JPH0220909B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0220909B2 JPH0220909B2 JP61282130A JP28213086A JPH0220909B2 JP H0220909 B2 JPH0220909 B2 JP H0220909B2 JP 61282130 A JP61282130 A JP 61282130A JP 28213086 A JP28213086 A JP 28213086A JP H0220909 B2 JPH0220909 B2 JP H0220909B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- absorption surface
- black
- ferritic
- selective absorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
産業上の利用分野
本発明は太陽熱利用集熱器、特にその選択吸収
面に関する。
面に関する。
従来の技術
太陽熱利用集熱器の吸収面としては、太陽放射
の波長帯（波長0.3〜2.5μm）において高いエネル
ギー吸収率を持ち、集熱器運転温度と同一温度の
黒体放射の波長帯（たとえば運転温度が100℃で
ある場合には波長３〜50μmである）において低
い放射率となる分光的特性が必要とされる（第１
図の曲線参照）。このような分光的特性を有す
る吸収面は一般的に選択吸収面と呼ばれ、銅の酸
化皮膜を施した吸収面、黒色ニツケルメツキ皮膜
を施した吸収面が実用化されつつあるが、これら
は耐久性、耐熱性、密着性などに欠点があり、経
済的にも問題がある。
の波長帯（波長0.3〜2.5μm）において高いエネル
ギー吸収率を持ち、集熱器運転温度と同一温度の
黒体放射の波長帯（たとえば運転温度が100℃で
ある場合には波長３〜50μmである）において低
い放射率となる分光的特性が必要とされる（第１
図の曲線参照）。このような分光的特性を有す
る吸収面は一般的に選択吸収面と呼ばれ、銅の酸
化皮膜を施した吸収面、黒色ニツケルメツキ皮膜
を施した吸収面が実用化されつつあるが、これら
は耐久性、耐熱性、密着性などに欠点があり、経
済的にも問題がある。
解決しようとする問題点
これに対して不銹鋼は優れた耐熱性および耐蝕
性を有しており、本発明はこのような優れた耐熱
性および耐蝕性を有する不銹鋼に化学的に黒着色
を施し、これを太陽熱利用集熱器の選択吸収面と
して使用することを目的とするものである。
性を有しており、本発明はこのような優れた耐熱
性および耐蝕性を有する不銹鋼に化学的に黒着色
を施し、これを太陽熱利用集熱器の選択吸収面と
して使用することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
前述のような目的を達成することができる本発
明の太陽熱利用集熱器は、フエライト系あるいは
オーステナイト系不銹鋼の表面を活性化処理した
のち酸性黒色酸化法あるいはアルカリ黒色酸化法
により黒着色してなる選択吸収面を太陽熱利用集
熱器の吸収面として使用することにより得られ
る。
明の太陽熱利用集熱器は、フエライト系あるいは
オーステナイト系不銹鋼の表面を活性化処理した
のち酸性黒色酸化法あるいはアルカリ黒色酸化法
により黒着色してなる選択吸収面を太陽熱利用集
熱器の吸収面として使用することにより得られ
る。
不銹鋼の黒色化成処理には、酸性黒色酸化法、
アルカリ黒色酸化法、硫化酸化法、溶融塩浴法、
電解融化処理法等種々の処理方法が知られてい
る。かかる黒色化成処理法は、たとえばステンレ
ス鋼便覧（日刊工業新聞社）858〜859頁や、新版
表面処理ハンドブツク（産業図書株式会社）486
〜488頁などに記載されているが、本発明の目的
に対しては酸性黒色酸化法およびアルカリ黒色酸
化法のみが好適である。
アルカリ黒色酸化法、硫化酸化法、溶融塩浴法、
電解融化処理法等種々の処理方法が知られてい
る。かかる黒色化成処理法は、たとえばステンレ
ス鋼便覧（日刊工業新聞社）858〜859頁や、新版
表面処理ハンドブツク（産業図書株式会社）486
〜488頁などに記載されているが、本発明の目的
に対しては酸性黒色酸化法およびアルカリ黒色酸
化法のみが好適である。
本発明において用いられる酸性黒色酸化法は、
硫酸とたとえば重クロム酸塩、硝酸または硝酸
塩、バナジン酸塩などの酸化剤とを含む水溶液を
90℃以上に加熱しておき、これに浸漬するなどに
より不銹鋼の表面を黒色させる方法をいい、また
本発明において用いられるアルカリ黒色酸化法
は、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化
物の主成分と、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、亜硝
酸塩などの無機酸塩の副成分と、過酸化鉛、水酸
化第二鉄などの酸化性金属化合物の促進成分とを
含む水溶液を90℃以上に加熱しておき、これに浸
漬するなどにより不銹鋼の表面を黒化させる方法
をいう。
硫酸とたとえば重クロム酸塩、硝酸または硝酸
塩、バナジン酸塩などの酸化剤とを含む水溶液を
90℃以上に加熱しておき、これに浸漬するなどに
より不銹鋼の表面を黒色させる方法をいい、また
本発明において用いられるアルカリ黒色酸化法
は、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化
物の主成分と、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、亜硝
酸塩などの無機酸塩の副成分と、過酸化鉛、水酸
化第二鉄などの酸化性金属化合物の促進成分とを
含む水溶液を90℃以上に加熱しておき、これに浸
漬するなどにより不銹鋼の表面を黒化させる方法
をいう。
太陽熱利用集熱器の選択吸収面として、不銹鋼
に化成処理を施して皮膜を生成させる場合、硫化
酸化法による皮膜は大気中で不安定であり、溶融
塩浴法、電解融化処理法は、処理温度、処理設備
の点で問題が多い。これに対して酸性黒色酸化
法、アルカリ黒色酸化法による酸化皮膜は非常に
安定で、処理に当つても問題点が無い。
に化成処理を施して皮膜を生成させる場合、硫化
酸化法による皮膜は大気中で不安定であり、溶融
塩浴法、電解融化処理法は、処理温度、処理設備
の点で問題が多い。これに対して酸性黒色酸化
法、アルカリ黒色酸化法による酸化皮膜は非常に
安定で、処理に当つても問題点が無い。
また、このような黒色化成処理を行なうに当つ
て、前処理としての活性化処理が必要である。本
発明において用いられる活性化処理は不銹鋼の表
面の酸化皮膜や汚染物質等を除去し、均一で選択
性のよい熱吸収面を得るためのもので、生成する
金属塩の水に対する溶解性が大である無機酸、た
とえば硝酸や過塩素酸など、を含む水溶液を用い
て不銹鋼の表面を清浄化する処理方法をいう。こ
のような不銹鋼表面の活性化処理法としては、硝
酸１容水１容の混液に１時間程度浸漬する方法、
過塩素酸30％、塩化カリ１％の水溶液中に２〜３
分浸漬する方法などの化学的活性化処理法が好適
である。一般にアルカリ化成法による場合は脱脂
のみで活性化処理は行なわないが、本発明におい
ては、アルカリ黒色酸化法の場合も活性化処理を
行なう。又活性化処理において注意を要する点
は、濃度と処理時間である。不銹鋼表面が過度に
粗面化された場合、選択吸収面の吸収域が波長３
〜8μmの赤外領域にまで及んで分光的に好ましく
ない。本発明によれば、不銹鋼を適当な活性化処
理を行なつた後、酸性黒色酸化あるいはアルカリ
黒色酸化させて良好な選択吸収面を得ることがで
きる。
て、前処理としての活性化処理が必要である。本
発明において用いられる活性化処理は不銹鋼の表
面の酸化皮膜や汚染物質等を除去し、均一で選択
性のよい熱吸収面を得るためのもので、生成する
金属塩の水に対する溶解性が大である無機酸、た
とえば硝酸や過塩素酸など、を含む水溶液を用い
て不銹鋼の表面を清浄化する処理方法をいう。こ
のような不銹鋼表面の活性化処理法としては、硝
酸１容水１容の混液に１時間程度浸漬する方法、
過塩素酸30％、塩化カリ１％の水溶液中に２〜３
分浸漬する方法などの化学的活性化処理法が好適
である。一般にアルカリ化成法による場合は脱脂
のみで活性化処理は行なわないが、本発明におい
ては、アルカリ黒色酸化法の場合も活性化処理を
行なう。又活性化処理において注意を要する点
は、濃度と処理時間である。不銹鋼表面が過度に
粗面化された場合、選択吸収面の吸収域が波長３
〜8μmの赤外領域にまで及んで分光的に好ましく
ない。本発明によれば、不銹鋼を適当な活性化処
理を行なつた後、酸性黒色酸化あるいはアルカリ
黒色酸化させて良好な選択吸収面を得ることがで
きる。
不銹鋼はその熱処理特性および顕微鏡組織によ
りマルテンサイト系、フエライト系およびオース
テナイト系に大別されるが、このうちマルテンサ
イト系不銹鋼は溶接性に問題があり、太陽熱利用
集熱器の選択吸収面としては不適当である。
りマルテンサイト系、フエライト系およびオース
テナイト系に大別されるが、このうちマルテンサ
イト系不銹鋼は溶接性に問題があり、太陽熱利用
集熱器の選択吸収面としては不適当である。
処理例 １
フエライト系及びオーステナイト系不銹鋼の表
面を硝酸混液により活性化処理したのち、以下の
浴性成及び処理条件によつて黒色酸化した。
面を硝酸混液により活性化処理したのち、以下の
浴性成及び処理条件によつて黒色酸化した。
重クロム酸ナトリウム 100ｇ／
硫酸 400ｇ／
106〜108℃にて30〜35分浸漬処理
こうして得た吸収面の分光反射特性を、他の方
法で得た吸収面と比較して第１図に示した。同図
において、曲線は本発明によるフエライト系不
銹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イト系不
銹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黒色酸化法にて酸化
皮膜を施した吸収面の分光反射特性を、曲線は
鉄に適当なストライクメツキを施した後黒色ニツ
ケルメツキを施した吸収面の分光反射特性を示
す。曲線は100℃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。
法で得た吸収面と比較して第１図に示した。同図
において、曲線は本発明によるフエライト系不
銹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イト系不
銹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黒色酸化法にて酸化
皮膜を施した吸収面の分光反射特性を、曲線は
鉄に適当なストライクメツキを施した後黒色ニツ
ケルメツキを施した吸収面の分光反射特性を示
す。曲線は100℃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4μ以上
で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（0.3〜2.5μm）においては、拡散反
射率も含めると、不銹鋼表面に酸化皮膜を施した
吸収面（曲線及び）よりも３〜〜％高い反射
率を示す。これに対して本発明による曲線で示
されているフエライト系不銹鋼でなる選択吸収面
では、波長2.0μm以下ではその反射率はほとんど
わずかであり、それ以上の波長域での反射率はか
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、オーステナイト系不
銹鋼による選択吸収面はフエライト系不銹鋼によ
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が若干下
回る為、選択吸収面としての分光的特性は多少劣
るが、オーステナイト系不銹鋼の優れた耐蝕性、
溶接性を考えると太陽熱集熱器の選択吸収面とし
て、充分商品化の価置を有するものである。
で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（0.3〜2.5μm）においては、拡散反
射率も含めると、不銹鋼表面に酸化皮膜を施した
吸収面（曲線及び）よりも３〜〜％高い反射
率を示す。これに対して本発明による曲線で示
されているフエライト系不銹鋼でなる選択吸収面
では、波長2.0μm以下ではその反射率はほとんど
わずかであり、それ以上の波長域での反射率はか
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、オーステナイト系不
銹鋼による選択吸収面はフエライト系不銹鋼によ
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が若干下
回る為、選択吸収面としての分光的特性は多少劣
るが、オーステナイト系不銹鋼の優れた耐蝕性、
溶接性を考えると太陽熱集熱器の選択吸収面とし
て、充分商品化の価置を有するものである。
処理例 ２
フエライト系不銹鋼の表面を、処理例１と同様
に表面処理したのち、以下の浴組成及び処理条件
で黒色酸化した。
に表面処理したのち、以下の浴組成及び処理条件
で黒色酸化した。
水酸化ナトリウム 190ｇ／
リン酸三ナトリウム 38ｇ／
亜硝酸ナトリウム 25ｇ／
水酸化第二鉄 １ｇ／
過酸化鉛 25ｇ／
103〜106℃にて25〜30分浸漬処理
こうして得た吸収面は、処理例１の場合と同様
な分光反射特性を示し、優れた選択吸収面である
ことがわかつた。
な分光反射特性を示し、優れた選択吸収面である
ことがわかつた。
このように、フエライト系あるいはオーステナ
イト系不銹鋼の表面を活性化処理したのち酸性黒
色酸化法あるいはアルカリ黒色酸化法により黒着
色してなる選択吸収面は良好な分光的特性を有し
かつ不銹鋼のもつ独自の耐蝕性および耐熱性を維
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のみならず、その酸化皮膜
は均一な安定した皮膜であり不銹鋼本来の耐蝕性
を減ずる事は無い。
イト系不銹鋼の表面を活性化処理したのち酸性黒
色酸化法あるいはアルカリ黒色酸化法により黒着
色してなる選択吸収面は良好な分光的特性を有し
かつ不銹鋼のもつ独自の耐蝕性および耐熱性を維
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のみならず、その酸化皮膜
は均一な安定した皮膜であり不銹鋼本来の耐蝕性
を減ずる事は無い。
第２図は本発明によるフエライト系あるいはオ
ーステナイト系不銹鋼による選択吸収面を使用す
る好適な太陽熱利用集熱器の構造を示す断面図で
ある。
ーステナイト系不銹鋼による選択吸収面を使用す
る好適な太陽熱利用集熱器の構造を示す断面図で
ある。
図中矢印で示すように上方より入射して来る太
陽光は保温及び大気暴露を防止する為の透過性の
良いガラス又はアルカリ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を通つて、本発明によるフエライト系又は
オーステナイト系不銹鋼表面に生成した黒色酸化
皮膜３にて吸収され熱に変換される。変換された
熱は、片面に黒色酸化皮膜が密着しているフエラ
イト系又はオーステナイト系不銹鋼４及びこれに
圧接溶接、拡散接合法の方法で接合された他の不
銹鋼５を通つて、空気又は水等の熱媒に伝導され
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。
陽光は保温及び大気暴露を防止する為の透過性の
良いガラス又はアルカリ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を通つて、本発明によるフエライト系又は
オーステナイト系不銹鋼表面に生成した黒色酸化
皮膜３にて吸収され熱に変換される。変換された
熱は、片面に黒色酸化皮膜が密着しているフエラ
イト系又はオーステナイト系不銹鋼４及びこれに
圧接溶接、拡散接合法の方法で接合された他の不
銹鋼５を通つて、空気又は水等の熱媒に伝導され
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。
本発明に従つてフエライト系あるいはオーステ
ナイト系不銹鋼を化学的に黒着色して得た選択吸
収面を使用した太陽熱利用集熱器は、優れた集熱
効果を有するものである。
ナイト系不銹鋼を化学的に黒着色して得た選択吸
収面を使用した太陽熱利用集熱器は、優れた集熱
効果を有するものである。
第１図は本発明による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て示すグラフ、第
２図は本発明による選択吸収面を使用する太陽熱
利用集熱器の好適な１具体例の断面図である。 １……ガラスまたは合成樹脂透明体、２……空
気層、３……黒色酸化被膜、４……不銹鋼、５…
…不銹鋼、６……空気層、７……断熱層、８……
熱媒通路。
収面との分光反射特性を比較して示すグラフ、第
２図は本発明による選択吸収面を使用する太陽熱
利用集熱器の好適な１具体例の断面図である。 １……ガラスまたは合成樹脂透明体、２……空
気層、３……黒色酸化被膜、４……不銹鋼、５…
…不銹鋼、６……空気層、７……断熱層、８……
熱媒通路。
Claims (1)
- １ フエライト系あるいはオーステナイト系不銹
鋼の表面を硝酸や過塩素酸などの生成金属塩の水
溶性が大なる酸の水溶液を用いて活性化処理をし
たのち、酸化性の酸または塩と硫酸とを含む熱水
溶液を用いる酸性黒色酸化法またはアルカリ金属
水酸化物と無機塩と酸化性金属化合物とを含む熱
水溶液を用いるアルカリ黒色酸化法のいづれかか
ら選択される黒着色法によつて黒色化して得た選
択吸収面であつて、その分光反射率値が波長４〜
6μmの範囲内において20％／μm以上の変化率を
示すものを、光吸収面として用いたことを特徴と
する太陽熱利用集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282130A JPS62155471A (ja) | 1974-09-06 | 1986-11-28 | 太陽熱利用集熱器 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10195574A JPS5334651B2 (ja) | 1974-09-06 | 1974-09-06 | |
| JP61282130A JPS62155471A (ja) | 1974-09-06 | 1986-11-28 | 太陽熱利用集熱器 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10195574A Division JPS5334651B2 (ja) | 1974-09-06 | 1974-09-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62155471A JPS62155471A (ja) | 1987-07-10 |
| JPH0220909B2 true JPH0220909B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=26442721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61282130A Granted JPS62155471A (ja) | 1974-09-06 | 1986-11-28 | 太陽熱利用集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62155471A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5271555B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-08-21 | 矢崎総業株式会社 | 太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその形成方法 |
| CN103017383B (zh) * | 2012-11-30 | 2014-08-13 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种颜色可调的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| JP6110672B2 (ja) * | 2013-01-24 | 2017-04-05 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 高性能な選択吸収処理膜の形成方法 |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61282130A patent/JPS62155471A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62155471A (ja) | 1987-07-10 |
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