JP2012117394A - Solar heat receiving instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽熱集光器(「ヘリオスタット」ともいう。)により集光された太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる太陽熱受熱器に関するものである。 The present invention relates to a solar heat receiver that heats and compresses a compressive working fluid with heat converted from sunlight collected by a solar heat collector (also referred to as “heliostat”).
太陽熱受熱器としては、タワーの頂部に配置されたものが知られている(例えば、特許文献1の図3参照)。 As a solar heat receiver, what is arrange | positioned at the top part of a tower is known (for example, refer FIG. 3 of patent document 1).
タワーの頂部に配置される太陽熱受熱器は、例えば、図10に示すように、鉛直方向に沿ってタワー100の頂面(頂部上面)101に立設された四本の支柱102の上に取り付けられている。
また、図11に示すように、太陽熱受熱器103は、外観がおおよそ円筒形状を呈するケーシング104と、鉛直方向に沿ってケーシング104の内周面(受熱面)に(略)等間隔で(隣り合う伝熱管105の長手方向に沿う中心軸線間の距離(ピッチ)が(略)等しくなるようにして)配列された複数本(例えば、500本)の伝熱管(配管)105とを備えている。
For example, as shown in FIG. 10, the solar heat receiver disposed at the top of the tower is mounted on four
Further, as shown in FIG. 11, the
そして、図11に示すように、ケーシング104の底部には、鉛直下方から見て円形状を呈する太陽光入口106が設けられており、この太陽光入口106を介して太陽熱集光器(図示せず)により集光された太陽光がケーシング104の内部に進入し、ケーシング104の内周面に(略)等間隔で配列された複数本の伝熱管105に到達して、これら伝熱管105の内部を通過する高圧の圧縮性作動流体が加熱昇温させられるようになっている。
なお、図11中の符号Gは、タワー100が立設されている地盤を示している。
As shown in FIG. 11, a
In addition, the code | symbol G in FIG. 11 has shown the ground in which the
しかしながら、ケーシング104の底部に、鉛直下方から見て円形状を呈する太陽光入口106が設けられた太陽熱受熱器103では、上述したように図10に示すような支柱102の上に取り付けられることになり、太陽熱集光器により集光された太陽光が、太陽光入口106に到達する前に支柱102にあたる場合がある。そのため、耐熱性を有し、かつ、重量のある太陽熱受熱器103を細くしても支えることのできる強度を有する高価な材料で作られた支柱102が必要となり、製造コストが高騰してしまうといった問題点があった。
However, in the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる太陽熱受熱器を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: The support | pillar which supports a solar heat receiver is arrange | positioned on the path | route from a solar heat collector to the sunlight entrance of a solar heat receiver. An object of the present invention is to provide a solar heat receiver capable of simplifying the support structure that supports the solar heat receiver and reducing the manufacturing cost.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る太陽熱受熱器は、地盤に立設されたタワーの頂部に配置されて、前記地盤の上に配置された太陽熱集光器により集光された太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる太陽熱受熱器であって、前記タワーの頂部上面に固定される底板を備えたケーシングと、このケーシングに収容されて、前記熱が与えられる伝熱管を備えた伝熱管ユニットとを備えた、同一の形状を呈するモジュールが、互いに背中合わせになるようにして構成されており、かつ、下端が前記底板の外周端に接続されて前記ケーシングを形成するとともに、前記外周端から斜め上方に延びる板状部材の中央部に、正面視円形状または正面視楕円形状を呈する太陽光入口が設けられている。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The solar heat receiver according to the present invention is arranged at the top of a tower erected on the ground, and operates in a compressible manner by heat converted from sunlight condensed by a solar heat collector disposed on the ground. A solar heat receiver for heating a fluid to raise the temperature, a casing having a bottom plate fixed to the top surface of the top of the tower, and a heat transfer tube having a heat transfer tube housed in the casing and supplied with the heat The modules having the same shape are configured so as to be back to back with each other, and the lower end is connected to the outer peripheral end of the bottom plate to form the casing, and from the outer peripheral end. A solar light entrance having a circular shape in front view or an elliptical shape in front view is provided at the center of the plate-like member extending obliquely upward.
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、ケーシングを構成する底板が、タワーの頂部上面に直接固定されることになるので、従来、太陽熱受熱器をタワーの頂部に設置するのに必要とされた支柱が不要になる。
これにより、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口が、正面視円形状または正面視楕円形状を呈するようにして形成されているので、太陽光入口を介してケーシング内からケーシング外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング内を高温に維持することができて、伝熱管内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる。
According to the solar heat receiver according to the present invention, since the bottom plate constituting the casing is directly fixed to the top surface of the top of the tower, conventionally, it has been required to install the solar heat receiver on the top of the tower. No support is required.
As a result, it is possible to avoid placing a support column that supports the solar heat receiver on the path from the solar heat collector to the solar light inlet of the solar heat receiver, and a simple support structure for supporting the solar heat receiver And manufacturing cost can be reduced.
Further, since the sunlight inlet is formed to have a circular shape when viewed from the front or an elliptical shape when viewed from the front, the amount of heat leaking from the inside of the casing to the outside of the casing through the sunlight inlet can be minimized. The inside of the casing can be maintained at a high temperature, and the compressive working fluid flowing through the heat transfer tube can be efficiently heated and heated.
上記太陽熱受熱器において、前記伝熱管ユニットが、当該伝熱管ユニットを上方から見たときに、幅方向における中央部が背側に近づき、幅方向における両端が互いに近づくとともに、幅方向における左端から右端にわたって同一の曲率を有する線上に位置するようにして構成されているとさらに好適である。 In the solar heat receiver, when the heat transfer tube unit is viewed from above, the central portion in the width direction approaches the back side, both ends in the width direction approach each other, and the left end to the right end in the width direction It is more preferable that it is configured so as to be located on a line having the same curvature across.
このような太陽熱受熱器によれば、太陽光入口から導入された太陽光が、伝熱管に効率よく当てられることになるので、エネルギー変換効率を向上させることができる。
また、このような太陽熱受熱器によれば、伝熱管ユニットの幅方向における寸法が縮められることになるので、当該太陽熱受熱器の小型化および軽量化を図ることができる。
According to such a solar heat receiver, the sunlight introduced from the sunlight inlet is efficiently applied to the heat transfer tube, so that the energy conversion efficiency can be improved.
Moreover, according to such a solar heat receiver, since the dimension in the width direction of a heat exchanger tube unit is shrunk, the solar heat receiver can be reduced in size and weight.
上記太陽熱受熱器において、前記伝熱管ユニットが、当該伝熱管ユニットを上方から見たときに、幅方向における中央部が背側に近づき、幅方向における両端が互いに近づくとともに、幅方向における左端から右端にわたって双曲線上に位置するようにして構成されているとさらに好適である。 In the solar heat receiver, when the heat transfer tube unit is viewed from above, the central portion in the width direction approaches the back side, both ends in the width direction approach each other, and the left end to the right end in the width direction It is more preferable that it is configured so as to be located on a hyperbola.
このような太陽熱受熱器によれば、太陽光入口から導入された太陽光が、伝熱管に効率よく当てられることになるので、エネルギー変換効率を向上させることができる。
また、このような太陽熱受熱器によれば、伝熱管ユニットの幅方向における寸法が縮められることになるので、当該太陽熱受熱器の小型化および軽量化を図ることができる。
According to such a solar heat receiver, the sunlight introduced from the sunlight inlet is efficiently applied to the heat transfer tube, so that the energy conversion efficiency can be improved.
Moreover, according to such a solar heat receiver, since the dimension in the width direction of a heat exchanger tube unit is shrunk, the solar heat receiver can be reduced in size and weight.
上記太陽熱受熱器において、前記モジュールの背面間に、前記伝熱管から流出した圧縮性作動流体をタービンに導く配管を収容する空間が形成されているとさらに好適である。 In the solar heat receiver, it is further preferable that a space for accommodating a pipe for guiding the compressive working fluid flowing out from the heat transfer pipe to the turbine is formed between the back surfaces of the modules.
このような太陽熱受熱器によれば、モジュールの背面間に形成された空間内がホットバンキングとして機能し、このホットバンキングを通過するようにして伝熱管から流出した圧縮性作動流体をタービンに導く配管が配置されることになる。
これにより、配管内を通過する圧縮性作動流体を高温のまま維持する、または配管内を通過する圧縮性作動流体をさらに加熱昇温させることができ、エネルギー変換効率を向上させることができる。
According to such a solar heat receiver, the space formed between the back surfaces of the modules functions as hot banking, and the piping that guides the compressive working fluid flowing out of the heat transfer tubes through the hot banking to the turbine Will be placed.
As a result, the compressive working fluid passing through the pipe can be maintained at a high temperature, or the compressive working fluid passing through the pipe can be further heated to increase the temperature, and the energy conversion efficiency can be improved.
上記太陽熱受熱器において、前記空間の上方を塞ぐ蓋体が設けられているとさらに好適である。 In the solar heat receiver, it is more preferable that a lid for closing the space is provided.
このような太陽熱受熱器によれば、空間の上方に形成された開口が蓋体により塞がれることになる。
これにより、空間内をより高温に維持することができて、空間内に収容された配管内を通過する圧縮性作動流体をより高温のまま維持する、または配管内を通過する圧縮性作動流体をさらに加熱昇温させることができ、エネルギー変換効率をさらに向上させることができる。
According to such a solar heat receiver, the opening formed above the space is closed by the lid.
As a result, the interior of the space can be maintained at a higher temperature, and the compressive working fluid that passes through the pipe accommodated in the space can be maintained at a higher temperature, or the compressive working fluid that passes through the pipe can be maintained. Further, the temperature can be raised by heating, and the energy conversion efficiency can be further improved.
上記太陽熱受熱器において、前記蓋体に、板厚方向に貫通する通気口が設けられているとともに、前記通気口を開閉する開閉板が設けられているとさらに好適である。 In the solar heat receiver, it is more preferable that the lid body is provided with a vent hole penetrating in the plate thickness direction and an open / close plate for opening and closing the vent hole.
このような太陽熱受熱器によれば、通気口が開けられると通気口を介して空間内の熱が放出され、空間内の温度が低減させられることになる。また、通気口が閉じられると空間の上方に形成された開口が完全に塞がれ、空間内の温度が上昇させられることになる。
これにより、空間内の温度を所定の温度範囲内に維持させることができる。
According to such a solar heat receiver, when the vent is opened, the heat in the space is released through the vent, and the temperature in the space is reduced. Further, when the vent is closed, the opening formed above the space is completely closed, and the temperature in the space is raised.
Thereby, the temperature in the space can be maintained within a predetermined temperature range.
本発明に係る太陽熱ガスタービンは、上記いずれかの太陽熱受熱器と、地盤の上に配置された太陽熱集光器と、を具備している。 The solar gas turbine according to the present invention includes any one of the above solar heat receivers and a solar heat collector disposed on the ground.
本発明に係る太陽熱ガスタービンによれば、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる太陽熱受熱器を具備しているので、タワーの頂部における支持構造の簡素化、および設置コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口が、正面視円形状または正面視楕円形状を呈するようにして形成されているので、太陽光入口を介してケーシング内からケーシング外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング内を高温に維持することができて、伝熱管内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる太陽熱受熱器を具備しているので、エネルギー変換効率を向上させることができ、全体の熱効率を向上させることができる。
According to the solar gas turbine according to the present invention, it is possible to avoid the support column supporting the solar heat receiver from being disposed on the path from the solar heat collector to the solar light inlet of the solar heat receiver. Since the solar heat receiver that can simplify the support structure for supporting the unit and reduce the manufacturing cost is provided, the support structure at the top of the tower is simplified and the installation cost is reduced. Can do.
Further, since the sunlight inlet is formed to have a circular shape when viewed from the front or an elliptical shape when viewed from the front, the amount of heat leaking from the inside of the casing to the outside of the casing through the sunlight inlet can be minimized. Because it has a solar heat receiver that can maintain the inside of the casing at a high temperature and can efficiently heat and heat the compressive working fluid that circulates in the heat transfer tube, the energy conversion efficiency can be improved. And the overall thermal efficiency can be improved.
本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、上記太陽熱ガスタービンを具備している。 A solar thermal gas turbine power generator according to the present invention includes the solar thermal gas turbine.
本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置によれば、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる太陽熱受熱器を具備しているので、タワーの頂部における支持構造の簡素化、および設置コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口が、正面視円形状または正面視楕円形状を呈するようにして形成されているので、太陽光入口を介してケーシング内からケーシング外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング内を高温に維持することができて、伝熱管内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる太陽熱受熱器を具備しているので、エネルギー変換効率を向上させることができ、発電効率を向上させることができる。
According to the solar gas turbine power generator according to the present invention, it is possible to avoid placing a column supporting the solar heat receiver on the path from the solar heat collector to the solar light inlet of the solar heat receiver, Simplified support structure for supporting solar heat receiver and solar heat receiver that can reduce manufacturing cost, simplify support structure at top of tower and reduce installation cost Can be planned.
Further, since the sunlight inlet is formed to have a circular shape when viewed from the front or an elliptical shape when viewed from the front, the amount of heat leaking from the inside of the casing to the outside of the casing through the sunlight inlet can be minimized. Because it has a solar heat receiver that can maintain the inside of the casing at a high temperature and can efficiently heat and heat the compressive working fluid that circulates in the heat transfer tube, the energy conversion efficiency can be improved. Power generation efficiency can be improved.
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができるという効果を奏する。 According to the solar heat receiver according to the present invention, it is possible to avoid the support column supporting the solar heat receiver from being disposed on the path from the solar heat collector to the solar light inlet of the solar heat receiver. It is possible to simplify the support structure for supporting the container and to reduce the manufacturing cost.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る太陽熱受熱器について、図1から図5を参照しながら説明する。
図1は本実施形態に係る太陽熱受熱器を具備した太陽熱ガスタービンおよび太陽熱ガスタービン発電装置の概略構成図、図2は本実施形態に係る太陽熱受熱器を搭載したタワーおよび太陽熱受熱器を側方から見て、一部を断面で示した図、図3は本実施形態に係る太陽熱受熱器を搭載したタワーおよび太陽熱受熱器を上方から見て、一部を断面で示した図、図4は本実施形態に係る太陽熱受熱器を搭載したタワーおよび太陽熱受熱器を図2および図3の左側から見て、一部を断面で示した図、図5は本実施形態に係る太陽熱受熱器を搭載したタワーおよび太陽熱受熱器を斜め上方から見て、太陽熱受熱器の内部が一部見えるようにして示した図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, the solar heat receiver according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator equipped with a solar heat receiver according to this embodiment, and FIG. 2 is a side view of a tower and solar heat receiver equipped with the solar heat receiver according to this embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a part in cross-section, FIG. 3 is a diagram showing a tower and a solar heat receiver mounted with the solar heat receiver according to the present embodiment, and a part is shown in cross-section. FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the tower and the solar heat receiver mounted with the solar heat receiver according to the present embodiment as viewed from the left side of FIGS. 2 and 3, and FIG. 5 is equipped with the solar heat receiver according to the present embodiment. It is the figure which looked at the tower and solar heat receiver which were made from diagonally upward, and showed a part of solar heat receiver inside.
図1に示すように、太陽熱ガスタービン11は、圧縮性作動流体(例えば、空気)を圧縮して昇圧させる圧縮機12と、太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる太陽熱受熱器13と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン14とを主な構成要素とする装置である。すなわち、太陽熱ガスタービン11は、天然ガス等の燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する燃焼器に代えて、太陽光の熱エネルギーを利用して圧縮性作動流体を加熱して昇温する太陽熱受熱器13を備えたものである。
As shown in FIG. 1, a
また、発電機15を太陽熱ガスタービン11と同軸に連結し、太陽熱ガスタービン11で発電機15を駆動するように構成すれば、太陽光を利用して発電する太陽熱ガスタービン発電装置10となる。
なお、図中の符号16は、タービン14で仕事をした後に煙突(図示せず)から大気へ排出される圧縮性作動流体の排熱を用い、圧縮機12で昇圧された高圧の圧縮性作動流体を予熱するための再熱器である。
Moreover, if the
太陽熱受熱器13は、太陽光を熱エネルギーに変換するための装置であり、図2および図4に示すように、地盤Gに立設されたタワー21の頂部(例えば、高さ100mのタワー21の先端部)に配置されている。
タワー21の外部には、再熱器16を通過した圧縮性作動流体を太陽熱受熱器13に導く第1の配管22が鉛直方向に沿って延びており、タワー21の内部には、太陽熱受熱器13で加熱昇温された圧縮性作動流体を地盤G上に設置されたタービン14に導く第2の配管23が鉛直方向に沿って延びている(収容されている)。
The
A
第1の配管22の一端は、再熱器16の出口に接続され、第1の配管22の他端(上端)は、タワー21の外周面に沿って環状に配置された一本の枝管31の下面に接続されている。各入口ヘッダ32の底面中央部と、その鉛直下方に位置する枝管31の上面とは、枝管31の上面に立設されて鉛直上方に延びる一本の枝管33を介して接続されている。
第2の配管23の一端は、タービン14の入口に接続され、第2の配管23の他端(上端)には、一端(外端)が各出口ヘッダ34の背面中央部に接続され、水平方向に沿って内方に延びる枝管35の他端(内端)が接続されている。
One end of the
One end of the
図3または図5に示すように、太陽熱受熱器13は、上方から見て、四等分された円の背面が互いに背中合わせになるような形状、すなわち、同一の形状を呈する四つのモジュール41が、互いに背中合わせになるようにして構成されている。
各モジュール41は、ケーシング42と、このケーシング42に収容される伝熱管ユニット43とを備えている。
As shown in FIG. 3 or FIG. 5, the
Each
ケーシング42は、その内周面44aが受熱面となる背板44と、背板44の上端に接続された天板45と、背板44の下端に接続された底板46と、背板44の左端に接続された左側板47と、背板44の右端に接続された右側板48とを備えている。
背板44は、平面視矩形状を呈する板状部材であり、その左端と右端とが互いに近づくようにし、かつ、その上端および下端が、その左端から右端にわたって同一の曲率を有するようにして(本実施形態では、同一の半径で描かれた円弧上に位置するようにして)湾曲させられたものである。
The
The
天板45は、その左端から右端にわたって同一の曲率を有するようにして(本実施形態では、同一の半径Rで描かれた円弧上に位置するようにして)湾曲させられた外周端(内端)が、背板44の上端に接続された、平面視略半円形状(平面視略三日月形状)を呈する板状の部材である。
左側板47は、その外周端(内端)が背板44の左端に接続され、その上端が天板45の左端に接続されて、その下端が底板46の左端に接続された、平面視略ホームベース形状を呈する板状の部材である。
右側板48は、その外周端(内端)が背板44の右端に接続され、その上端が天板45の右端に接続されて、その下端が底板46の右端に接続された、平面視略ホームベース形状を呈する板状の部材である。
なお、図5に示すように、左側板47と右側板48とは、左右対称の形状、すなわち、左側板47を一側から見た形状と、右側板48を他側から見た形状とが、同じ形状を呈するように形成されている。
The
The
The
As shown in FIG. 5, the
底板46は、その左端から右端にわたって同一の曲率を有するようにして(本実施形態では、同一の半径Rで描かれた円弧上に位置するようにして)湾曲させられた外周端(内端)が、背板44の下端に接続され、その左端が左側板47の下端に接続され、その右端が右側板48の下端に接続された、平面視略半円形状を呈する板状の部材である。
天板45の外端、左側板47の上側に位置する外端、および右側板48の上側に位置する外端により形成される開口は、背板44、天板45、底板46、左側板47、右側板48とともにケーシング42を構成(形成)する、平面視(略)正三角形状を呈する上板(上蓋板)49により密閉され(塞がれ)ている。
The
An opening formed by the outer end of the
底板46の外端、左側板47の下側に位置する外端、および右側板48の下側に位置する外端により形成される開口は、背板44、天板45、底板46、左側板47、右側板48とともにケーシング42を構成(形成)する、平面視(略)正三角形状を呈する下板(下蓋板:板状部材)50により密閉され(塞がれ)ている。
また、下板50の中央部には、正面視円形状(または正面視楕円形状)を呈する太陽光入口51が設けられている(形成されている)。
さらに、四つの背板44により形成されて、第2の配管23の他端部(上端部)が収容される空間S(図5参照)内には、断熱材(図示せず)が充填(収容)されている。
An opening formed by the outer end of the
In addition, a
Further, a space S (see FIG. 5) formed by the four
伝熱管ユニット43は、背板44の内周面44aおよび水平面に沿うようにして、ケーシング42内の下方に配置された入口ヘッダ32と、背板44の内周面44aおよび水平面に沿うようにして、ケーシング42内の上方に配置された出口ヘッダ34と、一端(下端)が入口ヘッダ32の上面に接続され、他端(上端)が出口ヘッダ34の下面に接続されて、(略)等間隔で(隣り合う伝熱管52の長手方向に沿う中心軸線間の距離が(略)等しくなるように)鉛直方向に沿って配列された複数本(例えば、500本)の伝熱管(配管)52とを備えている。
なお、図面の簡略化を図るため、図5には九本の伝熱管52だけ描いている。
また、本実施形態に係る伝熱管52は、隣り合う伝熱管52同士の隙間が伝熱管52の外径と等しくなるようにして配列されている。これにより、隣り合う伝熱管52同士の隙間を太陽熱が通過し、隙間を通過した太陽熱により、伝熱管52の裏面側に配置された裏面断熱材(図示せず)が加熱され、伝熱管52の裏面側が裏面断熱材(図示せず)の輻射熱を受けて加熱されて、伝熱管52の表面と裏面との温度差が少なくなるようになっている。
The heat
In order to simplify the drawing, only nine
Further, the
そして、地盤Gには、図3に示すように、例えば、平面視円形状を呈するミラー配置面53が設定されており、このミラー配置面53には、太陽熱受熱器13の内部に設定された内周面44a(図5参照)に、太陽光を効率よく反射させる図示しない太陽熱集光器(図示せず)が複数基(例えば、400基)配置されている。これら太陽熱集光器で集められた(反射された)太陽光(図示せず)は、図2に示すように、太陽熱受熱器13を構成する下板50(図5参照)の中央部に設けられた太陽光入口51を介して太陽熱受熱器13の内部に進入し、内周面44aに(略)等間隔で配列された複数本の伝熱管52(図5参照)に到達し、伝熱管52の内部を通過する高圧の圧縮性作動流体を加熱して昇温させる。
As shown in FIG. 3, for example, a
また、図4に示すように、太陽熱受熱器13は、その上面が底板46の下面全体と接するようにして形成され、かつ、水平方向に沿って外方に延びるベース(フランジ)55を介して、タワー21の頂面(頂部上面)に固定されている。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態に係る太陽熱受熱器13によれば、ケーシング42を構成する底板46が、タワー21の頂部上面に直接固定されることになるので、従来、太陽熱受熱器103をタワー100の頂部に設置するのに必要とされた支柱102が不要になる。
これにより、太陽熱集光器から太陽熱受熱器13の太陽光入口51に至る経路上に、太陽熱受熱器13を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器13を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口51が、正面視円形状(または正面視楕円形状)を呈するようにして形成されているので、太陽光入口51を介してケーシング42内からケーシング42外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング42内を高温に維持することができて、伝熱管52内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる。
According to the
Thereby, it can avoid that the support | pillar which supports the
Further, since the
また、本実施形態に係る太陽熱受熱器13によれば、太陽光入口51から導入された太陽光が、伝熱管52に効率よく当てられることになるので、エネルギー変換効率を向上させることができる。
さらに、このような太陽熱受熱器13によれば、伝熱管ユニット43の幅方向における寸法が縮められることになるので、当該太陽熱受熱器13の小型化および軽量化を図ることができる。
Moreover, according to the
Furthermore, according to such a
さらにまた、本実施形態に係る太陽熱受熱器13によれば、鉛直方向に沿うケーシング42の中央部に形成された空間S内がホットバンキングとして機能し、このホットバンキングを通過するようにして伝熱管52から流出した圧縮性作動流体をタービン14に導く第2の配管23が配置されることになる。
これにより、第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体を高温のまま維持する、または第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体をさらに加熱昇温させることができ、エネルギー変換効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the
Thereby, the compressive working fluid that passes through the
〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態に係る太陽熱受熱器について説明する。
本実施形態に係る太陽熱受熱器では、第1実施形態のところで説明した空間S内に、第1実施形態のところで説明した断熱材よりも薄い断熱材が充填(収容)されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
[Second Embodiment]
The solar heat receiver which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
In the solar heat receiver according to the present embodiment, the space S described in the first embodiment is filled (accommodated) with a heat insulating material thinner than the heat insulating material described in the first embodiment. This is different from the first embodiment. Since other components are the same as those of the first embodiment described above, description of these components is omitted here.
本実施形態では、四つの背板44により形成された空間S(図5参照)内に、第1実施形態のところで説明した断熱材よりも薄い断熱材、例えば、第1実施形態のところで説明した断熱材が300mmの厚みを有していたとした場合、本実施形態では厚み220mmの、第1実施形態のところで説明した断熱材よりも薄い断熱材が充填されている。
In the present embodiment, in the space S (see FIG. 5) formed by the four
本実施形態に係る太陽熱受熱器によれば、第1実施形態のところで説明した断熱材よりも薄い断熱材が空間S内に充填されることになるので、当該太陽熱受熱器の重量を軽量化することができる。
また、断熱材を薄くした分、空間Sの寸法を水平方向に小さくすれば、当該太陽熱受熱器の小型化を図ることができ、かつ、さらなる軽量化を図ることができる。
さらに、断熱材を薄くした分、空間S内の温度が上昇することになるので、第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体をより高温のまま維持する、または第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体をさらに加熱昇温させることができ、エネルギー変換効率をさらに向上させることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the solar heat receiver according to the present embodiment, since the space S is filled with a heat insulating material thinner than the heat insulating material described in the first embodiment, the weight of the solar heat receiver is reduced. be able to.
In addition, if the size of the space S is reduced in the horizontal direction as much as the heat insulating material is thinned, the solar heat receiver can be reduced in size and further reduced in weight.
Further, since the temperature in the space S increases as the heat insulating material is thinned, the compressive working fluid passing through the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
〔第3実施形態〕
本発明の第3実施形態に係る太陽熱受熱器について、図6を参照しながら説明する。図6は本実施形態に係る太陽熱受熱器を上方から見て、一部を断面で示した図である。
図6に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器61は、背板44の上端および下端が、双曲線で描かれた円弧上に位置するようにして湾曲させられているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
[Third Embodiment]
A solar heat receiver according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the solar heat receiver according to the present embodiment as viewed from above.
As shown in FIG. 6, the
また、本実施形態では、背板44の形状変更に伴い、背板44、天板45、底板46、左側板47、右側板48、上板49、下板50にも適宜必要に応じた形状変更がなされている。
さらに、入口ヘッダ32および出口ヘッダ34は、背板44の内周面44aに沿うように湾曲させられている。
In the present embodiment, the
Furthermore, the
本実施形態に係る太陽熱受熱器61によれば、背板44の上端および下端が、双曲線で描かれた円弧上に位置するようにして湾曲させられ、かつ、入口ヘッダ32および出口ヘッダ34が、背板44の内周面44aに沿うように湾曲させられているので、当該太陽熱受熱器61の水平方向への小型化を図ることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
また、本発明に係る太陽熱ガスタービン11によれば、太陽熱集光器(図示せず)から太陽熱受熱器の太陽光入口51に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる太陽熱受熱器を具備しているので、タワー21の頂部における支持構造の簡素化、および設置コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口51が、正面視円形状または正面視楕円形状を呈するようにして形成されているので、太陽光入口51を介してケーシング内からケーシング外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング内を高温に維持することができて、伝熱管52内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる太陽熱受熱器を具備しているので、エネルギー変換効率を向上させることができ、全体の熱効率を向上させることができる。
Further, according to the
Moreover, since the
さらに、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置10によれば、太陽熱集光器から太陽熱受熱器の太陽光入口51に至る経路上に、太陽熱受熱器を支持する支柱が配置されるのを回避することができ、太陽熱受熱器を支持する支持構造の簡素化、および製造コストの低減化を図ることができる太陽熱受熱器を具備しているので、タワー21の頂部における支持構造の簡素化、および設置コストの低減化を図ることができる。
また、太陽光入口51が、正面視円形状または正面視楕円形状を呈するようにして形成されているので、太陽光入口51を介してケーシング内からケーシング外に漏洩する熱量を最小限にすることができ、ケーシング内を高温に維持することができて、伝熱管52内を流通する圧縮性作動流体を効率よく加熱昇温させることができる太陽熱受熱器を具備しているので、エネルギー変換効率を向上させることができ、発電効率を向上させることができる。
Furthermore, according to the solar gas
Moreover, since the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
例えば、図7に示すように、上述した実施形態における空間S(図5参照)の上方に形成される開口に蓋体71を設け、空間Sの上方に形成される開口を密閉する(塞ぐ)ようにしてもよい。
これにより、空間S内をより高温に維持することができて、空間S内に収容された第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体をより高温のまま維持する、または第2の配管23内を通過する圧縮性作動流体をさらに加熱昇温させることができ、エネルギー変換効率をさらに向上させることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified and changed as necessary.
For example, as shown in FIG. 7, a
Thereby, the inside of the space S can be maintained at a higher temperature, and the compressive working fluid that passes through the
また、図8に示すように、蓋体71の代わりに蓋体81を設けるようにしてもよい。
この蓋体81の中央部には、平面視矩形状を呈するとともに板厚方向に貫通する複数個(本実施形態では三個)の通気口82が一直線上に並んで設けられており、これら通気口82の下方には、蓋体81の下面に沿って通気口82の配列方向(図8において左右方向)に移動して通気口82を開閉する開閉板83が設けられている。
なお、開閉板83には、平面視矩形状を呈するとともに板厚方向に貫通して、全開状態で通気口82と合致して通気口82を全開にし、半開状態で通気口82を半開にして(半分塞いで)、全閉状態で通気口82を全閉にする(全部塞ぐ)貫通穴84が設けられている(形成されている)。すなわち、通気口82が開けられると通気口82を介して空間S内の熱が放出され、空間S内の温度が低減させられることになる。また、通気口82が閉じられると空間Sの上方に形成された開口が完全に塞がれ、空間S内の温度が上昇させられることになる。
これにより、空間S内の温度を所定の温度範囲内に維持させることができる。
Moreover, as shown in FIG. 8, a
A plurality of (three in the present embodiment) vent holes 82 that are rectangular in plan view and penetrate in the thickness direction are provided in a central portion of the
The opening /
Thereby, the temperature in the space S can be maintained within a predetermined temperature range.
さらに、図9に示すように、蓋体71の代わりに蓋体91を設けるようにしてもよい。
この蓋体91の中央部には、平面視矩形状を呈するとともに板厚方向に貫通する複数個(本実施形態では四個)の通気口92が周方向に並んで設けられており、各通気口92には、図示しない回動軸(ヒンジ)まわりに回動して通気口92を開閉する開閉板93が設けられている。すなわち、通気口92が開けられると通気口92を介して空間S内の熱が放出され、空間S内の温度が低減させられることになる。また、通気口92が閉じられると空間Sの上方に形成された開口が完全に塞がれ、空間S内の温度が上昇させられることになる。
これにより、空間S内の温度を所定の温度範囲内に維持させることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9, a
A plurality of (four in the present embodiment) vent holes 92 having a rectangular shape in plan view and penetrating in the thickness direction are provided side by side in the circumferential direction at the center of the
Thereby, the temperature in the space S can be maintained within a predetermined temperature range.
さらにまた、空間S内の温度を測定する温度センサ(図示せず)から制御器(図示せず)に出力されたデータ(測定値)に基づいて、制御器から開閉板83,93を開閉する駆動源(図示せず)に制御信号を出力して、開閉板83,93の開度を制御するようにしてもよい。
これにより、空間S内の温度を所定の温度範囲内に自動的に維持させることができる。
Furthermore, based on the data (measured value) output from the temperature sensor (not shown) that measures the temperature in the space S to the controller (not shown), the controller opens and closes the open /
Thereby, the temperature in the space S can be automatically maintained within a predetermined temperature range.
さらにまた、上述した実施形態では、上方から見て、四等分された円の背面が互いに背中合わせになるような形状を呈するものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二等分された円、三等分された円、多角形、あるいは五以上に等分された円、多角形の背面が互いに背中合わせになるような形状を呈するものとすることもできる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the back surfaces of the quartered circles are back-to-back as viewed from above has been described as a specific example, but the present invention is not limited to this. Rather than being divided into two, it shall be a bisection circle, a trisection circle, a polygon, a circle that is divided into five or more, and a shape in which the backs of the polygons are back to back. You can also.
10 太陽熱ガスタービン発電装置
11 太陽熱ガスタービン
13 太陽熱受熱器
14 タービン
21 タワー
23 第2の配管
41 モジュール
42 ケーシング
43 伝熱管ユニット
46 底板
50 下板(板状部材)
51 太陽光入口
52 伝熱管
61 太陽熱受熱器
71 蓋体
81 蓋体
82 通気口
83 開閉板
91 蓋体
92 通気口
93 開閉板
S 空間
G 地盤
DESCRIPTION OF
51
Claims (8)
前記タワーの頂部上面に固定される底板を備えたケーシングと、このケーシングに収容されて、前記熱が与えられる伝熱管を備えた伝熱管ユニットとを備えた、同一の形状を呈するモジュールが、互いに背中合わせになるようにして構成されており、かつ、下端が前記底板の外周端に接続されて前記ケーシングを形成するとともに、前記外周端から斜め上方に延びる板状部材の中央部に、正面視円形状または正面視楕円形状を呈する太陽光入口が設けられていることを特徴とする太陽熱受熱器。 Solar heat that is placed at the top of a tower erected on the ground and heats the compressive working fluid by heat converted from sunlight collected by a solar heat collector placed on the ground. A heat receiver,
A module having the same shape, comprising a casing having a bottom plate fixed to the top surface of the top of the tower and a heat transfer tube unit that is housed in the casing and is provided with the heat transfer tube to which the heat is applied, The lower end is connected to the outer peripheral end of the bottom plate to form the casing, and a circle in front view is formed at the center of the plate-like member extending obliquely upward from the outer peripheral end. A solar heat receiver, characterized in that a solar light inlet having a shape or an elliptical shape in front view is provided.
地盤の上に配置された太陽熱集光器と、を具備していることを特徴とする太陽熱ガスタービン。 A solar heat receiver according to any one of claims 1 to 6;
A solar thermal gas turbine, comprising: a solar concentrator disposed on the ground.
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