JP2014521917A - 太陽熱収集器レシーバ管のための改善 - Google Patents

Abstract

本発明は、実質的トロイダル形状を有するゲッターシステムをレシーバ管内で使用することによる太陽熱収集器レシーバ管のための改善に関する。

Description

本発明は、太陽熱収集器レシーバ管のための改善に関し、詳細には、互いの間で直列に接続されたレシーバ管を用いる、プラントでの水素量を制御するためのゲッターシステムに関する。

太陽熱収集器は、ますます重要性を増す代替エネルギー源になっている。これらの収集器に関する問題の１つは、低レベルであってさえも、水素の存在に関係している。実際のところ、太陽熱収集器レシーバ管では、水素の存在は、熱除去流体が流れる管状中心体からレシーバ管の外側の方へ向かう熱伝導率を増加させ、それによってその効率を徐々に減少させるので、有害である。透熱性オイルを使用するレシーバ管などの、いくつかのタイプのレシーバ管では、中心体を流れる流体は、高い温度で分解して水素を発生させる傾向があるので、水素の存在に関係する問題は、特に関連性がある。

また、より高い温度で熱を除去するために別の種類の流体を用いる新しい世代のレシーバ管でも、そのような温度では、レシーバ金属部品からのより高い水素放出があるので、水素の存在、およびその結果として起こるデバイス特性の劣化に関係する問題は、特に関連性がある。

太陽熱収集器レシーバ管内部での追加の問題はまた、ゲッター材料の正しい位置決めおよびその収容のために用いられる手段、すなわちゲッターシステムならびにゲッターシステムが太陽熱収集器レシーバ管のその他の構成要素とどのように相互作用するかということに関連している。

特に、レシーバ管動作温度およびゲッターシステム内のゲッター材料温度に関係する３つの異なる問題をはらんだ側面がある。

１つの側面では、作動条件でのゲッター材料温度は、より高い温度では、水素を吸収するためのシステム容量に著しい悪化を与えるので、過度に高くすべきでなく、他方では、より低い温度では、Ｎ_２、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２および炭化水素などの、システムに存在する他のガスを除去するためのゲッターシステム容量の劣化があるので、理想的には２００〜４００℃の間で構成される。実際、水素が、レシーバ管にとって最も有害なガス種であるけれども、他のガス種の蓄積もまた、レシーバ管の漸進的衰退を引き起こす。

第２の側面では、温度はまた、太陽熱収集器レシーバ管の調整および脱ガス段階の間にも非常に重要な役割を果たす。この場合、最も一般的な脱ガス方法の１つは、電流フローを介した内部電気抵抗またはオーブン加熱を用いるレシーバ管加熱を想定しており、最大温度は、レシーバ管のタイプ（透熱性オイルまたは融解塩）およびガラス−金属接合部の熱機械抵抗の両方に依存する。この段階の間に、ゲッターシステムの活性化もまたあることが基本であり、そのことは結果的に、その中に含有される材料を３００℃よりも高い温度に至らせるというように考えるべきである。

２つの前述の側面に関して関連性がより少ないが、レシーバ管内部でのゲッターシステムの機能性に大きな影響を及ぼす能力がある第３の側面は、太陽熱収集器プラントが、直列に接続された複数の要素の使用を想定しているということに関係している。特に、典型的なプラントでは、直列に接続された１００〜１５０のレシーバ管があり、各レシーバ管は、約４メートルの長さを有する。エレメントの数は、直列に接続すべき要素の数への制限をも決定するそれらの地理的な位置などの様々なパラメータに応じて著しく変化する可能性がある。実際のところ、熱除去流体は、前の要素では比較的低温であるが、その温度は、最終の要素に至るまで徐々に上昇し、最高温度に達した流体は、その最終の要素から出て熱交換器に入る。したがって、プラントでの要素の最適数は、効率の良い熱交換を達成するのに十分に高いが、例えば熱除去流体を過度温度に至らせて、その劣化を引き起こすことによってシステムの構造的完全性を危うくすることを避けるために過度に高くない温度を得るためのバランスによって決定され、オイルの場合の最大温度は約４００℃であり、一方塩の場合は約５５０℃である。より高い温度はまた、出口のすぐ近くの要素内部の真空条件を急速に低下させることになる過度のガス放出をもたらすことにもなる。この関連で、当技術分野では、効果的な熱絶縁を確実にするために必要とされる典型的な真空レベルは、１０^−４ｍｂａｒ以下である。

温度に関係する問題および制約は、レシーバ管のタイプによって異なることもあるいくつかの具体的解決策を必要とする。より具体的には、下記では、溶融塩を使用する管などの、４５０℃よりも高い温度に達することもあるそれらの管は、高い動作温度のレシーバ管と称され、一方冷却流体として透熱性オイルを使用するレシーバ管などの、動作温度が４５０℃を超えない管は、中程度の動作温度で作動するレシーバ管と称される。

したがって、理想的には、この問題を克服する能力がある解決策は、プラントの全体的効率を改善することになるので、ゲッターシステムは、プラントを構成する順序でのレシーバ管の位置に応じてわずかに異なる方法でレシーバ管と相互作用するはずである。

当技術分野で既知の解決策は、これらの側面のすべてに同時に対処する能力がない。例えば、特許文献１は、ゲッター材料ピルを含有するスレッジの形のゲッターシステムを示し、スレッジの技術的機能は、太陽放射および最高温度にある収集器の部分からゲッター材料を遮蔽することであるので、それ故に材料の過度温度に関係する側面に焦点を合わせるだけである。

同様の問題はまた、入射する集光太陽放射からゲッター材料を遮蔽することがその目的である、様々な形状および解決策を述べる、特許文献２でもタグ付けされる。

米国特許第６，８３２，６０８号明細書 国際特許出願２０１１／０３９２８１号パンフレット 国際特許出願２０１０／１４４９３０号パンフレット 米国特許第３，２０３，９０１号明細書 米国特許第４，３０６，８８７号明細書 英国特許第２，０７７，４８７号明細書 米国特許第５，９６１，７５０号明細書 国際特許出願２００７／１４８３６２号パンフレット 国際特許出願２００７／０９９５７５号パンフレット 国際特許出願２０１０／１０５９４５号パンフレット

本発明の目的は、太陽熱収集器レシーバ管でのゲッター材料の正しい温度に関係する問題点に対処する能力がある解決策を使って、既知の技術になお存在する問題を克服することである。前記目的は、熱除去流体が流れる中心管状要素と、外被として働く外部管状要素と、これら２つの管状要素の異なる熱膨張の補償のための、可変長を有する要素と、ゲッター材料の圧縮円柱状ピルを収容する容器を含むゲッターシステムと、を有する太陽熱収集器レシーバ管であって、容器が、実質的にトロイダル形状を有し、前記容器が中心管状要素の周りに配置され、容器の横断面が、１．０５＊ｉ〜１．２＊ｉで構成される幅を有し、ここでｉが、ゲッター材料ピルの横架高（ｅｎｃｕｍｂｒａｎｃｅ）を表すことを特徴とする、太陽熱収集器レシーバ管を使って達成される。

横架高を使って、トロイダル容器の横断面の幅に関するゲッター材料ピルの架高、すなわち容器横断面での円柱状ゲッター材料ピルの全体的横寸法が、意図される。

本発明は、次の図の助けを得てさらに例示されることになる。

本発明によるレシーバ管のためのゲッターシステムの上からの眺めの概略図を示す図である。 図１の横断面ＩＩ−ＩＩを示す図である。 図１で示されるゲッターシステムの代替実施形態を示す図である。 代替ゲッター材料ピル配置による図２の実施形態の横断面図を示す図である。 代替ゲッター材料ピル配置による図２の実施形態の横断面図を示す図である。 本発明によるレシーバ管でのゲッターシステムのための中心管状要素への固着手段の異なる実施形態を示す図である。 本発明によるレシーバ管でのゲッターシステムのための中心管状要素への固着手段の異なる実施形態を示す図である。 さらなる固着手段実施形態の異なる設置を示す図である。 さらなる固着手段実施形態の異なる設置を示す図である。 ゲッターシステム内部で使用するための弾性手段のいくつかの可能な実施形態を示す図である。 ゲッター材料ピルと接触する弾性手段を備えるゲッターシステムを示す図である。 本発明によるゲッターシステムの好ましい代替実施形態を示す図である。

図では、要素の寸法および寸法比は、閉じ込めネットのメッシュのサイズまたは圧縮ゲッター材料粉末のピルを特別にかつ非排他的に参照して、本発明の理解を改善するために変更されることもあり得る。さらに、例えば閉じ込めネットのためのはんだ付け点または拘束部などの、オプションとして存在する要素、ならびにレシーバ管の構成要素は、本発明の理解に必須ではないので、描写されていない。

太陽熱収集器レシーバ管などの場合に、特に密封デバイスの内部容積からの水素除去のために使用されるときに、圧縮粉末からなるピルの形で使用されるゲッター材料に関して存在する問題の１つは、水素化物の形成に起因するピル構造物の脆化現象と同時に起こるかなりの水素レベルの吸収の結果としての膨張現象に関係している。これらの現象の発生および強さは、ガス負荷によって決定されるので、先験的に容易に予測できない。観察される問題は、ゲッター材料ピル容量が使い尽くされる前でさえ、上述の現象が、漸進的ピル分解をもたらし、ゲッター材料粉末の発生が結果として起こることである。

太陽熱収集器レシーバ管で用いられるゲッターシステムのいくつかは、粉末を保持するための手段を想定するが、これらの手段は典型的には、例えばそれらの収容支持物中のピル位置決めの結果として、分離した粉末のわずかを保持するように寸法を決められる。そのような手段は、ピル分解の結果として過度の粉末発生があるときは効率的でない。特にネット構造物が使用されるときは、もしメッシュが、ピル構造物から分離することもあるすべての粉末粒度分布を保持するのに十分に緻密であるならば、メッシュは、目詰まり現象（英語用語ｃｌｏｇｇｉｎｇで知られている）を受け、それ故にその中に存在するゲッター材料容量の消耗の前にガスを除去するためのゲッターシステム容量を危うくする。反対に、もしメッシュが、最大粒度分布を有する粉末だけを保持するように寸法を決められるならば、より微細な粉末は、容器内部に分散することになり、それ故に異なる種類の問題を生じさせ、その問題の中でも、外部管状要素の内部表面の透明性損失が、最も明らかでかつ有害である。

後者の種類の解決策は、粉末閉じ込めの問題に対処するが、粉末発生を避けるための方法に対処しない特許文献３で述べられ、この特許出願の主要な好ましい実施形態では、ゲッター材料が粉末の形で使用されることを考慮する。同様の考察はまた、前述の特許文献２にも当てはまり、それもまた、トロイダル形状を有する容器の使用から生じる可能性および利点を述べておらず、または開示していない。

本発明者らは、既知の技術とは異なり、実質的トロイダル形状を有する支持物を有するゲッターシステムの使用が、様々な利点、特に太陽熱収集器でのより容易な取付け、その固定に関して前記形状によって提供されるより高い柔軟性およびゲッターシステムの最小構造変化を採用することによって同じ解決策を異なるタイプのレシーバ管（溶融塩または透熱性オイル）に適合させる可能性を提供することを決定した。

さらに、実質的トロイダル形状を有するゲッターシステムはまた、製造プロセス中に見られる欠陥のために、レシーバ管の廃棄または再処理の必要性に関係する二次的利点も示す。実際どちらの場合も、ゲッターシステムを再生することが必要である。既知の技術に従って作られる、すなわち直線的形状を有し（例えばスレッジ）、中心管にはんだ付けされる標準的なゲッターシステムは、レシーバ管から取り外している間にその構造または機能特性を完全な状態に保つことによって再生することは困難である。この既知のシステムは、使い尽くされたレシーバ管の廃棄作業中に、環境影響および安全性のために適切な吸引システムを用いて収集する必要があるゲッター材料粉末の発生をもたらす。他方で、レシーバ管再処理の場合には、ゲッターシステムへの不可逆的損傷およびすべての場合における粉末発生現象という両方のリスクがあるが、この粉末発生現象は、使い尽くされた管の場合に比べて顕著ではない。実質的トロイダル形状を有するシステムは代わりに、それを損傷することなくゲッターシステムを再生することを可能にし、そのシステムは、使い尽くされた管の場合にはより容易に廃棄でき、または再処理すべき管の場合にはより容易に再使用できる。

さらに、下記で述べるように、実質的トロイダル形状は、ゲッターシステム内部における正しいゲッター材料温度の問題により効率的に対処することを可能にする。

本発明によるゲッター材料支持物のための第１の実施形態は、図１では上から見た概略図で示され、図２では中心線ＩＩ−ＩＩに沿った横断面で示される。ゲッターシステム１０の金属製容器は、実質的にトロイダル形状を有し、その底部１１上にゲッター材料ピル１２、１２’、１２”が配置される。底部１１は固体であり、トロイド高さを規定する部品、すなわち容器の内壁１３および外壁１４も同様に固体であり、この容器は、適切な閉じ込め手段１５によって上部を閉じられ、その閉じ込め手段１５は、図１および図２で示すものなどの最も一般的な場合には、おそらくはゲッター材料のピルから分離することもあり得る粉末を含有するための金属製ネットを含む。前記金属製ネットは、典型的には開口が０．０５〜０．２ｍｍに構成された穴を有する。図２の横断面は、容器が、対１２、２２および１２’、２２’で示される、より多くのピルの重なった列を収容する可能性を示す。

丸穴の場合、前に与えられた値は、それらの直径を指し、さもなければネット開口の最大寸法を指す。

等価な代替実施形態は、閉じ込め手段として閉じた金属製ストリップを想定しており、この金属製ストリップはその中に金属製ネットまたは同等に多孔質隔膜が存在する開口を有するか、または金属製ストリップが完全に閉じているが、その幅が、底部１１の幅によってまたは同等に壁１３と１４との間の距離によって規定されるトロイド冠に関してより広い。後者のタイプの実現は、図３において中心線ＩＩ−ＩＩに関する横断面図の概略図によって示される。この場合、容器の周囲に並んで走るスリット１６が、閉じ込め手段１７と容器の１つの壁、より具体的には内壁１３との間に配置される。スリット１６の幅は０．０５〜０．２ｍｍで構成され、ピルから分離するゲッター材料粉末を保持し、それと同時にゲッター材料がレシーバ管の内部空気から、特に水素に関するガス種を除去することを可能にする。

ゲッターシステムの機能を損なわないためには、ゲッター材料ピルは、過度に粉末分率を失わないことが必要であり、その結果本発明で述べる解決策は、ゲッター材料のピルを収容する、実質的にトロイダル形状を有するゲッターシステムを含有する太陽熱収集器レシーバ管を基本的に用いることによって、粉末の形成をできるだけ遅くすることを可能にし、トロイダル容器横断面の幅（すなわち、図１〜図３で例として前に示されたように、側壁１３と１４との間の距離）は、すなわちトロイド冠幅という意味で、ゲッター材料ピルの横架高よりもわずかに広い。特に、容器の横断面幅は、１．０５＊ｉ〜１．２＊ｉで構成され、ここでｉは、（その際に、より多くの並んだ列を有する可能性を考慮に入れた）ゲッター材料ピルの全体的横架高を表す。容器の過度に狭い横断面は、それらの膨張の結果としてピル構造物に応力をもたらすことになり、一方で過度に広い横断面は、容器の必要以上の架高およびゲッターシステムの出荷または太陽熱収集器への設置の間に容器壁に当たることによってピルが砕ける可能性をもたらすことになり、それ故に粉末発生ならびに粉末源の数の増加の両方を引き起こす。

このような幅値の決定は、「新鮮な」ゲッターシステム、すなわち新たに活性化されたシステムまたは有意のＨ_２負荷にまださらされていないシステムでは容易に観察できない現象を考慮に入れるべきであるので、はるかに簡単でない。そのような現象は代わりに、粒子損失および少なくとも１０年であるべきデバイスの予想寿命に関するその応用の具体的要件をも考慮すると、システムがかなりの量の水素を吸収した後にのみ観察できる。

基本的にピルを容器内に配置するための３つの可能性がある。第１の方法は、図１に描写され、その図ではピルは、容器の底部１１上に水平に置かれる、すなわちゲッター材料（円柱状）ピルの軸は、トロイダル容器の軸に実質的に平行である。この場合、すべてのピルが同じ直径を有すると仮定すると、横架高ｉは、ゲッター材料ピル１２、１２’、１２”の直径ｄと実質的に一致する。

前に述べたように、この場合、ゲッター材料ピルのより多くの列を重ねて配置することもまた可能であり、例えば図２で示される例では、重なったピルの２つの層が存在し、第１の層はピル１２、１２’を含み、第２の層は、ピル２２、２２’を含む。

特に、図１および図２で示すように、容器を閉じる上部１５は完全でなく、したがってより小さい力を膨らんだピルに及ぼすけれども、水素吸着に起因する制御されない粉末発生の同じ現象を同様にもたらす可能性もあり、その結果容器高さもまた、円柱状ピルの高さｈおよび重なったピル層の数ｎに従って決定されることが望ましい。特に、容器高さは有利には、ｎ＊ｈ＊１．０５〜ｎ＊ｈ＊１．２で構成される。

図４は、本発明によるトロイダル容器２０の横断面図を示すが、その図では、円柱状ピル２２、２２’は垂直に配置され、それらの軸は容器軸に実質的に直角であり、容器軸と交差しない。

この種の配置では、すべてのピルが同じ直径ｄを有する場合には、横架高ｉは、ゲッター材料ピルの直径によって与えられる。この場合、好ましい実施形態は、１．０５＊ｄ〜１．２＊ｄで構成される高さを有する容器を想定する。

図４は、穴あきメッシュを用いる閉鎖物２５を示すが、機能的観点から完全に同等である、容器のための異なる閉鎖要素を採用することも可能であり（すなわち閉鎖要素は、除去すべきガスのゲッター材料への接近および粉末保持作用を可能にし）、限定されない例としては、図３で示される類型（ｔｙｐｏｌｏｇｙ）、すなわちゲッターシステムのトロイダル容器エッジに並んで走るスリット１６を残す完全なストリップ１７がある。

同様に図５は、垂直に配置されたゲッター材料ピル３２、３３の列を含む、上述の種類の容器３０を示し、ゲッター材料ピル３２、３３の軸は容器の軸に実質的に直角であるが、この場合にはピルの軸は容器の軸と交差する。この配置では、横架高ｉは、ピルが同じ高さｈを有する場合には、容器の側壁間で一列に並んだ層状のピルの数を乗じた高さｈによって与えられる。

透熱性オイルを使用するレシーバ管の場合に特に有用な、さらなる好ましい実施形態では、容器は異なる放射率εを示す少なくとも２つの異なる材料でできた部品によって形成される。特に容器は、ε≧０．８を意味する高放射率を有する材料とともに、ε≦０．２を意味する低放射率を有する材料でできており、低放射率材料は、最低温度にあるレシーバ管の領域に面する容器の部品または構成要素、すなわち例えば図１を考慮すると、外壁１４などの、中心管に面しないそれらの部品を作るために用いられる。同じ理由のため、内壁１３は有利には高放射率材料で作られる。しかしながら、この種の解決策は有利には、またこの場合も、その一部が外部管状要素に面するゲッター材料ピルを含有するスレッジ部分のために低放射率材料を使用することによって、特許文献１で述べられるレシーバ管などの、異なる形状を有する太陽熱収集器レシーバ管のためにまた使用されることもあり得る。

ゲッターシステムをレシーバ管内に締結するための異なる可能性があり、その中でも特に有利なのは、容器を中心管に拘束するための弾性固着手段が設けられた実質的にトロイダル状の金属構造物の使用である。

効果的な締結を有するためには、固着手段が少なくとも３つ必要であり、好ましくは負荷を中心管上により良く分配するために互いの間で等間隔である。さらに、前記固着手段は好ましくは柔軟性を有する、すなわち容器をレシーバ管の中心管状要素に拘束するように変形する能力がある。柔軟性という用語は、弾性要素、すなわちもし容器が中心管状要素から取り外されるならばそれらの形状に戻る能力がある要素、ならびに取付け作業の結果として不可逆的に変形される要素の両方を意味する。

２つの可能な実施形態は、図６および図７に示される。図６は、垂直に配置されたゲッター材料ピル３１２、３１２’を収容する、本発明によるゲッターシステム３１０の横断面図を示す。フックの形の弾性固着手段３１３、３１３’、３１３”は、容器３１０の底部３１１に固定される。図６の実施形態に従って作られるゲッターシステムは４つの固着点を有し、そのうちの３つが図に示されている。

完全に等価な代替実施形態が図７に示され、その図ではゲッターシステム３２０の底部３２１は８つの固着手段を有し、そのうちの５つ３２３、３２３’、３２３”、３２３”’、３２３”’が、図で変形可能な金属製ストリップの形で示されている。

固着手段を容器に固定するための好ましい方法は、実用上および効率上の理由のため、はんだ付けによる。

特に有利な代替解決策は、図８Ａおよび図８Ｂで描写されるものであり、その場合ゲッターシステム４０は水平に配置された２つのゲッター材料ピル層４１、４１’、４２、４２’を含有する（これは、ピルが垂直に配置される場合と完全に等価である）。容器の穴あきカバー４３は、内部に向かって延び、複数の金属製フィン４４、４４’、４４^ｎを画定する実質的に放射状の切れ目を提示する。この場合、曲げられないすべてのフィンは、図８ｂで示されるように、中心管状要素への固着手段となり、図８ｂでは、曲げられないフィン４５、４５’、４５”がレシーバ管の中心管状要素へのトロイダルゲッターシステムの固着手段になる。

特定の実施形態では、前記固着手段は、良好な熱伝導率、すなわち５０Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率を提示する。この種の解決策は、冷却流体として透熱性オイルを使用するレシーバ管などの、中程度の動作温度での太陽熱収集器レシーバ管が用いられるときに特に有利である。

反対の実施形態は代わりに、低熱伝導率、すなわち２０Ｗ／ｍ℃以下の熱伝導率を有する固着手段の使用を想定する。この種の解決策は、溶融塩レシーバ管などの、高い動作温度での太陽熱収集器レシーバ管で有利である。

ゲッターシステムの実質的トロイダル容器には、その固定を改善するために追加の固着手段が設けられてもよく、その手段は、例えばプラントのレシーバ管の設置および取付け段階の間に有用であることが強調されなければならない。これらの追加の固着手段は、典型的には外部管状要素と整合することによって、または異なる熱膨張の補償のための可変長要素を使って、ゲッターシステム容器を中心管状要素に関して異なる要素に拘束する。

本発明によるシステムのさらなる改善は、ゲッター材料ピルと直接接触する、容器内部の１つまたは複数の弾性要素の有利な使用を想定する。

これらの弾性要素の主な機能は、ピルを互いに押し付けることによって圧縮力をピルに及ぼすことである。このことは、前に述べたように、それらの寸法に関してわずかに大きい実質的にトロイダル状の容器に収容されるピルが、弾性要素によって及ぼされる圧縮力によって拘束されることを確実にする。

さらに、弾性要素は、容器内にゲッター材料のない領域を作り出す。したがって、そのような弾性要素は、それらの圧縮のおかげで、水素吸着に起因するゲッター材料ピルの容積増加を補償することを可能にし、それ故にピル内部応力の結果としての粉末発生現象をさらに低減する。弾性要素が及ぼす力は有利には、容器内でのゲッター材料ピルの良好な密着作用を確実にし、それと同時にそれらの圧縮のおかげで、Ｈ_２吸着に起因するゲッター材料ピルの容積膨張を補償するために、５０〜１５０Ｎで構成される。過度の圧縮はピルの破損をもたらすことになるので、そのような弾性力値の決定はさらに極度に臨界的であり、その決定は、水素吸着に起因する脆化の結果としてピル抵抗が時間とともに変化することを考慮すべきであるので、はるかに容易でない。

弾性要素はまた、優先的粉末発生点を避けるために、ピルとの接触領域においてエッジも含むべきでなく、その結果弾性要素は好ましくは、平坦または丸みを帯びているべきである。この特性は、下記では分散接触と呼ばれることになる。図９は、本発明による太陽熱収集器レシーバ管のゲッターシステムで用いるのに適した弾性要素のいくつかの例５１、５２、５３、５４を示す。ゲッター材料ピルと接触させなければならない部分５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２が、ピル表面との分散接触を達成するように、平坦または丸みを帯びていることが観察できる。

図１０は、図８Ｂで描写されるゲッターシステムに似たゲッターシステム６０を示し、弾性要素６１、６１’、６１”は容器内部に存在する。

明らかに、この種の解決策は、前に述べた実質的にトロイダル形状を有する可能なゲッターシステムのいずれにも適用できる。例えば、ゲッター材料ピルは、２つの重なった列の上に水平に位置決めされるよりはむしろ垂直に位置決めされる可能性もあり、それで固着手段は別法として、図６および図７で示される要素３１３または３２３に似たフックであってもよく、同様に特定の実施形態は、できるだけ分散される力を中心管状要素に及ぼす固着手段を有するために、容器の底部に締結されたフックまたは弾性固着要素およびそのカバー上のフィンの両方の存在を予測する。

弾性要素はまた、容器の一部をゲッター材料のない状態に保つために使用される可能性もあり、その場合にはこれらの要素の末端部だけが、前に述べた幾何学的特性（分散接触）および弾性特性を示すことが、必要とされる。

弾性要素が、容器の一部をゲッター材料のない状態に保つために使用されるときは、ゲッター材料は、利用できる容積の４０％から８０％を占めることが有用である。

最後に、特に有利なこともある最終実施形態は、図１１で示される実施形態である。この場合、ゲッターシステム１１０は垂直に配置され、底部１１１上に置かれた一連のゲッターピル１１２、１１２’を収容する。ゲッターシステムの上部は、穴あきカバー１１３によって作られる。底部１１１は、一連のフィン１１４、１１４’、１１４”を提示し、そのうちのいくつかは、太陽熱レシーバの特定のタイプおよび構造に従って、固着手段ならびにそれらの熱伝導率のおかげでゲッター材料の温度を上昇させるための手段になるように曲げられてもよくまたはそのままに残されてもよい。

最後の態様では、本発明は、実質的にセミトロイダル形状を有し、互いに結合された２つの要素から成る容器を含む太陽熱収集器レシーバ管に固有である。２つのセミトロイドを結合するための最も有用な方法は、それらの端部に位置決めされた弾性手段、例えばばねを通じてである。このシステムは、また設置の容易さのおかげで特に有利でもあるが、例えばセミトロイド端部のはんだ付けなどの、他の解決策が、実用性は少ないが、用いられてもよい。この種の解決策は、レシーバ管内のゲッターシステムの設置手順を簡略化する。

レシーバ管内のゲッターシステムの設置手順の簡略化もまた目的とする、さらなる実施形態は、少なくとも１つの点で中断される、実質的トロイダル形状を有する容器の使用を予測する、すなわち、容器はそれ自体を覆って閉じられないが、互いに面する少なくとも２つの閉じた端部を提示する。前記容器は、良好な弾性的性質を有する金属材料で作られ、閉じた容器端部に弾性引張りシステムを有する。

最後に、ゲッター材料に関連することについては、高温で用いられるときもまた良好な水素吸着特性を有するゲッター材料が、好ましい。このため、好ましいゲッター材料は、例えば特許文献４（Ｚｒ−Ａｌ合金）、特許文献５（Ｚｒ−Ｆｅ合金）、特許文献６（Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ合金）、特許文献７（Ｚｒ−Ｃｏ−希土類合金）で述べられるゲッター材料である。特に高温での水素の吸着については、特許文献８および特許文献９、ならびにまた特許文献１０でも述べられるなどの、イットリウムに基づく合金の使用もまた、知られている。これらは、好ましいゲッター合金であるが、水素のための任意のゲッター材料が、本明細書で述べられる本発明の概念とともに用いられてもよい。

１０ ゲッターシステム
１１ 底部
１２ ゲッター材料ピル
１２’ ゲッター材料ピル
１２” ゲッター材料ピル
１３ 内壁
１４ 外壁
１５ 閉じ込め手段、上部部品
１６ スリット
１７ 閉じ込め手段、完全なストリップ
２０ トロイダル容器
２２ ゲッター材料ピル
２２’ ゲッター材料ピル
２５ 閉鎖物
３０ 容器
３２ ゲッター材料ピル
３３ ゲッター材料ピル
４０ ゲッターシステム
４１ ゲッター材料ピル層
４１’ ゲッター材料ピル層
４２ ゲッター材料ピル層
４２’ ゲッター材料ピル層
４３ カバー
４４ フィン
４４’ フィン
４４^ｎ フィン
４５ フィン
４５’ フィン
４５” フィン
５１ 弾性要素
５２ 弾性要素
５３ 弾性要素
５４ 弾性要素
６０ ゲッターシステム
６１ 弾性要素
６１’ 弾性要素
６１” 弾性要素
１１０ ゲッターシステム
１１１ 底部
１１２ ゲッターピル
１１２’ ゲッターピル
１１３ カバー
１１４ フィン
１１４’ フィン
１１４” フィン
３１０ ゲッターシステム、容器
３１１ 底部
３１２ ゲッター材料ピル
３１２” ゲッター材料ピル
３１３ 弾性固着手段
３１３’ 弾性固着手段
３１３” 弾性固着手段
３２０ ゲッターシステム
３２１ 底部
３２３ 固着手段
３２３’ 固着手段
３２３” 固着手段
３２３”’ 固着手段
３２３”” 固着手段
５１１ ゲッター材料ピルと接触する部分
５１２ ゲッター材料ピルと接触する部分
５２１ ゲッター材料ピルと接触する部分
５２２ ゲッター材料ピルと接触する部分
５３１ ゲッター材料ピルと接触する部分
５３２ ゲッター材料ピルと接触する部分
５４１ ゲッター材料ピルと接触する部分
５４２ ゲッター材料ピルと接触する部分

Claims (21)

1. 外部管状要素の中に配置される少なくとも１つの中心管状要素と、
   前記２つの管状要素の異なる熱膨張を補償するための、可変長を有する少なくとも１つの要素と、
   ゲッター材料の圧縮粉末からなる円柱状ピル（１２、１２’、１２”、２２、２２’、３２、３３、３１２、３１２’、３２２、３２２’、４１、４１’、４２、４２’、１１２、１１２’）を収容する容器を含む少なくとも１つのゲッターシステム（１０、２０、３０、３１０、３２０、４０、６０、１１０）と、
   を備える太陽熱収集器レシーバ管であって、
   前記容器が、略トロイダル形状であり、前記中心管状要素の周りに配置され、前記容器の横断面が、１．０５＊ｉ〜１．２＊ｉの幅を有し、ここでｉが、前記円柱状ゲッター材料ピルの全体的横寸法であることを特徴とする、レシーバ管。
2. 前記円柱状ゲッター材料ピルは、それらの軸が前記容器の軸に略垂直な状態で配置され、前記容器の高さは、１．０５＊ｄ〜１．２＊ｄであり、ここでｄは、前記円柱状ゲッター材料ピルの全体的横寸法を表す、請求項１に記載のレシーバ管。
3. 前記円柱状ゲッター材料ピルは、それらの軸が前記容器の軸に略平行な状態で配置される、請求項１に記載のレシーバ管。
4. 前記容器の高さは、ｎ＊ｈ＊１．０５〜ｎ＊ｈ＊１．２であり、ここでｈは、前記円柱状ゲッター材料ピルの高さであり、ｎは、積み重ねられるピルの層数である、請求項１に記載のレシーバ管。
5. 前記容器の上部（１５、４３、１１３）は、金属製メッシュ、多孔質隔膜および／または穴あきシートから選択される少なくとも１つの穴あき要素を含み、該穴あき要素の穴は、開口が０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍである、請求項１に記載のレシーバ管。
6. 前記容器の上部は、０．０５〜０．２ｍｍの幅を有するスリット（１６）を形成する閉じた金属製部品（１７）を含む、請求項１に記載のレシーバ管。
7. 前記容器は、０．２以下の放射率を有する材料でできた部分および０．８以上の放射率を有する材料でできた部分を含み、前記より低い放射率を有する前記部分は、最低温度にある前記レシーバ管の領域によって配置される、請求項１に記載のレシーバ管。
8. 前記より低い放射率を有する前記部分は、前記容器の外壁（１４）を含みかつ／または前記より高い放射率を有する前記部分は、前記容器の内壁（１３）を含む、請求項７に記載のレシーバ管。
9. 前記容器は、前記容器を前記中心管状要素の少なくとも３つの点に固定するための固着手段（３１３、３１３’、３１３”、３２３、３２３’、３２３”、３２３”’、３２３””、４５、４５’、４５”）が設けられる、請求項１に記載のレシーバ管。
10. 前記固着手段は、基本的に等間隔である、請求項９に記載のレシーバ管。
11. 前記固着手段は、柔軟である、請求項９に記載のレシーバ管。
12. 前記固着手段（４５、４５’、４５”、１１４、１１４’、１１４”）は、金属製フィン（４４、４４’、…、４４^ｎ）を曲げることによって得られる、請求項９に記載のレシーバ管。
13. 前記レシーバ管の動作温度は、４５０℃以下であり、前記固着手段は、５０Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率を有する、請求項９に記載のレシーバ管。
14. 前記レシーバ管の動作温度は、４５０℃よりも高く、前記固着手段は、２０Ｗ／ｍ℃以下の熱伝導率を有する、請求項９に記載のレシーバ管。
15. 前記容器には、前記容器を前記レシーバ管の他の構成要素にも拘束するための追加の固着手段が設けられる、請求項９に記載のレシーバ管。
16. 前記構成要素は、前記外部管状要素および／または前記可変長を有する要素を含む、請求項１５に記載のレシーバ管。
17. 前記容器は、前記円柱状ゲッター材料ピルと接触する１つまたは複数の弾性要素（５１、５２、５３、５４）を含み、前記弾性要素は、前記円柱状ゲッター材料ピルの表面との分散接触（５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２）を与える、請求項１に記載のレシーバ管。
18. 前記容器の内部容積の４０〜８０％は、ゲッター材料を欠いており、前記弾性手段は、ゲッター材料を欠いている部分を決定する、請求項１７に記載のレシーバ管。
19. 前記容器は、略セミトロイダル形状を有する２つの相互に結合した要素を含む、請求項１に記載のレシーバ管。
20. 前記結合は、前記略セミトロイダル形状の要素の端部に置かれた弾性手段によってなされる、請求項１９に記載のレシーバ管。
21. 前記容器は、少なくとも１つの点で遮断され、互いに面する少なくとも２つの閉じた端部を有し、弾性けん引システムが、前記容器の前記閉じた端部に配置される、請求項１に記載のレシーバ管。

Images