JP5403479B2

JP5403479B2 - 燃焼装置用窓ガラス

Info

Publication number: JP5403479B2
Application number: JP2008266308A
Authority: JP
Inventors: 晃弘入谷; 尚平横山
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: JP2010096390A

Description

本発明は、薪、ガス、石炭、石油等を燃料とする燃焼装置の覗き窓に使用される燃焼装置用窓ガラスに関する。

従来、暖房効果を得ることができる燃焼装置として、薪や石炭を燃焼させる据え置き型のストーブや暖炉、化石燃料を燃焼させる石油ストーブ等が利用されている。燃焼装置の内部から発する炎を外部から視認できるように、これらの燃焼装置には窓が備えつけられている。これにより、炎の燃焼状態を監視することができると同時に、視覚的な暖かさを増すことができる。

これら燃焼装置の窓は、内部の炎を視認可能とするために透明であることを要すると共に、炎が発する高温や着火時の熱衝撃に耐える必要がある。従って、燃焼装置の窓は、下記特許文献１に記載されているような、低膨張透明結晶化ガラスが用いられることが多い。

これらの燃焼装置の窓に使用される低膨張透明結晶化ガラスは、燃焼装置本体に設けられた金属製枠にガスケット等を介して固定されるが、ガスケットが燃焼装置の窓から視認されると燃焼装置の意匠性を損なうために、燃焼装置用窓ガラスとして使用される低膨張透明結晶化ガラスの裏面の一部（透明結晶化ガラスとガスケットとが接触する面）には、必要に応じてガラス粉末と顔料とからなる遮光層が印刷形成されている。

一方、低膨張透明結晶化ガラスの表面に遮光層が設けられた電磁調理器用トッププレートに用いられるガラスプレートとして、下記特許文献２が提案されている。下記特許文献２に記載されているガラスプレートは、使用開始と終了を繰り返す度に加熱と冷却が繰り返されることとなり、それに伴い遮光層は膨張と収縮を繰り返す。そのため、遮光層が低膨張透明結晶化ガラスから剥離する可能性や、遮光層に生じたクラックがオリジンとして調理器具等の軽度の打突によってガラスプレートが容易に破損する可能性があり、それらを防止するため遮光層は多孔質とされている。

燃焼装置では化石燃料や薪等といった燃料となる有機物を燃焼させるため、煤を含有した水蒸気が発生し、燃焼装置使用後はこれが窓に結露する。下記特許文献２に記載されているような遮光層が多孔質に形成されたガラスプレートを燃焼装置用の窓に使用すると、結露した煤を含有した水分が窓を構成する低膨張透明結晶化ガラスの遮光層に含浸することとなり、水分蒸発後に遮光層に残存した煤が染み汚れとして視認可能となって、外観上好ましくないという問題が発生する。
特開２０００−０４４２８２号公報特開平１０−２７３３４２号公報

本発明は、従来技術の問題点を解決するためのものであって、燃焼装置の窓に結露した煤を含有した水分が低膨張透明結晶化ガラス上に形成された遮光層に含浸することを防止することができ、遮光層に染み汚れが発生することを防止し、外観が良好な燃焼装置用窓ガラスを提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、低膨張透明結晶化ガラス板の表面の一部又は全部に無機顔料粉末とガラス粉末からなる遮光層が形成されてなる燃焼装置用窓ガラスであって、前記遮光層を形成する形成材料は、無機顔料粉末が３０以上４０質量％未満、ガラス粉末が６０を超えて７０質量％以下であり、且つ、前記遮光層の膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする燃焼装置用窓ガラスに関する。

請求項２に係る発明は、前記低膨張透明結晶化ガラス板が、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０〜＋３０×１０^−７／℃である結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置用窓ガラスに関する。

請求項１に係る発明によれば、遮光層を形成する形成材料は、無機顔料粉末が３０以上４０質量％未満、ガラス粉末が６０を超えて７０質量％以下であることから、ガラス粉末の割合が高いため遮光層がより緻密に形成されることにより無孔質状態となり、化石燃料や薪等の燃焼によって発生する煤を含有した水蒸気の遮光層への含浸を防止することができる。これにより、水蒸気が蒸発した後に煤が染み汚れとして視認されることを防止し、外観が良好な燃焼装置用窓ガラスとすることができる。さらに、遮光層の膜厚が１〜１０μｍであることから、遮光層によって適切に遮光をしつつ遮光層にクラックが入るのを防止することができる。遮光層にクラックが入るのを防止することができるため、クラックから煤を含有した水蒸気が遮光層へと含浸するのを防止することができる。加えて、用途を燃焼装置用窓ガラスとすることから、燃焼装置用窓ガラスは垂直方向に設置するため、電磁調理器用トッププレートのように水平に設置することによる調理器具等の落下等を原因とするガラスプレート面への打突の発生がなく、燃焼装置用窓ガラスの破損や遮光層のクラックの発生を防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、低膨張透明結晶化ガラス板が、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０〜＋３０×１０^−７／℃である結晶化ガラスからなることから、加熱と冷却が繰り返されたとしても、透明結晶化ガラスがより低い膨張率であることにより低膨張透明結晶化ガラス板と遮光層の界面でクラックが発生することを防止することができる。これにより、化石燃料や薪等の燃焼によって発生する煤を含有した水蒸気がクラックを通じて含浸することを防止することができる。その結果、煤が染み汚れとして視認されることをより確実に防止し、さらに外観が良好な燃焼装置用窓ガラスとすることができる。

以下、本発明に係る燃焼装置用窓ガラスの好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る燃焼装置用窓ガラスの概略構成図である。

本発明に係る燃焼装置用窓ガラス（１）は、透明結晶化ガラス板（２）の表面に遮光層（３）が形成されている。

透明結晶化ガラス板（２）は、β−石英固溶体結晶が主結晶として析出した透明結晶化ガラスからなることが、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れる点で好ましい。

透明結晶化ガラスは、３０〜７５０℃の温度範囲において、−１０〜＋３０×１０^−７／℃、特に−１０〜＋２０×１０^−７／℃の熱膨張係数を有することが好ましい。熱膨張係数が上記範囲内であれば、加熱と冷却が繰り返されたとしても、透明結晶化ガラスがより低い膨張率であることにより低膨張透明結晶化ガラス板と遮光層の界面でクラックが発生することを防止することができる。これにより、化石燃料や薪等の燃焼によって発生する煤を含有した水蒸気がクラックを通じて含浸することを防止することができる。その結果、煤が染み汚れとして視認されることをより確実に防止し、さらに外観が良好な燃焼装置用窓ガラスとすることができる。

このような熱膨張係数を有する結晶化ガラスとしては、質量％で、ＳｉＯ_２５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３１０〜３０％、ＭｇＯ０〜８％、ＢａＯ０〜８％、ＺｎＯ０〜１０％、Ｌｉ_２Ｏ１〜７％、Ｎａ_２Ｏ０〜７％、Ｋ_２Ｏ０〜７％、ＴｉＯ_２１〜５％、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２１〜１０％、Ｐ_２Ｏ_５０〜１０％、清澄剤０．１〜３％の組成を含有し、内部にβ−石英固溶体結晶を析出してなる結晶化ガラスであることが好ましい。

なかでも、質量％で、ＳｉＯ_２５５〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３１５〜２５％、ＭｇＯ０〜５％、ＢａＯ０〜５％、ＺｎＯ０〜５％、Ｌｉ_２Ｏ３〜５％、Ｎａ_２Ｏ０〜２％、Ｋ_２Ｏ０〜２％、ＴｉＯ_２１．３〜３％、ＴｉＯ_２＋ＺｒＯ_２２〜６％、Ｐ_２Ｏ_５０〜５％、清澄剤０．１〜２％の組成を含有するものであることがより好ましい。

なお、上記清澄剤としては、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２およびＣｌから選択された少なくとも１種を用いることが好ましい。

また、透明結晶化ガラスとして、質量％で、ＳｉＯ_２６０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３１４〜２８％、ＭｇＯ０．１〜２％、ＣａＯ０〜２％、ＢａＯ０〜３％、ＺｎＯ０．１〜３％、Ｌｉ_２Ｏ２．５〜５．５％、Ｎａ_２Ｏ０．１〜２％、Ｋ_２Ｏ０〜１％、ＴｉＯ_２０〜６％、ＺｒＯ_２０〜３％、Ｖ_２Ｏ_５０．０３〜０．５％、ＰｂＯ０〜３％の組成を含有し、β−石英固溶体結晶を析出してなり、外観が黒色を呈する濃色結晶化ガラスも好適である。

遮光層（３）は、無機顔料とガラスを含有してなるものである。遮光層（３）を形成する形成材料は、無機顔料粉末が３０以上４０質量％未満、ガラス粉末が６０を超えて７０質量％以下であることを要し、無機顔料粉末が３５質量％、ガラス粉末が６５質量％であることが好ましい。これにより、ガラス粉末の割合が高くなるため遮光層（３）がより緻密に形成されることより無孔質状態となり、化石燃料や薪等の燃焼によって発生する煤を含有した水蒸気の遮光層（３）への含浸を防止することができる。一方、ガラス粉末の割合が７０％を超えると低膨張透明結晶化ガラス板（２）と遮光層（３）の界面でクラックが発生し易くなり、また、６０％以下であると遮光層（３）内の多孔質の部分が増え、煤を含んだ水蒸気が遮光層（３）内部へと含浸し、蒸発後に煤が染み汚れとして視認されることとなる。

無機顔料粉末としては、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｒＳｉＯ_４等の白色顔料；Ｃｏ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｔｉ系等の青色顔料；Ｃｏ−Ａｌ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚｎ系等の緑色顔料；Ｔｉ−Ｓｂ−Ｃｒ系、Ｔｉ−Ｎｉ系等の黄色顔料；Ｃｏ−Ｓｉ系等の赤色顔料；Ｔｉ−Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系等の茶色顔料；Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系等の黒色顔料などを用いることができる。

ガラス粉末としては、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｐ_２Ｏ_５系等のガラスを使用することができる。

遮光層（３）の厚さは、１〜１０μｍであることを要し、２〜５μｍであることがより好ましい。これにより、遮光層（３）によって適切に遮光をしつつ遮光層（３）にクラックが入るのを防止することができる。遮光層（３）の厚さが１μｍ未満であると、ガスケットを隠すための可視光遮蔽が不十分となり、外観上好ましくない。一方、遮光層（３）の厚さが１０μｍよりも大きいと、熱収縮により低膨張透明結晶化ガラス板（２）と遮光層（３）の界面でクラックが発生し易くなるため、好ましくない。また、燃焼装置用窓ガラスを再溶融してリサイクルする際に、遮光層（３）に含まれる無機顔料はガラスにとって不純物となる。したがって、遮光層（３）が厚くなりすぎると、リサイクルガラスにおける不当な着色の原因となる傾向がある。

本発明において、透明結晶化ガラス板（２）の表面に遮光層（３）が形成されているガラスプレートの用途を、燃焼装置用窓ガラスに限定している。これにより、燃焼装置用窓ガラスは垂直方向に設置するため、電磁調理器用トッププレートのように水平に設置することによる調理器具等の落下を原因とするガラスプレート面への打突の発生がなく、燃焼装置用窓ガラスの破損や遮光層（３）のクラックの発生を防止することができる。本発明に係る燃焼装置用窓ガラス（１）は、据え置き型のストーブ、据え置き型の暖炉等、据え置き型の燃焼装置に使用されるのが好ましい。据え置き型の燃焼装置は、燃焼装置自体を移動させることが無いため、燃焼装置用窓ガラス（１）に不当な応力がかかり難く、遮光層（３）にクラックが発生するのを防止することができる。また、仮に遮光層（３）にクラックが生じたとしても、燃焼装置用窓ガラス（１）に不当な応力がかかり難いため、燃焼装置用窓ガラスは破損し難くなる。さらに燃焼装置用窓ガラス（１）にかかる不当な応力を防止するため、特に嵌め殺しの窓に使用することがより好ましい。本発明に係る燃焼装置用窓ガラス（１）を燃焼装置の扉に使用すると、扉の開閉時に燃焼装置用窓ガラス（１）に不当な応力が働く可能性があるからである。

本発明に係る燃焼装置用ガラス（１）には、必要に応じてさらに耐熱樹脂層やシリカ含有無機塗料層を設けることも可能であるが、遮光層（２）のみを形成し、他の層を遮光層（２）の上には形成しないことが好ましい。他の層を加えることによるコストアップを防止すると共に、燃焼装置用窓ガラスを再溶融してリサイクルする際に、不純物を含ませないようにするためである。

遮光層（２）は、少なくともガスケットと接触する部分である透明結晶化ガラス（２）の周囲に設けられるが、燃焼装置内部で燃焼している炎の光量を調節するために、全面に形成してもよい。この場合、ガスケットと接触する部分の遮光層（２）をより厚く形成し、その他の部分を内部の炎を適度に視認することができるように薄く形成してもよい。

本発明の燃焼装置用窓ガラスは、次のようにして作製される。まず所定のサイズに成形、加工された透明結晶化ガラス板を用意する。また無機顔料とガラス粉末との混合粉末をペースト化する。得られたペーストを、結晶化ガラス板表面に例えばスクリーン印刷、転写等の方法で印刷し、乾燥後、焼成して遮光層を形成することにより、本発明の燃焼装置用窓ガラスを得ることができる。焼成は、例えば電気炉で行われる。焼成温度は２００〜８５０℃、好ましくは２５０℃〜８５０℃であり、焼成時間は１０分〜１時間、好ましくは３０分〜１時間である。

以下、本発明の燃焼装置用窓ガラスを実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

まず市販のＣｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系黒色無機顔料とＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラス粉末（ＳｉＯ_２６３％、Ｂ_２Ｏ_３１９％）からなるフリットを下記表１の質量比になるように混合し、樹脂及び有機溶剤を添加してペーストを作製した。次に、このペーストを日本電気硝子株式会社製の透明結晶化ガラス板Ｎ−０（３０〜７５０℃の平均線熱膨張係数−４×１０^−７／℃）に表１の膜厚になるように、スクリーン印刷した。続いてペーストを１００〜１５０℃で１０〜２０分間乾燥させた後、８５０℃で３０分間焼成を行い遮光層を形成し、燃焼装置用窓ガラスを作成した。このようにして作製した燃焼装置用窓ガラスに煤を５質量％添加した水を刷毛で塗布し、染みの発生を目視観察し、染みを確認できないものを○、染みを確認できるものを×として評価した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜３の燃焼装置用窓ガラスでは、煤による染みを確認することができず、良好な外観を呈していたことがわかる。一方、比較例１〜３の燃焼装置用窓ガラスでは煤による染みがはっきりと認められ、外観上好ましくなかったことがわかる。尚、比較例２ではガラス粉末の量が多すぎることによって、比較例３についは遮光層の膜厚が厚すぎることによって、それぞれ遮光層にクラックが発生していることも確認できた。

本発明は、薪、化石燃料等の燃料を燃焼させる燃焼装置の窓ガラスに好適に使用することができる。

本発明に係る燃焼装置用窓ガラスを示す説明図である。

符号の説明

１燃焼装置用窓ガラス
２透明結晶化ガラス板
３遮光層

Claims

低膨張透明結晶化ガラス板の表面の一部又は全部に無機顔料粉末とガラス粉末からなる遮光層が形成されてなる燃焼装置用窓ガラスであって、
前記遮光層を形成する形成材料は、無機顔料粉末が３０以上４０質量％未満、ガラス粉末が６０を超えて７０質量％以下であり、且つ、前記遮光層の膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする燃焼装置用窓ガラス。
前記低膨張透明結晶化ガラス板が、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０〜＋３０×１０^−７／℃である結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置用窓ガラス。