JP2016018151A

JP2016018151A - ミラー

Info

Publication number: JP2016018151A
Application number: JP2014142368A
Authority: JP
Inventors: 淳仁長田; Atsuhito Nagata; 渉古市; Wataru Furuichi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-02-01
Also published as: WO2016006691A1

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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を介装した。従って、透光層１１および反射層１２の間に裏面反射防止膜である中間層１３が介装されているため、透光層１１に入射して裏面から出射するべき光が透光層１１の裏界面で内部反射することを抑制でき、これにより太陽光の反射効率を高くできる。
【選択図】図２

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。

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。

特開昭６２−２５７１０２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

また、本発明のミラーでは、前記中間層は、ＳｉＯ_２であるものである。

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。

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。

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。

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。

本発明に係るミラーを用いた太陽熱発電装置の全体図本発明に係る第１実施形態のミラーの断面図本発明に係る第２実施形態のミラーの断面図本発明に係る第１実施形態のミラーおよび第２実施形態のミラーと従来の形式の透光層と反射層とからなるミラーとの全反射率の比較を示すグラフ

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。

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。

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。

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。

中間層１３は、非晶質のＳｉＯ_２であり、屈折率はｎ＝１．４２である。

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。

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。

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。

さらに、中間層１３は、ＳｉＯ_２が望ましい。
ＳｉＯ_２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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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、を備えるミラー。
請求項１に記載のミラーであって、
前記透光層は、ＳｉＣであるミラー。
請求項２に記載のミラーであって、
前記ＳｉＣは、多結晶ＳｉＣであるミラー。
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載のミラーであって、
前記中間層は、ＳｉＯ_２であるミラー。
請求項３または請求項４に記載のミラーであって、
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。
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載のミラーであって、
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。
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１項に記載のミラーであって、
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。