JPS5843361A - 太陽熱集熱器 - 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】 本発明は太陽熱集熱器に関してその効率向上を狙った表
面処理を施した集熱板に関するものである。

省エネルギーおよび石油代替エネルギーの観点から太陽
エネルギーが注目され、活発な開発や、家庭用給湯機な
どへの実用化が推進されつつある。

ソーラ一応用としての各用途に応じて、太陽熱集熱器は
太陽熱利用システムの中心として開発が進められ、平板
型、管状、真空断熱管状、ヒートパイプ、集光式などが
提案され、実用化されている。このうち、家庭の給湯用
としては平板型が主体である。

家庭用の太陽熱給湯システムは、汲み置き式。

自然循環式１強制循環式に大別されるが、上見在自然循
環式が主流になりつつあシ、マた今後強制循環式も伸び
るであろうと予測されている。

しかし、太陽エネルギーの利用に関しては、他の安価な
エネルギーとの経済的比較が行なわれ、太陽熱機器は高
性能、長寿命であることに加えて、経済的に採算の合う
価格であることが常に要求されて来た。

現在、実用化されている集熱器は、ステンレス。

銅などの金属より構成されているものと、プロー成形に
よるポリエチレン製等のプラスチックよＶ−成されてい
るものとがある。金属製、プラスチック製の両者を比較
すると一長一短があるが、プラスチックは軽量であり、
水回路側の腐食の１題はなく、安価であるという点に魅
力がある。金属の場合には、その表面処理によシ選択吸
収性を比較的容易に付与でき高性能化が達成されている
が、プラスチックの場合についてはこの選択吸収憔とい
う問題は余シ考慮されることがな牟った。

本発明はプラスチック上に選択吸収性を付与させたこと
を特徴とする集熱板に関し、本発明の要旨は、プラスチ
ック上に、連続的な金属の第１層を形成し、これによシ
光を反射させるとともに、その第１層の上に形成された
金属酸化物を主成分とする第２層によシ太陽光を吸収さ
せると同時に、赤外領域の２．６μｍ以上の光を透過さ
せる性質を持たせて選択吸収性を実現することにある。

換言すれば、プラスチック畔、赤外轡を良く吸収するた
め、その表面の赤外−の放射率は０．９以上と大きいた
め、選択吸収性を実現するためにはその放射率を小さく
することぶ課題となるが１５本発明はこの課題を第１層
にて達成するものである。

第１図に、本発明の集熱器の集熱面の断回図を示す。第
１図において、Ｃはプラスチックの基材であシ、ムは連
続的な金′属の第１層、Ｂは金属酸化物を主成分とする
第２層である。そして図示Ｘの側が太陽光４の受熱面で
あり、ｙの側が変換された熱を水などの媒体に熱交換す
る側の面である。

太陽光ａが入射すると、これはＢの層で吸収されて熱に
変換され、ム層、Ｃ層を熱伝１てｙ側に熱が伝達される
。加熱された物質は輻射で熱を放出するが、媒体側から
の輻射すは表面で反射される。８層は放射される赤外線
の波長域では比シ的透明であるため、表面からの赤外線
の放射は表面の放射に依存した状況となる。表面の放射
は連続的な金・属面であるため、低い放射率を示して選
択吸収性が実現する。　゛ 本発明の集警器の集熱面を形成ｊる方法としては次のよ
うな・ものがある。

第′。”法恍、こ７″４“９”・４・４合９・＝ツケル
などの金属箔の表面にｙｅ、Ｍ、ｎ、ｃｕ、ｃｒ。

Ｎｉ、。。、。群ヵ、ら、択い、種以上。っ化物。　　
　　　□膜を形成した状態で、プラスチック面に接着す
る方法である。金属箔を接着し産後で同様に金属酸化物
の処理をする方法もあるが、後者の方法の場合には、大
面舅の集熱板を処理しなければならなくなるため、前者
の方法の方が良い。

前者の方法を採る場合には、□湿式の化成処理、゛メッ
キはもちろん、乾式の真空蒸着、スバッデリング、イオ
ンプレーティ、ング等をも適用する゛ことが可能である
。長尺として、連続的に処理するこ、とができる。この
方法の場合には金属箔の膜厚が１５μｍ以上となるため
、プラスチックとの間で、熱膨張率の差を生じ、膨張、
収縮の繰返しによシ接着面で剥離する懸念があるととも
に、接着剤が熱伝導の障害となることの２点で間亨があ
る。

膨張、収縮の繰返しに耐え得るためには、連続的な金属
の第１層は薄く形成されねばならない。

第２の方法は、プラスチックフィルム基材上に真空蒸着
ま゛たはスパッタリング法によシアルミニウムの薄膜を
蒸着する。このようにして得られた金属蒸着フィルムを
プラスチックと接着する方法−である。仁の方法の場合
、集熱器の７２ラスチック剤層が入ることになる。この
方法の場合は、プラスチックとプラスチックの接着であ
るため第１の方法と比較すると接着部の信頼性は高くな
る。金属面の上の第２層の酸化物の°層は、竿１の方法
の場合と同様の方法が適用される。ただし、この方法の
場合も□、第１の方法と同様の問題は残ってい第３の方
法が本発ｉの構成で最良の方法である。

それは、樹脂メッキを行なう方法である。プラスチック
上のメッキは、ムＢＳ樹脂を対象として開発が推進され
、技術が確立しているが、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンなどにも適用されてきている。これ等の方法は、化学
メッキ後、電気メツｉを施すものであるが、本発明の場
合にぼ化学メツ□キのみで良い。化学メッキでは銅メッ
キとニッケルメッキが知られているが、本発明の場合に
はニッケルメッキが良い。銅メッキの場合には表面が凸
凹と藩るためであシ、外観上の問題で劣る。性能的には
大差がない。

２層を形成する方法としてｄ１塗装にて行々う方　　・
。

法が最良である。Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｏｒ、Ｃｏ、）ｉ
ｉの群から選択した１種以上の金属酸化物を、バインダ
ーに分散さ鮪て塗布する。この際のバインダーとしては
、アクリル系樹脂バインダーが最良である。

アクリル系樹脂バインダーが望まし゛い理由は、金属の
第１層との密着性が良好であること、樹脂としての耐候
性などの物性が優れていること、選択吸収性を実現させ
るために望ましい分光特性を持っていること等による。

メッキを化学的処理にｉシ行なってもよい。

二二′、：二＝＊：：’：’Ｆ”ｆ）Ｍ？ｂＴＨｆｘｖ
ｆｃ。

吸収率（−の評価は、島津製作所製ＭＰ８−５０００型
１″″−１計（６射８°°・、門１１射”０ゝを用いて
、波長０．３−！　２．Ｏｐｌｌｌめ間での測定値から
、ｅｏｏｏ’ｘ　の黒体の輻射率に対して計算した。ま
た放射率（ε）ノ評価ハＤＥＶＸＣ，１＆３　＆　、８
１ＥＲＶＩＣＩ８ＣＯＭＰＡＮＹ社製Ｄ　　ａｎｄ　Ｓ
　ＡＫＲＤ型放射率計を用いて直接、試料表面の放射率
を評価し庭。

（実施徊） ポリ−プロピレンめ７０”×１５０ＭＭＸ−の寸法の板
をテストピースとして用いた。この試料の素地の放射率
は６．９４であった。この試料の片面をマスキングして
、Ｎ−ジエチルーラザンを還元剤とする浴を用いて、こ
の上に、約１μｍの膜厚で化学ニッケルメッキを施した
。化学ニッケルメッキを施した面の放射率は０．１６を
示した。

次にこの上に、塗装を施した。塗料は、以下のようにし
て調合した。

大日精化■のｙ６２ｏ３−ＭｎＯ□・ＯｕＯ系顔料の「
ダイピロキサイドカラー＃９５５０＜商品名〉を２７重
量部とメタアクリル酸エステル樹脂として日本合成化学
■「ゴー票＝−−ムＺ　−４０Ｔ　Ｊ＜商品４名〉を１
００重量部１１４ルエン６０重量部とをアトライターく
商品名　　用いて６時間分散混合して塗料を調合した。

この塗料を、メッキ層の上に塗布して６０℃で１０分乾
燥した。塗膜の膜厚と吸収率、放射率との関係−は、第
２図に示す結果が得られた。

これより、塗膜が６μｍ以下であると表面の放射率は０
．６足下となシ、従来の無処理のプラスチック面と比較
すると、１応満足すべき性聾水■−が得られることが分
る。

以上のように、本発明によれば、極めて容易にプラスチ
ック面に選択吸収性を付与、することがで。

き、軽閂、安価で高性能な集熱器が得られる。特に、温
度上昇が高くなるため空焚き′には注意する必要はある
が、実用上における昇温特性の性能向上、効果が著しい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の集熱器の集熱板の断面図、第２図は
本発明の集熱器の一実施例におけるＮｉメッキを施した
上にＦ　ｅ２０３・ＭｎＯ２・−〇の顔料を含むアクリ
ル系樹脂をバインダーとする塗膜を形成した時の塗膜厚
と性能（吸収率、放射率）とのム・・・・・・第１層、
Ｂ・・・・・・第２層、Ｃ・・・・・・プラスチック板
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　プラスチック上に連続的な金属の第１層を形
   成し、さらにこの第１層の上に、金属酸化物を主成分と
   する第２層を形成した集熱板を用いた太陽熱集熱器。
2. （２）　　第２層として、Ｆｅ、Ｍｎ、（ｊ’ｕ、Ｏｒ
   、Ｃｏ、Ｎｉ。 群から選択した１種以上の金属酸化物を用い、アクリル
   系樹脂をバインダーとして、膜厚６μｍ以下にて形成し
   た集熱板を用いた特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集
   熱器。