JP2016015918A

JP2016015918A - 太陽光利用型ガラス温室

Info

Publication number: JP2016015918A
Application number: JP2014140934A
Authority: JP
Inventors: 成明富田; Shigeaki Tomita; 丈裕巨勢; Takehiro Kose; 勝寿中山; Katsuhisa Nakayama; 重俊森; Shigetoshi Mori; ▲メイ▼文張; Meiwen CHANG; 俊彦林; Toshihiko Hayashi; 小池　章夫; Akio Koike; 章夫小池
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-02-01

Abstract

【課題】従来に比べて、より多くの日射を取り入れることが可能な太陽光利用型ガラス温室を提供する。
【解決手段】太陽光利用型ガラス温室であって、天井屋根の少なくとも一部には、厚さが２ｍｍ以下の化学強化処理されたガラス部材が適用されることを特徴とする太陽光利用型ガラス温室。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光利用型ガラス温室に関する。

近年、各国において、中〜大規模の園芸施設として、太陽光利用型ガラス温室が注目されている。太陽光利用型ガラス温室では、天井屋根の部分にガラス部材が設置される（例えば、特許文献１）。

特開平１０−１３９４８９号公報

従来の太陽光利用型ガラス温室では、天井屋根に厚いガラス部材が設置される。

これは、天井屋根に薄いガラス部材を適用すると、砂、小石、およびその他の飛散物等の衝突によって、ガラス部材が容易に破損してしまうおそれがあるためである。すなわち、天井屋根に、例えば厚さ４ｍｍ以上の厚いガラス部材を適用することにより、このような飛散物の衝突による天井屋根の破損を抑制することができる。

ただし、天井屋根に厚い（重い）ガラス部材を適用するためには、ガラス部材を支持する柱材や枠材は、相応の強度を備える必要がある。このため、従来の太陽光利用型ガラス温室では、柱材および枠材等の構造物には、比較的太い構造部材が使用されている。

しかしながら、このような太い構造部材を使用した場合、しばしば、構造部材自身により、太陽光の温室内への入射が妨げられ、温室内に十分な日射を取り入れることが難しくなるという問題が生じ得る。

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて、より多くの日射を取り入れることが可能な太陽光利用型ガラス温室を提供することを目的とする。

本発明では、太陽光利用型ガラス温室であって、
天井屋根の少なくとも一部には、厚さが２ｍｍ以下の化学強化処理されたガラス部材が適用されることを特徴とする太陽光利用型ガラス温室が提供される。

本発明では、従来に比べて、より多くの日射を取り入れることが可能な太陽光利用型ガラス温室を提供することができる。

本発明の一実施例による太陽光利用型ガラス温室の構成を概略的に示した図である。

（本発明の一実施例による太陽光利用型ガラス温室について）
以下、図１を参照して、本発明の一実施例による太陽光利用型ガラス温室について説明する。なお本願において、「天井屋根」は、「天井部」または「屋根」と記載する場合もある。

図１には、本発明の一実施例による太陽光利用型ガラス温室（以下、「第１のガラス温室」と称する）の構成を概略的に示す。

図１に示すように、第１のガラス温室１００は、天井部１２０および軒下部１５０を有する。

天井部１２０は、第１の面１２５、第２の面１２７、第３の面１３５、および第４の面１３７の４つの面で構成される。

このうち、第１の面１２５は、第１の屋根１２６で構成され、第２の面１２７は、第２の屋根１２８で構成される。

図１に示した例では、第１の屋根１２６と第２の屋根１２８は、頂上線ＬＭ（天井部１２０の最上端を結ぶ線）から地上に降ろした垂線に対して略線対称となるように配置される。ただし、これは必須の構成ではなく、第１の屋根１２６と第２の屋根１２８は、頂上線ＬＭから地上に降ろした垂線に対して相互に非対称な角度で配置されても良い。

第３の面１３５は、第１の天井壁１３６で構成され、第４の面１３７は、第２の天井壁１３８で構成される。第１の天井壁１３６と第２の天井壁１３８は、相互に対向しており、いずれも地面に対して略垂直に配置される。

軒下部１５０は、略直方体の形状を有し、４つの面で構成される。軒下部１５０のこれらの４つの面を、天井部１２０の各面１２５、１２７、１３５、１３７と対応する順番に、第５の面１５５、第６の面１５７（図１からは視認できないため、図示されていない）、第７の面１６５、および第８の面１６７と称する。

第５の面１５５は、第１の軒下壁１５６で構成され、第６の面１５７は、第２の軒下壁１５８（図示されていない）で構成される。第１の軒下壁１５６と第２の軒下壁１５８（図示されていない）は、相互に対向しており、いずれも地面に対して略垂直に配置される。第７の面１６５は、第３の軒下壁１６６で構成され、第８の面１６７は、第４の軒下壁１６８で構成される。第３の軒下壁１６６と第４の軒下壁１６８は、相互に対向しており、いずれも地面に対して略垂直に配置される。

各面１２５、１２７、１３５、１３７、１５５、１５７、１６５、１６７は、それぞれの部分を構成したり、他の部材を支持したりする柱類１８０を備える。

また、第１の屋根１２６は、柱類１８０によって区画され支持されるガラス部材１４０を備える。例えば、図１の例では、第１の屋根１２６は、合計１０枚のガラス部材１４０を有し、これらのガラス部材１４０は、柱類１８０で支持された状態で、縦横（２×５）のマトリクス状に配置されている。

また、図１からは視認できないが、第２の屋根１２８も、第１の屋根１２６と同様の構成を有する。

なお、第１および第２の屋根１２６、１２８に加えて、各壁１３６、１３８、１５６、１５８、１６６、１６８の少なくとも一つに対して、ガラス部材が配置されても良い。

ただし、第１のガラス温室１００において、これは必須な構成ではない。

ここで、従来の太陽光利用型ガラス温室では、天井部の屋根のガラス部材として、比較的厚いガラス部材が使用される。これは、屋根に薄いガラス部材を適用すると、砂、小石、およびその他の飛散物等の衝突によって、ガラス部材が容易に破損してしまうおそれがあるためである。

ただし、天井屋根にそのような厚い（重い）ガラス部材を適用するためには、ガラス部材を支持する柱類に、相応の強度を提供する必要がある。このため、従来の太陽光利用型ガラス温室では、柱類のような構造物に、比較的太い構造部材が使用されている。

また、細い部材を密にすることにより、構造を支持することも可能であるが、この場合も、充分な日射量の確保が難しくなる点では同様である。

これに対して、本発明による第１のガラス温室１００は、第１の屋根１２６および／または第２の屋根１２８に配置されるガラス部材１４０の少なくとも一部は、厚さが２ｍｍ以下の化学強化処理されたガラス部材で構成されるという特徴を有する。

このような薄いガラス部材１４０を使用した場合、ガラス部材１４０が軽量化され、前述のような問題、すなわち、ガラス部材の支持のために、太い柱類を使用しなければならないという問題を有意に軽減することができる。

従って、第１のガラス温室１００では、柱類１８０に要求される強度が軽減され、従来に比べて太さが低減された柱類１８０を使用することが可能になる。また、これにより、温室１００内に、より多くの太陽光を取り入れることが可能になる。

さらに、第１のガラス温室１００では、ガラス部材１４０は、化学強化処理されている。

化学強化処理されたガラス部材は、通常の（化学強化処理されていない）ガラス部材に比べて、有意に大きな強度（耐衝撃性）を有する。このため、第１のガラス温室１００では、屋根１２６、１２８に薄いガラス部材１４０を適用しても、小石、砂、および飛散物等の衝突によって、ガラス部材が破損してしまうという問題が有意に抑制される。

これらの効果により、第１のガラス温室１００では、屋根の破損のおそれを回避したまま、従来に比べてより多くの日射を温室内に取り入れることができる。

なお、本願において、第１のガラス温室１００の寸法は、特に限られないが、第１のガラス温室１００は、例えば、１０００ｍ^２以上の床面積を有しても良い。第１のガラス温室１００の床面積は、例えば、１２００ｍ^２〜１００００ｍ^２の範囲であっても良い。

（ガラス部材１４０の仕様について）
次に、前述のような第１のガラス温室１００の屋根１２６、１２８に適用されるガラス部材１４０の仕様について、詳しく説明する。

（寸法）
ガラス部材１４０の厚さは、２ｍｍ以下であれば特に限られない。ガラス部材１４０の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であっても良い。

（組成）
ガラス部材１４０の組成は、特に限られない。ガラス部材１４０は、例えば、ソーダライムガラスで構成されても良い。

なお、ガラス部材１４０は、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２を５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を２．５〜１９％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜１０％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜１％、Ｎａ_２Ｏを４〜１８％、Ｋ_２Ｏを０〜８％、ＺｒＯ_２を０〜５％を含有することが好ましい（以下、このような組成を有するガラスを、「特殊ソーダライムガラス」と称する）。

例えば、ガラス部材１４０は、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２を５０〜６５％、Ａｌ_２Ｏ_３を４〜１９％、ＭｇＯを２〜１０％、ＣａＯを０．０５〜３％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜１％、Ｎａ_２Ｏを１０〜１８％、Ｋ_２Ｏを０〜７％、ＺｒＯ_２を０〜３％を含有するガラスで構成されても良い。

あるいは、ガラス部材１４０は、酸化物基準の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２を６５〜７２％、Ａｌ_２Ｏ_３を３．４〜８．６％、ＭｇＯを３．３〜６％、ＣａＯを６．５〜９％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜１％、Ｎａ_２Ｏを１３〜１６％、Ｋ_２Ｏを０〜１％、ＺｒＯ_２を０〜３％、ＴｉＯ_２を０〜０．２％、Ｆｅ_２Ｏ_３を０．０１〜０．１５％、ＳＯ_３を０．０２〜０．４％含有し、値（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）／Ａｌ_２Ｏ_３が１．８〜５であるガラスで構成されても良い。

以下、そのような「特殊ソーダライムガラス」で構成されたガラス部材１４０を使用することにより得られる効果について説明する。

一般に、太陽光利用型ガラス温室は、農場のような屋外に配置されるため、各種気候変動の影響を受けることになる。すなわち、太陽光利用型ガラス温室は、年間を通して、風雨状態を含む様々な天候に晒される。

その結果、太陽光利用型ガラス温室を長期間使用した場合、屋根に適用されるガラス部材に、「ヤケ」と呼ばれる現象が生じる場合がある。

ここで、「ヤケ」とは、ガラスの表面において、水分による濡れと乾燥が繰り返される結果、ガラスの表面が白濁する現象を意味する。より具体的には、ガラスに吸着した水分中に、ガラス側からアルカリ金属成分が溶出すると、水がアルカリ性に変化する。このアルカリ性の水が、その後空気中の酸性ガスと反応すると、炭酸塩系の生成物が生じ、ガラスの表面が白濁する。

ガラス部材にこのような「ヤケ」が生じた場合、「ヤケ」の発生箇所では、透明性が損なわれるため、屋根を介して、太陽光を温室内に十分に入射させることができなくなってしまうという問題が生じる。太陽光利用型の温室で栽培される作物には、僅かな入射量の減少が収量に影響するものもあり、そのような場合は大きな問題となる。

しかしながら、前述のような組成を有する「特殊ソーダライムガラス」で構成されたガラス部材１４０は、「ヤケ」が生じ難いという特徴を有する。

従って、「特殊ソーダライムガラス」で構成されたガラス部材１４０を第１のガラス温室１００に適用した場合、「ヤケ」の発生が有意に抑制される。その結果、第１のガラス温室１００内に、長期にわたって、多くの入射光を取り入れ続けることができるという効果が得られる。

（化学強化処理について）
前述のように、ガラス部材１４０は、化学強化処理されているという特徴を有する。

ここで、「化学強化処理（法）」とは、ガラス基板をアルカリ金属を含む溶融塩中に浸漬させ、ガラス基板の最表面に存在する原子径の小さなアルカリ金属（イオン）を、溶融塩中に存在する原子径の大きなアルカリ金属（イオン）と置換する技術の総称を言う。「化学強化処理（法）」では、処理されたガラス基板の表面には、元の原子よりも原子径の大きなアルカリ金属（イオン）が配置される。このため、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することができ、これによりガラス基板の強度が向上する。

例えば、ガラス基板がナトリウム（Ｎａ）を含む場合、化学強化処理の際、このナトリウムは、溶融塩（例えば硝酸塩）中で、例えばカリウム（Ｋ）と置換される。あるいは、例えば、ガラス基板がリチウム（Ｌｉ）を含む場合、化学強化処理の際、このリチウムは、溶融塩（例えば硝酸塩）中で、例えばナトリウム（Ｎａ）および／またはカリウム（Ｋ）と置換されても良い。

ガラス基板に対して、このような化学強化処理を行うことにより、ガラス基板の表面に圧縮応力層が形成され、これにより、ガラス基板の強度を高めることができる。

（その他）
この他、ガラス部材１４０には、各種機能を付与しても良い。

例えば、ガラス部材１４０には、反射防止機能を付与しても良い。そのような反射防止性機能は、例えば、ガラスの表面に、屈折率の異なる透明誘電体の積層膜を配置することにより、構成することができる。

なお、反射防止機能を有するガラスは、従来から知られている（例えば、国際公開第ＷＯ２０１２／０８６８０６号、および日本国特許第４８８３３８３号公報等参照）ため、ここでは、これ以上説明しない。

（実験）
前述のガラス基板の「ヤケ」に対する耐性を評価するため、以下の方法で、２種類の組成のガラス基板を用いて、高温高湿試験を実施した。

（ガラス基板の準備）
まず、組成の異なる２種類のガラス基板（以下、それぞれ、「第１のガラス基板」および「第２のガラス基板」と称する）を準備した。両ガラス基板の寸法は、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ１．１ｍｍとした。

第１のガラス基板および第２のガラス基板の組成を以下の表１に示す。第２のガラス基板は、前述の「特殊ソーダライムガラス」に相当する。

次に、第１のガラス基板に対して、化学強化処理を実施した。化学強化処理は、第１のガラス基板の全体を、４５０℃のＫＮＯ_３溶融塩に６時間浸漬した後、ガラス基板を室温付近まで冷却することにより実施した。

第２のガラス基板に対しても、同様の化学強化処理を実施した。

（試験方法）
相対湿度ＲＨ＝９９％、温度１２０℃の雰囲気中で、第１および第２のガラス基板（化学強化処理あり／なし）を２０時間保持した。

試験後に各ガラス基板を回収し、それぞれのガラス基板を、超純水２０ｍＬを含むチャック付きポリ袋中に入れた。その後、室温で、周波数１００ｋＨｚの超音波処理を実施した。

次に、得られた各液体中に含まれる溶出成分を、ＩＣＰ発光分析法およびＩＣＰ質量分析法により分析した。また、各液体中に含まれるアルカリ成分の量を評価した。

（結果）
以下の表２には、各ガラス基板に対して得られた、溶出成分の分析結果をまとめて示す。

表２には、各ガラス基板における試験結果として、各種溶出元素の量の他、溶液中のアルカリ成分の総量も同時に示した。

表２に示すように、第１のガラス基板の場合、化学強化処理の有無に関わらず、溶液中のアルカリ成分の総量は、１００ｎｍｏｌ／ｃｍ^２を超えることがわかる。

これに対して、第２のガラス基板では、化学強化処理を実施していない場合であっても、溶液中のアルカリ成分の総量は、７．１ｎｍｏｌ／ｃｍ^２であり、溶出量が少ないことがわかる。特に、化学強化処理を実施した第２のガラス基板の場合、溶液中のアルカリ成分の総量は、４．４ｎｍｏｌ／ｃｍ^２であり、アルカリ成分の溶出量は、第１のガラス基板に比べて、大きく抑制されていることがわかる。

この結果から、太陽光利用型ガラス温室に第２のガラス基板を適用した場合、前述のようなヤケの問題が有意に抑制されることがわかった。

本発明は、例えば、園芸栽培および温水プール等に適用可能な太陽光利用型ガラス温室等に利用することができる。

１００第１のガラス温室
１２０天井部
１２５第１の面
１２６第１の屋根
１２７第２の面
１２８第２の屋根
１３５第３の面
１３６第１の天井壁
１３７第４の面
１３８第２の天井壁
１４０ガラス部材
１５０軒下部
１５５第５の面
１５６第１の軒下壁
１５７第６の面
１５８第２の軒下壁
１６５第７の面
１６６第３の軒下壁
１６７第８の面
１６８第４の軒下壁
１８０柱類

Claims

太陽光利用型ガラス温室であって、
天井屋根の少なくとも一部には、厚さが２ｍｍ以下の化学強化処理されたガラス部材が適用されることを特徴とする太陽光利用型ガラス温室。
前記ガラス部材は、ソーダライムガラスで構成される、請求項１に記載の太陽光利用型ガラス温室。
前記ガラス部材は、酸化物基準の質量百分率表示で、５０〜７５％のＳｉＯ_２、２．５〜１９％のＡｌ_２Ｏ_３、２〜１５％のＭｇＯ、０〜１０％のＣａＯ、０〜３％のＳｒＯ、０〜１％のＢａＯ、４〜１８％のＮａ_２Ｏ、０〜８％のＫ_２Ｏ、および０〜５％のＺｒＯ_２を有する、請求項２に記載の太陽光利用型ガラス温室。
当該太陽光利用型ガラス温室は、床面積が１０００ｍ^２以上である、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の太陽光利用型ガラス温室。
前記ガラス部材は、反射防止機能を有する、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の太陽光利用型ガラス温室。