JP2016199438A - 複層ガラス及び複層ガラス窓構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能な防火ガラスにおいて、断熱性能を向上させること。【解決手段】第１のガラス板と、第２のガラス板と、第１及び第２のガラス板をスペーサにより隔置させることより構成される中空層とを備えた複層ガラスであって、第１のガラス板及び第２のガラス板は、風冷強化処理された強化ガラスであり、第１のガラス板の厚み及び第２のガラス板の厚みは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、中空層には不活性ガスが封入されており、中空層の厚みは、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、複層ガラスを枠体に取り付ける際の呑み込み深さが５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする複層ガラスが提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、複層ガラス及び複層ガラス窓構造に関する。

従来、延焼防止等の目的で使用される防火ガラスとして、火災発生時にガラスが割れても脱落による開口を生じないように金属網を埋め込んだ網入りガラスが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、防火ガラスとして、物理強化処理された強化ガラスが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−７０１９０号公報 国際公開２００８／０２０５０９号

近年、既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体を交換することなく、ガラスのみを交換することで防火性能を維持した状態で、断熱性能を向上させることが求められている。

そこで、本発明の一つの案では、既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能な防火ガラスにおいて、断熱性能を向上させることを目的とする。

一つの案では、第１のガラス板と、第２のガラス板と、前記第１及び第２のガラス板をスペーサにより隔置させることより構成される中空層とを備えた複層ガラスであって、前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板は、風冷強化処理された強化ガラスであり、前記第１のガラス板の厚み及び前記第２のガラス板の厚みは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、前記中空層には不活性ガスが封入されており、前記中空層の厚みは、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、前記複層ガラスを枠体に取り付ける際の呑み込み深さが５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする複層ガラスが提供される。

一態様によれば、既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能な防火ガラスにおいて、断熱性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る複層ガラスの概略断面図。 本発明の一実施形態に係る複層ガラスを構成するガラスの概略断面図。 本発明の一実施形態に係る複層ガラスの他の例を示す概略断面図。 本発明の一実施形態に係る複層ガラスを枠体に取り付けたときの概略断面図。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

まず、本発明の一実施形態に係る複層ガラスの概略構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る複層ガラスの概略断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る複層ガラスを構成するガラスの概略断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係る複層ガラスの他の例を示す概略断面図である。

本発明の一実施形態に係る複層ガラス１００は、図１に示すように、第１のガラス板１０と、第２のガラス板２０と、スペーサ３０と、１次シール４０と、２次シール５０と、中空層６０とを含む。そして、複層ガラス１００は、第１のガラス板１０がスペーサ３０を介して第２のガラス板２０と対向して隔置され、１次シール４０及び２次シール５０により第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０の周縁部が封着された構成となっている。

第１のガラス板１０は、風冷強化処理された強化ガラスである。第１のガラス板１０の厚み（図１中、「Ｔ１」で示す。）は、十分な防火性能が得られるという観点から、２ｍｍ以上とすることができる。また、第１のガラス板１０の厚みは、後述するように既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能であるという観点から、４ｍｍ以下とすることができる。

風冷強化処理としては、特に限定されないが、研磨工程後の第１のガラス板１０を６２０℃以上６６０℃以下に加熱することが好ましい。急冷前の第１のガラス板１０の温度を６２０℃以上とすることによって、冷却過程で一時的に発生する引っ張り応力による割れを防ぎ、かつ十分な残留歪、すなわち表面圧縮応力を発生させて遮炎性能を確保することができる。他方で急冷前の第１のガラス板１０の温度を６６０℃以下にすることによって、熱処理の痕跡やゆがみを防いでクリアな視界を確保（視界の妨げを抑制）することができる。

また、第１のガラス板１０の主面に均一に表面圧縮応力を付与するために、第１のガラス板１０の上下全面に対して５℃以上８０℃以下の圧縮空気をノズルから噴出して急冷することが好ましい。なお、圧縮空気の温度は、空気が送風機によって圧縮されるため、送風機の回転エネルギーにより外気温よりも高くなり、場合によっては８０℃近くまで上昇することがある。しかしながら、冷却風を冷却機によって冷やすことで５℃近くまで下げることができる。

また、第１のガラス板１０は、図２に示すように、第１のガラス板１０の主面１０ａと端面１０ｂとの境界部分には、研磨により第１のガラス板１０の主面１０ａ及び端面１０ｂに対し傾斜した傾斜面１０ｃが形成されていことが好ましい。研磨方法としては、例えば砥粒径の異なる複数個の研磨用の砥石を用いる方法が挙げられる。

第１のガラス板１０の主面１０ａと傾斜面１０ｃとのなす角度Ａは、１３５度以上１７０度以下であることが好ましい。角度Ａが１３５度よりも小さいと、傾斜面１０ｃと第１のガラス板１０の主面１０ａとで成す角部１０ｄにカケが発生しやすく、物理強化処理前のエッジ強度が不足し、高温までの加熱や風圧の高い冷却処理が必要になる。このため、第１のガラス板１０に歪や変形が生じ、クリアな視界が得られなくなる。また、角度Ａが１７０度よりも大きいと、高い精度で研磨する必要があるため、設備コストが増大する。また、特にカケが発生しにくいという観点から、角度Ａは１５１度以上１７０度以下であることが好ましく、１５４度以上１７０度以下であることがより好ましい。なお、角度Ａは、これらの範囲に入っていれば上下の第１のガラス板１０の主面１０ａに対して同一であってもよく、同一でなくてもよい。

また、第１のガラス板１０の端面１０ｂは、研磨加工されていることが好ましい。これにより、切断品質によるエッジ強度のばらつきを安定化させることができる。また、研磨加工としては、特に平行研磨（ガラスの研磨のための送り方向と、ガラスと砥石の研磨面とが当たるところでの砥石の回転方向が同じになる研磨方法）であることが好ましい。

また、第１のガラス板１０の主面１０ａにおける表面圧縮応力は、７０ＭＰａ以上１５５ＭＰａ以下であることが好ましい。表面圧縮応力を７０ＭＰａ以上にすることにより、耐熱強化ガラスとして必要な遮炎性能を得ることができる。また、表面圧縮応力を１５５ＭＰａ以下にすることにより、第１のガラス板１０の圧縮応力歪みによる映像品質の悪化を抑制することができる。

なお、表面圧縮応力の測定方法としては、ＪＩＳ Ｒ３２２２（２００３年版）に記載の示差屈折計による方法を用いることができる。表面圧縮応力の分布としては、第１のガラス板１０の面内において均一な視界が得られるという観点から、第１のガラス板１０の面内でばらつきが小さいことが好ましい。

第２のガラス板２０は、第１のガラス板１０と対向して配置されている。第２のガラス板２０は、平面視において第１のガラス板１０と同一又は略同一の大きさを有する。第２のガラス板２０は、第１のガラス板１０と同様に、風冷強化処理された強化ガラスである。第２のガラス板２０の厚み（図１中、「Ｔ２」で示す。）は、十分な防火性能が得られるという観点から、２ｍｍ以上とすることができる。また、第２のガラス板２０の厚みは、後述するように既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能であるという観点から、４ｍｍ以下とすることができる。

第２のガラス板２０としては、風冷強化処理された強化ガラスであり、厚みが２ｍｍ以上４ｍｍ以下であれば特に限定されないが、第１のガラス板１０と同一の厚みであってもよく、第１のガラス板１０と異なる厚みであってもよい。

第２のガラス板２０は、第１のガラス板１０と同様に、所定寸法に切断されており、第２のガラス板２０の主面と端面との境界部分には、研磨により第２のガラス板２０の主面及び端面に対し傾斜した傾斜面が形成されていることが好ましい。第２のガラス板２０の主面と傾斜面とのなす角度Ａは、第１のガラス板１０と同様に、１３５度以上１７０度以下であることが好ましい。

また、第２のガラス板２０の端面は、研磨加工されていることが好ましい。これにより、切断品質によるエッジ強度のばらつきを安定化させることができる。また、研磨加工としては、特に平行研磨であることが好ましい。

また、第２のガラス板２０の主面における表面圧縮応力は、第１のガラス板１０と同様に、７０ＭＰａ以上１５５ＭＰａ以下であることが好ましい。

第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０の少なくとも一方の中空層６０側の面には、図３に示すように、断熱性能及び遮熱性能を高めるという観点から、Ｌｏｗ−Ｅ（Low Emissivity）膜７０が形成されていることが好ましい。Ｌｏｗ−Ｅ膜７０は、放射伝熱を抑制することで、熱の通過を制限する薄膜であるため、表面圧縮応力を下げても防火性能が得られるため７０ＭＰａ以下でもよい。Ｌｏｗ−Ｅ膜７０としては、特に限定されないが、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）から成る吸収層、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）から成る透明誘電体膜、Ａｇ主成分膜等、金属亜鉛から成る透明誘電体膜をこの順で積層した構成とすることができる。

スペーサ３０は、第１のガラス板１０と第２のガラス板２０との間に設けられ、第１のガラス板１０と第２のガラス板２０とを隔置させる部材である。スペーサ３０は、枠状に形成され、中空層６０を取り囲む。中空層６０の内部には、第１のガラス板１０と第２のガラス板２０との間隔を保つピラーが設けられてもよい。また、スペーサ３０は、その内部に空洞部３１を有し、空洞部３１には粒状ゼオライト等の乾燥材３２が充填されている。スペーサ３０には、空洞部３１を中空層６０に連通させる貫通孔３３が開口されており、貫通孔３３を介して中空層６０の空気が乾燥される。スペーサ３０の材料としては、特に限定されないが、例えばアルミニウム、ステンレス、硬質樹脂が挙げられる。

１次シール４０は、第１のガラス板１０とスペーサ３０との間に設けられ、第１のガラス板１０とスペーサ３０とを接着する。また、１次シール４０は、スペーサ３０と第２のガラス板２０との間に設けられ、スペーサ３０と第２のガラス板２０とを接着する。１次シール４０の材料としては、特に限定されないが、例えばブチル系シーリング材が挙げられる。なお、難燃性向上の観点から、難燃剤を配合してもよい。さらに、加工性、粘着性等の向上の観点から、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤等の架橋剤、加硫遅延剤、その他添加材（カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムなどの充填剤（フィラー）、ワックス、シランカップリング剤、活性剤、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、酸化防止剤、滑剤、顔料、紫外線吸収剤、分散剤、脱水剤、粘着付与剤、帯電防止剤、加工助剤）を配合してもよい。これらの配合成分は、ゴム組成物用の一般的なものを挙げることができる。それらの配合量も特に制限されず、任意に選択される。

２次シール５０は、１次シール４０を取り囲み、１次シール４０と共に中空層６０を封止する。２次シール５０の材料としては、特に限定されないが、ポリサルファイド、シリコーン、ウレタン等の硬化性エラストマーとし、１次シール４０と同様に、ガラスとの接着性を発現するために適当な変性を加えられたもの等が好ましい。

中空層６０は、第１のガラス板１０、第２のガラス板２０、１次シール４０及び２次シール５０により密封され、大気と隔離される密封空間である。中空層６０の厚み（図１中、「Ｔ３」で示す。）は、断熱性能の観点から、３ｍｍ以上とすることができる。また、中空層６０の厚みは、後述するように既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付け可能であるという観点から、６ｍｍ以下とすることができる。

中空層６０の厚みとしては、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であれば特に限定されないが、第１のガラス板１０の厚み、第２のガラス板２０の厚み、後述する枠体の溝幅及び後述するグレージングチャンネル１２０の取り付けに必要な厚みに応じて決定されることが好ましい。具体的には、第１のガラス板１０の厚みが３ｍｍ、第２のガラス板２０の厚みが３ｍｍ、枠体の溝幅が１４ｍｍ、グレージングチャンネル１２０の取り付けに必要な厚みが４ｍｍである場合には、中空層６０の厚みは４ｍｍとすることができる。

中空層６０には、例えば乾燥空気、不活性ガスが封入される。不活性ガスの種類としては、特に限定されるものではなく、例えばクリプトンガス、アルゴンガスが挙げられる。しかしながら、中空層６０内での対流を抑制し、断熱性能を向上させるという観点から、クリプトンガスであることが好ましい。中空層６０の気圧としては、大気圧と同じであってもよく、大気圧よりも小さくてもよい。また、中空層６０は、真空とされてもよい。

ところで、既存の単板の網入りガラス等に用いられている開閉窓の枠体の溝幅は、１３ｍｍや１４ｍｍであることが多い。また、防火ガラスとして用いられている単板の網入りガラスの厚みは、６．８ｍｍであることが多い。

これに対して、本発明の一実施形態に係る複層ガラス１００によれば、第１のガラス板１０の厚み及び第２のガラス板２０の厚みが２ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、中空層６０の厚みが３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。すなわち、本発明の一実施形態に係る複層ガラス１００の全体としての厚みを１０ｍｍ以下にできるため、既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体に取り付けることができる。このため、既存の枠体を交換することなく、ガラスだけを単板ガラスから複層ガラス１００に取り替えることができ、さらに断熱性能を向上させることができる。また、ガラスの取り替え時間を短縮することができる。

また、本発明の一実施形態に係る複層ガラス１００によれば、第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０は、風冷強化処理された強化ガラスであり、第１のガラス板１０の厚み及び第２のガラス板２０の厚みが２ｍｍ以上である。このため、十分な防火性能を得ることができる。また、網入りガラスを用いていないため、網を含んでいない。このため、網錆の発生がなく、ガラス板の網による視界の妨げを抑制することができる。

次に、既存の単板の網入りガラス等に用いられる枠体に複層ガラス１００が取り付けられたときの複層ガラス窓構造について、図４を参照しながら説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る複層ガラスを枠体に取り付けたときの概略断面図である。

複層ガラス窓構造は、図４に示すように、複層ガラス１００と、複層ガラス１００の周縁部及び端面に装着された枠体１１０と、複層ガラス１００の周縁部及び端面と枠体１１０との間に取り付けられたグレージングチャンネル１２０と、グレージングチャンネル１２０を支持するブロック１３０とを有する。

複層ガラス１００は、前述したように、第１のガラス板１０と、第２のガラス板２０と、スペーサ３０と、１次シール４０と、２次シール５０と、中空層６０とを含む。複層ガラス１００の周縁部及び端面が枠体１１０にはめ込まれた状態における呑み込まれる長さ（以下「呑み込み深さ」という。）（図４中、「Ｄ」で示す。）は、十分な耐風圧性能が得られるという観点から、５ｍｍ以上であることが好ましい。また、呑み込み深さは、熱割れを抑制し、防火性能を高めるという観点から、１２ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下であればより好ましく、７ｍｍ以下であることが特に好ましい。

枠体１１０は、複層ガラス１００をはめ込むための溝部１１１を有する。溝部１１１の幅（図４中、「Ｗ」で示す。）は、特に限定されないが、既存の単板の網入りガラス等に用いられている開閉窓の枠体１１０の場合、１３ｍｍや１４ｍｍであることが多い。枠体１１０の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。

グレージングチャンネル１２０は、例えば断面形状が略Ｕ字状であり、複層ガラス１００の周縁部及び端面に取り付けられる。グレージングチャンネル１２０は、例えば図４に示すように、底面部１２１と、側壁部１２２とを有する。

底面部１２１は、第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０の端面を保護するように長尺状に構成されている。底面部１２１の材料としては、例えば硬質ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の硬質樹脂材料を主材料とする樹脂材料を用いることができる。

側壁部１２２は、底面部１２１と一体に連結され、第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０の周縁部の長手方向（図４中、Ｙ方向で示す。）に沿って第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０の周縁部を覆うように長尺状に構成されている。

側壁部１２２における複層ガラス１００が取り付けられる側には、舌片状部１２３が設けられている。これにより、複層ガラス１００がグレージングチャンネル１２０から外れることを抑制することができる。側壁部１２２の材料としては、底面部１２１の材料よりも軟質な材料を用いることが好ましく、例えば軟質ＰＶＣ等の軟質樹脂材料を主材料とする樹脂材料を用いることができる。

底面部１２１及び側壁部１２２は、前述した材料を用いた押出成型によって形成される。

以上に説明したように、本発明の一実施形態に係る複層ガラス１００によれば、第１のガラス板１０及び第２のガラス板２０は、風冷強化処理された強化ガラスである。また、第１のガラス板１０の厚み及び第２のガラス板２０の厚みは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。また、中空層６０には不活性ガスが封入されており、中空層６０の厚みは、３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。さらに、複層ガラス１００を枠体１１０に取り付ける際の呑み込み深さが５ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。これにより、既存の単板の網入りガラス等に用いられている枠体１１０に取り付け可能な防火ガラスにおいて、断熱性能を向上させることができる。

以下に本発明のさらに具体的な実施例について説明する。

防火ガラスとして必要な性能は、例えば日本では建築基準法第２条第９号の２や、建築基準法第６４条に規定されている遮炎性能を満足することである。これを評価する試験として、例えばＩＳＯ８３４−１：１９９９の加熱温度曲線に基づく防火試験がある。これに合格するためには、防火試験中に火炎が通る亀裂などの損傷及び隙間を生じないことなどが求められる。

表１に防火試験に用いた試験体を示す。表１の左側から第１列は試験体番号を、第２列から第５列までは複層ガラスを構成するガラス板の厚み及び表面圧縮応力を、第６列は中空層厚みを、第７列は呑み込み深さを、第７列は２次シールの種類を示す。

表２に防火試験結果を示す。表２の左側から第１列は試験体番号を、第２列は防火試験時に加熱される面を、第３列と第４列は試験後のガラス板の状態を、第５列は遮炎性能の判定結果を示す。なお判定基準は、非加熱側への１０秒を超えて継続する火炎噴出がないこと、非加熱側への１０秒を超えて継続する発炎がないこと、火炎が通る亀裂などの損傷及び隙間を生じないことであり、これらをすべて満たす場合に合格とした。

例１及び例２の結果から、呑み込み深さが１３ｍｍの場合、不合格であった。例１の結果から、加熱面がＬｏｗ膜付きガラス板であっても、不合格であった。一方、例３及び例４の結果から、呑み込み深さを７ｍｍ以下にすることで、非加熱面が透明ガラス板でも合格した。前記結果と十分な耐風圧性能も鑑みて、呑み込み深さの範囲を５ｍｍ以上７ｍｍ以下とするのが良い。

例５の結果から、複層ガラス全体の厚みが１０ｍｍとなる最も薄いガラス板の組み合わせでも合格した。また例６及び例７の結果から、複層ガラス全体の厚みが１０ｍｍとなる最も厚いガラス板の組み合わせでも合格した。従って、第１のガラス板の厚み及び第２のガラス板の厚みは２ｍｍ以上４ｍｍ以下とするのが良い。

前記より複層ガラス全体の厚みが１０ｍｍとなる中空層の厚みは６ｍｍ以下である。前記の結果と断熱性も鑑みて、中空層の厚みの範囲を３ｍｍ以上６ｍｍ以下とするのが良い。

例８と例９の比較から、ガラス板の表面圧縮応力は７０ＭＰａ以上必要であることが分かった。なお例１０、例１２及び例１６は、加熱側のガラス板も破損しなかったが、これは表面圧縮応力の影響による結果である。前記結果と映像品質も鑑みて、ガラス板の表面圧縮応力の範囲を７０ＭＰａ以上１５５ＭＰａ以下とするのが良い。

例１４と例１８の結果から、Ｌｏｗ−Ｅ膜付きガラス板の場合、表面圧縮応力を７０ＭＰａ以下にできることが分かった。

例１１と例１３の比較及び例１５と例１７の比較から、２次シールにおいてシリコーンやポリサルファイドの違いは見られなかった。

以上、複層ガラス及び複層ガラス窓構造を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０ 第１のガラス板
２０ 第２のガラス板
３０ スペーサ
４０ １次シール
５０ ２次シール
６０ 中空層
７０ Ｌｏｗ−Ｅ膜
１００ 複層ガラス
１１０ 枠体

Claims (7)

1. 第１のガラス板と、第２のガラス板と、前記第１及び第２のガラス板をスペーサにより隔置させることより構成される中空層とを備えた複層ガラスであって、
   前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板は、風冷強化処理された強化ガラスであり、
   前記第１のガラス板の厚み及び前記第２のガラス板の厚みは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、
   前記中空層には不活性ガスが封入されており、
   前記中空層の厚みは、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であり、
   前記複層ガラスを枠体に取り付ける際の呑み込み深さが５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることを特徴とする複層ガラス。
2. 前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板は、主面及び端面に対し傾斜した傾斜面を有し、
   前記傾斜面は前記主面とのなす角が１３５度以上１７０度以下である、
   請求項１に記載の複層ガラス。
3. 前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板の主面における表面圧縮応力は、７０ＭＰａ以上１５５ＭＰａ以下である、
   請求項１又は２に記載の複層ガラス。
4. 前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板の少なくとも一方の前記中空層が形成された側の面にＬｏｗ−Ｅ膜が形成されている、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の複層ガラス。
5. 前記Ｌｏｗ−Ｅ膜が形成されているガラス板の主面における表面圧縮応力は、７０ＭＰａ以下である、
   請求項１又は２に記載の複層ガラス。
6. 前記第１のガラス板の端面及び前記第２のガラス板の端面は、研磨されている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複層ガラス。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複層ガラスと、
   前記複層ガラスを取り付け可能な枠体と
   を有し、
   前記複層ガラスが前記枠体にはめ込まれた状態において、前記枠体に呑み込まれる前記複層ガラスの長さが５ｍｍ以上７ｍｍ以下である、
   複層ガラス窓構造。

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