JPS60129567A - 太陽熱選択吸収膜の製造方法 - Google Patents
太陽熱選択吸収膜の製造方法Info
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- JPS60129567A JPS60129567A JP58237057A JP23705783A JPS60129567A JP S60129567 A JPS60129567 A JP S60129567A JP 58237057 A JP58237057 A JP 58237057A JP 23705783 A JP23705783 A JP 23705783A JP S60129567 A JPS60129567 A JP S60129567A
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- JP
- Japan
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- selective absorption
- film
- steel plate
- temperature
- thickness
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
- C23C22/74—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process for obtaining burned-in conversion coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
- F24S70/225—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
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- F24S70/25—Coatings made of metallic material
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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
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- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は真空ガラス管形コレクタの集熱板に形成される
太陽熱選択吸収膜の製造方法に関する。
太陽熱選択吸収膜の製造方法に関する。
従来、太陽熱集熱器に用いられる各種の選択吸収膜が知
られている０これら吸収膜が１用であるためには、太陽
エネルギ、特に太陽光スペクトルの大半を占める可視お
よび近赤外波長領域のエネルギ吸収能が高く、シかも長
波長の赤外線領域での放射能が低いこと、すなわち、比
較的高い太陽エネルギ吸収率と比較的低い放射率を有す
ることが必要である０ たとえば、黒色塗料などによる標準的な黒色塗膜は高い
太陽エネルギ吸収率を有するが、比較的高い放射率によ
って選択吸収膜の全効率が制限されている。また黒ニッ
ケル、愚クロムなどの黒色めっきなどを施すことによシ
、比較的高い吸収率たとえば０．９．比較的低い放射率
たとえは０．１を有する従来の選択吸収膜は材料費がか
なシ高価になるという欠点をもっていた０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は上述の欠点を除去し、安価で集熱効率が
高く、再現性よく得ることができる太陽熱吸収膜の製造
方法を提供することにある。
られている０これら吸収膜が１用であるためには、太陽
エネルギ、特に太陽光スペクトルの大半を占める可視お
よび近赤外波長領域のエネルギ吸収能が高く、シかも長
波長の赤外線領域での放射能が低いこと、すなわち、比
較的高い太陽エネルギ吸収率と比較的低い放射率を有す
ることが必要である０ たとえば、黒色塗料などによる標準的な黒色塗膜は高い
太陽エネルギ吸収率を有するが、比較的高い放射率によ
って選択吸収膜の全効率が制限されている。また黒ニッ
ケル、愚クロムなどの黒色めっきなどを施すことによシ
、比較的高い吸収率たとえば０．９．比較的低い放射率
たとえは０．１を有する従来の選択吸収膜は材料費がか
なシ高価になるという欠点をもっていた０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は上述の欠点を除去し、安価で集熱効率が
高く、再現性よく得ることができる太陽熱吸収膜の製造
方法を提供することにある。
本発明は集熱板の基材に鉄板を用い、この基板表面に水
酸化マグネシウム無水クロム酸、およびポリエステル粒
子を含むコーディング処理液を塗布した後、３００〜５
００℃に加熱することにょシ、皮膜厚さ０．３〜１．０
μｍ、吸収率０．９以上、放射率０．２以下を有する全
効率の高い選択吸収膜が再現性よく安価に得られるもの
である。
酸化マグネシウム無水クロム酸、およびポリエステル粒
子を含むコーディング処理液を塗布した後、３００〜５
００℃に加熱することにょシ、皮膜厚さ０．３〜１．０
μｍ、吸収率０．９以上、放射率０．２以下を有する全
効率の高い選択吸収膜が再現性よく安価に得られるもの
である。
従来鉄基集熱板は熱伝導性が低く、比重が大きいために
取扱いが不便な上に腐食しやすいなどの点でアルミニウ
ム板や銅板に比べて不利であるが、他の材料よシ非常に
安価であって、真空中では耐久性も良好であシ、強度が
高いから厚さを薄くできるなどの長所を活かし真空管形
太陽熱集熱器に適用して好適であるとの観点から、本発
明では集熱板基材として通常容易に入手できる厚さ０，
３鼠の冷間圧延鋼板を用いた。
取扱いが不便な上に腐食しやすいなどの点でアルミニウ
ム板や銅板に比べて不利であるが、他の材料よシ非常に
安価であって、真空中では耐久性も良好であシ、強度が
高いから厚さを薄くできるなどの長所を活かし真空管形
太陽熱集熱器に適用して好適であるとの観点から、本発
明では集熱板基材として通常容易に入手できる厚さ０，
３鼠の冷間圧延鋼板を用いた。
平滑な表面の軟鋼板をノンエツチングタイプの脱脂剤を
用いて脱脂し水洗乾燥した後、水酸化マグネシウム５〜
３０重量饅、無水クロム酸１０〜４０：ｊ！ｆｔ％とを
含む水溶液にポリエステル（［−ＱＣ・（Ｃ６Ｈ４）・
Ｃ０・０（ＣＨ２）ｓ＋０−：ＩＨ） ５〜３０重量％
を添加して得られるコーティング処理液をこの軟鋼板表
面に例えばロール塗布し乾燥する。この際無水クロム酸
の代シに同量のクロム酸塩もしくは重クロム酸を用いて
もよく、また←総量が同じならばこれらを同時に用いて
もよい。次いで表面を塗膜乾燥した鋼板を３００〜５０
０℃で大気中加熱焼成することによシ表面皮膜を酸化さ
せ約０．７μｍ厚さを有する化成皮膜を形成させる。
用いて脱脂し水洗乾燥した後、水酸化マグネシウム５〜
３０重量饅、無水クロム酸１０〜４０：ｊ！ｆｔ％とを
含む水溶液にポリエステル（［−ＱＣ・（Ｃ６Ｈ４）・
Ｃ０・０（ＣＨ２）ｓ＋０−：ＩＨ） ５〜３０重量％
を添加して得られるコーティング処理液をこの軟鋼板表
面に例えばロール塗布し乾燥する。この際無水クロム酸
の代シに同量のクロム酸塩もしくは重クロム酸を用いて
もよく、また←総量が同じならばこれらを同時に用いて
もよい。次いで表面を塗膜乾燥した鋼板を３００〜５０
０℃で大気中加熱焼成することによシ表面皮膜を酸化さ
せ約０．７μｍ厚さを有する化成皮膜を形成させる。
上記の過程において、コーティング処理液に含まれる水
酸化マグネシウム、無水クロム酸およびポリエステルな
どの量はいずれも上記範囲よシ少ない場合は塗膜が薄く
なシ過ぎ、逆に多過ぎると塗膜が厚くなシ、膜厚の均一
性が得られず良質の表面皮膜が形成できなくなる。
酸化マグネシウム、無水クロム酸およびポリエステルな
どの量はいずれも上記範囲よシ少ない場合は塗膜が薄く
なシ過ぎ、逆に多過ぎると塗膜が厚くなシ、膜厚の均一
性が得られず良質の表面皮膜が形成できなくなる。
また熱処理温度を３００〜５００℃としたのは、第１図
に、示した熱処理温度と選択吸収膜の特性線図に基づい
ている。すなわち第１図は本発明の方法によシ、水酸化
マグネシウム１５重量％、無水クロム酸３０重量％を含
む水溶液にポリエステル微粒子１０重量％添加したコー
ティング処理液を塗布して得られた選択吸収膜の熱処理
温度と吸収率αおよび反射率εとめ関係を示した線図で
あシ、二つの曲線で囲まれた領域Ａが吸収率αの範囲、
同様に領域Ｂが反射率εの範囲を表わしている。
に、示した熱処理温度と選択吸収膜の特性線図に基づい
ている。すなわち第１図は本発明の方法によシ、水酸化
マグネシウム１５重量％、無水クロム酸３０重量％を含
む水溶液にポリエステル微粒子１０重量％添加したコー
ティング処理液を塗布して得られた選択吸収膜の熱処理
温度と吸収率αおよび反射率εとめ関係を示した線図で
あシ、二つの曲線で囲まれた領域Ａが吸収率αの範囲、
同様に領域Ｂが反射率εの範囲を表わしている。
第１図かられかるように熱処理温度が３００℃よシ低い
ときは、真空ガラス管形太陽熱集熱器の選択吸収膜に要
求されるα≧０．！＃Ｅ得られず、熱処理温度が５００
℃以上になると、同じくε□≦０．２を満足できなくな
シ、かつ表面被膜の剥離などを生ずるようになる。熱処
理時間はこの温度範囲で１時間以上保持することが望ま
しいが、あまシ長時間になると放射率が上昇するから、
適宜時間の調節を行う必要がある。
ときは、真空ガラス管形太陽熱集熱器の選択吸収膜に要
求されるα≧０．！＃Ｅ得られず、熱処理温度が５００
℃以上になると、同じくε□≦０．２を満足できなくな
シ、かつ表面被膜の剥離などを生ずるようになる。熱処
理時間はこの温度範囲で１時間以上保持することが望ま
しいが、あまシ長時間になると放射率が上昇するから、
適宜時間の調節を行う必要がある。
一方コーティング処理液に含まれているポリエステル微
粒子は塗布膜が上記熱処理によシ炭化除去されてその跡
に直径罰、２〜０．３μｍの孔を残し、皮膜表面に凹凸
を形成させる。皮膜表面に凹凸が形成されると光の干渉
によって可視域における放射率を小さくシ、放射率が大
きくなシ始めるカットオフ波長が比較的長波長側に移動
されることが知られておシ、そのためこの凹凸は選択吸
収膜全体の吸収率を向上させることに寄与しているＯ但
しこの凹凸は皮膜の厚さと密接に関連して選択吸収性に
大きく影響を及ばすから、適切な膜厚が設定されなけれ
ばならない。
粒子は塗布膜が上記熱処理によシ炭化除去されてその跡
に直径罰、２〜０．３μｍの孔を残し、皮膜表面に凹凸
を形成させる。皮膜表面に凹凸が形成されると光の干渉
によって可視域における放射率を小さくシ、放射率が大
きくなシ始めるカットオフ波長が比較的長波長側に移動
されることが知られておシ、そのためこの凹凸は選択吸
収膜全体の吸収率を向上させることに寄与しているＯ但
しこの凹凸は皮膜の厚さと密接に関連して選択吸収性に
大きく影響を及ばすから、適切な膜厚が設定されなけれ
ばならない。
第２図は本発明によシ得られた選択吸収膜の膜厚と選択
吸収特性との関係を示した線図であシ、曲線イは吸収率
α１曲線口は放射率ｌを表わしている。第２図から膜厚
０．５〜１．５μｍの範囲で吸収率は０．９４以上、放
射率は０，３以下の値を示し、特に膜厚０．３〜０．７
μｍの範囲では放射率０．０８〜０１５が得られている
０膜厚０，３μｍ以下の場合は４１口の両曲線を外挿し
て例えば膜厚０．１μｍの場合を考えてみると、放射率
は０．０２程度まで減少するが吸収率は逆に０．８程度
に悪化するので、膜厚の下限は０．３μｍとするのがよ
く、また膜厚を１．５μｍ以上にするとイ２ロ両曲線か
ら吸収率は＃＃ を丁０．９４の値を維持するが、放射
率の値は上昇し続けるので、これも好ましくないｏした
がって、放耐重を０．２以下とすると選択吸収性に対す
る最適膜厚の範囲は０．３〜１．０μｍであることがわ
かる。なお本発明によシ得られる選択吸収膜は組成分析
によってマグネシウムおよびクロムの酸化物であること
が確認されている。
吸収特性との関係を示した線図であシ、曲線イは吸収率
α１曲線口は放射率ｌを表わしている。第２図から膜厚
０．５〜１．５μｍの範囲で吸収率は０．９４以上、放
射率は０，３以下の値を示し、特に膜厚０．３〜０．７
μｍの範囲では放射率０．０８〜０１５が得られている
０膜厚０，３μｍ以下の場合は４１口の両曲線を外挿し
て例えば膜厚０．１μｍの場合を考えてみると、放射率
は０．０２程度まで減少するが吸収率は逆に０．８程度
に悪化するので、膜厚の下限は０．３μｍとするのがよ
く、また膜厚を１．５μｍ以上にするとイ２ロ両曲線か
ら吸収率は＃＃ を丁０．９４の値を維持するが、放射
率の値は上昇し続けるので、これも好ましくないｏした
がって、放耐重を０．２以下とすると選択吸収性に対す
る最適膜厚の範囲は０．３〜１．０μｍであることがわ
かる。なお本発明によシ得られる選択吸収膜は組成分析
によってマグネシウムおよびクロムの酸化物であること
が確認されている。
以上実施例で説明したように、本発明によれば、基拐に
入手容易で安価な鉄板を用い、この基板表面にマグネシ
ウム、クロムおよびポリエステルなどの有機樹脂を含む
懸濁液を塗布して熱処理することによシ、全効率の高い
選択吸収膜を形成することができるが、コーティング処
理液の塗布に際して、マグネシウム、クロムおよびポリ
エステルなどの含有量を適切な範囲に調整しであるため
に、コーティング処理液が適度の粘性を保って基板と良
好な濡れの状態となシ、膜厚の均一性が得られるととも
に、３００〜５００℃の熱処理により脱落したポリエス
テル粒子が塗膜表面に微少な凹凸を形成して膜の選択吸
収特性を向上させるので、最適な膜厚範囲を設定するこ
とにより、優れた選択吸収特性を有する太陽熱選択吸収
膜を安価に再現性よく得ることができるものである。
入手容易で安価な鉄板を用い、この基板表面にマグネシ
ウム、クロムおよびポリエステルなどの有機樹脂を含む
懸濁液を塗布して熱処理することによシ、全効率の高い
選択吸収膜を形成することができるが、コーティング処
理液の塗布に際して、マグネシウム、クロムおよびポリ
エステルなどの含有量を適切な範囲に調整しであるため
に、コーティング処理液が適度の粘性を保って基板と良
好な濡れの状態となシ、膜厚の均一性が得られるととも
に、３００〜５００℃の熱処理により脱落したポリエス
テル粒子が塗膜表面に微少な凹凸を形成して膜の選択吸
収特性を向上させるので、最適な膜厚範囲を設定するこ
とにより、優れた選択吸収特性を有する太陽熱選択吸収
膜を安価に再現性よく得ることができるものである。
第１図は本発明による熱処理温度と選択吸収特性との関
係を示す線図、第２図は同じく塗膜厚と選択吸収特性と
の関係を示す線図である。 Ｙキ舊殆 ３４−坩巡 ρキ巡弛 ３ 士傳弊
係を示す線図、第２図は同じく塗膜厚と選択吸収特性と
の関係を示す線図である。 Ｙキ舊殆 ３４−坩巡 ρキ巡弛 ３ 士傳弊
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、）鉄を主成分とする基板の表面に、水酸化マグネシ
ウム５〜３０重量％と、無水クロム酸、クロム酸塩１重
クロム酸のうち少くとも一つが１０〜４０重量％を含む
水溶液にポリエステル粒子５〜３０重量％を添加した懸
濁液を塗布した後、３００〜５００℃に大気中加熱処理
することを特徴とする太陽熱選択吸収膜の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、塗布膜
の厚さが０．３〜１．Ｏ・μｍであることを特徴とする
太陽熱選択吸収膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58237057A JPS60129567A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 太陽熱選択吸収膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58237057A JPS60129567A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 太陽熱選択吸収膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129567A true JPS60129567A (ja) | 1985-07-10 |
Family
ID=17009776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58237057A Pending JPS60129567A (ja) | 1983-12-15 | 1983-12-15 | 太陽熱選択吸収膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129567A (ja) |
-
1983
- 1983-12-15 JP JP58237057A patent/JPS60129567A/ja active Pending
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