(57)【要約】【課題】特定の波長において高い赤外線反射率を有する赤外線反射材、及び、広い赤外線波長域において赤外線の入射方向に依存せず、反射率の高い積層型赤外線反射材、並びに、これらの赤外線反射材を用いた断熱材を提供する。【解決手段】本赤外線反射材は、規則的な２次元骨格又は３次元骨格を有する構造部（例えば、ウッドパイル構造等の網目構造）を備え、この構造部を構成する材料は、上記構造部以外の他部を構成する材料と異なる誘電率を有する。上記構造部を構成する材料（アルミナ等）の誘電率と、上記構造部以外の他部を構成する材料（空気等）の誘電率との比は、２以上であることが好ましい。本赤外線反射材は、積層して積層型赤外線反射材として用いると、赤外線の入射方向に依存せず、広い赤外線波長域において高い反射率を示す。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線反射材において、規則的な２次元骨格又は３次元骨格を有する構造部と、該構造部以外の他部とを備え、上記構造部を構成する材料は、上記他部を構成する材料と異なる誘電率を有することを特徴とする赤外線反射材。
【請求項２】
上記構造部を構成する材料の誘電率と、上記他部を構成する材料の誘電率との比は、２以上である請求項１に記載の赤外線反射材。
【請求項３】
上記構造部を構成する材料の誘電損失は、１０−２以下である請求項１又は２に記載の赤外線反射材。
【請求項４】
上記構造部を構成する材料は、酸化物、複酸化物、炭化物、窒化物、ＩＶ属半導体、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ化合物半導体、金属、樹脂及びゴムから選ばれる少なくとも１種の材料である請求項１乃至３のいずれかに記載の赤外線反射材。
【請求項５】
上記酸化物は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化鉛及び酸化バリウムから選ばれる少なくとも１種であり、上記複酸化物は、ガラス、ムライト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及びイットリウムアルミニウムガーネットから選ばれる少なくとも１種であり、炭化物は、炭化珪素及び炭化チタンから選ばれる少なくとも１種である請求項４に記載の赤外線反射材。
【請求項６】
上記３次元骨格を有する構造部は、網目構造及びダイヤモンド構造から選ばれる構造を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の赤外線反射材。
【請求項７】
本赤外線反射材の厚さは、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、（λ／１０）〜λの範囲である請求項１乃至６のいずれかに記載の赤外線反射材。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の赤外線反射材の２以上が積層されてなることを特徴とする積層型赤外線反射材。
【請求項９】
網目構造の赤外線反射材の２以上が積層されてなる請求項８に記載の積層型赤外線反射材。
【請求項１０】
網目構造（ａ）を有する積層型赤外線反射材（Ａ）と、該積層型赤外線反射材（Ａ）の１面に配設され、且つ、上記網目構造（ａ）と異なる網目構造（ｂ）を有する他の積層型赤外線反射材（Ｂ）と、を備える請求項８に記載の積層型赤外線反射材。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれかに記載の赤外線反射材を備えることを特徴とする断熱材。
【請求項１２】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の積層型赤外線反射材を備えることを特徴とする断熱材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線反射材、積層型赤外線反射材及びこれらを用いた断熱材に関し、更に詳しくは、特定の波長において高い赤外線反射率を有する赤外線反射材、及び、広い赤外線波長域において赤外線の入射方向に依存せず、反射率の高い積層型赤外線反射材、並びに、これらの赤外線反射材を用いた断熱材に関する。本発明の赤外線反射材、積層型赤外線反射材及びこれらを用いた断熱材は、建築物、熱交換機、高温炉等の壁材、発熱部を有する家電製品等に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
各種構造体において、太陽光による内部温度の上昇を抑制するために、構造体の表面に配設された、赤外線に対して反射性の高い酸化チタン等の微粒子を含む塗料からなる皮膜（例えば、特許文献１等）や、金属あるいは合金等からなる反射板（例えば、特許文献２等）等が開示されている。
また、建造物、自動車用に、ホログラフィック回折格子の格子間隔を、近赤外線を選択的に反射する大きさになるように形成し、これを熱線反射膜として２枚のガラスの間に挟持してなる熱線反射ガラス（例えば、特許文献３等）や、特定の金属化合物を含む溶液をガラス基体上に塗布し、光学膜厚が可視光線の１／４波長となるような中間層を形成し、その上に所定の式を満たす屈折率層を形成した熱線反射ガラス（例えば、特許文献４等）等が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６４２５４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３０２５４９号公報
【特許文献３】
特開平５−９７４８２号公報
【特許文献４】
特開平６−３４５４８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記開示された技術によると、反射する赤外線波長域の選択性が乏しいため、熱源温度に対する断熱効果に劣るという問題点があり、更に、赤外線の入射方向によっては赤外線の反射率が向上しないという問題点もある。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、特定の波長において高い赤外線反射率を有する赤外線反射材及びこれを用いた断熱材を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、広い赤外線波長域において赤外線の入射方向に依存せず、反射率の高い積層型赤外線反射材及びこれを用いた断熱材を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下に示される。
（１）赤外線反射材において、規則的な２次元骨格又は３次元骨格を有する構造部と、この構造部以外の他部とを備え、上記構造部を構成する材料は、上記他部を構成する材料と異なる誘電率を有することを特徴とする赤外線反射材。
（２）上記構造部を構成する材料の誘電率と、上記他部を構成する材料の誘電率との比は、２以上である上記（１）に記載の赤外線反射材。
（３）上記構造部を構成する材料の誘電損失は、１０−２以下である上記（１）又は（２）に記載の赤外線反射材。
（４）上記構造部を構成する材料は、酸化物、複酸化物、炭化物、窒化物、ＩＶ属半導体、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ化合物半導体、金属、樹脂及びゴムから選ばれる少なくとも１種の材料である上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の赤外線反射材。
（５）  上記酸化物は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化鉛及び酸化バリウムから選ばれる少なくとも１種であり、上記複酸化物は、ガラス、ムライト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及びイットリウムアルミニウムガーネットから選ばれる少なくとも１種であり、炭化物は、炭化珪素及び炭化チタンから選ばれる少なくとも１種である上記（４）に記載の赤外線反射材。
（６）  上記３次元骨格を有する構造部は、網目構造及びダイヤモンド構造から選ばれる構造を有する上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の赤外線反射材。
（７）本赤外線反射材の厚さは、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、（λ／１０）〜λの範囲である上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の赤外線反射材。
（８）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の赤外線反射材の２以上が積層されてなることを特徴とする積層型赤外線反射材。
（９）網目構造の赤外線反射材の２以上が積層されてなる上記（８）に記載の積層型赤外線反射材。
（１０）網目構造（ａ）を有する積層型赤外線反射材（Ａ）と、この積層型赤外線反射材（Ａ）の１面に配設され、且つ、上記網目構造（ａ）と異なる網目構造（ｂ）を有する他の積層型赤外線反射材（Ｂ）と、を備える上記（８）に記載の積層型赤外線反射材。
（１１）上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の赤外線反射材を備えることを特徴とする断熱材。
（１２）上記（８）乃至（１０）のいずれかに記載の積層型赤外線反射材を備えることを特徴とする断熱材。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を詳しく説明する。
本発明の赤外線反射材は、規則的な２次元骨格又は３次元骨格を有する構造部と、この構造部以外の他部とを備え、上記構造部を構成する材料は、上記他部を構成する材料と異なる誘電率を有することを特徴とするものである。尚、本発明において、「規則的な２次元骨格又は３次元骨格を有する」とは、例えば、棒状部材を単独であるいは組み合わせてなる所定構造の骨格を最小単位としたもの、あるいはこの最小単位が２次元又は３次元的に周期的に配列している状態をいう。また、「構造部以外の他部」とは、構造部を除いた空間であってよいし、その空間が材料で満たされる場合には、充填部をいう。尚、上記他部が材料で満たされる場合には、本赤外線反射材の全表面は、平滑面であることが好ましい。また、上記他部は、上記構造部以外の空間を充填するのみでなく、更に上記構造部自体を包んでもよい。
【０００７】
上記構造部が２次元骨格を有する場合、この２次元骨格の形状は特に限定されない。この２次元骨格を構成する構造部材の好ましい形状は、柱状等である。柱状部材の断面形状としては、例えば、円形、楕円形、多角形（三角形、四角形、六角形等）、正多角形（正三角形、正四角形、正六角形等）等が挙げられる。これらのうち、円形が特に好ましく、上記構造部材としては、円柱部材が特に好ましい。
上記構造部材の配置は特に限定されないが、同じ構造部材が等間隔で配置されることが好ましい。この配置を断面図として例示すると、他部１２の中に、構造部材１１として、断面形状が円形である円柱部材が、隣り合うすべての円柱部材と等間隔に配置（正三角形を構成）されている場合（図１及び図３参照）、他部１２の中に、構造部材１１として、断面形状が正方形である四角柱部材が左右等間隔に配置されている場合（図２参照）等が挙げられる。本赤外線反射材の表面に一番近くに位置する構造部材１１と、本赤外線反射材表面との最大距離は、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、好ましくは０．０１λ〜０．３６λ、より好ましくは０．０２λ〜０．１８λである。尚、図３のように、構造部材１１の一部が本赤外線反射材１の表面に露出していてもよい。
【０００８】
上記構造部材の大きさは、すべて同じであることが好ましい。例えば、上記構造部材が円柱部材である場合、その直径は、好ましくは０．０２〜４２μｍ、より好ましくは０．０３〜２１μｍである。また、上記構造部材が四角柱部材である場合、その断面の縦及び横の長さは、各々好ましくは０．０２〜４２μｍ、より好ましくは０．０３〜２１μｍである。円柱部材あるいは角柱部材の長さは、本赤外線反射材の面積に依存するため、目的、用途等により選択すればよい。
【０００９】
また、上記２次元骨格を有する構造部において、隣り合う構造部材１１どうしの間隔の最大長さは、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、好ましくは０．０２λ〜０．８４λ、より好ましくは０．０４λ〜０．４２λである。上記最大長さが０．０２λ未満の場合及び０．８４λを超える場合、赤外線の反射が不十分な場合がある。
【００１０】
上記構造部が３次元骨格を有する場合、この３次元骨格の形状は特に限定されないが、例えば、網目構造、ダイヤモンド構造等が挙げられる。この３次元骨格を構成する構造部材としては、上記２次元骨格において説明した性質（形状等）のものをそのまま適用することができる。
上記構造部が網目構造である場合、直径が一定である円柱部材、断面の縦及び横の長さが各々一定である角柱部材等により、網目の開口部の形状が、例えば、円形、楕円形、多角形（正三角形、正方形、菱形、正六角形等）等となった構造等が挙げられる。また、上記網目構造は、平板状素材に上記のような所定形状の開口部を有する構造であってもよいし、円柱部材又は角柱部材の複数本を等間隔に平行配置し、その上に同じ柱状部材を等間隔に且つ向きを変えて平行配置して積み上げ、これを繰り返してなる周期構造であってもよい（例えば、図４に示すウッドパイル構造等）。図４は、開口部の形状が四角形であるが、これは角柱部材の配置を１段ごとに９０度ずつ変えたものである。３段目及び４段目は、それぞれ垂直方向に１段目及び２段目と重なるような同じ位置であってもよいが、開口部が四角形であれば、各角柱部材の間隔を維持したまま横方向にずらしてもよい。図４は後者に相当する。また、開口部の形状は三角形等であってもよい。尚、このように積み上げてなる構造部は、規則性（対称性）を持たせるために、例えば、開口部の形状が四角形である場合には、積み上げ段数を４段とすることが好ましく、開口部の形状が三角形である場合には、角柱部材等の配置を１段ごとに６０度ずつ変え、積み上げ段数を３段とすることが好ましい。このような形態によって、構造の規則性（対称性）が維持される。
また、上記網目構造は、隣り合う開口部の最大長さ、及びその面積が全て同じであることが好ましい。この開口部の最大長さは、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、好ましくは０．０２λ〜０．８４λ、より好ましくは０．０４λ〜０．４２λである。上記開口部の最大長さが０．０２λ未満の場合及び０．８４λを超える場合、反射効果を示さない入射角が存在する場合がある。
【００１１】
上記構造部がダイヤモンド構造である場合の単位骨格としては、特に限定されないが、円柱部材又は角柱部材によって、図５に示すような構造を有するものである。図５（ａ）の斜視図において、構造部材１１は、立方体の（隣り合わない）４つの頂点から中心に向かって伸び、中心で合流している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の骨格を上から見た図である。図５（ｂ）のダイヤモンド構造を複数個２段以上組み合わせ、図５（ｃ）のような形態とすることで、ダイヤモンド構造の規則性（対称性）を持った骨格が維持される。ここで、図５（ｂ）において、右上がりの太線で示される棒は、図５（ａ）における立方体の中心より上側の２本を意味し、左上がりの細線で示される棒は、同じく下側の２本を意味する。尚、円柱部材又は角柱部材の大きさは上記と同様とすることができる。
【００１２】
上記構造部、即ち、２次元骨格又は３次元骨格を構成する構造部材の構成材料は特に限定されず、誘電損失が好ましくは１０−２以下、より好ましくは５×１０−３以下、更に好ましくは２×１０−３以下であるものを用いることができる。その例としては、酸化物、複酸化物、炭化物、窒化物、ＩＶ属半導体、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ化合物半導体、金属、樹脂、ゴム等が挙げられる。これらは１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１３】
上記酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化鉛、酸化バリウム等が挙げられる。
上記複酸化物としては、ガラス、ムライト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、イットリウムアルミニウムガーネット等の複酸化物が挙げられる。
上記炭化物としては、炭化珪素、炭化チタン等が挙げられる。
上記窒化物としては、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００１４】
上記ＩＶ属半導体としては、シリコン、ゲルマニウム、ＳｉＧｅ等が挙げられる。上記ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体としては、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＢＰ等が挙げられる。
上記ＩＩ−ＶＩ化合物半導体としては、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ等が挙げられる。上記ＩＶ−ＩＶ化合物半導体としては、ＳｉＧｅ等が挙げられる。
また、上記金属としては、アルミニウム、インジウム、金、銀、銅、タングステン、鉄、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン等が挙げられる。
上記樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂（テトラフルオロエチレン等）、ポリアミド樹脂（ナイロン等）、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン等）、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。
上記ゴムとしては、シリコーンゴム、ネオプレンゴム等が挙げられる。
上記各物質は、それぞれ１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。尚、上記構造部を構成する材料の誘電損失が１０−２を超えると、赤外線が吸収され、反射性能（反射率、反射する波長域等）が低下する傾向にある。
【００１５】
上記他部を構成する材料は、上記構造部を構成する材料と異なる誘電率を有するものであれば特に限定されず、上記構造部を構成する材料の誘電率ｘと、上記構造部以外の他部を構成する材料の誘電率ｙとの比（ｘ／ｙ）が好ましくは２以上、より好ましくは３以上、更に好ましくは４以上、特に好ましくは５以上という条件を満たすことである。その例としては、上記構造部を構成する材料として例示した材料において、上記関係を満たす材料や、空気、真空等を用いることができる。尚、上記比（ｘ／ｙ）が２未満では、反射性能が低下する傾向にある。尚、上記他部を構成する材料として、空気及び真空以外は、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１６】
上記構造部を構成する材料（ア）、及び、上記他部を構成する材料（イ）の好ましい組み合わせを以下に例示する。
［１］（ア）酸化アルミニウム（誘電率；約９）及び（イ）空気（同；約１）
［２］（ア）酸化珪素（誘電率；約３．８）及び（イ）真空又は空気（同；約１）
［３］（ア）珪素（誘電率；約１１）及び（イ）真空又は空気又は酸化珪素
［４］（ア）酸化チタン（誘電率；約１１０）及び（イ）真空又は空気
［５］（ア）酸化タンタル（誘電率；約４４）及び（イ）真空又は空気
［６］（ア）酸化鉛（誘電率；約２６）及び（イ）真空又は空気
［７］（ア）ムライト（誘電率；約６）及び（イ）真空又は空気
［８］（ア）イットリウムアルミニウムガーネット（誘電率；約１０）及び（イ）真空又は空気
［９］（ア）炭化珪素（誘電率；約１０）及び（イ）真空又は空気又は酸化珪素
［１０］（ア）窒化ホウ素（誘電率；約４）及び（イ）真空又は空気
［１１］（ア）酸化亜鉛（約２）及び（イ）真空又は空気。
【００１７】
本発明の赤外線反射材の厚さ（本赤外線反射材は、規則的な基本単位を示す骨格を有するため、以下、「周期」ともいう。）は、通常、上記構造部の骨格に依存する。上記厚さ（周期）は、特に限定されないが、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表した場合、好ましくは（λ／１０）〜λの範囲、より好ましくは（λ／５）〜（３λ／４）の範囲、更に好ましくは（λ／４）〜（λ／２）の範囲である。上記厚さ（周期）とすることによって、特定の範囲の赤外線を高い反射率でブラッグ反射することができる。
【００１８】
本発明の赤外線反射材の製造方法は特に限定されないが、上記構造部を構成する材料からなる板材をエッチングする方法、所定構造となるように気相成長させる方法、液中に分散させた微小球を自己配列させる方法、光造形法を利用する方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明の積層型赤外線反射材は、上記赤外線反射材の２以上が積層されてなることを特徴とするものである。
赤外線反射材の積層に際しては、その構造、構造部材、構成材料、厚さ等がすべて同じものを用いてもよいし、異なる構成（種類）のものを用いてもよいが、同じ構成の赤外線反射材を積層することが好ましい。
同じ構成の赤外線反射材を積層し、積層型赤外線反射材とする場合には、その積層数が多くなるほど、一定の波長範囲においてより高い反射率を示す。また、異なる構成の赤外線反射材を積層し、積層型赤外線反射材とする場合には、反射に適した位相関係を発現しにくいことがあるが、同じ構成の赤外線反射材（Ｐ）を複数積層してなる積層体と、赤外線反射材（Ｐ）と異なる構成の赤外線反射材（Ｑ）を複数積層してなる積層体と、を積層することが好ましい。尚、この場合の赤外線反射材（Ｐ）及び（Ｑ）の積層数は同じであることが好ましい。これによって、更に広い範囲の波長範囲において高い反射率を示す積層型赤外線反射材とすることができる。
尚、各赤外線反射材の積層数は、２以上であればよいが、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは６以上である。
【００２０】
２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層する場合、積層数は、好ましくは２以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは６以上である。
２次元骨格を有する構造部を備える同一構成の赤外線反射材を積層する場合、図１〜図３に示した赤外線反射材をそれぞれそのまま積層してもよいし、図１に示した赤外線反射材を、図６に示すように、赤外線反射材１ａの上に、この赤外線反射材１ａと９０度向きを違えて赤外線反射材１ｂを積層してもよい。角度の変化は９０度に限らない。
例えば、図１に示した赤外線反射材をそのまま積層してなる積層型赤外線反射材（図７）は、図８に示すような、赤外線をブラッグ反射可能なフォトニックバンドギャップを有する。この図８より、光が伝搬できない周波数帯を有することから、この周波数帯における光、即ち、所定の波長を有する赤外線は、円柱部材の径方向に平行に入射する場合に反射されることとなる。ここで、図８においてｘ軸に示したＸ、Γ及びＪは、図７における光の伝搬方向に対応している。また、ｙ軸のｆは周波数、ａは周期、ｃは真空中の光速である。
尚、上記以外の他の構造の場合、例えば、図６に示したような積層型赤外線反射材も同様であり、対称性の高い規則的な骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層すれば、そのフォトニックバンド構造から、上記と同様にして光が伝搬できない周波数帯を求めることができ、所定の波長を有する赤外線に対して高い反射率を有する積層型赤外線反射材とすることができる。
また、２次元骨格を有する構造部を備え且つ異なる構成の赤外線反射材を積層する場合、同一構成の赤外線反射材どうしの積層体とした後、更に積層体どうしを積層して、積層型赤外線反射材とすることが好ましい。
【００２１】
また、３次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層する場合、積層数は、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは６以上である。
３次元骨格を有する構造部を備える同一構成の赤外線反射材を積層する場合、上記説明した赤外線反射材をそれぞれそのまま積層してもよいし、１体ずつ角度を違えて積層してもよい。積層数が多いほど、赤外線の入射方向に依存しない高い反射性能を、広い波長域で得られる積層型赤外線反射材とすることができる。
【００２２】
また、３次元骨格を有する構造部を備え且つ異なる構成の赤外線反射材を積層する場合も、２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材の場合と同様、ある同一構成の赤外線反射材（Ｐ１）の積層体と、他の同一構成であり、且つ、赤外線反射材（Ｐ１）と同じ積層数の赤外線反射材（Ｑ１）の積層体と、を積層することが好ましい。必要に応じて、更に他の赤外線反射材（Ｒ１）等の積層体を積層してもよい。これによって、本積層型赤外線反射材の内部において反射に適した位相関係が保たれ、より広い範囲の赤外線波長域において高い反射率を示す積層型赤外線反射材とすることができる。
【００２３】
３次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層する場合、網目構造を有する赤外線反射材を積層することが好ましく、図４に示したウッドパイル構造の赤外線反射材を積層することが特に好ましい。
積層する赤外線反射材の構成が、図４に示すウッドパイル構造のみである場合も、様々な入射方向の赤外線をブラッグ反射可能なフォトニックバンドギャップを有する。即ち、図９に示すように、光が伝搬できない周波数帯を有することから、この周波数帯における光、即ち、所定の波長を有する赤外線は、どのような角度で入射しても反射されることとなり、積層数が多くなるほど、その反射率も高くなる。ここで、図９においてｘ軸に示したＬ、Γ、Ｚ及びＷは、ウッドパイル構造における光の伝搬方向（図１０）に対応している。
尚、ウッドパイル構造以外の他の構造の場合も同様であり、対称性の高い規則的な骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層すれば、そのフォトニックバンド構造から、上記と同様にして光が伝搬できない周波数帯を求めることができ、所定の波長を有する赤外線に対して高い反射率を有する積層型赤外線反射材とすることができる。
【００２４】
また、本発明においては、網目構造（ａ）を有する積層型赤外線反射材（Ａ）と、この積層型赤外線反射材（Ａ）の１面に配設され、且つ、上記網目構造（ａ）と異なる網目構造（ｂ）を有する他の積層型赤外線反射材（Ｂ）と、を備える積層型赤外線反射材も好ましい。この場合、上記網目構造（ａ）及び上記網目構造（ｂ）の開口部の形状が同じであることがより好ましい。但し、開口部の最大長さ、及び、各構造部材の大きさの少なくとも一方が異なるものとする。尚、この場合も、上記網目構造（ａ）及び上記網目構造（ｂ）がともにウッドパイル構造であることが特に好ましい。上記積層型赤外線反射材（Ａ）及び上記積層型赤外線反射材（Ｂ）は、交互に何体か積層してもよいが、上記積層型赤外線反射材（Ａ）のみ又は上記積層型赤外線反射材（Ｂ）のみでまとめて積層した方が好ましい。また、上記積層型赤外線反射材（Ａ）及び上記積層型赤外線反射材（Ｂ）と異なる他の積層型赤外線反射材を更に積層してもよい。
【００２５】
本発明の赤外線反射材あるいは積層型赤外線反射材は、一般的な赤外線波長域（０．８〜５０μｍ）の特定の波長において、透過率を１０−７〜１０−１とすることができる。
【００２６】
本発明の断熱材は、上記赤外線反射材あるいは積層型赤外線反射材を備えることを特徴とする。本断熱材の形状は、目的、用途等により選択すればよい。本断熱材を単独で用いる場合は、通常、板状、曲面状、ジグザグ状等とすることができ、構造物に備える場合には、その表面形状に合った形状とすることができる。尚、本断熱材には、赤外線を照射されない側に支持層を設けることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、例を挙げて本発明を具体的に説明する。
１．赤外線反射材の製造
比誘電率が９．５であり、誘電損失（ｔａｎδ）が４×１０−４であるアルミナからなり、縦５０μｍ、横５０μｍ、厚さ１μｍ薄膜１０上に、所定の長尺状マスク部材２０を配置し，反応性イオンエッチングにより１μｍ幅の線状部材（第１層）１１ａを３μｍ間隔で形成させた（図１１及び図１２）。その後、同様にして１μｍ幅の線状部材（第２層）１１ｂを作製し、これを、図１１に示すように、線状部材１１ａの上に、線状部材１１ａと直交するように３μｍ間隔で配置した（図１３）。次いで、同様にして１μｍ幅の線状部材（第３層）１１ｃを作製し、これを、線状部材１１ｂの上に、線状部材１１ｂと直交し、且つ、垂直方向から見た場合、線状部材１１ａと重ならない位置となるように３μｍ間隔で配置した（図１４）。そして、１μｍ幅の線状部材（第４層）１１ｄを作製し、これを、線状部材１１ｃの上に、線状部材１１ｃと直交し、且つ、垂直方向から見た場合、線状部材１１ｂと重ならない位置となるように３μｍ間隔で配置し、図４に示すような、線状部材１１ａ〜１１ｄの合計４段からなるウッドパイル型赤外線反射材１を得た。重ね合わせた線状部材は外枠部分を接着材で固定した。図４、図１２、図１３及び図１４において、各線状部材の厚さｔ及び幅ｗは、ともに１μｍであり、周期ａは４μｍである。また、本赤外線反射材１において、構造部は、アルミナからなる線状部材によって形成されたウッドパイル構造部であり、構造部以外の他部は、空気である。
【００２８】
２．赤外線反射材の評価
実施例１
上記で得たウッドパイル型赤外線反射材１を縦置きとし、波長５〜１０μｍの赤外線を、図１５に示すように、赤外線反射材１に対して垂直方向に照射し、透過率を測定した。その結果を図１６に示す。
【００２９】
実施例２
上記で得たウッドパイル型赤外線反射材１を１周期として、これをもう１周期分製造し、これらを積層して２周期分の積層型赤外線反射材とした以外は、実施例１と同様にして赤外線を照射し、透過率を測定した。その結果を図１６に示す。
【００３０】
実施例３
上記で得たウッドパイル型赤外線反射材１を４周期分積層して積層型赤外線反射材とした以外は、実施例１と同様にして赤外線を照射し、透過率を測定した。その結果を図１６に示す。
【００３１】
図１６から、ウッドパイル型赤外線反射材１の積層数が増えるほど、透過率の低い、即ち、反射率の高い波長域が広くなることが分かる。即ち、透過率が１０−３以下である赤外線波長域が、実施例１では６．６〜６．８μｍ、実施例２では６．８〜７．８μｍ、実施例３では６．１〜８．５μｍと広範囲であることが分かる。
【００３２】
実施例４
上記１において製造したウッドパイル型赤外線反射材を構成する線状部材の厚さｔ及び幅ｗの両方を、１．４μｍ、１．９５μｍ、及び２．７μｍとすることで、周期ａをそれぞれ、５．６μｍ、７．８μｍ、及び１０．８μｍとしたものを、実施例３と同様にして別々に透過率を測定した。その結果を実施例３（ａ＝４μｍ）と併せて図１７に示す。従って、厚さｔ及び幅ｗの両方を１μｍ、１．４μｍ、１．９５μｍ、及び２．７μｍとしてそれぞれ４周期分を積層し、更にこれらを図１８のように順に積層する場合には、図１７に示される広い波長域において高い反射率を示す赤外線反射材とすることができる。このように異周期の骨格を有する赤外線反射材を積層する場合には、規則性が同一である赤外線反射材をひとかたまりにして積層すると効果的である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の赤外線反射材によれば、特定の誘電率を有する材料からなり、規則的な骨格を有するため、特定の波長を有する赤外線に対して高い赤外線反射率を示す。
上記構造部を構成する材料の誘電率と、上記構造部以外の他部を構成する材料の誘電率との比が２以上である場合には、特定の波長を有する赤外線に対してより高い反射性能を得ることができる。また、上記構造部を構成する材料の誘電損失が１０−２以下である場合には、赤外線が吸収されにくいので、高い反射性能を得ることができる。
上記構造部を構成する材料が、酸化物、複酸化物、炭化物、窒化物、ＩＶ属半導体、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ化合物半導体、ＩＶ−ＩＶ化合物半導体、金属、樹脂及びゴムから選ばれる少なくとも１種である場合には、高い反射性能を得ることができる。特に、上記酸化物が、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化タンタル、酸化鉛及び酸化バリウムから選ばれる少なくとも１種であり、上記複酸化物が、ガラス、ムライト、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及びイットリウムアルミニウムガーネットから選ばれる少なくとも１種であり、炭化物が、炭化珪素及び炭化チタンから選ばれる少なくとも１種である場合には、より優れた反射性能を得ることができる。上記３次元骨格を有する構造部が、網目構造及びダイヤモンド構造から選ばれる構造を有する場合には、特定の波長を有する赤外線に対してより高い反射性能を得ることができる。
本赤外線反射材の厚さは、本赤外線反射材中における赤外線の波長をλで表したときに、（λ／１０）〜λの範囲である場合には、高い反射性能を得ることができる。
【００３４】
上記赤外線反射材が積層されてなる積層型赤外線反射材とした場合には、広い赤外線波長域において赤外線の入射方向に依存しない高い反射性能を得ることができる。
本発明の断熱材によれば、広い赤外線波長域において赤外線の入射方向に依存せず、高い反射率を示す。
【００３５】
尚、本発明に関わる構造部及び他部は、全く逆の関係とすることで、赤外線反射材として用いることもできる。即ち、上記実施例において、構造部として製造されたウッドパイルを他部とし、他部としてのウッドパイルの空間を構造部とし、この他部に空気、この構造部にアルミナという組み合わせであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材の１例を示す説明断面図である。
【図２】２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材の他の１例を示す説明断面図である。
【図３】２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材の他の１例を示す説明断面図である。
【図４】３次元骨格（ウッドパイル構造）を有する構造部を備える赤外線反射材の１例を示す説明斜視図である。
【図５】３次元骨格としてのダイヤモンド構造を示す説明図である。
【図６】２次元骨格を有する構造部を備える赤外線反射材を積層してなる積層型赤外線反射材を示す説明斜視図である。
【図７】図１に示した赤外線反射材を積層してなる積層型赤外線反射材の断面構造と、光の伝搬方向を示す説明図である。
【図８】図７に示した積層型赤外線反射材のフォトニックバンドを示すグラフである。
【図９】図４に示した赤外線反射材を積層してなる積層型赤外線反射材のフォトニックバンドを示すグラフである。
【図１０】図４に示した赤外線反射材を積層してなる積層型赤外線反射材の光の伝搬方向を示す説明図である。
【図１１】実施例におけるウッドパイル型赤外線反射材の製造方法を示す説明図である。
【図１２】ウッドパイル型赤外線反射材の製造において、アルミナからなる線状部材（第１層）の形成方法を示す説明図である。
【図１３】ウッドパイル型赤外線反射材の製造において、アルミナからなる線状部材が重なっている様子を示す説明図である。
【図１４】ウッドパイル型赤外線反射材１の断面を示す説明図である。
【図１５】実施例１において、赤外線反射材の評価方法を示す説明図である。
【図１６】実施例１〜実施例３における赤外線反射材の赤外線透過特性を示すグラフである。
【図１７】実施例４において、積層型赤外線反射材を構成する各赤外線反射材の周期を変化させた場合の赤外線透過特性を示すグラフである。
【図１８】厚さの異なる赤外線反射材を積層してなる積層型赤外線反射材を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ及び１ｂ；赤外線反射材、２；積層型赤外線反射材、１０；アルミナ薄膜、１１；構造部材、１１ａ〜１１ｄ；柱状部材、１２；他部、２０；マスク部材。
【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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【図１８】
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