JPS5844300B2

JPS5844300B2 - 太陽熱利用物の構成材における太陽熱選択吸収膜

Info

Publication number: JPS5844300B2
Application number: JP56158160A
Authority: JP
Inventors: 正隆佐藤; 秀一室岡; 芳文島尻
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1983-10-03
Also published as: JPS5860166A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、太陽熱利用物の構成材における太陽熱選択
吸収膜に関する。

太陽熱利用物の構成材における太陽熱選択吸収膜として
は、熱吸収率が大きく、しかも膜厚が薄くて所定の範囲
にあることが好ましい。

従来の太陽熱選択吸収膜としては、Ａｌ２Ｏ８層、Ｍｏ
層およびＡｌ２Ｏ３層からなるＡＭＡ皮膜に代表される
ような金属層と金属酸化物層とからなる多層膜、または
半導体層と金属酸化物層とからなる多層膜等がある。

ところが、従来の太陽熱選択吸収膜では、各層間に明確
な境界が存在するために、太陽光の干渉作用が大きくな
って熱吸収率が小さくなることがあった。

また、この干渉作用を小さくして熱吸収率を大きくする
ためには層の数を多くする必要がある。

また、層の数を多くするためには、多大な処理時間を必
要とした。

さらに、各層に用いる物質によっては各層間の密着性力
寸分てはない場合があった。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、太
陽熱吸収率が大きくかつ膜厚が薄くて太陽熱選択吸収膜
として好ましい膜厚範囲にあり、しかも金属もしくは半
導体層と金属酸化物層との密着性が良く、さらに短時間
で形成することのできる太陽熱利用物における太陽熱選
択吸収膜を提供することを目的とする。

この明細書において、構成材という用語には、太陽熱利
用物の集熱面に貼着される金属箔もしくは表面に金属皮
膜が形成されたプラスチックフィルム、太陽熱利用物の
集熱面を形成する板材、または集熱面を有する太陽熱利
用物の構成部材等を含むものとする。

太陽熱利用物としては、太陽熱集熱器、太陽熱温水器、
太陽熱温水屋根、太陽熱蓄熱体ないし壁などをあげるこ
とができる。

以下、この発明を、実施例を示す図面に基いて説明する
。

この実施例において、構成材は金属箔である。

第１図において、この発明による太陽熱利用物の構成材
における太陽熱選択吸収膜１は、金属箔２０表面に、基
層３と中間層４と表面層５とが上記順序で金属箔２側か
ら形成されてなるものである。

基層３を構成する物質６（以下第１構成物質という）は
ＣｒｓＮｉｐＦｅｓＣｏｎＡ１等
の金属またはＳｉ、Ｇｅ等の半導体であり、この基層３
は熱吸収の働きをする。

表面層５を構成する物質１（以下第２構成物質という）
はＣｒ２Ｏ３゜Ｎｉ２０３ｎＡ１２０３．ＳｉＯ□
、ＳｉＯ等の金属酸化物であり、この表面層５は反射防
止効果を有する誘電体層である。

中間層４は、第１構成物質６と第２構成物質７との混合
物からなるものであり、この中間層４における第１構成
物質６の濃度は、第２図に曲線Ｘで示されているように
、基層３側が１００％で表面層５に向って漸次低減して
いる。

また中間層４における第２構成物質７の濃度は、第２図
に曲線Ｙで示されているように、表面層５側がｉｏｏ％
で基層３に向って漸次低減している。

したがって、中間層４と基層３および表面層５との間に
は明確な境界が存在せず、しかも中間層４は、基層３０
表面層５側の部分と、表面層５０基層３側の部分とが互
いに混じり合ったようなものになる。

太陽熱選択吸収膜１の厚さは０．０５〜０．２μの範囲
内にあることが好ましく、特に０．１μ程度であること
が望ましい。

太陽熱選択吸収膜１の厚さを０．０５〜０．２μの範囲
内にする理由は、０．０５μ未満では熱吸収率が十分で
はなく、０．２μを越えると放射率が大きくなって、い
ずれの場合にも太陽熱選択吸収膜としての性能が十分で
はないからである。

太陽熱選択吸収膜１を、たとえば金属箔２０表面に形成
する場合、第３図または第４図に示された方法によって
行なわれる。

第３図に示された方法は、真空槽１１内の上部に、コイ
ル状金属箔１２を装着した巻戻しリール１３と、巻戻し
リール１３に装着されたコイル状金属箔１２から金属箔
２を巻取る巻取りリール１５とを同一水平面内でかつ互
いに平行に配置し、巻戻しリール１３および巻取りリー
ル１５の下方でかつ両リール１３，１５の間に、蒸着物
質を有する２つの蒸発源１６．１７を金属箔２０巻取り
方向に所定間隔を置いて配置し、真空中で金属箔２を巻
取りリール１５に巻取りながら、金属箔２における隣り
合う蒸着物質の蒸着範囲ａ、ｂが部分的に重複するよう
に、金属箔２に蒸着物質を蒸着させるものである。

上記において、第１蒸発源１６の蒸着物質としては基層
３を構成する第１構成物質６が用いられ、第２蒸発源１
Ｔの蒸着物質としては表面層５を構成する第２構成物質
７が用いられる。

また、上記において、第１構成物質６の金属箔２におけ
る蒸着範囲ａと、第２構成物質７の金属箔２における蒸
着範囲すとを部分的に重複するように（この重複部分を
範囲Ｃで示す）するためには、両蒸発源１６．１７間の
距離と、蒸発源１６．１７と金属箔２０巻取り面との距
離とを適当に調節すればよい。

たとえば、蒸発源１６゜１７と金属箔２０巻取り面との
距離が２５０間である場合には、両蒸発源１６．１７間
の距離を１００関以上とする。

また、上記において、第１構成物質６の蒸発速度ｖ１
と第２構成物質７の蒸発速度■２との比Ｖ１／Ｖ
２は、０．５〜１．０の範囲内にすることが好ましい。

上記の方法によれば、巻戻しリール１３から巻取りリー
ル１５に巻取られる過程において、金属箔２には、まず
範囲ａにて第１構成物質６が蒸着し、ついで重複部分Ｃ
にて第１構成物質６と第２構成物質７との混合物が蒸着
し、さらに範囲すにて第２構成物質７が蒸着して金属箔
２０表面に太陽熱選択吸収膜１が形成される。

次に、第３図の方法による具体例を示す。

この具体例において、金属箔２としては厚さ０．１１１
１１ｎ１幅１００ｗ、長さ３０ｍのアルミニウム箔を、
第１構成物質６としてはＣｒを、第２構成物質７として
はＣｒ２Ｏ３をそれぞれ用いる。

真空槽１１内の巻戻しリール１３には、真空槽１１内に
おいてスパッタクリーニング等により前処理が施されて
表面の酸化皮膜が除去されたコイル状アルミニウム箔１
２が装着されている。

また、アルミニウム箔２０巻取り面と第１蒸発源１６と
の距離を２５０藺、第１蒸発源１６と第２蒸発源１７と
の距離を１５０ｙｕｎとしておく。

そして、真空槽１１内を真空状態にし、巻取りリール１
５によりコイル状アルミニウム箔１２からアルミニウム
箔２を巻取りながら、真空蒸着法によって３ＯＡ／ｓｅ
ｅの速度で、アルミニウム箔２にＣｒおよびＣｒ２Ｏ３
を蒸着した。

このようにして厚さ０．１μ程度に形成された太陽熱選
択吸収膜１の太陽エネルギー吸収率は０．９３、放射率
は０．０６であった。

第４図に示された方法は、真空槽１１内の上部に、コイ
ル状金属箔１２を装着した巻戻しリール１３と巻戻しリ
ール１３に装着されたコイル状金属箔１２から金属箔２
を巻取る巻取りリール１５とを同一水平面内でかつ互い
に平行に配置し、巻戻しリール１３および巻取りリール
１５の下方テかつ両リール１３，１５の間に、蒸着物質
を有する蒸発源２１と酸素吹出口が上方を向いた酸素吹
出装置２２とを金属箔２０巻取り方向に所定間隔をおき
かつ後者が巻取りリール１５側にくるように配置し、真
空雰囲気において、金属箔２を巻取りリール１５に巻取
りながら、金属箔２における蒸着物質の蒸着範囲ｄと酸
素の吹付は範囲ｅとが部分的に重複するように、金属箔
２に蒸着物質を蒸着させるとともに酸素を吹付けるもの
である。

第４図において第３図に示されたものと同一物には同一
符号を付す。

上記において、蒸発源２１の蒸着物質としては基層３を
構成する第１構成物質６が用いられる。

また、上記において、金属箔２における第１構成物質６
の蒸着範囲ｄと酸素ガスの吹付は範囲ｅとが重複すると
（この重複部分を範囲ｆで示す）、この重複部分子にお
いては、金属箔２に、第１構成物質６と第１構成物質６
の酸化物との混合物が蒸着する。

上記の方法によれば、巻戻しリール１３かも巻取りリー
ル１３に巻取られる過程において、金属箔２には、まず
範囲ｄにて第１構成物質６が蒸着し、ついで範囲ｆにて
第１構成物質６と第１構成物質６の酸化物との混合物が
蒸着し、さらに範囲ｅにて範囲ｄおよびｆで形成された
蒸着層の表面が完全に酸化されて表面に金属酸化物、す
なわち第２構成物質７かもなる表面層４が形成されて太
陽熱選択吸収膜１がつくられる。

次に、第４図の方法による具体例を示す。

この具体例において、金属箔２としては厚さ０．１ｍ、
幅Ｌｏｏｍ、長さ３０ｍのアルミニウム箔を、第１構成
物質６としてＣｒをそれぞれ用いる。

まず、第３図に示された方法の具体例と同様にして前処
理を施したコイル状アルミニウム箔１２を巻戻しリール
１３に装着する。

そして、真空槽１１内を真空状態にして、巻取りリール
１５によりコイル状アルミニウム箔１２かもアルミニウ
ム箔を巻取りながら、真空蒸着法によって、５０Ａ／
ｓｅｅの速度で、アルミニウム箔２にＣｒを蒸着させ
るとともに酸素吹出装置２２上端の酸素吹出口からアル
ミニウム箔２に酸素を３０ｍ／ｍで吹付けた。

このようにしてアルミニウム箔２０表面に厚さ０．１μ
程度に形成された太陽熱選択吸収膜１の太陽エネルギー
吸収率は０．９２、放射率は０．０６であった。

上述のように、この発明による太陽熱利用物の構成材に
おける太陽熱選択吸収膜１は、太陽熱利用物の構成材２
０表面に、基層３と中間層４と表面層５とが上記順序で
構成材２側から形成され、基層３が金属または半導体か
らなるとともに表面層５が金属酸化物からなり、中間層
４が金属または半導体と金属酸化物との混合物からなる
とともにこの中間層４における金属または半導体の濃度
が基層３かも表面層５に向って漸次低減しかつ金属酸化
物の濃度が表面層５かも基層３に向って漸次低減したも
のであるから、上記中間層があたかも多層皮膜のような
作用をする。

したがって、従来の太陽熱選択吸収膜に比べて太陽光の
干渉作用が小さくなり、熱吸収率が大きくなる。

また、この発明による太陽熱選択吸収膜では、上記中間
層４の存在により、基層３と表面層５との密着性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による太陽熱利用物の構成材における
太陽熱選択吸収膜の横断面図、第２図は基層と表面層と
の間の中間層における画構成物質の濃度分布を示すグラ
フ、第３図はこの発明の太陽熱選択吸収膜を形成する第
１の方法を示す図、第４図は同じく第２の方法を示す図
である。１・・・・・・太陽熱選択吸収膜、２・・・・・・金属
箔（構成材）、３・・・・・・基層、４・・・・・・中
間層、５・・・・・・表面層、６．７・・・・・・構成
物質。

Claims

【特許請求の範囲】

１太陽熱利用物の構成材２０表面に、基層３と中間層
４と表面層５とが上記順序で構成材２側から形成され、
基層３が金属または半導体からなるとともに表面層５が
金属酸化物からなり、中間層４が金属または半導体と金
属酸化物との混合物からなり、この中間層４における金
属または半導体の濃度が基層３から表面層５に向って漸
次低減しかつ金属酸化物の濃度が表面層５かも基層３に
向って漸次低減している、太陽熱利用物の構成材におけ
る太陽熱選択吸収膜。