(57)【要約】【課題】定期的な水洗を不要とし、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用を可能にしながら、集光機構としての反射鏡やレンズへの塵埃の付着による反射率や透過率の低下を防止できるようにした太陽光集熱装置を提供すること。【解決手段】集光機構１によって集光された太陽光を集熱管２に照射し、集熱管２の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置において、集光機構１の太陽光の入射面１１に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構３を設ける。【選択図】図２
2012122642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光機構によって集光された太陽光を集熱管に照射し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置において、集光機構の太陽光の入射面に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構を設けたことを特徴とする太陽光集熱装置。
【請求項２】
集光機構の太陽光の入射面を支持する枠部材に沿って、高圧空気噴射機構の洗浄用の高圧空気を噴射する多数のノズル孔を形成したパイプ部材を配設したことを特徴とする請求項１記載の太陽光集熱装置。
【請求項３】
集光機構の太陽光の入射面を揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、該入射面が鉛直又は入射面が下方を向くように前記揺動軸を回動させる駆動機構を設け、入射面が鉛直又は入射面が下方を向くようにした状態で、高圧空気噴射機構から洗浄用の高圧空気を噴射するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光集熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集熱装置に関し、特に、集光機構によって太陽光を集熱管に向けて集光し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、断面が放物線形状をなすトラフ型の反射鏡によって太陽光を集熱管に向けて集光し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、従来の太陽光集熱装置は、集熱効率を上げるために種々の工夫がなされており、例えば、特許文献１に記載の太陽光集熱装置においては、反射鏡及び集熱管を揺動可能に支持する揺動軸を反射鏡が太陽の方向を指向するように揺動させる太陽追尾機構を備えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９６／２９７４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種の集光機構によって太陽光を集熱管に向けて集光する太陽光集熱装置においては、集光機構としての反射鏡やレンズに各種コーティング処理を施すことにより、反射率や透過率を高め、これにより、集熱効率を向上するようにしている。
しかしながら、反射率や透過率を高めるために、反射鏡やレンズに高価な各種コーティング処理を施すようにしても、水平に近い角度で設置されることが多い反射鏡やレンズの表面には塵埃が付着しやすく、特に、太陽光集熱装置は、主に年間日射量の多い地域に設置されるため、降雨による反射鏡やレンズの洗浄は期待しにくく、このため、定期的に不純物を含有しない清浄な水による水洗を行う必要があった。
このように、太陽光集熱装置は、自然エネルギを有効利用できる点で、地球環境の保全に寄与するものであるが、定期的に水洗を行う必要があることは、コストの問題に加え、特に、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用の障害になるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記従来の太陽光集熱装置の実情に鑑み、定期的な水洗を不要とし、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用を可能にしながら、集光機構としての反射鏡やレンズへの塵埃の付着による反射率や透過率の低下を防止できるようにした太陽光集熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の太陽光集熱装置は、集光機構によって集光された太陽光を集熱管に照射し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置において、集光機構の太陽光の入射面に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、集光機構の太陽光の入射面を支持する枠部材に沿って、高圧空気噴射機構の洗浄用の高圧空気を噴射する多数のノズル孔を形成したパイプ部材を配設することができる。
【０００９】
また、集光機構の太陽光の入射面を揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、該入射面が鉛直又は入射面が下方を向くように前記揺動軸を回動させる駆動機構を設け、入射面が鉛直又は入射面が下方を向くようにした状態で、高圧空気噴射機構から洗浄用の高圧空気を噴射するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽光集熱装置によれば、集光機構の太陽光の入射面に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構を設けることにより、集光機構の太陽光の入射面に沿って高圧空気噴射機構から高圧空気を噴射することによって、集光機構の太陽光の入射面に付着した塵埃を吹き払うことによって洗浄することができ、これによって、定期的な水洗を不要とし、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用を可能にしながら、集光機構としての反射鏡やレンズへの塵埃の付着による反射率や透過率の低下を防止し、集熱効率を高い状態に維持することができる。
【００１１】
また、集光機構の太陽光の入射面を支持する枠部材に沿って、高圧空気噴射機構の洗浄用の高圧空気を噴射する多数のノズル孔を形成したパイプ部材を配設することにより、高圧空気噴射機構を簡易に配設することができる。
【００１２】
また、集光機構の太陽光の入射面を揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、該入射面が鉛直又は入射面が下方を向くように前記揺動軸を回動させる駆動機構を設け、入射面が鉛直又は入射面が下方を向くようにした状態で、高圧空気噴射機構から洗浄用の高圧空気を噴射するようにすることにより、集光機構の太陽光の入射面に付着した塵埃を洗浄することができるとともに、特に、夜間の結露を防止し、結露による集光機構の太陽光の入射面への塵埃の付着を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の太陽光集熱装置の一実施例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】同太陽光集熱装置の反射鏡を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ部の拡大図、（ｅ）は（ｄ）のＢ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の太陽光集熱装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図２に、本発明の太陽光集熱装置の一実施例を示す。
この太陽光集熱装置は、集光機構としての断面が放物線形状をなすトラフ型の反射鏡１に入射した太陽光Ｓｂの反射光を、反射鏡１の焦点の位置に架設された集熱管２に集光し、集熱管２の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにし、反射鏡１及び集熱管２の中心軸を南北軸に沿うように設置するようにしたものである。
【００１６】
そして、この太陽光集熱装置は、反射鏡１及び集熱管２を共通の揺動軸５を介して基台４に揺動可能に、かつ、反射鏡１及び集熱管２の二等分線Ｌ２を含む面の延長方向が常に太陽の方向を指向するように、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させる太陽追尾機構６を設けるようにしている。
【００１７】
太陽の動きに従って揺動軸５を回動させる太陽追尾機構６は、駆動機構としてのモータ、回転角度を計測するロータリエンコーダ、モータの回転を揺動軸に伝える歯車を備えた減速機構を含む駆動力伝達機構及びモータの駆動制御機構等から構成するようにするが、モータの駆動制御機構及びエネルギ消費量を低減するため、太陽追尾精度の許される範囲（例えば、±０．５°の範囲）で間欠的（例えば、１分毎）にモータを回転駆動して、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させるようにすることが望ましい。
なお、モータの駆動制御機構は、太陽光集熱装置を設置する場所の緯度及び経度、日時等を入力したコンピュータと接続して、自動制御によって、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させるようにする。
これにより、太陽光Ｓｂが、常に反射鏡１及び集熱管２の二等分線Ｌ２を含む面と平行に反射鏡１に入射し、反射光が、反射鏡１の焦点の位置に架設された集熱管２の中心軸Ｌ１に集光されるようにして、集熱効率を向上することができる。
【００１８】
また、揺動軸５は、反射鏡１及び集熱管２からなる揺動体の重心の位置に設けるようにすることが好ましい。
これにより、揺動軸５、すなわち、反射鏡１及び集熱管２からなる揺動体を揺動させるために必要な駆動トルクを最小とすることができる。
【００１９】
反射鏡１は、支持材となるアルミニウム製の板材と鏡となる高反射率のアルミニウム製の板材とを重ね合わせたものを、アルミニウム製の押出成形材からなる枠部材１２に嵌め込んで構成するようにしたが、湾曲可能な薄板からなるガラス製の鏡を用いることもできる。
【００２０】
ところで、本実施例においては、反射鏡１の太陽光の入射面である鏡面１１に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構３を設けるようにしている。
【００２１】
これにより、反射鏡１の鏡面１１に沿って高圧空気噴射機構３から高圧空気を噴射することによって、反射鏡１の鏡面１１に付着した塵埃を吹き払うことによって洗浄することができ、これによって、定期的な水洗を不要とし、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用を可能にしながら、反射鏡１の鏡面１１への塵埃の付着による反射率の低下を防止し、集熱効率を高い状態に維持することができる。
【００２２】
この場合、高圧空気噴射機構３は、反射鏡１の鏡面１１を支持する枠部材１２に沿って、洗浄用の高圧空気を噴射する多数のノズル孔を等間隔（例えば、数十ｍｍ〜２００ｍｍ程度の間隔）に形成したパイプ部材３１を配設するようにしている。
パイプ部材３１は、フレキシブル配管３２及び基台４に配設した配管３３を介して、高圧空気供給源（図示省略）に接続するようにする。
高圧空気供給源には、ブロアやコンプレッサ等の任意の高圧空気を供給機構を用いることができるが、除湿することにより乾燥した高圧空気を供給することにより反射鏡１の鏡面１１を乾燥状態にして（例えば、夜間の結露を防止することができる。）塵埃を付着しにくくするようにしたものや、イオン化した高圧空気を供給することにより反射鏡１の鏡面１１にマイナスイオンとプラスイオンの反応により活性酸素（ＯＨラジカルなど）を生成して反射鏡１の鏡面１１に付着した汚れを分解するようにしたものを用いることができる。
【００２３】
また、上記のとおり、揺動軸５を介して基台４に揺動可能に設けられている反射鏡１を、反射鏡１の太陽光の入射面である鏡面１１が、図２（ｃ）に示すように、鉛直又は入射面が下方を向くように回動させ（このために駆動機構には、太陽追尾機構６を利用することができる。）、鏡面１１が鉛直又は入射面が下方を向くようにした状態で、高圧空気噴射機構３のパイプ部材３１に形成したノズル孔から洗浄用の高圧空気を噴射するようにすることができる。
これにより、反射鏡１の鏡面１１に付着した塵埃を洗浄することができるとともに、特に、夜間の結露を防止し、結露による反射鏡１の鏡面１１への塵埃の付着を未然に防止することができる。
【００２４】
なお、本実施例において、集光機構として、断面が放物線形状をなすトラフ型の反射鏡１を用いるようにしたが、このほか、集光機構としては、複数の長尺の平面分割鏡からなるフレネルミラー型の反射鏡やリニアフレネルレンズ等の公知の集光機構を用いることができ、上記実施例と同様に、集光機構の太陽光の入射面に沿って洗浄用の高圧空気を噴射する高圧空気噴射機構を設けることにより、集光機構の太陽光の入射面に沿って高圧空気噴射機構から高圧空気を噴射することによって、集光機構の太陽光の入射面に付着した塵埃を洗浄することができる。
【００２５】
集熱管２は、集光機構としての反射鏡１によって集光された太陽光を受光し、内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達する内管２１と、この内管２１の外周を断熱空間を形成して覆う外管２２とからなるものを用いるようにしている。
【００２６】
より具体的には、内管２１の表面に太陽光熱吸収膜として、酸化クロムメッキ層を施すようにしている。
太陽光熱吸収膜としての酸化クロムメッキ層は、酸洗いした鋼管からなる内管２１の表面に酸化クロムメッキ処理を施すことにより、比較的低コストで形成することができる。
なお、太陽光熱吸収膜１１ａの材質や形成方法は、これに限定されず、材質としては、酸化クロムのほか、ニッケル系等の材料を用いたり、形成方法としては、メッキ処理のほか、溶射処理、物理蒸着（ＰＶＤ）、塗装等によって太陽光熱の吸収を高めるために表面を黒色に着色したり、適宜の選択吸収膜を施すようにする等、従来、公知のものを採用することができる。
【００２７】
また、内管２１には、鋼管の外、ステンレススチール管等の金属管を、また、外管２２は、コバールガラス管等の硼珪酸ガラス管を用いることができる。
【００２８】
また、断熱空間は、通常、内管２１と外管２２の間を真空にすることにより、断熱を行うようにする。
【００２９】
また、内管２１の内部を流通する熱媒体には、数百℃、例えば、４００℃程度の温度まで加熱されて熱媒体として機能を発揮する水、熱媒油、溶融塩等の熱媒体を用いることができる。
【００３０】
以上、本発明の太陽光集熱装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の太陽光集熱装置は、定期的な水洗を不要とし、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域での使用を可能にしながら、集光機構としての反射鏡やレンズへの塵埃の付着による反射率や透過率の低下を防止できる特性を有していることから、水資源が十分でない砂漠等のサンベルト地域で使用される太陽光集熱装置の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    反射鏡（集光機構）
１１  鏡面（入射面）
２    集熱管
２１  内管
２２  外管
３    高圧空気噴射機構
３１  パイプ部材
４    基台
５    揺動軸
６    太陽追尾機構
Ｓｂ  太陽光
【図１】
2012122642.tif 000003
【図２】
2012122642.tif 000004