JPS62148254A - 可視光透過熱線遮蔽積層体 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱線遮蔽積層体、特に可視光に対し透明な基板
に簿膜を積層し透明度を追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発揮する改良
された熱線遮蔽積層体に関する。

［従来技術１ 可視光透過性基板、例えばガラス板あるいはブラスチッ
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
な透過性を有するため、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、可視光線と赤外線
によるものとがそれぞれ約５０％ずつ占める。従って、
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り、夏場には室
内温度が上昇し冷房負荷が増大してしまい、また、冬場
には室内温度が低下し暖房負荷が増大するという問題が
あった。

このため、従来より基板に熱線反射膜を被覆して、可視
光に対する透過性を損なうことなく、赤外線のみを選択
的に遮蔽する熱線遮蔽積層体が実用化されており、この
ような積層体としては、被覆される反射膜の種類に応じ
て、干渉タイプのものど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、透明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するものである。

ここにおいて、前記高屈折率誘電体層としては、例えば
Ｔｉ　Ｏ、Ｃｄ　Ｓ、Ｚｎ　Ｓ等が用いられ、また低屈
折率誘電体層としては、例えばＳｉＯ２）ＣａＦ、Ｌｉ
Ｆなどが用いられる。

第２図及び第３図には、このような干渉タイプの熱線反
射膜として市販のコールドフィルタ（日本真空光学製）
を用いて形成された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入
射したときの分光特性を表わしている。

この場合に干渉タイプの熱線遮蔽積層体は、波長的０．
７（μｍ）を境として透過率と反射率とが反転し、波長
的０．４〜０．７（μｍ）の可視領域で理想に近い可視
光線透過特性を示す。また０１（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
熱線遮蔽を行うことが理解される。

第３図は、積層体へ向は太陽光をその基板側から入射し
たときの分光特性を表わしている。この場合に熱線遮蔽
積層体は、前記第２図と略等しい分光透過特性を示す。

しかし、その分光反射特性は大幅に低下し分光吸収特性
が増加するため、熱線の遮蔽を主として吸収によって行
うようになることが理解される。

ところで、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、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１７
２を占める赤外線を吸収して窓の温度が上昇し、窓から
の対流、輻射熱によ−）で室内温度が上界してしまうと
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
うに積層体を窓枠に取付ける必要があった。

このようにすることにより、可視光線を良好に透過し、
しかも１．０（μｍ）以下の近赤外線を反射し、良好な
熱線遮蔽効果を発揮することが可能となる。

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、波長的１
０（μｍ）以上の赤外線に対しては以下にのべる理由か
ら必ずしも良好な熱線遮蔽効果を発揮することができな
いという問題があった。

すなわち、この熱線遮蔽積層体は、第２図に示す特性か
らも明らかなように、波長的１．０（μｍ）以上の赤外
線の大部分を吸収し、しかもこの波長領域における赤外
線の一部を室内に透過するという特性を有する。

従って、例えばこの熱線遮蔽積層体を窓ガラスとして用
い、夏に外部から室内へ熱線が進入する場合を想定して
みると、太陽光に含まれる１０（μｍ）以上の赤外線は
、積層体の熱線反射膜付近にて吸収され、積層体自体の
温度上昇を引き起す。

このとき、この積層体の室内側に面する基板は、一般に
物体からの熱輻射（波長１０（μｍ）前後）に対する反
射率が低いために、熱線反射膜付近で吸収された熱線が
室内へ向は熱輻射の形で再放射され、室内の温度上昇を
引き起すこととなる。

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（μｌ１ｌ）１′１．上の波長領域
において幾分高い透過率を示すため、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
とができないという問題があった。

また、この熱線遮蔽積層体を、窓ガラスとして用い、冬
に室内から屋外へ逃げる熱線を遮蔽する場合を想定して
みると、このタイプの積層体は、熱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へ再放
射しやすく、室内の温度低下を有効に防止し得ないとい
う問題があった。

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
に反射させるものである。

前記ドルーデミラータイプの熱線反射膜としてはＳｎＯ
２：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Ｉｎ　　Ｏ：Ｓ
ｎ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、積層体に向は光
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。

従って、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、反射膜保護の観点から、熱線反射膜が室内
側となるように積層体を窓枠に取付【プて使用すること
が好ましい。

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１０（μｍ）と、
前記干渉タイプの積層体に比し長波長側にずれている。

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。

従って、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った。

［発明の目的］ 本発明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ｖ２遮蔽性能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、本発明の熱線’！！ＩＭ積
層体は、可視光透過性基板の、外側表面に干渉タイプの
熱線反射膜を、内側表面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、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捕的に組
合わされ、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、本発明の構成を更に詳細に説明する。

第１図には本発明の熱線遮蔽積層体１００の具体的な構
成が示されており、この積層体１００は、可視光透過性
基板１０の外側表面に干渉タイプの熱線反射膜１２を被
覆し、また基板１０の内側表面にドルーデミラータイプ
の熱線反射膜１４を被覆して形成されている。

本発明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を所定の膜厚で交
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Ｔｉ　Ｏ、Ｃｄ　Ｓ、Ｚ
ｎ　Ｓ等が用いられておす、また前記低屈折：ＰＩ−透
明誘電体層としてはＳｉＯ１ＣａＦ　　、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１４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、ＳｎＯ２：ｓｂ膜やＩｎ　　Ｏ：
Ｓｎ膜等が用いられる。

本発明の熱線遮蔽積層体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１
４とを組合わせることにより、お互いの反９Ａ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。

［作用］ 本発明は以上の構成から成り次にその作用を説明する。

本発明の熱線遮蔽積層体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、本発明の熱線遮蔽積層体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。

本発明の熱線遮蔽積層体１００を窓として用いる場合に
は、第１図に示すごとくその干渉タイプの熱線反射膜１
２が室外側に、ドルーデミラータイプの熱線反射膜１４
が室内側となるように用いられる。

ここにおいて、２Ｏ０は熱線遮蔽積層体１００に入射す
る太陽光を表し、２１０，２２Ｏ゜２３０は入射太陽光
２Ｏ０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、２６０
゜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。

このとき、窓に設けられた熱線遮蔽積層体１００に、外
部から陽射しの強い太陽光２Ｏ０が入射すると、この入
射太陽光２Ｏ０は積層体内部で次のようにして反射光２
１０、吸収光２２Ｏ及び透過光２３０とにそれぞれ分割
される。

すなわち、積層体１００に入射した太陽光２Ｏ０はまず
干渉タイプの熱線反射膜１２ににり第２図に示す分光特
性にしたがって分割される。

この際、入射太陽光２Ｏ０のうち、大部分の可視光線と
、略１（μｍ　）以上の赤外線の一部はこの反射膜１２
を透過し基板１０に到達する。

また、入射太陽光２Ｏ０のうち、０．７〜１（μｍ　）
の波長領域にある大部分の近赤外線と、それ以外の波長
領域にある可視光線及び赤外線の一部は、この反射膜１
２で反射され、反射光２１０となる。

更に、入射太陽光２Ｏ０に含まれる赤外線から、反射膜
１２で反射された分と、この反射ＩＦＪ１２を透過した
分とを差し引いた残りの赤外線は、この反射膜１２で吸
収され吸収光２２Ｏとなる。

また、舶述したように、熱線反射膜１２を透過した太陽
光２Ｏ０、すなわち可視光線の大部分と赤外線の一部は
、可視光透過性基板１０に到達する。

そして、基板１０に到達した可視光線の大部分はそのま
ま基板１０を透過し、また赤外線は基板１０を通過する
間に若干吸収されその一部が吸収光２２Ｏとなる。

また、基板１０を透過した太陽光２Ｏ０．すなわち可視
光線の大部分と赤外線の一部は、ドルーデミラータイプ
の熱線反射膜１４に到達し、この反射膜１４により第４
図に示す分光特性にしたがって分割される。

すなわら、この反射膜１４に達した太陽光２Ｏ０に含ま
れる可視光線の大部分は、反射膜１４を透過し、透過光
２３０となる。また、この反射膜１４に達した太陽光２
Ｏ０に含まれる約１０（μｍ）以上の赤外線は、その一
部が反射膜１４内で吸収され吸収光２２Ｏとなり、残り
は反射され反射光２１０となる。

このように、本発明の熱線遮蔽積層体１００を用いて窓
などを形成することにより、太陽光の約１７２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、本発明の熱線遮蔽積層体１００は、室外から侵入
してくる熱輻射２４０の大部分を干渉タイプ熱線反射膜
１２にて吸収しその温度がＴＲするため、この積層体か
ら室外と室内へ向は熱輻射が行われることとなる。この
際、本発明によれば、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に比し、室外側に位置する干渉
タイプの熱線反射膜１２の方が放射率が高いため、前記
熱輻射のほとんど大部分が室外へ向は行われることにな
る。

このように、本発明によれば、夏に太陽光や周囲物体か
らの熱輻射によっ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から周囲に向は再び輻射熱
が放出されたとしても、この輻射熱の大部分は室外へ向
は放出されるので、これによっ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、本発明の熱線遮蔽積層体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１４が被覆されている。

このため、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は反射され、室内
の温度低下を有効に防止することが可能となる。

先願との比較 また、本出願人らは、既に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なる可視光透過熱
線遮蔽積層体の提案を行っている。（実願昭６Ｏ−１４
１００７）。この先願に係る積層体と、本発明の積層体
とを比較すると、先願に係る積層体は、室外側に可視光
透過性基板が面しているため、積層体内部へ大部分の赤
外線が入射してしまい、必然的に積層体が吸収する赤外
線の割り合いが大きくその温度が上昇する。

これに対し、本発明に係る積層体は、赤外線に対する反
射率の高い干渉タイプの熱線反射膜１２を室外側に面し
て設けているため、積層体内部における赤外線の吸収割
合が低く、積層体自身の温度上昇を有効に防止すること
ができる。

この結果、本発明によれば、前記先願にかかる積層体に
比１ノ、積層体自体の温度上昇に伴なう耐久性の低下を
有効に防止することができ、更に積層体から室内へ向け
た熱輻射を低減し、室内の温度上界を有効に防止するこ
とが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、可視光を選択的
に透過し、しかも熱線遮蔽特性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］ 次に本発明の好適な実施例を説明する。

１瀘 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５ｍｍ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の一方の面に、干渉タイプの熱線
反射膜１２として厚さ０．０９μｍのＴｉＯ２と、厚さ
０．１８　μｍのＳｉｏ２とを交互に六層被覆形成し、
またその他方の面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Ｉｎ２Ｏ３：Ｓ’ｎを被
覆形成している。

そして、このように形成された熱線遮蔽積層体１００を
、例えば自動車又は建築物の熱線遮蔽用透明窓として用
いる場合には、その干渉タイプ熱線反射膜１２が室外側
となるように窓枠などに取り付は固定すれば良い。

ここにおいて、前記干渉タイプ熱線反射膜１２の膜厚は
、干渉の理論式を用いて最適膜厚となるように決定した
。

また、前記ドルーデミラータイプ熱線反射膜１４の膜厚
は、理論的に決定することができないため、次のように
実験的に決定した。すなわち、種々の膜厚のドルーデミ
ラータイプ熱線反射膜を作り、波長１０（μｍ　）の赤
外線に対する反射率を測定したところ、第５図に示すよ
うな結果が得られた。

この測定データから、反射膜１４を高反射率（低放射率
）のものとするためには膜厚を０．３（μｍ）以上にす
れば良いことがわかる。この反面、膜厚をあまり厚くし
すぎると、可視光に対する透過率が低くなることから、
膜厚の上限は約０，６（μｍ）程度となる。

従って、本実施例においてはドルーデミラータイプの熱
線反射膜１４を膜厚０．３（μｍ）に決定した。

製造方法 次に本実施例にかかる干渉タイプの熱線反射膜１２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ＩＩ！１２を構
成するＴ、Ｏ膜とＳ、Ｏ，、膜はいわゆるＣＶＤ法（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｅｒ　　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）を用いて次のようにして形成した。

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４２Ｏ”　ｃに加熱し、この基板１０
の一方の面にＴｉ　（ＯＣ３Ｈ７）４蒸気とＨＯ熱蒸気
を吹付けてＴｉＯ２膜を形成し、次にこのＴｉＯ膜上に
ＳＺ−＋４ガスと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の一方の面にＴ　ｉ　０２膜と５ｉ０２
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Ｉｎ２ｏ３：Ｓｎ膜から成るド
ルーデミラータイプの熱線反射膜１４はいわゆるスプレ
ー法を用いて形成される。

すなわち、前述したように干渉タイプの熱線反射膜１２
を基板１０の一方の面に形成したのち、基板１０の他方
の面に、■ｎＣ１・ＸＨ２Ｏ２５ｇｒと５ｎＣ１−ｙ）
−１２Ｏ５，８ｏｒを酢酸ｎ−ブチル５０ＣＣに溶かし
た溶液を、Ｎ２ガスで霧化して吹付（プる。これにより
、基板１０の他方の面に、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ｖ４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、干渉タイ
プの熱線反射膜１２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０．７２．エア
・マス２のときの太陽光線透過率は０．３２　、太陽光
線吸収率は０．２７、波長１０（μｍ）に対する放射率
は０．８５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側から光を入射して測定した波長
１０（μｍ）に対する放射率は０．１５であった。

また、本実施例の熱線遮蔽積層体１００を、ドルーデミ
ラータイプの熱線反射膜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、外気温度を３５°Ｃ１車室内温度を２５°Ｃ
１外部から入射する日射量を１０００Ｗ／ｍ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３８５Ｗ／　ｍｌであった。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
行ったところ、車室内の入射熱聞は５５０Ｗ／　ｍ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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可視光透過熱線遮蔽偵留体の好適
な実施例を承り説明図、 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、 第５図はドルーデミラータイプ熱線反射膜の赤外線反射
率に対する膜厚依存特性を示す説明図である。 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、２Ｏ０　　・・
・　太陽光、 ２１０　・・・　反射光、 ２２Ｏ　・・・　吸収光、 ２３０　・・・　透過光、 ２４０．２５０，２６０，２７０　　・・・　熱輻射。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）可視光透過性基板の、外側表面に干渉タイプの熱
   線反射膜を、内側表面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、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、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. （２）特許請求の範囲（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. （３）特許請求の範囲（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、ＳｎＯ＿２
   ：Ｓｂ膜又はＩｎ＿２Ｏ＿３：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. （４）特許請求の範囲（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、干渉タイプの熱線反射膜を室外
   側、ドルーデミラータイプの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。