JPS5811350A - 太陽熱吸収体の製法 - Google Patents

太陽熱吸収体の製法

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JPS5811350A
JPS5811350A JP56108481A JP10848181A JPS5811350A JP S5811350 A JPS5811350 A JP S5811350A JP 56108481 A JP56108481 A JP 56108481A JP 10848181 A JP10848181 A JP 10848181A JP S5811350 A JPS5811350 A JP S5811350A
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JP
Japan
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solar heat
copper
formation treatment
base material
heat absorber
Prior art date
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Pending
Application number
JP56108481A
Other languages
English (en)
Inventor
Seishiro Yamakawa
山河 清志郎
Masahiko Hatsushiro
初代 正彦
Masaharu Fujii
雅春 藤井
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25Coatings made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、太陽熱t−利用する温水器などに坩いられ
る太III熱徴収体に関するもので6る。
太1lIIIJkli収体としては、従来1種々のもの
が知られているが、Vhずれも充分に満足できるという
ものではなかつ九。すなわち1通常の黒色ペイント等い
わゆる選択吸収膜としての性能をもたないものは熱効率
の面で劣る。ブラッククロム選択吸状膜はiiRが高く
、しかも6価クロムを使用してつくられるため公害防止
鑑理に要する員担が大きい。ステンレススチールの表−
を酸化させて選択吸収1mをつくり九ものは、光学的特
性がやや悪い。
このものもま九6価りσムを使用してつくられるたII
D、分書防止錫塩負担が大龜い。アル(ニウムの二次電
解によるものは、基材0耐蝕性が龜く。
白錆が発生しゃすφ。銅板tjk材とし、その表−に鐘
化菖l銅または酸化第2銅の選択吸収膜を形成してなる
ものは、耐熱性や耐水性が悪く、徐々に光学的特性が劣
化する。そこで、基材表面にニツケルメツキに施して酸
化諺゛2銅の選4R畝収属を形成することが考え出され
た。これによると、下地が熱的νよび化学的に安定なた
め性乾の劣化は防ぐことができるが、鹸化112銅は近
赤外域での吸収率がIl/に%Aので、太陽光の吸収率
が少し不足するとめ5間mを避けることができない。
このような事情に鑑み、酸化第2鰯被膜を正体としこれ
に酸化M1m被gramみ合わせて選択吸収膜tつくる
ことが、この弛11肴らによって考え出さ7’L7老。
すなわち、化成処理による酸化第2g#4は、結晶が葉
片状ないし繊維状でろるため口[域での吸収率は1.4
14度と−いのでめるが、tML*L1.75〜2.5
ミクロンの近赤外域での吸収率が0.6 程良と他端に
悪く、その点IIi躾厚膜厚しても改善され゛ず、い友
すらに熱放射率が増加するばかりで69゜他力、gll
化鎮l鋼は表−が平滑でめる丸め、波長0.3〜2.5
ミクロンの領域での吸収率はm−〇、90根度と程度小
さいので6るが、上記の領域の全域にわたって比較的高
い吸収率をもつ。そこて、これら両者を組み合わせるこ
とによって、M長0.3〜2.5ミクロンの領域全域に
わたって高い吸収率を維持しようとするものである。
しかし、酸化第1銅は熱的に劣化倉受けやすいので、太
陽熱吸収体としての使用中、空焚きなどにより150℃
以上の^温にさらされると酸化t   □受Vすて醸化
ag2鋼になり、この酸化第2銅は泡状ないし粒状の結
晶でめるので、葉片状なl/b L*#li状の酸化第
2銅に比して、近赤外域での吸収率が町成り急くなる。
そのため、選択吸収膜の全膜厚に占める酸化Ml銅の比
率を少なくする必貴がある。選択吸収膜の全膜厚を43
.15〜C1,50ミクロンとして、峻化譲l銅の占め
る膜厚を0.tll−(J、03ミクロン機度としたと
きが蝋艮でろる。っま9゜葉片状ないし繊維状の酸化第
2銅に酸化籐l銅を組み合わせるがその比率を下げるこ
ととすれば。
・近赤外域での吸収率はこの酸化第l鋼によって光分に
維持されるため、4/1期性V!は良<、シか4頻度多
く空i!きする勢により長時間の#6tlt化に受けて
酸化Jlll鋼が泡状%L<は粒状の酸化第211#4
に変化するとしても、主成分たる葉片状もしくは繊維状
の酸化@2銅が持りてぃ2a収皐は児全にそのまま維持
されるので、性絽の劣化は余り問題にならないのである
しかし1選IRa収腰全体に占める酸化縞l銅の比率t
cのような微量にとどめることは、なかなか困−で6つ
た。そこで、これt”容易に実視しうる方法につJ!横
討を菖ねた。そのMJik、この発明者らの見出したと
ころVζよると、基材表面のmk化成兜埋するに当た9
、酸1L鋼とアルカリ剤を含む逃f!!IA液中に珪酸
イオンを添加しておくと、処理奮いかに長時閾行なって
も所定量の戚化纂l銅が安定して選択吸収膜中に残賀す
る。この発明はこのような知見に基づφて完成された。
すなわち、この発明は、基材の表面に、酸化第2銅を生
成分としこれに微量の酸化Jlll鋼が合わさった遥@
徴状膜をもつ太陽熱吸収体をつくるに当たや、銅を主成
分とする表−をもつ基材の表−に対し、鹸化剤とアルカ
リ剤の水浴液中に珪酸イオンを含ませてなる化成461
m液を用いて化成処鳩′fIc厖すことを醤徴とする太
陽熱吸収体の製法をその要旨とする。
つぎにこれを靜しく説明するrこの発明において、基材
(焦熱基材)は、銅、鉄、ステンレススチール、プラス
チックスその他、いかなるものでもよい。したがり・て
、基材としては、#4もしくは銅合金を用いることもで
きるが、このような銅を多量に含有する基材は、使用中
に基材中の銅成分が酸化し、酸化銅からなる選択吸収膜
の膜厚が次#Iに増」してゆく#釆、1m塾効率が低F
するのであまり好ましくなioそこで、耐久性にすぐれ
丸太l1llITo@収体を得るには、ステンレス鋼、
ニッケルゝ、クロムなど熱的および化学的に安定な金属
を基材として用−るかま九は、通常の基材のS血にニッ
ケル、クロム等の熟的ンよび化学的に安定な金属の層を
メッキ法などによシs成し、この基材の表面に銅または
銅合金の薄膜層、すなわち銅を生成分とする薄膜層を形
成し九のち、これを層化させて選択吸収膜とするのが好
ましい。銅または銅合金の薄膜層を形成する方法として
は、過電採用されるメッキ法、真空蒸着法、スパッタリ
ング法などを採用することができる。ま九、Cの場合の
#1膜層の厚みは、俵で0.15〜0.5ミクロン(−
)の厚みの選択吸収膜を形成することかでI!!るよう
な厚みであることが好ましく、その丸め、v4除には0
.1−1ミクロン程度とするのが遍蟲で番り、U、l−
0,75ミクロン程度とするのがより好ましい。
銅を主成分とする表rkJをもつ基材の表−倉、下記の
化成I&垣によって酸化し、選択吸収膜tつくる。すな
わち、この化成処理は、亜塩素酸ソーダ(NaC102
) 、過amカリ(KzSlol)などの酸化剤と苛性
ソー/ (N1国)、苛性カリ(KOH)  などのア
ルカリ剤の水sg中に珪酸イオンを含ませてなる化成鵡
場液をJ41−て行なわnるものである。錫層方法は基
材を液中に浸漬するという方法によるのが一般的である
。珪酸イオンは、普通、水力ラスやコロイダルシリカな
どの珪酸イオン源を酸化剤とアルカリ剤の水錘液に#l
解させるという方法によって含ませる。珪酸イオン含有
量は、4Iに制限はなiが、珪酸イオンを5i02  
に換算して200〜5000ppm  とするのが適轟
でるる。200ppm未−であると、ti干の酸化第1
銅は残存するか4知れないが、光学的にみて効果が弱く
、逆に5000ppm t−超えると、初期性能におい
て徴収率は^いが放射率も大きくなる丸め、総合的効率
が逆に低Fする傾向が与られるからである。これを−1
に基−てより具体的に説明すると、菖1−にあられれて
いるように、珪酸イオンの含まない化成処理により九場
合1曲!IAで示すごとき光学的特性しか得られなかっ
たものが、200〜5000 ppmの珪酸イオンを含
む化成処mによるとIIIMBで示す光学的特性をもつ
ように改善され、@酸イオン含有量が10000ppc
oの化成処理によると、――Cであられされているよう
に光学的特性は改善されるものの放射率が高くなる傾向
がみえている。
この発明におりては、このように化成処m液中に珪酸イ
オンを含ませている。赤外分光光度針を用いた熱放射の
測定分析によると、膜にSing  が生成して−るこ
と、この5i(h  はいくら洗浄しても減少しないこ
とが確gされ友。そこで、この発明にかかる太陽熱吸収
体の製゛法では1選択吸収膜の生成時、酸化第l鋼の周
りを珪酸イオンが結合した状態で塩9囲み、鹸化剤の攻
撃を防ぐ丸め。
長時間の!&層によっても微量の酸化1gl鋼が安定的
に残存するのであろうと推定さf′L友。ちなみに。
分析時、1000 cm=に鉄収ビークがみられ丸。
選択吸収膜の全厚みは、O,Sミクロンより厚くすると
、使用中に加熱され九場合の熱放射が増大するのであま
り好ましくなく、逆に0.15ミクロンよプ薄くすると
充分な黒さが得られず、熱吸収皐が低くなるのでやはシ
あまシ好ましくない。し九がって、選択吸収膜の全膜厚
は0.15〜0.5ミクロンとするのが適蟲である。
つぎに、上紀遥択吸収膜中における酸化sgl銅層の膜
厚について述べると、この発明者らの長期にわたる継続
的な研究の結果、#を化第1銅層および酸化$112鋼
層からなる選択吸収膜において、上記酸化第l銅層の厚
みがo、 03 ミクロンよりも小さく、o、oiミク
ロン以上であるような場合に最もすぐれた性能が得られ
ることが判明した。但し。
上記ljl!択吸収膜およびそれに含まれる酸化第l銅
層は、一般に空隙の多い層もしくは凹凸の多い層として
形成されるが、ここで言う厚みはすべて空−〇ない緻密
な膜もしくは凹凸のない平らな膜として換算した値であ
る。
X線回折では酸化第1f14を完全に把えることはでき
なかった。そこで、この酸化第1銅はおそらく無定形で
るろうと考えた。
なお、上記において、#I化第1jlllは選択吸収鯖
中に0.O1〜0.03ミクロンだけ残留するのが好ま
しいとされたが、このように微量な酸化菖l銅t−確認
することはしばしば1−であシ、電解法によってでも仲
々うまく行きに<〈、シたがって。
実験量的に数多くの中から選ばれた酸化膜1 m 0.
01〜13.03 tクロン残貿品と同じ光学畳性を示
すときは同量の残留蓋が得られていると判断する方法に
よるのがもつとも便利であり、実際上はこれにより九。
このia明にかかる太陽熱吸収体の製法は、上に述べた
ように構成されるため、これによれば初期光学的特性の
極めて良好な太陽fI!に吸収体が至極容易に得られる
以下に、実施例を比較例と併せて述べる。
まず、冷延鋼板上に厚み3μmの光沢ニッケルメッキを
施し九〇ら、シアン化銅系のメッキによってその上に厚
み0.2 pmの鋼メッキ1に施した。
この鋼表面基材につぎのような化成処城を施した。
(’jlj[fAl ) NaC1Os 901/ l  、 NlOH1110
1/ l  よpなる水#11[中に3号水ガラスを溶
解させて、@酸イオン含有量をSi0g換算で1500
ppm  となるようにし九〇との化成処理液中で基材
を90℃、15分の条件で#&層したのち、IL水洗に
よりて基材表面のpHが中性を呈するまで洗浄した。
〔実施例2〕 ゛珪酸イオン含有量を5i0z換算で5041 ppm
とじ丸軸は、実施例1と同様な化成錫層を行なった。
〔実施例3〕 NaCl0g 301/l 、NaOH601/lから
なる水浴液中にガラス黴粉末を加熱下で溶解させた。p
過後、珪酸イオン含有量がSi0g換算で2500pp
mとなるようにNaCl0m 301/ l −NaO
H601/ l水#[で希釈し友。そして、この化成逃
堰液中で基材t−90℃、10分の条件で処理し九のち
、見金に流水洗し丸。
〔実施例4」 日本バーカライジング社製プラスボンドB(過硫酸カリ
の苛性ソーダ水#l献)330jlk水に浴かせて10
0OIIとし、これに日量化学社製リデウムンリケート
を溶解させて、珪酸イオン含有蓋が5102換算で15
00 ppm となるようにし友。この水#液中で基材
t−100℃、10分の条件で錫塩し。
絖いて完全に流水洗した。
〔実施例5〕 プラスボンドB 330IIt−Lot)OIIに希釈
した水#液に日量化学社製コロイダルシリカを溶解させ
て、珪酸イオン含有量が5i(h換算で500 ppt
nとなるようにし、その中で基材を100″’C,10
分の条件で処理し九のち、完全に流水洗した。
〔比較例〕
NaC1Ox 9011/ / 、 NaOH901/
 l  からなる水浴液中で基材i90℃、15分の条
件下I&場し。
その後光分に水洗した。
以上の例に関する銅(Cu)メツ中厚、毅化菖2鋼(C
uO)膜厚、#外域吸収ピークの測定結果は纂1表のと
おりである。
譲1表 米l: メッキ厚は中央製作新製の電解式膜厚側定器を
使用。
米2:  Cu0111厚は定電、m31元法を用iた
各−におiて得られた太wk塾吸収体の200℃耐熱テ
スト後における光学物性の測定結果は、鎮2表のと29
で69.実施例は―ずれも比較例に比しすぐれて一九。
吸収率αおよび放射1sCの#A、験刀法方法記のとν
りでるる。
ここでα;吸収率(太陽全エネルギーに対する) aλ;波長λでの吸収率 IA;太陽光の11E★λの放射強度 ’a、s 5AT=tso dλ ここで6;放射率(黒体放射全エネルギーに対する) Sat=ti。; 150℃の黒体からの波長λの放射
強度 榔λ−献★λの放射*(714体に対する)なお、#外
分光光度針で赤外域の反射* PAt−測定し、  g
z=l−FAとし友。 ・
【図面の簡単な説明】
鎮1図は、この発明にかかる方法によりてつくられた太
陽熱吸収体の光学脣性と比較例にかかる太#II熱吸収
体の光字物性をあられすグラフである。 特許出願人 松下電工株式会社 代理人 弁理士 松 本  武  彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  基材の表−に、il化菖2銅を主成分としこ
    れに微量の線化菖1銅が合わさり九遥択徴収膜をもつ太
    H11/b吸収体tつくるに蟲え9.銅を主成分とする
    表−をもつ基材の表面に対し、酸化剤とアルカリ剤の水
    S*中に珪酸イオンを含ませてなる化成処増畝を用いて
    化l1tII&層を施すことを4I黴とする太陽熱吸収
    体の製法。 (A 選択吸収膜の全膜厚が0.15〜0.5ミクロン
    であるとともに、この選択吸収膜中において酸化菖1銅
    がQ、01−Q、03(クロン程度の膜厚を占めて匹る
    特許請求の11ialJiEllil記載の太陽熱吸収
    体の製法。 (刃 鋼を生成分とする表mを4つ基材が、熱的νよび
    化学的に安定な金属の層をもちその表−に。 厚みQ、 l −1i / a ンの南または銅合金か
    らなる薄層が形成されたものである特許11X(2)軸
    囲纂1項または1IIh2項記載の太陽熱吸収体の製法
    。 (4)熱的および化学的に安定な金属がニッケルである
    特許請求の範Wi菖3項紀載の太陽熱吸収体の製法。 (5)化成地塩畝の酸化剤が亜塩素酸ソーダであシ、ア
    ルカリ剤が苛性ソーダである特許請求の一1i!#l纂
    1項から第4項までのいずれかに記載の太陽熱吸収体の
    製法。 (6)  化成I&Jl#ILの珪酸イオン含有量が、
    珪酸イオ/1siO,K換算して200〜5000pp
    mである特許請求の輻1ij11項から第5項までのい
    ずれかに記載の太陽熱徴収体の製法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111109286A (zh) * 2019-11-20 2020-05-08 江垣科技有限公司 一种混条式耐浸泡控量长效生成二氧化氯强氧化消毒块
CN111109285A (zh) * 2019-11-20 2020-05-08 江垣科技有限公司 一种选择性强氧化室内喷雾用二氧化氯速溶物

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