JP2001500464A5

JP2001500464A5 -

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Publication number: JP2001500464A5
Application number: JP1998513359A
Authority: JP
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2017-09-10

Description

【書類名】明細書
【発明の名称】改良被覆ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】ガラス基板並びに、熱吸収層及び前記熱吸収層の上に載置されている金属化合物の低輻射率層を含む被膜から成る被覆ガラスであって、該低輻射率層は１００ｎｍ〜６００ｎｍの厚みを有し、被覆ガラスは０．４より小さい放射率を有する高性能ソーラーコントロール被覆ガラス。
【請求項２】被膜の熱吸収層が７００ｎｍを超える波長を優先的に吸収する請求項１に記載の被覆ガラス。
【請求項３】被膜の熱吸収層が金属酸化物層である請求項１に記載の被覆ガラス。
【請求項４】被膜の熱吸収層が化学量論量未満の酸素を含有する酸化タングステン層である請求項１に記載の被覆ガラス。
【請求項５】被膜の熱吸収層が水素でドープされた酸化タングステン層である請求項１〜４のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項６】被膜の熱吸収層がアルカリ金属でドープされた酸化タングステン層である請求項１〜５のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項７】被膜の熱吸収層が、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化バナジウムまたはこれらの混合物である請求項１〜５のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項８】被膜の熱吸収層が５０〜５００ｎｍの範囲の膜厚を有する請求項１〜７のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項９】被膜の熱吸収層が８０〜２００ｎｍの範囲の膜厚を有する請求項１〜８のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１０】０．２未満の放射率を有する請求項１〜９のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１１】低輻射率層が半導体金属酸化物である請求項１〜１０のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１２】半導体金属酸化物がドープされた酸化錫またはドープされた酸化インジウムである請求項１１に記載の被覆ガラス。
【請求項１３】低輻射率層が２００〜５００ｎｍの範囲の膜厚を有する請求項１〜１２のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１４】被膜が更にイリデッセンス抑制層または熱吸収層の下の層を含む請求項１〜１３のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１５】可視光線透過率よりも少なくとも１０％少ない総太陽熱透過率を示す請求項１〜１４のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１６】可視光線透過率が６７％を超え、総太陽熱透過率が５７％未満を与える請求項１５に記載の被覆ガラス。
【請求項１７】被膜が、反射（被覆側から見た場合）及び／又は透過（透明フロートガラスに適用した場合）色の（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2が１２未満を示すようなものである請求項１〜１６のいずれかに記載の被覆ガラス。
【請求項１８】被膜が、反射（被覆側から見た場合）及び／又は透過（透明フロートガラスに適用した場合）色の（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2が７未満を示すようなものである請求項１７に記載の被覆ガラス。
【請求項１９】請求項１〜１８のいずれかに記載の被覆ガラスの板と、空間的に平行な関係の第二のグレージング板から成るマルチプルグレージングユニット。
【請求項２０】可視光線透過率よりも少なくとも１５％少ない総太陽熱透過率を示す請求項１９に記載のマルチプルグレージングユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被覆ガラスに関し、更に詳しくは、高性能ソーラーコントロール（solar control）被覆ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソーラーコントロールガラス、特に反射と透過の双方で無彩色を示す高性能ソーラーコントロールガラスに対する要求は増大している。「高性能」ソーラーコントロールガラスとは、総入射放射線エネルギー（総太陽熱）の割合よりも入射光のかなり高い割合を透過するガラスを意味付けている。鉄が添加された色付きガラスは、高いソーラーコントロール性能を付与することが可能であるが、鉄は、ガラスを緑色に着色し、そして緑色の色合いは必ずしも受け入れられるわけではない。更に、例えば、セレンと酸化コバルト等のような金属酸化物との組み合わせ等の他の添加剤を含むことは、緑色の色合いをより無彩色に変えることができるが、入射熱：透過した入射光の割合が増大するに伴い、若干の性能が犠牲になる。
【０００３】
英国特許出願ＧＢ２２８８８１８Ａには、低いソーラーファクターと高い純度の反射色を有する熱分解性（pyrolytically）被覆グレージングパネルが記載されている。該ＧＢ２２８８８１８Ａには、コバルト、鉄及びクロムの酸化物を含む第１層と、例えば窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化すず又は酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化ケイ素を含み、特定の屈折率を有する誘電第２層とで被覆されたガラス基板を含む被覆ガラスが開示されている。カナダ国特許明細書ＣＡ１１１７３８３には、ガラス上の透明な着色金属及び金属酸化物フィルムの磨耗抵抗を向上させる方法が記載されている。該ＣＡ１１１７３８８号には、鉄、クロム及びコバルト酸化物の混合物を含む着色層及び、３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲の厚みを有するフッ素ドープされた酸化すずを用いて基板を被覆する方法が記載されている。
【０００４】
銀層を適当な誘電層と組合わせて多層に積重ねた被膜は、高性能ソーラーコントロール製造物を与えることができ、反射と透過の双方において無彩色に近いが、重大な欠点を有している。第一に、適当な銀層は、製造したままの熱いガラスリボン、即ち、該リボンを切断して製造ラインから取り除く前のものに被膜を適用するオンライン（on-line）堆積法ではうまくいかず、マグネトロンスパッタ等のオフライン低圧技術に適合する。第二に、そのような銀被膜は、加工中での注意深い保護及び取り扱いや、例えば、ユニットの空間に面している被覆により複数のグレージングユニットにおいてグレージングをすることにより、最終生成物中の被覆されたガラスを防護することが要求されるという、制限された物理的耐久性を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した銀被膜の欠点なしに高性能でソーラーコントロールグレージング（glazing）を与える被膜を得ることは望ましいことであり、そして、それは好ましくは反射及び透過において無彩色に近い色を有するものか、あるいは少なくとも、上記で言及した色味を帯びたガラスの高性能体の特性の緑色の反射と透過色のどちらか一方を与えるものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガラス基板並びに、熱吸収層及び前記熱吸収層の上に載置される金属化合物を含む低輻射率層を含む被膜から成る高性能ソーラーコントロール被覆ガラスであって、該低輻射率層は１００ｎｍ〜６００ｎｍの厚みを有し、被覆ガラスは０．４より小さい放射率を有する被覆ガラスが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を図面により説明するが、添付された概略の図面によっては限定されない。ここで、図１は、本発明の一つの実施態様による被覆ガラスの断面を示す。図２は、本発明の第二の好ましい実施態様による被覆ガラスの断面を示す。図３は、図１に示した被覆ガラスを導入した二重グレージングガラスユニットの断面を示す。
【０００８】
図１において、高性能ソーラーコントロール被覆ガラス１は、ガラス基板１１、好ましくは透明フロートガラス、並びに熱吸収層１４及び金属化合物の低輻射率層１３を含む被膜１２を含む。
【０００９】
図２に示した態様は、図１の態様と同様であり、被覆ガラス２はガラス基板２１、好ましくは透明フロートガラス、及び被膜２２から成る。しかしながら、被膜２２は、被膜１２とは、熱吸収層２４及び低輻射率層２３に加えて、更に以下において記載するイリデッセンス抑制下層２５から成る点において異なっている。
【００１０】
図３は、図１の被覆ガラス板（pane）１を平行な空間関係でグレージング材料３１、典型的には透明フロートガラスの第２の板と組み合わせ、該板同士は離間されており、スペーシング及び封止システム３２で共に封止され、空隙３３を有する二重グレージングガラスユニット３を形成したものを示したものである。被膜１２はユニットの空隙３３に面している。
【００１１】
性能を向上させるために、被膜の熱吸収層は７００ｎｍを超える波長を優先的に吸収することが望ましく、好ましくは、それは実質的に可視領域のスペクトルを吸収しないことである。熱吸収層は、実質的に透明な導電性酸化物層であってもよく、酸化タングステンが、特性吸収ピークにおいてそれが約９００ｎｍ付近を示すことから好ましい。
【００１２】
酸化タングステンには、導電性及び誘電性の両者の形態が存在する。化学量論組成の酸化タングステン、ＷＯ₃は、誘電性で、実質的に近赤外線を吸収しない。非化学量論組成の酸化タングステン、ＷＯ_3-x、（式中、ｘは典型的には約０．０３まで（好ましくは、０．００５〜０．０２５の範囲である）及び、例えば、水素、フッ素、アルカリ金属、銅、銀または金等の異なる価数の適当なドーパントを含有するドープされた酸化タングステンは導電性であり、本発明において実際に使用するのに適している。
【００１３】
米国特許明細書ＵＳ５０３４２４６号には、有機金属蒸着法が記載されており、これは、インジウムすず酸化物のような導電層を有するガラス基板上にアルキルアミンタングス酸塩化合物を付加し、次いで該被覆基板を加熱することによりタングステン酸化物を形成するのに用いられる。
【００１４】
本発明において、低輻射率層の下の熱吸収層として使用される酸化タングステン層は、結晶質であっても、非晶質であってもよい。結晶質である場合、あまりに大きい結晶径のものは避けたほうが一般に好ましい。何故なら、大きい結晶は、外観上、曇りを生じやすいからである。
【００１５】
熱吸収層を形成するために使用してもよい他の熱吸収材料には、酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニオブ及び酸化バナジウム等の着色遷移金属酸化物が含まれ、これら金属酸化物の混合物もまた使用できる。
【００１６】
熱吸収層は、通常、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の、特には８０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚を有している。
【００１７】
低輻射率層は、金属化合物の層であり、通常、金属酸化物（金属窒化物及び金属珪化物等の他の低輻射率化合物は、低光透過性を有しがちであるので）及び、例えば、ドープされたインジウム、錫または亜鉛酸化物等の透明半導体である。好ましい材料としては、錫ドープ酸化インジウム、及びフッ素ドープ酸化錫が含まれる。低輻射率層は、通常、１００ｎｍ〜６００ｎｍ（より厚い層の使用は、補償として十分な輻射率の低減をすることなしに、光透過率の不要な減少を引き起こしがちであるので）の範囲の膜厚を、特に、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の膜厚を有する。低輻射率層は、０．４未満（本記載及び添付された請求の範囲において言及されている放射率の数値は、ＩＳＯ１０２９２：１９９４，アネックスＡにより測定した、通常の輻射率の値である）の放射率を有していてもよく、０．２以下の放射率を与える低輻射率層を使用することが好ましい。
【００１８】
被膜の低輻射率層は、通常、熱吸収層の上に存在し、ソーラーコントロールガラスは、ガラスをはめた（glazed）空間（必ずしもそうではないが、通常は、建築物）の内面に向かって面している被膜で上塗り（glazed）されている。
【００１９】
本発明におけるような、薄いフィルムの使用は、干渉色及びイリデッセンスの外観を与えることができる。干渉効果から得られる望ましくない色を避け、または少なくとも緩和するために、着色抑制下層（それは、それ自身、サブ（sub）層の組み合わせであってもよい）を、熱吸収層及び低輻射率層を堆積する前にガラスに適用してもよい。イリデッセンス抑制下層の組成及び堆積は、先に公開されたＧＢ第２３０１７５６Ｂ、ＵＫ第２１１５３１５Ｂ、ＵＳ５１６８００３号及びＥＰ第０２７５６６２Ｂに記載されている。かくして、本発明の好ましい態様によれば、イリデッセンス抑制下層またはその複数層は、熱吸収層及び低輻射率層から成る被膜の下に導入される。
【００２０】
例えば、反射防止層として、付加的な層を被膜の上に導入してもよいが、しかし、そのような上層は、低輻射率特性の喪失、即ち、放射率の増大、につながるので、通常は好ましくはない。
【００２１】
本発明の熱吸収層及び低輻射率層は、例えば、反応性スパッタリングを含む、スパッタリングにより、または化学蒸着による、公知の技術で堆積してもよい。実際、上記した両層共が、ガラス製造工程の間にガラスの熱いリボンに被膜を適用する可能性を提供する化学蒸着技術による蒸着法を受け入れられることは重大な利点である。熱吸収層を化学蒸着により堆積する方法は、例えば、ＥＰ０５２３８７７Ａ１及びＥＰ０５４６６６９Ｂ１に記載されているが、金属酸化物の低輻射率層を化学蒸着法により堆積する方法は、例えば、ＧＢ２０２６４５４Ｂ、ＵＳ５００４４９０及びＥＰ０３６５２３９Ｂに記載されている。
【００２２】
【実施例】
本発明を説明するが、以下の実施例によっては限定されない。実施例において、以降の記載と請求の範囲と同様に、記述する可視光線透過率は、イルミナントＣ（Illuminant C）を用いて測定した。記述する総太陽熱透過率は、北緯３７°（気団１．５）の地表での直接の通常放射入射線を表す太陽スペクトル輻射照度（ＡＳＴＭＥ８７−８９１）で重み付けすることにより測定される。
【００２３】
実施例１
ケイ素、炭素及び酸素から成り、６５ｎｍの膜厚及び約１．７の屈折率を有するイリデッセンス抑制下層を、ヨーロッパ特許第０２７５６６２Ｂに記載されているような３ｍｍの透明フロートガラスのリボンに設けた。
【００２４】
リボンから切断したガラス板に、通常の反応性マグネトロン直流スパッタで、９１０ｎｍの波長で（下層なしに透明３ｍｍフロートガラスで測定した場合）７０％の吸収ピークを与える、水素でドープした厚さ約１００ｎｍの熱吸収酸化タングステン層を下層の上にオーバーコートした。
【００２５】
低輻射率層として機能し、４×１０^-4オーム・センチメーターの電気抵抗率を示す、約２６５ｎｍのインジウム錫酸化物層を、酸化タングステン層上に、通常の反応性マグネトロン直流スパッタリングで、約１０原子％の錫を含有するインジウム錫ターゲットを用いて堆積した。そのインジウム錫酸化物層は約０．０８の輻射率を有する。
【００２６】
得られた被覆ガラス板は以下の性質を有していた：
可視光透過率７０．４％
総太陽熱透過率５５．９％
【００２７】
被覆していない透明フロートガラスの３ｍｍの板及び１２ｍｍの空気空間を有する二重グレージングガラスユニットに、被膜が空気空間に向かうように被覆板を導入したところ、得られたユニットは、可視光透過率が６４％、総太陽熱透過率が４４％であり、照明（イルミナントＣ（Illuminant C））のもとで、以下の反射及び透過色を示す：
ａ＊ｂ＊Ｌ＊
反射 −５．２ −５．１４６
透過 −２．９１．２８４
【００２８】
実施例２
２５ｎｍの厚さのドープされていない酸化錫の最初の層及び２５ｎｍの厚さのシリカの層から成るイリデッセンス抑制下層を、３ｍｍの厚さの透明フロートガラスのリボンに設けた。
【００２９】
リボンから切断したガラス板に、通常の反応性マグネトロン直流スパッタリングで、９１０ｎｍの波長で（下層なしに透明３ｍｍフロートガラスで測定した場合）７０％の吸収ピークを与える、リチウムでドープした厚さ約４２０ｎｍの熱吸収酸化タングステン層を下層の上にオーバーコートした。
【００３０】
低輻射率層として機能し、４×１０^-4オーム・センチメーターの電気抵抗率を示す、約８５ｎｍのインジウム錫酸化物層を、酸化タングステン層上に、通常の反応性マグネトロン直流スパッタリングで、約１０原子％の錫を含有するインジウム錫ターゲットを用いて堆積した。
【００３１】
得られた被覆ガラス板（pane）は以下の性質を有していた：
可視光透過率６９％
総太陽熱透過率５４％
【００３２】
被覆していない透明フロートガラスの３ｍｍの板及び１２ｍｍの空気空間を有する二重グレージングガラスユニットに、被膜が空気空間に向かうように被覆板を導入したところ、得られたユニットは、可視光透過率が６３％、総太陽熱透過率が４１％であり、照明（イルミナントＣ（Illuminant C））のもとで、以下の反射及び透過色を示す：
ａ＊ｂ＊Ｌ＊
反射 −３．６ −３．３９０
透過 −９．３５．１８４
【００３３】
実施例３
実施例２に記載したのと同様のイリデッセンス抑制下層を、３ｍｍの厚さのフロートガラスのリボンに設けた。
【００３４】
リボンから切断したガラス板に、マグネトロン直流スパッタリングで、酸化物ターゲットから厚さ約１０４ｎｍの熱吸収非化学量論組成の酸化タングステン層をオーバーコートした。酸化タングステン中のタングステンの酸化状態は、式ＷＯ_2.98の酸化タングステンに相当すると測定された。
【００３５】
低輻射率層として機能する、約２７０ｎｍのインジウム錫酸化物層を、酸化タングステン層上に、通常の反応性マグネトロン直流スパッタリングで、約１０原子％の錫を含有するインジウム錫ターゲットを用いて堆積した。
【００３６】
被覆していない透明フロートガラスの３ｍｍの板及び１２．５ｍｍの空気空間を有する二重グレージングガラスユニットに、被膜が空気空間に向かうように被覆板を導入したところ、得られたユニットは、可視光透過率が６６％、総太陽熱透過率が４６％であり、照明（イルミナントＣ（Illuminant C））のもとで、以下の反射及び透過色を示す：
ａ＊ｂ＊Ｌ＊
反射 −７．７２．２５４９
透過１．９０．６１８５
【００３７】
実施例４〜９
この一連の実施例のそれぞれにおいて、被覆した３ｍｍの透明フロートガラス、被覆されたガラスの板及び３ｍｍの被覆されていない透明フロートガラスから成り、１２．５ｍｍの空間及び被膜が空間に面している二重グレージングガラスユニットの光学的性質は、ガラス及び被覆層の公知の光学的性質から計算した。被膜の構造及び被覆ガラスの性質を添付表１及び表２に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
【発明の効果】
本発明の被膜は、先行技術を克服して重要な利点を提供する。熱分解法（これは、それらにオンライン用途を与えるという追加の利益を有する）による製造に適しているために、それらは、高度に信頼性のある形態で、取り扱いに特別の注意を払う必要性を減少させ、複数のグレージングガラスユニット内でそれらを保護する必要なしに、フリースタンディンググレージング（free standing glazing）内に被膜を使用する可能性を開くものである。本体が着色したガラスに比較して、これらはガラス溶融タンク（変化が起こる際の製造固有な損失と共に）中の組成を変更する必要なしに、よりフレキシブルな技術（被覆）を適用することによる製造に適しているという利点、及び性能が高度になるに伴い着色することが観察される、より強い緑がかった色合いを避けることができるという利点を提供する。
【００４１】
更に、可視光線透過率が６７％を超え、総太陽熱透過率が５７％未満を与えるガラスにより、優れた性質が達成されることができる。一般に、本発明のソーラーコントロールグレージングは、可視光線透過率よりも少なくとも１０％少ない総太陽熱透過率を与えるものであり、グレージングは、少なくとも１２％少ない（二重グレージングユニット内において透明フロートガラスの板と共に使用した被覆ガラスの場合には少なくとも１５％）総太陽熱透過率が容易に達成され、そして好ましい。
【００４２】
本発明の好ましい被覆ガラスは、反射（被覆側から見た場合）及び透過（透明フロートガラスを適用した場合）色の（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2が１２未満を示すことであり、特に１０未満であることを示すような被膜のガラスである。特に好ましい態様において、反射及び／又は（好ましくは、及び）透過色の少なくとも一つの（ａ^*2＋ｂ^*2）^1/2が７未満であるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施態様による被覆ガラスの断面を示す。
【図２】本発明の第二の好ましい実施態様による被覆ガラスの断面を示す。
【図３】図１に示した被覆ガラスを導入した二重グレージングガラスユニットの断面を示す。