(57)【要約】【課題】  曲面や屈曲部の熱加工、結晶化処理あるいは燃焼時の熱によっても変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがない覗き窓用部材及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の覗き窓用部材は、低膨張ガラスからなる基材と、基材の表面に交互に形成された低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とからなる半透過膜とを備え、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が酸化物、典型金属の窒化物又は典型非金属の窒化物からなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低膨張ガラスからなる基材と、基材の表面に交互に形成された低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とからなる半透過膜とを備え、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が酸化物、典型金属の窒化物又は典型非金属の窒化物からなることを特徴とする覗き窓用部材。
【請求項２】
低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とを交互に３層以上形成してなることを特徴とする請求項１に記載の覗き窓用部材。
【請求項３】
低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化亜鉛及び酸化錫の群から選択された１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の覗き窓用部材。
【請求項４】
低屈折率誘電体膜が酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムの群から選択された１種又は２種以上からなり、高屈折率誘電体膜が酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化亜鉛及び酸化錫の群から選択された１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項５】
基材が曲面又は屈曲部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項６】
３８０〜７８０ｎｍの波長を有する可視光線における平均透過率が１５〜７５％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項７】
３８０〜７８０ｎｍの波長を有する可視光線における平均反射率が１５〜７０％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項８】
低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜との屈折率差が０．２以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項９】
低屈折率誘電体膜が酸化ケイ素からなり、高屈折率誘電体膜が酸化チタンからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項１０】
燃焼装置の覗き窓に使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の覗き窓用部材。
【請求項１１】
請求項５に記載の覗き窓用部材の製造方法であって、低膨張ガラスからなる平板状の母ガラス基材の表面に、半透過膜を形成した後、母ガラス基材を熱処理することによって曲面又は屈曲部を形成することを特徴とする覗き窓用部材の製造方法。
【請求項１２】
母ガラス基材が結晶性ガラスからなり、母ガラス基材を熱処理することによって結晶化するとともに曲面又は屈曲部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の覗き窓用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薪、ガス、石炭、石油等を燃料とする燃焼装置や、電気式グリル、ガス式グリル等の調理器の覗き窓に使用される覗き窓用部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薪、ガス、石炭、石油等を燃料とする燃焼装置として、暖房器具、厨房器具、給湯器具等が使用されてきた。
【０００３】
従来の暖炉型のストーブは、前面部分が開放され、燃焼炎からの放射熱によって直接的に暖める、いわゆる直接加熱方式であった。それに対し、近年の暖炉型ストーブは、火災や有毒ガスに対する安全性のために、前面に覗き窓を設け、ストーブ内部の熱源によって間接加熱した空気を、送風機を用いて部屋全体に送り込み部屋全体を暖める、いわゆる間接加熱方式であるため、暖房効果に優れる。
【０００４】
この暖炉型ストーブに設けられた覗き窓は、その燃焼炎が確認でき、また、燃焼炎が見えることによる感覚的な暖房効果が得られるという機能も有している。
【０００５】
この覗き窓の部材には、３００℃以上の耐熱性が必要であり、石英ガラス、低膨張硼珪酸ガラスやβ−石英固溶体を主結晶とする結晶化ガラスからなる低膨張ガラスが用いられている。
【０００６】
しかし、薪、ガス、石炭、石油等を燃料とする燃焼装置窓用部材には、長期の使用によって、煤（すす）が付着して、汚れが目立つという美観上の問題を有していた。これに対し、低膨張ガラスからなる基材の表面に、金属、合金又は遷移金属窒化物からなる着色膜を形成し、燃焼炎が見えやすく、また煤が窓部材の表面に付着しても目立ちにくく長期間に亘って優れた美観を維持できる燃焼装置窓用部材が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３２２３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般にストーブ等の覗き窓に装着される覗き窓用部材は、平板状のもの以外にも曲面や屈曲部を有するものが多い。特許文献１に記載の燃焼装置窓用材料は、着色膜は蒸着法やスパッタ法によって形成するが、予め曲面や屈曲部を有する基材に着色膜を形成すると、場所によって膜厚が異なり、特性や外観が場所によって異なるという不具合が生じる。また、曲面や屈曲部の加工を行なう平板状のガラス板に着色膜を形成してから熱加工を行うことは可能であるが、特許文献１に記載の窓用部材では、金属、合金又は金属窒化物からなる着色膜がこの熱加工によって酸化するため、所望の透過率が得られない（透過率が高くなる）という問題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、曲面や屈曲部の熱加工、結晶化処理あるいは燃焼時の熱によっても変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがない覗き窓用部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の覗き窓用部材は、低膨張ガラスからなる基材と、基材の表面に交互に形成された低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とからなる半透過膜とを備え、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が酸化物、典型金属の窒化物又は典型非金属の窒化物からなることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、曲面や屈曲部の熱加工、結晶化処理あるいは燃焼時の熱によっても変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがないため、平板状の覗き窓だけでなく、曲面や屈曲部を有するような覗き窓にも好適である。すなわち、膜材料が熱によって変化しにくい（酸化しにくい）耐熱性の高い酸化物、典型金属の窒化物又は典型非金属の窒化物からなるため、成膜後に曲面や屈曲部を加工するための熱加工や結晶化処理を行っても、もしくは燃焼時の熱によっても変色しにくいからである。
【００１１】
また、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜の膜材料は可視光領域で透明な非着色材料であるが、交互に形成されたこれらの膜の干渉効果によって、所望の色を付与することができる。さらに、これらの膜材料は透明な非着色材料であるため、膜自身が可視光線をほとんど吸収せず、膜材料自身の着色による可視光線の吸収に邪魔されることなく、上記干渉効果によって自由自在に透過率や反射率をコントロールできる。つまり、これらの膜の膜厚、材料及び膜層数を変えることによって、燃焼装置や調理器の非点火時における外観色や、点火時における燃焼装置や調理器の内部からの透過色を所望の色に調整でき、インテリアとしての意匠性を向上させることができる。
【００１２】
この場合、半透過膜は、化学蒸着法、物理蒸着法、イオンプレーティング法やスパッタ法によって形成することが好ましいが、特に、スパッタ法によって形成すると、これらの膜が緻密構造となって、ガラス表面に強固に形成され、しかも、化学的耐久性や物理的耐久性が高いため、洗剤やブラシを用いて、化学的あるいは物理的に洗浄、清掃等を繰り返しても剥がれにくい。
【００１３】
上記した構成において、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とを交互に３層以上形成してなることが好ましい。このようにすれば、外観色及び透過色を容易にコントロールできる。
【００１４】
上記した構成において、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化亜鉛及び酸化錫の群から選択された１種又は２種以上からなることが好ましく、低屈折率誘電体膜が酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムの群から選択された１種又は２種以上からなり、高屈折率誘電体膜が酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化セリウム、酸化亜鉛及び酸化錫の群から選択された１種又は２種以上からなることがさらに好ましい。このようにすれば、上記した効果をより確実に享受できる。
【００１５】
上記した構成において、３８０〜７８０ｎｍの波長を有する可視光線における平均透過率が１５〜７５％であることが好ましい。このようにすれば、燃焼炎が見えやすく、また煤が窓材料の表面に付着しても目立ちにくく、長期間に亘って優れた美観を維持できる。すなわち、平均透過率が１５％よりも低いと、燃焼装置内の燃焼炎が見えにくいため、燃焼の有無が確認できず、あるいは感覚的な暖房効果が得られない。また、平均透過率が７５％よりも高いと、煤の付着が目立って、美観を損ねる。平均透過率の好ましい範囲は、３５〜７０％である。
【００１６】
上記した構成において、３８０〜７８０ｎｍの波長を有する可視光線における平均反射率が１５〜７０％であることが好ましい。このようにすれば、非燃焼時において、燃焼装置や調理器の内部が見えにくく、しかも鏡のように光を反射するのでインテリアとしての意匠性が高くなる。すなわち、平均反射率が７０％よりも高いと燃焼装置内の燃焼炎が見えにくいため、燃焼の有無が確認できず、あるいは感覚的な暖房効果が得られない。また、平均反射率が１５％よりも低いと、インテリアとして意匠性が乏しくなる。平均反射率の好ましい範囲は、３５〜６０％である。
【００１７】
上記した構成において、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜との屈折率差が
０．２以上であることが好ましい。このようにすれば、上記した平均反射率及び平均透過率が得られやすい。屈折率差は０．５以上であることがより好ましい。特に、低屈折率誘電体膜として、屈折率（ｎｄ）が１．５２の酸化ケイ素膜を選択し、高屈折率誘電体膜として屈折率（ｎｄ）が２．３５の酸化チタン膜を選択することが好ましい。この他にも、酸化ケイ素膜（低屈折率）と酸化ニオブ膜（高屈折率；ｎｄ＝２．２２）との組合せや、酸化ケイ素膜（低屈折率）と酸化ジルコニウム（高屈折率；ｎｄ＝２．０５）との組合せ等も好適である。上記酸化ケイ素の替わりに、酸化アルミニウム（屈折率ｎｄが１．６２）や窒化アルミニウム（屈折率ｎｄが１．９８）を用いることもできる。また酸化チタンの替わりに、酸化セリウム（屈折率ｎｄが２．１３）、酸化亜鉛（屈折率ｎｄが２．１０）や酸化錫（屈折率ｎｄが２．００）を用いることができる。
【００１８】
上記した構成において、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜との間に屈折率がそれらの間にある中間屈折率誘電体膜を形成しても良く、このようにすれば、反射率や透過率の微調整をすることができる。
【００１９】
上記した構成の覗き窓用部材は、特に薪、ガス、石炭、石油等を燃料とする燃焼装置の覗き窓に好適であるが、その他にも、電気式グリル、ガス式グリル等の調理器の覗き窓にも好適である。
【００２０】
上記した構成において、基材としては、６００℃からの急冷に耐える、いわゆる耐熱衝撃性が高い材料であること、すなわち５０×１０-7／℃以下の熱膨張係数を有する材料が好適である。具体的には、低膨張の硼珪酸ガラス、石英ガラスあるいはβ−石英固溶体を主結晶とする低膨張結晶化ガラスが使用可能であるが、特に３０〜５００℃における平均熱膨張係数が、−１０〜＋３０×１０-7／℃、さらに好ましくは−１０〜＋２０×１０-7／℃の透明低膨張結晶化ガラスは、耐熱衝撃性がさらに高く、燃焼時に、低膨張ガラス板内での温度分布が大きくなってもストレスが発生しにくく割れにくいため好ましい。また、低膨張ガラスは、着色していても構わない。
【００２１】
本発明の覗き窓用部材の製造方法は、低膨張ガラスからなる基材と、その表面に交互に形成された低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とからなる半透過膜とを備え、基材が曲面又は屈曲部を有し、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜が酸化物、典型金属の窒化物又は典型非金属の窒化物からなる覗き窓用部材の製造方法であって、低膨張ガラスからなる平板状の母ガラス基材の表面に、半透過膜を形成した後、母ガラス基材を熱処理することによって曲面又は屈曲部を形成することを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、平板状の母ガラス基材の表面に上記した半透過膜を真空蒸着法やスパッタ法で成膜した後、熱加工して曲面や屈曲部を形成しても、半透過膜が変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがない覗き窓用部材を作製できる。
【００２３】
上記した構成において、母ガラス基材が透明低膨張結晶化ガラスとなる結晶性ガラスからなり、母ガラス基材を熱処理することによって結晶化するとともに曲面又は屈曲部を形成することが好ましい。このようにすれば、透明低膨張結晶化ガラスとなる結晶性ガラスからなる平板状の基材の表面に、上記した半透過膜を真空蒸着法やスパッタ法で成膜した後、母ガラス基材（結晶性ガラス）を熱処理することによって結晶化するとともに曲面又は屈曲部を形成しても、半透過膜が変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがない耐熱性、耐熱衝撃性に優れた覗き窓を作製できる。すなわち、曲面や屈曲部を有する透明結晶化ガラスを作製する場合、所望の曲面や屈曲部を有するようにその形状に対応した形状の耐火物製の台上に平板状の結晶性ガラス板を載置し、その後結晶化温度（例えば、８００〜９００℃）まで加熱して結晶化と同時に熱加工も行うが、本発明の製造方法によれば、このような高温の結晶化温度であっても、上記した半透過膜は耐熱性が高いため、変色しにくく、成膜時と略同等の平均透過率、平均反射率に保つことができる。
【００２４】
平板状の結晶化ガラスからなる基材を有する覗き窓用部材の場合には、上記した曲面又は屈曲部を有する覗き窓用部材の製造方法と同様に、結晶性ガラスの表面に成膜した後、結晶化を行っても良いし、あるいは熱処理して結晶化ガラスとしてからその表面に成膜しても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の覗き窓用部材は、曲面や屈曲部の熱加工、結晶化処理あるいは燃焼時の熱によっても変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがないため、平板状の覗き窓だけでなく、曲面や屈曲部を有するような覗き窓にも好適である。
【００２６】
また、低屈折率誘電体膜と高屈折率誘電体膜とを交互に形成し、これらの膜の干渉効果によって、所望の色を付与することができる。
【００２７】
さらに、膜自身が可視光線をほとんど吸収せず、膜材料自身の着色による可視光線の吸収に邪魔されることなく、上記干渉効果によって自由自在に透過率や反射率をコントロールでき、これらの膜の膜厚、材料及び膜層数を変えることによって、燃焼装置や調理器の非点火時における外観色や、点火時における燃焼装置や調理器の内部からの透過色を所望の色に調整でき、インテリアとしての意匠性を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の覗き窓用部材の製造方法は、平板状の母ガラス基材の表面に上記した半透過膜を真空蒸着法やスパッタ法で成膜した後、熱加工して曲面や屈曲部を形成しても、半透過膜が変色しにくく、膜厚が一定で、特性や外観が場所によって異なることがない覗き窓用部材を作製できる。さらに、結晶化温度（例えば、８００〜９００℃）まで加熱して結晶化と同時に熱加工を行うような透明低膨張結晶化ガラスの場合であっても、結晶化によっても半透過膜は変色しにくく、成膜時と略同等の平均透過率、平均反射率を保つことができる。
【実施例】
【００２９】
本発明の覗き窓用部材を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
表１〜３は、本発明の実施例１〜１０及び比較例を示す。図１は、実施例１〜５の透過率曲線を示し、図２は、実施例６〜９の透過率曲線を示す。また、図３は、実施例１０の熱処理前後の透過率曲線を示し、図４は比較例の熱処理前後の透過率曲線を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】
【表３】
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【００３４】
まず、３０〜５００℃における平均線熱膨張係数が−５×１０-7／℃であるＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系透明結晶化ガラス（日本電気硝子社製、Ｎ−０）からなる基板の片面に、表１〜３に示す膜構成となるようにスパッタ法を用いて、第１層から順に高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体を交互に形成して、実施例１〜１０及び比較例の覗き窓用部材を作製した。
【００３５】
尚、実施例１０は、その後８５０℃で２時間熱処理し、比較例は６００℃で２時熱処理した。
【００３６】
実施例１〜９については、その光学特性を調べるために成膜後の平均透過率及び平均反射率を測定した。また、実施例１０及び比較例については、その耐熱性を比較するために熱処理前後の平均透過率を測定した。
【００３７】
波長３８０〜７８０ｎｍにおける平均反射率及び平均透過率は、分光光度計を用いて測定した。尚、平均反射率は、半透過膜を形成した側に測定光を当てその反射光を測定し、平均透過率は半透過膜を形成した側から測定光を当てその透過光を測定した。
【００３８】
表１、２及び図１、２からわかるように、実施例１〜９は、膜数、膜厚、膜材質を変えることで、種々の外観色及び透過色が得られた。また、表３及び図３からわかるように、実施例１０は、結晶化処理に匹敵する条件の熱処理を行っても、熱処理前後の平均透過率はほとんど変化せず、外観色及び透過色ともほとんど変化がなかった。
【００３９】
一方、表３及び図４からわかるように、比較例は、結晶化温度よりも２００℃以上低い温度で熱処理しても、熱処理前後の平均透過率が大きく変化した（熱処理によって平均透過率が高くなった）。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の覗き窓用部材は、以上説明したような特徴を有するため、薪、ガス、石炭、石油を燃料とする暖房器具、厨房器具、給湯器具等の燃焼装置の覗き窓だけでなく、加熱部が円筒型のストーブの円筒部、ろうそくやガス灯の火屋、焼成炉や高温加熱装置の窓、電気式グリル、ガス式グリル等の調理器の覗き窓として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１〜５の透過率曲線を示す。
【図２】本発明の実施例６〜９の透過率曲線を示す。
【図３】本発明の実施例１０の熱処理前後の透過率曲線を示す。
【図４】比較例の熱処理前後の透過率曲線を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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