[发明专利]热‑电磁波转换结构、热‑电磁波转换构件、波长选择性散热设备、波长选择性加热设备、波长选择性散热方法、波长选择性加热方法以及热‑电磁波转换结构的制造方法

说明书

技术区域

本发明涉及一种相互转换热与规定波长电磁波的热-电磁波转换结构、利用此的热-电磁波转换构件、波长选择性散热设备、波长选择性加热设备、波长选择性散热方法、波长选择性加热方法以及热-电磁波转换结构的制造方法。

背景技术

传热方法中存在如下3种：物体内部通过分子间的振动或自由电子的热移动来传热的热传导；物体的热通过热传导传到流体，因接受热的该流体的移动而热也移动的热传递；及物体热能成为电磁波而被放射，从而热移动的热放射。其中，研究了使用将热转换为电磁波的波长选择性热放射材料来控制热放射，从而提高物体的加热效率的技术(例如专利文献1)及提高散热效率的技术(例如专利文献2)。

专利文献1：日本国特开2004-238230号公报

专利文献2：日本国特开2010-27831号公报

发明内容

但是，由于现有的波长选择性热放射材料需要周期性结构，因此设计自由度较低，制造也受较多限制。另外，由于现有的波长选择性热放射材料只考虑了垂直于该结构的方向的单一平面波的电磁波，并未考虑具有各种方向性的电磁波，因此转换效率还并不充分。

于是，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够更加高效地转换热与电磁波的最适当形状的热-电磁波转换结构、利用该热-电磁波转换结构的热-电磁波转换构件、波长选择性散热设备、波长选择性加热设备、波长选择性散热方法、波长选择性加热方法以及热-电磁波转换结构的制造方法。

为了实现上述目的，本发明的热-电磁波转换结构如下，是互相转换热与规定波长λ的电磁波的结构，其特征为，具有由透过所述电磁波的芯部与由金属构成且围住所述芯部的包层部所构成的波导路，所述波导路形成为具有通过所述电磁波可形成驻波的长度。

此时，优选如下，所述波导路形成为具有所述电磁波波长λ的1/10以下的宽度。例如，所述波导路形成为具有小于1μm的宽度。

另外，所述波导路呈在两端具有可透过所述电磁波的开口部的结构。此时，优选如下，具有由凹部与凸部构成的凹凸结构，在所述凸部以及其下方具有构成所述芯部与所述包层部的层状结构。另外，还可以如下，在所述凸部以及其下方具有由所述芯部与所述包层部所构成的多个层状结构。而且，还可以如下，所述多个层状结构构成不同长度的多个波导路。另外，优选如下，所述凹部以能够防止不希望转换的电磁波透过的宽度形成。另外，还可以如下，在所述芯部与所述包层部之间具有用于提高贴紧性的中间层。

另外，还可以如下，所述波导路呈在一端具有可透过所述电磁波的开口部的结构。此时，所述波导路呈由构成所述芯部的凹部与构成所述包层部的凸部所构成的凹凸结构。另外，所述凹部以能够防止不希望转换的电磁波透过的宽度形成。另外，能够将所述凹凸结构做成线与间隙(line and space)状结构。

另外，当作为电磁波而考虑红外线时，能够使所述波导路被调节成所述规定波长λ为0.75μm以上的长度。另外，能够使所述芯部由硅或氧化硅所构成。

另外，本发明的热-电磁波转换构件如下，其特征为，具有多个本发明的热-电磁波转换结构。此时，还可以如下，热-电磁波转换构件具有2种以上不同波导路长度的热-电磁波转换结构。

另外，本发明的波长选择性热放射機器如下，由发热源，与由具有特定电磁波透过波长域的材料构成且覆盖所述发热源的被覆构件，与将所述发热源的热转换为所述电磁波透过波长域的电磁波的热-电磁波转换构件所构成，其特征为，所述热-电磁波转换构件具有多个本发明的热-电磁波转换结构，配置在所述发热源与所述被覆构件之间。

另外，本发明的波长选择性加热设备如下，向具有特定电磁波吸收波长域的材料照射该电磁波吸收波长域的电磁波而进行加热，其特征为，具备：具有多个本发明的热-电磁波转换结构的热-电磁波转换构件；及向所述热-电磁波转换构件供给能量的能量供给源。

另外，本发明的波长选择性散热方法如下，其特征为，在发热源被由具有特定电磁波透过波长域的材料构成的被覆构件所覆盖的设备中，在所述发热源与所述被覆构件之间配置本发明的热-电磁波转换结构，通过所述热-电磁波转换结构将来自所述发热源的热能转换为所述电磁波透过波长域的电磁波，向所述被覆构件放射所述电磁波。

另外，本发明的波长选择性加热方法如下，向具有特定电磁波吸收波长域的材料照射该电磁波吸收波长域的电磁波而进行加热，其特征为，向本发明的热-电磁波转换结构供给能量，通过所述热-电磁波转换结构将所述能量转换为所述电磁波吸收波长域的电磁波，向所述被覆构件放射该电磁波。