JPS5844959B2 - 放射冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は放射を利用した冷却装置に関する。

従来冷却には、冷媒の膨張によるもの、吸収方式のもの
、その細化学的電磁的な方式によるものなど種々実施さ
れている。

しかしながらいずれも熱ポンプを駆動するための動力を
要するものである。

この発明においては、冷却のための直接の動力を必要と
しない冷却装置を提供しようとするものである。

すなわち、近時地球に関する物理的事情が種々究明され
て、地球の大気が特に８ないしｘａ、ｓミクロンの波長
の電磁波（赤外線）を透過し、また大気中に放射される
これらの波長の電磁波は大気を通って宇宙空間のかなた
へ放出されることが確認されている。

この発明は、前記した特定範囲の波長の電磁波を選択吸
収放射する物質を有効な選択放射面として使用し、かつ
この放射を有効に行なわしめるようにした、効率の良い
放射冷却装置を提供しようとするものである。

以下実施例を図面を参照しつつ詳述する。

１は断面形状を放物線とした筒状の凹面鏡である。

凹面鏡１の外周は、外面を白色塗装したアルミニウム板
１ａで覆う。

また凹面鏡１の内面は、内外２重壁１ｂとし、この２重
壁１ｂ内空間１ｃは真空とする。

さらに２重壁１ｂの内面１ｄは放物筒状反射鏡面として
構成する。

板１ａと２重壁１ｂとの間１ｅには断熱材を充てんする
。

２は凹面鏡１の焦点近辺に支持された円筒状の放熱筒で
ある。

放熱筒２の外面は８ないし１３．５ミクロン近辺の波長
の電磁波を吸収する材料よりなる膜２ａをもって覆う。

膜２ａは例えば、ポリフッ化ビニル、ポリイミド、ポリ
オキシメチレンなどが使用できる。

膜２ａの内面は、金、銀、アルミニウムなど、金属の熱
良導かつ高反射性物質の被膜２ｂを蒸着して鏡面とする
。

さらにその内側に密着して前記した熱良導の金属物質の
管２ｃを設げる。

管２ｃの内側は冷媒（例えばエチレングリコール水溶液
）の通路２ｄとして構成される。

３は凹面鏡１の開放部１ｆを覆う電磁波透過膜である。

透過膜はこの実施例では３重に設けられ、それぞれの間
および凹面鏡１との空間３ａには、窒素、ヘリウムなど
の、不活性で赤外透過性の良好なガスを封入する。

膜３の材質は電磁波の透過率の良好なポリエチレンが望
ましい。

４は公知の赤外線カメラである。

カメラ４は広角レンズ付が望ましい。

５は電算機であり、カメラ４の映像をスキャンし、赤外
線のもつとも弱い個所を検出し、その方向を演算して出
力するべくプログラムされている。

６はサーボ機構であり、凹面鏡１の第１図および第２図
における俯仰角度を制御する歯車６ａを駆動して、電算
機５の出力の方向に凹面鏡１を向けるべく構成されてい
る。

７は冷媒循環用ポンプである。

８は公知の蓄熱器である。

そしてポンプ７は、放熱筒２の冷媒通路２ｄと蓄熱器８
とを循環する配管７ａに介設されている。

９は負荷であり、例えば冷房装置の熱交換器であり、蓄
熱器８の冷熱が供給されるべくなされる。

次にその作用を説明する。

まずカメラ４が作動する。

そして天空の模様を赤外線による映像としてとらえる。

電算機５はこの映像をスキャンして映像信号としてとら
え、この信号のうち最も低い信号の個所（赤外線の入射
の最も弱い個所）を検出し、その方向を演算する。

そしてその出力はサーボ機構６に入力し、歯車６ａを駆
動し、凹面鏡１の第１図および第２図における向きを前
記検出方向に制御する（第４図参照）。

一方凹面鏡１の開放部１ｆかも入射する電磁波は膜２ａ
に至り、その裏面の金属被膜２ｂの鏡面によって反射さ
れる。

また通路２ｄ内の冷媒の熱は管２ｃを介して金属被膜２
ｂに至り、膜２ａと相互に伝達される。

この膜２ａは、第５〜７図に示すように、特に８ないし
１３．５ミクロンの波長の放射線の反射率が低いもので
あり、すなわちこの範囲の放射線を良く吸収する。

良く知られているように、黒体においては分光吸収率α
（λ）と分光放射率ε（λ）と分光反射率ρ（λ）との
間には次式が成立する。

すなわち、膜２ａは、８ないし１３，５ミクロンの放射
線を良く吸収しかつ良く放射することを知る。

そしてこの放射された放射赤外線は、凹面鏡１が赤外線
の入射の少ない方向（例えば太陽のない青空）に向いて
いるから、この放射された放射赤外線は、大気を透過し
て良く宇宙空間に送られる。

従って膜２ａ、被膜２ｂ、管２ｃ、通路２ｄ内の冷媒、
はこの順に熱をうばわれ、冷却される。

この冷却された冷媒はポンプ７によって蓄熱器８へ送ら
れ、この蓄熱された冷熱によって、例えば冷房が実行さ
れる。

また、凹面鏡１の開放部１ｆは電磁波透過膜３ａで覆わ
れているため、前記放射線の通過がさまたげられること
も無く、さらに、膜３ａを何重にも設け、その間や凹面
鏡１内には、窒素などのガスを充満させているので、湿
気や風など大気の動因と絶縁し、特に放射面への湿気の
凝結を防止し、かつ内外間の熱の伝導をも防ぎうるもの
である。

この発明は前述実施例にかぎることはないのであって、
凹面鏡の形状を、放物線回転面としてもよい。

また赤外線カメラの向きを凹面鏡の向きと連動させ、赤
外線カメラの映像の中央に赤外線の最も弱い個所が来る
ように制御してもよい。

また赤外線非入射方向検知器も、この実施例のような赤
外線カメラと電算機の組合せ以外の他の公知の手段によ
ってもよく、要するにこの発明の技術的思想の範囲内に
おける各構成の均等物との置換もまたこの発明の技術的
範囲に含まれるものである。

この発明は前述構成作用になるものであるから下記する
特有のかつ顕著なる効果を奏するものである。

（イ）凹面鏡１の外周を例えば空間１ｃの真空や、断熱
材１０などによって熱絶縁しであるので、外部の熱によ
って放熱筒２が加熱されることがない。

（ロ）放熱筒２は凹面鏡１の焦点近辺に支持されている
から、放熱筒２からの放熱線は、凹面鏡１の開放部１ｆ
の方向に放射し、さらに凹面鏡１は赤外線入射の少ない
方向に制御されているので、前記放射が大気外に対して
充分に行なわれる。

（ハ）凹面鏡１の開放部１ｆは電磁波透過膜３で覆われ
ているので、外部との熱絶縁に有効であり、さらにそれ
によって囲まれた凹面鏡１の内部にガスを多層に充満さ
せれば、この熱絶縁がヨリ完全となる。

に）選択放射面は、ポリフッ化ビニル、ポリイミド、ポ
リオキシメチレンなど、８ないし１３．５ミクロンの電
磁波を吸収放射する材料を使用したので、熱放射率が良
好となる。

すなわち第８図に示すように、例えば晴天時の空から来
る放射線の強さと、例えば２７５°にの黒体が放射する
放射線との波長に対する強さは、それぞれ実線および破
線に示すとおりであり、空から来る放射線の強さより黒
体が放射する放射線の強さの強い部分だけの熱放射があ
り、その反対の部分では熱の増大となることは理解され
よう。

従ってこの発明において、選択放射面が８ないし１３．
５ミクロンの電磁波を選択的に吸収する物質を選定した
ことにより、前記した熱の増大を極力小さくなしうるも
のである。

（ホ）冷却された熱媒体の冷熱を蓄熱器で蓄熱するよう
にすれば、雲が多くて青空がかくれているときや、空中
湿度が高いときのように、熱放射が充分に行なわれない
場合でも、冷熱を有効に利用でき、冷却力を自由に調整
することができる。

（へ）選択放射面の裏面には、金属を蒸着させて鏡面と
したから、放射線をよく反射しうるのみならず、冷媒と
の熱伝達抵抗を小となしうる。

（ト）以上により、放熱効率の良好な実用的装置を提供
しうる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明実施例を示し、第１図は凹面鏡
の側面図を含む全体ブロック図、第２図は第１図の■−
■断面矢視図、第３図は第２図の放熱筒の拡大図、第４
図は凹面鏡を含む斜視図、第５図〜第７図は膜の材質に
よる特性曲線図であり、第５図は材質ポリフッ化ビニル
、第６図はポリイミド、第７図はポリオキシメチレンの
それぞれ反射率特性を示す。 第８図は熱放射の説明曲線である。 １・・・・・・凹面鏡、１ｃ・・・・・・真空空間、１
ｄ・・・・・・反射鏡面、１ｅ・・・・・・断熱材、２
・・・・・・放熱筒、２ａ・・・・・・選択放射膜、２
ｂ・・・・・・蒸着金属被膜、２ｃ・・・・・・管、２
ｄ・・・・・・冷媒通路、３・・・・・・電磁波透過膜
、４・・・・・・赤外線カメラ、５・・・・・・電算機
、６・・・・・・サーボ機構、７・・・・・・ポンプ、
８・・・・・・蓄熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外周を熱絶縁し内面を反射面とした凹面鏡、この凹
   面鏡の焦点近辺に支持され、かつ内側は冷媒の通路が穿
   設され、外面は選択放射面を構成した放熱筒、前記凹面
   鏡の開放部を覆う電磁波透過膜、別に設けた赤外線非入
   射方向検知器、この検知器の出力によって前記凹面鏡を
   前記赤外線非入射方向に向ける制御手段、を具備し、前
   記選択放射面は８ないしｉ３．ｓミクロン近辺の波長の
   電磁波を吸収放射する材料よりなる、放射冷却装置。 ２ 前記選択放射面の材料は、ポリフッ化ビニルである
   、特許請求の範囲第１項記載の放射冷却装置。 ３ 前記選択放射面の材料は、ポリイミドである、特許
   請求の範囲第１項記載の放射冷却装置。 ４ 前記選択放射面の材料は、ポリオキシメチレンであ
   る、特許請求の範囲第１項記載の放射冷却装置。 ５ 前記放熱筒の冷媒通路は、蓄熱器に接続されている
   、特許請求の範囲第１項記載の放射冷却装置。 ６ 前記電磁波透過膜は多重とし、その間に気体を封入
   してなる、特許請求の範囲第１項記載の放射冷却装置。 ７ 前記選択放射面は透明膜とし、その裏面には金属を
   蒸着させてなる、特許請求の範囲第１項記載の放射冷却
   装置。