JP6584681B2 - 積層構造 - Google Patents

Description

本開示は、積層構造に関する。

放射冷却は、一般的に知られている自然現象である。放射冷却を利用した冷却技術の利用は、省エネルギー性等の観点から期待される。

壁材の表面側に、太陽光反射率が高く且つ８〜１３μｍの波長範囲における赤外線放射率が高い白色のアクリル系樹脂材から形成した第一断熱層を設け、その第一断熱層の上に、熱伝導率が低く且つ８〜１３μｍの波長範囲における赤外線透過率が高いポリエチレンフォームから成る第二断熱層を設けてある壁構造が開示されている（例えば、特許第４７４３３６５号公報参照）。

また、ＨｆＯ_２／ＳｉＯ_２／Ａｇ積層膜によって太陽光反射を反射し、同様にＨｆＯ_２／ＳｉＯ_２／Ａｇ積層膜によって遠赤外線を放射し、空気層によって周囲からの熱の流入を抑制することで、日中の放射冷却を実現する技術が提案されている（例えば、米国特許出願公開第２０１５／０３３８１７５Ａ１号明細書参照）。

上記のように、太陽光を反射して熱の流入を防ぐ技術、又は空気層を設けて断熱機能を発現する技術等は、従来から提案され、利用に供されているものもある。例えば特許第４７４３３６５号公報のように、太陽光反射率及び赤外線放射率が高い層上に、熱伝導率が低い断熱性の層を設けた積層構造では、下層側で放射冷却し、上層側で断熱する機能を担うことで、熱エネルギーの内部への侵入が抑制されている。
このように放射冷却構造と断熱構造とが積層された冷却構造は知られている。この場合の冷却は、以下の原理に基づいて実現されている。
１．太陽光を反射し、熱流入を抑える点
２．遠赤外線として熱を放射し、被冷却体の熱を外部へ放出する点
３．断熱構造により周囲からの熱の流入を抑える点

上記原理１〜３による冷却効果は、従来から知られた技術においては、必ずしも満足される程度に至っていないのが現状である。

具体的には、従来技術のうち、特許第４７４３３６５号公報に記載の壁構造では、白色のアクリル系樹脂材を用いることで、太陽光を反射し、かつ、遠赤外線として熱を放射し（上記原理１〜２）、さらにポリエチレンフォームを用いることで、断熱効果（上記原理３）を期待するものである。しかしながら、放射冷却機能を担う層として白色のアクリル系樹脂材を用いた場合、白色のアクリル系樹脂材に含まれる顔料が太陽光の一部、特に近赤外領域の成分を吸収するため、日射反射率を９０％以上に維持することは難しい。したがって、必要とされる冷却効果が得られない。また、断熱機能を担う層にポリエチレンフォームを用いた場合、ポリエチレンフォームに含まれる大量の気泡によって遠赤外線が多数回にわたって反射して散乱するため、赤外線透過率を５０％以上に維持することは難しい。したがって、冷却効果は低下する。更に、特許第４７４３３６５号公報に記載の壁構造は、曲面又は凹凸を含む任意の冷却対象物の冷却に適用することは難しい。

米国特許出願公開第２０１５／０３３８１７５Ａ１号明細書で提案されている技術では、ＨｆＯ_２／ＳｉＯ_２／Ａｇ積層膜を有することで、太陽光を反射し、かつ、遠赤外線として熱を放射し（上記原理１〜２）、さらに空気層（エアギャップ）を有することで、断熱効果（上記原理３）を期待するものである。しかしながら、空気層（エアギャップ）を用いた構造であるため、曲面又は凹凸を含む任意の被冷却体の冷却に適用することは難しい。

以上のように、従来から知られた技術では、曲面又は凹凸を含む任意の被冷却体に対して、昼夜に限らず太陽光直下でも放射冷却を利用した冷却が十分に行える技術は提案されるに至っていないのが実情である。

本発明の一実施形態は、上記に鑑みなされたものであり、昼夜に限らず太陽光直下においても、放射冷却による冷却効果に優れた積層構造を提供することを目的とし、この目的を達成することを課題とする。

上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞ 被冷却体の側から順に、気泡を含む樹脂を含有し、遠赤外線を放射することで被冷却体を冷却する放射冷却層と、気泡を含む樹脂を含有し、空隙率が７０％以上であり、層厚方向に含まれる気泡の数が８個以下である断熱層と、を備えた積層構造である。
＜２＞ 放射冷却層は、日射反射率が９０％より大きい＜１＞に記載の積層構造である。
＜３＞ 放射冷却層に含まれる気泡の数平均長さが、０．１μｍ以上２０μｍ以下である＜１＞又は＜２＞に記載の積層構造である。
＜４＞ 放射冷却層に含まれる樹脂は、ポリエステルである＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の積層構造である。

＜５＞ ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレートである＜４＞に記載の積層構造である。
＜６＞ 断熱層は、遠赤外線透過率が５０％以上である＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の積層構造である。
＜７＞ 断熱層に含まれる樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及びポリスチレンより選択される樹脂である＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の積層構造である。
＜８＞ 断熱層は、気泡緩衝材である＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の積層構造である。
＜９＞ 放射冷却層は、遠赤外線の放射率が０．６以上である＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の積層構造である。
＜１０＞ 断熱層における遠赤外線の透過率が５０％以上である＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の積層構造である。
＜１１＞ 放射冷却層は、層厚方向に含まれる気泡の数が１０個以上である＜１＞〜＜１０＞のいずれか１つに記載の積層構造である。

本発明の一実施形態によれば、昼夜に限らず太陽光直下においても、放射冷却による冷却効果に優れた積層構造が提供される。

図１は、放射冷却層の日射反射率に対する被冷却体の温度依存性を示すグラフである。 図２は、本発明の一実施形態の積層構造物の概略の層構造を示す概略断面図である。 図３は、本発明の他の実施形態の積層構造物の概略の層構造を示す概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態の積層構造について詳細に説明する。
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。

本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に相当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。

波長範囲の限定を付していない「遠赤外線」は、一般に、５μｍ〜２５μｍの波長範囲の電磁波を意味するが、放射冷却による冷却効果を奏するという観点において、大気中を透過しやすい８μｍ〜１３μｍの波長範囲内の遠赤外線が特に効果が大きい。このような理由から、本明細書における「遠赤外線」は、上記した波長範囲の遠赤外線のうち、少なくとも８μｍ〜１３μｍの波長範囲内の遠赤外線を意味する。
なお、本発明における遠赤外線を、本明細書中において「８μｍ〜１３μｍの波長範囲の遠赤外線」又は「特定遠赤外線」とも表記する。

本発明の一実施形態の積層構造は、被冷却体の側から順に、気泡を含む樹脂を含有し、遠赤外線を放射することで被冷却体を冷却する放射冷却層と、気泡を含む樹脂を含有し、空隙率が７０％以上であり、層厚方向に含まれる気泡の数が８個以下である断熱層と、を備えている。
本発明の一実施形態の積層構造は、放射冷却層及び断熱層の間に、更に遠赤外線放射層が積層されてもよいし、必要に応じて、更に、紫外線吸収層、接着層、又は潜蓄熱層等の他の層が積層されてもよい。

放射冷却層と断熱層とが積層された冷却構造においては、上記のように、太陽光を反射する日射反射率が高く、かつ、遠赤外線の放射率が高いこと（上記原理１、２）が必要とされる。さらに、断熱構造により周囲からの熱の流入を抑える点（上記原理３）も必要となる。
まず、被冷却体に対する熱の総流入出Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は、下記式（１）で表される。式（１）中、Ｐ_ｒａｄは、遠赤外線の放射量であり、下記式（２）で表される。

Ｐ_{ｐｌａｎｋ}は、プランクの式で表される黒体輻射量を表し、εは、放射冷却層の放射率を表し、Ｔ_{ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ}は、断熱層の遠赤外線の透過率を表す。また、Ｐ_ｓｋｙは、上空からの遠赤外線の放射量を表し、Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｓｗｉｎｂａｎｋ ｍｏｄｅｌと呼ばれる経験式から計算される。
Ｐ_ｄｉｓｓは、断熱層を介して周囲から流入する熱量を表し、断熱層の熱抵抗値と外気からの対流熱伝達率とから計算される。
Ｐ_ｓｕｎは、太陽光の流入量を表し、太陽光の照度に放射冷却層の日射反射率を乗じて求められる。

式（１）より、熱平衡状態にある場合、すなわちＰ_{ｔｏｔａｌ}＝０である場合の被冷却体の温度は、冷却構造を用いて冷却できる温度となる。
ここで、式（１）より、一般的な環境下において、放射冷却による冷却のために必要な放射冷却層の日射反射率、及び断熱層の赤外線透過率について、数値計算によって検討する。計算では、外気温度３０℃、湿度５０％ＲＨの環境条件とした。
図１に、放射冷却層の日射反射率に対する、被冷却体の温度依存性を示す。異なる３本の関係線は、断熱層の遠赤外線透過率が、それぞれ９０％、７０％、５０％である場合の結果を示す。

断熱層の遠赤外線透過率が９０％の際には、放射冷却層の日射反射率が９０％よりも大きな場合に、外気よりも温度が低下する、すなわち冷却効果がある。断熱層の遠赤外線透過率が７０％の際は、放射冷却層の日射反射率が９３％よりも大きな場合に、外気よりも温度が低下する、すなわち冷却効果がある。断熱層の遠赤外線透過率が５０％の際には、放射冷却層の日射反射率が９５％よりも大きな場合に、外気よりも温度が低下する、すなわち冷却効果がある。
上記原理１〜３に基づいて被冷却体を冷却する場合、遠赤外線透過率が５０％以上であり、かつ、放射冷却層の日射反射率が９０％以上である場合が好ましい。
上記した例えば特許文献１では、白色のアクリル系樹脂材を放射冷却層とするために日射反射率は９０％未満となり、かつ、ポリエチレンフォームを断熱構造とするために赤外線透過率は６０％未満となる。すなわち、特許文献１に記載の技術では、被冷却体の温度は外気より高く、冷却効果に乏しい。しかも、特許文献１に記載の技術は、曲面又は凹凸面などの任意の被冷却体に適用することは難しい。

上記に鑑み、本発明の一実施形態の積層構造は、気泡を含む樹脂を含有し、遠赤外線を放射する放射冷却層と、気泡を含む樹脂を含有し、空隙率が７０％以上であり、層厚方向に含まれる気泡の数が８個以下である断熱層と、を有している。
これにより、放射冷却層の日射反射率が９０％以上となる。また、断熱層では、気泡による空隙率が７０％以上であることで断熱機能が発現し、層厚方向の気泡数が８個以下であることで遠赤外線の散乱が抑制され、遠赤外線透過率が５０％以上に向上する。結果、昼夜に限らず太陽光直下においても、放射冷却による良好な冷却効果が得られる。
また、フレキシブルな積層構造である場合、曲面又は凹凸面を有する任意の被冷却体に適用することが可能である。

本開示において、「放射冷却」の概念には、放射冷却現象を利用し、日中の太陽光下及び太陽光下でない夜間等の場合において、被冷却体の温度を実際に下げる性能、及び放射冷却現象を利用し、日中の太陽光下及び太陽光下でない夜間等の場合における被冷却体の温度上昇を抑制する性能の双方が包含される。

また、「断熱」とは、熱伝導が抑制されることを意味し、具体的な熱伝導率については特に制限はない。本開示における「断熱」の熱伝導率としては、好ましくは０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であり、より好ましくは０．０８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。

（放射冷却層）
放射冷却層は、気泡を含む樹脂を含有し、遠赤外線を放射することで被冷却体を冷却する。放射冷却層は、太陽光を反射し、かつ、遠赤外線を放射することで被冷却体を冷却する場合が好ましい。
放射冷却層は、少なくとも太陽光を反射する機能を有してもよく、太陽光以外の電磁波（例えば波長２．５μｍ超８μｍ未満の電磁波）を反射する機能を有していてもよい。

放射冷却層は、樹脂の中に気泡を有する樹脂層であり、内部に気泡を含む樹脂によって形成された層構造とされている。気泡を含むことにより、白色層として機能し、太陽光の反射性を高めることができる。層色相を白色にする場合、一般に白色系の顔料を層中に含有することが行われるが、層中に顔料を含有すると顔料が太陽光の一部、特に近赤外領域の成分を吸収するため、冷却効果の観点から、顔料の含有量は少ないことが好ましい。更には、顔料の含有量は、３質量％未満であることがより好ましく、更には顔料を含まないこと（０質量％）が好ましい。

放射冷却層は、日射反射率が９０％より大きいことが好ましい。日射反射率が９０％より大きいと、太陽光の吸収による発熱が生じにくく、冷却効果に優れたものとなる。
日射反射率としては、上記同様の理由から、９３％以上であることが好ましく、９５％以上であることが好ましい。

日射反射率は、ＪＩＳ Ａ ５７５９：２００８に記載された方法に準拠し、分光光度計によって拡散反射率を測定し、測定された拡散反射率に基づいて算出される値である。なお、分光光度計での測定には、積分球分光光度計を用いる。

また、放射冷却層は、遠赤外線の放射率が０．６以上であることが好ましい。遠赤外線の放射率が０．６以上である場合、放熱が良好に得られ、冷却効果により優れる。
遠赤外線の放射率としては、上記同様の理由から、０．８以上であることがより好ましい。

放射冷却層における遠赤外線の放射率は、以下の方法により測定される値である。
まず、放射冷却層について、Ｖａｒｉａｎ社製のフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）装置（型番：ＦＴＳ−７０００）を用い、波長１．７μｍ〜２５μｍにおける分光透過率及び分光反射率をそれぞれ測定する。次いで、放射冷却層の分光透過率及び分光反射率の測定値に基づき、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法）の付表３における、波長８μｍ〜１３μｍに含まれる各波長（具体的には、８．１μｍ、８．６μｍ、９．２μｍ、９．７μｍ、１０．２μｍ、１０．７μｍ、１１．３μｍ、１１．８μｍ、１２．４μｍ、及び１２．９μｍの１０点；以下同様。）ごとに、以下に示すキルヒホッフの法則より分光放射率を算出する。
キルヒホッフの法則：
分光放射率＝１−分光透過率−分光反射率
波長ごとの分光放射率（１０個の値）の算術平均値を、放射冷却層の遠赤外線（特に、８μｍ〜１３μｍ）の波長範囲における放射率とする。

なお、放射冷却層における気泡とは、樹脂中に存在する気泡長さが１０ｎｍ以上の気体よりなる空間を指す。気泡長さとは、それぞれの気泡において、気泡内部の２点を結ぶ線分の中で最大の長さを指す。気泡長さは、断熱層における場合と同様の方法で測定される値である。
気体の種類は、空気であってもよく、酸素、窒素、二酸化炭素などの空気以外の他の種類の気体であってもよい。
気泡の形状は、特に制限はなく、球形状、円柱形状、楕円形状、直方体形状（立方体形状）、角柱形状などの種々の形状が挙げられる。
また、気体の圧力は、大気圧であってもよく、大気圧よりも加圧又は減圧されていてもよい。気泡は、それぞれ、孤立して存在してもよく、部分的に繋がって存在していてもよい。

気泡の数平均長さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。気泡の数平均長さが上記範囲内であると、太陽光に対しては、散乱断面積が大きくなり、高い反射率を示し、同時に遠赤外線に対しては、散乱断面積が小さくなり、遠赤外線の放射を阻害しない。その結果、太陽光反射率及び遠赤外線放射率が大きくなるため、放射冷却による冷却効果を効果的に高めることができる。
ここで、気泡の数平均長さとは、気泡１００個分の気泡長さの平均値を表す。
気泡の数平均長さとしては、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。

気泡の数平均長さは、以下の方法で測定される。
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に（つまり、特定遠赤外線の透過方向に沿って）切断し、放射冷却層の断面を露出させた後、電子顕微鏡Ｓ４１００（株式会社日立ハイテクノロジー製）を用いて倍率１０００倍の断面像を取得する。取得した断面像において、それぞれの気泡において、気泡内部の２点を結ぶ線分の中で最大の長さを気泡長さとする。
以上の気泡長さの測定を、断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を、気泡の数平均長さとする。

放射冷却層における気泡の数、すなわち放射冷却層を遠赤外線の透過方向に沿って切断した断面において、上記透過方向の直線が横切る（層厚方向に含まれる）気泡の数は、１０個以上であることが好ましく、２０個以上であることがより好ましい。
気泡の数が１０個以上であると、高い太陽光反射率を得る点で有利である。
放射冷却層の気泡の数は、断熱層における場合と同様の方法で測定される値である。

放射冷却層における気泡の数は、以下の方法で測定される。
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に（つまり、特定遠赤外線の透過方向に沿って）切断し、得られた断面を、電子顕微鏡Ｓ４１００（株式会社日立ハイテクノロジー製）を用いて倍率１０００倍の断面像を取得する。得られた断面像において、特定遠赤外線の透過方向の直線を引き、この直線が横切る気泡の数を測定（カウント）する。
以上の測定を、断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を気泡の数とする。

放射冷却層の空隙率は、１０％以上９０％以下であることが好ましい。空隙率が１０％以上であると、十分な太陽光反射率を付与できる点で有利である。また、空隙率が９０％以下であると、放射冷却層に十分な強度を付与できる点で有利である。中でも、放射冷却層の空隙率としては、上記と同様の理由から、２０％以上９０％以下であることが好ましい。

放射冷却層における空隙率は、以下の方法で測定される。
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に（つまり、特定遠赤外線の透過方向に沿って）切断し、断熱層の断面を露出させた後、電子顕微鏡Ｓ４１００（株式会社日立ハイテクノロジー製）を用いて倍率１０００倍の断面像の断面像を取得する。取得した断面像のうち、気泡に相当する部分の面積ａ、及び気泡以外に相当する部分の面積ｂをそれぞれ測定し、以下の算出式により断熱層の空隙率を求める。
空隙率（％） ＝ （面積ａ／（面積ａ＋面積ｂ））×１００
空隙率の測定は、放射冷却層の断面の実面積５００ｍｍ^２分に相当する断面像を用いて算出する。

気泡は、放射冷却層の層厚方向に対して、均一に分布していてもよいし、一部分のみに分布していてもよい。

放射冷却層に含まれる樹脂としては、太陽光の吸収が小さく、遠赤外線の放射が大きい樹脂材料の中から目的に応じて選択することができる。
樹脂としては、例えばポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリブテン−１等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、セルロースアセテート等のセルロースなどが挙げられる。
中でも、樹脂としては、特に加工性及び光学特性に優れることから、ポリエステルが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。
ＰＥＴは、加工性に優れ、気泡を容易に形成しやすい。また、ＰＥＴは、光学特性に優れており、太陽光吸収を低く抑えつつ、遠赤外放射能が高められる。したがって、冷却効果により優れたものとなる。

放射冷却層における樹脂の量としては、放射冷却層の全固形分に対して、５０質量％以上１００質量％以下の範囲とすることができる。

放射冷却層としては、上市されている市販品を用いてもよい。市販品の例としては、古河電気工業株式会社製の超微細発泡光反射板ＭＣＰＥＴシリーズ（例えば、ＭＣＰＥＴ Ｍ４、ＭＣＰＥＴ ＲＢ）、ＭＣＰＯＬＹＣＡシリーズ（例えば、ＭＣＰＥＴ ＹＭ）、東レ株式会社製の白色ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（例えば、ルミラーＥ２０、Ｅ２２、Ｅ２８Ｇ、Ｅ６０）などを挙げることができる。

放射冷却層の厚みとしては、１０μｍ以上１００００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上５０００μｍ以下がより好ましい。厚みが上記範囲内であると、放射冷却層の柔軟性を保ちつつ、十分な太陽光反射率を達成可能である点で好適である。

（断熱層）
断熱層は、気泡を含む樹脂を含有し、空隙率が７０％以上であり、層厚方向に含まれる気泡の数が８個以下である。断熱層の空隙率及び気泡数が上記範囲内であると、冷却効果に優れたものとなる。断熱層としては、遠赤外線を透過し、太陽光を透過もしくは反射する限り、目的に応じて適宜選択することができる。

ここで、断熱層における気泡とは、樹脂中に存在する気泡長さが１０ｎｍ以上の気体よりなる空間を指す。気泡長さとは、それぞれの気泡において、気泡内部の２点を結ぶ線分の中で最大の長さを指す。気泡長さは、後記の方法で測定される値である。
気体の種類は、空気であってもよく、酸素、窒素、二酸化炭素などの空気以外の他の種類の気体であってもよい。
気泡の形状は、特に制限はなく、球形状、円柱形状、楕円形状、直方体形状（立方体形状）、角柱形状などの種々の形状が挙げられる。
また、気体の圧力は、大気圧であってもよく、大気圧よりも加圧又は減圧されていてもよい。気泡は、それぞれ、孤立して存在してもよく、部分的に繋がって存在していてもよい。

断熱層の空隙率は、７０％以上とされている。空隙率が７０％以上であると、空気以外の部分による熱伝導が大きくなることを防ぎ、断熱効果を良好に維持しやすい。
中でも、空隙率としては、上記と同様の理由から、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。なお、空隙率の上限値は、９８％とすることができる。

断熱層の空隙率は、以下の方法で測定される値である。
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に切断し、断熱層の断面を露出させた後、光学顕微鏡ＭＥ６００Ｌ（株式会社ニコン製）を用いて倍率１０倍の断面像を取得した。取得した断面像のうち、気泡に相当する部分の面積ａ、及び気泡以外に相当する部分の面積ｂをそれぞれ測定し、以下の算出式により断熱層の空隙率を求める。
断熱層の空隙率（％） ＝ （面積ａ／（面積ａ＋面積ｂ））×１００
空隙率の測定は、断熱層の断面の実面積５００ｍｍ^２分に相当する断面像を用いて算出する。

断熱層の層厚方向における気泡の数は、８個以下とされている。つまり、断熱層を８μｍ〜１３μｍの波長範囲の遠赤外線（特定遠赤外線）の透過方向に沿って切断した断面において、上記透過方向の直線が横切る気泡の数が８個以下である。気泡の数が８個以下であると、遠赤外線の散乱が抑えられ、遠赤外線透過率、すなわち放射冷却性能が向上する。
樹脂の屈折率は、多くの場合において、遠赤外線領域では１．５程度であることから、樹脂と気泡との界面で反射によって損失する遠赤外線は４％程度となる。気泡１個に対して２回の反射が生じることから、気泡の数が９個を超える場合には、遠赤外線透過率が５０％よりも小さくなる。すなわち、放射冷却の効果が得られなくなる。
上記の中でも、気泡の数としては、上記同様の観点から、７個以下であることが好ましい。気泡の数の下限としては、１以上とすることができ、２以上が好適である。

上記気泡の数は、以下のようにして測定された値を意味する。
即ち、ミクロトームを用いて積層構造（具体的には断熱層）を特定遠赤外線の透過方向に沿って切断し、得られた断面を顕微鏡（倍率：１０倍）を用いて断面像を取得する。得られた断面像において、特定遠赤外線の透過方向の直線を引き、この直線が横切る気泡の数を測定（カウント）する。
以上の測定を、断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を気泡の数とする。

また、断熱層に含まれる気泡の数平均長さは、１ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、特定遠赤外線の散乱回数及び又は反射回数が減るので、特定遠赤外線の透過率がより向上する。
気泡の数平均長さが１ｍｍ以上である場合、気泡の数平均長さは、１ｍｍ〜５０ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが更に好ましく、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが特に好ましい。
断熱層に含まれる気泡の数平均長さは、気泡１００個分の気泡長さの平均値を表す。

気泡の長さ及び気泡の数平均長さは、以下のようにして測定される値である。
即ち、ミクロトームを用いて積層構造（具体的には断熱層）を積層方向と平行に切断し、切断面から光学顕微鏡ＭＥ６００Ｌ（株式会社ニコン製）を用いて倍率１０倍の断面像を取得する。得られた断面像において、それぞれの気泡において、気泡内部の２点を結ぶ線分の中で最大の長さを気泡長さとする。
以上の気泡長さの測定を、断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を気泡の数平均長さとする。

断熱層における遠赤外線の透過率は、５０％以上であることが好ましい。断熱層における遠赤外線の透過率が５０％以上であると、断熱層内での遠赤外線透過率が高くなり、放射冷却による冷却効果がより高められる。
中でも、遠赤外線の透過率としては、７０％以上がより好ましく、８０％以上が更に好ましい。

断熱層における遠赤外線の透過率は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（１９９８年）の付表３中、８μｍ〜１３μｍの波長範囲に含まれる波長における分光透過率の算術平均値を意味し、以下の方法で測定される。

遠赤外線の透過率の測定は、Ｖａｒｉａｎ社製のフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）装置（型番：ＦＴＳ−７０００）を用い、波長１．７μｍ〜２５μｍの範囲における分光透過率を測定する。
１．７μｍ〜２５μｍの波長範囲の分光透過率の測定結果のうち、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（１９９８年）の付表３における、波長８μｍ〜１３μｍの波長範囲に含まれる波長（具体的には、８．１μｍ、８．６μｍ、９．２μｍ、９．７μｍ、１０．２μｍ、１０．７μｍ、１１．３μｍ、１１．８μｍ、１２．４μｍ、及び１２．９μｍの１０点の波長）での分光透過率の値（１０個の値）を算術平均することにより、遠赤外線の透過率とする。

断熱層を形成する材料については、遠赤外線の透過率が高い樹脂材料が好ましい。
具体的には、樹脂材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリノルボルネンなどが挙げられる。特に、加工性に優れる観点から、ポリエチレンが好ましい。

また、断熱層を形成する材料としては、目的に応じて、上記樹脂材料の二種以上の混合物を含んでもよく、遠赤外線の透過率に影響を与えない範囲であれば、不可避的な不純物が含まれていてもよい。

上記特性を示す断熱層の具体例としては、気泡緩衝材が挙げられる。
気泡緩衝材とは、例えば、空気が閉じ込められた室が面方向に１つ又は複数存在する材料を指す。気泡緩衝材を用いると、断熱層内での遠赤外線の散乱回数が小さくなる。換言すると、断熱層での遠赤外線透過率が高くなり、放射冷却による冷却効果が高くなる。

気泡緩衝材の例としては、上市されている市販品として、エアーキャップ (登録商標、酒井化学工業社製)、プチプチ（登録商標、川上産業社製、例えばｄ３５、ｄ４２)、ミナパック（登録商標、酒井化学工業社製）、キャプロン（登録商標、ジェイエスピー社製）、等が挙げられる。

断熱層の厚みとしては、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上２５ｍｍ以下がより好ましい。断熱層の厚みが１ｍｍ以上であると、断熱効果を確保する上で好適である。また、断熱層の厚みが５０ｍｍ以下であると、断熱層に十分な柔軟性を付与することができる。

（他の層）
本発明の一実施形態の積層構造は、上記の放射冷却層及び断熱層に加え、遠赤外線放射層を有してもよく、必要に応じて、更に目的に応じた他の層を有してもよい。他の層の例としては、潜熱蓄熱層、紫外線（ＵＶ）吸収層、接着層、等が挙げられる。

−遠赤外線放射層−
放射冷却層及び断熱層の間には、遠赤外線放射層を設けることができる。
遠赤外線放射層を配置することで、波長８μｍ〜１３μｍにおける特定遠赤外線の放射性能をより向上させることができる。

遠赤外線放射層は、太陽光吸収率が１０％以下であり、かつ、波長８μｍ〜１３μｍにおける特定遠赤外線の放射率が５０％以上である層として配置されることが好ましい。

遠赤外線放射層は、特定遠赤外線を放射する方向の８μｍ〜１３μｍの波長範囲における平均放射率が、０．８０以上であることが好ましく、０．８５以上であることがより好ましく、０．９０以上であることが特に好ましい。
遠赤外線放射層の平均放射率が０．８０以上であると、遠赤外線放射層の波長８μｍ〜１３μｍにおける遠赤外線の放射性能がより向上するので、放射冷却性能がより向上する。
遠赤外線放射層の平均放射率は、既述の放射冷却層における赤外線の放射率の測定と同様の方法により測定される値である。

遠赤外線放射層は、構造的に特に制限はなく、単層膜、多層膜、微粒子分散構造、又は気泡を含む構造などのいずれの態様でもよい、目的等に応じて選択することができる。
遠赤外線放射層を形成するための材料としては、柔軟性に優れ、かつ、遠赤外線の放射率を高める観点から、樹脂が用いられることが好ましい。

樹脂としては、例えば、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリブテン−１等）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、及びセルロースアセテート等のセルロースなどが挙げられる。

また、放射冷却層と断熱層とを接着する接着剤を、遠赤外線放射層として設けた態様も好適である。

ここで、本発明の積層構造の実施形態を図２〜図３に示す。
積層構造物は、図２に示すように２層構造でもよい。積層構造物１０は、放射冷却層１３と、断熱層１１と、が被冷却体３０に近い側から順に積層されており、被冷却体３０上に積層構造物１０が配置されることで、被冷却体での太陽光の吸収を抑えつつ、放射冷却される。具体的には、少なくとも８μｍ〜１３μｍの波長を有する遠赤外線が放射冷却層１３から放射されて断熱層を通過し、かつ、断熱層で外部からの熱の流入が抑えられることで、被冷却体３０は冷却される。積層構造物１０は、被冷却体３０の表面に配置するのみでもよいし、被冷却体の表面に接着して使用されてもよい。

また、積層構造物は、図３に示すように３層構造でもよい。積層構造物２０は、放射冷却層２３と、遠赤外線放射層２５と、断熱層２１と、が被冷却体３０に近い側から順に積層されている。被冷却体３０上に積層構造物２０が配置されることで、被冷却体での太陽光の吸収を抑えつつ、効果的に放射冷却される。遠赤外線放射層２５が更に配置された３層構造の場合も、上記２層構造の場合と同様に被冷却体の冷却が進むが、遠赤外線放射層２５を備えるため、冷却効果により優れている。積層構造物２０は、被冷却体３０の表面に配置するのみでもよいし、被冷却体の表面に接着して使用されてもよい。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
なお、本実施例では、日射反射率の測定に用いる分光光度計として、日本分光製分光光度計Ｖ−６７０を用いた。

（実施例１）
放射冷却層として白色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（ＭＣＰＥＴ Ｍ４（厚み１．０ｍｍ、古河電工株式会社製）を用意し、ＰＥＴシートに断熱層として気泡緩衝材（気泡長さ１０ｍｍ、厚み３．５ｍｍ；ｄ４２、川上産業社製）を、接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて接着し、積層構造物を作製した。

（実施例２）
放射冷却層として白色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚み７５μｍ、ルミラー（登録商標）Ｅ６０、東レ株式会社製）を用意し、ＰＥＴフィルムに断熱層として気泡緩衝材（ｄ４２、川上産業社製）を接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて接着し、積層構造物を作製した。

（実施例３）
放射冷却層として白色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（ＭＣ−ＰＥＴ Ｍ４（厚み１．０ｍｍ、古河電工株式会社製）を用意し、ＰＥＴシートに断熱層として気泡緩衝材（ｄ４２、川上産業社製）を、接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて２枚重ねて接着し、積層構造物を作製した。
なお、２枚の気泡緩衝材間も、同じ接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）により接着した。

（実施例４）
放射冷却層として白色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚み７５μｍ、ルミラー（登録商標）Ｅ６０、東レ株式会社製）を用意し、ＰＥＴフィルムに断熱層として気泡緩衝材（ｄ４２、川上産業社製）を、接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて２枚重ねて接着し、積層構造物を作製した。
なお、２枚の気泡緩衝材間も、同じ接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）により接着した。

（比較例１）
透明なポリエチレンテレフタレート（透明ＰＥＴ）フィルム（ルミラーＴ６０、東レ株式会社製、厚み＝１００μｍ）を用意し、透明ＰＥＴフィルムの表面に、アクリル系白色塗料（スーパーコート白、株式会社アサヒペン製）をスプレー塗布し、塗布面に断熱層として厚さ１０ｍｍのポリエチレンフォーム（フォームエース、古河電工株式会社製）を、接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて接着し、積層構造物を作製した。

（比較例２）
放射冷却層として白色のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート（ＭＣ−ＰＥＴ Ｍ４（厚み１．０ｍｍ、古河電工株式会社製）を用意し、ＰＥＴシートに断熱層として厚さ１０ｍｍのポリエチレンフォーム（フォームエース、古河電工株式会社製）を、接着剤（ＧＰクリヤ、コニシ株式会社製）を用いて接着し、積層構造物を作製した。

（測定及び評価）
実施例及び比較例で作製した積層構造物に対して、以下の測定及び評価を行った。測定及び評価の結果を表１に示す。

−１．放射冷却層の日射反射率−
ＪＩＳ Ａ ５７５９：２００８に記載された方法に準拠し、分光光度計Ｖ−６７０（日本分光社製；積分球分光光度計）によって拡散反射率を測定し、測定された拡散反射率に基づいて日射反射率を算出した。

−２．放射冷却層の気泡の数平均長さ−
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に切断し、放射冷却層の断面を露出させた後、電子顕微鏡Ｓ４１００（株式会社日立ハイテクノロジー製）を用いて倍率１０００倍の断面像を取得した。取得した断面像において、それぞれの気泡において、気泡内部の２点を結ぶ線分の中で最大の長さを気泡長さとした。
以上の気泡長さの測定を、断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を、気泡の数平均長さとした。

−３．放射冷却層の波長８μｍ〜１３μｍにおける遠赤外線放射率−
まず、放射冷却層について、Ｖａｒｉａｎ社製のフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）装置（型番：ＦＴＳ−７０００）を用い、波長１．７μｍ〜２５μｍにおける分光透過率及び分光反射率をそれぞれ測定した。次いで、放射冷却層の分光透過率及び分光反射率の測定値に基づき、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法）の付表３における、波長８μｍ〜１３μｍに含まれる各波長（具体的には、８．１μｍ、８．６μｍ、９．２μｍ、９．７μｍ、１０．２μｍ、１０．７μｍ、１１．３μｍ、１１．８μｍ、１２．４μｍ、及び１２．９μｍの１０点；以下同様。）ごとに、以下に示すキルヒホッフの法則より分光放射率を算出した。
キルヒホッフの法則：
分光放射率＝１−分光透過率−分光反射率
波長ごとの分光放射率（１０個の値）の算術平均値を、放射冷却層の８μｍ〜１３μｍの波長範囲における平均放射率とした。

−４．断熱層の空隙率−
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に切断し、断熱層の断面を露出させた後、光学顕微鏡ＭＥ６００Ｌ（株式会社ニコン製）を用いて倍率１０倍の断面像を取得した。取得した断面像のうち、気泡に相当する部分の面積ａ、及び気泡以外に相当する部分の面積ｂをそれぞれ測定し、以下の算出式により断熱層の空隙率を求めた。
断熱層の空隙率（％） ＝ （面積ａ／（面積ａ＋面積ｂ））×１００
空隙率の測定は、断熱層の断面の実面積５００ｍｍ^２分に相当する断面像を用いて算出した。

−５．断熱層の層厚方向における気泡の個数−
ミクロトームを用いて積層構造物を積層方向と平行に切断し、放射冷却層の断面を露出させた後、光学顕微鏡ＭＥ６００Ｌ（株式会社ニコン製）を用いて倍率１０倍の断面像を取得した。取得した断面像において、断熱層の層厚方向の直線を引き、直線が横切る気泡の数を測定（カウント）した。この操作を断面像中の１００箇所について行い、１００個の測定値の平均値を気泡の数とした。

−６．断熱層の遠赤外線透過率の測定−
断熱層について、Ｖａｒｉａｎ社製のフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴＩＲ）装置（型番：ＦＴＳ−７０００）を用い、波長１．７μｍ〜２５μｍにおける分光透過率を測定した。
１．７μｍ〜２５μｍの波長範囲の分光透過率の測定結果のうち、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（１９９８年）の付表３における、波長８μｍ〜１３μｍの波長範囲に含まれる波長（具体的には、８．１μｍ、８．６μｍ、９．２μｍ、９．７μｍ、１０．２μｍ、１０．７μｍ、１１．３μｍ、１１．８μｍ、１２．４μｍ、及び１２．９μｍの１０点の波長）での分光透過率の値（１０個の値）を算術平均することにより、遠赤外線の透過率とした。

−７．断熱性−
実施例１〜４及び比較例１〜２において作製した積層構造物を用い、直射日光の当たる屋外において、積層構造物の温度をＫ型熱電対により３０分間測定し、平均温度１を求めた。また、外気の温度を温度計により測定し、平均温度２を求めた。
測定された平均温度１及び平均温度２を比較し、両者の温度差（平均温度１−平均温度２）を指標として積層構造物に対する断熱性を評価した。積層構造物の平均温度１が外気の平均温度２に比べて低温で、かつ、温度差が大きいほど断熱性に優れているといえる。

表１に示すように、実施例１〜４の積層構造物は、外気よりも温度が低下しており、断熱効果が現れていることが分かる。
一方、比較例１〜２に示すように、断熱層の膜厚方向に含まれる気泡の個数が８個以下であること又は放射冷却層の日射反射率が９０％より大きいことのいずれか一方又は両方を満たさない場合には、外気よりも積層構造物の温度が上昇しており、断熱効果が現れていなかった。

２０１６年９月３０日に出願された日本出願特願２０１６−１９４９７５の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (11)

1. 被冷却体の側から順に、
   気泡を含む樹脂を含有し、遠赤外線を放射することで前記被冷却体を冷却する放射冷却層と、
   気泡を含む樹脂を含有し、空隙率が７０％以上であり、層厚方向に含まれる気泡の数が８個以下である断熱層と、
   を備えた積層構造。
2. 前記放射冷却層は、日射反射率が９０％より大きい請求項１に記載の積層構造。
3. 前記放射冷却層に含まれる前記気泡の数平均長さが、０．１μｍ以上２０μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の積層構造。
4. 前記放射冷却層に含まれる前記樹脂は、ポリエステルである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の積層構造。
5. 前記ポリエステルが、ポリエチレンテレフタレートである請求項４に記載の積層構造。
6. 前記断熱層は、遠赤外線透過率が５０％以上である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の積層構造。
7. 前記断熱層に含まれる前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及びポリスチレンより選択される樹脂である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の積層構造。
8. 前記断熱層は、気泡緩衝材である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の積層構造。
9. 前記放射冷却層は、遠赤外線の放射率が０．６以上である請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の積層構造。
10. 前記断熱層における遠赤外線の透過率が５０％以上である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の積層構造。
11. 前記放射冷却層は、層厚方向に含まれる気泡の数が１０個以上である請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の積層構造。