(57)【要約】【課題】集熱器の高い集熱効率を維持しながら高温の熱媒体を得ることを目的とする。【解決手段】太陽光を集光する複数個の反射鏡３と、この反射鏡３の焦点に設け、熱媒体７が流通する集熱部１と、これらの反射鏡３と集熱部１を収納する外装５と、複数個の反射鏡３の一部を放物面反射鏡１０で構成し、この放物面反射鏡１０を可動する太陽光追尾装置１５を設けたものである。これよって、集熱器６では、放物面反射鏡１０を太陽光追尾装置１５により可動させて１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり、放物面反射鏡１０の焦点１１に太陽光を集中するようにして、熱媒体７を高温に加熱し、放物面反射鏡１０以外の反射鏡３を用いて、集熱部１に太陽光を受光し、集熱量を増加させて熱効率を向上するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光する複数個の反射鏡と、この反射鏡の焦点に設けられ、熱媒体が流通する集熱部と、これらの反射鏡と集熱部を収納する外装と、前記複数個の反射鏡の一部を放物面反射鏡で構成するとともに、この放物面反射鏡を可動する太陽光追尾装置を設けた集熱器。
【請求項２】
太陽光追尾装置は、集熱部を回転の中心として固定し、その周囲を放物面反射鏡が回転できるように支持した回転支持部と、前記放物面反射鏡と一体に作動し、集熱部に沿って同一方向に回転するようにした作動部と、この作動部に連結する駆動部と、この駆動部をコントロールする制御部とで構成した請求項１に記載の集熱器。
【請求項３】
放物面反射鏡は、集熱器の熱媒体出口側の直前に構成した請求項１または２に記載の集熱器。
【請求項４】
複数個の反射鏡は、略東西方向に焦点の軌跡を形成するように配置した請求項１に記載の集熱器。
【請求項５】
集熱部は、複数個の反射鏡内に設け、集熱部を構成する集熱管を入口側の反射鏡の集熱管から出口側の反射鏡の集熱管に向かって順次連通させ一体化した請求項１に記載の集熱器。
【請求項６】
集熱器に供給する熱媒体入口側の直後の集熱部は、平板状集熱部で構成した請求項１に記載の集熱器。
【請求項７】
複数個の反射鏡の一部は、複合放物面反射鏡で構成した請求項１に記載の集熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を集光して、太陽熱を回収する集熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集熱器は、２次元トラフ（樋）型の複合放物面（ＣＰＣ）型の反射鏡を用いることにより、平板型よりも集光比を大きくすることが可能で、また集光比の大きさにより、太陽光を反射鏡内に取り込むための許容角度を拡大できるので、集熱器の設置角度を固定しても年間を通して太陽光の集光が可能となる。これにより、平板型集熱器よりも熱媒体の高温化を行うことができるようにしている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１４９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来技術では、複合放物面（ＣＰＣ）型の反射鏡を略同一形状の複数個用いることにより、熱媒体の高温化を行うことができるが、平板型のように１日の中で長い時間太陽光を受けることができないので、熱媒体を高温にできる時間も短く、また熱量の回収を増加できないという点においても課題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、集熱器の高い熱効率を維持しながら高温の熱媒体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の集熱器は、太陽光を集光する複数個の反射鏡と、この反射鏡の焦点に設け、熱媒体が流通する集熱部と、これらの反射鏡と集熱部を収納する外装と、前記複数個の反射鏡の一部を放物面反射鏡で構成し、この放物面反射鏡を可動する太陽光追尾装置を設けたものである。
【０００６】
これよって、集熱器では、複数個の反射鏡の一部に設ける放物面反射鏡を太陽光追尾装置により可動させて１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり、放物面反射鏡の焦点に太陽光を集中するようにして、熱媒体を高温に加熱する部分を構成するものである。
【０００７】
また、放物面反射鏡以外の反射鏡を用いて、集熱部に太陽光を受光し、集熱量を増加させて熱効率を向上する部分を構成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の集熱器は、高い熱効率を維持しながら高温の熱媒体を供給できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、太陽光を集光する複数個の反射鏡と、この反射鏡の焦点に設け、熱媒体が流通する集熱部と、これらの反射鏡と集熱部を収納する外装と、前記複数個の反射鏡の一部を放物面反射鏡で構成し、この放物面反射鏡を可動する太陽光追尾装置を設けたことにより、１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり、放物面反射鏡の焦点に太陽光を集中するようにして、熱媒体を高温に加熱し、また、放物面反射鏡以外の複数個の反射鏡を用いて、集熱部に太陽光を受光し、集熱量を増加させて熱効率を向上できるものである。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の太陽光追尾装置は、集熱部を回転の中心として固定
し、その周囲を放物面反射鏡が回転できるように支持した回転支持部と、前記放物面反射鏡と一体に作動し、集熱部に沿って同一方向に回転するようにした作動部と、この作動部に連結する駆動部と、この駆動部をコントロールする制御部とで構成したことにより、太陽の年間の動きをベースに季節や１日の太陽高度に合わせて駆動部と作動部を動かし、放物面反射鏡を回転し、太陽の日射が最大になる高度に合わせるように制御しているので反射鏡に反射した太陽光が集熱部を焦点にして集中し、集熱部の温度を高温にでき、熱媒体に高温の熱を年間の長い期間、１日の多くの時間帯を使って伝えることができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の放物面反射鏡は、集熱器の熱媒体出口側の直前に構成したことにより、集熱器の出口側の直前で熱媒体を高温に加熱するので、放熱損失を抑制して高温の熱媒体を供給できるものである。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１の発明の複数個の反射鏡は、略東西方向に焦点の軌跡を形成するように配置したことにより、複数個の反射鏡は、１日の太陽の方位方向の動きに合わせて日射を取り込むので、１日内に長い時間、集熱管を加熱することができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１の発明の集熱部は、複数個の反射鏡内に設け、集熱部を構成する集熱管を入口側の反射鏡の集熱管から出口側の反射鏡の集熱管に向かって、順次連通させ一体化したことにより、熱媒体を集熱管の加熱温度を徐々に変化させていくので、熱量と温度を確保しながら熱媒体を高温に保つことができる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１の発明の集熱器に供給する熱媒体入口側の直後の集熱部は、平板状集熱部で構成したことにより、集熱器の入口側で熱媒体の温度がまだ低い時は、１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり多量の熱を収集するようにするので、熱量を多く確保し熱効率を高めることができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１の発明の複数個の反射鏡の一部は、複合放物面反射鏡で構成したことにより、太陽の動きにあわせて太陽光の入射を確保しながら、集熱部に対して反射鏡により太陽光を集光できるので、集熱器の入口側から出口側に向かって徐々に熱媒体の加熱温度を調節することができる。
【００１６】
以下本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、本発明は実施の形態によって限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１、図２、図３において、１は、太陽光を受けて内部を流通する熱媒体を加熱する複数個の集熱部で、単管の集熱管２（銅管やステンレス管や黄銅管やアルミ管等）で構成されている。
【００１８】
この集熱部１には、太陽光を集光するために複数個の反射鏡３と平板状集熱部４を設けている。これらの複数個の集熱部１や反射鏡３と平板状集熱部４を収納する外装５とで集熱器６を構成している。
【００１９】
集熱部１は、複数個の反射鏡３内に設ける集熱管２を反射鏡３外で夫々の集熱管２の端部を順次連結し、一経路に連通するように構成している。これにより、集熱管２内を流通する熱媒体７を徐々に加熱し、集熱管２の急激な温度上昇による放熱損失を防止しながら集熱効率の低下を軽減し、太陽熱を回収するようにしている。
【００２０】
複数個の集熱管２の表面には、選択吸収膜を形成している。（図示なし）選択吸収膜は、集熱管２の表面に黒色の黒クロムまたは無電解ニッケルのめっき処理を行うようにして
いる。また、めっきの替わりにマンガン系の黒色塗料を塗布することもある。
【００２１】
この集熱部１に対して、熱媒体７の温度がまだ低い集熱器６の入口側８では、より多くの熱量を獲得できるように集熱部１に太陽光を取り込むための太陽光入射許容角度をできるだけ大きくするように反射鏡３を構成している。
【００２２】
また、熱媒体７の温度が上昇した出口側９では、太陽光を集光し集熱管２の温度をより上昇させるために、集熱部１に太陽光を取り込むための太陽光入射許容角度をできるだけ小さくするように反射鏡３を構成している。
【００２３】
太陽光入射許容角度とは、太陽の１年間や１日の動きの中で集熱部１に太陽光を受光及び集光可能な角度のことであり、この角度が大きいほど、太陽の１年間や１日のなかで長い時間太陽光を集熱部１が得られることになる。例えば、太陽光許容角度が最も大きいのが平板状集熱部４であり、最も小さいのが放物面反射鏡１０である。
【００２４】
この放物面反射鏡１０は、集熱部１に太陽光を集光する作用に適しており、集光比を大きくとれ集熱部１を高温に加熱することが可能である。集光比とは、集熱部１に反射鏡３内に入射した太陽光を虫眼鏡のごとく集中できた時の比率で、反射鏡３を太陽の方位方向に向けて東西方向に伸ばして構成した樋型の反射鏡３の焦点１１（焦線）に沿って配置される２次元タイプのものであれば、反射鏡３の幅（この場合、南北方向）を集熱部１の集熱管２の外径で除した値となる。
【００２５】
集熱器６は、熱媒体７の加熱に対して、集熱効率の向上と集熱温度の上昇のために、集熱器６の入口側８では、平板状集熱部４を構成し、出口側９では、集熱部１の周囲に放物面反射鏡１０を構成するようにしている。
【００２６】
また、平板状集熱部４と放物面反射鏡１０の間には、太陽光許容角度と集光比を適当に調節が可能な複合放物面鏡１２を設け、集熱器６の入口側８から出口側９に向かって徐々に熱媒体７を加熱するようにしている。
【００２７】
熱媒体７は、代替フロン（ＨＦＣ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）の１３４Ａや二酸化炭素（ＣＯ２）を使用するか、または熱媒体油（シリコーン油のような鉱物油）を使用している。
【００２８】
平板状集熱部４は、図４のように集熱部１の周囲に平板状の受熱板１３を装着して構成している。受熱板１３は、太陽光を受けやすいようにフィン形状にすることも可能で、集熱管２と同様の材質で構成され、集熱部１とはロウ付けや溶接やカシメで結合されている。
【００２９】
受熱板１３の太陽光を受ける側には、集熱管２と同様に選択吸収膜形成している。集熱管２は、受熱板１３の太陽光を受ける側の裏面に蛇行するような配置で均一に熱が受けられるように構成している。角度αは、平板状集熱部４の太陽光許容角度を示し、略集熱器６の開口近くまで、太陽が移動しても受熱板１３に入射するようにしている。
【００３０】
また、平板状集熱部４は、略すべての太陽光が直達で入射し、集光する作用は無いが、長時間太陽光を受光でき、１日の中で熱量を多量に回収するようにしている。
【００３１】
また、平板状集熱部４を集熱器６の入口側８の熱媒体７の温度が低いところで使用することで、集熱効率を７０〜８０％程度に高めるようにしている。
【００３２】
放物面反射鏡１０の形状は、図５のように太陽光を焦点１１に集束させるために放物線で断面を形成され、その方物線を断面とする樋型に構成している。この樋型の放物面反射鏡１０を太陽の方位方向（東西方向）に伸ばして一つの放物面反射鏡１０を構成している。
【００３３】
放物面反射鏡１０は、東西方向に伸ばして構成した樋型の構成を太陽の高度方向に向けて南北方向に１個または複数個、並列に配置するようにしている。
【００３４】
放物面反射鏡１０の反射面１４は、太陽光の反射率を向上させるために、鏡面に仕上げている。反射面１４の鏡面仕上げは、放物面反射鏡１０を構成する材料によりめっき、蒸着、研磨、塗装等の方法がある。
【００３５】
放物面反射鏡１０の加工は、耐熱の樹脂（例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等）を成型、ステンレスをプレス加工、アルミダイカスト成型等の方法がある。またアルミの鏡面仕上げ板を折り曲げる方法もある。例えば、放物面反射鏡１０を耐熱樹脂で成型した時は、鏡面をアルミめっき（蒸着）や塗装で仕上げ、反射面１４を形成する。
【００３６】
特に、鏡面をアルミめっきする時は、ポリイミド樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂またはポリステル樹脂、ポリアミド樹脂等を使用する。
【００３７】
また、ステンレスをプレス加工したときは、アルミ電解研磨やバフ研磨等で鏡面を形成することもある。
【００３８】
また、アルミダイカストの成型でもめっき等により鏡面仕上げを行い、アルミダイカスト材料の研磨後の酸化皮膜による反射率の低下を防止することもある。
【００３９】
放物面反射鏡１０は、原理的に焦点１１に集光できる太陽光の入射方向は、１方向のみなので、原理上太陽光入射許容角度は、ゼロである。この放物面反射鏡１０の特性に合わせるために、放物面反射鏡１０を固定した集熱部１（焦点１１上に設けられている）の周囲に太陽光入射許容角度のゼロの方向に回転させるために太陽光追尾装置１５を設けている。
【００４０】
太陽光追尾装置１５は、駆動部１６とこの駆動部１６により放物面反射鏡１０を回転させる作動部１７を設けている。
【００４１】
駆動部１６は、モーターとギアやカムを組み合わせて軸に装着した駆動部作動板１８を回転し、この駆動部作動板１８に一部に取り付けられた棒状の作動部１７を装着している。
【００４２】
また、駆動部１６は、ステッピングモーターを使用して、自在の角度に設定することも可能である。作動部１７は、駆動部作動板１８にピン１９で固定されるが、自在に回転できるようにしてあり、駆動部作動板１８の回転により押したり引いたりする動作を行うようにしている。
【００４３】
放物面反射鏡１０の端部に設けた駆動部作動板１８と同等の形状の反射鏡作動板２０に作動部１７の一方の端部をピン２１で固定し、駆動部作動板１８と同じように自在に回転できるようにしてあり、駆動部作動板１８の回転により押したり引いたりする動作に連動して、反射鏡作動板２０が押されたり引かれたりして集熱部１を軸として放物面反射鏡１０が回転するようになっている。
【００４４】
反射鏡作動板２０は、放物面反射鏡１０の両端部に装着した端面２２のどちらか一方（両端の端面２２でも可能である）に固定されている。端面２２は、放物面反射鏡１０と同等の材料と表面処理を行うようにしている。この端面２２に開口２３を設け、集熱部１が挿入されている。
【００４５】
端面２２の開口２３を集熱部１に接触しないように延長して筒状の軸受け部２４を設け、その周囲に回転軸受け２５を設けている。回転軸受け２５は、ベアリング軸受けまたは非接触の流体軸受けを使用している。回転軸受け２５の一方は、回転支持部２６に固定され、これにより放物面反射鏡１０は、集熱部１と接触しないように独立した構成に設けられている。
【００４６】
集熱部１の熱が軸受け部２４を介して、回転軸受け２５に伝わらないように、軸受け部２４の内側にセラミック材料（シリカ、アルミナ等）で形成する断熱筒２７を装着している。集熱部１と断熱筒２７の間に間隙２８を設け、放物面反射鏡１０の回転が自在に行えるようにしている。
【００４７】
また、放物面反射鏡１０の上部には、太陽光入射許容角度ゼロの方向に向かって開口部２９を設けて、太陽光を取り込むようにしている。
【００４８】
複合放物面鏡（ＣＰＣ：Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）１２では、図６のように太陽光入射許容角度βが、例えば、天頂より±３０°程度なら約３倍の集光比が得られる。太陽光入射許容角度βをこれよりも拡大すると太陽光を受け易くなるが集光比は小さくなり、太陽光の集中する割合は減少するので集熱部１の加熱温度は低くなる。
【００４９】
また、太陽光入射許容角度βをこれよりも縮小すると太陽光を受け難くなるが集光比は大きくなり、太陽光の集中する割合は増加するので集熱部１の加熱温度は高くなる。複合放物面鏡１２は、放物面反射鏡１０に比較して太陽の高度に対して１日の中で長時間、太陽光を複合放物面鏡１２内に入射することができる。
【００５０】
複合放物面鏡１２の反射面３０は、原理的には放物線で構成され、それを傾かせて太陽光入射許容角度を形成し、その反射面３０を対称の位置に配置している。そこでは、太陽光入射許容角度の範囲内の太陽光は夫々の反射面３０に対する焦点３１ａ、３１ｂ間のどこかで移動しながら集光するようにしている。
【００５１】
複合放物面反射鏡１２で、集熱器６に供給する熱媒体７の入口側８と出口側９の反射鏡３の中間位置する反射鏡３を構成し、太陽の動きにあわせて太陽光の入射を確保しながら、集熱部１に対して太陽光を集光して、集熱器６の入口側８から出口側９に向かって徐々に熱媒体７の加熱温度を上昇するようにしている。
【００５２】
複合放物面鏡１２の材質や加工方法は、放物面反射鏡１０と同様に行うようにしている。複合放物面鏡１２に対する集熱部１の構成は、集熱管２を複合放物面鏡１２の下部に挿入するか、集熱管２に受熱板３２を装着するようにして、移動する集光部３３を受けるようにしている。
【００５３】
外装５は、上部に透過体３４の開口を設けた箱状に構成している。外装５は、腐食の少ないステンレスや耐候性のある樹脂材料（例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等）で構成している。外装５の内部は、反射鏡３や集熱部１の周囲を外装断熱材３５で覆うようにして、外装５の内壁に沿って充填している。外装断熱材３５は、耐熱性のロ
ックウール、グラスウール等で構成している。
【００５４】
外装断熱材３５の表面は、硬化させて、それだけで壁面を構成するかまたは板で内面を補強して構成するようにしている。
【００５５】
透過体３４は、反射鏡３の上部に設けられ、太陽光を取り込み、反射鏡３の内部に雨やホコリが侵入するのを防止している。透過体３４は、太陽光を通過させるために透過率の大きな透明ガラスを使用している。（このような透明ガラスの日射透過率は、約９０％である）この透過体３４に向かって外装断熱材３５を傾斜させて、上方に広がるように構成して、太陽の高度に合わせて反射鏡で太陽光を多く受けられるようにしている。
【００５６】
３６は、熱媒体７の循環ポンプ、３７は、熱媒体７が流れる回路、３８は、熱媒体７からの高温の熱を蓄える蓄熱槽である。蓄熱槽３８は、融点の高い溶融塩の相変化を利用した潜熱型や溶融塩や油等を用いた顕熱型や蒸気を圧力水の形で蓄える蒸気アキュムレイタ等を用いることで１００℃以上の高温の熱を貯めるようにしている。
【００５７】
３９は、集熱器６の各部の温度を検知しながら循環ポンプ３６の運転時間や熱媒体７の流量をコントロールする制御部である。
【００５８】
以上のように構成された集熱器について、以下その動作、作用を説明する。
【００５９】
まず、制御部３９に運転の支持があたえられるか、または集熱器６の温度上昇を検知した制御部３９により、循環ポンプ３６が作動し、熱媒体７を回路３７内に循環させ、集熱器６の集熱部１に送る。集熱器６が太陽の南中方向に向けて設置してあれば、太陽の南中時に、集熱器６に垂直の太陽光が入射する。
【００６０】
このとき、熱媒体７の温度がまだ低い集熱器６の入口側８では、平板状集熱部４により、太陽光入射許容角度を最大に拡大して受熱板１３により多くの熱量を獲得し、熱媒体７を加熱していく。
【００６１】
また、熱媒体７の温度が上昇した出口側９では、放物面反射鏡１０により、集光比を大きくして太陽光を集光し集熱部１の温度を最高に上昇するようにしている。
【００６２】
放物面反射鏡１０では、制御部３９が、マイコン等に記憶するその日の太陽高度データに合わせて、駆動部１６を回転させ、作動部１７を動かし、集熱部１の周囲で放物面反射鏡１０を回転させ、太陽光が放物面反射鏡１０に垂直に当たるような位置に向ける。
【００６３】
例えば、太陽が南中にあれば、太陽光は、高度、方位に関して放物面反射鏡１０の反射面２にどの方向からも直角に当たり、集熱部３に太陽光を集中させて、集熱部１の温度を上昇させる。
【００６４】
図２の（ａ）、（ｂ）のように異なる太陽高度により、太陽光の入射方向が異なっても、放物面反射鏡１０の回転により、放物面反射鏡１０に太陽光を垂直に当てるようにしている。
【００６５】
平板状集熱部４と放物面反射鏡１０の中間に設ける複合放物面鏡１２により、太陽光入射許容角度と集光比を変化させて集熱器６の入口側８から出口側９に向かって徐々に熱媒体７を加熱するようにしている。集熱部１の熱を受け、熱媒体７は、高温の液体または蒸気（または液体や蒸気と液体が混ざったもの等）を形成して蓄熱槽３８に送られる。
【００６６】
蓄熱槽３８では、この液体または蒸気を受けて１００℃以上の熱量を蓄積するようにしている。
【００６７】
熱媒体７の液体または蒸気は、蓄熱槽３８で凝縮して液体となり、循環ポンプ３６により再度、集熱器６に送られ、加熱されるようにしている。この動作を太陽熱の供給が可能な間、繰り返すことにより、必要な熱量を蓄熱槽３８に維持するようにしている。
【００６８】
以上のように、本実施の形態においては、太陽光を集光する複数個の反射鏡３と、この反射鏡３の焦点に設け、熱媒体７が流通する集熱部１と、これらの反射鏡３と集熱部１を収納する外装５と、前記複数個の反射鏡３の一部を放物面反射鏡１０で構成し、この放物面反射鏡１０を可動する太陽光追尾装置１５を設けたことにより、１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり、放物面反射鏡１０の焦点に太陽光を集中するようにして、熱媒体７を高温に加熱し、また、放物面反射鏡１０以外の複数個の反射鏡３を用いて、集熱部１に太陽光を受光し、集熱量を増加させて熱効率を向上できるものである。
【００６９】
また、本実施の形態においては、太陽光追尾装置１５は、集熱部１を回転の中心として固定し、その周囲を放物面反射鏡１０が回転できるように支持した回転支持部２６と、放物面反射鏡１０と一体に作動し、集熱部１に沿って同一方向に回転するようにした作動部１７と、この作動部１７に連結する駆動部１６と、この駆動部１６をコントロールする制御部３９とで構成したので、太陽の年間の動きをベースに季節や１日の太陽高度に合わせて駆動部１６と作動部１７を動かし、放物面反射鏡１０を回転し、太陽の日射が最大になる高度に合わせるように制御しているので放物面反射鏡１０に反射した太陽光が集熱部１を焦点１１にして集中し、集熱部１の温度を高温にでき、熱媒体７に高温の熱を年間の長い期間、１日の多くの時間帯を使って伝えることができる。
【００７０】
また、本実施の形態においては、放物面反射鏡１０は、集熱器６の熱媒体７出口側９の直前に構成したので、集熱器６の出口側９の直前で熱媒体７を高温に加熱するので、放熱損失を抑制して高温の熱媒体７を供給できるものである。
【００７１】
また、本実施の形態においては、複数個の反射鏡３は、略東西方向に焦点の軌跡を形成するように配置したことにより、複数個の反射鏡３は、１日の太陽の方位方向の動きに合わせて日射を取り込むので、１日内に長い時間、集熱管２を加熱することができる。原理上太陽光入射許容角度は、ゼロであるが、太陽光は、大気中の乱反射や地面または建物等の反射もあるので、放物面反射鏡１０を太陽の方位方向に向けて東西方向に伸ばして構成した樋型にすることにより、実際上は南中の前後±２時間程度、高温加熱という能力を発揮することができる。
【００７２】
放物面反射鏡１０では、開口部２９の幅を大きくすることにより焦点１１に集光する太陽光の量を増加し、集熱部１の温度を高温に上昇することができる。
【００７３】
また、本実施の形態においては、集熱部１は、複数個の反射鏡３内に設け、集熱部１を構成する集熱管２を入口側８の反射鏡３の集熱管２から出口側９の反射鏡３の集熱管２に向かって、順次連通させ一体化したので、熱媒体７を集熱管２の加熱温度を徐々に変化させていくので、熱量と温度を確保しながら熱媒体７を高温に保つことができる。
【００７４】
また、本実施の形態においては、集熱器６に供給する熱媒体７の入口側８の直後の集熱部１は、平板状集熱部４で構成したことにより、集熱器６の入口側８で熱媒体７の温度がまだ低い時は、１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり多量の熱を収集するようにするので、熱量を多く確保し熱効率を高めることができる。
【００７５】
また、本実施の形態においては、複数個の反射鏡３の一部は、複合放物面反射鏡１２で構成したことにより、太陽の動きにあわせて太陽光の入射を確保しながら、集熱部１に対して反射鏡３により太陽光を集光できるので、集熱器６の入口側８から出口側に向かって徐々に熱媒体７の加熱温度を調節することができる。
【００７６】
また、本実施の形態においては、外装５内に複数個の反射鏡３と集熱部１と作動部１７と駆動部１６を収納したので、放熱が低減し集熱効率を向上することができる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、集熱部１は、表面に赤外線を吸収する選択吸収膜を装着したことにより、集熱部１からの赤外線放射を防止して集熱部１の温度を高温に維持して、熱媒体７にその熱を効率良く伝えることができる。
【００７８】
また、本実施の形態においては、制御部３９は、太陽の年間の動きをベースに季節や１日の太陽高度に合わせて、駆動部１６を作動し、作動部１７を動かして放物面反射鏡１０を回転させて、その日のその時間の太陽の日射が最大になる高度に合わせるように支持しているので、それにより放物面反射鏡１０に反射した太陽光が集熱部１を焦点１１にして集中し、集熱部１の温度を高温に上昇させることができ、熱媒体７に高温の熱を年間の長い期間、１日の多くの時間帯を使って伝えることができる。
【００７９】
また、本実施の形態においては、外装５は、複数個の反射鏡３が開口された側に透過体３４を装着したことにより、外装５内に雨水やホコリが堆積しないので、長期間にわたって集熱効率を良好に維持することができる。
【００８０】
また、透過体３４を反射鏡３の上に載置したので、反射鏡３内に熱をこもらせ、集熱管２や受熱板１３、３２からの対流による放熱を防止して、集熱管２の温度を高温に維持して、熱媒体７にその熱を効率良く伝えることができる。
【００８１】
また、本実施の形態の透過体３４は、選択透過性能を有する耐熱性、耐候性の優れた樹脂材料（例えば、ポリカーボネート等）で構成することにより、集熱器６の軽量化と低コスト化を行うことができる。
【００８２】
また、本実施の形態においては、軸受け部２４の内側にセラミック材料（シリカ、アルミナ等）で形成する断熱筒２７を装着しているので、集熱部１の高温が回転軸受け２５に伝わらず、回転軸受け２５の温度上昇を防止して、回転軸受け２５の高温劣化を防止することができる。また、集熱部１から回転軸受け２５に伝わる放熱ロスを防止することができる。
【００８３】
また、本実施の形態の透過体３４は、選択透過性能を有する耐熱性、耐候性の優れた樹脂材料（例えば、ポリカーボネート等）で構成することにより、集熱器６の軽量化と低コスト化を行うことができる。
【００８４】
また、本実施の形態の外装５は、内部に熱伝導率の小さいガス（例えば、クリプトンガス）を注入し、密封することにより、外装５内で放物面反射鏡１０の可動部分のための空間の空気対流による放熱を防止するので、外装５からの放熱を低減させ集熱効率を向上することができる。また、不活性ガスを充填することで、高温の集熱部１を覆い安全性を高め、外装断熱材３５の劣化を防止して、長期間の使用に耐えるようにしている。
【００８５】
また、本実施の形態の集熱器６は、太陽光を受けて内部を流通する熱媒体７を加熱する複数個の集熱部１と、この集熱部１を焦点とするそれぞれの反射鏡３と、集熱部１の一部に反射鏡３の代わりに受熱板１３を設けて構成した平板状集熱部４を構成し、集熱部１に
太陽光を取り込むための太陽光入射許容角度を変化させて複数個の反射鏡３と平板状集熱部４を構成したので、１日の太陽の動きに合わせて集光時間を長くとり多量の熱を収集するようにして熱媒体７の熱回収を促進する部分と太陽光を集熱部１に集光し、集熱部１の温度を高温化する部分とで、高い集熱効率を維持しながら高温の熱媒体７を供給することができる。
【００８６】
また、本実施の形態においては、集熱器６に供給する熱媒体７の入口側８の反射鏡３から出口側９の放物面反射鏡１０に向かって太陽光を反射鏡３内に取り込むための太陽光入射許容角度を縮小するように構成したので、集熱器６の入口側８で熱媒体７の温度がまだ低い時は、熱量を多く確保し集熱効率を高めるように作用し、集熱器６の出口側９で熱媒体７の温度を適当に上昇させた後に、高温に加熱するので、集熱器６の出口側９では、高い熱効率を維持しながら高温の熱媒体７を供給することができる。
【００８７】
また、本実施の形態の蓄熱槽３８に熱を蓄えるので、その熱は、夜間に利用するか、あるいは曇りの時に十分な熱が得られない時に補充する形で太陽光の不安定な熱の供給を安定化し、使い勝手を向上することができる。また、常時、蓄熱槽３８に熱を蓄えることができるので、エネルギー密度の少ない太陽熱を効率良く回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる集熱器は、太陽光入射許容角度の異なる反射鏡や平板状集熱部や放物面反射鏡を用いて、熱媒体７の温度を高い集熱効率を維持しながら高温に保つことができるので、住宅の給湯や発電のための加熱装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における集熱器の横断面図
【図２】本発明の実施の形態における集熱器の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態１における集熱器の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態１における平板状集熱部の要部断面図
【図５】本発明の実施の形態１における放物面反射鏡の要部断面図
【図６】本発明の実施の形態１における複合放物面反射鏡の要部断面図
【符号の説明】
【００９０】
１  集熱部
２  焦熱管
３  反射鏡
４  平板状集熱部
５  外装
６  集熱器
７  熱媒体
１０  放物面反射鏡
１２  複合放物面反射鏡
１５  太陽光追尾装置
３４  透過体
３６  循環ポンプ
３８  蓄熱槽
３９  制御部
【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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【図６】
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