JPS608283Y2 - 太陽熱収集器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は太陽熱収集器に関し、特に、集熱面の構成要素
の改良に関する。

この種太陽熱収集器は第１図に示す如く吸収被膜３を備
えた集熱面を構成する集熱基板２裏面に水等の熱媒体が
流通する銅管４を固着した構成であり、前記集熱面の吸
収被膜３に入射した太陽光線はまずこれに吸収されて熱
エネルギに変換され、この熱エネルギは集熱基板２及び
銅管４を介して熱媒体に伝達され、外部に取り出される
ようになっている。

かかる太陽熱収集器において、その集熱効率を上げるた
めには、吸収被膜３の太陽光吸収率を大きくし、かつそ
の熱放射率を小さくすることが必要である。

そして、このような吸収被膜として従来、ステンレス鋼
、銅、アルミニウム等の熱放射率の小さな金属面上にこ
れら金属の酸化被膜を設けたもの、或いは黒色クロム、
黒色ニッケルメッキ被膜を設けたもの等いわゆる選択吸
収被膜が用いられていた。

しかし、以上のような従来の選択吸収被膜３はその製作
方法が複雑であったり、難しい等の欠点があった。

例えば、アルミニウム金属面上に選択吸収被膜を設ける
場合には、まず硫酸等を含む溶液中で陽極酸化処理を施
こしてアルミニウム表面に酸化アルミニウム被膜を形成
した後、硫酸ニッケル等を含む溶液中で黒色メッキ処理
を施こし、黒色の選択吸収被膜を形成していたが、かか
る方法は太陽熱収集器の集熱基板のように大きな表面積
を有するものに対しては適当ではない。

即ち、従来の方法であると、集熱基板表面全体に均一な
厚さ、戊分組戒の被膜を形成することは極めて困難であ
り、例えば該基板表面の中央部の選択吸収特性を良くす
れば周辺部のそれは悪化するため基板表面全体での選択
吸収特性を良くすることは困難である。

また、従来、特開昭５２−９４５３７号公報に記載のも
のがあるが、これによれば、選択的吸収装置は金属粒子
１１と誘電材料１２の混合物であるフィルムまたは層１
０を有しており、金属粒子１１と誘電材料１２の濃度は
フィルム１０の厚さに亘って変化し、１つの境界面１５
では金属が１００％までの大部分であり、反対側境界面
１６では誘電材料が１００％までの大部分を占める構成
となっている。

そして、１つの境界面１５の最大金属濃度の部分から他
面１６の最大誘電体濃度への移行はフィルム１０の厚さ
に亘って連続的となっており、こような吸収被膜の製造
に際しては、製作コストがかかり、製造能率が悪くなる
という欠点があった。

そこで本考案は以上のような従来の実情に鑑み、集熱面
を形成する吸収被膜構造の改良を行って、従来から極め
て取扱いの困難であった大面積の集熱基板に、直接、酸
化処理、メ゛ツキ処理等を施す作業を廃止し、製作が容
易で、集熱基板全体での選択吸収特性に優れた太陽熱収
集器を提供するものである。

以下、本考案の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

これらの図において、１は上面開放の箱体から成る太陽
熱収集器本体、２は該本体１の開放口に配設された金属
又は樹脂等から成る集熱基板、４は該基板２裏面にロウ
付等の固着手段により密着固定された銅管で、水等の熱
媒体が流通する。

５は本体１内に銅管４周囲を囲むように配設された断熱
材、６は本体１開放口面に装備されたガラスカバー、３
は集熱基板２表面に形成された本考案に係る選択性吸収
被膜である。

この吸収被膜３は熱放射率の小さな金属よりなる個々の
粒子表面に太陽光吸収率の大きな物質よりなる被膜を設
けてなる粉末７（第２図参照）を層状に形成したもので
あり、例えば平均粒径１０ミクロンメータの鉄粉末の個
々の粒子表面に四三酸化鉄被膜を設けたものを４唾量パ
ーセント、硅酸ナトリウム２重量パーセント及び水閏重
量パーセントから成る混合液を集熱基板２上に約１０ミ
クロンメータの厚さに塗着した後、加熱乾燥させること
により形成される。

次に上記製作過程を詳述する。

上述した平均粒径１０ミクロンメータの鉄粉末をアセト
ン等の有機溶剤で十分に脱脂処理腰ついで約１０パーセ
ント濃度の室温の希塩酸にて約２分間酸洗し、十分に水
洗した後、あらかじめ準備しておいた酸化処理液（後述
する）に約３分間浸漬し酸化処理を施こし、ついで十分
水洗し、乾燥させる。

この場合、酸化処理液としては、水酸化ナトリウム測重
量パーセント、亜硝酸ナトリウム１０重量パーセント及
び硝酸ナトリウム２重量パーセントからなる水溶液を１
３０’Ｃに加熱して使用する。

かかる構成の太陽熱収集器の動作について説明する。

ガラスカッ５−６を通して吸収被膜３に入射した太陽光
線はまず、この吸収被膜３を形成している金属粉末７の
個々の粒子表面に形成された被膜によって極めて効率良
く吸収されて熱エネルギとなり、この熱エネルギは吸収
被膜３及び集熱基板２を昇温させ、銅管４を介して水等
の熱媒体に伝達される。

一方、昇温した吸収被膜３からは熱放射によって熱損失
が起るが金属粉末７の個々の粒子の熱放射率は小さいの
で吸収被膜３からの熱放射による熱損失も小さくなる。

この場合、金属粉末７の個々の粒子表面に形成された被
膜は赤外線に対して高い透過率を有するので、金属粒子
の熱放射に対してはほとんど関与せず、吸収被膜３の熱
放射率は金属粒子の熱放射率だけでほぼ決定される。

以上のことを総合すれば、吸収被膜３を形成している金
属粉末７の作用により、太陽光吸収率が大きくかつ熱放
射率の小さな吸収被膜３が得られるので、高い集熱効率
が遠戚できる。

尚、吸収被膜３を形成している金属粉末７の粒子の被膜
としては太陽光吸収率の大きなもの例えば０．９以上の
もので、かつ赤外線に対する透過率の高いもの例えば２
．５ミクロンメータから２５ミクロンメータの波長域の
赤外線に対して平均０．５以上のものが適当であり、両
者の値がこれら以下では集熱効率が大きく低下してしま
う。

ちなみに、本実施例における吸収被膜３においては本考
案者が一般の測定装置にて測定して、太陽光吸収率とし
て０．９５．６０°Ｃにおける熱放射率として０．２５
を得た。

これらの値は従来の太陽熱収集器に使用されていた吸収
被膜より格段に優れている。

更に、本考案は上記実施例のものに限らず、例えば熱放
射率の小さな金属から成る粉末としては、ニッケル、ク
ロム、銅、アルミニウム等の純金属粉末或いはステンレ
ス鋼、黄銅等の合金粉末が適当であり、又、これら金属
粉末の個々の粒子表面に太陽光吸収率の大きな物質より
なる被膜を設けるには各種の酸化方法、黒色ニッケル又
はクロムメッキ方法、真空蒸着方法、低圧ガス雰囲気中
蒸着方法、スパッタ方法、ＣＶＤ法として知られる化学
輸送的簿膜形成方法等が使用できる。

更に、本実施例では被膜物質として四三酸化鉄を示した
が、このような物質としては太陽光吸収率が大で、赤外
線透過率の大きなものであれば良く、シリコン、ゲルマ
ニウム等の半導体物質が使用出来る。

以上説明したように本考案によれば、太陽光線に対して
吸収率が大きく、かつ、赤外線に対して透過率の大きな
物質の薄層にて表面を被覆した熱放射率の小さな金属粒
子群から成る吸収被膜を集熱面に備えたので、該集熱面
は熱放射率が小さく高い集熱効率を得ることが出来る。

又、本考案による吸収被膜は塗着、スプレィ等の方法で
形成出来るので製作を容易に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽熱収集器の一例構造を示す縦断面図、第２
図は本考案に係る太陽熱収集器の一部拡大縦断面図であ
る。 ２・・・・・・集熱基板、３・・・・・・吸収被膜、７
・・・・・・金属粉末。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１） 太陽光線に対して吸収率が大きく、かつ、赤
   外線に対して透過率の大きな物質の薄層にて表面を被覆
   した熱放射率の小さな金属粒子群から成る吸収被膜を集
   熱面に備えたことを特徴とする太陽熱収集器。
2. （２）吸収被膜は金属粒子群に四三酸化鉄を被覆したも
   のである実用新案登録請求の範囲第１項記載の太陽熱収
   集器。