(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通すようにした配管を配管支持部に支持させ、該配管に接触させて放熱板を配置してなる放熱器部における上記放熱板の放熱面上に鏡面を作り、該鏡面に、太陽光をよく反射し赤外線をよく放射させる熱制御材を配したことを特徴とする集光器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は宇宙空間で用いる太陽熱利用の発電システムにおいて太陽光を集める集光器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙空間で太陽熱を利用して発電する太陽熱発電システムには、従来より、蒸気タービンによるランキンサイクル方式、ガスタービンによるブレイトンサイクル方式、スターリングエンジンによるスターリングサイクル方式、等が知られている。
【０００３】
一例として、スターリングサイクル方式について示すと、図５に概要を示す如く、太陽光を集める集光器１と発電後の熱を宇宙空間へ放出させる放熱器２とが別々に設けてあり、集光器１は、アルミニウム製の放物面反射器である対物主鏡１ａとアルミニウム製の球状受光器である副鏡１ｂとによる二重反射鏡からなり、太陽光３を主鏡１ａで反射させると、これを副鏡１ｂで更に反射させるという二重反射で集光させるようにしてあり、該集光器１で集光された太陽光３をレシーバ４で受けた後、加熱器５に集められるようにしてある。
【０００４】
一方、放熱器２は、発電で生じた熱を冷却器６で熱交換して取り出し排熱するもので、ケーシング２ａ内に配管２ｂを設置して、該配管２ｂに接触させて放熱板を設置し、上記冷却器６で熱を奪って高温になった流体が配管２ｂ内に入ると、該流体の熱を放熱板表面の放熱面より宇宙空間へ放熱させるようにしてある。
【０００５】
なお、図５中、７は再生熱交換器、８は発電機、９はスターリングエンジンのピストン、１０はポンプ、１１はＣＦＲＰによる鏡である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の宇宙用太陽熱発電システムは、いずれの方式でも集光器１と放熱器２が別々になっており、しかも、その重量の和がシステム全体の１／３を占めているのが実状である。一方、宇宙で用いるものとしては、地上から打ち上げる場合等を考慮して軽量小型化のものであることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、集光器と放熱器の軽量化を図って発電システム全体に対して占める割り合いを小さくするようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、配管支持部に配管を支持させ、該配管に接触させて放熱板を配置してなる放熱器部における放熱板表面を鏡面とし、該鏡面に、太陽光のほとんどを反射し赤外線も放射させるような処理を施こした構成とする。
【０００９】
【作用】
集光器が放熱器部と一体となっているので、配管内を流れる流体の熱は宇宙空間へ放熱でき、一方、太陽光は鏡面で反射される。従来別々にあった放熱器を集光器の鏡の中に組み込んでいることにより全体としての軽量化が図れる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１及び図２は本発明の一実施例として、図５に示した従来のスターリングサイクル方式の太陽熱発電システムで用いている集光器１における主鏡１ａに放熱器を一体的に組み込んで放熱器部内蔵の主鏡１２としたものについて示す。
【００１２】
すなわち、図５に示した放物面を有する主鏡１ａと同様に放物面を有するように成形したアルミニウム製のハニカム構造の配管支持部１４に、図２のように全面に均一に巡らされるように屈曲させて配したアルミニウム製の配管１５を支持させ、該配管１５に接触させて放熱板１６，１７を取り付けることにより放熱器部１３を構成し、且つ太陽側の放熱板１６の表面に鏡面を作り、該鏡面に、太陽光をほとんど反射し赤外線をよく放射させるような熱制御材１８を被覆させて放熱器部一体の主鏡１２とする。
【００１３】
詳述すると、上記放熱板１６の表面は、図３に部分拡大図を示す如く、放熱板１６の表面に、接着テープ１９を介して銀の箔２０を貼ることにより鏡面２１を作り、該鏡面２１上に、熱制御材１８として、太陽光吸収率α＝０．１、赤外線放射率ε＝０．８の白色テフロン（デュポン社の四ふつ化エチレン樹脂の商品名である）を塗布した構成とする。
【００１４】
主鏡１２の鏡面２１には、太陽光の反射率がよく且つ赤外線をよく放射させるテフロンを熱制御材１８として施こしてあるので、図５に示す如く、副鏡１ｂとの組み合わせで二重反射集光器を構成させた場合は、本発明における主鏡１２で太陽光３をほとんど反射させることができて、反射された太陽光３を更に副鏡１ｂで反射させてレシーバ４を介し加熱器５に集めるようにすることができる。一方、図５に示す冷却器６に配管１５を接続して熱交換用流体を配管１５内を通し循環させるようにすると、冷却器６で熱を奪って高温となった流体の熱を、放熱器部１３で宇宙空間に放熱させることができる。
【００１５】
本発明においては、従来図５に示す如く、別々となっていた集光器１と放熱器２とを合体させて、放熱器を集光器に組み込んだ構成としたことから、従来は別々にあった集光器１と放熱器２のトータル重量が発電システム全体の１／３を占めていたのに対し、その約半分の重量とすることができて、発電システム全体に対して１／６の重量となる。これにより発電システム重量は５／６になり、システム効率が２０％向上したことに相当することになる。
【００１６】
又、宇宙空間には数多くの物体（ゴミ）が漂い続けており、その中には、役目を終えた人工衛星やロケットの残がい、これらが爆発したときの破片等の人工的な飛行物体であるスペースデブリがある。これらのスペースデブリは、小さいものでも平均秒速１０kmと推定される衝突時のスピードがあるので、スペースデブリが集光器に衝突すると貫通し放熱器部１３の配管１５を貫通して流体漏洩のおそれがある。
【００１７】
そのため、デブリ対策を講じることが有効であるが、この場合は、放熱板の表面に、ハニカムやプレートフィン等の伝熱促進材を介在させてバンパーを設置するようにする。これにより衝突したスペースデブリは、バンパーに当ることにより衝撃エネルギーが吸収されて配管をデブリが貫通することを防止することが可能となる。
【００１８】
次に、図４は本発明の他の実施例を示すもので、管状又は球状受光器付き対物面集光器２２を、図１乃至図３の実施例と同様な構成とした放熱器部１３の太陽側の放熱板１６の表面に銀の箔２０を貼り、その表面にテフロンからなる熱制御材１８を塗布して、鏡と放熱器部１３を一体化した構成としたものである。
【００１９】
この実施例においても、太陽光３をよく反射し赤外線をよく放射させることができると共に、放熱も集光器で行わせることができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、円錐型集光器、平板型集光器等にも同様に適用できること、各実施例では両面へ放熱させるものについて例示したが、太陽側となる方にのみ放熱するようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の集光器によれば、高温の流体を通す配管を屈曲させて配置し、該配管に接触させて設けた放熱板の放熱面となる表面に、鏡面を作り、該鏡面に、太陽光をよく反射し赤外線をよく放射する熱制御材を施こした構成としてあるので、従来別々としてあった集光器と放熱器を一体にできて小型軽量化が図れると共に、重量を従来の別々にしてあった場合の重量の約半分にすることができて、宇宙用太陽熱発電システムに適用した場合にシステム全体に対して占める重量の割り合いを少なくでき、システム重量をその少なくなった分だけ増やせてシステム効率の向上を図ることができる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す二重反射集光器の主鏡の切断側面図である。
【図２】図１における放熱器部の正面図で右半分は配管の状態を示す図である。
【図３】図１の III部の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す切断側面図である。
【図５】従来の宇宙用太陽熱発電システムの一例としてスターリングサイクル方式について示す概要図である。
【符号の説明】
３  太陽光
１２  主鏡
１３  放熱器部
１４  配管支持部
１５  配管
１６，１７  放熱板
１８  熱制御材
２１  鏡面
【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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