[发明专利]集热器及使用该集热器的太阳能利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及集热器和作为利用太阳能的热电联供系统的太阳能热水器、太阳能发电装置等太阳能利用装置。

背景技术

现有的这种太阳能集热器，如图28及图29所示，在剖面呈复合抛物面(CPC)的落水管型的细长聚光反射镜501的焦点配置集热管502而构成集热部503，将该集热部503并排多个，由载热体配管504将各自的集热管502连接，形成从载热体入口505到载热体出口506连成一个的管路。

另外，由光透射体507覆盖聚光反射镜501的开口侧，由壳体508覆盖其他部分而形成密闭空间，使外部的空气不与集热管502接触。

太阳光穿过光透射体507，被聚光反射镜501反射，汇集到配置于其焦点的集热管502。汇集的太阳光的热量被集热管502的表面吸收并转换成热量而将其中的载热体加热。

即，将从载热体入口505向集热管502流动的载热体加热后从载热体出口506取出。此时，集热管502成为高温，因此将热量向集热管502周围的气体散热，但由于内部被光透射体507和壳体508密封，故抑制了对流带来的向外部的散热。

另外，通过光透射体507使太阳光几乎全部透过，并且使从高温的集热管502放射的红外波长几乎不向外部透过，由此抑制了向外部的热放射。

这样，通过很好地取入太阳能并且抑制转换的热量向外部的散热损失，故构成了效率良好的太阳能集热器(例如参照特开2002-228271号公报)。

在图28及图29所示的太阳能集热器中，在集热器502中使载热体流动并且进行加热，使温度逐渐上升，因此集热管502或其内部的载热体的温度随着从载热体入口505侧附近的上游侧到载热体出口506附近的下游侧而逐渐升温。并且，其周围的空气等的温度也随着集热部的温度而逐渐升温。

通过含隔热件的壳体508和光透射体507构成的密封结构等而形成隔热结构，但是若内部的集热管502或载热体的温度较高，则与外部的温度差变大，故从集热部503向外部的散热量增加。

但是，在现有结构中，由于从一端的集热部顺序地到相反一端，通过载热体配管504将集热管502顺序连接，故温度最高的载热体出口506侧的集热部503配置在离外界气体最近的部位。

因此，接近该温度最高的载热体出口506部分的散热较大，作为太阳能集热器的效率变差，并且载热体出口506的温度降低。

作为这种集热器的另外一例，形成将集热部和集热管一体或者紧密连接的结构，使载热体在集热管循环并且将载热体加热(例如参照特开2003-161534号公报)。

这种情况下，在设于多个反射镜下方的各自的集热部上引绕集热管，因此具有由于集热部的排列而使集热管的引绕不自如的问题。

另外，若将反射镜和集热部小型化，则集热管相对地增大，不能够配置在全部的集热部上，另外，集热管也密集配置多根，在集热管的端部也需要新的接头，具有结构复杂、加工成本上升的问题。

另外，作为现有的这种集热器，在配置于中空箱状壳体内的反射板单元与壳体的底部和反射板单元之间配置隔热件(例如参照特开2005-300138号公报)。

这种情况下，若在热电联供系统中得到使载热体蒸发并使蒸气蜗轮旋转的高温和热量，则来自壳体的散热损失增大，不能够得到规定的温度和热量。

另外，以往，作为这种集热器的反射镜，具有使用槽状的长形抛物面反射镜的情况，在连接该反射镜的焦点的焦点轴上固定配置流通受热流体的集热管，将抛物面反射镜绕与焦点轴一致的旋转轴自如转动地轴支承，将太阳追踪装置共轴地连结在抛物面反射镜上(例如参照特开2001-201187号公报)。

这种情况下，由于是单体的单元，为了使受热流体的温度上升而需要大的抛物面反射镜，不能如太阳电池板这样形成薄型结构，因此难以作为住宅的屋顶材料进行设置，并且有损外观。

另外，集热管虽然由真空的透明双重壁构成集热部分，但是由于其他路径不设置特别的隔热结构，因此具有不能够提高集热器的集热效率的问题。

另一方面，关于聚光，为了有效地将太阳光会聚，需要总是将聚光反射镜准确地对准太阳光。

因此，如图30所示，作为现有的太阳光自动追踪装置，公知有如下的结构：由菲涅尔透镜将太阳光会聚，在该聚光部设置光纤509，将太阳光引导到使用的位置。在该光纤509的聚光部附近设置有检测光量的上升用微调整传感器501和下降微调整传感器511。