JPS5864448A - 太陽熱集熱器 - Google Patents
太陽熱集熱器Info
- Publication number
- JPS5864448A JPS5864448A JP56163249A JP16324981A JPS5864448A JP S5864448 A JPS5864448 A JP S5864448A JP 56163249 A JP56163249 A JP 56163249A JP 16324981 A JP16324981 A JP 16324981A JP S5864448 A JPS5864448 A JP S5864448A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat collector
- heat
- solar heat
- solar
- emissivity
- 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.)
- Pending
Links
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
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽熱を効率よく集熱するための太陽熱集熱器
に関し、特に集熱板表面に適用する太陽熱の選択吸収面
に係わるものである。
に関し、特に集熱板表面に適用する太陽熱の選択吸収面
に係わるものである。
近年、エネルギー資源の有効活用や全書防止といった観
点から太陽エネルギーの有効活用を図る技術開発がます
ます重要視されてきている。
点から太陽エネルギーの有効活用を図る技術開発がます
ます重要視されてきている。
太陽熱集熱器で太陽熱を効率よ〈集熱するための集熱板
（受光面）として、太陽放射エネルギーの波長帯（０，
２〜２．５μｍ）においては完全黒体、と非常に近いエ
ネルギー吸収率をもち、これにより集熱器自体の温度が
上昇したことに伴って発生する熱放射が極力少ないよう
な光学的な分光特性を有する面、すなわち選択吸収面を
使用することが知られている。
（受光面）として、太陽放射エネルギーの波長帯（０，
２〜２．５μｍ）においては完全黒体、と非常に近いエ
ネルギー吸収率をもち、これにより集熱器自体の温度が
上昇したことに伴って発生する熱放射が極力少ないよう
な光学的な分光特性を有する面、すなわち選択吸収面を
使用することが知られている。
従来の太陽熱集熱器のこのような選択吸収面としては、
Ｏｕ 、 ）ｉｔなどの黒色メッキ、化成処理による黒
色酸化皮膜、真空蒸着やスパッタリング法などの方法で
処理したもの等がある。
Ｏｕ 、 ）ｉｔなどの黒色メッキ、化成処理による黒
色酸化皮膜、真空蒸着やスパッタリング法などの方法で
処理したもの等がある。
しかしながらメッキ法によるものは、常に一定の表面に
仕上げるために高度の技術を必要とし、特に大型サイズ
の品物ではその処理がはなはだ困難である。また化成処
理法の場合は、皮膜の耐熱性や密着性に欠けることが多
く、変色などを起こしやすいもので、一般にこの方法に
おいては耐久性に問題がある。またこれにおいては処理
液の管理が非常に複雑となるものである。
仕上げるために高度の技術を必要とし、特に大型サイズ
の品物ではその処理がはなはだ困難である。また化成処
理法の場合は、皮膜の耐熱性や密着性に欠けることが多
く、変色などを起こしやすいもので、一般にこの方法に
おいては耐久性に問題がある。またこれにおいては処理
液の管理が非常に複雑となるものである。
また真空蒸着やスパッタリング法などはコストアップに
なるとともに、前述したメッキ法と同じように大型サイ
ズのものに処理するのは非常に困難を伴うものである。
なるとともに、前述したメッキ法と同じように大型サイ
ズのものに処理するのは非常に困難を伴うものである。
さらに、塗料を用いる方法も提案されているが、この方
法は生産性、コストなどの面で有利である。
法は生産性、コストなどの面で有利である。
しかし、この方法においては、特に塗膜の耐熱性に関し
て課題を有している。すなわち、集熱板が空焼き状態に
なったような場合には集熱板表面はかなりの高温（１５
Ｃ）Ｃ以上、２００℃近くにもなると言われている）に
なるため、このような高温下での安定性に欠けるもので
ある。そしてこの集熱板の集熱効率を高め７れば高める
ほど集熱板の表面温度は上昇するため、耐熱性は重要な
要因となるものである。
て課題を有している。すなわち、集熱板が空焼き状態に
なったような場合には集熱板表面はかなりの高温（１５
Ｃ）Ｃ以上、２００℃近くにもなると言われている）に
なるため、このような高温下での安定性に欠けるもので
ある。そしてこの集熱板の集熱効率を高め７れば高める
ほど集熱板の表面温度は上昇するため、耐熱性は重要な
要因となるものである。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは塗装、焼き付けを行なうだけで大き
な形状のものに対しても極めて容易に良好な品質のもの
が一定して得られ、かつ物性的にも耐候性、密着性、耐
熱性に優れたものを提供することにある。
目的とするところは塗装、焼き付けを行なうだけで大き
な形状のものに対しても極めて容易に良好な品質のもの
が一定して得られ、かつ物性的にも耐候性、密着性、耐
熱性に優れたものを提供することにある。
以下、本発明の一実施例を図面とともに説明する。第１
図は本発明の一実施例における太陽熱集熱器の平面図で
あり、第２図は第１図のＡ −Ａ’線断面図であり、さ
らに第３図は集熱板表面（受光側）の拡大断面を示した
もので、この第１図〜第３図において、１は太陽熱集熱
器の外枠を構成する集熱器本体、２は集熱器本体１内に
断熱材３を介して設置された集熱板で、この集熱板２は
水などの媒体の流路４を構成している。５は集熱板２の
上方に位置して集熱器本体１に設置された透明な保護カ
バーである。６は前記集熱板２の表面に膜厚５μｍ以下
にて塗布形成された選択吸収性を有する塗膜である。
図は本発明の一実施例における太陽熱集熱器の平面図で
あり、第２図は第１図のＡ −Ａ’線断面図であり、さ
らに第３図は集熱板表面（受光側）の拡大断面を示した
もので、この第１図〜第３図において、１は太陽熱集熱
器の外枠を構成する集熱器本体、２は集熱器本体１内に
断熱材３を介して設置された集熱板で、この集熱板２は
水などの媒体の流路４を構成している。５は集熱板２の
上方に位置して集熱器本体１に設置された透明な保護カ
バーである。６は前記集熱板２の表面に膜厚５μｍ以下
にて塗布形成された選択吸収性を有する塗膜である。
前記集熱板２を構成する金属基板としては、ステンレス
鋼板、銅板、アルミニウム板、表面処理鋼板等が用いら
れる。しかし、この場合、表面反射率の大きいものほど
好ましいが、ここではこれらに限定するものではない。
鋼板、銅板、アルミニウム板、表面処理鋼板等が用いら
れる。しかし、この場合、表面反射率の大きいものほど
好ましいが、ここではこれらに限定するものではない。
上記透明保護カバー６を通して入射した太陽光は集熱板
２の表面の選択吸収性を有する塗膜６面で吸収され、か
つこの熱は集熱板２を構成する金属基材を熱伝導で伝わ
り、水あるいは熱媒体へと伝達される。そして太陽エネ
ルギーを集熱する太陽エネルギーの集熱板２の表面の特
性としては、太陽エネルギーをできるだけ吸収し、かつ
この吸収により温度上昇した集熱板２の表面からの放射
エネルギーができるだけ少ない方が良い。すなわち、太
陽放射エネルギーは前述した通りほとんどが０．２〜２
．６μｍの波長側にあり、一方そのエネルギーの吸収に
より加熱された面からの放射エネルギーは２．６μｍ以
上の赤外線領域にある。この波長のズレを利用して２．
５μｍ以下ではその吸収率αが１に近く、２．６μｍ以
上ではその放射率εが０に近いほど理想的な選択吸収面
となるものである。
２の表面の選択吸収性を有する塗膜６面で吸収され、か
つこの熱は集熱板２を構成する金属基材を熱伝導で伝わ
り、水あるいは熱媒体へと伝達される。そして太陽エネ
ルギーを集熱する太陽エネルギーの集熱板２の表面の特
性としては、太陽エネルギーをできるだけ吸収し、かつ
この吸収により温度上昇した集熱板２の表面からの放射
エネルギーができるだけ少ない方が良い。すなわち、太
陽放射エネルギーは前述した通りほとんどが０．２〜２
．６μｍの波長側にあり、一方そのエネルギーの吸収に
より加熱された面からの放射エネルギーは２．６μｍ以
上の赤外線領域にある。この波長のズレを利用して２．
５μｍ以下ではその吸収率αが１に近く、２．６μｍ以
上ではその放射率εが０に近いほど理想的な選択吸収面
となるものである。
次に、本発明の太陽熱集熱器の集熱板に塗布する塗料の
具体的な実施例について説明する。
具体的な実施例について説明する。
まず、バインダーとしては水溶性珪酸塩を主成分とする
四国化研「５Ｍ−３０００Ｊ （商品名）を用いた。こ
のバインダーは完全無機質のポリマー゛で、従来のよう
な二液性反応硬化型のものとは異なり、−液性焼き付は
硬化タイプのものである。
四国化研「５Ｍ−３０００Ｊ （商品名）を用いた。こ
のバインダーは完全無機質のポリマー゛で、従来のよう
な二液性反応硬化型のものとは異なり、−液性焼き付は
硬化タイプのものである。
顔料としては大日精化（株）製のダイピロキサイドカラ
ー〇９ｓｅｓｏ（商品名）を用いた。これはＦｅ２Ｏ３
・ＭｎＯ２ｅ Ｃ１ｕＯ系顔料で、粒径がｏ、０５〜０
．２μｍと極めて細かい微粉末であり、ノ（イングー固
形物に対して４０ｗｔ％添加し、アトライターを用いて
３時間分散、混合して塗料化した。なお、バインダーに
顔料を分散するに際しては、界面活性剤を添加すると分
散が著しく向上し、塗装性が良くなる。またこの界面活
性剤としてはアニオン系もしくはニオン系が望ましく、
またこれらを混合して添加してもよい。
ー〇９ｓｅｓｏ（商品名）を用いた。これはＦｅ２Ｏ３
・ＭｎＯ２ｅ Ｃ１ｕＯ系顔料で、粒径がｏ、０５〜０
．２μｍと極めて細かい微粉末であり、ノ（イングー固
形物に対して４０ｗｔ％添加し、アトライターを用いて
３時間分散、混合して塗料化した。なお、バインダーに
顔料を分散するに際しては、界面活性剤を添加すると分
散が著しく向上し、塗装性が良くなる。またこの界面活
性剤としてはアニオン系もしくはニオン系が望ましく、
またこれらを混合して添加してもよい。
そして上記のように調合した塗料を、７６鵡×１５０ｍ
ｘ１ｕの寸法を有し、かつ集熱板２を構成するアルミラ
ラム板の表面に塗装した。この塗装はデビルビス製スプ
レーガン（ノズル口径１．２鳳φ）を用い、空気圧３〜
４ｂ／ｃ＆で塗布し、その後、１００℃にて１０分乾燥
した後、３ｏｏ℃にて３０分焼き付けして硬化させたも
のである。
ｘ１ｕの寸法を有し、かつ集熱板２を構成するアルミラ
ラム板の表面に塗装した。この塗装はデビルビス製スプ
レーガン（ノズル口径１．２鳳φ）を用い、空気圧３〜
４ｂ／ｃ＆で塗布し、その後、１００℃にて１０分乾燥
した後、３ｏｏ℃にて３０分焼き付けして硬化させたも
のである。
なお、この塗膜６の膜厚は焼き付は後３〜４μｍである
。
。
上記実施例における試験結果を次に述べる。寸ず塗膜表
面の放射率の評価においては、放射率εは０．２〜０．
３が得られた。また塗膜性能の面では耐候性に関し、ウ
ェザ−メータを使用して強制暴露試験を行なった結果、
連続５００時間でも表面の変色などは全く認められず、
試験後の放射率εの上昇もてかった。そしてまた耐熱性
（３ｏｏ℃で連続１０００時間保持する・試験）、密着
性（とばん目、デュポン衝撃試験）に関しても実用上全
く問題のないレベルでおった。
面の放射率の評価においては、放射率εは０．２〜０．
３が得られた。また塗膜性能の面では耐候性に関し、ウ
ェザ−メータを使用して強制暴露試験を行なった結果、
連続５００時間でも表面の変色などは全く認められず、
試験後の放射率εの上昇もてかった。そしてまた耐熱性
（３ｏｏ℃で連続１０００時間保持する・試験）、密着
性（とばん目、デュポン衝撃試験）に関しても実用上全
く問題のないレベルでおった。
塗料を用いて金属板上に塗膜を形成し、太陽熱の選択吸
収面とするに際し、放射率εを低くすることが課題であ
る。すなわち、有機系樹脂をはじめとした通常の塗膜は
２．５μｍ以上の光も吸収するため、放射率εも同時に
高くなってしまう。そのため、金属表面は赤外線をよく
反射するので、塗膜を極力薄くして放射率εを低くとど
める方法が考えられるが、この場合、選択吸収性は実現
できたとしても、薄膜にすることにより、塗膜と金属と
の密着性、耐蝕性（これらは実用上、特に重要な物性で
ある）などの塗膜物性が十分に確保できなければ実用的
ではなく、従来の有機系樹脂を用いた塗料の課題もここ
にあったわけであるが、本発明においては、無機質ポリ
マーを主成分とするバインダーに、選択吸収性に優れた
複合金属酸化物から成る無機黒色顔料を配合した塗料を
集熱板の表面に塗装するようにしているため、太陽熱の
選択吸収性と塗膜物性を両立させることができたもので
ある。
収面とするに際し、放射率εを低くすることが課題であ
る。すなわち、有機系樹脂をはじめとした通常の塗膜は
２．５μｍ以上の光も吸収するため、放射率εも同時に
高くなってしまう。そのため、金属表面は赤外線をよく
反射するので、塗膜を極力薄くして放射率εを低くとど
める方法が考えられるが、この場合、選択吸収性は実現
できたとしても、薄膜にすることにより、塗膜と金属と
の密着性、耐蝕性（これらは実用上、特に重要な物性で
ある）などの塗膜物性が十分に確保できなければ実用的
ではなく、従来の有機系樹脂を用いた塗料の課題もここ
にあったわけであるが、本発明においては、無機質ポリ
マーを主成分とするバインダーに、選択吸収性に優れた
複合金属酸化物から成る無機黒色顔料を配合した塗料を
集熱板の表面に塗装するようにしているため、太陽熱の
選択吸収性と塗膜物性を両立させることができたもので
ある。
第４図は塗膜の膜厚と放射率εとの関係を示したもので
ある。ここで、放射率εはＤＥＶＩＣＥＳ＆５ＥＲＶＩ
ＣＩＣ８ＣＯＭＰＡＮＹ社製のＤａｎｄ Ｓ ＡＥＲＤ
型放射率計を用いて、直接試料表面の放射率を評価した
ものである。この第４図からも明らかなように、膜厚６
μｍ以下では従来にはないレベルの放射率εが得られて
いる。しかも放射率の膜厚依存性の面でも極めて有利な
結果が得られる。これは本発明の選択吸収塗膜面がバイ
ンダー、顔料のいずれも有機物などを一切含有しない完
全無機質のものから成っているため、有機系の樹脂や顔
料のような分子の回転や振動に伴う赤外線の吸収といっ
た点では極めて有利となるものであり、これにより、赤
外線に対する透明性の面から選択吸収性が著しく向上し
たものと思われる。
ある。ここで、放射率εはＤＥＶＩＣＥＳ＆５ＥＲＶＩ
ＣＩＣ８ＣＯＭＰＡＮＹ社製のＤａｎｄ Ｓ ＡＥＲＤ
型放射率計を用いて、直接試料表面の放射率を評価した
ものである。この第４図からも明らかなように、膜厚６
μｍ以下では従来にはないレベルの放射率εが得られて
いる。しかも放射率の膜厚依存性の面でも極めて有利な
結果が得られる。これは本発明の選択吸収塗膜面がバイ
ンダー、顔料のいずれも有機物などを一切含有しない完
全無機質のものから成っているため、有機系の樹脂や顔
料のような分子の回転や振動に伴う赤外線の吸収といっ
た点では極めて有利となるものであり、これにより、赤
外線に対する透明性の面から選択吸収性が著しく向上し
たものと思われる。
本発明の塗装処理を施した太陽熱集熱器を自然循環式太
陽熱温水器に適用した場合の効果をシュミレーション計
算によって評価したところ、従来の黒色塗料の場合と比
較して１０〜１５％の効率アップという結果が得られた
。
陽熱温水器に適用した場合の効果をシュミレーション計
算によって評価したところ、従来の黒色塗料の場合と比
較して１０〜１５％の効率アップという結果が得られた
。
さらにこれにおいては、集熱効率が高くなるため、集熱
板温度も上昇するが、強制的に空焼き状態を再現させて
、熱的な性能を確認した結果、塗膜の外観、物性は繰り
返しの試験でも全く問題はなく、極めて安定していた。
板温度も上昇するが、強制的に空焼き状態を再現させて
、熱的な性能を確認した結果、塗膜の外観、物性は繰り
返しの試験でも全く問題はなく、極めて安定していた。
これは、従来の塗膜に比べて特に優れたところである。
また耐蝕性に関しても完全無機質という点から塗膜は極
めて緻密でピンホールも皆無に近く良好であり、そして
また塗膜は硬い（鉛筆硬度９Ｈ）ため、摩耗や引っかき
などで傷がつくことによる問題もなく、しかも耐候性（
太陽光によって変色して劣化する性質）においても優れ
ているものである。
めて緻密でピンホールも皆無に近く良好であり、そして
また塗膜は硬い（鉛筆硬度９Ｈ）ため、摩耗や引っかき
などで傷がつくことによる問題もなく、しかも耐候性（
太陽光によって変色して劣化する性質）においても優れ
ているものである。
以上のように本発明の太陽熱集熱器は、太陽熱の選択吸
収性と塗膜物性を両立させることができたものであり、
その実用的価値は極めて高いものである。
収性と塗膜物性を両立させることができたものであり、
その実用的価値は極めて高いものである。
第１図は本発明の一実施例を示す太陽熱集熱器の平面図
、第２図は第１図のムーＡ線断面図、第３図は同集熱器
における集熱板の選択吸収面の拡大断面図、第４図は塗
膜の膜厚と放射率との関係を示す特性図である。 １・・・・・・集熱器本体、２・・・・・・集熱板、４
・・・・・・媒体の流路、６・・・・・・塗膜。
、第２図は第１図のムーＡ線断面図、第３図は同集熱器
における集熱板の選択吸収面の拡大断面図、第４図は塗
膜の膜厚と放射率との関係を示す特性図である。 １・・・・・・集熱器本体、２・・・・・・集熱板、４
・・・・・・媒体の流路、６・・・・・・塗膜。
Claims (1)
- 集熱器本体と、この集熱器本体内に設置され、かつ水な
どの媒体の流路を構成する集熱板とを備え、前記集熱板
の表面に、無機質ポリマーをバインダーとし、かつこの
バインダーに無機黒色顔料を配合した塗料を塗装し、か
つ焼成して膜厚５μｍ以下の塗膜を形成してなる太陽熱
集熱器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163249A JPS5864448A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 太陽熱集熱器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163249A JPS5864448A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 太陽熱集熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5864448A true JPS5864448A (ja) | 1983-04-16 |
Family
ID=15770186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163249A Pending JPS5864448A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 太陽熱集熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5864448A (ja) |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP56163249A patent/JPS5864448A/ja active Pending
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