JPS624626B2 - - Google Patents
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- JPS624626B2 JPS624626B2 JP56105789A JP10578981A JPS624626B2 JP S624626 B2 JPS624626 B2 JP S624626B2 JP 56105789 A JP56105789 A JP 56105789A JP 10578981 A JP10578981 A JP 10578981A JP S624626 B2 JPS624626 B2 JP S624626B2
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- JP
- Japan
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- heat
- layer
- emissivity
- corrosion
- solar
- 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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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
本発明は太陽熱集熱器の集熱板に関するもの
で、集熱効率を向上させることを目的とする。 近年、省エネルギーおよび石油代替エネルギー
の観点から太陽エネルギーが注目され、活発な開
発や、家庭用給湯機などへの実用化が推進されつ
つある。 ソーラー応用としての各用途に用じて、太陽熱
集熱器は太陽熱利用システムの中心として、開発
が進められ、平板型，管状，真空断熱管状，ヒー
トパイプ，集光式などが提案され、実用化されて
いる。このうち、家庭の給湯用としては、平板型
の太陽熱集熱器が主体である。 家庭用の太陽熱給湯システムは、汲み置き式，
自然循環式，強制循環式に大別されるが、現在自
然循環式が主流になりつつあり、また今後強制循
環式も伸びるであろうと予測されている。 自然循環式または強制循環式の一水回路におい
ては、集熱板の水路が耐食的であることが要請さ
れるため、使用材料としては、ステンレス，銅な
どが用いられている。 また、集熱器の中に閉鎖系の腐食抑制剤を含む
水またはプロピレングリコールなどを含有した不
凍液を流し、貯湯槽内で熱交換器を介して給湯水
を加熱する二水回路方式においては、集熱板の使
用材料の選択の巾は広くなり、例えば、亜鉛処理
鋼板などの安価な材料の適用が可能となる。 亜鉛メツキ鋼板の種類としては、電気亜鉛メツ
キ，溶融亜鉛メツキをした後、鉄―亜鉛合金化処
理を施した鋼板などがある。そして集熱器の集熱
板としての加工性、すなわち絞り，溶接などの観
点からは、鉄―亜鉛合金化処理を施した亜鉛メツ
キ鋼板が最良である。 前記鉄―亜鉛合金化処理を施した亜鉛メツキ鋼
板を用いて構成してなる太陽熱集熱器の集熱板
は、経済性の面で優れたメリツトを有する。 このようにして形成した集熱板に太陽光の吸収
能を付与するために、従来は、亜鉛メツキ鋼板の
表面上に、黒色塗料を塗布して用いていた。 この黒色塗料は、カーボンブラツクなどの黒色
顔料と、シリコーン樹脂，アクリル樹脂などの樹
脂から成る塗料で、この塗料の場合には、太陽光
の吸収率（0.3〜2.0μｍ）は0.95位であるが、赤
外光を良く吸収するため、放射率（３〜30μｍ）
も高く0.95程度であつた。 また亜鉛処理鋼板は、耐食性があまり良くない
ため、その耐食性を改善するため、黒色塗料の下
塗りとして耐食塗料を用いることも行なわれてい
た。 本発明は、経済的に優れた太陽熱集熱器の集熱
板において、集熱効率を向上させる観点から、選
択吸収性を付与させようとするものである。 加工性の面で最適である鉄―亜鉛合金化処理を
施した亜鉛メツキ鋼板は、それ自体の放射率が高
く、0.45以上の放射率を有している。したがつて
この上に塗膜を形成すれば、これに赤外域の吸収
が加わるため、２〜３μｍののフイルムで非常に
赤外域の吸収の少ないフイルムを形成したとして
も、放射率は0.7を越えてしまうという問題があ
る。 本発明は、これらの問題を一挙に解決しようと
するものである。 第１図は一般的な平板式太陽熱集熱器の構造を
示したもので、１は透明カバー、２は集熱板、３
は断熱材である。本発明の主要な点は、集熱板２
の処理であるが、その太陽光の受熱面側であるＡ
面と、裏面側のＢ面とに関して、第２図にその断
面図を示す。この第２図において、ａ層が鉄地部
分であり、ｂ層が亜鉛メツキ層である。太陽熱の
受熱面側であるＡ面は、第２図イに示すように、
亜鉛メツキ層ｂの上に、表面の放射率を低下させ
るための、15wt％以上のアルミニウム微粉末を
含有する耐食塗料層、すなわちｃ層を形成する。
また裏面側のＢ面は、第２図ロに示すようにｃ層
のみの処理を行なう。そしてまたＡ面に関して
は、第２図イに示すように、さらに、ｃ層の上
に、膜厚が５μｍ以下で、黒色顔料，アクリル系
樹脂バインダーを主成分とする塗膜層、すなわち
ｄ層を形成する。 上記構成において、2.5μｍ以下の波長光が大
部分である太陽光がＡ面に入射すると、これは主
としてｄ層で吸収され、熱に変換される。この熱
は、ｃ層を熱伝導で伝わり、さらにｂ→ａ層を経
て、水あるいは熱媒体へと伝達される。温度が上
昇した平衡状態で、2.5μｍ以上の赤外線の放射
は、ｃ層の表面側に配列しているアルミニウムの
効果により、比較的低い放射率となり、表面から
の赤外線の放射をかなり押さえる。ｄ層は、５μ
ｍ以下と薄膜であり、しかも赤外線吸収の少ない
バインダー，顔料から成るため、ｃ層の放射率を
著しく上げることはない。 すなわち、ｄ層は、鉄，マンガン，銅，クロ
ム，コバルト，ニツケルの群から選択した１種以
上の酸化物または複合酸化物から成る顔料とアク
リル樹脂バインダーから成る。 ｃ層に用いるアルミニウム微粉末はリーフイン
グ性が良く、ｃ層の塗膜表面に浮んで平行配列す
る傾向のものを用いる。 またｃ層に適用されるバインダーとしては、そ
の耐食性，耐熱性，塗装作業性などの観点から各
種バインダーが適用可能である。特に好ましいバ
インダーとしては、エポキシ樹脂が挙げられる。 このような処理を施すことにより、太陽熱集熱
器の裏面（Ｂ面）からの放射は少なくなり、しか
も、受熱面（Ａ面）は選択吸収性と保持し、さら
に全体の耐食性等も優れた太陽熱集熱器の集熱板
が得られる。 以下、本発明の実施例について詳述する。 選択吸収性の評価は以下の方法で行なつた。吸
収率αの評価は、島津製作所製のMPS―5000型
自記分光光度計（入射角８゜，積分球反射装置
付）を用いて、波長0.3〜2.0μｍの間での測定値
から、6000〓の黒体の輻射率に対して計算して、
塗膜の特性値とした。また放射率εの評価は、
DEVICES ＆ SERVICES COMPANY 社製
のＤ and 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。 （実施例） 亜鉛処理鋼板として、新日本製鉄(株)製の「シル
バーアロイ」（商品名）を用い、かつこれを60mm
×100mm×0.8mmｔの寸法に切断してテストピース
として用いた。その試料は素地としての放射率が
0.58であつた。 そしてポリエステル変成シリコーン樹脂をこの
下塗り塗料のバインダーとして用いるが、このポ
リエステル変成シリコーン樹脂は、大日本インキ
(株)製のロードシルレジン＃9031を用いた。そして
このポリエステル変成シリコーン樹脂と、アルミ
ニウム粉末（東洋アルミニウム(株)製のアルペース
ト＃0215M）とを配合比を変え、かつボールミル
を用いて24時間分散混合して塗料を調合した。こ
の場合、必要に応じて粘度調整のため、エチレン
グリコールジアセテートを用いた。このようにし
て、調合した塗料を約30μの膜厚で、亜鉛処理鋼
板の表面に塗装した。 次表に、下塗り層のみを上記の方法で塗装した
際の試料についての、アルミニウム配合率（wt
％）と、放射率との関係を示す。この表に見られ
るように、アルミニウム量が増大するに伴つて、
放射率εは低くなる。15wt％以上で飽和してい
く傾向となる。そして15wt％以上となれば表面
はほぼ完全に隠ぺいされるものと考えられる。
で、集熱効率を向上させることを目的とする。 近年、省エネルギーおよび石油代替エネルギー
の観点から太陽エネルギーが注目され、活発な開
発や、家庭用給湯機などへの実用化が推進されつ
つある。 ソーラー応用としての各用途に用じて、太陽熱
集熱器は太陽熱利用システムの中心として、開発
が進められ、平板型，管状，真空断熱管状，ヒー
トパイプ，集光式などが提案され、実用化されて
いる。このうち、家庭の給湯用としては、平板型
の太陽熱集熱器が主体である。 家庭用の太陽熱給湯システムは、汲み置き式，
自然循環式，強制循環式に大別されるが、現在自
然循環式が主流になりつつあり、また今後強制循
環式も伸びるであろうと予測されている。 自然循環式または強制循環式の一水回路におい
ては、集熱板の水路が耐食的であることが要請さ
れるため、使用材料としては、ステンレス，銅な
どが用いられている。 また、集熱器の中に閉鎖系の腐食抑制剤を含む
水またはプロピレングリコールなどを含有した不
凍液を流し、貯湯槽内で熱交換器を介して給湯水
を加熱する二水回路方式においては、集熱板の使
用材料の選択の巾は広くなり、例えば、亜鉛処理
鋼板などの安価な材料の適用が可能となる。 亜鉛メツキ鋼板の種類としては、電気亜鉛メツ
キ，溶融亜鉛メツキをした後、鉄―亜鉛合金化処
理を施した鋼板などがある。そして集熱器の集熱
板としての加工性、すなわち絞り，溶接などの観
点からは、鉄―亜鉛合金化処理を施した亜鉛メツ
キ鋼板が最良である。 前記鉄―亜鉛合金化処理を施した亜鉛メツキ鋼
板を用いて構成してなる太陽熱集熱器の集熱板
は、経済性の面で優れたメリツトを有する。 このようにして形成した集熱板に太陽光の吸収
能を付与するために、従来は、亜鉛メツキ鋼板の
表面上に、黒色塗料を塗布して用いていた。 この黒色塗料は、カーボンブラツクなどの黒色
顔料と、シリコーン樹脂，アクリル樹脂などの樹
脂から成る塗料で、この塗料の場合には、太陽光
の吸収率（0.3〜2.0μｍ）は0.95位であるが、赤
外光を良く吸収するため、放射率（３〜30μｍ）
も高く0.95程度であつた。 また亜鉛処理鋼板は、耐食性があまり良くない
ため、その耐食性を改善するため、黒色塗料の下
塗りとして耐食塗料を用いることも行なわれてい
た。 本発明は、経済的に優れた太陽熱集熱器の集熱
板において、集熱効率を向上させる観点から、選
択吸収性を付与させようとするものである。 加工性の面で最適である鉄―亜鉛合金化処理を
施した亜鉛メツキ鋼板は、それ自体の放射率が高
く、0.45以上の放射率を有している。したがつて
この上に塗膜を形成すれば、これに赤外域の吸収
が加わるため、２〜３μｍののフイルムで非常に
赤外域の吸収の少ないフイルムを形成したとして
も、放射率は0.7を越えてしまうという問題があ
る。 本発明は、これらの問題を一挙に解決しようと
するものである。 第１図は一般的な平板式太陽熱集熱器の構造を
示したもので、１は透明カバー、２は集熱板、３
は断熱材である。本発明の主要な点は、集熱板２
の処理であるが、その太陽光の受熱面側であるＡ
面と、裏面側のＢ面とに関して、第２図にその断
面図を示す。この第２図において、ａ層が鉄地部
分であり、ｂ層が亜鉛メツキ層である。太陽熱の
受熱面側であるＡ面は、第２図イに示すように、
亜鉛メツキ層ｂの上に、表面の放射率を低下させ
るための、15wt％以上のアルミニウム微粉末を
含有する耐食塗料層、すなわちｃ層を形成する。
また裏面側のＢ面は、第２図ロに示すようにｃ層
のみの処理を行なう。そしてまたＡ面に関して
は、第２図イに示すように、さらに、ｃ層の上
に、膜厚が５μｍ以下で、黒色顔料，アクリル系
樹脂バインダーを主成分とする塗膜層、すなわち
ｄ層を形成する。 上記構成において、2.5μｍ以下の波長光が大
部分である太陽光がＡ面に入射すると、これは主
としてｄ層で吸収され、熱に変換される。この熱
は、ｃ層を熱伝導で伝わり、さらにｂ→ａ層を経
て、水あるいは熱媒体へと伝達される。温度が上
昇した平衡状態で、2.5μｍ以上の赤外線の放射
は、ｃ層の表面側に配列しているアルミニウムの
効果により、比較的低い放射率となり、表面から
の赤外線の放射をかなり押さえる。ｄ層は、５μ
ｍ以下と薄膜であり、しかも赤外線吸収の少ない
バインダー，顔料から成るため、ｃ層の放射率を
著しく上げることはない。 すなわち、ｄ層は、鉄，マンガン，銅，クロ
ム，コバルト，ニツケルの群から選択した１種以
上の酸化物または複合酸化物から成る顔料とアク
リル樹脂バインダーから成る。 ｃ層に用いるアルミニウム微粉末はリーフイン
グ性が良く、ｃ層の塗膜表面に浮んで平行配列す
る傾向のものを用いる。 またｃ層に適用されるバインダーとしては、そ
の耐食性，耐熱性，塗装作業性などの観点から各
種バインダーが適用可能である。特に好ましいバ
インダーとしては、エポキシ樹脂が挙げられる。 このような処理を施すことにより、太陽熱集熱
器の裏面（Ｂ面）からの放射は少なくなり、しか
も、受熱面（Ａ面）は選択吸収性と保持し、さら
に全体の耐食性等も優れた太陽熱集熱器の集熱板
が得られる。 以下、本発明の実施例について詳述する。 選択吸収性の評価は以下の方法で行なつた。吸
収率αの評価は、島津製作所製のMPS―5000型
自記分光光度計（入射角８゜，積分球反射装置
付）を用いて、波長0.3〜2.0μｍの間での測定値
から、6000〓の黒体の輻射率に対して計算して、
塗膜の特性値とした。また放射率εの評価は、
DEVICES ＆ SERVICES COMPANY 社製
のＤ and 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。 （実施例） 亜鉛処理鋼板として、新日本製鉄(株)製の「シル
バーアロイ」（商品名）を用い、かつこれを60mm
×100mm×0.8mmｔの寸法に切断してテストピース
として用いた。その試料は素地としての放射率が
0.58であつた。 そしてポリエステル変成シリコーン樹脂をこの
下塗り塗料のバインダーとして用いるが、このポ
リエステル変成シリコーン樹脂は、大日本インキ
(株)製のロードシルレジン＃9031を用いた。そして
このポリエステル変成シリコーン樹脂と、アルミ
ニウム粉末（東洋アルミニウム(株)製のアルペース
ト＃0215M）とを配合比を変え、かつボールミル
を用いて24時間分散混合して塗料を調合した。こ
の場合、必要に応じて粘度調整のため、エチレン
グリコールジアセテートを用いた。このようにし
て、調合した塗料を約30μの膜厚で、亜鉛処理鋼
板の表面に塗装した。 次表に、下塗り層のみを上記の方法で塗装した
際の試料についての、アルミニウム配合率（wt
％）と、放射率との関係を示す。この表に見られ
るように、アルミニウム量が増大するに伴つて、
放射率εは低くなる。15wt％以上で飽和してい
く傾向となる。そして15wt％以上となれば表面
はほぼ完全に隠ぺいされるものと考えられる。
【表】
次にアルミニウム配合率を20wt％として、同
じシリコーン系バインダーを用いて、約30μの膜
厚で塗装した。この塗装は、基材をトリクレン脱
脂した後、スプレー法にて行ない、15分間室温で
放置した後、200℃で30分間焼成した。この場合
の試料も、上記表の試料と同様の手順で調整して
いる。そしてこの試料は、0.22〜0.26の範囲の放
射率を示した。 また上記試料について、密着性，耐蒸気性，耐
水性，耐熱性，耐食性を試験したが、極めて優れ
た表面物性を示した。 また他の実施例として、大日精化(株)製の
Fe2O3・MnO2・CuO系顔料である「ダイピロキ
サイドカラー＃9550」（商品名）25重量部に、メ
タアクリル酸エステル樹脂としての日本合成化学
(株)製の「コーポニールAZ―40T」（商品名）を
100重量部、トルエンを40重量部加え、これらを
ボールミルを用いて、12時間分散混合して塗料を
調合した。そしてこの塗料を、約４μｍの膜厚
で、すでにシリコーン系樹脂で下塗りした塗膜の
上に塗装して、50℃で５分乾燥した。この試料
は、吸収率α＝0.93〜0.94，放射率ε＝0.41〜
0.44の性能を示した。 またこの塗膜は、良好な密着性，耐熱性，耐候
性（ウエザーメーターおよび屋外暴露）を示し
た。 上記実施例で示した集熱板を採用した太陽熱集
熱器のモデルに関し、シユミレーシヨン計算によ
つて、強制循環システムに適用した場合を評価し
たところ、従来の黒色塗料の場合と比較して５〜
10％の年間集熱量が向上するという結果が得られ
た。 以上のように本発明の集熱板は、亜鉛処理鋼板
の表側と裏側の両面に、アルミニウム微粉末を
15wt％以上含有する耐食塗料層を形成し、さら
に太陽光の受熱側である面にのみ、前記耐食塗料
層の上に、膜厚が５μｍ以下で、かつ黒色顔料，
アクリル系樹脂，バインダーを主成分とする層を
形成しているため、従来の黒色塗料を施したもの
に比べ、集熱効率を著しく向上させることができ
るものである。
じシリコーン系バインダーを用いて、約30μの膜
厚で塗装した。この塗装は、基材をトリクレン脱
脂した後、スプレー法にて行ない、15分間室温で
放置した後、200℃で30分間焼成した。この場合
の試料も、上記表の試料と同様の手順で調整して
いる。そしてこの試料は、0.22〜0.26の範囲の放
射率を示した。 また上記試料について、密着性，耐蒸気性，耐
水性，耐熱性，耐食性を試験したが、極めて優れ
た表面物性を示した。 また他の実施例として、大日精化(株)製の
Fe2O3・MnO2・CuO系顔料である「ダイピロキ
サイドカラー＃9550」（商品名）25重量部に、メ
タアクリル酸エステル樹脂としての日本合成化学
(株)製の「コーポニールAZ―40T」（商品名）を
100重量部、トルエンを40重量部加え、これらを
ボールミルを用いて、12時間分散混合して塗料を
調合した。そしてこの塗料を、約４μｍの膜厚
で、すでにシリコーン系樹脂で下塗りした塗膜の
上に塗装して、50℃で５分乾燥した。この試料
は、吸収率α＝0.93〜0.94，放射率ε＝0.41〜
0.44の性能を示した。 またこの塗膜は、良好な密着性，耐熱性，耐候
性（ウエザーメーターおよび屋外暴露）を示し
た。 上記実施例で示した集熱板を採用した太陽熱集
熱器のモデルに関し、シユミレーシヨン計算によ
つて、強制循環システムに適用した場合を評価し
たところ、従来の黒色塗料の場合と比較して５〜
10％の年間集熱量が向上するという結果が得られ
た。 以上のように本発明の集熱板は、亜鉛処理鋼板
の表側と裏側の両面に、アルミニウム微粉末を
15wt％以上含有する耐食塗料層を形成し、さら
に太陽光の受熱側である面にのみ、前記耐食塗料
層の上に、膜厚が５μｍ以下で、かつ黒色顔料，
アクリル系樹脂，バインダーを主成分とする層を
形成しているため、従来の黒色塗料を施したもの
に比べ、集熱効率を著しく向上させることができ
るものである。
第１図は本発明の一実施例における集熱板を採
用した平板型太陽熱集熱器の断面図、第２図イ，
ロは同集熱板の断面構造を示す図である。
用した平板型太陽熱集熱器の断面図、第２図イ，
ロは同集熱板の断面構造を示す図である。
Claims (1)
- １ 亜鉛処理鋼板の表側と裏側の両面に、アルミ
ニウム微粉末を15wt％以上含有する耐食塗料層
を形成し、さらに太陽光の受熱側である面にの
み、前記耐食塗料層の上に、膜厚が５μｍ以下
で、かつ黒色顔料，アクリル系樹脂，バインダー
を主成分とする層を形成したことを特徴とする太
陽熱集熱器の集熱板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56105789A JPS588947A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 太陽熱集熱器の集熱板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56105789A JPS588947A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 太陽熱集熱器の集熱板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS588947A JPS588947A (ja) | 1983-01-19 |
| JPS624626B2 true JPS624626B2 (ja) | 1987-01-31 |
Family
ID=14416896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56105789A Granted JPS588947A (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 太陽熱集熱器の集熱板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS588947A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2709239C3 (de) * | 1977-03-03 | 1980-07-24 | Eltreva Ag, Aesch (Schweiz) | Verfahren zur Herstellung eines selektiv Sonnenwärmeenergie absorbierenden Überzugs auf einem Metallsubstrat |
-
1981
- 1981-07-06 JP JP56105789A patent/JPS588947A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS588947A (ja) | 1983-01-19 |
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