JP4736278B2

JP4736278B2 - 複層ガラス

Info

Publication number: JP4736278B2
Application number: JP2001259750A
Authority: JP
Inventors: 貴彦秋山; 芳春原田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2003063844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮音性能を高めることにより建築物の窓用としてはもとより、車輌や船舶などの窓用としても好適に使用できる複層ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複層ガラスにおける遮音性能の良否は、コインシデンス効果と共鳴透過現象との如何に依存するとされている。このうち、コインシデンス効果による遮音性能の低下は、使用する板ガラスの密度や縦弾性係数のほか、その時々の気温等にも関係するとされており、単板ガラスのみならず複層ガラスにも発生する共通の現象である。
【０００３】
一方、低音域での共鳴透過現象は、等間隔で隔置された２枚の板ガラスが共鳴することにより発生する複層ガラスに特有の現象である。
【０００４】
従来より使用されている一般的な複層ガラスにおいては、スペーサ部材の両側面と板ガラスとの間には一次シールが、２枚の板ガラス端縁とスペーサ部材の外側面とを覆って二次シールが設けられている。
【０００５】
しかし、この構成では、複層ガラスの中空層の大きさ、該中空層に封入された気体の種類、板ガラスの厚さ、等の制限より、２００〜５００Ｈｚの音域で共鳴透過現象による遮音性能の低下という不具合が生じやすい。
また、２枚の板ガラスの板厚が同一または近似である場合、コインシデンス効果を顕著に生じ、高音域から中音域にかけても遮音性能の低下という不具合が生じやすい。
【０００６】
なお、共鳴器を使用した従来の吸音機構は、相当数の共鳴器を建築空間の内装壁、天井等に挿入し、特定の周波数域の過多残響音を吸収させる例や、共鳴器を自動車等の排気部のマフラー、ダクト、管等の内部、等に設け、出口での音圧レベルを低減させる例があった。これに対し、吸音機構を複層ガラスのような壁体等の構造体の内部に使用する例は、従来見られなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記欠点の対処法として、特開平１１−２２９７２２号において吸音材が封入された筒状体を使用した構成が提案されている。しかし、この構成においても遮音性能が低下するという問題が完全に解決された訳ではない。
【０００８】
このような複層ガラスにおいては、高周波数域よりも低周波数域の騒音を低減する対策は困難であり、特に多くの環境騒音の成分に含まれる２００〜５００Ｈｚの音域での騒音制御技術にかかわる大きな課題となっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり、２枚の板ガラス相互をスペーサ部材を介して気密状に隔置することにより板ガラス相互間に中空層を形成してなる複層ガラスにおいて、該複層ガラスの少なくとも１端縁部分において、前記中空層内にはスペーサ部材に平行に該スペーサ部材と所定距離の位置に棒状部材が配設され、棒状部材、スペーサ部材および２枚の板ガラスで画する空洞部を形成しており、前記棒状部材には前記中空層と前記空洞部とを連通する複数個の貫通孔が設けられており、前記棒状部材と前記空洞部とにより共鳴器を形成してなることを特徴とする複層ガラスを提供する。
【００１０】
この構成により、遮音複層ガラスにおいて、共鳴透過による低周波数域での遮音欠損を共鳴器を構成することにより改善できる。
【００１１】
本発明において、前記スペーサ部材と棒状部材との間隔が５〜５０ｍｍであり、前記棒状部材の厚さが５〜２０ｍｍであり、貫通孔相互の間隔が３０〜１００ｍｍであり、貫通孔の孔径が１〜５ｍｍであることが好ましい。
また、本発明において、前記板ガラスの厚さが２〜３０ｍｍであり、板ガラス相互の間隔が４〜３０ｍｍであることが好ましい。
このような構成であれば、遮音複層ガラスにおいて、共鳴透過による低周波数域での遮音欠損を一層改善できる。
【００１２】
また、本発明において、共鳴器の共鳴周波数が１６０〜６３０Ｈｚであることが好ましい。一般的な複層ガラスにおいては、中空層の大きさ、該中空層に封入された気体の種類、板ガラスの厚さ、等の制限より、２００〜５００Ｈｚの音域で共鳴透過現象による遮音性能の低下という不具合が生じやすく、共鳴器の共鳴周波数を１６０〜６３０Ｈｚとすればこの不具合が解消しやすいからである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における複層ガラス１の一例を示す構成断面図である。複層ガラス１は、２枚の板ガラス２および２を、スペーサ部材３によって、板ガラス２、２とスペーサ部材３との間に一次シール８を介して所定の間隔に保持し、板ガラス２および２の周縁部内部とスペーサ部材３の外周面とで形成された凹部に二次シール９を配して周縁部がシールされている。
【００１４】
板ガラス２としては、建築用に一般的に使用されるソーダライムシリカガラス（たとえば、旭硝子社製、商品名：ＡＳ）が代表的であるが、これに限られず、その他の組成の板ガラスも使用できる。また、無機質の板ガラスのみならず、有機質の板ガラス、たとえば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、等も使用できる。
【００１５】
スペーサ部材３は、板ガラス２、２の相互の間隔が所定値に確保できれば材質、形状は限定されないが、図示のような断面矩形状が好ましい。なお、図示は省略したが、スペーサ部材３の中空部分に乾燥剤を充填し、かつ、スペーサ部材３の中空層側に貫通孔を所定間隔で複数個設けてもよい。
【００１６】
一次シール８としては主に粘着力を発揮できる材質が好ましく、たとえば、ポリイソブチレンが好適に使用できる。二次シール９としては主に接着力を発揮できる材質が好ましく、たとえば、ポリスルフィド、シリコーン樹脂が好適に使用できる。
【００１７】
図１において、中空層４内にはスペーサ部材３に平行にスペーサ部材３と所定距離Ｈの間隔を隔て棒状部材５が配設され、棒状部材５、スペーサ部材３および２枚の板ガラス２、２で画する空洞部７を形成している。棒状部材５は所定の厚さＬを有しており、また、棒状部材５には中空層４と空洞部７とを連通する直径ｄの複数個の貫通孔６、６…が所定ピッチ間隔Ｐ毎に設けられている（図２参照）。
【００１８】
棒状部材５の幅は、板ガラス２、２の相互の間隔Ｗと略等しく、図示しない接着剤等の固定手段により板ガラス２、２に固定されている。棒状部材５の材質としては、各種の材料が使用できるが、硬質樹脂、ゴム、金属材料、等が吸音性が少なくて好ましい。また、棒状部材５の表面、すなわち、棒状部材５の上下面および貫通孔６の周壁面は、平滑に仕上げてあることが、吸音性が少なくて好ましい。
【００１９】
上記図１に示される構成、すなわち、棒状部材５と空洞部７とにより、共鳴器が形成されてなる。以下、この共鳴器の原理を説明する。棒状部材５に中空層４側から音波が入射すると、特定の周波数で貫通孔６内の空気が激しく振動する。このとき、貫通孔６内の空気と、貫通孔６の周壁面との摩擦によって音響エネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音効果が得られる。
【００２０】
図１、図２に示されるように、所定の厚さＬの棒状部材５に連続的に貫通孔６が配されている構成は、ヘルムホルツ共鳴器が連続的に並んでいる構成と等価であると考えられる。この場合、該共鳴器は貫通孔６の数が多い程（ただし、孔６、６…の間隔は制限されるが）、その吸音効果は大きい。また、図１の例では複層ガラス１の１端縁部分に共鳴器を配する構成としたが、矩形状の複層ガラスのさらに他の端縁部分に共鳴器を配する構成とすれば、一層吸音効果が得られる。
【００２１】
このように、本発明の複層ガラスは、従来の複層ガラスに僅かの変更を加えるのみで、充分な吸音効果が得られ、建築空間の他の部分に共鳴器を設ける必要はない。したがって、建築空間に全く変更を加えることなく、優れた遮音性能が得られる技術であり、人口密度の高い都市空間において極めて有益である。
【００２２】
本発明において、複層ガラスの構成によってｆ_ｒ（共鳴器の共鳴周波数）が求められる。すなわち、気体の音速Ｃ、スペーサ部材３と棒状部材５との間隔Ｈ、棒状部材５の厚さＬ、貫通孔６の直径ｄ、貫通孔相互の間隔Ｐおよび板ガラス２、２の内のり寸法Ｗを下記（１）式に代入することによりｆ_ｒが算出される。
【００２３】
【数１】

【００２４】
また一般に、複層ガラスの構成によってｆ_ｒｍｄ（複層ガラスの共鳴透過周波数）が求められる。すなわち、気体中の音速Ｃ、気体の密度ρ、ガラスの面密度ｍおよび板ガラス２、２の内のり寸法Ｗを下記（２）式に代入することによりｆ_ｒｍｄが算出される。
【００２５】
【数２】

【００２６】
このように、複層ガラスの構成における各値を任意に設定することにより、所望のｆ_ｒ（共鳴器の共鳴周波数）と、ｆ_ｒｍｄ（複層ガラスの共鳴透過周波数）とを合わせることができる。
【００２７】
本発明の他の実施の形態として、少なくとも１枚の板ガラスが合わせガラスである複層ガラスが挙げられる。このように、合わせガラスが使用されたり、板ガラスの外側にフィルムや樹脂等が接着された複層ガラスは、安全面に優れ、複層ガラスとしての機能向上に寄与できる。
【００２８】
本発明のさらに他の実施の形態として、中空層に六フッ化硫黄ガス、アルゴンガスまたはクリプトンガスを封入した複層ガラスが挙げられる。通常の複層ガラスは、中空層に乾燥空気または窒素ガスが封入される構成が一般的であるが、これの代わりに、断熱性能を上げることを主たる目的で上記ガスを封入すると、媒体間の音速の違いによる波動的エネルギー損失を生じ、遮音性能が向上する効果が得られる。
【００２９】
なお、六フッ化硫黄ガス、アルゴンガス、クリプトンガスの０℃、１気圧での密度ρは、それぞれ、６．６ｋｇ／ｍ^３、１．７８ｋｇ／ｍ^３、３．７４ｋｇ／ｍ^３であり、音速Ｃは、それぞれ、１３０ｍ／秒、３０８ｍ／秒、２１２ｍ／秒であり、その結果ｆ_ｒｍｄ（複層ガラスの共鳴透過周波数）は、それぞれ、２５０Ｈｚ、３０８Ｈｚ、３０８Ｈｚと算出される。
【００３０】
本発明のさらに他の実施の形態として、図３に示されるような、スペーサ部材３と棒状部材５とが連結部材１０を介して一体化してなる構成が挙げられる。すなわち、スペーサ部材３上辺の両側端には水平片である係止部３ａ、３ａが延設されており、棒状部材５の下部両側端からは連結部材１０、１０が垂設されており、かつ、連結部材１０、１０の下端部には、それぞれ２箇所に内向きの水平片が平行に延設されており係合凹部１０ａ、１０ａを形成している。
【００３１】
したがって、図３に示されるように、係止部３ａ、３ａと係合凹部１０ａ、１０ａとを嵌合することにより、スペーサ部材３と棒状部材５とが一体化する。この構成であれば、スペーサ部材３を一次シール８および二次シール９を介して板ガラス２、２に固定するのみでよく、棒状部材５を別途板ガラス２、２に固定する必要がない。なお、連結部材１０、１０はスペーサ部材３（棒状部材５）の全長に亘って設ける構成でも、スペーサ部材３（棒状部材５）の全長に対し局部的に所定間隔をおいて設ける構成でもよい。
【００３２】
本発明のさらに他の実施の形態として、連結部材１０が、好ましくは棒状部材５も透明部材である構成が挙げられる。このような構成であれば、連結部材１０も、棒状部材５も透視性を妨げにくく、複層ガラスとして好ましい。
【００３３】
本発明のさらに他の実施の形態として、貫通孔の少なくとも一方の開口部には音響抵抗材１１が配されてなる構成が挙げられる。このような構成であれば、音響抵抗材１１が貫通孔の前後での気体の摩擦運動を促進し、広い周波数範囲の吸音の効果が得られる。
【００３４】
図３において、平面状の音響抵抗材１１、１１は棒状部材５の上下面に棒状部材５を覆って配されており、前記効果が得られる構成となっている。
なお、音響抵抗材とは、気体振動（空気振動）により自ら励振されやすい物質であり、たとえば、グラスウール、ロックウール等の繊維材、フィルム等の膜状材、等が挙げられる。
【００３５】
【実施例】
矩形で、縦１４８０ｍｍ、横１２３０ｍｍ、厚さ３ｍｍの板ガラス（旭硝子社製、商品名：ＡＳ）を使用し、複層ガラスを製作し、この遮音性能を評価した。複層ガラスの全体の厚さは１８ｍｍである。
【００３６】
共鳴器を設ける本発明に係る複層ガラス、および、同一の外形で共鳴器を設けない通常の複層ガラスを、それぞれ実施例、比較例として比較した。なお、板ガラス２、２の内のり寸法Ｗはいずれも１２ｍｍとした。
【００３７】
[実施例１]
図１に示される構成の共鳴器を複層ガラスの四端縁部分に設けた。
スペーサ部材３と棒状部材５との間隔Ｈを２０ｍｍ、棒状部材５の厚さＬを５ｍｍ、貫通孔６の直径ｄを２ｍｍ、貫通孔相互の間隔Ｐを５０ｍｍとした。棒状部材５の材質としては、ポリ塩化ビニルを使用した。
この場合前記（２）式によるｆ_ｒｍｄ（共鳴透過周波数）は２８６Ｈｚとなり、前記（１）式によるｆ_ｒ（共鳴器の共鳴周波数）は３４１Ｈｚとなった。
【００３８】
[実施例２]
図１に示される構成の共鳴器を複層ガラスの四端縁部分に設けた。
スペーサ部材３と棒状部材５との間隔Ｈを１０ｍｍ、棒状部材５の厚さＬを１０ｍｍ、貫通孔６の直径ｄを２ｍｍ、貫通孔相互の間隔Ｐを５０ｍｍとした。棒状部材５の材質としては、ポリ塩化ビニルを使用した。
この場合前記（２）式によるｆ_ｒｍｄ（共鳴透過周波数）は２８６Ｈｚとなり、前記（１）式によるｆ_ｒ（共鳴器の共鳴周波数）は３６４Ｈｚとなった。
【００３９】
[比較例]
実施例１、２と同一構成の複層ガラスとし、共鳴器は設けない。
この場合前記（２）式によるｆ_ｒｍｄ（共鳴透過周波数）は２８６Ｈｚとなった。
【００４０】
上記実施例および比較例において、ＪＩＳＡ１４１６に準拠して各周波数毎の音響透過損失を測定した。
上記実施例および比較例の比較結果は、図４に示されるようになった。図４は、周波数毎の音響透過損失を示すグラフであり、図中で黒丸の点は実施例１を、白角の点は実施例２を、白丸の点は比較例を、それぞれ示す。
【００４１】
図において、１／３オクターブ・バンド中心周波数で２５０〜５００Ｈｚにおいて、黒丸の点で示される本発明の実施例１、および、白角の点で示される実施例２は、白丸の点で示される比較例に比べて音響透過損失が２〜４ｄＢ高くなっている。すなわち、上記周波数においては、共鳴器を設けた効果が現れている。
また、上記結果より、共鳴器の設計周波数ｆ_ｒのみならず、設計周波数に隣接する周波数域においても音響透過損失が２〜４ｄＢ高くなっており、共鳴器を設けた効果が現れている。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、遮音複層ガラスにおいて、共鳴透過による低周波数域での遮音欠損を、貫通孔が設けられた棒状部材と空洞部とより構成される共鳴器を設けることにより改善できる。
また、本発明によれば、共鳴器の共鳴周波数を１６０〜６３０Ｈｚとすることにより、一般的な複層ガラスにおける２００〜５００Ｈｚの音域で共鳴透過現象による遮音性能の低下という不具合が解消できる。
【００４３】
また、本発明によれば、少なくとも１枚の板ガラスが合わせガラスであることにより、安全面に優れ、複層ガラスとしての機能向上に寄与できる。
また、本発明によれば、中空層に六フッ化硫黄ガス、アルゴンガスまたはクリプトンガスを封入することにより、媒体間の音速の違いによる波動的エネルギー損失を生じ、遮音性能が向上する効果が得られる。
【００４４】
また、本発明によれば、スペーサ部材と前記棒状部材とが連結部材を介して一体化してなることにより、複層ガラスの組み立て作業が簡略化できる。
また、本発明によれば、連結部材および／または前記棒状部材を透明部材とすることにより、連結部材等が透視性を妨げにくく、複層ガラスとして好ましい。
また、本発明によれば、貫通孔の少なくとも一方の開口部には音響抵抗材が配されてなることにより、広い周波数範囲の吸音の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複層ガラスの実施例の概要を説明する要部断面図。
【図２】本発明に使用される棒状部材の要部平面図。
【図３】本発明の複層ガラスの他の実施例の概要を説明する要部断面図。
【図４】周波数毎の音響透過損失を示すグラフ。
【符号の説明】
１：複層ガラス
２：板ガラス
３：スペーサ部材
４：中空層
５：棒状部材
６：貫通孔
７：空洞部
８：一次シール
９：二次シール
１０：連結部材
１１：音響抵抗材

Claims

２枚の板ガラス相互をスペーサ部材を介して気密状に隔離することにより板ガラス相互間に中空層を形成してなる複層ガラスにおいて、該複層ガラスの少なくとも１端縁部分において、前記中空層内にはスペーサ部材に平行に該スペーサ部材と所定距離の位置に棒状部材が配設され、棒状部材、スペーサ部材および２枚の板ガラスで画する空洞部を形成しており、前記棒状部材には前記中空層と前記空洞部とを連通する複数個の貫通孔が設けられており、前記棒状部材と前記空洞部とにより共鳴器を形成し、前記スペーサ部材と前記棒状部材との間隔が５〜５０ｍｍであり、前記棒状部材の厚さが５〜２０ｍｍであり、前記貫通孔相互の間隔が３０〜１００ｍｍであり、前記貫通孔の孔径が１〜５ｍｍであり、前記共鳴器の共鳴周波数が１６０〜６３０Ｈｚであることを特徴とする複層ガラス。
前記板ガラスの厚さが２〜３０ｍｍであり、板ガラス相互の間隔が４〜３０ｍｍである請求項１に記載の複層ガラス。
少なくとも１枚の板ガラスが合わせガラスである請求項１または２に記載の複層ガラス。
前記中空層に六フッ化硫黄ガス、アルゴンガスまたはクリプトンガスが封入された請求項１〜３のいずれかに記載の複層ガラス。
前記スペーサ部材と前記棒状部材とが連結部材を介して一体化してなる請求項１〜４のいずれかに記載の複層ガラス。
前記連結部材および／または前記棒状部材が透明部材である請求項１〜５のいずれかに記載の複層ガラス。
前記貫通孔の少なくとも一方の開口部には音響抵抗材が配されてなる請求項１〜６のいずれかに記載の複層ガラス。