特許 7141714 防火複層ガラス及び防火ガラスユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-14

(45)【発行日】2022-09-26

(54)【発明の名称】防火複層ガラス及び防火ガラスユニット

(51)【国際特許分類】

   C03C 27/06 20060101AFI20220915BHJP

   E06B 3/663 20060101ALI20220915BHJP

   E06B 5/16 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

C03C27/06 101H

C03C27/06 101D

E06B3/663 E

E06B3/663 H

E06B5/16

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019099073

(22)【出願日】2019-05-28

(65)【公開番号】P2020193121

(43)【公開日】2020-12-03

【審査請求日】2022-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】501382786

【氏名又は名称】中島硝子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002206

【氏名又は名称】弁理士法人せとうち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】勇木 健

(72)【発明者】

【氏名】勇木 徳仁

(72)【発明者】

【氏名】舩尾 真充

【審査官】大塚 晴彦

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１２－５０５９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３３６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５１８６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１４６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０６５６４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０４３０５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０３Ｃ ２７／０６

Ｅ０６Ｂ ３／６６３

Ｅ０６Ｂ ５／１０ － ５／１６

Ｃ０３Ｃ １７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる防火複層ガラスであって；
火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、
第１ガラス板の火炎側の表面にはＬＯＷ－Ｅ膜が形成されておらず、
第２ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、スペーサ近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ
第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火複層ガラス。

【請求項2】

第１ガラス板の火炎反対側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている請求項１に記載の複層ガラス。

【請求項3】

第１ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第３ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満である請求項１又は２に記載の複層ガラス。

【請求項4】

第２ガラス板における、ＬＯＷ－Ｅ膜の除去幅（Ｗ）がスペーサの端から２～２０ｍｍである請求項１～３のいずれかに記載の複層ガラス。

【請求項5】

第２ガラス板と第３ガラス板の間のスペーサの表面の放射率が０．５以上である請求項１～４のいずれかに記載の複層ガラス。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載の複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニット。

【請求項7】

第２ガラス板の呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）が０．５～２である請求項６に記載のガラスユニット。

【請求項8】

２枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；
火炎側から順に第１ガラス板及び第２ガラス板が配置され、
第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ
第２ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニット。

【請求項9】

第１ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満である請求項８に記載のガラスユニット。

【請求項10】

３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；
火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、
第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、
第２ガラス板及び第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニット。

【請求項11】

第１ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板及び第３ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満である請求項１０に記載のガラスユニット。

【請求項12】

第１ガラス板と第２ガラス板の間のスペーサの表面の放射率が０．５以上である請求項８～１１のいずれかに記載のガラスユニット。

【請求項13】

第１ガラス板における、ＬＯＷ－Ｅ膜の除去幅（Ｗ）がシール部材の端から２～２０ｍｍである請求項８～１２のいずれかに記載のガラスユニット。

【請求項14】

第１ガラス板の呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）が０．５～２である請求項８～１３のいずれかに記載のガラスユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火災時にガラス板が熱割れしにくい防火複層ガラス及び防火ガラスユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

都市防火の観点から、防火地域又は準防火地域においては、建物の外壁の開口部であって延焼のおそれのある部分に準遮炎性能が要求される。したがって、建物の周囲で発生する火災の延焼を防ぎ、建物の内部に火炎を侵入させない防火性能を有するガラスユニットが求められている。

【0003】

これまで、そのような防火性能を有するガラスユニットに用いられるガラス板としては、網入りガラス板、低膨張ガラス板、結晶化ガラス板、表面圧縮応力が１９０ＭＰａ以上の耐熱強化ガラス板などの防火ガラス板が用いられていた。また、ガラスユニットが複層ガラスを用いる場合には、その中に用いられるガラス板の少なくとも１枚が上記防火ガラス板であった。

【0004】

しかしながら、網入りガラス板は、網による外観上の問題を有していた。また、低膨張ガラス板や結晶化ガラス板は高価であった。さらに、表面圧縮応力が１９０ＭＰａ以上の耐熱強化ガラス板は、表面の平坦性が悪く、外観上の問題を有していた。

【0005】

近年、省エネルギーの観点から建物の断熱性能が重要視されており、赤外線を効率良く反射するためのＬＯＷ－Ｅ（Low-Emissivity：低放射）膜が形成されたガラス板が、窓やドアなど建物の開口部に広く用いられている。そして多くの場合、ＬＯＷ－Ｅガラス板を含む複層ガラスユニットとして用いられている。

【0006】

非特許文献１には、強化されたＬＯＷ－Ｅガラス板の防火性能についての実験的研究が報告されている。それによれば、火炎によってＬＯＷ－Ｅ膜側から加熱された場合には、ＬＯＷ－Ｅ膜を有さないガラスを加熱した場合や、ＬＯＷ－Ｅ膜の反対側から加熱した場合に比べて、ガラス板の中心部と周辺部の温度差を小さくすることができ、熱割れを抑制できたことが示されている。しかしながら、それでも熱割れの抑制効果は不十分であった。

【0007】

特許文献１には、倍強度ガラスまたは倍強度ガラスを超える熱強化処理を施したガラスからなるガラス板の少なくとも片面に低放射率の熱反射膜を設けた防火戸用単板ガラスが記載されている。また、当該単板ガラス板と、倍強度ガラスまたは倍強度ガラスを超える熱強化処理を施したガラスからなる第２のガラス板とを、前記熱反射膜の少なくとも一層が両ガラス板の間に介装されるように間隔を空けて対向配置した防火戸用複層ガラスが記載されていている。しかしながら、その防火性能は不十分であった。

【0008】

特許文献２には、複数枚のガラス板がスペーサを介して隔置され、周縁部がシーリング材でシールされて構成される複層ガラスであって、複数枚のガラス板は、少なくとも一枚の防火ガラス板と少なくとも一枚の防火ガラス板ではないガラス板とを含み、最外層に配置される二枚のガラス板のうち一方のガラス板の外側の面に非銀系の低放射膜が備えられることを特徴とする防火用複層ガラスが記載されている。外側に傷つきにくい低放射膜を配置することによって、ガラスの昇温速度を低下させることができるとされている。また、安価なガラスを１枚使用することによってコスト上昇を抑制することもできるとされている。しかしながら高価な防火ガラスを１枚は使用しなければならずコスト面の問題を有していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】ＷＯ２０１３／０６５６４１Ａ１

【文献】特開２０１４－９７９０１号公報

【非特許文献】

【0010】

【文献】「耐火炉を用いたLow-Eガラスの防火性能に関する実験的研究」鈴木一幸ら、日本建築学会環境系論文集、第８１巻、第７２７号、ｐ７３９－７４７、２０１６年９月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高価なガラス板を用いず、外観が良好で、断熱性能及び防火性能に優れた防火複層ガラス及び防火ガラスユニットを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題は、３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる防火複層ガラスであって；火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にはＬＯＷ－Ｅ膜が形成されておらず、第２ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、スペーサ近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火複層ガラスを提供することによって解決される。

【0013】

このとき、第１ガラス板の火炎反対側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されていることが好ましい。第１ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第３ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることも好ましい。第２ガラス板における、ＬＯＷ－Ｅ膜の除去幅（Ｗ）がスペーサの端から２～２０ｍｍであることも好ましい。また、第２ガラス板と第３ガラス板の間のスペーサの表面の放射率が０．５以上であることも好ましい。

【0014】

本発明の好適な実施態様は、前記複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットである。このとき、第２ガラス板の呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）が０．５～２であることが好ましい。

【0015】

上記課題は、２枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；火炎側から順に第１ガラス板及び第２ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ第２ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニットを提供することによっても解決される。このとき、第１ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることが好ましい。

【0016】

また上記課題は、３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、第２ガラス板及び第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニットを提供することによっても解決される。このとき、第１ガラス板の表面圧縮応力が２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であり、第２ガラス板及び第３ガラス板の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることが好ましい。

【0017】

前記防火ガラスユニットにおいて、第１ガラス板と第２ガラス板の間のスペーサの表面の放射率が０．５以上であることが好ましい。第１ガラス板における、ＬＯＷ－Ｅ膜の除去幅（Ｗ）がシール部材の端から２～２０ｍｍであることも好ましい。また、第１ガラス板の呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）が０．５～２であることも好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の防火複層ガラス及び防火ガラスユニットは、高価なガラス板を用いないにもかかわらず、外観が良好で、断熱性能及び防火性能にも優れている。したがって、建物の周囲で発生する火災の延焼を防ぎ、建物の内部への火炎の侵入を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】２枚のガラス板が積層されてなる複層ガラスを含む本発明の防火ガラスユニットの一例の模式断面図である。

【図2】第１ガラス板及び第２ガラス板の中央部の温度変化を示したグラフである。

【図3】シーリング材の端の位置の第１ガラス板の温度変化を示したグラフである。

【図4】枠体に呑み込まれた第１ガラス板のエッジの温度変化を示したグラフである。

【図5】シーリング材の端の位置の第２ガラス板の温度変化を示したグラフである。

【図6】枠体に呑み込まれた第２ガラス板のエッジの温度変化を示したグラフである。

【図7】３枚のガラス板が積層されてなる複層ガラスを含む本発明の防火ガラスユニットの一例の模式断面図である。

【図8】３枚のガラス板が積層されてなる本発明の複層ガラスの一例の模式断面図である。

【図9】３枚のガラス板が積層されてなる複層ガラスを含む本発明の防火ガラスユニットの一例の模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の第１の態様は、２枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；火炎側から順に第１ガラス板及び第２ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ第２ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニットである。以下、図１を参照しながら説明する。

【0021】

図１に示される防火ガラスユニット１は、２枚のガラス板（１１，１２）がそれらの外周部に配されたスペーサ３３を介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体３１と、該複層ガラスと該枠体３１の隙間を封じるシーリング材（３２，３４）とを備える。図１では、防火ガラスユニット１の下辺のみを示しているが、４辺ともに同様の構成を有している。火炎２の存在する側から反対側への延焼を防ぐことが本発明の防火ガラスユニット１の目的である。通常、火炎２の存在するところが屋外であり、そこから建物内への延焼を防ぐ。

【0022】

ガラス板（１１，１２）の材質は特に限定されるものではないが、通常、ソーダライムガラスが用いられる。第１ガラス板１１の表面圧縮応力は、２０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることが好ましい。また、第２ガラス板１２の表面圧縮応力は、６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることが好ましい。表面圧縮応力が高いことによって、火炎に晒された時の熱割れの発生を抑制することができる。ここで、熱割れとは１枚のガラス板の中での温度差によって生じる割れのことをいう。火災発生時には、ガラス板の中央部が速やかに高温になるのに対し、枠体３１に呑み込まれた周辺部の温度は低いままである。このとき、ガラス板中央部が周辺部に比べて膨張して発生する応力によって、ガラス板のエッジに引っ張り応力が発生し、熱割れが発生する。

【0023】

後に説明するように、第１の態様の防火ガラスユニット１においては、火災発生時に、まず火炎２側に配置された第１ガラス板１１が破損し、その後に第２ガラス板１２が破損する。このとき、第１ガラス板１１の破損をできるだけ遅らせたい場合には、第１ガラス板１１の表面圧縮応力が６０ＭＰａ以上１９０ＭＰａ未満であることが好ましい。このときの第１ガラス板１１の表面圧縮応力は、より好適には８０ＭＰａ以上であり、さらに好適には９０ＭＰａ以上である。一方、第１ガラス板１１が破損して生じた細片が第２ガラス板１２を傷つける可能性を下げたい場合には、第１ガラス板１１の表面圧縮応力は、２０ＭＰａ以上６０ＭＰａ未満であることが好ましい。第１ガラス板１１の表面圧縮応力は、より好適には３０ＭＰａ以上であり、より好適には５０ＭＰａ以下である。

【0024】

一方、ガラス板（１１，１２）の表面圧縮応力が高すぎると、ガラス板にたわみが生じ、外観が悪化する。表面圧縮応力が１９０ＭＰａ未満であることによって、ガラス板（１１，１２）の表面が平滑になる。ガラス板（１１，１２）の表面圧縮応力は、より好適には１５０ＭＰａ未満であり、さらに好適には１３０ＭＰａ未満である。ガラス板の厚さは特に限定されないが、通常２～１０ｍｍである。

【0025】

ガラス板（１１，１２）の火炎２側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２２）が形成されている。ＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２２）が火炎２側の表面に形成されることによって、火炎２から発生した赤外線がＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２２）で反射される。これによって、ガラス板（１１，１２）内に入射する赤外線の量を抑制して、ガラス板（１１，１２）の温度上昇速度を低下させることができる。

【0026】

ＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２２）は、可視光を透過し、赤外線を反射する被膜である。その被膜の組成は特に限定されない。代表的なものの一つが、酸化スズ（ＳｎＯ_２）を主成分とするものであり、フッ素などの他の原子がドープされていてもよい。このような酸化スズ系のＬＯＷ－Ｅ膜は、放射率がそれほど低くないが、膜の強度が高く、酸化劣化することもないので、外気と触れる最外層に設けられる場合に好適に用いられる。また、代表的な他の一つは、銀などの低放射率の金属層を含むものである。例えば、銀層と亜鉛層を交互に積層した被膜などが挙げられる。このような低放射率金属系、特に銀系のＬＯＷ－Ｅ膜は、放射率が低いので、防火効果も断熱効果も優れている。しかしながら、膜が酸化されやすく、しかも傷つきやすいので、最外層に使用することは難しく、複層ガラスの内面に用いられることが多い。ＬＯＷ－Ｅ膜２２の放射率は、好適には０．３以下であり、より好適には０．２以下であり、さらに好適には０．１以下である。

【0027】

第１の態様の防火ガラスユニット１では、第１ガラス板１１においてシーリング材３２近傍のＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去されていることが最大の特徴である。ＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去された部分では、火炎２から発生した赤外線の多くをガラス板１１内に入射させることができる。入射した赤外線の一部は第１ガラス板１１に吸収され、第１ガラス板１１に吸収されなかった赤外線の多くは、第１ガラス板１１と第２ガラス板１２の間に挟まれた空間に進行する。

【0028】

このように、ＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去された部分では、火炎２から発生した赤外線の一部が第１ガラス板１１に吸収されることによって、ＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去された部分の第１ガラス板１１の温度が上昇する。この部分の温度を上昇させることによって、枠体３１に呑み込まれた部分に伝熱して、第１ガラス板１１のエッジの温度を伝熱によって上昇させることができる。すなわち、第１ガラス板１１の中心部の温度上昇をＬＯＷ－Ｅ膜２１によって抑制するとともに、シーリング材３２近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜２１を除去することによって枠体３１に呑み込まれた第１ガラス板１１のエッジの温度を上昇させることができ、その結果、両者の温度差を小さくすることができ、第１ガラス板１１の熱割れの発生を抑制できる。また、第１ガラス板１１が熱割れする場合であっても熱割れまでの時間を延長することができる。同時に、スペーサ３３やシーリング材３２などを介して第２ガラス板２１のエッジの温度を伝熱によって上昇させることができる。

【0029】

また、第１ガラス板１１が熱割れするまでの間、ＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去された部分では、火炎２から発生した赤外線の一部が第１ガラス板１１を透過して、第１ガラス板１１と第２ガラス板１２の間に挟まれた空間に進行する。この赤外線は、スペーサ３３やシーリング材３２近傍のＬＯＷ－Ｅ膜２２に照射され、そこで吸収された赤外線によって第２ガラス板２１のエッジの温度を伝熱によって上昇させることもできる。その結果、第１ガラス板１１が熱割れするまでの間に第２ガラス板１２のエッジの温度が上昇する。これによって、第１ガラス板１１の破損によって第２ガラス板１２の中央部の温度が上昇しても、既に第２ガラス板１２のエッジの温度が高いので、熱割れを効果的に抑制することができる。

【0030】

シーリング材３２近傍のＬＯＷ－Ｅ膜２１を除去する方法は特に限定されない。研削装置を用いて機械的に除去することもできるし、レーザ光を照射して熱的に除去することもできるし、化学薬品を用いて除去することもできる。なお、シーリング材とガラス板の接着性を向上させるために、シーリング材と接触する位置のＬＯＷ－Ｅ膜を除去することは、従来から行われていた。しかしながら、断熱性能や外観上のデメリットにもかかわらず、敢えてシーリング材と接触しない位置のＬＯＷ－Ｅ膜まで除去することはされていなかった。

【0031】

第１ガラス板１１と第２ガラス板１２の間のスペーサ３３の表面の放射率が０．５以上であることが好ましい。ＬＯＷ－Ｅ膜２１が除去された部分を通った赤外線がスペーサ３３の表面で反射されずにスペーサに吸収されやすくなり、その結果第２ガラス板１２のエッジに熱を伝えやすくなる。スペーサ３３の材質は特に限定されないが、ステンレスなどの金属の表面に黒色など濃色の塗膜を形成したものなどが好適に用いられる。

【0032】

シーリング材（３２，３４）の材質は特に限定されないが、シリコーンシーラントなどが好適に用いられる。防火ガラスユニット１の４辺のうちの下辺には、シーリング材３４の位置にセッティングブロックを配置して、複層ガラスを支えてもよい。この場合には、セッティングブロックの周囲がシーリング材３４で封止される。セッティングブロックの材質は特に限定されないが、ＥＰＤＭなどのエラストマーが好適に用いられる。

【0033】

以上説明した効果を定量的に把握するために、図１に示される防火ガラスユニット１の構成で、温度のシミュレーションを行った。厚さ３ｍｍのガラス板（１１，１２）が、表面が黒色の塗膜で覆われたステンレス製のスペーサ３３及びシーリング剤３４を介して配置され、ガラス板（１１，１２）の間に１０ｍｍの空気層が形成された複層ガラスを１０ｍｍの呑み込み深さ（Ｄ）でシーリング材３２中に埋めた解析モデルとした。モデリングは、Autodesk Inventorにて実施し、ソルバとしてNastran In CADを用いた。境界条件は、ISO 15099をベースに、放射および対流条件を設定することにより設定した。火炎側の対流条件はISO_834の燃焼カーブを用いた。火炎側の放射条件は、著者上川大輔、第２回（２００５年）坪井記念研究助成、「耐火加熱炉の熱収支特性の解明と木質系耐火構造試験における火災減衰期の再現法の提案報告書」（２００６年３月発行）の記載データ（図2.11、図3.4、図3.9、図3.14、図3.19）を参照して、ガラス近傍の温度と、そこから９００ｍｍ離れた位置のバーナー付近の温度差を推定し、ISO_834に１００℃をプラスする調整を行った。

【0034】

前記解析に用いた物性パラメータは以下の通りである。
低放射膜の放射率（ε）：０．０５
低放射膜のないガラスの放射率（ε）：０．４
塗膜で覆われたステンレス製スペーサの放射率（ε）：０．９
シーリング材の熱伝導率：０．４Ｗ／ｍ・Ｋ
空気の熱伝達率：０．０７Ｗ／ｍ・Ｋ
ガラスの熱伝導率：１．０Ｗ／ｍ・Ｋ

【0035】

シミュレーションの結果を図２～６に示す。図２はガラス板（１１，１２）の中央部の温度変化を示したものである。黒丸が第１ガラス板１１のＬＯＷ－Ｅ膜２１面の温度であり、白丸がその裏面のガラス面の温度である。また、黒星が第２ガラス板１２のＬＯＷ－Ｅ膜２２面の温度であり、白星がその裏面のガラス面の温度である。このとき、ガラス板（１１，１２）の中央部の温度は、シーリング材３２の端からの除去幅（Ｗ）を変化させても大きな変化はない。図３は、シーリング材３２の端の位置の第１ガラス板１１の温度変化を示したものである。図４は、シーリング剤３２に呑み込まれた第１ガラス板１１のエッジの温度変化を示したものである。図５は、シーリング材３２の端の位置の第２ガラス板１２の温度変化を示したものである。また図６は、シーリング剤３２に呑み込まれた第２ガラス板１２のエッジの温度変化を示したものである。図３～６では、ＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２２）の除去幅Ｗを変化させたときのガラスの温度変化を示した。

【0036】

図２に示されるように、第１ガラス板１１の中央部の温度は、火炎放射開始後に急激に上昇する。このとき、第１ガラス板１１の裏表の温度差は小さい。一方、第２ガラス板１２の中央部の温度上昇速度は第１ガラス板１１に比べてはるかに小さい。このとき、第２ガラス板１２の裏表の温度差はほとんどない。これらのことから、火炎２からの赤外線が第１ガラス板１１によって遮られて、第２ガラス板１２の中央部の温度上昇を効果的に抑制できていることがわかる。

【0037】

図３に示されるように、第１ガラス板１１のシーリング材３２の端の位置では、火炎放射開始後にすぐ温度上昇を開始するが、その上昇速度は中央部に比べて遅い。一方、図４に示されるように、第１ガラス板１１のエッジでは、最初に温度が上昇しない期間があり、その後遅れて温度が上昇する。しかも、その上昇速度はシーリング材３２の端の位置よりも遅い。

【0038】

このように、先に第１ガラス板１１の中央の温度が高くなり、それを第１ガラス板１１のエッジの温度が追随している。したがって、中央部と周辺部の温度差を小さくするためには、第１ガラス板１１の周辺部の温度を早く上昇させることが重要である。ここで、図３及び図４をみればわかるように、シーリング材３２近傍のＬＯＷ－Ｅ膜２１を除去することによって、第１ガラス板１１の周辺部の温度上昇速度を効果的に向上させられることがわかった。しかも、驚くべきことに、僅かな除去幅であっても有効であることがわかった。図３及び４に示されるように、５ｍｍの幅で除去しただけで温度上昇速度が大きく向上した。そして、１０ｍｍの幅で除去した時には４０ｍｍの幅で除去した時と比べて大きな差がなかった。ガラスユニットの断熱効果を考えると除去面積は小さいほど良いので、小面積の除去であっても、第１ガラス板１１のエッジの十分な加熱効果が認められることは極めて有用である。これによって、第１ガラス板１１の熱割れの発生を抑制できる。また、第１ガラス板１１が熱割れする場合であっても熱割れまでの時間を延長することができる。

【0039】

そして、図５及び図６をみればわかるように、第２ガラス板のシーリング材３２の端の位置でも、エッジでも、火炎放射開始後しばらくは温度が上昇しない期間があり、その後温度が上昇する。このとき、第１ガラス板１１においてシーリング材３２近傍のＬＯＷ－Ｅ膜２２を除去することによって、第２ガラス板１２の周辺部の温度上昇速度を効果的に向上させられることがわかった。これにより、第１ガラス板１１が熱割れするまでの間に第２ガラス板１２のエッジの温度が上昇する。一方、第１ガラス板１１が熱割れするまでの間は、火炎２からの赤外線が第１ガラス板１１によって遮られて、第２ガラス板１２の中央部の温度上昇を効果的に抑制できる。したがって、第１ガラス板１１が熱割れし、第２ガラス板１２の中央部の温度が急激に上昇しても、既に第２ガラス板１２のエッジの温度が高いので、熱割れを効果的に抑制することができる。

【0040】

以上のようなシミュレーションの結果から、ＬＯＷ－Ｅ膜２１の除去幅（Ｗ）がシーリング材３２の端から２～２０ｍｍであることが好ましい。除去幅（Ｗ）を２ｍｍ以上とすることによって、ガラス板（１１，１２）のエッジの温度を速やかに上昇させることができる。除去幅（Ｗ）は、より好適には３ｍｍ以上であり、さらに好適には４ｍｍ以上である。一方、除去幅（Ｗ）が２０ｍｍを超えると、防火ガラスユニット１の断熱性が低下する上に、ＬＯＷ－Ｅ膜２１の有無の境界が目立ちやすくなる。除去幅（Ｗ）は、より好適には１５ｍｍ以下であり、さらに好適には１０ｍｍ以下である。

【0041】

ガラス板（１１，１２）の呑み込み深さ（Ｄ）は、防火ガラスユニット１の設計によって調整されるが、通常３～２５ｍｍである。呑み込み深さ（Ｄ）が小さすぎると、外力や熱によって、ガラス板（１１，１２）が枠体３１から外れるおそれがある。呑み込み深さ（Ｄ）は、より好適には５ｍｍ以上であり、さらに好適には７ｍｍ以上である。一方、呑み込み深さ（Ｄ）が大きすぎると、ガラス板（１１，１２）のエッジの加熱が困難になり、熱割れをしやすくなるおそれがある。呑み込み深さ（Ｄ）は、より好適には２０ｍｍ以下であり、さらに好適には１５ｍｍ以下である。

【0042】

また、ガラス板（１１，１２）の呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）が０．５～２であることも好ましい。除去幅（Ｗ）は赤外線を吸収する面積に比例するものであり、呑み込み深さ（Ｄ）は、伝熱により加熱すべき熱容量に比例するものである。したがって、これらの値が適当にバランスされていることが好ましい。比（Ｗ／Ｄ）は、０．６以上であることがより好ましく、０．７以上であることがさらに好ましい。一方、比（Ｗ／Ｄ）は、１．８以下であることがより好ましく、１．６以下であることがさらに好ましい。

【0043】

本発明の第２の態様は、３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる複層ガラスと、該複層ガラスを保持する枠体と、該複層ガラスと該枠体の隙間を封じるシーリング材とを備える防火ガラスユニットであって；火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、シーリング材近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、第２ガラス板及び第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火ガラスユニットである。以下、図７を参照しながら説明する。

【0044】

図７に示される防火複層ガラスユニット１は、第２ガラス板１２の火炎２の反対側に、さらに第３ガラス板１３を追加した点を除けば、２枚のガラス板１１、１２を含む図１の防火複層ガラスユニット１と同様である。第２ガラス板１２と第３ガラス板１３の間には、スペーサ３３とシーリング材３４が配置されている。第３ガラス板１３としては、第２ガラス板と同様のものを用いることができ、その火炎２側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜２３が形成されている。第１ガラス板１１に続き第２ガラス板１２が熱割れした後にも、まだ第３ガラス板１３が残っているので、第１の態様の防火複層ガラスユニット１よりも優れた防火性能を有している。

【0045】

第２の態様の防火ガラスユニット１においては、ＬＯＷ－Ｅ膜が３層設けられる上に、そのうちの２枚のＬＯＷ－Ｅ膜２２、２３はガラス板１２、１３の表面全体に形成される。しかも、ＬＯＷ－Ｅ膜２２、２３については最外層に配置されないので、放射率の低い低放射率金属系、特に銀系のＬＯＷ－Ｅ膜を用いることができる。したがって、断熱性能が第１の態様よりも優れたものになる。

【0046】

本発明の第３の態様は、３枚のガラス板がそれらの外周部に配されたスペーサを介して積層されてなる防火複層ガラスであって；火炎側から順に第１ガラス板、第２ガラス板及び第３ガラス板が配置され、第１ガラス板の火炎側の表面にはＬＯＷ－Ｅ膜が形成されておらず、第２ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されるとともに、スペーサ近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜が除去されており、かつ第３ガラス板の火炎側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されている、防火複層ガラスである。以下、図８を参照しながら説明する。

【0047】

図８に示される防火複層ガラス３は、３枚のガラス板（１１，１２，１３）がそれらの外周部に配されたスペーサ３３を介して積層されてなる。好適な実施態様は、図９に示されるように、防火複層ガラス３と、該複層ガラス３を保持する枠体３１と、該複層ガラス３と該枠体３１の隙間を封じるシーリング材３２とを備える防火ガラスユニット１である。この防火ガラスユニット１は、第１の態様の防火ガラスユニット１の火炎２側にさらに１枚のガラス板を追加した構造である。火炎２の存在する側から反対側への延焼を防ぐことが本発明の防火ガラスユニット１の目的である。通常、火炎２の存在するところが屋外であり、そこから建物内への延焼を防ぐ。

【0048】

ガラス板（１１，１２，１３）の材質及び厚みは、第１の態様のガラス板（１１，１２）と同様である。第１ガラス板１１の表面圧縮応力は、６０ＭＰａ未満であることが好ましい。第１ガラス板１１は火炎に晒された時に最初に割れるので、割れた時に破片が飛び散って第２ガラス板１２を破損することがないように表面圧縮応力が大きすぎないほうがよい。第１ガラス板１１の表面圧縮応力はより好適には５０ＭＰａ未満である。一方、第１ガラス板１１が熱割れするまでの時間を少しでも延ばせるという観点からは、第１ガラス板１１の表面圧縮応力はより好適には２０ＭＰａ以上であり、さらに好適には３０ＭＰａ以上である。第２ガラス板１２の表面圧縮応力は、第１の態様の第１ガラス板１１と同様である。また第３ガラス板１３の表面圧縮応力は、第１の態様の第２ガラス板１２と同様である。

【0049】

第１ガラス板１１の火炎２側の表面にはＬＯＷ－Ｅ膜が形成されていない。火炎２側の表面は、通常屋外に面するので、ＬＯＷ－Ｅ膜が劣化して遮熱性や外観が悪化するおそれがあって好ましくない。この点で、第１の態様及び第２の態様よりも優れている。一方、断熱性の観点からは、第１ガラス板１１の火炎２の反対側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜２１が形成されていることが好ましい。第２ガラス板１２及び第３ガラス板１３の火炎２側の表面にはＬＯＷ－Ｅ膜（２２，２３）が形成されている。ＬＯＷ－Ｅ膜（２２，２３）が火炎２側の表面に形成されることによって、火炎２から発生した赤外線がＬＯＷ－Ｅ膜（２２，２３）で反射される。これによって、ガラス板（１２，１３）内に入射する赤外線の量を抑制して、ガラス板（１２，１３）の温度上昇速度を低下させることができる。ガラス板（１１，１２，１３）に形成されるＬＯＷ－Ｅ膜は第１の態様で用いられるＬＯＷ－Ｅ膜と同様のものを用いることができる。ただし、いずれも複層ガラスの内面に用いられるので、低放射率金属系、特に銀系のＬＯＷ－Ｅ膜を用いることが好ましい。

【0050】

第２ガラス板の火炎側の表面にＬＯＷ－Ｅ膜２２が形成されるとともに、スペーサ３３近傍の当該ＬＯＷ－Ｅ膜２２が除去されている。この点は、第１の態様の第１ガラス板１１においてシーリング材３２の近傍のＬＯＷ－Ｅ膜１２が除去されるのと同様である。また、第３ガラス板１３の火炎２側の表面の全体にＬＯＷ－Ｅ膜２３が形成されている。この点は、第１の態様の第２ガラス板１２と同様である。

【0051】

ＬＯＷ－Ｅ膜２２の除去幅（Ｗ）は、第１の態様の、ＬＯＷ－Ｅ膜２１の除去幅（Ｗ）と同様である。ガラス板（１１，１２，１３）の呑み込み深さ（Ｄ）は、第１の態様のガラス板（１１，１２）の呑み込み深さ（Ｄ）と同様である。また、呑み込み深さ（Ｄ）に対する除去幅（Ｗ）の比（Ｗ／Ｄ）も第１の態様と同様である。

【0052】

スペーサ３３の外周側にはシーリング材３４が配置されている。図８では、防火複層ガラス３の下辺のみを示しているが、４辺ともに同様の構成を有している。スペーサ３３及びシーリング材３４の材質は、第１の態様と同様である。防火ガラスユニット１の４辺のうちの下辺には、第１の態様と同様にセッティングブロックを設けてもよい。

【0053】

第３の態様の防火積層ガラス３においては、火炎放射開始後に、第１ガラス板１１の中央部の温度が上昇する。第１ガラス板１１の火炎２側にＬＯＷ－Ｅ膜が形成されていないので、急激に温度上昇し、比較的短時間に熱割れを生じる。その後、２枚のガラス板のみが残った状況での挙動は、第１の態様と同様である。第１のガラス板１１が破損するまでの時間の分だけ、第１の態様よりも防火性に優れる。また、低放射率金属系、特に銀系のＬＯＷ－Ｅ膜（２１，２３）を２枚のガラス板（１１，１３）の全面に用いることができるので、第１の態様及び第２の態様よりも断熱性に優れている。

【符号の説明】

【0054】

１ 防火ガラスユニット
２ 火炎
３ 防火複層ガラス
１１ 第１ガラス板
１２ 第２ガラス板
１３ 第３ガラス板
２１、２２、２３ ＬＯＷ－Ｅ膜
３１ 枠体
３２、３４ シーリング材
３３ スペーサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】