JP2016018151A - mirror - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板状セラミックスに反射層を設けたミラーに関するものである。 The present invention relates to a mirror in which a reflective layer is provided on a plate-like ceramic.
特許文献1には、透光性セラミックスよりなる板状体の裏面に反射膜を被着したセラミックスミラーおよびセラミックスよりなる板状態の裏面に反射膜を被着したがセラミックスミラーが記載されている。
反射膜を被着する板状体を強度が大きいセラミックスで構成することにより、ミラーを薄く形成して、軽量化を図ることができる。また、透光性セラミックスで形成される透光層を薄く形成することにより、複屈折による反射光のズレを小さくすることができることが記載されている。
Patent Document 1 describes a ceramic mirror in which a reflective film is attached to the back surface of a plate-like body made of translucent ceramics, and a reflective mirror is applied to the back surface of a plate state made of ceramics.
By configuring the plate-like body on which the reflective film is to be deposited with ceramics having high strength, the mirror can be formed thin, and the weight can be reduced. Further, it is described that the deviation of reflected light due to birefringence can be reduced by forming a thin light-transmitting layer formed of a light-transmitting ceramic.
しかしながら、前述した特許文献1には、単結晶アルミナセラミックスをはじめとする一部のセラミックスについて記載されているのみであり、それ以外のセラミック材料をミラーに適用することについては検討されていない。 However, Patent Document 1 described above only describes some ceramics including single crystal alumina ceramics, and does not consider applying other ceramic materials to the mirror.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、透光層がセラミックスで構成されたミラーにおいて、反射性能を向上したミラーを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a mirror with improved reflection performance in a mirror in which a light-transmitting layer is made of ceramics.
本発明のミラーは、セラミックスからなる透光層と、前記透光層の裏面に設けられ、前記透光層の表面側から入射した光を反射する反射層と、前記透光層および前記反射層間に介装された前記透光層よりも屈折率の低い中間層と、を備えるものである。 The mirror of the present invention includes a translucent layer made of ceramics, a reflective layer that is provided on the back surface of the translucent layer and reflects light incident from the front side of the translucent layer, the translucent layer, and the reflective layer An intermediate layer having a refractive index lower than that of the light-transmitting layer interposed between the light-transmitting layer and the light-transmitting layer.
また、本発明のミラーでは、前記透光層は、SiCであるものである。 In the mirror of the present invention, the light transmitting layer is made of SiC.
また、本発明のミラーでは、前記SiCは、多結晶SiCであるものである。 In the mirror of the present invention, the SiC is polycrystalline SiC.
また、本発明のミラーでは、前記中間層は、SiO2であるものである。 In the mirror of the present invention, the intermediate layer is made of SiO 2 .
また、本発明のミラーでは、前記中間層は非晶質材料であるものである。 In the mirror of the present invention, the intermediate layer is an amorphous material.
また、本発明のミラーは、前記透光層の表面に設けられた前記透光層よりも屈折率の低い表面層を有するものである。 In addition, the mirror of the present invention has a surface layer having a refractive index lower than that of the light transmitting layer provided on the surface of the light transmitting layer.
さらに、本発明のミラーは、太陽熱発電の集熱部に太陽光を反射するために用いられるものである。 Furthermore, the mirror of this invention is used in order to reflect sunlight in the heat collecting part of solar thermal power generation.
本発明は、透光層および反射層間に裏面反射防止膜である中間層が介装されているため、透光層に入射して裏面から出射するべき光が透光層の裏界面で反射ロスを抑制でき、これにより太陽光の反射効率を向上できるという効果を有するミラーを提供できる。 In the present invention, since an intermediate layer, which is a back surface antireflection film, is interposed between the light transmitting layer and the reflective layer, the light that should enter the light transmitting layer and exit from the back surface is reflected at the back interface of the light transmitting layer. Thus, it is possible to provide a mirror having an effect that the reflection efficiency of sunlight can be improved.
図1には、本発明のミラー10を用いた太陽熱発電装置(太陽熱発電)20が示されている。
太陽熱発電装置20は、例えば中央に複数のタワー21を有し、タワー21の上端部に集光鏡22が取り付けられている。集光鏡22は、上に凸の楕円形等の曲面の反射面を有しており、反射面を下向きにして取り付けられている。集光鏡22の下方には、集熱部23が設けられている。
FIG. 1 shows a solar thermal power generation apparatus (solar thermal power generation) 20 using the
The solar thermal
また、集光鏡22の下方周囲には、前述した本発明のミラー10が例えば中央の複数のタワーを取り囲むように多数配置されている。ミラー10は、地上に設けられている支柱24の上端に傾斜角度(反射角度)および方向を調整可能に取り付けられており、常に太陽光BMを集光鏡22の反射面に向けて反射させるようになっている
従って、太陽光BMがミラー10に照射されると、ミラー10で反射した光は、集光鏡22に集中する。そして、集光鏡22に注がれた光は、下方に反射して、集熱部23に集中する。
集熱部23は、太陽光BMを熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーを利用して発電を行う。
A large number of the above-described
The
次に、ミラー10を具体的に説明する。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態のミラー10Aについて、図面を用いて説明する。
図2に示すように、本発明に係る実施形態のミラー10Aは、セラミックスからなる透光層11と、透光層11の裏面に設けられ透光層11の表面側から入射した光を反射する反射層12とを有する。そして、透光層11と反射層12との間に中間層13を介装させた。
中間層13は、透光層11の屈折率よりも低い屈折率を有する。
Next, the
(First embodiment)
Hereinafter, the
As shown in FIG. 2, the
The
透光層11は、SiCで形成されており、このSiCは多結晶SiCである。透光層11の屈折率はn=2.63である。多結晶SiCとは、例えばCVD−SiC、PVD−SiCなどが挙げられる。CVD−SiCとは、CVD法で形成されたSiCであり、温度、圧力、原料ガス分圧などによって様々な結晶形態のものができる。また、SiCには複数の結晶形態が混在する。高温型のα−SiC、低温型のβ−SiCとがあり、さらにα−SiCには、2H、3C、4H、6R、15Rなどがある。多結晶SiCの場合、これらの結晶組織が混在する。
The
中間層13は、非晶質のSiO2であり、屈折率はn=1.42である。
The
ミラー10Aの作用効果について説明する。
ミラー10Aは、セラミックスからなる透光層11と、透光層11の裏面に設けられ透光層11の表面側から入射した光を反射する反射層12とを有し、さらに透光層11と反射層12との間に、透光層11よりも屈折率の低い中間層13を有する。
従って、透光層11および反射層12の間に中間層13が介装されることにより反射効率を高くできることがわかった。
これは、透光層11の屈折率と、中間層13の屈折率とに関連するものであると考えられ、屈折率の高い透光層11と、反射層12との間に中間層13を形成することにより、全反射率が大きくなる効果が発現したと考えられる。
The effect of the
The
Therefore, it was found that the reflection efficiency can be increased by interposing the
This is considered to be related to the refractive index of the light
また、ミラー10Aの透光層11は、SiCで形成されるのが望ましい。
SiCは、透光層11として用いられるセラミックス材料の中でも硬度が高く、過酷な環境下で使用されるミラーの透光層として好適に利用できる。
Moreover, it is desirable that the light
SiC has a high hardness among the ceramic materials used as the light-transmitting
また、透光層11のSiCは、多結晶SiCが望ましい。
多結晶SiCは、CVD法で容易に得ることができ、大面積の板材が得られやすく、ミラーの透光層として好適に利用できる。
The SiC of the light transmitting
Polycrystalline SiC can be easily obtained by a CVD method, a large-area plate material can be easily obtained, and can be suitably used as a light-transmitting layer of a mirror.
さらに、中間層13は、SiO2が望ましい。
SiO2は、SiCよりも屈折率が小さく、後述するように全反射率を大きくする効果
が確認できた。
Furthermore, the
SiO 2 has a refractive index smaller than that of SiC, and the effect of increasing the total reflectance as described later was confirmed.
さらに、中間層13は、非晶質であることが好ましい。多結晶の透光層11は、結晶形態の違いにより研磨ムラができ易い。透光層11の裏面に凹凸があると、光の反射方向のズレは傾斜角の2倍となって増幅される。これに対し、中間層13が非晶質であると、均一に研磨されやすいので、光の反射方向のズレは生じにくくなる。また中間層13と透光層11との間で生じる光の屈折方向のズレは、屈折率の差に応じて生じるが、反射によるズレほど大きくないので、光を散乱しにくくすることができる効果があると考えられる。この効果は、光の散乱の影響を受ける正反射率に影響を及ぼすものと考えられる。
Furthermore, the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態のミラー10Bを説明する。
なお、前述した第1実施形態のミラー10Aと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
図3に示すように、第2実施形態のミラー10Bは、セラミックスからなる透光層11と、透光層11の裏面に設けられ透光層11の表面側から入射した光を反射する反射層12と、透光層11および反射層12の間に介装された中間層13を有する。さらに、透光層11の表面に、透光層11よりも屈折率の低い表面層14を有する。
表面層14は、中間層13と同じものを用いることができる。
(Second Embodiment)
Next, the
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part which is common in the
As shown in FIG. 3, the
The
ミラー10Bの作用効果について説明する。
ミラー10Bは、透光層11の表面に設けられた透光層11よりも屈折率の低い表面層14を有する。
従って、透光層11の表面で反射される太陽光が、表面層14により透光層11の表面から透光層11に入射するため、更に光の反射効率を高くできる。
The effects of the
The
Therefore, the sunlight reflected on the surface of the
次に、中間層13および表面層14の効果について説明する。
図4には、中間層13のみを設けた第1実施形態のミラー10A、中間層13および表面層14を設けた第2実施形態のミラー10B、従来のミラー10Cの全反射率を比較したグラフが示されている。
なお、ここで従来のミラー10Cとは、透光層11と反射層12のみで形成されており、中間層13および表面層14を設けていないものを示す。
Next, effects of the
FIG. 4 is a graph comparing the total reflectivity of the
Here, the
図4に示すグラフにより、第1実施形態のミラー10Aおよび第2実施形態のミラー10Bは、波長が約400nmよりも長い光に対しては、略同様な挙動を示している。
ミラー10Aおよびミラー10Bは、従来のミラー10Cよりも高い全反射率を有しており、約650nmの波長の光に対して、約5%の改善がみられたことを示している。
この効果は特に中間層13の有無による差異が大きく、透光層11よりも屈折率の小さい中間層13による効果が主要因であると考えられる。
According to the graph shown in FIG. 4, the
The
This effect is particularly large depending on the presence or absence of the
以上、説明したように、本発明のミラー10を用いた太陽熱発電装置20では、太陽光BMを効率よく反射することができる。
これにより、効率よく太陽熱エネルギーを取り入れて発電することができる。
As described above, the solar thermal
As a result, it is possible to efficiently generate power by taking in solar thermal energy.
本発明のミラーは、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。 The mirror of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
10、10A、10B ミラー
11 透光層
12 反射層
13 中間層
14 表面層
20 太陽熱発電装置(太陽熱発電)
23 集熱部
BM 太陽光
10, 10A,
23 Heat Collection Unit BM Sunlight
Claims (7)
前記透光層の裏面に設けられ、前記透光層の表面側から入射した光を反射する反射層と、
前記透光層および前記反射層間に介装された前記透光層よりも屈折率の低い中間層と、を備えるミラー。 A translucent layer made of ceramics;
A reflective layer provided on the back surface of the translucent layer and reflecting light incident from the front side of the translucent layer;
A mirror comprising: an intermediate layer having a refractive index lower than that of the light transmitting layer interposed between the light transmitting layer and the reflective layer.
前記透光層は、SiCであるミラー。 The mirror according to claim 1,
The translucent layer is a mirror made of SiC.
前記SiCは、多結晶SiCであるミラー。 The mirror according to claim 2,
The said SiC is a mirror which is polycrystalline SiC.
前記中間層は、SiO2であるミラー。 The mirror according to any one of claims 1 to 3,
The intermediate layer is a mirror made of SiO 2 .
前記中間層は、非晶質材料であることを特徴とするミラー。 The mirror according to claim 3 or 4, wherein
The intermediate layer is made of an amorphous material.
前記透光層の表面に設けられた前記透光層よりも屈折率の低い表面層を有するミラー。 The mirror according to any one of claims 1 to 5,
The mirror which has a surface layer with a refractive index lower than the said translucent layer provided in the surface of the said translucent layer.
太陽熱発電の集熱部に太陽光を反射するために用いられるミラー。 The mirror according to any one of claims 1 to 6,
A mirror used to reflect sunlight to the heat collection part of solar thermal power generation.
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