JP2010281251A - 太陽集光蒸気発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光により蒸気を効率的に発生させて発電することができる太陽集光蒸気発電装置を提供することを目的としている。
【解決手段】蒸気ボイラー2の底面を加熱面3として、そこを太陽光Lにより加熱するため、内部の水A全体に熱が対流により伝わりやすく、太陽エネルギーにより効率的に大量の蒸気量を発生させることができる。大量の蒸気が発生すれば、その発生蒸気を利用して効果的な発電をすることができる。蒸気ボイラー2の加熱面3が内側に凹の湾曲面であるため、加熱面3と太陽光Lとのなす角度が大きくなり、加熱面3よる太陽光Lの吸収性能が向上する。また、熱気が加熱面3内に滞留するため、熱効率が向上する。
【選択図】図1
【解決手段】蒸気ボイラー2の底面を加熱面3として、そこを太陽光Lにより加熱するため、内部の水A全体に熱が対流により伝わりやすく、太陽エネルギーにより効率的に大量の蒸気量を発生させることができる。大量の蒸気が発生すれば、その発生蒸気を利用して効果的な発電をすることができる。蒸気ボイラー2の加熱面3が内側に凹の湾曲面であるため、加熱面3と太陽光Lとのなす角度が大きくなり、加熱面3よる太陽光Lの吸収性能が向上する。また、熱気が加熱面3内に滞留するため、熱効率が向上する。
【選択図】図1
Description
本発明は、太陽光により蒸気を効率的に発生させて発電することができる太陽集光蒸気発電装置を提供する。
地上に立てたタワーの頂部にレシーバを設け、タワー周辺の地上に太陽を追尾しながら太陽光をレシーバーに向けて反射する複数のヘリオスタットを設けた太陽光集光システムが知られている。複数のヘリオスタットにて反射された太陽光がレシーバーの側面に集光するため、レシーバーは高温になる。従って、レシーバを蒸気ボイラーにすれば、発生した蒸気により、タービンを回して発電することが可能となる(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このような従来の技術にあっては、蒸気ボイラーの側面に太陽光を当たる構造のため、蒸気ボイラーの内部の水を下から加温するような対流が発生せず、蒸気の効率的な発生が期待できない。また、加熱面である側面から熱が上方へ逃げやすく、熱効率の低下も招いていた。
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、太陽光により蒸気を効率的に発生させて発電することができる太陽集光蒸気発電装置を提供するものである。
請求項1記載の発明は、所定の高さに設置され且つ底面に加熱面を有する蒸気ボイラーと、蒸気ボイラーの周辺の地上に設置されて太陽光を蒸気ボイラーの加熱面に向けて反射させる複数のヘリオスタットと、蒸気ボイラーからの蒸気により発電する発電機と、から成ることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、蒸気ボイラーの加熱面が内側に凹の湾曲面であることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、蒸気ボイラーと発電機との間に、蒸気ボイラーから発電機に蒸気を供給する供給パイプと、発電機から蒸気ボイラーに蒸気を戻す戻しパイプとを設け、且つ戻しパイプの途中に蒸気を復水するコンデンサを設けたことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、蒸気ボイラーの底面を加熱面として、そこを太陽光により加熱するため、内部の水全体に熱が対流により伝わりやすく、太陽エネルギーにより効率的に大量の蒸気量を発生させることができる。大量の蒸気が発生すれば、その発生蒸気を利用して効果的な発電をすることができる。
請求項2記載の発明によれば、蒸気ボイラーの加熱面が内側に凹の湾曲面であるため、加熱面と太陽光とのなす角度が大きくなり、加熱面による太陽光の吸収性能が向上する。また、熱気が凹型の加熱面内に滞留するため、側面を加熱面とする場合に比べて、加熱面からの放熱が減少し、熱効率が向上する。
請求項3記載の発明によれば、発電機に利用した蒸気を復水して蒸気ボイラーに戻すため、水を繰り返し利用することができる。
図1〜図3は、本発明の好適な実施形態を示す図である。この実施形態に係る太陽集光蒸気発電装置の中心には、地表から所定高さ(約10m)を有する4本のタワー1が立設されている。そのタワー1の上部には、金属製の蒸気ボイラー2が設置されている。
蒸気ボイラー2は上部が圧力に耐えるようにドーム型になっており、底面は加熱面3として内側へ凸の湾曲面になっている。加熱面3には耐熱性の黒色塗装が施されている。
蒸気ボイラー2の周囲の地上には、太陽Sを追尾しながら、太陽光Lを常に蒸気ボイラー2の加熱面3に向けて反射するヘリオスタット4が複数設置されている。ヘリオスタット4は、図2に示すように、蒸気ボイラー2の南側を除き、蒸気ボイラー2を中心にした放射状に複数設置されている。
個々のヘリオスタット4は、図3に示すように、ベース部5に立設された支柱6の頂部に反射ミラー7を備えた構造になっている。反射ミラー7は多数の小ミラーから構成され、全体として凹面形状になっている。従って、ほぼ平行光である太陽光Lは反射ミラー7で反射されることにより、ターゲット(加熱面3)に向けて集光する太陽光Lとなる。反射ミラー7は支柱6の頂部に対して高度方向及び方位方向で回転自在になっている。反射ミラー7は、太陽Sを追尾して、太陽光Lの移動角度の概ね1/2ずつ回転して、常に太陽光Lを同じ方向へ反射し続ける。このような反射ミラー7の制御は、センサー方式で行っても良いし、コンピュータ方式で行っても良い。
蒸気ボイラー2の内部には図示せぬセンサーにより一定の水Aが保持されている。蒸気ボイラー2の上部には空間が設けられており、そこに蒸気Bが溜まるようになっている。
蒸気ボイラー2の近くの地上位置には、タービン8と発電機9が設置されている。蒸気ボイラー2の頂部からは供給パイプ10が延びており、タービン8に接続されている。また、タービン8からは戻しパイプ11が延びており、蒸気ボイラー2の下部に接続されている。
戻しパイプ11の途中にはコンデンサ12とポンプ13が設けられている。コンデンサ12は冷水循環機14に接続されている。冷水循環機14は、内部に冷凍機を備え、コンデンサ12に冷水Cを循環することができる。冷水循環機14に代えてクーリングタワーを用いても良い。
発電機9には電流制御部15が設けられ、一部の電力を冷水循環機14やポンプ13で自己使用することができると共に、残りの電気を他に供給することができる。
次に、この実施形態の作用を説明する。
太陽光Lは複数のヘリオスタット4により、地表から所定の高さに位置づけられた蒸気ボイラー2の底面の加熱面3に集光される。各ヘリオスタット4で反射された太陽光Lは、湾曲状(一種のドーム形)となった加熱面3の中央部より遠い方の面に当てる。そうすると、太陽光Lと加熱面3とのなす角度が大きくなり、太陽光Lは加熱面3の表面で反射されることなく確実に吸収され、熱効率が高まる。
また、ヘリオスタット4からの太陽光Lを、それぞれ加熱面3の遠い方の面に当てることにより、太陽光Lは加熱面3に対して分散された状態で当たることになる。加熱面3の一部のみが部分的に高温にならず、加熱面3の全体が高温になるため、この点も熱効率向上の面で良い。
更に、加熱面3が湾曲状で、熱気が加熱面3内に滞留するため、側面を加熱面とする場合に比べて、加熱面3からの放熱が減少し、熱効率が向上する。
加熱面3に黒色塗装を施していることも、太陽光Lの吸収を良くしている。このように、太陽光Lは蒸気ボイラー2の加熱面3において効率良く熱に変換される。
蒸気ボイラー2の底面である加熱面3が太陽光Lにより加熱されるため、内部の水Aの全体に対流により熱が伝わりやすく、水Aが効果的に沸騰して、大量の蒸気Bを発生させることができる。
蒸気ボイラー2で発生した蒸気Bは、供給パイプ10を介してタービン8に送られ、タービン8を回転させる。タービン8が回転すると、一体的に連結された発電機9も回転して電気を発生させる。発電機9で発生した電気は、電流制御部15を介して、太陽集光蒸気発電装置自身で自己使用されると共に、外部に供給される。
タービン8に供給されて、仕事が終了した蒸気Bは、戻しパイプ11を介して蒸気ボイラー2に戻されるが、その途中にコンデンサ12が設けられているため、そこで冷却されて蒸気Bから水Aにされ、水Aの状態で元の蒸気ボイラー2に戻される。以上の工程を繰り返すことにより、発電機9から電気を発生し続けることができる。
以上の実施形態では、コンデンサ12に循環する冷水Cを冷水循環機14から循環させるようにしたが、太陽集光蒸気発電装置を海の近くに設置して、海水を冷水Cの代わりに循環させるようにしても良い。
2 蒸気ボイラー
3 加熱面
4 ヘリオスタット
9 発電機
12 コンデンサ
A 水
B 蒸気
C 冷水
L 太陽光
S 太陽
3 加熱面
4 ヘリオスタット
9 発電機
12 コンデンサ
A 水
B 蒸気
C 冷水
L 太陽光
S 太陽
Claims (3)
- 所定の高さに設置され且つ底面に加熱面を有する蒸気ボイラーと、蒸気ボイラーの周辺の地上に設置されて太陽光を蒸気ボイラーの加熱面に向けて反射させる複数のヘリオスタットと、蒸気ボイラーからの蒸気により発電する発電機と、から成ることを特徴とする太陽集光蒸気発電装置。
- 蒸気ボイラーの加熱面が内側に凹の湾曲面であることを特徴とする請求項1記載の太陽集光蒸気発電装置。
- 蒸気ボイラーと発電機との間に、蒸気ボイラーから発電機に蒸気を供給する供給パイプと、発電機から蒸気ボイラーに蒸気を戻す戻しパイプとを設け、且つ戻しパイプの途中に蒸気を復水するコンデンサを設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の太陽集光蒸気発電装置。
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JP2009134779A JP2010281251A (ja) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | 太陽集光蒸気発電装置 |
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JP2009134779A JP2010281251A (ja) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | 太陽集光蒸気発電装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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-
2009
- 2009-06-04 JP JP2009134779A patent/JP2010281251A/ja active Pending
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