JPH04500184A - ガラス窓用の太陽光線制御用層状コーティング - Google Patents
ガラス窓用の太陽光線制御用層状コーティングInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、窓を透過して窓の内側の空間を加熱す・3太陽放射線の量を制御する
ため、ガラス窓につける層状の、フーティン7″1′′関し、更に詳細には、自
動車、!・ラック、及び他の車輌の用途の特別の要件を満たすため車輌のガラス
窓につけらねるコーティングに関する。
従来の技術
自動車の風防ガラスの〜般的な目的は、電磁エネルギース′:、7トルの可視範
囲に亘って高い透過層を与えると同時1;不可視′i、:陽放肘線の透過量を少
なくし、これによって車室内の望ましからぬ太陽加熱を少なくすることである。
使用されている最も優れた技術は車輌のガラスを淡彩着色(tint)すること
である。変形gBとして、ガラスにコーティングをつける技術が使用さ第1る4
よ)(ごなってきた。この技術は、特に、風防jfテラス使用される。この技術
は、太陽放射線の大部分をf制すると同時に車輌の安全1虻のため十分な量の可
視光線か透過てきるよう(:設計された幾つか(7)材料層を使用すう。幾一つ
かのものは放々4礒透過特性を制置するf。
め反射コーディングの使用及びプラスの淡彩着色を組み合わせ−:、′)。
車輌の風防ガラスの製造者は法律に定められたH定の要件5.満たさねばならな
い。米国では、運転者にS正な視認性全提供1−6ため、A光源([llu+u
inant A)スペクトルと呼ばれる、電磁スベ′トルの定められた加重され
l:i31視部分内の入射放射線の少なく・−一も7096か風防ガラスを透過
しなければならない。A光源標準はタッグステン電球の放射スペクトルと似てお
り、多くの車輌のヘッドライトの放射スペクトルと票似している。、欧州の法律
は、A光源加重スベクi・ルの内の放射線の少なくとも75%が風防ガラスを透
過しなければならないということを要件としている。、二の最小透過i′i1′
視光線量の拘束は、二のようなコーティングか反射T゛、Nる太陽放射線の量に
tei−63゜存在するコーティングの一例は、エアーフソーラー製造(Air
c。
5olar Products)が開発した、自動車の朋防ガラプ、用のスーパ
・−・・エイチコーテーイング(Super−Hcoating)であろ5.こ
のコ・−テフイングは3層コーティングであり、銀でできた薄い部分透過層の両
側にほぼ透明な亜鉛酸化物の誘電材料−が設けである。所望の不可?見太陽放射
線を反射す6のに加えて、このような商を的な被覆風防ガラスは可視放射線の幾
分かを鯵:対し、て幾らかの澤れた色彩を与える。。、これらの風防ガラスの多
くは濃い野又は濃い赤を持つ。
このよ)な被覆風防ガラスからの反射可視光線は、反射された他の加重されたス
ペクトル、C光源、内の可視放射線の百分率と1゜て定量的に計測される、
発明が醇決し、ようとする課題
本発明の主なり的は、可視光線の透過に一ついゴ゛の法的な要件を・1、粛足す
るか反射きれた太陽放射線の量を増加させると同時に車輌の外、′;1ら見たと
きにガラスかほぼ無色(−7見えるよつに、反射された可視放射線を調節す・:
)反射ニーディング、及びこのような反射゛v−i・イ゛、ゲで被覆された窓ガ
ラスを提供することである。
課題を解決づ乙ための手段
この目的及び他の目的は、本発、明の種々の特徴によって達成、される。本発明
の特徴は、手短にいえば、5つの層、即ち薄い部分スシートを被覆することであ
る。外側の2つの誘電材料層の光学的厚さく実際の厚さに材料の屈折率を乗じた
値)は、太陽放射線からの反射された可視光線が人間の眼にほぼ無色、或いは最
大でも僅かに青みを帯びているように映るようにコーティングを調節するため、
中間誘電材料層の大きな厚さに対して調節される。2つの部分反射金属層の厚さ
を僅かに違えることによって、反射色を更に調節することができる。これは車輌
の風防ガラスが無色に見えるよ・5にし、従−て車輌の他の色と良好に適合する
と同時に可視光線の透過についての法的要件を満たし且つ不可視太陽放射線の反
射を大きくするという所望の目的を満たす。
本発明の利点及び種なの特徴は、本発明の好ましい実施例の以下の詳細な説明を
添付図面と関連して受け入れることによりて明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
第1図は、車輌の風防ガラスの概略図であり、放射線のシンボルか書き入れであ
る。。
第2図は、第1図の風防ガラスの断面図であり、これには本究明の種々の特徴が
用いられている。
第3図は、窓ガラスの特性を分析する場合に想定される太陽放射線のスペクトル
を図示する。
第4図は、自動車の風防ガラスの特性の決定に用いられる加重したへ光源スペク
トル及びC光源スペクトルの曲線を図示する。
第5図は、′$、発明の一つの特定の例に従って被覆された宕の透過曲線及び反
射曲線を図示する。
第6図は、第2図のコーティングの種々の特性を調節することによる、第5図の
反射曲線の操作を図示する。
実施例
第1図は、風防ガラス13を備えた自動車IIを概略に示す。
矢印15が表す入射電磁放射線は、矢印17で示すように風防ガラス13で部分
的に反射され、矢印19で示すように風防ガラス13を部分的に透過する。入射
放射線15は、天気の良い日には、太陽放射線の全スペクトルを含み、そのうち
の一部だけが可視領域にある。勿論、運転者が自動車を安全に運転できるように
、風防ガラスI3を高い効率で透過してしまう、限られた可視スペクトルの外側
の波長領域の太陽放射線をできるだけ遮断する風防ガラス13を提供するのが望
ましい。
入射放射線15の反射される部分、及び風防ガラス】3を透過する他の部分の他
、入射放射線の更に他の部分が淡彩着色(tinting)等のため風防ガラス
13によって吸収される。実際、このような着色は、自動車に入る放射線の量を
制御し、及びかくして自動車の産室の望ましからぬ太陽加熱の量を制御するため
の現在最も優れた技術である。しかし、淡彩着色ガラス即ちチンテッドガラスは
太陽放射線を吸収し、次いでこのエネルギーを再び放射して車室内に対流する。
ごれは、吸収した熱を運び去る空気流が自動車の外側にない場合に著しい。太陽
放射線を最初に反射することが非常に望ましい。
代表的な風防ガラスは層状構造で形成される。本発明で風防ガラスに使用した反
射コーティングは、互いに層状にされた二つのガラスシート間に配置されている
。この例では、本発明の図示の改良5@コーテイングが外ガラスシート21と内
ガラスシート23(第2図参照)との間に配置されている。このコーティングは
外シート21の内側に付けられる。光学的にほぼ透明な誘電材料でできた第1層
25には一般に金属でできた部分反射層27が設けられている。第3M29は再
びほぼ透明な誘電材料であり、こ第1には別の部分反射1if31が第41とし
て付けられている。第5層33もまた透明な誘電材料でてきている。この5層コ
ーティングの個々の層25−33は第2図に夫々側々の厚さA乃至Eを待つよう
(J示されている。これらの層は、ベルナルディ(Bsrnardi)等の欧州
特許出願公開第219,273号、特にその第4図に関して記。
載された大ヤの真空室内でのスバッタリンゲのような周知の技術で、ガラス21
、、、hi:、基材とし4、て形成されている。
次いで、この51)コ・−・ディングに光学的にほぼ透明なプラス壬ツク)鐸3
5をつ1づる。このプラスチ・ンク聴は、合わせガラス構造で一般的に使用され
てi)る種類の、通常、約1.5の屈折率を持一つ約Q、 76 m、aの厚さ
のポリビニルブチラール(PVB)である。ガラスノート21及び2;3の各々
は、約2.2卯のlさを有し、屈折率;よ約1.53である。以下の特定的な例
で使用するコーチ412フ1層35は、約0.15mの厚さを有し、屈折子がガ
ラスシートの屈折率どほぼ同じ光学セメント(optical cemenl)
である。
本究明による改良コー・ティング25−33の性質を詳述プ゛る前(ご、第31
為を及び第4目に承ずスベダトルに関する幾・つかの基本的な定さ1−f1及°
ζる91反射放射線1′1゛及び透、う放射線19は、太陽スペアトル!鷹1域
成分(R++o+、及びT 5ILL)及び可視スペクトル領域成分(R+□、
及び丁15.)に分けられる。太陽スベ’7)/!/の強さをvi制線の波長C
)関数として第3図に示す。このスペクトルはよく晴れたニー1差しの強い日の
入射光線15のスベクl−ルである。入射光線の夫々の成分、即ち反射成分(R
s。L)又び風防ガラス13を透過ずイ、透過成分(TS。L)は、入射光線1
5のエネルギーの汀分率である単一の値とし、て表現しである。これらの値は、
入射放射線、反射放射線、及び透過放射線を第3図に0.3.ulT!乃至2.
1μmの波長どして示す全太陽スペクトルに亘って積分することによって決定さ
れる。車輌に入らないように遮ることのできる太陽スペクトルが多くなればなる
ほど、太陽放射線による望ましからぬ車輌内の温度上昇が少なくなる。しかし、
勿論、可視光領域もまた太陽スペクトルの約0.4μm乃至0,8μmの波長内
にある。
従って、コーティングI!J25−33は、自動車を安全に運転できるように、
可視光スペクトルの十分な部分が風防ガラスを透過できるようにするのか必要で
ある。自動車又は他の車輌の用途で透過太陽光線(T、、L)に対する反射太陽
光線(R,。、)の比を最大にするのが望まし5い。
実際、米国政府は可視光線(T、。L)の少なくとも70%が風防ガラスを通過
できなければならないということをめている。
欧州の国々での法律では、可視光線の75%が通過することをめている。可視光
線量を算出する上で可視領域の全ての波長に同じ眠さが与えられているわけでは
なく、第4図の曲線の一方が示すようにA光源加重法(Illuminant
A weighting)に従って加重が与えられている。周知のように、可視
光線の透過率は、第4図のA光源加重曲線の可視領域に波長特性を持つ光源を用
いることによ、フで決定される1、A光源曲線は、タングステン電球及び代表的
な自動車の・\ツ1゛ライトの出カスベクトルに近い。このスペクトルの部分は
、人間の眼の非線形応答特性を乗じ、可視光領域に亘−っ又積分すると2可視光
線部分子 ’L l 8として決定されたスペクトルである9、
同様に、風防ガラス13から反射された可視光線Rv lsの量は、別の加重関
数か使用されるということを除き、同様の方法で算出され、指定光源C及び第4
図の第2曲線として表示される。一般に、風防ガラスから反射された可視光線の
量を最小にすることが望ましいが、必然的に幾らかの反射された光線がある。風
防ガラスにその明らかな色を与えるのは、この反射光線のスペクトル組成である
。この色は、色を直交座標軸に沿った量raJ及びrb」で表現するハンター研
究所法(Hunter 1aboratory technique)で量的に
表示することができる。
本発明の5層コーティング25−33 (図2参照)は、透過可視光線を多くす
るが風防ガラスを通る透過太陽光線を少なくすると同時に、はぼ無色の反射可視
光線を少なくして風防ガラスからの反射太陽光線を大きくするという競合する目
的の間に最適のトレードオフ(jradeoff)を提供する。これらの5つの
層の材料及び厚さがこれらの結果を最適化する。はぼ透明な誘電材料層25.2
9、及び33は、屈折率が1.7乃至2,7の材料でできているように選択され
る。これらの材料には、チタニウム、タンタル、錫、インジウム、ビスマス、マ
グネシウム、ジルコニウム又は亜鉛の酸化物、或いはこれらの材料の合金が含ま
れる。珪素の窒化物もまた適当である。薄い部分反射層27及び31は、好まし
くは、銀、パラジウム、又はプラチナのような反射性のある金属でできている。
外誘電材料層25及び33の夫々の厚さA及びEの各々はほぼ同じであるように
つくられており、600人乃至1000人(rAJ )の光学的厚さく実際の厚
さに材料の屈折率を乗じた値)内にある。中間誘電材料129の厚さの好ましい
範囲は1700人乃至2200人である。
本発明の一部として、層のうちの幾つかの層の相対的な厚さを特別な方法で制御
することによって、反射された可視放射線Rv Is、をほぼ無色又は非常に薄
い青に変えることができるということがわかっている。外誘電材料層25及び3
3のほぼ同じ光学的厚さA及びEは、中間誘電材料1129の光学的厚さCの3
3%乃至45%の範囲内にあるようにつくられている。好ましくは、この範囲の
上限は40%に減じられる。層25.29、及び33の各々に用いられた誘電材
料が同じものである場合には、これらの層の実際の厚さは互いに対する関係に依
存する。しかしながら、こわらの誂雪廿料は同じである必要はなく、実際の厚さ
は、特定の層について、第1に必要な光学的厚さを確認し、次いで、この光学的
厚さを使用される材料の屈折率で除することによって決定される。
可視光線の透過についての米国政府の要件を満たす風防ガラスについて、T V
I 8は、好ましくは70%から73%までの範囲内にあるようにされる。現
在、風防ガラスは、通常、可視光線の透過率がこれよりも遥かに大きく、これは
、太陽光線の透過率も高くしてしまうという欠点も有する。少なくとも可視光線
の透過率を小さくした種類の風防ガラスについて、反射層27及び31が夫々等
しくない厚さB及びDを持つようにすることによって中立反射色を得る目的が助
長されるということがわかっている。層27及び31のうちの一方が他方の65
%から85%までの範囲内の厚さを持つようにし、好ましくはそれ以下にする。
層27及び31のうちのいずれかを薄くすれば色について良好な結果が得られる
けれども、最も内側の反射層31の厚さDを最も外側の層27の厚さBよりも薄
くするのが好ましい。層27及び31の絶対厚さは、主として、可視光線の70
%が透過しなければならないという要件を満たす必要によって決定される。とい
うのは、これらの層か厚ければ厚い程、コーティングを通過する可視光線が少な
くなるからである。
欧州の法的基準を満たずため、好ましくは、透過可視光線T21.。
の全てが75%から77%までの範囲内にあるようにする。このため、層27及
び31のうちの一方は、好ましくは、他方の75%から100%までの範囲内の
厚さを持つようにする。一方力へ(也方よりも薄い場合には、内層31を外層2
7よりも薄くするの力(好ましい。
本発明による米国仕様の太陽放射線反射コーティングを持つ風防ガラスの光学的
特性を以下の表に示す。
TvI$(A光源) 70%乃至73%Rv、* (C光源> 11%乃至14
%T、。、 39%乃至43%
R,oL 36%乃至38%
Rs。L/ T SQL 0.8乃至1.0Rv Is色(ハンター法):
ミニ−4乃至−1
bに−11乃至−3
シート抵抗:2.6乃至2゜9Ω/平方−例の層の比厚さを以下の表■に示す。
この例では、層25.29.33の誘電材料は、屈折率が約2.0の酸化亜鉛で
ある。
透明な外ガラス 2゜2mm ″′−
厚さAの誘電材料125 345人 690人厚さBの反射層27 t 37人
−一厚さCの誘電材料層29 940人 188°人厚さDの反射層31 1
02人 −一
厚さEの誘電材料層33 350人 700人ラミう−)0.15rm−−
透明な内ガラス 2.Iau++−−
Tv+s = 70.3%(A光源)
Ryes = 12.9%(C光源)
T8゜、=39.6%
RIOL = 36.0%
)i’、 goL/ T so* = 0.909Ω/平方=2.7
R11、色:a=−2,44
b=−5,86
上記例1による太陽放射線用コーティングの透過特性反び反射特性を第5図に放
射線の波長の関数として図示する。可視領域(波長が0.4μF乃至0.8μm
)での反射特性及びこの可視領域での第5図の反射曲線の近似拡大図を第6図に
示す。第6図の反射曲線には二つの極小値があり、第1の極小値41は約0,4
6μmの波長にあり、第2の極小値43は約0,62μmの波長にある、−とが
わかる。第2の極小値43の波長は、主と17で、中間誘電材料層29の光学的
厚さCによって制御される。第2極小値41の波長は、主として、外誘電材料層
25及び33のほぼ等し、い光学的厚さA及びEによりて1vJllされる。構
造13が反射する光線の百分率についての極小値41での大きさは、主として、
部分反射層27及び31の相対的な厚さによって制御され、最も効率的には、屡
31の厚さDがFJ27の厚さBよりも小さい第2の例として、以下の表■は、
誘電材料M25.29、及び33が屈折率2,35の酸化チタニウムでできてお
り、部分反射層31及び27が銀でできている太陽放射線用コーティングを持つ
風防ガラスの特性を示す。
表■
(例2)
実際の厚さ 光学的厚さ
透明な外ガラス 2.2■ −−
厚さへの誘電材料層25 320人 752人厚さBの反射層27 135人
−一
厚さCの誘電材料層29 830人 1951人厚さDの反射層31119人
−一
厚さEの誘電材料層33 320人 752人ラミネート 0.15順 −一
透明な内ガラス 2.2M−−
T、、、=72.4%(A光源)
Rvls = 11.5%(C光源)
T、。L=41.0%
R,。L=37.0%
R5゜、、/T、。L=0.902
Ω/平方=2.6
R,,8色:a=−4,0
b=−3,4
第3の例として、表■は、透過可視光線(TV、、)の少なくとも75%か透過
するように設計された太陽放射線用層をそなえて形成された風防ガラスの特性を
示す。誘電材料層25.29、及び33は酸化亜鉛でできており、部分反射層2
7及び31は銀でできている。
表■
(例3)
実際の厚さ 光学的厚さ
透明な外ガラス 2.2++m −−
厚さAの誘電材判屡25 3S口人 75Q人厚さBの反射層27 104人
−一
厚さCの誘電材料層29 935人 1870人厚さDの反射層31 83人
−一
厚さEの誘電材料層33 390人 780人ラミネート0.1.5順 −一
透明な内ガラス 2.2mm−−
TV+i = 75.0%(A光源)
Rv、、=10.0%(C光源)
T、。L=47.0%
R8゜L=30.0%
R8゜L/T、。、=o、638
Ω/平方=3.8
Rvrs色:a=−1,37
b=−3,36
本発明の種々の特徴を特定の例に関して説明したけれども、本発明は添付の特許
請求の範囲の全範囲内で保護を受けるということは理解されよう。
flG、−色
深青色 可視光の波長 深紅色
FIG、6、
(%)
Claims (14)
- 1.可視反射がほぼ無色の太陽光線制御用ガラスコーティングにおいて、 誘電材料でできた第1層と、 部分反射材料でできた第2層と、 誘電材料でできた第3層と、 部分反射材料でできた第4層と、 誘電材料でできた第5層と、を有し、 前記第1、第3、及び第5の誘電材料層の各々が、屈折率が1.7から2.7ま での範囲内にあるほぼ透明な誘電材料から成り、前記第1及び第5の層は、前記 第3層の光学的厚さの33%乃至45%の範囲内のほぼ同じ光学的厚さを有する 、ガラスコーティング。
- 2.太陽光線制御用コーティングが取付けられた少なくとも一枚のガラスででき た車輌用風防ガラスであって、この風防ガラスの構造の全体は、この風防ガラス ヘの入射光線の70%から73%までの透過可視光線を加重されたA光源加重法 を適用された視波長部分内に有し、反射可視光線の色がほぼ無色であり、前記コ ーティングは、 誘電材料でできた第1層と、 部分反射金属材料でできた第2層と、 誘電材料でできた第3層と、 部分反射金属材料でできた第4層と、 誘電材料でできた第5層と、を有し、 前記第1、第3、及び第5の誘電材料層の各々が、屈折率が1.7から2.7ま での範囲内にあるほぼ透明な誘電材料から成り、前記第1及び第5の層は、前記 第3層の光学的厚さの33%乃至45%の範囲内のほぼ同じ光学的厚さを有し、 前記第4層が前記第2層の厚さの65%から85%の範囲内にある、 コーティング。
- 3.太陽光線制御用コーティングが取付けられた少なくとも一枚のガラスででき た車輌用風防ガラスであって、この風防ガラスの構造の全体は、この風防ガラス ヘの入射光線の70%から77%までの透過可視光線を加重されたA光源加重法 を適用された視波長部分内に有し、反射可視光線の色がほぼ無色であり、前記コ ーティングは、 誘電材料でできた第1層と、 部分反射金属材料でできた第2層と、 誘電材料でできた第3層と、 部分反射金属材料でできた第4層と、 誘電材料でできた第5層と、を有し、 前記第1、第3、及び第5の誘電材料層の各々が、屈折率が1.7から2.7ま での範囲内にあるほぼ透明な誘電材料から成り、前記第1及び第5の層は、前記 第3層の光学的厚さの33%乃至45%の範囲内のほぼ同じ光学的厚さを有する 、ガラスコーティング。
- 4.風防ガラス構造の外側を形成する、ガラスでできた第1シートと、 誘電材料でできた第1層、 部分反射金属材料でできた第2層、 誘電材料でできた第3層、 部分反射金属材料でできた第4層、及び誘電材料でできた第5層を有し、 前記第1、第3、及び第5の誘電材料層の各々が、屈折率が1.7から2.7ま での範囲内にあるほぼ透明な誘電材料から成り、前記第1及び第5の層は、前記 第3層の光学的厚さの33%乃至45%の範囲内のほぼ同じ光学的厚さを有する 、太陽光線制御コーティングと、 層状材料層と、 風防ガラス構造の内側を形成する第2ガラスシートと、を有する、車両の風防ガ ラスの層状構造。
- 5.第2層が第4層の厚さのほぼ75%から100%の範囲内の厚さを有する、 請求項1、3、又は4のうちの任意の請求項による組み合わせ。
- 6.第1層及び第5層の光学的厚さが前記第3層の光学的厚さの40%以下であ る、請求項1、3、又は4のうちの任意の請求項による組み合わせ。
- 7.第2層又は第4層のうちの一方が、他方の厚さのほぼ65%から85%の範 囲内の厚さを存する、請求項1又は4のうちのいずれかに記載の組み合わせ。
- 8.第2層又は第4層のうちの一方が、他方の厚さのほぼ80%以下の厚さを有 する、請求項1又は4のうちのいずれかに記載の組み合わせ。
- 9.前記第1、第3、及び第5層誘電材料が亜鉛、チタニウム、タンタル、錫、 インジウム、ビスマス、マグネシウム、ジルコニウムの酸化物、これらの材料の うちの任意の材料の合金、及び珪素の窒化物から成る群から選択される、請求項 1乃至4のうちの任意の請求項による組み合わせ。
- 10.第2層及び第4層が、銀、パラジウム、及びプラチナから成る群から選択 した反射材料からつくられる、請求項1乃至4のうちの任意の請求項による組み 合わせ。
- 11.前記コーティングが移動車輌の一部である一片のガラスに設けられている 、請求項1に記載の組み合わせ。
- 12.第1コーティング層及び第5コーティング層の各々がほぼ600Åから1 000Åまでの範囲内の光学的厚さを有し、前記第3層がほぼ1700Åから2 200Åまでの範囲内の厚さを有する、請求項1乃至4のうちの任意の請求項に よる組み合わせ。
- 13.風防ガラスが、反射された太陽放射線の量の風防ガラスを透過した太陽放 射線の量に対する比をほぼ0.8乃圭1.0の範囲内に有する特徴をもっている 、請求項2に記載の組み合わせ。
- 14.前記第2コーティング層及び第4コーティング層のうちの一方が他方の厚 さのほぼ75%から100%までの範囲内の厚さを有する、請求項3に記載の組 み合わせ。
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