JPH10509778A - 化粧素子、詳しくは建築ファセードの化粧用化粧素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 中間空隙を囲む２つの窓ガラスを備え、また前記中間空隙に面する少くとも１つの窓ガラス面上に予め決められた層構造部材を備えるのと同様に、前記中間空隙内にガス雰囲気をもち、詳述すれば建築ファセードの化粧用の化粧素子を開示する。本発明は前記層構造部材が：前記窓ガラスの片方に塗布された反応層と；前記反応層に塗布され、前記窓ガラスの間に含まれた前記ガス雰囲気の組成物に依存して、前記反応層の光学的および／または電気的性質を変化させる反応を、前記反応層で活性化させる触媒層とを備えることと；前記中間空隙にある前記ガス雰囲気の組成物を変化させて、前記反応層の電気的および／または光学的性質を変化させ得るものとなす手段を提供することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 化粧素子、詳しくは建築ファセードの化粧用化粧素子 技術分野 本発明は少くとも２つの窓ガラスを備える化粧素子、詳述すれば建築物のファ セード化粧用の化粧素子に関するものである。 技術の状態 建築物における太陽エネルギー使用における重大な問題は窓と、ガラスファセ ードとを透過する輻射線流量の調節である。しばしばのことであるが、建築物内 部のエネルギーと光の必要性は、陽射しのよい日には過熱に、あるいは遮光ガラ スを用いる場合には、前記過熱の間中、太陽エネルギーを余りにも活用しないと いうことのいずれかに繋がる太陽エネルギーの投入との相関はない。機械的遮光 装置はさまざまの太陽エネルギーの透過を可能にするが、それにはしばしば集中 的な保全が必要で、従って高価につく。 現在、いわゆるエレクトロクローム層系によるイオンの添加により透過度を変 化させ、窓を通して透過される光を切換えて、別々の調節ができるよう格段の努 力がなされている。通常これらの多層系は、５つの層、すなわち２つの導電性透 明電極、１つのイオン伝導層、１つのイオン貯蔵層ならびに活性層、例えば酸化 鉄マンガン重石からなる。この種の層系は構成が高価につき、またその切換動作 と温度依存性の均質性は問題の源泉である。 前述の多層系は米国特許第４，３３８，０００号もしくはドイツ連邦共和国特 許第ＤＥ−２４ ３６ １７４ Ａ１号で詳細に述べられている。これらの刊行 物では、詳述すれば色の変化が外部電界の作用によることを示している。大面積 の化粧素子を建築物のファセードの化粧に用いる場合、色の変化に必要な電気エ ネルギーは極めて大きく、従って、経済的には魅力に欠ける。 そのうえ、前述の形式の化粧素子は、なんらかの爆発の危険性のある部屋には 、電圧印加に必要とするような大面積の電極が現在、火花発生のかなりの危険性 を伴うから適さない。 そのうえ、化粧素子上のフォトクロミックならびにサーモクロミック薄膜が光 の入射もしくは温度に左右されるその透過性を変化させることが周知である。し かしながら、これらの周知の薄膜の欠点はフォトクロミック薄膜とサーモクロミ ック薄膜の透過性を個々に任意の切換えができないことである。これに関連して 、前記化粧素子を通過するエネルギーを均質にして、前記化粧素子に種々の透過 性を与える方法と化粧素子を述べているドイツ連邦共和国特許第ＤＥ−Ａ−１ ５９６ ８１９号を参照する。 発明の概要 本発明の目的は少くとも２つの窓ガラスを備える化粧素子、詳述すれば建築フ ァセードを、前記化粧素子を色彩的に混濁させるために、エネルギー要求量が大 きくならないよう、また従って、透過の度合を現在の輻射条件に対し個々に適応 させ得るような方法で化粧させる化粧素子のさらなる改良である。詳述すれば、 電力の投入を不必要にすることが可能であることである。 この目的の発明された解決法を請求の範囲の請求項１に述べる。有利な実施例 は請求項２から１３の要旨である。 発明の説明 詳述すれば、建築ファセードの化粧用であって、中間空隙を囲む２つの窓ガラ スを備え、また前記中間空隙に面する前記窓ガラス面の少くとも片方の面上に配 設された層構造部材と、前記中間空隙にガス雰囲気も同様に備える本発明に係る 化粧素子は：前記層構造部材が、前記片方の窓ガラスの面上に塗布された反応層 と、前記反応層上に塗布され、また前記反応層で、前記少くとも２つの窓ガラス の間に含まれた前記ガス雰囲気の組成物に依存する反応層の光学的および／また は電気的性質を、前記中間空隙にある前記ガス雰囲気の組成物を変化させる手段 により変化する反応を活性化させる触媒層とを提供して、前記反応層の電気的お よび／または光学的性質を変化し得るものとなすことを特徴とする。 前記反応層で起こる反応により可逆自在に変えられる前記光学的性質は、詳述 すれば前記層構造部材の透過性と別個に比スペクトル域にある光に対する前記エ ネルギー透過率であり得る。 請求項２は、前記反応層用に特に、酸化鉄マンガン重石、酸化モリブデン、酸 化チタン、酸化バナジウム、酸化クロームと別個に酸化セリウムを述べている。 前記材料のどれもが、前記それぞれの反応によりその透過性を変え、それに伴 い、前記様々の材料の色が、“混濁”する時に異なる。そのうえ、それがその電 気的性質も変えるのである。例えば、酸化鉄マンガン重石の場合、導電率が前記 反応の結果として増大する。 前記反応層の厚さのため、請求項３に述べられているように、前記層構造部材 の所望最大切換ホブを次のように設定できる： 例えば、厚さが２００ｎｍの酸化鉄マンガン重石の層の場合、透過度は未混濁 状態の場合７０％であって、混濁状態では３０％である。層厚が５００ｎｍの場 合、透過度は未混濁状態にあって相応じて６５％であり、混濁状態にあっては３ ％である。 触媒層として、厚さが通常１ｎｍと５ｎｍの間の白金、ロジウム、パラジウム および／またはニッケル層が好ましい。点灯状態にある切換手順と透過の速度を 前記触媒層の厚さにより設定できる。例えば、前記触媒層の厚さが１ｎｍである 場合、前記薄膜の切換期間はほぼ１秒以下であり、厚さが５ｎｍである場合、通 常３０秒である。 前記反応層の光学的および／または電気的性質により可逆自在に変化できる反 応は、通常、前記層構造部材と接触している前記ガス雰囲気の水素と酸素の割合 を変化させることで反応を起こすことができる。無酸素雰囲気での発色には、水 素の割合をほぼ１％にするだけで十分である。発色を逆にするためには、無水素 ガス雰囲気の酸素の割合を０．５％だけ上げる必要がある。百分比はほぼ１バー ルにあたるガス雰囲気の全圧に比例する。そのうえ、脱色は大気空気により起こ り得る。 透過率の切換が光のスペクトルの可視範囲内に限り望ましい場合、本発明に係 る層構造部材を赤外範囲で反射させ、前記可視範囲で透過可能な低ε層と組合わ せることができる。前記低ε層は、例として、薄手銀もしくは半導体層、例えば 酸化錫インジウムであっても差支えない。前記低ε層は、詳述すれば前記化粧素 子により熱損失を減少させる。前記低ε層は対向する窓ガラスの内面の片方に塗 布されることが好ましい。この方法で、全化粧素子を通る熱流を中断させる。本 発明にかかる層構造部材はどのような基板、例えばガラスおよび／または重合体 基板および／または金属基板にも塗布できる。 図面の簡単な説明 本発明に係る化粧素子を一層明白にするため、その有利な実施例を図に示す。 図１は発明にかかる化粧素子の有利な実施例の横断面図である。 図２は化粧素子の透過／波長線図である。 図１は本発明に係る化粧素子の横断面を示す。反応層３と、前記反応層上に塗 布された触媒層４とを備える層構造部材を、中間空隙１を囲む２つの窓２の片方 の窓面２′上に配設する。前記層は蒸着と反応性スパッターにより同様に生成で きる。 前記反応層３の発色に必要であって、酸化鉄マンガン重石よりなることが好ま しい陽子を前記平行する窓２の間を触媒層４により伝導させる気体流れ５から直 接取る。酸素の不在において、パーミル範囲にある水素部だけで発色に十分であ る。前記化粧素子の全面積の均質発色に対しては、前記水素濃度を前記触媒層と 一致させる。これに反して、酸素含有ガス例えば空気の投入だけで脱色には十分 である。 これらの方法の双方とも可逆自在である。 電流の利用は本発明の化粧素子によって完全に不必要になる。この利点は前記 化粧素子の層構造部材を著しく減少させる。 図２は前記化粧素子の透過率設定の分散を示す線図的表現である。透過度を縦 軸として示し、また波長を横軸として示す。曲線ａは２つの未塗被窓２の透過の 経路を示す。曲線ｂは２つの未塗被窓２の透過の経路を示す。曲線ｂは本発明に 係る方法で塗被された化粧素子の脱色状態、すなわち前記窓２の間にある十分な 酸素量がある状態にある透過動作を示す。これに反し、曲線ｃは前記化粧素子の 発色状態、すなわち透過度が極めて低い状態にある透過の度合を示す。曲線ｂの 最大透過値がほぼ０．７５である場合、曲線ｃの最小値はわずか０．１８、すな わち曲線ｂとｃにより囲まれた透過面積は前記２つの窓２の間を通る適切な気体 流れにより個々に調節できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月２１日 【補正内容】 明細書 化粧素子、詳しくは建築ファセードの化粧用化粧素子 技術分野 本発明は少くとも２つの窓ガラスを備える化粧素子、詳述すれば建築物のファ セード化粧用の化粧素子に関するものである。 技術の状態 建築物における太陽エネルギー使用における重大な問題は窓と、ガラスファセ ードとを透過する輻射線流量の調節である。しばしばのことであるが、建築物内 部のエネルギーと光の必要性は、陽射しのよい日には過熱に、あるいは遮光ガラ スを用いる場合には、前記過熱の間中、太陽エネルギーを余りにも活用しないと いうことのいずれかに繋がる太陽エネルギーの投入との相関はない。機械的遮光 装置はさまざまの太陽エネルギーの透過を可能にするが、それにはしばしば集中 的な保全が必要で、従って高価につく。 現在、いわゆるエレクトロクローム層系によるイオンの添加により透過度を変 化させ、窓を通して透過される光を切換えて、別々の調節ができるよう格段の努 力がなされている。通常これらの多層系は、５つの層、すなわち２つの導電性透 明電極、１つのイオン伝導層、１つのイオン貯蔵層ならびに活性層、例えば酸化 鉄マンガン重石からなる。この種の層系は構成が高価につき、またその切換動作 と温度依存性の均質性は問題の源泉である。 前述の多層系は米国特許第４，３３８，０００号もしくはドイツ連邦共和国特 許第ＤＥ−２４ ３６ １７４ Ａ１号で詳細に述べられている。これらの刊行 物では、詳述すれば色の変化が外部電界の作用によることを示している。大面積 の化粧素子を建築物のファセードの化粧に用いる場合、色の変化に必要な電気エ ネルギーは極めて大きく、従って経済的には魅力に欠ける。 そのうえ、前述の形式の化粧素子は、なんらかの爆発の危険性のある部屋には 、電圧印加に必要とするような大面積の電極が現在、火花発生のかなりの危険性 を伴うから適さない。 そのうえ、化粧素子上のフォトクロミックならびにサーモクロミック薄膜が光 の入射もしくは温度に左右されるその透過性を変化させることが周知である。し かしながら、これらの周知の薄膜の欠点はフォトクロミック薄膜とサーモクロミ ック薄膜の透過性を個々に任意の切換えができないことである。 発明の概要 本発明の目的は少くとも２つの窓ガラスを備える化粧素子、詳述すれば建築フ ァセードを、前記化粧素子を色彩的に混濁させるために、エネルギー要求量が大 きくならないよう、また従って、透過の度合を現在の輻射条件に対し個々に適応 させ得るような方法で化粧させる化粧素子のさらなる改良である。詳述すれば、 電力の投入を不必要にすることが可能であることである。 この目的の発明された解決法を請求の範囲の請求項１に述べる。有利な実施例 は請求項２から１３の要旨である。 発明の説明 少くとも２つの窓ガラス、詳述すれば建築物用ファセードの化粧用の本発明に 係る化粧素子に、少くとも１つの窓枠の前記２つの窓ガラスの間の中間空隙に面 する片方の面上に前記１つの窓ガラス表面上に塗布された反応層を備え、また前 記反応層に塗布され、前記反応層で反応を活性化させる触媒層を備える層構造部 材を配設する。この反応は、前記少くとも２つの窓ガラスの間に含まれるガス雰 囲気の組成物に依存する前記反応層の光学的および／または電気的性質を変化さ せる。そのうえ、前記中間空隙にある前記ガス雰囲気の組成物を前記反応層の前 記光学的および／または電気的性質を変化させるために変えることが可能である 。 前記反応層で起こる反応により可逆自在に変えられる前記光学的性質は、詳述 すれば前記層構造部材の透過性と別個に比スペクトル域にある光に対する前記エ ネルギー透過率であり得る。 請求項２は、前記反応層用に特に、酸化鉄マンガン重石、酸化モリブデン、酸 化チタン、酸化バナジウム、酸化クロームと別個に酸化セリウムを述べている。 前記材料のどれもが、前記それぞれの反応によりその透過性を変え、それに伴 い、前記様々の材料の色が“混濁”する時に異なる。そのうえ、それがその電気 的性質も変えるのである。例えば、酸化鉄マンガン重石の場合、導電率が前記反 応の結果として増大する。 前記反応層の厚さのため、請求項３に述べられているように、前記層構造部材 の所望最大切換ホブを次のように設定できる： 例えば、厚さが２００ｎｍの酸化鉄マンガン重石の層の場合、透過度は未混濁 状態の場合７０％であって、混濁状態では３０％である。層厚が５００ｎｍの場 合、透過度は未混濁状態にあって相応じて６５％であり、混濁状態にあっては３ ％である。 触媒層として、厚さが通常１ｎｍと５ｎｍの間の白金、ロジウム、パラジウム および／またはニッケル層が好ましい。点灯状態にある切換手順と透過の速度を 前記触媒層の厚さにより設定できる。例えば、前記触媒層の厚さが１ｎｍである 場合、前記薄膜の切換期間はほぼ１秒以下であり、厚さが５ｎｍである場合、通 常３０秒である。 前記反応層の光学的および／または電気的性質により可逆自在に変化できる反 応は、通常、前記層構造部材を接触している前記ガス雰囲気の水素と酸素の割合 を変化させることで反応を起こすことができる。無酸素雰囲気での発色には、水 素の割合をほぼ１％にするだけで十分である。発色を逆にするためには、無水素 ガス雰囲気の酸素の割合を０．５％だけ上げる必要がある。百分比はぼ１バール にあたるガス雰囲気の全圧に比例する。そのうえ、脱色は大気空気により起こり 得る。 透過率の切換が光のスペクトルの可視範囲内に限り望ましい場合、本発明に係 る層構造部材を赤外範囲で反射させ、前記可視範囲で透過可能な低ε層と組合せ ることができる。前記低ε層は、例として、薄手銀もしくは半導体層、例えば酸 化錫インジウムであっても差支えない。前記低ε層は、詳述すれば前記化粧素子 により熱損失を減少させる。前記低ε層は対向する窓ガラスの内面の片方に塗布 されることが好ましい。この方法で、全化粧素子を通る熱流を中断させる。本発 明にかかる層構造部材はどのような基板、例えばガラスおよび／または重合体基 板および／または金属基板にも塗布できる。 図面の簡単な説明 本発明に係る化粧素子を一層明白にするため、その有利な実施例を図に示す。 図１は発明にかかる化粧素子の有利な実施例の横断面図である。 図２は化粧素子の透過／波長線図である。 図１は本発明に係る化粧素子の横断面を示す。反応層３と、前記反応層上に塗 布された触媒層４とを備える層構造部材を、中間空隙１を囲む２つの窓２の片方 の窓面２′上に配設する。前記層は蒸着と反応性スパッターにより同様に生成で きる。 前記反応層３の発色に必要であって、酸化鉄マンガン重石よりなることが好ま しい陽子を前記平行する窓２の間を触媒層４により伝導させる気体流れ５から直 接取る。酸素の不在において、パーミル範囲にある水素部だけで発色に十分であ る。前記化粧素子の全面積の均質発色に対しては、前記水素濃度を前記触媒層と 一致させる。これに反して、酸素含有ガス例えば空気の投入だけで脱色には十分 である。 これらの方法の双方とも可逆自在である。 電流の利用は本発明の化粧素子によって完全に不必要になる。この利点は前記 化粧素子の層構造部材を著しく減少させる。 図２は前記化粧素子の透過率設定の分散を示す線図的表現である。透過度を縦 軸として示し、また波長を横軸として示す。曲線ａは２つの未塗被窓２の透過の 経路を示す。曲線ｂは２つの未塗被窓２の透過の経路を示す。曲線ｂは本発明に 係る方法で塗被された化粧素子の脱色状態、すなわち前記窓２の間にある十分な 酸素量がある状態にある透過動作を示す。これに反し、曲線ｃは前記化粧素子の 発色状態、すなわち透過度が極めて低い状態にある透過の度合を示す。曲線ｂの 最大透過値がほぼ０．７５である場合、曲線ｃの最小値はわずか０．１８、すな わち曲線ｂとｃにより囲まれた透過面積は前記２つの窓２の間を通る適切な気体 流れにより個々に調節できる。 請求の範囲 １．少くとも２つの窓ガラスを、詳述すれば建築ファセードの化粧用に備え、 少くとも１つの窓枠の前記２つの窓ガラスの間の中間空隙に面する片方の面上に 、前記１つの窓枠の前記面上に塗布された反応層を備え、また前記反応層上に塗 布され、前記少くとも２つの窓ガラスの間に含まれたガス雰囲気の組成物に依存 する前記反応層の光学的および／または電気的性質を変化させる反応を前記反応 層で活性化させる触媒層を備えることと；前記中間空隙にある前記ガス雰囲気の 前記組成物を変えて、前記電気的および／または光学的性質を変えることができ ることを特徴とする化粧素子。 ２．前記反応層が酸化鉄マンガン重石、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バ ナジウム、酸化クロムおよび／または酸化セリウムを含むことを特徴とする請求 項１記載の化粧素子。 ３．前記反応層の厚さが１００ｎｍと８００ｎｍの間を変化することを特徴と する請求項２記載の化粧素子。 ４．前記反応層が白金、ロジウム、パラジウムおよび／またはニッケルを含む ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の化粧素子。 ５．前記触媒層の厚さが１ｎｍと５ｎｍの間を変化することを特徴とする請求 項４記載の化粧素子。 ６．前記ガス雰囲気の水素部を、透過度を低下させるため上げることを特徴と する請求項２記載の化粧素子。 ７．前記水素部が無酸素雰囲気中でほぼ１％であることを特徴とする請求項６ 記載の化粧素子。 ８．前記ガス雰囲気の酸素部を、透過度を上昇させるために上げることを特徴 とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の化粧素子。 ９．前記酸素部が、無水素雰囲気中でほぼ０．５％であることを特徴とする請 求項８記載の化粧素子。 10．前記透過度の上昇が大気空気により起こることを特徴とする請求項８記載 の化粧素子。 11．赤外範囲内で反射し、また可視範囲内で透過可能な薄手層を備える“低ε 層”を配設することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の化粧素 子。 12．前記薄手層が銀層もしくは半導体層であることを特徴とする請求項１記載 の化粧素子。 13．前記基板がガラスおよび／または重合体基板および／または金属基板であ ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の化粧素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィツァー．ウォーカー ドイツ連邦共和国．デ−79112．フライバ ーグ．カメルタルストラーセ．15 (72)発明者 コール．ミッシェル ドイツ連邦共和国．デ−79379．ミュルヘ イム．エーバッハストラーセ．19 (72)発明者 ブルッカー．フランツ ドイツ連邦共和国．デ−79102．フライバ ーグ．グリュメルストラーセ．７ (72)発明者 ゴムベルト．アンドレアス ドイツ連邦共和国．デ−79106．フライバ ーグ．フェーレンバッハアレ．19 (72)発明者 トマス．ルドヴィグ．カー ドイツ連邦共和国．デ−12205．ベルリン. カデテンヴィグ．15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に、建築ファセードの化粧用であって、中間空隙を囲む２つの窓ガラス を備え、また前記中間空隙に面する前記窓ガラス面の少くとも片方の面上に配設 された層構造部材と、前記中間空隙にガス雰囲気も同様に備える化粧素子で：前 記構造部材が、前記片方の窓ガラスの面上に塗布された反応層と、前記反応層上 に塗布され、また前記反応層で、前記反応層上に塗布され、また前記反応層で少 くとも２つの窓ガラスの間に含まれた前記ガス雰囲気の組成物に依存する反応層 の光学的および／または電気的性質を、前記中間空隙にある前記ガス雰囲気の組 成物を変化させる手段により変化する反応を活性化させる触媒層とを提供して、 前記反応層の電気的および／または光学的性質を変化し得るものとなすことを特 徴とする化粧素子。 ２．前記反応層が酸化鉄マンガン重石、酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バ ナジウム、酸化クロムおよび／または酸化セリウムを含むことを特徴とする請求 項１記載の化粧素子。 ３．前記反応層の厚さが１００ｎｍと８００ｎｍの間を変化することを特徴と する請求項２記載の化粧素子。 ４．前記反応層が白金、ロジウム、パラジウムおよびまたはニッケルを含むこ とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の化粧素子。 ５．前記触媒層の厚さが１ｎｍと５ｎｍの間を変化することを特徴とする請求 項４記載の化粧素子。 ６．前記ガス雰囲気の水素部を、透過度を低下させるため上げることを特徴と する請求項２記載の化粧素子。 ７．前記水素部が無酸素雰囲気中でほぼ１％であることを特徴とする請求項６ 記載の化粧素子。 ８．前記ガス雰囲気の酸素部を、透過度を上昇させるために上げることを特徴 とする請求項２乃至７のいずれか１項記載の化粧素子。 ９．前記酸素部が、無水素雰囲気中でほぼ０．５％であることを特徴とする請 求項８記載の化粧素子。 10．前記透過度の上昇が大気空気により起こることを特徴とする請求項８記載 の化粧素子。 11．赤外範囲内で反射し、また可視範囲内で透過可能な薄手層を配設すること を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の化粧素子。 12．前記薄手層が銀層もしくは半導体層であることを特徴とする請求項１記載 の化粧素子。 13．前記基板がガラスおよび／または重合体基板および／または金属基板であ ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の化粧素子。