JPS5818571B2 - 太陽エネルギ−吸収体の製造法 - Google Patents
太陽エネルギ−吸収体の製造法Info
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- JPS5818571B2 JPS5818571B2 JP50111160A JP11116075A JPS5818571B2 JP S5818571 B2 JPS5818571 B2 JP S5818571B2 JP 50111160 A JP50111160 A JP 50111160A JP 11116075 A JP11116075 A JP 11116075A JP S5818571 B2 JPS5818571 B2 JP S5818571B2
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- absorber
- energy absorber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/10—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、太陽エネルギーを有効に熱吸収し、且つ蓄え
られた熱の放散の少ない太陽エネルギーの吸収体の製造
法に関する。
られた熱の放散の少ない太陽エネルギーの吸収体の製造
法に関する。
一般に、太陽エネルギーを吸収し熱に変換する吸収体で
は、吸収体が接触する空気層の対流及び熱伝導による熱
損失と、吸収体表面からの放射による熱損失を合わせた
全熱損失量によって到達限界温度即ち、その吸収体が熱
放散と熱吸収のバランスを保ちつつ到達し得る最高温度
が定められる。
は、吸収体が接触する空気層の対流及び熱伝導による熱
損失と、吸収体表面からの放射による熱損失を合わせた
全熱損失量によって到達限界温度即ち、その吸収体が熱
放散と熱吸収のバランスを保ちつつ到達し得る最高温度
が定められる。
そして同一表面積を有する各種の物質からなる吸収体で
は、対流及び熱伝導による熱損失の大きさは、吸収体の
種類にはあまり依存せず、単に吸収体温度と周囲の温度
の差に比例するのみである。
は、対流及び熱伝導による熱損失の大きさは、吸収体の
種類にはあまり依存せず、単に吸収体温度と周囲の温度
の差に比例するのみである。
これに対して放射による熱損失は、吸収体の種類に大き
く依存し、且つ吸収体温度の４乗と周囲の温度の４乗の
差に比例する。
く依存し、且つ吸収体温度の４乗と周囲の温度の４乗の
差に比例する。
したがって放射による熱損失は高温になると非常に大き
くなると共に吸収体の種類によりその差は一層顕著にな
る。
くなると共に吸収体の種類によりその差は一層顕著にな
る。
それ故、吸収体の到達限界温度は吸収体の種類によって
異なりその熱放射能に大きく影響される。
異なりその熱放射能に大きく影響される。
つまり熱放射能が小さい即ち、放射による熱損失が少な
い物質からなる吸収体は当然のこと乍ら太陽エネルギー
をよく吸収し短時間に高温に達するのである。
い物質からなる吸収体は当然のこと乍ら太陽エネルギー
をよく吸収し短時間に高温に達するのである。
また、物質の放射による熱エネルギーは同温度の理想黒
体即ち、すべての波長の放射を完全に吸収する物体から
の放射による熱エネルギーに比して必ずそれよりも小さ
く、その比は熱の放射率と呼ばれ、熱放射能の大小はこ
の熱の放射率の大小で表わされる。
体即ち、すべての波長の放射を完全に吸収する物体から
の放射による熱エネルギーに比して必ずそれよりも小さ
く、その比は熱の放射率と呼ばれ、熱放射能の大小はこ
の熱の放射率の大小で表わされる。
従来、太陽熱Ｐ水器等に於ける太陽エネルギー吸収体と
して、金属材料を基材としその表面に単なる顔料等で黒
色塗装したものや、黒色に着色したプラスチック成形体
形等が用いられていた。
して、金属材料を基材としその表面に単なる顔料等で黒
色塗装したものや、黒色に着色したプラスチック成形体
形等が用いられていた。
しかし、前者の場合は、外表面の塗装面が劣化してはげ
落ちたり、後者の場合は、プラスチック成形体の耐候性
、耐熱性等の耐久性が充分でなかった。
落ちたり、後者の場合は、プラスチック成形体の耐候性
、耐熱性等の耐久性が充分でなかった。
また、この様な方法で黒色化した太陽エネルギー吸収体
は、その熱放射能に於て、所謂理想黒体に近似している
為に、太陽エネルギーの大部を占める可視光及び近赤外
光領域の電磁波を良好に吸収するが、同時に赤外光領域
に於ける熱放射能が大きく、為に空気その他への熱伝導
のみならず放射による熱損失が太きかった。
は、その熱放射能に於て、所謂理想黒体に近似している
為に、太陽エネルギーの大部を占める可視光及び近赤外
光領域の電磁波を良好に吸収するが、同時に赤外光領域
に於ける熱放射能が大きく、為に空気その他への熱伝導
のみならず放射による熱損失が太きかった。
因って温水器として上記のような太陽エネルギー吸収体
を用いた場合は、高温水を高効率で且つ多量に得ること
が困難であった。
を用いた場合は、高温水を高効率で且つ多量に得ること
が困難であった。
更に、従来かかる欠点を除去するものとして一般に選択
吸収体と称されている、太陽エネルギーの大部を占める
波長域の電磁波を良好に熱吸収し、他方吸収体表面から
の放射による熱損失が極めて少ないという太陽エネルギ
ー吸収体もいくつか知られている。
吸収体と称されている、太陽エネルギーの大部を占める
波長域の電磁波を良好に熱吸収し、他方吸収体表面から
の放射による熱損失が極めて少ないという太陽エネルギ
ー吸収体もいくつか知られている。
例えば、ＵＳＰ２，９１７，８１７においては、アルミ
ニウム基体に電解酸化によって、アルミニウム酸化物層
を形成せしめ、Ｃｕ （ＮＯ３）２ ・６Ｈ２０゜濃硝
酸及び過マンガン酸カリウムを溶解した溶液にアルミニ
ウム基体を浸漬せしめて金属銅を析出せしめ、４５０℃
の高温で金属銅を熱酸化して太陽熱吸収体を得る方法が
開示されている。
ニウム基体に電解酸化によって、アルミニウム酸化物層
を形成せしめ、Ｃｕ （ＮＯ３）２ ・６Ｈ２０゜濃硝
酸及び過マンガン酸カリウムを溶解した溶液にアルミニ
ウム基体を浸漬せしめて金属銅を析出せしめ、４５０℃
の高温で金属銅を熱酸化して太陽熱吸収体を得る方法が
開示されている。
しかしながら、銅塩を使用するため、アルミニウムの電
解酸化と銅の酸化を別々に行なう必要があり、しかも銅
酸化には４５０°Ｃもの高温が必要となって、工程が複
雑であると共に、電解及び熱酸化に伴う設備、エネルギ
ーが必要となるのである。
解酸化と銅の酸化を別々に行なう必要があり、しかも銅
酸化には４５０°Ｃもの高温が必要となって、工程が複
雑であると共に、電解及び熱酸化に伴う設備、エネルギ
ーが必要となるのである。
本発明は斜上の如き従来の欠点を解消し、太陽エネルギ
ーを高効率で熱吸収し且つ蓄えられた熱の放散の少ない
太陽エネルギー吸収体を得る製造法を提供することを目
的としてなされたものである。
ーを高効率で熱吸収し且つ蓄えられた熱の放散の少ない
太陽エネルギー吸収体を得る製造法を提供することを目
的としてなされたものである。
本発明者らはかかる太陽エネルギー吸収体を見い出すべ
く基材及び表面処理の方法について鋭意研究した結果、
基材として金属アルミニウムに着目し、簡単な処理によ
りその表面上に均一組成の化合物を密着性良く生成させ
ることに成功し本発明を完成するに至ったのである。
く基材及び表面処理の方法について鋭意研究した結果、
基材として金属アルミニウムに着目し、簡単な処理によ
りその表面上に均一組成の化合物を密着性良く生成させ
ることに成功し本発明を完成するに至ったのである。
本発明の要旨は、アルミニウム若しくはアルミニウム合
金をニッケル塩と酸化剤とを含む酸性溶液に浸漬し、水
洗及び乾燥することを特徴とする太陽エネルギー吸収体
の製造法に存する。
金をニッケル塩と酸化剤とを含む酸性溶液に浸漬し、水
洗及び乾燥することを特徴とする太陽エネルギー吸収体
の製造法に存する。
本発明に使用するアルミニウム合金としては、アルミニ
ウムとマンガン、マグネシウム、シリコン、銅、ニッケ
ル、亜鉛、クロム、鉄、鉛、ビスマス等の金属との組み
合せになる合金等はとんどのアルミニウム合金が好適に
使用できる。
ウムとマンガン、マグネシウム、シリコン、銅、ニッケ
ル、亜鉛、クロム、鉄、鉛、ビスマス等の金属との組み
合せになる合金等はとんどのアルミニウム合金が好適に
使用できる。
本発明に使用するニッケル塩は金属の硫酸塩、硝酸塩、
燐酸塩、炭酸塩、塩化物等が好適であり。
燐酸塩、炭酸塩、塩化物等が好適であり。
例えば硫酸コバルト、硫酸ニッケル、硝酸コバルト、燐
酸鉄、炭酸マンガン、塩化ニッケル等が用いられる。
酸鉄、炭酸マンガン、塩化ニッケル等が用いられる。
酸化剤としては、二酸化鉛、過酸化水素、過酸化クロム
等の過酸化物、または硝酸、過マンガン酸、クロム酸等
のオギソ酸および過マンガン酸塩、クロム酸塩等のオキ
ソ酸塩が好適に使用される。
等の過酸化物、または硝酸、過マンガン酸、クロム酸等
のオギソ酸および過マンガン酸塩、クロム酸塩等のオキ
ソ酸塩が好適に使用される。
而して本発明に用いる表面処理液は、通常ニッケル塩５
重量部〜９０重量部と酸化剤の一種もしくは二種以上９
５重量部〜１０重量とを０．００１重量係〜７０重量係
含む水溶液に硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸の一種もしくは
二種以上を加えた酸性となして、調製するのである。
重量部〜９０重量部と酸化剤の一種もしくは二種以上９
５重量部〜１０重量とを０．００１重量係〜７０重量係
含む水溶液に硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸の一種もしくは
二種以上を加えた酸性となして、調製するのである。
次にこのようにして調製せられた表面処理液に基材であ
るアルミニウム若しくはアルミニウム合金を浸漬し、該
基材表面に黒色若しくは黒褐色状の皮膜を形成させてか
ら引き上げ充分水洗し乾燥するのである。
るアルミニウム若しくはアルミニウム合金を浸漬し、該
基材表面に黒色若しくは黒褐色状の皮膜を形成させてか
ら引き上げ充分水洗し乾燥するのである。
この時、表面処理液の濃度と温度を任意に選択すること
により、その特性を変化させることなく表面処理時間を
調節し得る。
により、その特性を変化させることなく表面処理時間を
調節し得る。
そして本発明者等の実験によれば、斜上の如く表面処理
されたものからなる太陽エネルギー吸収体は、太陽エネ
ルギーの吸収が大きく、且つ放射による熱損失が少なく
、短時間のうちに熱エネルギーが蓄積して高温を得るこ
とができ、また長時間にわたって高温を保持することが
でき、太陽エネルギーを有効最大限に利用することがで
き、太陽エネルギー吸収体として好適に使用されること
が確かめられたのである。
されたものからなる太陽エネルギー吸収体は、太陽エネ
ルギーの吸収が大きく、且つ放射による熱損失が少なく
、短時間のうちに熱エネルギーが蓄積して高温を得るこ
とができ、また長時間にわたって高温を保持することが
でき、太陽エネルギーを有効最大限に利用することがで
き、太陽エネルギー吸収体として好適に使用されること
が確かめられたのである。
本発明太陽エネルギー吸収体が斜上の効果を奏するのは
、斜上の如き表面処理液に浸漬することにより、アルミ
ニウム若しくはアルミニウム合金の表面が処理液中の酸
及び酸化剤の作用で酸化され酸化アルミニウムの皮膜が
形成されると同時に、処理液中の金属イオンが還元され
て酸化アルミニウム皮膜中に取り込まれ、ニッケル塩、
酸化剤中の金属、アルミニウム合金中の金属及びアルミ
ニウムの混合酸化物皮膜が形成され、該混合酸化物皮膜
が太陽エネルギー吸収と熱放射に於て理想的に働くもの
と考えられる。
、斜上の如き表面処理液に浸漬することにより、アルミ
ニウム若しくはアルミニウム合金の表面が処理液中の酸
及び酸化剤の作用で酸化され酸化アルミニウムの皮膜が
形成されると同時に、処理液中の金属イオンが還元され
て酸化アルミニウム皮膜中に取り込まれ、ニッケル塩、
酸化剤中の金属、アルミニウム合金中の金属及びアルミ
ニウムの混合酸化物皮膜が形成され、該混合酸化物皮膜
が太陽エネルギー吸収と熱放射に於て理想的に働くもの
と考えられる。
更には上記表面処理で得られた太陽エネルギー吸収体は
極めて緻密な表面状態のものであるため特に熱放射能が
改良されることが考えられる。
極めて緻密な表面状態のものであるため特に熱放射能が
改良されることが考えられる。
また、表面処理された太陽エネルギー吸収体は表面処理
層が剥離することなく耐久性に優れているので太陽エネ
ルギー吸収体として好適に使用される。
層が剥離することなく耐久性に優れているので太陽エネ
ルギー吸収体として好適に使用される。
更に、ニッケル塩を使用したため、表面処理層の組成が
安定する。
安定する。
次に本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例
水１１に硫酸ニッケル２５ｇ１過マンガン酸カリ戯ム２
０ｇを溶解し、濃硝酸（６０％） １０ｍｌを加えて処
理液を作成した。
０ｇを溶解し、濃硝酸（６０％） １０ｍｌを加えて処
理液を作成した。
この処理液を８０℃に保持し、その中に幅５ｍ長さ６
ｃｒｔｔ、厚さ０．３ ｍｍのアルミニウム板（純度９
９．９％）を１５分間浸漬した後、充分水洗し、乾燥さ
せて太陽エネルギー吸収体を得た。
ｃｒｔｔ、厚さ０．３ ｍｍのアルミニウム板（純度９
９．９％）を１５分間浸漬した後、充分水洗し、乾燥さ
せて太陽エネルギー吸収体を得た。
比較例
幅５鳳長さ６ぼ、厚さ０．３能のアルミニウム板（純度
９９．９％）の外表面を標準黒色塗料（スリーエム■製
ネクステルブラック）で塗装して太陽エネルギー吸収体
とした。
９９．９％）の外表面を標準黒色塗料（スリーエム■製
ネクステルブラック）で塗装して太陽エネルギー吸収体
とした。
斜上の各太陽エネルギー吸収体の吸収率をアルミニウム
蒸着面を標準として積分球式光電光度計を用いて可視光
領域に於ける全反射率を測定することにより求めた。
蒸着面を標準として積分球式光電光度計を用いて可視光
領域に於ける全反射率を測定することにより求めた。
その結果を第１表に示す。本発明で得られた太陽エネル
ギー吸収体の吸収率は黒色塗装した太陽エネルギー吸収
体よりも優れている。
ギー吸収体の吸収率は黒色塗装した太陽エネルギー吸収
体よりも優れている。
次に斜上の各太陽エネルギー吸収体を５０°Ｃ１１００
８Ｃ，１５０℃、２００°Ｃとした試料についての熱の
放射率を測定した結果を第２表に示す。
８Ｃ，１５０℃、２００°Ｃとした試料についての熱の
放射率を測定した結果を第２表に示す。
尚、熱の放射率の測定は、放射率測定装置（エミツソメ
ーター）を用い、高温度側標準熱源と低温度側標準熱源
の中間に温度検出器を設置し、このとき温度検出器の両
面と低温度側標準熱源の表面は吸収率−放射率−１であ
るように処理し、高温度熱源の表面に試料を取りつけ、
所定温度にし、これらを熱伝導がないような高真空中に
設置して２４時間後、高温度側標準熱源、温度検出器、
低温度側標準熱源の各々の温度、即ちＴ、、Ｔ２．Ｔ３
を測定し、求める試料の放射率εを次式により求めた。
ーター）を用い、高温度側標準熱源と低温度側標準熱源
の中間に温度検出器を設置し、このとき温度検出器の両
面と低温度側標準熱源の表面は吸収率−放射率−１であ
るように処理し、高温度熱源の表面に試料を取りつけ、
所定温度にし、これらを熱伝導がないような高真空中に
設置して２４時間後、高温度側標準熱源、温度検出器、
低温度側標準熱源の各々の温度、即ちＴ、、Ｔ２．Ｔ３
を測定し、求める試料の放射率εを次式により求めた。
第２表から明らかな如く、本発明太陽エネルギー吸収体
の５０°Ｃ〜２００℃に於ける熱の放射率は比較例に比
べて著しく小さく、長時間に於て、高温を保持すること
ができるのである。
の５０°Ｃ〜２００℃に於ける熱の放射率は比較例に比
べて著しく小さく、長時間に於て、高温を保持すること
ができるのである。
次に斜上の各太陽エネルギー吸収体の中央部裏面に銅−
コンスタンクン熱電対を接着し、色温度５５０００にの
５００Ｗカラーフラツドランプ（松下電産■製）を１．
０ｃａｉ／ｉ・ｍｉｎになるような位置に設置して太陽
光と同じような条件下で照射し、太陽エネルギー吸収体
の裏面での昇温温度を測定した。
コンスタンクン熱電対を接着し、色温度５５０００にの
５００Ｗカラーフラツドランプ（松下電産■製）を１．
０ｃａｉ／ｉ・ｍｉｎになるような位置に設置して太陽
光と同じような条件下で照射し、太陽エネルギー吸収体
の裏面での昇温温度を測定した。
その結果を第３表に示す。第３表から明らかな如く、本
発明による太陽エネルギー吸収体の昇温温度は従来の如
く金属材料の外表面を単に黒色塗装したものに比べて昇
温特性が良好である。
発明による太陽エネルギー吸収体の昇温温度は従来の如
く金属材料の外表面を単に黒色塗装したものに比べて昇
温特性が良好である。
以上のことから本発明により得られた太陽エネルギー吸
収体は従来の太陽エネルギー吸収体よりもより速やかに
高温に到達し、しかもより高温領域に到達限界温度を有
することは容易に類推できる。
収体は従来の太陽エネルギー吸収体よりもより速やかに
高温に到達し、しかもより高温領域に到達限界温度を有
することは容易に類推できる。
斜上の如く本発明の太陽エネルギー吸収体の製造法は、
アルミニウム若しくにアルミニウム合金を使用して簡単
な処理によって太陽エネルギーの吸収体が得られ、従来
のように電解処理とか熱酸化処理を行なう必要がないの
である。
アルミニウム若しくにアルミニウム合金を使用して簡単
な処理によって太陽エネルギーの吸収体が得られ、従来
のように電解処理とか熱酸化処理を行なう必要がないの
である。
又本発明方法による太陽エネルギー吸収体は表面処理層
が剥離することなく耐久性に優れ、原材料費が安価であ
る等種々の利点があるのである。
が剥離することなく耐久性に優れ、原材料費が安価であ
る等種々の利点があるのである。
Claims (1)
- １ アルミニウム若しくはアルミニウム合金を、ニッケ
ル塩と、酸化剤とを含む酸性溶液に浸漬し水洗及び乾燥
することを特徴とする太陽エネルギー吸収体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50111160A JPS5818571B2 (ja) | 1975-09-12 | 1975-09-12 | 太陽エネルギ−吸収体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50111160A JPS5818571B2 (ja) | 1975-09-12 | 1975-09-12 | 太陽エネルギ−吸収体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5235340A JPS5235340A (en) | 1977-03-17 |
| JPS5818571B2 true JPS5818571B2 (ja) | 1983-04-13 |
Family
ID=14553989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50111160A Expired JPS5818571B2 (ja) | 1975-09-12 | 1975-09-12 | 太陽エネルギ−吸収体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818571B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2178917B1 (es) * | 2000-04-05 | 2004-03-16 | Fundacion Inasmet | Tratamiento de conversion quimica para el magnesio y sus aleaciones. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2917817A (en) * | 1955-03-25 | 1959-12-22 | Res Council Of Israel | Receiver for solar energy collectors |
-
1975
- 1975-09-12 JP JP50111160A patent/JPS5818571B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2917817A (en) * | 1955-03-25 | 1959-12-22 | Res Council Of Israel | Receiver for solar energy collectors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5235340A (en) | 1977-03-17 |
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