集热器及使用该集热器的太阳能利用装置的制作方法

专利名称：集热器及使用该集热器的太阳能利用装置的制作方法
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旌 量而将其中的载热体加热。
即，将/人载热体入口 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o
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7>才艮)。
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7>才艮)。
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7>才艮)。
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。
若聚光的太阳光跟随太阳的移动而从焦点的光纤509偏离并接触到抵 接上升用微调整传感器510或下降微调整传感器511，则使微调整电路动作 来调整聚光位置，将上升用微调整传感器510的输出与下降微调整传感器 511的输出之差消除而进行动作，能够将太阳光的聚光位置总是聚光在光纤 509上(例如参照特开平9 - 229669号公报)。
这种情况下，由聚光反射镜将太阳光汇集到集热管并使载热体流动而 将其加热，因此可以高温并有效地汇集热量，但是随着太阳的移动，为了 将太阳能有效地聚光而必须将聚光反射镜总是准确对准太阳。
因此，在聚光部附近设置检测光量的微调整传感器，若会聚的太阳光 从焦点偏离并接触到微调整传感器，则通过每回的移动而调整，能够与太 阳的射入方向对齐。
但是，暂时多云后等，太阳的方向与菲涅尔透镜的光轴方向较大不同 时，则不能够进行追踪。
另外，使聚光部上下而由微调整传感器的输出变化得知太阳的方向， 因此，为了总是进行追踪而需要使聚光部总是上下，为了防止该情况的发 生，以往设置两个微调整传感器而在太阳的方向在其之间移动期间使聚光 部停止。因此，通常，不能够使聚光方向与太阳的方向一致，聚热量减少， 作为太阳能集热器的效率变差。

发明内容
本发明是为了解决上述课题而构成的，其目的在于，通过提高集热器 内的光向热量的转换效率，并且提高载热体的加热效率，及/或防止从集热 器的散热，有效地回收载热体的热量或者有效地形成蒸气。
更加具体地说，为了解决上述现有问题而提供具有以下结构的集热器 将具有太阳追踪装置的集热器紧凑地构成，不损害作为住宅的屋顶材料的 美观；能够总是由受光量传感器输出判别反射镜和太阳的位置方向；通过 在太阳能集热器的内侧设置栽热体出口 ，能够降低从高温部的散热损失， 将载热体有效地加热，并且使出口温度上升；对多个集热部不进行复杂的 集热管引绕，从集热部有效地回收用于加热载热体的热量；防止从壳体的 散热，有效地回收形成载热体蒸气所需的热量。
为了解决上述课题，本发明的集热器，包括多个反射镜，其用于会 聚太阳光；集热部，其设置在所述多个反射镜的各个上；旋转支承部，其 以所述集热部为旋转中心而进行固定并且以所述反射镜能够旋转的方式支 承其周围；动作部，其使所述多个反射镜一体地动作，并且沿各自的集热 部向同一方向旋转；驱动部，其与所述动作部连结；控制部，其用于控制 所述驱动部；外装，其用于收纳所述多个反射镜、集热部、动作部以及驱 动部。
由此，由于通过分割成多个反射镜和集热部而将反射镜自身减小并且 将旋转范围缩小，故能够降低外装的高度方向并且较薄地形成，容易作为 屋顶材料进行设置。
另外，为了得到高温的载热体的蒸气而将多个反射镜、集热部、动作 部和驱动部收纳在外装内，降低从集热部的散热并提高集热效率。
本发明的集热器具有太阳追踪装置并且紧凑、薄型地构成，可作为屋 顶材料进行设置，无损外观美观。
另外，防止从集热部的散热，有效地回收用于形成高温栽热体的蒸气。
本发明的第一方面中，通过设置集热器，可以高效地将太阳光会聚在 集热部上，所述集热部具有，反射并会聚太阳光的反射镜、接受通过该反 射镜会聚的太阳光的集热部、评价相对于所述反射镜的太阳光的方向的判 定装置以及接受该判定装置的信号并使所述反射镜正对地朝向太阳移动的 驱动部。
在第二方面中，集热器包括多个反射镜，其用于会聚太阳光；集热 部，其设置在所述多个反射镜的各个上；旋转支承部，其以所述集热部为 旋转中心而进行固定并且以所述反射镜能够旋转的方式支承其周围；动作 部，其使所述多个反射镜一体地动作，并且沿各自的集热部向同一方向旋
转；驱动部，其与所述动作部连结；控制部，其用于控制所述驱动部；外 装，其用于收纳所述多个反射镜、集热部、动作部以及驱动部，由此，反 射镜自身减小并且旋转范围也缩小，故能够降低外装的高度方向且较薄地 构成，可容易作为屋顶材料进行设置。
另外，由于在外装内收纳有多个反射镜、集热部、动作部及驱动部， 故能够降低散热并提高集热效率。
本发明第三方面，特别是第二方面的集热部，为了使载热体在内部流 通而将一体的集热管与多个反射镜内连通，由此，使载热体被通过各自的
反射镜集中的太阳光加热，故能够将载热体的温度维持在高温并得到规定 的热量。
本发明第四方面，特别是第二方面或第三方面的集热部，在表面安装 有吸收红外线的选择吸收膜，由此，能够防止来自集热部的红外线放射而 将集热部的温度维持在高温，将其热量有效地传导载热体。
本发明第五方面，特别是第二方面 第四方面中任一方面的外装，向 内部注入并密封导热率小的气体，由此，能够防止外装内的空气对流带来 的散热，将反射镜或动作部或驱动部的动作范围大而造成的隔热结构不足 的部分覆盖，因此能够降低从外装的散热并提高集热效率。
本发明第六方面，特别是第二方面 第五方面中任一方面的控制部， 对驱动部进行控制，以使反射镜对应于季节和太阳在一天中的高度而旋转， 由此，与各季节的日期和时刻的太阳高度对应而旋转反射镜，故能够将反
射镜反射的太阳光集中到集热部，可在全年得到加热载热体所需的热量和温度。
本发明第七方面，特别是第二方面 第六方面中任一方面的控制部， 从输入部输入设置集热器的台架的倾斜角度和设置地点的经度及绊度，由 此，与自动地较低地存储在控制部中的基本数据相比，使与从台架的倾斜 角度和设置地点看到的太阳的动作相对应的程序工作，故能够获取设置地 点的一年中最佳的太阳光，并且能够得到加热载热体所需的热量和温度。
本发明第八方面，特别是第二方面 第七方面任一方面的集热器，通 过在内部设有位置检测部，自动计测设置台架的倾斜角度和设置地点的经 度及纬度，将位置检测部的数据与存储的基本数据相比，控制部使与从设 置台架的倾斜角度或设置地点看到的太阳的动作相对应的程序自动地工
作，能够获取设置地点的一年中最佳的太阳光，并且能够得到加热载热体 所需的热量和温度。
本发明第九方面的集热器，包括反射镜，其用于会聚太阳光；集热 部，其设置在所述反射镜；旋转驱动部，其以所述集热部为旋转中心，以 所述反射镜能够旋转的方式支承其周围；受光量传感器，其在与所述旋转 驱动部的旋转轴垂直的面上设置有多个，所述受光量传感器的受光面方向 各不相同。
在第九方面中，由于将在垂直于旋转轴的面上设有多个的受光量传感 器在受光面的方向上较宽广地设置，故根据太阳的方向改变各自的受光量 传感器的输出值，因此能够辨别集热器的方向和太阳的方向，通过绕旋转 轴旋转，能够使集热器正向朝向太阳，使集热量最大，可提高集热器的效 率，并且能够谋取集热器的紧凑化和简单化。
在第九方面中，集热器包括反射镜，其用于会聚太阳光；集热部， 其设置在所述反射镜；旋转驱动部，其以所述集热部为旋转中心，以所述 反射镜能够旋转的方式支承其周围；受光量传感器，其在与所述旋转驱动 部的旋转轴垂直的面上设置有多个，所述受光量传感器使受光面的方向倾 斜而构成，由此，通过根据太阳的方向来改变各自的受光量传感器的输出 值，能够辨别集热器的方向和太阳的方向，通过绕旋转轴旋转可使集热器 正向朝向太阳，使集热量最大，并且能够提高集热器的效率。
即，太阳光被反射镜反射一次或多次，被集热部的表面吸收并转换成 热能，将载热体配管的载热体加热并使载热体的温度上升。该热能由于根 据射入反射镜的太阳光的量而增减，故使反射镜总是正向朝向太阳，其是 得到最大热量的要点。太阳根据季节和时间而改变其高度、方向。
因此，在与旋转轴垂直的面上设置多个受光传感器，并且在受光面的 方向上较宽地设置，由此在与旋转轴成直角的面上能够判别太阳的方向和 反射镜的方向。根据受光量传感器的输出和太阳方向的偏移而变化，使太 阳方向与受光面的方向一致时的受光量传感器的输出最大。
因此，由相对于反射镜的光轴较宽广地设置的多个受光量传感器的输 出值的大小变化，能够确定太阳相对于反射镜的方向。能够使反射镜总是 朝向太阳动作，使集热器正向朝向太阳，故能够使集热量最大并提高集热 器的效率。
另外，通过增加聚光量并进一步加热栽热体而能够提高载热体的温度， 提高载热体的出口温度。因此，可利用提高的性能来将集热器紧凑化及简 单化。
本发明第十方面，设有运算部，其对设置了多个第九方面的受光量传 感器的输出进行比较，与反射镜的光轴和太阳方向一致时的所述受光量传 感器的输出值比较，旋转所述旋转驱动部，以使所述输出值相等，由此， 通过将各自的受光量传感器的输出大小的值进行比较，能够准确地确定太 阳的方向。
即，通过相对反射镜的光轴将受光量传感器在受光面方向较宽广地设 置，在反射镜的光轴与太阳方向一致时，受光量传感器的受光面倾斜于太 阳的方向。因此，各受光量传感器的输出的大小对应于其倾斜。因此，受 光传感器和太阳的位置关系固定，判别太阳与反射镜的位置关系。通过对 应该变化而使旋转驱动部旋转，能够依次使反射镜朝向太阳。
本发明第十一方面，特别是第九方面的反射镜，形成为落水管型的抛 物线构成的二维曲面，多个受光量传感器的受光面方向相对于该抛物线的 轴等角度地倾斜，由此，能够由一方向的动作而可靠地使反射镜与太阳的 方向一致。
即，通过将反射镜形成落水管型的抛物线构成的二次曲面，太阳光向 与抛物线的轴成直角的方向的落水管方向倾斜射入时，在反射镜倾斜地折 射并到达集热部。
因此，通过将太阳的方向与抛物线的轴对齐而能够将太阳与反射镜正 向，使追踪机构简单。另外，受光量传感器的受光面方向相对于该抛物线 的轴等角度地扩展，由此，反射镜和多个受光量传感器等间隔地位于太阳 的方向。
由于受光量传感器的输出根据与太阳的方向的倾斜而增加，故在多个 受光量传感器的输出相同时，能够使抛物线的轴与太阳的方向一致。
这样，总是判明太阳与反射镜的位置关系，通过使旋转驱动部旋转， 能够总是将反射镜对准太阳。
本发明第十二方面，设置存储控制部，其特别是由第九方面的运算部 存储旋转驱动部的旋转动作角度并且计算每单位时间的所述动作角度。所 述存储控制部根据每单位时间的所述动作角度值而预先使旋转驱动部依次
旋转，并且对所述旋转驱动部的旋转进行校正，以使所述受光量传感器的 输出值相等，因此，能够依次追踪太阳的方向并且降低旋转驱动部的旋转 动力。
即， 一天中的太阳的动作大致以一定的速度动作，因此，通过运算部
位时间的变化推定下一个的大致动作量并进行控制，故通过由受光量传感 器的输出值进行微调整而能够可靠地使反射镜对准太阳。
因此，能够减少旋转驱动部的旋转动作，提高追踪动作的可靠性、降 低追踪动力。
本发明第十三方面，设置多个第九方面的反射镜，并且集热部为了使 载热体在内部流通而将一体的集热管与多个反射镜内连通配置，由此，载 热体在通过各自的反射镜的同时被会聚的太阳光加热，故能够将载热体的 温度维持在高温并且能够得到规定的热量。
本发明第十四方面，尤其是第九方面的集热部，在表面安装有吸收红 外线的选择吸收膜，由此，能够防止来自集热部的红外线放射，将集热部 的温度维持在高温，将其热量有效地传导给载热体。
本发明第十五方面，尤其是第九方面的外装，在内部注入并密封有导 热率小的气体，由此，能够将外装内的空气对流热传递产生的散热大幅度 地减小，降低从外装的散热并提高集热效率。
本发明第十六方面的集热器，在具有流动载热体的载热体配管和利用 太阳能加热载热体的集热部的集热器中，在集热器的内侧设有载热体出口。 由于出口侧的最高温的集热部的周围成为其他的集热部，故能够形成与外 界气体之间的隔热层。
在本发明第十六方面中，由于出口侧的最高温的集热部的周围成为其 他的集热部，故形成与外界气体之间的隔热层。能够使温度最高的集热部 的散热量降低，提高集热器的效率，并且使出口温度上升。
本发明第十六方面，通过载热体配管连接利用太阳能加热载热体的多
个集热部，在位于外侧的集热部i殳有载热体入口 ，在位于内侧的集热部i殳 有载热体出口。
由此，由于出口侧的最高温的集热部的周围成为其他的集热部，故能 够形成与外界气体之间的隔热层。能够降低温度最高的集热部的散热量，
提高集热器的效率并且使出口温度上升。
本发明第十七方面，通过栽热体配管将位于左右的集热部相互连接。 本发明第十八方面，配置有奇数个集热部，在中央的集热部连接有栽热体 出口。本发明第十九方面，通过栽热体配管将相邻的集热部连接后，将位 于左右的集热部左右相互地连接。本发明第二十方面，将载热体配管形成 多通道，使栽热体出口侧的最下游的集热部相互接近。
本发明第二十一方面的集热器，包括集热部，其用于会聚太阳能； 集热开口，其受取由所述集热部会聚的热量；热交换器，其从该集热开口
向载热体回收热量，所述热交换器由受热板和通路板构成，所述受热板设 于所述集热开口侧，呈平板状，所述通路板夹着间隙与所述受热板重合并 设有用于在热交换器上形成载热体通路的凹凸。
由此，不存在集热管的复杂引绕，从受热板整体均勻地向栽热体进行 热交换，使热交换器的散热面积缩小，提高集热器的热效率。
另外，由于无需在多个集热部引绕集热管，故不受集热部的大小及配 列的左右，紧凑地构成热交换器。
另外，因为由受热板和通路板构成热交换器，故能够进行简单化，降 低成本。
在本发明第二十一方面中，从受热板整体向载热体均勻地进行热交换， 缩小热交换器的散热面积，提高集热器的热效率。
在第二十一方面中，具有会聚太阳能的集热部、获取该集热部会聚的
热量的集热开口以及乂人该集热开口向载热体回收热量的热交4灸器，该热交 换器由受热板和通路板构成，所述受热板设于所述集热开口侧，呈平板状， 所述通路板夹着间隙与所述受热板重合并设有用于形成栽热体通路的凹 凸，由此，设置通路板，其由集热部会聚太阳能并将其照射向平板状的受 热板，与受热板一体化而构成载热体通路，能够相对于集热开口不复杂地 引绕管状的热交换器，将受热板整体受到的热量均匀地向载热体传递，并
且能够缩小热交换器的散热面积，提高集热器的热效率。
本发明第二十二方面，特别是在第二十一方面的热交换器中，通过一
体的受热板将会聚于多个集热开口的热量回收，由此，能够不受聚光部的 大小和配列的左右，紧凑地构成热交换器。
本发明第二十三方面，特别是在第二十一方面的热交换器中，使通路
板的凹凸迂回而成形，构成载热体通路，由此，可由一条连通的通路构成 热交换器中的载热体通路，能够提高载热体的温度。
本发明第二十四方面，特别是在第二十一方面的热交换器中，通过在
通路板内也构成载热体通路的头部分，在热交换器内构成全部栽热体通路， 由此，能够防止散热，将受热板回收的热量传递给载热体，能够使载热体 的温度上升。
本发明第二十五方面，尤其是在第二十一方面的受热板中，通过在集 热部侧的表面形成有选择吸收膜，由从聚光开口受到热量的受热板表面防 止反射，能够使受热板的热量吸收量增加，防止受热板的温度上升时的红 外线放射，能够提升受热板温度，将载热体加热。
本发明第二十六方面，尤其是在第二十一方面的通路板中，通过经由
在受热板与通路板之间构成载热体通路的衬垫而构成为平板状，衬垫可穿 通平板而构成自如的细纟鼓通i 各，能够也与多个小的集热开口的配列对应， 促进向载热体的热交换。
本发明的第二十七方面的集热器，具有集热部，其用于会聚太阳能； 集热开口，其受取所述集热部会聚的热量；热交换器，其从所述集热开口 向载热体回收热量；外装，其收纳所述集热部和热交换器；隔热壁，其设 置在该外装内，分隔所述外装的外装壁、所述集热部和热交换器，在由所 述隔热壁和外装壁构成的收纳室中安装有真空隔热件。
由此，为了得到高温的载热体蒸气而使外装内的温度上升时，也能够 由隔热壁防止收纳室中的真空隔热件的温度上升，故防止真空隔热件的恶 化，能够长期降低从外装的散热。
在第二十七方面中，使用真空隔热件防止从外装的散热，将用于形成 高温的载热体蒸气的热量有效地回收。
第二十七方面中，具有会聚太阳能的集热部、受取所述集热部会聚的 热量的集热开口、从所述集热开口向载热体回收热量的热交换器、收纳所 述集热部和热交换器的外装以及在外装内分隔外装壁、所述集热部及热交 换器的隔热壁，在由隔热壁和外装壁构成的收纳室中安装有真空隔热件， 由此，为了得到高温的载热体蒸气而使外装内的温度上升时，也能够由隔 热壁防止收纳室中的真空隔热件的温度上升，故防止真空隔热件的恶化， 能够长期降低来自外装的散热。
本发明第二十八方面中，尤其是第二十七方面的隔热壁，安装有朝向 集热部和热交换器反射红外线的反射材料，由此，将集热部会聚的热量获 取的热交换器因温度上升而产生的红外线被隔热壁的反射材料反射，用于 热交换器的再加热，故能够防止隔热壁的温度上升，防止收纳室中的真空 隔热件的高温劣化。
在本发明第二十九方面，特别是第二十七方面的隔热壁，在集热部与 热交换器之间设有空间，由此，来自集热部和热交换器的红外线直接到达 隔热壁的反射材料，提高反射性能，故而能够防止真空隔热件的温度上升， 防止真空隔热件的高温劣化。
在本发明第三十方面，特别是第二十七方面的隔热壁，安装有朝向热 交换器反射红外线的反射材料，热交换器在面向隔热壁的侧壁表面上安装 有吸收红外线的选择吸收膜，由此，由热交换器产生的红外线被隔热壁的 反射材料反射并被选择吸收膜吸收，该热量用于热交换器的再加热，故而 能够防止真空隔热件的温度上升，防止真空隔热件的高温劣化。
本发明第三十一方面，特别是在第二十七方面的隔热壁中，在面向真 空隔热件的侧壁表面上安装有吸收红外线的选择吸收膜，在真空隔热件的 表面上安装有反射红外线的反射材料，由此，由真空隔热件的反射材料反 射的红外线被选择吸收膜吸收，该热量返回热交换器侧，故而能够防止真 空隔热件的温度上升，防止真空隔热件的高温劣化。
本发明第三十二方面，特别是在第二十七方面的隔热壁中，在安装于 面对真空隔热件的侧面表面上的选择吸收膜与安装于真空隔热件的表面上
的反射材料之间设有空间，由此，来自隔热壁的红外线直接到达真空隔热 件的反射材料，反射性能提高，可由选择吸收膜吸收热量，防止真空隔热 件的温度上升，防止真空隔热件的高温劣化。
本发明第三十三方面，特别是在第二十七方面的隔热壁，通过在集热 部与热交换器侧的空间注入导热率小的气体，防止从集热部和热交换器向 隔热壁进行热传导，故而能够防止真空隔热件的温度上升，防止真空隔热 件的高温劣化。
本发明第三十四方面，尤其是在第二十七方面-第三十三方面的任一 方面的隔热壁，通过在与真空隔热件的反射材料之间设置的空间中注入导 热率小的气体，防止从隔热壁向真空隔热件进行的热传导，故而能够防止
真空隔热件的温度上升，防止真空隔热件的高温劣化。
在本发明中，作为载热体，考虑R134a或超临界流体、例如二氧化碳。 另外，通过将本发明的集热器搭载在载热体的加热所使用的太阳能热
电联供系统，能够使用太阳能来实现发电和热水供给及采暖。
具体而言，本发明的集热器可以活用于通过由该集热器加热的载热体
来驱动发电机的太阳能发电装置，或者活用于由集热器加热贮水箱的水的
太阳能热水器。


图1是本发明实施方式1的集热器的正剖面图2(a) (b)是本发明实施方式1的集热器的驱动部附近的侧剖面图3是本发明实施方式1的集热器的反射镜的侧剖面图4是本发明实施方式1的集热器的横剖面图5是本发明实施方式2的另 一集热器的側剖面图6是本发明实施方式3的另一集热器的侧剖面图7是搭载有本发明实施方式4的太阳能兰肯系统(，y年y少7于
厶)的热电联供系统的构成图8是搭载有本发明实施方式5的另一太阳能兰肯系统的热电联供系
统的构成图9是本发明实施方式6的另一太阳能兰肯系统的构成图； 图10是本发明实施方式7的太阳能集热器的剖面图； 图11是本发明实施方式7的太阳能集热器的主要部分立体图； 图12是本发明实施方式8的太阳能发电装置的系统构成图； 图13是本发明实施方式8的太阳能集热器的立体图； 图14是本发明实施方式8的太阳能集热器的平面电路图； 图15是本发明实施方式9的太阳能集热器的平面电路图； 图16是本发明实施方式10的太阳能热水器的系统构成图； 图17是本发明实施方式IO的太阳能集热器的平面电路图； 图18是本发明实施方式11的集热器的正剖面图； 图19是本发明实施方式11的集热器的侧剖面图； 图20是本发明实施方式11的集热器的横剖面图21是本发明实施方式12的集热器的橫剖面图22是本发明实施方式13的集热器的侧剖面图23是本发明实施方式14的集热器的正剖面图24是本发明实施方式14的集热器的侧剖面图25是本发明实施方式14的集热器的横剖面图26是本发明实施方式15的集热器的正剖面图27是本发明实施方式16的集热器的正剖面图28是现有例的太阳能集热器的立体图29是现有例的太阳能集热器的平面电路图30是其他现有例的太阳能自动追踪装置的局部剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明不限于该 实施方式。
(实施方式1 )
在图1、图2、图3、图4中，附图标记1是会聚太阳光的反射镜，为 了会聚太阳光而形成抛物面状，构成为以该抛物面为剖面的落水管型。使 该落水管型的反射镜1在方位方向(东西方向)延伸，构成一个反射镜1 的组件。并且，反射镜l在南北方向上平行地设有多个。
为了提高太阳光的反射率而对反射镜1的反射面2进行镜面精加工。 镜面精加工具有通过构成反射镜1的材料而进行镀敷、蒸镀、研磨及涂敷 等方法。
反射镜1的加工具有对耐热树脂(例如、酚醛树脂、氟树脂、聚酰亚 胺树脂等)进行成型的方法、对不锈钢进行冲压加工的方法以及铸铝铸塑 成型等方法。另外，也具有将铝的镜面精加工板弯曲的方法。
例如，在由耐热树脂将反射镜1成型时，利用镀敷(蒸镀)铝或涂敷 对镜面进行精加工，形成反射镜2。特别是，在铝镀敷镜面时，使用聚酰亚 胺树脂、聚苯硫醚树脂、或聚酯(求!J7X/P)树脂、聚酰胺树脂等。
在对不锈钢进行沖压加工时，也通过铝电解研磨或抛光研磨等形成镜面。
铸铝铸塑成型时也通过镀敷等进行镜面精加工，可防止铸铝铸塑材料
研磨后的氧化敷膜引起的反射率下降。
配置在各反射镜1的抛物面焦点的集热部3由铜、不锈钢、黄铜、铝 等管构成。并且，沿着在东西方向上延伸的多个落水管型的反射镜1的各 个焦点而配置。
抛物面的反射镜1的焦点仅对准一个方向的太阳光，因此，为了使太 阳光集中到集热部3上，需要使太阳光垂直照射到落水管型的反射镜1或 者使太阳光以与落水管型的方位方向平行的适当角度照射到反射镜1而被 反射面2反射，并以同一角度在相反侧的集热部3弹回聚光。
为了与该抛物面的反射镜1的特性相配合，设定有用于使反射镜1 在固定的集热部3周围旋转的驱动部4;通过该驱动部4而使多个反射镜1 以同一角度一体地旋转的动作部5。
所述驱动部4是将电机和齿轮或凸轮组合而构成的，使安装在轴上的 驱动部动作板6旋转，在该驱动部动作板6的一部分上安装有所述棒状的 动作部5。
另外，驱动部4使用步进电机，能够自如地设定角度。
动作部5由销7轴支承在驱动部动作部6上，能够自如地旋转，通过 驱动部动作板6的旋转而进行按压、拉拽动作。
在与反射镜1端部设置的驱动部动作板6同等形状的反射镜动作板8 上，由销9轴支承动作部5的一个端部，能够与驱动部动作板6同样地自 如旋转，与通过驱动部动作板6的旋转而按压、拉拽动作连动而将反射镜 动作板8按压、拉拽，反射镜1以集热部3为轴而旋转。
在多个反射镜1上分别设置反射镜动作板8，其通过一个动作部5而一 体地进行同等的旋转。
反射镜动作板8固定在反射镜l两端部上安装的端面IO中的任一个端 面(两端的端面10都可以)上。
端面IO对与反射镜1同等的材料进行表面处理。在该端面IO上设置 开口 11来插入集热部3。不与集热部3接触地延长端面10的开口 11而设 置筒状的轴承部12，并在其周围设有旋转轴承13。
旋转轴承13使用滚珠轴承或非接触的流体轴承。旋转轴承13中的一 端固定在旋转支承部14上，由此反射镜1不与集热部3接触地独立设置。
在轴承部12的内侧安装由陶瓷材料(二氧化硅、氧化铝等)形成的隔
热筒15，使集热部3的热量不经轴承部12向旋转轴承13传递。在集热部 3与隔热筒15之间设置间隙16，使反射镜1自如旋转。
另外，在隔热筒15的内侧安装有反射材料17，将来自集热部3的红外 线反射并强化隔热筒15的隔热性能。
反射材料17由红外线反射成分的金属粉末(例如银、铝等)、碳化物 粉末(例如氮化硅、碳化硅等)及金属氧化物(氧化钛、氧化锡、锑掺杂 (K一7、)氧化锡、锡掺杂氧化铟等)，使用氟化树脂而在隔热筒15的表 面形成有敷膜。
另外，反射材料17也沿隔热筒15而安装铝镜面板等进行了研磨的金属板。
在集热部3的表面形成有选择吸收膜(未图示)。该选择吸收膜在集热 部3的表面进行黑色的黑铬或无电解镍的镀敷处理。 另外，也可代替镀敷而涂敷锰类的黑色涂料。
附图标记18是控制驱动部4的动作的控制部，以微机中存储的太阳一 年中的动作为基准而对应于季节或一天中太阳的高度，使驱动部4动作， 并使动作部5动作而使多个反射镜1旋转，对应于当日当时的太阳日射成 为最大的高度地支承多个反射镜1 。
由此，被反射镜1反射的太阳光以集热部3为焦点而集中，集热部3 的温度上升成高温。
附图标记19是供给集热部3内部的载热体，使用替代氟利昂(HFC: Hydrogenemted Fluoro Carbon)的134A或二氧化碳(C02 )。
使该载热体19的流通不受阻力地将集热部3的管外径缩小构成，能够 将太阳光较多地集中到集热部3。管外径越小，聚光比(太阳光的入射面积 除以焦点面积的值，在落水管型中，是反射镜的开口宽度除以焦点的管外 径的值)越高，使集热部3成为高温。
附图标记20是收纳有多个反射镜1、集热部3、动作部5以及驱动部4 的外装，构成为上部设有透射体21的开口的箱状。
外装20由腐蚀性小的不锈钢或耐用性好的树脂材料(例如聚酯树脂、 聚碳酸酯树脂等)构成。外装20的内部沿外装的内壁填充外装隔热件22， 使外装隔热件22覆盖多个反射镜1或集热部3的周围。
外装隔热件22由耐热性好的矿棉、玻璃棉等构成。使外装隔热件22
的表面硬化，而由此构成壁面或者利用板增强内面而构成壁面。
在外装20中，在多个反射镜l的焦点配置集热部3，集热部3作为与 从外装20外方设置的该集热入口部23 —体连通的管，在反射镜1的内部 平行配置，在反射镜1的外部弯曲并连接，整体为迂回的结构，与外装20 外的集热出口部24连接。
透射体21设置在多个反射镜1的上部，防止雨水或尘埃侵入到用于获 取太阳光的反射镜1的内部。透射体21为了使太阳光通过而使用透射率高 的透明玻璃(这种透明玻璃的日照透射率约为90% )。
使外装隔热件22朝向该透射体21而倾斜并向上方扩展，对应于太阳 的高度而使反射镜获取更多的太阳光。
附图标记25表示集热器，其利用外装隔热件22包围并收纳多个反射 镜1和集热部3，并且由在透射体21开口的外装20构成反射镜1的上部。
附图标记26是载热体19的循环泵，27是载热体19流动的回路，28 是将来自载热体19的高温热量蓄积起来的蓄热槽。
以下对上述构成的集热器的动作、作用进行说明
首先，控制部18使循环泵26动作而使热载体19在回路27中循环并 向集热器25送出。
在集热器25,与控制部18的微机等中存储的当日的太阳高度数据相对 应，使驱动部4旋转并使动作部5动作，使反射镜1在集热部3的周围旋 转并使太阳光朝向垂直照射反射镜1的位置。
例如，若太阳在正南，则太阳光在高度、方位上无论从何角度照射都 与反射镜1的反射面2成直角，使太阳光集中在集热部3而使集热部3的 温度上升。
即使由于图2(a)、 (b)那样不同的太阳高度，太阳光的射入方向不同， 通过反射镜1的旋转也能够使太阳光垂直照射到反射镜1。
通过安装在集热部3表面的选择吸收膜，集热部3能够吸收大约90% 的太阳光，集热部3的温度上升。
送给该集热部3的载热体19形成高温的液体或蒸气(或者液体或液体 与蒸气的混合物等)后送往蓄热槽28。
由蓄热槽28接受该液体或蒸气而蓄积20(TC左右的热量。
载热体19的液体或蒸气在蓄热槽28凝结而成为液体。通过循环泵26
被再次送往集热器25并被加热。
该动作在能够供给太阳能期间反复进行，由此在蓄热槽28中维持必要
的热量。
此时，控制器18对应于太阳的高度动作而随时地使反射镜1动作，即 使太阳从正南变化方位，通过控制驱动部4，也能够使反射镜1追踪太阳光， 使集热部3总是处于焦点上。
以上，在本实施方式中，包括多个反射镜l，其用于会聚太阳光；集 热部3，其设置在反射镜1的各个上；旋转支承部14，其以集热部3为旋 转中心而进行固定并且以反射镜1能够旋转的方式支承其周围；动作部5， 其使多个反射镜1 一体地动作，并且沿各自的集热部3向同一方向旋转； 驱动部4，其与动作部5连结；控制部18，其用于控制驱动部4;外装20， 其用于收纳多个反射镜l、集热部3、动作部5以及驱动部4，因此，反射 镜l自身变小且旋转范围也减小，故能够将外装20的高度方向也降低且较 薄地构成，可作为屋顶件而容易设置。
除此之外，还起到如下的效果。
(1) 由于在外装20中收纳有多个反射镜1、集热部3、动作部5及驱 动部4,故能够降低散热并提高集热效率。
(2) 集热部3为了使载热体19在内部流通而将一体的集热管在多个 反射镜l内连通而配置，由此，载热体19在通过各自的反射镜1的同时被 集中的太阳光加热，故能够将载热体19的温度维持在高温，并且得到规定 的热量。
(3) 集热部3在表面安装有吸收红外线的选择吸收膜，由此，防止来 自集热部3的红外线放射，能够将集热部3的温度维持在高温，并且有效 地将该热量向载热体19传导。
(4) 控制部18以太阳一年中的动作为基准而对应于季节或一天中太 阳的高度，使驱动部4动作并使动作部5动作来旋转多个反射镜1，与当日 当时的太阳照射成为最大的高度相对应地支承多个反射镜1，由此，被反射 镜1反射的太阳光以集热部3为焦点而集中，能够使集热部3的温度上升
成高温，并能够使用一年中的长期间、 一天中的多个时间带来向栽热体19
传导高温的热量。
(5) 由于反射镜l由抛物面镜构成，故能够使太阳光集中在抛物面镜
的焦点，能够由能量密度低的太阳光得到必要的热量和温度。
(6) 通过将集热部3配置在由抛物面镜构成的反射镜1的焦点，能够 使集热部3的温度上升成高温并且能够将其热量有效地传导给载热体19。
(7) 外装20在多个反射镜1开口的一侧安装有透射体21，由此，雨 水或灰尘不堆积到外装20中，能够长期良好地维持集热效率。
(8) 由于在轴承部12的内侧安装有由陶瓷材料(二氧化硅、铝等) 形成的隔热筒15，故集热部3的高温不传给旋转轴承13，能够防止旋转轴 承13的温度上升，可防止旋转轴承13的高温劣化。另外，能够防止从集 热部3向旋转轴承13传导的散热损失。
(9) 由于在隔热筒15的内侧安装有反射材料n,故能够反射来自集 热部3的红外线并且强化隔热筒15的隔热性能。
(10) 透射体21由具有旋转透过性能的耐热性、耐用性优良的树脂材 料(例如聚碳酸酯等)构成，因此，能够进行集热器25的轻型化和低成本 化。
(11 )反射镜1通过使用复合抛物面聚光器(CPC: Compound Parabolic Concentrator)的反射镜，相对于太阳光的规定倾斜角度(例如，太阳可射 入的角度若从天顶为30。左右，聚光比扩大到约3倍。若可射入的角度缩 小到20°左右，则聚光比扩大到约7倍。由于聚光比越大，太阳光越会聚， 故由集热开口 3照射的热量集中，温度上升。但是，若扩大聚光比则太阳 光可射入的角度以天顶为基准而缩小，故在聚光部的聚光时间、设置场所 等的制约增多，需要对此进行考虑。)能够集中在集热部3,因此，相对于 太阳的高度能够缩小使反射镜1旋转的范围或者无需旋转，通过构成零件 或控制简略化而谋求成本降低。
(12) 外装20在内部注入并密封导热率小的气体(例如氪气)，因此， 防止外装20中用于反射镜1的可达部分的空间的空气对流而引起的散热， 故能够降低从外装20的散热并提高集热效率。另外，通过惰性气体，提高 覆盖高温的集热部3的安全性，防止外装隔热件22的劣化，可长期使用。
(13) 集热器25将太阳的高度方向固定(使多个反射镜1的排列在南 北方向上对齐，例如，设置台架的倾斜角度设置成使春分或秋分时的正南 的太阳光垂直照射到反射镜l的角度)，相对于太阳的方位动作而使多个反 射镜1旋转，由此也能够由一天中太阳的动作而将更多的太阳光集中到集
热部3。
(14 )集热部3在外装20中将集热部3配置在多个反射镜1的焦点并 且从自外部设于外装20上的集热入口部23向外装20中设置头部而与多个 集热部3连通，在反射镜1的内部平行地配置各个集热部3，在反射镜1的 外部与头部连接，作为整体使栽热体19均勻分流，以该结构与外装20外 的集热出口部24连接，由于，作为集热器25而形成均匀的温度分布，故 而能够容易形成隔热结构，提高隔热性能。
(实施方式2)
图5表示实施方式2，对进行与实施方式1相同的作用动作的结构标注 同一符号并且具体说明引用实施方式1的说明。
实施方式2与实施方式1不同之处在于，在控制部18设有给予指示的 输入部29。
由该输入部29进行台架倾斜角度(或者屋顶的倾斜角度)或集热器25 的设置地点的经度和绵度的输入。控制部18将该输入与存储的基本数据进 行比较，进行与台架的倾斜角度或从设置的地点所看到的太阳的动作相对 应的程序。
在以上的结构中，设置集热器25时，为了最有效地回收太阳光，而决 定集热器25的设置台架的倾斜(考虑屋顶的倾斜而与设置地点的春分(或 秋分)时的太阳正南高度相对应使集热器25面对太阳光)。
若通过输入部29输入集热器25的设置地点的经度和纬度，或输入屋 顶的倾斜或考虑屋顶的倾斜而输入规定的倾斜角度(以春分或秋分时太阳 高度为基准的角度)，则控制部18自动地判断而控制多个反射镜l的旋转， 使反射镜1朝向设置地点的当季当日的太阳光的方向，总将太阳光会聚到 集热部3而对载热体19进4亍加热。
因此，无论在全国的何处地点设置集热器25,都能够获取该地点的最 佳太阳光。
另外，在本实施方式中，由于通过控制部18自动地控制反射镜1，故 即使在垂直的壁面或水平的台架上设置集热器25，也能够追踪太阳光而获 取其地点的最佳的太阳光。
另外，也能够从本实施例的输入部29输入太阳动作气象上的修正或在 北半球、南半球的设置场所的变更，由此无论在世界的任何角落都能够容易地设置集热器25。 (实施方式3)
图6表示实施方式3,对于进行与实施方式1同样的作用动作的结构标 注同一符号并且其具体说明引用实施方式1的说明。
实施方式3与实施方式1的不同之处在于，在集热器25的内部设有位 置检测部30。
该位置检测部30由倾斜传感器(由内部的液面斜度来测定倾斜)和 GPS (全球定位系统)功能部构成。控制部18将来自位置检测部30的数据 与存储的基本数据进行比较，自动地进行与台架的倾斜角度或从设置的地 点所看到的太阳的动作相对应的程序。
在以上的结构中，设置集热器25时，通过位置检测部30的倾斜传感 器自动地计测集热器25的设置台架的倾斜或设置的屋顶的倾斜，获取其数 据，由控制部18评价与规定的倾斜角度(以春分或秋分时太阳高度为基准 的角度)之差，控制多个反射镜1的旋转。
另外，通过位置检测部30的GPS功能部来计测设置地点的经度和炜 度，获取其数据，由控制部18评价其设置地点一年中的太阳动作(特别是 太阳高度)，使反射镜l朝向设置地点当季当日的太阳光的方向，将太阳光 总是会聚到集热部3，加热载热体19。 (实施方式4)
图7表示本发明实施方式4的集热器和太阳能兰肯系统的结构。
附图标记25是获取并回收太阳能的集热器，为了将该集热器25的热 量向蓄热槽28传导而设有中途设置循环泵26的回路27 (闭回路)。
在回路25中循环的载热体19由替代氟利昂或水这样的液体构成。另 外，载热体19也使用超临界状态的C02或液态空气。
载热体19被集热器25加热而成为蒸气并被送往蓄热槽28,因此，通 过热交换而凝结并成为液体。通过循环泵26将该载热体19再次送往集热 器25。通过反复进行该动作而将热量蓄积在蓄热槽28中。
蓄热槽28通过使用利用融点高的融溶盐的相变化的潜热型或使用融溶 盐或油等的显热型或以压力水的形式蓄积蒸气的蒸气储能器等而蓄积100 。以上的高温热量。
附图标记31是将利用蓄热槽28的热量形成的载热体32的蒸气供给蒸
气蜗轮33的供给泵，设置在将从蒸气蜗轮33排出的栽热体32再次送给蓄 热槽28的回路34 (闭回路)的中途。
在该回路34中循环的载热体32由替代氟利昂或水这样的液体及其蒸 气构成。另外，载热体32也使用超临界状态的C02或液态空气。
另外，在回路34的蒸气蜗轮33和供给泵31的途中设有贮水罐35,利 用对蒸气蜗轮33赋予动能后的高温蒸气的热量，将热水贮存在贮水罐35 中。
载热体32在向该贮水罐35传导热量时凝结而成为液体，被再次送往 蓄热槽28并被加热，形成载热体32的蒸气。通过反复进行该动作，通过 设于蒸气蜗轮33上的发电机36进行发电，并且将热水贮存在贮水罐35中。
贮存于贮水罐35中的热水通过供水泵37而供给作热水供给用或采暖用。
这样，构成利用集热器25回收的热量使蒸气蜗轮33旋转的太阳能兰 肯系统38， 4荅载该系统并组合用于供给热水或进行采暖的回路而构成热电 联供系统39。
关于搭载有以上构成的太阳能兰肯系统的热电联供系统中，首先，为 了形成向蒸气蜗轮33供给的载热体32的蒸气，而使循环泵26动作并使载 热体19在回路27中循环，被获取太阳能的集热器25加热，形成高温的蒸 气(或者液体或蒸气与液体的混合物等)，送往蓄热槽28。
在蓄热槽28获取该蒸气而蓄积200。C左右的热量。载热体19的蒸气在 蓄热槽28凝集而成为液体，通过循环泵26而再次送给集热器25并被加热。
通过使该动作在能够供给太阳能期间反复进行，可在蓄热槽28中维持 必要的热量。
若在蓄热槽28中蓄积规定的热量，则由回路34上设置的循环泵31使 载热体32循环并在蓄热槽28中形成200。C左右的载热体32蒸气，供给蒸 气蜗轮33。通过该蒸气的动能而使发电机36旋转进行发电。
从蒸气蜗轮33排出的载热体32的蒸气被送给贮水罐35，与水进行热 交换，其热量作为热水而贮存在贮水罐35中。载热体32的蒸气在!i&水罐 35中凝结并成为液体，通过供给泵31送给蓄热槽28并再次被加热而形成 蒸气。
通过反复进行该动作，由蒸气蜗轮33进行发电的同时在贮水罐35中
贮存热水，在供给热水或采暖的必要时刻使供水泵37动作，通过使用热水 而构成热电联供系统39。
以上，在本实施方式中，包括多个反射镜l,其用于将太阳光会聚于 集热器25;集热部3，其设置在反射镜1的各个上；旋转支承部14，其以 集热部3为旋转中心而进行固定并且以反射镜1能够旋转的方式支承其周 围；动作部5，其使多个反射镜1 一体地动作，并且沿各自的集热部3向同 一方向旋转；驱动部4，其与动作部5连结；控制部18，其用于控制驱动 部4;外装20，其用于收納多个反射镜l、集热部3、动作部5以及驱动部 4,因此，反射镜l自身变小且旋转范围也减小，故能够提供如下的热电联 供系统39,其将外装20的高度方向也降低且较薄地构成，可作为屋顶件而 容易设置。除此之外，还具有如下的特征。
(1) 由于在外装20中收纳有多个反射镜1、集热部3、动作部5及驱 动部4,故能够降低散热并提高集热效率，可提高热电联供系统39所必须 的载热体19的力。热。
(2) 由于构成独立的集热用回路27,能够与蒸气蜗轮33的动作无关 地将集热器25获得的太阳能总是蓄积并维持在蓄热槽28中，故可以需要 发电时由蒸气蜗轮33随时取出必要的载热体32的蒸气。
(3) 由于能够与蒸气蜗轮33的动作无关地将集热器25获得的太阳能 总是蓄积并维持在蓄热槽28中，故可以在一年中日照强的时间(例如夏至 时分)的集热温度上升时，不进行发电或将发电抑制得较小时，由蓄热槽 28吸收载热体19的蒸气具有的过剩热量，因此，可防止集热器25的温度 异常上升。
(4) 由于在回路34的中途设有贮水罐35，故能够与发电无关地将蓄 热槽28的热量作为热水而贮存在贮水罐35中，能够随时地取出供给热水 或采暖所必须的热水。
(5 )由于利用太阳能形成载热体32的蒸气并使蒸气蜗轮33旋转而进 行发电，故能够实现发电和供给热水、采暖的热电联供系统39，可活用太 阳能这样的自然能源并得到促进节省能源和减少C02排放的有效方法。
(实施方式5)
图8是表示本发明实施方式5的集热器和太阳能兰肯系统的结构。 在回路27 (闭回路)中通过循环泵26将集热器25形成的栽热体19
的蒸气直接送给蒸气蜗轮33，使蒸气蜗轮33旋转而通过发电机36进行发 电，另外，在回路27的蒸气蜗轮33和循环泵26的途中设置贮水罐35，利 用对蒸气蜗轮33赋予动能后的高温蒸气的热量而将热水贮存在贮水罐35 中。
在以上的结构中，载热体19在将热量向该贮水罐35传导时凝结而成 为液体，；陂再次送往集热器25并^皮加热，形成蒸气。通过反复进行该动作 而通过设于蒸气蜗轮33上的发电机36来进行发电，并且将热水贮存在贮 水罐35中。贮存于贮水罐35中的热水通过供水泵37而作为热水供给用。
以上，在本实施方式中，由于将热电联供系统简单化，故能够谋求系 统的低成本化。
另外，由于与蒸气蜗轮33的动作无关地将集热器25得到的太阳能总 是作为热水贮存在贮水罐35中，故可以在一年中日照强的时间(例如夏至 时分)的集热温度上升时，不进行发电或将发电抑制得较小时，由贮水罐 35吸收载热体19的蒸气具有的过剩热量，因此，可防止集热器25的温度 异常上升。
(实施方式6)
图9表示本发明实施方式6的集热器和太阳能兰肯系统的结构。
在回路27 (闭回路)中通过循环泵26将集热器25形成的载热体19 的蒸气直接送给蒸气蜗轮33,使蒸气蜗轮33旋转而通过发电机36仅进行 发电，发电产生的电力对电池40进行充电。电池40由铅电池、镍氢电池、 锂离子电池、电容器等构成。
在以上的结构中，载热体19的蒸气在对蒸气蜗轮33赋予动能后凝结 而成为液体，被再次送给集热器25并被加热，形成蒸气。通过反复进行该 动作，通过蒸气蜗轮33上设置的发电机36进行发电。发电机35发电而产 生的电力对电池40进行充电，即使在集热器25的集热温度根据天气气候 而反生变动时也能够得到稳定的输出。
如上所述，在本实施方式中，由于构成将集热器25和循环泵26和蒸 气蜗轮33简单化了的系统，故设置容易且能够实现低成本化。
另外，由于电池40中蓄积发电产生的电力，故在一年中日照强时(例 如夏至时分)发电量增加，也能够由电池40吸收，可使集热器25和蒸气 蜗轮33的运转持续，提高使用便利性。
如上所述，上述实施方式1-实施方式6所述的集热器可防止外装散 热，并且能够从能量密度低的太阳光回收热量而有效地进行热交换来加热 载热体，故能够适用于住宅的热水供给或用于发电的加热装置。 (实施方式7)
在图10、图11中，附图标记101是会聚太阳能的反射镜，其形状如下 剖面形成为由抛物线构成的二次曲面形状而将太阳能会聚到集热部102上， 并且纵向构成落水管型。即，使该落水管型的反射镜101在方位方向(东 西方向)上延伸而构成一个反射镜单元。
为了提高对太阳能的反射率而对反射镜101的反射面103进行镜面精 加工。反射面103的镜面精加工通过构成反射镜101的材料以镀敷、蒸镀、 研磨、涂敷等方法而形成反射层。
反射镜101的加工有耐热性的树脂(例如酚醛树脂、氟树脂、聚酰亚 胺树脂)的成型、不锈钢的冲压加工、铸铝铸塑成型等方法。
另外，也有将铝的镜面精加工板弯曲的方法。例如，在由耐热树脂将 反射镜101成型时，通过镀铝(蒸镀)或涂敷等对镜面进行精加工而形成 反射面103。尤其是，在对镜面镀铝时，使用聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂 或聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
在对不锈钢进行沖压加工时，也由铝电解研磨或抛光研磨等而形成镜 面。在铸铝铸塑的成型中也通过镀敷等进行镜面精加工，防止由铸铝铸塑 材料研磨后的氧化敷膜？ 1起的反射率的下降。
集热部102配置在反射镜1的抛物面焦点上，由管(铜管或不锈钢管 或黄铜管或铝管等)构成。
抛物面的反射镜101的焦点仅与一方向的太阳光连接，因此，为了使 太阳能集中在集热部102而需要太阳光垂直照射落水管型的反射镜1。为了 对应于该抛物面反射镜101的特性，设有用于使该反射镜101在固定的集 热部102的周围旋转的旋转驱动部104。
旋转驱动部104组合电机和齿轮或凸轮而使安装在轴上的驱动部动作 板旋转，将反射镜101与该驱动部动作板一体化而使其与集热管102同轴 地旋转。另外，旋转驱动部104使用步进电机而自如地设定角度。
附图标记105、 106是根据太阳光量的多少而增减其输出的受光量传感 器，设置在垂直于旋转驱动部104的旋转轴的面、即反射镜101的两端，
使这些受光面的方向向外地倾斜。
在本实施方式中，相对于与垂直于旋转驱动部104的旋转轴的面、即 反射镜101的光轴107平行的直线，受光量传感器105向外倾斜角度a,受 光量传感器106向外倾斜角度p。
另外，设有对受光量传感器105、 106的输出进行比较的运算部108。 运算部108对反射镜101的光轴与太阳方向一致时受光量传感器105、 106 的输出值进行比较，使该值相等地旋转旋转驱动部104。
设有存储控制部109，其通过运算部108存储旋转驱动部104旋转的动 作角度，并且计算每单位时间的所述动作角度。该存储控制部109根据该 每单位时间的所述动作角度值预先依次使旋转驱动部104旋转，并且对旋 转驱动部104的旋转进行校正，以使受光量传感器105、 106的输出值相等。
附图标记IIO是供给集热部102内部的载热体，使用替代氟利昂(HFC: Hydrogenerated Fluoro Carbon)的134a或二氧化碳(C02),或者使用酒精 类。
使该载热体110的流通不受阻力地减小集热部102的管外径，使太阳 光能够较多地集中在集热部102。管外径越小，聚光比(太阳光的射入面积 除以焦点面积的数值、在落水管型中是反射镜的开口宽度除以焦点的管外 径的数值)越高，可使集热部102成为高温。
在集热部102的表面形成有选择吸收膜(未图示)。选择吸收膜是在集 热部102的表面进行黑色的黑铬或无电解镍的镀敷处理而得到的。显然， 可以代替镀敷而涂敷锰类的黑色涂料。
附图标记111是收纳反射镜101和集热部102的外装，在上部设有透 射体112。外装111由腐蚀小的不锈钢或具有耐用性的树脂材料(例如聚酯 树脂、聚碳酸脂等)构成。在外装111的内部填充有外装隔热件113。
该外装隔热件113由耐热性的矿棉、玻璃绵等构成，使其表面硬化， 相应地构成壁面或由板加强内面而构成。
在反射镜101的上部设置透射体112，获取太阳光并防止雨水或灰尘侵 入到反射镜101的内部，为了使太阳光通过而使用透射率高的透明玻璃(这 样的透明玻璃的日照透射率约为90% )。
以向上方扩展的方式^1夸反射101朝向该透射体112弯曲构成，对应于 太阳的高度而获取较多的太阳光。
附图标记114是载热体110的循环泵，115是载热体110流通的回路， 116是蓄积载热体110的高温热量的蓄热槽。 以下，在上述结构中说明其动作、作用。
使循环泵114动作并使载热体110在回路115中循环，将其送至集热 部102。太阳光被反射镜101的反射面103反射而集中在集热部102，使其 温度上升。通过安装在集热部102表面的选择吸收膜，集热部102吸收大 约90%的太阳光，集热部102的温度上升。送至集热部102的载热体110 形成高温的液体或液体(或者液体或蒸气和液体的混合物等)而送至蓄热 槽116。
在蓄热槽116获取该液体或蒸气而蓄积200。C左右的热量。载热体116 的液体或蒸气在蓄热槽116凝结而成为液体，通过循环泵114再次送往集热 部102并^皮加热。
通过在能够供给太阳能期间反复进行该动作，将必要的热量蓄积在蓄 热槽116中。
集热器的集热量较大地影响射入反射镜101的太阳光的光量，在反射 镜101的方向与太阳光的方向一致时集热量最大，在倾斜时，与其投影面 积、成比例。
因此，通过旋转驱动部104进行支承，以使能够以集热部102为旋转 中心旋转反射镜101。并且，在垂直于旋转驱动部104的旋转轴的面上设有 多个的受光量传感器105、 106改变其受光面的方向，因此，才艮据太阳的方 向改变各自的输出值。
因此，能够判别集热器的方向和太阳方向，通过旋转反射镜101可使 集热器正对太阳，可使集热量最大并提高太阳能集热器的效率。
即，太阳光被反射镜101 —次反射或多次反射而被集热部102的表面 吸收并转换成热能，将载热体配管的载热体IIO加热并使其温度上升。
该热量由于根据射入反射镜110的太阳光的光量而增减，故反射镜101
总是正对太阳，能够得到最大的热量。
太阳根据季节和时间而改变其高度和方向。因此，在与旋转轴垂直的
面上设置多个受光量传感器105、 106，并且使受光面的方向相对于旋转轴 的角度分别倾斜a、 (3,故在垂直于旋转轴的面上可判别太阳的方向和反射 镜101的方向。
受光量传感器105、 106的输出根据太阳的方向偏移而变化，在太阳方 向与受光面方向一致时，输出最大。
因此，由于相对于反射镜101的光轴倾斜设置的多个受光量传感器 105、 106的输出值的大小变化，故能够确定太阳相对于反射镜101的方向。
结果，反射镜101能够总是朝向太阳动作，能够使集热器正对太阳， 故可使集热量最大并提高太阳能集热器的效率。
另外，由于聚光量增加而能够更多地加热载热体110，故能够提高载热 体110的温度并使其出口温度上升。由此，可利用提高的性能将太阳能集 热器小型化或简单化，可通过结构零件或控制的简单化而谋求成本的降低。
运算部108对反射镜101的光轴与太阳方向一致时受光量传感器105、 106的输出值进行比较而使其值相等地旋转旋转驱动部104，由此，能够对 受光量传感器105、 106的输出大小的值进行比较，可准确地确定太阳的方 向。
即，通过使受光量传感器105、 106的受光面方向相对于反射镜101的 光轴倾斜，在反射镜1的光轴与太阳方向一致时，受光量传感器105、 106 的受光面与太阳方向倾斜设置。因此，受光量传感器105、 106的输出大小 对应于其倾斜度。
由此，将受光量传感器105、 106与太阳的位置关系固定，判断太阳与 反射镜101的位置关系。通过根据该变化来旋转旋转驱动部104,能够依次 使反射镜101朝向太阳。
另外，反射镜101形成由落水管型的抛物线构成的二次曲面，多个受 光量传感器105、 106的受光面方向相对于该抛物线的轴等角度地扩展而构 成(例如01 =卩)，由此，能够由一方向的动作可靠地使反射镜1与太阳方向 一致。即，通过将反射镜101形成为由落水管型的抛物线构成的二次曲面， 在太阳相对于抛物线的轴向直角方向即落水管方向倾斜射入时， 一边倾斜 地在反射镜101中折射一边到达集热部102。
因此，通过使太阳方向与抛物线的轴对齐，能够使太阳与反射镜正对， 使追踪结构简单。
另外，受光量传感器105、 106的受光面方向相对于该抛物线的轴等角 度地扩展而构成，由此反射镜101和受光量传感器105、 106以适当间隔位 于太阳的方向上。受光量传感器105、 106的输出才艮据与太阳方向的夹角而
增减，因此，受光量传感器105和受光量传感器106的输出相同的时刻即 为抛物线的轴与太阳方向一致的时刻。这样，总是判断太阳与反射镜101 的位置关系，通过旋转旋转驱动部104而能够使反射镜101总是朝向太阳。
另外，在由运算部108存储使旋转驱动部104旋转的动作角度并且计 算每单位时间的动作角度的存储控制部109，根据该每单位时间的所述动作 角度值而预先依次旋转旋转驱动部104,并且对旋转驱动部104的旋转进行 校正，以使受光量传感器105、 106的输出值相等。
由此，能够一边依次追踪太阳的方向一边降低旋转驱动部104的旋转 动力。即， 一天中太阳的动作大致以一定的速度进行，故可由运算部108 存储对应于太阳的动作而使旋转驱动部104旋转的动作变化角度并由每单 位时间的变化推定下一个的大致动作量并进行控制。
因此，通过由受光量传感器105、 106的输出值进行微调整，能够使反 射镜101准确地与太阳对齐。因此，能够减少旋转驱动部104的旋转动作 并提高追踪动作的可靠性，降低追踪动力。
另外，在本实施方式中，反射镜IOI、集热部102仅为一个，但在设置 多个反射4竟101的同时，集热部102为了使载热体IIO在内部流通而将一 体的集热管在多个反射镜内连通配置(未图示)，由此，载热体110在通过 各自的反射镜101的同时被集中的太阳光加热，故能够将载热体的温度维 持在高温并可得到规定的热量。
另外，集热部102通过在表面安装由具有选择透射性能的耐热性、耐 用性优良的树脂材料(例如聚碳酸酯等)构成的吸收红外线的选择吸收膜， 能够防止来自集热部102的红外线放射并且能够将集热部103的温度维持 在高温，可将其热量向载热体110有效地传导，并且能够进行轻型化和低 成本化。
另外，外装111由透射体112封口，在内部注入并密封有导热率小的 气体(例如氪气)。由此，能够大幅度降低外装lll中的空气对流热传递导 致的散热，并可以降低从外装111的散热，提高集热效率。
并且，外装111通过将透射体112安装在反射镜101开口的一侧而使 雨水或灰尘不堆积在外装lll中，能够长期维持良好的集热效率。并且，提 高覆盖高温的集热部102的安全性，防止外装隔热件113的恶化，可长期 使用。另外，在本实施方式中受光量传感器的个数表示为两个，但其个数可
以为多个，例如为4个、6个。受光量传感器的个数越多，越细致地进行控 制，可谋求可靠性的提高。另外，受光量传感器的位置也可不在反射镜101 的两端，只要维持受光面的角度而紧密设置，则可得到相同的性能，容易 将受光量传感器一体安装，可实现低成本化。
以上，实施方式7的集热器追踪太阳光，以使反射镜总是正对太阳光， 从能量密度低的太阳光回收热量而进行有效的热交换，可将栽热体加热， 因此能够适用于住宅的热水供给或发电用的加热装置。
以下，参照

本发明的实施方式。 (实施方式8)
图12所示的太阳能发电装置包括太阳能集热器221,其将具有太阳 光的能量转换成热量而加热载热体；发电机222，其将高温高压的载热体所 具有的能量转换成动能而取出，进行发电；散热器223,其对通过该发电机 222后的载热体所具有的热量进行散热；对载热体进行加压的加压泵224， 通过流通载热体的配管将它们连接成环状而构成。
通过加压泵224对载热体进行加压，由太阳能集热器221进行加热， 使载热体成为高温高压，通过发电机222将其能量作为电能而取出，形成 由散热器223进行散热的兰肯循环。
作为该装置的兰肯循环的动作载热体，使用R134a。作为循环的运转 条件，在加压泵224中对R134a进行加压，形成约2MPa的高压并向太阳 能集热器221送出。
并且，由太阳能集热器221加热到约160°C。 ^火涡轮流出后的R134a 的状态成为约IO(TC的气体。使用该R134a所具有的热量在散热器223进行 该高温的气体散热。
散热器223与供给水的供水管225连接，通过流过散热器223的R134a 而将水加热。被加热的水为60 9(TC左右的温度，作为热水而通过热水供 给管226进行供给。
加压泵224的加压如下进行若R134a为液体，则体积变化小，加压 所需的能量小即可，故使R134a的温度降低到供水温度即20。C左右，使其 成为液体地由散热器223进行散热。
电与热的热电联供系统为通过持续进行这样的循环，将获取的太阳
能的 一部分转换成电能，并且作为热能利用于热水供给。
图13、 14表示所述太阳能集热器221的结构，首先说明该太阳能集热 器的基本结构。以复合抛物线为剖面，在落水管型地二维构成的聚光反射 镜227的焦点上配置集热管228而构成集热部229，然后，将这样的结构的 集热部229排列多个配置。
所述聚光反射镜227的采光面是光透射体230，其他部分分别被具有隔 热件构成的隔热层的壳体231覆盖。
聚光反射镜227的表面为了反射太阳光而旋涂敷高反射涂料，将从开 口部射入的太阳光有效地向配置于其焦点的集热管228反射。另外，这些 基体材料为导热率较低的树脂。
集热管228为中空管，其内部流通有载热体，在其表面涂敷有太阳光 吸收率高且放射率低的选择吸收膜。
光透射体230既可以有效地获取太阳光也可以将集热的热量与外部隔 断，故可由透射太阳光、难以透射从集热管228放射的红外波长的玻璃材 料构成。
并且，在最右侧的集热部229的集热管228下侧连接有载热体入口 232， 通过载热体配管233将该集热部229的集热管228的上侧与最左侧的集热 部229的集热管228的上侧连接。
通过载热体配管233将所述最左侧的集热部229的集热管228的下侧 与从右侧数第二个集热部229的集热管228的下侧连接。这样，以从七个 集热部229的外侧的集热部229开始依次由载热体配管233左右交替地连 接集热管228，并且在中央的集热部229的集热管228的上侧连接载热体出 口 234，构成一条载热体流通的流路。
在这样将最高温的集热部229形成在太阳能集热器221的内侧且配置 在中心部的同时，使最低温的、与载热体入口 232连接的集热部229位于 最外侧，从外侧依次连接包含上述集热部的其他的集热部229。
对上述结构的太阳能集热器201的集热时的动作、作用进行说明。
从光透射体230获取太阳光并且在各自的集热部229由聚光反射镜227 反射该太阳光并会聚到集热管228。由集热管228的表面吸收太阳光并转换 成热量。通过该热量加热在集热管228内部流通的载热体。这样，将太阳 光光具有的能量转换成热量并对载热体进行加热。
此时，栽热体在通过集热管228期间被从太阳能集热器的入口的约20 。C加热到出口的约160°C。由此，入口附近的集热管228的温度低至20°C 左右，出口附近的集热管228的温度高至160。C左右。
由于集热管228自身不暴露于外界气体中，故虽然并非直接向外界气 体散热，但由集热管228的温度的影响周边的空气温度也升高，向接触空 气的壳体231或光透射体230传导并向外部散出的热量增多。
在上述结构中，通过将与高温的载热体出口 234连接的集热部229配 置在太阳能集热器221的中心，从该中心的集热部229来看，其他集热部 229起到隔热层的作用，能够降低从中心集热部229的散热。另外，通过将 连接载热体入口 232的集热部229配置在最外侧，能够将温度最低的集热 部229配置在距离外界气体最近的位置。
与外界气体的温差最小的部件是连接该载热体入口 332的集热部229， 通过将该集热部229配置在最外侧，能够降低该部分产生的、从太阳能集 热器221向外部的散热。
另外，通过依次从连接载热体入口 232的最外侧的集热部229连接到 配置于中心的集热部229，能够尽可能地减小相邻集热部229相互的温差， 可减少各集热部229之间的热量的移动量。
作为整体来看，通过降低从配置于中心的连接载热体出口的最高温集 热部229向外部的热量的移动量，能够降低作为太阳能集热器221向外部 的散热量，并且可降低从最高温的集热部229的散热量，能够提高该集热 部加热的栽热体的温度。
这样，根据实施方式8，将载热体出口 234与配置于太阳能集热器221 中心的集热部229连接，将载热体入口 232与最外侧的集热部229连接， 从连接载热体入口的集热部229开始依次连接包含上述两集热部在内的集 热部229,由此，能够降低来自太阳能集热器221的散热并且能够将载热体 出口 234处的栽热体的温度保持在高温，故可形成集热效率高、载热体加 热温度高的太阳能集热器221。并且，通过使用该太阳能集热器221可形成 能量利用率高的太阳能发电装置。
另外，运转条件、载热体、材质等只是一个例子。例如，虽然载热体 采用R134a,但通过使用超临界的二氧化碳，可由密度大的超临界流体进行 有效的集热，另外，即使万一载热体向大气放出时，也能够形成臭氧破坏
系数为0，温暖化系数为1这样环境负荷极小的装置。 (实施方式9)
图15所示的实施方式9的太阳能集热器与实施方式8同样，将连接载 热体出口 234的最高温的集热部229配置在中心，将连接载热体入口 232 的最低温的集热部229配置在最外侧。
不同的是，这些集热部229的栽热体配管的连接顺序。即，通过栽热 体配管233将连接载热体入口 232的最右侧集热部229的上侧与最左侧的 集热部229的上侧连接，并且将最左側的集热部229的下侧与其相邻的左 侧数第二个集热部229的下侧连接。
这样，在上侧连接时，将左右的分离的集热部229相互连接，并且在 下侧连接时，与相邻的内侧的集热部229连接，由此形成载热体的流路。 通过这样的连接能够缩短下侧的载热体配管233，可降低该部分的栽热体配 管233所需的空间，并且能够降低从该部分的无用的散热。即使在形成这 样的连接的情况下，也能够确保相邻的集热部229之间较小的温差。
由此，根据实施方式9，载热体配管232对集热部229的连接如下进行 在一侧将相邻的集热部229连接，在相反侧将分离的集热部229连接，由 此，能够缩短一侧的载热体配管223连接的部分形成小型的结构，并且能 够降低该部分的无用的散热，形成效率好的太阳能集热器。 (实施方式10)
图16、 17表示太阳能热水器，在太阳能集热器221中加热的栽热体为 水。另外，对于与实施方式8、 9相同作用的结构标注同一附图标记，其详 细说明援用实施方式8、 9的说明。
在本实施方式中，具有用于对加热的水进行贮存的贮水罐235,通过循 环泵236从其下部将水送至太阳能集热器221并由太阳能加热，使其向贮 水罐235的上部循环，向贮水罐235中供水。
另外，在!^水罐235的下部连接供水管225，在上部连接热水供给管 226，在热水供给时，以供水管225的水压将贮水罐235中的热水向热水供 给管226送出来供给热水。
成为如下的热水齡存式供给机白天，在太阳光照射时通过由太阳热
集热器221加热水而将热水贮存在贮水罐234中，在需要供给热水时，利 用其贮存的热水来供给热水。
并且，本实施方式的太阳能集热器221与实施方式8、 9不同之处在于 将载热体的流路形成两个。即，从载热体入口 232将载热体的流路分支为 两条，将其分别与左右最外侧的集热部229连接。并且，在每个载热体流 路上，通过栽热体配管233从外侧依次连接相邻的集热部229。经由载热体 配管233使太阳能集热器221中央的两个集热部229的出口在载热体出口 234合流。
在这样构成的太阳能热水器中，通过由太阳能集热器211获取太阳光 并加热贮水罐235中的水，使其温度升高，成为大约60-90。C的热水。此 时，太阳能热水器221的入口侧、左右最外侧的集热管228大约为水温， 处于中央的两个出口从的集热管228成为大约60 9(TC的高温，在集热管 228的上游和下游产生温差。
因此，含有集热管228的集热部229整体的温度也在上游和下游产生 温差。显然，含有温度最低的最下游集热管228在内的集热部229的温度 最高。
由于该最下游的集热部229与外部的温差变大，故由散热面来看变得 最为不利，通过将这些最高温的集热部229配置在太阳能集热器221的最 内侧，从该中心的集热部229来看，其他的集热部229起到隔热层的作用， 能够降低从中心的集热部229的散热，并且可使其温度成为高温。
另外，由于使载热体的流路成为两条并且使最高温的集热部229相互 在太阳能集热器221的中心接触，故能够不向最高温的集热部229彼此接 触的一側散热。
另外，将距离载热体入口 232最近且温度最低的集热部229配置在距 离最外侧的外界气体最近的位置上。与外界气体的温差最小的部件是距离 该载热体入口 232最近的集热部229，栽热体的流路为两条。通过将该集热 部229配置在两侧的最外侧，尽可能减小太阳能集热器221的两侧与外侧 的温差，可降低太阳能集热器221向外部的散热。
而且，通过依次从连接载热体入口 232的最外侧的集热部229 —直连 接到配置于中心的集热部229,能够尽可能减小相邻的集热部229彼此的温 差且可减小各集热部229之间的热量的移动量。
从整体来看，通过降低从连接载热体出口的、配置于中心的最高温集 热部229向外部的热量的移动量，能够降低作为太阳能集热器221的向外
部的散热量，并且能够使来自最高温的集热部229的散热降低，提高该集 热部加热的载热体的温度。
以上，根据实施方式10，通过将载热体的流路分支成两条，将最外侧 的集热部229作为温度最低的集热部229,在最内侧使温度最高的集热部 229彼此接触配置，两条载热体的流路都从各自的外侧的集热部229依次向 内侧连接，由此，抑制从最高温的集热部229向其他部分的散热，并且抑 制从太阳能集热器221整体向外部的散热自身，故而能够构成提高载热体 的加热温度并且降低散热损失，提高集热效率的太阳能热交换器221。
通过使用该太阳能集热器221可形成能量利用率高的太阳能热水器。 另外，通过提高太阳能集热器221的加热温度，可提高高温水向贮水罐235 的蓄热密度，可由小的贮水罐235贮存更多的高温水。
另外，可将上述实施方式l、 2、 3、 7所示的集热器适用于这样的太阳 能热水器。
另外，本发明不限于上述实施方式，尤其是装置的运转条件及各结构 要素的材料等只不过是一例，不脱离本发明范围的前提下可进行各种变形 或》务正。
以上，实施方式8-实施方式IO记载的集热器通过抑制从高温的集热 部向外部的散热，能够减小散热损失，并且可提高集热效率。这样的结构 在实施方式所列举的太阳能发电装置或太阳能热水装置以外，还可利用于 利用太阳能对载热体加热的设备。例如，可应用于作为冷冻循环或加热泵 的蒸发器而使用太阳能集热器的空调或加热泵热水机等。 (实施方式11 )
在上述实施方式1~10中，反射镜采用如下的结构将剖面形成二次 曲面形状而将热量会聚到集热部，并且纵向构成落水管型。在以下的实施 方式中，作为反射部，使用利用三次曲面的复合抛物面聚光器(CPC: Compound parabolic concentrator)的反射镜。
参照图18-20说明第十一实施方式的集热器。
在图18-图20中，附图标记301是会聚太阳能的集热部，由反射太阳 能而会聚的反射部302和照射该反射部302会聚的太阳能的集热开口 303构成。
为了会聚太阳能，反射部302的形状采用复合抛物面聚光器(CPC:
Compound parabolic concentrator)的反射镜。CPC对应于一年中以及一天中 的太阳的动作(高度和方位)而设定成太阳能的射入角度和集光比(进入 集热部301的太阳热射线的开口面积/集热开口 303的开口面积)的最佳值。 例如，若太阳能可射入的角度为来自天空30°左右，则集光比扩大到 约3倍的集热，若可射入的角度缩小到20°左右，则集光比扩大到约7倍。 由于集光比越大，太阳能越会聚，故在集热开口 303照射的热量增加，温 度上升。
但是，由于集光比扩大则太阳能可射入的角度以天空为基准缩小，故 在集热部的集热时间、设置场所等的制约变多，需要对此进行考虑。
集热部301可设置多个，此时的设计尺寸为相似形状。无论将细微的 集热部301如何多个排列，都能够确保一定的集光比和入射角度。将集光 比和射入角度最佳化时，将CPC形成为三维(3D)的杯状为有效的。
为了提高太阳能的反射率而对反射部302进行镜面精加工。该反射部 302的镜面精加工有如下方法通过构成反射镜101的材料进行镀敷、蒸镀、 研磨、涂敷等。
集热部301的加工有耐热的树脂(例如酚醛树脂、氟树脂、聚酰亚胺 树脂)的成型、不锈钢的冲压加工、铸铝铸塑成型等方法。
另外，也有将铝精加工板弯曲的方法。例如，在由耐热树脂将集热部 301成型时，通过镀铝(蒸镀)或涂敷等对镜面进行抛光而形成反射部302。
尤其是，在对镜面镀铝时，使用聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂或聚酯 树脂、聚酰胺树脂等。
另外，在对不锈钢进行冲压加工时，也由铝电解研磨或抛光研磨等形 成镜面。在铸铝铸塑的成型中也通过镀敷等进行镜面精加工，防止由铸铝 铸塑材料研磨后的氧化膜S1起的反射率的下降。
多个集热部301所构成的间隙304净皮隔热件305填充并且不形成空气层。
所述隔热件305由耐热的树脂材料(例如酚醛树脂、氟树脂等)或陶 瓷材料(二氧化硅、氧化铝等)形成。另外，由树脂将多个集热部301 — 体成型时，由该树脂材料填充各集热部的间隙而形成。
附图标记306是设于集热部301下方的热交换器，在集热部301的集 热开口 303侧设置平板状的受热板307,在其下部构成与该受热板307接合 的通路板308。
所述受热板307和通路板308由导热率大的铜板或铝板形成，以溶接、 高温焊接、注入防水填缝材料而将端部铆接等方法密封，使载热体9不泄漏。
通路板308对平板冲压加工而设置凹凸，与平板状的受热板307 —同 形成载热体通路310。在该载热体通路310上使载热体309的入口管311和 出口管312连通。
通路板308将凹凸的形状加工成弯曲迂回状，将一体的载热体通路310 沿着受热板307引绕。载热体通路310的剖面形状形成扁平状，以消除受 热板307与通路板308的间隙，增大载热体309和受热板307的内壁接触 的面积，促进热交换。
载热体309使用代替氟利昂(HFC: Hydrogenerated Fluoro Carbon)的 134A或二氧化碳(C02)。
在从受热板307的集热开口 303获取太阳光照射的一侧的表面安装有 用于吸收太阳能并防止热量从受热板307放射的选择吸收膜313。
选择吸收膜313通过在受热板307的表面进行黑色的黑铬或无电解镍 的镀敷处理而构成。另外，也可代替镀敷而涂敷锰类的黑色涂料。
在集热部301和受热板307之间安装有耐热性的隔热片314，以使集热 部301的集热开口 303周围的构成部分(例如由树脂等形成集热开口 303 的边缘的部分或集热部301时其底的部分或填充到各集热部301周围的隔 热件305等)不直接与受热板307接触。
隔热片314由树脂材料(例如酚醛树脂、氟树脂等)或陶瓷材料(二 氧化硅、氧化铝等)形成，设置比集热开口 303大的开口，向受热板307 的表面照射太阳。
附图标记315是设于集热部301的上部的透射体，获取太阳能并防止 雨水或灰尘侵入集热部301的内部。
该透射体315为了使太阳光透射而采用透射率大的透明玻璃(这样的 透明玻璃的日照透射率约为90% )。
在集热部301和透射体315之间安装有耐热性的吸热片316,以使集热 部301的上部开口部分的周围结构部分(例如开口的边缘部分或集热部301 由树脂等形成时的上部的部分等)不与透射体315接触。
吸热片316在导热率大的铜或铝薄板上涂敷金属的黑色或灰色的与反 射少的选择吸收膜313相同的材料，防止太阳能从集热部301的上部开口 部分的周围构成部分向透射体315反射，使热量滞留在透射体315的下方。
附图标记317是收纳集热部301或热交换器306并在上部设有透射体 315的开口的箱型外装，由腐蚀性小的不锈钢或具有耐用性的树脂材料(例 如聚脂树脂、聚碳酸酯树脂等)构成。
在外装317的内部填充有覆盖多个集热部301或热交换器306的周围 的外装隔热件318。外装隔热件318由耐热性的矿棉、玻璃绵等构成。
附图标记319是集热器，其通过外装隔热件318仅包围并收纳与多个 集热部310 —体构成的热交换器306，并且通过在透射体315上开口的外装 317构成集热部301的上部。
附图标记320是载热体309的循环泵，321是载热体309流动的回路， 322是蓄积来自载热体309的高温热量的蓄热槽。
以下，说明以上结构的集热器的动作、作用。
首先，使循环泵320动作并使载热体309在回路321中循环，将其送 至集热器319。在集热器319中，太阳光被集热部301的CPC反射部302 反射并会聚，从集热开口 303向热交换器306的受热板307照射。通过安 装在受热板307表面的选择吸收膜313,大约90%的太阳能被受热板307 吸收并使热交换器306的温度上升。
若将载热体309送至热交换器306上设置的载热体通路310，则获取来 自受热板307的热量，载热体309形成高温的蒸气(或者液体或蒸气和液 体的混合物等)而送至蓄热槽322。
在蓄热槽322中获取该蒸气而蓄积20(TC左右的热量。载热体309的蒸 气在蓄热槽322凝结而成为液体，通过循环泵320再次送往集热器319并 被加热。通过在能够供给太阳能期间反复进行该动作，将必要的热量蓄积 在蓄热槽322中。
以上，在本实施方式中，由多个集热部301会聚太阳光并从集热开口 303向热交换器306的平板状的受热板307照射，并且设置与受热板307 — 体化而构成栽热体通路310的通路板308,因此，管状的热交换器相对集热 开口 303不进行复杂地引绕，能够将受热板307整体获取的热量向载热体 309均匀传递，可缩小热交换器306的散热面积并提高集热器319的热效率。
另外，在本实施方式中，由一体的受热板307回收会聚在多个集热开 口 303的热量并无需引绕管状的热交换器，故能够不被聚光部301的大小 或排列所左右而紧凑地构成热交换器306，可将集热器319小型化(构成薄型)。
另夕卜，在本实施方式中，由于利用受热寺反307和通路板308两块板构 成热交换器306,故能够简单化并降低成本。
在本实施方式中，热交换器306使通路板308的凹凸迂回而成型并构 成载热体通路310，因此，由一条连通的通路构成热交换器306中的载热体 通路310,可使全部的热量到达载热体309而提升温度。
在本实施方式中，由于受热板307在集热部301侧的表面形成选择吸 收膜313，故能够防止从集热开口 303获取的热量在受热板307的表面反射 并且能够增加受热板307对热量的吸收量，防止受热板307的温度上升时 红外线的放射，可使受热板307的温度上升并促进栽热体309的加热。
另外，在本实施方式中，载热体通路310的断面形状形成为将受热板 307和通路板308的间隙减小的扁平状，增大载热体309和受热板307内壁 接触的面积，故载热体309沿受热板307的内壁扩展，可促进热交换。
另外，在本实施方式中，在集热部301和受热板307之间安装有耐热 性的隔热片314，因此，可以防止从受热板307向集热部301的热传导引起 的散热，可以提高热效率。
另外，由于防止从高温的受热板307向集热部301的热传导，故能够 长期防止集热部301 (尤其是通过耐热性树脂对集热部301成型时等)的变 形或反射部302的镜面劣化。
在本实施方式中，由于在集热部301与透射体315之间安装有耐热性 的吸热片316,故可将被集热部301的上部反射并从透射体315向外部放出 的太阳光吸收，使热量滞留在透射体315的下方，可提高集热器319的热 效率。
另外，热交换器306的入口管311和出口管312从通路板308侧与载 热体通路310结合，故能够使载热体309均匀地流入载热体通路310并可 促进热交换。
通过将本实施方式的反射部302的形状从CPC的三维(3D)杯状形成 二维(2D)的落水管型，能够对应于太阳一天中的动作的方位变化，因此
可长时间加热载热体309。
另外，由于反射部302的成型也可通过弯曲铝抛光板等来加工，故能 够降低成本。
通过将本实施方式的反射部302的形状从CPC的三维(3D )杯状形成 为抛物面集热器(PC: Parabolic concentrator)的碗状，将太阳能集中于焦 点而得到较大的集光比，故能够容易地形成载热体309的高温蒸气，且可 得到使用性良好的高温热量。
另外，虽然通过PC消除日射允许角度，但通过安装追踪装置(未图示 由电机、齿轮等驱动反射部302并使其总是正对太阳的方向的装置)，可进 一步捕集太阳能，故可提高集热器319的热效率。
另外，通过在本实施方式的透射体315的集热部301侧的内面涂敷使 太阳能透射且反射红外线的选择透射膜，将来自高温的受热板307的红外 线反射，进而也将集热部301的温度上升产生的红外线也反射，故能够将 红外线的热量蓄留在集热部301中，有助于受热板307的加热，可提高集 热器319的热效率。
选择透射膜通过喷镀或涂敷而将透明导电膜(例如锡掺杂氧化铟 (ITO )、锑掺杂氧化锡(ATO )等)成型为薄膜。
另外，本实施方式的透射体315由具有选择透射性能的耐热性、耐用 性优良的树脂材料(例如聚碳酸酯等)构成，可进行集热器319的轻量化 和低成本化。
(实施方式12)
图21表示本发明的实施方式12，热交换器306在通路板308上设置凹 凸并构成载热体通路310时，将多个载热体通路310平行地紧密排列，作 为通路板308内的一部分凹凸，在该多个载热体通路310的两端部分构成 头部323。
在各自的头部323的一部分上结合有载热体309的入口管311和出口 管312。头部323的断面形状形成为使受热板307与通路板308的间隙减小 的扁平状，增大载热体309和受热板307的内壁接触的面积，促进热交换。
以下，说明上述结构的热交换器的动作、作用。
由受热板307回收的热量在通路板307的所有的载热体通路310进行 热交换，头部323也作为载热体通路310的一部分而进行热交换。
从入口管311流入到热交换器306的栽热体309在入口管311侧的头 部323向多个载热体通路310均匀地分散，使各载热体通路310的栽热体 309的流速降低并促进与受热板307的热交换。
以上，在本实施方式中，由于通过在热交换器306中构成全部的载热 体通路310而防止散热，使载热体309的温度上升，将受热板307回收的 热量向载热体传递，故能够提高集热器319的热效率。
另外，由于在集热部301和其受热板307的内侧构成头部323,故容易 由外装隔热件318包围，能够防止从热交换器306的散热。
由于通过头部323而使载热体309分散在热交换器306中流动，故能 够将栽热体309均匀地加热，可降低温度分布的偏差引起的热交换损失， 可提高集热器319的热效率。 (实施方式13)
在图22中，热交换器306将与平板状的受热板307接合的通路板308 也构成平板状，载热体通路310在受热板307和通路板308之间构成决定 载热体通路310的通路高度的平板状的衬垫324。
受热板307和通路;f反308和衬垫324由导热率大的铜板或铝板形成， 通过溶接、高温焊接、注入防水填缝材料而将端部铆接等方法密封，以使 载热体309不泄露。
为了使载热体通路310迂回，衬垫324进行对一张板冲切的加工。
另外，显然可以组合多个衬垫324而构成图21的头部323。在栽热体 通路310的局部连通有载热体309的入口管311和出口管312。载热体通路 310的断面形状形成为使衬垫324的厚度减小的扁平状，增大载热体309和 受热板307内壁接触的面积，促进热交换。
下面，说明以上的热交换器的动作及作用。
将热交换器306设置在受热板307和通路板308之间的衬垫324全部 由平板构成，加工用于将受热板307回收的热传递给热载体309的复杂、 细微的热载体通路310，进行可以经受热栽体309的蒸气压力(例如lOMPa 左右的压力)的组装。
另外，降低衬垫324的厚度也薄地构成热交换器306的厚度，从而降 低外装317的高度并提高设计性。
如上所述，在本实施方式中，对平板状的衬垫324进行冲切，构成细
微并复杂的热载体通路310,所以可以对应于多个小的集热开口 303的排列 而促进向热媒体309的热交换。
另外，通过由平板层积加工热交换器306而可承受载热体309的蒸气 压力，故通过栽热体309的高温可以得到压力大的蒸气，能够使蒸气涡轮 (未图示)动作。
另外，由于将热交换器306减薄构成，故能够构成高度低且薄的集热 器319,可如太阳能电池组件那样用作为屋顶件。 (实施方式14)
图23 -25表示实施方式14，对进行与实施方式11同一的作用动作的 结构标注同一符号，其具体说明援用实施方式11的说明。
在实施方式14中，附图标记329是在外装317内分隔集热部310或热 交换器306和外装壁而设置的隔热壁，通过该隔热壁329，作为与外装317 的内侧独立的空间而i殳有收纳室330。
隔热壁329由耐热性的陶瓷材料(二氧化硅、氧化铝等)、树脂材料(酚 醛树脂、氟类树脂等)或导热率小的金属(例如不锈钢等)构成。
附图标记331是真空隔热件，无间隙地插入到收纳室330多个。真空 隔热件331作为芯材由二氧化硅粉体或玻璃绵构成，提高隔热性。
另外，真空隔热件331的外敷材料由塑料-金属的层压膜构成。
真空隔热件331将两片外敷材料对齐而覆盖芯材，将内部减压至真空， 通过热融着而密封周围。该外敷材料的层压结构由内侧开始依次为热溶着
用的层(例如由可在200。C以上溶着的聚萘二羧酸乙二醇酯(求y工千i^y
于7夕P—卜)或氟类树脂薄膜构成)、气体壁障用的层(例如由比热溶着 用的层使用的薄膜的融点高的金属箔或实施了金属蒸镀或无机氧化物蒸镀 的薄膜构成，金属箔由铝、镍、锡不锈钢等构成，实施蒸镀的树脂薄膜由 聚萘二羧酸乙二醇酯、聚酰亚胺薄膜等构成)、保护用的层(例如由比热溶 着用的层使用的薄膜的融点高的薄膜构成、聚萘二羧酸乙二醇酯、四氟化 乙烯-乙烯共聚物、四氟化乙烯-全氟烷氧基(八°—7口 口7W〕年9) 乙烯共聚物等)的多重层构成，能够长期维持真空状态地将耐用性提高。
附图标记332是反射材料，朝向隔热壁329内侧的集热部301或热交 换器306,沿隔热壁329无间隙地安装。
反射材料332将来自集热部301或热交换器306的红外线反射并使其
返回热交换器306，再次进行加热。该反射材料332由红外线反射成分的金 属粉体(例如银、铝等)、碳化物粉体(例如氮化硅、碳化硅等)、金属氧 化物(氧化钛、氧化锡、锑掺杂氧化锡、锡掺杂氧化铟等)构成，使用氟 类树脂在隔热壁329的表面形成涂敷膜。
另外，反射材料332也沿着隔热壁329安装铝镜面板等研磨的金属板。
此时，若集热部301或热交换器306的温度上升，则由此作为红外线 而放射热射线。热射线不被外装隔热件318遮断而将外装隔热件318加热， 故而随着时间的加长，外装隔热件318的温度也上升。也通过热传导或对 流将热量从集热部301和热交换器306向外装隔热件318传递。
热交换器306生成载热体309的200。C左右的蒸气，故通过外装隔热件 318的细小空气层的隔热，热量向外方扩展而到达隔热壁329。通过该隔热 壁329分隔外装317，故使热量汇拢在隔热壁329的内侧空间中，防止热交 换器306的散热并促进与载热体309的热交换。
设于隔热壁329外侧的收纳室330，由隔热壁329阻隔热量，防止收纳 室330中的温度上升。将真空隔热件331插入该收纳室330中，防止真空 隔热件331的温度上升。
真空隔热件331将温度保持在使用温度范围内(一般，用于冰箱等的 真空隔热件的使用温度范围为-40°C ~ IO(TC左右)，可长期维持隔热性能。
通过真空隔热件331防止向集热器319的外装317之外散热，并且防 止热交换器306的温度降低，有效地向载热体309进行热交换。
另外，通过朝向隔热壁329的内侧的聚光部301或热交换器306安装 的反射材料，将从集热部301或热交换器306以及外装隔热件318放射的 红外线反射，并使其返回到热交换器306或外装隔热件318侧，因此，防 止隔热壁329的温度上升，进一步减轻收纳室330中的温度上升。
以上，在本实施方式中，安装有外装317,其收纳集热部301和热交 换器306;隔热壁329，其设于该外装317中，用于划分外装壁、集热部301 以及热交换器306;真空隔热件331,其安装在由隔热壁329和外装壁构成 的收纳室330中，因此，即使为了得到高温的载热体309的蒸气而使外装 317中的温度上升，也可通过隔热壁329来防止收纳室330中的真空隔热件 331的温度上升，可防止真空隔热件331的劣化并长期降低来自外装317的 散热。
另外，在本实施方式中，由于通过真空隔热件331来防止向集热器319 的外装317的散热，故能够防止热交换器306的温度降低，可有效地向载 热体309进行热交换而提高集热器319的热效率。
在本实施方式中，由于通过隔热壁329阻隔来自热交换器306的热量， 使收纳室330中的温度降低，故可使用温度低的一般的(冰箱等使用的真 空隔热件)真空隔热件331而谋求成本的降低。
在本实施方式中，由于隔热壁329朝向集热部301和热交换器306安 装有反射红外线的反射材料332，故可以由隔热壁329的反射材料332将获 取了聚光部301会聚的热量的热交换器306温度上升时产生的红外线反射， 并将其用于热交换器306的再加热，防止隔热壁329的温度上升，可防止 收纳室330中的真空隔热件331的高温劣化。
另外，在本实施方式中，设有通路板308，其由多个集热部301会聚太 阳光并从集热开口 303向热交换器306的平板状的受热板307照射，与受 热板307—体化而构成载热体通路310，因此，无需相对于集热开口 303对 管状的热交换器进行复杂形状的引绕，能够将受热板307整体获得的热量 向载热体309均匀地传递并且缩小热交换器306的散热面积而提高集热器 319的热效率。
另外，在本实施方式中，由一体的受热板307将会聚到多个集热开口 303的热量回收，无需引绕管状的热交换器，故能够不被集热部301的大小 或排列左右而紧凑地构成热交换器306,将集热器319小型化(构成薄型)。
在本实施方式中，由于由受热板307和通路板308两张板构成热交换 器306，故而能够进行简单化并且降低成本。
在本实施方式中，热交换器306使通路板308的凹凸迂回而成型并构 成载热体通路310，因此，由一条连通的通路构成热交换器306中的载热体 通路310,可使全部的热量到达载热体309而提升温度。
在本实施方式中，由于受热板307在集热部301侧的表面形成选择吸 收膜313，故能够防止从集热开口 303获取的热量在受热板307的表面反射 并且能够增加受热板307对热量的吸收量，防止受热板307的温度上升时 红外线的放射，可使受热板307的温度上升并促进栽热体309的加热。
另外，在本实施方式中，载热体通路310的断面形状形成为将受热板 307和通路板308的减小的扁平状，增大载热体309和受热板307的内壁接
触的面积，故栽热体309沿受热板307内壁扩展，可促进热交换。
另外，在本实施方式中，由于在集热部301与受热板307之间安装有 耐热性的隔热片314，故可防止从受热纟反307向集热部301的热传导导致的 散热，可提高热效率。另外，由于防止从高温的受热板307向集热部301 的热传导，故能够长期防止集热部301 (尤其是通过耐热性的树脂成型集热 部301等时)的变形或反射部302的镜面劣化。
在本实施方式中，由于在集热部301与透射体315之间安装有耐热性 的吸热片316,故能够将被集热部301的上部反射并从透射体315向外部放 出的太阳光吸收，使热量滞留在透射体315的下方，可提高集热器319的 热效率。
另外，在本实施方式中，热交换器306的入口管311和出口管312从 通路板308侧与载热体通路310结合，故能够使栽热体309均匀地流入载 热体通路310并可促进热交换。
另外，通过将本实施方式的反射部302的形状从CPC的三维(3D)杯 状形成二维(2D)的落水管型，能够对应于太阳一天中的动作的方位变化， 因此可长时间加热载热体309。另外，由于反射部302的成型也可通过弯曲 铝镜面板等来加工，故能够降低成本。
通过将本实施方式的反射部302的形状从CPC的三维(3D)杯状形成 为抛物面集热器(PC: Parabolic concentrator)的碗状，将太阳能集中于焦 点而得到较大的集光比，故能够容易地形成载热体309的高温蒸气，且可 得到使用性良好的高温热量。
另外，虽然通过PC消除日射允许角度，但通过安装追踪装置(未图示 由电机、齿轮等驱动反射部302并使反射部总是正对太阳的方向的装置)， 可进一步捕集太阳能，故可提高集热器319的热效率。
另外，通过在本实施方式的透射体315的集热部301侧的内面涂敷使 太阳能透射且反射红外线的选择透射膜，将来自高温的受热板307的红外 线反射，进而也将集热部301的温度上升产生的红外线也反射，故能够将 红外线的热量蓄留在集热部301中，有助于受热板307的加热，可提高集 热器319的热凌文率。
选择透射膜通过喷镀或涂敷而将透明导电膜(例如锡掺杂氧化铟 (ITO )、锑掺杂氧化锡(ATO)等)成型为薄膜。
另外，本实施方式的透射体315由具有选择透射性能的耐热性、耐用 性优良的树脂材料(例如聚碳酸酯等)构成，可进行集热器319的轻量化 和4氐成本化。
(实施方式15 )
在图26中，隔热壁329在与集热部301或热交换器306 (或覆盖热交 换器306的外装隔热件318)之间设置空间337,由安置在隔热壁329内面 的反射材料332直接反射从集热部301或热交换器306(或者覆盖热交换器 306的外装隔热件318 )放射的红外线而提高反射性能。
另外，热交换器306在隔热壁329侧的表面上安装有选择吸收膜338。 选择吸收膜338在热交换器306的材料(例如铜、铝、不锈钢等)涂敷吸 收红外线的涂料(例如锰类涂料或碳黑类的涂料等)或者进行黑色的镀敷 处理(例如镀敷黑铬、镀敷无电解镍等)，在吸收红外线后抑制放射，使热 量蓄积在热交换器306中。
另夕卜，空间337在内部填充导热率比空气小的惰性气体(例如氪气等)， 降低从集热部301或热交换器306 (或者覆盖热交换器306的外装隔热件 318)由于热传导或对流而散放的热量，防止热交换器306的温度降低。
另外，通过填充惰性气体，可提高覆盖高温的热交换器306的安全性， 防止隔热壁329或真空隔热件331的劣化，耐于长期使用。
以下，说明上述结构的集热器的动作、作用。
集热部301或热交换器306(或者覆盖热交换器306的外装隔热件318 ) 的温度上升，则放射红外线。红外线被外装隔热件318的内部反射或被外 装隔热件318或细小的空气层吸收，使外装隔热件318的温度上述并放射 新的红外线。
此时，经由空间337放射的红外线向各个方向放射，直线地到达反射 材料332，其反射也直线地进行而使反射量增加，阻断放射热，由此可防止 隔热壁329的温度上升。
另外，由反射材料332反射的红外线反复向各个方向反射并到达热交 换器306的选择吸收膜338。在选择吸收膜338吸收红外线并使热交换器 306的温度上升。即使热交换器306的温度成为高温也可通过使选择吸收膜 338的放射热降低的效果而将热量蓄积在热交换器306中，将热交换器306 维持在高温。
另外，由于在空间337中填充有导热率比空气小的惰性气体，故防止 从聚光部301或热交换器306 (或者覆盖热交换器306的外装隔热件318 ) 的热传导或对流引起的散热，将热量蓄积在热交换器306侧，将热交换器 306维持在高温。
以上，在本实施方式中，由于来自集热部301或热交换器306 (或者覆 盖热交换器306的外装隔热件318)的红外线经由空间337直接到达隔热壁 329的反射材料332,反射性能提高，因此可防止真空隔热件331的温度上 升，防止真空隔热件331的高温劣化。
在本实施方式中，热交换器306利用选择吸收膜338吸收隔热壁329 的反射材料332反射的红外线，将该热量在利用在热交换器306的再加热， 所以，可以防止真空隔热件331的温度上升，防止真空隔热件331的高温 劣化。
在本实施方式中，隔热壁329向集热部301与热交换器306侧的空间 327注入导热率小于空气的气体，由此防止从集热部301和热交换器306向 隔热壁的热传导，因此能够防止真空隔热件331的温度上升，防止真空隔 热件331的高温劣化。
另外，在本实施方式中，在隔热壁329的热交换器306侧安装有反射 材料332，使隔热壁329吸收的红外线减少并可降低真空隔热件331的温度。
本实施方式的空间337也可以强化外装317或隔热壁329的结构，形 成密闭结构并保持在真空，将来自集热部301或热交换器306 (或者覆盖热 交换器306的外在隔热件318)的热传导完全遮断。 (实施方式16)
在图27中，隔热壁329在面对真空隔热件331的侧壁表面安装有吸收 红外线的选择吸收膜339，在真空隔热件331的表面安装有反射红外线的反 射材料340。
选择吸收膜339在隔热壁329的材料(例如耐热性的陶资材料(二氧 化硅、氧化铝等)、树脂材料(酚醛树脂、氟类树脂等)或导热率小的金属 (例如不锈钢等)涂敷吸收红外线的涂料(例如锰类涂料或碳黑类的涂料 等)或者进行黑色的镀敷处理(例如黑铬镀敷、无电解镍镀敷等)，在吸收 红外线后抑制放射，使热量蓄积在热交换器306中。
另外，反射材料340由红外线反射成分的金属粉体(例如银、铝等)
或碳化物粉末(例如氮化硅、碳化硅等)或金属氧化物(氧化钛、氧化锡、
锑掺杂氧化锡、锡掺杂氧化铟等)构成，采用氟类树脂在真空隔热件331 的表面形成有涂敷膜。
另外，反射材料332也沿着真空隔热件331安装铝镜面板等研磨的金 属板。
另外，隔热壁329在面对真空隔热件331的侧壁的表面安装的选择吸 收膜339与真空隔热件331的表面安装的反射材料340之间设有空间341。
通过该空间341，来自隔热壁329的红外线直接到达真空隔热件331 的反射材料340，提高反射性能而防止真空隔热件331的温度上升。另外， 空间339在内部填充有导热率小于空气的惰性气体(例如氪气等)，降低由 于热传导或对流而从隔热壁329散出的热量，防止真空隔热件331的温度 上升。
以下，说明上述结构的热交换器的动作、作用。
集热部301或热交换器306(或者覆盖热交换器306的外装隔热件318 ) 的温度上升，则放射红外线。红外线被外装隔热件318的内部反射或被外 装隔热件318或细小的空气层吸收，使外装隔热件318的温度上述并放射 新的红外线。
若红外线到达隔热壁329则隔热壁329的温度上升，红外线由此向真 空隔热件331放射。该红外线被反射材料340反射并返回隔热壁329侧而 被选择吸收膜339吸收，防止红外线再次向真空隔热件331放射，能够将 真空隔热件331的温度维持在使用范围。
另外，经由空间341从隔热壁329放射的红外线直线地到达反射材料 340,其反射也直线地进行，使反射量增加而阻断放射热，由此可防止真空 隔热件331的温度上升。
另外，由于在空间341中填充有导热率小的惰性气体，故防止从隔热 壁329的热传导或对流引起的散热，将热量蓄积在隔热壁329侧，将热交 换器306维持在高温。
另外，通过填充惰性气体，提高覆盖高温的热交换器306的安全性， 防止隔热壁329或真空隔热件331的劣化，耐于长期使用。
以上，在本实施方式中，在隔热壁329的表面安装有吸收红外线的选 择吸收膜339并且在真空隔热件331的表面安装有使红外线反射的反射材
料340，故由选择吸收膜339吸收反射材料340反射的红外线，使其热量返 回隔热壁329侧，因此，能够防止真空隔热件331的温度上升，防止真空 隔热件331的高温劣化。
在本实施方式中，由于在安装于隔热壁329表面的选择吸收膜339与 安装于真空隔热件331表面的反射材料340之间设有空间341，故来自隔热 壁329的红外线直接到达真空隔热件331的反射材料340而使反射性能提 高，由选择吸收膜339吸收热量并使其热量蓄积在隔热壁329，防止真空隔 热件的温度上升，防止真空隔热件的高温劣化。
在本实施方式中，隔热壁329向与真空隔热件331之间设置的空间341 注入导热率小于空气的气体(例如氪气)，由此防止从隔热壁329向真空隔 热件331的热传导，因此能够防止真空隔热件331的温度上升，防止真空 隔热件331的高温劣化。
另外，在本实施方式中，在隔热壁329的热交换器306侧安装有反射 材料332，使隔热壁329吸收的红外线减少并可降低真空隔热件331的温度。
另外，本实施方式的空间341也可以强化外装317或隔热壁329的结 构，形成密闭结构并保持在真空，将来自隔热壁329的热传导完全遮断。
另外，虽然将本实施方式中与上述实施方式相同的部分省略，但可以 将上述实施方式11 ~ 16所示的集热器319适用于实施方式4~6所示的热 电联供系统。即，可以将实施方式4-6所示的集热器25置换成集热器319， 构成集热器和太阳能兰肯系统。同样地，也可作为实施方式IO所示的太阳 能热水器而适用。
在使用实施方式11 ~实施方式16记载的集热器319而构成的热电联供 系统中，将集热器319的受热板307整体获取的热量均匀地向载热体309 传递，缩小热交换器306的散热面积，提高集热器319的热效率，因此， 能够向蓄热槽供给蒸气涡轮旋转所需的载热体蒸气形成用的高温热量。
另外，在使用实施方式11 ~实施方式16记载的集热器319的情况下， 由一体的受热板307回收会聚到多个集热开口 303的热量，无需引绕管状 的热交换器，因此能够不被集热部301的大小或排列所左右地将热交换器 306紧凑地构成，将集热器319小型化(薄型地构成)，故能够将热电联供 系统小型化，容易进行设置。
另外，在使用实施方式14~实施方式16记载的集热器319构成的热电
联供系统中，隔热壁329以划分外装壁、聚光部301及热交换器306的方 式设置在外装317中，在由该隔热壁329和外装壁构成的收纳室330中安 装有真空隔热件331 ，因此可由隔热壁329防止真空隔热件331的温度上升， 防止真空隔热件331的劣化，并长期降低从外装317的散热，可提高热电 联供系统的热效率。
另外，由于通过隔热壁329阻断来自热交换器306的热量，使收纳室 330中的温度降低，故可采用使用温度低的一般的(冰箱等使用的真空隔热 件)真空隔热件331而谋求热电联供系统的成本的降低。
另外，将集热器319的受热板307整体获得的热量向载热体均匀地传 递，所需热交换器306的散热面积，提高集热器319的热效率，故能够向 蓄热槽供给蒸气涡轮旋转所需的载热体的蒸气形成用的高温的热量。
另外，由于利用太阳能而形成载热体的蒸气，使蒸气涡轮旋转而进行 发电，故可实现发电和热水供给、采暖的热电联供系统，可活用太阳能这 样的自然能源得到促进能源节省和co2削减的有效方法。
以上，实施方式11 ~实施方式16记载的集热器由于能够会聚能量密度 低的太阳光而有效地进行热交换来加热载热体，故能够适用于住宅的热水 供给或发电用的加热装置。
另外，由于可防止从外装的散热并从能量密度低的太阳光回收热量而 有效地进行热交换来加热载热体，故能够适用于住宅的热水供给或发电用 的加热装置。
权利要求
1.一种集热器，其特征在于，具有反射并会聚太阳光的反射镜；接受通过该反射镜会聚的太阳光的集热部；评价相对于所述反射镜的太阳光的方向的判定装置；以及接受该判定装置的信号并使所述反射镜正对地朝向太阳移动的驱动部。
2. —种集热器，其特征在于，包括多个反射镜，其用于会聚太阳光； 集热部，其设置在所述多个反射镜的各个上；旋转支承部，其以所述集热 部为旋转中心而进行固定并且以所述反射镜能够旋转的方式支承其周围； 动作部，其使所述多个反射镜一体地动作，并且沿各自的集热部向同一方 向旋转；驱动部，其与所述动作部连结；控制部，其用于控制所述驱动部； 外装，其用于收纳所述多个反射镜、集热部、动作部以及驱动部。
3. 如权利要求2所述的集热器，其特征在于，集热部为了使载热体在 内部流通而将一体的集热管在多个反射镜内连通。
4. 如权利要求2或3所述的集热器，其特征在于，集热部在表面安装 有吸收红外线的选择吸收膜。
5. 如权利要求2所述的集热器，其特征在于，外装向内部注入并密封 导热率小的气体。
6. 如权利要求2所述的集热器，其特征在于，控制部对驱动部进行控 制，以使反射镜对应于季节和太阳在一天中的高度而旋转。
7. 如权利要求2所述的集热器，其特征在于，控制部从输入部输入设 置集热器时的倾斜角度和设置地点的经度及炜度。
8. 如权利要求2所述的集热器，其特征在于，集热器在内部设有位置 检测部，用于自动计测设置时的倾斜角度和设置地点的经度及炜度。
9. 一种集热器，其特征在于，包括反射镜，其用于会聚太阳光；集 热部，其设置在所述反射镜；旋转驱动部，其以所述集热部为旋转中心， 以所述反射镜能够旋转的方式支承其周围；受光量传感器，其在与所述旋 转驱动部的旋转轴垂直的面上设置有多个，所述受光量传感器的受热面方 向各不相同。
10. 如权利要求9所述的集热器，其特征在于，设有运算部，其对设置 了多个的受光量传感器的输出进行比较，所述运算部将反射镜的光轴与太 阳方向一致时的所述受光量传感器的输出值进行比较，旋转所述旋转驱动 部，以^f吏所述输出值相等。
11. 如权利要求9所述的集热器，其特征在于，反射镜形成为落水管型 的抛物线构成的二次曲面，多个受光量传感器的受光面方向相对于该抛物 线的轴进行等角度地倾斜。
12. 如权利要求IO所述的集热器，其特征在于，设置存储控制部，其 由运算部存储旋转驱动部的旋转动作角度，并且计算每单位时间的所述动 作角度，按照该存储控制部的单位时间的所述动作角度，预先顺次地旋转 旋转驱动部并对所述旋转驱动部的旋转进行补正，以使所述受光量传感器 的输出值相等。
13. 如权利要求9所述的集热器，其特征在于，设置多个反射镜，并且 集热部为了使载热体在内部流通而将一体的集热管在多个反射镜内连通配置。
14. 如权利要求9所述的集热器，其特征在于，集热部在表面安装有吸 收红外线的选择吸收膜。
15. 如权利要求9所述的集热器，其特征在于，在外装内配置反射镜和 集热部，在所述外装内部注入并密封有导热率小的气体。
16. —种集热器，其特征在于，通过载热体配管将利用太阳能加热载热 体的多个集热部连接，在位于外侧的集热部i殳有栽热体入口 ，在位于内側 的集热部设有栽热体出口 。
17. 如权利要求16所述的集热器，其特征在于，通过载热体配管将位 于左右的集热部相互连接。
18. 如权利要求17所述的集热器，其特征在于，配置有奇数个集热部， 在中央的集热部连接有载热体出口。
19. 如权利要求17所述的集热器，其特征在于，通过载热体配管将相 邻的集热部连接后，将位于左右的集热部左右相互地连接。
20. 如权利要求16所述的集热器，其特征在于，将载热体配管形成多 通道，使载热体出口侧的最下游的集热部彼此相互接近。
21. —种集热器，包括集热部，其用于会聚太阳能；集热开口，其受 取由所述集热部会聚的热量；热交换器，其从该集热开口向栽热体回收热 量，所述热交换器由受热板和通路板构成，所述受热板设于所述集热开口 侧，呈平板状，所述通路板夹着间隙与所述受热板重合并设有用于形成载 热体通路的凹凸。
22. 如权利要求21所述的集热器，其特征在于，热交换器通过一体的 受热板将会聚于多个集热开口的热量回收。
23. 如权利要求21所述的集热器，其特征在于，热交换器使通路板的 凹凸迂回而成形，构成载热体通路。
24. 如权利要求21所述的集热器，其特征在于，热交换器在通路板内 也构成载热体通^各的头部分。
25. 如权利要求21所述的集热器，其特征在于，受热板在集热部侧的 表面形成有选择吸收膜。
26. 如权利要求21所述的集热器，其特征在于，通路板经由在受热板 与通路板之间构成载热体通路的衬垫而构成为平板状。
27. —种集热器，其特征在于，具有集热部，其用于会聚太阳能；集 热开口，其受取所述集热部会聚的热量；热交换器，其从所述集热开口向 载热体回收热量；外装，其收纳所述集热部和热交换器；隔热壁，其用于 分隔所述外装的外装壁、所述集热部和热交换器，在由所述隔热壁和外装 壁构成的收纳室中安装有真空隔热件。
28. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁安装有朝向集 热部和热交换器反射红外线的反射材料。
29. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁在集热部与热 交换器之间设有空间。
30. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁安装有朝向热 交换器反射红外线的反射材料，热交换器在面向隔热壁的侧壁表面上安装 有吸收热射线的选择吸收膜。
31. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁在面向真空隔 热件的侧壁表面上安装有吸收红外线的选择吸收膜，在真空隔热件的表面 上安装有反射红外线的反射材料。
32.如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁在安装于面对 真空隔热件的侧壁表面上的选择吸收膜与安装于真空隔热件的表面上的反射材料之间设有空间。
33. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁在集热部与热 交换器侧的空间注入导热率小的气体。
34. 如权利要求27所述的集热器，其特征在于，隔热壁在与真空隔热 件的反射材料之间设置的空间中注入导热率小的气体。
35. 如权利要求1~34中任一项所述的集热器，其特征在于，载热体是 R134a。
36. 如权利要求1 34中任一项所述的集热器，其特征在于，载热体是 超临界流体。
37. —种太阳能热电联供系统，其特征在于，使用权利要求1 34中任 一项所述的集热器加热载热体。
38. —种太阳能发电装置，其利用由权利要求1 ~34中任一项所述的集 热器加热的载热体来驱动发电机。
39. —种太阳能热水器，其由权利要求1-34中任一项所述的集热器来 加热jili水耀中的水。
全文摘要
一种集热器及使用该集热器的太阳能利用装置，其目的在于使集热器小型化并且可将其作为住宅的屋顶材料进行设置，有效地从太阳光回收加热载热体所必须的热量。该集热器包括多个反射镜(1)，其用于会聚太阳光；旋转支承部(14)，其以设于各个反射镜上的集热部(3)为旋转中心而进行固定并且以反射镜能够旋转的方式支承其周围；动作部(5)，其使多个反射镜一体地动作，并且沿各自的集热部(3)向同一方向旋转；驱动部(4)，其与该动作部(5)连结；控制部(18)，其用于控制驱动部；外装(20)，其用于收纳多个反射镜(1)、集热部、动作部以及驱动部，由此能够促进外装(20)的薄型化，并且能够降低散热、提高集热效率。
文档编号F24J2/10GK101109578SQ20071008547
公开日2008年1月23日 申请日期2007年3月7日 优先权日2006年7月19日
发明者安木诚一, 富田英夫, 渡辺竹司, 粉川胜藏, 肆矢规夫 申请人:松下电器产业株式会社