(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリオスタットにより集光された太陽光のレシーバーであって、
先端が開口（１０）し、後端側に排気口（１１）を有するケーシング（１）と、
受光した太陽光の一部で加熱されることにより太陽熱を蓄熱することができ、空気及び受光した太陽光の一部を通過させる複数の通孔（ａ）が厚さ方向に貫設され、ケーシング（１）の開口部（１０）に配置される耐火物製の受光板（２）と、
ケーシング（１）の内部に配置される伝熱管（３）と、
ケーシング（１）の先端に設けられ、太陽光を受光板（２）に集光するリフレクター（４）と、
ケーシング（１）の排気口（１１）に接続され、ケーシング（１）内の排気を行う排気手段（５）を備え、
排気手段（５）によるケーシング（１）内の排気により、受光板（２）の通孔（ａ）を通じてケーシング（１）内に空気が流入し、ケーシング（１）内を流れた空気が排気口（１１）から排出されるとともに、通孔（ａ）を通過する空気が、太陽熱が蓄熱された受光板（２）からの伝熱で加熱されるように構成され、
伝熱管（３）が、通孔（ａ）を通過する間に受光板（２）からの伝熱で加熱された後、ケーシング（１）内に流入する空気と、通孔（ａ）を通過して伝熱管（３）に当たる太陽光とにより加熱されるように構成されたことを特徴とする太陽光レシーバー。
【請求項２】
リフレクター（４）は、その反射面（４０）が外方に向けて拡開した状態に設けられることを特徴とする請求項１に記載の太陽光レシーバー。
【請求項３】
リフレクター（４）の反射面（４０）で囲まれる内部空間（Ｓ）が錐台形状であり、該錐台形状は、その側面の傾斜角（但し、錐台の軸線に対する側面の傾斜角度）が３０°〜４５°、底面の代表長さＬ（ｍ）（但し、底面の面積の１／２乗）と高さＨ（ｍ）の比Ｌ／Ｈが４〜１０であることを特徴とする請求項２に記載の太陽光レシーバー。
【請求項４】
受光板（２）は、厚さが０．１〜０．２ｍで、２．５ｃｍ四方当たり１０〜１００個の通孔（ａ）を有し、開口率（＝｛［複数の通孔（ａ）の合計断面積］÷［受光板（２）の面積］｝×１００）が５０〜７０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽光レシーバー。
【請求項５】
受光板（２）は、通孔（a）が形成された複数の耐火物ブロック（２０）と、これらを保持する保持部材（２１）からなり、保持部材（２１）が固定用アーム（２１１）を介して伝熱管（３）に固定されることで、受光板（２）がケーシング（１）の開口部（１０）に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽光レシーバー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の太陽光レシーバーを有することを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱発電システムなどに利用される太陽光レシーバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽熱発電システムとしては、例えば、特許文献１に示すようなものが知られている。この太陽熱発電システムでは、図９に示すように、太陽光をヘリオスタット群３００で反射させて、集光タワー３２０の上部に設置されたレシーバー３１０に集光し、このレシーバー３１０に循環する流体３３０を加熱気化させて蒸気とする。この蒸気をタービン３４０に送り、発電機を駆動して電力を得るものである。タービン３４０を出た蒸気は、凝縮器３５０で冷却されて凝縮し、凝縮した流体は循環ポンプにより再びレシーバー３１０に送られる。
【０００３】
この太陽熱発電システムが備えるレシーバー３１０は、例えば、図１０に示されるように、伝熱管３７０，３７１等で構成される受光部３６０を有しており、ヘリオスタット群で反射した太陽光はこの受光部３６０に集光される。なお、図１０では、伝熱管３７０，３７１が露出して描かれているが、実際のレシーバーは、外面が断熱材で覆われており、図１０の伝熱管３７０，３７１が配置された内面が受光面となっている。すなわち、受光面は、光の入射方向から見て、上、左右、奥に形成されている。なお、図１０において、３８０，３８１は伝熱管３７０，３７１が接続されるヘッダーである。
【０００４】
ヘリオスタット群は、数千基のヘリオスタットから構成され、全てのヘリオスタットの反射光が集光タワー３２０上部のレシーバー３１０に集光するように制御される。ヘリオスタットは、太陽の位置の変化を追尾するために、駆動機構により鏡の角度を変えることができるようになっている。レシーバー３１０には、数千基のヘリオスタットからの光が集光されるため、高いエネルギー密度の光線が届く。
【０００５】
具体的には、例えば、米国カリフォルニア州南部のDirect Normal Irradiation（直達光強度）が９００Ｗ／ｍ２の場所において、１基当たりの鏡面積が１０ｍ２のヘリオスタット２０００基で太陽光線を受け、これを受光面積１００ｍ２のレシーバーで受光する場合には、１８０ｋＷ／ｍ２のエネルギー密度の太陽光を受ける。このエネルギー密度は、通常の火力発電用ボイラーの伝熱面が受けるエネルギー密度の２倍程度の大きなものであり、例えば、図１０に示すレシーバーを例にとると、この高エネルギー密度の太陽光を伝熱管３７０，３７１の片面（光が当たる側の面）で受けることになる。そのため、レシーバーの受光部３６０を構成する伝熱管３７０，３７１等の受光面表面温度は高温となり、伝熱管内部を通過する流体を加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０５６８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されるレシーバー（図１０）では、伝熱管の片面が非常に大きなエネルギー密度の太陽光を受けるため、伝熱管の周方向に２００℃を超えるような大きな温度分布が生じる。太陽光は、日中のみ集光されるから、温度分布の発生は毎日繰り返される。このような温度分布が繰り返し生じると、次のような問題を生じる。
まず、太陽光を受ける側の伝熱管の表面温度が６００℃を超える温度まで上昇し、特に、内部流体がフィルム蒸発の状態で熱伝達係数が小さくなる場合には、８００℃に達することもある。このため、伝熱管をそのような高温に耐え得る高級材料、例えばインコネルなどで構成する必要があり、通常の火力発電所のボイラー用伝熱管（一般にステンレス鋼などからなる）に較べて設備コストが非常に高いものになる。
【０００８】
また、伝熱管の片側が加熱されるため、伝熱管の片側がより大きく熱膨張する結果、伝熱管が弓状に湾曲する現象が生じ、伝熱管とヘッダーの接続部が破損しやすいという問題がある。また、このような湾曲変形は、日射が毎日繰り返されるため、当然、毎日繰り返されることになる。そのため、伝熱管本体にも繰返し応力が加えられ、伝熱管の寿命も短くなる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、太陽光が直接当たることによる伝熱管の熱負荷を軽減しつつ、太陽光エネルギーを効率よく回収することができる太陽光レシーバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］ヘリオスタットにより集光された太陽光のレシーバーであって、先端が開口（１０）し、後端側に排気口（１１）を有するケーシング（１）と、受光した太陽光の一部で加熱されることにより太陽熱を蓄熱することができ、空気及び受光した太陽光の一部を通過させる複数の通孔（ａ）が厚さ方向に貫設され、ケーシング（１）の開口部（１０）に配置される耐火物製の受光板（２）と、ケーシング（１）の内部に配置される伝熱管（３）と、ケーシング（１）の先端に設けられ、太陽光を受光板（２）に集光するリフレクター（４）と、ケーシング（１）の排気口（１１）に接続され、ケーシング（１）内の排気を行う排気手段（５）を備え、排気手段（５）によるケーシング（１）内の排気により、受光板（２）の通孔（ａ）を通じてケーシング（１）内に空気が流入し、ケーシング（１）内を流れた空気が排気口（１１）から排出されるとともに、通孔（ａ）を通過する空気が、太陽熱が蓄熱された受光板（２）からの伝熱で加熱されるように構成され、伝熱管（３）が、通孔（ａ）を通過する間に受光板（２）からの伝熱で加熱された後、ケーシング（１）内に流入する空気と、通孔（ａ）を通過して伝熱管（３）に当たる太陽光とにより加熱されるように構成されたことを特徴とする太陽光レシーバー。
【００１１】
［2］上記［1］の太陽光レシーバーにおいて、リフレクター（４）は、その反射面（４０）が外方に向けて拡開した状態に設けられることを特徴とする太陽光レシーバー。
［3］上記［2］の太陽光レシーバーにおいて、リフレクター（４）の反射面（４０）で囲まれる内部空間（Ｓ）が錐台形状であり、該錐台形状は、その側面の傾斜角（但し、錐台の軸線に対する側面の傾斜角度）が３０°〜４５°、底面の代表長さＬ（ｍ）（但し、底面の面積の１／２乗）と高さＨ（ｍ）の比Ｌ／Ｈが４〜１０であることを特徴とする太陽光レシーバー。
【００１２】
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの太陽光レシーバーにおいて、受光板（２）は、厚さが０．１〜０．２ｍで、２．５ｃｍ四方当たり１０〜１００個の通孔（ａ）を有し、開口率（＝｛［複数の通孔（ａ）の合計断面積］÷［受光板（２）の面積］｝×１００）が５０〜７０％であることを特徴とする太陽光レシーバー。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの太陽光レシーバーにおいて、受光板（２）は、通孔（a）が形成された複数の耐火物ブロック（２０）と、これらを保持する保持部材（２１）からなり、保持部材（２１）が固定用アーム（２１１）を介して伝熱管（３）に固定されることで、受光板（２）がケーシング（１）の開口部（１０）に配置されることを特徴とする太陽光レシーバー。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの太陽光レシーバーを有することを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽光レシーバーは、太陽光が直接当たることによる伝熱管の熱負荷を軽減しつつ、太陽光エネルギーを効率よく回収することができる。このため、伝熱管を比較的安価な材質にできること、伝熱管やその接続部の寿命などを含めたレシーバーの耐久性が高まること、などによる設備コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽光レシーバーの一実施形態を示す縦断面図
【図２】図１中のＡ部の部分拡大図
【図３】図１中のＡ部の部分拡大水平断面図
【図４】図１の実施形態において、受光板を構成する保持部材の一部を示す平面図
【図５】図１の実施形態のリフレクターを部分的に示す斜視図
【図６】図１の実施形態のリフレクターを部分的に示す側面図
【図７】本発明の太陽光レシーバーの受光板を構成する耐火物ブロックの一例を示す写真
【図８】本発明の太陽光レシーバーの熱回収効率を測定した実験データを示すグラフ
【図９】従来の太陽熱発電システムの一例を示す説明図
【図１０】図９の太陽熱発電システムのレシーバーを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１〜図６は、本発明の太陽光レシーバーの一実施形態を示すもので、図１は縦断面図、図２は図１中のＡ部の部分拡大図、図３は伝熱管を断面した状態で示す受光板の平面、図４は受光板を構成する保持部材の一部を示す平面図、図５はリフレクターを部分的に示す斜視図、図６は同じく側面図である。
この太陽光レシーバーは、先端が開口１０し、後端側に排気口１１を有するケーシング１と、全体に複数の通孔aが形成されることで通気性及び光透過性を有し、ケーシング１の開口部１０に配置される耐火物製の受光板２と、ケーシング１の内部に配置される伝熱管３と、ケーシング１の先端に設けられ、太陽光を受光板２に集光するリフレクター４と、ケーシング１の排気口１１に接続される排気手段５を備える。
【００１６】
図１０に示すような従来の太陽光レシーバーは、集光された太陽光を伝熱管が直接受ける構造となっているが、本発明の太陽光レシーバーの大きな特徴は、伝熱管３が収められるケーシング１を、先端〜後端間で内部を空気が通過できる構造とするとともに、伝熱管３の前面（ケーシング１の先端）に、受光する太陽光の一部と空気を通過させることができる耐火物製の受光板２を設け、以下のような形態で伝熱管３を加熱することにより、伝熱管３に過剰な熱負荷を与えることなく、太陽光エネルギーを効率的に回収できるようにした点にある。
【００１７】
（1）集光される太陽光の全てが直接伝熱管３に当たって、伝熱管３の片側に大きな熱負荷が生じることを防止するため、伝熱管３の前方に配置された受光板２により太陽光の一部を遮り、太陽光による伝熱管３の直接加熱の割合を少なくする。その代わりに、太陽光で耐火物製の受光板２を加熱して蓄熱させ、その熱で受光板２の通孔aを通過する空気を加熱し、その空気がレシーバー（ケーシング１）内を通過する過程で対流伝熱により伝熱管３を加熱する。すなわち、伝熱管３を加熱するのに、太陽光による直接加熱と太陽光で間接的に加熱された空気による加熱を組み合わせることにより、伝熱管３を過剰な熱負荷を与えることなく効率的に加熱する。
【００１８】
（2）受光板２が空気に通気抵抗を与えることで、レシーバー（ケーシング１）内での空気流れの分布を抑制する整流作用を果たし、これにより、伝熱管３を伝熱面方向で均一に加熱することができ、太陽光のエネルギーを効率よく回収できる。
（3）リフレクター４から受光面（受光板２）に向かって大気を吸引しているため、レシーバー近傍の大気の流れによる対流熱損失を軽減することができる。すなわち、受光面（受光板２）近傍で輻射や対流熱伝達により加熱された空気が大気に放散されず、レシーバーに吸引されるため、熱損失を軽減できる。
【００１９】
以下、本実施形態の太陽光レシーバーの詳細を説明する。
前記ケーシング１は、保温性を高めるために全体が断熱材（例えば、カオウール）で構成され、本実施例では後端側が縮径した角筒状の形状を有している。このケーシング１では、通気性を有する受光板２が配置（装着）された開口部１０から空気が取り込まれ、ケーシング１内を流れた空気は排気口１１から排出される。
前記受光板２は、空気及び受光した太陽光の一部を通過させる複数（多数）の通孔ａが厚さ方向に貫設された耐火物からなる。通孔aは、受光板２の全面に形成されている。この受光板２は、上述したように集光された太陽光の一部を遮って伝熱管３に当たらないようにする役目を果たすとともに、太陽光の蓄熱体として機能し、蓄えた熱で通孔aを通過する空気を加熱する。
【００２０】
受光板２を構成する耐火物としては、例えば、ＳｉＣ等のようなセラミックスが好ましい。受光板２の厚さは特に制限はないが、通常、０．１〜０．２ｍ程度の厚さのものが用いられる。
受光板２は、集光される太陽光の一部を遮ることで太陽光の一部が伝熱管３に直接当たらないようにし、伝熱管３の片側に大きな熱負荷が生じることを抑制するため、２．５ｃｍ四方当たり１０〜１００個程度の通孔ａを有するとともに、受光板２の開口率（＝｛［複数の通孔ａの合計断面積］÷［受光板２の面積］｝×１００）は５０〜７０％が好ましい。このような条件は、特に受光板２の厚さが０．１〜０．２ｍ程度の場合に好適である。受光板２の開口率が７０％を超えると、伝熱管３に直接当たる太陽光による伝熱管３の熱負荷が過剰になる。一方、５０％未満では、通孔面積が小さすぎて通気抵抗が大きくなりすぎる。
【００２１】
本実施形態の受光板２は、複数の耐火物ブロック２０と、これらを並べられた状態で保持する保持部材２１で構成されている。そして、保持部材２１が固定用アーム２１１を介して伝熱管３に固定されることで、受光板２がケーシング１の開口部１０に配置（装着）される。なお、保持部材２１も、耐火物ブロック２０と同様、上述したような耐火物で構成される。特に、耐火物ブロック２０との熱膨張差による耐火物ブロック２０の脱落・落下を防止するため、耐火物ブロック２０と同じ材質のものが好ましい。
【００２２】
各耐火物ブロック２０は、例えば、１辺の長さ（受光面側の縦・横寸法及び厚さ）が０．１〜０．２ｍ程度の立方体または直方体であり、それぞれに複数（多数）の通孔ａが貫設されている。受光板２は、太陽光の集光時には温度が１３００℃程度まで上昇し、集光していないときは大気の温度まで低下し、これを毎日繰り返すことになる。したがって、受光板２は、熱膨張・伸縮の繰り返しに強い材料であることが必要であるが、受光板２を複数の耐火物ブロック２０で構成し、各耐火物ブロック２０を上記のような大きさに制限することで、熱膨張量を抑制できる。図７に、耐火物ブロック２０の一例（写真）を示す。
【００２３】
本実施形態の保持部材２１は、板状本体２１０の上面及び下面に耐火物ブロック２０を係止（固定）するための係止部２１２を有するとともに、板状本体２１０の一方の側部に固定用アーム２１１を有している。複数の耐火物ブロック２０は、板状本体２１０の上面及び下面の長手方向に沿って並べられた状態で、前記係止部２１２により板状本体２１０に保持されている。本実施形態の係止部２１２は、板状本体２１０の上面及び下面の両側部に沿って設けられる突条により構成され、両突条間に耐火物ブロック２０の上端又は下端を嵌め込むことにより、耐火物ブロック２０を係止（固定）できるようにしている。
【００２４】
保持部材２１は、その固定用アーム２１１を伝熱管３に引っ掛けることで、伝熱管３に保持・固定されるが、本実施形態では、複数の保持部材２１を備え、これら複数の保持部材２１が伝熱管３に保持・固定されることにより、１つの受光板２が構成されている。
なお、保持部材２１に保持される各耐火物ブロック２０間には、熱膨張を吸収できる隙間が設けられている。
以上のような受光板２の取付構造によれば、簡便な部材を用いて受光板２を固定・保持でき、設備費及びメンテナンスコストを低減できる効果もある。
【００２５】
前記伝熱管３は、内部を流れる流体を加熱するためのもので、鋼管などの金属管で構成される。本実施形態の伝熱管３は独立した複数本の管体３０からなり、各管体３０の入側端部がケーシング１の外側に設けられた入側ヘッダー６に、出側端部が同じくケーシング１の外側に設けられた出側ヘッダー７に、それぞれ接続され、これら入側ヘッダー６と出側ヘッダー７を通じて、流体が伝熱管３を通過するようになっている。
伝熱管３を構成する各管体３０は、ケーシング１内でなるべく空気と接触できるように、蛇行状に設けられている。
通常、伝熱管３内は熱媒流体（ガス又は液体）が流れ、伝熱管３からの伝熱により熱媒流体が加熱される。
【００２６】
前記リフレクター４は、ヘリオスタット（集光装置）で集光されたものの、受光板２から外れた光を反射して受光板２に集めるために設けられるもので、その反射面４０が外方に向けて拡開した状態に設けられている。このリフレクター４は、本体が断熱性の高い材料（例えば、カオウール）で構成されるとともに、内側は反射率の高い材料（例えば、ガラス製鏡）で覆われ、反射面４０を構成する。
このリフレクター４の先端部内側（開口先端で囲まれる面）の面積（開口面積）は、通常、ヘリオスタットによる集光面積に応じて決められるが、大きすぎると重量の増加に伴って支持構造体の強度を増す必要が生じ、設備費の増大を招く。このため、レシーバー受光面（受光板２）の面積の１．５〜２倍程度が望ましい。リフレクター４の後端部内側の面積は、受光面（受光板２）の面積と同じである。
【００２７】
本実施形態のリフレクター４は、その反射面４０で囲まれる内部空間Ｓが錐台形状となっており、この錐台形状は、その側面（＝反射面４０）の傾斜角θ（但し、錐台の軸線に対する側面の傾斜角度）を３０°〜４５°、底面（＝リフレクター４の開口先端で囲まれる面）の代表長さＬ（ｍ）（但し、底面の面積Ａ［ｍ２］の１／２乗）と高さＨ（ｍ）の比Ｌ／Ｈを４〜１０とすることが好ましい。側面の傾斜角θ（すなわち、反射面４０の開き角度）が４５°を超えると、リフレクター４の反射面４０での反射光が受光板２に到達しない割合が増え、一方、側面の傾斜角θが３０°未満では、リフレクターの開口面積を受光面（受光板２）の面積の概ね２倍にするために、錐台形状の高さＨを大きくする必要がある。また、底面の代表長さＬ（ｍ）と高さＨ（ｍ）の比Ｌ／Ｈが４未満では、リフレクターが大きくなり、重量が過大になる。一方、比Ｌ／Ｈが１０を超えると、Ｈが小さすぎて反射光が受光板に到達しない割合が大きくなりすぎる。
【００２８】
以上のリフレクター４は、集光誤差によりレシーバー受光面（受光板２）に集光できなかった太陽光（受光面の面積以上に広がった太陽光）を、反射面４０で反射させて受光面に集光でき、高い集光効率が得られる。また、リフレクター４から受光面（受光板２）に向かって大気を吸引しているため、レシーバー近傍の大気の流れによる集光面からの対流熱損失も抑制される。
前記排気手段５は、前記排気口１１に接続される排気管５０と、この排気管５０に設けられる排気ファン５１（又はブロワ）で構成される。
【００２９】
次に、本発明の太陽光レシーバーの機能及び使用形態について説明する。
本発明の太陽光レシーバーは、太陽熱発電システムに好適に利用できる。
太陽光レシーバーは、通常、図示しないタワー（鉄骨などで構成されるタワー）の上部に取り付けられる。タワーの高さは任意であるが、通常５０ｍ〜１００ｍ程度であり、各レシーバー１が受ける光の量により高さが適切に設計される。
一般に、タワーの周囲には、集光装置である数百台〜数千台のヘリオスタットが設置され、このヘリオスタット群により太陽光レシーバーに太陽光が集光される。ヘリオスタットは、太陽光線を反射させる鏡体と太陽光線をレシーバー方向に導くための鏡角度制御装置とを組み合わせた装置であり、太陽の位置が変化しても、常に太陽光レシーバーに太陽光線が集まるように鏡角度が制御される。
【００３０】
なお、ヘリオスタットの角度制御精度には限界があるため、集光精度は２ｍｒａｄ（約０．２°）程度の誤差を有している。さらに、太陽光も約０．５°の視野角を持つため、ヘリオスタット群による集光面積は、１基のヘリオスタットの鏡面積の１．５〜２倍程度に広がることがある。ヘリオスタットはタワーの周辺に配置されるため、太陽光レシーバーからヘリオスタットを見た視野角は、最大で概ね９０°程度の広がりを持っている。すなわち、図１において、入射光は一方向からではなく、９０°程度の分布を持って入ってくる。また、ヘリオスタットの角度制御誤差に起因する集光面積の拡大により、集光面積は、図１の受光部面積より大きくなる場合がある。
【００３１】
本発明の太陽光レシーバーは、ヘリオスタットにより集光された太陽光が直接又はリフレクター４を介して受光板２に集められる。この太陽光は、一部が受光板２の通孔aを通過して伝熱管３を直接加熱し、他の一部が受光板２に当たって受光板２を加熱する。すなわち、受光板２に太陽熱が蓄熱される。
排気手段５によるケーシング１内の排気により、受光板２の前面の空気が通孔aを通ってケーシング１内に流入し、ケーシング１内を流れて排気口１１から排出される。この空気は通孔aを通過する間に、太陽光で加熱されている受光板２からの伝熱で加熱され、ケーシング１内に流れて対流伝熱により伝熱管３を加熱（太陽光による間接加熱）した後、そのまま排気口１１から排気管５０を通じて排気される。通常、この空気は大気に放散される。
【００３２】
このように、伝熱管３の前方に配置された受光板２により太陽光の一部を遮り、太陽光の一部のみが伝熱管３に当たって伝熱管３を直接加熱することと、太陽光を遮ることで受光板２に蓄えられた太陽熱で受光板２の通孔aを通過する空気を加熱し、この加熱された空気を介して対流伝熱で伝熱管３を加熱することを組み合わせることにより、太陽光が直接当たることによる伝熱管３の熱負荷を軽減しつつ、太陽光のエネルギーを効率的に回収することができる。また、受光板２（通孔a）が空気に通気抵抗を与えることで、レシーバー（ケーシング１）内での空気流れの分布を抑制する整流作用が生じ、伝熱管３を伝熱面方向で均一に加熱することができ、太陽光のエネルギーをより効率よく回収することができる。
【００３３】
また、本発明の太陽光レシーバーでは、リフレクター４から受光面（受光板２）に向かって大気を吸引しているため、レシーバー近傍の大気の流れによる対流熱損失を軽減することができる。すなわち、受光面（受光板２）近傍で輻射や対流熱伝達により加熱された空気は大気に放散されず、レシーバーに吸引されるため、熱損失を軽減できる。但し、レシーバー内に吸引する空気の流量が多くなると、受光板２（通孔a）を通過する際の圧力損失が大きくなり、排気ファン５１の動力が増加してしまう。このような問題に対しては、排気ファン５１により吸引され、リフレクター４を通過する空気の代表速度Ｖ［ｍ／ｓ］が０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ未満であれば、圧力損失が大きくならず、対流損失を軽減することができる。ここで、Ｖ＝Ｑ／Ａ（但し、Ｑ：空気流量［ｍ３／ｓ］、Ａ：前出のリフレクター４の内部空間Ｓの錐台状の底面の面積［ｍ２］）である。レフレクター４を通過する空気の代表速度Ｖ［ｍ／ｓ］が０．５ｍ／ｓ未満では対流損失が大きくなり、一方、１．５ｍ／ｓ以上では受光板２通過時の通気抵抗が大きくなりすぎる。
【００３４】
図８は、本発明の太陽光レシーバーを用いて行った実験結果の一例を示している。図の横軸は受光面（受光板２）の温度を、縦軸はレシーバーで回収したエネルギー量（レシーバー回収熱量）を受光面で受けた太陽光エネルギー量（レシーバー受光熱量）で割った効率を示している。本発明の太陽光レシーバーでは、受光面（受光板２）の温度が上昇すると、受光面からの放射エネルギー損失が増加して効率がやや落ちる傾向があるが、広い温度範囲で高い回収効率が得られることが判る。なお、測定点の一部が、効率１００％より大きな値を示しているが、これは熱応答性に起因する計算誤差である。
図８の実験結果が示すように、本発明の太陽光レシーバーによれば、リフレクター４から伝熱管３に向けて空気を流すことで、高い回収効率で太陽光のエネルギーを回収できる。
【００３５】
本発明の太陽光レシーバーは、伝熱管３の片側が受ける太陽光の量を抑制することにより、伝熱管周方向の温度分布を従来の太陽光レシーバーよりも小さくすることができ、このため伝熱管３に通常の火力発電所のボイラー用伝熱管と同じ材質を採用でき、設備コストを低く抑えることができる。さらに、伝熱管３の片側加熱を抑制できるので、伝熱管３の湾曲を防止でき、伝熱管３とヘッダーの接続部の破損を抑えることができる。また、伝熱管本体に加わる繰返し応力が抑制されるので、伝熱管３の寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  ケーシング
２  受光板
３  伝熱管
４  リフレクター
５  排気手段
６  入側ヘッダー
７  出側ヘッダー
１０  開口部
１１  排気口
２０  耐火物ブロック
２１  保持部材
３０  管体
４０  反射面
５０  排気管
５１  排気ファン
２１０  板状本体
２１１  固定用アーム
２１２  係止部
a  通孔
Ｓ  内部空間
【図１】
0005807539.tif 000002
【図２】
0005807539.tif 000003
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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