(57)【要約】  本発明は、優れた太陽光（熱）吸収能力を有し、簡易な構造で、低コストかつ高性能の吸熱・蓄熱材として利用でき、さらに、太陽光（熱）吸収・調光能力を容易に変更できる太陽光（熱）吸収・調光資材として利用可能な太陽光（熱）吸収材を提供することを課題とする。当該太陽光（熱）吸収材は、比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の液体の媒体中にＣＩＥ−Ｌａｂ標色系（光源Ｄ６５）で測定したＬ＊値が３０以下である粒子を分散してなるものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の液体の媒体中にＣＩＥ−Ｌａｂ標色系（光源Ｄ６５）で測定したＬ＊値が３０以下である粒子を分散してなる太陽光（熱）吸収材。
【請求項２】
媒体が水、脂肪族モノアルコール、脂肪族ジアルコールおよび炭化水素よりなる群から選ばれたものである請求項１記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項３】
脂肪族モノアルコールが、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコールおよびヘキサンアルコールよりなる群から選ばれたものである請求項２記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項４】
脂肪族ジアルコールが、エチレングリコール、ポロピレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールよりなる群から選ばれたものである請求項２記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項５】
炭化水素が、パラフィン、ベンゼン、キシレンおよびクロルベンゼンよりなる群から選ばれたものである請求項２記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項６】
粒子がバイオマスの炭化物である請求項１ないし５のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項７】
バイオマスの炭化物が微多孔を有するものである請求項６記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項８】
バイオマスがバガスである請求項６または７記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項９】
粒子の粒子径が３ｍｍ以下である請求項１ないし８のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項１０】
媒体中に５０〜１２０℃の温度域に相転移温度を有する物質を媒体とは直接接触しない状態で存在させる請求項１ないし９のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収材。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収材からなる吸熱・蓄熱材。
【請求項１２】
請求項１１記載の吸熱・蓄熱材を開口部が光透過体で被覆された容器に充填されてなる吸熱・蓄熱構造体。
【請求項１３】
吸熱・蓄熱材層の厚みが、５５０ｎｍの光の透過率が１０％以下となる厚みである請求項１２記載の吸熱・蓄熱構造体。
【請求項１４】
太陽熱を吸収し、蓄熱するものである請求項１２または１３記載の吸熱・蓄熱構造体。
【請求項１５】
請求項１２ないし１４のいずれかの項に記載された吸熱・蓄熱構造体を含み、該吸熱・蓄熱構造体に充填された吸熱・蓄熱材の媒体が水である太陽熱温水器。
【請求項１６】
請求項１２ないし１４のいずれかの項記載の吸熱・蓄熱構造体で蓄熱した熱を吸収式冷凍機または吸着式冷凍機の熱源とした冷房システム。
【請求項１７】
請求項１２ないし１４のいずれかの項記載の吸熱・蓄熱構造体で蓄熱した熱を温度差発電の熱源とした発電システム。
【請求項１８】
中空部を備え、上面及び下面のうち少なくとも一面が透光性を有する板状体の中空部に請求項１ないし１０のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収材が充填されてなる太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項１９】
太陽光（熱）吸収材が外部機器との間で循環する請求項１８記載の太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項２０】
外気の状況を検知する検知手段と、該外気の状況に基づいて太陽光（熱）吸収材の吸光度を調整する調整手段とをさらに備えた請求項１８または１９記載の太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項２１】
外気の状況が照度及び／又は温度である請求項２０記載の太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項２２】
太陽光（熱）吸収材が吸収した太陽熱を温水・温風又は冷水・冷風に変換する変換手段をさらに備えた請求項１８ないし２１のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項２３】
窓ガラス、瓦または屋根材のいずれかである請求項１８ないし２１のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収・調光資材。
【請求項２４】
請求項１８ないし２２のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収・調光資材を壁及び／又は天井に使用したことを特徴とする農業・園芸施設。
【請求項２５】
請求項１８ないし２２のいずれかの項記載の太陽光（熱）吸収・調光資材を壁、窓、屋根又は屋上の少なくとも一部に使用したことを特徴とする住宅・建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光（熱）の吸収能力に優れた太陽光（熱）吸収材に関し、さらに詳細には、この太陽光（熱）吸収材を利用した、吸熱材と蓄熱材とが一体化され、吸熱材からの熱の放散が少なく、太陽熱の吸収効率に優れた吸熱・蓄熱材、およびこれを利用した吸熱・蓄熱構造体、冷房システムまたは発電システムに関する。
また本発明は、上記太陽光（熱）吸収材を利用した、太陽光（熱）の吸収・調光能力に優れるとともに、この吸収・調光能力を容易に変更することが可能な太陽光（熱）吸収・調光資材、農業・園芸施設および住宅・建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の地球温暖化、化石燃料の枯渇など、地球全体が大きな問題に直面しているが、今後の持続的発展を可能とするために、太陽熱の利用が大いに期待されている。太陽熱の利用としては、従来から太陽熱温水器により水から湯に変換して、そのままシャワーや風呂などで利用したり、その温熱を利用した発電や冷房が行われている。【０００３】
太陽熱温水器としては、例えば、集熱部と蓄熱部が一体となった汲み置き式温水器、集熱部から蓄熱部を分離した自然循環式温水器、或いは強制循環式温水器が知られている。これらは形式が色々異なるが、基本的には太陽熱の吸熱材（集熱板）とそこで集めた熱を蓄熱材（一般的に水）に伝導して蓄熱する機能よりなる。従来より、太陽温水器において、その性能を向上させるために、太陽熱の吸収効率を上げること、集熱板からの放熱を抑えること、蓄熱部の温度を上げることなどが検討され、一方で製造コストの抑制も図られてきた。【０００４】
その中でも最も注力されたのは太陽熱の吸熱材であり、これまで、地表に到達する太陽光のスペクトル（紫外線、可視光線、赤外線）のうち、量的に多い２．５μｍ以下の光を吸収する黒色の材料、例えば、酸化クロム（ブラッククロム）、酸化ニッケル（ブラックニッケル）、酸化銅、亜鉛酸化物、酸化鉄等の酸化金属化合物などの黒色の無機化合物や有機物が開発されてきた（特許文献１ないし４）。しかしながら、これらはいずれも高価であり、上記製造コストの抑制への要請に反するものであった。【０００５】
また、蓄熱部の温度を上げるためには、太陽光の集光面積を上げることと集熱板からの放熱を抑えることが最も効果的であるということで、色々な提案がなされてきた（特許文献５ないし１６）。【０００６】
しかし、これらはいずれも基本的には同じ原理に基づくものであり、画期的に高性能化、低価格化、小型化することは出来なかった。つまり、これまで提案されてきた太陽熱温水器の構造では、太陽光の吸収効率を向上させ、集光板の温度を上げることが蓄熱部への伝熱性能の向上のためには不可欠である。しかしながら、そうすると逆に集光板からの放熱（黒体放射∝σＴ４）の増加が避けられなくなる。この放熱を抑制する為に、選択吸収膜を設置したり、集光板の設置した空間を真空にしたり、希ガスを封入したりすることが必要になり、装置の複雑化、大型化、高価格化を招いていた。【０００７】
このように、これまでの太陽熱温水器では、高性能化を実現するために、設備の複雑化、大型化、特殊材料の使用などが必要となり、これに伴って製造コストが上昇するため、必ずしも十分に普及するには至っていないのが実情であった。【０００８】
一方、植物の栽培には、光量、温度、湿度、養分、水、或いは風などの適当なストレスが必要である。特に、光量、温度は外部環境に大きく依存し、地理的要因、季節要因で栽培できる作物の種類や収量は大きく制限される。緯度の低い亜熱帯・熱帯では太陽光の量を如何に制限するか或いは栽培に適した温度にするかが極めて重要であり、地理的条件に合っていない作物の栽培はあきらめざるを得ないのが現状である。また、寒帯では栽培に適した温度にするのに多大なエネルギーコストを要し、また、光量を確保するのに多大な電気エネルギーを必要とする。
下記の特許文献１７乃至１９には、多大な太陽光（熱）を制限するために、遮光フィルム・シートなどを作物や農業ハウスにかけることが記載されている。これらの太陽光（熱）吸収・調光資材は太陽光を制限する物質を農業フィルム・シートに練りこんだものであり、常に一定の比率で太陽光線をカットする。それにもかかわらず、太陽光（熱）吸収・調光能力を変更することができない。したがって、朝方や夕方および曇りの日などの日射量の少ない時間帯でさえも一定量の太陽光をさえぎるために、作物の栽培に適した光量にはるかに届かず作物の生育にむしろ逆効果になってしまうという問題がある。【０００９】
また、住宅や建築物も日中の日射によって屋根や壁が加熱され、内部の住空間の温度が上がり、住居環境が悪化する。温度上昇を低下させるために空調を行えば、そのための電気エネルギーは膨大となり、ひいては地球温暖化を促進するという悪循環をもたらしている。
下記の特許文献２０乃至２２には、これを防ぐための窓の日射を制限する断熱フィルムが記載されている。これらの太陽光（熱）吸収・調光資材も、太陽光（熱）吸収・調光能力を変更することができないので、日射量の少ない秋冬や曇りの日などではむしろ障害になってしまうという問題がある。さらに、建物の壁、屋根の断熱材や断熱方法などについて改良が行われているが、こうした断熱方法は、パッシブの断熱方法のために断熱材自体の温度が上がり、それにつれて断熱効果は経時的に低下してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−９９４９７号公報
【特許文献２】特開平７−１３９８１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３３６９６０号公報
【特許文献４】特開２００６−２１４６５４号公報
【特許文献５】特開２００８−１３８８９９号公報
【特許文献６】特開２００４−１７６９６６号公報
【特許文献７】特表２００８−５４２６８１号公報
【特許文献８】特表２００２−５１７７０７号公報
【特許文献９】特開２０００−８８３５９号公報
【特許文献１０】特開２００８−１３３９９１号公報
【特許文献１１】特開平５−５２４２７号公報
【特許文献１２】特開平６−１３７６８８号公報
【特許文献１３】特開２００４−１７６９６６号公報
【特許文献１４】特開２００５−２６５２５１号公報
【特許文献１５】特開２００４−１１６９６４号公報
【特許文献１６】特表平１１−５１２１７３号公報
【特許文献１７】特開２００４−６５００４号公報
【特許文献１８】特開２００９−４５０２７号公報
【特許文献１９】特開２００６−３４０６７５号公報
【特許文献２０】特開２００１−２８７２９１号公報
【特許文献２１】特開２００６−１４４５３８号公報
【特許文献２２】特開２００９−１６９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、優れた太陽光（熱）吸収能力を有する太陽光（熱）吸収材を開発し、これを利用して、簡易な構造で、低コストかつ高性能の吸熱・蓄熱材とし、さらにはこの吸熱・蓄熱材により発生させた温熱を利用した太陽熱温水器や冷房システム、発電システムなどを提供することを課題とする。
また本発明は、上記太陽光（熱）吸収材を利用して、太陽光（熱）吸収・調光能力を容易に変更することができる太陽光（熱）吸収・調光資材を提供すること、および、不要な冷暖房のエネルギーを節約することができ、化石燃料の節約や地球環境の保全に貢献する農業・園芸施設や住宅・建築物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、バイオマスの炭化物などの粒子を水などの媒体に分散させた分散物は、優れた太陽光（熱）吸収・調光能力を有しており、これを吸熱・蓄熱材として利用すれば、従来の太陽熱温水器の概念を全く覆し、蓄熱材中に吸熱材を分散させて一体化した構造となって、構造の簡易化、低コスト化、高性能化という相矛盾する要求を全て満足し得ることを見出した。
また、粒子の種類、サイズ又は分散濃度を変化させることにより、太陽光（熱）吸収・調光能力を容易に変更できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１３】
すなわち本発明は、比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の液体の媒体中にＣＩＥ−Ｌａｂ標色系（光源Ｄ６５）で測定したＬ＊値が３０以下である粒子を分散してなる太陽光（熱）吸収材である。【００１４】
また上記太陽光（熱）吸収材において、粒子としてバガスなど微多孔を有するバイオマスの炭化物を用いたものである。このように微多孔を有することで、粒子の分散性の向上や太陽光（熱）の吸収性の向上をもたらすことができる。さらに、バイオマスを利用することで、安全性が高く、また環境に対する負荷を小さくすることができる。【００１５】
また本発明は、上記太陽光（熱）吸収材からなる吸熱・蓄熱材である。【００１６】
また、上記吸熱・蓄熱材が開口部を光透過体で被覆された容器に充填されてなる吸熱・蓄熱構造体である。【００１７】
また、上記吸熱・蓄熱構造体を利用した太陽熱温水器、冷房システム、発電システムである。【００１８】
さらに本発明は、中空部を備え、上面及び下面のうち少なくとも一面が透光性を有する板状体の中空部に上記太陽光（熱）吸収材が充填されてなる太陽光（熱）吸収・調光資材である。【００１９】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材において、太陽光（熱）吸収材が外部機器との間で循環する構成としたものである。
これにより、粒子を太陽光（熱）吸収材内に均一に分散させることができ、また太陽光（熱）吸収材に吸収蓄熱した太陽熱を別途利用できる。【００２０】
また上記太陽光（熱）吸収・調光資材において、外気の状況を検知する検知手段と、該外気の状況に基づいて太陽光（熱）吸収材の吸光度を調整する調整手段とをさらに備えたものである。
これにより、外気の状況に応じて吸収・調光する太陽光（熱）を調整することができるので、時刻、天候、季節等の影響を受けず一定の日射量に制御することができる。【００２１】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材において、外気の状況が照度及び／又は温度であるものである。【００２２】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材において、前記太陽光（熱）吸収材が吸収した太陽熱を温水・温風又は冷水・冷風に変換する変換手段をさらに備えたものである。
これにより、太陽光（熱）吸収材に吸収蓄熱した太陽熱を有効に利用することができる。【００２３】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材が、窓ガラス、瓦、屋根材のいずれかであるものである。【００２４】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材を壁及び／又は天井に使用した農業・園芸施設である。
これにより、農業・園芸施設において不要な冷暖房のエネルギーを節約することができ、化石燃料の節約や地球環境の保全にも大きく貢献することができる。【００２５】
また、上記太陽光（熱）吸収・調光資材を壁、窓、屋根又は屋上の少なくとも一部に使用した住宅・建築物である。
太陽光（熱）吸収・調光資材が、きわめて優れた断熱材として機能することで、室内の温調に要するエネルギーを飛躍的に低減できる。その結果、住宅・建築物において不要な冷暖房のエネルギーを節約することができ、化石燃料の節約や地球環境の保全にも大きく貢献することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の太陽光（熱）吸収材は、優れた太陽光（熱）吸収能力を備えたものであり、さらに、無害なバイオマス由来の炭化物粒子を使用することにより、廃棄物の有効利用になるとともに環境に対する負荷を低減できる。またこれを吸熱・蓄熱材として利用した場合、吸熱材の粒子が蓄熱材の液体中に分散している構造であり、吸熱材の温度上昇に伴い、直接その周りに存在する蓄熱材に伝熱されるため、伝熱過程での熱の損失を抑制できる。従来であれば、吸熱材は吸熱による温度上昇に伴い、吸熱材自体からの黒体放射による熱の散逸が避けれらなかったが、本発明では吸熱材が蓄熱材中に分散しているため、吸熱材からの放熱も全て蓄熱材に吸収されることになる。このように、伝熱過程での熱の損失がなく、かつ外部への無駄な熱の散逸がないため太陽熱の吸収効率が高い。【００２７】
さらに、高温の熱を得るために、従来では面積の大きい集光板と面積の小さい蓄熱槽が組み合わせられていたが、集熱板の面積を大きくするに伴い放熱量も大きくなるため、その為の対策を要するという悪循環に陥っており、効率性やコストの面から必ずしも十分なものとはいえなかった。これに対し、本発明では、蓄熱温度は吸熱・蓄熱材層の厚みによって調整できるため、極めて簡便かつ低コストで高温の熱を得ることが可能である。【００２８】
また本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、粒子の種類、サイズ又は分散濃度を変化させることにより、太陽光（熱）吸収・調光能力を容易に変更することができる。また、農業・園芸施設や住宅・建築物に利用することにより、不要な冷暖房のエネルギーを節約することができ、化石燃料の節約や地球環境の保全にも大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の吸熱・蓄熱構造体の一実施形態を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の冷房システムを示す図である。
【図３】本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は透視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図である。
【図４】実施例２における擬似太陽吸収試験の方法を示す模式的な図である。
【図５】実施例３における吸収特性試験の結果を示す図である。
【図６】実施例４における温度上昇試験の結果を示す図である。
【図７】実施例５における各炭化温度によるバガス炭のＳＥＭ写真であり、（ａ）３００℃、（ｂ）４００℃、（ｃ）５００℃、（ｄ）６００℃、（ｅ）７００℃、（ｆ）８００℃である。。
【図８】実施例５における、バガス炭の炭化温度とＵＶ−ＶＩＳ領域での透過率との関係を示す図である。
【図９】実施例６におけるバガス炭分散濃度とＵＶ−ＶＩＳ領域での透過率との関係を示す図である。
【図１０】実施例７における疑似太陽光の照射時間と吸収材の温度上昇率との関係を示す図である。
【図１１】実施例７におけるバガス分散濃度と太陽光（熱）吸収材の温度上昇率との関係を示す図である。
【図１２】実施例８における擬似太陽光の強度と太陽光（熱）吸収材の透過率との関係を示す図である。
【図１３】実施例８において、外気照度が変化した場合にハウス内の照度を３００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２に保つために必要なバガス炭分散濃度を示す図である。
【図１４】実施例９において、太陽光（熱）吸収・調光資材を戸建て住宅の断熱材として使用した例を示す模式図である。
【図１５】実施例１０において、太陽光（熱）吸収・調光資材を戸建て住宅の断熱材として使用した場合の冷房負荷の低減状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の太陽光（熱）吸収材は、比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の液体の媒体中にＣＩＥ−Ｌａｂ標色系（光源Ｄ６５）で測定したＬ＊値が３０以下である粒子を分散させたものである。
【００３１】
本発明で用いる媒体（分散液）は、比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の常温で液体のものであり、このような比熱、融点の範囲とすることにより、使用媒体の量も適正化が可能で且つコスト的にも有利となる。又、融点は５℃以下とすることによって多くの場所、時間帯で使用可能とすることができる。具体的には、水、脂肪族モノアルコール、脂肪族ジアルコールおよび炭化水素等が例示できる。水は、そのままでも良好に使用できるが、融点を下げるためまたは細菌等の増殖を抑えるために、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化ストロンチウム、塩化リチウム、塩化アンモニウム、塩化バリウム、塩化鉄、塩化アルミニウム等の金属塩化物或いは同系列の臭化物等の無機化合物やエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、蔗糖、ブドウ糖、酢酸、蓚酸、コハク酸、乳酸等の有機化合物を分散・溶解して用いてもよい。脂肪族モノアルコールとしては、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキサンアルコール等が挙げられる。脂肪族ジアルコールとしては、エチレングリコール、ポロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが例示できる。炭化水素としては、パラフィンやベンゼン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素または塩素化芳香族炭化水素が挙げられる。これらの中でも、安全性や取り扱い容易さ、腐食性のなさ、低価格という点から水が最も好ましいが、高温の熱が必要な場合は沸点の高いエチレングリコール、グリセリン、或いはこれらと水の混合溶液等が用いられる。
【００３２】
一方、粒子は、太陽光（熱）を吸収するために色は黒いほうが良く、物体の色調を表現する国際規格であるＣＩＥ−Ｌａｂ表色系で表せば、物体の白さと黒さの基準であるＬ＊値（Ｌ−値）が３０以下であり、好ましくは２８以下、更に好ましくは３〜２５である。Ｌ＊値は、０が黒体を表しすべての光を吸収する基準であり最も好ましいが、この値を０にするには非常にコストもかかり、且つ、歩留まりも悪い。そのＬ＊値からわかるように、粒子自体でも太陽光の吸収はできるが吸収の程度の調整や吸収した熱の利用には不適当である。そこで、本発明では吸収の程度の調整や吸収した熱の利用を可能にするため、粒子を上記媒体に分散して使用する。具体的には、バイオマスの炭化物、市販されているカーボンブラック、カーボンナノチューブ、鉄黒、銅-鉄黒、その他の有機顔料や無機顔料等が例示できる。しかし、鉄黒、銅-鉄黒、その他の有機顔料や無機顔料等を使用する場合は安全性や媒体への分散性などに十分に留意することが重要である。一方、バイオマスの炭化物は安全性に優れるとともに、上記媒体に対する分散性に優れ、また環境に対する負荷が小さいために好適に用いられ、例えば、さとうきびの絞り粕、コーヒーの絞り粕、豆乳の絞り粕、籾殻、米ぬか、酒等の発酵後の絞り粕（もろみ）、各種天然繊維、木材等の炭化物が挙げられる。こうしたバイオマスは人工のものと異なり、生命現象に起因する微細な空孔(ボイド)構造を有する。このボイド構造は炭化後も残り、嵩比重を低下させ媒体中への分散性や太陽光（熱）吸収・蓄熱特性を向上させる。ボイド（微多孔）の大きさは、バイオマスの種類によってもまた炭化条件によっても調整可能であるが、本発明の用途に使用する場合は、孔の開口部の長径が高々１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍである。ボイド（微多孔）の比率（面積比）は少なくとも１０％、好ましくは２０〜７０％である。このようなバイオマスの炭化物は、公知の方法に従って製造することができ、例えば、さとうきびの搾り粕であるバガス（bagasse）の炭化物の粒子は以下の方法によって製造することができる。
【００３３】
サトウキビ畑から収穫されたサトウキビは根、葉、頭部分が切り落とされた形で製糖工場へ入荷される。その後、熱水や蒸気をかけながら、金属ローラーを数回通してサトウキビを圧搾し砂糖汁を絞る。そうするとほぼ糖分のない絞り粕（バガス）が出来てくる。このバガスは水分を含んでいるので、炭化の前に１００℃以上の温度で乾燥する。乾燥時には、バガスの変質を抑えるために窒素等非酸化性の雰囲気中で行う方が好ましい。乾燥後は、通常の電気炉などでやはり窒素雰囲気で加熱炭化する。炭化の熱源としては外部加熱の熱源やバガスの一部を燃焼させて発熱させる自己燃焼熱源などを利用する。実験室で行う場合は、マッフル型の電気炉で窒素ガスを流しながら、常温から５〜５０℃程度の昇温速度で加熱しながら所定の温度、通常２００℃以上、好ましくは３００〜１０００℃、更に好ましくは４００〜９００℃まで加熱する。昇温速度が５０℃より速い場合は、不均一な温度分布になりやすく、又、５℃より遅い場合は経済的に不利である。所定の温度に到達したら、その温度で一定時間、例えば少なくとも１時間、好ましくは２〜５時間加熱を続ける。加熱時間が１時間よりも短い場合は加熱の部分的な斑がある場合が多く、長すぎると経済的に不利なるばかりか品質的な劣化が見られる。加熱後も窒素を流しながら自然冷却で室温まで冷却することが好ましく、このようにしてバガスを原料とした黒色の炭が得られる（バガス炭）。このバガス炭を、ブレンダー等で粉砕処理し、必要に応じ分級することにより、バガス炭化物の粒子が得られる。
【００３４】
上記粒子は、媒体への分散性の点から、嵩比重が０．３以下、好ましくは０．０５〜０．２ｇ／ｍｌ程度であることが好ましい。なお、嵩比重は、ＪＩＳＫ７３６５−１９９９（規定漏斗から注ぐことが出来る材料の見掛け密度の求め方：ＩＳＯ６０：１９７７）により測定した値である。
【００３５】
また、上記粒子は、粒子径が３ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１ｍｍであり、この範囲であると媒体への分散性が良好となる。このような粒子径を持つ粒子は、篩で分級することによって得られる。つまり、３ｍｍ以下の粒子は６メッシュの篩で通過したものを集めることによって得られ、又、０．０１〜１ｍｍの粒子は、１６メッシュの篩を通過して１７０メッシュの篩の上に回収されたものを集めることによって得ることが出来る。正確な個々の粒子の粒子サイズは顕微鏡によって観察できるが、形状の多様性によって誤差が生じる場合があるため、実用上は上記の篩を使って適したサイズの粒子を回収して使用することが好ましい。
【００３６】
本発明の太陽光（熱）吸収材においては、媒体に対して、粒子を通常０．０１〜５質量％、好ましくは０．１〜１質量％程度、更に好ましくは０．３〜０．７質量％（以下、単に「％」で示す）分散させればよい。本発明の特徴は、バイオマス炭粒子であれば、極めて低濃度の分散でも十分な太陽熱吸収・蓄熱効果および太陽光（熱）吸収・調光効果が見られることである。媒体中に粒子を分散させるにあたっては、常法に従って行うことができ、例えば、各種の攪拌羽を有する回転羽式攪拌機、振動板を有する振動式攪拌機、回転することによって攪拌する回転式攪拌機、液流を起こす或いは衝突させることによって攪拌する液流式攪拌機、ボールミル、回転スクリューを有するエクストルーダーなどの攪拌機等を用いて分散させることができる。一般に、粒子の分散密度が大きく媒体の粘度が大きい場合は、回転羽式攪拌機、エクストルーダーなどを使用するが、粒子の分散密度が低く媒体の粘度が低い場合は、エクストルーダー以外の攪拌機ならばすべて使用可能である。また分散の程度は分散体の外観によって容易に判断可能である。
【００３７】
本発明の太陽光（熱）吸収材には、さらに５０〜１２０℃の温度域に相転移温度を有する物質を媒体とは直接接触しない状態で存在させることもできる。例えば、太陽光（熱）吸収材を吸熱・蓄熱材として太陽熱温水器などに使用する場合、日射による集熱時間と給湯・冷暖房の必要な時間が必ずしも一致しない場合がある。そのような場合に、例えば、５０〜１２０℃、好ましくは７０〜１２０℃の温度域に相転移温度を有する物質を媒体とは直接接触しない状態で存在させると、これらの物質に蓄熱された熱を夜間に利用することが可能となる。このような物質として、所謂蓄熱材を使用することができ、例えば、パラフィン、ポリエチレンワックス、ポリエチレン、アルファオレフィンコポリマー、エチレンメタクリレートコポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー、変性ポリエステル、ポリカプロラクトン、ポリブチルサクシネート、ポリエチレンサクシネート、或いはこうしたポリマーの２種以上のアロイ、或いは上記の温度域に融点を持つ低分子化合物が上げられるが、成形性や操作性、安全性の点でポリマー、オリゴマー領域の分子量を有する物質、例えば、ポリエチレン、アルファオレフィン、エチレンビニルアルコールコポリマー、変性ポリエステル等を使用するのが好ましい。これらの物質を媒体中に直接接触しない状態で存在させるためには、上記物質の融点より高い物質に含有する方法、例えばカプセル化法、チューブに詰める方法、袋に詰める方法などに色々な方法が採用できる。また、蓄熱材の種類や量は、用途や性能によって適宜決めることが出来る。例えば、夜間に多くの熱を使用する場合は使用量を多くし、高温の熱が必要な場合は高温の融点を持つ蓄熱材を使用する。
【００３８】
本発明の吸熱・蓄熱材は、上記太陽光（熱）吸収材からなるものであり、上記比熱が０．４〜１．４ｃａｌ／ｇ／℃であり、融点が５℃以下の液体の媒体中に上記ＣＩＥ−Ｌａｂ標色系（光源Ｄ６５）で測定したＬ＊値が３０以下である粒子を分散させたものである。このように吸熱材の粒子が蓄熱材の液体媒体中に分散しており、吸熱材の温度上昇に伴い、直接吸熱材の周りに存在する蓄熱材に伝熱されるため、伝熱過程での損失が少ない。また従来であれば、吸熱材は吸熱による温度上昇に伴い、吸熱材自体からの黒体放射による熱の散逸が避けられなかったが、本発明は吸熱材が蓄熱材の中に分散しているため、吸熱材からの放熱も全て蓄熱材に吸収されることになり、外部への無駄な熱の散逸がないため吸収効率が高い。
【００３９】
本発明の吸熱・蓄熱構造体は、上記吸熱・蓄熱材が開口部を光透過体によって被覆された容器に充填された構造となっている。図１は本発明の吸熱・蓄熱構造体の一実施形態を示す模式的な断面図である。１は吸熱・蓄熱構造体全体、２は容器、３は光透過体、４は断熱材、５は吸熱・蓄熱材である。容器２の材質は金属、ガラス、樹脂等であり、発泡スチレン、発泡ウレタン、等の有機発泡材やガラス繊維、無機繊維等の断熱材で被覆されていることが好ましい。また、光透過体３としては、ガラス等が使用され、容器２に気密的に取り付けられ、その内部に吸熱・蓄熱材５が満たされている。勿論、蓄熱した媒体から放射される熱線を反射する選択透過膜を付けていても良い。吸熱・蓄熱層の厚み（液深）は、５５０ｎｍの光の透過率が１０％以下となる厚みとすればよく、好ましくは５％以下となる厚み、更に好ましくは1％以下となる厚みである。例えば、バガス炭粒子を水に分散した場合、０．３質量％程度の分散濃度でも、厚さが１０ｍｍあれば、ほぼ９９％以上の太陽光（熱）を吸収することが可能である。光の透過率が１０％を超えると、太陽光（熱）の吸収にはほぼ問題はないものの、設置された架台や屋根が加熱されるなどの問題が生じる場合がある。本発明の吸熱・蓄熱構造体においては、蓄熱温度は吸熱・蓄熱材料層の厚みを薄くするほど高くなるため、簡便かつ低コストに蓄熱温度の調整を行うことが可能である。
【００４０】
上記吸熱・蓄熱構造体で蓄熱された熱を種々の太陽熱利用装置に利用することができる。例えば、上記媒体として水を使用した場合には、加熱された吸熱・蓄熱材から粒子を濾過等の公知の分離手段によって取り除くことにより、太陽熱温水器としてそのままシャワーや風呂などに利用することができる。
【００４１】
また、蓄熱した熱を吸収式冷凍機または吸着式冷凍機の熱源とすることによって冷房システムとして利用することができる。図２は本発明の太陽熱吸収・蓄熱材によって集熱された温水等の熱媒を高温側熱源として利用した吸収式冷凍機の一形態を示す図である。１１は本発明の吸熱・蓄熱構造体、１２は熱媒体管、１３は再生器、１４は凝縮器、１５は熱交換器、１６は吸収器、１７は蒸発器、１８は吸収剤ポンプ、１９は冷媒ポンプ、２０は冷却水管、２１は媒体、２２は吸収剤、２３は冷媒液を表す。要求される高温側の熱源温度は、吸収式冷凍機の方式によっても変わるが、少なくとも６５℃、好ましくは７０℃程度である。上限は特に制限されない。例えば、図２のような方式の多段効用方式であれば、熱源温度が高温であれば２段効用、３段効用・・・とより効率的な冷凍機にすることができる。
【００４２】
さらに蓄熱した熱を温度差発電の熱源として利用することによって太陽熱を利用した発電システムとすることができる。温度差発電は、例えば、海洋温度差発電のように高温側の熱源で低沸点の溶媒を蒸発・膨張させてその機械エネルギーでタービンを回して発電をおこなう方式である。
【００４３】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、上記太陽光（熱）吸収材が、中空部を備えた板状物の中空部に充填されてなるものである。図３に、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材３０の一実施形態の概略図を示す。図３（ａ）は本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材３０の透視図、図３（ｂ）は同上面図、図３（ｃ）は同正面図、図３（ｄ）は同側面図である。太陽光（熱）吸収・調光資材３０は、板状物３１の中空部に太陽光（熱）吸収材３２が充填された構造であり、上面３１ａおよび下面３１ｂのうち、少なくとも一方は透光性を有する。
【００４４】
太陽光（熱）吸収材３２が充填される中空部の厚さｄ（上面と下面の距離）は目的や要求性能によって任意に設定できるが、太陽光の吸収には通常高々２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍである。空間の厚みが厚ければ、それだけ重量が大きくなり設置などに負担になる。また、余りに薄ければ粒子の分散状態が不均一になることがある。
【００４５】
板状物３１は、ガラス板や、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、ポリビニルブチラール、ポリ４−メチルペンテン−１等の熱可塑性ポリマーまたはメラミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂等から形成される樹脂板などから構成される。板状物３１を構成するガラス板や樹脂板の厚みは薄い程、小型・軽量化、低コスト化できるが、強度や耐久性等の関連もあるので、通常１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、特に面積が、例えば１ｍ２以下のような場合は２ｍｍ以上５ｍｍ以下でも十分である。尚、板状物３１の中空部の厚さを維持するために、部分的に強化材（リブ）を使用することも好ましい。このリブは内部に充填した分散液の流路を制御することにもなり好ましい。板状物３１の上面３１ａおよび下面３１ｂのうち、少なくとも一方は、透光性を有することが必要であるが、両方に透光性を有する板状物３１を設置すれば、透過光を得ることが可能である。板状物３１は、常法に従って、構成するガラス板や樹脂板を接合したり、樹脂原料から一体成型することにより得られる。太陽光（熱）吸収材３２を板状物３１に充填するにあたっては、板状物３１を構成するガラス板等の一面を残して成形し、そこから太陽光（熱）吸収材３２を充填した後、残りのガラス板等を接合して密封したり、一体成型された板状物３１に開口部を設け、そこから太陽光（熱）吸収材３２を充填した後、開口部を閉塞する方法などが挙げられる。
【００４６】
このような構造の本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材３０は、粒子を媒体中に分散させることによって、太陽光（熱）の効率的な吸収が可能となり、且つ吸収した粒子からの黒体放射による熱の放出が粒子を分散している媒体に吸収されるために外部への熱の放出を極力抑えることができ、太陽光（熱）吸収効率が極めて高くなる。例えば、バガス炭粒子を０．５質量％分散したエチレングリコール液では、太陽光（熱）吸収材が充填される空間の厚さが５ｍｍあれば、擬似太陽光として多用されているメタルハライドランプの光を９９％以上吸収することがわかっている。これは、図４に示す方法で測定できる。
【００４７】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材において、太陽光（熱）吸収材３２中の粒子の分散濃度は、太陽光（熱）を吸収或いは透過率の制御ができるものであれば良く、また、対向する板状物３１の空間の厚さによっても異なるので、一律に限定できないが、通常、太陽光（熱）を９９％以上吸収する場合は、少なくとも０．５質量％が必要である。
【００４８】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、これと接する外気の状況に基づいて、太陽光（熱）吸収材の吸光度を調整することもできる。ここでいう外気の状況としては気温、日射量などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。気温、日射量は、パソコンに自動入力可能な記録計付きの温度計や日射量計などで検知することができる。太陽光（熱）吸収材の吸光度を調整するためには、粒子の分散濃度や厚さを変化させればよいが、分散濃度を変化させるほうが現実的である。具体的には、粒子の濃度を数段階に変化させた調整用の太陽光（熱）吸収材と希釈用の水の貯槽を用意しておき、これらの貯槽にそれぞれ付設した送液ポンプの流量を変えることで、粒子の分散濃度を変化させることができる。すなわち、外部の照度が大きいとき（明るいとき）には、分散濃度の高い太陽光（熱）吸収材の送液量を増やして粒子の分散濃度を大きくすることにより、太陽光（熱）吸収・調光資材を透過する透過光の量を減少させる。一方、外部の照度が不足する場合には、添加する水の量を増やして粒子の分散濃度を小さくすることにより、太陽光（熱）吸収・調光資材を透過する透過光の量を増加させる。なお、粒子の分散濃度の測定は一定の流路幅（例えば、１０ｍｍ）を有する透明部分を作り、所定の波長（例えば、５５０ｎｍ）の光を通してその吸光度を測定することによって求めることができる。このようにして、外気の状況に基づいて太陽光（熱）吸収材の吸光度を調整することにより、太陽光（熱）吸収・調光資材を透過する日射量を一定にすることができる。
【００４９】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、窓ガラス、瓦または屋根材の形態とすることができる。具体的には、光を通す二重構造の窓ガラスの中間に太陽光（熱）吸収材を含有せしめて窓ガラスとして使用できる。このことによって、透明性の調整、日射量の調整や室内温度の調整が可能となる。これは、従来知られているホトクロミック材料よりも安価で且つ駆動電力を必要としないなど多くの特徴をもつ。また、瓦や屋根材の形態とする場合、例えば、光を通す瓦や平板式の屋根材の中間層に本発明の太陽光（熱）吸収材を含有させることも可能である。それによって、屋根からの日射量の調整や、温度の調整が可能となる。従来は、例えば、屋根から太陽光を入れる場合は、固定式のガラス板を使っていたが、これでは夏の暑い日でも太陽光が部屋に入り屋内の温度が上がるという問題があるが、本発明では、太陽光（熱）吸収材中の粒子の含有率を調整し、吸光度を制御することが出来るため、夏場は日射を遮り、冬場は日射を入れることが容易に可能となる。
【００５０】
また、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、農業・園芸施設の壁、天井等に設置することができ、あるいは農業・園芸施設の天井材や壁材の形態とすることもできる。太陽光（熱）吸収材は太陽光（熱）の吸収効果や制御調整効果を持つため、農業・園芸施設に入射する太陽光（熱）を制御して、例えば、施設内部の高温化を抑制したり、光の量を調整することができる。沖縄では、夏場の日中の太陽光線の量は２５００μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃ（マイクロモル／平方ｍ／秒）になるが、夏野菜の必要日射量は２００〜３００μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃであり、日中の日差しが強すぎて夏野菜が殆ど栽培できない。しかし、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材を農業・園芸施設の天井材や壁材としたり、外壁、屋根等に設置することにより、日射量の調整ができれば、十分に栽培が可能になる。また、太陽光（熱）吸収材の内部に分散した粒子の量を変化させ吸光度を調整することによって、太陽光の透過率の調整が可能であることは前述したが、この機能を利用すれば、朝夕の日射量の少ない場合は、分散濃度を薄くして太陽光線の透過量を上げて、日中の日射量の大きい日中では分散濃度を上げて透過量を下げることによって、内部に到達する太陽光の量を適度な量に調整できるという大きな特徴を有する（図１２参照）。
【００５１】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、一般住宅や建築物の窓、壁、屋根、または屋上に設置することもでき、このことによって、太陽光（熱）による住宅や建築物の加熱を大幅に抑えることができる。例えば、窓に設置することによって、日差しの量の調整が可能となる。また、壁、屋根または屋上に設置すれば、極めて高性能の断熱材として機能する。
すなわち、上記したように、粒子を分散液中に分散させ、その濃度を任意に調整し吸光度を制御できるようにしたことによって、太陽光（熱）の透過率を調整できるという大きな機能を発現させることができる。この調整機能を日中の日射量と連動させると、日射量の調整や日射時間を任意に調整することができるようになる。これは、農業・園芸施設や一般住宅、建築物の新しい日射量、日射時間或いは室内環境調整方法である。
【００５２】
本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材における太陽光（熱）吸収材は、板状物の中空部内に留めておくことも可能であるが、タンクなどの外部機器との間で循環させることも可能である。循環には、通常はポンプを使うが、太陽光（熱）を吸収して温度上昇した媒体の比重の変化を利用した自然循環も可能である。循環させることによって、太陽光（熱）吸収材に吸収蓄熱した太陽熱を別途利用できる。
【００５３】
また、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材に含まれる太陽光（熱）吸収材に吸収した太陽熱を温水・温風に変換し、そのまま家庭やオフィスビル、工場などの温水や暖房として利用することは勿論であるが、冷水・冷風に変換することも可能である。例えば、吸収式冷凍機、吸着式冷凍機の高温熱源として使用することによって、室内の冷房ができる。より具体的には、太陽熱から変換された温水を、そのまま高温の熱源にした吸収式冷温水機に使用しても良いし、或いは排熱投入型ガス吸着冷温水機の主要な熱源として利用することにより冷風を生成することができる。このようにバイオマス由来の炭化物粒子を利用した太陽光（熱）吸収・調光資材と、排熱投入型ガス吸着冷温水機とを組み合わせることにより、再生可能エネルギーを有効活用した省エネルギー性の高い冷暖房システムを実現することが可能となる。
【実施例】
【００５４】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるものではない。尚、％単位は特に表示しない限り質量％とする。【００５５】
実施例１
バガス炭化物の調製（１）：
平成２０年に沖縄県宮古島で生産されたサトウキビの絞り粕（バガス）を用いた。先ず、バガスを窒素気流下で１００℃、１２時間かけてバガスを乾燥させた。得られたバガスは乳白色のきれいな１０ｍｍ以下の粒状であった。このバガスを電気炉に入れて窒素気流下で常温から毎分５℃で昇温して、５００℃または７００℃まで加熱した。所定の温度に達したら、その温度で５時間保持して炭化処理を行った。その後は窒素を流しながら自然冷却で室温まで冷却した。バガスはいずれも黒色の炭になっていた（バガス炭）。このバガス炭をステンレス製の実験用のブレンダーで１４０００回転で１０分間粉砕した。粉砕後、１００メッシュのステンレス製篩（目開き：１５０μｍ）にかけて通過した粒子を回収した。いずれも、均一な粒子状であり流動性も良好であった。それぞれの、（Ｌ＊値、嵩比重）は次の通りであった。５００℃（２７．２、０．０７７）、７００℃（２９．０，０．０８６３）。尚、嵩比重はＪＩＳＫ７３６５−１９９９（規定漏斗から注ぐことが出来る材料の見掛け密度の求め方：ＩＳＯ６０：１９７７）に準じて評価した。【００５６】
実施例２
疑似太陽光吸収試験（１）：
直径１０ｃｍのシャーレに、実施例１で得られたバガス炭（５００℃）を０％、０．５％の濃度で分散したエチレングリコール（ＥＧ）液を深さ１ｃｍになるように入れ、疑似太陽光として市販のハロゲンランプ（東芝製）を用い、光量を２８００μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃの強さ（夏場の那覇市の日射量に相当する）になるように出力を調整して照射し、シャーレを透過する光量を測定した。光量は市販の光量子測定器（Ｑｕａｎｔｕｍ  ｍｅｔｅｒ）にて測定した。バガス炭を入れていないＥＧ液（比較例）では２６６０μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃの光量子が測定され、照射光が殆ど吸収されないことがわかる。一方、バガス炭を０．５％分散したＥＧ液を通過した光量子は０．９μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃであり、これは９９．９７％の光が吸収されたことを示す。実験方法を図４に示す。【００５７】
上記試験によって、バガス炭を媒体にわずか０．５％分散するだけで媒体の厚さ１ｃｍで太陽光（熱）を完全に吸収できることが判明した。分散濃度が上がればこの厚さは更に薄くても完全に吸収することが出来る。又、この時に太陽光（熱）を吸収するバガス炭は媒体中に分散している為に吸収した熱は直ちに周りの媒体に伝熱されることになる。これは、従来の太陽熱集熱器が媒体を間接的に加熱する方式であるのに対して直接加熱といえ、効率は非常に高くなる。従って、非常に薄型でも集熱効率は１００％にすることが可能となり、さらに薄型であるために軽量となり大面積での設置も容易になる。【００５８】
実施例３
吸収特性試験（１）：
バガス分散液の光吸収特性を詳細に観察するために、実施例１で得られた５００℃で炭化して１００メッシュの篩を通過したバガス炭の分散濃度を０％（比較例）、０．１％、０．５％と変えたＥＧ媒体の紫外-可視吸収スペクトルを観察した。測定セルは幅１０ｍｍ厚さ１０ｍｍの石英セルを使用した。測定のレファランスはバガス炭をいれないＥＧ液とした。測定は２００ｎｍから近赤外領域の１１００ｎｍ迄の光の透過率スペクトルを測定した。結果を図５に示す。【００５９】
図５から、０．１％の分散濃度では全波長領域で３０〜３５％の透過率があるが、０．３％以上になると殆ど１％未満の透過率しか示さず、殆どの光を吸収することが示された。尚、３５０ｎｍでのグラフの不連続は光源の変更による機械的なものである。この結果は、実施例２の結果と同様の意味を有する。又、０．１％で中程度の透過率を示すことは、本発明が例えば、窓などに使用された場合、光や日射量の調整機能を有することも示している。【００６０】
実施例４
温度上昇試験：
実施例１で得られたバガス炭（５００℃）を０．５％の濃度になるようにＥＧ液に分散した。バガス炭を添加しないＥＧ液をコントロールとした。この分散液を実施例２と同様に疑似太陽光を１９９７μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃの強さ（夏場に近い那覇市の日射量に相当）で照射し、内部の液温の温度上昇率の経時変化を記録した。結果を図６に示す。【００６１】
この結果より、バガス炭０．５％分散ＥＧ液はコントロールに比べて内部の液温の上昇は高いことがわかる。曲線の切片も図に示すが、この傾きは、バガス炭０．５％分散ＥＧ液で９．５℃／分、コントロールで２．７℃／分である。即ち、本発明では５分で５０℃の温度上昇が見込めるということを示し、これは従来の報告にない極めて高い温度上昇である。バガス炭の分散媒体としてＥＧ液を使用したがＥＧを使うことによって、水では達成できない１００℃以上の温度を容易に生産できることがわかった。なお、バガス炭を入れていないＥＧ液そのものの温度が上がっているのは、ＥＧが１２００ｎｍ以上の赤外線を吸収するからである。【００６２】
実施例５
バガス炭化物の調製（２）：
製糖工場（宮古島）から、頂いたバガスを３００〜８００℃にて炭化した。具体的には、以下の方法・条件でバガスの炭化処理を行った。まず、製糖工場より入手したバガスをそのまま先ずＮ２中１００℃で２４時間乾燥し、絶乾状態とした。次いで、マッフル炉に入れて、Ｎ２気流中で室温から５℃／分の昇温速度で所定の温度（３００〜８００℃）まで昇温する。所定の温度に昇温できたら、その温度で３時間維持して炭化した。その後は自然冷却で室温まで戻し、バガス炭を得た。得られたバガス炭の性状を観察した結果を表１、２に示す。いずれも良好な炭化物であるが、ａ，ｂ−値からもわかるように３００℃以下での炭化物は幾分色調や炭化率（全炭素量）が他の物とは異なった。しかし、Ｌ＊値は３０以下であり、本発明には十分に使用可能である。また、得られた炭化物のＳＥＭ写真を図７に示す。（ａ）は３００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を、（ｂ）は４００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を、（ｃ）は５００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を、（ｄ）は６００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を、（ｅ）は７００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を、（ｆ）は８００℃の炭化温度で得られた炭化物のＳＥＭ写真を示す。全ての炭化物で良好な微多孔状態を有することがわかる。写真から、孔のサイズはほぼ１０μｍ前後であることがわかった。又、嵩比重（密度）はいずれも非常に低く、表２の例では高々９６．３（ｍｇ／ｃｃ）であった。こうした、微多孔性や低比重の為に良好な分散性を示すことがわかった。又、多数の微多孔は太陽光（光）の吸収に大きな効果を有するものであった。ついで、得られたバガス炭を、ブレンダー（ＨＢ２５０Ｓ、Ｈａｍｉｌｔｏｎ社製）にて微粉砕し、次いでステンレス網の１００メッシュの篩にてふるい通過した粒子サイズ（１５０μｍ以下）を回収した。【００６３】
このバガス炭の微粒子をＥＧ（エチレングリコール）０．１％の濃度で分散液に分散したバガス分散液の紫外-可視（ＵＶ−ＶＩＳ）領域での透過率を図８に示す。尚、対照品はＥＧそのものを使用した。図の右側の数字は炭化温度を示す。これにより、炭化条件が変わると透過率が変わるが波長によって透過率が大きく変動することはないことがわかった。炭化温度については、４００、５００、６００、８００℃のものが透過率が低くこの範囲での光を良く吸収することがわかった。【００６４】
尚、色差はミノルタ製の色差計（ＣＲ−３００）を用いた。光を通さないプラスチックの容器にバガス炭を入れて、色差計をバガス炭に密着させて測定した。使用した光はＤ６５（６５００℃の光温度で昼色光に相当する）を使用した。色差表示はＣＩＥ表色系のＬ＊−値，ａ−値，ｂ−値を使用した。嵩比重はＪＩＳＫ７３６５−１９９９（規定漏斗から注ぐことが出来る材料の見掛け密度の求め方：ＩＳＯ６０：１９７７）により評価した。また、全炭素量（ＴＣ）の測定は、乾燥した分級前のサンプルを，燃焼法（ＮＣ−９０Ａ，島津製作所）を用いてＮＯ２およびＣＯ２を測定し，それより全窒素率，全炭素率を算出した。比表面積の測定は、真空条件で２４時間脱気したサンプルに液体窒素雰囲気下でＮ２を吸着させ，比表面積／細孔分布測定装置（Ｔｒｉｓｔｅｒ３０００、島津製作所）を用いて測定した。バガス炭の微細構造はＳＥＭにより観察した。ＳＥＭ観察は、島津製作所製イオンコーター（ＳＳ−５００）にて金を定法通りコーティングした後観察した。ＵＶ−ＶＩＳ測定は、島津製作所製分光光度計（ＵＶ−１６００ＰＣ）にて定法により測定した。【００６５】
【表１】
2010101239.tif 000002
【００６６】
【表２】
2010101239.tif 000003
【００６７】
実施例６
吸収特性試験（２）：
実施例５で作成した６００℃炭化バガス炭を用いて、ＥＧへの分散濃度を０．１％、０．５％、１％と変えて、実施例５と同様にＵＶ−ＶＩＳ領域での光の透過率を測定した。ＵＶ−ＶＩＳ測定は、島津製作所製分光光度計（ＵＶ−１６００ＰＣ）にて定法により測定した。バガス炭分散濃度とＵＶ−ＶＩＳ領域での透過率との関係を図９に示す。０．１％では全波長領域で約３０％程度の透過率を示すが０．５％以上の分散濃度になると殆ど光の透過率はなくなった。即ち、バガス炭の分散濃度を調整すれば太陽光の良好な調光材になることがわかった。【００６８】
実施例７
疑似太陽光吸収試験（２）：
実施例５で作成した炭化物の内６００℃で炭化したバガス炭と、媒体としてＥＧとを用いてバガス分散液を調製し、実施例２と同じ方法による疑似太陽光での光透過率の評価とバガス分散液の温度上昇試験を行った。疑似太陽光（メタルハライドランプ：５００ｗを４個）の光の強度を２８００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２に調整した。この値は、那覇市の夏場の日中の太陽光の強さに相当する。疑似太陽光源とセンサー（光量子カウンター）との間にバガス炭分散液（液深５ｍｍ）を置き、そこを透過してくる光をセンサーで測定した。バガス炭なし（ＥＧのみ）では、９５％の光を通すが、バガス炭を０．５％分散したものでは９９．９７％の光を吸収した（０．０３％の光を通した）ことがわかった。同様の実験系で、バガス炭の濃度を０％、０．１％、０．３％、０．５％と変えて疑似太陽光の元に置き、バガス分散液の温度の上昇を熱電対で測定した。結果を図１０に示す。バガス炭なしでも一定の温度上昇は見られるが、バガス炭を分散させると分散濃度に依存した温度上昇が見られた。照射時間０分での温度上昇カーブの切片の傾きを温度上昇率とすると、０％では２．７℃／分、０．１％では５．４℃／分、０．３％では７．５℃／分、０．５％では９．５℃／分となり、バガス炭を多く分散させることにより疑似太陽光（熱）吸収性能が大きくなることがわかった。この傾向を図１１に示す。図１１の外挿値から、例えばバガス炭を１％分散させると１５℃／分、２％分散で２７℃／分という大きな昇温速度が得られることがわかった。【００６９】
実施例８
粒子の分散濃度の変化：
本発明は、媒体に分散させる粒子の添加量を変えることによって、太陽光（熱）吸収材の太陽光（熱）吸収・調光能力を容易に自由に変えることが出来ることが大きな特徴である。疑似太陽光の光量を約５００，１０００，１５００，２０００，３０００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２と変えて、且つ、バガス炭の分散濃度を０−０．５％まで０．１％刻みで変えた太陽光（熱）吸収材（バガス分散液）を調整した。それぞれの光量での農業ハウス内部の照度（Ｌｘ）をシミュレーションすることを目的として、図４に示す装置にて光量子カウンターの脇から光が入らないように十分に注意して太陽光（熱）吸収材（液深５ｍｍ）を通過した光量子数を測定した。この結果を表３に示す。また、表３のデータにおいてバガス炭濃度０％での値を１００としたときの他の照度比及び透過率をそれぞれ表４及び図１２に示す。幾分ばらつきはあるが、殆ど同様の光透過率−バガス炭濃度曲線を示した。これにより、光量が大きく変化してもバガス炭の疑似太陽光（熱）吸収性能には差がないことがわかった。また、この曲線から、変化する太陽光の下で常に一定の太陽光（熱）を通過させる為に、バガス炭分散濃度をどのように変化させたらよいかがわかる。例えば、一日の太陽光の強さは日の出と共に強くなり、日中で最大になり、日暮れと共に０になる。農業の一日はこの繰り返しである。しかし、日中の強い日差しを制御しなければ、野菜などの作物はうまく育たない。例えば、ハウス内で太陽光を常に一定の強さ（例えば、２００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２）にすることはこの結果を利用すれば容易である。図１３には、疑似太陽光を０−３０００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２まで変化させた場合に、バガス炭分散液のバガス炭の分散濃度をどのように変化させれば、透過した疑似太陽光の強さを２００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２に制御できるかを示したものである。例えば、５００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２の疑似太陽光の強さの時はバガス炭の分散濃度は約０．０６％、１５００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２の疑似太陽光の強さの時はバガス炭の分散濃度は約０．１５％、３０００μｍｏｌ／ｓｅｃ／ｍ２の疑似太陽光の強さの時はバガス炭の分散濃度は約０．２１％が必要であればよいことがわかる。こうして、屋外の農業ハウスでも、屋内の光の強さを常に一定に制御することが可能になる。【００７０】
【表３】
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【００７１】
【表４】
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【００７２】
実施例９
冷房負荷シミュレーション：
実施例５で調製したバガス炭（６００℃）の０．５％分散液で作った太陽光（熱）吸収材を用いて作製した太陽光（熱）吸収・調光資材（集熱板：液深５ｍｍ）を、屋根或いは外壁に設置した時の沖縄県での一般的なコンクリート製戸建て住宅（建築面積６４ｍ２、総２階建）の夏場の冷房負荷の変化のシミュレーションを行った。図１４は、Ｃａｓｅ−０〜３において、住宅に太陽光（熱）吸収・調光資材を設置した状態を示す図である。シミュレーションを簡単化する為に窓はもうけていない。結果を図１５に示す。比較例（Ｃａｓｅ−０）はこのような太陽光（熱）吸収・調光資材を設置しない場合であるが、日中の一番日差しが強い時には１１．５ｋｗｈ程度の電力が必要となる。一方、屋根の一部（２０ｍ２）に本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材を設置した場合（Ｃａｓｅ−１）は冷房電力は９．７ｋｗｈ迄低下し、屋根全面（６４ｍ２）に設置した場合（Ｃａｓｅ−２）は冷房電力は６ｋｗｈに低下する。更に、屋根全面と東西の外壁（各４８ｍ２）に設置した場合（Ｃａｓｅ−３）は４．６ｋｗｈ程度まで低下する。即ち、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材を戸建て住宅の屋根や外壁に設置した場合、冷房負荷を大幅に低減できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によれば、簡易な構造で、低コストかつ高性能の吸熱・蓄熱材が得られ、太陽熱を利用した温水器、冷房システムまたは発電システム等の太陽熱利用装置に利用可能である。また、本発明の太陽光（熱）吸収・調光資材は、窓ガラスや屋根材として、住宅・建築物に利用したり、農業・園芸施設に利用することもできる。
【符号の説明】
【００７４】
１    吸熱・蓄熱構造体
２    容器
３    光透過体
４    断熱材
５    吸熱・蓄熱材
１０  吸収式冷凍機
１１  吸熱・蓄熱構造体
１２  熱媒体管
１３  再生器
１４  凝縮器
１５  熱交換器
１６  吸収器
１７  蒸発器
１８  吸収剤ポンプ
１９  冷媒ポンプ
２０  冷却水管
２１  媒体
２２  吸収剤
２３  冷媒液
３０  太陽光（熱）吸収・調光資材
３１  板状物
３１ａ  上面
３１ｂ  下面
３１ｃ  側面
３２  太陽光（熱）吸収材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図７】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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