(57)【要約】      （修正有）【課題】所要の遮音性能を確保しながら外観を損なうことがない複層ガラスの提供。【解決手段】２枚の板ガラスの周辺を封止するために、該板ガラスの周縁部に沿って配置される間隔部材Ｓであって、筒状の中空部２５を有する中空形材２０の中空部２５が隔壁によって第１の空間と第２の空間とに分離されている中空形材２０と、中空形材２０の第１空間に中空形材２０の外部から挿入されており、それぞれが第１空間と中空形材２０の外部にある、２枚の板ガラスの間の空気層とを連通させる穴部２３ａを有する、複数の共鳴管３０と、を有して構成されている間隔部材Ｓを用いて周縁部が封止された複層ガラス。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の板ガラスを、その周縁部に沿って配置した間隔部材を介して対向させ、当該間隔部材と各前記板ガラスとの間を封止してなる複層ガラスであって、
前記間隔部材は、
筒状の中空部を有する中空形材であって、前記中空部が隔壁によって第１空間と第２空間とに分離されている中空形材と、
前記中空形材の前記第１空間に当該中空形材の外部から挿入されており、それぞれが前記第１空間と中空形材の外部にある、前記２枚の板ガラスの間の空気層とを連通させる穴部を有する、複数の共鳴管と、を有して構成されている、
複層ガラス。
【請求項２】
請求項１に記載の複層ガラスであって、
前記隔壁には前記共鳴管が挿入される穴部と整列する箇所に開口部が設けられており、前記第２空間には乾燥材が収容されている、
複層ガラス。
【請求項３】
請求項２に記載の複層ガラスであって、
前記隔壁の前記開口部は、前記共鳴管によって隔壁に向けて押圧される発泡材からなる封止材によって閉止されている、
複層ガラス。
【請求項４】
請求項１に記載の複層ガラスであって、
前記複数の共鳴管の中に、前記穴部の直径が異なるものが混在している、
複層ガラス。
【請求項５】
請求項１に記載の複層ガラスであって、
前記間隔部材の前記中空形材に、前記板ガラスとその側面で密接する第１部分と、当該第１部分より幅が狭い第２部分が設けられており、前記第１空間は、前記第２部分に設けられている、
複層ガラス。
【請求項６】
請求項１に記載の複層ガラスであって、
前記複数の共鳴管は、前記中空形材の長手方向に沿って、一定間隔で前記中空形材に挿入されている、
複層ガラス。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一つの複層ガラスが、当該複層ガラスの周縁部に設けられたサッシ枠によって支持され、固定されている、複層ガラスユニット。
【請求項８】
筒状の中空部を有する中空形材であって、前記中空部が隔壁によって第１の空間と第２の空間とに分離されている中空形材と、
前記中空形材の前記第１空間に当該中空形材の外部から挿入されており、それぞれが前記第１空間と中空形材の外部にある、前記２枚の板ガラスの間の空気層とを連通させる穴部を有する、複数の共鳴管と、を有して構成されている、
複層ガラス用間隔部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複層ガラス、複層ガラスユニット、及び複層ガラス用間隔部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
外界の騒音を効果的に遮断するために、空気層を挟んで二枚の板ガラスを配置してなる複層ガラスが用いられている。複層ガラスの遮音性能には、ガラス面の屈曲現象に起因するコインシデンス効果、対向する２枚の板ガラスの共鳴による共鳴透過現象が関係することが知られている。特に複層ガラスでは、低音域での共鳴透過現象による遮音性能低下が問題とされていた。
【０００３】
この低音域での共鳴透過現象による遮音性能低下を防止すべく、例えば特許文献１には、従来一般に使用されている複層ガラスのスペーサ部材に対して所定距離の位置に棒状部材を配置し、棒状部材、スペーサ部材および２枚の板ガラスによって空洞部を形成し、棒状部材には空洞部と複層ガラス空気層部とを、連通する複数個の貫通孔を設け、棒状部材と空洞部とにより共鳴器を形成して遮音性能を高める複層ガラスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６３８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１による複層ガラスでは、空洞部を形成するために、スペーサ部材と距離を取って棒状部材を配置する必要があり、板ガラス越しに棒状部材が目立ってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、所要の遮音性能を確保しながら外観を損なうことがない複層ガラスを提供することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的、及び他の目的を達成するための本発明の一態様は、
２枚の板ガラスを、その周縁部に沿って配置した間隔部材を介して対向させ、当該間隔部材と各前記板ガラスとの間を封止してなる複層ガラスであって、
前記間隔部材は、
筒状の中空部を有する中空形材であって、前記中空部が隔壁によって第１の空間と第２の空間とに分離されている中空形材と、
前記中空形材の前記第１空間に当該中空形材の外部から挿入されており、それぞれが前記第１空間と中空形材の外部にある、前記２枚の板ガラスの間の空気層とを連通させる穴部を有する、複数の共鳴管と、を有して構成されている、
複層ガラス
である。
【発明の効果】
【０００８】
上記した本発明の一態様によれば、所要の遮音性能を確保しながら外観を損なうことがない複層ガラスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による複層ガラス１０を備える複層ガラスユニット１の正面図である。
【図２】図２は、複層ガラス１０に使用するスペーサ形材２０の加工前の状態を示す横断面図である。
【図３】図３は、複層ガラス１０に使用するスペーサ形材２０の加工後の状態を示す横断面図である。
【図４】図４は、複層ガラス１０に使用する共鳴管３０の縦断面図である。
【図５】図５は、複層ガラス１０に使用するスペーサＳの横断面図である。
【図６】図６は、ヘルムホルツ共鳴器の原理を示す模式図である。
【図７】図７は、複層ガラスユニット１の部分縦断面図である。
【図８】図８は、複層ガラスユニット１の部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明につき、その実施形態に即して、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に、本発明の一実施形態による複層ガラス１０を備える複層ガラスユニット１の正面図を示している。複層ガラスユニット１は、後述する本実施形態の複層ガラス１０をサッシ枠１００に固設することにより構成されている。図１は、複層ガラスユニット１を、複層ガラス１０の平面に直交する方向から見た図である。サッシ枠１００の内側縁に沿って、２枚の板ガラスを、間隔を空けて固定するために用いられる、後述するスペーサ（間隔部材）の側面が現れている。図１の複層ガラスユニット１は、縦長矩形の形状に図示されているが、これ以外の所望の形状に構成しても差し支えない。
【００１２】
図２、図３に、本実施形態の複層ガラス１０に使用されるスペーサの構成要素となるスペーサ形材２０の横断面図を示している。図２は加工前の状態、図３は加工後の状態を示す。本実施形態のスペーサ形材２０（中空形材）は、アルミニウムの押出成形により製造される長尺の部材である。図２に示すように、スペーサ形材２０は、それぞれ断面略矩形の中空部を有する凸部２１（第２部分）と下部２２（第１部分）とが一体に形成された形状を備え、凸部２１の部分に、スペーサ形材２０内部の中空部を二分する隔壁２３が、幅方向に設けられている。後述するように、凸部２１の側に形成されている中空部は、本実施形態でのヘルムホルツ共鳴器を構成する空洞部２４（第１空間）として機能する。凸部２１の幅を下部２２の幅よりも狭く設定しているのは、下部２２と板ガラス１０ａ，１０ｂとの間に構成される、後述の一次シールと凸部２１とを分離することにより、凸部２１内の空洞部２４が共鳴体積として有効に機能することを意図している。
【００１３】
下部２２の側に形成されている中空部２５（第２空間）は、複層ガラス１０の空気層内の湿分を吸収する乾燥材の収容空間となる。隔壁２３は、空洞部２４の共鳴体積により所要の共鳴周波数が得られる位置に設置されるので、後述する乾燥材を入れるスペースを、従来より大きくすることができ、複層ガラス１０内部の結露防止効果を向上させることが可能である。
【００１４】
なお、下部２２の両側端部に設けられている凹部２２ａは、スペーサ形材２０と複層ガラス１０の一次シール材とのなじみをよくする機能を有する。
【００１５】
図３は、図２のスペーサ形材２０について、スペーサＳに使用するために必要な加工を施した状態を示している。具体的には、スペーサ形材２０の凸部２１の底面において、幅方向中央部に、スペーサ形材２０の長手方向において所定の間隔で共鳴管挿入穴２１ａの穿孔加工を行う。さらに、この共鳴管挿入穴２１ａを介して、共鳴管挿入穴２１ａと略整列するように、空気流通穴２３ａ（開口部）が隔壁２３に穿孔加工される。共鳴管挿入穴２１ａには、後述の共鳴管が、本実施形態では圧入により取り付けられる。また空気流通穴２３ａは、共鳴管を通じて乾燥材が収容される中空部２５と、複層ガラス１０の空気層との間で空気の流通を可能とする機能を有する。後述のように、共鳴管は、同一の外観形状としておき、内部に所望の共鳴周波数に応じた直径を有する穴を明けることにより、所定の共鳴周波数を得ることができる。
【００１６】
次に、共鳴管について説明する。図４に、本実施形態で用いられる共鳴管３０の縦断面図を示している。共鳴管３０は、略円筒状の胴部３１と、胴部３１の一端部に設けられた拡径部である鍔部３２とを備えて形成され、胴部３１を貫通する貫通穴３０ａが設けられている。胴部３１の鍔部３２と隣接する部分は他の部分より所定量だけ直径が大である大径部３１ａとされている。大径部３１ａの直径は、スペーサ形材２０に設けられた共鳴管挿入穴２１ａの直径に対して締まり嵌めとなるように設定されている。このため、共鳴管３０を共鳴管挿入穴２１ａに圧入することにより、共鳴管３０は鍔部３２のみがスペーサ形材２０の凸部２１の底部に現れる状態でスペーサ形材２０に対して固定される。このような構成により、スペーサ形材２０に取り付けられる共鳴管３０が目立たず、複層ガラス１０の意匠を損なうことがないという効果を奏する。なお、本実施形態では、共鳴管３０はステンレス鋼によって形成されている。
【００１７】
次に、スペーサ形材２０、共鳴管３０等を組み合わせて構成される、本実施形態のスペーサＳについて説明する。図５に、スペーサＳの横断面図を示している。スペーサＳを構成する際には、まずスペーサ形材２０の中空部２５に乾燥材５０を収容し、断面略矩形の長尺な部材である封止材４０を空洞部２４に挿通させる。その後、各共鳴管挿入穴２１ａに共鳴管３０を圧入することで、共鳴管３０の胴部３１端面により封止材４０を隔壁２３に対して押圧し、固定することにより、スペーサＳが完成する。封止材４０としては、例えば発泡ウレタンフォームを用いることにより隔壁２３に押圧されても、共鳴管３０の貫通孔３０ａを連通して複層ガラス１０の空気層と連通しているため空気層の湿分を吸収することができる。また、後述するように、スペーサ形材２０の中空部２５の両端部は、乾燥材５０が脱出しないように、後述のストッパにより封止される。
【００１８】
ここで、本実施形態の複層ガラス１０に実装されるヘルムホルツ共鳴器の構成と作用について説明する。図６に、ヘルムホルツ共鳴器の模式図を示している。
【００１９】
ヘルムホルツ共鳴器の共振周波数frは、
fr = C / 2π× √(S / V ( L + 0.6a ))  …（１）
という式によって算出することができる。ここで、Cは音速、Sは共鳴管の断面積、Vは共振体積、Lは共鳴管の長さ、aは共鳴管の半径、0.6は共鳴管の長さ補正値である。この長さ補正値は、共鳴管端部の空気が一部共鳴管内の空気振動に引きずられて振動する現象を考慮するための補正値である。
【００２０】
次に、（１）式を変形して
fr = C / 2π× √(π×a2 / V ( L + 0.6a ))
= C / 2π×a×√(π) ×1/√(V)×1/√( L + 0.6a)  …（２）
を得る。（２）式より、共振周波数frは、共鳴管の内径d（= 2a）に比例し、共振体積Vの平方根に反比例し、および共鳴管の長さ(L+0.6a)の平方根に反比例することが導き出される。
【００２１】
ここで、本実施形態の複層ガラス１０に使用される共鳴管３０の胴部３１の直径をD（= 5.3mm）とすると、共振体積部２４への共鳴管の貫入体積vは、
v =π/4×D2×(L + 0.6a) = π/4×5.32×8.4mm=185mm3
となる。一方、本実施形態における共振体積部２４の体積Vは、共鳴管３０の配置間隔であるピッチP = 92mm、共振体積部２４の高さH=11mm、幅W=8mm、とすると
V = 92×11×8 −185 = 8096 −185 ＝ 7911mm3＝ 7.911×10-6m3
となる。
【００２２】
本実施形態においては、20℃での音速C = 343.4m/s、共鳴管３０の長さL = 10mm = 0.01m、共鳴管３０に設ける貫通穴３０ａの直径d = 1.5mm、半径a = 1.5mm/2 ＝ 0.00075mと設定した場合、共振周波数frは、
fr = 343.4m/2π×0.00075m×√（π）×1/√（7.911×10-6m3）
×1/√(0.01ｍ+0.6×0.00075ｍ)
＝253Hz
と求めることができる。
【００２３】
同様にして、貫通穴３０ａの直径d、半径aを以下のように変更すると、それぞれの場合の共振周波数frを得る。
【００２４】
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以上に示したように、本実施形態の複層ガラス１０では、スペーサＳに設ける共鳴管３０の貫通穴３０ａの寸法を変えることによって、共振周波数frを調整することができる。特に、スペーサＳを構成する各部の寸法を上記の例示のように設定した場合には、共振周波数frはほぼ２００〜５００Hzの範囲に設定することができる。このような数値範囲に共振周波数frが設定される場合、コインシデンス効果により、複層ガラス１０を構成する板ガラス１０ａ，１０ｂの振動と入射音波とが共振して透過損失が少なくなる現象が起こりやすいことが知られている。本実施形態の複層ガラス１０によれば、一般に遮断しにくい低音域での遮音性能を高めることが可能となる。
【００２５】
次に、本実施形態の複層ガラス１０を用いて構成される複層ガラスユニット１について説明する。図７に、複層ガラスユニット１の部分縦断面図の一例を、図８に、複層ガラスユニット１の部分横断面図の一例を示している。図１に関して述べたように、複層ガラスユニット１は、サッシ枠１００に複層ガラス１０を固定することによって構成されている。
【００２６】
サッシ枠１００は、略Ｕ字状の断面を有するアングル材であり、例えばアルミニウム押出形材として形成することができる。このサッシ枠１００に、後述するような構成により、本実施形態による複層ガラス１０が固定され、窓のようなアルミニウム建具を構成する。
【００２７】
本実施形態の複層ガラス１０は、図８に示すように、矩形の板ガラス１０ａ，１０ｂの各辺の端縁に沿ってスペーサＳを配置し、板ガラス１０ａ，１０ｂとスペーサＳの間において固定封止構造を形成することによって複層ガラス１０として完成される。具体的には、スペーサＳの構成部材であるスペーサ形材２０における下部２２の幅方向両側面においてそれぞれ板ガラス１０ａ，１０ｂとブチルゴム等の弾性粘着材を介して密接させることで、複層ガラス１０の一次シール８０が構成されている。また、複層ガラス１０の各辺において、複層ガラス１０外周側の、板ガラス１０ａ、スペーサ形材２０の下部２２の底面、及び板ガラス１０ｂによって形成される凹所には、シリコン等のシール材によって封止された二次シール８２が構成されている。
【００２８】
図７，図８に示すように、複層ガラス１０の下端部と、対向する各サッシ枠１００の内底面との間には、略直方体状の部材であるセッティングブロック７０が配置されている。セッティングブロック７０の材質は、硬質ゴム等の、適宜の弾性を有する部材から選択され、複層ガラス１０の自重を受け、サッシ枠１００から適宜の間隔に保持している。
【００２９】
複層ガラス１０を構成する板ガラス１０ａ，１０ｂの各外表面と、サッシ枠１００の内側面との間には、略円形断面を有するひも状の緩衝材９０が配置される。緩衝材９０は、例えば発泡ポリエチレンを用いて形成することができる。
【００３０】
複層ガラス１０を構成する板ガラス１０ａ，１０ｂの各外表面と、サッシ枠１００の内側面との間は、外部シール８５によって封止される。外部シール８５は、例えばシリコン等のシール材によって形成することができる。
【００３１】
図７の縦断面図を参照すると、複層ガラス１０の各スペーサ形材２０の両端部は略４５°に斜めにカットされており、互いに突き合わされて複層ガラス１０の各角部を形成している。各スペーサ形材２０の両端部近くにおいて中空部２５には、その中空部２５に収容した乾燥材５０が中空部２５から脱出するのを防止するために、発泡ポリエチレン等で形成されたストッパ５５が固定されている。
【００３２】
複層ガラス１０の各角部で突き合わされているスペーサＳのスペーサ形材２０同士は、コーナキー６０によって互いに接続され、固定されている。コーナキー６０は、適宜の樹脂材料により形成することができる。コーナキー６０は、直角に曲げた略Ｌ字状の板材に、Ｌ字の両端からＬ字の交点に向けて傾斜されている複数のひだ状部材を斜めに植設して形成されている。コーナキー６０をスペーサ形材２０の中空部２５に差し込んだとき、ひだ状部材が中空部２５の内面に関して摩擦力を発生し、コーナキー６０が中空部２５から脱出しないようにしている。
【００３３】
本実施形態の複層ガラス１０では、図８に示すように、スペーサＳのスペーサ形材２０上面に共鳴管３０を圧入することができる共鳴管挿入穴２１ａが一定の間隔で設けられているので、共鳴管３０の取付けが容易であり、取付作業を自動化することも可能である。そして、外部環境によって、特定周波数での遮音性能が要求される場合には、穴径の異なる複数種類の共鳴管３０を用意しておき、それらの中から要求にマッチする適切な穴径の共鳴管３０を選択すれば、要求に応じた十分な遮音性能を得ることが可能である。
【００３４】
また、２種類以上の穴径の異なる共鳴管３０を１枚の複層ガラス１０に設ければ、幅広い周波数に対して遮音性能を向上させることも可能である。
【００３５】
次に、本実施形態の複層ガラス１０が有する意匠上の特徴について説明する。まず、本実施形態では、セッティングブロック７０の厚さを調整することによって、複層ガラス１０の周端面がサッシ枠１００内に入り込む長さを表す寸法であるかかり代が１５ｍｍとなるように設定している。その場合、複層ガラス１０にあるスペーサＳの凸部２１は、サッシ枠１００の端縁部から突き出た１３ｍｍの高さの分だけわずかに見えるだけなので、サッシ枠１００に対して細長い額縁のように見え、目立たたず意匠的な効果が優れている。
【００３６】
なお、サッシ枠１００がシルバー系の色である場合には、スペーサ形材２０も同様のシルバー系の色とすれば、外部から見たときに目立たず好都合である。同様に、サッシ枠１００がブロンズ系等の濃い色である場合には、スペーサ形材２０を黒色にすれば同様の効果を得ることができる。
【００３７】
以上説明した本実施形態の複層ガラス１０、複層ガラスユニット１によれば、所要の遮音性能を確保しながら外観を損なうことがないという効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明の範囲は以上の実施形態に制約されることなく、添付の請求の範囲の記載によって規定され、またその均等物、変形例にも及ぶものである。
【符号の説明】
【００３９】
１  複層ガラスユニット
１０  複層ガラス
２０  スペーサ形材
２１ａ  共鳴管挿入穴
２３ａ  空気流通穴
２４  空洞部
２５  中空部
３０  共鳴管
４０  封止材
１００  サッシ枠
Ｓ  スペーサ
【図１】
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【図２】
2018065714.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018065714.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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