JP2008508173A - 暖炉のインサート又はストーブ型の機器のための、ガラス材料で作られた板 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガラス材料で作られた少なくとも１つの基板から形成され、少なくとも１つの反射被膜をその面の少なくとも１つの上に含む、暖炉インサートもしくはストーブ又は相当物のための板に関する。また本発明は、その板の製造方法及びその板を含む機器に関する。

Description

本発明は暖房機器の構成部品、一般には前面の構成部品に関し、特に暖炉（fireplace）もしくは暖炉インサート、ストーブ、ボイラー、調理器具、暖房器具、ハース（hearth）又は相当物の種類の機器に適合させることを意図した、ガラス材料で作られた板に関する。

囲いのない暖炉は別として、特に快適さ及び安全の観点から多くの要求に合致する、設置及び修理が容易な暖炉インサートのハースもしくはインサート、又は新しい種類のストーブのような本質的に美観及び／又は機能性を有する新しい種類の暖房器具が、ここ数十年にわたって開発されてきた。これら機器内部で燃焼しているハースを眺めることに関連する喜びを得るために、それらには一般に機器の前面に面した窓が取り付けられている。その窓は、ハースへの接近を可能にするドアに通常組み込まれ、かつガラス材料で従来作られている。囲いのない暖炉の場合、これもまたガラス材料で作ることのできるファイヤスクリーンによって同時に、この窓又はドアにより提供される保護を確実なものにできる。

特にストーブ又は暖炉インサートの場合は安全又は使用の容易さのために、従来の薪を燃やす暖房方式を、燃料の供給及び／又は空気の循環のためのダクト又は回路を組み合わせたより洗練された暖房方式と置き換えることがますます頻繁になっている。しかしながらこれら機器の非動作中にこれらダクト及び回路が炎によって隠されない場合、そのダクト及び回路はいくらか美しく見えない場合がある。

従って本発明の目的は、この分野に存在する要求に適合させつつも、外観が魅力的でかつ機能的な暖炉インサートもしくはストーブ型又は相当物の新規暖房機器を提案することである。特に本発明では、この種類の機器表面での使用に適しており、かつこのように定義した目標に合致するガラス材料で作られた板が開発され、とりわけ非燃焼時に美しくないハースの内部構造を隠しつつ、これら機器の燃焼しているハースの魅力的な外観を保つことが可能になる。この種類の製品を実施する困難さは、特にこの種類の製品の耐性に関する厳しい要求、詳しくは耐熱性に関連し、及びそのような特に厳しい動作条件にさらされる異なる特性の材料を組み合わせることに関して存在する優先事項にも関連する。

本目的は、ガラス材料で作られた少なくとも１つの基板から形成され、少なくとも１つの反射被膜をその面の少なくとも１つの上に含む、本発明の板によって達成される。有利にはガラス材料から作られる少なくとも１つの基板から形成される板はガラス−セラミック板である。

想起されることは、ガラス−セラミックは元々前駆体ガラスと呼ばれるガラスであって、その特殊な化学組成のため適当な「セラミック化（ceramization）」熱処理が制御された結晶化を誘起しうることである。この特殊な一部結晶化した構造はガラス−セラミックに独特の特性を与える。しかしながら、所望の特性に好ましくない影響を与える危険がない状態でこれらの板及び／又はその製造方法を変更することは非常にやりにくい。とりわけ現在想定されている種類の用途において、この種類の材料に反射被膜を加えることは、特にそのような被膜を劣化させる危険性、詳しくはこれら種類の材料の異なる膨張係数及び想定される頻繁な熱衝撃によりひび割れする危険性を考慮したために想定されてこなかった。

驚くべきことに本発明はそのような組み合わせが可能でありかつ有利であることを示す。

また本発明は本発明の少なくとも１つの板を含む、暖炉インサートもしくはストーブ型又は相当物の機器に関する。この板は好ましくは機器の前面にあり、例えばハースへの接近を可能にするドアに組み込まれるか又は窓として構造物に組み込まれ、特にファイヤスクリーンの様式でハースと合わされる板の場合、必要に応じて取り外し可能である。

また本発明はその板の製造方法に関し、ガラス基板上に少なくとも１つの反射被膜を堆積する工程を含む。

「ガラス−セラミック板」とは、正確な意味でのガラス−セラミックで作られた板のみならず、耐熱性であって膨張係数がゼロ又はほぼゼロ（例えば１５×１０^-7Ｋ^-1未満）の他の任意の同様な材料で作られた板をも意味するものと以下理解される。しかしながら正確な意味でのガラス−セラミックで作られた板が好ましい。

反射被膜をガラス材料で作られた基板、特にガラス−セラミック基板と組み合わせることには、動作中に火を見ることを可能にしつつ、非燃焼時にハースを多かれ少なかれ隠すという利点がある。また本発明の板はこの種類の用途で必要な要求に合致し、詳しくは選択した被膜に応じて、少なくとも５００℃、好ましくは少なくとも６００℃、とりわけ好ましくは少なくとも６５０℃あるいは７００℃で（特に劣化及び剥離のない）耐熱性を有している。また本発明の板は引っかき又は衝撃の危険に対する良好な抵抗を示す。

好ましくは被膜は板の外部面上、すなわち暖房機器の外側に向けられるように設計された面にあり、この面は機器の動作中に火と直接接触しない。

また好ましくは（定義した反射被膜を有する）本発明の板の（光源Ｄ₆₅の下０．３８μｍ〜０．７８μｍで積分した可視光波長領域内における）光反射率Ｒ_Lは２０〜８０％であり、特に好ましくは３０（あるいは４０）〜７０％である。また好ましくは（光源Ｄ₆₅の下０．３８μｍ〜０．７８μｍで積分した可視光波長領域内における）光透過率Ｔ_Lは１０〜７８％である。

好ましくは板を形成する基板は透明であり、特に７０％を超える、特に好ましくは８０％を超える少なくとも１つの光透過率Ｔ_Lを有している。必要に応じて基板をバルク着色し、あるいは例えばエナメルを用いて装飾してもよい。またいわゆる半透明基板、もしくはさらに不透明基板の使用も想定されうる。しかしながらこの場合燃焼している炎の可視性は減少する場合がある。

被膜は１以上の層の形態であってよい。有利には金属型の少なくとも１層及び／又は誘電性物質に基づく少なくとも１層を含む。

第１の実施態様では、被膜は例えば高い屈折率ｎ、すなわち１．８を超える、好ましくは１．９５を超える、また特に好ましくは２を超える屈折率を有する誘電性材料に基づく単層被膜であって、例えばＴｉＯ₂又はＳｉ₃Ｎ₄もしくはＴｉＮなどの単層である。

第２の実施態様では、被膜は少なくとも１つの金属（又は本質的に金属の）層を含み、好ましくは誘電性材料に基づく少なくとも１つの層によって（少なくとも１つの面、及び有利には２つの対向する面が被覆されて）保護されており、例えばＳｉ₃Ｎ₄（特にＳｉ₃Ｎ₄／金属／Ｓｉ₃Ｎ₄の多層体）又はＳｉＯ₂でできた少なくとも１つの保護層により被覆された、例えば少なくとも１つの銀又はアルミニウム層を含む。

本発明の特に有利で好ましい第３の実施態様では、被膜は、低屈折率（好ましくは１．６５未満）の誘電体材料と交互している高屈折率（上述したように好ましくは１．８もしくは１．９５、あるいは２より大きい）の誘電体材料、特にＴｉＯ₂及びＳｉＯ₂、又は（スズ−亜鉛、亜鉛−チタン、ケイ素−チタンなどの）混合酸化物もしくは合金などのような金属酸化物（又は金属窒化物もしくはオキシ窒化物）型の材料に基づく薄膜多層体（又は積層体）から形成され、最後に堆積されて板の外部面上にある層は高屈折率の層である。

高屈折率の層材料として、例えばＴｉＯ₂又は場合によりＳｎＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｓｎ_xＺｎ_yＯ_z、ＴｉＺｎＯ_x又はＳｉ_xＴｉ_yＯ_z、ＺｎＯ、ＺｒＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅などを挙げることができる。低屈折率の層材料として、例えばＳｉＯ₂又は場合によりケイ素オキシ窒化物及び／もしくはオキシカーバイド、又は混合ケイ素アルミニウム酸化物、あるいは例えばＭｇＦ₂又はＡｌＦ₃型のフッ素化合物などを挙げることができる。

好ましくは多層体は少なくとも３層を含むものであって、多層体の様々な層を組み合わせた作用によって所望の反射が生じる。基板に最も近い層は高屈折率の層であり、中間層は低屈折率の層であり、外部層は高屈折率の層である。好ましくは多層体は次の交互した酸化物層、すなわち（基板）−ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂を含むものである。

好ましくは被膜の（幾何学的）厚さは２０〜１０００ｎｍである（ガラス−セラミック基板の場合、基板厚は一般に数ｍｍ、特に３〜６ｍｍ、通常約４ｍｍである）。いくつかの層から形成される（一般には多層体の形態の）被膜の場合、各層の厚さは５〜１６０ｎｍと様々でよく、一般に２０〜１５０ｎｍである。

例えば本発明の好ましいＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂多層体の場合、第１の実施態様ではＴｉＯ₂及びＳｉＯ₂層のそれぞれについて、これらの層の厚さは数十ｎｍ（例えば約６０〜８０ｎｍ）であり、この場合被膜は銀色の外観を有している。第２の実施態様では、ＴｉＯ₂層の厚さは上と同じ程度であるが、ＳｉＯ₂層の厚さが２倍（例えば約１３０〜１５０ｎｍ）であり、この場合被膜は金色の外観を有している。

（例えばＳｎＯ₂：Ｆ又はＩＴＯスズドープ酸化インジウム、あるいはアルミニウムドープ酸化亜鉛ＺｎＯ：Ａｌのようなドープされた金属酸化物でできていて）低放射機能を有し、ハースの内側に堆積する可能性のある煤の熱分解に有利な被膜、又はＳｉＯ₂でできていて燃焼ガス中に含まれる硫黄に対するバリアを形成する被膜のような他の種類の機能を有する被膜もまた、可能であれば（この追加の機能が所望の特性に有害なものとならずに）本発明で所望とする被膜と合わせて、しかしより一般的には反対面上にて、板に付与してもよい。

板は枠に囲まれてもよく、及び／又は一般的には加工された（丸められた、面取りされたなどの）自由端を有していてもよい。板は一般的には平坦であるが、湾曲していてもよく、あるいは変形又は折り曲げがあってもよい。

また本発明の主題は本発明の板の製造方法でもある。念のため説明するとガラス−セラミック板の製造は一般に次のように行われる。ガラス又はガラス−セラミックを形成する選択した組成物を溶融炉中で溶融し、次に溶融ガラスを回転するロールの間を通すことによって溶融ガラスを標準リボン又はシートへと巻き、さらにそのガラスリボンを所望の寸法に切り取る。こうして切り取られた板は既知のセラミック化処理を経る。このセラミック化は、膨張係数がゼロ又はほぼゼロであって可能であれば最大７００度の熱衝撃に耐える、「ガラス−セラミック」と呼ばれる多結晶材料へとガラスを変換するために選択した熱プロファイルに従って、板を焼成することにある。一般にセラミック化は、徐々に温度を一般にガラス転移領域の近くにある核形成領域まで上げる工程、数分間核形成区間を通過させる工程、徐々に温度をセラミック化保持温度まで上げ、そのセラミック化温度で数分間保持し、続いて室温まで急激に冷却する新しい工程を含む。

また必要に応じて本方法は（場合によっては、板を構成する材料がその塑性変形が可能なほど十分高温にあるという条件付で、上述の操作モードの最中の様々な時点で行われる）板形成工程を含んでもよく、その工程は例えば崩壊、成形もしくは（ロールがけ又は他の操作による）プレス操作、又は曲げ操作からなり、板のセラミック化は一般に成形操作の後に行われる。

一般に本方法は例えば水ジェットを用いた切断操作を含み、その後必要に応じて加工操作（研削、面取りなど）が含まれる。また板はその製造中に他の操作（例えば、適切な場合にはそのセラミック化の最中にエナメルのベークを可能にするため、好ましくはセラミック化の前に行われる美観又は表示目的のスクリーン印刷等）を経てもよく、取っ手などのような追加の要素を付与してもよい。

一般にセラミック化後、セラミック化に合わせて、又はセラミック化後に引き続いて（例えばその板が切り取られ及び／又は加工された後）、被膜が板に適用される。被膜は特に（粉末、液体又は気体の）熱分解、蒸着又はスパッタによって適用できる。好ましくは被膜はスパッタ及び／又は真空及び／又はプラズマ堆積法によって堆積され、特に（カソード）スパッタ（例えばマグネトロンスパッタ）、とりわけ強磁場スパッタ（さらにはＤＣ又はＡＣ電流を用いたもの）によって層を堆積する方法が使用される。酸化物又は窒化物は１種以上の適当な金属もしくは合金、シリコン又はセラミックのターゲットから、必要であれば（適切な場合にはアルゴン／酸素又はアルゴン／窒素の混合物の）酸化又は窒化条件下で堆積される。また例えば、酸素の存在下で問題となっている金属の反応性スパッタによる酸化物層を堆積し、窒素の存在下で窒化物層を堆積することも可能である。ＳｉＯ₂又はＳｉ₃Ｎ₄を作製する場合、十分な伝導性にするためにアルミニウムのような金属で若干ドープしたシリコンターゲットを使用してもよい。本発明の選択した層は分離又は剥離を起こさずに特に均一な様式で基板上に凝縮する。

一般に被膜は連続的な被膜であるが、例えば穴の空いたシート状金属でできた適当なマスクを用いて、不連続被膜の形状の、例えば（好ましくは高い被覆率、特に５０％を超える、あるいは７５％を超える被覆率の）格子又はパターン形状の被膜を追加することによる付加的な美観効果を追加することを除外しない。被膜がいくつかの層を含む場合、その層は次々と連続的に堆積される。

また本発明の主題は上述のガラス−セラミック板を製造するための装置（又は機器）であり、少なくとも１つのスパッタ、熱分解又は蒸着コーターを含む。

特に本発明の板は、新しい範囲の暖炉インサートもしくはハース、又は他の相当する暖房機器を製造するのに有利に使用することができる。

Claims (15)

1. ガラス材料で作られた少なくとも１つの基板から形成され、少なくとも１つの反射被膜をその面の少なくとも１つの上に含む、暖炉インサートもしくはストーブ又は相当物のための板。
2. ガラス材料で作られた少なくとも１つの基板から形成された前記基板がガラス−セラミック板である、請求項１に記載の板。
3. 耐熱性が少なくとも５００℃、好ましくは少なくとも６００℃、特に好ましくは少なくとも６５０℃あるいは７００℃である、請求項１又は２のいずれかに記載の板。
4. 光反射率Ｒ_Lが２０〜８０％、特に好ましくは３０〜７０％である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の板。
5. 前記被膜が高屈折率の誘電性材料に基づく単層の被膜である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の板。
6. 前記被膜が、高及び低屈折率の交互した誘電性材料に基づく薄膜多層体によって形成されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の板。
7. 前記被膜が、次の交互した酸化物層：ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂を含む多層体から形成される、請求項６に記載の板。
8. 前記被膜が、少なくとも１つの金属層、好ましくは誘電性材料に基づく少なくとも１つの層により保護されている少なくとも１つの金属層を含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の板。
9. 前記被膜が少なくとも外部面上に高屈折率の層を含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の板。
10. 前記被膜が、暖房機器の外側に向けられることを意図した面上にある、請求項１〜９のいずれか１つに記載の板。
11. 例えばＳｎＯ₂：Ｆのようにドープされた金属酸化物で作られた低放射機能を有する被膜、又はＳｉＯ₂で作られた被膜のような、一般に反対面上にある、他の種類の機能を有する被膜も付与された、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の板。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載の少なくとも１つの板を含む、暖炉インサートもしくはストーブ型又は相当物である機器。
13. 前記ガラス基板上に少なくとも１つの反射被膜を堆積する工程を含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の板を製造する方法。
14. 前記反射被膜の前記堆積がカソードスパッタによって行われる、請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも１つのスパッタ、熱分解又は蒸着コーターを含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の板を製造する装置。