特許 6197833 太陽熱集熱管及び太陽熱発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6197833

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】太陽熱集熱管及び太陽熱発電装置

(51)【国際特許分類】

   F24J 2/24 20060101AFI20170911BHJP

   F24J 2/48 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   F24J2/24 D

   F24J2/24 A

   F24J2/48 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-131154(P2015-131154)

(22)【出願日】2015年6月30日

(65)【公開番号】特開2017-15306(P2017-15306A)

(43)【公開日】2017年1月19日

【審査請求日】2016年6月24日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度、独立行政法人科学技術振興機構、ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100161115

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 智史

(72)【発明者】

【氏名】本間 隆行

【審査官】 青木 良憲

(56)【参考文献】

【文献】 欧州特許出願公開第２６７６９４０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 実開昭５６−０１２７４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−０７２０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０８４９０２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２０１３／１４１１８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−００６０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２６９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８３９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５２８８８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｊ ２／２４

Ｆ２４Ｊ ２／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部を熱媒体が流通可能な内管と、
前記内管との間に環状の断熱空間を形成して前記内管の外周を覆う外管と、
前記内管と前記外管との熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収手段と
を備える太陽熱集熱管であって、
前記外管はガラス管であり、
前記ガラス管の内面には第一反射防止膜が形成されており、
前記ガラス管の外面には第二反射防止膜が形成されており、
前記第二反射防止膜は前記第一反射防止膜よりも外部環境に対する耐久性が高く、前記第一反射防止膜は前記第二反射防止膜よりも光透過率が高く、
前記第一反射防止膜は気孔率が３０％〜５０％のメソポーラスシリカ膜であり、
前記第二反射防止膜は気孔率が１５％〜３０％の中空シリカ膜であることを特徴とする太陽熱集熱管。

【請求項2】

前記第一反射防止膜及び前記第二反射防止膜はそれぞれ膜厚が８０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱管。

【請求項3】

前記内管は金属管であり、
前記金属管の表面には、太陽光の可視光線及び近赤外線を吸収し、前記熱媒体から輻射される遠赤外線を反射する光学選択膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱集熱管。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽熱集熱管を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽熱集熱管及び太陽熱発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽熱を利用して発電を行う太陽熱発電装置が知られている。この太陽熱発電装置では、一般に、集光手段によって太陽光を集光し、その集光した太陽光によって太陽熱集熱管内の熱媒体を加熱した後、その加熱した熱媒体の熱エネルギーを発電機で利用することによって発電が行なわれる。太陽熱集熱管は、熱媒体が流通可能な金属製の内管と、ガラス製の外管とから形成される２重管構造を有する。また一般に、内管と外管との間は、熱輻射による熱損失を抑えるため、真空に保持されていると共に、内管と外管との間は、両者の熱膨張率差を吸収するため、ベローズなどの熱膨張差吸収手段を介して接続されている。

【0003】

このような構造を有する太陽熱集熱管の外管であるガラス管（太陽熱集熱管用ガラス管）には、太陽光を効率良く透過させるため、光透過性が高いことが要求される。一般に、ガラス管に太陽光が入射するとき、ガラス管に届いた太陽光（１００％）のうちガラス管の外面及び内面でそれぞれ約４％の光が反射されるため、太陽熱集熱管のガラス管を透過する太陽光は約９２％である。そのため、太陽熱集熱管用ガラス管の外面と内面の少なくとも一方に反射防止膜を形成することにより、太陽熱集熱管用ガラス管の太陽光反射を少なくする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２３９６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

太陽熱集熱管は、通常、一日の日射量が多い砂漠地帯などで太陽光が十分に届くように屋外に設置されるため、その使用環境は非常に厳しい。特に、外部環境と接する太陽熱集熱管用ガラス管の外面は、風雨、砂塵などに曝される上、汚れが付着した際には、太陽熱集熱管用ガラス管の光透過性の低下を防止するために洗浄によって汚れを除去する必要もある。そのため、太陽熱集熱管には、光透過性が高いことに加えて、風雨、砂塵、洗浄処理などの外部環境に対する耐久性（例えば、耐擦傷性、耐摩耗性など）が高いことも要求される。特に、太陽熱集熱管用ガラス管の光透過性を向上させるためにガラス管の外面に反射防止膜を形成する場合には、その反射防止膜が外部環境によって簡単に傷ついたり剥離したりすることを防止する必要がある。

【0006】

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立させた太陽熱集熱管を提供することを目的とする。
また、本発明は、外部環境に対する耐久性が高く、且つ太陽光を熱に効率的に変換することが可能な太陽熱発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の第（１）項〜第（５）項である。
（１）内部を熱媒体が流通可能な内管と、
前記内管との間に環状の断熱空間を形成して前記内管の外周を覆う外管と、
前記内管と前記外管との熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収手段と
を備える太陽熱集熱管であって、
前記外管はガラス管であり、
前記ガラス管の内面には第一反射防止膜が形成されており、
前記ガラス管の外面には第二反射防止膜が形成されており、
前記第二反射防止膜は前記第一反射防止膜よりも外部環境に対する耐久性が高く、前記第一反射防止膜は前記第二反射防止膜よりも光透過率が高いことを特徴とする太陽熱集熱管。
（２）前記第一反射防止膜は気孔率が３０％〜５０％のメソポーラスシリカ膜であり、
前記第二反射防止膜は気孔率が１５％〜３０％の中空シリカ膜であることを特徴とする第（１）項に記載の太陽熱集熱管
（３）前記第一反射防止膜及び前記第二反射防止膜はそれぞれ膜厚が８０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする第（１）項又は第（２）項に記載の太陽熱集熱管。
（４）前記内管は金属管であり、
前記金属管の表面には、太陽光の可視光線及び近赤外線を吸収し、前記熱媒体から輻射される遠赤外線を反射する光学選択膜が形成されていることを特徴とする第（１）項〜第（３）項のいずれか一項に記載の太陽熱集熱管。
（５）第（１）項〜第（４）項のいずれか一項に記載の太陽熱集熱管を備えることを特徴とする太陽熱発電装置。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立させた太陽熱集熱管を提供することができる。
また、本発明によれば、外部環境に対する耐久性が高く、且つ太陽光を熱に効率的に変換することが可能な太陽熱発電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の太陽熱集熱管の長手方向に垂直な断面図である。

【図2】本発明の太陽熱集熱管の長手方向に平行な断面図である。

【図3】本発明の太陽熱集熱管に用いられる太陽熱集熱管用ガラス管の部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の太陽熱集熱管及び太陽熱発電装置の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明の太陽熱集熱管の長手方向に垂直な断面図であり、図２は本発明の太陽熱集熱管の長手方向に平行な断面図である。
図１及び２に示すように、本発明の太陽熱集熱管１は、内管２と外管３とを備える二重管構造を有する。外管３の内面には第一反射防止膜としてのメソポーラスシリカ膜４が形成されており、外管３の外面には第二反射防止膜としての中空シリカ膜５が形成されている。内管２の内部は、熱媒体６が流通可能となっている。内管２と外管３との間は、熱輻射による熱損失を抑えるために断熱領域７が形成されている。断熱領域７は、例えば、内管２と外管３との間に形成される環状空間を真空にしたり、環状空間に不活性ガスを充填したりすることで形成される。また、内管２と外管３とは、両者の熱膨張率差を吸収するための熱膨張差吸収手段８を介して接続されている。

【0011】

上記のような構造を有する本発明の太陽熱集熱管１のうち、メソポーラスシリカ膜４及び中空シリカ膜５が形成された外管３が、太陽熱集熱管用ガラス管に相当する。
太陽熱集熱管用ガラス管は、風雨、砂塵などに曝される上、汚れが付着した際には、太陽熱集熱管用ガラス管の光透過性の低下を防止するために洗浄によって汚れを除去しなければならない。そのため、太陽熱集熱管用ガラス管には、光透過性が高いことに加えて、風雨、砂塵、洗浄処理などの外部環境に対する耐久性（例えば、耐擦傷性、耐摩耗性など）が高いことが要求される。ここで、本明細書において「耐擦傷性」とは、擦れても傷がつき難い性質のことを意味する。また、「耐摩耗性」とは、摩擦などの機械的作用下においても消耗し難い性質のことを意味する。

【0012】

図３は、本発明の太陽熱集熱管に用いられる太陽熱集熱管用ガラス管の部分拡大断面図である。
図３に示すように、太陽熱集熱管用ガラス管９では、外管３の内面に第一反射防止膜としてのメソポーラスシリカ膜４が形成されており、外管３の外面には第二反射防止膜としての中空シリカ膜５が形成されている。なお、Ｌは太陽光を表す。

【0013】

メソポーラスシリカ膜４は、メソ孔を有するシリカ膜である。ここで、メソ孔とは、２ｎｍ〜５０ｎｍの直径を有する細孔のことを意味する。メソポーラスシリカ膜４は、光透過性に優れている一方、細孔壁がアモルファス状であるため機械的強度が小さく、中空シリカ膜に比較して、外部環境に対する耐久性が低いという特性を有する。そのため、太陽熱集熱管用ガラス管９では、外部環境に対する耐久性が要求されない外管３の内面にメソポーラスシリカ膜４を形成している。

【0014】

中空シリカ膜５は、中空シリカ粒子を主体とする膜である。ここで、中空シリカ粒子とは、内部に空間を有するシリカ粒子である。中空シリカ膜５は、メソポーラスシリカ膜４に比べて光透過性が若干劣るものの、中空シリカ粒子が規則的に結合しているため機械的強度が大きく、メソポーラスシリカ膜に比較して、外部環境に対する耐久性が高いという特性を有する。そのため、太陽熱集熱管用ガラス管９では、外部環境に対する耐久性が要求される外管３の外面に中空シリカ膜５を形成している。

【0015】

メソポーラスシリカ膜４は、特に限定されないが、ゾルゲル反応によって一般に形成することができる。ゾルゲル反応では、ゾル反応液を外管３の内面に塗布して乾燥させた後、焼成することによってメソポーラスシリカ膜４を形成する。
メソポーラスシリカ膜４を形成することが可能なゾル反応液は市販されているため、市販のゾル反応液を用いてメソポーラスシリカ膜４を形成することができる。

【0016】

ゾル反応液は、シリカ前駆体物質、有機溶媒、触媒、水などを一般に含む。
シリカ前駆体物質としては、特に限定されないが、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどのアルコキシシランなどが挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。

【0017】

溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノールなどのアルコールが挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
触媒としては、特に限定されないが、塩酸、酢酸、硝酸などの酸、水酸化ナトリウム、アンモニアなどの塩基が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。

【0018】

ゾル反応液の塗布方法としては、特に限定されないが、ディップコート法など用いて行うことができる。
塗布膜の焼成方法としては、特に限定されないが、電気炉などを用いて行うことができる。塗布膜の焼成温度としては、特に限定されないが、一般に、６００℃以下、好ましくは３５０℃〜５００℃である。

【0019】

メソポーラスシリカ膜４は、気孔率が３０％〜５０％であることが好ましい。このような気孔率に制御することにより、メソポーラスシリカ膜４の光透過率を向上させることができる。ここで、本明細書において「気孔率」とは、屈折率を測定し、屈折率の測定値をローレンツ−ローレンツの式に導入することによって算出される値のことを意味する。

【0020】

メソポーラスシリカ膜４の厚さとしては、特に限定されないが、好ましくは８０ｎｍ〜２００ｎｍである。このような厚さに制御することにより、メソポーラスシリカ膜４の光透過率を向上させることができる。ここで、本明細書において「厚さ」とは、市販の膜厚計を用いて測定される値のことを意味する。

【0021】

中空シリカ膜５は、当該技術分野において公知の方法を用いて形成することができる。例えば、メソポーラスシリカ膜４と同様に、ゾルゲル反応によって中空シリカ膜５を形成することができる。ゾルゲル反応では、中空シリカゾル、ケイ素化合物、金属キレート化合物などを含むゾル反応液を外管３の外面に塗布して乾燥させた後、焼成することによって中空シリカ膜５を形成することができる。また、中空シリカ粒子が有機溶媒に分散された分散溶液を外管３の外面に塗布して乾燥させた後、焼成することによっても中空シリカ膜５を形成することができる。中空シリカ膜５を形成するためのゾル反応液及び分散溶液は市販されているため、市販のゾル反応液を用いて中空シリカ膜５を形成することができる。

【0022】

ゾル反応液に用いられる中空シリカゾルは、例えば、特開２００１−２３３６１１号公報において公知のものを使用することができる。
ゾル反応液に用いられるケイ素化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどのシランカップリング剤が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
ゾル反応液に用いられる金属キレート化合物としては、アセチルアセトナトなどの二座配位子を有するチタン、ジルコニウム、アルミニウム、スズ、ニオブ、タンタル又は鉛の化合物が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。
分散溶液に用いられる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−プロパノールなどのアルコールが挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。

【0023】

ゾル反応液又は分散溶液の塗布及び焼成方法は、特に限定されないが、メソポーラスシリカ膜４を形成する場合と同様の条件で行うことができる。

【0024】

中空シリカ膜５を構成する中空シリカ粒子の平均粒径は、特に限定されないが、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍである。このような平均粒径に制御することにより、中空シリカ膜５の光透過率を向上させることができる。ここで、本明細書において「平均粒径」とは、動的光散乱法又は断面ＴＥＭ法による観察により測定された値のことを意味する。

【0025】

中空シリカ膜５の気孔率は、特に限定されないが、好ましくは２０％〜４０％である。このような気孔率に制御することにより、外管３の光透過率を向上させることができる。
中空シリカ膜５の厚さは、特に限定されないが、好ましくは８０ｎｍ〜２００ｎｍである。このような厚さに制御することにより、外管３の光透過率を向上させることができる。

【0026】

メソポーラスシリカ膜４及び中空シリカ膜５が形成される外管３は、ガラス管である。ガラス管の材質としては、特に限定されず、透明な耐熱ガラスを一般に用いることができる。透明な耐熱ガラス製のガラス管としては、例えば、ホウケイ酸ガラス管等が挙げられる。

【0027】

上記のような構成を有する太陽熱集熱管用ガラス管９によれば、外部環境に対する耐久性に優れた中空シリカ膜５を外管３の外面に形成すると共に、光透過性に優れたメソポーラスシリカ膜４を外管３の内面に形成しているので、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立した太陽熱集熱管１を得ることができる。

【0028】

なお、上記の説明では、第一反射防止膜としてメソポーラスシリカ膜４、第二反射防止膜として中空シリカ膜５を用いた例を説明したが、第二反射防止膜が第一反射防止膜よりも外部環境に対する耐久性が高く、第一反射防止膜が第二反射防止膜よりも光透過率が高いという条件を満たせば、第一反射防止膜及び第二反射防止膜の材料は特に限定されない。すなわち、第一反射防止膜及び第二反射防止膜としては、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜、ＴｉＯ_２膜などの種々の低屈折率膜を用いることもできる。

【0029】

本発明の太陽熱集熱管１において、内部を熱媒体６が流通可能な内管２としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。一般的には、内管２の材質は、鉄系材料（例えば、ステンレス鋼、耐熱鋼、合金鋼、炭素鋼）、アルミニウム系材料等の耐熱性を有する金属を用いることができる。これらの中でも、使用環境（例えば、内管２の加熱温度）を考慮すると、ステンレス鋼又は耐熱鋼製の内管２であることが好ましい。

【0030】

また、内管２は、集熱効率を高める観点から、光学選択膜を外面に形成してもよい。ここで、光学選択膜とは、太陽光Ｌの可視光線及び近赤外線を吸収し、熱媒体から輻射される遠赤外線を反射する膜のことを意味する。光学選択膜を設けることにより、効率良く太陽光Ｌを吸収すると共に、熱媒体６からの熱輻射を抑えることが可能になる。光学選択膜としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。光学選択膜の例としては、黒色クロムめっき膜、黒色ニッケルめっき膜、無電解ニッケル黒化処理膜、四三酸化鉄皮膜等が挙げられる。

【0031】

内管２の内部を流通する熱媒体６としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。熱媒体６の例としては、水、油、溶融塩（例えば、溶融ナトリウム）等が挙げられる。

【0032】

熱膨張差吸収手段８は、内管２と外管３との間の熱膨張率差を吸収するために設けられる。熱膨張差吸収手段８としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。熱膨張差収手段８の例としては、ベローズ、ダイアフラムなどが挙げられる。熱膨張差吸収手段８の材質は、特に限定されず、例えば、鉄系材料（例えば、ステンレス鋼、耐熱鋼、合金鋼、炭素鋼）、アルミニウム系材料等の耐熱性を有する金属を用いることができる。
熱膨張差吸収手段８と内管２及び外管３との接続方法としては、特に限定されず、例えば、溶接、半田付け、ロウ付け等の公知の接合方法を用いることができる。

【0033】

内管２と外管３との間は、断熱領域７であるため、熱輻射による熱損失を抑えることができる。

【0034】

上記のような構成を有する本発明の太陽熱集熱管１によれば、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立することができる。

【0035】

本発明の太陽熱集熱管１は、集光手段と組み合わせて用いられる。集光手段としては、太陽熱集熱管１に太陽光Ｌを集光可能なものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。集光手段の例としては、いわゆるトラフ式の太陽熱集熱装置に一般に用いられる曲面鏡が挙げられる。集光手段は、一般に、長手方向に沿って放物面の断面を有する形状を有する。また、集光手段の内面（太陽熱集熱管１側の表面）は鏡面になっており、その焦点位置において太陽熱集熱管１が長手方向に沿って支持される。なお、集光手段としては、トラフ式に限定されず、フレネル式、リニアフレネル式等を用いてもよい。

【0036】

また、本発明の太陽熱集熱管１は、太陽熱発電装置において用いられる。太陽熱発電装置では、集光手段によって太陽光Ｌを太陽熱集熱管１に集光し、集光した太陽光Ｌによって太陽熱集熱管１の内管２内の熱媒体６を加熱し、加熱された熱媒体６の熱エネルギーを発電機で利用することによって電力を発生させる。この太陽熱発電装置は、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立した太陽熱集熱管１を備えているため、太陽光Ｌを熱に効率的に変換することができる結果、発電効率が向上する。
太陽熱発電装置に用いられる発電機としては、熱を電気に変換することが可能なものであれば特に限定されない。発電機の例としては、加熱された熱媒体６によって水、アンモニアなどの蒸発媒体を蒸発させ、その蒸気によって蒸気タービンを回転させることで電力を発生させることができる発電機が挙げられる。

【実施例】

【0037】

以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
１４ｃｍ^２の平板状（厚さ１ｍｍ）のホウケイ酸ガラスを基材として用い、この基材をアルカリ性洗剤を用いて超音波洗浄した後、イオン交換水を用いてリンスして乾燥させた。次に、基材の表面に、５０ｎｍの平均粒径を有する中空シリカ粒子がアルコール溶媒に分散された市販の分散溶液をディップコーターによって塗布した後、室温にて乾燥させた。また、基材の裏面に、アルコキシシランをシリカ前駆体物質として含む市販のゾル反応液をディップコーターによって塗布した後、室温にて乾燥させた。次に、塗布膜が形成された基材を４００℃で１時間加熱することにより、表面に中空シリカ膜５及び裏面にメソポーラスシリカ膜４が形成された基材を得た。ここで、基材の表面に形成された中空シリカ膜５、及び基材の裏面に形成されたメソポーラスシリカ膜４の厚さはそれぞれ１１１ｎｍ、１１９ｎｍであった。また、基材に形成された中空シリカ膜５及びメソポーラスシリカ膜４の屈折率をＳＥＭＩＬＡＢ製の分光エリプソメータを用いて測定し、屈折率の測定値をローレンツ−ローレンツの式に導入することによって気孔率を求めた。その結果、中空シリカ膜５の気孔率は２１％、メソポーラスシリカ膜４の屈折率は４０％であった。なお、以下の比較例においても、同様の方法によって気孔率を測定した。

【0038】

（比較例１）
基材の表面及び裏面の両方に、５０ｎｍの平均粒径を有する中空シリカ粒子がアルコール溶媒に分散された市販の分散溶液をディップコーターによって塗布した後、室温にて乾燥させたこと以外は実施例１と同様にすることにより、表面及び裏面の両方に中空シリカ膜５が形成された基材を作製した。ここで、基材の表面及び裏面に形成された中空シリカ膜の厚さは１１７ｎｍであった。また、基材に形成された中空シリカ膜５の気孔率は２１％であった。
（比較例２）
基材の表面及び裏面の両方に、アルコキシシランをシリカ前駆体物質として含む市販のゾル反応液をディップコーターによって塗布した後、室温にて乾燥させたこと以外は実施例１と同様にすることにより、表面及び裏面の両方にメソポーラスシリカ膜４が形成された基材を作製した。ここで、基材の表面及び裏面に形成されたメソポーラスシリカ膜４の厚さは１２１ｎｍであった。また、基材に形成されたメソポーラスシリカ膜４の気孔率は４０％であった。

【0039】

上記の実施例及び比較例で得られた基材について、光透過率、及び外部環境に対する耐久性を評価した。なお、以下の評価は、基材の表面をガラス管（外管３）の外面、基材の裏面をガラス管（外管３）の内面とみなして行った。
光透過率の評価は、株式会社日立ハイテクノロジーズ製の分光光度計Ｕ−４１００を用い、６００ｎｍの波長における光透過率を測定した。光透過率の測定結果は、任意の３点において測定した値の平均値である。なお、基材の光透過率は９１．６％であった。
外部環境に対する耐久性の評価は、基材の表面に形成された中空シリカ膜５又はメソポーラスシリカ膜４を＃００００番のスチールウールを用い、２００ｇ／ｃｍ^２の摩擦荷重及び４０ｍｍ／秒の移動速度で１０往復摩擦した後、中空シリカ膜５又はメソポーラスシリカ膜４の剥離の有無を目視にて確認した。この評価を２００ｇ／ｃｍ^２ずつ摩擦荷重を増加しながら行い、中空シリカ膜５又はメソポーラスシリカ膜４が全て剥離したときの摩擦荷重を求めた。
上記の結果を表１に示す。

【0040】

【表1】

【0041】

表１の結果に示されているように、表面に中空シリカ膜５及び裏面にメソポーラスシリカ膜４が形成された実施例１の基材では、光透過率、及び外部環境に対する耐久性の両方が高かった。これに対して、表面及び裏面の両方に中空シリカ膜５が形成された比較例１の基材では、外部環境に対する耐久性は高かったものの、光透過率が低かった。また、表面及び裏面の両方にメソポーラスシリカ膜４が形成された比較例２の基材では、光透過率は高かったものの、外部環境に対する耐久性が低かった。

【0042】

以上の結果からわかるように、本発明によれば、光透過率の向上と外部環境に対する耐久性の向上とを両立させた太陽熱集熱管を提供することができる。また、本発明によれば、外部環境に対する耐久性が高く、且つ太陽光を熱に効率的に変換することが可能な太陽熱発電装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0043】

１ 太陽熱集熱管、２ 内管、３ 外管、４ メソポーラスシリカ膜、５ 中空シリカ膜、６ 熱媒体、７ 断熱領域、８ 熱膨張差吸収手段、９ 太陽熱集熱管用ガラス管、Ｌ 太陽光。

【図1】

【図2】

【図3】