JP2007518055A - 太陽光線を使用する対象物のカバー - Google Patents

Abstract

本発明は、太陽放射線を使用する対象物のためのカバーであって、太陽放射線に対して透過性の材料（２）できたカバーシート（１）を含み、該シートが、両面にジグザグ状の断面の表面構造（３、４）を有するカバーに関する。本発明は、また、２つのカバーの組み合わせを含み、各カバーのカバープレートが互いに重なっており、特に互いに対して平行に延びている組み合わせを含む。さらに、本発明は、カバーと対象物とからなる組み合わせを含み、カバーが対象物を覆っており、対象物が、太陽放射線を使用し、特に太陽光線を吸収及び変換するものである組み合わせを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光線（ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ：太陽放射線）を使用する対象物のカバーであって、太陽光線に対して透過性の材料のカバーシートを含むカバーに関する。

本発明における、カバーシートなどにおける「シート」とは、広義の平らな、本質的に２次元の対象物を意味する。シートの厚さが薄い場合には、シートはメンブレン又はフィルム状のものであってもよい。シートの厚さがより厚い場合には、シートはプレート状のものであってもよい。このようなプレートは、可撓性であってもよいし、充分に剛性であってもよいし、又はその間の性質を持っていてもよい。

このようなカバーが、太陽熱集熱器（solar collector）を記載しているＤＥ３，１００，５２１に開示されている。この太陽熱集熱器は、カバー要素として、太陽光線を吸収する底部と、太陽光線に対して透過性の頂部とを有する。図１９の実施形態では、透過性のカバー要素はジグザグ状の断面の波形プレートであり、図２０の実施形態では、片面、特に太陽に面する面にリブを有するプレートである。両方の実施形態の目的は、外側から入射する太陽光線の反射率を減らすことにある。

ＤＥ３，１００，５２１の図１９に示される波形プレートの欠点は、とりわけ、ガラスからこのようなプレートを製造することが難しいこと、このようなプレートをプラスチックで作った場合、高温にさらされる構造物（例えば太陽熱集熱器では、カバー材料の温度が１５０℃を容易に超える可能性がある）に安易に使うことができないこと、波形プレートはスペースに嵌め込み、そこを塞ぐのが比較的難しいことにある。

ＤＥ３，１００，５２１の図２０に示される、片面にリブを設けたプレートの欠点は、実際に、このカバープレートが太陽光線の反射を抑えることがほとんど又はまったくできないということにある。特に、或る程度の反射が太陽の反対側に面した底面で生じ、この反射が頂部にリブを設けた結果としてかなり強くなっている。

ＤＥ３，１００，５２１

本発明の目的は、太陽光線を使用する対象物のためのカバー要素であって、より多くの太陽光線が前述の対象物に到達するように光透過率が向上し、製造容易であり、別の構造物に容易に嵌め込んだり、組み込んだりすることができるカバー要素を提供することにある。

本発明における光透過とは、太陽光線の透過を意味し、特に可視光線及び近赤外線の範囲の太陽光線の透過を意味する。本発明における、透過させるべき太陽光線の波長範囲は、３００〜３０００ナノメートルの全範囲又はこの範囲の一部を含む。

本発明における「太陽光線を使用する対象物」とは、広義の対象物を意味し、たとえば、太陽光線から電気エネルギーを発生させたり、太陽光線から熱を抽出したり、化学反応（太陽光線での光合成など）を行ったりサポートする物体又は素材（ｍａｓｓ）などの、太陽光線を利用する物体又は素材（ｍａｓｓ）は少なくとも対象物に含まれる。たとえば、カバーを水泳プールの屋根に使用した場合、この水泳プール内の水や水泳プールの周囲のフロアも対象物に含まれる。

本発明における上記の目的は、広義では、太陽光線を使用する対象物のためのカバーであって、太陽光線に対して透過性の材料でできており、かつ、ジグザグ状の断面の表面構造を両面に有するカバーシートを含むカバーを提供することによって達成される。

本発明における上記の目的は、特に、太陽光線を使用する対象物のためのカバーであって、太陽光線に対して透過性の材料でできており、かつ、ジグザグ状の断面の表面構造を両面に有するカバーシートを含むカバーにおいて、前記カバーシートにおけるジグザグ状の断面の表面構造の２つの隣接したピーク間の距離をＬとし、カバーシートの厚さをＤとしたときに、Ｌ＜Ｄ、特にＬ＜０．２５Ｄであるカバーを提供することによって達成される。

両面にジグザグ状の断面の表面構造を有するこの透過性のシートは簡単に製造することができる。プラスチックの場合、それ自体公知であるエンボス技術を製造に用いることができる。ガラスの場合、ジグザグ状の断面の表面構造は、その表面構造に対応する形状の回転ローラーによって、溶融物からシートへ直接圧延加工してもよい。ジグザグ状の断面の表面構造を両面に有するこのシートは、容易に、普通のガラス板のような別の構造物に嵌め込んだり、組み込んだりすることができる。ジグザグ状の断面の表面構造を両面に有するこのようなシートを用いることによって、材料の種類にもよるが、容易に５パーセントポイントとなり得る光透過率を達成することが可能である。

ここで、ＦＲ２，８３２，８１１号公報及びＦＲ２，５３０，７８７号公報は、共に、ジグザグ状の断面の表面構造を有するシートを開示しており、少なくともこれらの公報はＬ及びＤに関して何らかの開示をしているが、共に、Ｌ＞Ｄである点を指摘しておく。

さらに、ここで、ＵＳ５，７２９，３８７は、ジグザグ状の断面の構造を両面に有するシートを開示しているが、このＵＳ５，７２９，３８７はＬ＜０．２５Ｄであることを開示していない点を指摘しておく。

本発明のカバーの場合、ジグザグ状の表面構造（断面がジグザグ状の表面構造）の側面がシートの平面に対して角度βで延びており、βの範囲として４５°≦β≦８５°、たとえば、４５°≦β≦５５°とすることが好ましい。この範囲の下限では、或る側面から反射してきてカバーシート上に垂直に（perpendicularly）入射する光の一部は常に隣接した側面に向かって反射される。この範囲の上限は、製造可能性と反射性の低減量で決まる。

これに関連して、さらに、本発明においては、さらに、β範囲の上限はβ≦５１°であることが好ましい。というのは、発明者が発見したのであるが、吸収係数（「パワー吸収係数（power absorption coefficient）」とも呼ばれ、単位はｍ^−１である）を持つ材料の場合、散乱した太陽光線が入射するとき（たとえば、曇天の場合）は、βが５１°を超えると光透過率がほぼ１５ｍ^−１から減少し始める。上記の光透過率の低下は、β＝５１°になる前に始まる。さらに、発明者は、垂直に入射する太陽光線〔散乱性の太陽光線とは対照的に、直接的な（真っ直ぐな）太陽光線、すなわち、カバーへ直接（真っ直ぐに）入射する太陽光線〕である場合にも、β＝５１°になる前に、光透過率が低下し始めることを見い出した。したがって、β範囲の上限についてはβ≦５１°であることが好ましい。本発明者は、さらに、カバーシートに垂直に入射する太陽光線の場合、β≒４５°から光透過率のかなりの増加を観察することができ、そして、この増加の傾きがβ≒４８°から減少し始めることを発見した。したがって、β範囲の下限についてはβ≧４８°であることが好ましい。本発明者は、さらにまた、一方で散乱性の太陽光線（散乱した太陽光線）を考慮し、他方で垂直に入射する太陽光線を考慮した場合、βについての最適値はほぼ４９°であることを見い出した。したがって、本発明におけるβとしては、β＝４９°±２°であることが好ましく、β＝４９°±１°であることが特に好ましい。

本発明におけるカバーにおいて、ジグザグ状の断面の表面構造の２つの隣接したピーク間の距離をＬとしたとき、Ｌの範囲としては、０．５μｍ≦Ｌ≦２ｍｍであることが好ましい。２ｍｍ以下のＬ値を有するジグザグ状の断面の表面構造の場合、ジグザグ構造（ジグザグ状の断面の表面構造）の２つの隣接したピーク間の距離Ｌよりもカバーシートの厚さＤを長くすることが、カバーシートをあまり厚くし過ぎることなく、依然容易に成し得る。さらにまた、本発明者は、散乱性の太陽光線の場合には、非常に小さいＬ値で光透過率が或る程度まで減少するが、このことは、太陽光線の波長をＬについての最小値とする限り、重要ではないことを見い出した。可視光の波長範囲がほぼ４００ナノメートル〜７００ナノメートルであることを考えて、本発明者は、Ｌの下限がほぼ５００ナノメートルであるという結論に達した。

また、自浄式のカバーシートを得るためには、本発明においては、Ｌの範囲の上限にとしてＬ≦２００μｍであることがと好ましい。カバーシートがメンブレンのような性質のものである場合には、Ｌの範囲の上限としてＬ≦１００μｍとすることができる。厚さ５０μｍのフィルム状のカバーシートの場合、Ｌは、たとえば、１０μｍとすることができる。より詳細な目安のために、カバーシートの種類及びその典型的な厚さに応じて本発明者が実験的に最適であると考えたいくつかのＬ値を以下の表１に示す。

一般に、ピーク間距離が短いほど、自浄作用はより良好になる。特に、塵埃粒子は通常０．０２ｍｍより大きいため、カバーシートの表面の接触面がより限られることになる。その結果、塵埃粒子は雨のときにはより迅速に流れ去ることになる。ピーク間距離の下限は、通常、カバーシートの製造方法で決まる。

本発明者は、さらにまた、光透過率の低減の観点から、透過する太陽光線の波長の数倍の値を、Ｌ値の最小値とすると最も好ましくなり得ること、そしてまた、Ｌ値をさらに減らすと、自浄作用が低減する傾向があることを見い出した。このことからすると、Ｌ値の範囲の下限としてＬ≧１０μｍとすることが好ましい。特に良好な自浄作用という観点からは、Ｌ値の範囲の下限としてＬ≧２０μｍとすることが好ましい。

本発明におけるカバーは、シートの厚さをＤとしたとき、Ｄの範囲が２０μｍ≦Ｄ≦５ｍｍであるとさらに好ましい。実際には、Ｄ値は、カバーシートの製造に用いる材料の種類にも部分的に左右される。特に、材料の種類は、利用できる製造技術と相俟って、達成可能な最小Ｌ値を決定する。Ｌ値がより大きくなると、Ｄ値もより大きくなることを意味する。Ｌ値がより小さくなると、Ｄ値もより小さくすることができる。４〜６ｍｍのガラス板について、たとえば、比較的単純な製造技術を用いた場合、達成可能な最小Ｌ値は１ｍｍとなる。たとえば、５０μｍ厚のフィルムの場合、Ｌ値は、たとえば、１０μｍとすることができる。

ジグザグ構造（ジグザグ状の断面の表面構造）のＬ値は、カバーの片面とその反対面で同じ値あってもよいが、カバーの片面とその反対面カで異なっていてもよい。

通常の製造技術の観点からは、本発明のカバーは、Ｌ＜１０Ｄ、たとえばＬ＜Ｄであることが好ましく、Ｌ＜０．２５Ｄであることが特に好ましく、Ｌ＜０．１Ｄであるとさらに好ましい。

本発明におけるカバーは、ジグザグ状の断面の表面構造の、同じピークで終わっている側面がこのピークで互いに交差することがさらに好ましい。これは、シートの平面に対してほぼ平行に延びるピークのところに表面が生じないようにするためである。ピークのところに表面が生じると、カバーシート全体の光透過率を減少させることになるからである。同じ理由により、ジグザグ状の断面の表面構造の同じ谷で終わる側面がこの谷で互いに交差することが好ましい。

製造上考慮すべき問題の理由のために、ジグザグ状の断面の表面構造が互いに平行な多数の溝を含むことが好ましい。このような表面構造は、対応する２つの溝付きの回転ローラー間にカバーシートを送り込むことによって比較的容易に高精度で作製することができる。この場合、回転ローラーにある溝は、回転ローラーの外側方向（peripheral direction）に延びていることが好ましい。

入射方向、特に直射太陽光線の入射方向に対する、カバーの光透過率の感度を低下させるために、本発明においては、ジグザグ状の断面の表面構造が多数のピラミッド型の隆起を含むことが好ましい。この配置の場合、各々のピラミッド型隆起の基底面（base plane）が透明シートの延在する方向に延びており、そして、前述の基底面が、３角形、４角形、６角形若しくは８角形であるか、又は、４角形及び８角形の基底面の組み合わせを含むと特に有利である。この配置の場合、基底面は、或る特定の方向に延びていてもよいし、或る特定の方向に延びていなくてもよい。基底面の角の数が増すにつれて入射方向に対する感度が減少することになるが、側面の間のリブ（rib）の数を増やせば、これらのリブを完全に鋭く作製することができない（丸みが付くのは明らかである）という事実の結果として、太陽光線を捕捉するのに利用されるカバーの有効表面積（effective surface area）が増大することになる。したがって、基底面の角数の最適値は２つ又は３つとなる。太陽光線の捕捉に利用されるカバーの有効表面積を最適化するために、前述の３角形、４角形、６角形若しくは８角形の基底面、又は、４角形及び８角形の基底面の前述の組み合わせを、ピラミッド型隆起が透過性のシートの全表面又は少なくとも１つの表面領域を本質的に満たすように形成することが好ましい。この配置の場合、ピラミッド型隆起が完全に対称的である必要はない。細長い基底面や、変形した基底面又はこれらの構造の組み合わせにより、さらに優れた光透過率を得ることもできる。

本発明のカバーシートは、二酸化ケイ素などを含む、ガラス製のカバーシートであることが好ましい。その理由は、ガラスは高温に耐えることができるし、両面にジグザグ状の断面の表面構造を容易に設けることができるからである。

しかしながら、カバーシートは、プラスチック、たとえば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）又はＰＥＴ−Ｇ（グリコール改質ポリエチレン・テレフタレート）で作製してもよい。

さらに本発明の別の態様は、本発明のカバーを含む屋根を備えた建物、特に植物栽培用の温室に関する。

また本発明のさらに別の態様は、本発明のカバーと対象物とを含む組み合わせであって、カバーが対象物を覆っており、対象物が太陽光線を使用する、特に太陽光線を吸収及び変換する、組み合わせに関する。

本発明の好ましい組み合わせとしては、対象物は、
土壌基層（earth substrate）及び／又は１種又２種以上の植物を含み、及び／又は、
半導体材料を含むタイプの１種又２種以上の太陽電池を含み、場合により、その１又複数の太陽電池が、カバーシートの片面と接触した状態で設置されており、たとえば、蒸着、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）又は物理的蒸着（ＰＶＤ）などの付着作用によってカバーシートに取り付けてあり、及び／又は、
太陽熱集熱器を備えている。

以下、図面を参照しながら本発明をより詳しく説明する。

図１は、本発明のカバーのためのカバーシート１の断面図を示している。カバーシート１は、たとえば、ガラス又はポリカーボネートなどの、太陽光線に対して透過性の材料２でできている。シート１は、相対する面３及び４に表面構造を備えている。図からわかるように、この表面構造３、４は両面にジグザグ状の断面を有する。ジグザグ状の表面構造の隣接したピーク間の距離をＬで示している。そして、ジグザグ状の表面構造の側面５が水平面に対して延びている角度をβで示している。シート１の厚さをＤで示している。

６は入射光線を示している。この入射光線６は、右向きの側面(right facing flank)５に入射する。この入射の際、光線６の一部は、透過性の材料２への光線７として入射し、次いで、底部から光線８として透過性の材料２を出る。入射光線６の別の一部は、反対側の左向きの側面(left facing flank)に入る光線９として反射される。この左向きの側面で、光線９の大部分が光線１０として材料２に入り、残った小部分が光線１１として周囲へ反射される。光線がシート１の底面に達したとき、光線１０の大部分は光線１２としてシート１から出射し、残った小部分が光線１３として上方へ反射される。この光線１３のかなりの部分は、内面反射で下方へ再び向かい、残った小部分が頂面でシート１から出射できる。このように、入射光線６のほとんどの部分が底面でシート１から出射する。右向きの側面５と左向きの側面５は、シートの長手方向の平面に対して同じ角度βで傾斜している。

図２は、ピラミッド型表面構造の一例を示す斜視図である。シート１の下層構造は図に示しておらず、この前述のシートの底部にある表面構造も図示していない。図３と同様に、図２は表面構造だけを示している。

図２からわかるように、ここでは、表面構造は、それぞれ正方形の基底面１５を備えているピラミッド型隆起１４からなる。しかしながら、ここで、基底面は、非正方形、長方形又はダイヤモンド形であってもよい。ここでは、各ピラミッド型隆起１４は４つの側面１６を有する。各側面１６は、垂線１７に関して同じ角度γで延びている（run）。角度γはγ＝９０°−βとなる。このβは、図１におけるβと一致する。ピラミッドのピーク間距離は、図１と同様に、Ｌで示してある。図２における表面構造を断面で見た場合に、図１に示す断面と同じように見えることは当業者には明らかであろう。

図３ａは、さらに別のピラミッド型表面構造を示している。図２の表面構造と異なっているのは、図３ａの１８が六角形の基底面１９を有するということである。ここで再び、２つの隣接したピラミッド型隆起１８のピーク間距離がＬで示してある。図３における角度γ或いはβは図２と同じであるが、これらの角度は図３には示してない。基底面が異なった形状、たとえば、角がより多いか、角がより少ない形状又は不規則な形状を持ち得ることも明らかであろう。

図３ｂは、逆ピラミッド型の表面構造の一例を示している。図３ａの表面構造との差異は、六角形の基底面を有するピラミッド型隆起の代わりに、六角形の基底面１９’を有するピラミッド型のくぼみ１８’が表面に作られているということである。ここで再び、２つの隣接したピラミッド型くぼみ１８のピーク（下方に位置する）間の距離もＬで示してある。図３における角度γ或いはβは図２と同じであるが、これらの角度は図３ｂには示してない。

図４は、本発明によるカバーシートの溝形ジグザグ表面構造を概略的な斜視図で示してある。ここでは、多数の溝２０が互いに平行に設けてあり、各溝は右側の側面２３と左側の側面２２を有する。左側の側面２２及び右側の側面２３は、それぞれ、ピーク２１の先端で交わり、谷２４の底で交わる。当業者には明らかではあるが、カバーシートが図４に示すような表面構造を両面に備えている場合、このカバーシートの断面図は図１に示した断面図と一致する。

さらに明らかなるように、本発明によるカバーシートは、片面に、その反対面のものとは異なる形状のジグザグ状の断面の表面構造を備えていてもよい。たとえば、図２のジグザグ表面構造（ジグザグ状の断面の表面構造）を片面に使用し、図４のジグザグ表面構造を他面に使用してもよい。両面に図４に示すような表面構造を使用することも考えられるが、この配置では、片面ごとの角度β及び／又はピーク間距離Ｌを互いに異ならせることが考えられる。

図５ａは、太陽ボイラー２５の形をした太陽熱集熱器をかなり概略的に示している。ここでは、太陽ボイラー２５は、本体からなり、その本体の表面２８は、太陽エネルギーからの熱を吸収して、本体に収容された液体を加熱できるように特に設計されている。できる限り太陽ボイラーの冷却を防ぐと共に天候の影響から太陽ボイラーを保護するために、本発明の円弧状に湾曲したカバーシート２６がこの円筒形の太陽ボイラーを覆っている。この円弧状のカバーシート２６は、円弧の方向に延びる溝形表面構造２７を備えている。図５ａでは、この表面構造は説明のためだけにかなり大雑把に示してあるが、透過性のカバーシート２６も概略的に示してあり、内側の表面構造と外側の表面構造が互いに区別できない。しかしながら、この図に示すものは当業者にとって明確であろう。

図５ｂは、たとえば図２に示す表面構造又は図４に示す表面構造を両面に有する透過性のカバーシート２９ａからなる、本発明の組み合わせを示している。酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）のような透過性の導電層、負電荷を持つようにドープ処理をした半導体材料３０ａ、内在する半導体材料３０ｂ、正電荷を持つようにドープ処理をした半導体材料３０ｃからなる太陽電池が、透過性のカバーシート２９ａの下面に、たとえば、蒸着及び／又はＣＶＤ及び／又はＰＶＤによって設けてある。次に、アルミニウム又は銀などの、できる限り光反射性及び導電性の高い層を設け、その後、頂部に位置する透過性のカバーシート２９ａと同じ種類の透過性のカバーシート２９ｂを用いてシールすることができる。カバー２９ｂは、ジグザグ状のアルミニウム製のシートであってもよいが、それの代わりに反射コーティングを備えた鋼製のシートを使用してもよい。前述の半導体材料３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、典型的には、シリコン（Ｓｉ）、シリコンとゲルマニウムの混合物（ＳｉＧｅ）、ＣｕＩｎＳｅ_３（ＣＩＳ）又は別の太陽電池構造である。第１のケースでは、半導体材料は例えばｎ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｐ−Ｓｉなどの３つの層からなる構造である。ここで、ｎ及びｐは、負電荷を持つようにドープ処理をした材料又は正電荷を持つようにドープ処理をした材料を表している。なお、例えば、ｐ−Ｓｉ／ｉ−Ｓｉ／ｎ−Ｓｉという逆の順序で電池を構成したり、又は、例えば、ジグザグ状の底部シート２９ｂから電池の作製を開始していくことも可能である。

図５ｃは、植物３２の栽培のため温室３１をかなり概略的に示している。植物３２が成長する土壌基層３３も温室内に存在する。温室は屋根３４を有する。この場合、この屋根は、ジグザグ状に延びる多数の屋根板３５、３６、３７及び３８で構成してある。この配置では、各屋根板は、本発明による１種又２種以上のカバーシートで構成してある。これらの屋根板は、たとえば、図４に示す表面構造を有し、図１に示す断面形状を有するカバーシートとなる。したがって、屋根板３５は透過性のカバーシート１と同等と考えてよい。しかしながら、屋根板３５、３６、３７及び３８の表面構造は、その両面で、図２及び／又は図３に示すものそのままであってもよい。本発明のカバープレートを備えた屋根３４を有する温室３１は、温室内の太陽光線の光収率が従来の温室の場合よりもかなり大きいという重大な利点を有する。両面にジグザグ表面構造を有するフィルムを本発明のカバーシートと考えた場合、このようなフィルムを使用していわゆるポリトンネル（polytunnnel）を作ることが可能となる。ポリトンネルは、通常、延伸したフィルムで覆った円弧状のフレームを含む。したがって、ポリトンネルは、円弧状、通常、半円の円弧状を有する。

図６は、頂部をセグメント４１で構成し、底部をセグメント４２で構成した中空コアパネル４０をかなり概略的に断面図で示している。これらのセグメントは、本発明のカバーシートと同じように作ってある。仕切り４３も設けてあり、導管（channel）を形成している。導管４４内には、気体が存在していてもよい。したがって、このパネル４０は断熱効果を奏する。太陽熱で加熱する気体を導管に通すことも可能である。さらにまた、太陽熱によって加熱する液体を導管４４に通すことも可能である。図６に示すようなパネル構造は、断熱性のある透過性の屋根として非常に容易に使用することもできる。

図７は、縦軸に無単位係数として光透過率を、横軸にジグザグ角度β（°）を表したグラフを示している。図７に示す結果は、図１と図４の組み合わせに従って作製したカバープレートを用いて得られたものである。そのカバープレートはガラス製であり、プレートの厚さは５ｍｍであり、ピーク間距離Ｌは１ｍｍであった。ライン７１は、光吸収値（ＡＢＳ）が１であるガラスプレート（ガラス板）についての結果を示し、ライン７２は、ＡＢＳ値が５（現行のガラスの吸収値と一致している）であるガラスプレートについての結果を示し、ライン７３は、ＡＢＳ値が１０であるガラスプレートについての測定値を示しており、ライン７４は、ＡＢＳ値が２０であるガラスプレートについての測定値を示している。ここで謂う光吸収値（ＡＢＳ）とは、単位がｍ^−１であるいわゆる「パワー吸収係数」のことである。さらに、ここに示す結果は、プレートの平面に垂直に入射する、５５０ナノメートルの波長を有する太陽光線についての結果である。

図７からわかるように、０〜２５°の角度での光透過率は本質的に一定である。ほぼ２５°〜ほぼ４５°で、光透過率は、ギザギザ状のパターンとなり、ところどころで急激な低下がある。ほぼ４５°を超えると、光透過率の上昇が観察される。ほぼ４６°を超えると、光透過率の増加は、０°から２５°の範囲における光透過率値と比較して顕著である。最大光透過率は４９°のところで得られる。同様の効果が種々のＡＢＳ値で生じる。角度がより大きくなると、光透過率は減少する。

図８は、図７と同じプレートについての結果を示しているが、今回は、散乱性の入射光についての結果である。この図からわかるように、０°から少なくとも２２°までの光透過係数は、ＡＢＳ＝１の場合ほぼ一定であり、ＡＢＳ値がもっと高くなると、角度の増加と共に光透過率が減少する。２２°〜４０°の間の角度では光透過率はさらに減少する。４０°より大きい角度の場合、４９°で光透過率は最高値まで増大する。６０°で低点まで低下するが、その後、再び上昇する。

図８において、ライン８１は、ピーク間距離が１ｍｍで、ＡＢＳ値が０のときの、厚さ５ｍｍのガラスプレートについての測定値を示しており、ライン８２は、ＡＢＳ値が５の場合の対応するガラスプレートについての測定値を示し、ライン８３は、ＡＢＳ値が１０の場合の対応するガラスプレートについての測定値を示しており、ライン８４は、ＡＢＳ値が２０の場合の対応するガラスプレートについての測定値を示している。

図９は、ジグザグ角度５０°の場合の散乱性の入射光についての、５ｍｍ厚のポリカーボネート製の種々のプレートについての測定値を表すグラフである。ここでも、光透過係数が縦軸で示してある。ここでは、隆起のピーク間距離Ｌは、それぞれ、横軸に沿って示してある。ライン９１は、ＡＢＳ値が０の場合のポリカーボネートプレートについての測定値に関するものであり、ライン９２は、ＡＢＳ値が５の場合のポリカーボネートプレートについての測定値に関するものであり、ライン９３は、ＡＢＳ値が１０の場合のポリカーボネートプレートについての測定値に関するものであり、ライン９４は、ＡＢＳ値が２０の場合のポリカーボネートプレートについての測定値に関するものである。ここでも、測定値は、図１と図４の組み合わせに従って作製した表面構造を有するカバープレートを用いて得られたものである。明らかなように、ここでは、溝の深さは、距離Ｌ及び５０°のジグザグ角度に基づいて算出できる。散乱性の入射光の場合、光透過率と、隆起のピーク間距離とは本質的に無関係であることがわかる。非常に小さい隆起間距離及びより低いＡＢＳ値の場合、散乱性の光の光透過率の軽微な減少が明らかに見られる。

図１は、本発明によるカバーの一部をなすカバーシートの断面図を示している。 図２は、正方形の基底面を有するピラミッド型隆起を備えたジグザグ状の断面の表面構造を概略的にかつ斜視図で示している。 図３ａは、ピラミッド型隆起を備えたジグザグ状の断面の表面構造を概略的な斜視図で示している。 図３ｂは、均一な六角形の基底面を有するくぼみを備えたジグザグ状の断面の表面構造を概略的な斜視図で示している。 図４は、互いに平行な多数の溝を備えたジグザグ状の断面の表面構造の概略斜視図を示している。 図５ａは、本発明の湾曲カバーを備えた太陽ボイラーを概略的な斜視図で示している。 図５ｂは、太陽電池材料の蒸着層と本発明のカバーとの組み合わせを概略的な断面で示している。 図５ｃは、本発明のカバーを備えた、植物の栽培のための温室をかなり概略的な斜視図で示している。 図６は、本発明のカバーを備えた二重壁型パネルの概略的な断面図を示している。 図７は、太陽光線が垂直に直接入射したときの光透過率を横軸に、ジグザグ角βを縦軸に示すグラフを示している。 図８は、図７と同様のグラフを示しているが、散乱性の太陽光線の場合のグラフを示している。 図９は、縦軸に光透過率を、横軸にジグザグ形状のピーク間距離を示すグラフを示している。

Claims (34)

1. 太陽光線を使用する対象物のためのカバーであって、太陽光線に対して透過性の材料でできており、かつ、ジグザグ状の断面の表面構造を両面に有するカバーシートを含むカバーにおいて、前記カバーシートにおけるジグザグ状の断面の表面構造の２つの隣接したピーク間の距離をＬとし、カバーシートの厚さをＤとしたときに、Ｌ＜０．２５Ｄである、カバー。
2. ジグザグ状の断面の表面構造の側面がシートの平面に関して角度βで延びており、βが４５°≦β≦８５°、例えば４５°≦β≦５５°の範囲である、請求項１に記載のカバー。
3. β≦５１°である、請求項２に記載のカバー。
4. β≧４７°である、請求項２又は３に記載のカバー。
5. β＝４９°±２°である、請求項２〜４のいずれかに記載のカバー。
6. β＝４９°±１°である、請求項２〜４のいずれかに記載のカバー。
7. ジグザグ状の断面の表面構造の２つの隣接したピーク間の距離をＬとしたとき、Ｌが０．５μｍ≦Ｌ≦８ｍｍ、たとえば、０．５μｍ≦Ｌ≦２ｍｍの範囲である、請求項１〜６のいずれかに記載のカバー。
8. Ｌ≦２００μｍである、請求項７に記載のカバー。
9. Ｌ≦１００μｍである、請求項７又は８に記載のカバー。
10. Ｌ≦５０μｍである、請求項７〜９のいずれかに記載のカバー。
11. Ｌ≧１０μｍである、請求項７〜１０のいずれかに記載のカバー。
12. Ｌ≧２０μｍである、請求項７〜１１のいずれかに記載のカバー。
13. ジグザグ状の断面の表面構造の片面のＬ値がその反対面とは異なる、請求項７〜１２のいずれかに記載のカバー。
14. シートの厚さをＤとしたとき、２０μｍ≦Ｄ≦１２ｍｍである、請求項１〜１３のいずれかに記載のカバー。
15. Ｌ＜０．１Ｄである、請求項７〜１４のいずれかに記載のカバー。
16. 同じピークで終わるジグザグ状の断面の表面構造の側面が、前記ピークで互いに交差する、請求項１〜１５のいずれかに記載のカバー。
17. ジグザグ状の断面の表面構造が互いに平行な多数の溝を含む、請求項１〜１６のいずれかに記載のカバー。
18. ジグザグ状の断面の表面構造が多数のピラミッド型隆起を含む、請求項１〜１７のいずれかに記載のカバー。
19. ピラミッド型隆起又はくぼみの各々の基底面が、透過性のシートが延びている方向に延びており、前記基底面が、３角形、４角形、６角形若しくは８角形であるか、又は、４角形及び８角形の基底面の組み合わせを含む、請求項１８に記載のカバー。
20. ３角形、４角形、６角形若しくは８角形であるか、又は、４角形及び８角形の基底面の組み合わせが、ピラミッド型隆起又はくぼみが透過性のシートの全表面又は少なくとも１つの表面領域を本質的に満たすように形成される、請求項１９に記載のカバー。
21. カバーシートが、平らであるか、又は少なくとも平らなセグメント（部分）を有する、請求項１〜２０のいずれかに記載のカバー。
22. カバーシートが、少なくとも部分的に湾曲している、請求項１〜２１のいずれかに記載のカバー。
23. 湾曲が円弧状であり、前記湾曲が好ましくは１５０°〜１８０°に及ぶ、請求項２２に記載のカバー。
24. カバーシート又は少なくともそのセグメントが或る角度で配置してあり、ジグザグ状の断面の表面構造が、傾斜に沿って排水するように形成される、請求項１〜２３のいずれかに記載のカバー。
25. カバーシートが、二酸化ケイ素を含有するカバーシート等の、ガラス製カバーシートである、請求項１〜２４のいずれかに記載のカバー。
26. カバーシートが、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）又はＰＥＴ−Ｇ（グリコール改質ポリエチレン・テレフタレート）等のプラスチック製である、請求項１〜２５のいずれかに記載のカバー。
27. カバーの各々のカバープレートが重なっており、特に、互いに対して平行に延びている、請求項１〜２６のいずれかに記載の２つのカバーの組み合わせ。
28. 請求項１〜２６のいずれかに記載の１つのカバーを含む屋根を備えた建物、特に植物の栽培のための温室。
29. カバーが対象物を覆っており、対象物が太陽光線を使用する、特に太陽光線を吸収及び変換する、請求項１〜２６のいずれかに記載のカバーと１つの対象物を含む組み合わせ。
30. 対象物が、土壌基層及び／又は１種又は２種以上の植物を含む、請求項２９に記載の組み合わせ。
31. 対象物が、半導体材料を含有するタイプの１種又は２種以上の太陽電池を含む、請求項２９に記載の組み合わせ。
32. １種又は２種以上の太陽電池が、カバーシートの片面と接触して設置されている、請求項３１に記載の組み合わせ。
33. １種又は２種以上の太陽電池が、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤなどの付着作用によって、カバーシートに取り付けられている、請求項３２に記載の組み合わせ。
34. 対象物が太陽熱集熱器を含む、請求項２９に記載の組み合わせ。

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