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発明の名称 低放射複層ガラス
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−70146(P2007−70146A)
公開日 平成19年3月22日(2007.3.22)
出願番号 特願2005−257440(P2005−257440)
出願日 平成17年9月6日(2005.9.6)
代理人 【識別番号】100085257
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 有
発明者 和田 大正 / 荻野 悦男
要約 課題

解決手段
特許請求の範囲
【請求項1】
2枚のガラス板を対向配置した複層ガラスであって、前記2枚のガラス板のうちの一方のガラス板の他方のガラス板に対向する表面には、第1の酸化物膜/Ag膜/金属膜/第2の酸化物膜をこの順に積層した薄膜構造体が形成され、前記第1の酸化物膜と第2の酸化物膜の膜厚比は1.0〜1.3でいずれの酸化物膜もその厚さが30〜40nmで、前記Ag膜の厚さが8〜10nm、金属膜の厚さが1〜8nmであることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項2】
請求項1に記載の低放射複層ガラスにおいて、前記複層ガラスを室内外境界に設置したときの室外側において、JIS R 3106で規定する可視光反射率が8〜25%であり、L表色系におけるaが−3.0〜0.0、bが0.0〜−9.0であるほぼ中性色の反射色調を呈し、かつ、遮蔽係数が0.57以下であることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の低放射複層ガラスにおいて、前記室内外境界に設置したときの室内側において、JIS R 3106で規定する可視光反射率が8〜15%であり、L表色系におけるaが−1.0〜5.0、bが0.0〜−20.0であることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の低放射複層ガラスにおいて、JIS R 3106で規定する可視光透過率が50〜75%であることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項5】
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の低放射複層ガラスにおいて、前記第1および第2の酸化物膜が、酸化錫膜とAlドープ酸化亜鉛膜との積層体であって、Alドープ酸化亜鉛膜が前記Ag膜側に配置され、かつ、酸化物膜の全膜厚に対するAlドープ酸化亜鉛膜厚の比率が10〜40%であることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の低放射複層ガラスにおいて、前記Alドープ酸化亜鉛膜に含有されるAl量は、Znに対する原子量比率が10〜25%であることを特徴とする低放射複層ガラス。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の低放射複層ガラスにおいて、前記金属膜はTi膜、またはAl含有量がZnに対する原子量比率で1〜25%であるZnAl合金膜であり、さらに好ましくは1〜6%であるZnAl合金膜であることを特徴とする低放射複層ガラス。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱線遮蔽積層膜を有する低放射(Low Emission)複層ガラスに関する。
【背景技術】
【0002】
熱線遮蔽積層体(以下Low−E膜とも称する)は、熱線(赤外光)を反射する機能を有することから、夏季の冷房負荷や冬期の暖房負荷の緩和を目的として、住宅やビルなどの建築用ガラスの表面に形成されてきた。
【0003】
Low−E膜は、ガラス等の基体上に酸化亜鉛(ZnO)膜/銀(Ag)等を主成分とする貴金属膜/酸化亜鉛膜をこの順に積層した膜構成を有する積層体である。このうち、銀等を主成分とする貴金属膜は耐湿性、耐酸性などの化学耐久性が劣悪であり、酸化亜鉛膜被覆によっても十分な改善がなされないという問題があった。そこで、貴金属膜と外気を遮断するため、積層膜は複層ガラスの内側、すなわち、2枚のガラスによって形成される間隙側に配置されていた。しかし、この手段では単板時の取り扱い時や保存期間中の耐久性については解決されず、依然として問題は残されている。
【0004】
上記問題を解決するため、たとえば特許文献1では、銀層の直下層に酸化亜鉛層を、銀層の直上層には亜鉛または亜鉛を主成分とした保護金属層をそれぞれ成膜している。
【特許文献1】特開平11−157881号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、Low−E膜には、その他の問題点も存在している。即ち、前記したようにLow−E膜は通常複層ガラスの状態で用いられているが、Low−E膜を使用しない複層ガラスと比較して反射率が高い。したがって複層ガラスに特有の反射像が二重となる現象が、Low−E膜を使用しない複層ガラスと比較してより強く現れ、これが利用者に不快感を与えている。
【0006】
二重反射像がより強く現れる原因は、Low−E膜が反射率の高い銀膜を有するためである。銀膜が厚くなると反射率が高くなり、さらに、反射色が赤みを帯びるようになる。このように、遮熱性能をより高くするためには銀膜を厚くしなければならず、厚くすると二重反射像がより強く現れるという矛盾がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため本発明は、2枚のガラス板を対向配置した複層ガラスであって、前記2枚のガラス板のうちの一方のガラス板の他方のガラス板に対向する表面には、第1の酸化物膜/Ag膜/金属膜/第2の酸化物膜をこの順に積層した薄膜構造体が形成され、前記第1の酸化物膜と第2の酸化物膜の膜厚比は1.0〜1.3でいずれの酸化物膜もその厚さが30〜40nmで、前記Ag膜の厚さが8〜10nm、金属膜の厚さが1〜8nmである構成とした。
【0008】
第1の酸化物膜と第2の酸化物膜の膜厚比を上記のようにほぼ等しくすることで、外観だけでなく内観においても視感度の最も大きい波長550nm付近の反射率を低減でき、反射色を中性にすることができる。
【0009】
また、本発明に係る複層ガラスは、室内外境界に設置したときの室外側において、JIS R 3106で規定する可視光反射率が8〜25%であり、L表色系におけるaが−3.0〜0.0、bが0.0〜−9.0であるほぼ中性色の反射色調を呈し、かつ、遮蔽係数が0.57以下とすることができる。
【0010】
また、本発明に係る複層ガラスは、室内外境界に設置したときの室外側において、JIS R 3106で規定する可視光反射率が8〜15%であり、L表色系におけるaが−1.0〜5.0、bが0.0〜−20.0とすることができる。また、JIS R 3106で規定する可視光透過率が50〜75%であることも望ましい。
【0011】
また、前記第1および第2の酸化物膜が、酸化錫膜とAlドープ酸化亜鉛膜との積層体であって、Alドープ酸化亜鉛膜が前記Ag膜側に配置され、かつ、酸化物膜の全膜厚に対するAlドープ酸化亜鉛膜厚の比率が10〜40%であることが好ましい。
【0012】
前記Alドープ酸化亜鉛膜に含有されるAl量は、Znに対する原子量比率が10〜25%であることが好ましく、前記金属膜はTi膜、または、Al含有量がZnに対する原子量比率で1〜25%であるZnAl合金膜であることも好ましい。また、ZnAl合金膜のAl含有量はさらに好ましくはZnに対する原子量比率で1〜6%である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、Low−E膜として、ほぼ同じ厚さの第1の酸化物膜と第2の酸化物膜との間に、薄いAg膜と少し厚めの金属膜を配置したことにより、可視光反射率を低減し、ぎらつきを抑え、好ましい中間色の複層ガラスとすることができる。しかも、熱遮蔽機能も十分に保持することができる。
【0014】
また、金属膜として、Al含有量がZnに対する原子量比率で10〜25%含まれる材料を使用すれば、放電安定性を従来製品よりも一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る複層ガラスの断面図であり、複層ガラス1は、対向する一方のガラス板2の表面に、第1の酸化物膜3、Ag膜4、金属膜5および第2の酸化物膜6をこの順に積層し、間隙7を介して2枚組合せたものである。
【0016】
これらガラス板2は、通常の窓ガラス等に使用する強化ガラスや平板ガラスを使用することができ、その厚さにも制限はないが、例えば4mm、6mm、8mmのものを使用することができる。
【0017】
ガラス板2の上に形成する第1の酸化物膜3、および、最外層として形成する第2の酸化物膜6の材料としては、酸化錫膜、酸化亜鉛膜等を使用することができるが、酸化錫膜/Alドープ酸化亜鉛膜の積層体を採用することが、酸化錫膜を最下層及び最上層に形成することで、酸化錫膜の緻密性より、耐湿性、化学耐久性の点で好ましく、さらには、Alドープ酸化亜鉛膜がAg膜4側に配置され、かつ、酸化物膜の全膜厚に対するAlドープ酸化亜鉛膜厚の比率を10〜40%とすることが、Agの結晶性を低減させず、酸化錫膜による耐久性向上を維持することができる点で好ましい。また、Alドープ酸化亜鉛膜に含有されるAl量は、Znに対する原子量比率で10〜25%とすることが、酸化亜鉛膜の光学特性を維持しながら、耐久性が悪くなる原因である膜の応力を効果的に低減できる点で望ましい。
【0018】
第1の酸化物膜3および第2の酸化物膜6の厚さは30〜40nmが、低反射・中性色という点で好ましい。また、第1の酸化物膜3の厚みを1としたとき、第2の酸化物膜6の厚みは1.0から1.3の範囲に設定すること、すなわち両膜の厚さをほぼ等しくするが好ましい。第1の酸化物膜3および第2の酸化物膜6の厚さをほぼ同じとすることで、外気側からの視感度だけでなく、室内側から見た際の好感度を阻害する550nm付近の波長を有する可視光線の反射率をより効率的に低減し、反射色調を中性色にすることができる。同時に、JIS R 3106に規定する可視光透過率を高くする効果も期待できる。なお、本発明において中性色とは、色相、彩度および明度がほぼ中間的、すなわち、中間的な明るさ、濁度のグレーをいう。
【0019】
本発明に係るAg膜4の厚さは8〜10nmであり、従来のLowE膜に使用するAg膜よりも薄くしてある。Ag膜4をこの範囲に設計することで、赤みのある好ましくない光の反射率を低く抑えながら赤外光は反射させることができる。
【0020】
金属膜5としては、各種金属膜を使用することができるが、特に、Ti膜、または、Al含有量がZnに対する原子量比率で1〜25%であるZnAl合金膜を使用することが好ましい。金属膜5の酸化されずに金属として膜構成中に存在する膜厚は1〜8nmであり、従来のLow−E膜に使用する金属膜よりも厚くしてある。金属膜5をこの範囲の厚さで配置すれば、十分に日射吸収を行うことができるため、反射率を上げずに遮熱性能を向上し、遮熱係数を0.57以下とすることができる。
【0021】
本発明の複層ガラス1を室内外境界に設置したとき、室外側においてはJIS R 3106で規定する可視光反射率は8〜25%の範囲に収めることができる。また、L表色系におけるaを−3.0〜0.0、bを0.0〜−9.0の範囲とすることも可能となりほぼ中性色の反射色調を呈することができる。
【0022】
また、室内側においても、可視光反射率を8〜15%の範囲に収めることでき、L表色系におけるaを−1.0〜5.0、bを−8.0〜−20.0の範囲とすることが可能となる。さらに、本発明のLowE複層ガラスの構成をとれば、JIS R 3106に規定する可視光透過率を50〜75%の範囲とすることができ、高い可視光透過率を確保することができる。
【0023】
以下に具体的な実施例および比較例にもとづいて本発明を詳細に説明する。
実施例1〜3および比較例1〜4
(実施例1)
洗浄した厚さ3mmのガラス基体をスパッタリング成膜装置内に設置し、真空度が5×10−4Pa以下になるまで排気を行った。装置内に酸素ガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、錫ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、酸素とSnを反応させて酸化錫膜を作製できるようにし、電力を0.9kwに調節した。その後、カソード上方を10.3×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚32.2nmの酸化錫膜を作製した。
次に装置内に酸素ガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、Znとの合計量に対し原子比でAlが12%ドープされた亜鉛ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、酸素と亜鉛を反応させて酸化亜鉛膜を作製できるようにし、電力を1kwに調節した。その後、カソード上方を10.4×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚4.5nmの、Znとの合計量に対し原子比でAlが12%ドープされた酸化亜鉛膜を作製した。
次に装置内にアルゴンガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、銀ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、電力を0.25Akwに調節した。その後、カソード上方を16.5×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚9.6nmの銀膜を作製した。
次に装置内にアルゴンガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、Znとの合計量に対し原子比でAlが3.1%ドープされた亜鉛ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、電力を0.2kwに調節した。その後、カソード上方を21.1×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚約5nmの、Znとの合計量に対し原子比でAlが3.1%ドープされた亜鉛アルミ膜を作製した。
次に装置内に酸素ガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、Znとの合計量に対し原子比でAlが12%ドープされた亜鉛ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、酸素とZnを反応させて酸化亜鉛膜を作製できるようにし、電力を1kwに調節した。その後、カソード上方を6.7×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚10nmの、Znとの合計量に対し原子比でAlが12%ドープされた酸化亜鉛膜を作製した。
Znとの合計量に対し原子比でAlが12%ドープされた酸化亜鉛膜の作製時における第4層金属膜の亜鉛アルミ膜が酸化された膜厚は約3〜5nmであった。
次に装置内に酸素ガスを導入し、真空度を0.26〜0.8Paに調整した後、
錫ターゲットが備えられたカソードに直流電源より電力を供給してグロー放電を生じさせ、酸素と錫を反応させて酸化錫膜を作製できるようにし、電力を1kwに調節した。その後、カソード上方を8.5×10−3m/sの速度でガラス基体を搬送させ、膜厚24.5nmの酸化錫膜を作製した。
【0024】
実施例2,3及び比較例1〜4についても同様に各膜を形成した。なお、本例において、第1の酸化物膜と第2の酸化物膜については、それぞれ酸化錫層とAlドープ酸化亜鉛層の2層を組合わせた。したがって、表1に記載の1層目と2層目を併せたものが第1の酸化物膜に該当し、5層目と6層目を併せたものが第2の酸化物膜に該当する。
【0025】
〔評価項目〕
(1)非膜面(ガラス面がそのまま露出した面)と膜面(各層を載せた面)の可視光反射率(%)をJIS R 3106にもとづいて、また、L表色系におけるaおよびbをJIS Z 8722にもとづいて、いずれも日立製作所製U−4000型分光光度計を使用して測定し、aおよびbについては、JIS Z 8729に準じて算出した。
(2)可視光透過率は、本例で作成したLow−E膜を形成した複層ガラスを製造し、JIS R 3106にもとづいて測定した。
(3)上記複層ガラスについて、JIS R 3106にもとづいて遮蔽係数を測定した。
前記遮蔽係数とは、3mmの透明板ガラス(単板)の透過、及び再放射による室内流入熱量を1とした時の流入熱量を表す相対値であり、JIS R 3106で規格される日射熱取得率との間には、遮蔽係数=日射熱取得率/0.88の関係がある。
これらの結果を表1に示す。
【0026】
【表1】


【0027】
実施例1および2では、第1の酸化物膜と第2の酸化物膜の厚さを、それぞれ30〜40nmの範囲に設計したため、非膜面側の可視光反射率、特に視感度の最も高い550nmの反射率を低く抑えることができた。これにより、非膜面側の反射によるぎらつき感を抑え、中性反射色を実現することができた。
【0028】
また、Ag膜である第3層を8〜10nmとすることで、反射率を低減し、さらに、金属膜である第4層の膜厚を1〜10nmとすることで遮蔽係数を0.57以下に抑えることができ、中性反射色と遮熱性能向上を同時に満たすことが可能となった。
【0029】
一方、比較例1では、酸化物の膜厚が薄く、また、比較例3では厚いため、非膜面色調が中性色から外れ、不快感を与える色合いとなった。
【0030】
また、比較例2では、Ag膜を厚く、金属膜を薄くしたが、遮蔽係数を効果的に低減することはできず、非膜面色調が中性色から外れることとなった。
【0031】
また比較例4では、Ag膜厚を薄くすることで、色調を中性色とし、不快感を低減させたが、遮蔽係数が高くなった。
【0032】
本発明の複層ガラスは、遮熱性能を維持しながら、高い可視光透過率を確保することが可能なため、好適に窓等の室内外境界に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明に係る複層ガラスの断面図
【符号の説明】
【0034】
1…複層ガラス、2…ガラス板、3…第1の酸化物膜、4…Ag膜、5…金属膜、6…第2の酸化物膜、7…間隙。




 

 


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