(57)【要約】【課題】太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の熱放射制御素子は、石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板１０と、無機材料基板１０の一方の面側に設けられた反射膜８０と、を有し、無機材料基板１０は、反射膜８０とは反対側の表面に、互いに独立した複数の凸部１０ａが二次元配列された構造Ｓを有することを特徴とする。【選択図】図６
2018095488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板と、
前記無機材料基板の一方の面側に設けられた反射膜と、を有する熱放射制御素子であって、
前記無機材料基板は、前記反射膜とは反対側の表面に、互いに独立した複数の凸部が二次元配列された構造を有する熱放射制御素子。
【請求項２】
前記凸部は先端部を備える、請求項１に記載の熱放射制御素子。
【請求項３】
前記凸部は頂点を備える、請求項１に記載の熱放射制御素子。
【請求項４】
前記凸部の中心軸を含む断面図において、隣接する前記凸部の間の稜線が曲線状である、請求項３に記載の熱放射制御素子。
【請求項５】
前記凸部の中心軸を含む断面図において、前記凸部の前記稜線が、折れ曲がり点を有する、請求項３に記載の熱放射制御素子。
【請求項６】
前記凸部は錐体である、請求項３に記載の熱放射制御素子。
【請求項７】
前記凸部の高さ方向に直交する水平面で切断した断面の面積が、前記凸部の底面から頂点に向かう方向に沿って小さくなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項８】
前記凸部の底面形状が、円形または正多角形を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項９】
前記凸部の底面形状が円形または正六角形を含む、前記二次元配列は六方最密配列である、請求項８に記載の熱放射制御素子。
【請求項１０】
前記格子配列が正方格子配列である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１１】
前記凸部の底面の幅Ｗに対する前記凸部の高さＨの比Ｈ／Ｗが０．２５以上である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１２】
隣接する前記凸部の間の間隔Ｐが１５μｍ以上である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１３】
前記間隔Ｐに対する前記底面の幅Ｗの比Ｗ／Ｐが０．７以上である、請求項１２に記載の熱放射制御素子。
【請求項１４】
前記反射膜の、前記無機材料基板とは反対側の面に、保護膜をさらに有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１５】
前記無機材料基板と前記反射膜との間に増反射膜をさらに有し、
前記増反射膜は２層以上の誘電体層を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１６】
前記凸部および前記無機材料基板の露出平坦面が、近赤外光以下の波長の光を反射する誘電体多層膜ミラーにより被覆される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１７】
前記凸部が設けられた側の最表面が透明導電膜により被覆される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の熱放射制御素子。
【請求項１８】
石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板の表面に、互いに独立した複数の凸部が二次元配列された構造を形成する構造形成工程と、
前記無機材料基板の、前記構造を形成する面とは反対の面側に、反射膜を形成する反射膜形成工程と、を含む熱放射制御素子の製造方法。
【請求項１９】
前記構造形成工程はエッチング工程を含む、請求項１８に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２０】
前記構造形成工程において、前記構造が前記無機材料基板を機械加工又はレーザー加工して形成される、請求項１８に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２１】
前記構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、前記金型を用いてゾルゲルを成型して前記構造を形成する成形工程とを含む、請求項１８に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２２】
前記構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、前記金型の形状転写により、前記無機材料基板表面に前記構造を形成する転写工程とを含む、請求項１８に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２３】
前記構造形成工程の後、真空または大気圧下で、前記無機材料基板のガラス軟化点以下の熱処理を行う熱処理工程をさらに含む、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２４】
前記構造の表面に誘電体多層膜ミラーを形成する誘電体多層膜ミラー形成工程をさらに含む、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２５】
前記構造の表面に、透明導電膜を形成する透明導電膜形成工程をさらに含む、請求項１８〜２４のいずれか１項に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【請求項２６】
前記反射膜の前記無機材料基板とは反対側の面に、保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに有する、請求項１８〜２５のいずれか１項に記載の熱放射制御素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱放射制御素子及びその製造方法に関し、特に、人工衛星等の宇宙機に使用される熱放射制御素子に関する。
【０００２】
宇宙空間は真空であるため、人工衛星等の宇宙機内に搭載された搭載機器からの放熱制御は、熱放射（熱輻射）により行われる。そこで、宇宙機内の温度を適正な範囲に維持するため、ＯＳＲ（Optical Solar Reflector）と呼ばれる熱放射制御素子が宇宙機の表面に貼り付けられる。ここで、熱放射制御素子は、宇宙空間への放熱に加えて、太陽光入射による吸熱を遮断する必要もある。
【０００３】
ここで、図１を用いて、従来技術において用いられる熱放射制御素子５００を説明する。熱放射制御素子５００は、無機材料基板１０と、無機材料基板１０の一方の面側に設けられた反射膜８０と、を有する。従来技術において、無機材料基板は石英からなることが通常であり、Ａｇなどからなる反射膜８０が無機材料基板１０の裏面にコートされており、こうした熱放射制御素子５００が宇宙機１（人工衛星等）の表面１Ａに設置される。なお、無機材料基板１０の表面（露出面）は平坦面である。
【０００４】
図１に示すように、石英基板（無機材料基板）１０の表面に入射した太陽光Ｌは、石英基板１０を透過し、反射膜８０により太陽光Ｌが反射され、再び石英基板１０を透過して外部に放射される。また、宇宙機１内部の熱Ｈの熱放射が、特に赤外光領域において、石英基板１０を介して行われる。熱放射制御素子ではこのようにして熱Ｈの熱放射および太陽光Ｌの反射が行われるため、熱放射制御素子の特性としては、熱放射率が高く、かつ、太陽光の吸収率が低いことが望まれる。
【０００５】
特許文献１には、このような熱放射制御素子として、耐放射線性ガラス基板と、その表面に形成された銀膜と、該銀膜の表面に形成された保護膜とからなり、該保護膜が、酸化セリウムの膜からなる下層と、酸化ケイ素の膜からなる上層の二層構造を有することを特徴とする熱制御ミラーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−７７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、本明細書において、ある温度Ｔの理想黒体に対して下記式（１）により算出した値（ε）を「放射率」と称する。
【数１】
2018095488.tif 000003
ここで、Ｉ（λ，Ｔ）は温度Ｔ及び波長λにおける分光放射強度であり、ε（λ，Ｔ）は熱放射制御素子の温度Ｔ及び波長λにおける分光放射率である。なお、λ１及びλ２は温度Ｔの黒体放射を支配する波長範囲の最短波長と最長波長である。また、温度３００Ｋにおいて下記式（２）により算出した値を「垂直放射率」と称する。垂直放射率を算出する際の波長範囲は５μｍ〜３０μｍである。
【数２】
2018095488.tif 000004
【０００８】
また、本明細書において、「太陽光吸収率」とは、太陽（ＡＭ０）の分光放射スペクトルにおける各波長での分光放射強度を１として、太陽光波長領域（本明細書では、３００〜２５００ｎｍとする）において下記式（３）により算出した値（α）とする。
【数３】
2018095488.tif 000005
ここで、Isolar(λ)は波長λにおける太陽光の分光放射強度であり、αｓ（λ）は、熱放射制御素子の波長λにおける太陽光の分光吸収率である。
【０００９】
さて、熱放射制御素子の垂直放射率の理想値は１であり、太陽光吸収率の理想値は０である。従来技術における熱放射制御素子の場合、３００Ｋでの垂直放射率（ε）はおよそ０．８４とされ、従来技術による太陽光吸収率（α）は０．０７〜０．１０程度とされる。図２に石英の放射率の分光スペクトル（以下、放射スペクトル）と３００Ｋでの黒体の放射スペクトルを示すように、石英は、赤外光領域では分光放射率が比較的高いものの、３００Ｋの黒体の放射スペクトルのピーク波長領域である９μｍ付近では分光放射率が低いため、垂直放射率を理想値の１とすることは難しい。この理由は、石英固有の特性に起因するものであり、図３に示す石英の複素屈折率により説明される。石英の屈折率は波長９μｍ付近と２１μｍ付近とで分子振動により虚数部ｋが増大しており、石英自身がこの波長領域の光を反射するため、垂直放射率を低下させてしまう。
【００１０】
従来技術における熱放射制御素子の、石英の放射スペクトルをさらに説明する。図４は、平面構造の石英の放射スペクトルをＲＣＷＡ（Rigorous Coupled-Wave Analysis）法により解析したものである。従来技術のこの熱放射制御素子では、波長９μｍ付近及び波長２１μｍ付近で分光放射率が大きく低下していることが確認される。
【００１１】
また、図５に、従来技術における熱放射制御素子の分光反射率及び分光吸収率を光学シミュレーションＴＦＣａｌｃにて計算した反射スペクトルおよび吸収スペクトルを示す。なお、図５には、太陽光スペクトルＡＭ０を併せて示している。太陽光スペクトルの放射強度ピークは紫外〜可視光域にあるが、反射膜による分光反射率（実線）は波長５００ｎｍ以下で急激に低下する反面、当該波長域において分光吸収率（点線）が急激に増加していることが確認される。
【００１２】
従来技術による熱放射制御素子の垂直放射率および太陽光吸収率は上述のとおりであるものの、従来技術による垂直放射率は十分に高く、かつ、太陽光吸収率も十分に低いとこれまで考えられてきた。ところが近年、宇宙機内への搭載機器の高性能化に伴い、搭載機の発熱量も増加していることから、より高い効率で放熱できる素子が求められている。一方で、石英固有の特性により、熱放射制御素子の熱放射率をさらに向上することは困難であると考えられてきた。
【００１３】
しかしながら、熱放射制御素子の熱放射率を向上することができれば、熱放射制御素子を宇宙機の放熱面に設置する面積（すなわち、放熱用のパネル重量）を低減することができ、放熱用パネル重量の削減及び宇宙機のペイロード比を向上させることができる。
【００１４】
そこで本発明は、太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子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】
【００１５】
本発明者らは、前記諸目的を達成すべく鋭意検討を行ったところ、無機材料基板の表面構造に着目し、無機材料基板の表面に複数の凸部からなる構造を設けることで、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御を実現できることを知見した。
【００１６】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記諸課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞  石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板と、
前記無機材料基板の一方の面側に設けられた反射膜と、を有する熱放射制御素子であって、
前記無機材料基板は、前記反射膜とは反対側の表面に、互いに独立した複数の凸部が二次元配列された構造を有する熱放射制御素子である。
該＜１＞に記載の熱放射制御素子によれば、太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子を提供することができる。
【００１７】
＜２＞  前記凸部は先端部を備える、前記＜１＞に記載の熱放射制御素子である。
【００１８】
＜３＞  前記凸部は頂点を備える、前記＜１＞に記載の熱放射制御素子である。
【００１９】
＜４＞  前記凸部の中心軸を含む断面図において、隣接する前記凸部の間の稜線が曲線状である、前記＜３＞に記載の熱放射制御素子である。
【００２０】
＜５＞  前記凸部の中心軸を含む断面図において、前記凸部の前記稜線が、折れ曲がり点を有する、前記＜３＞に記載の熱放射制御素子である。
【００２１】
＜６＞  前記凸部は錐体である、前記＜３＞に記載の熱放射制御素子である。
【００２２】
＜７＞  前記凸部の高さ方向に直交する水平面で切断した断面の面積が、前記凸部の底面から頂点に向かう方向に沿って小さくなる、前記＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００２３】
＜８＞  前記凸部の底面形状が、円形または正多角形を含む、前記＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００２４】
＜９＞  前記凸部の底面形状が円形または正六角形を含み、前記二次元配列が六方最密配列である、前記＜８＞に記載の熱放射制御素子である。
【００２５】
＜１０＞  前記格子配列が正方格子配列である、前記＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００２６】
＜１１＞  前記凸部の底面の幅Ｗに対する前記凸部の高さＨの比Ｈ／Ｗが０．２５以上である、前記＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００２７】
＜１２＞  隣接する前記凸部の間の間隔Ｐが１５μｍ以上である、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００２８】
＜１３＞  前記間隔Ｐに対する前記底面の幅Ｗの比Ｗ／Ｐが０．７以上である、前記＜１２＞に記載の熱放射制御素子である。
【００２９】
＜１４＞  前記反射膜の、前記無機材料基板とは反対側の面に、保護膜をさらに有する前記＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００３０】
＜１５＞  前記無機材料基板と前記反射膜との間に増反射膜をさらに有し、
前記増反射膜は２層以上の誘電体層を含む、前記＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００３１】
＜１６＞  前記凸部および前記無機材料基板の露出平坦面が、近赤外光以下の波長の光を反射する誘電体多層膜ミラーにより被覆される、前記＜１＞〜＜１５＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００３２】
＜１７＞  前記凸部が設けられた側の最表面が透明導電膜により被覆される、前記＜１＞〜＜１６＞のいずれかに記載の熱放射制御素子である。
【００３３】
＜１８＞  石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板の表面に、互いに独立した複数の凸部が二次元配列された構造を形成する構造形成工程と、
前記無機材料基板の、前記構造を形成する面とは反対の面側に、反射膜を形成する反射膜形成工程と、を含むことを特徴とする熱放射制御素子の製造方法である。
該＜１８＞に記載の熱放射制御素子の製造方法によれば、太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子の製造方法を提供することができる。
【００３４】
＜１９＞  前記構造形成工程はエッチング工程を含む、前記＜１８＞に記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００３５】
＜２０＞  前記構造形成工程において、前記構造が前記無機材料基板を機械加工又はレーザー加工して形成される、前記＜１８＞に記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００３６】
＜２１＞  前記構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、前記金型を用いてゾルゲルを成型して前記構造を形成する成形工程とを含む、前記＜１８＞に記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００３７】
＜２２＞  前記構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、前記金型の形状転写により、前記無機材料基板表面に前記構造を形成する転写工程とを含む、前記＜１８＞に記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００３８】
＜２３＞  前記構造形成工程の後、真空または大気圧下で、前記無機材料基板のガラス軟化点以下の熱処理を行う熱処理工程をさらに含む、前記＜１８＞〜＜２２＞のいずれかに記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００３９】
＜２４＞  前記構造の表面に誘電体多層膜ミラーを形成する誘電体多層膜ミラー形成工程をさらに含む、前記＜１８＞〜＜２３＞のいずれかに記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００４０】
＜２５＞  前記構造の表面に、透明導電膜を形成する透明導電膜形成工程をさらに含む、前記＜１８＞〜＜２４＞のいずれかに記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【００４１】
＜２６＞  前記反射膜の前記無機材料基板とは反対側の面に、保護膜を形成する保護膜形成工程をさらに有する、前記＜１８＞〜＜２５＞のいずれかに記載の熱放射制御素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来技術に従う熱放射制御素子を説明する模式図である。
【図２】従来公知の、石英の放射スペクトル及び３００Ｋの黒体放射スペクトルを示すグラフである。
【図３】従来公知の、石英の複素屈折率を示すグラフである。
【図４】従来技術に従う熱放射制御素子の放射スペクトルを示すグラフである。
【図５】従来技術に従う熱放射制御素子の反射スペクトル及び吸収スペクトル、並びに太陽光スペクトルを示すグラフである。
【図６】（Ａ）は本発明の一実施形態に従う熱放射制御素子を示す模式図であり、（Ｂ）は本発明の別の実施形態を示す模式図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態に従う熱放射制御素子における凸部を説明する模式図である。
【図８】本発明の第１の好適態様に従う凸部及びその配列を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるI-I断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）におけるII-II断面図である。
【図９】本発明の第２の好適態様に従う凸部及びその配列を説明する模式図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるIII-III断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第３の好適態様に従う凸部の配列を説明する模式図であり、（Ｂ）は本発明の第４の好適態様に従う凸部の配列を説明する模式図である。
【図１１】（Ａ）は本発明に従う凸部の第１の変形態様を説明する模式図であり、（Ｂ）は本発明に従う凸部の第２の変形態様を説明する模式図である。
【図１２】本発明の好適実施形態に従う熱放射制御素子を説明する模式図である。
【図１３】本発明の参考形態に従う熱放射制御素子を説明する模式図である。
【図１４】本発明に従う製造方法の一実施形態を説明する模式断面図である。
【図１５】本発明に従う製造方法の好適実施形態を説明する模式断面図である。
【図１６】実施例１における放射スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）はＰが３μｍであり、（Ｂ）はＰが９μｍであり、（Ｃ）はＰが２１μｍであり、（Ｄ）はＰが８４μｍである。
【図１７】実施例１における、Ｐに対する垂直放射率を示すグラフである。
【図１８】実施例１における放射スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）はＷ／Ｐが１．０であり、（Ｂ）はＷ／Ｐが０．９であり、（Ｃ）はＷ／Ｐが０．８であり、（Ｄ）はＷ／Ｐが０．７である。
【図１９】実施例１における反射強度分布を示す図であり、（Ａ）はＷ／Ｐが１．０であり、（Ｂ）はＷ／Ｐが０．７である。
【図２０】実施例１における、Ｗ／Ｐに対する垂直放射率を示すグラフである。
【図２１】実施例１における、アスペクト比Ｈ／Ｗに対する垂直放射率を示すグラフである。
【図２２】実施例２における、Ｐに対する太陽光吸収率を示すグラフである。
【図２３】実施例２における、アスペクト比Ｈ／Ｗに対する太陽光吸収率を示すグラフである。
【図２４】実施例３における放射スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は凸部が六方最密配列の場合であり（Ｂ）は凸部が正方格子配列の場合である。
【図２５】実施例３における放射スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は凸部が円錐の場合であり（Ｂ）は凸部が四角錐の場合である。
【図２６】実施例３における放射スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は凸部間の稜線が半円形状の場合であり（Ｂ）は凸部間の稜線が折れ曲がり点を有する半円形状の場合である。
【図２７】実施例４における反射スペクトルおよび吸収スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は参考例１における誘電体多層膜ミラー単独の反射スペクトルであり、（Ｂ）は参考例１の反射スペクトルであり、（Ｃ）は参考例１−１の吸収スペクトルである。
【図２８】実施例４における反射スペクトルおよび吸収スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は参考例２における誘電体多層膜ミラー単独の反射スペクトルであり、（Ｂ）は参考例２の反射スペクトルであり、（Ｃ）は参考例１−２の吸収スペクトルである。
【図２９】実施例４における反射スペクトルおよび吸収スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は参考例３における誘電体多層膜ミラー単独の反射スペクトルであり、（Ｂ）は参考例３の反射スペクトルであり、（Ｃ）は参考例１−３の吸収スペクトルである。
【図３０】実施例４における反射スペクトルおよび吸収スペクトルを示すグラフであり、（Ａ）は参考例４における誘電体多層膜ミラー単独の反射スペクトルであり、（Ｂ）は参考例４の反射スペクトルであり、（Ｃ）は参考例１−４の吸収スペクトルである。
【図３１】実施例５における発明例１−１の基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。
【図３２】実施例５における発明例１−１および従来例１の放射スペクトルである。
【図３３】実施例５における発明例１−２の基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。
【図３４】実施例５における発明例１−２および従来例１の放射スペクトルである。
【図３５】実施例５における発明例１−３の基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。
【図３６】実施例５における発明例１−３および従来例１の放射スペクトルである。
【図３７】実施例６における発明例２−１および従来例１の放射スペクトルである。
【図３８】実施例７における熱処理前の基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。
【図３９】実施例７における熱処理後の基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。
【図４０】実施例７における熱処理の前後での吸収率変化量を示すグラフである。
【図４１】実施例８における基板表面のＳＥＭ像であり、（Ａ）は熱処理前の、（Ｂ）は１２００℃熱処理後の、（Ｃ）は１２２５℃熱処理後の、（Ｄ）は１２５０℃熱処理後の、（Ｅ）は１２７５℃熱処理後の断面像である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、説明を省略する。また、各図において、説明の便宜上、基板および各層の縦横の比率を実際の比率から誇張して示している。
【００４５】
（熱放射制御素子）
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように本発明の一実施形態に従う熱放射制御素子は、無機材料基板１０と、無機材料基板１０の一方の面側に設けられた反射膜８０と、を有する。無機材料基板１０は、石英及び無機ガラスのいずれかを含む。
【００４６】
そして、図６（Ａ）に示すように、無機材料基板１０は、反射膜８０とは反対側の表面に、互いに独立した複数の凸部１０ａが二次元配列された構造Ｓを有する。なお、ここで言う二次元配列とは、熱放射制御素子１００を上面視したときの二次元の面内において、凸部１０ａが規則的または不規則に配列していることを意味する。図６（Ａ）に示す実施形態では、凸部１０ａは、無機材料基板１０の表面が加工されて構造Ｓが形成されているため、凸部１０ａと、無機材料基板１０の材料とは同一である。また、図６（Ｂ）に示す別の実施形態のように、凸部２０ａは、無機材料基板１０と異種材料により形成されても構わない。この場合でも、凸部２０ａは石英及び無機ガラスのいずれかを含むものとする。以下、図６（Ａ）の実施形態を用いて、本発明を具体的に説明するが、図６（Ｂ）に示す別の実施形態の場合でも、本発明効果は得られることが実験的に確認された（実施例６を参照）。また、凸部１０ａ，２０ａの製造方法については、製造方法の実施形態において後述する。
【００４７】
＜無機材料基板＞
まず、無機材料基板１０が石英及び無機ガラスのいずれかを含むことは既述のとおりである。石英は、ＳｉＯ２からなる溶融石英および合成石英のいずれでもよく、広い波長範囲において高い透過率を有する。また、無機ガラスは、例えば、シリカガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなどであり、石英と同様に、広い波長範囲において高い透過率を有する。
【００４８】
＜反射膜＞
反射膜８０は、太陽光スペクトル強度が高い可視域の光を反射することのできる材料であれば特に制限はなく、任意の材料を用いることができるが、Ａｇ又はＡｌの少なくともいずれか1つを含むことができる。反射率が高いＡｇ又はＡｌのいずれかとしてもよいし、これらが含まれる合金を用いることが好ましい。これらの材料の反射膜を用いることで、太陽光吸収率を低減することができる。
【００４９】
＜凸部の形状＞
凸部１０ａの形状は、複数の凸部１０ａは互いに独立しており、隣接する凸部１０ａどうしが連結することはない限りは特に制限されない。図７（Ａ）に示す直方体形状はその一具体例である。また、複数の凸部１０ａが全て同じ形状であってもよいし、異なる形状が含まれていてもよい。なお、本明細書において、「円」、「正方形」、「直方体」、「円錐」、「多角錐」、「正多角錐」、「錐体」などの幾何学的表現は、数学的な意味での厳密な形状の特定を意図するものではなく、工業的な製造における不可避な変形は許容される。例えば、詳細を後述する図３５（Ａ），（Ｂ）に示される凸部は、頂点近傍に丸みを有するため、厳密な数学的意味での円錐とは異なるが、これは円錐とみなして取り扱うものとする。
【００５０】
凸部１０ａは先端部Ａを備えても良い。ここで言う先端部とは、凸部の高さ方向において、高さが一定となる平坦面を意味する。例えば図７（Ａ）に示すように円錐台形状とすることもできるし、図７（Ｂ）に示すように四角錐台とすることもできる。なお、図７（Ｂ）は四角錐台であるが、これは多角錐台の例示であることは当然に理解される。また、図７（Ａ），（Ｂ）の場合、凸部１０ａの先端部Ａの中心と、底面の中心とを２次元投影した場合に一致するものの、図７（Ｃ）に示す例では、凸部１０ａの先端部Ａの中心と、底面の中心とを２次元投影した場合に一致しない。このような場合も、凸部１０ａに含まれるものとする。ただし、対称性が高い方が好ましい。凸部１０ａが先端部Ａを備える場合、構造的に脆くなりやすい先端部を予め平面化できる、衛星に貼り付ける際に押し付けやすい、後述の誘電体多層膜ミラーが成膜しやすいなどの点で有効である。
【００５１】
また、図７（Ｄ）に示すように、凸部１０ａは頂点Ａを備えることも好ましい。ここで言う頂点Ａとは、凸部１０ａの高さが最大となる点を意味する。頂点を有する凸部１０ａとして錐体を用いることが好ましく、このような錐体として、円錐とすることが好ましく、また、正多角錐とすることもできるし、多角錐としてもよい。
【００５２】
また、凸部１０ａの底面形状は任意であるが、工業的な生産性を考慮すると、底面形状を円形または正多角形とすることが好ましい。
【００５３】
互いに独立した複数の凸部１０ａが二次元配列された構造Ｓを設けることにより、無機材料基板１０の表面が平坦面である場合に比べて、熱放射制御素子１００の放射率を向上できることが、本発明者らによる数値解析および実験により確認された（垂直放射率を用いて詳細を後述する）。こうした効果が得られる理論的な背景は究明中であるが、無機材料基板１０の放熱面の表面積を増大効果が、放射率改善理由の一つではないかと考えられる。
【００５４】
また、上述した凸部１０ａのいずれの場合も、凸部１０ａの高さ方向に直交する水平面で切断した断面の面積が、凸部１０ａの底面から頂点に向かう方向に沿って小さくなることが好ましい。この場合、隣接する凸部１０ａが底面において接することがより好ましい。これは、無機材料基板１０の露出平坦面の面積をなるべく小さくする（すなわち、充填率を高める）方が、構造Ｓによる放射率を向上できるからである。
【００５５】
＜凸部の配列＞
凸部１０ａの二次元配列の具体的な配列態様は任意であり、複数の凸部１０ａを規則的な格子配列することができ、図６（Ａ）に図示するように正方格子配列とすることが好ましい。他にも、斜方格子配列、六角格子配列、矩形格子配列、平行体格子配列など、任意の配列としてもよい。図８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の好適態様に従う凸部１０ａ及びその配列を説明する模式図であり、凸部１０ａは円錐（底面は円形）であり、凸部１０ａが六方最密配列している。なお、ここで言う「六方最密配列」とは、所定の円に対して、同じ大きさの６つの円が接した配列を意味する。所定の円に対して、同じ大きさの６つの円が取囲んで配列している場合は、六方配列と言う。また、図９（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２の好適態様に従う凸部及びその配列を説明する模式図であり、図８とは六方最密配列か、正方格子配列であるかの点で相違する。
【００５６】
凸部１０ａの底面形状が円形である場合は、第１の好適実施形態（図８参照）の方が、第２の好適実施形態（図９）よりも放射率向上の点では好ましい。無機材料基板１０の露出平坦面Ｅの面積を低減できるためである。また、凸部１０ａの配列が任意であるのは上述のとおりであるものの、無機材料基板１０の露出平坦面Ｅの面積を低減することのできる配列がより好ましい。すなわち、凸部１０ａの底面形状が円形の場合は、六方配列が好ましく、六方最密配列が最も好ましい。また、図１０（Ａ）に示すように、凸部１０ａの底面形状が正方形の場合は正方格子配列が好ましく、図１０（Ｂ）に示すように、凸部１０ａの底面形状が正六角形の場合は、六方最密配列が最も好ましい。なお、図１０（Ａ）において、凸部１０ａは正四角錐であり、図１０（Ｂ）において、凸部１０ａは正六角錐である。
【００５７】
＜凸部の変形態様＞
ここで、本実施形態において、凸部１０ａの形状は前述した錐体または錐台形状に限定されず、図１１（Ａ）に示すように、中心軸を含む断面図において、隣接する凸部１０ａの間の稜線が曲線状であることが好ましく、図１１（Ｂ）に示すように、中心軸を含む断面図において、隣接する凸部１０ａの間の稜線が曲線状であり、かつ、稜線が折れ曲がり点を有することも好ましい。凸部の幅および高さが概ね１５μｍ以下の場合、生産性を考慮すると、後述の図１４を用いて説明するエッチングにより凸部を形成することが好ましく、この場合、錐体間の稜線が削り取られた形となって、図１１（Ａ）に模式的に図示するように、頂点間が半円形状となるためである。また、例えば、図１４に後述するプロセス（すなわち、洗浄、成膜、パターニング、及びエッチング）を２回繰り返せば、図１１（Ｂ）に示すように、稜線に折れ曲がり点を形成することができる。当該プロセスを多段回繰り返せば、稜線の折れ曲がり点を多段的に形成することも可能である。いずれの場合も、凸部１０ａが錐体であるときと同様の放射率向上効果が得られる。
【００５８】
＜凸部のサイズ及び隣接する凸部の関係＞
以下、凸部１０ａが円錐の場合を用いて、隣接する凸部１０ａの好適なサイズ及び距離関係について説明する。ここで、図８に示すように、隣接する凸部１０ａの間の、特に頂点間の間隔をＰと表記し、凸部１０ａの幅をＷと表記し、凸部１０ａの高さをＨと表記する。なお、凸部１０ａが先端部Ａを有する場合は、上面の中心間の距離をＰと定義すればよい。また、凸部１０ａの幅Ｗに関し、凸部１０ａの底面形状が円形である場合は直径をＷとし、凸部１０ａの底面形状が多角形など、円形でない場合は、底面の内接円のうち、直径が最大となるものの直径をＷとする。図１１（Ａ），（Ｂ）を用いて既述の凸部１０ａの変形態様においても、同様にして間隔Ｐ、幅Ｗ及び高さＨを定義することができる。各パラメータの技術的意義の詳細については、実施例１において後述する。
【００５９】
ここで、凸部１０ａの幅Ｗに対する凸部１０ａの高さＨの比（以下、「アスペクト比」）Ｈ／Ｗが０．２５以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましい。こうすることで、放射率をより確実に向上することができる。なお、後述のウェットエッチングを用いる製造方法の実施形態により作製される凸部１０ａのアスペクト比は、一般的に約０．５である。なお、アスペクト比による太陽光吸収率への影響はほとんどない。
【００６０】
間隔Ｐは任意であり、例えば１μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、放射率を向上することができる。間隔Ｐを９μｍ以上とすることが好ましく、１５μｍ以上とすることがより好ましい。間隔Ｐを１５μｍ以上とすることで、放射率向上効果に加えて、太陽光吸収率低減効果を得ることもできる。
【００６１】
また、間隔Ｐに対する底面の幅Ｗの比Ｗ／Ｐを０．７以上とすることが好ましく、０．８以上とすることがより好ましく、Ｗ／Ｐを０．９とすることが特に好ましい。比Ｗ／Ｐは凸部の充填率に相当し、Ｗ／Ｐを０．７以上とすることで、放射率を確実に改善することができ、比Ｗ／Ｐの値が大きいほど、無機材料基板１０の露出平坦面Ｅの面積を低減でき、結果として放射率をさらに改善することができる。
【００６２】
なお、幅Ｗおよび高さＨはそれぞれ任意であり、例えば１μｍ以上５００μｍ以下とすることができるが、この範囲で既述のＨ／Ｗを０．２５以上とすることが好ましく、既述のＷ／Ｐを０．７以上とすることが好ましい。より好適な範囲も既述のとおりである。
【００６３】
＜その他の構成＞
また、図１２に示すように本発明の一実施形態に従う熱放射素子１００は、さらに、保護膜９０、増反射膜７０、誘電体多層膜ミラー３０及び透明導電膜５０を任意に有してもよい。以下、構成毎に順次説明する。
【００６４】
＜＜保護膜＞＞
熱放射制御素子１００は、反射膜８０の、無機材料基板１０とは反対側の面に、保護膜９０をさらに有することが好ましい。Ａｇ及びＡｌは大気に曝されると、徐々に酸化および吸湿などにより変質して反射率が低下する。そこで、保護膜９０を設けることで、酸化防止および耐湿性を向上させて、熱放射制御素子１００の反射率の低下を抑制することができる。保護膜９０は、反射膜８０の変質を防止することができれば任意の材料を用いることができ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｒ合金、Ｎｉ合金、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれかとすることが好ましい。例えばＣｒやＮｉ及びこれらが含まれる合金やＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の材料を保護膜とすることができ、厚みは１０ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００６５】
保護膜９０は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法及びゾルゲル法などの公知の手法を用いて成膜することができる。また、ＡｇやＡｌは機械的にも柔らかいため、傷が付きやすく散乱などの原因となるため、その観点でも保護膜９０を成膜することが好ましい。
【００６６】
＜＜増反射膜＞＞
熱放射制御素子１００は、無機材料基板１０と反射膜８０との間に増反射膜７０をさらに有することが好ましく、この増反射膜７０は２層以上の誘電体層を含むことが好ましい。反射膜８０による反射を補って、熱放射制御素子１００の反射率をさらに向上させるためである。このような増反射膜は、高屈折率の誘電体と、低屈折率誘電体を２層以上積層することで形成することができ、反射膜８０単独の場合よりも反射率を向上することができる。なお、誘電体の材料としては、特に制限されず、一般的なものを用いることができ、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＬａＯ、ＭｇＦ２，ＨｆＯ２等を組み合わせて用いることができる。
【００６７】
＜＜誘電体多層膜ミラー＞＞
熱放射制御素子１００において、凸部１０ａおよび無機材料基板１０の露出平坦面Ｅが、近赤外光以下の波長の光を反射する誘電体多層膜ミラー３０により被覆されることがより好ましい。既述の図５に示されるように、無機材料基板１０および反射膜８０だけでは、太陽光スペクトルの強度の高い紫外〜可視域の光を表面で完全に反射することは難しい。そこで、誘電体多層膜ミラー３０を凸部１０ａおよび無機材料基板１０の露出平坦面Ｅを被覆することで、無機材料基板１０に入射する前に当該波長域の光を反射して、太陽光吸収率を更に低減することができる。
【００６８】
このような誘電体多層膜ミラー３０は、高屈折率誘電体（Ｈ膜）と、低屈折率誘電体（Ｌ膜）とを、所望の中心波長λに対し、λ／４の厚みで交互に積層すればよい。太陽光スペクトルの強度は、波長４００〜６００ｎｍ程度の波長域で最も強いため、中心波長である波長５００ｎｍに対し、Ｈ膜とＬ膜を５層程度交互に積層した多層膜を形成すれば、十分な効果が得られる。好ましくは、可視域だけでなく「紫外〜可視〜近赤外域」の光を表面反射させることが望ましく、その場合には帯域毎（紫外／青／緑／赤／近赤外）に対応した誘電体ミラーを設計し重ね合わせることでより広い反射帯域を得ることができる。この場合、膜構成としては、凸部１０ａが設けられた無機材料基板１０の側を、長波長域を反射するようにし、最表面に向かうにつれて、より短波長域を反射するように各層の厚みを設計することが好ましい。しかし、順序は何ら制限されない。誘電体多層膜ミラー３０は、１０〜２００層程度の多層膜構成とすることができる。また、各層の誘電体の材料としては、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＬａＯ、ＭｇＦ２，ＨｆＯ２等を用いることができ、これらを適宜組み合わせればよい。
【００６９】
誘電体多層膜ミラー３０および増反射膜７０は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法及びゾルゲル法などの公知の手法を用いて成膜することができる。凸部１０ａへの付き回りを考慮すると、誘電体多層膜ミラー３０の形成にあたっては斜め蒸着法又は斜めスパッタ法を適用することがより好ましい。なお、図１２に図示するように、誘電体多層膜ミラー３０は凸部１０ａの形状の影響を受けるため、誘電体多層膜ミラー３０の各層も凹凸形状を有する。
【００７０】
＜＜透明導電膜＞＞
さらに、熱放射制御素子１００において、凸部１０ａが設けられた側の最表面が透明導電膜５０により被覆されることが好ましい。すなわち、熱制御放射素子１００に誘電体多層膜ミラー３０を設けない場合は、透明導電膜５０が凸部１０ａおよび無機材料基板１０の露出平坦面Ｅを直接被覆することが好ましい。また、熱制御放射素子１００に誘電体多層膜ミラー３０を設ける場合は、透明導電膜５０が誘電体多層膜ミラー３０を被覆することが好ましい。
【００７１】
透明導電膜５０を形成することで、宇宙空間での帯電による機器への損傷を低減することができる。この帯電防止効果を得ることができれば、透明導電膜５０は特に制限されないが、例えば、ＩＴＯ、ＺｎＯ、金属ナノワイヤー、メタルメッシュ、ＣＮＴ等を用いることができる。帯電を防止することのできる透明導電膜５０の抵抗値として、１０１２Ω／□以下を例示することができる。形成方法は、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法及びゾルゲル法などの公知の手法を用いて成膜することができる。
【００７２】
（参考形態）
ここで、図１３に示すように、本発明の参考形態に係る熱放射制御素子３００は、無機材料基板１０と、無機材料基板１０の一方の面側に設けられた反射膜８０と、無機材料基板１０の他方の面側に設けられた誘電体多層膜ミラー３０とを有する。熱放射制御素子３００において、無機材料基板１０及び誘電体多層膜ミラー３０はいずれも平坦面である。参考形態において、本発明の実施形態と同様に、保護膜９０、増反射膜７０、及び透明導電膜５０を任意に有してもよく、重複する説明は省略する。
【００７３】
（熱放射制御素子の製造方法）
次に、本発明による熱放射制御素子の製造方法は、石英及び無機ガラスのいずれかを含む無機材料基板１０の表面に、互いに独立した複数の凸部１０ａ（２０ａ）が二次元配列された構造Ｓを形成する構造形成工程と、無機材料基板１０の、構造Ｓを形成する面とは反対の面側に、反射膜８０を形成する反射膜形成工程と、を少なくとも含む。
【００７４】
なお、反射膜形成工程は、構造形成工程に先だって行っても構わないが、構造形成工程の後に行う方が、後述のエッチングプロセスにおいて反射膜へのマスク形成等を省略できるため好ましい。
【００７５】
＜エッチングを含む凸部形成＞
構造形成工程は、エッチング工程を含むことが好ましい。図１４を用いて、この実施形態をより詳細に説明する。
【００７６】
まず、無機材料基板１０の洗浄を行い、金属マスクＭをスパッタ法又は蒸着法により成膜する（図１４（Ａ））。この金属マスクＭは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｏ３およびこれら材料とＡｕを積層したＣｒ／Ａｕ等の２層構造としてもよいし、ＳｉＮやアモルファスＳｉなどＳｉ系の材料を用いてもよい。
【００７７】
次に、金属マスクＭ上にフォトリソグラフィプロセスにて所望のレジストマスクパターンＲを形成する（図１４（Ｂ））。次いで、レジストマスクパターンＲをマスクとし、Ｃｒエッチング液を用いて、ウェットエッチングプロセスにより金属マスクＭのエッチングを行い、金属マスクＭのパターン形成を行う（図１４（Ｃ））。金属マスクＭのエッチングは、ドライエッチングにより行ってもよい。さらに、レジストマスクパターンＲは、除去しても除去しなくてもどちらでも構わない（図では除去）。
【００７８】
そして、金属マスクＭのパターンをマスクとし、ＨＦやＢＨＦ液などを用いて、無機材料基板１０の表面に所望の凸部１０ａよりなる構造Ｓを、ウェットエッチングにより形成する（図１４（Ｄ））。無機材料基板１０の表面に凸部１０ａが形成された後、金属マスク（Ｃｒ）をエッチング液などにより除去し、無機材料基板１０を洗浄する（図１４（Ｅ））。最後に、無機材料基板１０の裏面にＡｇなどからなる反射膜８０をスパッタ法または蒸着法などにより成膜する（図１４（Ｆ））。
【００７９】
また、上述のエッチングによる金属マスクＭへのパターン形成による手法以外にも、種々の方法により凸部１０ａを形成することができる。例えば、フォトリソグラフィ工程及びスクリーン印刷などの印刷方式や転写方式，インクジェット方式などにより凸部１０ａを形成するためのマスクを形成する方法を用いることができる。また、金属マスクＭへのエッチングについてもウェットエッチングおよびドライエッチングのいずれでもよい。
【００８０】
＜機械加工を含む凸部形成＞
さらに、構造形成工程において、構造Ｓが無機材料基板１０を機械加工又はレーザー加工によって形成されてもよい。また、構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、当該金型を用いてゾルゲルを成型して構造Ｓを形成する成形工程とを含んでもよい。さらに、構造形成工程は、機械加工又はレーザー加工により金型を形成する工程と、当該金型の形状転写により、無機材料基板１０表面に構造Ｓを形成する転写工程とを含んでもよい。
【００８１】
本発明に従う構造Ｓを利用する場合、無機材料基板１０の反射率を低減したい波長（すなわち、放射率を向上させたい波長）である９μｍ及び２１μｍよりも大きな周期の凹凸構造であっても反射率を低減することが可能であるため、機械加工や研削加工、金型を用いた成型法や熱プレス等の転写、またはレーザーを用いた手法を適用することも可能である。ただし、これらの機械的加工を適用する場合、加工精度を考慮すると、凸部１０ａ（凸部２０ａ）のサイズに関し、間隔Ｐを１５μｍ以上とすることが好ましい。なお、ゾルゲル成形によって構造Ｓを形成する場合は、無機材料基板１０と凸部２０ａとで同一材料を用いても、純度の点で多少の相違は生じうる。しかし、この場合でも凸部１０ａを、前述のエッチングにより形成した場合と同様の効果が得られる。
【００８２】
＜熱処理工程＞
ここで、本発明の製造方法の実施形態において、構造形成工程の後、真空または大気圧下でガラス軟化点以下の熱処理を行う熱処理工程をさらに含むことが好ましい。熱処理工程を行うことにより、凸部１０ａを平滑化することができる。図１５を用いて、この実施形態をより詳細に説明する。
【００８３】
まず、無機材料基板１０の洗浄を行い、金属マスクＭをスパッタ法又は蒸着法により成膜する（図１５（Ａ））。この金属マスクＭは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｏ３およびこれら材料とＡｕを積層したＣｒ／Ａｕ等の２層構造としてもよいし、ＳｉＮやアモルファスＳｉなどＳｉ系の材料を用いてもよい。
【００８４】
次に、金属マスクＭ上にフォトリソグラフィプロセスにて所望のレジストマスクパターンＲを形成する（図１５（Ｂ））。次いで、レジストマスクパターンＲをマスクとし、Ｃｒエッチング液を用いて、ウェットエッチングプロセスにより金属マスクＭのエッチングを行い、金属マスクＭのパターン形成を行う（図１５（Ｃ））。金属マスクＭのエッチングは、ドライエッチングにより行ってもよい。さらに、レジストマスクパターンＲは、除去しても除去しなくてもどちらでも構わない（図では除去）。
【００８５】
そして、金属マスクＭのパターンをマスクとし、ＨＦやＢＨＦ液などを用いて、無機材料基板１０の表面に所望の凸部１０ａよりなる構造Ｓを、ウェットエッチングにより形成する（図１５（Ｄ））。無機材料基板１０の表面に凸部１０ａが形成された後、金属マスク（Ｃｒ）をエッチング液などにより除去し、無機材料基板１０を洗浄する（図１５（Ｅ））。
【００８６】
ウェットエッチングプロセスにより凸部１０ａを形成した無機材料基板１０の表面に付着し得る不純物を取り取り除くため、酸洗浄を行った後に熱処理（アニール処理）を行う。熱処理温度は、無機材料基板１０のガラス軟化点以下の熱処理とし、１２００℃〜１２７５℃以下とすることが好ましい。また、熱処理時間を５時間以下とすることが好ましい。なお、熱処理を行うと、凸部先端が緩やかなＲ形状となるため、誘電体多層膜ミラー３０の付きまわりも良くなる点でも、本工程は有利である。
【００８７】
最後に、無機材料基板１０の裏面にＡｇなどからなる反射膜８０をスパッタ法または蒸着法などにより成膜する（図１５（Ｆ））。
【００８８】
＜その他の工程＞
また、本発明の製造方法の実施形態において、構造Ｓの表面に誘電体多層膜ミラー３０を形成する誘電体多層膜ミラー形成工程をさらに含むことが好ましい。誘電体多層膜ミラー３０については、熱放射制御素子の実施形態において既述のとおりであり、重複する説明を省略する。以下の誘電体多層膜ミラー３０および保護膜９０についても、同様である。
【００８９】
また、本発明の製造方法の実施形態において、構造Ｓの表面に、透明導電膜５０を形成する透明導電膜形成工程をさらに含むことが好ましい。さらに、本発明の製造方法の実施形態において、反射膜８０の無機材料基板１０とは反対側の面に、保護膜９０を形成する保護膜形成工程をさらに有することも好ましい。また、本発明の製造方法の実施形態において、無機材料基板１０と反射膜８０との間に増反射膜７０を形成することも好ましい。
【００９０】
また、本発明の製造方法の実施形態において、構造形成工程の後、誘電体多層膜ミラー形成工程と、透明導電膜形成工程と、を順次含み、増反射膜形成工程と、反射膜形成工程と、保護膜形成工程とを順次含むことが好ましい。
【００９１】
以上のとおり、本発明に従う熱放射制御素子により、従来の熱放射制御素子よりも優れた熱放射特性を有する熱放射制御素子及びその製造方法を提供することができる。
【００９２】
また、これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。例えば、実施形態および以下の実施例であげた具体的な数値はあくまでも一例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値を用いてもよいことは勿論である。
【実施例】
【００９３】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００９４】
（実施例１）
＜間隔Ｐ＞
まず、図８に示すように、無機材料基板１０として石英基板を用い、凸部１０ａを円錐とし、六方最密配列したときの構造Ｓによる放射率改善効果を確認するため、ＲＣＷＡ法を用いて分光放射率を解析し、図１６に放射スペクトルを示した。いずれも、間隔Ｐと幅Ｗを一致させ、アスペクト比Ｈ／Ｗを０．５に固定した。
図１６（Ａ）において、Ｐは３μｍ、Ｗは３μｍ、Ｈは１．５μｍである。
図１６（Ｂ）において、Ｐは９μｍ、Ｗは９μｍ、Ｈは４．５μｍである。
図１６（Ｃ）において、Ｐは２１μｍ、Ｗは２１μｍ、Ｈは１０．５μｍである。
図１６（Ｄ）において、Ｐは８４μｍ、Ｗは８４μｍ、Ｈは４２μｍである。
なお、凸部１０ａを形成しない（すなわち表面が平坦な石英基板）場合、図４に既述の放射スペクトルとなり、波長９μｍ付近及び２１μｍ付近で分光放射率が大きく低下する。
【００９５】
石英基板表面に円錐構造を形成した場合、いずれの構造寸法においても波長９μｍ付近及び２１μｍ付近で平面より分光放射率が向上していることが確認できる。Ｐが１μｍ、３μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、９μｍ、２１μｍ、２７μｍ、３６μｍ、４２μｍ、８４μｍ、１６８μｍ、３３６μｍの場合の、各構造体の放射スペクトルをＲＣＷＡ法で計算した結果から、放射スペクトルを得た。それぞれの放射スペクトルから、３００Ｋでの垂直放射率（ε）を下記式（２）により算出した。Ｐに対する垂直放射率のグラフを図１７に示す。なお、いずれの場合も、Ｐ＝Ｗ、Ｈ／Ｗ＝０．５の関係を固定している。
【数４】
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ここで、I(λ)は波長λにおける分光放射強度であり、ε（λ）は、熱放射制御素子の波長λにおける分光放射強度である。
【００９６】
図１７に示されるように、円錐構造の間隔Ｐおよび円錐構造の底面の直径Ｗ（ただし、Ｐ＝Ｗ；Ｗ／Ｐ＝１．０）を１μｍ以上にすることで、垂直放射率（ε）が従来技術である平面構造の場合に比べて向上することが確認される。そして、Ｐが５μｍ以上の場合、垂直放射率（ε）が０．９０以上となり、７μｍ以上の場合、垂直放射率（ε）が０．９４以上に向上することも確認された。Ｐが３６μｍ以上の場合、石英の材料固有の特性である分光放射率の低下が見られる波長９μｍ付近及び２１μｍ付近の波長よりも大きな構造周期となり、このとき、垂直放射率（ε）の顕著な向上が確認できる。
【００９７】
＜充填率Ｗ／Ｐ＞
次に円錐形状の凸部構造の充填密度（配置密度）に伴う分光放射率を、ＲＣＷＡ法により解析し、放射スペクトルを得た。さらに、垂直放射率（ε）を、式（１）を用いて計算した。いずれも、Ｐを８４μｍに、アスペクト比Ｈ／Ｗを０．５に固定している。結果を図１８に示す。なお、いずれも凸部を円錐形状とし、六方最密配列または六方配列している。
図１８（Ａ）において、Ｐは８４μｍ、Ｗ／Ｐ＝１．０、Ｈ／Ｗ＝０．５である。
図１８（Ｂ）において、Ｐは８４μｍ、Ｗ／Ｐ＝０．９、Ｈ／Ｗ＝０．５である。
図１８（Ｃ）において、Ｐは８４μｍ、Ｗ／Ｐ＝０．８、Ｈ／Ｗ＝０．５である。
図１８（Ｄ）において、Ｐは８４μｍ、Ｗ／Ｐ＝０．７、Ｈ／Ｗ＝０．５である。
【００９８】
図１８より、Ｗ／Ｐが小さくなることで露出平坦面Ｅの面積が増えるため、波長９μｍ付近及び２１μｍ付近で分光放射率が低下傾向にあることが確認できる。図１９に、波長９μｍに対する反射強度分布を示す。
【００９９】
なお、図１９（Ａ）は図１８（Ａ）に対応する反射強度分布であり、波長９μｍに対する反射率は０．０９、吸収率は０．９１である。
一方、図１９（Ｂ）は、図１８（Ｄ）に対応（すなわち、Ｐ＝８４、Ｗ＝５９、Ｈ＝２９．５、Ｗ／Ｐ＝０．７）する反射強度分布であり、波長９μｍに対する反射率は０．４１、吸収率は０．５９である。図１９（Ａ）と、図１９（Ｂ）とを比べても、凸部間の平面部（露出平坦面）が増えることで反射率が高くなるため、吸収率が低下する傾向にある。なお、図１９（Ａ），（Ｂ）において、図中の丸印が円錐形状の凸部近傍を示す。また、凸部先端が平坦だと、同様の理由で反射率が高くなるため、吸収率は低下する傾向にある。
【０１００】
また、図１８（Ａ）〜（Ｄ）に示した放射スペクトルから、３００Ｋでの垂直放射率（ε）を、式（１）により計算し、図２０のグラフに示した。従来技術の平面構造の垂直放射率を破線により併せて示す。石英表面に円錐形状の凸部を形成した場合には、Ｗ／Ｐがいずれの値であっても、平面構造に比べれば垂直放射率を向上できることが確認された。
【０１０１】
＜アスペクト比Ｈ／Ｗ＞
次に、アスペクト比Ｈ／Ｗを変化させた場合の分光放射率を解析した。いずれも凸部を円錐形状とし、六方最密配列している。円錐形状の凸部１０ａの頂点間の間隔Ｐと、円錐底面の直径Ｗを同じ（Ｐ＝Ｗ）とし、凸部１０ａ（円錐）の高さをＨとしたときにアスペクト比＝Ｈ／Ｗとし、アスペクト比を０．２５、０．５、１．０、１．５とした場合に、それぞれ円錐構造の間隔Ｐを、３μｍ、９μｍ、２１μｍ、８４μｍとして解析していた。図２１に、円錐のアスペクト比を変化させたときの垂直放射率（ε）を示す。従来技術による平面構造の垂直放射率（ε）を併せて示す。
【０１０２】
平面構造の垂直放射率（ε）が０．８４であるのに対し、円錐形状の凸部構造を形成した場合には、平面構造よりも垂直放射率（ε）がいずれも向上していることがわかる。特に、円錐構造の間隔Ｐが９μｍ以上の場合において、アスペクト比を０．５以上にすることで垂直放射率（ε）を０．９５以上に向上できることが確認できた。また、図２１の結果から、間隔Ｐの大きさに依らず、アスペクト比が大きいほどより好ましいことも確認できた。
【０１０３】
以上の実施例１の結果から、本発明による凸部１０ａを形成することで、従来の平面構造に比べて垂直放射率を向上できることが確認できた。
【０１０４】
（実施例２）
＜間隔Ｐ＞
図２２に、ＲＣＷＡ法により計算した紫外域（波長０．３μｍ）〜近赤外域（波長２．５μｍ）での帯域の吸収率スペクトルを元に、下記式（３）から太陽光吸収率（α）を算出しプロットした。いずれも凸部を円錐形状とし、六方最密配列している。また、凸部に関し、Ｐ＝Ｗ、Ｈ／Ｗ＝０．５の条件の下、Ｐを３μｍ、６μｍ、９μｍ、１２μｍ、１５μｍ、１８μｍ、２１μｍ、３６μｍ、８４μｍの９種類の条件で解析している。
【数５】
2018095488.tif 000007
ここで、Isolar(λ)は波長λにおける太陽光の分光放射強度であり、αｓ（λ）は、熱放射制御素子の波長λにおける太陽光の分光吸収率である。
【０１０５】
図２２に示すように、凸部間の間隔Ｐが大きくなると（１５μｍ以上）、平面構造と同等の太陽光吸収率（α）が得られることがわかった。なお、間隔Ｐが小さい場合（３〜１２μｍ）の場合、太陽光吸収率（α）が平面構造よりも若干高くなってしまうことが確認されたものの、この場合でも０．１０未満であり、比較的小さな太陽光吸収率（α）であると言える。
【０１０６】
＜アスペクト比Ｈ／Ｗ＞
また、図２３に、アスペクト比Ｈ／Ｗを変化させた時の太陽光吸収率（α）を示した。いずれも凸部を円錐形状とし、六方最密配列している。また、凸部に関し、Ｐ＝Ｗとしている。解析に当たり、アスペクト比Ｈ／Ｗが０．２５、０．５、１．０、１．５の場合のそれぞれにおいて、凸部の頂点間の間隔Ｐを、３μｍ、９μｍ、２１μｍ、８４μｍとした。間隔Ｐが３μｍ、９μｍの場合はアスペクト比に関わらず平面構造よりも太陽光吸収率（α）が若干高くなってしまうことがわかった。しかし、錐体構造の間隔Ｐが２１μｍ及び８４μｍと大きくすることで、アスペクト比に関わらず平面構造と同等の特性が得られることがわかった。
【０１０７】
これらの結果から、本発明に従う熱放射制御素子１００において、凸部を円錐形状とする場合、特に、石英基板表面に間隔Ｐと凸部の底面の直径Ｗを同じ（Ｐ＝Ｗ）とした場合、Ｐを１５μｍ以上とし、且つ凸部構造の高さＨに関し、アスペクト比Ｈ／Ｗを０．２５以上とすることで、太陽光吸収率（α）を従来の平面構造と同等に保ちつつ、垂直放射率（ε）を従来の平面構造よりも向上することができることが確認された。すなわち、従来の平面構造の熱放射制御素子よりも優れた放射率および反射率を兼ね備える熱放射制御素子を確実に提供できることが確認された。
【０１０８】
（実施例３）
＜凸部の配列＞
図８（Ａ）及び図９（Ａ）を用いて既述の六方最密配列と、正方格子配列との相違による放射率の影響を確認するため、ＲＣＷＡ法により分光放射率を解析し、放射スペクトルを得た。図２４（Ａ）に、図８に示した六方最密配列による放射スペクトルを、図２４（Ｂ）に、図９に示した正方格子配列による放射スペクトルをそれぞれ示す。なお、いずれも凸部を円錐形状とし、Ｐを８４μｍ、Ｗを８４μｍ、Ｈを４２μｍとした。また、放射スペクトルから、それぞれの熱放射制御素子における３００Ｋでの垂直放射率（ε）を上記式（１）により計算し、グラフ中に示している。
【０１０９】
図２４から、六方最密配列及び正方格子配列のいずれの場合も、波長９μｍ付近及び２１μｍ付近での分光放射率が平面構造の場合に比べて向上していることが確認できた。さらに、垂直放射率（ε）も向上することがわかった。したがって、凸部の配列構造は、六方最密配列及び正方格子配列のいずれであっても構わず、六方最密配列がより好ましいと言える。また、垂直放射率（ε）を従来技術に比べて向上させる観点では、任意の配列が適用可能であることも確認できた。
【０１１０】
＜凸部の形状＞
さらに、図９（Ａ）に示した円錐を正方格子配列した場合と、図１０（Ａ）に示した正四角錐を最密に正方格子配列した場合とでの分光放射率を、ＲＣＷＡ法により計算し、放射スペクトルを得た。結果を図２５（Ａ），（Ｂ）のそれぞれに示す。なお、放射スペクトルから、それぞれの熱放射制御素子における３００Ｋでの垂直放射率（ε）を上記式（１）より計算し、グラフ中に示している。なお、円錐および正四角錐はともにＰを８４μｍ、Ｗ（正四角錐では既述のとおり内接円の直径を用いた）を８４μｍ、Ｈを４２μｍとした。
【０１１１】
図２５から、円錐の正方格子配列および正四角錐の正方格子配列のいずれの場合も、波長９μｍ付近及び２１μｍ付近での分光放射率が平面構造の場合に比べて向上していることが確認できた。さらに、垂直放射率（ε）も向上することがわかった。
【０１１２】
次に、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した凸部の形状の場合の分光放射率を、ＲＣＷＡ法により計算し、放射スペクトルを得た。この放射スペクトルを図２６に示す。なお、放射スペクトルから、３００Ｋでの垂直放射率（ε）を上記式（１）より計算した。ここで、図２６（Ａ）は、図１１（Ａ）に示したように、隣接する凸部間の稜線が断面図において半円形状（したがって、隣接する凸部間の凹部は半球状となる）の凸部を解析しており、Ｐは８４μｍ、Ｗは８４μｍ、Ｈは４２μｍである。また、図２６（Ｂ）は、図１１（Ｂ）に示したように断面図において半円形状が２段に渡って形成されており凸部間の稜線に折れ曲がり点が含まれる凸部を解析しており、Ｐは８０μｍ、Ｗ１は７６μｍ、Ｗ２は６０μｍ、Ｈは３８μｍ、ｈは３０μｍである。なお、いずれの場合も凸部は六方最密配列している。
【０１１３】
平面構造の場合に比べて、いずれの場合も、波長９μｍ付近及び２１μｍ付近での分光放射率が平面構造の場合に比べて向上していることが確認できた。さらに、垂直放射率（ε）も０．９３以上にまで向上することがわかった。これらの結果から、凸部は錐体形状でなくてもよく、凸部の高さ方向の断面積が底面から頂点に向かう方向に沿って小さくなればよいことが確認できた。したがって、凸部の錐体構造としては、円錐および四角錐のいずれでも構わず、六角錐などの多角錐を用いても放射率向上効果は得られ、さらに、凸部の形状は錐体に限定されないことも確認できた。
【０１１４】
（実施例４）
＜参考例１＞
高屈折率誘電体（Ｈ膜）としてＮｂ２Ｏ５を、低屈折率誘電体（Ｌ膜）としてＳｉＯ２を用いたＨＬ誘電体多層膜ミラーの構成を、下記表１のとおりとして、誘電体多層膜ミラーによる太陽光吸収率（α）への影響を、光学シミュレーションＴＦＣａｌｃを用いて解析した。このＨＬ誘電体多層膜ミラーでは、各帯域の中心波長に対しλ／４交互多層膜をＨ膜及びＬ膜を５組繰り返す構成で形成し、それらを重ね合わせ、合計６２層、合計厚み５０９８．７ｎｍの構成で波長域３５０〜９００ｎｍの光を反射する。そして、このＨＬ誘電体多層膜ミラーを石英基板の平坦表面に配置し、石英基板の裏面にＡｇ反射膜を設けた構成を用いて、０度入射時の特性（反射率および吸収率）を解析した。ここで、Ａｇ反射膜の厚みは１５０ｎｍとし、石英基板の厚みは２００μｍとしている。なお、表中、層数は基板から数えて何層目であるかを意味する。
【０１１５】
【表１】
2018095488.tif 000008
【０１１６】
図２７（Ａ）に、石英基板表面に参考例１の誘電体多層膜ミラーのみを形成したとき（すなわち、裏面のＡｇ反射膜なし）の反射スペクトルを示した。また、図２７（Ｂ）に、上記誘電体多層膜ミラーに加えて、石英基板の裏面にＡｇ反射膜を設けたときの反射スペクトルを示した。さらに、図２７（Ｃ）に、石英基板に誘電体多層膜ミラーおよび反射膜Ａｇを設けたときの吸収スペクトルを示した。また、参考例１による太陽光吸収率（α）は０．０４であり、従来技術による平面構造の石英基板の裏面にＡｇ反射膜を形成した構成によるによる太陽光吸収率（α）は０．０７であった。
【０１１７】
図２７（Ａ）に示したように、石英基板表面に形成した誘電体多層膜ミラー表面で波長域３５０〜９００ｎｍの光を効率良く反射することができる。また、図２７（Ｂ）に示したように、誘電体多層膜ミラーを形成した石英基板の裏面に反射膜Ａｇを形成することで、波長域３５０〜９００ｎｍだけでなく、近赤外域の光を裏面の反射膜Ａｇにより効率良く反射することができる。従来技術の構成では、反射率特性はＡｇ反射膜に依存するため、波長５００ｎｍ以下で急激に吸収率が高くなるが、太陽光スペクトルは５００ｎｍ以下の短波長や紫外域でも強度が高いため、太陽光吸収率が高くなる要因となる。それに対し、参考例１では太陽光スペクトルの強度の高い波長域３５０〜９００ｎｍの光を効率良く反射できるため、吸収率を低減することができる。この結果、従来技術の構成に比べて太陽光吸収率（α）を低減できるため、従来の熱放射制御素子よりも優れた吸収特性が得られる。
【０１１８】
＜参考例２＞
参考例１のＨ膜及びＬ膜の厚みを、シミュレーションソフト（TFCalc）を用いて最適化（Optimize）し、参考例２とした。なお、合計６４層、厚みの合計を５０６９．５ｎｍとした。
【０１１９】
図２８（Ａ）に、石英基板表面に参考例２の誘電体多層膜ミラーのみを形成したとき（すなわち、裏面のＡｇ反射膜なし）の反射スペクトルを示した。また、図２８（Ｂ）に、上記誘電体多層膜ミラーに加えて、石英基板の裏面にＡｇ反射膜を設けたときの反射スペクトルを示した。さらに、図２８（Ｃ）に、石英基板に誘電体多層膜ミラーおよび反射膜Ａｇを設けたときの吸収スペクトルを示した。また、参考例２による太陽光吸収率（α）は０．０３であり、従来技術による平面構造の石英基板の裏面にＡｇ反射膜を形成した構成によるによる太陽光吸収率（α）は０．０７に比べて大幅な改善が見られた。参考例２では、最適化（Optimize）により、吸収特性の改善やリップルを低減することができたため、参考例１の太陽光吸収率（α）０．０４よりもさらに太陽光吸収率を低減することができた。
【０１２０】
＜参考例３＞
参考例１におけるＮｂ２Ｏ５からなる高屈折率誘電体（Ｈ膜）に替えて、ＴｉＯ２をＨ膜として用い、合計８６層、厚みの合計を３１５８．０ｎｍとして、参考例３における誘電体多層膜ミラーとした。この誘電体多層膜ミラーは、波長域３５０〜１８００ｎｍの光を反射する。
【０１２１】
図２９（Ａ）に、石英基板表面に参考例３の誘電体多層膜ミラーのみを形成したとき（すなわち、裏面のＡｇ反射膜なし）の反射スペクトルを示した。また、図２９（Ｂ）に、上記誘電体多層膜ミラーに加えて、石英基板の裏面にＡｇ反射膜を設けたときの反射スペクトルを示した。さらに、図２９（Ｃ）に、石英基板に誘電体多層膜ミラーおよび反射膜Ａｇを設けたときの吸収スペクトルを示した。参考例３による太陽光吸収率（α）は０．０２であり、従来技術による平面構造の石英基板の裏面にＡｇ反射膜を形成した構成によるによる太陽光吸収率（α）は０．０７に比べて大幅な改善が見られた。
【０１２２】
＜参考例４＞
１層目から６０層目までは参考例１と同様に、高屈折率誘電体（Ｈ膜）としてＮｂ２Ｏ５を、低屈折率誘電体（Ｌ膜）としてＳｉＯ２を用い、６１層目から８０層目までは高屈折率誘電体（Ｈ膜）としてＨｆＯ２を、低屈折率誘電体（Ｌ膜）としてＳｉＯ２を用い、合計８０層、厚みの合計を５４９６．０ｎｍとして、参考例４における誘電体多層膜ミラーとした。この誘電体多層膜ミラーは、波長域３００〜９００ｎｍｎｍの光を反射する。
【０１２３】
図３０（Ａ）に、石英基板表面に参考例４の誘電体多層膜ミラーのみを形成したとき（すなわち、裏面のＡｇ反射膜なし）の反射スペクトルを示した。また、図３０（Ｂ）に、上記誘電体多層膜ミラーに加えて、石英基板の裏面にＡｇ反射膜を設けたときの反射スペクトルを示した。さらに、図３０（Ｃ）に、石英基板に誘電体多層膜ミラーおよび反射膜Ａｇを設けたときの吸収スペクトルを示した。参考例４による太陽光吸収率（α）は０．０１であり、従来技術による平面構造の石英基板の裏面にＡｇ反射膜を形成した構成によるによる太陽光吸収率は０．０７であり、これに比べて大幅な改善が見られた。
【０１２４】
＜入射角度評価＞
下記表２に、従来構成と、参考例３と、参考例４とでの、入射角度に対する波長域３００〜２５００ｎｍの太陽光吸収率（α）特性を示した。なお、入射角度は、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、８９°で解析した。また、これらの入射角度に対する太陽光吸収率（α）の平均値も併せて示した。
【０１２５】
【表２】
2018095488.tif 000009
【０１２６】
従来構成では、各入射角度に対する太陽光吸収率（α）は０．０３〜０．０７であり平均値は０．０７である。これに対し、参考例３では、各入射角度に対する太陽光吸収率（α）は０．０１〜０．０２であり、平均値は０．０２である。また、参考例４は、各入射角度に対する太陽光吸収率（α）は０．０１〜０．０３であり、平均値は０．０２である。
【０１２７】
これらの結果、いずれの入射角度で太陽光が入射しても、誘電体多層膜ミラーを形成することで太陽光吸収率（α）を低減することができる。そして、太陽光吸収率（α）の平均値と、それぞれの角度における太陽光吸収率（α）とでは、基本的には同程度であると言える。したがって、凸部が２次元配列された無機材料基板の表面に誘電体多層膜ミラーを形成する場合でも、太陽光吸収率（α）を低減する効果は十分にあると認められる。なお、凸部が設けられた無機材料基板の表面に誘電体多層膜ミラーを形成しても、赤外領域の反射率への影響は少ないため、垂直放射率（ε）への影響はないことも確認された。
【０１２８】
（実施例５）
＜発明例１−１＞
図１４のフローチャートに従い、図１１（Ａ）に示す凸部１０ａが六方配列する熱放射制御素子を作製した。まず、合成石英基板（厚み０．６ｍｍ）の表面洗浄を行った。洗浄条件は、酸洗浄とし、濃度：０．５ｗｔ％の低濃度ＨＦ洗浄を６０秒施した。次いで、Ｃｒからなる金属マスクＭをスパッタ法により成膜した。次に、金属マスクＭ上にフォトリソグラフィプロセスにてレジストマスクパターンＲを形成し、レジストマスクパターンＲをマスクとし、Ｃｒエッチング液を用いて、ウェットエッチングプロセスにより金属マスクＭのエッチングを行い、金属マスクＭのパターン形成を行った。そして、金属マスクＭのパターンをマスクとし、ＨＦ液（濃度：５０ｗｔ％）を用いて、合成石英基板の表面に所望の凸部１０ａよりなる構造Ｓを、ウェットエッチングにより形成した。凸部１０ａが形成された後、金属マスクＭを除去した後、合成石英基板を洗浄し、最後に、合成石英基板の裏面にＡｇ反射膜をスパッタ法により成膜した。こうして、発明例１に係る熱放射制御素子を作製した。
【０１２９】
図３１に、発明例１−１の基板表面のＳＥＭ像を示す。なお、図３１（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。なお、作製された凸部のサイズは、Ｐが８０μｍ、Ｗが５５μｍ、Ｈが３０μｍ、アスペクト比Ｈ／Ｗが０．５５、Ｗ／Ｐが０．７であった。
【０１３０】
＜従来例１＞
凸部を形成しない以外は、発明例１−１と同様にして従来例１に係る熱放射制御素子を作製した。すなわち、従来例１の基板表面は平面構造であり、裏面にＡｇ反射膜が形成されている。
【０１３１】
発明例１−１及び従来例１の熱放射制御素子について、赤外反射測定器（PerkinElmer社製；Spectrum-GX）を使用し、波長域５〜１４μｍの赤外領域での分光反射率を測定した。この分光反射率を用いて、全入射光から分光反射率を差引くことで分光放射率を算出した。結果を図３２に示す。なお、図３２には対比のため、従来例１の分光放射率も併せて示している。図３２より、波長８μｍ以上の帯域で、分光放射率が向上しているのが確認できた。また、波長域５〜１４μｍにおける、従来例の垂直分光放射率（式（１）から波長域のみを変えた）が０．８４であったのに対し、発明例１−１の同波長域における垂直放射率が０．８７であったことから、赤外領域での放射率の向上が確認された。
【０１３２】
＜発明例１−２＞
発明例１−１と同様にして、図１１（Ｂ）に模式的に示した、凸部１０ａが六方配列する熱放射制御素子を作製した。なお、凸部の作製にあたり、エッチング条件を以下のとおりとした。まず、図１４（Ａ）〜（Ｅ）を用いて示したのと同様の第１段階目のエッチング処理を施した。次いで、このエッチング処理により形成した凸部面に位置合せを行い、第２段階目のエッチング処理、すなわち、マスク形成、レジストパターン形成、ウェットエッチングによるマスクのパターン形成、ウェットエッチングによる構造Ｓの形成を行った。第１段階目のエッチング処理と、第２段階目のエッチング処理において、フォトリソパターンおよびエッチングに用いた条件は、凸部へのレジスト塗布方法を除いては同一条件である。第１段階目では、基板平面部へスピン塗布法によりレジストを塗布したのに対して、第２段階目では、凸部へスプレー塗布法によりレジストを塗布している。
【０１３３】
図３３に、発明例１−２の基板表面のＳＥＭ像を示す。なお、図３３（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。なお、作製された凸部のサイズは、Ｐが８０μｍ、Ｗ１が６５μｍ、Ｗ２が４２．４μｍ、Ｈが４０μｍ、ｈが２６．７μｍ、アスペクト比Ｈ／Ｗが０．６、Ｗ／Ｐが０．８であった。なお、図３３（Ｂ）の斜視図において、付着物が付いているように見える凸部もあるが、これはＳＥＭ像取得時の金属付着物である。
【０１３４】
発明例１−１と同様にして、発明例１−２の赤外領域での分光反射率を測定し、分光放射率を求めた。結果を図３４に示す。なお、図３４には対比のため従来例１の分光放射率も併せて示している。発明例１−２も、発明例１−１と同様に、波長８μｍ以上の帯域で分光放射率が向上しているのが確認できた。また、波長域５〜１４μｍにおける、従来例の垂直放射率（式（１）から波長域のみを変えた）が０．８４であったのに対し、発明例１−２の同波長域における垂直放射率は０．８９であり、赤外領域での放射率の更なる向上が確認された。
【０１３５】
＜発明例１−３＞
発明例１−１，１−２とは異なり、発明例１−３では、成型法を用いて熱放射制御素子を作製した。まず、機械加工（マシニングセンタ）により金型を作製し、この型にゾルゲル法によりシリカガラスを流し込み、凸部２０ａを成型した。凸部の形状は円錐であり、円錐を六方最密配列するようにした。成形後に、裏面にＡｇ反射膜を発明例１−１と同様にして成膜した。
【０１３６】
図３５に、発明例１−３の基板表面のＳＥＭ像を示す。なお、図３５（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。なお、作製された凸部のサイズは、Ｐが３７０μｍ、Ｗが３１０μｍ、Ｈが３３５μｍ、アスペクト比Ｈ／Ｗが１．１、Ｗ／Ｐが０．８５であった。
【０１３７】
発明例１−１と同様にして、発明例１−３の赤外領域での分光反射率を測定し、分光放射率を求めた。結果を図３６に示す。なお、図３６には対比のため従来例１の分光放射率も併せて示している。発明例１−３も、発明例１−１と同様に、波長８μｍ以上の帯域で分光放射率が向上しているのが確認できた。また、波長域５〜１４μｍにおける、従来例の垂直放射率（式（１）から波長域のみを変えた）が０．８４であったのに対し、発明例１−３の同波長域における垂直放射率は０．９２であり、赤外領域での放射率の更なる向上が確認された。
【０１３８】
（実施例６）
成型法によりゾルゲルのシリカガラスで平面構造を作製するようにした以外は、発明例１−３と同様にして、参考例２−１に係る熱放射制御素子を作製した。発明例１−１と同様にして、参考例２−１の赤外領域での分光反射率を測定して分光放射率を求め、従来例１と比較したところ、図３７に示すとおりであった。参考例２−１も、従来例１も、どちらも構造Ｓが形成されていないため、同等の分光放射率であり、波長９μｍにおいて分光放射率が低下していることが確認できた。また、波長域５〜１４μｍにおける参考例２−１の垂直放射率（式（１）から波長域のみを変えた）は０．８４であり、従来例１と同波長域における垂直放射率が同等であることが確認された。したがって、エッチングによる凸形状の形成と、ゾルゲルのシリカガラス形成による凸形状の形成とに依らず、凸形状の有無により垂直放射率の特性が異なることが確認された。このことから、ゾルゲルのシリカガラスによる凸形状の形成であっても、発明例１−１と同様に、垂直放射率（ε）を向上できることが確認できた。
【０１３９】
（実施例７）
金属マスクＭの成膜前に、酸洗浄による基板洗浄を行わなかった以外は、発明例１−１と同様にして発明例２−１に係る熱放射制御素子を作製した。図３８に、発明例２−１の基板表面のＳＥＭ像を示す。なお、図３８（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。図３８に示されるように、凸部の表面が荒れたものが発生した。なお、作製された凸部のサイズは、Ｐが８０μｍ、Ｗが５５μｍ、Ｈが３０μｍ、アスペクト比Ｈ／Ｗが０．５５、Ｗ／Ｐが０．７であった。
【０１４０】
このような凸部表面の荒れの影響により光の散乱及び回折が発生し、臨界角より大きい光は光閉じ込め効果により熱放射制御素子内部（基板内部）に閉じ込められ、ひいてはＡｇ反射膜に吸収されることで、太陽光吸収率（α）が従来例１よりも悪化する。そこで、作製した熱放射制御素子にさらに熱処理を施した。アニールの熱処理条件としては、合成石英の軟化点以下である１２５０℃で、圧力：０．１ＭＰａ、温度：１２５０℃、２時間の条件とした。アニール後のＳＥＭ像を図３９に示す。図３９（Ａ）は断面像であり、（Ｂ）は斜視像である。合成石英の熱変形が進行する温度以上でアニールを行うことにより、石英表面が軟化し、図３８に示される凸部表面に発生したスジ状痕（表面が荒れている部分）が滑らかになり、凸部の表面粗さを改善することができることが確認された。また、アニール前には鋭角であった先端を、緩やかなＲ形状にすることができることも確認された。アニール後の凸部のサイズは、Ｐが８０μｍ、Ｗが６０μｍ、Ｈが２４μｍ、アスペクト比Ｈ／Ｗが０．４、Ｗ／Ｐが０．７５であった。
【０１４１】
分光光度計（PerkinElmer社製；Lambda900）を用いて、波長域３００〜２２００ｎｍの反射率を測定し、アニール前後の吸収率の変化を測定した。結果を図４０に示す。アニール前と比較し、波長３５０〜２２００ｎｍの全帯域で、吸収率特性がアニール後に低下しているのが確認できた。また、アニール前後の太陽光吸収率（α）と垂直放射率（ε）の変化量を求めたところ、太陽光吸収率（α）の差（［アニール後］−［アニール前］）は−０．０４であり、垂直放射率（ε）の差（［アニール後］−［アニール前］）は０であった。よって、アニールにより垂直放射率（ε）を維持したまま、太陽光吸収率（α）を低減できることが確認された。
【０１４２】
（実施例８）
最後に、アニール処理温度と凸部の形状変化推移の確認を行った。まず、発明例１−１と同一条件で熱放射制御素子を作製した。これと同じ熱放射制御素子に対して、それぞれ１２００℃、１２２５℃、１２５０℃、１２７５℃および１３００℃の条件でアニールを行った。その他のアニール条件は、実施例７と同じである。
【０１４３】
図４１に、ＳＥＭ断面像を示す。図４１（Ａ）は熱処理前の、図４１（Ｂ）は１２００℃熱処理後の、図４１（Ｃ）は１２２５℃熱処理後の、図４１（Ｄ）は１２５０℃熱処理後の、図４１（Ｅ）は１２７５℃熱処理後の断面像である。凸部の形状の軟化は１２００℃から始まり、鋭角であった先端が緩やかなＲ形状になり、温度上昇と共に形状変化が顕著になる。しかし１３００℃を超えると熱変形が増大し、基板の割れが発生した。この結果から１２００℃〜１２７５℃の範囲でアニール処理することで、太陽光吸収率（α）の低減できることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明によれば、太陽光吸収率を従来と同程度に維持したまま、従来よりも高い熱放射率を備える熱放射制御素子及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１０・・・無機材料基板
１０ａ・・凸部
２０ａ・・凸部（異種材料）
３０・・・誘電体多層膜ミラー
５０・・・透明導電膜
７０・・・増反射膜
８０・・・反射膜
９０・・・保護膜
１００・・・熱放射制御素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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