JPS6323461B2 - - Google Patents
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- JPS6323461B2 JPS6323461B2 JP56045854A JP4585481A JPS6323461B2 JP S6323461 B2 JPS6323461 B2 JP S6323461B2 JP 56045854 A JP56045854 A JP 56045854A JP 4585481 A JP4585481 A JP 4585481A JP S6323461 B2 JPS6323461 B2 JP S6323461B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper
- film
- selective absorption
- solar heat
- heat absorber
- 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
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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
この発明は、太陽熱を利用した温水器などに用
いられる太陽熱吸収体に関するものである。 従来、太陽熱吸収体として使用されてきたもの
に、銅や鉄などの金属基材の表面に黒色ペイント
を塗装したものや、プラスチツクスにカーボンブ
ラツクなどの黒色顔料を混入したものなどがあ
る。これら従来の太陽熱吸収体は、太陽エネルギ
ースペクトル域でのエネルギー吸収率は大きい
（黒体の約96％）が、太陽エネルギーを吸収して
温度が上昇した場合における熱放射も大きい（黒
体の95％程度）ので、全体としての吸収効率が悪
く、特に高温の熱水を得たい場合などに問題があ
つた。 これを改良したものとして、基材の表面に、太
陽エネルギースペクトル域（波長0.3〜2.5ミクロ
ン）では高い吸収率を示し、熱放射領域（波長
2.5〜30ミクロン）では低い放射率を示すような
選択吸収膜を形成した太陽熱吸収体が実用されて
いる。このような太陽熱吸収体としては、銅また
は銅合金からなる基材を化成処理することによつ
て、表面に半導体の酸化物または硫化物の層を形
成したもの、ステンレス鋼などの金属表面に光干
渉膜として働く適当な厚みの酸化被膜を形成した
ものなどがある。これらはいずれも太陽エネルギ
ースペクトル域での吸収率が90％程度で、熱放射
率は10〜15％程度であり、総合的な吸収効率が高
いものである。 ところで、前記選択吸収膜では、それを構成す
る酸化物や硫化物の組成、膜厚、微小構造がその
吸収効率に大きな影響を与えるが、太陽熱吸収体
の使用に際して選択吸収膜は、熱的および雰囲気
的にきわめて苛酷な条件にさらされるので前記組
成、膜厚、微小構造を好ましい状態に保つことが
できず、次第に吸収効率が低下してゆくのが普通
であつた。すなわち、例えば、前記のごとく、基
材として銅または銅合金を用い、これに化成処理
を施して酸化銅や硫化銅などの銅化合物からなる
選択吸収膜を形成したものの場合は、使用中に銅
の酸化が進行して選択吸収膜の下側に新たな酸化
銅の層が発達するので、選択吸収膜の膜厚が次第
に増大し、それにつれて熱放射率が増大するとい
う欠点があつた。また、特にSO2ガス、Cl2ガス
などの濃度が高い工業地帯や塩害地域では吸収効
率低下の傾向が強く、この場合はさらに金属の基
材そのものが腐蝕されるようなことも多かつた。 そこで、選択吸収特性を高水準に維持するた
め、選択吸収膜の表面をフツ素樹脂やシリコーン
樹脂で被覆したものもあるが、この場合でも耐熱
性に若干の問題があり、吸収効率はやはり次第に
低下した。 この発明は、以上のような事情に鑑みなされた
もので、基材の材料を選ぶことにより、耐久性に
富むすぐれた太陽熱吸収体を提供することを可能
としたものである。これについて以下に説明す
る。 この発明にかかる太陽熱吸収体は、基材が非銅
系の化学的、熱的に安定な材料でつくられ、この
基材の表面に、銅および銅合金のうち、少なくと
も一方からなる薄層の全体を化成処理することに
よつてつくられた、太陽エネルギースペクトル領
域でのエネルギー吸収率が高くかつ熱放射領域で
の放射率が低い、銅化合物からなる選択吸収膜を
そなえてなることを特徴としている。つぎに、こ
れを詳しく述べる。 基材の材料としては、銅や銅合金以外のもの、
すなわち非銅系のものが選ばれなければならな
い。しかも、基材の材料は化学的および熱的に安
定でなければならない。したがつて、ステンレス
鋼板、ニツケルメツキ鋼板、クロムメツキ鋼板な
どが適当である。 基材の表面には、酸化銅や硫化銅といつた銅化
合物からなる選択吸収膜が形成されている。 選択吸収膜は、太陽エネルギースペクトル域で
のエネルギー吸収率が高く、かつ熱放射領域での
放射率の低いものでありさえすれば、その形成方
法や種類は問わないと言つてよい。しかし、もつ
とも普通には、つぎのようにしてつくられる。す
なわち、前記安定な基材の表面に先ずメツキ法、
真空蒸着法、スパツタリング法などの方法を用い
て銅または銅合金の薄層を形成する。この薄層の
厚みは0.1〜１ミクロン（μm）とするのが適当で
ある。 つぎに、この薄層の全部を化成処理によつて酸
化または硫化処理するのであるが、好ましくは酸
化処理によつて酸化第２銅（CuO）からなる選択
吸収膜とする。この場合、酸化第２銅の結晶形
は、電子顕微鏡（×20000）でみると、繊維状な
いし葉状を呈している。この結晶の長さは0.4〜
２ミクロンとするのが好ましい。 化成処理条件によつては酸化第１銅（Cu2O）
が生成する場合がある。この酸化第１銅は使用
中、高温（200℃程度）にさらされると酸化第２
銅に変わるが、このようにして生成する酸化第２
銅は、電子顕微鏡（×20000）でみると、その結
晶形が前記繊維状ないし葉状ではなく、粒状の結
晶となる。繊維状ないし葉状の結晶は太陽エネル
ギースペクトル域での吸収率が高いが、粒状結晶
ではこれが低いので、実用上あまり好ましくな
い。 酸化第２銅からなる選択吸収膜が得られたら、
必要に応じその表面をシリコーン樹脂、フツ素樹
脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂または無機
シリカ質などの透明な保護被膜で被覆する。 保護被膜としてシリコーン樹脂被膜を形成する
場合は、市販のシリコーン樹脂（例えば信越化学
工業社製、KR―177N）をキシレンで固形分10重
量％程度に稀釈した液に浸漬し、塗膜を形成した
のち、100℃程度で約５分間加熱し、塗膜を硬化
させる。フツ素樹脂の場合はトルエンで稀釈する
のがよい。いずれの場合にも塗膜の形成は２回以
上繰り返すのがよい。 保護被膜としてシリカ質の被膜を形成する場合
は、選択吸収膜の上にケイ酸リチウム、ケイ酸カ
リウム、ケイ酸トリウムの如きケイ酸塩の水溶液
を塗布し、乾燥したのち焼き付ける。 選択吸収膜の表面には、ビスマレイミド・トリ
アジン（BT）樹脂を配合した被膜形成材料から
なる保護被膜が形成されることもある。ビスマレ
イミド・トリアジン樹脂は三菱瓦斯化学株式会社
製BT2170がその市販品として知られている。こ
の場合、被膜形成材料は、このビスマレイミド・
トリアジン樹脂をアクリル樹脂やシリコーン樹脂
など従来普通に用いられている被膜形成材料用配
合原料と混ぜ合わせてつくられるほか、ビスマレ
イミド・トリアジン樹脂単独でつくられることも
ある。その際、塗料化のため溶剤としては公知の
もの、たとえばアセト酢酸エチルなどが用いられ
る。ビスマレイミド・トリアジン樹脂自体は褐色
ないし暗褐色であるが、これが配合された被膜形
成材料からなる上記保護被膜が2.0ミクロン以下
の薄膜の場合はほとんど透明に近い。この保護被
膜の厚みを0.1ミクロンより薄くすると耐蝕性な
どの点で充分な保護性能を期待することができな
くなり、逆に2.0ミクロンより厚くすると赤外域
での吸収が起こり、熱放射率が高くなるという問
題が生じる傾向がある。したがつて、保護被膜の
厚みは0.1〜２ミクロンとするのが好ましい。保
護被膜が他の材料でつくられる場合の厚みも、
0.1〜２ミクロンとするのが好ましい。 このようにして得られる太陽熱吸収体は、基材
が安定な材料で構成され、その表面に形成された
銅または銅合金の薄層の全体が選択吸収膜となつ
ているから、経時的熱変化を受けにくく耐久性に
すぐれている。しかも、選択吸収膜をつくる方法
として、アルカリ性雰囲気下での化成処理により
酸化または硫化すると言う方法によつており、こ
の方法で得らた選択吸収膜は、金属層を電解酸化
してつくる選択吸収膜や、銅よりもイオン化傾向
の大なる金属層を銅化合物を溶解したアンモニア
性溶液で処理してつくる選択吸収膜と膜構造が異
なる。すなわち、この発明の太陽熱吸収体を得る
ための上記化成処理法で得られた選択吸収膜は、
たとえば銅または銅合金の薄膜表面に一旦形成さ
れた酸化銅がCu（OH）2の形で反応液中に溶出し
たあと、溶解度積からくる過飽和状態から再び基
材表面に析出することで形成されるもので、第２
図に模式的にみるような繊維状ないし葉片状結晶
２…が、基材１の表面にそれぞれ独立した塊とし
て林立してなるものである。これに対し、たとえ
ば電解酸化処理で得られる選択吸収膜は、第３図
に模式的にみるように、基材１の表面にまず銅化
合物の連続層３があり、その上に粒状結晶２′…
がそれぞれ独立して生じてなるものである。この
発明の選択吸収膜は、上記のような構造を有し、
その構造自身が一種の選択吸収性を発揮するた
め、太陽エネルギースペクトル領域でのエネルギ
ー吸収率が高く、すぐれたものとなつている。 つぎに、この発明にかかる太陽熱吸収体の実施
例を挙げて、その性能を、比較例と併せて後掲の
第１表に示しておく。 〔実施例 １〕 厚み0.5mmのステンレス鋼板を基材として用い、
その表面にニツケルのストライクメツキを行なつ
たのち、厚み0.6ミクロンの銅メツキを施した。 この表面を脱脂したのち、２％―HNO3水溶液
中に室温で1.5分間浸漬し、表面を活性化した。
そののち、充分に洗滌を行ない、苛性ソーダ50
ｇ、過硫酸カリウム10ｇ、水１からなる処理液
に100℃で２分間浸漬して選択吸収膜を形成した。
これを充分水洗したのち、80℃で10分間熱風乾燥
した。 得られた選択吸収膜の材質はＸ線回折で調べた
結果CuOであることがわかつた。また、電子顕微
鏡（×20000）で観察した結果では、結晶形は繊
維状なし葉状であつた。 選択吸収面の表面に信越化学工業社製シリコー
ン樹脂KC223をエタノールで５倍に稀釈して２回
浸漬塗布した。塗膜の厚みは0.5ミクロンであつ
た。その後120℃で10分間加熱して太陽熱吸収体
を得た。 〔実施例 ２〕 厚み0.5mmのステンレス鋼板の表面に、蒸着法
により厚み0.2ミクロンの銅層を形成した。 この表面を脱脂したのち、１％―HNO3水溶液
中に室温で25秒間浸漬し、表面の活性化を行なつ
た。 これを充分水洗したのち、亜塩素酸ソーダ90
ｇ／、苛性ソーダ15ｇ／からなる処理液に80
℃で６分間浸漬して選択吸収膜を形成した。つい
で、充分水洗したのち、70℃で20分間熱風乾燥し
た。 得られた選択吸収膜は成分がCuO、結晶形が繊
維状ないし葉状であつた。 選択吸収膜の表面に、住友スリーエム社製フツ
素樹脂JX900をトルエンで固形分４重量％に稀釈
したものを塗布（浸漬塗布）した。この塗布は３
回繰り返した。塗膜の厚みは1.1ミクロンであつ
た。これを100℃で10分間加熱して太陽熱吸収体
を得た。 〔実施例 ３〕 厚み0.8mmのニツケルメツキ鋼板（ニツケル層
の厚み15ミクロン）の表面にスパツタリング法で
銅を厚み１ミクロンに付着させた。 これを脱脂したのち、３％―HCl水溶液中に室
温で１分間浸漬し、表面の活性化を行なつた。 充分に水洗したのち、過硫酸カリウム15ｇ、苛
性ソーダ40ｇ、水１からなる処理液に100℃で
４分間浸漬し、選択吸収膜を形成した。 選択吸収膜の材質はCuO、その結晶形は繊維状
ないし葉状であつた。 得られた選択吸収膜の表面に、前記実施例１で
使用したものと同じシリコーン樹脂液を３回塗布
した。塗膜の厚みは1.4ミクロンであつた。 これを120℃で10分間加熱し、太陽熱吸収体を
得た。 〔比較例 １〕 0.5mmの厚みの銅板を基上として用いるように
したほかは、実施例１と同様にした。 〔比較例 ２〕 前記実施例１において、化成処理によつて酸化
銅を形成するかわりに、250℃で100時間加熱する
ことにより酸化銅からなる選択吸収膜を形成し
た。 得られた選択吸収膜の材質は、Ｘ線回折結果か
ら酸化第２銅であることを確認した。また、結晶
形は電子顕微鏡による観察では粒状結晶であつ
た。 〔比較例 ３〕 ポリエチレン製容器に水酸化ナトリウムの１重
量％水溶液を入れ、このポリエチレン製容器を35
℃に温度制御した温水浴中に入れて、前記水酸化
ナトリウム水溶液の液温を35±１℃に保つた。つ
ぎに、この水酸化ナトリウム水溶液中で、厚み
0.5mmの金属銅を陽極、白金板を陰極にし、この
両電極間に定電圧電源より25Vの電圧を60秒間印
加して、電解酸化処理を行つた。このとき、両電
極間の距離は1.5cmであつた。この電解酸化処理
によつて、前記金属銅の表面に黒色を呈する膜が
形成された。処理後、80℃、10分間の熱風乾燥を
行い、試料を得た。 試料表面に形成された選択吸収膜の材質は、Ｘ
線回折結果から酸化第２銅であることを確認し
た。またその構造は、電子顕微鏡（×20000）に
よる観察では、表面こそ、実施例１〜３と同じ繊
維状または葉状であるが、実施例のものが３〜
5μm以上であるのに対し、0.5μm程度で非常に短
いものであつた。 また、選択吸収膜の厚みは、試料の一部を切り
出し、定電流還元法で測定したところ、繊維状あ
るいは葉状のものの間の空隙を完全に埋めた場合
の平均値で、0.4μmであつた。この値から逆算す
ると、この試料における選択吸収膜は、酸化銅の
薄い連続膜上に、前記短い繊維状または葉状の結
晶が形成された構造であることが考えられた。 以上の試料表面に、実施例２と同様にしてフツ
素樹脂（住友スリーエム社製、JX―900）の塗膜
を形成し、太陽熱吸収体を得た。 このようにして得られた太陽熱吸収体を、前記
実施例１〜３の太陽熱吸収体とともに、その光学
特性を測定した。結果を第１図に示す。 図にみるように、この発明の太陽熱吸収体であ
る実施例１〜３（図中実線）では近赤外領域にお
いて均一な吸収率を示したが、比較例３（図中破
線）のものでは、波長0.6μm以上の近赤外領域で
の吸収率が悪くなつてしまつた。
いられる太陽熱吸収体に関するものである。 従来、太陽熱吸収体として使用されてきたもの
に、銅や鉄などの金属基材の表面に黒色ペイント
を塗装したものや、プラスチツクスにカーボンブ
ラツクなどの黒色顔料を混入したものなどがあ
る。これら従来の太陽熱吸収体は、太陽エネルギ
ースペクトル域でのエネルギー吸収率は大きい
（黒体の約96％）が、太陽エネルギーを吸収して
温度が上昇した場合における熱放射も大きい（黒
体の95％程度）ので、全体としての吸収効率が悪
く、特に高温の熱水を得たい場合などに問題があ
つた。 これを改良したものとして、基材の表面に、太
陽エネルギースペクトル域（波長0.3〜2.5ミクロ
ン）では高い吸収率を示し、熱放射領域（波長
2.5〜30ミクロン）では低い放射率を示すような
選択吸収膜を形成した太陽熱吸収体が実用されて
いる。このような太陽熱吸収体としては、銅また
は銅合金からなる基材を化成処理することによつ
て、表面に半導体の酸化物または硫化物の層を形
成したもの、ステンレス鋼などの金属表面に光干
渉膜として働く適当な厚みの酸化被膜を形成した
ものなどがある。これらはいずれも太陽エネルギ
ースペクトル域での吸収率が90％程度で、熱放射
率は10〜15％程度であり、総合的な吸収効率が高
いものである。 ところで、前記選択吸収膜では、それを構成す
る酸化物や硫化物の組成、膜厚、微小構造がその
吸収効率に大きな影響を与えるが、太陽熱吸収体
の使用に際して選択吸収膜は、熱的および雰囲気
的にきわめて苛酷な条件にさらされるので前記組
成、膜厚、微小構造を好ましい状態に保つことが
できず、次第に吸収効率が低下してゆくのが普通
であつた。すなわち、例えば、前記のごとく、基
材として銅または銅合金を用い、これに化成処理
を施して酸化銅や硫化銅などの銅化合物からなる
選択吸収膜を形成したものの場合は、使用中に銅
の酸化が進行して選択吸収膜の下側に新たな酸化
銅の層が発達するので、選択吸収膜の膜厚が次第
に増大し、それにつれて熱放射率が増大するとい
う欠点があつた。また、特にSO2ガス、Cl2ガス
などの濃度が高い工業地帯や塩害地域では吸収効
率低下の傾向が強く、この場合はさらに金属の基
材そのものが腐蝕されるようなことも多かつた。 そこで、選択吸収特性を高水準に維持するた
め、選択吸収膜の表面をフツ素樹脂やシリコーン
樹脂で被覆したものもあるが、この場合でも耐熱
性に若干の問題があり、吸収効率はやはり次第に
低下した。 この発明は、以上のような事情に鑑みなされた
もので、基材の材料を選ぶことにより、耐久性に
富むすぐれた太陽熱吸収体を提供することを可能
としたものである。これについて以下に説明す
る。 この発明にかかる太陽熱吸収体は、基材が非銅
系の化学的、熱的に安定な材料でつくられ、この
基材の表面に、銅および銅合金のうち、少なくと
も一方からなる薄層の全体を化成処理することに
よつてつくられた、太陽エネルギースペクトル領
域でのエネルギー吸収率が高くかつ熱放射領域で
の放射率が低い、銅化合物からなる選択吸収膜を
そなえてなることを特徴としている。つぎに、こ
れを詳しく述べる。 基材の材料としては、銅や銅合金以外のもの、
すなわち非銅系のものが選ばれなければならな
い。しかも、基材の材料は化学的および熱的に安
定でなければならない。したがつて、ステンレス
鋼板、ニツケルメツキ鋼板、クロムメツキ鋼板な
どが適当である。 基材の表面には、酸化銅や硫化銅といつた銅化
合物からなる選択吸収膜が形成されている。 選択吸収膜は、太陽エネルギースペクトル域で
のエネルギー吸収率が高く、かつ熱放射領域での
放射率の低いものでありさえすれば、その形成方
法や種類は問わないと言つてよい。しかし、もつ
とも普通には、つぎのようにしてつくられる。す
なわち、前記安定な基材の表面に先ずメツキ法、
真空蒸着法、スパツタリング法などの方法を用い
て銅または銅合金の薄層を形成する。この薄層の
厚みは0.1〜１ミクロン（μm）とするのが適当で
ある。 つぎに、この薄層の全部を化成処理によつて酸
化または硫化処理するのであるが、好ましくは酸
化処理によつて酸化第２銅（CuO）からなる選択
吸収膜とする。この場合、酸化第２銅の結晶形
は、電子顕微鏡（×20000）でみると、繊維状な
いし葉状を呈している。この結晶の長さは0.4〜
２ミクロンとするのが好ましい。 化成処理条件によつては酸化第１銅（Cu2O）
が生成する場合がある。この酸化第１銅は使用
中、高温（200℃程度）にさらされると酸化第２
銅に変わるが、このようにして生成する酸化第２
銅は、電子顕微鏡（×20000）でみると、その結
晶形が前記繊維状ないし葉状ではなく、粒状の結
晶となる。繊維状ないし葉状の結晶は太陽エネル
ギースペクトル域での吸収率が高いが、粒状結晶
ではこれが低いので、実用上あまり好ましくな
い。 酸化第２銅からなる選択吸収膜が得られたら、
必要に応じその表面をシリコーン樹脂、フツ素樹
脂、ビスマレイミド・トリアジン樹脂または無機
シリカ質などの透明な保護被膜で被覆する。 保護被膜としてシリコーン樹脂被膜を形成する
場合は、市販のシリコーン樹脂（例えば信越化学
工業社製、KR―177N）をキシレンで固形分10重
量％程度に稀釈した液に浸漬し、塗膜を形成した
のち、100℃程度で約５分間加熱し、塗膜を硬化
させる。フツ素樹脂の場合はトルエンで稀釈する
のがよい。いずれの場合にも塗膜の形成は２回以
上繰り返すのがよい。 保護被膜としてシリカ質の被膜を形成する場合
は、選択吸収膜の上にケイ酸リチウム、ケイ酸カ
リウム、ケイ酸トリウムの如きケイ酸塩の水溶液
を塗布し、乾燥したのち焼き付ける。 選択吸収膜の表面には、ビスマレイミド・トリ
アジン（BT）樹脂を配合した被膜形成材料から
なる保護被膜が形成されることもある。ビスマレ
イミド・トリアジン樹脂は三菱瓦斯化学株式会社
製BT2170がその市販品として知られている。こ
の場合、被膜形成材料は、このビスマレイミド・
トリアジン樹脂をアクリル樹脂やシリコーン樹脂
など従来普通に用いられている被膜形成材料用配
合原料と混ぜ合わせてつくられるほか、ビスマレ
イミド・トリアジン樹脂単独でつくられることも
ある。その際、塗料化のため溶剤としては公知の
もの、たとえばアセト酢酸エチルなどが用いられ
る。ビスマレイミド・トリアジン樹脂自体は褐色
ないし暗褐色であるが、これが配合された被膜形
成材料からなる上記保護被膜が2.0ミクロン以下
の薄膜の場合はほとんど透明に近い。この保護被
膜の厚みを0.1ミクロンより薄くすると耐蝕性な
どの点で充分な保護性能を期待することができな
くなり、逆に2.0ミクロンより厚くすると赤外域
での吸収が起こり、熱放射率が高くなるという問
題が生じる傾向がある。したがつて、保護被膜の
厚みは0.1〜２ミクロンとするのが好ましい。保
護被膜が他の材料でつくられる場合の厚みも、
0.1〜２ミクロンとするのが好ましい。 このようにして得られる太陽熱吸収体は、基材
が安定な材料で構成され、その表面に形成された
銅または銅合金の薄層の全体が選択吸収膜となつ
ているから、経時的熱変化を受けにくく耐久性に
すぐれている。しかも、選択吸収膜をつくる方法
として、アルカリ性雰囲気下での化成処理により
酸化または硫化すると言う方法によつており、こ
の方法で得らた選択吸収膜は、金属層を電解酸化
してつくる選択吸収膜や、銅よりもイオン化傾向
の大なる金属層を銅化合物を溶解したアンモニア
性溶液で処理してつくる選択吸収膜と膜構造が異
なる。すなわち、この発明の太陽熱吸収体を得る
ための上記化成処理法で得られた選択吸収膜は、
たとえば銅または銅合金の薄膜表面に一旦形成さ
れた酸化銅がCu（OH）2の形で反応液中に溶出し
たあと、溶解度積からくる過飽和状態から再び基
材表面に析出することで形成されるもので、第２
図に模式的にみるような繊維状ないし葉片状結晶
２…が、基材１の表面にそれぞれ独立した塊とし
て林立してなるものである。これに対し、たとえ
ば電解酸化処理で得られる選択吸収膜は、第３図
に模式的にみるように、基材１の表面にまず銅化
合物の連続層３があり、その上に粒状結晶２′…
がそれぞれ独立して生じてなるものである。この
発明の選択吸収膜は、上記のような構造を有し、
その構造自身が一種の選択吸収性を発揮するた
め、太陽エネルギースペクトル領域でのエネルギ
ー吸収率が高く、すぐれたものとなつている。 つぎに、この発明にかかる太陽熱吸収体の実施
例を挙げて、その性能を、比較例と併せて後掲の
第１表に示しておく。 〔実施例 １〕 厚み0.5mmのステンレス鋼板を基材として用い、
その表面にニツケルのストライクメツキを行なつ
たのち、厚み0.6ミクロンの銅メツキを施した。 この表面を脱脂したのち、２％―HNO3水溶液
中に室温で1.5分間浸漬し、表面を活性化した。
そののち、充分に洗滌を行ない、苛性ソーダ50
ｇ、過硫酸カリウム10ｇ、水１からなる処理液
に100℃で２分間浸漬して選択吸収膜を形成した。
これを充分水洗したのち、80℃で10分間熱風乾燥
した。 得られた選択吸収膜の材質はＸ線回折で調べた
結果CuOであることがわかつた。また、電子顕微
鏡（×20000）で観察した結果では、結晶形は繊
維状なし葉状であつた。 選択吸収面の表面に信越化学工業社製シリコー
ン樹脂KC223をエタノールで５倍に稀釈して２回
浸漬塗布した。塗膜の厚みは0.5ミクロンであつ
た。その後120℃で10分間加熱して太陽熱吸収体
を得た。 〔実施例 ２〕 厚み0.5mmのステンレス鋼板の表面に、蒸着法
により厚み0.2ミクロンの銅層を形成した。 この表面を脱脂したのち、１％―HNO3水溶液
中に室温で25秒間浸漬し、表面の活性化を行なつ
た。 これを充分水洗したのち、亜塩素酸ソーダ90
ｇ／、苛性ソーダ15ｇ／からなる処理液に80
℃で６分間浸漬して選択吸収膜を形成した。つい
で、充分水洗したのち、70℃で20分間熱風乾燥し
た。 得られた選択吸収膜は成分がCuO、結晶形が繊
維状ないし葉状であつた。 選択吸収膜の表面に、住友スリーエム社製フツ
素樹脂JX900をトルエンで固形分４重量％に稀釈
したものを塗布（浸漬塗布）した。この塗布は３
回繰り返した。塗膜の厚みは1.1ミクロンであつ
た。これを100℃で10分間加熱して太陽熱吸収体
を得た。 〔実施例 ３〕 厚み0.8mmのニツケルメツキ鋼板（ニツケル層
の厚み15ミクロン）の表面にスパツタリング法で
銅を厚み１ミクロンに付着させた。 これを脱脂したのち、３％―HCl水溶液中に室
温で１分間浸漬し、表面の活性化を行なつた。 充分に水洗したのち、過硫酸カリウム15ｇ、苛
性ソーダ40ｇ、水１からなる処理液に100℃で
４分間浸漬し、選択吸収膜を形成した。 選択吸収膜の材質はCuO、その結晶形は繊維状
ないし葉状であつた。 得られた選択吸収膜の表面に、前記実施例１で
使用したものと同じシリコーン樹脂液を３回塗布
した。塗膜の厚みは1.4ミクロンであつた。 これを120℃で10分間加熱し、太陽熱吸収体を
得た。 〔比較例 １〕 0.5mmの厚みの銅板を基上として用いるように
したほかは、実施例１と同様にした。 〔比較例 ２〕 前記実施例１において、化成処理によつて酸化
銅を形成するかわりに、250℃で100時間加熱する
ことにより酸化銅からなる選択吸収膜を形成し
た。 得られた選択吸収膜の材質は、Ｘ線回折結果か
ら酸化第２銅であることを確認した。また、結晶
形は電子顕微鏡による観察では粒状結晶であつ
た。 〔比較例 ３〕 ポリエチレン製容器に水酸化ナトリウムの１重
量％水溶液を入れ、このポリエチレン製容器を35
℃に温度制御した温水浴中に入れて、前記水酸化
ナトリウム水溶液の液温を35±１℃に保つた。つ
ぎに、この水酸化ナトリウム水溶液中で、厚み
0.5mmの金属銅を陽極、白金板を陰極にし、この
両電極間に定電圧電源より25Vの電圧を60秒間印
加して、電解酸化処理を行つた。このとき、両電
極間の距離は1.5cmであつた。この電解酸化処理
によつて、前記金属銅の表面に黒色を呈する膜が
形成された。処理後、80℃、10分間の熱風乾燥を
行い、試料を得た。 試料表面に形成された選択吸収膜の材質は、Ｘ
線回折結果から酸化第２銅であることを確認し
た。またその構造は、電子顕微鏡（×20000）に
よる観察では、表面こそ、実施例１〜３と同じ繊
維状または葉状であるが、実施例のものが３〜
5μm以上であるのに対し、0.5μm程度で非常に短
いものであつた。 また、選択吸収膜の厚みは、試料の一部を切り
出し、定電流還元法で測定したところ、繊維状あ
るいは葉状のものの間の空隙を完全に埋めた場合
の平均値で、0.4μmであつた。この値から逆算す
ると、この試料における選択吸収膜は、酸化銅の
薄い連続膜上に、前記短い繊維状または葉状の結
晶が形成された構造であることが考えられた。 以上の試料表面に、実施例２と同様にしてフツ
素樹脂（住友スリーエム社製、JX―900）の塗膜
を形成し、太陽熱吸収体を得た。 このようにして得られた太陽熱吸収体を、前記
実施例１〜３の太陽熱吸収体とともに、その光学
特性を測定した。結果を第１図に示す。 図にみるように、この発明の太陽熱吸収体であ
る実施例１〜３（図中実線）では近赤外領域にお
いて均一な吸収率を示したが、比較例３（図中破
線）のものでは、波長0.6μm以上の近赤外領域で
の吸収率が悪くなつてしまつた。
【表】
【表】
なお、第１表の試験方法は次の通りであつた。
保護被膜の膜厚：断面を顕微鏡で観察し、かつ
これに塗布重量の測定結果を併せて算出し
た。 吸収率：α＝∫2.5／0.3α〓・I〓dλ／∫2.5／0.3I
〓dλ （∫2.5 0.3は、太陽光のスペクトル領域が0.3〜
2.5μに95％存在することに基づく） ここで α；吸収率（太陽光全エネルギーに対する） d〓；波長λでの吸収率 I〓；太陽光の波長λの放射強度 放射率：ε＝∫15／2.5S〓T=150・ε〓dλ／∫15／2.
5S〓T=150dλ ここで ε；放射率（黒体放射全エネルギーに対する） S〓T=150；150℃の黒体から波長λの放射強度 ε〓；波長λの放射率（黒体に対する） なお、赤外分光光度計で赤外域の反射率P〓を測
定し、ε〓＝１−P〓とした。 SO2ガス試験：デシケータの底部に30mmの深さ
に水を入れ、4000ppmのSO2ガスを10分間
注入し、空気を置換して密栓し、24時間放
置する操作を１サイクルとした。
これに塗布重量の測定結果を併せて算出し
た。 吸収率：α＝∫2.5／0.3α〓・I〓dλ／∫2.5／0.3I
〓dλ （∫2.5 0.3は、太陽光のスペクトル領域が0.3〜
2.5μに95％存在することに基づく） ここで α；吸収率（太陽光全エネルギーに対する） d〓；波長λでの吸収率 I〓；太陽光の波長λの放射強度 放射率：ε＝∫15／2.5S〓T=150・ε〓dλ／∫15／2.
5S〓T=150dλ ここで ε；放射率（黒体放射全エネルギーに対する） S〓T=150；150℃の黒体から波長λの放射強度 ε〓；波長λの放射率（黒体に対する） なお、赤外分光光度計で赤外域の反射率P〓を測
定し、ε〓＝１−P〓とした。 SO2ガス試験：デシケータの底部に30mmの深さ
に水を入れ、4000ppmのSO2ガスを10分間
注入し、空気を置換して密栓し、24時間放
置する操作を１サイクルとした。
第１図は実施例１〜４ならびに比較例３の太陽
熱吸収体における吸収特性の測定結果の１例をあ
らわすグラフ、第２図はこの発明にかかる太陽熱
吸収体の模式的断面図、第３図は従来の太陽熱吸
収体の模式的断面図である。 １…基材、２，２′…結晶。
熱吸収体における吸収特性の測定結果の１例をあ
らわすグラフ、第２図はこの発明にかかる太陽熱
吸収体の模式的断面図、第３図は従来の太陽熱吸
収体の模式的断面図である。 １…基材、２，２′…結晶。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基材が非銅系の化学的、熱的に安定な材料で
つくられ、この基材の表面に銅および銅合金のう
ちの少なくとも一方からなる薄層が形成され、同
薄層の全体がアルカリ性雰囲気下での化成処理に
より酸化または硫化されて、前記基材表面に、太
陽エネルギースペクトル領域でのエネルギー吸収
率が高く熱放射領域での放射率が低い、銅化合物
からなる選択吸収膜をそなえてなる太陽熱吸収
体。 ２ 選択吸収膜が繊維状ないし葉状を呈する酸化
第２銅の結晶からなる特許請求の範囲第１項記載
の太陽熱吸収体。 ３ 選択吸収膜の表面が透明の保護被膜でおおわ
れてい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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4585481A JPS5780149A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Solar-heat absorbing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4585481A JPS5780149A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Solar-heat absorbing element |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15715680A Division JPS5953458B2 (ja) | 1980-11-08 | 1980-11-08 | 太陽熱吸収体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5780149A JPS5780149A (en) | 1982-05-19 |
| JPS6323461B2 true JPS6323461B2 (ja) | 1988-05-17 |
Family
ID=12730790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4585481A Granted JPS5780149A (en) | 1981-03-27 | 1981-03-27 | Solar-heat absorbing element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5780149A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4915154B2 (ja) * | 2006-07-07 | 2012-04-11 | パナソニック株式会社 | 整流子電動機 |
| JP2018050389A (ja) | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 本田技研工業株式会社 | ステータ及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS525026A (en) * | 1975-06-30 | 1977-01-14 | Sekisui Chem Co Ltd | Solar heat absorbent |
| JPS5224252A (en) * | 1975-08-19 | 1977-02-23 | Asahi Glass Co Ltd | Fluorocarbon resin articles contaning inorganic filler |
| DE2804447C3 (de) * | 1978-02-02 | 1981-06-25 | Steinrücke, Walter, 5000 Köln | Verfahren zur Herstellung selektiver Absorberschichten hohen Absorptionsvermögens und niedriger Emission, insbesondere für Sonnenkollektoren |
-
1981
- 1981-03-27 JP JP4585481A patent/JPS5780149A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5780149A (en) | 1982-05-19 |
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