JP5982925B2 - 低融点ガラス体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば金属製真空二重容器の真空封止工程で使用される低融点ガラス体の製造方法に関する。

従来、魔法瓶、ポット、ジャー等の保温容器として、金属製真空二重容器が使用されている。図２に示すように金属製真空二重容器２０は、ステンレス鋼等の金属材からなる外容器２２と内容器２４とを相互に接合して二重容器を構成し、外容器２２と内容器２４との間の中空部２８が真空となっている。

図２４に示すように、金属製真空二重容器２０には、外容器２２の底部３０に、中空部２８側に凹んだ凹部３１が設けられ、該凹部３１の一部に中空部２８と外容器２２の外部とを連通させる排気口３４が形成されている。

このような金属製真空二重容器２０を製造する際、該排気口３４を介して中空部２８を真空排気した後、該排気口３４を低融点の封止用ガラス２０１０を用いて封止する方法がある。

そのような封止用に好適な低融点ガラスとして、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスが知られている。ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスは、比較的低温でも高い流動性がある。また、低融点ガラス体の形状として、成形型に接触する非自由表面と、成形型に接触せず、滴下されたガラスの融液の表面張力によって形成された自由表面とを有する扁平な低融点ガラス体が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−５２１２４号公報

しかし、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスは非常に失透しやすい。低融点ガラス体がこのような組成であると、製造時に温度制御されない表面、たとえば自由表面や温度制御されていない成形型に接触した表面においては、部分的に失透をおこし、失透部分の流動性が失われることで封止不良が発生するおそれがあった。

また、金属製真空二重容器の底面は限られたスペースであるため、封止用ガラスを載置する凹部の幅にも制限がある。凹部の幅が狭い場合に、たとえば従来の扁平な低融点ガラス体では、封止に必要な体積が不足であることによって封止不良となるおそれがある。しかし、従来の低融点ガラス体は扁平であって、凹部の幅に合わせた任意の形状に変更するのは困難だった。

本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、失透しやすいＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラス等であっても、金属製真空二重容器の底部にある凹部に収容可能で、かつ良好に封止できる体積をもつ任意の形状の、低融点ガラス体及び該低融点ガラス体の製造方法を提供する。

かかる課題を解決するため本発明の低融点ガラス体においては、下面部と前記下面部の外周から立設する側面部と上面部とが設けられ、前記上面部、前記下面部および前記側面部がすべて少なくとも前記下面部と前記側面部とが成型面であって、前記成型面は、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスからなる融液が温度制御された成形型と接触することにより形成される。

かかる課題を解決するため本発明は、所定体積のＳｎＯ−Ｐ _２ Ｏ _５ 系ガラスからなる融液を温度制御された下成形型に滴下することにより、下面部と前記下面部の外周から立設する側面部と上面部とを形成し、前記下面部と前記側面部とを前記下成形型と接触して形成した成型面とする第１ステップと、前記上面部を、温度制御された上成形型が前記低融点ガラス体に接触することにより成型面とする第２ステップとを有する低融点ガラス体の製造方法であって、 前記ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスが、ｍｏｌ％表示の酸化物換算でＳｎＯを５０〜７０％、Ｐ _２ Ｏ _５ を２０〜３８％、ＭｏＯ _３ を０．１〜５％、Ｂ _２ Ｏ _３ を０〜１３％、ＺｎＯを０〜１２％、Ｑ _２ Ｏ（ＱはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）を０〜１０％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）を０〜１０％、Ａｌ _２ Ｏ _３ を０〜６％を含有する低融点ガラス体の製造方法にある。

本発明によれば、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスのように失透しやすいガラス組成であっても、低融点ガラス体の少なくとも下面部と側面部とが成型面とされ、自由表面ではないので、部分的に失透をおこすことなく良好に封止できる。また、成形型によって、金属製真空二重容器の底部にある凹部に収容可能で、かつ良好な封止に十分な体積をもつ任意の形状の低融点ガラス体及び低融点ガラス体の製造方法を実現できる。

さらに低融点ガラス体の上面部も成型面とすれば、全ての表面が成型面により構成され、自由表面が存在しないので、部分的な失透をおこすおそれがほとんどなくなり、さらに良好な封止を実現できる。

封止用ガラスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 金属製真空二重容器の倒立状態を示す一部破断断面図である。 金属製真空二重容器の凹部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図である。 封止用ガラス製造装置を示す断面図である。 成形型を示す断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（２）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（３）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（４）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（５）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）はＹ−Ｙ'矢視断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（６）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）はＹ−Ｙ'矢視断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（７）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（８）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（９）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）はＹ−Ｙ'矢視断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１０）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）はＹ−Ｙ'矢視断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１１）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１２）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１３）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１４）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による金属製真空二重容器（１）の凹部の断面図である。 他の実施の形態による封止用ガラス（１５）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 他の実施の形態による金属製真空二重容器（２）の凹部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図である。 他の実施の形態による金属製真空二重容器（３）の凹部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ'矢視断面図である。 金属製真空二重容器の凹部及び従来の封止用ガラスを示す断面図である。

本発明に係る封止用ガラスの実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。

＜実施の形態＞
［封止用ガラスの構成］
封止用ガラス１０の構成の一例として、図１を参照して以下に説明する。

封止用ガラス１０は、軟化温度が５００℃以下である低融点ガラスにより形成されている。

また封止用ガラス１０は、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスであって、ｍｏｌ％表示の酸化物換算でＳｎＯが５０〜７０％、Ｐ_２Ｏ_５が２０〜３８％、Ｂ_２Ｏ_３が０〜１３％、ＺｎＯが０〜１２％、Ｑ_２Ｏ（ＱはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される少なくとも１種）が０〜１０％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒから選択される少なくとも１種）が０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３が０〜６％を含有する。

ＳｎＯは、ガラスを形成する成分であり、かつ低融点化に必須の成分である。ＳｎＯの含有量は５０〜７０％が好ましい。５０％未満であるとガラスの粘性が高くなるため、金型でのプレス成型において所望の寸法に成型しにくくなる。一方、７０％を超えるとガラス化しにくくなり、また失透しやすくなる。このため、滴下が不安定になり、安定した連続プレス成型が困難になる。より好ましい範囲は５５〜６５％である。なお、封止用ガラス１０においては、ＳｎＯ_２を含んでいてもよい。ＳｎＯ_２を含む場合は、ＳｎＯに換算してＳｎＯ含有量に含めるものとする。

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラスの骨格形成のための必須成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は２０〜３８％が好ましい。２０％未満であるとガラス化せず、３８％を超えるとリン酸塩ガラス特有の欠点である耐候性の悪化を引き起こす。より好ましい範囲は２３〜３８％である。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスを安定化させる効果がある。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は１３％以下が好ましい。１３％より多いとガラスの耐水性が悪化するだけでなく、高温ガラスからの揮散により成形型の寿命が短くなる。より好ましくは７％以下である。

ＺｎＯはガラスを安定化させる効果がある。ＺｎＯの含有量は１２％以下が好ましい。１２％を超えるとガラスが失透しやすくなる。このため、滴下重量が不安定になり、安定した連続プレス成型が難しくなる。より好ましくは６％以下である。

Ｑ_２Ｏ（ＱはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）は、ガラスの軟化点を下げ、流動性を向上させる効果がある。Ｑ_２Ｏの合量での含有量は１０％以下が好ましい。１０％を超えると、ガラスが失透しやすくなる。また、高温ガラスからの揮散により成形型の寿命が短くなる。より好ましくは、５％以下である。

ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）は、ガラスの粘度、熱膨張を調整する効果もある。ＲＯの合量での含有量は１０％以下が好ましい。１０％を超えると軟化点が上昇し、熔解温度を高くする必要があるため、成形型の寿命が短くなる。より好ましくは５％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスを安定化させる効果があり、また熱膨張係数を調整する効果もある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は６％以下が好ましい。６％を超えると軟化点が上昇し、熔解温度を高くする必要がある。このため、成形型の寿命が短くなるばかりでなく、失透しやすくなって、滴下が不安定になり、安定した連続プレス成型が難しくなる。より好ましくは４％以下である。

また、本発明のＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスは、上記成分に加えてさらに種々の成分を添加できる。以下にいくつかの例を挙げる。

ＭｏＯ_３は、真空封止時に金属被封止物との反応を抑制する効果がある。ＭｏＯ_３の含有量は５％以下が好ましい。５％を超えるとガラス熔融時の粘度が高くなり、失透しやすくなる。このため、滴下が不安定になり、安定した連続プレス成型が難しくなる。下限は特に限定されるものではないが、上記効果を得る観点から０．１％以上が好ましい。

ＷＯ_３は、耐候性の改善のために有用である。ＷＯ_３の含有量は１５％以下が好ましい。１５％を超えると、失透しやすくなる。このため、滴下が不安定になり、安定した連続プレス成型が難しくなる。

ＣｕＯ、ＭｎＯ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２は、ガラスを安定化させる成分として、合量で２０％まで含有してもよい。なおこれらの成分の含有量が２０％を超えると、ガラスが不安定になる。このため、滴下が不安定になり、安定した連続プレスが難しくなる。より安定化したガラスを得るためには、１５％以下がより好ましい。

ＣｕＯ、ＭｎＯの含有量は、いずれも０〜１０％が好ましい。より好ましくは０〜５％である。これらの成分が各々１０％を超えると、ガラスが安定しにくくなる。

ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２の含有量は、いずれも０〜１５％が好ましい、より好ましくは０〜１０％である。これらの成分が各々１５％を超えると、ガラスが安定しにくくなる。

ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＣｕＯ、ＭｎＯ_、ＴｉＯ_２をガラスに含有する場合、それぞれＭｏＯ_２、ＭｏＯ_３、Ｍｏ_２Ｏ_５ 、ＷＯ_２、ＷＯ_３、Ｗ_２Ｏ_５ 、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３の状態で存在する場合があるが、すべてにおいて上記範囲内で含有しても構わない。該遷移金属は価数がかわってガラス中に存在する可能性があるが、いずれの価数でも上記範囲であれば同様の効果を発揮するため、上記範囲であれば価数は問わない。

封止用ガラス１０は、ペレット状の円錐台形状であり、下面１２の直径よりも上面１４の直径の方が大きいと共に、下面１２から上面１４までの高さが上面１４の直径とほぼ等しいので、好ましい。

封止用ガラス１０は、外表面として、平面形状である円形の下面１２及び上面１４と、該下面１２の外周からほぼ垂直に立設し、上端部において上面１４の外周を囲む曲面形状の側面部１６とを有している。

これらの少なくとも下面１２と側面部１６とは成型面である。下面１２、側面部１６及び上面１４の全面が成形型（後述する）によってプレス成型された成型面により構成されることがより好ましい。この場合、封止用ガラス１０の外表面には、成形型によってプレス成型されず融液の表面張力によって形成される自由表面は存在しない。従って、部分的な失透の発生を抑制でき、良好に封止できると考えられる。

封止用ガラス１０は、下面１２と側面部１６とが接する辺と、上面１４と側面部１６とが接する辺とが丸みを持って形成されていると、外表面にはエッジ部が存在しないため、割れたり、欠けたりする等の破損が発生しにくく、好ましい。

封止用ガラス１０は、図２に示す金属製真空二重容器２０の真空封止工程に使用される。図２において、金属製真空二重容器２０は、開口部２６を下方に向けた倒立状態で図示されている。

金属製真空二重容器２０は、ステンレス鋼等の金属材からなる、外容器２２と内容器２４とを開口部２６の側で相互に接合して二重容器を構成し、外容器２２と内容器２４との間の中空部２８が真空に形成される。

金属製真空二重容器２０には、外容器２２の底部３０に、中空部２８側に凹んだ凹部３１が設けられる。

図３に示すように凹部３１は、平面視で円形の収容部３２と、平面視で収容部３２よりも小さい直径の円形であり、収容部３２と同じ深さの封止部３３とが組み合わされて形成される。

収容部３２の内径は、封止用ガラス１０の外径よりもやや大きい。封止用ガラス１０が遊嵌状態で収容部３２内に収容される。

封止部３３には、略中央部に中空部２８と外容器２２の外部とを連通させる排気口３４が形成されている。

金属製真空二重容器２０を製造する際の封止工程において、金属製真空二重容器２０は、排気口３４を介して中空部２８が真空排気された後、加熱される。

封止用ガラス１０は、加熱されて軟化し、収容部３２から封止部３３に流れて二点鎖線で図示するように凹部３１全体に広がった状態で固体化し、排気口３４を封止する。

［封止用ガラスの製造装置及び製造方法］
封止用ガラス１０は、図４に示す封止用ガラス製造装置４０により製造されることが、生産性等の点において好ましい。封止用ガラス製造装置４０は、融液滴下部４４、駆動ベルト４６、下成形型４８及び上成形型５０を有しており、図示しない制御部により全体を統括制御される。

融液滴下部４４は、融液５２を貯留し、所定体積の該融液５２を所定時間間隔でノズル５４から滴下する。

ノズル５４の下方には、駆動ベルト４６が設けられ、図示しない駆動ローラにより図中右回りに無限循環駆動する。

駆動ベルト４６の外側面には、下成形型４８が、駆動ベルト４６の回転方向に沿って複数個固定されている。このため下成形型４８は、駆動ベルト４６の回転と共に移動する。なお、下成形型４８は、熱伝導率が３３．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］のダクタイル鋳鉄製であり、所定の温度範囲に制御される。

ノズル５４の真下から駆動ベルト４６の回転方向にやや進んだ位置には、上下方向に可動可能な上成形型５０が設けられる。上成形型５０は、下成形型４８と同様に、熱伝導率が３３．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］のダクタイル鋳鉄製で、所定の温度範囲に制御される。

封止用ガラス１０を製造する際、封止用ガラス製造装置４０は駆動ベルト４６を回転駆動し、所定の下成形型４８をノズル５４のほぼ真下に位置させる。

融液滴下部４４は、ノズル５４から融液５２を下成形型４８に滴下する。下成形型４８は、下部から上部に向かって内径が広がるように開口しているため、ノズル５４から融液５２が滴下される位置が位置ずれしたとしても、該融液５２を下成形型４８の開口部内に収容できる。

このとき融液５２は、所定温度に保たれている下成形型４８によって、温度が吸収され放熱していくことにより、ガラス転移点に近づいていく。下成形型４８は、ガラス組成や、成形型の材質や環境温度等によっても異なるが、少なくとも融液５２の失透温度域より低温、かつガラス転移点以上の温度に保たれるように温度制御する。上記したガラス組成と成形型の場合、下成形型４８は、たとえば（ガラス転移点＋１０）℃〜（ガラス転移点＋１５０）℃程度の範囲内にある所定温度に設定して温度制御される。

続いて封止用ガラス製造装置４０は、駆動ベルト４６を回転駆動し、融液５２が滴下された下成形型４８を上成形型５０のほぼ真下まで移動させる。

封止用ガラス製造装置４０は、上成形型５０を下方向へ移動させることにより、上成形型５０と下成形型４８とで融液５２をプレス成型する。上成形型５０も、下成形型４８同様に、たとえば（ガラス転移点＋１０）℃〜（ガラス転移点＋１５０）℃程度の範囲内にある所定温度に設定して温度制御される。

これにより融液５２は、封止用ガラス１０（図１）に成型される。封止用ガラス１０は、下面１２及び側面部１６が下成形型４８に接触して該下成形型４８の形状が転写され成型面となると共に、上面１４が上成形型５０に接触して該上成形型５０の形状が転写され成型面となる。

ここで、融液５２は、ノズル５４から滴下された直後は、液状であって粘度が低すぎるため、所望の形状へのプレス成型が困難である。一方、下成形型４８に滴下された後の融液の温度がガラス転移点よりも低下すると、固体化してしまうため、やはり所望の形状へのプレス成型が困難である。

このため封止用ガラス製造装置４０は、下成形型４８に融液５２を滴下してから、該融液５２の温度がある程度低下し、かつ少なくともガラス転移点以上の低温となるタイミングにおいてプレス成型するように、上成形型５０の位置及び駆動ベルト４６の駆動タイミングが設定されている。このようにすることで、たとえば（ガラス転移点＋１０）℃〜（ガラス転移点＋１５０）℃程度の範囲内にある所定温度においてプレス成型し、所望の形状の封止用ガラス１０とできる。

続いて封止用ガラス製造装置４０は、上成形型５０を上方向に移動させることにより、成型された封止用ガラス１０から外し、駆動ベルト４６を回転駆動する。

成型された封止用ガラス１０を内部に有している下成形型４８は、右端部まで移動し、下方へ回転していく。このとき、封止用ガラス１０は、駆動ベルト４６の右端部における排出位置において下成形型４８から外れ、排出される。

下成形型４８は、下部から上部に向かって内径が広がるように開口し、テーパー形状に形成されているため、プレス成型された封止用ガラス１０を容易に排出できる。

その後封止用ガラス１０は、アニール処理をされることにより歪みが除かれ、割れや欠けの発生が低減されて、完成する。

［動作及び効果］
以上の構成において、封止用ガラス製造装置４０は、上成形型５０及び下成形型４８により融液５２の外表面の全面をプレス成型し、円錐台形状の封止用ガラス１０を製造する。

封止用ガラスには、凹部３１内に収容可能な形状でありながら、最終的に排気口３４の良好な封止に十分な体積が求められる。一方、金属製真空二重容器２０の底面３０は限られたスペースであるため、封止用ガラスを載置する凹部３１の幅にも制限がある。凹部３１の幅が狭い場合に、封止用ガラスが、たとえば従来の封止用ガラス２０１０（図２４）のように扁平な形状であると、凹部３１内に収容可能なサイズでは封止不良のおそれがある。

従来の封止用ガラス２０１０（図２４）は、滴下された融液の表面張力によって側面に自由表面が形成された扁平な形状であるため、下面の面積を増加させずに体積を増加させることが困難であった。

これに対して、本実施の形態による封止用ガラスは、従来の封止用ガラス２０１０と比べて、封止用ガラス１０の下面の面積を変化させずに高さを高くできるので、排気口の封止に十分な体積を確保できる。その結果、封止不良を低減できる。

このように封止用ガラス製造装置４０は、金属製真空二重容器の凹部の幅が狭い場合においても凹部に収容可能な形状で、かつ排気口の封止に十分な体積をもつ封止用ガラスを製造できる。

また従来の封止用ガラス製造装置は、滴下した融液の側面部を成型しない自由表面とするため、製造される封止用ガラス２０１０の水平方向の大きさを高い精度で形成することが困難だった。

これに対し、本実施の形態による封止用ガラス製造装置４０は、融液の全面をプレス成型しているため、水平方向の幅を高精度に形成できる。また、封止用ガラス製造装置４０は、製造可能な封止用ガラスの形状の自由度が高いため、該封止に十分な体積をもち、凹部に収容可能な任意の形状の封止用ガラスを、高い精度で形成できる。

さらに、従来の封止用ガラス２０１０は扁平な形状であるため、水平方向の中央部分が急冷され易い。このため封止用ガラス２０１０は、歪みが入りやすく、割れたり、クラックが入ったりするおそれがあった。

これに対し、本実施の形態による封止用ガラスは扁平な形状でないため、一部分のみが急冷されることがなく、全体的にほぼ均一に冷却されて破損しにくいものとできる。

また従来の封止用ガラス製造装置は、滴下された融液の底面以外を空気に触れさせて製造するため、融液の温度を管理することが困難だった。このため従来の封止用ガラスは、融液が失透する温度で長時間保持されて、失透してしまうおそれがあった。

これに対して、封止用ガラス製造装置４０は、滴下された融液５２が下成形型４８、上成形型５０の両方に接するため、下成形型４８及び上成形型５０の温度を制御することにより、融液５２の温度を高精度に管理できる。

このため封止用ガラス製造装置４０は、融液５２の温度を、失透温度域よりも低温まで速やかに低下させて、失透を防止できる。しかも、成形型を適切に温度制御することで、急激に温度を低下させ過ぎて封止用ガラス１０が割れることがないようにコントロールできる。

また封止用ガラス１０は、失透が発生しにくい組成であるため、ノズル５４から滴下する際に失透して該ノズル５４を閉塞させたり、結晶がノズル５４に引っかかった後に融液５２が一気にまとまって滴下してしまったりして、滴下される量が変化してしまうことがない。このため封止用ガラス製造装置４０は、封止用ガラス１０の体積及び質量を安定化できる。

また、従来の封止用ガラスの製造方法として、融液を成形型に流し込んで棒状の母材を作製し、この母材を引き伸ばし、適当な長さに切断して製造する方法がある。しかし、この方法では製造に手間が掛かり、生産性の点で問題があった。

これに対して、封止用ガラス製造装置４０は、融液５２を下成形型４８に滴下して下成形型４８及び上成形型５０でプレス成型することにより封止用ガラス１０を製造できるため、製造に手間がかからず、工数を削減できる。

また、棒状のガラスを切断した場合、切断面の縁がエッジ形状になるため、搬送時等に封止用ガラス同士、又は封止用ガラスと他の部材とが接触して擦れ合い、エッジ部に割れや欠けが発生することがある。その場合、エッジ形状部分の割れや欠けによって、封止用ガラスは封止に必要な体積を有しないものとなり、確実な封止ができないおそれがあった。

これに対し封止用ガラス１０は、外表面にエッジ部が存在していないため、該封止用ガラス１０自身の破損を防止し、排気口を確実に封止できる。

また、従来の封止用ガラスとして、融液を滴下して製造された球状のものが提案されているが、このような形状では封止用ガラスが転がり易く、金属製真空二重容器の凹部から脱落してしまうおそれがある。

このため、凹部を脱落防止部材で覆うことにより、凹部からの封止用ガラスの脱落を防止するものがある。しかしながら、そのような場合、金属製真空二重容器の部品点数が増加すると共に、封止用ガラスを凹部に収容する作業が煩雑になってしまう。

これに対し、封止用ガラス１０は、平坦な上面１４及び下面１２を有する形状であるため転がりにくくなっている。よって、金属製真空二重容器２０の凹部３１には、封止用ガラス１０の脱落防止部材を配設する必要がないため、金属製真空二重容器２０の部品点数の増加を防ぐと共に、封止用ガラス１０を凹部３１に収容することが容易である。

以上のように、低融点ガラス体としての封止用ガラス１０は、少なくとも下面部としての下面１２と、前記下面１２の外周から立設する側面部１６とが成型面であって、該成型面は、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスからなる融液が温度制御された下成形型４８と接触することにより形成されたものとした。

これにより、該成型面は自由表面ではないので、部分的に失透をおこすことなく良好に封止できる。また、成形型によって、金属製真空二重容器の底部にある凹部に収容可能で、かつ良好な封止に十分な体積をもつ任意の形状の低融点ガラス体が得られる。

さらに、側面部１６の上端部に周囲を囲まれて形成された上面部としての上面１４が成型面であって、該成型面は、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスからなる融液が温度制御された上成形型５０と接触することにより形成されたものとした。これにより、全ての表面が成型面により構成され、自由表面が存在しないので、部分的な失透をおこすおそれがほとんどなくなり、さらに良好な封止を実現でき、好ましい。

＜他の実施の形態＞
上述した実施の形態においては、封止用ガラスを円錐台形状に形成する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、たとえば、封止用ガラスをたとえば図６乃至図１９、図２１及び図２２に示す形状としてもよい。図６に示す封止用ガラス１１０は、四角錐台形状に形成されている。この場合、封止用ガラス１１０の外表面の全面が平面形状であるため、作業者は全ての面を下方に向けて金属製真空二重容器２０の収容部３２に載置でき、作業性を向上できる。

図７に示す封止用ガラス２１０は、略円錐台形状であり、上面２１４の中央部分に凸部２１８が設けられている。

図８に示す封止用ガラス３１０は、略円錐台形状であり、上面３１４の外周に沿って凸部３１８が設けられている。

図９に示す封止用ガラス４１０は、角丸正方形の上面４１４及び下面４１２を有する四角錐台形状である正四角錐台形状であり、上面４１４の外周に沿って凸部４１８が設けられている。

図１０に示す封止用ガラス５１０は、楕円形の上面５１４及び下面５１２を有する円錐台である略楕円錐台形状であり、上面５１４の外周に沿って凸部５１８が設けられている。

図１１に示す封止用ガラス６１０は、角丸長方形の上面６１４及び下面６１２を有する四角錐台形状であり、上面６１４の外周に沿って凸部６１８が設けられている。

図１２に示す封止用ガラス７１０は、略円錐台形状であり、上面７１４の外周と下面７１２の外周とに沿って凸部７１８が設けられている。

図１３に示す封止用ガラス８１０は、略正四角錐台形状であり、上面８１４の外周と下面８１２の外周とに沿って凸部８１８が設けられている。

図１４に示す封止用ガラス９１０は、楕円形の上面９１４及び下面９１２を有する円錐台である略楕円錐台形状であり、上面９１４の外周と下面９１２の外周とに沿って凸部９１８が設けられている。

図１５に示す封止用ガラス１０１０は、角丸長方形の上面１０１４及び下面１０１２を有する四角錐台形状であり、上面１０１４の外周と下面１０１２の外周とに沿って凸部１０１８が設けられている。

図１６に示す封止用ガラス１１１０は、略円錐台形状であり、上面１１１４の外周に沿って凸部１１１８が設けられると共に、上面１１１４の左右方向に所定間隔を空けて、前後方向に沿って凸部１１１８が設けられている。

図１７に示す封止用ガラス１２１０は、略正四角錐台形状であり、上面１２１４の外周に沿って凸部１２１８が設けられると共に、上面１２１４の左右方向に所定間隔を空けて、前後方向に沿って凸部１２１８が設けられている。

図１８に示す封止用ガラス１３１０は、略円柱形状であり、上面１３１４が平坦に、下面１３１２が半球状に形成されている。

図１９に示す封止用ガラス１４１０は、略正四角錐台形状であり、上面１４１４及び下面１４１２それぞれにおいて平坦に形成された平坦部１４１９の右辺及び左辺において前後方向に沿って凸部１４１８が設けられている。

図２０に示すように、封止用ガラス１４１０に対応する金属製真空二重容器１２０の凹部１３１は、平面視で円状の収容封止部１３５から構成され、該凹部１３１は、横方向の幅が、金属製真空二重容器２０の凹部３１よりも小さく形成されている。封止用ガラス１４１０は、収容封止部１３５の底面において、下面１４１２を下方に向けて排気口３４に被さるように載置される。

金属製真空二重容器１２０は、真空排気工程において封止用ガラス１４１０の下面１４１２における平坦部１４１９と収容封止部１３５の底面との間隙を空気が通過することにより脱気される。

このように金属製真空二重容器１２０の収容封止部１３５は、金属製真空二重容器２０における収容部３２と封止部３３とが一体化した形状となっているため、凹部１３１の構造をシンプルにできると共に、幅方向の長さを短くできる。

また、金属製真空二重容器１２０は、凹部１３１の容量を金属製真空二重容器２０の凹部３１よりも低減できるので、封止用ガラス１４１０の体積を封止用ガラス１０よりも小さくしたとしても排気口３４を封止でき、封止用ガラス１４１０の形成の際に必要なガラスの量を低減できる。

図２１に示す封止用ガラス１５１０は、略円錐台形状であり、上面１５１４及び下面１５１２それぞれにおいて平坦に形成された平坦部１５１９に２箇所ずつ凸部１５１８が設けられている。

封止用ガラス１５１０は、該封止用ガラス１５１０に対応する金属製真空二重容器１２０（図２０）の収容封止部１３５に、下面１５１２を下方に向けて載置される。

金属製真空二重容器１２０は、真空排気工程において封止用ガラス１５１８の下面１５１２における平坦部１５１９と収容封止部１３５の底面との間隙を空気が通過することにより脱気され、上述した封止用ガラス１４１０が載置された場合と同様の作用効果を奏する。

図２２に示す封止用ガラス１６１０は、角丸長方形の上面１６１４及び下面１６１２を有する略四角錐台形状であり、扁平に形成されている。

封止用ガラス１６１０に対応する金属製真空二重容器２２０の凹部２３１は、第１収容封止部２３６と、第２収容封止部２３７とから構成されている。

第１収容封止部２３６は、平面視において封止用ガラス１６１０と同様の形状の長方形であり、該封止用ガラス１６１０の外径よりもやや大きい内径で、中空部２８に向かって凹んで形成されている。

第２収容封止部２３７は、平面視において第１収容封止部２３６の短辺よりも大きい内径の円形状であり、該第１収容封止部２３６の中央部において該第１収容封止部２３６よりもさらに凹んで形成されている。第２収容封止部２３７の略中央部には、排気口３４が形成されている。

封止用ガラス１６１０は、第１収容封止部２３６の底面に載置される。金属製真空二重容器２２０は、真空排気工程において封止用ガラス１６１０の平面視における長辺の側面と第２収容封止部２３７の壁面との間隙を空気が通過することにより脱気される。

このように金属製真空二重容器２２０は、収容部と封止部とが一体化した凹部２３１を有するため、封止用ガラス１６１０は扁平な形状であっても凹部２３１に収納可能で、かつ排気口３４を良好に封止できる。しかも、封止用ガラス１６１０形成の際に必要なガラスの量を、金属製真空二重容器１２０の場合と同様に低減できる。

図２３に示す金属製真空二重容器３２０の凹部３３１は、第１収容封止部３３６と、第２収容封止部３３７とから構成されている。凹部３３１には、封止用ガラス１０（図１）が収容される。

第１収容封止部３３６は、平面視において封止用ガラス１０と同様の形状の円形であり、該封止用ガラス１０の外径よりもやや大きい内径で、中空部２８に向かって凹んで形成されている。

第２収容封止部３３７は、平面視において第１収容封止部３３６の直径よりも長い長辺を有する長方形形状であり、該第１収容封止部３３６の中央部において該第１収容封止部３３６よりもさらに凹んで形成されている。第２収容封止部３３７の略中央部には、排気口３４が形成されている。

封止用ガラス１０は、第１収容封止部３３６の底面に載置される。金属製真空二重容器３２０は、真空排気工程において封止用ガラス１０と、第２収容封止部３３７の長手方向の両端部付近との間隙を空気が通過することにより脱気される。

このように金属製真空二重容器３２０は、収容部と封止部とが一体化した凹部３３１を有するため、封止用ガラス１０の形成の際に必要なガラスの量を金属製真空二重容器１２０の場合と同様に低減できる。

このように、封止用ガラスの形状としては種々の形状が考えられるが、要は、金属製真空二重容器に設けられた凹部に安定的に載置される程度に転がりにくい状態で収容でき、かつ溶融された際に排気口を封止でき、排気口から真空排気を行う際に弊害にならない形状であればよい。

本発明においては、上成形型及び下成形型により封止用ガラスの全面をプレス成型するため、様々な形状の封止用ガラスを成型できる。

また上述した実施の形態においては、上成形型５０及び下成形型４８により融液５２の全面をプレス成型する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、上成形型５０を省略し、下成形型４８のみによって融液５２を成型してもよい。この場合、封止用ガラス製造装置４０の構成を簡略化できる。

そのような封止用ガラス製造装置においては、融液５２は落下時の運動エネルギーによって下成形型４８に押し付けられ、下成形型４８と接触する下面部、側面部は、下成形型４８の形状が転写された成型面となる。

この場合、封止用ガラスの上面部は成形型に接触しない自由表面となり、表面張力によって中央部から側面部に向かって下方向に湾曲する形状となる。

さらに上述した実施の形態においては、熱伝導率が３３．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］のダクタイル鋳鉄により上成形型５０及び下成形型４８が構成される場合について述べた。

本発明はこれに限らず、たとえば熱伝導率が９２．８［Ｗ／ｍ・Ｋ］のカーボン、鋳鉄、ステンレス等、種々の素材により上成形型及び下成形型が構成されてもよい。この場合、摩耗によるコンタミネーションや、寸法精度の低下を考慮し、金属であることがより望ましい。

さらに上述した実施の形態においては、封止用ガラスを金属製真空二重容器における排気部の封止に用いる場合について述べた。

本発明はこれに限らず、金属材料同士の接合や、封止用であれば、他の種々の用途に使用できる。その場合、封止用ガラスの酸化を防止するため、真空環境下か、窒素等の不活性ガスの環境下で封止用ガラスを溶融することにより金属材料同士の接合や封止を行うことが望ましい。

表１、表２にそれぞれ、失透しないガラス組成、失透するガラス組成の例を示す。表１中、Ａ１およびＡ１４が実施例、Ａ２〜Ａ１３，Ａ１５が参考例、表２は比較例である。

なお、表１の物性データ（ガラス転移点Ｔｇ、軟化温度Ｔｓ、線膨張率α）は、示差熱分析装置（リガク社製、商品名：Thermo plus）による測定結果である。また線膨張率（×１０^-７／℃）は、３０〜２８０℃での平均値である。失透については、目視で確認した結果である。

また封止用ガラスの組成としては、上述した組成に限らず、失透が発生しにくい組成であれば、他の組成であってもよい。

さらに上述した実施の形態においては、下面部としての下面１２と、側面部としての側面部１６と、上面部としての上面１４とによって低融点ガラス体としての封止用ガラス１０を構成する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、その他種々の構成の下面部と、側面部と、上面部とによって低融点ガラス体を構成するようにしてもよい。

１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０，８１０，９１０，１０１０，１１１０，１２１０，１３１０，１４１０，１５１０，１６１０，２０１０…封止用ガラス、１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２，１０１２，１１１２，１２１２，１３１２，１４１２，１５１２，１６１２…下面、１４，１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４，７１４，８１４，９１４，１０１４，１１１４，１２１４，１３１４，１４１４，１５１４，１６１４…上面、１６，１１６，２１６，３１６，４１６，５１６，６１６，７１６，８１６，９１６，１０１６，１１１６，１２１６，１３１６，１４１６，１５１６，１６１６…側面部、２１８，３１８，４１８，５１８，６１８，７１８，８１８，９１８，１０１８，１１１８，１２１８，１４１８，１５１８…凸部、１４１９，１５１９…平坦部、２０，１２０，２２０，３２０…金属製真空二重容器、２２…外容器、２４…内容器、２６…開口部、２８…中空部、３０…底部、３１，１３１，２３１，３３１…凹部、３２…収容部、３３…封止部、３４…排気口、１３５…収容封止部、２３６、３３６…第１収容封止部、２３７、３３７…第２収容封止部、４０…封止用ガラス製造装置、４４…滴下部、４６…駆動ベルト、４８…下成形型、５０…上成形型、５２…融液、５４…ノズル

Claims (2)

1. 所定体積のＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスからなる融液を温度制御された下成形型に滴下することにより、下面部と前記下面部の外周から立設する側面部と上面部とを形成し、前記下面部と前記側面部とを前記下成形型と接触して形成した成型面とする第１ステップと、前記上面部を、温度制御された上成形型が前記低融点ガラス体に接触することにより成型面とする第２ステップとを有する低融点ガラス体の製造方法であって、 前記ＳｎＯ−Ｐ _２ Ｏ _５ 系ガラスが、ｍｏｌ％表示の酸化物換算でＳｎＯを５０〜７０％、Ｐ _２ Ｏ _５ を２０〜３８％、ＭｏＯ _３ を０．１〜５％、Ｂ _２ Ｏ _３ を０〜１３％、ＺｎＯを０〜１２％、Ｑ _２ Ｏ（ＱはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）を０〜１０％、ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒから選択される少なくとも１種。２種以上の場合は合量を示す。）を０〜１０％、Ａｌ _２ Ｏ _３ を０〜６％を含有する低融点ガラス体の製造方法。
2. 前記下成形型が、前記ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスの失透温度域よりも低温、かつガラス転移点以上の温度に保たれるように温度制御される、請求項１に記載の製造方法。

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