JPS5822845A - 太陽熱吸収体 - Google Patents

太陽熱吸収体

Info

Publication number
JPS5822845A
JPS5822845A JP56120859A JP12085981A JPS5822845A JP S5822845 A JPS5822845 A JP S5822845A JP 56120859 A JP56120859 A JP 56120859A JP 12085981 A JP12085981 A JP 12085981A JP S5822845 A JPS5822845 A JP S5822845A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
nickel
solar heat
selective absorption
plating
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.)
Granted
Application number
JP56120859A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS621512B2 (ja
Inventor
Masahiko Hatsushiro
初代 正彦
Seishiro Yamakawa
山河 清志郎
Masaharu Fujii
雅春 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP56120859A priority Critical patent/JPS5822845A/ja
Publication of JPS5822845A publication Critical patent/JPS5822845A/ja
Publication of JPS621512B2 publication Critical patent/JPS621512B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25Coatings made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

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】 この発明は、太陽熱温水器などに使用される太陽熱吸収
体に関するものである。
太陽熱吸収体としては、金属てつくられた基材の表面に
、太陽光の可視域での吸収率が高く、しかも赤外領域で
の放射率が低いような選択吸収膜を形成したものが知ら
れている。このような1選択吸収膜として、黒色クロム
系奢よび酸化銅系の各選択吸収膜忽よびステンレス鋼の
表面に酸化処理を施して得られる選択吸収膜があるが、
これら従来の選択吸収膜のうち黒色クロム系の選択吸収
膜は経済性に間融があり、酸化銅系の選択吸収膜は耐熱
性右よび耐蝕性に難点があり、さらにステンレス系の選
択吸収膜は、熱伝導性や加工性の面で問題があるなど、
いずれも実用上の大きな欠点をもっていた。
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、耐久性くす
ぐれ、黒色クロム系に較べて製造コストの安い選択吸収
膜をそなえた太陽熱吸収体を提供することを目的として
いる。これについて以下に説明する。
この発明Kかかる太陽熱吸収体は、基材上に、結晶形が
粒状のニッケル膜からなる下地金属層が形成され、この
下地金属層の上に酸化銅の選択吸収膜が形成されてなる
ことを特徴としている。このような粒状の結晶粒子て構
成されるニッケル膜は太陽光に対する選択吸収特性をそ
なえているが、これは、このニッケル膜の表面で可視域
および近赤外域の太陽光が多重反射を起こし、吸収され
やすくなるためであると考えられる。粒状を呈する結晶
粒子の形状は第1図から第3図までに示すようなもので
あり、個々の結晶粒子が比較的丸みを帯びた形状をそな
えている。ニッケルの結晶粒子にはこのような粒状の結
晶のほか、細長い繊維状の結晶や、鋭い端部をそなえた
葉片状の結晶があるが、これら繊維状ないし葉片状の結
晶をそなえたニッケル膜を下地金属層として使用した場
合は、粒状の結晶をそなえたものに較べて熱放射率(−
)が0.02〜Q、03程度高くなるので好ましくない
。選択吸収膜として働くニッケル膜は、微視的には1枚
の連続した膜ではなく、上記結晶粒子が膜状に群生した
ものである。もつとも単純な形をとった場合の様子を模
式的にあられせば、第4図のよう区なる。結晶粒子2′
の平均粒径は11〜1ミクロン(jm)の範Inあるの
が好ましく、結晶粒子の平均間隔(第4図のIであられ
すように、隣接する結晶粒子を互いに隔てている平均距
離のこと)は0.1〜0.4ミクロンの範囲にあるのが
好ましい。
このようなニッケル膜は、可視光$よび近赤外光に対し
ては膜面で多重反射を起こさせるが、波長15ミクロン
以上の赤外光に対しては平面として働くものと思われ、
赤外光をよく反射し、したがって放射率が小さい、第3
図は結晶粒子の平均間隔が14ミクロンより大きい例を
あられすが、このような結晶をそなえたニッケル膜を下
地金属層として使用した場合は、近赤外域ての吸収率が
少し低下するため、選択吸収特性が少し悪くなる傾向が
ある。な#、上記ニッケル膜は、表面酸化による微量の
酸化物など少量の不純物を含んでいてもよい。
つぎに、このようなニッケル膜は、例えば電解メッキ法
、無電解メッキ法、真空蒸着法、スパッタリング法など
種々の方法で形成することができる。この場合、ニッケ
ル膜の形成はきわめて容易であり、形成されたニッケル
膜は耐久性にすぐれている。
基材としては鉄板、鋼板、銅板など種々の金属材料を用
いることかで舎る。鉄板または銅板からなる基材の表面
にニッケルメッキ処理を行なう場合は、一般に脱脂(必
要な場合は電解脱脂)、酸洗などの前処理を施して右く
必要がある。基材としてステンレス鋼板を用い、これに
上記ニッケルメッキを施す場合は、例えば次のような含
入すな前処理が必要であるのが普通である。すなわち、
通常の薬品による脱脂詔よび電解脱脂を行なったのち、
5〜30%硫酸を用いて離極電解による活性化処理を施
し、ついで次の条件によりニッケルのストライクメッキ
を施すのである。
(処理液組成) 塩化ニッケル 50〜300f/V塩
  酸      50〜200f/1(処理条件) 
 液 温;室温 電流密度: 5〜16 A/ dmj 処理峙間:0.5〜5分間 このように、必要な前Jll!Lllを施した基材1に
ニッケルメッキを施せば、基材表面に灰色ないし薄黄灰
色を帯びたニッケルメッキ層が形成される。その際、ニ
ッケルメッキ層の厚みが0.1〜3ミクロン(−)とな
るように、前記の範囲内てメッキ処理条件を選ぶようK
するのが好ましい、な彰、ニッケルメッキ膜は、前述の
ように結晶の群生したものからなるため、実際には複雑
な凹凸、微細構造をもっている。したがって、上に述べ
た膜厚は、これらの凹凸をならし、空隙もないという状
態に換算しての数値であられされている。一般には、メ
ッキ厚の測定法(準じて測定される。
このようにして形成されるニッケル膜の上に酸化鋼の選
択吸収膜を形成するととkより、選択吸収特性にすぐれ
た実用性の高い太陽熱吸収体を得ることかてきる。すな
わち、酸化銅系の選択吸収膜をそなえた太陽熱吸収体は
、一般に選択吸収特性にすぐれているものの、耐熱性や
耐蝕性に乏しく、喪期間の使用により次第に劣化すると
いう欠点があったが、上記ニッケル膜からなる下地金属
層の上に仁の酸化銅からなる選択吸収膜を形成すれば、
下地金属層が熱的・化学的に安定であるため耐久性が一
段と向上するのである。このような酸化鋼からなる選択
吸収膜は、例えばニッケル膜の上にメッキ法などで銅の
薄膜層を形成したのち、これに化成処理による酸化部層
を施す方法などによって形成される。この場合、上記ニ
ッケル膜はその上に形成される酸化銅の選択吸収膜に対
する密着性がきわめて良好て、仁の酸化銅層をしっかり
と保持する作用をも有する。これは、上記ニッケル膜が
微視的に見てきわめて微細な凹凸面をそなえているため
、この凹凸部と酸化銅の結晶とが複雑に絡み合って互い
の結合が強固になるものと考えられる。このような下地
金属層としてのニッケル膜の膜厚は、a、1〜Sミクロ
ンとするのが好ましい、0.1tクロンより薄くすると
、上に形成される酸化銅層の密着性が低下する傾向がみ
られ、3tクロンよりも厚くすると熱放射率が増大して
選択吸収特性が低下する傾向があるからである。
また、選択吸収膜としての酸化銅の組成は、そのほぼ全
部が酸化第2銅(C110)であることが望ましい。ま
た、結晶形が葉片状ないし繊維状になっていることが望
ましい、上記酸化銅からなる選択吸収膜の厚みはa、0
5〜Q、Sミクロンとするのが好ましく、0.06〜0
.2ミクロンとするのがさらに好ましい、この膜厚−b
ia、osミクロンより薄い場合は、可視域ての吸収率
が低くなり、逆にO,Sミクロンより厚い場合は熱放射
が大きくなるので、いずれの場合もあまり好ましくない
からである。また、結晶形が葉片状ないし繊維状である
場合の結晶は、そのもつとも長い方向の平均長さすなわ
ち長径方向の平均長さが0.6〜2..0ミクロンとな
ることが好ましい。この長さが収6ミクロンを下まわる
と選択吸収特性が低下する傾向がみられるからである。
第5図は、CのようKして得られる太陽熱吸収体の構造
の模式図であり、鉄板、ステンレス鋼板。
銅板などてつくられる基材lの表面にニッケル膜からな
る下地金属層2が形成され、その上に酸化銅からなる選
択吸収膜3が形成されている。下地金属層2となるニッ
ケル膜は、前述したように表面に微細な凹凸をそなえて
奢り、それ自身が1種の選択吸収膜として働くものであ
るから、酸化銅の選択吸収膜と重ね合わせた場合にきわ
めて良好な選択吸収特性が得られるのである。第6図は
この様子をあられすグラフであり、Aは前記粒状の結晶
を有するニッケル膜を下地金属層として用い、その上に
酸化第2銅(Cwt)からなる選択吸収膜を形成したも
のの特性をあられし、Lは下地金属層として平滑なニッ
ケル膜を設け、その上に同様なGθからなる選択吸収膜
を形成したものの特性をあられす、同図かられかる通り
、粒状のニッケル膜を下地金属層として用いたものは、
特に近赤外領域(波長(L7〜2.5jlll)$C怠
ける吸収率が高くなっている。これは、表層の酸化第2
銅層だけでは吸収されない光を下地層が多重反射により
吸収するためであると考えられる。従来、酸化銅系の選
択吸収膜は黒色クロム系の選択吸収膜に較べて、価格画
では優位にあるが、選択吸収特性において゛は劣ってい
た。しかしながら、上記のように、酸化銅系の選択吸収
膜を粒状のニッケル膜の上に形成することにより、黒色
クロム系の選択吸収膜と同等以上の性能を有する選択吸
収膜を比較的安価に得ることが可能となるのである。こ
の場合、下地層も選択吸収膜として働くので、必要な場
合はCwt膜の膜厚を、選択吸収膜が酸化銅層のみから
なる場合のCwt膜の厚みよりも薄くすることも可能で
ある。
つぎに、この発明の実施倒壊よび比較例について説明す
る。
〔実施例1〕 厚み0.5IIuaの銅板を基材として用い、これにア
ルカリ脱脂および2%−HCl lこよる酸洗を施した
後、塩化ニッケル4001/I 、ホウ酸45 f/1
からなるメッキ液を用い、液温55℃、電流密度2A/
dml 、 メッキ時間3分間の条件でニッケルメツキ
を行なった。なお、メッキ処理中はメッキ液の攪拌を充
分に行なった。得られたニッケル膜の膜厚は約1μであ
った。乙れを電子顕微鏡(7,600倍)で観察したと
ころ第1図に示すような粒状の結晶が生成していること
が確認された。
このニッケルメッキ終了後、さらに硫酸銅系のメッキ液
を用いて銅をO,l#lIの厚みにメッキした。つぎに
、この銅メッキ層を酸化するため、亜塩素酸ソーダ45
1/l 、苛性ソーダ101/Iからなる化成処理液を
用い、液温90℃で5分間の酸化処理を施して、繊維状
の黒色結晶からなる酸化第2銅の選択吸収膜を形成した
。得られた酸化第2銅の厚みは約0.08霞、結晶の長
径方向平均長さはL5.#l!aであった。
このようKして得られた太陽熱吸収体の特性は、吸収率
に)がO,SS、放射率<s>が叡11であった。
〔実施例2〕 厚み111のステンレス鋼板(SUS318) ヲ基材
として用い、これにアルカリ脱脂および電解脱脂を施し
たのち、2%硫酸を用い、室温において電流密度I Q
 A、/ba!で1分間の陰極電解による活性化部層を
行なった。つぎに、塩化ニッケル250f/l 、塩酸
50 崎/lかうなるメッキ液を用い、電IEWI変I
 Q A/ d1m! 、液1i20〜25℃、/”/
4時間2分の条件で1次のニッケルメッキを行ない基材
の表面に1次のニッケル膜を形成した。このメッキ層の
上に引き続き、塩化ニッケル350f/l。
ホウ酸601/lからなるメッキ液を用いて、電流密度
I A/ dxxht 、液温85℃、メッキ時間8分
の条件で2次のニッケルメッキを施した。上記1次のニ
ッケルメッキは、ステンレス鋼に対する密着性を向上さ
せるためのものであり、2次のニッケルメッキは前記粒
状の結晶からなるニッケル膜を形成するためのものであ
る。得られた粒状ニッケル膜の膜厚は1.5/園で表面
の微細構造は第2図に示すようなものである。
つぎに、このニッケル膜の上に硫酸銅メッキ液を用いて
銅メッキ(銅層の厚み408m)を施した。
これに前記実施例1で使用した化成処理液を用いて酸化
処理を施し、厚み(LO71B?結晶の長径方向平均長
さ1.4−の酸化第2銅被膜を形成した。
このようにして得られた太陽熱吸収体の吸収率(c4は
Q、96.放射率(−)は0.12であった。
〔実施例3〕 厚み0.3 mmのステンレス鋼板(SUS 304)
を基材として用い、これにアルカリ脱脂、電解脱脂、$
よび5%硫酸を用いた陰極電解による活性化を順に施し
、つぎに下記の条件でステンレス鋼用のニッケルストラ
イクメッキを施した。
(ストライクメッキ波組成) 塩化ニッケル   2 G 0 f/1塩酸   1 
G 0 f/1 (処理条件) 温度: ZS”C 電流密度:  5A/dm! 時 間: 3分間 この表面に、塩化ニッケル350f# 、ホウ酸40 
f/lからなるニッケルメッキ液を用い、液温55℃、
電流密度I A/dia! 、処理時間1.5分間の条
件でニッケルメッキを施し、厚み約0.3−のニッケル
メッキ層を形成した。
このニッケルメッキ層の上に、青托銅メッキ液を用い、
電流密度2A/dm意、メッキ時間1分間。
メッキ温度25℃の条件で銅メッキを施し、厚み(L4
allの銅メッキ層を形成した。
得られた銅メッキ層に苛性ソーダ901/1.亜塩素酸
ソーダ9017gを含む化成処理液を用し1、化成#&
覇温度90℃、処理時間15分間の条件て酸化J6il
を施し、銅メッキ層を酸化銅層に変えた。
膜厚は&3−1結晶の長径方向平均長さは0.8μであ
つ九得られた太陽熱吸収体の吸収率(→は0.95.放
射率(ε)は仮1Gであった。
以上の実施例Ktdいて、光学的特性値の試験方法は次
の通りである。
ここでa;吸収率(太陽全エネルギーに対する)αλ;
波長λての吸収率 Iλ;太陽光の波長λの放射強度 ここでC;放射率(黒体放射全エネルギーに対する) Sλ7=8.。;150℃の黒体からの波長λの放射強
度 ελ;波長λの放射率(黒体に対する)な琳、赤外分光
光度針で赤外域の反射率rλを測定し、Cλ=1−Pλ
とした。
【図面の簡単な説明】
11図、第2図および第3図はニッケル膜の結晶形をあ
られす電子顕微鏡写真(X7,60G ) 、第4図は
ニッケル膜の結晶を断面であられした模式図、第5図は
太陽熱吸収体の1例の構造をあられす模式図、および第
6図は光学的特性をあられすグラフである。 1・・・基材 2・・・下地金属層 2′・・・ニッケ
ル結晶 3・・・選択吸収膜 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 0)基材上に、結晶形が粒状のニッケル膜からなる下地
    金属層が形成゛され、Cの下地金属層の上に酸化銅の選
    択吸収膜が形成されてなる太陽熱吸収体。 (2)下地金属層のニッケル結晶の平均粒径が0.1〜
    1ミクロンであり、平均間隔が0.1〜0.4ミクロン
    である特許請求の範囲第1項記載の太陽熱吸収体。 0) ニッケル膜の厚みが0.1〜3ミクロンである特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の太陽熱吸収体。 (4)選択吸収膜が、結晶形が葉片状ないし繊維状の酸
    化第2銅からなる特許請求の範囲第1項から第3項まで
    のいずれかに記載の太陽熱吸収体。 優) 選択吸収膜の厚みがO,OS〜0.5ミクロンで
    あり、かつ結晶の長径方向平均長さが0.6〜2.0ミ
    クロンである特許請求の範囲第4項記載の太陽熱吸収体
JP56120859A 1981-07-31 1981-07-31 太陽熱吸収体 Granted JPS5822845A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56120859A JPS5822845A (ja) 1981-07-31 1981-07-31 太陽熱吸収体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56120859A JPS5822845A (ja) 1981-07-31 1981-07-31 太陽熱吸収体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5822845A true JPS5822845A (ja) 1983-02-10
JPS621512B2 JPS621512B2 (ja) 1987-01-13

Family

ID=14796711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56120859A Granted JPS5822845A (ja) 1981-07-31 1981-07-31 太陽熱吸収体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5822845A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013095991A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd 高放射率金属箔
CN109900627A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 北京有色金属研究总院 一种集热器用太阳能吸收膜的耐酸雾性能评价方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0428004U (ja) * 1990-06-28 1992-03-05

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5224252A (en) * 1975-08-19 1977-02-23 Asahi Glass Co Ltd Fluorocarbon resin articles contaning inorganic filler
JPS5398533A (en) * 1977-02-09 1978-08-29 Dornier System Gmbh Selective solar absorption surface layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5224252A (en) * 1975-08-19 1977-02-23 Asahi Glass Co Ltd Fluorocarbon resin articles contaning inorganic filler
JPS5398533A (en) * 1977-02-09 1978-08-29 Dornier System Gmbh Selective solar absorption surface layer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013095991A (ja) * 2011-11-04 2013-05-20 Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd 高放射率金属箔
CN109900627A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 北京有色金属研究总院 一种集热器用太阳能吸收膜的耐酸雾性能评价方法
CN109900627B (zh) * 2017-12-08 2021-06-15 有研工程技术研究院有限公司 一种集热器用太阳能吸收膜的耐酸雾性能评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS621512B2 (ja) 1987-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1074647A (en) Solar collector panel
Sabzi et al. Microstructural analysis and optical properties evaluation of sol-gel heterostructured NiO-TiO2 film used for solar panels
JPS6289369A (ja) 光起電力装置
JPS5822845A (ja) 太陽熱吸収体
Guo et al. A Zn-Ni coating with both high electrical conductivity and infrared emissivity prepared by hydrogen evolution method
JPH0562453B2 (ja)
JP3194064B2 (ja) 太陽熱吸収体
CN101949043B (zh) 电镀黑色铑层的配方及其方法
JPS621513B2 (ja)
JPS6122222B2 (ja)
JPS6359065B2 (ja)
JPS5956661A (ja) 太陽熱コレクタ−の製造方法
John et al. Blackening of electroless nickel deposits for solar energy applications
JPS5811349A (ja) 太陽熱吸収体およびその製法
JPS5845443A (ja) 太陽熱吸収体
JPH10195693A (ja) 酸化亜鉛薄膜の製造方法、それを用いた半導体素子基板及び光起電力素子
KR950010241B1 (ko) 태양광 선택 흡수 흑크롬 박막 전해액의 조성물과 박막도금방법
JPS6220473B2 (ja)
Raslan Influence of Some Electrodeposition Parameters on Formation of Nanostructure Black Cobalt Coating used for Solar Energy Absorption
JPS5952748B2 (ja) 太陽熱吸収体
JPS6029867B2 (ja) 太陽熱選択吸収材及びその製造方法
CN118880406A (zh) 镁合金表面具有(200)择优取向的耐蚀铝镀层及其制备方法
JPS62214184A (ja) 太陽熱吸収体の製造方法
JPH01219180A (ja) 黒体皮膜を有する基材および黒体皮膜形成方法
JPS5939666B2 (ja) 太陽エネルギ−選択吸収膜の形成法