JP5067376B2 - 複層ガラスユニット - Google Patents

Description

本発明は、複層ガラスユニットに関する。

従来から、複数枚（たとえば、２枚）の板ガラスを所定間隔で平行に対向配置して組まれた複層ガラスが知られている（例えば、非特許文献１参照）。図９に示すように、従来の一般的な複層ガラス５０は、２枚の板ガラス５１，５１間に中空層５２が形成されるとともに、２枚の板ガラス５１，５１の周縁部に間隔保持用のスペーサ５３を配置して対向する板ガラス５１，５１を隔置し、該スペーサ５３とそれぞれの板ガラス５１，５１との間に、外部からの湿気の浸入を防ぐための一次シール材５４が打設されている。また、隔置された板ガラス５１，５１の相互の周縁部とスペーサ５３とで画成される空間部５５に、板ガラス５１，５１間の距離を保持するため、および防水の役割を果たすため二次シール材５６を打設して空間部５５が密閉されている。さらに、スペーサ５３内には吸湿剤５７が収納されるとともに、該吸湿剤５７と中空層５２とを接触させるために、スペーサ５３には通気孔５８が形成されている。そして、一次シール材５４および二次シール材５６を何らかの要因で通過してきた水蒸気ガスが、スペーサ５３内に収納された吸湿剤５７でもって吸着固定化されることにより、中空層５２（内部中空層）の乾燥状態を所定の露点温度（内部結露が生じる温度）以下に保持できるようになっている。

このような複層ガラスは、サッシ枠に嵌め込まれて使用されるのが一般的である。サッシ枠への取り付け施工方法としては、グレージングチャンネルを複層ガラスの上辺および左右の縦辺の周縁部に巻いて上框および左右の框の取り付け開口部に嵌合し、下辺はビードにより下框に取り付ける方法や、複層ガラスとサッシ枠との間隙にバッカーを入れてシールを行う方法等が知られていた。これらの方法は、組立施工時に工数がかかり、施工後はメンテナンスが必要であることから、複層ガラスの周縁部を包囲できるチャンネル状の補強材と、該補強材の複層ガラスに相対する内側面に設けた内部軟質材と、サッシ枠と係合する外側面に設けた外部軟質材と、からなるアタッチメントを周縁部に被着したアタッチメント付き複層ガラスが提案され（例えば、特許文献１参照）、同様のアタッチメントを使用する施工方法が現在広く普及している。

上述した構造の複層ガラスでは、一次シール材は中空層の乾燥状態を保つ上で不可欠な材料であり、透湿抵抗が高いブチル系シーリング材が使用されることが多い。しかし、ブチル系シーリング材は硬化することがなく、粘着力を有し、塑性流れの性質が相当大きな材料である。このため、荷重や変位が生じると、それだけ一次シール材自体が変位し、元通りに復元できない。たとえば、建築物や輸送機械の開口部に設置される複層ガラスは、気温変化に起因する中空層の膨張収縮による板ガラスの変位および風圧等によって生じる板ガラスの変位を受ける。板ガラスの変位を繰り返し受けた複層ガラスでは、一次シール材が中空層側に変位してしまい、小さく波打つ現象が知られている。中空層側に一次シール材がこのように移動してしまうと、結果として、透湿抵抗の低下につながり、中空層への水分の浸入を許し、その結果、露点温度が上昇することとなり、複層ガラスとしての耐久性の低下を引き起こす虞があった。また、従来では板ガラスの変位を二次シール材によって規制していたが、さらなる変位規制が望まれている。

複層ガラス製造時の二次シール材の養生時間短縮や板ズレ防止を主目的として、複層ガラスの周囲に保護テープ等を貼着する方法も提案されているが、一次シール材の変位を抑制するには不十分であった。また、複層ガラスとサッシ枠とが一体化された複層ガラスユニットも提案されているが（例えば、特許文献２、特許文献３参照）、施工の簡略化を目的とするに留まり、一次シール材（ブチル系シーリング材）の変位を抑制する必要性やその方法について一切触れられていない。

また、上述した構造の複層ガラスをカーテンウォールに採用した場合、上述したように複層ガラスの一次シール材および二次シール材の耐久性との兼ね合い等の制限から、一次シール材および二次シール材を適量打設する必要がある。したがって、一次シール材および二次シール材を外観上視認し難くするためにガラスの周縁部に設けられるフレームの見付寸法を小さくすることは困難であった。

特開平７−７１１７０号公報 実願昭５６−８１６５６号（実開昭５７−１９４５８５号）のマイクロフィルム 実公平５−２７４６３号公報

日本建築学会「建築工事標準仕様書・同解説 ＪＡＳＳ１７ガラス工事」２００３年１２月１日発行 第４版第１刷 ｐ６２〜６３

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、複層ガラスとしての耐久性を確保しつつ、フレームの見付寸法を小さくできる複層ガラスユニットを提供する。

本発明の複層ガラスユニットは、所定間隔を置いて平行に積層配置された複数の板ガラスで構成される複層ガラス群と、該複層ガラス群の周縁に沿って前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記複層ガラス群を構成する各板ガラスの端面とを覆うように前記複層ガラス群に取り付けられるフレームと、前記各板ガラス間の間隔を保持すべく前記各板ガラス間に設けられる間隔保持部材と、該間隔保持部材と該間隔保持部材が対向する前記板ガラスとの間隙に配置され、該間隙を密閉封止する透湿防止封着材と、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームとの間に、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面および前記フレームにそれぞれ当接し、かつ、前記板ガラスの外表面および前記フレームの少なくとも一方と非接着で配置された第一スペーサと、を備え、前記間隔保持部材と前記フレームとが一体化されていることを特徴としている。

また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記第一スペーサが、前記フレームおよび前記複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が１００ＭＰａ以上の材料で形成されていることが好ましい。

また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記第一スペーサが、前記フレームおよび前記複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が４００ＭＰａ以上の材料で形成されていることがより好ましい。

また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との間に第二スペーサが設けられていることが好ましい。
または、前記間隔保持部材は、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と対向する面に、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との隙間が小さくなる方向に突出部が形成されていることが好ましい。

また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との間で、前記透湿防止封着材よりも前記板ガラスの外周縁側に防水材が設けられていることが好ましい。
また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームの周端部との間に、水滴の浸入を防止するウエザータイト材が設けられていることが好ましい。
また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記フレームに排水口が形成されていることが好ましい。
また、本発明の複層ガラスユニットにおいては、前記第一スペーサが、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームとの間隔に応じて寸法調整可能に構成されていることが好ましい。

本発明の複層ガラスユニットによれば、透湿防止封着材により外部からの湿気が中空層に浸入するのを防止することができる。また、間隔保持部材とフレームとが一体化されているとともに、第一スペーサが複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面とフレームとの間に、複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面およびフレームにそれぞれ当接し、かつ、板ガラスの外表面およびフレームの少なくとも一方と非接着で配置されることと相俟って、中空層の膨張収縮や風圧等の面外力が作用した際に板ガラスの変位が効果的に抑制され、板ガラスの保持剛性が高まる。その結果、透湿防止封着材の変形量（引張変形量）を抑制し、透湿防止封着材の損傷が抑制され、透湿抵抗の低下を防止できる。したがって、従来の二次シール材を打設することなく板ガラスの変位が効果的に規制され、複層ガラスユニットの耐久性を確保できる。結果として、フレームの見付寸法を小さくできる効果がある。

また、第一スペーサが、フレームおよび複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が１００ＭＰａ以上の材料で形成されていることで、板ガラスの保持剛性が高まり、板ガラスの変位が抑制されて透湿防止封着材の変形量（引張変形量）を抑制することができ、複層ガラスとしての耐久性を向上できる効果がある。

また、第一スペーサが、フレームおよび複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が４００ＭＰａ以上の材料で形成されていることで、板ガラスの保持剛性がさらに高まり、板ガラスの変位が抑制されて透湿防止封着材の変形量（引張変形量）を抑制することができ、複層ガラスとしての耐久性をさらに向上できる効果がある。
また、第二スペーサを設けるか、または間隔保持部材に突出部を形成することで、第一スペーサと相俟って透湿防止封着材の変形量（圧縮変形量）を抑制することができ、複層ガラスとしての耐久性を向上できる効果がある。
また、防水材を設けることで、中空層をより確実に乾燥状態に保持できる。
また、ウエザータイト材を設けることで、複層ガラスユニットに水滴等が浸入することをより確実に防止できる。
また、排水口を形成することで、複層ガラスユニットに浸入した水滴等を容易に排出できる。
また、第一スペーサを複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面とフレームとの間隔に応じて寸法調整可能にすることで、第一スペーサを確実に板ガラスの外表面とフレームとの間に隙間なく装着させることができる。

本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの要部断面図である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（１）である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（２）である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（３）である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（４）である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（５）である。 本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットの製造工程を示す説明図（６）である。 本発明の第二実施形態における複層ガラスユニットの要部断面図である。 従来の複層ガラスユニットの要部断面図である。 本発明の実施例に用いたガラスユニットのモデルの構成図である。 本発明の実施例における第一スペーサのヤング率と変位量との関係を示すグラフである。 本発明の実施例における複層ガラスユニットに生じる中空層内外圧力差と第一スペーサのヤング率毎の上限圧力差との関係をしめすグラフである。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（１）である。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（２）である。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（３）である。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（４）である。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（５）である。 本発明の実施形態における第一スペーサの別の態様を示す部分断面図（６）である。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態における複層ガラスユニットについて、図１〜図７に基づいて説明する。
図１は本実施形態の複層ガラスユニットの要部断面図である。図１に示すように、複層ガラスユニット１０は、２枚の板ガラス１１，１１（複層ガラス群１１１）と、複層ガラス群１１１の周縁に沿って複層ガラス群１１１の両端の板ガラス１１，１１の外表面１１ｂと各板ガラス１１，１１の端面１１ｃとを覆うように複層ガラス群１１１に取り付けられるフレーム１３と、２枚の板ガラス１１，１１間の間隔を保持すべく板ガラス１１，１１間に設けられる間隔保持部材４０と、間隔保持部材４０と板ガラス１１との間隙４１に配置され、板ガラス１１，１１間に形成される中空層１５に湿気が浸入するのを防止するための透湿防止封着材１７と、板ガラス１１の外表面１１ｂおよびフレーム１３にそれぞれ当接し、かつ、板ガラス１１およびフレーム１３と非接着で配置された第一スペーサ１９と、を備えている。

板ガラス１１は、正面視において矩形状に形成されており、フレーム１３に形成された凹部２１内に周縁部が挿入されている。また、板ガラス１１は、凹部２１の底面２３に設けられたセッティングブロック２２に当接されている。２枚の板ガラス１１，１１は平行な状態で配置されている。本実施形態においては、板ガラス１１は２枚積層配置（対向配置）されて構成されている。つまり、板ガラス１１，１１は、複層ガラス群１１１を構成する板ガラスのうち、両端に配置された板ガラスである。なお、複層ガラスユニット１０が使用される用途に応じて、セッティングブロック２２が設けられない場合や、板ガラス１１の全辺または一部の辺にのみ配される場合もある。

フレーム１３は、たとえばアルミニウムで形成されている。本実施形態ではフレーム１３と間隔保持部材４０とが一体的に形成され、間隔保持部材４０の両側に２つの凹部２１，２１が形成されており、２枚の板ガラス１１，１１がそれぞれの凹部２１，２１に固定される。また、間隔保持部材４０の内部には空洞部２５が形成されている。空洞部２５は２枚の板ガラス１１，１１間に形成される中空層１５側に開口しており、空洞部２５内には図示しない乾燥剤が配置できるようになっている。さらに、凹部２１の底面２３には排水口２６が形成されている。排水口２６は、外部から浸入してきた水滴を外部に排水するために設けられている。なお、本実施形態では排水口２６は室外側に配置される一方の凹部２１のみに形成されている。また、フレーム１３および間隔保持部材４０は一体成形されており、略同一形状のフレーム１３および間隔保持部材４０が板ガラス１１の四辺全周に亘って設けられている。

透湿防止封着材１７は、板ガラス１１の変位に追従する柔軟性と、板ガラス１１や間隔保持部材４０との密着性とが要求され、たとえばブチル系シーリング材で形成されている。透湿防止封着材１７は、板ガラス１１における中空層１５側の内表面（複層ガラス群１１１の両端の板ガラスの内表面）１１ａと間隔保持部材４０（フレーム１３）との間隙４１を閉塞するように設けられている。

第一スペーサ１９は、板ガラス１１の変位を効果的に規制する硬さと、外気中に配されても劣化しづらい耐候性と、製造時にスムーズに取付けるためのすべり特性と、が要求され、たとえばゴム材料より硬く、フレーム１３より軟らかい材料であるポリアセタールで形成されている。なお、ポリアセタールのヤング率（曲げ弾性率）は約３．０ＧＰａである。一方、フレーム１３はアルミニウムで形成されているが、アルミニウムのヤング率は約７０．３ＧＰａである。さらに、一般的なゴム系材料のヤング率（圧縮弾性率）は１．５〜５．０ＭＰａである。したがって、第一スペーサ１９は、ゴム系材料より硬く、フレーム１３より軟らかい材料である。なお、第一スペーサ１９は、ヤング率が１００ＭＰａ以上の材料で形成されることが好ましく、４００ＭＰａ以上の材料で形成されることがより好ましい（後に詳述する）。また、本例では板ガラス１１はソーダ石灰ガラスであり、そのヤング率は約７１．６ＧＰａである。つまり、第一スペーサ１９は板ガラス１１よりも軟らかい（ヤング率の小さい）材料で形成されている。なお、樹脂材料やゴム系材料など引張試験に適さない材料については、曲げ弾性率、圧縮弾性率等の見かけのヤング率で代用してもよい。

第一スペーサ１９は、板ガラス１１の外表面（複層ガラス群１１１の両端の板ガラスの外表面）１１ｂとフレーム１３との間に設けられている。また、第一スペーサ１９は、正面視において透湿防止封着材１７の少なくとも一部と重なるように配置することが好ましい。さらに、第一スペーサ１９は、予め棒状の成形体として形成したものであり、板ガラス１１の外表面１１ｂとフレーム１３との間に挿入し、フレーム１３に形成された図示しない係止部に係止させるようにして取り付けられている。つまり、第一スペーサ１９は、板ガラス１１およびフレーム１３と非接着で配置している。なお、第一スペーサ１９は、板ガラス１１およびフレーム１３のいずれか一方と接着されて取り付けられていてもよく、その限りにおいて成形体以外の材料も使用できる。

板ガラス１１の内表面１１ａと間隔保持部材４０との間には、透湿防止封着材１７の中空層１５側、すなわち透湿防止封着材１７に対して板ガラス１１の端面１１ｃとは反対側に、透湿防止封着材１７と隣接して第二スペーサ２７が設けられている。第二スペーサ２７は、第一スペーサ１９と同一のポリアセタールで形成されている。第二スペーサ２７は、透湿防止封着材１７と略同一の厚さ（板ガラス１１の内表面１１ａと間隔保持部材４０との間の距離）で形成されている。第二スペーサ２７としては、第一スペーサ１９と同様の材料、すなわち第二スペーサ２７が当接する板ガラス１１と同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が１００ＭＰａ以上の材料で形成されることが好ましく、４００ＭＰａ以上の材料で形成されるのがより好ましい。なお、第二スペーサ２７は、透湿防止封着材１７を挟んで両側に設けてもよい。

また、板ガラス１１の内表面１１ａと間隔保持部材４０との間で、透湿防止封着材１７を介して第二スペーサ２７の反対側には防水材２９が設けられている。防水材２９は、たとえばシリコーンシーラントで形成されている。この防水材２９は透湿防止封着材１７が防水を必要としている場合または防水が必要な環境条件に複層ガラスユニット１０を設置する場合に取り付けられる。防水材２９は、透湿防止封着材１７と略同一の厚さで形成されている。なお、防水材２９は防水ゴムパッキン、樹脂製のガスケット等で構成してもよい。

さらに、板ガラス１１の外表面１１ｂとフレーム１３の周端部１３ａとの間を閉塞するようにウエザータイト材３１が設けられている。ウエザータイト材３１は、たとえば、樹脂製のガスケットで構成されている。ウエザータイト材３１は、雨水等の水滴および気流等がフレーム１３の凹部２１内に浸入するのを防止するために設けられている。なお、ウエザータイト材３１は、ゴムまたは各種シーラントで形成してもよい。

（複層ガラスユニットの製造方法）
次に、本発明の実施形態における複層ガラスユニット１０の製造方法について図２〜図７に基づいて説明する。
図２に示すように、２枚の板ガラス１１，１１を所定距離隔てた状態で垂直に配置する。なお、このときの所定距離とは、複層ガラスユニット１０が完成したときの板ガラス１１，１１間の距離より若干大きい距離である。また、２枚の板ガラス１１，１１は水平に配置してもよい。

図３に示すように、２枚の板ガラス１１，１１を固定するフレーム１３を用意する。このとき、２枚の板ガラス１１，１１の端面１１ｃに対向した位置に、フレーム１３の凹部２１，２１が位置するように配置する。また、フレーム１３に一体的に形成された間隔保持部材４０には透湿防止封着材１７、第二スペーサ２７、防水材２９が既に取り付けられている。また、フレーム１３の凹部２１にはセッティングブロック２２が適宜設けられている。なお、透湿防止封着材１７は板ガラス１１と間隔保持部材４０との間隙４１を確実に閉塞させるために、複層ガラスユニット１０が完成したときの板ガラス１１の内表面１１ａと間隔保持部材４０との距離（厚さ）よりも大きくなるように多めに塗布する。

図４に示すように、板ガラス１１，１１をそれぞれフレーム１３の凹部２１，２１内に挿入して、板ガラス１１，１１の端面１１ｃがセッティングブロック２２と当接するまで押し込む。また、フレーム１３を板ガラス１１の四辺それぞれに取り付け、板ガラス１１の四隅において、フレーム１３同士を接合する。

図５に示すように、２枚の板ガラス１１，１１をそれぞれ近接する方向に押圧して、板ガラス１１の内表面１１ａと透湿防止封着材１７とを密着させる。板ガラス１１をさらに押圧すると、板ガラス１１は第二スペーサ２７と当接し、それ以上は中空層１５側へ移動しない位置で保持される。

図６に示すように、板ガラス１１を押圧した状態で、板ガラス１１の外表面１１ｂとフレーム１３との間に第一スペーサ１９を挿入する。第一スペーサ１９は細長い略直方体の成形体で形成されており、板ガラス１１の略全周に亘って挿入される。そして、第一スペーサ１９はフレーム１３に形成された図示しない係止部に係止して固定される。なお、第一スペーサ１９は板ガラス１１の周縁部に沿うように連続的に形成されていてもよく、また、複数の部材に分割されていてもよい。

図７に示すように、第一スペーサ１９が挿入された後に、板ガラス１１の外表面１１ｂとフレーム１３の周端部１３ａとの間を閉塞するようにウエザータイト材３１を取り付ける。ウエザータイト材３１の取付けが完了すると、複層ガラスユニット１０の製造が完了する。

（作用）
本実施形態の複層ガラスユニット１０によれば、第一スペーサ１９を設けることにより、透湿防止封着材１７の引張変形を抑制することができる。これにより、透湿防止封着材１７に引張応力が作用するのを抑制することができるため、複層ガラスとしての耐久性を向上させることができる。加えて第二スペーサ２７を設けることにより、透湿防止封着材１７の圧縮変形を抑制することができる。これにより、透湿防止封着材１７に圧縮応力が作用するのを抑制することができるため、複層ガラスとしての耐久性をより向上させることができる。これは、ゴム系材料で形成されている透湿防止封着材１７の剛性よりも第一スペーサ１９および第二スペーサ２７の剛性が高いため、板ガラス１１の変位量を第一スペーサ１９および第二スペーサ２７で吸収できるためである。したがって、透湿防止封着材１７の変形量が従来よりも減少するため、複層ガラスとしての耐久性を向上させることができる。

具体的には、第一スペーサ１９および第二スペーサ２７にポリアセタールを採用した。ポリアセタールは、アルミニウムで形成したフレーム１３および間隔保持部材４０より軟らかく、一般的なゴム系材料より硬い。このような硬さを有する第一スペーサ１９および第二スペーサ２７を採用することで、板ガラス１１が風圧または温度変化により変位する際に、その変位を効果的に規制できる。つまり、従来のゴム系シーリング等では板ガラス１１から変位力を受けた際に、それ自体が大きく変形することで板ガラス１１の変位を吸収していたため、同時に透湿防止封着材（一次シール材）も大きく変形していたが、本実施形態では透湿防止封着材１７の変形量を抑制できる。

また、板ガラス１１とフレーム１３とを直接当接させるのではなく、フレーム１３より剛性の小さい第一スペーサ１９を介装することで、板ガラス１１が変位する際に作用する応力集中を緩和することができ、板ガラス１１の損傷を防止できる。なお、第一スペーサ１９は板ガラス１１よりも剛性の小さい材料で形成されている。

また、フレーム１３および間隔保持部材４０を予め一つの部材として一体的に形成したため、２枚の板ガラス１１，１１を複層ガラスとして製造すると、フレーム１３も一体化された複層ガラスユニット１０として製造できる。一方、従来は複層ガラスとしてガラス工場で製造し、その後、複層ガラスを施工現場（建築現場）やサッシ工場に搬送して、複層ガラスの搬送先でフレームを取り付けて複層ガラスユニットを製造していた。本実施形態では、一つの工場で複層ガラスユニット１０を製造することができ、製造工程を簡略化できるとともに、品質管理を一元化できる。つまり、複層ガラスユニット１０の品質向上を図ることができる。

また、複層ガラスユニット１０を、ユニット構法を採用した外装カーテンウォールに用いれば、建築現場での作業量を減少させることができ、建築工程の更なる短工期化に貢献できる。

また、従来のフレームは一次シールおよび二次シールの高さを覆う見付寸法が必要であったが、本実施形態によれば、従来の二次シール材を打設することなく、第一スペーサ１９を配して複層ガラスユニット１０を構成したため、フレーム１３の見付寸法を小さくできる。さらに、上述したように複層ガラスユニット１０は一つの工場で製造できるため、複層ガラス１１の製造公差およびフレーム１３の製造公差を一元管理でき、複層ガラスユニット１０の製造公差を小さくできる。結果として、フレーム１３の見付寸法をさらに小さくできる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について図８に基づいて説明する。
なお、本実施形態は、第一実施形態と第二スペーサの構成が異なるだけで、その他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図８に示すように、複層ガラスユニット１１０は、２枚の板ガラス１１，１１（複層ガラス群１１１）と、フレーム１３と、透湿防止封着材１７と、第一スペーサ１９と、間隔保持部材４０とを備えている。間隔保持部材４０における透湿防止封着材１７が設けられた中空層１５側は、板ガラス１１の内表面１１ａに向かって突出部４０ｂが形成されている。突出部４０ｂの高さ（図８における左右方向の厚さ）は、透湿防止封着材１７の厚さよりも若干小さく形成されている。

このように構成することで、第一実施形態と略同等の作用効果が得られる。具体的には、板ガラス１１が変位して、透湿防止封着材１７が引っ張られる方向に力が働くと、板ガラス１１は第一スペーサ１９により変位が抑制され、透湿防止封着材１７が圧縮される方向に力が働くと、板ガラス１１は間隔保持部材４０の突出部４０ｂに当接して変位量が抑制される。したがって、透湿防止封着材１７の変形量を抑制することができ、複層ガラスとしての耐久性を向上できる。また、間隔保持部材４０に突出部４０ｂを形成するだけで、第一実施形態の第二スペーサ２７を無くすことができ、製造工程をさらに簡略化できる。

次に、上述した複層ガラスユニット１０と略同一の構成を有したモデルを用いて、第一スペーサ１９に使用する材料のヤング率の下限値について考察した結果について説明する。
本実施例では、図１０に示すようなモデル２００を用いてシミュレーションを行った。モデル２００は、厚さ２ｍｍのアルミフレーム２０１と、厚さ８ｍｍの板ガラス２０２と、を備え、板ガラス２０２の外表面２０２ａとアルミフレーム２０１との間に第一スペーサ２０３を配置するとともに、板ガラス２０２の内表面２０２ｂとアルミフレーム２０１との間に透湿防止封着材２０４を配置したものである。

また、第一スペーサ２０３は、アルミフレーム２０１の底面２０１ａから３ｍｍの位置に下端が位置するように配された高さ４ｍｍ、幅６ｍｍの形状を有するものである。なお、第一スペーサ２０３の幅とは、板ガラス２０２の外表面２０２ａとアルミフレーム２０１との間の距離のことである。

透湿防止封着材２０４は、アルミフレーム２０１の底面２０１ａから１０ｍｍの位置に高さ方向の中心が位置するように配された幅１ｍｍの形状を有するものである。なお、透湿防止封着材２０４の幅とは、板ガラス２０２の内表面２０２ｂとアルミフレーム２０１との間の距離のことである。

このようなモデル２００において、板ガラス２０２の内側と外側との圧力差が１ｋＰａとしたときに、第一スペーサ２０３の変位量をＦＥＭ解析した。その結果を図１１に示す。なお、図１１の横軸は第一スペーサ２０３のヤング率（ＭＰａ）であり、縦軸は第一スペーサ２０３の変位量である。このように板ガラス２０２の内側と外側との間に圧力差が生じる理由は、一般に使用されている複層ガラスは、夏期に外気温や日射などの影響により中空層内圧が上昇し、その結果、複層ガラスに加わる外力（中空層内圧と使用場所の大気圧との差）が生じるためである。

図１１に示すように、第一スペーサ２０３のヤング率が４００ＭＰａの近傍で変位特性が変化することが分かる。なお、この変位特性は外力（圧力差）の大きさに大きく影響を受けない。つまり、第一スペーサ２０３のヤング率が４００ＭＰａ以上の場合には感度が鈍くなり、変位量が略一定になる。一方、第一スペーサ２０３のヤング率が４００ＭＰａ未満の場合には感度が高くなり、変位量が大きくなる。したがって、第一スペーサ２０３にヤング率４００ＭＰａ以上の材料を採用すると、弾性特性のばらつきや変化に対して適応性が良いことが分かる。

次に、複層ガラスの寿命は、透湿防止封着材２０４の変形率（引張方向の最大変形量を初期設定厚さで除した百分率）に左右される。別の実験で得られた、透湿防止封着材２０４の損傷が小さく、透湿防止封着材２０４が破断している箇所が生じず、その結果、耐水蒸気透過性能が良好な数値を維持する透湿防止封着材２０４の変形率を基に、第一スペーサ２０３のヤング率別（ここでは代表値として６ＭＰａ、１００ＭＰａ、４００ＭＰａとした）に許容される板ガラス２０２の内外圧力差（中空層内外圧力差）を図１２に示す。つまり、第一スペーサ２０３のヤング率が６ＭＰａの場合は、許容される内外圧力差は約０．５ｋＰａであり、同じくヤング率が１００ＭＰａの場合は、約０．８ｋＰａ、ヤング率が４００ＭＰａの場合は、約１．０ｋＰａである。

次に、複層ガラスの構成ごとに板ガラス２０２の大きさを変化させた場合のそれぞれの複層ガラスに生じる内外圧力差を解析した。図１２に示すように、複層ガラスの構成がＬＵ（Ｌｏｗ−Ｅガラス）３ｍｍ＋Ａ（中空層）１２ｍｍ＋ＦＬ（フロートガラス）３ｍｍの場合は、板ガラス２０２の大きさに拘らず全ての領域で第一スペーサ２０３のヤング率が６ＭＰａの上限圧力差よりも小さい圧力差しか発生しない。したがって、この場合は第一スペーサ２０３にヤング率が６ＭＰａのものを採用することができる。

複層ガラスの構成がＬＵ（Ｌｏｗ−Ｅガラス）６ｍｍ＋Ａ（中空層）１２ｍｍ＋ＦＬ（フロートガラス）６ｍｍの場合は、例えば板ガラス２０２の大きさが９００ｍｍ×９００ｍｍ以上の場合には、第一スペーサ２０３のヤング率が６ＭＰａの上限圧力差よりも小さい圧力差しか発生しない。しかし、例えば板ガラス２０２の大きさが９００ｍｍ×６００ｍｍの場合には、第一スペーサ２０３のヤング率が６ＭＰａの上限圧力差よりも大きくなるため、この場合には第一スペーサ２０３にヤング率が６ＭＰａのものを採用することはできない。ただし、第一スペーサ２０３のヤング率が１００ＭＰａの上限圧力差よりも小さい圧力差しか発生しないため、この場合には第一スペーサ２０３にヤング率が１００ＭＰａのものを採用することができる。

なお、複層ガラスの構成がＬＵ（Ｌｏｗ−Ｅガラス）８ｍｍ＋Ａ（中空層）１２ｍｍ＋ＦＬ（フロートガラス）８ｍｍの場合は、例えば板ガラス２０２の大きさが９００ｍｍ×９００ｍｍ以上の場合には、第一スペーサ２０３のヤング率が１００ＭＰａの上限圧力差よりも小さい圧力差しか発生しないため、この場合には第一スペーサ２０３にヤング率が１００ＭＰａのものを採用することができる。しかし、例えば板ガラス２０２の大きさが９００ｍｍ×６００ｍｍの場合には、第一スペーサ２０３のヤング率が４００ＭＰａの上限圧力差よりも大きくなるため、この場合には第一スペーサ２０３にヤング率が４００ＭＰａのものも採用することはできない。したがって、この場合には板ガラス２０２の大きさに制限を設ける必要がある。

ここで、一般に利用されることが多い複層ガラスの構成は、ＬＵ６ｍｍ＋Ａ１２ｍｍ＋ＦＬ６ｍｍの場合であるため、第一スペーサ２０３のヤング率が１００ＭＰａ以上であれば適用範囲を広げることができる。

以上のことから、第一スペーサ２０３のヤング率が１００ＭＰａ以上、より好ましくは４００ＭＰａ以上の材料で構成すれば、実用範囲の大半の領域において、複層ガラスの耐久性を向上することが可能となる。

なお、第一スペーサ２０３による変形抑止は、防水材２９（図１参照）の変形率を同時に小さくする効果を持ち、防水材２９の長寿命化を図ることができるとともに、変形率を小さくすることができることにより厚さを薄くすることができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材質、形状および構成等は一例にすぎず、適宜変更ができる。
たとえば、本実施形態ではフレームと間隔保持部材とを一体的に形成したが、フレームと間隔保持部材とを別体でそれぞれ形成（例えば、図１の破線４５でフレームと間隔保持部材とを別体で形成）した後に、それぞれの部材を結合することで一体化し、外力に対して単一の部材で形成された場合とほぼ同様に、剛的に対抗できるようにしてもよい。この場合、間隔保持部材を用いてフレームが装着されていない複層ガラスを製作した後に、間隔保持部材とフレームとを結合することも可能である。
また、本実施形態ではフレームを一体成形した場合の説明をしたが、フレームを２枚の板ガラスの略中央部で分割して、複層ガラスユニットを製造する際に、分割されたフレームを接合するようにしてもよい。
また、本実施形態では板ガラスを２枚用いた複層ガラスユニットについて説明したが、３枚以上の板ガラスを積層したガラスユニットに採用してもよい。

また、本実施形態では、第一スペーサの形状を断面矩形の棒状の成形体として説明したが、他にも様々な形状や構成が考えられる。
例えば、図１３に示すように、フレーム１３の内面１３ｂに、内面１３ｂに対して直交する方向に突出した突起６１を形成し、偏芯円断面形状を有する第一スペーサ６２を用いる構成にしてもよい。このように構成すれば、第一スペーサ６２を板ガラス１１とフレーム１３との間に取り付ける際に、第一スペーサ６２の凹部６２ａを突起６１に嵌合するように挿入し、第一スペーサ６２の凹部６２ａを中心に回転するように押し込むことで、板ガラス１１とフレーム１３との間に隙間を形成することなく、第一スペーサ６２を取り付けることが可能となる。つまり、板ガラス１１の外表面１１ｂとフレーム１３との間の寸法に合わせて、無段階に調整可能な第一スペーサ６２を提供することができる。

また、図１４に示すように、フレーム１３の内面１３ｂおよび板ガラス１１の外表面１１ｂに両端が当接可能な断面略Ｖ字形状の第一スペーサ６５を用いる構成にしてもよい。なお、この第一スペーサ６５は弾性変形できるものを採用することで、板ガラス１１とフレーム１３との間の寸法に合わせて、無段階に寸法調整をすることができる。また、この第一スペーサ６５を取り付けた後に、断面Ｖ字状の凹部６５ａに第一スペーサ６５と同等のヤング率を有する熱可塑性樹脂６６を流し込むことで第一スペーサ６５の耐久性を向上することができる。また、フレーム１３の内面１３ｂには第一スペーサ６５の端部を支持する突起６７を形成してもよい。

また、図１５に示すように、フレーム１３の外面１３ｃ側から板ガラス１１の外表面１１ｂ側に向かって寸法調整ネジ７１を設け、例えばフレーム１３に形成されたネジ孔７２に寸法調整ネジ７１を螺合することにより、寸法調整ネジ７１の先端に設けられた第一スペーサ７３を板ガラス１１の外表面１１ｂに当接させることができるように構成してもよい。このように構成することで、板ガラス１１とフレーム１３との間の寸法に合わせて、無段階に寸法調整をすることができ、第一スペーサ７３を確実に板ガラス１１の外表面１１ｂに当接させることができる。

また、図１６に示すように、フレーム１３の内面１３ｂに、内面１３ｂに対して直交する方向に突出した突起７５を形成し、フレーム１３の内面１３ｂと板ガラス１１の外表面１１ｂとの間に断面略逆Ｌ字状の寸法調整部材７６を配し、寸法調整部材７６の外表面７６ａに第一スペーサ７７を取り付け、フレーム１３と寸法調整部材７６との間に形成された空間７８に第一スペーサ７７と同等のヤング率を有する熱可塑性樹脂７９を流し込んで第一スペーサ７７と板ガラス１１の外表面１１ｂとを当接させる構成にしてもよい。この態様では、熱可塑性樹脂７９を流し込む量を調整することにより、無段階での寸法調整をすることができる。なお、寸法調整部材７６が最も板ガラス１１の外表面１１ｂ側に位置した場合にも、突起７５と寸法調整部材７６の水平面７６ｂとは平面視において重なるようになっており、突起７５と寸法調整部材７６との境界から熱可塑性樹脂７９が漏洩しないようになっている。なお、熱可塑性樹脂７９は、例えばフレーム１３に形成した注入孔８０から注入する。

また、図１７に示すように、フレーム１３の内面１３ｂをギザ加工するとともに、第一スペーサ８１が取り付けられた調節部材８２を用いる構成にしてもよい。なお、フレーム１３の内面１３ｂはフレーム１３の周端部１３ａから底面２３に向かって板ガラス１１の外表面１１ｂとの距離が短くなる（先細りする）ように形成されている。また、調節部材８２における内面１３ｂに対向する側面８２ａは、内面１３ｂと部分的に当接して位置を固定することができるように傾斜面で形成されるとともに、フレーム１３の内面１３ｂとの間ですべりが生じないようにギザ加工がなされている。したがって、第一スペーサ８１が取り付けられた調節部材８２をフレーム１３の内面１３ｂと板ガラス１１の外表面１１ｂとの間に挿入することで、段階的に寸法調整をすることができ、第一スペーサ８１を確実に板ガラス１１の外表面１１ｂに当接させることができる。なお、ギザ加工された表面を有する部材をフレーム１３とは別部材として形成し、フレーム１３と板ガラス１１の外表面１１ｂとの間に配する構成にしてもよい。また、フレーム１３の内面１３ｂと調節部材８２の側面８２ａとの間に生じる摩擦抵抗ですべりを拘束できる場合には、側面８２ａのギザ加工を取り止めることができる。この場合には、無段階での寸法調整が可能となる。

また、図１８に示すように、フレーム１３と板ガラス１１の外表面１１ｂとの間に第一スペーサ８５が取り付けられた可動部材８６を設け、該可動部材８６の第一スペーサ８５が取り付けられた面とは反対側の面８６ａをテーパ形状に形成し、そのテーパ形状と略同一の傾斜面（テーパ面）８７ａを有する調節部材８７を設け、調節部材８７をフレーム１３と可動部材８６との間に挿入することで、可動部材８６を板ガラス１１側へ移動させて、第一スペーサ８５と板ガラス１１の外表面１１ｂとを当接させる構成にしてもよい。また、調節部材８７と可動部材８６とが接する傾斜面でのすべりを抑制するために、調節部材８７とフレーム１３とをビス８８で締結する。なお、可動部材８６は底面２３上に載置されている。このように構成することで、無段階での寸法調整をすることができ、第一スペーサ８５を確実に板ガラス１１の外表面１１ｂに当接させることができる。また、可動部材８６と調節部材８７との間に生じる摩擦抵抗ですべりを拘束できる場合には、ビス８８を設けなくてもよい。

１０…複層ガラスユニット １１…板ガラス（板ガラス、複層ガラス群の両端の板ガラス） １１ａ…内表面（複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面） １１ｂ…外表面（複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面） １１ｃ…端面 １３…フレーム １５…中空層 １７…透湿防止封着材 １９…第一スペーサ ２１…凹部 ２２…セッティングブロック ２３…底面 ２５…空洞部 ２６…排水口 ２７…第二スペーサ ２９…防水材 ３１…ウエザータイト材 ４０…間隔保持部材 ４０ｂ…突出部 ４１…間隙 ５０…複層ガラス ５１…板ガラス ５２…中空層 ５３…スペーサ ５４…一次シール材 ５５…空間部 ５６…二次シール材 ５７…吸湿剤 １１０…複層ガラスユニット １１１…複層ガラス群

Claims (9)

1. 所定間隔を置いて平行に積層配置された複数の板ガラスで構成される複層ガラス群と、
   該複層ガラス群の周縁に沿って前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記複層ガラス群を構成する各板ガラスの端面とを覆うように前記複層ガラス群に取り付けられるフレームと、
   前記各板ガラス間の間隔を保持すべく前記各板ガラス間に設けられる間隔保持部材と、
   該間隔保持部材と該間隔保持部材が対向する前記板ガラスとの間隙に配置され、該間隙を密閉封止する透湿防止封着材と、
   前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームとの間に、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面および前記フレームにそれぞれ当接し、かつ、前記板ガラスの外表面および前記フレームの少なくとも一方と非接着で配置された第一スペーサと、を備え、
   前記間隔保持部材と前記フレームとが一体化されていることを特徴とする複層ガラスユニット。
2. 前記第一スペーサが、前記フレームおよび前記複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が１００ＭＰａ以上の材料で形成されている請求項１に記載の複層ガラスユニット。
3. 前記第一スペーサが、前記フレームおよび前記複層ガラス群の両端の板ガラスと同等以下のヤング率を有し、かつ、ヤング率が４００ＭＰａ以上の材料で形成されている請求項１または２に記載の複層ガラスユニット。
4. 前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との間に第二スペーサが設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の複層ガラスユニット。
5. 前記間隔保持部材は、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と対向する面に、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との隙間が小さくなる方向に突出部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の複層ガラスユニット。
6. 前記複層ガラス群の両端の板ガラスの内表面と前記間隔保持部材との間で、前記透湿防止封着材よりも前記板ガラスの外周縁側に防水材が設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の複層ガラスユニット。
7. 前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームの周端部との間に、水滴の浸入を防止するウエザータイト材が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載の複層ガラスユニット。
8. 前記フレームに排水口が形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の複層ガラスユニット。
9. 前記第一スペーサが、前記複層ガラス群の両端の板ガラスの外表面と前記フレームとの間隔に応じて寸法調整可能に構成されている請求項１〜８のいずれかに記載の複層ガラスユニット。

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