JP2016217546A - 太陽熱集熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】集熱効果の高い太陽熱集熱装置の提供。
【解決手段】一軸太陽追尾型の反射ミラー群20からの反射光を受光して集熱する第１集熱管11と、一軸太陽追尾型の反射ミラー群20と二軸太陽追尾型反射ミラー群30、40からの反射光を受光して集熱する第２集熱管12を有している。第２集熱管12は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管よりも大きく、第１集熱管のみを使用した場合と比べると、より大きなエネルギーを得ることができる。
【選択図】図２
【解決手段】一軸太陽追尾型の反射ミラー群20からの反射光を受光して集熱する第１集熱管11と、一軸太陽追尾型の反射ミラー群20と二軸太陽追尾型反射ミラー群30、40からの反射光を受光して集熱する第２集熱管12を有している。第２集熱管12は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管よりも大きく、第１集熱管のみを使用した場合と比べると、より大きなエネルギーを得ることができる。
【選択図】図２
Description
本発明は、太陽熱集熱装置に関する。
再生可能エネルギーとして太陽光および太陽熱を利用する技術が開発されている（特許文献１〜５、非特許文献１）。
特許文献１には、太陽光集熱用金属管、真空管式太陽光集熱管および太陽熱発電装置の発明が記載されている。
段落番号００５９、００６０（図８、図９）に記載されている集熱管３０は、光選択吸収膜１２とガラスライニング層１３を有しており、内部に熱媒体が流動される金属管からなる金属管１１と、金属管１１を覆うように所定の間隔をおいてガラス管３１を有している。
金属管１１とガラス管３１は、これらの間に気密に封止された封止領域３３が形成されており、封止領域３３は、通常、真空状態とされており、例えば１×１０-3Ｐａ以下にされていることが記載されている。
このような二重管構造の集熱管については、非特許文献１のp12-p13の「４．トラフ式太陽熱発電設備」においても、太陽熱発電で使用できることが記載されている。
また、光選択吸収膜１２については、段落番号００２２において日射エネルギーを効率よく吸収し、すなわち４００〜９００ｎｍの光を吸収する一方で、外部への熱放射を低減できるものが好ましいと記載されている。
段落番号００５９、００６０（図８、図９）に記載されている集熱管３０は、光選択吸収膜１２とガラスライニング層１３を有しており、内部に熱媒体が流動される金属管からなる金属管１１と、金属管１１を覆うように所定の間隔をおいてガラス管３１を有している。
金属管１１とガラス管３１は、これらの間に気密に封止された封止領域３３が形成されており、封止領域３３は、通常、真空状態とされており、例えば１×１０-3Ｐａ以下にされていることが記載されている。
このような二重管構造の集熱管については、非特許文献１のp12-p13の「４．トラフ式太陽熱発電設備」においても、太陽熱発電で使用できることが記載されている。
また、光選択吸収膜１２については、段落番号００２２において日射エネルギーを効率よく吸収し、すなわち４００〜９００ｎｍの光を吸収する一方で、外部への熱放射を低減できるものが好ましいと記載されている。
特許文献２は、教材用太陽光熱複合発電装置の発明が記載されている。段落番号００１２〜００１５には、波長選択反射膜を使用して、太陽光を光成分（短波長側）と熱成分（長波長側）に分離することが記載されている。
特許文献３、４には、太陽熱集熱装置の発明が記載されており、特許文献５には、太陽熱の集熱に使用する集熱管（二重管構造の集熱管）の発明が記載されている。
ｅ−ＮＥＸＩ(2010年10月号)，発行元：発行・編集 独立行政法人日本貿易保険（NEXI）総務部広報・海外グループ陽熱利用」
本発明は、反射手段として一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型の反射ミラー群からなる反射ミラー群を組み合わせて使用したり、二軸太陽追尾型の反射ミラー群のみを使用したりする場合の集熱手段として、集光度（太陽光の集光倍率）が異なり、単位面積当たりの集熱量が異なる集熱管を組み合わせて使用することで、集熱効率が高められた太陽熱集熱装置を提供することを課題とする。
第１発明は、二軸太陽追尾型の反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものである、太陽熱集熱装置を提供する。
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものである、太陽熱集熱装置を提供する。
第２発明は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型の反射ミラー群からなる反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群と前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置を提供する。
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群と前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置を提供する。
第３発明は、二軸太陽追尾型の反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、複数の集熱管の組み合わせからなるものであり、
前記集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記複数の集熱管の組み合わせが、前記複数の集熱管同士が熱媒体の輸送管で接続されているものである、太陽熱集熱装置を提供する。
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、複数の集熱管の組み合わせからなるものであり、
前記集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記複数の集熱管の組み合わせが、前記複数の集熱管同士が熱媒体の輸送管で接続されているものである、太陽熱集熱装置を提供する。
第４発明は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型の反射ミラー群からなる反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が上流側に配置され、前記第２集熱管が前記第１集熱管よりも下流側に配置され、前記第１集熱管と前記第２集熱管が熱媒体の輸送管で接続されているものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置を提供する。
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が上流側に配置され、前記第２集熱管が前記第１集熱管よりも下流側に配置され、前記第１集熱管と前記第２集熱管が熱媒体の輸送管で接続されているものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置を提供する。
本発明の太陽熱集熱装置は、反射ミラー群として、二軸太陽追尾型反射ミラー群、または一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型反射ミラー群を組み合わせて使用しており、集熱手段として、第１発明、第２発明および第４発明では、単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管（第３発明の集熱管）を使用している。
このため、第１発明、第２発明および第４発明では、比較的高価な第２集熱管の使用部分を少なくできると共に、より高い集熱効果を得ることができる。
また、第３発明では、二軸太陽追尾型反射ミラー群と前記第２集熱管に相当する集熱管を複数本組み合わせて使用することで、集熱管全体の長さを短くすることができ、それにより集熱効果を高めると共に集熱管からの放熱量も減少させることができるため、最も高い集熱効果を得ることができる。
このため、第１発明、第２発明および第４発明では、比較的高価な第２集熱管の使用部分を少なくできると共に、より高い集熱効果を得ることができる。
また、第３発明では、二軸太陽追尾型反射ミラー群と前記第２集熱管に相当する集熱管を複数本組み合わせて使用することで、集熱管全体の長さを短くすることができ、それにより集熱効果を高めると共に集熱管からの放熱量も減少させることができるため、最も高い集熱効果を得ることができる。
（１）図１の太陽熱集熱装置（第１発明）
図１に示す太陽熱集熱装置１Ａは、反射ミラー群と集熱手段を有している。
反射ミラー群は、二軸太陽追尾型の反射ミラー群３０を備えている。
二軸太陽追尾型反射ミラー群３０は、所要枚数の反射ミラー３１の組み合わせからなるものである。
二軸太陽追尾型反射ミラー群３０の枚数は、集熱量や設置場所の状況などに応じて適宜調整することができる。
図１に示す太陽熱集熱装置１Ａは、反射ミラー群と集熱手段を有している。
反射ミラー群は、二軸太陽追尾型の反射ミラー群３０を備えている。
二軸太陽追尾型反射ミラー群３０は、所要枚数の反射ミラー３１の組み合わせからなるものである。
二軸太陽追尾型反射ミラー群３０の枚数は、集熱量や設置場所の状況などに応じて適宜調整することができる。
反射ミラー３１は、例えば２×２ｍ程度の大きさのものを使用することができるが、二軸制御できるものであれば前記大きさに制限されるものではない。
図１の反射ミラー３１は、正方形からなるものを図示しているが、他の形状であってもよい。
図１の反射ミラー３１は、正方形からなるものを図示しているが、他の形状であってもよい。
集熱手段１０は、単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管１１と、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きな第２集熱管１２の組み合わせからなるものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、それぞれ複数本が長さ方向に交互に接続されている。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、二軸太陽追尾型反射ミラー群３０からの反射光を受光して集熱するためのものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、それぞれ複数本が長さ方向に交互に接続されている。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、二軸太陽追尾型反射ミラー群３０からの反射光を受光して集熱するためのものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、いずれも熱媒体を流す内側の金属管、金属管の外側にあるガラス管および金属管とガラス管の間にある真空空間からなる二重構造管からなるものであり、集熱管として前記の二重管構造のもの自体は公知である（上記した特許文献１、５、非特許文献１）。
図１では、第１集熱管１１と第２集熱管１２の違いを分かり易くするため、外径の大きさを異ならせているが、同一寸法のものを使用することができる。
図１では、第１集熱管１１と第２集熱管１２の違いを分かり易くするため、外径の大きさを異ならせているが、同一寸法のものを使用することができる。
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管１１と、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きな第２集熱管１２は、同じ面積に太陽光が照射されたとき、第２集熱管１２の集熱量（熱エネルギー量）が大きくなるように調整されている。
第１集熱管１１の単位面積当たりの集熱量（Ｅ１）と、第２集熱管１２の単位面積当たりの集熱量（Ｅ２）は、Ｅ２＞Ｅ１であればよいが、好ましくはＥ２／Ｅ１≧１．５である。
第１集熱管１１と第２集熱管１２に集熱量（熱エネルギー量）の大小関係を付与する方法としては、それぞれの金属管の表面に異なる波長選択膜を形成する方法を使用することができる。
ここで「波長選択膜」は、特許文献１における「光選択吸収膜１２」および特許文献２における「波長選択反射膜」と同じ作用をするものである。
第１集熱管１１の単位面積当たりの集熱量（Ｅ１）と、第２集熱管１２の単位面積当たりの集熱量（Ｅ２）は、Ｅ２＞Ｅ１であればよいが、好ましくはＥ２／Ｅ１≧１．５である。
第１集熱管１１と第２集熱管１２に集熱量（熱エネルギー量）の大小関係を付与する方法としては、それぞれの金属管の表面に異なる波長選択膜を形成する方法を使用することができる。
ここで「波長選択膜」は、特許文献１における「光選択吸収膜１２」および特許文献２における「波長選択反射膜」と同じ作用をするものである。
第２集熱管１２の集熱量を第１集熱管１１の集熱量よりも大きくする方法としては、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する波長選択膜の熱成分（長波長側）の透過量（Ｘ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する波長選択膜の熱成分（長波長側）の透過量（Ｘ２）の関係をＸ２＞Ｘ１にする方法を適用することができる。
例えば、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ２）の関係をＹ２＞Ｙ１にすることで、Ｘ２＞Ｘ１の関係にすることができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、ドイツ国のショット（SCHOTT）社から販売されている太陽光集熱用の二重構造管である、SCHOTT PTR 70Advance、SCHOTT PTR 70 Premium、SCHOTT PTR 70などを使用することもできる。これらの中ではSCHOTT PTR 70Advance の集熱量が最大であるから、これを第２集熱管として使用することができる。
例えば、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ２）の関係をＹ２＞Ｙ１にすることで、Ｘ２＞Ｘ１の関係にすることができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、ドイツ国のショット（SCHOTT）社から販売されている太陽光集熱用の二重構造管である、SCHOTT PTR 70Advance、SCHOTT PTR 70 Premium、SCHOTT PTR 70などを使用することもできる。これらの中ではSCHOTT PTR 70Advance の集熱量が最大であるから、これを第２集熱管として使用することができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、図示していない接続手段で連結されている。
前記接続手段は、第１集熱管１１と第２集熱管１２の金属管とガラス管を接続できるものであればよく、金属製のアダプターを使用する方法、特許文献１（特開２０１４−６０１８号公報）の図３〜図６に示されている接続構造および接続方法を使用する方法、特許文献５（特開２０１５−１４４４４号公報）の図１、図２に示す接続構造および接続方法などにより接続することができる。
前記接続手段は、第１集熱管１１と第２集熱管１２の金属管とガラス管を接続できるものであればよく、金属製のアダプターを使用する方法、特許文献１（特開２０１４−６０１８号公報）の図３〜図６に示されている接続構造および接続方法を使用する方法、特許文献５（特開２０１５−１４４４４号公報）の図１、図２に示す接続構造および接続方法などにより接続することができる。
集熱手段１０を構成する第１集熱管１１と第２集熱管１２は、第１端部１０ａから第２端部１０ｂまでの連続した熱媒体流路（連続した金属管）を有しているものである。
集熱手段１０の上流側に位置する第１端部１０ａ側は熱媒体の入口側輸送管７１と接続されており、下流側に位置する第２端部１０ｂ側は熱媒体の出口側輸送管７２と接続されている。
入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、金属管からなるものであり、必要に応じて保温のため外側に断熱材など巻くこともできる。
また、入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、一部実線で表示しているが、同じ番号の部分は同じものである。
集熱手段１０の上流側に位置する第１端部１０ａ側は熱媒体の入口側輸送管７１と接続されており、下流側に位置する第２端部１０ｂ側は熱媒体の出口側輸送管７２と接続されている。
入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、金属管からなるものであり、必要に応じて保温のため外側に断熱材など巻くこともできる。
また、入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、一部実線で表示しているが、同じ番号の部分は同じものである。
次に、本発明の太陽熱集熱装置１の運転方法を、太陽熱集熱装置１Ａを備えた図１に示す発電システムにより説明する。なお、第１集熱管１１と第２集熱管１２に通す熱媒体は、公知の液体（溶融塩、熱油、水など）、気体（空気、窒素、二酸化炭素など）を使用できるが、以下においては水を使用した実施形態について説明する。
集熱手段１０の上流である第１端部１０ａの第１集水管１１に輸送管７１から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
集熱手段１０の上流である第１端部１０ａの第１集水管１１に輸送管７１から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
二軸太陽追尾型反射ミラー群３０は、太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第１集熱管１１と第２集熱管１２に送る。
このとき、多数枚の反射ミラー３１のうち、一部の反射ミラー３１により第１集熱管１１に太陽熱を送り、残部の反射ミラー３１により第２集熱管１２に太陽熱を送るようにしてもよいが、第１集熱管１１に太陽光を送る反射ミラー３１の枚数（ｎ１）と第２集熱管１２に太陽光を送る反射ミラー３１の枚数（ｎ２）は、ｎ２＞ｎ１であり、例えばｎ１＋ｎ２＝１００枚であるとき、ｎ１＝１０〜２０枚、ｎ２＝９０〜８０が好ましい。
熱媒体である水が上流（第１端部１０ａ）から下流（第２端部１０ｂ）に向かって流れて行く過程において、加熱されて高温の水蒸気（エネルギー）になるが、第２集熱管１２は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きくなっており、第１集熱管１１と比べると大きな熱エネルギーを受け取ることになることから、第１集熱管１１のみの場合と比べると、より高温の水蒸気を得ることができる。
このため、図１に示すように、集熱手段として第１集熱管１１と第２集熱管１２を組み合わせることによって、第１集熱管１１と比べて高価な第２集熱管１２の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管１１のみを使用した場合と比べると、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
このとき、多数枚の反射ミラー３１のうち、一部の反射ミラー３１により第１集熱管１１に太陽熱を送り、残部の反射ミラー３１により第２集熱管１２に太陽熱を送るようにしてもよいが、第１集熱管１１に太陽光を送る反射ミラー３１の枚数（ｎ１）と第２集熱管１２に太陽光を送る反射ミラー３１の枚数（ｎ２）は、ｎ２＞ｎ１であり、例えばｎ１＋ｎ２＝１００枚であるとき、ｎ１＝１０〜２０枚、ｎ２＝９０〜８０が好ましい。
熱媒体である水が上流（第１端部１０ａ）から下流（第２端部１０ｂ）に向かって流れて行く過程において、加熱されて高温の水蒸気（エネルギー）になるが、第２集熱管１２は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きくなっており、第１集熱管１１と比べると大きな熱エネルギーを受け取ることになることから、第１集熱管１１のみの場合と比べると、より高温の水蒸気を得ることができる。
このため、図１に示すように、集熱手段として第１集熱管１１と第２集熱管１２を組み合わせることによって、第１集熱管１１と比べて高価な第２集熱管１２の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管１１のみを使用した場合と比べると、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
その後、水蒸気は、水蒸気供給管７２からタービンおよび発電機を備えた発電装置５０に供給される。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン７３から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）７１から集熱手段１０に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン７３から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）７１から集熱手段１０に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
（２）図２の太陽熱集熱装置（第２発明）
太陽熱集熱装置１Ｂは、反射ミラー群と集熱手段を有している。
反射ミラー群は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と二軸太陽追尾型の反射ミラー群３０、４０を備えている。
太陽熱集熱装置１Ｂは、反射ミラー群と集熱手段を有している。
反射ミラー群は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と二軸太陽追尾型の反射ミラー群３０、４０を備えている。
一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０は、所要枚数のリニアフレネル型の反射ミラー２１の組み合わせからなるものである。
リニアフレネル型の反射ミラー２１は、それぞれの長軸が同じ方向（例えば、南北方向であるが、この方向に限定されない）になるように幅方向に間隔をおいて配置されている。
リニアフレネル型の反射ミラー２１は、それぞれの長軸が同じ方向（例えば、南北方向であるが、この方向に限定されない）になるように幅方向に間隔をおいて配置されている。
二軸太陽追尾型反射ミラー群は、一軸太陽追尾型の反射ミラー２１の長軸方向の両側において、第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０に分けて配置されている。
ここで、リニアフレネル型の反射ミラー２１が、それぞれの長軸が南北方向になるように配置されていれば、第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、一軸太陽追尾型の反射ミラーの外側に、受熱管での集熱量を大きくできるところを生じるように、光を効率的に集められる方向に配置されていることになる。
ここで、リニアフレネル型の反射ミラー２１が、それぞれの長軸が南北方向になるように配置されていれば、第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、一軸太陽追尾型の反射ミラーの外側に、受熱管での集熱量を大きくできるところを生じるように、光を効率的に集められる方向に配置されていることになる。
第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０は、所要枚数の反射ミラー３１の組み合わせからなるものである。
第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、所要枚数の反射ミラー４１の組み合わせからなるものである。
第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０の枚数は、同数でもよいし、異なる数でもよい。
第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０の枚数は、集熱量や設置場所の状況などに応じて適宜調整することができる。
第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、所要枚数の反射ミラー４１の組み合わせからなるものである。
第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０の枚数は、同数でもよいし、異なる数でもよい。
第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０の枚数は、集熱量や設置場所の状況などに応じて適宜調整することができる。
反射ミラー３１と反射ミラー４１の１枚の表面積（太陽光に当たる表面側の面積）は、リニアフレネル型の反射ミラー２１の１枚の表面積の約１０％である。
反射ミラー３１と反射ミラー４１は、例えば２×２ｍ程度の大きさのものを使用することができるが、二軸制御できるものであれば前記大きさに制限されるものではない。
図２、図３の反射ミラー３１と反射ミラー４１は、正方形からなるものを図示しているが、他の形状であってもよい。
反射ミラー３１と反射ミラー４１は、例えば２×２ｍ程度の大きさのものを使用することができるが、二軸制御できるものであれば前記大きさに制限されるものではない。
図２、図３の反射ミラー３１と反射ミラー４１は、正方形からなるものを図示しているが、他の形状であってもよい。
集熱手段１０は、単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管１１と、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きな第２集熱管１２の組み合わせからなるものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、それぞれ複数本が長さ方向に交互に接続されている。
第１集熱管１１は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０からの反射光のみを受光して集熱するためのものである。
第２集熱管１２は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と二軸太陽追尾型反射ミラー群３０、４０からの反射光を受光して集熱するためのものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、それぞれ複数本が長さ方向に交互に接続されている。
第１集熱管１１は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０からの反射光のみを受光して集熱するためのものである。
第２集熱管１２は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と二軸太陽追尾型反射ミラー群３０、４０からの反射光を受光して集熱するためのものである。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、いずれも熱媒体を流す内側の金属管、金属管の外側にあるガラス管および金属管とガラス管の間にある真空空間からなる二重構造管からなるものであり、集熱管として前記の二重管構造のもの自体は公知である（上記した特許文献１、５、非特許文献１）。
図２では、第１集熱管１１と第２集熱管１２の違いを分かり易くするため、外径の大きさを異ならせているが、同一寸法のものを使用することができる。
図２では、第１集熱管１１と第２集熱管１２の違いを分かり易くするため、外径の大きさを異ならせているが、同一寸法のものを使用することができる。
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管１１と、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きな第２集熱管１２は、同じ面積に太陽光が照射されたとき、第２集熱管１２の集熱量（熱エネルギー量）が大きくなるように調整されている。
第１集熱管１１の単位面積当たりの集熱量（Ｅ１）と、第２集熱管１２の単位面積当たりの集熱量（Ｅ２）は、Ｅ２＞Ｅ１であればよいが、好ましくはＥ２／Ｅ１≧１．５である。
第１集熱管１１と第２集熱管１２に、集熱量（熱エネルギー量）の大小関係を付与する方法としては、それぞれの金属管の表面に異なる波長選択膜を形成する方法を使用することができる。
ここで「波長選択膜」は、特許文献１における「光選択吸収膜１２」および特許文献２における「波長選択反射膜」と同じ作用をするものである。
第１集熱管１１の単位面積当たりの集熱量（Ｅ１）と、第２集熱管１２の単位面積当たりの集熱量（Ｅ２）は、Ｅ２＞Ｅ１であればよいが、好ましくはＥ２／Ｅ１≧１．５である。
第１集熱管１１と第２集熱管１２に、集熱量（熱エネルギー量）の大小関係を付与する方法としては、それぞれの金属管の表面に異なる波長選択膜を形成する方法を使用することができる。
ここで「波長選択膜」は、特許文献１における「光選択吸収膜１２」および特許文献２における「波長選択反射膜」と同じ作用をするものである。
第２集熱管１２の集熱量を第１集熱管１１の集熱量よりも大きくする方法としては、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する波長選択膜の熱成分（長波長側）の透過量（Ｘ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する波長選択膜の熱成分（長波長側）の透過量（Ｘ２）の関係をＸ２＞Ｘ１にする方法を適用することができる。
例えば、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ２）の関係をＹ２＞Ｙ１にすることで、Ｘ２＞Ｘ１の関係にすることができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、ドイツ国のショット（SCHOTT）社から販売されている太陽光集熱用の二重構造管である、SCHOTT PTR 70Advance、SCHOTT PTR 70 Premium、SCHOTT PTR 70などを使用することもできる。これらの中ではSCHOTT PTR 70Advance の集熱量が最大であるから、これを第２集熱管として使用することができる。
例えば、第１集熱管１１の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ１）と、第２集熱管１２の金属管の表面に形成する熱成分（長波長側）を透過できる波長選択膜の面積（Ｙ２）の関係をＹ２＞Ｙ１にすることで、Ｘ２＞Ｘ１の関係にすることができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、ドイツ国のショット（SCHOTT）社から販売されている太陽光集熱用の二重構造管である、SCHOTT PTR 70Advance、SCHOTT PTR 70 Premium、SCHOTT PTR 70などを使用することもできる。これらの中ではSCHOTT PTR 70Advance の集熱量が最大であるから、これを第２集熱管として使用することができる。
第１集熱管１１と第２集熱管１２は、図示していない接続手段で連結されている。
前記接続手段は、第１集熱管１１と第２集熱管１２の金属管とガラス管を接続できるものであればよく、金属製のアダプターを使用する方法、特許文献１（特開２０１４−６０１８号公報）の図３〜図６に示されている接続構造および接続方法を使用する方法、特許文献５（特開２０１５−１４４４４号公報）の図１、図２に示す接続構造および接続方法などにより接続することができる。
前記接続手段は、第１集熱管１１と第２集熱管１２の金属管とガラス管を接続できるものであればよく、金属製のアダプターを使用する方法、特許文献１（特開２０１４−６０１８号公報）の図３〜図６に示されている接続構造および接続方法を使用する方法、特許文献５（特開２０１５−１４４４４号公報）の図１、図２に示す接続構造および接続方法などにより接続することができる。
集熱手段１０を構成する第１集熱管１１と第２集熱管１２は、第１端部１０ａから第２端部１０ｂまでの連続した熱媒体流路（連続した金属管）を有しているものである。
集熱手段１０の上流側に位置する第１端部１０ａ側は熱媒体の入口側輸送管７１と接続されており、下流側に位置する第２端部１０ｂ側は熱媒体の出口側輸送管７２と接続されている。
入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、金属管からなるものであり、必要に応じて保温のため外側に断熱材など巻くこともできる。
また、入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、一部実線で表示しているが、同じ番号の部分は同じものである。
集熱手段１０の上流側に位置する第１端部１０ａ側は熱媒体の入口側輸送管７１と接続されており、下流側に位置する第２端部１０ｂ側は熱媒体の出口側輸送管７２と接続されている。
入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、金属管からなるものであり、必要に応じて保温のため外側に断熱材など巻くこともできる。
また、入口側輸送管７１と出口側輸送管７２は、一部実線で表示しているが、同じ番号の部分は同じものである。
次に、本発明の太陽熱集熱装置１の運転方法を、太陽熱集熱装置１Ｂを備えた図２に示す発電システムにより説明する。なお、第１集熱管１１と第２集熱管１２に通す熱媒体は、公知の液体（溶融塩、熱油、水など）、気体（空気、窒素、二酸化炭素など）を使用できるが、以下においては水を使用した実施形態について説明する。
集熱手段１０の上流である第１端部１０ａの第１集水管１１に輸送管７１から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
集熱手段１０の上流である第１端部１０ａの第１集水管１１に輸送管７１から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０は、太陽の位置に応じて一軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第１集熱管１１と第２集熱管１２に送る。
図４に示すように、二軸太陽追尾型の第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、それぞれ太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第２集熱管１２に送る。
このように第２集熱管１２は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０、第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０および第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０から太陽熱を受けることになる。
また、一軸追尾型で線集光する反射ミラー２１と比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー３１、４１の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（反射ミラーの単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
さらに第２集熱管１２は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きくなっている。
このため、第２集熱管１２は、第１集熱管１１と比べると大きな熱エネルギーを受け取ることになることから、熱媒体である水が上流（第１端部１０ａ）から下流（第２端部１０ｂ）に向かって流れて行く過程において、加熱されて高温の水蒸気（エネルギー）になる。
図２に示すように、集熱手段として第１集熱管１１と第２集熱管１２を組み合わせることによって、第１集熱管１１と比べて高価な第２集熱管１２の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管１１のみを使用した場合と比べると、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
図４に示すように、二軸太陽追尾型の第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０と第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０は、それぞれ太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第２集熱管１２に送る。
このように第２集熱管１２は、一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０、第１の二軸太陽追尾型反射ミラー群３０および第２の二軸太陽追尾型反射ミラー群４０から太陽熱を受けることになる。
また、一軸追尾型で線集光する反射ミラー２１と比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー３１、４１の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（反射ミラーの単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
さらに第２集熱管１２は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管１１よりも大きくなっている。
このため、第２集熱管１２は、第１集熱管１１と比べると大きな熱エネルギーを受け取ることになることから、熱媒体である水が上流（第１端部１０ａ）から下流（第２端部１０ｂ）に向かって流れて行く過程において、加熱されて高温の水蒸気（エネルギー）になる。
図２に示すように、集熱手段として第１集熱管１１と第２集熱管１２を組み合わせることによって、第１集熱管１１と比べて高価な第２集熱管１２の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管１１のみを使用した場合と比べると、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
その後、水蒸気は、水蒸気供給管７２からタービンおよび発電機を備えた発電装置５０に供給される。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン７３から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）７１から集熱手段１０に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン７３から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）７１から集熱手段１０に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
（３）図５の太陽熱集熱装置（第３発明）
図５に示す太陽熱集熱装置100Ａは、集熱手段が複数の集熱管112の組み合わせからなるものであり、複数の集熱管112同士が熱媒体の輸送管171で接続されているものである。
二軸太陽追尾型の反射ミラー群130は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群３０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー131が組み合わされたものである。
図１と同じ番号のものは、同じものである。
図５に示す太陽熱集熱装置100Ａは、集熱手段が複数の集熱管112の組み合わせからなるものであり、複数の集熱管112同士が熱媒体の輸送管171で接続されているものである。
二軸太陽追尾型の反射ミラー群130は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群３０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー131が組み合わされたものである。
図１と同じ番号のものは、同じものである。
集熱管112は、図１に示す第２集熱管１２と同じものである。
集熱管112は、図１に示す第２集熱管１２と同じものに代えて、図１に示す第１集熱管１１と同じものを使用することもできるし、図１に示す第１集熱管１１と第２集熱管１２と同じものを組み合わせて使用することもできる。反射ミラーで集めた、受熱管での単位面積当たりの太陽光の量により、集熱管を選定することになる。
例えば、全部で１０個の集熱管112を使用するとき、５個を図１に示す第１集熱管１１と同じものにして、５個を図１に示す第２集熱管１２と同じものにすることができ、これらを交互に組み合わせることができる。
複数の集熱管112の組み合わせは、複数本で1本当たりの長さが２ｍ未満の集熱管112が１本当たりの長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管（中間輸送管172）で接続されているものである。輸送管は、断熱材などで覆うことで保温して、熱損失を小さくすることもできる。
集熱管112は、図１に示す第２集熱管１２と同じものに代えて、図１に示す第１集熱管１１と同じものを使用することもできるし、図１に示す第１集熱管１１と第２集熱管１２と同じものを組み合わせて使用することもできる。反射ミラーで集めた、受熱管での単位面積当たりの太陽光の量により、集熱管を選定することになる。
例えば、全部で１０個の集熱管112を使用するとき、５個を図１に示す第１集熱管１１と同じものにして、５個を図１に示す第２集熱管１２と同じものにすることができ、これらを交互に組み合わせることができる。
複数の集熱管112の組み合わせは、複数本で1本当たりの長さが２ｍ未満の集熱管112が１本当たりの長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管（中間輸送管172）で接続されているものである。輸送管は、断熱材などで覆うことで保温して、熱損失を小さくすることもできる。
次に、本発明の太陽熱集熱装置100の運転方法を、太陽熱集熱装置100Ａを備えた図５に示す発電システムにより説明する。なお、集熱管112の組み合わせに通す熱媒体は、公知の液体（溶融塩、熱油、水など）、気体（空気、窒素、二酸化炭素など）を使用できるが、以下においては水を使用した実施形態について説明する。
集熱管112の組み合わせには、入口側輸送管171から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
集熱管112の組み合わせには、入口側輸送管171から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
二軸太陽追尾型反射ミラー群130は、それぞれ太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて集熱管112の組み合わせに送る。
一軸追尾型で線集光する反射ミラーと比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー131の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（受熱管の単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
また集熱管112として、単位面積当たりの集熱量が高いものを使用している。
このように図５に示す集熱装置100Ａでは、二軸太陽追尾型反射ミラー群130と第１発明、第２発明で使用した第２集熱管１２と同じ集熱管のみを複数本組み合わせて使用していることから集熱管全体の長さを短くできる。
このため、集熱効果を低下させずに集熱管からの放熱量を小さくできる（熱損失小さくできる）ので、他の発明と比べても、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
一軸追尾型で線集光する反射ミラーと比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー131の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（受熱管の単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
また集熱管112として、単位面積当たりの集熱量が高いものを使用している。
このように図５に示す集熱装置100Ａでは、二軸太陽追尾型反射ミラー群130と第１発明、第２発明で使用した第２集熱管１２と同じ集熱管のみを複数本組み合わせて使用していることから集熱管全体の長さを短くできる。
このため、集熱効果を低下させずに集熱管からの放熱量を小さくできる（熱損失小さくできる）ので、他の発明と比べても、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
その後、水蒸気は、水蒸気供給管173からタービンおよび発電機を備えた発電装置５０に供給される。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン173から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）171から第１集熱手段111に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン173から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）171から第１集熱手段111に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
（４）図６の太陽熱集熱装置（第４発明）
図６に示す太陽熱集熱装置100Ｂは、集熱手段が第１集熱管111と第２集熱管112の組み合わせからなるものであるが、図２に示す太陽熱集熱装置１Ｂとは、第１集熱管111と一軸太陽追尾型の反射ミラー群120の組み合わせが上流側に配置され、第２集熱管112と二軸太陽追尾型反射ミラー群130の組み合わせが下流側に配置されていることが異なっている。
一軸太陽追尾型の反射ミラー群120は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー121が組み合わされたものである。
二軸太陽追尾型の反射ミラー群130は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群３０、４０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー131が組み合わされたものである。
図２と同じ番号のものは、同じものである。
図６に示す太陽熱集熱装置100Ｂは、集熱手段が第１集熱管111と第２集熱管112の組み合わせからなるものであるが、図２に示す太陽熱集熱装置１Ｂとは、第１集熱管111と一軸太陽追尾型の反射ミラー群120の組み合わせが上流側に配置され、第２集熱管112と二軸太陽追尾型反射ミラー群130の組み合わせが下流側に配置されていることが異なっている。
一軸太陽追尾型の反射ミラー群120は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群２０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー121が組み合わされたものである。
二軸太陽追尾型の反射ミラー群130は、図１に示す一軸太陽追尾型の反射ミラー群３０、４０と同じものであり、所要枚数の反射ミラー131が組み合わされたものである。
図２と同じ番号のものは、同じものである。
第１集熱管111は、図２に示す第１集熱管１１と同じものであり、第２集熱管112は、図２に示す第２集熱管１２と同じものである。
図２の実施形態では、第１集熱管１１と第２集熱管１２が交互に組み合わされて配置されていたが、図６の実施形態では、第１集熱管111と第２集熱管112が別々に配置されている。
第１集熱管111は、１本からなるものでもよいし、複数本が接続されたものでもよい。
第２集熱管112は、複数本で1本当たりの長さが２ｍ未満の第２集熱管112が１本当たりの長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管（中間輸送管172）で接続されているものである。
図２の実施形態では、第１集熱管１１と第２集熱管１２が交互に組み合わされて配置されていたが、図６の実施形態では、第１集熱管111と第２集熱管112が別々に配置されている。
第１集熱管111は、１本からなるものでもよいし、複数本が接続されたものでもよい。
第２集熱管112は、複数本で1本当たりの長さが２ｍ未満の第２集熱管112が１本当たりの長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管（中間輸送管172）で接続されているものである。
次に、本発明の太陽熱集熱装置100の運転方法を、太陽熱集熱装置100Ｂを備えた図６に示す発電システムにより説明する。なお、第１集熱管111と第２集熱管112に通す熱媒体は、公知の液体（溶融塩、熱油、水など）、気体（空気、窒素、二酸化炭素など）を使用できるが、以下においては水を使用した実施形態について説明する。
熱媒体流の上流側である第１集水管111に入口側輸送管171から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
熱媒体流の上流側である第１集水管111に入口側輸送管171から送水する。運転初期には、図示していない水源から給水する。
一軸太陽追尾型の反射ミラー群120は、太陽の位置に応じて一軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第１集熱管111に送る。
第１集熱管111内の水は、加熱されて水蒸気（エネルギー）になり、中間輸送管172により第２集熱管112に送られる。
二軸太陽追尾型の二軸太陽追尾型反射ミラー群130は、それぞれ太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第２集熱管112に送る。
一軸追尾型で線集光する反射ミラー121と比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー131の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（受熱管の単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
さらに第２集熱管112は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管111よりも大きくなっている。
このため、第１集熱管111から送られた水蒸気は、第２集熱管112において加熱されてさらに高温の水蒸気に変わる。
図６に示すように、集熱手段として第１集熱管111と第２集熱管112を組み合わせることによって、第１集熱管111と比べて高価な第２集熱管112の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管111のみを使用した場合と比べると、第２集熱管112での受熱管の長さを短くでき、熱損失小さくできるので、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
第１集熱管111内の水は、加熱されて水蒸気（エネルギー）になり、中間輸送管172により第２集熱管112に送られる。
二軸太陽追尾型の二軸太陽追尾型反射ミラー群130は、それぞれ太陽の位置に応じて二軸追尾しながら太陽熱を受け、反射させて第２集熱管112に送る。
一軸追尾型で線集光する反射ミラー121と比べると、二軸追尾型で点集光する反射ミラー131の方が、太陽と反射ミラーとの位置関係をより精密に調節することができるため、集熱効率（受熱管の単位面積当たりの集熱力）が高く、到達温度も高くなる。
さらに第２集熱管112は、単位面積当たりの集熱量が第１集熱管111よりも大きくなっている。
このため、第１集熱管111から送られた水蒸気は、第２集熱管112において加熱されてさらに高温の水蒸気に変わる。
図６に示すように、集熱手段として第１集熱管111と第２集熱管112を組み合わせることによって、第１集熱管111と比べて高価な第２集熱管112の使用部分を少なくすることができると共に、第１集熱管111のみを使用した場合と比べると、第２集熱管112での受熱管の長さを短くでき、熱損失小さくできるので、非常に大きなエネルギー量を得ることができるようになる。
その後、水蒸気は、水蒸気供給管173からタービンおよび発電機を備えた発電装置５０に供給される。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン173から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）171から第１集熱手段111に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
発電装置５０に供給された水蒸気によりタービンが回転され、タービンの回転により発生した動力が発電機に伝達されて発電される。
タービンの回転に使用された水蒸気は、蒸気返送ライン173から凝縮器６０に送られ、凝縮処理されて水に戻された後、送水ライン（輸送管）171から第１集熱手段111に供給される。
太陽光が利用できる時間内であれば、上記の循環運転を繰り返すことで太陽熱を利用した発電が継続される。
また夜間には、昼間に蓄熱体などに蓄熱した熱を利用して発電することもできる。
本発明の太陽熱集熱装置は、太陽熱発電に使用できるほか、温水の供給システム、蒸気、温水または温風を利用した暖房システムとしても使用することができる。
また本発明の太陽熱集熱装置は、太陽エネルギー利用普及の方策を進める上で重要となる、資材・機材の現地調達の割合を増加することができる。
また本発明の太陽熱集熱装置は、太陽エネルギー利用普及の方策を進める上で重要となる、資材・機材の現地調達の割合を増加することができる。
１Ａ，１Ｂ，100Ａ、100Ｂ 太陽熱集熱装置
１０ 集熱手段
１１，111 第１集熱管
１２，112 第２集熱管（集熱管）
２０，120 一軸太陽追尾型の反射ミラー群
２１，121 一軸太陽追尾型の反射ミラー
３０、４０，130 二軸太陽追尾型の反射ミラー群
３１、４１，131 二軸太陽追尾型の反射ミラー
５０ 発電装置
６０ 凝縮器
１０ 集熱手段
１１，111 第１集熱管
１２，112 第２集熱管（集熱管）
２０，120 一軸太陽追尾型の反射ミラー群
２１，121 一軸太陽追尾型の反射ミラー
３０、４０，130 二軸太陽追尾型の反射ミラー群
３１、４１，131 二軸太陽追尾型の反射ミラー
５０ 発電装置
６０ 凝縮器
Claims (8)
- 二軸太陽追尾型の反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものである、太陽熱集熱装置。 - 一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型の反射ミラー群からなる反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群と前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置。 - 前記第１集熱管と前記第２集熱管の組み合わせからなる集熱手段が、前記第１集熱管の複数本と前記第２集熱管の複数本が長さ方向に交互に接続されたものである、請求項１または２記載の太陽熱集熱装置。
- 二軸太陽追尾型の反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記集熱手段が、複数の集熱管の組み合わせからなるものであり、
前記集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記複数の集熱管の組み合わせが、前記複数の集熱管同士が熱媒体の輸送管で接続されているものである、太陽熱集熱装置。 - 前記集熱管が、１本の長さが２ｍ未満の複数本の集熱管同士が１本の長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管で接続されているものである、請求項４記載の太陽熱集熱装置。
- 一軸太陽追尾型の反射ミラー群と二軸太陽追尾型の反射ミラー群からなる反射ミラー群と、前記反射ミラー群から集光して熱を得るための集熱手段を備えており、
前記集熱手段の第１端部である上流側から反対側の第２端部である下流側に向かって熱媒体を移動させる太陽熱集熱装置であって、
前記反射ミラー群が、
前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群が、フレネル式反射ミラーおよびトラフ式反射ミラーから選ばれる複数枚の反射ミラーの組み合わせからなるものであり、
前記二軸太陽追尾型反射ミラー群が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー１枚の表面積の５〜２０％の表面積である二軸太陽追尾型反射ミラーの複数枚の組み合わせからなるものであり、
前記集熱手段が、
単位面積当たりの集熱量が小さな第１集熱管と、単位面積当たりの集熱量が前記第１集熱管よりも大きな第２集熱管の組み合わせからなる、連続した熱媒体流路を有しているものであり、
前記第１集熱管と前記第２集熱管が、熱媒体を流す内側の金属管、前記金属管の外側にあるガラス管および前記金属管と前記ガラス管の間にある真空空間からなる二重管構造のものであり、
前記第１集熱管が上流側に配置され、前記第２集熱管が前記第１集熱管よりも下流側に配置され、前記第１集熱管と前記第２集熱管が熱媒体の輸送管で接続されているものであり、
前記第１集熱管が、前記一軸太陽追尾型の反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものであり、
前記第２集熱管が、前記二軸太陽追尾型反射ミラー群からの反射光を受光して集熱するためのものである、太陽熱集熱装置。 - 前記第１集熱管が、複数本の第１集熱管同士が接続されているものであり、
前記第２集熱管が、複数本の第２集熱管が熱媒体の輸送管で接続されているものであり、
前記上流側に配置された第１集熱管と前記下流側に配置された第２集熱管が、熱媒体の輸送管で接続されているものである、請求項６記載の太陽熱集熱装置。 - 前記第１集熱管が、複数本の第１集熱管同士が接続されているものであり、
前記第２集熱管が、１本の長さが２ｍ未満の複数本の第２集熱管同士が１本の長さが３ｍ以上の熱媒体の輸送管で接続されているものであり、
前記上流側に配置された第１集熱管と前記下流側に配置された第２集熱管が、熱媒体の輸送管で接続されているものである、請求項６記載の太陽熱集熱装置。
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