(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光する、断面が放物線形状のパラボラトラフ型のミラーと、
このミラーに対向して配置されると共に、前記ミラーにて集光された太陽光を吸収して集熱し、内側を流れる熱媒体を加熱する集熱配管と、
この集熱配管を真空状態で内包して断熱する透光性の透光配管と、を有する太陽熱集熱器であって、
前記集熱配管と前記透光配管との間の真空空間内には、これらの集熱配管及び透光配管から離反して、前記ミラーに対向する領域と反対側の領域全てに断熱手段が配置されたことを特徴とする太陽熱集熱器。
【請求項２】
前記断熱手段が輻射シールドであることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱器。
【請求項３】
前記輻射シールドが２層以上設けられたことを特徴とする請求項２に記載の太陽熱集熱器。
【請求項４】
前記輻射シールドの表面が金属研磨面にて構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の太陽熱集熱器。
【請求項５】
前記輻射シールドの表面に酸化防止膜が施されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器。
【請求項６】
前記断熱手段はセラミック系断熱材であり、集熱配管の外表面に設置されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱器。
【請求項７】
前記輻射シールドは、支持材を用いて集熱配管に支持されたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器。
【請求項８】
前記支持材が集熱配管に摺動可能に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の太陽熱集熱器。
【請求項９】
前記輻射シールドが、金属薄板とフレームを有して構成されたことを特徴とする請求項２乃至５、７及び８のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器。
【請求項１０】
太陽光を集光し集熱して熱冷媒を加熱する太陽熱集熱器を備えた集光・集熱系と、
前記太陽熱集熱器にて加熱された熱冷媒と熱交換して蒸気を発生する熱交換器、及びこの熱交換器にて発生した蒸気により回転して発電機を駆動する蒸気タービンを備えた発電系と、を有する太陽熱発電システムにおいて、
前記太陽熱集熱器が、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器であることを特徴とする太陽熱発電システム。
【請求項１１】
太陽光を集光し集熱して熱冷媒を加熱する太陽熱集熱器を複数備えた集光・集熱系と、
前記太陽熱集熱器にて加熱された熱冷媒と熱交換して蒸気を発生する熱交換器、及びこの熱交換器にて発生した蒸気により回転して発電機を駆動する蒸気タービンを備えた発電系と、を有する太陽熱発電システムにおいて、
前記太陽熱集熱器が、高温側の太陽熱集熱器と低温側の太陽熱集熱器とに区分され、前記高温側の太陽熱集熱器が、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器であ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、太陽光を集光し集熱して熱冷媒を加熱する太陽熱集熱器、及びこの太陽熱集熱器を備えた太陽熱発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の対策として再生可能エネルギー利用の開発が進められており、一部で実用化もなされている。その一つに集光型太陽熱発電システム（ＣＳＰ）がある。この太陽熱発電システム（ＣＳＰ）としては特許文献１等が知られており、図９にその一例を示す。
【０００３】
この集光型太陽熱発電システム１００は、太陽熱集熱器１０４を並べた集光・集熱系１０１と、発電系１０２と、蓄熱系１０３とを有して構成される。集光・集熱系１０１では、太陽熱集熱器１０４が太陽光を集光し吸収して熱エネルギーに変換（即ち集熱）して、熱媒体を４００℃まで加熱する。この熱媒体を発電系１０２の蒸気発生器１０５、過熱器１０６に供給して高温高圧の蒸気を発生させ、蒸気タービン１０７を回転させることで、発電機１０８を駆動し発電する。
【０００４】
このような太陽熱発電システム１００の集光・集熱系１０１に用いられている太陽熱集熱器１０４としては特許文献２などが知られており、その構成の一例を図１０に示す。
【０００５】
ミラー１１０の断面は放物線形状であり、このミラー１１０の焦点位置に集熱配管１１１が配置されている。この集熱配管１１１の表面に光吸収層が形成される。また、集熱配管１１１は、ガラス管１１２に内包されて真空断熱されている。そして、ミラー１１０が太陽光を集光し、この集光された太陽光を集熱配管１１１が吸収して熱エネルギーに変換（集熱）し、集熱配管１１１の内側を流れる熱冷媒を４００℃まで加熱する。
【０００６】
このような太陽熱集熱器１０４では、集熱配管１１１の表面積が大きく、この集熱配管１１１からの熱漏洩量が多くなるため、この熱漏洩量を低減する対策が必要になる。特許文献２の太陽熱集熱器１０４では、真空断熱によって集熱配管１１１からの熱漏洩量を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３９３６７号公報
【特許文献２】米国特許第６７０５３１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、高温物体からの輻射伝熱量は、高温物体と低温物体のそれぞれの温度の４乗に依存して増加する（後述の式（１）参照）。このため、高温物体の温度が高くなると、この高温物体からの輻射による熱漏洩量が急激に増加してしまう。
【０００９】
図１０に示す太陽熱集熱器１０４では、高温物体である集熱配管１１１の温度が上昇するに従って、この集熱配管１１１からの輻射による熱漏洩量は、例えば図１１の曲線Ｘ３に示すように急激に増加する。このため、太陽熱集熱器１０４を備える従来の太陽熱発電システム１００では、集熱配管１１１を４００℃と低い温度に設定して、集熱効率の低い運用を実施しなければならず、太陽熱発電システム１００のシステム効率が低下していた。尚、図１１の曲線Ｙ３は、集熱配管１１１の受熱量を示す。
【００１０】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、集熱配管を高温化して集熱効率を向上できると共に、熱漏洩量を抑制できる太陽熱集熱器及び太陽熱発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る太陽熱集熱器は、太陽光を集光する、断面が放物線形状のパラボラトラフ型のミラーと、このミラーに対向して配置されると共に、前記ミラーにて集光された太陽光を吸収して集熱し、内側を流れる熱媒体を加熱する集熱配管と、この集熱配管を真空状態で内包して断熱する透光性の透光配管と、を有する太陽熱集熱器であって、前記集熱配管と前記透光配管との間の真空空間内には、これらの集熱配管及び透光配管から離反して、前記ミラーに対向する領域と反対側の領域全てに断熱手段が配置されたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る太陽熱発電システムは、太陽光を集光し集熱して熱冷媒を加熱する太陽熱集熱器を備えた集光・集熱系と、前記太陽熱集熱器にて加熱された熱冷媒と熱交換して蒸気を発生する熱交換器、及びこの熱交換器にて発生した蒸気により回転して発電機を駆動する蒸気タービンを備えた発電系と、を有する太陽熱発電システムにおいて、前記太陽熱集熱器が、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る太陽熱集熱器及び太陽熱発電システムによれば、太陽熱集熱器における集熱配管と透光配管との間が真空空間であるため、集熱配管からの気体による熱伝導と対流伝熱を抑制できる。更に、前記真空空間に断熱手段が配置されたので、集熱配管からの輻射による伝熱を抑制できる。これらの結果、集熱配管からの熱漏洩量を抑制できると共に、集熱配管を高温化して集熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る太陽熱発電システムの第１実施形態を示す管路図。
【図２】図１の太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図。
【図３】図２の集熱配管の温度と熱漏洩量等との関係を示すグラフ。
【図４】本発明に係る太陽熱発電システムの第２実施形態における太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図。
【図５】図４の集熱配管の温度と熱漏洩量比率との関係を示すグラフ。
【図６】本発明に係る太陽熱発電システムの第３実施形態における太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図。
【図７】本発明に係る太陽熱発電システムの第４実施形態における太陽熱集熱器を示し、（Ａ）が軸に沿う方向の断面図、（Ｂ）が軸に直交する方向の断面図。
【図８】本発明に係る太陽熱発電システムの第５実施形態を示す管路図。
【図９】従来の太陽熱発電システムの一例を示す管路図。
【図１０】従来の太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図。
【図１１】図１０の集熱配管の温度と熱漏洩量等との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図３）
図１は、本発明に係る太陽熱発電システムの第１実施形態を示す管路図である。図２は、図１の太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図である。
【００１６】
図１に示す太陽熱発電システム１０は、集光型の太陽熱発電システム（ＣＳＰ）であり、太陽熱集熱器１４を複数備える集光・集熱系１１と、熱交換器としての蒸気発生器１５及び過熱器１６を備え、且つ蒸気タービン１７（高圧蒸気タービン１７Ａ、低圧蒸気タービン１７Ｂ）を備える発電系１２と、蓄熱用熱交換器１８を備える蓄熱系１３と、を有して構成される。
【００１７】
太陽熱集熱器１４は、後に詳説するが、ミラー２０が太陽光Ｐを集光し、集熱配管２１は、集光された太陽光Ｐを吸収して熱エネルギーに変換（集熱）し、集熱配管２１の内側を流れる熱冷媒Ｒ１を加熱するものである。
【００１８】
集光・集熱系１１では、複数の太陽熱集熱器１４は、各集熱配管２１が接続されて直列に配置されると共に、この直列配置された複数の太陽熱集熱器１４が並列に複数列配置されている。複数の太陽熱集熱器１４の集熱配管２１は、循環ポンプ２２が配設された熱冷媒配管２３に接続され、この熱冷媒配管２３に、発電系１２の過熱器１６及び蒸気発生器１５が順次配設されている。
【００１９】
発電系１２は蒸気・復水配管２４を備え、この蒸気・復水配管２４に第１循環ポンプ２５、蒸気発生器１５、高圧蒸気タービン１７Ａ、第２循環ポンプ２６、過熱器１６、低圧蒸気タービン１７、復水器２７が順次配設されている。高圧蒸気タービン１７Ａ及び低圧蒸気タービン１７Ｂは同一のタービン軸を有し、このタービン軸に発電機２８が接続される。尚、符号２９は冷却塔である。
【００２０】
蒸気発生器１５は、集光・集熱系１１の複数の太陽熱集熱器１４にて加熱された熱冷媒Ｒ１と熱交換して蒸気を発生し、この蒸気を高圧蒸気タービン１７Ａへ導く。第２循環ポンプ２６は、高圧蒸気タービン１７Ａで仕事を終えた蒸気を過熱器１６へ導き、この蒸気を過熱器１６が、太陽熱集熱器１４にて加熱された熱冷媒Ｒ１と熱交換して過熱し、過熱蒸気として低圧蒸気タービン１７Ｂへ導く。高圧蒸気タービン１７Ａ、低圧蒸気タービン１７Ｂは、それぞれ蒸気、過熱蒸気により回転して発電機２８を駆動し発電させる。低圧蒸気タービン１７Ｂで仕事を終えた蒸気は、復水器２７で冷却されて復水となり、第１循環ポンプ２５がこの復水を蒸気発生器１５へ供給する。
【００２１】
前記蓄熱系１３は、集光・集熱系１１の太陽熱集熱器１４にて過剰な熱エネルギーが発生した場合に、この熱エネルギーを蓄熱する系統である。つまり、蒸気系１３では、蓄熱用熱交換器１８は、両端が熱冷媒配管２３に接続された蓄熱用第１配管３１に接続される。更に蓄熱用熱交換器１８は、両端に低温蓄熱槽３３、高温蓄熱槽３４がそれぞれ接続されて蓄熱用冷媒Ｒ２が流れる蓄熱用第２配管３２にも配設される。
【００２２】
集光・集熱系１１の太陽熱集熱器１４にて過剰な熱エネルギーが発生した場合には、熱冷媒配管２３内の熱冷媒Ｒ１が蓄熱用第１配管３１を経て蓄熱用熱交換器１８内を流れ、且つ低温蓄熱槽３３内の蓄熱用冷媒Ｒ２が蓄熱用熱交換器１８に流れることで、この蓄熱用熱交換器１８での熱交換により蓄熱用冷媒Ｒ２が加熱されて高温蓄熱槽３４に貯溜され、過剰なエネルギーが蓄熱される。
【００２３】
また、太陽熱集熱器１４にて発生する熱エネルギーが不足したときには、高温蓄熱槽３４内の蓄熱用冷媒Ｒ２が蓄熱用熱交換器１８に流れ、且つ熱冷媒配管２３内の熱冷媒Ｒ１が蓄熱用第１配管３１を経て蓄熱用熱交換器１８に流れることで、この蓄熱用熱交換器１８での熱交換により熱冷媒Ｒ１が加熱される。この加熱された熱冷媒Ｒ１が、発電系１２の過熱器１６、蒸気発生器１５へ順次流れて蒸気を発生させ、蒸気タービン１７を回転させる。このとき、蓄熱用熱交換器１８での放熱により冷却された蓄熱用冷媒Ｒ２は、低温蓄熱槽３３に貯溜される。
【００２４】
ところで、集光・集熱系１１の複数の太陽熱集熱器１４は、図２に示すように、ミラー２０、集熱配管２１、透光配管としてのガラス管３５、及び断熱手段としての輻射シールド３６を有して構成され、集熱配管２１の内側を流れる熱冷媒Ｒ１を太陽熱により加熱するものである。
【００２５】
ミラー２０は、断面が放物線形状のパラボラトラフ型のミラーであり、太陽光Ｐを焦点位置に集光する。また、集熱配管２１は、ミラー２０の焦点位置に、このミラー２０に対向して配置される。この集熱配管２１の表面に光吸収材（不図示）が塗布されている。従って、集熱配管２１は、ミラー２０にて集光された太陽光Ｐを吸収して熱エネルギーに変換（即ち集熱）し、内側を流れる熱冷媒Ｒ１を加熱する。
【００２６】
ガラス管３５は、透光性のガラス材にて構成され、集熱配管２１を真空状態で内包する。このように、集熱配管２１とガラス管３５との間の空間が真空状態の真空空間３７に形成されたことで、集熱配管２１からガラス管３５への気体による熱伝導及び対流伝熱が抑制される。
【００２７】
輻射シールド３６は、太陽光Ｐを透過させないアルミニウムや、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属にて構成され、集熱配管２１の周囲を覆うことで、例えば５００℃の高温になる集熱配管２１からの輻射伝熱を反射し、この輻射伝熱による熱漏洩を抑制する。
【００２８】
この輻射シールド３６は、具体的には、集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７内で、ミラー２０に対向する領域と反対側の領域に配置され、集熱配管２１またはガラス管３５（好ましくは集熱配管２１）に支持される。集熱配管２１の全周囲において、ミラー２０に対向する領域は集熱配管２１の全周囲の１／３程度であるが、ミラー２０に対向する領域と反対側の領域は、集熱配管２１の全周囲の２／３程度になる。従って、集熱配管２１の全周囲の２／３程度からの輻射伝熱が輻射シールド３６により反射されることになり、集熱配管２１からの輻射伝熱による熱漏洩量が抑制される。
【００２９】
また、一般に、高温物体からの輻射伝熱量Ｑは、εを輻射率、σをステファン・ボルツマン定数、ＴＨを高温物体（例えば集熱配管２１）の温度、ＴＬを低温物体（例えばガラス管３５）の温度、Ａを伝熱面積として、次式（１）で表せる。
【００３０】
【数１】
0005752511.tif 000002
【００３１】
ここで、集熱配管２１とガラス管３５との間が真空空間３７であることから、集熱配管２１からの気体による熱伝導及び対流伝熱は極めて小さい。従って、輻射シールド３６の温度は、集熱配管２１から輻射シールド３６への輻射と、輻射シールド３６からガラス管３５への輻射とがバランスした温度になる。例えば、集熱配管２１が５００℃で、ガラス管３５が３０℃の場合には、輻射シールド３６は３５０℃になる（図３の曲線図Ｚ１参照）。このように、集熱配管２１と輻射シールド３６との温度差が小さくなり、輻射シールド３６とガラス管３５との温度差も小さくなるので、前記式（１）によって、集熱配管２１から輻射シールド３６への輻射伝熱量と、輻射シールド３６からガラス管３５への輻射伝熱量とが共に抑制される。この結果、集熱配管２１からガラス管３５への全体としての輻射伝熱量が抑制されることになる。
【００３２】
また、前記式（１）における高温物体と低温物体間の輻射率εは、高温物体の伝熱面での輻射率εＨと、低温物体の伝熱面での輻射率εＬとを用いて、次式（２）で表される。
【００３３】
【数２】
0005752511.tif 000003
【００３４】
ここで、高温物体が集熱配管２１で、低温物体が輻射シールド３６の場合には、輻射率εは集熱配管２１と輻射シールド３６間の輻射率であり、輻射率εＨは集熱配管２１の伝熱面での輻射率であり、輻射率εＬは輻射シールド３６の伝熱面での輻射率である。また、高温物体が輻射シールド３６で、低温物体がガラス管３５の場合には、輻射率εは、輻射シールド３６とガラス管３５間の輻射率であり、輻射率εＨは輻射シールド３６の伝熱面での輻射率であり、εＬはガラス管３５の伝熱面での輻射率である。
【００３５】
上記式（２）から、輻射率εＨとεＬのどちらか一方が小さければ、輻射率εが小さくなる。従って、制約が多い集熱配管２１及びガラス管３５の表面を加工しなくても、輻射シールド３６の伝熱面での輻射率εＬ、εＨを低減することで、集熱配管２１と輻射シールド３６間の輻射率ε、輻射シールド３６とガラス管３６間での輻射率εを共に低減できる。これにより、集熱配管２１と輻射シールド３６間での輻射伝熱量、輻射シールド３６とガラス管３５間での輻射伝熱量を共に抑制できる。
【００３６】
このため、本実施形態の輻射シールド３６は、その表面が金属研磨面に構成されて、その伝熱面での輻射率εＬ、εＨが０．１以下の小さな値に設定される。また、本実施形態の輻射シールド３６は、その表面が酸化されて伝熱面での輻射率εＬ、εＨが大きくなることがないように、その表面に酸化防止膜が施されている。本実施形態の輻射シールド３６の表面には、上述の金属研磨面と酸化防止膜の少なくとも一方が施されている。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
【００３８】
（１）太陽熱集熱器１４では、集熱配管２１とガラス管３５との間が真空空間３７であるため、集熱配管２１からガラス管３５への気体による熱伝導と対流伝熱を抑制できる。更に、太陽熱集熱器１４では、集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７に輻射シールド３６が配置されたので、この輻射シールドにより集熱配管２１からの輻射伝熱を反射でき、その輻射伝熱量を抑制できる。また、集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７に輻射シールド３６が配置されたので、集熱配管２１と輻射シールド３６との間、輻射シールド３６とガラス管３５との間でそれぞれの温度差が小さくなり、前記式（１）に基づき集熱配管２１、輻射シールド３６のそれぞれからの輻射伝熱量を抑制できる。
【００３９】
これら（気体による熱伝導等の抑制と輻射伝熱量の抑制）の結果、太陽熱集熱器１４では、集熱配管２１からの熱漏洩量を、図３の曲線Ｘ１に示すように、集熱配管２１を例えば５００℃の高温にして集熱効率を向上させた場合にも抑制することができる。このように、熱漏洩量が抑制された太陽熱集熱器１４を集光・集熱系１１に用いることで、太陽熱集熱器１４の集熱配管２１を例えば５００℃と高温にして太陽熱集熱器１４の集熱効率を向上させた場合にも、熱漏洩量の少ない太陽熱発電システム１０を実現できる。尚、図３中の曲線Ｙ１は、熱漏洩量を差し引いた後の集熱配管２４の受熱量を示し、また、曲線Ｚ１は輻射シールド３６の温度変化を示す。
【００４０】
（２）太陽熱集熱器１４の輻射シールド３６は、その表面が金属研磨面で構成され、また、その表面に酸化防止膜が施されているので、輻射シールド３６の伝熱面での輻射率εＬ、εＨを低減できる。このため、太陽熱集熱器１４における集熱配管２１及びガラス管３５の表面に輻射率低減のための加工等を施すことなく、集熱配管２１と輻射シールド３６間、輻射シールド３６とガラス管３５間のそれぞれの輻射率εを低減できる。この結果、前記式（１）に基づき、太陽熱集熱器１４における集熱配管２１と輻射シールド３６間、輻射シールド３６とガラス管３５間のそれぞれの輻射伝熱量を抑制でき、従って、集熱配管２１からガラス管３５への輻射による熱漏洩量を抑制できる。
【００４１】
［Ｂ］第２実施形態（図４、図５）
図４は、本発明に係る太陽熱発電システムの第２実施形態における太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図である。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４２】
本実施形態の太陽熱集熱器４１が前記第１実施形態の太陽熱集熱器１４と異なる点は、輻射シールド３６が２層を設けられた点であり、これにより集熱配管２１からの熱漏洩量、特に輻射による熱漏洩量が１層の場合よりも抑制される。
【００４３】
図５に示すように、集熱配管２１の受熱量に対する熱漏洩量の比率は、輻射シールド３６が２層の場合が曲線Ｘ２であり、輻射シールド３６が１層の場合が曲線Ｙ２であり、輻射シールド３６が存在しない図１０に示す従来構成の場合が曲線Ｚ２である。
【００４４】
従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、図５に示すように、輻射シールド３６を２層にすることで、集熱配管２１からの熱漏洩量を、第１実施形態の場合に比べ、より一層抑制することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、輻射シールド３６が２層の場合を述べたが、輻射シールド３６を３層以上を設けることで、集熱配管２１からの熱漏洩量を更に抑制してもよい。
【００４６】
［Ｃ］第３実施形態（図６）
図６は、本発明に係る太陽熱発電システムの第３実施形態における太陽熱集熱器を示す軸に直交する方向の断面図である。この第３実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本実施形態の太陽熱集熱器４５が前記第１実施形態の太陽熱集熱器１４と異なる点は、集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７内で、ミラー２０に対向する領域と反対側の領域に配置される断熱手段が、輻射シールド３６ではなく断熱材４６である点である。
【００４８】
この断熱材４６は、セラミック断熱材が好ましく、更に、集熱配管２１の外表面に接着などにより設置されている。集熱配管２１の外表面に断熱材４６が装着されたことから、この断熱材４６には集熱配管２１からの熱伝導が生じ、断熱材４６の外表面の温度は、集熱配管２１の外表面の温度よりも低くなる。
【００４９】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（３）を奏する。
【００５０】
（３）太陽熱集熱器４５における集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７内で、ミラー２０に対向する領域と反対側の領域に断熱材４６が配置され、しかも、この断熱材は集熱配管２１の外表面に設置されている。従って、断熱材４６の外表面温度が集熱配管２１の外表面温度よりも低くなるので、断熱材４６からの輻射伝熱量は、前記式（１）に基づき、断熱材４６が存在しない場合の輻射伝熱量よりも抑制される。また、ガラス管３５の内側空間が真空空間３７であるため、集熱配管２１及び断熱材４６からの気体による熱伝導と対流伝熱を抑制できる。
【００５１】
これらの結果、太陽熱集熱器４５では、集熱配管２１からの熱漏洩量を、集熱配管２１を例えば５００℃と高温化して集熱効率を向上させた場合にも抑制することができる。このように、熱漏洩量が抑制された太陽熱集熱器４５を集光・集熱系１１に用いることで、太陽熱集熱器４５の集熱配管２１を例えば５００℃の高温にして太陽熱集熱器４５の集熱効率を向上させた場合にも、熱漏洩量の少ない太陽熱発電システムを実現できる。
【００５２】
尚、太陽熱集熱器４５において断熱材４６をガラス管３５の内表面に設置することも可能であるが、集熱配管２１からガラス管３５への輻射伝熱量が温度の４乗に依存することから（式（１）参照）、断熱材４６を高温側の集熱配管２１に設置することが、輻射伝熱量抑制の観点から好ましい。
【００５３】
［Ｄ］第４実施形態（図７）
図７は、本発明に係る太陽熱発電システムの第４実施形態における太陽熱集熱器を示し、（Ａ）が軸に沿う方向の断面図、（Ｂ）が軸に直交する方向の断面図である。この第４実施形態において、前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００５４】
本実施形態の太陽熱集熱器５１が前記第１実施形態の太陽熱集熱器１４と異なる点は、輻射シールド５２が、金属薄板５２Ａと、この金属薄板５２Ａを支えるフレーム５２Ｂとを有して構成され、この輻射シールド５２のフレーム５２Ｂが支持材５３を用いて集熱配管２１に支持され、しかも、支持材５３が集熱配管２１に、この集熱配管の軸方向及び周方向に摺動可能に取り付けられた点である。
【００５５】
本実施形態においても、輻射シールド５２は、集熱配管２１とガラス管３５との間の真空空間３７内で、ミラー２０に対向する領域と反対側の領域に配置されている。また、輻射シールド５２を構成する金属薄板５２Ａは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金から構成され、表面に金属研磨面と酸化防止膜の少なくとも１つが施されている。
【００５６】
以上のように構成されたことから、本実施形態においても、前記第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様の効果を奏するほか、次の効果（４）〜（６）を奏する。
【００５７】
（４）輻射シールド５２の温度は、集熱配管２１から輻射シールド５２への輻射と、輻射シートルド５２からガラス管３５への輻射とがバランスした温度になり、輻射伝熱量が温度の４乗に依存するため（式（１）参照）、集熱配管２１に近い温度になる。従って、本実施形態の輻射シールド５２は、支持材５３を用いて集熱配管２１に支持されているため、支持材５３を介しての熱伝導量を、ガラス管３５に支持させる場合に比べて低減できる。この結果、集熱配管２１からの全伝熱量を抑制できる。
【００５８】
（５）輻射シールド５２を支持する支持材５３が集熱配管２１に、この集熱配管２１の軸方向及び周方向に摺動可能に取り付けられている。このため、集熱配管２１と輻射シールド５２との間で、温度差により熱膨張に差が生じた場合にも、支持材５３が集熱配管２１に対し摺動することで、支持材５３に熱応力が発生せず、この支持材５３の破損を防止できる。
【００５９】
（６）輻射シールド５２は、金属薄板５２Ａとフレーム５２Ｂとを備えて構成されたので、軽量化できる。このため、輻射シールド５２を支持する支持材５３に生ずる応力を低減できるので、この支持材５３を細径化できる。従って、この支持材５３からの熱伝導による熱漏洩量を抑制できる。
【００６０】
［Ｅ］第５実施形態（図８）
図８は、本発明に係る太陽熱発電システムの第５実施形態を示す管路図である。この第５実施形態において前記第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００６１】
本実施形態の太陽熱発電システム５５が前記第１実施形態の太陽熱発電システム１０と異なる点は、集光・集熱系１１を構成する複数の太陽熱集熱器が、高温側の太陽熱集熱器５６Ａと、低温側の太陽熱集熱器５６Ｂとに区分され、このうち、高温側の太陽熱集熱器５６Ａのみが、輻射シールド３６を備える太陽熱集熱器１４もしくは４１、断熱材４６を備える太陽熱集熱器４５、または輻射シールド５２を備えると太陽熱集熱器５１にて構成された点である。低温側の太陽熱集熱器５６Ｂは、輻射シールド３６、断熱材４６または輻射シールド５２を有しない、例えば従来の太陽熱集熱器１０４（図１０）にて構成されている。
【００６２】
輻射シールド３６、５２及び断熱材４６は、熱漏洩量を抑制するには効果が高いが、コストが上昇するので、効果の程度に応じて採用される必要がある。低温側の太陽熱集熱器５６Ｂでは、集熱配管２１からの熱漏洩量が元々少ないので、輻射シールド３６、５２及び断熱材４６による熱漏洩量抑制の効果が少ない。これに対し、高温側の太陽熱集熱器５６Ａでは、集熱配管２１からの熱漏洩量が多いため、輻射シールド３６、５２及び断熱材４６による熱漏洩量抑制の効果が大きい。
【００６３】
従って、本実施形態の太陽熱発電システム５５のように、高温側の太陽熱集熱器５６Ａのみに、輻射シールド３６を備える太陽熱集熱器１４もしくは４１、断熱材４６を備える太陽熱集熱器４５、または輻射シールド５２を備える太陽熱集熱器５１を用いることで、集熱配管２１からの熱漏洩量抑制効果を低コストで実現できる。その他、本実施形態においても、前記第１〜第４実施形態の効果（１）〜（６）と同様な効果を奏する。
【００６４】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形してもよく、また、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６５】
例えば、上述各実施形態では、太陽熱発電システム１０、５５における太陽熱集熱器１４、４１、４５、５１及び１０４が、断面が放物線形状のパラボラトラフ型のミラー２０を用いたパラボラトラフ型の太陽熱集熱器の場合を述べたが、平面形状の多数のミラーを用いたフレネル型の太陽熱集熱器を集光・集熱系に採用した太陽熱発電システムであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０  太陽熱発電システム
１１  集光・集熱系
１２  発電系
１５  蒸気発生器（熱交換器）
１６  過熱器（熱交換器）
１７  蒸気タービン
２０  ミラー
２１  集熱配管
３５  ガラス管（透光配管）
３６  輻射シールド（断熱手段）
３７  真空空間
４１、４５  太陽熱集熱器
４６  断熱材（断熱手段）
５１  太陽熱集熱器
５２  輻射シールド（断熱手段）
５２Ａ  金属薄板
５２Ｂ  フレーム
５３  支持材
５５  太陽熱発電システム
５６Ａ  高温側の太陽熱集熱器
５６Ｂ  低温側の太陽熱集熱器
Ｐ  太陽光
【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】
0005752511.tif 000008
【図６】
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【図７】
0005752511.tif 000010
【図８】
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【図９】
0005752511.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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