JP4554258B2 - 板ガラス、ガラス割れ検出方法、及び割れ検出可能な板ガラスの製造方法、ガラスの割れ検出システム - Google Patents
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従来のシステムは、ガラスが破壊される際の破壊音や振動を感知するものが多いが、誤作動が多いという問題がある。
特許文献1には、抵抗体が導電膜でもよい旨が記載されているのみで、どのようにすれば確実にガラス割れを検出できるかが記載されていない。
そこで、例えば、図14に示すように、導電膜の範囲の対向する2辺にそれぞれ電極x1,x2を設け、これら電極x1,x2間における抵抗の変化を測定しようとすることが考えられる。しかし、この電極x1,x2間の導電膜に完全な断絶が生じなければ、抵抗はほとんど変化しない。例えば、破断Xのような割れが生じれば、電極x1,x2間の抵抗は変化するが、破断Y1,Y2,Y3のような割れが生じても、電極x1,x2間の抵抗はさほど変化しない。したがって、割れを確実に検出できない。
しかし、図15の場合であっても、侵入者が図15のZで示すようにガラスを切り取った場合、いずれの電極間の抵抗もほとんど変化せず、割れを検出できない。特に、建物への侵入者は、窓の錠付近のガラスのみを部分的に割る場合があり、このような場合、割れの検出が非常に困難である。
なお、電極部の間隔は、電極部間に少なくとも1本の破断、好ましくは複数本の破断が生じるように設定するのが好ましい。なお、電極部間の間隔は、割れたときのガラス片の大きさによって設定することができ、半強化ガラスのように割れたときの破片が比較的大きい場合、例えば、30cm近くに設定するのがよい。
そして、第2板ガラスを生板ガラスにすることでコスト低減を図ることができる。一方、第2板ガラスを生板ガラスとすることによる問題点もある。合わせガラス化した場合、基板割れの際の破片が中間膜に拘束されるから、中間膜が無い場合と比べて破断面間隔が小さくなる傾向にあるが、第2板ガラスが生板ガラスの場合、第1板ガラスのような強化ガラスと異なり、破断面が全体に拡散せず且つ破片が細片化しない。よってこの場合、第1板ガラスが中間膜に加えて第2板ガラスによっても拘束され、基板割れ時の破断面間隔が小さくなり、基板割れ時の抵抗増加が抑制されてしまう。しかしながら、非合わせ部を設けた上記発明では、第1板ガラスが中間膜により拘束されないので、中間膜により拘束される場合と比較して基板割れ時におけるガラス破片相互間の破断面間隔が大きくなる。そして、中間膜の不存在により生板ガラスの第2板ガラスによる拘束もほぼ無くなるから、第2板ガラスが生板ガラスであることによる破断面間隔への影響がほとんど無い。よって、第2板ガラスのコストを低下させつつ基板割れ時の抵抗増加を高めることができ、割れ検出を確実とすることができる。そして、単一の非合わせ部内に対の電極部が設けられているから、当該非合わせ部内のガラス割れが対の電極間の基板を確実に破断する。
この場合、前記抵抗検出器により検出された抵抗値から得られたガラス割れに関する情報をシステム外部に送信する送信部を備えているのが好ましい。この送信部により、ガラス割れの情報がシステム外部に伝達されるから、防犯性を高めることが出来る。
または、前記板ガラスは複数備わり、複数の板ガラスにおける対の電極部同士が直列接続されて抵抗検出器に接続されているのが好ましい。この場合、複数の板ガラスの割れを少ない抵抗検出器で検出することができる。
また、他の板ガラスに係る本発明は、強化ガラス化され割れが全体に波及する基板と、前記基板の表面に形成され当該基板と一体的に割れる導電薄膜と、前記導電薄膜上に所定間隔をもって近接配置された対の電極部と、を備え、前記対の電極部間の導電薄膜は、波及した基板の割れによって前記対の電極部間の抵抗値を増大するように破断し、前記強化ガラス表面の導電薄膜は、基板と一体的に割れやすいように、フロート板ガラスの製造工程中においてガラスが加熱されている状態のときにCVDにより基板にコーティングされて形成され、前記対の電極部は、導電薄膜−電極間の抵抗値を安定させるべく、前記導電薄膜に融着結合した導電性ペーストにより形成されていることを特徴とする。
この場合、対の電極部は、強化ガラス化され割れが全体に波及する基板上に所定間隔をもって近接配置されているから、衝撃が加わった位置だけでなく、近接した対の電極部間のガラスも割れる。よって、電極部間において、基板と一体的に割れる導電薄膜に破断が生じて、当該電極間の抵抗値が増大する。よって、電極部から離れた位置に衝撃が加わって割れた場合であっても、電極部間の抵抗値は確実に増加し、確実に割れを検出できる。更に、電極部が近接配置されていることから、電極部に接続される配線を簡素化することができる。
図1〜図3は、建物の窓や戸に用いられるガラスの割れ検出システムを示している。このシステムは、建物へ侵入者や災害を検出するために用いられる建物用ガラス割れ検出システムであり、板ガラス(割れ検出用ガラス)1と、割れることによって板ガラス1に生じる抵抗変化を検出する抵抗検出器2と、を備えている。
薄膜4は、ガラス基板3程度の硬度を持つハードコーティングであるのが好ましく、上記の製法の場合、薄膜4の表面硬度はモース硬度で6程度であり、ガラス基板3のモース硬度約6.5と同程度の硬度となっている。
一方、図4(b)に示すように薄膜4を薄くすると、基板3に生じた割れが導電薄膜4にもほぼ完全に波及し、破片間にほぼ完全な破断B2が生じて、破片間が確実に絶縁される。例えば、膜厚が5μm程度であれば、抵抗の増大を検出可能であった。膜厚を3μm以下にすると、抵抗の増大を一層確実に検出できるようになった。2μm以下にすると、ほとんどの場合、確実に抵抗増大を検出できた。
また、膜厚が0.05μmよりも小さいと膜としての十分な厚さとならないため、膜厚は0.05μm以上が好ましい。より好ましくは0.1μmであり、膜厚を0.1μm〜2μmの範囲内とした場合に特に良好な薄膜4が得られた。
なお、電極部5a,5bは板ガラス本体の室内側の面に形成されている。
割れたときに比較的細片化されやすい通常の強化ガラス(全強化ガラス)の場合、電極部5a,5b間の間隔は、1cm以上が好ましく、2cm以上がより好ましく、3cm以上が更に好ましい。同じく通常の強化ガラスの場合、電極部5a,5b間の間隔は15cm以下が好ましく、10cm以下がより好ましく、6cm以下が更に好ましい。
より詳細には、半強化ガラスのうち比較的強化度の高いもの(応力値が70MN/m2〜90MN/m2程度)は20〜50cm程度が好ましく、20〜30cm程度がより好ましい。
半強化度が中程度のもの(応力値が40MN/m2〜70MN/m2程度)は30〜120cmが好ましい。
半強化度が低いもの(応力値が20MN/m2〜40MN/m2程度)は120〜480cmが好ましい。
ガラスが割れたときの破片の大きさは、強化ガラスの強化度の度合い、すなわち表面に残留する圧縮応力の値の大・中・小によって異なり、応力が大きいほど破片が小さくなる。したがって、電極部5a,5bの間隔は、強化度(破片の大きさ)に応じて設定できる。
また、対の電極部5a,5bは、図1に示すように基板3の同一辺20の辺縁部上に間隔をおいて配置してもよいし、図16の(a)に示すようにコーナー部6近傍において隣接する2辺(例えば、辺20と辺21)側に振り分け配置してもよい。対の電極部5a,5bは、単に隣接する2辺側に振り分け配置してもよいが、図16(a)に示すように隣接する2辺の交点であるコーナー部6に近くなるように、各辺の中央位置よりもコーナー部6寄りが好ましい。なお、図16では、電極部5a,5bに接続される配線や端子の記載を省略している。
さらに、対の電極部5a,5bは複数対あってもよい。
板ガラス1が割れていない状態では、電極部5a,5b間は低い抵抗値であるが、板ガラス1が割れると電極部5a,5b間の抵抗値は増大する。つまり、基板3が強化ガラスであるため、板ガラス上のどの位置に衝撃が加わっても、基板3全体が破断して粒状に細片化し、基板3の破断によって導電薄膜4も同様に細片化(半強化ガラスの場合、「小片化」ともいう)する。
また、基板3の割れが全面に波及するため、電極部5a,5bの対が一対しかなくとも、確実に割れを検出できる。
例えば、図7に示すように、対の電極5a,5bを基板3の同一辺20に配置する場合などには、当該辺20と平行な方向における電極5a,5bの長さHよりも、当該辺20と直交する方向における電極5a,5bの長さWの方が長くなる形状とすることで、長さGが短くても電極間面積を大きく確保できる。
その一方、割れ検出用の電極部5a,5bの間隔が大きいので電極部5a,5b間の破断数を多くでき、割れ検出が確実となる。
電極延長部5eや端子接続用電極部5fを枠Fで隠蔽される位置(図示のような辺縁部)に設けることで、外観を良好に保つことができる。
なお、割れ検出用の電極部5bと端子接続用の電極部5fは、導電薄膜4が非形成の絶縁範囲に形成されていればよく、基板3の側面(木口)又は導電薄膜4が形成されている面の反対面などであってもよい。
また、抵抗検出器2には、図11の(a)及び(b)に示すように、抵抗検出器2により検出された抵抗値から得られたガラス割れに関する情報を割れ検出システムの外部に送信する送信部40を備えていても良い。この場合、例えば抵抗検出器2の前記差動アンプ10の出力の変化が送信部40を経由して、割れ検出システムの外部にガラス割れに関する情報として伝達される。ガラス割れに関する情報が伝達される割れ検出システムの外部としては、例えばガラスの設置された建築物の屋内や屋外に設置された警報器、警備会社のセキュリティシステム、携帯電話等の携帯端末、等がある。送信部40から割れ検出システム外部への情報伝達手段としては、有線又は無線の通信回線等を用いることが出来る。このように、抵抗検出器2により検出された抵抗値から得られたガラス割れに関する情報をシステム外部に送信する送信部40を設けることにより、建物への侵入者又は災害によるガラス破損に対する確実な警報が得られるとともに、ガラス破損に対する迅速な対応が可能なシステムとすることができる。
また、ブリッジ回路に与えられる電圧Vccとしては、DC3〜24V程度が好ましい。抵抗検出器の電源としては、停電にも対応できるように蓄電池を用いても良い。
また、抵抗検出器2は、小型にできるため、窓や戸の枠に内蔵させてもよいし、ガラス面上に配置するなど外部に露出させてもよい。
また送信部40は、抵抗検出器2によって検出された抵抗値から得られたガラス割れに関する情報をシステム外部に送信できるものであればいかなるものでもよく、例えば前記抵抗R1の抵抗値がガラス割れにより増大したときのみシステム外部に信号(異常信号)を発するものでもよく、ガラス割れによる抵抗値増大の有無を常時あるいは定期的にシステム外部に発信するものでもよい。あるいは、抵抗R1の抵抗値そのものを常時あるいは定期的にシステム外部に発信するものであってもよい。
また、一つのガラスの抵抗値R1が比較的小さいので、複数枚のガラスを直列接続しても抵抗値がさほど高くならず、ガラスが割れたときの抵抗増大度を大きく保つことができる。
この板ガラス1は、導電薄膜4を有する強化ガラス化された基板3によって構成される第1板ガラスと、生板ガラスからなる第2板ガラス12との間に中間膜14を挟んで合わせガラスとしたものである。第1板ガラスは、導電薄膜4側を中間膜14側、即ち内側として合わせガラス化されている。そして、この板ガラス1は、第1板ガラスと第2板ガラス12との間に中間膜14が挟まれて合わせガラスとして構成された割れを検出可能な板ガラス1であって、第1ガラス板は、全体が細片化して割れる強化ガラスからなる基板3と、前記基板3の前記中間膜14側の面に形成された導電薄膜4と、前記導電薄膜4と前記中間膜14との間であって、前記基板3の辺縁部において所定間隔をもって近接配置された対の電極部15a,15bと、を備えている。
一方、上記第二実施形態のように第2板ガラス12を生板ガラスとすると、板ガラス1の製造コストを低減することができる。ただしこの場合、第2板ガラス12は強化ガラスのように割れが全体に波及しにくく且つ細片化しないから、中間膜14による第1板ガラスの拘束を第2板ガラス12の細片化により緩和することができず、破断面間隔Eが比較的小さくなる。よって、特に第2板ガラス12が生板ガラスの場合には、破断面間隔Eを大きくするためには、対の電極部付近において局所的に中間膜14を無くすのが好ましい。この好ましい実施形態の例が次の第3実施形態及び第4実施形態である。
このように、本第4実施形態では、非合わせ部30の範囲は、対の電極部5a,5bの両方を含む略直角二等辺三角形の範囲であり、且つ、対の電極部5a,5b相互間及び各電極部5a,5bのそれぞれの周囲を含む単一の範囲とされている。そして、第2板ガラス12は、保護材36と組み合わさることで基板3と同一の板形状(本実施形態では長方形)を形成しており、この点は中間膜14も同様である。
先ず、第3及び第4実施形態に共通した効果について説明する。
第1板ガラスである基板3は強化ガラスとされているので、割れが全体に波及し且つ細片化することとなり、確実に割れを検出することができる。また、板ガラス1が合わせガラスとして構成されているため、割れたガラスの破片の飛散が防止される。更に、非合わせ部30以外の部分においては導電薄膜4が中間膜14によって保護される。また、強化度が比較的高く細片化しやすい辺縁部に対の電極部が設けられているから、割れ検出の確実性が高くなる。
但し、第2板ガラス12を生板ガラスとすることにより生ずる問題もある。合わせガラス化した場合、基板割れの際の破片が中間膜に拘束されるから、中間膜が無い場合と比べて破断面間隔が小さくなる傾向となる。そして第2板ガラス12が生板ガラスの場合、破壊時の破断形態が強化ガラスとは著しく異なり、破断面が全体に拡散せず且つ破片が細片化しない。よってこの場合、第1板ガラス(基板3)が中間膜14に加えて第2板ガラス12によっても拘束され、基板割れ時の破断面間隔E(図5参照)が小さくなり、基板割れ時の抵抗増加が抑制されてしまう。
しかしながら、非合わせ部30を設けた上記第3及び第4実施形態では、基板3が中間膜12により拘束されない。また、基板3(の導電薄膜4)には保護材36が密着しているが、この保護材36は中間膜14よりも柔軟な材料よりなり、且つ中間膜14のように圧着されている訳ではなく中間膜14に比べて基板3への固着力が弱い。従って非合わせ部30では、中間膜14が存在する場合と比較して基板割れ時におけるガラス破片相互間の破断面間隔Eが大きくなり、更に中間膜14の不存在により生板ガラスである第2板ガラス12による拘束も無くなるから、第2板ガラス12が生板ガラスであることによる破断面間隔Eへの影響が無い。よって、第2板ガラス12のコストを低下させつつ基板割れ時の抵抗増加を大きくすることができ、割れ検出を確実とすることができる。そして、単一の非合わせ部30内に対の電極部5a,5bが設けられているから、当該非合わせ部30内のガラス割れが対の電極部5a,5b相互間の基板3を確実に破断する。また、基板3の導電薄膜4が内側即ち中間膜14側に設けられている場合、基板3の内側に設けられた対の電極部5a,5bに配線を接続する必要が生じるから特に各電極部5a,5bに接続される配線の取扱いが面倒となりやすい。しかしこの場合でも、対の電極部5a,5bを基板3の辺縁部に近接配置させたことにより配線の取扱いが容易となる。
なお、隣接する2辺ではなく1辺に拘束力変化部50としての非合わせ部30が設けられている場合にも、非合わせ部30は当該1辺側にむかって開放された状態となり、当該一辺に直交する一方向に伸びやすくなるから、破断面間隔Eが大きくなりやすく好ましい。そして更に、拘束力変化部50を隣接する2辺に面した構成とすると上述のように2方向に延びやすくなるから特に効果的である。
なお、第3実施形態と異なり、第4実施形態では非合わせ部30において中間膜14のみならず第2板ガラス12も存在していないが、このようにすると前記保護材36を設置しやすくなる点において好ましい。一方、第3実施形態のように非合わせ部30においても第1板ガラスに対向配置された第2板ガラス12が設けられている場合は、第2板ガラス12を第1板ガラスと同一の形状とすることができるから外観上において比較的有利である。
ただし、合わせガラスとして構成された板ガラス1における中間膜14は、フィルム材と比較して基板3に対する拘束力が強いため、拘束力変化部50を設ける効果は、この拘束力変化部50を上記非合わせ部30とした場合が特に効果的である。
なお、かかる非固着部を形成するには、例えば合わせガラスの製造工程において、合わせガラスとするための圧着を行うステップの前に、第1基板と合わせガラス用中間膜との固着を防止するフィルム等の固着防止部材を介在させるステップを加える製造方法を採用することができる。また、さらに圧着後において前記固着防止部材を取り除くステップを加える製造方法を採用してもよい。固着防止部材としては、圧着時の熱と圧力に耐えることができ、且つ圧着工程後において第1基板及び中間膜に対して剥離しやすい部材又は第1基板及び中間膜に対して固着しにくい部材が好ましく、例えばポリエチレンフィルム等を挙げることが出来る。このポリエチレンフィルム等の固着防止部材は、圧着後に取り除かれてもよいし、第1基板と中間膜との間に介在した状態のままの非固着部としてもよい。なお、特に固着防止部材が介在したまま合わせガラスとして用いる場合には、非固着部の木口から水等が入り込みやすくなるから、該木口をシリコンシーラント材等のシール材によりシールするのが好ましい。
このような合わせガラスの製法は、すでに製造した単なるフロート板ガラスの強化ガラス基板から、本発明の強化ガラスを製造するのに有効である。
2 抵抗検出器
3 基板
4 導電薄膜
5a 電極
5b 電極
12 第2板ガラス
14 中間膜
15a 電極
15b 電極
30 非合わせ部
Claims (12)
- 強化ガラス製の基板と、前記基板の表面に形成された導電薄膜と、導電薄膜上に設けられた対の電極部と、前記基板上に設けられ基板割れにより生ずる破片を所定の拘束力により拘束する拘束膜と、を備えるとともに、
前記基板の前記対の電極部近傍は、前記拘束膜が存在しないか又は前記所定の拘束力未満の拘束力で拘束された拘束力変化部とされ、
前記対の電極部は、前記導電薄膜上に塗布された導電性ペーストが前記導電薄膜に熱処理により融着結合して形成されていることを特徴とする板ガラス。 - 強化ガラス化された基板からなる第1板ガラスと、
所定間隔をもって前記第1板ガラスに対向して配置された第2板ガラスと、
前記第1板ガラスと前記第2板ガラスとで挟まれた中間層と、
前記第1板ガラスの前記中間層側の面に形成された導電薄膜と、
前記導電薄膜上に所定間隔をもって近接配置された対の電極部と、を備えており、
前記第2板ガラスを生板ガラスとするとともに、
前記第1板ガラス上の一部を前記中間膜が局所的に存在しない非合わせ部とし、単一の前記非合わせ部内に前記対の電極部を設け、
前記対の電極部は、前記導電薄膜上に塗布された導電性ペーストが前記導電薄膜に熱処理により融着結合して形成されことを特徴とする板ガラス。 - 導電薄膜を有する強化ガラス化された基板からなる第1板ガラスと、
所定間隔をもって前記第1ガラスに対向して配置された第2板ガラスと、
前記導電薄膜上に所定間隔をもって近接配置された対の電極部と、
を備えており、
前記第1板ガラスと前記第2板ガラスとの間に中間膜が挟まれて合わせガラスとして構成され、前記中間膜は前記第1板ガラス割れにより生じる破片を所定の拘束力で拘束しており、前記第1ガラスの前記中間膜側表面には前記導電薄膜が配置され、
前記第1ガラスの前記対の電極部近傍は、前記中間膜が存在しない拘束力変化部とされ、
前記第2板ガラスは、前記第1板ガラスの前記拘束力変化部の範囲を含めて前記第1板ガラスに対向している
ことを特徴とする板ガラス。 - 導電薄膜を有する強化ガラス化された基板からなる第1板ガラスと、
所定間隔をもって前記第1ガラスに対向して配置された第2板ガラスと、
前記導電薄膜上に所定間隔をもって近接配置された対の電極部と、
を備えており、
前記第1板ガラスと前記第2板ガラスとの間に中間膜が挟まれて合わせガラスとして構成され、前記中間膜は前記第1板ガラス割れにより生じる破片を所定の拘束力で拘束しており、前記第1ガラスの前記中間膜側表面には前記導電薄膜が配置され、
前記第1板ガラスの前記対の電極部近傍は、前記中間膜が存在しない非合わせ部とされ、前記非合わせ部の範囲においては前記第2板ガラスも存在しておらず、前記非合わせ部の範囲の前記第1板ガラスは、第2板ガラスと面一となる保護部材によって覆われ、
前記保護部材は、前記第1ガラスへの拘束力が前記拘束力未満である
ことを特徴とする板ガラス。 - ガラス製のガラス基板と、前記ガラス基板の表面に形成された導電薄膜と、導電薄膜上に設けられた対の電極部と、を備え、
前記ガラス基板は、強化ガラス製であり、前記ガラス基板のいずれの位置に割れが生じても、前記ガラス基板全体に割れが波及し、対の電極部間の前記導電薄膜に破断が生じるものであり、
前記対の電極部は、前記導電薄膜上に塗布された導電性ペーストが前記導電薄膜に熱処理により融着結合して形成され、
さらに前記対の電極部は、前記導電薄膜上において、前記ガラス基板の隣接する2辺の交わる同一のコーナー部近傍に設けられている
ことを特徴とする板ガラス。 - ガラス製のガラス基板と、前記ガラス基板の表面に形成された導電薄膜と、導電薄膜上に設けられた対の電極部と、を備え、
前記ガラス基板は、強化ガラス製であり、前記ガラス基板のいずれの位置に割れが生じても、前記ガラス基板全体に割れが波及し、対の電極部間の前記導電薄膜に破断が生じるものであり、
前記対の電極部は、前記導電薄膜上に塗布された導電性ペーストが前記導電薄膜に熱処理により融着結合して構成され、
さらに前記対の電極部は、前記導電薄膜上において、前記ガラス基板の同一辺の辺縁部に設けられ、前記対の電極部の間隔は、当該対の電極が設けられている辺の長さの半分以下である
ことを特徴とする板ガラス。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の板ガラスと、
前記対の電極部間の抵抗値を検出する抵抗検出器と、
を備えていることを特徴とするガラスの割れ検出システム。 - 前記抵抗検出器は、前記対の電極部間の抵抗を含めて構成されるブリッジ回路と差動アンプとを有し、前記ブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値は、板ガラスが割れていないときに前記ブリッジが平衡となる値に設定され、板ガラスが割れて前記対の電極部間の抵抗値が増大すると前記ブリッジの平衡が失われて前記差動アンプの出力が大きくなり、この差動アンプの出力変化により前記対の電極部間の抵抗値の増大を検出するものである
請求項7記載のガラスの割れ検出システム。 - ガラス割れに関する情報を外部に送信する送信部を備えている
請求項7又は8記載のガラス割れ検出システム。 - 請求項9記載のガラスの割れ検出システムと、
警備会社のセキュリティシステムと、
を備え、
ガラス割れに関する情報が、前記ガラスの割れ検出システムから前記警備会社のセキュリティシステムへ送信されるよう
構成された装置。 - 割れ検出可能な板ガラスの製造方法であって、
少なくとも一面に導電薄膜が形成された生板ガラスの辺縁部の前記導電薄膜上であって、前記生板ガラスの隣接する2辺の交わる同一のコーナー部近傍に設において、所定間隔をもって近接した2カ所に導電性ペーストを塗布して電極部を形成し、
その後、前記生板ガラスを熱処理することにより、前記生板ガラスを熱処理強化ガラスとするとともに前記電極部を前記導電薄膜に融着する、
ことを特徴とする割れ検出可能な板ガラスの製造方法。 - 割れ検出可能な板ガラスの製造方法であって、
少なくとも一面に導電薄膜が形成された生板ガラスの同一辺の辺縁部の前記導電薄膜上に、所定間隔をもって近接した2カ所に導電性ペーストを塗布して電極部を形成し、その際、それら2カ所の電極部の間隔は、当該2カ所の電極部が形成されている辺の長さの半分以下であり、
その後、前記生板ガラスを熱処理することにより、前記生板ガラスを熱処理強化ガラスとするとともに前記電極部を前記導電薄膜に融着する、
ことを特徴とする割れ検出可能な板ガラスの製造方法。
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