(57)【要約】  本発明は、可視波長範囲内の波長を有する放射線について少なくとも部分的に透過性の分光選択性パネルを提供する。このパネルは、入射放射線を受け取る受け取り面を備えると共に少なくとも１つの反射コンポーネントを有し、この反射コンポーネントは、パネルの深在部分を通って反射コンポーネントまで入り込んだ受け取り入射放射線の一部分を反射するよう配置されている。少なくとも１つの反射コンポーネントは、受け取り面に対して傾けられた一連の反射部分を有するのが良く、反射放射線の少なくとも一部分は、パネル内で向け直されてパネルに沿って進むようになっている。或る特定の実施形態は、部屋又は領域を照明するために内面反射光を向け直す手段を含む。
2016500448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視波長範囲内の波長を有する放射線に対して少なくとも部分的に透過性である分光選択性パネルであって、前記分光選択性パネルは、入射放射線を受け取る受け取り表面を備えると共に少なくとも１つの反射コンポーネントを有し、前記反射コンポーネントは、前記分光選択性パネルの深在部分を通って前記反射コンポーネントまで入り込んだ受け取り入射放射線の一部分を反射するよう配置され、前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、前記反射照射線の少なくとも一部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう前記受け取り表面に対して傾けられた一連の反射部分を有する、分光選択性パネル。
【請求項２】
前記分光選択性パネルは、少なくとも２つのパネルコンポーネントを有し、前記反射コンポーネントは、前記パネルコンポーネント相互間に位置決めされている、請求項１記載の分光選択性パネル。
【請求項３】
前記反射コンポーネントは、各パネルコンポーネントとインターフェースを形成している、請求項２記載の分光選択性パネル。
【請求項４】
前記反射コンポーネントは、２つのパネルコンポーネントのうちの少なくとも一方の一部を形成している、請求項２記載の分光選択性パネル。
【請求項５】
前記分光選択性パネルは、各々が構造化された内面を有する第１及び第２のパネルコンポーネントを有し、第１及び第２のパネル部分は、それぞれ、前記内面のところで直接的又は間接的に互いに結合し、前記反射コンポーネントは、前記内面のところに形成されている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項６】
前記分光選択性パネルは、第１及び第２のパネルコンポーネントを有し、前記第１又は前記第２のパネルコンポーネントは、前記反射コンポーネントが形成されている構造化内面を有し、互いに合致する前記第１のパネルコンポーネントと前記第２のパネルコンポーネントとの間の空間は、適当な材料で満たされている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項７】
前記第１のパネルコンポーネントと前記第２のパネルコンポーネントは、適当なエポキシ、適当な接着剤、ポリマー材料、及び積層のうちの少なくとも１つによって互いに直接的又は間接的に接合されている、請求項５又は６記載の分光選択性パネル。
【請求項８】
前記分光選択性パネルは、パネルコンポーネントを有し、前記分光選択性パネルは、実質的に平坦な外面を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項９】
前記分光選択性パネルは、窓ガラスの形態で提供され又は窓ガラスの一部を形成している、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、赤外（ＩＲ）波長帯域内の入射放射線の少なくとも一部分を反射する一方で、前記可視波長帯域内の波長を有する放射線については少なくとも部分的に透過性であるよう構成されている、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、前記反射部分のところ又は前記反射部分の付近に位置決めされていて、その結果として赤外（ＩＲ）波長内における入射放射線の少なくとも一部分の前記反射を生じさせる光干渉膜を有する、請求項１０記載の分光選択性パネル。
【請求項１２】
前記分光選択性パネルは、入射及び／又は反射放射線の少なくとも一部分を吸収し、発光によって放射線を放出するよう構成された発光材料を更に含む、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１３】
前記分光選択性パネルは、使用の際、前記受け取り表面の垂線を含む平面に対して３０°から９０°までの範囲内の入射角度で入射した分光選択波長範囲の放射線の少なくとも大部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１４】
前記分光選択性パネルは、使用の際、前記受け取り表面の垂線を含む平面に対して６０°から９０°までの範囲内の入射角度で入射した分光選択波長範囲の放射線の少なくとも大部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１５】
各反射部分は、前記受け取り表面に垂直な平面で見て角柱形の断面形状を有する、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１６】
各反射部分は、細長く且つ１ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜１５のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１７】
各反射部分は、細長く且つ５ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１８】
各反射部分は、細長く且つ１０ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜１７のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１９】
前記反射部分は、一様に傾けられている、請求項１〜１８のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２０】
前記反射部分のうちの少なくとも１つは、他の反射部分の傾斜角度とは異なる角度で傾けられている、請求項１〜１８のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２１】
第１の複数個の反射部分が第１の仕方で傾けられ、第２の複数個の反射部分が前記第１の仕方とは逆の第２の仕方で傾けられている、請求項２０記載の分光選択性パネル。
【請求項２２】
前記反射部分は、共通平面上に位置決めされ、前記共通平面の第１の領域上の前記反射部分は、前記第１の仕方で傾けられ、前記共通平面の第２の領域上の前記反射部分は、前記第２の仕方で傾けられている、請求項２１記載の分光選択性パネル。
【請求項２３】
各反射部分は、第１の反射部分であり、前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、第２の反射部分を更に有し、前記第１及び前記第２の反射部分は、共通平面上に位置決めされた一連の反射部分を形成し、前記第１及び前記第２の反射部分は、前記共通平面内に交互に位置している、請求項１〜２２のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２４】
前記第１の反射部分は、前記受け取り表面に対して第１の角度だけ傾けられ、前記第２の反射部分は、前記第１の反射部分に対して第２の角度だけ傾けられ、前記第１の角度は、５°〜２０°のオーダのものであり、前記第２の角度は、１００°〜１５０°のオーダのものである、請求項２３記載の分光選択性パネル。
【請求項２５】
前記反射部分は、非平面状反射面を有する、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２６】
前記反射面は、凸状又は凹状に湾曲している、請求項２５記載の分光選択性パネル。
【請求項２７】
前記反射コンポーネントの前記反射部分は、互いに一体に形成されている、請求項１〜２６のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２８】
前記反射部分のうちの少なくとも幾つかは、別々に形成され、次に互いに組み立てられて前記反射コンポーネントの少なくとも一部分を形成している、請求項１〜２６のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２９】
隣り合う第１の反射部分と第２の反射部分は、前記反射コンポーネントのベース表面が前記隣り合う第１及び第２の反射部分と一緒になって、実質的に三角形の断面形状を有するように配置されている、請求項２５又は２６記載の分光選択性パネル。
【請求項３０】
前記分光選択性パネルは、各第１の反射部分のところ又は各第１の反射部分上に位置決めされた多層構造部材を有する、請求項１〜２９のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項３１】
前記分光選択性パネルは、各第２の反射部分のところ又は各第２の反射部分上に位置決めされた多層構造部材を有する、請求項１〜３０のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、ほぼ３００ｎｍからほぼ４２０ｎｍの波長範囲の前記入射放射線の６０％超、８０％超、又は９０％超を反射するよう配置されている、請求項１〜３１のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項３３】
システムであって、
請求項１〜３２のうちいずれか一に記載の前記分光選択性パネルと、
前記向け直された放射線の少なくとも一部分を受け取って電気を生じさせるよう位置決めされた少なくとも１つの光起電力セルとを含む、システム。
【請求項３４】
システムであって、
分光選択性パネルを含み、前記分光選択性パネルは、入射放射線の少なくとも一部分を前記分光選択性パネルのエッジの方へ向けるよう構成され、
前記分光選択性パネルのエッジに結合されると共に前記分光選択性パネルの前記エッジのところで受け取った放射線の少なくとも一部分を案内するよう位置決めされた光導管を含み、
前記光導管に結合されると共に前記案内された放射線の少なくとも一部分が取り出されて一領域を照明するよう構成された光エキストラクタを含む、システム。
【請求項３５】
前記分光選択性パネルは、請求項１〜３２のうちいずれか一に記載の前記分光選択性パネルの形態で提供される、請求項３３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光的（スペクトル的）に選択性のパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
内部空間の過熱は、エアコンディショナを用いて解決できる問題である。内部空間を冷やすために世界的に多量の電気が用いられている。電気エネルギーの大部分は、持続可能ではない源を用いて生じ、このことには環境上の懸念がますます強くなっている。太陽放射線と関連した熱エネルギーが窓ガラスを通って伝達され、熱エネルギーは、内部空間の過熱の一因となっている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、第１の観点では、可視波長範囲内の波長を有する放射線に対して少なくとも部分的に透過性である分光選択性パネルであって、この分光選択性パネルは、入射放射線を受け取る受け取り表面を備えると共に少なくとも１つの反射コンポーネントを有し、反射コンポーネントは、分光選択性パネルの深在部分を通って反射コンポーネントまで入り込んだ受け取り入射放射線の一部分を反射するよう配置され、少なくとも１つの反射コンポーネントは、反射照射線の少なくとも一部分が分光選択性パネル内で向け直されるよう受け取り表面に対して傾けられた一連の反射部分を有することを特徴とする分光選択性パネルを提供する。
【０００４】
分光選択性パネルは、少なくとも２つのパネルコンポーネントを有するのが良く、反射コンポーネントは、パネルコンポーネント相互間に位置決めされ又はパネルコンポーネント相互間にサンドイッチされるのが良い。反射コンポーネントは、各パネルコンポーネントとインターフェースを形成するのが良い。反射コンポーネントは、２つのパネルコンポーネントのうちの少なくとも一方の一部を形成するのが良い。
【０００５】
分光選択性パネルは、第１及び第２のパネルコンポーネントを有するのが良く、第１及び第２のパネル部分は、内面のところで（直接的又は間接的に）互いに結合する。第１のパネルコンポーネントと第２のパネルコンポーネントは、適当な材料（適当なエポキシ若しくは接着剤、ポリマー材料又は積層）によって（直接的又は間接的に）互いに接合されるのが良い。
【０００６】
特定の一実施形態では、第１及び第２のパネルコンポーネントの各々は、構造化された内面を有し、第１及び第２のパネル部分は、構造化内面のところで（直接的又は間接的に）互いに結合し、かかる構造化内面のところに反射コンポーネントが形成される。
【０００７】
変形実施形態では、第１のパネルコンポーネント又は第２のパネルコンポーネントは、構造化された内面を有し、かかる構造化内面のところに、反射コンポーネントが形成され、互いに結合関係をなす前記第１のパネルコンポーネントと前記第２のパネルコンポーネントとの間の空間は、適当な材料、例えばエポキシ又は積層材料で満たされるのが良い。
【０００８】
パネルコンポーネントは、実質的に平坦であるのが良く、パネルコンポーネントは、ガラス若しくは適当なポリマー材料から成るのが良く又はガラス若しくは適当なポリマー材料で形成されるのが良い。分光選択性パネルは、実質的に平坦な外面を有するのが良い。分光選択性パネルは、窓ガラスの形態で提供されても良く、或いは窓ガラスの一部を形成しても良い。例えば、分光選択性パネルは、建物、自動車、船舶又は窓若しくはブラインドを有する任意他の物体の窓ガラスの形態で提供されても良く、或いは、かかる窓ガラスから成っていても良い。
【０００９】
少なくとも１つの反射コンポーネントは、赤外（ＩＲ）波長帯域内及び代表的には更に紫外（ＵＶ）波長内の入射放射線の少なくとも一部分を反射する一方で、可視波長帯域内の波長を有する放射線については少なくとも部分的に透過性であるよう構成されるのが良い。少なくとも１つの反射コンポーネントは又、代替的に又は追加的に、可視波長帯域内の入射放射線の一部分を反射するよう配置されていても良い。
【００１０】
一実施形態では、少なくとも１つの反射コンポーネントは、反射部分のところ又は反射部分の付近に位置決めされていて、結果として、上述の分光特性が得られるようにする光干渉膜を有する。光干渉膜は、複数個の材料層を含む単一のエッジフィルタを有するのが良い。エッジフィルタは、材料層の１つ又は２つ以上のスタックを含むのが良く、少なくとも１つのスタックは、少なくとも２つの互いに異なる材料特性の材料層を含む。第１のスタックは、第１のシーケンスをなす材料層を有するのが良く、第２のスタックは、第２のシーケンスをなす材料層を有するのが良く、第１のシーケンスと第２のシーケンスは、互いに異なるシーケンスである。スタックのうちの少なくとも２つは、互いに類似した又は実質的に同一の材料層を含むのが良いが、異なる層シーケンス（異なる「反復指数」）を有しても良い。
【００１１】
加うるに、分光選択性パネルは、入射及び／又は反射放射線の少なくとも一部分を吸収し、発光によって放射線を放出するよう構成された発光材料を更に含むのが良い。
【００１２】
上述したように、本発明の実施形態としての分光選択性パネルは、種々の目的に使用できる。分光選択性パネルは、入射放射線の一部分が反射コンポーネントによって分光選択性パネルのエッジに向け直されるよう配置されているのが良い。例えば、分光選択性パネルは、分光選択性パネルのエッジのところに位置決めされると共に向け直された放射線の一部分を受け取るよう配置された光起電力セル又は熱電セルを含むシステムの一部を形成するのが良い。変形例として、このシステムは、例えば、光カプラ及び光エキストラクタ（extractor ）を含んでも良い。光カプラは、分光選択性パネルのエッジのところに位置決めされるのが良く、この光カプラは、内部領域の照明のためにエッジからの放射線の一部分を光エキストラクタに向けるよう配置されているのが良い。
【００１３】
一実施形態では、分光選択性パネルは、赤外（ＩＲ）波長帯域及び／又は紫外（ＵＶ）波長対域内の入射放射線の少なくとも大部分が反射コンポーネントによって反射されるよう配置されている。
【００１４】
この実施形態の少なくとも幾つかの変形例は、パネルを遮熱材として使用できるという利点を提供する。向け直された放射線を集めて発電又はどこかのための照明のために使用することができる。
【００１５】
分光選択性パネルは、分光選択性パネル内における放射線の向け直し、捕捉、引き回し及び／又は導波がインターフェースのところの全反射によって支援されるよう構成されるのが良い。入射光エネルギーの完全な捕捉は、パネル内の受動型構造部材の組み合わせを用いては達成することができないが、適当な設計の構造部材は、パネル内で伝搬する入射光エネルギーの相当な部分の効果的な向け直しを促進する。
【００１６】
反射コンポーネントの反射部分をパネルの受け取り表面に対して任意適当な角度だけ傾けるのが良い。一実施形態では、反射部分は、平面上であるが、変形例として、別の適当な形状を有しても良い。反射部分は、平坦な表面を有するのが良いが、代表的には、平坦な表面の光学的性質にほぼ等しい光学的性質を有する表面を提供するのに十分滑らかな構造化され又は粗い表面を有しても良い。反射部分のうちの少なくとも幾つかは、一様な仕方で傾けられるのが良い。
【００１７】
反射部分は、パネルの向きが所定の場合、受け取り表面に垂直な表面に対して２５°を超え、３０°を超え、３５°を超え、４０°を超え、４５°を超え、５０°を超え、６０°を超え又は７０°を超える角度で入射した分光的に選択された波長範囲の放射線の少なくとも大部分又は全て（例えば、ＩＲ及び／又はＵＶ及び／又は選択された波長範囲を有する可視光線）がパネル内で向け直され、代表的にはパネルに沿って進められるよう傾けられるのが良い。
【００１８】
特定の実施例では、分光選択性パネルは、使用の際、受け取り表面の垂線を含む平面に対して２５°から９０°までの範囲、３０°から９０°までの範囲、３５°から９０°までの範囲、４０°から９０°までの範囲、４５°から９０°までの範囲、５０°から９０°までの範囲、６０°から９０°までの範囲又は７０°から９０°までの範囲内の入射角度で入射した分光選択波長範囲の放射線の少なくとも大部分が分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている。
【００１９】
反射コンポーネントは、任意の数の反射部分を有することができる。反射部分は、例えば、「のこ歯」構造の状態に配置されるのが良い。各反射部分は、受け取り面に垂直な平面で見て角柱形状の断面形状を有するのが良い。さらに、各反射部分は、代表的には、任意適当な長さ（例えば、数センチメートルから数メートルまでの範囲の長さ）、例えば分光選択性パネルの長さ若しくは幅の少なくとも一部分又は長さ若しくは幅全体に沿って延びる長さのストリップの形態で提供される。各反射部分は、任意適当な幅を有しても良く、例えば、０．０５ｍｍを超え、０．１ｍｍを超え、０．５ｍｍを超え、１ｍｍを超え、５ｍｍを超え、１０ｍｍを超え、２０ｍｍを超え、５０ｍｍを超える幅、又はそれどころか１００ｍｍを超える幅を有しても良い。
【００２０】
一実施形態では、反射部分は、一様に傾けられている。変形実施形態では、反射部分のうちの少なくとも１つは、他の反射部分の傾斜角度とは異なる角度で傾けられている。さらに、第１の複数個の反射部分が第１の仕方で傾けられ、第２の複数個の反射部分が第１の仕方とは逆の第２の仕方で傾けられている。例えば、反射部分は、共通平面上に位置決めされるのが良く、共通平面の第１の領域上の反射部分は、第１の仕方で傾けられるのが良く、共通平面の第２の領域上の反射部分は、第２の仕方で傾けられるのが良い。
【００２１】
反射コンポーネントの反射部分は、成形プロセスで形成されると共に一体に形成されるのが良い。変形例として、反射部分のうちの少なくとも幾つかを別個に形成し、次に組み立てて反射コンポーネントの少なくとも一部分を形成しても良い。反射部分は、任意適当な材料から成って良く、かかる材料としては、ガラス、セラミック材料、ポリマー材料、適当な金属材料、金属酸化物が挙げられる。
【００２２】
一実施形態では、各反射部分は、第１の反射部分であり、少なくとも１つの反射コンポーネントは、第２の反射部分を更に有し、第１及び第２の反射部分は、共通平面上に位置決めされた一連の反射部分を形成し、第１及び第２の反射部分は、共通平面内に交互に位置している。第１の反射部分は、受け取り表面に対して第１の角度だけ傾けられるのが良く、第２の反射部分は、第１の反射部分に対して第２の角度だけ傾けられるのが良い。第１の角度は、５°〜２０°のオーダ、７°〜１７°のオーダ、９°〜１５°のオーダ、１０°〜１３°のオーダのもの、例えば１２°であるのが良い。第２の角度は、隣り合う第１の反射部分について１００°〜１５０°のオーダ、１０１°〜１１１°のオーダ、１０３°〜１０９°のオーダ、１０５°〜１０７°のオーダのもの、例えば１０６°であるのが良い。その結果、この実施形態では、隣り合う第１の反射部分と第２の反射部分は、反射コンポーネントのベース平面が隣り合う第１及び第２の反射部分と一緒になって、１２±５°の第１の角度、１０６±５°の第２の角度及び６２±５°の第３の角度を有するのが良い実質的に三角形の断面形状を有するよう構成されるのが良い。
【００２３】
一実施形態では、反射部分は、非平面状反射面を有すると共に凸状又は凹状に湾曲しているのが良い。
【００２４】
多層構造部材は、代表的には、反射部分のところ又は反射部分上に配置される。一実施形態では、多層構造部材は、互いに結合関係にある断面形状を有する２つのパネルコンポーネント相互間に配置される。
【００２５】
多層構造部材は、各第１の反射部分のところ又は各第１の反射部分上に配置されるのが良い。代替的に又は追加的に、多層構造部材は又、第２の反射部分のうちの少なくとも幾つか又は全てのところ又はかかる少なくとも幾つか又は全て上に配置されても良い。別の変形例では、多層構造部材は、各第１の反射部分のところ又は各第１の反射部分上に配置され、第２の反射部分は、別の膜で被覆される。
【００２６】
変形実施形態では、分光選択性コンポーネントは、反射部分の傾きを制御するために用いることができる構造を更に有するのが良い。
【００２７】
反射コンポーネントは、ほぼ３００ｎｍからほぼ４２０ｎｍの波長範囲の入射放射線の６０％超、７０％超、８０％超又は９０％超を反射するよう配置されるのが良い。
【００２８】
反射コンポーネントは又、ほぼ３８０ｎｍからほぼ４２０ｎｍまでの波長範囲内において透過率が１０％未満から６０％超まで増大するよう構成されていても良い。
【００２９】
さらに、反射コンポーネントは、ほぼ４００ｎｍからほぼ６８０〜７５０ｎｍまでの波長範囲内の入射放射線の４０％超、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超又は９０％超を透過するよう構成されるのが良い。
【００３０】
一実施例では、反射コンポーネントは、ほぼ６００ｎｍからほぼ８００ｎｍまでの波長範囲内において透過率が少なくとも６０％から１０％未満に減少するよう構成されている。
【００３１】
反射コンポーネントは又、ほぼ７００ｎｍからほぼ１７００ｎｍまでの波長範囲の入射放射線の太陽エネルギーの９０％超を反射するよう構成されているのが良い。
【００３２】
分光選択性パネルは、入射放射線の散乱度を増大させるよう構成された散乱材料、例えばＩＲ波長範囲の波長を有する放射線を主として散乱させる散乱材料を更に含むのが良い。例えば、散乱材料は、ミクロサイズ粒子又はナノサイズ粒子を含むのが良く、かかる散乱材料は、膜の形態で提供されるのが良い。放射線の散乱は、例えば比較的広いエネルギーバンドギャップを有する散乱材料、例えば希土類酸化物（例えばＹｂ２Ｏ３又はＮｄ２Ｏ３）の粒子が用いられる場合、ＩＲ及び／又は可視波長範囲内で実質的に損失なし（非吸収性）の仕方で達成できる。
【００３３】
本発明は、第２の観点では、システムであって、
本発明の第１の観点による分光選択性パネルと、
向け直された放射線の少なくとも一部分を受け取って電気を生じさせるよう位置決めされた少なくとも１つの光起電力セルとを含むことを特徴とするシステムを提供する。
【００３４】
本発明は、第３の観点では、システムであって、
分光選択性パネルを含み、分光選択性パネルは、入射放射線の少なくとも一部分を分光選択性パネルのエッジの方へ向けるよう構成され、
分光選択性パネルのエッジに結合されると共に分光選択性パネルのエッジのところで受け取った放射線の少なくとも一部分を案内するよう位置決めされた光導管を含み、
光導管に結合されると共に案内された放射線の少なくとも一部分が取り出されて一領域を照明するよう構成された光エキストラクタを含むことを特徴とするシステムを提供する。
【００３５】
本発明の第３の観点では、分光選択性パネルは、本発明の第１の観点による分光選択性パネルの形態で提供されても良い。分光選択性パネルは、代表的には、入射可視光の一部分が分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている。
【００３６】
本発明は、本発明の特定の実施形態についての以下の説明から完全に理解されよう。以下の説明は、添付の図面を参照して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の特定の実施形態としての分光選択性パネルの略図である。
【図２】本発明の実施形態としての分光選択性パネルの一コンポーネントの略図である。
【図３】本発明の実施形態としてのシステムのコンポーネントの略図である。
【図４】本発明の実施形態としてのシステムのコンポーネントの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
今図１及び図２を参照すると、分光選択性パネル１００が記載されている。分光選択性パネル１００は、例えば、建物、自動車、船舶又は任意他の適当な物体の窓ガラスの形態をして提供される場合がある。この実施形態では、分光選択性パネル１００は、ＩＲ波長帯域にある波長を有する放射線の透過を減少させる一方で、可視光については大部分透過性である。選択された波長範囲のＩＲ放射線は、使用の際、分光選択性パネル１００のエッジにそらされる。
【００３９】
分光選択性パネル１００は、第１のパネル１０２及び第２のパネル１０４を有している。第１のパネル１０２と第２のパネル１０４は、空隙が形成されるよう互いに間隔を置いて配置されている。変形実施形態では、この隙間には任意他の適当な誘電体が詰め込まれても良い。第１のパネル１０２は、パネル部分１０６，１０８を有し、パネル部分１０６は、多層光干渉膜１１０が被着された異形表面を有する。異形表面は、光干渉膜１１０と一緒になって、反射コンポーネントを形成している。
【００４０】
別の変形例（図示せず）では、第１のパネル１０２は、両方とも異形嵌合表面を有する２つのパネル部分を有し、多層膜がこれら異形嵌合表面のところに配置され、パネル部分は、適当な光学用接着剤を用いてかかる異形嵌合表面のところで互いに接合されている。
【００４１】
分光選択性パネル１００は、受け取り表面１１２を有し、放射線、例えば太陽光がこの受け取り表面を介して受け取られる。反射コンポーネントは、第２のパネル１０４を通り、そして第１のパネル１０２の深在部分を通って反射コンポーネントまで入り込んだ入射放射線の一部分を反射するよう配置されている。反射コンポーネントは、第２のパネル１０４の受け取り表面１１２に対して傾けられている一連の反射部分１１４から成る。受け取った入射放射線の一部分が分光選択性パネル１００内で向け直されてこの分光選択性パネルに沿って進むよう反射部分１１４が差し向けられると共に層１１０が配置されている。
【００４２】
この実施形態では、反射部分１１４は、平ら（平坦）であるが、変形例として、別の適当な形状を有しても良い。例えば、反射部分は、滑らかで且つ平坦な表面の光学的性質にほぼ等しい光学的性質を有する粗い表面を有しても良い。反射部分１１４は、パネル１００が適当な垂直位置に位置決めされると、水平よりも上方に４０°〜５０°の角度をなして入射した分光的に選択された太陽光（層１１０の性質で決まる）が向け直されて分光選択性パネル１００のエッジに向かって案内される（インターフェースのところでの全反射によって促進される）ように傾けられている。
【００４３】
この実施形態では、分光選択性パネル１００は、向け直された放射線を受け取って電気を発生させる光起電力セル１１６を有している。上述の実施形態の変形例では、分光選択性パネルは、光起電力セル１１６を備えなくても良いが、変形例として、パネル１００のエッジのところで放射線を集めてこの放射線を建物内の内部空間の照明のために光エキストラクタまで案内するよう配置された光学的光ガイドを備えた光カプラ（図示せず）を有しても良い。以下において、図３及び図４を参照してこの実施形態について更に説明する。
【００４４】
パネル部分１０６，１０８及び第２のパネル１０４を任意適当な材料で作ることができ、例えばガラス又はポリマー材料で作ることができる。
【００４５】
この実施形態では、各反射部分１１４は、任意適当な長さ及び０．０１〜１ｍｍ、０．０５〜０．５ｍｍ、０．７〜０．３ｍｍのオーダ、例えば０．１ｍｍのオーダの幅を有するのが良い細長いストリップの形態で提供されている。変形実施形態では、各反射部分１１４は、これよりも広い幅を有しても良く、例えば１ｍｍを超え、５ｍｍを超え、１０ｍｍを超え又は２０ｍｍを超える幅を有しても良い。
【００４６】
図２は、図１に示された反射部分１１４に取って代わることができる第１の反射部分２０２及び第２の反射部分２０４の考えられる幾何学的な配置状態を概略的に示している。第１及び第２の反射部分２０２，２０４は、第１の反射部分２０２と第２の反射部分２０４が交互に位置した一連の反射部分を形成している。第１の反射部分２０２は、受け取り表面１１２に平行な基部表面２０６に対して１２±５°の第１の角度２０３だけ傾けられている。第２の反射部分２０４は、第２の反射部分２０４が隣接の第１の反射部分２０２に対して１０６±５°の第２の角度２０５をなすよう位置決めされている。この実施形態では、隣り合う第１及び第２の反射部分２０２，２０４は、その結果として、基部平面２０６が隣接の第１及び第２の反射部分２０２，２０４と一緒になって、１２±５°の第１の角度、１０６±５°の第２の角度及び６２±５°の第３の角度を有する三角形の断面形状を有するよう配置されている。当業者であれば、別の変形例が可能であることは理解されよう。例えば、第１の反射部分が全て同一の仕方で傾けられているわけではない。さらに、第２の反射部部分が全て同一の仕方で傾けられているわけではない。分光選択性パネルは、第１及び第２の反射部分がそれぞれの仕方で傾けられたそれぞれの領域を有しても良い。例えば、第１及び第２の反射部分は、分光選択性パネルの第１の領域内では第１の仕方で差し向けられた「のこ歯」状構造を形成しても良く、第２の領域内における第１及び第２の反射部分は、光がパネルの２つの互いに反対側のエッジの方へ向けられるよう逆の仕方で向けられても良い。
【００４７】
多層構造部材１１０は、反射部分１１４，２０２，２０４のところ又はこれらの上に配置されている。変形例として、多層構造部材は、反射部分１１４，２０２上にのみ配置されても良く、別の形式の膜が反射部分２０４上に配置されても良い（或いは、膜が配置されなくても良い）。図１に示された実施形態では、多層構造部材１１０は、パネル部分１０６，１０８相互間に配置されている。
【００４８】
多層構造部材１１０は、この実施形態では、可視光については反射防止性であり、入射紫外線放射線については反射性である。その結果、赤外線及び紫外線の一部分は、傾けられた反射部分によって反射され、そしてパネル１００のエッジに向かって向け直される。しかしながら、当業者であれば理解されるように、変形例として、多層構造部材１１０は、可視光の一部分を向け直すよう配置されても良く、この可視光の一部分は、適当な光カプラ、光ガイド及び光エキストラクタを用いて建物の内側部分の照明のために使用できる。
【００４９】
多層構造部材１１０に隣接して、別の層１１８が設けられており、この別の層１１８は、この実施形態では、適当な放射線の散乱が効果的に損失なし（非吸収性）であるよう比較的広いエネルギーバンドギャップを有する希土類酸化物のナノサイズ又はミクロサイズ粒子を含む。さらに、層１１８は、パネル部分１０６，１０８を互いに結合するエポキシを含む。層１１８は、発光（ルミネッセント）材料を更に含むのが良い。
【００５０】
図３及び図４は、本発明の実施形態としてのシステムを示している。システム３００は、図１を参照して説明した分光選択性パネル１００と大部分が同一であるが、光起電力素子を備えていない分光選択性パネル３０２を含む。システム３００は、パネル１００のエッジの方へ向けられた光を受け取るよう位置決めされると共に構成された光学的光カプラ３０４を含む。光学的光カプラ３０４は、全体として平坦であり且つ実質的に三角形の部分３０６を有し、光は、この部分３０６内で全反射によって光ガイド３０８の方へ向けられる。光学的光カプラは、パネル１００の端面の形状にほぼ等しい形状を有する端面３１０を有し、この光学的光カプラは、適当なオプティカルジェル（「光学ゲル」ともいう）を用いてパネル１００に結合されている。
【００５１】
光学的光ガイド３０８は、全反射によって光を方向付けるよう配置されており、この光学的光ガイドは、レフレクタ部分３１２を有している。レフレクタ部分３１２は、光学的光ガイド３０８内に配置されていて、光を反射させてこれを光ガイド３０８から出すよう構成されている。レフレクタ部分は、例えば、建物の内側部分内に配置されるのが良く、使用の際、建物の窓の一部をなすのが良いパネル１００は、日光を集めることができ、光ガイド３０８は、この日光を光学的光カプラ３０４からレフレクタ部分３１２に向けることができ、その結果、日光が光ガイド３０８を出て、この日光を建物の内部の照明のために使用することができるようになっている。
【００５２】
光カプラ３０４及び光ガイド３０８は、代表的には、長方形の断面形状を有し、これらは、適当な光学的に透過性の材料、例えばポリマー材料から成るのが良い。
【００５３】
次に、多層構造部材１１０について更に詳細に説明する。多層構造部材１１０は、エッジフィルタ膜設計型のものであり、この多層構造部材は、高周波スパッタリング技術を用いてＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びＴａ２Ｏ５で構成された層から形成される。かかる膜の全厚は、この実施形態では、４〜８μｍであり、一連のコンポーネント層内における光学材料の順序は、選択された設計に応じて様々であって良い。アニーリング（焼なまし）実験（温度を増加速度が５℃／ｍｉｎの状態で６００℃において３時間）の結果の実証するところによれば、優れた機械的な、応力暴露関連性の、熱暴露関連性のしかも接着上の安定性が得られた。
【００５４】
多層構造部材１１０は、７００〜１７００ｎｍの波長範囲内に含まれた全集積太陽光赤外線パワーのうちで光学的に透過するフラクションが約４％に過ぎないように構成されている。多層構造部材１１０は又、この実施形態では、３００〜４１０ｎｍの全体的限度の範囲内の態様放射線の広いＵＶ帯域の端から端まで太陽放射線について高い屈折率（＞９０％又はそれどころか＞９８％）を有する。さらに、多層構造部材１１０は、ほぼ４００ｎｍに近いかなり急峻な分光透過応答勾配を有し、その結果、放射線透過は、４００〜４１５ｎｍのすぐ下の波長についてはほぼゼロ（５％未満）レベルからほぼ４００〜４２０ｎｍに近い隣の紫外線領域内に既に収まっている６０〜８０％を超えるかなり大きな光透過レベルまで上昇する。この勾配の峻度は、１ナノメートル帯域幅当たりの透過率の変化の百分率として定められる。多層構造部材１１０は、８〜１０％Ｔ／ｎｍという紫外線‐可視光透過勾配タンジェントを有し、紫外線‐可視光透過勾配は、４００ｎｍの付近に位置する。
【００５５】
可視透過応答領域の「安定性」は、透過放射線帯域の８０％Ｔ‐レベル帯域幅（単位ｎｍ）と同じ透過帯域の半値全幅帯域の比によって説明できる。多層構造部材１１０は、０．９を超える応答安定性を有している。
【００５６】
多層構造部材１１０は又、ほぼ７００±１００ｎｍに近い急峻な分光透過応答勾配を有するよう構成されており、その結果、透過率は、４００±２０ｎｍよりも上であるが７００±１００ｎｍよりも下の波長について可視帯域（代表的には、６０〜８０％を超える）レベル内のレベルからかなり大きな透過率の変化が起こることが工学的に設計されている７００ｎｍの付近の隣の赤外線又は近赤外線内に既に収まっている５〜１０％を超えないかなり僅かな光透過レベルまで減少するようになっている。
【００５７】
この分光透過‐減少勾配の峻度を１ｎｍ帯域幅についての透過率変化の百分率で特徴付けることができる。多層構造部材１１０は、可視光線帯域幅と近赤外太陽放射線の勾配タンジェントが約−２．５〜−３％Ｔ／ｎｍであるように構成され、可視光‐赤外線透過応答勾配は、代表的には、分光的に７００ｎｍ（±２０ｎｍ）か７５０ｎｍ（±２０ｎｍ）かのいずれかの付近に位置している。
【００５８】
しかしながら、上述したように、多層構造部材１１０は、変形例として、互いに異なる反射特性を有するよう構成されても良く、かかる多層構造部材は、可視光の一部分については反射性であっても良い（特に、パネル１００が内部空間の照明のための光を提供するために用いられる用途については）。
【００５９】
以下の内容は、多層構造部材１１０の設計の概要を示している。多層構造部材１１０は、誘電体の層を有する。例えば３つのスタックの各々は、代表的には、１０を超えるコンポーネント層を有する。層の特性を適当なソフトウェアルーチン及び高性能ニードル最適化又はランダム最適化若しくは遺伝的アルゴリズムを用いて以下のように計算できる。
S {a}(L/2HL/2)m {b}(L/2HL/2)n {c}(L/2HL/2)p {d}(LMHML)q
この記載中、Ｓは、膜シーケンスに対する基材の存在場所を特定し、Ｌ、Ｈ及びＭは、対応の材料の光学的厚さが四分の一波長の層を示している。各組をなす小括弧の中の設計波長は、基本設計波長に対して前に位置する“｛  ｝”で示された中括弧の中の増倍係数に従って変化する。例えば、５００ｎｍの設計波長の場合、サブスタック｛２．０｝（ＨＬＭ）１０中の光学的層厚さは、“（  ）”という小括弧の中のそのサブスタック中のあらゆる層について１０００ｎｍであると計算される。その結果、層“Ｈ”の各々の物理的厚さは、１０００ｎｍ／（４・ｎ（Ｈ））である。
【００６０】
最適化アルゴリズムの目的は、サブスタック反復指数ｍ，ｎ，ｐ，ｑを最小限に抑えると共に任意所与の用途について所望の分光応答形状を達成するのに必要な全厚及び層数最小限に抑えることである。もう１つの目的は、局所（サブスタック）個別的設計‐波長増倍係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを最適化することである。所望ならば、サブスタック相互間又は任意の屈折率整合層相互間で任意の追加の層を層のシーケンス中に挿入するのが良く、その目的は、多層構造部材１１０の結果としての性能及びスペクトルを一段と調節することにある。
【００６１】
この設計手法の一実施形態の一例が以下に提供されている。
S{2.11}(L/2HL/2)12{1.64}(L/2HL/2)8{2.85}(L/2HL/2)8{1.4}(LMHML)1
５００ｎｍという設計（基本設計）波長が最適化のために用いられ、用いられた材料は、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２であった。被着シーケンスで６１個の層が設けられ（放射線の波長の１／４の厚さ）、この実施例で示されている膜の全厚は、９．４μｍである。
【００６２】
低波長の透過勾配と高波長の透過勾配の両方を分光的にシフトさせることができ、かくして、設計シーケンス及び個々の層の厚さを調節することによって勾配の存在場所を制御することができる。高透過帯域は、この実施例では、緑色‐赤色領域に向かってシフトされ、この実施例における設計に起因して結果的にかなり幅の狭い短波拒絶帯域が生じる。
【００６３】
特定の実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明を多くの他の形態で実施できることは理解されよう。
【図３】
2016500448.tif 000003
【図４】
2016500448.tif 000004
【図１】
2016500448.tif 000005
【図２】
2016500448.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月5日(2015.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視波長範囲内の波長を有する放射線に対して少なくとも部分的に透過性である分光選択性パネルであって、前記分光選択性パネルは、
適当な光学用接着剤を用いて接合された第１及び第２のパネルコンポーネントを有し、
入射放射線を受け取る受け取り表面を有し、
前記第１及び前記第２のパネルコンポーネントのうちの一方の内面の一部をなす少なくとも１つの反射コンポーネントを有し、前記反射コンポーネントは、前記分光選択性パネルの深在部分を通って前記反射コンポーネントまで入り込んだ受け取り入射放射線の一部分を反射するよう配置され、前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、第１及び第２の反射部分を有し、前記第１及び第２の反射部分は、前記第１の反射部分と第２の反射部分が交互に位置した一連続体を形成し、前記第１の反射部分は、前記受け取り面に対して第１の角度だけ傾けられ、前記第２の反射部分は、前記第１の反射部分に対して第２の角度だけ傾けられ、前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、各第１の反射部分のところ又は各第１の反射部分上に位置決めされた多層構造部材を有し、前記多層構造体は、結果として赤外（ＩＲ）波長内における入射放射線の少なくとも一部分の反射を生じさせる光干渉膜であり、
前記多層構造体以外の膜が各第２の反射部分に被着され又は各第２の反射部分には膜が被着されておらず、
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、前記反射照射線の少なくとも一部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう配置されている、分光選択性パネル。
【請求項２】
前記分光選択性パネルは、実質的に平坦な外面を有する、請求項１記載の分光選択性パネル。
【請求項３】
前記分光選択性パネルは、窓ガラスの形態で提供され又は窓ガラスの一部を形成している、請求項１又は２記載の分光選択性パネル。
【請求項４】
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、前記可視波長帯域内の波長を有する放射線については少なくとも部分的に透過性である、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項５】
前記分光選択性パネルは、入射及び／又は反射放射線の少なくとも一部分を吸収し、発光によって放射線を放出するよう構成された発光材料を更に含む、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項６】
前記分光選択性パネルは、使用の際、前記受け取り表面の垂線を含む平面に対して３０°から９０°までの範囲内での入射角度で入射した分光選択波長範囲の放射線の少なくとも大部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項７】
前記分光選択性パネルは、使用の際、前記受け取り表面の垂線を含む平面に対して６０°から９０°までの範囲内での入射角度で入射した分光選択波長範囲の放射線の少なくとも大部分が前記分光選択性パネル内で向け直されるよう構成されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項８】
各反射部分は、前記受け取り表面に垂直な平面で見て角柱形の断面形状を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項９】
各反射部分は、細長く且つ１ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１０】
各反射部分は、細長く且つ５ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１１】
各反射部分は、細長く且つ１０ｍｍを超える幅を有する、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１２】
前記反射部分のうちの少なくとも１つは、他の反射部分の傾斜角度とは異なる角度で傾けられている、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１３】
第１の複数個の反射部分が第１の仕方で傾けられ、第２の複数個の反射部分が前記第１の仕方とは逆の第２の仕方で傾けられている、請求項１２記載の分光選択性パネル。
【請求項１４】
前記第１の角度は、５°〜２０°のオーダのものであり、前記第２の角度は、１００°〜１５０°のオーダのものである、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１５】
前記反射部分は、非平面状反射面を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１６】
前記反射面は、凸状又は凹状に湾曲している、請求項１５記載の分光選択性パネル。
【請求項１７】
前記反射コンポーネントの前記反射部分は、互いに一体に形成されている、請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１８】
前記反射部分のうちの少なくとも幾つかは、別々に形成され、次に互いに組み立てられて前記反射コンポーネントの少なくとも一部分を形成している、請求項１〜１７のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項１９】
隣り合う第１の反射部分と第２の反射部分は、前記反射コンポーネントのベース表面が前記隣り合う第１及び第２の反射部分と一緒になって、実質的に三角形の断面形状を有するように配置されている、請求項１５又は１６記載の分光選択性パネル。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの反射コンポーネントは、ほぼ３００ｎｍからほぼ４２０ｎｍの波長範囲で前記入射放射線の６０％超、８０％超、又は９０％超を反射するよう配置されている、請求項１〜１９のうちいずれか一に記載の分光選択性パネル。
【請求項２１】
システムであって、
請求項１〜２０のうちいずれか一に記載の前記分光選択性パネルと、
前記向け直された放射線の少なくとも一部分を受け取って電気を生じさせるよう位置決めされた少なくとも１つの光起電力セルとを含む、システム。
【請求項２２】
システムであって、
請求項１〜２１のうちいずれか一に記載の前記分光選択性パネルと、
前記分光選択性パネルのエッジに結合されると共に前記分光選択性パネルの前記エッジのところで受け取った放射線の少なくとも一部分を案内するよう位置決めされた光導管を含み、
前記光導管に結合されると共に前記案内された放射線の少なくとも一部分が取り出されて一領域を照明するよう構成された光エキストラクタを含む、システム。
【国際調査報告】
2016500448.tif 000007
2016500448.tif 000008
2016500448.tif 000009
2016500448.tif 000010
2016500448.tif 000011
2016500448.tif 000012