(57)【要約】  ガラス管壁を備えたガラス管が提供され、ガラス管壁の内面は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの赤外光反射コーティングを有する。さらに、ガラス管を製造する方法が提供される。この方法は、以下のステップ、すなわちａ）ガラス管を提供するステップと、ｂ）ガラス管の内面に赤外光反射コーティングを取り付けるステップとを含む。加えて、太陽エネルギを吸収しかつ吸収された太陽エネルギを、ヒートレシーバ管のコア管の内部に配置することができる熱伝達流体へ伝達するためのヒートレシーバ管が提供される。コア管は、太陽光の太陽吸収放射を吸収するための太陽エネルギ吸収コーティングを備えたコア管表面を有する。コア管は、赤外光反射コーティングを備えたガラス管を備えたエンキャプスレーションによって包囲されている。コア管表面及びエンキャプスレーションは、コア管表面と、赤外光反射面を備えたエンキャプスレーションの内面との間に距離を有して配置されており、これにより、太陽吸収放射は、赤外光反射コーティングを備えたエンキャプスレーションを透過することができ、太陽エネルギ吸収コーティングに入射することができる。コア管表面から放出されたＩＲ放射は、再びコア管へ反射し、これによりエネルギ損失を減じる。放物面トラフコレクタには、放物面鏡の焦線に配置された少なくとも１つのヒートレシーバ管が設けられている。放物面トラフコレクタが、太陽エネルギを電気エネルギに変換するために太陽発電プラントにおいて使用される。
2014534940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管壁の内面は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの赤外光反射コーティングを有することを特徴とする、ガラス管壁を備えたガラス管。
【請求項２】
前記赤外光反射コーティングは、０．５〜０．９９の範囲から選択された、好適には０．８〜０．９５の範囲から選択された、１２００ｎｍ未満の波長を有する太陽放射のための透過率を有する、請求項１記載のガラス管。
【請求項３】
前記ガラス管壁の内面は、その周の一部において赤外光反射コーティングを有する、請求項１又は２記載のガラス管。
【請求項４】
前記赤外光反射コーティングは、透過性で伝導性のコーティングを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載のガラス管。
【請求項５】
前記赤外光反射コーティングを付加的な層が被覆している、請求項１から４までのいずれか１項記載のガラス管。
【請求項６】
前記ガラス管壁の内面と前記赤外光反射コーティングとの間に中間層が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のガラス管。
【請求項７】
酸化スズは、アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成るグループから選択された少なくとも１つの元素を含む、請求項６記載のガラス管。
【請求項８】
太陽エネルギを吸収しかつ吸収された太陽エネルギを、ヒートレシーバ管（２）のコア管（２１）内に配置することができる熱伝達流体に伝達するためのヒートレシーバ管（２）であって、
前記コア管は、太陽光の太陽吸収放射を吸収するための太陽エネルギ吸収コーティングを備えたコア管表面を有し、
前記コア管は、請求項１から７までのいずれか１項記載のガラス管を備えたエンキャプスレーションによって包囲されており、
前記コア管表面と、前記エンキャプスレーションとは、前記コア管表面と、前記赤外反射面を備えたエンキャプスレーション壁の内面との間に距離を置いて配置されており、これにより、太陽吸収放射は、前記赤外光反射コーティングを備えたエンキャプスレーションを透過することができ、太陽エネルギ吸収コーティングに入射することができることを特徴とする、ヒートレシーバ管。
【請求項９】
放物面トラフコレクタ（１０００）であって、
太陽光反射面（３１）の焦線（３２）に太陽光を集中させるための太陽光反射面（３１）を有する少なくとも１つの放物面鏡（３）と、
該放物面鏡（３）の前記焦線（３２）に配置された、請求項８記載の少なくとも１つのヒートレシーバ管（２）と、を備えることを特徴とする、放物面トラフコレクタ。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載のガラス管を製造する方法であって、
該方法は、以下のステップ、すなわち
ａ）ガラス管を提供するステップと、
ｂ）ガラス管の内面に赤外光反射コーティングを取り付けるステップと、を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
前記赤外光反射コーティングの取付けは、浸漬被覆、噴霧被覆及び原子層堆積から成るグループから選択された少なくとも１つの技術によって行われる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
太陽エネルギを電気エネルギに変換するための、発電プラントにおける請求項１１記載の放物面トラフコレクタ（１０００）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、ガラス管、及びガラス管を製造する方法に関する。さらに、ガラス管を備えたヒートレシーバ管、ヒートレシーバ管を備えた放物面トラフコレクタ、及び放物線状トラフコレクタの使用が提供される。
【０００２】
２．関連技術の説明
集光型太陽熱発電技術に基づく太陽フィールド発電プラントの太陽エネルギ収集ユニットは、例えば、放物面鏡及びヒートレシーバ管を備えた放物面トラフコレクタである。ヒートレシーバ管は、鏡の焦線に配置されている。鏡の太陽光反射面によって、太陽光はヒートレシーバ管に収束され、ヒートレシーバ管には、熱伝達流体、例えばサーモオイル又は溶融塩が充填されている。コア管（内側管）の太陽放射吸収コーティングにより、ヒートレシーバ管は、太陽からエネルギを吸収する。太陽からのエネルギは、熱伝達流体へ効率的に伝達される。太陽エネルギは熱エネルギに変換される。
【０００３】
熱エネルギの損失を最小限に抑えるために、ヒートレシーバ管は、エンキャプスレーション・アウト・ガラス（ガラス管）を有する。太陽光に対して透過性のガラス管は、ヒートレシーバ管の内側の中央のステンレス管の周囲に同軸に配置されている。内側管とガラス管との間の空間は排気されている。
【０００４】
発明の概要
本発明の課題は、ヒートレシーバ管のエンキャプスレーションとして使用することができるガラス管の熱損失の付加的な低減を提供することである。
【０００５】
本発明の別の課題は、このようなガラス管を製造する方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の課題は、このようなガラス管を備えたエンキャプスレーションを有するヒートレシーバ管を備えた放物面トラフコレクタの提供、及び放物面トラフコレクタの使用の提供である。
【０００７】
これらの課題は、請求の範囲に記載された発明によって達成される。
【０００８】
ガラス管壁を備えたガラス管が提供され、ガラス管壁の内面は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの赤外光反射コーティングを有する。
【０００９】
ガラス管を製造する方法も提供される。この方法は、以下のステップ、すなわちａ）ガラス管を提供するステップと、ｂ）ガラス管の内面に赤外光反射コーティングを取り付けるステップとを含む。
【００１０】
加えて、太陽エネルギを吸収しかつ吸収された太陽エネルギを、ヒートレシーバ管のコア管の内部に配置することができる熱伝達流体へ伝達するためのヒートレシーバ管が提供される。コア管は、太陽光の太陽吸収放射を吸収するための太陽エネルギ吸収コーティングを備えたコア管表面を有する。コア管は、赤外光反射コーティングを備えたガラス管を備えたエンキャプスレーションによって包囲されている。コア管表面及びエンキャプスレーションは、コア管表面と、赤外光反射面を備えたエンキャプスレーションの内面との間に距離を有して配置されており、これにより、太陽吸収放射は、赤外光反射コーティングを備えたエンキャプスレーションを透過することができ、太陽エネルギ吸収コーティングに入射することができる。
【００１１】
さらに、太陽光反射面の焦線に太陽光を収束させるための太陽光反射面を有する少なくとも１つの放物面鏡と、放物面鏡の焦線に配置された少なくとも１つのヒートレシーバ管とを備えた、放物面トラフコレクタが提供される。これに代えて、リニアフレネル技術を備えたソーラコレクタを実現することができる。したがって、太陽光反射面の焦線に太陽光を収束させるための太陽光反射面を有する少なくとも１つのフレネルミラーと、フレネルミラーの焦線に配置された少なくとも１つのヒートレシーバ管とを備えた、リニアフレネルミラーコレクタが提供される。
【００１２】
ガラス管壁は、太陽光線の広い波長範囲にわたって透過性である。好適には、ガラス管のガラス管壁は、ガラス（ＳｉＯｘ）から成る。その他の透過性材料も可能である。ガラス管の内面に取り付けられた赤外光反射コーティングは、赤外光のための鏡として作用する。これにより、ヒートレシーバ管のコア管によって放射された赤外光が、コア管に向かって反射されて戻される。ヒートレシーバ管のコア管の赤外光放射によるヒートレシーバ管の全体的な熱損失は減じられる。
【００１３】
内面は、その全周に設けられた赤外光反射コーティングから成ることができる。しかしながら、ガラス管壁の内面は、内側ガラス管表面の周の一部においてのみ赤外光反射コーティングを有することも可能である。例えば、ガラス管の内面は半分だけ赤外光反射コーティングによって被覆される。
【００１４】
トラフ技術を用いることにより、ヒートレシーバ管は、放物面鏡の焦線に配置されている。太陽がトラフパラボラに向かって下方へ入射すると、太陽光線は、コア管周面の下半分にコリメートされる。コア管周囲の上半分は、太陽光線（合計入射光線の約１．２％であると評価される）と、ミラー歪み及び統計学的収差から生じる迷光線（合計入射光線の約０％〜２％であると評価される（これは２つのセグメントコーティングに依存する））とによって、直接に照射される。したがって、ガラス管壁の内面を２つの領域に分割することが好ましい。鏡の太陽光反射面に対面して配置された一方の領域は、完全な太陽光放射のための高い透過率を有する。これに対して、太陽に対面し、かつ鏡の太陽光反射面とは反対側の領域は、赤外光に対する高い反射率を有する。太陽からの直接赤外放射に関する僅かな損失が存在する。しかしながら、コア管の赤外放射放出による熱損失の低減は、この僅かな損失を何倍も補償する。
【００１５】
ガラス管の１つの実施の形態では、赤外光反射コーティングは、０．５〜０．９９の範囲から選択された、好適には０．８〜０．９５の範囲から選択された、１２００ｎｍ未満の波長を有する太陽放射のための透過率を有する。赤外光反射コーティングは、この波長範囲における太陽光放射に対して多かれ少なかれ透過性である。
【００１６】
好適には、赤外光反射コーティングは、透過性の（電気的に）伝導性のコーティング（透過性伝導性コーティング、ＴＣＯ）を含む。１つの実施の形態において、透過性伝導性コーティングは、酸化スズ（ＺｎＯ）から成る。酸化スズは、好適には、アルミニウム、ガリウム及びインジウムから成るグループから選択された少なくとも１つの元素を含む。この元素は、酸化スズの主成分であることができる。例えば、元素はインジウムであり、酸化スズは、インジウム酸化スズ（ＩｎＺｎＯ、ＩＺＯ）である。元素は、ドーパントであることもできる。例えば、このような酸化スズは、それぞれアルミニウム及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）によってドーピングされている。
【００１７】
赤外光反射コーティングに付加的な層を取り付けることができる。付加的な層は、少なくとも部分的に又は完全に赤外光反射コーティングを被覆している。付加的な層は、太陽の赤外光に対して透過性又はほぼ透過性である。例えば、このような層は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの屈折率の小さな材料から成る層である。
【００１８】
ガラス管壁の表面と赤外光反射コーティングとの間には、中間層を設けることができる。この中間層は、様々な機能を有することができる。例えば、このような中間層は、ガラス管の内面への赤外光反射コーティングの付着を強化する。
【００１９】
赤外反射コーティングを取り付けるために、様々な技術を適用することができる。好適には、赤外光反射コーティングの取付けは、浸漬被覆、噴霧被覆及び原子層堆積から成るグループから選択された少なくとも１つの技術によって行われる。浸漬被覆又は噴霧被覆は、ガラス管の内面に赤外光反射コーティングを部分的に取り付けるのに適しているが（赤外光反射コーティングはガラス管の内面を部分的に被覆する）、原子層堆積（ＡＬＤ）は、ガラス管の内面全体を被覆するのに適している。ＩＲ範囲の反射率が妨害されない（又は変化させられない）まま、太陽スペクトルにおける反射防止層を最適化するために、ＴＣＯ（Ａｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2）以外の付加的な層が使用される。低指数材料（例えばＳｉＯｘ）の最後の層が、（例えば浸漬被覆によって）ガラス管の両側に堆積させられる。
【００２０】
最後に、太陽エネルギを電気エネルギに変換するための、発電プラントにおける放物面トラフコレクタの使用が開示される。
【００２１】
図面の簡単な説明
発明の別の特徴及び利点は、図面を参照した、典型的な実施の形態の説明から得られる。図面は概略的である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】側方から見たガラス管の断面図である。
【図２】ガラス管を備えたエンキャプスレーションを有するヒートレシーバ管を備えた放物面トラフコレクタの断面図である。
【００２３】
発明の詳細な説明
ガラス管壁１０を備えたガラス管１が提供されている。ガラス管壁１０の内面１１は、少なくとも部分的に、少なくとも１つの赤外光反射コーティング１２を有する。ガラス管１は、ヒートレシーバ管２のエンキャプスレーション２０である。
【００２４】
赤外光反射コーティング１２は、インジウム酸化スズから成る。赤外光反射コーティング１２の厚さは、約１３５ｎｍである。
【００２５】
赤外光反射コーティング１２は、付加的な層１３によって被覆されている。この付加的な層１３は、酸化ケイ素から成る。代替的な例では、付加的な層１３は、酸化アルミニウムから成る。この付加的な層１３の厚さは、約１２０ｎｍである。
【００２６】
代替的に以下のシーケンスが実施される：ガス管の内側／Ａ１2Ｏ3（３０ｎｍ）／ＴＣＯ（１５０ｎｍ）／Ａｌ2Ｏ3（５０ｎｍ）／ＳｉＯｘ（１２０ｎｍ、浸漬被覆）。
【００２７】
赤外光反射コーティング１２と、ガラス管壁１０の内面１１との間には、中間層１４が設けられている。この中間層は、酸化アルミニウムから成る。この中間層の厚さは、約８５ｎｍである。
【００２８】
ガラス管１によって包囲されたヒートレシーバ管２のコア管２１は、鋼から形成されている。加えて、コア管のコア管表面は、太陽光を吸収するための吸収コーティング（図示せず）を有する。
【実施例】
【００２９】
実施例１：
ガラス管の内面の半分のコーティング（浸漬被覆及び噴霧被覆）を使用することにより、α（太陽光の吸収率）は、ガラス管の上側セグメントにおけるガラス透過率の低下により、僅かな割合（０．２％）だけ低下させられる。放射による熱損失は、２０％〜１０％（１０００ワット／管〜８００〜９００ワット／管）だけ減じられる。
【００３０】
実施例２：
ガラス管壁１０の内面１１の全体が、赤外光反射コーティング１２によって被覆される。製造のために、ＡＬＤプロセスが行われる。これにより、αは、ガラス管を通る太陽透過率の低下により、１％〜１．５％だけ減じられる。しかしながら、他方では、放射による熱損失は、４０％〜６０％（１０００ワット／管〜６００〜４００ワット／管）だけ減じられる。ヒートレシーバ管２は、放物面トラフコレクタ１０００の一部である。放物面トラフコレクタ１０００は、太陽光反射面３１を備えた少なくとも１つの放物面鏡３を含む。反射面３１により、太陽光は、放物面鏡３の焦線３２に集中させられる。集中させられた太陽光は、ヒートレシーバ管２によって吸収される。
【００３１】
放物面トラフコレクタ（及びフレネルミラーコレクタ、それぞれ）は、太陽エネルギを電気エネルギに変換するために太陽発電プラントにおいて使用される。加熱された熱伝達流体は、熱交換器を介して蒸気を発生するために使用される。蒸気は、発電機に接続されたタービンを駆動する。発電機は電流を発生する。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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