(57)【要約】  断熱ガラスユニットが、記載されており、少なくとも第１のガラス層、第２のガラス層およびそれらの間に配置された第３のガラス層を備える。第３のガラス層は、第１と第２の密閉ギャップ間隔によって、第１のガラス層および第２のガラス層から隔てられている。第３のガラス層は、第１および／または第２のガラス層のＣＴＥと比べて、低いＣＴＥを有する。ある場合には、第３のガラス層は、０〜３００℃の温度範囲に亘り７０×１０−７／℃未満のＣＴＥを有する。
2021507870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラス層、
第２のガラス層、
前記第１と第２のガラス層の間に配置された第３のガラス層、
前記第１のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および
前記第２のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔、
を含む断熱ガラスユニットであって、
前記第３のガラス層が、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）、および０．３ｍｍから１．２ｍｍの厚さを有する、断熱ガラスユニット。
【請求項２】
前記第３のガラス層がアルミノホウケイ酸塩ガラスまたはフロート成形されたガラスから作られている、請求項１記載の断熱ガラスユニット。
【請求項３】
前記第３のガラス層が、０．５ｍｍから１ｍｍの厚さを有する、請求項１または２記載の断熱ガラスユニット。
【請求項４】
前記第３のガラス層が、０．６ｍｍから０．９ｍｍの厚さを有する、請求項１または２記載の断熱ガラスユニット。
【請求項５】
前記第１と第２のガラス層の少なくとも一方が、２ｍｍ超の厚さを有する、請求項１から４いずれか１項記載の断熱ガラスユニット。
【請求項６】
前記第１、第２、および第３のガラス層の内の少なくとも１つが、化学強化または熱的テンパリングされている、請求項１から５いずれか１項記載の断熱ガラスユニット。
【請求項７】
前記第１、第２、および第３のガラス層の内の少なくとも１つが、ガラス積層体である、請求項１から６いずれか１項記載の断熱ガラスユニット。
【請求項８】
前記第１のガラス層の内面、前記第２のガラス層の内面、または前記第３のガラス層の主面の内の少なくとも１つが、少なくとも１つの低放射率コーティングで被覆されている、請求項１から７いずれか１項記載の断熱ガラスユニット。
【請求項９】
前記第３のガラス層の少なくとも一方の主面が、インクまたは光散乱特徴で少なくとも部分的にパターン化されている、請求項１から８いずれか１項記載の断熱ガラスユニット。
【請求項１０】
熱膨張係数ＣＴＥ１を有する第１のガラス層、
熱膨張係数ＣＴＥ２を有する第２のガラス層、
前記第１と第２のガラス層の間に配置され、熱膨張係数ＣＴＥ３を有する第３のガラス層、
前記第１のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および
前記第２のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔、
を含む断熱ガラスユニットであって、
０〜３００℃の温度範囲に亘り測定して、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ３またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ３の少なくとも一方が成り立つ、断熱ガラスユニット。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容がここに全て引用される、２０１７年１２月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／６０９０６９号の米国法典第３５編第１１９条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、広く、少なくとも１つの低ＣＴＥガラス層を含む断熱ガラスユニットに関する。より詳しくは、本開示は、マルチペイン窓(multi-pane windows)として使用できる、７０×１０−７／℃未満のＣＴＥを有する少なくとも１つのガラス層を含む多層断熱ガラスユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）は、建築、自動車、ディスプレイ、および電気器具の部材を含む多種多様の用途における部材として有用である。ＩＧＵは、外部環境温度からの断熱特性を提供するために、建物または自動車におけるマルチペイン窓として使用されることがある。ＩＧＵは、典型的に、シールにより周辺端部で密封された２枚以上のガラスシートを含む。それらのガラスシートは間隔が空けられ、各ガラスシートの間の空間には、一旦密閉されたら、アルゴンやクリプトンなどの不活性ガス、または不活性ガス混合物を充填することができる。そうすることで、ＩＧＵの断熱または熱的性能を改善することができる。熱的および断熱性能に加え、ＩＧＵは、典型的に、質量の減少、厚さの減少、光透過率の改善、機械的強度の改善、および／または製造原価の減少を含む他の設計制約を満たす必要があるであろう。
【０００４】
三重ＩＧＵ（例えば、２つの空気腔を有する３つの板ガラス）は、日射熱取得率（ＳＨＧＣ）および／または断熱Ｕ値の２０〜３０％以上の改善で示されるように、二重ＩＧＵ（例えば、１つの空気腔を有する２つの板ガラス）と比べて、改善された熱的および断熱性能を示す。しかしながら、三重ＩＧＵは、質量、厚さおよび／または製造原価の減少などの他の設計制約を満たさないことがある。追加のガラス層に関連する質量、厚さ、および／または製造原価の追加は、特定の用途の設計要件を満たさないようにＩＧＵに悪影響を及ぼすであろう。
【０００５】
それに加え、中心のガラス層は両面で断熱されているので、内側に面するガラス層と外側に面するガラス層よりも、ずっと高い温度に、したがって、より高い応力レベルに到達し得る。破損の可能性を減少させるために、中心のガラス層は、多くの場合、その機械的強度を改善するために、熱的にテンパリングまたは熱強化される。しかしながら、熱強化過程は、より厚いガラス基板、例えば、少なくとも約２〜３ｍｍの厚さのガラス基板を必要とし得る。上述したように、この厚さのガラス層は、望ましからずに、ＩＧＵの全厚および／または全質量を増加させ得、追加のテンパリング工程は、ＩＧＵの製造原価を増加させ得る。さらに、熱的テンパリングは、中心のガラス層を反らせおよび／またはその複屈折を生じさせ、それによって、ＩＧＵの光学的品質を低下させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それゆえ、以下に限られないが、質量、厚さ、および／または製造原価の減少を含む、他の設計制約も満足させることのできる、熱的および／または断熱特性が改善されたＩＧＵを提供することが都合よいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、様々な実施の形態において、第１のガラス層、第２のガラス層、および第１と第２のガラス層の間に配置された第３のガラス層、第１と第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および第２と第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔を含む断熱ガラスユニットであって、第３のガラス層が、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する、断熱ガラスユニットに関する。
【０００８】
本開示は、熱膨張係数ＣＴＥ１を有する第１のガラス層、熱膨張係数ＣＴＥ２を有する第２のガラス層、および第１と第２のガラス層の間に配置され、熱膨張係数ＣＴＥ３を有する第３のガラス層、第１と第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および第２と第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔を含む断熱ガラスユニットであって、０〜３００℃の温度範囲に亘り測定して、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ３またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ３の少なくとも一方が成り立つ、断熱ガラスユニットにも関する。
【０００９】
様々な実施の形態によれば、第１と第２のガラス層の少なくとも一方は、約２ｍｍ超の厚さを有し得る。第１、第２、および第３のガラス層の内の少なくとも１つは、化学強化または熱的テンパリングされ得る。特定の実施の形態において、第１のガラス層の内面、第２のガラス層の内面、または第３のガラス層の主面の内の少なくとも１つは、少なくとも１つの低放射率コーティングで被覆され得る。さらなる実施の形態によれば、第３のガラス層の少なくとも一方の主面は、インクまたは光散乱特徴で少なくとも部分的にパターン化され得る。またさらなる実施の形態において、少なくとも１種類の断熱ガスまたは空気とのその混合物を使用して、第１および／または第２の密閉ギャップ間隔を充填することができる。
【００１０】
ここに開示された断熱ガラスユニットは、特定の実施の形態において、第１と第２のガラス層の間に配置された第４のガラス層、および第３のガラス層と第４のガラス層との間に画成された第３の密封ギャップ間隔を備えることがある。いくつかの実施の形態において、第４のガラス層は、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し得る。第３および／または第４のガラス層は、様々な実施の形態において、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスまたは無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスなどのアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られることがある。非限定的実施の形態によれば、第３および／または第４のガラス層は、フロート成形されたガラスから作ることができる。第３および／または第４のガラス層の厚さは、約２ｍｍ未満、または代わりの実施の形態において、約１．５ｍｍ超であり得る。
【００１１】
本開示の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたように方法を実施することによって、認識されるであろう。
【００１２】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、本開示の様々な実施の形態を示しており、請求項の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されているが理解されよう。添付図面は、本開示のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、本開示の様々な実施の形態を示しており、説明と共に、本開示の原理および作動を説明する働きをする。
【００１３】
以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読んだときに、さらに理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の実施の形態による３層ＩＧＵの断面図
【図２】本開示の実施の形態による４層ＩＧＵの断面図
【図３】本開示の実施の形態によるＩＧＵの例示の中心ガラス層の正面図
【図４】＋６０℃での３層ＩＧＵにおけるＥＡＧＬＥ  ＸＧ（登録商標）ガラスの中心層での最大主応力を示す図
【図５】−４０℃での３層ＩＧＵにおける「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」ガラスの中心層の撓みを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、本開示の様々な実施の形態を、図１〜５を参照して論じる。これらの図は、ＩＧＵの例示の実施の形態、およびそれらの部材、特徴、または性質を示す。先の一般的な説明は、請求項に記載されたデバイスの概要を提供する目的であり、様々な態様が、非限定的に示された実施の形態に関連して、本開示の全体に亘りより具体的に論じられ、これらの実施の形態は、本開示の脈絡の中で互いに交換可能である。
【００１６】
第１のガラス層、第２のガラス層、および第１と第２のガラス層の間に配置された第３のガラス層、第１と第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および第２と第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔を含む断熱ガラスユニットであって、第３のガラス層が、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する、断熱ガラスユニットが、ここに開示されている。
【００１７】
熱膨張係数ＣＴＥ１を有する第１のガラス層、熱膨張係数ＣＴＥ２を有する第２のガラス層、および第１と第２のガラス層の間に配置され、熱膨張係数ＣＴＥ３を有する第３のガラス層、第１と第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および第２と第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔を含む断熱ガラスユニットであって、０〜３００℃の温度範囲に亘り測定して、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ３またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ３の少なくとも一方が成り立つ、断熱ガラスユニットも、ここに開示されている。
【００１８】
例示のＩＧＵ１００が図１に示されており、このＩＧＵは、３つのガラス層１０、２０、および３０を含む。第１の（外側）ガラス層１０は、その外面１２が周囲外部環境に面するように位置付けることができる。第２の（内側）ガラス層２０は、その外面２２が内部、例えば、建物、自動車、電気器具の内部に面するように位置付けることができる。第３の（中心）ガラス層３０は、ガラス層１０、２０の間に、それらから間隔を空けて配置することができる。第３のガラス層３０は、第１と第２のガラス層１０、２０に対して実質的に平行に位置付けることができる。ガラス層１０、２０、３０は全て、光学的に透明であり得る、もしくはそれらの層の１つ以上、またはその１つ以上の部分は、半透明、不透明、または半不透明(semi-opaque)であり得る。
【００１９】
様々な実施の形態によれば、第１と第２のガラス層１０、２０は、第３のガラス層３０よりも厚いことがある。いくつかの実施の形態において、ガラス層１０、２０は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３ｍｍから約８ｍｍ、約４ｍｍから約７ｍｍ、または約５ｍｍから約６ｍｍなど、約２ｍｍから約１０ｍｍに及ぶ厚さを有し得る。非限定的実施の形態において、第１と第２のガラス層１０、２０はソーダ石灰ガラスから作ることができるが、制限なく、アルミノケイ酸塩およびアルカリアルミノケイ酸塩ガラス、または他の同様のガラスなど、他のガラスタイプも使用することができる。第１および／または第２のガラス層１０、２０の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、様々な実施の形態において、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約７５×１０−７／℃超、約８０×１０−７／℃超、約８５×１０−７／℃超、約９０×１０−７／℃超、約９５×１０−７／℃超、または約１０×１０−６／℃超など、約７０×１０−７／℃超である、例えば、約７０×１０−７／℃から約１５×１０−６／℃に及ぶことがある。
【００２０】
様々な実施の形態によれば、第１と第２のガラス層１０、２０の一方または両方は、これらの層の一方または両方の機械的強度を改善するために、例えば、熱的テンパリング、化学強化、または他の同様の過程によって、強化することができる。第１と第２のガラス層１０、２０は、いくつかの実施の形態において、フロートまたはフュージョンドロー製造過程によって、製造することができる。
【００２１】
本開示の特定の実施の形態において、第１のガラス層１０の内面１４は、熱的性能を改善するための低放射率コーティングなど、少なくとも１つの第１のコーティング１６で部分的にまたは完全に被覆することができる。低放射率コーティングは、当該技術分野において公知であり、制限なく、例えば、いくつか例を挙げると、銀、チタン、およびフッ素ドープ酸化スズなどの、１種類以上の金属および／または金属酸化物を含む、スパッタリング被覆熱分解コーティングを含むことがある。それに代えて、またはそれに加え、第２のガラス層２０の内面２４は、少なくとも１つの第２のコーティング２６で部分的にまたは完全に被覆することができる。第１と第２のコーティング１６および２６は、ＩＧＵの所望の性質および／または最終用途に応じて、同じであっても、異なっても差し支えない。コーティングの組合せも使用してよい。様々な実施の形態において、コーティング１６、２６の一方または両方は、光学的に透明であり得る。
【００２２】
非限定的実施の形態において、第３のガラス層３０は、第１と第２のガラス層１０、２０より薄いことがある。いくつかの実施の形態において、第３のガラス層３０は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約０．１ｍｍから約１．５ｍ、約０．３ｍｍから約１．２ｍ、約０．５ｍｍから約１ｍ、約０．６ｍｍから約０．９ｍ、または約０．７ｍｍから約０．８ｍなど、約２ｍｍ未満の厚さを有し得る。さらなる実施の形態によれば、第３のガラス層３０は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１．５ｍｍから約４ｍｍ、または約２ｍｍから約３．５ｍｍ、または約２．５ｍｍから約３ｍｍに及ぶなど、１．５ｍｍ超、またさらには２ｍｍ超の厚さを有することがある。
【００２３】
非限定的実施の形態において、第３のガラス層３０は、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラス、または無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス、または他の類似のガラスタイプなど、アルミノホウケイ酸塩ガラスから作ることができる。例示の市販のガラス製品としては、以下に限られないが、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）、「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」、およびＬｏｔｕｓ（登録商標）ガラスが挙げられる。様々な実施の形態によれば、第３のガラス層３０は、この層の機械的強度を改善するために、例えば、熱的テンパリング、化学強化、または他の同様の過程によって、強化することができる。第３のガラス層３０は、いくつかの実施の形態において、フロートまたはフュージョンドロー製造過程によって、製造することができる。
【００２４】
様々な実施の形態によれば、第３のガラス層３０は、第１および／または第２のガラス層１０、２０のＣＴＥと比べて、低いＣＴＥを有し得る。ここに用いられているように、ＣＴＥは、０〜３００℃の温度範囲に亘り、例えば、約２０℃の温度で測定された、特定されたガラス層の熱膨張係数を称する。特定の実施の形態において、第３のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ３）は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約６０×１０−７／℃未満、約５０×１０−７／℃未満、約４５×１０−７／℃未満、約４０×１０−７／℃未満、約３５×１０−７／℃未満、約３０×１０−７／℃未満、または約２５×１０−７／℃未満など、約７０×１０−７／℃未満であり得る、例えば、約１０×１０−７／℃から約７０×１０−７／℃に及び得る。追加の実施の形態において、第１のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ１）および／または第２のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ２）は、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ３および／またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ３、またはＣＴＥ１≧２＊ＣＴＥ３および／またはＣＴＥ２≧２＊ＣＴＥ３、またはＣＴＥ１≧２．５＊ＣＴＥ３および／またはＣＴＥ２≧２．５＊ＣＴＥ３、またはＣＴＥ１≧３＊ＣＴＥ３および／またはＣＴＥ２≧３＊ＣＴＥ３など、ＣＴＥ３より大きいことがあり得る。
【００２５】
図１に示されていないが、第３のガラス層３０の一方または両方の主面は、コーティング１６、２６に関して先に述べた低放射率コーティングなど、少なくとも１つのコーティングで部分的にまたは完全に被覆されることがある。それに代えて、またはそれに加え、第３のガラス層３０の一方または両方の主面は、インクおよび／または表面特徴、例えば、装飾インク、光散乱インク、および／または光散乱表面特徴で部分的にまたは完全にパターン化することができる。表面下のガラス基質内に位置するバルク散乱特徴も、例えば、レーザパターン形成によって、第３のガラス層３０内に設けられることがある。表面散乱特徴も、レーザパターン形成によって製造されることがある。第３のガラス層３０の両方の主面上にコーティングおよび／またはパターンが設けられる場合、これらのコーティングおよび／またはパターンは、ＩＧＵの所望の性質および／または最終用途に応じて、同じであっても、異なっても差し支えない。コーティングの組合せおよび表面パターンの組合せも使用してよい。追加の実施の形態において、第３のガラス層３０は、少なくとも１つのコーティングと、インク、表面特徴、および／またはバルク特徴の内の少なくとも１つとを含み得る。もちろん、第１と第２のガラス層１０、２０に、そのようなコーティング、パターン、および／または特徴を同様に設けることもできる。
【００２６】
再び図１を参照すると、第３のガラス層３０および外側ガラス層１０は、間隔を空けることができ、それらの間に第１のギャップ間隔１５を画成することができ、第３のガラス層３０および第２のガラス層２０は、間隔を開けることができ、それらの間に第２のギャップ間隔２５を画成することができる。両方のギャップ間隔１５、２５は、シーラントアセンブリ１８、２８により密封することができ、それらのアセンブリは同じであっても、異なってもよい。例示のシーラントアセンブリは、シリコーンゴムなどの高分子系シールまたは他のシーリング材から形成することができる。ギャップ間隔１５、２５に不活性ガスを充填することができ、これにより、ＩＧＵの熱的性能がさらに改善されるであろう。適切な不活性ガスとしては、以下に限られないが、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびそれらの組合せが挙げられる。不活性ガスの混合物または１種類以上の不活性ガスと空気との混合物も使用できる。例示の非限定的不活性ガス混合物に、９０／１０または９５／５アルゴン／空気混合物、９５／５クリプトン／空気混合物、または２２／６６／１２アルゴン／クリプトン／空気混合物がある。ＩＧＵの所望の熱的性能および／または最終用途に応じて、他の比率の不活性ガスまたは不活性ガスと空気も使用することができる。様々な実施の形態によれば、ギャップ間隔１５、２５を充填するために使用される気体は、同じであっても、異なってもよい。
【００２７】
第１のギャップ間隔１５および第２のギャップ間隔２５内のガス圧は、同じであっても、異なっても差し支えない。ガス圧差は、例えば、２つの間隔内の平均ガス温度の差によることがある、例えば、第１のギャップ間隔１５内のガスは、相対周囲温度と内部温度に応じて、第２のギャップ間隔２５内のガスより温かいことがある、またはその逆も同様であろう。２つのギャップ間隔１５、２５の間の差圧は、第３のガラス層３０の厚さに応じて、この層を曲げるまたは湾曲させるのに十分であることがある。湾曲を防ぐために、いくつかの実施の形態において、第３のガラス層３０に少なくとも１つのチャンネルまたは開口を設けて、ギャップ間隔１５内のガスをギャップ間隔２５内のガスに接触させることができる。開口は、例えば、第３のガラス層３０に１つ以上のオリフィスまたは穴を開けることによって、設けてもよい。
【００２８】
あるいは、図３に示されるように、例えば、機械的罫書きと分割、またはレーザ切断により、第３のガラス層３０の１つ以上の角を切り取ってもまたは切り抜いてもよい。それゆえ、第３のガラス層３０の外周形状は、ガラス層が欠けるおよび／または割れる可能性が減少するように変えてもよい。第３のガラス層３０をＩＧＵ内で密封するときに、切断角部５５は、ギャップ間隔１５、２５からのガスがそこを通って互いに接触できるチャンネルを提供することができる。この接触により、２つのギャップ間隔間の差圧をなくし、または減少させ、それによって、第３のガラス層３０の湾曲を減少させるまたはなくすことができる。
【００２９】
ここで図２を参照すると、４つのガラス層１０、２０、３０、４０を含む代わりのＩＧＵ２００が示されている。図示された実施の形態は、ＩＧＵ２００が追加の第４の（中心）ガラス層４０を含むことを除いて、図１のものに似ている。中心ガラス層３０、４０は、第１と第２のガラス層１０、２０の間に配置されている。
【００３０】
非限定的実施の形態において、第４のガラス層４０は、第１と第２のガラス層１０、２０より薄いことがある。いくつかの実施の形態において、第４のガラス層４０は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約０．１ｍｍから約１．５ｍ、約０．３ｍｍから約１．２ｍ、約０．５ｍｍから約１ｍ、約０．６ｍｍから約０．９ｍ、または約０．７ｍｍから約０．８ｍなど、約２ｍｍ未満の厚さを有し得る。さらなる実施の形態によれば、第４のガラス層４０は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約１．５ｍｍから約４ｍｍ、または約２ｍｍから約３．５ｍｍ、または約２．５ｍｍから約３ｍｍに及ぶなど、１．５ｍｍ超、またさらには２ｍｍ超の厚さを有することがある。第４のガラス層４０の厚さは、第３のガラス層３０の厚さと同じであっても、異なっても差し支えない。
【００３１】
非限定的実施の形態において、第４のガラス層４０は、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラス、または無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス、もしくは他の同様のガラスタイプなどのアルミノホウケイ酸塩ガラスから作ることができる。例示の市販のガラス製品としては、以下に限られないが、「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｗｉｌｌｏｗ」、「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」、および「Ｌｏｔｕｓ」ガラスが挙げられる。様々な実施の形態によれば、第４のガラス層４０は、この層の機械的強度を改善するために、例えば、熱的テンパリング、化学強化、または他の同様の過程によって、強化することができる。第４のガラス層４０は、いくつかの実施の形態において、フロートまたはフュージョンドロー製造過程によって、製造することができる。第４のガラス層４０の組成は、第３のガラス層３０の組成と同じであっても、異なっても差し支えない。第４のガラス層４０の機械的性質、例えば、強化の程度は、同様に、第３のガラス層３０の機械的性質と同じであっても、異なっても差し支えない。
【００３２】
様々な実施の形態によれば、第４のガラス層４０は、第１および／または第２のガラス層１０、２０のＣＴＥと比べて、低いＣＴＥを有し得る。特定の実施の形態において、第４のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ４）は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約６０×１０−７／℃未満、約５０×１０−７／℃未満、約４５×１０−７／℃未満、約４０×１０−７／℃未満、約３５×１０−７／℃未満、約３０×１０−７／℃未満、または約２５×１０−７／℃未満など、約７０×１０−７／℃未満であり得る、例えば、約１０×１０−７／℃から約７０×１０−７／℃に及び得る。追加の実施の形態において、第１のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ１）および／または第２のガラス層のＣＴＥ（ＣＴＥ２）は、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ４および／またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ４、またはＣＴＥ１≧２＊ＣＴＥ４および／またはＣＴＥ２≧２＊ＣＴＥ４、またはＣＴＥ１≧２．５＊ＣＴＥ４および／またはＣＴＥ２≧２．５＊ＣＴＥ４、またはＣＴＥ１≧３＊ＣＴＥ４および／またはＣＴＥ２≧３＊ＣＴＥ４など、ＣＴＥ４より大きいことがあり得る。ＣＴＥ３およびＣＴＥ４は、同一であっても、異なってもよい。非限定的実施の形態によれば、ＣＴＥ３は、ＣＴＥ４と実質的に等しい。
【００３３】
図２に示されていないが、第３のガラス層３０および／または第４のガラス層４０の一方または両方の主面は、コーティング１６、２６（図１参照）に関して先に述べた低放射率コーティングなど、少なくとも１つのコーティングで部分的にまたは完全に被覆されることがある。それに代えて、またはそれに加え、第３のガラス層３０および／または第４のガラス層４０の一方または両方の主面は、インクおよび／または表面特徴、例えば、装飾インク、光散乱インク、および／または光散乱表面特徴で部分的にまたは完全にパターン化することができる。表面下のガラス基質内に位置するバルク散乱特徴も、例えば、レーザパターン形成によって、第３のガラス層および／または第４のガラス層３０、４０内に設けられることがある。表面散乱特徴も、レーザパターン形成を使用して製造されることがある。第３のガラス層および／または第４のガラス層３０、４０の一方または両方の主面上のコーティングおよび／または表面パターンは、ＩＧＵの所望の性質および／または最終用途に応じて、同じであっても、異なっても差し支えない。コーティングの組合せおよび表面パターンの組合せも使用してよい。追加の実施の形態において、第３および／または第４のガラス層３０、４０は、少なくとも１つのコーティングと、インク、表面特徴、および／またはバルク特徴の内の少なくとも１つとを含み得る。
【００３４】
第３のガラス層３０および外側ガラス層１０は、間隔を空けることができ、それらの間に第１のギャップ間隔１５を画成することができ、第３のガラス層３０および第４のガラス層４０は、間隔を空けることができ、それらの間に第３のギャップ間隔３５を画成することができ、第４のガラス層４０および内側ガラス層２０は、間隔を開けることができ、それらの間に第４のギャップ間隔４５を画成することができる。ギャップ間隔１５、３５、４５は、シーラントアセンブリ１８、３８、４８により密封することができ、それらのアセンブリは同じであっても、異なってもよい。例示のシーラントアセンブリは、先に述べられており、ギャップ間隔を充填するための例示の不活性ガスおよび不活性ガス混合物は、図１を参照して先に開示されている。様々な実施の形態によれば、ギャップ間隔１５、３５、４５を充填するために使用される気体は、同じであっても、異なってもよい。第４のガラス層４０は、１つ以上の切断角部（図３参照）も含んでよい。
【００３５】
図１〜２を参照すると、ギャップ間隔１５、２５、３５、４５の厚さは、ＩＧＵ構造に応じて様々であり得、例えば、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約７ｍｍから約１６ｍｍ、約８ｍｍから約１４ｍｍ、または約１０ｍｍから約１２ｍｍなど、約６ｍｍから約１８ｍｍに及ぶことがある。ギャップ間隔１５、２５（図１）またはギャップ間隔１５、３５、４５（図２）の厚さは、同じであっても、異なってもよい。ＩＧＵ１００の全厚は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約３６ｍｍ以下、約３２ｍｍ以下、約３０ｍｍ以下、約２８ｍｍ以下、または約２６ｍｍ以下など、約４０ｍｍ以下であり得る。いくつかの実施の形態において、ギャップ間隔の厚さが約１４ｍｍから約１６ｍｍに及び、ＩＧＵ１００の全厚が約３６ｍｍから約４０ｍｍに及ぶときに、断熱特性の改善を表す、低Ｕ値が得られる。ＩＧＵ２００の全厚は、間の全ての範囲と部分的範囲を含む、約５６ｍｍ以下、約５４ｍｍ以下、約５０ｍｍ以下、約４０ｍｍ以下、約３０ｍｍ以下、または約２６ｍｍ以下など、約６０ｍｍ以下であり得る。いくつかの実施の形態において、ギャップ間隔の厚さが約１６ｍｍから約１８ｍｍに及び、ＩＧＵ２００の全厚が約５４ｍｍから約６０ｍｍに及ぶときに、断熱特性の改善を表す、低Ｕ値が得られる。
【００３６】
図１〜３のガラス層は、単一ガラスシートとしてここに称されているが、それらのガラス層は、ガラス−高分子積層体構造またはガラス−ガラス積層体構造を含むガラス積層体構造を含み得るので、ここに付随の特許請求の範囲はそのように限定されるべきではないことを留意すべきである。適切なガラス−高分子積層体構造としては、高分子フイルムに積層されたガラスの単一シート、中間高分子フイルムを有する２枚のガラスシートなどが挙げられる。適切なガラス−ガラス積層体構造としては、内側ガラスコアおよび１つまたは２つの外側ガラスクラッド層を有する構造が挙げられる。いくつかの実施の形態において、その積層体は、３つ以上のガラス層など、２つ以上のガラス層を含み得、それらのガラス層は、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラス、無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス、およびソーダ石灰ガラスから選択される。例示のガラス−ガラス積層体構造およびその製造方法は、その全てがここに引用される、共同所有の米国特許第８００７９１３号明細書、米国特許出願公開第２０１３／００１５１８０号および同第２０１３／３１２４５９号の各明細書、および国際公開第１４／０１８８３８号に記載されている。
【００３７】
ここに開示されたＩＧＵは、いくつか例を挙げると、建物および他の建築用途における窓、ドア、および天窓、自動車および他の車両用途における窓、電気器具における窓または表示パネル、および電子機器における表示パネルなど、様々な用途に使用されることがある。様々な実施の形態によれば、ＩＧＵの１つ以上の領域に亘る照明を与えるために、ＩＧＵの少なくとも１つのエッジに１つ以上のＬＥＤが光学的に結合されることがある。エッジ照明は、例えば、太陽光に似た照明を与えることができ、これは、様々な建築および自動車用途において、例えば、天窓およびサンルーフとして有用であり得る。先に述べたように、ＩＧＵにおける１つ以上のガラス層にバルクまたは表面光散乱特徴を設けることができ、このことは、ＩＧＵを透過する光の均一性を促進することができる。低ＣＴＥガラスは、いくつかの実施の形態において、レーザパターン形成中にひびが入ったり、他の欠陥を生じたりする、ＣＴＥがより高いガラスと比べて、そのような光散乱特徴を生じるのにより容易にレーザ加工されるであろう。
【００３８】
様々な非限定的実施の形態において、中心ガラス層、例えば、第３および／または第４のガラス層に低ＣＴＥガラスを使用すると、従来のＩＧＵを上回るいくつかの利点を提供することができる。例えば、低ＣＴＥ中心ガラス層は、ＩＧＵに亘る温度勾配により生じる熱応力および／または破損に対して改善された抵抗性を有し得る。それゆえ、そうでなければ、ソーダ石灰ガラスなどの、ＣＴＥがより高い従来のガラスから作られた中心ガラス層を強化するために、使用されるであろう熱的テンパリング工程をなくすことによって、製造原価が低下するであろう。
【００３９】
中心ガラス層の熱的テンパリングを避けることができるので、ＩＧＵの光学的性能は、例えば、そのような処理工程により生じる歪みまたは複屈折がないために、改善されるであろう。熱的テンパリング工程がないことにより、より薄い中心ガラス層も可能になり、ＩＧＵ全体の厚さおよび／または質量の減少をもたらすことができる。ＩＧＵの質量の減少により、製造、輸送、設置、メンテナンス、および／または操作中の費用を節約することができる。ＩＧＵの厚さの減少は、そうしなければ設計制約により限定されるであろうＩＧＵの用途の範囲を拡張することができる。
【００４０】
より薄い低ＣＴＥ中心層により、ガラス層の間の密封ギャップ間隔をより幅広くすることもできる。密封ギャップ間隔中の断熱ガスの体積がより大きいと、ＩＧＵのエネルギー効率を改善することができる。密封ギャップ間隔が狭いＩＧＵは、ギャップ間隔内のガスの収縮により湾曲する虞が増加するであろう。その湾曲は、外側ガラス層と中心ガラス層との間の接触をもたらし得る。そのような接触は、外見上望ましくなく、ガラス層間の直接的な熱伝導も可能にし、このことは、エネルギーの観点からも許容できない。より薄い低ＣＴＥ中心ガラス層を使用すると、ギャップを幅広くし、したがって、湾曲および／またはガラス層間の接触の潜在的な虞を減少させることができる。
【００４１】
ＩＧＵのガラスの破損をもたらす熱応力が、例えば、ＩＧＵのある領域の、ＩＧＵの別の領域に対する急な温度変化により生じ得る。例えば、内部温度と比べた外部（周囲）温度の急上昇、またはその逆の急上昇により、ＩＧＵの１つ以上の領域に熱応力が生じることがある。寒い朝に、窓に入射する太陽光は、その太陽光に暴露されたＩＧＵの領域の温度を急激に上昇させ得る一方で、例えば、窓枠の下に配置された、ＩＧＵの周囲は、冷たいままである。有限要素解析（ＦＥＡ）モデル化は、中心ガラス層に生じた熱応力は、従来のソーダ石灰ガラスについて、約０．６２ＭＰａ／℃の温度差に到達し得ることを示す。夏季の条件（例えば、約２８℃）下で、中心ガラス層は、６０℃の高温に到達し、中心ガラス層と外側ガラス層との間に４０℃の大きい温度差を生じ得る。それゆえ、ソーダ石灰ガラスから作られた中心層に生じる熱応力は、約２５ＭＰａ以上であり得る。
【００４２】
ソーダ石灰ガラスは、約９０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。比較して、「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」ガラスは、ソーダ石灰ガラスのＣＴＥの約１／３である、３１．７×１０−７／℃のＣＴＥを有する。上述した同じ４０℃の温度勾配下で、「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」ガラスから作られた中心層は、たった８．７ＭＰａの熱応力しか経験せず、熱的テンパリングまたは化学強化がなくても、破損の虞が低くなるであろう。
【００４３】
ＩＧＵにおけるＣＴＥがより高い２つのガラス層の間の中心ガラス層としての低ＣＴＥガラスの使用を評価するために、モデル化を行った。モデルは、ソーダ石灰ガラスから作られた外側ガラス層（厚さ＝４ｍｍ）、ソーダ石灰ガラスから作られた内側ガラス層（厚さ＝６ｍｍ）、および「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」ガラスから作られた中心ガラス層（厚さ＝０．７ｍｍ）を備えた３層ＩＧＵ（長さ＝１２６５ｍｍ、幅＝９８９ｍｍ）とした。中心ガラス層と、内側および外側ガラス層との間のギャップは、１２ｍｍ幅であり、アルゴンガスが充填されており、シリコーンゴム周辺シールで密封された。
【００４４】
図４を参照すると、「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」中心ガラス層上の引張応力を＋６０℃でモデル化して、ソーダ石灰ガラス層が高温のために膨張する状況をシミュレーションした。図５は、ソーダ石灰ガラス層が低温のために収縮する状況をシミュレーションするための−４０℃での「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」中心ガラス層上の圧縮応力のモデルである。図４は、＋６０℃での「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」中心ガラス層上の最大主応力が１ＭＰａ未満であることを示し、図５は、「ＥＡＧＬＥ  ＸＧ」中心ガラス層の撓みが１ｍｍ未満であることを示し、モデル化ＩＧＵが、高温と低温の勾配の両方により誘発した熱応力による破損、歪み、および／または座屈に適切に耐えられることを示している。
【００４５】
様々な開示の実施の形態は、特定の実施の形態に関して記載された特定の特徴、要素または工程を含んでもよいことが認識されよう。特定の特徴、要素または工程は、１つの特定の実施の形態に関して記載されているが、様々な図示されていない組合せまたは順序で、代わりの実施の形態と交換されても、または組み合わされてもよいことも認識されよう。
【００４６】
名詞は、「少なくとも１つ」の対象を指し、それとは反対であると明白に示されていない限り、「ただ１つ」に限定されるべきではないことも理解されよう。それゆえ、例えば、「要素」への言及は、文脈が別なふうに明確に示していない限り、そのような「要素」を１つまたはそのような「要素」を２つ以上有する例を含む。同様に、「複数」または「一連」は、２つ以上を示す意図があり、よって、「一連の要素」または「複数の要素」は、そのような要素の２つ以上を示す。
【００４７】
範囲は、「約」１つの特定値から、および／または「約」別の特定値まで、とここに表すことができる。そのような範囲が表されている場合、例は、その１つの特定の値から、および／または他方の特定値まで、を含む。同様に、値が、「約」という先行詞を使用して、近似として表されている場合、その特定値は別の態様を形成することが理解されよう。範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で、有意であることがさらに理解されよう。
【００４８】
ここに表された全ての数値は、他に明白に示されていない限り、そのように述べられていてもいなくても、「約」を含むと解釈すべきである。しかしながら、列挙された各数値は、「約」その値として表現されているか否かにかかわらず、  同様に、正確に考えられることがさらに理解されよう。それゆえ、「１００ｎｍ未満の寸法」および「約１００ｎｍ未満の寸法」の両方は、「約１００ｎｍ未満の寸法」並びに「１００ｎｍ未満の寸法」の実施の形態を含む。
【００４９】
他に明白に示されていない限り、ここに述べられたどの方法も、その工程が特定の順序で行われることを必要とすると解釈されることは、決して意図されていない。したがって、方法の請求項が、その工程が従うべき順序を実際に列挙していない場合、またはその工程が特定の順序に限定されるべきであることが、請求項または説明に他に具体的に述べられていない場合、どの特定の順序も暗示されることは、決して意図されていない。
【００５０】
特定の実施の形態の様々な特徴、要素または工程が、「含む」という移行句を使用して開示されることがあるが、「からなる」または「から実質的になる」という移行句を使用して記載されることのある実施の形態を含む、代わりの実施の形態が暗示されることが理解されよう。それゆえ、例えば、Ａ＋Ｂ＋Ｃを含む装置に暗示される代わりの実施の形態は、装置がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施の形態、および装置がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施の形態を含む。
【００５１】
本開示の精神および範囲から逸脱せずに、本開示に様々な改変および変更を行えることが当業者に明白であろう。本開示の精神および実体を含む開示された実施の形態の改変、組合せ、部分的組合せおよび変種が、当業者に想起されるであろうから、本開示は、付随の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に全てを含むと考えるべきである。
【００５２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５３】
実施形態１
第１のガラス層、
第２のガラス層、
前記第１と第２のガラス層の間に配置された第３のガラス層、
前記第１のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および
前記第２のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔、
を含む断熱ガラスユニットであって、
前記第３のガラス層が、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）、および約０．３ｍｍから約１．２ｍｍの厚さを有する、断熱ガラスユニット。
【００５４】
実施形態２
前記第３のガラス層がアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００５５】
実施形態３
前記第３のガラス層がアルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスまたは無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られている、実施形態２に記載の断熱ガラスユニット。
【００５６】
実施形態４
前記第３のガラス層がフロート成形されたガラスから作られている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００５７】
実施形態５
前記第３のガラス層が、約０．５ｍｍから約１ｍｍの厚さを有する、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００５８】
実施形態６
前記第３のガラス層が、約０．６ｍｍから約０．９ｍｍの厚さを有する、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００５９】
実施形態７
前記第１と第２のガラス層の少なくとも一方が、約２ｍｍ超の厚さを有する、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６０】
実施形態８
前記第１、第２、および第３のガラス層の内の少なくとも１つが、化学強化または熱的テンパリングされている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６１】
実施形態９
前記第１、第２、および第３のガラス層の内の少なくとも１つが、ガラス積層体である、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６２】
実施形態１０
前記第１のガラス層の内面、前記第２のガラス層の内面、または前記第３のガラス層の主面の内の少なくとも１つが、少なくとも１つの低放射率コーティングで被覆されている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６３】
実施形態１１
前記第３のガラス層の少なくとも一方の主面が、インクまたは光散乱特徴で少なくとも部分的にパターン化されている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６４】
実施形態１２
前記第１の密封ギャップ間隔および前記第２の密封ギャップ間隔の少なくとも一方に、少なくとも１種類の断熱ガスまたは空気とのその混合物が充填されている、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６５】
実施形態１３
前記第１のガラス層と前記第２のガラス層の間に配置された第４のガラス層、および前記第３のガラス層と前記第４のガラス層の間に画成された第３の密封ギャップ間隔をさらに含む、実施形態１に記載の断熱ガラスユニット。
【００６６】
実施形態１４
前記第４のガラス層が、７０×１０−７／℃未満の温度範囲０〜３００℃に亘る熱膨張係数（ＣＴＥ）、および約０．３ｍｍから約１．２ｍｍの厚さを有する、実施形態１３に記載の断熱ガラスユニット。
【００６７】
実施形態１５
前記第４のガラス層がアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られている、実施形態１４に記載の断熱ガラスユニット。
【００６８】
実施形態１６
前記第４のガラス層が約０．５ｍｍから約１ｍｍの厚さを有する、実施形態１４に記載の断熱ガラスユニット。
【００６９】
実施形態１７
熱膨張係数ＣＴＥ１を有する第１のガラス層、
熱膨張係数ＣＴＥ２を有する第２のガラス層、
前記第１と第２のガラス層の間に配置され、熱膨張係数ＣＴＥ３を有する第３のガラス層、
前記第１のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第１の密封ギャップ間隔、および
前記第２のガラス層と前記第３のガラス層の間に画成された第２の密封ギャップ間隔、
を含む断熱ガラスユニットであって、
０〜３００℃の温度範囲に亘り測定して、ＣＴＥ１＞ＣＴＥ３またはＣＴＥ２＞ＣＴＥ３の少なくとも一方が成り立つ、断熱ガラスユニット。
【００７０】
実施形態１８
前記第１のガラス層と前記第２のガラス層の間に配置された第４のガラス層、および前記第３のガラス層と前記第４のガラス層の間に画成された第３の密封ギャップ間隔をさらに含み、該第４のガラス層が熱膨張係数ＣＴＥ４を有する、実施形態１７に記載の断熱ガラスユニット。
【００７１】
実施形態１９
温度範囲０〜３００℃に亘るＣＴＥ３およびＣＴＥ４の少なくとも一方が、７０×１０−７／℃未満である、実施形態１７または１８に記載の断熱ガラスユニット。
【００７２】
実施形態２０
前記第３および第４のガラス層の少なくとも一方がアルミノホウケイ酸塩ガラスから作られている、実施形態１７または１８に記載の断熱ガラスユニット。
【００７３】
実施形態２１
前記第３および第４のガラス層の少なくとも一方が、約０．３ｍｍから約１．２ｍｍの厚さを有する、実施形態１７または１８に記載の断熱ガラスユニット。
【符号の説明】
【００７４】
１０    第１のガラス層
１５    第１のギャップ間隔
１６    第１のコーティング
１８、２８、３８、４８    シーラントアセンブリ
２０    第２のガラス層
２５    第２のギャップ間隔
２６    第２のコーティング
３０    第３のガラス層
３５    第３のギャップ間隔
４０    第４のガラス層
４５    第４のギャップ間隔
５５    切断角部
１００、２００    ＩＧＵ
【図１】
2021507870.tif 000003
【図２】
2021507870.tif 000004
【図３】
2021507870.tif 000005
【図４】
2021507870.tif 000006
【図５】
2021507870.tif 000007
【国際調査報告】
2021507870.tif 000008
2021507870.tif 000009