JP2018095488A - Heat radiation element for space and design method thereof and manufacturing method thereof - Google Patents

Heat radiation element for space and design method thereof and manufacturing method thereof Download PDF

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佐々木 浩司
Koji Sasaki
浩司 佐々木
昭夫 高田
Akio Takada
昭夫 高田
雄介 松野
Yusuke Matsuno
雄介 松野
麻紀子 安藤
Makiko Ando
麻紀子 安藤
洸輔 田中
Kosuke Tanaka
洸輔 田中
高宏 矢部
Takahiro Yabe
高宏 矢部
浩雄 湯上
Hiroo Yugami
浩雄 湯上
信 清水
Makoto Shimizu
信 清水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat radiation controlling element with higher emissivity than before while keeping sunlight absorptivity at the same level with before, and to provide a manufacturing method thereof.SOLUTION: A heat radiation controlling element comprises an inorganic material substrate 10 containing either of quartz and inorganic glass, and a reflection membrane 80 provided at one face side of the inorganic material substrate 10. The inorganic material substrate 10 has a structure S that independent multiple convex parts 10a are arranged in two dimensions on another face side of the reflection membrane 80.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

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。   The present invention relates to a thermal radiation control element and a manufacturing method thereof, and more particularly to a thermal radiation control element used for a spacecraft such as an artificial satellite.

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。   Since the outer space is a vacuum, the heat radiation control from the onboard equipment installed in the spacecraft such as an artificial satellite is performed by thermal radiation (thermal radiation). Therefore, in order to maintain the temperature in the spacecraft within an appropriate range, a thermal radiation control element called OSR (Optical Solar Reflector) is attached to the surface of the spacecraft. Here, in addition to the heat radiation to outer space, the thermal radiation control element needs to block the heat absorption due to the incidence of sunlight.

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。   Here, the thermal radiation control element 500 used in the prior art will be described with reference to FIG. The thermal radiation control element 500 includes an inorganic material substrate 10 and a reflective film 80 provided on one surface side of the inorganic material substrate 10. In the prior art, the inorganic material substrate is usually made of quartz, and a reflective film 80 made of Ag or the like is coated on the back surface of the inorganic material substrate 10, and the thermal radiation control element 500 is used in the spacecraft 1 (artificial satellite). Etc.) on the surface 1A. The surface (exposed surface) of the inorganic material substrate 10 is a flat surface.

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。   As shown in FIG. 1, the sunlight L incident on the surface of the quartz substrate (inorganic material substrate) 10 is transmitted through the quartz substrate 10, the sunlight L is reflected by the reflective film 80, and again passes through the quartz substrate 10. Radiated to the outside. Further, heat radiation of the heat H inside the spacecraft 1 is performed via the quartz substrate 10 particularly in the infrared light region. In the heat radiation control element, the heat radiation of the heat H and the reflection of the sunlight L are performed in this way. Therefore, the heat radiation control element has a high heat radiation rate and a low sunlight absorption rate. Is desired.

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。   Patent Document 1 discloses, as such a thermal radiation control element, a radiation-resistant glass substrate, a silver film formed on the surface thereof, and a protective film formed on the surface of the silver film. However, there is disclosed a heat control mirror characterized by having a two-layer structure of a lower layer made of a cerium oxide film and an upper layer made of a silicon oxide film.

特開平5−77799号公報JP-A-5-77799

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。
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、λ及びλ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。
Here, in this specification, a value (ε) calculated by the following equation (1) for an ideal black body at a certain temperature T is referred to as “emissivity”.
Here, I (λ, T) is the spectral radiation intensity at temperature T and wavelength λ, and ε (λ, T) is the spectral radiation rate at temperature T and wavelength λ of the thermal radiation control element. Note that λ 1 and λ 2 are the shortest wavelength and the longest wavelength in the wavelength range governing the blackbody radiation at the temperature T. Further, a value calculated by the following formula (2) at a temperature of 300 K is referred to as “vertical emissivity”. The wavelength range for calculating the vertical emissivity is 5 μm to 30 μm.

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。
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、α(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。
Moreover, in this specification, the "sunlight absorption rate" means that the spectral radiation intensity at each wavelength in the spectral radiation spectrum of the sun (AM0) is 1, and the solar wavelength region (in this specification, 300 to 2500 nm) The value (α) calculated by the following formula (3).
Here, I solar (λ) is the spectral radiant intensity of sunlight at the wavelength λ, and α s (λ) is the spectral absorptance of sunlight at the wavelength λ of the thermal radiation control element.

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。   Now, the ideal value of the vertical emissivity of the thermal radiation control element is 1, and the ideal value of the solar absorptance is 0. In the case of the thermal radiation control element in the prior art, the vertical emissivity (ε) at 300 K is approximately 0.84, and the solar absorptance (α) according to the prior art is approximately 0.07 to 0.10. As shown in FIG. 2, the spectral spectrum of quartz emissivity (hereinafter referred to as the radiation spectrum) and the black body radiation spectrum at 300K, quartz has a relatively high spectral emissivity in the infrared region, but 300K black. Since the spectral emissivity is low in the vicinity of 9 μm, which is the peak wavelength region of the radiation spectrum of the body, it is difficult to set the vertical emissivity to an ideal value of 1. This reason is due to the characteristic of quartz, and is explained by the complex refractive index of quartz shown in FIG. The refractive index of quartz has an imaginary part k that increases due to molecular vibrations in the vicinity of wavelengths of 9 μm and 21 μm, and quartz itself reflects light in this wavelength region, so that the vertical emissivity is lowered.

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。   The radiation spectrum of quartz of the thermal radiation control element in the prior art will be further described. FIG. 4 shows an analysis of the emission spectrum of quartz having a planar structure by the RCWA (Rigorous Coupled-Wave Analysis) method. In this thermal radiation control element of the prior art, it is confirmed that the spectral emissivity is greatly reduced near the wavelength of 9 μm and near the wavelength of 21 μm.

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。   FIG. 5 shows a reflection spectrum and an absorption spectrum obtained by calculating the spectral reflectance and the spectral absorptance of the thermal radiation control element in the prior art by the optical simulation TFCalc. In addition, in FIG. 5, sunlight spectrum AM0 is shown collectively. Although the radiant intensity peak of the solar spectrum is in the ultraviolet to visible light range, the spectral reflectance (solid line) due to the reflective film decreases sharply at a wavelength of 500 nm or less, while the spectral absorption rate (dotted line) sharply decreases in the wavelength range. It is confirmed that it has increased.

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。   Although the vertical emissivity and solar absorptivity of the thermal radiation control element according to the prior art are as described above, it is considered that the vertical emissivity according to the prior art is sufficiently high and the solar absorptivity is sufficiently low. I came. In recent years, however, the amount of heat generated by the on-board machine has increased with the improvement in performance of the on-board equipment in the spacecraft. Therefore, an element capable of radiating heat with higher efficiency has been demanded. On the other hand, it has been considered that it is difficult to further improve the thermal emissivity of the thermal radiation control element due to the characteristics unique to quartz.

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。   However, if the thermal radiation rate of the thermal radiation control element can be improved, the area where the thermal radiation control element is installed on the heat radiation surface of the spacecraft (that is, the weight of the thermal radiation panel) can be reduced. Weight reduction and spacecraft payload ratio can be improved.

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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal radiation control element having a higher thermal emissivity than before and a method for manufacturing the same while maintaining the solar light absorption rate at the same level as before.

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。   The inventors of the present invention have intensively studied to achieve the above-mentioned objects, and pay attention to the surface structure of the inorganic material substrate, and by providing a structure composed of a plurality of convex portions on the surface of the inorganic material substrate, It was found that thermal radiation control with high thermal emissivity can be realized.

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。
The present invention is based on the above findings by the present inventors, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> an inorganic material substrate containing either quartz or inorganic glass;
A thermal radiation control element having a reflective film provided on one surface side of the inorganic material substrate,
The inorganic material substrate is a thermal radiation control element having a structure in which a plurality of independent protrusions are two-dimensionally arranged on the surface opposite to the reflective film.
According to the thermal radiation control element described in <1>, it is possible to provide a thermal radiation control element having a higher thermal emissivity than the conventional one while maintaining the solar light absorption rate at the same level as the conventional one.

<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。   <2> The thermal radiation control element according to <1>, wherein the convex portion includes a tip portion.

<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。   <3> The thermal radiation control element according to <1>, wherein the convex portion includes a vertex.

<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。   <4> The thermal radiation control element according to <3>, wherein in the cross-sectional view including the central axis of the convex portion, a ridge line between the adjacent convex portions is curved.

<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。   <5> In the cross-sectional view including the central axis of the convex portion, the ridge line of the convex portion is the thermal radiation control element according to <3>, wherein the ridge line has a bending point.

<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。   <6> The thermal radiation control element according to <3>, wherein the convex portion is a cone.

<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。   <7> In any one of the above items <1> to <6>, an area of a cross section cut along a horizontal plane perpendicular to the height direction of the convex portion decreases along a direction from the bottom surface of the convex portion toward the apex. It is a thermal radiation control element of description.

<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。   <8> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <7>, wherein a bottom shape of the convex portion includes a circle or a regular polygon.

<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。   <9> The thermal radiation control element according to <8>, wherein a bottom shape of the convex portion includes a circle or a regular hexagon, and the two-dimensional array is a hexagonal close-packed array.

<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。   <10> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <8>, wherein the lattice arrangement is a square lattice arrangement.

<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。   <11> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <10>, wherein a ratio H / W of a height H of the convex portion to a width W of the bottom surface of the convex portion is 0.25 or more. It is.

<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。   <12> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <11>, wherein an interval P between the adjacent convex portions is 15 μm or more.

<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。   <13> The thermal radiation control element according to <12>, wherein a ratio W / P of a width W of the bottom surface to the interval P is 0.7 or more.

<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。   <14> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <13>, further including a protective film on a surface of the reflective film opposite to the inorganic material substrate.

<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。
<15> An additional reflection film is further provided between the inorganic material substrate and the reflection film,
The thermal reflection control element according to any one of <1> to <14>, wherein the increased reflection film includes two or more dielectric layers.

<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。   Any one of said <1>-<15> with which the <16> above-mentioned convex part and the exposed flat surface of the said inorganic material board | substrate are coat | covered with the dielectric multilayer mirror which reflects the light of the wavelength below near infrared light. It is a thermal radiation control element of description.

<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。   <17> The thermal radiation control element according to any one of <1> to <16>, wherein an outermost surface on a side where the convex portion is provided is covered with a transparent conductive film.

<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。
<18> a structure forming step of forming a structure in which a plurality of independent protrusions are two-dimensionally arranged on the surface of an inorganic material substrate containing either quartz or inorganic glass;
A method of manufacturing a thermal radiation control element, comprising: a reflective film forming step of forming a reflective film on a surface of the inorganic material substrate opposite to a surface on which the structure is formed.
According to the method for producing a thermal radiation control element described in <18>, a method for producing a thermal radiation control element having a higher thermal emissivity than the conventional one is provided while maintaining the solar absorption rate at the same level as the conventional one. can do.

<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。   <19> The method for manufacturing a thermal radiation control element according to <18>, wherein the structure forming step includes an etching step.

<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。   <20> The method for manufacturing a thermal radiation control element according to <18>, wherein in the structure formation step, the structure is formed by machining or laser processing the inorganic material substrate.

<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。   <21> The <18>, wherein the structure forming step includes a step of forming a mold by machining or laser processing, and a forming step of forming the structure by forming a sol-gel using the mold. It is a manufacturing method of the thermal radiation control element of description.

<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。   <22> The structure forming step includes a step of forming a mold by machining or laser processing, and a transfer step of forming the structure on the surface of the inorganic material substrate by shape transfer of the mold. 18>. The manufacturing method of the thermal radiation control element according to 18>.

<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。   <23> The method according to any one of <18> to <22>, further including a heat treatment step of performing a heat treatment below the glass softening point of the inorganic material substrate under vacuum or atmospheric pressure after the structure forming step. It is a manufacturing method of a thermal radiation control element.

<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。   <24> The method for producing a thermal radiation control element according to any one of <18> to <23>, further including a dielectric multilayer mirror forming step of forming a dielectric multilayer mirror on the surface of the structure. .

<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。   <25> The method for producing a thermal radiation control element according to any one of <18> to <24>, further including a transparent conductive film forming step of forming a transparent conductive film on the surface of the structure.

<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。   <26> The thermal radiation control element according to any one of <18> to <25>, further including a protective film forming step of forming a protective film on a surface of the reflective film opposite to the inorganic material substrate. It is a manufacturing method.

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。   According to the present invention, the conventional problems can be solved, the object can be achieved, and the thermal radiation control having a higher thermal emissivity than the conventional one while maintaining the solar absorptance at the same level as the conventional one. An element and a manufacturing method thereof can be provided.

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。It is a schematic diagram explaining the thermal radiation control element according to a prior art. 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。It is a graph which shows the conventionally known radiation spectrum of quartz and black body radiation spectrum of 300K. 従来公知の、石英の複素屈折率を示すグラフである。It is a graph which shows the conventionally known complex refractive index of quartz. 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。It is a graph which shows the radiation spectrum of the thermal radiation control element according to a prior art. 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。It is a graph which shows the reflection spectrum and absorption spectrum of a thermal radiation control element according to a prior art, and a sunlight spectrum. (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。(A) is a schematic diagram which shows the thermal radiation control element according to one Embodiment of this invention, (B) is a schematic diagram which shows another embodiment of this invention. (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。(A)-(D) are the schematic diagrams explaining the convex part in the thermal radiation control element according to one Embodiment of this invention. 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。It is a schematic diagram explaining the convex part according to the 1st suitable aspect of this invention, and its arrangement | sequence, (A) is a top view, (B) is II sectional drawing in (A), (C) is ( It is II-II sectional drawing in A). 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。It is a schematic diagram explaining the convex part according to the 2nd suitable aspect of this invention, and its arrangement | sequence, (A) is a top view, (B) is III-III sectional drawing in (A). (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。(A) is a schematic diagram explaining the arrangement | sequence of the convex part according to the 3rd suitable aspect of this invention, (B) is a schematic diagram explaining the arrangement | sequence of the convex part according to the 4th suitable aspect of this invention. (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。(A) is a schematic diagram explaining the 1st deformation | transformation aspect of the convex part according to this invention, (B) is a schematic diagram explaining the 2nd deformation | transformation aspect of the convex part according to this invention. 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。It is a schematic diagram explaining the thermal radiation control element according to suitable embodiment of this invention. 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。It is a schematic diagram explaining the thermal radiation control element according to the reference form of this invention. 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。It is a schematic cross section explaining one embodiment of a manufacturing method according to the present invention. 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。It is a schematic cross section explaining suitable embodiment of the manufacturing method according to this invention. 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。It is a graph which shows the radiation spectrum in Example 1, (A) is P of 3 micrometers, (B) is P of 9 micrometers, (C) is P of 21 micrometers, (D) is P of 84 micrometers. is there. 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。4 is a graph showing the vertical emissivity with respect to P in Example 1. 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。It is a graph which shows the emission spectrum in Example 1, (A) is W / P 1.0, (B) is W / P 0.9, (C) is W / P is 0.00. 8 and (D) has a W / P of 0.7. 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。It is a figure which shows the reflection intensity distribution in Example 1, (A) is W / P 1.0 and (B) is W / P 0.7. 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。4 is a graph showing the vertical emissivity with respect to W / P in Example 1. 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。6 is a graph showing a vertical emissivity with respect to an aspect ratio H / W in Example 1. 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。It is a graph which shows the sunlight absorption factor with respect to P in Example 2. FIG. 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。It is a graph which shows the sunlight absorptance with respect to aspect ratio H / W in Example 2. FIG. 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。It is a graph which shows the radiation spectrum in Example 3, (A) is a case where a convex part is a hexagonal close-packed arrangement | sequence, (B) is a case where a convex part is a tetragonal lattice arrangement | sequence. 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。It is a graph which shows the radiation spectrum in Example 3, (A) is a case where a convex part is a cone, (B) is a case where a convex part is a quadrangular pyramid. 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。It is a graph which shows the radiation spectrum in Example 3, (A) is a case where the ridgeline between convex parts is a semicircle shape, (B) is a case where the ridgeline between convex parts is a semicircle shape which has a bending point. . 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。It is a graph which shows the reflection spectrum and absorption spectrum in Example 4, (A) is the reflection spectrum of the dielectric multilayer film mirror in Reference Example 1, (B) is the reflection spectrum of Reference Example 1, (C ) Is an absorption spectrum of Reference Example 1-1. 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。It is a graph which shows the reflection spectrum and absorption spectrum in Example 4, (A) is a reflection spectrum of the dielectric multilayer film mirror in Reference Example 2, (B) is the reflection spectrum of Reference Example 2, (C ) Is an absorption spectrum of Reference Example 1-2. 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。It is a graph which shows the reflection spectrum and absorption spectrum in Example 4, (A) is a reflection spectrum of the dielectric multilayer mirror single in Reference Example 3, (B) is the reflection spectrum of Reference Example 3, (C ) Is an absorption spectrum of Reference Example 1-3. 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。It is a graph which shows the reflection spectrum and absorption spectrum in Example 4, (A) is a reflection spectrum of the dielectric multilayer film mirror in Reference Example 4, (B) is the reflection spectrum of Reference Example 4, (C ) Is an absorption spectrum of Reference Example 1-4. 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。It is a SEM image of the board | substrate surface of invention example 1-1 in Example 5, (A) is a cross-sectional image, (B) is a perspective image. 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。It is an emission spectrum of Invention Example 1-1 and Conventional Example 1 in Example 5. 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。It is a SEM image of the board | substrate surface of invention example 1-2 in Example 5, (A) is a cross-sectional image, (B) is a perspective image. 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。It is an emission spectrum of Invention Example 1-2 and Conventional Example 1 in Example 5. 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。It is a SEM image of the board | substrate surface of invention example 1-3 in Example 5, (A) is a cross-sectional image, (B) is a perspective image. 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。It is an emission spectrum of Invention Example 1-3 and Conventional Example 1 in Example 5. 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。It is a radiation spectrum of invention example 2-1 in Example 6, and the prior art example 1. FIG. 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。It is a SEM image of the substrate surface before heat processing in Example 7, (A) is a cross-sectional image, (B) is a perspective image. 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。It is a SEM image of the substrate surface after heat processing in Example 7, (A) is a cross-sectional image, (B) is a perspective image. 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。It is a graph which shows the absorption rate change amount before and behind the heat processing in Example 7. 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。It is a SEM image of the substrate surface in Example 8, (A) before heat treatment, (B) after heat treatment at 1200 ° C, (C) after heat treatment at 1225 ° C, and (D) after heat treatment at 1250 ° C. (E) is a cross-sectional image after heat treatment at 1275 ° C.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In principle, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In each figure, for convenience of explanation, the vertical and horizontal ratios of the substrate and each layer are exaggerated from the actual ratios.

(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。
(Thermal radiation control element)
As shown in FIGS. 6A and 6B, the thermal radiation control element according to the embodiment of the present invention includes an inorganic material substrate 10, a reflective film 80 provided on one surface side of the inorganic material substrate 10, Have The inorganic material substrate 10 contains either quartz or inorganic glass.

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。   6A, the inorganic material substrate 10 has a structure S in which a plurality of independent protrusions 10a are two-dimensionally arranged on the surface opposite to the reflective film 80. As shown in FIG. Here, the two-dimensional arrangement means that the convex portions 10a are regularly or irregularly arranged in a two-dimensional plane when the thermal radiation control element 100 is viewed from above. In the embodiment shown in FIG. 6A, since the convex portion 10a has the structure S formed by processing the surface of the inorganic material substrate 10, the convex portion 10a and the material of the inorganic material substrate 10 are the same. is there. Further, as in another embodiment shown in FIG. 6B, the convex portion 20 a may be formed of a material different from that of the inorganic material substrate 10. Even in this case, the convex portion 20a includes either quartz or inorganic glass. Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the embodiment of FIG. 6A, but it is experimentally shown that the effect of the present invention can be obtained even in another embodiment shown in FIG. 6B. Confirmed (see Example 6). Moreover, the manufacturing method of convex part 10a, 20a is mentioned later in embodiment of a manufacturing method.

<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、SiO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。
<Inorganic material substrate>
First, as described above, the inorganic material substrate 10 contains either quartz or inorganic glass. Quartz may be either fused quartz or synthetic quartz made of SiO 2 and has high transmittance in a wide wavelength range. The inorganic glass is, for example, silica glass, non-alkali glass, borosilicate glass, and the like, and has high transmittance in a wide wavelength range, like quartz.

<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。
<Reflective film>
The reflective film 80 is not particularly limited as long as it is a material that can reflect light in the visible range with high sunlight spectrum intensity, and any material can be used, but at least one of Ag or Al is used. Can be included. Either Ag or Al having a high reflectance may be used, and an alloy containing these is preferably used. By using a reflective film of these materials, the solar absorptance can be reduced.

<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。
<Shape of convex part>
The shape of the convex portion 10a is not particularly limited as long as the plurality of convex portions 10a are independent from each other and adjacent convex portions 10a are not connected to each other. A rectangular parallelepiped shape shown in FIG. 7A is one specific example. Moreover, all the some convex parts 10a may be the same shape, and different shapes may be contained. In the present specification, geometrical expressions such as “circle”, “square”, “cuboid”, “cone”, “polygonal pyramid”, “regular polygonal pyramid”, “conical” have mathematical meanings. It is not intended to specify the exact shape at this point, and inevitable deformations in industrial production are allowed. For example, the convex portions shown in FIGS. 35A and 35B, which will be described in detail later, have roundness in the vicinity of the apex, and thus differ from a cone in a strict mathematical sense, but this is regarded as a cone. Shall.

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。   The convex portion 10a may include a tip portion A. Here, the tip portion means a flat surface having a constant height in the height direction of the convex portion. For example, a truncated cone shape can be used as shown in FIG. 7A, or a quadrangular frustum shape can be used as shown in FIG. 7B. Although FIG. 7B is a quadrangular frustum, it is naturally understood that this is an example of a polygonal frustum. Further, in the case of FIGS. 7A and 7B, although the center of the tip portion A of the convex portion 10a and the center of the bottom surface coincide with the two-dimensional projection, in the example shown in FIG. When the center of the tip A of the convex portion 10a and the center of the bottom are two-dimensionally projected, they do not coincide. Such a case is also included in the convex portion 10a. However, higher symmetry is preferred. When the convex portion 10a includes the tip portion A, the tip portion that tends to be structurally brittle can be planarized in advance, it can be easily pressed when affixed to a satellite, and a dielectric multilayer mirror described later can be easily formed. It is valid.

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。   Moreover, as shown to FIG 7 (D), it is also preferable that the convex part 10a is provided with the vertex A. FIG. The vertex A here means a point where the height of the convex portion 10a is maximized. It is preferable to use a cone as the convex portion 10a having the apex. Such a cone is preferably a cone, a regular polygonal pyramid, or a polygonal pyramid.

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。   Moreover, although the bottom face shape of the convex part 10a is arbitrary, when industrial productivity is considered, it is preferable that a bottom face shape is circular or a regular polygon.

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。   By providing the structure S in which the plurality of independent protrusions 10a are two-dimensionally arranged, the emissivity of the thermal radiation control element 100 can be improved as compared with the case where the surface of the inorganic material substrate 10 is a flat surface. It was confirmed by numerical analysis and experiments by the present inventors (details will be described later using vertical emissivity). Although the theoretical background for obtaining such an effect is under investigation, it is considered that the effect of increasing the surface area of the heat radiation surface of the inorganic material substrate 10 is one of the reasons for improving the emissivity.

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。   Moreover, in any case of the convex portion 10a described above, it is preferable that the area of the cross section cut along the horizontal plane orthogonal to the height direction of the convex portion 10a decreases along the direction from the bottom surface of the convex portion 10a to the apex. . In this case, it is more preferable that the adjacent convex part 10a contacts in a bottom face. This is because the emissivity by the structure S can be improved by reducing the area of the exposed flat surface of the inorganic material substrate 10 as much as possible (that is, by increasing the filling rate).

<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。
<Arrangement of convex portions>
The specific arrangement form of the two-dimensional array of the protrusions 10a is arbitrary, and the plurality of protrusions 10a can be arranged in a regular lattice, and as shown in FIG. Is preferred. In addition, an arbitrary arrangement such as an orthorhombic lattice arrangement, a hexagonal lattice arrangement, a rectangular lattice arrangement, and a parallel body lattice arrangement may be used. FIGS. 8A to 8C are schematic diagrams for explaining the convex portions 10a and the arrangement thereof according to the first preferred embodiment of the present invention. The convex portions 10a are cones (the bottom surface is circular), and the convex portions 10a. Is a hexagonal close-packed array. The “hexagonal close-packed arrangement” referred to here means an arrangement in which six circles of the same size are in contact with a predetermined circle. When six circles of the same size are surrounded and arranged with respect to a predetermined circle, it is called a hexagonal arrangement. FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams for explaining the convex portions and their arrangements according to the second preferred embodiment of the present invention. Is FIG. 8 a hexagonal close-packed arrangement or a square lattice arrangement? Is different.

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。   When the bottom surface shape of the convex portion 10a is circular, the first preferred embodiment (see FIG. 8) is more preferable in terms of emissivity improvement than the second preferred embodiment (FIG. 9). This is because the area of the exposed flat surface E of the inorganic material substrate 10 can be reduced. Moreover, although the arrangement | sequence of the convex part 10a is as above-mentioned, the arrangement | sequence which can reduce the area of the exposed flat surface E of the inorganic material board | substrate 10 is more preferable. That is, when the bottom surface shape of the convex portion 10a is circular, a hexagonal arrangement is preferable, and a hexagonal close-packed arrangement is most preferable. Also, as shown in FIG. 10A, a square lattice arrangement is preferred when the convex shape of the convex portion 10a is square, and as shown in FIG. 10B, the convex shape of the convex portion 10a is a regular hexagon. Is most preferably a hexagonal close-packed arrangement. In FIG. 10A, the convex portion 10a is a regular quadrangular pyramid, and in FIG. 10B, the convex portion 10a is a regular hexagonal pyramid.

<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。
<Deformation aspect of convex part>
Here, in the present embodiment, the shape of the convex portion 10a is not limited to the above-described cone or frustum shape, and as shown in FIG. 11A, in the cross-sectional view including the central axis, adjacent convex portions 10a. In the cross-sectional view including the central axis, as shown in FIG. 11B, the ridge line between adjacent convex portions 10a is curved, and the ridge line is It is also preferable to have a bending point. In the case where the width and height of the convex portions are approximately 15 μm or less, it is preferable to form the convex portions by etching described with reference to FIG. 14 described later in consideration of productivity. In this case, the ridge lines between the cones are cut off. This is because the shape between the apexes becomes a semicircular shape as schematically shown in FIG. Further, for example, if a process described later in FIG. 14 (that is, cleaning, film formation, patterning, and etching) is repeated twice, bent points can be formed on the ridgeline as shown in FIG. If this process is repeated multiple times, it is also possible to form the folds of the ridgeline in multiple stages. In either case, the same emissivity improving effect as that when the convex portion 10a is a cone is obtained.

<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。
<Relationship between convex size and adjacent convex portion>
Hereinafter, a preferable size and distance relationship between adjacent convex portions 10a will be described using a case where the convex portion 10a is a cone. Here, as shown in FIG. 8, the interval between adjacent convex portions 10a, in particular, the interval between the vertices is expressed as P, the width of the convex portion 10a is expressed as W, and the height of the convex portion 10a is expressed as H. write. In addition, what is necessary is just to define the distance between the centers of an upper surface as P, when the convex part 10a has the front-end | tip part A. FIG. In addition, regarding the width W of the convex portion 10a, the diameter is W when the bottom surface shape of the convex portion 10a is circular, and the bottom surface shape of the convex portion 10a is not circular, such as a polygon. Let W be the diameter of the largest diameter. 11A and 11B, the interval P, the width W, and the height H can be defined in the same manner in the above-described modification of the convex portion 10a. Details of the technical significance of each parameter will be described later in the first embodiment.

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。   Here, the ratio of the height H of the convex portion 10a to the width W of the convex portion 10a (hereinafter referred to as “aspect ratio”) H / W is preferably 0.25 or more, more preferably 0.5 or more. preferable. By doing so, the emissivity can be improved more reliably. In addition, the aspect ratio of the convex part 10a produced by embodiment of the manufacturing method using wet etching mentioned later is generally about 0.5. In addition, there is almost no influence on the sunlight absorption rate by the aspect ratio.

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。   The interval P is arbitrary and can be set to, for example, 1 μm or more and 500 μm or less, and the emissivity can be improved. The interval P is preferably 9 μm or more, and more preferably 15 μm or more. By setting the interval P to 15 μm or more, in addition to the emissivity improvement effect, it is also possible to obtain a solar absorption rate reduction effect.

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。   Further, the ratio W / P of the bottom surface width W to the interval P is preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, and particularly preferably W / P is 0.9. The ratio W / P corresponds to the filling ratio of the convex portions, and by setting W / P to 0.7 or more, the emissivity can be reliably improved. The larger the ratio W / P value, the more the inorganic material The area of the exposed flat surface E of the substrate 10 can be reduced, and as a result, the emissivity can be further improved.

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。   Note that the width W and the height H are arbitrary, and can be, for example, 1 μm or more and 500 μm or less. However, in this range, the above-described H / W is preferably set to 0.25 or more. / P is preferably 0.7 or more. A more preferable range is as described above.

<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。
<Other configurations>
In addition, as shown in FIG. 12, the thermal radiation element 100 according to the embodiment of the present invention may further include a protective film 90, an increased reflection film 70, a dielectric multilayer mirror 30, and a transparent conductive film 50. Good. Hereinafter, each configuration will be described in order.

<<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、SiO及びAl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SiO、Al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。
<< Protective film >>
The thermal radiation control element 100 preferably further includes a protective film 90 on the surface of the reflective film 80 opposite to the inorganic material substrate 10. When Ag and Al are exposed to the atmosphere, they gradually change in quality due to oxidation, moisture absorption, etc., and the reflectance decreases. Therefore, by providing the protective film 90, it is possible to improve oxidation prevention and moisture resistance, and to suppress a decrease in the reflectance of the thermal radiation control element 100. Any material can be used for the protective film 90 as long as the alteration of the reflective film 80 can be prevented, and any of Cr, Ni, Cr alloy, Ni alloy, SiO 2 and Al 2 O 3 is preferable. For example, Cr, Ni, an alloy containing these, materials such as SiO 2 , Al 2 O 3 can be used as the protective film, and the thickness is preferably 10 nm or more.

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。   The protective film 90 can be formed using a known method such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or a sol-gel method. Moreover, since Ag and Al are mechanically soft and easily scratched and cause scattering, it is preferable to form the protective film 90 from this viewpoint.

<<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、SiO、Ta、TiO、Al、Nb、LaO、MgF,HfO等を組み合わせて用いることができる。
<< Increased reflection film >>
The thermal radiation control element 100 preferably further includes an increased reflection film 70 between the inorganic material substrate 10 and the reflection film 80, and the increased reflection film 70 preferably includes two or more dielectric layers. This is to supplement the reflection by the reflection film 80 and further improve the reflectance of the thermal radiation control element 100. Such an increased reflection film can be formed by laminating two or more layers of a high refractive index dielectric and a low refractive index dielectric, and the reflectance can be improved as compared with the case of the reflective film 80 alone. it can. As the material of the dielectric is not particularly limited, typical ones can be used, SiO 2, Ta 2 O 5 , TiO 2, Al 2 O 3, Nb 2 O 5, LaO, MgF 2, HfO 2 or the like can be used in combination.

<<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。
<< Dielectric multilayer mirror >>
In the thermal radiation control element 100, it is more preferable that the convex portion 10a and the exposed flat surface E of the inorganic material substrate 10 are covered with a dielectric multilayer mirror 30 that reflects light having a wavelength of near infrared light or less. As shown in FIG. 5 described above, it is difficult to completely reflect the ultraviolet to visible light having a high sunlight spectrum intensity only on the surface with the inorganic material substrate 10 and the reflective film 80 alone. Therefore, the dielectric multilayer mirror 30 is covered with the convex portion 10a and the exposed flat surface E of the inorganic material substrate 10 to reflect the light in the wavelength region before entering the inorganic material substrate 10 to absorb sunlight. The rate can be further reduced.

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、SiO、Ta、TiO、Al、Nb、LaO、MgF,HfO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。 Such a dielectric multilayer mirror 30 has a high refractive index dielectric (H film) and a low refractive index dielectric (L film) alternately with a thickness of λ / 4 with respect to a desired central wavelength λ. What is necessary is just to laminate. Since the intensity of the sunlight spectrum is the strongest in the wavelength range of about 400 to 600 nm, it is sufficient to form a multilayer film in which about 5 layers of H films and L films are alternately stacked with respect to the center wavelength of 500 nm. Effects can be obtained. Preferably, it is desirable to reflect not only the visible range but also the light of “ultraviolet to visible to near-infrared range”, in which case the dielectric corresponding to each band (ultraviolet / blue / green / red / near infrared) A wider reflection band can be obtained by designing and superposing body mirrors. In this case, as a film configuration, the thickness of each layer is set so that the inorganic material substrate 10 side where the convex portion 10a is provided reflects the long wavelength region and reflects the shorter wavelength region toward the outermost surface. Is preferably designed. However, the order is not limited at all. The dielectric multilayer mirror 30 can have a multilayer structure of about 10 to 200 layers. Moreover, as a dielectric material of each layer, SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 , LaO, MgF 2 , HfO 2 or the like can be used, and these are appropriately combined. Just do it.

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。   The dielectric multilayer mirror 30 and the increased reflection film 70 can be formed using a known method such as sputtering, vapor deposition, CVD, or sol-gel method. In consideration of the connection to the convex portion 10a, it is more preferable to apply the oblique vapor deposition method or the oblique sputtering method in forming the dielectric multilayer mirror 30. As shown in FIG. 12, since the dielectric multilayer mirror 30 is affected by the shape of the convex portion 10a, each layer of the dielectric multilayer mirror 30 also has an uneven shape.

<<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。
<< Transparent conductive film >>
Furthermore, in the thermal radiation control element 100, it is preferable that the outermost surface on the side where the convex portion 10a is provided is covered with the transparent conductive film 50. That is, when the dielectric multilayer mirror 30 is not provided in the heat-control radiating element 100, it is preferable that the transparent conductive film 50 directly covers the convex portions 10a and the exposed flat surface E of the inorganic material substrate 10. Further, when the dielectric multilayer mirror 30 is provided in the thermal control radiation element 100, it is preferable that the transparent conductive film 50 covers the dielectric multilayer mirror 30.

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。 By forming the transparent conductive film 50, damage to equipment due to charging in outer space can be reduced. The transparent conductive film 50 is not particularly limited as long as this antistatic effect can be obtained. For example, ITO, ZnO, metal nanowire, metal mesh, CNT, or the like can be used. Examples of the resistance value of the transparent conductive film 50 that can prevent charging include 10 12 Ω / □ or less. As a forming method, a film can be formed using a known method such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, or a sol-gel method.

(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。
(Reference form)
Here, as shown in FIG. 13, the thermal radiation control element 300 according to the reference embodiment of the present invention includes an inorganic material substrate 10, a reflective film 80 provided on one surface side of the inorganic material substrate 10, and an inorganic material. And a dielectric multilayer mirror 30 provided on the other surface side of the substrate 10. In the thermal radiation control element 300, the inorganic material substrate 10 and the dielectric multilayer mirror 30 are both flat surfaces. In the reference embodiment, similarly to the embodiment of the present invention, the protective film 90, the reflective reflection film 70, and the transparent conductive film 50 may be arbitrarily provided, and redundant description is omitted.

(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。
(Method for manufacturing thermal radiation control element)
Next, the method for manufacturing a thermal radiation control element according to the present invention has a structure in which a plurality of independent protrusions 10a (20a) are two-dimensionally arranged on the surface of an inorganic material substrate 10 containing either quartz or inorganic glass. It includes at least a structure forming step for forming S and a reflecting film forming step for forming a reflecting film 80 on the surface of the inorganic material substrate 10 opposite to the surface on which the structure S is formed.

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。   The reflective film forming step may be performed prior to the structure forming step, but it is preferable to perform the reflective film forming step after the structure forming step because mask formation on the reflective film can be omitted in an etching process described later.

<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。
<Protrusion formation including etching>
The structure forming step preferably includes an etching step. This embodiment will be described in more detail with reference to FIG.

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、Cr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。 First, the inorganic material substrate 10 is cleaned, and a metal mask M is formed by sputtering or vapor deposition (FIG. 14A). The metal mask M may have a two-layer structure such as Cr, CrN, Cr 2 O 3 and Cr / Au obtained by laminating these materials and Au, or a Si-based material such as SiN or amorphous Si.

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)。   Next, a desired resist mask pattern R is formed on the metal mask M by a photolithography process (FIG. 14B). Next, using the resist mask pattern R as a mask, the metal mask M is etched by a wet etching process using a Cr etching solution to form a pattern of the metal mask M (FIG. 14C). Etching of the metal mask M may be performed by dry etching. Further, the resist mask pattern R may be either removed or not (removed in the drawing).

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))。   Then, using the pattern of the metal mask M as a mask, a structure S composed of desired convex portions 10a is formed on the surface of the inorganic material substrate 10 by wet etching using HF, BHF liquid, or the like (FIG. 14D). . After the convex portion 10a is formed on the surface of the inorganic material substrate 10, the metal mask (Cr) is removed with an etching solution or the like, and the inorganic material substrate 10 is washed (FIG. 14E). Finally, a reflective film 80 made of Ag or the like is formed on the back surface of the inorganic material substrate 10 by sputtering or vapor deposition (FIG. 14F).

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。   In addition to the above-described method of forming a pattern on the metal mask M by etching, the convex portion 10a can be formed by various methods. For example, a method of forming a mask for forming the convex portion 10a by a printing method such as a photolithography process and screen printing, a transfer method, an ink jet method, or the like can be used. Also, the etching to the metal mask M may be either wet etching or dry etching.

<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。
<Projection formation including machining>
Furthermore, in the structure forming step, the structure S may be formed by machining or laser processing the inorganic material substrate 10. Further, the structure forming step may include a step of forming a mold by machining or laser processing, and a forming step of forming a structure S by molding a sol-gel using the mold. Furthermore, the structure forming step may include a step of forming a mold by machining or laser processing, and a transfer step of forming the structure S on the surface of the inorganic material substrate 10 by transferring the shape of the mold.

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。   When the structure S according to the present invention is used, the reflectance of the inorganic material substrate 10 is not limited even if it is a concavo-convex structure with a period larger than 9 μm and 21 μm, which are wavelengths for reducing the reflectance (that is, a wavelength for improving the emissivity) Therefore, it is also possible to apply machining, grinding, molding using a mold, transfer such as a heat press, or a technique using a laser. However, when applying these mechanical processes, it is preferable to set the interval P to 15 μm or more with respect to the size of the convex part 10a (the convex part 20a) in consideration of the processing accuracy. When the structure S is formed by sol-gel molding, even if the same material is used for the inorganic material substrate 10 and the convex portion 20a, some differences in purity can occur. However, even in this case, the same effect as that obtained when the convex portion 10a is formed by the above-described etching can be obtained.

<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。
<Heat treatment process>
Here, in the embodiment of the manufacturing method of the present invention, it is preferable to further include a heat treatment step of performing a heat treatment below the glass softening point under vacuum or atmospheric pressure after the structure forming step. By performing the heat treatment step, the convex portion 10a can be smoothed. This embodiment will be described in more detail with reference to FIG.

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、Cr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。 First, the inorganic material substrate 10 is cleaned, and a metal mask M is formed by sputtering or vapor deposition (FIG. 15A). The metal mask M may have a two-layer structure such as Cr, CrN, Cr 2 O 3 and Cr / Au obtained by laminating these materials and Au, or a Si-based material such as SiN or amorphous Si.

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)。   Next, a desired resist mask pattern R is formed on the metal mask M by a photolithography process (FIG. 15B). Next, using the resist mask pattern R as a mask, the metal mask M is etched by a wet etching process using a Cr etching solution to form a pattern of the metal mask M (FIG. 15C). Etching of the metal mask M may be performed by dry etching. Further, the resist mask pattern R may be either removed or not (removed in the drawing).

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))。   Then, using the pattern of the metal mask M as a mask, a structure S composed of desired convex portions 10a is formed on the surface of the inorganic material substrate 10 by wet etching using HF, BHF liquid, or the like (FIG. 15D). . After the convex portion 10a is formed on the surface of the inorganic material substrate 10, the metal mask (Cr) is removed with an etching solution or the like, and the inorganic material substrate 10 is washed (FIG. 15E).

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。   In order to remove impurities that may adhere to the surface of the inorganic material substrate 10 on which the convex portions 10a are formed by the wet etching process, heat treatment (annealing treatment) is performed after acid cleaning. The heat treatment temperature is preferably a heat treatment below the glass softening point of the inorganic material substrate 10 and is preferably 1200 ° C. to 1275 ° C. or less. The heat treatment time is preferably 5 hours or less. It should be noted that this process is advantageous in that the heat treatment is performed so that the tip of the convex portion has a gentle R shape, so that the surroundings of the dielectric multilayer mirror 30 are improved.

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))。   Finally, a reflective film 80 made of Ag or the like is formed on the back surface of the inorganic material substrate 10 by sputtering or vapor deposition (FIG. 15F).

<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。
<Other processes>
Moreover, in the embodiment of the manufacturing method of the present invention, it is preferable to further include a dielectric multilayer mirror forming step of forming the dielectric multilayer mirror 30 on the surface of the structure S. The dielectric multilayer mirror 30 is as described above in the embodiment of the thermal radiation control element, and redundant description is omitted. The same applies to the following dielectric multilayer mirror 30 and protective film 90.

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。   In the embodiment of the manufacturing method of the present invention, it is preferable to further include a transparent conductive film forming step of forming the transparent conductive film 50 on the surface of the structure S. Furthermore, in the embodiment of the manufacturing method of the present invention, it is preferable to further include a protective film forming step of forming a protective film 90 on the surface of the reflective film 80 opposite to the inorganic material substrate 10. In the embodiment of the manufacturing method of the present invention, it is also preferable to form the enhanced reflection film 70 between the inorganic material substrate 10 and the reflection film 80.

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。 Further, in the embodiment of the manufacturing method of the present invention, after the structure forming step, the dielectric multilayer film mirror forming step and the transparent conductive film forming step are sequentially included, and the enhanced reflective film forming step, the reflective film forming step, The protective film forming step is preferably included sequentially.

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。   As described above, the thermal radiation control element according to the present invention can provide a thermal radiation control element having thermal radiation characteristics superior to those of the conventional thermal radiation control element and a method for manufacturing the thermal radiation control element.

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。   Further, although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, the specific numerical values given in the embodiment and the following examples are merely examples, and it is needless to say that numerical values different from these may be used as necessary.

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。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to a following example at all.

(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。
Example 1
<Interval P>
First, as shown in FIG. 8, in order to confirm the emissivity improvement effect by the structure S when a quartz substrate is used as the inorganic material substrate 10 and the convex portion 10a is a cone and the hexagonal close-packed arrangement is used, the RCWA method is used. Spectral emissivity was analyzed and the emission spectrum was shown in FIG. In both cases, the interval P and the width W were matched, and the aspect ratio H / W was fixed to 0.5.
In FIG. 16A, P is 3 μm, W is 3 μm, and H is 1.5 μm.
In FIG. 16B, P is 9 μm, W is 9 μm, and H is 4.5 μm.
In FIG. 16C, P is 21 μm, W is 21 μm, and H is 10.5 μm.
In FIG. 16D, P is 84 μm, W is 84 μm, and H is 42 μm.
When the convex portion 10a is not formed (that is, a quartz substrate having a flat surface), the radiation spectrum already described in FIG. 4 is obtained, and the spectral emissivity is greatly reduced in the vicinity of wavelengths of 9 μm and 21 μm.

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。
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。
When a conical structure is formed on the surface of the quartz substrate, it can be confirmed that the spectral emissivity is improved from the plane at wavelengths of 9 μm and 21 μm in any structural dimension. When P is 1 μm, 3 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 9 μm, 21 μm, 27 μm, 36 μm, 42 μm, 84 μm, 168 μm, 336 μm, the radiation spectrum is obtained from the result of calculating the radiation spectrum of each structure by the RCWA method. It was. From each radiation spectrum, the vertical emissivity (ε) at 300 K was calculated by the following equation (2). A graph of vertical emissivity versus P is shown in FIG. In either case, the relationship of P = W and H / W = 0.5 is fixed.
Here, I (λ) is the spectral radiation intensity at the wavelength λ, and ε (λ) is the spectral radiation intensity at the wavelength λ of the thermal radiation control element.

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。   As shown in FIG. 17, the vertical emissivity (ε) is obtained by setting the interval P of the conical structure and the diameter W of the bottom surface of the conical structure (where P = W; W / P = 1.0) to 1 μm or more. This is confirmed to be improved as compared with the conventional planar structure. It was also confirmed that when P is 5 μm or more, the vertical emissivity (ε) is 0.90 or more, and when P is 7 μm or more, the vertical emissivity (ε) is improved to 0.94 or more. When P is 36 μm or more, the structure period is larger than the wavelengths near 9 μm and 21 μm where the spectral emissivity, which is a characteristic unique to quartz material, is observed. At this time, the vertical emissivity (ε) is remarkable. The improvement can be confirmed.

<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。
<Filling rate W / P>
Next, the spectral emissivity accompanying the packing density (arrangement density) of the conical convex structure was analyzed by the RCWA method to obtain a radiation spectrum. Furthermore, the vertical emissivity (ε) was calculated using equation (1). In both cases, P is fixed to 84 μm and the aspect ratio H / W is fixed to 0.5. The results are shown in FIG. In either case, the convex portions have a conical shape and are arranged in a hexagonal close-packed arrangement or a hexagonal arrangement.
In FIG. 18A, P is 84 μm, W / P = 1.0, and H / W = 0.5.
In FIG. 18B, P is 84 μm, W / P = 0.9, and H / W = 0.5.
In FIG. 18C, P is 84 μm, W / P = 0.8, and H / W = 0.5.
In FIG. 18D, P is 84 μm, W / P = 0.7, and H / W = 0.5.

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。   From FIG. 18, the area of the exposed flat surface E increases as W / P decreases, so it can be confirmed that the spectral emissivity tends to decrease at wavelengths near 9 μm and 21 μm. FIG. 19 shows the reflection intensity distribution for a wavelength of 9 μm.

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。
FIG. 19A shows a reflection intensity distribution corresponding to FIG. 18A. The reflectivity for a wavelength of 9 μm is 0.09 and the absorptance is 0.91.
On the other hand, FIG. 19B shows a reflection intensity distribution corresponding to FIG. 18D (that is, P = 84, W = 59, H = 29.5, W / P = 0.7), and has a wavelength of 9 μm. The reflectance is 0.41 and the absorptance is 0.59. Even if FIG. 19A is compared with FIG. 19B, the reflectance increases due to the increase in the number of flat portions (exposed flat surfaces) between the convex portions, and thus the absorptance tends to decrease. In FIGS. 19A and 19B, the circles in the drawing indicate the vicinity of the conical convex portion. Further, when the tip of the convex portion is flat, the reflectance increases for the same reason, and thus the absorption rate tends to decrease.

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。   Further, from the radiation spectra shown in FIGS. 18A to 18D, the vertical emissivity (ε) at 300 K was calculated by the equation (1) and shown in the graph of FIG. The vertical emissivity of the planar structure of the prior art is also shown by a broken line. It was confirmed that when a conical convex portion is formed on the quartz surface, the vertical emissivity can be improved compared to the planar structure regardless of W / P.

<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。
<Aspect ratio H / W>
Next, the spectral emissivity when the aspect ratio H / W was changed was analyzed. In either case, the convex portions have a conical shape and are arranged in a hexagonal close-packed manner. When the interval P between the apexes of the conical convex portion 10a and the diameter W of the conical bottom surface are the same (P = W), and the height of the convex portion 10a (cone) is H, the aspect ratio is H / W. When the aspect ratio was 0.25, 0.5, 1.0, and 1.5, the interval P between the conical structures was analyzed as 3 μm, 9 μm, 21 μm, and 84 μm, respectively. FIG. 21 shows the vertical emissivity (ε) when the aspect ratio of the cone is changed. The vertical emissivity (ε) of the planar structure according to the prior art is also shown.

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。   The vertical emissivity (ε) of the planar structure is 0.84, whereas when the conical convex structure is formed, the vertical emissivity (ε) is improved over the planar structure. I understand. In particular, when the interval P between the conical structures is 9 μm or more, it was confirmed that the vertical emissivity (ε) can be improved to 0.95 or more by setting the aspect ratio to 0.5 or more. Further, from the result of FIG. 21, it was confirmed that the larger the aspect ratio, the more preferable, regardless of the size of the interval P.

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。   From the results of Example 1 above, it was confirmed that the vertical emissivity can be improved by forming the convex portion 10a according to the present invention as compared with the conventional planar structure.

(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。
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、α(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。
(Example 2)
<Interval P>
Based on the absorption spectrum of the band in the ultraviolet region (wavelength 0.3 μm) to the near infrared region (wavelength 2.5 μm) calculated by the RCWA method in FIG. ) Was calculated and plotted. In either case, the convex portions have a conical shape and are arranged in a hexagonal close-packed manner. Further, regarding the convex portion, P was analyzed under nine conditions of 3 μm, 6 μm, 9 μm, 12 μm, 15 μm, 18 μm, 21 μm, 36 μm, and 84 μm under the conditions of P = W and H / W = 0.5. Yes.
Here, I solar (λ) is the spectral radiant intensity of sunlight at the wavelength λ, and α s (λ) is the spectral absorptance of sunlight at the wavelength λ of the thermal radiation control element.

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。   As shown in FIG. 22, it was found that when the interval P between the convex portions is increased (15 μm or more), the solar absorption rate (α) equivalent to that of the planar structure can be obtained. In addition, when the space | interval P is small (3-12 micrometers), although it was confirmed that sunlight absorption rate ((alpha)) will become a little higher than a planar structure, in this case, it is also less than 0.10, and comparison It can be said that the solar absorption rate (α) is small.

<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。
<Aspect ratio H / W>
FIG. 23 shows the sunlight absorption rate (α) when the aspect ratio H / W is changed. In either case, the convex portions have a conical shape and are arranged in a hexagonal close-packed manner. Further, regarding the convex portion, P = W. In the analysis, in each of cases where the aspect ratio H / W was 0.25, 0.5, 1.0, and 1.5, the intervals P between the vertices of the convex portions were set to 3 μm, 9 μm, 21 μm, and 84 μm. It was found that when the distance P was 3 μm and 9 μm, the solar light absorption rate (α) was slightly higher than the planar structure regardless of the aspect ratio. However, it has been found that by increasing the interval P between the cone structures to 21 μm and 84 μm, the same characteristics as the planar structure can be obtained regardless of the aspect ratio.

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。   From these results, in the thermal radiation control element 100 according to the present invention, when the convex portion has a conical shape, in particular, when the interval P and the diameter W of the bottom surface of the convex portion are the same (P = W) on the quartz substrate surface. , P is 15 μm or more, and the height ratio H / W of the convex structure is 0.25 or more, so that the solar absorptance (α) is kept equal to the conventional planar structure, It was confirmed that the vertical emissivity (ε) can be improved as compared with the conventional planar structure. That is, it was confirmed that the thermal radiation control element having both the emissivity and the reflectance superior to the thermal radiation control element having the conventional planar structure can be reliably provided.

(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。
(Example 3)
<Arrangement of convex portions>
In order to confirm the influence of the emissivity due to the difference between the above described hexagonal close-packed arrangement and the square lattice arrangement using FIGS. 8A and 9A, the spectral emissivity is analyzed by the RCWA method, A spectrum was obtained. FIG. 24A shows a radiation spectrum by the hexagonal close-packed arrangement shown in FIG. 8, and FIG. 24B shows a radiation spectrum by the square lattice arrangement shown in FIG. In all cases, the convex portion was conical, P was 84 μm, W was 84 μm, and H was 42 μm. Further, from the radiation spectrum, the vertical emissivity (ε) at 300 K in each thermal radiation control element is calculated by the above equation (1) and shown in the graph.

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。   From FIG. 24, it was confirmed that in both the hexagonal close-packed array and the tetragonal lattice array, the spectral emissivity in the vicinity of wavelengths of 9 μm and 21 μm was improved as compared with the planar structure. Furthermore, it was found that the vertical emissivity (ε) was also improved. Therefore, the arrangement structure of the convex portions may be either a hexagonal close-packed arrangement or a tetragonal lattice arrangement, and it can be said that the hexagonal close-packed arrangement is more preferable. It was also confirmed that any arrangement can be applied from the viewpoint of improving the vertical emissivity (ε) as compared with the prior art.

<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。
<Shape of convex part>
Furthermore, the spectral emissivity between the case where the cones shown in FIG. 9A are arranged in a square lattice and the case where the square pyramids shown in FIG. The emission spectrum was obtained. The results are shown in FIGS. 25 (A) and 25 (B), respectively. From the radiation spectrum, the vertical emissivity (ε) at 300 K in each thermal radiation control element is calculated from the above equation (1) and shown in the graph. In both the cone and the regular pyramid, P was 84 μm, W (the diameter of the inscribed circle was used as described above for the regular pyramid) was 84 μm, and H was 42 μm.

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。   From FIG. 25, it was confirmed that the spectral emissivity in the vicinity of wavelengths of 9 μm and 21 μm was improved as compared with the case of the planar structure in both the conical square lattice arrangement and the tetragonal pyramid square lattice arrangement. . Furthermore, it was found that the vertical emissivity (ε) was also improved.

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、Wは76μm、W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。 Next, the spectral emissivity in the case of the convex shape shown in FIGS. 11A and 11B was calculated by the RCWA method to obtain a radiation spectrum. This radiation spectrum is shown in FIG. From the radiation spectrum, the vertical emissivity (ε) at 300 K was calculated from the above equation (1). Here, in FIG. 26A, as shown in FIG. 11A, the ridge line between the adjacent convex portions is semicircular in the cross-sectional view (therefore, the concave portion between the adjacent convex portions is hemispherical. ), P is 84 μm, W is 84 μm, and H is 42 μm. FIG. 26B shows an analysis of a convex portion in which a semicircular shape is formed in two steps in the cross-sectional view as shown in FIG. 11B and the ridgeline between the convex portions includes a bending point. P is 80 μm, W 1 is 76 μm, W 2 is 60 μm, H is 38 μm, and h is 30 μm. In any case, the convex portions are arranged in a hexagonal close-packed manner.

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。   In any case, it was confirmed that the spectral emissivity at wavelengths near 9 μm and 21 μm was improved as compared with the planar structure as compared with the planar structure. Furthermore, it was found that the vertical emissivity (ε) was improved to 0.93 or more. From these results, it was confirmed that the convex portion does not have to be a cone shape, and the cross-sectional area in the height direction of the convex portion only needs to be reduced along the direction from the bottom surface to the apex. Therefore, the cone structure of the convex portion may be either a cone or a quadrangular pyramid, and even if a polygonal pyramid such as a hexagonal pyramid is used, the emissivity improvement effect can be obtained, and the shape of the convex portion is limited to the cone. It was also confirmed that it was not done.

(実施例4)
<参考例1>
高屈折率誘電体(H膜)としてNbを、低屈折率誘電体(L膜)としてSiO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。
Example 4
<Reference Example 1>
The configuration of the HL dielectric multilayer mirror using Nb 2 O 5 as the high refractive index dielectric (H film) and SiO 2 as the low refractive index dielectric (L film) is as shown in Table 1 below. The influence on the solar light absorption rate (α) by the multilayer mirror was analyzed using an optical simulation TFCalc. In this HL dielectric multilayer mirror, λ / 4 alternating multilayer films are formed by repeating five sets of H films and L films with respect to the center wavelength of each band, and they are superposed to form a total of 62 layers and a total thickness of 5098. Reflects light in the wavelength range of 350 to 900 nm with a 7 nm configuration. Then, the characteristics (reflectance and absorptance) at 0 degree incidence are analyzed using a configuration in which the HL dielectric multilayer mirror is disposed on the flat surface of the quartz substrate and an Ag reflection film is provided on the back surface of the quartz substrate. did. Here, the thickness of the Ag reflection film is 150 nm, and the thickness of the quartz substrate is 200 μm. In the table, the number of layers means the number of layers counted from the substrate.

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。   FIG. 27A shows the reflection spectrum when only the dielectric multilayer mirror of Reference Example 1 is formed on the surface of the quartz substrate (that is, there is no Ag reflection film on the back surface). FIG. 27B shows a reflection spectrum when an Ag reflection film is provided on the back surface of the quartz substrate in addition to the dielectric multilayer mirror. Further, FIG. 27C shows an absorption spectrum when a dielectric multilayer mirror and a reflective film Ag are provided on a quartz substrate. Further, the solar light absorption rate (α) according to Reference Example 1 is 0.04, and the solar light absorption rate (α) by the configuration in which the Ag reflection film is formed on the back surface of the quartz substrate having a planar structure according to the conventional technique is 0. 07.

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。   As shown in FIG. 27A, light with a wavelength region of 350 to 900 nm can be efficiently reflected on the surface of the dielectric multilayer film mirror formed on the surface of the quartz substrate. In addition, as shown in FIG. 27B, by forming a reflective film Ag on the back surface of the quartz substrate on which the dielectric multilayer mirror is formed, light in the near infrared region as well as the wavelength region of 350 to 900 nm can be obtained. The reflective film Ag on the back surface can be efficiently reflected. In the configuration of the prior art, since the reflectance characteristics depend on the Ag reflection film, the absorptance increases rapidly at a wavelength of 500 nm or less, but the sunlight spectrum has high intensity even at short wavelengths of 500 nm or less and in the ultraviolet region. It becomes a factor that the light absorption rate becomes high. On the other hand, since the reference example 1 can efficiently reflect light in the wavelength region of 350 to 900 nm where the intensity of the sunlight spectrum is high, the absorptance can be reduced. As a result, since the solar absorptance (α) can be reduced as compared with the configuration of the prior art, an absorption characteristic superior to the conventional thermal radiation control element can be obtained.

<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。
<Reference Example 2>
The thicknesses of the H film and the L film in Reference Example 1 were optimized using simulation software (TFCalc), and Reference Example 2 was obtained. The total of 64 layers and the total thickness was 5069.5 nm.

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。   FIG. 28A shows a reflection spectrum when only the dielectric multilayer film mirror of Reference Example 2 is formed on the surface of the quartz substrate (that is, there is no Ag reflection film on the back surface). FIG. 28B shows a reflection spectrum when an Ag reflection film is provided on the back surface of the quartz substrate in addition to the dielectric multilayer mirror. Further, FIG. 28C shows an absorption spectrum when a dielectric multilayer mirror and a reflective film Ag are provided on a quartz substrate. Further, the solar absorptance (α) according to Reference Example 2 is 0.03, and the solar absorptance (α) according to the configuration in which an Ag reflection film is formed on the back surface of a quartz substrate having a planar structure according to the prior art is 0. A significant improvement was seen compared to 07. In Reference Example 2, since the absorption characteristics were improved and ripples were reduced by optimization, the solar absorption rate was further reduced from the solar absorption rate (α) 0.04 of Reference Example 1. I was able to.

<参考例3>
参考例1におけるNbからなる高屈折率誘電体(H膜)に替えて、TiO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。
<Reference Example 3>
In place of the high refractive index dielectric (H film) made of Nb 2 O 5 in Reference Example 1, TiO 2 was used as the H film, a total of 86 layers, and the total thickness was 3158.0 nm, and the dielectric in Reference Example 3 A multilayer mirror was obtained. This dielectric multilayer mirror reflects light having a wavelength range of 350 to 1800 nm.

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。   FIG. 29A shows the reflection spectrum when only the dielectric multilayer mirror of Reference Example 3 is formed on the surface of the quartz substrate (that is, there is no Ag reflection film on the back surface). FIG. 29B shows a reflection spectrum when an Ag reflection film is provided on the back surface of the quartz substrate in addition to the dielectric multilayer mirror. Further, FIG. 29C shows an absorption spectrum when a dielectric multilayer mirror and a reflective film Ag are provided on a quartz substrate. The solar absorptance (α) according to Reference Example 3 is 0.02, and the solar absorptivity (α) according to the configuration in which the Ag reflection film is formed on the back surface of the quartz substrate having a planar structure according to the conventional technique is 0.07. A significant improvement was seen.

<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Nbを、低屈折率誘電体(L膜)としてSiO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HfOを、低屈折率誘電体(L膜)としてSiO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。
<Reference Example 4>
As in Reference Example 1, the first to 60th layers use Nb 2 O 5 as the high refractive index dielectric (H film) and SiO 2 as the low refractive index dielectric (L film). From the first layer to the 80th layer, HfO 2 is used as the high refractive index dielectric (H film), and SiO 2 is used as the low refractive index dielectric (L film), for a total of 80 layers and a total thickness of 5496.0 nm. 4 was used. This dielectric multilayer mirror reflects light having a wavelength range of 300 to 900 nm.

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。   FIG. 30A shows the reflection spectrum when only the dielectric multilayer film mirror of Reference Example 4 is formed on the surface of the quartz substrate (that is, there is no Ag reflection film on the back surface). FIG. 30B shows a reflection spectrum when an Ag reflection film is provided on the back surface of the quartz substrate in addition to the dielectric multilayer mirror. Further, FIG. 30C shows an absorption spectrum when a dielectric multilayer mirror and a reflective film Ag are provided on a quartz substrate. The solar absorptance (α) according to Reference Example 4 is 0.01, and the solar absorptance due to the configuration in which an Ag reflection film is formed on the back surface of a quartz substrate having a planar structure according to the prior art is 0.07. There was a significant improvement compared to.

<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。
<Evaluation of incident angle>
Table 2 below shows the solar absorptance (α) characteristics in the wavelength range of 300 to 2500 nm with respect to the incident angle in the conventional configuration, Reference Example 3, and Reference Example 4. The incident angles were analyzed at 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, and 89 °. Moreover, the average value of the sunlight absorptivity ((alpha)) with respect to these incident angles was also shown collectively.

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。   In the conventional configuration, the sunlight absorption rate (α) for each incident angle is 0.03 to 0.07, and the average value is 0.07. On the other hand, in the reference example 3, the sunlight absorption rate ((alpha)) with respect to each incident angle is 0.01-0.02, and an average value is 0.02. In Reference Example 4, the solar light absorption rate (α) with respect to each incident angle is 0.01 to 0.03, and the average value is 0.02.

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。   As a result, the solar absorptance (α) can be reduced by forming the dielectric multilayer mirror regardless of the incident angle of sunlight. And it can be said that the average value of sunlight absorption rate ((alpha)) and the sunlight absorption rate ((alpha)) in each angle are fundamentally comparable. Therefore, even when the dielectric multilayer film mirror is formed on the surface of the inorganic material substrate on which the convex portions are two-dimensionally arranged, it is recognized that there is a sufficient effect of reducing the solar absorptance (α). Note that even if a dielectric multilayer mirror is formed on the surface of an inorganic material substrate provided with protrusions, it does not affect the reflectivity in the infrared region, so it does not affect the vertical emissivity (ε). Was also confirmed.

(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。
(Example 5)
<Invention Example 1-1>
According to the flowchart of FIG. 14, a thermal radiation control element in which the convex portions 10a shown in FIG. First, the surface of a synthetic quartz substrate (thickness 0.6 mm) was cleaned. The cleaning conditions were acid cleaning, and low concentration HF cleaning with a concentration of 0.5 wt% was performed for 60 seconds. Next, a metal mask M made of Cr was formed by sputtering. Next, a resist mask pattern R is formed on the metal mask M by a photolithography process, and the metal mask M is etched by a wet etching process using a Cr etching solution using the resist mask pattern R as a mask. M pattern formation was performed. Then, using the pattern of the metal mask M as a mask, a structure S composed of desired convex portions 10a was formed on the surface of the synthetic quartz substrate by wet etching using HF liquid (concentration: 50 wt%). After the protrusion 10a was formed, the metal mask M was removed, the synthetic quartz substrate was washed, and finally an Ag reflection film was formed on the back surface of the synthetic quartz substrate by sputtering. Thus, the thermal radiation control element according to Invention Example 1 was produced.

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。   FIG. 31 shows an SEM image of the substrate surface of Invention Example 1-1. FIG. 31A is a cross-sectional image, and FIG. 31B is a perspective image. The size of the produced protrusions was 80 μm for P, 55 μm for W, 30 μm for H, 0.55 for aspect ratio H / W, and 0.7 for W / P.

<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。
<Conventional example 1>
A thermal radiation control element according to Conventional Example 1 was produced in the same manner as Invention Example 1-1 except that the convex portions were not formed. That is, the substrate surface of Conventional Example 1 has a planar structure, and an Ag reflection film is formed on the back surface.

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。   About the thermal radiation control element of invention example 1-1 and the prior art example 1, the infrared reflectance measuring device (made by PerkinElmer; Spectrum-GX) is used, and the spectral reflectance in the infrared region of a wavelength range of 5-14 micrometers is measured. did. Using this spectral reflectance, the spectral emissivity was calculated by subtracting the spectral reflectance from the total incident light. The results are shown in FIG. In FIG. 32, the spectral emissivity of Conventional Example 1 is also shown for comparison. From FIG. 32, it was confirmed that the spectral emissivity was improved in a band of wavelength 8 μm or more. In addition, in the wavelength range of 5 to 14 μm, the vertical spectral emissivity of the conventional example (only the wavelength range was changed from Equation (1)) was 0.84, whereas in the same wavelength range of Invention Example 1-1 Since the vertical emissivity was 0.87, it was confirmed that the emissivity was improved in the infrared region.

<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。
<Invention Example 1-2>
In the same manner as in Invention Example 1-1, a thermal radiation control element in which the convex portions 10a are arranged in hexagons as schematically shown in FIG. Note that the etching conditions were as follows in the production of the convex portions. First, a first-stage etching process similar to that shown in FIGS. 14A to 14E was performed. Next, alignment is performed on the convex surface formed by this etching process, and the second stage etching process, that is, mask formation, resist pattern formation, mask pattern formation by wet etching, and formation of structure S by wet etching are performed. went. In the first-stage etching process and the second-stage etching process, the conditions used for the photolithographic pattern and the etching are the same except for the resist coating method on the convex portions. In the first stage, the resist is applied to the flat portion of the substrate by a spin coating method, whereas in the second stage, the resist is applied to the convex portion by a spray coating method.

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、Wが65μm、W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。 FIG. 33 shows an SEM image of the substrate surface of Invention Example 1-2. Note that FIG. 33A is a cross-sectional image, and FIG. 33B is a perspective image. In addition, the size of the produced convex part is as follows: P is 80 μm, W 1 is 65 μm, W 2 is 42.4 μm, H is 40 μm, h is 26.7 μm, aspect ratio H / W is 0.6, W / P Was 0.8. In addition, in the perspective view of FIG. 33 (B), there is a convex portion that appears to be attached, but this is a metal deposit at the time of SEM image acquisition.

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。   In the same manner as in Invention Example 1-1, the spectral reflectance in the infrared region of Invention Example 1-2 was measured to obtain the spectral emissivity. The results are shown in FIG. FIG. 34 also shows the spectral emissivity of Conventional Example 1 for comparison. In Invention Example 1-2, it was confirmed that the spectral emissivity was improved in the band of wavelength 8 μm or more as in Invention Example 1-1. The vertical emissivity of the conventional example in the wavelength range of 5 to 14 μm (only the wavelength range was changed from the formula (1)) was 0.84, whereas the vertical emissivity in the same wavelength range of the invention example 1-2. The emissivity was 0.89, and further improvement of the emissivity in the infrared region was confirmed.

<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。
<Invention Example 1-3>
Unlike Invention Examples 1-1 and 1-2, in Invention Example 1-3, a thermal radiation control element was fabricated using a molding method. First, a mold was produced by machining (machining center), and silica glass was poured into the mold by a sol-gel method to mold the convex portion 20a. The shape of the convex portion was a cone, and the cones were arranged in a hexagonal close-packed manner. After molding, an Ag reflective film was formed on the back surface in the same manner as in Invention Example 1-1.

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。   FIG. 35 shows an SEM image of the substrate surface of Invention Example 1-3. 35A is a cross-sectional image, and FIG. 35B is a perspective image. In addition, the size of the produced convex part was P of 370 μm, W of 310 μm, H of 335 μm, an aspect ratio H / W of 1.1, and W / P of 0.85.

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。   In the same manner as in Invention Example 1-1, the spectral reflectance in the infrared region of Invention Example 1-3 was measured, and the spectral emissivity was obtained. The results are shown in FIG. FIG. 36 also shows the spectral emissivity of Conventional Example 1 for comparison. In Invention Example 1-3, as in Invention Example 1-1, it was confirmed that the spectral emissivity was improved in a band having a wavelength of 8 μm or more. Further, the vertical emissivity of the conventional example in the wavelength range of 5 to 14 μm (only the wavelength range was changed from Equation (1)) was 0.84, whereas the vertical emissivity in the same wavelength range of Invention Example 1-3. The emissivity was 0.92, confirming further improvement in the emissivity in the infrared region.

(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。
(Example 6)
A thermal radiation control element according to Reference Example 2-1 was produced in the same manner as in Invention Example 1-3, except that the planar structure was produced with sol-gel silica glass by a molding method. In the same manner as in Invention Example 1-1, the spectral reflectance in the infrared region of Reference Example 2-1 was measured to obtain the spectral emissivity, and compared with Conventional Example 1, as shown in FIG. . In both Reference Example 2-1 and Conventional Example 1, since the structure S was not formed, the spectral emissivity was equivalent, and it was confirmed that the spectral emissivity was reduced at a wavelength of 9 μm. Moreover, the vertical emissivity of Reference Example 2-1 in the wavelength range of 5 to 14 μm (only the wavelength range was changed from Equation (1)) was 0.84, and the vertical emissivity in the same wavelength range as that of Conventional Example 1 was equivalent. It was confirmed that. Therefore, it was confirmed that the vertical emissivity characteristics differ depending on the presence or absence of the convex shape, regardless of the formation of the convex shape by etching and the formation of the convex shape by the silica glass formation of the sol-gel. From this, it was confirmed that the vertical emissivity ([epsilon]) can be improved even when the sol-gel is formed in a convex shape by silica glass, as in Example 1-1.

(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。
(Example 7)
A thermal radiation control element according to Invention Example 2-1 was produced in the same manner as Invention Example 1-1 except that the substrate was not cleaned by acid cleaning before the metal mask M was formed. FIG. 38 shows an SEM image of the substrate surface of Invention Example 2-1. FIG. 38A is a cross-sectional image, and FIG. 38B is a perspective image. As shown in FIG. 38, the surface of the convex portion was rough. The size of the produced protrusions was 80 μm for P, 55 μm for W, 30 μm for H, 0.55 for aspect ratio H / W, and 0.7 for W / P.

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。   Light scattering and diffraction occurs due to the roughness of the convex surface, and light larger than the critical angle is confined inside the thermal radiation control element (inside the substrate) due to the light confinement effect, and then absorbed by the Ag reflection film. Thus, the solar light absorption rate (α) is worse than that of the conventional example 1. Therefore, the manufactured thermal radiation control element was further subjected to heat treatment. The annealing heat treatment conditions were 1250 ° C., which is below the softening point of synthetic quartz, pressure: 0.1 MPa, temperature: 1250 ° C., and 2 hours. An SEM image after annealing is shown in FIG. FIG. 39A is a cross-sectional image, and FIG. 39B is a perspective image. By performing the annealing at a temperature higher than the temperature at which the thermal deformation of synthetic quartz proceeds, the quartz surface is softened, and the streak-like marks (surface roughened portion) generated on the convex surface shown in FIG. It was confirmed that the surface roughness of the convex portion can be improved. It was also confirmed that the tip, which had an acute angle before annealing, could be made into a gentle R shape. The size of the protrusions after annealing was as follows: P was 80 μm, W was 60 μm, H was 24 μm, aspect ratio H / W was 0.4, and W / P was 0.75.

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。   Using a spectrophotometer (manufactured by PerkinElmer; Lambda900), the reflectance in the wavelength range of 300 to 2200 nm was measured, and the change in the absorbance before and after annealing was measured. The results are shown in FIG. Compared with before annealing, it was confirmed that the absorptivity characteristics were lowered after annealing in the entire band of wavelengths from 350 to 2200 nm. Further, when the amount of change in solar absorptance (α) and vertical emissivity (ε) before and after annealing was determined, the difference in solar absorptance (α) ([after annealing] − [before annealing]) was −0 The difference in vertical emissivity (ε) ([after annealing] − [before annealing]) was 0. Therefore, it was confirmed that the solar absorptance (α) can be reduced while maintaining the vertical emissivity (ε) by annealing.

(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。
(Example 8)
Finally, the annealing treatment temperature and the change in shape of the convex portion were confirmed. First, a thermal radiation control element was produced under the same conditions as in Invention Example 1-1. The same thermal radiation control element was annealed at 1200 ° C., 1225 ° C., 1250 ° C., 1275 ° C. and 1300 ° C., respectively. Other annealing conditions are the same as in Example 7.

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。   FIG. 41 shows an SEM cross-sectional image. FIG. 41A shows a state before heat treatment, FIG. 41B shows a state after heat treatment at 1200 ° C., FIG. 41C shows a state after heat treatment at 1225 ° C., FIG. ) Is a cross-sectional image after heat treatment at 1275 ° C. The softening of the shape of the convex portion starts at 1200 ° C., and the tip that was an acute angle becomes a gentle R shape, and the shape change becomes remarkable as the temperature rises. However, when the temperature exceeded 1300 ° C., thermal deformation increased and cracking of the substrate occurred. From this result, it was confirmed that the solar absorption rate (α) can be reduced by annealing in the range of 1200 ° C. to 1275 ° C.

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。   According to the present invention, it is possible to provide a thermal radiation control element having a higher thermal emissivity than the conventional one and a method for manufacturing the same while maintaining the solar absorptance at the same level as the conventional one.

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
10 ... Inorganic material substrate 10a ... convex part 20a ... convex part (different materials)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Dielectric multilayer mirror 50 ... Transparent conductive film 70 ... Increasing reflection film 80 ... Reflective film 90 ... Protective film 100 ... Thermal radiation control element

Claims (26)

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。
An inorganic material substrate containing either quartz or inorganic glass;
A thermal radiation control element having a reflective film provided on one surface side of the inorganic material substrate,
The inorganic material substrate is a thermal radiation control element having a structure in which a plurality of independent protrusions are two-dimensionally arranged on a surface opposite to the reflective film.
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。   The thermal radiation control element according to claim 1, wherein the convex portion includes a tip portion. 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。   The thermal radiation control element according to claim 1, wherein the convex portion has a vertex. 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。   4. The thermal radiation control element according to claim 3, wherein in a cross-sectional view including a central axis of the convex portion, a ridge line between the adjacent convex portions is curved. 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。   4. The thermal radiation control element according to claim 3, wherein in the cross-sectional view including the central axis of the convex portion, the ridge line of the convex portion has a bending point. 5. 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。   The thermal radiation control element according to claim 3, wherein the convex portion is a cone. 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。   The heat radiation according to any one of claims 1 to 6, wherein an area of a cross section cut along a horizontal plane perpendicular to the height direction of the convex portion decreases along a direction from the bottom surface of the convex portion toward the apex. Control element. 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。   The thermal radiation control element of any one of Claims 1-7 in which the bottom face shape of the said convex part contains circular or a regular polygon. 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。   The thermal radiation control element according to claim 8, wherein the bottom surface shape of the convex portion includes a circle or a regular hexagon, and the two-dimensional array is a hexagonal close-packed array. 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。   The thermal radiation control element according to any one of claims 1 to 8, wherein the lattice arrangement is a square lattice arrangement. 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。   The thermal radiation control element of any one of Claims 1-10 whose ratio H / W of the height H of the said convex part with respect to the width W of the bottom face of the said convex part is 0.25 or more. 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。   The thermal radiation control element of any one of Claims 1-11 whose space | interval P between the said adjacent convex parts is 15 micrometers or more. 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。   The thermal radiation control element according to claim 12, wherein a ratio W / P of a width W of the bottom surface to the interval P is 0.7 or more. 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。   The thermal radiation control element of any one of Claims 1-13 which further has a protective film in the surface on the opposite side to the said inorganic material board | substrate of the said reflecting film. 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。
Further comprising a reflection enhancing film between the inorganic material substrate and the reflective film,
The thermal radiation control element according to claim 1, wherein the increased reflection film includes two or more dielectric layers.
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。   The heat according to any one of claims 1 to 15, wherein the protrusion and the exposed flat surface of the inorganic material substrate are covered with a dielectric multilayer mirror that reflects light having a wavelength of near-infrared light or less. Radiation control element. 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。   The thermal radiation control element of any one of Claims 1-16 by which the outermost surface of the side in which the said convex part was provided is coat | covered with a transparent conductive film. 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。
A structure forming step of forming a structure in which a plurality of independent protrusions are two-dimensionally arranged on the surface of an inorganic material substrate containing either quartz or inorganic glass;
A method of manufacturing a thermal radiation control element, comprising: a reflection film forming step of forming a reflection film on a surface of the inorganic material substrate opposite to a surface on which the structure is formed.
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。   The method of manufacturing a thermal radiation control element according to claim 18, wherein the structure forming step includes an etching step. 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。   The method for manufacturing a thermal radiation control element according to claim 18, wherein the structure is formed by machining or laser processing the inorganic material substrate in the structure forming step. 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。   The thermal radiation according to claim 18, wherein the structure forming step includes a step of forming a mold by machining or laser processing, and a forming step of forming the structure by forming a sol-gel using the mold. A method for manufacturing a control element. 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。   The structure forming step includes a step of forming a mold by machining or laser processing, and a transfer step of forming the structure on the surface of the inorganic material substrate by shape transfer of the mold. Of manufacturing a thermal radiation control element. 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。   The thermal radiation control element according to any one of claims 18 to 22, further comprising a heat treatment step of performing a heat treatment below the glass softening point of the inorganic material substrate under vacuum or atmospheric pressure after the structure forming step. Manufacturing method. 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。   The manufacturing method of the thermal radiation control element of any one of Claims 18-23 which further includes the dielectric multilayer mirror forming process which forms a dielectric multilayer mirror on the surface of the said structure. 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。   The manufacturing method of the thermal radiation control element of any one of Claims 18-24 which further includes the transparent conductive film formation process which forms a transparent conductive film in the surface of the said structure. 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。   The manufacturing method of the thermal radiation control element of any one of Claims 18-25 which further has a protective film formation process which forms a protective film in the surface on the opposite side to the said inorganic material board | substrate of the said reflecting film.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020184046A (en) * 2019-05-09 2020-11-12 大阪瓦斯株式会社 Optical control body
EP3771946A1 (en) * 2019-07-30 2021-02-03 Fundació Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) A microstructured film comprising inorganic-organic hybrid polymers, a method for manufacturing thereof and a method for cooling the surface of an element by applying said microstructured film
CN112379472A (en) * 2020-11-13 2021-02-19 上海卫星装备研究所 Optical solar reflecting mirror with low radiation absorption ratio and preparation method thereof
RU2768816C1 (en) * 2021-09-01 2022-03-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for simulation of recovery of optical and strength characteristics of a quartz glass product used in space vehicles

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020184046A (en) * 2019-05-09 2020-11-12 大阪瓦斯株式会社 Optical control body
JP7229091B2 (en) 2019-05-09 2023-02-27 大阪瓦斯株式会社 light control body
EP3771946A1 (en) * 2019-07-30 2021-02-03 Fundació Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) A microstructured film comprising inorganic-organic hybrid polymers, a method for manufacturing thereof and a method for cooling the surface of an element by applying said microstructured film
WO2021019039A1 (en) * 2019-07-30 2021-02-04 Fundació Institut Català De Nanociència I Nanotecnologia A microstructured film comprising inorganic-organic hybrid polymers, a method for manufacturing thereof and a method for cooling a substrate by applying said microstructured film
CN112379472A (en) * 2020-11-13 2021-02-19 上海卫星装备研究所 Optical solar reflecting mirror with low radiation absorption ratio and preparation method thereof
RU2768816C1 (en) * 2021-09-01 2022-03-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for simulation of recovery of optical and strength characteristics of a quartz glass product used in space vehicles

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