JP2014006018A - 太陽光集熱管用金属管、真空管式太陽光集熱管および太陽熱発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水素の透過が抑制された太陽光集熱管用金属管を提供する。
【解決手段】太陽光集熱管用金属管１０は、内部に熱媒を流通させる金属管１１と、前記金属管１１の外表面に設けられた４００〜９００ｎｍの光を吸収する光選択吸収膜１２と、前記金属管１１の内表面に設けられたガラスライニング層１３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光集熱管用金属管、真空管式太陽光集熱管およびこれを用いた太陽熱発電装置に関する。

太陽熱発電（ＣＳＰ：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｓｏｌａｒ Ｐｏｗｅｒ）は、例えば、鏡等からなる太陽光反射板により太陽光を集光して熱を発生させ、この熱によりオイル等の液体を加熱し、この熱を蒸気に変換し、蒸気タービンを回転させて発電を行う発電方式である。発電の原理は、伝統的な火力発電と基本的に同様であるが、熱の発生に燃料の燃焼ではなく、太陽熱を利用する点で環境に優しい発電方式である。

太陽熱発電には、パラボリックトラフ式、リニアフレネル式、ディッシュ式、タワー式等の方式がある。例えば、パラボリックトラフ式は、太陽光反射板となる雨樋形状の曲面鏡と、この曲面鏡の焦点付近に沿って設置されたパイプ状の太陽光集熱管とを有し、太陽光を曲面鏡によって太陽光集熱管に集光し、この太陽光集熱管内を流れるオイル等の液体を加熱し、これにより発電する発電方式である。タワー式太陽熱発電と比較すると、太陽光反射板の配置が容易なことから大規模な施設の建設が容易である点で優れる。

太陽光集熱管は、例えば、内部に熱媒体が流動する金属管と、この金属管の外側を覆うように所定の間隔を設けてガラス管を有する。そして、これら金属管とガラス管との間には、気密に封止された封止領域が形成される。封止領域は、対流および伝導による熱損失を低減するために真空状態とされている。この封止領域は、金属管とガラス管との両端部に固定金具等からなる封止部を設け、コバール金属などからなるガラスと金属を接合する部品を介して固定されている。

通常、金属管を流れる熱媒体の温度は約４００℃に達する。このような高温状態に長時間されると、熱媒体の分解が起こる場合がある。特に、熱媒体が水素を含有する化合物の場合には、分解により水素が発生する。通常、水素は金属管を透過するため、発生した水素が金属管とガラス管との間の封止領域に侵入すると、封止領域の真空度を低下させ、その結果、熱損失が増加する。

封止領域への水素の侵入による真空度の低下と、これよる熱損失の増加を抑制するために、従来、種々の方法が検討されてきた。具体的には、封止領域に侵入した水素を取り除く方法や、封止領域への水素の侵入を抑制する方法が検討されている。水素を取り除く方法としては、封止領域にゲッタ物質を配置する方法、または封止領域に水素汲み出し用ポンプを設ける方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、金属管の水素の透過を抑制する方法として、金属管を熱処理することにより、金属管の内面にクロム酸化物の被覆を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、金属管の外側に封止領域を形成しないことで、熱損失の増加を回避することも知られている。例えば、金属管の外面にガラス粉末を焼き付けてセラミックス粒子を含有するガラスライニング層を設けることで、ガラス管の使用を省略するものがある（特許文献３参照）。

特開昭６４−７９５４５号公報 米国特許出願公開第２００７／０２３５０２３号明細書 特開２０１１−１５８２２７号公報

前記したゲッタ物質を配置する方法のみでは、長期間使用において水素の取り出しが困難になる。また、水素汲み出し用ポンプを設ける方法では、水素汲み出し用ポンプを構成する薄膜を固定するためのソケット等をガラス管に設ける必要があり、ガラス管の設計変更等が必要となるとともに、水素の汲み出しのために薄膜の加熱が必要となる。

また、金属管の内面にクロム酸化物の被覆を設ける方法では、必ずしも均一な厚みのクロム酸化物の被覆を形成が容易でなく、ピンホール等の微細な孔部が発生しやすい。微細な孔部が発生した場合、水素の透過を十分に抑制できないおそれがある。また、クロム酸化物の被覆は金属管を熱処理して行われるが、金属管の長さは数ｍ程度であることから、熱処理には大型の設備が必要となる。

ガラス粉末を焼き付けてセラミックス粒子を含有するガラスライニング層を設ける方法では、ガラス管を設けないことから封止領域への水素の侵入による問題は発生しない。しかし、例えば、ガラス管を有するものにおいて、金属管の外面にガラス粉末を焼き付けてガラスライニング層を設ける場合、均一な厚みのガラスライニング層を形成が容易でなく、ピンホール等の微細な孔部が発生しやすい。また、稼働時には室温から約４００℃の温度サイクルを日々繰り返して受けるためクラック、剥離が発生しやすい。微細な孔部やクラック、剥離が発生した場合、水素の透過を十分に抑制できないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決し、太陽光集熱管における封止領域への水素の侵入を抑制した太陽光集熱管用金属管の提供を目的とする。また、本発明の太陽光集熱管用金属管を覆うように所定の間隔を設けてガラス管が設けられた真空管式太陽光集熱管の提供も目的とする。さらに、本発明の真空管式太陽光集熱管を用いた太陽熱発電装置の提供も目的とする。

本発明の太陽光集熱管用金属管は、内部に熱媒を流通させる金属管と、前記金属管の外表面に設けられた４００〜９００ｎｍの光を吸収する光選択吸収膜と、前記金属管の内表面に設けられたガラスライニング層とを有することを特徴とする。

本発明の真空管式太陽光集熱管は、太陽光集熱管用金属管と、前記太陽光集熱管用金属管の外側を囲むように設けられたガラス管と、前記太陽光集熱管用金属管と前記ガラス管との間を気密に封止する封止部とを有し、前記太陽光集熱管用金属管が上記した本発明の太陽光集熱管用金属管であることを特徴とする。また、本発明の太陽熱発電装置は、真空管式太陽光集熱管と、太陽光を集光する集光手段とを備える集熱器を有しており、前記真空管式太陽光集熱管が上記した本発明の真空管式太陽光集熱管であることを特徴とする。

本発明の太陽光集熱管用金属管は、金属管の内表面にガラスライニング層が設けられているため、金属管からの水素の透過を抑制できる。これにより、本発明の太陽光集熱管用金属管を真空管式太陽光集熱管に使用した場合に、長期間に渡って金属管とガラス管との間の封止領域の真空状態を維持でき、熱損失の発生を抑制できる。

太陽光集熱管用金属管の一実施形態を示す断面図 太陽光集熱管用金属管の製造方法の一例を示す工程図。 真空管式太陽光集熱管の一実施形態を示す一部断面図。 接合部を有する真空管式太陽光集熱管の一実施形態を示す一部断面図。 溶接用突出部を有する真空管式太陽光集熱管の一実施形態を示す一部断面図。 フランジ部を有する真空管式太陽光集熱管の一実施形態を示す一部断面図。 太陽熱発電装置における集熱器の一実施形態を示す外観図。 真空管式太陽光集熱管の一実施形態を示す平面図。 図８に示す真空管式太陽光集熱管のＡＡ線断面図。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
（太陽光集熱管用金属管）
図１は、太陽光集熱管用金属管の一実施形態を示す断面図である。
太陽光集熱管用金属管１０は、内部に熱媒を流通させる金属管１１と、金属管１１の外表面に設けられた４００〜９００ｎｍの光を吸収する光選択吸収膜１２と、金属管１１の内表面に設けられたガラスライニング層１３とを有する。ガラスライニング層１３は、全体として金属管１１の内面に密着していればよく、一部が金属管１１の内面に密着していなくてもよい。また、ガラスライニング層１３は、密着性を向上させるために、端部など一部が接合されていることが好ましい。

ガラスライニング層１３は、例えば、両端部が封止された筒状ガラス部材を加熱によって軟化させるとともに、内部に充填された膨張剤等により膨張させて、金属管１１の内面に密着させることにより好適に形成される。このような方法によれば、ピンホール等の発生が抑制されたガラスライニング層１３を形成しやすく、ピンホール等からの水素の透過を抑制できる。

ガラスライニング層１３は、ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス等のガラスを使用でき、なかでもソーダライムガラスの使用が好ましい。ソーダライムガラスとしては、例えば、酸化物換算の質量百分率表示で、ＳｉＯ_２ ７１％、Ａｌ_２Ｏ_３ ３％、Ｎａ_２Ｏ １６％、Ｋ_２Ｏ ２％、ＣａＯ ６％、およびＭｇＯ ２％を含有するものが好ましいものとして挙げられる。

ガラスライニング層１３の厚みは、必ずしも制限されないが、０．１ｍｍ以上が好ましい。厚みが０．１ｍｍ以上であれば、水素の透過を効果的に抑制でき、またピンホール等の発生も抑制でき、ピンホール等を介した水素の透過を抑制できる。厚みは、０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、厚みは、２ｍｍ以下が好ましい。厚みが２ｍｍ以下であれば、以下で説明するガラスライニング層１３の形成を容易にできる。また、厚みは、１．５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好ましい。

金属管１１としては、金属材料からなるものであれば必ずしも制限されない。金属管１１とガラスライニング層１３との熱膨張差によるガラスライニング層１３の損傷を抑制する観点から、ガラスライニング層１３を構成するガラス材料との熱膨張差が小さい金属材料が好ましい。ここで、ガラスライニング層１３に好適に用いられるソーダライムガラスの熱膨張係数（α）は、例えば、９４〜１０５×１０^−７／℃である。そのため、金属材料としては、熱膨張係数が１７５×１０^−７／℃以下の金属材料がより好ましい。このような熱膨張係数を有する金属材料としては、具体的には、炭素鋼（α＝１１０〜１２０×１０^−７／℃）、フェライト系ステンレス鋼（α＝１１０〜１２０×１０^−７／℃）、オーステナイトステンレス鋼（α＝１７３×１０^−７／℃程度）等が挙げられる。

光選択吸収膜１２は、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く、公知の光選択吸収膜を使用できる。光選択吸収膜としては、例えば、誘電体層と、クロム、窒化クロム、および酸窒化クロムからなる群から選択された１種以上のクロム系層とを有するものが挙げられる。または、チタンシリコン合金層、酸化チタン層、および酸化ケイ素層を有するものや、モリブデンと酸化ケイ素のサーメット層を有するものが挙げられる。

（太陽光集熱管用金属管の製造方法）
次に、太陽光集熱管用金属管１０の製造方法について説明する。
図２は、太陽光集熱管用金属管１０の製造方法を示す工程図であり、特にガラスライニング層１３の形成方法を示す工程図である。

まず、金属管１１の内径よりも若干小さい外径を有し、肉厚が１〜２ｍｍであって、長さが金属管１１よりも若干長くなるように切断した筒状のガラス部材を用意する。筒状ガラス部材は、例えば、組成が酸化物換算の質量百分率表示でＳｉＯ_２ ７１％、Ａｌ_２Ｏ_３ ３％、Ｎａ_２Ｏ １６％、Ｋ_２Ｏ ２％，ＣａＯ ６％、ＭｇＯ ２％であり、熱膨張係数が９５×１０^−７／℃のソーダライムガラスからなる。筒状ガラス部材は、例えば、ダンナー法、ベロー法などの管径に応じた適正な周知の方法によって製造される。

図２（ａ）に示すように、筒状ガラス部材１３は、一端を加熱軟化させて封止するとともに、内部に加熱により熱分解する膨張剤２１、例えば、ＫＣｌＯ_３、ＮａＣｌＯ_４、ＫＮＯ_３、ＮＨＣｌＯ_４、ＮａＮＯ_３、ＮＨ_４ＮＯ_３等から選ばれる１種を選択して充填した後、他端を加熱軟化させて封止する。

その後、図２（ｂ）に示すように、筒状ガラス部材１３の端部を覆うような略半球状の内面を有する金属蓋部２２を金属管１１の一端部に固定して、金属管１１の一端部を閉塞させる。金属管１１への金属蓋部２２の固定方法は、特に限定されない。例えば、図示しないが、金属管１１の端部に後述するようなフランジ部が設けられている場合、金属蓋部２２にも同様なフランジ部を設けておき、これらに設けられた取り付け孔等を利用してボルトおよびナットにより固定してもよいし、他の固定方法を採用できる。

一端部の閉塞後、金属管１１に両端を封止した筒状ガラス部材１３を挿入する。挿入後、金属管１１の他端部に他の金属蓋部２２を固定して、金属管１１の他端部を閉塞させる。このようにして両端部に金属蓋部２２が固定された金属管１１は、図示しない焼成炉に入れる。

そして、所定の昇温速度で、６００〜７００℃に加熱し、この温度状態を所定の時間保持する。全体が加熱されることにより、筒状ガラス部材１３が軟化するとともに膨張剤２１が熱分解し、発生した気体によって筒状ガラス部材１３の内圧が高まり、筒状ガラス部材１３が膨張する。これにより、図２（ｃ）に示すように、金属管１１の内面に筒状ガラス部材１３が圧着および融着して、ガラスライニング層１３が形成される。

所定の保持時間が経過した後、焼成炉内に金属管１１を入れたまま所定の降温速度で徐冷する。常温まで温度が降下したら、金属管１１を焼成炉内から取り出し、両端部に固定した金属蓋部２２を取り外す。その後、金属管１１の両端部からはみ出した筒状ガラス部材１３を切除し、必要に応じて図示しない砂磨回転研磨板等の平面研磨機を用いて筒状ガラス部材１３の切断面を、平坦に研磨する。ガラスライニング層１３の形成後、金属管１１の外面に光選択吸収膜１２を設けることで、太陽光集熱管用金属管１０が得られる。

（真空管式太陽光集熱管）
図３〜６は、本発明の真空管式太陽光集熱管３０（以下、集熱管３０と略す）の端部の一例を示す一部断面図である。一部断面図の右側を金属管１１の軸方向における中央部側（以下、軸中央部側という）とし、金属管１１の左側を軸方向における端部側（以下、軸端部側という）として説明する。なお、本明細書では金属管１１の一方の端部について説明するが、他方の端部についても同様なものとできる。

集熱管３０は、太陽光集熱管用金属管１０と、太陽光集熱管用金属管１０の外側を囲むように設けられたガラス管３１と、太陽光集熱管用金属管１０とガラス管３１との間を気密に封止する封止部３２とを有する。封止部３２は、例えば、金属管１１の端部近傍の外面に設けられた封止用突出部１４と、この封止用突出部１４の外周部分とガラス管３１の端部とを接続するベローズ３４とを有する。

封止用突出部１４は、通常、金属管１１の外面において周方向に１周するように設けられ、円盤状を有するものである。封止用突出部１４は、金属管１１と一体的に形成されたものでもよく、金属管１１に溶接等により接合されたものでもよい。

ベローズ３４は、金属管１１とガラス管３１との軸方向の熱膨張差を緩和して、金属管１１とガラス管３１との間の封止領域３３を気密に封止するために設けられている。これにより、太陽光発電に使用中に金属管１１が膨張しても、金属管１１とガラス管３１との間の封止領域を気密に保持できる。ベローズ３４は、金属管１１を囲むように設けられており、例えば、一端が封止用突出部１４の外周部に溶接等により接合され、他端がガラス管３１の端部に接合されている。この他端のガラス管３１の端部への接合は、例えば、コバール金属等からなるガラス・金属接合部３５によって行われている。

図３に示す集熱管３０は、例えば、他の集熱管３０と溶接により好適に連結されるものであって、後述するような金属管１１とガラスライニング層１３とを接合する接合部や、他の集熱管３０との連結に用いられる溶接用突出部またはフランジ部を有しないものである。

このようなものについては、ガラスライニング層１３の端部の位置Ｐ_Ｇは、封止用突出部１４の軸中央部側の端部の位置Ｐ_１と同位置か、これよりも軸端部側が好ましい。位置Ｐ_Ｇが位置Ｐ_１よりも軸中央部側の場合、封止用突出部１４とガラスライニング層１３との隙間部分から水素が透過しやすく、金属管１１とガラス管３１との間の封止領域３３の真空状態が低下するおそれがある。少なくとも位置Ｐ_Ｇを位置Ｐ_１と同位置とすることで、水素の透過を抑制して封止領域３３の真空状態の低下を抑制できる。位置Ｐ_Ｇは、水素の透過をより効果的に抑制して封止領域３３の真空状態の低下を抑制する観点から、封止用突出部１４の軸端部側の端部の位置Ｐ_２と同位置か、これよりも軸端部側がより好ましい。

また、位置Ｐ_Ｇは、金属管１１の端部の位置Ｐ_０よりも軸中央部側が好ましい。集熱管３０が他の集熱管３０と溶接により連結される場合、位置Ｐ_Ｇが位置Ｐ_０と同位置であると、溶接時の温度によりガラスライニング層１３が損傷するおそれがある。本発明者は、溶接試験を行い、ガラスライニング層の熱割れが、溶接部から１０ｍｍまで延びることを確認した。そのため、ガラスライニング層１３の損傷を抑制する観点から、位置Ｐ_Ｇは位置Ｐ_０から軸中央部側に１０ｍｍ以上離れていることが好ましい。一方、位置Ｐ_Ｇと位置Ｐ_０との間隔は、４０ｍｍ以下が好ましい。４０ｍｍ以下とすることで、位置Ｐ_Ｇと位置Ｐ_１または位置Ｐ_２との関係も良好にできる。

ガラスライニング層１３の位置Ｐ_Ｇの調整は、例えば、上述したような太陽光集熱管用金属管１０の製造時、特に金属管１１の内面へのガラスライニング層１３（筒状ガラス部材１３）の形成時、予め金属管１１の端部の位置Ｐ_０からガラスライニング層１３の位置Ｐ_Ｇまでの金属管１１の内面に、筒状ガラス部材１３の融着を防止するような融着防止剤を塗布しておき、その後に筒状ガラス部材１３を挿入して加熱処理および徐冷処理を行ってから、融着されていない部分を切り離して除去することにより行うことができる。

図４は、金属管１１とガラスライニング層１３とを接合する接合部１５を有する集熱管３０の端部の一例を示す一部断面図である。この集熱管３０についても、後述するような他の集熱管３０との連結に用いられる溶接用突出部またはフランジ部を有しないものである。

ガラスライニング層１３は、金属管１１に密着していればよく、必ずしも金属管１１に接合されている必要はない。接合部１５によって接合されていることが好ましく、特に端部が接合部１５によって接合されていることが好ましい。接合部１５は、例えば、金属管１１の内面を周方向に１周するように設けられる。このような接合部１５を設けることで、例えば、ガラスライニング層１３の端部から金属管１１とガラスライニング層１３との間の僅かな隙間への水素の侵入を抑制でき、これにより金属管１１の水素の透過を抑制できる。

接合部１５の軸端部側の端部の位置Ｐ_４は、位置Ｐ_１と同位置か、これよりも軸端部側が好ましい。位置Ｐ_４が位置Ｐ_１よりも軸中央部側の場合、封止用突出部１４と接合部１５との隙間部分から水素が透過しやすく、金属管１１とガラス管３１との間の封止領域３３の真空状態が低下するおそれがある。少なくとも位置Ｐ_４を位置Ｐ_１と同位置とすることで、水素の透過を抑制して封止領域３３の真空状態の低下を抑制できる。位置Ｐ_４は、水素の透過をより効果的に抑制して封止領域３３の真空状態の低下を抑制する観点から、位置Ｐ_２と同位置か、これよりも軸端部側が好ましい。なお、接合部１５の軸中央部側の端部の位置Ｐ_３は、特に制限されない。

なお、接合部１５を設ける場合、ガラスライニング層１３の端部の位置Ｐ_Ｇは必ずしも位置Ｐ_１と同位置かこれよりも軸端部側である必要はなく、接合部１５によって接合されている限りにおいて位置Ｐ_１よりも軸中央部側であってもよい。好ましくは位置Ｐ_１と同位置かこれよりも軸端部側であり、より好ましくは位置Ｐ_２と同位置か、これよりも軸端部側である。この場合、接合部１５の位置は、位置Ｐ_Ｇに合わせて適宜変更することが好ましい。

接合部１５におけるガラスライニング層１３と実際に接合されている部分である接合部分の長さ（金属管１１の軸方向における長さ）は、１ｍｍ以上が好ましい。接合部分の長さを１ｍｍ以上とすることで、ガラスライニング層１３と金属管１１との間の僅かな隙間への水素の侵入を効果的に抑制でき、封止領域３３への水素の侵入を抑制できる。接合部分の長さは３ｍｍ以上がより好ましい。また、接合部分の長さは、水素の侵入を抑制するためには３０ｍｍもあれば十分であり、これ以下とすることで集熱管３０の生産性を良好にできる。

位置Ｐ_４は、位置Ｐ_０よりも軸中央部側が好ましい。集熱管３０が他の集熱管３０と溶接により連結される場合、位置Ｐ_４が位置Ｐ_０と同位置であると、溶接時の温度により接合部１５が損傷するおそれがある。前述と同様に接合部１５の損傷を抑制する観点から、位置Ｐ_４は位置Ｐ_０から軸中央部側に１０ｍｍ以上離れていることが好ましい。一方、位置Ｐ_４と位置Ｐ_０との間隔は４０ｍｍ以下が好ましい。４０ｍｍ以下とすることで、位置Ｐ_４と位置Ｐ_１または位置Ｐ_２との関係も良好にできる。

接合部１５の構成材料は、金属管１１とガラスライニング層１３とを有効に接合できるものであれば必ずしも制限されない。例えば、低融点ガラス材料が好ましく、軟化温度が４５０〜６５０℃以下の低融点ガラス材料がより好ましい。

このような接合部１５は、例えば、上述したような太陽光集熱管用金属管１０の製造時、特に金属管１１の内面へのガラスライニング層１３の形成時に形成できる。例えば、あらかじめ金属管１１の内面における接合部１５が設けられる部分に低融点ガラス材料を塗布し、その後にガラスライニング層１３を挿入し、加熱処理することにより形成できる。

図５は、他の集熱管３０と溶接により連結するための溶接用突出部１６を設けた集熱管３０の端部の一例を示す一部断面図である。

他の集熱管３０と溶接により連結する場合、金属管１１の端部の外面に突出するように溶接用突出部１６を設けることが好ましい。溶接用突出部１６は、例えば、金属管１１の端部の外面において周方向に１周するように設けられ、円盤状を有するものである。このような溶接用突出部１６を設けることで、溶接部分とガラスライニング層１３の端部との実質的な距離を延ばすことができ、溶接による影響を効果的に抑制できる。なお、溶接は、例えば、溶接用突出部１６と他の集熱管３０の溶接用突出部１６とを突き合わせた状態で、これら一対の溶接用突出部１６の外周部付近に対して行われる。

溶接用突出部１６の高さ、すなわち金属管１１の外面から溶接用突出部１６の外周部までの高さは、２０ｍｍ以上が好ましい。このような高さとすることで、溶接部分とガラスライニング層１３の端部との距離を効果的に確保して溶接による影響を抑制できる。高さは、溶接による影響を抑制するためには５０ｍｍもあれば十分であり、これ以下とすることで放熱面積の増加による放熱損失を抑制できる。

溶接用突出部１６の厚み、すなわち金属管１１の軸方向における長さは、５ｍｍ以上が好ましい。このような厚みとすることで、溶接による影響をより効果的に抑制できるとともに、溶接部の機械的強度等も良好にできる。厚みは、溶接による影響を抑制するためには１０ｍｍもあれば十分であり、これ以下とすることで放熱面積の増加による放熱損失を抑制できる。

溶接用突出部１６を設けることで、ガラスライニング層１３への溶接の影響を抑制できる。そのため、位置Ｐ_Ｇは必ずしも位置Ｐ_０よりも軸中央部側とする必要はなく、位置Ｐ_０と同位置にもできる。なお、溶接用突出部１６を設けても、封止用突出部１４の位置Ｐ_１や位置Ｐ_２に対するガラスライニング層１３の位置Ｐ_Ｇの位置関係は、溶接用突出部１６を設けない場合と同様とすることが好ましい。

また、図示しないが、接合部１５を設けてもよい。この場合、溶接用突出部１６によって接合部１５への溶接の影響を抑制できるため、位置Ｐ_４は必ずしも位置Ｐ_０よりも軸中央部側とする必要はなく、位置Ｐ_０と同位置にもできる。なお、位置Ｐ_１や位置Ｐ_２に対する位置Ｐ_４の位置関係が、溶接用突出部１６を設けない場合と同様とすることが好ましい。

図６は、他の集熱管３０と溶接によらずに連結するためのフランジ部１７を有する集熱管３０の端部の一例を示す一部拡大断面図である。

他の集熱管３０と溶接によらずに連結する場合、金属管１１の端部の外面に突出するように、溶接によらずに固定を行うことのできるフランジ部１７を設けることが好ましい。フランジ部１７は、例えば、金属管１１の端部の外面において周方向に１周するように設けられ、円盤状を有するものである。また、フランジ部１７は、例えば、ボルトやナットにより他の集熱管３０のフランジ部１７と取り付けるための取り付け孔１７１を有するものである。フランジ部１７による連結は、例えば、フランジ部１７と他の集熱管３０のフランジ部１７とをガスケットを介して突き合わせて、両者の取り付け孔１７１を利用してボルトやナットにより固定することにより行われる。このようなフランジ部１７によれば、溶接を行う必要がないことから、ガラスライニング層１３の端部の損傷を抑制できる。

なお、フランジ部１７を設ける場合、溶接を行う必要がないことから、位置Ｐ_Ｇは必ずしも位置Ｐ_０よりも軸中央部側とする必要はなく、位置Ｐ_０と同位置とすることもできる。

また、図示しないが、接合部１５を設けてもよい。この場合にも、溶接を行う必要がないことから、位置Ｐ_４は必ずしも位置Ｐ_０よりも軸中央部側とする必要はなく、位置Ｐ_０と同位置にできる。なお、フランジ部１７を設ける場合でも、封止用突出部１４の位置Ｐ_１や位置Ｐ_２に対するガラスライニング層１３の位置Ｐ_Ｇや接合部１５の位置Ｐ_４の関係は、フランジ部１７を設けない場合と同様が好ましい。

（太陽熱発電装置）
図７は、太陽熱発電装置における集熱器の一実施形態としてのパラボリックトラフ型集熱器の外観図である。

パラボリックトラフ型集熱器４０は、集光手段としての放物面反射鏡であるパラボリック反射鏡４１を有する。パラボリック反射鏡４１は、反射鏡用支持体４２によって支持されている。パラボリック反射鏡４１の焦点部分には、該焦点部分に沿って延びるように実施形態の集熱管３０が設けられている。集熱管３０は、集熱管用支持体４３によってパラボリック反射鏡４１や反射鏡用支持体４２に固定されている。

このようなパラボリックトラフ型集熱器４０では、パラボリック反射鏡４１によって太陽光が集熱管３０に集光され、この集光された太陽光によって集熱管３０が加熱される。集熱管３０の内部にはオイル等の熱媒体が流動しており、集熱管３０の加熱によって内部の熱媒体が加熱される。図示しないが、パラボリックトラフ型集熱器４０は蒸気タービンに接続されており、熱媒体の熱を利用して蒸気タービンを回転させることにより発電が行われる。

図８は、集熱管３０の一実施形態を示す平面図である。また、図９は、図８に示す集熱管３０のＡＡ線断面図である。

集熱管３０は、内部に熱媒体が流動される金属管からなる金属管１１を有し、その外面に光選択吸収膜１２が設けられ、内面にガラスライニング層１３が設けられている。また、金属管１１の外側には、金属管１１を覆うように所定の間隔を設けてガラス管３１が設けられている。金属管１１とガラス管３１とは、これらの間に気密に封止された封止領域３３が形成されるように、両端部に封止部３２が設けられて固定されている。封止領域３３は、通常、真空状態とされており、例えば１×１０^−３Ｐａ以下とされている。

１０…太陽光集熱管用金属管、１１…金属管、１２…光選択吸収膜、１３…ガラスライニング層、１４…封止用突出部、１５…接合部、１６…溶接用突出部、１７…フランジ部、１７１…取り付け孔、２１…膨張剤、２２…金属蓋部、３０…真空管式太陽光集熱管、３１…ガラス管、３２…封止部、３３…封止領域、３４…ベローズ、４０…パラボリックトラフ型集熱器、４１…パラボリック反射鏡、４２…反射鏡用支持体、４３…集熱管用支持体、Ｐ_０…金属管の端部の位置、Ｐ_１…封止用突出部の軸中央部側の端部の位置、Ｐ_２…封止用突出部の軸端部側の端部の位置、Ｐ_３…接合部の軸中央部側の端部の位置、Ｐ_４…接合部の軸端部側の端部の位置、Ｐ_Ｇ…ガラスライニング層の端部の位置

Claims (12)

1. 内部に熱媒を流通させる金属管と、
   前記金属管の外表面に設けられた４００〜９００ｎｍの光を吸収する光選択吸収膜と、
   前記金属管の内表面に設けられたガラスライニング層と
   を有することを特徴とする太陽光集熱管用金属管。
2. 前記ガラスライニング層は、筒状ガラス部材からなる請求項１記載の太陽光集熱管用金属管。
3. 前記ガラスライニング層の厚みは０．１〜２ｍｍである請求項１または２記載の太陽光集熱管用金属管。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光集熱管用金属管と、
   前記太陽光集熱管用金属管の外側を囲むように設けられたガラス管と、
   前記太陽光集熱管用金属管と前記ガラス管とを気密に封止する封止部と
   を有する真空管式太陽光集熱管。
5. 前記金属管の外面に、前記封止部の一部を構成する封止用突出部を有する請求項４記載の真空管式太陽光集熱管。
6. 前記金属管の軸方向における中央部側を軸中央部側とし、前記金属管の軸方向における端部側を軸端部側としたとき、
   前記ガラスライニング層の端部は、
   前記封止用突出部の軸中央部側の端部と同位置か、これよりも軸端部側にあり、
   前記金属管の端部よりも軸中央部側にある
   請求項５記載の真空管式太陽光集熱管。
7. 前記金属管と前記ガラスライニング層とを周方向に接合する接合部を有する請求項４〜６のいずれか１項記載の真空管式太陽光集熱管。
8. 前記接合部の軸端部側の端部は、
   前記封止用突出部の軸中央部側の端部と同位置か、これよりも軸端部側にあり、
   前記金属管の端部よりも軸中央部側にある
   請求項７記載の真空管式太陽光集熱管。
9. 前記接合は、前記ガラスライニング層の端部を接合する請求項７または８記載の真空管式太陽光集熱管。
10. 前記金属管の端部の外面に、他の金属管との溶接による連結に利用される溶接用突出部を有する請求項４〜９のいずれか１項記載の真空管式太陽光集熱管。
11. 前記金属管は、端部の外面に他の金属管との溶接によらない連結に利用されるフランジ部を有する請求項４〜９のいずれか１項記載の真空管式太陽光集熱管。
12. 真空管式太陽光集熱管と、前記真空管式太陽光集熱管に太陽光を集光する集光手段とを備える集熱器を有する太陽熱発電装置であって、
    前記真空管式太陽光集熱管は、請求項４〜１１のいずれか１項記載の真空管式太陽光集熱管であることを特徴とする太陽熱発電装置。

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