JP2013523572A - 粘性端密封部を備えた真空断熱ガラスユニット - Google Patents
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Abstract
Description
本発明ではそれが中心的な役割を果たすため、本明細書に気体透過の概念を提示する。
気体は、そこにある開口部が常時流動を可能にするほど十分大きくなくとも固体を介して流動する可能性をもっている。僅かな量以上の気体が任意の孔を通過できるほど十分大きな孔を持たない障壁を介した気体の流、出入は、“透過”として知られている。これらの条件での定常流量は、透過係数又は単に透過度である。これは通常、1平方センチメートル断面を通って秒当たり、かつ障壁を通る際に133.3Pa(1tоrr)の圧力低下を伴う壁厚1ミリ当たりに流動するSTP(標準温度・圧力)での気体の立方センチメートルで表される。理想的な真空というものは、ポンプからそれを分離した時点で到達した真空状態(圧力)を半永久的に維持すべきものである。実際にある如何なるチャンバでさえも、ポンプ装置から分離された後には圧力の上昇がある。その圧力上昇は、気体がチャンバの外から内へと透過することで生じるのである。
透過は3段階のプロセスがある。気体は最初、真空容器の外壁上で吸収され、次いで容積部分を通って拡散し、最後に内壁を脱着する。ガラス、セラミック、高分子材料を通る透過は分子レベルである。分子は吸収の際に解離しない。水素は金属表面で解離し、真空壁から脱着する前に再結合する原子の形で拡散する。
真空断熱ガラスユニットが当該技術では公知である。例えば、特許文献1〜7を参照されたい。それらの開示内容はここでは参照によって援用される。
「我々が15年未満で採算をとることになる投資を以て、エネルギ消費量を80パーセント減少させる建物を建造可能にならなければならないという高まりつつある認識がある。建造物、米国でエネルギの40パーセントを消費するという事実から、結果としてエネルギ効率のいい建造物は、我々の炭酸ガス放出量を3分の1まで減少させることができる。」
「使用及びメンテナンス上の注意
1.網入りガラスの類いを従来窓とは異なる用途で使用する際には熱による破損トラブルを防止する上で使用前に弊社に連絡をしてください。
2.SPACIAにフィルムや紙を貼らないでください。熱による破損の恐れがあります。支柱の僅かな位置ずれや偶発的な脱落については発見されたとしても、製品性能上は無視できる問題です。
3.SPACIA使用温度条件に関しては、その内・外温度差が好ましくは35℃未満での使用が求められます。
4.金属やセラミック等の固い鋭利な物でSPACIAに触れないでください。深いスクラッチは往々にしてガラス破損を招くことがあります。
5.反射像に幾分かの変形が生じることは、製造工程上の理由や、内・外温度差大の場合にその高い断熱性故に起こる偶発的なガラスの反りのため回避できません。
高真空(及び超高真空)機器のため、柔軟性のある金属部品が使用されてフランジに溶接又はろう付けされる。そのような部品は、水圧形成されたベローズ(縦断面は波形)と、ダイアフラム型ベローズ(隔壁、内・外周が溶接)を外部および内周計測器で溶接された隔膜)を備えている。それらは金属製であるためこの種のあらゆる部品は加工硬化を被り、作業サイクル数によって摩耗する。
「この工法は第二次世界大戦後、英国のピルキントン・ブラザーズ社によって開発された。それは、板ガラスのつや出しを不必要とする意味で平面ガラス生産における革命であった。7年間にわたる実験と700万ポンドの投資を経た1959年に、ピルキントン社は歪無しガラスを生産するための経済的手段を導入した。今日では、水平なソーダ石灰石英ガラスのほぼ90%がこのようにして独占的に生産されている。」
ジョーステン(Jousten) K 編集、真空技術のハンドブック、ワインハイム(ドイツ)、 Wiley−VCH、2008.1002頁
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Claims (20)
- (a)大気圧より小さい圧力の真空空間をその間に備えた第1板ガラスと第2板ガラスと、
(b)前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの間に位置し、第1板ガラスと第2板ガラスの分離と前記真空空間の維持に寄与する少なくとも1つのスペーサと、
(c)端密封部であって、
(i)気体が前記真空空間へ透過する比率を制限する粘性材料であって、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスとの間に熱歪差が生じた際に、前記端密封部によって第1板ガラスと第2板ガラスを相対的に横方向に移動させ、更に第1板ガラスと第2板ガラスの間に相対的な横方向移動がある場合、前記端密封部によって少なくとも前記粘性材料の一部の中に粘性せん断力が生じるような、前記粘性材料と、
(ii)その形状によって前記粘性材料を拘束する少なくとも1つの障壁と、を有する端密封部と、を有することを特徴とする真空断熱ガラスユニット。 - 前記粘性材料は、ASTM・D3985で測定した際に、20℃の酸素ガスに対して10,000,000(cm3・mm/m2・day・MPa)(1,000,000(cm3・mm/(m2・day・bar)))と同じくらいのガス透過率を有することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記粘性材料はニュートン流体であることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記粘性材料はポリイソブテンを含むことを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記粘性材料は本質的にポリイソブテンからなることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記障壁は、前記粘性材料に接触する粘性障壁であることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記障壁は、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの中の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記障壁は、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスのどちらも含まないことを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの間には粘性材料が配置され、前記障壁は、
(i)粘性材料の真空空間側で前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの間に配置された第1帯状スペーサと第2帯状スペーサとを有する第1帯状スペーサ組であって、前記第1帯状スペーサは前記第1板ガラスに付着され、前記第2帯状スペーサは前記第2板ガラスに付着され、更に前記第1帯状スペーサと前記第2帯状スペーサは接触し合い、互いに対し横方向に移動可能であるような、第1帯状スペーサ組と、
(ii)前記真空空間側とは反対の前記粘性材料の側で、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの間に配置された第3帯状スペーサと第4帯状スペーサとを有する第2帯状スペーサ組であって、前記第3帯状スペーサは前記第1板ガラスに付着され、前記第4帯状スペーサは前記第2板ガラスに付着され、更に前記第3帯状スペーサと前記第4帯状スペーサは接触し合い、互いに対し横方向に移動可能であるような、第2帯状スペーサ組と、
(iii)前記第1帯状スペーサ組と前記粘性材料の間、及び前記第2帯状スペーサ組と前記粘性材料の間に配置された粘性障壁、を有することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。 - 前記第1帯状スペーサと前記第3帯状スペーサは、前記第1帯状スペーサと前記第3帯状スペーサの間と、前記第1板ガラスと前記粘性材料の間に延びる材料片によって接合され、更に前記第2帯状スペーサと前記第4帯状スペーサは、前記第3帯状スペーサと前記第4帯状スペーサの間と、前記第2板ガラスと前記粘性材料の間に延びる材料片によって接合されることを特徴とする請求項9に記載の真空断熱ガラスユニット。
- 前記第1板ガラスと前記第2板ガラスは各々、前記真空空間の反対側に外面と、真空空間に対面する内面とを有し、
前記端密封部は更に、前記第1板ガラスの外面上に延びる第1延長部と前記第2板ガラスの外面上に延びる第2延長部とを有するエンドキャップを備え、前記粘性材料は第1板ガラスの外面と前記第1延長部の間と、第2板ガラスの外面と前記第2延長部の間とに配置され、
前記障壁は、
(i)前記粘性材料の一方の側において、第1板ガラスの外面と前記第1延長部の間に配置された第1帯状スペーサと、
(ii)前記粘性材料の他方の側において、第1板ガラスの外面と前記第1延長部の間に配置された第2帯状スペーサと、
(iii)前記粘性材料の一方の側において、第2板ガラスの外面と前記第2延長部の間に配置された第3帯状スペーサと、
(iv)前記粘性材料の他方の側において、第2板ガラスの外面と前記第2延長部の間に配置された第4帯状スペーサと、
(v)前記第1帯状スペーサと前記粘性材料の間、前記第2帯状スペーサと粘性材料の間、前記第3帯状スペーサと前記粘性材料の間、及び前記第4帯状スペーサと粘性材料の間に配置される粘性障壁と、を有することを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。 - 前記端密封部は更に、
前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの周辺端部周りにエンクロージャを形成するエンドキャップであって、前記粘性材料が前記エンクロージャを満たすようなエンドキャップと、
前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの周辺端部を隔てる間隙に付着してこれに掛かる弾性膜であって、前記粘性材料を拘束するように形成される弾性膜と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の真空断熱ガラスユニット。 - 前記第1板ガラスと前記第2板ガラスは各々、前記真空空間の反対側に外面と、真空空間に対面する内面とを有し、更に前記第1板ガラスと前記第2板ガラスを隔てる間隙は、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの周辺端部域から内方にかけて先細間隙であり、
更に、前記端密封部は、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの周辺端部の周りにエンクロージャを形成するエンドキャップを更に備え、
また更に、前記粘性材料は前記エンクロージャを満たすと共に前記第1板ガラスと前記第2板ガラスを隔てる前記先細間隙の中、その地点での前記粘性材料の最先端の表面張力が、更なる間隙内への進入を回避するような上記地点まで延びることを特徴とする請求項7に記載の真空断熱ガラスユニット。 - 大気圧より小さい圧力の真空空間をその間に備えた第1板ガラスと第2板ガラスを有する真空断熱ガラスユニットのための端密封部であって、該端密封部は、
(a)気体が前記真空空間へ透過する比率を制限する粘性材料であって、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスとの間に熱歪差が生じた際に、前記端密封部によって第1板ガラスと第2板ガラスを相対的に横方向に移動させ、更に前記第1板ガラスと前記第2板ガラス間に相対的な横方向移動がある場合、前記端密封部によって少なくとも前記粘性材料の一部の中に粘性せん断力が生じるような、前記粘性材料、及び
(b)その形状によって前記粘性材料を拘束する少なくとも1つの障壁、を有することを特徴とする端密封部。 - 前記粘性材料は、ASTM・D3985で測定した際に、20℃の酸素ガスに対して10,000,000(cm3・mm/m2・day・MPa)(1,000,000(cm3・mm/(m2・day・bar)))と同じくらいのガス透過率を有することを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
- 前記粘性材料はニュートン流体であることを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
- 前記粘性材料はポリイソブテンを含むことを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
- 前記粘性材料は本質的にポリイソブテンからなることを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
- 前記障壁は、前記粘性材料に接触する粘性障壁であることを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
- 前記障壁は、前記第1板ガラスと前記第2板ガラスの中の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項14に記載の端密封部。
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