JP4109491B2 - 透光性ガラスパネル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性ガラスパネルに関し、特に、住宅、非住宅等の建築分野、自動車及びその他の車両、船舶、航空機等の輸送分野、冷凍庫、冷凍ショーケース、並びに高温高湿槽等の設備機器分野等における開口手段に用いられる透光性ガラスパネル、さらには、省エネルギ性が要求される開口手段に適用される高い断熱性を有する低圧の複層ガラスを組み込んだ透光性ガラスパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用のエネルギ需要量を抑え、もって地球環境に悪影響を与えるおそれのあるＣＯ2ガス排出量を抑制すべく、従来にも増して省エネルギ性に優れた高い断熱性能を有する窓等の開口手段の使用頻度が高まり、急速に普及している。
【０００３】
さらに、壁や床などと同程度の断熱性能を備えた、具体的には熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋ（０．５ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃）程度あるいはこれ以下の開口手段が次第に要求されるようになっている。開口手段の熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下を満足するために、これまで普及している２枚の板ガラスの間に乾燥空気を封入した複層ガラスパネルでは対応できず、新しい構造の開口手段の研究が盛んに行われている。複層ガラスパネルにおいて、乾燥空気の代わりにより低い熱伝導率を有するアルゴンやクリプトン等の希ガス気体を封入することや、板ガラスの乾燥空気接触面に赤外線を反射する低放射（Ｌｏｗ−Ｅ）機能を有する低放射層を布設したＬｏｗ−Ｅガラスを使用して、輻射による伝熱成分を低減することは既に日常的に行われているが、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下の開口手段の実現はできていない。
【０００４】
そこで、板ガラスを３枚あるいはそれ以上の枚数として気体を封入する層の数を２層以上とし、高い断熱性能を実現する複層ガラスパネルが考えられている。この開口手段において、気体は希ガスを使用し、板ガラスはＬｏｗ−Ｅガラスを使用することが前提となり、開口手段の厚みが厚くなるため、例えば窓枠等への取付けが複雑になり、また重量が重くなり、さらにガラスのわずかな光吸収も重畳することにより透過率が低下して本来の透光性が十分発揮できなくなる。
【０００５】
複層ガラスパネルとして、対向する板ガラスにより形成される中空層を低圧にした断熱真空ガラスパネルが提案されている。しかし、板ガラスの中空層側とは反対側の面には常時大気圧が働き、これに抗して安定的に中空層を維持しようとすると、中空層にスペーサを配設する必要がある。しかし、このスペーサを通して熱の流れが発生するために、低圧により得られる優れた断熱性能がスペーサの存在により損なわれることとなる。
【０００６】
上記断熱真空ガラスパネルとは別に他の断熱真空ガラスパネル、又は通常の板ガラスを、間隔を開けて配設して形成された中空層に乾燥空気又は低い熱伝導率を有するアルゴンやクリプトン等の希ガス気体を封入した構成の新しい断熱ガラスパネルも提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の断熱真空ガラスパネルと、希ガスと、Ｌｏｗ−Ｅガラスとの組合わせでも、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下を満たすガラスパネルは実現できなかった。
【０００８】
熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ程度あるいはそれ以下の値の高断熱性能を示す透光性を有する開口手段を容易に提供できる断熱真空ガラスパネルが待たれており、断熱真空ガラスパネルの設計を今一度見直し、熱を伝える通路を徹底的に排除する必要があった。
【０００９】
スペーサによる熱伝導は、開口手段の単位面積当たりのスペーサの配列密度、つまり、スペーサの配列間隔、スペーサ１個当たりの板ガラスとの平均接触面積、スペーサの熱伝導率、及び板ガラスの熱伝導率に依存する。開口手段の単位面積当たりのスペーサの配列間隔が広く、スペーサ１個当たりの板ガラスとの平均接触面積が小さければ、熱伝導率は低く開口手段としての断熱性は向上するが、板ガラスのスペーサとの接触面と対向する大気側の面に過大な引張り応力を発生させ、板ガラスの自然破壊に繋がるため、慎重な検討を行う必要がある（発生する引張り応力は、スペーサの平均配置密度以外に、板ガラスのヤング率、板ガラスの厚みと関係することは言うまでもない。）。さらに、スペーサには大気圧による圧縮応力が働くため、必要十分な圧縮強度を備える必要があった。これらの検討手続は特表平０７−５０８９６７号公報に開示されている。
【００１０】
この特表平０７−５０８９６７号公報では、通常の除冷されたガラスを使用することが前提であり、表面に残留圧縮応力がないことを前提として上記設計を行っている。本公報の設計手続きに従えば、３ｍｍの厚みの板ガラスでは、スペーサの平均配置間隔は２２ｍｍが下限であり、この値を下回ると、板ガラスのスペーサとの接触面直上から自己破壊が起こる確率が無視できなくなる。
【００１１】
本発明の目的は、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ程度あるいはそれ以下の値の高断熱性能を有する透光性ガラスパネルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の透光性ガラスパネルは、中空層を形成すべく所定の間隔を隔てて配設された一対の板ガラスと、前記一対の板ガラスの周縁部において前記中空層を気密に密閉する外周密閉部とから成る透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．１以下の低放射層と、前記所定の間隔を保持すべく前記一対の板ガラスの間にマトリックス状に所定のピッチで挟持されたピラーとを備え、前記中空層の圧力は１０Ｐａ以下であり、前記一対の板ガラスの厚さｄｍｍ及び前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力ＳＭＰａ、並びに前記ピラーの所定のピッチＤがＤ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）・√Ｓを満たすことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の透光性ガラスパネルは、請求項１記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの厚さｄは２〜８ｍｍであり、前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力Ｓは１〜２００ＭＰａであることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の透光性ガラスパネルは、請求項１記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの厚さｄは２．５〜６ｍｍであり、前記ピラーの所定のピッチは１５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の透光性ガラスパネルは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスのヤング率は７０〜７５ＧＰａであることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の透光性ガラスパネルは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネルにおいて、他の中空層を形成すべく前記一対の板ガラスの一方との間に他の所定の間隔を隔てて配設された他の板ガラスと、前記他の所定の間隔を保持すべく前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスとの間に気密的に挟持されたスペーサと、前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．２以下の他の低放射層とを備え、前記他の中空層には所定の気体が充填されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の透光性ガラスパネルは、請求項５記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記所定の気体は乾燥空気であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の透光性ガラスパネルは、請求項５記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記所定の気体は希ガスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の透光性ガラスパネルは、請求項７記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記希ガスはアルゴンであることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の透光性ガラスパネルは、請求項７記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記希ガスはクリプトンであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルを図面を参照にしながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの斜視図である。
【００２４】
図１において、透光性ガラスパネル１は、その外周縁部において低温で流動化するシール枠１３を介して互いにその一方の面で向かい合い気密的に接合されて、その間に中空層１４を形成する一対の板ガラス１１及び１２と、中間層１４内に大気圧支持部材として挿入されて板ガラス１１と板ガラス１２の間隔を決定するほぼ円柱状のスペーサとしてのピラー１５とから成る。
【００２５】
図２は、図１の線II−IIに関する断面図である。
【００２６】
板ガラス１１及び１２は、フロート板ガラスで構成され、その厚さは２〜８ｍｍ、好ましくは２．５〜６ｍｍの間で任意に設定されている。板ガラス１２には、中空層１４内を後述する方法により減圧状態にすべく、シール枠１３によるシール面の内側の任意の位置に貫通穴１６が形成されており、貫通穴１６にはガラス管１８が挿着され、その接触箇所が所定の方法で封着されている。また、ガラス管１８の大気側の端部は所定の方法で密閉されている。
【００２７】
中空層１４を画成する板ガラス１１の面１１ａ、及び中空層１４を画成する板ガラス１２の面１２ａには、高い断熱性能を得るためにスパッタリング法により放射率０．１以下の低放射コーティング層１７が被覆されている。
【００２８】
低放射コーティング層１７は、具体的には、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａ上に酸化亜鉛等の酸化物を第１層として積層し、第１層の上に銀を主成分とする第２層を積層し、第２層の上に銀の酸化を防止する犠牲層を第３層として積層し、第３層の上に酸化亜鉛等の酸化物層を第４層として積層したものである。第１層の厚さは１０〜５０ｎｍ、第２層の厚さは５〜２０ｎｍ、第３層の厚さは１〜５ｎｍ、第４層の厚さは１０〜５０ｎｍである。このようにして被覆された低放射コーティング層１７の放射率は約０．０５〜０．１０となり、高断熱性能を得るのに都合がよい。なお、低放射コーティング層１７は、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａのいずれか一方にのみ被覆されるものであってもよい。
【００２９】
中空層１４は、約１０Ｐａ以下の減圧状態にされており、ピラー１５は、圧縮強度が十分強く大気圧が働いても変形しないことが望ましい。その強度は、ピラー１５の板ガラス１１及び１２の面１１ａ及び１２ａとの接触面（以下「ピラー接触面」という。）の面積に依存するが、少なくとも５００ＭＰａ以上あることが望ましい。例えば、ピラー１５の強度が低いと板ガラス１１及び１２に作用する大気圧によってピラー１５が変形し、又は破壊して中空層１４を形成できなくなるおそれがある。
【００３０】
ピラー１５は、所定の間隔でマトリクス状に中空層１４内に配設されており、ピラー接触面の直径が０．５ｍｍに、高さが約０．２ｍｍに形成されている。円柱状に形成されていることにより、板ガラス１１及び１２のピラー接触面に対する面において応力集中を生じやすい角部を造らないから、板ガラス１１及び１２に対して破壊しにくい支持状態とすることができる。また、ピラー接触面の周縁部は丸みを持たせてあり、縁を尖鋭にすることはないので、ピラー接触面において集中荷重が加わることを防止できる。
【００３１】
ピラー１５は、板ガラス１１及び１２の表面残留圧縮強度をＳＭＰａとして板ガラス１１及び１２の厚さをｄｍｍとしたときに、中空層１４に配設されるピラー１５の平均配列間隔Ｄｍｍが、以下の式（１）の関係を満たすように配設される。
【００３２】
Ｄ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）√Ｓ （１）
式（１）は、後述する実施例に基づく数多くのデータから導出されたものであり、後述する図４〜図６において示す直線に相当するものである。式（１）の右辺の値は、板ガラス１１及び１２の厚さｄ、並びに残存表面圧縮強度Ｓとの関数であり、ｄに関してほぼ直線的に、またＳに関しては放物線的な相関を示す。ピラー１５の平均配列間隔Ｄが式（１）の右辺の値より大きいと、板ガラス１１及び１２のピラー接触面に対する面の反対側の面において大気圧による引張り応力が過大となり、この面から亀裂が生じ、板ガラス１１及び１２の自然破壊の確率が非常に高くなる。一方、ピラー１５の平均配列間隔Ｄが式（１）の右辺の値より余りに小さいと、外観上数多くのピラー１５を目にすることとなり、視界を妨げるだけではなく、ピラー１５を伝わる熱伝達が大きくなって、良好な断熱性能を得ることができないので、１５ｍｍを下限とすることが好ましい。
【００３３】
以下、図１の透光性ガラスパネル１の製造方法を説明する。
【００３４】
所定の厚さを有するフロート板ガラスを用意し、このフロート板ガラスを所定のサイズに切断して板ガラス１１と、板ガラス１１より所定寸法だけ小さく切断した板ガラス１２を作製する。次いで、この板ガラス１２に、貫通穴１６を加工する。
【００３５】
次いで、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａに、スパッタ法によってＺｎＯにＳｎＯ2を添加させた複合酸化物から成る誘電体層、Ａｇから成る低放射層、Ｔｉから成る犠牲層、及びＺｎＯにＳｎＯ2を添加させた複合酸化物から成る誘電体層をこの順番に積層し、垂直放射率が０．０７の低放射コーティング層１７を被覆する。この低放射コーティング層１７は、板ガラス１１及び１２のいずれか一方にのみ被覆しても良い。そして、低放射コーティング層１７が上となるように板ガラス１１を水平に配置して、この板ガラス１１上に所定の間隔でピラー１５を配設する。この板ガラス１１上にピラー１５を介して板ガラス１２を面１２ａがピラー接触面に接するように静かに重ねる。この際、シール枠１３を形成する工程中にピラー１５が移動しないように、板ガラス１２の上に重りを載せる。
【００３６】
上記重ねられた板ガラス１１及び１２を上記の重りを載せた状態でホットプレート上に置き、この上から断熱材をかぶせ、板ガラス１１及び１２を２００℃に加熱しながら超音波はんだ鏝（図示せず）を使用して板ガラス１１及び１２の周縁部の間隙部分を金属ハンダにより封着し、周縁部のシールが完成した時点で約１℃／分のゆっくりした速度で冷却する。なお、金属ハンダの材料としてはＳｎ−Ｐｂ共晶組成を使用する。また、上記板ガラス１１及び１２の封着と共に、板ガラス１２には、予め加工したガラス管１８を貫通穴に挿着し、その接触箇所を同じくＳｎ−Ｐｂ共晶組成の金属ハンダで超音波はんだ鏝により封着する。
【００３７】
上記冷却が終了した後に、貫通穴に挿着したガラス管１８に真空ポンプ取付け用の治具を介して真空ポンプを取付けて、板ガラス１１及び１２の全体を１５０℃に加熱しつつ真空ポンプにより中空層１４を減圧吸引し、中空層１４の内部圧力を約１０〜０．０１Ｐａ程度まで減圧した後、このガラス管を封じ切り、透光性ガラスパネル１を作製する。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態においては、板ガラス１２に貫通穴１６及びガラス管１８を設けて、真空ポンプを用いてガラス管１８から減圧吸引することにより中空層１４を減圧状態としたが、中空層１４の減圧方法はこれに限るものではなく、例えば、板ガラス１２に貫通穴１６及びガラス管１８を設けずに、真空環境下で透光性ガラスパネル１を製造することにより中空層１４を減圧状態としてもよい。
【００３９】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの断面図である。
【００４０】
本発明の他の実施の形態は、その構成が上記発明の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に異なる部分のみを説明する。
【００４１】
透光性ガラスパネル２は、その外周縁部においてシール枠１３を介して互いにその一方の面で向かい合い気密的に接合されて、その間に中空層１４を形成する一対の板ガラス１１及び１２と、中空層１４内に大気圧支持部材として挿入されて板ガラス１１と板ガラス１２の間隔を決定するほぼ円柱状のピラー１５と、板ガラス１１の面１１ａとは反対の面において、その周囲縁部近傍に設けられたスペーサ１９を介して所定の間隔を開けて向かい合い、その周囲縁部で接着部２１によって気密的に接合されて、その間に中間気体層２２（他の中空層）を形成する板ガラス２０とから成る。中間気体層２２は、中空層１４と異なりほぼ大気圧に近い乾燥空気又はアルゴンやクリプトン等の希ガスが封入されている。
【００４２】
中間気体層２２の厚さ、すなわち、板ガラス１１と板ガラス２０の間隔は、透光性ガラスパネル２全体の断熱性能を決定する重要な因子であり、スペーサ１９の厚さによって決定される。施工される開口部枠によってしばしば制限を受けるが、断熱性能を高める観点に立てば、６ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは９ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で設定するのが良い。
【００４３】
スペーサ１９は、その加工のし易さ及び軽量であること等の理由からアルミニウムが専ら用いられているが、より断熱性能を高めるために、熱伝導率が低いステンレス又は熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いても良い。また、内部の露点を長期間に亘って低く保つために、モレキュラーシーブなどの乾燥剤を混入して用いられる。
【００４４】
接着部２１は、１次シール材２１ａと２次シール材２１ｂとから成り、１次シール材には、ポリイソブチレン系シール材やブチレンゴム系シール材等が用いられ、２次シール材には、ポリサルファイド系シーラントやシリコーン系シーラントやポリウレタン系シーラト等が用いられる。
【００４５】
図３の透光性ガラスパネル２の製造方法は、まず図１の透光性ガラスパネル１の製造方法に従って透光性ガラスパネル１を作成し、次いで周縁部近傍に枠状スペーサ１９を置き、更に板ガラス２０を重ね、その後接着部材２１を塗布する。中間空気層２２内には、乾燥空気又はこれに置換したアルゴンやクリプトン等の希ガスを封入する。また板ガラス１１及び２０の中間気体層２２に面する表面には前述の低放射コーティング層１７が被覆されている。なお、この低放射コーティング層１７は、板ガラス１１の中間気体層２２に面する表面及び板ガラス２０の中間気体層２２に面する表面のいずれか一方にのみ被覆されているものであってもよい。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
【００４７】
まず、透光性ガラスパネル１を上記製造方法により作製した。
【００４８】
透光性ガラスパネル１において、板ガラス１１のサイズは２００ｍｍ×３００ｍｍとし、板ガラス１２のサイズは板ガラス１１より縦横各々のサイズを６ｍｍ小さくした１９４ｍｍ×２９４ｍｍとした。この切断された板ガラス１１及び１２を電気炉により６００℃から７００℃の温度領域で加熱した後、取り出すと共に、コンプレッサによる圧縮空気を吹き付け急速冷却を行い、板ガラス１１及び１２の表面に残留圧縮応力（以下「表面残留圧縮応力」という。）を発生させた。板ガラス１１及び１２の表面残留圧縮応力は、コンプレッサの加熱温度および冷却空気の吹付圧力を適宜調整して種々の値とした。次いで、板ガラス１２に対してのみ上述の低放射コーティング層１７を被覆した。
【００４９】
また、ピラー１５は、インコネル７１８製とし、スペーサ接触面の直径が０．５ｍｍ、高さが０．２ｍｍの円柱状の形状として、板ガラス１１上に、１５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲の任意の間隔で配設した。
【００５０】
上述の重ねられた板ガラス１１及び１２をホットプレート上に置き熱処理を行う際に、この重ねられた板ガラス１１及び１２の上に置く重りとして、断面形状が縦１５０ｍｍ及び横２００ｍｍで、厚さが５ｍｍのステンレス製の直方体の重りを用いた。
【００５１】
上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が１．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が３９．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例２グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が８３．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例３グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１７．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例４グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例５グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が３８．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例６グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８２．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例７グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１９．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例８グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例９グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が４１．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１０グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８４．４ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１１グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１９．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１２グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１．６ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１３グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が３７．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１４グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８２．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１５グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１６．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１６グループ）とを準備した。
【００５２】
次いで、透光性ガラスパネル１（実施例１グループ〜１６グループ）に対して、後述する方法でスペーサ接触面直上の板ガラス１２の大気圧側の面に発生する応力（以下「発生応力Ｐ」という。）を測定した。この発生応力Ｐは、まず、スペーサ接触面直上の板ガラス１２の大気圧側の面に歪みゲージを張り付け、歪みＳ１を計測し、次いで減圧吸引用のガラス管を壊して中空層１４内部を大気圧状態にし、再び歪みゲージで歪みＳ２を計測して、この測定された歪Ｓ１及びＳ２の差、Ｓ２−Ｓ１をスペーサ直上の減圧パネルに働いている応力とするものである。上記計測の結果を図４〜図７に示す。図４〜図７において、縦軸はピラー１５の配設間隔であり、横軸は板ガラス１２の表面残留圧縮応力の平方根であり、○は発生応力Ｐが上限値を下回り安全であるものを、●は発生応力Ｐが上限値を上回ったものを、×は透光性ガラスパネル１を作製中、又は本評価中に破損したものを、実線は上限値を夫々示す。ここで●と○の境界は以下の様にして実験的に求めた。
【００５３】
まず上述のようにして計測された発生応力Ｐの値は、板ガラス１２の厚さ及びピラー１５の配設間隔に依存するが、板ガラス１２の表面残留圧縮応力には依存せずほぼ±１ＭＰａの範囲内で一定であることが実験的に分かったので、同一板ガラスの厚み、同一スペーサ配設間隔で異なる表面残留圧縮応力を有する板ガラス１２のデータに関して、平均化処理を行った。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
次に上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、表面残留圧縮応力がほぼ２ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１７グループ）、表面残留圧縮応力がほぼ３９ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１８グループ）、表面残留圧縮応力がほぼ８３ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１９グループ）、及び表面残留圧縮応力がほぼ１１８ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例２０グループ）を準備した。
【００５６】
【表２】
【００５７】
次いで、この板ガラス１２（実施例１７〜２０グループ）の各々に対してリング曲げ破壊試験を行ない、ワイブル統計処理を行って、引張強度（１／１０００の破損確率での引張応力）を計測した。結果を表２に示す。
【００５８】
表２より、引張強度は表面残留圧縮応力にのみ依存し、板ガラス１２の厚さには依存しないことが分かる。
【００５９】
表１と表２とを比較することにより、ピラー１５の配設間隔として安全と思われる領域が、図４〜図７の実線で示された板ガラス１２の厚さ及び板ガラス１２の表面残留圧縮応力の関数で表されることが分かる。
【００６０】
本第１の実施例の板ガラス１２に関する記載は、板ガラス１１に対しても同様に言えるものである。
【００６１】
上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が３９．３ＭＰａで、厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例１）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例２）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が３８．５ＭＰａで、厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が４０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例３）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が８２．５ＭＰａで、厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例４）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が４１．０ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例５）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が８４．４ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が６０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例６）、及び板ガラス１２の表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａで、厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が２０ｍｍである透光性ガラスパネル１（比較例１）を準備した。
【００６２】
【表３】
【００６３】
上記実施例１〜６、及び比較例１に対し、断熱性能試験器（英弘精機製熱伝導率測定装置 ＨＣ−０７４）を用いて断熱性能（熱コンダクタンス）の測定を行った。結果を表３に示す。
【００６４】
表３より、比較例１の熱コンダクタンスは１．３５Ｗ／ｍ2Ｋと不充分であるのに対して、実施例１〜６の熱コンダクタンスは１Ｗ／ｍ2Ｋ以下の優れた断熱性能を示すことが分かる。なお、ここでは、熱コンダクタンスは板ガラス１２の厚さにほとんど依存せず、ピラー１５の配設間隔への依存が支配的であることが分かる。
【００６５】
以下に本発明の第２の実施例を示す。
【００６６】
まず、透光性ガラスパネル２を上記製造方法により作製した。
【００６７】
透光性ガラスパネル２において、板ガラス１１のサイズは３５０ｍｍ×５００ｍｍとし、板ガラス１２のサイズは板ガラス１１より縦横各々のサイズを６ｍｍ小さくした３４４ｍｍ×４９４ｍｍとした。また、この切断された板ガラス１１及び１２を電気炉により６００℃から７００℃の温度領域で加熱した後、取り出すと共に、コンプレッサによる圧縮空気を吹き付け急速冷却を行い、板ガラス１１及び１２に表面残留圧縮応力８２．５ＭＰａを発生させた。次いで、板ガラス１２に対してのみ上述の低放射コーティング層１７を被覆した。ピラー１５の高さ、すなわち中空層１４の厚さは０．２ｍｍとした。このガラスパネルに、モレキュラーシーブを含有し、かつ板ガラス１１及び２０に接する面に粘着性ポリイソブチレン製一次シール２１ａを塗布したアルミニウム製の枠状スペーサ１９を置き、その上より板ガラス２０を重ねた。板ガラス２０のサイズは板ガラス１１と同じとした。さらに、アルミニウム製枠状スペーサ１９の外側の板ガラス１１及び２０により囲まれた縁部空間にポリサルファイド製二次シール２１ｂを塗布、硬化させた。アルミニウム製枠状のスペーサ１９の高さにより決まる、板ガラス２０と前記ガラスパネルとの距離、すなわち板ガラス１１と板ガラス２０との間隔は１２ｍｍとした。またこの１２ｍｍの間隔を有する中間気体層２２には乾燥空気が封入されいるが、場合によっては以下に記述するごとき気体で置換してもよい。板ガラス２０の中間気体層２２に面する表面には、上述の低放射コーティング層１７を設けた。
【００６８】
上記作製された透光性ガラスパネル２の中から、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体が乾燥空気である透光性ガラスパネル２（実施例７）、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がアルゴンである透光性ガラスパネル２（実施例８）、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がクリプトンである透光性ガラスパネル２（実施例９）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体が乾燥空気である透光性ガラスパネル２（実施例１０）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がアルゴンである透光性ガラスパネル２（実施例１１）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がクリプトンである透光性ガラスパネル２（実施例１２）を準備した。また、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、他の構成が上記実施例７〜１２と同じである透光性ガラスパネル１（比較例２）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、他の構成が上記実施例７〜１２と同じである透光性ガラスパネル１（比較例３）を準備した。
【００６９】
【表４】
【００７０】
次いで、間仕切りを介して二つの室を有し、その一方の室の温度が０℃であり、他方の室の温度が２０℃である温度調整室において、実施例７〜１２及び比較例２の透光性ガラスパネル２を間仕切り部に配置し、この透光性ガラスパネル２に熱流束計素子を貼り付けて熱コンダクタンスを測定した。結果を表４に示す。
【００７１】
表４より、熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋを下回る透光性ガラスパネル２が容易に得られることが分かる。
【００７２】
なお、本第１の実施例における板ガラス１２に関する記載は、板ガラス１１に対しても同様に言えるものである。
【００７３】
また、上記実施例１及び２においては、板ガラス１１及び１２のサイズは異なるように作製されたが、このような構成に限る必要はなく、板ガラス１１及び１２のサイズを同一としてその端部がほぼ揃うように配設しても良い。
【００７４】
上記板ガラス１１及び１２の厚さは同じとしたが、これに限る必要はなく、板ガラス１１及び１２の厚さが異なるものであっても良い。この場合、（１）式を考慮するとき、板ガラス１１及び１２の厚さは、２枚の板ガラス１１及び１２のうち薄い方の厚さに読み替えるのが良い。また、上記板ガラス１１及び１２の種類はフロート板ガラスとしたが、これに限る必要はなく、任意に設定することができる。例えば型板ガラス、すりガラス（表面処理により光を拡散させる機能を付加したガラスである。）、網入りガラス、熱線吸収ガラス、紫外線吸収ガラス、及び熱線反応ガラス等の種々の機能を付与した板ガラスやそれらとの組合わせであっても良い。
【００７５】
また、ガラスの組成については、ソーダ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラスや各種結晶化ガラスであっても良い。
【００７６】
上記ピラー１５は、インコネル７１８製に限るものではなく、例えばステンレス製やそれ以外の他の金属、例えば、石英ガラス、セラミックス、低融点ガラス等であっても良く、要するに外力を受けて板ガラス１１及び１２同士が接触しないように変形しにくいものであれば良い。
【００７７】
上記板ガラス１１及び１２を封着するシール枠１３は、Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダに限るものではなく、例えば錫、ビスマス、亜鉛、インジウム、及びアンチモン等のいずれか１種又は２種以上を主成分とする金属材料を使用して形成するものであっても良い。より具体的には、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｔｉ等のハンダでも良い。さらには予め形成された表面圧縮応力が熱緩和を起こさない程度に低い温度（約３８０℃以下）で溶融し、溶着できるものであれば良く、低融点ガラスや熱可塑性樹脂でも良い。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載のガラスパネルによれば、一対の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された低放射率０．１以下の低放射層と、所定の間隔を保持すべく一対の板ガラスの間にマトリックス状に所定のピッチで挟持されたピラーとを備え、中空層の圧力は１０Ｐａ以下であり、一対の板ガラスの厚さｄｍｍ及び一対の板ガラスの表面残留圧縮応力ＳＭＰａ、並びに前記スペーサの所定のピッチＤがＤ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）・√Ｓを満たすので、ガラスパネルの熱コンダクタンスを０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下にすることができる。
【００８０】
請求項５記載のガラスパネルによれば、他の中空層を形成すべく一対の板ガラスの一方との間に他の所定の間隔を隔てて配設された他の板ガラスと、他の所定の間隔を保持すべく板ガラスの一方と他の板ガラスとの間に気密的に挟持されたスペーサと、板ガラスの一方と他の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された低放射率０．２以下の他の低放射層とを備え、他の中空層には所定の気体が充填されているので、ガラスパネルの熱コンダクタンスを容易に０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの斜視図である。
【図２】図１の線II−IIに関する断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの断面図である。
【図４】実施例１〜４グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図５】実施例５〜８グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図６】実施例９〜１２グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図７】実施例１３〜１６グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２ 透光性ガラスパネル
１１，１２，２０ 板ガラス
１３，２１ シール枠
１４ 中空層
１５ ピラー
１６ 貫通穴
１７ 低放射コーティング層
１８ ガラス管
１９ スペーサ
２１ 接着部
２１ａ １次シール材
２１ｂ ２次シール材
２２ 中間気体層
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性ガラスパネルに関し、特に、住宅、非住宅等の建築分野、自動車及びその他の車両、船舶、航空機等の輸送分野、冷凍庫、冷凍ショーケース、並びに高温高湿槽等の設備機器分野等における開口手段に用いられる透光性ガラスパネル、さらには、省エネルギ性が要求される開口手段に適用される高い断熱性を有する低圧の複層ガラスを組み込んだ透光性ガラスパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、民生用のエネルギ需要量を抑え、もって地球環境に悪影響を与えるおそれのあるＣＯ2ガス排出量を抑制すべく、従来にも増して省エネルギ性に優れた高い断熱性能を有する窓等の開口手段の使用頻度が高まり、急速に普及している。
【０００３】
さらに、壁や床などと同程度の断熱性能を備えた、具体的には熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋ（０．５ｋｃａｌ／ｍ2ｈｒ℃）程度あるいはこれ以下の開口手段が次第に要求されるようになっている。開口手段の熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下を満足するために、これまで普及している２枚の板ガラスの間に乾燥空気を封入した複層ガラスパネルでは対応できず、新しい構造の開口手段の研究が盛んに行われている。複層ガラスパネルにおいて、乾燥空気の代わりにより低い熱伝導率を有するアルゴンやクリプトン等の希ガス気体を封入することや、板ガラスの乾燥空気接触面に赤外線を反射する低放射（Ｌｏｗ−Ｅ）機能を有する低放射層を布設したＬｏｗ−Ｅガラスを使用して、輻射による伝熱成分を低減することは既に日常的に行われているが、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下の開口手段の実現はできていない。
【０００４】
そこで、板ガラスを３枚あるいはそれ以上の枚数として気体を封入する層の数を２層以上とし、高い断熱性能を実現する複層ガラスパネルが考えられている。この開口手段において、気体は希ガスを使用し、板ガラスはＬｏｗ−Ｅガラスを使用することが前提となり、開口手段の厚みが厚くなるため、例えば窓枠等への取付けが複雑になり、また重量が重くなり、さらにガラスのわずかな光吸収も重畳することにより透過率が低下して本来の透光性が十分発揮できなくなる。
【０００５】
複層ガラスパネルとして、対向する板ガラスにより形成される中空層を低圧にした断熱真空ガラスパネルが提案されている。しかし、板ガラスの中空層側とは反対側の面には常時大気圧が働き、これに抗して安定的に中空層を維持しようとすると、中空層にスペーサを配設する必要がある。しかし、このスペーサを通して熱の流れが発生するために、低圧により得られる優れた断熱性能がスペーサの存在により損なわれることとなる。
【０００６】
上記断熱真空ガラスパネルとは別に他の断熱真空ガラスパネル、又は通常の板ガラスを、間隔を開けて配設して形成された中空層に乾燥空気又は低い熱伝導率を有するアルゴンやクリプトン等の希ガス気体を封入した構成の新しい断熱ガラスパネルも提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の断熱真空ガラスパネルと、希ガスと、Ｌｏｗ−Ｅガラスとの組合わせでも、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下を満たすガラスパネルは実現できなかった。
【０００８】
熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ程度あるいはそれ以下の値の高断熱性能を示す透光性を有する開口手段を容易に提供できる断熱真空ガラスパネルが待たれており、断熱真空ガラスパネルの設計を今一度見直し、熱を伝える通路を徹底的に排除する必要があった。
【０００９】
スペーサによる熱伝導は、開口手段の単位面積当たりのスペーサの配列密度、つまり、スペーサの配列間隔、スペーサ１個当たりの板ガラスとの平均接触面積、スペーサの熱伝導率、及び板ガラスの熱伝導率に依存する。開口手段の単位面積当たりのスペーサの配列間隔が広く、スペーサ１個当たりの板ガラスとの平均接触面積が小さければ、熱伝導率は低く開口手段としての断熱性は向上するが、板ガラスのスペーサとの接触面と対向する大気側の面に過大な引張り応力を発生させ、板ガラスの自然破壊に繋がるため、慎重な検討を行う必要がある（発生する引張り応力は、スペーサの平均配置密度以外に、板ガラスのヤング率、板ガラスの厚みと関係することは言うまでもない。）。さらに、スペーサには大気圧による圧縮応力が働くため、必要十分な圧縮強度を備える必要があった。これらの検討手続は特表平０７−５０８９６７号公報に開示されている。
【００１０】
この特表平０７−５０８９６７号公報では、通常の除冷されたガラスを使用することが前提であり、表面に残留圧縮応力がないことを前提として上記設計を行っている。本公報の設計手続きに従えば、３ｍｍの厚みの板ガラスでは、スペーサの平均配置間隔は２２ｍｍが下限であり、この値を下回ると、板ガラスのスペーサとの接触面直上から自己破壊が起こる確率が無視できなくなる。
【００１１】
本発明の目的は、熱コンダクタンス０．６Ｗ／ｍ2Ｋ程度あるいはそれ以下の値の高断熱性能を有する透光性ガラスパネルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の透光性ガラスパネルは、中空層を形成すべく所定の間隔を隔てて配設された一対の板ガラスと、前記一対の板ガラスの周縁部において前記中空層を気密に密閉する外周密閉部とから成る透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．１以下の低放射層と、前記所定の間隔を保持すべく前記一対の板ガラスの間にマトリックス状に所定のピッチで挟持されたピラーとを備え、前記中空層の圧力は１０Ｐａ以下であり、前記一対の板ガラスの厚さｄｍｍ及び前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力ＳＭＰａ、並びに前記ピラーの所定のピッチＤがＤ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）・√Ｓを満たすことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の透光性ガラスパネルは、請求項１記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの厚さｄは２〜８ｍｍであり、前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力Ｓは１〜２００ＭＰａであることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の透光性ガラスパネルは、請求項１記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスの厚さｄは２．５〜６ｍｍであり、前記ピラーの所定のピッチは１５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の透光性ガラスパネルは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記一対の板ガラスのヤング率は７０〜７５ＧＰａであることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の透光性ガラスパネルは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネルにおいて、他の中空層を形成すべく前記一対の板ガラスの一方との間に他の所定の間隔を隔てて配設された他の板ガラスと、前記他の所定の間隔を保持すべく前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスとの間に気密的に挟持されたスペーサと、前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．２以下の他の低放射層とを備え、前記他の中空層には所定の気体が充填されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の透光性ガラスパネルは、請求項５記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記所定の気体は乾燥空気であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の透光性ガラスパネルは、請求項５記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記所定の気体は希ガスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の透光性ガラスパネルは、請求項７記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記希ガスはアルゴンであることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の透光性ガラスパネルは、請求項７記載の透光性ガラスパネルにおいて、前記希ガスはクリプトンであることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルを図面を参照にしながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの斜視図である。
【００２４】
図１において、透光性ガラスパネル１は、その外周縁部において低温で流動化するシール枠１３を介して互いにその一方の面で向かい合い気密的に接合されて、その間に中空層１４を形成する一対の板ガラス１１及び１２と、中間層１４内に大気圧支持部材として挿入されて板ガラス１１と板ガラス１２の間隔を決定するほぼ円柱状のスペーサとしてのピラー１５とから成る。
【００２５】
図２は、図１の線II−IIに関する断面図である。
【００２６】
板ガラス１１及び１２は、フロート板ガラスで構成され、その厚さは２〜８ｍｍ、好ましくは２．５〜６ｍｍの間で任意に設定されている。板ガラス１２には、中空層１４内を後述する方法により減圧状態にすべく、シール枠１３によるシール面の内側の任意の位置に貫通穴１６が形成されており、貫通穴１６にはガラス管１８が挿着され、その接触箇所が所定の方法で封着されている。また、ガラス管１８の大気側の端部は所定の方法で密閉されている。
【００２７】
中空層１４を画成する板ガラス１１の面１１ａ、及び中空層１４を画成する板ガラス１２の面１２ａには、高い断熱性能を得るためにスパッタリング法により放射率０．１以下の低放射コーティング層１７が被覆されている。
【００２８】
低放射コーティング層１７は、具体的には、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａ上に酸化亜鉛等の酸化物を第１層として積層し、第１層の上に銀を主成分とする第２層を積層し、第２層の上に銀の酸化を防止する犠牲層を第３層として積層し、第３層の上に酸化亜鉛等の酸化物層を第４層として積層したものである。第１層の厚さは１０〜５０ｎｍ、第２層の厚さは５〜２０ｎｍ、第３層の厚さは１〜５ｎｍ、第４層の厚さは１０〜５０ｎｍである。このようにして被覆された低放射コーティング層１７の放射率は約０．０５〜０．１０となり、高断熱性能を得るのに都合がよい。なお、低放射コーティング層１７は、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａのいずれか一方にのみ被覆されるものであってもよい。
【００２９】
中空層１４は、約１０Ｐａ以下の減圧状態にされており、ピラー１５は、圧縮強度が十分強く大気圧が働いても変形しないことが望ましい。その強度は、ピラー１５の板ガラス１１及び１２の面１１ａ及び１２ａとの接触面（以下「ピラー接触面」という。）の面積に依存するが、少なくとも５００ＭＰａ以上あることが望ましい。例えば、ピラー１５の強度が低いと板ガラス１１及び１２に作用する大気圧によってピラー１５が変形し、又は破壊して中空層１４を形成できなくなるおそれがある。
【００３０】
ピラー１５は、所定の間隔でマトリクス状に中空層１４内に配設されており、ピラー接触面の直径が０．５ｍｍに、高さが約０．２ｍｍに形成されている。円柱状に形成されていることにより、板ガラス１１及び１２のピラー接触面に対する面において応力集中を生じやすい角部を造らないから、板ガラス１１及び１２に対して破壊しにくい支持状態とすることができる。また、ピラー接触面の周縁部は丸みを持たせてあり、縁を尖鋭にすることはないので、ピラー接触面において集中荷重が加わることを防止できる。
【００３１】
ピラー１５は、板ガラス１１及び１２の表面残留圧縮強度をＳＭＰａとして板ガラス１１及び１２の厚さをｄｍｍとしたときに、中空層１４に配設されるピラー１５の平均配列間隔Ｄｍｍが、以下の式（１）の関係を満たすように配設される。
【００３２】
Ｄ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）√Ｓ （１）
式（１）は、後述する実施例に基づく数多くのデータから導出されたものであり、後述する図４〜図６において示す直線に相当するものである。式（１）の右辺の値は、板ガラス１１及び１２の厚さｄ、並びに残存表面圧縮強度Ｓとの関数であり、ｄに関してほぼ直線的に、またＳに関しては放物線的な相関を示す。ピラー１５の平均配列間隔Ｄが式（１）の右辺の値より大きいと、板ガラス１１及び１２のピラー接触面に対する面の反対側の面において大気圧による引張り応力が過大となり、この面から亀裂が生じ、板ガラス１１及び１２の自然破壊の確率が非常に高くなる。一方、ピラー１５の平均配列間隔Ｄが式（１）の右辺の値より余りに小さいと、外観上数多くのピラー１５を目にすることとなり、視界を妨げるだけではなく、ピラー１５を伝わる熱伝達が大きくなって、良好な断熱性能を得ることができないので、１５ｍｍを下限とすることが好ましい。
【００３３】
以下、図１の透光性ガラスパネル１の製造方法を説明する。
【００３４】
所定の厚さを有するフロート板ガラスを用意し、このフロート板ガラスを所定のサイズに切断して板ガラス１１と、板ガラス１１より所定寸法だけ小さく切断した板ガラス１２を作製する。次いで、この板ガラス１２に、貫通穴１６を加工する。
【００３５】
次いで、板ガラス１１の面１１ａ及び板ガラス１２の面１２ａに、スパッタ法によってＺｎＯにＳｎＯ2を添加させた複合酸化物から成る誘電体層、Ａｇから成る低放射層、Ｔｉから成る犠牲層、及びＺｎＯにＳｎＯ2を添加させた複合酸化物から成る誘電体層をこの順番に積層し、垂直放射率が０．０７の低放射コーティング層１７を被覆する。この低放射コーティング層１７は、板ガラス１１及び１２のいずれか一方にのみ被覆しても良い。そして、低放射コーティング層１７が上となるように板ガラス１１を水平に配置して、この板ガラス１１上に所定の間隔でピラー１５を配設する。この板ガラス１１上にピラー１５を介して板ガラス１２を面１２ａがピラー接触面に接するように静かに重ねる。この際、シール枠１３を形成する工程中にピラー１５が移動しないように、板ガラス１２の上に重りを載せる。
【００３６】
上記重ねられた板ガラス１１及び１２を上記の重りを載せた状態でホットプレート上に置き、この上から断熱材をかぶせ、板ガラス１１及び１２を２００℃に加熱しながら超音波はんだ鏝（図示せず）を使用して板ガラス１１及び１２の周縁部の間隙部分を金属ハンダにより封着し、周縁部のシールが完成した時点で約１℃／分のゆっくりした速度で冷却する。なお、金属ハンダの材料としてはＳｎ−Ｐｂ共晶組成を使用する。また、上記板ガラス１１及び１２の封着と共に、板ガラス１２には、予め加工したガラス管１８を貫通穴に挿着し、その接触箇所を同じくＳｎ−Ｐｂ共晶組成の金属ハンダで超音波はんだ鏝により封着する。
【００３７】
上記冷却が終了した後に、貫通穴に挿着したガラス管１８に真空ポンプ取付け用の治具を介して真空ポンプを取付けて、板ガラス１１及び１２の全体を１５０℃に加熱しつつ真空ポンプにより中空層１４を減圧吸引し、中空層１４の内部圧力を約１０〜０．０１Ｐａ程度まで減圧した後、このガラス管を封じ切り、透光性ガラスパネル１を作製する。
【００３８】
なお、本発明の実施の形態においては、板ガラス１２に貫通穴１６及びガラス管１８を設けて、真空ポンプを用いてガラス管１８から減圧吸引することにより中空層１４を減圧状態としたが、中空層１４の減圧方法はこれに限るものではなく、例えば、板ガラス１２に貫通穴１６及びガラス管１８を設けずに、真空環境下で透光性ガラスパネル１を製造することにより中空層１４を減圧状態としてもよい。
【００３９】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの断面図である。
【００４０】
本発明の他の実施の形態は、その構成が上記発明の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略し、以下に異なる部分のみを説明する。
【００４１】
透光性ガラスパネル２は、その外周縁部においてシール枠１３を介して互いにその一方の面で向かい合い気密的に接合されて、その間に中空層１４を形成する一対の板ガラス１１及び１２と、中空層１４内に大気圧支持部材として挿入されて板ガラス１１と板ガラス１２の間隔を決定するほぼ円柱状のピラー１５と、板ガラス１１の面１１ａとは反対の面において、その周囲縁部近傍に設けられたスペーサ１９を介して所定の間隔を開けて向かい合い、その周囲縁部で接着部２１によって気密的に接合されて、その間に中間気体層２２（他の中空層）を形成する板ガラス２０とから成る。中間気体層２２は、中空層１４と異なりほぼ大気圧に近い乾燥空気又はアルゴンやクリプトン等の希ガスが封入されている。
【００４２】
中間気体層２２の厚さ、すなわち、板ガラス１１と板ガラス２０の間隔は、透光性ガラスパネル２全体の断熱性能を決定する重要な因子であり、スペーサ１９の厚さによって決定される。施工される開口部枠によってしばしば制限を受けるが、断熱性能を高める観点に立てば、６ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは９ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で設定するのが良い。
【００４３】
スペーサ１９は、その加工のし易さ及び軽量であること等の理由からアルミニウムが専ら用いられているが、より断熱性能を高めるために、熱伝導率が低いステンレス又は熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いても良い。また、内部の露点を長期間に亘って低く保つために、モレキュラーシーブなどの乾燥剤を混入して用いられる。
【００４４】
接着部２１は、１次シール材２１ａと２次シール材２１ｂとから成り、１次シール材には、ポリイソブチレン系シール材やブチレンゴム系シール材等が用いられ、２次シール材には、ポリサルファイド系シーラントやシリコーン系シーラントやポリウレタン系シーラト等が用いられる。
【００４５】
図３の透光性ガラスパネル２の製造方法は、まず図１の透光性ガラスパネル１の製造方法に従って透光性ガラスパネル１を作成し、次いで周縁部近傍に枠状スペーサ１９を置き、更に板ガラス２０を重ね、その後接着部材２１を塗布する。中間空気層２２内には、乾燥空気又はこれに置換したアルゴンやクリプトン等の希ガスを封入する。また板ガラス１１及び２０の中間気体層２２に面する表面には前述の低放射コーティング層１７が被覆されている。なお、この低放射コーティング層１７は、板ガラス１１の中間気体層２２に面する表面及び板ガラス２０の中間気体層２２に面する表面のいずれか一方にのみ被覆されているものであってもよい。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
【００４７】
まず、透光性ガラスパネル１を上記製造方法により作製した。
【００４８】
透光性ガラスパネル１において、板ガラス１１のサイズは２００ｍｍ×３００ｍｍとし、板ガラス１２のサイズは板ガラス１１より縦横各々のサイズを６ｍｍ小さくした１９４ｍｍ×２９４ｍｍとした。この切断された板ガラス１１及び１２を電気炉により６００℃から７００℃の温度領域で加熱した後、取り出すと共に、コンプレッサによる圧縮空気を吹き付け急速冷却を行い、板ガラス１１及び１２の表面に残留圧縮応力（以下「表面残留圧縮応力」という。）を発生させた。板ガラス１１及び１２の表面残留圧縮応力は、コンプレッサの加熱温度および冷却空気の吹付圧力を適宜調整して種々の値とした。次いで、板ガラス１２に対してのみ上述の低放射コーティング層１７を被覆した。
【００４９】
また、ピラー１５は、インコネル７１８製とし、スペーサ接触面の直径が０．５ｍｍ、高さが０．２ｍｍの円柱状の形状として、板ガラス１１上に、１５ｍｍ〜７５ｍｍの範囲の任意の間隔で配設した。
【００５０】
上述の重ねられた板ガラス１１及び１２をホットプレート上に置き熱処理を行う際に、この重ねられた板ガラス１１及び１２の上に置く重りとして、断面形状が縦１５０ｍｍ及び横２００ｍｍで、厚さが５ｍｍのステンレス製の直方体の重りを用いた。
【００５１】
上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が１．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が３９．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例２グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が８３．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例３グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．０ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１７．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例４グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例５グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が３８．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例６グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８２．５ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例７グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが３．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１９．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例８グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例９グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が４１．０ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１０グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８４．４ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１１グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが４．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１９．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１２グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１．６ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１３グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が３７．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１４グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が８２．３ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１５グループ）と、板ガラス１１及び１２の厚さが５．８ｍｍ、表面残留圧縮応力が１１６．１ＭＰａ、ピラー１５の配設間隔が１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，…７５ｍｍの５ｍｍ刻みで配設間隔を変えた１３種類の透光性ガラスパネル１（実施例１６グループ）とを準備した。
【００５２】
次いで、透光性ガラスパネル１（実施例１グループ〜１６グループ）に対して、後述する方法でスペーサ接触面直上の板ガラス１２の大気圧側の面に発生する応力（以下「発生応力Ｐ」という。）を測定した。この発生応力Ｐは、まず、スペーサ接触面直上の板ガラス１２の大気圧側の面に歪みゲージを張り付け、歪みＳ１を計測し、次いで減圧吸引用のガラス管を壊して中空層１４内部を大気圧状態にし、再び歪みゲージで歪みＳ２を計測して、この測定された歪Ｓ１及びＳ２の差、Ｓ２−Ｓ１をスペーサ直上の減圧パネルに働いている応力とするものである。上記計測の結果を図４〜図７に示す。図４〜図７において、縦軸はピラー１５の配設間隔であり、横軸は板ガラス１２の表面残留圧縮応力の平方根であり、○は発生応力Ｐが上限値を下回り安全であるものを、●は発生応力Ｐが上限値を上回ったものを、×は透光性ガラスパネル１を作製中、又は本評価中に破損したものを、実線は上限値を夫々示す。ここで●と○の境界は以下の様にして実験的に求めた。
【００５３】
まず上述のようにして計測された発生応力Ｐの値は、板ガラス１２の厚さ及びピラー１５の配設間隔に依存するが、板ガラス１２の表面残留圧縮応力には依存せずほぼ±１ＭＰａの範囲内で一定であることが実験的に分かったので、同一板ガラスの厚み、同一スペーサ配設間隔で異なる表面残留圧縮応力を有する板ガラス１２のデータに関して、平均化処理を行った。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
次に上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、表面残留圧縮応力がほぼ２ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１７グループ）、表面残留圧縮応力がほぼ３９ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１８グループ）、表面残留圧縮応力がほぼ８３ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例１９グループ）、及び表面残留圧縮応力がほぼ１１８ＭＰａで、厚さが夫々３．０ｍｍ、３．８ｍｍ、４．８ｍｍ、及び５．８ｍｍである板ガラス１２（実施例２０グループ）を準備した。
【００５６】
【表２】
次いで、この板ガラス１２（実施例１７〜２０グループ）の各々に対してリング曲げ破壊試験を行ない、ワイブル統計処理を行って、引張強度（１／１０００の破損確率での引張応力）を計測した。結果を表２に示す。
【００５８】
表２より、引張強度は表面残留圧縮応力にのみ依存し、板ガラス１２の厚さには依存しないことが分かる。
【００５９】
表１と表２とを比較することにより、ピラー１５の配設間隔として安全と思われる領域が、図４〜図７の実線で示された板ガラス１２の厚さ及び板ガラス１２の表面残留圧縮応力の関数で表されることが分かる。
【００６０】
本第１の実施例の板ガラス１２に関する記載は、板ガラス１１に対しても同様に言えるものである。
【００６１】
上記作製された透光性ガラスパネル１の中から、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が３９．３ＭＰａで、厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例１）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例２）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が３８．５ＭＰａで、厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が４０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例３）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が８２．５ＭＰａで、厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例４）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が４１．０ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例５）、板ガラス１２の表面残留圧縮応力が８４．４ＭＰａで、厚さが４．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が６０ｍｍである透光性ガラスパネル１（実施例６）、及び板ガラス１２の表面残留圧縮応力が２．０ＭＰａで、厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が２０ｍｍである透光性ガラスパネル１（比較例１）を準備した。
【００６２】
【表３】
上記実施例１〜６、及び比較例１に対し、断熱性能試験器（英弘精機製熱伝導率測定装置 ＨＣ−０７４）を用いて断熱性能（熱コンダクタンス）の測定を行った。結果を表３に示す。
【００６４】
表３より、比較例１の熱コンダクタンスは１．３５Ｗ／ｍ2Ｋと不充分であるのに対して、実施例１〜６の熱コンダクタンスは１Ｗ／ｍ2Ｋ以下の優れた断熱性能を示すことが分かる。なお、ここでは、熱コンダクタンスは板ガラス１２の厚さにほとんど依存せず、ピラー１５の配設間隔への依存が支配的であることが分かる。
【００６５】
以下に本発明の第２の実施例を示す。
【００６６】
まず、透光性ガラスパネル２を上記製造方法により作製した。
【００６７】
透光性ガラスパネル２において、板ガラス１１のサイズは３５０ｍｍ×５００ｍｍとし、板ガラス１２のサイズは板ガラス１１より縦横各々のサイズを６ｍｍ小さくした３４４ｍｍ×４９４ｍｍとした。また、この切断された板ガラス１１及び１２を電気炉により６００℃から７００℃の温度領域で加熱した後、取り出すと共に、コンプレッサによる圧縮空気を吹き付け急速冷却を行い、板ガラス１１及び１２に表面残留圧縮応力８２．５ＭＰａを発生させた。次いで、板ガラス１２に対してのみ上述の低放射コーティング層１７を被覆した。ピラー１５の高さ、すなわち中空層１４の厚さは０．２ｍｍとした。このガラスパネルに、モレキュラーシーブを含有し、かつ板ガラス１１及び２０に接する面に粘着性ポリイソブチレン製一次シール２１ａを塗布したアルミニウム製の枠状スペーサ１９を置き、その上より板ガラス２０を重ねた。板ガラス２０のサイズは板ガラス１１と同じとした。さらに、アルミニウム製枠状スペーサ１９の外側の板ガラス１１及び２０により囲まれた縁部空間にポリサルファイド製二次シール２１ｂを塗布、硬化させた。アルミニウム製枠状のスペーサ１９の高さにより決まる、板ガラス２０と前記ガラスパネルとの距離、すなわち板ガラス１１と板ガラス２０との間隔は１２ｍｍとした。またこの１２ｍｍの間隔を有する中間気体層２２には乾燥空気が封入されいるが、場合によっては以下に記述するごとき気体で置換してもよい。板ガラス２０の中間気体層２２に面する表面には、上述の低放射コーティング層１７を設けた。
【００６８】
上記作製された透光性ガラスパネル２の中から、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体が乾燥空気である透光性ガラスパネル２（実施例７）、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がアルゴンである透光性ガラスパネル２（実施例８）、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がクリプトンである透光性ガラスパネル２（実施例９）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体が乾燥空気である透光性ガラスパネル２（実施例１０）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がアルゴンである透光性ガラスパネル２（実施例１１）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、中間気体層２２内の封入気体がクリプトンである透光性ガラスパネル２（実施例１２）を準備した。また、板ガラス１２の厚さが３．０ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が３０ｍｍであり、他の構成が上記実施例７〜１２と同じである透光性ガラスパネル１（比較例２）、板ガラス１２の厚さが３．８ｍｍであり、ピラー１５の配設間隔が５０ｍｍであり、他の構成が上記実施例７〜１２と同じである透光性ガラスパネル１（比較例３）を準備した。
【００６９】
【表４】
次いで、間仕切りを介して二つの室を有し、その一方の室の温度が０℃であり、他方の室の温度が２０℃である温度調整室において、実施例７〜１２及び比較例２の透光性ガラスパネル２を間仕切り部に配置し、この透光性ガラスパネル２に熱流束計素子を貼り付けて熱コンダクタンスを測定した。結果を表４に示す。
【００７１】
表４より、熱コンダクタンスが０．６Ｗ／ｍ2Ｋを下回る透光性ガラスパネル２が容易に得られることが分かる。
【００７２】
なお、本第１の実施例における板ガラス１２に関する記載は、板ガラス１１に対しても同様に言えるものである。
【００７３】
また、上記実施例１及び２においては、板ガラス１１及び１２のサイズは異なるように作製されたが、このような構成に限る必要はなく、板ガラス１１及び１２のサイズを同一としてその端部がほぼ揃うように配設しても良い。
【００７４】
上記板ガラス１１及び１２の厚さは同じとしたが、これに限る必要はなく、板ガラス１１及び１２の厚さが異なるものであっても良い。この場合、（１）式を考慮するとき、板ガラス１１及び１２の厚さは、２枚の板ガラス１１及び１２のうち薄い方の厚さに読み替えるのが良い。また、上記板ガラス１１及び１２の種類はフロート板ガラスとしたが、これに限る必要はなく、任意に設定することができる。例えば型板ガラス、すりガラス（表面処理により光を拡散させる機能を付加したガラスである。）、網入りガラス、熱線吸収ガラス、紫外線吸収ガラス、及び熱線反応ガラス等の種々の機能を付与した板ガラスやそれらとの組合わせであっても良い。
【００７５】
また、ガラスの組成については、ソーダ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラスや各種結晶化ガラスであっても良い。
【００７６】
上記ピラー１５は、インコネル７１８製に限るものではなく、例えばステンレス製やそれ以外の他の金属、例えば、石英ガラス、セラミックス、低融点ガラス等であっても良く、要するに外力を受けて板ガラス１１及び１２同士が接触しないように変形しにくいものであれば良い。
【００７７】
上記板ガラス１１及び１２を封着するシール枠１３は、Ｐｂ−Ｓｎ共晶ハンダに限るものではなく、例えば錫、ビスマス、亜鉛、インジウム、及びアンチモン等のいずれか１種又は２種以上を主成分とする金属材料を使用して形成するものであっても良い。より具体的には、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｔｉ等のハンダでも良い。さらには予め形成された表面圧縮応力が熱緩和を起こさない程度に低い温度（約３８０℃以下）で溶融し、溶着できるものであれば良く、低融点ガラスや熱可塑性樹脂でも良い。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載のガラスパネルによれば、一対の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された低放射率０．１以下の低放射層と、所定の間隔を保持すべく一対の板ガラスの間にマトリックス状に所定のピッチで挟持されたピラーとを備え、中空層の圧力は１０Ｐａ以下であり、一対の板ガラスの厚さｄｍｍ及び一対の板ガラスの表面残留圧縮応力ＳＭＰａ、並びに前記スペーサの所定のピッチＤがＤ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）・√Ｓを満たすので、ガラスパネルの熱コンダクタンスを０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下にすることができる。
【００８０】
請求項５記載のガラスパネルによれば、他の中空層を形成すべく一対の板ガラスの一方との間に他の所定の間隔を隔てて配設された他の板ガラスと、他の所定の間隔を保持すべく板ガラスの一方と他の板ガラスとの間に気密的に挟持されたスペーサと、板ガラスの一方と他の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された低放射率０．２以下の他の低放射層とを備え、他の中空層には所定の気体が充填されているので、ガラスパネルの熱コンダクタンスを容易に０．６Ｗ／ｍ2Ｋ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの斜視図である。
【図２】図１の線II−IIに関する断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る透光性ガラスパネルの断面図である。
【図４】実施例１〜４グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図５】実施例５〜８グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図６】実施例９〜１２グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【図７】実施例１３〜１６グループの板ガラス１２の表面残留圧縮応力とピラー１５の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２ 透光性ガラスパネル
１１，１２，２０ 板ガラス
１３，２１ シール枠
１４ 中空層
１５ ピラー
１６ 貫通穴
１７ 低放射コーティング層
１８ ガラス管
１９ スペーサ
２１ 接着部
２１ａ １次シール材
２１ｂ ２次シール材
２２ 中間気体層
Claims (9)
- 中空層を形成すべく所定の間隔を隔てて配設された一対の板ガラスと、前記一対の板ガラスの周縁部において前記中空層を気密に密閉する外周密閉部とから成る透光性ガラスパネルにおいて、
前記一対の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．１以下の低放射層と、前記所定の間隔を保持すべく前記一対の板ガラスの間にマトリックス状に所定のピッチで挟持されたピラーとを備え、前記中空層の圧力は１０Ｐａ以下であり、前記一対の板ガラスの厚さｄｍｍ及び前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力ＳＭＰａ、並びに前記ピラーの所定のピッチＤがＤ≦５．２ｄ＋５．５＋（０．８ｄ＋０．０８）・√Ｓを満たすことを特徴とする透光性ガラスパネル。 - 前記一対の板ガラスの厚さｄは２〜８ｍｍであり、前記一対の板ガラスの表面残留圧縮応力Ｓは１〜２００ＭＰａであることを特徴とする請求項１記載の透光性ガラスパネル。
- 前記一対の板ガラスの厚さｄは２．５〜６ｍｍであり、前記ピラーの所定のピッチは１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の透光性ガラスパネル。
- 前記一対の板ガラスのヤング率は７０〜７５ＧＰａであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネル。
- 他の中空層を形成すべく前記一対の板ガラスの一方との間に他の所定の間隔を隔てて配設された他の板ガラスと、前記他の所定の間隔を保持すべく前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスとの間に気密的に挟持されたスペーサと、前記板ガラスの一方と前記他の板ガラスの少なくとも一方の内面に配設された放射率０．２以下の他の低放射層とを備え、前記他の中空層には所定の気体が充填されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の透光性ガラスパネル。
- 前記所定の気体は乾燥空気であることを特徴とする請求項５記載の透光性ガラスパネル。
- 前記所定の気体は希ガスであることを特徴とする請求項５記載の透光性ガラスパネル。
- 前記希ガスはアルゴンであることを特徴とする請求項７記載の透光性ガラスパネル。
- 前記希ガスはクリプトンであることを特徴とする請求項７記載の透光性ガラスパネル。
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