CN115315600A - 放射冷却装置和放射冷却方法 - Google Patents

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Abstract

提供具有柔软性、而且在日照环境下能够将冷却对象冷却的放射冷却装置。设置从放射面H放射红外光IR的红外放射层A、位于该红外放射层A的与放射面H的存在侧相反侧的光反射层B、和红外放射层A与光反射层B之间的保护层D,红外放射层A是调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度的树脂材料层J,光反射层B具有银或银合金,保护层D用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态、或用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态。

Description

放射冷却装置和放射冷却方法
技术领域
本发明涉及:放射冷却装置,其设置有从放射面放射红外光的红外放射层、位于该红外放射层的与前述放射面的存在侧相反侧的光反射层、和前述红外放射层与前述光反射层之间的保护层,
前述红外放射层是树脂材料层,其调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度,
前述光反射层具有银或银合金;和使用该放射冷却装置的放射冷却方法。
背景技术
放射冷却是指物质通过向周围放射红外线等电磁波而温度降低的现象。如果利用该现象,则能够构成例如不消耗电等能量而将冷却对象冷却的放射冷却装置。
并且,由于具有银或银合金的光反射层充分反射太阳光,因此即使在白天的日照环境下也能够将冷却对象冷却。
即,光反射层将透过红外放射层的光(紫外光、可见光、红外光)反射而从放射面放射,避免透过红外放射层的光(紫外光、可见光、红外光)投射至冷却对象而对冷却对象加热,由此即使在白天的日照环境下也能够将冷却对象冷却。
应予说明,光反射层除了透过红外放射层的光之外,也实现了将从红外放射层对光反射层的存在侧放射的光朝向红外放射层反射的作用,但在以下的说明中,说明以反射透过红外放射层的光(紫外光、可见光、红外光)作为目的而设置的光反射层。
作为这样的放射冷却装置的现有例,存在的是以包含氧化铝和二氧化硅的形态构成保护层、或者用聚甲基丙烯酸甲酯以厚度构成为50nm的形态的方式设置保护层(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2018-526599号公报。
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所公开的以往的放射冷却装置中,如果将保护层以包含氧化铝和二氧化硅的形态构成,则保护层为无机材料,因此不具有柔软性。即,红外放射层用具有柔软性的树脂材料层形成,光反射层构成为例如银的薄膜,即使具有柔软性,由无机材料构成的保护层不具有柔软性,因此放射冷却装置不具有柔软性。此外,在追随红外放射层的柔软性的情况下,保护层中发生裂纹、剥离,失去保护的功能。即,以往的保护层使用无机材料的放射冷却装置缺乏柔软性。
因此,保护层由无机材料构成的以往的放射冷却装置难以后加在既有的室外设备中的任意形状的外壁等上,给与放射冷却性能。
专利文献1所公开的以往的放射冷却装置中,如果保护层用聚甲基丙烯酸甲酯构成为厚度为50nm的形态,则存在的缺陷在于,保护层因吸收紫外线而在短时间内劣化,使形成反射层的银或银合金变色。
即,保护层需要发挥遮蔽由树脂材料层产生的自由基到达形成反射层的银或银合金,此外遮蔽透过树脂材料层的水分到达形成保护层的银或银合金等的遮蔽作用,抑制形成反射层的银或银合金的变色。
然而,由聚甲基丙烯酸甲酯构成为厚度为50nm的形态的保护层因吸收紫外线而在短时间内劣化,无法发挥上述的遮蔽作用,因此存在形成反射层的银或银合金经过短时间变色的缺陷。
并且,如果形成反射层的银或银合金变色,则反射层无法适当反射太阳光,因太阳光的吸收而导致温度上升,其结果是,放射冷却装置无法在白天的日照环境下将冷却对象冷却。
本发明鉴于所述实际情况而进行,其目的在于,提供能够具有柔软性、而且在日照环境下能够将冷却对象冷却的放射冷却装置和使用该放射冷却装置的放射冷却方法。
用于解决课题的手段
本发明的放射冷却装置设置有从放射面放射红外光的红外放射层、位于该红外放射层的与前述放射面的存在侧相反侧的光反射层、和前述红外放射层与前述光反射层之间的保护层,
前述红外放射层是树脂材料层,其调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度,
前述光反射层具有银或银合金,其特征构成在于,
前述保护层用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态、或用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态。
即,从作为红外放射层的树脂材料层的放射面入射的太阳光在透过树脂材料层和保护层后,被位于与树脂材料层的放射面的存在侧相反侧的光反射层反射,从放射面向体系外逃逸。
应予说明,本说明书的记载中,简称为光的情况下,该光的概念中包括紫外光(紫外线)、可见光、红外光。如果将它们用作为电磁波的光的波长表述,则包括波长为10nm至20000nm(0.01μm至20μm的电磁波)的电磁波。
此外,传向放射冷却装置的热(热输入)在树脂材料层中被转化为红外线,从放射面向体系外逃逸。
像这样,根据上述构成,能够将向放射冷却装置照射的太阳光反射,此外,将传向放射冷却装置的热(例如从大气传递的热、从放射冷却装置冷却的冷却对象物传递的热)作为红外光而向体系外放射。
此外,树脂材料层调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度,除此之外,保护层用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态、或用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态,因此即使在白天的日照环境下,也能够抑制光反射层的银或银合金变色,故而用光反射层适当反射太阳光的同时,即使在白天的日照环境下,也能够发挥冷却功能。
并且,树脂材料层由柔软性高的树脂材料形成,因此树脂材料层能够具有柔软性,而且保护层由柔软性高的树脂材料形成,因此保护层能够具有柔软性。而且,光反射层通过构成为例如银的薄膜等,能够具有柔软性。
因此,具有树脂材料层、保护层和光反射层的放射冷却装置能够具有柔软性。
针对用保护层抑制光反射层的银或银合金的变色,追加说明。
即,保护层不存在的情况下,由树脂材料层产生的自由基到达形成光反射层的银或银合金、透过树脂材料层的水分到达形成光反射层的银或银合金,由此存在光反射层的银或银合金在短时间内变色、形成无法适当发挥光反射功能的状态的担忧,但通过保护层的存在,能够抑制光反射层的银或银合金在短时间内变色。
保护层用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态的情况下,聚烯烃系树脂是波长0.3μm至0.4μm的紫外线的波长区域的全域中紫外线的光吸收率为10%以下的合成树脂,因此保护层难以因吸收紫外线而劣化。
并且,形成保护层的聚烯烃系树脂的厚度为300nm以上,因此良好地发挥遮蔽由树脂材料层产生的自由基到达形成光反射层的银或银合金,此外遮蔽透过树脂材料层的水分到达形成光反射层的银或银合金等遮蔽功能,能够抑制形成光反射层的银或银合金的变色。
而且,由聚烯烃系树脂形成的保护层因吸收紫外线而在远离反射层的表面侧形成自由基的同时劣化,但由于厚度为300nm以上,因此所形成的自由基无法到达光反射层,此外,即使形成自由基的同时劣化,紫外线的吸收也低,由此劣化的进行程度慢,因此长期发挥上述的遮蔽功能。
保护层用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态的情况下,对苯二甲酸乙二醇酯树脂是与聚烯烃系树脂相比在波长0.3μm至0.4μm的紫外线的波长区域中紫外线的光吸收率更高的合成树脂,但由于厚度为17μm以上,因此能够防止在保护层的远离反射层的表面侧形成的自由基到达反射层。此外,由于厚度为17μm以上,因此长期良好地发挥遮蔽在树脂材料层中产生的自由基到达形成光反射层的银或银合金,此外遮蔽透过树脂材料层的水分到达形成光反射层的银或银合金等遮蔽功能,能够抑制形成保护层的银或银合金的变色。
即,由对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成的保护层因吸收紫外线而在远离反射层的表面侧形成自由基的同时劣化,但由于厚度为17μm以上,因此所形成的自由基无法到达反射层,此外,即使形成自由基的同时劣化,但由于厚度为17μm以上,因此长期发挥上述的遮蔽功能。
应予说明,由聚烯烃系树脂和对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成保护层的情况下,规定其厚度的上限的理由在于,避免保护层发挥不贡献于放射冷却的隔热性。即,保护层的厚度越厚,则发挥不贡献于放射冷却的隔热性,因此为了在发挥保护反射层的功能的同时,避免发挥不贡献于放射冷却的隔热性,规定了厚度的上限。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的特征构成,能够提供具有柔软性、而且在白天能够将冷却对象冷却的放射冷却装置。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述光反射层的波长0.4μm至0.5μm的反射率为90%以上,与波长0.5μm相比更长波的反射率为96%以上。
即,太阳光谱从波长0.3μm至4μm存在,并且,随着波长从0.4μm变大而强度变大,特别是从波长0.5μm至波长2.5μm的强度大。
如果光反射层具有从波长0.4μm至0.5μm示出90%以上的反射率、与波长0.5μm相比更长波的反射率为96%以上的反射特性,则光反射层仅吸收5%左右以下的太阳光能量。
其结果是,在夏天的正午时,能够使光反射层吸收的太阳光能量为50W/m2左右以下,能够良好地进行利用树脂材料层的放射冷却。
应予说明,本说明书中,针对太阳光,在不说明的情况下,光谱设为AM1.5G的标准。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够抑制因光反射层而导致的太阳光能量的吸收,良好地进行利用树脂材料层的放射冷却。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述树脂材料层的膜厚调整为下述状态的厚度:
具有波长0.4μm至0.5μm的光吸收率的波长平均为13%以下,波长0.5μm至波长0.8μm的光吸收率的波长平均为4%以下,波长0.8μm至波长1.5μm的光吸收率的波长平均为1%以内,1.5μm至2.5μm的光吸收率的波长平均为40%以下的光吸收特性,且
具有8μm至14μm的辐射率的波长平均为40%以上的热辐射特性。
应予说明,波长0.4μm至0.5μm的光吸收率的波长平均是指0.4μm至0.5μm的范围的每个波长的光吸收率的平均值,波长0.5μm至波长0.8μm的光吸收率的波长平均、波长0.8μm至波长1.5μm的光吸收率的波长平均、和1.5μm至2.5μm的光吸收率的波长平均也同样。此外,包括辐射率在内的其他同样记载也是指同样的平均值,以下本说明书中也同样。
即,树脂材料层的光吸收率、辐射率(光放射率)因厚度的不同而变化。因此,需要以在尽可能不吸收太阳光、所谓大气窗口的区域的波长带域(光的波长8μm至20μm的区域)中发射大的热辐射的方式调整树脂材料层的厚度。
具体而言,从树脂材料层的太阳光的光吸收率(光吸收特性)的观点考虑,需要设为波长0.4μm至0.5μm的光吸收率的波长平均为13%以下、波长0.5μm至波长0.8μm的光吸收率的波长平均为4%以下、波长0.8μm至波长1.5μm的光吸收率的波长平均为1%以内、1.5μm至2.5μm的光吸收率的波长平均为40%以下。应予说明,针对2.5μm至4μm的光吸收率,只要波长平均为100%以下即可。
在这样的光吸收率分布的情况下,太阳光的光吸收率达到10%以下,以能量而言达到100W以下。
即,太阳光的光吸收率如果增厚树脂材料层的膜厚则增加。如果将树脂材料层设为厚膜,则大气窗口的辐射率几乎为1,此时向宇宙释放的热辐射为125W/m2至160W/m2
如上所述,光反射层的太阳光吸收优选为50W/m2以下。
因此,树脂材料层与光反射层的太阳光吸收之和为150W/m2以下,大气的状态良好则冷却进行。树脂材料层如上所述,可以使用太阳光谱的峰值附近的吸收率小的树脂材料层。
此外,从树脂材料层的放射红外光的辐射率(热辐射特性)的观点考虑,需要波长8μm至14μm的辐射率的波长平均为40%以上。
即,为了使光反射层中吸收的50W/m2左右的太阳光的热辐射从树脂材料层释放至宇宙,树脂材料层需要释放其以上的热辐射。
例如,在外部气温为30℃时,波长8μm至14μm的大气窗口的最大热辐射为200W/m2(将辐射率设为1计算)。得到该值的是高山等空气稀薄、充分干燥的环境的晴朗时。低地等中,大气的厚度比高山厚,因此大气窗口的波长带域变窄,透过率降低。而且,将其称为“大气窗口变窄”。
此外,实际上使用放射冷却装置的环境有时湿度大,在该情况下大气窗口也变窄。在低地利用时的大气窗口区域中产生的热辐射在状态良好时在30℃下估算为160W/m2(将辐射率设为1计算)。
此外,在日本常见的是,在天空中存在霭时、存在烟雾的情况下,大气窗口进一步变窄,向宇宙的放射为125W/m2左右。
鉴于所述情况,波长8μm至14μm的辐射率的波长平均如果并非40%以上(大气窗口带中的热辐射强度为50W/m2以上),则无法在中纬度带的低地中使用。
因此,通过将树脂材料层的厚度以达到上述光学规定的范围的方式调整,与因太阳光的光吸收而导致的热输入相比大气窗口的热输出更大,在白天的日照环境下也能够在室外放射冷却。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,与因太阳光的光吸收而导致的热输入相比大气窗口的热输出更大,在日照环境下也能够在室外放射冷却。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料选自具有1个以上的碳-氟键、硅氧烷键、碳-氯键、碳-氧键、醚键、酯键、苯环中任一者的树脂。
即,作为形成树脂材料层的树脂材料,可使用具有1个以上的碳-氟键(C-F)、硅氧烷键(Si-O-Si)、碳-氯键(C-Cl)、碳-氧键(C-O)、醚键(R-COO-R)、酯键(C-O-C)、苯环中任一者的无色的树脂材料。
根据基尔霍夫定律,辐射率(ε)与光吸收率(A)相等。光吸收率(A)可以由吸收系数(α)通过下式1求出。
A=1-exp(-αt)···(式1) 应予说明,t为膜厚。
即,如果增厚树脂材料层的厚度,则在吸收系数大的波长带域中得到大的热辐射。在室外放射冷却的情况下,可以使用在作为大气窗口的波长带域的波长8μm至14μm中吸收系数大的材料。此外,为了抑制太阳光的吸收,可以使用在波长0.3μm至4μm、特别地0.4μm至2.5μm的范围不具有吸收系数、或吸收系数小的材料。如由上式1的吸收系数与光吸收率的关系式可知,光吸收率(辐射率)根据树脂材料层的膜厚而变化。
为了通过日照环境下的放射冷却而与周围的大气相比降低温度,作为形成树脂材料层的树脂材料,如果选择在大气窗口的波长带域中具有大的吸收系数、在太阳光的波长带域中几乎不具有吸收系数的材料,则能够通过调整树脂材料层的膜厚,制作几乎不吸收太阳光、但大量释放大气窗口的热辐射的状态,即利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
针对形成树脂材料层的树脂材料的吸收光谱,追加说明。
关于碳-氟键(C-F),源自CHF和CF2的吸收系数在作为大气窗口的波长8μm至14μm的宽带域中大幅拓宽,特别是在8.6μm下吸收系数大。同时,关于太阳光的波长带域,在能量大的波长0.3μm至2.5μm中没有显著的吸收系数。
作为具有C-F键的树脂材料,可以举出
作为完全氟化树脂的聚四氟乙烯(PTFE)、
作为部分氟化树脂的聚氯三氟乙烯(PCTFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)、
作为氟化树脂共聚物的全氟烷氧基氟树脂(PFA)、
四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEP)、
乙烯·四氟乙烯共聚物(ETFE)、
乙烯·氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)。
如果求出以聚偏二氟乙烯(PVDF)作为代表的基本结构部的C-C键、C-H键、C-F键的键能,则为4.50eV、4.46eV、5.05eV。各自对应于波长0.275μm、波长0.278μm、波长0.246μm,吸收与这些波长相比更短波长侧的光。
太阳光谱仅存在比波长0.300μm更长的波长,因此在使用氟树脂的情况下,几乎不吸收太阳光的紫外线、可见光线、近红外线。
应予说明,紫外线设为与波长0.400μm相比更短波长侧的范围,可见光线设为波长0.400μm至0.800μm的范围,近红外线设为波长0.800μm至3μm的范围,中红外线设为波长3μm至8μm的范围,远红外线设为与波长8μm相比更长波长侧的范围。
作为具有硅氧烷键(Si-O-Si)的树脂材料,可以举出硅酮橡胶和硅酮树脂。对于该树脂,源自C-Si键的伸缩的大的吸收系数以波长13.3μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面外弯曲(纵向摇摆)的吸收系数以波长10μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面内弯曲(剪切)的吸收系数在波长8μm附近表现为小。像这样,在大气窗口中具有大的吸收系数。关于紫外区域,主链的Si-O-Si的键能为4.60eV,对应于波长0.269μm,吸收与该波长相比更短波长侧的光。太阳光谱仅存在与波长0.300μm相比更长的波长,因此在使用硅氧烷键的情况下,几乎不吸收太阳光的紫外线、可见光线、近红外线。
关于碳-氯键(C-Cl),基于C-Cl伸缩振动的吸收系数以波长12μm为中心在半峰宽度1μm以上的宽带域中出现。
此外,作为具有碳-氯键(C-Cl)的树脂材料,可以举出聚氯乙烯(PVC),在聚氯乙烯的情况下,因氯的吸电子的影响,导致源自主链中包含的烯烃的C-H的弯曲振动的吸收系数在波长10μm附近出现。即,有可能在大气窗口的波长带域中释放大的热辐射。应予说明,烯烃的碳与氯的键能为3.28eV,其波长对应于0.378μm,吸收与该波长相比更短波长侧的光。即,吸收太阳光的紫外线,但针对可见区域,几乎不具有吸收。
关于醚键(R-COO-R)、酯键(C-O-C),从波长7.8μm至9.9μm具有吸收系数。此外,关于酯键、醚键中包含的碳-氧键,从波长8μm至10μm的波长带域表现出强的吸收系数。
如果将苯环导入烃树脂的侧链,则通过苯环自身的振动、因苯环的影响而导致的周围元素的振动,从波长8.1μm至18μm广泛表现出吸收。
作为具有这些键的树脂,有聚甲基丙烯酸甲酯树脂、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸三亚甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯。例如,甲基丙烯酸甲酯的C-C键的键能为3.93eV,对应于波长0.315μm,吸收与该波长相比更短波长的太阳光,但针对可见区域,几乎不具有吸收。
形成树脂材料层的树脂材料只要具有前述的辐射率、吸收率特性,则作为树脂材料层,可以为一种树脂材料的单层膜、或者多种树脂材料的多层膜、共混多种的树脂材料的单层膜、共混多种的树脂材料的多层膜。应予说明,共混物中也包括交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物之类的共聚物、对侧链取代的改性品。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够制作利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料的主成分为硅氧烷,
前述树脂材料层的厚度为1μm以上。
即,由上式1的A=1-exp(-αt)可知,因厚度t的不同,光吸收率(辐射率)发生变化。需要为树脂材料的光吸收率(辐射率)在大气窗口中具有大的吸收系数的厚度。
在硅氧烷键(Si-O-Si)为主要构成要素的树脂材料的情况下,如果具有1μm以上的膜厚,则大气窗口中的辐射强度变大,能够制作利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在形成树脂材料层的树脂材料的主成分为硅氧烷的情况下,能够制作利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述树脂材料层的厚度为10μm以上。
即,在碳-氟键(C-F)、碳-氯键(C-Cl)、碳-氧键(C-O)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C)、苯环中任一者为主要构成要素的树脂材料的情况下,如果具有10μm以上的膜厚,则大气窗口中的辐射强度变大,能够制作利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在形成树脂材料层的树脂材料是碳-氟键(C-F)、碳-氯键(C-Cl)、碳-氧键(C-O)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C)、苯环中任一者为主要构成要素的树脂材料的情况下,能够制作利用放射冷却的输出大于太阳光的输入的状态。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述树脂材料层的厚度为20mm以下。
即,形成树脂材料层的树脂材料的大气窗口的热辐射在从材料表面起至约100μm左右以内的范围内产生。
即,即使树脂材料的厚度变厚,贡献于放射冷却的厚度也不变,剩余的厚度发挥将放射冷却后的冷热隔热的作用。理想情况下,如果能够制成完全不吸收太阳光的树脂材料层,则太阳光仅在放射冷却装置的光反射层中被吸收。
树脂材料的热传导率一般说来为0.2W/m·K左右,若考虑该热传导性而计算,如果树脂材料层的厚度大于20mm,则冷却面(光反射层的与树脂材料层的存在侧相反侧的面)的温度上升。即使存在完全不吸收太阳光的理想的树脂材料,也由于树脂材料的热传导率一般说来为0.2W/m·K左右,因此如果设为20mm以上的厚度,则无法通过树脂材料层的热辐射(放射冷却)而在上述冷却面将要冷却的冷却对象物冷却,冷却对象物受到日照而被加热,因此无法设为20mm以上的膜厚。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够适当将冷却对象物冷却。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料为氟树脂或硅酮橡胶。
即,碳-氟键(C-F)为主要构成要素的氟树脂、即聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、全氟烷氧基氟树脂(PFA)、四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEPP)在太阳光谱的紫外光区域、可见光、近红外区域中几乎不具有光吸收性。
此外,以硅氧烷键(Si-O-Si)作为主链、且侧链的分子量小的树脂、即硅酮橡胶与氟树脂同样地,在太阳光谱的紫外光区域、可见光、近红外区域中几乎不具有光吸收性。
氟树脂和硅酮橡胶的热传导率为0.2W/m·K,如果考虑该点,则这些树脂即使厚至厚度20mm,也发挥放射冷却功能。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在树脂材料层的树脂材料为氟树脂或者硅酮橡胶的情况下,能够适当发挥放射冷却功能。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料是以具有1个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的烃为主链的树脂、或侧链的烃的碳原子数为2个以上的硅酮树脂,
前述树脂材料层的厚度为500μm以下。
即,在形成树脂材料层的树脂材料为以具有1个以上的碳-氯键(C-F)、碳-氧键(C-O)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C)、苯环中任一者的烃为主链的树脂的情况、或侧链的烃的碳原子数为2个以上的硅酮树脂的情况下,在基于共价键电子的紫外线吸收以外,在近红外区域中出现基于键的弯曲、伸缩等的振动的吸收。
具体而言,基于向CH3、CH2、CH的第一激发状态的跃迁的基频(
Figure 99407DEST_PATH_IMAGE001
)的吸收分别在波长1.6μm至1.7μm、波长1.65μm至1.75μm、波长1.7μm处出现。进一步,基于CH3、CH2、CH的复合频(
Figure 92247DEST_PATH_IMAGE002
)的基频的吸收分别在波长1.35μm、波长1.38μm、波长1.43μm处出现。进一步,向CH2、CH的第二激发状态的跃迁的倍频(
Figure 871984DEST_PATH_IMAGE003
)分别在波长1.24μm处出现。C-H键的弯曲、伸缩的基频从波长2μm至2.5μm以宽带域分布。此外,在具有R1-CO2-R2那样的结构式的情况下,在波长1.9μm处存在大的光吸收。
例如,聚甲基丙烯酸甲酯树脂、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸三亚甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚氯乙烯关于近红外区域,示出源自CH3、CH2、CH的相同的光吸收特性。如果将这些树脂材料增厚至在热传导性的观点方面规定的20mm的厚度,则吸收太阳光中包含的近红外线而被加热。因此,在使用这些树脂材料时,需要使厚度为500μm以下。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在树脂材料为以具有1个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的烃为主链的树脂、或侧链的烃的碳原子数为2个以上的硅酮树脂的情况下,能够抑制近红外线的吸收。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料是包含碳-氟键、硅氧烷键的树脂、与以烃为主链的树脂的共混物,前述树脂材料层的厚度为500μm以下。
即,在形成树脂材料层的树脂材料为将以碳-氟键(C-F)或硅氧烷键(Si-O-Si)为主链的树脂、与以烃为主链的树脂共混得到的树脂材料的情况下,根据所共混的以烃为主链的树脂的比例,出现源自CH、CH2、CH3等的近红外区域的光吸收。在碳-氟键或硅氧烷键为主成分的情况下,源自烃的近红外区域的光吸收变小,因此可以增厚至热传导性的观点方面的上限的20mm。然而,在所共混的烃树脂为主成分的情况下,需要使厚度为500μm以下。
氟树脂或硅酮橡胶与烃的共混物中,还包括将氟树脂或硅酮橡胶的侧链替代为烃的物质、氟单体和硅酮单体与烃单体的交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。应予说明,作为氟单体与烃单体的交替共聚物,可以举出氟乙烯·乙烯基酯(FEVE)、氟烯烃-丙烯酸酯共聚物、乙烯·四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯·氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)。
根据取代的烃侧链的分子量和比例,出现源自CH、CH2、CH3等的近红外区域的光吸收。
作为侧链、共聚而导入的单体为低分子时、或者所导入的单体的密度小时,源自烃的近红外区域的光吸收变小,因此可以增厚至热传导性的观点方面的极限的20mm。
在作为氟树脂或硅酮橡胶的侧链、共聚的单体而导入高分子的烃的情况下,需要使树脂的厚度为500μm以下。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在树脂材料是包含碳-氟键、硅氧烷键的树脂、与以烃为主链的树脂的共混物的情况下,能够抑制近红外线的吸收。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料为氟树脂,
前述树脂材料层的厚度为300μm以下。
即,在放射冷却装置的实用观点方面,树脂材料层的厚度薄是好的。树脂材料的热传导率与金属、玻璃等相比一般而言低。为了有效将冷却对象物冷却,树脂材料层的膜厚为所需最低限为佳。树脂材料层的膜厚越厚则大气窗口的热辐射越大,如果大于某一膜厚,则大气窗口的热辐射能量饱和。
饱和的树脂材料层的膜厚根据树脂材料而不同,在氟树脂的情况下大概为300μm则充分饱和。因此,在热传导度的观点方面,与500μm相比,期望抑制树脂材料层的膜厚至300μm以下。
而且,热辐射未饱和,但即使厚度为100μm左右,也能够在大气窗口区域中得到充分的热辐射。在厚度薄的情况下热传递率提高,更有效降低冷却对象物的温度,因此例如在氟树脂的情况下,也可以设为100μm左右以下的厚度。
此外,在氟树脂的情况下,与源自C-F键的吸收系数相比,源自碳-硅键、碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键的吸收系数更大。当然,在热传导度的观点方面,与500μm相比,期望抑制膜厚至300μm以下,但如果进一步减薄膜厚而提高热传导性,则可以期待更大的放射冷却效果。
而且,作为氟树脂的一例,可以适合使用聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)。聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)是阻燃性的,此外难以被生物分解,适合作为形成在室外使用的放射冷却装置的树脂材料层的树脂材料。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,在树脂材料为氟树脂的情况下能够提高放射冷却效果。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料为具有一个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的树脂材料,
前述树脂材料层的厚度为50μm以下。
即,在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂材料的情况下,即使厚度为100μm,大气窗口的热辐射能量也饱和,即使厚度为50μm也在大气窗口区域中得到充分的热辐射。
在树脂材料的厚度薄的情况下热传递率提高,更有效降低冷却对象物的温度,因此在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂的情况下,如果设为50μm以下的厚度,则隔热性变小,能够有效冷却被冷却物。
减薄的效用不限于降低隔热性而容易传递冷热。还包括抑制包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键的树脂所呈现的在近红外区域中的源自CH、CH2、CH3的近红外区域的光吸收。如果减薄,则能够减小因这些而导致的太阳光吸收,因此放射冷却装置的冷却能力提高。
从以上的观点出发,在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂的情况下,如果设为50μm以下的厚度,则能够更有效地在日照下发挥放射冷却效果。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,具有一个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的树脂材料能够提高放射冷却效果。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料为具有碳-硅键的树脂材料,
前述树脂材料层的厚度为10μm以下。
即,在具有碳-硅键的树脂材料的情况下,即使厚度为50μm,大气窗口区域中热辐射也完全饱和,即使厚度10μm也在大气窗口区域中得到充分的热辐射。在树脂材料的厚度薄的情况下热传递率提高,更有效地降低冷却对象物的温度,因此在包含碳-硅键的树脂材料的情况下,如果设为10μm以下的厚度,则隔热性变小,能够有效地将冷却对象冷却。如果减薄,则能够减小太阳光吸收,因此放射冷却装置的冷却能力提高。
从以上的观点出发,在包含碳-硅键的树脂材料的情况下,如果设为10μm以下的厚度,则能够更有效地在日照下发挥放射冷却效果。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,具有碳-硅键的树脂材料能够提高放射冷却效果。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,形成前述树脂材料层的树脂材料为氯乙烯树脂或偏二氯乙烯树脂,
前述树脂材料层的厚度为100μm以下且10μm以上。
即,厚度为100μm以下且10μm以上的氯乙烯树脂(聚氯乙烯)或偏二氯乙烯树脂(聚偏二氯乙烯)在大气窗区域中得到充分的热辐射。
氯乙烯树脂或偏二氯乙烯树脂与热辐射特性在大气窗区域中得到大的热辐射的氟树脂相比略差,但优于硅酮橡胶等其他树脂材料,与氟树脂相比显著廉价,因此对于廉价地构成在直射日光下将温度降低至低于周围温度的放射冷却装置而言是有效的。
进一步,薄膜状的氯乙烯树脂或偏二氯乙烯树脂为软质性,因此即使与其他物体接触也难以造成损伤,因此能够长期维持为美丽的状态。而且,薄膜状的氟树脂为硬质性,因此因其他物体的接触而容易造成损伤,难以维持美丽的状态。除此之外,氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂是阻燃性的,此外难以被生物分解,适合作为形成在室外使用的放射冷却装置的树脂材料层的树脂材料。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够廉价地得到在直射日光下与周围温度相比降低温度、且难以划伤的放射冷却装置。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述光反射层由银或银合金构成,其厚度为50nm以上。
即,为了使光反射层具有上述的反射率特性、即波长0.4μm至0.5μm的反射率为90%以上、与波长0.5μm相比更长波的反射率为96%以上的反射率特性,作为光反射层的放射面侧的反射材料,需要为银或银合金。
并且,在仅通过银或银合金而具有前述的反射率特性的状态下反射太阳光的情况下,需要厚度为50nm以上。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够切实抑制利用光反射层的太阳光能量的吸收,良好地进行利用树脂材料层的放射冷却。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述光反射层是与前述保护层相邻的银或银合金和位于远离前述保护层一侧的铝或铝合金的层叠结构。
即,为了使光反射层具有前述的反射率特性,可以设为银或银合金与铝或铝合金层叠得到的结构。应予说明,在该情况下,放射面侧的反射材料也需要为银或银合金。在该情况下,银的厚度需要为10nm以上,铝的厚度需要为30nm以上。
并且,铝或铝合金与银或银合金相比更廉价,因此在具有适当的反射率特性的同时,能够实现光反射层的低廉化。
即,在减薄昂贵的银或银合金、实现光反射层的低廉化的同时,通过将光反射层设为银或银合金与铝或铝合金的层叠结构,在具有适当的反射率特性的同时,能够实现光反射层的低廉化。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够在具有适当的反射率特性的同时,实现光反射层的低廉化。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述树脂材料层、前述保护层与前述光反射层在层叠的状态下为膜状。
即,树脂材料层、保护层与光反射层在层叠的状态下为膜状。即,树脂材料层、保护层与光反射层形成为层叠的状态的放射冷却装置被制作为放射冷却膜。
并且,树脂材料层和保护层具有柔软性,因此将光反射层制成薄膜状,使光反射层具有柔软性,由此放射冷却装置(放射冷却膜)具有柔软性。
因此,能够良好地将膜状且具有柔软性的放射冷却装置(放射冷却膜)后加在既有的室外设备的外壁等上,发挥放射冷却性能。
而且,为了将放射冷却装置(放射冷却膜)制作为膜状,考虑了各种各样的形态。例如,考虑在制作为膜状的光反射层上涂布保护层和树脂材料层而制作。或者,考虑在制作为膜状的光反射层上贴附保护层和树脂材料层而制作。或者,考虑在制作为膜状的树脂材料层上通过涂布或者贴合而形成保护层,在保护层上通过蒸镀·溅射·离子镀·银镜反应等而制作光反射层。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够良好地后加在既有的设备上而发挥放射冷却性能。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,前述树脂材料层与前述保护层用粘接剂或粘合剂的接合层接合。
即,树脂材料层与保护层用粘接剂或粘合剂的接合层接合,因此通过例如将光反射层与保护层形成为层叠状态,另外制作的树脂材料层与保护层用接合层接合的流程,从而树脂材料层、保护层与光反射层能够良好地形成为层叠的状态。
如果粘接剂或粘合剂对剪切拉伸的耐久变弱,则根据树脂材料层与保护层的热膨胀率的差异而随时间发生层的错位。错位的部分不存在形成红外放射层的树脂材料层,因此丧失放射冷却性能。而且错位的部分露出接合层,因此从此处开始各种劣化。像这样,因剪切拉伸而导致的劣化是不能发生的劣化模式。如果接合层厚则对剪切拉伸变弱。即,树脂材料层与保护层的蠕变特性变差,从该观点出发,接合层期望薄至150μm以下。但是,如果过薄,则对剥离冲击变弱,树脂材料层与保护层容易地剥离,因此需要为1μm以上的厚度。如果接合层变厚则热传导率变差,因此不需要不必要地增厚。从该观点出发,接合层期望设为100μm以下。
如以上那样,接合层的厚度期望为1μm以上且100μm以下的厚度的范围。为了在提高接合层的蠕变耐性和剥离冲击强度的同时减薄接合层的厚度,需要提高接合层的树脂的聚合度。如果提高聚合度,则变硬而柔软性降低。从放射冷却原材料(放射冷却装置)的施工性的观点考虑,重要的是柔软性、原材料的伸长率,从该观点出发,接合层的厚度进一步期望为1μm以上且50μm以下的范围。
而且,接合层位于树脂材料层与保护层之间的情况下,从接合层也产生自由基,但如果形成保护层的聚烯烃系树脂的厚度为300nm以上,形成保护层的对苯二甲酸乙二醇酯树脂的厚度为17μm以上,则能够长期抑制由接合层产生的自由基到达光反射层。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,在树脂材料层中混入无机材料的填料。
即,通过在树脂材料层中混入无机材料的填料,能够使树脂材料层具有光散射构成。
并且,通过具有光散射构成,在观察放射面时,能够抑制放射面的眩光。
作为形成填料的无机材料,可以适合地使用二氧化硅(SiO2)氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)等。应予说明,如果在树脂材料层中混入填料,则树脂材料层的正反两面形成凹凸状。
此外,接合层位于树脂材料层与保护层之间,因此即使树脂材料层的背面为凹凸状,也能够通过接合层将树脂材料层与保护层适当地接合。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够抑制放射面的眩光,而且能够将树脂材料层和保护层适当地接合。
本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成在于,树脂材料层的正反两面形成为凹凸状。
即,树脂材料层的正反两面形成为凹凸状,由此能够使树脂材料层具有光散射构成。
并且,通过具有光散射构成,在观察放射面时,能够抑制放射面的眩光。
而且,为了将树脂材料层的正反两面设为凹凸状,能够通过进行压花加工、对表面施加损伤的加工等而进行。
此外,接合层位于树脂材料层与保护层之间,因此即使树脂材料层的背面为凹凸状,也能够通过接合层将树脂材料层与保护层适当地接合。
简而言之,根据本发明的放射冷却装置的进一步的特征构成,能够抑制放射面的眩光,而且能够将树脂材料层和保护层适当地接合。
本发明的放射冷却方法是使用具有上述特征构成中任一者的放射冷却装置,将前述红外光从前述树脂材料层的与前述光反射层存在一侧的面相反侧的前述放射面放射的放射冷却方法,其特征构成在于,
前述放射面朝向空中,从该放射面放射前述红外光。
根据上述构成,能够将从放射面向体系外逃逸的红外光朝向空中放射,对空中、即宇宙放出。进一步,能够抑制太阳光的光吸收,提高冷却性能。
简而言之,根据本发明的放射冷却方法的特征构成,能够抑制太阳光的光吸收,同时提高冷却性能。
附图说明
图1是说明放射冷却装置的基本构成的图。
图2是示出树脂材料的吸收系数与波长带域的关系的图。
图3是示出树脂材料的光吸收率与波长的关系的图。
图4是示出硅酮橡胶的辐射率光谱的图。
图5是示出PFA的辐射率光谱的图。
图6是示出氯乙烯树脂的辐射率光谱的图。
图7是示出对苯二甲酸乙二醇酯树脂的辐射率光谱的图。
图8是示出烯烃改性材料的辐射率光谱的图。
图9是示出放射面的温度与光反射层的温度的关系的图。
图10是示出硅酮橡胶和全氟烷氧基氟树脂的光吸收率光谱的图。
图11是示出对苯二甲酸乙二醇酯树脂的光吸收率光谱的图。
图12是示出以银为基础的光反射层的光反射率光谱的图。
图13是示出氟乙烯乙烯基醚的辐射率光谱的图。
图14是示出偏二氯乙烯树脂的辐射率光谱的图。
图15是示出实验结果的表。
图16是示出放射冷却装置的具体构成的图。
图17是示出放射冷却装置的具体构成的图。
图18是示出放射冷却装置的具体构成的图。
图19是示出放射冷却装置的具体构成的图。
图20是示出树脂材料的光吸收率与波长的关系的图。
图21是示出聚乙烯的光透过率与波长的关系的图。
图22是说明试验用构成的图。
图23是示出保护层为聚乙烯的情况的试验结果的图。
图24是示出保护层为紫外线吸收丙烯酸树脂的情况的试验结果的图。
图25是示出聚乙烯的辐射率光谱的图。
图26是说明放射冷却装置的另外的构成的图。
图27是说明在树脂材料层中混入填料的构成的图。
图28是说明将树脂材料层的正反设为凹凸状的构成的图。
图29是示出实验结果的图。
图30是示出放射冷却装置的适当的具体构成的图。
图31是示出适当的具体构成的放射冷却装置的光反射率光谱的图。
图32是示出适当的具体构成的放射冷却装置的辐射率光谱的图。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施方式。
〔放射冷却装置的基本构成〕
如图1所示,放射冷却装置CP以层叠状态具有从放射面H放射红外光IR的红外放射层A、位于该红外放射层A的与放射面H的存在侧相反侧的光反射层B、和红外放射层A与光反射层B之间的保护层D,且形成为膜状。
即,放射冷却装置CP构成为放射冷却膜。
光反射层B反射透过红外放射层A和保护层D的太阳光等光L,该反射特性是波长400nm至500nm的反射率为90%以上,与波长500nm相比更长波的反射率为96%以上。
太阳光谱如图10所示,从波长300nm至4000nm存在,随着波长从400nm变大而强度变大,特别是从波长500nm至波长1800nm的强度大。
应予说明,本实施方式中,光L包括紫外光(紫外线)、可见光、红外光,如果将它们用作为电磁波的光的波长表述,则包括波长为10nm至20000nm(0.01μm至20μm的电磁波)的电磁波。而且,本说明书中,紫外光(紫外线)的波长区域设为300nm至400nm之间。
光反射层B从波长400nm至500nm示出90%以上的反射特性,示出与波长500nm相比更长波的反射率为96%以上的反射特性,由此能够将放射冷却装置CP(放射冷却膜)在光反射层B中吸收的太阳光能量抑制为5%以下,即能够使夏天的正午时吸收的太阳光能量为50W左右。
光反射层B由银或者银合金构成、或构成为与保护层D相邻的银或银合金和位于远离保护层D一侧的铝或铝合金的层叠结构,具有柔软性,其详情如后所述。
红外放射层A构成为树脂材料层J,其调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度,其详情如后所述。
因此,放射冷却装置CP构成为将入射放射冷却装置CP的光L之中的一部分光用红外放射层A的放射面H反射,将入射放射冷却装置CP的光L之中透过树脂材料层J和保护层D的光(太阳光等)用光反射层B反射,从放射面H向外部逃逸。
并且,构成为,从位于光反射层B的与树脂材料层J的存在侧相反侧的冷却对象物E进入放射冷却装置CP的热(例如从冷却对象物E利用热传导进入的热)通过树脂材料层J而转换为红外光IR进行放射,由此将冷却对象物E冷却。
即,放射冷却装置CP构成为,将向该放射冷却装置CP照射的光L反射,此外,将传向该放射冷却装置CP的热(例如从大气传递的热、从冷却对象物E传递的热)以红外光IR的形式而向外部放射。
此外,构成为,树脂材料层J、保护层D和光反射层B具有柔软性,由此放射冷却装置CP(放射冷却膜)具有柔软性。
除此之外,放射冷却装置CP用于实施从树脂材料层J的与光反射层B接触面相反侧的放射面H放射红外光IR的放射冷却方法,具体而言,实施将放射面H朝向空中,从该朝向空中的放射面H放射红外光IR的放射冷却方法。
〔树脂材料层的概要〕
形成树脂材料层J的树脂材料的光吸收率、辐射率(光放射率)根据厚度而变化。因此,需要以在尽可能不吸收太阳光、所谓大气窗口的波长带域(波长8μm至波长14μm的带域)中释放大的热辐射的方式调整树脂材料层J的厚度。
具体而言,从太阳光的光吸收率的观点考虑,需要将树脂材料层J的厚度调整至波长0.4μm至0.5μm的光吸收率的波长平均为13%以下、波长0.5μm至波长0.8μm的光吸收率的波长平均为4%以下、波长0.8μm至波长1.5μm的光吸收率的波长平均为1%以内、波长1.5μm至2.5μm的光吸收率的波长平均为40%以下、波长2.5μm至4μm的光吸收率的波长平均为100%以下的状态的厚度。
在这样的吸收率分布的情况下,太阳光的光吸收率达到10%以下,以能量而言达到100W以下。
如后所述,树脂材料的光吸收率如果增厚树脂材料的膜厚则增加。如果将树脂材料制成厚膜,则大气窗口的辐射率几乎为1,此时向宇宙释放的热辐射为125W/m2至160W/m2。保护层D和光反射层B中的太阳光吸收为50W/m2以下。树脂材料层J、保护层D与光反射层B的太阳光吸收之和为150W/m2以下,大气的状态良好则冷却进行。形成树脂材料层J的树脂材料如上所述,可以使用太阳光谱的峰值附近的吸收率小的树脂材料。
此外,树脂材料层J的厚度从红外放射(热辐射)的观点考虑,需要调整为波长8μm至14μm的辐射率的波长平均为40%以上的状态的厚度。
为了使被保护层D和光反射层B中吸收的50W/m2左右的太阳光的热能量通过树脂材料层J的热辐射而从树脂材料层J释放至宇宙,树脂材料层J需要释放其以上的热辐射。
例如,在外部气温为30℃时,8μm至14μm的大气窗口的最大热辐射为200W/m2(将辐射率设为1计算)。得到该值的是高山等空气稀薄、充分干燥的环境的晴朗时。低地等中,大气的厚度与高山相比厚,因此大气窗口的波长带域变窄,透过率降低。而且,将其称为“大气窗口变窄”。
此外,实际使用放射冷却装置CP(放射冷却膜)的环境有时湿度大,在该情况下大气窗口也变窄。在低地利用时的大气窗口区域中产生的热辐射在状态良好时在30℃下估算为160W/m2(将辐射率设为1计算)。此外,在日本常见的是,在天空中有霭时、存在烟雾的情况下,大气窗口进一步变窄,向宇宙的放射为125W/m2左右。
鉴于所述情况,波长8μm至14μm的辐射率的波长平均如果并非40%以上(大气窗口带中的热辐射强度为50W/m2),则无法在中纬度带的低地中使用。
因此,如果以达到鉴于上述事项的光学规定的范围的方式调整树脂材料层J的厚度,则与因太阳光的光吸收而导致的热输入相比大气窗口中的热输出更大,即使在日照环境下也能够在室外通过放射冷却设为与外气相比更低温。
〔树脂材料的详情〕
树脂材料可以使用包含碳-氟键(C-F)、硅氧烷键(Si-O-Si)、碳-氯键(C-Cl)、碳-氧键(C-O)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C键)、苯环的无色的树脂材料。
针对各树脂材料(碳-氧键除外),具有大气窗口的波长带域的吸收系数的波长区域示于图2。
根据基尔霍夫定律,辐射率(ε)与光吸收率(A)相等。光吸收率可以由吸收系数(α)通过A=1-exp(-αt)的关系式(以下称为光吸收率关系式)求出。应予说明,t为膜厚。
即,如果调整树脂材料层J的膜厚,则在吸收系数大的波长带域得到大的热辐射。在室外放射冷却的情况下,可以使用在作为大气窗口的波长带域的波长8μm至14μm中吸收系数大的材料。
此外,为了抑制太阳光的吸收,可以使用在波长0.3μm至4μm、特别地0.4μm至2.5μm的范围不具有吸收系数、或吸收系数小的材料。由吸收系数和吸收率的关系式可知,光吸收率(辐射率)根据树脂材料的膜厚变化。
为了通过日照环境下的放射冷却而与周围的大气相比降低温度,如果选择在大气窗口的波长带域中具有大的吸收系数、在太阳光的波长带域中几乎不具有吸收系数的材料,则能够通过调整膜厚,制作几乎不吸收太阳光、但大量释放大气窗口的热辐射的状态,即与太阳光的输入相比利用放射冷却的输出更大的状态。
关于碳-氟键(C-F),源自CHF和CF2的吸收系数在作为大气窗口的波长8μm至14μm的宽带域中大幅拓宽,特别是在8.6μm下吸收系数大。同时,关于太阳光的波长带域,在能量强度大的0.3μm至2.5μm的波长中没有显著的吸收系数。
作为具有碳-氟键(C-F)的树脂材料,可以举出
作为完全氟化树脂的聚四氟乙烯(PTFE)、
作为部分氟化树脂的聚氯三氟乙烯(PCTFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)、
作为氟化树脂共聚物的全氟烷氧基氟树脂(PFA)、
四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEP)、
乙烯·四氟乙烯共聚物(ETFE)、
乙烯·氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)。
作为具有硅氧烷键(Si-O-Si)的树脂材料,可以举出硅酮橡胶和硅酮树脂。
该树脂中,源自C-Si键的伸缩的大的吸收系数以波长13.3μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面外弯曲(纵向摇摆)的吸收系数以波长10μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面内弯曲(剪切)的吸收系数在波长8μm附近表现为小。
关于碳-氯键(C-Cl),基于C-Cl伸缩振动的吸收系数以波长12μm为中心在半峰宽度1μm以上的宽带域中出现。
此外,作为树脂材料,可以举出氯乙烯树脂(PVC)、偏二氯乙烯树脂(PVDC),在氯乙烯树脂的情况下,因氯的吸电子的影响,导致源自主链中包含的烯烃的C-H的弯曲振动的吸收系数在波长10μm附近出现。
关于酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C键),从波长7.8μm至9.9μm具有吸收系数。此外,关于酯键、醚键中包含的碳-氧键,从波长8μm至10μm的波长带域表现出强的吸收系数。
如果将苯环导入烃树脂的侧链,则通过苯环自身的振动、因苯环的影响而导致的周围元素的振动,从波长8.1μm至18μm广泛地表现出吸收。
作为具有这些键的树脂,有甲基丙烯酸甲酯树脂、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、对苯二甲酸三亚甲酯树脂、对苯二甲酸丁二醇酯树脂、萘二甲酸乙二醇酯树脂、萘二甲酸丁二醇酯树脂。
〔光吸收的考察〕
针对具有上述键和官能团的树脂材料的紫外-可见区域中的光吸收、即太阳光吸收进行考察。紫外线至可见光的吸收的起源是贡献于键的电子的跃迁。该波长区域的吸收计算键能便可知。
首先,针对在具有碳-氟键(C-F)的树脂材料的紫外至可见区域中产生吸收系数的波长进行考虑。如果求出以聚偏二氟乙烯(PVDF)作为代表的基本结构部的C-C键、C-H键、C-F键的键能,则为4.50eV、4.46eV、5.05eV。各自对应于波长0.275μm、波长0.278μm、波长0.246μm,吸收这些波长的光。
太阳光谱仅存在比波长0.300μm长的波长,因此在使用氟树脂的情况下,几乎不吸收太阳光的紫外线、可见光线、近红外线。应予说明,紫外线的定义为与波长0.400μm相比更短波长侧,可见光线的定义为波长0.400μm至0.800μm,近红外线设为波长0.800μm至3μm的范围,中红外线设为3μm至8μm的范围,远红外线设为与波长8μm相比更长的波长。
厚度50μm的PFA(全氟烷氧基氟树脂)的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3,可知几乎不具有吸收率。应予说明,在与0.4μm相比更短波长侧观察到若干的吸收率光谱的增加,但该增加仅表示测定中使用的样品的散射的影响,实际上吸收率未增大。
关于硅氧烷键(Si-O-Si)的紫外区域,主链的Si-O-Si的键能为4.60eV,对应于波长269nm。太阳光谱仅存在与波长0.300μm相比更长的波长,因此在硅氧烷键为大多数的情况下,几乎不吸收太阳光的紫外线、可见光线、近红外线。
厚度100μm的硅酮橡胶的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3,可知几乎不具有吸收率。应予说明,在与波长0.4μm相比更短波长侧观察到若干的吸收率光谱的增加,但该增加仅表示测定中使用的样品的散射的影响,实际上吸收率未增大。
关于碳-氯键(C-Cl),烯烃的碳与氯的键能为3.28eV,其波长为0.378μm,因此大量吸收太阳光之中的紫外线,但针对可见区域,几乎不具有吸收。
厚度100μm的氯乙烯树脂的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3,在与波长0.38μm相比更短波长侧,光吸收变大。
厚度100μm的偏二氯乙烯树脂的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3,在与波长0.4μm相比更短波长侧,观察到若干的吸收率光谱的增加。
作为具有酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C键)、苯环的树脂,有甲基丙烯酸甲酯树脂、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、对苯二甲酸三亚甲酯树脂、对苯二甲酸丁二醇酯树脂、萘二甲酸乙二醇酯树脂、萘二甲酸丁二醇酯树脂。例如,丙烯酰基的C-C键的键能为3.93eV,吸收与波长0.315μm相比更短波长的太阳光,但针对可见区域,几乎不具有吸收。
作为具有这些键和官能团的树脂材料的一例,厚度5mm的甲基丙烯酸甲酯树脂的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3。应予说明,例示的甲基丙烯酸甲酯树脂是一般市售的,混入苯并三唑系紫外线吸收剂。
由于是5mm的厚板,因此吸收系数小的波长也变大,在与波长0.315相比更长波长的0.38μm的更短波侧,光吸收变大。
作为具有这些键和官能团的树脂材料的一例,厚度40μm的对苯二甲酸乙二醇酯树脂的紫外至可见区域的吸收率光谱示于图3。
如图示那样,越靠近波长0.315μm,则吸收率越大,在波长0.315μm下吸收率急剧变大。应予说明,对苯二甲酸乙二醇酯树脂也随着厚度增加,在与波长0.315μm相比略长波侧,基于源自C-C键的吸收端的吸收率变大,与市售的甲基丙烯酸甲酯树脂同样地,紫外线的吸收率增大。
树脂材料层J如果使用具有前述的辐射率(光放射率)、光吸收率的特性的树脂材料,则可以为一种树脂材料的单层膜、多种树脂材料的多层膜、共混多种树脂材料的树脂材料的单层膜、共混多种树脂材料的树脂材料的多层膜。
应予说明,共混物中也包括交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物之类的共聚物、对侧链取代的改性品。
〔硅酮橡胶的辐射率〕
图4中,示出具有硅氧烷键的硅酮橡胶的大气窗口的辐射率光谱。
从硅酮橡胶中,源自C-Si键的伸缩的大的吸收系数以波长13.3μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面外弯曲(纵向摇摆)的吸收系数以波长10μm为中心表现为宽,源自CSiH2的对象面内弯曲(剪切)的吸收系数在波长8μm附近表现为小。
因该影响,导致厚度1μm的辐射率的波长平均在波长8μm至14μm中为80%,落入波长平均40%以上这一规定中。如图示那样,如果膜厚变厚,则大气窗口区域中的辐射率增大。
而且,图4中,一并示出在银上存在作为无机材料的厚度1μm的石英时的放射光谱。石英为厚度1μm时,在波长8μm至14μm之间仅具有窄带域的辐射峰。
如果将该热辐射在波长8μm至14μm的波长区域进行波长平均,则波长8μm至14μm的辐射率为32%,难以示出放射冷却性能。
使用树脂材料层J的本发明的放射冷却装置CP(放射冷却膜)与作为光反射层B使用无机材料的以往技术相比,即使以更薄的红外辐射层A也得到放射冷却性能。
即,在由作为无机材料的石英、Tempax玻璃形成红外辐射层A的情况下,在红外辐射层A为膜厚1μm的情况下无法得到放射冷却性能,但在使用树脂材料层J的本发明的放射冷却装置CP中,即使树脂材料层J为膜厚1μm,也示出放射冷却性能。
〔PFA的辐射率〕
图5中,作为具有碳-氟键的树脂的代表例,示出全氟烷氧基氟树脂(PFA)的大气窗口中的辐射率。源自CHF和CF2的吸收系数在作为大气窗口的波长8μm至14μm的宽带域中大幅拓宽,特别是在8.6μm下吸收系数大。
因该影响,使厚度10μm的辐射率的波长平均在波长8μm至14μm中为45%,落入波长平均40%以上这一规定中。如图示那样,如果膜厚变厚,则大气窗口区域中的辐射率增大。
〔氯乙烯树脂和偏二氯乙烯树脂的辐射率〕
图6中,作为具有碳-氯键的树脂的代表例,示出氯乙烯树脂(PVC)的大气窗口中的辐射率。此外,图14中,示出偏二氯乙烯树脂(PVDC)的大气窗口中的辐射率。
关于碳-氯键,基于C-Cl伸缩振动的吸收系数以波长12μm为中心在半峰宽度1μm以上的宽带域中出现。
此外,在氯乙烯树脂的情况下,因氯的吸电子的影响,导致源自主链中包含的烯烃的C-H的弯曲振动的吸收系数在波长10μm附近出现。针对偏二氯乙烯树脂,也同样如此。
因这些影响,使厚度10μm的辐射率的波长平均在波长8μm至14μm中为43%,落入波长平均40%以上这一规定中。如图示那样,如果膜厚变厚,则大气窗口区域中的辐射率增大。
〔对苯二甲酸乙二醇酯树脂〕
图7中,作为具有酯键、苯环的树脂的代表例,示出对苯二甲酸乙二醇酯树脂的大气窗口中的辐射率。
关于酯键,从波长7.8μm至9.9μm具有吸收系数。此外,关于酯键中包含的碳-氧键,从波长8μm至10μm的波长带域表现出强的吸收系数。如果将苯环导入烃树脂的侧链,则通过苯环自身的振动、因苯环的影响而导致的周围元素的振动,从波长8.1μm至18μm广泛地表现出吸收。
因这些影响,使厚度10μm的辐射率的波长平均在波长8μm至14μm中为71%,落入波长平均40%以上这一规定中。如图示那样,如果膜厚变厚,则大气窗口区域中的辐射率增大。
〔烯烃改性材料的辐射率〕
图8中,示出不含碳-氟键(C-F)、碳-氯键(C-Cl)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C键)、苯环的主成分为烯烃的烯烃改性材料的辐射率光谱。样品通过在蒸镀的银上用棒涂机涂布烯烃树脂并干燥而制作。
如图示那样,大气窗口区域中的辐射率小,因该影响,使厚度10μm的辐射率的波长平均在波长8μm至14μm中为27%,不落入波长平均40%以上这一规定中。
图示的辐射率是为了用棒涂机涂布而改性的烯烃树脂的辐射率,在纯粹的烯烃树脂的情况下,大气窗口区域中的辐射率进一步小。
像这样,如果不含碳-氟键(C-F)、碳-氯键(C-Cl)、酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C键)、苯环,则不能进行放射冷却。
[光反射层和树脂材料层的表面的温度]
树脂材料层J的大气窗口的热辐射在树脂材料的表面附近产生。
由图4可知,如果在硅酮橡胶的情况下厚于10μm,则大气窗口区域中的热辐射不增大。即,在硅酮橡胶的情况下,大气窗口中的热辐射的大部分在从表面起至深度约10μm以内的部分中产生,更深部分的辐射不向外发出。
由图5可知,在氟树脂的情况下,即使厚于100μm,大气窗口区域中的热辐射也几乎不增大。即,在氟树脂的情况下,大气窗口中的热辐射在从表面起至深度约100μm以内的部分中产生,更深部分的辐射不向外发出。
由图6可知,在氯乙烯树脂的情况下,即使厚于100μm,大气窗口区域中的热辐射也几乎不增大。即,在氯乙烯树脂的情况下,大气窗口中的热辐射在从表面起至深度约100μm以内的部分中产生,更深部分的辐射不向外发出。
由图14可知偏二氯乙烯树脂与氯乙烯树脂相同。
由图7可知,在对苯二甲酸乙二醇酯树脂的情况下,即使厚于125μm,大气窗口区域中的热辐射也几乎不增大。即,在对苯二甲酸乙二醇酯树脂的情况下,大气窗口中的热辐射在从表面起至深度约100μm的部分中产生,更深部分的辐射不向外发出。
如上所述,从树脂材料表面产生的大气窗口区域的热辐射在从表面起的深度大约100μm以内的部分中产生,如果树脂的厚度增加至其以上,则不贡献于热辐射,通过这样的树脂材料,将放射冷却装置CP的放射冷却的冷热进行隔热。
理想而言,可以考虑在光反射层B上制作完全不吸收太阳光的树脂材料层J。在该情况下,太阳光仅在放射冷却装置CP的光反射层B中被吸收。
树脂材料的热传导率一般说来为0.2W/m/K左右,若考虑该热传导性进行计算,如果树脂材料层J的厚度大于20mm,则冷却面(光反射层B中的与树脂材料层J的存在侧相反侧的面)的温度上升。
即使存在完全不吸收太阳光的理想的树脂材料,树脂材料的热传导率一般说来也为0.2W/m/K左右,因此如图9那样如果大于20mm,则光反射层B受到日照而被加热,设置在光反射层侧的冷却对象物E被加热。即,放射冷却装置CP的树脂材料的厚度需要设为20mm以下。
应予说明,图9是预想盛夏的西日本的良好晴天的正午而计算的放射冷却装置(放射冷却膜)CP的放射面H的表面温度与光反射层B的温度的描点图。太阳光设为AM1.5,设为1000W/m2的能量密度。外部气温为30℃,辐射能量根据温度而变化,在30℃下为100W。作为树脂材料层中没有太阳光吸收进行计算。假定为无风状态,对流热传导率设为5W/m2/K。
[关于硅酮橡胶等的光吸收率]
图10中,示出侧链为CH3的硅酮橡胶的厚度为100μm时对太阳光谱的光吸收率、和厚度100μm的全氟烷氧基氟树脂对太阳光谱的光吸收率光谱。如前所述,可知两种树脂均在紫外区域中几乎不具有光吸收率。
关于硅酮橡胶,在近红外区域中,光吸收率在与波长2.35μm相比更长波侧的区域中增加。但是,该波长区域中的太阳光谱的强度弱,因此即使与波长2.35μm相比更长波侧的光吸收率达到100%,所吸收的太阳光能量也为20W/m2
关于全氟烷氧基氟树脂,在波长0.3μm至2.5μm的波长范围中几乎不具有光吸收率,在与波长2.5μm相比更长波长侧具有光吸收。但是,即使增厚该树脂的膜厚,与波长2.5μm相比更长波长侧的光吸收率达到100%,所吸收的太阳光能量也为7W左右。
应予说明,如果增厚树脂材料层J的厚度(膜厚),则大气窗口区域的辐射率几乎达到1。即,在厚膜的情况下,在低地利用时的大气窗口区域中向宇宙辐射的热辐射在30℃下为160W/m2至125W/m2左右。光反射层B中的光吸收如上述的规定那样为50W/m2左右,将光反射层B的光吸收与将硅酮橡胶或全氟烷氧基氟树脂制成厚膜时的太阳光吸收相加,也小于向宇宙辐射的热辐射。
根据以上,硅酮橡胶和全氟烷氧基氟树脂的最大的膜厚从热传导性的观点出发为20mm。
[关于烃系树脂的光吸收]
在形成树脂材料层J的树脂材料为以具有1个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的烃为主链的树脂的情况、或为硅酮树脂、侧链的烃的碳原子数为2个以上的情况下,除了前述的利用共价键电子的紫外线吸收之外,还在近红外区域中观测到基于键的弯曲、伸缩等的振动的吸收。
具体而言,基于向CH3、CH2、CH的第一激发状态的跃迁的基频的吸收分别在波长1.6μm至1.7μm、波长1.65μm至1.75μm、波长1.7μm处出现。进一步,基于CH3、CH2、CH的复合频的基频的吸收分别在波长1.35μm、波长1.38μm、波长1.43μm处出现。进一步,向CH2、CH的第二激发状态的跃迁的倍频分别在波长1.24μm处出现。C-H键的弯曲、伸缩的基频从波长2μm至2.5μm以宽带域分布。
此外,在具有酯键(R-COO-R)、醚键(C-O-C)的情况下,波长1.9μm附近存在大的光吸收。
源自这些的光吸收率由上述的光吸收率关系式可知,如果树脂材料的膜厚薄则变小而不醒目,如果膜厚厚则变大。
图11中,记载改变具有酯键和苯环的对苯二甲酸乙二醇酯树脂的膜厚的情况下的光吸收率与太阳光的光谱的关系。
如图示那样,膜厚每增大25μm、125μm、500μm,则源自各自振动的与波长1.5μm相比更长波区域的光吸收增加。
此外,不仅长波长侧,从紫外线区域至可见区域的光吸收也增加。其理由在于,源自化学键的光的吸收端存在拓宽。
膜厚薄时,在具有最大的吸收系数的波长处光吸收率变大,但如果膜厚增厚,则由上述的光吸收率关系式可知,具有拓宽的吸收端的弱吸收系数成为吸收率而出现。由此,如果膜厚增厚,则从紫外线区域至可见区域的光吸收增加。
厚度为25μm时的太阳光谱的吸收为15W/m2,厚度为125μm时太阳光谱的吸收为41W/m2,厚度为500μm时的太阳光谱的吸收为88W/m2
光反射层B的光吸收根据上述的规定为50W/m2,因此在膜厚为500μm的情况下,对苯二甲酸乙二醇酯树脂的太阳光吸收与光反射层B的太阳光吸收之和达到138W/m2。日本的低地的夏天时的大气窗口的波长带域的红外辐射的最大值如前所述,在30℃下大气的状态的良好天气下为160W左右,通常为125W左右。
根据以上,在对苯二甲酸乙二醇酯树脂的膜厚为500μm以上的情况下,不发挥放射冷却性能。
1.5μm至4μm的波长带域的吸收光谱的起源不是官能团,而是主链的烃的振动,如果是烃系树脂,则示出与对苯二甲酸乙二醇酯树脂相同的行为。此外,烃系树脂在紫外区域中具有源自化学键的光吸收,针对紫外至可见,也示出与对苯二甲酸乙二醇酯树脂相同的行为。
即,如果是烃树脂,则波长0.3μm至4μm采取与对苯二甲酸乙二醇酯树脂相同的行为。根据以上,烃系的树脂的膜厚需要薄于500μm。
[针对共混树脂的光吸收]
在树脂材料为以碳-氟键或硅氧烷键为主链的树脂、和以烃为主链的树脂共混而得到的树脂材料的情况下,根据所共混的以烃为主链的树脂的比例,出现源自CH、CH2、CH3等的近红外区域的光吸收。
在碳-氟键或硅氧烷键为主成分的情况下,源自烃的近红外区域的光吸收变小,因此可以增厚至热传导性的观点方面的上限的20mm。然而,在所共混的烃树脂为主成分的情况下,需要将厚度设为500μm以下。
氟树脂或硅酮橡胶与烃的共混物中,还包括将氟树脂或硅酮橡胶的侧链替代为烃的物质、氟系单体和硅酮单体与烃单体的交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。应予说明,作为氟系单体与烃单体的交替共聚物,可以举出氟乙烯·乙烯基酯(FEVE)、氟烯烃-丙烯酸酯共聚物、乙烯·四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯·氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)。
根据取代的烃侧链的分子量和比例,出现源自CH、CH2、CH3等的近红外区域的光吸收。作为侧链、共聚而导入的单体为低分子时、或者所导入的单体的密度小时,源自烃的近红外区域的光吸收变小,因此可以增厚至热传导性的观点方面的极限的20mm。
在作为氟树脂或硅酮橡胶的侧链、共聚的单体而导入高分子的烃的情况下,需要将树脂的厚度设为500μm以下。
[关于树脂材料层的厚度]
从放射冷却装置CP的实用观点考虑,树脂材料层J的厚度薄为佳。树脂材料的热传导率与金属、玻璃等相比一般而言低。为了有效将冷却对象物E冷却,树脂材料层J的膜厚为所需最低限为佳。树脂材料层J的膜厚越厚则大气窗口的热辐射越大,如果大于某一膜厚,则大气窗口中的热辐射能量饱和。
饱和的膜厚根据树脂材料而不同,在氟树脂的情况下大概为300μm则充分饱和。因此,从热传导度的观点考虑,与500μm相比,期望抑制膜厚至300μm以下。进一步,热辐射未饱和,但即使厚度为100μm左右,也能够在大气窗口区域中得到充分的热辐射。厚度薄的情况下热传递率提高,更有效地降低被冷却物的温度,因此在氟树脂的情况下,可以设为100μm左右以下的厚度。
与源自C-F键的吸收系数相比,源自碳-硅键、碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键的吸收系数更大。当然,从热传导度的观点考虑,与500μm相比,期望抑制膜厚至300μm以下,但如果进一步减薄膜厚而提高热传导性,则可以期待进一步大的放射冷却效果。
在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂的情况下,即使厚度为100μm也饱和,即使厚度50μm也在大气窗口区域中得到充分的热辐射。在树脂材料的厚度薄的情况下热传递率提高,更有效降低被冷却物的温度,因此在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂的情况下,如果设为50μm以下的厚度,则隔热性变小,能够有效将冷却对象物E冷却。在碳-氯键的情况下,如果为100μm以下的厚度,则能够有效地将冷却对象物E冷却。
减薄的效用不限于降低隔热性而容易传递冷热。还包括抑制在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键的树脂所呈现的近红外区域中的源自CH、CH2、CH3的近红外区域的光吸收。如果减薄,则能够减小因这些而导致的太阳光吸收,因此放射冷却装置CP的冷却能力提高。
从以上的观点出发,在包含碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环的树脂的情况下,如果设为50μm以下的厚度,则能够更有效地在日照下发挥放射冷却效果。
在碳-硅键的情况下,即使厚度为50μm,大气窗口区域中热辐射也完全饱和,即使厚度为10μm也在大气窗口区域中得到充分的热辐射。树脂材料层J的厚度薄的情况下热传递率提高,更有效地降低冷却对象物E的温度,因此在包含碳-硅键的树脂的情况下,如果设为10μm以下的厚度,则隔热性变小,能够有效地将冷却对象物E冷却。如果减薄,则能够减小太阳光吸收,因此放射冷却装置CP的冷却能力提高。
从以上的观点出发,在包含碳-硅键的树脂的情况下,如果设为10μm以下的厚度,则能够更有效地在日照下发挥放射冷却效果。
[光反射层的详情]
为了使光反射层B具有上述的反射率特性,放射面H的存在侧(树脂材料层J的存在侧)的反射材料需要为银或银合金。
如图12所示,如果以银为基础构成光反射层B,则得到光反射层B所要求的反射率。
在仅通过银或银合金而具有前述的反射率特性的状态下反射太阳光的情况下,需要厚度为50nm以上。
但是,为了使光反射层B具有柔软性,需要将厚度设为100μm以下。如果厚至其以上,则难以弯曲。
而且,作为“银合金”,可以使用在银中添加例如0.4质量%至4.5质量%左右的铜、钯、金、锌、锡、镁、镍、钛中任一种的合金。作为具体例,可以使用在银中添加铜和钯而制作的银合金、即“APC-TR(フルヤ金属制)”。
为了使光反射层B具有上述的反射率特性,可以设为与保护层D相邻的银或银合金和位于远离保护层D一侧的铝或铝合金层叠的结构。应予说明,即使在该情况下,放射面H的存在侧(树脂材料层J的存在侧)的反射材料也需要为银或银合金。
在由银(银合金)和铝(铝合金)的2层构成的情况下,银的厚度需要为10nm以上,铝的厚度需要为30nm以上。
但是,为了使光反射层B具有柔软性,银的厚度与铝的厚度的总计需要设为100μm以下。如果厚至其以上,则难以弯曲。
而且,作为“铝合金”,可以使用在铝中添加铜、锰、硅、镁、锌、机械结构用碳钢、钇、镧、钆、铽而得到的合金。
银和银合金对雨、湿度弱,需要对其进行保护以使其不受到雨、湿度的影响,此外,需要抑制其变色。为此,如图16至图19所示,需要以与银、银合金相邻的形态保护银的保护层D。
保护层D的详情如后所述。
[关于实验结果]
在玻璃基板上以300nm的厚度形成银,在其上用棒涂机在控制膜厚的同时涂布具有硅氧烷键的硅酮橡胶、具有碳-氟键的氟乙烯乙烯基醚、烯烃改性体(烯烃改性材料)、氯乙烯树脂,测定放射冷却性能。放射冷却性能的评价在外部气温35℃的6月下旬的室外的正午后3小时实施,将基板保持为高隔热性,并且测定基板背面的温度(℃)。但是,针对氯乙烯树脂,在外部气温为29℃时实施。通过设置在夹具上后5分钟后的温度低于或高于外部气温,评价是否具有放射冷却效果。
放射冷却试验的结果示于图15。
而且,氟乙烯乙烯基醚的大气窗口区域的辐射率如图13所示。应予说明,硅酮橡胶的辐射率如图4所示,烯烃改性体(烯烃改性材料)的辐射率如图8所示,氯乙烯树脂的辐射率如图6所示。
在具有硅氧烷键的硅酮橡胶的情况下,可知如根据理论预想那样,在1μm以上的厚度下发挥放射冷却能力。
可知具有碳-氟键的氟乙烯乙烯基醚在与通过理论所预测的10μm相比更薄的5μm的膜厚下发挥放射冷却能力。其原因在于,不仅是碳-氟键的大气窗口的光吸收,而且还加上利用乙烯基醚的醚键的光吸收,与各自单独时相比大气窗口的光吸收率增加。
烯烃改性体(烯烃改性材料)几乎不具有大气窗口区域的热辐射,因此不具有放射冷却能力。
〔放射冷却装置的具体构成〕
本发明的放射冷却装置CP如图16~图19所示,可以制成膜结构。形成树脂材料层J和保护层D的树脂材料是柔软的,因此如果将光反射层B制成薄膜,则能够使光反射层B也具有柔软性,其结果是,能够将放射冷却装置CP制成具有柔软性的膜(放射冷却膜)。
膜状的放射冷却装置CP(放射冷却膜)涂布糊剂,包裹在车的外周、仓库、建筑的外壁、头盔的外周,由此发挥放射冷却等,后加在既有的物体上,能够容易地发挥放射冷却能力。
作为装配膜状的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的对象,可以以各种的帐篷类的外表面、收纳电气机器等的盒子的外表面、物品搬送用容器的外表面、储存牛奶的牛奶罐的外表面、牛奶罐车的牛奶储存部的外表面等需要冷却的各种各样的物体作为对象。
为了将放射冷却装置CP制作为膜状,考虑了各种各样的形态。例如,考虑在制作为膜状的光反射层B上涂布保护层D和树脂材料层J而制作。或者,考虑在制作为膜状的光反射层B上贴附保护层D和树脂材料层J而制作。或者,考虑在制作为膜状的树脂材料层J上涂布或者贴合保护层D而制作,在保护层D上通过蒸镀·溅射·离子镀·银镜反应等而制作光反射层B。
如具体说明,则图16的放射冷却装置CP(放射冷却膜)在光反射层B形成为银或银合金的一层的情况、由银(银合金)和铝(铝合金)的2层构成的情况下,在该光反射层B的上侧形成保护层D,在保护层D的上部,形成树脂材料层J,且在光反射层B的下侧也形成下侧保护层Ds。
作为图16的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的制作方法,可以采用在膜状的树脂材料层J上,依次涂布保护层D、光反射层B、下侧保护层Ds,一体成型的方法。
图17的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的光反射层B由作为铝(铝合金)而发挥功能的用铝箔形成的铝层B1、和包含银或银合金的银层B2构成,在该光反射层B的上侧形成保护层D,在保护层D的上部形成树脂材料层J。
作为图17的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的制作方法,可以采用在由铝箔构成的铝层B1上依次涂布银层B2、保护层D、树脂材料层J,一体成型的方法。
应予说明,作为另外的制作方法,可以采用将树脂材料层J形成为膜状,在该膜状的树脂材料层J上依次涂布保护层D、银层B2,将铝层B1贴合在银层B2上的方法。
图18的放射冷却装置CP(放射冷却膜)在光反射层B形成为银或银合金的一层的情况、由银(银合金)和铝(铝合金)的2层构成的情况下,在该光反射层B的上侧形成保护层D,在保护层D的上部形成树脂材料层J,在光反射层B的下侧形成PET等膜层F。
作为图18的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的制作方法,可以采用在由PET(对苯二甲酸乙二醇酯树脂)等形成为膜状的膜层F(相当于基材)上,依次涂布光反射层B、保护层D,一体成型,对保护层D,将另外形成的膜状的树脂材料层J用糊剂层N(接合层的一例)接合(粘接)的方法。
糊剂层N中使用的粘接剂(粘合剂)有例如氨基甲酸酯系粘接剂(粘合剂)、丙烯酸系粘接剂(粘合剂)、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)系粘接剂(粘合剂)等,期望对太阳光具有高透明性。糊剂层N的厚度期望为1μm以上且100μm以下的厚度的范围,进一步糊剂层N的厚度更期望为1μm以上且50μm以下的范围。
图19的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的光反射层B由作为铝(铝合金)而发挥功能的铝层B1、和包含银或银合金(代替银)的银层B2构成,在由PET(对苯二甲酸乙二醇酯树脂)等形成为膜状的膜层F(相当于基材)的上部形成铝层B1,在银层B2的上侧形成保护层D,在保护层D的上侧形成树脂材料层J。
作为图19的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的制作方法,可以采用在膜层F上涂布铝层B1,将膜层F和铝层B1一体成型,另外在膜状的树脂材料层J上涂布保护层D、银层B2,一体形成树脂材料层J、保护层D、银层B2,将铝层B1和银层B2用糊剂层N粘接的方法。
糊剂层N中使用的粘接剂(粘合剂)有例如氨基甲酸酯系粘接剂(粘合剂)、丙烯酸系粘接剂(粘合剂)、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)系粘接剂(粘合剂)等,期望对太阳光具有高透明性。糊剂层N的厚度期望为1μm以上且100μm以下的厚度的范围,进一步糊剂层N的厚度更期望为1μm以上且50μm以下的范围。
图30中,示出放射冷却装置CP(放射冷却膜)的适当的具体构成,该适当的具体构成的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的光反射率光谱示于图31,辐射率光谱示于图32。
图30的放射冷却装置CP(放射冷却膜)的光反射层B由厚度为80nm的银(Ag)构成,在该光反射层B的上侧,用厚度为25nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成保护层D,在保护层D的上部,将由厚度为40μm的氯乙烯(PVC)形成的树脂材料层J用包含厚度为10μm的氨基甲酸酯系粘接剂(图中记载为PU(聚氨基甲酸酯))的糊剂层N接合(粘接),且在光反射层B的下侧,也形成下侧保护层Ds。
〔保护层的详情〕
保护层D是厚度为300nm以上且40μm以下的聚烯烃系树脂、或厚度为17μm以上且40μm以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
作为聚烯烃系树脂,有聚乙烯和聚丙烯。
图20中,示出聚乙烯、偏二氯乙烯树脂、对苯二甲酸乙二醇酯树脂、氯乙烯树脂的紫外线的吸收率。
此外,图21中,示出作为形成保护层D的合成树脂适合的聚乙烯的光透过率。
放射冷却装置CP(放射冷却膜)不仅夜间,在日照环境下也发挥放射冷却作用,因此为了维持光反射层B发挥光反射功能的状态,需要通过用保护层D保护光反射层B,使得在日照环境下光反射层B的银不变色。
保护层D用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态的情况下,聚烯烃系树脂是波长0.3至0.4μm的紫外线的波长区域的全域中紫外线的光吸收率为10%以下的合成树脂,因此保护层D难以因吸收紫外线而劣化。
并且,形成保护层D的聚烯烃系树脂的厚度为300nm以上,因此良好地发挥遮蔽由树脂材料层J产生的自由基到达形成光反射层B的银或银合金,此外遮蔽透过树脂材料层的水分到达形成光反射层B的银或银合金等遮蔽功能,能够抑制形成光反射层B的银或银合金的变色。
而且,由聚烯烃系树脂形成的保护层D因吸收紫外线而在远离反射层B的表面侧形成自由基的同时劣化,但由于厚度为300nm以上,因此所形成的自由基无法到达光反射层,此外,即使形成自由基的同时劣化,紫外线的吸收也低,由此劣化的进行程度慢,因此长期发挥上述的遮蔽功能。
保护层D在用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态的情况下,对苯二甲酸乙二醇酯树脂与聚烯烃系树脂相比,是波长0.3至0.4μm的紫外线的波长区域中紫外线的光吸收率更高的合成树脂,但由于厚度为17μm以上,因此长期良好地发挥遮蔽由树脂材料层J产生的自由基到达形成光反射层B的银或银合金,此外,遮蔽透过树脂材料层J的水分到达形成光反射层的银或银合金等的遮蔽功能,能够抑制形成光反射层B的银或银合金的变色。
即,由对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成的保护层因吸收紫外线而在远离光反射层B的表面侧形成自由基的同时劣化,但由于厚度为17μm以上,因此所形成的自由基无法到达反射层,此外,即使形成自由基的同时劣化,但由于厚度为17μm以上,因此长期发挥上述的遮蔽功能。
如加以说明,则对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)的劣化起因于紫外线引起乙二醇与对苯二甲酸的酯键断裂形成自由基。该劣化从对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)中的照射紫外线的面的表面起按顺序进行。
例如,如果将大阪的强度的紫外线对对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)照射,则每1天从所照射的面起按顺序约9nm的对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)的酯键开裂。对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)充分聚合,因此开裂的表面的对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)不会攻击光反射层B的银(银合金),但对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)的开裂端如果到达光反射层B银(银合金),则银(银合金)变色。
因此,在室外使用的基础上,为了使保护层D耐久1年以上,将9nm/天与365天相乘,需要约3μm的厚度。为了使保护层D的对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PET)耐久3年以上,需要厚度为10μm以上。为了耐久5年以上,需要厚度为17μm以上。
应予说明,由聚烯烃系树脂和对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成保护层D的情况下,规定该厚度的上限的理由在于,避免保护层D发挥不贡献于放射冷却的隔热性。即,保护层D的厚度越厚,则越发挥不贡献于放射冷却的隔热性,因此为了在发挥保护光反射层B的功能的同时,避免发挥不贡献于放射冷却的隔热性,规定了厚度的上限。
然而,如图18所示,糊剂层N位于树脂材料层J与保护层D之间的情况下,从糊剂层N也产生自由基,但如果形成保护层D的聚烯烃系树脂的厚度为300nm以上,形成保护层D的对苯二甲酸乙二醇酯树脂的厚度为17μm以上,则能够长期抑制由糊剂层N产生的自由基到达光反射层B。
而且,如上所述,如果保护层D变厚,则在防止光反射层B的银(银合金)的着色方面不产生缺点,但在放射冷却的方面产生问题。即,如果增厚,则提高放射冷却材料的隔热性。
例如,作为形成保护层D的合成树脂优异的主成分为聚乙烯的树脂如图25所示,大气窗中的辐射率小,因此即使较厚形成,也不贡献于放射冷却。不仅如此,如果增厚,则提高放射冷却材料的隔热性。接着,如果变厚,则源自主链的振动的近红外区域的吸收增加,太阳光吸收增加的效果增加。
根据这些原因,保护层D厚对于放射冷却是不利的。从这样的观点出发,由聚烯烃系树脂形成的保护层D的厚度优选为5μm以下、更进一步优选为1μm以下。
〔保护层的考察〕
为了研究因保护层D而导致的银的着色方式的不同,制作如图22所示那样不具有作为红外放射层A的树脂材料层J的使保护层D露出的样品,研究照射模拟太阳光后的银的着色。
即,作为保护层D,将吸收紫外线的一般的丙烯酸系树脂(例如苯并三唑系紫外线吸收剂混入的甲基丙烯酸甲酯树脂)和聚乙烯的二种用棒涂机在作为光反射层B而具有银的膜层F(相当于基材)上涂布,形成样品,研究作为保护层D的功能。涂布的保护层D的厚度各自为10μm和1μm。
应予说明,膜层F(相当于基材)用PET(对苯二甲酸乙二醇酯树脂)等形成为膜状。
如图24所示,保护层D为良好吸收紫外线的丙烯酸系树脂的情况下,保护层D被紫外线分解而形成自由基,银立刻变黄,不作为放射冷却装置CP而发挥功能(吸收太阳光,如一般的材料那样如果日照则温度上升)。
应予说明,图中的600h的线是在JIS标准5600-7-7的条件下进行氙耐候试验(紫外光能量为60W/m2)600h(小时)后的反射率光谱。此外,0h的线是进行氙耐候试验前的反射率光谱。
如图23所示,保护层D为紫外线的光吸收率低的聚乙烯的情况下,可知观察不到近红外区域至可见区域中的反射率的降低。即,主成分为聚乙烯的树脂(聚烯烃系树脂)几乎不吸收到达地上的太阳光所具有的紫外线,因此即使照射太阳光也难以形成自由基,故而即使日照,也不产生作为光反射层B的银的着色。
应予说明,图中的600h的线是在JIS标准5600-7-7的条件下进行氙耐候试验(紫外光能量为60W/m2)600h(小时)后的反射率光谱。此外,0h的线是进行氙耐候试验前的反射率光谱。
应予说明,该波长带域的反射率光谱波动的理由是聚乙烯层的Fabry–Pérot共振。因氙耐候试验的热等而导致聚乙烯层的厚度发生变化,基于上述的原因,可知该共振位置在0h的线与600h的线处多少发生变化,但未观测到源自银的黄化的紫外-可见区域中的大的反射率的降低。
应予说明,氟树脂系也从紫外线吸收的观点出发可适用做形成保护层D的材料,但如果实际上形成为保护层D,则在形成阶段着色,劣化,因此无法用作形成保护层D的材料。
此外,硅酮也从紫外线吸收的观点出发可适用做形成保护层D的材料,但与银(银合金)的密合性极差,无法用作形成保护层D的材料。
〔放射冷却装置的另外的构成〕
如图26所示,可以构成为在膜层F(相当于基材)的上部具有锚定层G,在该锚定层G的上部具有光反射层B、保护层D、红外放射层A的形态。
应予说明,膜层F(相当于基材)例如用PET(对苯二甲酸乙二醇酯树脂)等形成为膜状。
锚定层为了加强膜层F与光反射层B的密合而导入。即,在膜层F上,如果要直接制银(Ag)膜,则简单地发生剥离。锚定层G期望丙烯酸树脂、聚烯烃、氨基甲酸酯为主成分,混合具有异氰酸酯基的化合物、三聚氰胺树脂。其为不会直接照射太阳光的部分的涂层,即使是吸收紫外线的原材料也没有问题。
应予说明,增强膜层F与光反射层B的密合的方法中,还存在除了加入锚定层G之外的方法。例如,如果对膜层F的制膜面进行等离子体照射而使表面粗糙,则密合性提高。
〔红外放射层的另外的构成〕
如图27所示,可以在构成红外放射层A的树脂材料层J中,混入无机材料的填料V,具有光散射构成。此外,如图28所示,可以将构成红外放射层A的树脂材料层J的正反两面形成为凹凸状,具有光散射构成。
如果像这样构成,则观察放射面H时,能够抑制放射面H的眩光。
即,上述树脂材料层J是正反两面平坦、且未混入填料V的构成,但这样的构成的情况下,放射面H形成镜面状,因此观察放射面H时,感到眩光,如果具有光散射构成,则能够抑制该眩光。
此外,树脂材料层J中混入填料V的情况下,如果存在保护层D和光反射层B,则与仅混入填料V的树脂材料层J的情况、仅光反射层B的情况相比,光反射率提高。
作为形成填料V的无机材料,可以适合地使用二氧化硅(SiO2)氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)等。应予说明,如果在树脂材料层J中混入填料V,则树脂材料层J的正反两面形成凹凸状。
此外,为了将树脂材料层J的正反两面制成凹凸状,可以通过进行压花加工、对表面施加损伤的加工等而进行。
树脂材料层J的背面形成凹凸状的情况下,与图18中说明的构成同样地,期望糊剂层N(接合层)位于树脂材料层J与保护层D之间。
即,即使树脂材料层J的背面为凹凸状,糊剂层N(接合层)位于树脂材料层J与保护层D之间,因此能够将树脂材料层J和保护层D适当地接合。
应予说明,树脂材料层J的背面形成凹凸状的情况下,可以例如通过等离子体接合,将树脂材料层J与保护层D直接接合。应予说明,等离子体接合是指在树脂材料层J的接合面与保护层D的接合面上通过等离子体的放射形成自由基,是通过该自由基接合的形态。
而且,如果在保护层D中混入填料V,则保护层D的与光反射层B接触的背面形成凹凸状,成为使光反射层B的表面变形为凹凸状的原因,因此需要避免在保护层D中混入填料V。即,如果光反射层B的表面变形为凹凸状,则无法适当进行光反射,其结果是,无法适当进行放射冷却。
关于该点的实验结果基于图29进行说明。
图29中的“在光扩散层上直接形成Ag层”是指在混入填料V或者在作为光反射层B的Ag层侧具有压花加工的凹凸的红外放射层A(树脂材料层J)的表面上,通过蒸镀等形成银(Ag)膜而形成光反射层B。
此外,“镜面Ag上光扩散层”是指在作为光反射层B的Ag层的上面形成为镜面状,层叠该Ag层的上部、保护层D、和混入填料V或者压花加工的具有凹凸的红外放射层A(树脂材料层J)。
如图29所示,“在光扩散层上直接形成Ag层”的情况下,光反射层B的表面形成凹凸状,因此光反射率显著降低,但“在镜面Ag上光扩散层”的情况下,光反射层B的表面维持为镜面状,得到适当的光反射率。
〔另外的实施方式〕
以下,列出另外的实施方式。
(1)上述实施方式中,作为形成树脂材料层J的树脂材料,例示了各种的材料,作为能够适合使用的树脂材料,可以举出氯乙烯树脂(PVC)、偏二氯乙烯树脂(PVDC)、氟乙烯树脂(PVF)、偏二氟乙烯树脂(PVDF)。
(2)上述实施方式中,作为冷却对象物E,例示出在放射冷却装置CP(放射冷却膜)的背面上密合的物体,作为冷却对象物E,可以应用冷却对象空间等各种冷却对象。
(3)上述实施方式中,例示出直接使树脂材料层J的放射面H露出的形态,也可以以设置覆盖放射面H的硬涂层的形态实施。
作为硬涂层,存在UV固化丙烯酸系、热固化丙烯酸系、UV固化硅酮系、热固化硅酮系、有机无机杂化系、氯乙烯,均可以使用。作为添加材料,可以使用有机系抗静电剂。
UV固化丙烯酸系之中,氨基甲酸酯丙烯酸酯特别良好。
作为硬涂层的成膜方法,可以使用凹版涂布法、棒涂法、刀涂法、辊涂法、刮刀涂布法、模具涂布法等。
硬涂层(涂膜)的厚度为1~50μm,特别期望为2~20μm。
作为树脂材料层J的树脂材料,使用氯乙烯树脂的情况下,可以减少氯乙烯树脂的增塑剂的量,制成硬质氯乙烯树脂、或者半硬质氯乙烯树脂。该情况下,红外放射层A的氯乙烯本身成为硬涂层。
应予说明,上述实施方式(包括另外的实施方式,以下相同)中公开的构成在不产生矛盾的情况下,可以与其他实施方式中公开的构成组合应用,此外,本说明书中公开的实施方式为例示,本发明的实施方式不限于此,在不脱离本发明的目的的范围内可以适当改变。
附图标记说明
A 红外放射层
B 光反射层
D 保护层
H 放射面
J 树脂材料层
N 接合层

Claims (21)

1.放射冷却装置,其设置有从放射面放射红外光的红外放射层、位于该红外放射层的与前述放射面的存在侧相反侧的光反射层、和前述红外放射层与前述光反射层之间的保护层,
前述红外放射层是树脂材料层,其调整为在波长8μm至波长14μm的带域中放出比所吸收的太阳光能量大的热辐射能量的厚度,
前述光反射层具有银或银合金,
前述保护层用聚烯烃系树脂形成为厚度为300nm以上且40μm以下的形态、或用对苯二甲酸乙二醇酯树脂形成为厚度为17μm以上且40μm以下的形态。
2.根据权利要求1所述的放射冷却装置,其中,前述光反射层的波长0.4μm至0.5μm的反射率为90%以上,与波长0.5μm相比更长波的反射率为96%以上。
3. 根据权利要求1或2所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层的膜厚调整为下述状态的厚度:
具有波长0.4μm至0.5μm的光吸收率的波长平均为13%以下,波长0.5μm至波长0.8μm的光吸收率的波长平均为4%以下,波长0.8μm至波长1.5μm的光吸收率的波长平均为1%以内,1.5μm至2.5μm的光吸收率的波长平均为40%以下的光吸收特性,且
具有8μm至14μm的辐射率的波长平均为40%以上的热辐射特性。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料选自具有1个以上的碳-氟键、硅氧烷键、碳-氯键、碳-氧键、醚键、酯键、苯环中任一者的树脂材料。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料的主成分为硅氧烷,
前述树脂材料层的厚度为1μm以上。
6.根据权利要求4所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层的厚度为10μm以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层的厚度为20mm以下。
8.根据权利要求7所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为氟树脂或者硅酮橡胶。
9.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为以具有1个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的烃作为主链的树脂材料、或侧链的烃的碳原子数为2个以上的硅酮树脂,
前述树脂材料层的厚度为500μm以下。
10.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为包含碳-氟键、硅氧烷键的树脂与以烃为主链的树脂的共混,前述树脂材料层的厚度为500μm以下。
11.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为氟树脂,
前述树脂材料层的厚度为300μm以下。
12.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为具有一个以上的碳-氯键、碳-氧键、酯键、醚键、苯环中任一者的树脂材料,
前述树脂材料层的厚度为50μm以下。
13.根据权利要求1~6中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的前述树脂材料为具有碳-硅键的树脂材料,
前述树脂材料层的厚度为10μm以下。
14.根据权利要求1~3中任一项所述的放射冷却装置,其中,形成前述树脂材料层的树脂材料为氯乙烯树脂或偏二氯乙烯树脂,
前述树脂材料层的厚度为100μm以下且10μm以上。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的放射冷却装置,其中,前述光反射层由银或银合金构成,其厚度为50nm以上。
16.根据权利要求1~14中任一项所述的放射冷却装置,其中,前述光反射层是与前述保护层相邻的银或银合金和位于远离前述保护层一侧的铝或铝合金的层叠结构。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层、前述保护层与前述光反射层在层叠的状态下为膜状。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层与前述保护层用粘接剂或粘合剂的接合层接合。
19.根据权利要求18所述的放射冷却装置,其中,在前述树脂材料层中混入无机材料的填料。
20.根据权利要求18所述的放射冷却装置,其中,前述树脂材料层的正反两面形成为凹凸状。
21.放射冷却方法,使用权利要求1~20中任一项所述的放射冷却装置,将前述红外光从前述树脂材料层的与前述光反射层接触的面相反侧的前述放射面放射,
前述放射面朝向空中,从该放射面放射前述红外光。
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