(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、側壁と、前記基板に対向して前記側壁に設置した透明なカバーと、前記基板、前記側壁及び前記透明なカバーにより形成されたチャンバーと、前記基板に設置した熱吸収体と、前記透明なカバーの基板側の表面上に設置した反射層と、を含み、
前記熱吸収体がカーボンナノチューブ複合構造体を含み、
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、グラファイト及び複数のカーボンナノチューブからなり、
前記熱吸収体は、グラファイトとカーボンナノチューブと有機溶液とを含むペーストを提供し、超音波振動法により前記ペーストにおける成分を均一に分散させ、シルク印刷法により前記ペーストを前記基板上に塗布して前記有機溶液を蒸発させることにより基板上に形成され、
前記熱吸収体において、カーボンナノチューブは、ランダム、均一に分散していることを特徴とする太陽集熱器。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブの重量パーセントは、８０％〜９９％であることを特徴とする、請求項１に記載の太陽集熱器。
【請求項３】
基板と、側壁と、前記基板に対向して前記側壁に設置した透明なカバーと、前記基板及び前記側壁及び前記透明なカバーにより形成されたチャンバーと、前記基板に設置した熱吸収層と、前記透明なカバーの基板側の表面上に設置した反射層と、を含む太陽集熱器と、
熱貯蓄装置と、
を含む太陽集熱システムにおいて、
前記熱吸収体がカーボンナノチューブ複合構造体を含み、
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、グラファイト及び複数のカーボンナノチューブからなり、
前記熱吸収体は、グラファイトとカーボンナノチューブと有機溶液とを含むペーストを提供し、超音波振動法により前記ペーストにおける成分を均一に分散させ、シルク印刷法により前記ペーストを前記基板上に塗布して前記有機溶液を蒸発させることにより基板上に形成され、
前記熱吸収体において、カーボンナノチューブは、ランダム、均一に分散していることを特徴とする太陽集熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽集熱器及びそれを利用した太陽集熱システムに関し、特にカーボンナノチューブを利用した太陽集熱器及びそれを利用した太陽集熱システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーを利用する技術には、太陽光発電と太陽熱利用の２つがある。太陽エネルギーは、太陽電池や太陽集熱器の受光面によって採取され、電力や熱に変換されて利用することができる。一般的に、太陽集熱器には、「平板型」と「真空ガラス管型」がある。「平板型」は、集熱器全体が平たい板状になり、表面は透明なガラス板で覆われ、下部には熱が逃げないよう断熱材が使われている。「真空ガラス管型」は、集熱部を真空のガラス管で密閉して、集めた熱が外へ逃げにくい構造となっている。平板型の太陽集熱器は、良好な利用効率及び低いコストという優れた点があるので、広く利用されている。
【０００３】
図３を参照すると、非特許文献１に掲載された従来の平板型の太陽集熱器５００は、基板５２と、該基板５２の周辺に沿って設置した側壁５６と、前記基板５２に対向して、前記側壁５６の前記基板５２に接触する側の反対側に設置した透明なカバー５０と、を含む。前記基板５２と、前記側壁５６と、前記透明なカバー５０とは、チャンバー６０を形成する。該チャンバー６０の中に、複数の支持体５８を設置する。前記基板５２は、例えば、銅やアルミニウムなどの光吸収材料からなる。光は前記透明なカバー５０を透過して前記太陽集熱器５００の中に入射して、前記基板５２で吸収される。前記光により生じた熱は、貯蓄装置（図示せず）に伝送されて貯蓄されることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｗｕ  Ｊｉａｑｉｎｇ、“ＣＯＭＰＡＲＡＴＩＶＥ  ＳＴＵＤＹ  ＯＦ  ＴＨＥ  Ｎ−Ｓ  ＡＮＤ  Ｅ−Ｗ  ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＴＵＢＥＳ  ＦＯＲ  ＥＶＡＣＵＡＴＥＤ  ＤＯＭＥＳＴＩＣ  ＷＡＴＥＲ  ＨＥＡＴＥＲＳ”、「ＡＣＴＡ  ＥＮＥＲＧＩＡＥ  ＳＯＬＡＲＩＳ  ＳＩＮＩＣＡ」、１９９８年、ｖｏｌ９、第３９６〜４０５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記太陽集熱器５００の高効率を保持するために、前記基板５２の酸化を防止しなければならない。このため、前記基板５２を真空の雰囲気において製造する必要がある。また、前記太陽集熱器５００の熱吸収効率は、基板５２の材料により決められる。従って、従来の太陽集熱器には、コストが高く、熱吸収率が低いという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、前記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブを利用した太陽集熱器及びそれを利用した太陽集熱システムを提供する。
【０００７】
本発明の太陽集熱器は、基板と、側壁と、前記基板に対向して前記側壁に設置した透明なカバーと、前記基板、前記側壁及び前記透明なカバーにより形成されたチャンバーと、前記基板に設置した熱吸収体と、を含む。前記熱吸収体はカーボンナノチューブ複合構造体を含む。
【０００８】
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、黒色材料及び複数のカーボンナノチューブを含む。
【０００９】
前記複数のカーボンナノチューブは、ランダム、均一に前記黒色材料に分散している。
【００１０】
前記黒色材料は、グラファイト又はカーボンである。
【００１１】
前記カーボンナノチューブの重量パーセントは、８０％〜９９％である。
【００１２】
本発明の太陽集熱システムは、太陽集熱器と、熱貯蓄装置と、を含む。前記太陽集熱器は、基板と、側壁と、前記基板に対向して前記側壁に設置された透明なカバーと、前記基板及び前記側壁及び前記透明なカバーにより形成されたチャンバーと、前記基板に設置した熱吸収体と、を含む。前記太陽集熱器の熱吸収体はカーボンナノチューブ複合構造体を含む。
【発明の効果】
【００１３】
従来の技術と比べて、本発明は次の優れた点を有する。第一に、本発明に利用したカーボンナノチューブ構造体は、良好な光吸収特性を有するので、本発明の太陽集熱器の光吸収率が高くなる。第二に、前記カーボンナノチューブ構造体は強い強靱性を有するので、本発明の太陽集熱器の耐久性が優れる。第三に、カーボンナノチューブ構造体は酸化し難いので、太陽集熱器を真空の雰囲気において製造する必要がないので、本発明の太陽集熱器のコストが低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽集熱システムの模式図である。
【図２】本発明の太陽集熱器の上面図である。
【図３】従来の太陽集熱器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
図１及び２を参照すると、本実施例の太陽集熱システム１００は、太陽集熱器１０と、該太陽集熱器１０に接続された貯蓄装置２０と、を含む。前記貯蓄装置２０は、前記太陽集熱器１０に生じた熱を貯蓄するために利用される。
【００１７】
前記太陽集熱器１０は、基板１１と、側壁１２と、透明なカバー１３と、熱吸収体１４と、複数の支持体１５と、を含む。前記基板１１は、第一表面１１１及び該第一表面に対向する第二表面１１２を含む。前記透明なカバー１３は、表面１３１を含む。前記側壁１２は、前記基板１１の周辺に沿って前記基板１１の第一表面１１１に垂直に立つように設置される。前記透明なカバー１３は、前記基板１１の第一表面１１１に対向して、前記側壁１２の前記基板１１に接触する側の反対側に設置される。前記基板１１と、前記側壁１２と、前記透明なカバー１３とは、チャンバー１６を形成する。前記複数の支持体１５は、前記チャンバー１６の中に設置されている。前記熱吸収体１４は、前記基板１１の第一表面１１１に設置されるように、前記チャンバー１６の中に設置されている。
【００１８】
前記基板１１は、例えば、金属、ガラス、ポリマーなどの熱伝導材料からなる。前記基板１１の厚さは、１００μｍ〜５ｍｍである。前記基板１１の形状に対しては特に制限がなく、三角形、四角形又は六角形の形状に形成されることができる。
【００１９】
前記透明なカバー１３は、ガラス、プラスチック、セラミック、ポリマーなどの透明な材料からなる。前記透明なカバー１３の厚さは、１００μｍ〜５ｍｍである。前記透明なカバー１３の形状に対しては特に制限がなく、三角形、四角形又は六角形の形状に形成されることができる。
【００２０】
前記側壁１２は前記透明なカバー１３を支持するために、前記透明なカバー１３及び前記基板１１の間に設置されている。前記側壁１２は、ガラス、プラスチック、ポリマーなどの材料からなる。前記側壁１２の厚さは、１００μｍ〜５００μｍであるが、１５０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。
【００２１】
前記チャンバー１６は真空又は大気で満ちている。本実施例において、前記チャンバー１６は大気で満ちている。さらに、前記基板１１の酸化を防止するために、前記チャンバー１６の中に、窒素や不活性ガスなどの断熱ガスも注入されることができる。
【００２２】
前記熱吸収体１４の厚さは、３μｍ〜２ｍｍである。前記熱吸収体１４はカーボンナノチューブ複合構造体を含む。前記カーボンナノチューブ複合構造体は、少なくとも一種の黒色材料及び複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブの重量パーセントは、８０％〜９９％である。前記黒色材料はカーボン又はグラファイトなどの光吸収材料である。前記複数のカーボンナノチューブは、ランダム、均一に前記黒色材料に分散している。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００２３】
前記熱吸収体１４は、次のように製造される。まず、黒色材料と、カーボンナノチューブと、有機溶液と、を含むペーストを提供する。本実施例において、前記ペーストは、５０重量％のカーボンナノチューブと、２０重量％のカーボン粒子と、３０重量％有機溶液と、を含む。前記有機溶液は、有機溶剤であるテルピネオールと、フタル酸ジブチルと、を含む。さらに、超音波振動法により前記ペーストにおける成分を均一に分散させることができる。次に、シルク印刷方法により、前記ペーストを前記基板１１の第一表面１１１に塗布して、前記有機溶液を蒸発させる。これにより、前記基板１１の第一表面１１１に、熱吸収体１４が形成されることができる。
【００２４】
前記支持体１５は、前記太陽集熱器１０の強度を増加するために設置されている。前記支持体１５は、ランダム、又は所定のパターンによって前記チャンバー１６の中に設置されることができる。隣接する前記支持体１５は、所定の距離で分離されている。前記支持体１５は、例えば、ガラス、プラスチック、ゴムなどの断熱材料からなる。
【００２５】
さらに、前記太陽集熱器１０は反射層１７を含む。前記反射層１７は、前記透明なカバー１３の表面１３１に設置されている。前記反射層１７は、可視光及び近赤外線光、紫外線光を前記透明なカバー１３から透過させ、前記熱吸収体１４で放射された遠赤外線光を反射することができるので、前記反射層１７を利用することにより、前記チャンバー１６の熱が外部へ放射されることを防止することができる。従って、前記太陽集熱器１０の光吸収率を高めることができる。前記反射層１７は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又は二酸化チタンからなる。前記反射層１７の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍである。
【００２６】
前記貯蓄装置２０は、循環液体が充填された複数のパイプ（図示せず）を含み、前記基板１１の第二表面１１２に設置されている。前記液体は、水やグリコールなどの液体である。
【００２７】
前記カーボンナノチューブ構造体は黒色であるので、太陽光に対して光吸収率が高い。太陽光は前記透明なカバー１３を透過して前記熱吸収体１４に達すると、太陽光の大部分は前記熱吸収体１４で吸収されて熱エネルギーに変化する。前記熱エネルギーは前記基板１１から前記貯蓄装置２０に伝送される。前記カーボンナノチューブ構造体は、良好な光吸収特性を有するので、前記太陽集熱器の光吸収率が高くなる。また、前記カーボンナノチューブ構造体は強い強靱性を有するので、本発明の太陽集熱器の耐久性が優れる。また、カーボンナノチューブ構造体は酸化し難いので、太陽集熱器を真空の雰囲気において製造する必要がないので、本発明の太陽集熱器のコストが低くなる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  太陽集熱器
１００  太陽集熱システム
１１  基板
１１１  第一表面
１１２  第二表面
１２  側壁
１３  透明なカバー
１３１  表面
１４  熱吸収体
１４３  カーボンナノチューブセグメント
１４５  カーボンナノチューブ
１５  複数の支持体
１６  チャンバー
１７  反射層
２０  貯蓄装置
【図１】
0005577045.tif 000002
【図２】
0005577045.tif 000003
【図３】
0005577045.tif 000004