JPS6141379B2 - - Google Patents
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- JPS6141379B2 JPS6141379B2 JP56182812A JP18281281A JPS6141379B2 JP S6141379 B2 JPS6141379 B2 JP S6141379B2 JP 56182812 A JP56182812 A JP 56182812A JP 18281281 A JP18281281 A JP 18281281A JP S6141379 B2 JPS6141379 B2 JP S6141379B2
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- JP
- Japan
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- solar heat
- heat collector
- nickel
- chromium
- iron
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- 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
- F24S70/25—Coatings made of metallic material
-
- 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
-
- 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
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、集熱効率の向上を狙つた表面処理を
施してなる集熱板を備えた太陽熱集熱器に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solar heat collector equipped with a heat collecting plate subjected to surface treatment aimed at improving heat collecting efficiency.
一般に太陽熱利用システムの中心部とも言える
太陽熱集熱器の集熱板の材質に関しては、現在、
金属とプラスチツクとの両方がある。両者を比較
すると、一長一短があるが、プラスチツクは、軽
量であり、水回路側の腐食の問題がなく、安価で
あるという点に魅力がある。逆に、耐熱性、耐候
性、強度などの面では、金属が有利である。 Currently, regarding the material of the heat collecting plate of the solar heat collector, which can be said to be the central part of the solar heat utilization system,
There are both metal and plastic. Comparing the two, there are advantages and disadvantages, but plastic is attractive in that it is lightweight, does not have the problem of corrosion on the water circuit side, and is inexpensive. Conversely, metals are advantageous in terms of heat resistance, weather resistance, strength, etc.
太陽熱集熱器の集熱面の特性を考慮する場合に
は、太陽光の波長分布と、たとえば100℃程度の
低温の輻射体からの輻射の波長分布とがずれてい
ることから、いわゆる選択吸収性を付与すること
は、集熱効率の面で有利になる。 When considering the characteristics of the heat collection surface of a solar heat collector, it is important to consider what is called selective absorption, since the wavelength distribution of sunlight and the wavelength distribution of radiation from a radiator at a low temperature of about 100°C, for example, are different. Imparting properties is advantageous in terms of heat collection efficiency.
金属は赤外線の良好な反射体となるため、これ
を利用して、その表面処理等により、比較的容易
に選択吸収性を付与することができるが、プラス
チツクの場合には、赤外線を吸収してしまうた
め、選択吸収性の付与は困難である。従来より、
プラスチツク上に選択吸収性を付与する問題は余
り考慮されることが無かつた。 Since metals are good reflectors of infrared rays, they can be relatively easily imparted with selective absorption properties through surface treatments, etc.; however, in the case of plastics, they absorb infrared rays. Because of this, it is difficult to impart selective absorption properties. Traditionally,
The problem of imparting selective absorbency on plastics has received little consideration.
本発明は、プラスチツク基材上に塗装により被
覆層を形成し、この被覆層に分散している特殊顔
料により、この選択吸収性を実現しようとするも
のである。 The present invention aims to achieve this selective absorption by forming a coating layer on a plastic substrate by painting and using a special pigment dispersed in this coating layer.
選択吸収性の実現に関しての課題は、赤外線放
射率を如何に低く留めるかにある。 The problem with achieving selective absorption is how to keep the infrared emissivity low.
これを実現するための1つの方法は、金属層を
まず第1層としてプラスチツク面上に形成し、次
に、この上に太陽光の吸収のための第2層を形成
するという方法であるが、これは、接着面が2面
発生するため、耐久性、信頼性等で懸念が増大す
ることになる。 One way to achieve this is to first form a metal layer on the plastic surface as a first layer, and then form a second layer on top of this for solar absorption. Since there are two adhesive surfaces, concerns regarding durability, reliability, etc. will increase.
本発明は、基材であるプラスチツクとの接着面
を1面として、その信頼性をより高めるようにす
るとともに、その選択吸収性の大部分を特殊顔料
により発揮するようにしたものである。 The present invention uses only one adhesive surface to the plastic base material to further improve its reliability, and also uses special pigments to exhibit most of its selective absorption properties.
図は本発明の太陽熱集熱器における集熱板の断
面図を示したもので、1はプラスチツク基材で、
このプラスチツク基材1の上に被覆層Aが形成さ
れている。この被覆層Aは主として、ウレタン系
バインダー2と、金属微粉末3の表面に黒色化処
理層4を表面に施した顔料5とからなる。 The figure shows a cross-sectional view of the heat collecting plate in the solar heat collector of the present invention, where 1 is a plastic base material;
A covering layer A is formed on this plastic substrate 1. This coating layer A mainly consists of a urethane binder 2 and a pigment 5, which is formed by applying a blackening treatment layer 4 to the surface of a fine metal powder 3.
上記構成において、入射した太陽光aは、金属
微粉末3の表面に施された黒色化処理層4で吸収
されて熱へと変換され、かつ被覆層Aからプラス
チツク基材1を経て、水または媒体が通る管路6
まで熱伝導して集熱する。 In the above configuration, incident sunlight a is absorbed by the blackening treatment layer 4 applied to the surface of the metal fine powder 3 and converted into heat, and then passes from the coating layer A through the plastic base material 1 to water or Pipe line 6 through which the medium passes
Conducts heat and collects heat.
一方この集熱面からの赤外線輻射は、被覆層A
の表面近傍に分散している金属微粉末3の表面の
赤外線放射率に大部分依存して、低く留められ
る。 On the other hand, infrared radiation from this heat collecting surface is transmitted through the coating layer A.
The infrared emissivity is kept low, largely depending on the infrared emissivity of the surface of the fine metal powder 3 dispersed near the surface of the metal powder.
このようにして、プラスチツク基材1上におけ
る選択吸収性が実現する。 In this way, selective absorption on the plastic substrate 1 is achieved.
現在実用化されているプラスチツク基材を用い
た太陽熱集熱器は、高密度ポリエチレンを用い
て、これをブロー成型したものが多く、一部にポ
リプロピレンを用いたものもある。いずれにして
も、これらのポリオレフイン系のプラスチツクは
塗料のぬれが悪く、付着力の面では、やや難しい
面がある。 Most of the solar heat collectors using plastic base materials that are currently in practical use are blow-molded using high-density polyethylene, and some are made using polypropylene. In any case, these polyolefin plastics have poor wettability with paint and are somewhat difficult to adhere to.
したがつて本発明の太陽熱集熱器における被覆
層Aを形成するバインダーとしては、ポリオレフ
イン系プラスチツクとの接着性、さらには、耐熱
性の面で焼き付けが困難であるため、常温硬化の
性質、さらには、耐候性等の表面物性に対する要
求から、その適用が極めて制限される。 Therefore, the binder forming the coating layer A in the solar heat collector of the present invention should have adhesion to polyolefin plastics, and since it is difficult to bake in terms of heat resistance, However, its application is extremely limited due to the requirements for surface properties such as weather resistance.
このような条件下で、適正なバインダーを探索
した結果、ウレタン系バインダーが最適であるこ
とがわかつた。ウレタン系バインダーの中でも、
特に芳香族ポリイソシアネートを用いるよりは、
脂肪族ポリイソシアネートを用いるのが望ましい
ことが明らかとなつた。これは、金属微粉末が、
完全には表面層を隠蔽せず、バインダーが露出す
る部分が生じるためで、赤外線の吸収性が、芳香
族よりは脂肪族が相対的に少ないためではないか
と思われる。 As a result of searching for a suitable binder under these conditions, it was found that a urethane-based binder was most suitable. Among urethane binders,
In particular, rather than using aromatic polyisocyanates,
It has become clear that it is desirable to use aliphatic polyisocyanates. This is because fine metal powder is
This is thought to be because the surface layer is not completely hidden and some parts of the binder are exposed, and this is because aliphatic compounds have relatively less infrared absorption than aromatic compounds.
金属微粉末の黒色化処理に関しては、従来より
金属の黒色化処理として知られている各種方法の
適用が可能である。 Regarding the blackening treatment of fine metal powder, various methods conventionally known as blackening treatment of metals can be applied.
従来の金属の黒色化技術の多くは、主として装
飾の目的で利用され、かつ板を対象とした技術で
ある。 Most of the conventional metal blackening techniques are mainly used for decorative purposes and are techniques aimed at plates.
本発明の場合には、粉末が対象となるため、処
理条件は、より緩やかな条件となる。適用可能な
金属粉末として、アルミニウム、チタン、亜鉛、
鉄、銅、黄銅、ニツケル、クロム、ステンレスの
群から選んだ金属が適用可能である。アルミニウ
ム、亜鉛等の比較的イオン化傾向が大きな金属の
場合には、銅化合物等をその表面に析出させて、
黒色化を行ない、また銅、ニツケル、クロム、ス
テンレス等は、その表面層をうまく、酸化、硫化
したりして、黒色化を行なう。 In the case of the present invention, since the target is powder, the processing conditions are more moderate. Applicable metal powders include aluminum, titanium, zinc,
Metals selected from the group iron, copper, brass, nickel, chrome, and stainless steel are applicable. In the case of metals that have a relatively large ionization tendency, such as aluminum and zinc, copper compounds etc. are precipitated on the surface,
Copper, nickel, chromium, stainless steel, etc. can be blackened by oxidizing or sulfurizing their surface layers.
これらの金属粉末の表面に形成する黒色化処理
層としては、それがわずかでも、太陽光線を良好
に吸収し、かつ赤外線をほとんど吸収しない性質
を持つていることが望ましく、その観点から、ク
ロム、マンガン、鉄、コバルト、ニツケル、銅の
群から選んだ1種以上の酸化物または硫化物の薄
膜を形成するのが望ましい。 It is desirable that the blackening treatment layer formed on the surface of these metal powders has the property of absorbing sunlight well and absorbing almost no infrared rays, even if it is only a small amount.From this point of view, chromium, Preferably, a thin film of one or more oxides or sulfides selected from the group of manganese, iron, cobalt, nickel, and copper is formed.
またこれらの金属粉末に関しては、その形状と
大きさが重要である。金属の粒径は通常50μm以
下の大きさであることが望ましい。その中でも、
特に1μm以下〜0.05μm以上の大きさが望まし
い但し、50μmに近い粒径であつても、それが扁
平な形状であれば良い。 Furthermore, the shape and size of these metal powders are important. It is desirable that the particle size of the metal is usually 50 μm or less. Among them,
In particular, a particle size of 1 .mu.m or less to 0.05 .mu.m or more is desirable; however, a particle size close to 50 .mu.m may be used as long as it has a flat shape.
以下、実施例を中心として、その効果を説明す
る。 The effects will be described below, focusing on Examples.
なお、選択吸収性の評価は次の方法で行なつ
た。 In addition, evaluation of selective absorption was performed by the following method.
吸収率αの評価は、島津製作所製MPS−5000
型自記分光光度計(入射角6°、積分球反射装置
付き)を用いて、波長0.3〜2.0μmの間での測定
値から、大気質量2の太陽光輻射に対して計算し
て求めた。また、放射率εの評価は、DEVICES
& SERVICES COMPANY社製D and S
AERD型放射率計を用いて行なつた。 Absorption rate α was evaluated using Shimadzu MPS-5000.
It was calculated using a self-recording spectrophotometer (incident angle: 6°, equipped with an integrating sphere reflector) from measurements at a wavelength of 0.3 to 2.0 μm for solar radiation with an atmospheric mass of 2. In addition, the evaluation of emissivity ε is based on DEVICES
& SERVICES COMPANY D and S
This was done using an AERD type emissivity meter.
実施例
平均粒径5μmのアルミニウム粉末を用いて、
これを硝酸第2銅:2.5wt%、過マンガン酸カリ
ウム:1wt%、硝酸:2wt%を含む水溶液中に、
30℃で20分間浸漬して、黒色化処理した後、水洗
い乾燥して試料とした。Example Using aluminum powder with an average particle size of 5 μm,
This was added to an aqueous solution containing cupric nitrate: 2.5 wt%, potassium permanganate: 1 wt%, and nitric acid: 2 wt%.
The sample was immersed at 30°C for 20 minutes, blackened, washed with water and dried.
次に、ウレタン系バインダーとして、住友バイ
エルウレタン(株)製の「スミジユールN」(商品
名)を200重量部、同じく「デスモフエン670」
(商品名)を128重量部、さらに、先に処理した金
属粉末を60重量部、そしてまた溶剤として、150
重量部のキシレンを加えて、高速デイスパーを用
いて、分散し、塗料化した。 Next, as a urethane binder, 200 parts by weight of "Sumijiur N" (trade name) manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., and "Desmofene 670"
Add 128 parts by weight of (trade name), 60 parts by weight of the previously treated metal powder, and 150 parts by weight as a solvent.
A weight part of xylene was added and dispersed using a high-speed disperser to form a paint.
テストピースとして、70mm×150mm×1mmの寸
法を有するポリプロピレンの板を用いた。 A polypropylene plate having dimensions of 70 mm x 150 mm x 1 mm was used as a test piece.
このテストピースの素地の放射率εは0.94であ
つた。そしてこのテストピースを重クロム酸混液
中で活性化処理した後、乾燥して、その表面に、
約15μmの膜厚にて塗装し、かつこの塗膜を自然
硬化させた。この塗膜は、吸収率α=0.95、赤外
線放射率ε=0.45の良好な選択吸収性を示した。 The emissivity ε of the base material of this test piece was 0.94. After activating this test piece in a dichromic acid mixture and drying it,
The coating was applied to a film thickness of approximately 15 μm, and the coating was allowed to harden naturally. This coating showed good selective absorption with an absorption rate α=0.95 and an infrared emissivity ε=0.45.
以上のように本発明によれば、極めて容易にプ
ラスチツク基材に選択吸収性を付与することがで
き、また塗装であるため、生産性に富み、かつコ
スト的にも安価に得られる。そしてまた選択吸収
性をプラスチツク基材を用いた太陽熱集熱器に導
入することにより、空焚きに関しては、従来以上
の対策が必要であるが、本発明においては、昇
温、集熱等の性能面での著しい効果が期待でき
る。 As described above, according to the present invention, it is possible to impart selective absorbency to a plastic substrate very easily, and since it is a coating, it is highly productive and can be obtained at low cost. Furthermore, by introducing selective absorption into a solar heat collector using a plastic base material, it is necessary to take more countermeasures than conventional methods regarding dry heating. Significant effects can be expected on the surface.
図は本発明の太陽熱集熱器における集熱板の断
面図である。
1……プラスチツク基材、A……被覆層、3…
…金属微粉末、4……黒色化処理層、5……顔
料。
The figure is a sectional view of a heat collecting plate in the solar heat collector of the present invention. 1... Plastic base material, A... Covering layer, 3...
...Metal fine powder, 4...Blackening treatment layer, 5...Pigment.
Claims (1)
黒色化処理層を施して成る顔料と、ウレタン系バ
インダーとを主成分とする被覆層を塗装により形
成した集熱板を備えてなる太陽熱集熱器。 2 前記金属微粉末として、アルミニウム、チタ
ン、亜鉛、鉄、鋼、黄銅、ニツケル、クロム、ス
テンレスの群から選んだ1種以上を用いて、その
表面にクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニツケ
ル、銅の群から選んだ1種以上の酸化物または硫
化物の薄膜を形成してなる顔料を用いた特許請求
の範囲第1項記載の太陽熱集熱器。[Scope of Claims] 1. A heat collecting plate in which a coating layer mainly composed of a pigment formed by applying a blackening treatment layer to the surface of fine metal powder and a urethane binder is formed on a plastic base material by painting. A solar heat collector. 2 As the metal fine powder, one or more selected from the group of aluminum, titanium, zinc, iron, steel, brass, nickel, chromium, and stainless steel is used, and the surface thereof is coated with chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and copper. The solar heat collector according to claim 1, which uses a pigment formed by forming a thin film of one or more oxides or sulfides selected from the group.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56182812A JPS5885058A (en) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | solar heat collector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56182812A JPS5885058A (en) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | solar heat collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5885058A JPS5885058A (en) | 1983-05-21 |
| JPS6141379B2 true JPS6141379B2 (en) | 1986-09-13 |
Family
ID=16124866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56182812A Granted JPS5885058A (en) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | solar heat collector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5885058A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4249827A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-27 | Planet di Villa Alessandro & C. SAS | A passive solar still unit and a plant for treating salted water and producing salt |
-
1981
- 1981-11-13 JP JP56182812A patent/JPS5885058A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5885058A (en) | 1983-05-21 |
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