(57)【要約】【課題】断熱性能のみならず、強度及び遮音性能を向上することができる、ガラスユニットを提供する。【解決手段】本発明に係るガラスユニットは、項１．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【選択図】図２
2020128318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
【請求項２】
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。
【請求項３】
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）
【請求項４】
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）
【請求項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。
【請求項６】
前記スペーサのピッチＰ（ｍｍ）が、３０ｍｍ以下であり、
前記各ピラーの圧縮強度が、３０００ＭＰａ以上である、請求項５に記載のガラスユニット。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
前記各ピラーの圧縮強度が、４０００ＭＰａ以上である、請求項８に記載のガラスユニット。
【請求項１０】
前記各ピラーの熱伝導率が、３．０Ｗ／ｍＫ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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
前記各ピラーは、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１１のいずれかに記載のガラスユニット。
【請求項１３】
前記各ピラーの破壊靱性値ＫICは、１．０ＭＰａ・ｍ1/2以上である、請求項１から１２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、ガラスユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物等の窓ガラスには、複層ガラスで形成されたガラスユニットが多く採用されている。ガラスユニットは、２以上のガラス板の間に内部空間を形成したものであり、これによって、室内の断熱性を高めることを目的としている。このようなガラスユニットは複数の種類があり、断熱効果をさらに高めるため、内部空間を真空状態に減圧したガラスユニットが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１３６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなガラスユニットは、断熱性能のみならず、強度、遮音についても、検討が必要である。しかしながら、従来のガラスユニットは、そのような検討が十分ではなく、さらなる改良が要望されていた。本発明は、この問題を解決するためになされたのであり、断熱性能のみならず、強度及び遮音性能を向上することができる、ガラスユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
項１．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
【０００６】
項２．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、項１のガラスユニット。
【０００７】
項３．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、項１または２に記載のガラスユニット。
Ｐmin≦（８００／π）＊Ｓ＋１３    （３）
【０００８】
項４．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）
【０００９】
項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、項１から４のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１０】
項６．前記スペーサのピッチＰ（ｍｍ）が、３０ｍｍ以下であり、
前記各ピラーの圧縮強度が、３０００ＭＰａ以上である、項５に記載のガラスユニット。
【００１１】
項７．前記各スペーサの外径Φ（ｍｍ）が、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、項１から４のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１２】
項８．前記各スペーサの外径Φ（ｍｍ）が、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である、項１から４のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１３】
項９．前記各ピラーの圧縮強度が、４０００ＭＰａ以上である、項８に記載のガラスユニット。
【００１４】
項１０．前記各ピラーの熱伝導率が、３．０Ｗ／ｍＫ以下である、項１から４のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１５】
項１１．前記スペーサのピッチＰ（ｍｍ）が、２０ｍｍ以上である、項１から４のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１６】
項１２．前記各ピラーは、炭素成分を含有しない材料で形成されている、項１から１１のいずれかに記載のガラスユニット。
【００１７】
項１３．前記各ピラーの破壊靱性ＫICは、１．０ＭＰａ・ｍ1/2以上である、項１から１２のいずれかに記載のガラスユニット。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るガラスユニットによれば、ガラス板の割れをさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るガラスユニットの一例を示す平面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】接着剤が配置されたカバーの例を示す平面図である。
【図４】ガラスユニットの割れ防止のためのスペーサの外径とピッチとの関係を示したグラフである。
【図５Ａ】直径が０．１ｍｍのガラス製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図５Ｂ】直径が０．２ｍｍのガラス製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図５Ｃ】直径が０．４ｍｍのガラス製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図６Ａ】直径が０．１ｍｍのジルコニア製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図６Ｂ】直径が０．２ｍｍのジルコニア製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図６Ｃ】直径が０．４ｍｍのジルコニア製のスペーサを用いたときの遮音性能を示すグラフである。
【図７】図１のガラスユニットの製造工程を示す概略断面図である。
【図８】保護プレートの平面図である。
【図９】スペーサの直径と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図１０】ピッチが２０ｍｍのときのスペーサの直径と熱貫流率との関係を示すグラフである。
【図１１】ピッチが１５ｍｍのときのスペーサの直径と熱貫流率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜１．ガラスユニットの概要＞
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。
【００２１】
＜２．第１ガラス板及び第２ガラス板＞
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。
【００２２】
第１ガラス板１の端部には、上述した貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１は、内部空間１００側に配置される小径部１１１と、この小径部１１１と連続し外部に開放する大径部１１２とで構成されている。小径部１１１及び大径部１１２は、同軸の円筒状に形成されており、大径部１１２の内径が小径部２１１よりも大きくなっている。そのため、大径部１１２と小径部１１１の間には、外部を向く環状の段１１３が形成されている。
【００２３】
小径部１１１の内径は、例えば、１．０〜３．０ｍｍとすることができる。一方、大径部１１２の内径は、小径部１１１よりも大きく、５〜１５ｍｍとすることができる。５ｍｍ以上とすることで、それに併せて小径部１１１を確保できるため、後述するように、内部空間１００を真空状態にするときの空気の排出を効率的に行うことができる。また、後述するように、接着剤６を載せる段１１３のスペースを確保することができ、これによって接着剤６が溶融前に小径部１１１を塞ぐのを防止することができる。一方、１５ｍｍ以内とすることで、貫通孔１１を目立たなくすることができる。
【００２４】
また、大径部１１２と小径部１１１の径の差は、例えば、３〜２０ｍｍとすることができる。径の差を３ｍｍ以上とすることで、後述するように、接着剤６を配置するスペースを適切に確保することができる。また、径の差が大きすぎると見栄えが悪くなるため、２０ｍｍを上限とすることが好ましい。
【００２５】
また、大径部１１２の深さ、つまり軸方向の長さは、例えば、０．５〜１．５ｍｍとすることができる。
【００２６】
第２ガラス板２は、第１ガラス板１と同じ材料で形成することができる。上述したように、第２ガラス板２は、第１ガラス板１よりもやや大きく、その周縁において、第１ガラス板１からはみ出した部分に、上述した封止材４が配置され、この封止材４によって、両ガラス板１，２の周縁の隙間が封止される。
【００２７】
また、各ガラス板１，２は、化学強化、風冷強化などの強化を施したガラス板であってもよい。特に、第２ガラス板２には、貫通孔が形成されていないため、後述する封止材や接着剤の加熱工程において強化の程度が低下するのを防止することができるため、強化を施してもよい。風冷強化は、コストの観点から化学強化よりも有利であるものの、後述する封止材４や接着剤６の加熱工程で強化の程度が低下するおそれがある。これに対して、化学強化は，加熱工程においても、強化の程度が低下するのを抑制することができる。
【００２８】
＜３．カバー及び接着剤＞
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。
【００２９】
また、カバー５の厚みは、大径部１１２の深さよりも小さくされており、例えば、大径部１１２の深さとカバー５の厚みとの差が０．４〜０．７ｍｍであることが好ましい。後述するように、カバー５の表面は、第１ガラス板１の表面と概ね同一平面上に配置されるため、大径部１１２の深さとカバー５の厚みとの差が、上述した接着剤６の厚みとなる。したがって、例えば、この差が０．４ｍｍよりも小さいと、接着剤６の厚みが小さくなるため、接着強度が低下するおそれがある。一方、この差が０．７ｍｍより大きいと、接着剤６の厚みが大きくなるが、そのようにすると、後述するように接着剤６を溶融させるための熱が接着剤６に均一に伝達されず、接着強度が低下するおそれがある。また、カバー５の厚み、あるいは第１ガラス板１の厚みが薄くなり、割れが生じる可能性がある。
【００３０】
カバー５を構成する材料は、非通気性で、接着剤６及び封止材４を溶融する際の加熱温度よりも高い融点を有していれば、特には限定されないが、第１ガラス板１と同じ熱膨張率を有する材料で形成されていることが好ましく、特に、第１ガラス板１と同じ材料であることが好ましい。これにより、カバー５と接着剤６との熱膨張の差、及び第１ガラス板１と接着剤６との熱膨張の差を同じにすることができ、後述する製造工程において、第１ガラス板１やカバー５が割れるのを防止することができる。
【００３１】
接着剤６は、カバー５を第１ガラス板１に接着できるのであれば、特には限定されないが、例えば、低融点ガラス、金属半田を含有したものを用いることができる。低融点ガラスは、例えば、鉛系、リン酸スズ系、ビスマス系、またはバナジウム系を採用することができる。低融点ガラスには、添加剤としてフィラーなどを含有することができる。また、これらは結晶性または非結晶性のいずれであってもよい。非結晶性の低融点ガラスは、後述するように減圧工程において発泡するが、流動性がよいため、カバー５を固定しやすい。一方、結晶性の低融点ガラスは、減圧工程において発泡しがたいため、封止性能が高いが、流動性が低いおそれがある。
【００３２】
また、接着剤６は後述するように、溶融した後、冷却して固化するが、固化したときの接着剤６の収縮により第１ガラス板１が割れるのを防止するため、例えば、室温から３００℃まで温度を上昇させたときに、第１ガラス板１の熱膨張率と接着剤６の熱膨張率との差が、２０×１０-7ｍｍ／℃以下であることが好ましい。なお、上記のように接着剤６にガラスが含有されていると、接着対象となる第１ガラス板１と同質になるため、熱膨張率の差を特に小さくすることができる。これにより、例えば、接着剤６を加熱して固定する場合には、第１ガラス板１との熱膨張率の差が小さいため、割れを抑制することができる。
【００３３】
接着剤６の厚みは、最終製品となったときに、大径部１１２の深さとカバー５の厚みとの差となるようにしておく。後述するように、接着剤６は、加熱して溶融し、その後、冷却して固化させる。そのため、接着剤６の加熱前の厚みは、加熱後よりも大きくすることができる。また、接着剤６が加熱され溶融するときに、例えば、空気が進入することで接着剤６が膨張する場合もある。このような場合は、接着剤６の加熱前の厚みは、加熱後よりも小さくすることができる。
【００３４】
また、接着剤６は、貫通孔１１の段１１３に直接配置してもよいが、予めカバー５に取り付け、そのカバー５を貫通孔１１に取り付けてもよい。この場合、接着剤６は、仮焼成によりカバー５に固定することができる。例えば、接着剤６として、ビスマス系の低融点ガラスを用いる場合には、４２０〜４６０℃程度で、仮焼成することができる。あるいは、インクジェットなどの印刷によってカバー５に取り付けることもできる。印刷による場合には、接着剤６の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以下とすることができる。
【００３５】
接着剤６の形状は、貫通孔１１の段１１３に配置されるような位置、形状に形成されていればよいが、特に環状に形成することが好ましい。但し、後述するように、減圧工程での空気の通路を確保するため、不連続な環状、例えば、図３に示すように、Ｃ字状（ａ）、複数の円弧を間隔をおいて組み合わせたもの（ｂ）、放射状に配置したもの（ｃ）など、少なくとも一つの隙間を有するように形成されることが好ましい。
【００３６】
＜４．封止材＞
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。
【００３７】
上記のように封止材４としては、低融点ガラスまたは金属半田を用いることができるが、後述する製造工程を採用する場合には、接着剤６の融点が、封止材４の融点よりも高いことが必要である。例えば、接着剤６及び封止材４がともに、同種の低融点ガラスである場合には、低融点ガラスの量や添加物であるフィラーなどの量を調整することで、接着剤６の融点を封止材４の融点よりも高くすることができる。
【００３８】
この観点から、例えば、封止材４として低融点ガラスを用いる場合には、接着剤６として、低融点ガラスよりも融点の低い金属半田を用いることはできない。その一方で、封止材４及び接着剤６として、ともに金属半田を用いることもできるが、上述したように、接着剤６の融点が高くなるように調整しておくことが必要である。
【００３９】
＜５．スペーサ＞
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。
【００４０】
スペーサ３は、円柱状に形成されているが、これ以外にも、多角柱状に形成することもできる。但し、断面が円形であれば、旋盤での加工が可能であるため、好ましい。旋盤での加工は精度が高いからである。スペーサ３を形成するための材料は、例えば、コーディエライト、ムライト、ジルコニアなどのセラミックス、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）など樹脂、ガラス等、種々の材料で形成することができ、特には限定されない。但し、炭素成分を含有しない材料を用いることが好ましい。これは、スペーサ３が炭素成分を含有していると、経時変化によりスペーサ３から内部空間１００へ気体が放出されるおそれがあり、これによって真空状態を維持できないおそれがあることによる。また、気体の放出によりガラスユニットの熱貫流率が上昇し、断熱性能が低下するおそれもある。
【００４１】
このほか、スペーサ３は、ヤング率の大きい材料で形成することが好ましい。これは、スペーサは、ガラス板１，２を支持する役割が必要であるところ、支持する時の応力により、スペーサ３の収縮量が小さい方が、ガラス板１，２を強固に支持できるからである。この観点から、スペーサ３は、コーディエライト、ムライト、ジルコニアなどのセラミックスで形成することが好ましい。
【００４２】
上記のように、スペーサ３は、両ガラス板１，２の間に挟まれるため、ある程度の強度が必要である。この観点から、スペーサ３の圧縮強度は、スペーサ３のピッチＰにもよるが、２００ＭＰａ以上であることが好ましく、４００ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、３０００ＭＰａ以上であることがさらに好ましく、４０００ＭＰａ以上であることが特に好ましい。
【００４３】
また、スペーサ３として、例えば、脆性材料であるジルコニアなどを用いる場合には、破壊靱性値ＫICが１．０ＭＰａ・ｍ1/2以上の材料であることが好ましい。破壊靱性値は、セラミック及びガラスについては、ＪＩＳ  Ｒ１６０７に基づいて測定され、金属については、ＪＩＳ  Ｇ０５６４に基づいて測定され、樹脂については、ＩＳＯ  １３５８６に基づいて測定される。
【００４４】
上記のように、本実施形態に係るスペーサ３は、セラミックス、樹脂、またはガラスのいずれかの材料が用いられるが、これは熱伝導率の低い材料を用いるためである。これに対して、例えば、金属のように熱伝導率の高い材料でスペーサ３を形成すると、スペーサ３を通じて熱が伝導するおそれがあり、これによって、ガラスユニットの断熱性が損なわれるおそれがある。そこで、スペーサ３の熱伝導率は、１５Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、１０Ｗ／ｍＫ以下であることがより好ましく、５．０Ｗ／ｍＫ以下であることがさらに好ましく、３．０Ｗ／ｍＫ以下であることが特に好ましい。なお、セラミックスの熱伝導率は概ね２．０〜５．０Ｗ／ｍＫであり、樹脂の熱伝導率は概ね１．０Ｗ／ｍＫ以下であり、ガラスの熱伝導率は概ね０．５〜１．５Ｗ／ｍＫである。
【００４５】
また、ガラスユニットの断熱性を向上するため、ガラスユニットの熱貫流率Ｕは、１．２Ｗ／（ｍ2／Ｋ）以下であることが好ましく、１．０Ｗ／（ｍ2／Ｋ）以下であることがさらに好ましい。
【００４６】
なお、熱貫流率Ｕは、熱貫流抵抗Ｒの逆数であり、熱貫流抵抗Ｒは、以下の式（Ａ）のように表される。
【数１】
2020128318.tif 000003
ｈｅ：室外側熱伝達率
ｈｇ：ガラス体の熱伝達率
ｈｉ：室内側熱伝達率
【００４７】
スペーサ３の配置方法は特には限定されないが、格子状に配置されることが好ましい。なお、以下では、特に断りのない限り、複数のスペーサ３は格子状に配置され、円柱状に形成されているものとする。
【００４８】
ところで、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。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が配置される。この点について、本発明者が検討したところによると、スペーサ３の外径Φと格子状に配置されたスペーサ３のピッチＰとの関係は、図４に示す線Ｚよりも低い範囲とすることが必要であることが分かった。すなわち、線Ｚよりも上の範囲では、ガラスユニットに割れが生じることが分かった。したがって、スペーサの外径Φ（ｍｍ）とスペーサ３のピッチＰ（ｍｍ）とは、図４の線Ｌで示す以下の式（Ｂ）を充足する必要があることが分かった。
Ｐ≦１００＊Φ＋５    （Ｂ）
【００４９】
なお、図４の検討において用いたガラスユニットでは、両ガラス板１，２の厚みを３．０ｍｍ、内部空間１００の厚みを０．２ｍｍとしている。したがって、例えば、ガラス板１，２の厚みが５ｍｍであれば、式（Ｂ）を充足する限りはガラス板１，２が破損するのを防止することができる。
【００５０】
また、本実施形態において、スペーサ３の外径Φは、以下の式（Ｃ）、さらに好ましくは式（Ｄ）を充足する。
０．１≦Φ≦０．４    （Ｃ）
０．２≦Φ≦０．３    （Ｄ）
【００５１】
これは、後述するように、スペーサ３の直径が大きくなりすぎると、ガラス板１，２との接触面積が大きくなり、ガラスユニットの断熱性能が低下するからである。一方、スペーサ３の直径が小さくなりすぎると、後述するように、ガラスユニットの遮音性能が低下するからである。
【００５２】
また、スペーサ３のピッチは、上記式（Ｂ）、及び式（Ｃ）または式（Ｄ）により、１５ｍｍ以上４５ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。これは次の観点からである。スペーサ３のピッチが大きすぎると、ガラス板が撓んで接触し、ガラス板１，２の割れが生じるおそれがあることによる。そして、ガラス板の割れが防止できれば、ガラス板１，２の強度を下げることができるため、ガラス板１，２の薄板化を図ることができる。一方、スペーサのピッチが大きいと、配置すべきスペーサの数が少なくなるため、コストを低減できるとともに、外観性状が向上する。
【００５３】
また、本発明者の検討により、スペーサ３のピッチＰを大きくすると、遮音性能が低下することが分かった。図５Ａ〜図５Ｃは、厚みが３ｍｍのフロートガラスの間に、高さ０．２ｍｍのガラス製のスペーサを格子状に配置したときの遮音性能を示している。スペーサのピッチは、２０ｍｍ，４０ｍｍ，６０ｍｍ，８０ｍｍとした（図５Ａのみ８０ｍｍのピッチを省略）。また、図５Ａ〜図５Ｃにおいて、スペーサの直径は、それぞれ、０．１ｍｍ，０．２ｍｍ，０．４ｍｍとした。
【００５４】
同様に、図６Ａ〜図６Ｃは、厚みが３ｍｍのフロートガラスの間に、高さ０．２ｍｍのジルコニア製のスペーサを格子状に配置したときの遮音性能を示している。スペーサのピッチは、２０ｍｍ，４０ｍｍ，６０ｍｍ，８０ｍｍとした（図６Ａのみ８０ｍｍのピッチを省略）。また、図６Ａ〜図６Ｃにおいて、スペーサの直径は、それぞれ、０．１ｍｍ，０．２ｍｍ，０．４ｍｍとした。
【００５５】
図５Ａ〜図５Ｃにおける矢印は、ピッチが６０ｍｍのときの遮音性能を示しているが、スペーサ３の直径が大きくなるほど、遮音性能が高くなっていることが分かる。図６Ａ〜図６Ｃの矢印に示すように、この傾向は材料が変わっても同様である。また、ピッチが小さくなるほど、遮音性能は高くなっている。したがって、スペーサ３の直径は、上記のように、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、スペーサ３のピッチは、上記のように、４５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５６】
スペーサ３の高さは、例えば、０．１〜２．０ｍｍとすることができ、０．１〜０．５ｍｍであることがさらに好ましい。スペーサ３の高さは、両ガラス板１，２の距離、つまり内部空間１００の厚みとなる。
【００５７】
＜６．ガラスユニットの製造方法＞
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。
【００５８】
また、両ガラス板１，２の周縁の隙間を塞ぐように、第２ガラス板２の周縁に封止用材料４０を配置する。これは、溶融、固化する前の封止材４である。
【００５９】
また、上述したように、カバー５の一方の面にＣ字状の接着剤６を仮焼成等により取り付けておく。そして、このカバー５を第１ガラス板１の貫通孔１１に取り付ける。このとき、接着剤６が、貫通孔１１の段１１３に配置されるようにする。続いて、カバー５の上に、貫通孔１１の大径部１１２よりも大きい円板状の保護プレート７を配置し、さらにに、この保護プレート７上に、錘８を配置する。これにより、保護プレート７を介して、錘８によってカバー５が段１１３に押圧される。
【００６０】
このとき、接着剤６は仮焼成され固化しているため、押し潰されることはなく、接着剤６によって、カバー５と段１１３の間には隙間が形成されている。また、保護プレート７の下面には、図８に示すように、十字状の溝７１が形成されている。そのため、ガラスユニットの内部空間１００と外部とは、貫通孔１１の小径部１１１、接着剤６の不連続部分、大径部１１２とカバー５との隙間、及び保護プレート７の溝７１を介して、空気が流通するようになっている。
【００６１】
保護プレート７は、後述するように、熱を通す必要があるため、赤外線の吸収量が少なく、加熱したときの膨張率が低く材料で形成することが好ましい。例えば、石英ガラス、あるいはカバー５やガラス板１，２と同じ材料を用いることができる。なお、保護プレート７は、後述するヒータ−９２による輻射熱で接着剤６を加熱することを阻害しない材質であればよく、透明のほか、不透明であってもよい。
【００６２】
錘８は、カバー５を塞がないように、保護プレート７の周縁部を押圧するような形状とすることができ、例えば、ドーナツ型に形成したものとすることができる。但し、錘８は、上述した空気の流路を確保するような形状とする必要がある。すなわち、保護プレート７の溝７１が外部に開放されるような構造にする必要がある。
【００６３】
このように、保護プレート７と錘８を配置した後、これらを覆うようにカップ状の閉鎖部材９を第１ガラス板１の上面に取り付ける。これにより、貫通孔１１を含む閉鎖部材９で囲まれた空間が密閉される。また、この閉鎖部材９の上部には、開口９１が形成されており、この開口９１は真空ポンプ（図示省略）に接続され、内部空間１００の減圧を行うようになっている。さらに、閉鎖部材９の内部において、保護プレート７の上方には、タングステン等のヒーター９２が設けられており、このヒーター９２によって、接着剤６が加熱されるようになっている。
【００６４】
こうして、閉鎖部材９が取り付けられた後、これらを加熱炉（図示省略）に配置し、加熱を行う。まず、封止用材料４０の融点以上に加熱を行い、封止用材料４０を溶融する。溶融した封止用材料４０は、両ガラス板１，２の周縁の隙間に入り込む。封止用材料４０として、例えば、ビスマス系低融点ガラスを用いる場合には、４７０℃程度に加熱する。その後、加熱炉の温度を、例えば、３８０〜４６０℃程度まで低下し、封止用材料４０を固化していく。このときの加熱温度は、接着剤６の融点よりも低いため、接着剤６は溶融しない。したがって、上述した空気の流路は確保されている。なお、封止用材料４０を加熱する手段は、特には限定されず、輻射加熱、レーザによる加熱、誘導加熱等を採用することができる。特に、封止用材料４０が金属である場合には、誘導加熱を採用することができる。
【００６５】
続いて、真空ポンプを駆動し、減圧を行う。すなわち、上述した空気の流路を通じて、内部空間１００の減圧が行われる。内部空間１００の圧力が、例えば、１．３３Ｐａ以下となれば、遮熱性能を担保することができるので、真空状態と見なすことができる。
【００６６】
この減圧工程によって、両ガラス板１，２が互いに近接する方向に力が作用し、封止用材料４０も同時に押しつぶされる。これにより、封止用材料４０内部の空隙を消失させることができるため、封止材４を介した気体のリークを防止することができる。したがって、減圧は、封止用材料４０が完全に固化する前の温度で開始することが好ましく、これを考慮して上述した封止用材料を固化するための温度（上記の例では３８０〜４６０℃）を決定することができる。例えば、封止用材料４０の融点よりも５０〜１５０℃低い温度になったときに、減圧を行うことができる。なお、封止用材料４０が、例えば、金属ハンダを用いる場合には、上述の３８０〜４６０℃によらず封止用材料４０を固化させていくことができる。
【００６７】
これに続いて、ヒーター７２を駆動し、接着剤６を加熱する。接着剤６が、例えば、ビスマス系の低融点ガラスにより形成されている場合には、ヒーター７２により、接着剤６の温度が５００℃程度になるようにする。これにより、接着剤６が溶融し、錘８による押圧も手伝って、接着剤６が押し潰されていく。その結果、Ｃ字状の接着剤６が環状に変形し、カバー５と接着剤６により、貫通孔１１の小径部１１１が気密に密閉される。こうして、内部空間１００の真空状態が維持される。その後、ヒーター７２の駆動を停止し、全体を徐冷すると、封止用材料４０が完全に固化し、封止材４として両ガラス板１，２の周縁の隙間を封止する。以上の工程により、ガラスユニットが完成する。なお、接着剤６が加熱できれば、上述したヒーター７２以外の装置を用いてもよい。
【００６８】
＜７．特徴＞
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。
【００６９】
＜８．変形例＞
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。
【００７０】
＜８−１＞
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）
【００７１】
また、スペーサのピッチＰについては、上記実施形態で示したとおり、０．１５ｍｍ以上０．４５ｍｍとし、且つ上記（Ｅ）及び式（Ｆ）が充足されればよい。これにより、上記実施形態と同様に、ガラスユニットの割れを防止し、さらに、ガラスユニットの遮音性能及び断熱性能を向上することきができる。
【００７２】
＜８−２＞
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）
【００７３】
＜８−３＞
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。
【００７４】
＜８−４＞
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。
【００７５】
＜８−５＞
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。
【００７６】
上記のように、カバー５が第１ガラス板１の表面と略同一平面上にあれば、カバー５が邪魔にならず、中間膜及び第３ガラス板を積層することができる。よって、上記のように強化が施された第１ガラス板１を用いる以外に、合わせガラスを形成することで、本発明に係るガラスユニットを安全ガラスとすることができる。
【００７７】
＜８−６＞
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。
【００７８】
＜８−７＞
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。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００８０】
＜１.スペーサが受ける圧縮の検討＞
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。
【００８１】
図９によれば、スペーサの外径が小さくなるほど、必要とされる圧縮強度が高くなっている。また、スペーサのピッチが大きくなるほど、必要とされる圧縮強度が高くなっている。したがって、図９からすると、例えば、スペーサの外径が０．２ｍｍ、ピッチが３０ｍｍのときには、必要とされる圧縮強度が３０００ＭＰａであるので、スペーサのピッチＰが３０ｍｍ以下、外径φが０．２〜０．４ｍｍのときは、スペーサの圧縮強度が３０００ＭＰａ以上であれば、スペーサが両ガラス板から受ける圧縮に耐えうることが分かった。同様に、例えば、スペーサの外径が０．２ｍｍ、ピッチが３５ｍｍのときには、必要とされる圧縮強度が４０００ＭＰａであるので、スペーサのピッチＰが３５ｍｍ以下、外径φが０．２〜０．４ｍｍのときは、スペーサの圧縮強度が４０００ＭＰａ以上であれば、スペーサが両ガラス板から受ける圧縮に耐えうることが分かった。
【００８２】
＜２.スペーサと断熱性能との関係の検討＞
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。
【００８３】
まず、第１及び第２ガラス板として厚みが３ｍｍのソーダライムガラスを用い、内部空間の厚みを０．２ｍｍとした。また、スペーサのピッチＰが２０ｍｍのとき、スペーサの外径φと熱貫流率Ｕとの関係を、異なる熱伝導率（０．２，０．６，１，２，３，５，１５Ｗ／ｍＫ）のスペーサを用いてシミュレーションにより算出した。同様に、スペーサのピッチＰが１５ｍｍのときについてもシミュレーションを行った。熱貫流率Ｕを算出するにあたっては、室内外の温度差を５０℃、室内外の湿度が５０％とした。結果は、図１０（スペーサのピッチ２０ｍｍ）及び図１１（スペーサのピッチ１５ｍｍ）に示すとおりである。
【００８４】
図１０に示すように、スペーサのピッチＰが２０ｍｍである場合には、スペーサの外径φが０．１〜０．４ｍｍの範囲において、スペーサの熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ以下であれば、熱貫流率Ｕは、１．２Ｗ／（ｍ2／Ｋ）以下となった。すなわち、高い断熱性能を奏した。特に、スペーサの外径Φが小さくなるほど、熱貫流率Ｕが低くなることが分かった。一方、図１１に示すように、スペーサのピッチＰが１５ｍｍである場合、スペーサの外径φが０．１〜０．４ｍｍの範囲において、熱貫流率Ｕを１．３Ｗ／（ｍ2／Ｋ）以下にするためには、スペーサの熱伝導率を３Ｗ／ｍＫ以下にする必要があることが分かった。したがって、スペーサの熱伝導率が３Ｗ／ｍＫ以下であれば、スペーサのピッチが１５ｍｍ以上で、且つスペーサの外径が０．１〜０．４ｍｍのいずれの範囲でも、貫流率Ｕを１．３Ｗ／（ｍ2／Ｋ）以下にできることが分かった。
【符号の説明】
【００８５】
１  第１ガラス板
２  第２ガラス板
３  スペーサ
４  封止材
【図１】
2020128318.tif 000004
【図２】
2020128318.tif 000005
【図３】
2020128318.tif 000006
【図４】
2020128318.tif 000007
【図５Ａ】
2020128318.tif 000008
【図５Ｂ】
2020128318.tif 000009
【図５Ｃ】
2020128318.tif 000010
【図６Ａ】
2020128318.tif 000011
【図６Ｂ】
2020128318.tif 000012
【図６Ｃ】
2020128318.tif 000013
【図７】
2020128318.tif 000014
【図８】
2020128318.tif 000015
【図９】
2020128318.tif 000016
【図１０】
2020128318.tif 000017
【図１１】
2020128318.tif 000018