(57)【要約】【課題】ガラスパネルを構成する強化板ガラス周縁部における厚み方向への反りに起因するガラスパネルの強度低下を回避して、強化板ガラス本来の強度を確実に確保することのできるガラスパネル。【解決手段】一対の強化板ガラス１，２を間隙部Ｖを介して対面配置し、両強化板ガラス１，２の周縁部を金属材料４で直接接合して間隙部Ｖを気密に封止してあるガラスパネルＰで、両強化板ガラス１，２の周縁部において、その周縁部に沿う方向における単位長さ１００ｍｍに対する両強化板ガラス１，２の厚み方向における反り量をＸ（ｍｍ）、各強化板ガラス１，２の表面圧縮応力をＡ（ｋｇ／ｃｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）として、Ｘｔ≦（Ａ＋８００）／６５０×（４／ｔ）３×０．１を満たすガラスパネル。【選択図】        図５
2004210619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の強化板ガラスを間隙部を介して対面配置し、その両強化板ガラスの周縁部を金属材料で直接接合して前記間隙部を気密に封止してあるガラスパネルであって、
前記両強化板ガラスの周縁部において、その周縁部に沿う方向における単位長さ１００ｍｍに対する両強化板ガラスの厚み方向における反り量をＸ（ｍｍ）、各強化板ガラスの表面圧縮応力をＡ（ｋｇ／ｃｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）として、
【数１】
2004210619.tif 000003
を満たすガラスパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の強化板ガラスを間隙部を介して対面配置し、その両強化板ガラスの周縁部を金属材料で直接接合して前記間隙部を気密に封止してあるガラスパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガラスパネルにおいて、従来、板ガラスに対する金属材料の濡れ性に着目し、両板ガラスにおける金属材料との接合面の平均表面粗さを所定の粗さ以下に抑えることにより、両板ガラスの接合強度を確保して間隙部の気密性を維持するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６７２４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示のガラスパネルでは、両板ガラスの接合強度を確保するため、両板ガラスにおける接合面の表面粗さに着目してはいるものの、両板ガラス周縁部における反りについては、特別な考慮は払われていない。
【０００５】
本発明者は、ガラスパネルを構成する両板ガラス周縁部における反り量、特に、加熱により強化処理された強化板ガラス周縁部における反り量が、ガラスパネルの全体的な強度に与える影響に着目し、各種の実験を繰り返して新規な結論を知得したものである。
【０００６】
本発明は、その新規な結論に基づくもので、その目的は、ガラスパネルを構成する強化板ガラス周縁部における厚み方向への反りに起因するガラスパネルの強度低下を回避して、強化板ガラス本来の強度を確実に確保することのできるガラスパネルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、一対の強化板ガラスを間隙部を介して対面配置し、その両強化板ガラスの周縁部を金属材料で直接接合して前記間隙部を気密に封止してあるガラスパネルであって、前記両強化板ガラスの周縁部において、その周縁部に沿う方向における単位長さ１００ｍｍに対する両強化板ガラスの厚み方向における反り量をＸ（ｍｍ）、各強化板ガラスの表面圧縮応力をＡ（ｋｇ／ｃｍ２）、板厚をｔ（ｍｍ）として、
【数２】
Ｘｔ≦（Ａ＋８００）／６５０×（４／ｔ）３×０．１
を満たすところにある。
【０００８】
すなわち、一対の強化板ガラスを使用してガラスパネルを作製するに際し、各強化板ガラスにおける上記反り量Ｘが上記した式を満たす限り、後述する各種の実験結果からも明らかなように、ガラスパネルに衝撃が加わった際、各強化板ガラス本来の破砕限界応力未満の衝撃力によって、その周縁部から破砕することが回避され、したがって、ガラスパネル全体の強度向上を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明によるガラスパネルの実施の形態を図面に基づいて説明する。
このようなガラスパネルとしては、例えば、真空複層ガラスがあり、真空複層ガラスＰは、図１に示すように、加熱により強化処理された一対の強化板ガラス１，２において、両強化板ガラス１，２の面が、その間に多数のスペーサ３を介在させ、それによって、両強化板ガラス１，２の間に間隙部Ｖを有する状態で互いに対面するように配置され、両強化板ガラス１，２の周縁部が、金属材料の一例であるハンダ４により直接接合され、両強化板ガラス１，２の間隙部Ｖが、減圧状態で気密に封止されて構成されている。
【００１０】
両強化板ガラス１，２には、その板厚ｔが２．６５〜３．２ｍｍ程度の透明なフロートガラスが使用され、両強化板ガラス１，２の間隙部Ｖが、１．３３Ｐａ（１．０×１０−２Ｔｏｒｒ）以下に減圧され、その間隙部Ｖ内の気体を吸引して減圧するため、一方の強化板ガラス１には、吸引部５が設けられている。
吸引部５は、図２に示すように、一方の強化板ガラス１に穿設された円形の吸引孔５ａと、その吸引孔５ａに固着されたガラス細管５ｂ、および、ガラス細管５ｂを覆うキャップ５ｃからなり、ガラス細管５ｂから間隙部Ｖ内の気体を吸引して減圧した後、ガラス細管５ｂの先端を加熱により封じきって、キャップ５ｃを取り付けることにより構成されている。
スペーサ３は、形状として円柱状が好ましく、両強化板ガラス１，２に作用する大気圧に耐え得るように、圧縮強度が４．９×１０８Ｐａ（５×１０３ｋｇｆ／ｃｍ２）以上の材料、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）やインコネル７１８などにより形成され、直径が０．３〜１．０ｍｍ程度、高さが０．１５〜１．０ｍｍ程度に設定され、各スペーサ３の間の間隔が、２０ｍｍ程度に設定されている。
【００１１】
両強化板ガラス１，２の周縁部を封止するハンダ４は、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉなどを含み、例えば、７２．０〜９９．９％のＳｎ、０．１〜１０．０％のＺｎ、０．００１〜３．０％のＴｉからなり、Ｐｂが０．１％未満あるいは実質的に含まれないものが使用される。
ただし、このハンダ４に関しては、上記した成分以外にも、例えば、ハンダの融点を低下させ、かつ、強化板ガラス１，２への濡れ性を向上させるためにＩｎを添加したり、さらに、ハンダの機械的強度を向上させるためにＡｇを添加することもでき、それ以外にも、ハンダの濡れ性や機械的強度を改善するため、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｐなどを適宜添加することができ、種々の成分からなるハンダを使用することができる。
【００１２】
このようなハンダ４は、図３および図４に示す専用のハンダ充填具６により両強化板ガラス１，２の隙間に充填され、そのハンダ充填具６は、ガラスパネル形成用の基台７上に設置されて、強化板ガラス１，２の周縁部に沿って移動する供給塔８や、供給塔８の下端側から側方に張り出して設けられた導入板９などを備え、導入板９は、上下厚みが非常に薄く（０．１ｍｍ程度）、横方向に長い扁平な形状に形成されている。
供給塔８は、溶融したハンダ（溶融していないものも含む）４Ａを貯留するるつぼ部８ａ、るつぼ部８ａを加熱および保温する電熱ヒータ８ｂ、導入板９が位置する出口８ｃとるつぼ部８ａの底部を結ぶ導出路８ｄなどを備え、基台７に設けられたレール７ａ上を移動し、その供給塔８の移動に伴って、両強化板ガラス１，２の間隙部Ｖに差し込んだ導入板９から両強化板ガラス１，２の周縁部全長にわたって溶融したハンダ４Ａを供給して、両強化板ガラス１，２の周縁部を直接接合して間隙部Ｖを気密に封止するように構成されている。
【００１３】
このように両強化板ガラス１，２の周縁部に溶融したハンダ４Ａを供給して接合するに際し、両強化板ガラス１，２の周縁部において、両強化板ガラス１，２の厚み方向に反りがあると、強化板ガラス１，２に対するハンダ４Ａの濡れ性に起因して両強化板ガラス１，２の接合強度が低下し、間隙部Ｖの気密性の維持がむずかしくなる。
そこで、従来では、ハンダ４Ａの供給からハンダ４Ａが固化するまでの間、図５に示すように、両強化板ガラス１，２の周縁部に外力Ｆを作用させて両強化板ガラス１，２の反り（図中の一点鎖線が反った状態を示す）を矯正し、反りを矯正した状態のまま、両強化板ガラス１，２の周縁部を接合している。そのため、両強化板ガラス１，２の周縁部には、反りの矯正に伴う内部応力が残存し、その内部応力の残存により真空複層ガラスＰの強度が低下することになる。
【００１４】
本発明は、この反りの矯正に伴う残存内部応力に着目し、各種の実験と解析を重ねた結果に知得した新規な結論に基づくものである。
その実験の一例を説明すると、周縁部に殆ど反りのない板厚４ｍｍの一対の強化板ガラスを使用し、上述した方法により、一辺が３５０ｍｍの正方形の真空複層ガラスを作製した。その真空複層ガラスの中心近くに６００ｍｍの高さから１ｋｇの球体を自由落下させ、落下側の強化板ガラスに発生する最大主応力を測定して図６の（イ）に示す結果を得た。
なお、この図表において、縦軸は最大主応力（Ｐａ）、横軸は時間（秒）、Ｌは強化板ガラスが破砕する本来の限界応力である。そして、点線は球体の落下点近傍における応力を示し、実線は正方形の強化板ガラスの２辺における周縁部の応力を示す。
【００１５】
図６の（イ）に示す図表から明らかなように、球体の落下点近傍では、球体の落下直後において急速に応力が増加し、最大ピークで１．９Ｅ＋０８（Ｐａ）を越える応力が発生し、その後、急速に減衰し再び小さなピークを迎えることになる。
それに対し、周縁部では、球体の落下直後における急速な応力の増加は見られず、時間差を置いた後、最大ピークを迎えることになり、その最大応力は４．５Ｅ＋０７（Ｐａ）程度である。
したがって、両強化板ガラスの周縁部に反りがなければ、真空複層ガラスを構成する強化板ガラスに対して大きな衝撃力が作用した場合、強化板ガラスは球体の落下点近傍から破砕することが理解できる。
【００１６】
同様に、端縁部に反りのある板厚４ｍｍの一対の強化板ガラス、具体的には、周縁部に沿う方向における単位長さ１００ｍｍに対する反り量Ｘ（図５参照）が０．２ｍｍの強化板ガラスを使用して同じ寸法の真空複層ガラスを作製し、上述と同じ実験をして図６の（ロ）に示す結果を得た。
この図表から、強化板ガラスの周縁部には、反りの矯正に伴って１．６Ｅ＋０８（Ｐａ）程度の初期応力が残存しており、そのため、落下点近傍における最大応力が強化板ガラスの限界応力Ｌ未満であるにもかかわらず、周縁部における最大応力が限界応力Ｌを超えて、強化板ガラスはその端縁部から破砕することが理解できる。
したがって、反りの矯正に伴う周縁部の残存初期応力を低く抑えれば、真空複層ガラスにおいて、強化板ガラスにおける周縁部からの破砕を回避することが可能となる。
【００１７】
その反りの矯正に伴う周縁部の残存初期応力は、上述した反り量Ｘに基づいて変化するのは勿論であるが、加熱による強化処理によって生じる強化板ガラスの表面圧縮応力Ａと強化板ガラスの板厚ｔによっても変化し、これらの関係を実験結果から得たのが図７である。
この図表において、縦軸は単位長さ１００ｍｍに対する反り量Ｘ（ｍｍ）、横軸は表面圧縮応力Ａ（ｋｇ／ｃｍ２）で、板厚ｔが３ｍｍ〜６ｍｍまでの４種類の強化板ガラスについての結果であり、各折れ線はその板厚ｔにおける限界、つまり、真空複層ガラスなどのガラスパネルを構成する強化板ガラスにおいて、周縁部からの破砕を回避する限界を示している。
【００１８】
図７の実験結果を含んで他の実験結果から、強化板ガラスの板厚ｔが４ｍｍの場合、周縁部における単位長さ１００ｍｍに対する反り量Ｘ（ｍｍ）に伴って発生する応力は６５０（ｋｇ／ｃｍ２）であることが確認された。
したがって、これまでの実験結果から、板厚ｔが４ｍｍの場合、その強化板ガラスに許容される反り量Ｘ（ｍｍ）は、強化板ガラスの表面圧縮応力をＡ（ｋｇ／ｃｍ２）として下記のようになる。
【００１９】
【数３】
Ｘ≦（Ａ＋８００）／６５０×０．１
【００２０】
そして、発生する応力は板厚の３乗に反比例するため、板厚をｔ（ｍｍ）とすると、下記の式が成り立つ。
【００２１】
【数４】
Ｘｔ≦（Ａ＋８００）／６５０×（４／ｔ）３×０．１
【００２２】
したがって、上述した反り量Ｘ（ｍｍ）が、この式を満たす範囲内にある限り、その強化板ガラスを使用して形成した真空複層ガラスにおいては、たとえ真空複層ガラスの中心近くに衝撃が加わっても、周縁部から破砕することはなく、衝撃が加わった近傍から破砕することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空複層ガラスの一部切欠き斜視図
【図２】真空複層ガラスの断面図
【図３】真空複層ガラスの製造過程を示す断面図
【図４】真空複層ガラスの製造過程を示す一部切欠き平面図
【図５】真空複層ガラスの製造過程を模式的に示す断面図
【図６】真空複層ガラスの衝撃実験結果を示す図表
【図７】熱強化板ガラスの反り量と表面圧縮応力との関係を示す図表
【符号の説明】
１，２    強化板ガラス
４        金属材料
Ｐ        ガラスパネル
Ｖ        間隙部
【図１】
2004210619.tif 000004
【図２】
2004210619.tif 000005
【図３】
2004210619.tif 000006
【図４】
2004210619.tif 000007
【図５】
2004210619.tif 000008
【図６】
2004210619.tif 000009
【図７】
2004210619.tif 000010