JP2021523084A - 非対称真空絶縁グレージングユニット - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
a)厚さZ1を有する第1のガラス板及び厚さZ2を有する第2のガラス板であって、Z1は、Z2より大きく(Z1>Z2)、第2のガラス板の厚さZ2に対する第1のガラス板の厚さZ1の厚さ比Z1/Z2は、1.10以上であり(Z1/Z2≧1.10)、厚さは、平面Pに垂直な方向に測定され、第1のガラス板及び第2のガラス板は、フロート焼鈍ガラス板であるもの、
b)第1のガラス板と第2のガラス板との間に位置付けられ、第1のガラス板と第2のガラス板との間の距離を維持し、且つピッチλを有する配列を形成する、非接触型スペーサの組であって、ピッチλは、10mm〜40mmである(10mm≦λ≦40mm)、非接触型スペーサの組、
c)密閉接着シール(4)であって、その周囲の上で第1のガラス板と第2のガラス板との間の距離を密封する密閉接着シール(4)、
d)第1のガラス板及び第2のガラス板並びに非接触型スペーサの組によって画定され、且つ密閉接着シールによって閉鎖された内部容積Vであって、0.1ミリバール未満の絶対圧力の真空が存在する、内部容積V
を含む。
a)厚さZ1を有する第1のガラス板(1)及び厚さZ2を有する第2のガラス板(2)であって、厚さは、平面Pに垂直な方向に測定される、第1のガラス板(1)及び第2のガラス板(2)、
b)第1のガラス板と第2のガラス板との間に位置付けられ、第1のガラス板と第2のガラス板との間の距離を維持し、且つピッチλを有する配列を形成する非接触型スペーサ(3)の組、
c)密閉接着シール(4)であって、その周囲の上で第1のガラス板と第2のガラス板との間の距離を密封する密閉接着シール(4)、
d)第1のガラス板及び第2のガラス板並びに非接触型スペーサの組によって画定され、且つ密閉接着シールによって閉鎖された内部容積Vであって、絶対圧力の真空は、0.1ミリバール未満である、内部容積V
を含む。
熱誘発応力は、第1のガラス板(1、T1)と第2のガラス板(2、T2)との間に温度差があるときに直ちに生じ、T1とT2との差が増加するにつれて増加する。温度差(ΔT)は、第1のガラス板(1)に対して計算された平均温度T1と、第2のガラス板(2)に対して計算された平均温度T2との絶対差である。ガラス板の平均温度は、当業者に公知の数値シミュレーションから計算される。熱誘発応力は、ガラス板間のこのような絶対温度差が30℃に達したとき、更に絶対温度差が過酷な条件で40℃より高いときにより問題になり、VIGを破壊するまでに至る。内部環境の温度は、典型的には20℃〜25℃である一方、外部環境の温度は、冬季の−20℃から夏季の+35℃まで広がる可能性がある。従って、内部環境と外部環境との温度差は、過酷な条件では40℃超に達する可能性がある。従って、第1のガラス板(1)に対して計算された平均温度T1と、第2のガラス板(2)に対して計算された平均温度T2との温度差(ΔT)も同様に40℃超に達する可能性がある。
− 温度ΔT=40℃。ΔTは、第1のガラス板の平均温度T1と第2のガラス板の平均温度T2との温度差として計算され、第1の板の平均温度は、第2の板の平均温度より低い(T1<T2)。
− ガラス板は、熱膨張係数CTEがCTE=8.5×10−6/℃、ヤング率EがE=70GPa及びポアソン比μがμ=0.21である、ソーダ石灰シリカガラスから作られたフロート焼鈍ガラス板である。
− ピラーは、正方形配列上に置かれる。
− 実験用VIGは、非拘束縁部、すなわち追加の窓枠内に位置付けられないで試験された。
熱誘発応力に加えて、高性能の断熱を有するVIGを寸法決定するために大気圧誘発応力も考慮しなければならない。VIGの2つの板間に維持された真空のため、大気圧は、各ピラーの場所でVIGのガラス板の外部表面に永久に引張応力をもたらす。小さいピラーに対して、ガラス板の外部表面でピラーによって誘発される引張応力は、その外周の大きさに無関係であることが当業者に公知である。小さいピラーとは、5mm2以下、好ましくは3mm2以下、より好ましくは1mm2以下の、その外周によって画定されたガラス板に接触表面を有するピラーを概して意味する。
σp≦0.11xλ2/t2 [MPa]
で計算することができ、式中、λ[m]及びt[m]は、それぞれスペーサ間のピッチ及びガラス板の厚さである。「ピッチ」とは、所与のスペーサをあらゆるその隣接から分離する最短距離を意味すると理解されたい。具体的には、規則的な配列に基づく正方形に対して、引張応力は、最高であり、従って以下の式:σp=0.11xλ2/t2 [MPa]に従う。
非対称と対称との対比(比)
第2のガラス板の厚さZ2に対する第1のガラス板の厚さZ1の比Z1/Z2が1.1以上であるべきである(Z1/Z2≧1.1)非対称VIGを構成することは、熱誘発応力を著しく低減するのに優れており、より高い厚さ比について更に優れている(図2)が、第2の板の表面で著しく増加する大気圧誘発応力に害を及ぼす可能性がある。しかし、驚くべきことに、本発明の通り、特定の大きさの非対称VIGにおけるピッチの値に関連した最小の第2の板の厚さを画定することによって非対称VIGを慎重に寸法決定することにより、有利な妥協案が熱誘発応力に対する耐性と大気圧誘発応力に対する耐性の間に見出され得ることが分かった。慎重に設計した妥協案は、第2の板の最小厚さZ2、厚さ比Z1/Z2及びピラー間の距離、すなわちピッチλ間に見出され得ることが分かった。このような妥協案は、以下の式:Z2≧(λ−15mm)/5によって定義され得ることが分かった。
以下の例(表2)は、第2のガラス板の厚さとピッチとの間の関係の重要性を例示する。驚くべきことに、第2のガラス板の最小厚さZ2は、4mm以上の第2のガラス板の厚さZ2(Z2≧4mm)及び10mm〜40mmのピッチλが、対応する対称VIGに対して本発明のVIGの非対称構成の低減した組合せ応力の利点を得るために、式Z2≧(λ−15mm)/5を満たさなければならないことが分かった。
以下の例(表3)は、大きさ、すなわちVIGの長さL及び幅Wの重要性を例示する。驚くべきことに、800mm以上であるVIGの長さL(L≧800mm)及び500mm以上であるVIGの幅W(W≧500mm)は、対応する対称VIGに対して本発明のVIGの非対称構成の低減した組合せ応力の利点を得るために重要であることが分かった。
本発明の非対称VIGは、典型的には汎用グレージングユニット、構築壁、自動車のグレージングユニット又は建築のグレージングユニット、器具、その他などの仕切り内の開口を閉鎖するために使用される。典型的には、仕切りは、外部空間を建物の内部空間から分離する。好ましくは、本発明の非対称VIGは、外部空間を内部空間から分離する仕切りの開口を閉鎖し、それにより、非対称VIGの第1のガラス板は、外部空間に面している。この仕切りは、第1の温度Temp1によって特徴付けられた第1の空間を、第2の温度Temp2によって画定された第2の空間から分離し、Temp1は、Temp2より低い。内部空間の温度は、典型的には20〜25℃である一方、外部空間の温度は、冬季の−20℃から夏季の+35℃まで広がる可能性がある。従って、内部環境と外部環境との温度差は、典型的には過酷な条件において40℃まで達する可能性がある。本発明の非対称VIGの各ガラス板の温度(T1、T2)は、対応する空間の温度(Temp1、Temp2)を反映する。本発明の非対称VIGが、その第1のガラス板が第1の空間に面しているように位置付けられる場合、前記第1のガラス板の温度(T1)は、第1の空間の温度(Temp1)を反映し、第2のガラス板の温度(T2)は、第2の空間の温度(Temp2)を反映し、逆も同様である。
本発明による真空絶縁グレージングユニット(VIG)の第1の板及び第2の板は、フロート焼鈍ガラス板(1、2)である。用語「ガラス」は、本明細書では、ミネラルガラス若しくは有機ガラスなどのあらゆる型のガラス又は均等な透明材料を意味すると理解されたい。使用されるミネラルガラスは、それぞれソーダ石灰シリカ、アルミノケイ酸塩又はホウケイ酸塩、結晶体及び多結晶性ガラスなどの1つ又は複数の公知の型のガラスであり得る。使用される有機ガラスは、例えば、透明合成ポリカーボネート、ポリエステル若しくはポリビニル樹脂などのポリマー又は硬質熱可塑性若しくは熱硬化性透明ポリマー若しくはコポリマーであり得る。用語「フロートガラス板」は、当技術分野で周知のフロート法によって形成されたガラス板を意味すると理解されたい。フロートガラス板は、より低い生産コストを表す。
SiO2 60〜78重量%、
Al2O3 0〜8重量%、
B2O3 0〜4重量%、
Na2O 5〜20重量%、好ましくは10〜20重量%、
CaO 0〜15重量%、
MgO 0〜12重量%、
K2O 0〜10重量%、
BaO 0〜5重量%。
本発明の一実施形態では、第1のガラス板(13)及び/又は第2のガラス板(23)の外板面は、安全且つ安心のために積層アセンブリを形成する少なくとも1つのポリマー中間層によって少なくとも1つのガラスシートに更に積層され得る。積層ガラスは、粉砕したときに一緒に保持する安全ガラスの型である。壊れた場合、積層ガラスは、その複数の層のガラス間の熱可塑性中間層によって適所に保持される。中間層は、壊れたときでもガラスの層に接着したままであり、その高い強度によりガラスが大きく鋭い片に分裂することを防ぐ。積層アセンブリ内において、少なくとも1つのガラスシートは、好ましくは、0.5mm以上の厚さZsを有する(Zs≧0.5mm)。厚さは、平面Pに垂直な方向に測定される。少なくとも1つのポリマー中間層は、エチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリイソブチレン(PIB)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリウレタン(PU)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエステル、コポリエステル、ポリアセタール、環状オレフィンポリマー(COP)、アイオノマ及び/又は紫外線活性接着剤並びにガラス積層体を製造する技術分野で他の公知の材料からなる群から選択される材料を含む透明又は半透明ポリマー中間層である。これらの材料のあらゆる互換性のある組合せを使用して混合した材料も適することが可能である。音響積層ガラスで強化した防音材も本発明に使用され得る。このような場合、ポリマー中間層は、2つのポリビニルブチラールフィルム間に挿入した少なくとも1つの追加の音響材料を含む。エレクトロクロミック、熱変色性、調光性又は太陽電池素子を備えたガラス板も本発明と互換性がある。
本発明の別の実施形態では、本発明は、絶縁又は非絶縁内部空間(複層グレージングユニットとも呼ばれる)を拘束するガラス板(2枚、3枚又はそれを超える)を含むあらゆる型のグレージングユニットにも適用する。但し、部分真空がこれらの内部空間の少なくとも1つ内に発生することを条件とする。従って、一実施形態では、本発明の非対称VIGの機械的性能を改善するために、第3の追加のガラス板は、スペーサ窓用輪郭としても公知の周縁スペーサバーを介してVIGの周囲に沿って第1のガラス板及び第2のガラス板の外板面(13及び/又は23)の少なくとも1つに結合され得、周縁シールによって密封された絶縁空洞を生成する。前記周囲スペーサバーは、第3のガラス板と、第1のガラス板及び第2のガラス板の外板面の少なくとも1つとの間に特定の距離を維持する。典型的には、前記スペーサバーは、乾燥剤を含み、典型的には6mm〜20mm、好ましくは9〜15mmの厚さを有する。概して、前記第2の内部容積は、空気、乾燥空気、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、六フッ化硫黄(SF6)、二酸化炭素又はそれらの組合せからなる群から選択される所定の気体で充填される。前記所定の気体は、熱伝達を防ぐために効果的であり、且つ/又は音響透過を低減するために使用され得る。
図1に描かれたように、本発明の真空絶縁グレージングは、内部容積Vを維持するように、第1のフロートガラス板(1)と第2のフロートガラス板(2)との間に挟まれた、「ピラー」とも呼ばれる複数の非接触型スペーサ(3)を含む。本発明の通り、非接触型スペーサは、第1のガラス板と第2のガラス板との間に位置付けられ、第1のガラス板と第2のガラス板との間の距離を維持し、且つ10mm〜40mmのピッチλを有する(10mm≦λ≦40mm)配列を形成する。本発明内の配列は、典型的には正三角形、正方形又は六角形スキーム、好ましくは正方形スキームに基づく規則的配列である。
図1に示されたように、本発明の真空絶縁グレージングユニット(10)のガラス板(1、2)間の内部容積Vは、前記内部空間の周りのガラス板の周囲上に置かれた密閉接着シール(4)で閉鎖される。前記密閉接着シールは、不透過性で硬質である。ここで使用されるように且つ別段の指示がない限り、用語「不透過性」は、空気又は大気中に存在するあらゆる他の気体に不透過性であることを意味すると理解されたい。
0.1ミリバール未満、好ましくは0.01ミリバール未満の絶対圧力の真空は、第1のガラス板及び第2のガラス板並びに非接触型スペーサの組によって画定され、且つ本発明の非対称VIG内の密閉接着シールによって閉鎖された内部容積V内に生成される。
10 真空絶縁グレージング
1 第1のガラス板
12 第1のガラス板の内板面
13 第1のガラス板の外板面
2 第2のガラス板
22 第2のガラス板の内板面
23 第2のガラス板の外板面
3 非接触型スペーサ
4 密閉接着シール
5 熱線反射フィルム又は低放射フィルム
V 内部容積
Claims (13)
- 長手方向軸X及び垂直軸Zによって画定された平面Pに沿って延在し、前記長手方向軸Xに沿って測定された幅W及び前記垂直軸Zに沿って測定された長さLを有する真空絶縁グレージングユニット(10)であって、
a.厚さZ1を有する第1のガラス板(1)及び厚さZ2を有する第2のガラス板(2)であって、前記厚さは、前記平面Pに垂直な方向に測定され、Z1は、Z2より大きく(Z1>Z2)、前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板は、フロート焼鈍ガラス板であるもの、
b.前記第1のガラス板と前記第2のガラス板との間に位置付けられ、前記第1のガラス板と前記第2のガラス板との間の距離を維持し、且つピッチλを有する配列を形成する非接触型スペーサ(3)の組、
c.密閉接着シール(4)であって、その周囲の上で前記第1のガラス板と前記第2のガラス板との間の前記距離を密封する密閉接着シール(4)、
d.前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板並びに前記非接触型スペーサの組によって画定され、且つ前記密閉接着シールによって閉鎖された内部容積Vであって、0.1ミリバール未満の絶対圧力の真空が存在する、内部容積V
を含む真空絶縁グレージングユニット(10)において、
前記真空絶縁グレージングユニットの前記長さLは、800mm以上であり(L≧800mm)、及び前記真空絶縁グレージングユニットの前記幅Wは、500mm以上であること(W≧500mm)、
前記第2のガラス板の前記厚さZ2に対する前記第1のガラス板の前記厚さZ1の厚さ比Z1/Z2は、1.10以上であること(Z1/Z2≧1.10)、
前記ピッチλは、10mm〜40mmであること(10mm≦λ≦40mm)、及び
前記第2のガラス板の前記厚さZ2は、4mm以上であり(Z2≧4mm)、且つ(λ−15mm)/5以上であること(Z2≧(λ−15mm)/5)
を特徴とする真空絶縁グレージングユニット(10)。 - 前記厚さ比Z1/Z2は、1.20以上であり(Z1/Z2≧1.20)、好ましくは1.30以上であり(Z1/Z2≧1.30)、より好ましくは1.55以上であり(Z1/Z2≧1.55)、更により好ましくは1.60〜6.00であり(1.60≦Z1/Z2≦6.00)、理想的には2.00〜4.00である(2.00≦Z1/Z2≦4.00)、請求項1に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記ピッチλは、15mm〜35mmであり(15mm≦λ≦35mm)であり、好ましくは20mm〜30mmである(20mm≦λ≦30mm)、請求項1又は2に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記真空絶縁グレージングユニットの前記長さLは、1000mm以上であり(L≧1000mm)、好ましくは1200mm以上である(L≧1200mm)、請求項1〜3のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記真空絶縁グレージングユニットの前記幅Wは、600mm以上であり(W≧600mm)、好ましくは800mm以上であり(W≧800mm)、より好ましくは1000mm以上であり(W≧1000mm)、更により好ましくは1200mm以上である(W≧1200mm)、請求項1〜4のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 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1つ、好ましくは前記第2のガラス板は、ソーダ石灰シリカガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、又はホウケイ酸塩ガラスから作られる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記第2のガラス板の組成は、ガラスの総重量に対して表される重量パーセントにおいて、以下のものを含む、請求項6に記載の真空絶縁グレージングユニット:
SiO2 60〜78重量%、
Al2O3 0〜8重量%、
B2O3 0〜4重量%、
Na2O 5〜20重量%、好ましくは10〜20重量%、
CaO 0〜15重量%、
MgO 0〜12重量%、
K2O 0〜10重量%、
BaO 0〜5重量%。 - 前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板は、それぞれ外板面(13及び23)を有し、前記外板面(13、23)は、前記真空絶縁グレージングユニットの外側に面しており、前記外板面(13及び23)の少なくとも1つは、積層アセンブリを形成する少なくとも1つのポリマー中間層によって少なくとも1つのガラスシートに積層される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板は、それぞれ内板面(12、22)及びそれぞれ外板面(13、23)を有し、前記内板面は、前記内部容積Vに面しており、前記内面(12、22)及び/又は外面(13、23)の少なくとも1つは、少なくとも熱線反射フィルム又は低放射フィルム(5)を与えられる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板の前記外板面(13及び/又は23)の少なくとも1つは、周囲スペーサバーを介して前記真空絶縁グレージングユニットの周囲に沿って第3のガラス板に結合され、周縁シールによって密封された絶縁空洞を生成する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 前記第1のガラス板及び前記第2のガラス板は、それぞれ第1の周縁部及び第2の周縁部を含み、前記第1の周縁部は、前記第2の周縁部から窪まされるか、又は前記第2の周縁部は、前記第1の周縁部から窪まされる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニット。
- 第1の温度Temp1を有する第1の空間を、第2の温度Temp2を有する第2の空間から分離する仕切りであって、Temp1は、Temp2より低く、前記仕切りは、請求項1〜11のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニットによって閉鎖される開口を含み、前記第1のガラス板は、前記第1の空間に面している、仕切り。
- 第1の温度Temp1を有する第1の空間及び第2の温度Temp2を有する第2の空間を画定する仕切りの開口を閉鎖するための、請求項1〜11のいずれか一項に記載の真空絶縁グレージングユニットの使用であって、Temp1は、Temp2より低く、前記第1のガラス板は、前記第1の空間に面している、使用。
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