JPWO2020195743A1 - 放射冷却装置及び放射冷却方法 - Google Patents

Abstract

既設の屋外設備に後付け可能な柔軟性の高い放射冷却装置を提供する。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させる光反射層Ｂとが設けられ、赤外放射層Ａ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Ｊである。

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が設けられた放射冷却装置および当該放射冷却装置を用いた放射冷却方法に関する。

放射冷却とは、物質が周囲に赤外線などの電磁波を放射することでその温度が下がる現象のことを言う。この現象を利用すれば、たとえば、電気などのエネルギーを消費せずに物を冷やす放射冷却装置を構成することができる。

ちなみに、光反射層は、赤外放射層を透過した光（紫外光、可視光、赤外光）を反射して放射面から放射させることによって、赤外放射層を透過した光（紫外光、可視光、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光を赤外放射層に向けて反射する作用も奏することになるが、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（紫外光、可視光、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、二酸化ケイ素および酸化ハフニウムから成る赤外放射層を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
ちなみに、特許文献１には、赤外放射層として、光学ガラスを用いることも例示されている。

米国特許出願公開第２０１５／０３３８１７５号明細書

特許文献１が開示する従来の放射冷却装置は、赤外放射層が無機材料によって構成されているため、柔軟性がないものとなる。つまり、光反射層が、例えば銀の薄膜として構成されて、柔軟性を備えるとしても、無機材料によって構成される赤外放射層が柔軟性を備えないため、放射冷却装置が柔軟性を備えないものとなる。
したがって、従来の放射冷却装置は、既設の屋外設備における外壁等に後付けして、放射冷却性能を与えることが困難であった。

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、柔軟性を持たせた放射冷却装置及びその放射冷却装置を用いた放射冷却方法を提供することにある。

本発明の放射冷却装置は、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が設けられたものであって、その特徴構成は、
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、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、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。

そして、樹脂材料層は、柔軟性の高い樹脂材料にて形成されることになるから、樹脂材料層に柔軟性を持たせることができる。ちなみに、光反射層は、例えば銀の薄膜として構成する等により、柔軟性を備えさせることができる。
したがって、樹脂材料層と光反射層とを備える放射冷却装置に柔軟性を持たせることができる。

要するに、本発明の放射冷却装置の特徴構成によれば、柔軟性を持たせた放射冷却装置を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、前記光反射層は、波長０．４μｍから０．５μｍの反射率が９０％以上、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上である点にある。

すなわち、太陽光スペクトルは波長０．３μｍから４μｍにかけて存在し、そして、波長が０．４μｍから大きくなるにつれて強度が大きくなり、特に波長０．５μｍから波長２．５μｍにかけての強度が大きい。
光反射層が、波長０．４μｍから０．５μｍにかけて９０％以上の反射率を示し、波長０．５μｍより長波の反射率が９６％以上である反射特性を備えると、光反射層が太陽光エネルギーを５％程度以下しか吸収しなくなる。

その結果、夏場の南中時に、光反射層が吸収する太陽光エネルギーを５０Ｗ/ｍ^２程度以下とすることができ、樹脂材料層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。

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、光反射層よる太陽光エネルギーの吸収を抑えて、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、前記樹脂材料層の膜厚が、
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、１．５μｍから２．５μｍまでの光吸収率の波長平均が４０％以下となる光吸収特性を備え、且つ、
８μｍから１４μｍの輻射率の波長平均が４０％以上となる熱輻射特性を備える状態の厚みに調整されている点にある。

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、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ものである。以下、本明細書においては同様である。

すなわち、樹脂材料層は、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領域の波長帯域（光の波長８μｍから２０μｍの領域）において大きな熱輻射を発するように樹脂材料層の厚みを調整する必要がある。

具体的には、樹脂材料層における太陽光の光吸収率（光吸収特性）の観点において、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、１．５μｍから２．５μｍまでの光吸収率の波長平均が４０％以下とする必要がある。尚、２．５μｍから４μｍまでの光吸収率については、波長平均が１００％以下であればよい。
このような光吸収率が分布する場合、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。

つまり、太陽光の光吸収率は樹脂材料層の膜厚を厚くすると増加する。樹脂材料層を厚膜にすると、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。
上述の如く、光反射層での太陽光吸収は５０Ｗ／ｍ^２以下であることが好ましい。
したがって、樹脂材料層と光反射層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。樹脂材料層は、以上のように太陽光スペクトルのピーク値付近の吸収率が小さなものを用いるのが良い。

また、樹脂材料層の赤外光を放射する輻射率（熱輻射特性）の観点では、波長８μｍから１４μｍの輻射率の波長平均が４０％以上となる必要がある。
すなわち、光反射層で吸収される５０Ｗ／ｍ^２程度の太陽光の熱輻射を樹脂材料層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が出す必要がある。
例えば、外気温が３０℃のとき、波長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、実際に放射冷却装置を使用する環境は多湿であることもあり、その場合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、大気の窓はさらに狭くなり、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以上）ないと中緯度帯の低地で用いることができない。
したがって、樹脂材料層の厚みを、上述した光学的規定の範囲になるように調整することにより、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、昼間の日射環境下でも屋外で放射冷却できるようになる。

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って、日射環境下でも屋外で放射冷却できる。

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および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０．３−２．５μｍ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）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およ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、シリコーンゴムおよ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の主成分がシロキサンであり、
前記樹脂材料層の厚みが、１μｍ以上である点にある。

すなわち、上記式１のＡ＝１−ｅｘｐ（−αｔ）から分かるように、厚みｔによって、光吸収率（輻射率）は変化する。樹脂材料の光吸収率（輻射率）が、大気の窓において大きな吸収係数を持つ厚みが必要である。
シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が主たる構成要素の樹脂材料の場合、１μｍ以上の膜厚があると、大気の窓における輻射強度が大きくなって、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。

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、樹脂材料層を形成する樹脂材料の主成分がシロキサンである場合において、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、前記樹脂材料層の厚みが、１０μｍ以上である点にある。

すなわち、炭素−フッ素結合（Ｃ−Ｆ）、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）、ベンゼン環のいずれかが主たる構成要素の樹脂材料の場合、１０μｍ以上の膜厚があると、大気の窓における輻射強度が大きくなって、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。

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、樹脂材料層を形成する樹脂材料が、炭素−フッ素結合（Ｃ−Ｆ）、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）、ベンゼン環のいずれかが主たる構成要素の樹脂材料の場合において、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、前記樹脂材料層の厚みが、２０ｍｍ以下である点にある。

すなわち、樹脂材料層を形成する樹脂材料の大気の窓の熱輻射は材料表面から約１００μｍ程度以内の範囲で生じる。
つまり、樹脂材料の厚みが厚くなっても放射冷却に寄与する厚みは変わらず、残りの厚みは放射冷却後の冷熱を断熱する作用を与える。理想的に太陽光を全く吸収しない樹脂材料層ができたとすると、太陽光は放射冷却装置の光反射層でのみ吸収される。

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の厚みが２０ｍｍを超えると、冷却面（光反射層における樹脂材料層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、２０ｍｍ以上の厚みにすると、樹脂材料層の熱輻射（放射冷却）によって、上記冷却面にて冷却する冷却対象物を冷却することができず、冷却対象物が日射を受けて加熱されてしまうため、２０ｍｍ以上の膜厚にすることはできない。

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、冷却対象物を適切に冷却することができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、フッ素樹脂もしくはシリコーンゴムである点にある。

すなわち、炭素−フッ素結合（Ｃ−Ｆ）が主たる構成要素のフッ素樹脂、つまり、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、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（ＦＥＰＰ）は、太陽光スペクトルの紫外光域、可視光、近赤外域において殆ど光吸収性を持たない。

また、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を主鎖とし、側鎖の分子量が小さい樹脂、つまり、シリコーンゴムは、フッ素樹脂と同様に、太陽光スペクトルの紫外光域、可視光、近赤外域において殆ど光吸収性を持たない。
フッ素樹脂およびシリコーンゴムの熱伝導率は０．２Ｗ／ｍ・Ｋであり、この点に鑑みると、これら樹脂は厚さ２０ｍｍまで厚くしても放射冷却機能を発揮する。

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、樹脂材料層の樹脂材料がフッ素樹脂あるいはシリコーンゴムである場合において、放射冷却機能を適切に発揮させることができる。

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、ベンゼン環のいずれかを１つ以上を有する炭化水素を主鎖とする樹脂、又は、側鎖の炭化水素の炭素数が２個以上のシリコーン樹脂であり、
前記樹脂材料層の厚みが５００μｍ以下である点にある。

すなわち、樹脂材料層を形成する樹脂材料が、炭素−塩素結合（Ｃ−Ｆ）、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）、ベンゼン環のいずれかを１つ以上を有する炭化水素を主鎖とする樹脂であった場合、或いは、側鎖の炭化水素の炭素数が２個以上のシリコーン樹脂であった場合には、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現れる。

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。さらに、ＣＨ_３、ＣＨ_２、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。さらに、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、Ｒ_１−ＣＯ_２−Ｒ_２のような構造式を有する場合、波長１．９μｍあたりに大きな光吸収が存在する。

例えば、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、ポリ塩化ビニルは、近赤外域に関してＣＨ_３、ＣＨ_２、ＣＨに起因する同様の光吸収特性を示す。これら樹脂材料を熱伝導性の観点で規定した２０ｍｍの厚さまで厚くすると、太陽光に含まれる近赤外線を吸収して加熱される。したがって、これらの樹脂材料を用いる際は、厚さを５００μｍ以下にする必要がある。

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、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、ベンゼン環のいずれかを１つ以上を有する炭化水素を主鎖とする樹脂、又は、側鎖の炭化水素の炭素数が２個以上のシリコーン樹脂である場合において近赤外線の吸収を抑制できる。

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、炭素−フッ素結合、シロキサン結合を含む樹脂と、炭化水素を主鎖とする樹脂とのブレンドであり、前記樹脂材料層の厚みが５００μｍ以下である点にある。

すなわち、樹脂材料層を形成する樹脂材料が、炭素−フッ素結合（Ｃ−Ｆ）或いはシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）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の場合、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、フッ素モノマーおよ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および割合に応じて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、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。

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、樹脂材料が炭素−フッ素結合、シロキサン結合を含む樹脂と、炭化水素を主鎖とする樹脂とのブレンドである場合において、近赤外線の吸収を抑制できる。

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、フッ素樹脂であり、
前記樹脂材料層の厚みが、３００μｍ以下である点にある。

すなわち、放射冷却装置の実用の観点では、樹脂材料層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。冷却対象物を効果的に冷却するには、樹脂材料層の膜厚は必要最低限であるのがよい。樹脂材料層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。

飽和する樹脂材料層の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。したがって、熱伝導度の観点で５００μｍよりも３００μｍ以下に樹脂材料層の膜厚を抑えるのが望ましい。
ちなみに、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、熱貫流率が高まり冷却対象物の温度をより効果的に下げられるので、例えば、フッ素樹脂の場合、１００μｍ程度以下の厚さにしてもよい。

また、フッ素樹脂の場合は、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さらに大きな放射冷却効果が期待できる。
ちなみに、フッ素樹脂の一例としては、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が好適に使用できる。

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、樹脂材料がフッ素樹脂である場合において放射冷却効果を向上できる。

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、炭素−塩素結合、炭素−酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環のいずれかを一つ以上有する樹脂材料であり、
前記樹脂材料層の厚みが、５０μｍ以下である点にある。

すなわち、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材料の場合には、厚みが１００μｍであっても、大気の窓における熱輻射エネルギーは飽和しており、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、熱貫流率が高まり冷却対象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被冷却物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、放射冷却装置の冷却能力が高まる。
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。

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、炭素−塩素結合、炭素−酸素結合、エステル結合、エーテル結合、ベンゼン環のいずれかを一つ以上有する樹脂材料において放射冷却効果を向上できる。

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、炭素−ケイ素結合を有する樹脂材料であり、
前記樹脂材料層の厚みが、１０μｍ以下である点にある。

すなわち、炭素−ケイ素結合を有する樹脂材料の場合、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。樹脂材料の厚さが薄い方が、熱貫流率が高まり冷却対象物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材料の場合、１０μｍ以下の厚さにすると断熱性が小さくなり冷却物対象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材料の場合、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。

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、炭素−ケイ素結合を有する樹脂材料において放射冷却効果を向上できる。

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、塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂であり、
前記樹脂材料層の厚みが、１００μｍ以下で１０μｍ以上である点にある。

すなわち、厚みが１００μｍ以下で１０μｍ以上である塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、大気の窓領域において十分な熱輻射が得られるものである。
塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、その熱輻射特性が大気の窓領域において大きな熱輻射が得られるフッ素樹脂よりもやや劣るものの、シリコーンゴム等の他の樹脂材料よりも優れ、フッ素樹脂よりもかなり安価であるから、直射日光下で周囲温度よりも温度が低下する放射冷却装置を安価に構成するのに有効である。

さらに、薄膜状の塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、軟質性であるから、他物が接触しても傷がつき難いため、長期に亘って美麗な状態に維持できる。ちなみに、薄膜状のフッ素樹脂は、硬質性であるから、他物の接触により傷がつき易く、美麗な状態を維持し難いものである。

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、直射日光下で周囲温度よりも温度が低下しかつ傷がつき難い放射冷却装置を安価に得ることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記光反射層が、銀または銀合金で構成され、その厚みが５０ｎｍ以上である点にある。

すなわち、光反射層に上述の反射率特性、つまり、波長０．４μｍから０．５μｍの反射率が９０％以上、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上である反射率特性を持たせるためには、光反射層における放射面側の反射材料としては、銀または銀合金である必要がある。
そして、銀または銀合金のみで前述の反射率特性を持たせた状態で太陽光を反射する場合、厚さが５０ｎｍ以上必要である。

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、光反射層よる太陽光エネルギーの吸収を的確に抑えて、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、前記光反射層が、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金の積層構造である点にある。

すなわち、光反射層に前述の反射率特性を持たせるためには、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金を積層させた構造にしてもよい。なお、この場合も放射面側の反射材料は銀または銀合金である必要がある。この場合、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。

そして、アルミまたはアルミ合金は、銀または銀合金よりも安価であるから、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。
つまり、高価な銀または銀合金を薄くして、光反射層の低廉化を図るようにしながらも、光反射層を、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金との積層構造にすることにより、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。

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、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。

本発明の放射冷却装置の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層と前記光反射層とが積層された状態においてフィルム状である点にある。

すなわち、樹脂材料層と光反射層とが積層された状態においてフィルム状である。つまり、樹脂材料層と光反射層とが積層された状態に形成される放射冷却装置が、放射冷却フィルムとして作製されており、しかも、樹脂材料層が柔軟性を備えることにより、放射冷却装置（放射冷却フィルム）が、柔軟性を備えることになる。

したがって、フィルム状でかつ柔軟性を備える放射冷却装置（放射冷却フィルム）を、既設の屋外設備における外壁等に後付けして、放射冷却性能を与えるようにすることを良好に行える。

ちなみに、放射冷却装置（放射冷却フィルム）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に樹脂材料層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に樹脂材料層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を作製することが考えられる。

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、既設の設備に後付けして放射冷却性能を与えることを良好に行うことができる。

本発明の放射冷却方法は、上記特徴構成のいずれかを備える放射冷却装置を用いて、前記赤外光を前記樹脂材料層の前記光反射層と接する面とは反対側の前記放射面から放射する放射冷却方法であって、その特徴構成は、
前記放射面を空に向け、当該放射面から前記赤外光を放射する点にある。

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。さらに、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、本発明の放射冷却方法の特徴構成によれば、太陽光の光吸収を抑制しながら、冷却性能を向上することができる。

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。 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。 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。

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させる光反射層Ｂとを積層状態に備え、且つ、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。

光反射層Ｂは、赤外放射層Ａ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（０．４μｍ）から５００ｎｍ（０．５μｍ）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、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。

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、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る。

光反射層Ｂは、銀あるいは銀合金で構成される、又は、銀または銀合金とアルミまた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から外部へ逃がする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、赤外光ＩＲを樹脂材料層Ｊの光反射層Ｂと接する面とは反対側の放射面Ｈから放射する放射冷却方法を実施するために用いられることになり、具体的には、放射面Ｈを空に向け、当該空に向けた放射面Ｈから赤外光ＩＲ放射する放射冷却方法を実施することになる。

〔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。

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。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と光反射層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。
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、大気の窓はさらに狭くなり、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。

したがって、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および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）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およ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、シリコーンゴムおよ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１３．３μ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、樹脂材料としてはポリ塩化ビニル（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、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〕
上記した結合およ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。

これら結合およ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。

これら結合およ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、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１３．３μ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および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１９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も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。

〔光反射層およ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、フッ素樹脂の場合、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、塩化ビニル樹脂の場合、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１９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の場合、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（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。さらに、ＣＨ_３、ＣＨ_２、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。さらに、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、フッ素モノマーおよ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および割合に応じて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。したがって、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。さらに、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さら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）の反射材料は銀また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。

銀また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、０．４〜４．５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、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金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）の反射材料は銀また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。

銀および銀合金は風雨や湿度に弱くそれらから保護をする必要がある。そのために、図１５〜図１８に示す如く、銀や銀合金に隣接させる形態で、銀の保護層Ｄが必要である。
銀の保護層Ｄは、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、酸化膜（ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いることができる。厚みは無機材料の場合、０．０２μｍ以上、有機材料の場合、０．５μｍ以上が望ましい。無機材料の方が酸素の透過率が低いために、薄膜でも銀の保護として機能する。

〔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）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。塩化ビニル樹脂は、銀の上に貼りつけ、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１４の表１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１５〜図１８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を形成する樹脂材料はもとより柔軟であるために、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。

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、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１５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の両側に、保護層Ｄを形成し、上側の保護層Ｄの上部に、樹脂材料層Ｊを形成したものである。

図１５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、銀の保護層Ｄ、光反射層Ｂ、銀の保護層Ｄ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１６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。

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、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１７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。

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、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等にてフィルム状に形成されたフィルム層Ｆ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は、例えば、アクリル系粘着剤、フッ素系粘着剤、シリコーン系粘着剤があり、太陽光に対して高い透明性を持つものが望ましい。なお接着剤としてよく用いられるウレタン系接着剤は紫外線劣化しやすいので適さない。

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、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（ポリエチレンテレフタラート）等にてフィルム状に形成されたフィルム層Ｆ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。

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、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は、例えば、アクリル系粘着剤、フッ素系粘着剤、シリコーン系粘着剤があり、太陽光に対して高い透明性を持つものが望ましい。なお接着剤としてよく用いられるウレタン系接着剤は紫外線劣化しやすいので適さない。

〔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、樹脂材料層Ｊと光反射層Ｂとを全面的に密着させる場合を例示したが、樹脂材料層Ｊと光反射層Ｂとを部分的に接合させて、樹脂材料層Ｊと光反射層Ｂとの間に、伝熱可能な隙間を部分的に存在させてもよい。

（２）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。

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

本発明の放射冷却装置は、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が設けられたものであって、その特徴構成は、
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、
前記樹脂材料層が無機材料を含まず、前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂であり、
前記樹脂材料層の厚みが、１００μｍ以下で１０μｍ以上であり、
前記光反射層が、銀または銀合金で構成され、その厚みが５０ｎｍ以上である、又は、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金の積層構造である点にある。

要するに、本発明の放射冷却装置の特徴構成によれば、柔軟性を持たせた放射冷却装置を提供することができる。
また、厚みが１００μｍ以下で１０μｍ以上である塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、大気の窓領域において十分な熱輻射が得られるものである。
塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、その熱輻射特性が大気の窓領域において大きな熱輻射が得られるフッ素樹脂よりもやや劣るものの、シリコーンゴム等の他の樹脂材料よりも優れ、フッ素樹脂よりもかなり安価であるから、直射日光下で周囲温度よりも温度が低下する放射冷却装置を安価に構成するのに有効である。
さらに、薄膜状の塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂は、軟質性であるから、他物が接触しても傷がつき難いため、長期に亘って美麗な状態に維持できる。ちなみに、薄膜状のフッ素樹脂は、硬質性であるから、他物の接触により傷がつき易く、美麗な状態を維持し難いものである。
要するに、本発明の放射冷却装置の特徴構成によれば、直射日光下で周囲温度よりも温度が低下しかつ傷がつき難い放射冷却装置を安価に得ることができる。
また、光反射層に上述の反射率特性、つまり、波長０．４μｍから０．５μｍの反射率が９０％以上、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上である反射率特性を持たせるためには、光反射層における放射面側の反射材料としては、銀または銀合金である必要がある。
そして、銀または銀合金のみで前述の反射率特性を持たせた状態で太陽光を反射する場合、厚さが５０ｎｍ以上必要である。
要するに、本発明の放射冷却装置の特徴構成によれば、光反射層よる太陽光エネルギーの吸収を的確に抑えて、樹脂材料層による放射冷却を良好に行うことができる。
また、光反射層に前述の反射率特性を持たせるためには、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金を積層させた構造にしてもよい。なお、この場合も放射面側の反射材料は銀または銀合金である必要がある。この場合、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。
そして、アルミまたはアルミ合金は、銀または銀合金よりも安価であるから、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。
つまり、高価な銀または銀合金を薄くして、光反射層の低廉化を図るようにしながらも、光反射層を、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金との積層構造にすることにより、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。
要するに、本発明の放射冷却装置の特徴構成によれば、適切な反射率特性を持たせながらも、光反射層の低廉化を図ることができる。

Claims (18)

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させる光反射層とが設けられた放射冷却装置であって、
   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る放射冷却装置。
2. 前記光反射層は、波長０．４μｍから０．５μｍの反射率が９０％以上、波長５００ｎｍより長波の反射率が９６％以上である請求項１に記載の放射冷却装置。
3. 前記樹脂材料層の膜厚が、
   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、１．５μｍから２．５μｍまでの光吸収率の波長平均が４０％以下となる光吸収特性を備え、且つ、
   ８μｍから１４μｍの輻射率の波長平均が４０％以上となる熱輻射特性を備える状態の厚みに調整されている請求項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１〜３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の主成分がシロキサンであり、
   前記樹脂材料層の厚みが、１μｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
6. 前記樹脂材料層の厚みが、１０μｍ以上である請求項４に記載の放射冷却装置。
7. 前記樹脂材料層の厚みが、２０ｍｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
8. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、フッ素樹脂もしくはシリコーンゴムである請求項７に記載の放射冷却装置。
9. 前記樹脂材料層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、ベンゼン環のいずれかを１つ以上有する炭化水素を主鎖とする樹脂材料、又は、側鎖の炭化水素の炭素数が２個以上のシリコーン樹脂であり、
   前記樹脂材料層の厚みが５００μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
10. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、炭素−フッ素結合、シロキサン結合を含む樹脂と、炭化水素を主鎖とする樹脂とのブレンドであり、前記樹脂材料層の厚みが５００μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
11. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、フッ素樹脂であり、
    前記樹脂材料層の厚みが、３００μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
12. 前記樹脂材料層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、ベンゼン環のいずれかを一つ以上有する樹脂材料であり、
    前記樹脂材料層の厚みが、５０μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
13. 前記樹脂材料が、炭素−ケイ素結合を有する樹脂材料であり、
    前記樹脂材料層の厚みが、１０μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
14. 前記樹脂材料層を形成する樹脂材料が、塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂であり、
    前記樹脂材料層の厚みが、１００μｍ以下で１０μｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
15. 前記光反射層が、銀または銀合金で構成され、その厚みが５０ｎｍ以上である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
16. 前記光反射層が、銀または銀合金とアルミまたはアルミ合金の積層構造である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
17. 前記樹脂材料層と前記光反射層とを備える状態においてフィルム状である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の放射冷却装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の放射冷却装置を用いて、前記赤外光を前記樹脂材料層の前記光反射層と接する面とは反対側の前記放射面から放射する放射冷却方法であって、
    前記放射面を空に向け、当該放射面から前記赤外光を放射する放射冷却方法。

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