WO2001055045A1

WO2001055045A1 - Vitrage double pour fenêtre

Info

Publication number: WO2001055045A1
Application number: PCT/JP2001/000252
Authority: WO
Inventors: Hidemi Kato; Taito Kinoshita
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co., Ltd.
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2001-08-02
Also published as: KR20020077396A; CN1418177A; EP1254872A4; CN1329331C; EP1254872A1; JP2001213645A

Description

明細書窓用複層ガラス技術分野

本発明は、窓用複層ガラスの改良に関する。背景技術

2枚のガラス板の一方に対して他方の厚さを異ならせた構造の複層ガラスとしては、例えば、特開平 7— 4 2 4 5 1号の「建築物用複層ガラス」、特公昭 6 0 - 4 1 4 6号の「光透過性パネル」、及び特開平 2— 2 8 9 4 5 1号の「車両用防音窓ガラス」が提案されている。

上記特開平 7— 4 2 4 5 1号に開示された複層ガラスは、反射性膜を内側に有する外側ガラス板の板厚に対し内側ガラス板を 7 0 %以下となるよう薄い板厚にしたことを特徴としている。一対のガラス板間に封じ込められたガスが熱膨張するときには、内側ガラス板を大き〈撓ませることにより、外側ガラス板の橈みを抑え、結果的に反射性膜の橈みを抑えることができ、反射映像歪の問題を解決している。

上記特公昭 6 0— 4 1 4 6号に開示された光透過性パネルは、所定の間隔を有する 2枚のガラスのうちの一方のガラスの単位面積当りの質量が、他方のガラスの 1 . 2倍以上とした複層ガラスである。同じ厚さのガラス板で構成した複層ガラスに比較して遮音特性が格段に向上する。

上記特開平 2— 2 8 9 4 5 1号は、厚みが 2 0 %以上違う 2枚のモノリシック ·ガラスからなる窓ガラス、及び厚みが少な〈とも 4 0 %違う 2枚のモノリシック ·ガラスからなる窓ガラスを開示している。そして、上記特公昭 6 0 - 4 1 4 6号と同様に大きな遮音特性が得られる。

上記特開平 7— 4 2 4 5 1号、特公昭 6 0— 4 1 4 6号および特開平 2— 2 8 9 4 5 1号に開示された複層ガラスを、一方のガラス板が直接外に面する窓ガラスに適用した場合には、該一方のガラス板には風荷重（又は風圧）が直接作用する。しかし、これら複層ガラスは、風荷重について全く考慮されていない。風荷重は、建築基準法で定められたものであり、台風により発生する風速よりも十分に大きな風速から導いた風圧力である。

上述したように、上記特開平 7— 4 2 4 5 1号の複層ガラスは封入ガスの膨張対策であり、上記特公昭 6 0 - 4 1 4 6号および特開平 2— 2 8 9 4 5 1 号は遮音性能向上のために複層ガラスを提案しているものであるが、いずれも風荷重に耐えるまで板厚を増さなければならない。そうしないと窓ガラスとしては採用できないからである。

しかし、単に板厚を増加すると、複層ガラス自体が重〈なり窓の施工コス卜が嵩むと共に、中間空気（ガス）層を含む総厚さが増大して窓枠の厚さが大き〈なり、建築物に与える影響が大きくなるという課題を含んでいる。

本発明の目的は、窓ガラスに求められる耐風圧強度を保持しつつ、総厚さを抑えることができる窓用複層ガラス構造を提供することにある。発明の開示

本発明の概念によれば、 2枚のガラス板を一定の間隔を置いて平行に配置し、中空層に乾燥した気体を封じ込め前記ガラス板の周囲をスぺーサ及びシール材で塞ぎ且つ一方のガラス板を厚いガラス板とし、他方のガラス板を薄いガラス板とした窓用複層ガラスにおいて、上記厚いガラス板を、薄いガラス板よりも機械的強度の高いガラス板で構成したことを特徴とする窓用複層ガラスが提供される。

本発明の複層ガラスにおいては、風荷重を 2枚のガラスで分担する。このときに荷重分担の割合は各々のガラス板の厚さの 3乗の比となることが知られている。このため厚いガラス板の荷重分担率は非常に高くなる。従って、耐風圧強度を増加するために厚いガラスのさらなる増厚を図ると、複層ガラスの総厚さが増加する割に、有効な耐風圧強度が増えないことになる。そこで、厚いガラス板のさらなる増厚は控えて、代わりに機械的強度の高いガラス、例えば倍強度ガラスや強化ガラスを厚いガラス板に適用することにした。これにより、複層ガラスは高い耐風圧強度を持ちながら、複層ガラスの総厚さが抑えられる。

上記薄いガラス板はフロー卜ガラス及び網入りガラスのいずれか一方であり、厚いガラス板は倍強度ガラス及び強化ガラスのいずれか一方である。倍強度ガラスは、同厚のフロー卜ガラス及び網入りガラスに対して約 2倍の機械的強度を有し、強化ガラスはそれ以上、例えば 3〜5倍の機械的強度を有する。そして、フロートガラス、網入りガラス、倍強度ガラス及び強化ガラスは流通量が多く、入手容易であるから複層ガラスのコス卜上昇を抑えられる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る窓用複層ガラスの一部を断面にした斜視図である。図 2 A及び図 2 Bは、図 1に示した複層ガラスの作用説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。

図 1を参照するに、窓用複層ガラス（以下「複層ガラス」という） 1 0は、板厚の薄いガラス板 1 1 と、該薄いガラス板 1 1よりも機械的強度が高〈且つ厚いガラス板 1 2とを一定の間隔 Dをもって平行に保った構造をしている。両ガラス 1 1 , 1 2間の中空層 1 3には乾燥した気体が封入されている。ガラス板 1 1 , 1 2の周囲の中空層 1 3は乾燥剤入りスぺ—サ 1 5及びシール剤 1 6で塞がれている。

具体的な一例として、薄いガラス板 1 1 をフロー卜ガラスまたは網入りガラスとしたときは、厚いガラス板 1 2を倍強度ガラス若しくは強化ガラスとする。前記倍強度ガラスは、フロートガラス及び網入りガラスに対して約 2倍の機械的強度を有する。強化ガラスは、倍強度ガラス以上の機械的強度を有する。そして、フロー卜ガラス、網入りガラス、倍強度ガラス及び強化ガラスは流通量が多く、入手容易であるから複層ガラスのコス卜上昇を抑えることができる。

次に、複層ガラス 1 0の作用について、図 2 A及び図 2 Bに基づいて説明する。これらの図に示された複層ガラス 1 0において、一例として風圧を直接受けるガラスが厚いガラス板 1 2である例を示しているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、薄いガラス板 1 1が直接風圧を受けるようにしても、複層ガラス 1 0全体として同様の効果が得られる。つまり、窓の外側に厚いガラス板 1 2、内側に薄いガラス板 1 1 とする必要性はなく、室内外の区別はない。

図 2 Aにおいて、複層ガラス 1 0は、模式的に厚さ t,の厚いガラス板 1 2 と厚さ t₂ (ただし t₂<t，）の薄いガラス板 1 1 とを基本要素としている。

複層ガラスが風圧力 Pを受けると、図 2 Bに示す通り、ガラス板 1 2は <5,、ガラス板 1 1は <5₂だけ橈むとする。これらの撓み <5 （5₂は、風圧力 Pの分担風圧力 P P ₂がそれぞれガラス板 1 2, 1 1に作用したことによって発生したものと考える。撓みは荷重に比例し、板厚の 3乗に反比例することから式（ 1 ) で表せる。

<5, = m (Ρ,/t,³) (5₂ = m (P₂/t₂ ³) ( 1 ) ここで、 ti, t₂はガラス板 1 2, 1 1の板厚であり、 mは定数である。 P,， P ₂は風庄カ Pの分担風圧力であるから式（ 2) が成り立つ。

P = P , + P₂ (2) また、複層ガラスを構成する 2枚のガラス板の間隔が十分に狭く、ここでの容積変化が無視できるとして、前記 <5₂は近似的に等しいと仮定する。

従って、式（ 1 ), 式（ 2) 及び式（3 ) により式（4) が得られる。

式（4) から、ガラス板 1 2が分担する風圧力 P 1 とガラス板 1 1 が分担する風圧力 P 2の比は、各々のガラス板の厚さの 3乗の比となることが分かる。 —方、 1枚のガラス板の許容風圧力 P Pは式（ 5 ) で表わされる。

K

PP-

FA 4 5) ここで、 Kはガラス板の機械的強度を表すガラス品種により異なる定数、 Fは安全率、 Aはガラス板の面積、 tは板厚である。これを、複層ガラスのガラス板 1 2, 1 1それぞれに当てはめると次式となる。

ここで、 Ρ Ρι, 卩₂はガラス板1 2 , 1 1に負荷される風圧力の許容値である。すなわち、ガラス板 1 2 , 1 1が単独にあった場合の許容風圧力である。また、 Κ，， Κ ₂はガラス板 1 2， 1 1の機械的強度を表す定数である。安全率 F及びガラス板の面積 Αはガラス板 1 2, 1 1で同じとする。

ガラス板 1 2, 1 1が複層ガラスとして組み合わされた場合には、複層ガラスに負荷される総風圧力とガラス板 1 2 , 1 1 それぞれに負荷される分担風圧力との間には式（4 ) の関係があるから、式（4 ) と式（6 ) から式（ 7 ) 及び（ 8) が得られる。

' 3、

PP t,

FA 4 丄丁 f 3 ( 7)

. し 1 i

PP"

ここで、 P P' はガラス板 1 2に許容風圧力 P P が作用するときの複層ガラスの総風圧力、 P P'' はガラス板 1 1 に許容風圧力 P P ₂が作用するときの複層ガラスの総風圧力である。複層ガラス全体について考えると、ガラス板 1 2 , 1 1 ともに許容風圧力を満たしていなければならないから、複層ガラスとしての許容風圧力 P Pは式（ 7 )及び式（ 8 )の値の小さい方を採り、式（ 9 ) で表わせる。

P P =m n Ρ Ρ', Ρ Ρ，】） (9 ) ≤ κ。

以降、式（7) 〜（9) を用いて説明を続ける。

まず、ガラス仮 1 2, 1 1の具体的な材質を指定して許容風圧力を調べる。厚いガラス板 1 2は、フロー卜ガラス（比較例）、倍強度ガラス（実施例）、強化ガラス（実施例）の 3種を検討する。一方、薄いガラス板 1 1は、フロ —卜ガラス及び網入りガラス（比較例 '実施例）とし、上記式に数値を代入して Ρ Ρ'、 Ρ Ρ" を求める。許容風圧力の算出では、安全率 F、ガラス板の面積 Αはガラス板 1 2, 1 1で同じとし、記号のまま扱う。また、ガラス板の機械的強度を表す定数 Κ，， Κ₂には、それぞれのガラス品種の機械的強度比を考慮し、フロートガラス及び網入りガラスは定数 Κ。、 \ o倍強度ガラスは Κοの 2倍、強化ガラスは Κ。の 3倍を用い、 Κοは記号のまま扱う。

まず、薄いガラス板 1 1にフロートガラスを用いる場合の例を示す。

比較例 1 ：

基本構成： 6 mmと 3 mmのガラス板からなる複層ガラス

-厚いガラス板：

ガラスの種類フ口卜カラス 6mm

K 1— Γ\ 0

-薄いガラス板：

ガラスの種類フ口卜カラス 3mm

t₂=3

K 2— K 0

PP' =16.875 PP" =47.250 ( 1 0) P P'、 P P" の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 P Pは式（ 1 1 ) のとおりとなる。

PP =16.875 ( 1 1 ) 実施例 1 ：

基本構成： 6 mmと 3 mmのガラス板からなる複層ガラス

•厚いガラス板：

ガラスの種類倍強度ガラス 6mm

1 = 6

K ,= 2 x Ko

-薄いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 3mm

1 3

K₂=Ko

ΡΡ' -33.750 - ^χ^^Ο- Τ PΎPΠ ¹" ' 一 -47.2 rt5rrn0 ^

( 1 2 )

FA " 一" FA

P P'、 P P" の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 P Pは式（ 1 3) で表せる。

PP= 33.750 ^- ( 1 3 )

FA 実施例 2 ：

基本構成： 6 mmと 3 mmのガラス板からなる複層ガラス

■厚いガラス板：

ガラスの種類強化ガラス 6mm

1 6

K — J X Γν -薄いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 3mm

1₂= 3

K ₂= K o

Κ„

ΡΡ' =50.625 ΡΡ" -47.250 ^Κϋ ( 1 4)

FA FA

Ρ Ρ'、 Ρ Ρ'' の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 Ρ Ρは式（ 1 5 ) のようになる。

ΡΡ=47.250 ( 1 5 )

FA 許容風圧力は、フロー卜ガラス同士を組み合わせた比較例 1では 1 6. 8 75 (K。ZFA) であるが、倍強度ガラスにフロートガラスを組み合わせた実施例 1では 33. 750 (K。ZF A )、強化ガラスにフロートガラスを組み合せた実施例 2では 47. 250 (K。/FA) と大きくなる。

フロー卜ガラス同士を組み合わせた複層ガラスの許容風圧力を実施例 1 , 2並みに増加する有力な手法として、厚いガラス板の厚さを増加する手法があり、その具体例を次に説明する。

比較例 2 ：

基本構成： 1 0 mmと 3 mmのガラス板からなる複層ガラス

'厚いガラス板：

ガラスの種類フロートガラス 1 0mm

K 1— r\ o

-薄いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 3mm

1₂= 3

K 2— K 0 PP' =35.945 PP" -199.694^- ( 1 6)

FA FA

P P'、 P P" の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 P Pは式（ 1 7) で示すとおりとなる。

PP =35.945 ( 1 7) 比較例 2ではフロー卜ガラスの板厚を増加することで、前記実施例 1並みの許容風圧力が得られる。しかし、前記実施例 1は、中間層の間隔を 1 2m mとすれば、複層ガラスの総厚さは 2 1 mm (=6+ 1 2 + 3 ) である。これに対して、比較例 2の複層ガラスの総厚さは 25mm (= 1 0+ 1 2 + 3) となる。

さらには、 P P'' = 1 99. 694 (K。 F A) のごとく薄いガラス板には極めて大きな許容風圧力が見込めるのに、これを真の許容風圧力とすることができず、全体的に無駄がある、若しくはバランスが悪いといわざるを得ない o

比較例 3 ：

基本構成： 1 2 mmと 3 mmのガラス板からなる複層ガラス

-厚いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 1 2mm K , = K o

-薄いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 3mm

t 2= 3

K 2二 k 0

PP' =48.750 ( 1 8)

P P'、 P P" の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 P Pは式（1 9) に示すとおりとなる。

PP =48.750 ( 1 9 )

FA 比較例 3ではフ口—卜ガラスの板厚を増加することで、前記実施例 2並みの許容風圧力が得られた。しかし、前記実施例 2は、中間層の間隔を 1 2m mとすれば、複層ガラスの総厚さは 2 1 mm (=6+ 1 2 + 3 ) である。これに対して比較例 3の複層ガラスは総厚さが 27mm (= 1 2+ 1 2 + 3) となる。

さらには、 P P" = 341 . 250 ( K。/F A) のごと〈薄いガラス板には極めて大きな許容風圧力が見込めるのに、これを真の許容風圧力とすることができず、全体的に無駄がある、若しくはバランスが悪いと言わざるを得ない o

なお、フロー卜ガラス板には、規格品の場合、 1 2mmの次が 1 5mmとなり、 1 5 mmを厚いガラス板に適用すれば、 P P = 71 . 820 (K。/F A) が ί寻られる。

次に、薄いガラス板 1 1に網入りガラスを用いる場合の例を示す。

比較例 4 ：

基本構成： 1 2 mmと 6. 8 mmのガラス板からなる複層ガラス

-厚いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 1 2mm

t ,= 1 2

K 1 ⁼ r\ o

■薄いガラス板：

ガラスの種類網入りガラス 6. 8mm

t₂=6. 8

K ₂= Ko

Ρ Ρ'、 Ρ Ρ" の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 Ρ Ρは式（ 2 1 ) に示すとおりとなる。

実施例 3 ：

基本構成： 1 2 mmと 6. 8 m mのガラス板からなる複層ガラス

-厚いガラス板：

ガラスの種類倍強度ガラス 1 2mm

t 1 2

K 1— 2 K o

-薄いガラス板：

ガラスの種類網入りガラス 6. 8mm

Γ\ 2— K 0

ΡΡ' =113.468^- ΡΡ，，=119.26θ ( 22)

Ρ Ρ'、 Ρ Ρ'' の小さい方を許容風圧力とするから、この例では、 Ρ Ρは式（23) に示すとおりとなる。

ΡΡ =113.468 - (23) 許容風圧力は、フロー卜ガラスと網入りガラスを組み合わせた比較例 4では 56. 734 (K。/FA) であるが、倍強度ガラスと綱入りガラスを組み合わせた実施例 3では 1 1 3. 468 (K。 FA) と大き〈なる。フロー卜ガラスと網入りガラスを組み合わせた複層ガラスの許容風圧力を実施例 3並に増加する有力な手法として、フロー卜ガラスの板厚を増加する手法があり、その具体例を次に説明する。

比較例 5 ：

基本構成： 1 9mmと 6. 8 m mのガラス板からなる複層ガラス

-厚いガラス板：

ガラスの種類フロー卜ガラス 1 9mm

t ,二 1 9

K，二 Ko

-薄いガラス板：

ガラスの種類綱入りガラス 6. 8mm

1₂二 6. 8

K₂= Ko

P P'、 P P " の小さい方を許容風圧力とするからの例では、 P Pは式（25) に示すとおりとなる。

Ko

PP -114.258 (25)

FA 比較例 5ではフロー卜ガラスの板厚を増加することで、前記実施例 3並の許容風圧力が得られた。しかし、前記実施例 3は、スペースの間隔を 1 2 m mとすれば、複層ガラスの総厚さは 30. 8mm (= 1 2 + 1 2 + 6. 8) である。これに対して比較例 5の複層ガラスは総厚さが 37. 8mm (= 1 9 + 1 2 + 6. 8) となる。

さらには、 P P'' =4 1 8. 864 (K。/FA) のごとく薄いガラスには極めて大きな許容風圧力が見込めるのに、これを真の許容風圧力とすることができず、全体的に無駄がある、若しくはバランスが悪いと言わざるを得ない。以上の比較例 1〜 5及び実施例 1 ~ 3を考察すると、次のことが言える。第 1 に、異なる厚さのガラス板で構成した複層ガラスにおいて、両ガラス板を機械的強度が同程度のもの（フロー卜ガラス同士、フロートガラスと網入りガラス、倍強度ガラス同士など）で構成すると、真の許容風圧力は厚いガラス板で決まる。このことは、複層ガラスの総厚さが大きくなる割合に真の許容風圧力は増加しないことを意味する。

第 2に、 2枚のガラス板が厚さの 3乗の比で風圧力を分担することから、厚いガラス板のさらなる増厚は控える。代わりに、機械的強度の高いガラスに変えることが有効である。

第 3に、薄いガラス板は数値 Kの小さいもの、厚いガラス板は数値 Kの大きいものを選ぶとよい。

本発明の複層ガラスを構成するガラス板の厚さは、薄いガラス板を 3 m m、 4 m m、 5 m m、 6 m m、 6 . 8 m m、 8 m m、 1 O m rru 1 2 m m、 1 5 m m、 1 9 m mの如〈規格値から選ぶか、特別注文品として任意の数値にするかは自由であり、この薄いガラス板の厚さに適当な寸法を加えたものを厚いガラス板の厚さとすればよく、 2枚のガラス板の厚さは格別に規定するものではない。産業上の利用可能性

以上説明したように本発明の複層ガラスによれば、 2枚のガラス板の厚さを異ならせて、厚いガラス板を薄いガラス板より機械的強度の高いガラスにする。すなわち、耐風圧強度を増加するために厚いガラスのさらなる増厚を図ると、複層ガラスの総厚さが増加する割に、有効な耐風圧強度が増えないことになる。そこで、厚いガラス板のさらなる増厚は控えて、代わりに機械的強度の高いガラス、例えば倍強度ガラスや強化ガラスを厚いガラス板に適用するようにした。これにより、複層ガラスの総厚さを抑えつつ、大きな耐風圧強度を発生させることができる。厚いガラス板のさらなる増厚を控えるため、複層ガラスの総重量の増加を抑えることができ、重量増加に伴なつて予想される施工費用のアップが抑えられ、建物、特に高層ビルなどの窓ガラスとして有用でめる。

更に本発明によれば、薄いガラス板をフロー卜ガラスまたは網入りガラスとし、厚いガラス板を倍強度ガラス又は強化ガラスとすれば、フロートガラス、網入りガラス、倍強度ガラス及び強化ガラスは流通量が多く、入手容易であるから複層ガラスのコス卜上昇を抑えられる。

Claims

請求の範囲

1 . 2枚のガラス板を一定の間隔を置いて平行に配置し、中空層（13 )に乾燥した気体を封じ込め前記ガラス板の周囲をスぺ一サ（15 )及びシール材（16)で塞ぎ且つ一方のガラス板を厚いガラス板（12)とし、他方のガラス板を薄いガラス板（11 )とした窓用複層ガラス（10)において、

前記厚いガラス板（12)を、薄いガラス板（11 )よりも機械的強度の高いガラス板で構成したことを特徴とする窓用複層ガラス。

2 . クレーム 1に記載の複層ガラスであって、

前記薄いガラス板（11 )はフロー卜ガラス及び網入りガラスのいずれか一方であり、厚いガラス板（ 12)は倍強度ガラス及び強化ガラスのいずれか一方であることを特徴とする複層ガラス。