JPH0713018A - 放射冷却膜 - Google Patents
放射冷却膜Info
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- JPH0713018A JPH0713018A JP15200493A JP15200493A JPH0713018A JP H0713018 A JPH0713018 A JP H0713018A JP 15200493 A JP15200493 A JP 15200493A JP 15200493 A JP15200493 A JP 15200493A JP H0713018 A JPH0713018 A JP H0713018A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層膜化によって放射冷却能力および耐候性
を高めた放射冷却膜を容易に作製し得るような設計手法
を確立する。 【構成】 放射冷却膜１は、Ａｌを基板としてＳｉ層お
よびＳｉ酸化物を具える多層膜であり、Ａｌ基板上に大
気側より膜厚ｄ１＝１４０ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜
厚ｄ２＝４００ｎｍのＳｉＯの第２層、および膜厚ｄ３
＝５８０ｎｍのａ‐Ｓｉ（アモルフォスシリコン）の第
３層を設けたて成る。この放射冷却膜は、ＳｉＯ2 の第
１層を膜厚４０〜３００ｎｍの範囲の値とし、ＳｉＯの
第２層を膜厚１２０〜６００ｎｍの範囲の値とし、ａ‐
Ｓｉの第３層を膜厚４８０〜６６０ｎｍの範囲の値とし
ているので、薄膜の評価関数ηｅs2が良好な値（ηｅs2
＝１．３７７）になった。また、第１層にＳｉＯ2 を用
いているため、良好な耐候性が得られる。
を高めた放射冷却膜を容易に作製し得るような設計手法
を確立する。 【構成】 放射冷却膜１は、Ａｌを基板としてＳｉ層お
よびＳｉ酸化物を具える多層膜であり、Ａｌ基板上に大
気側より膜厚ｄ１＝１４０ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜
厚ｄ２＝４００ｎｍのＳｉＯの第２層、および膜厚ｄ３
＝５８０ｎｍのａ‐Ｓｉ（アモルフォスシリコン）の第
３層を設けたて成る。この放射冷却膜は、ＳｉＯ2 の第
１層を膜厚４０〜３００ｎｍの範囲の値とし、ＳｉＯの
第２層を膜厚１２０〜６００ｎｍの範囲の値とし、ａ‐
Ｓｉの第３層を膜厚４８０〜６６０ｎｍの範囲の値とし
ているので、薄膜の評価関数ηｅs2が良好な値（ηｅs2
＝１．３７７）になった。また、第１層にＳｉＯ2 を用
いているため、良好な耐候性が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放射冷却を行うことが
できる放射冷却膜に関するものである。
できる放射冷却膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】C.G.Granqvist らは、Appl.Phys.Lett.,
36(2),139 'Surface for radiative cooling:Silicon m
onoxide films on aluminium' （以下、文献１）およ
び、J.Appl.Phys.,52(6),4205 'Radiative cooling to
low temperatures:General considerations and applic
ation to selectiveiy emitting SiO films'（以下、文
献２）において、理想的な表面を構成した場合、１００
Ｗ／ｍ2 の冷却能力を有し、周囲温度よりも４０℃程度
低い温度への冷却が可能な放射冷却膜が得られることを
明らかにしている。このような放射冷却膜は、エネルギ
ーの得難い場所（砂漠、山岳地帯等）での冷却や、砂漠
等での造水への応用が考えられる他、屋根材に使用する
ことにより自然エネルギーを利用した冷房システムを構
成する応用が考えられる。
36(2),139 'Surface for radiative cooling:Silicon m
onoxide films on aluminium' （以下、文献１）およ
び、J.Appl.Phys.,52(6),4205 'Radiative cooling to
low temperatures:General considerations and applic
ation to selectiveiy emitting SiO films'（以下、文
献２）において、理想的な表面を構成した場合、１００
Ｗ／ｍ2 の冷却能力を有し、周囲温度よりも４０℃程度
低い温度への冷却が可能な放射冷却膜が得られることを
明らかにしている。このような放射冷却膜は、エネルギ
ーの得難い場所（砂漠、山岳地帯等）での冷却や、砂漠
等での造水への応用が考えられる他、屋根材に使用する
ことにより自然エネルギーを利用した冷房システムを構
成する応用が考えられる。
【０００３】上記２つの文献によれば、放射冷却膜が効
率的に放射冷却を行うためには、大気の熱輻射の強度が
小さくなる波長８〜１３μｍ（波数１２５０〜７６９cm
-1）の領域（大気の窓領域）において反射率が小さく、
それ以外の領域では反射率が大きくなるような薄膜特性
を有することが要求される。したがって、そのような特
性を放射冷却膜が有する場合には、この大気の窓領域に
おいて物体からの熱輻射の放出が特に効果的に行われる
結果、大気から薄膜に入ってくる熱輻射よりも薄膜から
放出される熱輻射の方が大きくなり、大気の窓領域を用
いる効率的な放射冷却が可能になる。
率的に放射冷却を行うためには、大気の熱輻射の強度が
小さくなる波長８〜１３μｍ（波数１２５０〜７６９cm
-1）の領域（大気の窓領域）において反射率が小さく、
それ以外の領域では反射率が大きくなるような薄膜特性
を有することが要求される。したがって、そのような特
性を放射冷却膜が有する場合には、この大気の窓領域に
おいて物体からの熱輻射の放出が特に効果的に行われる
結果、大気から薄膜に入ってくる熱輻射よりも薄膜から
放出される熱輻射の方が大きくなり、大気の窓領域を用
いる効率的な放射冷却が可能になる。
【０００４】このような放射冷却膜の従来例としては、
例えば、前記文献１、２に記載されているように、Ａｌ
上に膜厚１０００ｎｍのＳｉＯ単層膜を設けたものがあ
る。一般に、Ａｌは、図６（ａ）に示すようにその反射
率は赤外領域で非常に高いことから放射熱の断熱のため
の素材として広く用いられているが、放射冷却を行うた
めにはさらに、波長８〜１３μｍ（波数１２５０〜７６
９cm-1）の領域での反射率を小さくする必要があり、上
記のＳｉＯ単層膜はこれを実現するために提案されてい
るものである。
例えば、前記文献１、２に記載されているように、Ａｌ
上に膜厚１０００ｎｍのＳｉＯ単層膜を設けたものがあ
る。一般に、Ａｌは、図６（ａ）に示すようにその反射
率は赤外領域で非常に高いことから放射熱の断熱のため
の素材として広く用いられているが、放射冷却を行うた
めにはさらに、波長８〜１３μｍ（波数１２５０〜７６
９cm-1）の領域での反射率を小さくする必要があり、上
記のＳｉＯ単層膜はこれを実現するために提案されてい
るものである。
【０００５】ＳｉＯ単層膜は、図６（ｃ）に示すように
上記大気の窓領域で高い吸収を有するため、それを利用
して反射防止を行うことができる。すなわち、通常の誘
電体膜の場合Ａｌからの反射光の強度が強いので、薄膜
の干渉作用によってそれを有効に打ち消すことは困難で
あるが、ＳｉＯ膜の場合は、ＳｉＯ膜を通過する際に光
が減衰するため、ＳｉＯ膜の空気接触面との干渉作用を
利用することにより反射防止が可能となる。ＳｉＯは、
波長９μｍ（波数１１００cm-1）以上の波長域において
吸収を示し、波長１０μｍ（波数１０００cm-1）で最大
の吸収となる。このようなＳｉＯが有する吸収特性と薄
膜の干渉特性とを組み合わせることにより、図７の特性
を実現している。この特性は入射角が４５°の場合を示
し、ＲｐはＰ成分の反射率、ＲｓはＳ成分の反射率であ
る。
上記大気の窓領域で高い吸収を有するため、それを利用
して反射防止を行うことができる。すなわち、通常の誘
電体膜の場合Ａｌからの反射光の強度が強いので、薄膜
の干渉作用によってそれを有効に打ち消すことは困難で
あるが、ＳｉＯ膜の場合は、ＳｉＯ膜を通過する際に光
が減衰するため、ＳｉＯ膜の空気接触面との干渉作用を
利用することにより反射防止が可能となる。ＳｉＯは、
波長９μｍ（波数１１００cm-1）以上の波長域において
吸収を示し、波長１０μｍ（波数１０００cm-1）で最大
の吸収となる。このようなＳｉＯが有する吸収特性と薄
膜の干渉特性とを組み合わせることにより、図７の特性
を実現している。この特性は入射角が４５°の場合を示
し、ＲｐはＰ成分の反射率、ＲｓはＳ成分の反射率であ
る。
【０００６】このようなＳｉＯ単層膜の特性の改善を図
る手段として、多層膜化または混合膜、不均質膜等を適
用することが考えられ、田澤、種村は、上記技術を改良
するものとして、「選択放射膜の理論設計 その２ 酸
化シリコン膜の放射冷却能力の改善」（平成４年度 日
本太陽エネルギー学会・日本風力エネルギー協会合同研
究発表会講演論文集 ２２３ページ；以下、文献３）に
おいて、ＳｉおよびＳｉＯの混合膜を提案している。こ
の提案は、ＳｉＯ薄膜上にＳｉおよびＳｉＯの混合膜を
形成するものであり、形成された混合膜を高い放射冷却
能力を示している。
る手段として、多層膜化または混合膜、不均質膜等を適
用することが考えられ、田澤、種村は、上記技術を改良
するものとして、「選択放射膜の理論設計 その２ 酸
化シリコン膜の放射冷却能力の改善」（平成４年度 日
本太陽エネルギー学会・日本風力エネルギー協会合同研
究発表会講演論文集 ２２３ページ；以下、文献３）に
おいて、ＳｉおよびＳｉＯの混合膜を提案している。こ
の提案は、ＳｉＯ薄膜上にＳｉおよびＳｉＯの混合膜を
形成するものであり、形成された混合膜を高い放射冷却
能力を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記文献１、２の従来
例は、ＳｉＯが有する吸収特性を利用して放射冷却膜と
しての特性を実現しているが、図７に示すように大気の
窓領域（波長８〜１３μｍの領域）における低反射部分
の帯域幅が狭いので、十分な放射冷却効果が得られな
い。また、放射冷却膜は一般に野外で利用されるので高
度の耐候性を有していることが要求されるが、上記従来
例で用いられているＳｉＯはＳｉの化合物としては安定
ではなく、酸化によってＳｉＯ2 になる傾向を有してい
るため、耐候性の点で有利な材料とは言えない。また、
上記文献３の従来例は、例えば図８に示すような特性の
ＳｉＯ‐Ｓｉ／ＳｉＯ混合膜を作製する場合、複数の蒸
発源を使用して夫々の蒸発速度を管理しながらＳｉ薄膜
上で各層の構成物質を混合するため、作製が困難である
とともに上記特性を良好な再現性で再現することが困難
である。
例は、ＳｉＯが有する吸収特性を利用して放射冷却膜と
しての特性を実現しているが、図７に示すように大気の
窓領域（波長８〜１３μｍの領域）における低反射部分
の帯域幅が狭いので、十分な放射冷却効果が得られな
い。また、放射冷却膜は一般に野外で利用されるので高
度の耐候性を有していることが要求されるが、上記従来
例で用いられているＳｉＯはＳｉの化合物としては安定
ではなく、酸化によってＳｉＯ2 になる傾向を有してい
るため、耐候性の点で有利な材料とは言えない。また、
上記文献３の従来例は、例えば図８に示すような特性の
ＳｉＯ‐Ｓｉ／ＳｉＯ混合膜を作製する場合、複数の蒸
発源を使用して夫々の蒸発速度を管理しながらＳｉ薄膜
上で各層の構成物質を混合するため、作製が困難である
とともに上記特性を良好な再現性で再現することが困難
である。
【０００８】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
もので、放射冷却能力および耐候性を高めた放射冷却膜
を容易に作製し得るような設計手法を確立することを目
的とする。
もので、放射冷却能力および耐候性を高めた放射冷却膜
を容易に作製し得るような設計手法を確立することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の放射冷却膜は、Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸
化物層を具え、前記基板上に大気側より膜厚４０〜３０
０ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜厚１２０〜６００ｎｍの
ＳｉＯの第２層および、膜厚４８０〜６６０ｎｍのａ‐
Ｓｉの第３層を具えて成ることを特徴としたり、あるい
は、Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸化物層を具
え、前記基板上に大気側より膜厚３０〜２８０ｎｍのＳ
ｉＯ2 の第１層、膜厚３４０〜５９０ｎｍのＳｉＯの第
２層および、膜厚４８０〜７１０ｎｍのＳｉの第３層を
具えて成ることを特徴とするものである。
の放射冷却膜は、Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸
化物層を具え、前記基板上に大気側より膜厚４０〜３０
０ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜厚１２０〜６００ｎｍの
ＳｉＯの第２層および、膜厚４８０〜６６０ｎｍのａ‐
Ｓｉの第３層を具えて成ることを特徴としたり、あるい
は、Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸化物層を具
え、前記基板上に大気側より膜厚３０〜２８０ｎｍのＳ
ｉＯ2 の第１層、膜厚３４０〜５９０ｎｍのＳｉＯの第
２層および、膜厚４８０〜７１０ｎｍのＳｉの第３層を
具えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】本発明によれば、Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およ
び少なくとも２層以上のＳｉ酸化物層を具える多層膜構
造の放射冷却膜を以下の評価関数に基づいて設計するこ
とにより、後に詳述する図３〜５の特性図に示すよう
な、良好な放射冷却能力および高度な耐候性を有する放
射冷却膜を容易に作製することが可能になる。
び少なくとも２層以上のＳｉ酸化物層を具える多層膜構
造の放射冷却膜を以下の評価関数に基づいて設計するこ
とにより、後に詳述する図３〜５の特性図に示すよう
な、良好な放射冷却能力および高度な耐候性を有する放
射冷却膜を容易に作製することが可能になる。
【００１１】上記放射冷却膜の設計に際しては、前記文
献１、２にも記載されているように、放射冷却の角度特
性を考慮する必要がある。すなわち、大気の窓の特性
は、鉛直（垂直）方向の放射（熱輻射）に対しては冷却
効果が高くなるが、鉛直方向から角度がずれるにつれて
冷却効果が低下する現象を示す。この現象に対処する方
法の１つとして、非結像光学系集光ミラーを用いて鉛直
方向（およびその近傍）の領域の放射のみが選択放射面
に入射させることが考えられる。その場合、鉛直方向の
大気放射のみを用いることによって十分な放射冷却効果
が期待できる。しかし、ミラー面での反射により、選択
放射面には入射角度の大きい放射が入射するようになる
ことから、鉛直方向の入射に対する特性を考慮するだけ
では不十分であり、選択放射面から半球方向への放射特
性をも考慮する必要がある。
献１、２にも記載されているように、放射冷却の角度特
性を考慮する必要がある。すなわち、大気の窓の特性
は、鉛直（垂直）方向の放射（熱輻射）に対しては冷却
効果が高くなるが、鉛直方向から角度がずれるにつれて
冷却効果が低下する現象を示す。この現象に対処する方
法の１つとして、非結像光学系集光ミラーを用いて鉛直
方向（およびその近傍）の領域の放射のみが選択放射面
に入射させることが考えられる。その場合、鉛直方向の
大気放射のみを用いることによって十分な放射冷却効果
が期待できる。しかし、ミラー面での反射により、選択
放射面には入射角度の大きい放射が入射するようになる
ことから、鉛直方向の入射に対する特性を考慮するだけ
では不十分であり、選択放射面から半球方向への放射特
性をも考慮する必要がある。
【００１２】放射冷却膜のエネルギー取り出しへの応用
を考えた場合、到達温度が低い温度になったと仮定して
も、取り出せる有効エネルギーが少なくては実用価値が
低くなる。また、温度差が小さい領域で大きい有効エネ
ルギーが取り出せたと仮定しても、温度差が小さくては
実用価値が低くなる。
を考えた場合、到達温度が低い温度になったと仮定して
も、取り出せる有効エネルギーが少なくては実用価値が
低くなる。また、温度差が小さい領域で大きい有効エネ
ルギーが取り出せたと仮定しても、温度差が小さくては
実用価値が低くなる。
【００１３】上記C.G.Granqvist らの論文では主に、大
気の窓領域の放射率（emissivity）および全波長領域で
の放射率の比であるηに注目している。ηは物体の放射
によるエネルギー交換の程度を表わし、１は最も活発に
熱交換を行う状態に対応し、０は全く熱交換を行わない
状態に対応する。しかし、ηは到達温度を大きくするた
めの指標ではあるが、エネルギー的な効率を考慮した値
ではない。また、上記論文には、冷却能力（冷却パワ
ー）を大きくするためには大気の窓領域での放射率ｅs2
（θ）が大きい方がよいと記載されているが、ｅ
s2（θ）はあくまでも補助的な要素として位置付けられ
ているに過ぎない。
気の窓領域の放射率（emissivity）および全波長領域で
の放射率の比であるηに注目している。ηは物体の放射
によるエネルギー交換の程度を表わし、１は最も活発に
熱交換を行う状態に対応し、０は全く熱交換を行わない
状態に対応する。しかし、ηは到達温度を大きくするた
めの指標ではあるが、エネルギー的な効率を考慮した値
ではない。また、上記論文には、冷却能力（冷却パワ
ー）を大きくするためには大気の窓領域での放射率ｅs2
（θ）が大きい方がよいと記載されているが、ｅ
s2（θ）はあくまでも補助的な要素として位置付けられ
ているに過ぎない。
【００１４】実用領域において取り出せるエネルギーを
最大にするためには、上記C.G.Granqvist らの論文中の
記号を用いて表わした評価関数；ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs
を最大にする条件で設計すればよいと結論付けられる。
以下にその理由を詳述する。環境温度Ｔ0 の下で、ある
物体が熱容量Ｍを有し、温度Ｔ1 の状態におかれている
とすると、その物体が有しているエクセルギーは、次式
で与えられる。
最大にするためには、上記C.G.Granqvist らの論文中の
記号を用いて表わした評価関数；ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs
を最大にする条件で設計すればよいと結論付けられる。
以下にその理由を詳述する。環境温度Ｔ0 の下で、ある
物体が熱容量Ｍを有し、温度Ｔ1 の状態におかれている
とすると、その物体が有しているエクセルギーは、次式
で与えられる。
【数１】 Ｅ＝（Ｍ／２Ｔ0 ）（Ｔ1 −Ｔ0 ）2 −（１） 上記物体をある冷却能力で冷却したときの単位時間当た
りの冷却エネルギーＰは、温度差をΔＴとすると、次式
で与えられる。
りの冷却エネルギーＰは、温度差をΔＴとすると、次式
で与えられる。
【数２】 Ｐ＝ＭΔＴ −（２） （２）式を（１）式に代入してＭを消去すると、エクセ
ルギーとしての評価を表わす次式が得られる。
ルギーとしての評価を表わす次式が得られる。
【数３】 Ｅ＝（Ｍ／２Ｔ0 ）ΔＴ2 ＝ＰΔＴ2 ／２Ｔ0 ΔＴ＝ＰΔＴ／２Ｔ0 −（３）
【００１５】ここで、冷却パワーと温度差が一次式で結
合されていると仮定すると、
合されていると仮定すると、
【数４】 Ｐ＝Ｐ0 −ｋΔＴ −（４） となる（ただし、Ｐ0 ；温度差０での冷却パワー、ｋ；
比例定数）。（４）式を（３）式に代入して変形する
と、次式となる。
比例定数）。（４）式を（３）式に代入して変形する
と、次式となる。
【数５】 Ｅ＝（ΔＴ／２Ｔ0 ）（Ｐ0 −ｋΔＴ）＝（Ｐ0 ΔＴ−ｋΔＴ2 ）／２Ｔ0 −（５） この（５）式により、エクセルギーＥはＰ0 、ΔＴ、
ｋ、Ｔ0 の関数として表わされるので、計算によって求
めることができる。
ｋ、Ｔ0 の関数として表わされるので、計算によって求
めることができる。
【００１６】エクセルギーＥが最大値となるΔＴを求め
るため、ＥをΔＴで微分し、ｄＥ／ΔＴ＝０とすると、
るため、ＥをΔＴで微分し、ｄＥ／ΔＴ＝０とすると、
【数６】 ΔＴ＝−Ｐ0 ／２ｋ −（６） が得られる。上述したように冷却パワーと温度差が一次
式で結合されていると仮定しているので、ｋは次式で与
えられる。
式で結合されていると仮定しているので、ｋは次式で与
えられる。
【数７】 ｋ＝−Ｐ0 ／ΔＴmax −（７）
【００１７】（７）式を（６）式に代入して変形する
と、次式となる。
と、次式となる。
【数８】 ΔＴ＝（Ｐ0 ／２）（ΔＴmax ／Ｐ0 ）＝ΔＴmax ／２ −（８） この（８）式より、ΔＴは最大到達温度の１／２程度に
設定するのが最も効率がよいことが分かる。そのときの
エクセルギーＥは、次式で与えられる。
設定するのが最も効率がよいことが分かる。そのときの
エクセルギーＥは、次式で与えられる。
【数９】 Ｅ＝ＰΔＴ／２Ｔ0 ＝（Ｐ0 ／２）（ΔＴmax ／２）／２Ｔ0 ＝Ｐ0 ΔＴmax ／８Ｔ0 −（９） この（９）式より、Ｐ0 とΔＴmax との積が最大になる
ような使用条件で使用した場合に最も効率が高くなるこ
とが分かる。したがって、このＰ0 とΔＴmax との積を
最大にするように薄膜を設計すればよいことが分かる。
ような使用条件で使用した場合に最も効率が高くなるこ
とが分かる。したがって、このＰ0 とΔＴmax との積を
最大にするように薄膜を設計すればよいことが分かる。
【００１８】次に、Ｐ0 およびΔＴmax を最大にする条
件を各々詳細に検討する。まず、ΔＴmax を最大にする
条件を求めるため、放射冷却のパワーについて検討す
る。放射冷却のパワーは、大気および冷却面の放射のバ
ランスに依存するので、次式で与えられる。
件を各々詳細に検討する。まず、ΔＴmax を最大にする
条件を求めるため、放射冷却のパワーについて検討す
る。放射冷却のパワーは、大気および冷却面の放射のバ
ランスに依存するので、次式で与えられる。
【数１０】
【００１９】（１０）式において、Ｐrad とは放射冷却
膜の冷却パワーを表わし、右辺第１項で表わされる外へ
出ていく放射のエネルギーと第２項で表わされる放射冷
却膜が受ける放射エネルギーとの差として定義され、こ
の差が実際の放射冷却のパワーとなる。また、（１０）
式において、Ｗ（λ，Ta）は黒体の輻射を表わすプラン
クの式であり、Ｔs 、Ｔa は夫々、表面の温度および大
気の温度である。また、ｅs 、ｅa 、は夫々、表面の放
射率および大気の放射率であり、次式で与えられる。
膜の冷却パワーを表わし、右辺第１項で表わされる外へ
出ていく放射のエネルギーと第２項で表わされる放射冷
却膜が受ける放射エネルギーとの差として定義され、こ
の差が実際の放射冷却のパワーとなる。また、（１０）
式において、Ｗ（λ，Ta）は黒体の輻射を表わすプラン
クの式であり、Ｔs 、Ｔa は夫々、表面の温度および大
気の温度である。また、ｅs 、ｅa 、は夫々、表面の放
射率および大気の放射率であり、次式で与えられる。
【数１１】 ここで、 ｅa （θ，λ）＝１. ３＜λ＜８（μm ） ｅa （θ，λ）＝const. ８＜λ＜13（μm ） ｅa （θ，λ）＝１. 13＜λ＜50（μm ） Ｒ（θ，λ）は入射角θ、波長λにおける表面の反射
率、ＲTE、ＲTMは夫々、ＴＥ波およびＴＭ波に対する表
面の反射率を示す。
率、ＲTE、ＲTMは夫々、ＴＥ波およびＴＭ波に対する表
面の反射率を示す。
【００２０】ところで、上記（１０）式はそのままでは
理解しにくいので、C.G.Granqvistらの論文中に記載さ
れている放射冷却パワーを求める近似式を引用する。こ
の近似式は、上記（１０）式と同一内容の式であり、Ｔ
a Ｔs の仮定条件の下で、次式のように表わされる。
理解しにくいので、C.G.Granqvistらの論文中に記載さ
れている放射冷却パワーを求める近似式を引用する。こ
の近似式は、上記（１０）式と同一内容の式であり、Ｔ
a Ｔs の仮定条件の下で、次式のように表わされる。
【数１２】 ここで、σはσ＝５．６７×１０-8Ｗｍ-2Ｋ-4となる常
数である。（１２）式において、平衡点、すなわちＰ
rad ＝０となる条件は、（１２）式の｛ ｝内が０にな
る条件であり、次式により表わされる。
数である。（１２）式において、平衡点、すなわちＰ
rad ＝０となる条件は、（１２）式の｛ ｝内が０にな
る条件であり、次式により表わされる。
【数１３】
【００２１】（１３）式の値を大きくするためには、ｅ
s2（θ）／ｅs （θ）の値を大きく取る必要があり、こ
の値をηとして定義している。
s2（θ）／ｅs （θ）の値を大きく取る必要があり、こ
の値をηとして定義している。
【数１４】 η＝ｅs2 （θ）／ｅs （θ） −（１４） ここで、ｅs2（θ）は、８μm 〜13μm での特定の角度
方向における物体の放射によるエネルギー変換の程度を
表わす数値であり、ｅs （θ）は全波長域における、特
定の角度方向における物体の放射によるエネルギー変換
の程度を表す数値であることから、ηは大気の窓領域の
放射率と全波長領域での放射率の比となり、ΔＴを大き
くするためにはηの値を大きくすることが必要になる。
C.G.Granqvist らの論文にはΔＴとηをどのように関連
付けるかが明示されていないが、（１３）式よりηと
（Ｔa 4 −Ｔs 4 ）の最大値とが比例関係にあることが
分かる。したがって、有効な冷却エネルギーを最大にす
る設計を行うためには、ΔＴ＝Ｔa −Ｔs を適切にコン
トロールする必要がある。
方向における物体の放射によるエネルギー変換の程度を
表わす数値であり、ｅs （θ）は全波長域における、特
定の角度方向における物体の放射によるエネルギー変換
の程度を表す数値であることから、ηは大気の窓領域の
放射率と全波長領域での放射率の比となり、ΔＴを大き
くするためにはηの値を大きくすることが必要になる。
C.G.Granqvist らの論文にはΔＴとηをどのように関連
付けるかが明示されていないが、（１３）式よりηと
（Ｔa 4 −Ｔs 4 ）の最大値とが比例関係にあることが
分かる。したがって、有効な冷却エネルギーを最大にす
る設計を行うためには、ΔＴ＝Ｔa −Ｔs を適切にコン
トロールする必要がある。
【００２２】（１３）式をΔＴを用いた表現に直すため
に、Ｔs ＝Ｔa −ΔＴを代入すると、（１３）式は次式
のように変形される。
に、Ｔs ＝Ｔa −ΔＴを代入すると、（１３）式は次式
のように変形される。
【数１５】 （Ｔa 4 −Ｔs 4 ）＝Ｔa 4 −（Ｔa −ΔＴ）4 ＝４Ｔa 3 ΔＴ−６Ｔa 2 ΔＴ2 ＋４Ｔa ΔＴ3 −ΔＴ4 −（１５） この（１５）式では、Ｔa はΔＴに比べて大きいことか
ら、ΔＴの１次の項が支配的であることが分かる。した
がって、ηとΔＴmax とがほぼ比例関係にあるものとし
てよいことが分かる。
ら、ΔＴの１次の項が支配的であることが分かる。した
がって、ηとΔＴmax とがほぼ比例関係にあるものとし
てよいことが分かる。
【００２３】次に、Ｐ0 を最大にするためにはどのよう
な設計条件が必要であるかを検討する。上記（１２）式
にＴs ＝Ｔa を代入すると次式が得られる。
な設計条件が必要であるかを検討する。上記（１２）式
にＴs ＝Ｔa を代入すると次式が得られる。
【数１６】 この（１６）式において、ｅa2（θ）は大気の特性であ
って気象条件により与えられる条件であるので、Ｐrad
( ΔT=0)を大きくするにはｅs2（θ）を大きくする必要
がある。よって、Ｐrad ( ΔT=0)はｅs2（θ）にほぼ比
例することが期待できる。
って気象条件により与えられる条件であるので、Ｐrad
( ΔT=0)を大きくするにはｅs2（θ）を大きくする必要
がある。よって、Ｐrad ( ΔT=0)はｅs2（θ）にほぼ比
例することが期待できる。
【００２４】以上より、（１）Ｐ0 とΔＴMAX との積が
最大になるような設計が望ましく、（２）Ｐrad ( ΔT=
0)はｅs2（θ）にほぼ比例し、（３）ηとΔＴmax とは
ほぼ比例関係にあることが分かった。以上により放射冷
却膜のある角度θでの評価関数を定義することができた
が、実際に使用する際には、半球方向の立体角を考慮し
て単一評価尺度を求めることが必要になる。したがっ
て、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs を評価関数として採用するこ
とが妥当であることが分かった。
最大になるような設計が望ましく、（２）Ｐrad ( ΔT=
0)はｅs2（θ）にほぼ比例し、（３）ηとΔＴmax とは
ほぼ比例関係にあることが分かった。以上により放射冷
却膜のある角度θでの評価関数を定義することができた
が、実際に使用する際には、半球方向の立体角を考慮し
て単一評価尺度を求めることが必要になる。したがっ
て、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs を評価関数として採用するこ
とが妥当であることが分かった。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の放射冷却膜の第１実施例の設
計例を示す断面図である。本実施例の放射冷却膜１は、
Ａｌ基板上に大気側より膜厚ｄ１＝１４０ｎｍのＳｉＯ
2 の第１層、膜厚ｄ２＝４００ｎｍのＳｉＯの第２層、
および膜厚ｄ３＝５８０ｎｍのａ‐Ｓｉ（アモルフォス
シリコン）の第３層を設けた多層膜構造になっている。
説明する。図１は本発明の放射冷却膜の第１実施例の設
計例を示す断面図である。本実施例の放射冷却膜１は、
Ａｌ基板上に大気側より膜厚ｄ１＝１４０ｎｍのＳｉＯ
2 の第１層、膜厚ｄ２＝４００ｎｍのＳｉＯの第２層、
および膜厚ｄ３＝５８０ｎｍのａ‐Ｓｉ（アモルフォス
シリコン）の第３層を設けた多層膜構造になっている。
【００２６】次に、この第１実施例の放射冷却膜１の性
能評価について説明する。なお、上記放射冷却膜の設計
および評価においては、ＳｉＯの光学定数として前記文
献１、２中のグラフから求めた光学定数を用い、ＳｉＯ
2 、ａ‐Ｓｉ、Ｓｉ、Ａｌの光学定数については、Edwa
rd D.Paric(ed,) のHandBook of Optical Constantsof
Solids,1985のデータを用いた。また、放射冷却膜の評
価は、図６（ａ）〜（ｅ）に各層を構成する物質（Ａ
ｌ、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2 、ａ‐Ｓｉ）毎の屈折率ｎ
および吸収係数ｋの特性を示すように、波長５〜３０μ
ｍ（波数２０００〜３３３ｃｍ-1）の領域で実施した。
能評価について説明する。なお、上記放射冷却膜の設計
および評価においては、ＳｉＯの光学定数として前記文
献１、２中のグラフから求めた光学定数を用い、ＳｉＯ
2 、ａ‐Ｓｉ、Ｓｉ、Ａｌの光学定数については、Edwa
rd D.Paric(ed,) のHandBook of Optical Constantsof
Solids,1985のデータを用いた。また、放射冷却膜の評
価は、図６（ａ）〜（ｅ）に各層を構成する物質（Ａ
ｌ、Ｓｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2 、ａ‐Ｓｉ）毎の屈折率ｎ
および吸収係数ｋの特性を示すように、波長５〜３０μ
ｍ（波数２０００〜３３３ｃｍ-1）の領域で実施した。
【００２７】上記評価関数；ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs を用
いて放射冷却膜の冷却能力を評価すると、第１実施例の
放射冷却膜は、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＝１．３７７とな
った。この評価関数の値に基づいて実用上の膜厚の許容
範囲を規定するために、ηｅ s2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．２
の条件で各層の膜厚の各種の組み合わせについて数値計
算を行って各層の膜厚の許容範囲を求めたところ、第１
層のＳｉＯ2 は４０〜３００ｎｍ、第２層のＳｉＯは１
２０〜６００ｎｍ、第３層のａ‐Ｓｉは４８０〜６６０
ｎｍにすればよいことが確かめられた。これらの許容範
囲は、請求項１記載の範囲と一致している。なお、さら
に高い冷却能力が要求される場合には、ηｅs2＝ｅs2 2
／ｅs ＞１．３６の条件を用いるのが望ましく、その場
合の許容範囲は夫々、第１層のＳｉＯ2 は８０〜２２０
ｎｍ、第２層のＳｉＯは３００〜４８０ｎｍ、第３層の
ａ‐Ｓｉは５６０〜６００ｎｍにすればよいことが確か
められた。
いて放射冷却膜の冷却能力を評価すると、第１実施例の
放射冷却膜は、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＝１．３７７とな
った。この評価関数の値に基づいて実用上の膜厚の許容
範囲を規定するために、ηｅ s2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．２
の条件で各層の膜厚の各種の組み合わせについて数値計
算を行って各層の膜厚の許容範囲を求めたところ、第１
層のＳｉＯ2 は４０〜３００ｎｍ、第２層のＳｉＯは１
２０〜６００ｎｍ、第３層のａ‐Ｓｉは４８０〜６６０
ｎｍにすればよいことが確かめられた。これらの許容範
囲は、請求項１記載の範囲と一致している。なお、さら
に高い冷却能力が要求される場合には、ηｅs2＝ｅs2 2
／ｅs ＞１．３６の条件を用いるのが望ましく、その場
合の許容範囲は夫々、第１層のＳｉＯ2 は８０〜２２０
ｎｍ、第２層のＳｉＯは３００〜４８０ｎｍ、第３層の
ａ‐Ｓｉは５６０〜６００ｎｍにすればよいことが確か
められた。
【００２８】上記設計例の放射冷却膜は、入射角４５°
について波数とＲｐ（Ｐ成分の反射率）、Ｒｓ（Ｓ成分
の反射率）との間の関係を示す、図３に示すような反射
率特性が得られ、また、図５に実線で示す冷却パワー特
性が得られた。この冷却パワー特性は、図９に点線で示
したC.G.Granqvist らの従来例（ＳｉＯ単層膜）の特性
を大きく上回るとともに、実線で示した田澤、種村の従
来例の特性とほぼ同等の良好なものとなった。なお、上
記特性の算出は、波長範囲３〜３０μ、周囲温度２９４
Ｋ、垂直方向の大気の窓領域での大気放射率０．２の条
件を用いた。
について波数とＲｐ（Ｐ成分の反射率）、Ｒｓ（Ｓ成分
の反射率）との間の関係を示す、図３に示すような反射
率特性が得られ、また、図５に実線で示す冷却パワー特
性が得られた。この冷却パワー特性は、図９に点線で示
したC.G.Granqvist らの従来例（ＳｉＯ単層膜）の特性
を大きく上回るとともに、実線で示した田澤、種村の従
来例の特性とほぼ同等の良好なものとなった。なお、上
記特性の算出は、波長範囲３〜３０μ、周囲温度２９４
Ｋ、垂直方向の大気の窓領域での大気放射率０．２の条
件を用いた。
【００２９】また、上記設計例の放射冷却膜は、多層膜
として構成されているので、混合膜である田澤、種村の
従来例に対し作製の容易性、特性の再現性、コスト、耐
候性の点で優位性を有している。すなわち、本実施例の
放射冷却膜は、１つの蒸発源を用いて各層の構成物質を
順番に積層するので、作製が容易であるとともに特性の
再現性がよい。また、上記従来例で用いているＳｉＯは
Ｓｉの化合物としては安定しておらず、蒸着速度、圧力
によって屈折率が大きく変化する特性を有するため高度
な工程管理が必要となり、放射冷却膜のコストアップを
招くが、本実施例の製膜条件では厳密な膜厚の管理は要
求されないので、コストダウンになる。さらに、本実施
例の放射冷却膜は、最外層にＳｉＯ2 を有しているた
め、耐候性が優れている。
として構成されているので、混合膜である田澤、種村の
従来例に対し作製の容易性、特性の再現性、コスト、耐
候性の点で優位性を有している。すなわち、本実施例の
放射冷却膜は、１つの蒸発源を用いて各層の構成物質を
順番に積層するので、作製が容易であるとともに特性の
再現性がよい。また、上記従来例で用いているＳｉＯは
Ｓｉの化合物としては安定しておらず、蒸着速度、圧力
によって屈折率が大きく変化する特性を有するため高度
な工程管理が必要となり、放射冷却膜のコストアップを
招くが、本実施例の製膜条件では厳密な膜厚の管理は要
求されないので、コストダウンになる。さらに、本実施
例の放射冷却膜は、最外層にＳｉＯ2 を有しているた
め、耐候性が優れている。
【００３０】図２は本発明の放射冷却膜の第２実施例の
設計例を示す断面図である。本実施例の放射冷却膜２
は、Ａｌ基板上に大気側より膜厚ｄ１＝１３０ｎｍのＳ
ｉＯ2の第１層、膜厚ｄ２＝３９０ｎｍのＳｉＯの第２
層、および膜厚ｄ３＝６３０ｎｍのＳｉの第３層を設け
た多層膜構造になっている。
設計例を示す断面図である。本実施例の放射冷却膜２
は、Ａｌ基板上に大気側より膜厚ｄ１＝１３０ｎｍのＳ
ｉＯ2の第１層、膜厚ｄ２＝３９０ｎｍのＳｉＯの第２
層、および膜厚ｄ３＝６３０ｎｍのＳｉの第３層を設け
た多層膜構造になっている。
【００３１】次に、この第２実施例の放射冷却膜２の性
能評価について説明する。上記評価関数；ηｅs2＝ｅs2
2 ／ｅs を用いて第１実施例と同様にして放射冷却膜の
冷却能力を評価すると、第２実施例の放射冷却膜は、η
ｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＝１．３６２となった。この評価関
数の値に基づいて実用上の膜厚の許容範囲を規定するた
めに、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．２の条件で各層の膜
厚の各種の組み合わせについて数値計算を行って各層の
膜厚の許容範囲を求めたところ、第１層のＳｉＯ2 は３
０〜２８０ｎｍ、第２層のＳｉＯは３４０〜５９０ｎ
ｍ、第３層のＳｉは４８０〜７１０ｎｍにすればよいこ
とが確かめられた。これらの許容範囲は、請求項２記載
の範囲と一致している。なお、さらに高い冷却能力が要
求される場合には、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．３５の
条件を用いるのが望ましく、その場合の許容範囲は夫
々、第１層のＳｉＯ2 は９０〜１９０ｎｍ、第２層のＳ
ｉＯは３９０〜４５０ｎｍ、第３層のＳｉは６１０〜６
５０ｎｍにすればよいことが確かめられた。
能評価について説明する。上記評価関数；ηｅs2＝ｅs2
2 ／ｅs を用いて第１実施例と同様にして放射冷却膜の
冷却能力を評価すると、第２実施例の放射冷却膜は、η
ｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＝１．３６２となった。この評価関
数の値に基づいて実用上の膜厚の許容範囲を規定するた
めに、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．２の条件で各層の膜
厚の各種の組み合わせについて数値計算を行って各層の
膜厚の許容範囲を求めたところ、第１層のＳｉＯ2 は３
０〜２８０ｎｍ、第２層のＳｉＯは３４０〜５９０ｎ
ｍ、第３層のＳｉは４８０〜７１０ｎｍにすればよいこ
とが確かめられた。これらの許容範囲は、請求項２記載
の範囲と一致している。なお、さらに高い冷却能力が要
求される場合には、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs ＞１．３５の
条件を用いるのが望ましく、その場合の許容範囲は夫
々、第１層のＳｉＯ2 は９０〜１９０ｎｍ、第２層のＳ
ｉＯは３９０〜４５０ｎｍ、第３層のＳｉは６１０〜６
５０ｎｍにすればよいことが確かめられた。
【００３２】上記設計例の放射冷却膜は、入射角４５°
について波数とＲｐ（Ｐ成分の反射率）、Ｒｓ（Ｓ成分
の反射率）との間の関係を示す、図４に示すような反射
率特性が得られ、また、図５に点線で示す冷却パワー特
性が得られた。この冷却パワー特性は、図９に点線で示
したC.G.Granqvist らの従来例（ＳｉＯ単層膜）の特性
を大きく上回るとともに、実線で示した田澤、種村の従
来例の特性とほぼ同等の良好なものとなった。
について波数とＲｐ（Ｐ成分の反射率）、Ｒｓ（Ｓ成分
の反射率）との間の関係を示す、図４に示すような反射
率特性が得られ、また、図５に点線で示す冷却パワー特
性が得られた。この冷却パワー特性は、図９に点線で示
したC.G.Granqvist らの従来例（ＳｉＯ単層膜）の特性
を大きく上回るとともに、実線で示した田澤、種村の従
来例の特性とほぼ同等の良好なものとなった。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ａ
ｌを基板上にＳｉ層および少なくとも２層以上のＳｉ酸
化物層を具える多層膜構造の放射冷却膜を上述した評価
関数に基づいて設計したから、多層膜化によって図３〜
５の特性図に示すように放射冷却能力が向上し、ＳｉＯ
2 を最外層にしたことにより耐候性が向上し、さらに、
各層の膜厚の許容範囲が大きくなって簡便な製造設備に
よる薄膜作製が可能になった。
ｌを基板上にＳｉ層および少なくとも２層以上のＳｉ酸
化物層を具える多層膜構造の放射冷却膜を上述した評価
関数に基づいて設計したから、多層膜化によって図３〜
５の特性図に示すように放射冷却能力が向上し、ＳｉＯ
2 を最外層にしたことにより耐候性が向上し、さらに、
各層の膜厚の許容範囲が大きくなって簡便な製造設備に
よる薄膜作製が可能になった。
【図１】本発明の放射冷却膜の第１実施例の設計例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の放射冷却膜の第１実施例の設計例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】第１実施例において、入射角４５°について波
数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示
す特性図である。
数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示
す特性図である。
【図４】第２実施例において、入射角４５°について波
数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示
す特性図である。
数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示
す特性図である。
【図５】第１、第２実施例の放射冷却パワーと温度差と
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は夫々、波長５〜３０μｍ（波
数２０００〜３３３ｃｍ-1）の領域においてＡｌ、Ｓ
ｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2 、ａ‐Ｓｉ毎の屈折率および吸収
係数の特性を示す特性図である。
数２０００〜３３３ｃｍ-1）の領域においてＡｌ、Ｓ
ｉ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2 、ａ‐Ｓｉ毎の屈折率および吸収
係数の特性を示す特性図である。
【図７】ＳｉＯを用いる従来例において、入射角４５°
について波数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間
の関係を示す特性図である。
について波数とＰ成分の反射率、Ｓ成分の反射率との間
の関係を示す特性図である。
【図８】田澤、種村の提案したＳｉおよびＳｉＯの混合
膜の従来例において、入射角４５°について波数とＰ成
分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示す特性図
である。
膜の従来例において、入射角４５°について波数とＰ成
分の反射率、Ｓ成分の反射率との間の関係を示す特性図
である。
【図９】従来例の放射冷却パワーと温度差との関係を理
想的な放射冷却膜の場合と比較しながら示す特性図であ
る。
想的な放射冷却膜の場合と比較しながら示す特性図であ
る。
１ 放射冷却膜 ２ 放射冷却膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】上記C.G.Granqvist らの論文では主に、大
気の窓領域の放射率（emissivity）および全波長領域で
の放射率の比であるηに注目している。ここで、ηは前
述したように、大気の窓領域の放射率（emissivity) と
全波長領域の放射率（emissivity) の比であり、ηが大
きいほど温度差を大きくすることができるという放射冷
却膜の性能を表わし、１は最も活発に熱交換を行う状態
に対応し、０は全く熱交換を行わない状態に対応する。
しかし、ηは到達温度を大きくするための指標ではある
が、エネルギー的な効率を考慮した値ではない。また、
上記論文には、冷却能力（冷却パワー）を大きくするた
めには大気の窓領域での放射率ｅs2（θ）が大きい方が
よいと記載されているが、ｅs2（θ）はあくまでも補助
的な要素として位置付けられているに過ぎない。
気の窓領域の放射率（emissivity）および全波長領域で
の放射率の比であるηに注目している。ここで、ηは前
述したように、大気の窓領域の放射率（emissivity) と
全波長領域の放射率（emissivity) の比であり、ηが大
きいほど温度差を大きくすることができるという放射冷
却膜の性能を表わし、１は最も活発に熱交換を行う状態
に対応し、０は全く熱交換を行わない状態に対応する。
しかし、ηは到達温度を大きくするための指標ではある
が、エネルギー的な効率を考慮した値ではない。また、
上記論文には、冷却能力（冷却パワー）を大きくするた
めには大気の窓領域での放射率ｅs2（θ）が大きい方が
よいと記載されているが、ｅs2（θ）はあくまでも補助
的な要素として位置付けられているに過ぎない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】ここで、冷却パワーが温度差の１次関数で
あると仮定すると、
あると仮定すると、
【数４】 Ｐ＝Ｐ0 −ｋΔＴ −（４） となる（ただし、Ｐ0 ；温度差０での冷却パワー、ｋ；
比例定数）。（４）式を（３）式に代入して変形する
と、次式となる。
比例定数）。（４）式を（３）式に代入して変形する
と、次式となる。
【数５】 Ｅ＝（ΔＴ／２Ｔ0 ）（Ｐ0 −ｋΔＴ）＝（Ｐ0 ΔＴ−ｋΔＴ2 ）／２Ｔ0 −（５） この（５）式により、エクセルギーＥはＰ0 、ΔＴ、
ｋ、Ｔ0 の関数として表わされるので、計算によって求
めることができる。
ｋ、Ｔ0 の関数として表わされるので、計算によって求
めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】以上より、（１）Ｐrad (ΔT=０) とΔＴ
MAX との積が最大になるような設計が望ましく、（２）
Ｐrad (ΔT=０) はｅs2（θ）にほぼ比例し、（３）η
とΔＴmax とはほぼ比例関係にあることが分かった。以
上により放射冷却膜のある角度θでの評価関数を定義す
ることができたが、実際に使用する際には、半球方向の
立体角を考慮して単一評価尺度を求めることが必要にな
る。したがって、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs を評価関数とし
て採用することが妥当であることが分かった。
MAX との積が最大になるような設計が望ましく、（２）
Ｐrad (ΔT=０) はｅs2（θ）にほぼ比例し、（３）η
とΔＴmax とはほぼ比例関係にあることが分かった。以
上により放射冷却膜のある角度θでの評価関数を定義す
ることができたが、実際に使用する際には、半球方向の
立体角を考慮して単一評価尺度を求めることが必要にな
る。したがって、ηｅs2＝ｅs2 2 ／ｅs を評価関数とし
て採用することが妥当であることが分かった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】また、上記設計例の放射冷却膜は、多層膜
として構成されているので、混合膜である田澤、種村の
従来例に対し作製の容易性、特性の再現性、コスト、耐
候性の点で優位性を有している。すなわち、田澤−種村
の従来例では混合膜を作製するため、複数の蒸発源を用
い、それぞれの蒸着速度を正確にコントロールしなけれ
ば作製できなかったのに対し、本実施例の放射冷却膜は
１つの層を蒸着するのに１つの蒸発源を用い、そのコン
トロールは蒸着時間のみで容易に制御することができる
ため、作製が容易であるという効果を有するとともに特
性の再現性もよい。また、上記従来例で用いているＳｉ
ＯはＳｉの化合物としては安定しておらず、蒸着速度、
圧力によって屈折率が大きく変化する特性を有するため
高度な工程管理が必要となり、放射冷却膜のコストアッ
プを招くが、本実施例の製膜条件では厳密な膜厚の管理
は要求されないので、コストダウンになる。さらに、本
実施例の放射冷却膜は、最外層にＳｉＯ2 を有している
ため、耐候性が優れている。
として構成されているので、混合膜である田澤、種村の
従来例に対し作製の容易性、特性の再現性、コスト、耐
候性の点で優位性を有している。すなわち、田澤−種村
の従来例では混合膜を作製するため、複数の蒸発源を用
い、それぞれの蒸着速度を正確にコントロールしなけれ
ば作製できなかったのに対し、本実施例の放射冷却膜は
１つの層を蒸着するのに１つの蒸発源を用い、そのコン
トロールは蒸着時間のみで容易に制御することができる
ため、作製が容易であるという効果を有するとともに特
性の再現性もよい。また、上記従来例で用いているＳｉ
ＯはＳｉの化合物としては安定しておらず、蒸着速度、
圧力によって屈折率が大きく変化する特性を有するため
高度な工程管理が必要となり、放射冷却膜のコストアッ
プを招くが、本実施例の製膜条件では厳密な膜厚の管理
は要求されないので、コストダウンになる。さらに、本
実施例の放射冷却膜は、最外層にＳｉＯ2 を有している
ため、耐候性が優れている。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸化
物層を具える放射冷却膜であって、前記基板上に大気側
より膜厚４０〜３００ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜厚１
２０〜６００ｎｍのＳｉＯの第２層および、膜厚４８０
〜６６０ｎｍのａ‐Ｓｉの第３層を具えて成ることを特
徴とする、放射冷却膜。 - 【請求項２】 Ａｌを基板とし、Ｓｉ層およびＳｉ酸化
物層を具える放射冷却膜であって、前記基板上に大気側
より膜厚３０〜２８０ｎｍのＳｉＯ2 の第１層、膜厚３
４０〜５９０ｎｍのＳｉＯの第２層および、膜厚４８０
〜７１０ｎｍのＳｉの第３層を具えて成ることを特徴と
する、放射冷却膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15200493A JPH0713018A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 放射冷却膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15200493A JPH0713018A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 放射冷却膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713018A true JPH0713018A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15530967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15200493A Withdrawn JPH0713018A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 放射冷却膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713018A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008154691A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-24 | University Of Technology, Sydney | A cooling material |
| WO2019189418A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 富士フイルム株式会社 | 波長選択吸収材料、赤外センサー、波長選択光源及び放射冷却システム |
| KR20220082357A (ko) * | 2020-12-10 | 2022-06-17 | 고려대학교 산학협력단 | 홀 패턴층 기반의 복사 냉각 소자 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP15200493A patent/JPH0713018A/ja not_active Withdrawn
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