(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４４．０〜６５．０重量％の硫酸からなる硫酸水溶液に、０．５〜７．０重量％のメタバナジン酸塩を添加してなる化成処理溶液に、８５．５〜１２４℃の浴温度でステンレス鋼を浸漬時間が７５〜１３２０秒浸漬させることを特徴とする太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法。
【請求項２】
前記メタバナジン酸塩は、メタバナジン酸ナトリウムまたはメタバナジン酸アンモニウムであることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法で形成されたことを特徴とする太陽熱利用集熱器の選択吸収面。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽熱利用集熱器には、耐蝕性に優れたステンレス鋼に選択吸収面を形成したものがある。このステンレス鋼に選択吸収面を形成する方法としては、化成処理、めっき、スパッタリング、熱酸化、黒色塗料の塗布などの手法がある。これらの手法のうち、化成処理が工業的に最も優れている。この化成処理方法としては、酸性酸化法、アルカリ性酸化法、硫化酸化法、溶融塩浴法などがある。従来の化成処理方法としては、特許文献１〜３に記載の発明が知られている。
【０００３】
特許文献１には、特に好ましい方法として、酸性酸化法およびアルカリ性酸化法が挙げられている。この酸性酸化法は、重クロム酸カリウムもしくは重クロム酸ナトリウムと硫酸からなる酸性溶液中で温度５０〜１５０℃、浸漬時間３〜４０分間化成処理することでフェライト系およびオーステナイト系ステンレス鋼の表面に選択吸収面を形成する。
【０００４】
特許文献２には、ステンレス鋼板を硫酸銅溶液および硫酸溶液で化成処理する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３は、４０〜６０重量％硫酸水溶液に過マンガン酸塩を３〜１０重量％添加し、酸素ガスの発生が停止するまで反応させて得られる溶液に、ステンレス鋼を６５℃〜１２０℃の温度範囲で所定時間浸漬して選択吸収面を形成する方法である。上記特許文献３の方法では、６価クロムを使わない点で環境負荷が小さく、１２０℃以下の反応温度にて比較的短時間で望ましい特性を持つ選択吸収面を形成できるという利点があった。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５２−３８６５２号公報
【特許文献２】特開昭５８−８９４８号公報
【特許文献３】特開２００６−３３６９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１の方法では、６価クロムを使うため環境負荷が大きいという問題がある。また、上記特許文献２の方法では、１００℃以上の高温で処理しなくてはならないため、エネルギー消費が多く、水分の蒸発による浴組成が不安定になり易く、処理時間が極めて長いという問題がある。さらに、上記各方法では、化成処理反応のためにステンレス鋼基板へのＢＡ処理（光輝焼鈍処理）が必要であった。このＢＡ処理は、２Ｂ処理（大気焼鈍処理）に比べて溶接性が悪くなるという問題があった。さらに、上記特許文献３の方法で得られる選択吸収面と同様に環境負荷が小さく、且つ選択吸収面として同等以上に望ましい特性を持ち、さらに浸漬時間が短く、低浴温の処理が可能な選択吸収面の形成方法が要望されている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、環境負荷が小さく、短時間の処理で特性の良好な選択吸収面をステンレス鋼に形成できる太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、環境負荷が小さく、かつ太陽熱利用集熱器の選択吸収面として優れた特性である、ＵＶ・可視・近赤外域については吸収率が高く、熱放射に関わる赤外域については放射率が低いという特性を持つ選択吸収面を得るための、ステンレス鋼の化成処理条件を鋭意検討した結果、４４．０〜６５．０重量％の硫酸を含む硫酸水溶液に、メタバナジン酸塩を添加してなる化成処理溶液にステンレス鋼を浸漬させることが有効であることを見出した。本発明は、太陽熱利用集熱器の選択吸収面およびその形成方法であり、４４．０〜６５．０重量％の硫酸を含む硫酸水溶液に、メタバナジン酸塩を添加してなる化成処理溶液にステンレス鋼を浸漬させることを要旨とする。
【００１０】
ここで、バナジン酸塩は、０．５〜７．０重量％が添加されることが好ましい。また、化成処理溶液の浴温度は、８５．５〜１２４℃であることが好ましい。さらに、ステンレス鋼の浸漬時間は、７５〜１３２０秒であることが好ましい。
【００１１】
添加成分であるメタバナジン酸塩は、メタバナジン酸ナトリウムとメタバナジン酸アンモニウムを用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境負荷が小さく、短時間の処理で特性の良好な選択吸収面をステンレス鋼に形成できる太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法について説明する。本実施の形態によれば、太陽熱利用集熱器に用いられるステンレス鋼に熱吸収率の高い選択吸収面を形成することができる。
【００１４】
本実施の形態に係る太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法は、４４．０〜６５．０重量％（ｗｔ％）の硫酸を含む硫酸水溶液に、０．５〜７．０ｗｔ％のメタバナジン酸塩としてのメタバナジン酸ナトリウムを添加してなる化成処理溶液を用意し、浴温度８５．５〜１２４℃でステンレス鋼を７５〜１３２０秒の浸漬時間で浸漬させる。
【００１５】
本実施の形態では、ステンレス鋼としてオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系用いる。
【００１６】
本実施の形態では、化成処理用溶液として、硫酸水溶液に５価バナジウム（Ｖ）を含むメタバナジン酸ナトリウムを添加した溶液を用いる。
【００１７】
化成処理用溶液全体における硫酸の濃度（浴濃度）は、４４．０〜６５．０ｗｔ％の範囲の濃度である。硫酸の濃度が４４．０ｗｔ％未満であると、浴温を高くするか、長い浸漬時間が必要となり、生産性が悪くなる。また、硫酸の濃度が６５．０ｗｔ％を越えると、浸漬時間が短くなり、高い選択吸収効率を持つ選択吸収面を得るための制御が難しくなる。
【００１８】
化成処理用溶液全体におけるメタバナジン酸ナトリウムの濃度（浴濃度）は、０．５〜７．０ｗｔ％の範囲の濃度である。メタバナジン酸塩の濃度が０．５ｗｔ％未満であると、浴温を高くするか、長い浸漬時間が必要となり、生産性が悪くなる。また、メタバナジン酸塩濃度が７．０ｗｔ％を越えると、浸漬時間が短くなり、高い選択吸収効率をもつ選択吸収面を得るための制御が難しくなる。
【００１９】
化成処理用溶液の温度（浴温度）は、８５．５〜１２４℃の範囲の温度である。
浸漬時間（処理時間）は、７５〜１３２０秒の範囲であることが、製造される選択吸収面の熱収支特性の点において好ましいことが見出された。
【００２０】
望ましい熱収支特性とは、太陽光による熱の主要な要素であるＵＶ・可視・近赤外域の吸収である吸収率は高く、一方で選択吸収面からの熱放射に関わる赤外域の放射である放射率は低いという、太陽光の熱を効率よく吸収しつつも保持する熱を放射して逃がすことの少ない特性である。
【００２１】
化成処理を行うステンレス鋼の種類については、耐食性の面からフェライト系ステンレス鋼を用いることが好ましいが、本発明の選択吸収面の形成方法はフェライト系ステンレス鋼に限定される方法ではなく、オーステナイト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼においても適用可能である。
【００２２】
本実施の形態では、メタバナジン酸塩としては、メタバナジン酸ナトリウム（ＮａＶ０３）を用いるが、後述するように、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）を用いてもよい。
【００２３】
本実施の形態に係る太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法によれば、選択吸収面効率（ηss）が０．６５以上、吸収率（α）が０．７５以上、放射率（ε）が０．１５以下の特性を持つ選択吸収面を形成することができる。すなわち、本実施の形態に太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法によれば、選択吸収面効率（ηss）の下限値（閾値）が０．６５、吸収率（α）の下限値（閾値）が０．７５、放射率（ε）の上限値（閾値）が０．１５となる。
【００２４】
また、本実施の形態に係る太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法によれば、ステンレス鋼にＢＡ処理（光輝焼鈍処理）が施されたＢＡ材、ステンレス鋼に２Ｂ処理（大気焼鈍処理）が施された２Ｂ材ともに同等の選択吸収特性（吸収率と放射率）を有する選択吸収面が得られる。
【００２５】
〔実施例〕
４５．９〜５１．４ｗ％硫酸水溶液に、メタバナジン酸塩としてメタバナジン酸ナトリウム３．４〜４．５ｗ％となるように添加して得た溶液で、下表１〜１２に示す浸漬温度、浸漬時間の条件で、ステンレス鋼に選択吸収面を形成した。ステンレス鋼（基板）としては、フェライト系ステンレス鋼の一種であるＳＵＳ４３４系のＪＦＥ４３４ＬＮ２（ＪＦＥスチール（株））をＢＡ処理したＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材と、２Ｂ処理したＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材を用いた。
【００２６】
選択吸収特性の評価は、以下のようにして行った。
吸収率αは、ＵＶ・可視・近赤外域（３００〜２１００ｎｍ）の反射率Ｒを島津製作所製ＵＶ−３１００を用いて測定し、下記の数式１のＩおよびＩＩにて算出した。
【００２７】
放射率εは、同様に赤外域（２５００〜２５０００ｎｍ）の反射率Ｒを日本電子製ＷＩＮＳＰＥＣ１００を用いて測定し、下記の数式１のＩＩＩおよびＩＶにて算出した。
【００２８】
【数１】
0005271555.tif 000002
【００２９】
選択吸収面効率（ηss）については、下記の数式２より算出した。
【００３０】
【数２】
0005271555.tif 000003
【００３１】
（実施例１〜１１）
実施例１〜１１は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［（硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１４に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いて、浸漬時間を３分〜７分として化成処理を行った。その結果は、下表１に示す。
【００３２】
下表１に示したように、上記条件において優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。本発明によって得られる優れた特性とは、太陽光による熱の主要な部分であるＵＶ・可視・近赤外域の吸収である吸収率αが０．７５以上と高く、且つ選択吸収面からの熱放射に関わる赤外域の放射である放射率εが０．１５以下であるという、太陽光の熱を効率よく吸収しつつも保持する熱を放射して逃がすことの少ない特性である。また、この吸収率αと放射率εを併せて評価した指数である選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００３３】
【表１】
0005271555.tif 000004
【００３４】
なお、図１は、実施例１〜１１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。図１からは、実施例１〜１１において浴温度が１２４℃である実施例７〜１１が浸漬時間が３〜４．５分（１８０〜２７０秒）と短い時間で吸収率が０．８７以上の高い値であることが判る。なお、浴温度１１９℃である実施例１〜６においても、比較的浸漬時間が少ない（４．５〜７分）条件でも吸収率が０．７５以上であり、放射率は０．１５以下であって、良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。また、放射率においても、浴温度１２４℃である実施例７〜１１が浸漬時間が３〜４．５分と短くても低い（０．１５以下の）放射率であることが判る。
【００３５】
また、図２は、実施例１〜１１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。この図２からは、浴温度が１２４℃の実施例７〜１１が浸漬時間が３〜４．５分と短く、しかも選択吸収面効率が０．７２以上と良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。なお、浴温度１１９℃の実施例１〜６においても浸漬時間は実施例７〜１１よりもやや長いが、選択吸収面効率は０．６５以上の良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。
【００３６】
（実施例１２〜２２）
実施例１２〜２２は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１４に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材を用いて、浸漬時間を３分〜７分として化成処理を行った。その結果は、下表２に示す。
【００３７】
下表２に示したように、上記実施例１２〜２２においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、吸収率αが０．７５以上で、放射率εが０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００３８】
【表２】
0005271555.tif 000005
【００３９】
なお、図３は、実施例１２〜２２の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。図３からは、実施例１２〜２２において浴温度が１２４℃である実施例１８〜２２が浸漬時間が３〜４．５分（１８０〜２７０秒）と短い時間で吸収率が０．８７以上の高い値であることが判る。なお、浴温度１１９℃である実施例１２〜１７においても、比較的浸漬時間が少ない（４．５〜７分）条件でも吸収率が０．８３以上であり、放射率は０．１３以下であって、良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。また、放射率においても、浴温度１２４℃である実施例１８〜２２が浸漬時間が３〜４．５分と短くても低い（０．１３以下の）放射率であることが判る。
【００４０】
また、図４は、実施例１２〜２２の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。この図４からは、浴温度が１２４℃の実施例１８〜２２が浸漬時間が３〜４．５分と短く、しかも選択吸収面効率が０．７２以上と良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。なお、浴温度１１９℃の実施例１２〜１７においても浸漬時間は実施例１３〜２２よりもやや長いが、選択吸収面効率は０．６６以上の良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。
【００４１】
（実施例２３〜３１）
実施例２３〜３１は、下表３に示すように、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１７に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いて、浸漬時間を３分〜７．５分として化成処理を行った。その結果は、下表３に示す。
【００４２】
下表３に示したように、実施例２３〜３１においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、吸収率αが０．７５以上で、放射率εが０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００４３】
【表３】
0005271555.tif 000006
【００４４】
なお、図５は、実施例２３〜３１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。図５からは、実施例２３〜３１において浴温度が１２４℃である実施例２８〜３１が浸漬時間が３〜４分（１８０〜２４０秒）と短い時間で吸収率が０．８６以上の高い値であることが判る。なお、浴温度１１９℃である実施例２３〜２７においても、比較的浸漬時間が少ない（５．５〜７．５分）条件でも吸収率が０．８５以上であり、放射率は０．１５以下であって、良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。また、放射率においても、浴温度１２４℃である実施例２８〜３１が浸漬時間が３〜４分と短くても低い（０．１５以下の）放射率であることが判る。
【００４５】
また、図６は、実施例２３〜３１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。この図６からは、浴温度が１２４℃の実施例２８〜３１が浸漬時間が３〜４分と短く、しかも選択吸収面効率が０．７３以上と良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。なお、浴温度１１９℃の実施例２３〜２７においても浸漬時間は実施例２８〜３１よりもやや長いが、選択吸収面効率は０．６９以上の良好な特性を持つ選択吸収面が得られることが判る。
【００４６】
（実施例３２〜４０）
実施例３２〜４０は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１７に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材を用いて、浸漬時間を３分〜７．５分として化成処理を行った。その結果は、下表４、図７および図８に示す。
【００４７】
下表４、図７および図８に示したように、上記実施例３２〜４０においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、吸収率αが０．７５以上で、放射率εが０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００４８】
【表４】
0005271555.tif 000007
【００４９】
（実施例４１〜４９）
実施例４１〜４９は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を２０に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いて、浸漬時間を３．５分〜７分として化成処理を行った。その結果は、下表５、図９および図１０に示す。
【００５０】
下表５、図９および図１０に示したように、上記実施例４１〜４９においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、吸収率αが０．７５以上で、放射率εが０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００５１】
【表５】
0005271555.tif 000008
【００５２】
（実施例５０〜５９）
実施例５０〜５９は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を２０に設定し、浴温度１１９℃と１２４℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材を用いて、浸漬時間を３．５分〜７分として化成処理を行った。その結果は、下表６、図１１および図１２に示す。
【００５３】
下表６、図１１および図１２に示したように、上記実施例５０〜５９においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、吸収率αが０．７５以上で、放射率εが０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても０．６５以上という良好な値である。
【００５４】
【表６】
0005271555.tif 000009
【００５５】
（実施例６０〜６５）
実施例６０〜６５は、メタバナジン酸ナトリウムの重量％（４．６ｗ％）に対する硫酸の重量％（５１．５ｗｔ％）、それぞれのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］をＲ＝７（ｍｏｌ／ｌ）／０．５（ｍｏｌ／ｌ）＝１４に設定し、浴温度９５℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材および４３０ＬＮ−ＢＡ材を用いて、浸漬時間を３分〜５分として化成処理を行った。その結果は、下表７、図１３および図１４に示す。
【００５６】
下表７、図１３および図１４に示したように、上記実施例６０〜６５においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、ＪＦＥ４３０ＬＮ−ＢＡ材を用いた実施例６３〜６５では、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上で、放射率εが閾値０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上という良好な値である。
【００５７】
【表７】
0005271555.tif 000010
【００５８】
（実施例６６〜７１）
実施例６６〜７１は、メタバナジン酸ナトリウムの重量％（４．６ｗ％）に対する硫酸の重量％（５１．５ｗｔ％）、それぞれのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１４に設定し、浴温度９５℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材および４３０ＬＮ−２Ｂ材を用いて、浸漬時間を３分〜５分として化成処理を行った。その結果は、下表８、図１５および図１６に示す。
【００５９】
下表８、図１５および図１６に示したように、上記実施例６６〜７１においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、ＪＦＥ４３０ＬＮ−２Ｂ材とＪＦＥ４３４ＬＮ２−２Ｂ材のどちらをを用いた場合も、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上で、放射率εが閾値０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上という良好な値である。
【００６０】
【表８】
0005271555.tif 000011
【００６１】
（実施例７２〜８３）
実施例７２〜８３は、メタバナジン酸ナトリウムの重量％（１ｗ％）に対する硫酸の重量％（６０ｗｔ％）、それぞれのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を７５に設定し、浴温度９０℃と１１０℃とし、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いて、浸漬時間を１６０〜５４０秒として化成処理を行った。その結果は、下表９、図１７および図１８に示す。
【００６２】
下表９、図１７および図１８に示したように、上記実施例７２〜８３においても優れた特性を持つ選択吸収面が得られた。すなわち、浴温度１１０℃の実施例７８〜８３では１６５〜２４０秒の浸漬時間で、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上（０．８２以上）で、放射率εが閾値０．１５以下（０．１４以下）、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上（０．６８）という良好な値である。
【００６３】
【表９】
0005271555.tif 000012
【００６４】
（実施例８４〜１０４）
実施例８４〜１０４は、メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）に対する硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）の比の値Ｒ［硫酸のモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）／メタバナジン酸ナトリウムのモル濃度（ｍｏｌ／ｌ）］を１０〜１４４に設定し、ＳＵＳ基板としてＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いて、硫酸の重量％を４４．９〜６５．０重量％の範囲に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を０．５〜７．０重量％の範囲に設定して化成処理を行い、浴組成比の値Ｒと特性と関係を調べたものである。その結果は、下表１０に示す。
【００６５】
下表１０に示したように、上記実施例８４〜１０４においても、本実施の形態に係る硫酸の重量％とメタバナジン酸ナトリウムの重量％の限定範囲（硫酸の重量％：４４〜６５重量％、メタバナジン酸ナトリウムの重量％：０．５〜７．０ｗｔ％）であれば優れた特性を持つ選択吸収面が得らることが判った。
すなわち、ＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いた場合、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上で、かつ放射率εが閾値０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上という良好な値である。
【００６６】
【表１０】
0005271555.tif 000013
【００６７】
（実施例１０５〜１１９）
実施例１０５〜１１９は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の設定範囲の上限もしくは上限近傍の濃度に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の設定範囲の下限近傍もしくは上限（７．０ｗｔ％）に振って、化成処理を行っている。ＳＵＳ基板としては、ＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いた。その結果は、下表１１に示す。
【００６８】
【表１１】
0005271555.tif 000014
【００６９】
上記表１１に示すように、実施例１０５〜１１９では、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限近傍もしくは上限に振った場合も、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上で、かつ放射率εが閾値０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上という良好な値である。
【００７０】
（実施例１２０〜１４１および比較例１、２）
実施例１２０〜１４１は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲の上限もしくは上限近傍の濃度に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限近傍もしくは上限（７．０ｗｔ％）に振って、化成処理を行っている。比較例１、２は、硫酸を４０．９ｗｔ％と４２．７ｗｔ％として、本実施の形態の限定範囲の下限（４４ｗｔ％）より小さく設定されている。また、比較例１、２においてメタバナジン酸ナトリウムは５．０ｗｔ％、５．２ｗｔ％として、本実施の形態の限定範囲内に設定した。実施例１２０〜１４１および比較例１、２では、ＳＵＳ基板としては、ＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いた。その結果は、下表１２に示す。
【００７１】
【表１２】
0005271555.tif 000015
【００７２】
上記表１２に示すように、実施例１２０〜１４１では、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限近傍もしくは上限に振った場合も、吸収率αが本実施の形態の閾値０．７５以上で、かつ放射率εが閾値０．１５以下、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以上という良好な値である。
【００７３】
しかし、比較例１、２では、硫酸の重量％が、本実施の形態の選択吸収面の形成方法における硫酸の重量％の限定範囲の下限（４４．０ｗｔ％）より小さいため、放射率εが閾値０．１５以上となり、しかも選択吸収面効率についても閾値０．６５以下という値であった。
【００７４】
したがって、上記実施例１２０〜１４１および比較例１、２の結果より、硫酸の重量％の下限は４４．０ｗｔ％が、臨界的意義を有することが判る。
【００７５】
（比較例３〜８）
下表１３に示すように、比較例３は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲の下限（４４．０ｗｔ％）を下回る４３．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限（０．５ｗｔ％）に近い２．０ｗｔ％とした。
【００７６】
比較例４は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲の下限（４４．０ｗｔ％）を下回る４３．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の上限（７．０ｗｔ％）に近い５．０ｗｔ％とした。
【００７７】
比較例５は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲の上限（６５．０ｗｔ％）を上回る６６．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の上限（７．０ｗｔ％）に近い５．０ｗｔ％とした。
【００７８】
比較例６は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で下限（４４．０ｗｔ％）に近い４６．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限（０．５ｗｔ％）を下回る０．３ｗｔ％とした。
【００７９】
比較例７は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で下限（４４．０ｗｔ％）に近い４６．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の上限（７．０ｗｔ％）を上回る７．２ｗｔ％とした。
【００８０】
比較例８は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で上限（６５．０ｗｔ％）に近い６０．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の上限（７．０ｗｔ％）を上回る７．２ｗｔ％とした。
【００８１】
比較例３〜８では、ＳＵＳ基板としては、ＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いた。
【００８２】
比較例３〜８では、上記の設定条件で化成処理を行った。なお、浴温度は、本実施の形態の限定範囲である８５．５℃〜１２４℃の範囲内である、１００℃もしくは１１０℃とした。また、浸漬時間は、本実施の形態の限定範囲である７５秒〜１３２０秒の限定範囲である２００秒、１０００秒とした。化成処理の結果は、下表１３に示す。
【００８３】
【表１３】
0005271555.tif 000016
【００８４】
上記表１３に示すように、比較例３の結果から、硫酸の重量％が４３．０ｗｔ％となると、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限もしくは上限に近い場合に、吸収率αが０．３７９と大幅に低下して本実施の形態の閾値０．７５からはかけ離れてしまう。また、比較例３の選択吸収面効率にあっては、０．３０２と大幅に低下して、本実施の形態の限定範囲の閾値０．６５以下という選択吸収面として悪い特性を示した。また、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本発明の限定範囲内の上限に近づけた比較例４では、放射率εが０．１７と上がってしまい、本実施の形態の限定範囲の閾値０．１５を大きく上回ってしまい、選択吸収面として悪い特性を示した。
【００８５】
このため、比較例３および比較例４を検討することによっても、硫酸の重量％の限定範囲の下限値４４．０ｗｔ％を裏付けることができる。
【００８６】
比較例５の結果からは、硫酸の重量％が６６．０ｗｔ％となると、メタバナジン酸ナトリウムの重量％が本実施の形態の限定範囲内の上限近傍にあっても、吸収率αが０．７５を大きく下回る０．６３２となり、選択吸収面効率は０．５３０と本実施の形態の限定範囲の閾値０．６５を大きく下回り、選択吸収面として悪い特性となることが判る。
【００８７】
このため、比較例５の結果を検討することにより、硫酸の重量％の限定範囲の上限値は、６５．０ｗｔ％であることが裏付けられる。
【００８８】
比較例６の結果からは、硫酸の重量％が本実施の形態の限定範囲内の下限近傍であっても、メタバナジン酸ナトリウムの重量％が本実施の形態の限定範囲の下限０．５ｗｔ％を下回ると吸収率αと選択吸収面効率が大幅に悪化することが判る。したがって、本実施の形態のメタバナジン酸ナトリウムの重量％の下限値は、０．５ｗｔ％が臨界的意義を有することが判る。
【００８９】
同様にして、比較例７および比較例８の結果からは、メタバナジン酸ナトリウムの重量％の限定範囲の上限値は、７．０ｗｔ％が臨界的意義を有することが判る。
【００９０】
（比較例９〜１２）
下表１４に示すように、比較例９は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で下限（４４．０ｗｔ％）に近い４６．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲内で下限（０．５ｗｔ％）に近い２．０ｗｔ％とし、浴温度が本実施の形態の限定範囲の下限８５．５℃よりも低い８４℃に設定している。
【００９１】
比較例１０は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で上限（６５．０ｗｔ％）に近い６０．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の上限（７．０ｗｔ％）に近い５．０ｗｔ％とし、浴温度が本実施の形態の限定範囲の上限（１２４℃）より高い１２６℃に設定されている。
【００９２】
比較例１１は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で下限（４４．０ｗｔ％）に近い４６．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲の下限（０．５ｗｔ％）に近い２．０ｗｔ％とし、浴温度が本実施の形態の限定範囲内の１００℃に設定し、浸漬時間を本実施の形態の限定範囲の下限（７５秒）を下回る７０秒に設定されている。
【００９３】
比較例１２は、硫酸の重量％を、本実施の形態の硫酸の重量％の限定範囲内で上限（６５．０ｗｔ％）に近い６０．０ｗｔ％に設定し、メタバナジン酸ナトリウムの重量％を本実施の形態の限定範囲内で上限（７．０ｗｔ％）に近い５．０ｗｔ％とし、浴温度が本実施の形態の限定範囲（８５．５℃〜１２４℃）内である１１０℃とし、浸漬時間を本実施の形態の限定範囲（７５秒〜１３２０秒）の上限１３２０秒を上回る１３５０秒に設定されている。
【００９４】
比較例９〜１２では、ＳＵＳ基板としては、ＪＦＥ４３４ＬＮ２−ＢＡ材を用いた。
【００９５】
比較例９〜１２では、上記の設定条件で化成処理を行った。その結果は、下表１４に示す。
【００９６】
【表１４】
0005271555.tif 000017
【００９７】
上記表１４に示すように、比較例９の結果から、硫酸の重量％やメタバナジン酸ナトリウムの重量％が限定範囲内にあっても、浴温度が８４℃と限定範囲の下限８５．５℃を下回ると吸収率αと選択吸収面効率が大幅に下回ることが判る。なお、このような一連の実験結果から、浴温度の下限値は、８５．５℃が臨界的意義を有することが判った。
【００９８】
比較例１０の結果からは、本実施の形態の浴温度の限定範囲の上限値１２４℃を越える１２６℃では、吸収率αと選択吸収面効率が大幅に低下することが判った。したがって、本実施の形態の浴温度の上限１２４℃の臨界的意義を裏付けることができた。
【００９９】
比較例１１の結果からは、硫酸の重量％とメタバナジン酸ナトリウムの重量％と浴温度とが限定範囲内にあっても、浸漬時間が７０秒であると、吸収率αと選択吸収面効率が大幅に低下することが判った。この条件では、浸漬時間の下限は７５秒が臨界的意義を有することが判った。
【０１００】
比較例１２の結果からは、硫酸の重量％とメタバナジン酸ナトリウムの重量％と浴温度とが限定範囲内であっても、浸漬時間が１３５０秒であると、吸収率αと選択吸収面効率が大幅に低下することが判った。この条件では、浸漬時間の上限は１３２０秒が臨界的意義を有することが判った。
【０１０１】
以上、本実施の形態に係る太陽熱利用集熱器の選択吸収面の形成方法の各実施例および比較例について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、メタバナジン酸塩としてメタバナジン酸ナトリウムの他に、下表１５に示す実施例１４２〜１５２の化成処理の結果からも判るように、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）を適用することが可能である。
【０１０２】
【表１５】
0005271555.tif 000018
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１〜１１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。
【図２】実施例１〜１１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。
【図３】実施例１２〜２２の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。
【図４】実施例１２〜２２の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。
【図５】実施例２３〜３１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と、吸収率および放射率との関係を示す図である。
【図６】実施例２３〜３１の浴温度が１１９℃と１２４℃の場合の浸漬時間と数熱効率（選択吸収面効率）との関係を示す図である。
【図７】実施例３２〜４０の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図８】実施例３２〜４０の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図９】実施例４１〜４９の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図１０】実施例４１〜４９の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図１１】実施例５０〜５９の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図１２】実施例５０〜５９の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図１３】実施例６０〜６５の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図１４】実施例６０〜６５の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図１５】実施例６６〜７１の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図１６】実施例６６〜７１の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図１７】実施例７２〜８３の浸漬時間と吸収率と放射率との関係を示す図である。
【図１８】実施例７２〜８３の選択吸収面効率と浸漬時間との関係を示す図である。
【図１】
0005271555.tif 000019
【図２】
0005271555.tif 000020
【図３】
0005271555.tif 000021
【図４】
0005271555.tif 000022
【図５】
0005271555.tif 000023
【図６】
0005271555.tif 000024
【図７】
0005271555.tif 000025
【図８】
0005271555.tif 000026
【図９】
0005271555.tif 000027
【図１０】
0005271555.tif 000028
【図１１】
0005271555.tif 000029
【図１２】
0005271555.tif 000030
【図１３】
0005271555.tif 000031
【図１４】
0005271555.tif 000032
【図１５】
0005271555.tif 000033
【図１６】
0005271555.tif 000034
【図１７】
0005271555.tif 000035
【図１８】
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