JP3916009B2 - 断熱複層ガラス - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は断熱複層ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅、ビルディング等の建築物において暖房や冷房の効率を高めて、省エネルギ化を図る要望がある。暖房や冷房の効率は建築物の断熱性や気密性に影響されるので、断熱用壁材や断熱用窓ガラスが開発されている。
しかし、一般に断熱用窓ガラスは断熱用壁材と比較して熱貫流率が高いので断熱性は低い。従って、建築物の省エネルギ化を図るためには断熱用窓ガラスの断熱性を高める必要がある。断熱性の高い断熱用窓ガラスとして複層ガラスが知られ、この複層ガラスを次図に示す。
【０００３】
図５は従来の断熱複層ガラスの断面図である。
断熱複層ガラス１００は、２枚のガラス板１０１，１０２をスペーサ１０３を介在して重ね、周辺を前記スペーサ１０３でシールし、中間に乾燥空気を封入してなる。
この断熱複層ガラス１００は、熱貫流率３．０〜４．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃程度の断熱性を得ることができる。
【０００４】
一方、断熱用壁材は、断熱複層ガラス１００の１／１０（０．３〜０．４ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃）程度の熱貫流率である。従って、断熱複層ガラス１００の断熱性を高めることが省エネルギ化につながる。断熱複層ガラス１００の断熱性を高める方策として以下のものがある。
【０００５】
▲１▼断熱複層ガラス１００のガラス板１０１，１０２の内側表面に低放射性膜を成膜し、この低放射性膜で赤外線を反射して断熱性を高める。
▲２▼断熱複層ガラス１００のガラス板１０１，１０２間の乾燥空気を希ガスに置換してガラス板１０１，１０２間の対流を抑えて断熱性を高める。希ガスは、例えばアルゴン、クリプトンのような対流を発生しにくいガスを使用することによりガラス板１０１，１０２間の対流を好適に抑えることができる。
▲３▼断熱複層ガラス１００のガラス板１０１，１０２の枚数を増やしたりガラス板１０１，１０２の間隔を大きくして断熱性を高める。
▲４▼断熱複層ガラス１００のガラス板１０１，１０２間を減圧して空気の対流を抑えることにより断熱性を高める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼では、室内に光を採り入れるために低放射性膜に採光性を備える必要がある。このように、低放射性と採光性との双方を満足させるためには、断熱複層ガラス１００の熱貫流率を１．０〜１．５ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃程度に抑える必要がある。従って、この値は断熱用壁材の熱貫流率０．３〜０．４ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃と比較すると不十分である。
【０００７】
上記▲２▼では、低放射性膜と組合わせると断熱複層ガラス１００の熱貫流率を１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃まで下げることができるが、断熱用壁材の熱貫流率０．３〜０．４ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃と比較するとまだ不十分である。
【０００８】
上記▲３▼では、断熱複層ガラス１００の熱貫流率を０．５ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃まで下げることができる。しかし、ガラス板１０１，１０２の枚数を増やすことにより、断熱複層ガラス１００の厚さが大きくなるので断熱複層ガラス１００に使用する窓枠のコストが高くなる。また、ガラス板１０１，１０２の枚数が増えるの断熱複層ガラス１００のコストも高くなる。
【０００９】
上記▲４▼では、断熱複層ガラス１００の熱貫流率を１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃程度まで下げることができる。従って、この断熱複層ガラス１００に低放射性膜を成膜すれば、断熱複層ガラス１００の厚さを大きくしないで熱貫流率を十分に下げることができるように思われる。
【００１０】
しかし、断熱複層ガラス１００を建築物に使用するには、ガラス板１０１，１０２間を長年にわたって真空状態に維持する必要があり、例えば溶着のように高温処理（４００℃以上）でガラス板間を厳密に封止する必要がある。
また、低放射性膜を断熱複層ガラスの表面に成膜すると、低放射性膜に傷が付く恐れがあるので、低放射性膜を断熱複層ガラスの内側に成膜することが望ましい。従って、２枚のガラス板の周囲をシールする前に低放射性膜を成膜する必要がある。
【００１１】
ところで、低放射性膜は、高温に弱いものがほとんどで、断熱複層ガラス１００を密封するために溶着処理するときの高温に耐えられない。高温に耐えることができる低放射性膜として、処熱分解法で成膜したふっ素とドープした酸化錫があるが、この放射率は０．１５である。従って、この低放射性膜を断熱用複層ガラスに成膜しても、断熱複層ガラス１００の熱貫流率は１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃からほとんど下がらない。従って、断熱複層ガラス１００の熱貫流率は断熱用壁材の熱貫流率０．３〜０．４ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃と比較すると不十分である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、断熱複層ガラスを厚くすることなく断熱性を高めることができる技術を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１は、中間に複数のスペーサを介在させた２枚のガラス板を周辺でシールし、中間を真空引きしてなる真空複層ガラスを準備し、この真空複層ガラスに別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板を間隔をおいて重ね、周辺をシールし、前記真空複層ガラスと前記別の真空複層ガラス若しくは前記普通のガラス板との間の空間に乾燥空気又は希ガスを封入してなる。
【００１４】
断熱複層ガラスに少なくとも１枚の真空複層ガラスを使用した。この真空複層ガラスは一定間隔をおいて２枚の薄板ガラスを配置し、２枚の薄板ガラス間を減圧したものである。このように構成した真空複層ガラスは、断熱複層ガラスに使用する普通の１枚のガラス板と略同じ厚さで断熱性の高いものである。そして、真空複層ガラスを１枚の普通のガラス板と見なして断熱複層ガラスに組付けた。
従って、断熱複層ガラスを厚くすることなく断熱性を高めることができる。
【００１５】
請求項２は、前記真空複層ガラスに対向する前記別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板の対向内面と、前記別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板に対向する前記真空複層ガラスの対向内面との少なくとも一方に、前記断熱複層ガラスの熱貫流率が１ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃を越えない低放射性膜を成膜したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の断熱複層ガラスは、真空複層ガラスと他のガラス板との間に乾燥空気や希ガスを封入したものである。このため、断熱複層ガラスの内外の圧力バランスを保つことができるので、２枚のガラス板の周囲を弾性シーリング材でシールすることができる。従って、真空複層ガラスのように２枚のガラス板の周囲を高温処理（４００℃以上）して溶着する必要がない。
これにより、耐熱性のない低放射性膜（放射率が０．１５以下のもので熱貫流率が１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃以下のもの）を断熱複層ガラス（すなわち、真空複層ガラスに対向する別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板の対向内面と、別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板に対向する真空複層ガラスの対向内面との少なくとも一方の対向内面）に成膜することができるので、断熱複層ガラスの断熱性をさらに高めることができる。
【００１７】
なお、真空複層ガラスの対向内面に予め耐熱性の低放射性膜を成膜してもよいが、この場合、
・低放射性膜は、放射率が０．１５以上のもので熱貫流率が１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃からほとんど下がらないものに限定される。
・低放射性膜で真空複層ガラスの断熱性をむやみに向上させようとすると、ガラス板の表裏に温度差が生じ、その差が著しい場合は破損につながる。
【００１８】
請求項３において、前記真空複層ガラスは、前記ガラス板を１．５ｍｍを越えない厚さとし、かつ前記スペーサの取付けピッチを１５ｍｍを越えないピッチとしたことを特徴とする。
【００１９】
真空複層ガラスを構成するガラス板を薄くするとともに、スペーサの取付けピッチを小さくすることにより、ガラス板を破損させずに薄い真空複層ガラスを製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る断熱複層ガラス（第１実施の形態）の断面図である。
断熱複層ガラス１は全体の厚さがｔ１で、真空複層ガラス２と、真空複層ガラス２に間隔をおいて重ねた普通のガラス板１０と、真空複層ガラス２及び普通のガラス板１０との周辺をシールしたシール材１２とからなる。
ガラス板１０と真空複層ガラス２との間には乾燥空気又は希ガスを封入した。
【００２１】
真空複層ガラス２は厚さｔ2で、隙間を開けて配置した２枚の薄板ガラス３，４と、薄板ガラス３，４の間に配置した複数のスペーサ５…と、薄板ガラス３，４間の周辺を４００〜５００℃の高温で溶融封着するはんだガラス６とからなる。２枚の薄板ガラス３，４の中間を空気を引いて減圧状態とした。
普通のガラス板１０は厚さｔ3で、真空複層ガラス２に対向する対向内面に低放射性膜１１を成膜したものである。この低放射性膜１１は赤外線を反射してガラス板１０の熱貫流率を下げるものである。
【００２２】
シール材１２は、例えば１次シール材１２ａと、２次シール材１２ｂとからなる。１次シール材１２ａはブチルゴム等、２次シール材１２ｂはポリサルファイド系シーラント（又はシリコン系シーラント）等であり、常温で使用可能である。
【００２３】
尚、真空複層ガラス２及び普通のガラス板１０の隙間ｓ1は６〜２０ｍｍである。隙間ｓ1が２０ｍｍより大きいと、隙間ｓ1内に封入した乾燥空気や希ガスが対流を起こして断熱性が下がり、隙間ｓ1が６ｍｍより小さいと、隙間ｓ1内に封入した乾燥空気や希ガスの層が薄くなり断熱性を高めることができないからである。
【００２４】
前記第１実施の形態の断熱複層ガラス１において、普通のガラス板１０の真空複層ガラス２に対向する対向内面のみに低放射性膜１１を成膜した場合を説明したが、次の３形態とすることも可能である。
・普通のガラス板１０の真空複層ガラス２に対向する対向内面に低放射性膜１１を成膜し、かつ真空複層ガラス２を構成する薄板ガラス４の普通のガラス板１０に対向する対向内面に低放射性膜１１を成膜する。
・普通のガラス板１０の真空複層ガラス２に対向する対向内面に低放射性膜１１を成膜しないで、真空複層ガラス２を構成する薄板ガラス４の普通のガラス板１０に対向する対向内面にのみ低放射性膜１１を成膜する。
・普通のガラス板１０と真空複層ガラス２の薄板ガラス４との両方の対向内面に低放射性膜１１を成膜しない。
また、普通のガラス板１０に代えて網入りガラスや不透明に加工したガラス板を使用してもよい。
【００２５】
図２は本発明に係る断熱複層ガラス（第２実施の形態）の断面図である。
断熱複層ガラス１５は全体の厚さがｔ4で、隙間ｓ2を開けて配置した２枚の真空複層ガラス２，２と、真空複層ガラス２，２の間の周辺をシールするシール材１２とからなる。
２枚の真空複層ガラス２，２の間に乾燥空気又は希ガスを封入した。
【００２６】
前記第２実施の形態において、２枚の真空複層ガラス２，２を使用した断熱複層ガラス１５を説明したが、３枚以上の複数の真空複層ガラス２…で断熱複層ガラスを製造してもよい。但し、真空複層ガラス２の枚数が増えると熱貫流率が下がるが、断熱複層ガラスの厚さが増すことになる。
【００２７】
ところで、第１、第２実施の形態で使用した真空複層ガラス２（図１、図２参照）は、厚さｔ2が６ｍｍ程度のものである。厚さｔ2を６ｍｍ程度とした理由は、一般に真空複層ガラス２は、強度的に薄板ガラス３，４の厚さを少なくとも３ｍｍ程度必要とし、且つ断熱性を高めるために２枚の薄板ガラス３，４間の隙間を少なくとも０．２ｍｍ程度必要とするからである。
【００２８】
一方、６ｍｍより薄い真空複層ガラス２や、低コストの真空複層ガラス２の要望がある。しかし、真空複層ガラス２は２枚の薄板ガラス３，４間の隙間を減圧するので、薄板ガラス３，４を３ｍｍより薄くすると、薄板ガラス３，４が破損する恐れがある。
そこで、本発明者らは、種々の試作を繰返して薄い真空複層ガラスを製造することができる好適な条件を見出した。この内容を図３、図４で説明する。
【００２９】
図３は本発明に係る真空複層ガラス（第３実施の形態）の断面図である。
真空複層ガラス２０は厚さｔ6で、隙間を開けて配置した２枚の薄板ガラス２１，２２と、２枚の薄板ガラス２１，２２の間に配置した複数のスペーサ２３…と、２枚の薄板ガラス２１，２２間の周辺を厳密に封止するはんだガラス２４とからなる。
【００３０】
２枚の薄板ガラス２１，２２はそれぞれ普通のガラスであり、はんだガラス２４は高温処理（４００〜５００℃）で薄板ガラス２１，２２間を溶着して厳密に封止するものである。
薄板ガラス２１，２２は厚さｔ5で、２枚の薄板ガラス２１，２２間の隙間はｓ3である。
【００３１】
２枚の薄板ガラス２１，２２間は１０〜３Ｔｏｒｒ以下に減圧してある。これにより、空気の対流を抑えることができる。従って、乾燥空気や希ガスを封入した通常の断熱複層ガラスのように厚い空気層がなくても熱貫流率を下げることができる。
【００３２】
図４は本発明に係る真空複層ガラス（第３実施の形態）の平面図である。
真空複層ガラス２０は、２枚の薄板ガラス２１，２２（符号２１のみ図示する）間に複数のスペーサ２３…を配置したものである。複数のスペーサ２３…は、直径ｄのステンレス製の柱体で、取付けピッチｐの格子上に配置したものである。
【００３３】
ここで、薄板ガラス２１，２２の厚さｔ5（図３参照）を薄くするとともに、スペーサ２３の取付けピッチｐを小さくすることにより、薄板ガラス２１，２２の破損を防止できる。
具体的には、１枚のガラス板を１．５ｍｍを越えない厚みとし、スペーサの取付けピッチを１５ｍｍを越えないピッチとすればよい。
これにより、厚さｔ6（図３参照）を薄くした真空複層ガラス２０の製造が可能になった。
【００３４】
前記第３実施の形態ではステンレス製のスペーサ２３を使用した真空複層ガラス２０を説明したが、これに代えてガラス製のスペーサを使用してもよい。
ガラスは熱伝達率が小さいのでスペーサの個数を増やしても熱貫流率の増加を抑えることができる。また、ガラスは光透過性に優れているので、スペーサの個数が増えても外観上見苦しくない。
【００３５】
さらに、真空複層ガラス２０を構成する薄板ガラス２１，２２の少なくとも一方の表面に低放射性膜を成膜してもよい。真空複層ガラス２０を形成した後に、薄板ガラス２１，２２の表面に低放射性膜を成膜することにより、高温に弱い低放射性膜の成膜が可能である。もちろん、放射率が高々０．１５の高温に耐えることができる低放射性膜は、真空複層ガラス２０の成形前に成膜することも可能である。
【００３６】
尚、真空複層ガラス２０は、図１、図２に示す断熱複層ガラス１，１５に使用してもよく、また単独で窓ガラスなどに使用してもよい。
【００３７】
【実施例】
以下に、本発明に係る発明の第１実施例を表１を参照の上説明する。
【００３８】
【表１】
Figure 0003916009
【００３９】
図１に示す真空複層ガラス２は厚さｔ2が６．０ｍｍで、熱貫流率が約１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃である。普通のガラス板１０は厚さｔ3が６．０ｍｍで、内側表面に低放射性膜１１を成膜したものである。真空複層ガラス２と普通のガラス板１０との隙間ｓ1は１５ｍｍで、真空複層ガラス２及び普通のガラス板１０間の周辺をブチルゴムとポリサルファイド系シーラントで２重にシールした。そして、この隙間内に乾燥空気を封入した。
以上の条件で製造した断熱複層ガラス１は、厚さｔ1が２７．０ｍｍで、その熱貫流率が約０．７ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃となった。この値は目標値１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃より小さい。
【００４０】
以下に、本発明に係る発明の第２実施例を表２を参照の上説明する。
【００４１】
【表２】
Figure 0003916009
【００４２】
図２に示す真空複層ガラス２，２は厚さｔ2が６．０ｍｍで、熱貫流率が約１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃である。真空複層ガラス２，２の互いに対向する対向内面にそれぞれ低放射性膜１１，１１を成膜した。２枚の真空複層ガラス２，２の間の隙間ｓ2は１５ｍｍで、これらの周辺をブチルゴムとポリサルファイド系シーラントで２重に封着した。そして、この隙間内に希ガスを封入した。
以上の条件で製造した断熱複層ガラス１５は、厚さｔ4が２７．０ｍｍで、その熱貫流率が約０．３７ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃となった。この値は目標値１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃より小さい。
【００４３】
以下に、本発明に係る発明の第３実施例を表３を参照の上説明する。
【００４４】
【表３】
Figure 0003916009
【００４５】
図３に示す薄板ガラス２１，２２は、周辺を低融点ガラスで融着密封したもので、厚さｔ5が１．５ｍｍで、隙間ｓ3が０．２ｍｍである。この隙間ｓ3を１０〜３Ｔｏｒｒ以下に減圧した。
スペーサ２３は、直径ｄが０．５ｍｍのステンレス製ピースで、１５ｍｍの取付けピッチｐで千鳥格子上に配置した。スペーサ２３の高さは０．２ｍｍである。
以上の条件で製造した真空複層ガラス２０は、厚さｔ6が３．２ｍｍで、その熱貫流率が約２．５５ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃となった。この厚さｔ6は従来の厚さの略１／２である。
なお、防音性能はＪＩＳ遮音性能２５等級程度を確保することができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、断熱複層ガラスに少なくとも１枚の真空複層ガラスを使用した。
この真空複層ガラスは一定間隔をおいて２枚の薄板ガラスを配置し、２枚の薄板ガラス間を減圧したものである。このように構成した真空複層ガラスは、断熱複層ガラスに使用する普通の１枚のガラスと略同じ厚さで断熱性の高いものである。そして、真空複層ガラスを１枚の普通のガラスと見なして断熱複層ガラスに組付けた。
従って、断熱複層ガラスを厚くすることなく断熱性を高めることができる。
【００４７】
請求項２は、真空複層ガラスと他のガラス板との間に乾燥空気や希ガスを封入した断熱複層ガラスである。このため、断熱複層ガラスの内外の圧力バランスを保つことができるので、２枚のガラス板の周囲を弾性シーリング材でシールすることができる。従って、真空複層ガラスのように２枚のガラス板の周囲を高温処理（４００℃以上）して溶着する必要がない。
これにより、耐熱性のない低放射性膜（放射率が０．１５以下のもので熱貫流率が１．０ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃以下のもの）を断熱複層ガラス（すなわち、真空複層ガラスに対向する別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板の対向内面と、別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板に対向する真空複層ガラスの対向内面との少なくとも一方の対向内面）に成膜することができるので、断熱複層ガラスの断熱性をさらに高めることができる。
【００４８】
請求項３は、真空複層ガラスを構成するガラス板を薄くするとともに、スペーサの取付けピッチを小さくすることにより、ガラスを破損させずに薄い真空複層ガラスを製造することができる。従って、用途に応じて好適な真空複層ガラスを選択することができる。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る断熱複層ガラス（第１実施の形態）の断面図
【図２】本発明に係る断熱複層ガラス（第２実施の形態）の断面図
【図３】本発明に係る真空複層ガラス（第３実施の形態）の断面図
【図４】本発明に係る真空複層ガラス（第３実施の形態）の平面図
【図５】従来の断熱複層ガラスの断面図
【符号の説明】
１，１５…断熱複層ガラス、２，２０…真空複層ガラス、３，４，２１，２２…薄板ガラス、６，２４…はんだガラス、１０…普通のガラス板、１２…シール材、２３…スペーサ。

Claims (3)

  1. 中間に複数のスペーサを介在させた２枚のガラス板を周辺でシールし、中間を真空引きしてなる真空複層ガラスを準備し、この真空複層ガラスに別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板を間隔をおいて重ね、周辺をシールし、前記真空複層ガラスと前記別の真空複層ガラス若しくは前記普通のガラス板との間の空間に乾燥空気又は希ガスを封入してなる断熱複層ガラス。
  2. 前記真空複層ガラスに対向する前記別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板の対向内面と、前記別の真空複層ガラス若しくは普通のガラス板に対向する前記真空複層ガラスの対向内面との少なくとも一方に、前記断熱複層ガラスの熱貫流率が１ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃を越えない低放射性膜を成膜したことを特徴とする請求項１記載の断熱複層ガラス。
  3. 前記真空複層ガラスは、前記ガラス板を１．５ｍｍを越えない厚さとし、かつ前記スペーサの取付けピッチを１５ｍｍを越えないピッチとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の断熱複層ガラス。
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