JPH0420036Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は熱線遮蔽積層体、特に可視光に対し透
明な基板に薄膜を積層し透明度を損うことなく効
果的に熱線、特に可視領域近傍の赤外線に対し遮
蔽効果を達成可能な改良された熱線遮蔽積層体に
関する。

［従来技術］ 可視光透過性基板、例えばガラス板あるいはプ
ラスチツク板は通常良好な可視光透過性を有する
が反面において可視領域より長波長側の光線（赤
外線）に対しても良好な透過性を有し、このため
基板を透過した熱線のエネルギを適当な手段によ
り処理する必要が種々生じていた。

特に、太陽光に含まれるエネルギは、可視光線
によるものと赤外線によるものとがそれぞれ約50
％ずつ占めるため、前記基板を例えば建築物や車
両等の窓ガラスとして用いた場合には基板を透過
する赤外線による室内温度上昇などが問題とな
り、このために大容量の冷房装置等を必要とする
という問題があつた。

このため、従来よりこの種の基板に熱線反射膜
を被覆して熱線を反射又は吸収してその遮蔽を行
う熱線遮蔽積層体が実用化されており、このよう
な積層体に被覆される反射膜として、従来干渉タ
イプのものとドルーデミラータイプのものとが知
られていた。

干渉タイプ 前記干渉タイプの反射膜は、基板上に透明な高
屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層とを所定の膜
厚にして交互に積層して形成され、光の干渉を利
用して所望の波長の光を選択的に反射されてい
る。

ここにおいて、前記高屈折率誘電体層として
は、例えばTiO₂、CdS，ZnS等が用いられ、また
低屈折率誘電体層としては、例えばSiO₂、CaF₂，
LiFなどが用いられる。

第２図及び第３図には、このような干渉用タイ
プの熱線反射膜として市販のコールドフイルタ
（日本真空光学製）を用いて形成され熱線遮蔽積
層体の分光特性が示されている。

ここにおいて、第２図は、熱線反射膜側から太
陽光を積層体へ向け入射したときの分光透過特
性、分光反射特性を表わしており、この場合には
干渉タイプの熱線遮蔽積層体は、透過率と反射率
とが反転する波長が約0.7（μm）であり、波長約
0.4〜0.7（μm）の可視領域で良好な透過率を示し、
0.7（μm）以上の赤外領域、特に太陽光の熱線遮
蔽の際に最も重要な波長0.7〜1.0（μm）の近赤外
領域において高い反射率を示し、熱線の遮蔽を行
うことが可能であることが理解される。

第３図は積層体へ向け太陽光をその基板側から
入射したときの分光透過特性、分光反射特性を表
わしており、この場合には前記分光透過特性は前
記第２図とほぼ変らないが、分光反射特性は大幅
に低下し、この反面、分光吸収特性が増加し、熱
線の遮蔽を主として吸収によつて行つていること
が理解される。

従来の干渉タイプの熱線遮蔽積層体は以上の分
光特性を有することから、この熱線遮蔽積層体を
建築物又は車等の窓として利用する場合には、熱
線反射膜が車室内へ位置するよう積層体を窓枠に
取付けると、第３図に示す分光特性からも明らか
なように、太陽エネルギの約1/2を占める赤外線
を吸収して窓の温度が上昇し、窓から対流、輻射
熱によつて室内温度が上昇してしまうという問題
がある。

このため、このような干渉タイプの熱線遮蔽積
層体を、窓として利用する場合には、熱線反射膜
が外側になるように層体を窓枠に取付ける必要が
あり、このようにすることにより、可視光に対し
ては良好な透過特性を示し、更に0.7〜1.0（μm）
の近赤外線に対しては良好な反射特性を示すこと
となる。

干渉タイプの問題点 しかし、この干渉タイプの熱線遮蔽積層体は、
第２図に示す分光特性からも明らかなように、波
長約1.0（μm）以上では反射率が急激に低下し、
熱線の遮蔽を主として吸収によつて行うため、積
層体の温度が上昇し、しかもこの波長領域におけ
る赤外線の一部を室内に向け透過してしまうこと
か、充分な熱線遮蔽効果を発揮することができな
いという問題があつた。

すなわち、このような熱線遮蔽積層体を夏に熱
線遮蔽用の窓として用いると、この積層体は太陽
光に含まれる1.0（μm）以上の熱線を熱線反射膜
付近にて吸収し、積層体の温度が上昇する。この
とき積層体の内側に位置する基体は一般に物体か
らの熱輻射（波長10（μm）前後）に対する反射率
が低いため、熱線反射膜付近で吸収された太陽光
の熱が基体に介して室内へ熱輻射の形で再放射さ
れ、室内の温度上昇を引き起こすこととなる。

また、この積層体の外側に位置する熱線反射膜自
体も熱輻射に対する反射率が低いために、外部に
位置する熱源からの熱輻射を吸収して室内に向け
再放射し室内の温度上昇が引き起こされることと
なる。

更に、前記第２図に示すごとく、この干渉タイ
プの熱線遮蔽積層体は1.0（μm）以上の波長領域
において幾分高い透過率を示すために、太陽光に
含まれるこの波長領域における熱線の一部が積層
体を介して直接室内へ透過され、室内温度の上昇
を引き起こすこととなる。

このように、干渉タイプの熱線遮蔽積層体は、
夏に熱線遮蔽用の窓などとして使用された場合に
必ずしも充分に外部からの熱線を遮蔽し室内の冷
房負荷の低減を図ることができないいう問題があ
つた。

また、このような熱線遮蔽積層体を同様にし
て、冬に室内から屋外へ逃げる熱線の遮蔽用とし
て用いた場合においても、必ずしも充分な熱線遮
蔽効果を発揮し室内の暖房負荷の低減を図ること
ができないという問題があつた。

すなわち、この干渉タイプの積層体は、輻射に
対する反射率が低いために、室内からの輻射熱を
吸収して屋外に再放射してしまい、室内の温度低
下を引き起こしてしまう。

更に、このような積層体を窓用に用いると、熱
線反射膜が屋外に面して窓枠等に取り付けられる
ため、熱線反射膜自体が直接風雨にさらされ耐候
性、耐久性、機械的強度などが問題となり実用化
が難しいという問題があつた。

ドルーデミラータイプ また、可視光透過性基板上にドルーデミラータ
イプの熱線反射膜を被覆して形成された熱線遮蔽
積層体は、自由電子のプラズマ振動を利用して所
望の波長の光を選択的に反射されるものであり、
ここにおいてドルーデミラータイプの熱線反射膜
としてはSiO₂：Sb膜やIn₂O₃：Sn膜等が知られて
いる。

第４図には、特公昭57−24524に示されたドル
ーデミラータイプの熱線遮蔽積層体の分光特性が
表されており、この積層体は、熱線反射膜として
In₂O₃：Sn膜が用いられている。

ここにおいて、前記分光特性データは、積層体
に向け光を熱線反射膜側から入射して測定したも
のであるが、このタイプの熱線遮蔽積層体では、
光を基板側から入射して測定しても同一の分光特
性となることが確認されている。

従つて、このタイプの熱線遮蔽積層体を窓など
に利用する場合には、熱線反射膜が室内側となる
ように積層体を窓枠に取付けて使用することがで
き、前記干渉タイプの積層体のように耐候性や耐
久性等が問題となることはない。

更に、このタイプの積層体は、熱輻射に対する
反射率が高く吸収率又は放射率が低いため、輻射
熱を効果的に遮蔽することが可能となる。

ドルーデミラータイプの問題点 しかし、このタイプの積層体は、第４図に示す
ごとく、透過率と反射率とが反転する波長が約
1.0（μm）と、前記干渉タイプの積層体に比し長
波長側にずれており、しかもこれが現在実用化さ
れているドルーデミラータイプの中では最も短波
長側に位置しているものである。

従つて、このようなドルーデミラータイプの積
層体では、太陽光の熱線遮蔽の際に最も重要な
0.7〜1.0（μm）の近赤外線領域に対しても高い透
過率を示してしまい、この結果、前記干渉タイプ
の積層体に比し熱線遮蔽性能が劣るという問題が
あつた。

［考案の効果］ 本考案はこのような従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、熱線遮蔽性能に優れ、
且つ耐候性、耐久性に優れた可視光透過熱線遮蔽
積層体を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本考案の熱線遮蔽
積層体は、可視光透過性基板の室内側表面に、干
渉タイプの熱線反射膜と、ドルーデミラータイプ
の熱線反射膜とを順次積層被覆して形成され、前
記干渉タイプとドルーデミラータイプの各熱線反
射膜の光学的特性が相補的に組合わされ、室外側
から入射する光に対し、可視領域において高い透
過率、赤外線領域において高い熱線遮蔽率を示す
ことを特徴とする。

以下に、本考案の構成を更に詳細に説明する。

第１図には本考案の熱線遮蔽積層体１００の具
体的な構成が示されており、可視光透過性基板１
０の室内側の表面に、干渉タイプの熱線反射膜１
２とドルーデミラータイプの熱線反射膜１４とを
順次積層被覆して形成されている。

本考案において前記可視光透過性基板１０とし
ては、耐候性、耐久性に優れた例えば透明ガラ
ス、透明樹脂などを用いることが望ましく、この
うち透明ガラスは透明度、耐候性、耐久性に最も
優れた特性を示す。

また、前記干渉タイプの熱線反射膜１２は、高
屈折率透明誘電体層と低屈折率透明誘電体層と所
定の膜厚で交互に積層被覆して形成することが好
ましく、前記高屈折率透明誘電体層としては例え
ばTiO₂、CdS，ZnS等が用いられており、また前
記低屈折率透明誘電体層としてはSiO₂、CaF₂、
LiFなどが用いられる。

また前記ドルーデミラータイプの熱線反射膜１
４は、透明半導体膜を用いて形成されており、こ
のような半導体膜としては、例えば、SiO₂：Sb
膜やIn₂O₃：Sn膜が用いられる。

本考案の熱線遮蔽膜１００は、このように透過
率と反射率とが反転する波長が0.7（μm）と理想
に近い干渉タイプの熱線反射膜１２と、物体から
の熱輻射に対する反射率が高いドルーデミラータ
イプの熱線反射膜１４とを組合わせることによ
り、お互いの反射膜の欠点を互いに補うようその
光学的特性を相補的に組合わせ、可視領域におい
て高い透過率、赤外線領域において高い熱線遮蔽
率を示す優れた光学特性を発揮することができ
る。

更に、本考案の熱線遮蔽積層体１００は、その
基板を室外に向けまたその熱線反射膜を室内へ向
けて使用されるため、熱反射膜が風雨にさらされ
ることなく、実用に際し高い耐候性、耐久性を発
揮することが可能となる。

［作用］ 本考案は以上の構成から成り次にその作用を説
明する。

本考案の熱線遮蔽積層体１００は、室内と室外
との視界を確保しつつ熱線のみを効果的に遮蔽す
るために各種用途に用いられ、例えば自動車、船
舶、航空機及び各種建築物の窓、ガラス戸及びそ
の他の用途に幅広く用いられる。

以下に、本考案の熱線遮蔽積層体１００を、車
両又は建築物の窓として用いた場合を例にとりそ
の作用を説明する。

本考案の熱線遮蔽積層体１００を窓として用い
る場合には、第１図に示すごとくその基板１０が
室外側に、熱線反射膜１４が室内側となるように
用いられる。

ここにおいて、２００は熱線遮蔽積層体１００
に入射する太陽光を表し、２１０，２２０，２３
０はそれぞれ入射された太陽光２００の反射光、
吸収光、透過光を表す。また２４０は、熱線遮蔽
積層体１００に外側から入射する外部物体からの
熱輻射、２５０は内側から入射する熱輻射、２６
０，２７０はそれぞれこの積層体１００から室外
又は室内へ放出される熱輻射をそれぞれ表してい
る。

まず、室外が室内より高温である夏の日中を想
定すると、窓に設けられたこの熱線遮蔽積層体１
００には、外部から陽射しの強い太陽光２００が
入射される。そして、この入射太陽光２００は積
層体内部で反射光２１０、吸収光２２０、透過光
２３０にそれぞれ分割される。

ここにおいて、積層体１００に入射した太陽光
２００のほとんど大部分は、可視光透過性基板１
０を透過し、干渉タイプの熱線反射膜１２に達
し、この熱線反射膜１２内で第３図に示す分光特
性に従つて分割される。

すなわち、この干渉タイプの熱線反射膜１２に
対しては、太陽光２００のうち大部分の可視光線
と約1.0（μm）以上の赤外線の一部とがこの反射
膜１２を透過しドルーデミラータイプの熱線反射
膜１４に達する。またこの干渉タイプの熱線反射
膜１２に達した太陽光２００一部が反射光２１０
となつて室外へ向け反射される。更に、この熱線
反射膜１２に達した太陽光２００のうち、この反
射膜１２に透過した光及び反射した光を除いた残
りはこの反射膜１２内で吸収されて吸収光２２０
となる。また、干渉タイプの熱線反射膜１２を透
過し、ドルーデミラータイプの熱線反射膜１４に
達した太陽光２００は、第４図に示す分光特性に
従つて分割される。

すなわち、この熱線反射膜１４に達した太陽光
２００に含まれる可視光はその大部分が透過光２
３０となつて室内へ向け透過する。またこの熱線
反射膜１４に達した太陽光２００中に含まれる約
1.0（μm）以上の赤外線はこの反射膜１４内で一
部は吸収されて吸収光２２０となり、残りの赤外
線は反射され反射光２１０となる。

このように、本考案の熱線遮蔽積層体１００を
用いて窓などを形成することにより、太陽光の約
１／２を占める可視光線を良好に選択透過し、残り
の赤外線を反射及び吸収により効果的に遮蔽する
ため、夏に窓を介して室内に侵入してくる熱線を
最小限に抑制し、室内の冷房負荷の低減を図るこ
とが可能となる。

また、本考案の熱線遮蔽積層体１００は、室外
から侵入してくる熱輻射２４０の大部分を可視光
透過性基板１０にて吸収するため、この熱線の吸
収により基板１０の温度が上昇し、室外と室内へ
向け熱輻射が行われることになる。

この際、本考案によれば、室外側に位置する基
板の放射率が室内側に位置するドルーデミラータ
イプの熱線反射膜１４の放射率に比し極めて大き
いため、前記熱輻射のほとんど大部分が室外へ向
け行われることになる。

このように、本考案によれば、夏に太陽光や周
囲物体からの熱輻射によつて窓に設けられた積層
体１００の温度が上昇し、この積層体１００から
周囲に向け再び輻射熱が放出されたとしても、こ
の輻射熱の大部分は室外へ向け放出されるので、
これによつて室内温度が上昇し冷房負荷が増大す
ることはない。

また、本考案の熱線遮蔽積層体１００は、その
室内側に第４図に示すごとく熱輻射に対し高い反
射率を示すドルーデミラータイプの熱線反射膜１
４が被覆されているため、冬に室内側から積層体
１００へ入射される熱輻射２５０はこのドルーデ
ミラータイプの熱線反射膜１４によりその大部分
が再度室内へ向け反射され、室内の温度低下を有
効に防止することが可能となる。

更に、本考案に係る熱線遮蔽積層体１００は、
２種類の熱線反射膜が基板の室内側に積層被覆し
て形成されているため、これら各熱線反射膜が風
雨にさらされることがなく耐候性、耐久性、機械
的強度の点で全く問題とならず、非常に実用的な
ものとなる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、良好な
熱線遮蔽性能を有し、しかも耐候性、耐久性、機
械的強度等に優れた可視光透過熱線遮蔽積層体を
提供することが可能となる。

［実施例］ 次に本考案の好適な実施例を説明する。

構 成 本実施例の熱線遮蔽積層体１００は、第１図に
示すように、可視光透過性基板１０として厚さ５
mmの普通の透明ガラス（ソーダライム）を用いて
いる。

そして、この基板１０上に、干渉タイプの熱線
反射膜１２として厚さ0.09μmのT_iO₂と厚さ
0.18μmのSiO₂とを交互に六層被覆形成し、更に
その上にドルーデミラータイプの熱線反射膜１４
として、厚さ0.3μmのIn_2O3：Snを被覆形成してい
る。

そして、このようにして形成された熱線遮蔽積
層体１００は基板側が外側に熱線反射膜１４側が
室内側になるようにして、例えば自動車又は建築
物の熱線遮蔽用の透明窓として用いられる。

製造方法 次に本実施例に係る干渉タイプの熱線反射膜１
２とドルーデミラータイプの熱線反射膜１４の製
造方法を説明する。

実施例において、干渉タイプの熱線反射膜１２
を構成するT_iO₂膜とS_iO₂膜はいわゆるCVD法
（ChemicaI Vaper Deposition）を用いて次のよ
うに形成されている。

まず、前述したように、普通の透明ガラスを用
いて形成された基板１０を420℃に加熱し、これ
にTi（OC₃H₇）₄蒸気とH₂Ｏ蒸気とを吹付けて
TiO₂膜を形成し、次にこのTiO₂膜上にSiH₄ガス
蒸気とN₂Ｏガスとを吹付けてSiO₂膜を形成する。

本実施例においては、このような製膜動作が交
互に繰返され基板１０上にTiO₂膜とSiO₂膜が交
互に六層被覆形成されて成る干渉タイプの熱線反
射膜１２が形成される。

また、本実施例においてSn₂O₃：Sn膜から成る
ドルーデミラータイプ熱線反射膜１４はいわゆる
スプレー法を用いて形成される。

すなわち、前記干渉タイプの熱線反射膜１２を
形成したのち、InCl₃・xH₂Ｏ 25grとSnCl₄・
yH₂Ｏ 5.8grを酢酸ｎ−ブチル50c.c.に溶かした
溶液を、N₂ガスで霧化して吹付けることにより、
干渉タイプの熱線反射膜１２上にドルーデミラー
タイプ熱線反射膜１４が形成されることになる。

特 性 次にこのようにして形成された熱線遮蔽積層体
１００の特性について検討する。

まず本実施例の熱線遮蔽積層体１００に向け、
基板１０側から光を入射させて各種データを測定
したところ、積分可視光線透過率は0.71，AM
（Air Mass）２のときの太陽光線透過率は0.33、
太陽光線吸収率は0.46、波長10（μm）に対する放
射率は0.9という優れた光学特性を有することが
確認された。

また、この熱線遮蔽積層体１００にドルーデミ
ラータイプの熱線反射膜１４側から入射して測定
した波長10（μm）に対する放射率は 0.15であつた。

また、本実施例の熱線遮蔽積層体１００を、そ
の熱線反射膜１４が室内側になるようにして自動
車の熱線遮蔽透明窓として用いた場合の熱線遮蔽
性能を検討した。

このとき、外気温度35°C、車室内温度を25°C、
外部から入射する日射量を1000W／m²に設定し、
外部から車室内へ入射する熱量を測定したとこ
ろ、その値は430W／m²であつた。これに対し、
従来の例えば干渉タイプの熱線遮蔽積層体を用い
て同様な実験を行つたところ、車室内の入射熱量
は550W／m²であり、このことから、本実施例の
熱線遮蔽積層体１００は、非常に優れた熱線遮蔽
性能を発揮することが理解される。

しかも、従来の各種熱線遮蔽積層体は、基板を
室内側にまた熱線反射膜を室外側に向けて使用す
るよう形成されているため、耐候性、耐久性及び
機械的強度の点で実用的でないが、本考案の熱線
遮蔽積層体１００は、熱線反射膜が室内側に、基
板が室外側になるように使用されるため、前記耐
候性、耐久性及び機械的強度の問題がなく極めて
実用的なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る可視光透過熱線遮蔽積層
体の好適な実施例を示す説明図、 第２図及び第
３図は従来の干渉タイプの熱線遮蔽積層体の分光
特性図、第４図は従来のドルーデミラータイプの
熱線遮蔽積層体の分光特性図である。 １０……可視光透過性基板、１２……干渉タイ
プの熱線反射膜、１４……ドルーデミラータイプ
の熱線反射膜、２００……太陽光、２１０……反
射光、２２０……吸収光、２３０……透過光、２
４０，２５０，２６０，２７０……熱輻射。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 可視光透過性基板の室内側表面に、干渉タイ
   プの熱線反射膜と、ドルーデミラータイプの熱
   線反射膜とを順次積層被覆して形成され、前記
   干渉タイプとドルーデミラータイプの各熱線反
   射膜の光学的特性が相補的に組合わされ、室外
   側から入射する光に対し、可視領域において高
   い透過率、赤外線領域において高い熱線遮蔽率
   を示すことを特徴とする可視光透過熱線遮蔽積
   層体。 (2) 実用新案登録請求の範囲(1)記載の積層体にお
   いて、 前記干渉タイプの熱線反射膜は、高屈折率透
   明誘電体層と、低屈折率透明誘電体層とを所定
   の膜厚で交互に積層してなることを特徴とする
   可視光透過熱線遮蔽積層体。 (3) 実用新案登録請求の範囲(1)，(2)のいずれかに
   記載の積層体において、前記ドルーデミラータ
   イプの熱線反射膜は、SnO₂：Sb膜又はIn₂O₃：
   Sn膜を用いて成ることを特徴とする可視光透
   過熱線遮蔽積層体。 (4) 実用新案登録請求の範囲(1)〜(3)のいずれかに
   記載の積層体において、前記熱線遮蔽積層体
   は、可視光透過性基板を室外側、熱線反射膜を
   室内側に向けた熱線遮蔽透明窓として用いるこ
   とを特徴とする可視光透過熱線遮蔽積層体。