JPS5833060A - 集熱体の製造法 - Google Patents

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】 本発明は集熱体の製造方法に係り、更に詳しくは太陽エ
ネルギーの選択吸収特性に優れる集熱体を、廉価に且フ
簡便ＫＩＮ造する方法に関する。

石炭、石油に代わる実質的に無公害のエネルギー源であ
る太陽エネルギーを利用した発電システム或紘ソーラへ
ウスなどが開発され、実用化されて−る。これらのソー
テシステ＾は、太陽エネルギーの汲収勤率が高＜、Ｘつ
蓄えた熟エネルギーのｔｍが少１に一時性を有する集熱
膜（面）〔選択吸収膜（曹）と呼げれる〕を具備する集
熱体を利用し九ものである。この選択吸収膜（１１）と
しては、太陽エネルギーの大部分が含まれる波長０．３
〜２．５４ｍの領域（主として可視光線及び近赤外線領
域）の電磁波に対する反射率が低く、且つ蓄熱時の歓射
エネルギーの大部分が含まれる波長２．５　ｐｍ以上の
領域（主として赤外線領域）の電磁ｗ１一対すみ反射率
が高い（Ｉｆち歓射率が低い）と−う分光時性を有して
−る％Ｆ）が理想的なものとされて−る。

従来、かかる選択吸収ＷＩ（面）を具備する集熱体の製
造方法として社、 １）γルミニウムを陽極酸化、次いで２次電解により銅
、蟲ツケルなどを析出畜せて、アルｔ＆つ＾基体表面を
黒色化錨環する方法、鋼鴎体の表両に酸化鋼、電気めつ
自決によるブラックタ璽ム、ツラツタ慕ツケルなどの膜
面を廖威する方法−４しく紘ｔツス板上にアルセニウム
を蒸着し、更にこの蒸着１１ｉＫ酸化り田ム膜を重層被
覆する方決、―）　ム１％ｒ・、ム１％Ｎｉ　％　ＣＦ
等の金属面上にシリコンなどの半導体粒子を顔料とした
塗料をＩｋ＊ｊ為方法、職は ■）　金属面上に干渉性の多層膜を真空蒸着もしく鯰化
学Ｓ＊法により３１ｉ處する方法、などが知られて−る
。

ところが、前記（ｔ）、（１）において挙げられた諸方
法韓、何れも、近赤外光を良好Ｋｖ＆収し、赤外光＃ｃ
Ｎして透明となる所■牛導体膜（面）を形成し倉亀ので
あ夛、太陽光に対して良好な選択吸収特性を有すゐので
あるが、前記（１）の諸方法の場合−鋼やアルＩニウム
を基板等に用−るため、製造コス）が高く、或は蒸着等
の工程を含むと製造工程が鎖線となるなどの不部会があ
った。１また前記（−）のｌｌ１３ＩＩ法の場合、顔料
としズ用−るシ９コン粒子が太陽光に対して高屈折率を
有しておｐ、受光面での太陽光の表ｗ！ｊＬＩＩＩが大
とな〕、従って太−工専＃−一の吸収効率が低−という
欠点があったＯ更には１前記（２）の方法の場合社、か
かる受光１ｉｔＫおける表ｍ［射線低減されるのである
が、一般に選択ＷｋＩＩＬ畳愉が低く、且つ一造工程が
鎖線となる等の不部会があった。

時１１１１１　Ｂ　−７５１３２ＦＵＬＬＥＲ，炭１１
１１１１１）基材をアルカリ性＊＊に浸漬しズ、基材表
面に四三酸化鉄を主成分とする皮膜を彫或する方法（所
謂、アルカリ黒染法）ｋよｅｓｕｉされる集熱体が報告
されＣいる。このものによれば、炭素鋼等を基材として
用−て−る為に、低コスシであり、且つこの基材をアル
カリ性ＩＩＩ液に浸漬処理するのみで製造する為に、製
造工程が簡素である等、前述の諸方法と比べ【いくつか
の利点を有してψるＯところが、この集熱体にお≠ては
、前記アルカリ性ｔｉ＊ｅｃ装置する工程にお−て、こ
のアルカリ性溶液を１８！＄’ｅ程度で煮沸しＣいるた
め、作業が危険となる、アルカリ性溶液の老化が早−１
溶液中の水分が蒸発し、従って溶液の濃度管理が−しい
など、Ｓｔ＊上＊上の困難を有して−るのであった。

本発明社、従来の集熱体の製造法が有していた上述の不
都合を解消すべく、なされたものである。

そこで、本発明の目的社１太陽エネルギーの選択吸収特
性に優れる集熱体を、廉価に且つ簡便に製造する方法を
提供すると七にある。

ｍｓ、本発明の集熱体の誤遣方法社−鉄鋼材料から輿る
集熱体を、アルカリ性溶液ＩＣＩＩｍすると共に１譲集
熱体を陽極として電解処理し、前記集熱体の受光面上ｋ
ｌ！三讃化鉄な主成分とする皮膜をｉｌｌ處することを
特徴とするものである。

本発明に用いる上記鉄鋼材料として社、軟鋼、炭素鋼、
合金元素としＣＭｏ　、Ｃｒｓ　Ｎ’５Ｃｏｘ　Ｔｉ、
ムＩ及び８１の少なくとも一種を含を低合金鋼、ステン
レス鋼、耐熱鋼などが挙げられる。

本発明に係る、集熱体の前記受光面とは、集熱体が、例
えば、ソーラハウス用等の集熱器、成鉱真空集熱器など
に用−る板状（平板式）のものであれ絋、その集熱板の
上面を、或は集光式の◆合Ｋｔｊその外表面全体を意味
し、要ずれに、太嘩光を直接或＃ｉ閏接に受光する画を
意味すゐ。

本発明方法に用φる、前記アルカリ性＊＊としては、水
酸化ナトリウム、夏硝酸ナトリウム及び又は、水酸化ナ
トリウム、塩化カリウム、亜硝酸ナシリウム、硝酸す）
リウム及び鉄を含む水溶液；など、要すればアルカリ性
物質及び酸化剤を含む水溶液、或社市販のアルカリ黒染
剤の水溶液などが挙げられる。

本発明方法を実施するｋあたっては、鉄鋼材料から成る
集熱体を前記アルカリ性溶液に浸漬し、例えば、前記集
熱体の受光面に相対向して、ステンレス鋼、白金などの
不溶性の陰極を配電し、前記集熱体を陽極として、これ
らの電極を直流電源に接続して電解処理して、前記集熱
体の受光面上に、四三酸化鉄を主成分とする皮膜を形成
する。

電僻処理時の前記アルカリ性ＷＩ漬の液温は、常温、も
しくは常温以上で液沸騰点以下の適宜の漏庫で良く、或
いは液沸騰点以上の温度でも良い。

本発明方法によれば、前述したアルカリ性溶液浸漬及び
電解処理によって、集熱体の受光面上に、四三酸化鉄を
主成分とする皮膜を形成するのであるが、該皮膜が、太
陽エネルギーの選択吸収特性に優れたものとなる。且つ
、集熱体の基材とし℃鉄−材料を層−て−る為に１廉価
であ）、且っ処理が簡便であると−う利点もある。また
、従来の１所■アル′ｊＩツ黒染法と比べ、アルカリ性
ｌＩ液の温度を沸騰点以下の温度とＬ”（処理で自る為
に、処曹作−の危険性、皺の早期老化、或−は液濃度操
作＃’ｆｌｉｌｌＣあると−った不都合も解消富れる・
貴簡偶 ４００番の曹本研摩紙で表両研摩処理を施した軟−板（
ｌｉＰｃｃ、１００Ｘ１００ａａ、厚ｉ１Ｇ、Ｉｍ）を
濤剤鳳磨した後、ヒの軟鋼板を、市販のγル★り墨染側
（１晶４°藍１１舅”、日本−一カライシンｒ社製）を
０．８１　Ｓｋｌ／ｌの濃度で會も水ｗ糠中ｅｃｉｉ＊
すゐとｌ／ｉＫ％ヒの水漣波中に前記軟鋼板の一方の−
（受光間とする）と輻対向しズ阿−―のステンレス＃Ｉ
１１［を配量し、軟鋼板を陽極、＾ｔンレス＃ＩＩ［を
―極として、液温ｓｏ℃、電流重度Ｏ０ｓム／　ｄｄの
秦件下で１分間電解処理して、前記軟鋼板の受光面上に
％！Ｉ三酸化鉄な主成分とする皮膜を廖處した。

かくして本発明方法によ）製ｌｌされ友集熱体の、受光
画上Ｅｌｌ虞された皮膜の分光反射スペタシルを測定し
、結果をＩＩＩＩＩＫ示した。

ｔた比駿のため、太陽光の放射エネルギー分布図を第２
図に示した。

第１図及びｗ／！２図から明らかなように１本発明方ｔ
ｌｋＫより得られる集熱体の受光田土に形成された皮膜
社、太陽エネルギーの大部分が金型れる波長０．３〜２
．５μｍの領域で低仄射率を示し１特に太陽光の敢射強
変の最も高−波長０．５μｍ付近におい′ｃ８憾と−う
極め【低−夏射率を示し′Ｃ一番。

ｔた、蓄熱時の款射熱纏の強度が最も高−波長墨〜１０
μ墓の領域で約８０ｓと−う極めて高Ｖ＆夏射率を示し
て−る。

次に１本発羽方法によ）得られた集熱体の遍訳暖収膜に
：）％ｐ″ｃ１図面に示した分光反射スペタシル曲線及
び太陽光の分光反射スペタＦルー線に基づ−て、太陽エ
ネルギーの徴収率αを、又ブランク（Ｐｌａｎｃｋ　）
の弐により求められる黒体重射輝度に基づ−【放射率−
を算出した。この結果、上記α及びＣ値辻、夫々、０．
９及び０．２と−う高−選択酸収勢性値を示し友。

以上の結果からも明らかな様ＥＳ本発明方法によ）得ら
れる集熱体の、受光面上に＊＊された皮膜鯰１太−エネ
ルギーに対して優れた違択吸収特饅を有するものである
。

【図面の簡単な説明】 館１閣は、本発明方法により得られる集熱体の、受光真
上に廖威された皮膜の分光夏射スペクトルー纏■である
・ １ｕｌｌは、太陽光の放射エネルギー分布図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄鋼材料から成る集熱体を、アルカリ性溶液に淡黄する
   と共に、蒙集塾体を陽極として電解処理し一前記集熱体
   の受光面上ＣＷ＝酸化鉄を主成分とする皮膜を形成する
   ことを特徴とする集熱体の製造法。