JPS58200959A - 太陽熱集熱板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱集熱器において、太陽光を吸収するだめ
の金属からなる太陽熱集熱板に関するものである。

従来の平板型太陽熱集熱板は、第２図に示すように構成
されていた。すなわち、水が循環する熱媒循環路１１を
設けるように加工しだ金屑からなる２枚の集熱板素材１
２を上下対称に組み合わせ、かつその接触部の一部を溶
接加工することにより、接合部１３を設け、さらに前記
集熱板素材１２の大陽光受熱側外面上に太陽光を吸収す
るための黒色塗装あるいは、集熱効率の向上を目的とし
て選択吸収膜１４を形成している。このような構成にお
いて、集熱板素材２２は加工性、溶接性、熱媒として用
いる水による耐食性など総合的な耐久性。

信頼性の観点から、ステンレス、アルミニラＪ・。

銅などが用いられている。

一般の水道水の水質から判断すると、確かに前述した金
属材料は優れた耐食性を示す。ところが海岸地域などの
水道水は塩素イオンが極端な場合、２０００ｐｐｍ以上
存在する所もあり、このような水質下では、前記金属材
料においても孔食、あるいは集熱板の構造に起因するす
き壕腐食の発生が充分考えられる。事実、過去にこのよ
うな腐食の発生事例は多く、次のように考えられている
。

ステンレス、アルミニウムの孔食、スキマ腐食挙動は、
その表面に形成する不動態化皮膜の状態によって決まり
、耐食性を維持するだめには不動態化皮膜が安定である
ような煙境条件で使用することに尽きる。この不動態化
皮膜になんらかの欠陥が存在したり、水中に含有するカ
ルシウム、マグネシウムなどのスケール生成物質が付着
している場合など、その部分に、水中に存在する塩素イ
オンなどのアニオンが選択的に吸着し、局部腐食が発生
する。さらに水中に存在する溶存酸素によって、金属の
電位が上昇することにより、濃淡″石油を形成し、腐食
部はアノード反応によりアニオンが置換侵入する。腐食
部はアニオンが濃縮されることによシ、ＰＨが低下し、
その部分の腐食が進行する。

太陽熱集熱板にこのような腐食が進行すれば、ついには
穴が貫通して水洩れの原因となり、その結果、太陽熱集
熱器、さらにはシステムとＬ２ての信頼性が失なわれる
ことになる。したが−２て、太陽熱集熱器の集熱効率向
」二のため、集熱板に選択吸収膜やその他種々の方法を
導入し、高性能を実現したとしても、前述のような腐食
が発生すれば、太陽熱集熱器の価値はなくなる。

そこで太陽熱集熱板の腐食を防止するだめには孔食、す
きま腐食を引き起こす要因を除去する方法が挙げられる
が、これは水中に存在するアニオンなどの除去に伴う水
処理設備、太陽熱集熱板のすきま除去に伴う加工設備を
必要とするため、コスト高となり、さらにすきまを完全
に除去できるという保証がないことから実現は困難であ
り、実１月的でない。一方、金属と水が接触するために
腐食が発生するという観点からは、塗装などにより金属
と水の間にコーチインク層を設けることが、生産性から
みても有益と考えられる。しかし、塗膜などのコーティ
ング層には、ピンホールが存在し、完全に金属と水の接
触が避けられないだめ、一時的な腐食防止効果はあるが
、最終的には、金属が腐食するという問題が発生する。

さらに集熱板表ｍｉに、集熱効率を向上させるため、大
陽光に対する吸収率（以下αと記す）を高くし、加熱さ
れた表面から放散される赤外線領域の放射率（以下εと
記す）を低くするという選択吸収性を実現するためには
、集熱板素材である金属の赤外線反射特性を利用しなけ
ればならず、その結果、集熱板表面の選択吸収膜は、数
μ以下の薄膜となるため、集熱板素材が腐食し、そして
穴が貫通した場合は、このような薄膜では水洩れを防止
するだけのシール効果が期待できない。このシール効果
を実現するならば、塗装などにより厚膜を形成する必要
があるが、厚膜下では塗膜構成成分の赤外吸収により、
εが高くなり、選択吸収性は実現できなくなる。

本発明は、上記従来の欠点に鑑み、水質の悪い地域での
腐食を防止するとともに、集熱板表面の選択吸収性を実
現することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、金属からなる集熱
板素材の外面と熱媒の循環する内向とに耐熱性、耐酸性
、耐水性に優れたコーチインク物からなる第１の被覆層
を形成し、かつ集熱板素材外面の第１の被覆層上に、赤
外反射に優れた金属粉末を含有する塗料を塗布して第２
の被覆層を形成し、さらに前記集熱板素材外面の太陽光
受熱側の第２の被覆層上に、大陽光を吸収する黒色顔料
を含有する塗料を塗布して第３の被覆層を形成したもの
である。

本発明は上記構成とすることにより、水質の悪い水を使
用しても、集熱板素材内面の第１の被覆層により腐食を
抑制でき、また、何らかの要因で集熱板素材が腐食し、
穴が貫通したとしても集熱板素材外面の第１の被覆層の
シール効果により、水洩れを防止することができる。一
方、集熱板素材外面の第１の被覆層の存在により、集熱
板素材の良好な赤外反射特性が失われるが、第２の被覆
層を赤外反射に優れた金属粉末を含有する塗料を第１の
被覆層の」二に塗布することにより形成しているため、
低い放射率を実現するだめに必要な赤外反射特性はこの
第２の被覆層に依存することができる。したがって、太
陽光受熱側のみ、第２の被覆層上に黒色顔料を含有する
塗料を塗布して薄膜の第３の被覆層を形成することで選
択段ｔｏｙ：　＋’ｌをｆ、Ｉす、することができるも
のである。

第１ン１は、本発明による太陽熱集熱板の要部断面図を
示したもので、１は水が循環する％（ＩＪＸ循環路２を
設けるように加工した金属からなる２枚の集熱板素材で
、この２枚の集熱板素材１を」−下７１称に組み合わせ
、かつその接触部の一部を溶接加−１することにより、
接合部３を設けている。４は金属からなる集熱板素材１
の内外面にコーティングした１ｌＩｉＩ熱性、耐酸性、
耐水性に優れた第１の被覆層である。この第１の被覆層
４に適用されるコーチインク物としては、耐熱性、耐酸
性、耐水性の観点から、エポキシ系樹脂、熱硬化アクリ
ル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂位ひこれ
ら樹脂の変性樹脂が挙げられ、こ！１もから１巽択した
１！Φ以」−の樹脂で構成することか’？ｊ　−：ｌ：
　Ｌ。

い３、捷だ、これに耐酸Ｐｌ　、耐水１ご１．を向−１
，させるｔ’（＋Ｉ＊Ｉ、添加物を用いてもよい。６は
第１のド皮覆トド１４十に形成した金属粉末とバインタ
ーをｊ、１没分とする塗料からなる第２の被覆層であり
、この第２の被覆層５に通用する赤外反射の良好な金属
粉本としては、アルミニウム、銅　１，１．ｊ銅などが
挙げられる。この第２の被覆層５の１−１的とする良好
な赤外反射特性、すなわち低い放射率εを実現するため
には、塗膜表面に金属粒子がう゛まく平行配列するもの
が望ましく、その観点から金属粉本の形状はリンハ状の
ものが良い。なお、これに用いるバインターとしては、
前述した第１の被覆層４に適用する各樹脂が挙げられ、
第１の被覆層４に適用ｊする樹脂との密着性の良好なも
のを選択すれば良い。

６は太陽光受熱側の第２の被覆層６」二に形成しプこ太
陽光を吸収するだめの黒色顔料、バインダーを主成分と
する塗料からなる第３の被覆層である。

この第３の被抛層６に適用する黒色顔料としては、゛赤
外線吸収の少ないＦｅ　、　Ｍｎ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉ
　、　Ｇｏ　、　Ｃｒ　の群から選択した１種以上の酸
化物、複合酸化物が挙げられ、バインダーとしては、顔
料と同様に、赤外線吸収の比較的少ないアクリル樹脂、
シリコン樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂の変性樹脂
から選択した１種以」−が挙げられる。また、１巽択吸
収性の実現から膜厚は５μｍ以下が望ましい。

以下、本発明の実施例について述べる。

（実施例１） 金属からなる集熱板素材１として、寸法が２０００×１
０００×０・３　％である新日鉄■のフェジイト平ステ
ンレス鋼「ＹＵＳ−１９０」（商品名）を用い、第１図
に示すような形状にブレス加１し、この集熱板素材１の
内面に桜宮化学■のエポギシフェノール樹脂「５Ｋ−１
０１１−４」（商品名）を指定溶剤で系釈し、粘度調整
したものをスゾ゛レーにより仕」、げ後膜厚が約６０μ
ｍになるように塗装し、第１の被覆層４を形成した１、
しかる後、２枚のｑ′、熱板素材１を１対として、ノｋ
　ｉ’１ｌＩｉ環路２を１没けるように組み合わせ、そ
の外１−１１をンーム溶接し、他の接合部３をスポット
溶接加１してｆ４〜−）板を措１戊した１、さらに、こ
の集熱りゾ素（イ１のダト面に１１ｉｌ述のエポギシフ
ェノール樹脂を内“１［１と同￥こイ／１でｑ′装し、
２００’Ｃで１０分の焼成を実施した、。

丑だ、集熱板素材１の内面のみ第１のｔ皮覆層４を形成
したものも作成′した。

（実施例２） 次に、大日本インギ■のウレタン塗料用アクリルポリオ
ール「アクリディック５６−６２１Ｊ　　（商品名）１
００重量部、インシアネート「バーノックＤＮ−９５０
Ｊ（商品名）３０重量部、溶剤として、キシレン４０重
量部、酢酸ブチ／Ｉ／４０重量部を混合してウレタン樹
脂としたものを用いて、実施例１と同一方法、同一条件
で集熱板累月１の内外面に第１の被覆層４を形成したも
の、集熱板素材１の内面のみ第１の被覆層４を形成した
ものの２種類作１」νした。なお、ウレタン樹脂の焼成
は、５０’Ｃで３Ｑ分とした。

上記実施例１，２で作成した集熱板について、耐食性を
評価するために、塩化第二鉄１％水溶液を用い、これら
集熱板内を循環させる腐食試験を実施した結果を第１表
に示す。

なお、比軸のため、合わせて集熱板素４４のみについて
も実施した。

第１表、耐食性試験結果 上記第１表から明らかなように、集、Ｓ機内外面に第１
の被覆層をコーティングしたものは１ｑ好な耐食１’ｌ
、を示した。集熱板の内面のみにコーティングしたもの
が１７〜１９日で水洩れを発生口ていることから、集熱
板外面のコーチインクｈ″すｒｌ、ｌｋ洩れ防１１のシ
ール効果があると元えられる（実施例３） 次に選択吸収性を評価するために、以ドに；Ｊ：、す条
１７１で試験片を作成した。

（１）支持物 実施例１，２で使用した［ＹＵｓ−１９０Ｊ寸法１５０
Ｘ７５Ｘ０・３ｔ％ （２）第１の被覆層 実施例１で使用したエポキシフェノール樹脂を用い、仕
上げ後膜厚約６０μｍでスプレー塗装し、２０ｏ℃で１
０分の焼成をする。

（３）第２の被覆層 油化シェルエポキシ樹脂「エヒ：７−１−１００１」（
商品名）３０重量部、大日本インキ■のブチル化メラミ
ン樹脂「ヌーパーベツカミンＪ　−８２０−ｓｏｌ　　
（商品名）１０重量部、東洋アルミニウム■のアルミニ
ウム粉末「アルベース）０１００ＸＪ　　（商品名）、
溶剤として、キシレン５０重ｉ部、エチルセロソルブ２
　ｓ　重ｊｉｌ°部を混合した塗料を仕」二げ後膜厚約
２０μｍとなるようにスプレー塗装し、２ｏｏ℃で１０
分の□ 焼成をする。

（４）第３の被覆層 三菱レーヨン■の熱硬化アクリル樹脂「ダイヤナ−＃５
Ｅ−５６６１Ｊ　　（商品名）１００重量部、大日精化
■のＦｅ　−Ｍｎ　−Ｃｕ酸化物黒色顔料［−タイピロ
キサイドカラー＋９５５０Ｊ（商品名）４０重量部、ダ
イキン工業■のフッ素樹脂［ルブロンＬ−２Ｊ（商品名
）１０重量部、溶剤として、キシレン４２重量部、ｎ−
ブタノ−／ｌ／６８重量部、ツルペッツ−４Ｆ１００（
商品名）１００重縫部を混合した塗料を仕上げ後膜Ｈ約
３μｍとなるようにスプレー塗装し、１８０℃で３０分
の焼成をする。

以」−のようにして作成した試験片について、吸収率α
と放射率εの評価を実施した。その結果を第２表に示す
。

なお、吸１１’７率αは高滓製作所製自記分光尤Ｉ％１
１１Ｍ　Ｐ　Ｓ−５０００型に積分Ｌ＞７反射装置ｌ５
Ｒ−２パリを１・１加し、波１ぐ０・３〜２・０μｍの
分光反射−３ｒホを泄１、ｉ−；　Ｌ、入−（圏を通過
してきだ波長Ｑ・３〜２・０７ｚｍの人陽枚射エイ・ル
ギー分布（犬架質ｉ、ｉ：　Ｍ　！２　）をＨλ　とし
たとき、 α＝　Σ　　（１−分光反射率）・Ｈλ／Σ　　Ｈλλ
二〇・３　　　　　　　　　　　　　　　λ：０・３で
算出し、放射率εはＤｅｖｉｃｅｓ　＆　５ｅｒｖｉｃ
ｅｓ製放射率計ＡＲＥＤ型を用いて評価した。

第２表、選択吸収性評価 放射率εに着目すると、第１の被覆層４で一］」−高く
なり、そして第２の被覆層６によってこれが著しく低く
なる。これは、第２の被覆層６の表面に存在するアルミ
ニウム粉末が赤外線を良く反射することを示している。

最終的には第３の被覆層６により吸収率αが高く々るに
伴って放射率εも高くなっているが、第２表に示すよう
に、α：０・９４．ε＝０・５５の水準の選択吸収性を
実現することができだ。

さらに、第３の被覆層６まで形成した試験片について、
ＪＩＳ　Ｋ５４００に規定の試験を実施したところ、塗
膜の密着性、促進耐候性、塩水噴霧による耐食性など、
塗膜の剥離、割れの異常は認められず、良好な結果を示
した。

以」二の結果から、本発明の太陽熱集熱板は水質の悪い
地域での使用にも良好な耐食性を示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による平板型太陽熱集熱板の要部断面図
、第２図は従来の平板型太陽熱集熱板の要部断面図であ
る。 １・・・・・・集熱板素材、２・・・・・・熱媒循環路
、３・・・・・・接合部、４・・・・・・第１の被覆層
、６・・・・・・第２の被覆層、６・・・・・・第３の
被覆層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱媒循環路を設けるように加工した２枚の金属からなる
   集熱板素材を溶接加工してなる太陽熱集熱板において、
   前記集熱板素材外面と熱媒の循環する内面とに耐熱性、
   耐酸性、耐水性に優れたコーテイング物からなる第１の
   被覆層を形成し、かつ集熱板素材外面の第１の被覆層上
   に、赤外反射に優れた金属粉末を含有する塗料を塗布し
   て第２の被覆層を形成し、さらに前記集熱板素材外面の
   太陽光受熱側の第２の被覆層上に、大陽光を吸収する黒
   色顔料を含有する塗料を塗布して第３の波覆１層を形成
   した太陽熱集熱板。