(57)【要約】      （修正有）【課題】選択放射放出を介して受動冷却するための装置の提供。【解決手段】透明基材と、前記透明基材に位置付けられるコーティングと、を備え、前記コーティングが、前記コーティングによって受容することができる赤外線の量よりも多い熱赤外線を大気へ放出するように構成される、装置。前記コーティングはポリマーを含み、赤外線波長領域に対応する少なくとも０．９の熱黒体放射率係数を有する。前記赤外線波長領域は、大気透過性窓において８マイクロメートル〜１３マイクロメートルの波長を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択放射放出を介して受動冷却するための装置であって、
透明基材と、
前記透明基材に位置付けられるコーティングと、を備え、前記コーティングが、前記コーティングによって受容することができる赤外線の量よりも多い熱赤外線を大気へ放出するように構成される、装置。
【請求項２】
前記コーティングが、赤外線波長領域に対応する少なくとも０．９の熱黒体放射率係数を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記赤外線波長領域が、大気透過性窓において８マイクロメートル〜１３マイクロメートルの波長を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記コーティングが、ポリマーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記化学コーティングが、エチルセルロース、ポリエチルメタクリレート（ＰＥＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、及びコポリマー混合物からなる群から選択される１つ以上のポリマーを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
選択放射放出を介して受動冷却するための方法であって、
コーティングを透明基材上に適用することを含み、前記コーティングが、前記コーティングによって受容することができる赤外線の量よりも多い熱赤外線を大気へ放出するように構成される、方法。
【請求項７】
前記コーティングが、赤外線波長領域に対応する少なくとも０．９の熱黒体放射率係数を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記赤外線波長領域が、大気透過性窓において８マイクロメートル〜１３マイクロメートルの波長を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティングが、ポリマーを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記コーティングが、エチルセルロース、ポリエチルメタクリレート（ＰＥＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、及びコポリマー混合物からなる群から選択される１つ以上のポリマーを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記透明基材が、ガラス片を含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本開示は、受動冷却に関する。より詳細には、本開示は、ガラス窓などの透明構造の受動放射冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器及び通信技術が進歩し、フレキシブルで透明な電子機器における研究が進むにつれて、光学的、熱的、機械的、及び／または電気的機能を実行するための透明材料に対する要求が高まっている。特に、機能性ガラス及び透明材料は、自動車のサンルーフ、フロントガラス、窓を含む用途、及び他の用途に対して必要とされる。
【０００３】
例えば、可視スペクトルにおける透過率（すなわち、光透過性）を有するグレージング及び構造機能性は、機械的衝撃に対する保護にとって望ましい。同様に、日光の反射、埋め込みアンテナ、コーティングに電流を通すことによる自動除霜、及びエネルギーの節約（例えば、電気自動車において）などの機能性を有する自動車グレージングコーティングに対する要求が存在する。このような用途は、ガラスを含む先端材料における研究を推進してきた。
【０００４】
対照的に、空調（例えば、サンルーフを有する車両において）による冷却コストの低減は、一般化され普及しているが、グレージングに基づくさらなる冷却技術は、非常に望ましい。暑い気候において窓の熱平衡を考慮するとき、内部温度（例えば、車または建築物内部）に影響を及ぼす主要な寄与が２つ存在する。第１の寄与は、内部において物体を加熱することに寄与する、窓を通して透過される日射量である。これは、窓またはグレージングの太陽熱利得係数（ＳＨＧＣ）によって定量化される。ＳＨＧＣを直接的に改変するガラス上の窓フィルムまたはコーティングが市販されている。実際、暑い気候に対する既存の有効なグレージングシステムにおいて、熱管理は、典型的に、このようにして、すなわち、ＳＨＧＣを減少させることによって取り組まれる。
【０００５】
第２の温度寄与は、窓によってその周囲に放出される熱放射と、窓ガラスによって窓の周囲から吸収される熱放射との間の平衡を伴う。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において記載される一実施形態は、選択放射放出を介して受動冷却するための装置を提供する。この装置は、透明基材及びその基材から熱を放射するための透明基材上のコーティングを含む。コーティングは、コーティングによって受容することができる赤外線の量よりも多い熱赤外線を大気へ放出するように構成される。
【０００７】
本実施形態の変種において、コーティングは、赤外線波長領域に対応する少なくとも０．９の熱黒体放射率係数を有する。
【０００８】
本実施形態の変種において、赤外線波長領域は、大気透過性窓において８マイクロメートル〜１３マイクロメートルの波長を含む。
【０００９】
本実施形態の変種において、コーティングは、ポリマーを含む。
【００１０】
本実施形態の変種において、コーティングは、エチルセルロース、ポリエチルメタクリレート（ＰＥＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、セルロースアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、及びコポリマー混合物からなる群から選択される１つ以上のポリマーを含む。
【００１１】
本実施形態の変種において、透明基材は、ガラス片を含み、化学コーティングは、ガラス片上にコーティングされる。
【００１２】
本実施形態の変種において、装置は、第２のガラス片及びさらなる熱を放射するための第２のガラス片上の第２のコーティングをさらに含む。第２のガラス片は、第１のガラス片と積層される。
【００１３】
本実施形態の変種において、装置は、入射日光を反射するための１層以上の反射コーティングをさらに含む。
【００１４】
本実施形態の変種において、透明基材は、窓、自動車窓、または自動車サンルーフの一部である。
【００１５】
本実施形態の変種において、コーティングは、液体冷却剤源または電源に連結されない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】自動車サンルーフにおける加熱及び冷却に対する寄与を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に従う受動放射冷却の動作原理を示す図である。
【図３】例示的なポリマーを例証し、それらの振動励起の概要図を表す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な放射率測定値を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による受動放射冷却システムの例示的な透過率測定値を例証する図である。
【図６】受動放射冷却システムを使用した実験結果に基づく例示的な冷却効果を示す図である。
【００１７】
図において、同様の参照番号は、同じ図形要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の記載は、当業者が実施形態を作製し使用することができるように提示され、特定用途及びその要件の文脈において提供される。開示された実施形態に対する種々の修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書において規定された一般原則は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び用途に適用されてもよい。このため、本発明は、示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書において開示される原理及び特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【００１９】
概要
本発明の実施形態は、選択放射放出を介して透明基材を受動冷却するためのシステム、装置、及び方法を提供する。開示された装置は、日光に曝されている間であっても、窓などの透明基材を冷却することができる光透過性化学コーティングを使用し、それによって、液体冷却剤または電源の必要性を削減する。そのために、本発明の実施形態は、周囲温度であっても、大気から受容するよりも多くの熱赤外（ＩＲ）線を放出することができる材料を使用する。日光がない場合、システムは、周囲温度未満の温度に達することができる。
【００２０】
ガラス窓において受動冷却を提供することによって、システムは、いかなる電気または液体冷却剤を必要とすることなく、エンクロージャ（部屋または車内など）における内部温度を減少させることができる。本システムが従来の窓グレージングと比較してさらなる冷却能力を提供することができると推定される。この冷却効果は、ガラスの可視波長透過率またはその色を変化させることなく、得ることができる。さらに、開示された溶液は、薄い、安価なポリマーフィルムを使用することができ、それ故、費用効果が高く、スケーラブルである。
【００２１】
加熱及び冷却に対する寄与
図１は、光透過性窓によって囲まれる内部空間、例えば、サンルーフ１０２を有する自動車の内部における加熱及び冷却に対する寄与を示す。表１は、サンルーフ１０２における加熱及び冷却に対するこれらの寄与をさらに要約し、車内部の温度に関するそれらの正味の効果、Ｔｃａｒを列挙する。図１に示すように、日光１０４は、サンルーフ１０２を照らし、サンルーフ１０２によって吸収することができる。日光１０６は、車の内部までサンルーフを通過することもでき、そこで吸収することができる。
【００２２】
車、サンルーフ、及び車の環境のすべては、熱的に放射することができる（すなわち、それらの現在の温度で黒体放射スペクトルに対応して、典型的に、ＩＲ領域においてピークに達する）。このため、大気及び車の外部周囲の環境からの熱放射１０８は、サンルーフ１０２に到達することができ、同様に、車の内部からの熱放射１１０は、サンルーフ１０２に到達することができる。サンルーフ１０２が放射１０８及び１１０を吸収するとき、それは、Ｔｃａｒを上昇させることに寄与する。サンルーフ１０２は、外部熱放射１１２を車の環境に及び内部熱放射１１４を車の内部に放出することもできる。最終的に、車外部の対流１１６及び車内部の対流１１８は、Ｔｃａｒ＞Ｔｇｌａｓｓのときは車からサンルーフへ熱を運ぶことによって、Ｔｇｌａｓｓ＞Ｔａｍｂｉｅｎｔのときはサンルーフから環境へ熱を運ぶことによって、Ｔｃａｒを低下させることに寄与する。
【００２３】
表１は、Ｔｃａｒを低く保持するために、各加熱及び冷却寄与を調整するように設計することができるサンルーフの特性も列挙する。このため、熱放射寄与について、ＩＲ波長領域におけるサンルーフの熱放射率係数は、Ｔｃａｒに影響を及ぼし得る。日光１０４及び１０６について、太陽波長におけるサンルーフの吸光度及び透過率は、Ｔｃａｒに影響を及ぼす。対流及び熱放出寄与の両方について、サンルーフの温度Ｔｇｌａｓｓは、Ｔｃａｒに影響を及ぼす。Ｔｇｌａｓｓは、直接的に設計することができるサンルーフの特性ではないが、上述されたものと類似の加熱寄与と冷却寄与との間のバランスによって決定され、その結果、サンルーフの熱放射率係数及び太陽吸光度及び透過率のような特性によって影響され得る。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
特に、サンルーフからの熱放射１１２及び１１４は、熱を運び去り、その結果、表１に示すように、放射率を調整することは、Ｔｃａｒを低下させるのに役立ち得ることに注意されたい。本体の熱放射率及び吸光率（吸収率としても既知）係数は、典型的に等しい。通常の状況では、熱放出は、等分の熱吸収と釣り合い、サンルーフをその環境からの放射と熱平衡状態にする。しかしながら、地球の大気は、透過性波長領域（大気または空透過性窓とも呼ばれる）を有し、大気が低い熱放射率及び吸光率を有する。その結果、この波長領域において選択放出することによって、本発明は、後でさらに詳述するように、その周囲によって吸収されず、熱の正味の流出を生じる熱を放出することができる。
【００２６】
受動放射冷却の動作原理
この節は、本発明の実施形態による受動放射冷却の動作原理を記載する。一般に、システムは、窓が吸収するよりも多くの放射を放出するように設計される場合、負熱流（結果として冷却される）を生成することができる。これは、大気が比較的透過性である（空透過性窓など）波長で窓が放射を放出する場合、達成することができる。このため、システムは、赤外（ＩＲ）線波長領域において選択的に強化された熱放射率を有することによって動作し、それは、地球の大気透過性窓に対応してもよい。
【００２７】
図２は、本発明の実施形態に従う受動放射冷却の動作原理を示す。示すように、日光２０２は、受動冷却システムの一部として選択放出フィルム２０４を含有する窓またはサンルーフ２００に到達することができる。フィルム２０４は、日光を透過することができ、その後、低放射率反射コーティング２０６に到達する。低放射率コーティング２０６は、特にＩＲ波長において、広帯域日光２０８を反射することができる。これにより、コーティング２０６は、相当量の太陽ＩＲ放射が窓またはサンルーフ２００を通過して、密閉された部屋または車を加熱することを防止する。しかしながら、可視波長領域日光２１２は、密閉空間までコーティング２０６及びガラス基材２１０を通過することができ、それによって、ユーザが窓を通して見ることができる。
【００２８】
一方、選択放出フィルム２０４は、密閉空間及び外部環境の両方から熱放射を吸収することができる。フィルム２０４は、非平衡性の誘導された熱流を維持し、システムを冷却するために、上述のように、選択的に熱放射２１４を吸収かつ放出するように構成することができる。
【００２９】
特に、システムは、波長８μｍ＜λ＜１３μｍに対応する、大気透過性窓に対して高い放射率係数を有する。これらの所望の特性のため、システムは、大気透過性窓において強い熱放射を放出することができ、それは大気または他の周囲によって吸収される可能性が低い波長の領域である。具体的には、空がこれらの波長における放射に比較的透過性であるため、上方放出熱放射２１４は、場合によっては、大気及び宇宙空間に至るまで、長距離にわたって伝搬し続ける可能性が高い。その結果、システム２００は、非平衡状態を維持することができ、大気透過性窓において受容するよりも多い熱放射をその環境に放出する２１４。
【００３０】
受動放射冷却するための光透過性コーティング
上述の受動放射冷却原則を実装することは、化学コーティングのための適切な選択放出材料に基づくことができる。理想的には、大気透過性窓において＞０．９の高放射率を有する外部グレージング面は、より良好に冷却することができる。多くの場合、０．８４の熱放射率係数を有するガラスが受動放射冷却で効果的であると仮定される。それでも、その高い熱放射率にもかかわらず、ガラスは、６．６〜８．２μｍの波長で選択的に放出する。この波長領域は、実質的に８〜１３μｍの大気透過性窓の外にあるので、ガラスの受動放射冷却効果は、準最適である。
【００３１】
本発明の実施形態は、リソグラフィなどのいかなる複雑な技法も必要とすることなく、安価な材料によって上述の受動放射冷却原則を実装することによって、既存のシステムよりも著しく改善される。さらに、本システムは、他のシステムよりも優れた受動冷却を実現することができ、強烈な日光に曝されるときであっても、効果的に冷却することができ、光透過性である。
【００３２】
システムは、選択放出ポリマーを含有する化学コーティングを使用することによって、これらの結果を実現することができる。図３は、例示的なポリマーを例証し、それらの振動励起の概要図を表す。示すように、ポリカーボネート３０４、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）３０６、及びセルロースアセテート３０８などのポリマーは、特定の振動スペクトルを有する。これらのスペクトルは、ポリマーの分子構造が振動モードを有する特定の周波数に対応する。その結果、熱的に励起されるとき、３０４、３０６、及び３０８などのポリマーは、これらの周波数でＩＲ線を放出することができる。
【００３３】
受動放射冷却について、望ましいポリマーフィルムは、８〜１３μｍの空透過性窓において、高い可視透過率、低い太陽吸光度、及び＞０．９の平均放射率を有することができる。これらの要件を満たすポリマーの例は、ＰＥＴ、セルロースアセテート、ポリカーボネート、及びエチルセルロースである。（これらのポリマーは、室内からの熱放射に対して＞０．９の高い放射率を有することに注意されたい）。具体的には、種々の実施形態において、選択放出化学コーティングは、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、エチルセルロース、及びコポリマー混合物のうちの１つ以上を含んでもよい。理想的なポリマーの選択は、窓ガラス及び大気条件の目的温度に依存する場合があることに注意されたい。場合によっては、それは、広帯域エミッタを望む場合がある。他のケースである場合、それは、８〜１３μｍの窓において選択的に放出するエミッタを望む場合がある。
【００３４】
一実施形態において、システムは、グレージングの外面上、すなわち、空または外部環境に直面するポリマーフィルムを含有することができる。ポリマーの厚みは、５μｍ〜２０００μｍの範囲であってもよい。（ポリマーフィルム厚は、性能決定要素であり、２０μｍ〜５００μｍの範囲の厚みが良好に作用することを示していることに注意されたい）。システムは、後述するように、選択放出フィルム、グレージング、及び他の構成要素を含有する層状構造に配置されてもよい。
【００３５】
受動放射冷却システムの層状構造
この節は、選択放出コーティングがどのように構築され得るかを含む、本システムの構造の詳細を記載する。
【００３６】
図４Ａは、本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造４００を示す。示すように、構造４００は、窓、自動車サンルーフなどの一部であってもよいフロートガラス基材４０２を含有する。基材４０２に隣接して、構造４００は、熱分解性低放射率コーティング４０４の層を含有する。熱分解性低放射率コーティング４０４は、透明導電酸化物（ＴＣＯ）、例えば、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または別の低放射率コーティングを含有してもよい。次いで、構造４００は、構造に選択放出化学コーティング４０８を結合するためのアクリル接着剤４０６を含有する。最終的に、構造は、選択放出化学コーティングとしてＰＥＴ４０８の層（例えば、５０μｍ）を含有する。このコーティングは、典型的に、窓の外面に最も近く位置する、すなわち、空に面することに注意されたい。
【００３７】
図４Ｂは、本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造４１０を示す。構造４００と４１０との間の主な違いは、構造４１０が、５０μｍのＰＥＴの代わりに、選択放出化学コーティングとして５００μｍのポリカーボネート４１８の層を含有することに注意されたい。構造４１０は、窓の一部などであってもよいフロートガラス基材４１２を含有する。構造４１０は、ガラス４１２に隣接した熱分解性低放射率コーティング４１４の層を含有する。構造４１０は、アクリル接着剤４１６及び選択放出化学コーティングとしてポリカーボネート４１８の層（例えば、５００μｍ）をさらに含有する。
【００３８】
図４Ｃは、本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造４２０を示す。ＦＴＯなどの熱分解性低放射率コーティングの代わりに、構造４２０は、薄い赤外反射金属多層コーティング４２４を含有してもよい。このようなコーティングは、高い割合の入射日光を反射することができ、それによって、有意なさらなる冷却が生じる。コーティング４２４は、太陽赤外波長で強く反射することができるが、システムは、それにもかかわらず、熱ＩＲ波長、特に、空透過性窓における熱ＩＲ波長で強い吸収を有することができる。
【００３９】
構造４２０は、フロートガラス基材４２２を含有し、フロートガラス４２２に隣接した薄い金属多層４２４を含有する。構造４２０は、アクリル接着剤４２６及び選択放出化学コーティングとしてポリカーボネート層４２８も含有する。
【００４０】
図４Ｄ及び４Ｅは、本発明の実施形態による受動放射冷却システムの例示的な層状構造４３０及び４５０を示す。構造４３０及び４５０は、それぞれ、構造４１０及び４２０と類似している。しかしながら、外部選択放出コーティングに加えて、構造４３０及び４５０は、それぞれの層積層体の内部に追加の選択放出ＰＥＴコーティング（底部として示される）を含有する。これらの追加のコーティングは、内部エンクロージャ（例えば、本発明によって囲まれる車または部屋の内部）からさらなるＩＲ線を吸収するように機能して、システムの正味の冷却効果を著しく強化することができる。内部コーティングについての層構造は、外部のものと類似することができる。
【００４１】
一実施形態において、構造４３０は、内部選択放出化学コーティング層４３２（例えば、５０μｍのＰＥＴ）及び構造にコーティング４３２を接着するためのアクリル接着剤４３４の層を含有することができる。構造４３０は、フロートガラス４３６及び熱分解性低放射率コーティング４３８の層も含有する。さらに、構造４３０は、別のアクリル接着剤４４０及び外部選択放出化学コーティングとしてポリカーボネート４４２の層（例えば、５００μｍ）を含有することができる。
【００４２】
構造４５０は、内部選択放出化学コーティング層４５２（例えば、５０μｍのＰＥＴ）及び構造にコーティング４５２を接着するためのアクリル接着剤４５４の層を含有することができる。構造４５０は、フロートガラス４５６を含有することもでき、フロートガラス４５６に隣接した薄い金属多層４５８を含有することができる。構造４５０は、アクリル接着剤４６０及び選択放出化学コーティングとしてポリカーボネート層４６２（例えば、５００μｍ）をさらに含有する。
【００４３】
いくつかの実施形態において、層構造はまた、摩擦を防止するために、薄い保護外部ガラス層、例えば０．５〜２ｍｍのアルカリアルミノシリケート系強化ガラスガラスまたはフロートガラスを含有してもよい。ポリマーが引掻き、衝撃などによって損傷を受けることを保護することによって、この追加のガラスは、システムの耐久性を向上することができる。このような保護層は、層構造において最も外側に位置する（すなわち、図４Ａ〜４Ｅに示される構造の上部）。十分に薄いとき、選択放出コーティングの所望の冷却特性を依然として維持しながら、このような外部ガラス層を含むことができる。上述したガラスタイプは、多くの場合、５μｍ超の波長領域において非透過性であることが見出され、それは赤外透過にとって理想的ではない場合があることに注意されたい。より最適化された熱性能について、それは、可視波長領域においても透過性であるより赤外透過性のガラス、例えば、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）ガラスを使用することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、図４Ａ〜４Ｅのような層構造は、（スピンコーティング、ドクターブレード、スロットダイコーティングなどによって）ガラス上へ直接的にポリマーフィルムを適用することによって組み立てることができる。任意選択で、構造は、示されるように、アクリル接着剤（例えば、光学グレードの透明アクリル接着剤）を用いて、フィルムをガラスに付着させることによって、組み立てることができる。
【００４５】
受動放射冷却システムの特徴及び性能
図５Ａは、本発明の一実施形態による受動放射冷却システムの例示的な放射率測定値を示す。図５Ａに示すように、システムは、波長領域３μｍ＜λ＜１５μｍに対して＞０．８の高い熱黒体放射率係数σを有する。特に、σは、波長８μｍ＜λ＜１３μｍを有する大気透過性窓５１０よりも高い。これらの所望の特性のため、システムは、窓５１０、大気または他の周囲によって吸収される可能性が低い波長の領域において熱放射を強く放出することができる。その結果、システムは、非平衡状態を維持することができ、大気透過性窓において受容するよりも多い熱放射をその環境に放出する。
【００４６】
いくつかの実施形態において、システムは、関連波長のスペクトル全体にわたって一様に高い放射率を維持する必要はない。（この関連領域は、太陽スペクトル、２５０ｎｍ〜２．５μｍからＩＲ熱波長、５μｍ〜２０μｍと大まかに特定してもよい）。具体的には、システムは、ユーザが窓または他のグレージングを通して見ることができるように、可視光に対して透過性である。図５Ｂは、本発明の実施形態による受動放射冷却システムの例示的な透過率測定値を例証する。また、４００ｎｍ〜７００ｎｍにわたる可視波長５５０の領域が示される。示すように、システムは、可視スペクトルにおいて８０％超の高透過率係数を有する。
【００４７】
図５Ａ及び５Ｂはともに、システムが、大気透過性窓５１０において高い放射率を同時に有しながら、可視スペクトル５５０において高い透過率を有することができることを証明する。この固有の特性の組み合わせによって、システムが、同時に光透過性でありながら、受動冷却において既存のシステムよりも良好に実行することが可能になる。
【００４８】
図６は、受動放射冷却システムを使用した実験結果に基づく例示的な冷却効果を示す。示すように、いくつかのスキームは、受動放射冷却システムの構造に対して可能である。スキーム１は、図４Ａに示される例示的な構造４００のように、選択放出化学コーティングとしてＰＥＴの薄層（例えば、５０μｍ）を利用して、熱分解性低放射率コーティングの層を含有する。スキーム２は、図４Ｂに示される構造４１０のように、化学コーティングとしてポリカーボネートの厚層（例えば、５００μｍ）を代わりに使用して、熱分解性低放射率コーティングの層も含有する。スキーム３は、図４Ｃに示される例示的な構造４２０のように、化学コーティングとしてポリカーボネートの厚層を含有するが、熱分解性低放射率コーティングの代わりに、薄い反射金属多層コーティングを含有する。最終的に、スキーム４は、選択放出コーティングの外部及び内部層の両方を含有する。スキーム４は、図４Ｄに示される構造４３０のように熱分解性低放射率コーティング、または図４Ｅに示される構造４５０のように薄い反射金属多層コーティングをさらに含有することができる。
【００４９】
図６に示すように、本発明のスキーム１〜３は、対照システムと比較して、日光において３〜１１℃（２０°Ｆ）の冷却を実現するように測定された。スキーム４は、高放射率化学コーティングの上部及び底部層、ならびに熱分解性低放射率コーティング／ＦＴＯの層を有する図３Ｄの実施形態においてスキーム２に対して２℃のさらなる冷却（図示せず）を実現するように測定された。同様に、スキーム４は、高放射率コーティングの上部及び底部層、ならびに薄い光反射金属多層コーティングを有する図４Ｅの例示的な実施形態において、対照に対して合計１３℃（２３°Ｆ）の冷却を実現するように計画される。このため、本発明は、電気または液体冷却剤の投入を必要とすることなく、周囲日光において透明基材の驚くべき冷却を実現する。
【００５０】
例示的な用途
本開示は、自動車サンルーフの一例に注目してきたが、受動冷却スキーム及び方法は、本開示によって限定されることなく、あらゆる用途に対して使用され得る。例えば、開示された受動冷却スキームは、自動車のフロントガラスまたはリアもしくはサイドウィンドウ、商業用もしくは住宅用窓、透明もしくは半透明の壁もしくは構造、透明電子機器、眼鏡、サングラス、もしくは他のウェアラブル品、食品もしくは生物学的物質用容器、または既知のもしくは後に開発される任意の用途の一部として使用されてもよい。
【００５１】
開示された受動冷却スキームの利点は、リソグラフィなどの複雑な技法を使用することなく、安価な材料で製造することができることである。受動冷却システムは、ガラス上へポリマーフィルムを直接的に適用する（例えば、スピンコーティングによって）、またはアクリル接着剤（例えば、３Ｍからの光学グレードの透明アクリル接着剤）を用いてガラスに付着させることによって、製造することができる。任意選択の内面のための製造方法は、類似している。
【００５２】
種々の実施形態の前述の記載は、例証及び説明するためにのみ提示された。それらは、包括的であること、または開示された形態に本発明を限定することを意図するものではない。したがって、多くの修正及び変種は、当業者にとって明らかである。さらに、上記の開示は、本発明を限定することを意図するものではない。
【図１】
2018203610.tif 000003
【図２】
2018203610.tif 000004
【図３】
2018203610.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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