光反射透過材料、光反射透過装置および光反射透過窓
【課題】光透過状態のときに可視光線波長域において高い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。
【解決手段】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。この物質は、ＭｇとＡｌとからなる合金、または、ＭｇとＣｕとからなる合金である。
【解決手段】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。この物質は、ＭｇとＡｌとからなる合金、または、ＭｇとＣｕとからなる合金である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００３−３３５５５３ 「マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた調光ミラーガラス」
【特許文献２】特開２００７−７１５４７ 「マグネシウム・パラジウム合金薄膜を用いた水素センサ」
【非特許文献１】K.Yoshimura et al, Appl.Phys.lett 81 4709(2002)
【非特許文献２】T.J.Richardson Appl.Phys.Lett 78 3047(2001)
【非特許文献３】Y.Song Phys.Rev B69 094205(2004) （特に、FIG.5(a), FIG.5(b),FIG.6(b)）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また、前記物質がＭｇとＣｕとからなる合金（以下、ＭｇＣｕ合金という）であってもよい。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。
【００１０】
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、請求項１〜３のいずれか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が提供される。
【００１１】
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。
【００１２】
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、請求項１〜３のいずれか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が提供される。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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合金である場合には、可視光線透過率を大幅に向上できる。光反射透過材料がＭｇＣｕ合金である場合にも、可視光線透過率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
代わりに、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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示している。
【図２】図１のＭｇＮｉＨ化合物の光透過率データを、単位を変換して、ＭｇＡｌＨ化合物とＭｇＣｕＨ化合物の光透過率データとともに示している。
【図３】ＭｇＮｉＨ化合物、ＭｇＡｌＨ化合物、ＭｇＣｕＨ化合物の光透過率データを、太陽光スペクトルのデータと重ね合わせて示している。
【図４】ガスクロミック方式の光反射透過装置の構成図を示している。
【図５】ガスクロミック方式の光反射透過装置を窓に適用した場合の構成を示している。
【図６】エレクトロクロミック方式の光反射透過装置の構成図を示している。
【符号の説明】
【００４４】
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）
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【特許文献１】特開２００３−３３５５５３ 「マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた調光ミラーガラス」
【特許文献２】特開２００７−７１５４７ 「マグネシウム・パラジウム合金薄膜を用いた水素センサ」
【非特許文献１】K.Yoshimura et al, Appl.Phys.lett 81 4709(2002)
【非特許文献２】T.J.Richardson Appl.Phys.Lett 78 3047(2001)
【非特許文献３】Y.Song Phys.Rev B69 094205(2004) （特に、FIG.5(a), FIG.5(b),FIG.6(b)）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また、前記物質がＭｇとＣｕとからなる合金（以下、ＭｇＣｕ合金という）であってもよい。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。
【００１０】
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、請求項１〜３のいずれか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が提供される。
【００１１】
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。
【００１２】
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、請求項１〜３のいずれか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が提供される。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
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合金である場合には、可視光線透過率を大幅に向上できる。光反射透過材料がＭｇＣｕ合金である場合にも、可視光線透過率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
代わりに、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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示している。
【図２】図１のＭｇＮｉＨ化合物の光透過率データを、単位を変換して、ＭｇＡｌＨ化合物とＭｇＣｕＨ化合物の光透過率データとともに示している。
【図３】ＭｇＮｉＨ化合物、ＭｇＡｌＨ化合物、ＭｇＣｕＨ化合物の光透過率データを、太陽光スペクトルのデータと重ね合わせて示している。
【図４】ガスクロミック方式の光反射透過装置の構成図を示している。
【図５】ガスクロミック方式の光反射透過装置を窓に適用した場合の構成を示している。
【図６】エレクトロクロミック方式の光反射透過装置の構成図を示している。
【符号の説明】
【００４４】
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）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記物質がＭｇとＡｌとからなる合金である、ことを特徴とする請求項１に光反射透過材料。
【請求項３】
前記物質がＭｇとＣｕとからなる合金である、ことを特徴とする請求項１に光反射透過材料。
【請求項４】
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、請求項１〜３のいずれか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。
【請求項５】
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、請求項１〜３のいずれか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。
【請求項６】
請求項４または５に記載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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記物質がＭｇとＡｌとからなる合金である、ことを特徴とする請求項１に光反射透過材料。
【請求項３】
前記物質がＭｇとＣｕとからなる合金である、ことを特徴とする請求項１に光反射透過材料。
【請求項４】
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、請求項１〜３のいずれか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。
【請求項５】
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、請求項１〜３のいずれか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。
【請求項６】
請求項４または５に記載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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−８７０５（Ｐ２００９−８７０５Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７１１２（Ｐ２００７−１６７１１２）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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