JP2013194936A - Linear solar collecting device and solar collecting power generation system - Google Patents

Linear solar collecting device and solar collecting power generation system Download PDF

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Tatsuya Sato
達哉 佐藤
Mitsuo Suzuki
光夫 鈴木
Koji Masuda
浩二 増田
Takeshi Ueda
健 上田
Kazuya Nagao
和也 長尾
Junichi Kitabayashi
淳一 北林
Yutaka Tamaura
裕 玉浦
Hiroshi Kaneko
宏 金子
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
株式会社リコー
Tokyo Institute Of Technology
国立大学法人東京工業大学
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear solar collecting device that is reduced in light collection/heat collection energy variation with respect to daily sun elevation, reduced in light loss, and improved in light collection efficiency.SOLUTION: A linear solar collecting device includes a plurality of reflection lines L1 to L8 arranged in the south-north direction, and one light reception line G arranged in the east-west direction. Mirror segments 1a, 1b, 1c, ..., are installed on each reflection line. The mirror segments can have rotational angles adjusted in the south-north direction and east-west direction. Each reflection line can be moved in the east-west direction, and a decrease in irradiation energy due to shadowing in the morning and evening can be reduced by setting an interval P between adjacent reflection lines to two times of a length L of the mirror segments in the east-west direction.

Description

本発明は、太陽光の反射ラインを複数本平行に配列することによって形成する線形太陽光集光装置、および太陽光集光発電システムに関する。   The present invention relates to a linear solar light collecting device formed by arranging a plurality of sunlight reflection lines in parallel, and a solar light collecting power generation system.
太陽光の反射ラインを複数本平行に配列することによって形成する従来の線形太陽光集光装置として、いわゆる線形フレネル型太陽光集光装置が知られている。   A so-called linear Fresnel solar concentrator is known as a conventional linear solar concentrator formed by arranging a plurality of sunlight reflection lines in parallel.
図18に、先行例1として従来の線形フレネル型太陽光集光装置の1例を示す(非特許文献1、特許文献1参照)。ここで、図18Aは斜視図であり、図18Bは受光ラインの一端側から見た図である。   FIG. 18 shows an example of a conventional linear Fresnel solar concentrator as a first example (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). Here, FIG. 18A is a perspective view, and FIG. 18B is a view seen from one end side of the light receiving line.
図示のように、先行例1の線形フレネル型太陽光集光装置は、地上に複数の反射ラインL1,L2,・・・を並列に設定し、反射ラインL1,L2,・・・の列に跨ってその上方に、一定の周期で反射ラインの方向と平行方向に受光ラインG1,G2,・・・を設定したものである。各反射ラインL1,L2,・・・には、ヘリオスタットとして多数本の長方形のミラープレートH,H,・・・が配列され、各受光ラインG1,G2,・・・には、レシーバ(集熱器)R,R,・・・が一定間隔を置いて平行に設置されている。   As shown in the figure, the linear Fresnel solar concentrator of the first example has a plurality of reflection lines L1, L2,... Set in parallel on the ground and arranged in a row of reflection lines L1, L2,. The light receiving lines G1, G2,... Are set in a direction parallel to the direction of the reflection lines at a constant cycle. Each of the reflection lines L1, L2,... Is arranged with a number of rectangular mirror plates H, H,... As a heliostat, and each light receiving line G1, G2,. Heaters R, R,... Are installed in parallel at regular intervals.
各列のミラープレートH,H,・・・は、各反射ラインL1,L2,・・・に設定された中央回転軸を中心に個別にその転回角度が制御され、ミラープレートH,H,・・・はその鏡面に入射した太陽光を反射し、近傍のレシーバRにその反射光を受光させる。そして、レシーバRに受光された反射光の熱は、熱媒体を介して高温水蒸気に変換されるのである。なお、各反射ラインL1,L2,・・・とレシーバRとは、共に南北方向(S−N)に並列に配置されており、各反射ラインL1,L2,・・・上のミラープレートH,H,・・・は、太陽の動きを追尾し、反射光が常にレシーバR近傍に集光するように各反射ラインの角度を東西方向(E−W)に回転調整している。   The mirror plates H, H,... In each row are individually controlled in rotation angle around the central rotation axis set in each reflection line L1, L2,. .. Reflects the sunlight incident on the mirror surface and causes the nearby receiver R to receive the reflected light. And the heat | fever of the reflected light received by the receiver R is converted into high temperature water vapor | steam via a heat medium. Each of the reflection lines L1, L2,... And the receiver R are arranged in parallel in the north-south direction (SN), and the mirror plates H on the reflection lines L1, L2,. H,... Track the movement of the sun, and rotate and adjust the angle of each reflection line in the east-west direction (EW) so that the reflected light is always collected near the receiver R.
太陽光集光装置は、集光太陽熱発電システムに用いられ、集光太陽熱発電システムの商業プラントとしては、雨樋形の放物面鏡を用いて、鏡の焦点位置に設置されたパイプに太陽光を集中させ、パイプ内を流れる流体(オイルなど)を加熱し、その熱エネルギーで発電するトラフ(Parabolic trough)式太陽熱発電システム、及び太陽追尾装置付の平面鏡を用いて、中央部に設置されたタワーにある集熱器に太陽光を集中させることで集光し、タワー上部に流した流体によりその熱を回収して発電するタワー(Central Tower)式太陽熱発電システムがすでに商業プラントとして稼働している。   A solar concentrator is used in a concentrating solar power generation system, and as a commercial plant for a concentrating solar power generation system, a gutter-shaped parabolic mirror is used, and a solar pipe is installed on a pipe installed at the focal point of the mirror. It is installed in the center using a parabolic trough solar power generation system that concentrates light and heats fluid (oil etc.) flowing through the pipe and generates electricity using the heat energy, and a plane mirror with a solar tracking device. A central tower solar power generation system has already been in operation as a commercial plant that collects sunlight by concentrating sunlight on a heat collector in a tower and collects the heat from the fluid flowing in the upper part of the tower to generate electricity. ing.
トラフ式太陽熱発電システムは比較的低コストであるが、加熱された流体の温度が低いため高効率化が困難であり、タワー式太陽熱発電システムは高温の流体を得ることができるが、高精度の集光を必要とするために高コストとなる欠点がある。   Trough solar power generation system is relatively low cost, but it is difficult to increase efficiency because the temperature of the heated fluid is low, and tower type solar power generation system can obtain high temperature fluid, but it is highly accurate. There is a disadvantage of high cost due to the necessity of condensing light.
これに対し、線形フレネル型太陽光集光装置は、トラフ型やタワー型の太陽光集光装置に比べ、風の影響を受けにくく、比較的低剛性でシンプルな構造であり、且つ土地利用効率が高いため、低い発電コストを実現できる点で商業プラントとして最も注目されている集光太陽熱発電システムの1つである。   In contrast, linear Fresnel solar concentrators are less susceptible to wind than trough and tower solar concentrators, have a relatively low rigidity and simple structure, and land use efficiency Therefore, it is one of the concentrated solar thermal power generation systems that is attracting the most attention as a commercial plant in that low power generation costs can be realized.
このように線形フレネル型太陽光集光装置には、トラフ型やタワー型の発電装置に比べて構造がシンプルであり、低い発電コストを実現できるという特長があるものの以下の原因によって、太陽光の光損失が大きく、高い集光、集熱効率を得ることが難しいという問題がある。   As described above, the linear Fresnel type solar concentrator has a simple structure compared to trough type and tower type power generators, and can realize low power generation costs. There is a problem that light loss is large and it is difficult to obtain high light collection and heat collection efficiency.
太陽光の光損失は、ミラープレート上で入射光束が蹴られること(コサイン損失という)、ミラープレートで反射された光束が別のミラープレートで遮られること(ブロッキングという)、ミラープレートへ入射する光束が別のミラープレートで遮られること(シャドーイングという)などが原因となって生じる。   The loss of sunlight is caused by the incident light beam being kicked on the mirror plate (called cosine loss), the light beam reflected by the mirror plate being blocked by another mirror plate (called blocking), and the light beam entering the mirror plate. Is caused by being blocked by another mirror plate (called shadowing).
上記光損失のうち、コサイン損失とブロッキングの発生イメージを図19に示す。シャドーイングは、特にミラーへの太陽入射光が斜めに入射する際に顕著に発生するため、図19には示していない。   FIG. 19 shows an image of cosine loss and blocking among the above optical losses. Shadowing is not shown in FIG. 19 because it occurs particularly when the solar incident light on the mirror is obliquely incident.
こうした光損失は、地表面に対してミラープレートHの角度の傾きが大きい場合や、太陽高度に追従してミラープレートHの角度調整をする際にミラープレートHの回転角の変化が大きいほど、こうした光損失は大きくなりやすい。図19において、例えば、従来の線形フレネル型太陽光集光装置のレシーバRが南北方向に設置された場合に、反射ライン上のミラープレートH,H,・・・を東西方向に傾けることにより、見かけ上ミラープレートH,H,・・・からの反射光は、1点のレシーバRに照射される。そのため、レシーバRから離れた反射ライン上のミラープレートほど地表面に対する傾きが大きくなり、コサイン損失、ブロッキングによる光損失が大きくなる。   Such light loss is caused when the inclination of the mirror plate H is large with respect to the ground surface, or when the angle of the mirror plate H is adjusted to follow the solar altitude, the change in the rotation angle of the mirror plate H increases. Such optical loss tends to increase. In FIG. 19, for example, when the receiver R of the conventional linear Fresnel solar concentrator is installed in the north-south direction, the mirror plates H, H,. Apparently, the reflected light from the mirror plates H, H,... Therefore, the mirror plate on the reflection line farther from the receiver R has a larger inclination with respect to the ground surface, and cosine loss and light loss due to blocking increase.
しかも、朝から夕方にかけて太陽の軌跡に追従するためには、ミラープレートHの調整角度が東西方向に約±45度以上変化するため、特に朝夕の太陽高度が低い時にコサイン損失、ブロッキングによる光損失が大きくなり、1日の集光・集熱エネルギーの変動量が大きくなる。そのため、得られる温度の上限は水蒸気で400℃〜500℃にとどまり、600℃以上の高温を得ることができない。   Moreover, in order to follow the sun's trajectory from morning to evening, the adjustment angle of the mirror plate H changes by about ± 45 degrees or more in the east-west direction, so cosine loss and light loss due to blocking, especially when the solar altitude is low in the morning and evening. Increases, and the amount of fluctuation in the concentration and heat collection energy per day increases. Therefore, the upper limit of the temperature obtained is limited to 400 ° C. to 500 ° C. with water vapor, and a high temperature of 600 ° C. or higher cannot be obtained.
また、東西方向の反射ライン上に多数本のミラープレートを配列し、ミラー設置面積を広くしたとしても、レシーバから離れたミラープレートは、前述の光損失が益々大きくなるため高い集光効率を得ることができない。更に、一基のレシーバが反射光を受光できるミラープレートの数には自ら限界があるため、広い範囲にわたって多数本のミラープレートを配列したときには、一定本数のミラープレートの組ごとに1本の受光ラインを設定し、受光ライン毎にレシーバRの設置が必要となり、レシーバR毎に受光した反射光の熱を集約して取り出さなければならない。このような理由から従来の線形フレネル型太陽光集光装置から得られる温度は500℃程度が限界であった。   Also, even if a large number of mirror plates are arranged on the reflection line in the east-west direction and the mirror installation area is increased, the above-mentioned light loss becomes larger and the high light collection efficiency is obtained with the mirror plate far from the receiver. I can't. Furthermore, since the number of mirror plates that can be reflected by a single receiver is limited by itself, when a large number of mirror plates are arranged over a wide range, one light is received for each set of mirror plates. It is necessary to set a line and install a receiver R for each light receiving line, and collect and extract the heat of reflected light received for each receiver R. For these reasons, the temperature obtained from the conventional linear Fresnel solar concentrator is limited to about 500 ° C.
こうした光損失を低減する装置として、各反射ラインの長手方向とレシーバの長手方向とを共に東西方向に平行に配置する線形フレネル型太陽光集光装置が特許文献2に記載されている。この装置を先行例2として説明する。図20に示すように、先行例2の装置は、各反射ラインL1(L2、L3・・・)上の各ミラープレートH,H,・・・を太陽の軌跡に対して東西方向に回転させず、南北方向にのみ回転させて反射光をレシーバRに導くというものである。   As a device for reducing such light loss, Patent Document 2 discloses a linear Fresnel type solar light collecting device in which the longitudinal direction of each reflection line and the longitudinal direction of the receiver are both arranged in parallel in the east-west direction. This apparatus will be described as the preceding example 2. As shown in FIG. 20, the apparatus of the prior example 2 rotates each mirror plate H, H,... On each reflection line L1 (L2, L3...) In the east-west direction with respect to the sun trajectory. Instead, the reflected light is guided to the receiver R by rotating only in the north-south direction.
この装置によれば、南北方向のミラー回転角が1日(朝夕)では数度以内、年間でも±15度程度と小さいため、前述の光損失を大幅に低減することができる。そのため、南北方向に多数本のミラープレートを配列し、ミラープレートの設置面積を増やせば、レシーバRの受ける総集熱エネルギー量も増やすことができる。   According to this apparatus, since the mirror rotation angle in the north-south direction is as small as several degrees on one day (morning and evening) and about ± 15 degrees even in a year, the above-described optical loss can be greatly reduced. Therefore, if a large number of mirror plates are arranged in the north-south direction and the installation area of the mirror plates is increased, the total amount of collected heat energy received by the receiver R can be increased.
しかし、先行例2の装置では、東西方向のミラー角度の調整ができないため、特に朝夕の太陽高度が低い場合は、ミラープレートHで集光される線状集光領域がレシーバ上から大きく外れてしまい、1日の集熱エネルギーの変動が大きいという問題がある。   However, since the mirror angle in the east-west direction cannot be adjusted in the device of the preceding example 2, the linear condensing region condensed by the mirror plate H is greatly deviated from the receiver especially when the solar altitude is low in the morning and evening. Therefore, there is a problem that the fluctuation of the heat collection energy per day is large.
また、先行例1、2のいずれの装置も、反射ラインとレシーバが並列に配置されているため、レシーバ上に集光される光束は、線上のほぼ一様な照射領域となる。こうした照射領域では600℃近くの高温に上昇した際に再放熱が大きくなり、熱媒体に吸収される熱量の効率が低下しやすいという問題がある。   Moreover, since the reflection line and the receiver are arranged in parallel in any of the devices of the first and second examples, the light beam condensed on the receiver becomes a substantially uniform irradiation region on the line. In such an irradiation region, there is a problem that when the temperature rises to near 600 ° C., re-radiation increases, and the efficiency of the amount of heat absorbed by the heat medium is likely to decrease.
つまり、先行例1の装置ではミラープレート上のコサイン損失、ブロッキング、シャドーイング等の光損失が大きいため、発熱温度が500℃にとどまり、しかも1日の集熱エネルギーの変動が大きいという問題、及び広い範囲にわたって多数本のミラープレートを配設したとしても、レシーバから離れるほど光損失は益々大きくなるため、集光効率に限界があるという問題がある。また、先行例1、2のいずれの装置にもレシーバ上の照射領域では600℃近くの高温に上昇した際に再放熱が大きくなり、熱媒体に吸収される熱量の効率が低下しやすいという問題がある。   That is, in the apparatus of the first example, since the optical loss such as cosine loss, blocking, shadowing, etc. on the mirror plate is large, the heat generation temperature remains at 500 ° C. and the fluctuation of the heat collection energy per day is large, and Even if a large number of mirror plates are arranged over a wide range, the light loss increases as the distance from the receiver increases, and there is a problem that the light collection efficiency is limited. Further, in any of the devices of the preceding examples 1 and 2, the problem is that the heat radiation is increased when the temperature of the irradiation region on the receiver rises to a high temperature near 600 ° C., and the efficiency of the amount of heat absorbed by the heat medium is likely to decrease. There is.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、線形太陽光集光装置において、1日の太陽高度の変化に対する集光・集熱エネルギー変動の低減、光損失の低減、および集光効率の向上を実現することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and in a linear solar light collecting device, reduction in light collection and heat collection energy fluctuations with respect to changes in solar altitude of the day, reduction in light loss, And to improve the light collection efficiency.
本発明は、複数本の反射ラインと、1本の受光ラインとを有する線形太陽光集光装置であって、前記反射ラインは南北方向に並列に設定され、前記受光ラインは前記反射ラインの上方の東西方向に設定され、各反射ラインには複数のミラーセグメントで構成されるヘリオスタットが設置され、前記受光ラインには前記ヘリオスタットから照射された太陽光の反射光を受光して集熱する1基のレシーバが設置され、前記ミラーセグメントの角度を調整する角度調整手段と、各列の反射ラインを東西方向に移動させる駆動手段を備えた線形太陽光集光装置である。   The present invention is a linear solar light collecting device having a plurality of reflection lines and one light receiving line, wherein the reflection lines are set in parallel in the north-south direction, and the light receiving line is located above the reflection line. A heliostat composed of a plurality of mirror segments is installed in each reflection line, and the light receiving line receives reflected light of sunlight irradiated from the heliostat and collects heat. A linear sunlight condensing device provided with one receiver and provided with angle adjusting means for adjusting the angle of the mirror segment and driving means for moving the reflection lines of each row in the east-west direction.
本発明によれば、線形太陽光集光装置において、1日の太陽高度の変化に対する集光・集熱エネルギー変動を低減し、光損失を低減し、集光効率を高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a linear sunlight condensing apparatus, the condensing and heat collection energy fluctuation | variation with respect to the change of the solar altitude of a day can be reduced, optical loss can be reduced, and condensing efficiency can be improved.
本発明の実施形態に係る線形太陽光集光装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the linear sunlight condensing device which concerns on embodiment of this invention. 図1におけるミラーセグメントの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the mirror segment in FIG. 図1におけるミラーセグメントの回転角を南北方向、東西方向に調整する要領を示す図である。It is a figure which shows the point which adjusts the rotation angle of the mirror segment in FIG. 1 to the north-south direction and the east-west direction. 図1におけるレシーバの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the receiver in FIG. 図1における受光ライン上の照射領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the irradiation area | region on the light reception line in FIG. 図1におけるミラーセグメントの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the mirror segment in FIG. 図1に示す線形太陽光集光装置の構造モデルの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structural model of the linear sunlight condensing apparatus shown in FIG. 図1に示す線形太陽光集光装置の構造モデルの別の1例の上面図である。It is a top view of another example of the structural model of the linear sunlight condensing apparatus shown in FIG. 先行例1の構造モデルを示す図である。It is a figure which shows the structural model of the prior example 1. FIG. 先行例2の構造モデルを示す図である。It is a figure which shows the structural model of the prior example 2. FIG. 図7乃至図10に示す線形太陽光集光装置の構造モデルの集光シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the condensing simulation result of the structural model of the linear sunlight condensing device shown in FIG. 7 thru | or FIG. 図1に示す線形太陽光集光装置を用いた太陽光集光発電システムの1例を示す図である。It is a figure which shows one example of the sunlight condensing electric power generation system using the linear sunlight condensing apparatus shown in FIG. 本発明の第1の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す図である。It is a figure which shows the structural model of the linear sunlight condensing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る線形太陽光集光装置においてミラー幅に対するミラー間隔を変化させたときの集光シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the condensing simulation result when changing the mirror space | interval with respect to a mirror width in the linear sunlight condensing device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。It is a side view which shows the structural model of the linear sunlight condensing device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。It is a side view which shows the structural model of the linear sunlight condensing device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。It is a side view which shows the structural model of the linear sunlight condensing device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の線形フレネル型太陽光集光装置の1例(先行例1)を示す図である。It is a figure which shows one example (previous example 1) of the conventional linear Fresnel type sunlight condensing device. コサイン損失及びブロッキングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating cosine loss and blocking. 従来の線形フレネル型太陽光集光装置の他の例(先行例2)を示す図である。It is a figure which shows the other example (prior example 2) of the conventional linear Fresnel type sunlight condensing apparatus.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
[線形太陽光集光装置の基本構成]
本発明の実施形態を説明する前にその基本構成である、本発明の実施形態の前提となっている線形太陽光集光装置の構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic configuration of linear solar concentrator]
Before describing the embodiment of the present invention, the configuration of the linear solar light collecting apparatus, which is the basic configuration of the embodiment of the present invention, will be described.
〈ヘリオスタットとレシーバの配置例〉
図1は本発明の実施形態に係る線形太陽光集光装置の基本構成として、ヘリオスタットとレシーバの配置例を示す図である。
<Example of arrangement of heliostat and receiver>
FIG. 1 is a diagram illustrating an arrangement example of a heliostat and a receiver as a basic configuration of a linear solar light collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
図示のように、この線形太陽光集光装置は、複数本の反射ラインL1,L2、・・・と、1本の受光ラインGとの組を有する線形フレネル型太陽光集光装置である。複数本の反射ラインL1,L2,・・・は、地上の南北方向に設定された受熱ゾーンZに並列に設定されたものであり、それぞれの反射ラインにはヘリオスタット1が設置されている。なお、この線形太陽光集光装置において、反射ラインをL1からL8からなる8列に設定した例を示しているが、反射ラインの数は8本に限定されず、任意の本数に設定できる。   As shown in the figure, this linear solar light collecting device is a linear Fresnel type solar light collecting device having a set of a plurality of reflection lines L1, L2,. The plurality of reflection lines L1, L2,... Are set in parallel to the heat receiving zone Z set in the north-south direction on the ground, and the heliostat 1 is installed in each reflection line. In this linear solar light collecting apparatus, an example is shown in which the reflection lines are set in eight rows consisting of L1 to L8, but the number of reflection lines is not limited to eight, and can be set to an arbitrary number.
各列の反射ラインL1,L2,・・・に設置されたヘリオスタット1は、反射ライン上でミラー面の角度調整により、反射ラインL1,L2,・・・上の各部に入射された太陽光の反射光を受光ラインGに向けて照射する。   The heliostat 1 installed on each line of the reflection lines L1, L2,... Is incident on each part of the reflection lines L1, L2,. Are reflected toward the light receiving line G.
一方受光ラインGは、各反射ラインL1,L2,・・・の列の中央上方の所定の位置において東西方向、即ち各反射ラインL1,L2,・・・と直交する方向に設定され、受光ラインGには、1基のレシーバ2が設置されている。レシーバ2は、各列のヘリオスタット1から照射された太陽光の反射光を受光して集熱する。ヘリオスタットの大きさが1m×2mの場合にレシーバ2の設置高さは概ね20mである。   On the other hand, the light receiving line G is set in the east-west direction, that is, in a direction orthogonal to each of the reflective lines L1, L2,. In G, one receiver 2 is installed. The receiver 2 receives the reflected light of sunlight irradiated from the heliostat 1 in each row and collects heat. When the size of the heliostat is 1 m × 2 m, the installation height of the receiver 2 is approximately 20 m.
ここで、複数本の反射ラインL1,L2,・・・の設定方向は、地上の南北方向に正確に合致させる場合はもちろんのこと、反射ラインL1,L2,・・に設置されているそれぞれのヘリオスタット1に入光した太陽光の反射光を受光ラインGに設置されたレシーバ2に有効に受光させることができる限り、南北方向からの多少のずれは、誤差の範囲として許される。これは受光ラインGについても同じである。即ち、ヘリオスタット1からの太陽光の反射光をレシーバ2に有効に受光させることができる限り、受光ラインGの配置方向が東西方向から多少ずれていても誤差の範囲として許される。   Here, the setting direction of the plurality of reflection lines L1, L2,... Is not limited to the case where the reflection lines L1, L2,. As long as the reflected light of sunlight entering the heliostat 1 can be effectively received by the receiver 2 installed in the light receiving line G, a slight deviation from the north-south direction is allowed as an error range. The same applies to the light receiving line G. That is, as long as the reflected light of sunlight from the heliostat 1 can be effectively received by the receiver 2, an error range is allowed even if the arrangement direction of the light receiving lines G is slightly deviated from the east-west direction.
〈受光ラインに配置されたミラーセグメントの概略構成〉
図2は図1における受光ラインに配置されたミラーセグメントの概略構成を示す図である。ここでは、各列の反射ラインを代表して、反射ラインL1上に設置されたヘリオスタット1の構成を示す。
<Schematic configuration of mirror segments arranged in the light receiving line>
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of mirror segments arranged in the light receiving line in FIG. Here, the configuration of the heliostat 1 installed on the reflection line L1 is shown on behalf of the reflection lines in each row.
図2に示すように、反射ラインL1上には、ヘリオスタット1として、複数個のミラーセグメント1a,1b,1c,・・が地上の一定の範囲にわたり、行方向(南北方向)に配置される。各列の反射ラインL2,L3,・・・にも同様に複数個のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・が行方向に配列され、その結果、受熱ゾーンZには行方向に整列してミラーセグメント1a,1b,1c,・・・が設置される。   As shown in FIG. 2, a plurality of mirror segments 1a, 1b, 1c,... Are arranged in a row direction (north-south direction) over a certain range on the ground as a heliostat 1 on the reflection line L1. . Similarly, a plurality of mirror segments 1a, 1b, 1c,... Are arranged in the row direction on the reflection lines L2, L3,... In each column, and as a result, the heat receiving zone Z is aligned in the row direction. The mirror segments 1a, 1b, 1c,.
〈ミラーセグメントの回転角調整〉
図3は反射ラインに配置された各ミラーセグメントの回転角を南北方向、東西方向に調整する要領を示す図である。
<Rotation angle adjustment of mirror segment>
FIG. 3 is a diagram showing a procedure for adjusting the rotation angle of each mirror segment arranged in the reflection line in the north-south direction and the east-west direction.
図3に示すように、同じ列のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・は、南北方向に沿った主回転軸Xに共通に取り付けられ、主回転軸Xは、列方向駆動装置3によって東西方向に回転制御され、各列のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・は、主回転軸Xを中心に回転角度が調整される。   As shown in FIG. 3, the mirror segments 1 a, 1 b, 1 c,... In the same row are attached in common to the main rotation axis X along the north-south direction. The rotation of the mirror segments 1a, 1b, 1c,... In each row is adjusted around the main rotation axis X.
一方、各行のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・は、それぞれ受光ラインGに直交する方向(東西方向)の個別軸Y1,Y2,Y3,・・・毎に取り付けられた行方向駆動装置4a,4b,4c,・・・によって個別に回転制御され、それぞれの個別軸Y1,Y2,Y3,・・・を中心に回転角度が南北方向(行方向)に個別に調整される。   On the other hand, each row of mirror segments 1a, 1b, 1c,... Is attached to each of the individual axes Y1, Y2, Y3,. Rotation is individually controlled by 4a, 4b, 4c,..., And the rotation angle is individually adjusted in the north-south direction (row direction) about each individual axis Y1, Y2, Y3,.
以上各列の反射ラインを代表して、反射ラインL1上に設置されたヘリオスタット1についての回転角の調整要領を説明したが、他の反射ラインL2,L3,・・・上に設置されたヘリオスタット1(ミラーセグメント1a,1b,1c,・・・)についても同じである。   As described above, the procedure for adjusting the rotation angle of the heliostat 1 installed on the reflection line L1 has been described on behalf of the reflection lines in each row, but it is installed on the other reflection lines L2, L3,. The same applies to the heliostat 1 (mirror segments 1a, 1b, 1c,...).
各列のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・は、例えば反射ラインの方向(南北方向)の長さが1m、横方向(東西方向)の長さが2mといった定型のモジュールに設定される。図1は、1例として図2に示すように直列に配列された5枚のミラーセグメント1a,1b,1c,・・・1eを1組のユニットとし、各列の中央位置を挟んで各反射ライン上L1,L2,・・・に2組のユニットを直列に配列した例を示している。もっとも、1組を構成するミラーセグメントの数は5枚に限定されるものでなく、各反射ラインに配列するユニットの数は2組に限られるものではない。   The mirror segments 1a, 1b, 1c,... In each row are set to a standard module in which, for example, the reflection line direction (north-south direction) is 1 m in length and the horizontal direction (east-west direction) is 2 m. . FIG. 1 shows, as an example, five mirror segments 1a, 1b, 1c,... 1e arranged in series as shown in FIG. An example in which two sets of units are arranged in series on the lines L1, L2,. However, the number of mirror segments constituting one set is not limited to five, and the number of units arranged in each reflection line is not limited to two.
また、東西方向に設置された受光ラインを境に、北側と南側の反射ラインの長さは必ずしも同一である必要はなく、北半球では太陽の軌跡が受光ラインに対して南側を通るため、本装置を北半球に設置する場合は、反射ラインの長さを南側よりも北側に長くして、北側のミラー設置面積をより広く採ることにより、集光、集熱効率を高めることができる。一方、南半球に設置する場合は、北半球に設置する場合と反対に、反射ラインの長さを北側よりも南側に長くすることにより、集光、集熱効率を高くすることができる。   In addition, the length of the reflection line on the north side and the south side is not necessarily the same with respect to the light receiving line installed in the east-west direction. In the northern hemisphere, the solar trajectory passes to the south side with respect to the light receiving line. When installing in the northern hemisphere, the length of the reflection line is made longer to the north side than the south side, and the mirror installation area on the north side is made larger, thereby improving the light collection and heat collection efficiency. On the other hand, when installing in the southern hemisphere, contrary to the case of installing in the northern hemisphere, the light collection and heat collection efficiency can be increased by making the length of the reflection line longer to the south side than the north side.
また、前記の複数本の反射ラインにおいて、反射ラインが設置される土地占有領域については、行方向(南北方向)を列方向(東西方向)よりも長くすることができる。前述したように、東西方向にレシーバを設置し、ミラーセグメントを角度調整して受光ラインを照射する構成をとっているので、行方向(南北方向)に反射ラインを延伸させることにより、従来の線形フレネル型太陽光集光装置に比べ光損失の少ない集光光学系が得られる。このように、南北方向に拡張したミラーセグメントを構成することにより、ロスを低減し、高い集熱エネルギーを得ることができる。また東西方向のレシーバを従来の線形フレネル型太陽光集光装置より短く設定できるため、吸収した熱の再放熱による熱損失を低減することもできる。   Further, in the plurality of reflection lines, the land-occupying area where the reflection lines are installed can be made longer in the row direction (north-south direction) than in the column direction (east-west direction). As described above, the receiver is installed in the east-west direction and the angle of the mirror segment is adjusted to irradiate the light receiving line. Therefore, by extending the reflection line in the row direction (north-south direction), the conventional linear A condensing optical system with less light loss than a Fresnel type solar condensing device can be obtained. Thus, by configuring the mirror segment extended in the north-south direction, loss can be reduced and high heat collection energy can be obtained. In addition, since the receiver in the east-west direction can be set shorter than the conventional linear Fresnel solar concentrator, heat loss due to re-radiation of absorbed heat can be reduced.
〈レシーバの構成〉
図4は図1におけるレシーバの構成を示す断面図である。図示のように、レシーバ2は、熱媒体(空気、蒸気など)を内部に充填した集熱パイプ(ステンレスパイプなど)6,6,・・・の複数本(ここでは6本)を並列に有し、ヘリオスタットの全列(ここでは反射ラインL1〜L8)上を跨がってその上方に配置され、その一端は、図1に示す熱供給源5に接続されている。集熱パイプ6は、ヘリオスタット1からの反射光を受光し、反射熱で加熱された熱媒体を集熱して熱供給源5に供給する。
<Receiver configuration>
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the receiver in FIG. As shown in the figure, the receiver 2 has a plurality of heat collecting pipes (stainless steel pipes, etc.) 6, 6,. In addition, the heliostat is arranged over the entire row of the heliostat (here, the reflection lines L1 to L8), and one end thereof is connected to the heat supply source 5 shown in FIG. The heat collecting pipe 6 receives the reflected light from the heliostat 1, collects the heat medium heated by the reflected heat, and supplies it to the heat supply source 5.
また、複数本の集熱パイプ6の上方を断熱外壁7で覆い、集熱パイプ6の列の直下に、キャビティウィンドウ機能を有する吸熱網8を設定している。断熱外壁7は、断面円弧状のカバーであり、並列に配列された集熱パイプ6,6,・・・の組を内包し、その下面が吸熱網8で塞がれているものである。断熱外壁7の両縁を吸熱網8の端縁から下向きに張り出させることによって、断熱外壁7内での上昇気流による対流熱損失をかなり抑えることができる。   Further, the heat collecting pipe 6 is covered with a heat insulating outer wall 7 above the heat collecting pipe 6, and a heat absorbing net 8 having a cavity window function is set immediately below the row of the heat collecting pipe 6. The heat insulating outer wall 7 is a cover having an arcuate cross section, and includes a set of heat collecting pipes 6, 6,... Arranged in parallel, and its lower surface is closed by a heat absorbing net 8. By projecting both edges of the heat insulating outer wall 7 downward from the end edges of the heat absorbing net 8, convective heat loss due to the rising air flow in the heat insulating outer wall 7 can be considerably suppressed.
吸熱網8は、一定の厚みがある井桁あるいはハニカム構造等を有するステンレスメッシュであって、ヘリオスタットからの反射光はメッシュ壁を透過して内側に到達するが、その放射光はメッシュの内側からは出にくい構造となっている。   The endothermic net 8 is a stainless mesh having a constant thickness such as a girder or a honeycomb structure, and the reflected light from the heliostat passes through the mesh wall and reaches the inside, but the emitted light is transmitted from the inside of the mesh. The structure is difficult to come out.
〈受光ライン上の照射領域〉
図5は図1における受光ライン上の照射領域を説明するための図である。
レシーバ2を構成する集熱パイプ6の全長にわたり、一定の間隔をおいて交互に照射領域と非照射領域とに区画し、各照射領域にのみ、各反射ラインのミラーセグメント1a,1b,・・・からの反射光を照射して集熱パイプ内の流体への伝熱効率の増大を図ることが望ましい。
<Irradiation area on the light receiving line>
FIG. 5 is a view for explaining an irradiation region on the light receiving line in FIG.
Over the entire length of the heat collecting pipe 6 constituting the receiver 2, it is divided into an irradiation region and a non-irradiation region alternately at a constant interval, and the mirror segments 1a, 1b,. It is desirable to increase the efficiency of heat transfer to the fluid in the heat collecting pipe by irradiating the reflected light from
図5Aは、受光ラインG上のレシーバ2に備えた集熱パイプ6(長さP1)の全長の範囲内に5箇所の照射領域F1〜F5を設定した例である。各照射領域F1〜F5の間には、一定の長さの非照射領域dが確保され、照射領域F1〜F5が集熱パイプ6の長さP1のほぼ全長にわたってほぼ均等に分散して配置されている。   FIG. 5A is an example in which five irradiation areas F1 to F5 are set within the entire length of the heat collecting pipe 6 (length P1) provided in the receiver 2 on the light receiving line G. Between each irradiation area | region F1-F5, the non-irradiation area | region d of fixed length is ensured, and irradiation area | region F1-F5 is disperse | distributed substantially uniformly over the substantially full length of the length P1 of the heat collecting pipe 6. FIG. ing.
各照射領域F1〜F5に対しては、各反射ラインのミラーセグメント1a,1b,・・・に照射された反射光が集熱パイプ6に照射され、集熱パイプ6内の熱媒体が加熱され、照射領域F1を始端、照射領域F5を終端として各照射領域F1〜F5にて加熱された熱媒体は、終端の照射領域F5から図1に示す熱供給源5に向けて送り出される。さらに非照射領域dを断熱した場合には、この部分から外部への熱輻射が抑制され、集熱パイプ6内の流体をより高温に加熱して熱供給源5に向けて送り出すことが可能である。   For each of the irradiation regions F1 to F5, the reflected light applied to the mirror segments 1a, 1b,... Of each reflection line is applied to the heat collecting pipe 6, and the heat medium in the heat collecting pipe 6 is heated. The heat medium heated in each of the irradiation regions F1 to F5 with the irradiation region F1 as the start end and the irradiation region F5 as the end is sent out from the end irradiation region F5 toward the heat supply source 5 shown in FIG. Further, when the non-irradiated region d is insulated, heat radiation from this portion to the outside is suppressed, and the fluid in the heat collecting pipe 6 can be heated to a higher temperature and sent out toward the heat supply source 5. is there.
図5Bは、集熱パイプ(長さP1)に対する流体の温度分布T1を示すグラフである。流体温度分布T2は、比較のため、図5Cに示すように各照射領域F1〜F5の両側に非照射領域を確保せずに集熱パイプの特定領域に集中して反射光を照射した時の流体の温度分布曲線である。両温度分布を比較して明らかなようにT1>T2である。   FIG. 5B is a graph showing a temperature distribution T1 of the fluid with respect to the heat collecting pipe (length P1). For comparison, the fluid temperature distribution T2 is as shown in FIG. 5C when the reflected light is concentrated on a specific area of the heat collecting pipe without securing non-irradiation areas on both sides of the irradiation areas F1 to F5. It is a temperature distribution curve of a fluid. As apparent from the comparison of the two temperature distributions, T1> T2.
このように、各照射領域F1〜F5の両端に非照射領域dを配置することによって、各照射領域F1〜F5が加熱された場合に、集熱パイプ6の各照射領域F1〜F5からそれぞれの照射領域両端の非照射領域dに伝熱され、照射領域から集熱パイプ内部の流体への直接的な熱移動に加え、非照射領域dから流体への熱移動が生じ、高温に加熱された集熱パイプ6と流体との接触時間が増加し、その結果、集熱パイプ6から内部流体への移動熱量が増大して高温流体を熱供給源5へ送り込むことができる。なお、各照射領域F1〜F5および各照射領域F1〜F5間の各非照射領域dの長さは制約されず、集熱パイプ6(長さP1)の全長の範囲内で各照射領域F1〜F5は均等又は不均等に自由に設定できる。   Thus, when each irradiation area F1-F5 is heated by arrange | positioning the non-irradiation area | region d at the both ends of each irradiation area | region F1-F5, each irradiation area | region F1-F5 of each heat collection pipe 6 is each from each irradiation area | region F1-F5. Heat was transferred to the non-irradiation region d at both ends of the irradiation region, and in addition to direct heat transfer from the irradiation region to the fluid inside the heat collecting pipe, heat transfer from the non-irradiation region d to the fluid occurred and was heated to a high temperature. The contact time between the heat collecting pipe 6 and the fluid is increased, and as a result, the amount of heat transferred from the heat collecting pipe 6 to the internal fluid is increased, and the high temperature fluid can be sent to the heat supply source 5. In addition, the length of each non-irradiation area | region d between each irradiation area | region F1-F5 and each irradiation area | region F1-F5 is not restrict | limited, Each irradiation area | region F1- is within the full length range of the heat collecting pipe 6 (length P1). F5 can be freely set equally or unevenly.
図1において、各反射ラインL1,L2,L3,・・・上に配列されたミラーセグメント1a,1b,・・・は、東西方向には列毎に回転角が制御され、南北方向には、個別に回転角が制御され、それぞれ南北方向、東西方向に回転角度が調整されて太陽からの直射光を受光し、その反射光を上方のレシーバ2に向けて照射する。   In FIG. 1, the mirror segments 1a, 1b,... Arranged on the respective reflection lines L1, L2, L3,... Have their rotation angles controlled for each column in the east-west direction, and in the north-south direction, The rotation angles are individually controlled, the rotation angles are adjusted in the north-south direction and the east-west direction, respectively, to receive direct light from the sun and irradiate the reflected light toward the upper receiver 2.
各列、各行のミラーセグメント1a,1b,・・・からの反射光は、レシーバ2の吸熱網8を通して断熱外壁7に囲まれた空間内に透過し、集熱パイプ6を通してその内部に充填された熱媒体を加熱し、集熱パイプ6内を透過する間に繰り返し高温に加熱されて熱供給源5に送り込まれる。熱供給源5内では例えば高温蒸気を生成して蒸気タービン発電に利用したり、あるいは吸熱化学反応によって、化学エネルギー燃料に加工されたりする。   Reflected light from the mirror segments 1a, 1b,... In each column and each row passes through the heat absorbing network 8 of the receiver 2 into the space surrounded by the heat insulating outer wall 7, and fills the inside through the heat collecting pipe 6. The heated heat medium is heated and repeatedly heated to a high temperature while passing through the heat collecting pipe 6 and sent to the heat supply source 5. In the heat supply source 5, for example, high-temperature steam is generated and used for steam turbine power generation, or processed into chemical energy fuel by an endothermic chemical reaction.
以上説明した線形太陽光集光装置においては、反射ラインL1,L2,・・・に沿って配列されたミラーセグメントの間隔は、レシーバ2に対する距離の大小に関わりなく一定間隔に配列する例を示した。   In the linear solar light collecting apparatus described above, an example in which the intervals between the mirror segments arranged along the reflection lines L1, L2,... Are arranged at regular intervals regardless of the distance to the receiver 2 is shown. It was.
しかしながら、レシーバ2に近い位置では受光ライン上の前後のミラーセグメント間、即ち受光ライン上で隣り合うミラーセグメント間のブロッキング等による光損失は少ないが、レシーバ2からの距離が増大するにしたがって前後のミラーセグメント間のブロッキング等による光損失が大きくなる。前後のミラーセグメント間のブロッキング等の光損失を防止するには、ミラーセグメントの列方向の前後の間隔を、受光ラインに近い側では狭く、受光ラインから離れるにしたがって広く設定することが望ましい。   However, at a position close to the receiver 2, light loss due to blocking between the front and rear mirror segments on the light receiving line, that is, between adjacent mirror segments on the light receiving line is small, but the front and rear are increased as the distance from the receiver 2 increases. Light loss due to blocking between mirror segments increases. In order to prevent light loss such as blocking between the front and rear mirror segments, it is desirable to set the front and rear intervals in the column direction of the mirror segments to be narrower on the side closer to the light receiving line and wider as the distance from the light receiving line increases.
なお、受光ラインGの位置から遠くなるほど、反射光のブロッキングが出るため、レシーバ2を設置する受光ラインGの位置を挟んでその南北に配置するミラーセグメントの前後の間隔を変化させてミラーセグメント間にスペースを確保することが望ましい。しかしながら、必ずしも前後のミラーセグメント毎に間隔を変化させる必要はなく、受光ラインGに最も近い位置から順に幾つかのゾーンに区画し、各ゾーンに含まれるミラーセグメントの数を変化することによって対応できる。   The farther away from the position of the light receiving line G, the more the reflected light is blocked. Therefore, the distance between the front and rear mirror segments arranged on the north and south sides of the position of the light receiving line G where the receiver 2 is installed is changed. It is desirable to secure space. However, it is not always necessary to change the interval between the front and rear mirror segments, and it can be dealt with by dividing into several zones in order from the position closest to the light receiving line G and changing the number of mirror segments included in each zone. .
以上のように、図1に示す線形太陽光集光装置によれば、東西方向に設定した受光ラインGにレシーバ2を設置し、反射ライン上のミラーセグメント1a,1b,・・・を角度調整し、ミラーセグメント1a,1b,・・・に受光した太陽光により受光ラインGを照射する構成のため、太陽軌道を追尾する際に、ミラーセグメント1a,1b,・・・の南北方向の角度調整量は、1日で数度以下、1年通しても十数度以下(地軸の傾きである23.4度の約1/2)と小さく、ミラー角度変動に伴う光損失が非常に小さい。   As described above, according to the linear sunlight collecting apparatus shown in FIG. 1, the receiver 2 is installed on the light receiving line G set in the east-west direction, and the angle of the mirror segments 1a, 1b,. However, since the light receiving line G is irradiated with sunlight received by the mirror segments 1a, 1b,..., The angle adjustment of the mirror segments 1a, 1b,. The amount is as small as a few degrees a day or less, even over a year, a few dozen degrees or less (about 1/2 of the ground axis inclination of 23.4 degrees), and the optical loss due to mirror angle fluctuation is very small.
また、ミラーセグメント1a,1b,・・・の東西方向の角度調整については、受光ラインのライン上に沿って集光させればよいので、南中時の太陽入射光に対するミラー設定角度が従来に比べて小さくコサイン損失が少ない。さらに1日の太陽高度変化に対しても光損失の変動が少ないため、1日の集熱エネルギー変動も小さく抑えることができる。   In addition, the angle adjustment in the east-west direction of the mirror segments 1a, 1b,... Suffices to collect light along the line of the light receiving line. Compared to small cosine loss. Further, since the fluctuation of light loss is small even with respect to the change in solar altitude of the day, the fluctuation of heat collection energy of the day can be suppressed to a small level.
次に、本発明の実施形態に係る線形太陽光集光装置の基本構成について、より詳細かつ具体的に説明する。
〈ミラーセグメントの配置例〉
図6は図1におけるミラーセグメントの配置例を示す図である。
ここでは、反射ラインの長さを210mとし、その中央の高さ20mの位置を受光ラインGとしてレシーバ2を設置した。また、反射ラインにおける受光ラインGの位置の前後105mの範囲を3等分し、受光ラインGに最も近い位置から順に35mずつD1ゾーン、D2ゾーン、D3ゾーンに区画した。さらに、各ゾーンのミラーセグメントの数をD1ゾーンは34枚、D2ゾーンは30枚、D3ゾーンは26枚とし、レシーバ幅を0.5mに設定して太陽光を受光した。その結果、日照強度0.8kW/mでのレシーバ入力熱量は400kW/m程度であった。
Next, the basic configuration of the linear solar light collecting apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in more detail and specifically.
<Example of mirror segment arrangement>
FIG. 6 is a diagram showing an example of arrangement of mirror segments in FIG.
Here, the length of the reflection line is 210 m, and the receiver 2 is installed with the center 20 m in height as the light receiving line G. Further, the range of 105 m before and after the position of the light receiving line G in the reflection line was divided into three equal parts, and was divided into a D1 zone, a D2 zone, and a D3 zone in order of 35 m from the position closest to the light receiving line G. Furthermore, the number of mirror segments in each zone was 34 in the D1 zone, 30 in the D2 zone, 26 in the D3 zone, and the receiver width was set to 0.5 m to receive sunlight. As a result, the receiver input heat of sunshine intensity 0.8 kW / m 2 was about 400 kW / m 2.
これを70ライン並べて、レシーバの一端(入口)より室温の空気ガスを10気圧で注入するパイプ20本をレシーバ内に配置した。空気流速をおよそ2.5m/secとすることにより、70ライン通過後のレシーバ出口の空気温度をほぼ700℃に加熱することができた。この時のレシーバ入口の集光エネルギー400kW/mは、通常の線形フレネル集光システムと比較すると、5−10倍である。また、この70ラインのトータルの集光パワーは25MWであった。 70 lines were arranged, and 20 pipes into which air gas at room temperature was injected at 10 atm from one end (inlet) of the receiver were arranged in the receiver. By setting the air flow rate to approximately 2.5 m 2 / sec, the air temperature at the receiver outlet after passing through the 70 lines could be heated to approximately 700 ° C. At this time, the collection energy 400 kW / m 2 at the receiver inlet is 5 to 10 times that of a normal linear Fresnel collection system. Further, the total light collecting power of the 70 lines was 25 MW.
〈線形太陽光集光装置の構造モデル及び集光シミュレーション〉
次に図1に示す線形太陽光集光装置の構造モデル及び先行例の構造モデルの集光シミュレーション結果について説明する。
<Structural model and condensing simulation of linear solar concentrator>
Next, the result of the light collection simulation of the structural model of the linear solar light collecting apparatus shown in FIG. 1 and the structural model of the preceding example will be described.
図7は図1に示す線形太陽光集光装置の構造モデルの1例を示す図、図8は図1に示す線形太陽光集光装置の構造モデルの別の1例を示す上面図、図9は先行例1の構造モデルを示す図、図10は先行例2の構造モデルを示す図である。また、図7A、図7B、図7Cは、それぞれ上面図、正面図(東側から見た図)、側面図(南側から見た図)である。図9A、図9B、図9C、図10A、図10B、図10Cについても同様である。   7 is a diagram showing an example of the structural model of the linear solar light collecting device shown in FIG. 1, FIG. 8 is a top view showing another example of the structural model of the linear solar light collecting device shown in FIG. 9 is a diagram showing a structural model of the preceding example 1, and FIG. 10 is a diagram showing a structural model of the preceding example 2. 7A, 7B, and 7C are a top view, a front view (viewed from the east side), and a side view (viewed from the south side), respectively. The same applies to FIGS. 9A, 9B, 9C, 10A, 10B, and 10C.
図7に示す構造モデル(以下、実施例1)では、図1を用いて説明したように、8本の反射ラインL1乃至L8が南北方向に配置されるとともに、8本の反射ラインL1乃至L8と立体的に交差するように、それらの上方に1本の受光ラインGが東西方向に配置されている。また、受光ラインGの北側と南側のミラーセグメントは同数(4個ずつ)である。   In the structural model shown in FIG. 7 (hereinafter referred to as Example 1), as described with reference to FIG. 1, the eight reflection lines L1 to L8 are arranged in the north-south direction, and the eight reflection lines L1 to L8 are arranged. One light receiving line G is arranged in the east-west direction above them so as to cross three-dimensionally. Further, the number of mirror segments on the north side and the south side of the light receiving line G is the same number (four each).
図8に示す構造モデル(以下、実施例2)では、図7に示す実施例1と同様、8本の反射ラインL1乃至L8が南北方向に配置されるとともに、8本の反射ラインL1乃至L8と立体的に交差するように、それらの上方に1本の受光ラインGが東西方向に配置されている。ただし、実施例1では、受光ラインGの北側と南側のミラーセグメントは同数(4個ずつ)であるのに対し、実施例2では、受光ラインGを境にミラーセグメント1a,1b,・・・を南側よりも北側に多く非対称に配置し(南側1に対し、北側7)、反射ラインL1,L2,・・・が設置される領域を、行方向(南北方向)が列方向(東西方向)よりも長く設定した。   In the structural model shown in FIG. 8 (hereinafter referred to as Example 2), as in Example 1 shown in FIG. 7, eight reflection lines L1 to L8 are arranged in the north-south direction, and eight reflection lines L1 to L8 are arranged. One light receiving line G is arranged in the east-west direction above them so as to cross three-dimensionally. However, in the first embodiment, the number of mirror segments on the north side and the south side of the light receiving line G is the same (four each), whereas in the second embodiment, the mirror segments 1a, 1b,. Are arranged more asymmetrically on the north side than on the south side (north side 7 with respect to south side 1), and the row direction (north-south direction) is the column direction (east-west direction) in the area where the reflection lines L1, L2,. Set longer than.
図9に示す先行例1の構造モデルでは、8本の反射ラインL1乃至L8が南北方向に配置されるとともに、1本のレシーバRが反射ラインの上方に南北方向に配置されている。   In the structural model of the first example shown in FIG. 9, eight reflection lines L1 to L8 are arranged in the north-south direction, and one receiver R is arranged in the north-south direction above the reflection line.
図10に示す先行例2の構造モデルでは、8本の反射ラインL1乃至L8が東西方向に配置されるとともに、1本のレシーバRが反射ラインの上方に東西方向に配置されている。   In the structural model of Prior Example 2 shown in FIG. 10, eight reflection lines L1 to L8 are arranged in the east-west direction, and one receiver R is arranged in the east-west direction above the reflection lines.
図11は図7乃至図10に示す各構造モデルのレシーバ上の照射エネルギーの1日の変化をシミュレートしたグラフを示す。シミュレーションを実施した日、場所、シミュレーションの設定条件は以下のとおりである。   FIG. 11 shows a graph simulating a daily change in irradiation energy on the receiver of each structural model shown in FIGS. The simulation date, place, and simulation setting conditions are as follows.
・日付:春分(2011/3/21)
・場所:スペイン アルメニア地方 (緯度: 36.84°北 / 経度: 2.47°西)
・ミラーセグメントの総面積:64m
・レシーバ長さ:11m
・レシーバ高さ:地表から5m
・ Date: Equinox (2011/3/21)
・ Location: Armenia, Spain (latitude: 36.84 ° north / longitude: 2.47 ° west)
-Total area of mirror segment: 64m 2
・ Receiver length: 11m
・ Receiver height: 5m from the ground surface
図11に示すように、朝夕の僅かの時間は先行例1の照射エネルギー量が少し多いものの、全体的には実施例1、2の照射エネルギー量が多いことが判る。また、緯度に応じて、ミラーセグメント1a,1b,・・・の設置を南北非対称とする、即ち例えばミラーセグメント1a,1b,・・・の設置場所が北緯(北半球)の場合には実施例2のように北側のミラーを多く、南緯(南半球)の場合は南側を多くすることによって、各ミラーに対してコサイン損失をより小さくでき、照射エネルギーの増大が可能なことが判る。   As shown in FIG. 11, it can be seen that the irradiation energy amount of Examples 1 and 2 is large as a whole although the irradiation energy amount of the preceding example 1 is a little larger during a short morning and evening time. Further, when the mirror segments 1a, 1b,... Are made asymmetrical according to the latitude, for example, when the mirror segments 1a, 1b,. It can be seen that by increasing the number of mirrors on the north side and increasing the south side in the case of the southern latitude (southern hemisphere), the cosine loss can be reduced for each mirror, and the irradiation energy can be increased.
〈線形太陽光集光装置を用いた太陽光集光発電システム〉
図1に示す線形太陽光集光装置を中継機として高集熱能力を有する太陽光集光装置と組み合わせることで、予備加熱した流体をさらに高温に加熱することができる。
<Solar condensing power generation system using linear solar concentrator>
By combining the linear solar light collecting device shown in FIG. 1 with a solar light collecting device having a high heat collecting ability as a relay, the preheated fluid can be heated to a higher temperature.
図12は4基の線形太陽光集光装置10a〜10dをタワー型集光装置11の中継機に用いた例である。この組み合わせによれば、300℃に予熱された流体を4基の線形太陽光集光装置10a〜10dに分散させて加熱することによって流体温度を600℃に昇温でき、さらに各線形太陽光集光装置10a〜10dで加熱された流体をタワー型集光装置11に得られた集光熱で加熱して最終的に800℃の高温流体が得られた。   FIG. 12 shows an example in which four linear solar light collecting devices 10 a to 10 d are used as a relay of the tower type light collecting device 11. According to this combination, the fluid temperature preheated to 300 ° C. can be increased to 600 ° C. by dispersing and heating the fluid in four linear solar light collectors 10a to 10d, and each linear solar light collector can be heated. The fluid heated by the optical devices 10a to 10d was heated by the condensed heat obtained in the tower type light collecting device 11, and finally a high temperature fluid of 800 ° C. was obtained.
一方、タワー型集光装置11を単独で一気に集光、集熱して温度上昇させるシステムでは、例えば集熱量100MWクラスのプラントを実現するためには、タワー高さは100mを超え、ヘリオスタットフィールドも数kmに及ぶ。そのため、建設コストも膨大となり、低コストで電力供給を行うことが困難である。   On the other hand, in a system that collects and collects heat from the tower-type concentrator 11 at a stretch, for example, in order to realize a plant with a heat collection amount of 100 MW, the tower height exceeds 100 m, and the heliostat field is also It extends over several kilometers. Therefore, the construction cost is enormous and it is difficult to supply power at a low cost.
そこで予備加熱手段に図1に示すような線形太陽光集光装置を用い、目的の温度より低い温度、例えば600℃程度まで予備加熱した後、本加熱手段として前記線形太陽光集光装置より高温集光に適した他の形式の太陽光集光装置、例えばタワー型等の太陽光集光装置を用いて目的の温度、例えば800℃近傍まで昇温する。   Therefore, the linear solar light collecting device as shown in FIG. 1 is used as the preheating means, and after preheating to a temperature lower than the target temperature, for example, about 600 ° C., the main heating means has a higher temperature than the linear solar light collecting device. The temperature is raised to a target temperature, for example, around 800 ° C., using another type of solar light collecting device suitable for condensing, for example, a tower-type solar light collecting device.
このように図1に示すような線形太陽光集光装置を中継機に用い、2段階で温度上昇させることにより、再放熱などの集熱エネルギーロスが少なく、かつ建設コストと土地面積を低減した太陽光集光発電システムを実現することが可能となる。   As described above, the linear solar light collecting device as shown in FIG. 1 is used for a repeater, and the temperature is raised in two stages, thereby reducing heat collection energy loss such as re-radiation and reducing construction cost and land area. A solar concentrating power generation system can be realized.
以上、本発明の実施形態に係る線形太陽光集光装置の基本構成について説明した。次に本発明の実施形態の線形太陽光集光装置について説明する。本発明の実施形態は第1乃至第4の実施形態からなり、いずれも上述した基本構成を備えた線形太陽光集光装置を改良し、受光ラインにおける集光エネルギー量を高めたものである。   The basic configuration of the linear solar light collecting apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. Next, the linear sunlight condensing device of embodiment of this invention is demonstrated. Embodiments of the present invention include the first to fourth embodiments, all of which improve the linear sunlight condensing device having the basic configuration described above and increase the amount of condensing energy in the light receiving line.
[第1の実施形態]
図13は本発明の第1の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す図である。この図において、図7と同一の部分又は対応する部分には図7と同じ参照符号が付されている。ここで、図13A、図13B、図13Cは、それぞれ上面図、正面図、側面図である。
[First Embodiment]
FIG. 13 is a diagram showing a structural model of the linear solar light collecting apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 7 are assigned to the same or corresponding parts as in FIG. Here, FIGS. 13A, 13B, and 13C are a top view, a front view, and a side view, respectively.
図13Cに示すように、本実施形態の線形太陽光集光装置は各反射ラインが東西方向に移動可能に構成されている。即ち反射ラインL1乃至L8はそれぞれ支持体103により支持されており、支持体103はベースプレート101上のガイドレール(図示せず)上を東西方向に移動可能なリニアスライダ102に取り付けられている。各リニアスライダ102はミラーセグメント毎に個別に移動可能に構成されている。   As shown in FIG. 13C, the linear solar light collecting apparatus of the present embodiment is configured such that each reflection line is movable in the east-west direction. That is, each of the reflection lines L1 to L8 is supported by a support body 103, and the support body 103 is attached to a linear slider 102 that can move on a guide rail (not shown) on the base plate 101 in the east-west direction. Each linear slider 102 is configured to be individually movable for each mirror segment.
従って、本実施形態に係る線形太陽光集光装置によれば、隣り合う反射ラインとの間隔Pを調整することが可能である。図13は間隔Pをミラーセグメント1a,1b,・・・の東西方向の長さ(以下、ミラー幅)Lのほぼ2倍に設定した状態を示している。   Therefore, according to the linear sunlight condensing device which concerns on this embodiment, it is possible to adjust the space | interval P with an adjacent reflection line. FIG. 13 shows a state in which the interval P is set to almost twice the east-west length (hereinafter, mirror width) L of the mirror segments 1a, 1b,.
隣り合う反射ラインの間隔Pをミラーセグメント1a,1b,・・・の東西方向の長さLの2倍以上に設定することで、図7に示す構造モデルよりも朝夕のシャドーイングによる照射エネルギーの低下を低減することができる。このことについて集光シミュレーション結果を用いて説明する。   By setting the interval P between adjacent reflection lines to be twice or more the length L in the east-west direction of the mirror segments 1a, 1b,..., The irradiation energy of morning and evening shadowing is higher than that of the structural model shown in FIG. Reduction can be reduced. This will be described using the result of light collection simulation.
図14は本発明の第1の実施形態に係る線形太陽光集光装置においてミラー幅に対するミラー間隔を変化させたときの集光シミュレーション結果を示す図である。この図の横軸はミラー幅Lに対するミラー間隔P(P/L)の値であり、縦軸は照射エネルギー量(単位:kW)である。   FIG. 14 is a diagram showing a light collection simulation result when the mirror interval with respect to the mirror width is changed in the linear solar light collecting apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this figure, the horizontal axis represents the value of the mirror interval P (P / L) with respect to the mirror width L, and the vertical axis represents the irradiation energy amount (unit: kW).
この集光シミュレーションは図7乃至図10に示す構造モデルと同じ条件の午前8時について行ったものである。ただし、下記の表1に示すようにレシーバの長さは間隔Pの条件に応じて長くした。   This condensing simulation was performed at 8:00 am under the same conditions as the structural model shown in FIGS. However, as shown in Table 1 below, the length of the receiver was increased according to the condition of the interval P.
図14に示すシミュレーション結果より、P=Lに比べ、P=2Lでは照射エネルギー量が約1.5倍になり、P/Lの増大に伴って照射エネルギー量も徐々に増大することが判る。ただし、Pを長くすると、土地面積の利用効率が低下するので、シャドーイングがほぼ0となり、かつ照射エネルギー量が飽和する3倍以内にすることが望ましい。   From the simulation results shown in FIG. 14, it can be seen that the irradiation energy amount is about 1.5 times higher at P = 2L than P = L, and the irradiation energy amount gradually increases as P / L increases. However, since the use efficiency of the land area decreases when P is lengthened, it is desirable that the shadowing is almost zero and the irradiation energy amount is within three times that is saturated.
表1に示すように、レシーバの長さが長くなっても、太陽光が照射している領域(照射領域:図5参照)は間隔Pによって殆ど変化しないため、太陽光が照射していない領域(非照射領域)が増えていることになる。図5を用いて説明したように、非照射領域を断熱すれば、熱輻射が抑制されるので、より効率的に熱媒体を昇温することができる。   As shown in Table 1, even if the length of the receiver is increased, the region irradiated with sunlight (irradiation region: see FIG. 5) hardly changes depending on the interval P, and therefore the region not irradiated with sunlight. (Non-irradiation area) is increased. As described with reference to FIG. 5, if the non-irradiated region is thermally insulated, heat radiation is suppressed, so that the temperature of the heat medium can be increased more efficiently.
このように、本実施形態に係る線形太陽光集光装置によれば、反射ラインL1乃至L8の数を増やすことなく、照射エネルギー量を増加させることができるので、この装置を太陽光発電システムに用いれば、1日当たりの発電時間を長くすることができる。   As described above, according to the linear solar light collecting apparatus according to this embodiment, the amount of irradiation energy can be increased without increasing the number of the reflection lines L1 to L8. If used, the power generation time per day can be lengthened.
[第2の実施形態]
図15は本発明の第2の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。この図において、図13と同一の部分又は対応する部分には図13と同じ参照符号が付されている。ここで、図15Aは反射ラインの基準面V2が水平面V1になっている状態を示し、図15Bは反射ラインの基準面V2が水平面V1から傾斜している状態を示している。
[Second Embodiment]
FIG. 15 is a side view showing a structural model of the linear solar light collecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 13 are assigned to the same or corresponding parts as in FIG. Here, FIG. 15A shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is a horizontal plane V1, and FIG. 15B shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is inclined from the horizontal plane V1.
即ち本実施形態の線形太陽光集光装置においては、各反射ラインL1乃至L8のミラーセグメント毎に昇降可能に構成されている。ミラーセグメントを昇降させる手段としては油圧昇降機構、チェーン式昇降機構、ロープ式昇降機構等の公知の機構を採用することができる。図15には、昇降手段として、油圧を用いたピストンシリンダ機構201を採用し、そのピストンロッド202の先端にミラーセグメントを取り付けた構成を示した。   That is, in the linear sunlight condensing device of this embodiment, it is comprised so that raising / lowering is possible for every mirror segment of each reflection line L1 thru | or L8. As a means for raising and lowering the mirror segment, a known mechanism such as a hydraulic lifting mechanism, a chain lifting mechanism, a rope lifting mechanism or the like can be employed. FIG. 15 shows a configuration in which a piston cylinder mechanism 201 using hydraulic pressure is employed as the lifting means, and a mirror segment is attached to the tip of the piston rod 202.
個々のミラーセグメントの高さを調整することで、反射ラインの基準面V2を水平面V1から所望の角度θに設定することができる。この角度設定は予め作成したプログラムにより、設置位置(緯度、経度)および動作年月日の太陽高度に対応させて、個々のミラーセグメントの高さを設定することで行う。反射ラインに太陽光強度センサを設け、センサの検知信号レベルが最大値となる角度に設定する方法を採用することもできる。   By adjusting the height of each mirror segment, the reference plane V2 of the reflection line can be set to a desired angle θ from the horizontal plane V1. This angle setting is performed by setting the height of each mirror segment in accordance with the installation position (latitude, longitude) and the solar altitude of the operation date by a program created in advance. It is also possible to employ a method in which a sunlight intensity sensor is provided in the reflection line and the angle at which the detection signal level of the sensor becomes the maximum value is set.
このように本発明の第2の実施形態の線形太陽光集光装置によれば、設置位置(緯度、経度)および動作年月日に応じて、太陽光強度が最大となる角度に反射ラインの基準面を設定することができるので、如何なる場所に設置されていても常に最大の集光エネルギーを得ることができる。   Thus, according to the linear sunlight condensing device of the 2nd Embodiment of this invention, according to an installation position (latitude, longitude) and an operation date, the reflection line of the reflection line is formed at an angle at which the sunlight intensity becomes maximum. Since the reference plane can be set, the maximum light collecting energy can always be obtained regardless of the location.
[第3の実施形態]
図16は本発明の第3の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。この図において、図13と同一の部分又は対応する部分には図13と同じ参照符号が付されている。ここで、図16Aは反射ラインの基準面V2が水平面V1になっている状態を示し、図16Bは反射ラインの基準面V2が水平面V1から傾斜している状態を示している。
[Third Embodiment]
FIG. 16 is a side view showing a structural model of a linear solar light collecting apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 13 are assigned to the same or corresponding parts as in FIG. Here, FIG. 16A shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is a horizontal plane V1, and FIG. 16B shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is inclined from the horizontal plane V1.
本実施形態の線形太陽光集光装置は、第2の実施形態の線形太陽光集光装置と同様、反射ラインの基準面V2を水平面V1から傾斜させることができる。ただし、傾斜角θを設定する手段が第2の実施形態とは異なる。   The linear sunlight condensing device of this embodiment can incline the reference plane V2 of a reflection line from the horizontal surface V1 similarly to the linear sunlight condensing device of 2nd Embodiment. However, the means for setting the inclination angle θ is different from that of the second embodiment.
本実施形態では、下架台301、上架台302、及びそれらの一端(北半球では図示の南側端)を取り付けたヒンジ303を設け、上架台302をヒンジ303の位置で揺動可能に構成するとともに、上架台302の他端側(北半球では図示の北側端)を下架台301から昇降可能にする昇降機構304を設けた。また、上架台302の上面に反射ラインを配置した。昇降機構304としては油圧式昇降機構、チェーン式昇降機構、ロープ式昇降機構等を採用することができる。   In this embodiment, a lower mount 301, an upper mount 302, and a hinge 303 to which one end thereof (the south end shown in the northern hemisphere) is attached are provided, and the upper mount 302 is configured to be swingable at the position of the hinge 303. An elevating mechanism 304 is provided that allows the other end side (the north end shown in the figure in the northern hemisphere) of the upper pedestal 302 to be raised and lowered from the lower pedestal 301. In addition, a reflection line is disposed on the upper surface of the upper frame 302. As the lifting mechanism 304, a hydraulic lifting mechanism, a chain lifting mechanism, a rope lifting mechanism, or the like can be employed.
昇降機構304を動作させ、ヒンジ303を中心に上架台302を揺動させることにより、反射ラインの基準面V2を水平面V1から所望の角度θに設定することができる。この角度設定は予め作成したプログラムにより、設置位置(緯度、経度)および動作年月日の太陽高度に対応させて、昇降機構304による上架台302の他端側の昇降量を設定することにより行う。反射ラインに太陽光強度センサを設け、センサの検知信号レベルが最大値となる角度に設定する方法を採用することもできる。   The reference plane V2 of the reflection line can be set to a desired angle θ from the horizontal plane V1 by operating the elevating mechanism 304 and swinging the upper base 302 about the hinge 303. This angle setting is performed by setting a lift amount on the other end side of the upper base 302 by the lifting mechanism 304 in accordance with the installation position (latitude, longitude) and the solar altitude of the operation date by a program created in advance. . It is also possible to employ a method in which a sunlight intensity sensor is provided in the reflection line and the angle at which the detection signal level of the sensor becomes the maximum value is set.
本実施形態においても第2の実施形態と同様に、設置位置(緯度、経度)および動作年月日に応じて、太陽光強度が最大となる角度に反射ラインの基準面を設定することにより、如何なる場所に設置されていても常に最大の集光エネルギーを得ることができる。   In the present embodiment as well as the second embodiment, by setting the reference plane of the reflection line at an angle at which the sunlight intensity is maximum, according to the installation position (latitude, longitude) and the operation date, Regardless of where it is installed, it is always possible to obtain the maximum light collection energy.
[第4の実施形態]
図17は本発明の第4の実施形態に係る線形太陽光集光装置の構造モデルを示す側面図である。この図において、図13と同一の部分又は対応する部分には図13と同じ参照符号が付されている。ここで、図17Aは反射ラインの基準面V2が水平面V1になっている状態を示し、図17Bは反射ラインの基準面V2が水平面V1から傾斜している状態を示している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 17 is a side view showing a structural model of the linear solar light collecting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 13 are assigned to the same or corresponding parts as in FIG. Here, FIG. 17A shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is the horizontal plane V1, and FIG. 17B shows a state where the reference plane V2 of the reflection line is inclined from the horizontal plane V1.
本実施形態では、第2の実施形態及び第3の実施形態と同様、水平面V1に対する反射ラインの基準面V2の角度θを設置位置(緯度、経度)および動作年月日の太陽高度に対応させる。角度θを設定するための機構は第2の実施形態、第3の実施形態のどちらを採用してもよい。   In this embodiment, as in the second and third embodiments, the angle θ of the reference plane V2 of the reflection line with respect to the horizontal plane V1 is made to correspond to the installation position (latitude, longitude) and the solar altitude of the operation date. . As the mechanism for setting the angle θ, either the second embodiment or the third embodiment may be adopted.
さらに、本実施形態では、装置を図示のように北半球に設置する場合は、東西方向に設置される受光ラインGを境にして、反射ラインの長さを南側よりも北側を長くする。南半球に設置する場合は北半球とは逆に北側よりも南側を長くする。   Further, in this embodiment, when the apparatus is installed in the northern hemisphere as shown in the figure, the length of the reflection line is made longer on the north side than on the south side, with the light receiving line G installed in the east-west direction as a boundary. When installing in the southern hemisphere, the south side is longer than the north side, contrary to the northern hemisphere.
このように構成することで、コサイン損失がより小さくなる角度で受光ラインGの方向に太陽光線を反射するミラーセグメントの割合を、受光ラインGを境にした反射ラインの長さを南北均等に設定した場合よりも増やすことができる。   By configuring in this way, the ratio of the mirror segments that reflect sunlight in the direction of the light receiving line G at an angle at which the cosine loss becomes smaller, and the length of the reflecting line with the light receiving line G as a boundary are set equally to the north and south. You can increase more than you did.
L1〜L8…反射ライン、G…受光ライン、Z…受熱ゾーン、1…ヘリオスタット、1a,1b,1c,・・・…ミラーセグメント、2…レシーバ、3…列方向駆動装置、4a,4b,・・・…行方向駆動装置、5…熱供給源、6…集熱パイプ、7…断熱外壁、8…吸熱網、102…リニアスライダ、201…ピストンシリンダ機構、301…下架台、302…上架台、303…ヒンジ、304…昇降機構。   L1 to L8 ... reflective line, G ... light receiving line, Z ... heat receiving zone, 1 ... heliostat, 1a, 1b, 1c, ... mirror segment, 2 ... receiver, 3 ... column direction drive device, 4a, 4b,・ ・ ・ ... Row direction drive device, 5 ... Heat supply source, 6 ... Heat collecting pipe, 7 ... Heat insulation outer wall, 8 ... Heat absorption network, 102 ... Linear slider, 201 ... Piston cylinder mechanism, 301 ... Lower base, 302 ... Overhead Table 303 ... Hinge 304 ... Lifting mechanism.
US2009/0056703 A1:出願人Ausra Inc. “LINEAR FRESNEL SOLAR ARRAYS AND COMPONENTS THEREFOR”US2009 / 0056703 A1: Applicant Ausra Inc. “LINEAR FRESNEL SOLAR ARRAYS AND COMPONENTS THEREFOR” US2010/0012112 A1:出願人AUSRA PTY LIMITED “ENERGY COLLECTOR SYSTEM HAVING EAST-WESTEXTENDING LINEAR REFLECTORS”US2010 / 0012112 A1: Applicant AUSRA PTY LIMITED “ENERGY COLLECTOR SYSTEM HAVING EAST-WESTEXTENDING LINEAR REFLECTORS”

Claims (12)

  1. 複数本の反射ラインと、1本の受光ラインとを有する線形太陽光集光装置であって、
    前記反射ラインは南北方向に並列に設定され、
    前記受光ラインは前記反射ラインの上方の東西方向に設定され、
    各反射ラインには複数のミラーセグメントで構成されるヘリオスタットが設置され、
    前記受光ラインには前記ヘリオスタットから照射された太陽光の反射光を受光して集熱する1基のレシーバが設置され、
    前記ミラーセグメントの角度を調整する角度調整手段と、各列の反射ラインを東西方向に移動させる駆動手段とを備えた
    線形太陽光集光装置。
    A linear solar light collecting device having a plurality of reflection lines and one light receiving line,
    The reflection lines are set in parallel in the north-south direction,
    The light receiving line is set in the east-west direction above the reflection line,
    Each reflection line is equipped with a heliostat consisting of multiple mirror segments,
    In the light receiving line, one receiver that receives reflected heat of sunlight irradiated from the heliostat and collects heat is installed,
    The linear sunlight condensing device provided with the angle adjustment means which adjusts the angle of the said mirror segment, and the drive means which moves the reflective line of each row | line to the east-west direction.
  2. 前記レシーバは、内部に熱媒体が充填された集熱パイプを有し、
    前記集熱パイプは、前記ミラーセグメントからの反射光が照射される照射領域とその両端に配置された非照射領域とに区画されているものである請求項1に記載の線形太陽光集光装置。
    The receiver has a heat collecting pipe filled with a heat medium inside,
    The linear solar light collector according to claim 1, wherein the heat collecting pipe is divided into an irradiation region irradiated with reflected light from the mirror segment and a non-irradiation region disposed at both ends thereof. .
  3. 前記照射領域は、反射光により加熱されて照射領域から非照射領域に伝熱し、前記集熱パイプ内の流体に熱移動を生じさせる領域である請求項2に記載の線形太陽光集光装置。   The linear solar light collector according to claim 2, wherein the irradiation region is a region that is heated by reflected light to transfer heat from the irradiation region to the non-irradiation region, and causes heat transfer to the fluid in the heat collection pipe.
  4. 前記角度調整手段は、南北方向および東西方向の回転角度の調整が可能である請求項1に記載の線形太陽光集光装置。   The linear sunlight condensing device according to claim 1, wherein the angle adjusting unit is capable of adjusting a rotation angle in a north-south direction and an east-west direction.
  5. 前記ミラーセグメントの高さを可変設定する手段を有する請求項1に記載の線形太陽光集光装置。   The linear sunlight condensing device according to claim 1, further comprising means for variably setting the height of the mirror segment.
  6. 前記角度調整手段は、東西方向の回転角度を共通に調整し、南北方向の回転角度を個別に調整する請求項4に記載の線形太陽光集光装置。   The linear sunlight condensing device according to claim 4, wherein the angle adjusting unit adjusts the rotation angle in the east-west direction in common and individually adjusts the rotation angle in the north-south direction.
  7. 前記ミラーセグメントは、南北方向の長さが東西方向の長さの2倍の定型のモジュールに設定され、直列に配列された数枚のミラーセグメントを1組とし、受光ラインの位置を挟んで各反射ライン上にそれぞれ向き合わせに配列されているものである請求項1に記載の線形太陽光集光装置。   The mirror segment is set to a regular module whose length in the north-south direction is twice as long as the length in the east-west direction, and a set of several mirror segments arranged in series. The linear solar light collecting device according to claim 1, wherein the linear solar light collecting device is arranged so as to face each other on the reflection line.
  8. 前記ミラーセグメントの南北方向の間隔は、受光ラインから離れるにしたがって広く設定され、南北方向に隣り合うミラーセグメント間のブロッキング、シャドーイング等の光損失を低減させるための間隔である請求項1に記載の線形太陽光集光装置。   The distance between the mirror segments in the north-south direction is set wider as the distance from the light receiving line increases, and is an interval for reducing light loss such as blocking and shadowing between mirror segments adjacent in the north-south direction. Linear solar concentrator.
  9. 北半球に設置される場合は、前記受光ラインを境にした反射ラインの長さが南側よりも北側に長く設定され、南半球に設置される場合は、前記受光ラインを境にした反射ラインの長さが北側よりも南側に長く設定されるものである請求項1に記載の線形太陽光集光装置。   When installed in the Northern Hemisphere, the length of the reflective line with the light receiving line as the boundary is set longer than the south side, and when installed in the Southern Hemisphere, the length of the reflective line with the light receiving line as the boundary. The linear solar light collecting device according to claim 1, wherein is set longer on the south side than on the north side.
  10. 前記レシーバは、内部に熱媒体が充填された集熱パイプを有し、ヘリオスタットの全列の上方に配置され、その一端は熱供給源に接続されるものであり、
    前記集熱パイプは、ヘリオスタットからの反射光を受光し、加熱された熱媒体を集熱するものである請求項1に記載の線形太陽光集光装置。
    The receiver has a heat collecting pipe filled with a heat medium inside, and is disposed above the entire row of heliostats, one end of which is connected to a heat supply source,
    The linear solar light collecting device according to claim 1, wherein the heat collecting pipe receives reflected light from a heliostat and collects a heated heat medium.
  11. 前記レシーバは、複数の集熱パイプを並列に有し、前記集熱パイプの列の上方が断熱外壁で覆われ、前記集熱パイプの列の直下に、キャビティウィンドウ機能を有する吸熱網が設置され、
    前記断熱外壁は、断面円弧状のカバーであり、並列に配列された集熱パイプの組を内包し、
    前記断熱外壁の両縁は、吸熱網の端縁から下向きに張り出しており、
    前記吸熱網が、一定の厚みのある井桁あるいはハニカム構造を有するステンレスメッシュであって、前記ヘリオスタットからの反射光は前記メッシュを透過して内側に到達するが、その放射光はメッシュの内側から出にくい構造となっている請求項1に記載の線形太陽光集光装置。
    The receiver has a plurality of heat collecting pipes in parallel, an upper part of the row of the heat collecting pipes is covered with a heat insulating outer wall, and a heat absorption network having a cavity window function is installed immediately below the row of the heat collecting pipes. ,
    The heat insulating outer wall is a cover having a circular arc cross section, and includes a set of heat collecting pipes arranged in parallel,
    Both edges of the heat insulating outer wall protrude downward from the edge of the heat absorption net,
    The endothermic network is a stainless steel mesh having a constant girder or honeycomb structure, and the reflected light from the heliostat passes through the mesh and reaches the inside, but the emitted light is transmitted from the inside of the mesh. The linear solar light collecting device according to claim 1, wherein the linear solar light collecting device has a structure that is difficult to come out.
  12. 予備加熱手段と、本加熱手段とを有する太陽光集光発電システムであって、
    前記予備加熱手段は、請求項1に記載された線形太陽光集光装置を用いて、目的の温度より低温の第1の温度まで加熱する手段であり、
    前記本加熱手段は、前記線形太陽光集光装置より高温集熱光に適した他の形式の太陽光集光装置を用いて目的の温度である第2の温度まで昇温させる手段である太陽光集光発電システム。
    A solar concentrating power generation system having preheating means and main heating means,
    The preliminary heating means is means for heating to a first temperature lower than a target temperature using the linear solar light collecting device according to claim 1,
    The main heating means is a means for raising the temperature to a second temperature, which is a target temperature, by using another type of solar light collecting device suitable for high-temperature heat collecting light than the linear solar light collecting device. Light concentrating power generation system.
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