JP2015042935A - 太陽熱集熱体、太陽熱集熱多層シートおよび太陽熱加熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】低放射率性−低日射反射率性層で発生した熱を有効に利用することのできる太陽熱集熱体、太陽熱集熱多層シートおよび太陽熱温水器を提供すること
【解決手段】太陽熱集熱体１は、集熱板２と、集熱板２の上面に形成される日射吸収層３と、日射吸収層３の上面に形成される低放射率性−低日射反射率性層４とを備える。太陽熱温水器６は、上記した太陽熱集熱体４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱集熱体、太陽熱集熱多層シートおよび太陽熱加熱器、詳しくは、太陽熱集熱体、太陽熱集熱多層シート、および、それらを備える太陽熱加熱器に関する。

従来、太陽熱温水器などの太陽熱加熱器は、集熱体を備えており、かかる集熱体が、太陽光を吸収することによって、集熱体が加熱され、そして、集熱体の内側にある水（熱媒体）が加熱されて、温水が得られることが知られている。

集熱体（集熱構造）において、集熱体が吸収した熱を外部に逃がさないようにすること、つまり、熱放射性を低減することが必要である。

例えば、吸熱体と、その上側に間隔を隔てて配置され、赤外線を反射するフィルターとを備える、太陽熱収集装置の集熱構造が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。特許文献１の集熱構造では、吸熱体およびフィルターの間に仕切られる空間層（隙間）と、フィルターとによって、集熱構造の熱放射性が低減されている。

また、集熱体と、集熱体の上側に間隔を隔てて配置されるＬｏｗ−Ｅ（低放射性率性）用の特殊金属膜とを備える、太陽熱温水器の集熱構造が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。特許文献２の集熱構造では、集熱体は、金属板からなり、かかる金属板の上面には、太陽光の吸収を促進する材料（被覆層）が被覆されている。なお、特殊金属膜は、被覆層に対しても上側に間隔を隔てて配置されている。そして、特許文献２では、被覆層および特殊金属膜の間に仕切られる空間層（隙間）と、特殊金属膜とによって、集熱構造の熱放射性が低減されている。

特開平０６−２０１１９７号公報 特開２００４−１７６９６６号公報

しかるに、特許文献１のフィルターが太陽光を吸収する場合があり、その場合には、フィルターで発生した熱も有効に利用したい要望がある。しかしながら、特許文献１では、フィルターと吸熱体との間に空間層（隙間）があるため、フィルターで発生した熱を、フィルターから吸熱体に効率的に熱伝導させることができず、そのため、集熱構造が上記した要望を満足させることができないという不具合がある。

また、特許文献２では、特殊金属膜が太陽光を吸収する場合があり、その場合には、特殊金属膜で発生した熱も有効に利用したい要望がある。しかしながら、特許文献２では、特殊金属膜と集熱体との間に空間層（隙間）があるため、特殊金属膜で発生した熱を、特殊金属膜から集熱体に効率的に熱伝導させることができず、そのため、集熱構造が上記した要望を満足させることができないという不具合がある。

本発明の目的は、低放射率性−低日射反射率性層で発生した熱を有効に利用することのできる太陽熱集熱体、太陽熱集熱多層シートおよび太陽熱加熱器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の太陽熱集熱体は、集熱板と、前記集熱板の厚み方向一方面に設けられる日射吸収層と、前記日射吸収層の前記厚み方向一方面に設けられる低放射率性−低日射反射率性層とを備えることを特徴としている。

また、本発明の太陽熱集熱体では、前記低放射率性−低日射反射率性層は、放射率が、０．７５以下であり、日射反射率が、５０％以下であることが好適である。

また、本発明の太陽熱集熱体では、前記低放射率性−低日射反射率性層が、導電性セラミックからなることが好適である。

また、本発明の太陽熱加熱器は、上記した太陽熱集熱体を備えることを特徴としている。

また、本発明の太陽熱集熱多層シートは、基材シートと、前記基材シートの厚み方向一方面に設けられる日射吸収層と、前記日射吸収層の前記厚み方向一方面に設けられる低放射率性−低日射反射率性層とを備えることを特徴としている。

また、本発明の太陽熱集熱多層シートでは、前記低放射率性−低日射反射率性層は、放射率が、０．７５以下であり、日射反射率が、５０％以下であることが好適である。

また、本発明の太陽熱集熱多層シートでは、前記低放射率性−低日射反射率性層が、導電性セラミックからなることが好適である。

また、本発明の太陽熱集熱体は、上記した太陽熱集熱多層シートと、前記太陽熱集熱多層シートの前記基材シートの厚み方向他方面に設けられる集熱板とを備えることを特徴としている。

また、本発明の太陽熱加熱器は、上記した太陽熱集熱体を備えることを特徴としている。

また、本発明の太陽熱加熱器は、太陽熱温水器として用いられることが好適である。

本発明の太陽熱集熱体によれば、日射吸収層が太陽光を吸収して熱を発生させ、かかる熱を、集熱板に効率的に熱伝導させることができる。

また、低放射率性−低日射反射率性層は、太陽光の反射を低減して、太陽光が日射吸収層に確実に到達させることができる。

そして、低放射率性−低日射反射率性層が太陽光を吸収して熱を発生しても、低放射率性−低日射反射率性層が日射吸収層の厚み方向一方面に設けられているので、かかる熱を、日射吸収層を介して集熱板に効率的に熱伝導させることができる。

そのため、本発明の太陽熱集熱体は、太陽光を有効に利用して、有効に集熱することができる。

また、本発明の太陽熱集熱多層シートの基材シートを集熱板に積層した本発明の太陽熱集熱体によれば、日射吸収層が太陽光を吸収して熱を発生させ、かかる熱を、集熱板に基材シートを介して効率的に熱伝導させることができる。

そして、低放射率性−低日射反射率性層が太陽光を吸収して熱を発生しても、低放射率性−低日射反射率性層が日射吸収層の厚み方向一方面に設けられているので、かかる熱を、日射吸収層および基材シートを介して集熱板に効率的に熱伝導させることができる。

そのため、本発明の太陽熱集熱体は、太陽光を有効に利用して、有効に集熱することができる。

さらに、本発明の太陽熱加熱器は、上記した太陽熱集熱体を備えるので、熱媒体を効率的に加熱することができる。

図１は、本発明の第１実施形態である太陽熱集熱体の断面図を示す。 図２は、図１および図５の太陽熱集熱体を備える太陽熱温水器の平面図を示す。 図３は、図２の太陽熱温水器のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す 図４は、図２の太陽熱温水器のＢ−Ｂ線に沿う断面図を示す。 図５は、本発明の第２実施形態である太陽熱集熱体および太陽熱集熱多層シートの断面図を示す。 図６は、図２の太陽熱温水器のＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。 図７は、図２の太陽熱温水器のＢ−Ｂ線に沿う断面図を示す。 図８は、比較例４の太陽熱集熱体の断面図を示す。 図９は、太陽熱集熱体の表面温度を測定するための集熱箱を示し、図９Ａは、実施例１〜６および比較例２〜３の集熱体を測定する集熱箱を示し、図９Ｂは、実施例７の集熱体を測定する集熱箱を示し、図９Ｃは、比較例１の集熱体を測定する集熱箱を示し、図９Ｄは、比較例４の集熱体を測定する集熱箱を示す。

［第１実施形態］
図１において、紙面上側は、上側（第１方向一方側、厚み方向一方側）、紙面下側は、下側（第１方向他方側、厚み方向他方側）を示し、紙面左側は、左側（第１方向に直交すう第２方向一方側）、紙面右側は、右側（第２方向他方側）を示し、紙面手前側は、前側（第１方向および第２方向に直交する第３方向一方側）、紙面奥側は、後側（第３方向他方側）を示す。具体的には、方向は、図１の方向矢印に準拠する。図２以降の各図は、図１の方向に準じる。また、図２において、後述する保護層９は、後述する温水部７およびケース８の相対配置を明確に示すために、省略される。さらに、図２において、後述する貯湯部２０は、その形状を明確に示すために、ハッチングにて示される。

図１に示すように、本発明の第１実施形態である太陽熱集熱体１は、面方向（厚み方向に直交する方向）に延びる平板形状に形成されている。太陽熱集熱体１は、集熱板２と、集熱板２の上面（厚み方向一方面）に設けられる日射吸収層３と、日射吸収層３の上面（厚み方向一方面）に設けられる低放射率性−低日射反射率性層４とを備える。

集熱板２は、太陽熱集熱体１における下部（厚み方向他端部）に設けられており、後述する太陽熱温水器６（図３参照）に用いられるときには、次に説明する日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４から伝導される熱を水に伝導させることができるように構成されている。集熱板２の平面視形状は、太陽熱集熱体１の平面視形状と同様に形成されている。集熱板２を形成する集熱材料としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄、クロム、または、それらの合金（具体的には、ステンレスなど）などの金属材料が挙げられる。好ましくは、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。集熱板２の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．５ｍｍ以上であり、また、例えば、５ｍｍ以下、好ましくは、２ｍｍ以下である。

日射吸収層３は、太陽熱集熱体１における厚み方向途中に設けられ、集熱板２の上面全面に設けられており、太陽光を効率的に吸収して熱を発生でき、かつ、断熱効果を奏する（低放射性を有する）ように構成されている。日射吸収層３を形成する日射吸収材料としては、例えば、特開２００４−１７６９６６号公報に記載の選択吸収材料などが挙げられ、具体的には、例えば、ブラッククロム、ブラックニッケル、金−酸化マグネシウムサーメットなどが挙げられる。あるいは、日射吸収材料として、例えば、ＳｉＺｒＯ_４、Ｃｒ_２Ｏ_３、酸化鉄系無機顔料などの黒体塗料などからなる塗膜も挙げられる。日射吸収層３の厚みは、日射吸収層３が選択吸収材料からなる場合には、例えば、２〜１０μｍであり、日射吸収層３が塗膜からなる場合には、例えば、２０〜８０μｍである。

低放射率性−低日射反射率性層４は、太陽熱集熱体１における上部（厚み方向一端部）に設けられており、日射吸収層３の上面全面に設けられている。また、低放射率性−低日射反射率性層４は、日射吸収層３の上面に接触するように、設けられている。低放射率性−低日射反射率性層４は、太陽光が日射吸収層３に到達できるように、つまり、上方から照射される太陽光を遮断せず、かつ、日射吸収層３で生じた熱を下側に反射できるように構成されている。換言すれば、低放射率性−低日射反射率性層４は、太陽熱集熱体１の放射率を低減し、かつ、太陽熱集熱体１の日射反射率を低減するように構成されている。低放射率性−低日射反射率性層４を形成する材料としては、上記作用を奏する材料であれば特に限定されず、例えば、導電性セラミックなど挙げられる。

導電性セラミックとしては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、錫ドープ酸化インジウムあるいは酸化インジウム錫）、ＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、錫ドープ酸化アンチモンあるいは酸化アンチモン錫）、ＦＴＯ（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、フッ素ドープ酸化錫）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、亜鉛ドープ酸化インジウム）などが挙げられる。材料コストを考慮すると、好ましくは、ＩＴＯが挙げられる。

低放射率性−低日射反射率性層４の放射率は、例えば、０．７５以下、好ましくは、０．６０以下、より好ましくは、０．５０以下であり、また、例えば、０．０１以上である。低放射率性−低日射反射率性層４の放射率が上記上限を超えると、例えば、絶縁性セラミック（具体的には、ＳｉＯ_２など。比較例２参照）のように、日射吸収層３で生じた熱を反射する機能が乏しくなる場合がある。低放射率性−低日射反射率性層４の放射率は、後の実施例の評価欄で説明される。

低放射率性−低日射反射率性層４の日射反射率は、例えば、５０％以下、好ましくは、２５％以下、より好ましくは、１０％以下であり、また、例えば、０．１１％以上である。低放射率性−低日射反射率性層４の日射反射率が上記上限を超えると、金属層（具体的には、銀合金など。比較例３参照）のように、太陽光を著しく反射して、太陽光が日射吸収層３に到達することを阻害する場合がある。低放射率性−低日射反射率性層４の日射反射率は、近赤外線領域（７８０〜２５００ｎｍ）における日射反射率として測定されるが、その詳細は、後の実施例の評価欄で説明される。

低放射率性−低日射反射率性層４の厚みは、特に限定されない。特許文献１および２では、太陽光の多くを透過させるために低放射率性−低日射反射率性層４を極力薄く形成する必要があるが、この実施形態では、低放射率性−低日射反射率性層４を必ずしも薄く形成する必要がなく、つまり、厚く形成することもできる。そのため、低放射率性−低日射反射率性層４の材料や製法の選択の自由度を向上させることができる。具体的には、低放射率性−低日射反射率性層４の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上、好ましくは、２００ｎｍ以上であり、また、例えば、１０００ｎｍ以下、好ましくは、６００ｎｍ以下である。低放射率性−低日射反射率性層４の厚みが上記上限以下であれば、低放射率性−低日射反射率性層４における太陽光の過度の反射を防止することができる。また、低放射率性−低日射反射率性層４の厚みが上記下限以上であれば、日射吸収層３で生じる熱の反射性（熱反射性）を向上させることができる。

太陽熱集熱体１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．５ｍｍ以上であり、また、例えば、５ｍｍ以下、好ましくは、２ｍｍ以下である。

次に、太陽熱集熱体１の製造方法について、図１を参照して、説明する。

この方法では、まず、集熱板２を用意する。

次いで、この方法では、集熱板２の上面に日射吸収層３を積層する。日射吸収層３が選択吸収材料からなる場合には、例えば、めっき、陽極酸化などの電気化学処理によって、日射吸収層３を集熱板２の上面に形成する。一方、日射吸収層３が塗膜からなる場合には、例えば、黒体塗料を集熱板２の上面に塗布し、その後、必要により、乾燥させることにより、日射吸収層３を集熱板２の上面に形成する。

その後、この方法では、低放射率性−低日射反射率性層４を日射吸収層３の上面に直接形成する。低放射率性−低日射反射率性層４の形成方法として、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ＡＤ法、導電性ナノ粒子（具体的には、導電性セラミックからなるナノサイズの粒子）の分散液の塗布法などが挙げられる。好ましくは、スパッタリング法が挙げられる。

次に、太陽熱集熱体１を用いた、太陽熱加熱器としての太陽熱温水器６について、図２〜図４を参照して説明する。

図２および図３において、太陽熱温水器６は、ケース８と、温水部７と、保護層９（図３参照）とを備える。

ケース８は、例えば、建物の屋根に設置可能に構成されており、平面視略矩形状で、上下方向に薄い扁平形状であって、上側が開放される有底箱形状に形成されている。ケース８の上部には、第１開口部１６が形成されている。なお、ケース８の左側壁および右側壁には、後述する給水口１４および給湯口１５に対応する第２開口部１７が形成されている。ケース８は、例えば、発泡体などの公知の断熱材から形成される内側層と、内側層の外側に設けられ、金属材料から形成される外側層との２重構造を有する。

温水部７は、ケース８内に収容されており、上下方向に投影したときの温水部７の投影面が、ケース８の第１開口部１６と重複するように、配置される。温水部７は、上下方向に直交する方向（面方向）に延びる上板材１１および下板材１２から構成されている。上板材１１および下板材１２のそれぞれは、上記した集熱材料からなる平板をプレスなどによって成形することにより、平板部１８と、湾曲部１９とを一体的に備える形状に形成されている。

上板材１１および下板材１２において、平板部１８は、前後方向に間隔を隔てて複数形成されており、左右方向に延びる短冊状に形成されている。上板材１１および下板材１２において、湾曲部１９は、前後方向に隣接する平板部１８を連結するように形成されている。つまり、湾曲部１９は、前後方向に間隔を隔てて複数形成されている。上板材１１において、湾曲部１９は、平板部１８から上方に突出するように形成されており、具体的には、側面視において、上方に膨出する略半円弧形状に形成されている。下板材１２の湾曲部１９は、上板材１１の湾曲部１９に対して、平板部１８を含む面に対して、上下対称に形成されている。

なお、上板材１１および下板材１２の前端部および後端部のそれぞれは、平板部１８から形成されている。

温水部７では、上板材１１および下板材１２を、平板部１８が互いに接触するように貼り合わせることによって、上板材１１および下板材１２の湾曲部１９によって貯湯部２０が区画される。貯湯部２０は、左右方向に延びる略筒形状に形成されている。上板材１１および下板材１２の平板部１８は、貯湯部２０における水が外部に漏出しないように互いに接触しており、これによって、内部が密閉される貯湯部２０が形成される。なお、貯湯部２０は、前後方向に複数隣接配置される湾曲部１９に対応して、前後方向に複数隣接配置されており、互いに隣接する貯湯部２０間は、接続管２２によって接続されている。接続管２２は、前後方向に隣接する貯湯部２０の左端部間を接続するとともに、前後方向に隣接する貯湯部２０の右端部間を接続する。貯湯部２０および接続管２２には、平面視において葛折り状のパスが区画される。

また、温水部７には、給水口１４および給湯口１５が接続されている。給水口１４は、貯湯部２０内に給水可能に構成され、一方、給湯口１５は、貯湯部２０で得られた温水を外部に排出（給湯）可能に構成されている。具体的には、給水口１４は、前端部の左端部の貯湯部２０に接続されるとともに、給湯口１５は、後端部の右端部の貯湯部２０に接続されている。

そして、図３および図４に示すように、上板材１１は、太陽熱集熱体１の集熱板２から構成されている。つまり、上板材１１は、図１で説明した太陽熱集熱体１の集熱板２に相当し、かかる集熱板２の上に、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４が順次設けられている。下板材１２も、太陽熱集熱体１の集熱板２から構成されている。

従って、温水部７は、上記した集熱板２と同様の材料から形成されている。上板材１１および下板材１２のそれぞれの厚みは、上記した集熱板２の厚みと同様である。

保護層９は、太陽熱集熱体１を保護しつつ、太陽光を透過させる層であって、例えば、ガラスなどの透明材料から形成されており、太陽熱集熱体１の上側に間隔を隔てて対向配置されている。保護層９は、開口部１６を被覆するように、ケース８の上端面に載置されている。保護層９の厚みは適宜設定される。

太陽熱温水器６を作製するには、太陽熱集熱体１の集熱板２を構成する２つの平板を用意し、次いで、２つの平板のそれぞれをプレスなどによって、湾曲部１９および平板部１８を有する形状に成形して、上板材１１および下板材１２を作製する。その後、上板材１１および下板材１２を、互いの平板部１８が接触するように、かつ、貯湯部２０が形成されるように、貼り合わせる。同時に、接続管２２を上板材１１および下板材１２に取り付ける。これによって、温水部７を作製する。

その後、温水部７を、ケース８の底壁に載置して、ケース８内に収容するとともに、給水口１４および給湯口１５を、第２開口部１７に挿入して、上板材１１および下板材１２に取り付ける。

その後、保護層９を、上側のケース８に積層する。

これによって、ケース８、温水部７および保護層９を備える太陽熱温水器６を得る。

この太陽熱温水器６では、水（加熱される前の水、具体的には、冷水）が給水口１４から貯湯部２０に供される。そして、太陽光が保護層９を透過して、上板材１１の太陽熱集熱体１で吸収されると、太陽熱集熱体１で熱が発生し、これによって、貯湯部２０の水が加熱されて、温水が得られる。温水は、給湯口１５を介して、外部に給湯される。

そして、この太陽熱集熱体１によれば、日射吸収層３が太陽光を吸収して熱を発生させ、かかる熱を、集熱板２に効率的に熱伝導させることができる。

また、低放射率性−低日射反射率性層４は、太陽光の反射を低減して、太陽光が日射吸収層３に確実に到達させることができる。

そして、低放射率性−低日射反射率性層４が太陽光を吸収して熱を発生しても、低放射率性−低日射反射率性層４が日射吸収層３の上面に形成されているので、かかる熱を、日射吸収層３を介して集熱板２（上板材１１）に効率的に熱伝導させることができる。

そのため、太陽熱集熱体１は、太陽光を有効に利用して、有効に集熱することができる。

その結果、この太陽熱温水器６は、上記した太陽熱集熱体１を備えるので、水を効率的に加熱して、効率的に温水を得ることができる。

また、太陽熱集熱体１では、低放射率性−低日射反射率性層４は、放射率が、０．７５以下であり、日射反射率が、５０％以下であれば、日射吸収層３で生じた熱を反射する機能を十分に確保しながら、太陽光の反射を低減して、太陽光が日射吸収層３に確実に到達させることができる。

また、太陽熱集熱体１では、低放射率性−低日射反射率性層４が、導電性セラミックからなれば、日射吸収層３で生じた熱を反射する機能をより一層十分に確保しながら、太陽光の反射をより一層低減して、太陽光が日射吸収層３により確実に到達させることができる。

（第１実施形態の変形例）
図１の説明では、低放射率性−低日射反射率性層４を日射吸収層３の上面に直接形成しているが、例えば、図示しないが、まず、低放射率性−低日射反射率性層４をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートなどの樹脂シートの表面に形成して、樹脂フィルムおよび低放射率性−低日射反射率性層４からなる積層シートを作製し、その後、積層シートの樹脂シートを日射吸収層３の表面に接着剤を介して貼付することもできる。その場合には、太陽熱集熱体１は、集熱板２、日射吸収層３、樹脂シート（図示せず）および低放射率性−低日射反射率性層４を、各層間に隙間なく、備える。

また、図２および図３の説明では、温水部７の内部に貯湯部２０を構成しているが、例えば、温水部７の外部に、さらに、貯湯タンク（図示せず）を設けることもできる。貯湯タンクは、給湯口１５に配管（図示せず）を介して接続されており、温水部７において調製された温水が給湯されて貯蔵（貯湯）される。その後、ユーザーの求めに応じて、温水が、貯湯タンクから供給されて使用される。

また、上記した説明では、太陽熱温水器６では、温水部７で調製した温水をそのままユーザーに提供しているが、図示しないが、例えば、熱交換機において、温水から熱を取り出して、取り出した熱によって、別の冷水を加熱して、それによって調製された温水を、ユーザーに提供することもできる。その場合には、熱交換機は、太陽熱温水器６に備えられ、温水部７の外部に設置される。熱交換機は、給湯口１５に配管を介して接続される。熱交換機では、加熱された温水の熱を利用して、かかる熱媒体と異なる水を加熱して、温水を調製する。

さらに、上記の場合には、温水部７において水を加熱しているが、温水部７による加熱対象は熱媒体であれば特に限定されず、例えば、水以外の熱媒体として、具体的には、油、不凍液なども挙げられる。

さらにまた、太陽熱温水器６は、温水部７で加熱した熱媒体を利用して、空気（気体）を加熱して、温風を得ることや、あるいは、床（固体）を加熱することもできる。その場合には、本発明の太陽熱加熱器の一例である太陽熱温水器６は、例えば、太陽熱温風暖房システムあるいは、太陽熱床暖房システムとされる。

［第２実施形態］
第２実施形態において、第１実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、太陽熱集熱多層シート２１は、基材シート１０、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４を備える。

基材シート１０は、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４を支持し、かつ、集熱板２（仮想線）に、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４を設けるための支持シートである。基材シート１０の平面視形状は、太陽熱集熱多層シート２１の平面視形状と同様に形成されている。なお、基材シート１０の外形形状は、上記した形状に限定されず、適宜の形状に形成することができ、具体的には、例えば、左右方向に延びる長尺シートに形成することもできる。基材シート１０を長尺シートに形成すれば、太陽熱集熱多層シート２１をロール・トゥ・ロールで大量生産することができる。また、種々の形状の集熱板２（図５の仮想線参照）に対して基材シート１０を貼着することができる。

基材シート１０を形成する材料としては、例えば、上記した金属材料、例えば、ポリエステル（具体的には、ＰＥＴなど）などの樹脂材料などが挙げられる。好ましくは、樹脂材料が挙げられる。基材シート１０の厚みは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、２００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下である。

日射吸収層３は、基材シート１０の上面全面に形成されている。

太陽熱集熱多層シート２１の厚みは、例えば、７μｍ以上、好ましくは、１２μｍ以上であり、また、例えば、２８０μｍ以下、好ましくは、１８０μｍ以下である。

太陽熱集熱多層シート２１を製造するには、まず、基材シート１０を用意する。次いで、日射吸収層３を基材シート１０の上面に日射吸収層３を積層する。その後、低放射率性−低日射反射率性層４を日射吸収層３の上面に積層する。

次に、太陽熱集熱多層シート２１を備える太陽熱集熱体１について、図５（仮想線参照）を参照して説明する。

太陽熱集熱体１は、太陽熱集熱多層シート２１と、太陽熱集熱多層シート２１の基材シート１０の下面（厚み方向他方面）に設けられる集熱板２（仮想線）とを備える。すなわち、太陽熱集熱体１は、集熱板２、基材シート１０、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４を備える。

基材シート１０は、集熱板２の上面に設けられている。

この太陽熱集熱体１を製造するには、まず、仮想線で示す集熱板２を用意し、続いて、太陽熱集熱多層シート２１の基材シート１０を、例えば、接着剤などを介して、集熱板２の上面に貼付する。

太陽熱集熱体１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上、好ましくは、０．５ｍｍ以上であり、また、例えば、５ｍｍ以下、好ましくは、２ｍｍ以下である。

次に、太陽熱集熱多層シート２１を備える太陽熱集熱体１を用いた太陽熱温水器６について、図２、図６および図７を参照して説明する。

図６および図７に示すように、第２実施形態の太陽熱温水器６は、太陽熱集熱体１の構成が異なる以外は、第１実施形態の太陽熱温水器６と同様である。

上板材１１は、図５に示す太陽熱集熱体１の集熱板２に相当し、かかる集熱板２の上に、太陽熱集熱多層シート２１（具体的には、基材シート１０、日射吸収層３および低放射率性−低日射反射率性層４）が順次設けられている。

太陽熱温水器６を作製するには、太陽熱集熱体１の集熱板２を構成する２つの平板を用意する。次いで、２つ平板のうちの、１つの平板の上面に、太陽熱集熱多層シート２１の基材シート１０を、例えば、接着剤を介して、貼付する。その後、２つの平板をプレスによって成形して、上板材１１および下板材１２を作製する。

あるいは、まず、太陽熱集熱体１の集熱板２を構成する２つの平板を用意し、それらをプレスによって成形して、上板材１１および下板材１２を作製する。その後、上板材１１の上面に、太陽熱集熱多層シート２１の基材シート１０を、例えば、接着剤を介して、貼付する。

その後、上板材１１および下板材１２を貼り合わせて、温水部７を作製する。その後、温水部７をケース８内に収容する。その後、保護層９を、上側のケース８に積層する。

そして、図５に示すように、太陽熱集熱多層シート２１の基材シート１０を集熱板２に積層した太陽熱集熱体１によれば、日射吸収層３が太陽光を吸収して熱を発生させ、かかる熱を、集熱板２に基材シート１０を介して効率的に熱伝導させることができる。

そして、低放射率性−低日射反射率性層４が太陽光を吸収して熱を発生しても、低放射率性−低日射反射率性層４が日射吸収層３の上面に形成されているので、かかる熱を、日射吸収層３および基材シート１０を介して集熱板２に効率的に熱伝導させることができる。

そのため、図５に示すように、この太陽熱集熱体１は、太陽光を有効に利用して、有効に集熱することができる。

さらに、図７に示す太陽熱温水器６は、上記した太陽熱集熱体１を備えるので、水を効率的に加熱することができる。

さらにまた、上板材１１に、太陽熱集熱多層シート２１を貼付するだけで、上板材１１が太陽熱集熱体１を構成することができ、その後、太陽熱温水器６を作製できる。そのため、太陽熱集熱体１および太陽熱温水器６を簡易に製造することができる。

以下に示す実施例の数値は、上記の実施形態において記載される数値（すなわち、上限値または下限値）に代替することができる。

実施例１
（太陽熱集熱体の作製）
集熱板としてのアルミニウム板（厚み０．５ｍｍ）を用意し、次いで、集熱板の上面に、黒体塗料を塗布して日射吸収層（厚み３０μｍ）を形成し、その後、日射吸収層の上面に、スパッタリング法により、低放射率性−低日射反射率性層としてのＩＴＯ膜（厚み２５０ｎｍ）を形成した。これによって、集熱板と日射吸収層と低放射率性−低日射反射率性層とを備える太陽熱集熱体を作製した（図１参照）。

実施例２
ＩＴＯ膜の厚みを３５０ｎｍに変更した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

実施例３
ＩＴＯ膜の厚みを５５０ｎｍに変更した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

実施例４
低放射率性−低日射反射率性層として、ＩＴＯ膜に代えて、スパッタリング法により、ＦＴＯ膜（厚み２５０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

実施例５
低放射率性−低日射反射率性層として、ＩＴＯ膜に代えて、スパッタリング法により、ＡＴＯ膜（厚み２５０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

実施例６
低放射率性−低日射反射率性層として、ＩＴＯ膜に代えて、スパッタリング法により、ＩＺＯ膜（厚み２５０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

実施例７
（太陽熱集熱多層シートの作製）
基材シートとしてのＰＥＴフィルム（厚み１００μｍ）を用意し、次いで、基材シートの上面に、黒体塗料を塗布して日射吸収層（厚み３０μｍ）を形成した。その後、日射吸収層の上面に、スパッタリング法により、低放射率性−低日射反射率性層としてのＩＴＯ膜（厚み２５０ｎｍ）を形成した。これによって、基材シートと、日射吸収層と、低放射率性−低日射反射率性層とを備える太陽熱集熱多層シートを作製した（図５の実線参照）。

（太陽熱集熱体の作製）
太陽熱集熱多層シートの基材シートを、接着剤を介して、集熱板としてのアルミニウム板（厚み０．５ｍｍ）の上面に貼付した。これにより、集熱板と、太陽熱集熱多層シートとを備える太陽熱集熱体を作製した（図５の仮想線参照）。

比較例１
低放射率性−低日射反射率性層を形成しなかった以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した（図９Ｃ参照）。

比較例２
低放射率性−低日射反射率性層（ＩＴＯ膜）に代えて、スパッタリング法により、高放射率性−低日射反射率性層としてＳｉＯ_２膜（厚み２５０ｎｍ、絶縁性セラミック）を形成した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

比較例３
低放射率性−低日射反射率性層（ＩＴＯ膜）に代えて、スパッタリング法により、低放射率性−高日射反射率性層としてＡＰＣ系銀合金膜（厚み４０ｎｍ、金属層）を形成した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体を作製した。

比較例４
低放射率性−低日射反射率性層（４）を、日射吸収層（３）の上面でなく、日射吸収層（３）の上に間隔を隔てて配置した以外は、実施例１と同様に処理して、太陽熱集熱体（１）を作製した（図８参照）。

具体的には、図８に示すように、実施例１と同様の方法によって、ガラス板（２６）（厚み１ｍｍ）の下面に低放射率性−低日射反射率性層（４）を形成し、かかる低放射率性−低日射反射率性層（４）と、日射吸収層（３）との間に隙間（１０ｍｍ）が形成されるように、それらを支持部材（３２）などによって支持しながら、配置した。

これによって、集熱板（２）と日射吸収層（３）と低放射率性−低日射反射率性層（４）とを備え、日射吸収層（３）と低放射率性−低日射反射率性層（４）との間に隙間（３０）が形成される太陽熱集熱体（１）を作製した。

（評価）
（表面温度）
太陽熱集熱体を用いて、図９に示す集熱箱（２７）を作製した。

すなわち、厚み２０ｍｍの断熱材からなり、上側が開口される有底の箱（２５）を用意した。箱（２５）の寸法は、以下の通りである。平面視における外形：１４０ｍｍ×１４０ｍｍ、平面視における開口（内形）：１００ｍｍ×１００ｍｍ、箱の高さ：４０ｍｍ、箱の中の深さ：２０ｍｍ。

別途、太陽熱集熱体（１）を１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に外形加工し、外形加工した太陽熱集熱体（１）の集熱板（２）を、接着剤を介して、箱（２５）の底壁の上面に、接着した。

次いで、開口の上端部を、厚み４ｍｍのフロートガラス（２６）で被覆した。これによって、集熱箱（２７）を作製した。

次いで、ソーラーシミュレータ（ＸＥＳ４５０−Ｓ１、三栄電機製作所社製）を用いて、擬似太陽光を、照射強度１ＳＵＮ（ＡＭ１．５）で、２０分、集熱箱（２７）に照射した時の、太陽熱集熱体（１）（低放射率性−低日射反射率性層（４））の表面温度を熱電対で測定した。なお、比較例１および比較例４については、日射吸収層（３）の表面温度を測定した。

実施例１〜６および比較例２、３の集熱体（１）を測定する集熱箱を図９Ａに示す。実施例７の集熱体（１）を測定する集熱箱を図９Ｂに示す。比較例１の集熱体（１）を測定する集熱箱を図９Ｃに示す。比較例４の集熱体（１）を測定する集熱箱を図９Ｄに示す。

それらの結果を表１に示す。

（放射率）
太陽熱集熱体（１）の低放射率性−低日射反射率性層（４）の放射率を、放射率計（ＤＥＶＩＣＥ＆ＳＥＲＶＩＣＥ ＣＯＭＰＡＮＹ社製）を用いて測定した。

それらの結果を表１に示す。

（日射反射率）
太陽熱集熱体（１）の低放射率性−低日射反射率性層（４）の日射反射率を、分光光度計（Ｕ−４１００、日立製作所社製）を用いて測定した。日射反射率は、近赤外線領域（７８０〜２５００ｎｍ）における日射反射率として測定した。

それらの結果を表１に示す。

１ 太陽熱集熱体
２ 集熱板
３ 日射吸収層
４ 低放射率性−低日射反射率性層
６ 太陽熱温水器
７ 温水部
１０ 基材シート
２１ 太陽熱集熱多層シート

Claims (10)

1. 集熱板と、
   前記集熱板の厚み方向一方面に設けられる日射吸収層と、
   前記日射吸収層の前記厚み方向一方面に設けられる低放射率性−低日射反射率性層と
   を備えることを特徴とする、太陽熱集熱体。
2. 前記低放射率性−低日射反射率性層は、放射率が、０．７５以下であり、日射反射率が、５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽熱集熱体。
3. 前記低放射率性−低日射反射率性層が、導電性セラミックからなることを特徴とする、請求項１または２に記載の太陽熱集熱体。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽熱集熱体を備えることを特徴とする、太陽熱加熱器。
5. 基材シートと、
   前記基材シートの厚み方向一方面に設けられる日射吸収層と、
   前記日射吸収層の前記厚み方向一方面に設けられる低放射率性−低日射反射率性層と
   を備えることを特徴とする、太陽熱集熱多層シート。
6. 前記低放射率性−低日射反射率性層は、放射率が、０．７５以下であり、日射反射率が、５０％以下であることを特徴とする、請求項５に記載の太陽熱集熱多層シート。
7. 前記低放射率性−低日射反射率性層が、導電性セラミックからなることを特徴とする、請求項５または６に記載の太陽熱集熱多層シート。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の太陽熱集熱多層シートと、
   前記太陽熱集熱多層シートの前記基材シートの厚み方向他方面に設けられる集熱板と
   を備えることを特徴とする、太陽熱集熱体。
9. 請求項８に記載の太陽熱集熱体を備えることを特徴とする、太陽熱加熱器。
10. 太陽熱温水器として用いられることを特徴とする、請求項４または９に記載の太陽熱加熱器。

Images