JP2012251678A - 回転式分割トラフ及びその洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐風性に優れ、低動力で動かせかつ自動洗浄ができるトラフの提供。
【解決手段】分割式一次反射板1を利用する事で耐風性能が上昇。太陽追尾を大ギア3で行う事により低動力化の実現。集熱パイプ6を固定、トラフ全体を回転できる仕組みを利用して反射板の自動洗浄ができる。集熱の仕組みとしては分割式一次トラフ１を用いて太陽光を熱媒体を流している集熱パイプ6に集める。分割式一次反射板1のみだと集光しきれない場合は二次反射板２を用いる。それでも集光しきれない場合は三次、四次と無限に反射板を増やす事で集熱パイプ６に集光させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は太陽熱発電に用いられるトラフに関する。具体的には、ギアを用いた回転式太陽追尾装置、トラフを分割し隙間を作り耐風性能、回転式太陽追尾装置を利用した自動洗浄装置を持つトラフに関する。

トラフ式の太陽熱発電としてはアメリカ合衆国カリフォルニア州モハベ砂漠にあるSEGS（Solar Energy Generating Systems)が有名である。しかし、このタイプのトラフは強風に弱く、風で破損してしまうというトラブルが多発する。

東日本大震災において原子力発電所の危険性が明らかとなり早急な自然エネルギーの転換が世界的に求められている。中でも太陽光を用いた発電の注目度は高く、本発明はトラフ式太陽熱発電に焦点を当てている。トラフは大きくなればなるほど高温を生み出せる為、発電効率を上げる事ができる。しかし、大きくすればするほど風の影響、太陽光自動追尾装置の大型化によるコスト増、反射板が汚れた時のメンテナンス性等、多くの問題が起きる。

風の影響を少なくするには、一枚のトラフの面積を小さくすれば良い。その為、本発明では一枚のトラフを複数の反射板で構成させ、反射板の間に風を逃がす。太陽光自動追尾装置にギアを用いる事でトルクを調整でき低出力の動力を利用できる。集熱パイプを固定かつトラフを回転できるようにすることで、回転式太陽光追尾装置を用いて効率的に反射板の洗浄ができる。

耐風性能が上昇、太陽光自動追尾装置の動力の小型化、効率的な反射板洗浄ができることが主な効果である。

本発明の回転装置全体図である 同じくトラフの全体図である。 同じく湿式洗浄用ブラシを集熱パイプに接続した図である。 同じく湿式洗浄用ブラシの使用全体図である。 同じくSiCパイプの図である。

図１において分割されて設置された分割式一次反射板１は大ギア3の中心に向かって太陽光を反射する。この中心には図４のように集熱パイプ６が通っており、これで集熱が出来る。ただし、一枚の一次反射板１の幅がパイプ幅に比べあまりにも狭い場合、多くの太陽光が集熱パイプ６を外れ、一部の太陽光しか集熱できない。それを防ぐ為に二次反射板２を用いる。二次反射板２は集熱パイプ６に外れた太陽光を再び集熱パイプ６に向けて反射させる事ができる。二次反射板２でも太陽光を完全に集熱できない場合は、状況によって３次、４次と無限に反射板を増やす事で完全に太陽光を集熱パイプ6に向ける事ができる。ただし、反射板のコストを考えると１次から３次くらいまでのトラフが現実的である。

集熱パイプ6には高圧ポンプにより高圧を掛けられ１００度を超える高温で沸騰する水、蒸気、オイル等の液体、気体を流し続けこれを熱媒体とする。また、この集熱パイプ６は既存のトラフと異なり、大ギア3の中心リング5を通っているだけなので地面等に完全に固定できる。水を熱媒体とした物はそれを直接蒸気としタービンを回し発電することができる。その他の場合は既存のトラフと同様、熱媒体を用いて水を蒸気に変えタービンを回し発電する事ができる。

再び図１に戻る。このトラフを太陽光に合わせて自動追尾させるには、小ギア4の一部に動力を備えさせそれを回せば良い。小ギア4が回転すると大ギア3も回転し、トラフを太陽の方向に向ける事ができる。複数列のトラフを大ギア3、小ギア4でつなぐ事により、一つの動力で同時に複数列のトラフを自動追尾させる事もできる。

図４は一次反射板と二次反射板の自動洗浄の全体図である。この仕組みは集熱パイプ6を固定にしトラフを大ギア３で回転出来る事を利用する。図３のようなブラシ7を固定された集熱パイプ６に接続させる。そして大ギア3を回転させることで自動で反射板の掃除ができる。また、図３は湿式ブラシで通常は熱媒体を送る為のポンプで水を送り、ブラシ7の小さな穴から水を噴射できるようになっている。そのためブラシ７は全体が空洞で水が流れるようにしてある。また、湿式ブラシが使えない場合は水を噴射する仕組みの無いより単純な構造の乾式ブラシを同様な使い方で用いる。

図５はシリコンカーバイドパイプ9で金属パイプ8を保護された集熱パイプである。この二層構造のパイプは集熱パイプの表面が余りにも高温になり既存の金属で耐えられない場合に用いる。

この発明は、太陽熱発電用のトラフに関する。

1 分割式一次反射板
2 二次反射板
3 大ギア
4 小ギア
5 リング
6 集熱パイプ
7 湿式ブラシ
8 金属パイプ
9 シリコンカーバイドパイプ

Claims (6)

1. 一枚の反射板が複数枚で構成されており耐風性能が高いトラフ。一枚の分割された反射板の形状は平面でも曲面でも構わない。
2. 多次反射板を用いたトラフ。多次反射板の形状は一部が放物線状の物、多角形状の物、本発明の分割式反射板のようにとびとびに設置された物が考えられる。多次反射板を用いる事で集熱パイプから外れた光を再び集熱パイプの方へ反射させる事で集熱の効率を上げる事ができるトラフ。
3. 大型の外ギアや内ギアの内部を中空にし反射板を設置し、ギアを回す事により太陽追尾ができる回転式トラフ。ギアを用いずスライドリングのみを用いた回転式トラフもこれに含む。この回転構造を取る事により集熱パイプを完全に固定することができるのを特徴とするトラフ。
4. 請求項3の集熱パイプが固定でかつ反射板を集熱パイプを中心に回転できる事を利用した反射板洗浄装置。この洗浄装置には集熱パイプと結合し集熱パイプを通して水を運搬し反射板に噴射することができる湿式洗浄装置と水を運搬せず噴射する事ができないより単純な構造を持つ乾式洗浄装置がある。さらにブラシやスポンジなどと組み合わせる事でより洗浄効果を高めた反射板洗浄装置。
5. 外側に突起物を付けた反射板を用いたトラフ。突起物が小さな渦を生み出し、風を反射板表面に沿って受け流せるようになる。その結果風の抵抗を減らす事ができる反射板を用いたトラフ。
6. 本発明のトラフを利用した太陽熱ボイラー。太陽熱ボイラーに利用する熱媒体としては高圧を掛け沸点を上昇させた水、蒸気、オイル等その他の液体、その他の気体を想定している。

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