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WO2015093416A1 - 集熱レシーバー - Google Patents

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Publication number
WO2015093416A1
WO2015093416A1 PCT/JP2014/083051 JP2014083051W WO2015093416A1 WO 2015093416 A1 WO2015093416 A1 WO 2015093416A1 JP 2014083051 W JP2014083051 W JP 2014083051W WO 2015093416 A1 WO2015093416 A1 WO 2015093416A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bottomed hole
heat collecting
heat
collecting receiver
receiver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/083051
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Publication of WO2015093416A1 publication Critical patent/WO2015093416A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00—Details of absorbing elements
    • F24S70/10—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • F24S70/16—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of ceramic; made of concrete; made of natural stone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80—Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a heat collecting receiver used for solar power generation.
  • Solar power generation is known as a power generation method using the sun.
  • solar thermal power generation light emitted from the sun is collected via a reflecting mirror or the like, and a steam turbine is driven using the obtained solar heat to generate electric power. Since this solar thermal power generation does not generate greenhouse gases such as carbon dioxide during power generation and can store heat, it can generate power even in cloudy weather or at night. Therefore, solar thermal power generation is attracting attention as a promising power generation method in the future.
  • Tower-type solar power generation is a power generation system that uses a number of plane mirrors called heliostats to concentrate sunlight by concentrating sunlight on a heat collection receiver in a tower installed in the center, and generate heat using that heat.
  • a heliostat is a flat mirror of several meters square, and tower-type solar power generation can concentrate sunlight collected from hundreds to thousands of heliostats in one place. Therefore, it is possible to heat the heat collecting receiver to about 1000 ° C., and the tower type solar thermal power generation has a feature of good thermal efficiency.
  • Patent Document 1 discloses a heat collection receiver used in a solar thermal power generation device as a tower-type solar power generation receiver, and the heat collection receiver has a plurality of flow paths for allowing a heat medium to pass therethrough.
  • a heat absorber composed of one or a plurality of honeycomb units arranged side by side and a support that supports the heat absorber and circulates a heat medium, and the heat absorber includes silicon carbide.
  • a heat collecting receiver that is supported at a predetermined distance from the inner surface of the support.
  • the heat collecting receiver described above has the following problems. It is necessary to inhale air at a flow rate faster than the rising speed of the warmed air so that the warmed air in contact with the front surface of the heat collecting receiver does not diffuse out of the apparatus by convection. If the flow rate of air is high, the flow path necessary for heat exchange becomes naturally long, and the size of the heat collecting receiver becomes large. If a large temperature difference occurs in one heat collecting receiver, cracks are likely to occur due to thermal distortion. The frequency of occurrence of cracks due to this thermal strain becomes more conspicuous as the size of the heat collecting receiver increases. On the other hand, if the heat collecting receiver is short and small, the efficiency of heat exchange will deteriorate, and the heat collecting receiver will be overheated and the speed of deterioration will be increased.
  • An object of the present invention is to provide a heat collecting receiver capable of efficiently exchanging heat even with a small size, being less prone to cracking and ensuring long-term reliability.
  • the heat collection receiver of the present invention for solving the above-mentioned problem is a heat collection receiver having a first surface that receives solar heat and a second surface from which heated gas is extracted on the opposite side of the first surface,
  • the heat collecting receiver is made of a ceramic porous body, and the first surface has a plurality of first bottomed holes extending toward the second surface, and the second surface faces the first surface. And a plurality of second bottomed holes extending in the direction.
  • the heat collecting receiver of the present invention is made of a ceramic porous body, and by sucking from the second surface side, gas is introduced from the first bottomed hole, and the first bottomed hole and the second bottomed hole The gas is discharged from the second bottomed hole through the ceramic porous body. At this time, the gas is heated by receiving heat from the heat collecting receiver heated by receiving sunlight. That is, heat exchange is performed in the process of gas passing through the porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed.
  • the heat collecting receiver of the present invention is preferably in the following manner. (1) When the said heat collection receiver is cut
  • the region having the first bottomed hole and the second bottomed hole is, for example, the bottom surface of the first bottomed hole. Extends to the vicinity of the second surface, and the bottom surface of the second bottomed hole extends to the vicinity of the first surface.
  • the gas before being heated can be spread over the entire heat collecting receiver.
  • the bottom surface of the second bottomed hole extends to the vicinity of the first surface, the heated gas can be drawn out from the entire heat collecting receiver.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are configured so as to have a region.
  • the gas absorbed in the wall surface of the bottomed hole is drawn out from the wall surface of the adjacent second bottomed hole.
  • the heat exchange between the gas serving as the heat medium and the heat collecting receiver is performed inside the porous body between the first bottomed hole and the second bottomed hole, that is, the entire heat collecting receiver. A temperature difference between the surface and the second surface is unlikely to occur, and the heat collecting receiver can be made difficult to break.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole, and the second bottomed hole is the first bottomed hole. It has the area
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole, and the second bottomed hole becomes the first bottomed hole. Since it has the area
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are partitioned by a plate-like wall.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are separated from each other by a plate-like wall, so that the gas as the heat medium is separated from the first bottomed hole and the second bottomed hole.
  • the distance passing through between the bottomed holes can be made constant. For this reason, since the gas which is a heat medium can receive heat equally from the wall surface which separates the 1st bottomed hole and the 2nd bottomed hole, it makes it difficult to produce the bias
  • the aspect ratio of the first bottomed hole and the second bottomed hole is 10 4 to 10 6 m ⁇ 1 .
  • the aspect ratio is a ratio defined as [the length of the bottomed hole in the longitudinal direction of the heat collecting receiver] / [the opening area of the bottomed hole].
  • the aspect ratio is 10 4 m ⁇ 1 or more, heat exchange in a plane direction parallel to the first surface becomes dominant, so the first surface and the second surface of the heat collection receiver The temperature difference generated between the two can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the aspect ratio is 10 6 m ⁇ 1 or less, the pressure loss of the fluid generated in the first bottomed hole and the second bottomed hole can be reduced. For this reason, the temperature gradient generated with the pressure gradient is reduced, the temperature difference generated between the first surface and the second surface can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the ceramic is silicon carbide or alumina. These ceramics have heat resistance, chemical stability, mechanical strength, and high thermal conductivity. Since the heat collecting receiver is exposed to high temperature, heat resistance is required. Further, the performance of the ceramic material needs to be non-reactive with the gas used as the heat medium. When air is used as the heat medium, the ceramic material is required to have no reactivity with oxygen and moisture, and silicon carbide and alumina satisfy these performances. In addition, the heat collecting receiver may be exposed to a rapid temperature difference such as a clear change in a clear sky, a cloudy weather, or a rain in a clear sky. Since these ceramics have a low coefficient of thermal expansion, high thermal conductivity, and high strength, they also have a performance against a rapid temperature change.
  • the gas introduced from the first bottomed hole passes through the porous body and is exhausted from the second bottomed hole.
  • heat exchange is performed in the process in which gas passes a porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed. As a result, the moving distance of the gas when passing through the porous body becomes long. Therefore, heat can be exchanged efficiently in a short section. For this reason, without reducing the heat exchange performance of the heat collecting receiver, it is possible to reduce the size and to make it difficult to break, and to ensure long-term reliability.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically illustrating an example of a state in which the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention is incorporated in a housing.
  • Fig.2 (a) is a top view which shows typically an example of the heat collecting receiver of Example 1 which concerns on this invention
  • FIG.2 (b) is the side view.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a mold for molding the heat collecting receiver of Example 1 according to the present invention.
  • 5A is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 4, and FIG.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIG. 4.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing an example of the heat collecting receiver of Example 2 according to the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of FIG. It is.
  • a solar thermal power generation device is composed of a large number of mirrors, a heat collecting receiver, a turbine, a generator, and the like.
  • a solar thermal power generation device An example of a solar thermal power generation device will be described. Many mirrors are controlled so that sunlight can be collected in a heat collecting receiver by a tracking device that tracks the sun, and the collected light converts the collected light into heat energy.
  • the converted thermal energy heats a heat medium such as a gas such as air or a liquid.
  • the heated heat medium changes water into water vapor, for example, by heating water.
  • electric energy can be obtained by rotating the turbine connected to the generator.
  • the method for converting the thermal energy obtained by the heat collecting receiver into electrical energy is not limited to this, and a chemical reaction can be interposed in addition to direct conversion using a thermoelectric element.
  • the heat collecting receiver of the present invention is a component that receives sunlight and converts it into heat energy.
  • the heat collection receiver of the present invention is a heat collection receiver having a first surface receiving solar heat and a second surface from which heated gas is taken out on the opposite side of the first surface, wherein the heat collection receiver is made of ceramic.
  • the first surface includes a plurality of first bottomed holes extending toward the second surface, and the second surface includes a plurality of second holes extending toward the first surface. There is a bottomed hole.
  • the heat collecting receiver of the present invention is made of a ceramic porous body, and by sucking from the second surface side, gas is introduced from the first bottomed hole, and the first bottomed hole and the second bottomed hole The gas is discharged from the second bottomed hole through the ceramic porous body. At this time, the gas is heated by receiving heat from the heat collecting receiver heated by receiving sunlight. That is, heat exchange is performed in the process of gas passing through the porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed.
  • the heat collecting receiver of the present invention When the heat collecting receiver of the present invention is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, it is preferable to have a region where the first bottomed hole and the second bottomed hole exist.
  • the region having the first bottomed hole and the second bottomed hole is, for example, the bottom surface of the first bottomed hole. Extends to the vicinity of the second surface, and the bottom surface of the second bottomed hole extends to the vicinity of the first surface.
  • the vicinity of the first surface means a portion up to 30% of the length of the heat collecting receiver in the longitudinal direction from the first surface toward the second surface, and the vicinity of the second surface means the first surface. It means a part up to 30% of the length in the longitudinal direction of the heat collecting receiver from the second surface toward the first surface.
  • the bottom surface of the first bottomed hole is desirably in the vicinity of the second surface, and may be in a portion up to 10% of the length in the longitudinal direction of the heat collecting receiver from the second surface toward the first surface. More preferred. Further, the bottom surface of the second bottomed hole is desirably in the vicinity of the first surface, and is in a portion up to 10% of the length in the longitudinal direction of the heat collecting receiver from the first surface toward the second surface.
  • the gas before being heated can be spread over the entire heat collecting receiver.
  • the heated gas can be drawn out from the entire heat collecting receiver. That is, when the heat collecting receiver of the present invention is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, the first bottomed hole and the second bottomed hole are configured so as to have a region. The gas absorbed in the wall surface of the bottomed hole is drawn out from the wall surface of the adjacent second bottomed hole.
  • the heat exchange between the gas serving as the heat medium and the heat collecting receiver is performed inside the porous body between the first bottomed hole and the second bottomed hole, that is, the entire heat collecting receiver. A temperature difference between the surface and the second surface is unlikely to occur, and the heat collecting receiver can be made difficult to break.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole
  • the second bottomed hole is the first bottomed hole. It is preferable to have a region surrounded by the bottom hole.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole, and the second bottomed hole becomes the first bottomed hole. Since it has the area
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole and the second bottomed hole is surrounded by the first bottomed hole.
  • the bottomed holes and the second bottomed holes are alternately arranged.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole of the present invention are preferably partitioned by a plate-like wall.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are separated from each other by a plate-like wall, so that the gas as the heat medium is separated from the first bottomed hole and the second bottomed hole.
  • the distance passing through between the bottomed holes can be made constant. For this reason, since the gas which is a heat medium can receive heat equally from the wall surface which separates the 1st bottomed hole and the 2nd bottomed hole, it makes it difficult to produce the bias
  • the aspect ratio of the first bottomed hole and the second bottomed hole of the present invention is preferably 10 4 to 10 6 m ⁇ 1 .
  • the aspect ratio is a ratio defined as [the length of the bottomed hole in the longitudinal direction of the heat collecting receiver] / [the opening area of the bottomed hole].
  • the aspect ratio is 10 5 m ⁇ 1 .
  • the heat collection receiver of the present invention when the aspect ratio is 10 4 m ⁇ 1 or more, heat exchange in a plane direction parallel to the first surface becomes dominant, so the first surface and the second surface of the heat collection receiver The temperature difference generated between the two can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the aspect ratio is 10 6 m ⁇ 1 or less, the pressure loss of the fluid generated in the first bottomed hole and the second bottomed hole can be reduced. For this reason, the temperature gradient generated with the pressure gradient is reduced, the temperature difference generated between the first surface and the second surface can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the ceramic of the present invention is preferably silicon carbide or alumina. These ceramics have heat resistance, chemical stability, mechanical strength, and high thermal conductivity. Since the heat collecting receiver is exposed to high temperature, heat resistance is required. Further, the performance of the ceramic material needs to be non-reactive with the gas used as the heat medium. When air is used as the heat medium, the ceramic material is required to have no reactivity with oxygen and moisture, and silicon carbide and alumina satisfy these performances. In addition, the heat collecting receiver may be exposed to a rapid temperature difference such as a clear change in a clear sky, a cloudy weather, or a rain in a clear sky. Since these ceramics have a low coefficient of thermal expansion, high thermal conductivity, and high strength, they also have a performance against a rapid temperature change.
  • Embodiment 1 is a thick plate-shaped heat collecting receiver made of a porous body of alumina, and is used by being housed in a light receiving unit housing of a solar thermal power generation apparatus.
  • the second embodiment is a honeycomb-shaped heat collecting receiver made of a porous body of silicon carbide, and is used by being housed in a light receiving unit housing of a solar thermal power generation apparatus.
  • the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention will be described below.
  • the heat collecting receiver of this embodiment is a thick plate-shaped heat collecting receiver made of a porous body of alumina, and is used by being housed in a housing of a light receiving part of a solar thermal power generation apparatus.
  • the side receiving sunlight is the first surface, and the back surface thereof is the second surface.
  • the first surface is formed with a plurality of first bottomed holes that are regularly arranged and extend toward the second surface, and the bottom surface of the first bottomed hole extends to the vicinity of the second surface.
  • the first bottomed holes have the same shape.
  • the plurality of first bottomed holes are evenly arranged in columns and rows. That is, the first bottomed holes are arranged in a lattice shape, and the first bottomed holes are located at the lattice points of the lattice.
  • the second surface is formed with a plurality of second bottomed holes that are regularly arranged and extend toward the first surface, and the bottom surface of the second bottomed hole extends to the vicinity of the first surface. Yes.
  • the second bottomed holes have the same shape.
  • the plurality of second bottomed holes are evenly arranged in columns and rows. That is, the second bottomed holes are arranged in a lattice shape, and the second bottomed holes are located at the lattice points of the lattice. Further, when the second bottomed hole is projected onto the first surface, there is no overlapping portion between the first bottomed hole and the second bottomed hole on the first surface.
  • the heat collecting receiver of this embodiment does not have a through hole that connects the first surface side and the second surface side.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are tapered bottomed holes.
  • the heat collection receiver of the present embodiment is a heat collection receiver having a first surface that receives solar heat and a second surface from which heated gas is extracted on the opposite side of the first surface, and the heat collection receiver is The first surface has a plurality of first bottomed holes extending toward the second surface, and the second surface has a plurality of second holes extending toward the first surface. There is a bottom hole.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment is made of a ceramic porous body, and by sucking from the second surface side, gas is introduced from the first bottomed hole, and the first bottomed hole and the second bottomed The gas is discharged from the second bottomed hole through the ceramic porous body between the holes. At this time, the gas is heated by receiving heat from the heat collecting receiver heated by receiving sunlight. That is, heat exchange is performed in the process of gas passing through the porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed.
  • the porous body is not particularly limited, but the porosity is preferably 38 to 70%. When the porosity is 38% or more, gas can be easily circulated from the first surface side to the second surface side. When the porosity is 70% or less, the gas passes while contacting the pore surfaces of many ceramic porous bodies, so that heat exchange can be performed efficiently.
  • the gas used as the heat medium is not particularly limited, but for example, air can be used.
  • air is used as the heat medium, it is not necessary to shield the outside air, so that the apparatus can be simplified.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are not limited to the scope of the present embodiment, and the size, arrangement, number, depth, and the like can be changed as appropriate. Further, the size, material, and the like of the entire heat collecting receiver can be appropriately changed.
  • first bottomed hole and the second bottomed hole of the present embodiment are arranged so as not to be connected to each other.
  • all the gas introduced from the first bottomed hole is guided to the second bottomed hole while moving inside the ceramic porous body, and thus passes through the porous body. In this case, heat exchange is performed efficiently, and a high-temperature gas can be obtained.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment When the heat collecting receiver of the present embodiment is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, it is preferable to have a region where the first bottomed hole and the second bottomed hole exist.
  • the gas before being heated can be spread over the entire heat collecting receiver.
  • the bottom surface of the second bottomed hole extends to the vicinity of the first surface, the heated gas can be drawn from the entire heat collecting receiver.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment when the heat collecting receiver of the present embodiment is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, the heat collecting receiver is configured to have a region in which the first bottomed hole and the second bottomed hole are present.
  • the gas absorbed by the wall surface of one bottomed hole is drawn out from the wall surface of the adjacent second bottomed hole.
  • the heat exchange between the gas serving as the heat medium and the heat collecting receiver is performed inside the porous body between the first bottomed hole and the second bottomed hole, that is, the entire heat collecting receiver. A temperature difference between the surface and the second surface is unlikely to occur, and the heat collecting receiver can be made difficult to break.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole
  • the second bottomed hole is the first bottomed hole. It is preferable to have a region surrounded by The first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole, and the second bottomed hole is surrounded by the first bottomed hole, for example, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collecting receiver.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole constitute a honeycomb-like regular repeating pattern, and the first bottomed hole and the second bottomed hole appear alternately in the vertical and horizontal rows of the pattern. Shape.
  • honeycomb shape examples include a rectangle, a hexagon, and a combination of a rectangle and an octagon.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole may be partitioned by a plate-like wall.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are separated from each other by a plate-like wall, so that the gas as the heat medium passes between the first bottomed hole and the second bottomed hole.
  • the passing distance can be made constant. For this reason, since the gas which is a heat medium can receive heat equally from the wall surface which separates the 1st bottomed hole and the 2nd bottomed hole, it makes it difficult to produce the bias
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole have an aspect ratio of 10 4 to 10 6 m ⁇ 1 .
  • the aspect ratio is a ratio defined as [the length of the bottomed hole in the longitudinal direction of the heat collecting receiver] / [the opening area of the bottomed hole].
  • the aspect ratio is 10 6 m ⁇ 1 or less
  • the pressure loss of the fluid generated in the first bottomed hole and the second bottomed hole can be reduced.
  • the temperature gradient generated with the pressure gradient is reduced, the temperature difference generated between the first surface and the second surface can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the ceramic porous body is preferably silicon carbide or alumina. These ceramics have heat resistance, chemical stability, mechanical strength, and high thermal conductivity. Since the heat collecting receiver is exposed to high temperature, heat resistance is required. Further, the performance of the ceramic material needs to be non-reactive with the gas used as the heat medium. When air is used as the heat medium, the ceramic material is required to have no reactivity with oxygen and moisture, and silicon carbide and alumina satisfy these performances. In addition, the heat collecting receiver may be exposed to a rapid temperature difference such as a clear change in a clear sky, a cloudy weather, or a rain in a clear sky.
  • the thermal expansion coefficient of silicon carbide is 4.2 to 5.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the thermal conductivity is 25 to 200 W / mK
  • the tensile strength is 20 to 100 MPa.
  • Alumina has a thermal expansion coefficient of 7.0 to 8.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., a thermal conductivity of 10 to 30 W / mK, and a tensile strength of 20 to 100 MPa.
  • the gas introduced from the first bottomed hole passes through the porous body and is exhausted from the second bottomed hole. And heat exchange is performed in the process in which gas passes a porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed. As a result, the moving distance of the gas when passing through the porous body becomes long. Therefore, heat can be exchanged efficiently in a short section.
  • the heat collection receiver of the present embodiment is a honeycomb-shaped heat collection receiver made of a porous body of silicon carbide, and is used by being housed in a light receiving unit housing of a solar thermal power generation apparatus.
  • the side receiving sunlight is the first surface
  • the back surface thereof is the second surface.
  • the heat collection receiver of this embodiment is formed between a first surface and a second surface, and is configured by regularly arranging holes having a square cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collection receiver. These holes are sealed on either the first surface side or the second surface side. That is, the hole opened on the first surface side is sealed on the second surface side, and the hole opened on the second surface side is sealed on the first surface side.
  • the hole sealed on the first surface side is the second bottomed hole
  • the hole sealed on the second surface side is the first bottomed hole.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment does not have a through hole that connects the first surface side and the second surface side.
  • the heat collection receiver of the present embodiment is a heat collection receiver having a first surface that receives solar heat and a second surface from which heated gas is extracted on the opposite side of the first surface, and the heat collection receiver is The first surface has a plurality of first bottomed holes extending toward the second surface, and the second surface has a plurality of second holes extending toward the first surface. There is a bottom hole.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment is made of a ceramic porous body, and by sucking from the second surface side, gas is introduced from the first bottomed hole, and the first bottomed hole and the second bottomed The gas is discharged from the second bottomed hole through the ceramic porous body between the holes. At this time, the gas is heated by receiving heat from the heat collecting receiver heated by receiving sunlight. That is, heat exchange is performed in the process of gas passing through the porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Further, when passing through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed.
  • the porous body is not particularly limited, but the porosity is preferably 38 to 70%.
  • the porosity is 38% or more, gas can be easily circulated from the first surface side to the second surface side.
  • the porosity is 70% or less, the gas passes while contacting the pore surfaces of many ceramic porous bodies, so that heat exchange can be performed efficiently.
  • the gas used as the heat medium is not particularly limited, but for example, air can be used.
  • air is used as the heat medium, it is not necessary to shield the outside air, so that the apparatus can be simplified.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are not limited to the scope of the present embodiment, and the size, arrangement, number, depth, and the like can be changed as appropriate. Further, the size, material, and the like of the entire heat collecting receiver can be appropriately changed.
  • first bottomed hole and the second bottomed hole of the present embodiment are arranged so as not to be connected to each other.
  • all the gas introduced from the first bottomed hole is guided to the second bottomed hole while moving inside the ceramic porous body, and thus passes through the porous body. In this case, heat exchange is performed efficiently, and a high-temperature gas can be obtained.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment When the heat collecting receiver of the present embodiment is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, it is preferable to have a region where the first bottomed hole and the second bottomed hole exist.
  • the region having the first bottomed hole and the second bottomed hole means that the first bottomed hole is, for example, The form which extends to the vicinity of the 2nd surface and the 2nd bottomed hole extends to the vicinity of the 1st surface is mentioned.
  • the bottom surface of the first bottomed hole extends to the vicinity of the second surface, so that the gas before being heated can be spread over the entire heat collecting receiver.
  • the heated gas can be drawn from the entire heat collecting receiver.
  • the first bottomed hole is configured to have a region where the first bottomed hole and the second bottomed hole exist.
  • the gas absorbed by the wall surface of the hole is drawn out from the wall surface of the adjacent second bottomed hole.
  • the heat exchange between the gas serving as the heat medium and the heat collecting receiver is performed inside the porous body between the first bottomed hole and the second bottomed hole, that is, the entire heat collecting receiver. A temperature difference between the surface and the second surface is unlikely to occur, and the heat collecting receiver can be made difficult to break.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole
  • the second bottomed hole is the first bottomed hole. It is preferable to have a region surrounded by.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole
  • the second bottomed hole is surrounded by the first bottomed hole, for example, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collecting receiver.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole constitute a honeycomb-like regular repeating pattern, and the first bottomed hole and the second bottomed hole appear alternately in the vertical and horizontal rows of the pattern. Shape. Examples of the honeycomb shape include a rectangle, a hexagon, and a combination of a rectangle and an octagon.
  • the first bottomed hole is surrounded by the second bottomed hole, and the second bottomed hole is the first bottomed hole. Therefore, the distance between the first bottomed hole and the second bottomed hole can be arranged so as not to be biased in the whole heat collecting receiver, and is taken from the first bottomed hole. The generated gas can be quickly moved to the adjacent second bottomed hole.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are partitioned by a plate-like wall.
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole are separated from each other by a plate-like wall, so that the gas as the heat medium passes between the first bottomed hole and the second bottomed hole.
  • the passing distance can be made constant. For this reason, since the gas which is a heat medium can receive heat equally from the wall surface which separates the 1st bottomed hole and the 2nd bottomed hole, it makes it difficult to produce the bias
  • the first bottomed hole and the second bottomed hole have an aspect ratio of 10 4 to 10 6 m ⁇ 1 .
  • the aspect ratio is a ratio defined as [the length of the bottomed hole in the longitudinal direction of the heat collecting receiver] / [the opening area of the bottomed hole].
  • the aspect ratio is 10 6 m ⁇ 1 or less
  • the pressure loss of the fluid generated in the first bottomed hole and the second bottomed hole can be reduced.
  • the temperature gradient generated with the pressure gradient is reduced, the temperature difference generated between the first surface and the second surface can be reduced, and the warp generated in the heat collecting receiver can be reduced.
  • the ceramic porous body is preferably silicon carbide or alumina. These ceramics have heat resistance, chemical stability, mechanical strength, and high thermal conductivity. Since the heat collecting receiver is exposed to high temperature, heat resistance is required. Further, as the performance of the ceramic material, it is also necessary that there is no reactivity with the gas used as the heat medium. When air is used as the heat medium, the ceramic material is required to have no reactivity with oxygen and moisture, and silicon carbide and alumina satisfy these performances. In addition, the heat collecting receiver may be exposed to a rapid temperature difference such as a clear change in a clear sky, a cloudy weather, or a rain in a clear sky.
  • the thermal expansion coefficient of silicon carbide is 4.2 to 5.2 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the thermal conductivity is 25 to 200 W / mK
  • the tensile strength is 20 to 100 MPa.
  • Alumina has a thermal expansion coefficient of 7.0 to 8.0 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C., a thermal conductivity of 10 to 30 W / mK, and a tensile strength of 20 to 100 MPa.
  • the gas introduced from the first bottomed hole passes through the porous body and is exhausted from the second bottomed hole. And heat exchange is performed in the process in which gas passes a porous body. Since the porous body has a large surface area, if the heat collecting receiver is a porous body, the area where the gas and the heat collecting receiver come into contact can be increased. Furthermore, when the gas passes through the porous body, the gas enters the pores of the porous body, so that the gas flow is disturbed. As a result, the moving distance of the gas when passing through the porous body becomes long. Therefore, heat can be exchanged efficiently in a short section.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically illustrating an example of a state in which the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention is incorporated in a housing.
  • Fig.2 (a) is a top view which shows typically an example of the heat collecting receiver of Example 1 which concerns on this invention,
  • FIG.2 (b) is the side view.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically illustrating an example of a state in which the heat collecting receiver according to the first embodiment of the present invention is incorporated in a housing.
  • Fig.2 (a) is a top view which shows typically an example of the heat collecting receiver of Example 1 which concerns on this invention
  • FIG.2 (b) is the side view.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the
  • Example 4 is a plan view schematically showing an example of a mold for molding the heat collecting receiver of Example 1 according to the present invention.
  • 5A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
  • Example 1 a heat collecting receiver made of alumina formed by press molding will be described in order from the manufacturing method.
  • the mold cavity that is the upper punch 6, the lower punch 7, and the die 8 is filled with a molding raw material that is a raw material for the porous body of the heat collecting receiver. And pressurize to form.
  • the forming raw material is not particularly limited as long as it is a raw material capable of forming alumina.
  • the forming raw material includes alumina powder, an organic binder, a sintering aid, a lubricant, and the like.
  • the mixing ratio and average particle size are not particularly limited, and other additives may be added.
  • the upper punch 6 has a plurality of cylindrical first protrusions 61 that are regularly arranged with a draft angle.
  • the lower punch 7 has a plurality of cylindrical second protrusions 71 having draft angles, and each of the second protrusions 71 is disposed so as to be surrounded by the plurality of first protrusions 61. ing.
  • the draft angle is 1/30 for both the first protrusion 61 and the second protrusion 71, but the inclination is not particularly limited as long as the molded body can be pulled out without being damaged.
  • the individual sizes of the first protrusion and the second protrusion are the same, but may not be the same.
  • the heat collecting receiver 10 can be obtained by degreasing and sintering the obtained molded body.
  • the sintering temperature is 1500 ° C.
  • the sintering temperature is not particularly limited, but is preferably 1000 ° C. or higher so as not to shrink when used as a heat collecting receiver.
  • the side receiving sunlight is the first surface 1 and the back surface is the second surface 2.
  • the first surface 1 is formed with a plurality of first bottomed holes 3 that extend toward the second surface 2 and are regularly arranged.
  • the bottom surface 31 of the first bottomed hole extends to the vicinity of the second surface 2. It extends.
  • the first bottomed holes 3 have the same shape.
  • the first bottomed holes 3 are evenly arranged in columns and rows. That is, the 1st bottomed hole 3 is arrange
  • the second surface 2 is formed with a plurality of second bottomed holes 4 that extend toward the first surface 1 and are regularly arranged.
  • a bottom surface 41 of the second bottomed hole is formed on the first surface 1. It extends to the vicinity.
  • the second bottomed holes 4 have the same shape.
  • the second bottomed holes 4 are evenly arranged in columns and rows. That is, the second bottomed holes 4 are arranged in a lattice shape, and the second bottomed holes 4 are located at the lattice points of the lattice.
  • the first bottomed hole 3 and the second bottomed hole 4 do not overlap each other.
  • the heat collecting receiver 10 of the present embodiment does not have a through hole that connects the first surface 1 side and the second surface 2 side.
  • the first bottomed hole 3 and the second bottomed hole 4 are tapered bottomed holes.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment is the heat collecting receiver 10 having the first surface 1 that receives solar heat and the second surface 2 from which the heated gas is taken out on the opposite side of the first surface 1,
  • the heat collecting receiver 10 is made of a ceramic porous body.
  • the first surface 1 has a plurality of first bottomed holes 3 extending toward the second surface 2, and the second surface 2 has the first surface 1.
  • Example 2 relates to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6A is a perspective view schematically showing an example of the heat collecting receiver of Example 2 according to the present invention
  • FIG. 6B is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of FIG. It is.
  • a heat collecting receiver 10 made of honeycomb-shaped silicon carbide formed by extrusion will be described in order from the manufacturing method.
  • a nozzle for forming a square honeycomb is used as a plunger nozzle, and a silicon carbide forming raw material is extruded.
  • the forming raw material is not particularly limited as long as it is a raw material capable of forming silicon carbide.
  • the forming raw material includes silicon carbide powder, an organic binder, a sintering aid, a lubricant, and the like.
  • the mixing ratio and average particle diameter are not particularly limited. Other additives may be added.
  • the extruded molded body can be obtained by cutting to a certain length, sealing the communicating holes alternately, degreasing, and sintering.
  • the sintering temperature is 2000 ° C.
  • the sintering temperature is not particularly limited, but is preferably 1800 ° C. or higher so as not to shrink when used as a heat collecting receiver.
  • the heat collection receiver 10 of the present embodiment is formed between a first surface and a second surface, and is configured by regularly arranging holes having a quadrangular cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat collection receiver 10. Yes. These holes are sealed on either the first surface 1 side or the second surface 2 side. That is, the hole opened on the first surface 1 side is sealed on the second surface 2 side, and the hole opened on the second surface 2 side is sealed on the first surface 1 side.
  • the hole sealed on the first surface 1 side is the second bottomed hole 4, and the hole sealed on the second surface 2 side is the first bottomed hole 3. Further, when the second bottomed hole 4 is projected onto the first surface 1, the first bottomed hole 3 and the second bottomed hole 4 do not overlap each other. Furthermore, the heat collecting receiver 10 of the present embodiment does not have a through hole that connects the first surface 1 side and the second surface 2 side.
  • the heat collecting receiver of the present embodiment is the heat collecting receiver 10 having the first surface 1 that receives solar heat and the second surface 2 from which the heated gas is taken out on the opposite side of the first surface 1,
  • the heat collecting receiver is made of a ceramic porous body.
  • the first surface 1 has a plurality of first bottomed holes 3 extending toward the second surface 2, and the second surface 2 has the first surface 1.
  • the heat collecting receiver 10 of the present embodiment is joined so as to be arranged in a plurality, and is housed in a housing and used for a light receiving portion of solar thermal power generation.

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Abstract

本発明の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を上記第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、上記集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、上記第１面には上記第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、上記第２面には上記第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔があることを特徴とする。

Description

集熱レシーバー
　　本発明は、太陽光発電に用いる集熱レシーバーに関する。
　太陽を利用した発電方法として、太陽熱発電が知られている。太陽熱発電は、太陽から照射される光を、反射鏡等を介して集光し、得られる太陽熱を利用して蒸気タービンを駆動させ、発電するものである。この太陽熱発電は、発電中に二酸化炭素等の温室効果ガスを発生することがないうえ、蓄熱することが可能であるので、曇天や夜間でも発電が可能である。そのため、太陽熱発電は、将来、有望な発電方法として注目を集めている。
　太陽熱発電の方式には、大きく分けて、トラフ型、タワー型の２種類がある。タワー型太陽熱発電は、多数のヘリオスタットと呼ばれる平面鏡を用いて、中央部に設置されたタワーにある集熱レシーバーに太陽光を集中させることで集光し、その熱で発電する発電方式である。ヘリオスタットは、数メートル四方の平面鏡であり、タワー型太陽熱発電では、数百枚から数千枚のヘリオスタットを用いて集められた太陽光を一箇所に集中させることが出来る。そのため、集熱レシーバーを１０００℃程度まで加熱することが可能であり、タワー型太陽熱発電は、熱効率が良いという特徴を有する。
　このタワー型太陽熱発電用の集熱レシーバーとして、特許文献１には、太陽熱発電装置に使用される集熱レシーバーであって、前記集熱レシーバーは、熱媒体を通過させるための複数の流路が並設された１個又は複数個のハニカムユニットからなる熱吸収体と、該熱吸収体を支持するとともに、熱媒体を流通させる支持体からなり、前記熱吸収体は、炭化ケイ素を含んで構成され、前記支持体の内表面から所定の距離離れて支持されていることを特徴とする集熱レシーバーが開示されている。
特開２０１２－９３００３号公報
　しかしながら上記に記載された集熱レシーバーは、次のような課題がある。
集熱レシーバーの前面と接触し暖められた空気が対流によって装置外に拡散しないよう、暖められた空気の上昇速度よりも速い流速で空気を吸入する必要がある。空気の流速が速いと熱交換に必要な流路が自ずと長くなり集熱レシーバーのサイズが大きくなる。１つの集熱レシーバー内で大きな温度差が発生すると、熱歪みによりクラックが発生しやすくなる。この熱歪みによるクラックの発生頻度は集熱レシーバーのサイズが大きくなるほど顕著である。一方、集熱レシーバーが短く小さいと熱交換の効率が悪くなり、集熱レシーバーが過熱しやすくなり劣化のスピードを速める。
　本発明では、小さなサイズであっても、効率良く熱交換でき、クラックが発生しにくく長期信頼性の確保できる集熱レシーバーを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を上記第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、上記集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、上記第１面には、上記第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、上記第２面には上記第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔があることを特徴とする。
　本発明の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第２面側から吸引することにより、第１の有底孔からガスが導入され、第１の有底孔と第２の有底孔との間のセラミック多孔体を通過して第２の有底孔からガスが排出される。この際、太陽光を受け加熱された集熱レシーバーから熱を受けガスが加熱される。つまり、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果、多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。
　さらに本発明の集熱レシーバーは、以下の態様であることが好ましい。
（１）上記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、上記第１の有底孔および上記第２の有底孔が存在する領域を有する。
　上記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、上記第１の有底孔および上記第２の有底孔が存在する領域を有するとは、例えば第１の有底孔の底面が第２面の近傍まで延び、第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びている形態が挙げられる。
　第１の有底孔の底面が、第２面の近傍まで延びることによって、加熱される前のガスを集熱レシーバー全体に行き渡らせることができる。第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びることによって、加熱されたガスを集熱レシーバー全体から引き出すことができる。
　すなわち、本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有するように構成されることによって、第１の有底孔の壁面に吸収されたガスは、隣り合う第２の有底孔の壁面から引き出される。熱媒体となるガスと集熱レシーバーとの間の熱交換は、第１の有底孔と第２の有底孔との間の多孔体内部、すなわち集熱レシーバー全体で行われるので、第１面と第２面との間の温度差が生じにくく、集熱レシーバーを割れにくくすることができる。
（２）上記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔は上記第２の有底孔に取り囲まれ、上記第２の有底孔は上記第１の有底孔に取り囲まれている領域を有する。
　本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有しているので、第１の有底孔と第２の有底孔との間の距離が集熱レシーバー全体で偏らないように配置することができ、第１の有底孔から取り込まれたガスを、隣り合う第２の有底孔に速やかに移動させることができる。
（３）上記第１の有底孔と、上記第２の有底孔とは、板状の壁によって仕切られる。
　本発明の集熱レシーバーは、第１の有底孔と第２の有底孔とが、板状の壁によって隔てられることにより、熱媒体であるガスが、第１の有底孔と第２の有底孔との間を通過する距離を一定にすることができる。このため熱媒体であるガスが、第１の有底孔と、第２の有底孔とを隔てる壁面から均等に熱を受けとることができるので、集熱レシーバーに熱の偏りを生じにくくすることができる。
（４）上記第１の有底孔および上記第２の有底孔のアスペクト比は、１０４～１０６ｍ－１である。
　アスペクト比とは、［集熱レシーバーの長手方向の有底孔の長さ］／［有底孔の開口面積］と定義される比率である。
　本発明の集熱レシーバーは、アスペクト比が１０４ｍ－１以上であると第１面に平行な面方向での熱交換が支配的になるので、集熱レシーバーの第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。アスペクト比が１０６ｍ－１以下であると、第１の有底孔および第２の有底孔内で発生する流体の圧力損失を小さくできる。このため圧力勾配に伴って発生する温度勾配が小さくなり、第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。
（５）上記セラミックは、炭化珪素またはアルミナである。
　これらのセラミックは、耐熱性、化学的安定性、機械強度を有し、さらに熱伝導率が高い。集熱レシーバーは高温に曝されるので、耐熱性が要求される。また、セラミックの材料の性能としては、熱媒体として使用されるガスとの反応性が無いことも必要である。熱媒体として空気を使った場合、セラミックの材料の性能としては、酸素、水分との反応性が無いことが要求され、炭化珪素、アルミナはこれらの性能を満足する。さらに、集熱レシーバーは、晴天、曇天の急激な変化、あるいは晴天時の降雨など急激な温度差に曝されることもある。これらのセラミックは、低熱膨張係数、高熱伝導率、高強度であるので、急激な温度変化に対する性能も有している。
　本発明によれば、第１の有底孔から導入されたガスが多孔体を通過して第２の有底孔から排気される。そして、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。
図１は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーがハウジングに組み込まれた状態の一例を模式的に示す模式図である。 図２（ａ）は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーの一例を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。 図３は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーの長手方向に垂直な断面の一例を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーを成形する金型の一例を模式的に示す平面図である。 図５（ａ）は、図４のＡ－Ａ’断面図であり、図５（ｂ）は図４のＢ－Ｂ’断面図である。 図６（ａ）は、本発明に係る実施例２の集熱レシーバーの一例を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の長手方向に平行な断面図である。
　太陽熱発電装置は、多数のミラー、集熱レシーバー、タービン、発電機などによって構成される。
　太陽熱発電装置の一例について説明する。多数のミラーは、太陽を追尾する追尾装置によって太陽光を集熱レシーバーに集められるように制御され、集熱レシーバーでは、集まった光を熱エネルギーに変換する。変換された熱エネルギーは、空気などの気体、液体等の熱媒体を加熱する。加熱された熱媒体は、例えば水を加熱するなどして、水を水蒸気に変化させる。これにより、高い圧力を得たのち、発電機に接続されたタービンを回転させることにより電気エネルギーを得ることができる。集熱レシーバーで得られた熱エネルギーから電気エネルギーに変換する方法は、これに限定されず、熱電素子を用いた直接変換のほか、化学反応を介在させることもできる。本発明の集熱レシーバーは太陽光を受け熱エネルギーに変換する構成部品である。
　本発明の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を上記第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、上記集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、上記第１面には、上記第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、上記第２面には、上記第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔がある。
　本発明の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第２面側から吸引することにより、第１の有底孔からガスが導入され、第１の有底孔と第２の有底孔との間のセラミック多孔体を通過して第２の有底孔からガスが排出される。この際、太陽光を受け加熱された集熱レシーバーから熱を受けガスが加熱される。つまり、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果、多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。
　本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、上記第１の有底孔および上記第２の有底孔が存在する領域を有することが好ましい。
　上記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、上記第１の有底孔および上記第２の有底孔が存在する領域を有するとは、例えば第１の有底孔の底面が第２面の近傍まで延び、第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びている形態が挙げられる。
　本発明において、第１面の近傍とは、第１面から第２面に向かって集熱レシーバーの長手方向の長さの３０％までの部分を意味し、第２面の近傍とは、第２面から第１面に向かって集熱レシーバーの長手方向の長さの３０％までの部分を意味する。
第１の有底孔の底面は、第２面の近傍にあることが望ましく、第２面から第１面に向かって集熱レシーバーの長手方向の長さの１０％までの部分にあることがより好ましい。
また、第２の有底孔の底面は、第１面の近傍にあることが望ましく、第１面から第２面に向かって集熱レシーバーの長手方向の長さの１０％までの部分にあることがより好ましい。
　第１の有底孔の底面が、第２面の近傍まで延びることによって、加熱される前のガスを集熱レシーバー全体に行き渡らせることができる。第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びることによって、加熱されたガスを集熱レシーバー全体から引き出すことができる。
　すなわち、本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有するように構成されることによって、第１の有底孔の壁面に吸収されたガスは、隣り合う第２の有底孔の壁面から引き出される。熱媒体となるガスと集熱レシーバーとの間の熱交換は、第１の有底孔と第２の有底孔との間の多孔体内部、すなわち集熱レシーバー全体で行われるので、第１面と第２面との間の温度差が生じにくく、集熱レシーバーを割れにくくすることができる。
　本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔は上記第２の有底孔に取り囲まれ、上記第２の有底孔は上記第１の有底孔に取り囲まれている領域を有することが好ましい。
　本発明の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有するので、第１の有底孔と第２の有底孔との間の距離が集熱レシーバー全体で偏らないように配置することができ、第１の有底孔から取り込まれたガスを、隣り合う第２の有底孔に速やかに移動させることができる。
　第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔が第１の有底孔に取り囲まれているとは、例えば、第１面に投影される第１の有底孔および第２の有底孔が交互に配置される状態である。
　本発明の上記第１の有底孔と、上記第２の有底孔とは、板状の壁によって仕切られることが好ましい。
　本発明の集熱レシーバーは、第１の有底孔と第２の有底孔とが、板状の壁によって隔てられることにより、熱媒体であるガスが、第１の有底孔と第２の有底孔との間を通過する距離を一定にすることができる。このため熱媒体であるガスが、第１の有底孔と、第２の有底孔とを隔てる壁面から均等に熱を受けとることができるので、集熱レシーバーに熱の偏りを生じにくくすることができる。
　本発明の上記第１の有底孔および上記第２の有底孔のアスペクト比は、１０４～１０６ｍ－１であることが好ましい。
　アスペクト比とは、［集熱レシーバーの長手方向の有底孔の長さ］／［有底孔の開口面積］と定義される比率である。開口が１ｍｍ四方の正方形で、有底孔の長さが１００ｍｍである場合、アスペクト比は、１０５ｍ－１である。
　本発明の集熱レシーバーは、アスペクト比が１０４ｍ－１以上であると第１面に平行な面方向での熱交換が支配的になるので、集熱レシーバーの第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。アスペクト比が１０６ｍ－１以下であると、第１の有底孔および第２の有底孔内で発生する流体の圧力損失を小さくできる。このため圧力勾配に伴って発生する温度勾配が小さくなり、第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。
　本発明の上記セラミックは、炭化珪素またはアルミナであることが好ましい。
　これらのセラミックは、耐熱性、化学的安定性、機械強度を有し、さらに熱伝導率が高い。集熱レシーバーは高温に曝されるので、耐熱性が要求される。また、セラミックの材料の性能としては、熱媒体として使用されるガスとの反応性が無いことも必要である。熱媒体として空気を使った場合、セラミックの材料の性能としては、酸素、水分との反応性が無いことが要求され、炭化珪素、アルミナはこれらの性能を満足する。さらに、集熱レシーバーは、晴天、曇天の急激な変化、あるいは晴天時の降雨など急激な温度差に曝されることもある。これらのセラミックは、低熱膨張係数、高熱伝導率、高強度であるので、急激な温度変化に対する性能も有している。
　以下に、本発明の具体的な実施形態である実施形態１および実施形態２を挙げて説明する。実施形態１は、アルミナの多孔体よりなる厚い板状の集熱レシーバーであって、太陽熱発電装置の受光部のハウジングに収められて使用される。実施形態２は、炭化珪素の多孔体よりなるハニカム状の集熱レシーバーであって、太陽熱発電装置の受光部のハウジングに収められて使用される。
　＜実施形態１＞
　以下に本発明に係る実施形態１の集熱レシーバーについて説明する。本実施形態の集熱レシーバーはアルミナの多孔体よりなる厚い板状の集熱レシーバーであって、太陽熱発電装置の受光部のハウジングに収められて使用される。
　本実施形態の集熱レシーバーは、太陽光を受ける側が第１面であり、その裏面が第２面である。第１面には、第２面に向かって延び、規則的に配列する複数の第１の有底孔が形成され、第１の有底孔の底面は第２面の近傍まで延びている。第１の有底孔は、それぞれ同一形状である。また、第１面において、複数の第１の有底孔は、縦列及び横列に均等に配列されている。つまり第１の有底孔は、格子状になるように配置されており、第１の有底孔は当該格子の格子点に位置する。
　また、第２面には、第１面に向かって延び、規則的に配列する複数の第２の有底孔が形成され、第２の有底孔の底面は第１面の近傍まで延びている。第２の有底孔は、それぞれ同一形状である。また、第２面において、複数の第２の有底孔は、縦列及び横列に均等に配列されている。つまり第２の有底孔は、格子状になるように配置されており、第２の有底孔は当該格子の格子点に位置する。
さらに、第２有底孔を第１面に投影すると、第１面において、第１の有底孔と第２の有底孔とは重なる部分がない。
本実施形態の集熱レシーバーには、第１面側と第２面側とを連結する貫通孔はない。第１の有底孔と第２の有底孔とは、テーパー状の有底孔である。
　このように、本実施形態の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第１面には、第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、第２面には第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔がある。
　本実施形態の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第２面側から吸引することにより、第１の有底孔からガスが導入され、第１の有底孔と第２の有底孔との間のセラミック多孔体を通過して第２の有底孔からガスが排出される。この際、太陽光を受け加熱された集熱レシーバーから熱を受けガスが加熱される。つまり、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果、多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。
　また、多孔体は、特に限定されないが、気孔率が、３８～７０％であることが好ましい。気孔率が３８％以上であると、第１面側から第２面側にガスを容易に流通させることができる。気孔率が７０％以下であると、ガスが多くのセラミック多孔体の気孔表面に接しながら通過するので効率良く熱交換を行うことができる。
　熱媒体として使用されるガスは、特に限定されないが、例えば空気を利用することができる。熱媒体に空気を用いる場合、外気を遮蔽する必要がないので、装置を簡略化することができる。
　第１の有底孔および第２の有底孔は、本実施形態の範囲に限定されず、大きさ、配置、数、深さ等は適宜変更することができる。また集熱レシーバー全体の大きさ、材質等も適宜変更することができる。
　本実施形態の第１の有底孔と第２の有底孔とは、互いに接続しないように配置されることが好ましい。互いに接続しないように配置されると、第１の有底孔から導入されたガスが、全てセラミックの多孔体の内部を移動しながら第２の有底孔に導かれるので、多孔体を通過する際に効率良く熱交換が行われ高温ガスを得ることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有することが好ましい。
　第１の有底孔の底面が、第２面の近傍まで延びることによって、加熱される前のガスを集熱レシーバー全体に行き渡らせることができる。第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びることによって、加熱されたガスが集熱レシーバー全体から引き出すことができる。
　すなわち、本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有するように構成されることによって、第１の有底孔の壁面に吸収されたガスは、隣り合う第２の有底孔の壁面から引き出される。熱媒体となるガスと集熱レシーバーとの間の熱交換は、第１の有底孔と第２の有底孔との間の多孔体内部、すなわち集熱レシーバー全体で行われるので、第１面と第２面との間の温度差が生じにくく、集熱レシーバーを割れにくくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔は第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有することが好ましい。
　第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれているとは、例えば集熱レシーバーの長手方向に垂直な断面において第１の有底孔と第２の有底孔とがハニカム状の規則的な繰り返しパターンを構成し、パターンの縦列および横列において第１の有底孔および第２の有底孔が交互に出現する形状である。ハニカム状とは、四角形、六角形、四角形と八角形との組み合わせなどが例示される。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有するので、第１の有底孔と第２の有底孔との間の距離が集熱レシーバー全体で偏らないように配置することができ、第１の有底孔から取り込まれたガスを、隣り合う第２の有底孔に速やかに移動させることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔と、第２の有底孔とは、板状の壁によって仕切られていてもよい。第１の有底孔と第２の有底孔とが、板状の壁によって隔てられることにより、熱媒体であるガスが、第１の有底孔と第２の有底孔との間を通過する距離を一定にすることができる。このため熱媒体であるガスが、第１の有底孔と、第２の有底孔とを隔てる壁面から均等に熱を受けとることができるので、集熱レシーバーに熱の偏りを生じにくくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔および、第２の有底孔は、アスペクト比が１０４～１０６ｍ－１であることが好ましい。本明細書において、アスペクト比とは、［集熱レシーバーの長手方向の有底孔の長さ］／［有底孔の開口面積］と定義される比率である。アスペクト比が１０４ｍ－１以上であると第１面に平行な面方向での熱交換が支配的になるので、集熱レシーバーの第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。アスペクト比が１０６ｍ－１以下であると、第１の有底孔および第２の有底孔内で発生する流体の圧力損失を小さくできる。このため圧力勾配に伴って発生する温度勾配が小さくなり、第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体が炭化珪素またはアルミナであることが好ましい。これらのセラミックは、耐熱性、化学的安定性、機械強度を有し、さらに熱伝導率が高い。集熱レシーバーは高温に曝されるので、耐熱性が要求される。また、セラミックの材料の性能としては、熱媒体として使用されるガスとの反応性が無いことも必要である。熱媒体として空気を使った場合、セラミックの材料の性能としては、酸素、水分との反応性が無いことが要求され、炭化珪素、アルミナはこれらの性能を満足する。さらに、集熱レシーバーは、晴天、曇天の急激な変化、あるいは晴天時の降雨など急激な温度差に曝されることもある。これらのセラミックは、低熱膨張係数、高熱伝導率、高強度であるので、急激な温度変化に対する性能も有している。例えば、炭化珪素の熱膨張係数は４．２～５．２×１０－６／℃、熱伝導率は２５～２００Ｗ／ｍＫ、引っ張り強度は２０～１００ＭＰａである。またアルミナの熱膨張係数は７．０～８．０×１０－６／℃、熱伝導率は１０～３０Ｗ／ｍＫ、引っ張り強度は２０～１００ＭＰａである。
　以上説明したように、本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔から導入されたガスが多孔体を通過して第２の有底孔から排気される。そして、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。このような効果は、本実施形態に限定されず、本発明に記載された要素を適宜組み合わせることによって得ることができる。
　＜実施形態２＞
　次に本発明の実施形態２について説明する。
　本実施形態の集熱レシーバーは炭化珪素の多孔体よりなるハニカム状の集熱レシーバーであって、太陽熱発電装置の受光部のハウジングに収められて使用される。
　本実施形態の集熱レシーバーは、太陽光を受ける側が第１面であり、その裏面が第２面である。本実施形態の集熱レシーバーは、第１面と第２面との間に形成され、集熱レシーバーの長手方向に垂直な断面が四角形である孔が規則的に配列して構成されている。これらの孔は、第１面側または第２面側のいずれか一方が封孔されている。つまり、第１面側が開口する孔は、第２面側で封孔されており、第２面側が開口する孔は第１面側で封孔されている。
　このように第１面側が封孔された孔は、第２の有底孔であり、第２面側が封孔された孔は、第１の有底孔である。また、第２の有底孔を第１面に投影すると、第１の有底孔と第２の有底孔とは、重なる部分がない。さらに、本実施形態の集熱レシーバーには、第１面側と第２面側とを連結する貫通孔はない。
　このように、本実施形態の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第１面には、第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、第２面には第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔がある。
　本実施形態の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第２面側から吸引することにより、第１の有底孔からガスが導入され、第１の有底孔と第２の有底孔との間のセラミック多孔体を通過して第２の有底孔からガスが排出される。この際、太陽光を受け加熱された集熱レシーバーから熱を受けガスが加熱される。つまり、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果、多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。
　また、多孔体は、特に限定されないが、気孔率が、３８～７０％であることが好ましい。気孔率が３８％以上であると、第１面側から第２面側にガスを容易に流通させることができる。気孔率が７０％以下であると、ガスが多くのセラミック多孔体の気孔表面に接しながら通過するので効率良く熱交換を行うことができる。
　熱媒体として使用されるガスは、特に限定されないが、例えば空気を利用することができる。熱媒体に空気を用いる場合、外気を遮蔽する必要がないので、装置を簡略化することができる。
　第１の有底孔および第２の有底孔は、本実施形態の範囲に限定されず、大きさ、配置、数、深さ等は適宜変更することができる。また集熱レシーバー全体の大きさ、材質等も適宜変更することができる。
　本実施形態の第１の有底孔と第２の有底孔とは、互いに接続しないように配置されることが好ましい。互いに接続しないように配置されると、第１の有底孔から導入されたガスが、全てセラミックの多孔体の内部を移動しながら第２の有底孔に導かれるので、多孔体を通過する際に効率良く熱交換が行われ高温ガスを得ることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有することが好ましい。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有するとは、例えば第１の有底孔が第２面の近傍まで延び、第２の有底孔が第１面の近傍まで延びている形態が挙げられる。
　第１の有底孔の底面が、第２面の近傍まで延びることによって、加熱される前のガスを集熱レシーバー全体に行き渡らせることができる。第２の有底孔の底面が第１面の近傍まで延びることによって、加熱されたガスが集熱レシーバー全体から引き出すことができる。
　すなわち、集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域を有するように構成されることによって、第１の有底孔の壁面に吸収されたガスは、隣り合う第２の有底孔の壁面から引き出される。熱媒体となるガスと集熱レシーバーとの間の熱交換は、第１の有底孔と第２の有底孔との間の多孔体内部、すなわち集熱レシーバー全体で行われるので、第１面と第２面との間の温度差が生じにくく、集熱レシーバーを割れにくくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔は第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有することがことが好ましい。
　第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれているとは、例えば集熱レシーバーの長手方向に垂直な断面において第１の有底孔と第２の有底孔とがハニカム状の規則的な繰り返しパターンを構成し、パターンの縦列および横列において第１の有底孔および第２の有底孔が交互に出現する形状である。ハニカム状とは、四角形、六角形、四角形と八角形との組み合わせなどが例示される。
　本実施形態の集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、第１の有底孔が第２の有底孔に取り囲まれ、第２の有底孔は第１の有底孔に取り囲まれている領域を有するので、第１の有底孔と第２の有底孔との距離が集熱レシーバー全体で偏らないように配置することができ、第１の有底孔から取り込まれたガスは、隣り合う第２の有底孔に速やかに移動させることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔と、第２の有底孔とは、板状の壁によって仕切られている。第１の有底孔と第２の有底孔とが、板状の壁によって隔てられることにより、熱媒体であるガスが、第１の有底孔と第２の有底孔との間を通過する距離を一定にすることができる。このため熱媒体であるガスが、第１の有底孔と、第２の有底孔とを隔てる壁面から均等に熱を受けとることができるので、集熱レシーバーに熱の偏りを生じにくくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔および、第２の有底孔は、アスペクト比が１０４～１０６ｍ－１であることが好ましい。本明細書において、アスペクト比とは、［集熱レシーバーの長手方向の有底孔の長さ］／［有底孔の開口面積］と定義される比率である。アスペクト比が１０４ｍ－１以上であると第１面に平行な面方向での熱交換が支配的になるので、集熱レシーバーの第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。アスペクト比が１０６ｍ－１以下であると、第１の有底孔および第２の有底孔内で発生する流体を圧力損失が小さくできる。このため圧力勾配に伴って発生する温度勾配が小さくなり、第１面と第２面との間に発生する温度差を少なくすることができ、集熱レシーバーに生じる反りを小さくすることができる。
　本実施形態の集熱レシーバーは、セラミックの多孔体が炭化珪素またはアルミナであることが好ましい。これらのセラミックは、耐熱性、化学的安定性、機械強度を有し、さらに熱伝導率が高い。集熱レシーバーは高温に曝されるので、耐熱性が要求される。また、セラミックの材料の性能としては、熱媒体として使用されるガスとの反応性が無いことも必要な性能である。熱媒体として空気を使った場合、セラミックの材料の性能としては、酸素、水分との反応性が無いことが要求され、炭化珪素、アルミナはこれらの性能を満足する。さらに、集熱レシーバーは、晴天、曇天の急激な変化、あるいは晴天時の降雨など急激な温度差に曝されることもある。これらのセラミックは、低熱膨張係数、高熱伝導率、高強度であるので、急激な温度変化に対する性能も有している。例えば、炭化珪素の熱膨張係数は４．２～５．２×１０－６／℃、熱伝導率は２５～２００Ｗ／ｍＫ、引っ張り強度は２０～１００ＭＰａである。またアルミナの熱膨張係数は７．０～８．０×１０－６／℃、熱伝導率は１０～３０Ｗ／ｍＫ、引っ張り強度は２０～１００ＭＰａである。
　以上説明したように、本実施形態の集熱レシーバーは、第１の有底孔から導入されたガスが多孔体を通過して第２の有底孔から排気される。そして、ガスが多孔体を通過する過程で熱交換が行われる。多孔体は表面積が大きいので、集熱レシーバーが多孔体であると、ガスと集熱レシーバーとが接触する面積を大きくすることができる。さらに、多孔体を通過する際、ガスは、多孔体の気孔内に入り込むので、ガスの流れが乱される。その結果多孔体を通過する際のガスの移動距離は長くなる。従って、短い区間で効率良く熱交換ができる。このため集熱レシーバーの熱交換性能を落とすことなく、小型化でき、割れにくくすることができ、長期信頼性を確保することができる。このような効果は、本実施形態に限定されず、本発明に記載された要素を適宜組み合わせることによって得ることができる。　
　＜実施例１＞
　次に本発明に係る実施例１を、図を用いて説明する。実施例１は、本発明の実施形態１に係る。
　図１は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーがハウジングに組み込まれた状態の一例を模式的に示す模式図である。図２（ａ）は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーの一例を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。図３は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーの長手方向に垂直な断面の一例を模式的に示す断面図である。図４は、本発明に係る実施例１の集熱レシーバーを成形する金型の一例を模式的に示す平面図である。図５（ａ）は、図４のＡ－Ａ’断面図であり、図５（ｂ）は図４のＢ－Ｂ’断面図である。
実施例１はプレス成形によって形成されたアルミナからなる集熱レシーバーについて製造方法から順に説明する。
　図４並びに図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上パンチ６、下パンチ７およびダイス８とかならなる金型のキャビティーに集熱レシーバーの多孔体の原料となる成形原料を充填し、圧力を加え成形する。成形原料は、アルミナを形成できる原料であれば特に限定されないが、例えばアルミナ粉末、有機バインダー、焼結助剤、滑剤などからなる。その配合比、平均粒子径は特に限定されず、その他添加物を加えても良い。
　上パンチ６には、抜き勾配のついた規則的に配置される複数の円柱状の第１の突起６１を有している。また、下パンチ７には、抜き勾配を有する複数の円柱状の第２の突起７１を有しており、個々の第２の突起７１は複数の第１の突起６１に囲まれるように配置されている。抜き勾配の大きさは、第１の突起６１および第２の突起７１ともに１／３０であるが、成形体を破損することなく抜くことができればその傾斜は特に限定されない。第１の突起および第２の突起の個々の大きさはともに同一であるが、同一でなくても良い。
　得られた成形体を脱脂し、焼結することにより、集熱レシーバー１０を得ることができる。焼結の温度は１５００℃である。焼結の温度は特に限定されないが、集熱レシーバーとして使用する際に収縮が生じないように１０００℃以上であることが好ましい。
　図１、図２（ａ）及び（ｂ）並びに図３に示すように、本実施例の集熱レシーバー１０は、太陽光を受ける側が第１面１であり、その裏面が第２面２である。第１面１には、第２面２に向かって延び、規則的に配列する複数の第１の有底孔３が形成され、第１の有底孔の底面３１は第２面２近傍まで延びている。第１の有底孔３は、それぞれ同一形状である。また、第１面１において、第１の有底孔３は、縦列及び横列に均等に配列されている。つまり第１の有底孔３は、格子状になるように配置されており、第１の有底孔３は当該格子の格子点に位置する。
　また、第２面２には、第１面１に向かって延び、規則的に配列する複数の第２の有底孔４が形成され、第２の有底孔の底面４１は第１面の近傍まで延びている。第２の有底孔４は、それぞれ同一形状である。また、第２面２において、第２の有底孔４は、縦列及び横列に均等に配列されている。つまり、第２の有底孔４は、格子状になるように配置されており、第２の有底孔４は当該格子の格子点に位置する。
さらに、第２有底孔４を第１面１に投影すると、第１の有底孔３と第２の有底孔４とは、重なる部分がない。
本実施例の集熱レシーバー１０には、第１面１側と第２面２側とを連結する貫通孔はない。第１の有底孔３と第２の有底孔４は、テーパー状の有底孔である。
　このように、本実施例の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面１と、加熱したガスが取り出される第２面２を第１面１の反対側に有する集熱レシーバー１０であって、集熱レシーバー１０は、セラミックの多孔体からなり、第１面１には、第２面２に向かって延びる複数の第１の有底孔３があり、第２面２には第１面１に向かって延びる複数の第２の有底孔４がある。
　＜実施例２＞
　次に本発明に係る実施例２を、図を用いて説明する。実施例２は、本発明の実施形態２に係る。
　図６（ａ）は、本発明に係る実施例２の集熱レシーバーの一例を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の長手方向に平行な断面図である。
　実施例２は押出成形によって形成されたハニカム状の炭化珪素からなる集熱レシーバー１０について製造方法から順に説明する。
　プランジャーのノズルに四角形のハニカムを形成するノズルを用い、炭化珪素の成形原料を押出成形する。成形原料は、炭化珪素を形成できる原料であれば特に限定されないが、例えば炭化珪素粉末、有機バインダー、焼結助剤、滑剤などからなる。その配合比、平均粒子径は特に限定されない。その他添加物を加えても良い。
　押出成形された成形体を、一定の長さに切断し、連通孔を交互になるように封止し、脱脂し、焼結することによって得ることができる。焼結の温度は２０００℃である。焼結の温度は特に限定されないが、集熱レシーバーとして使用する際に収縮が生じないように１８００℃以上であることが好ましい。
　図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、このようにして形成される集熱レシーバー１０は、太陽光を受ける側が第１面１であり、その裏面が第２面２である。本実施例の集熱レシーバー１０は、第１面と第２面との間に形成され、集熱レシーバー１０の長手方向に垂直な断面が四角形である孔が規則的に配列して構成されている。これらの孔は、第１面１側または第２面２側のいずれか一方が封孔されている。つまり、第１面１側が開口する孔は、第２面２側で封孔されており、第２面２側が開口する孔は第１面１側で封孔されている。
　このように第１面１側が封孔された孔は、第２の有底孔４であり、第２面２側が封孔された孔は、第１の有底孔３である。また、第２の有底孔４を第１面１に投影すると、第１の有底孔３と第２の有底孔４とは、重なる部分がない。さらに本実施例の集熱レシーバ１０には、第１面１側と第２面２側を連結する貫通孔はない。
　このように、本実施例の集熱レシーバーは、太陽熱を受ける第１面１と、加熱したガスが取り出される第２面２を第１面１の反対側に有する集熱レシーバー１０であって、集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、第１面１には、第２面２に向かって延びる複数の第１の有底孔３があり、第２面２には第１面１に向かって延びる複数の第２の有底孔３がある。
　本実施例の集熱レシーバー１０は、複数個を配列するように接合して、ハウジングに収められ太陽熱発電の受光部に用いられる。
１　　第１面
２　　第２面
３　　第１の有底孔
４　　第２の有底孔
５　　板状の壁
６　　上パンチ
７　　下パンチ
８　　ダイス
９　　第１の有底孔および第２の有底孔が存在する領域
１０　集熱レシーバー
３１　第１の有底孔の底面
４１　第２の有底孔の底面

Claims (6)

  1. 　太陽熱を受ける第１面と、加熱したガスが取り出される第２面を前記第１面の反対側に有する集熱レシーバーであって、
    　前記集熱レシーバーは、セラミックの多孔体からなり、
    　前記第１面には前記第２面に向かって延びる複数の第１の有底孔があり、
    　前記第２面には前記第１面に向かって延びる複数の第２の有底孔があることを特徴とする集熱レシーバー。
  2. 　前記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、前記第１の有底孔および前記第２の有底孔が存在する領域を有することを特徴とする請求項１に記載の集熱レシーバー。
  3. 　前記集熱レシーバーを長手方向に垂直な方向に切断した際に、
    　前記第１の有底孔は前記第２の有底孔に取り囲まれ、
    　前記第２の有底孔は前記第１の有底孔に取り囲まれ、
    ている領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の集熱レシーバー。
  4. 　前記第１の有底孔と、前記第２の有底孔とは、板状の壁によって仕切られることを特徴とする請求項３に記載の集熱レシーバー。
  5. 　前記第１の有底孔および前記第２の有底孔のアスペクト比は、１０４～１０６ｍ－１であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の集熱レシーバー。
  6. 　前記セラミックは、炭化珪素またはアルミナであることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の集熱レシーバー。
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