JP2014081186A - 太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 - Google Patents
太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014081186A JP2014081186A JP2012231188A JP2012231188A JP2014081186A JP 2014081186 A JP2014081186 A JP 2014081186A JP 2012231188 A JP2012231188 A JP 2012231188A JP 2012231188 A JP2012231188 A JP 2012231188A JP 2014081186 A JP2014081186 A JP 2014081186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- receiver
- solar heat
- lattice
- solar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
【課題】効率良く太陽熱を集熱することができる太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置を提供する。
【解決手段】太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた複数枚の反射鏡を用いて太陽光を反射させ、該反射光の熱をキャビティ型レシーバに集熱する太陽熱集熱方法であって、前記キャビティ型レシーバとして、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部を形成したレシーバ本体と、前記開口部に配設した格子状の構造体とを有し、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管を配設したものを用い、前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光を前記受熱管に照射し、該受熱管内の熱媒体を550℃以上に加熱する太陽熱集熱方法。
【選択図】図2
【解決手段】太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた複数枚の反射鏡を用いて太陽光を反射させ、該反射光の熱をキャビティ型レシーバに集熱する太陽熱集熱方法であって、前記キャビティ型レシーバとして、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部を形成したレシーバ本体と、前記開口部に配設した格子状の構造体とを有し、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管を配設したものを用い、前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光を前記受熱管に照射し、該受熱管内の熱媒体を550℃以上に加熱する太陽熱集熱方法。
【選択図】図2
Description
本発明は、反射鏡によってレシーバに向けて太陽光を反射させて集熱する太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置に関する。
従来より石油など化石燃料からエネルギーを得てきたが、近年では、これらの化石燃料の枯渇や、該化石燃料の使用により排出される二酸化炭素等の温室効果ガス、さらには化石燃料の購入のためのコスト(燃料費)が問題となっている。
そこで、再生可能であり、燃料費が不要の太陽光が、新たなエネルギー源の1つとして注目されている。
そこで、再生可能であり、燃料費が不要の太陽光が、新たなエネルギー源の1つとして注目されている。
この太陽光をエネルギー源として利用する太陽熱集熱装置としては、太陽光の集光方式の違いから数種挙げられる(特許文献1等参照)。これらの中には、例えばトラフ型や線形フレネル型と呼ばれるタイプの集熱装置がある。
ここで、トラフ型の集熱装置は、桶状の放物面鏡を用いて太陽光を反射し、該反射光をレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
また、線形フレネル型の集熱装置は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に南北方向に設定した受光ライン上にレシーバを設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
また、線形フレネル型の集熱装置は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に南北方向に設定した受光ライン上にレシーバを設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
ここで、前述した線形フレネル型の集熱装置におけるレシーバの断面構造の一例を図6に示す。レシーバはカバーを有し、該カバー下方には受熱管が配設されている。カバーの側壁は、下面に向かい、外側に向かって傾斜している。このため、下方に向かって拡がった形状となっている。そして受熱管には、下方から太陽光の反射光が照射され、それによって集熱する仕組みになっている。
一方、トラフ型の集熱装置におけるレシーバの断面構造は図7に示すようになっている。トラフ型ではレシーバと放物面鏡との距離が比較的近いため、図6のようなレシーバを採用すると、レシーバ自体が邪魔になり、放物面鏡への太陽光を遮ってしまう。そこで、図7に示すようにレシーバは筒体を有しており、該筒体内に受熱管が配設されている。筒体内は真空となっている。筒体を通して太陽光の反射光が照射されて受熱管に集熱することができる。
このように太陽熱集熱装置においては種々の集光方式が用いられており、該方式によって適切なレシーバの構造も異なってくる。しかしながら、図6、7のような方式ではエネルギー源である太陽光から十分に集熱できているとは言えず、より一層、効率良く集熱することが可能な太陽光集熱装置が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、効率良く太陽熱を集熱することができる太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた複数枚の反射鏡を用いて太陽光を反射させ、該反射光の熱をキャビティ型レシーバに集熱する太陽熱集熱方法であって、前記キャビティ型レシーバとして、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部を形成したレシーバ本体と、前記開口部に配設した格子状の構造体とを有し、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管を配設したものを用い、前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光を前記受熱管に照射し、該受熱管内の熱媒体を550℃以上に加熱することを特徴とする太陽熱集熱方法を提供する。
このようにすれば、太陽光の反射光の照射によって550℃以上に加熱された受熱管や熱媒体から強い赤外放射(熱エネルギーの放射)が生じるが、この再放射によって熱エネルギーが開口部から外部へ放射されて流出するのを格子状の構造体によって効果的に防ぐことができる。再放射による熱エネルギーをレシーバ本体内に留め易くすることができ、それによって受熱管内の熱媒体をより効率的に加熱することができる。すなわち、集熱効率を向上させることができる。
このとき、前記レシーバ本体の内側の表面積SCと前記開口部の面積SAとの比SC/SAを4〜10とすることができる。
レシーバ本体をこのようにすれば、熱エネルギーが開口部から逃げにくく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができ、より効率良く集熱を行うことができる。
レシーバ本体をこのようにすれば、熱エネルギーが開口部から逃げにくく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができ、より効率良く集熱を行うことができる。
また、前記複数枚の反射鏡を各々設置した複数本の反射ラインを、南北方向に並列に設定し、前記キャビティ型レシーバを各々に1基設置した1本以上の受光ラインを、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定することができる。
このように反射ラインおよび受光ラインを設定すれば、クロスリニア型の方式による太陽熱集熱方法であるため、例えば線形フレネル型やトラフ型などの方式よりも低コストで効率良く太陽熱を集熱することができる。熱媒体をより高温に加熱することができ、より強い再放射が生じるため、外部へ再放射されるのを防ぐ本発明はこのようなクロスリニア型に対して極めて有効である。
このように反射ラインおよび受光ラインを設定すれば、クロスリニア型の方式による太陽熱集熱方法であるため、例えば線形フレネル型やトラフ型などの方式よりも低コストで効率良く太陽熱を集熱することができる。熱媒体をより高温に加熱することができ、より強い再放射が生じるため、外部へ再放射されるのを防ぐ本発明はこのようなクロスリニア型に対して極めて有効である。
また、前記受熱管内の熱媒体を700℃以上に加熱することができる。
このように熱媒体を700℃以上に加熱すると、より強い再放射が生じるため、格子状の構造体の配設の重要性が増す。格子状の構造体を配設する本発明では、このような高温下において、より一層、従来よりも効率良く集熱を行うことができる。
このように熱媒体を700℃以上に加熱すると、より強い再放射が生じるため、格子状の構造体の配設の重要性が増す。格子状の構造体を配設する本発明では、このような高温下において、より一層、従来よりも効率良く集熱を行うことができる。
また本発明は、太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた太陽光を反射する複数枚の反射鏡と、該複数枚の反射鏡により反射された反射光の熱を集熱するキャビティ型レシーバとを有する太陽熱集熱装置であって、前記キャビティ型レシーバは、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部が形成されたレシーバ本体と、前記開口部に配設された格子状の構造体とを有しており、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管が配設されたものであり、前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光が前記受熱管に照射されて、該受熱管内の熱媒体が550℃以上に加熱されるものであることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供する。
このようなものであれば、550℃以上に加熱された受熱管や熱媒体からの強い再放射による熱エネルギーが、開口部から外部へ放射されて流出するのを格子状の構造体によって効果的に防ぐことができる。熱エネルギーをレシーバ本体内に留めることができ、集熱効率を向上させることができる。
また、前記レシーバ本体の内側の表面積SCと前記開口部の面積SAとの比SC/SAが4〜10のものとすることができる。
レシーバ本体がこのようなものであれば、熱エネルギーが開口部から逃げにくく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができ、より効率良く集熱を行うことができる。
レシーバ本体がこのようなものであれば、熱エネルギーが開口部から逃げにくく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができ、より効率良く集熱を行うことができる。
また、前記複数枚の反射鏡が各々設置された複数本の反射ラインが、南北方向に並列に設定されており、前記キャビティ型レシーバが各々に1基設置された1本以上の受光ラインが、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものとすることができる。
このようなものはクロスリニア型の太陽熱集熱装置であり、線形フレネル型等よりも低コストで効率良く集熱することができる。熱媒体をより高温に加熱し、より強い再放射が生じるため、外部へ再放射されるのを防ぐ本発明はこのようなクロスリニア型に対して極めて有効である。
このようなものはクロスリニア型の太陽熱集熱装置であり、線形フレネル型等よりも低コストで効率良く集熱することができる。熱媒体をより高温に加熱し、より強い再放射が生じるため、外部へ再放射されるのを防ぐ本発明はこのようなクロスリニア型に対して極めて有効である。
また、前記受熱管内の熱媒体が700℃以上に加熱されるものとすることができる。
このようなものであれば、より強い再放射が生じるが、格子状の構造体により外部へ放射されるのを防ぐことができるため、より一層、従来よりも効率良く集熱を行うことができる。
このようなものであれば、より強い再放射が生じるが、格子状の構造体により外部へ放射されるのを防ぐことができるため、より一層、従来よりも効率良く集熱を行うことができる。
以上のように、本発明であれば、550℃以上に加熱された受熱管や熱媒体からの再放射による熱エネルギーが開口部を通じてレシーバ本体の外部へと逃げるのを効果的に防ぐことができる。このため、受熱管内の熱媒体を効率良く加熱することができ、効率良く太陽熱の集熱を行うことができる。
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明者は、従来の太陽熱集熱装置のキャビティ型レシーバについて鋭意研究を行った。特に、レシーバ内に照射された太陽光の反射光による熱エネルギーの流れについて調査を行ったところ、図5に示すように、熱交換(受熱管内の熱媒体の加熱)として有用に用いられる割合はおよそ75%であり、25%程度はレシーバ内から外部へ逃げてしまっていることが分かった。具体的には、レシーバ外部へ上昇気流となり流出したり、赤外放射(再放射)により外部へ流出していた。また、レシーバの壁を通じての熱損失もあった。
本発明者は、従来の太陽熱集熱装置のキャビティ型レシーバについて鋭意研究を行った。特に、レシーバ内に照射された太陽光の反射光による熱エネルギーの流れについて調査を行ったところ、図5に示すように、熱交換(受熱管内の熱媒体の加熱)として有用に用いられる割合はおよそ75%であり、25%程度はレシーバ内から外部へ逃げてしまっていることが分かった。具体的には、レシーバ外部へ上昇気流となり流出したり、赤外放射(再放射)により外部へ流出していた。また、レシーバの壁を通じての熱損失もあった。
ここで本発明者は、上記の赤外放射による熱エネルギーの損失に着目した。集熱によって受熱管内の熱媒体の温度が550℃未満程度にしか加熱されない場合、再放射は大して強くなく、再放射による熱エネルギーの損失はそれほどでもない。
しかしながら、受熱管内の熱媒体が550℃以上に加熱されると強い再放射が生じるため、再放射による熱エネルギーの損失の影響が無視できなくなってくる。
そこで本発明者は、格子状の構造体を開口部に設けることによって、レシーバの開口部に向かって再放射されたとしても熱エネルギーが外部へ逃げるのを防止することができ、それによって熱エネルギーをレシーバ内に留め、集熱効率を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。
しかしながら、受熱管内の熱媒体が550℃以上に加熱されると強い再放射が生じるため、再放射による熱エネルギーの損失の影響が無視できなくなってくる。
そこで本発明者は、格子状の構造体を開口部に設けることによって、レシーバの開口部に向かって再放射されたとしても熱エネルギーが外部へ逃げるのを防止することができ、それによって熱エネルギーをレシーバ内に留め、集熱効率を向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。
以下、図面を参照しながら本発明について詳述する。
図1に本発明の太陽熱集熱装置の一例を示す。
まず、太陽熱集熱装置1の全体的な仕組みについて説明する。複数本の反射ライン2と1本以上の受光ライン3とが設定されている。各々の反射ライン2上には複数枚の反射鏡4が設置されており、各々の受光ライン3上にはキャビティ型のレシーバ5が設置されている。太陽光が反射鏡4に照射して反射され、該反射光をレシーバ5へ集光することで、太陽熱を集熱するものである。
太陽熱を集熱して温められたレシーバ内の熱媒体は不図示の蒸気タービンやガスタービン等へ送られて発電が行われる。
図1に本発明の太陽熱集熱装置の一例を示す。
まず、太陽熱集熱装置1の全体的な仕組みについて説明する。複数本の反射ライン2と1本以上の受光ライン3とが設定されている。各々の反射ライン2上には複数枚の反射鏡4が設置されており、各々の受光ライン3上にはキャビティ型のレシーバ5が設置されている。太陽光が反射鏡4に照射して反射され、該反射光をレシーバ5へ集光することで、太陽熱を集熱するものである。
太陽熱を集熱して温められたレシーバ内の熱媒体は不図示の蒸気タービンやガスタービン等へ送られて発電が行われる。
なお、図1に示すように、ここではクロスリニア型の太陽熱集熱装置1を例に挙げて説明するが、本発明はこのタイプに限定されるものではない。例えば線形フレネル型など、他のタイプのものとすることもできる。
以下、各部について詳述する。
複数本の反射ライン2は、南北方向に沿って互いに並列に設定されている。図1には4本の反射ライン2A〜2Dが設定されている例を示したが、反射ライン2の本数は複数本であればよく、特に限定されない。
複数本の反射ライン2は、南北方向に沿って互いに並列に設定されている。図1には4本の反射ライン2A〜2Dが設定されている例を示したが、反射ライン2の本数は複数本であればよく、特に限定されない。
また、1本以上の受光ライン3は、各々が、反射ライン2の上方の定位置に設定されている。さらには反射ライン2に直交するように(すなわち東西方向に沿うように)設定されている。
図1には1本の受光ライン3Aが設定されている例を示したが、2本以上とすることもでき、適宜決定することができる。例えば、図1に示す反射鏡4やレシーバ5等を1ユニットとし、このユニットを複数用意して南北方向に並列配置することができる。
また、受光ライン3と反射ライン2との垂直方向の距離も特に限定されず、例えば太陽光を集光し易いように各種条件に合わせて適宜決定することができる。
図1には1本の受光ライン3Aが設定されている例を示したが、2本以上とすることもでき、適宜決定することができる。例えば、図1に示す反射鏡4やレシーバ5等を1ユニットとし、このユニットを複数用意して南北方向に並列配置することができる。
また、受光ライン3と反射ライン2との垂直方向の距離も特に限定されず、例えば太陽光を集光し易いように各種条件に合わせて適宜決定することができる。
このようなクロスリニア型であれば、線形フレネル型等よりも低コストで効率良く集熱することができる。そして熱媒体をより高温に加熱し易い。高温になるほど再放射は強くなり、該再放射による熱エネルギー量も増える。550℃以上、さらには600℃以上になると、その熱エネルギーの損失も無視できなくなってくる。したがって、550℃以上に加熱された熱媒体からの再放射による熱エネルギーを、後述するように格子状の構造体によってレシーバ5内に留めておくことが重要になってくる。いずれのタイプであっても、受熱管内の熱媒体を550℃以上の高温に加熱するものであれば良い。
さらには熱媒体が700℃以上の高温に加熱されるものとすることができる。700℃以上、さらには800℃以上の高温に加熱される場合、より強い再放射が生じる。逆に言えば、再放射による熱エネルギーの損失量もより一層大きくなる。格子状の構造体により、この損失を抑制する構造にすることで従来の装置に比べて格段に集熱効率の改善を図ることができる。
次に、複数枚の反射鏡4について説明する。反射鏡4は太陽光を反射できる反射面6を有しているものであれば良く、反射鏡4の形状等は特に限定されない。例えば、太陽光の反射面6が平らなものとすることもできるし、凹面状のものとすることもできる。大きさも限定されず、例えば反射面6が3m×1.5m程度の面積を有するものとすることができる。
反射鏡4は反射ライン2A〜2Dの各列上に複数枚ずつ設置されている。図1には各列あたり5枚ずつ設置されている例を示したが、この枚数に限定されない。例えば設置箇所の広さに応じて決めることができる。
反射鏡4は反射ライン2A〜2Dの各列上に複数枚ずつ設置されている。図1には各列あたり5枚ずつ設置されている例を示したが、この枚数に限定されない。例えば設置箇所の広さに応じて決めることができる。
また、反射鏡4にはヘリオスタット機構7が備えられている。該ヘリオスタット機構7は太陽の動きに追従させて反射面6の角度を調整するものである。コンピュータ8や不図示の角度調整手段を有している。
コンピュータ8では、太陽の動きや、該太陽の動きに合わせて太陽光をレシーバ5に向けて適切に反射できるような反射面6の角度が計算される。計算方法自体は特に限定されず、従来と同様のプログラムを用いることができる。
また、不図示の角度調整手段は、コンピュータ8の計算結果に応じて反射鏡4の反射面6の角度を物理的に調整するものである。角度調整手段自体は特に限定されず、反射面6を任意の方向に向けることができるものであれば良く、例えば従来と同様のものとすることができる。
コンピュータ8では、太陽の動きや、該太陽の動きに合わせて太陽光をレシーバ5に向けて適切に反射できるような反射面6の角度が計算される。計算方法自体は特に限定されず、従来と同様のプログラムを用いることができる。
また、不図示の角度調整手段は、コンピュータ8の計算結果に応じて反射鏡4の反射面6の角度を物理的に調整するものである。角度調整手段自体は特に限定されず、反射面6を任意の方向に向けることができるものであれば良く、例えば従来と同様のものとすることができる。
また、キャビティ型レシーバ5について図2を参照して説明する。
まず、レシーバ5の全体構成について説明する。図2に示すように、レシーバ5はレシーバ本体9、格子状の構造体10、内部に熱媒体11を有する受熱管12を備えている。レシーバ本体9には、反射鏡4からの反射光をレシーバ本体9の内部に導入するための開口部13が形成されており、該開口部13には格子状の構造体10が配設されている。そして、レシーバ本体9と格子状の構造体10とで囲まれた空間に受熱管12が配設されており、開口部13の格子状の構造体10を通して導入された反射光によって受熱管12内の熱媒体11が加熱される仕組みになっている。
なお、全体の形状としては、図1、2に示すように例えば長細い形状をしており、レシーバ5が受光ライン3上に設置される場合には長手方向が東西方向に沿うようにして設置される。この場合、短手方向は南北方向に沿うことになる。
まず、レシーバ5の全体構成について説明する。図2に示すように、レシーバ5はレシーバ本体9、格子状の構造体10、内部に熱媒体11を有する受熱管12を備えている。レシーバ本体9には、反射鏡4からの反射光をレシーバ本体9の内部に導入するための開口部13が形成されており、該開口部13には格子状の構造体10が配設されている。そして、レシーバ本体9と格子状の構造体10とで囲まれた空間に受熱管12が配設されており、開口部13の格子状の構造体10を通して導入された反射光によって受熱管12内の熱媒体11が加熱される仕組みになっている。
なお、全体の形状としては、図1、2に示すように例えば長細い形状をしており、レシーバ5が受光ライン3上に設置される場合には長手方向が東西方向に沿うようにして設置される。この場合、短手方向は南北方向に沿うことになる。
まず、レシーバ本体9について説明する。
このレシーバ本体9の形状は特に限定されず、下面等に開口部13を有するキャビティ型のものであれば良い。レシーバ本体9の形状の例を図3に示す。図3の各々はレシーバ本体9の横断面図である。図3(A)〜(F)のいずれのレシーバ本体においても、内部が中空になっており、下面に開口部13が形成されている。
このレシーバ本体9の形状は特に限定されず、下面等に開口部13を有するキャビティ型のものであれば良い。レシーバ本体9の形状の例を図3に示す。図3の各々はレシーバ本体9の横断面図である。図3(A)〜(F)のいずれのレシーバ本体においても、内部が中空になっており、下面に開口部13が形成されている。
図3(A)では、上壁および側壁を有し、該側壁は上壁の端部とつながっており、下方に向かって延びている。側壁は外側に向かって傾斜するように設けられている。
一方、図3(B)では、側壁は上壁に対し直角に下方に向かって延びている。
また、図3(C)では、側壁は内側に向かって傾斜するように設けられている。
一方、図3(B)では、側壁は上壁に対し直角に下方に向かって延びている。
また、図3(C)では、側壁は内側に向かって傾斜するように設けられている。
図3(D)では、図3(B)と比較すると、側壁の下端から、側壁に対し直角に下壁が延びており、下面側の一部を覆っている。
また、図3(E)では、フラスコを逆さにした形状になっている。
また、図3(F)では半円形の壁と下壁を有しており、下壁は半円形の壁の端部から延びており、下面側の一部を覆っている。
また、図3(E)では、フラスコを逆さにした形状になっている。
また、図3(F)では半円形の壁と下壁を有しており、下壁は半円形の壁の端部から延びており、下面側の一部を覆っている。
このようにレシーバ本体9の形状について種々の例を挙げたが、特には、レシーバ本体9の内側の表面積SCと開口部の面積SAとの比SC/SAが4〜10のものとすることができる。さらに好ましくは8のものとすることができる。このようなものであれば、熱エネルギーが開口部から逃げにくく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができる。したがって内部に位置する受熱管12の熱媒体11を一層効果的に加熱することができ、集熱効率を高めることが可能である。
なお、上記の比SC/SAの値は4〜10に限定されるものではない。当然、比SC/SAの値が他の値をとるような形状のレシーバ本体9とすることもできる。レシーバ本体9の製造にかかるコストや、設置条件、目標とする熱媒体の加熱温度等に応じて適宜決定することができる。
次に格子状の構造体10について説明する。
格子状の構造体10の具体的な形状は特に限定されず、格子の隙間から反射光を通過させてレシーバ本体9の内部に導入できるものであれば良い。特には、反射光をレシーバ本体9の内部に効率良く導入することができ、一方で、レシーバ本体9の内部からの再放射や熱エネルギーを外部へ逃がしにくいような構造のものとすると良い。格子の太さ、格子間の隙間の大きさ等、適宜決定することができる。
また、材質も特に限定されず、適宜決定することができる。例えばセラミックスとすることができる。セラミックスであれば、反射光の照射によって格子状の構造体10自体も温められ、レシーバ本体9の内部あるいは受熱管12へ向けて赤外線を放射することができ、それらを加熱することができる。
格子状の構造体10の具体的な形状は特に限定されず、格子の隙間から反射光を通過させてレシーバ本体9の内部に導入できるものであれば良い。特には、反射光をレシーバ本体9の内部に効率良く導入することができ、一方で、レシーバ本体9の内部からの再放射や熱エネルギーを外部へ逃がしにくいような構造のものとすると良い。格子の太さ、格子間の隙間の大きさ等、適宜決定することができる。
また、材質も特に限定されず、適宜決定することができる。例えばセラミックスとすることができる。セラミックスであれば、反射光の照射によって格子状の構造体10自体も温められ、レシーバ本体9の内部あるいは受熱管12へ向けて赤外線を放射することができ、それらを加熱することができる。
本発明では、このような格子状の構造体10が開口部13に配設されているため、550℃以上に加熱された受熱管12や熱媒体11からの再放射による熱エネルギーが、開口部13から外部へ逃げるのを効果的に防ぐことができる。
格子状の構造体による、外部への熱エネルギーの流出を防ぐ仕組みを図4に示す。図4に示すように、再放射は受熱管12等から種々の方向に向かって放射される。一部は、格子状の構造体10の隙間に対して平行な方向に放射されて外部へ逃げるものの、他の大部分は、格子状の構造体10により遮ることができ、レシーバ本体9の内部に熱エネルギーを留めておくことができる。
このように、格子状の構造体10によって、反射光をレシーバ本体9内に導入して受熱管12に照射できるとともに、加熱された受熱管12等から外部への再放射による熱エネルギーの損失を抑制することが可能である。
格子状の構造体による、外部への熱エネルギーの流出を防ぐ仕組みを図4に示す。図4に示すように、再放射は受熱管12等から種々の方向に向かって放射される。一部は、格子状の構造体10の隙間に対して平行な方向に放射されて外部へ逃げるものの、他の大部分は、格子状の構造体10により遮ることができ、レシーバ本体9の内部に熱エネルギーを留めておくことができる。
このように、格子状の構造体10によって、反射光をレシーバ本体9内に導入して受熱管12に照射できるとともに、加熱された受熱管12等から外部への再放射による熱エネルギーの損失を抑制することが可能である。
次に、レシーバ本体9と格子状の構造体10で囲まれた空間内に配設された受熱管12について説明する。
受熱管12の本数は特に限定されず、1本以上配設されていれば良い。レシーバ本体9内の容量、開口部13の大きさおよび反射光の照射範囲等に応じて適宜決定することができる。また太さも特に限定されず、例えば直径(外径)3cm程度のものとすることができる。受熱管12同士の間隔も特に限定されず、例えば1cm程度とすることができる。
受熱管12の本数は特に限定されず、1本以上配設されていれば良い。レシーバ本体9内の容量、開口部13の大きさおよび反射光の照射範囲等に応じて適宜決定することができる。また太さも特に限定されず、例えば直径(外径)3cm程度のものとすることができる。受熱管12同士の間隔も特に限定されず、例えば1cm程度とすることができる。
また、受熱管12内を流通する熱媒体としては、例えば空気、二酸化炭素が挙げられる。受熱管12に反射光が照射されて太陽熱が集熱され、内部の熱媒体11が温められ、該温められた熱媒体11は不図示の蒸気タービン等に送られる。
次に、本発明の太陽熱集熱方法について説明する。
なお、太陽熱集熱装置1を用いた例について説明するが、当然本発明の方法はこれに限定されない。受熱管12内の熱媒体11を550℃以上に加熱するものを用いることができる。線形フレネル型等、他のタイプのものを用いることもできるが、ここではクロスリニア型のものを用いた場合について説明する。
なお、太陽熱集熱装置1を用いた例について説明するが、当然本発明の方法はこれに限定されない。受熱管12内の熱媒体11を550℃以上に加熱するものを用いることができる。線形フレネル型等、他のタイプのものを用いることもできるが、ここではクロスリニア型のものを用いた場合について説明する。
すなわち、図1のように南北方向に並列に設定した複数本の反射ライン2上に、ヘリオスタット機構7を備えた複数枚の反射鏡4を設置するとともに、反射ライン2に直交して(すなわち東西方向)上方の定位置に設定した1本以上の受光ライン3上に、各々、キャビティ型レシーバ5を1基設置する。このようなクロスリニア型の方式で集熱するのであれば、受熱管12内の熱媒体11を効率良く加熱することができ、550℃以上、さらには700℃以上の高温にまで加熱し易い。
ここでレシーバ5としては、図2のように開口部13が形成されたレシーバ本体9、開口部13に配設された格子状の構造体10、そしてレシーバ本体9と格子状の構造体10で囲まれた空間に1本以上の受熱管12を備えたものを用意し、受光ライン3上に設置する。
なお、レシーバ本体9の形状の例としては図3のようなものが挙げられるが、当然これらに限定されるものではなく、適宜決定することができる。前述した比SC/SAなどを考慮して決定することができ、例えば比SC/SAの値が4〜10、さらに好ましくは8のものを用意することができる。これは、熱エネルギーをレシーバ本体9内に留めやすく、レシーバ本体の内部を効率良く温めることができるからである。
また、格子状の構造体10を開口部13に配設することで、格子の隙間から反射光を通過させてレシーバ本体9内に導入するとともに、高温に加熱された受熱管12内の熱媒体11から、開口部13を通して外部へ再放射され、それによって熱エネルギーが外部へ流出するのを防ぐことができる。このため集熱効率をより一層高めることができる。
実際の集熱工程においては、ヘリオスタット機構7を用いて反射鏡4の反射面6の角度を調整しつつ太陽光をレシーバ5に向けて反射し、該反射光を格子状の構造体10を通してレシーバ本体9内に導入し、受熱管12に照射する。それによって受熱管12内の熱媒体11を550℃以上に加熱する。
本発明では550℃以上、さらには700℃以上の高温に熱媒体11を加熱するため、550℃未満の場合に比べ、熱媒体11等からの再放射は強くなる。従来法では、この再放射による熱エネルギーが開口部を通して外部に逃げてしまっていた。しかしながら本発明では、前述したように格子状の構造体10を開口部13に配設するので、このような熱エネルギーの損失を極めて低減することができ、集熱効率の向上を図ることができる。高温になるほど赤外放射は強くなるので、例えば700℃以上など、さらに高温に加熱する場合には本発明の太陽熱集熱方法は一層有効である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…本発明の太陽熱集熱装置、 2、2A〜2D…反射ライン、
3、3A…受光ライン、 4…反射鏡、 5…キャビティ型レシーバ、
6…反射面、 7…ヘリオスタット機構、 8…コンピュータ、
9…レシーバ本体、 10…格子状の構造体、 11…熱媒体、
12…受熱管、 13…開口部。
3、3A…受光ライン、 4…反射鏡、 5…キャビティ型レシーバ、
6…反射面、 7…ヘリオスタット機構、 8…コンピュータ、
9…レシーバ本体、 10…格子状の構造体、 11…熱媒体、
12…受熱管、 13…開口部。
Claims (8)
- 太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた複数枚の反射鏡を用いて太陽光を反射させ、該反射光の熱をキャビティ型レシーバに集熱する太陽熱集熱方法であって、
前記キャビティ型レシーバとして、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部を形成したレシーバ本体と、前記開口部に配設した格子状の構造体とを有し、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管を配設したものを用い、
前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光を前記受熱管に照射し、該受熱管内の熱媒体を550℃以上に加熱することを特徴とする太陽熱集熱方法。 - 前記レシーバ本体の内側の表面積SCと前記開口部の面積SAとの比SC/SAを4〜10とすることを特徴とする請求項1に記載の太陽熱集熱方法。
- 前記複数枚の反射鏡を各々設置した複数本の反射ラインを、南北方向に並列に設定し、
前記キャビティ型レシーバを各々に1基設置した1本以上の受光ラインを、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽熱集熱方法。 - 前記受熱管内の熱媒体を700℃以上に加熱することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の太陽熱集熱方法。
- 太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えた太陽光を反射する複数枚の反射鏡と、該複数枚の反射鏡により反射された反射光の熱を集熱するキャビティ型レシーバとを有する太陽熱集熱装置であって、
前記キャビティ型レシーバは、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を内部に導入するための開口部が形成されたレシーバ本体と、前記開口部に配設された格子状の構造体とを有しており、かつ、該格子状の構造体と前記レシーバ本体とで囲まれた空間に1本以上の受熱管が配設されたものであり、
前記格子状の構造体を通して前記太陽光の反射光が前記受熱管に照射されて、該受熱管内の熱媒体が550℃以上に加熱されるものであることを特徴とする太陽熱集熱装置。 - 前記レシーバ本体の内側の表面積SCと前記開口部の面積SAとの比SC/SAが4〜10のものであることを特徴とする請求項5に記載の太陽熱集熱装置。
- 前記複数枚の反射鏡が各々設置された複数本の反射ラインが、南北方向に並列に設定されており、
前記キャビティ型レシーバが各々に1基設置された1本以上の受光ラインが、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の太陽熱集熱装置。 - 前記受熱管内の熱媒体が700℃以上に加熱されるものであることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の太陽熱集熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012231188A JP2014081186A (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012231188A JP2014081186A (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014081186A true JP2014081186A (ja) | 2014-05-08 |
Family
ID=50785522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012231188A Pending JP2014081186A (ja) | 2012-10-18 | 2012-10-18 | 太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014081186A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112611115A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-06 | 广西赫阳能源科技有限公司 | 一种集光伏与热泵的加热装置 |
-
2012
- 2012-10-18 JP JP2012231188A patent/JP2014081186A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112611115A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-06 | 广西赫阳能源科技有限公司 | 一种集光伏与热泵的加热装置 |
CN112611115B (zh) * | 2020-12-18 | 2022-07-19 | 广西赫阳能源科技有限公司 | 一种集光伏与热泵的加热装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8378280B2 (en) | Integrated solar energy receiver-storage unit | |
JP5898674B2 (ja) | クロスライン型太陽熱集光装置 | |
ES2375389B1 (es) | Planta de concentración solar tipo fresnel con reconcentrador secundario optimizado. | |
US20140001766A1 (en) | Electromagnetic Radiation Collector | |
JP2011163593A (ja) | 太陽熱受熱器 | |
JP5479644B1 (ja) | 太陽熱集熱装置 | |
US20190293056A1 (en) | Solar power collection system and methods thereof | |
JP2014081186A (ja) | 太陽熱集熱方法および太陽熱集熱装置 | |
KR100995821B1 (ko) | 접시형 태양열 집광장치 | |
WO2013168074A1 (en) | Concentration solar thermodynamic plant | |
Lakshmipathy et al. | Performance analysis on working parameters of a flat-plate solar cavity collector | |
KR100920796B1 (ko) | 태양 복사열의 전자파를 집속하여 이용한 축열장치 | |
JP2007205646A (ja) | 太陽熱集熱器およびこれを有する太陽熱利用装置 | |
AU2021105192A4 (en) | A thermal solar energy concentrator system | |
EP4407253A1 (en) | Solar energy storage and power generation system | |
TWI834069B (zh) | 太陽能儲能系統 | |
KR101076318B1 (ko) | 흡수율은 높이고 열손실은 줄일 수 있는 집열기 흡수관 | |
JP2014081184A (ja) | 太陽熱集熱装置 | |
JP2012002371A (ja) | 吸放熱システム | |
Lakshmipathy et al. | Influence of Cavity Materials and Selective Surface Coatings on the Performance of SCC | |
CN108253636B (zh) | 基于复合抛物面聚光器的高温吸热装置 | |
Hussain et al. | Integration of compound parabolic concentrator with solar power tower receiver | |
US20140238386A1 (en) | Radiation absorbing metal pipe | |
KR101317361B1 (ko) | 곡면 반사경을 이용한 태양열 발전 장치 | |
WO2015027333A1 (en) | Receiver for use with a parabolic solar concentrator |