(57)【要約】【課題】太陽光のエネルギーを効率的に回収可能な温度差発電装置、温度差発電方法、および太陽熱集熱システムを提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、温度差発電装置は、反射鏡により太陽光が集光される集熱管の付近に配置され、前記反射鏡からの前記太陽光が照射される第１金属部材を備える。前記装置はさらに、前記第１金属部材から熱が供給される高温部と、前記高温部より低温に設定される低温部とを有し、前記高温部と前記低温部との間の温度差により発電する熱電変換素子を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡により太陽光が集光される集熱管の付近に配置され、前記反射鏡からの前記太陽光が照射される第１金属部材と、
前記第１金属部材から熱が供給される高温部と、前記高温部より低温に設定される低温部とを有し、前記高温部と前記低温部との間の温度差により発電する熱電変換素子と、
を備える温度差発電装置。
【請求項２】
前記集熱管は、前記反射鏡の第１端部と第２端部との間の領域の外側に位置する延長部を有し、
前記第１金属部材は、前記延長部の付近に配置されている、請求項１に記載の温度差発電装置。
【請求項３】
さらに、前記反射鏡の背面側に配置され、前記低温部と接続された第２金属部材を備える、請求項１または２に記載の温度差発電装置。
【請求項４】
前記熱電変換素子は、前記反射鏡に固定されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の温度差発電装置。
【請求項５】
集熱管に太陽光を集光する反射鏡が、前記集熱管の付近に配置された第１金属部材に前記太陽光を照射し、
前記第１金属部材から熱が供給される高温部と、前記高温部より低温に設定される低温部とを有する熱電変換素子が、前記高温部と前記低温部との間の温度差により発電する、
ことを含む温度差発電方法。
【請求項６】
前記集熱管は、前記反射鏡の第１端部と第２端部との間の領域の外側に位置する延長部を有し、前記延長部として、前記反射鏡の北端部および南端部の付近にそれぞれ位置する北側延長部および南側延長部を有し、
前記第１金属部材は、前記延長部の付近に配置され、
前記熱電変換素子が、夏場に前記南側延長部の付近の前記第１金属部材からの熱により発電し、かつ／または、冬場に前記北側延長部の付近の前記第１金属部材からの熱により発電する、ことを含む請求項５に記載の温度差発電方法。
【請求項７】
前記集熱管は、前記反射鏡の第１端部と第２端部との間の領域の外側に位置する延長部を有し、前記延長部として、前記反射鏡の東端部および西端部の付近にそれぞれ位置する東側延長部および西側延長部を有し、
前記第１金属部材は、前記延長部の付近に配置され、
前記熱電変換素子が、朝方に前記西側延長部の付近の前記第１金属部材からの熱により発電し、かつ／または、夕方に前記東側延長部の付近の前記第１金属部材からの熱により発電する、ことを含む請求項５に記載の温度差発電方法。
【請求項８】
熱媒体を移送する集熱管と、
前記集熱管に太陽光を集光して前記熱媒体を加熱する反射鏡と、
前記熱媒体により被加熱流体を加熱する加熱器と、
前記集熱管の付近に配置され、前記反射鏡からの前記太陽光が照射される第１金属部材と、
前記第１金属部材から熱が供給される高温部と、前記高温部より低温に設定される低温部とを有し、前記高温部と前記低温部との間の温度差により発電する熱電変換素子と、
を備える太陽熱集熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度差発電装置、温度差発電方法、および太陽熱集熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラフ型の太陽熱集熱システムでは、太陽光が、トラフの反射鏡で反射され、反射鏡の焦点に配置された集熱管に集まり、集熱管内を流れる熱媒油を加熱する。その結果、太陽光のエネルギーが熱媒油に吸収され、熱媒油の温度が上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０７３６６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、太陽の高度や方位角は日ごとや時間ごとに変化するため、太陽光は反射鏡に斜めに入射することが多い。この場合、太陽光が集熱管の全長に集まらないことが問題となる。
【０００５】
例えば、日本の緯度でトラフが南北方向に延びている場合、冬場には太陽光がトラフの南端部付近において集熱管の数ｍの領域に集まらない。これは、太陽の南中時間帯で顕著である。また、日本の緯度でトラフが南北方向に延びている場合、夏場には太陽が北東から昇り南西に沈むため、日の出や日の入り時に太陽光がトラフの北端部付近において集熱管の数ｍの領域に集まらない。このように、太陽光がトラフの各端部付近で集熱管に集まらない現象を、端部損失（エンドロス）と呼ぶ。例えば、集熱管の全長が７０ｍで、端部損失がトラフの各端部付近にて４ｍの領域で生じる場合、太陽熱集熱システムの集熱損失は約６％となる。
【０００６】
冬場の端部損失を低減するために、地面に垂直な反射鏡を北端部付近に設ける構造や、集熱管を北端部付近で垂直に折り曲げる構造が提案されている。しかしながら、前者の構造は、夏場の日の出や日の入り時の端部損失を増加させる。また、後者の構造は、集熱管の構造や反射鏡の太陽追尾機構を複雑にし、太陽熱集熱システムの故障の原因となる。そのため、トラフの各端部付近の損失エネルギーを回収するその他の技術が求められる。
【０００７】
そこで、本発明の実施形態は、太陽光のエネルギーを効率的に回収可能な温度差発電装置、温度差発電方法、および太陽熱集熱システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の実施形態によれば、温度差発電装置は、反射鏡により太陽光が集光される集熱管の付近に配置され、前記反射鏡からの前記太陽光が照射される第１金属部材を備える。前記装置はさらに、前記第１金属部材から熱が供給される高温部と、前記高温部より低温に設定される低温部とを有し、前記高温部と前記低温部との間の温度差により発電する熱電変換素子を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の太陽熱集熱システムの構成を示す平面図である。
【図２】第１実施形態の変形例の太陽熱集熱システムの構成を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の端部損失について説明するための斜視図である。
【図４】第１実施形態の温度差発電装置について説明するための斜視図である。
【図５】第１実施形態の温度差発電装置の構成を示す断面図である。
【図６】第１実施形態の変形例の温度差発電装置の構成を示す断面図である。
【図７】第２実施形態の温度差発電装置の構成を示す平面図である。
【図８】第３実施形態の温度差発電装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１から図８にて、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の太陽熱集熱システムの構成を示す平面図である。
【００１２】
本実施形態の太陽熱集熱システムは、集熱器１１と、熱媒体流路１２と、熱媒体ポンプ１３と、加熱器１４と、制御部１５と、温度差発電装置１６とを備えている。
【００１３】
図１は、地面に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、地面に垂直なＺ方向とを示している。本実施形態では、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向はそれぞれ、東、西、北、南を指している。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１４】
本実施形態の集熱器１１は、１枚のトラフを構成する１枚以上の反射鏡２１ａ〜２１ｆと、このトラフに対応する集熱管２２とを備えている。図１のトラフは、南北方向に延びており、６枚の反射鏡２１ａ〜２１ｆを備えている。符号ＥＳは、トラフの南端部、すなわち、最も南の反射鏡２１ａの南端部を示す。符号ＥＮは、トラフの北端部、すなわち、最も北の反射鏡２１ｆの北端部を示す。南端部ＥＳと北端部ＥＮは、第１および第２端部の例である。トラフが延びる方向は、南北方向以外でもよい。
【００１５】
集熱管２２は、南端部ＥＳ側から北端部ＥＮ側へと熱媒体１を移送する。集熱管２２は、図１に示すように、南端部ＥＳと北端部ＥＮとの間の領域の外側に位置する第１および第２延長部２２ａ、２２ｂを有している。本実施形態の第１延長部２２ａは、南端部ＥＳ付近に位置する南側延長部である。本実施形態の第２延長部２２ｂは、北端部ＥＮ付近に位置する北側延長部である。熱媒体１の例は熱媒油である。
【００１６】
反射鏡２１ａ〜２１ｆは、集熱管２２に太陽光を集光して、集熱管２２内の熱媒体１を加熱する。各反射鏡２１ａ〜２１ｆは、南北方向を長手方向とする曲面状の形状を有しており、各反射鏡２１ａ〜２１ｆの長手方向に垂直な断面形状は放物線である。集熱器１１は、反射鏡２１ａ〜２１ｆが高度に関して太陽を追尾するように反射鏡２１ａ〜２１ｆを回転駆動させる。この際、反射鏡２１ａ〜２１ｆと共に集熱管２２も回転する。
【００１７】
熱媒体流路１２は、熱媒体１を熱媒体ポンプ１３により集熱器１１と加熱器１４との間で循環させる。集熱器１１により加熱された熱媒体１は、加熱器１４に移送される。加熱器１４は、この熱媒体１により被加熱流体２を加熱する。例えば、熱媒体１の熱を太陽熱発電に利用する場合には、被加熱流体２の例はタービンの作動流体である。
【００１８】
制御部１５は、太陽熱集熱システムの種々の動作を制御する。例えば、制御部１５は、反射鏡２１ａ〜２１ｆの回転角度や、熱媒体ポンプ１３の流量や、温度差発電装置１６の動作を制御する。温度差発電装置１６は、反射鏡２１ａ〜２１ｆにより集光される太陽光のエネルギーを利用して発電する。温度差発電装置１６の詳細については後述する。
【００１９】
図２は、第１実施形態の変形例の太陽熱集熱システムの構成を示す平面図である。
【００２０】
図２の集熱器１１は、第１トラフを構成する１枚以上の反射鏡２１ａ〜２１ｆと、第１トラフに対応する集熱管２２と、第２トラフを構成する１枚以上の反射鏡２３ａ〜２３ｆと、第２トラフに対応する集熱管２４とを備えている。符号ＥＳは、各トラフの南端部、すなわち、反射鏡２１ａ、２３ａの南端部を示す。符号ＥＮは、各トラフの北端部、すなわち、反射鏡２１ｆ、２３ｆの北端部を示す。各トラフが延びる方向は、南北方向以外でもよい。
【００２１】
集熱管２２は、南端部ＥＳと北端部ＥＮとの間の領域の外側に位置する第１および第２延長部２２ａ、２２ｂを有している。同様に、集熱管２４は、南端部ＥＳと北端部ＥＮとの間の領域の外側に位置する第１および第２延長部２４ａ、２４ｂを有している。図２の第１延長部２２ａ、２４ａは、南端部ＥＳ付近に位置する南側延長部である。図２の第２延長部２２ｂ、２４ｂは、北端部ＥＮ付近に位置する北側延長部である。
【００２２】
このように、本実施形態の集熱器１１は、複数枚のトラフを備えていてもよい。これらのトラフは、図２に示すように並列に配置されていてもよいし、直列に配置されていてもよい。
【００２３】
本実施形態の温度差発電装置１６は、図１の太陽熱集熱システムにも図２の太陽熱集熱システムにも適用可能である。以下、本実施形態の温度差発電装置１６の詳細を、図１の太陽熱集熱システムに配置された温度差発電装置１６に関連付けて説明する。ただし、以下の説明は、図２の太陽熱集熱システムに配置された温度差発電装置１６にも適用可能である。
【００２４】
図３は、第１実施形態の端部損失について説明するための斜視図である。
【００２５】
図３は、図１の集熱器１１の北端部ＥＮ付近と南端部ＥＳ付近の部分を示している。この集熱器１１は、日本国内（北半球）に配置されていると想定する。
【００２６】
集熱管２２は、反射鏡（コレクター）２１ａ〜２１ｆの焦点に配置されている。図３の太陽光線３は、反射鏡２１ａ〜２１ｆに対し斜めに入射している。太陽光線３の入射角度は、緯度や時刻により変化する。例えば、太陽の南中時間帯には太陽光線３が大きく斜めに傾いて入射する。その結果、符号２５で示すように、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光が当たらない領域が集熱管２２に生じる。符号２５の領域を、端部損失部と呼ぶ。集熱管２２の全長が南北方向に７０ｍの場合、冬場には南端部ＥＳ付近に約４ｍの端部損失部２５が生じる。
【００２７】
図４は、第１実施形態の温度差発電装置１６について説明するための斜視図である。
【００２８】
図４は、図３と同様に、図１の集熱器１１の北端部ＥＮ付近と南端部ＥＳ付近の部分を示している。この集熱器１１が日本国内（北半球）に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は第２延長部（北側延長部）２２ｂにも集まる。一般に、集熱器１１は、集熱管２２の熱伸びを吸収したり集熱管２２を回転させたりする機構を、第１および第２延長部２２ａ、２２ｂに備えている。このような集熱管２２は、第１および第２延長部２２ａ、２２ｂに集まる反射光のエネルギーを吸収することが難しい。
【００２９】
そこで、本実施形態の太陽熱集熱システムは、温度差発電装置１６を備えている。温度差発電装置１６は、第１金属部材の例である第１銅板３１と、第１銅板３１に接続された第１伝熱板３２とを備えている。本実施形態では、第１銅板３１と第１伝熱板３２が１枚の銅板を折り曲げて形成されている。
【００３０】
第１銅板３１は、集熱管２２の付近に配置されており、具体的には、第２延長部（北側延長部）２２ｂの付近に配置されている。本実施形態の第１銅板３１は、円弧形状の断面を有しており、第２延長部２２ｂの下面に沿って配置されている。ただし、第１銅板３１は、集熱管２２から熱を奪わないように、集熱管２２に接触しないように集熱管２２に近接して配置されている。図４では、反射鏡２１ａ〜２１ｆで反射された太陽光線３が第１銅板３１に照射されている。その結果、第１銅板３１が太陽光線３により加熱される。
【００３１】
第１銅板３１の熱は、第１伝熱板３２に伝導する。第１伝熱板３２は、反射鏡２１ａ〜２１ｆの背面（すなわち、受光面の逆面）へと延びており、不図示の熱電変換素子に接続されている。熱電変換素子は、第１銅板３１からの熱を利用して発電する。このように、本実施形態の温度差発電装置１６は、第２延長部２２ｂに集まる反射光のエネルギーを発電に利用する。熱電変換素子の詳細については後述する。
【００３２】
図５は、第１実施形態の温度差発電装置１６の構成を示す断面図である。
【００３３】
温度差発電装置１６は、上述の第１銅板３１と、上述の第１伝熱板３２と、高温部銅板３３と、第２銅板３４と、第２伝熱板３５と、低温部銅板３６と、熱電変換素子３７とを備えている。第１銅板３１は、第１金属部材の例である。第２銅板３４は、第２金属部材の例である。
【００３４】
第１銅板３１は、集熱管２２の付近に配置されており、具体的には、第２延長部２２ｂの付近で集熱管２２に固定されている。よって、第１銅板３１は、集熱管２２と共に回転移動し、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光が常に当たる。
【００３５】
第１伝熱板３２は、第１銅板３１に接続されている。高温部銅板３３は、第１伝熱板３２に接続されており、かつ熱電変換素子３７の高温部３７ａに接合されている。よって、第１銅板３１は、第１伝熱板３２と高温部銅板３３とを介して高温部３７ａに接続されている。本実施形態では、第１銅板３１、第１伝熱板３２、および高温部銅板３３が１枚の銅板を折り曲げて形成されている。
【００３６】
第２銅板３４は、反射鏡２１ａ〜２１ｆの背面Ｓ側に配置されており、具体的には、反射鏡２１ｆの背面Ｓ付近で反射鏡２１ｆに固定されている。よって、第２銅板３４は、反射鏡２１ａ〜２１ｆと共に回転移動する。第２銅板３４は、例えばトラフの骨組みに取り付けられている。
【００３７】
第２伝熱板３５は、第２銅板３４に接続されている。低温部銅板３６は、第２伝熱板３５に接続されており、かつ熱電変換素子３７の低温部３７ｂに接合されている。よって、第２銅板３４は、第２伝熱板３５と低温部銅板３６とを介して低温部３７ｂに接続されている。本実施形態では、第２銅板３４、第２伝熱板３５、および低温部銅板３６が１枚の銅板を折り曲げて形成されており、反射鏡２１ｆの背面Ｓに沿って配置されている。
【００３８】
熱電変換素子３７は、第１銅板３１から第１伝熱板３２および高温部銅板３３を介して熱が供給される高温部３７ａと、高温部３７ａよりも低温に設定される低温部３７ｂとを有している。熱電変換素子３７は、反射鏡２１ａ〜２１ｆの背面Ｓ側に配置されており、具体的には、反射鏡２１ｆの背面Ｓ付近で反射鏡２１ｆに固定されている。よって、熱電変換素子３７は、反射鏡２１ａ〜２１ｆと共に回転移動する。熱電変換素子３７は、例えばトラフの骨組みに取り付けられている。
【００３９】
熱電変換素子３７は、高温部３７ａと低温部３７ｂとの間の温度差により発電する。具体的には、高温部３７ａを高温に、低温部３７ｂを低温にすることで高温部３７ａと低温部３７ｂとの間に温度差が与えられると、熱電変換素子３７の電極間に起電力が発生する。高温部３７ａと低温部３７ｂとの間に温度差を与える際、高温にする側が高温部３７ａであり、低温にする側が低温部３７ｂである。熱電変換素子３７は、金属や半導体のゼーベック効果を利用して起電力を発生させる。
【００４０】
熱電変換素子３７の例は、Ｂｉ−Ｔｅ系（ビスマス・テルル系）のゼーベック素子である。Ｂｉ−Ｔｅ系のゼーベック素子には、Ｃｕ−Ｔｅ系（銅・テルル系）のゼーベック素子や、Ｓｉ−Ｇｅ系（シリコン・ゲルマニウム系）のゼーベック素子に比べて、適用上限温度が低いものの容易に入手できるという利点がある。本実施形態の高温部３７ａの温度に関しては、Ｂｉ−Ｔｅ系のゼーベック素子で十分に対応可能である。
【００４１】
熱電変換素子３７の別の例は、フレキシブル熱電変換素子である。フレキシブル熱電変換素子は例えば、フィルム状に印刷されたカーボンナノチューブを用いて形成される。フレキシブル熱電変換素子は、反射鏡２１ｆに折り曲げて貼り付けることができるため、反射鏡２１ｆに取り付けやすいという利点や、反射鏡２１ｆが回転しても反射鏡２１ｆから脱落しにくいという利点がある。
【００４２】
本実施形態では、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの太陽光線３が、第１銅板３１に継続的に照射される。そのため、第１銅板３１は高温に維持される。一方、第２銅板３４は反射鏡２１ａ〜２１ｆの背面Ｓ側に配置されているため、第２銅板３４は太陽光線３から継続的に遮断されている。そのため、第２銅板３４は低温に維持される。
【００４３】
その結果、高温部３７ａは高温に設定され、低温部３７ｂは低温に設定される。高温部３７ａの温度は、時刻により変化するが、１００℃を超えることが可能であり、１５０℃以上にもなり得る。また、低温部３７ｂの温度は、夏場でも概ね３５℃以下である。そのため、高温部３７ａと低温部３７ｂとの間の温度差は、最低でも７０℃程度であり、場合によって１５０℃以上にもなり得る。一方、熱電変換素子３７は、高温部３７ａと低温部３７ｂとの間の温度差が概ね７０℃以上であれば、発電可能である。よって、本実施形態によれば、第２延長部２２ｂに集まる反射光のエネルギーを熱電変換素子３７により発電に利用することができる。
【００４４】
なお、熱電変換素子３７や第２銅板３４は、環境温度の変化の影響をうけにくい場所に配置することが望ましく、できるだけ一定の温度に維持されることが望ましい。よって、本実施形態では、熱電変換素子３７や第２銅板３４を反射鏡２１ａ〜２１ｆの背面Ｓ側に配置し、熱電変換素子３７や第２銅板３４を太陽光から遮断している。これは、第２伝熱板３５や低温部銅板３６についても同様である。
【００４５】
図６は、第１実施形態の変形例の温度差発電装置１６の構成を示す断面図である。
【００４６】
図６の温度差発電装置１６は、図５に示す構成要素３１〜３７に加えて、ガラスカバー３８と、フィン３９とを備えている。
【００４７】
ガラスカバー３８は、第１銅板３１を覆っている。よって、風が強いときに、第１銅板３１に風が当たることをガラスカバー３８が防ぐことで、第１銅板３１が風により冷却されることを抑制することができる。なお、ガラスカバー３８は、第１銅板３１だけでなく第１伝熱板３２も覆っていてもよい。また、ガラスカバー３８は、第１銅板３１や第１伝熱板３２を風から守るその他の部材に置き換えてもよい（例えば風よけ板）。
【００４８】
フィン３９は、第２銅板３４や低温部銅板３６の表面に設けられている。よって、第２銅板３４や低温部銅板３６をフィン３９により空冷することができ、これにより低温部３７ｂの温度を低く保つことができる。フィン３９はさらに、第２伝熱板３５の表面に設けられていてもよい。また、第２銅板３４、第２伝熱板３５、および低温部銅板３６は、その他の冷却手段により冷却されてもよい（例えば冷却水）。
【００４９】
熱電変換素子３７や第２銅板３４は、例えばトラフの骨組みに取り付けられている。この場合、熱電変換素子３７や第２銅板３４は、トラフの骨組みに絶縁板などの電気絶縁部材を介して取り付けられることが望ましい。例えば、トラフの骨組みの一部を絶縁フィルムで覆い、絶縁フィルム上に熱電変換素子３７や第２銅板３４を配置してもよい。また、熱電変換素子３７や第２銅板３４の表面に絶縁膜を形成し、熱電変換素子３７や第２銅板３４をこの絶縁膜を介してトラフの骨組みに取り付けてもよい。これらの場合、熱電変換素子３７や第２銅板３４は、風により揺れたり損傷したりしないようにトラフの骨組みにしっかりと取り付けることが望ましい。これは、第１銅板３１、第１伝熱板３２、高温部銅板３３、第２伝熱板３５、および低温部銅板３６についても同様である。
【００５０】
以上のように、本実施形態の太陽熱集熱システムは、集熱管３２の付近に配置された第１銅板３１と、第１銅板３１からの熱により発電する熱電変換素子３７と、を備える温度差発電装置１６を備えている。よって、本実施形態によれば、太陽熱集熱システムの集熱損失を低減することが可能となり、太陽光のエネルギーを効率的に回収することが可能となる。
【００５１】
本実施形態によれば、高温部３７ａと低温部３７ｂとの間で大きな温度差を確保することができ、場合によって１５０℃以上の温度差を実現できる。よって、本実施形態によれば、このような大きな温度差により、熱電変換素子３７の高い発電効率を実現することが可能となる。
【００５２】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の温度差発電装置１６の構成を示す平面図である。
【００５３】
図７は、図１の集熱器１１の北端部ＥＮ付近と南端部ＥＳ付近の部分を示している。この集熱器１１は、日本国内（北半球）に配置されていると想定する。
【００５４】
本実施形態の温度差発電装置１６は、第１組の第１銅板３１、第１伝熱板３２、高温部銅板３３、第２銅板３４、第２伝熱板３５、低温部銅板３６、および熱電変換素子３７を備えるとともに、第２組の第１銅板３１、第１伝熱板３２、高温部銅板３３、第２銅板３４、第２伝熱板３５、低温部銅板３６、および熱電変換素子３７を備えている。
【００５５】
第１組の第１銅板３１は、第１延長部（南側延長部）２２ａの付近に配置され、第１組の第２銅板３４や熱電変換素子３７は、反射鏡２１ａの背面側に配置されている。第２組の第１銅板３１は、第２延長部（北側延長部）２２ｂの付近に配置され、第２組の第２銅板３４や熱電変換素子３７は、反射鏡２１ｆの背面側に配置されている。
【００５６】
集熱器１１が日本国内に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、夏場には第１延長部２２ａに集まる。よって、本実施形態では、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも夏場に使用する。すなわち、第１組の熱電変換素子３７は、夏場に第１組の第１銅板３１からの熱により発電する。これにより、夏場に大きくなる第１延長部２２ａの集熱損失を低減することが可能となる。なお、第１組の熱電変換素子３７は、夏場だけ使用してもよいし、春から秋だけに使用してもよいし、１年中使用してもよい。
【００５７】
また、集熱器１１が日本国内に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、冬場には第２延長部２２ｂに集まる。よって、本実施形態では、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも冬場に使用する。すなわち、第２組の熱電変換素子３７は、冬場に第２組の第１銅板３１からの熱により発電する。これにより、冬場に大きくなる第２延長部２２ｂの集熱損失を低減することが可能となる。なお、第２組の熱電変換素子３７は、冬場だけ使用してもよいし、秋から春だけに使用してもよいし、１年中使用してもよい。
【００５８】
このように、本実施形態では、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも夏場に使用し、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも冬場に使用する。これらの熱電変換素子３７を使用するか否かを季節により切り替える場合、この切り替え制御は、人間が手動で行ってもよいし、制御部１５が自動で行ってもよい。
【００５９】
例えば、後者の場合の制御部１５は、第１組の熱電変換素子３７を冬場に不使用状態に切り替え、第１組の熱電変換素子３７をその他の季節に使用状態に切り替える。同様に、後者の場合の制御部１５は、第２組の熱電変換素子３７を夏場に不使用状態に切り替え、第２組の熱電変換素子３７をその他の季節に使用状態に切り替える。
【００６０】
なお、以上の関係は南半球では逆になる。集熱器１１が南半球に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、夏場には第２延長部２２ｂに集まるため、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも夏場に使用する。また、集熱器１１が南半球に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、冬場には第１延長部２２ａに集まるため、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも冬場に使用する。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、太陽熱集熱システムの集熱損失を季節によらず低減することが可能となる。
【００６２】
なお、本実施形態のトラフは、厳密に南北方向に延びていなくてもよい。本実施形態では、トラフが概ね南北方向に延びていれば、太陽熱集熱システムの集熱損失を季節によらず低減することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図８は、第３実施形態の温度差発電装置１６の構成を示す平面図である。
【００６４】
図８は、図１の集熱器１１の両端部付近の部分を示している。このように、本実施形態の集熱器１１は、トラフが東西方向に延びるように配置されている。符号ＥＷは、トラフの西端部、すなわち、最も西の反射鏡２１ａの西端部を示す。符号ＥＥは、トラフの東端部、すなわち、最も東の反射鏡２１ｆの東端部を示す。西端部ＥＷと東端部ＥＥは、第１および第２端部の例である。この集熱器１１は、日本国内（北半球）に配置されていると想定する。
【００６５】
本実施形態の温度差発電装置１６は、第１組の第１銅板３１、第１伝熱板３２、高温部銅板３３、第２銅板３４、第２伝熱板３５、低温部銅板３６、および熱電変換素子３７を備えるとともに、第２組の第１銅板３１、第１伝熱板３２、高温部銅板３３、第２銅板３４、第２伝熱板３５、低温部銅板３６、および熱電変換素子３７を備えている。
【００６６】
第１組の第１銅板３１は、第１延長部（西側延長部）２２ａの付近に配置され、第１組の第２銅板３４や熱電変換素子３７は、反射鏡２１ａの背面側に配置されている。第２組の第１銅板３１は、第２延長部（東側延長部）２２ｂの付近に配置され、第２組の第２銅板３４や熱電変換素子３７は、反射鏡２１ｆの背面側に配置されている。
【００６７】
集熱器１１が日本国内に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、朝方には第１延長部２２ａに集まる。よって、本実施形態では、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも朝方に使用する。すなわち、第１組の熱電変換素子３７は、朝方に第１組の第１銅板３１からの熱により発電する。これにより、朝方に大きくなる第１延長部２２ａの集熱損失を低減することが可能となる。なお、第１組の熱電変換素子３７は、朝方だけ使用してもよいし、午前だけ使用してもよいし、１日中使用してもよい。
【００６８】
また、集熱器１１が日本国内に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、夕方には第２延長部２２ｂに集まる。よって、本実施形態では、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも夕方に使用する。すなわち、第２組の熱電変換素子３７は、夕方に第２組の第１銅板３１からの熱により発電する。これにより、夕方に大きくなる第２延長部２２ｂの集熱損失を低減することが可能となる。なお、第２組の熱電変換素子３７は、夕方だけ使用してもよいし、午後だけ使用してもよいし、１日中使用してもよい。
【００６９】
このように、本実施形態では、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも朝方に使用し、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも夕方に使用する。これらの熱電変換素子３７を使用するか否かを１日の時間帯により切り替える場合、この切り替え制御は、人間が手動で行ってもよいし、制御部１５が自動で行ってもよい。
【００７０】
例えば、後者の場合の制御部１５は、第１組の熱電変換素子３７を午後に不使用状態に切り替え、第１組の熱電変換素子３７を午前に使用状態に切り替える。同様に、後者の場合の制御部１５は、第２組の熱電変換素子３７を午前に不使用状態に切り替え、第２組の熱電変換素子３７を午後に使用状態に切り替える。
【００７１】
なお、以上の関係は、南半球でも同じである。集熱器１１が南半球に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、朝方には第１延長部２２ａに集まるため、第１組の熱電変換素子３７を少なくとも朝方に使用する。また、集熱器１１が南半球に配置されている場合、反射鏡２１ａ〜２１ｆからの反射光は、夕方には第２延長部２２ｂに集まるため、第２組の熱電変換素子３７を少なくとも夕方に使用する。
【００７２】
以上のように、本実施形態によれば、太陽熱集熱システムの集熱損失を１日の時間帯によらず低減することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施形態のトラフは、厳密に東西方向に延びていなくてもよい。本実施形態では、トラフが概ね東西方向に延びていれば、太陽熱集熱システムの集熱損失を１日の時間帯によらず低減することができる。
【００７４】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法、およびシステムは、その他の様々な形態にて実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法、およびシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００７５】
１：熱媒体、２：被加熱流体、３：太陽光線、
１１：集熱器、１２：熱媒体流路、１３：熱媒体ポンプ、
１４：加熱器、１５：制御部、１６：温度差発電装置、
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ：反射鏡、
２２：集熱管、２２ａ：第１延長部、２２ｂ：第２延長部、
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ：反射鏡、
２４：集熱管、２４ａ：第１延長部、２４ｂ：第２延長部、２５：端部損失部、
３１：第１銅板、３２：第１伝熱板、３３：高温部銅板、
３４：第２銅板、３５：第２伝熱板、３６：低温部銅板、
３７：熱電変換素子、３７ａ：高温部、３７ｂ：低温部、
３８：ガラスカバー、３９：フィン
【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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【図７】
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【図８】
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