JPS59148654A - 熱線遮断部材 - 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】 本発明は、熱線遮断率を増加させ、かつ、可視光線の反
射率を低減するとともに、可視光線の透過率を所望の値
に設定し得る熱線遮断部材に関する。本発明−０）　用
途ハ特ニ限定するものではないが、たとえば自動車用窓
カラスとして用いると、車室内冷房時にＪ５４プる冷房
負荷の低減に顕著な効果がある。また、可視光の透過率
を所望の値に設定できるため、外部から車寮内を児えに
くくザる機能を具備ｕ′シめることもできる。

熱線とは通常赤外線を意味する。なんとなれば赤外線の
吸収によって、物質内の熱運動が励起され、該物質の温
度が上昇で−るからである。Ｌ、かじ、係る熱効果は、
赤外線ばかりでなく可視光線によっても引き起こされる
。故に冷房時にａ３（プる冷房負荷の低減という本発明
の熱線遮断部材の用途の１つに鑑み、本明細用では熱線
どは赤外線及び可視光線をいうものとする。

従来、熱線遮断部材としては、大きく分けて２種類のも
のが用いられていた。その１つは光の干渉効果を利用し
た赤外線反則ガラスである。これはガラス表面に、該ガ
ラスとは屈折率の異なる物質の薄膜を形成したものであ
り、光の干渉効果によって特定波長の赤外線を選択的に
反射り゛るものである。ガラス表面に形成される薄膜層
は一層の場合もあるが、反射効果を高めたり、薄膜形成
物質の選択の自由度を増したり、反射すべき赤外線の波
長域を広げるために、一般には多層膜が用いられる。多
層膜とは、低屈折率の物質と、高屈折率の物質とを交互
に積層した複数の層からなる薄膜である。

しかし、従来の赤外線反射ガラスでは熱線の遮断効果が
不十分であった。なんとなれば前記したように赤外線は
かりでなく可視光線によっても熱効果が引き起されるか
らである。又、もし係る欠点を除去するために、赤外線
ばかりてなく可視光線をも反射し得るようにすると、別
の問題が生ずる。例えは、赤外線ばかりでな（可視光線
をも反射し得るガラスを自動車用窓ガラスとして用いる
と、太陽反射光の眩しさが急増し、対向車、逃走車の乗
員に眩惑を生じる。又、前記カラスを用いた自動車の搭
乗者にとっては車内反射が増加するため、昼間は内装部
品の写りか、又、夜間にはｎ４器照明の写りがそれぞれ
増加し、外部視界の視認性が低］・Ｊ“るのである。

一方従来用いられていた熱線遮断ガラスの他の１つは、
ガラス表面に金属の被膜を形成したものである。この金
属被膜カラスは熱線遮断効果ばかりでなく金属被膜の着
色による意匠的効果を企図したものである。しかし、こ
の金属被膜ガラスは耐斤耗性が劣るため機械的摩ｊ察力
の加わりやり”い屋外で用いられる物品には不向きであ
った。また、この金属被膜ガラスの太陽光遮断率は波長
依存性が乏しく、したがって、可視光線遮断率と赤外線
遮断率とが略等しい。このため、たとえば熱線遮断率を
高めようとすると、可視光線遮断率が高まりツサ゛、外
部視認性が、窓ガラスとして用いるには低下しすぎると
いう欠点をも有する。特に自動車用窓ガラスの場合、安
全性の見地よりＪ■Ｓ規４＠Ｒ３２１２により可視光透
過率は７０％以上必要とされてあり、この点力日らも不
適であった。

本発明は、従来の赤外線反射ガラス及び金属被膜ガラス
の以上の様な問題点に鑑み案出されたものである。従っ
て、本発明の目的は可視光線の反射率を増加させること
なく、熱線遮断効果を高めるとともに、可視光線の透過
率を、用途に応じ所望の値に設定し得る熱線遮断部材を
提供することである。

ずなわら、本発明の熱線遮断部材は、透明基板と、該透
明基板上に形成された熱線反射薄膜とから成り、該熱線
反射薄膜は、少なくとも可視光の波長域に吸収を有する
物質を含むことを特徴とするものである。

いうなれは、本発明の熱線遮断部材は、赤外線を光の干
渉効果を利用して反射し、また、可視光線を前記可視域
に吸収を有する物質によって吸収することによって可視
光線の反射をおさえつつ熱線遮断率を向上ざ仕たもので
ある。ここ・に、前記少なくとも可視光の波長域に吸収
を有する物質としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チ
タン（Ｔ；Ｃ）、窒化ジル−１ニウム（Ｚｒ　Ｎ）　、
炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）１を用いることができる。

これら可視域に吸収を有する物質の前記熱線反射薄膜中
における混在割合を高めると可視光の吸収率、したがっ
て可視光の遮断率が高まる。換°古ずれば、製作時にａ
５　＋ｊる前記混在割合の操作によって、可視光線の透
過率を、用途に応して所望の値に設定（−ることができ
る。

熱線反射薄膜は光の干渉効果によって赤外線を反則する
機能を有する。熱線反射薄膜の光学膜厚ｎｄ（ｎは屈折
率、ｄは膜厚）は、反射づ−べき赤外線の波長λとの関
係に基ついて定める。赤外線反射薄膜は、一層で構成し
ても良いが、高屈折率の物質と低屈折率の物質とを交互
に積層した、いわゆる多層膜として構成しても良い、多
層膜とした場合は、反射率が高くなるとともに反射すべ
き赤外線の波長λとの関係において、薄膜形成物質の屈
折率の選択の自由度が増す。、又、反則すべき赤外線の
波長域を拡大することができる。熱線反射薄膜を多層膜
として構成した場合、前記高屈折率の物質としては、酸
化チタン（ＴｉＯ：）、Ｉ化ジルコニウム（Ｚｒ　０２
　＞等を用いることができる。又、低屈折率の物質とし
ては二酸化珪素（ＳｉＱ２）、フッ化マクネシウム（Ｍ
（ｌＦ２）等を用いることができる。

透明基板としては、ガラス板、透明プラスチック板等を
用いることができる。

本発明の熱線遮断部材は、真空成膜法による光学用薄膜
の各種製造技術によって製造することかで・きる。即ち
、真空蒸着法、スパッタリンク法等のような物理的被膜
形成方法、あるいは気相成長法のような化学的被膜形成
方法によって劃Ｉることができる。

本発明の熱線遮断部材によると可視光線の反射率を増加
さぜることなく、熱線遮断率を高めることができる。例
えば、本発明の熱線遮断部材を自動車用窓カラスに用い
ると、反射によるまぶしさを増加させずに、冷房負荷を
低減することができる。実験によると、可視光反射率を
前記従来の赤外線反射ガラスと等しくしたまま、窓ガラ
スからの冷房負荷を前記従来の赤外線反射ガラスの９３
％まで低減できる。すなわち、冷房負荷は低減され、か
つ窓ガラスからの太陽反則光によって対向車、逃走車の
乗員が眩惑されることもない。又、不発明の熱線遮断部
材を用いた自動車の搭乗者にとっても自動車の内装部品
、計器等の反射光によって外部視認性が低下することは
ない。

ざらに、本発明の熱線遮断部材において、前記可視域に
吸収を右する物質の熱線反射薄膜中におりる混在割合を
増加させると、たとえば混合物質ｈ＜ＴｉＮの場合は薄
膜が美しい金色に着色する。

従来窓カラス等を意匠的見地から金色に着色さゼる場合
は、ガラス表面に金属の被膜を形成する方法が採られて
いた。しかし、ガラス表面に形成した金属被膜は前述の
如く耐摩耗性が劣るため、屋外で用いる物品のような機
械的な摩擦ノ〕が加わりやＪい物品には用いることかで
きなかった。しかし、本発明の熱線遮断部材は、薄膜の
性質−Ｆ耐摩耗性が勝れている。したがって自動車のム
ーンルーフ等のような屋外で用いられる部品に本発明の
熱線遮断部材を用いると、熱線遮断効果を高め、かつ、
意匠的効果を具備さぜることも可能である。

又、本発明の熱線遮断部材は、前記金属被膜を形成した
窓ガラスに比較し、赤外域ての遮断率が高く、可視域で
の遮断率が低いため、太陽エネルギーの透過率が同じ場
合はより明るい外部視界を得ることができる。

以下、本発明の詳細な説明り−る。

第１実施例 第１図は、本第１実施例である熱線遮断カラスの断面を
模式的に示した図である。第２図、及び第３図は、本第
１．実施例の熱線遮断ガラスと従来の赤外線反射カラス
の分光特性を示すグラフであり、第２図は遮断率を、又
、第３図は反射率を表わす。第２図、第３図において実
線は本第１実施例を表わし、破線は従来の赤外線反則ガ
ラスを表わす。第４図は各種熱線遮断ガラスのエネルキ
ー透過率と冷房負荷割合を示す図であり、第５図は本発
明の熱線遮断部材を真空蒸着法によって製造する装置の
模式図である。第１図に示すように本第１実施例の熱線
遮断ガラスはカラス基板１上に高屈折率物質である酸化
チタン２と、低屈折率物質である二酸化珪素３とが交Ｕ
に積層されている。

酸化チタンの薄膜中には可視域に吸収を右づ−る物質で
ある窒化チタン４が温在しτいる。ガラス基板の厚さは
４ｍｍであり、酸化チタン、及び二酸化珪素の薄膜の各
層の光学膜厚ｎｄは最表面層３１を除き、反射ずへき赤
外線の波長λの１／４である。

またｌａ表面層３１の光学膜厚ｎｄは前記赤外線波長λ
の１／８である。

たとえは、反割りへぎ赤外線の波長を１０００〜１１０
０ｎ　ｎ＋程度に設定すると、該波長に対応する酸化チ
タンの屈折率は２．４程度であり、又、二酸化珪素の屈
折率は１，１５程度である。従って酸化チタンの薄膜層
２の各層の膜厚ｄは１１００ｎ程度とし、又、二酸化珪
素の薄膜層３の各層の膜厚ｄは最表面層３１を除き１９
０ｎｍ程度とする。また最表面層３１の膜厚ｄは９５ｎ
ｍ稈度である。

第２図及び第３図を比較り−るとわがるように本第１実
施例の熱線遮断カラスは、従来の赤外線反射ガラスに比
較し、可視光線の反射率を増加さけ−ることなく、熱線
の遮断率を高めることができる。

例えば、第２図及び第３図に破線で示す従来の赤外線反
射カラスでは可視光線遮断率は約１５％、又、赤外線遮
断率は、約４５％であったが、本第１実施例の熱線遮断
ガラスでは可視光線遮１１１１ｉ率は、約３０％、又、
赤外線遮断率は約６２％て゛ある。

又、第４図から分かるように本第１実施例の熱線遮断ガ
ラスの冷房負荷は、従来の赤外線反射ノ」ラスの９３％
稈度に低減づ゛ることができる。

このように本第１実施例の熱線遮断カラスは可視光線の
反射率を増加させることなく、熱線遮断率を高めること
かできるため、自動車等の窓ガラスとして非常に利用価
値が高い。

本第１実施例の熱線遮断カラスは第５図に承り装置を用
いて、真空蒸着法く反応性電子ビーム蒸着）によって製
造しブと。即ら、真空槽６１の内部を真空ポンプ６８に
よって１０’−５Ｔｏｒｒ以下の高真空とし、水冷銅ハ
ース６４内にレットしたターグツ１へ金属６３をフィラ
メン１へ６２から放出された電子ビームによって加熱し
蒸発さけ、ガラス基板１上にイ」着させた。なお、窒化
チタンを含む酸化チタンの薄膜を成膜ざＶる場合は、タ
ーゲラ１〜金属６３である金属チタンを加熱蒸発させる
一方、リークバルブ６５より酸素ガスを１０−４〜１Ｏ
−３ＴｏｒｒＰｉ！度導入づるとともにリークバルブ６
６より前記酸素ガスの数分の１〜数十分の１程度の窒素
ガスを導入し、これらを前記金属チタンと反応させ、カ
ラス基板上に成膜さけた。酸化チタン薄膜中にｄ５ける
窒化チタンの混在割合は酸素カスに対りる窒素カスの割
合を制御リ−ることによって制御した。

第２実施例 第６図は遮断率の分光特性を表わすグラフであり、図中
実線ｄ３よひ一点鎖線は、本第２実施例の熱線遮断ガラ
スの遮断率の分光性・１１を表わし、破線は従来の赤外
線反射カラスの遮断率の分光特性を表わす。又、最後に
示す表は本第２実施例の熱線遮断ガラスと従来用いられ
ていた各種熱線遮断ガラスの可視光線、赤外線及び全波
長域それぞれの遮断率をまとめて示すものである。

本第２実施例の熱線遮断ガラスの構成は略第１実施例の
熱線遮断カラスの構成と同様である。第２実施例が第１
実施例と異なる点は、酸化チタン薄膜中にお（プる窒化
チタンの混在割合を第１実施例よりも増加させることに
よって、可視光線の遮断率を高めた点である。第６図に
示づように第２実施例においては、可視光線の遮断率を
６０％とした試料（図中実線で示ツー）、及び８０％と
した試料（図中一点鎖線で示す）をそれぞれ製造した。

本第２実施例の熱線遮断ノｊラスは、自動車用ムーンル
ーフとして用いると利用価値が高い。すなわち、本第２
実施例の熱線遮断ノコラスは、ａ膜の性質上耐摩耗性に
浸れ、又、反射光が美しい金色に着色するため、ムーン
ルーフの様に、屋外で用いられ機械的な摩擦力等に晒さ
れやすい物品に適している。又、本第２実施例の熱線遮
断ガラスは表に示すように従来の金属被膜を用いたガラ
スに比較し、赤外域での遮断率が高く、可視域での遮断
率が比較的低いため熱線遮断効果を高めても比較的明る
い外部視界を１！することかできる。

以上型するに本発明は透明基板と、該透明基板上に形成
された熱線反則薄膜とから成り、該熱線反射薄膜中に少
なくとも可視光の波長域に吸収を有する物質が近在して
いることを特徴とする熱線遮断部材である。実施例に詳
）ボしたところからも明らかなように本発明の熱線遮断
部材は、従来用いられていた赤外線反射ガラスに比較し
、可視光線の反射率を増加させることなく熱線遮断率を
高めることができるため、自動車用の窓ガラスとして用
いると冷房負荷の低減に顕著な効果がある。

又、可視光の透過率を任意に設定できるため、外部から
車室内を見えにくくづることもできる。又、本発明の熱
線遮断部材に８５いて、前記可視域に吸収を有する物質
の混在割合を高めると、反射光が金色に着色し、しかも
薄膜の・１性質上耐摩耗性に優れているため、自動車用
のムーンルーフどして利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例である熱線遮断カラスの断
面模式図である。第２図及び第３図は第１実施例の熱線
遮断カラスの分光特性を示すグラフであり、第２図は遮
断率を、又第３図（よ反射率をそれぞれ表わづ。第１４
図は各種熱線遮断カラスの冷房負荷割合を示す特性図で
ある。第５図は本発明の熱線遮断部材を真空蒸着法によ
って製造する装置の模式図である。第６図は本発明の第
２実施例の熱線遮断ガラスの遮断率の分光特性を表わす
グラフである。 １・・・ガラス基板 ２・・・高屈折率物質（酸化チタン）の薄膜層３・・・
低屈折率物質く二酸化珪素）の薄膜層特許出願人　　ト
ヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　　大川　宏 同　　　弁理士　　藤谷　修 同　　　弁理士　　丸山明夫 第１図 第４図 第５図 第６図 （ｎｍ） 〃炙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 く１）透明基板と、該透明基板上に形成された熱線反射
   薄膜とから成る熱線遮断部材において、前記熱線反射薄
   膜は、少なくとも可視光の波長域に吸収を有づる物質を
   含むことを特徴とする熱線遮断部材。 （２）前記少なくとも可視光の波長域に吸収を有する物
   質は、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴＩＣ）、
   窒化ジル−１ニウム（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（Ｚ
   ＋・Ｃ）の一種である特許請求の範囲第１項記載の熱線
   遮断部材。 （３）前記熱線反射薄膜は、高屈折率の物質と低屈折率
   の物質とが交互に積層された多層膜から成るものである
   特許請求の範囲第１項記載の熱線遮断部材。 く４）前記高屈折率の物質は酸化チタン（丁１０２）、
   酸化ジルコニウム（Ｚｌ’０２）、の一種であり、前記
   低屈折率の物質は二酸化珪素（ＳｉＯ２）、ノッ化マグ
   ネシウム（Ｍ（］Ｆ２）の一種である特許請求の範囲第
   ３項記載の熱線遮断部材。