JP2019530818A - 強化断熱ガラスユニット - Google Patents
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Abstract
少なくとも2つのガラス板と、IGUの少なくとも一部分の曲げ剛性を高める少なくとも1つの補強要素とを含む断熱ガラスユニット(IGU)、及び前記IGUを含むガラス扉又は窓。【選択図】図1
Description
本発明は、ガラス板と、ガラス板の過度の曲げを避けるための補強要素とを含む断熱ガラスユニット(IGU:insulating glass unit)に関し、より具体的には、少なくとも2つのガラス板と、構造シーラントによって接続された補強要素とを含む断熱ガラスユニットに関する。本発明はまた、IGUを含むガラス扉又は窓に関する。
扉又は窓用のIGUは、通常、建物の開口部を塞ぐために提供される。これら断熱ガラスユニットは風に耐えるべきである。すなわち、これらは破壊することなく曲がるべきである。しかしながら、グレージングのたわみ又は曲げは特定の閾値を超えてはならない。ガラス板の過度の曲げを回避するために、すでに様々な既知の解決策がある。
第1に、ガラス板の厚さを増加させるとグレージングの補強につながる。しかしながら、これはグレージング重量の増加も招き、位置決め時の困難、又はシール中の応力の増加などの欠点を生じさせる。これは特に、非支持のグレージングにとっては問題である。
別の解決策は、スイス特許第703832B1号明細書によって開示されるように、ガラス板の縁部のみを補強することである。このようなIGUは、スペーサによって離された少なくとも2つのガラス板を含む。剛性は形材によって向上し、形材は、その縁部においてガラス板に固定的に接続されている。この一般的な形材は、2つのガラス板の外縁に沿って周囲に延び得る、又は2つのガラス板の間に位置し得る。このようにして、ガラス板は形材とともに、向上した剛性を持つIGUを形成する。
前記先行技術の参照文献の断熱ガラスユニットは、製造プロセスに、高コストの追加工程を必要とするという欠点を有する。高コストであり、硬化のためにある程度の時間及びプラントスペースが必要な硬化型接着剤によって形材をガラス板に固定しなければならないことから、製造効率に影響する。また、特定の接着剤とIGUのシーラントとの間に化学的不適合性のリスクがある。
加えて、ガラス板の間の距離に応じて、形材の幅を様々なIGUに適応させなければならない。したがって、この解決策には万能性が欠如している。
本発明の目的は、上述の先行技術の欠点に対処することである。
したがって、本発明の目的は、大きな重量増加がなく、したがって、シーラント中の応力に大きな影響を及ぼすことがなく、そのようなIGUの取り扱いに大きく影響することのない、剛性を向上させたIGUを提供することである。
本発明の別の目的は、汎用補強要素(すなわち、補強要素の幅が各所与のIGUのガラス板間の距離に合わせて調節されない、又は換言すると、同幅の補強要素によって、異なるスペーサ幅を持つIGUを補強することができる)を含むIGUを提供することである。
その実施形態の少なくとも1つにおける本発明の目的はまた、製造プロセスを容易にしてコストを低減しながら、ユニットの剛性を向上させるIGUを提供することである。本発明によるIGUは、1つのシーラントを使用して補強要素を取り付け、2つのガラス板を互いに固定することを可能にする。このようにして、上述の先行技術の高コストの追加工程が回避される。特定の接着剤はもはや使用されず、この接着剤が硬化するのを待つ必要はないことから、製造プロセスはより迅速である。また、接着剤とIGUのシーラントとの間の化学的不適合性のリスクは除去される。
本発明の少なくとも1つの実施形態の別の目的は、補強要素を、有利には、ガラス板の間に完全に埋め込むことができるように、ガラス板の間に小間隙、すなわち、12mm未満を有する強化IGUを提供することである。したがって、補強要素の導入の視覚的影響は最小限である。
この目的のため、本発明は、
・構造シーラントによって接続された少なくとも2つのガラス板と、
・ガラス板の間に少なくとも部分的に埋め込まれており、構造シーラントによって前記ガラス板に接続された少なくとも1つの補強要素と、
を含む、断熱ガラスユニット(IGU)であって、
前記補強要素は、IGUの少なくとも一部分の曲げ剛性を高めるようなものであり、
前記補強要素は、非構造要素が充填された空間によってガラス板の少なくとも1つから分離されている
ことを特徴とする、断熱ガラスユニット(IGU)に関する。
・構造シーラントによって接続された少なくとも2つのガラス板と、
・ガラス板の間に少なくとも部分的に埋め込まれており、構造シーラントによって前記ガラス板に接続された少なくとも1つの補強要素と、
を含む、断熱ガラスユニット(IGU)であって、
前記補強要素は、IGUの少なくとも一部分の曲げ剛性を高めるようなものであり、
前記補強要素は、非構造要素が充填された空間によってガラス板の少なくとも1つから分離されている
ことを特徴とする、断熱ガラスユニット(IGU)に関する。
断熱ガラスユニット(IGU)とは、グレージングの一方の側から他方の側への熱交換を低減する、少なくとも2つのガラス板の任意のアセンブリを意味する。ガラス板は、互いに分離されており、少なくともシーリング手段によって共に固定されている。通常、ガラス板はまた、ガラス板の間に概ね延び、乾燥剤が充填され得る少なくともスペーサによって互いに分離されている。シーリング手段は、様々なタイプのものとすることができ、典型的には、ポリスルフィド、ポリウレタン、又はシリコーンである。ガラスシートとスペーサとの間に画定される間隙には、熱交換を低減するために、通常、乾燥空気、又はアルゴン若しくはクリプトンなどの不活性ガス、又はこれらの混合物が充填されている。本発明のIGUは、好ましくは、二重又は三重グレージングである。
ガラス板は、既知のあらゆるガラス技術、中でも、任意選択的に低放射率又は日射制御コーティングを有する、任意選択的に強化及び/又は積層された、フロートクリアガラス、エキストラクリアガラス、又は着色ガラス、エレクトロクロミックガラスなどの動的特性を持つガラス製品、いわゆる活性ガラス、少なくとも一部塗装ガラス、少なくとも一部エナメルガラス、及びこれらの組み合わせから選択される。ガラス板は、同じ又は異なる寸法を有することができる。
構造シーラントとは、ここでは、動荷重又は静荷重又はこの両方を、ガラス板の重量、熱膨張又は収縮、風等などのサービス環境に曝される接合部材にわたって伝達する能力を有する弾性シーラントを示す。
本発明では、構造シーラントはガラス板を共に接続するとともに、補強要素と接続する。構造シーラントはIGUの(水蒸気及び断熱ガス)密封性に寄与する。構造シーラントはIGUの全周に沿って延びる。構造シーラントは、様々なタイプのものとすることができ、典型的には、ポリスルフィド、ポリウレタン、又はシリコーン、好ましくはシリコーンである。
補強要素は、IGUの少なくとも一部分の曲げ剛性を高める要素である。力学において、曲げ剛性は、材料のヤング率と慣性モーメントの関数であることは知られている。したがって、高ヤング率の材料を用いること及び/又は慣性モーメントを増加させることは、曲げ剛性の増加につながる。慣性モーメントは、固体の質量の形状、すなわち、その内部における物質の分布を特徴付ける物理量である。更に、矩形断面を持つ補強要素などの、矩形断面を持つ角材において、慣性モーメントは、断面の高さ及びその幅の3乗に比例することが知られている。より複雑な形状においては、関係はより複雑になるが、要素の幅は、引き続き慣性モーメントを増加させる顕著な要因である。
本発明において、剛性及び曲げ剛性は、本文書の残り部分において区別なく使用される。
したがって、補強要素によってもたらされる効果は、その形状、IGUにおけるその位置、その性質、又はこれらの組み合わせによって達成される。
したがって、補強要素は、概して、構造シーラントのヤング率以上のヤング率を有する。補強要素を作製するのに適しており、構造シーラントのヤング率以上のヤング率を有する材料の例は、金属、ポリマー、セラミックス、又は炭素若しくはガラス繊維強化ポリマー等の複合材料である。補強要素は、好ましくは、構造シーラントのヤング率以上のヤング率を有し、ガラス繊維強化ポリマーなどのガラスの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する。
補強要素は、概して、形材、すなわち、一定断面及びその断面よりも比例的に長い長さを有する製品である。断面は、当業者に周知の任意の形状を有することができる。その寸法は、慣性モーメントを可能な限り増加させるために可能な限り大きいものの、IGUの構成又はIGUが使用される用途によって制限される。例えば、補強要素の幅は、ガラス板の間に利用可能な空間によって制限され、グレージング内部におけるその高さは、透明領域に対する許容可能な視覚的影響によって制限される。
応力集中が、補強要素と、構造シーラントと、前記要素とガラス板との間の空間との間の接触ゾーンの近傍における構造シーラント中に生じる可能性がある。この現象を回避する又は低減するために、このゾーン内の補強要素の縁部は、好ましくは、傾斜又は丸みが付けられている。IGU内にいくつかの前記接触ゾーンが存在する場合、これらゾーンの近傍の、補強要素の異なる縁部は、同様に傾斜又は丸みが付けられている。補強要素の製造を容易にするために、補強要素のその他の縁部も同様に傾斜又は丸みが付けられる可能性がある。
補強要素は、この要素の長さに沿って、平坦、中空、開放(U字形)、穿孔、又はこれら構造の組み合わせとすることができる。
補強要素は、少なくとも部分的に、IGUの縁部に沿って延びる。補強要素は、連続的な要素とすることができる、又は隣接する若しくは隣接しないいくつかの部分から作製することができる。補強要素は、好ましくは、IGUの全周に沿って延びる連続的な要素であり、不連続な要素と比較するとより高い慣性モーメントをもたらし、取り付けがより簡単である。
補強要素は、ガラス板の間に少なくとも部分的に埋め込まれており、構造シーラントによってガラス板に接続されている。
本発明による一実施形態では、補強要素は、ガラス板の間に完全に埋め込まれている。この実施形態は、フレームレス扉又は窓などの、滑らかな外観を重要な特徴とする用途に特に有利である。
本発明による別の実施形態においては、補強要素は、ガラス板の少なくとも1つの上に突出している。この特定の実施形態は、要素の突出部分の高さ及び幅がガラス板の間に利用可能な空間によってもはや制限されないことから、IGUの更なる補強を可能にする。一例は、ガラス板が異なる寸法を有する階段状IGUである。このような場合、補強要素はより小さなガラス板の上に突出しており、より大きなガラス板の上には突出していない。
本発明において、補強要素は、非構造要素が充填された空間によってガラス板の少なくとも1つから分離されている。
非構造要素とは、動荷重又は静荷重又はこの両方を、ガラス板の重量、熱膨張又は収縮、風等などのサービス環境に曝される接合部材にわたって伝達する能力を有しない要素を意味する。
先行技術の構成では、構造化接着剤及び補強要素がガラス板の間の空間内に存在する。IGUの特性及びIGUの内部応力に基づき、当業者には周知のように、構造化接着剤は、グレージングが荷重下にあるときの構造化接着剤の破壊を回避するために十分に大きくなければならない。このため、当該技術分野の補強要素は限定的な幅を有し、限定的な剛性の向上を提供する。
本発明では、構造化接着剤を非構造要素に入れ替えることで、より広い幅を持つ補強要素を有することを可能とする。実際、非構造要素内の応力は低いままであり、破壊のリスクは回避される。したがって、狭い幅の非構造要素を用いてガラス板の間により大きな補強要素が存在することを可能にでき、剛性の向上の増加をもたらす。
非構造要素は、空気及び/又は非構造材料及び/又は非接着剤部品を含む。異なる非構造要素を用いて空間を充填する場合、前記空間は、それぞれが非構造要素の1つを含む副空間を含む。異なる非構造要素が用いられ、空気がそのうちの1つである場合、空気は、グレージングの外側に接触する副空間内にある。このような場合、空気が充填された副空間はドリップ溝機能を有してもよい。ドリップ溝の機能は、水又は凝縮物が扉又は窓を通って流出するのを回避することである。このような場合、副空間はまた、扉又は窓の水密性及び気密性に好適な予備形成されたガスケットなどの他の要素を自由に受け入れてもよい。
本場合に適した非構造材料は、例えば、ポリイソブチレン又はブチルシーラントなどの非硬化型接着剤、発泡体、両面発泡接着剤である。これら材料は、構造シーラントに比べてより大幅に可撓性がある。非接着剤部品の例はTeflon(登録商標)部品である。非接着剤部品は、IGUの永久部品であり得る、又はIGU寿命の特定時期に取り外すことができる。先行技術の硬化型接着剤はもはや使用されず、この接着剤が硬化するのを待つ必要はない。これにより、より迅速な製造プロセスを可能にする。
本発明の別の特定の実施形態では、補強要素の両側に、非構造要素が充填された空間がある。換言すると、補強要素は、その各側部が、非構造要素が充填された空間によって2つの隣接するガラス板から分離されている。この実施形態において、補強要素は2つの隣接するガラス板の間に、グレージングの剛性を向上させるのに有利な最大幅を有することができる。
IGUが三重IGUである特定の場合において、少なくとも1つの補強要素は、ガラス板の任意の対の間に位置することができる。少なくとも1つの補強要素は、また、ガラス板の各対の間に位置することができる。少なくとも1つの補強要素は、非構造要素が充填された空間によってガラス板の少なくとも1つから分離されており、前記少なくとも1つのガラス板は、三重グレージングの外部ガラス板又は内部ガラス板のいずれかであり得る。
本発明はまた、本発明によるIGUを含むガラス扉又は窓に関する。
本発明によるIGUは、フレームレスガラス扉又は窓において特に関心が持たれている。フレームレスガラス扉又は窓とは、ケースメントのフレーム要素の一部又は全てを取り除くことによって扉又は窓のケースメントが標準的なものに比べてより広い透明領域を有することを意味する。IGUの補強要素は、そのようなフレーム要素がない状態で扉又は窓に剛性を有利に提供する。フレームレスガラス扉又は窓は、ガラス板の間に完全に埋め込まれている少なくとも補強要素を含むIGUを含むことが好ましい。補強要素はガラス板の上に突出せず、滑らかな外観が重要となるこの種の用途において重要な、扉又は窓の審美性は変わらない。
フレームレスガラス扉又は窓の特定例は、少なくとも2つの隣接するサッシを含み、隣接するサッシ間に方立を有しない複数サッシのガラス扉又は窓であり、前記サッシのうちの少なくとも1つは本発明によるIGUを含む。これは、全てのサッシが本発明によるIGUを含み得ること、又はサッシの少なくとも1つが本発明によるIGUを含み、少なくとも別のサッシが従来のIGUを含むことを意味する。本発明によるIGUの少なくとも1つの補強要素は、別のサッシと隣接するIGUの縁部の少なくとも1つに実質的に沿って延びることが好ましい。これは、少なくとも1つの補強要素が、縁部全体に沿って又は別のサッシに隣接する縁部に部分的に沿って延びることを意味する。この縁部における補強要素の位置は、隣接するサッシ間に方立がない複数サッシのガラス扉又は窓を有利に補強する。
フレームレスガラス扉又は窓の別の特定例は、隣接するIGU間に方立を有しない少なくとも2つの隣接するIGUを含み、前記IGUのうちの少なくとも1つは本発明によるIGUである連窓である。これは、連窓の全てのIGUが本発明によるIGUであってもよいこと、又はIGUの少なくとも1つが本発明によるIGUであり、少なくとも別のIGUは従来のIGUであることを意味する。本発明によるIGUの少なくとも1つの補強要素は、別のIGUと隣接するIGU縁部の少なくとも1つに実質的に沿って延びることが好ましい。これは、少なくとも1つの補強要素が縁部全体に沿って又は別のIGUに隣接する縁部に部分的に沿って延びることを意味する。この縁部における補強要素の位置は、隣接するIGU間に方立がない連窓を有利に補強する。
本発明はまた、本発明のIGUを製造するプロセスに関する。IGUは、概して、以下の工程を含む方法に従い製造される。
・ガラス板のクリーニング
・スペーサの位置決め及び取り付け
・ガラス板とスペーサの組み立て
・シーラントの注入。
・ガラス板のクリーニング
・スペーサの位置決め及び取り付け
・ガラス板とスペーサの組み立て
・シーラントの注入。
任意選択的に、前記プロセスは、アルゴン若しくはクリプトンなどの不活性ガス又はそれらの混合物の注入を含む。
本発明によるIGUを製造するプロセスは、補強要素の導入という追加工程を含み、注入されるシーラントは構造シーラントである。補強要素の導入の工程は、ガラス板のクリーニング後の任意の時に実施され得る。これは、例えば、ガラス板の組み立て前、又は更には、スペーサの位置決め及び取り付け前に実施することができる。その代わりに、これは、ガラス板の組み立て前、並びにスペーサの位置決め及び取り付け後に実施することができる。これはまた、ガラス板の組み立て後及び構造シーラントの注入前、又は更には、構造シーラントの注入後に実施することができる。補強要素が、IGUの全周に沿って延びる予備形成された連続的要素である場合、補強要素は、ガラス板の組み立て前の任意の時に導入される。
本発明は以下の説明を添付の図の観点から読むとより良く理解されるであろう。
断熱ガラスユニットの1つの縁部を示す図1を参照すると、IGUは、2つのガラス板1’及び1’’を有する二重グレージングである。ガラス板1’及びガラス板1’’は、構造シーラント2によって互いに接続されている。2つのガラス板1’及び1’’は、任意の従来のIGUと同様に2つのシーラント6によってガラス板に取り付けられたスペーサ5によって離間している。補強要素3はここでは、2つの隣接するガラス板1’と1’’との間に完全に埋め込まれており、構造シーラント2によってガラス板1’及びガラス板1’’に接続されている。補強要素3は、補強要素3と構造シーラント2と空間4との間の接触領域の近傍にある傾斜縁部7と、第1の傾斜縁部に対向する第2の傾斜縁部とを有する。両面発泡接着剤が充填された空間4が、補強要素3とガラス板1’’との間に設けられている。
本発明のIGUの図2の実施形態は、同じ参照番号を有する、図1の実施形態とほぼ全て同じ技術的要素を含む。この実施形態では、空間4は、両面発泡接着剤が充填された副空間4’’と、空気が充填された副空間4’とを含む。
本発明のIGUの図3の実施形態もまた、同じ参照番号を有する、図1の実施形態とほぼ同じ技術的要素を含む。この実施形態では、空気が充填された空間4が、広い幅を有する補強要素3の両側に存在することにより、顕著な曲げ剛性の向上を提供する。
図4は、補強要素3の両側に存在する空間4が広くなり、補強要素3が狭くなることにより、図3の構成に比べると少ない曲げ剛性の向上を提供する、図3の実施形態の別の構成を示す。
図5の実施形態は、2つの外部ガラス板1’及び1’’とより短い内部ガラス板1’’’とを有する三重グレージングを示す。ガラス板は、シーラント6によってガラス板に取り付けられた2つのスペーサ5によって離間している。各外部ガラス板1’、1’’は、構造シーラント2によって内部ガラス板1’’’に接続されている。大きな1つの補強要素3がガラス板1’とガラス板1’’との間にあり、構造シーラント2によってガラス板1’及びガラス板1’’に接続されている。空気が充填された空間4が、補強要素3とガラス板1’’との間に設けられている。
図6の実施形態は、同じ参照番号を有する、図5の実施形態とほぼ全て同じ技術的要素を含む別の三重グレージングを示す。2つの外部ガラス板1’及び1’’並びに内部ガラス板1’’’は同じ寸法を有する。これらはシーラント6によってガラス板に取り付けられた2つのスペーサ5によって離間している。各外部ガラス板1’、1’’は、構造シーラント2によって内部ガラス板1’’’に接続されている。ガラス板1’とガラス板1’’’との間にある補強要素3’は中空であり、ガラス板1’の上に突出している。補強要素3’は、両面発泡接着剤が充填された空間4によってガラス板1’から分離されている。ガラス板1’’’とガラス板1’’との間にある補強要素3は平らであり、ガラス板の間に完全に埋め込まれている。補強要素3は、両面発泡接着剤が充填された空間4によってガラス板1’’から分離されている。
以下の表は、異なる補強構成を有する3つのIGUの縁部の、この縁部に線形荷重がかけられたときのたわみの値を記載する。
3つのIGUはそれぞれ、厚さ6mmの2つのガラス板と、厚さ18mmのスペーサと、高さ6mmの構造シーラント、すなわちDow Corningから入手したDC3362シリコーンとを含む。第1のIGUは補強要素のない従来のIGUである。第2のIGUは、図4に示される構成に対応する。第1のIGUと比較すると、第2のIGUは、荷重がかかる縁部全てに沿って補強要素を含み、この補強要素は、高さ6mm、幅6mm、及びガラスと同等のヤング率を有する。補強要素は、空気が充填された幅6mmの空間によって両ガラス板から分離されている。第3のIGUは、図3に示される構成に対応する。第3のIGUもまた、荷重がかかる縁部全てに沿って補強要素を含み、この補強要素は、高さ6mm、幅12mm、及びガラスと同等のヤング率を有する。第2のIGUと比較すると、この補強要素は、空気が充填された幅3mmの空間によって両ガラス板から分離されている。
3つのIGUにおいて、荷重がかかる縁部は長さ2mであり、線形荷重は9.6N/mmである。たわみは、荷重がかかる縁部の中心において、ガラス板の平面に対して垂直に測定される。
この表は、本発明による強化IGUが、低いたわみ値によって示されるとおり、補強要素のないIGUよりも高い曲げ剛性を有することを示す。加えて、より広い幅の補強要素を含む第3のIGUはより大きな剛性増加をもたらす。
Claims (14)
- ・構造シーラント(2)によって接続された少なくとも2つのガラス板(1’、1’’)と、
・前記ガラス板(1’、1’’)の間に少なくとも部分的に埋め込まれており、前記構造シーラント(2)によって前記ガラス板に接続された少なくとも1つの補強要素(3)と、
を含む、断熱ガラスユニット(IGU)において、
前記補強要素(3)は、前記IGUの少なくとも一部分の曲げ剛性を高めるようなものであり、
前記補強要素は、非構造要素が充填された空間(4)によって前記ガラス板(1’、1’’)の少なくとも1つから分離されている
ことを特徴とする、断熱ガラスユニット(IGU)。 - 前記補強要素(3)は、前記構造シーラント(2)のヤング率以上のヤング率を有する、請求項1に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記補強要素(3)と、前記構造シーラント(2)と、前記要素とガラス板(1’、1’’)との間の前記空間(4)との間の接触ゾーンの近傍における前記補強要素(3)の縁部(7)は、傾斜又は丸みが付けられている、請求項1又は2に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記補強要素(3)は、前記ガラス板(1’、1’’)間に完全に埋め込まれている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記補強要素(3)は、前記ガラス板(1’、1’’)の少なくとも1つの上に突出している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記空間(4)を充填している前記非構造要素は、空気及び/又は非構造材料及び/又は非接着剤部品を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記空間(4)を充填している前記非構造要素は、グレージングの外側に接触する副空間(4’)内の空気を含む、請求項6に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記副空間(4’)は、少なくとも1つの予備形成されたガスケットを含む、請求項7に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 非構造要素が充填された空間(4)は前記補強要素の両側に存在する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 前記IGUは二重又は三重グレージングである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の断熱ガラスユニット(IGU)。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の少なくとも1つの断熱ガラスユニット(IGU)を含むガラス扉又は窓。
- 前記ガラス扉又は窓は、フレームレスガラス扉又は窓である、請求項11に記載のガラス扉又は窓。
- 前記フレームレスガラス扉又は窓は、少なくとも2つの隣接するサッシを含み、前記隣接するサッシ間に方立を有しない複数サッシのガラス扉又は窓であり、前記サッシのうちの少なくとも1つは、請求項1〜10のいずれか一項に記載のIGUを含む、請求項12に記載のフレームレスガラス扉又は窓。
- 前記フレームレスガラス扉又は窓は、少なくとも2つの隣接するIGUを含み、前記隣接するIGU間に方立を有しない連窓であり、前記IGUのうちの少なくとも1つは、請求項1〜10のいずれか一項に記載のIGUである、請求項12に記載のフレームレスガラス扉又は窓。
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