JP2004529052A - ２つのガラス基材の間に含有される物質を含んで成る、特にサーモクロミックグレージングの構造 - Google Patents
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Abstract
距離（ｉ）で隔てられた少なくとも２つのガラス基材（１０、１１）と、２つの基材の間の隙間を少なくとも部分的に満たす少なくとも１つの物質（１２）と、その間隔を維持するために２つの基材の間に配置されたスペーサー（１３）を含んで成り、スペーサー（１３）は基材の少なくとも１つに固定されたことを特徴とする構造。
Description
【０００１】
本発明は、距離ｉで隔てられた少なくとも２つのガラス基材と、２つの基材間の隙間を少なくとも部分的に満たす少なくとも１つの物質、特に高分子溶液と、その間隔を維持するために２つの基材間に配置されたスペーサーを含んで成る構造に関する。高分子性、無機性、又は金属性の外周シールによって、２つの基材は機械的に互いに保持し、外周部を封止することが確実となる。
【０００２】
本発明はそのような用途に限定されないが、玄関又はベランダの屋根又は壁に一般的に使用されるサーモクロミックグレージングの製造に関して、より特に記載される。サーモクロミックグレージングユニットに含まれる高分子溶液は、ある温度を超えると不透明になり、それゆえ、グレージングを通しての可視光及び赤外線の透過をさえぎるヒドロゲルであることが公知である。
【０００３】
垂直位置にグレージングを配置することで、必然的に溶液が重力のもと下方へ流れ、それゆえ、グレージングの変形が起きる。したがって、ガラスシートはグレージングの上方部で互いに近づく傾向にあり、一方で、それはグレージングの下方部で半球形となり、グレージングを破裂させるかもしれない応力が生じる。
【０００４】
それゆえ、ガラスシートを隔てる距離は、そのような垂直に位置したグレージングにおいて一定に保たれることが好ましいとなる。
【０００５】
特開平９−２２２６１８号公報は、高分子溶液を含むグレージングユニットを開示している。垂直に位置したグレージングの間隔は、グレージング内を外部に関して負圧状態とすることによって、且つ、特に２つのガラスシート間にスペーサー（スペーサーは、製造の間、高分子溶液の表面上に無作為に分散され、そこへ固定されない）を含めることよって一定に保たれる。
【０００６】
しかしながら、時間とともに、スペーサー（それは溶液中で自由である）は、グレージングの下方部へ落下する傾向にある。それゆえ、それはグレージングの上方部において、もはやその機能を果たさず、上記した静水の降下という問題を引き起こす。
【０００７】
本発明の目的は、特にグレージング構造が垂直に位置したときに、そのようなグレージング構造におけるこの変形の問題を解決することにある。
【０００８】
したがって、本発明によれば、該構造が垂直に位置したときに、スペーサーが落下するのを防ぐために、スペーサーは基材の少なくとも１つに固定される。
【０００９】
１つの特徴によれば、スペーサーは、該構造に付着され、有機性又は無機性の接着剤、例えばエナメルを用いて、基材の少なくとも１つに接着結合によって固定される部材を構成する。
【００１０】
スペーサーは、例えば球又は他の体積であるが、鋼、又は、該物質と化学的に適合する別の材料から製作される。好ましくは、スペーサーはグレージングのより良い光学品質を確保するため、その代わりにガラスから製作される。それは、例えばガラス球、ガラス円筒、ガラス平行六面体、そうでなければ他の形状、例えば国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書に記載されているものと同じようなガラススペーサーである。
【００１１】
その機械的強度を増加させるために、スペ−サーを化学的に強化することが有用となろう。その機械的強度を増加させるために、ガラスシートを化学的及び／又は熱的に強化することも有用となろう。
【００１２】
別の有利な特徴によれば、スペーサーは該構造の固定表面の全面に不規則ではなく分散される。これは、本発明者らがスペーサーの数と位置を最適化することによって、十分な機械的強度を確保する一方で、そのようなグレージングの総費用におけるスペーサー機能の費用を最小化することが可能であるということを示したためである。
【００１３】
スペーサーを均一分散とするか、又は、不均一分散とするかどちらかを選択することができる。“均一”という用語は、長方形のグレージングの少なくとも１つの中間点（ｍｅｄｉａｔｒｉｃｅｓ）に関して、配列が対称であるということを意味すると解される。
【００１４】
スペーサーの均一分散が、下記式５
【数５】
によって（式中、ｄは該構造の下方端に平行な列に沿った２つのスペーサー間の距離であり、ｅはもっとも薄いガラスのミリメートルでの厚さであり、ｈは該構造の高さであり、ｆは安全係数である）、及び、スペーサーの総数ｎによって（それは、下記式６
【数６】
によって与えられ、式中、ｃは該構造の幅である）与えられる。
【００１５】
スペーサーの不均一分散が、下記式７
【数７】
によって（式中、ｄ’は該構造の下方端に平行な列に沿った、下方端に関して高さｇに位置する特定の列の２つのスペーサー間の距離であり、ｅはもっとも薄いガラスの厚さであり、ｇは該構造の下方端に関する列の高さであり、ｆは安全係数である）、及び、該構造の下方端に関して高さｇに配置した列のスペーサーの数ｎ’によって（それは下記式８
【数８】
によって与えられ、式中、ｃは該構造の幅である）与えられる。
【００１６】
これらの式のうちの１つの特徴によれば、該構造の高さｈは０ｍと４ｍの間である。別の特徴によれば、安全係数ｆは１．３と２．３の間である。
【００１７】
したがって、均一配列について、スペーサーは、例えば該構造の中央に関して対称な２つのほぼ台形の幾何学的配置を互いに形成し、該構造が垂直に位置するときに、該構造のより大きな底辺が該構造の上方端及び下方端にそれぞれ位置する。
【００１８】
２つの基材の間に含まれる物質は、液体及び／又は個体であってよいが、とりわけ、ガス成分を全く含まない。これは、グレージングに起こり得るものに加えて、流れ又は変形を生じさせないために、ガス相が２つの基材の間に全く存在しないことが必須のためである。
【００１９】
最終的に、該構造は、例えば、当業者に周知であり、且つ、ブチルゴムビーズ又はシリコーンビーズを含む二重シールによって封止されてよい。有利には、その代わりに、それは三重シールであってもよく、それは該構造の両内部にブチルゴムシール及び硬質アクリル樹脂ビーズ、並びに、グレージングの外部と接触するシリコーンシールを含んでよい。サーモクロミックグレージングとして使用するこの種の構造は、したがって機械的に非常に安定なグレージングユニットを構成するために、少なくとも１つの積層ガラス及び／又は少なくとも１つの断熱ガラスと組み合せてよい。
【００２０】
本発明の該構造は、サーモトロピック、エレクトロトロピック又はエレクトロクロミックグレージングのような他種のグレージングに使用されてもよい。
【００２１】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図とともに、後に続く記載を読むことでより明らかになる。
【００２２】
図１に示すサーモクロミックグレージング１は、距離ｉで隔てられた少なくとも２つのガラスシート１０及び１１と、２つのガラスシートを隔てる隙間を満たす高分子溶液などの物質１２を、スペーサ−１３（それは２つのガラスシートの間に配置され、グレージングが垂直に位置するときに、万一ガラスシートが変形した場合に、距離ｉを一定に保つために働く）とともに含んで成る。
【００２３】
そのようなグレージングユニットの大きさは、例えば、高さ２ｍ、幅８０ｃｍであり、ガラスシートは２〜１２ｍｍでよいが、好ましくは４〜８ｍｍの厚さを有する。
【００２４】
高分子溶液１２は、例えば３０％のポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣＬ）と７０％の水から成るヒドロゲルである。それは、だいたい２５〜３０℃の温度を超えると不透明になり、可視及び赤外における波長を遮断する。光の透過は、そのとき８０％からおよそ１０〜１５％に切り替わる。
【００２５】
溶液１２の厚さは、ガラスシートを隔てる距離ｉに一致するが、切り替わらない状態と切り替わった状態の間で、光透過率ＴＬにおいて十分な相違を得るために０．１〜３ｍｍ、好ましくは約２ｍｍである。
【００２６】
図２に示すように、グレージングの外周部の密着及び封止は、有利には、溶液１２に接触するブチルゴムシール２０と、該シール２０の周囲に置かれた硬質アクリル樹脂ビーズ２１と、該ビーズ２１の上部に置かれ、グレージングの外部と接触するシリコーンシール２２を含んで成る三重シール２によって達成される。別の形として、硬質アクリル樹脂ビーズ２１とブチルゴムシール２０を逆に配置してもよい。
【００２７】
ブチルシール２０はグレージング内部の水蒸気を封止し、高分子溶液に溶けることのあるグレージングの外部からのガスを封止する。ブチルシール２０は柔軟性があり、グレージングの変形に追従する。
【００２８】
最終的に、シリコーンシール２２及びアクリル樹脂ビーズ２１は、液体又は溶媒を封止する。シリコーンシール２２によって、２つのガラスシート１０及び１１は機械的に接合し、互いに保持することが確実となる。
【００２９】
もちろん、他の知られるタイプのシールが適していることがある。
【００３０】
グレージングが垂直に位置するときに、溶液１２が落下して、グレージングの上部と下部の間に変形勾配を作り、２つのガラスシートはグレージングの上部で互いに近づき、グレージングの下部で離れる傾向にある。それゆえ、スペーサー１３によって、ガラスシートを隔てる距離ｉがほぼ一定に保たれるようにする。
【００３１】
本発明によれば、スペーサー１３は、付加された部材から成るが、グレージングの操作寿命までその位置を維持するために、ガラスシートの少なくとも１つに固定される。
【００３２】
ガラス、金属又は他の材料から製作されるスペーサーは、スペーサーに使用する材料の種類で決まる付着手段によって、ガラスシートの少なくとも１つに固定される。この付着手段は、例えば高分子溶液に適合性及び長時間にわたって抵抗性のある接着剤、そうでなければエナメルである。それは、例えば商標名ＬＯＣＴＩＴＥ ＵＶ３４９１のもと販売されるアクリル樹脂系接着剤、そうでなければ、商標名ＣＩＢＡ２０１１及び商標名ＤＥＬ０４３０２のもと販売される接着剤でもよい。
【００３３】
さまざまな種類及び形状のスペーサーが、図３〜図５に示され、考えられてよい。スペーサーの材料は高分子溶液１２に適合する化学物質でなければならない。
【００３４】
例えば、直径２ｍｍの鋼球が、適切には多くとも±１０μｍに測定されなければならないが、グレージングの機械的強度を満たすのに適している。
【００３５】
しかしながら、ガラススペーサーがグレージングに与える光学品質のために好ましい。このガラススペーサーは球（図３）、円筒（図４）、そうでなければ、それは十字形状（図５）又は国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書で与えられるような形状を有してもよく、これらの形状は、サン−ゴバン ディスプレイ グラス社（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｇｌａｓｓ）によって、商標名ＴＡＧＬＩＡのもと特に販売されている。
【００３６】
２ｍ×０．８０ｍのグレージングにおいて、直径１ｍｍ及び直径２ｍｍのガラス球の使用に関して、試験を実施した。
【００３７】
２ｍ×０．８０ｍの大きさを有するグレージングのために、直径２ｍｍのガラス球を特に採用した。
【００３８】
少なくとも１ｍｍの直径を有するガラス円筒の実施態様に関して、これはガラスシートによって及ぼされる応力に耐えるのに十分な座屈強さを有する。この円筒が、基材１０又は１１に２つの底面のうちの１つを接着剤で接着される。
【００３９】
図５に示すように十字形スペーサーに関して、それは磨いてもよいし、又は、切断したまま使用してもよく、その破壊荷重は十分高いのでガラスシートに完全に抵抗できる。大きさは１．６ｍｍの高さｌ及び細長い長方形表面３０（ａ×ｂの面積を有する）によって定義され、ここで、ｂ＝２．１ｍｍ、ａ＝０．２ｍｍである。このスペーサーは該表面３０を有する十字形底面のどちらかに接着剤で接着される。
【００４０】
国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書からの他のＴＡＧＬＩＡ（商標）スペーサーが、十分な破壊荷重に達するために必要な大きさにされてよく、その破壊荷重はスペーサーの配列方法及びグレージングのサイズによって与えられる。
【００４１】
下表にサーモクロミックグレージングユニット（２ｍ×０．８０ｍ）において、応力を加えられたさまざまなガラススペーサーについて、測定した破壊荷重の値をまとめる。
【００４２】
【表１】
【００４３】
その高い破壊荷重は別として、十字形スペーサーは、座面の面積が球のそれに比べて大きく、それによってガラスシートがへこむという危険を制限しているという点で球よりも有利である。
【００４４】
本発明によれば、グレージングユニットの長方形表面上にあるスペーサーの幾何学的配列は変えてもよく、それはだいたい長方形、台形又は円形でさえよい。
【００４５】
他方では、スペーサーはガラスシートの表面の全面に不規則ではなく分散される。これは本発明者らが、仮に各幾何学的配列のうちの各スペーサーが受ける応力を計算することによって、スペーサーが論理的に配列されるとすれば、グレージングユニットのスペーサー数の減少を予測できるということを実証したためである。したがって、良好な機械的安定（窓ガラス又はスペーサ−の破損が全くないこと）を維持し、スペーサーの数を減少させると同時に、グレージングから受ける応力を減少させること、及び、その結果としてグレージングにおけるスペーサー機能の総費用を低減させることさえ可能である。
【００４６】
スペーサーの破壊応力を超えない限りは、更にガラスシートを厚くすることで、ガラスシートを変形させるのと同じレベルについて、スペーサーの数を減少させることも可能である。
【００４７】
最終的に、スペーサーの均一な又は不均一な幾何学的配列が好まれるかもしれない。“均一（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）”という用語は、配列が長方形のグレージングの少なくとも１つの中間点（ｍｅｄｉａｔｒｉｃｅｓ）に関して対称であるということを意味すると解される。
【００４８】
均一配列について、スペーサー間の距離及びスペーサーの総数に従った分散ロジックは、グレージングの高さ及び幅に依存する。本発明者らは１つの設計解法を提案した。即ち、横列の２つのスペーサー間にセンチメートルで与えられる距離ｄは、以下のように表される。
【００４９】
【数９】
【００５０】
式中、ｅはもっとも薄い窓ガラスのミリメートルでの厚さであり、ｈは０と４の間のメートルでの高さであり、ｆは１．５と２．３の間で変えることのできる係数である。ｆは安全係数と呼ばれる倍率で、それはスペーサーの破損を避けるために、スペーサー間の距離の最適化に、それゆえ、スペーサーの総数に余裕を与える。係数ｆが小さくなれば、静水の降下によって生じるスペーサー１個あたりの応力が小さくなる。したがって、スペーサーの総数ｎは以下のように表される。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
式中、ｈ（グレージングの高さ）、ｃ（グレージングの幅）及びｄ（先に計算した隙間）はメートルである。その計算のために、第一に２つの数式のそれぞれを計算すること、及び、整数ｎを与えるために２つの数式を掛け合わせる前にもっとも近い整数へそれらの端数を切り捨てることが必要である。不均一配列ついては、即ち、対称でないときには、スペーサー間の距離及びスペーサーの数のための分散ロジックは、スペーサーがグレージングの下部に関して位置する列の高さの関数である。本発明者らは、以下の設計解法を提案した。
【００５３】
【数１１】
【００５４】
式中、ｄ’は、グレージングの下部に関して高さｇで位置するまさにこの列の横列上にある２つのスペーサー間のセンチメートルでの距離であり、グレージングはメートルで表され、０ｍと４ｍの間であり、ｅはもっとも薄いガラスシートのミリメートルでの厚さであり、ｆは安全係数で、１．３と２．３の間で変えることができる。したがって、グレージングの下部に関して、高さｇに配置された列のスペーサーの数ｎは、以下のように表される。
【００５５】
【数１２】
【００５６】
式中、ｃはメートルでのグレージングの幅であり、ｄ’は先に計算され、この式においてはメートルで表されるスペーサー間の距離であり、式ｃ／ｄ’は引き算を実施する前に、もっとも近い整数に端数を切り捨てられる。
【００５７】
例として、以下に与える値は均一配列のための式に一致する。４ｍｍの厚さを有するガラスシートで、２ｍ×０．８０ｍの大きさを有するグレージングのための同一スペーサーによる２つの異なる分散の間の比較が以下に説明される。
【００５８】
第１の分散について、安全係数が２．３に設定され、スペーサーの総数ｎは１４４であり、それは１列あたり８個のスペーサーを有する１８列において、高さ及び幅の全面に、１０．４ｃｍの均一且つ同一の間隔ｄで分散される。
【００５９】
第２の分散について、総数が１２６のスペーサーであり、それは１９列において高さ及び幅の全面に、均一且つ同一の間隔で、しかし高さに応じて勾配をもった数で分散される。配列は、図６に示すことができるように、中央の底辺又は列（例えば４個）よりも上部及び下部の底辺又は列（例えば９個）に多数のスペーサーがある状態で、グレージングの高さの中間に関して対称である、ほぼ台形状の２つの構造にたとえられてよい。
【００６０】
以下の表に与えられる比較結果は、スペーサーが受ける荷重とグレージングの外面が受ける応力に関する。
【００６１】
【表２】
【００６２】
第２の（いわゆる台形の）分散ロジックによるスペーサー配列は、スペーサーの数は減少するが、有利には、それぞれのスペーサーが受ける荷重を減少させること（２０％減少）、及び、グレージングが受けるであろう応力も減少させること（２５％減少）を可能にするとみなしてよい。
【００６３】
スペーサーの数は、不均一ではあるが論理的な分散（それはスペーサーあたりの荷重が１６５Ｎ、グレージングに関する応力が１２ＭＰａに近づく傾向にあるが、いずれにせよ、それらの値はグレージングの機械的強度に関して安全な値のままである）において、さらに減少させることができる。概略図７が、上記の例、即ち、高さ２ｍ及び幅０．８０ｍとして与えられる均一配列のグレージングの大きさと同じ大きさを有するグレージングの不均一配列の例を示す。安全係数ｆが２．１であるために、７１個のスペーサーが必要とされ、スペーサー間の距離が列の高さに応じて異なる。
【００６４】
この不均一配列は、均一配列の場合（１４４個のスペーサー、ｆ＝２．３）においてよりも、より高い安全係数（ｆ＝２．１）とともに、より少ない（７１個）スペーサーしか必要としない。それでも、グレージングがどちらの向きにおいても垂直に配置してよい均一配列と違って、不均一配列の場合には、グレージングが垂直に位置したとき、スペーサーの集中した領域がグレージングの上部の方へ配置されるということを確実にすることが必須である。
【００６５】
グレージングを製造する方法の例は以下の通りである。
【００６６】
点が第１のガラスシート上に描かれ、それはグレージングを製造した後に取り除かれる。それはガラスシートの反対側の表面上に、選択された分散に従って組みつけられるスペーサー１３の位置に対応する。
【００６７】
ブチル第１シール２０が、スペーサーを受け入れることを意図した表面上の外周部に堆積される。次いで、点状の接着剤をスペーサーの上に堆積させた後、スペーサーは、選択された位置でガラスシートに接着剤で接着される。紫外線ランプが、接着剤を架橋させて、スペーサーを完全に固定するために使用される。
【００６８】
第２シール、即ちアクリル樹脂ビーズ２１が、ガラスシートの外周部及び第１シール２０の上に堆積される。
【００６９】
次いで、高分子溶液１２の層が、第１シール２０によって接着した体積の内側に拡散される。
【００７０】
次いで、第２ガラスシートが第１シートの上に押し付けられ、例えば発泡体から形成される４つのインサートが、溶液１２は第２シートと接触してはいけないので、スペーサーよりも多い量によって、２つのガラスシートを隔てた状態に保つためにそれらの間に配置される。
【００７１】
最終的に、２つのガラスシートを結合したものが、真空を作り出すチャンバーに入れられ、互いに近づこうとする２つのガラスシートによって、インサートが圧縮される。このチャンバーを出るとすぐに、ガラスシートは、グレージングの端部にシリコーンシール２２を使用することによって、決定的に封止され、最終的に漏れなくされる。
【００７２】
代わりとなる製造方法において、シリコーンシールを省いてもよいし、封止はガラスシートの端部を互いに結びつけることによって得ることもできる。
【００７３】
更に、高分子溶液１２を堆積させる前にその工程を実施するというこの方法に適用される第１の２つのシール２０及び２１は、ガラスを切断した後及びグレージングを封止する前のいつでも所定の位置に入れてよい。
【００７４】
上記のグレージング構造は、サーモクロミックグレージングのための使用の場合において記載されている。
【００７５】
もちろん、それは２つのガラス基材の間に、液体又は粘性物質、及び、固体粒子を含めることのできる、あらゆる製品に適用する。例えば、太陽熱収集器、サンスクリーンを形成する液体セル、液体結晶に基づくゲルから成る液体結晶グレージング、流動性のあるゲル若しくは液体を含んで成るエレクトロクロミック若しくはフォトクロミックグレージング、又は、ビオローゲン型のグレージング、そうでなければエレクトロトロピックグレージング、があげられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スペーサーを有するグレージングの部分断面図である。
【図２】
グレージングの端部の部分断面図である。
【図３】
スペーサーの実施態様を示す。
【図４】
スペーサーの実施態様を示す。
【図５】
スペーサーの実施態様を示す。
【図６】
グレージングにおけるスペーサーの均一配列を示す。
【図７】
グレージングにおけるスペーサーの不均一配列を概略的に示す。
本発明は、距離ｉで隔てられた少なくとも２つのガラス基材と、２つの基材間の隙間を少なくとも部分的に満たす少なくとも１つの物質、特に高分子溶液と、その間隔を維持するために２つの基材間に配置されたスペーサーを含んで成る構造に関する。高分子性、無機性、又は金属性の外周シールによって、２つの基材は機械的に互いに保持し、外周部を封止することが確実となる。
【０００２】
本発明はそのような用途に限定されないが、玄関又はベランダの屋根又は壁に一般的に使用されるサーモクロミックグレージングの製造に関して、より特に記載される。サーモクロミックグレージングユニットに含まれる高分子溶液は、ある温度を超えると不透明になり、それゆえ、グレージングを通しての可視光及び赤外線の透過をさえぎるヒドロゲルであることが公知である。
【０００３】
垂直位置にグレージングを配置することで、必然的に溶液が重力のもと下方へ流れ、それゆえ、グレージングの変形が起きる。したがって、ガラスシートはグレージングの上方部で互いに近づく傾向にあり、一方で、それはグレージングの下方部で半球形となり、グレージングを破裂させるかもしれない応力が生じる。
【０００４】
それゆえ、ガラスシートを隔てる距離は、そのような垂直に位置したグレージングにおいて一定に保たれることが好ましいとなる。
【０００５】
特開平９−２２２６１８号公報は、高分子溶液を含むグレージングユニットを開示している。垂直に位置したグレージングの間隔は、グレージング内を外部に関して負圧状態とすることによって、且つ、特に２つのガラスシート間にスペーサー（スペーサーは、製造の間、高分子溶液の表面上に無作為に分散され、そこへ固定されない）を含めることよって一定に保たれる。
【０００６】
しかしながら、時間とともに、スペーサー（それは溶液中で自由である）は、グレージングの下方部へ落下する傾向にある。それゆえ、それはグレージングの上方部において、もはやその機能を果たさず、上記した静水の降下という問題を引き起こす。
【０００７】
本発明の目的は、特にグレージング構造が垂直に位置したときに、そのようなグレージング構造におけるこの変形の問題を解決することにある。
【０００８】
したがって、本発明によれば、該構造が垂直に位置したときに、スペーサーが落下するのを防ぐために、スペーサーは基材の少なくとも１つに固定される。
【０００９】
１つの特徴によれば、スペーサーは、該構造に付着され、有機性又は無機性の接着剤、例えばエナメルを用いて、基材の少なくとも１つに接着結合によって固定される部材を構成する。
【００１０】
スペーサーは、例えば球又は他の体積であるが、鋼、又は、該物質と化学的に適合する別の材料から製作される。好ましくは、スペーサーはグレージングのより良い光学品質を確保するため、その代わりにガラスから製作される。それは、例えばガラス球、ガラス円筒、ガラス平行六面体、そうでなければ他の形状、例えば国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書に記載されているものと同じようなガラススペーサーである。
【００１１】
その機械的強度を増加させるために、スペ−サーを化学的に強化することが有用となろう。その機械的強度を増加させるために、ガラスシートを化学的及び／又は熱的に強化することも有用となろう。
【００１２】
別の有利な特徴によれば、スペーサーは該構造の固定表面の全面に不規則ではなく分散される。これは、本発明者らがスペーサーの数と位置を最適化することによって、十分な機械的強度を確保する一方で、そのようなグレージングの総費用におけるスペーサー機能の費用を最小化することが可能であるということを示したためである。
【００１３】
スペーサーを均一分散とするか、又は、不均一分散とするかどちらかを選択することができる。“均一”という用語は、長方形のグレージングの少なくとも１つの中間点（ｍｅｄｉａｔｒｉｃｅｓ）に関して、配列が対称であるということを意味すると解される。
【００１４】
スペーサーの均一分散が、下記式５
【数５】
【数６】
【００１５】
スペーサーの不均一分散が、下記式７
【数７】
【数８】
【００１６】
これらの式のうちの１つの特徴によれば、該構造の高さｈは０ｍと４ｍの間である。別の特徴によれば、安全係数ｆは１．３と２．３の間である。
【００１７】
したがって、均一配列について、スペーサーは、例えば該構造の中央に関して対称な２つのほぼ台形の幾何学的配置を互いに形成し、該構造が垂直に位置するときに、該構造のより大きな底辺が該構造の上方端及び下方端にそれぞれ位置する。
【００１８】
２つの基材の間に含まれる物質は、液体及び／又は個体であってよいが、とりわけ、ガス成分を全く含まない。これは、グレージングに起こり得るものに加えて、流れ又は変形を生じさせないために、ガス相が２つの基材の間に全く存在しないことが必須のためである。
【００１９】
最終的に、該構造は、例えば、当業者に周知であり、且つ、ブチルゴムビーズ又はシリコーンビーズを含む二重シールによって封止されてよい。有利には、その代わりに、それは三重シールであってもよく、それは該構造の両内部にブチルゴムシール及び硬質アクリル樹脂ビーズ、並びに、グレージングの外部と接触するシリコーンシールを含んでよい。サーモクロミックグレージングとして使用するこの種の構造は、したがって機械的に非常に安定なグレージングユニットを構成するために、少なくとも１つの積層ガラス及び／又は少なくとも１つの断熱ガラスと組み合せてよい。
【００２０】
本発明の該構造は、サーモトロピック、エレクトロトロピック又はエレクトロクロミックグレージングのような他種のグレージングに使用されてもよい。
【００２１】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付図とともに、後に続く記載を読むことでより明らかになる。
【００２２】
図１に示すサーモクロミックグレージング１は、距離ｉで隔てられた少なくとも２つのガラスシート１０及び１１と、２つのガラスシートを隔てる隙間を満たす高分子溶液などの物質１２を、スペーサ−１３（それは２つのガラスシートの間に配置され、グレージングが垂直に位置するときに、万一ガラスシートが変形した場合に、距離ｉを一定に保つために働く）とともに含んで成る。
【００２３】
そのようなグレージングユニットの大きさは、例えば、高さ２ｍ、幅８０ｃｍであり、ガラスシートは２〜１２ｍｍでよいが、好ましくは４〜８ｍｍの厚さを有する。
【００２４】
高分子溶液１２は、例えば３０％のポリビニルカプロラクタム（ＰＶＣＬ）と７０％の水から成るヒドロゲルである。それは、だいたい２５〜３０℃の温度を超えると不透明になり、可視及び赤外における波長を遮断する。光の透過は、そのとき８０％からおよそ１０〜１５％に切り替わる。
【００２５】
溶液１２の厚さは、ガラスシートを隔てる距離ｉに一致するが、切り替わらない状態と切り替わった状態の間で、光透過率ＴＬにおいて十分な相違を得るために０．１〜３ｍｍ、好ましくは約２ｍｍである。
【００２６】
図２に示すように、グレージングの外周部の密着及び封止は、有利には、溶液１２に接触するブチルゴムシール２０と、該シール２０の周囲に置かれた硬質アクリル樹脂ビーズ２１と、該ビーズ２１の上部に置かれ、グレージングの外部と接触するシリコーンシール２２を含んで成る三重シール２によって達成される。別の形として、硬質アクリル樹脂ビーズ２１とブチルゴムシール２０を逆に配置してもよい。
【００２７】
ブチルシール２０はグレージング内部の水蒸気を封止し、高分子溶液に溶けることのあるグレージングの外部からのガスを封止する。ブチルシール２０は柔軟性があり、グレージングの変形に追従する。
【００２８】
最終的に、シリコーンシール２２及びアクリル樹脂ビーズ２１は、液体又は溶媒を封止する。シリコーンシール２２によって、２つのガラスシート１０及び１１は機械的に接合し、互いに保持することが確実となる。
【００２９】
もちろん、他の知られるタイプのシールが適していることがある。
【００３０】
グレージングが垂直に位置するときに、溶液１２が落下して、グレージングの上部と下部の間に変形勾配を作り、２つのガラスシートはグレージングの上部で互いに近づき、グレージングの下部で離れる傾向にある。それゆえ、スペーサー１３によって、ガラスシートを隔てる距離ｉがほぼ一定に保たれるようにする。
【００３１】
本発明によれば、スペーサー１３は、付加された部材から成るが、グレージングの操作寿命までその位置を維持するために、ガラスシートの少なくとも１つに固定される。
【００３２】
ガラス、金属又は他の材料から製作されるスペーサーは、スペーサーに使用する材料の種類で決まる付着手段によって、ガラスシートの少なくとも１つに固定される。この付着手段は、例えば高分子溶液に適合性及び長時間にわたって抵抗性のある接着剤、そうでなければエナメルである。それは、例えば商標名ＬＯＣＴＩＴＥ ＵＶ３４９１のもと販売されるアクリル樹脂系接着剤、そうでなければ、商標名ＣＩＢＡ２０１１及び商標名ＤＥＬ０４３０２のもと販売される接着剤でもよい。
【００３３】
さまざまな種類及び形状のスペーサーが、図３〜図５に示され、考えられてよい。スペーサーの材料は高分子溶液１２に適合する化学物質でなければならない。
【００３４】
例えば、直径２ｍｍの鋼球が、適切には多くとも±１０μｍに測定されなければならないが、グレージングの機械的強度を満たすのに適している。
【００３５】
しかしながら、ガラススペーサーがグレージングに与える光学品質のために好ましい。このガラススペーサーは球（図３）、円筒（図４）、そうでなければ、それは十字形状（図５）又は国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書で与えられるような形状を有してもよく、これらの形状は、サン−ゴバン ディスプレイ グラス社（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｇｌａｓｓ）によって、商標名ＴＡＧＬＩＡのもと特に販売されている。
【００３６】
２ｍ×０．８０ｍのグレージングにおいて、直径１ｍｍ及び直径２ｍｍのガラス球の使用に関して、試験を実施した。
【００３７】
２ｍ×０．８０ｍの大きさを有するグレージングのために、直径２ｍｍのガラス球を特に採用した。
【００３８】
少なくとも１ｍｍの直径を有するガラス円筒の実施態様に関して、これはガラスシートによって及ぼされる応力に耐えるのに十分な座屈強さを有する。この円筒が、基材１０又は１１に２つの底面のうちの１つを接着剤で接着される。
【００３９】
図５に示すように十字形スペーサーに関して、それは磨いてもよいし、又は、切断したまま使用してもよく、その破壊荷重は十分高いのでガラスシートに完全に抵抗できる。大きさは１．６ｍｍの高さｌ及び細長い長方形表面３０（ａ×ｂの面積を有する）によって定義され、ここで、ｂ＝２．１ｍｍ、ａ＝０．２ｍｍである。このスペーサーは該表面３０を有する十字形底面のどちらかに接着剤で接着される。
【００４０】
国際公開ＷＯ９９／５６３０２号明細書からの他のＴＡＧＬＩＡ（商標）スペーサーが、十分な破壊荷重に達するために必要な大きさにされてよく、その破壊荷重はスペーサーの配列方法及びグレージングのサイズによって与えられる。
【００４１】
下表にサーモクロミックグレージングユニット（２ｍ×０．８０ｍ）において、応力を加えられたさまざまなガラススペーサーについて、測定した破壊荷重の値をまとめる。
【００４２】
【表１】
その高い破壊荷重は別として、十字形スペーサーは、座面の面積が球のそれに比べて大きく、それによってガラスシートがへこむという危険を制限しているという点で球よりも有利である。
【００４４】
本発明によれば、グレージングユニットの長方形表面上にあるスペーサーの幾何学的配列は変えてもよく、それはだいたい長方形、台形又は円形でさえよい。
【００４５】
他方では、スペーサーはガラスシートの表面の全面に不規則ではなく分散される。これは本発明者らが、仮に各幾何学的配列のうちの各スペーサーが受ける応力を計算することによって、スペーサーが論理的に配列されるとすれば、グレージングユニットのスペーサー数の減少を予測できるということを実証したためである。したがって、良好な機械的安定（窓ガラス又はスペーサ−の破損が全くないこと）を維持し、スペーサーの数を減少させると同時に、グレージングから受ける応力を減少させること、及び、その結果としてグレージングにおけるスペーサー機能の総費用を低減させることさえ可能である。
【００４６】
スペーサーの破壊応力を超えない限りは、更にガラスシートを厚くすることで、ガラスシートを変形させるのと同じレベルについて、スペーサーの数を減少させることも可能である。
【００４７】
最終的に、スペーサーの均一な又は不均一な幾何学的配列が好まれるかもしれない。“均一（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）”という用語は、配列が長方形のグレージングの少なくとも１つの中間点（ｍｅｄｉａｔｒｉｃｅｓ）に関して対称であるということを意味すると解される。
【００４８】
均一配列について、スペーサー間の距離及びスペーサーの総数に従った分散ロジックは、グレージングの高さ及び幅に依存する。本発明者らは１つの設計解法を提案した。即ち、横列の２つのスペーサー間にセンチメートルで与えられる距離ｄは、以下のように表される。
【００４９】
【数９】
式中、ｅはもっとも薄い窓ガラスのミリメートルでの厚さであり、ｈは０と４の間のメートルでの高さであり、ｆは１．５と２．３の間で変えることのできる係数である。ｆは安全係数と呼ばれる倍率で、それはスペーサーの破損を避けるために、スペーサー間の距離の最適化に、それゆえ、スペーサーの総数に余裕を与える。係数ｆが小さくなれば、静水の降下によって生じるスペーサー１個あたりの応力が小さくなる。したがって、スペーサーの総数ｎは以下のように表される。
【００５１】
【数１０】
式中、ｈ（グレージングの高さ）、ｃ（グレージングの幅）及びｄ（先に計算した隙間）はメートルである。その計算のために、第一に２つの数式のそれぞれを計算すること、及び、整数ｎを与えるために２つの数式を掛け合わせる前にもっとも近い整数へそれらの端数を切り捨てることが必要である。不均一配列ついては、即ち、対称でないときには、スペーサー間の距離及びスペーサーの数のための分散ロジックは、スペーサーがグレージングの下部に関して位置する列の高さの関数である。本発明者らは、以下の設計解法を提案した。
【００５３】
【数１１】
式中、ｄ’は、グレージングの下部に関して高さｇで位置するまさにこの列の横列上にある２つのスペーサー間のセンチメートルでの距離であり、グレージングはメートルで表され、０ｍと４ｍの間であり、ｅはもっとも薄いガラスシートのミリメートルでの厚さであり、ｆは安全係数で、１．３と２．３の間で変えることができる。したがって、グレージングの下部に関して、高さｇに配置された列のスペーサーの数ｎは、以下のように表される。
【００５５】
【数１２】
式中、ｃはメートルでのグレージングの幅であり、ｄ’は先に計算され、この式においてはメートルで表されるスペーサー間の距離であり、式ｃ／ｄ’は引き算を実施する前に、もっとも近い整数に端数を切り捨てられる。
【００５７】
例として、以下に与える値は均一配列のための式に一致する。４ｍｍの厚さを有するガラスシートで、２ｍ×０．８０ｍの大きさを有するグレージングのための同一スペーサーによる２つの異なる分散の間の比較が以下に説明される。
【００５８】
第１の分散について、安全係数が２．３に設定され、スペーサーの総数ｎは１４４であり、それは１列あたり８個のスペーサーを有する１８列において、高さ及び幅の全面に、１０．４ｃｍの均一且つ同一の間隔ｄで分散される。
【００５９】
第２の分散について、総数が１２６のスペーサーであり、それは１９列において高さ及び幅の全面に、均一且つ同一の間隔で、しかし高さに応じて勾配をもった数で分散される。配列は、図６に示すことができるように、中央の底辺又は列（例えば４個）よりも上部及び下部の底辺又は列（例えば９個）に多数のスペーサーがある状態で、グレージングの高さの中間に関して対称である、ほぼ台形状の２つの構造にたとえられてよい。
【００６０】
以下の表に与えられる比較結果は、スペーサーが受ける荷重とグレージングの外面が受ける応力に関する。
【００６１】
【表２】
第２の（いわゆる台形の）分散ロジックによるスペーサー配列は、スペーサーの数は減少するが、有利には、それぞれのスペーサーが受ける荷重を減少させること（２０％減少）、及び、グレージングが受けるであろう応力も減少させること（２５％減少）を可能にするとみなしてよい。
【００６３】
スペーサーの数は、不均一ではあるが論理的な分散（それはスペーサーあたりの荷重が１６５Ｎ、グレージングに関する応力が１２ＭＰａに近づく傾向にあるが、いずれにせよ、それらの値はグレージングの機械的強度に関して安全な値のままである）において、さらに減少させることができる。概略図７が、上記の例、即ち、高さ２ｍ及び幅０．８０ｍとして与えられる均一配列のグレージングの大きさと同じ大きさを有するグレージングの不均一配列の例を示す。安全係数ｆが２．１であるために、７１個のスペーサーが必要とされ、スペーサー間の距離が列の高さに応じて異なる。
【００６４】
この不均一配列は、均一配列の場合（１４４個のスペーサー、ｆ＝２．３）においてよりも、より高い安全係数（ｆ＝２．１）とともに、より少ない（７１個）スペーサーしか必要としない。それでも、グレージングがどちらの向きにおいても垂直に配置してよい均一配列と違って、不均一配列の場合には、グレージングが垂直に位置したとき、スペーサーの集中した領域がグレージングの上部の方へ配置されるということを確実にすることが必須である。
【００６５】
グレージングを製造する方法の例は以下の通りである。
【００６６】
点が第１のガラスシート上に描かれ、それはグレージングを製造した後に取り除かれる。それはガラスシートの反対側の表面上に、選択された分散に従って組みつけられるスペーサー１３の位置に対応する。
【００６７】
ブチル第１シール２０が、スペーサーを受け入れることを意図した表面上の外周部に堆積される。次いで、点状の接着剤をスペーサーの上に堆積させた後、スペーサーは、選択された位置でガラスシートに接着剤で接着される。紫外線ランプが、接着剤を架橋させて、スペーサーを完全に固定するために使用される。
【００６８】
第２シール、即ちアクリル樹脂ビーズ２１が、ガラスシートの外周部及び第１シール２０の上に堆積される。
【００６９】
次いで、高分子溶液１２の層が、第１シール２０によって接着した体積の内側に拡散される。
【００７０】
次いで、第２ガラスシートが第１シートの上に押し付けられ、例えば発泡体から形成される４つのインサートが、溶液１２は第２シートと接触してはいけないので、スペーサーよりも多い量によって、２つのガラスシートを隔てた状態に保つためにそれらの間に配置される。
【００７１】
最終的に、２つのガラスシートを結合したものが、真空を作り出すチャンバーに入れられ、互いに近づこうとする２つのガラスシートによって、インサートが圧縮される。このチャンバーを出るとすぐに、ガラスシートは、グレージングの端部にシリコーンシール２２を使用することによって、決定的に封止され、最終的に漏れなくされる。
【００７２】
代わりとなる製造方法において、シリコーンシールを省いてもよいし、封止はガラスシートの端部を互いに結びつけることによって得ることもできる。
【００７３】
更に、高分子溶液１２を堆積させる前にその工程を実施するというこの方法に適用される第１の２つのシール２０及び２１は、ガラスを切断した後及びグレージングを封止する前のいつでも所定の位置に入れてよい。
【００７４】
上記のグレージング構造は、サーモクロミックグレージングのための使用の場合において記載されている。
【００７５】
もちろん、それは２つのガラス基材の間に、液体又は粘性物質、及び、固体粒子を含めることのできる、あらゆる製品に適用する。例えば、太陽熱収集器、サンスクリーンを形成する液体セル、液体結晶に基づくゲルから成る液体結晶グレージング、流動性のあるゲル若しくは液体を含んで成るエレクトロクロミック若しくはフォトクロミックグレージング、又は、ビオローゲン型のグレージング、そうでなければエレクトロトロピックグレージング、があげられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
スペーサーを有するグレージングの部分断面図である。
【図２】
グレージングの端部の部分断面図である。
【図３】
スペーサーの実施態様を示す。
【図４】
スペーサーの実施態様を示す。
【図５】
スペーサーの実施態様を示す。
【図６】
グレージングにおけるスペーサーの均一配列を示す。
【図７】
グレージングにおけるスペーサーの不均一配列を概略的に示す。
Claims (17)
- 距離（ｉ）で隔てられた少なくとも２つのガラス基材（１０、１１）と、２つの基材の間の隙間を少なくとも部分的に満たす少なくとも１つの物質（１２）と、その間隔を維持するために２つの基材の間に配置されたスペーサー（１３）を含んで成り、物質（１２）は液体及び／又は固体で、且つ、ガス成分をまったく含まず、スペーサー（１３）は基材の少なくとも１つに固定されたことを特徴とする構造。
- 物質（１２）が高分子溶液から成ることを特徴とする、請求項１に記載の構造。
- スペーサー（１３）がグレージングへの付着部材を構成し、それが接着結合によって固定されたことを特徴とする、請求項１又は２の何れか１項に記載の構造。
- 接着結合が接着剤又はエナメルによって達成されたことを特徴とする、請求項３に記載の構造。
- スペーサー（１３）が鋼球であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の構造。
- スペーサー（１３）がガラスから製作されたことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の構造。
- スペーサー（１３）が球又は円筒の形であることを特徴とする、請求項６に記載の構造。
- スペーサー（１３）が十字形であることを特徴とする、請求項６に記載の構造。
- スペーサー（１３）が該構造の固定表面の一面に不規則ではなく分散されたことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の構造。
- スペーサーの均一分散が、下記式１
- スペーサーの不均一分散が、下記式３
- 該構造の高さｈが０ｍと４ｍの間であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の構造。
- 安全係数ｆが１．３と２．３の間であることを特徴とする、請求項１２に記載の構造。
- スペーサーが該構造の中央に関して対称な２つのほぼ台形の幾何学的配置を互いに形成し、該構造が垂直に位置するときに、該構造のより大きな底辺が該構造の上方端及び下方端にそれぞれ位置することを特徴とする、請求項１０に記載の構造。
- 該構造が、該構造の内部にブチルゴムシール（２０）及び硬質アクリル樹脂ビーズ（２１）を含み、並びに、グレージングの外部と接触するシリコーンシール（２２）を含んで成る三重シール（２）によって封止されたことを特徴とする、請求項１〜１４の何れか１項に記載の構造。
- サーモクロミックグレージングのための請求項１〜１５の何れか１項に記載の構造の使用。
- 請求項１に記載の構造を有する少なくとも１つのサーモクロミックガラス、並びに、少なくとも１つの積層ガラス及び／又は少なくとも１つの断熱ガラスを含んで成るグレージング。
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