JP4013264B2 - Double glazing - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物や輸送機材等に用いられているガラス窓のうち、内面と外面を反転させることができる機能を持った窓に供する複層ガラスに関する。さらに詳しくは、内面と外面を反転することにより太陽光エネルギーの室内への流入量を制御することができる、透視性に優れた複層ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本などの温帯地方では夏期と冬期の気温差が大きく、住宅や自動車等では夏期は冷房により、冬期は暖房により室内の気温を制御し快適性を維持している。このため、冷暖房エネルギーコスト削減のためには、夏期は流入する太陽光エネルギーをできる限り除去し、冬期は太陽光エネルギーをできる限り取り入れることのできる窓ガラスが望まれている。
【０００３】
一般のガラス窓は、冬期には充分な太陽光エネルギーを室内に取り込むことができる。例えば、３ｍｍ厚さのフロート板ガラス１枚からなるガラス窓は、垂直入射した太陽光エネルギーのうち８８％を室内に取り込むことができる。しかしながら、このようなガラス窓は、夏期には室内に大量の太陽光エネルギーが入り込み冷房コストを著しく増大させてしまう欠点がある。
【０００４】
また、太陽光エネルギーの室内への流入を防ぐ機能を有する熱線吸収ガラスや熱線反射ガラスが、夏期の冷房コストを削減することを目的として商品化されている。しかしながら、このようなガラス窓は、冬期には室内に流入する太陽光エネルギーを遮蔽してしまうので、太陽熱で室内を暖めることができず、暖房コストを増大させてしまう欠点があった。
【０００５】
冬期には太陽光エネルギーを積極的に取り込み、夏期には遮蔽する機能を有する窓ガラスがＧｒａｎｑｖｉｓｔ博士らによって提案されている（C. G. Granqvist, "Energy-Efficient Windows: Options with Presentand Forthcoming Technology", in "Large Area Chromogenics: Materialsand Devices for Transmittance Control" SPIE Optical Engineering Press;Vol. IS4, Sep.1989, p. A3:1-35）。エレクトロクロミックガラス、サーモクロミックガラス等のいわゆるスマートウィンドゥと呼ばれるガラスがそれにあたる。これらは、エレクトロクロミックガラスは電気的なスィッチングによって、またサーモクロミックガラスは温度によって自動的にその太陽光エネルギーの透過特性を変化させることができ、冬期には太陽光を透過し、夏期には遮蔽するというエネルギー調節機能を窓ガラスに付与することができる。しかしながら、これらの特殊なガラスは依然として研究開発段階であり、窓ガラスに応用できるだけの大面積化や長期安定性が確立されておらず、いまだ市場には出ていない。
【０００６】
ガラス窓の分野で確立されている技術の組み合わせにより、太陽光エネルギーの室内への流入量を制御する機構が提案されている。実開平６−６３７８２号公報には、複層ガラスを室内外反転可能機構を有するサッシと組み合わせることにより、冬期には太陽光エネルギーを積極的に取り込み、夏期には遮蔽する機能を持たせた窓ガラスが開示されている。この複層ガラスを構成する２枚の板ガラスの片側には、低放射率コーティング等の熱反射膜が複層ガラス内面側に形成されたガラスが用いられており、冬期にはコーティングが形成されたガラスを室内側に配設することによって室内の輻射熱を反射すると共に室外からの太陽光は有効に透過し、夏期には反転させてコーティングが形成されたガラスを室外側に配設することにより、室内側からの輻射熱は透過して室外に放出させると共に太陽光を反射する機能を有するとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者の研究によると、上述の室内外反転機能付き複層ガラス窓には次のような問題点があることがわかった。
【０００８】
まず室内からの輻射熱については、室温の熱輻射エネルギースペクトルの最大値が波長８〜１０μｍにあり、この波長領域が一般のフロートガラスの吸収帯にあたる。そのため、コーティングが形成されたガラスを室内側に配設した場合、コーティングは積層ガラス内側に形成されているので、ガラス側から入射した輻射熱は膜に達する前にガラスに吸収されてしまう。そのため、低放射率コーティングは輻射熱を直接反射することはできず、吸収された熱がガラスの両表面から再放射する際に室内への再放射の割合を増大させる役割を有するだけである。
【０００９】
一方、反転させてコーティングが形成されたガラスを室外側に配設した場合、室内からの輻射熱は室内側ガラスに吸収再放射されてコーティングガラスの膜面側に入射し、低放射率コーティングにより反射される。この反射と、前述のコーティングが形成されたガラスを室内側に配設した場合の室内側への再放射の増大が同じコーティングの放射率により決定されるため、結果的に室内からの輻射熱がどの程度室外側に放出されるかについては、低放射率コーティングガラスが室内側であろうと室外側であろうとほとんど差がない。
【００１０】
次に太陽光については、一般住宅に用いられている比較的可視光透過率の高い低放射率コーティングの太陽光エネルギーの反射率が、ガラス面側入射の場合と膜面側入射の場合であまり差がないことがわかった。可視光透過率の低い低放射率コーティングではガラス面側と膜面側で太陽光に対する反射率を大きく変えることが可能となるが、可視光透過率の低いガラス窓は一般住宅では好まれない。そのため、一般住宅で好まれるような比較的可視光透過率の高い低放射率コーティングを施した複層ガラスの室内外を反転させても、太陽光エネルギーの遮蔽の程度の差が、日射遮蔽係数に換算して０．２０未満であり、冬期には太陽光エネルギーを取り入れ夏期には遮蔽する機能を充分には有していないことがわかった。
【００１１】
本発明は上記のような欠点を解消し、一般住宅で好まれる透視性を保持したまま、室内外を反転させるだけで太陽光エネルギーの遮蔽の程度を日射遮蔽係数に換算して０．２０以上変化させることができる窓ガラスユニットを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の複層ガラスは、構成されている２枚の板ガラスのうち一方の板ガラスが太陽光の近赤外領域を吸収する特性を有する近赤外吸収ガラスであり、その板ガラスの複層ガラス内部の空間層側に低放射率コーティングが形成されており、前記近赤外吸収板ガラスが室内側に配設された時の日射遮蔽係数と他方の板ガラスが室内側に配設された時の日射遮蔽係数の差が０．２５以上で、可視光透過率が４５％以上、望ましくは６０％以上であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係わる複層ガラスの構成要素を、以下に順に説明する。
【００１４】
近赤外吸収ガラスは、窓ガラスの透視性をなるべく高く保ったまま、できるだけ多くの太陽光エネルギーを吸収できることが望ましい。太陽光エネルギースペクトルは波長３４０〜２５００ｎｍの領域に広がっており、波長３８０〜７８０ｎｍに広がり５５０ｎｍに最大値を持つ視感度曲線と同じ波長領域に最大値を持って近赤外領域に長く裾を引いている。従って、可視光透過率を高く保ったまま近赤外光を多く吸収するように、近赤外吸収ガラスは、近赤外領域の中央である波長１１００ｎｍ付近に吸収の最大があることが好ましい。その程度は、波長１１００ｎｍでの透過率で表して４０％以下、望ましくは３０％以下であることが好ましい。
【００１５】
このような近赤外吸収ガラスはガラスの組成にＦｅＯやＣｕＯ等の成分を加えることにより作製することができるが、フロートガラス製造工程では、この中でＦｅＯを加える方法が、技術的に容易でコスト的にも安価であり、特に好ましい方法である。
【００１６】
通常フロートガラスにもＦｅＯは少量含まれており、その吸収によってガラス厚さを厚くすると波長１１００ｎｍでの透過率を低くすることができる。例えば、通常フロートガラスの厚さを１９ｍｍにすると波長１１００ｎｍでの透過率を４０％以下にすることができる。このようなガラスも本発明の近赤外吸収ガラスとして用いることができる。しかしながら、このようにガラス厚さを厚くすることによって近赤外領域の吸収を大きくする方法を用いると複層ガラスユニットの重量が増加してしまうので、一般住宅用の窓に供するのは適当ではない。従って、通常フロートガラス組成よりもＦｅＯ成分を増やすことにより、単位ガラス厚さ当たりの波長１１００ｎｍでの透過率を通常フロートガラスよりも低くして、一般住宅用の窓として普通使用される厚さ３〜５ｍｍの範囲の近赤外吸収ガラスを用いることが、複層ガラスユニットの軽量化のために望ましい。
【００１７】
低放射率コーティングに要求される特性としては、窓ガラスの透視性を高く保ったまま、室温の輻射熱に対する放射率が低いことが挙げられる。このような要求特性を満たすために、コーティングの可視光透過率を高く保ったまま、コーティングの垂直放射率を０．３５以下、より望ましくは０．２０以下にすることが好ましい。
【００１８】
このような低放射率コーティングは、スプレー法、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリング法等によって酸化物半導体膜をガラス表面に直接コーティング又は透明フィルム上にコーティングして、後から貼り合わせる等の方法により近赤外吸収ガラス表面に形成することが可能である。中でも、ＣＶＤ法によるフッ素添加酸化スズ膜やスパッタリング法によるスズ添加酸化インジウム膜をガラス表面に直接コーティングする方法は、近年最も広く用いられている。これらの方法の中で、ＣＶＤ法によるフッ素添加酸化スズ膜のコーティングはフロートガラス製造工程中で実施することができ、大量生産に適しておりコスト的に安価で、特に好ましい方法である。
【００１９】
また、本発明の複層ガラスにおいては、上述の近赤外吸収ガラスと上述の低放射率コーティングの間に、２層からなる屈折率調整層が形成されていることが好ましく、この２層からなる屈折率調整層は、上述の近赤外吸収ガラスに近接する層が酸化スズからなる膜であり、上述の低放射率コーティングに近接する層が酸化珪素からなる膜であることがより好ましい。
【００２０】
さらに、上述の低放射率コーティングの膜厚は、２４０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
なお、本構成の複層ガラスの低放射率コーティング面以外に本発明の機能を損なわない程度のコーティングを付与することは、本発明の範囲内である。
【００２２】
本発明中における複層ガラスは、ＪＩＳ Ｒ ３２０９−１９８６［複層ガラス］中の定義「２枚以上の板ガラスを一様の間げきをおいて並置し、その間げきに外気圧に近い圧力の乾燥空気を満たし、その周辺を封着したもの」に従ったものを代表例とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００２３】
例えば、２枚のガラス間隙を満たす気体は、乾燥していれば大気組成とは異なったガス組成であっても良い。なお、間隙を満たす気体を大気組成ガスからＡｒガスやＫｒガスに置換すれば、その優れた熱特性により複層ガラスの断熱性を向上させることができる。また、同一の断熱性をより小さなガラス間隙で実現することができる。
【００２４】
ほぼ一様なガラス間隙を確保する工夫がなされていれば、ガラス間隙内圧力は外気圧と異なっていても良い。圧力を大気圧より小さくできれば、複層ガラスの断熱性はより向上する。また、同一の断熱性をより小さなガラス間隙で実現することができる。
【００２５】
乾燥空気という要請は、２枚のガラスの対向面上で気体が露点温度に達して結露が発生するのを防止するためであるが、結露を生じさせないための工夫がなされていれば乾燥していなくても良い。
【００２６】
また、ガラス周辺部の封着は上述の諸条件を満たし、且つガラス内面をクリーンに維持するための一手段であるが、不完全な封着であっても、または積極的にガラス間隙内の気体を置換する装置が付設されていても、結果的に複層ガラスの断熱性と透視性に悪影響を及ぼさなければ良い。
【００２７】
窓枠の室内外反転機構そのものは本発明の範囲内ではないが、本発明の複層ガラスが供することのできる、内面と外面を反転させることができる機能を有する窓としては、はめ殺し窓の場合は複層ガラス自体が窓枠内に反転自在に取り付け可能な機構により、また、はめ殺し窓以外の場合は、引き違い、片引き、開き、滑り出し、上げ下げ、回転、内倒し等の機構により、窓ガラスの室内面と室外面を反転させることができる機能を有する窓を挙げることができる。
【００２８】
次に可視光透過率、垂直放射率、日射遮蔽係数の計算方法について説明する。
【００２９】
単板ガラス及び単板コーティングガラスの可視光透過率を求めるには、まず波長３８０〜７８０ｎｍの分光透過率を測定し、その測定値を用いてＪＩＳ Ｒ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］に従って計算で求める。複層ガラスの可視光透過率は、構成する単板ガラスの波長３８０〜７８０ｎｍの分光透過率と分光反射率の値を用いてＪＩＳ Ｒ ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］に従って計算で求める。
【００３０】
単板コーティングガラスのコーティング形成面の垂直放射率を求めるには、波長４．５〜２５μｍの分光反射率を測定し、その測定値を用いてＪＩＳ Ｒ ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］に従って計算で求める。コーティングを被覆していない面の垂直放射率はＪＩＳ Ｒ ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］に従い、０．８９４とした。
【００３１】
複層ガラスの日射遮蔽係数（ＳＣ, Shading Coefficient）は、次式によって求める。
【００３２】
ＳＣ＝（当該複層ガラスの日射熱取得率）／（３ｍｍ厚の通常単板フロートガラスの日射熱取得率）
【００３３】
日射熱取得率とは、窓ガラスに入射する太陽光エネルギーについて、直接室内側に到達するエネルギーとガラスに吸収されてから室内側に伝達するエネルギーとの和の入射エネルギーに対する比をいう。日射熱取得率を求めるためにはＪＩＳ Ｒ ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］に従い、構成する単板ガラスの波長３４０〜１８００ｎｍの分光透過率と分光反射率の測定値と上記垂直放射率の値を用いて計算で求める。
【００３４】
【作用】
前記のように構成された複層ガラスにおいては、低放射率コーティングが複層ガラスの対向面側になるように形成されている近赤外吸収ガラスを室外側になるように配設すると、室外側から入射する太陽光エネルギーは近赤外領域の大半が室外側のガラスに吸収され、残されたエネルギーしか室内側のガラスや更にその内部に到達しない。室外側の近赤外吸収ガラスに吸収された太陽エネルギーは、熱エネルギーに変換されてガラスの両面から再放射されるが、複層ガラスの対向面側に形成された低放射率コーティングによって複層ガラス内面に向いた室内側よりも室外側に向けて放射される熱エネルギーの割合の方が大きくなる。これらの作用により、低放射率コーティングが形成されている近赤外吸収ガラスを室外側になるように配設すると、室外側から室内に流入する太陽光エネルギーを低く押さえることが可能となる。
【００３５】
複層ガラスの向きを反転して低放射率コーティングが形成されている近赤外吸収ガラスを室内側になるように配設すると、室外側から入射する太陽光エネルギーは室外側のガラスを透過して室内側の近赤外吸収ガラスに多くが吸収される。しかしこの配置では、近赤外吸収ガラスに吸収された太陽エネルギーは、室外側よりも室内側に向けて再放射される割合の方が大きくなる。というのは、複層ガラスの対向面側に形成された低放射率コーティングは今度は室外側を向いているからである。室内側に向けて再放射された熱エネルギーは、直接室内に放出される。これらの作用により、低放射率コーティングが形成されている近赤外吸収ガラスを室内側になるように配設すると、室外側から室内に流入する太陽光エネルギーを大きくすることが可能となる。
【００３６】
このように本発明の複層ガラスは、太陽光エネルギーの吸収や吸収された熱の再放射の方向が適正に制御されているので、複層ガラスを室内外に反転するだけで太陽光エネルギーの遮蔽性を大きく変化させることができる。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）通常のフロートガラスの原料に鉄分を添加して溶融成形することにより、平板状で厚さ３ｍｍの近赤外吸収ガラスを作製した。近赤外領域の吸収率は原料中への鉄分と還元物質の添加量及びガラス溶融雰囲気の還元性を制御することにより調整した。作製された近赤外吸収ガラスは、可視光透過率７７．０％、波長１１００ｎｍでの透過率２４．６％であった。
【００３８】
この近赤外吸収ガラスの片側表面に、図２に示すようなコーティング機構を４セット有した、いわゆる４チャンバーからなるＣＶＤ装置により、酸化スズ膜を主体とする低放射率コーティングを膜付した。膜付は、洗浄した近赤外吸収ガラスを図２に示したコーティング装置の入口（８）にセットし、所定のコーティング領域に搬送する間にヒーター（１０）によって所定温度まで加熱し、加熱されたガラス表面にコーティングノズル（１１）によって原料ガスが導入され、ガスが熱分解反応を起こすことにより実施される。なお本実施例では、コーティング時のガラス表面温度が６５０℃になるようヒーターを制御した。以下にコーティングの詳細について記述する。
【００３９】
まず、ガラスを第１チャンバー（１６）に搬送し、第１層として酸化スズ膜を形成した。次いで第２チャンバー（１７）にて第２層として酸化珪素膜を形成し、引き続いて、第３、第４チャンバー（１８）、（１９）にて第３層としてフッ素添加した酸化スズ膜を形成した。形成された膜の厚さは、第１層が約３０ｎｍ、第２層が約２２ｎｍ、第３層が約２４０ｎｍであった。それぞれの膜の作製条件は以下の通りである。第１層目の酸化スズ膜は、第１チャンバーにて、スズ原料としてのモノブチルスズトリクロライド（Ｃ４Ｈ９ＳｎＣｌ３）を１５０℃に加熱し、その蒸気を窒素ガスを搬送ガスとして搬送ガス１モル当たり０．００１モル濃度にて搬送し、コーティングノズルに導入すると共に、酸化ガスとしての酸素ガスを同ノズルに別系統から導入し、ガラス表面上にて熱分解反応及び酸化反応を起こさせることにより形成した。第２層目の酸化珪素膜は、第２チャンバーにて、珪素原料としてのモノシラン（ＳｉＨ４）ガスをボンベから直接ノズルに導入し、酸化ガスとしての酸素ガスを前述の酸化スズ膜の場合と同様に別系統からノズルに導入し、ガラス表面上にて熱分解反応及び酸化反応を起こさせることにより形成した。第３層目のフッ素添加した酸化スズ膜は、第３及び第４チャンバーにて第１層目の酸化スズ膜と基本的に同じ方法で形成した。但し、モノブチルスズトリクロライド蒸気は搬送ガス１モル当たり０．０１モル濃度と第１層目の１０倍の濃度とした。また、フッ素原料としてトリフルオロアセテート（ＣＦ３ＣＯＯＨ）を加熱し、その蒸気を窒素ガスを搬送ガスとしてノズルに別系統から導入した。なお、スズ原料の分解反応促進のため、水蒸気を窒素ガスを搬送ガスとして搬送ガス１モル当たり５モル濃度にて搬送し、別系統からノズルに供給した。
【００４０】
このようにして得られたフッ素添加した酸化スズ主体のコーティングでは、第１層の酸化スズと第２層の酸化珪素はガラスと第３層のフッ素添加した酸化スズ膜の間の屈折率調整層として機能するため、フッ素添加した酸化スズ層の光の干渉によって生じる虹色を低減する効果がある。第３層のフッ素添加した酸化スズ膜は、酸化物半導体としての性質により良好な可視光透過性と共に電導性を有しており、室温の輻射熱の波長領域を反射する特性があり、ガラス表面を低放射率にする役割を担う。
【００４１】
低放射率コーティング形成後の近赤外吸収ガラスの光学特性を測定したところ、可視光透過率は６９．８％、波長１１００ｎｍでの透過率は２１．５％、コーティングされた面の垂直放射率は０．１９であった。
【００４２】
このようにして得られた、低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを１枚のガラスとし、３ｍｍ厚さの通常フロートガラスをもう１枚のガラスとして組み合わせて図１のような複層ガラスを作製した。その際、低放射率コーティングされた面（４）がもう１枚のガラス（２）と対向するように配置し、空間層（３）の厚さが１２ｍｍとなるように２枚のガラスの周辺にアルミニウム製スペーサー（５）をブチルゴム（６）で接着した。スペーサー（５）中には空間層（３）を乾燥雰囲気に保つための乾燥剤を充填した。このようにして作製された複層ガラスの特性は、可視光透過率が６３．５％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５２、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８０であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２８であった。
【００４３】
（参考例２）実施例１によって得られた低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて、図１での空間層（３）の厚さが６ｍｍとなるようにアルミニウムスペーサー（５）を調整して実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。このようにして得られた複層ガラスの特性は、可視光透過率が６３．５％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５５、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７７であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２２であった。
【００４４】
（参考例３）実施例１と同様の方法で近赤外吸収ガラスを作製した。但し、原料中への鉄分と還元物質の添加量及びガラス溶融雰囲気の還元性を調整することにより、厚さ３ｍｍの近赤外吸収ガラスの光学特性を、可視光透過率８２．５％、波長１１００ｎｍでの透過率３９．６％とした。
【００４５】
このガラスに実施例１と同様の方法で低放射率コーティングを形成したところ、光学特性は、可視光透過率７４．８％、波長１１００ｎｍでの透過率３４．６％、コーティングされた面の垂直放射率０．１９であった。
【００４６】
この低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。この複層ガラスの特性は、可視光透過率が６８．０％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．６１、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８２であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２１であった。
【００４７】
（参考例４）実施例１と同様の方法で作製した近赤外吸収ガラスに実施例１と同様の方法で低放射率コーティングを形成した。但し、第４番目のチャンバーではコーティングを行わず、第３層のフッ素添加した酸化スズの膜厚を実施例１の約半分とした。この低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスの光学特性は、可視光透過率７３．０％、波長１１００ｎｍでの透過率２０．０％、コーティングされた面の垂直放射率０．３４であった。
【００４８】
この低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。この複層ガラスの特性は、可視光透過率が６６．４％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５５、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７８であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２３であった。
【００４９】
（実施例５）実施例１と同様の方法で作製した近赤外吸収ガラスに実施例１と同様の方法で低放射率コーティングを形成した。但し、４つのコーティングチャンバーに第５番目のチャンバーを加えて、該チャンバーで第３、４チャンバーと同様のコーティングを行い、第３層のフッ素添加した酸化スズの膜厚を実施例１の約１．５倍とした。この低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスの光学特性は、可視光透過率７０．７％、波長１１００ｎｍでの透過率２０．８％、コーティングされた面の垂直放射率０．１４であった。
【００５０】
この低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。この複層ガラスの特性は、可視光透過率が６４．３％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５１、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８１であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．３０であった。
【００５１】
（比較例１）３ｍｍ厚さの通常のフロートガラスに実施例１と同様の方法で低放射率コーティングを施した。この低放射率コーティングガラスの光学特性は、可視光透過率８１．８％、波長１１００ｎｍでの透過率６９．８％、コーティングされた面の垂直放射率０．１９であった。
【００５２】
このガラスを１枚のガラスとし、３ｍｍ厚さの通常フロートガラスをもう１枚のガラスとして組み合わせ、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。この複層ガラスの特性は、可視光透過率が７４．４％、低放射率コーティングガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７８、低放射率コーティングガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８５であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．０７であった。
【００５３】
（比較例２）実施例１と同様の方法で近赤外吸収ガラスを作製し、低放射率コーティングを施さずに、このガラスを１枚のガラスとし、３ｍｍ厚さの通常フロートガラスをもう１枚のガラスとして組み合わせ、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。この複層ガラスの特性は、可視光透過率が６９．９％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．６２、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８０であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．１８であった。
【００５４】
（比較例３）実施例１と同様の方法で近赤外吸収ガラスを作製し、この近赤外吸収ガラスの片側表面に、図３に示すような、カソードを２セット有した、いわゆるロードロック式インライン型マグネトロンスパッタリング装置により、酸化亜鉛／銀／酸化亜鉛サンドイッチ構造膜からなる低放射率コーティングを膜付した。膜付は、洗浄した近赤外吸収ガラス（２０）を図３に示したコーティング装置の入口（２１）からロードロックチャンバー（２２）に搬送して所定の圧力まで真空排気し、コーティングチャンバー（２３）に搬送した後、コーティングチャンバー（２３）中にスパッタリングガス（２４）を導入し、カソード（２５）に電圧を引加し放電を発生させて、カソード（２５）にセットされた材料をスパッタリングすることにより実施される。なお本実施例では、コーティング時のガラスは特に加熱せず室温にて膜付した。以下にコーティングの詳細について記述する。
【００５５】
まず、チャンバー中に酸素ガスを圧力０．３Ｐａとなるように導入し、亜鉛ターゲットをセットしたカソードに直流電圧４４０Ｖを印加して酸素ガスとの反応性スパッタリングを引き起こして、カソード下をガラスを往復させることにより、第１層として酸化亜鉛膜を形成した。次に、チャンバー中のガスをＡｒガスに切り替え圧力０．３Ｐａとなるようにし、銀ターゲットをセットしたカソードに直流電圧４８５Ｖを印加してスパッタリングにより、第２層として銀膜を形成した。その次に、第２層と同じＡｒガス雰囲気中で、亜鉛ターゲットをセットしたカソードに直流電圧３６０Ｖを印加することにより、第３層として亜鉛膜を形成した。最後に、第１層と同様の方法で第４層の酸化亜鉛膜を形成した。膜の厚さはガラスを往復させる速度と往復回数により調節し、第１層を約３７ｎｍ、第２層を約１０ｎｍ、第３層を約１ｎｍ、第４層を約４５ｎｍとした。
【００５６】
このようにして得られたコーティングでは、第１層の酸化亜鉛膜はガラスと第２層の銀膜との間の屈折率調整層として、第４層の酸化亜鉛膜は第２層の銀膜と空気との間の屈折率調整層として機能するため、可視光透過率を高める効果がある。第３層の薄い亜鉛膜は、第４層の酸化亜鉛膜を膜付する際に第２層の銀膜を保護する働きがあり、その時に酸化物に変化する。第２層の銀膜は良好な電導性を有しており、室温の輻射熱の波長領域を反射して、ガラス表面を低放射率にする役割を担う。
【００５７】
低放射率コーティング形成後の近赤外吸収ガラスの光学特性を測定したところ、可視光透過率は７３．７％、波長１１００ｎｍでの透過率は１２．２％、コーティングされた面の垂直放射率は０．０８であった。
【００５８】
このようにして得られた、低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを１枚のガラスとし、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。このようにして作製された複層ガラスの特性は、可視光透過率が６６．８％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．４９、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７３であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２４であった。
【００５９】
（比較例４）実施例１と同様の方法で近赤外吸収ガラスを作製し、この近赤外吸収ガラスの片側表面に、比較例３と同様の方法で低放射率コーティングを膜付した。但し、低放射率コーティングを酸化亜鉛／銀／酸化亜鉛／銀／酸化亜鉛の構成のサンドイッチ構造膜とした。
【００６０】
膜の厚さは、ガラス側から第１層の酸化亜鉛膜を約３７ｎｍ、第２層の銀膜を約９ｎｍ、第３層の亜鉛膜を約１ｎｍ（この層は第４層膜付後には酸化亜鉛膜となる）、第４層の酸化亜鉛膜を約７０ｎｍ、第５層の銀膜を約１２ｎｍ、第６層の亜鉛膜を約１ｎｍ（この層は第７層膜付後には酸化亜鉛膜となる）、第７層の酸化亜鉛膜を約４３ｎｍとした。
【００６１】
このようにして得られたコーティングでは、第１層と第７層の酸化亜鉛膜は実施例６の場合と同じく、それぞれガラスと第２層の銀膜との間、もしくは、第５層の銀膜と空気との間の屈折率調整層として機能するため、可視光透過率を高める効果がある。第４層の酸化亜鉛膜は第２層と第５層の銀膜の間でキャビティ層として働き、可視光透過率を高める効果がある。第３層と第６層の薄い亜鉛膜は、実施例６の場合と同じように第２層と第５層の銀膜を保護する働きがある。第２層と第５層の銀膜は、合わせて、ガラス表面を低放射率にする役割を担う。
【００６２】
低放射率コーティング形成後の近赤外吸収ガラスの光学特性を測定したところ、可視光透過率は６７．５％、波長１１００ｎｍでの透過率は２．６％、コーティングされた面の垂直放射率は０．０４であった。
【００６３】
このようにして得られた、低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを１枚のガラスとし、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。このようにして作製された複層ガラスの特性は、可視光透過率が６１．０％、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．４０、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．６０であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２０であった。
【００６４】
（比較例５）比較例１と同じ３ｍｍ厚さの通常のフロートガラスに実施例５と同じ低放射率コーティングを施した。この低放射率コーティングガラスの光学特性は、可視光透過率は８５．９％、波長１１００ｎｍでの透過率は３９．９％、コーティングされた面の垂直放射率は０．０８であった。
【００６５】
この低放射率コーティングガラスを１枚のガラスとし、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。このようにして作製された複層ガラスの特性は、可視光透過率が７８．１％、低放射率コーティングガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７０、低放射率コーティングガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７６であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．０６であった。
【００６６】
（比較例６）比較例１と同じ３ｍｍ厚さの通常のフロートガラスに実施例６と同じ低放射率コーティングを施した。この、低放射率コーティングガラスの光学特性は、可視光透過率は７９．０％、波長１１００ｎｍでの透過率は８．６％、コーティングされた面の垂直放射率は０．０４であった。
【００６７】
この低放射率コーティングガラスを１枚のガラスとし、実施例１と同様の方法で複層ガラスを作製した。このようにして作製された複層ガラスの特性は、可視光透過率が７１．４％、低放射率コーティングガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５１、低放射率コーティングガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．６２であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．１１であった。
【００６８】
（実施例８）実施例１によって得られた低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて、実施例２と同様のアルミニウムスペーサーを用いて空間層６ｍｍの複層ガラスを作製した。但し、スペーサーに２つの穴をあけ、一方の穴からボンベでＡｒガスを流入させ、１時間後に穴を封止する方法によって、空間層の気体をＡｒで置換した。このようにして得られた複層ガラスの可視光透過率は、Ａｒガスが可視光領域で吸収を持たないために実施例１、２と同様の６３．５％である。しかし、日射遮蔽係数については、ＪＩＳではＡｒガスが封入された複層ガラスの日射熱取得率の計算方法が示されていないので、次のように求めた。
【００６９】
ＪＩＳ Ｒ ３１０６−１９８５［板ガラスの透過率・反射率・日射熱取得率試験方法］では、日射熱取得率の求め方として、構成する単板ガラスの波長３４０〜１８００ｎｍの分光透過率と分光反射率の測定値と垂直放射率の値を用いて計算で求める方法の他に、複層ガラスの熱コンダクタンスを実測してこの値を利用する方法が示されている。これに従い、作製したガラスの熱コンダクタンスを保護熱箱法によって測定で求め、この値と分光透過率、反射率の値から日射熱取得率を計算した。その結果は、近赤外吸収ガラスを室外側に配設したときの日射遮蔽係数が０．５３、近赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．７９であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．２６であった。
【００７０】
（実施例９）実施例１によって得られた低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いて複層ガラスを作製した。但し、ステンレス製の微小スペーサーを２枚の板ガラス間に均一に配置して空間層を０．２ｍｍに保持すると共に、ガラスの周囲を低融点ガラスによって封着し、さらに板ガラスの１箇所に設けた穴からガラス間隙を真空引きした後に封じ切ることによって、空間層内のガス圧力を０．１Ｐａ以下にした。このようにして得られた複層ガラスの可視光透過率は、実施例１、２、８と同様の６３．５％であって、スペーサーが微小であるために透視性も良好であった。また、実施例８と同様の方法で求めた日射遮蔽係数は、赤外吸収ガラスを室内側に配設したときの日射遮蔽係数が０．８２であって、室内外反転時の日射遮蔽係数の差は０．３２であった。
【００７１】
以上示したように、通常のフロートガラスを低放射率コーティングしただけのガラス、低放射率コーティング無しの近赤外吸収ガラスを用いて作製した複層ガラス、または、低放射率コーティングとして銀を主体とする膜を用いた複層ガラスでは、室内外反転時の日射遮蔽係数の差はいずれも０．２５未満であるのに対し、フッ素を添加した酸化スズ膜を低放射率コーティングとして用いた近赤外吸収ガラスを用いた複層ガラスでは、室内外反転時の日射遮蔽係数の差を０．２５以上にすることができることが明らかである。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の複層ガラスは以上説明したように構成されているので、夏期には太陽光エネルギーの室内への流入を防ぐことができ、冬期には室内外を反転させるだけで太陽光エネルギーを室内に有効に取り入れることができ、年間を通して冷暖房コストを削減し省エネルギーに寄与することができる。
【００７３】
また、このような効果を有するガラス窓を一般住宅で好まれるような高い透視性を保ったままで実現できる利点がある。
【００７４】
さらに、このような効果を有するガラス窓を軽量に、かつ薄く構成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施態様を示すものであり、低放射率コーティングされた近赤外吸収ガラスを用いた複層ガラスの模式断面図である。
【図２】低放射率コーティングを施すために用いられるＣＶＤ装置の模式断面図である。
【図３】低放射率コーティングを施すために用いられるスパッタリング装置の模式断面図である。
【符号の説明】
１ 近赤外吸収ガラス
２ 板ガラス
３ 空間層
４ 低放射率コーティング
５ スペーサー
６ 接着剤
７ ガラス
８ コーター入口
９ コーター出口
１０ ヒーター
１１ コーティングノズル
１２ 搬送ベルト
１３ 原料ガス
１４ パージガス
１５ 排気
１６ 第１チャンバー
１７ 第２チャンバー
１８ 第３チャンバー
１９ 第４チャンバー
２０ ガラス
２１ 入口
２２ ロードロックチャンバー
２３ コーティングチャンバー
２４ スパッタリングガス
２５ スパッタリングカソード
２６ 排気
２７ 搬送コンベア
２８ ゲートバルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer glass used for a window having a function capable of inverting an inner surface and an outer surface among glass windows used in buildings, transportation equipment, and the like. More specifically, the present invention relates to a multilayer glass excellent in transparency, which can control the amount of solar energy flowing into the room by inverting the inner surface and the outer surface.
[0002]
[Prior art]
In temperate regions such as Japan, the temperature difference between summer and winter is large, and in homes and automobiles, air conditioning is controlled in the summer and heating in the winter controls the indoor temperature to maintain comfort. For this reason, in order to reduce the heating / cooling energy cost, a window glass that can remove the incoming solar energy as much as possible in the summer and can take in the solar energy as much as possible in the winter is desired.
[0003]
A general glass window can take in enough solar energy indoors in winter. For example, a glass window made of a single sheet of 3 mm thick float glass can capture 88% of vertically incident solar energy into the room. However, such a glass window has a drawback in that a large amount of solar energy enters the room in the summer and remarkably increases the cooling cost.
[0004]
In addition, heat ray absorbing glass and heat ray reflecting glass having a function of preventing the inflow of solar energy into the room have been commercialized for the purpose of reducing the cooling costs in summer. However, since such a glass window shields the solar energy flowing into the room in winter, there is a drawback that the room cannot be heated by solar heat and heating costs are increased.
[0005]
Dr. Granqvist and others have proposed a window glass that actively captures solar energy in the winter and shields it in the summer (CG Granqvist, "Energy-Efficient Windows: Options with Present and Forthcoming Technology", in " Large Area Chromogenics: Materials and Devices for Transmittance Control "SPIE Optical Engineering Press; Vol. IS4, Sep. 1989, p. A3: 1-35). The so-called smart window glass, such as electrochromic glass and thermochromic glass, corresponds to this. The electrochromic glass can change its solar energy transmission characteristics automatically by electrical switching, and the thermochromic glass can automatically change the temperature. It transmits sunlight in winter and shields in summer. It is possible to impart an energy adjusting function to the window glass. However, these special glasses are still in the research and development stage, and have not yet been marketed because they have not been established with a large area and long-term stability that can be applied to window glass.
[0006]
A mechanism for controlling the amount of solar energy flowing into a room has been proposed by a combination of technologies established in the field of glass windows. Japanese Utility Model Publication No. 6-63782 discloses a window having a function of actively taking in solar energy in the winter and shielding in the summer by combining the double-glazed glass with a sash having an indoor / outdoor reversible mechanism. Glass is disclosed. On one side of the two glass plates constituting the multi-layer glass, a glass in which a heat reflecting film such as a low emissivity coating is formed on the inner surface side of the multi-layer glass is used, and the coating was formed in winter. By arranging the glass on the indoor side, the radiant heat in the room is reflected and sunlight from the outside is effectively transmitted, and in the summer, the glass on which the coating is formed by reversing is arranged on the outdoor side, Radiant heat from the indoor side is transmitted and released outside the room and has a function of reflecting sunlight.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the research of the present inventor, it has been found that the above-mentioned multilayer glass window with an indoor / outdoor inversion function has the following problems.
[0008]
First, regarding the radiant heat from the room, the maximum value of the thermal radiant energy spectrum at room temperature is in the wavelength range of 8 to 10 μm, and this wavelength region corresponds to the absorption band of general float glass. Therefore, when the glass on which the coating is formed is disposed on the indoor side, since the coating is formed on the inner side of the laminated glass, the radiant heat incident from the glass side is absorbed by the glass before reaching the film. As such, the low emissivity coating cannot directly reflect the radiant heat and only serves to increase the rate of re-radiation into the room as the absorbed heat re-radiates from both surfaces of the glass.
[0009]
On the other hand, when the glass with the coating formed by inverting it is arranged outside the room, the radiant heat from the room is absorbed and re-radiated by the room side glass and is incident on the film surface side of the coating glass and reflected by the low emissivity coating. Is done. This reflection and the increase in re-radiation to the indoor side when the glass with the above-mentioned coating is disposed on the indoor side are determined by the emissivity of the same coating, and as a result, which radiant heat from the room There is almost no difference in whether the low emissivity coating glass is emitted indoors or outdoors.
[0010]
Next, with regard to sunlight, the reflectance of the solar energy of the low emissivity coating with relatively high visible light transmittance used in ordinary houses is not so great for both glass side incidence and film side incidence. I found no difference. The low emissivity coating with low visible light transmittance can greatly change the reflectance with respect to sunlight on the glass surface side and the film surface side, but a glass window with low visible light transmittance is not preferred in ordinary houses. Therefore, even if the interior and exterior of a double-glazed glass with a low emissivity coating with a relatively high visible light transmittance, which is preferred by ordinary homes, are reversed, the difference in the degree of solar energy shielding is the solar radiation shielding coefficient. It was found that it is less than 0.20, and it does not have a function of taking in solar energy in the winter and shielding in the summer.
[0011]
The present invention eliminates the drawbacks as described above, and the degree of solar energy shielding is converted to a solar radiation shielding coefficient of 0.20 or more simply by reversing the interior and exterior while maintaining the transparency that is preferred in ordinary houses. The object is to provide a glazing unit that can be changed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the multilayer glass of the present invention is a near-infrared absorbing glass having a property that one of the two sheet glasses is configured to absorb the near-infrared region of sunlight, A low emissivity coating is formed on the space layer side inside the double-glazed glass of the plate glass, and the solar radiation shielding coefficient when the near-infrared absorbing plate glass is arranged on the indoor side and the other plate glass are arranged on the indoor side. Difference in solar shading coefficient when installedIs 0. 25 or more, visible light transmittance is 45% or more, desirably 60% or more.
[0013]
The components of the multilayer glass according to the present invention will be described in order below.
[0014]
It is desirable that the near-infrared absorbing glass can absorb as much sunlight energy as possible while keeping the transparency of the window glass as high as possible. The solar energy spectrum is spread over a wavelength range of 340 to 2500 nm, has a maximum value in the same wavelength range as the visibility curve having a maximum value at 550 nm and a wavelength range of 380 to 780 nm, and has a long tail in the near infrared region. ing. Therefore, it is preferable that the near-infrared absorbing glass has a maximum absorption in the vicinity of a wavelength of 1100 nm which is the center of the near-infrared region so as to absorb a lot of near-infrared light while keeping the visible light transmittance high. The degree is 40% or less, desirably 30% or less, expressed in terms of transmittance at a wavelength of 1100 nm.
[0015]
Such near-infrared absorbing glass can be produced by adding components such as FeO and CuO to the glass composition, but in the float glass manufacturing process, the method of adding FeO is technically easy. This is a particularly preferable method because of its low cost.
[0016]
Usually, a small amount of FeO is also contained in the float glass. If the glass thickness is increased by absorption thereof, the transmittance at a wavelength of 1100 nm can be lowered. For example, if the thickness of the normal float glass is 19 mm, the transmittance at a wavelength of 1100 nm can be reduced to 40% or less. Such glass can also be used as the near infrared absorbing glass of the present invention. However, if the method of increasing the absorption in the near-infrared region by increasing the glass thickness in this way increases the weight of the multi-layer glass unit, it is not suitable for use in a window for a general house. Absent. Therefore, by increasing the FeO component over the normal float glass composition, the transmittance at a wavelength of 1100 nm per unit glass thickness is made lower than that of the normal float glass, and the thickness 3 that is normally used as a window for a general house. The use of near-infrared absorbing glass in the range of ˜5 mm is desirable for reducing the weight of the multilayer glass unit.
[0017]
The characteristics required for the low emissivity coating include low emissivity for radiant heat at room temperature while keeping the transparency of the window glass high. In order to satisfy such required characteristics, it is preferable that the vertical emissivity of the coating is 0.35 or less, more desirably 0.20 or less, while keeping the visible light transmittance of the coating high.
[0018]
Such low emissivity coatings can be applied to oxide semiconductors by spraying, CVD, vapor deposition, sputtering, etc.MembraneIt can be formed on the near-infrared absorbing glass surface by a method such as coating directly on the glass surface or coating on a transparent film and bonding them later. Above all, fluorine-added tin oxide film by CVD method and tin-added indium oxide by sputtering methodMembraneThe method of directly coating the glass surface has been most widely used in recent years. Among these methods, the coating of the fluorine-added tin oxide film by the CVD method can be carried out in the float glass production process, is suitable for mass production, is inexpensive, and is a particularly preferable method.
[0019]
Moreover, in the multilayer glass of this invention, it is preferable that the refractive index adjustment layer which consists of two layers is formed between the above-mentioned near-infrared absorption glass and the above-mentioned low emissivity coating, From these two layers In the refractive index adjustment layer, the layer close to the near-infrared absorbing glass is a film made of tin oxide, and the layer close to the low emissivity coating is more preferably a film made of silicon oxide.
[0020]
Furthermore, the film thickness of the above-mentioned low emissivity coating is preferably 240 nm or more.
0021]
In addition, it is within the scope of the present invention to provide a coating that does not impair the function of the present invention other than the low emissivity coating surface of the multilayer glass having this configuration.
0022]
The double-layer glass in the present invention is defined in JIS R 3209-1986 [Multi-layer glass] “Two or more plate glasses are juxtaposed with each other with a uniform gap, and the gap is dried at a pressure close to the external pressure. Although the thing according to "the thing which filled the air and sealed the periphery" is made into a representative example, it is not necessarily limited to this.
0023]
For example, the gas filling the gap between the two glasses may have a gas composition different from the atmospheric composition as long as it is dry. If the gas that fills the gap is replaced with atmospheric gas or Ar gas or Kr gas, the thermal insulation of the multilayer glass can be improved due to its excellent thermal characteristics. Moreover, the same heat insulation can be realized with a smaller glass gap.
0024]
As long as a device for ensuring a substantially uniform glass gap is made, the pressure in the glass gap may be different from the external pressure. If the pressure can be made lower than the atmospheric pressure, the heat insulating property of the multilayer glass is further improved. Moreover, the same heat insulation can be realized with a smaller glass gap.
0025]
The requirement for dry air is to prevent the gas from reaching the dew point temperature on the opposing surfaces of the two sheets of glass, and condensation will occur. However, if measures are taken to prevent condensation, it will be dry. It is not necessary.
0026]
Further, sealing at the periphery of the glass is a means for satisfying the above-mentioned conditions and maintaining the inner surface of the glass cleanly. Even if a device for replacing the gas is attached, it is sufficient that the thermal insulation and transparency of the double-glazed glass are not adversely affected as a result.
0027]
Although the indoor / outside reversing mechanism of the window frame itself is not within the scope of the present invention, as a window having a function capable of reversing the inner surface and the outer surface, which can be provided by the multilayer glass of the present invention, In some cases, the double-glazed glass itself can be installed in a reversible manner in the window frame, and in the case of other than the sash window, it can be drawn by pulling, pulling, opening, sliding, raising / lowering, rotating, tilting, etc. A window having a function capable of inverting the indoor surface and the outdoor surface of the window glass can be mentioned.
0028]
Next, a method for calculating the visible light transmittance, the vertical emissivity, and the solar radiation shielding coefficient will be described.
0029]
In order to obtain the visible light transmittance of a single plate glass and a single plate coating glass, first, the spectral transmittance at a wavelength of 380 to 780 nm is measured, and the measured value is used to determine the transmittance, reflectance, and solar radiation of JIS R3106-1985. Calculated according to the heat acquisition rate test method]. The visible light transmittance of the multi-layer glass is determined according to JIS R 3106-1985 [transmittance / reflectance / solar heat acquisition rate of plate glass by using the spectral transmittance and spectral reflectance values of the single plate glass constituting the wavelength 380 to 780 nm. Calculated according to [Test method].
0030]
In order to obtain the vertical emissivity of the coating-formed surface of the single plate coating glass, the spectral reflectance at a wavelength of 4.5 to 25 μm is measured, and the measured value is used to determine the transmittance and reflectance of JIS R 3106-1985.・ Calculate in accordance with [Test method of solar heat gain rate]. The vertical emissivity of the surface not coated with the coating was 0.894 according to JIS R 3106-1985 [Testing method of transmittance, reflectance, and solar heat gain of plate glass].
0031]
The solar shading coefficient (SC) of the multi-layer glass is obtained by the following equation.
0032]
SC = (Solar heat acquisition rate of the multilayer glass) / (Solar heat acquisition rate of 3 mm thick normal single plate float glass)
0033]
The solar heat acquisition rate is the ratio of the solar energy incident on the window glass to the total incident energy of the energy that reaches the indoor side directly and the energy that is absorbed by the glass and then transmitted to the indoor side. In order to obtain the solar heat acquisition rate, according to JIS R 3106-1985 [Testing method of transmittance, reflectance and solar heat acquisition rate of plate glass], the spectral transmittance and spectral reflectance of the single plate glass to be constructed are of wavelengths 340 to 1800 nm. It is obtained by calculation using the measured value and the value of the vertical emissivity.
0034]
[Action]
In the multilayer glass configured as described above, when the near-infrared absorbing glass formed so that the low emissivity coating is on the opposite surface side of the multilayer glass is disposed on the outdoor side, Most of the near-infrared region of solar energy incident from the outside is absorbed by the outdoor glass, and only the remaining energy reaches the indoor glass and further inside. Solar energy absorbed by the near-infrared absorbing glass on the outdoor side is converted into thermal energy and re-radiated from both sides of the glass, but it is multilayered by the low emissivity coating formed on the opposite side of the multilayered glass. The ratio of the thermal energy radiated toward the outdoor side is larger than the indoor side facing the glass inner surface. By these actions, when the near-infrared absorbing glass on which the low emissivity coating is formed is disposed so as to be on the outdoor side, it is possible to suppress the solar energy flowing into the room from the outdoor side to a low level.
0035]
When the near-infrared absorbing glass on which the low emissivity coating is formed by reversing the direction of the multilayer glass is placed on the indoor side, the solar energy incident from the outdoor side is transmitted through the outdoor glass. Most of it is absorbed by the near-infrared absorbing glass on the indoor side. However, in this arrangement, the solar energy absorbed by the near-infrared absorbing glass is re-radiated toward the indoor side rather than the outdoor side. This is because the low emissivity coating formed on the opposite side of the double glazing is now facing the outdoor side. The thermal energy reradiated toward the indoor side is directly released into the room. By these actions, when the near infrared absorbing glass on which the low emissivity coating is formed is arranged so as to be on the indoor side, it is possible to increase the solar energy flowing into the room from the outdoor side.
0036]
As described above, the multi-layer glass of the present invention appropriately controls the direction of absorption of solar energy and the re-radiation of absorbed heat. The shielding property can be greatly changed.
0037]
【Example】
Example 1 A near-infrared absorbing glass having a flat plate shape and a thickness of 3 mm was prepared by adding iron to a normal float glass raw material and melt-molding it. The absorptance in the near-infrared region was adjusted by controlling the amount of iron and reducing substances added to the raw material and the reducing property of the glass melting atmosphere. The produced near-infrared absorbing glass had a visible light transmittance of 77.0% and a transmittance of 24.6% at a wavelength of 1100 nm.
0038]
A low emissivity coating mainly composed of a tin oxide film was applied on one surface of the near infrared absorbing glass by a CVD apparatus comprising four chambers having four sets of coating mechanisms as shown in FIG. For filming, the cleaned near-infrared absorbing glass is set at the inlet (8) of the coating apparatus shown in FIG. 2, and heated to a predetermined temperature by a heater (10) while being transported to a predetermined coating region. A raw material gas is introduced into the glass surface by a coating nozzle (11), and the gas undergoes a thermal decomposition reaction. In this example, the heater was controlled so that the glass surface temperature during coating was 650 ° C. Details of the coating are described below.
0039]
First, glass was conveyed to the first chamber (16), and a tin oxide film was formed as the first layer. Next, a silicon oxide film is formed as the second layer in the second chamber (17), and subsequently, a fluorine-added tin oxide film is formed as the third layer in the third and fourth chambers (18) and (19). did. The thickness of the formed film was about 30 nm for the first layer, about 22 nm for the second layer, and about 240 nm for the third layer. The conditions for producing each film are as follows. In the first chamber, the first layer of tin oxide film is monobutyltin trichloride (C4H9SnCl3) Is heated to 150 ° C., and the vapor is transported at a concentration of 0.001 mole per mole of carrier gas using nitrogen gas as the carrier gas, and introduced into the coating nozzle, and oxygen gas as the oxidizing gas is separated into the nozzle. It was introduced from the system and formed by causing a pyrolysis reaction and an oxidation reaction on the glass surface. In the second chamber, the second layer silicon oxide film is monosilane (SiH) as a silicon raw material.4) Gas is introduced directly from the cylinder into the nozzle, and oxygen gas as oxidizing gas is introduced into the nozzle from another system in the same manner as in the case of the tin oxide film described above to cause thermal decomposition reaction and oxidation reaction on the glass surface. Was formed. The third layer fluorine-added tin oxide film was formed in the third and fourth chambers by basically the same method as the first layer tin oxide film. However, the monobutyltin trichloride vapor was 0.01 mol per mol of carrier gas and 10 times the concentration of the first layer. In addition, trifluoroacetate (CF3COOH) was heated, and the vapor was introduced into the nozzle from another system using nitrogen gas as a carrier gas. In addition, in order to promote the decomposition reaction of the tin raw material, water vapor was transported at a concentration of 5 moles per mole of carrier gas using nitrogen gas as a carrier gas and supplied to the nozzle from another system.
0040]
In the thus obtained fluorine-added tin oxide-based coating, the first layer of tin oxide and the second layer of silicon oxide have a refractive index adjusting layer between the glass and the third layer of fluorine-added tin oxide film. Therefore, there is an effect of reducing rainbow colors generated by light interference of the fluorine-added tin oxide layer. The fluorine-added tin oxide film of the third layer has good visible light transmittance and conductivity due to its properties as an oxide semiconductor, has the property of reflecting the wavelength region of radiant heat at room temperature, and has a glass surface. Plays the role of low emissivity.
0041]
The optical properties of the near-infrared absorbing glass after formation of the low emissivity coating were measured. The visible light transmittance was 69.8%, the transmittance at a wavelength of 1100 nm was 21.5%, and the vertical emissivity of the coated surface. Was 0.19.
0042]
The thus obtained multi-layer glass as shown in FIG. 1 is obtained by combining the near-infrared absorbing glass coated with low emissivity as one glass and a normal float glass having a thickness of 3 mm as another glass. Was made. At that time, the surface (4) coated with low emissivity is arranged so as to face the other glass (2), and the periphery of the two glasses so that the thickness of the space layer (3) is 12 mm. Aluminum spacer (5) was bonded to butyl rubber (6). The spacer (5) was filled with a desiccant for keeping the space layer (3) in a dry atmosphere. The properties of the multi-layer glass thus produced are as follows: visible light transmittance of 63.5%, solar radiation shielding coefficient when near infrared absorbing glass is disposed on the outdoor side, 0.52, near infrared absorption When the glass was disposed indoors, the solar shading coefficient was 0.80, and the difference in solar shading coefficient during inversion indoors and outdoors was 0.28.
0043]
(Reference Example 2)Using the near-infrared absorbing glass coated with low emissivity obtained in Example 1, the aluminum spacer (5) was adjusted so that the thickness of the space layer (3) in FIG. A multilayer glass was produced in the same manner as in Example 1. The properties of the multilayer glass thus obtained are as follows: visible light transmittance is 63.5%, solar shading coefficient is 0.55 when near-infrared absorbing glass is disposed on the outdoor side, near-infrared absorption. The solar shading coefficient when the glass was disposed indoors was 0.77, and the difference in solar shading coefficient when the interior was inverted was 0.22.
0044]
(Reference Example 3)A near-infrared absorbing glass was produced in the same manner as in Example 1. However, the optical properties of the near-infrared absorbing glass having a thickness of 3 mm are adjusted to have a visible light transmittance of 82.5% and a wavelength by adjusting the amount of iron and reducing substances added to the raw material and the reducing property of the glass melting atmosphere. The transmittance at 1100 nm was 39.6%.
0045]
When a low-emissivity coating was formed on this glass in the same manner as in Example 1, the optical properties were a visible light transmittance of 74.8%, a transmittance of 14.6 nm at a wavelength of 14.6 nm, and the perpendicularity of the coated surface. The emissivity was 0.19.
0046]
A multi-layer glass was produced in the same manner as in Example 1 using this low-emissivity coated near-infrared absorbing glass. The characteristics of this multi-layer glass are that the visible light transmittance is 68.0%, the solar radiation shielding coefficient when the near-infrared absorbing glass is arranged on the outdoor side is 0.61, and the near-infrared absorbing glass is arranged on the indoor side. When installed, the solar shading coefficient was 0.82, and the difference in solar shading coefficient during indoor / outside reversal was 0.21.
0047]
(Reference Example 4)A low emissivity coating was formed on the near-infrared absorbing glass produced by the same method as in Example 1 by the same method as in Example 1. However, coating was not performed in the fourth chamber, and the thickness of the third layer of fluorine-added tin oxide was about half that of Example 1. The optical properties of this low-emissivity coated near-infrared absorbing glass were visible light transmittance of 73.0%, transmittance of 20.0% at a wavelength of 1100 nm, and vertical emissivity of the coated surface of 0.34. It was.
0048]
A multi-layer glass was produced in the same manner as in Example 1 using this low-emissivity coated near-infrared absorbing glass. The characteristics of this multi-layer glass are that the visible light transmittance is 66.4%, the solar radiation shielding coefficient is 0.55 when the near-infrared absorbing glass is arranged on the outdoor side, and the near-infrared absorbing glass is arranged indoors. The solar shading coefficient when installed was 0.78, and the difference in solar shading coefficient during inversion indoors and outdoors was 0.23.
0049]
(Example 5) A low emissivity coating was formed on a near infrared absorbing glass produced by the same method as in Example 1 by the same method as in Example 1. However, the fifth chamber is added to the four coating chambers, and the coating is performed in the same manner as the third and fourth chambers. The thickness of the third layer of fluorine-added tin oxide is about 1 in Example 1. .5 times. The optical properties of this low emissivity coated near-infrared absorbing glass were: visible light transmittance of 70.7%, transmittance of 20.8% at a wavelength of 1100 nm, and vertical emissivity of the coated surface of 0.14. It was.
0050]
A multi-layer glass was produced in the same manner as in Example 1 using this low-emissivity coated near-infrared absorbing glass. The characteristics of this multi-layer glass are that the visible light transmittance is 64.3%, the solar radiation shielding coefficient is 0.51 when the near-infrared absorbing glass is arranged on the outdoor side, and the near-infrared absorbing glass is arranged indoors. When installed, the solar shading coefficient was 0.81, and the difference in solar shading coefficient during indoor / outside reversal was 0.30.
0051]
Comparative Example 1 A low emissivity coating was applied to a normal float glass having a thickness of 3 mm in the same manner as in Example 1. The optical properties of the low emissivity coated glass were a visible light transmittance of 81.8%, a transmittance of 69.8% at a wavelength of 1100 nm, and a vertical emissivity of the coated surface of 0.19.
0052]
This glass was used as one glass, and a normal float glass having a thickness of 3 mm was combined as another glass, and a multilayer glass was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of this multi-layer glass are that the visible light transmittance is 74.4%, the solar radiation shielding coefficient is 0.78 when the low emissivity coating glass is arranged outside the room, and the low emissivity coating glass is arranged indoors. When installed, the solar shading coefficient was 0.85, and the difference in solar shading coefficient during indoor / outdoor reversal was 0.07.
0053]
(Comparative Example 2) A near-infrared absorbing glass was prepared in the same manner as in Example 1, and this glass was used as one glass without applying a low emissivity coating, and another normal float glass having a thickness of 3 mm was used. Combined as a sheet of glass, a multilayer glass was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of this multi-layer glass are that the visible light transmittance is 69.9%, the solar radiation shielding coefficient when the near-infrared absorbing glass is disposed outside the room is 0.62, and the near-infrared absorbing glass is disposed indoors. When installed, the solar shading coefficient was 0.80, and the difference in solar shading coefficient during indoor / outdoor reversal was 0.18.
0054]
(Comparative Example 3)A near-infrared absorbing glass was produced in the same manner as in Example 1, and a so-called load-lock type inline magnetron sputtering having two sets of cathodes as shown in FIG. 3 on one surface of the near-infrared absorbing glass. The device was coated with a low emissivity coating consisting of a zinc oxide / silver / zinc oxide sandwich structure film. With the film, the cleaned near-infrared absorbing glass (20) is conveyed from the inlet (21) of the coating apparatus shown in FIG. 3 to the load lock chamber (22) and evacuated to a predetermined pressure. ), A sputtering gas (24) is introduced into the coating chamber (23), a voltage is applied to the cathode (25) to generate a discharge, and the material set on the cathode (25) is sputtered. Is implemented. In this example, the glass during coating was coated with a film at room temperature without heating. Details of the coating are described below.
0055]
First, oxygen gas was introduced into the chamber at a pressure of 0.3 Pa, a DC voltage of 440 V was applied to the cathode on which the zinc target was set to cause reactive sputtering with oxygen gas, and the glass was reciprocated under the cathode. As a result, a zinc oxide film was formed as the first layer. Next, the gas in the chamber was switched to Ar gas so that the pressure became 0.3 Pa, a DC voltage of 485 V was applied to the cathode on which the silver target was set, and a silver film was formed as the second layer by sputtering. Next, in the same Ar gas atmosphere as the second layer, a direct current voltage of 360 V was applied to the cathode on which the zinc target was set, thereby forming a zinc film as the third layer. Finally, a fourth layer zinc oxide film was formed in the same manner as the first layer. The thickness of the film was adjusted by the speed at which the glass was reciprocated and the number of reciprocations, and the first layer was about 37 nm, the second layer was about 10 nm, the third layer was about 1 nm, and the fourth layer was about 45 nm.
0056]
In the coating thus obtained, the first zinc oxide film serves as a refractive index adjusting layer between the glass and the second silver film, and the fourth zinc oxide film serves as the second silver film. Since it functions as a refractive index adjustment layer between air and air, it has an effect of increasing visible light transmittance. The thin zinc film of the third layer has a function of protecting the silver film of the second layer when the zinc oxide film of the fourth layer is attached, and changes to an oxide at that time. The silver film of the second layer has good electrical conductivity and plays a role of reflecting the wavelength region of radiant heat at room temperature to make the glass surface have a low emissivity.
0057]
The optical properties of the near-infrared absorbing glass after formation of the low emissivity coating were measured. The visible light transmittance was 73.7%, the transmittance at a wavelength of 1100 nm was 12.2%, and the vertical emissivity of the coated surface. Was 0.08.
0058]
A multi-layer glass was produced in the same manner as in Example 1, using the thus obtained near-infrared absorbing glass coated with low emissivity as one glass. The properties of the multi-layer glass thus produced are as follows: visible light transmittance of 66.8%, solar radiation shielding coefficient when near infrared absorbing glass is disposed on the outdoor side, 0.49, near infrared absorption The solar shading coefficient when the glass was disposed indoors was 0.73, and the difference in the solar shading coefficient during inversion indoors and outdoors was 0.24.
0059]
(Comparative Example 4)A near-infrared absorbing glass is produced in the same manner as in Example 1, and on one side surface of this near-infrared absorbing glass,Comparative Example 3A low emissivity coating was applied in the same manner as described above. However, the low emissivity coating was a sandwich structure film having a structure of zinc oxide / silver / zinc oxide / silver / zinc oxide.
0060]
The thickness of the film is about 37 nm for the first layer zinc oxide, about 9 nm for the second layer silver film, and about 1 nm for the third layer zinc film from the glass side. Zinc oxide film), the fourth layer zinc oxide film is about 70 nm, the fifth layer silver film is about 12 nm, the sixth layer zinc film is about 1 nm (this layer is zinc oxide after the seventh layer film is attached) The seventh layer of zinc oxide film was about 43 nm.
0061]
In the coating obtained in this manner, the zinc oxide films of the first layer and the seventh layer were respectively between the glass and the silver film of the second layer, or the silver of the fifth layer, as in Example 6. Since it functions as a refractive index adjusting layer between the film and air, it has an effect of increasing the visible light transmittance. The fourth layer of zinc oxide film acts as a cavity layer between the second layer and the fifth layer of silver film, and has the effect of increasing the visible light transmittance. The thin zinc films of the third layer and the sixth layer function to protect the silver films of the second layer and the fifth layer as in the case of the sixth embodiment. Together, the silver films of the second layer and the fifth layer play a role of making the glass surface have a low emissivity.
0062]
The optical properties of the near-infrared absorbing glass after formation of the low emissivity coating were measured. The visible light transmittance was 67.5%, the transmittance at a wavelength of 1100 nm was 2.6%, and the vertical emissivity of the coated surface. Was 0.04.
0063]
A multi-layer glass was produced in the same manner as in Example 1, using the thus obtained near-infrared absorbing glass coated with low emissivity as one glass. The properties of the multi-layer glass thus produced are as follows: visible light transmittance is 61.0%, solar shading coefficient is 0.40 when near-infrared absorbing glass is disposed on the outdoor side, near-infrared absorption. The solar shading coefficient when the glass was arranged indoors was 0.60, and the difference in solar shading coefficient when the interior was inverted was 0.20.
0064]
(Comparative example5The same low emissivity coating as in Example 5 was applied to a normal float glass having the same thickness of 3 mm as in Comparative Example 1. The optical characteristics of this low emissivity coated glass were a visible light transmittance of 85.9%, a transmittance at a wavelength of 1100 nm of 39.9%, and a vertical emissivity of the coated surface of 0.08.
0065]
This low emissivity coating glass was used as a single glass, and a multilayer glass was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of the multi-layer glass produced in this way are visible light transmittance of 78.1%, solar radiation shielding coefficient when the low emissivity coating glass is disposed on the outdoor side, 0.70, low emissivity coating The solar shading coefficient when the glass was disposed on the indoor side was 0.76, and the difference in solar shading coefficient during inversion indoors and outdoors was 0.06.
0066]
(Comparative example6The same low emissivity coating as in Example 6 was applied to a normal float glass having the same thickness of 3 mm as in Comparative Example 1. The optical properties of the low emissivity coated glass were a visible light transmittance of 79.0%, a transmittance at a wavelength of 1100 nm of 8.6%, and a vertical emissivity of the coated surface of 0.04.
0067]
This low emissivity coating glass was used as a single glass, and a multilayer glass was produced in the same manner as in Example 1. The characteristics of the multi-layer glass produced in this way are as follows: visible light transmittance is 71.4%, solar radiation shielding coefficient is 0.51 when low emissivity coating glass is disposed on the outdoor side, and low emissivity coating The solar shading coefficient when the glass was disposed on the indoor side was 0.62, and the difference in solar shading coefficient during inversion indoors and outdoors was 0.11.
0068]
(Example 8) Using the low-emissivity-coated near-infrared absorbing glass obtained in Example 1, a double layer glass having a space layer of 6 mm was prepared using the same aluminum spacer as in Example 2. However, the space layer gas was replaced with Ar by a method in which two holes were made in the spacer, Ar gas was introduced from one of the holes by a cylinder, and the hole was sealed after 1 hour. The visible light transmittance of the multilayer glass thus obtained is 63.5%, which is the same as in Examples 1 and 2, since Ar gas has no absorption in the visible light region. However, the solar shading coefficient was determined as follows because JIS does not show a method for calculating the solar heat gain of a multilayer glass encapsulated with Ar gas.
0069]
In JIS R 3106-1985 [Testing method of transmittance, reflectance, and solar heat acquisition rate of plate glass], as a method of obtaining the solar heat acquisition rate, the spectral transmittance and spectral reflectance of wavelengths of 340 to 1800 nm of the constituting single plate glass are measured. In addition to the method of calculating by using the measured value and the value of the normal emissivity, a method of actually measuring the thermal conductance of the multilayer glass and using this value is shown. According to this, the thermal conductance of the produced glass was obtained by measurement by the protective heat box method, and the solar heat gain was calculated from this value, the spectral transmittance, and the reflectance. As a result, the solar radiation shielding coefficient when the near-infrared absorbing glass is disposed on the outdoor side is 0.53, and the solar radiation shielding coefficient when the near-infrared absorbing glass is disposed on the indoor side is 0.79. The difference in solar shading coefficient during indoor / outside reversal was 0.26.
0070]
(Example 9) A multilayer glass was prepared using the low-emissivity-coated near-infrared absorbing glass obtained in Example 1. However, a fine stainless steel spacer is uniformly arranged between two plate glasses to keep the space layer at 0.2 mm, and the periphery of the glass is sealed with a low-melting glass, and further provided in one place on the plate glass. By vacuuming the glass gap from the hole and sealing it, the gas pressure in the space layer was reduced to 0.1 Pa or less. The thus obtained multilayer glass had a visible light transmittance of 63.5%, which was the same as in Examples 1, 2, and 8, and the transparency was good because the spacers were very small. Moreover, the solar radiation shielding coefficient calculated | required by the method similar to Example 8 is 0.82 when an infrared absorption glass is arrange | positioned indoors, Comprising: The solar radiation shielding coefficient at the time of indoor / outside inversion The difference was 0.32.
0071]
As shown above, normal float glass is simply coated with low emissivity.,Multi-layer glass produced using near-infrared absorbing glass without low emissivity coatingOr multi-layer glass using silver-based film as low emissivity coatingSo, any difference in solar shading coefficient during indoor / outside reversal0.25Low emissivity coating with fluorine-added tin oxide filmUsed asFor double-glazed glass using near-infrared absorbing glass, the difference in solar shading coefficient during indoor / outside inversion0.25Obviously, this can be done.
0072]
【The invention's effect】
Since the double-glazed glass of the present invention is configured as described above, it is possible to prevent the inflow of solar energy into the room during the summer, and to invert the solar energy indoors by simply inverting the outside in the winter. It can be effectively incorporated into the plant and can contribute to energy saving by reducing the cost of heating and cooling throughout the year.
0073]
Moreover, there exists an advantage which can implement | achieve the glass window which has such an effect, maintaining high transparency which is liked by a general house.
0074]
Furthermore, there exists an advantage which can comprise the glass window which has such an effect lightly and thinly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer glass using a near-infrared absorbing glass coated with a low emissivity, showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a CVD apparatus used for applying a low emissivity coating.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus used for applying a low emissivity coating.
[Explanation of symbols]
1 Near-infrared absorbing glass
2 Sheet glass
3 Spatial layers
4 Low emissivity coating
5 Spacer
6 Adhesive
7 Glass
8 Coater entrance
9 Coater exit
10 Heater
11 Coating nozzle
12 Conveyor belt
13 Source gas
14 Purge gas
15 Exhaust
16 First chamber
17 Second chamber
18 Third chamber
19 Fourth chamber
20 glass
21 entrance
22 Load lock chamber
23 Coating chamber
24 Sputtering gas
25 Sputtering cathode
26 Exhaust
27 Conveyor
28 Gate valve
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