(57)【要約】  本発明は、赤外線放射要素用の反射体に関する。反射体は、金属箔を備え、この金属箔が、金属箔上に堆積された第１の酸化物層と、前記第１の酸化物層上に堆積された赤外線反射金属層と、前記赤外線反射層上に堆積された第２の酸化物層と、によって被覆されることを特徴とする。第１の酸化物層は、拡散バリア層として機能し、赤外線反射層の金属が基板内に拡散することを防止する。第２の酸化物層は、赤外線反射層に必要とされる熱安定性を与え、赤外線反射層用の保護層として機能することとなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線放射要素用の反射体であって、金属箔を備え、前記金属箔が、前記金属箔上に堆積された第１の酸化物層と、前記第１の酸化物層上に堆積された赤外線反射金属層と、前記赤外線反射層上に堆積された第２の酸化物層と、によって被覆されていることを特徴とする反射体。
【請求項２】
前記赤外線放射要素が、赤外線電球または赤外線ヒータを備えていることを特徴とする請求項１に記載の反射体。
【請求項３】
前記反射体が、少なくとも９０％の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの周波数範囲内で全反射するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の反射体。
【請求項４】
前記金属箔が、ステンレス鋼箔から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項５】
前記赤外線反射金属が、金、プラチナ、パラジウム、ロジウム、またはこれらの合金を含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項６】
前記第１の酸化物層が、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、またはジルコニウム酸化物、またはこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項７】
前記第２の酸化物層が、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム酸化物、またはこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項８】
前記赤外線反射層が、５０ｎｍ〜６００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項９】
前記第１の酸化物層が、５０ｎｍ〜５００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項１０】
前記第２の酸化物層が、１〜１００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の反射体。
【請求項１１】
熱処理後の赤外線放射要素の赤外線反射層の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内での全反射の損失を、熱処理前の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射の損失と比較して、１５％未満に低減させ、
前記熱処理を７００℃の温度で７２時間にわたってさらすようにすることを含む方法であって、
−金属箔を設けるステップと、
−第１の酸化物層を前記金属箔上に堆積するステップと、
−赤外線反射金属層を前記第１の酸化物層上に堆積するステップと、
−第２の酸化物層を前記赤外線反射層上に堆積するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記熱処理の後、１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内での全反射の損失が、５％未満であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記赤外線放射要素が、赤外線電球または赤外線ヒータを備えていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属箔が、ステンレス鋼箔から構成されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記赤外線反射金属が、金、プラチナ、パラジウム、ロジウム、またはこれらの合金を含んでいることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の酸化物層が、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、またはジルコニウム酸化物、またはこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の酸化物層が、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、またはジルコニウム酸化物、またはこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記赤外線反射層が、５０ｎｍ〜６００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の酸化物層が、５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の酸化物層が、１ｎｍ〜１００ｎｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線放射要素用の反射体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金層のような反射金属層を備える赤外線放射要素用の反射体が、当該技術分野では知られている。
【０００３】
このような反射体は、例えば、赤外線電球または赤外線ヒータに用いられることとなる。
【０００４】
しかしながら、金を含む反射体の既知の問題として、金層の熱安定性が制限されるということがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の問題を回避するために改良された赤外線放射要素用の反射体を提供することにある。本発明の他の目的は、反射体がその反射率を失うことなく高温で用いられ得るように改良された熱安定性を有する、赤外線放射要素用の反射体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、赤外線放射要素用の反射体が提供されることとなる。
【０００７】
この反射体は、金属箔を備え、該金属箔が、
−金属箔上に堆積された第１の酸化物層と、
−前記第１の酸化物層上に堆積された赤外線反射金属層と、
−前記赤外線反射層上に堆積された第２の酸化物層と、
によって被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
赤外線放射要素は、例えば、赤外線電球または赤外線ヒータを備えている。
【０００９】
本発明による反射体の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射は、好ましくは、９０％よりも高く、または９５％よりも高く、例えば、９９％であるとよい。
【００１０】
金属箔は、どのような金属または金属合金を含んでいてもよい。
【００１１】
好ましい金属箔は、ステンレス鋼箔を含んでいるとよい。
【００１２】
金属箔の厚みは、好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲内、例えば、０．０８ｍｍであるとよい。
【００１３】
第１の酸化物層は、拡散バリア層として機能し、赤外線反射層の金属が基板内に拡散することを防止することとなる。
【００１４】
第２の酸化物層は、赤外線反射層に必要とされる熱安定性を与え、赤外線反射層用の保護層として機能することとなる。
【００１５】
赤外線反射層は、反射特性を有するならば、どのような金属または金属合金を含んでもよい。
【００１６】
好ましい赤外線反射層は、例えば、金、プラチナ、パラジウム、ロジウム、またはこれらの合金を含んでいるとよい。
【００１７】
その反射特性およびその耐食性から金であることが好ましい。
【００１８】
好ましくは、赤外線反射層は、５０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、例えば、３００ｎｍの厚みを有するとよい。
【００１９】
赤外線反射層は、当該技術分野において既知のあらゆる技術、例えば、スパッタリング、静電噴霧のような噴霧、熱蒸着または電子ビーム蒸着のような蒸着、電気メッキ、またはプラズマ化学蒸着のような化学蒸着によって、堆積されてもよい。
【００２０】
赤外線反射層を堆積する技術は、スパッタリングであることが好ましい。
【００２１】
第１の酸化物層は、どのような金属酸化物を含んでもよい。好ましい金属酸化物は、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、またはジルコニウム酸化物、またはこれらの組合せを含んでいるとよい。
【００２２】
最も好ましい酸化物は、セリウム酸化物およびイットリウム酸化物であるとよい。
【００２３】
好ましくは、第１の酸化物層は、５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、例えば、１００ｎｍまたは３００ｎｍの厚みを有しているとよい。
【００２４】
第２の酸化物層は、どのような金属酸化物を含んでもよい。好ましい金属酸化物は、セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ベリリウム酸化物、クロム酸化物、ハフニウム酸化物、マグネシウム酸化物、トリウム酸化物、イットリウム酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物、亜鉛酸化物、またはジルコニウム酸化物を含んでいるとよい。
【００２５】
最も好ましい酸化物は、セリウム酸化物およびイットリウム酸化物であるとよい。
【００２６】
好ましくは、第２の酸化物層は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲、例えば、５ｎｍ、１０ｎｍ、または３０ｎｍの厚みを有しているとよい。
【００２７】
第１の酸化物層は、第２の酸化物層と同じ酸化物を含んでもよく、また、第２の酸化物層と異なる酸化物層を含んでいてもよい。
【００２８】
第１の酸化物層および第２の酸化物層は、当該技術分野において既知のあらゆる技術、例えば、反応性スパッタリングのようなスパッタリング、ゾル−ゲル堆積のような浸漬被覆法、熱化学蒸着または燃焼化学蒸着のような化学蒸着、または反応性電子ビーム蒸着または反応性熱蒸着のような蒸着によって、堆積されてもよい。
【００２９】
第１の酸化物層および第２の酸化物層を堆積する技術は、反応性スパッタリングであることが好ましい。
【００３０】
本発明の第２態様によれば、熱処理後の赤外線放射要素の赤外線反射層の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射の損失を、熱処理前の全反射と比較して、１５％未満に減少させる方法が、提供されることとなる。
【００３１】
この方法は、
−金属箔を設けるステップと、
−第１の酸化物層を金属箔上に堆積するステップと、
−赤外線反射金属層を第１の酸化物層上に堆積するステップと、
−第２の酸化物層を赤外線反射層上に堆積するステップと、
を含んでいる。
【００３２】
さらに好ましくは、熱処理後の１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射の損失は、１０％未満または５％未満であるとよい。
【００３３】
本発明の目的を達成するために、熱処理は、反射体を７００℃の温度に７２時間にわたってさらすことを含む。この熱処置は、赤外線放射要素の運転条件が、通常、約２５０℃および３００℃である点を考慮すれば、過酷な試験であることを理解されたい。
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１に概略的に示される例によって、本発明を説明する。
【００３６】
反射体１０は、０．０８ｍｍの厚みを有するステンレス鋼箔１２を備えている。
【００３７】
このステンレス鋼箔の上に、ＣｅＯxを含む第１の酸化物層１４が堆積される。第１の酸化物層１４は、ＤＣマグネトロンスパッタリングによって堆積される。第１の酸化物層は、１６０ｎｍの厚みを有することとなる。続いて、金を含む赤外線反射層１６が、ＤＣマグネトロンスパッタリングによって、第１の酸化物層１４上に堆積される。赤外線反射層１６は、３５０ｎｍの厚みを有することとなる。この赤外線反射層１６の上に、ＣｅＯXを含む第２の酸化物層１８が、ＤＣマグネトロンスパッタリングによって、堆積される。第２の酸化物層１８は、６ｎｍの厚みを有することとなる。
【００３８】
本発明による反射体の他の実施形態は、
−ステンレス鋼基板と、
−１６０ｎｍの厚みを有するＹxＯyを含む第１の酸化物層と、
−３００ｎｍの厚みを有する金を含む赤外線反射層と、
−６ｎｍの厚みを有するＹxＯyを含む第２の酸化物層と、
を備えている。
【００３９】
反射体のこれらの２つの実施形態に、過酷な条件下で熱処理が施される。これらの反射体は、７００℃の温度で７２時間にわたって加熱されることとなる。
【００４０】
反射体の品質は、肉眼検査を通じて、および全反射の測定によって、評価される。
【００４１】
熱処理の後、金の被覆率は、１００％のままで維持されることとなる。
【００４２】
これらの２つの記載された実施形態の理論的シミュレーションによれば、１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射は、９５％〜９９％となる。
【００４３】
熱処理の後、１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射の減少は、１５％未満である。いくつかの実施形態では、１０００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲内における全反射の減少は、５％未満となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による反射体の概略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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