(57)【要約】【課題】極低温において、高い放射率を有し、コンタミネーション発生が抑制された赤外線放射構造を提供する。【解決手段】赤外線放射構造は、基材の主面に設けられた複数の第１凹部と、第１凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第２凹部と、第２凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第３凹部と、を具備する。このような赤外線放射構造によれば、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく放射される。また、基材からのコンタミネーション発生が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の主面に設けられた複数の第１凹部と、
前記第１凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第２凹部と、
前記第２凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第３凹部と、
を具備する赤外線放射構造。
【請求項２】
請求項１に記載された赤外線放射構造であって、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記第３凹部のそれぞれの深さ方向における断面は、三角形状を形成している
赤外線放射構造。
【請求項３】
請求項２に記載された赤外線放射構造であって、
前記断面において、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記第３凹部のそれぞれの形状は、相似になっている
赤外線放射構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記第２凹部及び前記第３凹部のそれぞれは、環状の溝を形成するように構成されている
赤外線放射構造。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記第３凹部のそれぞれは、多角錐状に形成されている
赤外線放射構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記基材は、金属で構成されている
赤外線放射構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記主面において、１６００μｍ以下の波長域における光の反射率は、２０％以下である
赤外線放射構造。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記第１凹部は、前記主面において２次元状に周期的に配置され、
前記第２凹部は、前記第１凹部の前記内面において周期的に配置され、
前記第３凹部は、前記第２凹部の前記内面において周期的に配置されている
赤外線放射構造。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記第３凹部によって、前記主面から段階的に掘り下げられた窪み形状が構成されている
赤外線放射構造。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載された赤外線放射構造であって、
前記第１凹部、前記第２凹部及び前記第３凹部のそれぞれは、すり鉢状に形成されている
赤外線放射構造。
【請求項１１】
基材の主面に設けられた複数の第１凸部と、
前記第１凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第２凸部と、
前記第２凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第３凸部と、
を具備する赤外線放射構造。
【請求項１２】
主面を有する基材と、
前記主面に設けられた複数の第１凹部と、
前記第１凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第２凹部と、
前記第２凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第３凹部と、
を具備する赤外線放射体。
【請求項１３】
主面を有する基材と、
前記主面に設けられた複数の第１凸部と、
前記第１凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第２凸部と、
前記第２凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第３凸部と、
を具備する赤外線放射体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間で利用可能な赤外線放射構造及び赤外線放射体に関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙空間で動作する宇宙機器として、例えば、高感度の天文衛星、地球観測用赤外センサ等がある。高感度の天文衛星としては、例えば、天体観測用の望遠鏡を備え、望遠鏡により赤外線を捉えることにより天体を観測する観測衛星がある。
【０００３】
但し、観測機器は、その温度に応じた赤外線を放射する。これにより、宇宙空間では観測機器を冷却する必要が生じる。例えば、観測機器を充分に冷却しないと、天体からの赤外線強度よりも望遠鏡からの赤外線強度が強くなってしまい、暗い天体が充分に観測されなくなる。
【０００４】
このような状況の中、観測機器を機械式冷凍機によって強制的に冷却し、さらには、観測機器の放射冷却面に赤外線放射体としての黒色塗料をコーティングして、黒色塗料から赤外線を放出させる技術がある（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】篠崎、「赤外線天文衛星ＳＰＩＣＡのリスク低減フェーズ＃２におけるミッション部冷却システムの熱設計」第１４回宇宙科学シンポジウム、２０１４．０１．９−１０、Ｐ２−０４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、黒色塗料は、一般的な塗装（成膜）での厚さ（数１０μｍ以上数１００μｍ以下）では、温度の低下に伴い赤外線の放射率が低下する傾向にある。例えば、常温から５０Ｋ（ケルビン）の範囲では、所望の放射率が得られるものの、５０Ｋ以下の極低温では、充分な放射率が得られない。また、黒色塗料は、下地から剥がれる場合もあり、発塵またはガスの放出（以下、「コンタミネーション発生」という場合がある）の要因になる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、極低温において、高い放射率を有し、コンタミネーション発生が抑制された赤外線放射構造及び赤外線放射体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る赤外線放射構造は、基材の主面に設けられた複数の第１凹部と、第１凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第２凹部と、第２凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第３凹部と、を具備する。
このような赤外線放射構造によれば、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。また、黒色塗料を用いないことから基材からのコンタミネーション発生が抑制される。また、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの形状を独立的に変えることにより、放射率が上昇する波長帯を選択的に調整することができる。さらに、基材に黒色塗料をコーティングする必要がなくなり、加工が容易になる。これにより、設計精度が向上する。
【０００９】
上記の赤外線放射構造においては、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの深さ方向における断面は、三角形状を形成してもよい。
このような赤外線放射構造によれば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの深さ方向における断面が三角形状となり、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【００１０】
上記の赤外線放射構造においては、断面において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの形状は、相似になってもよい。
このような赤外線放射構造によれば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの深さ方向における断面が相似となり、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【００１１】
上記の赤外線放射構造においては、第２凹部及び第３凹部のそれぞれは、環状の溝を形成するように構成されてもよい。
このような赤外線放射構造によれば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれが環状となり、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。さらに、三次元加工が容易になる。
【００１２】
上記の赤外線放射構造においては、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれは、多角錐状に形成されてもよい。
このような赤外線放射構造によれば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれが多角錐状に形成され、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【００１３】
上記の赤外線放射構造においては、基材は、金属で構成されてもよい。
このような赤外線放射構造によれば、基材が金属で構成されているので、基材からの発塵またはガスの放出が抑制される。
【００１４】
上記の赤外線放射構造においては、主面において、１６００μｍ以下の波長域における光の反射率は、２０％以下であってもよい。
このような赤外線放射構造によれば、基材の主面において、１６００μｍ以下の波長域における光の反射率が２０％以下に抑えられる。
【００１５】
上記の赤外線放射構造においては、第１凹部は、主面において２次元状に周期的に配置されてもよい。第２凹部は、第１凹部の内面において周期的に配置されてもよい。第３凹部は、第２凹部の内面において周期的に配置されてもよい。
このような赤外線放射構造によれば、基材の主面において、第１凹部が２次元状に周期的に配置され、赤外線が放射される領域がさらに増大する。また、第１凹部の内面において、第２凹部が周期的に満遍なく配置され、赤外線が基材からさらに効率よく吸収及び放射される。また、第２凹部の内面において、第３凹部が周期的に満遍なく配置され、赤外線が基材からさらに効率よく吸収及び放射される。
【００１６】
上記の赤外線放射構造においては、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって、主面から段階的に掘り下げられた窪み形状が構成されてもよい。
このような赤外線放射構造によれば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部により、赤外線が基材から効率よく吸収及び放射される。
【００１７】
上記の赤外線放射構造においては、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれは、すり鉢状に形成されてもよい。
このような赤外線放射構造においても、第１凹部、第２凹部及び第３凹部により、赤外線が基材から効率よく吸収及び放射される。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る赤外線放射構造は、基材の主面に設けられた複数の第１凸部と、第１凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第２凸部と、第２凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第３凸部と、を具備する。
このような赤外線放射構造によれば、第１凸部、第２凸部及び第３凸部により、赤外線が基材から効率よく吸収及び放射される。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る赤外線放射体は、主面を有する基材と、この主面に設けられた複数の第１凹部と、第１凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第２凹部と、第２凹部の内面に設けられた少なくとも１つの第３凹部と、を具備する。
このような赤外線放射体によれば、常温から極低温において、第１凹部、第２凹部及び第３凹部によって赤外線が効率よく吸収及び放射される。また、黒色塗料を用いないことから基材からのコンタミネーション発生が抑制される。また、第１凹部、第２凹部及び第３凹部のそれぞれの形状を独立的に変えることにより、放射率が上昇する波長帯を選択的に調整することができる。さらに、基材に黒色塗料をコーティングする必要がなくなり、加工が容易になる。これにより、設計精度が向上する。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る赤外線放射体は、主面を有する基材と、主面に設けられた複数の第１凸部と、第１凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第２凸部と、第２凸部の側面に設けられた少なくとも１つの第３凸部と、を具備する。
このような赤外線放射体によれば、第１凸部、第２凸部及び第３凸部により、赤外線が基材から効率よく吸収及び放射される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る赤外線放射体の一部を示す概略平面図である。
【図２】図（ａ）は、図１のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。図（ｂ）は、図１のＡ３−Ａ４線における赤外線放射体の概略断面図である。
【図３】図（ａ）は、本実施形態に係る赤外線放射体を示す概略平面図である。図（ｂ）は、図（ａ）のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。
【図４】図（ａ）及び図（ｂ）は、本実施形態に係る赤外線放射体を示す立体像である。
【図５】比較例に係る赤外線放射体の温度と放射率との関係を示すグラフ図である。
【図６】比較例に係る赤外線放射体の波長と反射率との関係を示すグラフ図である。
【図７】本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する波長と反射率との関係を示すグラフ図である。
【図８】本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する温度と放射率との関係を示すグラフ図である。
【図９】本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する放射率を熱量法により測定した結果である。
【図１０】本実施形態に係る赤外線放射体の放射率を理論予測計算した結果である。
【図１１】本実施形態に係る赤外線放射体の放射率を理論予測計算した結果である。
【図１２】本実施形態に係る赤外線放射体の放射率を理論予測計算した結果である。
【図１３】本実施形態に係る赤外線放射体の変形例の一部を示す概略平面図である。
【図１４】図（ａ）は、図１３のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。図（ｂ）は、図１３のＡ３−Ａ４線における赤外線放射体の概略断面図である。
【図１５】図（ａ）及び図（ｂ）は、本実施形態に係る赤外線放射体の凹部の変形例を示す概略段面図である。
【図１６】図（ａ）は、本実施形態に係る赤外線放射体のさらに別の変形例を示す概略平面図である。図（ｂ）は、図（ａ）のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。
【図１７】本実施形態に係る赤外線放射体のさらに別の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本発明は、以下の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、以下に示される形状、寸法は一例であり、例示された形状、寸法に限らない。
【００２３】
［赤外線放射体の構造］
図１は、本実施形態に係る赤外線放射体の一部を示す概略平面図である。
図２（ａ）は、図１のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。図２（ｂ）は、図１のＡ３−Ａ４線における赤外線放射体の概略断面図である。
【００２４】
図１、図２（ａ）、（ｂ）に例示する赤外線放射体１は、宇宙空間で使用されることが可能なブロック体状の赤外線放射体である。赤外線放射体１は、例えば、金属等の基材１０からなり、第１凹部１１と、少なくとも１つの第２凹部１２と、少なくとも１つの第３凹部１３と、を具備する。第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３のそれぞれは、基材１０の上面１０ｕ（第１主面）の側に設けられている。すなわち、赤外線放射体１は、基材１０の上面１０ｕに、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３が設けられた構造を有する。また、金属とは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等である。なお、図１では、第３凹部１３の表示が略されている。また、本実施形態では、基材１０の上面１０ｕに、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３が設けられた構造を赤外線放射構造と呼称する場合がある。
【００２５】
第１凹部１１は、基材１０の上面１０ｕに設けられている。第１凹部１１は、例えば、基材１０の上面１０ｕから掘り下げられている。第１凹部１１の深さは、例えば、１０ｍｍである。また、基材１０の上面１０ｕを上面視したとき、第１凹部１１の外形は、矩形状になっている。例えば、第１凹部１１の外形は、一辺が１１．５ｍｍの正方形状をしている。
【００２６】
また、第１凹部１１は、第１凹部１１の深さ方向における断面において、例えば、三角形状に設けられている。例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示す断面において、第１凹部１１は、正三角形状になっている。すなわち、第１凹部１１は、第１凹部１１の底部１１ｂを頂点とする四角錐状に構成されている。但し、第１凹部１１の底部１１ｂは、曲面でもよく、平坦面であってもよい。底部１１ｂが平坦面の場合、Ａ１−Ａ２線及びＡ３−Ａ４線における第１凹部１１の断面は、台形状を形成する。この場合、第１凹部１１は、すり鉢状に形成される。
【００２７】
第２凹部１２は、第１凹部１１の内面１１ｉに設けられている。第２凹部１２は、第１凹部１１の内面１１ｉから掘り下げられた孔である。第２凹部１２は、第１凹部１１の内面１１ｉに複数配置されている。複数の第２凹部１２のそれぞれの開口面積は、第１凹部１１の開口面積よりも小さい。複数の第２凹部１２のそれぞれの深さは、例えば、１．０ｍｍである。また、赤外線放射体１を上面視（透視）したとき、複数の第２凹部１２のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成している。複数の第２凹部１２のそれぞれは、内面１１ｉにおいて、底部１１ｂから上面１０ｕに向かって周期的に配置されている。
【００２８】
赤外線放射体１において、複数の第２凹部１２のそれぞれは、第２凹部１２の深さ方向における断面において、三角形状に設けられている。例えば、図２（ａ）、（ｂ）の例では、複数の第２凹部１２のそれぞれの断面は、正三角形状になっている。さらに、Ａ１−Ａ２線またはＡ３−Ａ４線と平行な任意の線に沿って上面１０ｕから下面１０ｄ（第２主面）に向かう方向に基材１０を切断したとき、複数の第２凹部１２のそれぞれの断面は、例えば、同じ三角形状になっている。
【００２９】
また、第２凹部１２の底部１２ｂは、曲面でもよく、平坦面であってもよい。底部１２ｂが平坦面の場合、Ａ１−Ａ２線及びＡ３−Ａ４線における第２凹部１２の断面は、台形状を形成する。この場合、第２凹部１２は、すり鉢状に形成される。
【００３０】
第３凹部１３は、第２凹部１２の内面１２ｉに設けられている。第３凹部１３は、第２凹部１２の内面１２ｉから掘り下げられた孔である。第３凹部１３は、第２凹部１２の内面１２ｉに複数配置されている。第３凹部１３の開口面積は、第２凹部１２の開口面積よりも小さい。複数の第３凹部１３のそれぞれの深さは、例えば、０．２ｍｍである。また、赤外線放射体１を上面視（透視）したとき、複数の第３凹部１３のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成している。また、複数の第３凹部１３のそれぞれは、内面１２ｉにおいて、底部１２ｂから内面１１ｉに向かって周期的に配置されている。
【００３１】
また、複数の第３凹部１３のそれぞれは、第３凹部１３の深さ方向における断面において、例えば、三角形状に設けられている。例えば、図２（ａ）、（ｂ）の例では、複数の第３凹部１３のそれぞれの断面は、正三角形状になっている。さらに、Ａ１−Ａ２線またはＡ３−Ａ４線と平行な任意の線に沿って上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に基材１０を切断したとき、複数の第３凹部１３のそれぞれの断面は、例えば、同じ三角形状になっている。
【００３２】
また、第３凹部１３の底部１３ｂは、曲面でもよく、平坦面であってもよい。第３凹部１３の底部１３ｂが平坦面の場合、Ａ１−Ａ２線及びＡ３−Ａ４線における第３凹部１３の断面は、台形状を形成する。この場合、第３凹部１３は、すり鉢状に形成される。
【００３３】
このように、赤外線放射体１においては、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３によって、上面１０ｕから段階的に掘り下げられた窪み形状が構成されている。また、赤外線放射体１において、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３のそれぞれの断面形状は、互いに相似であってもよい。また、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３のそれぞれの断面形状によって、フラクタル曲線が形成されてもよい。
【００３４】
図３（ａ）は、本実施形態に係る赤外線放射体を示す概略平面図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態に係る赤外線放射体を示す立体像である。
図４（ａ）には、基材１０の上面１０ｕ側の像が示され、図４（ｂ）には、基材１０の下面１０ｄ側の像が示されている。
【００３５】
図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）に示すように、赤外線放射体１においては、基材１０の上面１０ｕ側に第１凹部１１が２次元状に配置されている。例えば、上面１０ｕ側において、複数の第１凹部１１がＸ軸方向及びＹ軸方向に周期的に配置されている。図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）の例では、計１６個（４個（Ｘ軸方向）×４個（Ｙ軸方向））の第１凹部１１が基材１０の上面１０ｕの側に配置されている。基材１０の上面１０ｕ（または、下面１０ｄ）の平面形状は、例えば、正方形状である。この正方形の一辺の長さは、例えば、５０ｍｍである。基材１０の厚さは、例えば、２０ｍｍである。また、図４（ｂ）に示すように、基材１０の下面１０ｕには、第１凹部１１が形成されていない。例えば、基材１０の下面１０ｕは、略平坦になっている。
【００３６】
赤外線放射体１の作用を説明する前に、比較例に係る赤外線放射体の作用について説明する。
【００３７】
図５は、比較例に係る赤外線放射体の温度と放射率との関係を示すグラフ図である。
図５の横軸は、温度（Ｋ）であり、縦軸は、放射率（規格値（ｎ．ｕ．））である。図５には、黒色塗料の温度と放射率との関係が示されている。黒色塗料の厚さは、１３０μｍである。また、図５には、常温における分光反射率の測定結果より各温度における放射率に換算した値（４Ｋ以上１００Ｋ以下）と、熱量法によって求めた実測値（２０Ｋ以上８０Ｋ以下）が示されている。
【００３８】
宇宙空間で用いられる赤外線放射体においては、常温から極低温（５０Ｋ以下）までの温度域において高い放射率を持つことが要求される。しかし、極低温になると、赤外放射の支配波長が長波長側にシフトするため、高い放射率が得られなくなる場合がある。例えば、図５に示すように、黒色塗料では、温度が５０Ｋよりも低くなると、放射率が徐々に下がることが判明している。
【００３９】
図６は、図５と同一の比較例に係る赤外線放射体の波長と反射率との関係を示すグラフ図である。
図６の横軸は、波長（μｍ）であり、縦軸は、反射率（％）である。図６には、上述した黒色塗料の波長と反射率との関係が示されている。なお、反射率と放射率との間には、キルヒホッフの法則のもと、「反射率＝１−放射率」の関係がある。
【００４０】
また、黒色塗料においては、図６に示すように、１μｍ以上１３０μｍ未満（常温から液体窒素温度（７７Ｋ）に対応）の波長域では、反射率が１０％以下になっている。すなわち、黒色塗料においても、常温から液体窒素温度の範囲では、高い放射率が得られる。しかし、１３０μｍ以上１０００μｍ以下（５０Ｋ以下の温度に対応）の波長域では、反射率が高くなり、例えば、５５０μｍ付近では８０％以上になっている。すなわち、黒体色塗料では、温度が極低温に近づくにつれ、放射率が低下する。また、黒色塗料は、温度変化によって下地から剥がれる場合がある。また、剥がれた黒色塗料は、発塵の要因にもなる。さらに、黒色塗料からは、ガスが放出される場合もある。
【００４１】
また、黒色塗料とは別の比較例として、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を金属板上に成長させた赤外線放射体（カーボンナノチューブ黒体）がある。ここで、カーボンナノチューブの長さは、数１００μｍである。但し、カーボンナノチューブは、温度変化によって下地から剥がれる場合がある。剥がれたカーボンナノチューブは、発塵の要因になる場合がある。
【００４２】
また、黒色塗料とはさらに別の比較例として、ハニカム構造の柱状体を２次元状に配置させた赤外線放射体がある。しかし、この構造体では、常温から５０Ｋの温度域において高い放射率を持つように設計すると、極低温（５０Ｋ以下）では、高い放射率が得られなくなる場合がある。逆に、極低温において高い放射率を持つように設計すると、常温から５０Ｋの温度域では、高い放射率が得られなくなる場合がある。これにより、常温から極低温の温度域において高い放射率を持つようにするには、結局、黒色塗料を柱状体の表面にコーティングする必要が生じる。
【００４３】
これに対して、本実施形態に係る赤外線放射体１は、以下に説明する利点を有する。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する波長と反射率との関係を示すグラフ図である。
図７の横軸は、波長（μｍ）であり、縦軸は、反射率（％）である。図７には、参考として赤外線放射体１の凹部が形成されていない平面である下面１０ｄにおける反射率も示されている。
【００４５】
図７に示すように、赤外線放射体１では、１μｍ以上１６００μｍ以下の波長域で、反射率が２０％以下になる。例えば、１μｍ以上１６００μｍ以下の波長域で、反射率が最大値となるのは、９００μｍ付近である（反射率１２％）。すなわち、赤外線放射体１においては、１μｍ以上１６００μｍ以下の波長域で、反射率が１２％以下になっている。
【００４６】
すなわち、赤外線放射体１において、１６００μｍ以下の波長域における光（赤外線）の反射率は、２０％以下になっている。これにより、赤外線放射体１を用いれば、室温から極低温の温度域において、放射率が８０％以上になり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。なお、赤外線放射体１の下面１０ｄ（第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３が設けられていない金属面）においては、反射率が９０％を超える波長域が存在している。
【００４７】
図８は、本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する温度と放射率との関係を示すグラフ図である。
図８の横軸は、温度（Ｋ）であり、縦軸は、放射率（規格値（ｎ．ｕ．））である。ここで、図８に示される放射率は、常温での分光反射率の値から換算された放射率である。図８には、参考として赤外線放射体１の下面１０ｄにおける放射率及び黒色塗料の放射率も示されている。
【００４８】
図８に示すように、赤外線放射体１の上面１０ｕでは、４Ｋ以上常温以下の波長域で、放射率が９５％以上になっている。これに対し、黒色塗料では、１５Ｋで放射率が５５％となり、温度が１５Ｋから下がるにつれ、放射率が低下する。また、赤外線放射体１の下面１０ｄでは、１５Ｋで放射率が２０％以下となり、温度が１５Ｋから下がるにつれ、さらに放射率が低下している。
【００４９】
図９は、本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する放射率を熱量法により測定した結果である。
図９の横軸は、温度（Ｋ）であり、縦軸は、放射率（規格値（ｎ．ｕ．））である。図９には、熱量法により測定した結果の他に、本実施形態に係る赤外線放射体の試作品が有する常温での分光反射率の値から換算した放射率（１０ｕ）も示されている。さらに図９には、比較例として、図５で示した黒色塗料の熱量法により測定した放射率が示されている。
【００５０】
図９に示すように、熱量法により測定した放射率と、常温での分光反射率の値から換算した放射率とは、絶対値が大きく異なる。但し、それぞれの温度依存性は、以下に説明する共通部分がある。
【００５１】
一つは、黒色塗料など従来の一般的な赤外線放射体では温度が下がるにつれ、顕著に放射率が低下するが、熱量法により測定した放射率と、常温での分光反射率の値から換算した放射率とは、温度変化に対して略一定の放射率を維持していることである。これは、図７の分光反射率の結果でも示されている通り、本実施形態に係る赤外線放射体１では、大きさの異なる凹部が多段状に配置されることにより、広い波長域で一定の反射率を有するため、と考えられる。
【００５２】
もう一つは、熱量法により測定した放射率も、常温での分光反射率の値から換算した放射率も、黒色塗料と比較して温度依存性は小さいものの、３０Ｋで極小値となっている点である。これは、図７の分光反射率の結果から考察すると、３０Ｋの黒体輻射強度が最大となる波長に対応する９６．６μｍ付近（図７の矢印Ｐ）で一旦、反射率が増加していることを反映していると考えられる。
【００５３】
例えば、図１０〜図１２は、本実施形態に係る赤外線放射体の放射率を理論予測計算した結果である。各図の横軸は、本実施形態に係る赤外線放射体を構成する素材自身の赤外放射率であり、縦軸は、放射率（規格値（ｎ．ｕ．））である。各図において、第１凹部のみを有する赤外線放射体を「１段の赤外線放射体」、第１凹部及び第２凹部を有する赤外線放射体を「２段の赤外線放射体」、第１凹部〜第３凹部を有する赤外線放射体を「３段の赤外線放射体」、第１凹部〜第４凹部を有する赤外線放射体を「４段の赤外線放射体」、第１凹部〜第５凹部を有する赤外線放射体を「５段の赤外線放射体」と呼び、段数の違いにより最終的にその赤外線放射体が示す放射率の差を比較している。図１０では各段の凹部のアスペクト比（開口面からの深さ／開口幅）が「１」の場合を示している。図１１では各段の凹部のアスペクト比（開口面からの深さ／開口幅）が「２」の場合を示している。図１２では各段の凹部のアスペクト比（開口面からの深さ／開口幅）が「４」の場合を示している。ここで、「開口幅」とは、例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に沿った上面１０ｕの位置での開口幅を言う。
【００５４】
図１０に示す計算結果では、アスペクト比が「１」の場合において、素材の赤外放射率が０．０１であっても、第３凹部までを有することで、放射率が「０．４８」程度になっている。この値は、図９に示す熱量法の測定結果「０．４２（２０Ｋ）」と略一致している。本実施形態に係る赤外線放射体の試作品は、アスペクト比が略「１」であり第３凹部までを有するため、熱量法により測定した放射率と理論予測した放射率が略一致したと言える。これら、温度依存性の傾向が予想通りであったこと及び放射率の値が計算値と略一致したことから、本実施形態の原理的な実証ができたと言える。
【００５５】
図１１より、アスペクト比が「２」である凹部の場合では第４凹部以上の段数を有することで、または、図１２より、アスペクト比「４」である凹部の場合では第３凹部以上の段数を有することで、本実施形態に係る赤外線放射体を構成する素材自身の赤外放射率が「０．０１」でも、最終的に赤外線放射構造体が有する放射率が「０．９」を超えることが分かった。すなわち、アスペクト比を「１」より大きくして、かつ第３凹部以上の段数を有する構造とすることにより、目標放射率を達成できることが分かった。
【００５６】
これらの計算結果は、図９に示す分光反射率の値から換算した放射率と異なる結果を示す場合もある。これは、本実施形態にかかわる赤外線放射体１が複雑な形状であり最適化すべきパラメータが多数存在したことや、金属用三次元プリンタで用いる材料の熱光学特性（すなわち素材自身の赤外放射率）をいまだに十分に把握できていなかったこと等が要因として考えられる。但し、定性的な傾向は一致したため、原理的な部分を実証することには成功している。各パラメータを最適化していくことにより、放射率の絶対値を上げることが可能である。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る赤外線放射体１では、基材１０の上面１０ｕにおいて、第１凹部１１が２次元状に周期的に配置されている。また、第２凹部１２が第１凹部１１の内面１１ｉにおいて、周期的に満遍なく配置されている。さらに、第３凹部１３が第２凹部１２の内面１２ｉにおいて、周期的に満遍なく配置されている。このような赤外線放射体１を用いれば、常温から極低温において、放射率が１００％に近くなり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【００５８】
この理由の１つとして、例えば、赤外線放射体１に複数の第１凹部１１、複数の第２凹部１２及び複数の第３凹部１３が配置されたことにより、赤外線が複数の第１凹部１１、複数の第２凹部１２及び複数の第３凹部１３のそれぞれで多重反射したり、または、共鳴が起きたりすることが考えられる。この結果、１μｍ以上１６００μｍ以下という幅広い波長域で、赤外線が高い放射率を以って効率よく吸収及び放射される。
【００５９】
例えば、第１凹部１１は、ミリ波程度の赤外光を主に吸収し、第２凹部１２は、波長が数１００μｍ程度の赤外光を主に吸収し、第３凹部１３は、波長が数１０μｍ程度の赤外光を主に吸収する。これにより、赤外線放射体１を用いれば、１μｍ以上１６００μｍ以下という幅広い波長域で、赤外線の反射率が２０%以下に抑制される。
【００６０】
また、赤外線放射体１は、例えば、金属の単体であり、黒色塗料を要しない。これにより、赤外線放射体１は、発塵しにくくなる。また、赤外線放射体１は、黒色塗料に比べてガスを放出し難い。さらに、赤外線放射体１は、金属で構成され、高い機械的強度を有する。
【００６１】
また、上述した第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３のそれぞれの形状、寸法は一例である。赤外線放射体１においては、第１凹部１１、第２凹部１２及び第３凹部１３のそれぞれの形状を独立的に変えることにより、１μｍ以上１６００μｍ以下の波長域において、特定の波長帯における放射率を選択的に調整することができる。
【００６２】
また、赤外線放射体１では、基材１０に黒色塗料をコーティングする必要がなくなり、加工が容易になる。これにより、設計精度が向上する。赤外線放射体１は、例えば、三次元プリンタにより形成される。
【００６３】
［赤外線放射体の変形例］
図１３は、本実施形態に係る赤外線放射体の変形例の一部を示す概略平面図である。
図１４（ａ）は、図１３のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。図１４（ｂ）は、図１３のＡ３−Ａ４線における赤外線放射体の概略断面図である。
【００６４】
図１３、図１４（ａ）、（ｂ）に示す赤外線放射体２は、ブロック体状の赤外線放射体である。赤外線放射体２は、基材１０の上面１０ｕに、第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３が設けられた構造を有する。但し、赤外線放射体２においては、第１凹部２１のほか、第２凹部２２及び第３凹部２３のそれぞれも、四角錐状に形成されている。なお、図１３では、第３凹部２３の表示が略されている。第１凹部２１の形状は、例えば、上述した第１凹部１１の形状と同じである。
【００６５】
第２凹部２２は、第１凹部２１の内面２１ｉに設けられている。第２凹部２２は、第１凹部２１の内面２１ｉから掘り下げられた孔である。第２凹部２２は、第１凹部２１の内面２１ｉに複数配置されている。複数の第２凹部２２のそれぞれの開口面積は、第１凹部２１の開口面積よりも小さい。複数の第２凹部２２のそれぞれの深さは、例えば、１．０ｍｍである。
【００６６】
複数の第２凹部２２のそれぞれは、内面２１ｉにおいて、底部２１ｂから上面１０ｕに向かって周期的に配置されている。さらに、複数の第２凹部２２のそれぞれは、上面１０ｕと平行な２次元方向において周期的に配置されている。
【００６７】
赤外線放射体２において、複数の第２凹部２２のそれぞれは、第２凹部２２の深さ方向における断面において、三角形状に設けられている。例えば、図１４（ａ）、（ｂ）の例では、複数の第２凹部２２のそれぞれの断面は、正三角形状になっている。さらに、Ａ１−Ａ２線またはＡ３−Ａ４線と平行な任意の線に沿って上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第２凹部２２のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第２凹部２２のそれぞれの断面は、例えば、同じ三角形状になっている。
【００６８】
第２凹部２２の底部２２ｂは、曲面でもよく、平坦面であってもよい。底部２２ｂが平坦面の場合、Ａ１−Ａ２線及びＡ３−Ａ４線における第２凹部２２の断面は、台形状を形成する。
【００６９】
第３凹部２３は、第２凹部２２の内面２２ｉに設けられている。第３凹部２３は、第２凹部２２の内面２２ｉから掘り下げられた孔である。第３凹部２３は、第２凹部２２の内面２２ｉに複数配置されている。第３凹部２３の開口面積は、第２凹部２２の開口面積よりも小さい。複数の第３凹部２３のそれぞれの深さは、例えば、０．２ｍｍである。また、複数の第３凹部２３のそれぞれは、内面２２ｉにおいて、底部２２ｂから内面２１ｉに向かって周期的に配置されている。さらに、複数の第３凹部２３のそれぞれは、内面２１ｉと平行な２次元方向において周期的に配置されている。
【００７０】
複数の第３凹部２３のそれぞれは、第３凹部２３の深さ方向における断面において、例えば、三角形状に設けられている。例えば、図１４（ａ）、（ｂ）の例では、複数の第３凹部２３のそれぞれは、正三角形状になっている。さらに、Ａ１−Ａ２線またはＡ３−Ａ４線と平行な任意の線に沿って上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第３凹部２３のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第３凹部２３のそれぞれの断面は、例えば、同じ三角形状になっている。
【００７１】
また、第３凹部２３の底部２３ｂは、曲面でもよく、平坦面であってもよい。第３凹部２３の底部２３ｂが平坦面の場合、Ａ１−Ａ２線及びＡ３−Ａ４線における第３凹部２３の断面は、台形状を形成する。
【００７２】
赤外線放射体２において、第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３のそれぞれの断面形状は、互いに相似であってもよい。また、第１凹部２１、第２凹部２２及び第３凹部２３のそれぞれの断面形状によって、フラクタル曲線が形成されてもよい。
【００７３】
このような赤外線放射体２においても、赤外線放射体１と同じ利点を有する。例えば、赤外線放射体２においても、常温から極低温において、放射率が１００％に近くなり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【００７４】
［赤外線放射体の他の変形例］
また、赤外線放射体１においては、複数の第２凹部１２が底部１１ｂから上面１０ｕに向かって周期的に配置されているが、この構造に限られない。例えば、複数の第２凹部１２は、底部１１ｂから上面１０ｕに向かってランダムに配置されてもよい。このランダムな配置は、第３凹部１３にも適用できる。
【００７５】
また、赤外線放射体１においては、第２凹部１２及び第３凹部１３の少なくもいずれかが連続的な環状である必要はなく、途中で途切れた構造であってもよい。また、途切れた箇所は、一箇所ではなく、複数個所であってもよい。さらに、第２凹部１２及び第３凹部１３の少なくともいずれかが波状となって環を構成してもよい。
【００７６】
また、赤外線放射体２においては、複数の第２凹部２２が底部１２ｂから上面１０ｕに向かって周期的に配置され、さらに、複数の第２凹部２２が上面１０ｕと平行な方向に周期的に配置されているが、この構造に限られない。例えば、複数の第２凹部２２は、底部１２ｂから上面１０ｕに向かってランダムに配置されてもよい。または、複数の第２凹部２２は、上面１０ｕと平行な方向にランダムに配置されてもよい。これらのランダムな配置は、第３凹部２３にも適用できる。
【００７７】
また、赤外線放射体２においては、複数の第２凹部２２のそれぞれの断面が同じ形状である必要はなく、例えば、複数の第２凹部２２のいずれかの容積が他の第２凹部２２の容積と異なってもよい。また、複数の第２凹部２２のいずれかの形状が他の第２凹部２２の形状と異なってもよい。また、複数の第２凹部２２のそれぞれの向き（例えば、第２凹部２２の中心軸を軸とする回転の向き）は、同じである必要はなく、複数の第２凹部２２のいずれかの向きが他の第２凹部２２の向きと異なってもよい。さらに、複数の第２凹部２２の中の隣り合う第２凹部２２同士が互いに繋がった構造でもよい。これらの構造は、第３凹部２３にも適用できる。
【００７８】
また、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）においては、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）が上面１０ｕにおいて周期的に配置されている必要はなく、ランダムに配置されてもよい。また、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）においては、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）のそれぞれの断面が同じ形状である必要はなく、例えば、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）のいずれかの容積が他の第凹部の容積と異なってもよい。また、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）のいずれかの形状が他の第１凹部の形状と異なってもよい。また、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）のそれぞれの向き（例えば、第１凹部の中心軸を軸とする回転の向き）は、同じである必要はなく、複数の第１凹部１１（または、複数の第１凹部２１）のいずれかの向きが他の第１凹部の向きと異なってもよい。
【００７９】
また、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）においては、これらが取り付けられる下地面が平面とは限らない。例えば、下地が曲面の場合がある。従って、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）の上面１０ｕ及び下面１０ｄは、曲面でもよい。
【００８０】
また、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）は、単体のブロック体に限る必要はない。例えば、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）においては、積層構造を有してもよい。例えば、第１凹部、第２凹部及び第３凹部が形成されている上側の部分と、第１凹部、第２凹部及び第３凹部の下側の部分とが異なる材料で構成されてもよい。
【００８１】
また、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）が貼り合わされた下地を赤外線放射体に含めて、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）としてもよい。
【００８２】
さらに、赤外線放射体１（または、赤外線放射体２）の上面１０ｕよりも面積が大きい基材（例えば、壁材、床材、天井材、窓枠材等）に直接的に第１凹部、第２凹部及び第３凹部が形成された構造も本実施形態の赤外線放射構造に含まれる。すなわち、壁材、床材、天井材、窓枠材等の大面積の基材に対して、第１凹部、第２凹部及び第３凹部が直接的に付与された構造も本実施形態に含まれる。
【００８３】
［凹部の変形例］
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、本実施形態に係る赤外線放射体の凹部の変形例を示す概略段面図である。
【００８４】
図１５（ａ）に示す第１凹部３１、第２凹部３２及び第３凹部３３は、半球状の孔となるように構成されている。
【００８５】
第１凹部３１は、基材１０の上面１０ｕから掘り下げられている。第１凹部３１の深さは、例えば、１０ｍｍである。また、基材１０の上面１０ｕを上面視したとき、第１凹部３１の外形は、円形状になっている。例えば、第１凹部３１の外形は、直径が２０ｍｍの円形状をしている。また、第１凹部３１は、第１凹部３１の深さ方向における断面において、例えば、半円形状に設けられている。但し、第１凹部３１の底部３１ｂは、平坦面であってもよい。
【００８６】
第２凹部３２は、第１凹部３１の内面３１ｉに設けられている。第２凹部３２は、第１凹部３１の内面３１ｉから掘り下げられた孔である。内面３１ｉは、曲面になっている。第２凹部３２は、第１凹部３１の内面３１ｉに複数配置されている。複数の第２凹部３２のそれぞれの開口面積は、第１凹部３１の開口面積よりも小さい。複数の第２凹部３２のそれぞれの深さは、例えば、１．０ｍｍである。
【００８７】
複数の第２凹部３２のそれぞれは、内面３１ｉにおいて、底部３１ｂから上面１０ｕに向かって周期的に配置されている。第１凹部３１を上面視（透視）したとき、複数の第２凹部３２のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成してもよい。または、第１凹部３１を上面視（透視）したとき、複数の半球状の第２凹部３２が第１凹部３１の外形の周方向に周期的に配置されてもよい。
【００８８】
複数の第２凹部３２のそれぞれは、第２凹部３２の深さ方向における断面において、半円形状に設けられている。例えば、複数の第２凹部３２のそれぞれが環状に繋がった溝を構成している場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第２凹部３２を切断したとき、複数の第２凹部３２のそれぞれの断面は、例えば、同じ半円形状になっている。または、複数の半球状の第２凹部３２が第１凹部３１の外形の周方向に周期的に配置されている場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第２凹部３２のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第２凹部３２のそれぞれの断面は、例えば、同じ半円形状になっている。また、第２凹部３２の底部３２ｂは、平坦面であってもよい。
【００８９】
第３凹部３３は、第２凹部３２の内面３２ｉに設けられている。第３凹部３３は、第２凹部３２の内面３２ｉから掘り下げられた孔である。第３凹部３３は、第２凹部３２の内面３２ｉに複数配置されている。第３凹部３３の開口面積は、第２凹部３２の開口面積よりも小さい。複数の第３凹部３３のそれぞれの深さは、例えば、０．２ｍｍである。
【００９０】
複数の第３凹部３３のそれぞれは、内面３２ｉにおいて、底部３２ｂから内面３１ｉに向かって周期的に配置されている。第２凹部３２を上面視（透視）したとき、複数の第３凹部３３のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成してもよい。または、第２凹部３２を上面視（透視）したとき、複数の半球状の第３凹部３３が第２凹部３２の外形の周方向に周期的に配置されてもよい。
【００９１】
複数の第３凹部３３のそれぞれは、第３凹部３３の深さ方向における断面において、例えば、半円形状に設けられている。例えば、複数の第３凹部３３のそれぞれが環状に繋がった溝を構成している場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第３凹部３３を切断したとき、複数の第３凹部３３のそれぞれの断面は、例えば、同じ半円形状になっている。または、複数の半球状の第３凹部３３が第２凹部３２の外形の周方向に周期的に配置されている場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第３凹部３３のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第３凹部３３のそれぞれの断面は、例えば、同じ半円形状になっている。また、第３凹部３３の底部３３ｂは、平坦面であってもよい。
【００９２】
第１凹部３１、第２凹部３２及び第３凹部３３のそれぞれの断面形状は、互いに相似であってもよい。また、第１凹部３１、第２凹部３２及び第３凹部３３のそれぞれの断面形状によって、フラクタル曲線が形成されてもよい。
【００９３】
図１５（ｂ）に示す第１凹部４１は、基材１０の上面１０ｕから掘り下げられている。第１凹部４１の深さは、例えば、１０ｍｍである。また、基材１０の上面１０ｕを上面視したとき、第１凹部４１の外形は、矩形状になっている。例えば、第１凹部４１の外形は、一辺が１０ｍｍの正方形状をしている。
【００９４】
第１凹部４１は、第１凹部４１の深さ方向における断面において、例えば、矩形状に設けられている。この矩形とは、例えば、正方形である。すなわち、第１凹部４１は、立方体状に構成されている。第１凹部４１の内面４１ｉは、底面４１ｂと側面４１ｗとを有する。
【００９５】
第２凹部４２は、第１凹部４１の内面４１ｉに設けられている。第２凹部４２は、第１凹部４１の内面４１ｉから掘り下げられた孔である。第２凹部４２は、第１凹部４１の内面４１ｉに複数配置されている。複数の第２凹部４２のそれぞれの開口面積は、第１凹部４１の開口面積よりも小さい。複数の第２凹部４２のそれぞれの深さは、例えば、１．０ｍｍである。第２凹部４２の内面４２ｉは、底面４２ｂと側面４２ｗとを有する。
【００９６】
複数の第２凹部４２のそれぞれは、第１凹部４１の底面４１ｂに配置され、さらに底面４１ｂから上面１０ｕに向かって側面４１ｗに周期的に配置されている。第１凹部４１を上面視（透視）したとき、複数の第２凹部４２のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成してもよい。または、第１凹部４１を上面視（透視）したとき、複数の立方体状の第２凹部４２が第１凹部４１の外形の周方向において周期的に配置されてもよい。
【００９７】
複数の第２凹部４２のそれぞれは、第２凹部４２の深さ方向における断面において、矩形状に設けられている。この矩形とは、例えば、正方形である。さらに、複数の第２凹部４２のそれぞれが環状に繋がった溝を構成している場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第２凹部４２を切断したとき、複数の第２凹部４２のそれぞれの断面は、例えば、同じ矩形状をしている。または、第１凹部４１の外形の周方向に複数の立方体状の第２凹部４２が周期的に配置されている場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第２凹部４２のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第２凹部４２のそれぞれの断面は、例えば、同じ矩形状をしている。
【００９８】
第３凹部４３は、第２凹部４２の内面４２ｉに設けられている。第３凹部４３は、第２凹部４２の内面４２ｉから掘り下げられた孔である。第３凹部４３は、第２凹部４２の内面４２ｉに複数配置されている。第３凹部４３の開口面積は、第２凹部４２の開口面積よりも小さい。複数の第３凹部４３のそれぞれの深さは、例えば、０．２ｍｍである。
【００９９】
複数の第３凹部４３のそれぞれは、第２凹部４２の底面４２ｂと、底面４２ｂから内面４１ｉに向かって側面４２ｗに周期的に配置されている。第２凹部４２を上面視（透視）したとき、複数の第３凹部４３のそれぞれは、例えば、環状に繋がった溝を構成してもよい。または、第２凹部４２を上面視（透視）したとき、第２凹部４２の外形の周方向において、複数の立方体状の第３凹部４３が周期的に配置されてもよい。
【０１００】
複数の第３凹部４３のそれぞれは、第３凹部４３の深さ方向における断面において、例えば、矩形状に設けられている。この矩形とは、例えば、正方形である。例えば、複数の第３凹部４３のそれぞれが環状に繋がった溝を構成している場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第３凹部４３を切断したとき、複数の第３凹部４３のそれぞれの断面は、例えば、同じ矩形状をしている。または、第２凹部４２の外形の周方向において複数の立方体状の第３凹部４３が周期的に配置されている場合、上面１０ｕから下面１０ｄに向かう方向に複数の第３凹部４３のそれぞれの中心を切断したとき、複数の第３凹部４３のそれぞれの断面は、例えば、同じ矩形状になっている。
【０１０１】
第１凹部４１、第２凹部４２及び第３凹部４３のそれぞれの断面形状は、互いに相似であってもよい。また、第１凹部４１、第２凹部４２及び第３凹部４３のそれぞれの断面形状によって、フラクタル曲線が形成されてもよい。
【０１０２】
このような凹部を備えた赤外線放射体であっても、常温から極低温において、放射率が１００％に近くなり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【０１０３】
また、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）には、凹部断面の変形例の一部を例示したに過ぎない。例えば、その断面形状は、角部が５個以上有する多角形でもよく、さらに、歪な形状の断面も本実施形態に適用できる。すなわち、本実施形態にかかる凹部の断面形状は無数に可能である。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、１つの赤外線放射体に配置される複数の凹部のそれぞれは、相似に限らず、異なる形状を複合させたものでもよい。
【０１０５】
例えば、複数の第１凹部１１の断面形状は、すべてが同じ断面形状である必要はなく、三角形、半円、四角形、角部が５個以上有する多角形及び歪な断面形状のいずれか２つ以上を組み合わせたものでもよい。このような組み合わせ構造は、他の凹部（第１凹部２１、３１、４１、第２凹部１２、２２、３２、４２、第３凹部１３、２３、３３、４３）にも適用される。さらに、この場合、基材１０の上面１０ｕ及び下面１０ｄは、平面または曲面のいずかでもよい。
【０１０６】
さらに、本実施形態に係る凹部は、第１凹部、第２凹部及び第３凹部に限らない。例えば、第３凹部よりも断面形状が小さい第４凹部、第４凹部よりも断面形状が小さい第５凹部、第５凹部よりも断面形状が小さい第６凹部・・・、というように基材１０に形成される凹部の種類は無数に可能である。さらに、第１凹部の断面形状よりも小さく第２凹部の断面形状よりも大きい凹部、第２凹部の断面形状よりも小さく第３凹部の断面形状よりも大きい凹部なども本実施形態に含まれる。このような凹部をさらに形成することにより、常温から極低温における赤外線放射体の放射率がさらに向上する。さらに、本実施形態に係る凹部は、四角錐に限らず、三角錐、五角錐、六角錐等の多角錐であってもよい。
【０１０７】
図１６（ａ）は、本実施形態に係る赤外線放射体のさらに別の変形例を示す概略平面図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ１−Ａ２線における赤外線放射体の概略断面図である。
【０１０８】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す赤外線放射体３（または、赤外線放射構造）においては、基材１０の上面１０ｕに複数の第１凸部５１が設けられている。基材１０の上面１０ｕ側に第１凸部５１が２次元状に配置されている。例えば、上面１０ｕ側において、複数の第１凸部５１がＸ軸方向及びＹ軸方向に周期的に配置されている。図１６（ａ）の例では、計１６個（４個（Ｘ軸方向）×４個（Ｙ軸方向））の第１凸部５１が基材１０の上面１０ｕの側に配置されている。第１凸部５１の形状は、多角錐である。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）の例では、四角錐である。
【０１０９】
また、赤外線放射体３においては、第１凸部５１の側面５１ｗに、図２（ａ）、（ｂ）に示す第２凹部１２が少なくとも１つ設けられている。さらに、この第２凹部１２の内面１２ｉには、図２（ａ）、（ｂ）に示す第３凹部１３が少なくとも１つ設けられている。
【０１１０】
ここで、隣り合う第１凸部５１の間の空間５１ｓｐは、上記の第１凹部１１のように、孔となっている。従って、この空間５１ｓｐを上記の第１凹部１１と見立てると、赤外線放射体３においても、空間５１ｓｐ、第２凹部１２及び第３凹部１３によって、赤外線が高い放射率を以って効率よく吸収及び放射される。つまり、赤外線放射体３においては、常温から極低温において、放射率が１００％に近くなり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【０１１１】
図１７は、本実施形態に係る赤外線放射体のさらに別の変形例を示す概略断面図である。図１７には、赤外線放射体４における第１凸部５１付近が拡大されて示されている。
【０１１２】
図１７に示す赤外線放射体４（または、赤外線放射構造）においては、基材１０の上面１０ｕに第１凸部５１が設けられ、第１凸部５１の側面５１ｗに第２凸部５２が少なくとも１つ設けられている。さらに、第２凸部５２の側面５２ｗには、第３凸部５３が少なくとも１つ設けられている。第１凸部５１の形状は、例えば、多角錐である。また、第２凸部５２及び第３凸部５３においては、赤外線放射体４を上面視（透視）したとき、第２凸部５２及び第３凸部５３のそれぞれが、例えば、環状に繋がった凸部であってもよく、多角錐であってもよい。多角錐とは、例えば、四角錐である。
【０１１３】
このような赤外線放射体４においても、上記の赤外線放射体１、２、３と同じ作用により、赤外線が高い放射率を以って効率よく吸収及び放射される。つまり、赤外線放射体４においては、常温から極低温において、放射率が１００％に近くなり、赤外線が効率よく吸収及び放射される。
【０１１４】
なお、凸部は、第１凸部、第２凸部及び第３凸部に限らない。例えば、第３凸部よりも断面形状が小さい第４凸部、第４凸部よりも断面形状が小さい第５凸部、第５凸部よりも断面形状が小さい第６凸部・・・、というように基材１０に形成される凸部の種類は無数に可能である。さらに、第１凸部の断面形状よりも小さく第２凸部の断面形状よりも大きい凸部、第２凸部の断面形状よりも小さく第３凸部の断面形状よりも大きい凸部なども本実施形態に含まれる。このような凸部をさらに形成することにより、常温から極低温における赤外線放射体の放射率がさらに向上する。さらに、本実施形態に係る凸部は、多角錐に限らず、半球、正方形であってもよい。
【０１１５】
さらに、本実施形態に係る基材１０は、金属に限らず、例えば、セラミック、樹脂等の非金属で構成されてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１、２、３、４…赤外線放射体
１０…基材
１０ｕ…上面
１０ｄ…下面
１１、２１、３１、４１…第１凹部
１２、２２、３２、４２…第２凹部
１３、２３、３３、４３…第３凹部
５１…第１凸部
５２…第２凸部
５３…第３凸部
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ…底部
１１ｉ、１２ｉ、２１ｉ、２２ｉ、３１ｉ、３２ｉ、４１ｉ、４２ｉ…内面
４１ｂ、４２ｂ・・・底面
４１ｗ、４２ｗ・・・側面
５１ｗ、５２ｗ…側面
５１ｓｐ…空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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