JP5613023B2 - 複層ガラス - Google Patents
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Description
例えば、建築用の窓で使用した場合、気温が高い時は中空層の空気あるいは気体の膨張により中空層を挟む2枚のガラスは外凸状に曲げ変形し、また気温が低くなると逆に内側に凹状に曲げ変形する。このガラスの変形は日々繰り返し発生し、複層ガラス周囲部の一次シール材の封着能力を弱体化させ結露防止性能の寿命を短くする他、ガラスの曲げ変形によりガラスに映る反射映像を著しく歪めるといった問題をももたらしていた。
更には、ガラスの周囲温度が更に高いあるいは低いなど過酷な温度条件、例えば加熱用の産業用乾燥装置・加熱型調理用機器などの場合、複層ガラスの間隙部の気体の膨張・収縮は更に大きくなり、ガラスには一層大きな返し曲げ変形が繰り返しもたらされることから封着剤の弱体化による複層ガラス寿命は一層短命にならざるを得なかった。
仮に、限られた年数での使用であっても、ガラスの大きな温度変化はガラスに大きな内部歪を発生させガラスが破損にいたることもあるため、ガラスの縦横寸法を15cm程度と小さく制限し、かつ使用可能な温度範囲を設けるなどして使用されるのが常であった。
例えば、下記特許文献1では、複層ガラスの中空層と外気を導通する構造として、外気の温度・圧力の変化が中空層内の圧力変化をもたらさないよう、複層ガラスのスペーサの外側にブリーザ管なる中空状の通気管を付設し、その通気管の中に吸湿材を充填する技術が開示されている。
同様に、特許文献2では、複層ガラスの中空層と外気を直接つなぐ中空通路を設け、この通路の中に吸湿性の通気性材料を取り付ける技術も開示されている。
また、特許文献3では、複層ガラスの周囲に挟持されているスペーサの一部あるいは全部を中空層と外気を導通させる中空管で置換し、その中空管の中に乾燥剤を充填する技術
が開示されている。
同様に、特許文献5では、複層ガラスの中空層と外気を導通させる連通管を有し、かつ、スペーサ内には吸放湿材が充填されている構造において、ガラスが加熱される際に吸放湿材から吸湿水分が中空層へ放出され、更に中空層内空気が膨張し連通管を通って外気中に放出されるのに合わせて外気中に排出されることで、吸放湿材の吸湿性能の低下を防ぎながら中空層内空気を長期にわたり低露点に維持する技術も開示されている。
特許文献1では、ブリーザ管を細長い管状とすることで外気中の水分の中空層内への侵入を抑制し、それでも侵入する水分はブリーザ管の中に充填する吸湿材で吸湿するとしている。しかしながら細長いブリーザ管内に例え細かく粉砕したとはいえ微粒子状の吸湿材を充填するのは至難の作業であり、おっても現実的な生産手段とはなり得ない。
その上、ブリーザ管を通しての水分の侵入は永続的であり限られた吸湿材での吸収では中空層内空気の露点維持は一時的な効果しか望めない。
この点に関し、当該文献では、中空層内の乾燥空気がブリーザ管を通って外気中に放出される際にブリーザ管内の吸湿材から水分を奪い、その吸湿性能を再生させると述べているが、当該複層ガラスの冷却時に中空層内空気の収縮に伴い吸引される外気は、ブリーザ管内に充填された吸湿材の吸湿能力が再生されるとはいえ、いくらかの量の水分を含むことは避けられない。更には、中空層へは周辺シール材を透過し侵入する水分もあり、これら中空層内に蓄積される水分量による露点への悪影響をどのように解消するのか指針すら示されていない。
同様に、特許文献3においても、中空層と外気をつなぐ中空通路内の経路を長くすることで侵入する水分量を抑制し、それでも侵入する水分は中空通路内に充填してある吸湿材で吸収し、更に吸湿材の吸湿性能を再生するため吸湿材加熱手段を付設し、これらにより中空層内空気を低露点に安定的に維持がしよるとしている。しかしながら、吸湿材の吸湿性能をいくら再生しようと中空通路内に充填してある吸湿材で侵入する水分全てを吸収できるわけではない。中空層には中空通路を通過する空気中の水分やシール材を通過する水分などがあり、このため中空層内水分は時間とともに増加し、中空層内空気の露点も時間とともに上昇する。当該文献ではこのような中空層内空気の露点を長期に維持するとの点での技術的知見・指針などの開示がなく甚だ不完全な技術といわざるを得ない。
更に、特許文献4についても、建築用の複層ガラスを目的に考案されたもので、中空層と外気を連通させるため、細長い管状の連通管を複層ガラスのスペーサの外側に取り付け、スペーサ内の吸湿性能が劣化した場合は、その吸湿材を取り替えられる構造が開示されている。原理的に長期的に複層ガラスの露点維持は可能ではあるが、シール材で窓枠に固着取り付けされた複層ガラスを窓枠から取り外し、吸湿材を入れかえるのは現実的手段としては考えがたい。
特許文献5は、複層ガラスが加熱機器などに用いられることを前提とした技術であり、建築用として用いた場合において長期に露点を維持することは示されていない。
本発明に係る複層ガラスは、通気装置を有する構造の複層ガラスのため、中空層の空気が収縮する際に中空層内へ侵入する外気中水分、拡散現象により通気装置を透過し中空層に浸入する外気中水分、更には複層ガラスの周辺シール材を透過し中空層内に侵入する水分など、中空層内へは各種の外気中水分が侵入し中空層内空気の露点を上昇させ、中空層に面するガラス表面に結露を発生させる原因となる。
更に、本発明に用いられる低温度・低湿度で放湿性能を示す吸放湿材では、中空層内温度が30℃を下回る温度域においても、最低温度から最高温度に至る温度上昇過程で中空層内の低露点の空気が膨張し通気装置を通して外気中に放出される際に、通気装置が連結されているスペーサ内の吸放湿材から水分を奪い取り外部に持ち去ることが起きる。この吸放湿材からの水分放出も吸放湿材の吸湿能力を再生し、中空層内を長期に低露点に維持するのに大きな役割を果たす。
35℃以下での大きな吸湿性能は、中空層内に吸引または侵入する水分を吸収し中空層内を低露点に維持するのに重要である。一方、35℃を超える温度で見られる弱い放湿性は、放湿された水分の一部が膨張する中空層内空気とともに通気装置を通って外部に放出されるため、放湿により当該吸放湿材の吸湿性能が再生されるという点で重要である。
即ち、35℃を超える温度域での弱い放湿性が、通気装置が連結されていないスペーサ内の吸放湿材の吸湿性を長期に保持させる効果をもたらし、中空層内を長期に低露点に維持するのに大きな役割を果たす。
この場合、35℃を超える温度域で強い放湿性を示す吸放湿材を用いると、冬季など気温が低い時期に日射条件により複層ガラスの中空層内の温度が35℃を超えるような場合に、中空層内に多くの水分が放湿されることになり中空層内の露点を高め、結露を発生させる恐れがあり好ましくない。
この点本発明の複層ガラスでは、中空層内の温度が上昇することで、複層ガラス周囲のスペーサに充填しているシリカゲル等の再生効果が一層高まることになり、中空層内を長期に低露点に維持することにプラスの効果をもたらす。また、ブラインドの色や熱吸収性などに制限がなく、大きな寸法の窓ガラスも可能になり、更には、日射強度が強い屋根部トップライトへも適用できるようになり、まさに理想的な省エネルギーガラスの実現を可能にする。
(1)複層ガラスの構造
図1に実施形態に係る複層ガラスXのガラス面に平行な平面で切った断面図を示す。また、図2に複層ガラスXの図1におけるA−A断面図を示す。
本実施形態に係る複層ガラスは、従来技術において用いられてきた直径0.2mm以下の多数の通気孔5を有する3辺を構成するスペーサ2と、通気装置8が連結される残りの一辺を構成するスペーサ2´を有する。通気装置8はスペーサ2´の外側面の一端側に設けられる連結孔9で連結され、スペーサ2´の内部の空気は通気装置を通して外気とつながっている。更に、スペーサ内部の空気は、スペーサの内側面の連結孔9が設けられている方とは逆側の端部に通気孔5´を通じて複層ガラスの中空層内とつながっている。通気孔5´は、直径が0.2mm以上であり1.8mm以下の貫通孔である。即ち、複層ガラスの中空層3内の空気は、通気孔5´と連結孔9により通気装置8を通して外気とつながっており、中空層3が密閉構造の従来の複層ガラスと基本的に異なる。
通気装置8が連結されるスペーサ2´には、低温度・低湿度で放湿性能を示す吸放湿材6bが充填してある。吸放湿材6bはここでは、シリカゲルB型が用いられる。
また、通気装置が連結されていないスペーサ2には、大きな吸湿性能を有し、低温度・低湿度では放湿性能が小さい吸放湿材6aが充填され、通気装置が連結されているスペーサを透過し中空層へ侵入する空気中の水分や、一次シール用接着材4および二次シール用接着材7を透過し中空層3内へ侵入する水分を、通気孔5を通して吸収する。吸放湿材6aはここでは、シリカゲルA型が用いられる。
通気装置をアルミ製パイプで構成し以下の実験を行った。内容積333ミリリットルの金属製缶に種々の内径のアルミパイプを通して挿入部周辺をシリコーン接着剤でシールし、金属製缶の内部への外気の出入りがアルミパイプを通してのみ可能となるような試料を作成した。本実施例では、アルミパイプの内径、長さを変えることにより、表1に示すようにアルミパイプの通気抵抗が異なる試料1〜試料5を用意した。各試料缶それぞれに10グラムのモレキュラシーブ3Aを入れた後、温度25℃、相対湿度80%の恒湿槽中に静置し、経過時間ごとに試料の全体重量を計測しモレキュラシーブの吸水量を求めた。この場合、アルミ缶内のモレキュラシーブ重量は、一般的な中空層厚味12mmの複層ガラスで全周のスペーサにモレキュラシーブ3Aを充填した時の重量が中空層体積333ミリリットルあたりで3〜7グラムになることを考慮しやや大目の10グラムとした。また、各アルミパイプの通気抵抗は、通風量4.0リットル/分、静風圧30Paの条件下で測定した数値として示した。
この表より、アルミパイプの通気抵抗が大きくなるにつれ、透過水分量は減少することがわかる。いずれの通気抵抗が好ましいかは、スペーサに充填する吸放湿材の種類・充填量などにより異なる。
本発明では、複層ガラスの露点寿命は通気パイプの通気抵抗に加え、スペーサ内に充填する吸放湿材の吸放湿特性・能力に大きく依存し、その吸放湿特性はその周囲環境条件、中でも温度の影響を大きく受ける。このため、複層ガラスの使用環境を考え適正な吸放湿材を選定し、通気パイプの水分透過抑制効果と合わせて中空層内の露点を長期的に、具体的には、50年以上にわたり低露点に維持できるようにすることが極めて重要で、そのための実現手段が本発明の本質である。
もっと具体的に言えば、複層ガラスの種々ある用途の中で建築用途が最も低い温度域で使用されるため、この低い温度域で吸湿性能を再生しつつ長期に中空層内を低露点に維持するような吸放湿材・複層ガラス構造を選定することが必須の要件である。
表2には、屋外暴露中の複層ガラスの中空層内温度を長期にわたり測定した結果のうちの1日内での中空層内の(最高―最低)温度差の平均値、および気象条件と中空層内温度に関する測定結果をもとに、東京での気象条件を用い東京での平均的な中空層内温度の出現頻度を求めた結果を示す。
中空層内温度は、1日内での日射時間の影響を強く受け、その温度は5℃から45℃位までに分布することが分かった。このため、これらの温度の範囲内で吸放湿性能が再生されつつ長期に吸湿性能が維持されるような吸放湿材を選定することが必要である。
モレキュラシーブ3A、シリカゲルA型、シリカゲルB型をそれぞれ20gをシャーレにとり、24℃・相対湿度60%の雰囲気中に放置し、3,6,24,48時間後のそれぞれの重量を測定し吸湿量を調べ表3aに示す結果を得た。
また、モレキュラシーブ3A、シリカゲルA型,シリカゲルB型をそれぞれ20gシャーレにとり、24℃・相対湿度60%の恒温恒湿内に6時間保管した後に、オーブン中で35℃、45℃、55℃の各温度で加熱し、それぞれの吸放湿材につき1時間後、2時間後の重量の減少分を測定し求めた放湿量は表3bに示す通りであった。
表3aおよび表3bの結果より、吸湿能力のみで見ればシリカゲルA型およびモレキュラシーブ3Aが優れているものの、本発明の特徴の一つである45℃以下の温度域で放湿し吸湿性能を再生する可能性を有しているものはシリカゲルA型およびシリカゲルB型に限られ、モレキュラシーブ3Aは55℃においても放湿特性を示さず、45℃以下の温度域で放湿による吸湿性の再生は期待できず、本発明の吸湿材としては適さないことが分かった。
45℃以下の温度域で吸湿性能を再生できる可能性のあるシリカゲルAおよびシリカゲルBにつき、セイコウインスツルメント株式会社製熱分析装置TG/DTA 320を用い20℃〜45℃まで2℃/分の速度で加熱する時の放湿量を重量変化より求め表3cの結果を得た。試料としては、シリカゲルA型では含水率22.9%のものを38.51mg、含水率11.6%のものを45.07mg、更にシリカゲルB型では含水率9.0%のものを23.5mg用いた。
また、乾燥状態で10gの重量のシリカゲルA型およびシリカゲルB型を大気中に放置し、一定時間ごとに重量を測定し吸湿量を求め、表4に示す含水率の試料を準備した。次いで、これら試料を露点0±1℃、およびー5±1℃の雰囲気中に放置し、6時間経過後の重量測定により低露点域での吸放湿特性を調べた。この6時間は、一般の建築用窓において1日内の最低温度から最高温度に至る時間が大よそ6時間であることを考慮したうえでの試験条件である。
結果は表4の通りで、吸湿性を示した場合は+表示で、放湿性を示した場合はー表示で表し、数値はシリカゲル重量に対する吸放湿重量の割合(%)で示してある。
表3cおよび表4より、低温度・低露点域ではシリカゲルA型とシリカゲルB型では、その挙動が大きく異なることが分かる。即ち、シリカゲルB型は45℃以下で大きな加熱放湿特性を示し、また30℃以下の非加熱状態においても低露点の空気に触れることでその含水分を放出する特性を有していることが分かる。
一方、シリカゲルA型は表3aに見られるように大きな吸湿性能を有しているが、45℃以下の温度においては、その放湿性能はシリカゲルBの3分の1程度に留まる。更に、シリカゲルA型は低露点条件においても吸湿性が強く、放湿性を示すのは含水率が大きい場合に限られる。
これらシリカゲルA型およびシリカゲルB型の違いを考慮し、本発明では、通気装置に連結されているスペーサに充填する低温度・低湿度で放湿性能を示す吸放湿材としてシリカゲルB型を用いるものとした。シリカゲルB型を用いることで、日射により複層ガラスの中空層内空気の温度が上昇し、膨張した中空層内空気がスペーサ内を通過し通気装置より外気に放出される際に、スペーサに充填されているシリカゲルB型から水分を奪い取り、その吸湿性能を再生させる。更には、日射の有無に関係なく、1日内の最低気温から最高気温に変化する過程で中空層内温度が上昇する際に、中空層内の低露点空気がスペーサ内に充填されているシリカゲルB型から表4に示すように水分を奪い取り、シリカゲルB型の吸湿性能を再生させる。
このように、日射の有無にかかわらずシリカゲルB型の吸湿性能が繰り返し再生されることで、ガラス冷却時に通気装置から吸引する水分や、通気装置を拡散透過する水分など通気装置から侵入する水分は、通気装置が連結されているスペーサ内のシリカゲルB型によりを多くの水分が吸収され、中空層へは水分の少ない低露点の空気が送られる。
この場合、スペーサには途中に通気孔のないスペーサを用い、送風機とスペーサ入り口側は内径3mmのポリエチレンチューブで接続し、その間には流量調節用のコックおよび流量計をとりつけ、スペーサ出口には内径3mmのポリエチレンチューブを接続し、その他端は露点計を取り付けた内容積30cm3の排気孔を有する金属缶に接続し、スペーサに送る空気流量を変化させつつスペーサ出口側の空気の露点を測定した。この場合、露点測定は各流量で送風開始30分後に行った。この時の送風される空気は温度25℃・相対湿度70%であった。
結果は表5の通りであり、最も短い600mmの長さのスペーサにおいてもスペーサ出口の空気の露点はー5℃以下であり、スペーサの長さが長くなるほど、即ち、スペーサに充填するシリカゲルB型の充填量が多いほど、より低い露点になることがわかった。
また、この結果より建築用途で多く用いられる大きな複層ガラスサイズとして、中空層厚味12mm×1000mm×2000mmを考えても、10℃の温度低下で中空層内に取り込まれる空気量は約820cm3であることから、ほぼどのような大きさの建築用複層ガラスにおいても、通気装置が連結されているスペーサ中のシリカゲルB型の含水率が継続的に低く維持されれば、日射のない条件においてすら中空層へは−5℃以下の低露点の空気が吸引されることが分かった。
例えば、幅1000mmで中空層の厚みが12mmの複層ガラスであって、その2000mmの1辺には表1に示すそれぞれ5種類の通気装置(アルミパイプ)を有する5種類の複層ガラスが、気温20℃で相対70%の環境下におかれた場合について、中空層の温度降下過程で通気装置を通り連結されているスペーサ内に入る水分量と、中空層温度が上昇する過程で通気装置が連結されているスペーサを通って外部に放出される水分量を計算し、通気抵抗が157Paの場合の結果のみを表6に示した。
計算では、気温20℃の飽和水蒸気量を17.2g/m3、複層ガラスが1日内の最低温度から最高温度の間に変化する過程で中空層内へ出入りする空気の体積の通年平均値の計算に、通年平均の1日内の中空層の(最高―最低)温度差として、表2における1日内の中空層の(最高―最低)温度差を1年間における日数割合で加重平均した20.7℃を用いた。また、中空層内が30℃以上の温度域において通気装置が連結されているスペーサ内のシリカゲルB型から放出される1日当りの水分量の計算には、表3cに示す累積放湿量を用いた。また、中空層内温度が30℃以下での温度上昇時に中空層内の低露点空気がシリカゲルと接触し水分を奪いとる表中(11)の計算では、中空層内空気は露点が−5℃以下であるとし、計算は表4において−5℃の露点に接触した時のシリカゲルBの含水率が3%の放湿割合0.58%を用いて行った。
この結果より、いずれの中空層内温度域においても(12)>(7)となり、通気装置から侵入する水分の多くがスペーサ中のシリカゲルB型で吸収され、かつ、吸収された水分は中空層内温度の上昇時に熱的にあるいは中空層内の低露点空気により放湿させられ外部に持ち去られることが分かった。同様の計算は、表1に示す157Paよりも大きい通気抵抗の場合についても行ったが、(11)の低露点空気が持ち去る水分量は大きく、いずれの場においても
侵入する水分量よりも外部に放出する水分量が大きいとの結果となった。
即ち、通気装置の通気抵抗が157Pa以上では、通気装置が連結されているスペーサにシリカゲルB型を充填することにより、中空層内の温度が45℃以下であっても、シリカゲルB型の低温・低露点域での高い放湿率により、シリカゲルBの吸湿性能は常時再生され、通気装置から中空層内へ侵入する空気の露点を常時−5℃以下の低露点状態に維持できることが分かった。
通気遮断層としては、スペーサ断面と相似形状の樹脂加工品を端部より挿入してもよく、別の方法としては、スペーサに孔を明けポリイソブチレン、ポリサルファイドあるいはシリコーン等の一般的なシール材を注入して密封してもよく、あるいはスペーサ内に樹脂あるいは金属などのメッシュ材を充填し、その後にシール材を注入する方法でもよい。
シリカゲルA型は、表3aに示すように大きな吸湿性能を有し、表3bの通り含水率が比較的高い状態では低温度で放湿性を示す。更には、表4に示すように高い含水率状態までは低露点空気に触れても放湿性を示さない特徴があり、本発明の通気装置の連結されていないスペーサ内に充填するには最適の吸放湿材である。
表7には、横1000mm×縦2000mm、中空層の厚味が12mmであって、通気装置が縦2000mmのスペーサ1辺に取り付けられ、そのスペーサ内にはシリカゲルB型が充填され、残りの通気装置が連結されていないスペーサ3辺にはシリカゲルAが充填されている本発明の複層ガラスが、20℃、相対湿度70%の環境下に置かれた場合について、50年間での中空層内での水分量の収支について実験結果をもとに計算で求めた結果を示す。
計算では、(1)における中空層内温度として、表2において各温度域における(最高―最低)温度を日数割合で加重平均して求めた20.7℃を用いた。また、(2)における通気装置が連結されているスペーサから中空層内へ取り込まれる空気の露点は、表5より−5℃とし、(4)における中空層内温度が30℃以上の場合のシリカゲルAから中空層へ放出される水分量のシリカゲルA全含水量に対する割合は表3cより各温度域の出現日数割合で加重平均した6.1%を用い計算した。
更に、(9)における周辺シール材ポリイソブチレンを透過し中空層内へ侵入する水分量は、気体の拡散式を用い、ポリイソブチレンの断面をガラスの片側で0.5mm、透過方向の厚味を6mmとして計算した。
一方、この通気装置が連結されていないスペーサにシリカゲルB型を用いると、低い中空層内温度域での高い放湿性はよいものの、低温度域でわずかな温度上昇でも中空層内へ多くの水分を放出し中空層内の露点を高め、実用性を損なうことが起きる。
このように、通気装置が連結されているスペーサとその他のスペーサで吸放湿材を、それぞれシリカゲルB型、シリカゲルA型と使い分けることで本発明の複層ガラスは長期にわたり安定的に低露点状態を維持できる。
通気抵抗が大きすぎると、即ち、細長い中空管で断面積の小さい中空管を使用する場合、中空管に付着した水滴の表面張力で実質密閉されたような状態が生まれやすい。円形断面で言えば内径0.6mm×長さ450mm(通気抵抗26kPa)でこの効果が顕著となる。このため、通気抵抗は大きくても26kPa以下であることが必要である。
更には、中空管の周囲に有機性の気体・ミスト等が浮遊する環境下では、フィルターに活性炭を含む材料を用いることも有機性物質による弊害を避けるうえで有効であり、スペーサ中のシリカゲルB型に活性炭を混ぜることも有機物の種類によっては有効である。
ガラスに発熱機能をもたせる手段としては、一般的には、ガラスに透明な導電性膜をコーティングしたものが用いられる。透明導電膜としては酸化錫や酸化インジウムなどが用いられ、ガラスの平行する2辺の端部に透明電導膜上に金属製の電極を取り付け、平行する金属電極間に一定の電圧を印加し通電発熱する。発熱の度合いは、透明電導膜の電気抵抗、ガラス面積、印加電圧などにより変わるが、多くの場合は中空層内の温度にして約5℃上昇させることができる。このため、建築用で日射条件がよくない北側窓では、時々、通電発熱させ吸放湿材の再生を行うことが必要である。
シリカゲルA型、シリカゲルB型を200℃で1時間加熱し、無水状態に近い状態としたものから、それぞれ10ク゛ラム×6種類の試料を取り出し、これら試料を室内に放置し、その放置時間を変えることで下表の通りの加熱前含水率の異なる12種類の試料を準備した。次いで各試料を、30℃・相対湿度65%の恒温恒湿槽で1時間加熱したのち重量の増減を測定し、表8aに吸湿の場合は(+)で、放湿の場合は(-)で示しまとめた。同様の実験を、35℃(表8b)および45℃(表8c)についても実施した。いずれの場合も恒温恒湿槽の相対湿度は65%であった。
これらの結果より、相対湿度65%の環境下において、30℃,35℃,45℃の各温度におけるシリカゲルA型、B型の吸放湿特性が吸湿から放湿へと変化するシリカゲルの含水率(重量%)は大よそ次の通りであることが分かった。
厚味3mmのフロートガラスを用い、幅567mm×高さ1676mm、中空層厚みが12mmの複層ガラスを2組作成した。このうち1組は、従来タイプの複層ガラスで通気装置のない密封型構造をしている。他の1組の複層ガラスは本発明の複層ガラスで、ガラス4辺のうち高さ1676mmの1辺に内径1.0mmx長さ300mmのアルミパイプを通気装置として取り付けた。また、この通気装置が連結されているスペーサには、従来の複層ガラスに見られた0.2mm以下の多数の通気孔は設けず、通気装置が連結されている連結点から遠く離れた端部近くにあけた直径1.5mmの穴を10個で中空層内との通気を行える形とした。
従来型の複層ガラスのスペーサには4辺ともモレキュラシーブ3Aを充填し、その充填量は4辺で196gであり、本発明の複層ガラスでは、通気装置が連結されているスペーサにシリカゲルB型を40g、通気装置が連結されていないスペーサ3辺にシリカゲルA型を3辺で117g充填した。
いずれの複層ガラスの周辺シールにも、一次シールにはポリイソブチレン、二次シールにはポリサルファイドを用いた。
更に、中空層内温度の測定用に、従来型と同じ構成で寸法が450mm×450mmの複層ガラスを作成し、熱電対を、ホットジャンクションがガラス端部のスペーサを貫通させ中空層内50mmの中空位置に位置するように取り付けた。
次いで、これら3組の複層ガラスを屋外に暴露し、複層ガラス中空層内の温度をみつつ、ガラスの反射映像、および複層ガラスの中心部の全ガラス厚味をC.R.LAURENCE社製の複層ガラス厚さ測定器で測定した。結果は、表9に示すとおりで、従来の複層ガラスが中空層内空気の膨張で大きく膨らみ、反射映像が大きく乱れ、ガラス中心部の中空層厚みも +2.5mmと大きく膨らんだ状態であったのに対し、本発明の複層ガラスでは反射映像の乱れもなく、また、ガラス中心部の中空層厚みも製作時と全く変化がなく、本発明により従来の複層ガラスの問題が大きく改善できることが分かった。
即ち、従来の密封構造の中空層を有していた複層ガラスが直面していた、周囲温度の変化に伴い複層ガラスの一対のガラスの凹凸状に変形しガラスの反射映像が著しく歪められるとの問題は、本発明の通気装置構造で解消される。また同時に、ガラスとスペーサをつなぐ一次シール材4にも引き剥がしを促す力が繰り返し加わることはなく、一次シール材4の長期的な信頼性向上も期待できる。
図3は、通気装置が連結されているスペーサにシリカゲルBを充填した本発明の複層ガラスにおいて、中空層内の温度が5℃から25℃まで温度上昇することで中空層内の低露点の空気がシリカゲルB型と接触し外部に放出される際に、シリカゲルB型から水分を奪い取ることを確認するための試験用の複層ガラスの断面図を示す。
ガラスは、厚み3mm×450mm×450mmの2枚のフロートガラスからなり、周囲スペーサには通気装置が連結されていないスペーサ2の3辺と通気装置に連結されているスペーサ13の1辺で構成され、スペーサ2には直径0.2mm多数の通気孔5があり、スペーサ内部には含水率0.1%のシリカゲルA型6aが1辺当りで12g充填されている。スペーサ13には、中空層との通気用に設けられた直径3.0mmの通気孔5´が1個だけ端部に設けられ、スペーサ13のもう一方の端部には、スペーサ2と同じ長さのスペーサ2´
が取り外し可能な連結用のポリプロピレンチューブ(PP)14によりつながっている。スペーサ2´には通気孔はなく内部には含水率5.6%のシリカゲルB型6bが10.9g充填されている。
このスペーサ2´の先端部には通気装置として内径1.0mm×長さ300mmの細長いアルミパイプ8が取り付けられている。即ち、中空層内の空気が膨張する時は、その一部はスペーサ13の通気孔5´からスペーサ13の内部を通り、スペーサ2´の内部のシリカゲルB型6bと接触した後に通気パイプ8から放出される。
このような構成の供試体ガラスの試験前の露点は−45℃以下であり、シリカゲルB型を含むスペーサ2´とポリプロピレンチューブ14および通気装置8の合計重量を測定したところ24.41gであった。次いで、この供試体ガラス全体を恒温恒湿槽に入れ、5℃から25℃の加熱冷却サイクル試験に供した。恒温恒湿槽内の湿度は、25℃のときで70%に設定し、加熱冷却時間としては5℃から25℃までの加熱に45分、25℃で30分間保持した後に、5℃までの冷却に45分、5℃での保持に60分を費やし、合計3時間を1サイクルとした。このような加熱冷却サイクルを12回および24回繰り返したところで、それぞれシリカゲルB型を含むスペーサ2´とポリプロピレンチューブ14および通気装置8の一式をスペーサ13から切り離し重量を測定した。結果は次の通りであった。
この結果より、25℃以下の低温度域であっても、中空層内空気の体積が最低〜最高温度の間で膨張し、その一部の低露点の空気が通気装置が連結されているスペーサ内に充填しているシリカゲルB型から水分を奪い取り通気装置より外部に持ち去ることが分かった。
この結果より、25℃以上の温度域で、中空層内空気の体積が最低〜最高温度の間で膨張し、その一部の空気が通気装置が連結されているスペーサ内に充填しているシリカゲルB型から水分を放湿させ通気装置より外部に持ち去ることが分かった。
厚み3mmx450mm×450mmの2枚のフロートガラスからなり、周囲スペーサには通気装置が連結されていないスペーサの3辺と通気装置に連結されているスペーサの1辺で構成した複層ガラスを作成した。通気装置が連結されていないスペーサには直径0.2mm多数の通気孔があり、スペーサ内部には含水率0.1%のシリカゲルA型が1辺当りで12g充填されている。通気装置が連結されているスペーサには、中空層との通気用に設けられた直径1.5mmの通気孔が10個端部に設けられ、このスペーサのもう一方の端部には、通気装置として内径1.0mm×長さ300mmの細長いアルミパイプからなる通気装置8が取り付けられている。このスペーサの内部には含水率0.1%のシリカゲルB型が10g充填されている。
この複層ガラスを屋外南向きに水平線に対し60度の角度で暴露し、中空層の露点を測定した。測定前に−45℃以下であった露点が、480日暴露後も−45℃のまま不変であり、本発明の効果が確認できた。
2 通気装置が連結されていないスペーサ
2´ 通気装置が連結されているスペーサ
3 中空層
4 一次シール材
5 通気孔
5´通気孔
6 吸湿材
6a 吸放湿材(シリカゲルA)
6b 吸放湿材(シリカゲルB)
7 二次シール材
8 通気装置
9 連結孔
10 開口部
11 コーナー結合材
12 通気遮断層
13 通気装置が連結されているスペーサで吸放湿材が充填されていないもの
14 取り外し可能な連結用ポリプロピレンチューブ
Claims (8)
- 以下の(1)〜(5)の要件を満たす複層ガラスパネル。
(1)ガラスパネル同士は、少なくとも一部に吸放湿材が充填される中空のスペーサにより支持されている。
(2)スペーサの前記吸放湿材が充填される部分の中空層に存する面には、内部に連通する通気孔が設けられる。
(3)複層ガラスの中空層と外気とを導通する通気構造として、一端が前記スペーサの前記吸放湿材が充填される内部と連結され、他の一端が外気に開放状態とされる中空管を備える通気装置を有する。
(4)前記スペーサの吸放湿材が充填される領域は、前記通気装置と連通する部分を含む一定範囲からなる第一吸放湿材領域と、当該第一領域以外の第二吸放湿材領域とを有する。
(5)前記第一吸放湿材領域に充填される吸放湿材は前記第二吸放湿材領域に充填される吸放湿材よりも低温度で放湿しやすいものである。 - 前記第一吸放湿材領域に充填される吸放湿材は、少なくとも相対湿度65%、含水率15%のとき30℃において放湿するものである請求項1に記載の複層ガラスパネル。
- 前記第二吸放湿材領域に充填される吸放湿材は、少なくとも相対湿度65%、含水率19%のとき30℃において吸湿するものであり、35℃において放湿するものである請求項1又は2に記載の複層ガラスパネル。
- 前記第一吸放湿材領域に充填される吸放湿材はシリカゲルB型を主成分とするものであり、前記第二吸放湿材領域に充填される吸放湿材はシリカゲルA型を主成分とするである請求項1から3のいずれか1項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記中空管は前記第一吸放湿材領域の一端側に連結され、当該第一吸放湿材領域における通気孔は他端側のみに設けられる請求項1から4のいずれか1項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記第二吸放湿材領域における通気孔は、長手方向に並んで複数配列されるものである請求項1から5のいずれか1項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記第一吸放湿材領域と前記第二吸放湿材領域との間は気密的に遮断されているものである請求項1から6のいずれか1項に記載の複層ガラスパネル。
- 前記複層ガラスパネルは正面視長方形状であって、前記第一吸放湿材領域は、複層ガラスパネルの一辺を構成するスペーサ内に形成され、前記第二吸放湿材領域は、複層ガラスの他の三辺を構成するスペーサ内に形成されるものである請求項1から7のいずれか1項に記載の複層ガラスパネル。
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