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JPS6014276B2 - solar energy absorber - Google Patents
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JPS6014276B2 - solar energy absorber - Google Patents

solar energy absorber

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Publication number
JPS6014276B2
JPS6014276B2 JP55131898A JP13189880A JPS6014276B2 JP S6014276 B2 JPS6014276 B2 JP S6014276B2 JP 55131898 A JP55131898 A JP 55131898A JP 13189880 A JP13189880 A JP 13189880A JP S6014276 B2 JPS6014276 B2 JP S6014276B2
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JP
Japan
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solar energy
energy absorber
absorber
treatment
temperature
Prior art date
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Application number
JP55131898A
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Japanese (ja)
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浩 土井
周一郎 落合
重征 河合
和明 宮本
正 佐々木
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽エネルギーを有効に熱吸収し、且つ蓄え
られた熱の放散の少ない太陽エネルギー吸収体に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solar energy absorber that effectively absorbs heat from solar energy and dissipates little of the stored heat.

一般に、太陽エネルギーを吸収し熱に変換する吸収体で
は、吸収体が接触する空気層の体流及び熱伝導による熱
損失と、吸収体表面からの大気中への放射による熱損失
とを合わせた全熱損失量の大小により、到達限界温度、
即ち、その吸収体が熱吸収と熱放散のバランスを保ちつ
つ到達し得る最高温度が定められる。
In general, for absorbers that absorb solar energy and convert it into heat, heat loss due to body flow and thermal conduction in the air layer in contact with the absorber is combined with heat loss due to radiation from the absorber surface into the atmosphere. Depending on the amount of total heat loss, the maximum temperature that can be reached,
That is, the maximum temperature that the absorber can reach while maintaining a balance between heat absorption and heat dissipation is determined.

そして同一表面積を有する各種の物質からなる吸収体に
おいて、空気層の対流及び熱伝導による熱損失量は、吸
収体を構成する材質、種類等にはあまり依存せず、単に
吸収体の温度と周囲の温度の差に比例するのみである。
In an absorber made of various substances with the same surface area, the amount of heat loss due to convection and heat conduction in the air layer does not depend much on the material or type of the absorber, but simply on the temperature of the absorber and the surrounding environment. It is only proportional to the difference in temperature.

これに対して大気中への放射による熱損失量は、吸収体
温度の4乗と周囲の温度の4乗との差に比例し、且つ吸
収体を構成する材質に大きく依在する。したがって放射
による熱損失量の差は吸収体の種類により顕著になるば
かりか高温になると一層大きなものとなる。それ故、吸
収体の到達限界温度は吸収体の形状材質等により異なり
、その熱放射能によって大きく影響される。
On the other hand, the amount of heat loss due to radiation into the atmosphere is proportional to the difference between the fourth power of the temperature of the absorber and the fourth power of the ambient temperature, and largely depends on the material of which the absorber is made. Therefore, the difference in the amount of heat loss due to radiation not only becomes noticeable depending on the type of absorber, but also becomes even larger at high temperatures. Therefore, the limit temperature that an absorber can reach varies depending on the shape and material of the absorber, and is greatly influenced by its thermal radiation activity.

つまり、熱放射能の小さい、即ち、熱放射損失量の少な
い物質からなる吸収体は太陽エネルギーをよく吸収し短
時間に高温に達するのである。ところで、物質の熱放射
エネルギーは同温度にある理想黒体、即ち、放射される
電磁波を波長に依在せず完全に吸収する物体からの放射
による熱エネルギーに比して必ずそれよりも小さく、そ
の比は熱の放射率と呼ばれ、熱放射能の大小はこの熱の
放射率の大小で表わされる。又、太陽光は可視及び近赤
外領域の電磁波が大部分であり、一方物体から熱放射さ
れる電磁波は赤外領域中に分布している。
In other words, an absorber made of a material with low thermal radiation, that is, with low thermal radiation loss, absorbs solar energy well and reaches high temperatures in a short time. By the way, the thermal radiation energy of a substance is always smaller than the thermal energy due to radiation from an ideal black body at the same temperature, that is, an object that completely absorbs the emitted electromagnetic waves regardless of the wavelength. The ratio is called the thermal emissivity, and the magnitude of thermal radiation is expressed by the magnitude of this thermal emissivity. Furthermore, most of the electromagnetic waves in sunlight are in the visible and near-infrared regions, while electromagnetic waves thermally radiated from objects are distributed in the infrared region.

したがって、太陽エネルギー吸収体としては、可視及び
近赤外領域の電磁波を良好に吸収し、しかも赤外領域の
電磁波を放射せず容易に高温に達する条件を具えたもの
が要求されるのである。
Therefore, a solar energy absorber is required that satisfactorily absorbs electromagnetic waves in the visible and near-infrared regions, does not emit electromagnetic waves in the infrared region, and easily reaches high temperatures.

従来、太陽熱温水器等に適用される太陽エネルギー吸収
体として、金属材料を基村としその表面を単なる顔料等
で黒色塗装したものや、黒色に着色したプラスチック成
形体等が用いられていた。しかし、これらの吸収体は塗
装面の劣化による剥離や耐膜性、耐熱性等の耐久性が充
分でなかった。
BACKGROUND ART Conventionally, as solar energy absorbers applied to solar water heaters and the like, materials made of metal materials whose surfaces are simply painted black with pigments, or plastic molded products colored black have been used. However, these absorbers did not have sufficient durability such as peeling due to deterioration of the painted surface, film resistance, and heat resistance.

また、この様な方法で黒色化した太陽エネルギー吸収体
は、その熱放射能に於ていわゆる理想黒体に類似してい
るために、太陽光のうち大部を占める可視、近赤外領域
の電磁波を良好に吸収するが、同時に赤外領域に於ける
熱放射能を大きく、為に空気その他への熱伝導のみなら
ず放射による熱損失が大きかった。因って温水器として
上記のような太陽エネルギー吸収体を用いた場合は、高
温水を高効率で且つ多量に得ることが困難であった。
In addition, solar energy absorbers blackened by this method are similar to the so-called ideal black body in their thermal radiation, so they absorb the visible and near-infrared regions that make up the majority of sunlight. It absorbs electromagnetic waves well, but at the same time it has high thermal radiation in the infrared region, so there is a large amount of heat loss due to radiation as well as heat conduction to the air and other parts. Therefore, when a solar energy absorber as described above is used as a water heater, it is difficult to obtain high-temperature water efficiently and in large quantities.

一方このような欠点を除去するものとして、従来一般に
選択吸収体と称されている。
On the other hand, materials that eliminate such drawbacks have been commonly referred to as selective absorbers.

太陽エネルギーの大部を占める波長城の電磁波を良好に
熱吸収し他方吸収体表面からの放射による熱損失が極め
て少ないという太陽エネルギー吸収体もいくつか知られ
ている。例えば、亜塩素酸ナトリウム及び水酸化ナトリ
ウムを含む濃厚溶液を用いて金属鋼の表面を酸化して黒
色化したものや、鋼又はアルミニウム基板上に、ニッケ
ル−亜塩合金を、例えばチオシアン酸アンモニウムを含
む溶液中で、電着により析出させると同時に硫化物に変
化させたものがある。
There are several known solar energy absorbers that can effectively absorb heat from wavelength-dependent electromagnetic waves, which account for most of the solar energy, and have extremely low heat loss due to radiation from the surface of the absorber. For example, the surface of metal steel may be oxidized to black using a concentrated solution containing sodium chlorite and sodium hydroxide, or a nickel-subsalt alloy such as ammonium thiocyanate may be coated on a steel or aluminum substrate. There are some that are precipitated by electrodeposition and simultaneously converted into sulfides in solutions containing them.

しかしながら、前者の選択吸収体の調整には130午0
以上の高温処理を必要とし、また不安定な亜塩素酸塩を
用いるため副反応を伴い易く、基板上に均一な表面処理
皮膜が形成され難く、従って電磁波吸収及び熱放射能が
不安定であり、更に処理液の廃液処理の際塩素ガスを発
生する如き困難を起す等の欠点があった。また、後者の
選択吸収体の場合は、鰭着により皮膜を生成させるので
基村自身に安定に密着さしめるには、基材の前処理過程
を極めて厳密に行なう必要があり、その故前処理の良否
が皮膜のェネルギ−吸収、熱放射能に影響を及ぼし、為
に均一な性能を得ることが困難であった。本発明は叙上
の如き従来の太陽エネルギー吸収体の欠点を解消し、太
陽エネルギーを有効に熱吸収し且つ蓄えられた熱の放散
の少ない太陽エネルギーの選択的吸収体を提供すること
を目的としてなされたものである。本発明者等はかかる
太陽エネルギー吸収体を見し、出すべく基材および表面
処理の方法について鋭意研究した結果、銅若し〈は鋼合
金からなる基材の表面を特定の処理液で処理することに
より黒色乃至黒褐色に着色した皮膜を密着性よく生成さ
せ、それによって太陽放射エネルギーを有効に熱吸収し
且つ蓄えられた熱の放散の少なし・ト太陽エネルギーの
選択的吸収体が形成されることを見出した。
However, the adjustment of the former selective absorber requires 130 pm.
This requires high-temperature treatment, and since unstable chlorite is used, side reactions are likely to occur, and it is difficult to form a uniform surface treatment film on the substrate, resulting in unstable electromagnetic wave absorption and thermal radiation. Furthermore, there were other drawbacks such as the generation of chlorine gas during waste treatment of the treatment liquid. In addition, in the case of the latter selective absorber, a film is generated by fin attachment, so in order to stably adhere to Motomura itself, it is necessary to perform the pretreatment process of the base material extremely strictly. The quality of the film affects the energy absorption and thermal radiation of the film, making it difficult to obtain uniform performance. The present invention aims to eliminate the drawbacks of conventional solar energy absorbers as described above, and to provide a selective solar energy absorber that can effectively absorb heat from solar energy and dissipate little of the stored heat. It has been done. The present inventors saw such a solar energy absorber, and as a result of intensive research on the base material and surface treatment method for producing it, the inventors decided to treat the surface of the base material made of copper or steel alloy with a specific treatment liquid. As a result, a black to dark brown colored film is formed with good adhesion, thereby effectively absorbing solar radiant energy and minimizing the dissipation of stored heat.A selective solar energy absorber is formed. I discovered that.

特定の処理液とは過硫酸又はその塩を含むアルカリ性水
溶液であって、該溶液に活性化の手段が施されてなるも
のである。
The specific treatment liquid is an alkaline aqueous solution containing persulfuric acid or a salt thereof, and the solution is subjected to activation means.

本発明の吸収体の基材の材料は金属鋼又は鋼合金であり
、銅合金としては、任意の銅合金、例えば銅と亜鉛、ス
ズ、ニッケル、ケイ素、クロム、鉄、ベリリウム、チタ
ン、アンチモン、リン、カドミウム、ジルコニウム、コ
バルト等との合金である。
The material of the base material of the absorber of the present invention is metallic steel or a steel alloy, and examples of the copper alloy include any copper alloy, such as copper and zinc, tin, nickel, silicon, chromium, iron, beryllium, titanium, antimony, It is an alloy with phosphorus, cadmium, zirconium, cobalt, etc.

銅合金中の銅含有量は5の重量%以上であることが好ま
しい。本発明において上記基材の表面を処理するために
用いられる処理液は、先ず過硫酸又はその塩を含むアル
カリ性水溶液よりなる。
Preferably, the copper content in the copper alloy is greater than or equal to 5% by weight. In the present invention, the treatment liquid used to treat the surface of the substrate is first an alkaline aqueous solution containing persulfuric acid or a salt thereof.

この処理液調製に用いられるアルカリ化合物は、アルカ
リ金属の水酸化物又は炭酸塩であり、例えば水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム及び炭酸ナトリウムが好適に用
いられる。過硫酸塩としては、アルカリ金属の過硫酸塩
及び過硫酸アンモニウムが挙げられ「これらのうち、過
硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウムが殊に好ましく用い
られる。処理液は、上読過硫酸又はその塩の少なくとも
一種を、上記アルカリ化合物の少なくとも一種を含む水
溶液へ添加することによって調整される。過硫酸を用い
た場合は、それはアルカリ水溶液中でアルカリ金属の塩
になる。処理液がアルカリ性でないと過硫酸塩が前記銅
もし〈は鋼合金基材の表面に対して活発に働かず過硫酸
塩は一般に酸性溶液中ではその分解が進行してしまうの
で、処理液はアルカリ性となすのがよく、好ましくは強
アルカリ性の方がよい。
The alkali compound used for preparing this treatment liquid is an alkali metal hydroxide or carbonate, and for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium carbonate are preferably used. Examples of persulfates include alkali metal persulfates and ammonium persulfates, and among these, sodium persulfate and potassium persulfate are particularly preferably used. One kind of alkali compound is added to an aqueous solution containing at least one of the above-mentioned alkaline compounds.If persulfuric acid is used, it becomes an alkali metal salt in the alkaline aqueous solution.If the processing solution is not alkaline, persulfate However, since the copper does not act actively on the surface of the steel alloy base material and persulfates generally decompose in acidic solutions, the treatment solution should be alkaline, preferably strong. Alkaline is better.

従ってアルカリ性水溶液としては、水1〆に対し上記ア
ルカリ化合物を10#乃至330タ含むのが好ましく、
特に好ましくは30夕〜100タ含むのがよい。そして
該処理液に含まれる過硫酸又はその塩の量が小な過ぎる
と、処理能力が小さくなり、所要処理時間が長くなりま
た所要処理液温度が高くなり、一方又処理液に含まれる
過硫酸又はその塩の量が多くなり過ぎると、反応速度が
大きくなり過ぎ、その結果形成される皮膜の厚さは却っ
て薄くなり、そして処理むらや処理時間が短かくなり過
ぎて調節が難かしくなる。
Therefore, it is preferable that the alkaline aqueous solution contains 10 to 330 g of the above-mentioned alkaline compound per 1 g of water.
Particularly preferably, it contains 30 to 100 ta. If the amount of persulfuric acid or its salt contained in the treatment liquid is too small, the treatment capacity will be reduced, the required treatment time will be longer, and the required treatment liquid temperature will be higher. Alternatively, if the amount of the salt is too large, the reaction rate becomes too high, and as a result, the thickness of the formed film becomes thinner, and treatment unevenness and treatment time become too short, making it difficult to control.

又、逆に処理液の温度が室温近く低温になり、強アルカ
リ性では過硫酸塩から生成され、活性酸素源である過酸
化水素が安定であるので「過硫酸塩の濃度は比較的低く
てよく、溶解度も20夕/ぐ程度である。
On the other hand, the temperature of the treatment solution is low, close to room temperature, and in strong alkalinity, hydrogen peroxide, which is generated from persulfate and is a source of active oxygen, is stable, so the concentration of persulfate may be relatively low. The solubility is also about 20 μm/g.

処理液が80℃沸騰状態であって、比較的弱アルカリ性
では過酸化水素が不安定であるので、過硫酸塩の濃度は
比較的高くなければならないが、濃度が高過ぎれば、前
記したように、反応が速くなり過ぎ酸化皮膜の最高厚み
が得られないので注意を要する。かくして水1のこ前記
アルカリ化合物が10多乃至330タ含まれているアル
カリ水溶液に、水1夕に対して過硫酸塩が1タ乃至50
0タ溶解されるのが好ましく、特に好ましくは過硫酸塩
5夕〜100タ溶解される。更に本発明者らは、上記処
理液に対し更に例えばクロム酸カリウムの如き酸化剤の
少量を添加するか或いは表面処理過程における処理液に
紫外線又は超音波を照射することによって処理液を活性
化すると、皮膜形成速度が大きくなり処理温度を低温側
に移行せしめうろことを見出した。
Hydrogen peroxide is unstable when the treatment liquid is boiling at 80°C and is relatively weakly alkaline, so the concentration of persulfate must be relatively high; however, if the concentration is too high, as mentioned above, Care must be taken, as the reaction becomes too fast and the maximum thickness of the oxide film cannot be obtained. Thus, in an alkaline aqueous solution containing 10 to 330 tons of the above-mentioned alkaline compound per 1 hour of water, 1 to 50 tons of persulfate is added per 1 hour of water.
It is preferable that the persulfate is dissolved at 5 to 100 degrees. Furthermore, the present inventors have discovered that the treatment solution can be activated by adding a small amount of an oxidizing agent such as potassium chromate to the treatment solution, or by irradiating the treatment solution with ultraviolet rays or ultrasonic waves during the surface treatment process. It was discovered that the film formation rate increased and the treatment temperature was shifted to a lower temperature side.

追加的に添付される該酸化剤の量は、過硫酸塩の重量の
約5%で充分である。
The amount of additional oxidizing agent of about 5% of the weight of the persulfate is sufficient.

処理液の活性によれば、詳細な解明はなし得てし、ない
が、A2S203十日20→2AHSQ十日202(A
はアルカリ金属)に示す反応において、反応中間物の生
成があり、該反応中間物の存在により酸化力の増大と、
そのコントロールが容易になし得るものと考えられる。
According to the activity of the treatment solution, detailed elucidation cannot be made, but A2S203 Toka 20 → 2AHSQ Toka 202 (A
In the reaction shown for (alkali metal), reaction intermediates are produced, and the presence of the reaction intermediates increases the oxidizing power,
It is thought that this control can be easily achieved.

処理液の温度は室温乃至100℃が適当であり殊に好ま
しくは40こ○〜80℃の温度範囲が適用される。
The temperature of the treatment liquid is suitably from room temperature to 100°C, particularly preferably from 40°C to 80°C.

処理液それ自体は水溶液であるから、10000を超え
る温度においては、水の多量の蒸発を伴ない作業性が悪
くなり、一方温度が40℃より低いと所要時間が長くな
る。処理液の温度が40℃〜80qoの場合、処理時間
は約1分乃至約20分の如き短時間で充分に足り、それ
以上処理時間を長くしても生成される皮膜の厚さには殆
んど影響しない。そして、処理液がクロム酸カリウムの
如き酸化剤の少量添加あるいは紫外線又は超音波の照射
によって活性化されると、処理液の温度は低温側に移行
でき、処理に要するエネルギーを削減でき、取扱いも容
易になるのである。上記処理液を用い銅又は鋼合金の基
材の表面を処理するには、適当温度の処理液を基材表面
に対し、例えば浸・糟又は撒布の如き手段によって、接
舷せしめればよい。
Since the treatment liquid itself is an aqueous solution, at temperatures exceeding 10,000° C., a large amount of water evaporates, resulting in poor workability, while at temperatures below 40° C., the required time becomes longer. When the temperature of the treatment liquid is between 40°C and 80qo, a short treatment time of about 1 minute to about 20 minutes is sufficient, and even if the treatment time is longer than that, the thickness of the film produced will be almost unchanged. It has no effect. When the processing solution is activated by adding a small amount of an oxidizing agent such as potassium chromate or by irradiating it with ultraviolet or ultrasonic waves, the temperature of the processing solution can be shifted to a lower temperature side, reducing the energy required for processing and making handling easier. It becomes easier. In order to treat the surface of a copper or steel alloy base material using the above treatment liquid, the treatment liquid at an appropriate temperature may be applied to the surface of the base material by means such as dipping, dipping, or sprinkling.

それによって基村表面に、比較的短時間で、黒色乃至黒
褐色の酸化鋼の皮膜が形成されるので、その后、水洗に
よって表面に付着している処理液を除去し、次いで乾燥
する。該皮膜は、大部分が酸化第2銅より成り、少量の
酸第1銅を含んでいる。かくして基材表面上に形成され
る酸化鋼皮膜の厚さは約0.2〜0.6ミクロンであり
、そしてかような範囲の厚さの皮膜を有する太陽エネル
ギー吸収体が所期のすぐれた諸性質を発現することが見
出された。
As a result, a black to dark brown oxidized steel film is formed on the surface of Motomura in a relatively short period of time, and after that, the treatment liquid adhering to the surface is removed by washing with water, and then it is dried. The coating consists mostly of cupric oxide with a small amount of cuprous acid. The thickness of the oxidized steel coating thus formed on the substrate surface is about 0.2 to 0.6 microns, and solar energy absorbers with coatings in this range have the desired excellent properties. It was found that this material exhibits various properties.

換言すれば、銅又は銅合金基材の表面に、上記した成分
、濃度範囲そして活性化された処理液を殊に温度約40
午0〜80qCにおいて、比較的短時間接触せしめれば
、基村表面上に厚さ約0.2〜0.6ミクロンの酸化鋼
皮膜が形成され、好ましい太陽エネルギー吸収体が得ら
れることが見出された。
In other words, the surface of the copper or copper alloy substrate is coated with the above-mentioned components, concentration ranges, and activated treatment solution, particularly at a temperature of about 40°C.
It has been found that if the contact is carried out for a relatively short time at 0 to 80 qC, an oxidized steel film with a thickness of about 0.2 to 0.6 microns is formed on the Motomura surface, resulting in a favorable solar energy absorber. Served.

皮膜の厚さが0.2ミクロンよりも小さいと、太陽エネ
ルギーの吸収館「たとえば吸収率が低く、そして0.6
ミクロンより大きいと吸収したエネルギーの放出量、た
とえば放射率が大きくなる。酸化鋼皮膜の厚さは殊に好
ましくは0.4ミクロン又はその付近である。該皮膜の
厚さは光学的に測定することができ、従って所望特定の
厚さの皮膜を得ようとするならば、予備的テストにより
、上記所定範囲内で処理液の濃度、その温度、及び適当
な処理時間を予め定めることも可能である。本発明者等
の実験によれば、叙上の如き表面処理の結果得られる太
陽エネルギー吸収体は、可視及び近赤外領域の電磁波の
吸収率が大きく、太陽エネルギーの熱吸収が良好であり
、且つ赤外領域に於ける放射率が小さく放射による熱損
失が少ない。
If the thickness of the coating is less than 0.2 microns, the absorption coefficient of solar energy is low, and
When the diameter is larger than microns, the amount of absorbed energy emitted, for example, the emissivity increases. The thickness of the oxidized steel coating is particularly preferably at or near 0.4 microns. The thickness of the film can be measured optically, so if you want to obtain a film with a specific desired thickness, preliminary tests will show that the concentration of the processing solution, its temperature, and It is also possible to predetermine an appropriate processing time. According to experiments conducted by the present inventors, the solar energy absorber obtained as a result of the surface treatment described above has a high absorption rate of electromagnetic waves in the visible and near-infrared regions, and has good heat absorption of solar energy. In addition, the emissivity in the infrared region is low, so there is little heat loss due to radiation.

そして短時間のうちに熱エネルギーが蓄積して高温を得
ることができ、又長時間にわたって高温を保持すること
ができ、吸収した太陽エネルギーを有効最大限に利用す
ることができ、太陽熱利用温水器等の太陽エネルギー吸
収体として好適に使用されることが確められたのである
Thermal energy can be accumulated in a short period of time to obtain a high temperature, and the high temperature can be maintained for a long time, allowing the absorbed solar energy to be used to the maximum extent possible. It has been confirmed that this material can be suitably used as a solar energy absorber.

表面処理は、基材の必要な表面に対してのみ行なわれ、
不必要な表面は処理液に接触しないように予め、適当に
カバーしておくことができる。表面処理された太陽エネ
ルギー吸収体は表面処理層が剥離することなく耐久性に
鰻れているので太陽エネルギー吸収体として好適に使用
される。次に本発明の実施例及び比較例をあげて本発明
を更に詳細に説明する。
Surface treatment is performed only on the necessary surface of the base material,
Unnecessary surfaces can be appropriately covered in advance so that they do not come into contact with the processing liquid. The surface-treated solar energy absorber is suitable for use as a solar energy absorber because the surface treatment layer does not peel off and has excellent durability. Next, the present invention will be explained in more detail by giving Examples and Comparative Examples of the present invention.

実施例 1 水1のこ水酸化ナトリウム50夕、過硫酸カリウム20
夕を溶解して処理液を作成した。
Example 1 1 part water, 50 parts sodium hydroxide, 20 parts potassium persulfate
A treatment solution was prepared by dissolving the solution.

この処理液を40『0に保持し、その中に幅5肌、長さ
6節、厚さ0.3伽の純鋼板(純度99.9%)を10
0W水銀ランプを照射しつつ5分間浸澄し、充分に水洗
し乾燥させて太陽エネルギー吸収体とした。形成された
酸化鋼皮膜の厚さは約0.25仏であった。実施例 2
実施例1と同じ処理液を40q0に保持し、この実施例
1と同じ大きさの純鋼板(純度99.9%)を2雛HZ
の超音波を照射しつつ5分間浸潰した後充分に水洗し乾
燥させて太陽エネルギー吸収体とした。
This treatment solution was kept at 40'0, and 10 pure steel plates (purity 99.9%) with a width of 5 skins, a length of 6 sections, and a thickness of 0.3 degrees were placed in the solution.
It was immersed for 5 minutes while being irradiated with a 0W mercury lamp, thoroughly washed with water, and dried to obtain a solar energy absorber. The thickness of the oxidized steel coating formed was approximately 0.25 mm. Example 2
The same treatment solution as in Example 1 was maintained at 40q0, and pure steel plates (purity 99.9%) of the same size as in Example 1 were heated to 2 HZ.
After soaking for 5 minutes while irradiating with ultrasonic waves, the solar energy absorber was thoroughly washed with water and dried to obtain a solar energy absorber.

実施例 3 水1のこ水酸化ナトリウム50夕、過硫酸カリウム20
夕、クロム酸カリウム1夕を溶解して処理液を作成した
Example 3 1 part water, 50 parts sodium hydroxide, 20 parts potassium persulfate
In the evening, potassium chromate was dissolved to prepare a treatment liquid.

この処理液を40qoに保持し、これに実施例1と同じ
大きさの純鋼板(純度99.9%)を7分3硯砂浸潰し
た後充分に水洗し乾燥させて太陽エネルギー吸収体とし
た。
This treatment solution was maintained at 40 qo, and a pure steel plate (purity 99.9%) of the same size as in Example 1 was immersed in 3/7 minutes of inkstone sand, thoroughly washed with water, and dried to form a solar energy absorber. did.

比較例 1 水1そに水酸化ナトリウム1002、と亜塩素酸ナトリ
ウム50夕を溶解して処理液を作成した。
Comparative Example 1 A treatment liquid was prepared by dissolving 1,002 parts of sodium hydroxide and 50 parts of sodium chlorite in 1 part of water.

この処理液を130qoに保持し、これに実施例1と同
じ大きさの純鋼板(純度99.9%)を15分間浸潰し
た後充分に水洗し乾燥させて太陽エネルギー吸収体とし
た。比較例 2 比較例1と同じ処理液を90q0に保持し、これに実施
例1と同じ大きさの純鋼板(純度99.9%)を45分
間浸潰した後充分に水洗し乾燥させて太陽エネルギー吸
収体とした。
This treatment solution was maintained at 130 qo, and a pure steel plate (purity 99.9%) of the same size as in Example 1 was immersed in it for 15 minutes, thoroughly washed with water, and dried to obtain a solar energy absorber. Comparative Example 2 The same treatment solution as in Comparative Example 1 was maintained at 90q0, and a pure steel plate (purity 99.9%) of the same size as in Example 1 was immersed in it for 45 minutes, thoroughly washed with water, dried, and left in the sun. It was used as an energy absorber.

比較例 3 実施例1と同じ大きさの純銅板(純度99.9%)の外
表面を標準黒色塗料(スリーエム■製商品名「ネクステ
ルブラック」)で塗装して太陽エネルギー吸収体とした
Comparative Example 3 The outer surface of a pure copper plate (purity 99.9%) having the same size as in Example 1 was painted with standard black paint (trade name "Nextel Black" manufactured by 3M ■) to prepare a solar energy absorber.

次に、上記実施例及び比較例の吸収体の諸性能を測定し
た結果を示す。
Next, the results of measuring various performances of the absorbers of the above examples and comparative examples will be shown.

叙上の各太陽エネルギー吸収体の可視及び近赤外領域で
の吸収率を酸化マグネシウムを標準として積分球式光電
光度計を用いて反射率を測定することにより求めた。
The absorption rate in the visible and near-infrared regions of each solar energy absorber described above was determined by measuring the reflectance using an integrating sphere photometer using magnesium oxide as a standard.

第1表 本発明太陽エネルギー吸収体の吸収率は従釆から知られ
ている亜塩素酸塩溶液で処理した選択吸収体と同等もし
くは優れており、黒色塗装した吸収体に匹敵している。
Table 1 The absorption rates of the solar energy absorbers of the present invention are comparable or superior to selective absorbers treated with chlorite solutions known from the field and comparable to absorbers painted black.

次に叙上の各太陽エネルギー吸収体を50℃、100℃
、150qoとした試料についての熱の放射率を測定し
た結果を第2表に示す。熱の放射率の測定は、放射率測
定装置(ェミッソメータ)を用い、高温度側標準熱源と
低温度側標準熱源の中間に温度検出器を設置し、このと
き温度検出器の両面と低温度側標準熱源の表面は吸収率
=放射率=1であるようにそれらの面を黒色塗装によっ
て処理し、高温度熱源の表面に所定温度の試料を取りつ
け、これらを熱伝導が殆どない高真空中に設置して2岬
時間後、高温度側標準熱源、温度検出器、低温度側標準
熱源の各々の温度、即ちT,,T2,T3を測定し、求
める試料の放射率ごを次式により求めた。
Next, each solar energy absorber mentioned above was heated to 50℃ and 100℃.
Table 2 shows the results of measuring the thermal emissivity of the sample with , 150 qo. To measure the emissivity of heat, use an emissometer (emissometer) and install a temperature detector between the standard heat source on the high temperature side and the standard heat source on the low temperature side. The surfaces of the standard heat source are treated with black paint so that absorption rate = emissivity = 1, a sample at a specified temperature is attached to the surface of the high temperature heat source, and these are placed in a high vacuum where there is almost no heat conduction. Two hours after installation, measure the temperatures of the high-temperature side standard heat source, temperature detector, and low-temperature side standard heat source, that is, T, , T2, and T3, and calculate the emissivity of the sample using the following formula. Ta.

T24−T24 ご:TこF 第2表 第2表から明らかなように、本発明太陽エネルギー吸収
体の50qo〜15ぴ0に於ける熱の放射率の値は他の
吸収体に比べて著しく4・さく、従って本発明太陽エネ
ルギー吸収体は長時間高温を維持することができるので
ある。
T24-T24 Go: TkoF Table 2 As is clear from Table 2, the value of the heat emissivity of the solar energy absorber of the present invention in the range of 50qo to 15qo is significantly higher than that of other absorbers. 4. Therefore, the solar energy absorber of the present invention can maintain high temperature for a long time.

次に叙上の各太陽エネルギー吸収体のいくつかについて
赤外部に於ける分光反射率を2.5〜15〆の波長領域
について、赤外分光光度計に反射スペクトル測定用のア
タッチメントを取り付けて入射角30oにて測定した。
Next, we measured the spectral reflectance in the infrared region of some of the solar energy absorbers mentioned above in the wavelength range of 2.5 to 15〆 using an infrared spectrophotometer equipped with an attachment for measuring the reflection spectrum. Measurement was made at an angle of 30o.

第1図は上記測定結果のグラフである。図中曲線に付し
た数字番号は実施例の番号でありカッコでかこまれた数
字番号は比較例の番号である。
FIG. 1 is a graph of the above measurement results. The numerical numbers attached to the curves in the figure are the numbers of the examples, and the numerical numbers enclosed in parentheses are the numbers of the comparative examples.

キルヒホッフの法則から不透明物質に於ては、ある波長
入に於ける吸収率Q、放射率ご、反射率yとしたときQ
=ご=1一yなる関係がある。
According to Kirchhoff's law, for an opaque material, when absorption rate Q, emissivity is equal to reflectance y at a certain wavelength, Q is
There is a relationship: =go=1-y.

即ち、反射率の高い物質は放射率が低いことを意味する
。又、通常10ぴ○付近の物質表面から熱放射される電
磁波は波長5ム〜8〃の赤外領域に分布している。第1
図から明らかなように、本発明太陽エネルギー吸収体は
、いずれも波長6ム付近で反射率は約0.9以上の値を
示し、従って10000付近の吸収体からの熱放射はほ
とんど無いか又は極めて小さいことを示している。
In other words, a substance with high reflectance has low emissivity. Further, electromagnetic waves thermally radiated from the surface of a material with a wavelength of around 10 mm are generally distributed in the infrared region with a wavelength of 5 μm to 8 μm. 1st
As is clear from the figure, all of the solar energy absorbers of the present invention exhibit a reflectance of approximately 0.9 or more at a wavelength of around 6 m, and therefore there is almost no heat radiation from the absorber at a wavelength of around 10,000 m. It shows that it is extremely small.

したがって本発明の太陽エネルギー吸収体は太陽エネル
ギーを良好に吸収し、しかも熱放射が少ないために従来
の吸収体に比べて熱吸収効率が優れていることは明白で
ある。叙上の如く本発明太陽エネルギー吸収体は、上記
の構成になされているので、表面処理層と基材との密着
性が極めて良好であり、しかも作製方法が容易で安全性
が高く、従来のプラスチック製のものに比べて耐熱性、
耐候性、耐久性のいずれにも優れ且つ熱媒体との熱交換
効率が高い。
Therefore, it is clear that the solar energy absorber of the present invention can absorb solar energy well and emit less heat, so that it has better heat absorption efficiency than conventional absorbers. As described above, since the solar energy absorber of the present invention has the above-mentioned structure, the adhesion between the surface treatment layer and the base material is extremely good, and the manufacturing method is easy and highly safe, and is superior to the conventional method. Heat resistant compared to plastic ones
It has excellent weather resistance and durability, and has high heat exchange efficiency with the heat medium.

又、本発明太陽エネルギー吸収体が、活性化の手段が施
された処理液で処理されたものであるので、処理された
皮膜の形成速度が大きくなり、処理温度をして更に低温
側に移行せしめることができ、処理液を高温に保持する
エネルギーを削減することができ、取扱いも容易になる
のである。
In addition, since the solar energy absorber of the present invention is treated with a treatment solution that has been subjected to activation means, the rate of formation of the treated film increases, and the treatment temperature shifts to a lower temperature side. This makes it possible to reduce the energy required to maintain the processing liquid at high temperatures, and makes handling easier.

そして本発明太陽エネルギー吸収体は、太陽エネルギー
の熱吸収館が大きく熱放射が少ないので、短時間のうち
に熱エネルギーが蓄積して高温を得ることができ、また
熱放射が少ないので長時間にわたって高温を保持するこ
とができ、太陽エネルギーを有効最大限に利用すること
ができるのである。
The solar energy absorber of the present invention has a large solar energy heat absorption hall and little heat radiation, so thermal energy can be accumulated in a short time and a high temperature can be obtained. It can maintain high temperatures and make the most effective use of solar energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明太陽エネルギー吸収体と従来の吸収体の
分光反射率を測定したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the measured spectral reflectance of the solar energy absorber of the present invention and a conventional absorber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 金属銅芳しくは銅合金基材の表面が、過硫酸又はそ
の塩を含むアルカリ性水溶液であつて該溶液に活性化の
手段が施されてなる処理液で処理されたことを特徴とす
る太陽エネルギー吸収体。 2 活性化の手段が紫外光の照射である特許請求の範囲
第1項記載の太陽エネルギー吸収体。 3 活性化の手段が超音波の照射である特許請求の範囲
第1項記載の太陽エネルギー吸収体。 4 活性化の手段が酸化剤の添加である特許請求の範囲
第1項記載の太陽エネルギー吸収体。 5 酸化剤がクロム酸カリウムである特許請求の範囲第
4項記載の太陽エネルギー吸収体。
[Scope of Claims] 1. The surface of a metallic copper alloy or copper alloy base material is treated with a treatment solution that is an alkaline aqueous solution containing persulfuric acid or a salt thereof, and the solution is subjected to activation means. A solar energy absorber featuring: 2. The solar energy absorber according to claim 1, wherein the activation means is irradiation with ultraviolet light. 3. The solar energy absorber according to claim 1, wherein the activation means is ultrasonic irradiation. 4. The solar energy absorber according to claim 1, wherein the activation means is the addition of an oxidizing agent. 5. The solar energy absorber according to claim 4, wherein the oxidizing agent is potassium chromate.
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