JP2016075411A - 集熱管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 反射鏡を用いて太陽光を集光し、集光した光を集熱管を備えた集熱器で熱へと変換し、上記熱を利用して発電を行う集光型太陽熱発電に用いられる集熱管であって、上記集熱管は、熱媒体を収容する本体部と、上記本体部の外側に形成された可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とからなり、上記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、波長500〜800nmの波長領域において吸収率が90%以上の波長領域を有してなり、かつ、波長1500〜10000nmの全ての波長領域において吸収率が90%未満であり、上記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は酸化銅を含むことを特徴とする集熱管。
【選択図】 図1
Description
集光型太陽熱発電の方式としては、トラフ型、フレネル型、タワー型、パラボラ・ディッ
シュ型等が知られている。
このように高効率で熱を集熱管内の熱媒体に伝達するための集熱管として、特許文献1には、熱媒体を収容する本体部と、該本体部の外側表面に形成された室温での波長1〜15μmにおける放射率が0.70〜0.98であるコーティング層とを有する集熱管が開示されている。
このように特許文献1に開示された集熱管では、加熱され、充分に昇温した本体部の熱を効率よく、熱媒体に伝達することができ、効率良く熱媒体を加熱、昇温させることができる。
集熱管の温度が高くなった場合に、可視光領域(波長220〜2500nm)の可視光を吸収して変換した熱エネルギーを輻射光として積極的に放出してしまうという問題があった。従って、特許文献1に開示された集熱管では、赤外光として放出する熱エネルギーを抑制するための改良の余地があった。
本発明の集熱管が、反射鏡からの太陽光を受ける場合、太陽光には可視光が多く含まれるため、太陽光は可視光高吸収性−赤外光低吸収性層に吸収され熱エネルギーに変換される。そして、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、赤外光吸収率(放射率)が低いので、集熱管の温度が上昇したとしても当該熱エネルギーは赤外光として放射されにくく、集熱管に留まることになる。従って、本発明の集熱管では、効率よく太陽光エネルギーを熱エネルギーとして吸収、保持することができる。
酸化銅は、可視光高吸収性及び赤外光低吸収性を示すので、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層に好適に用いることができる。
本体部と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層との間に非晶質無機材層を形成する場合には、非晶質無機材層は溶融して本体部に密着することになる。従って、本体部と非晶質無機材層とは、強固に密着した状態となる。
本体部と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層との間に非晶質無機材層があると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は非晶質無機材層と密着しやすいので、本体部と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが強固に密着する。
非晶質無機材層がこれら低融点ガラスであると、上記の本体部と非晶質無機材層とが強固に密着すること、及び、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層と非晶質無機材層とが密着する効果を好適に発揮することができる。
本体部の外側表面に直接可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成する場合であって、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が酸化銅のみからなると、本体部の熱膨張率と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層の熱膨張率との間に差が生じやすくなる。そのため、集熱管が高温になると、本体部と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離しやすくなる。
しかし、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が、非晶質無機材と、酸化銅とからなると、この熱膨張率の差を低減することができる。従って、本体部と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離することを防ぐことができる。さらに、非晶質無機材と、酸化銅とからなる可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を本体部の外側表面に形成する際に、非晶質無機材は溶融して本体部に密着することになる。従って、本体部と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層との密着性を向上させることができる。
また、非晶質無機材層の表面に可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成する場合であって、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が酸化銅のみからなると、非晶質無機材層の熱膨張率と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層の熱膨張率との間に差が生じやすくなる。そのため、集熱管が高温になると、非晶質無機材層と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離しやすくなる。
しかし、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が、非晶質無機材と、酸化銅とからなると、この熱膨張率の差を低減することができる。従って、非晶質無機材層と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離することを防ぐことができる。
これらの低融点ガラスが可視光高吸収性−赤外光低吸収性層に含まれると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を非晶質無機材層の表面、又は、本体部の外側表面に形成する際に、低融点ガラスは溶融して非晶質無機材層の表面、又は、本体部の外側表面に密着することになる。従って、非晶質無機材層の表面又は本体部の外側表面と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層との密着性を向上させることができる。
図1(a)は、本発明の集熱管の一例を模式的に示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)に示す集熱管の長手方向の垂直な断面であって、外周近傍を模式的に示す断面図である。
本体部の外側表面に直接可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成する場合であって、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が酸化銅のみからなると、本体部の熱膨張率と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層の熱膨張率との間に差が生じやすくなる。そのため、集熱管が高温になると、本体部と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離しやすくなる。
しかし、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30が、非晶質無機材と、酸化銅とからなると、この熱膨張率の差を低減することができる。従って、本体部20と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30とが剥離することを防ぐことができる。さらに、非晶質無機材と、酸化銅とからなる可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30を本体部20の外側表面に形成する際に、非晶質無機材は溶融して本体部に密着することになる。従って、本体部20と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30との密着性を向上させることができる。
集熱管10が太陽光を受ける場合、太陽光には可視光が多く含まれるため、太陽光は可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30に吸収され熱エネルギーに変換される。そして、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30は、赤外光吸収率(放射率)が低いので、集熱管の温度が上昇したとしても当該熱エネルギーは赤外光として放射されにくく、集熱管に留まることになる。従って、本発明の集熱管では、効率よく太陽光エネルギーを熱エネルギーとして吸収、保持することができる。
なお、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が、波長500〜800nmの波長領域のいずれか一部分で90%以上の吸収率を示せば、その可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、「波長500〜800nmの波長領域において吸収率が90%以上の波長領域を有してなる」ことを満たす。
また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30は、25℃での波長500〜800nmの波長領域において吸収率が90〜98%の波長領域を有してなることが望ましい。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30は、25℃での波長1500〜10000nmの全ての波長領域において吸収率が10%以上、90%未満であることが望ましい。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の厚さが、本体部20を構成する管の厚さの5%未満であると、太陽光を可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30により充分に吸収しにくくなる。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の厚さが、本体部20を構成する管の厚さの50%を超えると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30に到達した太陽光が、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の深部まで届きにくくなる。従って、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の深部では、太陽光を吸収しにくくなる。そのため、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の重量当りの太陽光を吸収する量が低下する。
また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30の厚さは、5〜30μmであることが望ましく10〜20μmであることがより望ましい。
酸化銅は、可視光高吸収性及び赤外光低吸収性を示すので、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30に好適に用いることができる。
また、酸化銅としてはCuO及びCuO2があげられる。
これらの低融点ガラスが可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30に含まれると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30を本体部20の外側表面に形成する際に、低融点ガラスは溶融して本体部20の外側表面に密着することになる。従って、本体部20と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30との密着性を向上させることができる。
なお、これらの低融点ガラスは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
非晶質無機材の重量が、酸化銅の重量の1.5倍未満であると、非晶質無機材が含まれることの効果が得られにくい。
非晶質無機材の重量が、酸化銅の重量の19倍を超えると、酸化銅が少ないことに起因して、可視光の吸収率が低下しやすくなる。従って、可視光を効率よく熱エネルギーに変換しにくくなる。
集熱管10の製造方法は、(1−1)本体部準備工程と、(1−2)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程とを含む。
まず、集熱管の本体部を準備する。本体部の構成材料は特に限定されないが、ステンレス、鋼、鉄、銅等の金属、インコネル、ハステロイ、インバー等のニッケル合金、石英ガラス、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック等があげられる。これらの中では、耐熱性、耐衝撃性に優れるステンレスであることが望ましい。
本体部の望ましい形状は上記の通りであるので、ここでの説明は省略する。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程を図面を用いて説明する。
図2(a)及び(b)は、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程を模式的に示す模式図である。
(i)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の調製
まず、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成するためのコーティング液を調製する。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の調製は、酸化銅と、非晶質無機材とを湿式混合することで行う。なお、非晶質無機材は、アルミナ珪酸ガラス、ポタッシュ鉛ガラス、ソーダ鉛ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、高鉛ガラス及びポタッシュソーダ鉛ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる低融点ガラスであることが望ましい。具体的には、各材料の粉末を、それぞれ所定の粒度、形状等になるように調整し、各粉末を所定の配合比率で乾式混合して、混合粉末を調製し、さらに水を加えて、ボールミルで湿式混合することによりスラリーを調製する。混合粉末と水との配合比は、特に限定されるものでないが、混合粉末の重量と水の重量の比が、混合粉末:水=5:95〜40:60であることが望ましい。
なお、水の代わりに有機溶媒を用いても良い。また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液には、メチルセルロース等のバインダー等が含まれていてもよい。
(ii)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の塗布
次に、図2(a)に示すように、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液31を本体部20の外側表面に塗布する。塗布方法は、均一な厚みに塗布できれば特に限定されないが、スプレーコート、カーテンコート、ディッピング、転写、ハケ塗り等の方法により行うことができる。
(iii)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の焼成
次に、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液31を乾燥させて焼成することにより、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30を形成する。焼成の条件は500〜900℃で1〜2時間であることが望ましい。このように、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液31を焼成することにより図2(b)に示すような可視光高吸収性−赤外光低吸収性層30を形成することができる。
図3は、本発明の集熱管の別の一例を模式的に示す断面図である。
本体部120と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130との間に非晶質無機材層140が形成されている場合には、非晶質無機材層140は溶融して本体部120に密着することになる。従って、本体部120と非晶質無機材層140とは、強固に密着した状態となる。
本体部120と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130との間に非晶質無機材層140があると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130は非晶質無機材層140と密着しやすいので、本体部120と可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130とが強固に密着する。
非晶質無機材層140の厚さが、本体部120を構成する管の厚さの5%未満であると、非晶質無機材層140を設けることの効果が得られにくくなる。
非晶質無機材層140の厚さが、本体部120を構成する管の厚さの50%を超えると、非晶質無機材層140に本体部120と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130とを密着させる効果が上限に近づくので、経済的に好ましくない。
また、非晶質無機材層140の厚さは、5〜30μmであることが望ましく10〜20μmであることがより望ましい。
集熱管110が太陽光を受ける場合、太陽光には可視光が多く含まれるため、太陽光は可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130に吸収され熱エネルギーに変換される。そして、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130は、赤外光吸収率(放射率)が低いので、集熱管の温度が上昇したとしても当該熱エネルギーは赤外光として放射されにくく、集熱管に留まることになる。従って、本発明の集熱管では、効率よく太陽光エネルギーを熱エネルギーとして吸収、保持することができる。
また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130は、25℃での波長500〜800nmの波長領域において吸収率が90〜98%の波長領域を有してなることが望ましい。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130は、25℃での波長1500〜10000nmの全ての波長領域において吸収率が10%以上、90%未満であることが望ましい。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の厚さが、本体部120を構成する管の厚さの5%未満であると、太陽光を可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130により充分に吸収しにくくなる。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の厚さが、本体部120を構成する管の厚さの50%を超えると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130に到達した太陽光が、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の深部まで届きにくくなる。従って、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の深部では、太陽光を吸収しにくくなる。そのため、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の重量当りの太陽光を吸収する量が低下する。
また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130の厚さは、5〜30μmであることが望ましく10〜20μmであることがより望ましい。
非晶質無機材層の表面に可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成する場合であって、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層が酸化銅のみからなると、非晶質無機材層の熱膨張率と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層の熱膨張率との間に差が生じやすくなる。そのため、集熱管が高温になると、非晶質無機材層と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とが剥離しやすくなる。
しかし、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130が、非晶質無機材と、酸化銅とからなると、この熱膨張率の差を低減することができる。従って、非晶質無機材層140と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130とが剥離することを防ぐことができる。
酸化銅は、可視光高吸収性及び赤外光低吸収性を示すので、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130に好適に用いることができる。
また、酸化銅としてはCuO及びCuO2があげられる。
これらの低融点ガラスが可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130に含まれると、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130を非晶質無機材層140の表面に形成する際に、低融点ガラスは溶融して非晶質無機材層140に密着することになる。従って、非晶質無機材層140と、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130との密着性を向上させることができる。
なお、これらの低融点ガラスは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
非晶質無機材の重量が、酸化銅の重量の1.5倍未満であると、非晶質無機材が含まれることの効果が得られにくい。
非晶質無機材の重量が、酸化銅の重量の19倍を超えると、酸化銅が少ないことに起因して、可視光の吸収率が低下しやすくなる。従って、可視光を効率よく熱エネルギーに変換しにくくなる。
集熱管110の製造方法は、(2−1)本体部準備工程と、(2−2)非晶質無機材層形成工程と、(2−3)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程とを含む。
まず、集熱管の本体部を準備する。本体部の構成材料は特に限定されないが、ステンレス、鋼、鉄、銅等の金属、インコネル、ハステロイ、インバー等のニッケル合金、石英ガラス、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミック等があげられる。これらの中では、耐熱性、耐衝撃性に優れるステンレスであることが望ましい。
本体部の望ましい形状は上記の通りであるので、ここでの説明は省略する。
(i)非晶質無機材層を形成するためのコーティング液の調製
まず、アルミナ珪酸ガラス、ポタッシュ鉛ガラス、ソーダ鉛ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、高鉛ガラス及びポタッシュソーダ鉛ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる低融点ガラス粉末を準備する。次に、低融点ガラス粉末と水とを、ボールミルで湿式混合することによりスラリー(非晶質無機材層形成用コーティング液)を調製する。低融点ガラス粉末と水との配合比は、特に限定されるものでないが、低融点ガラス粉末の重量と水の重量の比が、低融点ガラス粉末:水=5:95〜50:50であることが望ましい。
なお、水の代わりに有機溶媒を用いても良い。また、非晶質無機材層形成用コーティング液には、メチルセルロース等のバインダー等が含まれていてもよい。
(ii)非晶質無機材層形成用コーティング液の塗布
次に、非晶質無機材層形成用コーティング液を本体部の外側表面に塗布する。塗布方法は、均一な厚みに塗布できれば特に限定されないが、スプレーコート、カーテンコート、ディッピング、転写、ハケ塗り等の方法により行うことができる。
(iii)非晶質無機材層形成用コーティング液の焼成
次に、非晶質無機材層形成用コーティング液を乾燥させて焼成することにより、非晶質無機材層を形成する。焼成の条件は500〜900℃で1〜2時間であることが望ましい。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程を図面を用いて説明する。
図4(a)及び(b)は、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程を模式的に示す模式図である。
(i)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の調製
まず、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層を形成するためのコーティング液を調製する。
可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の調製は、酸化銅と、非晶質無機材とを湿式混合することで行う。なお、非晶質無機材は、アルミナ珪酸ガラス、ポタッシュ鉛ガラス、ソーダ鉛ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、高鉛ガラス及びポタッシュソーダ鉛ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる低融点ガラスであることが望ましい。具体的には、各材料の粉末を、それぞれ所定の粒度、形状等になるように調整し、各粉末を所定の配合比率で乾式混合して、混合粉末を調製し、さらに水を加えて、ボールミルで湿式混合することによりスラリーを調製する。混合粉末と水との配合比は、特に限定されるものでないが、混合粉末の重量と水の重量の比が、混合粉末:水=5:95〜40:60であることが望ましい。
なお、水の代わりに有機溶媒を用いても良い。また、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液には、メチルセルロース等のバインダー等が含まれていてもよい。
(ii)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の塗布
次に、図4(a)に示すように、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液131を非晶質無機材層140の表面に塗布する。塗布方法は、均一な厚みに塗布できれば特に限定されないが、スプレーコート、カーテンコート、ディッピング、転写、ハケ塗り等の方法により行うことができる。
(iii)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液の焼成
次に、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液131を乾燥させて焼成することにより、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130を形成する。焼成の条件は500〜900℃で1〜2時間であることが望ましい。このように、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液131を焼成することにより図4(b)に示すような可視光高吸収性−赤外光低吸収性層130を形成することができる。
(1)本発明の集熱管が、反射鏡からの太陽光を受ける場合、太陽光には可視光が多く含まれるため、太陽光は可視光高吸収性−赤外光低吸収性層に吸収され熱エネルギーに変換される。そして、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、赤外光吸収率(放射率)が低いので、集熱管の温度が上昇したとしても当該熱エネルギーは赤外光として放射されにくく、集熱管に留まることになる。従って、本発明の集熱管では、効率よく太陽光エネルギーを熱エネルギーとして吸収、保持することができる。
酸化銅は、可視光高吸収性及び赤外光低吸収性を示すので、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層に好適に用いることができる。
以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
(1−1)本体部準備工程
直径40mm、全長40mm、厚さ1mmの円筒状のSUS管を準備した。
(1−2)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程
次に、酸化銅(CuO)粉末40重量部、バリウムガラス(BaO−SiO2)60重量部を乾式混合して混合粉末を調製し、混合粉末100重量部に対し水を100重量部加えて、ボールミルで湿式混合することによりスラリー(可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液)を調製した。
次に、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液を、SUS管の外側表面にスプレーコートした。
次に、SUS管を100℃で2時間乾燥させた後、空気中、700℃、1時間加熱して焼成を行った。
以上の工程を経て実施例1に係る集熱管を製造した。
(2−1)本体部準備工程
直径40mm、全長40mm、厚さ1mmの円筒状のSUS管を準備した。
(2−2)非晶質無機材層形成工程
バリウムガラス(BaO−SiO2)粉末100重量部と水100重量部とをボールミルで湿式混合することによりスラリー(非晶質無機材層形成用コーティング液)を調製した。
次に、得られた非晶質無機材層形成用コーティング液をSUS管の外側表面にスプレーコートした。
スプレーコートにより塗布層が形成されたSUS管を100℃で2時間乾燥させた後、空気中、700℃、1時間加熱して焼成を行った。
(2−3)可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成工程
酸化銅(CuO)粉末40重量部、バリウムガラス(BaO−SiO2)60重量部を乾式混合して混合粉末を調製し、混合粉末100重量部に対し水を100重量部加えて、ボールミルで湿式混合することによりスラリー(可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液)を調製した。
次に、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液を、非晶質無機材層の表面にスプレーコートした。
次に、SUS管を100℃で2時間乾燥させた後、空気中、700℃、1時間加熱して焼成を行った。
以上の工程を経て実施例2に係る集熱管を製造した。
(比較例1)
(1)本体部準備工程
直径40mm、全長40mm、厚さ1mmの円筒状のSUS管を準備した。
特許文献1のコーティング層として用いられる二酸化マンガン−バリウムガラス層をSUS管の外側表面に形成した。
具体的には、二酸化マンガン(MnO2)粉末60重量部、バリウムガラス(BaO−SiO2)40重量部を乾式混合して混合粉末を調製し、混合粉末100重量部に対し水を100重量部加えて、ボールミルで湿式混合することによりスラリー(二酸化マンガン−バリウムガラス層形成用コーティング液)を調製した。
次に、得られた二酸化マンガン−バリウムガラス層形成用コーティング液をSUS管の外側表面にスプレーコートした。
スプレーコートにより塗布層が形成されたSUS管を100℃で2時間乾燥させた後、空気中、700℃、1時間加熱して焼成を行った。
以上の工程を経て比較例1に係る集熱管を作成した。
実施例1及び2に係る集熱管を長手方向に垂直方向に切断し、非晶質無機材層及び可視光高吸収性−赤外光低吸収性層の厚さを測定した。比較例1に係る集熱管についても同様にして二酸化マンガン−バリウムガラス層の厚さを測定した。層の厚さの測定には、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた。結果を表1に示す。
実施例1及び2並びに比較例1に係る集熱管から、可視光高吸収性−赤外光低吸収性層又は二酸化マンガン−バリウムガラス層を取り出し、各層の吸収率を分光光度計(島津製作所製:UV−3150、φ40mm積分球使用)を用い全反射率の計測によって測定した。測定により得られた各層の波長500〜800nmにおける吸収率の最大値、及び、波長1500〜10000nmにおける吸収率の最大値を表1に示す。
また、実施例1に係る集熱管の外側(可視光透過性−赤外光低吸収性層側)から光を照射した際の吸収率を、分光光度計(島津製作所製:UV−3150、φ40mm積分球使用)を用い全反射率の計測によって測定した。同様に、比較例1に係る集熱管の外側から光を照射した際の吸収率を測定した。結果を図5に示す。
図5は、本発明の実施例及び比較例に係る集熱管の吸収スペクトルを示す図である。
20、120 本体部
30、130 可視光高吸収性−赤外光低吸収性層
31、131 可視光高吸収性−赤外光低吸収性層形成用コーティング液
140 非晶質無機材層
Claims (5)
- 反射鏡を用いて太陽光を集光し、集光した光を集熱管を備えた集熱器で熱へと変換し、前記熱を利用して発電を行う集光型太陽熱発電に用いられる集熱管であって、
前記集熱管は、熱媒体を収容する本体部と、前記本体部の外側に形成された可視光高吸収性−赤外光低吸収性層とからなり、
前記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、波長500〜800nmの波長領域において吸収率が90%以上の波長領域を有してなり、かつ、波長1500〜10000nmの全ての波長領域において吸収率が90%未満であり、
前記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は酸化銅を含むことを特徴とする集熱管。 - 前記本体部と、前記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層との間には非晶質無機材層が形成されている請求項1に記載の集熱管。
- 前記非晶質無機材層は、アルミナ珪酸ガラス、ポタッシュ鉛ガラス、ソーダ鉛ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、高鉛ガラス及びポタッシュソーダ鉛ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる低融点ガラスである請求項2に記載の集熱管。
- 前記可視光高吸収性−赤外光低吸収性層は、非晶質無機材と、酸化銅とからなる請求項1〜3のいずれかに記載の集熱管。
- 前記非晶質無機材は、アルミナ珪酸ガラス、ポタッシュ鉛ガラス、ソーダ鉛ガラス、ソーダ亜鉛ガラス、ソーダバリウムガラス、バリウムガラス、ボロンガラス、ストロンチウムガラス、高鉛ガラス及びポタッシュソーダ鉛ガラスからなる群から選ばれる少なくとも1種からなる低融点ガラスである請求項4に記載の集熱管。
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