CN103124883B - 集热管、集热器及聚光型太阳能热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集热管、集热器及聚光型太阳能热发电系统。本发明的集热管，其使用于用反射镜来聚光太阳光，将已聚光的光以具备集热管的集热器转换为热量，并利用上述热量来进行发电的聚光型太阳能热发电，该集热管的特征在于，具有：主体部，容纳热介质；及涂层，形成于该主体部的外表面，且在室温下，在波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98。

Description

集热管、集热器及聚光型太阳能热发电系统
技术领域
本发明涉及一种集热管、集热器及聚光型太阳能热发电系统。
背景技术
作为利用太阳的发电方法，已知有聚光型太阳能热发电。聚光型太阳能热发电通常聚集太阳光来转换为热量，通过该热量加热热介质，利用由此制造出的蒸汽使蒸汽涡轮转动而进行发电。由于这种聚光型太阳能热发电不仅在发电期间不会产生温室效应气体，而且通过进行蓄热来在阴天或夜间也可发电，因此正在推进其开发。
作为聚光型太阳能热发电的方式已知有槽式、菲涅尔式、塔式、抛物面/碟式等。以下，举例说明槽式的太阳能热发电。
槽式太阳能热发电为经截面形成为大致圆弧状的横长的反射镜（槽）收集太阳能热的方式（例如，参考专利文献1。）。在反射镜的中央部，沿反射镜的轴向（连结2个以上的反射镜的凹部的方向）配置有玻璃管等集热管，在集热管内放入有油等热介质。反射镜的反射面的位置如以下方式调整：其向太阳侧倾斜配置而朝向集热管聚集太阳光，并用聚光的热量对放入于集热管的热介质进行加热。并且，反射镜中还存在以通过用马达使轴旋转而即使太阳移动反射面也能够持续朝向太阳的方向的方式构成的反射镜。被加热的集热管内的热介质供给于蒸汽涡轮，并使蒸汽涡轮转动来进行发电。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-39367号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
为了在槽式太阳能热发电中有效地进行发电，需要使已聚光的热量有效地吸收于集热管内的热介质。但是，在槽式太阳能热发电中，用反射镜聚光的光通过集热管时，存在产生散射或反射而热损失变大的问题。因此，集热管内的热介质的最高温度为400℃左右，要求能够加热至更高的温度。
本发明是鉴于上述现状而完成的，其目的在于，提供一种能够提高热效率来将容纳于集热管内的热介质加热至更高温度的集热管、集热器及聚光型太阳能热发电系统。
用于解决技术课题的手段
发明者等对热效率较高的槽式太阳能热发电进行各种检讨，将热效率变差的一个原因着眼于在集热管的外侧表面产生的太阳光的反射，或基于集热管的太阳光的散射。并且，发现通过大幅降低容纳有热介质的集热管的外侧表面的反射或基于集热管的散射，使太阳能热吸收于集热管本身，并从吸收热量的集热管有效地向热介质传递热量，从而能够有效地得到发电所需的热量，并达到了本发明的目的。
即，权利要求1所述的集热管用于聚光型太阳能热发电，在所述聚光型太阳能热发电中，用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，并利用所述热量来进行发电，其特征在于，具有：主体部，容纳热介质；及涂层，形成于该主体部的外侧表面，且在室温下，波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98。
由于上述集热管具有涂层，该涂层形成于主体部的外侧表面，且在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98，因此能够大幅降低太阳光的反射或散射而有效地吸收太阳光，并转换为热量。并且，能够通过以涂层覆盖主体部的外侧表面来降低已聚光的太阳光的热量的散热。另外，能够将被加热而充分升温的主体部的热量有效地传递于热介质，与热介质通过聚集的太阳光直接被加热的以往的集热管相比，能够更有效地加热热介质而使其升温。另外，本发明中，室温是指25℃。
权利要求2所述的集热管中，上述涂层优选由包含红外线辐射体（以下还称为结晶性无机材）和无机化合物（以下还称为非晶质无机材料）的红外线黑体涂料组成物构成，该红外线辐射体以过渡元素的氧化物作为主成分，该无机化合物的软化温度为400～1000℃。具有这种组成的涂层与主体部的粘附性优异，即使主体部成为高温状态也难以剥离。
权利要求3所述的集热管中，上述涂层的厚度优选为0.2～50μm。若为具有这种厚度的涂层，则能够通过将涂液（涂层材料）涂布于主体部的外侧表面来比较轻松地形成均匀厚度的涂层。
权利要求4所述的集热管中，上述涂层优选形成于上述主体部的整个外侧表面。若为这种结构，则能够提高传热效率，并且更可靠地降低热量的散热。
权利要求5所述的集热管中，上述过渡元素的氧化物优选为选自二氧化锰、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜及氧化铬的至少1种，上述无机化合物为由选自铝硅酸玻璃、钾铅玻璃、钠铅玻璃、钠锌玻璃、钠钡玻璃、钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃，高铅玻璃及钾钠铅玻璃的至少1种构成的低熔点高膨胀玻璃。若为这种结构，则能够作为具有与主体部的粘附性优异的黑色涂层的集热管。
权利要求6所述的集热管中，上述涂层的导热率优选为0.1～2.8W/mK。
权利要求7所述的集热管中，上述涂层与所述集热管的主体部的热膨胀率之差优选为1×10-5/℃以下。
权利要求8所述的集热管中，上述集热管的主体部优选为玻璃管。
权利要求9所述的集热器用于聚光型太阳能热发电，在所述聚光型太阳能热发电中，用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，并利用所述热量来进行发电，其特征在于，
上述集热器具备集热管、及容纳于上述集热管的热介质，上述集热管为上述本发明的任一集热管。
本发明所涉及的集热器使用上述本发明所涉及的集热管，因此能够提高传热效率，由此能够有效地向容纳于集热管内的热介质传递热量，并将热介质更快、更可靠地加热至所希望的温度。
权利要求10所述的聚光型太阳能热发电系统用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，利用上述热量来产生水蒸汽，并通过上述水蒸汽驱动蒸汽涡轮而进行发电，其特征在于，上集热器为上述本发明的集热器。
本发明所涉及的聚光型太阳能热发电系统使用上述本发明所涉及的集热器，因此能够将太阳光更有效地吸收并蓄热于集热器，并实现提高发电效率。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的集热管的结构的立体图。
图2是示意表示本发明的第3实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统的说明图。
图3（a）是用于说明构成图2所示的聚光型太阳能热发电系统的集热器的立体图，图3（b）是图3（a）所示的沿集热器的A-A线的截面图。
具体实施方式
（第1实施方式）
以下，参考附图对本发明的一实施方式即第1实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的集热管的结构的立体图。
如图1所示，本实施方式所涉及的集热管100具备主体部101、及形成于其外侧表面的涂层102。
图1是为了更容易理解说明集热管100的结构，错开了主体部101与涂层102的位置，严格来说在主体部101的整个外侧表面形成有涂层102。
主体部101为横长的形状，且构成为能够在内部容纳热介质。具体而言为圆管形状或椭圆管形状等的管。
主体部101的材料为石英玻璃等的玻璃。
主体部101的大小并无特别限定，能够按照用途适当选择所希望的形状、大小等。作为一例，可举出直径（外径）为1㎝～90㎝的玻璃管。直径（外径）不到1㎝时，不具有容纳热介质的充分的容积，玻璃管的直径超过90㎝时，玻璃管的温度难以变得均匀，由于玻璃管各部分的温度的不均匀性而变得容易破坏。
涂层102形成于主体部101的整个外侧表面。主体部101的外侧表面为被照射太阳光的反射光的部分。
涂层102优选在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98，更优选0.92～0.98。
波长1～15μm中的区域为所谓近红外线和远红外线区域，为容易产生较大热量的区域。若该辐射率不到0.70，则无法得到充分的传热效率，难以制作出该辐射率超过0.98的涂层。因此，若辐射率为0.70～0.98，则能够提高基于反射光的从涂层102向主体部101内部的传热效率。
辐射率的测定可对涂层102的外侧表面进行测定，也可另外调整测定样品来测定。作为辐射率的测定方法，可使用基于已知的分光光度法的测定。
另外，未形成有涂层102的玻璃管在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.56。
并且，根据斯蒂芬·玻耳兹曼定律，来自物体的每单位面积的辐射传热速度与物体的温度的4次方和物体的辐射率的乘积成比例。由此，能够认为辐射率越高，传热速度（导热率）越高。
本实施方式所涉及的涂层102在室温（25℃）下的导热率优选为0.1～2.8W/mK，更优选1.2～2.8W/mK，进一步优选1.2～2.0W/mK。
涂层102的颜色为黑色，因此能够降低太阳光的反射光，并有效地吸收太阳光。
作为黑色涂层102，可举出由包含红外线辐射体（结晶性无机材）和无机化合物（非晶质无机材料）的红外线黑体涂料组成物构成的物质，该红外线辐射体将过渡元素的氧化物作为主成分，该无机化合物的软化温度为400～1000℃。
过渡元素的氧化物例如为选自二氧化锰、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜及氧化铬的至少1种，其中尤其优选二氧化锰。这些可单独使用，也可共同使用2种以上。这种过渡金属的氧化物在红外线区域中的辐射率较高，因此能够形成辐射率较高的涂层102。
作为软化温度为400～1000℃的无机化合物，优选低熔点高膨胀玻璃，具体而言，优选选自铝硅酸玻璃、钾铅玻璃、钠铅玻璃、钠锌玻璃、钠钡玻璃、钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃，高铅玻璃及钾钠铅玻璃的至少1种。
这些低熔点高膨胀玻璃使其熔解并涂布于主体部101的外侧表面而进行加热烧成处理时，与主体部101的紧密度（粘附性）良好，因此能够在主体部101的外侧表面轻松地并且坚固地形成涂层102。
无机化合物的软化温度不到400℃时，若形成涂层102之后集热管100的主体部101的温度变高，则涂层102变得容易流动而容易剥落，另一方面，若无机化合物的软化温度超过1000℃，则难以使涂层102的材料融解来涂布于主体部101的外侧表面。
另外，构成涂层102的材料中，使用红外线辐射体及无机化合物来形成涂层102时，能够将涂层102的辐射率设在0.70～0.98的范围内，其中，该红外线辐射体在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.75～0.98且将过渡金属的氧化物作为主成分，该无机化合物在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.65～0.96且软化温度为400～1000℃。
并且，构成涂层102的材料中，将过渡金属的氧化物作为主成分的红外线辐射体的热膨胀系数低至8×10-6～9×10-6/℃，软化温度为400～1000℃的无机化合物的热膨胀系数高至8×10-6～25×10-6/℃，因此能够通过对上述红外线辐射体与上述无机化合物的配比进行调整来控制涂层102的热膨胀系数。由玻璃构成的主体部101的热膨胀率例如为5×10-7/℃，因此能够通过对上述结晶性无机材与上述非晶质无机材的配比进行调整来使涂层102和由玻璃构成的主体部101的热膨胀系数接近，并能够提高两者的粘附力。
涂层102的优选热膨胀率根据与构成主体部101的金属材料的组合而不同，但是涂层102与集热管100的主体部101的热膨胀率之差优选为1×10-5/℃以下。
涂层102中的结晶性无机材的配合比率，同上述能够以与控制热膨胀系数的关系决定，但是其优选下限为10重量%，更优选下限为30重量%，优选上限为90重量%，更优选上限为70重量%。这是因为若结晶性无机材的配合比率不到10重量%，则无法充分提高辐射率，导致在高温下的散热性下降，并且，若结晶性无机材的配合比率超过90重量%，则与集热管100的主体部101的粘附性降低。
上述涂层102在室温（25℃）下的导热率优选为0.1～2.8W/mK。上述导热率能够通过细线加热法，热丝法、激光闪光法等已知的测定方法测定。但是，若将涂层102形成于集热管100的主体部101的状态下测定导热率，则变成测定包含主体部的集热管100整体的导热率，无法测定涂层102本身的导热率，因此需要另外制备测定样品。
上述涂层102在室温（25℃）下的导热率不到0.1W/mK时，涂层102的导热率过低而无法良好地向热介质传递热量，另一方面，当上述涂层102在室温（25℃）下的导热率超过2.8W/mK时，难以形成涂层102。
具体而言，将结晶性无机材和非晶质无机材以预定的比例粉碎混合，接着，加热至非晶质无机材的熔点以上的温度来使非晶质无机材熔解的状态下混炼，冷却凝固而制作固体物质。
将该固体物质加工成适于各测定方法的形状，从而能够用已知的测定方法测定导热率。
使用过渡金属的氧化物及低熔点高膨胀玻璃来制备涂层102时，能够将涂层102在室温（25℃）下的导热率设为0.1～2.8W/mK，其中，该过渡金属的氧化物作为在室温（25℃）下的导热率为0.5～2.8W/mK的结晶性无机材，该低熔点高膨胀玻璃作为在室温（25℃）下的导热率为0.1～1.2W/mK的非晶质无机材。
本发明的集热管中，若涂层102在室温（25℃）下的传导率为0.1～2.8W/mK，则能够加速热量从涂层102经由主体部101热传导至热介质的速度。以上述的涂层材料的组成难以作为导热率不到0.1W/mK的涂层102。
涂层102的厚度并没有特别限定，但优选为0.2～50μm，更优选为0.2～1.5μm。若涂层102的厚度不到0.2μm，则存在集热管100的外侧表面上的太阳光的防反射效果降低的倾向，若涂层102的厚度超过50μm，则难以形成均匀厚度的涂层102。并且，若优选涂层102的厚度较厚，则导致制作成本上升，因此优选较薄。
以下，对本实施方式的集热管的制造方法进行说明。
首先，制备用于形成涂层102的涂液（涂层材料）。
涂液的制备通过湿式混合上述结晶性无机材和非晶质无机材来进行。具体而言，将结晶性无机材的粉末和非晶质无机材的粉末分别制备成预定的粒度、形状等，将各粉末以预定的配合比率干式混合来制备混合粉末，进一步加水，且用球磨机湿式混合来制备浆料。混合粉末与水的配比并无特别限定，但相对于混合粉末100重量份，优选水100重量份左右。这是因为，为了对主体部101进行涂布而需要设为适当的粘度。并且，根据需要也可使用有机溶剂。
接着，将已调整的涂液涂布于主体部101的整个外侧表面。只要能够得到均匀的厚度的涂层102，则对涂液的主体部101的涂布方法并无特别限定，但例如能够通过喷涂、帘式涂布、浸渍法、转印、刷涂等方法进行。
接着，通过将已涂布的涂液干燥并进行烧成来形成厚度为0.2～50μm的涂层。烧成温度设定为如提高涂层102与主体部101的粘附性的温度。由此，得到本实施方式所涉及的集热管100。
以下，列举本实施方式的集热管的作用效果。
（1）本实施方式的集热管中，在外侧表面形成有在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98的涂层，因此能够将基于太阳光的反射光的热量有效地向集热管的内部传热。由此，若用于在聚光型的太阳能热发电中使用的集热器上，则成为能够更有效地对容纳于集热管的热介质进行加热的集热管。
（2）本实施方式的集热管中，由于涂层为黑色，因此成为能够通过提高太阳光的反射光的吸收来进一步提高太阳光的传热效率的集热管。
（3）本实施方式的集热管中，涂层由包含红外线辐射体和无机化合物的红外线黑体涂料组成物构成，该红外线辐射体将过渡元素的氧化物设为主成分，该无机化合物的软化温度为400～1000℃，因此成为如下集热管，与集热管的主体部的粘附性优异而即使集热管成为高温状态也不易从集热管的主体部剥离。
（4）本实施方式的集热管中，涂层的厚度为0.2～50μm，因此能够将涂液（涂层材料）均匀地涂布于主体部的外侧表面，并能够设为形成预定厚度的涂层的集热管。
（5）本实施方式的集热管中，涂层形成于集热管的整个外侧表面，因此能够进一步提高传热效率，并且能够抑制热量的散热。
（6）本实施方式的集热管中，形成涂层的过渡元素的氧化物为由选自二氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜及氧化铬的至少1种，无机化合物为由选自铝硅酸玻璃、钾铅玻璃、钠铅玻璃、钠锌玻璃、钠钡玻璃、钡玻璃、高铅玻璃及钾钠铅玻璃的至少1种构成的低熔点高膨胀玻璃，因此成为具有与主体部的粘附性优异的涂层的集热管。
以下，示出对本发明的第1实施方式进行更具体地公开的实施例，但本发明并不仅限定于这些实施例。
（实施例1）
作为主体部101，使用由石英玻璃构成的玻璃管。玻璃管为将厚度为2㎜，直径为100㎜的圆筒切断成长度为100㎜的管。
（涂层的形成）
接着，将作为结晶性无机材料的65wt%的MnO2粉末、5wt%的CuO粉末和作为非晶质无机材料的30wt%的BaO-SiO2玻璃粉末干式混合来制备混合粉末，相对于100重量份的混合粉末，加入100重量份的水，并以球磨机湿式混合来制备浆料（涂层材料）。
进行将该浆料通过向上述玻璃管的外面表面喷涂来涂布的涂布工序。
之后，进行将通过喷涂形成涂布层的上述玻璃管在100℃下干燥2小时之后，在空气中以700℃加热烧成1小时的烧成工序来形成涂层102，由此制作出集热管100。
对已形成的涂层102，通过分光光度计（测定装置：Perkin Elmer社制：system200型）测定在室温（25℃）下，波长1～15μm中的辐射率。并且，测定已形成的涂层102的厚度。涂层102的厚度通过切断玻璃管并以扫描型电子显微镜（SEM）测定切断面来进行。
将得到的涂层102的辐射率及厚度的结果示于表1。
另外，制备上述浆料时，将上述组成的结晶性无机材和非晶质无机材粉碎混合，接着，在加热至非晶质无机材的熔点以上的温度来使非晶质无机材熔解的状态下混炼，冷却凝固来制作固体物质，并通过快速热传导率计（京都电子工业社制：QTM-500）测定导热率λ。并且，在从室温（25℃）到100℃的范围，通过TMA（Thermo MechanicalAnalysis）装置（Rigaku社制：TMA8310）测定热膨胀系数α。将得到的浆料的导热率λ及热膨胀系数α的结果示于表1。
（升温时间的评价）
使用4个Panasonic社制的RPS-500WB、100V、150W的摄影用聚光灯在距样品表面50㎜处加热集热管100，并测定从室温（25℃）达到100℃为止的升温时间。将升温时间的测定结果示于表1。
（涂层102的粘附性的评价）
使用电炉使集热管100上升至800℃，并通过自然冷却来冷却至室温（25℃）的工序作为1个周期，进行10个周期的反复试验，以肉眼观察在进行反复试验之后涂层102是否从主体部101剥离。将涂层102的粘附性的评价结果（有无剥离）示于表1。
（实施例2～7）
作为涂层102的材料，将非晶质无机材料的比例、结晶材料的种类分别设为同表1所示。即，实施例2中，将MnO2、Fe3O4设为30wt%，实施例3中，将MnO2、CuO设为70wt%，实施例4中，将MnO2、Fe3O4设为10wt%，实施例5中，将莫来石设为30wt%，实施例6中，将MnO2、CuO设为90wt%，实施例7中，将Al2O3设为30wt%。使用这些材料来与实施例1相同地进行集热管100的制作。
在此，结晶材料的比例设为从100%去除示于表1的非晶质无机材料的比例的比例，当结晶材料由2种材料而成时，其组成分别设为MnO2：CuO=65wt%：5wt%、MnO2：Fe3O4=65wt%：5wt%。另外，非晶质无机材料使用了与实施例1相同的材料。
在各实施例中，与实施例1相同地测定涂层102的导热率λ、热膨胀系数α、辐射率及厚度。将其结果示于表1。
并且，在各实施例中，变更喷涂浆料的条件来进行涂布工序，以便成为表1所示的涂层厚度。
在各实施例中，与实施例1相同地进行了各自的升温时间的测定及涂层102的粘附性的评价（有无剥离）的评价。
将主体部101及涂层102的组成示于表1。并且，对照其评价结果示于表1。
（比较例1）
除了未在玻璃管上形成涂层之外与实施例1相同地制作玻璃管。
与实施例1相同地进行升温时间的测定。
将其评价结果示于表1。
[表1]
从表1明显看出，实施例1～7中制作的集热管从室温（25℃）到100℃的升温时间为155～205秒，短于比较例1的升温时间250秒。因此，实施例1～7中升温时间较短，能够在短时间内设为所希望的温度。可认为，这是因为实施例1～7的集热管通过涂层而吸热性较好。并且，可认为，实施例1～7的辐射率0.92～0.98高于比较例1的辐射率0.56，因此将实施例1～7的集热管用作太阳能热发电的集热器时，能够从涂层102散热，从而有效地将热量传递至容纳于主体部101的热介质。
比较例1中，升温时间较长至250秒，设定为所希望的温度需要花费时间。并且，可认为由于辐射率较低至0.56，金属管本身的温度变得较高，因此将该集热管用作太阳能热发电的集热器时，导热性较差，无法有效地将热量传递至容纳于金属管内的热介质。
（第2实施方式）
以下，对本发明的一实施方式即第2实施方式进行说明。本实施方式中，对本发明的第1实施方式所涉及的集热管中，集热管100的主体部由金属构成的集热管进行说明。另外，主体部以外的结构与本发明的第1实施方式相同，因此在此以主体部为中心进行说明。
本实施方式中，作为构成集热管100的主体部101的金属，能够使用钢、铁、及铜等金属和镍铬铁合金、哈斯特洛合金、因瓦合金等镍基合金、及不锈钢等合金。这些金属材料导热率较高，因此用作集热管的主体部时，能够加速向被容纳的热介质的热传导速度，能够缩短至预定温度的升温时间。
并且，这些金属材料耐热性较高，因此能够在500～1000℃的温度区域适当地使用。若考虑在聚光型太阳能热发电中的使用，则不到500℃时，不能说是吸收太阳光时的温度充分高，若超过1000℃，则金属材料的耐久性产生问题。
并且，能够通过将这些金属材料设为集热管100的主体部101来将本发明的集热管100设为耐热冲击性、加工性、机械特性等优异的比较廉价的集热管。
另外，这些集热管的厚度优选为0.2～10㎜，更优选0.4～4㎜。
若集热管100的厚度不到0.2㎜，则用作聚光型太阳能热发电的集热管时强度不足，若集热管100的厚度超过10㎜，则金属材料的热容量变得过大，因此已容纳的热介质的升温所需的时间变长。
形成于集热管100的外侧表面的涂层由包含红外线辐射体和无机化合物的红外线黑体涂料组成物构成，该红外线辐射体将过渡元素的氧化物设为主成分，该无机化合物的软化温度为400℃～1000℃，因此成为涂层与集热管100的主体部101的粘附性优异而即使集热管成为高温状态也难以从主体部101剥离的集热管。无机化合物的软化温度不到400℃时，形成涂层102之后若集热管100的主体部101的温度变高，则涂层102变得易流动而变得易脱落，另一方面，若无机化合物的软化温度超过1000℃，则难以熔解涂层来涂布于外侧表面。
另外，构成涂层102的材料中，将过渡金属的氧化物作为主成分的红外线辐射体的热膨胀系数低至8×10-6～9×10-6/℃，软化温度为400～1000℃的无机化合物的热膨胀系数高至8×10-6～25×10-6/℃，因此能够通过对上述红外线辐射体与上述无机化合物的配比进行调整来控制涂层102的热膨胀系数。由金属构成的主体部101例如不锈钢的热膨胀率为1×10-5～18×10-6/℃，因此能够对上述结晶性无机材与上述非晶质无机材的配比进行调整来使涂层102和金属材料构成的主体部101的热膨胀系数接近，并能够提高涂层102与主体部101的粘附力。
涂层的优选热膨胀率根据与构成主体部101的金属材料的组合不同，但是涂层102与集热管100（主体部101的金属材料）的热膨胀率之差优选为1×10-5/℃以下。
本实施方式中，优选在由金属材料构成的集热管100的主体部101的外侧表面形成涂层102之前，进行集热管100的主体部101的表面处理。集热管100的主体部的表面处理为去除主体部上的杂质的工序。表面处理方法并无特别限定，可使用常见的洗涤方法。例如，能够举出在醇溶剂中超声波洗涤的方法，使用酸的洗涤方法等。
并且，优选在集热管100的主体部101的外侧表面形成涂层102之后，烧成主体部101来使涂层102固定于主体部101上。
以下，列举本发明的第2实施方式所涉及的集热管的作用效果。
本实施方式中，除了起到本发明的第1实施方式的（1）～（6）的作用效果之外，起到以下效果。
（7）本实施方式的集热管中，主体部以金属形成，因此能够得到强度较高的集热管。
以下，示出对本发明的第2实施方式进行更具体地公开的实施例，但本发明并不仅限定于这些实施例。
（实施例8～15）
使用由金属材料形成的主体部101，与实施例1～7相同地制作集热管100。并且，除此之外，与实施例1相同地测定涂层102的各种物理性质。另外，与实施例1相同地，进行各自的升温时间的测定及涂层102的粘附性的评价（有无剥离）的评价。
将主体部101及涂层102的组成示于表2。并且，对照其评价结果示于表2。
另外主体部101为SUS430材料，该SUS430材料在室温（25℃）下的导热率（λ）为25W/mK，从室温（25℃）到100℃的范围内测定的热膨胀系数（α）为10.4×10-6/℃，使用了将厚度为2㎜、直径为100㎜的圆筒切断成长度100㎜的材料。
并且，主体部101通过在醇溶剂中超声波洗涤，之后进行喷砂处理来进行将其外侧表面洗净及粗糙化的表面处理工序。
喷砂处理使用#600的SiC磨粒进行10分钟。
在此，对表面处理工序之后的主体部的外侧表面的RzJIS进行测定的结果为1.5μm。
（比较例2）
在使用与实施例8相同的金属材料形成的主体部101上未形成有涂层。使用仅由该主体部101构成的集热管，与实施例1相同地进行升温时间的测定。
将主体部101的组成及评价结果示于表2。
[表2]
从表2明显看出，实施例8～15中制作的集热管的升温时间为155～205秒，短于比较例2的升温时间250秒。可认为，这是因为实施例8～15的集热管通过涂层而吸热性较好。并且，可认为，实施例8～15的辐射率为0.92～0.98，高于比较例2的辐射率0.30，因此将实施例8～15的集热管用作太阳能热发电的集热器时，能够从涂层102散热而有效地将热量传递至容纳于主体部101的热介质。
比较例2中，升温时间较长至250秒，设为所希望的温度需要较长的时间。并且，可认为由于辐射率较底至0.30，金属管本身的温度变得较高，因此将该集热管用作太阳能热发电的集热器时，导热性较差，无法有效地将热量传递至容纳于金属管内的热介质。
（第3实施方式）
以下，对本发明的聚光型太阳能热发电系统的一实施方式即第3实施方式进行说明。
本实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统中，使用有本发明的第1实施方式所涉及的集热管来作为集热器。并且作为聚光型太阳能热发电系统，举例说明槽式聚光型太阳能热发电系统。
图2是示意表示本发明的第3实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统的说明图。图3（a）是用于说明构成图2所示的聚光型太阳能热发电系统的集热器的立体图，图3（b）是图3（a）所示的沿集热器的A-A线的截面图。
图2所示的聚光型太阳能热发电系统200构成为经2个以上反射镜210在集热器220中收集太阳能热，利用该热量以水蒸汽发生器230产生水蒸汽，由此驱动蒸汽涡轮240来进行发电。
本实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统大致区分为使热介质循环的热介质循环区域A、及用于使水蒸汽循环的水蒸汽循环区域B这2个区域。
首先对热介质循环区域A进行说明。
在热介质循环区域A设置有2个以上的反射镜210及集热器220。
如图3（a）、（b）所示，反射镜210为截面形成为大致圆弧状的横长的形状，在纵向（长边方向）及横向配置有2个以上。在长边方向配置的反射镜210由共同的轴（未图示）连结，并调整成相当于太阳光310的反射光311照射在反射面的中央部即配置于焦线上的集热器220。并且，构成为随着太阳在地平线上移动，以跟踪用马达（未图示）使轴旋转来追随太阳的轨道。
如图3（b）所示，集热器220将热介质221容纳于本发明的第1实施方式所涉及的集热管100内。热介质221为吸收太阳光310的热量的导热油（油）。
如图2所示，若通过2个以上的反射镜210聚集太阳光310，且被聚光于集热器220的太阳光的热量被储存，则加热的热介质221通过配管251向再热器292及过热器260供给热量的同时进一步供给于水蒸汽发生器230。
在水蒸汽发生器230中，通过由热介质221供给的热量产生水蒸汽，并进行后述的在水蒸汽循环区域B内的动作。
通过水蒸汽发生器230的热介质221成为温度下降的状态，因此通过设置于配管253的循环泵271再次被供给于集热器220，循环上述处理。如此，热介质221在集热器220与水蒸汽发生器230之间循环。
另外，加热器292用于控制热介质221的白天的温度变动。
再热器292中具备有蓄热器（未图示），如上述将从热介质221供给的热量在蓄热器中进行蓄热。被蓄热的热量，例如使用于日落之后温度降低的热介质221的加热。如此，若热介质221在通过再热器292被加热一定程度的状态下供给于集热器220，则能够迅速地启动日出后在热介质热循环区域A中的动作。
接着对水蒸汽循环区域B进行说明。
如上述，若热量通过被加热的热介质221供给于水蒸汽发生器230，则与热介质221进行热交换的水成为水蒸汽。该水蒸汽为饱和状态，通过配管254供给于过热器260。过热器260中饱和状态的水蒸汽进一步被加热，成为温度更高的过热水蒸汽。过热水蒸汽通过配管255供给于蒸汽涡轮240，并驱动蒸汽涡轮240。由此，发电机280运转而进行发电。
通过蒸汽涡轮240的水蒸汽通过配管256引导至具备冷凝器290的冷却塔291而冷凝之后，通过配管257由循环泵272供给于预热器231及水蒸汽发生器230。并且，根据需要一部分的水通过循环泵273来经由配管258并供给于辅助锅炉410，加热之后，经由配管259供给于蒸汽涡轮240。
辅助锅炉410经蓄热器411连接于上述热介质循环区域A的配管251。通过太阳光变暖的热介质221，其一部分从配管251供给于蓄热器411，过剩的热量以蓄热器411进行储存。将热量供给于蓄热器411的热介质221再次返回到上述热介质循环区域A，并且重复与上述相同的动作。
以蓄热器411储存的热量构成为在日落后、雨天及阴天等时来自热介质循环区域A的水蒸汽的供给会消失，因此在成为这种状态时将热量供给于辅助锅炉410，并经配管259向蒸汽涡轮240供给水蒸汽。
另外，对使用本发明的第1实施方式的集热管的聚光型太阳能热发电系统进行了说明，但是即使使用本发明的第2实施方式的集热管也可得到相同的效果。
以下，列举本发明的第3实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统的作用效果。
（1）本实施方式的聚光型太阳能热发电系统中，本发明的第1实施方式所涉及的集热管用作集热器，因此能够将被照射的太阳光有效地转换成热量，能够有效地进行发电。
（2）以往的槽式太阳能热发电中，热介质被加热至400℃左右，但是本实施方式的聚光型太阳能热发电系统中，由于用使用了本发明的第1实施方式所涉及的集热管的集热器220，因此能够将热介质221加热至500℃左右。
（3）本实施方式的聚光型太阳能热发电系统中，设置有与蓄热器连接的辅助锅炉，因此也可在夜间进行发电。
（4）本实施方式的聚光型太阳能热发电系统中，辅助锅炉能够使用天然气等燃料来产生水蒸汽，因此即使在阴天时等也能够进行发电，且能够稳定地供给电力。
（其他实施方式）
本发明的第1、第2实施方式中，涂层102形成于主体部101的整个外侧表面，但是涂层102至少形成于被照射反射光的主体部101的外侧表面的一部分即可。
主体部101也可为多层结构。作为一例，可举出真空双层管式的主体部。真空双层管式的主体部为双重结构，容纳热介质的内管插入在外侧配置的外管内，外管与内管之间保持真空状态。通过设为真空双层管式，能够抑制蓄热于热介质的热量的散热。
并且，图2所示的聚光型太阳能热发电系统为本发明的第3实施方式所涉及的聚光型太阳能热发电系统的一例，构成发电系统的部件等并不限定于图2所示的系统，可根据需要适当设定。例如，图2所示的聚光型太阳能热发电系统也可将再热器、过热器、蓄热器等设置2个以上。并且，辅助锅炉410不是必须的，循环泵271、272、273的数量、配置位置等也可适当变更。
并且，本发明的第3实施方式中，举例说明了在水蒸汽循环区域B内具有具备蓄热器的辅助锅炉的例子，但是也可设为蓄热器与辅助锅炉被分别设置的结构。蓄热器中的蓄热材料并无特别限定，但例如能够使用砂、熔融盐等。
并且，本发明的第3实施方式中，对槽式的聚光型太阳能热发电系统进行了说明，但本发明的第1、第2实施方式所涉及的集热管也可适用于其他聚光型太阳能热发电系统。作为其他聚光型太阳能热发电系统也可适用于将菲涅尔式、塔式、抛物面/碟式的聚光型太阳能热发电系统、或者槽式的聚光型太阳能热发电系统与火力发电结合的被称作ISCCS（Integrated Solar Combined Cycle System）的发电系统。即，只要为使用反射镜与集热管的聚光型太阳能热发电系统，则也可适用于其他类型的聚光型太阳能热发电系统。
本发明的第3实施方式中，举例说明了将油用作热介质，作为热介质，不仅是油，还可适用水、低粘度的有机溶剂、水蒸汽、空气、或氩等。
符号说明
100-集热管，101-主体部，102-涂层，200-聚光型太阳能热发电系统，210-反射镜，220-集热器，221-热介质，230-水蒸汽发生器，231-预热器，240-蒸汽涡轮，251、252、253、254、255、256、257、258、259-配管，260-过热器，271、272、273-循环泵，280-发电机，290-冷凝器，291-冷却塔，292-再热器，310-太阳光，311-反射光，410-辅助锅炉，A-热介质循环区域，B-水蒸汽循环区域。

Claims (9)

1.一种集热管，其用于聚光型太阳能热发电，在所述聚光型太阳能热发电中，用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，并利用所述热量来进行发电，所述集热管的特征在于，其具有：
主体部，容纳热介质；和
涂层，形成于该主体部的外侧表面，且在室温下，波长1～15μm中的辐射率为0.70～0.98，
所述涂层由包含红外线辐射体和无机化合物的红外线黑体涂料组成物构成，该红外线辐射体以过渡元素的氧化物作为主成分，该无机化合物的软化温度为400℃～1000℃。
2.根据权利要求1所述的集热管，其中，
所述涂层的厚度为0.2～50μm。
3.根据权利要求1或2所述的集热管，其中，
所述涂层形成于所述主体部的整个外侧表面。
4.根据权利要求1或2所述的集热管，其中，
所述过渡元素的氧化物为选自二氧化锰、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜及氧化铬的至少1种，
所述无机化合物为由选自铝硅酸玻璃、钾铅玻璃、钠铅玻璃、钠锌玻璃、钠钡玻璃、钡玻璃、硼玻璃、锶玻璃，高铅玻璃及钾钠铅玻璃的至少1种构成的低熔点高膨胀玻璃。
5.根据权利要求1或2所述的集热管，其中，
所述涂层的导热率为0.1～2.8W/mK。
6.根据权利要求1或2所述的集热管，其中，
所述涂层与所述集热管的主体部的热膨胀率之差为1×10-5/℃以下。
7.根据权利要求1或2所述的集热管，其中，
所述集热管的主体部为玻璃管。
8.一种集热器，其用于聚光型太阳能热发电，在所述聚光型太阳能热发电中，用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，并利用所述热量来进行发电，所述集热器的特征在于，
所述集热器具备集热管和容纳于所述集热管的热介质，
所述集热管为权利要求1～7中任一项所述的集热管。
9.一种聚光型太阳能热发电系统，其中，用反射镜来聚集太阳光，用具备集热管的集热器将聚集的光转换为热量，利用所述热量来产生水蒸汽，并通过所述水蒸汽驱动蒸汽涡轮而进行发电，该聚光型太阳能热发电系统的特征在于，
所述集热器为权利要求8所述的集热器。
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