特開 2022-189355 複層ガラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189355

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】複層ガラス

(51)【国際特許分類】

   C03C 27/06 20060101AFI20221215BHJP

   E06B 3/677 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

C03C27/06 101Z

E06B3/677

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097896

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】300088186

【氏名又は名称】株式会社エクセルシャノン

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】白井 浩一

(72)【発明者】

【氏名】中澤 結

(72)【発明者】

【氏名】高田 和規

(72)【発明者】

【氏名】吉村 拓朗

(72)【発明者】

【氏名】内山 雅大

【テーマコード（参考）】

2E016

4G061

【Ｆターム（参考）】

2E016AA00

2E016BA01

2E016CA01

2E016CB01

2E016CC04

2E016EA01

2E016EA02

2E016FA02

4G061AA25

4G061BA01

4G061CB06

4G061CD02

4G061CD21

(57)【要約】

【課題】ガスが充填される中空層及び真空層を備える複層ガラスにおいて、窓ガラスの断熱性能の向上を図る。
【解決手段】複層ガラス１は、少なくともスペーサ４１を介して離隔配置された第１、第２板ガラス３，４と、第２板ガラス４と外周部で真空層封着材４７を介して離隔配置された第３板ガラス５と、第１、第２板ガラス３，４の間に形成され、ガスが充填される中空層１０と、第２、第３板ガラス４，５の間に形成された真空層３０と、中空層１０の外周部において、スペーサ４１より外周側に設けられた中空層封着材とを含む。第１、第３板ガラス３，５の間で伝熱を行う場合のスペーサ４１での熱流束密度を小さくするために、複層ガラス１の見付け方向βについて、真空層封着材４７の幅Ａ１と、スペーサ４１の厚み方向中央の幅Ｂ１と、中空層封着材の厚み方向中央の幅Ｂ２との関係を、Ａ１＜Ｂ１＋Ｂ２とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくともスペーサを介して離隔配置された第１板ガラス及び第２板ガラスと、
前記第２板ガラスと外周部で真空層封着材を介して離隔配置された第３板ガラスと、
前記第１板ガラス及び前記第２板ガラスの間に形成され、ガスが充填される中空層と、
前記第２板ガラス及び前記第３板ガラスの間に形成され、標準大気圧より低圧の真空層と、
前記中空層の外周部において、前記スペーサより外周側に設けられた中空層封着材と、を備える、複層ガラスであって、
前記第１板ガラス及び前記第３板ガラスの間で伝熱を行う場合の前記スペーサでの熱流束密度を小さくするために、前記複層ガラスを厚み方向に見たときの各辺部における辺方向に対し直交する見付け方向について、前記真空層封着材の幅Ａ１と、前記スペーサの厚み方向中央の幅Ｂ１と、前記中空層封着材の厚み方向中央の幅Ｂ２との関係を、Ａ１＜Ｂ１＋Ｂ２とした、
複層ガラス。

【請求項2】

請求項１に記載の複層ガラスにおいて、
前記真空層封着材の前記幅Ａ１は、３ｍｍ以上、９ｍｍ未満である、
複層ガラス。

【請求項3】

請求項１に記載の複層ガラスにおいて、
前記見付け方向について、前記真空層封着材の内周端は、前記スペーサと前記第２板ガラスとの接触部、または、前記スペーサと前記第３板ガラスとの間に設けられた中空層内周側封着材と前記第２板ガラスとの接触部における内周端より外周端に近い位置にある、
複層ガラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複層ガラスに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＺＥＨ（ゼロエネルギーハウス）化やＺＥＢ（ゼロエネルギービル）化の要求に応えるために、断熱性能を著しく高くした窓ガラスの実現が望まれており、その実現のための手段として、２枚の板ガラス間の間隙の圧力を真空層相当の圧力とした真空断熱ガラスを含む複層ガラスを用いることが考えられている。

【0003】

特許文献１には、２枚の板ガラス間にスペーサを挟んで、２枚の板ガラス間の外周部を封着部で封着し、２枚の板ガラス間の間隙を０．１Ｐａ以下に減圧した複層ガラスが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１７９４３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

真空断熱ガラスの一方側に間隙を開けて別の板ガラスを配置することで中空層を形成し、その中空層にアルゴンガス、クリプトンガス等の不活性ガスや、乾燥空気等のガスを充填して複層ガラスを形成することが考えられる。しかしながら、この複層ガラスでは、中空層形成のためのスペーサや、真空断熱ガラスの真空層形成のための封着材を通じて伝熱され、その伝熱量が大きくなる可能性がある。これにより、複層ガラスを用いた窓ガラスの断熱性能を向上する面から改良の余地がある。

【0006】

本開示の目的は、ガスが充填される中空層及び真空層を備える複層ガラスにおいて、複層ガラスを備える窓ガラスの断熱性能の向上を図ることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の複層ガラスは、少なくともスペーサを介して離隔配置された第１板ガラス及び第２板ガラスと、第２板ガラスと外周部で真空層封着材を介して離隔配置された第３板ガラスと、第１板ガラス及び第２板ガラスの間に形成され、ガスが充填される中空層と、第２板ガラス及び第３板ガラスの間に形成され、標準大気圧より低圧の真空層と、中空層の外周部において、スペーサより外周側に設けられた中空層封着材と、を備える、複層ガラスであって、第１板ガラス及び第３板ガラスの間で伝熱を行う場合のスペーサでの熱流束密度を小さくするために、複層ガラスを厚み方向に見たときの各辺部における辺方向に対し直交する見付け方向について、真空層封着材の幅Ａ１と、スペーサの厚み方向中央の幅Ｂ１と、中空層封着材の厚み方向中央の幅Ｂ２との関係を、Ａ１＜Ｂ１＋Ｂ２とした、複層ガラスである。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る複層ガラスによれば、スペーサと真空層とが複層ガラスの厚み方向に重畳する部分の見付け方向の範囲が大きくなるので、真空層がスペーサに与える伝熱抑制効果が大きくなる。これにより、スペーサでの熱流束密度が小さくなり、複層ガラスの特に外周のエッジ部での線熱貫流率が小さくなることで、複層ガラスを備える窓ガラスの断熱性能の向上を図れる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の複層ガラスを厚み方向に見た図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図２のＢ部拡大図である。

【図4】真空層封着材の見付け幅、複層ガラスの断熱性能、接着強度、及び封止信頼性の関係を求めたシミュレーション結果を示す図である。

【図5】比較例の複層ガラスの図３に対応する図である。

【図6】実施形態の別例の複層ガラスの図３に対応する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本開示の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料、数値及び個数は、説明のための例示であって、複層ガラスの仕様に応じて適宜変更することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。また、本文中の説明においては、必要に応じてそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

【0011】

図１～図３は、実施形態の複層ガラス１を示している。複層ガラス１は、板ガラス群２と、第１中空層１０及び第２中空層１１と、真空層３０と、第２封着材４０とを含んで構成される。板ガラス群２は、４つの板ガラスである第１、第２、第３，第４板ガラス３，４，５，６を含む。各板ガラス３～６は、透明または半透明である。各板ガラス３～６は、矩形平板状で、平坦な表面を有し、かつ所定の厚みを有する。

【0012】

第４板ガラス６は最も室外側に配置され、第３板ガラス５は最も室内側に配置される。第１板ガラス３は、第４板ガラス６と第２板ガラス４との間で、第４板ガラス６の室内側の主面６ａと第２板ガラス４の室外側の主面４ａに対向するように配置される。第２板ガラス４は、第１板ガラス３と第３板ガラス５との間で、第１板ガラス３の室内側の主面３ａと第３板ガラス５の室外側の主面５ａに対向するように配置される。複層ガラス１は、枠状の框（図示せず）の内周に組付けられ、窓ガラスを形成する。

【0013】

第４板ガラス６の室内側の主面６ａ、第１板ガラス３の両側の主面３ａ、３ｂ、第２板ガラス４の室外側の主面４ａには、熱反射膜が設けられてもよい。熱反射膜は、赤外線遮断性を有する金属の薄膜で形成される赤外線反射膜等で構成される。熱反射膜によって熱反射膜を設けた板ガラスでの赤外線の通過を遮断することができる。熱反射膜は、Ｌｏ－Ｅ膜であってもよい。

【0014】

第１中空層１０及び第２中空層１１は、それぞれ第１板ガラス３と第２板ガラス４との間、第４板ガラス６と第１板ガラス３との間に形成され、乾燥空気、またはアルゴンガス、クリプトンガス等の不活性ガスが充填される。具体的には、第１板ガラス３及び第２板ガラス４は、スペーサ４１及びスペーサ４１の厚み方向両側の第１封着材４５を介して厚み方向に離隔配置される。スペーサ４１は、第１板ガラス３と第２板ガラス４との間の外周部に配置される中空の略矩形枠状部材である。スペーサ４１の材質は特に限定しないが、例えばアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金等の金属、または樹脂と金属との複合体、または樹脂の表面に金属箔を設けた構成等により所定形状に形成される。スペーサ４１には、スペーサ内部空間４２と、スペーサ内部空間４２を第１板ガラス３及び第２板ガラス４の間でスペーサ４１よりも内周側のガス封入空間に通じさせる貫通穴４３とが形成される。スペーサ内部空間４２には、シリカゲル等の乾燥剤（図示せず）が収容される。これにより、第１中空層１０内のガスを乾燥させることができる。スペーサ４１を中空とせず、乾燥剤を省略してもよい。

【0015】

第１封着材４５は、第１板ガラス３の主面３ａとスペーサ４１とに粘着して、この主面３ａとスペーサ４１との間をシールすることにより、第１中空層１０内部への水分の浸入を防止する。第１封着材４５として、例えばブチルゴムからなる粘着剤を用いることができる。第１封着材４５は、中空層内周側封着材に相当する。

【0016】

第２封着材４０は、第１中空層１０の外周部において、スペーサ４１及び第１封着材４５より外周側に設けられる。第２封着材４０は、第１板ガラス３と第２板ガラス４とに接着され、形状を保持することで第１封着材４５の変形を抑制する。第２封着材４０として、例えばシリコーン、ウレタン、ポリサルファイド等の樹脂を用いることができる。第２封着材４０は、中空層封着材に相当する。

【0017】

第４板ガラス６と第１板ガラス３との間の第２中空層１１に配置されるスペーサ４１、第１、第２封着材４５、４０の構成も、第１中空層１０に配置されるスペーサ４１、第１、第２封着材４５，４０の構成とそれぞれ同様である。

【0018】

次に、真空層３０は、第２板ガラス４と第３板ガラス５との間に形成され、内部が標準大気圧より低圧となっている。具体的には、第２板ガラス４及び第３板ガラス５は、それぞれの主面４ｂ、５ａの面方向に沿って点在するように配置された複数の柱状のスペーサ４６を介して、厚み方向に離隔配置される。また、第２板ガラス４及び第３板ガラス５は、外周部で、真空層封着材４７を介して厚み方向に離隔配置される。そして、複層ガラス１の製造時において、第２板ガラス４と第３板ガラス５との間の内部空間の気体を真空ポンプ（図示せず）によって外部に排出し、内部を減圧することにより、真空層３０が形成される。真空層３０の真空度は特に限定されないが、０．５気圧等の低真空度、０．０１Ｐａ等の高真空度等とすることができる。

【0019】

真空層３０内部のスペーサ４６は、例えば１０～１００ｍｍのピッチで配置される。スペーサ４６の形状、大きさ、数、及び配置パターンは、特に限定されず、適宜選択することができる。スペーサ４６は、例えば樹脂、または金属により形成される。

【0020】

真空層封着材４７は、真空層３０の外周部の間隙をシールする。真空層封着材４７は、ガラス接着剤の加熱及び溶融により形成することができる。ガラス接着剤は、例えば熱溶融性のガラス粉末とバインダとを含んでおり、ガラス接着剤の加熱によってバインダが除去され、ガラス粉末が溶融し、その溶融物で真空層封着材４７が形成される構成としてもよい。

【0021】

また、図３に示すように、第１板ガラス３及び第３板ガラス５の間で伝熱を行う場合の第１中空層１０中のスペーサ４１での熱流束密度を小さくするために、複層ガラス１を厚み方向αに見たときの各辺部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４における辺方向に対し直交する見付け方向βについて、真空層封着材４７の幅Ａ１と、スペーサの厚み方向中央の幅Ｂ１と、第２封着材４０の厚み方向中央の幅Ｂ２との関係を、Ａ１＜Ｂ１＋Ｂ２としている。これにより、後述のように窓ガラスの断熱性能の向上を図れる。

【0022】

また、見付け方向βについて、真空層封着材４７の内周端４８は、スペーサ４１と第２板ガラス４との間に設けられた第１封着材４５と第２板ガラス４との接触部における内周端Ｅ１より外周端Ｅ２に近い位置にある。また、真空層封着材４７の幅Ａ１は、３ｍｍ以上、９ｍｍ未満とすることができる。

【0023】

上記の複層ガラス１によれば、複層ガラス１を備える窓ガラスの断熱性能の向上を図れる。具体的には、見付け方向βについて、Ａ１＜Ｂ１＋Ｂ２の関係を満たすので、第１中空層１０中のスペーサ４１と、真空層３０とが、複層ガラス１の厚み方向αに重畳する部分の見付け方向の範囲（図３の矢印γ範囲）が大きくなる。すなわち、スペーサ４１の内周端から真空層３０における真空層封着材４７までの距離が大きくなる。これにより、真空層３０がスペーサ４１に与える伝熱抑制効果が大きくなる。このため、スペーサ４１での熱流束密度が小さくなり、複層ガラス１の特に外周のエッジ部での線熱貫流率が小さくなることにより、複層ガラス１を備える窓ガラスの断熱性能の向上を図れる。

【0024】

また、見付け方向βについて、真空層封着材４７の内周端４８は、スペーサ４１と第２板ガラス４との間に設けられた第１封着材４５と第２板ガラス４との接触部における、内周端Ｅ１より外周端Ｅ２に近い位置にある。これにより、スペーサ４１及び第２板ガラス４の間で伝熱体となる第１封着材４５の内周端Ｅ１から真空層封着材４７までの距離が大きくなる。このため、真空層３０がスペーサ４１に与える伝熱抑制効果がより大きくなるので、窓ガラスの断熱性能のさらなる向上を図れる。

【0025】

本発明者が図１～図３の構成と同様の計算モデルを用いて行った熱伝達のシミュレーション結果によると、図３のＣ部に相当する、真空層封着材４７の内周端４８と第３板ガラス５との接触部付近が、断熱性能が最も劣る熱流密度変換点となったが、その熱流密度変換点での熱流束密度を十分に小さくできることを確認できた。また、上記シミュレーション結果により、スペーサ４１での熱流束密度を小さくできることも確認できた。

【0026】

そして、真空層封着材４７の見付け方向βの幅が６ｍｍの場合に、複層ガラス１が組み付けられる窓ガラスの線熱貫流率のシミュレーション値が、０．０３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）と小さくなった。また、真空層封着材４７の見付け方向βの幅を小さくするほど、線熱貫流率を小さくすることができ、真空層封着材４７の見付け方向βの幅が３ｍｍの場合に線熱貫流率は０．０３１Ｗ／（ｍ・Ｋ）となった。一方、真空層封着材４７の見付け方向の幅が１０ｍｍと大きくなった場合には、線熱貫流率が０．０４１Ｗ／（ｍ・Ｋ）と大きくなった。

【0027】

また、図１～図３の実施形態において、真空層封着材４７の幅Ａ１を、３ｍｍ以上、９ｍｍ未満とする場合には、窓ガラスの断熱性能の向上と、真空層封着材４７及び両側の板ガラス４，５の間での接着強度の向上とを高度に両立できる。

【0028】

図４は、真空層封着材４７の見付け方向βの幅（見付け幅）Ａ１、複層ガラス１の断熱性能、接着強度、及び封止信頼性の関係を求めたシミュレーション結果を示している。「接着強度」の欄は、真空層封着材４７と両側の板ガラス４，５との接着強度を示している。「封止信頼性」の欄は、真空層３０における封止信頼性を示している。図４の表において、二重丸は性能が最高レベルであることを示し、丸は性能または強度が良好であることを示し、三角は、性能または強度において改善が望まれるレベルであることを示している。図４のシミュレーション結果から真空層封着材４７の見付け幅Ａ１が３ｍｍ以上、９ｍｍ未満の場合には、窓ガラスの断熱性能を十分に高くできると共に、真空層封着材４７についての接着強度及び封止信頼性を良好にできることを確認できた。一方、真空層封着材４７の見付け幅Ａ１が１０ｍｍの場合には、見付け幅Ａ１が９ｍｍ以下の場合より断熱性能が低下した。また、真空層封着材４７の見付け幅Ａ１が２．５ｍｍの場合には、真空層封着材４７についての接着強度及び封止信頼性の改善が望まれるレベルとなった。

【0029】

図５は、比較例の複層ガラス１ａの図３に対応する図である。比較例では、複層ガラス１ａの見付け方向について、真空層封着材４７の幅Ａ１と、第１中空層１０中のスペーサ４１の厚み方向中央の幅Ｂ１と、第２封着材４０の厚み方向中央の幅Ｂ２との関係が、Ａ１＞Ｂ１＋Ｂ２となっている。このような比較例では、スペーサ４１と真空層３０との、複層ガラス１ａの厚み方向αに重畳する部分が存在しない。このとき、スペーサ４１の全体と真空層封着材４７とが厚み方向αに重畳するので、スペーサ４１の内周端から真空層封着材４７までの距離が小さくなる。これにより、真空層３０がスペーサ４１に与える伝熱抑制効果が小さくなる。このため、スペーサ４１での熱流束密度が大きくなり、複層ガラス１ａの外周のエッジ部での線熱貫流率も大きくなる。したがって、複層ガラス１ａを用いた窓ガラスの断熱性能が、図１～図３の実施形態より低くなる。また、比較例では、真空層封着材４７の内周端４８と第３板ガラス５との接触部付近である図５のＤ部が、断熱性能が最も劣る熱流密度変換点となった。また、その熱流密度変換点での熱流束密度は、図３のＣ部の熱流密度変換点における熱流束密度より大きくなり、断熱性能が低下する。

【0030】

図６は、実施形態の別例の複層ガラス１ｂの図３に対応する図である。本例の構成では、各中空層１０，１１に、スペーサ４１（図２、図３）の代わりに、第１封着材の機能を持つ樹脂製のスペーサ５０が設けられる。スペーサ５０は、例えば、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）等の熱可塑性エラストマー製であり、両側の板ガラス３，４，６の主面に接着されている矩形枠状である。各中空層１０，１１において、スペーサ５０より外周側には、第２封着材４０が設けられる。

【0031】

なお、本例において、見付け方向βについて、真空層封着材４７の内周端４８が、スペーサ４１と第２板ガラス４との接触部における、内周端Ｆ１より外周端Ｆ２に近い位置である構成としてもよい。この構成によれば、スペーサ４１の内周端Ｆ１から真空層封着材４７までの距離が大きくなる。このため、真空層３０がスペーサ４１に与える伝熱抑制効果がより大きくなるので、窓ガラスの断熱性能のさらなる向上を図れる。本例において、その他の構成及び作用は、図１～図３の構成と同様である。

【0032】

また、上記の実施形態の各例では、複層ガラス１，１ｂが、第１～第４板ガラス３～６を含む場合を説明したが、第４板ガラス６を省略して中空層を１つのみとすることもできる。また、複層ガラスにおいて、中空層を３つ以上としたり、真空層を２つ以上とすることもできる。

【符号の説明】

【0033】

１，１ａ，１ｂ 複層ガラス、２ 板ガラス群、３ 第１板ガラス、４ 第２板ガラス、５ 第３板ガラス、６ 第４板ガラス、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，６ａ 主面、１０ 第１中空層、１１ 第２中空層、３０ 真空層、４０ 第２封着材、４１ スペーサ、４２ スペーサ内部空間、４３ 貫通穴、４５ 第１封着材、４６ スペーサ、４７ 真空層封着材、４８ 内周端、５０ スペーサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】