JP2014043966A - Heat collection facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光を集光して目的の集光位置に向かわせる複数の集光装置を備えている集熱設備に関する。 The present invention relates to a heat collection facility including a plurality of light collecting devices that collect sunlight and direct it toward a target light collecting position.
近年、環境にやさしいクリーンなエネルギーとして、太陽光を所定の位置に集光して得られる熱エネルギーを利用した設備が盛んに開発されている。 In recent years, facilities using thermal energy obtained by concentrating sunlight at a predetermined position as environmentally friendly clean energy have been actively developed.
太陽光を所定の位置に集光させる複数の集光装置を備えている集熱設備としては、例えば、以下の特許文献1に記載の設備がある。
As a heat collecting facility provided with a plurality of light collecting devices for concentrating sunlight at a predetermined position, for example, there is a facility described in
この集熱熱設備では、ドーナツ形の領域内に複数の集光装置が配置されている。各集光装置は、いずれも、太陽光を反射して集光させる反射鏡と、この反射鏡の向きを変える駆動装置と、この駆動装置を支える支持台と、を備えている。 In this heat collecting heat facility, a plurality of light collecting devices are arranged in a donut-shaped region. Each of the light collecting devices includes a reflecting mirror that reflects and collects sunlight, a driving device that changes the direction of the reflecting mirror, and a support that supports the driving device.
複数の集光装置を備えている集熱設備では、他の設備と同様、設備コストの低減が望まれている。 In a heat collecting facility provided with a plurality of light collecting devices, reduction of facility cost is desired as in other facilities.
そこで、本発明は、コスト低減を図ることができる集熱設備を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the heat collection equipment which can aim at cost reduction.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての集熱設備は、
領域内に配置され、太陽光を集光して目的の集光位置に向かわせる複数の集光装置を備え、複数の前記集光装置は、太陽光を反射して集光させる鏡を有する鏡構造体と、該鏡構造体を支える支持構造体と、を有し、前記領域内に配置されている複数の前記集光装置のうち、該領域内の外縁側に配置されている前記集光装置の前記鏡における反射面の面積が、該領域内の内側に配置されている前記集光装置の前記鏡における反射面の面積より小さいことを特徴とする。
The heat collection facility as one aspect according to the invention for achieving the above object is as follows:
Mirrors that are arranged in a region and that have a plurality of condensing devices that condense sunlight and direct it toward a target condensing position, and the plurality of concentrating devices have mirrors that reflect and collect sunlight. The condensing element that has a structure and a support structure that supports the mirror structure, and is disposed on the outer edge side of the region among the plurality of condensing devices that are disposed in the region. The area of the reflective surface of the mirror of the apparatus is smaller than the area of the reflective surface of the mirror of the light collecting apparatus disposed inside the region.
当該集熱設備では、外縁側に配置されている集光装置の鏡構造体に関する所定風速の風に対する風荷重が、内側に配置されている集光装置の鏡構造体に関する同一所定風速の風に対する風荷重よりも小さくなる。このため、当該集熱設備では、領域にふく風に関して、同領域の外縁側に配置されている集光装置の鏡構造体に対する風荷重と、同領域の内側に配置されている集光装置の鏡構造体に対する風荷重との差が小さくなり、場合によっては、外縁側に配置されている集光装置の鏡構造体に対する風荷重が内側に配置されている集光装置の鏡構造体に対する風荷重と同等、若しくは小さくすることも可能である。言い換えると、当該集熱設備では、領域にふく風に関して、同領域内に配置されている各集光装置の鏡構造体に対する風荷重が均等化する。 In the heat collecting equipment, the wind load with respect to the wind of a predetermined wind speed related to the mirror structure of the light collecting device arranged on the outer edge side is equal to the wind of the same predetermined wind speed related to the mirror structure of the light collecting device arranged inside. Smaller than wind load. For this reason, in the said heat collecting equipment, regarding the wind blowing in the region, the wind load on the mirror structure of the light collecting device arranged on the outer edge side of the same region and the light collecting device arranged inside the same region The difference between the wind load on the mirror structure and the wind load on the mirror structure of the light concentrator arranged on the inner side is sometimes reduced. It is also possible to make it equal to or smaller than the load. In other words, in the said heat collection equipment, the wind load with respect to the mirror structure of each condensing device arrange | positioned in the area | region is equalized regarding the wind blowing in an area | region.
したがって、当該集熱設備では、領域内の全ての集光装置の支持構造体、及びその基礎が、外縁側に配置されている集光装置の支持構造体、及びその基礎のスペックと同一であっても、内側に配置されている集光装置の支持構造体、及びその基礎にとって強度的にオーバースペックにならない。 Therefore, in the heat collecting equipment, the support structure of the light collecting device in the region and the foundation thereof are the same as the specification of the support structure of the light collecting device arranged on the outer edge side and the foundation. However, the support structure of the light collecting device arranged inside and the foundation thereof do not become over-spec in strength.
よって、当該集熱設備によれば、領域に配置されている全集光装置の設置コスト総計を抑えることができる。 Therefore, according to the said heat collection equipment, the installation cost total of all the condensing apparatuses arrange | positioned in the area | region can be suppressed.
ところで、鏡による集光径の大きさは、鏡の反射面の面積が同じ場合、集光装置と集光位置との間の距離が大きくなるに連れて大きくなる。このため、基本的に、外縁側に配置されている集光装置の鏡による集光径は相対的に大きくなり、集光精度が相対的に低くなる。なお、ここでの集光精度とは、集光面における集光分布の広がり程度を意味し、一般的に集光分布の標準偏差σで表される値である。しかしながら、当該集熱設備では、外縁側に配置されている集光装置の鏡における反射面の面積が、領域内の内側に配置されている集光装置の鏡における反射面の面積より小さいため、外縁側に配置されている集光装置の鏡による集光径を小さくでき、集光精度を高くすることができる。 By the way, when the area of the reflecting surface of the mirror is the same, the size of the condensing diameter by the mirror increases as the distance between the condensing device and the condensing position increases. For this reason, basically, the condensing diameter by the mirror of the condensing device arranged on the outer edge side is relatively large, and the condensing accuracy is relatively low. Here, the light collection accuracy means the extent of the light collection distribution on the light collection surface, and is generally a value represented by the standard deviation σ of the light collection distribution. However, in the heat collecting equipment, the area of the reflecting surface in the mirror of the light collecting device arranged on the outer edge side is smaller than the area of the reflecting surface in the mirror of the light collecting device arranged inside the region, The condensing diameter by the mirror of the condensing device arrange | positioned at the outer edge side can be made small, and condensing precision can be made high.
ここで、前記集熱設備において、前記領域内に配置されている前記複数の集光装置の前記支持構造体は、互いに同一であってもよい。 Here, in the heat collection facility, the support structures of the plurality of light collecting devices arranged in the region may be the same.
当該集熱設備では、反射面の面積が互いに異なる複数種の集熱装置を製造しても、支持構造体が互いに同一であるため、部品点数の増加を抑えることができ、結果として、領域に配置されている全集光装置の製造コスト総計を抑えることができる。 In the heat collecting equipment, even if a plurality of types of heat collecting devices having different reflective surface areas are manufactured, since the support structures are the same, an increase in the number of parts can be suppressed. The total manufacturing cost of all the concentrating devices arranged can be suppressed.
また、前記集熱設備において、前記領域内の前記複数の集光装置のいずれかで集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器を備えていてもよい。 Further, the heat collection facility may include a heat receiver that heats the medium with sunlight collected by any of the plurality of light collecting devices in the region.
また、前記集熱設備において、前記領域は平面視形状がドーナツ形であっても、扇形であっても、方形であってもよい。 In the heat collecting facility, the region may have a donut shape, a fan shape, or a square shape in plan view.
本発明では、集熱設備における設備コストを抑えることができる。 In the present invention, the equipment cost in the heat collecting equipment can be suppressed.
以下、本発明に係る集光装置を備えている集熱設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a heat collection facility including a light collecting device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の集熱設備1は、図1に示すように、太陽光が照射される受熱器10と、この受熱器10が上部に固定されるタワー施設20と、鏡で太陽光を反射して受熱器10に太陽光を照射する集光装置としての複数のヘリオスタット30と、複数のヘリオスタット30を制御する制御装置2と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
受熱器10は、太陽光が照射される受熱部11と、この受熱部11を覆うケーシング12とを有している。受熱部11内には、水や空気等の作動流体が供給され、この作動流体が太陽光からの熱で加熱される。作動流体が空気の場合、集熱設備1は、さらに、加熱された空気で駆動するガスタービンと、このガスタービンの駆動で発電する発電機とを備えていることで、太陽熱発電設備を構成することができる。また、作動流体が水の場合、集熱設備は、さらに水の加熱で生成された蒸気で駆動する蒸気タービンと、この蒸気タービンで駆動する発電機とを備えることでも、太陽熱発電設備を構成することができる。なお、この例は、受熱器10からの熱エネルギーを電気エネルギー発生に利用しているが、この熱エネルギーを蒸気発生のために利用してもよい。
The
このヘリオスタット30は、図2に示すように、タワー施設20を中心として、ドーナツ形のヘリオスタット設置領域R内に複数点在している。言い換えると、ヘリオスタット30は、タワー施設20を中心として、周方向に360°複数配置されていると共に、タワー施設20を基準として遠近方向にも複数配置されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of
ヘリオスタット30は、図3に示すように、太陽光を反射する鏡32を有する鏡構造体31と、この鏡構造体31の鏡32を目的の方向に向ける駆動装置40と、これらを支える支持台50と、を備えている。なお、本実施形態において、支持構造体は、駆動装置40と支持台50とを有して構成されている。また、本実施形態において、駆動装置40は、後ほど詳細に説明するように、互いに直交する第一回転軸線A1と第二回転軸線A2とのそれぞれを中心として、鏡構造体31を回動させる装置である。
As shown in FIG. 3, the
鏡構造体31は、2枚の鏡32と、各鏡32の背面に接着される背面補強板33と、背面補強板33の背面を支持する支持フレーム35と、を有している。
The
2枚の鏡32は、図4に示すように、同一サイズで且つ同一の長方形板状を成している。本実施形態の鏡構造体31では、2枚の鏡32の反射面が1つの回転対称面、具体的には回転放物面を形成している。この回転放物面の頂点は、2枚の鏡32の中間地点に位置している。以下、本実施形態では、この回転放物面の頂点を鏡構造体31の主点Q1とし、この主点Q1を通り、反射面に対する法線方向に延びる軸、つまり、回転対称面の回転対称軸をこの鏡構造体31の光軸Aoとする。
As shown in FIG. 4, the two
2枚の鏡32の背面全体には、それぞれ、前述したように、背面補強板33が接着されている。この背面補強板33は、薄い鋼鈑や薄いアルミニウム合金板や樹脂板等で形成され、その板厚方向に凹凸形状を成すよう成形されたものである。この背面補強板33は、凹凸形状のうちの凸部の頂部で接着剤を介して鏡32の背面と接着されている。一方、背面補強板33で、凸部に対して相対的に凹んでいる部分には、支持フレーム35が溶接又は接着で接合されている。なお、背面補強板33は、以上のものの他、例えば、ハニカム構造板であってもよい。
As described above, the
支持フレーム35は、複数の支持梁部材36と、複数の支持梁部材36相互を連結する連結部材37とを有している。支持梁部材36は、その断面形状が溝型又は角パイプ型等を成している。複数の支持梁部材36は、その長手方向が鏡構造体31の光軸Aoから放射方向を向くように、背面補強板33に接合されている。具体的に、本実施形態では、1枚の背面補強板33に対して2本の支持梁部材36が設けられている。各支持梁部材36の一方の端部が光軸Ao側を向き、その他方の端部が背面補強板33の角側、つまり鏡32の角側を向き、2本の支持梁部材36でV字を成すよう、背面補強板33に設けられている。なお、ここでは、1枚の背面補強板33、つまり1枚の鏡32に対して、2本の支持梁部材36を設けているが、強度上の観点から、3本以上設けてもよい。
The
連結部材37は、1枚の背面補強板33の2本の支持梁部材36相互を連結する連結梁38と、一方の背面補強板33側の連結梁38と他方の背面補強板33側の連結梁38とを連結する円柱状の軸46と、この軸46が挿通されるT字管47と、を有している。
The connecting
連結梁38相互を連結する軸46の中心軸線は、図3に示すように、光軸Aoに直交し且つ鏡構造体31の回転放物面の頂点である主点Q1と通っている。また、軸46は、T字管47の横線に相当する部分に入り込み、このT字管47の内部に設けられている軸受けにより、自身の中心軸線回りに回転可能に支持されている。本実施形態では、この軸46が第二回転軸を成し、軸46の中心軸が第二回転軸線A2を成す。よって、以下では、この軸46を第二回転軸46とする。本実施形態では、この第二回転軸線A2と直交する第一回転軸線A1も、第二回転軸線A2と同様、鏡構造体31の放物面の頂点である主点Q1と通っている。
As shown in FIG. 3, the central axis of the
駆動装置40は、各鏡32を第一回転軸線A1回りに回動させる第一駆動部41と、各鏡32を第二回転軸線A2回りに回動させる第二駆動部45と、水平面に対する第一回転軸線A1の角度を変える仰角変更部49と、を有している。
The driving
第二駆動部45は、第二回転軸線A2を中心軸線とする前述の第二回転軸46と、各鏡32を第二回転軸線A2回りに回動させる第二駆動機構48と、を有している。
The
第一駆動部41は、第二回転軸線A2と直交し且つ主点Q1を通る第一回転軸線A1を中心軸線とする第一回転軸42と、各鏡32を第一回転軸線A1回りに回動させる第一駆動機構44と、を有している。
The
第一回転軸42は、第一回転軸線A1を中心軸線として円柱状の第一回転軸本体43と、鏡構造体31における連結部材37の一部であるT字管47と、有している。T字管47の横線に相当する部分には、前述したように、第二回転軸46が入り込み、このT字管47の内部に設けられている軸受けにより、第二回転軸線A2回りに回転可能に支持されている。また、T字管47の縦線に相当する部分には、第一回転軸本体43の一方の端部が例えば嵌入等で接続され、第一回転軸本体43が固定されている。すわなち、T字管47は、第二回転軸46と第一回転軸本体43とを連結する軸連結部材としての役目を担っている。
The first
このように、本実施形態では、鏡構造体31の構成要素である連結部材37の軸(第二回転軸)46及びT字管47は、駆動装置40の構成要素にもなっている。
As described above, in this embodiment, the shaft (second rotation shaft) 46 and the T-shaped
第一駆動機構44は、例えば、直動アクチュエータを有している。この直動アクチュエータの直動ロッドの動作端は、例えば、第一回転軸42にリンク機構を介して接続される。なお、第一駆動機構44は、以上のように直動アクチュエータを駆動源とするものではなく、回転出力軸を有するモータを駆動源とするものであってもよい。
The
また、第二駆動機構48は、例えば、直動アクチュエータを有している。この直動アクチュエータの直動ロッドの動作端は、例えば、第二回転軸線A2を中心として回転可能な鏡構造体31の背面にピン接続される。なお、第二駆動機構48も、以上のように直動アクチュエータを駆動源とするものではなく、回転出力軸を有するモータを駆動源とするものであってもよい。また、第一回転軸42及び第二回転軸46のそれぞれを回転させる直交二軸一体型減速機を設けてもよい。
Further, the
仰角変更部49は、支持台50に対する第一回転軸線A1の角度を変えることができるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、ターンバックルでもよい。ターンバックルは、両端部に雌ネジが形成されている胴体枠と、この胴体枠の各端部に捻じ込まれているネジ棒と、を有している。この場合、このターンバックルの一方のネジ棒の端部は、第一回転軸42に対してピン接続され、このターンバックルの他方のネジ棒の端部は、支持台50にピン接続されている。このターンバックルの胴体枠を回転させると、両ネジ棒の相互間隔が変わる。両ネジ棒の相互間隔が変わると、第一回転軸42のピン接続位置と支持台50のピン接続位置との間隔が変わる。この結果、第一回転軸42は、水平面に対する角度が変わる。
The elevation
なお、ここでは、第一回転軸42の支持台50に対する角度を変える仰角変更部49にターンバックルを用いているが、この替わりに、例えば、直動アクチュエータや、回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構とこの機構のピニオンを回転させる回転モータとを有するもの等を用いてもよい。また、構造簡素化を目的に固定板を用いてもよい。
Here, a turnbuckle is used for the elevation
ところで、本実施形態では、図2に示すように、ヘリオスタット設置領域R内に設置されている複数のヘリオスタットのうち、このヘリオスタット設置領域R内の外縁側に配置されているヘリオスタット30oと、このヘリオスタット設置領域R内の内側に配置されているヘリオスタット30iとは、多少異なっている。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the heliostat 30o arrange | positioned in the outer edge side in this heliostat installation area | region R among several heliostats installed in the heliostat installation area | region R. And the
具体的に、図6に示すように、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oの背面視における面積が、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iの背面視における面積よりも小さい。このため、図5に示すように、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oにおける鏡32oの反射面の面積も、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iにおける鏡32iの反射面の面積よりも小さい。同様に、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oにおける背面補強板33oの面積も、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iにおける背面補強板33iの面積よりも小さい。さらに、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oにおける支持フレーム35oの支持梁部材36oの長さも、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iにおける支持フレーム35iの支持梁部材36iの長さより短い。
Specifically, as shown in FIG. 6, the area in the rear view of the mirror structure 31o of the heliostat 30o arranged on the outer edge side is the rear view of the
なお、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oにおける支持フレーム35oの連結部材37は、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iにおける支持フレーム35iの連結部材37と同一である。さらに、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの駆動装置40及び支持台50も、内側に配置されているヘリオスタット30iの駆動装置40及び支持台50と同一である。
The connecting
また、本実施形態において、鏡構造体31oの面積の小さい外縁側のヘリオスタット30oは、ヘリオスタット設置領域Rで最も外縁側に配置されているヘリオスタットと、その次に該外縁側に配置されているヘリオスタットであり、これより内側に配置されているヘリオスタットが鏡構造体31iの大きい内側のヘリオスタット30iである。
In this embodiment, the heliostat 30o on the outer edge side having a small area of the mirror structure 31o is arranged on the outermost edge side in the heliostat installation region R, and then on the outer edge side. The heliostat arranged inside is a
仮に、互いに同一形状で同一サイズの鏡構造体を有する複数のヘリオスタットがある領域内に配置されている場合、この領域にふく風に関して、同領域の外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に対する風荷重は、同領域の内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に対する風荷重よりも大きくなる。これは、外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体は、領域外からの風を直接受けるのに対して、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体は、外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体により風速が緩和された風を受けるからである。 If a plurality of heliostats having the same shape and the same size mirror structure are disposed in a region, the heliostat mirror disposed on the outer edge side of the region with respect to the wind blowing in this region. The wind load on the structure is larger than the wind load on the mirror structure of the heliostat arranged inside the region. This is because the mirror structure of the heliostat arranged on the outer edge directly receives wind from outside the region, whereas the mirror structure of the heliostat arranged on the inner side is arranged on the outer edge side. This is because the wind speed is reduced by the mirror structure of the heliostat.
したがって、上記の場合、領域内の全てのヘリオスタットは、鏡構造体に対する風荷重の大きい外縁側に配置されているヘリオスタットのスペックに依存し、鏡構造体に対する風荷重の小さい内側に配置されているヘリオスタットにとってオーバースペックとなる。具体的に、領域内の全てのヘリオスタットの鏡構造体、駆動装置、支持台、及びその基礎は、鏡構造体に対する風荷重の大きい外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体、駆動装置、支持台、及びその基礎のスペックと同一になり、鏡構造体に対する風荷重の小さい内側に配置されているヘリオスタットの駆動装置、支持台、その基礎にとって強度的にオーバースペックとなる。 Therefore, in the above case, all heliostats in the region depend on the specifications of the heliostat arranged on the outer edge side where the wind load on the mirror structure is large, and are arranged inside the small wind load on the mirror structure. It becomes overspec for the heliostat. Specifically, all heliostat mirror structures in the region, the driving device, the support base, and the foundation thereof are arranged on the outer edge side where the wind load on the mirror structure is large, the heliostat mirror structure, drive It becomes the same as the specs of the device, the support base, and the foundation thereof, and the heliostat drive device, the support base, and the base disposed on the inner side where the wind load on the mirror structure is small is over-spec in terms of strength.
よって、上記の場合、強度的にオーバースペックのヘリオスタットを多数設置することになるため、設置コスト総計がかさんでしまう。 Therefore, in the above case, a large number of over-specific heliostats are installed, which increases the total installation cost.
一方、本実施形態では、図6を用いて前述したように、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oの面積が、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iの面積よりも小さい。すなわち、本実施形態では、外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関する所定風速の風に対する風荷重が、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関する同一所定風速の風に対する風荷重よりも小さい。このため、本実施形態では、ヘリオスタット設置領域Rにふく風Wに関して、同領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oに対する風荷重と、同領域Rの内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡構造体31iに対する風荷重との差が小さくなり、場合によっては、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡構造体31oに対する風荷重が内側に配置されている集光装置30iの鏡構造体31iに対する風荷重と同等、若しくは小さくすることも可能である。言い換えると、本実施形態の集熱設備1では、ヘリオスタット設置領域Rにふく風Wに関して、同領域R内に配置されている各ヘリオスタット30o,30iの鏡構造体31o,31iに対する風荷重が均等化する。
On the other hand, in the present embodiment, as described above with reference to FIG. 6, the area of the mirror structure 31o of the heliostat 30o disposed on the outer edge side of the heliostat installation region R is the heliostat disposed on the inner side. It is smaller than the area of the
したがって、本実施形態では、ヘリオスタット設置領域R内の全てのヘリオスタット30o,30iの駆動装置40、支持台50、及びその基礎が、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの駆動装置40、支持台50、及びその基礎のスペックと同一であっても、内側に配置されているヘリオスタット30iの駆動装置40、支持台50、その基礎にとって強度的にオーバースペックにならない。
Therefore, in the present embodiment, the
よって、本実施形態では、複数のヘリオスタット30o,30iの設置コスト総計を抑えることができる。このため、本実施形態では、複数のヘリオスタット30o,30iを備えている集熱設備1のイニシャルコスト、つまり設備コストを抑えることができる。
Therefore, in this embodiment, the installation cost total of
ところで、鏡32による集光径の大きさは、鏡32の反射面の面積が同じ場合、ヘリオスタット30とその集光位置との間の距離が大きくなるに連れて大きくなる。このため、基本的に、外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡による集光径は相対的に大きくなり、集光精度が相対的に低くなる。なお、ここでの集光精度とは、集光面における集光分布の広がり程度を意味し、一般的に集光分布の標準偏差σで表される値である。しかしながら、本実施形態の集熱設備1では、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡32における反射面の面積が、内側に配置されているヘリオスタット30iの鏡32における反射面の面積より小さい。このため、本実施形態の集熱設備1では、外縁側に配置されているヘリオスタット30oの鏡32による集光径を小さくでき、集光精度を高くすることができる。
By the way, when the area of the reflecting surface of the
なお、本実施形態では、前述したように、鏡構造体31oの面積の小さい外縁側のヘリオスタット30oは、ヘリオスタット設置領域Rで最も外縁側に配置されているヘリオスタットと、その次に外縁側に配置されているヘリオスタットである。しかしながら、鏡構造体31oの面積の小さい外縁側のヘリオスタット30oは、ヘリオスタット設置領域R内のヘリオスタットの密度や、ヘリオスタットの鏡構造体に面積に応じて、ヘリオスタット設置領域Rで最も外縁側に配置されているヘリオスタット、その次に外縁側に配置されているヘリオスタット、さらにその次に外側に配置されているヘリオスタットであってもよいし、逆に、最も外縁側の配置されているヘリオスタットのみでもよい。 In the present embodiment, as described above, the heliostat 30o on the outer edge side with the small area of the mirror structure 31o is the heliostat arranged on the outermost edge side in the heliostat installation region R, and then the outer heliostat. It is a heliostat arranged on the edge side. However, the heliostat 30o on the outer edge side with the small area of the mirror structure 31o is the most in the heliostat installation area R depending on the density of the heliostat in the heliostat installation area R and the area of the mirror structure of the heliostat. A heliostat arranged on the outer edge side, a heliostat arranged next to the outer edge side, and a heliostat arranged next to the outer side may be used. Only the heliostat being used may be used.
また、本実施形態では、同一風速の風に対する風荷重の異なる鏡構造体として、2種類の鏡構造体を用いているが、ヘリオスタット設置領域Rが比較的広く、この領域内に設置するヘリオスタットの台数が比較的多くなる場合には、同一風速の風に対する風荷重の異なる鏡構造体として、3種類以上の鏡構造体を用いてもよい。 In this embodiment, two types of mirror structures are used as the mirror structures having different wind loads for the wind at the same wind speed. However, the heliostat installation area R is relatively wide, and the heliostats installed in this area. When the number of stats is relatively large, three or more types of mirror structures may be used as mirror structures having different wind loads for the same wind speed.
「鏡構造体の変形例」
次に、ヘリオスタット設置領域の外縁側に配置されているヘリオスタットにおける鏡構造体の各種変形例について、図7及び図8を用いて説明する。
`` Modification example of mirror structure ''
Next, various modified examples of the mirror structure in the heliostat arranged on the outer edge side of the heliostat installation area will be described with reference to FIGS.
まず、図7を用いて、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体の第一変形例について説明する。 First, a first modification of the mirror structure of the heliostat disposed on the outer edge side of the heliostat installation region R will be described with reference to FIG.
本変形例において、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31oaにおける鏡32o及び背面補強板33oは、上記実施形態と同様、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける鏡32i、背面補強板33iに対して小さく形成されている。しかしながら、本変形例において、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31oaにおける支持フレーム35iは、上記実施形態と異なり、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける支持フレーム35iと同一である。つまり、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31oaにおける支持フレーム35iの支持梁部材36iは、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける支持フレーム35iの支持梁部材36iと同一長さである。
In the present modification, the mirror 32o and the back reinforcing plate 33o in the mirror structure 31oa of the heliostat arranged on the outer edge side of the heliostat installation region R are the same as those in the above embodiment. The
ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31oaにおける鏡32o及び背面補強板33oを、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける鏡32i、背面補強板33iに対してあまり小さくしない場合、言い換えると、縮小率が比較的大きい場合、内外のヘリオスタットにおける支持フレーム35iの共通化を図ってもなんら支障はない。
The mirror 32o and the back reinforcing plate 33o in the heliostat mirror structure 31oa arranged on the outer edge side of the heliostat installation region R are replaced with the mirror 32i and the back reinforcing plate in the
そこで、本変形例では、上記の場合には、内外のヘリオスタットにおける支持フレーム35iの共通化を図り、複数種のヘリオスタットを作成した場合の部品点数の削減により、設備コスト総計をさらに抑えている。
Therefore, in this variation, in the above case, the
次に、図8を用いて、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体の第二変形例について説明する。 Next, a second modification of the mirror structure of the heliostat disposed on the outer edge side of the heliostat installation region R will be described with reference to FIG.
本変形例において、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31obにおける鏡32ob及び背面補強板33obは、上記実施形態及び第一変形例と同様、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける鏡32i、背面補強板33iに対して小さく形成されている。しかしながら、本変形例において、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31obにおける鏡32ob及び背面補強板33obは、上記実施形態及び第一変形例と異なり、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける鏡32i、背面補強板33iの形状と異なっている。
In this modification, the mirror 32ob and the back reinforcing plate 33ob in the mirror structure 31ob of the heliostat arranged on the outer edge side of the heliostat installation region R are arranged on the inner side in the same manner as in the above embodiment and the first modification. The
ヘリオスタット設置領域Rの内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31iにおける鏡32i、背面補強板33iは、上記実施形態及び第一変形例と同様、背面又は平面視で方形状を成している。一方、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31obにおける鏡32ob及び背面補強板33obは、背面又は平面視でほぼ方形であるものの、支持フレーム35iの2つの支持梁部材36iの各延長線上の角部が曲線を成している。
The mirror 32i and the
このように、本発明では、外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関する所定風速の風に対する風荷重が、内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関するこの所定風速の風に対する風荷重よりも小さければ、内外のヘリオスタットの鏡構造体31ob,31iの背面又は正面視形状が異なっていてもよい。 Thus, in the present invention, the wind load with respect to the wind of the predetermined wind speed related to the mirror structure of the heliostat arranged on the outer edge side is applied to the wind of the predetermined wind speed related to the mirror structure of the heliostat arranged inside. If it is smaller than the wind load, the rear or front view shape of the mirror structures 31ob, 31i of the inner and outer heliostats may be different.
なお、本変形例では、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体31obにおける鏡32ob及び背面補強板33obの2つの角部を曲線で形成している。しかしながら、逆に、ヘリオスタット設置領域Rの内側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体における鏡及び背面補強板の2つの角部を曲線で形成し、ヘリオスタット設置領域Rの外縁側に配置されているヘリオスタットの鏡構造体における鏡及び背面補強板を上記実施形態及び第一変形例と同様に方形に形成してもよい。 In this modification, two corners of the mirror 32ob and the back reinforcing plate 33ob in the mirror structure 31ob of the heliostat arranged on the outer edge side of the heliostat installation region R are formed by curves. However, conversely, the two corners of the mirror and the back reinforcing plate in the mirror structure of the heliostat arranged inside the heliostat installation region R are formed by curves and arranged on the outer edge side of the heliostat installation region R. The mirror and the back reinforcing plate in the mirror structure of the heliostat may be formed in a square shape as in the above embodiment and the first modification.
「ヘリオスタット設置領域の変形例」
次に、ヘリオスタット設置領域の各種変形例について、図9を用いて説明する。
"Modification of heliostat installation area"
Next, various modifications of the heliostat installation area will be described with reference to FIG.
上記実施形態及び上記各変形例におけるヘリオスタット設置領域は、タワー施設20を中心として、平面視でドーナツ形のヘリオスタット設置領域Rである。しかしながら、本発明において、ヘリオスタット設置領域の形状は如何なる形状であってもよく、例えば、図9(A)に示すように、平面視で扇形のヘリオスタット設置領域Raであっても、同図(B)に示すように、平面視で方形のヘリオスタット設置領域Rbであってもよい。なお、同図(A)に示す扇形のヘリオスタット設置領域Raの場合、基本的に、扇の要の位置に受熱器10aが配置される。但し、受熱器10aの位置は、扇の要の位置に配置されなくてもよい。
The heliostat installation area in the embodiment and each of the modifications is a donut-shaped heliostat installation area R in plan view with the
以上の変形例においても、ヘリオスタット設置領域Ra,Rbの外縁側Roa,Robに配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関する所定風速の風に対する風荷重は、内側Ria,Ribに配置されているヘリオスタットの鏡構造体に関するこの所定風速の風に対する風荷重よりも小さく設定されている。言い換えると、以上の変形例においても、ヘリオスタット設置領域Ra,Rbの外縁側Roa,Robに配置されているヘリオスタットにおける鏡の反射面の面積は、内側Ria,Ribに配置されているヘリオスタットにおける鏡の反射面の面積よりも小さい。 Also in the above modification, the wind load with respect to the wind of the predetermined wind speed regarding the mirror structure of the heliostat arranged on the outer edge side Roa, Rob of the heliostat installation region Ra, Rb is arranged on the inner side Ria, Rib. It is set smaller than the wind load with respect to the wind of this predetermined wind speed concerning the mirror structure of the heliostat. In other words, also in the above modification, the area of the reflecting surface of the mirror in the heliostat arranged on the outer edge side Roa, Rob of the heliostat installation region Ra, Rb is the heliostat arranged on the inner side Ria, Rib. Is smaller than the area of the reflecting surface of the mirror.
「その他の変形例」
以上の実施形態及び各変形例の鏡構造体は、いずれも、2枚の鏡を有するものであるが、本発明は、これに限定されず、1枚の鏡のみを有するものであっても、3枚以上の鏡を有するものであってもよい。さらに、鏡の形状は、方形に限定されず、例えば、半円形を含む扇形であってもよい。
"Other variations"
The mirror structures of the above embodiment and each modification have two mirrors, but the present invention is not limited to this, and may have only one mirror. It may have three or more mirrors. Furthermore, the shape of the mirror is not limited to a square, and may be, for example, a fan shape including a semicircle.
また、本実施形態では、第一回転軸線A1と第二回転軸線A2とが直交し、且つ第一回転軸線A1と第二回転軸線A2との交点上に鏡構造体31の主点Q1が位置している。しかしながら、第一回転軸線A1を中心として鏡を回動させる第一駆動部と、第一回転軸線に垂直である第二回転軸線A2を中心として鏡を回動させる第二駆動部を有するものであれば、如何なるタイプの駆動装置であってもよく、例えば、経緯台式の駆動装置であってもよい。
In the present embodiment, the first rotation axis A1 and the second rotation axis A2 are orthogonal to each other, and the principal point Q1 of the
A1…第一回転軸線、A2…第二回転軸線、R,Ra,Rb…ヘリオスタット設置領域、1…集熱設備、2…制御装置、10…受熱器、11…受熱部、20…タワー施設、30,30i,30o…ヘリオスタット(集光装置)、31,31i,31o,31oa,31ob…鏡構造体、32,32i,32o,32ob…鏡、33,33i,33o,33ob…背面補強板、35,35i,35o…支持フレーム、36,36i,36o…支持梁部材、37…連結部材、40…駆動装置、41…第一駆動部、42…第一回転軸、44…第一駆動機構、45…第二駆動部、46…第二回転軸、48…第二駆動機構、49…仰角変更部、50…支持台
A1 ... first rotation axis, A2 ... second rotation axis, R, Ra, Rb ... heliostat installation area, 1 ... heat collecting equipment, 2 ... control device, 10 ... heat receiver, 11 ... heat receiving section, 20 ... tower facility , 30, 30i, 30o ... heliostat (light collecting device), 31, 31i, 31o, 31oa, 31ob ... mirror structure, 32, 32i, 32o, 32ob ... mirror, 33, 33i, 33o, 33ob ... back reinforcing plate , 35, 35i, 35o ... support frame, 36, 36i, 36o ... support beam member, 37 ... coupling member, 40 ... drive device, 41 ... first drive unit, 42 ... first rotating shaft, 44 ...
Claims (6)
複数の前記集光装置は、太陽光を反射して集光させる鏡を有する鏡構造体と、該鏡構造体を支える支持構造体と、を有し、
前記領域内に配置されている複数の前記集光装置のうち、該領域内の外縁側に配置されている前記集光装置の前記鏡における反射面の面積が、該領域内の内側に配置されている前記集光装置の前記鏡における反射面の面積より小さい、
ことを特徴とする集熱設備。 A plurality of concentrating devices that are arranged in the region and condense sunlight toward a target condensing position;
The plurality of light collecting devices each include a mirror structure having a mirror that reflects and collects sunlight, and a support structure that supports the mirror structure.
Of the plurality of light collecting devices arranged in the region, the area of the reflecting surface of the mirror of the light collecting device arranged on the outer edge side in the region is arranged inside the region. Smaller than the area of the reflecting surface in the mirror of the light collecting device,
A heat collection facility characterized by that.
前記領域内に配置されている前記複数の集光装置の前記支持構造体は、互いに同一である、
ことを特徴とする集熱設備。 The heat collecting facility according to claim 1,
The support structures of the plurality of concentrating devices arranged in the region are identical to each other;
A heat collection facility characterized by that.
前記領域内の前記複数の集光装置のいずれかで集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器を備えている、
ことを特徴とする集熱設備。 In the heat collection facility according to claim 1 or 2,
Comprising a heat receiver that heats the medium with sunlight collected by any of the plurality of light concentrators in the region;
A heat collection facility characterized by that.
前記領域は、平面視形状がドーナツ形である、
ことを特徴とする集熱設備。 In the heat collection facility according to any one of claims 1 to 3,
The region has a donut shape in plan view.
A heat collection facility characterized by that.
前記領域は、平面視形状が扇形である、
ことを特徴とする集熱設備。 In the heat collection facility according to any one of claims 1 to 3,
The region has a fan shape in plan view.
A heat collection facility characterized by that.
前記領域は、平面視形状が方形である、
ことを特徴とする集熱設備。 In the heat collection facility according to any one of claims 1 to 3,
The region has a square shape in plan view.
A heat collection facility characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012185349A JP2014043966A (en) | 2012-08-24 | 2012-08-24 | Heat collection facility |
Applications Claiming Priority (1)
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