JP5698101B2 - 太陽光集熱装置および太陽光集熱装置の太陽自動追尾方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る太陽光集熱装置を示す図である。太陽光集熱装置10は、トラフ式の太陽光集熱装置であり、南北方向である長手方向の両端に設けられた2本の支柱40(40−1,40−2)と、これらの支柱40(40−1,40−2)に回転可能に支持されているコレクタ20を有している。実施形態においては、南北方向は長手方向であり、東西方向は短手方向である。
駆動させ、コレクタ20を回転させる。
稼働状態において、後述するポンプ220(図3参照)は、集熱管30内に熱媒体である水を送水する。この状態において、制御装置80は、日時と設置場所(経度および緯度)に基づいて、太陽の位置を予測計算してコレクタ20の目標回転角度Θtを算出する。制御装置80は、回転位置検出器70によってコレクタ20の回転角度Θを検出(実測)しながら、実測の回転角度Θが目標回転角度Θtになるまで、駆動装置50によってコレクタ20を回転させる。この一連の動作を繰り返して、コレクタ20が有している反射パネル21で、太陽を常に追尾しながら集光し集熱する。
(1)X軸(コレクタ20の回転軸)のZ軸周り回転角度
(2)X軸(コレクタ20の回転軸)のY軸周り回転角度
(3)設置場所の緯度、経度の変化
ったか否かを判断することにより、コレクタ20を所定の目標回転角度Θtまで回転する
。集熱効率算出部84は、集熱部であるレシーバが集熱した熱量と、測定した太陽光Lの熱エネルギを測定し、これらに基づいて集熱効率を算出する機能を有している。具体的には、後述する温度計212−1,212−2と流量計211の測定結果に基づいて、集熱量を計算する。更に直達日射計29が測定した太陽光Lの熱エネルギと反射パネル21の投影面積にもとづいて、反射パネル21が集光した太陽光Lの熱エネルギを算出する。この集熱量を、反射パネル21が集光した太陽光Lの熱エネルギで除算することにより、集熱効率を計算する。
Step1:曲面鏡の軌道検出試験
Step2:補正パラメータ算出
の手順に大別できる。Step1には処理S1〜S4が含まれ、Step2には処理S5〜S9が含まれる。ステップS2で求めた補正パラメータ算出後の制御指令は駆動制御
部83に送信される。以下、各処理について説明する。
SUM=Σ(Am−Ac)2
但し、Am:検出結果のコレクタ角度
Ac:軌道計算のコレクタ角度
20 コレクタ(集光部)
21 反射パネル(曲面鏡)
22 支持フレーム
23 支持バー
29 直達日射計
30 集熱管(レシーバあるいは集熱部)
31 保持脚
40 支柱
50 駆動装置
70 回転位置検出器
80 制御装置
81 CPU
82 計時部
83 駆動制御部
84 集熱効率算出部
85 記憶部
86 太陽位置テーブル
200 空調システム
211 流量計
212−1,212−2 温度計
220 ポンプ
230−1 熱媒体復路
230−2 熱媒体往路
Claims (6)
- 太陽光を反射して集光するコレクタと、前記コレクタが集光した光を熱に変換するレシーバと、前記コレクタを回転する駆動装置と、前記レシーバに太陽光を集光する前記コレクタの所定角度を算出し、該所定角度で前記駆動装置を制御する制御装置と、を有する太陽光集熱装置であって、
前記制御装置は、
前記コレクタを太陽と正対する軌道に基づき制御する際に、該軌道に基づき所定時間ごとに一定角度で静止し、その後該角度を変更するステップ状の制御を行い、該制御期間中に前記レシーバの集熱量を計算し、前記レシーバの集熱量が最大値となる時刻とその時刻の前記コレクタの設定角度を求める軌道検出試験を実施し、
前記軌道検出試験で得られた時刻での前記コレクタの設定角度と、設置誤差に係るパラメータを変更し得られた軌道計算での設定角度との差が所定値より小さければ前記パラメータを決定し、前記決定されたパラメータに基づいて補正して算出された設定角度で前記駆動装置を制御する
ことを特徴とする太陽光集熱装置。 - 前記太陽光集熱装置は、トラフ式の太陽光集熱装置であり、
前記設置誤差に係るパラメータは、前記コレクタの回転軸方向をX方向とした際に、Z軸周り回転角度、Y軸周り回転角度、設置場所の緯度および経度の変化のうち、いずれかあるいはその組み合わせである
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。 - 前記太陽光集熱装置は、太陽の直達日射量を計測する日射計を有し、
前記制御装置は、前記軌道検出試験において、前記日射計での測定値に基づく前記コレクタが集光した太陽光の熱エネルギを算出し、前記レシーバの集熱量を該熱エネルギで除算することにより前記レシーバの集熱効率を算出し、前記レシーバの集熱効率が最大値となる時刻とその時刻の前記コレクタの設定角度を求める
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。 - 太陽光を反射して集光するコレクタと、前記コレクタが集光した光を熱に変換するレシーバと、前記コレクタを回転する駆動装置と、前記レシーバに太陽光を集光する前記コレクタの所定角度を算出し、該所定角度で前記駆動装置を制御する制御装置と、を有する太陽光集熱装置の太陽自動追尾方法であって、
前記制御装置は、
前記コレクタを太陽と正対する軌道に基づき制御する際に、該軌道に基づき所定時間ごとに一定角度で静止し、その後該角度を変更するステップ状の制御を行い、該制御期間中に前記レシーバの集熱量を計算し、前記レシーバの集熱量が最大値となる時刻とその時刻の前記コレクタの設定角度を求める軌道検出試験の処理と、
前記軌道検出試験で得られた時刻での前記コレクタの設定角度と、設置誤差に係るパラメータを変更し得られた軌道計算での設定角度との差が所定値より小さければ前記パラメータを決定し、前記決定されたパラメータに基づいて補正して算出された設定角度で前記駆動装置を制御する処理とを実行する
ことを特徴とする太陽光集熱装置の太陽自動追尾方法。 - 前記太陽光集熱装置は、トラフ式の太陽光集熱装置であり、
前記設置誤差に係るパラメータは、前記コレクタの回転軸方向をX方向とした際に、Z軸周り回転角度、Y軸周り回転角度、設置場所の緯度および経度の変化のうち、いずれかあるいはその組み合わせである
ことを特徴とする請求項4に記載の太陽光集熱装置の太陽自動追尾方法。 - 前記太陽光集熱装置は、太陽の直達日射量を計測する日射計を有し、
前記制御装置は、前記軌道検出試験において、前記日射計での測定値に基づく前記コレクタが集光した太陽光の熱エネルギを算出し、前記レシーバの集熱量を該熱エネルギで除算することにより前記レシーバの集熱効率を算出し、前記レシーバの集熱効率が最大値となる時刻とその時刻の前記コレクタの設定角度を求める処理を実行する
ことを特徴とする請求項4に記載の太陽光集熱装置の太陽自動追尾方法。
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