CN102257331A - 太阳光线热转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳光线热转换装置。由于使浮在低熔点载热体即锡(8)的表面并接受太阳光线(L)的受光板(9)为用碳化硅膜(11)覆盖全面的固体碳材料制，因此表面为碳化硅膜(11)的黑色，太阳光线(L)的吸收率高。并且，由于受光板(9)至少表面用碳化硅膜(11)形成，因此耐热性优良。

Description

太阳光线热转换装置
技术领域
本发明涉及太阳光线热转换装置。
背景技术
公知有下述光束下射(BEAM-DOWN)式太阳聚光装置：利用被称为定日镜的多个反射镜将太阳光线向支撑于高塔的顶部的中心镜反射，并将从中心镜向下反射的太阳光线集中到一点而获得热量(例如，参照日本国特开平11-119105号公报)。
在这种光束下射结构的场合，利用被向下反射的太阳光线直接加热金属制的线圈，从而使在线圈的内部循环的水变换为水蒸气。
但是，如以往那样，在利用太阳光线直接加热金属线圈的结构中，由于金属线圈表面的金属色反射太阳光线，无法进行高效的热转换。由于金属线圈的表面因太阳光线而成为高温，所以即使在表面实施黑色涂装也容易剥落。
发明内容
本发明是着眼于这种现有技术而完成的，其目的在于提供能够高效地将太阳光线转换为热的太阳光线热转换装置。
根据本发明的技术方案，太阳光线热转换装置是在上部敞开型的耐热容器内保持低熔点载热体并在低熔点载热体的表面以与低熔点载热体接触的状态支撑受光板的结构，上述太阳光线热转换装置的特征在于，上述受光板是固体碳化硅制或用碳化硅膜覆盖全面的固体碳材料制。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的太阳聚光装置的整体图。
图2是表示热转换装置的剖视图。
图3是表示受光板及耐热容器的立体图。
图4是表示受光板及耐热容器的表面的碳化硅膜的放大剖视图。
图5是表示本发明的第二实施方式的热转换装置的剖视图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1～图4是表示本发明的第一实施方式的图。符号1是作为中心镜(センタ一ミラ一)的椭圆镜，由未图示的支撑塔以朝下的状态设置在规定的高度位置。在椭圆镜1的中央形成有圆形开口1a。椭圆镜1的镜面形状是椭圆面的一部分，在该椭圆镜1下方存在第一焦点A和第二焦点B。在该椭圆镜1的下方设置有用于将太阳光线L转换为热能的热转换装置2，在该热转换装置2的上部设置有大致锥形筒状的聚光镜3。并且，在热转换装置2的周围的地面上以包围椭圆镜1的状态设有多个定日镜4。
各定日镜4由未图示的传感器控制成，被反射后的太阳光线L通过第一焦点A。只要被定日镜4反射后的太阳光线L通过第一焦点A，则用椭圆镜1向下反射，一定在第二焦点B聚光，并经过聚光镜3到达热转换装置2。
热转换装置2具备在上部具有开口5的轻型发泡混凝土(ALC)制的箱6，在开口5设置有上述聚光镜3。在箱6内设有黑碳材料制的耐热容器7，在该耐热容器7内保持有作为低熔点载热体的锡8。在锡8的表面漂浮有黑碳材料制的受光板9。在锡8内以曲折的状态设有热转换用的管10。在管10内，从一侧供给作为载热体的水W，从另一侧排出水蒸气S。
耐热容器7做成具有从圆形的底面向上方扩展的锥形状的侧面部的上部敞开型的形状。形成该耐热容器7的黑碳材料的全面由碳化硅膜(Si C)11覆盖。
浮在锡8的表面的受光板9是圆板形状，该受光板9也是全面由碳化硅膜11覆盖的黑碳材料制。由于碳化硅膜11自身是黑色，因此若如果用聚光镜3聚光后的太阳光线L与受光板9接触，则能够以高吸收率(大约95％)被吸收并转换为热。
由受光板9转换后的热传递给锡8，当温度达到熔点(232℃)时，则锡8成为熔融状态。由于熔融后的锡8以润湿的状态与受光板9及管10接触，因此传热效率高，在管10内通过的水W可靠地被变换为水蒸气S。
由于形成受光板9的黑碳材料的比重比锡8小，因此即使锡8熔融，受光板9也成为浮在其表面的状态，不会沉入锡8的内部。受光板9的全面用碳化硅膜11覆盖，由于碳化硅膜11自身具有非常高的耐热性，并且不会使内部的黑碳材料与空气接触，因此即使受光板9变得高温也不会燃烧。
由于耐热容器7的表面也用碳化硅膜11覆盖，因此如果太阳光线与露出的部分接触，则在此太阳光线也被吸收并转换为热，有助于锡8的加热。
在从受光板9对锡8加热的最初阶段，锡8以固体原状被加热产生热膨胀。此时，若锡8和耐热容器7的内表面的密合性强，则应力集中在锡8及耐热容器7的一部分，有可能导致局部的变形及破损。
但是，在该实施方式中，由于用由碳化硅膜11覆盖的黑碳材料形成耐热容器7，因此与用金属形成耐热容器7的场合相比，两者间的接触力小，锡8相对于耐热容器7的内表面可容易地滑动。并且，由于耐热容器7是上方扩展的锥形状，因此锡8在固体的状态下容易向上方滑动。因此，在锡8及耐热容器7上不产生应力集中的部位，不会产生局部的变形或破损。
在该实施方式中，使受光板9及耐热容器7为用碳化硅膜11覆盖的黑碳材料制，但也可使整体为碳化硅制。另外，表示了使一张受光板9浮在锡8的表面的例子，但也可以使多张小尺寸的受光板9浮在锡8的表面。
在本实施方式中，表示了在管10内使水W通过并变为水蒸气S的例子，但还可以在管10内作为热移动流体使空气通过。通过管10后的空气变成高温，在其他装置中循环，从而能够将锡8的热传导到该装置。
另外，作为低熔点载热体，代替锡8，也可使用铅、焊锡等低熔点金属。
(第二实施方式)
图5是表示本发明的第二实施例的图。另外，本实施方式以后的实施方式具备与上述第一实施方式相同的构成要素。由此，对那些相同的构成要素标注共同的符号，并省略重复的说明。
在该实施方式的热转换装置12中，耐热容器13是不锈钢制。另外，受光板14是具有从圆形的底面向上方扩展的锥形状的侧面部的上部敞开型。并且，在受光板14和耐热容器13之间保持有作为低熔点载热体的熔融盐15。熔融盐15是硝酸钾和硝酸钠的混合物，在熔点即大约140℃左右为液态。在耐热容器13的上端固定有从上方按压因浮力将要上浮的受光板14的凸缘件16。在熔融盐15内设有管17。
根据该实施方式，由于受光板14是上部敞开型的形状，因此接受太阳光线L的面积大。另外，与熔融盐15接触的面积也大。因此，能够使熔融盐15尽快成为熔化状态。另外，由于受光板14及耐热容器13的侧面部倾斜为锥形状，并且在耐热容器13的底部周围熔融盐15也被加热，因此熔融后的熔融盐15容易对流而缓和温度不均，具有进一步提高热交换效率的效果。另外，熔融盐15与锡等相比便宜，有利于节省成本。另外，对于熔融盐15，可以只使用其自身，也可以混合即使加热也不会熔化的固体蓄热材料地使用。
发明效果
根据本发明，由于使浮在低熔点载热体的表面且接受太阳光线的受光板为固体碳化硅制或用碳化硅膜覆盖全面的固体碳材料制，因此表面为碳化硅膜的黑色，太阳光线的吸收率高。由于受光板至少表面用碳化硅膜形成，因此耐热性优良。由于低熔点载热体熔化成为液态的热源，因此可根据耐热容器的形状取得任何方式，从而能够增大接触面积并提高热转换效率。
另外，由于低熔点载热体是锡、铅、焊锡中任一种的低熔点金属，因此可得到温度高的液态热源。
另外，由于低熔点载热体是熔融盐，因此在成本方面是有利的。
另外，由于耐热容器是上方扩展的锥形状，因此即使低熔点载热体在加热时或冷却时在固体状态下引起热膨胀所致的体积变化，低熔点载热体相对于耐热容器的内表面可容易地滑动，在低熔点载热体及耐热容器上不产生应力集中部位。因此，不会在低熔点载热体或耐热容器上产生局部的变形或破损。
另外，由于耐热容器是固体碳化硅制或用碳化硅膜覆盖全面的固体碳材料制，因此即使是耐热容器也能够在露出部吸收太阳光线并转换为热。另外，与使耐热容器为金属制的场合相比，由于与固体的低熔点载热体的接触力(在边界面的相互作用)小，在低熔点载热体膨胀时容易滑动，因此能够减小对耐热容器的应力。
再有，由于受光板是上部敞开型的容器形状，因此能增大受光面积，并且增加与低熔点载热体接触的面积，能够使低熔点载热体尽快成为熔化状态。
(美国指定)
本国际专利申请涉及美国指定，对于2008年12月24日申请的日本国专利申请第2008-327647号(2008年12月24日申请)援用基于美国专利法第119条(a)的优先权的利益，并引用该公开内容。

Claims (6)

1.一种太阳光线热转换装置，是在上部敞开型的耐热容器内保持低熔点载热体并在低熔点载热体的表面以与低熔点载热体接触的状态支撑受光板的结构，上述太阳光线热转换装置的特征在于，
上述受光板是固体碳化硅制或用碳化硅膜覆盖全面的固体碳材料制。
2.根据权利要求1所述的太阳光线热转换装置，其特征在于，
低熔点载热体是锡、铅、焊锡中的任一种的低熔点金属。
3.根据权利要求1所述的太阳光线热转换装置，其特征在于，
低熔点载热体是熔融盐。
4.根据权利要求1～3任一项所述的太阳光线热转换装置，其特征在于，
耐热容器是上方扩展的锥形状。
5.根据权利要求4所述的太阳光线热转换装置，其特征在于，
耐热容器是固体碳化硅制或用碳化硅膜覆盖全面的固体碳材料制。
6.根据权利要求1～5任一项所述的太阳光线热转换装置，其特征在于，
受光板是上部敞开型的容器形状。
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