特表2024-501206金属合金スペーサを有する真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット、及び／又はその作製方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-01-11
(54)【発明の名称】金属合金スペーサを有する真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット、及び／又はその作製方法
(51)【国際特許分類】
C03C 27/06 20060101AFI20231228BHJP
E06B 3/663 20060101ALI20231228BHJP
【ＦＩ】
C03C27/06 101Z
E06B3/663 E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023536100
(86)(22)【出願日】2021-12-28
(85)【翻訳文提出日】2023-06-14
(86)【国際出願番号】 IB2021062359
(87)【国際公開番号】W WO2022144756
(87)【国際公開日】2022-07-07
(31)【優先権主張番号】17/138,587
(32)【優先日】2020-12-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517413513
【氏名又は名称】ガーディアン・グラス・エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＧＵＡＲＤＩＡＮ ＧＬＡＳＳ， ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】２３００ Ｈａｒｍｏｎ Ｒｏａｄ， Ａｕｂｕｒｎ Ｈｉｌｌｓ， ＭＩ ４８３２６－１７１４ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(72)【発明者】
【氏名】ブラッシュ ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】テイオス ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】ホダップ ティモシー
【テーマコード（参考）】
2E016
4G061
【Ｆターム（参考）】
2E016AA01
2E016BA01
2E016CA01
2E016CB01
2E016CC02
2E016EA01
2E016GA01
4G061AA20
4G061BA01
4G061CB02
4G061CB14
4G061CD02
4G061CD21
4G061CD22
(57)【要約】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットは、ガラス基板などの少なくとも一対の基板の間に設けられたスペーサの配列を含む。特定の例示的な実施形態は、金属合金のスペーサ（例えば、ピラー）又は金属合金を含むスペーサ（例えば、ピラー）を含むＶＩＧ窓ユニットに関する。スペーサの金属合金は、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。このような金属合金スペーサは、スペーサ配列の熱伝導率を有益に低減させ、ＶＩＧ窓ユニットのガラス中心Ｒ値を増加させ得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、
前記第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である前記間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、
前記ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、
前記スペーサが、１３．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率と、少なくとも８０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度とを有する金属合金を含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット。
【請求項2】
前記スペーサが、１２．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有する金属合金を含む、請求項１に記載のＶＩＧユニット。
【請求項3】
前記スペーサが、１１．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有する金属合金を含む、請求項１又は２に記載のＶＩＧユニット。
【請求項4】
前記スペーサが、１０．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有する金属合金を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項5】
前記スペーサが、９．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有する金属合金を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項6】
前記スペーサが、少なくとも１００，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度を有する金属合金を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項7】
前記スペーサが、少なくとも１５０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度を有する金属合金を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項8】
前記スペーサが、少なくとも２００，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度を有する金属合金を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項9】
前記金属合金が、窒化されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項10】
前記金属合金が、最大金属元素としてＴｉを含み、前記金属合金のＴｉ含有量が、少なくとも約３０重量％である、請求項１～９のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項11】
前記金属合金が、最大金属元素としてＴｉを含み、前記金属合金のＴｉ含有量が、少なくとも約５０重量％である、請求項１～１０のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項12】
前記金属合金が、最大金属元素としてＴｉを含み、前記金属合金のＴｉ含有量が、少なくとも約８０重量％である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項13】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも５０重量％のＴｉ、約１～２０重量％のＡｌ、及び約１～２０重量％のＶを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項14】
前記金属合金が、非晶質であり、非結晶構造を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項15】
Ｚｒ又はＣｕが、前記金属合金の最大金属含有量を有する、請求項１～９又は１４のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項16】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項17】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～３０重量％のＮｉ、約１～１５重量％のＴｉ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～９又は１４～１６のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項18】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～１５重量％のＮｂ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～９又は１４～１６のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項19】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも３０重量％のＣｕ、及び約１～３５重量％のＴｉ、並びに約１～３５重量％のＺｒ、約１～２０重量％のＮｉ、及び／又は約１～１５重量％のＳｎのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～９又は１４、１５のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項20】
前記スペーサのうちの少なくとも１つが、その表面上にコーティングを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項21】
前記コーティングが、ジルコニウムの酸化物を含む、請求項２０に記載のＶＩＧユニット。
【請求項22】
前記コーティングが、ＺｒＯ2を含む、請求項２０又は２１に記載のＶＩＧユニット。
【請求項23】
前記コーティングが、前記少なくとも１つのスペーサの全ての側面上に設けられている、請求項２０～２２のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項24】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、
前記第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である前記間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、
前記ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、
前記スペーサが、前記金属合金中の最大金属元素としてＴｉを有する金属合金を含み、前記金属合金のＴｉ含有量が、少なくとも約５０重量％である、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット。
【請求項25】
前記金属合金が、１３．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率、及び／又は少なくとも８０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度を有する、請求項２４に記載のＶＩＧユニット。
【請求項26】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも５０重量％のＴｉ、約１～２０重量％のＡｌ、及び約１～２０重量％のＶを含む、請求項２４又は２５に記載のＶＩＧユニット。
【請求項27】
真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、
前記第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である前記間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、
前記ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも前記第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、
前記スペーサが、非晶質金属合金を含み、Ｚｒ又はＣｕが、前記非晶質金属合金の最大金属元素である、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニット。
【請求項28】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒを含む、請求項２７に記載のＶＩＧユニット。
【請求項29】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～３０重量％のＮｉ、約１～１５重量％のＴｉ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含む、請求項２７又は２８に記載のＶＩＧユニット。
【請求項30】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～１５重量％のＮｂ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含む、請求項２７又は２８に記載のＶＩＧユニット。
【請求項31】
前記金属合金の金属含有量が、少なくとも３０重量％のＣｕ、及び約１～３５重量％のＴｉ、並びに約１～３５重量％のＺｒ、約１～２０重量％のＮｉ、及び／又は約１～１５重量％のＳｎのうちの少なくとも１つを含む、請求項２７に記載のＶＩＧユニット。
【請求項32】
前記スペーサのうちの少なくとも１つが、その表面上にコーティングを含む、請求項２７～３１のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【請求項33】
前記コーティングが、ジルコニウムの酸化物を含む、請求項３２に記載のＶＩＧユニット。
【請求項34】
前記コーティングが、ＺｒＯ2を含む、請求項３２又は３３に記載のＶＩＧユニット。
【請求項35】
前記コーティングが、前記少なくとも１つのスペーサの全ての側面上に設けられている、請求項３２～３４のいずれか一項に記載のＶＩＧユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、２０２０年１２月３０日に出願された米国特許出願第１７／１３８，５８７号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年１２月３０日に出願された米国特許出願第１７／１３８，５８７号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明の特定の例示的な実施形態は、真空断熱ガラス（vacuum insulated glass、ＶＩＧ）窓ユニットにおいて使用されるスペーサに関する。より具体的には、本発明の特定の例示的な実施形態は、金属合金のスペーサ（例えば、ピラー）又は金属合金を含むスペーサ（例えば、ピラー）を含むＶＩＧ窓ユニットに関する。金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）は、従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサと比較して、より低い熱伝導率を有し、圧縮強度を増加させることが見出された。特定の例示的な実施形態では、スペーサの金属含有量は、少なくとも３０重量％（より好ましくは少なくとも４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも５０重量％）のＴｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒを含む。スペーサの金属合金は、特定の例示的な実施形態では、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。したがって、金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）を使用することは、スペーサ配列の熱伝導率を有益に低減させ、ＶＩＧ窓ユニットのガラス中心Ｒ値を増加させ、ＶＩＧ窓ユニットの基板の十分な間隔強度も提供し得ることが見出された。このような様式でスペーサの圧縮降伏強度を増加させることは、窓ユニット内の隣接するスペーサ間の増加した間隔を可能にし得、それは、より高いＲ値が達成されることを可能にし得る。
【発明の概要】
【0003】
真空ＩＧユニットは、当該技術分野において既知である。例えば、その開示が全て参照により本明細書によって本明細書に組み込まれる、米国特許第５，６６４，３９５号、同第５，６５７，６０７号、及び同第５，９０２，６５２号を参照されたい。
【0004】
図１及び図２は、従来の真空ＩＧユニット（真空ＩＧユニット又はＶＩＧユニット）を示す。真空ＩＧユニット１は、２つの離間されたガラス基板２及び３を含み、これらは、その間に真空又は低圧空間６を囲む。ガラスシート／基板２及び３は、溶融はんだガラス４（又は他の好適な材料）の周辺又は密封端部封止、及び支持スペーサ（例えば、ピラー）５の配列によって相互接続される。
【0005】
ポンプアウトチューブ８は、ガラスシート２の内部表面からシート２の外部面の凹部１１の底に通じる開口部又は孔１０に、はんだガラス９によって気密に封止されている。基板２と３との間の内部空洞が排気されて、大気圧未満の圧力を有する低圧領域又は空間６を作成し得るように、ポンプアウトチューブ８を真空にする。排気後、チューブ８が溶融して、真空を封止する。凹部１１は、封止チューブ８を保持する。任意選択的に、化学ゲッター１２は、凹部１３内又は他の好適な位置に含められ得る。
【0006】
スペーサ５のための既知のスペーサ材料は、アニーリングされた３１６ステンレス鋼である。残念ながら、３１６ステンレス鋼は、１３．５Ｗ／ｍ－Ｋの熱伝導率と４２，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度との組み合わせを有する。低い圧縮降伏強度と中程度から高い熱伝導率とのこの組み合わせは、ＶＩＧ窓ユニット内のスペーサが互いに遠く離間されすぎることはできない（すなわち、故障を防止するために、互いに合理的に近接して位置する必要がある）ことを意味し、これは、その結果ＶＩＧ窓ユニットが約Ｒ－１２のＲ値を有することに寄与する。
【0007】
３１６ステンレス鋼の圧縮降伏強度を、アニーリングされた状態と比較して、歪み硬化を通して増加させることが可能である。しかしながら、歪み硬化は、構造内のマルテンサイトの量を増加させ、それを強磁性にさせ、高磁性スペーサは、製造プロセス中に問題を引き起こす。更に、ほとんどの高純度金属は、高い熱伝導率値及び低い圧縮降伏強度を有する。
【0008】
したがって、当該技術分野において、例えば、（ｉ）ＶＩＧ窓ユニットの強度を著しく損なわず、より高いＲ値を達成し得る解決策を見出すこと、（ｉｉ）アニーリングされた３１６ステンレス鋼と比較して、より高い圧縮降伏強度を有し、かつ著しく磁性を有することなくスペーサ材を提供すること、及び／又は（ｉｉｉ）３１６ステンレス鋼と比較して、より低い熱伝導率を有するスペーサ材料を提供すること、のうちの１つ以上などの、上記で考察された問題の解決策を見出すことの必要性が存在することが理解されるであろう。
【0009】
本発明の特定の例示的な実施形態では、合金化金属は、圧縮塑性変形に対する抵抗を増加させ、熱伝導率を減少させることが見出された。したがって、このような合金は、ＶＩＧ窓ユニット中のスペーサに特に有益であることが見出された。本発明の特定の例示的な実施形態は、金属合金のスペーサ（例えば、ピラー）又は金属合金を含むスペーサ（例えば、ピラー）を含むＶＩＧ窓ユニットに関する。金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）は、従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサと比較して、より低い熱伝導率、及び増加した圧縮強度を有することが見出された。特定の例示的な実施形態では、スペーサの金属含有量は、少なくとも３０重量％（より好ましくは少なくとも４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも５０重量％）のＴｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒを含む。スペーサの金属合金は、特定の例示的な実施形態では、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。例えば、スペーサは、Ｚｒ、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、及び／又はＴｉのうちの１つ以上を含むＺｒ系非晶質金属合金であり得るか、又はそれを含み得、Ｚｒ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも約５０重量％、及び時には少なくとも約６０重量％である。別の例、スペーサは、Ｔｉ、並びにＡｌ、及び／又はＶのうちの１つ以上を含むＴｉ系金属合金であり得るか、又はそれを含み得、Ｔｉ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも約５０重量％、及び時には少なくとも約６０重量％又は少なくとも約８０重量％である。したがって、金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）を使用することは、スペーサ配列の熱伝導率を有益に低減させ、ＶＩＧ窓ユニットのガラス中心Ｒ値を増加させ、ＶＩＧ窓ユニットの基板の十分な間隔強度も提供し得ることが見出された。このような様式でスペーサの圧縮降伏強度を増加させることは、窓ユニット内の隣接するスペーサ間の増加した間隔を可能にし得、それは、より高いＲ値が達成されることを可能にし得る。
【0010】
本発明の特定の例示的な実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、スペーサが、１３．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率と、少なくとも８０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度とを有する金属合金を含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供される。金属合金は、任意選択的に窒化され得る。
【0011】
特定の例示的な実施形態では、金属合金は、最大金属元素としてＴｉを含み得、金属合金のＴｉ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約重量５０％、及び最も好ましくは少なくとも約８０重量％であり得る。
【0012】
特定の例示的な実施形態では、金属合金の金属含有量は、少なくとも５０重量％のＴｉ、約１～２０重量％のＡｌ、及び約１～２０重量％のＶを含み得る。
【0013】
金属合金は、非結晶構造を含む非晶質であり得る。Ｚｒ又はＣｕは、非晶質金属合金の最大金属元素含有量であり得る。金属合金（例えば、非晶質）の金属含有量は、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～３０重量％のＮｉ、約１～１５重量％のＴｉ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含み得る、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～１５重量％のＮｂ、及び／若しくは約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含み得る、かつ／又は少なくとも３０重量％のＣｕ、及び約１～３５重量％のＴｉ、並びに約１～３５重量％のＺｒ、約１～２０重量％のＮｉ、及び／若しくは約１～１５重量％のＳｎのうちの少なくとも１つを含み得る。
【0014】
本発明の特定の例示的な実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、スペーサが、金属合金中の最大金属元素としてＴｉを有する金属合金を含み、金属合金のＴｉ含有量が、少なくとも約５０重量％である、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供される。
【0015】
本発明の特定の例示的な実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、スペーサが、非晶質金属合金を含み、Ｚｒ又はＣｕが、非晶質金属合金の最大金属元素である、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供される。
【0016】
本明細書に記載の特徴、態様、利点、及び例示的実施形態は、更なる実施形態を実現するために組み合わされてもよい。
【0017】
これら及び他の特徴及び利点は、図面と併せて、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、より良好かつより完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】従来の真空ＩＧユニットの先行技術の断面図である。
【0019】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
ここで添付の図面をより詳細に参照すると、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の部分を示す。
【0022】
図１～図２は、例示的な真空ＩＧユニット（真空ＩＧユニット又はＶＩＧユニット）を示す。ＶＩＧ窓ユニット１は、２つの離間された実質的に平行なガラス基板２及び３を含み、これらは、その間に真空又は低圧空間６を囲む。ガラスシート／基板２及び３は、溶融はんだガラス又は他の好適な材料の周辺又は密封端部封止４、及び支持スペーサ（例えば、ピラー）５の配列によって相互接続される。ポンプアウトチューブ８は、ガラスシート２の内部表面からシート２の外部面の凹部１１の底に通じる開口部又は孔１０に、はんだガラス９によって気密に封止されている。基板２と３との間の内部空洞が排気されて、大気圧未満の圧力を有する低圧領域又は空間６を作成し得るように、ポンプアウトチューブ８を真空にする。排気後、チューブ８が溶融して、真空を封止し、スペーサ５が少なくともガラス基板２及び３を互いに離間させる。凹部１１は、封止チューブ８を保持する。任意選択的に、化学ゲッター１２は、凹部１３内又は他の好適な位置に含められ得る。
【0023】
本発明の特定の例示的な実施形態は、金属合金のスペーサ（例えば、ピラー）又は金属合金を含むスペーサ（例えば、ピラー）を含むＶＩＧ窓ユニットに関する。金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）は、従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサと比較して、より低い熱伝導率、及び増加した圧縮強度を有することが見出された。特定の例示的な実施形態では、スペーサ５の金属含有量は、少なくとも３０重量％（より好ましくは少なくとも４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも５０重量％）のＴｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒを含む。スペーサの金属合金は、特定の例示的な実施形態では、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。本発明の特定の例示的な実施形態では、スペーサ５の材料は、（ｉ）ＶＩＧ窓ユニットの強度を著しく損なわず、ガラス中心Ｒ値を増加させる（例えば、スペーサ間隔の関数として、少なくとも１１．１、より好ましくは少なくとも１２．０、より好ましくは少なくとも１３．０、及び時には少なくとも１４．０）、（ｉｉ）アニーリングされた３１６ステンレス鋼と比較して、より高い圧縮降伏強度を有し、かつ著しく磁性を有することなくスペーサ材を提供すること、及び／又は（ｉｉｉ）３１６ステンレス鋼と比較して、より低い熱伝導率を有するスペーサ材料を提供すること、のうちの１つ以上を有益に提供するように設計されている。
【0024】
本発明の例示的な実施形態では、合金化金属は、スペーサ５のための材料について、圧縮塑性変形に対する抵抗を増加させ、熱伝導率を減少させる。このような金属合金は、ＶＩＧ窓ユニット中のスペーサに特に有益であることが見出された。
【0025】
本発明の特定の例示的な実施形態は、金属合金のスペーサ（例えば、ピラー）５又は金属合金を含むスペーサ（例えば、ピラー）５を含むＶＩＧ窓ユニットに関する。金属合金スペーサ５は、図１～図３に示されるように、少なくともガラス基板２と３との間に設けられる。図３の金属合金スペーサ５は、本発明の例示的な実施形態による、図１～図２のＶＩＧ窓ユニットにおいて、又は任意の他のＶＩＧ窓ユニットにおいて使用され得る。例えば、本明細書で考察されるかつ／又は図３に示される金属合金スペーサ５は、米国特許第５，６６４，３９５号、同第５，６５７，６０７号、同第５，９０２，６５２号、同第１０，７０３，６６７号、同第１０，６８３，６９５号、同第１０，５９０，６９５号、同第１０，４６５，４３３号、及び／又は同第１０，４３５，９３８号のいずれかに記載されるＶＩＧ窓ユニットのいずれかで使用され得、これらの開示は、全て参照により本明細書によって本明細書に組み込まれる。図３に示される、金属合金スペーサ５（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）は、従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサと比較して、より低い熱伝導率、及び増加した圧縮強度を有することが見出された。特定の例示的な実施形態では、スペーサの金属含有量は、少なくとも３０重量％（より好ましくは少なくとも４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも５０重量％）のＴｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒを含む。スペーサの金属合金は、特定の例示的な実施形態では、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。例示的なスペーサ材料を以下の表に列挙する。ほとんどの高純度金属（例えば、以下の表中のＡｌ、Ｎｉ、Ｚｒ、及びＴｉを参照）は、高い熱伝導率値及び低い圧縮降伏強度を有し、これらは、ＶＩＧスペーサ５での使用には望ましくないことがわかる。熱伝導率を減少させることによって、ガラス片の間で移動する熱の量が低減する。
【表1】
【0026】
高純度金属の合金化は、圧縮塑性変形に対する両方の抵抗を増加させ、熱伝導率を減少させる。圧縮降伏を増加させることによって、各個々のピラーの間の空間を増加させる能力が与えられ、ガラス片の間で熱伝導が起こり得る部位の数を低減させる。チタン系合金Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４としても知られている）は、本発明の実施例によるスペーサ５の例示的な材料であり、例えば、約６％のＡｌ、約４％のＶ、及び約９０％のＴｉから構成される。例えば、Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４としても知られている）、Ｔｉｍｅｔ６８５、及びハステロイＣ２７６などの例示的なスペーサ５材料合金は全て、アニーリングされた３１６ステンレス鋼よりも低い熱伝導率及び著しく高い圧縮降伏強度を有することがわかる。したがって、Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４としても知られている）、Ｔｉｍｅｔ６８５、及びハステロイＣ２７６などの例示的なスペーサ５材料合金は、スペーサ材料に関して、アニーリングされた３１６ステンレス鋼を超える著しい改善を示し、より高いＲ値がＶＩＧ窓ユニットに対して実現されること、及び／又はスペーサ５が耐久性を損なうことなく互いから更に離間されることを可能にすることが理解されるであろう。本発明の特定の例示的な実施形態では、スペーサ５の材料は、（ａ）少なくとも８０，０００ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも１００，０００ｐｓｉ、より好ましくは少なくとも１５０，０００ｐｓｉ、及び最も好ましくは少なくとも２００，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度、並びに／又は（ｂ）１３．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、より好ましくは１２．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、更により好ましくは１１．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、及び最も好ましくは１０．０Ｗ／ｍ－Ｋ若しくは９．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有するように設計されている。Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４としても知られている）及びＴｉｍｅｔ６８５などのＴｉ系合金、並びにハステロイＣ２７６などのＮｉ－Ｍｏ－Ｃｒ含有合金は、本発明の特定の例示的な実施形態におけるスペーサ５に好適であり得る。例えば、溶液エージング熱処理条件におけるＴｉ－６Ａ１－４Ｖは、わずか４２，０００ｐｓｉでアニーリングされた３１６ステンレス鋼と比較して、圧縮降伏強度（１５５，０００ｐｓｉ）及び熱伝導率（６．７Ｗ／ｍ－Ｋ）の改善を提供する。Ｔｉｍｅｔ６８５などの他のＴｉ系合金が使用され得る。このようなチタン合金の更なる有益性は、それらが強磁性又は常磁性ではないことであり、これによって製造中のピラー配置が容易になる。
【0027】
圧縮降伏強度を増加させるために、気相窒化が任意選択的に使用され得る。（例えば、Ｔｉ系合金の）気相窒化（上記の表を参照）は、窒素原子がチタン合金の格子内に拡散する二次熱処理プロセスである。窒素原子は、格子間原子部位に位置付けられ、表面上又はバルク中に著しい窒化チタンを形成することなく、流動強度及び硬度を増加に導く。これは、熱伝導率がＴｉ合金よりも著しく高いので有益である。
【0028】
例えば、ＶＩＧ窓ユニットのスペーサ５は、Ｔｉ、並びにＡｌ、及び／又はＶのうちの１つ以上を含むＴｉ系金属合金であり得るか、又はそれを含み得、Ｔｉ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも約５０重量％、及び時には少なくとも約６０重量％又は少なくとも約８０重量％である。例えば、スペーサ５の金属含有量は、Ｔｉに加えて、約１～２０重量％のＡｌ（より好ましくは約２～１０重量％、及び最も好ましくは約４～８重量％）、並びに約１～２０重量％のＶ（より好ましくは約１～１０重量％、及び最も好ましくは約２～６重量％）を含み得る。Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４としても知られている）は、このようなＴｉ系合金の一例である。
【0029】
別の例としては、スペーサ５は、Ｚｒ、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、及び／又はＴｉのうちの１つ以上を含むＺｒ系非晶質金属合金であり得るか、又はそれを含み得、Ｚｒ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも約５０重量％、及び時には少なくとも約６０重量％である。したがって、金属合金スペーサ（例えば、Ｔｉ、Ｃｕ、及び／又はＺｒ含有合金）を使用することは、スペーサ配列の熱伝導率を有益に低減させ、ＶＩＧ窓ユニットのガラス中心Ｒ値を増加させ、ＶＩＧ窓ユニットの基板の十分な間隔強度も提供し得ることが見出された。このような様式でスペーサの圧縮降伏強度を増加させることは、窓ユニット内の隣接するスペーサ間の増加した間隔を可能にし得、それは、より高いＲ値が達成されることを可能にし得る。
【0030】
スペーサ５の金属合金は、特定の例示的な実施形態では、非晶質金属合金（例えば、Ｚｒ及び／又はＣｕ系非晶質合金）であり得る。例えば、スペーサは、Ｚｒ、並びにＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、及び／又はＴｉのうちの１つ以上を含むＺｒ系非晶質金属合金であり得るか、又はそれを含み得、Ｚｒ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約４０重量％、及び最も好ましくは少なくとも約５０重量％、及び時には少なくとも約６０重量％である。このようなスペーサを使用することは、スペーサ配列の熱伝導率を有益に低減させ、ＶＩＧ窓ユニットのガラス中心Ｒ値を増加させ、ＶＩＧ窓ユニットの基板の十分な間隔強度も提供し得ることが見出された。このような様式でスペーサの圧縮降伏強度を増加させることは、窓ユニット内の隣接するスペーサ間の増加した間隔を可能にし得、それは、より高いＲ値が達成されることを可能にし得る。
【0031】
スペーサ５のための非晶質合金（例えば、ＶＩＴ１０５、ＶＩＴ１０６、ＶＩＴ６０１、ＡＭＺ４、又はＡＭＣ４）は、金属及び他の古典的な合金と比較して、それらの無秩序な非結晶構造によって特徴付けられる。異なる金属が熱と組み合わされ、ともに溶融されて、液体を作製し得る。この液体が急速に冷却される場合、金属原子は、非晶質合金を形成する際に溶融物から液体様ランダム位置を保持する。合金系は、液体から固体への著しい相転移が存在しないように選択され得、その結果、鋳造、３Ｄ印刷、又は射出成形によって製造され得るニアネットシェイプ部品が導かれる（したがって、スペーサ５は、ＶＩＧユニットのガラスへの３Ｄ印刷を含むがこれに限定されないこれらの技術のいずれかによって製造され得る）。格子欠陥が存在しないので、粒界又は相境界はほとんど又は全く存在せず、組成変動もほとんど又は全く存在しない。本明細書のスペーサ５に使用され得るいくつかの例示的なＺｒ及びＣｕ系非晶質合金が、以下の従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサと比較される。例えば、ＶＩＴ１０５非晶質合金は、１６％のＣｕ、１２％のＮｉ、３％のＴｉ、４％のＡｌから構成され、残り（例えば、約６５％）は、本質的にＺｒから構成される。別の例として、ＡＭＺ４非晶質合金は、２４％のＣｕ、４％のＡｌ、２％のＮｂから構成され、残り（例えば、約７０％）は、本質的にＺｒから構成される。更に別の例として、ＡＭＣ４非晶質合金は、２６％のＴｉ、１６％のＺｒ、８％のＮｉ、４％のＳｎから構成され、残り（例えば、約４６％）は、本質的にＣｕから構成される。
【0032】
【表2】
【0033】
ＶＩＴ１０５、ＡＭＺ４、及びＡＭＣ４非晶質合金は、より低い熱伝導率及び／又はより高い圧縮降伏強度を有するという点で、アニーリングされた３１６ステンレス鋼に対して有益であることがわかる。
【0034】
スペーサ５のための本発明の特定の例示的な非晶質合金の実施形態では、スペーサ５のための非晶質金属合金は、合金の金属含有量に関して、少なくとも４０重量％のＺｒ、より好ましくは少なくとも５０重量％のＺｒ、及び最も好ましくは少なくとも６０重量％のＺｒ；約１～３５重量％のＣｕ、より好ましくは約１０～３０重量％のＣｕ、及び最も好ましくは約１５～２５重量％のＣｕ；約１～３０重量％のＮｉ、より好ましくは約５～２０重量％のＮｉ、及び最も好ましくは約１０～１５重量％のＮｉ；約１～１５重量％のＴｉ、より好ましくは約１～１０重量％のＴｉ、及び最も好ましくは約１～５重量％のＴｉ；並びに／又は約１～１５重量％のＡｌ、より好ましくは約１～１０重量％のＡｌ、及び最も好ましくは約１～５重量％のＡｌであり得るか、又はそれらを含み得る。
【0035】
スペーサ５のための本発明の特定の例示的な非晶質合金の実施形態では、スペーサ５のための非晶質金属合金は、合金の金属含有量に関して、少なくとも４０重量％のＺｒ、より好ましくは少なくとも５０重量％のＺｒ、及び最も好ましくは少なくとも６０重量％のＺｒ；約１～３５重量％のＣｕ、より好ましくは約１０～３０重量％のＣｕ、及び最も好ましくは約１５～２５重量％のＣｕ；約１～１５重量％のＮｂ、より好ましくは約１～１０重量％のＮｂ、及び最も好ましくは約１～５重量％のＮｂ；並びに／又は約１～１５重量％のＡｌ、より好ましくは約１～１０重量％のＡｌ、及び最も好ましくは約１～５重量％のＡｌであり得るか、又はそれらを含み得る。
【0036】
スペーサ５のための本発明の特定の例示的な非晶質合金の実施形態では、スペーサ５のための非晶質金属合金は、合金の金属含有量に関して、少なくとも３０重量％のＣｕ、より好ましくは少なくとも４０重量％のＣｕ；約１～３５重量％のＴｉ、より好ましくは約１０～３５重量％のＴｉ、及び最も好ましくは約２０～３０重量％のＴｉ；約１～３５重量％のＺｒ、より好ましくは約５～３０重量％のＺｒ、及び最も好ましくは約１０～２２重量％のＺｒ；約１～２０重量％のＮｉ、より好ましくは約２～１５重量％のＮｉ、及び最も好ましくは約５～１２重量％のＮｉ；並びに／又は約１～１５重量％のＳｎ、より好ましくは約１～１０重量％のＳｎ、及び最も好ましくは約２～８重量％のＳｎであり得るか、又はそれらを含み得る。
【0037】
ジルコニア系バルク金属ガラスの追加の熱処理は、ピラーの表面上に酸化ジルコニウム（例えば、ＺｒＯ2）を作成し得る。酸化ジルコニウム（例えば、ＺｒＯ2）のこの薄層は、非晶質合金の機械的特性を維持しながら、バルク非晶質金属ピラーとガラスとの間に熱障壁を作成し得る。ＺｒＯ2の熱伝導率は、約１．７Ｗ／ｍ Ｋである。例えば、２２５℃～２７５℃の温度で３０分～６０分間、酸素に富む雰囲気中で熱処理することによって、スペーサの少なくとも１つ又は全ての側面上に酸化ジルコニウム（例えば、ＺｒＯ2）表面が生成される。
【0038】
次いで、様々なスペーサの計算された熱伝導率が、ＶＩＧ Ｒ値計算機に取り込まれて、ＶＩＧ窓ユニットの熱性能に対するその効果を決定した。Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ（チタン６－４又はＴｉ－６－４としても知られている）及びＨｅｒａｅｕｓ非晶質合金ＶＩＴ１０５スペーサが、以下のステンレス鋼ピラーと比較される。圧縮強度の増加（例えば、より大きなピラー間隔をもたらす）及び熱伝導率の減少に起因して、例えば、
限定するものではないが、Ｔｉ６－４及びＶＩＴ１０５が、それぞれ２０．３及び２５．７のＶＩＧユニットＲ値を達成することが可能である（これは、従来のステンレス鋼スペーサ／ピラーよりもはるかに高い）。分析の結果及び計算につながるパラメータは、以下に見ることができる。二重Ａｇ及び三重Ａｇは、ＶＩＧユニットのガラス基板のうちの１つの内部表面上の異なる種類のｌｏｗ－Ｅコーティングを指すことに留意されたい。
限定するものではないが、Ｔｉ６－４及びＶＩＴ１０５が、それぞれ２０．３及び２５．７のＶＩＧユニットＲ値を達成することが可能である（これは、従来のステンレス鋼スペーサ／ピラーよりもはるかに高い）。分析の結果及び計算につながるパラメータは、以下に見ることができる。二重Ａｇ及び三重Ａｇは、ＶＩＧユニットのガラス基板のうちの１つの内部表面上の異なる種類のｌｏｗ－Ｅコーティングを指すことに留意されたい。
【表3】
【0039】
したがって、本発明の例示的な実施形態によるスペーサは、従来のアニーリングされた３１６ステンレス鋼スペーサ（例えば、ピラー）と比較して、ＶＩＧ窓ユニットがより高いＲ値を実現することを可能にし得ることが理解されるであろう。
【0040】
本発明の１つの例示的な実施形態では、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットであって、第１及び第２の離間されたガラス基板の間に間隙を画定する第１及び第２の離間されたガラス基板と、第１及び第２の基板の周辺部に近接して設けられて、気密封止を形成し、大気圧未満の圧力である間隙を画定するのに役立つ、端部封止と、ＶＩＧ窓ユニットの少なくとも第１及び第２のガラス基板の間に設けられて、少なくとも第１及び第２のガラス基板の離間に役立つ、複数のスペーサと、を含み、スペーサが、１３．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率と、少なくとも８０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度とを有する金属合金を含む、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）窓ユニットが提供される。
【0041】
直前の段落に記載のＶＩＧ窓ユニットでは、スペーサは、１２．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、より好ましくは１１．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、より好ましくは１０．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下、及び最も好ましくは９．０Ｗ／ｍ－Ｋ以下の熱伝導率を有する金属合金を含み得る。
【0042】
先行する２つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、スペーサは、少なくとも１００，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度、より好ましくは少なくとも１５０，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度、及び最も好ましくは少なくとも２００，０００ｐｓｉの圧縮降伏強度を有する金属合金を含み得る。
【0043】
先行する３つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金は、窒化され得る。
【0044】
先行する４つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金は、最大金属元素としてＴｉを含み得、金属合金のＴｉ含有量は、少なくとも約３０重量％、より好ましくは少なくとも約重量５０％、及び最も好ましくは少なくとも約８０重量％であり得る。
【0045】
先行する５つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金の金属含有量は、少なくとも５０重量％のＴｉ、約１～２０重量％のＡｌ、及び約１～２０重量％のＶを含み得る。
【0046】
先行する６つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金は、非結晶構造を含む非晶質であり得る。Ｚｒ又はＣｕは、非晶質金属合金の最大金属元素含有量であり得る。
【0047】
先行する７つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金の金属含有量は、少なくとも４０重量％のＺｒを含み得る。
【0048】
先行する８つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金の金属含有量は、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～３０重量％のＮｉ、約１～１５重量％のＴｉ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含み得る。
【0049】
先行する９つの段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金の金属含有量は、少なくとも４０重量％のＺｒ、及び約１～３５重量％のＣｕ、並びに約１～１５重量％のＮｂ、及び／又は約１～１５重量％のＡｌのうちの少なくとも１つを含み得る。
【0050】
先行する１０の段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、金属合金の金属含有量は、少なくとも３０重量％のＣｕ、及び約１～３５重量％のＴｉ、並びに約１～３５重量％のＺｒ、約１～２０重量％のＮｉ、及び／又は約１～１５重量％のＳｎのうちの少なくとも１つを含み得る。
【0051】
先行する１１の段落のいずれか１つに記載のＶＩＧユニットでは、スペーサのうちの少なくとも１つは、その表面上にコーティングを含み得る。コーティングは、ジルコニウムの酸化物（例えば、ＺｒＯ2）などのセラミックであり得るか、又はそれを含み得る。コーティングは、スペーサのうちの少なくとも１つの１つの側面、２つの側面、３つの側面、又は全ての側面上にあり得る。コーティングは、熱処理によって形成され得る。
【0052】
本発明は、現在実用的で好ましい実施形態と考えられるものと関連して説明されたが、本発明は、開示される実施形態に限定されるものではなく、寧ろ、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる様々な修正及び同等の構成を網羅することを意図するものであることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【国際調査報告】