CN107683392A - 加热装置 - Google Patents

Abstract

加热装置（40）对接受太阳能热的热媒所流动的热媒流路（11）进行加热。热媒流路（11）具备接受被聚光的太阳光的第一集热管（12a）和第二集热管（12b）、以及将第一集热管（12a）的一端部（20a）与第二集热管（12b）的一端部（21a）连接的连结配管（14）。加热装置（40）具备将第一集热管（12a）的另一端部（20b）与第二集热管（12b）的另一端部（21b）电气连接的连接布线（22）、用于使电流在热媒流路（11）中流动的电源（23）、将电源（23）的一个极（23a）与第一集热管（12a）的中心点（20c）连接的第一电源布线（24）、将电源（23）的另一个极（23b）与第二集热管（12b）的中心点（21c）连接的第二电源布线（25）、以及与连结配管（14）电气并联连接的旁路布线（30）。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及用于对太阳能热发电系统的热媒流路进行加热的加热装置。

背景技术

已知使用反射镜来使太阳光聚光到热媒流路而对在热媒流路内流动的热媒进行加热并利用经加热的热媒来使蒸气发生而使蒸气涡轮转动由此进行发电的太阳能热发电系统。与太阳能光发电系统相比，太阳能热发电系统除了引入费用便宜之外还能够利用蓄热实现24小时的发电。在以往，提出了将油用于热媒的太阳能热发电系统（例如参照专利文献1）。

近年，熔融盐作为在太阳能热发电系统中使用的热媒而受到注目。熔融盐的沸点很高，因此，如果利用熔融盐，则能够使运转温度比较高，使高温蒸气发生，由此，提高发电效率。

熔融盐在250℃左右固化，因此，当在启动时或维护后使熔融盐流入到热媒流路时热媒流路的温度处于比较低的状态时，熔融盐被热媒流路夺走热而可能固化。因此，需要在使熔融盐流入到热媒流路前预先将热媒流路加温到规定的温度以上。

作为对热媒流路加温的一种手法，考虑在热媒流路中流动电流。当流动电流时，通过此时的焦耳热来对热媒流路加温。

图1是用于说明用于对热媒流路进行加热的加热装置的一例的图。图1所示的热媒流路200是在太阳能热发电系统的聚光区域中使用的热媒流路的一部分。在热媒流路200中流动熔融盐。热媒流路200具备接受由第一反射板204聚光的太阳光的第一集热管208、接受由第二反射板206聚光的太阳光的第二集热管210、以及将第一集热管208的一端部208a与第二集热管210的一端部210a连接的连结配管212。

加热装置202具备将第一集热管208的另一端部208b与第二集热管210的另一端部210b电气连接的连接布线213、用于在热媒流路200中流动电流的电源214、将电源214的一个极214a与第一集热管208的中心点208c连接的第一电源布线216、以及将电源214的另一个极214b与第二集热管210的中心点210c连接的第二电源布线218。

在图1所示的结构中，第一电源布线216、从第一集热管208的中心点208c到一端部208a的部分、连结配管212、从第二集热管210的一端部210a到中心点210c的部分和第二电源布线218形成流动来自电源214的电流的第一电流路径。此外，第一电源布线216、从第一集热管208的中心点208c到另一端部208b的部分、连接布线213、从第二集热管210的另一端部210b到中心点210c的部分和第二电源布线218形成流动来自电源214的电流的第二电流路径。当电流从电源214流到第一电流路径和第二电流路径时，能够利用焦耳热来加温第一集热管208、第二集热管210和连结配管212。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-102013号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在图1所示的结构中，通常，连结配管212的电阻值比连接布线213的电阻值高。作为其理由，这是因为，连接布线213通常由电阻值非常低的材质（例如铜）形成，但是，连结配管212需要由能耐受高温的熔融盐的材质（例如不锈钢钢）形成，而不能选择与连接布线213同样的低电阻值的材质。因此，即使在第一电流路径和第二电流路径的全长相同的情况下，第一电流路径整体的合成电阻也比第二电流路径整体的合成电阻大，在第一电流路径中流动的电流比在第二电流路径中流动的电流小。当像这样在第一电流路径中流动的电流与在第二电流路径中流动的电流不同时，发生的焦耳热根据热媒流路的位置而不同，因此，存在不能适当地加热热媒流路整体的可能性。例如，在第一集热管208的一端部208a和另一端部208b中，存在发生的焦耳热不同的可能性。如果在第一电流路径和第二电流路径中准备不同的电源，则虽然能够使在第一电流路径中流动的电流和在第二电流路径中流动的电流相同，但是，在该情况下，费用增大。

本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于，提供能够在太阳能热发电系统中适当地加热热媒流路的加热装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的某种方式的加热装置是一种用于对接受太阳能热的热媒所流动的热媒流路进行加热的加热装置。热媒流路具备接受被聚光的太阳光的第一集热管和第二集热管、以及将第一集热管的一端部与第二集热管的一端部连接的连结配管。加热装置具备：连接布线，将第一集热管的另一端部与第二集热管的另一端部电气连接；电源，用于在热媒流路中流动电流；第一电源布线，将电源的一个极与第一集热管的中间连接；第二电源布线，将电源的另一个极与第二集热管的中间连接；以及旁路布线，其与连结配管电气并联连接。

在如上述那样构成的加热装置中，第一电源布线、从第一集热管的中间到一端部的部分、连结配管、旁路布线、从第二集热管的一端部到中间的部分和第二电源布线形成第一电流电路。此外，第一电源布线、从第一集热管的中间到另一端部的部分、连接布线、从第二集热管的另一端部到中间的部分和第二电源布线形成第二电流路径。根据该加热装置，通过与连结配管并联地设置旁路布线，从而能够降低第一电流路径整体的合成电阻，而接近于第二电流路径整体的合成电阻。由此，在第一电流路径中流动的电流与在第二电流路径中流动的电流的差分变小，根据热媒流路的位置所造成的焦耳热的差异变小，因此，能够适当地加热热媒流路。

热媒流路可以通过将第一集热管、连结配管和第二集热管连接为U字状来形成。第一集热管和第二集热管可以彼此平行。第一电源布线可以从一个极连接到第一集热管的中心点，第二电源布线可以从另一个极连接到第二集热管的中心点。

旁路布线的电阻值可以被设定为比连接布线的电阻值大并且比连结配管的电阻值小。

第一电源布线、从第一集热管的中间到一端部的部分、连结配管、旁路布线、从第二集热管的一端部到中间的部分和第二电源布线的第一合成电阻值与第一电源布线、从第一集热管的中间到另一端部的部分、连接布线、从第二集热管的另一端部到中间的部分和第二电源布线的第二合成电阻值的差可以在第二合成电阻值的10％以内。

还可以具备用于改变连结配管与旁路布线的连接位置的连接位置可变单元。

再有，此外，以上的构成要素的任意的组合、在装置、方法、系统等之间变换本发明的表现的方式也作为本发明的方式而是有效的。

发明效果

根据本发明，能够提供能够适当地加热太阳能热发电系统的热媒流路的加热装置。

附图说明

图1是用于说明用于对热媒流路进行加热的加热装置的一例的图。

图2是用于说明本发明的实施方式的太阳能热发电系统的图。

图3是用于说明本发明的实施方式的太阳能热收集装置的图。

图4是用于说明本发明的实施方式的加热装置的图。

图5是用于说明本发明的实施方式的加热装置的变形例的图。

具体实施方式

以下，对各附图所示的同一或同等的构成要素、构件标注同一符号，适当省略重复的说明。此外，为了使理解变得容易而适当放大、缩小地示出各附图中的构件的尺寸。此外，在各附图中省略了在说明实施方式上不重要的构件的一部分来进行显示。

图2是用于说明本发明的实施方式的太阳能热发电系统100的图。太阳能热发电系统100包括聚光区域121、蓄热区域122、发电区域123这3个区域。

聚光区域121主要包括太阳能热收集装置8。太阳能热收集装置8具备用于流动热媒的热媒流路11和使太阳光聚光到热媒流路来加热热媒的多个反射板13。经加热的热媒被送到蓄热区域122。

蓄热区域122包括热箱102和冷箱103。将经加热的热媒的热储存到热箱102，由此，能够在需要时发电。例如能够实现夜间或白天的坏天气时的发电。

发电区域123包括蒸气发生器104、蒸气涡轮发电机106和冷凝器108。蒸气发生器104通过冷却水与经加热的热媒的热交换来使蒸气发生，蒸气涡轮发电机106利用蒸气使涡轮旋转。利用该旋转来发电。冷凝器108使蒸气回到冷却水。

图3是用于说明本发明的实施方式的太阳能热收集装置8的图。如图3所示，太阳能热收集装置8包括多个（在图2中为4个）聚光单元10和连结流路50。各聚光单元10包括热媒流路11和多个反射板13。热媒流路11由沿着热媒流路11配置的多个支柱（未图示）支承。此外，反射板13由支柱可旋转地支承。

反射板13使太阳光聚光到热媒流路11，对在热媒流路11内流动的热媒进行加热。旋转装置（未图示）连接到反射板13。旋转装置例如根据太阳的位置使反射板13旋转。由此，热媒被断续地加热。

各热媒流路11被形成为U字状，由彼此平行的长直线部11a和11b和联结长直线部11a和11b的一端部彼此的短直线部11c构成。长直线部11a和11b分别由呈直线状配置的多个集热管12构成。柔软软管（未图示）连接到邻接的2个集热管12的每一个的端部。这2个柔软软管通过配管（未图示）连接。短直线部11c由连结配管14构成。长直线部11a、11b的长度A可以为约500～600m，各集热管12的长度可以为约100～200m，长直线部11a可以由2～3个集热管12构成。此外，短直线部11c的长度B可以为20～30m。

集热管12为直线地延长的管，以其中心位于反射板13的抛物柱面状的反射面的焦点的方式被支承。连结配管14连通位于长直线部11a和长直线部11b的端的集热管12彼此。集热管12和连结配管14既可以由不同的金属材料形成，也可以由相同的金属材料形成。此外，集热管12也可以为了绝热而由真空玻璃管包覆。

在热媒流路11内流动作为接受太阳能热的热媒的熔融盐。熔融盐与以往在太阳能热收集装置中使用的合成油相比沸点高，因此，能加温到更高温。由此，太阳能热发电系统100的发电效率提高。另一方面，熔融盐在250℃左右固化。熔融盐在运转时通过太阳能热被加热因此基本上不会固化，但是，例如当在启动时或维护后使熔融盐流入到热媒流路11时热媒流路11的温度处于比较低的状态时，被热媒流路11夺走热而可能固化。因此，需要在使熔融盐流入到热媒流路11前预先将热媒流路11加温到规定的温度以上。

作为对热媒流路11加温的手法，考虑使电热线布设在热媒流路11中并在其处流动电流来对热媒流路11加温。然而，在热媒流路11的集热管12为了绝热而被真空玻璃管包覆的情况下，不能布设电热线。于是，本实施方式的聚光单元10具备使电流在热媒流路11本身中流动并通过此时的焦耳热来对热媒流路11加温的加热装置（后述）。

连结流路50为环状的流路，与各热媒流路11连接。此外，连结流路50也与蓄热区域122的热箱102和冷箱103连接。因此，各热媒流路11与热箱102和冷箱103经由连结流路50连结。热媒从冷箱103流入到连结流路50。在连结流路50中流动的热媒流入到各热媒流路11的长直线部11a。通过长直线部11a的集热管12而被加热的热媒通过连结配管14流到长直线部11b。通过长直线部11b的集热管12而被加热的热媒回到连结流路50，流入到热箱102。

图4是用于说明本发明的实施方式的加热装置40的图。图4示出U字状的热媒流路11的端部。热媒流路11具备接受由第一反射板13a聚光的太阳光的第一集热管12a、接受由第二反射板13b聚光的太阳光的第二集热管12b、以及将第一集热管12a的一端部20a与第二集热管12b的一端部21a连接的连结配管14。如图4所示，第一集热管12a、连结配管14和第二集热管12b被连接为U字状。第一集热管12a和第二集热管12b具有相等的长度，彼此平行地配置。

加热装置40对熔融盐所流动的第一集热管12a、连结配管14和第二集热管12b进行加热。加热装置40具备将第一集热管12a的另一端部20b和第二集热管12b的另一端部21b电气连接的连接布线22、用于在热媒流路11中流动电流的电源23、将电源23的一个极23a与第一集热管12a的中心点20c连接的第一电源布线24、以及将电源23的另一个极23b与第二集热管12b的中心点21c连接的第二电源布线25。连结配管14和连接布线22具有相等的长度，彼此平行地配置。

本实施方式的加热装置40还具备与连结配管14电气并联连接的旁路布线30。该旁路布线30的一端部连接到第一集热管12a的一端部20a，旁路布线30的另一端部连接到第二集热管12b的一端部21a。在与连结配管14并联地设置旁路布线30的情况下，第一集热管12a的一端部20a与第二集热管12b的一端部21a之间的电阻值为连结配管14与旁路布线30的合成电阻值。

在图4所示的结构中，第一电源布线24、从第一集热管12a的中心点20c到一端部20a的部分、连结配管14、旁路布线30、从第二集热管12b的一端部21a到中心点21c的部分和第二电源布线25形成流动来自电源23的电流的第一电流路径26。此外，第一电源布线24、从第一集热管12a的中心点20c到另一端部20b的部分、连接布线22、从第二集热管12b的另一端部21b到中心点21c的部分和第二电源布线25形成流动来自电源23的电流的第二电流路径27。第一电流路径26和第二电流路径27构成闭合回路电路。当电流从电源23流到第一电流路径26和第二电流路径27时，通过第一集热管12a、第二集热管12b和连结配管14具有的电阻而发生焦耳热。由此，能够加温第一集热管12a、第二集热管12b和连结配管14。

在本实施方式中，第一电源布线24连接到第一集热管12a的中心点20c，第二电源布线25连接到第二集热管12b的中心点21c。第一电流路径26中的第一电源布线24、从第一集热管12a的中心点20c到一端部20a的部分、从第二集热管12b的一端部21a到中心点21c的部分和第二电源布线25的合成电阻与第二电流路径27中的第一电源布线24、从第一集热管12a的中心点20c到另一端部20b的部分、从第二集热管12b的另一端部21b到中心点21c的部分和第二电源布线25的合成电阻相同。因此，第一电流路径26整体的合成电阻值（以下称为“第一合成电阻值”）与第二电流路径27整体的合成电阻值（以下称为“第二合成电阻值”）的差依赖于连结配管14和旁路布线30的合成电阻值以及连接布线22的电阻值。

在本实施方式的加热装置40中，旁路布线30的电阻值被设定为旁路布线30与连结配管14的合成电阻值近似于连接布线22的电阻值。旁路布线30的电阻值能够通过改变旁路布线30的材质、粗细、长度等而变化。例如，使旁路布线30越粗，旁路布线30的电阻值就越小。此外，使旁路布线30的长度越长，旁路布线30的电阻值就越大。

在本实施方式的加热装置40中，通过与连结配管14并联地设置旁路布线30，从而能够降低第一电流路径26的第一合成电阻值（与未设置旁路布线30的情况相比），而接近于第二电流路径27的第二合成电阻值。由此，在第一电流路径26中流动的电流与在第二电流路径27中流动的电流的差分变小，根据热媒流路的位置所造成的焦耳热的差异变小，因此，能够适当地加热热媒流路11整体。例如，在第一电流路径26中流动的电流与在第二电流路径27中流动的电流近似的情况下，在第一集热管12a的一端部20a和另一端部20b中发生的焦耳热也近似。

在使旁路布线30的电阻值为与连接布线22同样的非常低的电阻值的情况下，在第一电流路径26中流动的电流的许多在旁路布线30中流动，在连结配管14中流动的电流变少，因此，存在由连结配管14发生的焦耳热变少而不能有效地加热连结配管14的担忧。此外，在使旁路布线30的电阻值比连结配管14的电阻值大的情况下，难以使第一电流路径26的合成电阻接近于第二电流路径27的合成电阻。于是，优选的是，旁路布线30的电阻值被设定为比连接布线22的电阻值大并且比连结配管14的电阻值小。在该情况下，能够使第一电流路径26的合成电阻接近于第二电流路径27的合成电阻并有效地加热连结配管14。

在上述的实施方式中，将第一电源布线24连接到第一集热管12a的中心点20c，将第二电源布线25连接到第二集热管12b的中心点21c。然而，第一电源布线24、第二电源布线25的连接目的地不限于第一集热管12a、第二集热管12b的中心点，只要是第一集热管12a、第二集热管12b的中间（即，集热管的两端部间的任意的位置）即可。在该情况下，旁路布线30的电阻值被设定为使得第一合成电阻值近似于第二合成电阻值。优选的是，使第一合成电阻值与第二合成电阻值的差为例如第二合成电阻值的10％以内。

图5是用于说明本发明的实施方式的加热装置的变形例的图。本变形例的加热装置60还具备用于使连结配管14与旁路布线30的连接位置改变的连接位置可变部62。该连接位置可变部62为在连结配管14的表面上设置的导电性构件，形成有用于安装旁路布线30的安装部。如图5所示，在连结配管14的表面上隔着规定的间隔设置多个连接位置可变部62。

旁路布线30的一端部连接到第一集热管12a的一端部20a。此外，旁路布线30的另一端部连接到连接位置可变部62的安装部。在本变形例中，第一集热管12a的一端部20a与第二集热管12b的一端部21a之间的电阻值为并联连接的旁路布线30与连结配管14的一部分的合成电阻值和连结配管14的剩余部分的电阻值的和。在本变形例中，通过改变连接旁路布线30的另一端部的连接位置可变部62，从而能够改变第一集热管12a的一端部20a与第二集热管12b的一端部21a之间的电阻值。

根据本变形例的加热装置60，在太阳能热发电系统的设置场所中作业者从多个连接位置可变部62之中选择旁路布线30的连接目的地，由此，能够改变第一电流路径26的第一合成电阻值。由此，能够使第一合成电阻值优选地接近于第二合成电阻值，因此，能够更适当地加热热媒流路11。

以上，基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员要理解的是，该实施方式是例示，在那些各构成要素、各处理过程的组合中能够实现各种变形例，此外，这样的变形例也处于本发明的范围中。

附图标记的说明

10聚光单元，11热媒流路，12集热管，12a第一集热管，12b第二集热管，13反射板，14连结配管，22连接布线，23电源，26第一电流路径，27第二电流路径，30旁路布线，40、60加热装置，62连接位置可变部。

产业上的可利用性

本发明能够利用于在太阳能热发电系统中为了加热热媒流路而使用的加热装置。

Claims (5)

1.一种加热装置，用于对接受太阳能热的热媒所流动的热媒流路进行加热，所述加热装置的特征在于，

所述热媒流路具备接受被聚光的太阳光的第一集热管和第二集热管、以及将所述第一集热管的一端部与所述第二集热管的一端部连接的连结配管，

所述加热装置具备：

连接布线，将所述第一集热管的另一端部与所述第二集热管的另一端部电气连接；

电源，用于在所述热媒流路中流动电流；

第一电源布线，将所述电源的一个极与所述第一集热管的中间连接；

第二电源布线，将所述电源的另一个极与所述第二集热管的中间连接；以及

旁路布线，其与所述连结配管电气并联连接。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述热媒流路通过将所述第一集热管、所述连结配管和所述第二集热管连接为U字状而形成，

所述第一集热管与所述第二集热管彼此平行，

所述第一电源布线将所述一个极与所述第一集热管的中心点连接，

所述第二电源布线将所述另一个极与所述第二集热管的中心点连接。

3.根据权利要求1或2所述的加热装置，其特征在于，所述旁路布线的电阻值被设定为比所述连接布线的电阻值大并且比所述连结配管的电阻值小。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述第一电源布线、从所述第一集热管的中间到一端部的部分、所述连结配管、所述旁路布线、从所述第二集热管的一端部到中间的部分和所述第二电源布线的第一合成电阻值与所述第一电源布线、从所述第一集热管的中间到另一端部的部分、所述连接布线、从所述第二集热管的另一端部到中间的部分和所述第二电源布线的第二合成电阻值的差在所述第二合成电阻值的10％以内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置，其特征在于，还具备用于改变所述连结配管与所述旁路布线的连接位置的连接位置可变单元。