JP2004239478A - 太陽熱集熱板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能が優れている太陽熱集熱板を提供する。
【解決手段】金属製基板16の片面に選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっている太陽熱集熱板15である。基板15における選択吸収膜が形成された面の表面粗さを中心線平均粗さで0.98μm以下とする。この太陽熱集熱板15の選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.92以上であり、同じく赤外線放射率εは0.15以下である。好ましくは、金属製基板16をSi0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたアルミニウム押出形材で形成する。
【選択図】 図2
【解決手段】金属製基板16の片面に選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっている太陽熱集熱板15である。基板15における選択吸収膜が形成された面の表面粗さを中心線平均粗さで0.98μm以下とする。この太陽熱集熱板15の選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.92以上であり、同じく赤外線放射率εは0.15以下である。好ましくは、金属製基板16をSi0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたアルミニウム押出形材で形成する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば太陽熱集熱器に用いられる太陽熱集熱板に関する。
【0002】
この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【0003】
【従来の技術】
太陽熱集熱器に用いられる太陽熱集熱板として、金属製基板の片面に、たとえば波長が0.3〜20μmである可視光線と近赤外線とを選択的に吸収する選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっているものが広く用いられている。このような太陽熱集熱板には、太陽光を吸収して基板を効率良く加熱するとともに、基板からの赤外線の放射を抑制する性能が求められている。
【0004】
従来、このような太陽熱集熱板において、選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.90〜0.96となされ、同じく赤外線放射率εは0.16以上となされている(たとえば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−99497号公報(段落0027の表2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能を一層向上させて、選択吸収膜面の太陽光吸収率αを0.92以上でかつ赤外線放射率εを0.15以下とすることが求められている。しかしながら、特許文献1記載の太陽熱集熱板は、このような要求を満たすものではなく、太陽熱集熱板としての性能が十分ではない。
【0007】
この発明の目的は、上記問題を解決し、太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能が優れている太陽熱集熱板およびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段よりなる。
【0009】
1)金属製基板の片面に選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっている太陽熱集熱板において、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さが中心線平均粗さで0.98μm以下である太陽熱集熱板。
【0010】
上記1)の発明は、次の経緯により完成されたものである。すなわち、本発明者が種々実験研究を重ねた結果、太陽熱集熱板の選択吸収膜面の太陽光吸収率αおよび赤外線放射率εは、金属製基板における選択吸収膜を形成した面の表面粗さに大きく影響され、上記表面粗さが中心線平均粗さRaで0.98μm以下であると、この面に形成された選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上となり、同じく赤外線放射率εが0.15以下となって、高太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能を満たすことを見出した。このような知見に基づいて、上記1)の発明は完成されたのである。
【0011】
2)選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上であり、同じく赤外線放射率εが0.15以下である上記1)記載の太陽熱集熱板。
【0012】
上記2)の発明において、太陽光吸収率αが0.92以上であると太陽光が効率良く吸収されて金属製基板が効率良く加熱され、同じく赤外線放射率εが0.15以下であると基板の有する熱の放射が抑制される。
【0013】
3)金属製基板がアルミニウム押出形材からなる上記1)または2)記載の太陽熱集熱板。
【0014】
4)アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである上記3)記載の太陽熱集熱板。
【0015】
5)アルミニウム押出形材における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下である上記4)記載の太陽熱集熱板。
【0016】
上記5)の発明において、アルミニウム押出形材における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下であれば、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下となる。
【0017】
6)金属製基板の受光面とは反対側の面に熱媒流通管が固定されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の太陽熱集熱板。
【0018】
7)ケーシング内に、上記6)記載の太陽熱集熱板が複数並べられて配置され、各太陽熱集熱板の熱媒流通管の両端が、それぞれケーシング内に配置されたヘッダに接続されている太陽熱集熱器ユニット。
【0019】
8)上記7)記載の太陽熱集熱器ユニットが複数並べられてなる太陽熱集熱器。
【0020】
9)片面の表面粗さが中心線平均粗さが0.98μm以下である金属製基板に陽極酸化処理を施し、ついで電解着色処理を施すことにより、上記片面に選択吸収膜を形成することを特徴とする太陽熱集熱板の製造方法。
【0021】
10)金属製基板がアルミニウム押出形材からなる上記9)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0022】
11)アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである上記10)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0023】
12)アルミニウム押出形材における選択吸収膜を形成すべき面の赤外線放射率が0.04以下である上記11)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0024】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0025】
図1はこの発明による太陽熱集熱板を有する太陽熱集熱器を備えた太陽熱集熱装置の全体構成を概略的に示し、図2は太陽熱集熱器の構成を示す。
【0026】
図1において、太陽熱集熱装置は不凍液や水からなる熱媒を用いるものであって、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器(1)と、貯湯槽(2)と、貯湯槽(2)内に配されかつ太陽熱集熱器(1)で加熱された熱媒と貯湯槽(2)内の水との間で熱交換させる熱交換器(3)と、太陽熱集熱器(1)内の熱媒を熱交換器(3)に送る熱媒送り配管(4)と、熱交換器(3)を通過した熱媒を太陽熱集熱器(1)に戻す熱媒戻し配管(5)と、熱媒戻し配管(5)の途中に設けられかつ太陽熱集熱器(1)と熱交換器(3)との間で熱媒を循環させる循環ポンプ(6)と、熱媒戻し配管(5)における貯湯槽(2)と循環ポンプ(6)との間に設けられかつ熱媒の膨張、収縮を吸収する膨張タンク(7)とを備えている。
【0027】
図2に示すように、太陽熱集熱器(1)は、ケーシング(11)内に互いに間隔をおいて配された入口ヘッダ(12)および出口ヘッダ(13)と、両ヘッダ(12)(13)間において両ヘッダ(12)(13)の長さ方向に並んで配された複数の太陽熱集熱板(15)と、各太陽熱集熱板(15)に固定されかつ両端が両ヘッダ(12)(13)に接続された熱媒流通管(14)とを備えた集熱器ユニット(10)が、複数並べられることにより構成されている。全ての集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)から送り出された熱媒が熱媒送り配管(4)に流入して熱交換器(3)に送られ、熱交換器(3)から熱媒戻し配管(5)を通って戻された熱媒が全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に分かれて流入するようになっている。また、全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)どうしおよび出口ヘッダ(13)どうしが連通管により接続されており、1つの集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に流入した熱媒が連通管を通って全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に行き渡り、熱媒流通管(14)を通って各集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)に流入し、連通管を通っていずれか1つの集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)に流入した後熱媒送り配管(4)に送り出されるようになっている場合もある。
【0028】
太陽熱集熱板(15)は、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものであるアルミニウム押出形材製基板(16)の上面(図2の紙面表側)に選択吸収膜(図示略)が形成されてこの面が受光面となされているものである。なお、基板(16)の質別はT1である。基板(16)における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下である。また、基板(16)における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率は0.04以下である。選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.92以上であり、同じく赤外線放射率εは0.15以下である。熱媒流通管(14)は、基板(16)の下面に固定されている。
【0029】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。
【0030】
実施例1
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.04であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を下記の条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0031】
脱脂処理
脱脂液:ノンラストSP1000(アルベス社製)
脱脂液濃度:2.3W/V%
脱脂液温度:62℃
脱脂処理時間:20秒
一次電解処理
電解液:リン酸水溶液
電解液濃度:102g/l
電解液温度:22℃
電解条件:14V(1237A〜429A)定電圧電解×14分
二次電解処理
電解液:酢酸ニッケル、ホウ酸、およびトリエタノールアミン(TEA)の水溶液
電解液濃度:酢酸ニッケル43g/l、ホウ酸25g/l、TEA24g/l
電解液pH:6.3
電解液温度:33℃
電解条件:16V(1241A〜850A)定電圧電解×4分
実施例2
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がTiであるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.03であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0032】
実施例3
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.02であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0033】
比較例
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.05であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0034】
基板の選択吸収膜形成面の表面粗さ
実施例1〜3および比較例に用いた基板の選択吸収膜形成面の中心線平均粗さRaを、選択吸収膜を形成する前に測定した。その結果を表1および図3に示す。
【0035】
【表1】
選択吸収膜表面の太陽光吸収率
実施例1〜3および比較例の太陽熱集熱板における選択吸収膜表面の太陽光吸収率αを分光光度計により測定した。その結果を表2および図4に示す。
【0036】
【表2】
選択吸収膜表面の赤外線放射率
実施例1〜3および比較例の太陽熱集熱板における選択吸収膜表面の赤外線放射率εをD&A社製放射率測定器で測定した。その結果を表3および図5に示す。
【0037】
【表3】
【0038】
【発明の効果】
上記1)の太陽熱集熱板によれば、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さが中心線平均粗さで0.98μm以下であるから、この面に形成された選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上となり、同じく赤外線放射率εが0.15以下となる。したがって、太陽光吸収性能が向上して基板が効率良く加熱され、しかも赤外線放射性能が低下して基板の熱の放射が抑制される。その結果、太陽熱集熱板としての性能が従来のものに比較して向上する。
【0039】
上記2)の太陽熱集熱板によれば、選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上であり、同じく赤外線放射率εが0.15以下であるから、太陽光吸収性能が向上して基板が効率良く加熱され、しかも赤外線放射性能が低下して基板の熱の放射が抑制される。その結果、太陽熱集熱板としての性能が従来のものに比較して向上する。
【0040】
上記3)および4)の太陽熱集熱板によれば、基板の選択吸収膜が形成された面の表面粗さを中心線平均粗さで0.98μm以下とすることが比較的容易である。
【0041】
上記5)の太陽熱集熱板によれば、金属製基板における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下であるから、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下となり、上記1)の太陽熱集熱板の効果を奏する。
【0042】
上記6)の太陽熱集熱板によれば、金属製基板の受光面とは反対側の面に熱媒流通管が固定されているので、太陽熱により加熱された基板の有する熱が熱媒流通管に速やかに伝えられ、熱媒流通管内を流れる熱媒を効率良く加熱することができる。
【0043】
上記9)の太陽熱集熱板の製造方法によれば、上記1)〜5)の太陽熱集熱板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による太陽熱集熱板を有する太陽熱集熱器を備えた太陽熱集熱装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】太陽熱集熱器の構成を示す概略図である。
【図3】実施例1〜3および比較例における基板の中心線平均粗さの分布を表すグラフである。
【図4】実施例1〜3および比較例における選択吸収膜表面の太陽光吸収率の分布を表すグラフである。
【図5】実施例1〜3および比較例における選択吸収膜表面の赤外線放射率の分布を表すグラフである。
【符号の説明】
(1):太陽熱集熱器
(10):集熱器ユニット
(11):ケーシング
(12)(13):ヘッダ
(14):熱媒流通管
(15):太陽熱集熱板
(16):基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば太陽熱集熱器に用いられる太陽熱集熱板に関する。
【0002】
この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【0003】
【従来の技術】
太陽熱集熱器に用いられる太陽熱集熱板として、金属製基板の片面に、たとえば波長が0.3〜20μmである可視光線と近赤外線とを選択的に吸収する選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっているものが広く用いられている。このような太陽熱集熱板には、太陽光を吸収して基板を効率良く加熱するとともに、基板からの赤外線の放射を抑制する性能が求められている。
【0004】
従来、このような太陽熱集熱板において、選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.90〜0.96となされ、同じく赤外線放射率εは0.16以上となされている(たとえば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−99497号公報(段落0027の表2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能を一層向上させて、選択吸収膜面の太陽光吸収率αを0.92以上でかつ赤外線放射率εを0.15以下とすることが求められている。しかしながら、特許文献1記載の太陽熱集熱板は、このような要求を満たすものではなく、太陽熱集熱板としての性能が十分ではない。
【0007】
この発明の目的は、上記問題を解決し、太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能が優れている太陽熱集熱板およびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段よりなる。
【0009】
1)金属製基板の片面に選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっている太陽熱集熱板において、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さが中心線平均粗さで0.98μm以下である太陽熱集熱板。
【0010】
上記1)の発明は、次の経緯により完成されたものである。すなわち、本発明者が種々実験研究を重ねた結果、太陽熱集熱板の選択吸収膜面の太陽光吸収率αおよび赤外線放射率εは、金属製基板における選択吸収膜を形成した面の表面粗さに大きく影響され、上記表面粗さが中心線平均粗さRaで0.98μm以下であると、この面に形成された選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上となり、同じく赤外線放射率εが0.15以下となって、高太陽光吸収性能および赤外線放射抑制性能を満たすことを見出した。このような知見に基づいて、上記1)の発明は完成されたのである。
【0011】
2)選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上であり、同じく赤外線放射率εが0.15以下である上記1)記載の太陽熱集熱板。
【0012】
上記2)の発明において、太陽光吸収率αが0.92以上であると太陽光が効率良く吸収されて金属製基板が効率良く加熱され、同じく赤外線放射率εが0.15以下であると基板の有する熱の放射が抑制される。
【0013】
3)金属製基板がアルミニウム押出形材からなる上記1)または2)記載の太陽熱集熱板。
【0014】
4)アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである上記3)記載の太陽熱集熱板。
【0015】
5)アルミニウム押出形材における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下である上記4)記載の太陽熱集熱板。
【0016】
上記5)の発明において、アルミニウム押出形材における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下であれば、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下となる。
【0017】
6)金属製基板の受光面とは反対側の面に熱媒流通管が固定されている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の太陽熱集熱板。
【0018】
7)ケーシング内に、上記6)記載の太陽熱集熱板が複数並べられて配置され、各太陽熱集熱板の熱媒流通管の両端が、それぞれケーシング内に配置されたヘッダに接続されている太陽熱集熱器ユニット。
【0019】
8)上記7)記載の太陽熱集熱器ユニットが複数並べられてなる太陽熱集熱器。
【0020】
9)片面の表面粗さが中心線平均粗さが0.98μm以下である金属製基板に陽極酸化処理を施し、ついで電解着色処理を施すことにより、上記片面に選択吸収膜を形成することを特徴とする太陽熱集熱板の製造方法。
【0021】
10)金属製基板がアルミニウム押出形材からなる上記9)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0022】
11)アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである上記10)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0023】
12)アルミニウム押出形材における選択吸収膜を形成すべき面の赤外線放射率が0.04以下である上記11)記載の太陽熱集熱板の製造方法。
【0024】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0025】
図1はこの発明による太陽熱集熱板を有する太陽熱集熱器を備えた太陽熱集熱装置の全体構成を概略的に示し、図2は太陽熱集熱器の構成を示す。
【0026】
図1において、太陽熱集熱装置は不凍液や水からなる熱媒を用いるものであって、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器(1)と、貯湯槽(2)と、貯湯槽(2)内に配されかつ太陽熱集熱器(1)で加熱された熱媒と貯湯槽(2)内の水との間で熱交換させる熱交換器(3)と、太陽熱集熱器(1)内の熱媒を熱交換器(3)に送る熱媒送り配管(4)と、熱交換器(3)を通過した熱媒を太陽熱集熱器(1)に戻す熱媒戻し配管(5)と、熱媒戻し配管(5)の途中に設けられかつ太陽熱集熱器(1)と熱交換器(3)との間で熱媒を循環させる循環ポンプ(6)と、熱媒戻し配管(5)における貯湯槽(2)と循環ポンプ(6)との間に設けられかつ熱媒の膨張、収縮を吸収する膨張タンク(7)とを備えている。
【0027】
図2に示すように、太陽熱集熱器(1)は、ケーシング(11)内に互いに間隔をおいて配された入口ヘッダ(12)および出口ヘッダ(13)と、両ヘッダ(12)(13)間において両ヘッダ(12)(13)の長さ方向に並んで配された複数の太陽熱集熱板(15)と、各太陽熱集熱板(15)に固定されかつ両端が両ヘッダ(12)(13)に接続された熱媒流通管(14)とを備えた集熱器ユニット(10)が、複数並べられることにより構成されている。全ての集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)から送り出された熱媒が熱媒送り配管(4)に流入して熱交換器(3)に送られ、熱交換器(3)から熱媒戻し配管(5)を通って戻された熱媒が全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に分かれて流入するようになっている。また、全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)どうしおよび出口ヘッダ(13)どうしが連通管により接続されており、1つの集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に流入した熱媒が連通管を通って全ての集熱器ユニット(10)の入口ヘッダ(12)に行き渡り、熱媒流通管(14)を通って各集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)に流入し、連通管を通っていずれか1つの集熱器ユニット(10)の出口ヘッダ(13)に流入した後熱媒送り配管(4)に送り出されるようになっている場合もある。
【0028】
太陽熱集熱板(15)は、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものであるアルミニウム押出形材製基板(16)の上面(図2の紙面表側)に選択吸収膜(図示略)が形成されてこの面が受光面となされているものである。なお、基板(16)の質別はT1である。基板(16)における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下である。また、基板(16)における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率は0.04以下である。選択吸収膜表面の太陽光吸収率αは0.92以上であり、同じく赤外線放射率εは0.15以下である。熱媒流通管(14)は、基板(16)の下面に固定されている。
【0029】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。
【0030】
実施例1
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.04であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を下記の条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0031】
脱脂処理
脱脂液:ノンラストSP1000(アルベス社製)
脱脂液濃度:2.3W/V%
脱脂液温度:62℃
脱脂処理時間:20秒
一次電解処理
電解液:リン酸水溶液
電解液濃度:102g/l
電解液温度:22℃
電解条件:14V(1237A〜429A)定電圧電解×14分
二次電解処理
電解液:酢酸ニッケル、ホウ酸、およびトリエタノールアミン(TEA)の水溶液
電解液濃度:酢酸ニッケル43g/l、ホウ酸25g/l、TEA24g/l
電解液pH:6.3
電解液温度:33℃
電解条件:16V(1241A〜850A)定電圧電解×4分
実施例2
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がTiであるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.03であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0032】
実施例3
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.02であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0033】
比較例
Si0.4質量%、Mg0.7質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成されかつ質別がT1であるとともに、D&A社製放射率測定器で測定した選択吸収膜形成面の放射率が0.05であるアルミニウム押出形材製基板を10枚用意した。そして、これらの基板に、脱脂処理、一次電解処理(陽極酸化処理)および二次電解処理(電解着色処理)を実施例1と同じ条件で施して太陽熱集熱板を製造した。
【0034】
基板の選択吸収膜形成面の表面粗さ
実施例1〜3および比較例に用いた基板の選択吸収膜形成面の中心線平均粗さRaを、選択吸収膜を形成する前に測定した。その結果を表1および図3に示す。
【0035】
【表1】
選択吸収膜表面の太陽光吸収率
実施例1〜3および比較例の太陽熱集熱板における選択吸収膜表面の太陽光吸収率αを分光光度計により測定した。その結果を表2および図4に示す。
【0036】
【表2】
選択吸収膜表面の赤外線放射率
実施例1〜3および比較例の太陽熱集熱板における選択吸収膜表面の赤外線放射率εをD&A社製放射率測定器で測定した。その結果を表3および図5に示す。
【0037】
【表3】
【0038】
【発明の効果】
上記1)の太陽熱集熱板によれば、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さが中心線平均粗さで0.98μm以下であるから、この面に形成された選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上となり、同じく赤外線放射率εが0.15以下となる。したがって、太陽光吸収性能が向上して基板が効率良く加熱され、しかも赤外線放射性能が低下して基板の熱の放射が抑制される。その結果、太陽熱集熱板としての性能が従来のものに比較して向上する。
【0039】
上記2)の太陽熱集熱板によれば、選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上であり、同じく赤外線放射率εが0.15以下であるから、太陽光吸収性能が向上して基板が効率良く加熱され、しかも赤外線放射性能が低下して基板の熱の放射が抑制される。その結果、太陽熱集熱板としての性能が従来のものに比較して向上する。
【0040】
上記3)および4)の太陽熱集熱板によれば、基板の選択吸収膜が形成された面の表面粗さを中心線平均粗さで0.98μm以下とすることが比較的容易である。
【0041】
上記5)の太陽熱集熱板によれば、金属製基板における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下であるから、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さは中心線平均粗さで0.98μm以下となり、上記1)の太陽熱集熱板の効果を奏する。
【0042】
上記6)の太陽熱集熱板によれば、金属製基板の受光面とは反対側の面に熱媒流通管が固定されているので、太陽熱により加熱された基板の有する熱が熱媒流通管に速やかに伝えられ、熱媒流通管内を流れる熱媒を効率良く加熱することができる。
【0043】
上記9)の太陽熱集熱板の製造方法によれば、上記1)〜5)の太陽熱集熱板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による太陽熱集熱板を有する太陽熱集熱器を備えた太陽熱集熱装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】太陽熱集熱器の構成を示す概略図である。
【図3】実施例1〜3および比較例における基板の中心線平均粗さの分布を表すグラフである。
【図4】実施例1〜3および比較例における選択吸収膜表面の太陽光吸収率の分布を表すグラフである。
【図5】実施例1〜3および比較例における選択吸収膜表面の赤外線放射率の分布を表すグラフである。
【符号の説明】
(1):太陽熱集熱器
(10):集熱器ユニット
(11):ケーシング
(12)(13):ヘッダ
(14):熱媒流通管
(15):太陽熱集熱板
(16):基板
Claims (12)
- 金属製基板の片面に選択吸収膜が形成されてこの面が受光面となっている太陽熱集熱板において、基板における選択吸収膜が形成された面の表面粗さが中心線平均粗さで0.98μm以下である太陽熱集熱板。
- 選択吸収膜表面の太陽光吸収率αが0.92以上であり、同じく赤外線放射率εが0.15以下である請求項1記載の太陽熱集熱板。
- 金属製基板がアルミニウム押出形材からなる請求項1または2記載の太陽熱集熱板。
- アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである請求項3記載の太陽熱集熱板。
- アルミニウム押出形材における選択吸収膜が形成された面の赤外線放射率が0.04以下である請求項4記載の太陽熱集熱板。
- 金属製基板の受光面とは反対側の面に熱媒流通管が固定されている請求項1〜5のうちのいずれかに記載の太陽熱集熱板。
- ケーシング内に、請求項6記載の太陽熱集熱板が複数並べられて配置され、各太陽熱集熱板の熱媒流通管の両端が、それぞれケーシング内に配置されたヘッダに接続されている太陽熱集熱器ユニット。
- 請求項7記載の太陽熱集熱器ユニットが複数並べられてなる太陽熱集熱器。
- 片面の表面粗さが中心線平均粗さが0.98μm以下である金属製基板に陽極酸化処理を施し、ついで電解着色処理を施すことにより、上記片面に選択吸収膜を形成することを特徴とする太陽熱集熱板の製造方法。
- 金属製基板がアルミニウム押出形材からなる請求項9記載の太陽熱集熱板の製造方法。
- アルミニウム押出形材が、Si0.20〜0.6質量%、Mg0.45〜0.9質量%を含み、残部Alおよび不可避不純物からなる合金より形成され、かつ熱間押出後自然時効させたものである請求項10記載の太陽熱集熱板の製造方法。
- アルミニウム押出形材における選択吸収膜を形成すべき面の赤外線放射率が0.04以下である請求項11記載の太陽熱集熱板の製造方法。
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