下特點(diǎn)，即在這些玻璃板其中一塊的主表面上裝設(shè)一玻璃管以便將此空間抽真空，在此空間被抽成真空之后用熔融方法密封此玻璃管的開口，在此玻璃板的主表面和玻璃管的突出端之間的距離不大于3mm。
按照這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)用此真空多層玻璃作房屋窗玻璃時(shí)，開關(guān)窗子時(shí)此玻璃管不會(huì)碰到窗框。因此玻璃短管在使用時(shí)不可能會(huì)被損壞。從而能提供有極好耐久性的真空多層玻璃。
在將此玻璃管的底部安裝到其中一塊玻璃板的主表面時(shí)，其插入的深度可比玻璃板厚度的一半還小。
因此，當(dāng)插入玻璃管的孔具有臺(tái)階時(shí)，此臺(tái)階所在的平面位置不超過玻璃板厚的一半。由于在兩玻璃板之間的空間抽成真空，在大氣壓力作用下兩玻璃板翹曲，它們的中心變凹，所以壓應(yīng)力作用在臺(tái)階孔的臺(tái)階上。因?yàn)椴ＡО逡话隳蛪?，它們的耐久性不?huì)降低。
在本發(fā)明制造真空多層玻璃的方法中，其中兩塊玻璃板的外周邊用它們之間的墊片密封，然后通過安裝到其中一塊玻璃板的主表面上的玻璃管將兩玻璃板之間的空間抽真空，此方法有以下特點(diǎn)，即在玻璃管的開口熔化之前將絕熱件安裝到玻璃管的中部，以便阻擋熔化開口時(shí)產(chǎn)生的熱到達(dá)玻璃板。
在熔化玻璃管的開口之前安裝到玻璃管中部的絕熱件使在熔化開口期間發(fā)出的輻射熱被阻擋不會(huì)到達(dá)焊接玻璃或焊接玻璃周圍的玻璃板部分。結(jié)果玻璃管的熔化位置可更靠近玻璃板。
因此，當(dāng)用熔化方法密封玻璃管開口時(shí)，玻璃管的主表面與玻璃管突出端之間的距離可小于3mm。結(jié)果，當(dāng)使用此真空多層玻璃作房屋窗玻璃時(shí)，在開關(guān)窗子時(shí)玻璃管碰不到窗框。
還有，可使玻璃管有較大的外徑，這是因?yàn)榧词乖谌刍瘯r(shí)熱容量增加，也不會(huì)使焊接玻璃以及焊接玻璃周圍的玻璃板部分熔化。這樣，可以防止在使用時(shí)玻璃管被損壞，同時(shí)還提高了生產(chǎn)率。
絕熱件最好由金屬或耐火材料制造。
使用金屬(一種貴金屬如鉑或銠，不銹鋼，鉬，鉭或鈮)或用耐火材料(如云母疊層板或氧化鋁)制造絕熱件可以改善其抗氧化性和延長使用壽命。
熔化玻璃管的開口最好在真空里進(jìn)行。
由于在真空里進(jìn)行熔化玻璃管的開口，當(dāng)加熱到很高的溫度時(shí)，絕熱件比起在空氣中更不易被氧化和腐蝕，從而大大地延長其使用壽命。
此外，在真空里絕熱件的熱量不會(huì)直接傳給焊接玻璃，因?yàn)楹附硬ＡР⑽磁c絕熱件接觸，因此焊接玻璃不易熔化。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明真空多層玻璃的透視圖。
圖2是沿圖1中的線2-2所取的斷面圖。
圖3(a)-3(c)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的第一種制造方法。
圖4(a)-4(c)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的第二種制造方法。
圖5(a)-5(b)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的彈性變形。
圖6(a)-6(b)顯示常規(guī)的真空多層玻璃的制造方法。
圖7(a)-7(b)顯示另一種常規(guī)真空多層玻璃的制造方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式將參考附圖詳述本發(fā)明真空多層玻璃的實(shí)施方案。假設(shè)由標(biāo)號(hào)所指示的方向看圖。
圖1是本發(fā)明真空多層玻璃的透視圖。
真空多層玻璃1包括第一玻璃板2和第二玻璃板3，設(shè)置它們使其間有固定的空間；用于密封第一和第二塊板2和3外周邊的密封件4；和固定到第一塊板2的主表面上的排氣機(jī)構(gòu)5，用于將第一和第二塊板2和3之間的空間抽真空。
圖2是沿圖1中的線2-2所取的斷面圖。
排氣機(jī)構(gòu)5包括一個(gè)臺(tái)階孔6，此孔有一臺(tái)階6a位于比第一塊玻璃板2的厚度t的一半更高的平面上(換言之，高于中心線c)；一玻璃短管7，它插入臺(tái)階孔6內(nèi)，并且短管7的突出端7a通過熔化密封；和焊接玻璃8，它用于將玻璃短管7焊接到第一塊玻璃板2上。玻璃短管7的突出端7a的高度h不大于3mm。
臺(tái)階孔6由一較大直徑部分6b和一較小直徑部分6c組成。下面將說明這些直徑的具體尺寸。較大直徑部分6b的孔徑稍大于玻璃短管7的外徑。較小直徑部分6c的孔徑小于玻璃短管7的外徑，以便防止玻璃短管7從較小直徑部分6c掉下去，但也要使它有適宜的尺寸以便不會(huì)花費(fèi)太多的時(shí)間抽真空。
焊接玻璃8的形成或者通過加壓和燃燒粉末將它形成為環(huán)狀，或者通過將粉末捏和成糊狀。
下面將說明本發(fā)明真空多層玻璃的制造方法。
圖3(a)-3(c)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的第一種制造方法。在圖3(a)中，在第一塊玻璃板2中形成臺(tái)階孔6。由于可以用臺(tái)階鉆在一次鉆孔過程中同時(shí)加工出臺(tái)階孔6的較大直徑部分6b和較小直徑部分6c，所以不必進(jìn)行常規(guī)的锪孔(參考圖7(a))加工，并且提高了生產(chǎn)效率。
然后，設(shè)置第一塊玻璃板2和第二塊玻璃板3使其間有一固定的空間，這些玻璃板2和3的外周邊用它們之間的密封材料4(參看圖1)密封。
在圖3(b)中，玻璃短管7插入第一玻璃板2的臺(tái)階孔6內(nèi)，環(huán)形焊接玻璃8裝設(shè)在玻璃管的周圍。焊接玻璃8可以用糊狀施加。
在圖3(c)中，在爐中燃燒焊接玻璃8并用它將玻璃短管7焊接到第一玻璃板2上。
圖4(a)-4(c)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的第二種制造方法。在圖4(a)中，絕熱板(絕熱件)10有一孔，玻璃短管7插入此孔中。
絕熱板10可為圓形，矩形或者多邊形，只要它是中心有一孔的板即可。然而，絕熱板10的孔的外徑必須大于如圖4(b)中所顯示的紅外輻射加熱器11的斑點(diǎn)直徑d。
絕熱板10的孔徑要制作得足夠的大，以防止玻璃短管7在熔化時(shí)粘接到絕熱板10上，也要有適宜的尺寸以防止紅外線從絕熱板10的孔內(nèi)通過而將絕熱板10下面的焊接玻璃8熔化。制作絕熱板10的材料最好是或者用金屬材料(一種貴金屬如鉑或銠，鐵，鉬，鉭、鈮，或一種合金如不銹鋼)或者用耐火材料(象云母疊層板或氧化鋁)。這是因?yàn)椴讳P鋼，鉑和云母疊層板有極好的耐高溫和氧化的特性，當(dāng)使用金屬制的絕熱板10時(shí)，必須防止絕熱板10與焊接玻璃8接觸。這是由于它們的接觸可能使絕熱板10的熱直接傳導(dǎo)給焊接玻璃并使其熔化。
在圖4(b)中，在排氣機(jī)構(gòu)5的附近一個(gè)真空抽吸室13固定在第一玻璃板2上，在它們之間有O形圈12。用真空抽吸室13覆蓋排氣機(jī)構(gòu)5。真空抽吸室13上面的窗子裝設(shè)可透過紅外線的玻璃14(石英玻璃或類似物)。
通過排氣管15抽空真空抽吸室13以便如箭頭所示的方向排出第一與第二玻璃板2和3之間空間內(nèi)的空氣。結(jié)果使第一和第二玻璃板2和3之間的空間處在真空狀態(tài)。
然后，從位于可透過紅外線的玻璃14上方的紅外線輻射加熱器11發(fā)射紅外線11a。
在圖4c中，用紅外線11a熔化玻璃短管7的突出端7a以便密封玻璃短管7的頂端。在這種情況下，絕熱板10反射直射到玻璃短管7周圍的紅外線11a，從而阻止這些紅外線11a到達(dá)焊接玻璃8。
然后將圖4(b)所示的真空抽吸室13從第一玻璃板2上取下，并從玻璃短管7取下絕熱板10，從而完成了真空多層玻璃1的制造。
圖5(a)-5(b)顯示本發(fā)明真空多層玻璃的彈性變形。
在圖5(a)中，由于玻璃短管7插入的深度不超過第一玻璃板2厚度的一半，臺(tái)階孔6的臺(tái)階6a的平面被定位比第一玻璃板2中心線c高距離a。
在圖5(b)中，當(dāng)?shù)谝缓偷诙ＡО?和3之間的空間被抽真空時(shí)，第一和第二玻璃板2和3在大氣壓力下翹曲，它們的中心變凹。結(jié)果，在第一玻璃板2的中心線c的下方產(chǎn)生拉應(yīng)力σ1，而在中心線c上方產(chǎn)生壓應(yīng)力σ2。在第一玻璃板2的級部分6a上受到壓應(yīng)力σ2。
由于玻璃板一般是耐壓的，所以第一玻璃板2耐久性不會(huì)減小。
在上述實(shí)施方案中，利用紅外輻射加熱器11熔化玻璃短管7的突出端7a；但是加熱器11可以用熱鼓風(fēng)發(fā)生器，紅外線激光器，或類似物代替。
實(shí)例下面參考表1描述本發(fā)明的一個(gè)例子。表1第一塊玻璃(厚度) 3.0mm第二塊玻璃(厚度) 3.0mm臺(tái)階孔較大直徑部分(孔徑)2.2mm深1.5mm較小直徑部分(孔徑)1.5mm玻璃短管 外徑2.0mm
內(nèi)徑 1.5mm長度 4.0mm絕熱板(孔徑) 2.5mm玻璃短管突出端(高度) 2.8mm組成真空多層玻璃1的第一和第二塊玻璃板2和3二者的厚度都是3.0mm。在第一塊玻璃板2上形成的臺(tái)階孔6有一較大直徑部分6b，其孔徑和深度分別為2.2mm和1.5mm，較小直徑部分6c的孔徑是1.5mm。要插入臺(tái)階孔6中的玻璃短管7的外徑為2.0mm，內(nèi)徑1.5mm和長度4.0mm。要連接到玻璃短管7的絕熱板10有2.5mm的孔徑。
當(dāng)在這些條件下熔化玻璃短管7的頂端時(shí)，玻璃短管7的突出端7a的高度為2.8mm。此值小于目標(biāo)值3mm。
權(quán)利要求
1.真空多層玻璃包括兩塊玻璃板(2，3)，它們的外周邊用它們之間的墊片密封，該兩塊玻璃板之間有一抽成真空的空間；和一個(gè)玻璃管(7)，它安裝在該玻璃板(2)的主表面上，以便對該空間抽真空，該玻璃管(7)包括在該空間抽真空后用熔化法密封的開口，在該玻璃板(2)的主表面與玻璃管(7)的突出端之間的距離不長于3mm。
2.按照權(quán)利要求1的真空多層玻璃，其中當(dāng)該玻璃管(7)的底部連接到該玻璃板(2)的主表面時(shí)，插入的深度小于該玻璃板(2)厚度的一半。
3.按照權(quán)利要求2的真空多層玻璃，其中該玻璃板(2)包括一臺(tái)階孔(6)，該孔有一臺(tái)階6(a)，其平面位置高于該玻璃板(2)厚度(t)的一半，并且該臺(tái)階孔(6)包括一較大直徑部分(6b)，其直徑略大于該玻璃管(7)的外徑，和包括一較小直徑部分(6c)，其直徑小于該玻璃管(7)的外徑，并有適宜的尺寸以便抽真空時(shí)不需花費(fèi)太多的時(shí)間。
4.按照權(quán)利要求3的真空多層玻璃，其中在該玻璃板(2)上形成焊接玻璃(8)，用來將插入該臺(tái)階孔(6)的玻璃管(7)焊接到該玻璃板(2)以便密封該玻璃管(7)與該玻璃板(2)接觸的點(diǎn)。
5.制造真空多層玻璃的方法包括以下步驟兩塊玻璃板的外周邊用其間的墊片加以密封；在該兩塊玻璃板其中一塊的主表面上安裝一玻璃管，通過該玻璃管對該兩塊玻璃板之間的空間抽真空；熔化和密封該玻璃管的開口；并且在熔化和密封該玻璃管的開口之前，在該玻璃管的中部安裝一絕熱件，以便阻擋熔化該玻璃管時(shí)所發(fā)出的熱量到達(dá)該玻璃板。
6.按照權(quán)利要求5的制造真空多層玻璃的方法，其中實(shí)施熔化和密封該玻璃管開口的步驟時(shí)使該玻璃板的主表面與該玻璃管的突出端之間的距離不大于3mm，和當(dāng)將該玻璃管的底部插入該兩塊玻璃板其中一塊的主表面內(nèi)時(shí)，使插入的深度小于該兩塊玻璃板其中一塊厚度的一半；和將該玻璃管安裝到該兩塊玻璃板之中一塊的主表面上的步驟包括在該玻璃管的周圍放置焊接玻璃和燃燒該焊接玻璃。
7.按照權(quán)利要求6的制造真空多層玻璃的方法，其中該絕熱件的孔徑大到足以防止該玻璃管在熔化和密封該玻璃管開口的步驟中粘結(jié)到該絕熱件上，并有適宜的尺寸以阻擋熔化該玻璃管的熱通過該絕熱件的孔熔化該絕熱件下面的焊接玻璃。
8.按照權(quán)利要求5制造真空多層玻璃的方法，其中該絕熱件用金屬制作，更好地是用貴金屬或耐火材料制作。
9.按照權(quán)利要求5制造真空多層玻璃的方法，其中熔化和密封該玻璃管開口的步驟在真空里實(shí)施。
10.按照權(quán)利要求9制造真空多層玻璃的方法，其中在真空里熔化和密封該玻璃管開口的步驟是通過應(yīng)用一個(gè)在其頂表面裝有可透過紅外線的玻璃的真空抽吸室和一紅外線加熱器來進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及真空多層玻璃及其制造方法,此真空多層玻璃包括兩塊玻璃板,它們的外周邊用它們之間的墊片密封,將這兩塊玻璃板之間的空間抽成真空。由于抽真空之后排氣機(jī)構(gòu)的不適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu),以致到目前為止沒有獲得有極好耐久性的真空多層玻璃。為獲得這樣的真空多層玻璃,在兩塊玻璃板(2,3)中的玻璃板(2)的主表面上安裝玻璃管(7)作為將此空間抽成真空的排氣機(jī)構(gòu),并通過熔化方法密封此玻璃管(7)的開口。還有,使玻璃板(2)的主表面與玻璃管(7)的突出端之間的距離不大于3mm。由此就可能提供不會(huì)損壞玻璃管有極好耐久性的真空多層玻璃,并提供了它的制造方法。
文檔編號(hào)E06B3/66GK1195334SQ97190721
公開日1998年10月7日 申請日期1997年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月17日
發(fā)明者淺野修 申請人:日本板硝子株式會(huì)社