JP7442366B2 - 放射冷却装置及び冷却方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射面から赤外光を放射する赤外放射層と、当該赤外放射層における前記放射面の存在側とは反対側に位置させる光反射層と、を備える放射冷却装置、及び、当該放射冷却装置を用いる冷却方法に関する。

かかる放射冷却装置は、赤外放射層の放射面から放射される赤外光を大気の窓（例えば、波長が８μｍ以上１４μｍ以下の大気が赤外光をよく透過させる波長域等）を通して透過させて、光反射層における赤外放射層の存在側とは反対側に位置する冷却対象を冷却する等、各種の冷却対象の冷却に用いられるものである。

ちなみに、光反射層は、赤外放射層を透過した光（可視光、紫外光、赤外光）を反射して放射面から放射させることにより、赤外放射層を透過した光（可視光、紫外光、赤外光）が冷却対象に投射されて、冷却対象が加温されることを回避することになる。
尚、光反射層は、赤外放射層を透過した光に加えて、赤外放射層から光反射層の存在側に放射される赤外光を赤外放射層に向けて反射する作用も有することになるが、以下の説明においては、光反射層が、赤外放射層を透過した光（可視光、紫外光、赤外光）を反射するために設けられるものであるとして説明する。

このような放射冷却装置の従来例として、赤外放射層が、ＳｉＯ_２の層とＭｇＯの層とＳｉ₃Ｎ_４の層とからなる層状体や、ガラス（光学ガラス）にて構成され、光反射層が、拡散反射体や、銀からなる金属層と、ＴｉＯ_２の層とＳｉＯ_２の層とを交互に並べた多段層とを積層した状態にする多層状体にて構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

米国特許出願公開第２０１５／０３３８１７５号明細書 国際公開第２０２０／０２２１５６号

放射冷却装置は、赤外放射層と光反射層とを積層した状態での反射率が、太陽光のエネルギーの強度が高い波長域（例えば、４００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下の波長）に対して高い状態となるよう構成されることになる。
つまり、赤外放射層は、太陽光のエネルギーの強度が高い波長域に対する透過率が高いものであるが、光反射層が、赤外放射層を透過した光を十分に反射するように反射率が高い状態に構成されることになる。

太陽光のエネルギーの強度が高い波長域（例えば、４００ｎｍ以上１８００ｎｍ以下）には、可視光の領域（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）が含まれることになるが、光反射層が可視光の領域の光を高い反射率で反射する状態に構成される結果、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見ると、例えば、鏡面と同様な状態を感じる等、着色状態を感じ取れないものであった。

しかしながら、意匠性を向上するため、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見たときに、ブルー、ピンク等、種々の色に着色されていることが望まれるものであった。
つまり、放射冷却装置は、例えば、家屋の屋根や自動車の屋根等に設置して使用することが想定されるが、そのような場合において、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見たときの色を、周囲の色と調和する色にする等の目的のために、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見たときに着色されていることが望まれる場合がある。
尚、以下の記載においては、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見たときに着色されていることを、放射面が着色されている状態と略称する。

特許文献２に記載された放射冷却装置では、光反射層が、第１金属層、透明誘電体層、及び第２金属層を積層した状態に構成されている。この光反射層により、放射面が着色された状態が実現されている。しかし、この光反射層は構造が複雑であり、製造に比較的高いコストを要する。この点で、特許文献１の放射冷却装置には改善の余地がある。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供する点にある。

本発明の放射冷却装置の特徴構成は、放射面から赤外光を放射する赤外放射層と、当該赤外放射層における前記放射面の存在側とは反対側に位置する光反射層と、着色部位と、を備え、前記赤外放射層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長８μｍから波長１４μｍの帯域で放つ厚みに調整された樹脂材料層であり、前記着色部位が、可視光領域において蛍光を呈する蛍光体を含有する点にある。

すなわち、赤外放射層としての樹脂材料層の放射面から入射する太陽光は、樹脂材料層を透過した後、樹脂材料層の放射面の存在側とは反対側にある光反射層で反射され、放射面から系外へ逃がされる。
なお、本明細書の記載において、単に光と称する場合、当該光の概念には紫外光（紫外線）、可視光、赤外光を含む。これらを電磁波としての光の波長で述べると、その波長が１０ｎｍから２００００ｎｍ（０．０１μｍから２０μｍの電磁波）の電磁波を含む。

また、放射冷却装置への伝熱（入熱）は、樹脂材料層で赤外線に変換されて、放射面から系外へ逃がされる。
このように、上記構成によれば、放射冷却装置へ照射される太陽光を反射し、また、放射冷却装置への伝熱（例えば、大気からの伝熱や、放射冷却装置が冷却する冷却対象物からの伝熱）を赤外光として系外へ放射することができる。

また、樹脂材料層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長８μｍから波長１４μｍの帯域で放つ厚みに調整されているから、昼間の日射環境下においても、冷却機能を発揮することができる。

加えて、放射冷却装置が着色部位を備えることにより、赤外放射層の放射面の存在側から放射冷却装置を見たときに、放射冷却装置における着色部位が、着色された状態に見えることになる。そして、着色部位が蛍光を呈する蛍光体を含有するので、着色部位を低コストで構成することができる。すなわち、本発明によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

また、蛍光体は、光を吸収し、吸収した光と異なる波長の光を蛍光として外部に放出する。すなわち蛍光体は、蛍光としてエネルギーを放出することができるので、蛍光を呈さない物質を着色料として用いる場合に比べて、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記蛍光体が、波長が２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の領域に励起ピークを有する点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、蛍光体が、波長が２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の領域に励起ピークを有するので、紫外線領域や可視光領域の光を吸収し、着色部位が着色された状態となる。すなわち、本発明によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記蛍光体が、波長が３５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有する点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、蛍光体が、波長が３５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有するので、エネルギーを可視光として放出し、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層を形成する樹脂材料は、炭素－フッ素結合、シロキサン結合、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エーテル結合、エステル結合、ベンゼン環のいずれかを１つ以上有する樹脂材料から選択される点にある。

すなわち、樹脂材料層を形成する樹脂材料として、炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）、炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）、炭素－酸素結合（Ｃ－Ｏ）、エーテル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エステル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ）、ベンゼン環のいずれかを１つ以上有する無色の樹脂材料を用いることができる。

キルヒホッフの法則により、輻射率（ε）と光吸収率（Ａ）は等しい。光吸収率（Ａ）は吸収係数（α）から下記式１で求めることができる。
Ａ＝１－ｅｘｐ(－αｔ)・・・（式１） 尚、ｔは膜厚である。
つまり、樹脂材料層の厚みを厚くすると、吸収係数の大きな波長帯域で大きな熱輻射が得られる。屋外で放射冷却する場合、大気の窓の波長帯域である波長８μｍから１４μｍにおいて吸収係数の大きな材料を用いるとよい。また、太陽光の吸収を抑制するためには、波長０．３μｍから４μｍ、特に０．４μｍから２．５μｍの範囲で吸収係数を持たない、或いは小さな材料を用いるとよい。上記式１の吸収係数と光吸収率の関係式からわかるように、光吸収率（輻射率）は樹脂材料層の膜厚によって変化する。

日射環境下での放射冷却によって周囲の大気より温度を下げるためには、樹脂材料層を形成する樹脂材料として、大気の窓の波長帯域で大きな吸収係数をもち、太陽光の波長帯域で吸収係数を殆ど持たない材料を選ぶと、樹脂材料層の膜厚の調整によって、太陽光は殆ど吸収しないが、大気の窓の熱輻射を多く出す、つまりは太陽光の入力よりも放射冷却による出力の方が大きな状態を作り出すことができる。

樹脂材料層を形成する樹脂材料の吸収スペクトルについて説明を加える。
炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）に関しては、ＣＨＦ及びＣＦ_２に起因する吸収係数が大気の窓である波長８μｍから１４μｍにかけた広帯域に大きく広がっており、特に８．６μｍで吸収係数が大きい。併せて、太陽光の波長帯域に関しては、エネルギーが大きな波長０．３μｍから２．５μｍで目立った吸収係数がない。

Ｃ－Ｆ結合を有する樹脂材料としては、
完全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
部分フッ素化樹脂であるポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、
フッ素化樹脂共重合体であるペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、
四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、
エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、
エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）が挙げられる。

ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を代表としての基本構造部のＣ－Ｃ結合、Ｃ－Ｈ結合、Ｃ－Ｆ結合の結合エネルギーを求めると、４．５０ｅＶ、４．４６ｅＶ、５．０５ｅＶとなる。それぞれ、波長０．２７５μｍ、波長０．２７８μｍ、波長０．２４６μｍに対応し、これら波長より短波長側の光を吸収する。
太陽光スペクトルは波長０．３００μｍより長波しか存在しないため、フッ素樹脂を用いた場合、太陽光の紫外線、可視光線、近赤外線をほとんど吸収しない。
尚、紫外線は波長０．４００μｍよりも短波長側の範囲とし、可視光線は波長０．４００μｍから０．８００μｍの範囲とし、近赤外線は波長０．８００μｍから３μｍの範囲とし、中赤外線は波長３μｍから８μｍの範囲とし、遠赤外線は波長８μｍよりも長波長側の範囲とする。

シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）をもつ樹脂材料としては、シリコーンゴム及びシリコーン樹脂が挙げられる。当該樹脂は、Ｃ－Ｓｉの結合の伸縮に起因する大きな吸収係数が波長１３．３μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面外変角（縦揺れ）に起因する吸収係数が波長１０μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面内変角（はさみ）に起因する吸収係数が波長８μｍ付近に小さく表れる。このように、大気の窓において大きな吸収係数を持つ。紫外領域に関しては、主鎖のＳｉ－Ｏ－Ｓｉの結合エネルギーが４．６０ｅＶであり、波長０．２６９μｍに対応し、この波長より短波長側の光を吸収する。太陽光スペクトルは波長０．３００μｍより長波しか存在しないため、シロキサン結合を用いた場合、太陽光の紫外線、可視光線、近赤外線をほとんど吸収しない。

炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）に関しては、Ｃ－Ｃｌ伸縮振動による吸収係数が波長１２μｍを中心に半値幅１μｍ以上の広帯域に現れる。
また、炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）を持つ樹脂材料としてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が挙げられるが、ポリ塩化ビニルの場合、塩素の電子吸引の影響で、主鎖に含まれるアルケンのＣ－Ｈの変角振動に由来する吸収係数が波長１０μｍあたりに現れる。つまり、大気の窓の波長帯域で大きな熱輻射を出すことが可能である。なお、アルケンの炭素と塩素の結合エネルギーは３．２８ｅＶであり、その波長は０．３７８μｍに対応し、この波長より短波長側の光を吸収する。つまり、太陽光の紫外線を吸収するが、可視域については吸収をほとんど持たない。

エーテル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エステル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ）に関しては、波長７．８μｍから９．９μｍにかけて吸収係数を持つ。また、エステル結合、エーテル結合に含まれる炭素－酸素結合に関しては、波長８μｍから１０μｍの波長帯域にかけて強い吸収係数が現れる。
ベンゼン環を炭化水素樹脂の側鎖に導入すると、ベンゼン環自身の振動や、ベンゼン環の影響による周りの元素の振動によって、波長８．１μｍから１８μｍにかけて広く吸収が現れるようになる。
これらの結合をもつ樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートがある。例えばメタクリル酸メチルのＣ－Ｃ結合の結合エネルギーは３．９３ｅＶであり、波長０．３１５μｍに対応し、この波長より短波長の太陽光を吸収するが、可視域については吸収をほとんど持たない。

樹脂材料層を形成する樹脂材料が、前述の輻射率、吸収率特性を有すれば、樹脂材料層としては、一種類の樹脂材料の単層膜、あるいは、複数種類の樹脂材料の多層膜、複数種類がブレンドされた樹脂材料の単層膜、複数種類がブレンドされた樹脂材料の多層膜でも構わない。なお、ブレンドには、交互共重合体、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体といった共重合体や側鎖を置換した変性品も含まれる。

要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、太陽光の入力よりも放射冷却による出力の方が大きな状態を作り出すことができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル樹脂、主成分をシロキサンとする樹脂、フッ素樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーン樹脂のうち少なくとも一つを含む点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、樹脂材料層を形成する樹脂材料が上述の樹脂であることにより、太陽光の入力よりも放射冷却による出力の方が大きな状態を作り出すことができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記光反射層が、銀又は銀合金で構成されている点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、光反射層より太陽光を効率的に反射して、太陽光からのエネルギー吸収を抑制し、樹脂材料層による放射冷却を良好に行うことができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層と前記光反射層との間に位置する保護層を備え、前記保護層が、ポリオレフィン系樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、又はアクリル樹脂で構成されている点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、保護層が、ポリオレフィン系樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、又はアクリル系樹脂で構成されているので、昼間の日射環境下においても、光反射層の銀又は銀合金が変色することを抑制できるため、光反射層にて太陽光を適切に反射させるようにしながら、昼間の日射環境下においても、冷却機能を発揮することができる。

しかも、保護層が柔軟性の高い樹脂材料にて形成されることになるから、放射冷却装置に柔軟性を持たせることが可能となる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記保護層と前記樹脂材料層とを接合する接合層を備え、前記接合層が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、又はエチレン酢酸ビニル系樹脂で構成されている点にある。

すなわち、樹脂材料層と保護層とを、接着剤又は粘着剤の接合層にて接合するものであるから、例えば、光反射層と保護層とを積層状態に形成し、別途製作した樹脂材料層と保護層とを接合層にて接合する手順にて、樹脂材料層と保護層と光反射層とが積層された状態に良好に形成することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位は、前記接合層における一部の部位又は前記接合層の全体である点にある。

接合層の材料に可視光領域の光を吸収する着色料を含有させることにより、接合層（一部又は全体）を低コストで着色部位とすることができる。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位は、前記接合層と前記保護層との間に設けられた層状の部位、又は、前記接合層と前記樹脂材料層との間に設けられた層状の部位である点にある。

接合層と保護層との間、又は、接合層と樹脂材料層との間に層状の部位を設け、当該層状の部位の材料に可視光領域の光を吸収する着色料を含有させることにより、低コストで着色部位を設けることができる。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位が、前記赤外放射層における前記放射面の存在側と同じ側に位置する層状の部位である点にある。

赤外放射層における放射面の存在側と同じ側に層状の部位を設け、当該層状の部位の材料に可視光領域の光を吸収する着色料を含有させることにより、低コストで着色部位を設けることができる。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位が、前記赤外放射層における一部の部位又は前記赤外放射層の全体である点にある。

赤外放射層の材料に可視光領域の光を吸収する着色料を含有させることにより、赤外放射層（一部又は全体）を低コストで着色部位とすることができる。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を低コストで提供することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記蛍光体が、ストークス蛍光体である点にある。

ストークス蛍光体は、励起波長よりも少し長波で発光する蛍光体であり、発光効率及び発光強度が他の蛍光体に比べ大きい。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、より多くのエネルギーを蛍光として放出し、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを更に小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記蛍光体の量子収率が０．５以上である点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、より多くのエネルギーを蛍光として放出し、着色部位が太陽光を吸収するエネルギーを更に小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位に含有される前記蛍光体の総量を前記放射面の全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、量子収率が０．５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の前記蛍光体含有量が調整されている点にある。

量子収率が０．５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の蛍光体含有量が調整されていると、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーが、赤外放射層が赤外光として放射するエネルギーよりも小さくなり、冷却対象物の冷却が可能となることが計算により示されている。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、十分な量のエネルギーを蛍光として放出し、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを十分に小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記蛍光体の量子収率が０．７５以上である点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、より多くのエネルギーを蛍光として放出し、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを更に小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記着色部位に含有される前記蛍光体の総量を前記放射面の全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、量子収率が０．７５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が５０ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の前記蛍光体含有量が調整されている点にある。

量子収率が０．７５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が５０ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の蛍光体含有量が調整されていると、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーが、赤外放射層が赤外光として放射するエネルギーよりも小さくなり、冷却対象物の冷却が可能となることが計算により示されている。要するに、本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、十分な量のエネルギーを蛍光として放出し、着色部位が太陽光から吸収するエネルギーを十分に小さくすることができ、放射冷却装置の冷却性能を高めることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記赤外放射層に対して前記光反射層の存在側と反対側の最も外側に位置するハードコート層を備える点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、ハードコート層を備えることにより、赤外放射層や着色部位の破損を抑制することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記ハードコート層が、アクリル系樹脂で構成されている点にある。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成によれば、ハードコート層が比較的硬いアクリル系樹脂で構成されているので、赤外放射層や着色部位の破損を効果的に抑制することができる。

本発明の冷却方法の特徴構成は、上述の放射冷却装置を用いる冷却方法であって、前記赤外放射層の前記放射面が空に向く状態で前記放射冷却装置を配置する工程と、当該放射面から赤外光を放射させる工程と、を含む点にある。

上記構成によれば、放射面から系外へ逃がされる赤外光を空に向けて放射し、空、すなわち宇宙に対して放出することができる。更に、太陽光の光吸収を抑制して、冷却性能を向上することができる。

要するに、本発明の冷却方法の特徴構成によれば、放射面が着色されている状態となる放射冷却装置を用いて、冷却対象物を冷却することができる。

放射冷却装置の基本構成を説明する図である。 樹脂材料の吸収係数と波長帯域との関係を示す図である。 樹脂材料の光吸収率と波長との関係を示す図である。 シリコーンゴムの輻射率スペクトルを示す図である。 ＰＦＡの輻射率スペクトルを示す図である。 塩化ビニル樹脂の輻射率スペクトルを示す図である。 エチレンテレフタラート樹脂の輻射率スペクトルを示す図である。 オレフィン変成材料の輻射率スペクトルを示す図である。 放射面の温度と光反射層の温度との関係を示す図である。 シリコーンゴム及びペルフルオロアルコキシフッ素樹脂の光吸収率スペクトルを示す図である。 エチレンテレフタラート樹脂の光吸収率スペクトルを示す図である。 銀をベースにした光反射層の光反射率スペクトルを示す図である。 フルオロエチレンビニルエーテルの輻射率スペクトルを示す図である。 塩化ビニリデン樹脂の輻射率スペクトルを示す図である。 実験結果を示す表である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 樹脂材料の光吸収率と波長との関係を示す図である。 ポリエチレンの光透過率と波長との関係を示す図である。 試験用構成を説明する図である。 保護層がポリエチレンの場合の試験結果を示す図である。 保護層が紫外線吸収アクリルの場合の試験結果を示す図である。 ポリエチレンの輻射率スペクトルを示す図である。 放射冷却装置の別構成を説明する図である。 樹脂材料層にフィラーを混入させた構成を説明する図である。 樹脂材料層の表裏を凹凸状にした構成を説明する図である。 実験結果を示すグラフである。 蛍光体の例を示す表である。 蛍光体の例を示す表である。 蛍光体の濃度と吸収スペクトルとの関係を示す図である。 蛍光体の濃度と外部量子収率との関係を示す図である。 蛍光体の濃度と発光強度との関係を示す図である。 蛍光体の濃度と太陽光吸収量との関係を示す図である。 蛍光体の濃度及び内部量子収率と太陽光吸収量との関係を示す図である。 実験サンプルの発光スペクトルを示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。 放射冷却装置の具体構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔放射冷却装置の基本構成〕
図１に示すように、放射冷却装置ＣＰは、放射面Ｈから赤外光ＩＲを放射する赤外放射層Ａと、当該赤外放射層Ａにおける放射面Ｈの存在側とは反対側に位置する光反射層Ｂと、着色部位Ｘとを備えている。本実施形態では、着色部位Ｘは、着色層Ｐである。着色層Ｐは、層状の部位であって、赤外放射層Ａにおける放射面Ｈの存在側と同じ側に位置する。本実施形態では、放射冷却装置ＣＰは、赤外放射層Ａと光反射層Ｂとの間に位置する保護層Ｄを備えている。着色層Ｐ、赤外放射層Ａ、保護層Ｄ、及び光反射層Ｂは、積層状態となっている。放射冷却装置ＣＰは、全体としてフィルム状に形成されている。
つまり、放射冷却装置ＣＰが、放射冷却フィルムとして構成されている。

着色部位Ｘは、蛍光を呈する蛍光体を含有する。本実施形態では、蛍光体が、波長が２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の領域に励起ピークを有し、波長が３５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有する。すなわち、蛍光体が、可視光領域の光を吸収し、着色部位Ｘが着色された状態となる。着色部位Ｘの存在により、放射冷却装置ＣＰを、放射面Ｈが着色されている状態とすることができる。着色部位Ｘは、１種類の蛍光体を含有してもよいし、２種類以上の蛍光体を含有してもよい。

着色層Ｐは、樹脂材料層Ｊの放射面Ｈの全体に渡って設けられてもよいし、図３８に示されるように、放射面Ｈの一部を覆う形態で設けられてもよい。着色層Ｐにより、文字や記号、模様等が描かれてもよい。

光反射層Ｂは、着色層Ｐ、赤外放射層Ａ及び保護層Ｄを透過した太陽光等の光Ｌを反射するものであり、その反射特性が、波長４００ｎｍから５００ｎｍの反射率が９０％以上、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上である。
太陽光スペクトルは、図１０に示す如く、波長３００ｎｍから４０００ｎｍにかけて存在し、波長４００ｎｍから大きくなるにつれ強度が大きくなり、特に波長５００ｎｍから波長１８００ｎｍにかけての強度が大きい。

尚、本実施形態において、光Ｌとは、紫外光（紫外線）、可視光、赤外光を含むものであり、これらを電磁波としての光の波長で述べると、その波長が１０ｎｍから２００００ｎｍ（０．０１μｍから２０μｍの電磁波）の電磁波を含む。ちなみに、本書では、紫外光（紫外線）の波長域が、３００ｎｍから４００ｎｍの間であるとする。

光反射層Ｂが、波長４００ｎｍから５００ｎｍにかけて９０％以上の反射特性を示し、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上の反射特性を示すことにより、放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）が光反射層Ｂで吸収する太陽光エネルギーを５％以下に抑えることができる。すなわち夏場の南中時に吸収する太陽光エネルギーを５０Ｗ程度とすることができ、樹脂材料層Ｊによる放射冷却を良好に行うことができる。尚、本明細書では、太陽光について、断りのない場合、スペクトルはＡＭ１．５Ｇの規格とする。

光反射層Ｂは、銀あるいは銀合金で構成される、又は、保護層Ｄに隣接して位置する銀又は銀合金と保護層Ｄから離れる側に位置するアルミ又はアルミ合金の積層構造として構成されて、柔軟性を備えるものであって、その詳細は後述する。

赤外放射層Ａは、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長８μｍから波長１４μｍの帯域で放つ厚みに調整された樹脂材料層Ｊとして構成されるものであって、その詳細は後述する。

従って、放射冷却装置ＣＰは、放射冷却装置ＣＰに入射した光Ｌのうちの一部の光を、赤外放射層Ａの放射面Ｈにて反射し、放射冷却装置ＣＰに入射した光Ｌのうちで樹脂材料層Ｊ及び保護層Ｄを透過した光（太陽光等）を、光反射層Ｂにて反射して、放射面Ｈから外部へ逃がすように構成されている。

そして、光反射層Ｂにおける樹脂材料層Ｊの存在側とは反対側に位置する冷却対象物Ｅからの放射冷却装置ＣＰへの入熱（例えば、冷却対象物Ｅからの熱伝導による入熱）を、樹脂材料層Ｊによって赤外光ＩＲに変換して放射することにより、冷却対象物Ｅを冷却するように構成されている。

つまり、放射冷却装置ＣＰは、当該放射冷却装置ＣＰへ照射される光Ｌを反射し、また、当該放射冷却装置ＣＰへの伝熱（例えば、大気からの伝熱や冷却対象物Ｅからの伝熱）を赤外光ＩＲとして外部に放射するように構成されている。
また、樹脂材料層Ｊ、保護層Ｄ及び光反射層Ｂが柔軟性を備えることによって、放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）が柔軟性を備えるように構成されている。

加えて、放射冷却装置ＣＰは、冷却方法を実施するために用いられる。冷却方法は、赤外放射層Ａの放射面Ｈが空に向く状態で放射冷却装置ＣＰを配置する工程と、当該放射面Ｈから赤外光ＩＲを放射させる工程と、を含む。赤外光ＩＲの放射により、冷却対象物Ｅが冷却される。

〔樹脂材料層の概要〕
樹脂材料層Ｊを形成する樹脂材料は、厚みによって光吸収率や輻射率（光放射率）が変化する。そのため、太陽光をできるだけ吸収せず、いわゆる大気の窓の波長帯域（波長８μｍから波長１４μｍの帯域）において大きな熱輻射を発するように樹脂材料層Ｊの厚みを調整する必要がある。

具体的には、太陽光の光吸収率の観点で、樹脂材料層Ｊの厚みを、波長０．４μｍから０．５μｍの光吸収率の波長平均が１３％以下であり、波長０．５μｍから波長０．８μｍの光吸収率の波長平均が４％以下であり、波長０．８μｍから波長１．５μｍまでの光吸収率の波長平均が１％以内であり、波長１．５μｍから２．５μｍまでの光吸収率の波長平均が４０％以下であり、波長２．５μｍから４μｍまでの光吸収率の波長平均が１００％以下である状態の厚みに調整する必要がある。
このような吸収率分布の場合、太陽光の光吸収率は１０％以下となり、エネルギーで言うと１００Ｗ以下となる。

尚、波長０．４μｍから０．５μｍの光吸収率の波長平均とは、０．４μｍから０．５μｍの範囲の波長毎の光吸収率の平均値を意味するものであり、波長０．５μｍから波長０．８μｍの光吸収率の波長平均、波長０．８μｍから波長１．５μｍまでの光吸収率の波長平均、及び、１．５μｍから２．５μｍまでの光吸収率の波長平均も同様である。また、輻射率を含む他の同様な記載も同様な平均値を意味する。

後述の如く、樹脂材料の光吸収率は樹脂材料の膜厚を厚くすると増加する。樹脂材料を厚膜にすると、大気の窓の輻射率はほぼ１となり、その際に宇宙に放出する熱輻射は１２５Ｗ／ｍ^２から１６０Ｗ／ｍ^２となる。保護層Ｄ及び光反射層Ｂでの太陽光吸収は５０Ｗ／ｍ^２以下である。樹脂材料層Ｊ、保護層Ｄ及び光反射層Ｂにおける太陽光吸収の和が１５０Ｗ／ｍ^２以下であり、大気の状態がよければ冷却が進む。樹脂材料層Ｊを形成する樹脂材料は、以上のように太陽光スペクトルのピーク値付近の光吸収率が小さなものを用いるのが良い。

また、樹脂材料層Ｊの厚みは、赤外放射（熱輻射）の観点では、波長８μｍから１４μｍの輻射率の波長平均が４０％以上となる状態の厚みに調整する必要がある。
保護層Ｄ及び光反射層Ｂで吸収される５０Ｗ／ｍ^２程度の太陽光の熱エネルギーを、樹脂材料層Ｊの熱輻射より樹脂材料層Ｊから宇宙に放出させるには、それ以上の熱輻射を樹脂材料層Ｊが出す必要がある。
例えば、外気温が３０℃のとき、８μｍから１４μｍの大気の窓の熱輻射の最大は２００Ｗ／ｍ^２である（輻射率１として計算）。この値が得られるのは、高山など、空気の薄いよく乾燥した環境の快晴時である。低地などでは大気の厚みが高山よりも厚くなるので、大気の窓の波長帯域は狭くなり、透過率は低下する。ちなみに、このことを「大気の窓が狭くなる」と呼ぶ。

また、放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）を実際に使用する環境は多湿であることもあり、その場合においても大気の窓は狭くなる。低地で利用する際の大気の窓域で発生する熱輻射は、状態の良いときで３０℃において１６０Ｗ／ｍ^２と見積もられる（輻射率１として計算）。また、日本ではよくあることであるが空に靄があるときや、スモッグが存在する場合、大気の窓は更に狭くなり、宇宙への放射は１２５Ｗ／ｍ^２程度となる。
かかる事情を鑑みて、波長８μｍから１４μｍの輻射率の波長平均は４０％以上（大気の窓帯での熱輻射強度が５０Ｗ／ｍ^２）ないと中緯度帯の低地で用いることができない。

従って、上記事項を鑑みた光学的規定の範囲になるように樹脂材料層Ｊの厚みを調整すると、太陽光の光吸収による入熱よりも大気の窓における出熱の方が大きくなり、日射環境下でも屋外で放射冷却により外気より低温とすることができるようになる。

〔樹脂材料の詳細〕
樹脂材料には、炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）、炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）、炭素－酸素結合（Ｃ－Ｏ）、エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ結合）、ベンゼン環を含む無色の樹脂材料を用いることができる。
それぞれの樹脂材料（炭素－酸素結合を除く）について、大気の窓の波長帯域における吸収係数を持つ波長域を図２に示す。

キルヒホッフの法則により、輻射率（ε）と光吸収率（Ａ）は等しい。光吸収率は吸収係数（α）からＡ＝１－ｅｘｐ(－αｔ)の関係式（以下、光吸収率関係式と呼ぶ）で求めることができる。尚、ｔは膜厚である。
つまり、樹脂材料層Ｊの膜厚を調整すると、吸収係数の大きな波長帯域で大きな熱輻射が得られる。屋外で放射冷却する場合、大気の窓の波長帯域である波長８μｍから１４μｍにおいて吸収係数の大きな材料を用いるとよい。
また、太陽光の吸収を抑制するために波長０．３μｍから４μｍ、特に０．４μｍから２．５μｍの範囲で吸収係数を持たない、或いは小さな材料を用いるとよい。吸収係数と吸収率の関係式からわかるように、光吸収率（輻射率）は樹脂材料の膜厚によって変化する。

日射環境下での放射冷却によって周囲の大気より温度を下げるためには、大気の窓の波長帯域において大きな吸収係数をもち、太陽光の波長帯域では吸収係数を殆ど持たない材料を選ぶと、膜厚の調整によって太陽光は殆ど吸収しないが、大気の窓の熱輻射を多く出す、つまりは太陽光の入力よりも放射冷却による出力の方が大きな状態を作り出すことができる。

炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）に関しては、ＣＨＦ及びＣＦ_２に起因する吸収係数が大気の窓である波長８μｍから１４μｍにかけた広帯域に大きく広がっており、特に８．６μｍで吸収係数が大きい。併せて、太陽光の波長帯域に関しては、エネルギー強度が大きな０．３μｍから２．５μｍの波長で目立った吸収係数がない。

炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）を有する樹脂材料としては、
完全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
部分フッ素化樹脂であるポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、
フッ素化樹脂共重合体であるペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、
四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、
エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、
エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）が挙げられる。

シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）をもつ樹脂材料としては、シリコーンゴム及びシリコーン樹脂が挙げられる。
当該樹脂は、Ｃ－Ｓｉの結合の伸縮に起因する大きな吸収係数が波長１３．３μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面外変角（縦揺れ）に起因する吸収係数が波長１０μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面内変角（はさみ）に起因する吸収係数が波長８μｍ付近に小さく表れる。

炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）に関しては、Ｃ－Ｃｌ伸縮振動による吸収係数が波長１２μｍを中心に半値幅１μｍ以上の広帯域に現れる。
また、樹脂材料としては塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）が挙げられるが、塩化ビニル樹脂の場合、塩素の電子吸引の影響で、主鎖に含まれるアルケンのＣ－Ｈの変角振動に由来する吸収係数が波長１０μｍあたりに現れる。

エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ結合）に関しては、波長７．８μｍから９．９μｍにかけて吸収係数を持つ。また、エステル結合、エーテル結合に含まれる炭素－酸素結合に関しては、波長８μｍから１０μｍの波長帯域にかけて強い吸収係数が現れる。
ベンゼン環を炭化水素樹脂の側鎖に導入すると、ベンゼン環自身の振動や、ベンゼン環の影響による周りの元素の振動によって、波長８．１μｍから１８μｍにかけて広く吸収が現れるようになる。

これらの結合をもつ樹脂としては、メタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、エチレンテレフタラート樹脂、トリメチレンテレフタレート樹脂、ブチレンテレフタレート樹脂、エチレンナフタレート樹脂、ブチレンナフタレート樹脂がある。

〔光吸収の考察〕
上記した結合及び官能基を持つ樹脂材料の紫外－可視領域における光吸収、つまり、太陽光吸収について考察する。紫外線から可視光の吸収の起源は結合に寄与する電子の遷移である。この波長域の吸収は、結合エネルギーを計算するとわかる。
先ずは、炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）をもった樹脂材料の紫外から可視域に吸収係数が生じる波長について考える。ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を代表としての基本構造部のＣ－Ｃ結合、Ｃ－Ｈ結合、Ｃ－Ｆ結合の結合エネルギーを求めると、４．５０ｅＶ、４．４６ｅＶ、５．０５ｅＶとなる。それぞれ、波長０．２７５μｍ、波長０．２７８μｍ、波長０．２４６μｍに対応し、これら波長の光を吸収する。

太陽光スペクトルは波長０．３００μｍより長波しか存在しないため、フッ素樹脂を用いた場合、太陽光の紫外線、可視光線、近赤外線をほとんど吸収しない。なお、紫外線の定義は波長０．４００μｍよりも短波長側、可視光線の定義は波長０．４００μｍから０．８００μｍ、近赤外線は波長０．８００μｍから３μｍの範囲とし、中赤外線は３μｍから８μｍの範囲とし、遠赤外線は波長８μｍよりも長波とする。

厚さ５０μｍのＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示すが、殆ど吸収率を持っていないことがわかる。なお、０．４μｍよりも短波長側で若干の吸収率スペクトルの増加がみられるが、この増加は測定に用いたサンプルの散乱の影響が表れているだけであり、実際には吸収率は増大していない。

シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）の紫外領域に関しては、主鎖のＳｉ－Ｏ－Ｓｉの結合エネルギーが４．６０ｅＶであり、波長２６９ｎｍに対応する。太陽光スペクトルは波長０．３００μｍより長波しか存在しないため、シロキサン結合が大多数の場合、太陽光の紫外線、可視光線、近赤外線をほとんど吸収しない。

厚さ１００μｍのシリコーンゴムの紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示すが、殆ど吸収率を持っていないことがわかる。なお、波長０．４μｍよりも短波長側で若干の吸収率スペクトルの増加がみられるが、この増加は測定に用いたサンプルの散乱の影響が表れているだけであり、実際には吸収率は増大していない。

炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）に関して、アルケンの炭素と塩素の結合エネルギーは３．２８ｅＶであり、その波長は０．３７８μｍであるので、太陽光の内紫外線を多く吸収するが、可視域については吸収をほとんど持たない。
厚さ１００μｍの塩化ビニル樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示すが、波長０．３８μｍよりも短波長側で光吸収が大きくなる。
厚さ１００μｍの塩化ビニリデン樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示すが、波長０．４μｍよりも短波長側で若干の吸収率スペクトルの増加がみられる。

エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ結合）、ベンゼン環をもつ樹脂としては、メタクリル酸メチル樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、トリメチレンテレフタレート樹脂、ブチレンテレフタレート樹脂、エチレンナフタレート樹脂、ブチレンナフタレート樹脂がある。例えばアクリルのＣ－Ｃ結合の結合エネルギーは３．９３ｅＶであり、波長０．３１５μｍより短波長の太陽光を吸収するが、可視域については吸収をほとんど持たない。

これら結合及び官能基を持つ樹脂材の一例として、厚さ５ｍｍのメタクリル酸メチル樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示す。尚、例示するメタクリル酸メチル樹脂は、一般的に市販されているものであって、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が混入している。
５ｍｍと厚板であるために、吸収係数の小さな波長も大きくなり、波長０．３１５よりも長波の０．３８μｍよりも短波側で光吸収が大きくなる。

これら結合及び官能基を持つ樹脂材の一例として厚さ４０μｍのエチレンテレフタラート樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図３に示す。
図示のように、波長０．３１５μｍに近づくほどに吸収率が大きくなり、波長０．３１５μｍで急激に吸収率が大きくなる。なお、エチレンテレフタラート樹脂も、厚みを増していくと、波長０．３１５μｍより少し長波側において、Ｃ－Ｃ結合由来の吸収端による吸収率が大きくなり、市販されているメタクリル酸メチル樹脂同様に紫外線における吸収率が増大する。

樹脂材料層Ｊは、前述の輻射率（光放射率）、光吸収率の特性を有する樹脂材料を用いるものであれば、一種類の樹脂材料の単層膜、複数種類の樹脂材料の多層膜、複数種類の樹脂材料がブレンドされた樹脂材料の単層膜、複数種類の樹脂材料がブレンドされた樹脂材料の多層膜でも構わない。
なお、ブレンドには、交互共重合体、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体といった共重合体や側鎖を置換した変性品も含まれる。

〔シリコーンゴムの輻射率〕
図４に、シロキサン結合をもつシリコーンゴムの大気の窓における輻射率スペクトルを示す。
シリコーンゴムからは、Ｃ－Ｓｉの結合の伸縮に起因する大きな吸収係数が波長１３．３μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面外変角（縦揺れ）に起因する吸収係数が波長１０μｍを中心にブロードに表れ、ＣＳｉＨ_２の対象面内変角（はさみ）に起因する吸収係数が波長８μｍ付近に小さく表れる。
この影響で、厚さ１μｍの輻射率の波長平均は、波長８μｍから１４μｍにおいて８０％であり、波長平均４０％以上という規定の中に入る。図示の通り、膜厚が厚くなると大気の窓領域における輻射率は増大する。

ちなみに、図４には、無機材料である厚み１μｍの石英が銀上に存在するときの放射スペクトルを併せて示す。石英は厚み１μｍのとき、波長８μｍから１４μｍの間で狭帯域な輻射ピークしか持たない。
この熱輻射を波長８μｍから１４μｍの波長域で波長平均をすると、波長８μｍから１４μｍの輻射率は３２％となり、放射冷却性能を示すことが難しい。

樹脂材料層Ｊを用いた本発明の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、光反射層Ｂとして無機材料を用いる従来技術よりも薄い赤外放射層Ａでも放射冷却性能が得られる。つまり、無機材料である石英やテンパックスガラスにて赤外放射層Ａを形成する場合には、赤外放射層Ａが膜厚１μｍでは放射冷却性能が得られないが、樹脂材料層Ｊを用いた本発明の放射冷却装置ＣＰでは、樹脂材料層Ｊが膜厚１μｍでも放射冷却性能を示す。

〔ＰＦＡの輻射率〕
図５に、炭素－フッ素結合を持つ樹脂の代表例として、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）の大気の窓における輻射率を示す。ＣＨＦ及びＣＦ_２に起因する吸収係数が大気の窓である波長８μｍから１４μｍにかけた広帯域に大きく広がっており、特に８．６μｍで吸収係数が大きい。
この影響で、厚さ１０μｍの輻射率の波長平均は、波長８μｍから１４μｍにおいて４５％であり、波長平均４０％以上という規定の中に入る。図示の通り、膜厚が厚くなると大気の窓領域における輻射率は増大する。

〔塩化ビニル樹脂及び塩化ビニリデン樹脂の輻射率〕
図６に、炭素－塩素結合をもつ樹脂の代表例として、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）の大気の窓における輻射率を示す。また、図１４に、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）の大気の窓における輻射率を示す。
炭素－塩素結合に関しては、Ｃ－Ｃｌ伸縮振動による吸収係数が波長１２μｍを中心に半値幅１μｍ以上の広帯域に現れる。
また、塩化ビニル樹脂の場合、塩素の電子吸引の影響で、主鎖に含まれるアルケンのＣ－Ｈの変角振動に由来する吸収係数が波長１０μｍあたりに現れる。塩化ビニリデン樹脂についても同様である。
これらの影響で、厚さ１０μｍの輻射率の波長平均は、波長８μｍから１４μｍにおいて４３％であり、波長平均４０％以上という規定の中に入る。図示の通り、膜厚が厚くなると大気の窓領域における輻射率は増大する。

〔エチレンテレフタラート樹脂〕
図７に、エステル結合やベンゼン環を持つ樹脂の代表例として、エチレンテレフタラート樹脂の大気の窓における輻射率を示す。
エステル結合に関しては、波長７．８μｍから９．９μｍにかけて吸収係数を持つ。また、エステル結合に含まれる炭素－酸素結合に関しては、波長８μｍから１０μｍの波長帯域にかけて強い吸収係数が現れる。ベンゼン環を炭化水素樹脂の側鎖に導入すると、ベンゼン環自身の振動や、ベンゼン環の影響による周りの元素の振動によって、波長８．１μｍから１８μｍにかけて広く吸収が現れる。
これらの影響で、厚さ１０μｍの輻射率の波長平均は、波長８μｍから１４μｍにおいて７１％であり、波長平均４０％以上という規定の中に入る。図示の通り、膜厚が厚くなると大気の窓領域における輻射率は増大する。

〔オレフィン変成材料の輻射率〕
図８には、炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）、炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）、エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ結合）、ベンゼン環を含まない、主成分がオレフィンである、オレフィン変性材料の輻射率スペクトルを示す。サンプルは、蒸着した銀上にオレフィン樹脂をバーコーターで塗布し乾燥させることによって作製した。
図示の通り、大気の窓領域での輻射率は小さく、この影響で、厚さ１０μｍの輻射率の波長平均は、波長８μｍから１４μｍにおいて２７％であり、波長平均４０％以上という規定の中に入らない。

図示の輻射率はバーコーターとして塗布するために変性されたオレフィン樹脂のものであり、純粋なオレフィン樹脂の場合には、更に、大気の窓領域における輻射率は小さい。
このように、炭素－フッ素結合（Ｃ－Ｆ）、炭素－塩素結合（Ｃ－Ｃｌ）、エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ結合）、ベンゼン環を含まないと放射冷却できない。

〔光反射層及び樹脂材料層の表面の温度〕
樹脂材料層Ｊの大気の窓の熱輻射は樹脂材料の表面近傍で発生する。
図４より、シリコーンゴムの場合は１０μｍより厚いと大気の窓領域における熱輻射は増大しない。つまり、シリコーンゴムの場合、大気の窓における熱輻射の大部分は表面から深さ約１０μｍ以内の部分で生じており、より深い部分の輻射は外に出てこない。

図５より、フッ素樹脂の場合は１００μｍより厚くなっても大気の窓領域における熱輻射の増大は殆どなくなる。つまり、フッ素樹脂場合、大気の窓における熱輻射は表面から深さ約１００μｍ以内の部分で生じており、より深い部分の輻射は外に出てこない。
図６より、塩化ビニル樹脂の場合は１００μｍより厚くなっても大気の窓領域における熱輻射の増大は殆どなくなる。つまり、塩化ビニル樹脂場合、大気の窓における熱輻射は表面から深さ約１００μｍ以内の部分で生じており、より深い部分の輻射は外に出てこない。
図１４より、塩化ビニリデン樹脂は、塩化ビニル樹脂と同様であることが分かる。

図７より、エチレンテレフタラート樹脂の場合は１２５μｍより厚くなっても大気の窓領域における熱輻射の増大は殆どなくなる。つまり、エチレンテレフタラート樹脂場合、大気の窓における熱輻射は表面から深さ約１００μｍの部分で生じており、より深い部分の輻射は外に出てこない。

以上のように、樹脂材料表面から発生する大気の窓領域の熱輻射は、表面からの深さが概ね１００μｍ以内の部分で生じており、それ以上に樹脂の厚みが増していくと、熱輻射に寄与しない樹脂材料によって、放射冷却装置ＣＰの放射冷却した冷熱が断熱される。
理想的に太陽光を全く吸収しない樹脂材料層Ｊを光反射層Ｂの上に作製することを考える。この場合、太陽光は放射冷却装置ＣＰの光反射層Ｂでのみ吸収される。
樹脂材料の熱伝導率はおしなべて０．２Ｗ／ｍ／Ｋ程度であり、この熱伝導性を考慮して計算すると、樹脂材料層Ｊの厚みが２０ｍｍを超えると、冷却面（光反射層Ｂにおける樹脂材料層Ｊの存在側とは反対側の面）の温度が上昇する。

太陽光をまったく吸収しない理想的な樹脂材料が存在したとしても、樹脂材料の熱伝導率はおしなべて０．２Ｗ／ｍ／Ｋ程度であるので、図９のように２０ｍｍを超えると光反射層Ｂが日射を受けて加熱されてしまい、光反射層側に設置された冷却対象物Ｅは加熱される。つまり、放射冷却装置ＣＰの樹脂材料の厚みは２０ｍｍ以下にする必要がある。

なお、図９は、真夏の西日本の良く晴れた日の南中を想定して計算した放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の放射面Ｈの表面温度と光反射層Ｂの温度のプロットである。太陽光はＡＭ１．５とし、１０００Ｗ／ｍ^２のエネルギー密度としている。外気温は３０℃であり、放射エネルギーは温度によって変わるが３０℃において１００Ｗである。樹脂材料層Ｊで太陽光の吸収はないものとしての計算である。無風状態を仮定し、対流熱伝達率は５Ｗ／ｍ^２／Ｋとしている。

〔シリコーンゴム等の光吸収率について〕
図１０に、側鎖がＣＨ_３であるシリコーンゴムの厚さが１００μｍのときの太陽光スペクトルに対する光吸収率、及び、厚さ１００μｍのペルフルオロアルコキシフッ素樹脂の太陽光スペクトルに対する光吸収率スペクトルを示す。先に述べた通り、両樹脂ともに紫外域においては光吸収率を殆ど持たないことがわかる。

シリコーンゴムに関して、近赤外域においては、光吸収率が波長２．３５μｍより長波側の域で増加する。但し、この波長域における太陽光スペクトルの強度は弱いため、波長２．３５μｍより長波側の光吸収率が１００％となっても吸収される太陽光エネルギーは２０Ｗ／ｍ^２である。

ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂に関しては、波長０．３μｍから２．５μｍの波長範囲では光吸収率を殆ど持たず、波長２．５μｍより長波長側で光吸収を持つ。但し、当該樹脂の膜厚を厚くし、波長２．５μｍより長波長側の光吸収率が１００％になったとしても、吸収される太陽光エネルギーは７Ｗ程度である。

尚、樹脂材料層Ｊの厚さ（膜厚）を厚くしていくと、大気の窓領域の輻射率はほぼ１となる。つまり、厚膜の場合、低地で利用する際の大気の窓域で宇宙に放射する熱輻射は、３０℃において１６０Ｗ／ｍ^２から１２５Ｗ／ｍ^２程度となる。光反射層Ｂにおける光吸収は、上述の規定の如く、５０Ｗ／ｍ^２程度であり、光反射層Ｂの光吸収とシリコーンゴム又はペルフルオロアルコキシフッ素樹脂を厚膜にした際の太陽光吸収を足しても宇宙に放射する熱輻射より小さい。
以上より、シリコーンゴム及びペルフルオロアルコキシフッ素樹脂の最大の膜厚は、熱伝導性の観点から２０ｍｍとなる。

〔炭化水素系樹脂の光吸収について〕
樹脂材料層Ｊを形成する樹脂材料が、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環を１つ以上有する炭化水素を主鎖とする樹脂であった場合、或いは、シリコーン樹脂であり側鎖の炭化水素の炭素数が２個以上の場合、先述の共有結合電子による紫外線吸収以外に、近赤外域に結合の変角や伸縮などの振動に基づく吸収が観測される。

具体的には、ＣＨ_３、ＣＨ_２、ＣＨの第一励起状態への遷移の基準音による吸収がそれぞれ波長１．６μｍから１．７μｍ、波長１．６５μｍから１．７５μｍ、波長１．７μｍに現れる。更に、ＣＨ_３、ＣＨ₂、ＣＨの結合音の基準音による吸収がそれぞれ波長１．３５μｍ、波長１．３８μｍ、波長１．４３μｍに現れる。更に、ＣＨ_２、ＣＨの第二励起状態への遷移の倍音がそれぞれ波長１．２４μｍあたりに現れる。Ｃ－Ｈ結合の変角や伸縮の基準音は波長２μｍから２．５μｍにかけて広帯域に分布している。

また、エステル結合（Ｒ－ＣＯＯ－Ｒ）、エーテル結合（Ｃ－Ｏ－Ｃ）を有する場合、波長１．９μｍあたりに大きな光吸収が存在する。
これらに起因する光吸収率は、上述の光吸収率関係式より、樹脂材料の膜厚が薄いと小さくなり目立たなくなるが、膜厚が厚いと大きくなる。

図１１には、エステル結合とベンゼン環を持つエチレンテレフタラート樹脂の膜厚を変化させた場合における光吸収率と太陽光のスペクトルとの関係を記す。
図示の如く、膜厚が２５μｍ、１２５μｍ、５００μｍと大きくなるごとに、それぞれの振動に起因する波長１．５μｍよりも長波域の光吸収が増加する。
また、長波長側だけでなく、紫外線領域から可視領域にかけての光吸収も増加する。これは、化学結合に起因する光の吸収端に広がりがあることに起因している。

膜厚が薄い時は最も大きな吸収係数を持つ波長で光吸収率が大きくなるが、膜厚が厚くなると、上述の光吸収率関係式より、広がりを持った吸収端の弱い吸収係数が吸収率となり出現する。このことにより、膜厚が厚くなると紫外線領域から可視領域にかけての光吸収が増加する。
厚さが２５μｍのときの太陽光スペクトルの吸収は１５Ｗ／ｍ^２、厚さが１２５μｍのとき太陽光スペクトルの吸収は４１Ｗ／ｍ^２、厚さが５００μｍの時の太陽光スペクトルの吸収は８８Ｗ／ｍ^２である。

光反射層Ｂの光吸収は、上述の規定により５０Ｗ／ｍ^２であるから、膜厚が５００μｍである場合、エチレンテレフタラート樹脂の太陽光吸収と光反射層Ｂの太陽光吸収の和が１３８Ｗ／ｍ^２となる。日本の低地の夏場における、大気の窓の波長帯域の赤外放射の最大値は先述の通り３０℃において大気の状態の良い日で１６０Ｗ程度、通常は１２５Ｗ程度である。
以上より、エチレンテレフタラート樹脂の膜厚が５００μｍ以上では、放射冷却性能を発揮しなくなる。

１．５μｍから４μｍの波長帯域の吸収スペクトルの起源は、官能基でなく主鎖の炭化水素の振動であり、炭化水素系樹脂であればエチレンテレフタラート樹脂と同様の挙動を示す。また、炭化水素系樹脂は紫外域に化学結合に起因する光吸収を有しており、紫外から可視についてもエチレンテレフタラート樹脂と同様の挙動を示す。
つまり、炭化水素樹脂であれば波長０．３μｍから４μｍまでエチレンテレフタラート樹脂と同様の挙動をとる。以上から、炭化水素系の樹脂の膜厚は５００μｍよりも薄い必要がある。

〔ブレンド樹脂の光吸収について〕
樹脂材料が、炭素－フッ素結合或いはシロキサン結合を主鎖とする樹脂と、炭化水素を主鎖とする樹脂とをブレンドした樹脂材料である場合には、ブレンドされた炭化水素を主鎖とする樹脂の割合に応じてＣＨ、ＣＨ_２、ＣＨ_３などに起因する近赤外域の光吸収が現れる。
炭素－フッ素結合或いはシロキサン結合が主成分の場合、炭化水素に起因する近赤外域の光吸収は小さくなるので、熱伝導性の観点での上限の２０ｍｍまで厚くすることができる。しかし、ブレンドされる炭化水素樹脂が主成分となる場合は厚さを５００μｍ以下にする必要がある。

フッ素樹脂或いはシリコーンゴムと炭化水素とのブレンドには、フッ素樹脂或いはシリコーンゴムの側鎖を炭化水素に置換したものや、フッ素モノマー及びシリコーンモノマーと炭化水素モノマーの交互共重合体、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体も含まれる。なお、フッ素モノマーと炭化水素モノマーの交互共重合体としては、フルオロエチレン・ビニルエステル（ＦＥＶＥ）、フルオロオレフィン－アクリル酸エステル共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）が挙げられる。

置換する炭化水素側鎖の分子量及び割合に応じてＣＨ、ＣＨ_２、ＣＨ_３などに起因する近赤外域の光吸収が現れる。側鎖や共重合として導入されるモノマーが低分子であるとき、あるいは、導入されるモノマーの密度が小さいときには、炭化水素に起因する近赤外域の光吸収は小さくなるので、熱伝導性の観点での限界の２０ｍｍまで厚くすることができる。
フッ素樹脂或いはシリコーンゴムの側鎖や共重合されるモノマーとして高分子の炭化水素を導入する場合、樹脂の厚みを５００μｍ以下にする必要がある。

〔樹脂材料層の厚みについて〕
放射冷却装置ＣＰの実用の観点では、樹脂材料層Ｊの厚みは薄い方がよい。樹脂材料の熱伝導率は、金属やガラスなどよりも一般に低い。冷却対象物Ｅを効果的に冷却するには、樹脂材料層Ｊの膜厚は必要最低限であるのがよい。樹脂材料層Ｊの膜厚を厚くするほどに大気の窓の熱輻射は大きくなり、ある膜厚を超えると大気の窓における熱輻射エネルギーは飽和する。

飽和する膜厚は樹脂材料にもよるが、フッ素樹脂の場合は概ね３００μｍもあれば十分に飽和する。従って、熱伝導度の観点で５００μｍよりも３００μｍ以下に膜厚を抑えるのが望ましい。更に、熱輻射は飽和していないが、厚みが１００μｍ程度であっても大気の窓領域において十分な熱輻射を得ることができる。厚さが薄い方が、熱貫流率が高まり被冷却物の温度をより効果的に下げられるので、フッ素樹脂の場合、１００μｍ程度以下の厚さにするのがよい。

Ｃ－Ｆ結合に起因する吸収係数よりも炭素－ケイ素結合、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合に由来する吸収係数の方が大きい。当然、熱伝導度の観点で５００μｍよりも３００μｍ以下に膜厚を抑えるのが望ましいが、更に膜厚を薄くして熱伝導性を上げると更に大きな放射冷却効果が期待できる。
炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環を含む樹脂の場合、厚みが１００μｍであっても飽和しており、厚さ５０μｍでも大気の窓領域において十分な熱輻射が得られる。樹脂材料の厚さが薄い方が、熱貫流率が高まり被冷却物の温度をより効果的に下げられるので、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環を含む樹脂の場合、５０μｍ以下の厚さにすると断熱性が小さくなり冷却対象物Ｅを効果的に冷却することができる。炭素－塩素結合の場合には、１００μｍ以下の厚さであれば、冷却対象物Ｅを効果的に冷却することができる。

薄くする効用は断熱性を下げて冷熱を伝えやすくすること以外にもある。それは、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合を含む樹脂が呈する、近赤外域でのＣＨ、ＣＨ_２、ＣＨ_３由来の近赤外域の光吸収の抑制である。薄くすると、これらによる太陽光吸収を小さくすることができるので、放射冷却装置ＣＰの冷却能力が高まることになる。
以上の観点から、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環を含む樹脂の場合、５０μｍ以下の厚さにするとより効果的に日照下において放射冷却効果を出すことができる。

炭素－ケイ素結合の場合、厚さ５０μｍでも大気の窓領域において熱輻射が飽和しきっており、厚さ１０μｍでも大気の窓領域において十分な熱輻射が得られる。樹脂材料層Ｊの厚さが薄い方が、熱貫流率が高まり冷却対象物Ｅの温度をより効果的に下げられるので、炭素－ケイ素結合を含む樹脂の場合、１０μｍ以下の厚さにすると断熱性が小さくなり冷却対象物Ｅを効果的に冷却することができる。薄くすると、太陽光吸収を小さくすることができるので、放射冷却装置ＣＰの冷却能力が高まる。
以上の観点から、炭素－ケイ素結合を含む樹脂の場合、１０μｍ以下の厚さにするとより効果的に日照下において放射冷却効果を出すことができる。

〔光反射層の詳細〕
光反射層Ｂに上述の反射率特性を持たせるためには、放射面Ｈの存在側（樹脂材料層Ｊの存在側）の反射材料は銀又は銀合金である必要がある。
図１２に示す通り、銀をベースとして光反射層Ｂを構成すれば、光反射層Ｂに求められる反射率が得られる。

銀又は銀合金のみで太陽光を前記の反射率特性を持たせた状態で反射する場合、厚さが５０ｎｍ以上必要である。
但し、光反射層Ｂに柔軟性を備えさせるためには、厚さを１００μｍ以下にする必要がある。これ以上厚いと曲げにくくなる。
ちなみに、「銀合金」としては、銀に、銅、パラジウム、金、亜鉛、スズ、マグネシウム、ニッケル、チタンのいずれかを、例えば、０．４質量％から４．５質量％程度添加した合金を用いることができる。具体例としては、銀に銅とパラジウムを添加して作成した銀合金である「ＡＰＣ－ＴＲ（フルヤ金属製）」を用いることができる。

光反射層Ｂに上述の反射率特性を持たせるためには、保護層Ｄに隣接して位置する銀又は銀合金と保護層Ｄから離れる側に位置するアルミ又はアルミ合金とを積層させた構造にしてもよい。尚、この場合においても、放射面Ｈの存在側（樹脂材料層Ｊの存在側）の反射材料は銀又は銀合金である必要がある。
銀（銀合金）とアルミ（アルミ合金）の２層で構成する場合、銀の厚みは１０ｎｍ以上必要であり、アルミの厚みは３０ｎｍ以上必要である。
但し、光反射層Ｂに柔軟性を備えさせるためには、銀の厚さとアルミの厚さとの合計を１００μｍ以下にする必要がある。これ以上厚いと曲げにくくなる。

ちなみに、「アルミ合金」としては、アルミに、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、機械構造用炭素鋼、イットリウム、ランタン、ガドリニウム、テルビウムを添加した合金を用いることができる。

銀及び銀合金は雨や湿度に弱くそれらから保護をする必要があり、また、その変色を抑制する必要がある。そのために、図１６から図１９に示す如く、銀や銀合金に隣接させる形態で、銀を保護する保護層Ｄが必要である。
保護層Ｄの詳細は、後述する。

〔実験結果について〕
ガラス基板上に銀を３００ｎｍの厚さで形成し、その上に、シロキサン結合を有するシリコーンゴム、炭素－フッ素結合を有するフルオロエチレンビニルエーテル、オレフィン変性体（オレフィン変成材料）、塩化ビニル樹脂をバーコーターで膜厚制御しつつ塗布し、放射冷却性能を測定した。
放射冷却性能の評価は外気温３５℃の６月下旬の屋外の南中後３時間で実施し、基板を断熱性高く保持したうえで、基板裏面の温度（℃）を測定した。但し、塩化ビニル樹脂については、外気温が２９℃のときに実施した。冶具に設置後５分後の温度が外気温より低いか、或いは高いかで放射冷却効果があるか否かを評価した。
放射冷却試験の結果を、図１５に示す。

ちなみに、フルオロエチレンビニルエーテルの大気の窓領域の輻射率は、図１３に示す通りである。尚、シリコーンゴムの輻射率は、図４に示す通りであり、オレフィン変性体（オレフィン変成材料）の輻射率は、図８に示す通りであり、塩化ビニル樹脂の輻射率は、図６に示す通りである。

シロキサン結合を有するシリコーンゴムの場合、理論から予想された通り１μｍ以上の厚みで放射冷却能力を発揮することがわかった。
炭素－フッ素結合を有するフルオロエチレンビニルエーテルは、理論で予測される１０μｍよりも薄い５μｍの膜厚で放射冷却能力を発揮することがわかった。この原因は、炭素－フッ素結合による大気の窓の光吸収のみならず、ビニルエーテルのエーテル結合による光吸収が加わり、それぞれ単独のときよりも大気の窓の光吸収率が増えたためである。
オレフィン変性体（オレフィン変成材料）は、大気の窓領域の熱輻射が殆どでないため放射冷却能力を持たない。

〔放射冷却装置の具体構成〕
本発明の放射冷却装置ＣＰは、図１６から図１９に示すように、フィルム構造にすることができる。樹脂材料層Ｊ及び保護層Ｄを形成する樹脂材料は柔軟であるために、光反射層Ｂを薄膜にすると、光反射層Ｂにも柔軟性を備えさせることができ、その結果、放射冷却装置ＣＰを、柔軟性を備えるフィルム（放射冷却フィルム）とすることができる。

フィルム状の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、糊をつけて、車の外周、倉庫や建屋の外壁、ヘルメットの外周にラッピングすることにより、放射冷却を発揮させる等、既設の物体に後付けして、容易に放射冷却能力を発揮させることができる。
フィルム状の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）を装着する対象としては、各種のテント類の外面、電気機器等を収納するボックスの外面、物品搬送用コンテナの外面、牛乳を貯留する牛乳タンクの外面、牛乳タンクローリーの牛乳貯留部の外面等、冷却が必要な諸々のものを対象とすることができる。

放射冷却装置ＣＰをフィルム状に作製するには、種々の形態が考えられる。例えば、フィルム状に作製された光反射層Ｂに保護層Ｄ及び樹脂材料層Ｊを塗布して作ることが考えられる。あるいは、フィルム状に作製された光反射層Ｂに保護層Ｄ及び樹脂材料層Ｊを貼り付けて作ることが考えられる。或いは、フィルム状に作製された樹脂材料層Ｊの上に、保護層Ｄを塗布あるいは貼り付けて作成し、保護層Ｄの上に、蒸着・スパッタリング・イオンプレーティング・銀鏡反応などによって光反射層Ｂを作製することが考えられる。

具体的に説明すると、図１６の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、光反射層Ｂを、銀又は銀合金の一層として形成する場合や、銀（銀合金）とアルミ（アルミ合金）の２層で構成する場合において、当該光反射層Ｂの上側に、保護層Ｄを形成し、保護層Ｄの上部に、樹脂材料層Ｊを形成したものであり、かつ、光反射層Ｂの下側にも、下側保護層Ｄｓを形成する。樹脂材料層Ｊの上側に、着色層Ｐが形成される。

図１６の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の作成方法としては、フィルム状の樹脂材料層Ｊの上に、保護層Ｄ、光反射層Ｂ、下側保護層Ｄｓを順次塗布して、一体的に成形する方法を採用することができる。

図１７の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、光反射層Ｂを、アルミ（アルミ合金）として機能するアルミ箔にて形成されたアルミ層Ｂ１と、銀又は銀合金からなる銀層Ｂ２とから構成し、当該光反射層Ｂの上側に、保護層Ｄを形成し、保護層Ｄの上部に、樹脂材料層Ｊを形成したものである。樹脂材料層Ｊの上側に、着色層Ｐが形成される。

図１７の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の作成方法としては、アルミ箔にて構成されるアルミ層Ｂ１の上に、銀層Ｂ２、保護層Ｄ、樹脂材料層Ｊを順次塗布して、一体的に成形する方法を採用することができる。
尚、別の作成方法として、樹脂材料層Ｊをフィルム状に形成して、当該フィルム状の樹脂材料層Ｊの上に、保護層Ｄ、銀層Ｂ２を順次塗布し、アルミ層Ｂ１を銀層Ｂ２に貼り付ける方法を採用することができる。

図１８の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、光反射層Ｂを、銀又は銀合金の一層として形成する場合や、銀（銀合金）とアルミ（アルミ合金）の２層で構成する場合において、当該光反射層Ｂの上側に、保護層Ｄを形成し、保護層Ｄの上部に、樹脂材料層Ｊを形成し、光反射層Ｂの下側に、ＰＥＴ等のフィルム層Ｆを形成したものである。樹脂材料層Ｊの上側に、着色層Ｐが形成される。

図１８の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の作成方法としては、ＰＥＴ（エチレンテレフタラート樹脂）等にてフィルム状に形成されたフィルム層Ｆ（基材に相当）の上に、光反射層Ｂ、保護層Ｄを順次塗布して、一体的に成形し、保護層Ｄに対して、別途形成したフィルム状の樹脂材料層Ｊをのり層Ｎ（接合層の一例）にて接合（接着）する方法を採用することができる。
のり層Ｎにて使用する接着剤（粘着剤）は、例えば、ウレタン系接着剤（粘着剤）、アクリル系接着剤（粘着剤）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）系接着剤（粘着剤）等があり、太陽光に対して高い透明性を持つものが望ましい。

図１９の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、光反射層Ｂを、アルミ（アルミ合金）として機能するアルミ層Ｂ１と、銀又は銀合金（代替銀）からなる銀層Ｂ２とから構成し、アルミ層Ｂ１を、ＰＥＴ（エチレンテレフタラート樹脂）等にてフィルム状に形成されたフィルム層Ｆ（基材に相当）の上部に形成し、銀層Ｂ２の上側に、保護層Ｄを形成し、保護層Ｄの上側に、樹脂材料層Ｊを形成したものである。樹脂材料層Ｊの上側に、着色層Ｐが形成される。

図１９の放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の作成方法としては、フィルム層Ｆの上に、アルミ層Ｂ１を塗布して、フィルム層Ｆとアルミ層Ｂ１とを一体的に成形し、別途、フィルム状の樹脂材料層Ｊの上に、保護層Ｄ、銀層Ｂ２を塗布して、樹脂材料層Ｊ、保護層Ｄ、銀層Ｂ２を一体形成し、アルミ層Ｂ１と銀層Ｂ２とをのり層Ｎにて接着する方法を採用することができる。
のり層Ｎにて使用する接着剤（粘着剤）は、例えば、ウレタン系接着剤（粘着剤）、アクリル系接着剤（粘着剤）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）系接着剤（粘着剤）等があり、太陽光に対して高い透明性を持つものが望ましい。

〔保護層の詳細〕
保護層Ｄは、厚さが３００ｎｍ以上で、４０μｍ以下のポリオレフィン系樹脂、又は、厚さが１７μｍ以上で、４０μｍ以下のポリエチレンテレフタラートである。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン及びポリプロピレンがある。

図２０に、ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、塩化ビニル樹脂の紫外線の吸収率を示す。
また、図２１に、保護層Ｄを形成する合成樹脂として好適なポリエチレンの光透過率を示す。

放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）は、夜間のみならず、日射環境下にても放射冷却作用を発揮するものであるから、光反射層Ｂが光反射機能を発揮する状態を維持するには、保護層Ｄにて光反射層Ｂを保護することにより、日射環境下で光反射層Ｂの銀が変色しないようにする必要がある。

保護層Ｄが、ポリオレフィン系樹脂にて厚さが３００ｎｍ以上で、４０μｍ以下の形態に形成される場合には、ポリオレフィン系樹脂は、波長０．３から０．４μｍの紫外線の波長域の全域において紫外線の光吸収率が１０％以下である合成樹脂であるから、保護層Ｄが紫外線の吸収により劣化し難いものとなる。

そして、保護層Ｄを形成するポリオレフィン系樹脂の厚さが、３００ｎｍ以上であるから、樹脂材料層Ｊにて発生したラジカルが光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、樹脂材料層Ｊを透過する水分が光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を良好に発揮することになり、光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。

ちなみに、ポリオレフィン系樹脂にて形成される保護層Ｄは、紫外線の吸収により、光反射層Ｂから離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが３００ｎｍ以上であるから、形成したラジカルが光反射層Ｂに到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、紫外線の吸収が低いことにより劣化の進み具合は遅いものであるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。

保護層Ｄが、エチレンテレフタラート樹脂にて厚さが１７μｍ以上で、４０μｍ以下の形態に形成される場合には、エチレンテレフタラート樹脂は、ポリオレフィン系樹脂よりも、波長０．３から０．４μｍの紫外線の波長域において紫外線の光吸収率が高い合成樹脂であるが、厚さが１７μｍ以上であるから、樹脂材料層Ｊにて発生したラジカルが光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、樹脂材料層Ｊを透過する水分が光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を長期に亘って良好に発揮することになり、光反射層Ｂを形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。

つまり、エチレンテレフタラート樹脂にて形成される保護層Ｄは、紫外線の吸収により、光反射層Ｂから離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが１７μｍ以上であるから、形成したラジカルが反射層に到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、厚さが１７μｍ以上であるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。

説明を加えると、エチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）の劣化は紫外線によってエチレングリコールとテレフタル酸のエステル結合が開裂しラジカルが形成されることに起因する。この劣化は、エチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）における紫外線が照射される面の表面から順に進行する。

例えば、大阪における強さの紫外線がエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）に照射されると、１日あたり、照射される面より順に約９ｎｍのエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）のエステル結合が開裂していく。エチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）は十分に重合しているので、開裂した表面のエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）が光反射層Ｂの銀（銀合金）を攻撃することはないが、エチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）の開裂端が光反射層Ｂ銀（銀合金）まで到達すると、銀（銀合金）が変色する。

従って、屋外で使用するうえで、保護層Ｄを１年以上耐久させるためには、９ｎｍ/日と３６５日とを積算して、約３μｍの厚さが必要となる。保護層Ｄのエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）を３年以上耐久させるためには、厚さが１０μｍ以上必要である。５年以上耐久させるためには、厚さが１７μｍ以上必要である。

尚、ポリオレフィン系樹脂及びエチレンテレフタラート樹脂にて保護層Ｄを形成する場合において、その厚さの上限を定める理由は、保護層Ｄが放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを回避するためである。つまり、保護層Ｄは、厚さが厚くなるほど放射冷却に寄与しない断熱性を奏することになるから、光反射層Ｂを保護する機能を発揮させながらも、放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを回避するために、厚さの上限が定められることになる。

ところで、図１８に示すように、樹脂材料層Ｊと保護層Ｄとの間にのり層Ｎが位置する場合には、のり層Ｎからもラジカルが発生することになるが、保護層Ｄを形成するポリオレフィン系樹脂の厚さが３００ｎｍ以上であり、保護層Ｄを形成するエチレンテレフタラート樹脂の厚さが１７μｍ以上であれば、のり層Ｎにて発生したラジカルが光反射層Ｂに到達することを、長期に亘って抑制できる。

ちなみに、上述の如く、保護層Ｄが厚くなると、光反射層Ｂの銀（銀合金）の着色を防ぐうえでのデメリットは生じないが、放射冷却するうえでの問題が発生する。つまり、厚くすると放射冷却材料の断熱性を上げることになる。
例えば、保護層Ｄを形成する合成樹脂として優れている主成分がポリエチレンの樹脂は、図２５に示すように、大気の窓における輻射率が小さいため、厚く形成しても放射冷却に寄与しない。それどころか、厚くすると放射冷却材料の断熱性を上げることになる。次に、厚くなると主鎖の振動に由来する近赤外域の吸収が増加し、太陽光吸収が増える効果が増加する。
これら要因により、保護層Ｄが厚いことは、放射冷却にとって不利である。このような観点から、ポリオレフィン系樹脂にて形成される保護層Ｄの厚さは、５μｍ以下であることが好ましく、更には、１μｍ以下であることが一層好ましい。

〔保護層の考察〕
保護層Ｄによる銀の着色のされ方の違いを検討するために、図２２に示すような、赤外放射層Ａとしての樹脂材料層Ｊを備えない保護層Ｄを露出させたサンプルを作製し、模擬太陽光が照射された後の銀の着色を調べた。
つまり、保護層Ｄとして、紫外線を吸収する一般的なアクリル系樹脂（例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が混入するメタクリル酸メチル樹脂）とポリエチレンとの二種類を、バーコーターで、光反射層Ｂとして銀を備えるフィルム層Ｆ（基材に相当）上に塗布したサンプルを形成し、保護層Ｄとしての機能を検討した。塗布した保護層Ｄの厚みは、それぞれ1０μｍと１μｍである。
尚、フィルム層Ｆ（基材に相当）は、ＰＥＴ（エチレンテレフタラート樹脂）等にてフィルム状に形成されたものである。

図２４に示すように、保護層Ｄが紫外線を良く吸収するアクリル系樹脂の場合、保護層Ｄが紫外線で分解されラジカルを形成し、直ぐに銀が黄化して、放射冷却装置ＣＰとして機能しなくなる（太陽光を吸収し、一般の材料のように日射が当たると温度上昇する）。
尚、図中の６００ｈの線は、ＪＩＳ規格５６００－７－７の条件でキセノンウエザー試験(紫外光エネルギーは６０Ｗ／ｍ^２)を６００ｈ（時間）行った後の反射率スペクトルである。また、０ｈの線は、キセノンウエザー試験を行う前の反射率スペクトルである。

図２３に示すように、保護層Ｄが紫外線の光吸収率が低いポリエチレンの場合には、近赤外域から可視域での反射率の低下がみられないことがわかる。つまり、主成分がポリエチレンの樹脂（ポリオレフィン系樹脂）は、地上に届く太陽光が持つ紫外線を殆ど吸収しないため、太陽光が当たってもラジカルを形成し難いので、日射が当たっても、光反射層Ｂとしての銀の着色が発生しない。
尚、図中の６００ｈの線は、ＪＩＳ規格５６００－７－７の条件でキセノンウエザー試験(紫外光エネルギーは６０Ｗ／ｍ^２)を６００ｈ（時間）行った後の反射率スペクトルである。また、０ｈの線は、キセノンウエザー試験を行う前の反射率スペクトルである。

なお、この波長帯域の反射率スペクトルが波打つ理由は、ポリエチレン層のファブリペロー共振である。キセノンウエザー試験の熱などによってポリエチレン層の厚みが変化したことによる原因で、この共振位置が０ｈの線と６００ｈの線とで多少変わっていることがわかるが、銀の黄化に由来する紫外－可視域における大きな反射率の低下は観測されない。

尚、フッ素樹脂系も紫外線吸収の観点からは保護層Ｄを形成する材料に適用できるが、実際に保護層Ｄとして形成すると、形成段階で着色し、劣化するため、保護層Ｄを形成する材料としては用いることができない。
また、シリコーンも紫外線吸収の観点からは保護層Ｄを形成する材料に適用できるが、銀（銀合金）との密着性が極めて悪く、保護層Ｄを形成する材料としては用いることができない。

〔放射冷却装置の別構成〕
図２６に示すように、フィルム層Ｆ（基材に相当）の上部にアンカー層Ｇを備え、当該アンカー層Ｇの上部に、光反射層Ｂ、保護層Ｄ、赤外放射層Ａを備える形態に構成してもよい。
尚、フィルム層Ｆ（基材に相当）は、例えば、ＰＥＴ（エチレンテレフタラート樹脂）等にてフィルム状に形成されたものである。

アンカー層Ｇは、フィルム層Ｆと光反射層Ｂとの密着を強めるために導入されている。つまり、フィルム層Ｆに、直接、銀（Ａｇ）を製膜しようとすると、簡単に剥がれが生じることになる。アンカー層Ｇは、アクリルやポリオレフィン、ウレタンが主成分であり、イソシアネート基を持つ化合物やメラミン樹脂が混合されているものが望ましい。太陽光に直接当たらない部分のコーティングであり、紫外線を吸収する素材であっても問題ない。
尚、フィルム層Ｆと光反射層Ｂとの密着を強める方法には、アンカー層Ｇを入れる以外の方法もある。例えば、フィルム層Ｆの製膜面にプラズマ照射して表面を荒らすと密着性は高まる。

〔赤外放射層の別構成〕
図２７に示すように、赤外放射層Ａを構成する樹脂材料層Ｊに、無機材料のフィラーＶを混入させて、光散乱構成を備えさせるようにしてもよい。また、図２８に示すように、赤外放射層Ａを構成する樹脂材料層Ｊの表裏両面を凹凸状に形成して、光散乱構成を備えさせるようにしてもよい。
このように構成すれば、放射面Ｈを見たときに、放射面Ｈのギラツキを抑制できるものとなる。

つまり、上記した樹脂材料層Ｊは、表裏両面が平坦で、フィラーＶが混入しない構成であるが、このような構成の場合には、放射面Ｈが鏡面状となるため、放射面Ｈを見たときに、ギラツキを感じるものとなるが、光散乱構成を備えさせるとこのギラツキを抑制できる。これにより、着色層Ｐの色が視認しやすくなる。
また、樹脂材料層ＪにフィラーＶを混入させた場合において、保護層Ｄ及び光反射層Ｂが存在すると、にフィラーＶを混入させた樹脂材料層Ｊのみの場合や光反射層Ｂのみの場合よりも、光反射率が向上する。

フィラーＶを形成する無機材料としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）_、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を好適に使用できる。尚、樹脂材料層ＪにフィラーＶを混入すると、樹脂材料層Ｊの表裏両面が凹凸状になる。
また、樹脂材料層Ｊの表裏両面を凹凸状にするには、エンボス加工や表面に傷を付ける加工等を行うことにより行うことができる。

樹脂材料層Ｊの裏面が凹凸状になる場合には、図１８で説明した構成と同様に、樹脂材料層Ｊと保護層Ｄとの間にのり層Ｎ（接合層）が位置するようにすることが望ましい。
つまり、樹脂材料層Ｊの裏面が凹凸状であっても、樹脂材料層Ｊと保護層Ｄとの間にのり層Ｎ（接合層）が位置するから、樹脂材料層Ｊと保護層Ｄとを適切に接合することができる。

尚、樹脂材料層Ｊの裏面が凹凸状になる場合において、例えば、プラズマ接合により、樹脂材料層Ｊと保護層Ｄとを直接的に接合するようにしてもよい。尚、プラズマ接合とは、樹脂材料層Ｊの接合面と保護層Ｄの接合面にプラズマの放射によりラジカルを形成し、そのラジカルにより接合する形態である。

ちなみに、保護層ＤにフィラーＶを混入すると、保護層Ｄの光反射層Ｂに接する裏面が凹凸状になり、光反射層Ｂの表面を凹凸状に変形させる原因になるため、保護層ＤにフィラーＶを混入することは避ける必要がある。つまり、光反射層Ｂの表面が凹凸状に変形すると、光反射を適正通り行えないものとなり、その結果、放射冷却を適正通り行えないものとなる。

この点に関する実験結果を、図２９に基づいて説明する。
図２９における「光拡散層にＡｇ層を直接形成」とは、フィラーＶを混入させる或いは光反射層ＢであるＡｇ層側にエンボス加工の凹凸がある赤外放射層Ａ（樹脂材料層Ｊ）の表面に、銀（Ａｇ）を蒸着等により成膜して光反射層Ｂを形成することを、意味するものである。
また、「鏡面Ａｇ上に光拡散層」とは、光反射層ＢであるＡｇ層の上面が鏡面状に形成され、当該Ａｇ層の上部、保護層Ｄ、及び、フィラーＶを混入させる或いはエンボス加工の凹凸がある赤外放射層Ａ（樹脂材料層Ｊ）が積層されていることを、意味するものである。

図２９に示すように、「光拡散層にＡｇ層を直接形成」の場合には、光反射層Ｂの表面が凹凸状になるため、光反射率が大きく低下するが、「鏡面Ａｇ上に光拡散層」の場合には、光反射層Ｂの表面が鏡面状に維持され、適正通りの光反射率が得られる。

〔着色層（着色部位）〕
本実施形態では、放射冷却装置ＣＰは、着色部位Ｘとしての着色層Ｐを備えている。図１に示されるように、着色層Ｐは、層状の部位であって、赤外放射層Ａにおける放射面Ｈの存在側と同じ側に位置する。

着色層Ｐの厚さは、２０μｍ以下であれば放射冷却装置ＣＰの作用（光の入射、反射、輻射等）を阻害せず好ましい。着色層Ｐの厚さが１０μｍ以下であると特に好ましい。

着色層Ｐは、可視光領域の光を吸収する蛍光体を含有する。蛍光体は、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。蛍光体は、ストークス蛍光体であってもよい。ストークス蛍光体は、励起波長よりも少し長波で発光する蛍光体であり、発光効率及び発光強度が他の蛍光体に比べ大きい。蛍光体は、アンチストークス蛍光体であってもよい。アンチストークス蛍光体は、励起波長よりも少し短波で発光する蛍光体である。

有機物のストークス蛍光体として、スチルベンゼン型、クマリン型、アゾール型、及びベンズインドールオン型の蛍光体が例示できる。特に、６，７－ジヒドロキシクマリンの誘導体、４，４‘ダブルトリアジンアミンスチルベン－２，２’スルホン酸の誘導体、及び、トリアゾール又はオキサジアゾールを基本骨格とした有機蛍光色素が優れている。

無機物のストークス蛍光体として、酸化物結晶に蛍光活性物質となる希土類元素や遷移金属元素を添加したものが例示できる。例えば、ガラス中に３価テルビウムを混合したものは紫外光（特に２４０～４００ｎｍ）を吸収して緑色の蛍光（発光ピーク波長５４６ｎｍ）を示す。例えば、ガラス中に３価ユウロビウムを混合したものは紫外光（特に２５０～４００ｎｍ）を吸収して赤色の蛍光（発光ピーク波長６１０ｎｍ）を示す。例えば、ガラス中に２価ユウロビウムを混合したものは紫外光（特に２５０～４００ｎｍ）を吸収して青色の蛍光（発光ピーク波長４３８ｎｍ）を示す。特に、希土類の中では、Ｓｍ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｔｂ^３＋、Ｄｙ^３＋の錯体が優れている。

図３０に、蛍光体の例として、ハリマ化成製のトリアゾール又はオキサジアゾールを基本骨格とした有機蛍光体を示す。

図３１に、蛍光体の例として、ハリマ化成製のクマリンを基本骨格とした有機蛍光体を示す。

着色層Ｐの形成は、上述の蛍光体、溶剤、バインダー樹脂、添加剤等を含むインクを用いて、樹脂材料層Ｊの放射面Ｈの上に印刷することにより行うことができる。印刷の手法としては、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、レーザープリント法等を用いることができる。

インクの印刷後、形成された着色層Ｐは、蛍光体とバインダー樹脂とが残存する状態となる。バインダー樹脂としては、アクリル系樹脂（ブロック共重合体）、マレイン酸樹脂、ロジン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）等を用いることができる。バインダー樹脂として、上述した樹脂材料層Ｊに使用可能な材料を用いると、着色層Ｐにおいても熱輻射による冷却を行うことができ好ましい。

〔着色層における光吸収の考察〕
例示された蛍光体を用いて放射冷却装置ＣＰを構成することが可能であるが、図３０の品名「ＲＥＤ６１０」の蛍光体を用いる場合について検討する。この蛍光体の吸光の極大波長は、４６９ｎｍであり、太陽光スペクトル（図１０、図１１、図３７）における強度ピークの波長（５００ｎｍ付近）に近い値である。

放射冷却装置ＣＰは、日射を受ける状態でも冷却性能を呈して温度が低下する。日射下では、太陽光からの入熱が大きいため、太陽光由来の吸収（吸光）を抑制することが重要である。そこで、太陽光において強度が最大となる波長の光（波長５００ｎｍ付近の光）を吸収して発光する蛍光体（ＲＥＤ６１０）を使用した場合に放射冷却性能が得られる条件について検討する。この条件を満たせば、強度ピークから外れた他の波長の光を吸収する蛍光体を用いた場合においても、冷却性能を得ることができる。

ここで、励起波長とは、蛍光を発光するために電子が励起される波長である。電子が励起される過程で光は吸収されるので、励起スペクトルは吸収スペクトルで記述できる。

ＲＥＤ６１０を蛍光体として用いた場合の、蛍光体の濃度と、着色層Ｐが呈する吸収スペクトル（計算値）との関係を図３２に示す。吸収スペクトルは左の縦軸（光吸収率（％））に対応し、内部発光スペクトル（細い二点鎖線）は右の縦軸（強度（ａ．ｕ．））に対応する。

蛍光体の濃度が大きくなるにつれて、吸収スペクトルのピーク高さが高く、幅が太くなる。濃度０．２３４ｇ／ｍ^２では、ピークにおける吸収率は１００％より小さく、吸収率が１００％となる波長領域が存在しない。濃度０．４６８ｇ／ｍ^２では、吸収率が１００％となる波長領域の幅Ｗが５０ｎｍより大きくなっている。濃度が更に大きくなるにつれて、吸収スペクトルのピーク幅が更に太くなり、吸収率が１００％となる波長領域の幅が更に大きくなる。

図３２には、内部発光スペクトル（発光ピーク）が細い二点鎖線で示されている。内部発光スペクトルとは、蛍光体内部で発光される蛍光のスペクトルである。この内部発光スペクトルが蛍光体外部に放出される過程で、発光した蛍光は発光と再吸収を繰り返す。そして、一部が外部に蛍光として放出され、残部が最終的に熱に変化する。

図３２に示されるように、蛍光体の濃度が大きくなるにつれて吸収スペクトルの幅が太くなり、吸収スペクトルと発光スペクトルとの重なりが増加する。蛍光体の濃度が小さい場合、励起スペクトルによって発光スペクトルが消光される率は低い。蛍光体の濃度が大きい場合、励起スペクトルによって発光スペクトルが消光される。換言すれば、発生した光子が蛍光体に吸収されて外部に放出されない確率が高くなり、蛍光が減少する。この現象は一般に濃度消光と呼ばれる。

蛍光体の濃度と外部量子収率との関係を図３３に示す。ここで、外部量子収率とは、蛍光体を含有する素材（着色層Ｐ）の内部で発生した蛍光が、外部に取り出される確率のことである。なお、内部量子収率は、素材（着色層Ｐ）の内部で入射光が蛍光に変換される効率のことである。ある内部量子収率で発生した光が励起スペクトルなどの影響（再吸収・再発光）を受けながら外部に取り出される確率が、外部量子収率である。

図３３に示されるように、外部量子収率は、濃度消光の影響を受けながら、蛍光体の濃度が大きくなるとともに低下する。この影響で、蛍光の発光強度は図３４に示されるように、１ｇ／ｍ^２付近から変化しなくなる。なお、図３３の外部量子収率は、内部量子収率が７５％として計算を行っている。

図３５は、蛍光体を含有する素材（着色層Ｐ）が太陽光から吸収するエネルギー量と、蛍光体の濃度との関係を示している。蛍光体の内部量子収率は、７５％である。励起スペクトルによって吸収された太陽光エネルギーの吸収量を三角印で、蛍光によるエネルギー放出を差し引いた太陽光吸収量を丸印で示している。蛍光体の濃度が増加するにつれて、太陽光から吸収するエネルギー量が増加する。

ここで、着色層Ｐを放射冷却装置ＣＰに設けた場合の熱収支（冷却能力）について検討する。着色層Ｐを設けない場合、標準的な放射冷却装置ＣＰ（赤外放射層Ａ：４０μｍ厚塩化ビニル樹脂、のり層Ｎ：１０μｍ厚ポリウレタン、保護層Ｄ：２５μｍ厚ＰＥＴ樹脂、光反射層Ｂ：銀）の冷却能力は、乾燥した良く晴れた日において１００Ｗ／ｍ^２程度、湿潤な環境で８０Ｗ／ｍ^２程度である。

蛍光によるエネルギー放出がない場合（図３５の三角印）には、０．０５８５ｇ／ｍ^２の濃度で、蛍光体に太陽光が吸収される量が放射冷却パワー（１００Ｗ／ｍ^２）を超えてしまうので、放射冷却性能が得られなくなる。一方で、蛍光によるエネルギーの放出がある場合（図３５の丸印）には、０．４６８ｇ／ｍ^２の濃度でも太陽光吸収量が放射冷却パワーを下回り、冷却能力が得られる。このように、蛍光によって着色成分（蛍光体）の量を１０倍以上にできる。従って、蛍光体を用いることにより、蛍光を呈さない着色料を用いる場合に比べて着色料の濃度を高くすることができ、放射冷却装置ＣＰに彩度の高い着色を施すことが可能となる。

なお、図３２に示されるように、０．４６８ｇ／ｍ^２の濃度（太い一点鎖線）では、吸収率が１００％となる波長領域の幅Ｗが５０ｎｍより大きい。上述の通り、蛍光体の濃度が小さくなると、吸収率が１００％となる波長領域の幅Ｗは小さくなる。また、蛍光体の内部量子収率が大きくなると、蛍光の発生する確率が大きくなり、蛍光体が外部に光として放出するエネルギーが大きくなる。従って、内部量子収率が７５％以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が５０ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の濃度が調整されていると、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回ることになる。

図３６は、内部量子収率が３０％、５０％、７５％、９０％の蛍光体について、蛍光体を含有する素材（着色層Ｐ）が太陽光から吸収するエネルギー量と、蛍光体の濃度との関係を示している。

内部量子収率が９０％の蛍光体の場合（図３６黒四角印）、０．９３６ｇ／ｍ^２の濃度で太陽光吸収量が放射冷却パワーを下回り、冷却能力が得られる。図３２に示されるように、０．９３６ｇ／ｍ^２の濃度（細い一点鎖線）では、吸収率が１００％となる波長領域の幅は１００ｎｍより大きい。従って、内部量子収率が９０％以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が１００ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の濃度が調整されていると、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回ることになる。

内部量子収率が５０％の蛍光体の場合（図３６黒丸印）、０．２３４ｇ／ｍ^２の濃度で太陽光吸収量が放射冷却パワーを下回り、冷却能力が得られる。図３２に示されるように、０．２３４ｇ／ｍ^２の濃度（細い破線）では、吸収率が１００％となる波長領域は存在しない。従って、内部量子収率が５０％以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の濃度が調整されていると、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回ることになる。

内部量子収率が３０％の蛍光体の場合（図３６白四角印）、０．２３４ｇ／ｍ^２の濃度で太陽光吸収量が放射冷却パワーを下回り、冷却能力が得られる。図３２に示されるように、０．２３４ｇ／ｍ^２の濃度（細い破線）では、吸収率が１００％となる波長領域は存在しない。従って、内部量子収率が３０％以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の濃度が調整されていると、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回ることになる。

以上の考察は、表３０の品名「ＲＥＤ６１０」の蛍光体について行われた。この蛍光体の吸光の極大波長は、４６９ｎｍであり、太陽光スペクトル（図１０、図１１、図３７）における強度ピークの波長に近い値である（５００ｎｍ付近）。吸光の極大波長が太陽光スペクトルの強度ピークから離れた位置にある蛍光体の場合、吸光の極大波長における太陽光の強度は（強度ピークに比べて）小さくなるから、素材（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーは、「ＲＥＤ６１０」の蛍光体を含有する場合に比べて小さくなる。従って、吸光の極大波長（吸収ピークの波長）が異なる蛍光体であっても、上述の条件（光吸収率が１００％となる波長領域の幅に関する条件）を満たすと、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回ることになる。

図３７に、「ＲＥＤ６１０」の蛍光体を用いて作成した実験サンプルの、発光スペクトルを示す。実験サンプルは、標準的な放射冷却装置ＣＰ（赤外放射層Ａ：４０μｍ厚塩化ビニル樹脂、のり層Ｎ：１０μｍ厚ポリウレタン、保護層Ｄ：２５μｍ厚ＰＥＴ樹脂、光反射層Ｂ：銀）に、「ＲＥＤ６１０」の蛍光体を含有する着色層Ｐ（着色部位Ｘ）を設けたものである。一般的な放射冷却素材は熱輻射スペクトルに従うので、黒体輻射スペクトル（実線）を超えることはない。しかし、蛍光体を用いた実験サンプルでは、可視光領域において黒体輻射スペクトルを超えた発光がみられる。

特に、励起波長が紫外線であり、発光波長が可視光である蛍光体は、樹脂材料を保護する紫外線吸収剤の代替に用いられる。紫外線を励起波長とするストークス蛍光体を用いて樹脂材料を紫外線から保護したほうが、紫外線吸収剤を用いる場合よりも材料から出ていく光エネルギーが大きくなるので、よく冷えるようになる。以上のように、蛍光体を用いた着色をおこなうと、染料・顔料やＭＩＭ構造を用いた着色よりも彩度が増すだけでなく、吸収したエネルギーを熱ではなく蛍光の形で素材外部に放出することができるため、よく冷えるようになる。

〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態では、着色部位Ｘとしての着色層Ｐが、赤外放射層Ａにおける放射面Ｈの存在側と同じ側に位置している。例えば、図１８に示されるように、樹脂材料層Ｊの上側に、着色層Ｐが形成される。着色部位Ｘとしては、以下に示す他の形態も可能である。
例えば、図３９に示されるように、着色部位Ｘが樹脂材料層Ｊ（着色樹脂フィルムＪ）であってもよい。この実施形態では、樹脂材料層Ｊが、上述の蛍光体を含有する。

例えば、図４０に示されるように、樹脂材料層Ｊとのり層Ｎとの間に、着色層Ｐが設けられてもよい。

例えば、図４１に示されるように、着色部位Ｘがのり層Ｎであってもよい。この実施形態では、のり層Ｎが、上述の蛍光体を含有する。

例えば、図４２に示されるように、のり層Ｎと保護層Ｄとの間に、着色層Ｐが設けられてもよい。

着色部位Ｘは、図１に示されるように樹脂材料層Ｊの放射面Ｈの全体にわたって設けられてもよいし、図３８に示されるように樹脂材料層Ｊの放射面Ｈの一部に設けられてもよい。図１、図４０及び図４２に係る実施形態のように、着色層Ｐが設けられる形態では、着色層Ｐが放射面Ｈの全体にわたって設けられてもよいし、放射面Ｈの一部に設けられてもよい。

図３９及び図４１に係る実施形態のように、樹脂材料層Ｊ又はのり層Ｎが着色部位Ｘである場合には、当該層（樹脂材料層Ｊ／のり層Ｎ）の全体が着色部位Ｘであってもよい。すなわち、当該層の全体に蛍光体が含有されてもよい。当該層の一部（放射面Ｈの延在方向の一部、又は、当該層の厚さ方向の一部）が着色部位Ｘであってもよい。すなわち、当該層の一部に蛍光体が含有されてもよい。換言すれば、当該層が、蛍光体を含有する層材料と、蛍光体を含有しない層材料とで構成されてもよい。

（２）上記実施形態では、樹脂材料層Ｊを形成する樹脂材料として各種のものを例示したが、好適に使用できる樹脂材料としては、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）を挙げることができる。

（３）上記実施形態では、冷却対象物Ｅとして、放射冷却装置ＣＰ（放射冷却フィルム）の裏面に密着される物体を例示したが、冷却対象物Ｅとしては、冷却対象空間等、各種の冷却対象を適用できる。

（４）上記実施形態では、樹脂材料層Ｊの放射面Ｈをそのまま露出させる形態を例示した。図４３に示されるように、放射面Ｈ及び着色層Ｐを覆うハードコート層Ｙを設けてもよい。
ハードコート層Ｙの材料としては、ＵＶ硬化アクリル系、熱硬化アクリル系、ＵＶ硬化シリコーン系、熱硬化シリコーン系、有機無機ハイブリッド系、塩化ビニルが存在し、いずれを用いてもよい。添加材として有機系帯電防止剤を用いてもよい。
ＵＶ硬化アクリル系の中でもウレタンアクリレートは特によい。

ハードコート層Ｙの成膜方法としては、グラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法などを用いることができる。
ハードコート（塗膜）の厚みは１～５０μｍであり、特に２～２０μｍが望ましい。

樹脂材料層Ｊの樹脂材料として、塩化ビニル樹脂を用いる場合において、塩化ビニル樹脂の可塑剤の量を減らし、硬質塩化ビニル樹脂、或いは、半硬質塩化ビニル樹脂にしてもよい。この場合、赤外放射層Ａの塩化ビニルそのものがハードコート層Ｙとなる。

保護層Ｄが、アクリル樹脂であってもよい。好ましくは、保護層Ｄが、紫外線の吸収量が比較的小さいアクリル樹脂であるとよい。更に好ましくは、保護層Ｄが、紫外線吸収剤を含まないアクリル樹脂であるとよい。

（５）放射面Ｈの意匠性を高める観点から、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）の色彩を濃くすることが求められる場合がある。濃い色彩を得るために、図３８に示されるように着色層Ｐを放射面Ｈの一部を覆うように設け、放射面Ｈ全体に対する着色層Ｐの面積比を小さくすることが考えられる。着色層Ｐの面積が小さくなると、着色層Ｐが太陽光から吸収するエネルギーは減少する。従って、着色層Ｐにおける蛍光体の濃度（局所的な濃度）を大きくし色彩を濃くしても、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）が太陽光から吸収するエネルギーが放射冷却パワーを下回るように、着色層Ｐを構成することが可能となる。

すなわち、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）に含有される蛍光体の総量を放射面Ｈの全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、量子収率が０．７５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が５０ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の蛍光体含有量が調整されているとよい。

また、着色層Ｐ（着色部位Ｘ）に含有される蛍光体の総量を放射面Ｈの全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、量子収率が０．５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の蛍光体含有量が調整されているとよい。

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

Ａ 赤外放射層
Ｂ 光反射層
Ｄ 保護層
Ｈ 放射面
Ｊ 樹脂材料層
Ｎ のり層（接合層）
Ｐ 着色層
Ｘ 着色部位
Ｙ ハードコート層

Claims (20)

1. 放射面から赤外光を放射する赤外放射層と、
   当該赤外放射層における前記放射面の存在側とは反対側に位置する光反射層と、
   着色部位と、を備え、
   前記赤外放射層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長８μｍから波長１４μｍの帯域で放つ厚みに調整された樹脂材料層であり、
   前記着色部位が、可視光領域において蛍光を呈する蛍光体を含有する放射冷却装置。
2. 前記蛍光体が、波長が２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の領域に励起ピークを有する請求項１に記載の放射冷却装置。
3. 前記蛍光体が、波長が３５０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の領域に発光ピークを有する請求項１又は２に記載の放射冷却装置。
4. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料は、炭素－フッ素結合、シロキサン結合、炭素－塩素結合、炭素－酸素結合、エーテル結合、エステル結合、ベンゼン環のいずれかを１つ以上有する樹脂材料から選択される請求項１から３のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
5. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル樹脂、主成分をシロキサンとする樹脂、フッ素樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーン樹脂のうち少なくとも一つを含む請求項１から４のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
6. 前記光反射層が、銀又は銀合金で構成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
7. 前記樹脂材料層と前記光反射層との間に位置する保護層を備え、
   前記保護層が、ポリオレフィン系樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、又はアクリル樹脂で構成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
8. 前記保護層と前記樹脂材料層とを接合する接合層を備え、
   前記接合層が、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、又はエチレン酢酸ビニル系樹脂で構成されている請求項７に記載の放射冷却装置。
9. 前記着色部位は、前記接合層における一部の部位又は前記接合層の全体である請求項８に記載の放射冷却装置。
10. 前記着色部位は、前記接合層と前記保護層との間に設けられた層状の部位、又は、前記接合層と前記樹脂材料層との間に設けられた層状の部位である請求項８又は９に記載の放射冷却装置。
11. 前記着色部位が、前記赤外放射層における前記放射面の存在側と同じ側に位置する層状の部位である請求項１から１０のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
12. 前記着色部位が、前記赤外放射層における一部の部位又は前記赤外放射層の全体である請求項１から１１のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
13. 前記蛍光体が、ストークス蛍光体である請求項１から１２のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
14. 前記蛍光体の量子収率が０．５以上である請求項１から１３のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
15. 前記着色部位に含有される前記蛍光体の総量を前記放射面の全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、
    量子収率が０．５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域が存在しないように、当該蛍光体の前記蛍光体含有量が調整されている請求項１４に記載の放射冷却装置。
16. 前記蛍光体の量子収率が０．７５以上である請求項１から１３のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
17. 前記着色部位に含有される前記蛍光体の総量を前記放射面の全体の面積で除した値を蛍光体含有量とし、
    量子収率が０．７５以上である蛍光体について、励起による吸収スペクトルにおいて光吸収率が１００％となる波長領域の幅が５０ｎｍ以下となるように、当該蛍光体の前記蛍光体含有量が調整されている請求項１６に記載の放射冷却装置。
18. 前記赤外放射層に対して前記光反射層の存在側と反対側の最も外側に位置するハードコート層を備える請求項１から１７のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
19. 前記ハードコート層が、アクリル系樹脂で構成されている請求項１８に記載の放射冷却装置。
20. 請求項１～１９のいずれか１項に記載の放射冷却装置を用いる冷却方法であって、
    前記赤外放射層の前記放射面が空に向く状態で前記放射冷却装置を配置する工程と、
    当該放射面から赤外光を放射させる工程と、を含む冷却方法。

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