JP2002527326A - 熱互変機器 - Google Patents
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Abstract
Description
過性の高い窓は屋外または大気の温度が低い時に、ビルの居住者に開放感を与え
、かなりの太陽熱または受動熱の取得を提供するのに望ましく、かつ窓は可視光
をビルまたは建造物の中に取り入れて昼光を供給するのに望ましく、それによっ
て居住者が室内にいる時間の大半に必要な電気照明を著しく減らす。その一方で
窓は屋外または大気の温度が高く、空冷または空調を使用している時に大量の太
陽熱を室内に取り込む。このことは太陽放射が窓に直射しまたは窓から入る時に
日中の或る時間およびビルの或る部分で特に当てはまる。
することである。しかしながら、これらは高価で煩わしく、美観的にも望ましく
ない解決法であり、特に大きなオフィスビル、ホテルアトリウム、空港ターミナ
ルなどの公共建造物では望ましくない。熱互変、光互変、電子互変および光電子
互変技術に基づく熱効率のよい窓が提案され、ビルおよび建造物に使用される種
々の透過性窓が提供されている。しかしながら、現在まで商業ベースの使用に性
能、耐久性、対費用効果、便利性を示したものはない。
入れ、大気温が高いとき、特に日光が直接窓に当たるときに太陽放射を実質的に
遮蔽するエネルギー効率の良好な機器および窓に関する。本発明は寒い日に受動
太陽熱および昼光を取り入れ、暖かい日に本発明の窓上の、或いは窓からの直射
日光による太陽熱の蓄積を防止しながら昼光を供給する窓を提供する。本発明は
又レンズまたはフィルタとして使用する可変透過シャッターなどの熱互変機器を
提供する。
たは大気の温度と太陽光線の直接性である。本発明の幾つかの実施態様では、本
発明の窓は自発的に変化して、調光可能な窓としての使用が検討される状況下で
殆どの代替技術に要求される制御機構および使用者の介入なしに、温度および日
光の直接性の適当な条件下でエネルギーを遮蔽することを提供する。本発明の他
の実施態様は使用者によって調節される、或いは所望であれば、例えば電子制御
機構によって自動的に制御される窓を提供する。
れ、窓の構造全体の少なくとも一部の温度が大気温度、屋外温度以上に著しく上
昇する時などに残存光エネルギーを吸収する特性を有する。本発明の窓および機
器は残存光エネルギー吸収特性のもとになる物質の日光曝露に起因する温度上昇
があるときに、熱互変特性のもとになる物質の温度上昇があるような方法で並列
した残存光エネルギー吸収特性を熱互変特性に結合させている。熱互変特性は熱
互変特性のもとになる物質の温度が大気温度、室外温度からその温度を超える温
度に上昇するにつれて、窓によって吸収される光エネルギーの全体が増加する性
質である。
度、室外温度で光エネルギーを幾らか吸収する性質をもつ熱互変物質によって与
えられる。残存光エネルギー吸収特性に寄与する大気、室外温度での熱互変物質
の光エネルギー吸収特性は、好ましくはすべて、大気、屋外温度で着色の少ない
形態と着色の多い形態との間における熱平衡のゆえに存在するさらに着色した熱
互変物質の形態に、或いはさらに少ない着色形態の着色に起因するものであり、
熱互変物質の光互変活性に起因するものではない。残存光エネルギー吸収特性は
、窓が日光曝露によって引き起された吸収変化とは別に、窓または機器に入射す
る太陽放射エネルギーの約5%以上吸収できるものが好ましく、約10%以上吸
収できるものはさらに好ましい。残存光エネルギー吸収特性は窓または機器が日
光に直接または完全に曝露されたときに熱互変特性に寄与する物質の中に少なく
とも大気、室外温度の10℃以上の温度上昇があるものが好ましく、少なくとも
20℃以上の温度上昇があるものがさらに好ましい。
ギー吸収から多い光エネルギー吸収まで可逆的に変化する任意の物質(複数を含
む)によって与えられる。熱互変特性は暖かいまたは暑い日に室外、大気温度で
の吸収が少なく、熱互変特性に寄与する物質の温度が少なくとも10℃上昇した
ときに吸収が増加する物質によって与えられることが好ましい。熱互変特性は涼
しいまたは寒い日に室外、大気温度での吸収が少なくても、涼しいまたは寒い日
に日光の直接またはフル曝露によって窓の温度が上昇したときに吸収が著しく増
加する物質によって与えられることが好ましい。
ート層、複層構造および/またはエネルギー効率的な窓を実現するために特殊ガ
スを充填するなどのほかの特徴を任意的に組み合わせる。
昇につれて少ないエネルギー吸収から多いエネルギー吸収へ変化する一層以上の
熱互変層を含む。本発明に使用される多くの熱互変層では、これは熱互変層(複
数を含む)の温度上昇につれて少ない着色から多い着色への変化を意味する。
たはシート)を含む。これらの基板は熱互変層であってもよく、或いは基板上に
熱互変層(複数を含む)を装着したものでもよい。本発明の窓はガスまたは真空
を閉じ込める空間で離れて位置した二枚以上の基板を含むこともある。
)のこともある。短波長光は短波長可視光(SWV)を任意的に含んでもよい。
バリア層はバリア層に入射するUVおよび/またはSWV光の全てまたは一部を
吸収することができる。バリアは基板、基板の一部であってもよく(例えば、バ
リアは二枚のガラスシートを相互に接着させる重合層の中にあってもよい)、或
いはバリアは基板上に装着された層でもよい。バリアは、存在すれば、太陽と熱
互変層の間に位置して熱互変層および他に存在する可能性のある層の挙動を保護
および/または修飾する役目をする。バリアは他の層を、例えばUV光による光
劣化から保護し、熱互変特性と光互変特性との両方をもって存在する物質の光互
変特性の全てまたは一部を抑制することによって、熱互変層の挙動を修飾するこ
とができる。多くの事例では、熱互変物質はUV安定剤などの付加物を含む重合
性物質の中に取り込まれる。この安定剤は通常バリア層に同等な効果を与えない
けれど、機器は熱互変層中にUV安定剤が存在するときにバリア層無しで構築さ
れてきた。
、存在すれば、熱互変層および任意的に存在する他の層を、例えば機械的磨耗、
酸素環境上の汚染から保護する働きをする。熱互変層は、存在すれば、太陽と保
護オーバーコート層との間に位置して、例えばガラスの窓枠/熱互変層/保護オ
ーバーコートは窓構造体の内面上にオーバーコートと共に配置させることができ
る。
む。これらの物質は比較的一定な光エネルギー吸収(すなわち、光エネルギー吸
収物質の温度および光化学的プロセスに著しく左右されない吸収)を与える。静
的光エネルギー吸収物質(複数を含む)は、存在すれば、残存光エネルギー吸収
特性を与えるために作用する、したがって日光の直射またはフル曝露時に光エネ
ルギーを充分に吸収して窓の少なくとも一部の温度を窓の周囲の大気温度以上に
上昇させる。それによって窓を日光に直面させることができる。静的光エネルギ
ー吸収物質は、吸収されたエネルギーが熱互変物質を日光吸収して増加する温度
までに暖めることができるかぎり、別の層、基板および/または熱互変層を含む
他の存在する別の層の中に含まれていてもよい。
数を含む)はその赤外線(IR)反射性および/またはIR光の不十分な放散ま
たは放射性によってエネルギー効率の実現を補助する。
次のように定義する。 紫外線(UV):380nmから太陽光の最短波長、 短波長可視光(SWV):380nmから495nm、 可視光:380nmから750nm、 近赤外光(NIR):750nmから3200nm、 赤外光:750nmから50,000nm。
知であり、市販されていて、それらは物質の温度上昇につれて黒色または色つき
から僅かな色つきまたは無色まで変化する。物質の温度が上昇するにつれてNI
R反射の少ないものから多いNIR反射のものまで変化する熱互変物質も知られ
ている。かかる物質を本発明の窓および機器に結合することは可能であるけれど
も、本発明に使用される熱互変物質の少なくとも一つは熱互変物質の温度上昇に
つれて少ないエネルギー吸収から多いエネルギー吸収まで変化する。これは物質
の温度上昇につれて無色または僅かな着色から色つきまたはさらに多い着色まで
の変化を意味することが多い。
吸収が増加する物質は物質の温度が減少して元の温度に戻るにつれて光エネルギ
ー吸収は減少して元の光エネルギーの吸収状態に戻る。本発明では、熱互変物質
は温度サイクルが行ったり来たりするにつれて可逆サイクルが少ないエネルギー
吸収と数千倍も多いエネルギー吸収との間を行ったり来たりするものであること
が好ましい。熱互変物質は本発明の機器に使用される期間を通して熱的および光
化学的に安定でなければならない。
複数を含む)はこの特徴を持つ分野の当業者に周知な任意な物質から選択するこ
とができる。熱互変物質の技術はJ.H.Dayによる総説がChemical
Reviews 63, 65−80(1963)、Chemical Re
views 68, 649−657(1968)に、Kirk−Othmer
Encyclopedia of Chemical Technology
,第3版,Vol.6、pp.129−142(John Wiley and
Sons, Inc. (1979))に総説がある。熱互変物質の幾つかは
Chemical Triggering, Reactions of Po
tential Utility in Industrial Proces
ses,第5章,pp.240−278(Plenum Press(1987
))にG.J.Sabongiによる記述がある。種々の光互変物質に関する熱
互変はR.C.Bertelsonらによる考察がG.H.Brown編Pho
tochromism(John Wiley and Sons, Inc.
(1971))にある。温度上昇にともなって着色が増加する技術分野で好ま
しい熱互変物質は次に示す構造をもつ化合物である。
6号に開示したオキサゼピの−スピロオキサジン。置換基R1〜R12は米国特
許公報第5,055,576号に定義がある。
−3、6−ジヒドロキシフルオレン−フタルアノン(構造式図示)およびスピロ
−3,6−ジヒドロフルオレン−1,3−ジヒドロ−2,2−ジオキシベンゾイ
ソチオフェン(構造式非図示)。置換基XおよびYは米国特許公報第5,294
,375号に開示された置換基を含むように選択される。
および光互変物質に関する総説の化合物につき記述された置換基を反映するよう
に選択される。
poration(Chicago Illinois)から商品名Rever
sacol Palatenate Purpleで市販されているスピロオキ
サジンである。報告された構造式を次に示す。
ためにKeystone Aniline Corporation(Chic
ago Illinois)から商品名Reversacol Sea Gre
enおよびReversacol Aqua Greenの名前で販売されてい
る。報告された構造式を次に示す。
するにつれ、無色または僅かな着色から色つきまたはさらに多い着色まで変化す
る熱互変系もまた本発明の機器に有用である。この種類の好ましい系はKito
らの米国特許公報第4,421,560およびTsutsuiらのJapane
se Journal of Applied Physics,33.592
5−5928(1994)に記述がある。
のあるクロメンとして知られる化合物の種類である。幾つかのクロメンおよび興
味のある追加のスピロオキサジン化合物がKobayakawaおよびMomo
daの米国特許公報第5,621,017にリストされている。
だけを吸収し、そのために特定の色を呈する。個々の熱互変物質の特定な色と違
う他の色を実現するためには二種類以上の熱互変物質または熱互変系を組み合わ
せることができる。二種類以上の物質の複合色が温度の特定な範囲にわたって調
和するためには、物質の色変化についての温度活性化プロフィールが同じでなけ
ればならない(すなわち、それらは無色または僅かな色から着色した色またはよ
り着色した色までほぼ同じ温度範囲で変化する必要がある)。その上、熱互変物
質は互いの色変化特性に著しい影響を与えてはいけない、或いはそれらは別の層
の中に含まれる必要がある。特殊な色を実現するための化合物の混合およびマッ
チングは塗料技術、染料および染色技術で周知であり、これらの技術は本発明の
熱互変物質の組み合わせを選択する指針として用いられる。ガイドラインはF.
W.Billmeyer Jr.およびM.SaltzmanのPrincip
les of Color Technology,第2版(John Wil
ey and Sons,Inc.(1981))にも見出すことができる。灰
色が望ましい色であることが多く、この外観は可視スペクトルにわたって比較的
平坦なまたは無構造吸収曲線をもつことによって、或いは冷えたときに補色であ
る青、緑および赤の比較的同じ量の光を透過する熱互変物質を組み合わせること
によって実現することができる。フル太陽光での機器の色度(C*ab)は20
未満が好ましい。
acol Palatenate Purpleと1,3−ジヒドロ−1,3,
3−トリメチル−5−メトキシ−6−ニトロスピロ[2H−1−ベンゾピラン−
2,2−(2H)−インドール](Chroma Chemical Inc.
Dayton, Ohioから市販されているChroma Dye 88)
である。Chroma Dye 88は好ましい熱互変物質でもある。これら二
種類の熱互変物質をプロピレンカーボネート溶液中でポリ酢酸ビニルおよび2−
ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンと結合させると、プロピレンカーボネ
ートを気化させ、フィルムを生成させることができ、その色は灰色がかった赤褐
色である。温度上昇にともなってフィルムは青みがかった灰色に変化する。これ
は定性的には同じフィルムであるが、温度上昇につれて緑色から暗い青みがかっ
た緑色に変わるReversacol Palatenate Purpleだ
けが熱互変物質であるフィルムおよび温度上昇につれて明るい赤褐色から暗赤褐
色に変わるChroma Dye 88だけが熱互変物質である定性的に同じフ
ィルムに対比される。
チル−6−ニトロスピロ[2H−1−ベンゾピラン−2,2−(2H)−インド
ール](Chroma Chemical Inc. Dayton, Ohi
oから市販されているChroma Dye 37)である。ポリ(ビニルブチ
ラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル)および2−ヒドロキシ−4−
オクチルオキシベンゾフェノン中のDye 37による熱互変フィルムは明るい
赤色から徐々に暗い紫色に、次にフィルムの温度上昇につれて青紫色に変わる。
もある。例えば、窓は約25から30℃で著しい量の色を発色させる小量の熱互
変物質を含むこともある。窓は35、45および/または55℃などの高温で著
しい色を発色させる一種類以上の熱互変物質を付加的に含むこともある。これは
温度上昇につれてさらに斬新的な色合いの増加を可能にする。
もあり、特にそれらが同じ層の中に含まれたときに熱互変物質または熱互変系が
相互に悪影響を及ぼす場合にそうである。
質周りの環境を選択することによって層の中でデザインすることができる。例え
ば既にその構造を示したピラン環を含む熱互変化合物では、電子吸引置換基を分
子のピラン側におよび/または電子供与置換基を分子の他方の側に配置すること
は顕著な熱互変着色が起こる温度を低下させる傾向がある。既にその構造を示し
たインドール部分を含む熱互変化合物では、インドールの窒素にブチルアルキル
基(イソプロピル、第三級ブチル、イソブチルまたはネオペンチルなど)を配置
することは著しい熱互変着色が起こる温度を低下させる傾向がある。熱互変物質
周りの環境の極性を減少させることは著しい熱互変着色が起こる温度を上昇させ
る傾向があり、その逆も真である。熱互変物質周りの極性は熱互変物質を含むポ
リマーマトリックス中の溶媒または可塑剤によって影響され、或いは極性はポリ
マーそのものの選択および/またはポリマー中またはポリマー上の官能基の極性
によって影響される。ポリマーマトリックスの「開放性」もスピロ型熱互変化合
物がその着色形への開環能に影響を及ぼす。架橋密度が低く、空隙または間隙空
間が大きいポリマー、或いはガラス転移温度の低いポリマーは低温で着色する傾
向がある。
ら55℃である。適当量の残存光エネルギー吸収特性および直射日光曝露の存在
では、熱互変層自体の温度は標準的に約30℃から90℃である。約30℃から
90℃の温度範囲は本発明の機器の熱互変層に著しい着色増加が起きる温度範囲
である。
約10℃から40℃の温度の間でUVおよび/またはSWV光を吸収すれば、そ
れらは顕著に着色する。光着色状態の熱的漂白速度または熱的平衡へ戻る速度は
温度の上昇と共に増加するので、約35℃から40℃で光互変的に活性な物質の
多くは極めて僅かな定常状態光誘起着色を示す。以下に示すようにこの光互変活
性もUVまたはUVとSWVを吸収するバリアを使用することで阻止または制御
することができる。しかしながら、少ない着色形態と着色の多い形態との間の熱
的平衡は、上記の構造をもつ熱互変物質の多くでは、温度の上昇と共により着色
した形態の濃度が増加する方向へシフトする。好ましい熱互変物質および熱互変
系は約30℃から90℃の温度範囲にわたって熱的平衡移動に由来する着色を大
きく増加させるものである。
反応と呼ばれる反応における太陽からの可視光の吸収によって着色の少ない形態
へ転換される。この光漂白反応は本発明の機器に使用される熱互変物質にとって
望ましくない。例えば、1,3−ジヒドロ−1−エチル−3−3−エチル−メチ
ル−6−ニトロスピロ[2H−1−ベンゾピラン−2,2−(2H)−インドー
ル](Chroma Chemical Inc. Dayton, Ohio
から市販されているChroma Dye 47)はポリメチルメタアクリレー
ト、ポリ酢酸ビニルおよびポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ
−酢酸ビニル)フィルム中、日光不在下で、20℃から60℃までの加熱で明る
い赤色から暗赤色へ変色し、これらポリマー層の全てにおける熱互変物質および
/またはほかの熱互変物質と組み合わせる物質の優れた候補であると思われる。
しかしながら日光存在下の加熱では、ポリメチルメタアクリレートおよびポリ酢
酸ビニルにおけるChroma Dye 47の光吸収は、着色の多い形状から
着色の少ない形態への可視光誘起転換または光漂白と信じられているものである
故に、あっても極めて僅かな増加でしかない。この問題は2−ヒドロキシ−4−
オクチルベンゾフェノン存在下におけるポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルア
ルコール−コ−酢酸ビニル)中のChroma Dye 47では観察されなか
った。Chroma Dye 47はポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルアル
コール−コ−酢酸ビニル)を含有するフィルム、特にChroma Dye 4
7の熱互変活性を引き立たせると思われるベンゾフェノン型のUV吸収剤も含有
するフィルムに使用するのに好適な熱互変物質である。熱互変物質Chroma
Dye 88は一部のポリマー系で光漂白の現象を受けるが、Chroma
Dye 47よりも一般的に程度は少なく、特に他の熱互変物質との組み合わせ
で熱互変層に依然として使用される。
うにまとめることができる。
に際し色は変化せず、熱または光漂白の速度は高い。光互変である熱互変物質は
光エネルギーhv1が熱互変/光互変物質に達する前にエネルギーの全部または
一部を吸収するバリアによってその光互変性を排除または修飾することができる
。また、熱互変物質の光互変活性も修飾することができ、物質周りの環境(ポリ
マーマトリックスの種類、可塑剤、シリカ、アルミナなどの金属酸化物上での熱
互変物質の吸着、添加物、特に熱互変/光互変物質と同じ層内に含まれたUVお
よびSWV光吸収剤)によって増強または抑制される。望ましくない光漂白反応
を回避するためには、熱互変物質はhv2の吸収によって引き起される漂白プロ
セスの量子効率が低いもの、或いは周波数v2の光が熱互変物質に達しないか、
殆ど達しない熱互変物質が好適である。意外なことに、望ましい特徴を組み込ん
だ、種々の熱および光誘発反応の窮境を回避する熱互変物質および層が見出され
、以下の実施例で説明する。
(窓を含むビルまたは建造物の望ましい室内温度に比較して)日光が窓に直接で
あるに大量の太陽エネルギーを吸収ことまで変化する。本発明に類似な窓の構築
における光互変層は、一般的に日光は窓に直射するが、外気温が涼しいか寒いと
きに(ビルまたは建造物の望ましい内部温度に比較して)、太陽エネルギーを著
しく吸収するようになるという欠点を有する。加えて、殆どの光互変物質は着色
を引き起す充分量のUVが雲を透過するために曇った日に著しく変色する、一方
で曇った日は通常寒く、雲は可視光による光漂白の量を減少させる。窓が部屋に
照明を供給する目的であれば(昼光として知られる)、太陽からの可視光の量が
少ない時に窓は暗くなり、そのために室内に電気照明が必要となるので、これは
極めて大きな問題である。
性が部分的に抑制された光互変物質のかなりの量および/または(3)熱互変物
質中の小量の光互変活性、を存在させることによって小量の光互変特性を熱互変
特性と組み合わせることができる。残存光エネルギー吸収特性に加えて、光互変
活性に由来する色変化は太陽エネルギーの一部、特に直射日光からの太陽エネル
ギーの吸収を引き起し、光互変活性を含有する層および隣接層における温度上昇
を引き起す。外気温が暖かいとき、この付加的な温度上昇は同じ層および/また
は隣接層に含まれた熱互変物質のさらなる色変化を引き起す。外気温が涼しいか
寒いときには、少ない直射日光が誘発した光互変活性に由来する色変化および温
度上昇は顕著な熱互変反応を誘発するのに充分でなく、大量の太陽エネルギーが
ビルまたは建造物に侵入するのを阻止することもできない。
の層である。熱互変層を生成するには、熱互変物質を純物質として他の層または
基板上に塗布するか、好ましくは熱互変物質をポリマーマトリックス内に取り込
む。ポリマーマトリックスは基板自体であってもよく、或いは基板または他の層
に被覆された別の層でもよい。基板がプラスチックシートの場合には、例えばア
クリル系シート材料を製造する配合のモノマー部分に熱互変物質を供給すること
によって熱互変物質を直接基板内に取り込むこともできる。熱互変物質とポリマ
ー(複数を含む)とを適当な溶媒または多溶媒系に、任意的に添加物(UV吸収
剤、熱および光安定剤、抗酸化剤、可塑剤および静的光エネルギー吸収物質など
)と一緒に溶解させて、基板または他の層を被覆する配合中に熱互変物質を取り
込むこともできる。熱互変物質生成溶液または配合物は溶媒注入法、噴霧、スピ
ンコーチング、スクリーンまたはオフセット印刷、ドクターブレード法などの種
々の手段によって塗布される。塗布した後に溶媒(複数を含む)の一部または全
部を気化させてフィルムを生成させる。
せ、配合物を硬化または反応させることによって、熱互変層を生成することもで
きる。ポリマー生成配合物は通常、硬化または反応の前に、基板または他の層に
塗布されるが、配合物が適当な溶媒を含むときは硬化または反応の後に塗布され
ることもある。ポリマー生成配合物は一種類以上のポリマー生成モノマーおよび
/または一種類以上のポリマー生成オリゴマーから構成され、任意的に一種類以
上のポリマー、一種類以上の触媒、一種類以上の反応開始剤、一種類以上の可塑
剤および/または一種類以上の溶媒から構成される。ポリマー生成配合物を熱ま
たは放射手段によって硬化または反応させる。ポリマー生成配合物は熱可塑性ポ
リマー層を生じることもあり、或いはポリマー生成配合物が架橋して熱硬化性ポ
リマー層を生じることもある。ポリマー生成配合物は熱互変物質(複数も含む)
または熱互変系(複数も含む)と一緒に熱互変層に取り込まれるUV吸収剤(複
数を含む)、熱および光安定剤(複数を含む)、抗酸化剤(複数を含む)、可塑
剤(複数を含む)および静的光エネルギー吸収物質(複数を含む)を任意的に含
有することもある。
クスまたはポリマー/可塑剤複合体の中に恒久的に溶解しているのが好ましく、
或いは光散乱粒子を仮令生成したとしても極めて小量であるように、熱互変物質
(複数を含む)がマトリックス内で「放浪」してマトリックス外に拡散または移
動しないように分散状態で少なくともマトリックス中に残留するのが好適である
。熱互変物質は、例えば熱互変物質にメタアクリレート基を置換させること、或
いはメチルメタアクリレートと共重合させてポリマーを生成させることによって
、ポリマー鎖に共有結合させることができる。
ル類、ポリビニルブチラール類、アセテート類、プロピオネート類、ブチレート
類、ポリスチレン類、ポリアミド類、ポリイミド類、フルオロカーボンポリマー
類、ポリエステル類およびポリカーボネート類が含まれる。好適なポリマー物質
はポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、ポリビニルブチ
ラール類、ポリ酢酸ビニル類、ポリビニルブチレート類および上記のコポリマー
類、上記ポリマー類のポリマーブレンド類である。
ネルギーしか吸収しないか、或いは幾らか着色していて太陽エネルギーを吸収す
るので残存光エネルギーを吸収する。Reversacols Palaten
ate Purple、Aqua GreenおよびSea Greenのよう
な好適な熱互変物質はポリマーマトリックス中に溶解したときに20℃から25
℃で充分な可視光エネルギー吸収特性を有し、温暖な日に直射日光に曝露したと
きに熱互変層を加熱することが発見された。熱互変層の熱互変物質(複数を含む
)によって吸収される太陽エネルギーは20℃から25℃の温度で略0%から約
50%の大きさである。温度が例えば20℃または25℃から暖かいまたは暑い
日に直射日光で標準的に到達する温度である30℃から90℃に増加すると、窓
の透過率は標準的に35から45%点まで減少する。したがって、窓の透過率が
80%の窓は太陽エネルギーの透過を少なくとも45%から35%の低さに減少
させ、透過率55%の熱互変層は太陽エネルギーの透過を少なくとも20%から
10%の低さに減少させることができる。この性能を実現させるためには、ポリ
マー型熱互変層の厚みは約0.001cmから約0.1cmの範囲、好ましくは
約0.01cmから約0.05cmの範囲となる。ポリマー型熱互変層における
熱互変物質の全含有量は約0.1重量%から約20重量%の範囲である。
複合体であってもよい。基板は光透過性であり、それは基板に入射する可視光お
よび/またはNIR光の一部および大半の場合にはその殆どを透過させることを
意味する。基板はそれ自体が熱互変層であってもよく、基板がプラスチックであ
れば一種類以上の熱互変物質をプラスチックシートに分散させる。基板は本発明
の一種類以上の層で被覆されることもあり、或いは二枚以上の基板を一層以上の
本発明の別の層によって積層してもよい。
(例えばポリメチルメタアクリレート)、シート材料、ポリカーボネートシート
材料、ポリエステル、種々の種類のビニル、フルオロカーボンポリマー類、ポリ
オレフィン類、ポリスチレン、ポリウレタン、アセテート、或いは透明なシート
に成形できる任意のプラスチック材料で剛性でも可撓性であってもよい。環境に
直接曝露されるプラスチック基板はポリシロキサンから生成されるハードコート
材料および/または掻き傷および磨耗に抵抗性のある沈着シリカで被覆されるか
、自己治癒フィルム、特殊ポリウレタンから作られる耐掻き傷フィルムで被覆さ
れてもよい。
せることができる熱互変層で被覆された可撓性プラスチック基板である。好適な
可撓性基板は低放射率被膜で既にコートされているポリエステルフィルムで、S
outhwall Technologies(Palo Alto,Cali
fornia)からSolis(商標)として販売されている製品などである。
この種の基板は例えば熱互変層で被覆され、次に粘着性なバリア層で被覆される
。熱互変層およびバリア層は低放射率被膜を既に被覆された側と反対側の基板上
に配置される。被覆されたポリエステルフィルムは次にビルまたは車両内の平坦
または湾曲したガラス片に接着させて、本発明のエネルギー節減特徴をもつ既設
窓の改造手段を提供する。
ガラス加工分野で一般的に既知な種々の透明ガラスまたは着色ガラスのいずれで
あってもよい。ガラスは引き抜きシートプロセスまたは浮動プロセスを含む種々
のプロセスでシート状に加工される。ソーダ石灰ガラス、特に浮動プロセスでシ
ート状に加工されたソーダ石灰ガラスが好適である。
変透過層に接触する透明電極の必要がないことである。それは焼き戻しされたガ
ラス基板の利用を劇的に簡素化する。なんとなれば、透明電極の場合、透明電極
を設置した状態でガラスを焼き戻しするか、或いは既に焼き戻しされたガラスを
透明な電極層で被覆するかのいずれかの難しいプロセスを選択する必要があるか
らである。したがって本発明では、ガラスを空気または熱で焼き戻すか、或いは
UVバリア層、熱互変層、保護オーバーコート層、低放射率層の一部または全部
で被覆する前に通常の手段によって化学的に強靭化または強化することができる
。焼き戻され、強靭化または強化されたガラスの利用における簡素化は本発明の
機器または窓を自動車グレージング、ビルのスカイライト、ルーフング或いは非
垂直グレージングの一部としての窓、床およびドア付近の窓、或いは従来特殊処
理ガラスまたは焼き戻しガラスが必要であった場所に利用する上で主要な利点を
有する。非垂直グレージングに使用される本発明の窓でも、窓が加熱または不均
一な加熱のために(例えば、雲の通過または付近のビルによる日陰に由来する)
窓が熱応力を受ける時に、状況は焼き戻しの利益を受けることがある。顕著な利
点はガラスが焼き戻されていないときのシーミングまたはペンシルエッジングな
どのガラスの縁処理による熱応力が高い状態で認められる。
板(すなわち、極率半径が無限大な基板)に利用する際に現実化する。電子光学
機器では、これら基板は透明電極が既に設置されている状態で正確に曲げるのは
難しく、基板を曲げた後に透明電極を設置するのは難しく費用がかさむ。本発明
の熱互変プロセスは透明電極を必要としないので、変動透過率層を湾曲した基板
上に平坦な基板と殆ど同じように容易に設置することができる。
基板は例えばポリビニルブチラールまたはポリスチレンを一緒に積層した二枚の
ガラスから構成することもできる。別の選択肢として、基板はポリカーボネート
またはアクリルなどのプラスチックシート材料とガラスシートの層とを交互に含
む、焼き戻されたまたは焼き戻されていない、例えばポリビニルブチラールおよ
び/またはポリスチレンのシートを一緒に接着した、種々の安全グレージングの
いずれであってもよい。基板は例えば金属ワイヤが二枚のガラスまたはプラスチ
ックの間に融合しているワイヤガラス窓のような金属とガラスまたはプラスチッ
クとの複合したものであってもよい。本発明の有利な実施態様は熱互変層および
/またはバリア層をガラスおよび/またはプラスチック基板の積層として、或い
は積層の一部として利用することである。例えば、熱互変物質をポリビニルブチ
ラールシートの中に取り込み、湾曲した二枚のガラスを一緒に積層して自動車の
サンルーフまたはフロントグラスに使用する。
スの20から30ミクロンから最も厚い多層安全グレージングの7または8cm
の範囲にすることができる。一般的に、可撓性基板としての用途では厚みは25
から250ミクロンの範囲、ソーダ石灰浮動ガラスを用いる窓または機器では厚
みは1から10mmである。
ord(Toledo、Ohio)から市販されているEverGreen(商
品名)として知られる着色浮動ラインガラスであり、その透過スペクトルを図4
に曲線2で示す。その他の好適なガラス基板はPPG Industries,
Inc.(Pittsburgh, Pennsylvania)から市販さ
れているSolargray(商標)およびSolarbronze(商標)ガ
ラスである。好ましいプラスチック基板はSouthwall Technol
ogies(Palo Alto, California)から市販されてい
るSolis(商標)ポリエステルフィルムなどの低放射率層で既に被覆された
可撓性プラスチックシートである。
光(SWV)の全てまたは一部を任意的に遮蔽するバリアを窓の一部として設け
ることができる。バリアは、存在すれば、太陽光と本発明の窓の熱互変層との間
に配置される。バリア層は基板自体または基板上、好ましくは基板と熱互変層と
の間の基板上の層であってもよい。バリアの目的は太陽からの短波長、高エネル
ギー光子が熱互変層に達するのを防止し、それによって熱互変層の成分が劣化す
る可能性を保護することにある。多くの熱互変物質は光互変性でもあり、UVお
よび/またはSWV光に暴露して無色または僅かな着色から着色またはより着色
した状態に変化する。任意的にSWV光へのバリアでもあるUVバリアは光互変
活性能を発揮することにもなる熱互変物質の光互変反応を阻止、最小化または修
飾する。
またはUVおよび/またはSWVの吸収が良好なその他の物質が添加された種々
の種類のガラスから製作することができる。プラスチック基板はプラスチック材
料および/または添加物、プラスチック材料に取り込まれた染料または顔料の固
有の短波長光吸収に由来する良好なバリアである。
の組み合わせた層またはフィルムから作られることもある。無機材料の例は酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化カドミニウム、酸化タングステンおよびそれら材料の二
種類以上を組み合わせた酸化物混合材料である。無機バリア層は化学蒸着、機械
蒸着(例えば、スパッタリング、電子ビーム蒸着、イオンメッキ)、プラズマス
プレー、ゾル−ゲルプロセスなどの種々の手段によって基板に適用される。バリ
アはUVおよび/またはSWV光を反射するように選択された厚みと屈折率をも
つ薄膜材料のスタック(二色性スタック)によって実現させることもできる。
ポリマー材料に混合させた(溶解または散在させた)またはポリマー自体に共有
結合させた安定剤を含有するポリマー材料の層から作成することができる。ポリ
マー材料の例にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エポキシ、ア
クリル、ウレタン、ポリ塩化ビニルを含むビニル、ポリビニルブチラール、アセ
テート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、フルオロカーボンポリマー、
ポリエステル、ポリカーボネート、上記ポリマーのコポリマーおよび上記ポリマ
ーのブレンドポリマーが含まれる。好ましいポリマーはポリメチルメタアクリレ
ート、ポリエチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニルお
よびビニルブチラール、ポリビニルアルコールおよびポリ酢酸ビニルのコポリマ
ーである。
ものには、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン、シアノアクリレート、ヒンダ
ードアミン、オキサルアニリドおよび置換トリアジンが含まれる。これらの物質
は効果的なUV光および時にはSWV光の吸収剤である。短波長光の良好な吸収
剤ではないが、バリア層内で安定性を増加させる物質はヒンダードアミン光安定
剤(HALS)である。バリア層および本発明のほかの層に使用される好ましい
短波長光吸収剤および光安定剤はM.DexterがKirk Othmer
Encyclopedia of Chemical Technology,
第三版、Vol.23、pp615−627(John Wiley and
Sons,Inc.(1983)に記述された物質である。最も好ましい物質は
2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクチル
オキシベンゾフェノン、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート
、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、2−(
2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールおよび2−[2−ヒ
ドロキシ−3,5−(ジ−t−アミル)フェニル]ベンゾトリアゾールである。
好適なHALSはビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル
)(3,5−ジ−t−ブチル1−4−ヒドロキシベンジル)ブチルプロパンジオ
エートである。
ール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニル]エチルメタアクリレートとメチル
メタアクリレートとの混合物のフリーラジカル開始重合によって合成されたコポ
リマーで与えられ、例えばAldrich Chemical Company
(Milwaukee, Wisconsin)から市販されている。このコポ
リマーはUV吸収剤が長期間にわたってポリマーから滲出または拡散されないと
いう利点を有する。
あってもよい。SWV光吸収剤は種々の黄色染料および/またはSWV光の全て
または一部に対し良好なバリアである紫色または青色光を吸収する染料であって
もよい。ポリマーフィルムにとって好適なSWV光吸収剤はキノリンイェロー(
Solvent Yellow 33としても知られ、カラーインデックス番号
47000)である。SWV光吸収剤によって生じる色は可視スペクトルのほか
の部分に幾らか吸収されている窓構造に含まれたほかの物質によって修飾または
補償される。例えば、小量の赤色染料は黄色染料と結合して短波長光に対する透
明な琥珀色のバリアを生成する。SWV光吸収剤および任意の色補償光吸収剤は
窓の残存光エネルギー吸収特性を構成するか、或いはそれに寄与する。
む)につき既に説明した任意の手段によって適用される。その方法には溶液基づ
く方法、硬化による方法およびそれらの組み合わせが含まれる。バリア層中のU
Vおよび/またはSWV光吸収剤の濃度およびバリア層の厚みは熱互変物質(複
数を含む)の光互変特性を阻止または修飾し、バリア層(複数を含む)を横切る
層の日光劣化に対する安定性を与えるように選択される。標準的にバリア層(複
数を含む)は窓に到着する98%を超える太陽のUV光を遮蔽(吸収または反射
)する。バリアによって遮蔽されるSWV光の量は存在する特殊熱互変物質(複
数を含む)によって吸収されるSWV光の量に依存し、かつ光互変活性を幾らか
有することが望ましいか、望ましくないかに左右される。
Company(Barrington, New Jersey)から市販さ
れている495nm遮断フィルターガラスである。このバリアは基板として使用
、或いは基板に結合させることができる。このバリア層の透過スペクトルを図4
の曲線5に示した。
分散した金属酸化物粒子を含有する。一般的にこの分散粒子は金属酸化物粒子と
ポリマーマトリックスとの間の屈折率がミスマッチである故に光を散乱し、その
ために曇って見える。
層である。無機金属酸化物フィルムのバリア層は標準的に100から1000n
mの厚みである。有機ポリマー系バリア層の厚みは標準的に0.005cmから
0.1cmで、標準的に1から50重量%のUV光吸収剤および/または0.1
から20重量%のSWV光吸収剤を含有する。
的に可塑剤、抗酸化剤、熱安定剤、増量剤および以下に説明するように可視およ
び/またはNIR光吸収剤を含む静的光エネルギー吸収化合物を含有することも
ある。
ある。この層(複数を含む)は、存在すれば、水分または湿気に対するバリア、
酸素に対するバリア、アンモニア、塩素および硫黄含有化合物などの環境汚染物
質に対するバリア、窓構造または前述の組み合わせの更なる加工に際して被覆基
板を取り扱うための保護被膜として作用する。
層の組み合わせから構成されることもある。例えば、熱互変層の上に酸化亜鉛ま
たは酸化スズの50nm層、金属銀10nmと50nmの酸化亜鉛または酸化ス
ズなどの組の層を被覆した層は低放射率特性と保護オーバーコート層との複合特
性を与える。
光安定剤、光吸収剤、可塑剤、顔料、増量剤などの添加物を含有する重合フィル
ムなどの被膜および/またはハードコート層または自己治癒性耐掻き傷層である
こともある。例えば、ポリマーフィルムは熱互変層自体の生成につき説明したプ
ロセスの一つによって熱互変層上に生成されるが、熱互変物質を含む代わりに、
ヒンダードフェノールなどの抗酸化剤およびポリアクリル酸などの乾燥剤を含有
することもできる。別の選択肢として、ポリビニリデンフッ化物または無水ポリ
ビニルアルコールなどの良好な酸素バリア特性をもつポリマーを熱互変層上に塗
布して熱互変層または他の層に進入する酸素を最小にし、それによって熱互変層
および/または他の層の光劣化プロセスにおける酸素との直接反応、或いは酸素
の間接的関与を最小にすることもできる。
ルギー吸収物質を、別の静的光エネルギー吸収層、基板、バリア層、熱互変層、
保護オーバーコート層、低放射率層の一つ以上の層中に含め、或いは付加するこ
とができる。光エネルギー吸収物質が静的あることは、物質が可視光および/ま
たはNIR光を温度または光の吸収に著しく左右されることなく定常的に吸収す
ることを意味する。これは静的光エネルギー吸収物質が熱互変性または光互変性
でないことを意味する。窓構造に静的光エネルギー吸収物質を取り入れることは
本発明の窓または機器に残存光エネルギー吸収特性を提供する一手段である。
プラスチックなどの物質である。静的光エネルギー吸収物質(複数を含む)が存
在するとすれば、それは日光中の可視光および/またはNIR光の数%から約5
0%以上を吸収するようなレベルまたは濃度で存在する。添加される静的光エネ
ルギー吸収物質の量は窓のほかの部分によって提供される残存光エネルギーの吸
収量、主として温度約20℃から25℃での熱互変物質の吸収、に左右される。
一般的に静的光エネルギー吸収物質は残存光エネルギー吸収特性の合計が吸収さ
れる窓に入射する全太陽エネルギーの約10%から約50%となるようなレベル
または濃度で存在する。
最小の着色度または可視光だけを吸着する着色が静的光エネルギー吸収物質(複
数を含む)によって与えられる。一方、可視透過率が最大な窓アセンブリが好ま
しければ、例えばビルの電気照明を最小にするためには、静的光エネルギー吸収
物質(複数を含む)は本質的にNIRだけを吸収するようにする。静的光エネル
ギー吸収物質(複数を含む)はそれが含まれる層(複数を含む)からの劣化、拡
散または移動に関し熱安定性でなければならない。また長期的な日光曝露に関し
、静的光エネルギー吸収特性をもつ層に到達する太陽スペクトルの少なくともそ
の部分に関し、光化学的に安定であることも必要である。静的光エネルギー吸収
物質(複数を含む)は窓の着色または色調の決定に重要な役割を果たし、窓に所
望の色を直接与えるように、或いは窓構造の他部分の色、例えば大気温度または
屋外温度で既に或る色に着色している熱互変物質に由来する残存色のような色を
補償するように選択される。例えば、屋外または大気温度で緑色に見える熱互変
層を含む窓構造の層には、緑色光を主体的に吸収する静的光エネルギー吸収物質
を添加することができる。UV吸収剤または安定剤を層に添加して光エネルギー
吸収物質(複数を含む)に関する安定性を増給することができる。
染料、着色剤、および顔料の分野で知られている。好ましい可視光吸収染料は4
,6‐ジチトロ−4−メチル−2,2−アゾジフェニール(Mordant B
rown 6, C.I.11875)、5−(4−ニトロフェニルアゾ)サリ
チル酸(Mordant Orange 1, C.I.14030)、1,4
−ビス(トリルアミノ9−,10−アンスラキノン(Solvent Gree
n 3,C.I.61565)および1,4−ビス(n−ブチルアミノ)9,1
0−アンスラキノン(Solvent Blue 35,C.I.61554)
である。好適なNIR吸収染料はSWV光吸収も吸収する物質で、例えばKey
stone Aniline Corporation(Chicago, I
llinois)から市販されているKeysorb 970およびKeyso
rb 1026である。これらの物質を含有する別の静的光エネルギー吸収層の
標準的な厚みは0.005cmから0.1cmであり、標準的に0.1から5重
量%の静的光エネルギー吸収剤を含有する。静的光エネルギー吸収層は熱互変層
に関し説明した方法によって作製することができ、或いは熱互変物質とUV吸収
物質とを層へ取り込む方法に関し説明した方法で静的光エネルギー物質を他の層
に取り込むことができる。
窓またはガラスを基板として使用することである。静的光エネルギー吸収特性を
もつ好適な基板はPilkington−Libbey Owens Ford
(Toledo, Ohio)から市販されているEverGreen(商品名
)ガラスおよびPPG Industries, Inc.(Pittsbur
gh, Pennsylvania)から市販されているSolarbronz
e(商標)である。
剤、一重項酸素クエンチャー、熱安定剤、光安定剤、UV安定剤、光吸収剤、可
塑剤、顔料および増量剤などの添加物を含有することができる。これらの添加物
の多くはポリマーフィルムの技術分野で既知である。抗酸化剤、一重項酸素クエ
ンチャー、光吸収剤、光安定剤および顔料の優れたリストが、非排他的にShi
bahashiらへの米国特許公報第4,425,161の13および14欄お
よびShibahashiらへの米国特許公報第5,688,592の3〜7欄
に記述がある。
層は、それがバリア層、熱互変層、静的光エネルギー吸収物質含有層またはこれ
らの特性の複合層であろうと、基板に確実に結合していることが重要である。剥
離、ひび割れおよびクレージングは全てポリマー層の卓越した接着を基板へ与え
ることによって最小にすることができる。接着はカップリング剤などの接着促進
剤を使用することによって改善される。
ング剤の使用によって促進されるが、他のカップリング剤もよく使用される。カ
ップリング剤の詳細な考察はE. W. PlueddemannのSilan
e Coupling Agents、第2版(Plenum Press(1
991))およびSilanes and Other Coupling A
gents(K. L. Mittal Editor, VSP BV(19
92))に記述がある。カップリング剤は基板に適用されて重合層を形成するポ
リマー液に添加することができ、ポリマー層の形成に使用されるポリマー(複数
を含む)のポリマー鎖に共有結合させ、かつ/または基板表面をカップリング剤
(複数を含む)で前処理することもできる。
選択されるべきである。特定のポリマーに有効なカップリング剤の選択基準は此
処に既に挙げた二冊の書物およびGelest Inc.(Tullytown
, Pennsylvania)から入手できるSilane, Silane
s and Metal−Organics、或いはUnited Chemi
cal Technologies (Bristol, Pennsylva
nia)から入手できるSilicon Compounds, Resist
er and Reviewのような製品カタログから得られる。ポリマー溶液
に添加するのに適したカップリング剤はウレイドプロピルトリエトキシシラン、
N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルシラントリオ
ール、N−(2−アミノエチル)−3−プロピルメチルトリメトキシシランおよ
びビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミンなどの単量体シランである。
これらのカップリング剤は適切なポリマーおよびUV吸収剤、熱互変物質および
/または静的光エネルギー吸収剤などの他の成分と共に溶媒に溶解させるだけで
ある。次にこの溶液を基板に塗布し、溶媒を気化させて接着性が改善されたフィ
ルムを生成させる。
チルメタアクリレートとを不活性溶媒中でフリーラジカル反応開始剤を使用して
共重合させることによって、或いは3−イソシアナートプロピルトリエトキシシ
ランをポリビニルアルコール、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタアクリレート)
などのポリオールと反応させること、或いは2−ヒドロキシエチルメタアクリレ
ートとメチルメタアクリレートとの共重合によってポリマー鎖に共有結合させる
ことができる。トリメトキシシリルプロピル(ポリエテンイミン)およびトリメ
トキシシリル修飾ポリエチレン(これらは両方ともGelest Inc.(T
ullytown, Pennsylvania)市販されている)などの活性
アルコキシシラン基を含有する市販のポリマーを使用することもできる。ポリマ
ー鎖にシラン基が結合したポリマーは重合層における唯一のポリマーとして、或
いはポリマー層を形成する混和可能または混和不可能なポリマーブレンドの一部
として使用される。例えば、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシランと
2−ヒドロキシエトキシエチルメタアクリレートおよびメチルメタアクリレート
とのコポリマーとの反応生成物はポリメチルメタアクリレートと例えば2−エチ
ルヘキシル2−シアノ3,3−ジフェニルアクリレートなどのUV吸収剤と共に
溶媒系に溶解させることができる。この溶液をガラス基板に塗布し溶媒を気化さ
せると、優れた接着性を持つUVバリア層が形成される。
常カップリング剤の水溶液/アルコール溶液(非アミノシランの弱酸性化)中で
カップリング剤のアルコキシ基を部分的または完全に加水分解させ、引き続き基
板を溶液に浸漬させること、或いは基板に溶液を塗布することが含まれる。次に
基板をアルコールで洗浄し、乾燥させる。カップリング剤は使用されるポリマー
に適切であり、かつ単量体か重合体のいずれかでなければならない。適宜なカッ
プリング剤には、既に挙げた単量体シランおよび重合性シラン、トリメトキシシ
リルプロピル(ポリエテンイミン)およびトリメトキシシリル修飾ポリエチレン
が含まれる。前処理した基板の表面上に形成させたポリマー系バリアフィルムお
よび/または熱互変フィルムは基板への劇的に改良された接着性を示す。
被膜のない窓よりもさらに効果的な熱バリアを窓構造に与える。この組み合わせ
は本発明の顕著な特徴である。低放射率被膜は熱互変層上またはそれに隣接させ
ることができる。別法として、二枚以上の離れて配置する基板を含む窓構造に低
放射率被膜を熱互変層からの空間を越えて配置させることもできる。別の選択肢
として、低放射率層を熱互変層に対向する基板側上に設けることもできる。
他の構造が可能であるが、この構造は低放射率被覆を窓構造に取り込む利点を例
示するのに役立つ。
、熱互変層を外側の基板上(すなわち屋外に接触して)に、基板間の空間に接触
して基板側の上配置するのが好ましい。低放射率被覆は熱互変層の上に設けられ
るが、それが一枚だけの場合は他の基板(すなわち、屋内に接触している基板)
の上に、基板間の空間に接触してその基板側上に置かれるのが好適である。した
がって、好ましい事例では、熱互変層と低放射率層は空間を横切って互いに向き
合っている。
直面する場合は、熱互変層は更に光エネルギーを吸収する状態にある。吸収され
た光エネルギーはもっぱら熱に転換されるのが好ましく、熱互変層は温度が上昇
した状態にある。熱互変層の熱エネルギーは伝導、対流および放射(長波長赤外
光の放射)によって層から周囲に伝達される。上述した好適な配置の被覆をもつ
二重窓、断熱構造の窓では、熱互変層の熱の一部は存在するほかの被膜を経由し
て熱互変層が被覆されている基板の外側へ伝達され、そこから熱は屋外へ対流お
よび放射伝達される。伝達された熱の一部は、直接または存在する被覆(複数を
含む)を経由するかのいずれかで、基板間の空間へ伝導伝達され、熱はそこから
通常の伝導および空間内に存在するガスの対流によって他の基板へ伝達される。
通常の伝導(すなわち、ガスの原子または分子のランダム運動に起因する運動エ
ネルギー)によって伝達される熱は空間を部分真空にするか、或いは熱伝導率の
悪いガス、例えば炭酸ガス、六フッ素化硫黄、アルゴン、クリプトンまたはキセ
ノンなどの空間を満たすガスを選択することによって最小にすることができる。
空間中のガスの対流による熱伝達は動粘性率の高いガスと対流を最小にする適切
な基板間の空間を選択することによって最小にすることができる。
、そこからビルまたは車内への黒体放射による主要な熱伝達機構は依然として残
る。一般的に、低放射率被覆は長波長赤外光の低放射体であると共に、良好な反
射体である。したがって、外側基板の内側の熱くなった層(複数を含む)から放
散される放射は内側基板の内側の低放射率被覆によって外側基板へ反射により戻
される。外側基板で反射された放射は再吸収され、少なくとも相当な部分は究極
的に屋外環境に伝達される。この方法によって、低放射率被覆と着色熱互変層の
複合体は本発明の窓に入射する直射太陽放射からの実質的な熱バリアとして作用
し、このために熱い好天な日にビル、構造体の内部または車内での熱の蓄積を減
少させる。
ことは特に有利である。クリプトンの熱伝導率はアルゴンまたは空気の熱伝導率
の半分以下であるので、通常の伝導による熱の低伝導体である。しかしながら、
クリプトンの動粘性率はアルゴンまたは空気よりも著しく低く、対流による熱伝
導をさらに受けやすい。空間にクリプトンを満たした二重窓の枠間のスペーシン
グを最小にする最適な熱移動はアルゴンまたは空気の最適なスペーシングの約半
分である。この小さなスペーシングは空間内に存在するガスが少ないことを意味
し、単純にガスの存在量が少ないために最適スペーシングであるので加熱される
ガスの全膨脹はクリプトンで著しく少ない。これはエネルギーの吸収、遮蔽窓と
して使用されて極めて熱くなる熱互変窓にとって、あまりに多くのガス膨張は窓
枠を保持するシールを損傷する応力を引き起し、窓の基板自体の破損にも繋がる
ので極めて重要である。
重窓の熱互変層のオーバーコートである構造である。この事例では、低放射率被
覆の赤外放射率が不良または低く、外部基板から内部基板への放射熱移動が最小
になる。その他の可能性は二重窓構造の外側および内側基板の両方の上に低放射
率被膜を配置することである。低放射率被覆および低放射率被膜をもつ窓の設計
の関する詳細な考察はT. E. JohnsonのLow Emissivi
ty Glazing Design Guide(Butterworth
and Heinemann (1991) )に記載がある。
積み重ねたスタックである。例えば、銀の層の反射を防止する透明な二枚の薄い
酸化亜鉛層間の透明な銀の薄膜は放射率が約0.1という低い光透過性の高い低
放射率層を提供する。フッ素ドープ酸化スズおよびスズドープ酸化インジウムな
どの酸化金属縮退ドープ半導体の薄膜も好適である。これらの酸化金属被膜は一
層以上の下塗りによって着色を抑制することができ、0.2未満の放射率を容易
に実現することができる。放射率が0.2未満の低放射率被膜は好適である。本
発明に使用される市販の低放射率被覆ガラスの例はPilkington−Li
bbey Owens Ford(Toledo, Ohio)のTEC 15
およびEnergy Advantage(商標)Low−E、Cardina
l Glass(Spring Green, Wisconsin)のLoE
−178およびLoE2、AFG Industries, Inc.(Kin
gsport, Tennessee)のComfort EおよびComfo
rt E2、PPG Industries, Inc(Pittsburgh
, Pennsylvania)のSungate(商標)100、Sunga
te(商標)500、Sungate(商標)1000である。好適な低放射率
被覆プラスチックの例はSouthwall Technologies(Pa
lo Alto, California)から市販されているSolis(商
標)ポリエステルフィルムである。
約1400nmより長波長における透過率の減少は殆どがこの波長でのNIR光
反射の増加に起因する。
たは使用者が介入することなく、温度および直射日光の適切な状態下でエネルギ
ーを遮蔽する。本発明のほかの実施態様は使用者が制御できる、或いは自動的に
制御される機器、例えば所望であれば電子制御機構で制御される機器を提供する
。薄暗さの制御は熱互変層と熱接触する透明伝導層および透明伝導層を抵抗加熱
してそれで熱互変層を加熱する電源などによるなどの熱互変層を加熱する手段を
設けることによって達成される。透明伝導体に供給される電気エネルギーの量は
、例えば加減抵抗器の使用による使用者制御、或いは時刻、太陽の向き、屋外温
度、大気温度などを考慮した電気回路によって制御される。熱互変層、或いは存
在する任意のオーバーコート(複数を含む)の上に低放射率層を設けると、低放
射率層は必要なときには抵抗加熱層として作用し、抵抗加熱が使用されていない
ときには低放射率特性となる。これは暖かい日に自発的に太陽エネルギーの蓄積
を遮蔽する窓にとって、或いは日当たりのよい冬の日に使用者が制御して太陽熱
の蓄積を遮蔽する窓にとって有用である。
用される地域の気候条件に依存して多くの異なる構造がある。ビルおよび/また
は車両への取り付けは標準的に骨組み、縦仕切り、窓枠に接着させるためにガラ
ス上にプラスチック帯を型どるなどの通常の標準的な技術に従う。図1は本発明
に記述した独特な層の組み合わせをもつ新奇で可能な種々の構造を示す。図1は
本発明になる窓に可能な構造を示すもので、可能な構造を排他的に挙げるもので
はない。
接触し、次に熱互変層(50)に接触し、その結果として保護オーバーコート層
(60)に接触し、次に低放射率層(70)に接触している基板(20)から構
成される窓の構造(10)を示す。図1aではバリア層および静的光エネルギー
吸収層は両層の特性を有する単一層で構成されることもある。別法として、静的
光エネルギー吸収層および熱互変層は両方の層の特性を有する単一層で構成され
ることもある。図1aの窓構造は基板(20)が外部または太陽に面し、低放射
率層(70)が内側に向いたビルまたは車両に取り付けることを意図した構造で
ある。
(20)から構成される別の構造(10)を示す。図1bでは、基板は任意的に
バリア特性を合体する。基板および/または熱互変層は任意的に静的光エネルギ
ー吸収特性を合体する。低放射率層は任意的に保護オーバーコート特性を合体す
る。図1bの窓構造は基板(20)が外部または太陽に面し、低放射率層(70
)が内側に向いたビルまたは車両に取り付けることを意図した構造である。
の基板(21)に接触し、次に低放射率層(70)に接触する基板(20)から
構成される別の構造(10)を示す。図1cでは基板(20)、基板(21)、
バリア層および/または熱互変層は任意的に静的光エネルギー吸収特性を合体す
る。この窓の構造は基板(20)が外部または太陽に面し、低放射率層(70)
が内側に向いたビルまたは車両に取り付けることを意図した構造である。
(80)および低放射率層(71)と接触する別の基板(22)を組み合わせも
つ別の構造(11)を示す。図1dでは、構造(10)の低放射率層および基板
(22)と接触する低放射率層は任意である。しかしながら、その片方または両
方が構造(11)に存在するのが好ましい。図1dの窓の構造は構造(10)が
外部または太陽に面し、基盤(22)が内側に面したビルまたは車両に取り付け
ることを意図した構造である。
として熱互変ポリマーフィルムを一緒に被覆した一枚のガラスに積層することに
よって製作される。短波長バリア特性をもつ一枚のガラスはEdmund Sc
ientific Company(Barrington, New Jer
sey)から入手した495nm遮断フィルタガラスである。低放射率層を被覆
した一枚のガラスはPilkington−Libbey Owens For
d(Toledo, Ohio)から市販されているTEC 15ガラスである
。熱互変ポリマーフィルム層はポリ酢酸ビニル(平均分子量約167,000)
0.3グラム、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン0.3グラム(
両化合物ともAldrich Chemical Corporation I
nc.(Milwaukee, Wisconsin)から市販されている)お
よび10ミリグラムのReversacol Palatenate Purp
le(Keystone Aniline Corporation(Chic
ago, Illinois)から市販されているスピロオキサジンタイプの化
合物)を含有するプロピレンカーボネート溶液から調整される。粘性な液の数滴
をTEC 15ガラスの未被覆側に塗り、この溶液をオーブン内で20時間、6
0℃で乾燥させる。このフィルムは光互変性であり、日光に曝露すると即座に最
初の中位の緑色から暗い緑がかった青色に変わる。このフィルムは熱互変性であ
り、フィルムを日光が存在しない状態で室温から70℃に加熱するとフィルムは
徐々に暗褐色がかった緑色に変わる。
イアンスであるので、短波長バリア特性をもつガラスとTEC 15ガラス片と
の積層はバリアガラスを熱互変ポリマーフィルム上にプレスするだけで達成され
る。こうして得られた積層窓は熱互変層領域で中位の褐色がかった緑色である。
バリアガラスを太陽に向け低放射率層を太陽に向けずに窓を数分間に直射日光に
曝露したときに、光互変着色は観察されなかった。太陽と同じ向きで長時間(少
なくとも20分間)約31℃の外気温度で直射日光に曝露すると、窓の温度は5
3℃まで上昇した。熱互変層領域の窓は温度が上昇するに伴って、外観が中位の
緑からはっきりと認識できる暗い褐色がかった緑色に変化した。したがって、窓
の光着色は抑制され、日光の可視部分に由来する小量の光漂白が存在したかもし
れないが、温暖な外気温および直射日光への曝露に起因する熱着色が顕著であっ
た。
verGreen(商品名)ガラス(両方ともPilkington−Libb
ey Owens Ford(Toledo, Ohio)から市販されている
)から熱互変性窓を作成した。ポリ酢酸ビニル(平均分子量約167,000)
、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン(両化合物ともAldric
h Chemical Corporation Inc.(Milwauke
e, Wisconsin)から市販されている)およびReversacol
Palatenate Purple(Keystone Aniline
Corporation (Chicago, Illinois)から市販さ
れているスピロオキサジンタイプの化合物)のフィルムをプロピレンカーボネー
ト溶液からEverGreen(商品名)ガラスの片面および低放射率被膜に対
向するEnergy Advantage(商標)ガラス側に溶媒注入すること
によってガラスを積層した。プロピレンカーボネートを気化させた後に、ポリマ
ーフィルムをプレスおよび加熱して厚みが0.026cmの一枚の均一なフィル
ムを生成した。
外、大気温度32℃)、積層のEverGreen(商品名)ガラス側を太陽に
向け、低放射率層を太陽に向けずに窓を直射日光に曝露した。窓は明らかに光互
変活性と思われる色から暗い色になった。数分の後に、窓の温度は日光曝露によ
って35℃まで上昇し、窓は減色した。合計20分後に、窓の温度は54℃まで
上昇し、熱互変層は徐々に暗くなり光互変活性で最初に生じたのと殆ど同じ暗さ
の色調である青緑色に戻った。
495nm未満の短波長光と温度23℃の窓では、全ての光互変活性が抑制され
ると思われるので、日光に曝露したときに色調が暗くなることは観察されなかっ
た。これは遮断フィルタを太陽に向け、低放射率層を太陽に向けずに窓を日光に
曝露した場合であった。日光へさらに曝露することによって、窓の温度は上昇し
、以前のような着色になった。
)分光光度計の試料室内で加熱したときに、窓の吸収は図2に示したように温度
の上昇と共に増加した。図2のスペクトルは暗い窓で測定されたものであるが、
室内光で加熱された窓の色の暗さと日光曝露によって加熱された窓の色の暗さと
の視覚比較はこの熱互変系につき日光で発生した可視光誘起光漂白はあったとし
ても少ないことを顕著に示した。
シ−4−メトキシ−ベンゾフェノン0.3グラムおよび10ミリグラムのRev
ersacol Palatenate Purple(Keystone A
niline Corporation(Chicago, Illinois
)から市販されているスピロオキサジンタイプの化合物)を0.4グラムのアセ
トンと0.4グラムのプロピレンカーボネートに溶解させた溶液の数滴を塗るこ
とによってPilkington−Libbey Owens Ford(To
ledo, Ohio)から市販されているTEC 15ガラスシートの未被覆
側に熱互変層を作成した。溶媒を室温で約1時間、次に60℃で約16時間気化
させた。僅かに粘性のある厚みが約0.02cmの緑色のフィルムが生成した。
ガラスシート上の透明な導電性低放射率層を通して電流を通過させることでガラ
スおよび熱互変層を加熱したときに、熱互変フィルムは徐々に暗くなって暗緑色
になった。ガラスシート上の熱互変フィルムの25℃、45℃°、65℃および
85℃におけるスペクトルを図3に細線で示した。85℃でのスペクトルから発
光体D65および2°観測装置を計算してC.I.E.1976L*、26.4
のC*ab値を生じるa*およびb*の値それぞれ49.4、−26.1および
−3.9を得る(色座標に関する考察につきF. W. Billmyer J
r.およびM. Salzman著、Principles of Techn
ology、第2版(John Wiley and Sons, Inc.
(1981) を参照されたい)。
シ−4−メトキシ−ベンゾフェノン0.3グラム、約5ミリグラムのRever
sacol Palatenate Purple(Keystone Ani
line Corporation(Chicago, Illinois)か
ら市販されているスピロオキサジンタイプの化合物)、約5ミリグラムの1,3
−ジヒドロ−1,3,3トリメチル−5−メトキシ−6−ニトロスピロ[2H−
1−ベンゾピラン−2−2−(2H)−インドール](Chroma Chem
icals Inc. (Dayton, Ohio)から市販されているCh
roma Dye 88)を0.7グラムのプロピレンカーボネートに溶解させ
た溶液の数滴を塗ることによってPilkington−Libbey Owe
ns Ford(Toledo, Ohio)から市販されているTEC 15
ガラスシートの未被覆側の上に熱互変層を作成した。溶媒を60℃で約16時間
気化させた。僅かに粘性のある厚みが約0.02cmの緑色がかった赤褐色フィ
ルムが生成した。ガラスシート上の透明な導電性低放射率層を通して電流を通過
させることでガラスおよび熱互変層を加熱したときに、熱互変フィルムは徐々に
暗くなって極めて暗い青みがかった灰色になった。ガラスシート上の熱互変フィ
ルムの25℃、45℃°、65℃および85℃におけるスペクトルを図3に太線
で示した。85℃でのスペクトルから発光体D65および2°観測装置を計算し
てC.I.E.1976L*、16.8のC*ab値を生じるa*およびb*の
値それぞれ50.7、−12.7および−11.0を得る。この16.8のC*
ab値はReversacol Palatenate Purpleが唯一の
熱互変物質であるフィルムに関するC*ab値26.4よりも著しく小さい。こ
れは熱互変物質の組み合わせがフィルムの色を色度のより低い、鈍いまたはより
灰色にすることを意味する。Chroma Dye 88を唯一の熱互変物質と
して作製されたフィルムは加熱によって暗赤褐色に変色し、熱互変物質の組み合
わせで作製されたフィルムよりも灰色に見える度合いは幾らか少ない。
トラクトン0.24重量%、ポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−
コ−酢酸ビニル)(88%ビニルブチラール、平均分子量50,000〜80,
000)、両化合物ともAldrich Chemical Corporat
ion Inc.(Milwaukee, Wisconsin)から市販され
ている)、およびAlfa Aesar(Ward Hill, Massac
husetts)から市販されているオクタデシル燐酸0.47重量%の溶液か
らのフィルムをTEC 15ガラスの上に溶液注入させることによって熱互変層
を作成した。溶媒を気化させた後のフィルム組成はポリ(ビニルブチラール−コ
−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル)ポリマーマトリックス中、クリスタルバ
イオレットラクトン約5重量%、オクタデシル燐酸10重量%であった。作製し
たままの状態で、フィルムの厚みは0.02cmで殆ど無色であったが、25℃
で幾らか曇った、或いは光散乱状であった。
ビニルブチラール、平均分子量50,000〜80,000)中2−ヒドロキシ
−4−オクチルオキシベンゾフェノン33重量%の厚み0.02cmの層を溶媒
注入成形することによって肉厚0.1cmのガラス上にUVバリア層を作成した
。溶媒は酢酸エチルと酢酸アミルを使用した。ベンゾフェノンとブチラールコポ
リマーは両方ともAldrich Chemical Corporation
Inc.(Milwaukee, Wisconsin)から入手した。溶媒
を気化させた後のガラス上のこのバリア層の透過スペクトルを図4に曲線3で示
した。
ビニルブチラール、平均分子量50,000〜80,000)中2−ヒドロキシ
−4−オクチルオキシベンゾフェノン17重量%、キノリンイェロー5重量%の
厚み0.02cmの層を溶媒注入成形することによって厚み0.1cmのガラス
上にUVおよびSWV光のバリア層を作成した。溶媒は酢酸エチルと酢酸アミル
を使用した。2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン、キノリンイ
ェローおよびブチラールコポリマーはAldrich Chemical Co
rporation Inc.(Milwaukee, Wisconsin)
から入手した。溶媒を気化させた後のガラス片上のこのバリア層の透過スペクト
ルを図4に曲線4で示した。
4−オクチルオキシベンゾフェノン(UV安定剤)45.3重量%、ポリ(ビニ
ルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル)(88%ビニルブチラ
ール、平均分子量50,000〜80,000)45.3重量%の酢酸エチルお
よび酢酸アミル混合物50/50溶液からのフィルムをTEC 15ガラス上に
溶媒注入成形することによって、窓またはシャッターとしての使用に適した熱互
変機器を作製した。2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノンの含有
量が高いことがフィルムに可塑性を与え、溶媒を揮発させた後に透明な窓ガラス
をTEC 15ガラスに積層するのを容易にするものと思われる。60℃で圧力
を架けて熱互変ポリマーのフィルムを押し出し、ガラス片の間に厚みが0.02
5cmのナイロン製モノフィラメントスペーサを用いることによって、二枚のガ
ラス間に肉厚0.025cmの均一なフィルムを押し出した。ポリ(ビニルブチ
ラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル)および2−ヒドロキシ−4−
オクチルオキシベンゾフェノンの両方がReversacol Sea Gre
enの熱互変活性に特に適した環境を与えるものと信じられる。TEC 15ガ
ラスは対抗する両側の窓ガラスよりも大きいのでTEC 15ガラス上の透明導
電被膜の両側で導電性のばねを装填した紙クリップによる電気的接点を設けるこ
とができた。可変電圧交流電源をクリップに接続し、機器に異なる電力を与える
ことによって窓またはシャッターを種々の温度に加熱または調節した。機器の光
学特性を分光分析計で一連の温度につき測定し、測定した特性および得られたス
ペクトルから計算した結果を以下の表1に示す。
での透過率は25℃から85℃の範囲にわたって約0.06%に減少し、この波
長範囲で330を超える値から1へと際立った変化である。
合し、495nm遮断フィルタを積層のEverGreen(商品名)ガラス側
へ結合する。Pilkington−Libbey Owens Ford(T
oledo, Ohio)から市販されているEnergy Advantag
e(商標)Low−Eの第二のシートをアルミ製二重枠窓スペーサの他方の面に
、低放射率被膜が第一の低放射率層に向かって内側に向くように結合する。乾燥
剤をアルミ製スペーサ内に入れ、ガラス枠の間の空間にクリプトンガスを充填す
る。ビル構造体に窓を次の配列はめる;外側、日光に曝露される側から、495
nm遮断フィルタガラス、EverGreen(商品名)ガラス、熱互変層、E
nergy Advantage(商標)ガラス、Energy Advant
age(商標)ガラスの低放射率層、クリプトンガス、Energy Adva
ntage(商標)ガラスの低放射率層、EverGreen(商品名)ガラス
、家屋の内部。この窓システムは日射が直接でなく、かつ/または外気温度が極
めて低い条件下では、熱互変層が暗くなるのは極めて僅かであるはずなので、ビ
ル内に相当量の太陽放射を取り入れることが可能であるはずである。この窓シス
テムは特に暖かい日に日光が窓に直射するときには、熱互変層がその条件で著し
く暗くなるはずなので、著しい量の太陽放射を遮蔽するはずである。温暖な日で
も、空間内のガスによる熱移動およびガス膨脹による窓システムの熱膨張はガラ
ス間の空間が狭く、クリプトンガスを空間に使用しているために最小となるはず
である。
sin)から市販されているLoE2シートに積層されたEverGreen(
商品名)ガラスシート(Pilkington−Libbey Owens F
ord(Toledo, Ohio)から市販されている)から熱互変窓を作製
する。EverGreen(商品名)ガラスシートを片側の面に、面積900平
方センチメートルを超えて、ポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−
コ−酢酸ビニル)(88%ビニルブチラール、平均分子量50,000〜80,
000)20グラムおよび酢酸アミル50mlと酢酸エチル50ml中の2−ヒ
ドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン5グラムの溶液で被覆する。Lo
E2のシートを低放射率被膜の反対側に面積900平方センチメートルを超えて
、ポリ(ビニルブチラール−コ−ビニルアルコール−コ−酢酸ビニル)(88%
ビニルブチラール、平均分子量50,000〜80,000)20グラム、酢酸
アミル50mlと酢酸エチル50ml中の2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシ
ベンゾフェノン5グラムおよびReversacol Aqua Green1
グラムの溶液で被覆する。溶液から溶媒を気化させてEverGreen(商品
名)ガラスシートの上にバリア層を、LoE2のガラスシートの上に熱互変層を
生成させる。ポリマー層が互いに向き合った二枚のガラスを一組の加熱ピンチロ
ーラから供給し、次に90℃で20分間加熱する。積層プロセスは自動車フロン
トガラスの積層に使用されるようなオートクレーブプロセスで完結させる。この
窓をビルにEverGreen(商品名)ガラスを外側、ビルの太陽曝露側に向
け、LoE2ガラスの低放射率層をビルの内側に向けてはめる。
名)ガラスの側から直射日光に曝されるとき、窓の曝露で窓の色が変化して中位
の緑色から小量の残存光互変活性によると思われる僅かに暗い緑色となる。さら
に曝露が継続すると、窓の温度は上昇して徐々に暗い緑色に見えるようになるは
ずである。
)ガラスの側から直射日光に曝されるとき、僅かな量の着色が観察されるであろ
う。曝露が長引いても窓の温度は適度に上昇するだけであり、着色は極めて僅か
なはずである。
よび保護オーバーコート層を被覆することによって窓を製作する。これらの層を
ガラスに被覆する前に、ガラスを90%イソプロピルアルコール、3重量%のト
リメトキシシリルプロピル(ポリエテンイミン)を含有する10%の水溶液中に
5分間浸漬し、続いてイソプロピルアルコールでガラスを洗浄してから乾燥させ
る。
ノリンイェロー(Solvent Yellow 33, CI 47000)
2グラムおよび2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン5グラムを
14グラムのアセトンと6グラムのプロピレンカーボネート中に溶解させること
によって、UV光とSWV光両方のバリア層を作成する。溶液をガラス基板上に
、面積が約1000平方センチメートルを超えるように均一に塗布する。溶媒を
室温で2時間、60℃で16時間気化させると、優れたUVおよびSWV光バリ
ア特性を有する粘性のない層が得られる。
−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン5グラムおよび4,6−ジニ
トロ−4−メチル−2,2−アゾジフェニール(Mordant Brown
6, CI 11875)1グラムを14グラムのアセトンと6グラムのプロピ
レンカーボネート中に溶解させることによって、静的光エネルギー吸収層を作成
する。溶液をバリア層上に、面積が約1000平方センチメートルを超えるよう
に均一に塗布する。溶媒を室温で2時間、60℃で16時間気化させると、粘性
のない静的光エネルギー吸収層が得られる。
−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン5グラムおよびRevers
acol Sea Green(Keystone Aniline Corp
oration(Chicago, Illinois)から市販されているス
ピロオキサジンタイプの化合物)0.5グラムを14グラムのアセトンと6グラ
ムのプロピレンカーボネート中に溶解させることによって熱互変層を作成する。
溶液を静的光エネルギー吸収層上に、面積が約1000平方センチメートルを超
えるように均一に塗布する。溶媒を室温で2時間、60℃で16時間気化させる
と、粘性のない光互変層が得られる。
,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール2グラムを14グラムのアセトン
と6グラムのプロピレンカーボネート中に溶解させることによって保護オーバー
コート層を作成する。溶液を熱互変層上に、面積が約1000平方センチメート
ルを超えるように均一に塗布する。溶媒を室温で2時間、60℃で16時間気化
させると、粘性のない保護オーバーコート層が得られる。
て僅かであり、熱的着色も極めて僅かなはずである。暑い日に窓を日光に曝露す
ると、観察できる光着色は生じないが、窓の温度は著しく上昇し、熱的着色は顕
著なはずである。
低放射率被膜が枠の内側を向いたSungate(商標)100(PPG In
dustries, Inc.(Pittsburgh, Pennsylva
nia)である。この窓は1mmのガラスを外側に向けて、次にポリマー層、ガ
ス空間、低放射率層、Sungate(商標)100ガラスの未被覆面がビルの
内側に向いたSungate(商標)100ガラスの配列でビルに取り付けられ
ると、通常の2重枠窓に対比されるエネルギー効率の増加を生じるはずである。
California)から市販されているSolis(商標)ポリエステルフ
ィルムを熱互変層およびバリア特性を有する接触粘着層で被覆することによって
、既存の窓に改造されるべく提案された熱互変層を作成することができる。トル
エン中のポリ酢酸ビニル(平均分子量約167,000)、Keysorb 1
026、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペジニル)(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ブチルプロパンジオエートおよび
Reversacol Palatenate Purple溶液をポリエステ
ルフィルムに塗布し、トルエンを気化させることによって、既に低放射率被膜が
被覆されている側の反対側にSolis(商標)フィルムを被覆することができ
る。Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown
, New York)から市販されているUV吸収剤、Tinuvin(商標
)213を3M Company(ST. Paul, Minnesota)
から市販されている接触粘着Fastbond(商品名)30−NF中に分散さ
せたものにスプレーすることによってこの熱互変層をオーバーコートすることが
できる。
イドウィンドウおよびバックウィンドウの内面に接着する。ポリエステルフィル
ムの他方の面に低放射率層を結合したこの熱互変層は、特に暖かい日または暑い
日に直射日光下に停車したときに、車内に蓄積する熱を最小にするのに有効なは
ずである。
側に接着する。この構成では、熱互変層は低放射率特性と共に直射日光による熱
の蓄積を遮蔽するバリアとなるはずである。
および修正が請求項に規定された本発明の精神および範囲から逸脱することなく
可能であることは明らかである。
示す図である。
して示す図である。
Claims (81)
- 【請求項1】 光透過性基板と、温度上昇につれて少ない光エネルギー吸収
から多いエネルギー吸収へ可逆的に変化する少なくとも一つの熱互変物質および
残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質を包含する熱互変機器。 - 【請求項2】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が熱
互変物質である請求項1に記載の機器。 - 【請求項3】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が静
的光エネルギー吸収物質である請求項1に記載の機器。 - 【請求項4】 少なくとも一つの静的光エネルギー吸収物質および少なくと
も一つの熱互変物質が残存光エネルギー吸収特性をもつ請求項1に記載の機器。 - 【請求項5】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器に入射する日光
エネルギーの5%以上を吸収する請求項1に記載の機器。 - 【請求項6】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器に入射する日光
エネルギーの10%以上を吸収する請求項1に記載の機器。 - 【請求項7】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器の全日光被曝時
に熱互変物質中に10℃以上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギーを
吸収する請求項1に記載の機器。 - 【請求項8】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器の全日光被曝時
に熱互変物質中に20℃以上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギーを
吸収する請求項1に記載の機器。 - 【請求項9】 熱互変物質が約30℃から90℃の温度範囲わたって少ない
光エネルギーから多い光エネルギー吸収に可逆的に変化する請求項1に記載の機
器。 - 【請求項10】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e Purple、Reversacol Aqua Green、Rever
sacol Sea Green、Chroma Dye 37、Chroma
Dye 88およびChroma Dye 47から選択される請求項1に記
載の機器。 - 【請求項11】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e PurpleとChroma Dye 47との混合物である請求項1に記
載の機器。 - 【請求項12】 充満した日光における機器の色度が20未満のC*abで
ある請求項1に記載の機器。 - 【請求項13】 熱互変物質が前記機器の太陽エネルギー透過を少なくとも
35%だけ減少させるのに充分な量で存在する請求項1に記載の機器。 - 【請求項14】 機器がUV光へのバリアを含む請求項1に記載の機器。
- 【請求項15】 機器がUV光およびSWV光へのバリアを含む請求項1に
記載の機器。 - 【請求項16】 機器が低放射率層を含む請求項1に記載の機器。
- 【請求項17】 機器がオーバーコート層を含む請求項1に記載の機器。
- 【請求項18】 基板が着色ガラスである請求項1に記載の機器。
- 【請求項19】 基板が曲率の非無限大半径をもつ請求項1に記載の機器。
- 【請求項20】 機器が接着促進剤を含む請求項1に記載の機器。
- 【請求項21】 低放射率層がオーバーコート特性を与える請求項16に記
載の機器。 - 【請求項22】 機器が低放射率層を含む請求項14に記載の機器。
- 【請求項23】 光透過基板、熱互変物質の温度上昇にともなって可逆的に
光エネルギー吸収を増加させることができる少なくとも一つの熱互変物質および
機器の日光被曝時に入射日光を吸収することができ、かつ現存の熱互変物質に温
度上昇を引き起すことができる少なくとも一つの物質を包含する熱互変機器。 - 【請求項24】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が熱互変物質である請求項23に記載の機器。 - 【請求項25】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が静的光エネルギー吸収物質である請求項23に
記載の機器。 - 【請求項26】 少なくとも一つの静的光エネルギー吸収物質および少なく
とも一つの熱互変物質が入射日光を吸収することができ、かつ温度上昇を引き起
すことができる請求項23に記載の機器。 - 【請求項27】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が機器に入射する日光エネルギーの5%以上を吸
収する請求項23に記載の機器。 - 【請求項28】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が機器に入射する日光エネルギーの10%以上を
吸収する請求項23に記載の機器。 - 【請求項29】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が機器の全日光被曝時に熱互変物質内に10℃以
上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギーを吸収する請求項23に記載
の機器。 - 【請求項30】 入射日光を吸収することができ、温度上昇を引き起すこと
ができる少なくとも一つの物質が機器の全日光被曝時に熱互変物質内に20℃以
上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギーを吸収する請求項23に記載
の機器。 - 【請求項31】 熱互変物質が約30℃から90℃の温度範囲わたって光吸
収を可逆的に増加させることができる請求項23に記載の機器。 - 【請求項32】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e Purple、Reversacol Aqua Green、Rever
sacol Sea Green、Chroma Dye 37、Chroma
Dye 88およびChroma Dye 47から選択される請求項23に
記載の機器。 - 【請求項33】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e PurpleとChroma Dye 47との混合物である請求項23に
記載の機器。 - 【請求項34】 充満する日光における機器の色度が20未満のC*abで
ある請求項23に記載の機器。 - 【請求項35】 熱互変物質が前記機器の太陽エネルギー透過を少なくとも
35%だけ減少させるのに充分な量で存在する請求項23に記載の機器。 - 【請求項36】 機器がUV光へのバリアを含む請求項23に記載の機器。
- 【請求項37】 機器がUV光およびSWV光へのバリアを含む請求項23
に記載の機器。 - 【請求項38】 機器が低放射率層を含む請求項23に記載の機器。
- 【請求項39】 機器がオーバーコート層を含む請求項23に記載の機器。
- 【請求項40】 基板が着色ガラスである請求項23に記載の機器。
- 【請求項41】 基板が曲率の非無限大半径をもつ請求項23に記載の機器
。 - 【請求項42】 機器が接着促進剤を含む請求項23に記載の機器。
- 【請求項43】 低放射率層がオーバーコート特性を与える請求項38に記
載の機器。 - 【請求項44】 機器が低放射率層を含む請求項36に記載の機器。
- 【請求項45】 第一の光透過性基板、第二の光透過性基板、その温度上昇
に伴い少ない光エネルギー吸収から多いエネルギー吸収へ可逆的に変化する少な
くとも一つの熱互変物質および残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つ
の物質を包含する光互変窓。 - 【請求項46】 窓がUV光へのバリアを含む請求項45に記載の窓。
- 【請求項47】 窓がUV光およびSWV光へのバリアを含む請求項45に
記載の窓。 - 【請求項48】 窓が低放射率層を含む請求項45に記載の窓。
- 【請求項49】 基板が平行で、空間をおいて離れた関係にある請求項45
に記載の窓。 - 【請求項50】 基板の間の空間が真空である請求項49に記載の窓。
- 【請求項51】 基板の間の空間がガスで満たされる請求項49に記載の窓
。 - 【請求項52】 ガスがクリプトンを含む請求項51に記載の窓。
- 【請求項53】 少なくとも一つの熱互変物質が第一の基板側の層中に基板
間の空間に面して存在し、かつ窓が第一の基板をもつ構造中に該構造の外側に面
して取り付けられる請求項49に記載の窓。 - 【請求項54】 窓がUV光へのバリアを第一基板の外表面と少なくとも一
つの熱互変物質を含む層との間に含む請求項53に記載の窓。 - 【請求項55】 窓がUV光およびSWV光へのバリアを第一基板の外表面
と少なくとも一つの熱互変物質を含む層との間に含む請求項53に記載の窓。 - 【請求項56】 窓が低放射率層を第一の基板側に基板間の空間に面して含
み、該低放射率層が該空間に接触している請求項53に記載の窓。 - 【請求項57】 窓が低放射率層を第二の基板側に基板間の空間に面して含
む請求項53に記載の窓。 - 【請求項58】 窓のそれぞれの基板が低放射率層を含む請求項49に記載
の窓。 - 【請求項59】 第一の光透過性基板、第二の光透過性基板、熱互変物質の
温度上昇につれて光吸収を可逆的の増加させることができる少なくとも一つの熱
互変物質および機器の日光被曝時に現存の熱互変物質の中で温度上昇を引き起す
ことができる少なくとも一つの物質を包含する熱互変窓。 - 【請求項60】 窓がUV光へのバリアを含む請求項59に記載の窓。
- 【請求項61】 窓がUV光およびSWV光へのバリアを含む請求項59に
記載の窓。 - 【請求項62】 窓が低放射率層を含む請求項59に記載の窓。
- 【請求項63】 基板が平行で、空間をおいて離れた関係にある請求項59
に記載の窓。 - 【請求項64】 基板の間の空間が真空である請求項63に記載の窓。
- 【請求項65】 基板の間の空間がガスで満たされる請求項63に記載の窓
。 - 【請求項66】 ガスがクリプトンを含む請求項65に記載の窓。
- 【請求項67】 少なくとも一つの熱互変物質が第一の基板側の層中に基板
間の空間に面して存在し、かつ窓が第一の基板をもつ構造中に該構造の外側に面
して取り付けられる請求項63に記載の窓。 - 【請求項68】 窓がUV光へのバリアを第一基板の外表面と少なくとも一
つの熱互変物質を含む層との間に含む請求項67に記載の窓。 - 【請求項69】 窓がUV光およびSWV光へのバリアを第一基板の外表面
と少なくとも一つの熱互変物質を含む層との間に含む請求項67に記載の窓。 - 【請求項70】 窓が低放射率層を第一の基板側に基板間の空間に面して含
み、該低放射率層が該空間に接触している請求項67に記載の窓。 - 【請求項71】 窓が低放射率層を第二の基板側に基板間の空間に面して含
む請求項67に記載の窓。 - 【請求項72】 窓のそれぞれの基板が低放射率層を含請求項63に記載の
窓。 - 【請求項73】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が
熱互変物質である請求項45に記載の窓。 - 【請求項74】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が
静的光エネルギー吸収物質である請求項45に記載の窓。 - 【請求項75】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器の全日光被曝
時に熱互変物質内に10℃以上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギー
を吸収する請求項45に記載の窓。 - 【請求項76】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e Purple、Reversacol Aqua Green、Rever
sacol Sea Green、Chroma Dye 37、Chroma
Dye 88およびChroma Dye 47から選択される請求項45に
記載の窓。 - 【請求項77】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が
熱互変物質である請求項59に記載の窓。 - 【請求項78】 残存光エネルギー吸収特性をもつ少なくとも一つの物質が
静的光エネルギー吸収物質である請求項59に記載の窓。 - 【請求項79】 残存光エネルギー吸収特性をもつ物質が機器の全日光被曝
時に熱互変物質内に10℃以上の温度上昇を引き起すのに充分な日光エネルギー
を吸収する請求項59に記載の窓。 - 【請求項80】 熱互変物質がReversacol Palatenat
e Purple、Reversacol Aqua Green、Rever
sacol Sea Green、Chroma Dye 37、Chroma
Dye 88およびChroma Dye 47から選択される請求項59に
記載の窓。 - 【請求項81】 機器が熱互変物質を抵抗加熱するために熱互変物質と熱接
触している透明な伝導層を含む請求項1に記載の機器。
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