JPS5824757A

JPS5824757A - 電磁波エネルギ−吸収材

Info

Publication number: JPS5824757A
Application number: JP56122711A
Authority: JP
Inventors: Shunji Tsuda; 津田　俊二
Original assignee: ENERG KENKYUSHO KK
Current assignee: ENERG KENKYUSHO KK
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-02-14
Also published as: JPS5924341B2; US4394415A

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】本発明は、太陽光エネルギーなどの電磁波エネルギーを
、効率よく熱エネルギーに変換しうる電磁波エネルギー
吸収材に関する。

本発明の対象とする電磁波エネルギー吸収材が具備すべ
き特性を示すと、次のようになる。

（１）　　吸収の対象となる波長帯（太陽光の場合０．
５乃至２．０μｍ）の電磁波に対する吸収率（ロ））が
きわめて大きい。

（２）吸収した熱エネルギーの放射損失を最小にするた
め、対象と々る波長帯より長い波長帯（１００℃の場合
６乃至５０μｍ）に対しては、放射率（ε）がきわめて
小さい。

この電磁波エネルギー吸収材の最高到達温度（Ｔｍａｘ
）と、吸収率（ロ）、放射率（ε）の間には、次式の関
係が認められる。

Ｔｍａｘ　ｚ　〔”Ｌ’ｓ　！　’１７４　　　　（１
）ε　　　ｄここで、σはステ７デンーボルツマン定数、Ｓ−は電磁
波エネルギー密度である。

（１）式から、電磁波エネルギー吸収材の最高到達温度
（’ｒｍａｘ）を高くするためには、吸収率に）を大き
く、放射率（ε）を小さくすればよいことがわかる。

第１図には、平板型ソーラーコレクターで、１枚の透過
ガラスを有するものについて、集熱板が到達する最高温
度を、吸収性能のパラメーター（α／ε）および吸収率
（ロ）の関数として示しである。

第１図から、吸収率に）が１．０である電磁波エネルギ
ー吸収材の場合、放射率（りが１．０１すなわち、α／
ε二１の時の最高到達温度が１２０　’Ｃであるのに対
し、放射率が肌１１、すなわちα／ε＝ＩＯの時には、
２２５℃であり、その温度上昇率は約８８％である。

このように、電磁波エネルギー吸収材は、吸収率が大き
く、放射率が小さいことを必要条件としている。

本発明は、アルミニウム又はその合金基材（以下アルミ
ニウム基材という）上に、多数の小孔を有する、厚さ約
肌１乃至１．４μｍの酸化アルミニウム層を備え、かつ
前記小孔中に１，０．０５乃至２．４９／ｍ２のコバル
ト、銅、スズ、鉄、銀、金、モリブテン、クロム、マン
ガン、テルル、ニッケル、パラジウム、マグネシウム、
セレン、鉛、亜鉛、ゲルマニウム及びケイ素等の金属も
しくは半導体の元素を、一種又は二種以上含有させて成
る電磁波エネルギー吸収材に関するもので、吸収率が大
きく、放射率が小さいという条件を満足させたものであ
る。

まず、基材として、アルミニウム又はアルミニウム合金
を用いたため、（１）熱伝導率が大きい、（２）軽い、
（３）機械加工性がきわめて良い、（４）コストが安い
、などの利点がある。

次に、アルミニウム等の基材上に、多数の小孔を有する
酸化アルミニウム層を形成するには、アルミニウム基材
を燐酸水溶液中で、直流又は交流を用いて陽極電解する
のがよい。なお前記小孔は、基材表面に対してなるべく
直交していることが望ましい。

この方法で作製した酸化アルミニウム層の厚さを、繰返
し反射干渉法（ＭＢＩ法）で測定し、その放射率をεメ
ーターで測定した結果を、第２図に示す。

第２図から、酸化アルミニウム層の厚さは０．１乃至１
．４μｍ１特に０．１乃至０．９μｍが最適であること
が分かる。

この酸化アルミニウム層の小孔中に、例えばコバルトを
含有させるには、コバルト塩例えば酢酸コバルトを含む
水溶液中に燐酸陽極電解されたアルミニウム基材を一方
の電極とし、他方の電極として、カーボン又は鉛を用い
、交流又は直流電解することによって、コバルトを酸化
アルミニウム層の小孔中に含有させることができる。

このようにして作製した吸収材１ｍ２を、硝酸に溶解後
、その溶液を原子吸光分析して、コバルト含有量（１７
ｍ２）を測定した。

得られた吸収材の吸収率、及び放射率を、αメーター、
εメーターで測定し、それらの結果を第６図にまとめて
示す。

第６図か呟コバルト含有量０．６１　ｇ／ｒｎ２の吸収
材では、吸収率０．９６、放射率０．０４、α／ε＝２
４であシ、本発明の電磁波エネルギー吸収材として望ま
しい特性を備えていることが分かる。

この吸収材の、オージェ電子分光分析による吸収材断面
の元素分布を第４図に示す。

なおこの際の酸化アルミニウム層は、アルミニウム基材
表面とほぼ直交する多数の小孔を有し、その厚さは、約
肌４８μｍである。

第４図から、コバルトは、酸化アルミニウム層の小孔中
に含有されていることが分かる。

コバルトと同様の方法により作製した、金を含有する吸
収材の金含有量と吸収率、放射率の関係を、第５図に示
す。

本発明の吸収材としては、第６図から、コバルト含有量
０．０５乃至１．４１７ｍ２のものが、また第５図から
、金含有量０．３乃至２．４９／ｒｎ２　　のものが、
太陽光エネルギー吸収材として最適であることが分かっ
た。

コバルト、金と同様の方法により、コバルト、銅、スズ
、鉄、銀、金、モリブデン、クロム、マンガン、テルル
、ニッケル、パラジウム、マグネシウム、セレン、鉛、
亜鉛、ゲルマニウム及びケイ素等の一種又は二種以上の
元素を含有する電磁波エネルギー吸収材を作製すること
ができることは明らかである。

上記元素の酸化アルミニウム層中の含有量は、０．０５
乃至２．４１！／ｙａ２の範囲内にあるものが、太陽光
エネルギー吸収材として最適である。

すなわち、第２図乃至第５図などに示すように、本発明
の電磁波エネルギー吸収材を構成する酸化アルミニウム
層の厚さは、０．１乃至１．４μｍであり、その小孔が
含有する上記元素の含有量は、０．０５乃至２．４　ｇ
／ｍ２のものが、最も優れた性能を持っていることが分
かった。

また、本発明の吸収材は、例えばＡｕ　−Ａｌ１０５サ
ーメツトを、アルミニウム基材上にスパッタリングする
ことによって作製することもできる。

本発明による電磁波エネルギー吸収材を、太陽光エネル
ギーの光熱エネルギー変換材料として使用する場合には
、高い集熱効率が得られ、太陽冷暖房給湯システムの分
野での利用が期待される。

殊に、前述の電解法によって作製した電磁波エネルギー
吸収材は、そのコストが、従来の吸収材、例えば黒色塗
装材などに比べて安く、シかも集熱効率が高いので、ソ
ーラーハウスのように広い面積の太陽集熱板を必要とす
る場合には、非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、１枚の透過ガラスを有する平板型ソーラーコ
レクターにおける、集熱板最高到達温度（Ｔｍａｘ）と
吸収性能（α／ε）および吸収率（ロ））の関係を示す
グラフである０第２図は、本発明の吸収材の酸化アルミニウム層の厚さ
と放射率の関係を示すグラフである。第６図は、本発明の吸収材のコバルト含有量と吸収率お
よび放射率の関係を示すグラフである。第４図は、オージェ電子分光分析による、本発明のコバ
ルト含有吸収材断面の元素分布を示すグラフである。第５図は、本発明の吸収材の金含有量と吸収率および放
射率の関係を示すグラフである。ｉｇ　Ｉｉｇ　２酸化ＴＪＬ：ニウム屡の万バμ尻ノｉｇ　３０　　　　　　　　　５０　　　　　　　　　１００ホ
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Claims

【特許請求の範囲】アルミニウム又はその合金基材上に、多数の小孔を有す
る、厚さ約肌１乃至１．４μｍ　の酸化アルミニウム層
を備え、かつ前記小孔中に０．０５乃至２．４ｇ／ｍ２
のコバルト、銅、スズ、鉄、銀、金１モリブデン、クロ
ム、マンガン、テルル、ニッケル、パラジウム、マグネ
シウム、セレン、鉛、亜ケイ素等の金属もしくは半導体の元素を、一種又は二種以上含有させて成る電磁波
エネルギー吸収材。