CN102607187B - 太阳光线热转换装置用的热交换结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳光线热转换装置用的热交换结构，在该结构中，流动热交换用的油H的管子(11)和包含受光板(10)的太阳光线热转换装置(3)以不接触的方式配置，通过由太阳光线热转换装置(3)放射的辐射热对管子(11)内的油H进行加热。由于太阳光线热转换装置(3)的温度非常高，所以即使辐射热也可以确实地加热油H。由于受光板是上部开放型的容器形状，所以与平板相比受光面积增加，可以把受光板(10)加热到更高的温度。

Description

太阳光线热转换装置用的热交换结构

技术领域

本发明涉及一种太阳光线热转换装置用的热交换结构。

背景技术

作为太阳聚光装置，已知有如日本特许公开公报特开平11-119105号所例示的太阳聚光装置，即：使用多个被称作定日镜的一次镜子，把太阳光线向着被高塔顶部支撑的二次镜子反射，从二次镜子进一步向下反射，把太阳光线汇集于地面上的一点的光束向下(beam down)式太阳聚光装置。

已知在使用这种光束向下结构时，通过把向下反射的太阳光线投射在受光板上，能够使受光板达到1000度以上的高温。

发明内容

如上所示，通过利用太阳光线来直接加热受光板，使得受光板达到非常高的温度，因此如果能够通过热交换来导出这部分的热，那么将是非常有用的。但是，由于受光板的温度太高，所以并不能够使受光板和热交换用的流体(水、油等)直接接触，至今仍然没有提出有用的热交换结构。

本发明是着眼于上述现有技术而完成的，目的在于提供一种能够和高温的受光板安全地热交换的、太阳光线热转换装置用的热交换结构。

从本发明的技术方面来讲，就太阳光线热转换装置用的热交换结构而言，太阳光线热转换装置在上部开放型的耐热容器内保持有低熔点金属，在低熔点金属的表面上浮有碳材料制的受光板，太阳光线可以从上侧投射在该受光板上；所述热交换结构的特征在于，把该太阳光线热转换装置收纳于绝热材料制的外壳内，在太阳光线热转换装置和外壳之间的空间内以与太阳光线热转换装置不接触状态配置有流动热交换用流体的管子。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的太阳聚光装置的整体图；

图2是表示太阳光线热转换装置的截面图；

图3是表示受光板的斜视图。

具体实施方式

基于图1～图3来说明本发明的优选的实施方式。符号1是作为二次镜子的椭圆镜，通过图中并没有示出的支撑塔以向下的状态设置在规定高度的位置上。椭圆镜1的镜面形状是旋转椭圆面的一部分，在旋转椭圆面的长轴方向的下方，存在着作为共焦点的第1焦点A和第2焦点B。在该椭圆镜1的下方，设置有用于把太阳光线L转换为热能的太阳光线热转换装置3。太阳光线热转换装置3收纳于在上部具有开口4的、轻质加气混凝土(ALC)制的外壳5内。在外壳5的开口4处，设置有大致为锥形筒状的聚光镜6。另外，在外壳5的内表面上可以涂覆用于反射对外热辐射的反射膜。

在太阳光线热转换装置3的周围的地面上，以包围椭圆镜1的状态，设置有多个作为一次镜子的定日镜7。各个定日镜7通过图中并没有示出的感应器来进行控制，以使得被反射的太阳光线L通过第1焦点A。只要定日镜7反射的太阳光线L通过第1焦点A，则太阳光线被椭圆镜1向下反射必然聚光于第2焦点B，经由聚光镜6到达太阳光线热转换装置3。

在外壳5内，以与外壳5之间设有空间的状态设置有耐热金属制的耐热容器8。耐热容器8具有上部开放型的形状，该上部开放型的形状具有从圆形的底面开始向上变宽的锥状的侧面部。

在耐热容器8内，保持有作为低熔点金属的锡9。锡9是熔点为32℃、通过接受太阳光线而被加热就能够熔融的低熔点金属。在锡9的表面上浮有受光板10。受光板10是黑色碳材料所制，表面被碳化硅膜(SiC)所覆盖。该受光板10也具有与耐热容器8相同的上部开放型的容器形状。在该实施方式中，耐热容器8、锡9、受光板10构成了太阳光线热转换装置3。

在耐热容器8的周围，热交换用的管子11以螺旋状态配置。管子11与耐热容器8以不接触的方式配置，在两者之间确保有间隙。

在太阳光线热转换装置3的上方，螺旋状地配置有别的管子12。该上侧的管子12，配置在与从聚光镜6照射的太阳光线L不相干涉的位置上。而且，下侧的管子11和上侧的管子12通过图中未示出的柔性管连接，下侧的管子11相对于耐热容器8能够上下移动。通过下侧的管子11的上下移动，来改变下侧的管子11和耐热容器8之间的间隙的间隔。

在管子11内，流动作为热交换用的流体的油H。油H的耐热温度约为400℃。如果超过400℃，则油H的物性发生变化。在不到400℃的情况下，油H被加热，可以把热导出到外部。

下面说明本实施方式的太阳光线热转换装置3的作用。首先，太阳光线L投射在受光板10上，由受光板10转换为热。由于受光板10为上部开放型的容器形状，所以与平板相比受光面积增加，可以把受光板加热到更高的温度。因为受光板10是由表面被碳化硅膜覆盖的碳材料所制，所以光吸收性良好，耐热性也良好。通过受光板10而由光转换而来的热，传递给锡9，当温度达到熔点时，锡9成为熔融状态。

熔融之后的锡9存在于受光板10和耐热容器8之间，对这两者通过液面来接触，所以从受光板10向耐热容器8的热传导良好。因此，由受光板10、锡9、耐热容器8所构成的太阳光线热转换装置3整体成为非常高温的热源，向周围放射辐射热。

管子11之中流动的油H，主要以该辐射热为热源隔着管子11、12被加温。由于通过辐射热来加温，所以不存在因温度过高而造成作为热介质的油H的物性遭到破坏这样的情况。

另外，由于靠近太阳光线热转换装置3的、辐射热的加温效率高的下侧的管子11可以上下自由移动，所以可以调整管子11和耐热容器8之间的间隙。因此，可以调整对管子11的辐射热量，能够最为恰当地调整在内部流动的油H的温度。

在该实施方式中，受光板10是用碳化硅膜所覆盖的黑色碳材料所制，也可以整体都用碳化硅制造。另外，作为低熔点金属，可以使用铅、软钎料来代替锡9。

发明效果

根据本发明，流动热交换用的流体的管子和包含受光板的太阳光线热转换装置并不接触，通过从太阳光线转换装置放射的辐射热来加热管子内的流体，由于具有这样的结构，所以是安全的。由于太阳光线热转换装置处于非常高的温度，所以即使是辐射热也可以确实地加热流体。

由于受光板是上部开放型的容器形状，所以与平板相比受光面积增加，能够把受光板加热到更高的温度。

此外，管子相对于太阳光线热转换装置是可以上下自由移动的，所以通过调整管子和太阳光线热转换装置之间的间隙，可以调整作用于管子的辐射热量。

另外，由于受光板是固体的碳化硅所制或者是整个面被碳化硅所覆盖的固体碳材料所制，所以太阳光线的吸收率高，耐热性也优异。

Claims (4)

1.一种太阳光线热转换装置用的热交换结构，其特征在于，

太阳光线热转换装置在上部开放型的耐热容器内保持有低熔点金属，在低熔点金属的表面上浮有碳材料制的受光板，太阳光线从上侧投射在所述受光板上，

所述太阳光线热转换装置被收纳于上部具有开口的、绝热材料制的外壳中，

在太阳光线热转换装置和外壳之间的空间内以与太阳光线热转换装置不接触状态配置有流动热交换用流体的管子，

在所述外壳的所述开口处设置有筒状的聚光镜，

在太阳光线热转换装置的上方，在与从所述聚光镜照射的太阳光线不相干涉的位置上配置有管子，该管子与配置在所述太阳光线热转换装置和外壳之间的空间内的管子相连接。

2.根据权利要求1所述的热交换结构，其中，受光板为上部开放型的容器形状。

3.根据权利要求1或2所述的热交换结构，其中，管子相对于太阳光线热转换装置可上下自由移动。

4.根据权利要求1或2所述的热交换结构，其中，受光板是由固体碳化硅所制或者是整个面被碳化硅膜覆盖的固体的碳材料所制。