(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽熱塔（又はそれらの等価物）における太陽エネルギ捕集器の太陽エネルギ吸収表面は、強風、雨又は雪、及び非常な高温に、そしてしばしば砂粒及び有機汚染物質による劣化に曝される。一旦この表面が損傷してしまうと、捕集器を取り外し、そして交換しなければならず、これには費用がかかり、時間を要し、工程全体の経済性に影響する。【解決手段】太陽エネルギ捕集装置は（i）熱伝導流体通過に適した中空コアー４、及び（ii）コアー４の周りを包み、そしてコアー４外面の少なくとも一部と密着して物理的に接触するように構成される一方、カバー６の外面は太陽エネルギ吸収塗膜の存在により太陽放射に曝されるのに適する、好ましくは取り外し可能な層状金属性カバーを備える少なくとも１つの熱伝達捕集器を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの熱伝達捕集装置を含む太陽エネルギ収集のための装置であって、
（i）その中空部を通る熱伝達流体通過に適した中空コアー、及び
（ii）前記コアーを包むように構成され、これにより前記コアーの内面が前記コアーの外面の少なくとも一部と密着して物理的に接触する一方、前記カバーの外面は太陽エネルギ吸収塗膜がその上に存在することにより、太陽放射に曝されるのに適した、内面と外面を画定する層状金属カバー、を備える装置。
【請求項２】
以下の特性の少なくとも１つにより更に特徴づけられる、
（ａ）前記少なくとも１つの装置は、前記熱伝達流体の直列又は並列移送に適した複数のこの種装置を備える；
（ｂ）前記吸収塗膜は１００ｎｍ〜５，０００ｎｍの範囲の厚さを有する；
（ｃ）前記金属カバーの材料は、鋼、コバルト、及びコバルト合金から選択される；
（ｄ）前記カバーは、前記コアーへ取り付け可能であり、そしてこれから取り外し可能であり、その取り付け／取り外し、は前記カバーと前記コアーの磁化／脱磁化により、そして／またはつめ固定により、そして／または張力締め具、そして／または張力バネにより、そして／またはボルトを挿入する穴を有する、前記カバーに取り付けられたフランジ要素により達成される；
（ｅ）前記吸収塗膜は真空式の、化学的又は電気化学的に蒸着された塗膜、またはそれらの組み合わせである；
（ｆ）前記コアーは中空円筒形状を有する；請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記密着した物理的接触は、前記コアーの外面または前記カバーの内面、またはそれらの両方をミクロンオーダの粗度まで研磨することにより達成されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記密着した物理的接触は、各前記コアーの外面と前記カバーの内面の間に介在する金属または金属合金層の存在により達成されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記金属と金属合金は雰囲気温度で固体であり、そして太陽エネルギの吸収状態の下では効率的な熱接触に対し十分柔らかいか、または液体であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記金属または金属合金は鉛または鉛合金であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
太陽エネルギの吸収条件、および前記介在層の厚さは、前記液体が表面張力により所定位置に保持されるようにあることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記熱伝達装置の少なくとも１つは塔上に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記コアーの周囲は所定構造で共に溶接された複数の中空チューブにより構成されることを特徴とする。請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
以下の特性の少なくとも１つにより更に特徴づけられる、
（ａ）前記少なくとも１つの装置は、前記熱伝達流体の直列又は並列移送に適した複数のこの種装置を備える；
（ｂ）前記吸収塗膜は１００ｎｍ〜５，０００ｎｍの範囲の厚さを有する；
（ｃ）前記金属カバーの材料は、鋼、コバルト、及びコバルト合金から選択される；
（ｄ）前記カバーは、前記コアーへ取り付け可能であり、そしてこれから取り外し可能であり、その取り付け／取り外し、は前記カバーと前記コアーの磁化／脱磁化により、そして／またはつめ固定により、そして／または張力締め具、そして／または張力バネにより、そして／またはボルトを挿入する穴を有する、前記カバーに取り付けられたフランジ要素により達成される；
（ｅ）前記吸収塗膜は真空の、化学的又は電気化学的に堆積された塗膜、またはそれらの組み合わせである；
（ｆ）前記コアーは中空円筒形状を有する；
（ｇ）前記中空チューブの各々はそれを通る熱伝達流体の流れに適する；請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記密着した物理的接触は、前記コアーの外面または前記カバーの内面、またはそれらの両方をミクロンオーダの粗度まで研磨することにより達成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記密着した物理的接触は各前記コアーの外面と前記カバーの内面の間に介在する金属または金属合金層の存在により達成されることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記金属または金属合金は雰囲気温度で固体であり、そして太陽エネルギの吸収条件の下で効率的な熱接触に対し十分柔らかいか、または液体であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記金属または金属合金は鉛または鉛合金であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
太陽エネルギの吸収条件と前記介在層の厚さは、前記液体が表面張力により所定位置に保持されるようであることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記熱伝達装置の少なくとも１つは塔上に取り付けられることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
付属図面を特に参照し、そしてこれに記載されたような、本質的にこれまでに記載されたような、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽エネルギ捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽放射からのエネルギ生成はここ数年よく知られてきた。比較的最近の発展で、１つ以上の太陽エネルギ捕集器を塔上に取り付け、そしてヘリオスタットと称する非常に多く（例えば数百）の太陽追跡鏡からの太陽光を捕集器上で反射させる。こうして、太陽エネルギを捕集器装置上へ反射させ、そして集中させる事実上、何十又は何百の太陽からエネルギを生成する。この種の太陽熱塔、及びそれらの等価物（例えば、基本的に水平構成）は、経済的であるためには、比較的大型でなければならない。
【０００３】
太陽熱塔（又はそれらの等価物）における太陽エネルギ捕集器の太陽エネルギ吸収表面は、強風、雨又は雪、及び非常な高温に、そしてしばしば砂粒及び有機汚染物質による劣化に曝される。一旦この表面が損傷してしまうと、捕集器を取り外し、そして交換しなければならず、これには費用がかかり、時間を要し、工程全体の経済性に影響する。
【０００４】
従って、本発明の目的は、捕集システム全体を取り外す必要なく、吸収表面モジュールを交換できる太陽エネルギ捕集装置を提供することである。本発明のほかの目的は続く記述に現れるだろう。
【発明の開示】
【０００５】
従って、本発明は以下を備える少なくとも１つの熱伝達捕集装置を含む太陽エネルギ収集装置を提供することであり、即ち
（i）その中空部を通る熱伝達流体通過に適した中空コアー、及び
（ii）コアーを包むように構成され、これによりコアーの内面が前記コアーの外面の少なくとも一部と密着して物理的に接触する一方、カバーの外面は太陽エネルギ吸収塗膜がその上に存在することにより太陽放射に曝されるのに適した内面と外面を画定する層状金属カバー、を含む熱伝達捕集装置でる。
（定義）
【０００６】
語句“熱伝達流体”は太陽エネルギ捕集器から加熱流体が利用できる場所への熱伝達に適した気体又は液体を意味する。
【０００７】
金属カバーへ適用されるこの文脈での語句“層状”とは、これが板状で、例えば０．２５〜数ｍｍの厚さを有することを意味する。
【０００８】
語句“太陽エネルギ吸収塗膜”とは、太陽からの電磁エネルギを選択的、又は非選択的に吸収する塗膜を意味する。
【０００９】
金属カバーへ適用されるこの文脈での語句“取り付け可能な”及び“取り外し可能な”とは、１個で、又は１個以上のいずれかで、夫々コアーへ取り付けられ、又はコアーから取り外しされるのに適していることを意味する。
【００１０】
本発明の装置は、好ましくは更に以下の特性の少なくとも１つにより特徴づけられる。
（ａ）前記少なくとも１つの装置は、前記熱伝達流体の直列又は並列移送に適した複数のこの種装置を備える；
（ｂ）前記吸収塗膜は１００ｎｍ〜５，０００ｎｍの範囲の厚さを有する；
（ｃ）前記金属カバーの材料は、鋼、コバルト、及びコバルト合金（鋼は例えばステンレス鋼）から選択される；
（ｄ）前記カバーは、前記コアーへ取り付け可能であり、そしてこれから取り外し可能であり、その取り付け／取り外し、は前記カバーと前記コアーの磁化／脱磁化により、そして／またはつめ固定により、そして／または張力締め具、そして／または張力バネにより、そして／またはボルトを挿入する穴を有する前記カバーに取り付けられたフランジ要素により達成される；
（ｅ）前記吸収塗膜は真空式の、化学的又は電気化学的に蒸着された塗膜である；
（ｆ）前記コアーは中空円筒形状を有する。
【００１１】
１つ以上の湾曲部から構成される金属カバーは、“包む”目的に対して十分柔軟である必要があることは明らかであるだろう。
【００１２】
この種の構成は風の抵抗が少なく、本発明による層状カバーを取り付けるのにより適しているので、コアーは外見上の中空円筒構造を有することが現在好ましい一方、どちらも円い縁部又は隅を有する楕円形プリズム、立方体又は直方体プリズムのような、他の外見上の構成は排除されない。しかし、中空コアーは、集中化された太陽放射を吸収し、そして熱を熱伝達流体へ伝達する熱交換器（又は“受信器）を構成することは明らかであるだろう。熱交換器要素は、この目的用のこの技術分野で知られる様々な構成がある；一例のみとして、それは熱伝達液体が循環する薄壁チューブの形状を取る。
【００１３】
（任意に柔軟な、そして／または取外し可能な）金属カバーは包むように、そして内面として画定されるその表面を介して、コアーの外面と密着して物理的接触をするように構成される一方、この種の密着した物理的接触は、一実施形態でコアーの外面又は内面のいずれか、又はそれらの両方をミクロンオーダの粗度迄研磨することにより達成される。
【００１４】
別の実施形態で、密着した物理的接触はコアーの外面とカバーの内面の間に介在する金属又は金属合金層により達成される。望ましくは、金属又は金属合金は、周囲温度では固体であり、効率的な温度接触に対して十分柔らかいか、又は太陽エネルギの吸収状態下で液体であるかのいずれかである。例えば、金属又は金属合金は鉛又は鉛合金である。太陽エネルギ（特に太陽エネルギ吸収表面での温度）吸収状態、及び介在層の厚さは、液体の場合表面張力により所定位置に保持されるようであることが更に望ましい。
【００１５】
太陽エネルギ吸収塗膜は高い吸収力を持たなければならないことは明らかであるだろう。それは好ましくは１００ｎｍ〜５，０００ｎｍの厚さを有し、例えばフラッシュ蒸発または電子ビーム蒸着などの化学的又は電気化学的に、又は真空蒸着法により塗布することができる。例として、塗布された高吸収塗膜は、アルミニウム又は低放射も示すアルミナの（黒い）混合物を備える；
この種の塗膜は、約４００℃（例えば約７００〜８００℃迄のより高温に対しては、他の吸収塗膜を使用する）迄の温度に耐えることが現在期待される。この塗膜は一定の（表面に沿って不変の）放射率（ε）、及び吸光度（α）の値を有し、又はεとαの値は吸収板表面に沿って、規則的に変化することができる。この技術分野で知られるように、理想的な選択表面は吸光度（α）＝１、及び放射率（ε）＝０を有するが、表面性質は通常吸光度が高くなる程、放射率が高くなるので、αとεのこれらの値を達成することはできない。これは、妥協案を探す場合、実際高吸光度又は低放射率のいずれかを犠牲にしなければならないことを意味する。
【００１６】
しかし、太陽エネルギ吸収塗膜が真空蒸着であることは重要ではない。それにでこぼこの黒い表面を付加するため、例えば耐高温黒ペンキ、又はカバー外面を化学的又は電気化学的に処理することも適切である。
【００１７】
本発明の特定実施形態で、中空コアーの周囲は、所定構成で共に溶接された複数の中空チューブにより構成される。円筒構造が現在特に好ましいが、短形又は楕円断面を有するチューブのような他の構造も可能である。中空コアーの周囲が、この種の複数中空チューブにより構成される場合、これらの各チューブがそれを通る熱伝達流体の流れに適することが好都合であるだろう。（参考、米国特許番号４、４１４、８１２(Ｐａｒｒｙ)、その全内容は明細書に参考として組み込まれる）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施形態の概略図を示し、ここでは円筒状太陽エネルギ捕集器２は、太陽エネルギを効率的に吸収するため、その外面が、例えば黒い層をその上に配置することにより構成される、密着した取り外し可能な層状金属カバー６により包まれた円筒状コアー４を備える。単なる一例として、例えばこの層は混合物として真空蒸着されるアルミニウム金属とアルミナの真空蒸着層である。図１のこの実施形態で、４の外円筒面そして／または６の内円筒面が、例えばミクロン粗度迄十分研磨されることがより大きい効率目的にとって望ましい。包まれたカバー６の端部は１０で合致し、ここでそれらは例えば磁気的に、又はつめ固定により、又は適切な締め具、バネ、又はボルトなどのいかなる適切な装置によっても共に固定される。図は３つのこのような固定装置８を示すが、勿論この技術分野の人は、いくつの固定装置がある特定の場合に必要であるかを決定することができるだろう。コアーと層状カバーの両方を含む、正に太陽捕集器装置としての固定装置８は全てそれらが曝される厳しい熱と雰囲気条件に耐えるように選ばれた材料から構築される。塔１２上に取り付けられたエネルギ捕集器２が示され、参照番号１４で示された地上の複数鏡（例えば何十又は何百のヘリオスタット）を介して太陽放射を受ける。図１は単一の太陽捕集器を示すが、又複数の捕集器も使用されることは理解されるだろう。捕集器は全て例えば導管のような、熱伝達流体用の入り口及び出口（表示なし）装置を有する。複数の捕集器が利用される場合、熱伝達流体伝導装置が互いに独立して配置されるか、又はそれらが並列又は直列に配置される。
【００１９】
図２は円筒状捕集器の横断面図を示し、これは図１の実施形態に類似し、しかしこれと同一ではない本発明の一実施形態である。図２において、コアー２２は、太陽エネルギ吸収表面（例えば図１で述べたような）を有する層状カバー２４により包まれ、カバーの端部はナット３０により締め付けられたボルト２８により、取り付けフランジ２６で結合される。この実施形態で、カバーとコアー間の所望の密着接触は、介在する伝導層３２により、主として達成され、これは熱吸収の作動温度で、効果的な温度接触に対して、十分柔らかいか、又は液体のいずれかで、この場合それは表面張力により薄い環状空洞に保持される。伝導層３２用の適切な材料は鉛、又は鉛合金、（約４００℃迄の温度に対して）であるが、勿論これは特により高い作動温度に対して、他の適切な材料又は合金の使用を排除しない。
【００２０】
本発明を限られた数の実施形態に関して記述してきたが、多くの代案、修正、及び変更は当業者にとって自明であることは明らかである。従って本発明は付属の請求項の精神と広い範囲内に入るこのような代案、修正及び変更の全てを包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の概要図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態を横断図面で示す。
【符号の説明】
【００２２】
2：太陽エネルギ捕集器
4：円筒状コアー
6、10、24：カバー
8：固定装置
12：塔
14：鏡
22：コアー
26：フランジ
28：ボルト
30：ナット
32：伝導層
【図１】
2009115447.tif 000003
【図２】
2009115447.tif 000004
【外国語明細書】
2009115447000001.pdf