JPS6122218B2 - - Google Patents
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- JPS6122218B2 JPS6122218B2 JP50113748A JP11374875A JPS6122218B2 JP S6122218 B2 JPS6122218 B2 JP S6122218B2 JP 50113748 A JP50113748 A JP 50113748A JP 11374875 A JP11374875 A JP 11374875A JP S6122218 B2 JPS6122218 B2 JP S6122218B2
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- Japan
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- stainless steel
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- heat
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
本発明は、選択吸収面を有する太陽熱集熱板を
製造するにあたり、２枚の不銹鋼を局部的に溶接
して熱媒体が流通する中空部を有する集熱板を形
成し、上記溶接により集熱板の不銹鋼表面に形成
された局部的酸化皮膜を除去し、上記酸化皮膜を
除去した集熱板の表面をRa値0.07μ以下、また
はRz値0.2μ以下のJIS―B0601にに規定する表面
粗さまで研磨により鏡面仕上げを行い、その後、
該表面に黒色酸性酸化法あるいは黒色アルカリ酸
化法を施して選択吸収面を有する太陽熱集熱板を
製造する方法に関する。 不銹鋼を黒色酸化処理し、不銹鋼基板上に不銹
鋼の酸化物の皮膜を生成させたものは、太陽熱集
熱面として優れた選択吸収性を有することは公知
である。 本発明は、このような不銹鋼の酸化物の皮膜を
有する太陽熱集熱面の選択吸収性をさらに向上さ
せることを目的とするものである。 不銹鋼を使用した太陽熱集熱器の集熱面を製作
する際、熱交換率を高める為に、第４図に示すよ
うな熱媒流路を定めるのが好適である。第４図に
示す通り、この形状を持ち合せた集熱部では、熱
媒体は矢印方向の流路をたどる。このような熱媒
体流路を持つ集熱部を製造するには、２枚の不銹
鋼を熱媒体が流通する中空部を有するような局部
的に接合して形成することがおこなわれる。即
ち、第５図に示すように不銹鋼６と７とを重ね合
せ、所定の幾つかの接合箇所８にて溶接により接
合した後、気体又は液体加圧状態にて熱媒体が流
通する中空部９を形成せしめるか、もしくは不銹
鋼６と７とをあらかじめプレス加工した後に重合
箇所８にて溶接により接合し中空部９を作つてい
る。 しかしながら、このような集熱部材を作ると接
合箇所８の位置にて溶接した場合溶接部近傍にテ
ンパーカラーと一般に称されている安定な不銹鋼
の酸化皮膜が生ずる。この溶接にて生じた局部的
酸化皮膜の部分は黒色酸化処理の際に非溶接部と
の間に処理時間に著しい差を生じる為に、集熱面
は不均一になり、したがつてその性能が充分に発
揮されない欠点がある。集熱部としての性能を充
分に発揮させるために溶接にて生じた局部的酸化
皮膜を黒色酸化処理を施す前にあらかじめ除去す
る必要があるが、この局部的酸化皮膜を除去する
方法としてブラスト法等で代表される機械的除去
法、酸洗いで代表される化学的除去法等を用いる
場合には、不銹鋼表面を過度に粗面化し、特に赤
外領域での反射率が極度に低下するため、選択吸
収性が著しく低下する欠点がある。この場合、以
上の欠点を補なうために、前記の除去法を施した
後本発明に規定している表面状態に研磨して鏡面
仕上げするか、もしくは前記の除去法を用いず最
初からこの局部的酸化皮膜を研磨によつて取り除
きしかも本発明に規定している表面状態に仕上げ
黒色酸化処理を施すと優れた選択吸収面が得られ
る。 第６図において曲線ａは機械的除去法の一例と
して粒径20〜100μのガラスパウダーを使用した
液体ホーミング法によりこの局部的酸化皮膜を除
去したのちRa値が0.2μおよびRz値が1.0μの表
面あらさのものを黒色酸化処理した場合の分光反
射率曲線である。同様に曲線ｂは化学的除去法と
して硝酸10％、弗酸２％を含む水溶液中に浸漬し
てこの局部的酸化皮膜を除去したのちRa値が
0.14μ、Rz値が0.6μの表面あらさのものを黒色
酸化処理した場合の分光反射率曲線である。曲線
ｃは機械的除去法あるいは化学的除去法によつて
局部的酸化皮膜を除去した後研磨して、あるいは
前記機械的除去法、化学的除去法を用いず、研磨
によつてこの局部的酸化皮膜を除去して本発明で
規定する表面状態に面仕上げをし、それを黒色酸
化処理した場合の分光反射率曲線である。第６図
から明らかなように、本発明によれば局部的酸化
皮膜の機械的及び化学的除去法の欠点を解消し、
赤外域で高い反射率を維持、向上させ、集熱板の
性能を100％発揮させることが出来る。 次に本発明において表面あらさを上記した値に
限定した理由について詳述する。 市販されている同一の不銹鋼片を用意し、次表
に示す各表面あらさとなるように鏡面に仕上げ
た。
製造するにあたり、２枚の不銹鋼を局部的に溶接
して熱媒体が流通する中空部を有する集熱板を形
成し、上記溶接により集熱板の不銹鋼表面に形成
された局部的酸化皮膜を除去し、上記酸化皮膜を
除去した集熱板の表面をRa値0.07μ以下、また
はRz値0.2μ以下のJIS―B0601にに規定する表面
粗さまで研磨により鏡面仕上げを行い、その後、
該表面に黒色酸性酸化法あるいは黒色アルカリ酸
化法を施して選択吸収面を有する太陽熱集熱板を
製造する方法に関する。 不銹鋼を黒色酸化処理し、不銹鋼基板上に不銹
鋼の酸化物の皮膜を生成させたものは、太陽熱集
熱面として優れた選択吸収性を有することは公知
である。 本発明は、このような不銹鋼の酸化物の皮膜を
有する太陽熱集熱面の選択吸収性をさらに向上さ
せることを目的とするものである。 不銹鋼を使用した太陽熱集熱器の集熱面を製作
する際、熱交換率を高める為に、第４図に示すよ
うな熱媒流路を定めるのが好適である。第４図に
示す通り、この形状を持ち合せた集熱部では、熱
媒体は矢印方向の流路をたどる。このような熱媒
体流路を持つ集熱部を製造するには、２枚の不銹
鋼を熱媒体が流通する中空部を有するような局部
的に接合して形成することがおこなわれる。即
ち、第５図に示すように不銹鋼６と７とを重ね合
せ、所定の幾つかの接合箇所８にて溶接により接
合した後、気体又は液体加圧状態にて熱媒体が流
通する中空部９を形成せしめるか、もしくは不銹
鋼６と７とをあらかじめプレス加工した後に重合
箇所８にて溶接により接合し中空部９を作つてい
る。 しかしながら、このような集熱部材を作ると接
合箇所８の位置にて溶接した場合溶接部近傍にテ
ンパーカラーと一般に称されている安定な不銹鋼
の酸化皮膜が生ずる。この溶接にて生じた局部的
酸化皮膜の部分は黒色酸化処理の際に非溶接部と
の間に処理時間に著しい差を生じる為に、集熱面
は不均一になり、したがつてその性能が充分に発
揮されない欠点がある。集熱部としての性能を充
分に発揮させるために溶接にて生じた局部的酸化
皮膜を黒色酸化処理を施す前にあらかじめ除去す
る必要があるが、この局部的酸化皮膜を除去する
方法としてブラスト法等で代表される機械的除去
法、酸洗いで代表される化学的除去法等を用いる
場合には、不銹鋼表面を過度に粗面化し、特に赤
外領域での反射率が極度に低下するため、選択吸
収性が著しく低下する欠点がある。この場合、以
上の欠点を補なうために、前記の除去法を施した
後本発明に規定している表面状態に研磨して鏡面
仕上げするか、もしくは前記の除去法を用いず最
初からこの局部的酸化皮膜を研磨によつて取り除
きしかも本発明に規定している表面状態に仕上げ
黒色酸化処理を施すと優れた選択吸収面が得られ
る。 第６図において曲線ａは機械的除去法の一例と
して粒径20〜100μのガラスパウダーを使用した
液体ホーミング法によりこの局部的酸化皮膜を除
去したのちRa値が0.2μおよびRz値が1.0μの表
面あらさのものを黒色酸化処理した場合の分光反
射率曲線である。同様に曲線ｂは化学的除去法と
して硝酸10％、弗酸２％を含む水溶液中に浸漬し
てこの局部的酸化皮膜を除去したのちRa値が
0.14μ、Rz値が0.6μの表面あらさのものを黒色
酸化処理した場合の分光反射率曲線である。曲線
ｃは機械的除去法あるいは化学的除去法によつて
局部的酸化皮膜を除去した後研磨して、あるいは
前記機械的除去法、化学的除去法を用いず、研磨
によつてこの局部的酸化皮膜を除去して本発明で
規定する表面状態に面仕上げをし、それを黒色酸
化処理した場合の分光反射率曲線である。第６図
から明らかなように、本発明によれば局部的酸化
皮膜の機械的及び化学的除去法の欠点を解消し、
赤外域で高い反射率を維持、向上させ、集熱板の
性能を100％発揮させることが出来る。 次に本発明において表面あらさを上記した値に
限定した理由について詳述する。 市販されている同一の不銹鋼片を用意し、次表
に示す各表面あらさとなるように鏡面に仕上げ
た。
【表】
ついで各試料を以下に示す酸性黒色酸化法の各
条件で黒色酸化処理した。 重クロム酸ナトリウム 100〜400ｇ/ 硫 酸 400〜800ｇ/ 温 度 50〜150℃ 処理時間 ３〜40分 この実験では上記の酸性酸化法により着色を行
なつたが、他に、たとえば以下のアルカリ性黒色
酸化法によつても着色できる。 水酸化ナトリウム 30〜200ｇ/ リン酸三ナトリウム 30〜40ｇ/ 亜硝酸ナトリウム 20〜30ｇ/ 水酸化第二鉄 １〜 ３ｇ/ 過酸化鉛 20〜30ｇ/ 温 度 100〜110℃ 処理時間 ３〜30分 第１図は上記の如くして得られた選択吸収面の
分光反射率曲線を示す。第１図から明らかなよう
に表面粗さの変化に対し可視領域で余り影響しな
いのに対し、赤外領域では反射率に大きく影響
し、Ra値およびRz値が小さければ小さい程高い
反射率を示す事がわかる。第２図は上記試料につ
いてのRa値と吸収率（α）および効率（η）と
の関係をあらわしたグラフである。ここで効率η
は運転温度を100℃とし、100℃の黒体の放射エネ
ルギーEb〔Eb＝σT4，σ（ステフアン―ボルツ
マン定数）＝4.88×10-8Kca／m2・ｈ K4；Ｔ
＝絶対温度〕を944.6Kca／m2・ｈとし、日射
量（Ｊ）を800Kca／m2・ｈとして、式η＝α
−Ｅｂ／Ｊεより計算した。グラフが示すように吸収 率（α）はRa値にあまり影響を受けないが、放
射率（ε）はRa値が0.07μ以下で急激に減り、
0.007μ以上では比例的に増大する。又効率
（η）もRa値が0.07μ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値が0.07μ
以下の表面状態を有する不銹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図は上記試料についてのＲ値と吸収率
（α）、放射率（ε）、効率（η）（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（α）はRz値に余り影響を受けない
のに対し放射率はRz値が0.2μ以下で急激に減
り、効率（η）も0.2μ以下で75％以上の高い値
を示すことがわかる。この様にRz値が0.2μ以下
の表面状態を有する不銹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。 前記の表面あらさを有する鏡面は、赤外域にお
いて十分、平滑であり、拡散反射の半球反射（正
反射と拡散反射とを合わせた反射）に対する比を
小さくし、くり返し反射による反射率の低下を防
ぐ結果７μｍ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、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
た不銹鋼の黒色酸化処理を行なう際、安定でしか
も均一な酸化物皮膜を得る為に、金属素地の表面
状態が均一であることが必要である。市販されて
いる不銹鋼は厳密には組織、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
ずる原因となつていたが、本発明は、不銹鋼表面
を上記の表面あらさで鏡面仕上げすることにより
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、研磨によつて表面を均一にすることに
より、前記の不均一性の欠点を解消せしめぬな
ど、その効果の重要性は大きい。 以上述べた如く、本発明によれば産業上極めて
有益な太陽熱集熱板の製造法が提供される。
条件で黒色酸化処理した。 重クロム酸ナトリウム 100〜400ｇ/ 硫 酸 400〜800ｇ/ 温 度 50〜150℃ 処理時間 ３〜40分 この実験では上記の酸性酸化法により着色を行
なつたが、他に、たとえば以下のアルカリ性黒色
酸化法によつても着色できる。 水酸化ナトリウム 30〜200ｇ/ リン酸三ナトリウム 30〜40ｇ/ 亜硝酸ナトリウム 20〜30ｇ/ 水酸化第二鉄 １〜 ３ｇ/ 過酸化鉛 20〜30ｇ/ 温 度 100〜110℃ 処理時間 ３〜30分 第１図は上記の如くして得られた選択吸収面の
分光反射率曲線を示す。第１図から明らかなよう
に表面粗さの変化に対し可視領域で余り影響しな
いのに対し、赤外領域では反射率に大きく影響
し、Ra値およびRz値が小さければ小さい程高い
反射率を示す事がわかる。第２図は上記試料につ
いてのRa値と吸収率（α）および効率（η）と
の関係をあらわしたグラフである。ここで効率η
は運転温度を100℃とし、100℃の黒体の放射エネ
ルギーEb〔Eb＝σT4，σ（ステフアン―ボルツ
マン定数）＝4.88×10-8Kca／m2・ｈ K4；Ｔ
＝絶対温度〕を944.6Kca／m2・ｈとし、日射
量（Ｊ）を800Kca／m2・ｈとして、式η＝α
−Ｅｂ／Ｊεより計算した。グラフが示すように吸収 率（α）はRa値にあまり影響を受けないが、放
射率（ε）はRa値が0.07μ以下で急激に減り、
0.007μ以上では比例的に増大する。又効率
（η）もRa値が0.07μ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値が0.07μ
以下の表面状態を有する不銹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図は上記試料についてのＲ値と吸収率
（α）、放射率（ε）、効率（η）（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（α）はRz値に余り影響を受けない
のに対し放射率はRz値が0.2μ以下で急激に減
り、効率（η）も0.2μ以下で75％以上の高い値
を示すことがわかる。この様にRz値が0.2μ以下
の表面状態を有する不銹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。 前記の表面あらさを有する鏡面は、赤外域にお
いて十分、平滑であり、拡散反射の半球反射（正
反射と拡散反射とを合わせた反射）に対する比を
小さくし、くり返し反射による反射率の低下を防
ぐ結果７μｍ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、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
た不銹鋼の黒色酸化処理を行なう際、安定でしか
も均一な酸化物皮膜を得る為に、金属素地の表面
状態が均一であることが必要である。市販されて
いる不銹鋼は厳密には組織、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
ずる原因となつていたが、本発明は、不銹鋼表面
を上記の表面あらさで鏡面仕上げすることにより
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、研磨によつて表面を均一にすることに
より、前記の不均一性の欠点を解消せしめぬな
ど、その効果の重要性は大きい。 以上述べた如く、本発明によれば産業上極めて
有益な太陽熱集熱板の製造法が提供される。
第１図は種々の表面あらさの不銹鋼の選択吸収
面の分光反射率曲線を示すグラフ、第２図はRa
値の変化による選択吸収面の吸収率（α）、放射
率（ε）、効率（η）の変化を示すグラフ、第３
図はRz値の変化による選択吸収面の吸収率
（α）、放射率（ε）、効率（η）の変化を示すグ
ラフ、第４図および第５図は本発明方法の実施に
好適な１具体例を示す図、第６図は前記第４図お
よび第５図に示す太陽熱集熱材を製造する際にお
ける表面の仕上げ状態による分光特性の影響を示
すグラフである。 第５図；６，７…不銹鋼、８…接合部、９…中
空部。
面の分光反射率曲線を示すグラフ、第２図はRa
値の変化による選択吸収面の吸収率（α）、放射
率（ε）、効率（η）の変化を示すグラフ、第３
図はRz値の変化による選択吸収面の吸収率
（α）、放射率（ε）、効率（η）の変化を示すグ
ラフ、第４図および第５図は本発明方法の実施に
好適な１具体例を示す図、第６図は前記第４図お
よび第５図に示す太陽熱集熱材を製造する際にお
ける表面の仕上げ状態による分光特性の影響を示
すグラフである。 第５図；６，７…不銹鋼、８…接合部、９…中
空部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２枚の不銹鋼を局部的に溶接して熱媒体が流
通する中空部を有する集熱板を形成し、 上記溶接により集熱板の不銹鋼表面に形成され
た局部的酸化皮膜を除去した後集熱板の表面全域
をRa値0.07μ以下、またはRz値0.2μ以下のJIS
―B0601に規定する表面粗さまで研磨により鏡面
仕上げを行い、 その後、該表面に酸性黒色酸化法あるいはアル
カリ性黒色酸化法により処理を施して選択吸収面
を有する太陽熱集熱板を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50113748A JPS5238653A (en) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | Manufacturing method of selective absoption face |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50113748A JPS5238653A (en) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | Manufacturing method of selective absoption face |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002133A Division JPS61174382A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 選択吸収面の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5238653A JPS5238653A (en) | 1977-03-25 |
| JPS6122218B2 true JPS6122218B2 (ja) | 1986-05-30 |
Family
ID=14620113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50113748A Granted JPS5238653A (en) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | Manufacturing method of selective absoption face |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5238653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170024U (ja) * | 1987-04-18 | 1988-11-04 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0161584U (ja) * | 1987-10-01 | 1989-04-19 | ||
| JPH01256612A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-13 | Yamamoto Mfg Co Ltd | 融雪方法及び融雪機 |
| JPH01156220U (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-26 | ||
| JPH01310005A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-14 | Yamamoto Mfg Co Ltd | 融雪機 |
| JPH0224406A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Yamamoto Mfg Co Ltd | 融雪機 |
| JPH0235108A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-05 | Yamamoto Mfg Co Ltd | 融雪方法及び融雪機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529641A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Surface treatment for providing material having selectively absorbong ability of electromagnetic waves |
-
1975
- 1975-09-22 JP JP50113748A patent/JPS5238653A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529641A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Surface treatment for providing material having selectively absorbong ability of electromagnetic waves |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170024U (ja) * | 1987-04-18 | 1988-11-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5238653A (en) | 1977-03-25 |
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