JP4984064B2 - Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window - Google Patents
Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window Download PDFInfo
- Publication number
- JP4984064B2 JP4984064B2 JP2007167112A JP2007167112A JP4984064B2 JP 4984064 B2 JP4984064 B2 JP 4984064B2 JP 2007167112 A JP2007167112 A JP 2007167112A JP 2007167112 A JP2007167112 A JP 2007167112A JP 4984064 B2 JP4984064 B2 JP 4984064B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- film
- reflecting
- transmitting material
- transmission
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Description
本発明は、水素化されることで光透過状態となり、脱水素化されることで光反射状態となり、光透過状態と光反射状態との間で切り換え可能に使用される光反射透過材料に関する。また、本発明は、この光反射透過材料を用いた光反射透過装置と光反射透過窓に関する。 The present invention relates to a light reflecting / transmitting material that is used in a light transmitting state by being hydrogenated and in a light reflecting state by being dehydrogenated, and that can be switched between a light transmitting state and a light reflecting state. The present invention also relates to a light reflection / transmission device and a light reflection / transmission window using the light reflection / transmission material.
従来において、光反射透過材料として、Mgを含む合金材料があり、例えばMgとNiとからなる合金(以下、MgNi合金という)が知られている(例えば、特許文献1)。MgNi合金は、金属光沢を示しているが、水素化されるとMgとNiとHとからなる化合物(以下、MgNiH化合物という)となり光を通す光透過性を示すようになる。水素化は、ガスクロミック方式とエレクトロクロミック方式とがある。ガスクロミック方式の水素化は、MgNi合金に水素ガスを吹き付けることでも行われる。エレクトロクロミック方式の水素化は、プロトン(水素の原子核)を含有するプロトン含有膜を介してMgNi合金膜に電圧を印加することで行われる。なお、光反射透過材料として利用できるMgNi以外の光反射透過材料には、MgPd合金(例えば、特許文献2)等がある。 Conventionally, there is an alloy material containing Mg as a light reflection / transmission material, for example, an alloy composed of Mg and Ni (hereinafter referred to as MgNi alloy) is known (for example, Patent Document 1). The MgNi alloy exhibits a metallic luster, but when it is hydrogenated, it becomes a compound composed of Mg, Ni and H (hereinafter referred to as MgNiH compound), and exhibits light transmittance. Hydrogenation includes a gas chromic method and an electrochromic method. The gas chromic hydrogenation is also performed by blowing hydrogen gas to the MgNi alloy. Electrochromic hydrogenation is performed by applying a voltage to the MgNi alloy film through a proton-containing film containing protons (hydrogen nuclei). Examples of the light reflecting / transmitting material other than MgNi that can be used as the light reflecting / transmitting material include an MgPd alloy (for example, Patent Document 2).
上述の光反射透過材料は、例えば、建物や乗り物の窓ガラスなどに利用でき、水素化と脱水素化により、窓ガラスから入射する太陽光を取り入れる光透過状態と、窓ガラスから入射する太陽光を反射して遮断する光反射状態との間で切り換えることができる。
しかし、従来におけるMgを含む合金材料は、水素化されて水素化合物となった光透過状態において、その可視光線波長領域における光透過率は、約45%(非特許文献1の場合)、あるいは、約15%(非特許文献2の場合)であるとされている。
そのため、可視光線波長域において、より高い光透過率を示す光反射透過材料が望まれる。
However, the conventional alloy material containing Mg has a light transmittance in a visible light wavelength region of about 45% (in the case of Non-Patent Document 1) in a light transmission state in which hydrogenated hydrogen compounds are obtained, or It is said that it is about 15% (in the case of nonpatent literature 2).
Therefore, a light reflection / transmission material that exhibits higher light transmittance in the visible light wavelength region is desired.
そこで、本発明の目的は、光透過状態のときに可視光線波長域においてより高い光透過率を示す光反射透過材料、光反射透過装置、光反射透過窓を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light reflection / transmission material, a light reflection / transmission device, and a light reflection / transmission window that exhibit higher light transmittance in the visible light wavelength region in a light transmission state.
上記目的を達成するため、本発明によると、水素化されることで光透過状態となり、脱水素化されることで光反射状態となる光反射透過材料であって、
水素化された光透過状態で価電子帯および伝導帯を有し、前記価電子帯と前記伝導帯とのバンドギャップが、所定の可視光線波長領域に属する可視光線の光子エネルギよりも大きい物質からなる、ことを特徴とする光反射透過材料が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a light reflecting / transmitting material that becomes a light transmitting state when hydrogenated and becomes a light reflecting state when dehydrogenated,
A substance having a valence band and a conduction band in a hydrogenated light transmission state, wherein the band gap between the valence band and the conduction band is larger than the photon energy of visible light belonging to a predetermined visible light wavelength region A light reflecting / transmitting material is provided.
上記構成では、光反射透過材料は、水素化された光透過状態で価電子帯および伝導帯を有し、前記価電子帯と前記伝導帯とのバンドギャップが、所定の可視光線波長領域に属する可視光線の光子エネルギよりも大きい物質からなるので、所定の可視光線波長領域に属する可視光線は、電子を価電子帯からバンドギャップを超えて伝導帯に励起できず、即ち、光反射透過材料に吸収されることなく、光反射透過材料を透過する。従って、所定の可視光線波長領域に属する可視光線は透過光になり、光透過率に寄与する。よって、バンドギャップが大きい物質を用いることで高い可視光線透過率を実現できる。 In the above configuration, the light reflection / transmission material has a valence band and a conduction band in a hydrogenated light transmission state, and a band gap between the valence band and the conduction band belongs to a predetermined visible light wavelength region. Since it is made of a material larger than the photon energy of visible light, visible light belonging to a predetermined visible light wavelength region cannot excite electrons from the valence band to the conduction band beyond the band gap. The light reflecting / transmitting material is transmitted without being absorbed. Therefore, visible light belonging to a predetermined visible light wavelength region becomes transmitted light and contributes to light transmittance. Therefore, high visible light transmittance can be realized by using a substance having a large band gap.
好ましくは、前記物質がMgとAlとからなる合金(以下、MgAl合金という)である。この場合、MgAl合金は、水素化された状態ではバンドギャップが3.1eVであり、3.1eVのエネルギを持つ光子の波長は約400nmであるので、水素化されたMgAl合金は、約400nm以下の波長の光を吸収しやすく約400nmより大きい波長の光を透過させる。従って、可視光線の透過率を大幅に向上させることができる。即ち、後述するように、バンドギャップが1.9eVであるMgNiH化合物と比較して、MgAlH化合物では可視光線の透過率が1.22倍も向上する。なお、水素化されたMgAl合金は、MgとAlとHとからなる化合物であり、以下、MgAlH化合物という。 Preferably, the substance is an alloy composed of Mg and Al (hereinafter referred to as MgAl alloy). In this case, the MgAl alloy has a band gap of 3.1 eV in a hydrogenated state, and the wavelength of a photon having an energy of 3.1 eV is about 400 nm. Therefore, a hydrogenated MgAl alloy has a band gap of about 400 nm or less. It is easy to absorb light having a wavelength of less than 400 nm and allows light having a wavelength greater than about 400 nm to pass through. Therefore, the visible light transmittance can be greatly improved. That is, as will be described later, the visible light transmittance of the MgAlH compound is improved by 1.22 times compared to the MgNiH compound having a band gap of 1.9 eV. The hydrogenated MgAl alloy is a compound composed of Mg, Al, and H, and hereinafter referred to as an MgAlH compound.
参考例では、前記物質がMgとCuとからなる合金(以下、MgCu合金という)である。この場合、MgCu合金は、水素化された状態ではバンドギャップが2.2eVであり、2.2eVのエネルギを持つ光子の波長は約563nmであるので、水素化されたMgCu合金は、約563nm以下の波長の光を吸収しやすく約563nmより大きい波長の光を透過させる。従って、可視光線の透過率を向上させることができる。即ち、後述するように、バンドギャップが1.9eVであるMgNiH化合物と比較して、MgCuH化合物では可視光線の透過率が1.05倍向上する。なお、水素化されたMgCu合金は、MgとCuとHとからなる化合物であり、以下、MgCuH化合物という。 In the reference example, the substance is an alloy composed of Mg and Cu (hereinafter referred to as MgCu alloy) . In this case, the MgCu alloy has a band gap of 2.2 eV in a hydrogenated state, and the wavelength of a photon having an energy of 2.2 eV is about 563 nm. Therefore, the hydrogenated MgCu alloy has a band gap of about 563 nm or less. It is easy to absorb light having a wavelength of λ and transmits light having a wavelength greater than about 563 nm. Therefore, the visible light transmittance can be improved. That is, as will be described later, the transmittance of visible light is improved 1.05 times in the MgCuH compound as compared with the MgNiH compound having a band gap of 1.9 eV. The hydrogenated MgCu alloy is a compound composed of Mg, Cu, and H, and hereinafter referred to as an MgCuH compound.
また、上記目的を達成するため、本発明によると、
透明材料板と、
該透明材料板に支持されるように形成され、上述の光反射透過材料からなる光反射透過材料膜と、
該光反射透過材料膜に対し水素を含む水素化用ガスを供給することで、前記光反射透過材料膜を水素化して光透過状態にするガス供給装置と、を備える、ことを特徴とする光反射透過装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention,
A transparent material plate,
A light reflection / transmission material film formed to be supported by the transparent material plate and made of the above-mentioned light reflection / transmission material; and
And a gas supply device that hydrogenates the light-reflecting / transmitting material film to hydrogenate the light-reflecting / transmitting material film to bring the light-reflecting / transmitting material film into a light-transmitting state. A reflective transmission device is provided.
このように、前記ガス供給装置により水素化用ガスを光反射透過材料膜に供給することで、該光反射透過材料膜を光透過状態にでき、その後、光反射透過材料膜を空気にさらすか、前記ガス供給装置により脱水素化ガスを光反射透過材料膜に供給することで、光反射透過材料膜を光反射状態に戻せる。これにより、光反射透過材料膜を光透過状態と光反射状態との間で切り換えることができる。 Thus, by supplying the hydrogenation gas to the light-reflecting / transmitting material film by the gas supply device, the light-reflecting / transmitting material film can be brought into a light-transmitting state, and then the light-reflecting / transmitting material film is exposed to air. By supplying the dehydrogenation gas to the light reflection / transmission material film by the gas supply device, the light reflection / transmission material film can be returned to the light reflection state. Thereby, the light reflection / transmission material film can be switched between the light transmission state and the light reflection state.
また、上記目的を達成するため、本発明によると、
透明材料板と、
該透明材料板に支持されるように形成され、上述の光反射透過材料からなる光反射透過材料膜と、
該光反射透過材料膜上に形成され、プロトンを含有するプロトン含有膜と、
前記光反射透過材料膜を負極側とし前記プロトン含有膜を正極側として、前記プロトン含有膜を介して前記光反射透過材料膜に電圧を印加することで、前記光反射透過材料膜を水素化して光透過状態にし、前記光反射透過材料膜を正極側とし前記プロトン含有膜を負極側として、前記プロトン含有膜を介して前記光反射透過材料膜に電圧を印加することで、前記光反射透過材料膜を脱水素化して光反射状態にする電圧印加装置と、を備える、ことを特徴とする光反射透過装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention,
A transparent material plate,
A light reflection / transmission material film formed to be supported by the transparent material plate and made of the above-mentioned light reflection / transmission material; and
A proton-containing film formed on the light-reflecting / transmitting material film and containing protons;
The light reflecting / transmitting material film is hydrogenated by applying a voltage to the light reflecting / transmitting material film through the proton containing film with the light reflecting / transmitting material film as the negative electrode side and the proton containing film as the positive electrode side. The light reflecting / transmitting material film is made to be in a light transmitting state by applying a voltage to the light reflecting / transmitting material film through the proton containing film with the light reflecting / transmitting material film as the positive electrode side and the proton containing film as the negative electrode side. There is provided a light reflection / transmission device comprising: a voltage application device that dehydrogenates the film into a light reflection state.
このように、電圧印加装置によりプロトン含有膜を介して前記光反射透過材料膜に電圧を印加し、電圧印加方向を切り換えることで、該光反射透過材料膜を光透過状態と光反射状態との間で切り換えることができる。 In this way, by applying a voltage to the light-reflecting / transmitting material film through the proton-containing film with a voltage application device and switching the voltage application direction, the light-reflecting / transmitting material film is changed between the light transmitting state and the light reflecting state. Can be switched between.
上記目的を達成するため、本発明によると、上述の光反射透過装置を建物または乗り物の窓として取り付けた光反射透過窓が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a light reflection / transmission window in which the above-mentioned light reflection / transmission device is attached as a window of a building or a vehicle.
これにより、光反射透過材料膜を光透過状態と光反射状態との間で切り換えられる光反射透過窓を実現でき、光透過状態では上述のように高い可視光線透過率を実現できる。 Thereby, a light reflection / transmission window in which the light reflection / transmission material film can be switched between a light transmission state and a light reflection state can be realized, and in the light transmission state, a high visible light transmittance can be realized as described above.
上述した本発明によると、光透過状態にある光反射透過材料の可視光線透過率を向上できる。光反射透過材料がMgAl合金であるので、可視光線透過率を大幅に向上できる。 According to the present invention described above, the visible light transmittance of the light reflecting / transmitting material in the light transmitting state can be improved. Since the light reflecting / transmitting material is an MgAl alloy , the visible light transmittance can be greatly improved .
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本発明の実施形態による光反射透過材料は、水素化されることで光透過状態となり、脱水素化されることで光反射状態となる。
従来との比較のために述べると、従来において光反射透過材料として使用されていたMgNi合金の場合、MgNi合金が水素化されたMgNiH化合物の価電子帯と伝導帯との間のバンドギャップは、1.9eVである(例えば、非特許文献3)。1.9eVを光子波長に変換すると約650nmである。従って、MgNiH化合物に入射する光のうち約650nm以下の波長の光は、価電子帯の電子を、バンドギャップを超えて伝導体に励起できるため、MgNiH化合物を透過しにくい。
The light reflecting / transmitting material according to the embodiment of the present invention is in a light transmitting state by being hydrogenated, and is in a light reflecting state by being dehydrogenated.
For comparison with the prior art, in the case of the MgNi alloy conventionally used as a light reflecting and transmitting material, the band gap between the valence band and the conduction band of the MgNiH compound in which the MgNi alloy is hydrogenated is: 1.9 eV (for example, Non-Patent Document 3). When 1.9 eV is converted to a photon wavelength, it is about 650 nm. Accordingly, light having a wavelength of about 650 nm or less among the light incident on the MgNiH compound can excite valence band electrons to the conductor beyond the band gap, and thus is difficult to pass through the MgNiH compound.
本発明の実施形態によると、水素化されることで光透過状態となり、脱水素化されることで光反射状態となる物質であって、しかも、水素化されたときに、バンドギャップがMgNiH化合物よりも大きくなる物質を光反射透過材料として利用した。 According to an embodiment of the present invention, a substance that becomes a light transmission state when hydrogenated and becomes a light reflection state when dehydrogenated, and has a band gap of MgNiH compound when hydrogenated. The larger material was used as the light reflecting / transmitting material.
本実施形態によると、光反射透過材料としてMgAl合金を使用できる。MgAl合金は、水素化された状態では(即ち、MgAlH化合物の状態では)、バンドギャップが3.1eVであり、3.1eVを光子波長に変換すると約400nmであるので、約400nm以下の波長の光を吸収しやすく約400nmより大きい波長の光を透過させる。従って、MgAl合金を光反射透過材料として用いることで、MgNi合金の場合と比較して可視光線の透過率を大幅に向上させることができる。 According to this embodiment, an MgAl alloy can be used as the light reflecting / transmitting material. The MgAl alloy has a band gap of 3.1 eV in the hydrogenated state (that is, in the state of the MgAlH compound) and is about 400 nm when 3.1 eV is converted into a photon wavelength. It easily absorbs light and transmits light having a wavelength greater than about 400 nm. Therefore, by using the MgAl alloy as the light reflecting / transmitting material, the visible light transmittance can be greatly improved as compared with the case of the MgNi alloy.
代わりに、参考例では、光反射透過材料としてMgCu合金を使用できる。MgCu合金は、水素化された状態では(即ち、MgCuH化合物の状態では)、バンドギャップが2.2eVであり、2.2eVを光子波長に変換すると約563nmであるので、約563nm以下の波長の光を吸収しやすく約563nmより大きい波長の光を透過させる。従って、MgCu合金を光反射透過材料として用いることで、MgNi合金の場合と比較して可視光線の透過率を向上させることができる。 Instead, in the reference example, an MgCu alloy can be used as the light reflecting / transmitting material. The MgCu alloy has a band gap of 2.2 eV in the hydrogenated state (that is, in the state of the MgCuH compound), and is about 563 nm when 2.2 eV is converted into a photon wavelength. It easily absorbs light and transmits light having a wavelength greater than about 563 nm. Therefore, by using the MgCu alloy as the light reflecting / transmitting material, the visible light transmittance can be improved as compared with the case of the MgNi alloy.
光反射透過材料としてMgAl合金またはMgCu合金を使用した場合に、太陽光の光量(エネルギー)に対する水素化された光反射透過材料の光透過率を次のように計算した。 When MgAl alloy or MgCu alloy was used as the light reflection / transmission material, the light transmittance of the hydrogenated light reflection / transmission material with respect to the amount of light (energy) of sunlight was calculated as follows.
この光透過率計算の基準として、MgNiH化合物の光透過率を用いた。 The light transmittance of the MgNiH compound was used as a standard for calculating the light transmittance.
図1は、非特許文献1に記載されたMgNiH化合物の光透過率データを転記したものである。即ち、図1は、光波長の複数の値に関して、MgNiH化合物の光透過率を示している。図1において、正方形マークは、ガラス板上にPd膜を形成したものの光透過率のデータを示し、三角形マークは、ガラス板上にPd膜とMgNi合金膜(即ち、水素化されたMgNiH化合物)とを形成したものの光透過率のデータを示している。
FIG. 1 is a transcription of the light transmittance data of the MgNiH compound described in
図2は、図1のMgNiH化合物の光透過率データを、単位を変換して示している。
図2の縦軸は、図1の縦軸の単位「光透過率」を光吸収係数αに換算し、さらに、この各光吸収係数αを次の間接バンドギャップの式(1)に適用して得た値を示している。なお、式(1)において、hはプランク定数であり、νは振動数である。
(h・ν・α)0.5 ・・・(1)
図2の横軸は、図1の横軸の単位「光の波長」を光子エネルギhνに換算した値(eV)を示している。
FIG. 2 shows the light transmittance data of the MgNiH compound of FIG. 1 in units.
The vertical axis in FIG. 2 is obtained by converting the unit “light transmittance” of the vertical axis in FIG. 1 into a light absorption coefficient α, and applying each light absorption coefficient α to the following indirect band gap equation (1). The obtained value is shown. In equation (1), h is the Planck constant and ν is the frequency.
(H ・ ν ・ α) 0.5 ... (1)
The horizontal axis of FIG. 2 indicates a value (eV) obtained by converting the unit “light wavelength” of the horizontal axis of FIG. 1 into photon energy hν.
図2に示すように、菱形マークに関して斜めの直線を引いてMgNiH化合物のバンドギャップを推測すると1.85eVとなる。なお、この1.85eVは、非特許文献3に記載されてバンドギャップ1.9eVに近い値であり、非特許文献3のバンドギャップ計算値は妥当な値である。
As shown in FIG. 2, the band gap of the MgNiH compound is estimated to be 1.85 eV by drawing an oblique straight line with respect to the rhombus mark. This 1.85 eV is a value described in
この図2のデータを基に、MgAlH化合物とMgCuH化合物の光透過率を推測する。
MgAlH化合物のバンドギャップは3.1eVであるので(例えば、非特許文献3)、MgNiH化合物のデータを基に、MgAlH化合物のデータを推測すると、図2の三角形マークのようになる。
また、MgCuH化合物のバンドギャップは2.2eVであるので(例えば、非特許文献3)、MgNiH化合物のデータを基に、MgCuH化合物のデータを推測すると、図2の正方形マークのようになる。
Based on the data of FIG. 2, the light transmittance of the MgAlH compound and the MgCuH compound is estimated.
Since the band gap of the MgAlH compound is 3.1 eV (for example, Non-Patent Document 3), when the data of the MgAlH compound is estimated based on the data of the MgNiH compound, the triangular mark in FIG. 2 is obtained.
Further, since the band gap of the MgCuH compound is 2.2 eV (for example, Non-Patent Document 3), when the data of the MgCuH compound is estimated based on the data of the MgNiH compound, the square mark in FIG. 2 is obtained.
このように得た図2のデータを、図1の縦軸および横軸の単位に換算すると、図3のデータとなる。
即ち、図3において、縦軸は光透過率を示し、横軸は光波長を示している。また、図3において、三角形マークはMgNiH化合物のデータを示し、菱形マークはMgCuH化合物のデータを示し、正方形マークはMgAlH化合物のデータを示している。厳密には、三角形マークは、ガラス板上にPd膜とMgNiH化合物膜とを形成したものを示し、菱形マークは、ガラス板上にPd膜とMgCuH化合物膜とを形成したものを示し、正方形マークは、ガラス板上にPd膜とMgAlH化合物膜とを形成したものを示している。
When the data of FIG. 2 obtained in this way is converted into units of the vertical axis and the horizontal axis of FIG. 1, the data of FIG. 3 is obtained.
That is, in FIG. 3, the vertical axis indicates the light transmittance, and the horizontal axis indicates the light wavelength. In FIG. 3, triangular marks indicate data on MgNiH compounds, diamond marks indicate data on MgCuH compounds, and square marks indicate data on MgAlH compounds. Strictly speaking, a triangular mark indicates that a Pd film and an MgNiH compound film are formed on a glass plate, and a rhombus mark indicates that a Pd film and an MgCuH compound film are formed on a glass plate, and a square mark Shows a Pd film and a MgAlH compound film formed on a glass plate.
図3では、さらに円のマークで示す太陽光スペクトルのデータを重ねて表している。
図3において、各波長に関して、MgNiH化合物を示す菱形マークによる曲線で表される透過値に、太陽光スペクトルによる強度を乗算し、この乗算値を可視光線領域(250nm〜750nm)に渡って波長で積分した。この積分値は、可視光線領域(250nm〜750nm)における太陽光の総透過光量である。
同様に、MgAlH化合物とMgCuH化合物についても、上記積分値、即ち、総透過光量を求めた。
その結果、MgNiH化合物の太陽光の総透過光量を1とすると、MgAlH化合物の太陽光の総透過光量は1.22(22%増)となり、MgCuH化合物の太陽光の総透過光量は1.05(5%増)となった。
従って、MgAl合金を光反射透過材料として用いることで、水素化した状態において、太陽光に対する光透過率を、MgNiH化合物と比較して大幅に(1.22倍)向上させることができる。また、MgCu合金を光反射透過材料として用いることで、水素化した状態において、太陽光に対する光透過率を、MgNiH化合物と比較して(1.05倍)向上させることができる。
In FIG. 3, the data of the solar spectrum indicated by the circle mark is further superimposed.
In FIG. 3, for each wavelength, the transmission value represented by the rhombic curve indicating the MgNiH compound is multiplied by the intensity of the sunlight spectrum, and this multiplication value is expressed in wavelength over the visible light region (250 nm to 750 nm). Integrated. This integrated value is the total transmitted light amount of sunlight in the visible light region (250 nm to 750 nm).
Similarly, for the MgAlH compound and the MgCuH compound, the integrated value, that is, the total transmitted light amount was obtained.
As a result, when the total amount of sunlight transmitted through the MgNiH compound is 1, the total amount of sunlight transmitted through the MgAlH compound is 1.22 (22% increase), and the total amount of sunlight transmitted through the MgCuH compound is 1.05. (Up 5%).
Therefore, by using the MgAl alloy as the light reflecting / transmitting material, the light transmittance with respect to sunlight can be significantly improved (1.22 times) in comparison with the MgNiH compound in a hydrogenated state. Further, by using the MgCu alloy as the light reflecting / transmitting material, the light transmittance with respect to sunlight can be improved (1.05 times) compared with the MgNiH compound in a hydrogenated state.
次に、上述した光反射透過材料を用いた光反射透過装置について説明する。 Next, a light reflection / transmission device using the above-described light reflection / transmission material will be described.
光反射透過材料の水素化をガスクロミック方式で行う場合について説明する。 A case where hydrogenation of the light reflecting / transmitting material is performed by a gas chromic method will be described.
図4に示すように、光反射透過装置10は、光反射透過材料膜3およびガス供給装置5を備える。光反射透過材料膜3は、透明材料板9に支持されるように形成され、上述したMgAl合金またはMgCu合金からなる膜である。ガス供給装置5は、光反射透過材料膜3に対し水素を含む水素化用ガスを供給することで、光反射透過材料膜3を水素化して光透過状態にし、該光反射透過材料膜3に対し脱水素化用ガス(例えば、酸素ガス)を供給することで、光反射透過材料膜3を脱水素化して光反射状態にする。なお、光反射透過材料膜3に脱水素化ガスを供給する代わりに、光反射透過材料膜3を空気に直接または後述のPd膜7を介してさらすことで、光反射透過材料膜3を光反射状態に戻してもよい。
また、光反射透過装置10は、Pd膜7を備えていてよい。透明材料板9上に光反射透過材料膜3を形成し、この光反射透過材料膜3上にPdからなるPd膜7を形成する。光反射透過材料膜3の厚みは、1nm〜100nmであってよく、Pd膜7の厚みは、1nm〜10nmであってよい。Pd膜7は、水素化ガス中の水素分子を水素原子に分離する機能を有する。従って、ガス供給装置5からの水素分子はPd膜7中で水素原子に分解されて光反射透過材料膜3内に導入され、これにより、光反射透過材料膜3を水素化できる。なお、透明材料板9は、透明なガラス板、プラスチック板または他の適切なものであってよい。
As shown in FIG. 4, the light reflection /
The light reflection /
この光反射透過装置10は、例えば建物または乗り物の窓に適用できる。この場合、特許文献1に記載された構成を採用することができ、図5に示す構成としてよい。図5において、2枚の透明材料板9を間隔をおいて対向させて配置し、これら透明材料板9の周縁部をシール部材11でシールする。2枚の透明材料板9の一方には、上述のように光反射透過材料膜3とPd膜7とが順に積層されて形成されている。これにより、2枚の透明材料板9の間に密閉空間13を形成する。
上記空間13に、ガス供給装置5が上述の水素化ガスまたは脱水素化ガスを供給するようになっている。排気口15を外部に開放して、ガス供給装置5から空間13に水素化ガスを供給し、光反射透過材料膜3が光透過状態にし、空間13内のガスが水素化ガスに置き換えられたら、排気口15を蓋17で閉じる。
光反射透過材料膜3を光反射状態に切り換える場合には、蓋17を開けた状態でガス供給装置5が脱水素化用ガス(例えば、酸素ガス)を空間13に供給する。これにより、光反射透過材料膜3を脱水素化し光反射状態に切り換えることができる。
The light reflection /
The
When the light reflecting / transmitting
光反射透過材料の水素化をエレクトロクロミック方式で行う場合について説明する。 A case where hydrogenation of the light reflecting / transmitting material is performed by an electrochromic method will be described.
図6に示すように、光反射透過装置20は、光反射透過材料膜3、プロトン含有膜21および電圧印加装置23を備える。光反射透過材料3は、透明材料板25、26または27に支持されるように形成され、上述したMgAl合金またはMgCu合金からなる膜である。プロトン含有膜21はプロトンを含有する。電圧印加装置23は、光反射透過材料膜3を負極側としプロトン含有膜21を正極側として、プロトン含有膜21を介して光反射透過材料膜3に電圧を印加することで、光反射透過材料膜3を水素化して光透過状態にし、光反射透過材料膜3を正極側としプロトン含有膜21を負極側として、プロトン含有膜21を介して光反射透過材料膜3に電圧を印加することで、光反射透過材料膜3を脱水素化して光反射状態にする。なお、透明材料板25,26は、図6の例では、それぞれ膜厚10nm〜2000nm程度の透明導電膜(例えば、ITO)である。また、透明材料板27は、透明なガラス板、プラスチック板または他の適切なものであってよい。
As shown in FIG. 6, the light reflection /
プロトン含有膜21は、図6に示すように、プロトン蓄積層21a、固体電解質層21bおよび触媒層21cから構成されている。
プロトン蓄積層21aは、透明導電膜25上に形成され、光反射透過材料膜3の水素化に使用される水素原子をプロトンとして貯蔵する。プロトン蓄積層21aは、例えば、酸化タングステン薄膜や酸化ニオブ薄膜等の遷移金属化合物薄膜であってよい。また、プロトン蓄積層21aの厚みは500nm程度であってよい。
固体電解質層21bは、プロトン蓄積層21a上に形成され、透明であり内部でプロトンが容易に移動できる特性を持つ層である。固体電解質層21bは、例えば、酸化タンタル薄膜、酸化ジルコニウム薄膜、または、上記特性を持つ他の材料であってよい。また、固体電解質層21bの厚みは500nm程度であってよい。
触媒層21cは、透明であり、固体電解質層21b上に形成され、固体電解質層21bおよび光反射透過材料膜3に対するプロトンの出入りを促進させる特性を持つ層である。触媒層21cは、例えば、パラジウム、白金、または、上記特性を持つ他の材料であってよい。また、触媒層21cの厚みは0.5nm〜10nm程度であってよい。触媒層21cは、光反射透過材料膜3が固体電解質層21bに直接接触しないようにする役割も持っている。なお、触媒層21cの代わりに、プロトンが透過できる適切な透明材料からなる保護膜を用いてもよい。
触媒層21cの上に膜厚1nm〜100nm程度の光反射透過膜3が形成され、この光反射透過膜3の上に膜厚10nm〜2000nm程度の透明導電膜26が形成される。また、図6の例では、電圧印加装置23は、透明導電膜25、26をそれぞれ正極または負極として光反射透過膜3およびプロトン含有膜21に電圧を印加する。
As shown in FIG. 6, the proton-containing membrane 21 includes a proton accumulation layer 21a, a solid electrolyte layer 21b, and a
The proton accumulation layer 21a is formed on the transparent
The solid electrolyte layer 21b is a layer that is formed on the proton storage layer 21a, is transparent, and has a property that protons can easily move inside. The solid electrolyte layer 21b may be, for example, a tantalum oxide thin film, a zirconium oxide thin film, or another material having the above characteristics. The thickness of the solid electrolyte layer 21b may be about 500 nm.
The
A light reflection /
電圧印加装置23が、光反射透過材料膜3を負極側としプロトン含有膜21を正極側として数ボルトの電圧を印加すると、正電荷を持つプロトンがプロトン蓄積層21aから固体電解質層21bを通って光反射透過材料膜3へ移動する。その結果、プロトン蓄積層21aが透明になり、光反射透過材料膜3も水素化されて透明(光透過状態)になる。
逆に、電圧印加装置23が、光反射透過膜3を正極側としプロトン含有膜21を負極側として数ボルトの電圧を印加すると、プロトンが光反射透過材料膜3から固体電解質層21bを通ってプロトン蓄積層21aへ移動する。その結果、プロトン蓄積層21aが着色し、光反射透過材料膜3も脱水素化されて光反射状態になる。
また、図6の光反射透過装置20を建物または乗り物の窓に適用することができる。
When the
Conversely, when the
6 can be applied to a window of a building or a vehicle.
上述した本発明の実施形態では、光反射透過材料がMgAl合金である場合、MgAl合金は、水素化された状態ではバンドギャップが3.1eVであり、3.1eVのエネルギを持つ光子の波長は約400nmであるので、水素化されたMgAl合金は、約400nm以下の波長の光を吸収しやすく約400nmより大きい波長の光を透過させる。従って、可視光線の透過率を大幅に向上させることができる。即ち、上述したように、バンドギャップが1.9eVであるMgNiH化合物と比較して、MgAlH化合物では可視光線の透過率が1.22倍も向上する。 In the embodiment of the present invention described above, when the light reflecting / transmitting material is an MgAl alloy, the MgAl alloy has a band gap of 3.1 eV in a hydrogenated state, and the wavelength of a photon having an energy of 3.1 eV is Since the thickness is about 400 nm, the hydrogenated MgAl alloy easily absorbs light having a wavelength of about 400 nm or less and transmits light having a wavelength greater than about 400 nm. Therefore, the visible light transmittance can be greatly improved. That is, as described above, the visible light transmittance of the MgAlH compound is improved by 1.22 times compared to the MgNiH compound having a band gap of 1.9 eV.
また、光反射透過材料がMgCu合金である場合、MgCu合金は、水素化された状態ではバンドギャップが2.2eVであり、2.2eVのエネルギを持つ光子の波長は約563nmであるので、水素化されたMgCu合金は、約563nm以下の波長の光を吸収しやすく約563nmより大きい波長の光を透過させる。従って、可視光線の透過率を向上させることができる。即ち、上述したように、バンドギャップが1.9eVであるMgNiH化合物と比較して、MgCuH化合物では可視光線の透過率が1.05倍向上する。 When the light reflecting / transmitting material is an MgCu alloy, the MgCu alloy has a band gap of 2.2 eV in a hydrogenated state, and the wavelength of a photon having an energy of 2.2 eV is about 563 nm. The converted MgCu alloy easily absorbs light having a wavelength of about 563 nm or less and transmits light having a wavelength greater than about 563 nm. Therefore, the visible light transmittance can be improved. That is, as described above, the visible light transmittance of the MgCuH compound is improved 1.05 times as compared with the MgNiH compound having a band gap of 1.9 eV.
また、MgAl合金またはMgCu合金を光反射透過材料として用いて、上述の光反射透過装置10、20または光反射透過窓を作製することで、光透過状態と光反射状態との間で切り換える場合に、光透過状態で高い光透過性を実現できる。
In addition, when using the MgAl alloy or the MgCu alloy as the light reflecting / transmitting material, the above-described light reflecting / transmitting
なお、水素化用ガスの供給量を調節し、あるいは、プロトン含有膜21を介して光反射透過材料3に印加する電圧値を調節することで、光透過状態での光透過率を調節できるようにしてよい。
The light transmittance in the light transmission state can be adjusted by adjusting the supply amount of the hydrogenating gas or by adjusting the voltage value applied to the light reflecting / transmitting
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述の光反射透過装置10、20は、建物や乗り物の窓以外にも、例えば表示装置のスクリーンに適用してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, the light reflection /
3 光反射透過材料(光反射透過材料膜)、5 ガス供給装置、7 Pd膜、
9 透明材料板、10 光反射透過装置、11 シール部材、
13 空間、15 排気口、17 蓋、20 光反射透過装置、
21 プロトン含有膜、21a プロトン蓄積層,21b 固体電解質層
21c 触媒層、23 電圧印加装置、25、26 透明導電膜(透明材料板)
27 ガラス等の板(透明材料板)
3 light reflection / transmission material (light reflection / transmission material film), 5 gas supply device, 7 Pd film,
9 transparent material plate, 10 light reflection / transmission device, 11 seal member,
13 space, 15 exhaust port, 17 lid, 20 light reflection / transmission device,
21 proton-containing membrane, 21a proton storage layer, 21b
27 Glass plates (transparent material plates)
Claims (4)
水素化された光透過状態で価電子帯および伝導帯を有し、前記価電子帯と前記伝導帯とのバンドギャップが、所定の可視光線波長領域に属する可視光線の光子エネルギよりも大きい物質からなり、
前記物質がMgとAlとからなる合金である、ことを特徴とする光反射透過材料。 A light-reflecting and transmitting material used as a material that is made light-transmissive by hydrogenation and light-reflective by dehydrogenation ,
A substance having a valence band and a conduction band in a hydrogenated light transmission state, wherein the band gap between the valence band and the conduction band is larger than the photon energy of visible light belonging to a predetermined visible light wavelength region Become
A light reflecting / transmitting material, wherein the substance is an alloy of Mg and Al .
該透明材料板に支持されるように形成され、請求項1に記載の光反射透過材料からなる光反射透過材料膜と、
該光反射透過材料膜に対し水素を含む水素化用ガスを供給することで、前記光反射透過材料膜を水素化して光透過状態にするガス供給装置と、を備える、ことを特徴とする光反射透過装置。 A transparent material plate,
It is formed so as to be supported in the transparent material plate, and a light reflecting transmitting material film made of a light reflecting transparent material according to claim 1,
And a gas supply device that hydrogenates the light-reflecting / transmitting material film to hydrogenate the light-reflecting / transmitting material film to bring the light-reflecting / transmitting material film into a light-transmitting state. Reflective transmission device.
該透明材料板に支持されるように形成され、請求項1に記載の光反射透過材料からなる光反射透過材料膜と、
該光反射透過材料膜上に形成され、プロトンを含有するプロトン含有膜と、
前記光反射透過材料膜を負極側とし前記プロトン含有膜を正極側として、前記プロトン含有膜を介して前記光反射透過材料膜に電圧を印加することで、前記光反射透過材料膜を水素化して光透過状態にし、前記光反射透過材料膜を正極側とし前記プロトン含有膜を負極側として、前記プロトン含有膜を介して前記光反射透過材料膜に電圧を印加することで、前記光反射透過材料膜を脱水素化して光反射状態にする電圧印加装置と、を備える、ことを特徴とする光反射透過装置。 A transparent material plate,
It is formed so as to be supported in the transparent material plate, and a light reflecting transmitting material film made of a light reflecting transparent material according to claim 1,
A proton-containing film formed on the light-reflecting / transmitting material film and containing protons;
The light reflecting / transmitting material film is hydrogenated by applying a voltage to the light reflecting / transmitting material film through the proton containing film with the light reflecting / transmitting material film as the negative electrode side and the proton containing film as the positive electrode side. The light reflecting / transmitting material film is made to be in a light transmitting state by applying a voltage to the light reflecting / transmitting material film through the proton containing film with the light reflecting / transmitting material film as the positive electrode side and the proton containing film as the negative electrode side. And a voltage applying device for dehydrogenating the film to bring it into a light reflecting state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007167112A JP4984064B2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007167112A JP4984064B2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009008705A JP2009008705A (en) | 2009-01-15 |
| JP4984064B2 true JP4984064B2 (en) | 2012-07-25 |
Family
ID=40323886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007167112A Expired - Fee Related JP4984064B2 (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4984064B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018221191A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Optical element for reflection of VUV radiation and optical arrangement |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6647166B2 (en) * | 2000-08-17 | 2003-11-11 | The Regents Of The University Of California | Electrochromic materials, devices and process of making |
| JP4385126B2 (en) * | 2004-03-22 | 2009-12-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | All solid-state dimming mirror optical switch |
-
2007
- 2007-06-26 JP JP2007167112A patent/JP4984064B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2009008705A (en) | 2009-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8773746B2 (en) | All-solid-state reflective dimming electrochromic element sealed with protective layer, and dimming member comprising the same | |
| EP2559778B1 (en) | Hydrogen sensor using hydrogen-absorbing alloy | |
| US8284472B2 (en) | All-solid-state reflective dimming electrochromic device having buffer layer and dimmer member using the same | |
| CN103797411A (en) | Reflective dimming electrochromic element inserted with non-water based hydrogen ion conductive electrolyte layer, and dimming element using said reflective dimming electrochromic element | |
| JP6112601B2 (en) | Gaschromic light control member. | |
| JP5750758B2 (en) | All-solid-state reflective dimming electrochromic element having wavelength selectivity and dimming member using the same | |
| JPH11514759A (en) | Optical switching device | |
| US20140247474A1 (en) | Reflection-type light control element, reflection-type light control member, and multilayer glass | |
| US10247997B2 (en) | Switchable hydride smart window and the methods for producing the same | |
| JP2000204862A (en) | Laminated glass plate capable of electrically controlling reflectance | |
| KR20150013849A (en) | Reflection-type light control element | |
| EA014682B1 (en) | Electrochemical and/or electro-controllable device of the glazing type with variable optical and/or energetic properties | |
| WO2008075695A1 (en) | All solid state type reflection light control electrochromic element employing magnesium/titanium alloy and light control member | |
| WO2002042831A2 (en) | Electrochromic optical switching device | |
| US11099426B2 (en) | Backlight module, manufacturing method thereof and display device | |
| KR100552831B1 (en) | Anti-glare | |
| US20080013160A1 (en) | Color-neutral reflective control switchable thin film material | |
| JP2009516204A (en) | Hydrogen sensor | |
| EP0772796B1 (en) | Switching device and use thereof | |
| JP4984064B2 (en) | Light reflection / transmission material, light reflection / transmission device, and light reflection / transmission window | |
| Maiorov | Metal hydride switchable mirrors | |
| JP2016218446A (en) | Light control film, method for producing the same, and light control element | |
| WO2016186131A1 (en) | Light-modulating film and method for producing same, and light-modulating element | |
| JP2008040422A (en) | All-solid-state reflective dimming electrochromic element, manufacturing method thereof, dimming member using such element, and vehicle component | |
| JP4930990B2 (en) | All-solid-state reflective dimming electrochromic element and dimming member using magnesium-niobium alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100426 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120126 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120220 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120328 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120410 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |