JP6839564B2 - Fluid heating members, equipment for producing heated fluids and equipment for producing gases - Google Patents

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Description

本発明は、流体加熱部材、加熱された流体を製造する装置および気体を製造する装置に関する。 The present invention relates to a fluid heating member, an apparatus for producing a heated fluid, and an apparatus for producing a gas.

窒化チタン(TiN)ナノ粒子は、太陽光のスペクトルに近い吸収スペクトルを有する。このため、窒化チタンナノ粒子に太陽光を吸収させ、吸収させた太陽光を熱に変換し、得られた熱により流体を加熱することが検討されている。例えば、特許文献1には、窒化チタンナノ粒子を水に分散させることにより得られる窒化チタンナノ粒子分散水に太陽光を照射し、窒化チタンナノ粒子に太陽光を吸収させ、太陽光を熱に変換し、得られた熱により窒化チタンナノ粒子分散水を加熱し、水蒸気を発生させることが記載されている。 Titanium nitride (TiN) nanoparticles have an absorption spectrum close to that of sunlight. Therefore, it has been studied to make titanium nitride nanoparticles absorb sunlight, convert the absorbed sunlight into heat, and heat the fluid with the obtained heat. For example, in Patent Document 1, the titanium nitride nanoparticle dispersed water obtained by dispersing the titanium nitride nanoparticles in water is irradiated with sunlight, the titanium nitride nanoparticles absorb the sunlight, and the sunlight is converted into heat. It is described that the obtained heat heats the dispersed water of titanium nitride nanoparticles to generate water vapor.

特開2016−125679号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-125679

特許文献1に記載された技術が加熱された流体を得るために利用される場合は、太陽光を効率よく吸収する窒化チタンナノ粒子から流体に熱が伝わり流体が効率よく加熱される。しかし、窒化チタンナノ粒子から流体を分離する処理、窒化チタンナノ粒子により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理等が必要であり、加熱された流体を容易に得ることができない。 When the technique described in Patent Document 1 is used to obtain a heated fluid, heat is transferred to the fluid from titanium nitride nanoparticles that efficiently absorb sunlight, and the fluid is efficiently heated. However, a treatment for separating the fluid from the titanium nitride nanoparticles, a treatment for heat exchange between the primary fluid and the secondary fluid heated by the titanium nitride nanoparticles, and the like are required, and the heated fluid can be easily obtained. Can't.

また、特許文献1に記載された技術が流体を加熱することにより生成する気体を得るために利用される場合も、太陽光を効率よく吸収する窒化チタンナノ粒子から流体に熱が伝わり流体が効率よく加熱される。しかし、窒化チタンナノ粒子から流体を分離する処理、窒化チタンナノ粒子の流出を防ぐ処理等が必要であり、加熱された流体を容易に得ることができない。例えば、特許文献1に記載された技術が海水から淡水を得るために利用される場合は、バッチ処理においては、海水から水を気化させるにつれて海水が濃縮されるので、窒化チタンナノ粒子から海水を分離する処理が必要であり、連続処理においては、窒化チタンナノ粒子の流出を防ぐ処理が必要である。 Further, when the technique described in Patent Document 1 is used to obtain a gas generated by heating a fluid, heat is efficiently transferred to the fluid from titanium nitride nanoparticles that efficiently absorb sunlight, and the fluid is efficiently transferred. It is heated. However, a process for separating the fluid from the titanium nitride nanoparticles, a process for preventing the outflow of the titanium nitride nanoparticles, and the like are required, and a heated fluid cannot be easily obtained. For example, when the technique described in Patent Document 1 is used to obtain fresh water from seawater, in batch processing, seawater is concentrated as the water is vaporized from the seawater, so that the seawater is separated from the titanium nitride nanoparticles. In the continuous treatment, a treatment for preventing the outflow of titanium nitride nanoparticles is required.

これらの問題は、窒化チタンナノ粒子以外のナノ粒子から流体に熱を伝える場合も生じる。 These problems also occur when heat is transferred from nanoparticles other than titanium nitride nanoparticles to the fluid.

本発明は、これらの問題を解決するためになされる。本発明が解決しようとする課題は、流体が効率よく加熱されるようにするとともに、加熱された流体が容易に得られるようにすることである。 The present invention is made to solve these problems. An object to be solved by the present invention is to ensure that the fluid is efficiently heated and that the heated fluid is easily obtained.

太陽光から変換された熱を伝えることによって流体を加熱するための流体加熱部材においては、流体が接触しうる表面を基材が有する。また、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、ホウ化ランタン、炭化ジルコニウムおよびホウ化チタンからなる群から選択される少なくとも1種類の化合物からなるナノ粒子が、太陽光を受けうるように基材の表面に固定される。 In a fluid heating member for heating a fluid by transferring heat converted from sunlight , the base material has a surface with which the fluid can come into contact. Further, nanoparticles composed of at least one compound selected from the group consisting of titanium nitride, zirconium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, titanium carbide, tungsten carbide, lanthanum boride, zirconium carbide and titanium boride are emitted from sunlight. It is fixed to the surface of the substrate so that it can receive.

ナノ粒子は、太陽光に近いスペクトルを有するため、太陽光を効率よく吸収し、太陽光を効率よく熱に変換する。また、ナノ粒子は、基材の表面に固定されるため、基材に埋設される場合と比較して、太陽光を効率よく吸収し、太陽光を効率よく熱に変換する。さらに、ナノ粒子は、基材の表面に固定されるため、流体に直接的に接触し、変換により生成された熱を流体に直接的に伝え、基材に埋設される場合と比較して、変換により生成された熱を流体に効率よく伝える。このため、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子から流体に熱が効率よく伝わり、流体が効率よく加熱される。また、ナノ粒子から流体を分離する処理、ナノ粒子により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Since nanoparticles have a spectrum close to that of sunlight, they efficiently absorb sunlight and efficiently convert sunlight into heat. Further, since the nanoparticles are fixed to the surface of the base material, they absorb sunlight more efficiently and convert sunlight into heat more efficiently than when they are embedded in the base material. Furthermore, because the nanoparticles are anchored to the surface of the substrate, they come into direct contact with the fluid and transfer the heat generated by the conversion directly to the fluid, compared to the case where they are embedded in the substrate. Efficiently transfers the heat generated by the conversion to the fluid. Therefore, heat is efficiently transferred from the nanoparticles that efficiently absorb sunlight to the fluid, and the fluid is efficiently heated. In addition, the process of separating the fluid from the nanoparticles, the process of exchanging heat between the primary fluid and the secondary fluid heated by the nanoparticles, the process of preventing the outflow of the nanoparticles, etc. are no longer necessary and the particles are heated. The fluid is easily obtained.

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。 Objectives, features, aspects, and advantages of the present invention will become more apparent with the following detailed description and accompanying drawings.

第1実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 1st Embodiment. 第1実施形態の流体加熱部材を図示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the fluid heating member of 1st Embodiment. 第1実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the procedure for manufacturing the fluid heating member of 1st Embodiment. 第2実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 2nd Embodiment. 第2実施形態の流体加熱部材を図示する分解斜視図である。It is an exploded perspective view which illustrates the fluid heating member of 2nd Embodiment. 第2実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the procedure for manufacturing the fluid heating member of 2nd Embodiment. 第3実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 3rd Embodiment. 第3実施形態、第6実施形態、第7実施形態、第8実施形態および第9実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the procedure for manufacturing the fluid heating member of 3rd Embodiment, 6th Embodiment, 7th Embodiment, 8th Embodiment and 9th Embodiment. 第4実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 4th Embodiment. 第5実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 5th Embodiment. 第6実施形態および第8実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 6th Embodiment and 8th Embodiment. 第6実施形態および第7実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the microstructure of the fluid heating member of 6th Embodiment and 7th Embodiment. 第6実施形態の基材の作製において使用されるウレタンフォームを図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the urethane foam used in the production of the base material of 6th Embodiment. 第7実施形態および第9実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the fluid heating member of 7th Embodiment and 9th Embodiment. 第8実施形態および第9実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the microstructure of the fluid heating member of 8th Embodiment and 9th Embodiment. 第10実施形態の温水製造装置を図示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the hot water production apparatus of 10th Embodiment. 第11実施形態の溶融塩製造装置を図示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the molten salt production apparatus of 11th Embodiment. 第12実施形態の水蒸気製造装置を図示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the steam production apparatus of the twelfth embodiment.

1 第1実施形態
1.1 流体加熱部材の構成
第1実施形態は、流体加熱部材に関する。
1 First Embodiment 1.1 Configuration of Fluid Heating Member The first embodiment relates to a fluid heating member.

図1の模式図は、第1実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。図2の模式図は、第1実施形態の流体加熱部材を図示する断面図である。 The schematic view of FIG. 1 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the first embodiment. The schematic view of FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the fluid heating member of the first embodiment.

図1および図2の各々に図示される流体加熱部材100は、基材110、多数のナノ粒子111およびスペーサー112を備える。基材110は、複数のセラミック基板120を備える。 The fluid heating member 100 illustrated in each of FIGS. 1 and 2 includes a substrate 110, a large number of nanoparticles 111, and a spacer 112. The base material 110 includes a plurality of ceramic substrates 120.

複数のセラミック基板120は、複数のセラミック基板120の各々である各セラミック基板120の厚さ方向に配列される。複数のセラミック基板120に含まれる隣接する2枚のセラミック基板120は、流体が侵入しうる間隙130を挟んで互いに対向する。スペーサー112は、複数のセラミック基板120が上記の配置を有する状態が維持されるように複数のセラミック基板120を支持する。各セラミック基板120は、緻密体からなる。これらにより、平行平板状の構造体である基材110が得られ、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142が、流体が接触しうる表面になる。 The plurality of ceramic substrates 120 are arranged in the thickness direction of each ceramic substrate 120, which is each of the plurality of ceramic substrates 120. Two adjacent ceramic substrates 120 included in the plurality of ceramic substrates 120 face each other with a gap 130 through which a fluid can enter. The spacer 112 supports the plurality of ceramic substrates 120 so that the state in which the plurality of ceramic substrates 120 have the above-mentioned arrangement is maintained. Each ceramic substrate 120 is made of a dense body. As a result, the base material 110 which is a parallel flat plate-like structure is obtained, and one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120 become surfaces to which the fluid can come into contact.

各セラミック基板120は、透光性を有する。各セラミック基板120を構成するセラミック材料は、望ましくはアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアまたはシリカであり、さらに望ましくは高い熱伝導率を有するアルミナまたは窒化アルミニウムである。各セラミック基板120を構成するセラミック材料がアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアおよびシリカから選択される2種類以上のセラミック材料の固溶体または複合体であってもよい。各セラミック基板120が例示されるセラミック材料以外のセラミック材料以外により構成されてもよい。セラミック材料により構成されるセラミック基板がセラミック材料以外の材料により構成される基板に置き換えられてもよい。例えば、セラミック材料により構成されるセラミック基板がガラスにより構成されるガラス基板、石英により構成される石英基板等に置き換えられてもよい。 Each ceramic substrate 120 has translucency. The ceramic material constituting each ceramic substrate 120 is preferably alumina, aluminum nitride, zirconia or silica, and more preferably alumina or aluminum nitride having high thermal conductivity. The ceramic material constituting each ceramic substrate 120 may be a solid solution or a composite of two or more kinds of ceramic materials selected from alumina, aluminum nitride, zirconia and silica. Each ceramic substrate 120 may be made of a ceramic material other than the illustrated ceramic material. A ceramic substrate made of a ceramic material may be replaced with a substrate made of a material other than the ceramic material. For example, the ceramic substrate made of a ceramic material may be replaced with a glass substrate made of glass, a quartz substrate made of quartz, or the like.

ナノ粒子111は、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に分散して固定される。ナノ粒子111は、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、ホウ化ランタン、炭化ジルコニウムおよびホウ化チタンからなる群から選択される少なくとも1種類の化合物からなり、望ましくは窒化チタンからなる。ナノ粒子111は、プラズモン吸収効果を有するように調製される。 The nanoparticles 111 are dispersed and fixed on one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120. The nanoparticles 111 consist of at least one compound selected from the group consisting of titanium nitride, zirconium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, titanium carbide, tungsten carbide, lanthanum boride, zirconium carbide and titanium borohydride, preferably. It consists of titanium nitride. Nanoparticles 111 are prepared to have a plasmon absorbing effect.

1.2 流体の加熱
流体加熱部材100により流体が加熱される場合は、流体加熱部材100が流体中に置かれ、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に流体が接触させられる。また、流体加熱部材100に太陽光が照射される。各セラミック基板120は透光性を有するため、照射された太陽光は一方の主面140、他方の主面141および端面142の全部に到達し一方の主面140、他方の主面141および端面142に固定されたナノ粒子111に到達する。ナノ粒子111に到達した太陽光は、ナノ粒子111に吸収され、熱に変換される。発生した熱は、ナノ粒子111から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
1.2 Fluid heating When the fluid is heated by the fluid heating member 100, the fluid heating member 100 is placed in the fluid and is placed on one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120. The fluid is brought into contact. Further, the fluid heating member 100 is irradiated with sunlight. Since each ceramic substrate 120 is translucent, the irradiated sunlight reaches all of one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142, and one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface. It reaches the nanoparticles 111 immobilized on 142. The sunlight that reaches the nanoparticles 111 is absorbed by the nanoparticles 111 and converted into heat. The generated heat is directly transferred from the nanoparticles 111 to the fluid. This heats the fluid.

第1実施形態の流体加熱部材100によれば、ナノ粒子111が、太陽光に近いスペクトルを有するため、太陽光を効率よく吸収し、太陽光を効率よく熱に変換する。また、ナノ粒子111が、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に固定されるため、各セラミック基板120に埋設される場合と比較して、太陽光を効率よく吸収し、太陽光を効率よく熱に変換する。さらに、ナノ粒子111が、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に固定されるため、流体に直接的に接触し、変換により生成された熱を流体に直接的に伝え、各セラミック基板120に埋設される場合と比較して、変換により生成された熱を流体に効率よく伝える。このため、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子111から流体に熱が効率よく伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 100 of the first embodiment, since the nanoparticles 111 have a spectrum close to that of sunlight, the nanoparticles 111 efficiently absorb sunlight and efficiently convert sunlight into heat. Further, since the nanoparticles 111 are fixed to one main surface 140, the other main surface 141, and the end surface 142 of each ceramic substrate 120, the efficiency of sunlight is improved as compared with the case where the nanoparticles are embedded in each ceramic substrate 120. It absorbs well and converts sunlight into heat efficiently. Further, since the nanoparticles 111 are fixed to one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120, they come into direct contact with the fluid and directly transfer the heat generated by the conversion to the fluid. The heat generated by the conversion is efficiently transferred to the fluid as compared with the case where the ceramic substrate 120 is embedded in the ceramic substrate 120. Therefore, heat is efficiently transferred from the nanoparticles 111, which efficiently absorb sunlight, to the fluid, and the fluid is efficiently heated.

また、第1実施形態の流体加熱部材100によれば、ナノ粒子111が各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に固定され流出しない。このため、ナノ粒子111から流体を分離する処理、ナノ粒子111により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子111の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the nanoparticles 111 are fixed to one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120 and do not flow out. Therefore, there is no need for a process of separating the fluid from the nanoparticles 111, a process of exchanging heat between the primary fluid and the secondary fluid heated by the nanoparticles 111, a process of preventing the outflow of the nanoparticles 111, and the like. Therefore, a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第1実施形態の流体加熱部材100によれば、各セラミック基板120が透光性を有する。このため、第1実施形態の流体加熱部材100によれば、流体加熱部材100の中心部においても太陽光が吸収され、太陽光を熱に変換する効率が高くなる。 Further, according to the fluid heating member 100 of the first embodiment, each ceramic substrate 120 has translucency. Therefore, according to the fluid heating member 100 of the first embodiment, sunlight is absorbed even in the central portion of the fluid heating member 100, and the efficiency of converting sunlight into heat is increased.

加えて、第1実施形態の流体加熱部材100において各セラミック基板120が高い熱伝導率を有する場合は、流体の全体に熱が均一に伝わり、加熱された流体を製造することが容易になる。 In addition, when each ceramic substrate 120 has a high thermal conductivity in the fluid heating member 100 of the first embodiment, heat is uniformly transferred to the entire fluid, and it becomes easy to manufacture the heated fluid.

1.3 流体加熱部材の製造
図3は、第1実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートである。
1.3 Manufacture of Fluid Heating Member FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the first embodiment.

流体加熱部材100の製造においては、図3に図示される工程S101において、複数のセラミック基板120が作製される。 In the production of the fluid heating member 100, a plurality of ceramic substrates 120 are produced in the step S101 shown in FIG.

続いて、工程S102において、各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142にナノ粒子111が分散して固定される。ナノ粒子111の固定が工程S103の後に行われてもよい。 Subsequently, in step S102, the nanoparticles 111 are dispersed and fixed on one main surface 140, the other main surface 141, and the end surface 142 of each ceramic substrate 120. Fixation of nanoparticles 111 may be performed after step S103.

続いて、工程S103において、複数のセラミック基板120が上記の配置を有するようにスペーサー112で固定される。これにより、図1および図2の各々に図示される流体加熱部材100が製造される。 Subsequently, in step S103, the plurality of ceramic substrates 120 are fixed by spacers 112 so as to have the above arrangement. As a result, the fluid heating member 100 shown in each of FIGS. 1 and 2 is manufactured.

1.4 ゲルキャスト法による各セラミック基板の作製
ゲルキャスト法による各セラミック基板120の作製においては、成形用スラリーが調製される。成形用スラリーは、分散媒にセラミック粉末を添加して分散させることにより得られるスラリーにゲル化剤をさらに添加することにより調製される。または、成形用スラリーは、分散媒にセラミック粉末およびゲル化剤を同時に添加して分散させることにより調製される。成形用スラリーが分散媒、セラミック粉末およびゲル化剤以外の成分を含んでもよい。例えば、成形用スラリーが分散剤、消泡剤等を含んでもよい。
1.4 Preparation of each ceramic substrate by the gel casting method In the production of each ceramic substrate 120 by the gel casting method, a molding slurry is prepared. The molding slurry is prepared by further adding a gelling agent to the slurry obtained by adding ceramic powder to the dispersion medium and dispersing it. Alternatively, the molding slurry is prepared by simultaneously adding a ceramic powder and a gelling agent to the dispersion medium and dispersing them. The molding slurry may contain components other than the dispersion medium, ceramic powder and gelling agent. For example, the molding slurry may contain a dispersant, an antifoaming agent and the like.

分散媒は、有機溶剤である。有機溶剤は、多価アルコール、多塩基酸、エステル類等である。多価アルコールは、ジオール類、トリオール類等である。ジオール類は、エチレングリコール等である。トリオール類は、グリセリン等である。多塩基酸は、ジカルボン酸等である。エステル類は、多塩基酸エステル、多価アルコールのエステル等である。多塩基酸エステルは、グルタル酸ジメチル、マロン酸ジメチル等である。多価アルコールのエステルは、トリアセチン等である。 The dispersion medium is an organic solvent. The organic solvent is a polyhydric alcohol, a polybasic acid, an ester or the like. Polyhydric alcohols are diols, triols and the like. The diols are ethylene glycol and the like. Triols are glycerin and the like. The polybasic acid is a dicarboxylic acid or the like. Esters are polybasic acid esters, polyhydric alcohol esters, and the like. The polybasic acid ester is dimethyl glutarate, dimethyl malonate, or the like. Esters of polyhydric alcohols are triacetin and the like.

セラミック粉末は、各セラミック基板120を構成するセラミック材料の粉末である。 The ceramic powder is a powder of a ceramic material constituting each ceramic substrate 120.

ゲル化剤は、反応性官能基を有し架橋剤の存在下で3次元架橋構造を形成する有機化合物であり、プレポリマー等である。プレポリマーは、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等である。 The gelling agent is an organic compound having a reactive functional group and forming a three-dimensional crosslinked structure in the presence of a crosslinking agent, and is a prepolymer or the like. The prepolymer is a urethane resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, or the like.

調製された成形用スラリーは、型に形成された板状の型内空間に注型される。注型された成形用スラリーにおいては、ゲル化剤が重合し、3次元架橋構造が形成される。これにより、注型された成形用スラリーが硬化し、板状のセラミック成形体が得られる。 The prepared molding slurry is cast into a plate-shaped inner space formed in a mold. In the cast molding slurry, the gelling agent is polymerized to form a three-dimensional crosslinked structure. As a result, the cast slurry for molding is cured, and a plate-shaped ceramic molded body is obtained.

得られた板状のセラミックス成形体は、適切な雰囲気下において適切な温度で焼成される。これにより、各セラミック基板120が得られる。 The obtained plate-shaped ceramic molded product is fired at an appropriate temperature in an appropriate atmosphere. As a result, each ceramic substrate 120 is obtained.

1.5 ドクターブレード法による各セラミック基板の作製
ドクターブレード法による各セラミック基板120の作製においては、成形用スラリーがキャリアフィルム上に塗布される。これにより、塗布膜が得られる。
1.5 Preparation of each ceramic substrate by the doctor blade method In the production of each ceramic substrate 120 by the doctor blade method, a molding slurry is applied on the carrier film. As a result, a coating film is obtained.

得られた塗布膜は、硬化させられる。これにより、テープ状のセラミック成形体が得られる。 The obtained coating film is cured. As a result, a tape-shaped ceramic molded product is obtained.

得られたテープ状のセラミック成形体は、加工される。これにより、板状のセラミック成形体が得られる。 The obtained tape-shaped ceramic molded body is processed. As a result, a plate-shaped ceramic molded body can be obtained.

得られた板状のセラミックス成形体は、適切な雰囲気下において適切な温度で焼成される。これにより、各セラミック基板120が得られる。 The obtained plate-shaped ceramic molded product is fired at an appropriate temperature in an appropriate atmosphere. As a result, each ceramic substrate 120 is obtained.

1.6 ナノ粒子の固定
ナノ粒子111の固定においては、分散スラリーが調製される。分散スラリーは、分散媒にナノ粒子111および無機系バインダーを添加して分散させることにより調製される。
1.6 Fixation of nanoparticles In the fixation of nanoparticles 111, a dispersed slurry is prepared. The dispersion slurry is prepared by adding nanoparticles 111 and an inorganic binder to the dispersion medium and dispersing them.

分散媒は、水、エタノール等の液体である。 The dispersion medium is a liquid such as water or ethanol.

作製された各セラミック基板120が、調製された分散スラリーに浸漬される。これにより、ディップコーティングが行われ、調製されたスラリーが各セラミック基板120の一方の主面140、他方の主面141および端面142に接触し、ナノ粒子111が一方の主面140、他方の主面141および端面142に付着する。 Each of the produced ceramic substrates 120 is immersed in the prepared dispersion slurry. As a result, dip coating is performed, and the prepared slurry comes into contact with one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 of each ceramic substrate 120, and the nanoparticles 111 are brought into contact with one main surface 140 and the other main surface 140. It adheres to the surface 141 and the end surface 142.

一方の主面140、他方の主面141および端面142にナノ粒子111が付着した各セラミック基板120は、乾燥熱処理される。これにより、ナノ粒子111が無機系バインダーにより一方の主面140、他方の主面141および端面142に結合させられ、図1および図2の各々に図示されるナノ粒子111が結合させられた各セラミック基板120が作製される。 Each ceramic substrate 120 to which nanoparticles 111 are attached to one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 is subjected to a dry heat treatment. As a result, the nanoparticles 111 are bonded to one main surface 140, the other main surface 141 and the end surface 142 by an inorganic binder, and the nanoparticles 111 shown in each of FIGS. 1 and 2 are bonded to each other. The ceramic substrate 120 is manufactured.

2 第2実施形態
2.1 流体加熱部材の構成
第2実施形態は、流体加熱部材に関する。
2 Second Embodiment 2.1 Configuration of Fluid Heating Member The second embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態の流体加熱部材と第2実施形態の流体加熱部材との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が平行平板状の構造体であるのに対して、第2実施形態においては、基材が格子状の構造体である点にある。 The main difference between the fluid heating member of the first embodiment and the fluid heating member of the second embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is a parallel flat plate-like structure, whereas the second embodiment is a parallel plate-like structure. In the embodiment, the base material is a lattice-like structure.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第2実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the second embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図4の模式図は、第2実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。図5の模式図は、第2実施形態の流体加熱部材を図示する分解斜視図である。 The schematic view of FIG. 4 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the second embodiment. The schematic view of FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating the fluid heating member of the second embodiment.

図4および図5の各々に図示される流体加熱部材200は、基材210および多数のナノ粒子211を備える。 The fluid heating member 200 illustrated in each of FIGS. 4 and 5 includes a substrate 210 and a large number of nanoparticles 211.

基材210は、複数のセラミック基板220および複数のセラミック基板221を備える。複数のセラミック基板220は、複数のセラミック基板220の各々である各セラミック基板220の厚さ方向に配列される。複数のセラミック基板220に含まれる隣接する2枚のセラミック基板220は、流体が侵入しうる間隙230を挟んで互いに対向する。複数のセラミック基板221は、複数のセラミック基板221の各々である各セラミック基板221の厚さ方向に配列される。複数のセラミック基板221に含まれる隣接する2枚のセラミック基板221は、流体が侵入しうる間隙231を挟んで互いに対向する。各セラミック基板220は、各セラミック基板221と垂直をなす。各セラミック基板220は、図5に図示されるように、板状くし型であり、板状部240およびくし状部241を備える。くし状部241には、複数のスリット250が形成される。各セラミック基板221は、図5に図示されるように、板状くし型であり、板状部242およびくし状部243を備える。くし状部243には、複数のスリット251が形成される。複数のスリット250には、複数のセラミック基板221の板状部242がそれぞれ挿入される。複数のスリット251には、複数のセラミック基板220の板状部240がそれぞれ挿入される。複数のセラミック基板220は、複数のセラミック基板221が上記の配置を有する状態が維持されるように複数のセラミック基板221を支持する。複数のセラミック基板221は、複数のセラミック基板220が上記の配置を有する状態が維持されるように複数のセラミック基板220を支持する。これらにより、図4に図示されるように複数の孔260および複数の溝261が形成された格子状の構造体である基材210が得られ、複数の孔260の各々である各孔260の内壁270、複数の溝261の各々である各溝261の内壁271、各セラミック基板220の端面280および各セラミック基板221の端面281が、流体が接触しうる表面になる。 The base material 210 includes a plurality of ceramic substrates 220 and a plurality of ceramic substrates 221. The plurality of ceramic substrates 220 are arranged in the thickness direction of each ceramic substrate 220, which is each of the plurality of ceramic substrates 220. Two adjacent ceramic substrates 220 included in the plurality of ceramic substrates 220 face each other with a gap 230 in which a fluid can enter. The plurality of ceramic substrates 221 are arranged in the thickness direction of each ceramic substrate 221 which is each of the plurality of ceramic substrates 221. Two adjacent ceramic substrates 221 included in the plurality of ceramic substrates 221 face each other with a gap 231 through which a fluid can enter. Each ceramic substrate 220 is perpendicular to each ceramic substrate 221. As shown in FIG. 5, each ceramic substrate 220 has a plate-shaped comb shape and includes a plate-shaped portion 240 and a comb-shaped portion 241. A plurality of slits 250 are formed in the comb-shaped portion 241. As shown in FIG. 5, each ceramic substrate 221 has a plate-shaped comb shape and includes a plate-shaped portion 242 and a comb-shaped portion 243. A plurality of slits 251 are formed in the comb-shaped portion 243. The plate-shaped portions 242 of the plurality of ceramic substrates 221 are inserted into the plurality of slits 250, respectively. The plate-shaped portions 240 of the plurality of ceramic substrates 220 are inserted into the plurality of slits 251 respectively. The plurality of ceramic substrates 220 support the plurality of ceramic substrates 221 so that the state in which the plurality of ceramic substrates 221 have the above-mentioned arrangement is maintained. The plurality of ceramic substrates 221 support the plurality of ceramic substrates 220 so that the state in which the plurality of ceramic substrates 220 have the above-mentioned arrangement is maintained. As a result, as shown in FIG. 4, a base material 210 which is a lattice-like structure in which a plurality of holes 260 and a plurality of grooves 261 are formed is obtained, and each of the holes 260 which is each of the plurality of holes 260 The inner wall 270, the inner wall 271 of each groove 261 which is each of the plurality of grooves 261, the end face 280 of each ceramic substrate 220, and the end face 281 of each ceramic substrate 221 become surfaces with which fluid can come into contact.

各セラミック基板220および各セラミック基板221は、透光性を有する。各セラミック基板220および各セラミック基板221を構成するセラミック材料は、第1実施形態の各セラミック基板120を構成するセラミック材料と同様のものである。 Each ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 is translucent. The ceramic material constituting each ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 is the same as the ceramic material constituting each ceramic substrate 120 of the first embodiment.

ナノ粒子211は、各孔260の内壁270、各溝261の内壁271、各セラミック基板220の端面280および各セラミック基板221の端面281に分散して固定される。ナノ粒子211を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 211 are dispersed and fixed on the inner wall 270 of each hole 260, the inner wall 271 of each groove 261, the end face 280 of each ceramic substrate 220, and the end face 281 of each ceramic substrate 221. The compound constituting the nanoparticles 211 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

2.2 流体の加熱
流体加熱部材200により流体が加熱される場合は、流体加熱部材200が流体中に置かれ、各孔260の内壁270、各溝261の内壁271、各セラミック基板220の端面280および各セラミック基板221の端面281に流体が接触させられる。また、流体加熱部材200に太陽光が照射される。基材210は透光性を有するため、照射された太陽光は内壁270、内壁271、端面280および端面281の全部に到達し内壁270、内壁271、端面280および端面281に固定されたナノ粒子211に到達する。ナノ粒子211に到達した太陽光は、ナノ粒子211に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子211から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
2.2 Fluid heating When the fluid is heated by the fluid heating member 200, the fluid heating member 200 is placed in the fluid, and the inner wall 270 of each hole 260, the inner wall 271 of each groove 261 and the end face of each ceramic substrate 220 are placed. The fluid is brought into contact with the end faces 281 of the 280 and each ceramic substrate 221. Further, the fluid heating member 200 is irradiated with sunlight. Since the base material 210 has translucency, the irradiated sunlight reaches all of the inner wall 270, the inner wall 271, the end face 280 and the end face 281, and the nanoparticles fixed to the inner wall 270, the inner wall 271, the end face 280 and the end face 281. Reach 211. The sunlight that reaches the nanoparticles 211 is absorbed by the nanoparticles 211 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 211 to the fluid. This heats the fluid.

第2実施形態の流体加熱部材200によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子211から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 200 of the second embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, heat is directly transferred from the nanoparticles 211 that efficiently absorb sunlight to the fluid, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第2実施形態の流体加熱部材200によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子211から流体を分離する処理、ナノ粒子211により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子211の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 200 of the second embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 211, the primary fluid heated by the nanoparticles 211 and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 211, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第2実施形態の流体加熱部材200によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、流体加熱部材200の中心部においても太陽光が吸収され、太陽光を熱に変換する効率が高くなる。 Further, according to the fluid heating member 200 of the second embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, sunlight is absorbed also in the central portion of the fluid heating member 200, and the sunlight is converted into heat. Higher efficiency.

加えて、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、第2実施形態の流体加熱部材200において各セラミック基板220および各セラミック基板221が高い熱伝導率を有する場合は、流体の全体に熱が均一に伝わり、加熱された流体を製造することが容易になる。 In addition, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, when each ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 have high thermal conductivity in the fluid heating member 200 of the second embodiment, heat is applied to the entire fluid. Is transmitted uniformly, and it becomes easy to produce a heated fluid.

2.3 流体加熱部材の製造
図6は、第2実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートでもある。
2.3 Manufacture of fluid heating member FIG. 6 is also a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the second embodiment.

流体加熱部材200の作製においては、図6に図示される工程S201において、複数のセラミック基板220および複数のセラミック基板221が作製される。 In the production of the fluid heating member 200, a plurality of ceramic substrates 220 and a plurality of ceramic substrates 221 are produced in the step S201 shown in FIG.

続いて、工程S202において、各孔260の内壁270、各溝261の内壁271、各セラミック基板220の端面280および各セラミック基板221の端面281にナノ粒子211が分散して固定される。ナノ粒子211の固定が工程S203の後に行われてもよい。 Subsequently, in step S202, the nanoparticles 211 are dispersed and fixed on the inner wall 270 of each hole 260, the inner wall 271 of each groove 261, the end face 280 of each ceramic substrate 220, and the end face 281 of each ceramic substrate 221. Fixation of nanoparticles 211 may be performed after step S203.

続いて、工程S203において、複数のセラミック基板220および複数のセラミック基板221が上記の配置を有するように複数のセラミック基板220および複数のセラミック基板221が互いに組み合わされる。これにより、図4および図5の各々に図示される流体加熱部材200が製造される。 Subsequently, in step S203, the plurality of ceramic substrates 220 and the plurality of ceramic substrates 221 are combined with each other so that the plurality of ceramic substrates 220 and the plurality of ceramic substrates 221 have the above-mentioned arrangement. As a result, the fluid heating member 200 shown in each of FIGS. 4 and 5 is manufactured.

2.4 ゲルキャスト法による各セラミック基板の作製
ゲルキャスト法による各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板の作製においては、成形用スラリーが調製される。調製される成形用スラリーは、第1実施形態のゲルキャスト法による各セラミック基板120の作製において調製される成形用スラリーと同様のものである。
2.4 Preparation of each ceramic substrate by the gel cast method In the production of the ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 by the gel cast method, a molding slurry is prepared. The molding slurry to be prepared is the same as the molding slurry prepared in the production of each ceramic substrate 120 by the gel casting method of the first embodiment.

調製された成形用スラリーは、型に形成された板状くし型の型内空間に注型される。注型された成形用スラリーにおいては、ゲル化剤が重合し、3次元架橋構造が形成される。これにより、注型された成形用スラリーが硬化し、板状くし型のセラミック成形体が得られる。 The prepared molding slurry is cast into the inner space of the plate-shaped comb formed in the mold. In the cast molding slurry, the gelling agent is polymerized to form a three-dimensional crosslinked structure. As a result, the cast molding slurry is cured, and a plate-shaped comb-shaped ceramic molded body is obtained.

得られた板状くし型のセラミック成形体は、適切な雰囲気下において適切な温度で焼成される。これにより、各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板が得られる。各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板が板状のセラミック基板を加工することにより作製されてもよい。 The obtained plate-shaped comb-shaped ceramic molded body is fired at an appropriate temperature in an appropriate atmosphere. As a result, a ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 is obtained. The ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each of the ceramic substrate 221 may be produced by processing a plate-shaped ceramic substrate.

2.5 ドクターブレード法による各セラミック基板の作製
ドクターブレード法による各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板の作製においては、成形用スラリーがキャリアフィルム上に塗布される。これにより、塗布膜が得られる。
2.5 Preparation of each ceramic substrate by the doctor blade method In the production of the ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 by the doctor blade method, a molding slurry is applied on the carrier film. As a result, a coating film is obtained.

得られた塗布膜は、硬化させられる。これにより、テープ状のセラミック成形体が得られる。 The obtained coating film is cured. As a result, a tape-shaped ceramic molded product is obtained.

得られたテープ状のセラミック成形体は、加工される。これにより、板状くし型のセラミック成形体が得られる。 The obtained tape-shaped ceramic molded body is processed. As a result, a plate-shaped comb-shaped ceramic molded body can be obtained.

得られた板状くし型のセラミック成形体は、適切な雰囲気下において適切な温度で焼成される。これにより、各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板が得られる。各セラミック基板220および各セラミック基板221の各々として使用されるセラミック基板が板状のセラミック基板を加工することにより作製されてもよい。 The obtained plate-shaped comb-shaped ceramic molded body is fired at an appropriate temperature in an appropriate atmosphere. As a result, a ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 is obtained. The ceramic substrate used as each of the ceramic substrate 220 and each of the ceramic substrate 221 may be produced by processing a plate-shaped ceramic substrate.

2.6 ナノ粒子の固定
ナノ粒子211の固定においては、分散スラリーが調製される。調製される分散スラリーは、第1実施形態のナノ粒子111の固定において調製される分散スラリーと同様のものである。
2.6 Fixation of nanoparticles In the fixation of nanoparticles 211, a dispersed slurry is prepared. The dispersed slurry prepared is the same as the dispersed slurry prepared in the immobilization of nanoparticles 111 of the first embodiment.

作製された各セラミック基板220および各セラミック基板221が、調製された分散スラリーに浸漬される。これにより、ディップコーティングが行われ、調製されたスラリーが各セラミック基板220の両主面および端面ならびに各セラミック基板221の両主面および端面に接触し、ナノ粒子211が各セラミック基板220の両主面および端面ならびに各セラミック基板221の両主面および端面に付着する。 Each of the produced ceramic substrates 220 and each ceramic substrate 221 is immersed in the prepared dispersion slurry. As a result, dip coating is performed, the prepared slurry comes into contact with both main surfaces and end faces of each ceramic substrate 220 and both main faces and end faces of each ceramic substrate 221, and nanoparticles 211 are both main surfaces of each ceramic substrate 220. It adheres to the faces and end faces and both main faces and end faces of each ceramic substrate 221.

両主面および端面にナノ粒子211が付着した各セラミック基板220ならびに両主面および端面にナノ粒子211が付着した各セラミック基板221は、乾燥熱処理される。これにより、ナノ粒子211が無機系バインダーにより各セラミック基板220の両主面および端面ならびに各セラミック基板221の両主面および端面に結合させられ、図4および図5の各々に図示されるナノ粒子211が結合させられた各セラミック基板220および各セラミック基板221が作製される。 Each ceramic substrate 220 having nanoparticles 211 attached to both main surfaces and end faces and each ceramic substrate 221 having nanoparticles 211 attached to both main surfaces and end faces are subjected to a dry heat treatment. As a result, the nanoparticles 211 are bonded to both main surfaces and end faces of each ceramic substrate 220 and both main surfaces and end faces of each ceramic substrate 221 by an inorganic binder, and the nanoparticles shown in FIGS. Each ceramic substrate 220 and each ceramic substrate 221 to which the 211 is bonded are manufactured.

2.7 押し出し成形による基材の作製
複数のセラミック基板220および複数のセラミック基板221の組み合わせ物である基材210が、基材210の形状と同様の形状を有する一体物である基材に置き換えられてもよい。
2.7 Preparation of base material by extrusion molding The base material 210, which is a combination of a plurality of ceramic substrates 220 and a plurality of ceramic substrates 221s, is replaced with a base material which is an integral body having the same shape as the base material 210. May be done.

一体物である基材の作製においては、杯土が調製される。杯土は、骨材に分散媒および有機バインダーを添加して混練することにより調製される。杯土が骨材、分散媒および有機バインダー以外の成分を含んでもよい。例えば、杯土が界面活性剤、可塑剤等を含んでもよい。 In the preparation of the base material which is an integral body, a cup is prepared. The cup is prepared by adding a dispersion medium and an organic binder to the aggregate and kneading. The cup may contain components other than aggregate, dispersion medium and organic binder. For example, the cup soil may contain a surfactant, a plasticizer, and the like.

骨材は、一体物である基材を構成するセラミック材料の粉末である。 The aggregate is a powder of a ceramic material that constitutes an integral base material.

調製された杯土は、一体物である基材の断面形状に応じた断面形状を有する孔が形成された口金を経由して押し出し成形される。これにより、一体物である基材の断面形状に応じた断面形状を有する形状物が得られる。 The prepared cup soil is extruded through a mouthpiece having holes having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material which is an integral body. As a result, a shape having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material which is an integral body can be obtained.

得られた形状物は、乾燥させられる。 The obtained shape is dried.

乾燥させられた形状物は、所定の長さを有するように切断される。これにより、成形体が得られる。 The dried shape is cut to have a predetermined length. As a result, a molded product is obtained.

得られた成形体は、骨材の材料および杯土の組成に応じた温度で骨材の材料および杯土の組成に応じた時間をかけて焼成される。例えば、得られた成形体は、1000から1600℃で0.1から3時間かけて焼成される。これにより、焼結体であり一体物である基材が作製される。 The obtained molded product is fired at a temperature corresponding to the composition of the aggregate material and the cup soil over a period of time according to the composition of the aggregate material and the cup soil. For example, the resulting molded product is fired at 1000 to 1600 ° C. for 0.1 to 3 hours. As a result, a base material which is a sintered body and is an integral body is produced.

3 第3実施形態
3.1 流体加熱部材の構成
第3実施形態は、流体加熱部材に関する。
3 Third Embodiment 3.1 Configuration of Fluid Heating Member The third embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態の流体加熱部材と第3実施形態の流体加熱部材との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が平行平板状の構造体であるのに対して、第3実施形態においては、基材がハニカム状の構造体である点にある。 The main difference between the fluid heating member of the first embodiment and the fluid heating member of the third embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is a parallel plate-like structure, whereas the third embodiment is a parallel plate-like structure. In the embodiment, the base material is a honeycomb-shaped structure.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第3実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the third embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図7の模式図は、第3実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。 The schematic view of FIG. 7 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the third embodiment.

図7に図示される流体加熱部材300は、基材310および多数のナノ粒子311を備える。 The fluid heating member 300 illustrated in FIG. 7 includes a substrate 310 and a large number of nanoparticles 311.

基材310には、複数の六角柱状の孔320が形成される。複数の六角柱状の孔320は、密に配列される。これにより、複数の六角柱状の孔320が形成されたハニカム状の構造体である基材310が得られ、複数の六角柱状の孔320の各々である各孔320の内壁330、基材310の外周面331および基材310の端面332が、流体が接触しうる表面になる。 A plurality of hexagonal columnar holes 320 are formed in the base material 310. The plurality of hexagonal columnar holes 320 are densely arranged. As a result, a base material 310 which is a honeycomb-like structure in which a plurality of hexagonal columnar holes 320 are formed is obtained, and the inner wall 330 of each hole 320 and the base material 310 which are each of the plurality of hexagonal columnar holes 320 can be obtained. The outer peripheral surface 331 and the end surface 332 of the base material 310 become surfaces with which fluid can come into contact.

基材310は、透光性を有する。基材310を構成するセラミック材料は、第1実施形態の各セラミック基板120を構成するセラミック材料と同様のものである。 The base material 310 has translucency. The ceramic material constituting the base material 310 is the same as the ceramic material constituting each ceramic substrate 120 of the first embodiment.

ナノ粒子311は、各孔320の内壁330、基材310の外周面331および基材310の端面332に分散して固定される。ナノ粒子311を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 311 are dispersed and fixed on the inner wall 330 of each hole 320, the outer peripheral surface 331 of the base material 310, and the end surface 332 of the base material 310. The compound constituting the nanoparticles 311 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

3.2 流体の加熱
流体加熱部材300により流体が加熱される場合は、流体加熱部材300が流体中に置かれ、各孔320の内壁330、基材310の外周面331および基材310の端面332に流体が接触させられる。また、流体加熱部材300に太陽光が照射される。基材310は透光性を有するため、照射された太陽光は内壁330、外周面331および端面332の全部に到達し内壁330、外周面331および端面332に固定されたナノ粒子311に到達する。ナノ粒子311に到達した太陽光は、ナノ粒子311に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子311から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
3.2 Fluid heating When the fluid is heated by the fluid heating member 300, the fluid heating member 300 is placed in the fluid, and the inner wall 330 of each hole 320, the outer peripheral surface 331 of the base material 310, and the end face of the base material 310 are placed. The fluid is brought into contact with the 332. Further, the fluid heating member 300 is irradiated with sunlight. Since the base material 310 has translucency, the irradiated sunlight reaches all of the inner wall 330, the outer peripheral surface 331 and the end surface 332, and reaches the nanoparticles 311 fixed to the inner wall 330, the outer peripheral surface 331 and the end surface 332. .. The sunlight that reaches the nanoparticles 311 is absorbed by the nanoparticles 311 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 311 to the fluid. This heats the fluid.

第3実施形態の流体加熱部材300によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子311から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 300 of the third embodiment, heat is directly transferred to the fluid from the nanoparticles 311 that efficiently absorb sunlight as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第3実施形態の流体加熱部材300によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子311から流体を分離する処理、ナノ粒子311により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子311の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 300 of the third embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 311 and the primary fluid heated by the nanoparticles 311 and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 311, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第3実施形態の流体加熱部材300によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、流体加熱部材300の中心部においても太陽光が吸収され、太陽光を熱に変換する効率が高くなる。 Further, according to the fluid heating member 300 of the third embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, sunlight is absorbed also in the central portion of the fluid heating member 300, and the sunlight is converted into heat. Higher efficiency.

加えて、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、第3実施形態の流体加熱部材300において基材310が高い熱伝導率を有する場合は、流体の全体に熱が均一に伝わり、加熱された流体を製造することが容易になる。 In addition, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, when the base material 310 has a high thermal conductivity in the fluid heating member 300 of the third embodiment, heat is uniformly transferred to the entire fluid and heating is performed. It becomes easy to manufacture the finished fluid.

3.3 流体加熱部材の製造
図8は、第3実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートである。
3.3 Manufacture of fluid heating member FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the third embodiment.

流体加熱部材300の作製においては、図8に図示される工程S301において、基材310が作製される。 In the production of the fluid heating member 300, the base material 310 is produced in the step S301 illustrated in FIG.

続いて、工程S302において、各孔320の内壁330、基材310の外周面331および基材310の端面332にナノ粒子311が分散して固定される。これにより、図7に図示される流体加熱部材300が製造される。 Subsequently, in step S302, the nanoparticles 311 are dispersed and fixed on the inner wall 330 of each hole 320, the outer peripheral surface 331 of the base material 310, and the end surface 332 of the base material 310. As a result, the fluid heating member 300 shown in FIG. 7 is manufactured.

3.4 押し出し成形による基材の作製
基材310の作製においては、杯土が調製される。調製される杯土は、第2実施形態の一体物である基材の作製において調製される杯土と同様のものである。
3.4 Preparation of base material by extrusion molding In the preparation of the base material 310, a cup is prepared. The cups prepared are similar to the cups prepared in the preparation of the substrate which is the integral of the second embodiment.

調製された杯土は、基材310の断面形状に応じた断面形状を有する孔が形成された口金を経由して押し出し成形される。これにより、基材310の断面形状に応じた断面形状を有する形状物が得られる。 The prepared cup is extruded through a mouthpiece having holes having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material 310. As a result, a shaped object having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material 310 can be obtained.

得られた形状物は、乾燥させられる。 The obtained shape is dried.

乾燥させられた形状物は、所定の長さを有するように切断される。これにより、成形体が得られる。 The dried shape is cut to have a predetermined length. As a result, a molded product is obtained.

得られた成形体は、骨材の材料および杯土の組成に応じた温度で骨材の材料および杯土の組成に応じた時間をかけて焼成される。例えば、得られた成形体は、1000から1600℃で0.1から3時間かけて焼成される。これにより、焼結体である基材310が作製される。 The obtained molded product is fired at a temperature corresponding to the composition of the aggregate material and the cup soil over a period of time according to the composition of the aggregate material and the cup soil. For example, the resulting molded product is fired at 1000 to 1600 ° C. for 0.1 to 3 hours. As a result, the base material 310 which is a sintered body is produced.

4 第4実施形態
第4実施形態は、流体加熱部材に関する。
4 Fourth Embodiment The fourth embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態の流体加熱部材100と第4実施形態の流体加熱部材との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が平行平板状の構造体であるのに対して、第4実施形態においては、基材が格子状の構造体である点にある。 The main difference between the fluid heating member 100 of the first embodiment and the fluid heating member of the fourth embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is a parallel flat plate-like structure, whereas the first embodiment is a parallel plate-like structure. 4 In the embodiment, the base material is a lattice-like structure.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第4実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the fourth embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図9の模式図は、第4実施形態の流体加熱部材400を図示する斜視図である。 The schematic view of FIG. 9 is a perspective view illustrating the fluid heating member 400 of the fourth embodiment.

図9に図示される流体加熱部材400は、基材410および多数のナノ粒子411を備える。 The fluid heating member 400 illustrated in FIG. 9 includes a substrate 410 and a large number of nanoparticles 411.

基材410は、円筒420および格子421を備える。格子421は、円筒420に形成される円柱状の空間430に配置され、空間430を複数の柱状の孔440に区分けする。これにより、複数の柱状の孔440が形成された格子状の構造体である基材410が得られ、複数の柱状の孔440の各々である各孔440の内壁450、基材410の外周面451および基材410の端面452が、流体が接触しうる表面になる。 The base material 410 includes a cylinder 420 and a grid 421. The lattice 421 is arranged in a columnar space 430 formed in the cylinder 420, and divides the space 430 into a plurality of columnar holes 440. As a result, the base material 410 which is a lattice-like structure in which a plurality of columnar holes 440 are formed is obtained, and the inner wall 450 of each hole 440 which is each of the plurality of columnar holes 440 and the outer peripheral surface of the base material 410 are obtained. The end faces 452 of the 451 and the substrate 410 are surfaces with which the fluid can come into contact.

第4実施形態の流体加熱部材400は、基材410の形状が異なる点を除いては、第3実施形態の流体加熱部材300と同様に製造される。 The fluid heating member 400 of the fourth embodiment is manufactured in the same manner as the fluid heating member 300 of the third embodiment except that the shape of the base material 410 is different.

5 第5実施形態
第5実施形態は、流体加熱部材に関する。
5 Fifth Embodiment The fifth embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態の流体加熱部材100と第5実施形態の流体加熱部材との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が平行平板状の構造体であるのに対して、第5実施形態においては、基材が格子状の構造体である点にある。 The main difference between the fluid heating member 100 of the first embodiment and the fluid heating member of the fifth embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is a parallel flat plate-like structure. In the fifth embodiment, the base material is a lattice-like structure.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第5実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the fifth embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図10の模式図は、第5実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。 The schematic view of FIG. 10 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the fifth embodiment.

図10に図示される流体加熱部材500は、基材510および多数のナノ粒子511を備える。 The fluid heating member 500 illustrated in FIG. 10 includes a substrate 510 and a large number of nanoparticles 511.

基材510は、角筒520および格子521を備える。格子521は、角筒520に形成される角柱状の空間530に配置され、角柱状の空間530を複数の柱状の孔540に区分けする。これにより、複数の柱状の孔540が形成された格子状の構造体である基材510が得られ、複数の柱状の孔540の各々である各孔540の内壁550、基材510の外周面551および基材510の端面552が、流体が接触しうる表面になる。 The base material 510 includes a square tube 520 and a grid 521. The lattice 521 is arranged in the prismatic space 530 formed in the square cylinder 520, and divides the prismatic space 530 into a plurality of columnar holes 540. As a result, the base material 510 which is a lattice-like structure in which a plurality of columnar holes 540 are formed is obtained, and the inner wall 550 of each hole 540 and the outer peripheral surface of the base material 510 which are each of the plurality of columnar holes 540 are obtained. The end faces 552 of the 551 and the substrate 510 become surfaces with which the fluid can come into contact.

第5実施形態の流体加熱部材500は、基材の形状が異なる点を除いては、第3実施形態の流体加熱部材300と同様に製造される。 The fluid heating member 500 of the fifth embodiment is manufactured in the same manner as the fluid heating member 300 of the third embodiment except that the shape of the base material is different.

6 第6実施形態
6.1 流体加熱部材の構成
第6実施形態は、流体加熱部材に関する。
6 Sixth Embodiment 6.1 Configuration of fluid heating member The sixth embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態と第6実施形態との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が緻密体からなり、基材110の表面140,141および142が、流体が接触しうる表面になり、基材110の表面140,141および142にナノ粒子111が固定されるのに対して、第6実施形態においては、基材が多孔質体からなり、基材の細孔内表面および外表面が、流体が接触しうる表面になり、基材の細孔内表面にナノ粒子が固定される点にある。 The main difference between the first embodiment and the sixth embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is made of a dense body, and the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110 are surfaces to which a fluid can come into contact. The nanoparticles 111 are fixed to the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110, whereas in the sixth embodiment, the base material is made of a porous body, and the inner surface of the pores of the base material and the surface of the base material The outer surface becomes a surface that the fluid can come into contact with, and the nanoparticles are fixed to the inner surface of the pores of the base material.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第6実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the sixth embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図11は、第6実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。図12は、第6実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図である。 FIG. 11 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the sixth embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the microstructure of the fluid heating member of the sixth embodiment.

図11および図12に図示される流体加熱部材600は、基材610および多数のナノ粒子611を備える。 The fluid heating member 600 illustrated in FIGS. 11 and 12 includes a substrate 610 and a large number of nanoparticles 611.

基材610は、3次元格子状である。基材610は、図12に図示されるように、多孔質体からなる。このため、基材610は流体が侵入しうる空間となる細孔620を内部に有し、基材610の細孔内表面630および外表面631は流体が接触しうる表面になる。 The base material 610 has a three-dimensional lattice shape. The base material 610 is made of a porous body as shown in FIG. Therefore, the base material 610 has pores 620 as a space through which the fluid can enter, and the inner surface 630 and the outer surface 631 of the pores of the base material 610 are surfaces on which the fluid can come into contact.

基材610は、透光性を有する。基材610を構成するセラミック材料は、望ましくはアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアまたはシリカであり、さらに望ましくは低い熱伝導率を有するジルコニアまたはシリカである。基材610を構成するセラミック材料がアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアおよびシリカから選択される2種類以上のセラミック材料の固溶体または複合体であってもよい。例えば、基材610を構成するセラミック材料が高い耐食性を有するジルコニアおよびシリカの固溶体であってもよい。基材610は、望ましくは高い親水性を有する。これにより、加熱される流体が水である場合に基材610が水を保持する能力が向上する。基材610が例示されるセラミック材料以外のセラミック材料以外により構成されてもよい。セラミック材料により構成される基材610がセラミック材料以外の材料により構成される基材に置き換えられてもよい。例えば、セラミック材料により構成される基材610がガラス、石英等により構成される基材に置き換えられてもよい。 The base material 610 has translucency. The ceramic material constituting the base material 610 is preferably alumina, aluminum nitride, zirconia or silica, and more preferably zirconia or silica having a low thermal conductivity. The ceramic material constituting the base material 610 may be a solid solution or a composite of two or more kinds of ceramic materials selected from alumina, aluminum nitride, zirconia and silica. For example, the ceramic material constituting the base material 610 may be a solid solution of zirconia and silica having high corrosion resistance. The base material 610 preferably has high hydrophilicity. This improves the ability of the substrate 610 to retain water when the fluid to be heated is water. The base material 610 may be composed of a ceramic material other than the ceramic material exemplified by the base material 610. The base material 610 made of a ceramic material may be replaced with a base material made of a material other than the ceramic material. For example, the base material 610 made of a ceramic material may be replaced with a base material made of glass, quartz or the like.

ナノ粒子611は、細孔620を囲む細孔内表面630に分散して固定される。ナノ粒子611が細孔内表面630に加えて基材610の外部に露出する外表面631に固定されてもよい。ナノ粒子611を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 611 are dispersed and fixed on the inner surface 630 of the pores surrounding the pores 620. The nanoparticles 611 may be immobilized on the outer surface 631 exposed to the outside of the substrate 610 in addition to the inner surface 630 of the pores. The compound constituting the nanoparticles 611 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

6.2 流体の加熱
流体加熱部材600により流体が加熱される場合は、流体加熱部材600が流体中に置かれ、基材610の細孔内表面630および外表面631に流体が接触させられる。また、流体加熱部材600に太陽光が照射される。基材610は透光性を有するため、照射された太陽光は細孔内表面630に到達し細孔内表面630に固定されたナノ粒子611に到達する。ナノ粒子611に到達した太陽光は、ナノ粒子611に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子611から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
6.2 Heating the fluid When the fluid is heated by the fluid heating member 600, the fluid heating member 600 is placed in the fluid and the fluid is brought into contact with the pore inner surface 630 and the outer surface 631 of the base material 610. Further, the fluid heating member 600 is irradiated with sunlight. Since the base material 610 is translucent, the irradiated sunlight reaches the pore inner surface 630 and reaches the nanoparticles 611 fixed to the pore inner surface 630. The sunlight that reaches the nanoparticles 611 is absorbed by the nanoparticles 611 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 611 to the fluid. This heats the fluid.

第6実施形態の流体加熱部材600によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子611から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 600 of the sixth embodiment, heat is directly transferred to the fluid from the nanoparticles 611 that efficiently absorb sunlight as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第6実施形態の流体加熱部材600によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子611から流体を分離する処理、ナノ粒子611により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子611の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 600 of the sixth embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 611, the primary fluid heated by the nanoparticles 611, and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 611, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第6実施形態の流体加熱部材600によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、流体加熱部材600の中心部においても太陽光が吸収され、太陽光を熱に変換する効率が高くなる。 Further, according to the fluid heating member 600 of the sixth embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, sunlight is absorbed also in the central portion of the fluid heating member 600, and the sunlight is converted into heat. Higher efficiency.

加えて、第6実施形態の流体加熱部材600において基材610が低い熱伝導率を有する場合は、流体に局所的に熱が伝わり、液体を蒸発させることにより生成される気体を製造することが容易になる。 In addition, when the base material 610 has a low thermal conductivity in the fluid heating member 600 of the sixth embodiment, heat can be locally transferred to the fluid to produce a gas generated by evaporating the liquid. It will be easier.

6.3 流体加熱部材の製造
図8は、第6実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートでもある。
6.3 Manufacture of Fluid Heating Member FIG. 8 is also a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the sixth embodiment.

流体加熱部材600の作製においては、図8に図示される工程S601において、基材610が作製される。 In the production of the fluid heating member 600, the base material 610 is produced in the step S601 shown in FIG.

続いて、工程S602において、基材610の細孔内表面630にナノ粒子611が分散して固定される。これにより、図11および図12に図示される流体加熱部材600が製造される。 Subsequently, in step S602, the nanoparticles 611 are dispersed and fixed on the inner surface 630 of the pores of the base material 610. As a result, the fluid heating member 600 shown in FIGS. 11 and 12 is manufactured.

6.4 基材の作製
基材610の作製においては、成形用スラリーが調製される。調製される成形用スラリーは、第1実施形態のゲルキャスト法による各セラミック基板120の作製において調製される成形用スラリーと同様のものである。
6.4 Preparation of base material In the preparation of the base material 610, a molding slurry is prepared. The molding slurry to be prepared is the same as the molding slurry prepared in the production of each ceramic substrate 120 by the gel casting method of the first embodiment.

図13は、第6実施形態の基材の作製において使用されるウレタンフォームを図示する斜視図である。 FIG. 13 is a perspective view illustrating the urethane foam used in the production of the base material of the sixth embodiment.

図13に図示されるウレタンフォーム640は、あらかじめ3次元構造を有するように加工され、基材610の形状に応じた形状を有する。 The urethane foam 640 shown in FIG. 13 is processed in advance so as to have a three-dimensional structure, and has a shape corresponding to the shape of the base material 610.

調製された成形用スラリーは、ウレタンフォーム640に含浸させられる。 The prepared molding slurry is impregnated with urethane foam 640.

成形用スラリーが含浸させられたウレタンフォーム640は、含浸させられた成形用スラリーがウレタンフォーム640に形成された孔を塞がない程度に絞られる。これにより、余剰の成形用スラリーが除去される。 The urethane foam 640 impregnated with the molding slurry is squeezed to the extent that the impregnated molding slurry does not block the holes formed in the urethane foam 640. As a result, excess molding slurry is removed.

余剰の成形用スラリーが除去されたウレタンフォーム640は、固定用治具の上に載置された状態で常温から40℃の温度下において数時間から数10時間放置される。ウレタンフォーム640が放置されている間に、成形用スラリーにおいては、ゲル化剤が重合し、3次元架橋構造が形成される。これにより、ウレタンフォーム640に含浸させられた成形用スラリーがゲル化して硬化し、ウレタンフォーム640およびセラミック成形体の複合体が得られる。 The urethane foam 640 from which the excess molding slurry has been removed is left on a fixing jig at a temperature of room temperature to 40 ° C. for several hours to several tens of hours. While the urethane foam 640 is left to stand, the gelling agent polymerizes in the molding slurry to form a three-dimensional crosslinked structure. As a result, the molding slurry impregnated in the urethane foam 640 gels and hardens, and a composite of the urethane foam 640 and the ceramic molded product is obtained.

得られた複合体は、約500℃で熱処理される。これにより、ウレタンフォーム640が除去され、セラミック成形体が得られる。 The resulting complex is heat treated at about 500 ° C. As a result, the urethane foam 640 is removed, and a ceramic molded product is obtained.

得られたセラミック成形体は、800℃から1500℃で焼成される。これにより、セラミック成形体を構成するセラミック粒子が焼結し強固な骨格が形成され、ウレタンフォーム640の3次元形状を反映した3次元形状を有する基材610が作製される。 The obtained ceramic molded product is fired at 800 ° C. to 1500 ° C. As a result, the ceramic particles constituting the ceramic molded body are sintered to form a strong skeleton, and a base material 610 having a three-dimensional shape reflecting the three-dimensional shape of the urethane foam 640 is produced.

6.5 ナノ粒子の固定
ナノ粒子611の固定においては、分散スラリーが調製される。分散スラリーは、第1実施形態のナノ粒子111の固定において調製される分散スラリーと同様のものである。
6.5 Fixation of nanoparticles In the fixation of nanoparticles 611, a dispersed slurry is prepared. The dispersed slurry is the same as the dispersed slurry prepared in the fixation of the nanoparticles 111 of the first embodiment.

作製された基材610が調製された分散スラリーに浸漬され、作製された基材610が調製された分散スラリーに浸漬された状態において真空脱気または分散スラリーの加熱が行われる。これにより、細孔620から空気が追い出され、調製されたスラリーが細孔620に侵入し、ナノ粒子611が細孔内表面630に付着する。 Vacuum degassing or heating of the dispersed slurry is performed in a state where the prepared base material 610 is immersed in the prepared dispersed slurry and the prepared base material 610 is immersed in the prepared dispersed slurry. As a result, air is expelled from the pores 620, the prepared slurry penetrates into the pores 620, and the nanoparticles 611 adhere to the inner surface of the pores 630.

細孔内表面630にナノ粒子611が付着した基材610は、乾燥熱処理される。これにより、ナノ粒子611が無機系バインダーにより細孔内表面630に結合させられ、図11および図12に図示される流体加熱部材600が作製される。 The base material 610 having nanoparticles 611 attached to the inner surface of the pores 630 is subjected to a dry heat treatment. As a result, the nanoparticles 611 are bound to the inner surface 630 of the pores by an inorganic binder, and the fluid heating member 600 shown in FIGS. 11 and 12 is produced.

7 第7実施形態
7.1 流体加熱部材の構成
第7実施形態は、流体加熱部材に関する。
7 Seventh Embodiment 7.1 Configuration of fluid heating member The seventh embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態と第7実施形態との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が緻密体からなり、基材110の表面140,141および142が、流体が接触しうる表面になり、基材110の表面140,141および142にナノ粒子111が固定されるのに対して、第7実施形態においては、基材が多孔質体からなり、基材の細孔内表面および外表面が、流体が接触する表面になり、基材の細孔内表面にナノ粒子が固定される点にある。 The main difference between the first embodiment and the seventh embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is made of a dense body, and the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110 are surfaces to which a fluid can come into contact. The nanoparticles 111 are fixed to the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110, whereas in the seventh embodiment, the base material is made of a porous body, and the inner surface of the pores of the base material and the surface of the base material The outer surface becomes the surface with which the fluid comes into contact, and the nanoparticles are fixed to the inner surface of the pores of the base material.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第7実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the seventh embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図14は、第7実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図である。図12は、第7実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図でもある。 FIG. 14 is a perspective view illustrating the fluid heating member of the seventh embodiment. FIG. 12 is also a cross-sectional view illustrating the microstructure of the fluid heating member of the seventh embodiment.

図14および図12に図示される流体加熱部材700は、基材710および多数のナノ粒子711を備える。 The fluid heating member 700 illustrated in FIGS. 14 and 12 comprises a substrate 710 and a large number of nanoparticles 711.

基材710は、バルク状である。基材710は、図12に図示されるように、多孔質体からなる。このため、基材710は流体が侵入しうる空間となる細孔720を内部に有し、基材710の細孔内表面730および外表面731は流体が接触しうる表面になる。 The base material 710 is in the form of a bulk. The base material 710 is made of a porous body as shown in FIG. Therefore, the base material 710 has pores 720 inside which are spaces for the fluid to enter, and the inner surface 730 and the outer surface 731 of the pores of the base material 710 are surfaces on which the fluid can come into contact.

基材710は、透光性を有する。基材710を構成するセラミック材料は、第6実施形態の基材610を構成するセラミック材料と同様のものである。 The base material 710 has translucency. The ceramic material constituting the base material 710 is the same as the ceramic material constituting the base material 610 of the sixth embodiment.

ナノ粒子711は、細孔720を囲む細孔内表面730に分散して固定される。ナノ粒子711が細孔内表面730に加えて外表面731に固定されてもよい。ナノ粒子711を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 711 are dispersed and fixed on the inner surface 730 of the pores surrounding the pores 720. Nanoparticles 711 may be immobilized on the outer surface 731 in addition to the inner surface 730 of the pores. The compound constituting the nanoparticles 711 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

7.2 流体の加熱
流体加熱部材700により流体が加熱される場合は、流体加熱部材700が流体中に置かれ、基材710の細孔内表面730に流体が接触させられる。また、流体加熱部材700に太陽光が照射される。基材710は透光性を有するため、照射された太陽光は細孔内表面730に到達し細孔内表面730に固定されたナノ粒子711に到達する。ナノ粒子711に到達した太陽光は、ナノ粒子711に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子711から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
7.2 Heating the fluid When the fluid is heated by the fluid heating member 700, the fluid heating member 700 is placed in the fluid and the fluid is brought into contact with the pore inner surface 730 of the base material 710. Further, the fluid heating member 700 is irradiated with sunlight. Since the base material 710 has translucency, the irradiated sunlight reaches the pore inner surface 730 and reaches the nanoparticles 711 fixed on the pore inner surface 730. The sunlight that reaches the nanoparticles 711 is absorbed by the nanoparticles 711 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 711 to the fluid. This heats the fluid.

第7実施形態の流体加熱部材700によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子711から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 700 of the seventh embodiment, heat is directly transferred to the fluid from the nanoparticles 711 that efficiently absorb sunlight as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第7実施形態の流体加熱部材700によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子711から流体を分離する処理、ナノ粒子711により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子711の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 700 of the seventh embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 711, the primary fluid heated by the nanoparticles 711, and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 711, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第7実施形態の流体加熱部材700によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、流体加熱部材700の中心部においても太陽光が吸収され、太陽光を熱に変換する効率が高くなる。 Further, according to the fluid heating member 700 of the seventh embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, sunlight is absorbed also in the central portion of the fluid heating member 700, and the sunlight is converted into heat. Higher efficiency.

加えて、第7実施形態の流体加熱部材700において基材710が低い熱伝導率を有する場合は、流体に局所的に熱が伝わり、液体を蒸発させることにより生成される気体を製造することが容易になる。 In addition, when the base material 710 has a low thermal conductivity in the fluid heating member 700 of the seventh embodiment, heat can be locally transferred to the fluid to produce a gas generated by evaporating the liquid. It will be easier.

7.3 流体加熱部材の製造
図8は、第7実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートでもある。
7.3 Manufacture of fluid heating member FIG. 8 is also a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the seventh embodiment.

流体加熱部材700の作製においては、図8に図示される工程S701において、基材710が作製される。 In the production of the fluid heating member 700, the base material 710 is produced in the step S701 illustrated in FIG.

続いて、工程S702において、基材710の細孔内表面730にナノ粒子711が分散して固定される。ナノ粒子711の固定は、第6実施形態のナノ粒子611の固定と同様に行われる。これにより、図14および図12に図示される流体加熱部材700が製造される。 Subsequently, in step S702, the nanoparticles 711 are dispersed and fixed on the inner surface 730 of the pores of the base material 710. The fixation of the nanoparticles 711 is performed in the same manner as the fixation of the nanoparticles 611 of the sixth embodiment. As a result, the fluid heating member 700 shown in FIGS. 14 and 12 is manufactured.

7.4 基材の作製
基材710の作製においては、杯土が調製される。杯土は、骨材に分散媒および有機バインダーを添加して混練することにより調製される。杯土が骨材、分散媒および有機バインダー以外の成分を含んでもよい。例えば、杯土が界面活性剤、可塑剤、造孔剤等を含んでもよい。造孔剤は、高い気孔率を有する基材710を得ることが望まれる場合に添加され、焼成中に消失して気孔を形成する。
7.4 Preparation of base material In the preparation of the base material 710, a cup is prepared. The cup is prepared by adding a dispersion medium and an organic binder to the aggregate and kneading. The cup may contain components other than aggregate, dispersion medium and organic binder. For example, the cup soil may contain a surfactant, a plasticizer, a pore-forming agent, and the like. The pore-forming agent is added when it is desired to obtain a base material 710 having a high porosity, and disappears during firing to form pores.

骨材は、基材710を構成するセラミック材料の粉末である。 The aggregate is a powder of a ceramic material constituting the base material 710.

調製された杯土は、基材710の断面形状に応じた断面形状を有する孔が形成された口金を経由して押し出し成形される。これにより、基材710の断面形状に応じた断面形状を有する形状物が得られる。 The prepared cup soil is extruded through a mouthpiece having holes having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material 710. As a result, a shaped object having a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the base material 710 can be obtained.

得られた形状物は、乾燥させられる。 The obtained shape is dried.

乾燥させられた形状物は、所定の長さを有するように切断される。これにより、成形体が得られる。 The dried shape is cut to have a predetermined length. As a result, a molded product is obtained.

得られた成形体は、骨材の材料および杯土の組成に応じた温度で骨材の材料および杯土の組成に応じた時間をかけて焼成される。例えば、得られた成形体は、1000から1600℃で0.1から3時間かけて焼成される。これにより、焼結体である基材710が作製される。 The obtained molded product is fired at a temperature corresponding to the composition of the aggregate material and the cup soil over a period of time according to the composition of the aggregate material and the cup soil. For example, the resulting molded product is fired at 1000 to 1600 ° C. for 0.1 to 3 hours. As a result, the base material 710, which is a sintered body, is produced.

8 第8実施形態
8.1 流体加熱部材の構成
第8実施形態は、流体加熱部材に関する。
8 Eighth embodiment 8.1 Configuration of fluid heating member The eighth embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態と第8実施形態との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が緻密体からなり、基材110が透光性を有し、基材110の表面140,141および142が、流体が接触しうる表面になり、基材110の表面140,141および142にナノ粒子111が固定されるのに対して、第8実施形態においては、基材が多孔質体からなり、基材が透光性を有しなくてもよく、基材の細孔内表面および外表面が、流体が接触しうる表面になり、基材の外表面にナノ粒子が固定される点にある。 The main difference between the first embodiment and the eighth embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is made of a dense body, the base material 110 has translucency, and the surface 140 of the base material 110, The 141 and 142 are surfaces to which the fluid can come into contact, and the nanoparticles 111 are fixed to the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110, whereas in the eighth embodiment, the base material is a porous body. The base material does not have to be translucent, and the inner and outer surfaces of the pores of the base material become surfaces with which fluid can come into contact, and nanoparticles are fixed to the outer surface of the base material. At the point.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第8実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the eighth embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図11は、第8実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図でもある。図15は、第8実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図である。 FIG. 11 is also a perspective view illustrating the fluid heating member of the eighth embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the microstructure of the fluid heating member of the eighth embodiment.

図11および図15に図示される流体加熱部材800は、基材810および多数のナノ粒子811を備える。 The fluid heating member 800 illustrated in FIGS. 11 and 15 includes a substrate 810 and a large number of nanoparticles 811.

基材810は、3次元格子状である。基材810は、図15に図示されるように、多孔質体からなる。このため、基材810は流体が侵入しうる空間となる細孔820を内部に有し、基材810の細孔内表面830および外表面831は流体が接触しうる表面になる。 The base material 810 has a three-dimensional lattice shape. The base material 810 is made of a porous body as shown in FIG. Therefore, the base material 810 has pores 820 that are spaces for the fluid to enter, and the inner surface 830 and the outer surface 831 of the pores of the base material 810 are surfaces that the fluid can come into contact with.

基材810は、透光性を有しなくてもよい。基材810を構成するセラミック材料は、望ましくはムライト、コージェライト、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアまたはシリカであり、さらに望ましくは低い熱伝導率を有するムライトまたはコージェライトである。基材810を構成するセラミック材料がムライト、コージェライト、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニアおよびシリカから選択される2種類以上のセラミック材料の固溶体または複合体であってもよい。基材810は、望ましくは高い親水性を有する。基材810が例示されるセラミック材料以外のセラミック材料以外により構成されてもよい。セラミック材料により構成される基材810がセラミック材料以外の材料により構成される基材に置き換えられてもよい。例えば、セラミック材料により構成される基材810がガラス、石英等により構成される基材に置き換えられてもよい。 The base material 810 does not have to have translucency. The ceramic material constituting the base material 810 is preferably mullite, cordierite, alumina, aluminum nitride, zirconia or silica, and more preferably mullite or cordierite having a low thermal conductivity. The ceramic material constituting the base material 810 may be a solid solution or a composite of two or more kinds of ceramic materials selected from mullite, cordierite, alumina, aluminum nitride, zirconia and silica. The base material 810 preferably has high hydrophilicity. The base material 810 may be composed of a ceramic material other than the ceramic material exemplified by the base material 810. The base material 810 made of a ceramic material may be replaced with a base material made of a material other than the ceramic material. For example, the base material 810 made of a ceramic material may be replaced with a base material made of glass, quartz or the like.

ナノ粒子811は、基材810の外表面831に分散して固定される。ナノ粒子811を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 811 are dispersed and fixed on the outer surface 831 of the base material 810. The compound constituting the nanoparticles 811 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

8.2 流体の加熱
流体加熱部材800により流体が加熱される場合は、流体加熱部材800が流体中に置かれ、基材810の細孔内表面830および外表面831に流体が接触させられる。また、流体加熱部材800に太陽光が照射される。ナノ粒子811は外表面831に固定されるため、照射された太陽光はナノ粒子811に到達する。ナノ粒子811に到達した太陽光は、ナノ粒子811に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子811から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
8.2 Fluid heating When the fluid is heated by the fluid heating member 800, the fluid heating member 800 is placed in the fluid, and the fluid is brought into contact with the inner surface 830 and the outer surface 831 of the pores of the base material 810. Further, the fluid heating member 800 is irradiated with sunlight. Since the nanoparticles 811 are fixed to the outer surface 831, the irradiated sunlight reaches the nanoparticles 811. The sunlight that reaches the nanoparticles 811 is absorbed by the nanoparticles 811 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 811 to the fluid. This heats the fluid.

第8実施形態の流体加熱部材800によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子811から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 800 of the eighth embodiment, as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, heat is directly transferred from the nanoparticles 811 that efficiently absorb sunlight to the fluid, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第8実施形態の流体加熱部材800によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子811から流体を分離する処理、ナノ粒子811により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子811の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 800 of the eighth embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 811 and the primary fluid heated by the nanoparticles 811 and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 811, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第8実施形態の流体加熱部材800において基材810が低い熱伝導率を有する場合は、流体に局所的に熱が伝わり、液体を蒸発させることにより生成される気体を製造することが容易になる。 Further, when the base material 810 has a low thermal conductivity in the fluid heating member 800 of the eighth embodiment, heat is locally transferred to the fluid, and it is easy to produce a gas generated by evaporating the liquid. become.

8.3 流体加熱部材の製造
図8は、第8実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートでもある。
8.3 Manufacture of Fluid Heating Member FIG. 8 is also a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the eighth embodiment.

流体加熱部材800の作製においては、工程S801において、基材810が作製される。基材810は、透光性を有する材料を選択する必要がない点を除いて、第6実施形態の基材610と同様に作製される。 In the production of the fluid heating member 800, the base material 810 is produced in step S801. The base material 810 is produced in the same manner as the base material 610 of the sixth embodiment, except that it is not necessary to select a material having translucency.

続いて、工程S802において、基材810の外表面831にナノ粒子811が分散して固定される。これにより、図11および図15に図示される流体加熱部材800が製造される。 Subsequently, in step S802, the nanoparticles 811 are dispersed and fixed on the outer surface 831 of the base material 810. As a result, the fluid heating member 800 shown in FIGS. 11 and 15 is manufactured.

8.4 ナノ粒子の固定
ナノ粒子811の固定においては、分散スラリーが調製される。分散スラリーは、第1実施形態のナノ粒子111の固定において調製される分散スラリーと同様のものである。望ましくは、分散スラリーにポリビニルアルコール等の高分子化合物からなる増粘剤が添加され、分散スラリーが増粘させられる。
8.4 Fixation of nanoparticles In the fixation of nanoparticles 811, a dispersed slurry is prepared. The dispersed slurry is the same as the dispersed slurry prepared in the fixation of the nanoparticles 111 of the first embodiment. Desirably, a thickener composed of a polymer compound such as polyvinyl alcohol is added to the dispersed slurry to thicken the dispersed slurry.

作製された基材810の表面には、調製された分散スラリーが塗布される。これにより、調製されたスラリーが基材810の外表面831に接触し、ナノ粒子811が外表面831に付着する。塗布は、スプレーコート法、スタンプ法、ディッピングコート法等により行われる。 The prepared dispersion slurry is applied to the surface of the prepared base material 810. As a result, the prepared slurry comes into contact with the outer surface 831 of the base material 810, and the nanoparticles 811 adhere to the outer surface 831. The coating is performed by a spray coating method, a stamping method, a dipping coating method, or the like.

分散スラリーが増粘させられた場合は、分散スラリーの細孔820への進入が抑制され、外表面831のみにナノ粒子811が固定される。 When the dispersed slurry is thickened, the invasion of the dispersed slurry into the pores 820 is suppressed, and the nanoparticles 811 are fixed only on the outer surface 831.

外表面831にナノ粒子811が付着した基材810は、乾燥熱処理される。これにより、ナノ粒子811が無機系バインダーにより外表面831に結合され、図11および図15に図示される流体加熱部材800が作製される。 The base material 810 to which the nanoparticles 811 are attached to the outer surface 831 is subjected to a dry heat treatment. As a result, the nanoparticles 811 are bonded to the outer surface 831 by the inorganic binder, and the fluid heating member 800 shown in FIGS. 11 and 15 is produced.

9 第9実施形態
9.1 流体加熱部材の構成
第9実施形態は、流体加熱部材に関する。
9 Ninth Embodiment 9.1 Configuration of fluid heating member The ninth embodiment relates to a fluid heating member.

第1実施形態と第9実施形態との主な相違は、第1実施形態においては、基材110が緻密体からなり、基材110が透光性を有し、基材110の表面140,141および142が、流体が接触しうる表面になり、基材110の表面140,141および142にナノ粒子111が固定されるのに対して、第9実施形態においては、基材が多孔質体からなり、基材が透光性を有しなくてもよく、基材の細孔内表面および外表面が、流体が接触しうる表面になり、基材の外表面にナノ粒子が固定される点にある。 The main difference between the first embodiment and the ninth embodiment is that in the first embodiment, the base material 110 is made of a dense body, the base material 110 has translucency, and the surface 140 of the base material 110, The 141 and 142 are surfaces to which the fluid can come into contact, and the nanoparticles 111 are fixed to the surfaces 140, 141 and 142 of the base material 110, whereas in the ninth embodiment, the base material is a porous body. The base material does not have to be translucent, and the inner and outer surfaces of the pores of the base material become surfaces with which fluid can come into contact, and nanoparticles are fixed to the outer surface of the base material. At the point.

上記の主な相違をもたらす構成の採用を阻害しない範囲において他の実施形態において採用された構成が第9実施形態において採用されてもよい。 The configurations adopted in the other embodiments may be adopted in the ninth embodiment as long as the adoption of the configurations causing the above-mentioned main differences is not hindered.

図14は、第9実施形態の流体加熱部材を図示する斜視図でもある。図15は、第9実施形態の流体加熱部材の微構造を図示する断面図でもある。 FIG. 14 is also a perspective view illustrating the fluid heating member of the ninth embodiment. FIG. 15 is also a cross-sectional view illustrating the microstructure of the fluid heating member of the ninth embodiment.

図14および図15に図示される流体加熱部材900は、基材910および多数のナノ粒子911を備える。 The fluid heating member 900 illustrated in FIGS. 14 and 15 comprises a substrate 910 and a large number of nanoparticles 911.

基材910は、バルク状である。基材910は、図15に図示されるように、多孔質体からなる。このため、基材910は流体が侵入しうる空間となる細孔920を内部に有し、基材910の細孔内表面930および外表面931は流体が接触しうる表面になる。 The base material 910 is in the form of a bulk. The base material 910 is made of a porous body as shown in FIG. Therefore, the base material 910 has pores 920 as a space through which the fluid can enter, and the inner surface 930 and the outer surface 931 of the pores of the base material 910 are surfaces on which the fluid can come into contact.

基材910は、透光性を有しなくてもよい。基材910を構成するセラミック材料は、第8実施形態の基材810を構成するセラミック材料と同様のものである。 The base material 910 does not have to have translucency. The ceramic material constituting the base material 910 is the same as the ceramic material constituting the base material 810 of the eighth embodiment.

ナノ粒子911は、基材910の外表面931に分散して固定される。ナノ粒子911を構成する化合物は、第1実施形態のナノ粒子111を構成する化合物と同様のものである。 The nanoparticles 911 are dispersed and fixed on the outer surface 931 of the base material 910. The compound constituting the nanoparticles 911 is the same as the compound constituting the nanoparticles 111 of the first embodiment.

9.2 流体の加熱
流体加熱部材900により流体が加熱される場合は、流体加熱部材900が流体中に置かれ、基材910の細孔内表面930および外表面931に流体が接触させられる。また、流体加熱部材900に太陽光が照射される。ナノ粒子911は基材910の外部に露出する外表面931に固定されるため、照射された太陽光はナノ粒子911に到達する。ナノ粒子911に到達した太陽光は、ナノ粒子911に吸収され、熱に変換される。当該熱は、ナノ粒子911から流体に直接的に伝わる。これにより、流体が加熱される。
9.2 Heating the fluid When the fluid is heated by the fluid heating member 900, the fluid heating member 900 is placed in the fluid and the fluid is brought into contact with the inner surface 930 and the outer surface 931 of the pores of the base material 910. Further, the fluid heating member 900 is irradiated with sunlight. Since the nanoparticles 911 are fixed to the outer surface 931 exposed to the outside of the base material 910, the irradiated sunlight reaches the nanoparticles 911. The sunlight that reaches the nanoparticles 911 is absorbed by the nanoparticles 911 and converted into heat. The heat is transferred directly from the nanoparticles 911 to the fluid. This heats the fluid.

第9実施形態の流体加熱部材900によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、太陽光を効率よく吸収するナノ粒子911から流体に熱が直接的に伝わり、流体が効率よく加熱される。 According to the fluid heating member 900 of the ninth embodiment, heat is directly transferred to the fluid from the nanoparticles 911 that efficiently absorb sunlight as in the fluid heating member 100 of the first embodiment, and the fluid is efficiently transferred. It is heated.

また、第9実施形態の流体加熱部材900によれば、第1実施形態の流体加熱部材100と同様に、ナノ粒子911から流体を分離する処理、ナノ粒子911により加熱された1次流体と2次流体との間で熱交換を行わせる処理、ナノ粒子911の流出を防ぐ処理等が不要になり、加熱された流体が容易に得られる。 Further, according to the fluid heating member 900 of the ninth embodiment, similarly to the fluid heating member 100 of the first embodiment, the treatment of separating the fluid from the nanoparticles 911, the primary fluid heated by the nanoparticles 911, and 2 A process for exchanging heat with the next fluid, a process for preventing the outflow of nanoparticles 911, and the like are not required, and a heated fluid can be easily obtained.

さらに、第9実施形態の流体加熱部材900において基材910が低い熱伝導率を有する場合は、流体に局所的に熱が伝わり、液体を蒸発させることにより生成される気体を製造することが容易になる。 Further, when the base material 910 has a low thermal conductivity in the fluid heating member 900 of the ninth embodiment, heat is locally transferred to the fluid, and it is easy to produce a gas generated by evaporating the liquid. become.

9.3 流体加熱部材の製造
図8は、第9実施形態の流体加熱部材を製造する手順を図示するフローチャートでもある。
9.3 Manufacture of Fluid Heating Member FIG. 8 is also a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the fluid heating member of the ninth embodiment.

流体加熱部材900の作製においては、工程S901において、基材910が作製される。基材910は、透光性を有する材料を選択する必要がない点を除いて、第7実施形態の基材710と同様に作製される。 In the production of the fluid heating member 900, the base material 910 is produced in step S901. The base material 910 is produced in the same manner as the base material 710 of the seventh embodiment, except that it is not necessary to select a material having translucency.

続いて、工程S902において、基材910の外表面931にナノ粒子911が分散して固定される。これにより、図14および図15に図示される流体加熱部材900が製造される。ナノ粒子911の固定は、第8実施形態のナノ粒子811の固定と同様に行われる。 Subsequently, in step S902, the nanoparticles 911 are dispersed and fixed on the outer surface 931 of the base material 910. As a result, the fluid heating member 900 shown in FIGS. 14 and 15 is manufactured. The fixation of the nanoparticles 911 is carried out in the same manner as the fixation of the nanoparticles 811 of the eighth embodiment.

10 第10実施形態
第10実施形態は、温水製造装置に関する。
10 10th Embodiment The 10th embodiment relates to a hot water production apparatus.

図16は、第10実施形態の温水製造装置を図示する模式図である。 FIG. 16 is a schematic view illustrating the hot water production apparatus of the tenth embodiment.

図16に図示される温水製造装置1000は、流体加熱部材1010および回収機構1011を備える。温水製造装置1000は、太陽光が流体加熱部材1010に照射されるように野外等に設置され、温水を製造するために使用される。 The hot water production apparatus 1000 illustrated in FIG. 16 includes a fluid heating member 1010 and a recovery mechanism 1011. The hot water producing apparatus 1000 is installed outdoors so that sunlight irradiates the fluid heating member 1010, and is used for producing hot water.

流体加熱部材1010は、第1実施形態から第9実施形態までの流体加熱部材100,200,300,400,500,600,700,800および900のいずれかであり、望ましくは第1実施形態から第5実施形態までの流体加熱部材100,200,300,400および500のいずれかであり、さらに望ましくは第1実施形態の流体加熱部材100である。流体加熱部材100,200,300,400および500は、流体加熱部材600,700,800および900と比較して、多量の流体を加熱する用途に向いているため、温水製造装置1000において好適に採用される。 The fluid heating member 1010 is any one of the fluid heating members 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 and 900 from the first embodiment to the ninth embodiment, and preferably from the first embodiment. It is any one of the fluid heating members 100, 200, 300, 400 and 500 up to the fifth embodiment, and more preferably the fluid heating member 100 of the first embodiment. Since the fluid heating members 100, 200, 300, 400 and 500 are suitable for heating a large amount of fluid as compared with the fluid heating members 600, 700, 800 and 900, they are suitably used in the hot water production apparatus 1000. Will be done.

回収機構1011は、水が流体加熱部材1010により加熱されて温水となった後に温水を流体加熱部材1010から回収する。 The recovery mechanism 1011 recovers the hot water from the fluid heating member 1010 after the water is heated by the fluid heating member 1010 to become hot water.

温水製造装置1000は、温水以外の加熱された流体の製造にも転用できる。 The hot water production apparatus 1000 can also be diverted to the production of a heated fluid other than hot water.

11 第11実施形態
第11実施形態は、溶融塩製造装置に関する。
11 11th Embodiment The 11th embodiment relates to a molten salt production apparatus.

図17は、第11実施形態の溶融塩製造装置を図示する模式図である。 FIG. 17 is a schematic view illustrating the molten salt production apparatus of the eleventh embodiment.

図17に図示される溶融塩製造装置1100は、流体加熱部材1110、回収機構1111および集光器1112を備える。溶融塩製造装置1100は、集光器1112に太陽光が照射されるように野外等に設置され、溶融塩を製造するために使用される。 The molten salt production apparatus 1100 illustrated in FIG. 17 includes a fluid heating member 1110, a recovery mechanism 1111 and a condenser 1112. The molten salt production apparatus 1100 is installed outdoors so that the condenser 1112 is irradiated with sunlight, and is used for producing the molten salt.

流体加熱部材1110は、第1実施形態から第9実施形態までの流体加熱部材100,200,300,400,500,600,700,800および900のいずれかであり、望ましく第1実施形態から第5実施形態までの流体加熱部材100,200,300,400および500のいずれかであり、さらに望ましくは第2実施形態から第5実施形態までの流体加熱部材200,300,400および500のいずれかである。流体加熱部材100,200,300,400および500は、流体加熱部材600,700,800および900と比較して、多量の流体を加熱する用途に向いているため、溶融塩製造装置1100において好適に採用される。 The fluid heating member 1110 is any one of the fluid heating members 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 and 900 from the first embodiment to the ninth embodiment, and is preferably one of the first to ninth embodiments. Any of the fluid heating members 100, 200, 300, 400 and 500 up to the fifth embodiment, and more preferably any of the fluid heating members 200, 300, 400 and 500 of the second to fifth embodiments. Is. The fluid heating members 100, 200, 300, 400 and 500 are suitable for heating a large amount of fluid as compared with the fluid heating members 600, 700, 800 and 900, and are therefore suitable for the molten salt production apparatus 1100. Will be adopted.

回収機構1111は、溶融塩が流体加熱部材1110により加熱されて加熱された溶融塩となった後に加熱された溶融塩を流体加熱部材1110から回収する。加熱された溶融塩は、発電、水素の製造等に利用される。 The recovery mechanism 1111 recovers the heated molten salt from the fluid heating member 1110 after the molten salt is heated by the fluid heating member 1110 to become the heated molten salt. The heated molten salt is used for power generation, hydrogen production, and the like.

集光器1112は、流体加熱部材1110に太陽光を集光する。 The condenser 1112 collects sunlight on the fluid heating member 1110.

溶融塩製造装置1100は、加熱された溶融塩以外の加熱された流体の製造にも転用できる。 The molten salt production apparatus 1100 can also be diverted to the production of a heated fluid other than the heated molten salt.

12 第12実施形態
第12実施形態は、水蒸気製造装置に関する。
12 12th Embodiment The 12th embodiment relates to a steam production apparatus.

図18は、第12実施形態の水蒸気製造装置を図示する模式図である。 FIG. 18 is a schematic view illustrating the steam production apparatus of the twelfth embodiment.

図18に図示される水蒸気製造装置1200は、流体加熱部材1210および回収機構1211を備える。水蒸気製造装置1200は、流体加熱部材1210が海水1220に浸漬されるように設置される。 The steam production apparatus 1200 illustrated in FIG. 18 includes a fluid heating member 1210 and a recovery mechanism 1211. The steam production apparatus 1200 is installed so that the fluid heating member 1210 is immersed in seawater 1220.

流体加熱部材1210は、第1実施形態から第9実施形態までの流体加熱部材100,200,300,400,500,600,700,800および900のいずれかであり、望ましく第6実施形態から第9実施形態までの流体加熱部材600,700,800および900のいずれかである。流体加熱部材600,700,800および900は、流体加熱部材100,200,300,400および500と比較して、流体を高い温度まで加熱する用途に向いているため、水蒸気製造装置1200において好適に採用される。 The fluid heating member 1210 is any one of the fluid heating members 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 and 900 from the first embodiment to the ninth embodiment, and is preferably the sixth to sixth embodiments. 9 Any of the fluid heating members 600, 700, 800 and 900 up to the ninth embodiment. The fluid heating members 600, 700, 800 and 900 are suitable for use in heating the fluid to a higher temperature than the fluid heating members 100, 200, 300, 400 and 500, and are therefore suitable for the steam production apparatus 1200. Will be adopted.

回収機構1211は、海水が流体加熱部材1210により加熱され蒸発することにより生成される水蒸気を流体加熱部材1210から回収する。回収された水蒸気は、海水1120から淡水1221を得るために利用される。 The recovery mechanism 1211 recovers water vapor generated by heating and evaporating seawater by the fluid heating member 1210 from the fluid heating member 1210. The recovered steam is used to obtain freshwater 1221 from seawater 1120.

水蒸気製造装置1200は、海水1220以外の流体からの気体の製造および水蒸気以外の気体の製造にも転用できる。水蒸気製造装置1200は、蒸留、汚染水の浄化等にも転用できる。 The steam production apparatus 1200 can also be diverted to the production of a gas from a fluid other than seawater 1220 and the production of a gas other than steam. The steam production apparatus 1200 can also be used for distillation, purification of contaminated water, and the like.

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 Although the present invention has been described in detail, the above description is exemplary in all aspects and the invention is not limited thereto. It is understood that innumerable variations not illustrated can be assumed without departing from the scope of the present invention.

100,200,300,400,500,600,700,800,900,1010,1110,1210 流体加熱部材
110,210,310,410,510,610,710,810,910 基材
111,211,311,411,511,611,711,811,911 ナノ粒子
630,730,830,930 細孔内表面
631,731,831,931 外表面
1000 温水製造装置
1100 溶融塩製造装置
1200 水蒸気製造装置
1011,1111,1211 回収機構
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1010,1110,1210 Fluid heating member 110,210,310,410,510,610,710,810,910 Base material 111,211,311 , 411,511,611,711,811,911 Nanoparticles 630,730,830,930 Inner surface of pores 631,731,831,931 Outer surface 1000 Hot water production equipment 1100 Molten salt production equipment 1200 Steam production equipment 1011,1111 , 1211 Recovery mechanism

Claims (7)

太陽光から変換された熱を伝えることによって流体を加熱するための流体加熱部材であって、
前記流体が接触しうる表面を有する基材と、
前記太陽光を受けうるように前記表面に固定され、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化タンタル、炭化チタン、炭化タングステン、ホウ化ランタン、炭化ジルコニウムおよびホウ化チタンからなる群から選択される少なくとも1種類の化合物からなるナノ粒子と、
を備える流体加熱部材。
A fluid heating member for heating a fluid by transferring the heat converted from sunlight.
With a base material having a surface with which the fluid can come into contact,
At least selected from the group consisting of titanium nitride, zirconium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, titanium carbide, tungsten carbide, lanthanum boride, zirconium carbide and titanium boride, which are fixed to the surface so as to receive the sunlight. Nanoparticles consisting of one kind of compound and
A fluid heating member comprising.
前記基材は、透光性を有する緻密体からなり、
前記表面は、前記基材を介して前記太陽光が到達しうる部分を含み、
前記ナノ粒子は、前記表面に分散して固定される
請求項1の流体加熱部材。
The base material is made of a compact body having translucency.
The surface includes a portion where the sunlight can reach through the base material.
The fluid heating member according to claim 1, wherein the nanoparticles are dispersed and fixed on the surface.
前記表面は、前記太陽光が直接到達しうる部分をさらに含む、請求項2に記載の流体加熱部材。 The fluid heating member according to claim 2, wherein the surface further includes a portion that the sunlight can directly reach. 前記基材は、透光性を有し細孔内表面を有する多孔質体からなり、
前記表面は、前記流体が侵入しうるように前記細孔内表面を含み、
前記ナノ粒子は、前記細孔内表面に分散して固定される
請求項1の流体加熱部材。
The base material is made of a porous body that is translucent and has an inner surface of pores.
The surface includes the inner surface of the pores to allow the fluid to enter.
The fluid heating member according to claim 1, wherein the nanoparticles are dispersed and fixed on the inner surface of the pores.
前記基材は、外表面を有する多孔質体からなり、
前記表面は、前記外表面を含み、
前記ナノ粒子は、前記外表面に分散して固定される
請求項1の流体加熱部材。
The base material is made of a porous body having an outer surface, and is composed of a porous body.
The surface includes the outer surface.
The fluid heating member according to claim 1, wherein the nanoparticles are dispersed and fixed on the outer surface.
請求項1からまでのいずれかの流体加熱部材と、
前記流体が前記流体加熱部材により加熱された後に前記流体を前記流体加熱部材から回収する回収機構と、
を備える加熱された流体を製造する装置。
With any of the fluid heating members of claims 1 to 5,
A recovery mechanism that recovers the fluid from the fluid heating member after the fluid is heated by the fluid heating member.
A device for producing a heated fluid.
請求項1からまでのいずれかの流体加熱部材と、
前記流体が前記流体加熱部材により加熱されることにより生成される気体を前記流体加熱部材から回収する回収機構と、
を備える気体を製造する装置。
With any of the fluid heating members of claims 1 to 5,
A recovery mechanism that recovers the gas generated by heating the fluid by the fluid heating member from the fluid heating member.
A device for producing a gas.
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