JP5271555B2 - 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその形成方法 - Google Patents
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Description
浸漬時間(処理時間)は、75〜1320秒の範囲であることが、製造される選択吸収面の熱収支特性の点において好ましいことが見出された。
45.9〜51.4w%硫酸水溶液に、メタバナジン酸塩としてメタバナジン酸ナトリウム3.4〜4.5w%となるように添加して得た溶液で、下表1〜12に示す浸漬温度、浸漬時間の条件で、ステンレス鋼に選択吸収面を形成した。ステンレス鋼(基板)としては、フェライト系ステンレス鋼の一種であるSUS434系のJFE434LN2(JFEスチール(株))をBA処理したJFE434LN2−BA材と、2B処理したJFE434LN2−2B材を用いた。
吸収率αは、UV・可視・近赤外域(300〜2100nm)の反射率Rを島津製作所製UV−3100を用いて測定し、下記の数式1のIおよびIIにて算出した。
実施例1〜11は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[(硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を14に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−BA材を用いて、浸漬時間を3分〜7分として化成処理を行った。その結果は、下表1に示す。
実施例12〜22は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を14に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−2B材を用いて、浸漬時間を3分〜7分として化成処理を行った。その結果は、下表2に示す。
実施例23〜31は、下表3に示すように、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を17に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−BA材を用いて、浸漬時間を3分〜7.5分として化成処理を行った。その結果は、下表3に示す。
実施例32〜40は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を17に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−2B材を用いて、浸漬時間を3分〜7.5分として化成処理を行った。その結果は、下表4、図7および図8に示す。
実施例41〜49は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を20に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−BA材を用いて、浸漬時間を3.5分〜7分として化成処理を行った。その結果は、下表5、図9および図10に示す。
実施例50〜59は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を20に設定し、浴温度119℃と124℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−2B材を用いて、浸漬時間を3.5分〜7分として化成処理を行った。その結果は、下表6、図11および図12に示す。
実施例60〜65は、メタバナジン酸ナトリウムの重量%(4.6w%)に対する硫酸の重量%(51.5wt%)、それぞれのモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]をR=7(mol/l)/0.5(mol/l)=14に設定し、浴温度95℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−BA材および430LN−BA材を用いて、浸漬時間を3分〜5分として化成処理を行った。その結果は、下表7、図13および図14に示す。
実施例66〜71は、メタバナジン酸ナトリウムの重量%(4.6w%)に対する硫酸の重量%(51.5wt%)、それぞれのモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を14に設定し、浴温度95℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−2B材および430LN−2B材を用いて、浸漬時間を3分〜5分として化成処理を行った。その結果は、下表8、図15および図16に示す。
実施例72〜83は、メタバナジン酸ナトリウムの重量%(1w%)に対する硫酸の重量%(60wt%)、それぞれのモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を75に設定し、浴温度90℃と110℃とし、SUS基板としてJFE434LN2−BA材を用いて、浸漬時間を160〜540秒として化成処理を行った。その結果は、下表9、図17および図18に示す。
実施例84〜104は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)に対する硫酸のモル濃度(mol/l)の比の値R[硫酸のモル濃度(mol/l)/メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度(mol/l)]を10〜144に設定し、SUS基板としてJFE434LN2−BA材を用いて、硫酸の重量%を44.9〜65.0重量%の範囲に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量%を0.5〜7.0重量%の範囲に設定して化成処理を行い、浴組成比の値Rと特性と関係を調べたものである。その結果は、下表10に示す。
すなわち、JFE434LN2−BA材を用いた場合、吸収率αが本実施の形態の閾値0.75以上で、かつ放射率εが閾値0.15以下、しかも選択吸収面効率についても閾値0.65以上という良好な値である。
実施例105〜119は、硫酸の重量%を、本実施の形態の硫酸の重量%の設定範囲の上限もしくは上限近傍の濃度に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量%を本実施の形態の設定範囲の下限近傍もしくは上限(7.0wt%)に振って、化成処理を行っている。SUS基板としては、JFE434LN2−BA材を用いた。その結果は、下表11に示す。
実施例120〜141は、硫酸の重量%を、本実施の形態の硫酸の重量%の限定範囲の上限もしくは上限近傍の濃度に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量%を本実施の形態の限定範囲の下限近傍もしくは上限(7.0wt%)に振って、化成処理を行っている。比較例1、2は、硫酸を40.9wt%と42.7wt%として、本実施の形態の限定範囲の下限(44wt%)より小さく設定されている。また、比較例1、2においてメタバナジン酸ナトリウムは5.0wt%、5.2wt%として、本実施の形態の限定範囲内に設定した。実施例120〜141および比較例1、2では、SUS基板としては、JFE434LN2−BA材を用いた。その結果は、下表12に示す。
下表13に示すように、比較例3は、硫酸の重量%を、本実施の形態の硫酸の重量%の限定範囲の下限(44.0wt%)を下回る43.0wt%に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量%を本実施の形態の限定範囲の下限(0.5wt%)に近い2.0wt%とした。
下表14に示すように、比較例9は、硫酸の重量%を、本実施の形態の硫酸の重量%の限定範囲内で下限(44.0wt%)に近い46.0wt%に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量%を本実施の形態の限定範囲内で下限(0.5wt%)に近い2.0wt%とし、浴温度が本実施の形態の限定範囲の下限85.5℃よりも低い84℃に設定している。
Claims (3)
- 44.0〜65.0重量%の硫酸からなる硫酸水溶液に、0.5〜7.0重量%のメタバナジン酸塩を添加してなる化成処理溶液に、85.5〜124℃の浴温度でステンレス鋼を浸漬時間が75〜1320秒浸漬させることを特徴とする太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法。
- 前記メタバナジン酸塩は、メタバナジン酸ナトリウムまたはメタバナジン酸アンモニウムであることを特徴とする請求項1に記載の太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法で形成されたことを特徴とする太陽熱利用集熱器の選択吸収面。
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