(57)【要約】【課題】  太陽光などの照射光または反射光を有効に制御することができる、指向性反射材料およびそれを用いた建材を提供する。【解決手段】  本発明の指向性反射材料は、支持層と、反射率分布を有する反射層と、集光レンズとを、備える。本発明は、再帰反射材の反射層に反射率分布を持たせることで、入射角及び入射方位に応じて、入射光の反射率を変化させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持層と、反射率分布を有する反射層と、集光レンズとを、備える指向性反射材料。
【請求項２】
光吸収層を反射層に部分的に設ける、および／または、光吸収率の異なる光吸収層を設けることにより、反射率分布が形成された、請求項１に記載の指向性反射材料。
【請求項３】
前記反射層は、光の入射角度に応じて反射率が異なる、請求項２に記載の指向性反射材料。
【請求項４】
前記支持層と前記反射層との間に、熱吸収部と熱反射部とを有する制御層を設ける、請求項１ないし３のいずれかに記載の指向性反射材料。
【請求項５】
前記集光レンズは、その一部が前記反射層に埋設されている、あるいは前記反射層上に設けられている、請求項１ないし４のいずれかに記載の指向性反射材料。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の指向性反射材料を用いる、建材。
【請求項７】
前記建材を設ける地点の年間の太陽軌跡に応じて、前記反射率分布を有する反射層が設けられている、請求項６に記載の建材。
【請求項８】
前記光吸収層は、特定の方向からみる場合に、文字、模様、色彩またはこれらの組合せが認識されるように前記反射率分布を有する反射層が設けられている、請求項６に記載の建材。
【請求項９】
前記光吸収層に吸収された光を熱源または電力源として用いる、請求項６に記載の建材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光などの照射光または反射光を有効に制御することができる、指向性反射材料およびそれを用いた建材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化問題の一つとして、ヒートアイランド現象が挙げられる。ヒートアイランド現象は、都市部の気温がその周辺の郊外部に比べて異常な高温を示すことをいう。ヒートアイランド現象を起こす原因の一つとして、アスファルトやコンクリートによる、光反射率の低下、熱吸収率の増加が挙げられる。この対策として、建物の外壁に、可視光域および赤外線領域で高い反射率を示す高光反射率素材・塗料を採用することが行われている。これにより、日射を効率よく反射すれば、建物の受熱量が軽減されるので、建物が温まらず、冷房負荷を軽減することができる。
【０００３】
しかし、高光反射率素材・塗料を建物の外壁に用いた場合、壁面から反射した光が周辺への照り返しとなり、近接する建物や道路面を暖めてしまう。このため、利用できる場所が限られるという問題がある。また、冬季には、受熱量が減少するため、暖房負荷が増加する。このため、冬季においては、暖房のためのエネルギーが増大することになる。
【０００４】
照り返しの問題を解決するために、再帰反射材を使うことが試みられている（例えば、特許文献１、２参照）。再帰反射材とは、どの方向から入射した光であっても、入射方向へ反射する性質を持つ反射材である。建物の外面に再帰反射材を用いることで、時々刻々と変化する太陽からの光を周辺へ照り返すことなく、確実に太陽の方向に反射させることができる。再帰反射材の機構には、コーナーキューブ反射によるプリズム型とビーズの屈折による球状レンズ型が知られている。図７は、従来の球状レンズ型の再帰反射材における光の反射を示す図である。この図の例では、支持層２０の上に反射層２１を設け、集光レンズ２２は、その一部が前記反射層に埋設されている。
【０００５】
図７のような再帰反射材を用いると、照り返しの問題は解決することができる。しかし、冬季の暖房負荷増加の問題は解決することができない。また、再帰反射材の性質上、例えば、自動車のヘッドライトなどのような下方からの光も、光源方向に反射するため、いわゆる光害となり、視認性を損なうという問題がある。このため、道路面から見えない箇所にしか使えないという問題がある。
【０００６】
反射率を制御することができれば、冬季の暖房負荷増加の問題や光害の問題を解決することができる。光学反射材の反射率を入射する光の向きや角度によって制御することが、試みられている（例えば、特許文献３〜８参照）。
【０００７】
特許文献３には、太陽光反射板を建物の屋根面に設置したものが開示されている。この太陽光反射板の表面には、吸光材からなる複数の長板状のフィンを長手方向が東西方向となるように立設してルーバー構造反射板としたものが開示されている。太陽高度が高い夏季にはフィン同士の間の反射板によって太陽光が反射される。一方、太陽高度が低い冬季には、太陽光が直接フィンに当たり、フィンの表面で熱に変わる。しかし、この反射板は、屋根面や地表のように水平面にしか設置できない。このため、建物の側面や水平面を有さない屋根面などには設置できないという問題がある。また、周辺への照り返しを防止することはできない。
【０００８】
特許文献４には、パネルの上に基材の形状に倣ったエレクトロクロミック層が設けられ、エレクトロクロミック層に通電して、再帰反射状態と光を吸収する集熱状態が切り替えられる調光構造体が開示されている。しかし、この調光構造体は、通電により再帰反射状態と集熱状態とを切り替える必要があるため、構造が複雑であり、また、耐光性に乏しい。このため、建物などの大きな構造物の外皮に用いるには適さないという問題がある。
【０００９】
特許文献５には、反射層と、透明微小球とを備える再帰反射材において、反射層の反射材としてコレステリック液晶を用いたものが開示されている。しかし、この再帰反射材は、反射層の反射材としてコレステリック液晶を用いているので、入射角及び入射方位によって反射率に分布を持たせて設定することはできない。また、コレステリック液晶は、建物などの大きな構造物の外皮に用いるには高価であり、耐光性に乏しく、実情に沿わないという問題がある。
【００１０】
特許文献６には、再帰反射層表面に、透明樹脂中に遮光壁が設置された角度選択透過性を有するシートが積層された表皮材が開示されている。しかし、角度選択透過性シートでは、入射角及び入射方位によって反射率に分布を持たせた反射指向性を設定することはできない。
【００１１】
特許文献７には、再帰反射シートに、特定の観測角度の範囲内でのみ目で見ることのできる、指向性ある像を形成する方法が開示されている。しかし、入射角及び入射方位によって反射率に分布を持たせた反射指向性を設定することはできない。
【００１２】
特許文献８には、表面に光不透過性の凸部を設けた再帰反射体が開示されている。しかし、この部材は、光を選択反射するが、入射角及び入射方位によって反射率に分布を持たせた反射指向性を設定することはできない。
【００１３】
また、モーターなどの動力を用いて、太陽の位置に応じて反射面を適切な向きに制御することも可能である。しかし、この場合は、反射面を制御する駆動部が必要であるので、装置構成が複雑となり、戸外で用いる場合に、故障の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−３２２３１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７６４８号公報
【特許文献３】特開平８−１８９１６１号公報
【特許文献４】特開２００７−２７９５９５号公報
【特許文献５】特開２００９−１２２４２４号公報
【特許文献６】特開２００５−４１１２０号公報
【特許文献７】特開昭６１−４６９７６号公報
【特許文献８】特開２００６−１６３２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の光学反射材は、その反射率に入射角依存性は有するものの、入射角及び入射方位によって反射率に分布を持たせて設定することはできない。また、駆動部が必要であるなど動力が必要で部材の構成が複雑である、耐光性に乏しい、材料が高価であるなど、建物の壁面等として屋外で広範囲な面積で用いるには適さないものも多い。
そこで、本発明の課題は、駆動部がなく動力を必要とせず、簡単な構成で、夏季の太陽に対して、照り返しの問題を生ずることなく高反射化でき、かつ、冬季の暖房負荷を軽減することができ、さらに、下方からの光を光源方向に反射しない、すなわち、太陽光などの照射光または反射光を有効に制御することができる、指向性反射材料およびそれを用いた建材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、鋭意検討した結果、再帰反射材の反射層に反射率分布を持たせることで、入射角及び入射方位に応じて、入射光の反射率を変化させることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１７】
本発明の指向性反射材料は、支持層と、反射率分布を有する反射層と、集光レンズとを、備える。
【００１８】
夏の太陽光の入射角度と冬の太陽光の入射角度は、異なる。また、日時が同じであっても、緯度・経度など地理的な位置が異なれば、太陽光の入射角度は異なる。本発明では、指向性反射材料を使用する場所・高さ・向きなどに応じて反射率を容易に設計変更することができる。すなわち、反射層が反射率分布を有するので、支持層や集光レンズを調整しなくても、容易に反射指向性を変更することができる。したがって、指向性反射材料を使用する場所に応じて反射率分布を設計することができる。この結果、夏には、日射を効率よく反射して、建物の受熱量が軽減されるので、建物が温まらず、冷房負荷を軽減することができる。一方、冬には、日射を効率よく吸収するので、暖房負荷を軽減することができる。さらに、自動車のヘッドライトなどのような下方からの光も、反射率分布を制御することで、再帰反射を防止できる。また、反射面の向きを変えることなく反射率を制御することができる。この結果、反射面の向きを制御する駆動部が必要ないので、装置構成を簡易にすることができる。また、故障などの問題も生じない。
【００１９】
反射率分布は、光吸収層を反射層に部分的に設ける、および／または、光吸収率の異なる光吸収層を設けることにより、形成する。
【００２０】
なお、本明細書中で、反射率分布というときは、光を反射する性質の部位と光を吸収する性質の部位が混在する場合のみならず、光を反射する性質の部位及び光を吸収する性質の部位において、光を反射する程度または光を吸収する程度が異なる場合を含む。また、光を反射する程度または光を吸収する程度が異なる場合は、各部位において、反射または吸収する光の波長が異なる場合も、反射または吸収する光の波長が同一であっても、反射または吸収する光の量が異なる場合のいずれも含まれる。
【００２１】
前記反射層は、光の入射角度に応じて反射率が異なるものである。
【００２２】
上記指向性反射材料は、前記支持層と前記反射層との間に、光吸収部と反射部とを有し、制御層を設けてもよい。制御層は、例えば、前記支持層と前記反射層との間でスライドさせることにより、反射率を変化させることができる。これにより、光の入射・反射の制御をより細かく行うことができる。
【００２３】
前記集光レンズは、その一部が前記反射層に埋設されている、あるいは前記反射層上に設けられているとよい。
【００２４】
上記指向性反射材料は、建材として用いられる。
【００２５】
上記建材は、前記建材を設ける地点の年間の太陽軌跡に応じて、前記反射率分布を有する反射層が設けられているとよい。例えば、冷房負荷が発生する期間の太陽光が集光する位置の反射層は、反射する部位を、暖房負荷が発生する期間には、前記光吸収層の部位に太陽光が集光するように、反射率分布を与えた反射層を設けるなどである。
【００２６】
前記建材に本発明の指向性反射材料を用いる場合に、前記光吸収層は、特定の方向からみる場合に、文字、模様、色彩またはこれらの組合せが認識されるように前記反射率分布を有する反射層が設けられているものであってもよい。照射光または反射光を有効に制御することに加え、壁面などの装飾にも用いることができる。
【００２７】
上記建材は、前記光吸収層に吸収された光は、熱源または電力源として用いてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の指向性反射材料は、支持層と、反射率分布を有する反射層と、集光レンズとを、備える。この反射層は、複雑な構造を有さず、反射率分布を任意に変更することができる。したがって、用いる場所によって、最適な反射率を有する構成にすることができる。また、動力を必要とせず、構成が簡易なので、建材など外部に用いても、安価で、十分な強度を有する。
さらに、特定の方向からみる場合に、文字、模様、色彩またはこれらの組合せが認識されるように前記反射率分布を有する反射層を設けることにより、建材などに装飾性を与えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の指向性反射材料の一実施例の概略を示した説明図である。
【図２】図２は、本発明の指向性反射材料の一実施例の概略を示した説明図である。
【図３】図３は、本発明の指向性反射材料の一実施例の概略を示した説明図である。
【図４】図４は、本発明の指向性反射材料の一実施例の概略を示した説明図である。
【図５】図５は、本発明の指向性反射材料の一実施例の概略を示した説明図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例の概要を説明する図である。
【図７】図７は、従来の再帰反射材を用いた光の反射を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
以下、本発明の指向性反射材料の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の指向性反射材料の実施態様の一例を説明する概略図である。図１において、指向性反射材料は、支持層１と、反射率分布を有する反射層２と、集光レンズ３を備える。反射層２は、その表面に集光レンズ３が嵌合するように凹部を有しており、その凹部の表面の一部に光吸収層４が設けられている。凹部の表面の一部に光吸収層４を設けることで、特定の角度から入射した光のみを再帰反射し、それ以外の角度で入射した光を吸収することができる。また、この図の例では、球状の集光レンズ３を用いる。
【００３１】
（支持層）
支持層１は、本発明の指向性反射材料において他の層を支持するための層である。支持層を構成する材料については特に制限はなく、金属、コンクリート、ガラス、タイル、木材、樹脂など、公知の建築材料を用いることができる。また、支持層は、光透過性であっても、光不透過性であってもよい。このような建築材料として利用できる金属は、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、ガルバニウム鋼板などが、ガラスは、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、安全ガラス、強化ガラス、結晶化ガラス、多孔質ガラスなどが、樹脂であれば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどの透明性の高い樹脂や、これらの透明性の高い樹脂に顔料などを添加した光不透過性の樹脂が挙げられる。また、繊維強化プラスチックや、上記の樹脂を原料とする繊維を用いた布であってもよい。上記支持層は、使用目的に応じて、例えばシート状、タイル状、ブロック状の構造であってもよい。
【００３２】
（反射層）
反射層２は、光を反射する性質を有するものであれば特に限定されず、金属、樹脂フィルムやガラス上にアルミニウムなどの金属を蒸着または貼付したもの、顔料や染料を含有させた樹脂フィルムやガラス、顔料や染料を含有する塗料などが挙げられる。また、反射層を保護する目的で、反射層の表面を透明な樹脂等でコーティングしたものであってもよい。なお、顔料や染料を含有させた樹脂フィルムやガラス、顔料や染料を含有する塗料は、下記の光吸収層と共通する場合がある。本明細書では、特定の波長の光を反射する目的で顔料や染料を含有させた樹脂フィルムや顔料や染料を含有する塗料を用いる場合には光反射層といい、特定の波長の光を吸収する目的で顔料や染料を含有させた樹脂フィルムや顔料や染料を含有する塗料を用いる場合には光吸収層ということもある。
【００３３】
図１の例では、上記反射層の表面の一部には、光吸収層４が設けられている。また、集光レンズ３は、その一部が前記反射層２に埋設されている。すなわち、反射層２上に集光レンズ３が嵌合されるように、反射層２の表面に凹部を有する。図１の例では、反射層２の凹部の表面に、光吸収層４が部分的に設けられている。したがって、埋設した集光レンズ３に接する部分が、反射層２に接するか、光吸収層４に接するかにより、反射率分布を有する。
【００３４】
（光吸収層）
光吸収層４は、特に制限されず、光吸収性の顔料や染料、金属酸化物、樹脂に顔料や染料を含有させたものなどが挙げられる。上記したように、光吸収層４は、反射層の表面の一部に設ける。
【００３５】
図１の例では、光吸収層４は、反射層の表面の一部に設けられている。一方、図１の例と逆に、光吸収層の表面の一部に反射層を設ける構成としてもよい。あるいは、同一面上に光吸収層と反射層とを持たせる構成としてもよい。
【００３６】
反射率分布は、上記したように嵌合する集光レンズごとに光反射層と光吸収層とのパターンを変えることにより与えることができる。一方、個々の集光レンズに対応する反射層の反射率を同一にし、反射率の異なる反射層に接する集光レンズを組み合わせることによっても、反射率分布を与えることができる。例えば、１０個の集光レンズのうち、１個の集光レンズに接するのが光反射層で、９個の集光レンズに接するのが光吸収層のようにする。この場合には、嵌合する集光レンズごとに光反射層と光吸収層とのパターンを変える場合に比べ、細かい制御は難しい。しかし、簡単な構成で反射率分布を与えることができる。
【００３７】
（集光レンズ）
集光レンズ３は、光を集光させることのできるものであれば、特に制限はされない。図１に示すような球（ビーズ）状の微小球のほか、例えば、半球状、半円柱状、かまぼこ形状、多角柱状（例えば、三角柱状など）、錘状（円錐状、紡錘状、多角錘状（例えば、三角錐、四角錘など））などの形状のものが挙げられる。微小球の集光レンズは、例えば、楕円球状のように球が変形した形状も含む。また、集光レンズ３は、レンズ内に空洞があってもよい。
【００３８】
集光レンズ３の大きさは、光を集光することができれば、とくに制限はない。球状のものを用いる場合は、粒経が３０μｍ程度以上のものを用いればよい。粒経が３０μｍ程度より小さい集光レンズ３を用いると、回折で波長０．３μｍから２．５μｍ程度までの太陽光が広がってしまい、所望の反射率分布を得ることができないからである。また、集光レンズ３の粒径の上限は、１０ｃｍ程度以下である。これより粒径が大きくなると、重量や厚みにより建物外皮に建築材料として用いるには適さなくなる、また、集光することによる温度上昇が大きくなるという問題があるからである。球状の集光レンズ３は、公知のガラスビーズなどを用いればよい。
【００３９】
（製造方法）
本実施の形態における指向性反射材料は、例えば以下のようにして製造される。支持層１の上に、アルミニウムなどの金属を蒸着して、反射層２を製造する。この金属膜を例えば、インジェクション成形、押出し成形、エンボス加工などにより、金属膜表面に凹状の窪みを作る。この凹状の窪みに、光吸収層を部分的に設ける。
【００４０】
光吸収層は、本発明の指向性反射材料において、重要な役割を果たす。本発明では、反射層上に部分的に光吸収層を設ける。具体的には、指向性反射材料を設ける位置（緯度・経度）、指向性反射材料を設ける地表からの高さ、指向性反射材料を設ける向き、周辺の条件（例えば、周辺の建築物、道路、山などの地理的状況）などを考慮して、季節や時間によって周期的かつ規則的に変化する太陽高度に対して、光吸収層を任意にパターン化する。例えば、夏季あるいは時間帯により太陽光を反射し高温化を抑制したい場合には、太陽光が集光レンズ３を介して照射される位置が、反射層において、高反射部位となるようにする。一方、太陽光を吸収して熱エネルギー、光エネルギーを利用したい季節あるいは時間帯には、太陽光が集光レンズ３を介して照射される位置が、光吸収層となるようにする。
【００４１】
また、設置面が道路に面し、しかも自動車等のヘッドライトが当たる位置に、本発明の指向性反射材料を設置する場合には、ヘッドライトの光が集光レンズを介して照射される位置が、光吸収層４になるようにする。また、指向性反射材料を設ける地表からの高さから、本発明の指向性反射材料を設置に街灯などが存在する場合には、街灯の光が集光レンズを介して照射される位置が、光吸収層４になるようにする。
【００４２】
光吸収率の異なる光吸収層を設けてもよい。色調の異なる染料や顔料、金属酸化物等を用いると、光吸収率の異なる光吸収層を形成することができる。この場合に、例えば、赤外線領域の吸収率が高い染料や顔料を用いると、太陽光の熱利用効率を高めることができる。これにより、太陽光の熱利用効率を高めることができる。
【００４３】
あるいは、光吸収層を文字、模様、色彩またはこれらの組合せでパターン化してもよい。これにより、例えば、壁面等を装飾したり、見る角度により見え方の異なる壁面にしたり、広告などを表示したり、などを行うことができる。この場合に、嵌合する集光レンズごとに光反射層と光吸収層とのパターンを変えることによっても、個々の集光レンズに対応する反射層の反射率を同一にし、反射率の異なる反射層に接する集光レンズを組み合わせることによっても、よい。
【００４４】
光吸収層４は、樹脂フィルムに光吸収材でパターンを形成したものを光反射材上に添付して光吸収材を転写するなどにより、形成することができる。また、光反射材に光吸収材をプリントしてもよい。
【００４５】
次に、光吸収層４を設けた反射層の凹状の窪みに、集光レンズ３を埋設する。集光レンズ３の埋設方法は、集光レンズの径の大きさ、形状などにより、適した方法を採ればよい。具体的には、集光レンズの大きいものは、光吸収層の表面に接着剤を塗布した上に、集光レンズを載置する。あるいは、集光レンズの小さいものは、集光レンズ３の分散液を反射層上に塗布する。その後、反射層２表面を拭き取り処理を行い、反射層２の凹状の窪みに埋設しなかった集光レンズを回収する。
【００４６】
（機能）
本実施の形態の指向性反射材料を建材に用いた場合、以下のように機能する。図１に示すように、まず、夏の太陽光のように太陽高度が高い場合、太陽光が集光レンズを介して照射される位置が、光反射層となる。これにより、太陽光は再帰反射される。一方、冬の太陽光のように太陽高度が低い場合、太陽光が集光レンズを介して照射される位置が、光吸収層となる。これにより、太陽光を熱利用することができる。街灯や自動車のヘッドライトのように低い角度から光が入射する場合、光が集光レンズを介して照射される位置が、光吸収層となる。これにより、夜間の視認性を損なわない。
【００４７】
このように、本発明の指向性反射材料は、光の入射角度に応じて、集光レンズを介して照射される反射層の反射率を変えることができる。本明細書中で、「反射層は、光の入射角度に応じて反射率が異なる」とは、光の入射角度に応じて、集光レンズを介して照射される反射層の反射率が異なることを意味する。
【００４８】
（実施の形態２）
本発明の指向性反射材料は、本発明の指向性反射材料の構造が得られるのであれば、上記方法に限られない。図２は、実施の形態２の指向性反射材の構成を説明する概念図である。図２の例では、集光レンズに直接、複数回、塗料を塗布して、反射層２に反射率分布を形成する。支持層をコンクリートとする場合は、コンクリートの生成過程で、コンクリートが完全に凝固する前に、集光レンズを埋め込んでもよい。支持層を樹脂とする場合は、樹脂の生成過程で凝固する前、もしくは、暖めて柔らかくした状態で、集光レンズを埋め込んでもよい。また、支持層への固着は、接着剤を介して行ってもよい。
【００４９】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３の指向性反射材の構成を説明する概念図である。上記実施の形態１では、支持層１を用いる。一方、この実施の形態では、支持層の代わりに熱媒体層５を用いる。
【００５０】
熱媒体層５は、例えば公知の太陽熱温水器を用いればよい。これにより、太陽光から得られる熱をより効率よく用いることができる。熱媒体の代わりに太陽電池を用いて、光を電気にかえてもよい。
【００５１】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４の指向性反射材の構成を説明する概念図である。図４に示すように、本実施の形態では、支持層１と反射層２との間に制御層７を設けている。制御層７は、光反射部８と光吸収部９とから構成されている。このような構造とすることで、例えば、太陽光を反射させたい場合には、制御層７を移動させ、集光レンズ３を経て光透過部６を透過した光が光反射部８に当たるようにする。逆に、太陽光を吸収させたい場合には、制御層７を移動させ、集光レンズ３を経て光透過部６を透過した光が光吸収部９に当たるようにする。すなわち、この実施の形態によれば、太陽光を積極的に利用したい場合と、利用したくない場合に、切り替えを行うことができる。また、ヘッドライトなどの低角度から入射する光については、実施の形態１の場合と同様に、光吸収層４で吸収させることができる。なお、制御層７の移動は、手動であっても、図示しない駆動部を設けて移動させてもよい。
【００５２】
また、この図において、支持層１の代わりに、実施の形態３で使用した熱媒体層５や太陽電池を用いてもよい。この構成によれば、夏季においても、夏の太陽高度に対して集光する位置に、光透過部を設ければ、熱源または電力源として有効に利用することができる。
【００５３】
この実施の形態の指向性反射材を用いると、種々の利用が可能である。例えば、夏季のように太陽高度が高いときでも、早朝などの太陽高度が比較的低い場合に、光吸収部９に光度に影響する波長のみを給する光吸収材を用いておけば、室内の温度の上昇を抑制して、室内を明るくすることができる。一方、太陽高度が高い場合には、ブラインドの役割を果たす。
【００５４】
光透過部６は、例えば、上記支持層を形成する樹脂のうち透明性の高い樹脂、ガラスなどの透明性の高い材料、あるいは、空洞にして空気層として、形成すればよい。
【００５５】
制御層７は、上記光吸収材と光反射材を組み合わせて構成する。あるいは、光吸収材の表面の一部に光反射材を設ける、または光反射材の表面の一部に光吸収材を設けるなどして形成することができる。
【００５６】
（実施の形態５）
図５は、実施の形態５の指向性反射材の構成を説明する概念図である。本実施の形態では、光吸収材と光反射材とから構成される、平板上の反射層２を用いる。すなわち、集光レンズ３は、反射層２に埋設しない構造である。また、集光レンズ３の表面に平板状の透明被覆膜１０を設ける。表面に透明被覆膜１０を設けることで、表面の凹凸がなくなり、汚染されにくくなる、さらに、風雪などに耐えうる強度が得られる。
【００５７】
透明被覆膜１０は、例えば、上記支持層を形成する樹脂のうち透明性の高い樹脂、あるいはガラスなどの透明性の高い材料で形成すればよい。また、透明被覆膜の表面に光触媒機能を付してもよい。これにより、外部からの汚染物を分解することで、耐久性を与えることができる。このように、封入レンズ型やカプセルレンズ型と呼ばれる公知の再帰反射材で利用される表面保護方法を用いてもよい。
【００５８】
上記実施の形態は、それぞれ単独でもよく、いずれかの実施の形態を組み合わせてもよい。
【００５９】
本発明の指向性反射材料は、設置する場所に応じて、入射する光の角度、方位に応じて、光を反射するか吸収するかを任意に設計変更できることを特徴とする。このため、設置する場所に影響されず、垂直面であっても、水平面であっても、角度を有する面であっても、設置して、光の吸収・反射を有効に制御することができる。また、構成が簡単であり、安価に作製することができる。さらに、応用が容易である。
【００６０】
このような、本発明の指向性反射材料は、例えば、建物の外壁などの垂直面や、屋根、屋上などの角度を有する面や水平面、廊下、ベランダ、室内の床面、ブラインド、カーテン、オーニング（日除け）、庇などの建材や、地面、道路、水底などの土木材料にも使用することができる。
【００６１】
本発明の指向性反射材料は、各建築物などの構造物に応じて、個々の設置される場所を考慮して、反射率分布を設計することもできる。あるいは、入射角度に応じた複数種の反射、吸収態様を有するタイル状の指向性反射材料を作製しておいてもよい。太陽高度や指向性反射材料の設置位置から、適したタイル状の指向性反射材料を設置すればよい。タイル状の指向性反射材料を用いると、個別に設計するコストがかからず、容易に用いることができる。
【実施例】
【００６２】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
【００６３】
（実施例１）
（指向性反射材料の形成）
集光レンズとして、直径１２．５ｍｍの透明ソーダ石灰ガラス球を用いた。ガラス球を水平面に最密に一層で敷き詰め、半球部分に反射率分布を形成した。まず、半球の凸部に直径６ｍｍの穴の開いたマスキングをした後，金属光沢塗料（アサヒペンメッキ調合成樹脂塗料，日射反射率６４．０％，ＪＩＳ  Ｒ３１０６による）を塗布し，直径６ｍｍの反射層を形成した。その後，半球の残りの部分に黒色塗料（ニッペホームプロダクツ合成樹脂塗料つやなしブラック，日射反射率３．７％，ＪＩＳ  Ｒ３１０６による）を塗布し，光吸収層を形成した。
【００６４】
（支持層の形成）
上記得られた集光レンズを設けた反射層に、アルミニウム板を支持層としてエポキシ樹脂（エポキシ系接着剤アルダイト：ハンツマン・ジャパン（株）製）で接着し、実施例１の指向性反射材料を作製した。
【００６５】
（比較例１）
実施例１と同様のガラス球を水平面に最密に一層で敷き詰めた後、マスキングをせずに半球部分すべてに金属光沢塗料を塗布した。この集光レンズを設けた反射層に、実施例１と同様に、支持層を接着し、比較例１の反射材料を作製した。
【００６６】
（比較例２）
集光レンズを使わず、実施例１で支持層としたアルミニウム板に直接黒色塗料を塗布し、再帰反射性を持たない光吸収層のみからなる塗膜試料を得た。
【００６７】
（測定及び評価方法）
（性能評価）
得られた試験片について、入射角度による熱吸収、熱反射の制御の性能を評価するために、図６に示すように、人工光源を使った照射試験を行った。
【００６８】
図６に示すように、室温２５℃に設定した実験室内で、実施例１，比較例１，比較例２のそれぞれの試験片（６３ｍｍ×５６ｍｍの大きさで切り出しもの）を、厚さ３０ｍｍの断熱材上に水平に設置し、水平面に対して入射角度７０°（夏季の太陽高度に相当）および入射角度４０°（冬季の太陽高度に相当）の２条件において，距離３００ｍｍから６０Ｗの赤外線ランプ（東芝ＩＲＹＯ  １００／１１０Ｖ６０ＷＲ，波長７００から１４００ｎｍに出力ピークをもつ近赤外線ランプ）を照射し、各試料の支持層中央部に取り付けた熱電対で試料面温度を測定した。試料への照射開始４０分後の温度上昇がほぼ平衡に達した時点の試料面温度を表１に示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
上記表１において、温度抑制効果が「有」とは、試料面の温度が上昇せず、入射した光が反射されたことを、温度抑制効果が「無」とは、試料面の温度が上昇し、入射した光が吸収されたことを、意味する。
【００７１】
表１から、本実施例１の指向性反射材料は、入射角度７０°の場合は、光を反射し、試料面の温度が上昇せず、温度抑制効果が認められる。一方、入射角度４０°の場合は、光を吸収し、試料面の温度が上昇し、温度抑制効果は認められない。すなわち、本実施例１の指向性反射材料は、光吸収層と光反射層とで、光の反射率が異なり、入射角に応じて、光を反射・吸収できることがわかる。
【００７２】
現行の再帰反射材料の例である比較例１は、入射角度によらず入射光を反射するため、入射角７０°の場合も、入射角４０°の場合も、試料面の温度が上昇せず、光を反射していることがわかる。
【００７３】
全てが光吸収層である比較例２は、入射角度によらず入射光を吸収するため、入射角度７０°の場合も、入射角度４０°の場合も，試料面の温度が上昇し、光を吸収していることがわかる。
【符号の説明】
【００７４】
１    支持層
２    反射層
３    集光レンズ
４    光吸収層
５    熱媒体層
６    光透過部
７    制御層
８    光反射部
９    光吸収部
１０    透明被覆膜
２０    支持層
２１    反射層
２２    集光レンズ
【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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