CN111971592A - 辐射冷却装置 - Google Patents
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Abstract
提供辐射冷却装置，其在极力避免辐射冷却性能降低的同时，辐射面呈有着色的状态。将从辐射面H辐射红外光IR的红外辐射层A和位于该红外辐射层A的与辐射面H存在侧相反一侧的光反射层B以层叠状态设置，光反射层B按照以厚度为10nm以上且100nm以下的范围的由银或银合金构成的第1金属层B1、透明介电层B2以及反射透过第1金属层B1和透明介电层B2的光的第2金属层B3的顺序位于接近红外辐射层A一侧的形态，构成为第1金属层B1、透明介电层B2和第2金属层B3层叠的状态，透明介电层B2的厚度被设定为使光反射层B的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及将从辐射面辐射红外光的红外辐射层和位于该红外辐射层的与所述辐射面存在侧相反一侧的光反射层以层叠状态设置而成的辐射冷却装置。
背景技术
所述辐射冷却装置被用于使从红外辐射层的辐射面辐射的红外光通过大气窗口(例如波长为8μm以上且14μm以下的大气使红外光良好地透过的波长范围等)而透过，从而冷却位于光反射层的与红外辐射层存在侧相反一侧的冷却对象等的各种冷却对象的冷却。
顺便提及，光反射层通过反射透过红外辐射层的光(可见光、紫外光、红外光)而使其从辐射面辐射，从而避免将透过红外辐射层的光(可见光、紫外光、红外光)投射至冷却对象，使冷却对象被加温。
需说明的是，除了对透过红外辐射层的光以外，光反射层还具有将从红外辐射层辐射至光反射层存在侧的红外光向红外辐射层反射的作用，但在以下的说明中，将光反射层描述成为了反射透过红外辐射层的光(可见光、紫外光、红外光)而设置的层。
作为这样的辐射冷却装置的现有例，有如下的实例，其中，红外辐射层由SiO2层、MgO层和Si3N4层构成的层状体或玻璃(光学玻璃)构成，光反射层由扩散反射体或多层状体构成，所述多层状体形成由银构成的金属层、TiO2层和SiO2层交替排列的多级式层层叠的状态(例如参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2015/0338175号说明书。
发明内容
发明所要解决的课题
辐射冷却装置构成为：相对于太阳光的能量强度高的波长范围(例如400nm以上且1800nm以下的波长，参照图26)，红外辐射层和光反射层层叠的状态下的反射率高的状态。
即，红外辐射层是对太阳光的能量强度高的波长范围的透过率高的层，但光反射层构成为反射率高，使得充分地反射透过红外辐射层的光的状态。
太阳光的能量强度高的波长范围(例如400nm以上且1800nm以下)包含可见光的范围(400nm以上且800nm以下)，而光反射层构成为以高反射率反射可见光范围的光的状态，因此从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时，例如会感到与镜面相同的状态等，感觉不到着色状态。
即，本发明的发明人研究开发了辐射冷却装置，其中，用无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃中的任一种玻璃(超白玻璃(白板ガラス))构成红外辐射层，且将光反射层构成为厚度为300nm以上的由银构成的金属层，由光反射层适当地反射透过红外辐射层的光，由此可适当地冷却冷却对象；但在该辐射冷却装置中，若从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置，则背面感到与银色的镜面相同的状态，感觉不到着色状态。
但是，为了提高设计性，希望在从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时，有着色为蓝色、粉色等各种颜色。
即，设想辐射冷却装置例如设置于房屋的屋顶或汽车的车顶等而使用，但在这样的情况下，为了使从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时的颜色为与周围的颜色协调的颜色等，有时希望从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时有着色。
需说明的是，在以下的记载中，将从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时有着色，简称为辐射面有着色的状态。
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于，提供一种辐射冷却装置，其在极力避免因吸收太阳光所导致的辐射冷却性能降低的同时，辐射面呈有着色的状态。
解决课题的手段
本发明的辐射冷却装置是将从辐射面辐射红外光的红外辐射层和位于该红外辐射层的与所述辐射面存在侧相反一侧的光反射层以层叠状态设置而成的，其特征结构在于：
所述光反射层按照以厚度为10nm以上且100nm以下的范围的由银或银合金构成的第1金属层、透明介电层以及反射透过所述第1金属层和所述透明介电层的光的第2金属层的顺序位于靠近所述红外辐射层一侧的形态，构成为所述第1金属层、所述透明介电层和所述第2金属层层叠的状态，
所述透明介电层的厚度被设定为使所述光反射层的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度。
即，通过使由银或银合金构成的第1金属层的厚度为10nm以上且100nm以下的范围，可在适当地进行光学控制(共振波长的共振)的同时，适当地透过可见光。
即，银或银合金越薄，透过太阳光的透过率越高，反之，反射率降低，因此若使第1金属层的厚度比100nm厚，则无法使透过红外辐射层后的可见光适当地透过，利用共振波长的共振的光的吸收所引起的辐射面的着色无法进行；另外，若使第1金属层的厚度比10nm薄，则无法适当地反射光，因此无法适当地进行光学控制(共振波长的共振)，利用共振波长的共振的光的吸收所引起的辐射面的着色无法进行。
而且，透过第1金属层后的可见光基本上透过透明介电层而被第2金属层反射，并再次从红外辐射层的辐射面释放到大气中，但由于透明介电层的厚度是使光反射层的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长为共振波长的厚度，因此以透过第1金属层的可见光(即400nm以上且800nm以下的波长的光)中的任一共振波长为中心的窄频带的光通过光学控制(共振波长的共振)而被光反射层吸收。
即，透过第1金属层到达透明介电层的可见光中的以共振波长为中心的窄频带的光在第1金属层与第2金属层之间被反复反射的同时，被第1金属层、第2金属层吸收。
由此，被光反射层反射并从红外辐射层的辐射面释放到大气中的可见光不含被光反射层吸收的窄频带的光，因此若从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置，则呈有着色的状态。
而且，通过改变透明介电层的厚度，可改变400nm以上且800nm以下的波长中的作为共振波长的波长，从而改变从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时的颜色(参照图27)。
而且，由于使光反射层吸收以可见光(即，400nm以上且800nm以下的波长的光)中的任一共振波长为中心的窄频带的光，所以即使辐射冷却性能会因吸收太阳光所导致的温度上升而降低，也由于是吸收窄频带的光，所以辐射冷却性能的降低小。
总而言之，根据本发明的特征结构，可提供辐射冷却装置，其在极力避免因吸收太阳光所导致的辐射冷却性能降低的同时，辐射面呈有着色的状态。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述第2金属层是厚度为100nm以上的银或银合金。
即，银或银合金的厚度(膜厚)越大，反射率越大，特别是若厚度为100nm以上，则红外光、可见光(400nm以上且800nm以下的波长)的反射率大到超过90%的程度。
因此，由于由银或银合金构成的第2金属层的厚度为100nm以上，所以通过适当地反射透过第1金属层和透明介电层的红外光或可见光，能够确实地阻断红外光或可见光到达位于光反射层的与红外辐射层存在侧相反一侧的冷却对象，良好地进行冷却对象的冷却。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可由第2金属层适当地反射红外光或可见光，良好地进行冷却对象的冷却。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述第2金属层是厚度为30nm以上的铝或铝合金。
即，铝或铝合金与银或银合金相比，可见光的吸收率高(参照图31)。
因此，通过将第2金属层设为厚度为30nm以上的铝或铝合金，可用第2金属层适当地吸收透过第1金属层到达透明介电层的可见光中的共振波长的光，因此与由银或银合金构成第2金属层的情况相比，可得到清晰的着色。
顺便提及，铝或铝合金与银或银合金相比，紫外光的反射率高。
因此，由于可适当地反射透过第1金属层的紫外光，所以能够确实地阻断紫外光到达位于光反射层的与红外辐射层存在侧相反一侧的冷却对象，良好地进行冷却对象的冷却。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可得到清晰的着色。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述第2金属层按照以为银或银合金的第1层和为铝或铝合金的第2层的顺序位于靠近所述透明介电层一侧的形态，构成为所述第1层和所述第2层层叠的状态。
即，在将为银或银合金的第1层和为铝或铝合金的第2层以使第1层位于靠近透明介电层一侧的形态层叠的情况下，可在使第1层的厚度(膜厚)比由银或银合金构成第2金属层的情况薄的同时，得到与由银或银合金构成第2金属层的情况几乎无变化的光学特性，因此可减少高价的银或银合金的使用量。
而且，例如通过在使第1层的厚度比2nm大且将第2层设为30nm以上的同时，使整体的厚度为60nm左右，可构成具备与由银或银合金构成整个第2金属层的情况几乎无变化的光学特性的第2金属层等，可使第2金属层的膜厚比由银或银合金构成整个第2金属层的情况的厚度(例如100nm)薄，因此可实现第2金属层的制作成本的降低。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，由于减少高价的银或银合金的使用量且降低制作成本，可实现第2金属层的低廉化。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述透明介电层为透明氮化膜。
即，通过设置透明氮化膜作为透明介电层，并调整其厚度，可良好地进行辐射面有着色的状态下的颜色的调整。
作为透明氮化膜的具体例，可列举出Si3N4、AlN。
顺便提及，在采用溅射或蒸镀等将透明氮化膜成膜时，在第1金属层由银或银合金构成的情况下，由于银或银合金不变色，所以有容易提高生产能力的优点。
需说明的是，在第1金属层由银或银合金构成，第2金属层由铝或铝合金构成的情况下，透明氮化膜作为抑制第1金属层的银或银合金和第2金属层的铝或铝合金之间合金化的透明合金化防止层起作用。
即，可在抑制银和铝之间合金化，避免光反射层吸收光的同时，长时间维持通过光反射层适当地反射光的状态。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可良好地进行辐射面有着色的状态下的颜色的调整。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述透明介电层为透明氧化膜。
即，通过设置透明氧化膜作为透明介电层，并调整其厚度，可良好地进行辐射面有着色的状态下的颜色的调整。
作为透明氧化膜的具体例，可应用许多的透明氧化膜，作为具体例的一个实例，可列举出容易通过蒸镀或溅射等成膜的Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5。
需说明的是，在第1金属层由银或银合金构成，第2金属层由铝或铝合金构成的情况下，透明氧化膜作为抑制第1金属层的银或银合金和第2金属层的铝或铝合金之间合金化的透明合金化防止层起作用。
即，可在抑制银和铝之间合金化，避免光反射层吸收光的同时，长时间维持通过光反射层适当地反射光的状态。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可良好地进行辐射面有着色的状态下的颜色的调整。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述红外辐射层由无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃中的任一种玻璃构成。
即，无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃在较廉价的同时，对太阳光的能量强度大的400nm以上且1800nm以下的波长的透过率高(例如95%以上)，而且，具有辐射与大气窗口(例如透过波长为8μm以上且14μm以下的红外光的窗口等)相当的波长的红外光的辐射强度高的性质。
因此，通过由无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃中的任一种玻璃构成红外辐射层，可在提高冷却能力的同时，实现整体结构的低廉化。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可在提高冷却能力的同时，实现整体结构的低廉化。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，将所述红外辐射层作为基板，层叠所述第1金属层、所述透明介电层和所述第2金属层。
即，由于将红外辐射层作为基板，层叠第1金属层、透明介电层和第2金属层，所以可实现整体结构的简化，而且，可实现整体结构的薄膜化。
顺便提及，在将红外辐射层作为基板，层叠第1金属层、透明介电层和第2金属层时，在第1金属层、透明介电层和第2金属层薄的情况下，例如通过溅射等依次层叠第1金属层、透明介电层和第2金属层。
即，与设置层叠用基板，对于该层叠用基板，通过溅射等，依次层叠第2金属层、透明介电层和第1金属层，然后，在第1金属层的与第2金属层存在侧相反一侧部位，放置并层叠另外制作的红外辐射层，或者，在第1金属层的与透明介电层存在侧相反一侧部位，通过溅射等层叠红外辐射层的情况相比，由于无需设置层叠用基板，所以可实现整体结构的简化，而且，可实现整体结构的薄膜化。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可实现整体结构的简化，而且，可实现整体结构的薄膜化。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，在所述红外辐射层与所述第1金属层之间层叠密合层。
即，由于在红外辐射层与光反射层的第1金属层之间层叠密合层，所以可抑制由温度变化等引起的、光反射层的第1金属层相对于由玻璃等构成的红外辐射层产生剥离等损伤，因此可提高耐久性。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可实现耐久性的提高。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，在所述第2金属层的与所述透明介电层存在侧相反一侧层叠抗氧化层。
即，由于在第2金属层的与透明介电层存在侧相反一侧层叠抗氧化层，所以可抑制第2金属层氧化而劣化，因此可提高耐久性。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，可抑制第2金属层的劣化，提高耐久性。
本发明的辐射冷却装置的另一特征结构在于，所述红外辐射层的所述辐射面形成为具备光散射用的凹凸的状态。
即，由于红外辐射层的辐射面具备光散射用的凹凸，所以即使从各个方向观察辐射面，都可适当地得到红外辐射层的辐射面有着色的状态，即从红外辐射层的辐射面存在侧观察辐射冷却装置时有着色的状态。
总而言之，根据本发明的辐射冷却装置的另一特征结构，即使从各个方向观察辐射面，都可适当地得到辐射面有着色的状态。
附图说明
图1是表示辐射冷却装置的基本结构的图。
图2是表示辐射冷却装置的具体结构的图。
图3是表示辐射冷却装置的第1结构的图。
图4是表示第1结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图5是表示辐射冷却装置的第2结构的图。
图6是表示第2结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图7是表示辐射冷却装置的第3结构的图。
图8是表示第3结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图9是表示辐射冷却装置的第4结构的图。
图10是表示第4结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图11是表示第4结构和现有的辐射冷却装置的反射率的曲线图。
图12是表示第1~第4结构和现有的辐射冷却装置的冷却能力的曲线图。
图13是表示辐射冷却装置的第5结构的图。
图14是表示第5结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图15是表示辐射冷却装置的第6结构的图。
图16是表示第6结构的辐射冷却装置的反射率和吸收率的曲线图。
图17是表示比较结构的辐射冷却装置的图。
图18是表示辐射冷却装置的第1~第11结构与XY色度的关系的图。
图19是表示XY色度图的图。
图20是表示透明介电层的厚度与共振波长的参考关系的图。
图21是表示透明介电层的厚度与共振波长的关系的图。
图22是表示银的膜厚与透过率的关系的图。
图23是表示第1金属层的厚度与光反射层的反射率的关系的图。
图24是表示第1金属层的厚度与光反射层的反射率的关系的图。
图25是表示第8结构的辐射冷却装置的反射率的图。
图26是表示太阳光能量强度的曲线图。
图27是表示共振波长与着色的颜色的关系的表。
图28是表示共振波长为800nm时的反射率的曲线图。
图29是表示改变构成第2金属层的金属时的反射率的曲线图。
图30是表示由金和铜构成第2金属层时的反射率的曲线图。
图31是表示银和铝的吸收率的曲线图。
图32是表示其它实施方式的辐射冷却装置的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
[辐射冷却装置的基本结构]
如图1所示，辐射冷却装置CP的基本结构是从辐射面H辐射红外光IR的红外辐射层A和位于该红外辐射层A的与辐射面H存在侧相反一侧的光反射层B以层叠状态设置的结构。
光反射层B按照以第1金属层B1、透明介电层B2以及反射透过第1金属层B1和透明介电层B2的光的第2金属层B3的顺序位于靠近红外辐射层A一侧的形态，构成为第1金属层B1、透明介电层B2和第2金属层B3层叠的状态。
而且，透明介电层B2的厚度被设定为用于使光反射层B的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度(30nm以上且230nm以下)。
就红外辐射层A而言，对太阳光的能量强度大的400nm以上且1800nm以下的波长(参照图26)的透过率高(例如95%以上)，且在8μm以上且14μm以下的波长范围内产生大的热辐射的材料为宜。
作为其具体例，可列举出无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃中的任一玻璃(超白玻璃)，除此之外，可列举出烯烃系树脂、PET系树脂、氟系树脂、硅酮系树脂、丙烯酸系树脂、氯乙烯系树脂、偏氯乙烯系树脂等树脂。
顺便提及，作为无碱玻璃，例如可使用OA10G (日本电气硝子制)，作为冕玻璃，例如可使用B270 (注册商标，以下相同)，作为硼硅玻璃，例如可使用TEMPAX (注册商标，以下相同)。
在以下的记载中，按照红外辐射层A由“TEMPAX”形成进行说明。
顺便提及，构成红外辐射层A的TEMPAX的厚度需要为10μm以上且10cm以下，优选为20μm以上且10cm以下，更优选以100μm以上且1cm以下为宜。
即，通过使红外辐射层A在8μm以上且14μm以下的红外区显示出大的热辐射，并使该热辐射比分别被红外辐射层A和光反射层B吸收的AM1.5G的太阳光和大气的热辐射大，可构成无论昼夜都发挥温度比周围大气更为降低的辐射冷却作用的辐射冷却装置CP。
而且，在这样做时，在红外辐射层A由TEMPAX构成的情况下，需要使厚度为10μm以上且10cm以下，优选为20μm以上且10cm以下，更优选为100μm以上且1cm以下。
在本实施方式中，TEMPAX的厚度设为1mm。
第1金属层B1由厚度为10nm以上且100nm以下的范围的银或银合金构成。
作为“银合金”，可使用在银中添加有例如0.4质量%以上且4.5质量%以下左右的铜、钯、金、锌、锡、镁、镍、钛中的任一种的合金。作为具体例，可使用在银中添加铜和钯而制成的银合金即“APC-TR (Furuya Metal Co., Ltd.制)”。
在以下的记载中，按照使用银构成第1金属层B1进行说明。
顺便提及，在图3、图5、图7、图9、图13和图15中示例出辐射冷却装置CP的具体例(具体结构)，但在任一具体例中第1金属层B1的厚度均为35nm。
需说明的是，在以下的记载中，将图3、图5、图7、图9、图13和图15所示的辐射冷却装置CP的具体例(具体结构)分别称为第1结构~第6结构。
另外，如图22所示，第1金属层B1的银的透过率因厚度的变化而变化，结果如图23和图24所示，辐射冷却装置CP (光反射层B)的反射率因第1金属层B1的银的厚度的变化而变动，下文将描述其细节。
作为第2金属层B3，如第1结构~第4结构所示，有时由银或银合金构成(参照图3、图5、图7、图9)，如第5结构所示，有时由铝或铝合金构成(参照图13)，如第6结构所示，有时按照以为银或银合金的第1层b1和为铝或铝合金的第2层b2的顺序位于靠近透明介电层B2一侧的形态，构成为第1层b1和第2层b2层叠的状态(参照图15)，除此之外，虽然未例示，但有时使用铜、金来构成。
在第2金属层B3由银或银合金构成的情况下，作为其厚度，80nm以上为宜，100nm以上更佳。
在第2金属层B3由铝或铝合金构成的情况下，作为其厚度，优选为30nm以上，更优选为50nm以上。
在第2金属层B3由铜构成的情况下，作为其厚度，80nm以上为宜，100nm以上更佳。
在第2金属层B3由金构成的情况下，可与铜同样地构成。
在第2金属层B3以第1层b1和第2层b2层叠的状态构成的情况下，通过在使第1层b1的厚度(膜厚)比2nm大且将第2层b2的厚度(膜厚)设为30nm以上的同时，使整体的厚度为60nm左右，可具备与由100nm左右的厚度的银或银合金构成整个第2金属层B3的情况几乎无变化的光学特性。
需说明的是，在图15中示例出第1层b1是厚度为10nm的银、第2层b2是厚度为60nm的铝的情况。
顺便提及，如第6结构所示，在由为银或银合金的第1层b1和为铝或铝合金的第2层b2构成第2金属层B3的情况下，虽然省略图示，但可在第1层b1与第2层b2之间层叠与透明介电层B2相同的透明氮化膜或透明氧化膜作为透明合金化防止层。
作为“铝合金”，可使用在铝中添加有铜、锰、硅、镁、锌、机械结构用碳钢、钇、镧、钆、铽的合金。
透明介电层B2由透明氮化膜或透明氧化膜构成。
作为透明氮化膜，可列举出Si3N4、AlN。
作为透明氧化膜，可列举出许多氧化物，作为容易通过蒸镀或溅射等成膜的氧化物，可列举出Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5，下文将描述其细节。
需说明的是，在第1结构~第6结构中，按照透明介电层B2由透明氮化膜(Si3N4)构成进行说明。
另外，为了形成辐射面H有着色的状态，即在从红外辐射层A的辐射面H存在侧观察辐射冷却装置CP时有着色的状态，透明介电层B2的厚度是使光反射层B的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度，下文将描述其细节。
顺便提及，在由铝或铝合金构成第2金属层B3的情况下，透明介电层B2也作为防止第1金属层B1的银或银合金和第2金属层B3的铝或铝合金之间合金化的透明合金化防止层起作用。
[辐射冷却装置的具体结构]
辐射冷却装置CP通过将红外辐射层A作为基板，并层叠第1金属层B1、透明介电层B2和第2金属层B3而构成，如图2所示，其具体结构是在作为基板的红外辐射层A与第1金属层B1之间层叠密合层3，并且在第2金属层B3的与透明介电层B2存在侧相反一侧层叠抗氧化层4而得到的结构。
即，辐射冷却装置CP构成为以红外辐射层A作为基板，例如通过溅射，将密合层3、第1金属层B1、透明介电层B2、第2金属层B3和抗氧化层4依次成膜的形态。
密合层3构成为将氧化铝(Al2O3)成膜为1nm以上且100nm以下的形态。
抗氧化层4构成为将二氧化硅(SiO2)或氧化铝(Al2O3)成膜为1nm以上且数百nm以下的形态。需说明的是，在第1结构~第6结构中，按照将二氧化硅(SiO2)成膜进行说明。
因此，辐射冷却装置CP构成为：用红外辐射层A的辐射面H反射入射至辐射冷却装置CP的光L中的一部分光，用光反射层B的第1金属层B1反射在入射至辐射冷却装置CP的光L中透过红外辐射层A的光(例如可见光、紫外光等)的一部分，用光反射层B的第2金属层B3反射透过第1金属层B1的光。
而且，构成为：将从位于抗氧化层4的与光反射层B存在侧相反一侧的冷却对象D向辐射冷却装置CP的热输入(例如由来自冷却对象D的热传导导致的热输入)通过红外辐射层A转换成红外光IR并辐射，由此将冷却对象D冷却。
需说明的是，在本实施方式中光L是指其波长为10nm以上且20000nm的范围的电磁波。即，光L中包括紫外光、红外光IR和可见光。
另外，由于本发明的辐射冷却装置CP的透明介电层B2的厚度被设定为使光反射层B的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度，所以辐射面H呈有着色的状态，即从红外辐射层A的辐射面H存在侧观察辐射冷却装置CP时有着色的状态。
共振波长与着色的颜色的关系如图27所示。例如，在共振波长为400nm时，为浅黄色，在共振波长为600nm时，为浅蓝色，在共振波长为700nm以上且750nm以下时，为白色。
需说明的是，在共振波长为800nm时，如图28所示，由于作为800nm的半波长的400nm波长也为共振波长，所以与共振波长为400nm时相同地为浅黄色。
顺便提及，在以下的记载中，有时将图27的表中记载的“浅黄色”记为“淡黄色”，有时将“浅蓝色”记为“淡蓝色”。
[关于第1金属层与厚度和透过率的关系]
如图22所示，在使第1金属层B1的银的厚度(膜厚)从100nm依次变薄时，若为10nm以下，则银的透过率变得相当大。
本发明的辐射冷却装置CP使共振频率(共振波长)的光在透明介电层B2中共振而显色。
即，使共振频率(共振波长)的光在光反射层B中共振是指，在成为对着照的镜的第1金属层B1和第2金属层B3中，在使共振频率(共振波长)的光被第1金属层B1和第2金属层B3反射的同时多次往返，即，将光尽可能长时间地封闭在透明介电层B2中，仅使包含共振频率(共振波长)的光的窄频带的光被第1金属层B1和第2金属层B3精确地吸收，由此使其显色。
因此，若第1金属层B1的银的厚度(膜厚)过厚，则大部分的光被第1金属层B1的银反射，光几乎不能透过至透明介电层B2，无法引起对光学控制重要的“共振”。
反之，若第1金属层B1的银的厚度(膜厚)过薄，则银的透过率过高，虽然充分地封闭光，但无法用金属吸收光(共振)，光吸收率降低，另外，由于共振作用减弱，被金属吸收的波长范围(吸收峰)有扩大的倾向。
即，为了使光反射层B在太阳光光谱范围内具有高反射率的同时，具有用于着色的陡峭的吸收峰，第1金属层B1的银的厚度(膜厚)既不能过厚也不能过薄。
即，第1金属层B1的银的厚度(膜厚)需要能够得到适当的平衡的厚度(膜厚)，即，能够在封闭光的同时(具有某种程度的反射率的同时)，光可进入(透过)到封闭光的场所(透明介电层B2中)。
[关于第1金属层的厚度与反射率的关系]
图23表示在将构成红外辐射层A的TEMPAX的厚度(膜厚)设为1mm，将构成透明介电层B2的Si3N4的厚度(膜厚)设为100nm，且将构成第2金属层B3的银的厚度(膜厚)设为100nm的情况下，使第1金属层B1的厚度在40nm以上且100nm以下的范围内变化时的辐射冷却装置CP的反射率的变化。
图24同样表示在将构成红外辐射层A的TEMPAX的厚度(膜厚)设为1mm，将构成透明介电层B2的Si3N4的厚度(膜厚)设为100nm，且将构成第2金属层B3的银的厚度(膜厚)设为100nm的情况下，使第1金属层B1的厚度在1nm以上且40nm以下的范围内变化时的辐射冷却装置CP的反射率的变化。
如图23所示，若使第1金属层B1的银的厚度(膜厚)从100nm向40nm变薄，则随着第1金属层B1的银的透过率增加，使得光大量地进入到透明介电层B2，使得吸收更多的共振波长的光。
另外，如图24所示，若使第1金属层B1的银的厚度(膜厚)从40nm向10nm变薄，则第1金属层B1的银的反射率降低，由此，将光封闭到透明介电层B2中的作用(共振)变弱，吸收峰变小，而且，吸收峰变宽。
此外，比较两图可知，在600nm附近形成共振的峰(共振波长)的情况下，将第1金属层B1的银的厚度(膜厚)设为40nm左右是适合的。
即，如图22所示，由于银的透过率根据波长而变化，所以适合的银的厚度(膜厚)根据共振的波长而改变。
但是，在使辐射冷却装置CP的辐射面H为有着色的状态的情况下，应共振的波长为可见光的范围(400nm以上且800nm以下)，在该波长范围进行控制的情况下适合的第1金属层B1的银的厚度(膜厚)被限制在10nm以上且100nm以下的范围内。
顺便提及，如图22所示，若使第1金属层B1的银的厚度(膜厚)为100nm左右，则透过第1金属层B1的光的波长变为500nm以下，因此可控制的共振波长变为500nm以下等，可控制的共振波长的范围根据第1金属层B1的银的厚度(膜厚)而变动。
而且，在使第1金属层B1的银的厚度(膜厚)为25nm以上且80nm以下的范围的情况下，可将400nm以上且800nm以下的整个范围的波长作为共振波长控制。
[关于透明介电层的厚度]
透明介电层B2的厚度(膜厚)是使光反射层B的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度，具体而言，是30nm以上且230nm以下的厚度(参照图21)。
若进一步说明，则等离子体共振的共振波长由第1金属层B1、透明介电层B2和第2金属层B3的折射率分布准确确定，但也可用下述式(1)近似计算：
λ=L*4*n--------(1)
需说明的是，λ为共振波长，L为透明介电层的厚度，n为代表性的折射率。
图20表示作为透明介电层B2使用的材料组(一部分)的代表性的折射率n、透明介电层B2的厚度(膜厚) L和共振波长λ的关系。
需说明的是，表述为“代表性的”折射率n的理由是因为材料的折射率根据波长而变化，在本图中，记载了可见光范围(400nm以上且800nm以下)中的各种材料的平均折射率。
另外，图20所示的共振波长λ是各膜只存在1层时的共振波长，不同于用银、铝、铜等金属夹持透明介电层B2时的共振波长。即，该值为进行光学设计时的参考值。
在图21中示出透明介电层B2由银夹持的情况下的厚度(膜厚)与共振波长的关系。
在透明介电层B2用银夹持的情况下，与图20所示的只一层时相比，相同厚度(膜厚) L下的共振波长λ向短波长侧移动。这是由于透明介电层B2的电磁场因为金属而集中在透明介电层B2的中心附近所引起的现象。
向短波长侧移动的程度根据夹持金属种类而不同，如图29所示，按照铝、银、铜的顺序，共振波长λ向短波长侧大幅移动。
即，图29是表示将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将第1金属层B1设为55nm的银，将透明介电层B2设为厚度为80nm的氮化铝(AlN)，且将第2金属层B3设为100nm的铝、100nm的银、100nm的铜的情况下的反射率的图，其中，按照铝、银、铜的顺序，共振波长λ向短波长侧大幅移动。
顺便提及，图30是表示将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将第1金属层B1设为55nm的银，将透明介电层B2设为厚度为80nm的氮化铝(AlN)，且将第2金属层B3设为100nm的金、100nm的铜的情况下的反射率的图，对于金和铜，共振波长λ向短波长侧移动的大小为相同程度。
[辐射面的着色的具体例]
在第1结构~第4结构中，在将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为氮化硅(Si3N4)，将第2金属层B3设为100nm的银，将抗氧化层4设为10nm的二氧化硅(SiO2)的情况下，说明第1结构~第4结构中的辐射面H有着色的状态的颜色。
如图3所示，在使形成透明介电层B2的氮化硅(Si3N4)的厚度(膜厚)为100nm的第1结构中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡蓝色，如图5所示，在使形成透明介电层B2的氮化硅(Si3N4)的厚度(膜厚)为80nm的第2结构中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡粉色。
另外，如图7所示，在使形成透明介电层B2的氮化硅(Si3N4)的厚度(膜厚)为65nm的第3结构中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡红色，如图9所示，在使形成透明介电层B2的氮化硅(Si3N4)的厚度(膜厚)为50nm的第4结构中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡黄色。
顺便提及，在图4中示出第1结构的反射率和吸收率，在图6中示出第2结构的反射率和吸收率，在图8中示出第3结构的反射率和吸收率，在图10中示出第4结构的反射率和吸收率。
需说明的是，在图11中示出第4结构的反射率和比较结构的反射率。
比较结构中，将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将光反射层B设为300nm的银，且将抗氧化层4设为10nm的二氧化硅(SiO2)。
第4结构的反射率在共振波长的范围内降低，与之相对的是，作为现有的辐射冷却装置CP的比较结构的反射率在可见光(400nm以上且800nm以下)的范围内成为95%以上的高的状态。
另外，在图13所示的第5结构中，在将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为100nm的氮化硅(Si3N4)，将第2金属层B3设为30nm的铝，且将抗氧化层4设为10nm的二氧化硅(SiO2)的情况下，辐射面H有着色的状态的颜色为蓝色。
顺便提及，在图14中示出第5结构的反射率和吸收率。
需说明的是，如图31所示，由于铝或铝合金与银或银合金相比，可见光的吸收率高，所以辐射面H有着色的状态的颜色为清晰的蓝色。
另外，在图15所示的第6结构中，在将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为100nm的氮化硅(Si3N4)，将第2金属层B3设为由10nm的银的第1层b1和60nm的铝的第2层b2构成的层叠结构，且将抗氧化层4设为10nm的二氧化硅(SiO2)的情况下，辐射面H有着色的状态的颜色为蓝色。
顺便提及，在图16中示出第6结构的反射率和吸收率以及图17所示的比较结构的反射率和吸收率。
如图17所示，比较结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm以上且100nm以下的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为100nm的氮化硅(Si3N4)，且将第2金属层B3设为10nm的银的结构。
如图16所示，比较结构中，由于在第2金属层B3中没有铝，所以共振波长范围的反射率与第6结构相比，未大幅降低。
[关于XY色度图]
辐射面H有着色的状态的颜色可用图19所示的XY色度图表示，将第1结构~第6结构的XY色度图中的x轴坐标值和y轴坐标值示出于图18的表中。
需说明的是，所示例的XY色度是与D65光照射对应的。
例如，对于第1结构，由于x轴坐标值为0.285，y轴坐标值为0.330，所以是靠近白色的区域的蓝色，即淡蓝色(浅蓝色)。
对于第2结构~第6结构也是同样的。
需说明的是，图18的表中记载的“粉色”、“红色”、“黄色”实际上分别表示“淡粉色”(light pink)、“淡红色”(light red)、“淡黄色”(light yellow)。
顺便提及，在图18的表中，除了第1结构~第6结构以外，还示例出第7结构~第11结构的XY色度。
第7结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为30nm的银，将透明介电层B2设为90nm的氮化硅(Si3N4)，且将第2金属层B3设为30nm的铝的情况，其中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡粉色。
第8结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为55nm的银，将透明介电层B2设为90nm的氮化硅(Si3N4)，且将第2金属层B3设为100nm的铜的情况，其中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡蓝色(浅蓝色)。
需说明的是，在图25中示出第8结构的反射率。
第9结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为55nm的银，将透明介电层B2设为90nm的氮化硅(Si3N4)，且将第2金属层B3设为100nm的金的情况，其中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡蓝色(浅蓝色)。
第10结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为100nm的氧化硅(SiO2)，且将第2金属层B3设为100nm的银的情况，其中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡黄色。
第11结构是将红外辐射层A设为厚度为1mm的TEMPAX，将密合层3设为5nm的氧化铝(Al2O3)，将第1金属层B1设为35nm的银，将透明介电层B2设为50nm的氮化硅(Si3N4)和70nm的氧化硅(SiO2)层叠的结构，且将第2金属层B3设为100nm的银的情况，其中，辐射面H有着色的状态的颜色为淡蓝色(浅蓝色)。
[辐射冷却装置的冷却能力]
在图12中示出第1结构~第4结构的辐射冷却装置CP和与图11关联说明的作为现有的辐射冷却装置CP的比较结构的冷却能力。
需说明的是，在图12中，将第1结构~第4结构的辐射冷却装置CP分别记为淡蓝色、淡粉色、淡红色、淡黄色，将现有的辐射冷却装置CP记为常态(Normal)。
示例的冷却能力是计算外部气温30℃、照射AM1.5G的日照的中天时的大阪的平均夏季大气下的辐射冷却能力而得到的结果。
即，例如是将太阳光能量设为1000W/m2，将外部气温设为30℃，以大气的辐射能量为387W/m2的8月下旬为模型进行计算而得到的结果。
横轴的温度为辐射冷却装置CP的底面部(与辐射面H相反一侧的底面部)的温度，不考虑对流。
如图所示，在外部气温与辐射冷却装置CP的底面部同为30℃的情况下，即使是本发明的带颜色的辐射冷却装置CP，也具有接近40W/m2的辐射冷却能力。
即，本发明的带颜色的辐射冷却装置CP与现有的辐射冷却装置CP相比，虽然辐射冷却能力降低，但即使在夏季的中天时也发挥辐射冷却能力。
需说明的是，淡粉色(第2结构)和淡红色(第3结构)的辐射冷却能力大致相同。
[透明介电层的具体例]
透明介电层B2可由透明氮化膜或透明氧化膜构成，作为透明氮化膜的具体例，如上所述，可列举出Si3N4、AlN。
另外，作为透明氧化膜的具体例，可列举出下述物质。需说明的是，在以下的说明中，按族分类记载可用作本发明的透明介电层B2的物质。
第1族元素氧化物：Li2O、Na2O、K2O
第2族元素氧化物：BeO、MgO、CaO、SrO、BaO
第4族元素氧化物：TiO2、ZrO2、HfO2
第5族元素氧化物：Nb2O5、Ta2O5
第13族元素氧化物：B2O3、Al2O3、Ga2O3
第14族元素氧化物：SiO2、GeO2、SnO2
顺便提及，作为通过溅射等成膜的材料，有Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5，这些材料在容易成膜的方面优于其它的氧化物。
[其它实施方式]
以下，列举其它实施方式。
(1) 在上述实施方式中，示例了将红外辐射层A作为基板，层叠第1金属层B1、透明介电层B2和第2金属层B3的情况，但对于与红外辐射层A不同的其它基板，也可以第2金属层B3、透明介电层B2和第1金属层B1层叠的形态形成光反射层B，并将红外辐射层A和光反射层B以重叠的形态进行层叠。在这种情况下，在红外辐射层A与光反射层B之间，只要能够传热，则可存在一些间隙。
(2) 在上述实施方式中，示例了具备抗氧化层4的情况，但在由铝形成的第2金属层B3的膜厚(厚度)充分厚的情况下等，也可省略抗氧化层4。
(3) 在上述实施方式中，详细地说明了由银形成第1金属层B1和第2金属层B3的情况，但可使由银合金形成第1金属层B1、第2金属层B3的情况下的膜厚(厚度)与由银形成第1金属层B1、第2金属层B3的情况的膜厚(厚度)相同。
(4) 在上述实施方式中，还说明了由铝形成第2金属层B3的情况，但可使由铝合金形成第2金属层B3的情况下的膜厚(厚度)与由铝形成第2金属层B3的情况的膜厚(厚度)相同。
(5) 在上述实施方式中，按照将红外辐射层A的辐射面H形成为平坦面进行说明，但如图32所示，也可以将红外辐射层A的辐射面H形成为具备光散射用的凹凸的状态。
光散射用的凹凸可通过压花加工等形成，在由玻璃(超白玻璃)构成红外辐射层A的情况下，可通过磨砂玻璃加工形成。
需说明的是，图32是比实际夸张地描述光散射用的凹凸的图。
需说明的是，在上述实施方式(包括其它实施方式，以下相同)中公开的结构只要不产生矛盾，就可与在其它实施方式中公开的结构组合应用，另外，在本说明书中公开的实施方式为示例，本发明的实施方式不限于此，可在不脱离本发明的目的的范围内适当改变。
符号说明
3 密合层
4 抗氧化层
A 红外辐射层
B 光反射层
B1 第1金属层
B2 透明介电层
B3 第2金属层。
Claims (11)
1.辐射冷却装置，其是将从辐射面辐射红外光的红外辐射层和位于该红外辐射层的与所述辐射面存在侧相反一侧的光反射层以层叠状态设置而成的辐射冷却装置，其中，
所述光反射层按照以由银或银合金构成的第1金属层、透明介电层以及第2金属层的顺序位于靠近所述红外辐射层一侧的形态，构成为所述第1金属层、所述透明介电层和所述第2金属层层叠的状态，所述第1金属层的厚度为10nm以上且100nm以下的范围，所述第2金属层反射透过所述第1金属层和所述透明介电层的光，
所述透明介电层的厚度被设定为使所述光反射层的共振波长为400nm以上且800nm以下的波长中的任一波长的厚度。
2.根据权利要求1所述的辐射冷却装置，其中，所述第2金属层是厚度为100nm以上的银或银合金。
3.根据权利要求1所述的辐射冷却装置，其中，所述第2金属层是厚度为30nm以上的铝或铝合金。
4.根据权利要求1所述的辐射冷却装置，其中，所述第2金属层按照以第1层和第2层的顺序位于靠近所述透明介电层一侧的形态，构成为所述第1层和所述第2层层叠的状态，所述第1层为银或银合金，所述第2层为铝或铝合金。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的辐射冷却装置，其中，所述透明介电层为透明氮化膜。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的辐射冷却装置，其中，所述透明介电层为透明氧化膜。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的辐射冷却装置，其中，所述红外辐射层由无碱玻璃、冕玻璃、硼硅玻璃中的任一种玻璃构成。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的辐射冷却装置，其中，将所述红外辐射层作为基板，层叠有所述第1金属层、所述透明介电层和所述第2金属层。
9.根据权利要求8所述的辐射冷却装置，其中，在所述红外辐射层与所述第1金属层之间层叠有密合层。
10.根据权利要求8或9所述的辐射冷却装置，其中，在所述第2金属层的与所述透明介电层存在侧相反一侧层叠有抗氧化层。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的辐射冷却装置，其中，所述红外辐射层的所述辐射面形成为具备光散射用的凹凸的状态。
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