JP2014031963A - Light reflection unit and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内部で流体が流動可能な集熱管へ光を反射させる光反射ユニットおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a light reflecting unit that reflects light to a heat collecting tube through which a fluid can flow, and a manufacturing method thereof.
従来、例えば太陽光や赤外線などの光を反射させて集熱管内の流体を加熱するための光反射ユニットにおける反射板としては、ガラス基材のコーティング品が用いられていた。 Conventionally, a coated product of a glass substrate has been used as a reflection plate in a light reflection unit for heating fluid in a heat collecting tube by reflecting light such as sunlight and infrared rays.
しかしながら、ガラス基材のコーティング品にて凹弧状に湾曲した凹弧面を有する反射板を形成するには、製造コストが高くなってしまい、また、ガラス基材は飛来物により破損が発生しやすいため、近年では、反射板として金属製基材が用いられている。 However, in order to form a reflecting plate having a concave arc surface curved in a concave arc shape with a coating material of a glass base material, the manufacturing cost becomes high, and the glass base material is easily damaged by flying objects. Therefore, in recent years, a metal substrate is used as the reflector.
このような金属製基材としては、降雨などによる発銹などで反射率が低下することを防止するため、アルミニウム合金やチタン合金の鏡面研磨板が用いられていた。 As such a metal base material, an aluminum alloy or a titanium alloy mirror polished plate has been used in order to prevent the reflectivity from being lowered due to fogging due to rain or the like.
また、これらの鏡面研磨板は、加工性に優れているため、太陽光などのエネルギを一点に集中して反射させやすいように、凹弧状に曲面加工されたものが反射板として用いられていた。 In addition, these mirror-polished plates are excellent in workability, so that a curved surface processed into a concave arc shape was used as a reflector so that energy such as sunlight was concentrated and reflected easily. .
ここで、曲面加工された鏡面研磨板は、曲面加工後に鏡面研磨するには特殊な装置が必要であり製造コストが高くなるため、鏡面加工後に曲面加工するのが一般的である。 Here, the mirror-polished plate that has been subjected to curved surface processing is generally subjected to curved surface processing after mirror surface processing because a special device is required for mirror surface polishing after curved surface processing, resulting in an increase in manufacturing cost.
しかしながら、鏡面加工後に曲面加工すると、反射面に加工歪みによる凹凸が発生するため反射率が低下してしまう。 However, if the curved surface is processed after the mirror surface processing, irregularities due to processing distortion occur on the reflecting surface, and thus the reflectance is lowered.
そこで、反射板として0.5mm以下の薄板を用い、歪みが発生しないように弾性変形内で凹弧状に湾曲させた状態の反射板を、螺子にて枠体に螺合して固定したものが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 Therefore, a thin plate having a thickness of 0.5 mm or less is used as the reflection plate, and the reflection plate that is curved in a concave arc shape within elastic deformation so as not to be distorted is screwed and fixed to the frame body with a screw. (For example, refer nonpatent literature 1).
しかしながら、上述の非特許文献1の構成では、0.5mm以下の薄板を用いているため、枠体に反射板を取り付ける際の螺子での螺合により、反射板が塑性変形して歪みが生じ、反射板の反射率が低下してしまう可能性が考えられる。 However, in the configuration of Non-Patent Document 1 described above, since a thin plate of 0.5 mm or less is used, the reflection plate is plastically deformed and distorted by screwing with a screw when attaching the reflection plate to the frame. There is a possibility that the reflectance of the reflecting plate is lowered.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、反射板に歪みが生じにくく、反射板の反射率が低下しにくい光反射ユニットおよび光反射ユニットの製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made in view of such a point, and it aims at providing the manufacturing method of the light reflection unit which hardly produces a distortion in a reflecting plate, and the reflectance of a reflecting plate does not fall easily, and a light reflecting unit.
請求項1に記載された光反射ユニットは、内部で流体が流動可能な集熱管へ光を反射させる光反射ユニットであって、凹弧状に湾曲した湾曲支持部材を有する枠体と、湾曲支持部材に設けられ磁力を有する磁気吸着部と、磁性材料にて形成された反射板とを具備し、この反射板は、磁気吸着部の磁力で吸着されることにより、湾曲支持部材に沿って凹弧状に湾曲した状態で枠体に取り付けられ、集熱管へ光を反射させるものである。 The light reflecting unit according to claim 1 is a light reflecting unit for reflecting light to a heat collecting tube in which a fluid can flow inside, a frame body having a curved support member curved in a concave arc shape, and a curved support member And a reflector made of a magnetic material. The reflector is attracted by the magnetic force of the magnetic attraction part, thereby forming a concave arc along the curved support member. It is attached to the frame body in a curved state and reflects light to the heat collecting tube.
請求項2に記載された光反射ユニットは、請求項1記載の光反射ユニットにおいて、反射板は、質量%でCrを11%以上含有し軟磁気特性を有する板厚0.5mm以下のステンレス鋼にて形成され、このステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨され、表面粗さがRaで0.2μm以下であるものである。
The light reflecting unit described in
請求項3に記載された光反射ユニットは、請求項2記載の光反射ユニットにおいて、ステンレス鋼は、質量%で、C:0.08%以下、Si:3.0%以下、Mn:3.0%以下、Cr:11.0%以上30.0%以下、Ni:10.0%以下、N:0.50%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるものである。
The light reflecting unit according to claim 3 is the light reflecting unit according to
請求項4に記載された光反射ユニットは、請求項3記載の光反射ユニットにおいて、ステンレス鋼は、質量%で、Al:7.0%以下、Nb:0.8%以下、Ti:0.8%以下を含有するとともに、合計含有量が4.0%以下となるようにMo、CuおよびWの少なくとも1つを含有するものである。 The light reflecting unit described in claim 4 is the light reflecting unit according to claim 3, wherein the stainless steel is in mass%, Al: 7.0% or less, Nb: 0.8% or less, Ti: 0.00. In addition to containing 8% or less, it contains at least one of Mo, Cu, and W so that the total content is 4.0% or less.
請求項5に記載された光反射ユニットは、請求項4記載の光反射ユニットにおいて、ステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨後に700℃以上の温度で光輝焼鈍され、600nm以上1000nm以下の波長領域の光の反射率が60%以上であるものである。 The light reflecting unit according to claim 5 is the light reflecting unit according to claim 4, wherein the stainless steel is brightly annealed at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing, and has a wavelength region of 600 nm to 1000 nm. The light reflectance is 60% or more.
請求項6に記載された光反射ユニットの製造方法は、内部で流体が流動可能な集熱管へ光を反射させる光反射ユニットの製造方法であって、枠体における凹弧状に湾曲した湾曲支持部材に磁力を有する磁気吸着部を設け、磁性材料にて形成された反射板を磁気吸着部の磁力で吸着することにより、湾曲支持部材に沿って凹弧状に湾曲し集熱管へ光を反射させるように反射板を枠体に取り付けるものである。 The method of manufacturing a light reflecting unit according to claim 6 is a method of manufacturing a light reflecting unit that reflects light to a heat collecting tube through which a fluid can flow, and is a curved support member curved in a concave arc shape in a frame. A magnetic adsorption part having a magnetic force is provided on the surface, and a reflector formed of a magnetic material is adsorbed by the magnetic force of the magnetic adsorption part, so that it bends in a concave arc along the curved support member and reflects light to the heat collecting tube. The reflector is attached to the frame.
請求項7に記載された光反射ユニットの製造方法は、請求項6記載の光反射ユニットの製造方法において、反射板は、軟磁気特性を有するステンレス鋼であり、このステンレス鋼の表面粗さがRaで0.2μm以下となるように、ステンレス鋼を高光沢圧延または鏡面研磨するものである。
The light reflecting unit manufacturing method according to
請求項8に記載された光反射ユニットの製造方法は、請求項7記載の光反射ユニットの製造方法において、ステンレス鋼は、波長領域が600nm以上1000nm以下の光の反射率が60%以上となるように、高光沢圧延または鏡面研磨後に700℃以上の温度にて光輝焼鈍を施すものである。
The light reflecting unit manufacturing method according to
本発明によれば、反射板が磁気吸着部の磁力により湾曲支持部材に固定されて枠体に取り付けられているため、反射板に歪みが生じにくく、反射板の反射率が低下しにくい。 According to the present invention, since the reflecting plate is fixed to the curved support member by the magnetic force of the magnetic attracting part and attached to the frame body, the reflecting plate is hardly distorted, and the reflectance of the reflecting plate is hardly lowered.
また、反射板が磁気吸着部の磁力により湾曲支持部材に固定されるため、反射板を容易に着脱できる。 Moreover, since the reflecting plate is fixed to the curved support member by the magnetic force of the magnetic adsorption portion, the reflecting plate can be easily attached and detached.
以下、本発明の一実施の形態について図1および図2を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
図1において、1は光反射ユニットであり、この光反射ユニット1は、例えば石油や水などの流体が内部で流動可能な管状の集熱管2へ、太陽光や紫外線などの光を反射させるものである。
In FIG. 1, 1 is a light reflecting unit, and this light reflecting unit 1 reflects light such as sunlight and ultraviolet rays to a tubular
そして、例えば集光型太陽熱発電プラントなどでは、複数の光反射ユニット1が集熱管2に沿って設置され、各光反射ユニット1にて反射された光が集熱管2に集光することにより、集熱管2内の流体が加熱されて熱エネルギに変換される。
For example, in a concentrating solar power plant, a plurality of light reflecting units 1 are installed along the
光反射ユニット1は、枠体3を備え、この枠体3には、集熱管2へ光を反射させる反射板4が取り付けられているとともに、反射板4からの反射光が集光するように配置された集熱管2が支持されている。
The light reflecting unit 1 includes a frame 3, and a reflective plate 4 that reflects light to the
枠体3は、集熱管2と略平行に配置され平面視で集熱管2を基準に対称に離間した1対の角柱状の棒状支持部材6を有している。
The frame 3 includes a pair of prismatic rod-like support members 6 that are arranged substantially in parallel with the
また、これらの各棒状支持部材6の長手方向の一端部には、下方へ膨出するように一方の棒状支持部材6における長手方向の一端部から、他方の棒状支持部材6における長手方向の一端部へ凹弧状に湾曲した湾曲支持部材7が一体に接続されている。なお、各棒状支持部材6の長手方向の他端部には、同様に湾曲支持部材7が接続されている。
In addition, one end in the longitudinal direction of one rod-shaped support member 6 extends from one end in the longitudinal direction of one rod-shaped support member 6 so as to bulge downward from one end of each rod-shaped support member 6 in the longitudinal direction. A
さらに、各棒状支持部材6の両端部には、これら棒状支持部材6と交差、例えば直交するように板状の支持板部材8がボルト11にて螺着されて取り付けられている。
Further, a plate-like
この支持板部材8の長手方向の中央部には、図示しない係合孔部が設けられており、この係合孔部に挿通された支持棒部材12がナット13によって支持板部材8に対して固定されている。
An engagement hole (not shown) is provided at the center in the longitudinal direction of the
また、支持棒部材12の先端部には、水平方向に開口した管状の支持管部材14が設けられている。この支持管部材14は、内径が集熱管2の外径よりやや大きく、内部に集熱管2を篏合可能である。そして、図2に示すように、集熱管2が支持管部材14内に篏合されることにより、反射板4に対する集熱管2の配置が保持される。
Further, a tubular
湾曲支持部材7は、内側面である図示しない凹弧面に磁力を有する磁気吸着部としてのマグネットシート15が設けられている。
The
このマグネットシート15は、磁力により磁性材料を吸着可能なものである。なお、マグネットシート15は、湾曲支持部材7が磁性材料である場合は、磁力により湾曲支持部材7の凹弧面に吸着されて配設され、湾曲支持部材7が磁性材料でない場合は、接着剤などにより湾曲支持部材7の凹弧面に接着されて配設される。
The
ここで、矩形板状の反射板4は、磁性材料にて形成されており、長手方向の両端部が、図2に示すように、湾曲支持部材7の凹弧面にマグネットシート15を介して支持されている。すなわち、反射板4の長手方向の両端部は、湾曲支持部材7の凹弧面に沿って凹弧状に湾曲した状態にて、マグネットシート15の磁力により吸着されて湾曲支持部材7に固定されている。
Here, the rectangular reflection plate 4 is made of a magnetic material, and both end portions in the longitudinal direction are arranged on the concave arc surface of the
このように長手方向の両端部が湾曲した状態で固定された反射板4は、長手方向の全体に亘って湾曲支持部材7に沿って凹弧状に湾曲している。また、反射板4の幅方向の両端部は、棒状支持部材6の側面に接した状態で支持されている。さらに、反射板4における幅方向の端部の角部が支持板部材8に係止されるように支持されている。
Thus, the reflecting plate 4 fixed in a state where both ends in the longitudinal direction are curved is curved in a concave arc along the
そして、全体が凹弧状に湾曲した状態で枠体3に取り付けられた反射板4は、反射光が集熱管2に集光するように、内側面である反射凹弧面16が集熱管2に対向している。
Then, the reflecting plate 4 attached to the frame 3 in a state of being curved in a concave arc shape as a whole has a reflective
反射板4からの反射光を集熱管2に効率よく集光させるには、反射往凹弧面16に歪みが生じないように反射板4を枠体3に取り付けることが重要である。
In order to efficiently collect the reflected light from the reflecting plate 4 on the
そこで、反射板4としては、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼および準安定オーステナイト系ステンレス鋼などのように、Crを11.0質量%以上含有した軟磁気特性を有するステンレス鋼を用いることが好ましい。なお、ステンレス鋼の軟磁気特性としては、磁束密度B10が0.3mT(ミリテスラ)以上であるとより好ましい。 Therefore, as the reflector 4, a stainless steel having soft magnetic properties containing 11.0% by mass or more of Cr, such as ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, and metastable austenitic stainless steel, should be used. Is preferred. As the soft magnetic characteristics of the stainless steel, and more preferably the magnetic flux density B 10 is a 0.3MT (mT) or higher.
また、反射板4を枠体3に取り付ける際に反射板4を塑性変形させると反射凹弧面16に歪みが生じるため、反射板4を形成するステンレス鋼は、板厚が0.5mm以下で、弾性変形の領域内で湾曲させて枠体3に取り付けられることが好ましい。
Further, if the reflecting plate 4 is plastically deformed when the reflecting plate 4 is attached to the frame 3, the reflecting
このようにステンレス鋼にて反射板4を形成する場合には、風雨に対する耐食性を維持する必要があるとともに、反射凹弧面16における600nm以上1000nm以下の波長領域の光の反射率が重要である。具体的には、太陽光や赤外線などの光を反射させることを考慮すると、反射凹弧面16は、600nm以上1000nm以下の波長領域の光に対する反射率が60%以上であることが好ましい。
Thus, when the reflecting plate 4 is formed of stainless steel, it is necessary to maintain corrosion resistance against wind and rain, and the reflectance of light in the wavelength region of 600 nm to 1000 nm on the reflective
また、このような反射率を確保するには、反射凹弧面16の表面粗さがRa(算術平均粗さ)で0.2μm以下となるように、ステンレス鋼に高光沢圧延または鏡面研磨を施すことが好ましい。
In order to ensure such reflectivity, high gloss rolling or mirror polishing is applied to the stainless steel so that the surface roughness of the reflecting
さらに、例えばAl(アルミニウム)やTi(チタン)を含有したステンレス鋼を用いる場合には、高光沢圧延または鏡面研磨後に700℃以上の温度にて光輝焼鈍を施すことにより、ステンレス鋼の表面にAl2O3やTiO2などの酸化被膜が形成され、反射率を向上できるので好ましい。 Furthermore, for example, when using stainless steel containing Al (aluminum) or Ti (titanium), by performing bright annealing at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing, the surface of the stainless steel is made of Al. An oxide film such as 2 O 3 or TiO 2 is formed, which is preferable because the reflectance can be improved.
ここで、反射板4としてステンレス鋼を用いる場合には、0.08質量%以下のC(炭素)、3.0質量%以下のSi(ケイ素)、3.0質量%以下のMn(マンガン)、110.質量%以上30.0質量%以下のCr(クロム)、10.0質量%以下のNi(ニッケル)、および、0.50質量%以下のN(窒素)を含有し、残部がFe(鉄)および不可避的不純物にて構成されたステンレス鋼が好ましい。 Here, when stainless steel is used as the reflector 4, 0.08 mass% or less C (carbon), 3.0 mass% or less Si (silicon), 3.0 mass% or less Mn (manganese) 110. It contains Cr (chromium) in an amount of 3% by mass or more and 30.0% by mass or less, Ni (nickel) in an amount of 10.0% by mass or less, and N (nitrogen) in an amount of 0.50% or less with the balance being Fe (iron). And stainless steel composed of unavoidable impurities is preferred.
Cは、強度を向上させるが、0.08質量%を超えて含有させると、Cr炭化物が生成され耐食性が低下してしまう可能性がある。したがって、Cの含有量は0.08質量%以下が好ましい。 C improves the strength, but if it exceeds 0.08% by mass, Cr carbide may be generated and the corrosion resistance may decrease. Therefore, the C content is preferably 0.08% by mass or less.
Siは、含有量の増加とともに強度を向上させるが、3.0質量%を超えて過剰に含有させると、母相を硬質化させて靱性および加工性を悪化させる可能性がある。したがって、Siの含有量は3.0質量%以下が好ましい。 Si improves the strength as the content increases, but if it exceeds 3.0% by mass, it may harden the matrix and deteriorate toughness and workability. Therefore, the Si content is preferably 3.0% by mass or less.
Mnは、母相を軟質化させるが、3.0質量%を超えて過剰に含有させると、耐食性が低下する可能性がある。したがって、Mnの含有量は3.0質量%以下が好ましい。 Mn softens the parent phase, but if it is contained in excess of 3.0% by mass, corrosion resistance may be reduced. Therefore, the content of Mn is preferably 3.0% by mass or less.
Crは、耐食性を維持するために重要な元素であるが、30.0質量%を超えて過剰に含有させると、製造性および加工性を阻害する可能性がある。したがって、Crの含有量は11.0質量%以上30.0質量%以下が好ましい。 Cr is an important element for maintaining the corrosion resistance, but if it is contained in excess of 30.0% by mass, there is a possibility of inhibiting the manufacturability and workability. Therefore, the content of Cr is preferably 11.0% by mass or more and 30.0% by mass or less.
Niは、母相を軟質化させるが、10.0質量%を超えて過剰に含有させると、オーステナイト相を安定化させて磁化力が低下してしまう可能性がある。したがって、Niの含有量は10.0質量%以下が好ましい。 Ni softens the parent phase, but if it is contained in excess of 10.0% by mass, the austenite phase may be stabilized and the magnetizing force may be reduced. Therefore, the Ni content is preferably 10.0% by mass or less.
Nは、Cと同様に強度を上昇させるが、0.50質量%を超えて過剰に含有させると、製造性が低下するとともに、Cr窒化物が形成され耐食性が低下してしまう可能性がある。したがって、Nの含有量は0.50質量%以下が好ましい。 N increases the strength in the same manner as C. However, if it exceeds 0.50 mass%, N is likely to reduce manufacturability and form Cr nitride to reduce corrosion resistance. . Therefore, the N content is preferably 0.50% by mass or less.
また、上記元素に加え、7.0質量%以下のAl(アルミニウム)、0.8質量%以下のNb(ニオブ)、および、0.8質量%以下のTi(チタン)を含有するとともに、合計含有量が4.0質量%以下となるようにMo(モリブデン)、Cu(銅)およびW(タングステン)の少なくとも1つを含有するステンレス鋼が好ましい。 In addition to the above elements, 7.0% by mass or less of Al (aluminum), 0.8% by mass or less of Nb (niobium), and 0.8% by mass or less of Ti (titanium) Stainless steel containing at least one of Mo (molybdenum), Cu (copper), and W (tungsten) is preferable so that the content is 4.0% by mass or less.
Alは、耐食性を向上させるとともに、光輝焼鈍を施すことによりステンレス鋼の表面にAl2O3の酸化被膜が形成されて反射率が向上する。しかしながら、7.0質量%を超えて過剰に含有させると、製造性を阻害してしまう可能性がある。したがって、Alの含有量は7.0質量%以下が好ましい。 Al improves corrosion resistance, and by performing bright annealing, an oxide film of Al 2 O 3 is formed on the surface of stainless steel, thereby improving the reflectance. However, if it is contained in excess of 7.0% by mass, productivity may be impaired. Therefore, the content of Al is preferably 7.0% by mass or less.
NbおよびTiは、強度を向上させるとともに、炭化物や窒化物を形成することにより耐食性を向上させる。しかしながら、それぞれ0.8質量%を超えて過剰に含有させると、製造性が低下してしまう可能性がある。したがって、NbおよびTiの含有量は、それぞれ0.8質量%以下が好ましい。 Nb and Ti improve strength and corrosion resistance by forming carbides and nitrides. However, if the content exceeds 0.8% by mass, the manufacturability may decrease. Therefore, the Nb and Ti contents are each preferably 0.8% by mass or less.
Mo、CuおよびWは、強度を向上させるが、これらの合計含有量が4.0質量%を超えて過剰に含有させると、製造性が低下してしまう可能性がある。したがって、合計含有量が4.0質量%以下となるようにMo、CuおよびWの少なくとも1つを含有させることが好ましい。 Mo, Cu, and W improve strength, but if their total content exceeds 4.0% by mass, the productivity may decrease. Therefore, it is preferable to contain at least one of Mo, Cu, and W so that the total content is 4.0% by mass or less.
次に上記光反射ユニット1の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the light reflecting unit 1 will be described.
光反射ユニット1を製造する際には、枠体3の湾曲支持部材7の凹弧面にマグネットシート15を配設する。
When manufacturing the light reflecting unit 1, the
ステンレス鋼などの磁性材料にて形成された反射板4の長手方向の両端部をマグネットシート15の磁力により吸着させて反射板4を湾曲支持部材7に固定する。
Both ends in the longitudinal direction of the reflector 4 formed of a magnetic material such as stainless steel are adsorbed by the magnetic force of the
また、このように反射板4を固定することにより、反射板4全体が湾曲支持部材7の凹弧面に沿って凹弧状に湾曲する。
Further, by fixing the reflecting plate 4 in this way, the entire reflecting plate 4 is curved in a concave arc shape along the concave arc surface of the
さらに、支持板部材8に取り付けられた支持管部材14を介して、枠体3に集熱管2を取り付ける。このように取り付けられた集熱管2は、反射板4からの反射光が集熱管2に集光するように、反射板4の反射凹弧面16に対向した状態で保持される。
Further, the
ここで、反射板4に用いられたステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨することにより、表面粗さRaを0.2μm以下とすることが好ましい。 Here, it is preferable that the stainless steel used for the reflecting plate 4 has a surface roughness Ra of 0.2 μm or less by high gloss rolling or mirror polishing.
また、ステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨後に、700℃以上の温度にて光輝焼鈍を施すことにより、波長領域が600nm以上1000nm以下の光の反射率を60%以上にすることが好ましい。 Further, the stainless steel is preferably subjected to bright annealing at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing so that the reflectance of light having a wavelength region of 600 nm to 1000 nm is 60% or higher.
次に、上記一実施の形態の効果を説明する。 Next, the effect of the one embodiment will be described.
上記光反射ユニット1によれば、マグネットシート15の磁力により、凹弧状に湾曲した反射板4が湾曲支持部材7に固定され、枠体3に取り付けられているため、例えば上記非特許文献1などのように、螺子を螺着して点状で固定する必要がなく、反射板4を枠体3に取り付ける際に反射板4に塑性変形が生じることを防止できる。したがって、反射板4に歪みが生じにくく、反射板4の反射率が低下しにくい。
According to the light reflecting unit 1, the reflecting plate 4 curved in a concave arc shape is fixed to the
さらに、反射板4がマグネットシート15の磁力により湾曲支持部材7に固定されるため、枠体3に対して反射板4を容易に着脱できる。
Further, since the reflector 4 is fixed to the
また、反射板4が板厚0.5mm以下のステンレス鋼にて形成されることにより、反射板4を湾曲支持部材7に沿って湾曲させる際に、反射板4を弾性変形の領域内で湾曲できるため、反射板4に歪みが生じにくい。
Further, since the reflecting plate 4 is formed of stainless steel having a thickness of 0.5 mm or less, when the reflecting plate 4 is bent along the bending
さらに、反射板4に用いられるステンレス鋼は、表面粗さRaが0.2μm以下となるように高光沢圧延または鏡面研磨されることにより、反射板4の反射率を向上できる。 Furthermore, the stainless steel used for the reflecting plate 4 can improve the reflectance of the reflecting plate 4 by high gloss rolling or mirror polishing so that the surface roughness Ra is 0.2 μm or less.
また、反射板4に用いられるステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨後に700℃以上の温度で光輝焼鈍が施されることにより、600nm以上1000nm以下の波長領域の光に対する反射板4の反射率を60%以上に向上できる。 Moreover, the stainless steel used for the reflecting plate 4 is subjected to bright annealing at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing, so that the reflectance of the reflecting plate 4 with respect to light in a wavelength region of 600 nm or more and 1000 nm or less. Can be improved to 60% or more.
さらに、枠体3に支持板部材8が設けられたことにより、集熱管2を適切な位置に保持できるだけでなく、反射板4における幅方向の端部の角部を係止するように支持するため、反射板4の位置ずれを防止できる。
Furthermore, by providing the
なお、上記一実施の形態では、湾曲支持部材7が棒状支持部材6の両端部に設けられ、反射板4の長手方向の両端部のみが湾曲支持部材7にてマグネットシート15に吸着された構成としたが、このような構成には限定されず、反射板4の少なくとも一部がマグネットシート15の磁力で吸着されることにより、反射板4が湾曲支持部材7に沿って凹弧状に湾曲した状態で枠体3に取り付けられた構成であれば、湾曲支持部材7およびマグネットシート15の数や位置や大きさは適宜設計できる。
In the above embodiment, the
また、磁気吸着部としてマグネットシート15が設けられた構成としたが、このような構成には限定されず、磁気吸着部は磁力を有し磁性材料を吸着可能な構成であればよい。
Further, although the
さらに、上記一実施の形態のようないわゆるトラフ型の光反射ユニット以外にも、集熱管と反射板との距離が長いいわゆるフレネル型の光反射ユニットや、平板状の反射板を組み合わせたいわゆるタワー型の光反射ユニットにも適用できる。 Further, in addition to the so-called trough-type light reflecting unit as in the above-described embodiment, a so-called tower in which a so-called Fresnel-type light reflecting unit having a long distance between the heat collecting tube and the reflecting plate or a flat reflector is combined. It can also be applied to a type of light reflection unit.
以下、本実施例および比較例について説明する。 Hereinafter, this example and a comparative example will be described.
表1に示す化学成分の供試鋼を30kgの真空溶解で溶製し、本実施例および比較例にて反射板用の材料として用いた。 Test steels having chemical components shown in Table 1 were melted by 30 kg of vacuum melting and used as a material for a reflector in this example and comparative example.
溶製した各鋼塊から板厚30mmの鋼板を切り出し、1230℃にて加熱し均熱後、熱間加工して4.5mmの熱延板とした。また、この熱延板について、800〜1100℃の焼鈍と冷間圧延とを繰り返し施して、0.2〜0.8mmの冷延板および冷延焼鈍板とした。なお、これら冷延板および冷延焼鈍板の圧延材は、圧延ロールの粗度を変えて、表面におけるRaが0.02〜0.50μmの範囲となるように調整した。 A steel plate having a thickness of 30 mm was cut out from each molten steel ingot, heated at 1230 ° C. and soaked, and then hot worked to obtain a 4.5 mm hot rolled plate. Moreover, about this hot-rolled sheet, 800-1100 degreeC annealing and cold rolling were repeatedly performed, and it was set as the 0.2-0.8-mm cold-rolled sheet and the cold-rolled annealed sheet. In addition, the rolled material of these cold-rolled sheets and cold-rolled annealed sheets was adjusted so that Ra on the surface was in the range of 0.02 to 0.50 μm by changing the roughness of the rolling roll.
また、冷間圧延とは別に、バフの研磨量を調整して鏡面研磨することにより、圧延材と同様にRaを変化させて、研磨材とした。 In addition to the cold rolling, by adjusting the buff polishing amount and mirror polishing, Ra was changed similarly to the rolled material to obtain an abrasive.
さらに、圧延材を93%水素雰囲気中で800〜1100℃の焼鈍を行って光輝焼鈍仕上を施し、光輝焼鈍材とした。 Furthermore, the rolled material was annealed at 800 to 1100 ° C. in a 93% hydrogen atmosphere to give a bright annealed finish to obtain a bright annealed material.
そして、これら圧延材、研磨材および光輝焼鈍材について、磁気吸着性を評価するとともに、反射率を測定した。これら磁気吸着性および反射率の結果を表2に示す。 And about these rolling materials, abrasives, and bright annealing materials, while evaluating magnetic adsorption property, the reflectance was measured. Table 2 shows the results of these magnetic adsorption properties and reflectivity.
磁気吸着性は、市販の厚さ1.0mmのマグネットシートをR100mmに湾曲させた状態で反射板を吸着させ、その後、反射板に位置ずれが生じないものを○と評価し、位置ずれが生じたものを×と評価した。 For magnetic adsorption, a commercially available magnet sheet having a thickness of 1.0 mm is curved to R100 mm, and the reflecting plate is adsorbed. Was evaluated as x.
反射率は、分光光度計を用いて光沢度を測定し、JIS Z8741に準拠して600nmおよび1000nmの波長の光に対する反射率を測定した。なお、反射率は、Al2O3の標準白板の反射率を100%とした相対反射率で60%を基準に評価した。 For the reflectance, the glossiness was measured using a spectrophotometer, and the reflectance for light having wavelengths of 600 nm and 1000 nm was measured according to JIS Z8741. The reflectance was evaluated based on a relative reflectance of 60%, with the reflectance of a standard white plate of Al 2 O 3 being 100%.
表2に示すように、板厚が0.5mm以下のものは、湾曲した状態で磁気吸着させても位置ずれが生じておらず、磁気吸着性が良好だった。 As shown in Table 2, when the plate thickness was 0.5 mm or less, no positional deviation occurred even when magnetically attracted in a curved state, and the magnetic attractability was good.
また、表面粗さがRaで0.2μm以下のものは、600nmおよび1000nmの波長のいずれでも、反射率が60%以上で良好だった。 Moreover, the surface roughness Ra of 0.2 μm or less was good at a reflectance of 60% or more at both wavelengths of 600 nm and 1000 nm.
次に、図1に示す構成の光反射ユニット1を作製し、長期使用を想定した加熱冷却テストを行った。 Next, the light reflecting unit 1 having the configuration shown in FIG. 1 was produced, and a heating / cooling test was performed assuming long-term use.
具体的には、支持板部材8の長手方向の長さに相当する直径が80mmで、棒状支持部材6の長さが200mmの小型の光反射ユニット1を作製し、予め300℃にて加熱した管状炉(電気炉)に5分間装入後、5分間取り出す工程を10000回繰り返した。なお、これらの工程では光反射ユニット1の最高温度は200℃であるため、加速試験用に磁気吸着部として耐熱性マグネットシートを用いた。また、反射板4としては表2におけるA6の圧延材を用いた。
Specifically, a small light reflection unit 1 having a diameter corresponding to the length in the longitudinal direction of the
光反射ユニット1による集熱効率変化は、市販のハロゲンヒータを反射板4の反射凹弧面16に1時間照射した後、集熱管2内に供給された流体としての水の温度上昇を測定して、上記加熱冷却テスト後の温度上昇率を、加熱冷却テスト前の温度上昇率で除して算出した。この結果を表3に示す。
The heat collection efficiency change by the light reflection unit 1 is measured by irradiating the reflective
また、反射板4として表2におけるA5の圧延材を用いたものを比較例とし、同様に週熱効率変化を測定した。さらに、比較例として、Al製の反射板4をボルト締結により枠体3に取り付けた構成、および、Al製の反射板4を接着剤により枠体3に取り付けた構成にて、集熱効率変化を測定した。これらの結果を表3に示す。 Moreover, what used the rolled material of A5 in Table 2 as a reflecting plate 4 was made into the comparative example, and the weekly thermal efficiency change was measured similarly. Furthermore, as a comparative example, in the configuration in which the Al reflector 4 is attached to the frame 3 by bolt fastening, and in the configuration in which the Al reflector 4 is attached to the frame 3 with an adhesive, the heat collection efficiency changes. It was measured. These results are shown in Table 3.
表3に示すように、本実施例であるNo.1では、加熱冷却テスト後でも集熱効率がほどんど低下しなかった。 As shown in Table 3, No. In No. 1, the heat collection efficiency did not substantially decrease even after the heating / cooling test.
一方、板厚が0.5mmより厚い比較例であるNo.2は、集熱効率が低下していた。これは、磁気吸着性が悪いために位置ずれが発生したためだと考えられる。 On the other hand, No. which is a comparative example having a plate thickness greater than 0.5 mm. In No. 2, the heat collection efficiency was lowered. This is thought to be due to the occurrence of misalignment due to poor magnetic adsorption.
また、ボルト締結により反射板4を固定した比較例であるNo.3も集熱効率が低下していた。これは、加熱冷却の繰り返しによりボルトに緩みが発生したためだと考えられる。 Moreover, No. which is a comparative example in which the reflector 4 is fixed by bolt fastening. No. 3 also had a reduced heat collection efficiency. This is thought to be due to loosening of the bolt due to repeated heating and cooling.
なお、接着剤で反射板4を固定した比較例であるNo.4は、加熱中に接着剤が劣化して剥離したため、集熱効率変化を測定できなかった。 In addition, No. which is the comparative example which fixed the reflecting plate 4 with the adhesive agent. No. 4 could not measure the change in heat collection efficiency because the adhesive deteriorated and peeled during heating.
1 光反射ユニット
2 集熱管
3 枠体
4 反射板
7 湾曲支持部材
15 磁気吸着部としてのマグネットシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15 Magnet sheet as magnetic adsorption part
Claims (8)
凹弧状に湾曲した湾曲支持部材を有する枠体と、
湾曲支持部材に設けられ磁力を有する磁気吸着部と、
磁性材料にて形成された反射板とを具備し、
この反射板は、磁気吸着部の磁力で吸着されることにより、湾曲支持部材に沿って凹弧状に湾曲した状態で枠体に取り付けられ、集熱管へ光を反射させる
ことを特徴とする光反射ユニット。 A light reflecting unit that reflects light to a heat collecting tube through which fluid can flow;
A frame having a curved support member curved in a concave arc shape;
A magnetic attracting portion provided on the curved support member and having a magnetic force;
A reflector made of a magnetic material,
The reflector is attached to the frame in a state of being bent in a concave arc along the curved support member by being attracted by the magnetic force of the magnetic attracting portion, and reflects light to the heat collecting tube. unit.
このステンレス鋼は、高光沢圧延または鏡面研磨され、表面粗さがRaで0.2μm以下である
ことを特徴とする請求項1記載の光反射ユニット。 The reflecting plate is made of stainless steel having a thickness of 0.5 mm or less, containing 11% or more of Cr by mass and having soft magnetic properties,
2. The light reflecting unit according to claim 1, wherein the stainless steel is high-gloss rolled or mirror-polished and has a surface roughness Ra of 0.2 μm or less.
ことを特徴とする請求項2記載の光反射ユニット。 Stainless steel is in mass%, C: 0.08% or less, Si: 3.0% or less, Mn: 3.0% or less, Cr: 11.0% or more and 30.0% or less, Ni: 10.0 % Or less, N: 0.50% or less is contained, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
ことを特徴とする請求項3記載の光反射ユニット。 The stainless steel contains, by mass%, Al: 7.0% or less, Nb: 0.8% or less, Ti: 0.8% or less, and Mo so that the total content is 4.0% or less. The light reflection unit according to claim 3, comprising at least one of Cu, W, and Cu.
ことを特徴とする請求項4記載の光反射ユニット。 5. The light according to claim 4, wherein the stainless steel is brightly annealed at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing, and has a light reflectance of 60% or more in a wavelength region of 600 nm or more and 1000 nm or less. Reflective unit.
枠体における凹弧状に湾曲した湾曲支持部材に磁力を有する磁気吸着部を設け、
磁性材料にて形成された反射板を磁気吸着部の磁力で吸着することにより、湾曲支持部材に沿って凹弧状に湾曲し集熱管へ光を反射させるように反射板を枠体に取り付ける
ことを特徴とする光反射ユニットの製造方法。 A method of manufacturing a light reflecting unit that reflects light to a heat collecting tube through which fluid can flow,
A magnetic support part having a magnetic force is provided on the curved support member curved in a concave arc shape in the frame,
By attaching the reflector made of a magnetic material with the magnetic force of the magnetic adsorption part, the reflector is attached to the frame so that it bends in a concave arc along the curved support member and reflects light to the heat collecting tube. A method for producing a light reflecting unit.
このステンレス鋼の表面粗さがRaで0.2μm以下となるように、ステンレス鋼を高光沢圧延または鏡面研磨する
ことを特徴とする請求項6記載の光反射ユニットの製造方法。 The reflector is stainless steel with soft magnetic properties,
The method of manufacturing a light reflecting unit according to claim 6, wherein the stainless steel is subjected to high gloss rolling or mirror polishing so that the surface roughness of the stainless steel is 0.2 μm or less in terms of Ra.
波長領域が600nm以上1000nm以下の光の反射率が60%以上となるように、高光沢圧延または鏡面研磨後に700℃以上の温度にて光輝焼鈍を施す
ことを特徴とする請求項7記載の光反射ユニットの製造方法。 Stainless steel
8. The light according to claim 7, wherein bright annealing is performed at a temperature of 700 ° C. or higher after high gloss rolling or mirror polishing so that the reflectance of light having a wavelength region of 600 nm to 1000 nm is 60% or more. A manufacturing method of the reflection unit.
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