JP7383382B2 - ガラスユニット - Google Patents
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Description
前記第1ガラス板と所定間隔をおいて対向配置され、前記第1ガラス板との間に内部空間を形成する第2ガラス板と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板の周縁の隙間を封止する封止材と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に配置される複数のスペーサと、
を備え、
前記内部空間が真空状態となるように減圧されており、
前記第1及び第2ガラス板の厚みが、5.0mm以下であり、
前記各スペーサの断面積S(mm2)について、以下の式(1)および式(2)を充足する、ガラスユニット。
R≦(800/π)*S+13 (1)
25*10-4π≦S≦400*10-4π (2)
但し、Rは、あるスペーサに最も距離が近いスペーサ迄の距離
前記スペーサのピッチのうち、最も短いピッチをPmin(mm)としたとき、以下の式(3)をさらに充足する、項1または2に記載のガラスユニット。
Pmin≦(800/π)*S+13 (3)
前記第1ガラス板と所定間隔をおいて対向配置され、前記第1ガラス板との間に内部空間を形成する第2ガラス板と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板の周縁の隙間を封止する封止材と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に配置される複数のスペーサと、
を備え、
前記内部空間が真空状態となるように減圧されているか、あるいは前記内部空間に所定のガスが注入されており、
前記第1及び第2ガラス板の厚みが、5.0mm以下であり、
前記スペーサのピッチP(mm)、及び前記各スペーサの外径Φ(mm)について、以下の式(4)及び式(5)を充足する、ガラスユニット。
P≦100*Φ+5 (4)
0.1≦Φ≦0.4 (5)
前記各スペーサの圧縮強度が、3000MPa以上である、項5に記載のガラスユニット。
以下、本発明に係るガラスユニットの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態に係るガラスユニットの平面図、図2は図1の断面図である。図1及び図2に示すように、本実施形態に係るガラスユニットは、矩形状の2つのガラス板、つまり第1ガラス板1及び第2ガラス板2を有している。本実施形態においては、図2中の下側に示される第2ガラス板2が、第1ガラス板1よりもやや大きく形成されている。両ガラス板1,2の間には、複数のスペーサ3が配置され、これらスペーサ3によって、両ガラス板1,2の間に所定間隔の隙間が形成される。また、両ガラス板1,2の周縁の隙間は、封止材4によって封止されており、これによって、両ガラス板1,2の間には、密閉されて真空状態にされた内部空間100が形成される。さらに、第1ガラス板1には貫通孔11が形成されており、この貫通孔11を塞ぐ板状のカバー5が設けられている。このカバー5は、接着剤6を介して第1ガラス板1に固定されている。以下、各部材について説明する。
第1ガラス板1及び第2ガラス板2を構成する材料は、特には限定されず、公知のガラス板を用いることができる。用途に応じて、例えば、型板ガラス、表面処理により光拡散機能を備えたすりガラス、網入りガラス、線入ガラス板、強化ガラス、倍強化ガラス、低反射ガラス、高透過ガラス板、セラミックガラス板、熱線や紫外線吸収機能を備えた特殊ガラス、又は、これらの組み合わせなど種々のガラス板を用いることができる。第1ガラス板1及び第2ガラス板2の厚みは、特には限定されないが、例えば、0.3~5mmであることが好ましく、2~5mmであることがさらに好ましく、3~5mmであることがさらに好ましい。特に、3mm以上であれば、流通量が多いことから、コスト的なメリットが生じるため、好ましい。
カバー5は、円板状に形成されており、その外径は、第1ガラス板1の貫通孔11の大径部112のよりも小さく、小径部111よりも大きくなっている。したがって、カバー5は、大径部112と小径部111との間の段113に配置されるようになっている。後述するように、減圧工程においては、カバー5と貫通孔11の間から空気を吸引するため、カバー5の外周面と大径部112の内周面との間には、隙間が必要である。そのため、カバー5は、大径部112の内径よりも0.2~1.5mm小さい外径とすることが好ましい。
封止材4は、接着剤6と同様の材料を用いることができる。例えば、封止材4として、非結晶性の低融点ガラスを用いると、流動性が高いため、両ガラス板1,2の隙間に封止材4を流し込みやすく、好ましい。この場合、封止性能を向上するため、封止材4が、第1ガラス板1の端面から、例えば、2~7mm入り込むことが好ましい。上限は7mm入り込む。
ガラスユニットの内部空間100は、真空状態になるため、これを挟む両ガラス板1,2は互いに吸引され、内部空間に向かって撓むおそれがある。そして、この撓みによってガラス板1,2に割れが生じるおそれがある。例えば、ガラス板1,2同士が接触すると、特に割れが生じるおそれがある。これを防止するため、両ガラス板1,2の間にはスペーサ3が配置され、両ガラス板1,2の間の距離を一定に保つ。
hg:ガラス体の熱伝達率
hi:室内側熱伝達率
P≦100*Φ+5 (B)
0.1≦Φ≦0.4 (C)
0.2≦Φ≦0.3 (D)
次に、ガラスユニットの製造方法について説明する。まず、図7に示すような構造を組み立てる。すなわち、上記のような貫通孔11が形成された第1ガラス板1と、第2ガラス板2とを準備する。次に、第2ガラス板2上に複数のスペーサ3を配置した後、その上に第1ガラス板1を配置する。なお、スペーサ3は、上記のように、単に第2ガラス板2上に配置するだけでもよいし、接着剤によって第2ガラス板2上に固定することもできる。
上記のように、本発明者は、式(B)を充足することにより、ガラスユニットの割れを防止できることを見出した。また、式(C)または式(D)を充足することにより、ガラスユニットの遮音性能及び断熱性能を向上できることを見出した。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は、適宜、組み合わせ可能である。
上記実施形態では、スペーサ3の外径ΦとピッチPを特定することで、ガラスユニットの割れを防止しているが、例えば、スペーサ3が円柱以外の形状であり、また格子状以外の配置も含む場合には、これに代わって、スペーサ3の断面積S(mm2)を用いることができる。この場合、上記式(B)及び式(D)に代わって、以下の式(E)及び式(F)を用いることができる。これら式(E)及び式(F)は、図4のグラフに基づいている。なお、Rは、あるスペーサ3に最も距離が近いスペーサ迄の距離である。但し、全てのスペーサについて、以下の式E(E)及び式(F)を充足することが好ましい。
R≦(800/π)*S+13 (E)
25*10-4π≦S≦400*10-4π (F)
上記実施形態では、スペーサ3が格子状に配置されているが、ピッチが一様でない場合には、式(E)に代えて、以下の式(G)を用いることができる。ここで、Pmin(mm)とは、スペーサのピッチのうち、最も短いピッチを示している。
Pmin≦(800/π)*S+13 (G)
上記実施形態では、第1ガラス板1に貫通孔11を形成し、内部空間100を真空状態にした後、カバー5を固定しているが、内部空間100を真空状態にできるのであれば、貫通孔11を塞ぐ方法は特には限定されない。例えば、貫通孔11に接着剤で、樹脂やガラス製のパイプを固定し、このパイプを介して空気の吸引を行った後、パイプを溶融して貫通孔11を閉じることができる。また、カバー5やパイプは、第1ガラス板1の表面から多少であれば、突出していてもよい。
上記実施形態では、第2ガラス板2を第1ガラス板1よりも大きくしているが、同じ形状であってもよい。この場合、封止材4は、両ガラス板1,2の周縁の隙間に充填される。
上記のようにガラスユニットを製造した後、第1ガラス板1上に、中間膜、第3ガラス板をこの順で配置し、公知のオートクレーブによりこれらを固定することで、第1ガラス板1、中間膜、及び第3ガラス板による合わせガラスを形成することもできる。中間膜は、合わせガラスで用いられる公知の樹脂フィルムを用いることができ、第3ガラス板は、第1ガラス板1と同様のガラス板を用いることができる。
第1ガラス板1及び第2ガラス板2の少なくとも一方に、公知のLow-E膜を積層することもできる。
本発明のガラスユニットは、断熱性能や遮熱性能が要求される建物の窓ガラスのほか、装置(例えば、冷蔵庫などの装置)の外面に装着されるカバーガラスとして用いることができる。また、第1ガラス板1及び第2ガラス板2のいずれを、装着される装置、建物などの外側を向くように配置してもよいが、貫通孔11が形成された第1ガラス板1は、第2ガラス板2と比べて強度が低いため、第2ガラス板2を外側に向けることが好ましい。
以下、スペーサが両ガラス板から受ける圧縮について検討する。第1及び第2ガラス板として厚みが3mmのフロートガラスを用い、内部空間の厚みを0.2mmとしたときの、スペーサの外径とスペーサに要求される圧縮強度の関係を、異なるピッチごとに、シミュレーションによった検討した。結果は、図9に示すとおりである。
上記実施形態で示したように、スペーサの熱伝導率が高と、スペーサを伝って熱が漏れる恐れがあり、これによって、ガラスユニットの熱貫流率が高くなる恐れがある。そこで、スペーサの熱伝導率と熱貫流率との関係をシミュレーションにより検討した。
2 第2ガラス板
3 スペーサ
4 封止材
Claims (12)
- ガラスユニットであって、
第1ガラス板と、
前記第1ガラス板と所定間隔をおいて対向配置され、前記第1ガラス板との間に内部空間を形成する第2ガラス板と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板の周縁の隙間を封止する封止材と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に配置される複数のスペーサと、
を備え、
前記内部空間が真空状態となるように減圧されており、
前記第1及び第2ガラス板の厚みが、5.0mm以下であり、
前記内部空間の厚みが、0.2mm以下であり、
前記各スペーサの圧縮強度が、3000MPa以上であり、
前記スペーサのピッチが、15mm以上であり、
前記スペーサの外径が、0.1mm以上0.4mm以下であり、
前記各スペーサの熱伝導率が、3.0W/mK以下であり、
前記ガラスユニットの熱貫流率が、1.3W/(m2 ・K)以下であり、
前記各スペーサの断面積S(mm2)について、以下の式(1)および式(2)を充足する、ガラスユニット。
R≦(800/π)*S+13 (1)
25*10-4π≦S≦400*10-4π (2)
但し、Rは、あるスペーサに最も距離が近いスペーサ迄の距離(mm) - 全ての前記スペーサの断面積S(mm2)について、前記式(1)及び前記式(2)を充足する、請求項1のガラスユニット。
- 前記複数のスペーサは格子状に配列されており、
前記スペーサのピッチのうち、最も短いピッチをPmin(mm)としたとき、以下の式(3)をさらに充足する、請求項1または2に記載のガラスユニット。
Pmin≦(800/π)*S+13 (3) - ガラスユニットであって、
第1ガラス板と、
前記第1ガラス板と所定間隔をおいて対向配置され、前記第1ガラス板との間に内部空間を形成する第2ガラス板と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板の周縁の隙間を封止する封止材と、
前記第1ガラス板と第2ガラス板との間に配置される複数のスペーサと、
を備え、
前記内部空間が真空状態となるように減圧されており、
前記第1及び第2ガラス板の厚みが、5.0mm以下であり、
前記内部空間の厚みが、0.2mm以下であり、
前記各スペーサの圧縮強度が、3000MPa以上であり、
前記スペーサのピッチが、15mm以上であり、
前記各スペーサの熱伝導率が、3.0W/mK以下であり、
前記ガラスユニットの熱貫流率が、1.3W/(m2 ・K)以下であり、
前記スペーサのピッチP(mm)、及び前記各スペーサの外径Φ(mm)について、以下の式(4)及び式(5)を充足する、ガラスユニット。
P≦100*Φ+5 (4)
0.1≦Φ≦0.4 (5) - 前記各スペーサの外径Φ(mm)が、0.2mm以上0.4mm以下である、請求項1から4のいずれかに記載のガラスユニット。
- 前記スペーサのピッチP(mm)が、30mm以下である、請求項5に記載のガラスユニット。
- 前記各スペーサの外径Φ(mm)が、0.1mm以上0.3mm以下である、請求項1から4のいずれかに記載のガラスユニット。
- 前記各スペーサの外径Φ(mm)が、0.2mm以上0.3mm以下である、請求項1から4のいずれかに記載のガラスユニット。
- 前記各スペーサの圧縮強度が、4000MPa以上である、請求項8に記載のガラスユニット。
- 前記スペーサのピッチP(mm)が、20mm以上である、請求項1から4のいずれかに記載のガラスユニット。
- 前記各スペーサは、炭素成分を含有しない材料で形成されている、請求項1から10のいずれかに記載のガラスユニット。
- 前記各スペーサの破壊靱性値KICは、1.0MPa・m1/2以上である、請求項1から11のいずれかに記載のガラスユニット。
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