[發明專利]熱?電磁波轉換結構、熱?電磁波轉換構件、波長選擇性散熱設備、波長選擇性加熱設備、波長選擇性散熱方法、波長選擇性加熱方法以及熱?電磁波轉換結構的制造方法

在審

• 申請號: 201780001294.1
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107534028A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 繩田晃史;粟屋信義;谷口大介;田中覺
• 申請（專利權）人: SCIVAX株式會社
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36;B82Y30/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司11290
• 代理人: 周善來,王玉玲

技術區域

本發明涉及一種相互轉換熱與規定波長電磁波的熱-電磁波轉換結構、利用此的熱-電磁波轉換構件、波長選擇性散熱設備、波長選擇性加熱設備、波長選擇性散熱方法、波長選擇性加熱方法以及熱-電磁波轉換結構的制造方法。

背景技術

傳熱方法中存在如下3種：物體內部通過分子間的振動或自由電子的熱移動來傳熱的熱傳導；物體的熱通過熱傳導傳到流體，因接受熱的該流體的移動而熱也移動的熱傳遞；及物體熱能成為電磁波而被放射，從而熱移動的熱放射。其中，研究了使用將熱轉換為電磁波的波長選擇性熱放射材料來控制熱放射，從而提高物體的加熱效率的技術(例如專利文獻1)及提高散熱效率的技術(例如專利文獻2)。

專利文獻1：日本國特開2004-238230號公報

專利文獻2：日本國特開2010-27831號公報

發明內容

但是，由于現有的波長選擇性熱放射材料需要周期性結構，因此設計自由度較低，制造也受較多限制。另外，由于現有的波長選擇性熱放射材料只考慮了垂直于該結構的方向的單一平面波的電磁波，并未考慮具有各種方向性的電磁波，因此轉換效率還并不充分。

于是，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠更加高效地轉換熱與電磁波的最適當形狀的熱-電磁波轉換結構、利用該熱-電磁波轉換結構的熱-電磁波轉換構件、波長選擇性散熱設備、波長選擇性加熱設備、波長選擇性散熱方法、波長選擇性加熱方法以及熱-電磁波轉換結構的制造方法。

為了實現上述目的，本發明的熱-電磁波轉換結構如下，是互相轉換熱與規定波長λ的電磁波的結構，其特征為，具有由透過所述電磁波的芯部與由金屬構成且圍住所述芯部的包層部所構成的波導路，所述波導路形成為具有通過所述電磁波可形成駐波的長度。

此時，優選如下，所述波導路形成為具有所述電磁波波長λ的1/10以下的寬度。例如，所述波導路形成為具有小于1μm的寬度。

另外，所述波導路呈在兩端具有可透過所述電磁波的開口部的結構。此時，優選如下，具有由凹部與凸部構成的凹凸結構，在所述凸部以及其下方具有構成所述芯部與所述包層部的層狀結構。另外，還可以如下，在所述凸部以及其下方具有由所述芯部與所述包層部所構成的多個層狀結構。而且，還可以如下，所述多個層狀結構構成不同長度的多個波導路。另外，優選如下，所述凹部以能夠防止不希望轉換的電磁波透過的寬度形成。另外，還可以如下，在所述芯部與所述包層部之間具有用于提高貼緊性的中間層。

另外，還可以如下，所述波導路呈在一端具有可透過所述電磁波的開口部的結構。此時，所述波導路呈由構成所述芯部的凹部與構成所述包層部的凸部所構成的凹凸結構。另外，所述凹部以能夠防止不希望轉換的電磁波透過的寬度形成。另外，能夠將所述凹凸結構做成線與間隙(line and space)狀結構。

另外，當作為電磁波而考慮紅外線時，能夠使所述波導路被調節成所述規定波長λ為0.75μm以上的長度。另外，能夠使所述芯部由硅或氧化硅所構成。

另外，本發明的熱-電磁波轉換構件如下，其特征為，具有多個本發明的熱-電磁波轉換結構。此時，還可以如下，熱-電磁波轉換構件具有2種以上不同波導路長度的熱-電磁波轉換結構。

另外，本發明的波長選擇性熱放射機器如下，由發熱源，與由具有特定電磁波透過波長域的材料構成且覆蓋所述發熱源的被覆構件，與將所述發熱源的熱轉換為所述電磁波透過波長域的電磁波的熱-電磁波轉換構件所構成，其特征為，所述熱-電磁波轉換構件具有多個本發明的熱-電磁波轉換結構，配置在所述發熱源與所述被覆構件之間。

另外，本發明的波長選擇性加熱設備如下，向具有特定電磁波吸收波長域的材料照射該電磁波吸收波長域的電磁波而進行加熱，其特征為，具備：具有多個本發明的熱-電磁波轉換結構的熱-電磁波轉換構件；及向所述熱-電磁波轉換構件供給能量的能量供給源。

另外，本發明的波長選擇性散熱方法如下，其特征為，在發熱源被由具有特定電磁波透過波長域的材料構成的被覆構件所覆蓋的設備中，在所述發熱源與所述被覆構件之間配置本發明的熱-電磁波轉換結構，通過所述熱-電磁波轉換結構將來自所述發熱源的熱能轉換為所述電磁波透過波長域的電磁波，向所述被覆構件放射所述電磁波。

另外，本發明的波長選擇性加熱方法如下，向具有特定電磁波吸收波長域的材料照射該電磁波吸收波長域的電磁波而進行加熱，其特征為，向本發明的熱-電磁波轉換結構供給能量，通過所述熱-電磁波轉換結構將所述能量轉換為所述電磁波吸收波長域的電磁波，向所述被覆構件放射該電磁波。