JPS6014275B2 - 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法 - Google Patents
太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法Info
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- JPS6014275B2 JPS6014275B2 JP50113747A JP11374775A JPS6014275B2 JP S6014275 B2 JPS6014275 B2 JP S6014275B2 JP 50113747 A JP50113747 A JP 50113747A JP 11374775 A JP11374775 A JP 11374775A JP S6014275 B2 JPS6014275 B2 JP S6014275B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、太陽熱利用集熱器の選択吸収性受熱面、殊に
鏡面を有する基板上に一定のの組成を有する金属組成物
の酸化被膜を一定の厚さ密着して形成した選択吸収性受
熱面に関する。
鏡面を有する基板上に一定のの組成を有する金属組成物
の酸化被膜を一定の厚さ密着して形成した選択吸収性受
熱面に関する。
太陽熱を鰹熟するに当って、受熱面に黒色塗料等の完全
黒体に近い物質を塗布し、その上部を赤外城においては
不透明であるが、可視城においては透明な物質にて覆う
ことにより、温室効果を利用して集熱する方法は、従来
からよく知られている。
黒体に近い物質を塗布し、その上部を赤外城においては
不透明であるが、可視城においては透明な物質にて覆う
ことにより、温室効果を利用して集熱する方法は、従来
からよく知られている。
なおこの方法において被覆物質は、温室効果と共に対流
伝導による熱損失を減少せしめる効果をも有する。しか
し、このような方法は集熱器運転温度が約５０ｑ０以下
の場合に用いられる方法であって、運転温度が上昇する
にしたがって、集熱器の集熱効率は大中に減少する欠点
を有する。
伝導による熱損失を減少せしめる効果をも有する。しか
し、このような方法は集熱器運転温度が約５０ｑ０以下
の場合に用いられる方法であって、運転温度が上昇する
にしたがって、集熱器の集熱効率は大中に減少する欠点
を有する。
この欠点を除去する方法としては受熱面として、太陽熱
放射の波長帯（０．３〜２．５〃ｍ）においては完全黒
体と同程度のェネルギ吸収率を有するが集熱器の運転温
度と同一温度の黒体放射の波長帯（１００℃運転温度の
場合、波長３〜５０仏ｍ）においては低い放射率となる
光学的分光特性を有する面（通常選択吸収面と呼ばれて
いる）を使用する事が知られている。
放射の波長帯（０．３〜２．５〃ｍ）においては完全黒
体と同程度のェネルギ吸収率を有するが集熱器の運転温
度と同一温度の黒体放射の波長帯（１００℃運転温度の
場合、波長３〜５０仏ｍ）においては低い放射率となる
光学的分光特性を有する面（通常選択吸収面と呼ばれて
いる）を使用する事が知られている。
この様な分光特性を有する面すなわち選択吸収面は自然
には得られがたくまたよく研摩した亜鉛あるいは空中で
自然に酸化された銅等は若干の選択吸収性を有するが黒
色塗料等の温室効果を利用した集熱器の欠点を補うのに
は十分ではない。
には得られがたくまたよく研摩した亜鉛あるいは空中で
自然に酸化された銅等は若干の選択吸収性を有するが黒
色塗料等の温室効果を利用した集熱器の欠点を補うのに
は十分ではない。
このため選択吸収面を人工的に作ることがなされている
。従来人工的に作られた選択吸収面としては、銅表面を
化成処理することにより銅表面に黒色酸化被膜を施した
もの、鰹鉛びき鉄板上に黒色ニッケルメッキを施したも
の、または真空蒸着法、スパッタリング法、アーク放電
法等によって鏡面基板上を可視域では不透明（すなわち
吸収率大）であるが赤外域では透明な物質で被覆しさら
に可視城での吸収をより良くする為に反射防止膜として
透明な物質で被覆したもの、たとえば、アルミニウム基
板上にシリコンを燕着し、さらにその上に反射防止膜と
してＳｉ０２を蒸着したものなどがある。薄膜の干渉作
用による反射防止効果をも持った選択吸収面の製作に当
っては、従来真空蒸着法による製作が最も確かな方法と
されていた。
。従来人工的に作られた選択吸収面としては、銅表面を
化成処理することにより銅表面に黒色酸化被膜を施した
もの、鰹鉛びき鉄板上に黒色ニッケルメッキを施したも
の、または真空蒸着法、スパッタリング法、アーク放電
法等によって鏡面基板上を可視域では不透明（すなわち
吸収率大）であるが赤外域では透明な物質で被覆しさら
に可視城での吸収をより良くする為に反射防止膜として
透明な物質で被覆したもの、たとえば、アルミニウム基
板上にシリコンを燕着し、さらにその上に反射防止膜と
してＳｉ０２を蒸着したものなどがある。薄膜の干渉作
用による反射防止効果をも持った選択吸収面の製作に当
っては、従来真空蒸着法による製作が最も確かな方法と
されていた。
なぜならば、各層の膜厚を制御しなければならなかった
事、各層をなす物質（単体あるいは化合物）を任意に選
択しなければならなかった事、言い換えれば適当な屈折
率を有する物質を密着せねばならなかつたからである。
もっとも、真空蒸着法によって生成した各層の密着性に
は問題が多く、このためスパッタリング法、アーク放電
法等の特殊蒸着法が開発されている。
事、各層をなす物質（単体あるいは化合物）を任意に選
択しなければならなかった事、言い換えれば適当な屈折
率を有する物質を密着せねばならなかつたからである。
もっとも、真空蒸着法によって生成した各層の密着性に
は問題が多く、このためスパッタリング法、アーク放電
法等の特殊蒸着法が開発されている。
．しかしながら、葵着法は生産能力およびコストの
面で難点があり、したがって蒸着法以外の方法によって
反射防止効果を有する選択受熱面の製作方法が試みられ
ており、この方法として化成処理０法（湿式及び乾式）
、メッキ法等がある。
面で難点があり、したがって蒸着法以外の方法によって
反射防止効果を有する選択受熱面の製作方法が試みられ
ており、この方法として化成処理０法（湿式及び乾式）
、メッキ法等がある。
メッキ法を例を取れば、太陽熱利用集熱器の選択吸収面
処理としては一般的な黒色ニッケルメッキ法がある。こ
れはアルミニウム又は亜鉛引き鉄板上にニッケル硫化物
又はニッケルと亜鉛との硫タイ的物被膜を生成し、その
選択吸収性と干渉作用による反射防止効果とを兼ね備え
るものである。また、化成処理法（緑式及び乾式）に例
を取れば、鉄板上の酸化被膜および本発明の不鉄鋼上の
酸化被膜は黒色ニッケルメッキ法による被膜と同０様な
機構により反射防止効果を兼ね備えた選択吸収性を有す
るものである。このような化成処理法およびメッキ法に
よって生成した被膜は前述した蒸着法および特殊蒸着法
によって生成した被膜と選択吸収を引き起こす機夕熊と
しては同じであるが、これらが選択吸収面として黍着法
、特殊蒸着法によるものに劣らない性能を有するために
は適正膜厚の設定が必要であった。
処理としては一般的な黒色ニッケルメッキ法がある。こ
れはアルミニウム又は亜鉛引き鉄板上にニッケル硫化物
又はニッケルと亜鉛との硫タイ的物被膜を生成し、その
選択吸収性と干渉作用による反射防止効果とを兼ね備え
るものである。また、化成処理法（緑式及び乾式）に例
を取れば、鉄板上の酸化被膜および本発明の不鉄鋼上の
酸化被膜は黒色ニッケルメッキ法による被膜と同０様な
機構により反射防止効果を兼ね備えた選択吸収性を有す
るものである。このような化成処理法およびメッキ法に
よって生成した被膜は前述した蒸着法および特殊蒸着法
によって生成した被膜と選択吸収を引き起こす機夕熊と
しては同じであるが、これらが選択吸収面として黍着法
、特殊蒸着法によるものに劣らない性能を有するために
は適正膜厚の設定が必要であった。
本発明は、したがって、選択吸収性を有しなおかつこれ
を更に良くする干渉作用による反射防止効果をも有する
被膜物質として一定組成を有する金属組成物の酸化物を
取り上げ、これを一定の特性の鏡面を有する基板上に適
性な膜厚で密着せしめて太陽熱利用集熱器の選択吸収性
受熱面を提供せんとするものである。
を更に良くする干渉作用による反射防止効果をも有する
被膜物質として一定組成を有する金属組成物の酸化物を
取り上げ、これを一定の特性の鏡面を有する基板上に適
性な膜厚で密着せしめて太陽熱利用集熱器の選択吸収性
受熱面を提供せんとするものである。
本発明で使用する一定組成を有する金属組成物はＣＯ．
００５−０．１５重量％、Ｓｉｏ．００５一１．５０重
量％、Ｍｈｏ．００５一１０．０の重量％、Ｃｒｌｌ．
００一２６．００重量％、Ｎｉ３．００一２２．０の重
量％、場合によってはＭｏｏ．７５一５．００重量％、
残部Ｆｅよりなる金属組成物である。
００５−０．１５重量％、Ｓｉｏ．００５一１．５０重
量％、Ｍｈｏ．００５一１０．０の重量％、Ｃｒｌｌ．
００一２６．００重量％、Ｎｉ３．００一２２．０の重
量％、場合によってはＭｏｏ．７５一５．００重量％、
残部Ｆｅよりなる金属組成物である。
か）る金属組成物は一般に不銭鋼として市販されており
、例えばＣＯ．００５−０．０頚重量％、Ｓｉｏ．００
５一１．００重量％、Ｍｎｏ．００５一２．０の重量％
、Ｎｉ８．００−１０．５０重量％、Ｃｒ１８．００−
２０．００重量％、残部Ｆｅ〔６８３ノＸｍｌｌ（ＩＳ
Ｏ），３０４（ＡＩＳＩ）．Ｓ渡 ３０４（ＪＩＳ）〕
：ＣＯ．００５−０．０８重量％、Ｓｉｏ．００５一１
．００重量％、Ｍｎｏ．００５−２．００重量％、Ｎｉ
ｌｏ．００−１４．００重量％、Ｃｒ１６．００一１８
．０の重量％＾ Ｍｏ２．００−３．０の重量％、残部
Ｆｅ〔６８３／Ｘｍ２０（ＩＳＯ），３１６（山ＳＩ）
，Ｓ嫌３１６（ＪＩＳ）〕がある。
、例えばＣＯ．００５−０．０頚重量％、Ｓｉｏ．００
５一１．００重量％、Ｍｎｏ．００５一２．０の重量％
、Ｎｉ８．００−１０．５０重量％、Ｃｒ１８．００−
２０．００重量％、残部Ｆｅ〔６８３ノＸｍｌｌ（ＩＳ
Ｏ），３０４（ＡＩＳＩ）．Ｓ渡 ３０４（ＪＩＳ）〕
：ＣＯ．００５−０．０８重量％、Ｓｉｏ．００５一１
．００重量％、Ｍｎｏ．００５−２．００重量％、Ｎｉ
ｌｏ．００−１４．００重量％、Ｃｒ１６．００一１８
．０の重量％＾ Ｍｏ２．００−３．０の重量％、残部
Ｆｅ〔６８３／Ｘｍ２０（ＩＳＯ），３１６（山ＳＩ）
，Ｓ嫌３１６（ＪＩＳ）〕がある。
これら金属組成物に類似する不鉄鋼種のものも使用でき
る。金属組成物として不鏡鋼を用いる場合、不銭鋼は熱
処理条件および顕微鏡組織によりマルテンサィト系、フ
ェライト系およびオーステナイト系に大別されるが、マ
ルテンサイト系不銭鋼は溶酸性に問題があり、集熟器と
しては好しくない。前記金属組成物の酸化物を製造する
方法には、１ 前記金属組成物の湿式及び乾式化成処理
法。２ 前記金属組成物例えば一定組成を有する不銭鋼
を該不鉄鋼以外の鏡面を有する基板上に密着させて化成
処理する方法。
る。金属組成物として不鏡鋼を用いる場合、不銭鋼は熱
処理条件および顕微鏡組織によりマルテンサィト系、フ
ェライト系およびオーステナイト系に大別されるが、マ
ルテンサイト系不銭鋼は溶酸性に問題があり、集熟器と
しては好しくない。前記金属組成物の酸化物を製造する
方法には、１ 前記金属組成物の湿式及び乾式化成処理
法。２ 前記金属組成物例えば一定組成を有する不銭鋼
を該不鉄鋼以外の鏡面を有する基板上に密着させて化成
処理する方法。
３ 前記金属組成物例えば一定組成を有する不銭鋼を活
性真空蒸着法、活性スパッタリング法、活性アーク放電
法等によって酸化させながら鏡面を有する基板上に密着
させ不銭鋼の酸化物被膜を形成させる方法がある。
性真空蒸着法、活性スパッタリング法、活性アーク放電
法等によって酸化させながら鏡面を有する基板上に密着
させ不銭鋼の酸化物被膜を形成させる方法がある。
前記方法のうち特に好ましい方法は酸性酸化法及びアル
カリ性酸化法である。
カリ性酸化法である。
ａ 酸性酸化法
酸化条件は次の如くである。
重クロム酸ナトリウムもしくは重
クロム酸カリウム又は無水クロム酸
１００〜４００夕／そ
硫酸 ４００〜８０Ｍ／そ温度
５ぴ０ないし沸点好ましくは ７
０〜１２０ｑ○浸債時間 ３〜４
０分ｂ アルカリ性酸化法酸化条件は次の如くである。
５ぴ０ないし沸点好ましくは ７
０〜１２０ｑ○浸債時間 ３〜４
０分ｂ アルカリ性酸化法酸化条件は次の如くである。
水酸化ナトリウム又はカリウム
１３０〜２００夕／ク
リン酸三ナトリウム又はカリウム
３０〜４０夕／Ｚ
亜硝酸ナトリウム又はカリウム２０〜３０タノク水酸化
第二鉄 １〜３夕／そ過酸化鉛
２０〜３０夕／そ温度
１００〜１１０℃浸贋時間 ３〜
３０分化成処理に際しては、被覆面を予じめ前処理する
ことが適当である。
第二鉄 １〜３夕／そ過酸化鉛
２０〜３０夕／そ温度
１００〜１１０℃浸贋時間 ３〜
３０分化成処理に際しては、被覆面を予じめ前処理する
ことが適当である。
処理方法には酸性酸化法では硝酸１客と水１客との混液
に１時間程度浸潰する方法、過塩素酸３０重量％と塩化
カリ１重量％との水溶液に２−３分浸贋する方法などが
ある。
に１時間程度浸潰する方法、過塩素酸３０重量％と塩化
カリ１重量％との水溶液に２−３分浸贋する方法などが
ある。
金属組成物として不銭鋼を用いる場合、どの条件でも生
成する酸化物は主としてオーステナィト系では（Ｆｅ，
Ｎｉ）０（ＦｅＣｒ）２０３類似の構成を有し欠格をも
ったスピネル型である。
成する酸化物は主としてオーステナィト系では（Ｆｅ，
Ｎｉ）０（ＦｅＣｒ）２０３類似の構成を有し欠格をも
ったスピネル型である。
次に金属組成物の酸化物を密着させる場合（鏡面を有す
る基板には特に制限はないが）次の諸要件を具備するこ
とが必要である。
る基板には特に制限はないが）次の諸要件を具備するこ
とが必要である。
１ 選択吸収面の特性（赤外城で反射率が高いこと）を
具備するため、酸化物は赤外城で透明で赤外線を照射す
れば酸化物を透過して基板で反射されること。
具備するため、酸化物は赤外城で透明で赤外線を照射す
れば酸化物を透過して基板で反射されること。
２ 酸化被膜の生長は基板の凹凸に左右されるが、生成
する被膜は堅く密着性が良いこと。
する被膜は堅く密着性が良いこと。
３ 可視および近赤外城において鏡面を有することで干
渉効果がぼけない。
渉効果がぼけない。
従って反射防止効果がしっかり現われる。
吸収に関しては粗面化した面においても吸収率が増すが
どちらの効果を重視するかの選択は製作者の選択による
。
どちらの効果を重視するかの選択は製作者の選択による
。
４ 基板の平滑さについては基板の赤外線放射を低くす
ることが必要で、そのためには赤外線に対して殆んど平
滑であることが必要である。
ることが必要で、そのためには赤外線に対して殆んど平
滑であることが必要である。
０ 銭面が過度に粕面化した場合には、選択吸収面の
吸収域が波長３〜８山ｍの赤外域まで達し分光特性上好
ましくない。
吸収域が波長３〜８山ｍの赤外域まで達し分光特性上好
ましくない。
基板の材料には例えば、各種金属板、不銭鋼板、合成樹
脂板などが使用される。
脂板などが使用される。
太陽放射の波夕長帯において吸収率が大（すなわち反射
率が４・）で赤外城における放射率が小（すなわち反射
率大）なる選択吸収面の分光的特性を十二分に発揮させ
る為には不鉄鋼酸化物を密着させる基板の密着前の面状
態が非常に重要なものとなる。０ 通常選択吸収面の性
能向上の為に、太陽放射の波長に対しては十分組面であ
り、赤外波長に対しては十分平滑な面が良しとされてい
るが、明確な実験的裏付けはなされていない。粗面化さ
れた面は繰り返し反射により吸収率を増すが干渉効果を
利用した反射防止膜にはマイナスの効果が予想される。
しかしこの事も実際は面の凹凸の程度によるものである
。したがって本発明の意図するところの１つは、種々の
面状態の基板に不鱗鋼酸化物を密着せしめ、その選択吸
収面としての性能を比較する事により密着前の基板の適
正な面状態を指定する事にある。
率が４・）で赤外城における放射率が小（すなわち反射
率大）なる選択吸収面の分光的特性を十二分に発揮させ
る為には不鉄鋼酸化物を密着させる基板の密着前の面状
態が非常に重要なものとなる。０ 通常選択吸収面の性
能向上の為に、太陽放射の波長に対しては十分組面であ
り、赤外波長に対しては十分平滑な面が良しとされてい
るが、明確な実験的裏付けはなされていない。粗面化さ
れた面は繰り返し反射により吸収率を増すが干渉効果を
利用した反射防止膜にはマイナスの効果が予想される。
しかしこの事も実際は面の凹凸の程度によるものである
。したがって本発明の意図するところの１つは、種々の
面状態の基板に不鱗鋼酸化物を密着せしめ、その選択吸
収面としての性能を比較する事により密着前の基板の適
正な面状態を指定する事にある。
適正な面枕態を指定する為の実験方法の一例を示せば、
すなわち基板としてＣＯ．００５−０．１２重量％、Ｓ
ｊｏ．００５−０．７５重量％、Ｍｍｏ．００５−１．
００重量％、Ｃｒ１６００−１８．０の重量％、および
残部Ｆｅよりなる金属組成物（各々ＪＩＳ−ＳＵＳ４３
０，ＡＩＳＩ−４３０，ＩＳＯ−抹ね／Ｘｍ８に相当）
を選び酸性酸化法（重クロム酸ナトリウム１００タノそ
、硫酸４００夕／夕、温度１０６−１０がＣ、３０〜３
９分浸濃処理）によって不銭鋼酸化物を密着せしめ密着
前の基板の面状態と太陽放射に対する吸収率（Ｑ）と黒
体放射に対する放射率（ご）、及び効率（り）との関係
を調べた。
すなわち基板としてＣＯ．００５−０．１２重量％、Ｓ
ｊｏ．００５−０．７５重量％、Ｍｍｏ．００５−１．
００重量％、Ｃｒ１６００−１８．０の重量％、および
残部Ｆｅよりなる金属組成物（各々ＪＩＳ−ＳＵＳ４３
０，ＡＩＳＩ−４３０，ＩＳＯ−抹ね／Ｘｍ８に相当）
を選び酸性酸化法（重クロム酸ナトリウム１００タノそ
、硫酸４００夕／夕、温度１０６−１０がＣ、３０〜３
９分浸濃処理）によって不銭鋼酸化物を密着せしめ密着
前の基板の面状態と太陽放射に対する吸収率（Ｑ）と黒
体放射に対する放射率（ご）、及び効率（り）との関係
を調べた。
ここで効率（り）とはり＝Ｑ「羊で表がれる（０：ステ
フアン舵レ ッマンの定数４．８８×１０‐８Ｋｃａｌ／め．ｈ・Ｋ
，Ｔ：絶対温度３７すＫＪ；日照量８０皿ｃａｌ／〆ｈ
。
フアン舵レ ッマンの定数４．８８×１０‐８Ｋｃａｌ／め．ｈ・Ｋ
，Ｔ：絶対温度３７すＫＪ；日照量８０皿ｃａｌ／〆ｈ
。
基板の面状態を指定するにあたってはＪＩＳ一Ｂ−０６
０１に規定されるＲａ（中心線平均あらさ）及びＲｚ（
十点平均あらさ）による。第１図は表面粗さの違いによ
る選択吸収面の分光反射特性の相異を示した。図中の番
号について表面あらさを詳述すると、曲線■はＲａが０
．３６ム、Ｒｚが３．５〃、曲線■はＲａが０．１９〃
、Ｒｚが０．６山、曲線■はＲａが０．１２仏、Ｒｚが
０．５ム、曲線■はＲａが０．０８ム、Ｒｚが０．３仏
、曲線■はＲａが０．０４〃、Ｒｚが０．１仏である。
図から明らかな様に表面粗さの変化に対し、可視領域で
は余り影響を受けないのに対し赤外領域では反射率に大
きく影響し、Ｒａ値；Ｒｚ値が４・さげれば小さい程高
い反射率を示す。第２図はＲａ値と吸収率（Ｑ）、放射
率（ご）、効率（り）との関係をあらわしたグラフであ
る。
０１に規定されるＲａ（中心線平均あらさ）及びＲｚ（
十点平均あらさ）による。第１図は表面粗さの違いによ
る選択吸収面の分光反射特性の相異を示した。図中の番
号について表面あらさを詳述すると、曲線■はＲａが０
．３６ム、Ｒｚが３．５〃、曲線■はＲａが０．１９〃
、Ｒｚが０．６山、曲線■はＲａが０．１２仏、Ｒｚが
０．５ム、曲線■はＲａが０．０８ム、Ｒｚが０．３仏
、曲線■はＲａが０．０４〃、Ｒｚが０．１仏である。
図から明らかな様に表面粗さの変化に対し、可視領域で
は余り影響を受けないのに対し赤外領域では反射率に大
きく影響し、Ｒａ値；Ｒｚ値が４・さげれば小さい程高
い反射率を示す。第２図はＲａ値と吸収率（Ｑ）、放射
率（ご）、効率（り）との関係をあらわしたグラフであ
る。
グラフが示すように吸収率（Ｑ）はＲａ値にあままり影
響を受けないが、放射率（ご）はＲａが０．０７山以下
で急激に減り、０．０７以上では比例的に増大する。又
効率（り）もＲａが０．０７ム付近から急激に増大し、
７５％以上の高い値を示す。この様にＲａが０．０７ム
以下の面状態を有する不鉄鋼を、黒色酸化処理して得ら
れる選択吸収面は非常に優れている。第３図はＲｚ値と
吸収率（Ｑ）、放射率（ご）、効率（り）（前記と同条
件）との関係を示したグラフである。グラフが示すよう
に吸収率（Ｑ）はＲｚ値に余り影響を受けないのに対し
放射率はＲｚが０．２仏以下で急激に減り、効率効率（
り）も０．２仏以下で７５％以上の高い値を示す事がわ
かる。この様にＲｚが０．２し以下の両状態を有する不
鉄鋼を黒色酸化処理して得られる選択吸収面は非常に壊
れている。前記した表面類さを有する鏡面は赤外城にお
いて十分平滑であり、拡散反射の半球反射（正反射と拡
散反射を合わせた反射）に対する比を小さくし、くり返
し反射による反射率の減衰を防ぐ結果７仏ｍ以上の波長
の赤外領域に対し８０％以上の半球反射率を示しト太陽
熱集熱板としての選択吸収性の向上に大きく寄与するも
のである。
響を受けないが、放射率（ご）はＲａが０．０７山以下
で急激に減り、０．０７以上では比例的に増大する。又
効率（り）もＲａが０．０７ム付近から急激に増大し、
７５％以上の高い値を示す。この様にＲａが０．０７ム
以下の面状態を有する不鉄鋼を、黒色酸化処理して得ら
れる選択吸収面は非常に優れている。第３図はＲｚ値と
吸収率（Ｑ）、放射率（ご）、効率（り）（前記と同条
件）との関係を示したグラフである。グラフが示すよう
に吸収率（Ｑ）はＲｚ値に余り影響を受けないのに対し
放射率はＲｚが０．２仏以下で急激に減り、効率効率（
り）も０．２仏以下で７５％以上の高い値を示す事がわ
かる。この様にＲｚが０．２し以下の両状態を有する不
鉄鋼を黒色酸化処理して得られる選択吸収面は非常に壊
れている。前記した表面類さを有する鏡面は赤外城にお
いて十分平滑であり、拡散反射の半球反射（正反射と拡
散反射を合わせた反射）に対する比を小さくし、くり返
し反射による反射率の減衰を防ぐ結果７仏ｍ以上の波長
の赤外領域に対し８０％以上の半球反射率を示しト太陽
熱集熱板としての選択吸収性の向上に大きく寄与するも
のである。
また不銭鋼に黒色酸化処理を施こす際、安定で均一な酸
化皮膜を得る為に金属素地の表面状態が均一である事が
必要である。厳密には不銭鋼は組織、成分、加工方法、
局部的熱処理、内部応力の分布が不均一で、表面状態が
均一でないのが普通であるからその点を解決しないと均
一な酸化皮膜が得られずむらを生ずる原因になっていた
が、本発明は、不銭鋼表面を鏡面仕上げする事により太
陽熱集熱板としての選択吸収性を向上させるのみならず
、研摩によって表面を均一にする事により前記の不均一
性の欠点を解消せしめる点およびその効果の重要性は大
きい。金属基板の表面加工は機械研摩、化学研摩、電解
研摩の方法によってなされる。次に金属組成物の酸化物
を基板に密着させる方法には次の方法がある。１ 一定
組成を有する不銭綱目体の表面を酸性酸化法又はアルカ
リ性酸化法で化成処理する法。
化皮膜を得る為に金属素地の表面状態が均一である事が
必要である。厳密には不銭鋼は組織、成分、加工方法、
局部的熱処理、内部応力の分布が不均一で、表面状態が
均一でないのが普通であるからその点を解決しないと均
一な酸化皮膜が得られずむらを生ずる原因になっていた
が、本発明は、不銭鋼表面を鏡面仕上げする事により太
陽熱集熱板としての選択吸収性を向上させるのみならず
、研摩によって表面を均一にする事により前記の不均一
性の欠点を解消せしめる点およびその効果の重要性は大
きい。金属基板の表面加工は機械研摩、化学研摩、電解
研摩の方法によってなされる。次に金属組成物の酸化物
を基板に密着させる方法には次の方法がある。１ 一定
組成を有する不銭綱目体の表面を酸性酸化法又はアルカ
リ性酸化法で化成処理する法。
２ 密着性を改善するためスパッタリング法、アーク放
電法などの特殊活性蒸着法。
電法などの特殊活性蒸着法。
この方法では活性化ガスとして酸素が使用され、酸素中
で蒸着すれば金属酸化物の被膜が得られる。
で蒸着すれば金属酸化物の被膜が得られる。
３ 金属組成物の酸化物粉末を可視光線および赤外線に
おいて比較的透明なバインダー例えばポリエチレン、ケ
イ素樹脂で接着させる方法。
おいて比較的透明なバインダー例えばポリエチレン、ケ
イ素樹脂で接着させる方法。
４ 不銭鋼以外の基板上に不銭鋼を密着させ、これらを
化成処理する方法。
化成処理する方法。
密着方法には例えば鉄板上にクロマィジング（クロムを
拡散浸透する方法）を施す方法、クラツドメタル等があ
る。次にこのようにして形成された一定組成を有する合
金属の酸化物薄膜による選択吸収性受熱面の分光学特性
および反射防止効果について説明する。
拡散浸透する方法）を施す方法、クラツドメタル等があ
る。次にこのようにして形成された一定組成を有する合
金属の酸化物薄膜による選択吸収性受熱面の分光学特性
および反射防止効果について説明する。
この選択吸収性受熱面の分光学的特性は、前述したよう
に、太陽放射の波長帯（０．３〜２．５ｒｍ）Ｊにおい
て反射が少なく赤外域（３〜５０ムｍ）において反射が
大きなものでなければならない。
に、太陽放射の波長帯（０．３〜２．５ｒｍ）Ｊにおい
て反射が少なく赤外域（３〜５０ムｍ）において反射が
大きなものでなければならない。
第４図は不銭鋼を利用した集熱板の１部の例を示し、鏡
面を有する基板上になんらかの膜が密着している場合の
入射光の空気−膿界面及び膜−基Ｚ板界面での反射状態
を示す。第４図において、空気中１から入射して釆る太
陽光線の一部は空気１一酸化物２の界面にて反射され反
射光４となる。
面を有する基板上になんらかの膜が密着している場合の
入射光の空気−膿界面及び膜−基Ｚ板界面での反射状態
を示す。第４図において、空気中１から入射して釆る太
陽光線の一部は空気１一酸化物２の界面にて反射され反
射光４となる。
太陽光線の残りは酸化物２中に吸収されて進行し、吸収
しきれない部分は酸２化物２−基板３との界面で反射さ
れ反射光５となる。反射光４と５とは互いに干渉し合い
酸化物の膜厚が適当な場合弱め合って反射防止効果を引
き起こす。〔６８３／Ｘｍ８（ＩＳＯ），４３０（ＮＳ
Ｉ），Ｓ雌４３０２（ＪＩＳ）〕に相当する組成を有す
る金属組成物を酸性酸化法（重クロム酸ナトリウム１０
０タノク、硫酸４００タノク、１０６〜１０８℃で３０
〜３５分間浸糟処理）によって化成処理したＦｅ３Ｑ（
Ｆｅ２０３・Ｆｅ０又はＦｅ３０４）及びクロムの酸化
物を主体とする不３銭鋼酸化物を鏡面基板上に密着させ
た面の干渉作用を無視した場合の分光反射特性を第６図
曲線６に示し、不鉄鋼酸化物自体の分光透過特性を第５
図に示す。
しきれない部分は酸２化物２−基板３との界面で反射さ
れ反射光５となる。反射光４と５とは互いに干渉し合い
酸化物の膜厚が適当な場合弱め合って反射防止効果を引
き起こす。〔６８３／Ｘｍ８（ＩＳＯ），４３０（ＮＳ
Ｉ），Ｓ雌４３０２（ＪＩＳ）〕に相当する組成を有す
る金属組成物を酸性酸化法（重クロム酸ナトリウム１０
０タノク、硫酸４００タノク、１０６〜１０８℃で３０
〜３５分間浸糟処理）によって化成処理したＦｅ３Ｑ（
Ｆｅ２０３・Ｆｅ０又はＦｅ３０４）及びクロムの酸化
物を主体とする不３銭鋼酸化物を鏡面基板上に密着させ
た面の干渉作用を無視した場合の分光反射特性を第６図
曲線６に示し、不鉄鋼酸化物自体の分光透過特性を第５
図に示す。
不銭鋼酸化被膜がある程度の膜厚を有して鏡面基板上に
密着している場合には、千渉効果を無視してもそれだけ
でかなりの選択吸収性を有する。また、干渉作用による
太陽熱放射の波長帯での反射率防止効果が充分起こりう
る様な膜腹にした場合には、その選択吸収面としての分
光反射特性はさらに良くなり第６図の曲線７に示すよう
になる。一般に、二種の光学特性の異なる物質の界面に
おける反射率を引き下げる為には、両者の間に両者の屈
折率の中間の屈折率を有し、透過性の譲電体物質をコー
ティングする事が行なわれている。
密着している場合には、千渉効果を無視してもそれだけ
でかなりの選択吸収性を有する。また、干渉作用による
太陽熱放射の波長帯での反射率防止効果が充分起こりう
る様な膜腹にした場合には、その選択吸収面としての分
光反射特性はさらに良くなり第６図の曲線７に示すよう
になる。一般に、二種の光学特性の異なる物質の界面に
おける反射率を引き下げる為には、両者の間に両者の屈
折率の中間の屈折率を有し、透過性の譲電体物質をコー
ティングする事が行なわれている。
完全に透過性のある物質であれ１よ干渉作用による吸収
帯は深く鋭いものであるが、誘電体と伝導体との中間的
物質であっても透過光が存在する限り干渉作用が現われ
る。不銭鋼酸化物は完全な誘電体物質ではないが不銭鋼
酸化物自体がかなりの選択性をもっているので干渉効果
も加え合わせると非常に優れた選択吸収面となる。鏡面
基板上にコーティングされている物質の屈折率をｎ，、
空気の屈折率を〜＝１、基板の屈折率をｎ２とすると、
下記の条件を満たす場合反射を最小にする事が出釆る。
ｎ苧＝ｎｏ．〜 ＝山 ……■ Ｍ＝今，３；，５三，守， ‐‐‐‐‐‐■この■
式において、ｄはコーティングされる物質の願を示し、
ｎ，ｄ＝うは一次の吸収帯の分光反射曲線上の位置を示
すものである。
帯は深く鋭いものであるが、誘電体と伝導体との中間的
物質であっても透過光が存在する限り干渉作用が現われ
る。不銭鋼酸化物は完全な誘電体物質ではないが不銭鋼
酸化物自体がかなりの選択性をもっているので干渉効果
も加え合わせると非常に優れた選択吸収面となる。鏡面
基板上にコーティングされている物質の屈折率をｎ，、
空気の屈折率を〜＝１、基板の屈折率をｎ２とすると、
下記の条件を満たす場合反射を最小にする事が出釆る。
ｎ苧＝ｎｏ．〜 ＝山 ……■ Ｍ＝今，３；，５三，守， ‐‐‐‐‐‐■この■
式において、ｄはコーティングされる物質の願を示し、
ｎ，ｄ＝うは一次の吸収帯の分光反射曲線上の位置を示
すものである。
不銭鋼を第４図に示す基板３として選べばその屈折率ｎ
２は３．５〜３．９であり、不鏡鋼酸化物の屈折率ｎ，
を偏光解析装置にて測定した結果は２．０〜２．５であ
った。
２は３．５〜３．９であり、不鏡鋼酸化物の屈折率ｎ，
を偏光解析装置にて測定した結果は２．０〜２．５であ
った。
この不銭鋼酸化被膜の屈折率の値（２．０〜２．５）は
上記条件式■を完全に満足するものではなく、腰の光学
的厚さが＾／４になる第１次の吸収帯における反射率が
０％にはならないが、第７図に示すごとく曲線８，９の
様な陵れた選択特性が得られる。
上記条件式■を完全に満足するものではなく、腰の光学
的厚さが＾／４になる第１次の吸収帯における反射率が
０％にはならないが、第７図に示すごとく曲線８，９の
様な陵れた選択特性が得られる。
第７図は、第１次の吸収帯を太陽熱放射の最大波長（約
０．５山ｍ）の所に持たせた場合の分光反射率曲線８と
、波長約０．８２ｍの所に持たせた場合の分光反射率曲
線９を示している。
０．５山ｍ）の所に持たせた場合の分光反射率曲線８と
、波長約０．８２ｍの所に持たせた場合の分光反射率曲
線９を示している。
曲線８に示される様に、１次の吸収帯１１を太陽熱放射
の最大波長すなわち０．５仏ｍに置いた場合が最も良い
選択吸収特性を示すかのように考えられるが、太陽熱放
射の波長に対するヱネルギ分布を考えると１次の吸収帯
を波長約０．８ムｍに置いた方が吸収率の大きな選択面
が縛られる。
の最大波長すなわち０．５仏ｍに置いた場合が最も良い
選択吸収特性を示すかのように考えられるが、太陽熱放
射の波長に対するヱネルギ分布を考えると１次の吸収帯
を波長約０．８ムｍに置いた方が吸収率の大きな選択面
が縛られる。
事実、大気質量２における曲線８，９の太陽熱放射に対
する吸収率（Ｑ）を算出してみると、曲線８においては
Ｑ＝０．９０曲線９においてはｑ＝０．９４が得られた
。なお長波長城における放射率（・）は両者共にご：０
．１２とほぼ同一の値が得られる。
する吸収率（Ｑ）を算出してみると、曲線８においては
Ｑ＝０．９０曲線９においてはｑ＝０．９４が得られた
。なお長波長城における放射率（・）は両者共にご：０
．１２とほぼ同一の値が得られる。
また曲線８，９における第１次吸収帯の谷１１の深さお
よび光学的膜厚が＾／２である第１次の山１２の高さは
、おのおの酸化被膜及び基板の光学定数の波長に対する
分散の為若干の相異を生ずるが、この事からも第１次吸
収帯を０．５山ｍよりむしろ０．８ムｍに置いた方が良
いという理由の一つになる。すなわち曲線９における第
１次吸収帯１１の谷の深さは曲線８における第１次吸収
帯１１の谷の深さよりも深く、一方曲線９における第１
次の山１２の高さは曲線８における第１次の山１２の高
さよりも低いという結果を得た。なお、第７図の曲線１
０は１００℃の運転温度を有する選択吸収面の理想的分
光反射特性を示す。
よび光学的膜厚が＾／２である第１次の山１２の高さは
、おのおの酸化被膜及び基板の光学定数の波長に対する
分散の為若干の相異を生ずるが、この事からも第１次吸
収帯を０．５山ｍよりむしろ０．８ムｍに置いた方が良
いという理由の一つになる。すなわち曲線９における第
１次吸収帯１１の谷の深さは曲線８における第１次吸収
帯１１の谷の深さよりも深く、一方曲線９における第１
次の山１２の高さは曲線８における第１次の山１２の高
さよりも低いという結果を得た。なお、第７図の曲線１
０は１００℃の運転温度を有する選択吸収面の理想的分
光反射特性を示す。
更に、前述した不鏡鋼酸化物の屈折率について説明を付
け加えると、不銭鋼酸化物は不銭鋼上で特定方向に成長
したもので多孔性の物質であった。多孔性の物質の場合
、その屈折率は多孔比が２大きくなればなるほど空気の
屈折率に近づき、多孔比が小さくなるほどその物質自体
の屈折率に近づく。マグネタィト（Ｆｅ３０４）の屈折
率は可視域において２．４〜２．５であり、偏光解析装
置より得られた不銭鋼酸化物の屈折率は２．０〜２．５
であった。２これは不銭鋼酸化物の多孔比が０〜２０％
である率を意味し、このことは透過型電子顕微鏡等によ
る観察でも示された。
け加えると、不銭鋼酸化物は不銭鋼上で特定方向に成長
したもので多孔性の物質であった。多孔性の物質の場合
、その屈折率は多孔比が２大きくなればなるほど空気の
屈折率に近づき、多孔比が小さくなるほどその物質自体
の屈折率に近づく。マグネタィト（Ｆｅ３０４）の屈折
率は可視域において２．４〜２．５であり、偏光解析装
置より得られた不銭鋼酸化物の屈折率は２．０〜２．５
であった。２これは不銭鋼酸化物の多孔比が０〜２０％
である率を意味し、このことは透過型電子顕微鏡等によ
る観察でも示された。
したがって、干渉作用による反射防止効果をも兼ね備え
た不銭鋼酸化被膜の適正膜厚（ｄｃ）３は、膜の光学的
厚さｎ，ｄが１２５０ＡＳｎ，ｄＳ２５００Ａで、屈折
率（ｎ，）を２．０Ｓｎ，ミ２．５とすると、５００Ａ
ミｄＳＩ２５０Ａとなる。
た不銭鋼酸化被膜の適正膜厚（ｄｃ）３は、膜の光学的
厚さｎ，ｄが１２５０ＡＳｎ，ｄＳ２５００Ａで、屈折
率（ｎ，）を２．０Ｓｎ，ミ２．５とすると、５００Ａ
ミｄＳＩ２５０Ａとなる。
適正膜厚がこの範囲から若干ずれた場合でも選択吸収面
としての性能はかなりのものがあるため、適正膜厚の範
囲を５００Ａ〜３２０００Ａしても何等差しつかえない
。この値は、基板として不鉄鋼を選んだ場合のみでなく
、不銭鋼以外適当な鏡面を有する基板上に不銭鋼酸化被
膜を密着せしめた場合も有効である。
としての性能はかなりのものがあるため、適正膜厚の範
囲を５００Ａ〜３２０００Ａしても何等差しつかえない
。この値は、基板として不鉄鋼を選んだ場合のみでなく
、不銭鋼以外適当な鏡面を有する基板上に不銭鋼酸化被
膜を密着せしめた場合も有効である。
この場合、基板の屈折率が４．０以上の高い値４を示す
材料を基板として選んだ場合には、基板として不銭鋼を
使用した場合よりも一層優れた選択吸収面となる。次に
不銭鋼面を化成処理して不鍵鋼面上に酸化被膜を密着さ
せる方法において、適正の膜厚く５００〜２０００Ａ）
が得られる酸化条件を選べば干渉作用による反射防止効
果をも兼ね備えたすぐれた分光反射特性を有する選択吸
収面が得られることを実証するため次の実験をおこなっ
た。
材料を基板として選んだ場合には、基板として不銭鋼を
使用した場合よりも一層優れた選択吸収面となる。次に
不銭鋼面を化成処理して不鍵鋼面上に酸化被膜を密着さ
せる方法において、適正の膜厚く５００〜２０００Ａ）
が得られる酸化条件を選べば干渉作用による反射防止効
果をも兼ね備えたすぐれた分光反射特性を有する選択吸
収面が得られることを実証するため次の実験をおこなっ
た。
〔脇３／Ｘｍ８（ＩＳＯ），４３０（ＡＩＳＩ），ＳＵ
Ｓ４３０（ＪＩＳ）〕に相当する組成の不銭鋼を■，佃
の組成を有する処理液にて化成処理して不鉄鋼上に酸化
被膜を密着させるに当り、処理時間をかえた多くの試料
の分光反射特性を調べ干渉作用による吸収帯の移動及び
それぞれの試料の太陽放射（大気質量２）に対する吸収
率、集熟器運転温度（５０〜１００℃の場合）の場合と
同一の黒体放射による放射率（ご）の算出を行ない、適
正な吸収率および放射率と膜厚との関係を調べた。
Ｓ４３０（ＪＩＳ）〕に相当する組成の不銭鋼を■，佃
の組成を有する処理液にて化成処理して不鉄鋼上に酸化
被膜を密着させるに当り、処理時間をかえた多くの試料
の分光反射特性を調べ干渉作用による吸収帯の移動及び
それぞれの試料の太陽放射（大気質量２）に対する吸収
率、集熟器運転温度（５０〜１００℃の場合）の場合と
同一の黒体放射による放射率（ご）の算出を行ない、適
正な吸収率および放射率と膜厚との関係を調べた。
化成処理条件は次の如くであった。
風重クロム酸ナトリウム １００タノク硫酸
４００夕／そ処理温度
１０６〜１０８こ○脚無水クロム酸
２５０夕／そ硫酸
５００タノク処理温度
７０ｑｏ第８図は光学的膜厚（〜ｄ）がｎ・
ｄ＝うなる・次吸収帯の位置の移動を測定する事によっ
て得られた膜厚と処理時間との関係を示す。
４００夕／そ処理温度
１０６〜１０８こ○脚無水クロム酸
２５０夕／そ硫酸
５００タノク処理温度
７０ｑｏ第８図は光学的膜厚（〜ｄ）がｎ・
ｄ＝うなる・次吸収帯の位置の移動を測定する事によっ
て得られた膜厚と処理時間との関係を示す。
屈折率については前述した２．０〜２．５の値の中間値
２．２を使用している。第８図において、曲線１３は処
理条件■によるものであり、曲線１４は処理条件佃によ
るものである。
２．２を使用している。第８図において、曲線１３は処
理条件■によるものであり、曲線１４は処理条件佃によ
るものである。
第９図は、太陽熱放射に対する吸収率（Ｑ）及び袋熱器
運転温度と同一温度（この場合１００℃）における黒体
放射に対する放射率（ご）と膜厚との関係を示す。
運転温度と同一温度（この場合１００℃）における黒体
放射に対する放射率（ご）と膜厚との関係を示す。
第９図において、曲線１５は吸収率（Ｑ）に対するもの
であり、また曲線１６は放射率（ｚ）に対するものであ
る。
であり、また曲線１６は放射率（ｚ）に対するものであ
る。
吸収率（Ｑ）は膜厚５００〜２０００Ａにおいて０．８
０以上を示し、約９００Ａ、すなわち干渉作用による第
１吸収帯が０．８仏ｍの場合における吸収率０．９４を
示す。膜厚１０００Ａを過ぎると吸収率はゆるやかに減
少する。放射率（ご）は膜厚約１５００Ａまでゆるやか
に増加するが、２０００Ａを越えると０．２〆上となる
。
０以上を示し、約９００Ａ、すなわち干渉作用による第
１吸収帯が０．８仏ｍの場合における吸収率０．９４を
示す。膜厚１０００Ａを過ぎると吸収率はゆるやかに減
少する。放射率（ご）は膜厚約１５００Ａまでゆるやか
に増加するが、２０００Ａを越えると０．２〆上となる
。
第９図から明らかな様に、不銭鋼酸化被膜の膜厚が５０
０〜２０００Ａの場合は充分優れた選択吸収面が得られ
る。以上のように化成処理方法に関係なく膜厚が５００
〜２０００Ａの場合には優れた諸特性を有する選択吸収
面が得られることがわかった。
０〜２０００Ａの場合は充分優れた選択吸収面が得られ
る。以上のように化成処理方法に関係なく膜厚が５００
〜２０００Ａの場合には優れた諸特性を有する選択吸収
面が得られることがわかった。
例
〔聡３／Ｘｍ８（ＩＳＯ），４３０（ＡＩＳＩ），ＳＵ
Ｓ４３０（ＪＩＳ）〕と〔斑３／Ｘｍｌｌ（ＩＳＯ），
３０４（山ＳＩ），ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）〕で代表さ
れるフェライト系及びＺオーステナィト系不銭鋼に次の
条件で化成酸化して酸化皮膜を形成させた。
Ｓ４３０（ＪＩＳ）〕と〔斑３／Ｘｍｌｌ（ＩＳＯ），
３０４（山ＳＩ），ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）〕で代表さ
れるフェライト系及びＺオーステナィト系不銭鋼に次の
条件で化成酸化して酸化皮膜を形成させた。
酸化条件
重クロム酸ナトリウム １００夕／そ硫酸
４００タノクＺ１０６〜１０ぱ
０にて３０〜３５分浸濃処理。
４００タノクＺ１０６〜１０ぱ
０にて３０〜３５分浸濃処理。
得られた選択吸収面と他の選択吸収面との分光反射特性
を比較し、その結果を第１０図に示した。第１０図にお
いて、曲線■はフェライト系不銭２鋼に酸化皮膜を施し
た吸収面の分光反射特性を、曲線■は本発明によるオー
ステナィト系不銭鋼に酸化皮膜を施した吸収面の分光反
射特性を示す。
を比較し、その結果を第１０図に示した。第１０図にお
いて、曲線■はフェライト系不銭２鋼に酸化皮膜を施し
た吸収面の分光反射特性を、曲線■は本発明によるオー
ステナィト系不銭鋼に酸化皮膜を施した吸収面の分光反
射特性を示す。
曲線■は銅にアルカリ化成酸化法にて酸化皮膜を施した
吸収面の分光反射特性を、曲線■は鉄に通２当なストラ
イクメッキを施した後黒色ニッケルメッキを施した吸収
面の分光反射特性を示す。曲線■は１００午○の運転温
度を有する集熱器の選択吸収面の理想的分光反射特性で
ある。銅の酸化皮膜を施した吸収面は波長４ム以上で３
の長波長側で非常に高い反射率を示すが、太陽放射の波
長帯（０．３〜２．５山ｍ）においては、拡散反射率も
含めると不銭鋼表面に酸化皮膜を施した吸収面（曲線■
及び■）よりも３〜５％高い反射率を示す。
吸収面の分光反射特性を、曲線■は鉄に通２当なストラ
イクメッキを施した後黒色ニッケルメッキを施した吸収
面の分光反射特性を示す。曲線■は１００午○の運転温
度を有する集熱器の選択吸収面の理想的分光反射特性で
ある。銅の酸化皮膜を施した吸収面は波長４ム以上で３
の長波長側で非常に高い反射率を示すが、太陽放射の波
長帯（０．３〜２．５山ｍ）においては、拡散反射率も
含めると不銭鋼表面に酸化皮膜を施した吸収面（曲線■
及び■）よりも３〜５％高い反射率を示す。
これに対して本発明による曲線■で示さ３れているフェ
ライト系不鏡鋼でなる選択吸収面では波長２．０仏ｍ以
下ではその反射率はほとんどわずかであり、それ以上の
波長城での反射率はかなり高く銅でなる選択吸収面と比
較してもそれほど差のない良好な選択吸収面が得られる
。さらに曲線■で示されるようにオーステナィト系不銭
鋼による選択吸収面はフェライト系不鉄鋼による選択吸
収面と比較して集熱器運転温度と同一温度の黒体放射の
波長帯における反射率とが若干下回る為選択吸収面とし
ての分光特性は多少劣るが、オーステナィト系不銭鋼の
優れた耐蝕性、溶接性を考えると太陽熱菊熱器の選択吸
収面として充分商品化の価値を有するものである。この
ように本発明によるオーステナイト系不銭鋼による選択
吸収面は良好な分光特性を有しかつ不銭鋼のもつ独自の
耐蝕性および耐熱性と同等な性能を維持できるので太陽
熱利用集熱器の選択吸収面として有利に使用できる。
ライト系不鏡鋼でなる選択吸収面では波長２．０仏ｍ以
下ではその反射率はほとんどわずかであり、それ以上の
波長城での反射率はかなり高く銅でなる選択吸収面と比
較してもそれほど差のない良好な選択吸収面が得られる
。さらに曲線■で示されるようにオーステナィト系不銭
鋼による選択吸収面はフェライト系不鉄鋼による選択吸
収面と比較して集熱器運転温度と同一温度の黒体放射の
波長帯における反射率とが若干下回る為選択吸収面とし
ての分光特性は多少劣るが、オーステナィト系不銭鋼の
優れた耐蝕性、溶接性を考えると太陽熱菊熱器の選択吸
収面として充分商品化の価値を有するものである。この
ように本発明によるオーステナイト系不銭鋼による選択
吸収面は良好な分光特性を有しかつ不銭鋼のもつ独自の
耐蝕性および耐熱性と同等な性能を維持できるので太陽
熱利用集熱器の選択吸収面として有利に使用できる。
またオーステナィト系不鉄鋼上に化成酸化法にて施され
た酸化皮膜は均一な安定した皮膜であり不銭鋼本来の耐
貧虫性を減ずる事はない。さらに不鉄鋼以外の物質を基
板とした場合にも集熱板としての耐熱性は不銭鋼を基板
とした場合と類似な性能が得られる。次に本発明による
オーステナィト系不銭鋼による選択吸収面を使用する好
適な太陽熱利用製熱器の構造を示す断面図を第１１図に
示す。図中矢印で示すように上方より入射して来る太陽
光線は保温及び大気曝露を防止する為の透過性の良いガ
ラス又はアクリル系樹脂等の合成樹脂透明体１（１枚な
いし３枚の透明体よりなる）を透過し空気層２を通って
、本発明によるオーステナィト系不鏡鋼の酸化被膜３に
て吸収され熱に変換される。
た酸化皮膜は均一な安定した皮膜であり不銭鋼本来の耐
貧虫性を減ずる事はない。さらに不鉄鋼以外の物質を基
板とした場合にも集熱板としての耐熱性は不銭鋼を基板
とした場合と類似な性能が得られる。次に本発明による
オーステナィト系不銭鋼による選択吸収面を使用する好
適な太陽熱利用製熱器の構造を示す断面図を第１１図に
示す。図中矢印で示すように上方より入射して来る太陽
光線は保温及び大気曝露を防止する為の透過性の良いガ
ラス又はアクリル系樹脂等の合成樹脂透明体１（１枚な
いし３枚の透明体よりなる）を透過し空気層２を通って
、本発明によるオーステナィト系不鏡鋼の酸化被膜３に
て吸収され熱に変換される。
変換された熱は片面に酸化被膜が密着している基板４及
びこれに圧嬢、溶接、拡散接合などの方法で接合された
他の材料５を通って空気又は水等の熱煤に伝導される。
６は保温の為の空気層であり、７はグラスウール、アス
ベスト、又はハニカム構造を利用した断熱層である。
びこれに圧嬢、溶接、拡散接合などの方法で接合された
他の材料５を通って空気又は水等の熱煤に伝導される。
６は保温の為の空気層であり、７はグラスウール、アス
ベスト、又はハニカム構造を利用した断熱層である。
本発明によるオーステナィト系不鉄鋼を化学的に酸化し
てなる選択吸収面を上記の構造を有する太陽熱利用集熱
器に使用する場合優れた集熱効果が得られた。
てなる選択吸収面を上記の構造を有する太陽熱利用集熱
器に使用する場合優れた集熱効果が得られた。
本発明の選択吸収面の特長を示せば次の如くである。
材料として不銭鋼を用いる場合耐久性、耐熱性、耐蝕性
、密着性にすぐれている。
、密着性にすぐれている。
ｉ 従来の銅酸化物を用いるのに比較して、銅酸化物で
は１８０〜２０び０（２４ｈｒ）では分光特性の劣化は
少ないが表面組識変化により変色し２１０℃以上（２心
ｒ）では表面組識破壊により分光特性値も劣化するが本
発明の選択吸収面にはかかる諸現象は見られない。
は１８０〜２０び０（２４ｈｒ）では分光特性の劣化は
少ないが表面組識変化により変色し２１０℃以上（２心
ｒ）では表面組識破壊により分光特性値も劣化するが本
発明の選択吸収面にはかかる諸現象は見られない。
０ 節酸化物を用いた選択吸収面では２ケ月間大気中に
曝露し表面状態と分光特性の変化を観察した結果雨水に
よる表面組識の劣化が激しく、酸化物層の剥離現象が起
る。
曝露し表面状態と分光特性の変化を観察した結果雨水に
よる表面組識の劣化が激しく、酸化物層の剥離現象が起
る。
又分光特性においても赤外領域での放射率が極度に悪く
なり、放射率の値が非常に高くなり選択吸収面としての
性能を著しく欠くが本発明の選択吸収面ではかかる現象
は観察されなかった。本発明の要旨は特許請求の範囲に
記載の如くで′あるが以下の実施の態様を有する。
なり、放射率の値が非常に高くなり選択吸収面としての
性能を著しく欠くが本発明の選択吸収面ではかかる現象
は観察されなかった。本発明の要旨は特許請求の範囲に
記載の如くで′あるが以下の実施の態様を有する。
○ー 金属組成物はＣＯ．００５−０．０母重量％、Ｓ
ｉｏ．００５−１．００重量％、Ｍｎｏ．００５−２．
０の重量％、Ｎｉ８００−１０．５０重量％、Ｃｒ１８
００−２０．００重量％、残部Ｆｅより成る不鉄鋼であ
る特許請求の範囲第１項記載の選択吸収面。
ｉｏ．００５−１．００重量％、Ｍｎｏ．００５−２．
０の重量％、Ｎｉ８００−１０．５０重量％、Ｃｒ１８
００−２０．００重量％、残部Ｆｅより成る不鉄鋼であ
る特許請求の範囲第１項記載の選択吸収面。
‘２１ 金属組成物はＣＯ．００５一０．０塁重量％、
Ｓｉｏ．００５−１．０の重量％、Ｍｎｏ．００５−２
．０の重量％、Ｎｉｌｏ．００一１４．００重量％、Ｃ
ｒ１６．００−１８．００重量％、Ｍ０２．００一３．
０の重量％、残部Ｆｅより成る不銭鋼である特許請求の
範囲第１項記載の選択吸収面。
Ｓｉｏ．００５−１．０の重量％、Ｍｎｏ．００５−２
．０の重量％、Ｎｉｌｏ．００一１４．００重量％、Ｃ
ｒ１６．００−１８．００重量％、Ｍ０２．００一３．
０の重量％、残部Ｆｅより成る不銭鋼である特許請求の
範囲第１項記載の選択吸収面。
‘３’基板の表面加工は機械研摩、化学研摩、電解研摩
の方法によって実施される特許請求の範囲第２項および
第３項のいずれかに記載の選択吸収面。
の方法によって実施される特許請求の範囲第２項および
第３項のいずれかに記載の選択吸収面。
第１図は表面粗さの違いによる選択吸収面の分光反射特
性を示す図、第２図はＲａ値と吸収率（Ｑ）、放射率（
ご）、効率（刀）との関係を示す図、第３図はＲｚ値と
吸収率（Ｑ）、放射率（ご）、効率（り）との関係を示
す図、第４図は不０銭鋼を利用した巣熱板の１例を示す
図、第５図は不鉄鋼酸化物の分光透過性を示した図、第
６図は干渉作用を無視した場合の分光反射特性および干
渉作用を考慮した場合の分光特性を示す図、第７図は波
長と反射率との関係を示す図、第８図は膜厚と処理時間
との関係を示す図、第９図は吸収率（Ｑ）および放射率
（ご）と膜厚との関係を示す図、第１０図は本発明によ
るオーステナィト系酸化膜を利用した選択吸収面の分光
反射特性を示す図、および第１１図は本発明の太陽熱利
用集熱器の断面図である。 解１図 総Ｚ図 知３図 第４図 潔５図 弟６図 第８図 ※７図 第１１図 斑９図 第１０図
性を示す図、第２図はＲａ値と吸収率（Ｑ）、放射率（
ご）、効率（刀）との関係を示す図、第３図はＲｚ値と
吸収率（Ｑ）、放射率（ご）、効率（り）との関係を示
す図、第４図は不０銭鋼を利用した巣熱板の１例を示す
図、第５図は不鉄鋼酸化物の分光透過性を示した図、第
６図は干渉作用を無視した場合の分光反射特性および干
渉作用を考慮した場合の分光特性を示す図、第７図は波
長と反射率との関係を示す図、第８図は膜厚と処理時間
との関係を示す図、第９図は吸収率（Ｑ）および放射率
（ご）と膜厚との関係を示す図、第１０図は本発明によ
るオーステナィト系酸化膜を利用した選択吸収面の分光
反射特性を示す図、および第１１図は本発明の太陽熱利
用集熱器の断面図である。 解１図 総Ｚ図 知３図 第４図 潔５図 弟６図 第８図 ※７図 第１１図 斑９図 第１０図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ０．００５−０．１５重量％、Ｓｉ０．００５−
１．５０重量％、Ｍｎ０．００５−１０．００重量％、
Ｃｒ１１．００−２６．００重量％、Ｎｉ３．００−２
２．００重量％、場合によってはＭｏ０．７５−５．０
０重量％、残部Ｆｅよりなる金属組成物の酸化物であっ
て、５００−２０００Åの膜厚を有し、しかも０．３な
いし２．５μｍの波長帯において高エネルギー吸収率を
示し、また３ないし５０μｍの波長帯において低エネル
ギー放射率を示す被覆を鏡面を有する基板上に施し、該
鏡面を有する基板はＪＩＳＢ０６０１に規定される表面
あらさＲａが０．０７μ以下またはＲｚが０．２μ以下
である表面状態を有することを特徴とする太陽熱利用集
熱器の選択吸収面。 ２ Ｃ０．００５−０．１５重量％、Ｓｉ０．００５−
１．５０重量％、Ｍｎ０．００５−１０．００重量％、
Ｃｒ１１．００−２６．００重量％、Ｎｉ３．００−２
２．００重量％、場合によってはＭｏ０．７５−５．０
０重量％、残部Ｆｅよりなる組成を有し、しかもＪＩＳ
Ｂ０６０１に規定される表面あらさＲａが０．０７μ以
下またはＲＺが０．２μ以下である表面状態を有する不
銹鋼板を１００−４００ｇ／ｌの重クロム酸ナトリウム
又は重クロム酸カリウムまたは無水クロム酸と４００−
８００ｇ／ｌの硫酸との酸性浴中で温度５０℃ないし沸
点、浸漬時間３〜４０分間化成処理して膜厚５００〜２
０００Åの酸化皮膜を形成させることを特徴とする太陽
熱利用集熱器の選択吸収面の製法。 ３ Ｃ０．００５−０．１５重量％、Ｓｉ０．００５−
１．５０重量％、Ｍｎ０．００５−１０．００重量％、
Ｃｒ１１．００−２６．００重量％、Ｎｉ３．００−２
２．００重量％、場合によってはＭｏ０．７５−５．０
０重量％、残部Ｆｅよりなる組成を有し、しかもＪＩＳ
Ｂ０６０１に規定される表面あらさＲａが０．０７μ以
下またはＲＺが０．２以下である表面状態を有する不銹
鋼板を水酸化ナトリウム又はカリウム１３０〜２００ｇ
／ｌ、リン酸三ナトリウム又はカリウム３０〜４０ｇ／
ｌ、亜硝酸ナトリウム又はカリウム２０〜３０ｇ／ｌ、
水酸化第二鉄１〜３ｇ／ｌ、過酸化鉛２０〜３０ｇ／ｌ
のアルカリ浴中で温度１００〜１１０℃浸漬時間３〜３
０分間化成処理して膜厚５００−２０００Åの酸化皮膜
を形成させることを特徴とする太陽熱利用集熱器の選択
吸収面の製法。
Priority Applications (26)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50113747A JPS6014275B2 (ja) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法 |
| US05/715,309 US4097311A (en) | 1975-09-22 | 1976-08-18 | Absorption surface of solar collector |
| IL50299A IL50299A (en) | 1975-09-22 | 1976-08-18 | Absorption surface for a solar collector and its manufacture |
| CA259,385A CA1088404A (en) | 1975-09-22 | 1976-08-18 | Absorption surface of solar collector |
| GB35243/76A GB1554293A (en) | 1975-09-22 | 1976-08-24 | Solar collector |
| IN1552/CAL/76A IN146008B (ja) | 1975-09-22 | 1976-08-24 | |
| DE2639388A DE2639388C2 (de) | 1975-09-22 | 1976-09-01 | Selektive Absorptionsoberfläche eines Absorbers für einen Sonnenkollektor und Verfahren zu deren Herstellung |
| MX008378A MX174597B (es) | 1975-09-22 | 1976-09-06 | Mejoras en metodo para fabricar una superficie de absorcion selectiva de un colector solar |
| MX76100846U MX5700E (es) | 1975-09-22 | 1976-09-06 | Mejoras en metodo para fabricar una superficie de absorcion selectiva de un colector solar |
| NZ181975A NZ181975A (en) | 1975-09-22 | 1976-09-08 | Selective metal oxide coated surface for solar energy collector |
| IT27016/76A IT1068259B (it) | 1975-09-22 | 1976-09-09 | Superficie di assorbimento di collettore solare |
| FR7627460A FR2325002A1 (fr) | 1975-09-22 | 1976-09-13 | Surface d'absorption de collecteur solaire |
| DK418476A DK152624C (da) | 1975-09-22 | 1976-09-16 | Selektiv absorptionsoverflade for et solfang og fremgangsmaade ved fremstilling heraf |
| GR51703A GR61275B (en) | 1975-09-22 | 1976-09-16 | Absorption surface of solar collector |
| BE1007634A BE846310A (fr) | 1975-09-22 | 1976-09-17 | Surface d'absorption de collecteur solaire |
| CH1178176A CH620761A5 (en) | 1975-09-22 | 1976-09-17 | Solar collector absorption surface |
| AU17875/76A AU496322B2 (en) | 1976-09-17 | Solar energy collector | |
| AR264765A AR219059A1 (es) | 1975-09-22 | 1976-09-20 | Superficie de absorcion selectiva para colector solar y procedimientos para su fabricacion |
| BR7606233A BR7606233A (pt) | 1975-09-22 | 1976-09-20 | Superficie de absorcao seletiva de um coletor solar e processo para fabricacao da mesma |
| AT0698276A AT372180B (de) | 1975-09-22 | 1976-09-21 | Selektive absorptionsoberflaeche eines sonnenenergie-sammlers und verfahren zu deren herstellung |
| ZA765670A ZA765670B (en) | 1975-09-22 | 1976-09-21 | Absorption surface of solar collector |
| NO763239A NO144365C (no) | 1975-09-22 | 1976-09-21 | Selektiv absorpsjonsoverflate, for soloppsamler, samt fremgangsmaate ved fremstilling av denne |
| TR19434A TR19434A (tr) | 1975-09-22 | 1976-09-22 | Guenes kollektoeruenuen selektif massetme sathi ve bunun imali icin usul |
| ES451763A ES451763A1 (es) | 1975-09-22 | 1976-09-22 | Procedimiento para producir una superficie de absorcion se- lectiva de un colector solar. |
| NLAANVRAGE7610523,A NL174760C (nl) | 1975-09-22 | 1976-09-22 | Selectief absorberend oppervlak van een collector voor zonnestraling, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk oppervlak. |
| AR278511A AR229344A1 (es) | 1975-09-22 | 1979-10-16 | Superficie de absorcion selectiva de colector solar y procedimientos para su fabricacion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50113747A JPS6014275B2 (ja) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15198079A Division JPS5577667A (en) | 1979-11-26 | 1979-11-26 | Selective absorption section of solar heat collector and method of producting the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5238652A JPS5238652A (en) | 1977-03-25 |
| JPS6014275B2 true JPS6014275B2 (ja) | 1985-04-12 |
Family
ID=14620088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50113747A Expired JPS6014275B2 (ja) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその製法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4097311A (ja) |
| JP (1) | JPS6014275B2 (ja) |
| BE (1) | BE846310A (ja) |
| TR (1) | TR19434A (ja) |
| ZA (1) | ZA765670B (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4211210A (en) * | 1977-02-02 | 1980-07-08 | Exxon Research & Engineering Co. | High temperature solar absorber coating and method of applying same |
| DE2826202C2 (de) * | 1977-11-18 | 1982-11-04 | Heliotherm AG, Basel | Einrichtung zur Gewinnung von Wärme in einem Teilbereich des Spektrums der Sonnenstrahlung |
| US4268319A (en) * | 1978-03-01 | 1981-05-19 | Exxon Research & Engineering Co. | High temperature solar absorber coating and method of applying same |
| US4255213A (en) * | 1978-04-24 | 1981-03-10 | Amax Inc. | Method for producing solar collector plates |
| JPS54163440A (en) * | 1978-06-14 | 1979-12-26 | Nippon Steel Corp | Solar heat absorbing plate |
| US4268324A (en) * | 1979-04-20 | 1981-05-19 | Sharma Vinod C | Fabrication of spectrally selective solar surfaces by the thermal treatment of austenitic stainless steel AISI 321 |
| JPS5819950B2 (ja) * | 1980-11-06 | 1983-04-20 | 新日本製鐵株式会社 | 太陽熱選択吸収板の製造法 |
| AU8386982A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-09 | Wiggin Alloys Ltd. | Increasing absorptance of porous film on cr containing iron alloy |
| JPS57202449A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-11 | Toshiba Corp | Manufacture of heat collecting body |
| US4397716A (en) * | 1982-04-09 | 1983-08-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Variable anodic thermal control coating |
| US4574778A (en) * | 1984-03-19 | 1986-03-11 | Hydro-Quebec | Preparing selective surfaces for solar collectors by dry oxidation and selective surfaces so obtained |
| US4755673A (en) * | 1984-10-24 | 1988-07-05 | Hughes Aircraft Company | Selective thermal radiators |
| US5789086A (en) * | 1990-03-05 | 1998-08-04 | Ohmi; Tadahiro | Stainless steel surface having passivation film |
| TW290592B (ja) * | 1993-07-08 | 1996-11-11 | Asahi Seiko Co Ltd | |
| FR2818292B1 (fr) * | 2000-12-19 | 2003-03-21 | Joint Industrial Processors For Electronics | Chambre de reaction metallique anti-corrosion de procede cvd ou rtp |
| US7842434B2 (en) * | 2005-06-15 | 2010-11-30 | Ati Properties, Inc. | Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells |
| US7981561B2 (en) * | 2005-06-15 | 2011-07-19 | Ati Properties, Inc. | Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells |
| US8158057B2 (en) * | 2005-06-15 | 2012-04-17 | Ati Properties, Inc. | Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells |
| US8518234B2 (en) * | 2003-09-03 | 2013-08-27 | Ati Properties, Inc. | Oxidation resistant ferritic stainless steels |
| CN101389783B (zh) * | 2006-03-03 | 2011-06-29 | 殷志强 | 光选择性吸收层及其制备方法 |
| DE202009015334U1 (de) * | 2009-11-11 | 2010-02-25 | Almeco-Tinox Gmbh | Optisch wirksames Mehrschichtsystem für solare Absorption |
| JP5743487B2 (ja) * | 2010-10-25 | 2015-07-01 | イビデン株式会社 | 集熱管、集熱器及び集光型太陽熱発電システム |
| PL2678617T3 (pl) * | 2011-02-22 | 2019-12-31 | Savo-Solar Oy | Sposób wytwarzania absorbera energii cieplnej dla kolektora ciepła słonecznego |
| FR2976349B1 (fr) | 2011-06-09 | 2018-03-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede de realisation d'un element absorbeur de rayonnements solaires pour centrale solaire thermique a concentration. |
| US9351547B2 (en) | 2013-03-11 | 2016-05-31 | Crs Holdings Inc. | Ferrous alloy for coining and method for producing the same |
| FR3014906B1 (fr) | 2013-12-13 | 2016-06-24 | Commissariat Energie Atomique | Procede de realisation d'un element absorbeur de rayonnements solaires pour centrale solaire thermique a concentration, element absorbeur de rayonnements solaires |
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Patent Citations (2)
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Also Published As
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| BE846310A (fr) | 1977-03-17 |
| JPS5238652A (en) | 1977-03-25 |
| ZA765670B (en) | 1977-08-31 |
| TR19434A (tr) | 1979-03-20 |
| US4097311A (en) | 1978-06-27 |
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