WO2016002822A1 - 集熱レシーバ - Google Patents

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WO2016002822A1
WO2016002822A1 PCT/JP2015/068923 JP2015068923W WO2016002822A1 WO 2016002822 A1 WO2016002822 A1 WO 2016002822A1 JP 2015068923 W JP2015068923 W JP 2015068923W WO 2016002822 A1 WO2016002822 A1 WO 2016002822A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
honeycomb body
heat collecting
honeycomb
collecting receiver
outer end
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/068923
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤 孝
久保 修一
Original Assignee
イビデン株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by イビデン株式会社 filed Critical イビデン株式会社
Publication of WO2016002822A1 publication Critical patent/WO2016002822A1/ja

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/10Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a heat collecting receiver that receives sunlight and converts it into heat.
  • Solar thermal power generation includes tower-type solar thermal power generation that uses a mirror having a sun tracking function to concentrate sunlight on a heat collecting receiver provided in the tower.
  • Tower-type solar power generation is characterized by high temperature and high energy efficiency because light from many mirrors is collected in one place.
  • the heat collecting receiver used for the tower type solar thermal power generation has been devised in various ways such as material and structure.
  • Patent Document 1 heat exchange is performed on air that has passed through the heat collection receiver and the temperature has risen, and part or all of the air that has fallen in temperature is returned to the front surface of the heat collection receiver using a branch pipe.
  • a structure of a heat collecting receiver adapted to be sucked has been proposed.
  • the heat collecting receiver described in Patent Document 1 is provided with a pipe used for returning air having a low temperature from the branch pipe to the light receiving surface of the heat collecting receiver in the absorber.
  • the pipe that returns the low-temperature air to the front surface of the absorber is used for transporting the air in a long section and reaches the surface of the light-receiving portion, so that it is necessary to have both heat resistance and strength at the same time. Because of such shape restrictions, the pipe used for returning air needs to use a material having high strength and heat resistance.
  • a dense and thick material is desirable to maintain strength, while a thin and porous material is preferred to mitigate thermal shock.
  • a material having high heat resistance is not necessarily a material having high strength, and what kind of air return pipe is provided is important in designing a heat collecting receiver. That is, by providing a pipe that returns air, the heat resistance and strength of the heat collecting receiver are reduced.
  • an object of the present invention is to provide a heat collecting receiver that has a function of returning air and that can sufficiently exhibit heat resistance and strength and can be used stably.
  • the heat collecting receiver of the present invention for solving the above problems is a heat collecting receiver comprising an absorber that absorbs sunlight and a housing that holds the absorber, and the absorbers are light receiving surfaces.
  • the outer end face of the first honeycomb body and the second honeycomb body are adjacent to each other, and the housing has a first continuous inner end face opposite to the outer end face in the first honeycomb body.
  • the heat collecting receiver of the present invention since it comprises an absorber that absorbs sunlight and a housing that holds the absorber, the heat absorbed by the absorber is taken into the housing and is not leaked to the outside. can do. Further, since the absorbent body is composed of the first honeycomb body and the second honeycomb body whose outer end surfaces as the light receiving surfaces are adjacent to each other, the air returning side and the suction side of the light receiving portion are configured by the same honeycomb body. can do. For this reason, a heat collecting receiver can be comprised, without receiving restrictions, such as a shape and a material. It is also possible to suck air heated by sunlight from either the first honeycomb body or the second honeycomb body. Similarly, air after use can be returned from any honeycomb body.
  • the absorbent body is composed of only the first honeycomb body and the second honeycomb body, and air that has not been sufficiently cooled on the light receiving surface by utilizing the gap between the first honeycomb body and the second honeycomb body. Can be returned.
  • the absorber which consists only of the 1st honeycomb body and the 2nd honeycomb body which has a function which returns air without using a special member can be constituted, it is restricted by shape, material, etc.
  • the heat collecting receiver can be configured without any problem.
  • the housing has a first space continuous to the inner end surface opposite to the outer end surface of the first honeycomb body, and a first connection hole is provided in the first space. For this reason, the hot air absorbed from the first honeycomb body and accumulated in the first space can be sent to, for example, a generator or the like through the first connection hole. Alternatively, the used air stored in the first space can be returned to the outside from the first honeycomb body through the first connection hole.
  • the second honeycomb body has a second space continuous to the inner end surface opposite to the outer end surface, and a second connection hole is provided in the second space. For this reason, the used air stored in the second space can be returned to the outside from the second honeycomb body. Alternatively, hot air that has been absorbed from the second honeycomb body and accumulated in the second space can be sent to, for example, a generator or the like via the second connection hole.
  • the absorbent body can be composed only of a honeycomb body, so that it is not necessary to use a special return pipe, and the heat resistance and strength can be sufficiently exhibited.
  • the second space is separated from the first space by the partition wall, the sucked air and the returned air can be prevented from being mixed, and the suction and return of the air heated by the sunlight is continuously performed. Can be done.
  • the air that has received light and has been heated is sucked from the outside and sent through the first honeycomb body or the second honeycomb body.
  • the used air is sent from the second connection hole to the adjacent first honeycomb body or second honeycomb body and returned. Since the partition wall separates the first space and the second space, the returned air that is not sufficiently cooled is sufficiently reheated via the light receiving surface of the absorber and then sucked to the generator side. . For this reason, the air can be sufficiently warmed, and the thermal efficiency can be increased.
  • the air flow is not limited to one direction, and air that has not been sufficiently cooled is returned from one of the first honeycomb body and the second honeycomb body, and the first honeycomb body and the second honeycomb body are returned. It is also possible to suck in warmed air from the other side of the body.
  • the heat collecting receiver which can fully exhibit heat resistance and intensity
  • the absorbent body includes a plurality of the first honeycomb bodies and the second honeycomb bodies.
  • thermal strain is dispersed even if the absorbent body has temperature variations. Is difficult to accumulate, and a high-strength heat collecting receiver can be configured.
  • the first honeycomb body is sandwiched between the second honeycomb bodies.
  • the second honeycomb body since the first honeycomb body is sandwiched between the second honeycomb bodies, the second honeycomb body efficiently re-sucks the air returned from the first honeycomb body, or The air returned from the second honeycomb body can be efficiently re-sucked by the first honeycomb body.
  • the first honeycomb bodies and the second honeycomb bodies are alternately arranged.
  • the second honeycomb body can efficiently re-suck the air returned from the first honeycomb body. .
  • the air returned from the second honeycomb body can be efficiently re-suctioned by the first honeycomb body.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of ceramic.
  • the heat collecting receiver of the present invention since the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of ceramic, the heat collecting receiver has heat resistance and corrosion resistance and high strength. For this reason, it can be used even in a severe environment such as a high temperature environment or a corrosive environment.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of one or more ceramics selected from alumina, cordierite, silicon carbide, and aluminum titanate. Since the heat collecting receiver of the present invention is made of ceramic such as alumina, cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, etc., it is possible to provide a heat collecting receiver having high heat resistance and corrosion resistance and high strength.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of the same material.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of the same material, when the temperature is changed, the first honeycomb body and the second honeycomb body are similarly expanded and contracted to suppress deformation and stress. it can.
  • One of the outer end face of the first honeycomb body and the outer end face of the second honeycomb body protrudes outside the other, and the first honeycomb body and the second honeycomb body. A step surface between the two.
  • one of the outer end face of the first honeycomb body and the outer end face of the second honeycomb body protrudes outside the other. For this reason, the air returned and discharged from the projecting side can be easily reabsorbed from the outer end surface on the non-projecting side, and the exhaust heat can be used efficiently.
  • the side on which the outer end face protrudes has the outer end face sealed, and the stepped face has an opening communicating with the inner end face.
  • the outer end face of the projecting honeycomb body is sealed, and an opening is provided in the step surface.
  • the absorber constituting the heat collecting receiver is constituted by the first honeycomb body and the second honeycomb body made of ceramics whose outer end faces as the light receiving surfaces are adjacent to each other, the function of returning air is provided.
  • FIG. 1 is a front view of a part of the receiver array
  • B is a cross-sectional view taken along the line BB in (A). It is sectional drawing of the heat collecting receiver of 1st Embodiment which concerns on this invention.
  • (A), (B) is the front view seen from the IV direction in FIG.
  • (A) is sectional drawing of the heat collecting receiver of 2nd Embodiment which concerns on this invention
  • (B) is an enlarged view of the "B" part in (A).
  • the heat collecting receiver of the present invention will be described.
  • the heat collection receiver of the present invention is a heat collection receiver including an absorber that absorbs sunlight and a housing that holds the absorber, and the absorbers have adjacent outer end surfaces as light receiving surfaces.
  • a second connection hole provided in the second space.
  • the heat collecting receiver of the present invention since it comprises an absorber that absorbs sunlight and a housing that holds the absorber, the heat absorbed by the absorber is taken into the housing and is not leaked to the outside. can do. Further, since the absorbent body is composed of the first honeycomb body and the second honeycomb body whose outer end surfaces as the light receiving surfaces are adjacent to each other, the air returning side and the suction side of the light receiving portion are configured by the same honeycomb body. can do. For this reason, a heat collecting receiver can be comprised, without receiving restrictions, such as a shape and a material. It is also possible to suck air heated by sunlight from either the first honeycomb body or the second honeycomb body. Similarly, air after use can be returned from any honeycomb body.
  • the absorbent body is composed of only the first honeycomb body and the second honeycomb body, and air that has not been sufficiently cooled on the light receiving surface by utilizing the gap between the first honeycomb body and the second honeycomb body. Can be returned.
  • the absorber which consists only of the 1st honeycomb body and the 2nd honeycomb body which has a function which returns air without using a special member can be constituted, it is restricted by shape, material, etc.
  • the heat collecting receiver can be configured without any problem.
  • the housing has a first space continuous to the inner end surface opposite to the outer end surface of the first honeycomb body, and a first connection hole is provided in the first space. For this reason, the hot air absorbed from the first honeycomb body and accumulated in the first space can be sent to, for example, a generator or the like through the first connection hole. Alternatively, the used air stored in the first space can be returned to the outside from the first honeycomb body through the first connection hole.
  • the second honeycomb body has a second space continuous to the inner end surface opposite to the outer end surface, and a second connection hole is provided in the second space. For this reason, the used air stored in the second space can be returned to the outside from the second honeycomb body. Alternatively, hot air that has been absorbed from the second honeycomb body and accumulated in the second space can be sent to, for example, a generator or the like via the second connection hole. Furthermore, since the second space is separated from the first space by the partition wall, the sucked air and the returned air can be prevented from being mixed, and the suction and return of the air heated by the sunlight is continuously performed. Can be done.
  • the air that has received light and has been heated is sucked from the outside and sent through the first honeycomb body or the second honeycomb body.
  • the used air is sent from the second connection hole to the adjacent first honeycomb body or second honeycomb body and returned. Since the partition wall separates the first space and the second space, the returned air that is not sufficiently cooled is sufficiently reheated via the light receiving surface of the absorber and then sucked to the generator side. . For this reason, the air can be sufficiently warmed, and the thermal efficiency can be increased.
  • the air flow is not limited to one direction, and air that has not been sufficiently cooled is returned from one of the first honeycomb body and the second honeycomb body, and the first honeycomb body and the second honeycomb body are returned. It is also possible to suck in warmed air from the other side of the body.
  • the heat collecting receiver which can fully exhibit heat resistance and intensity
  • the heat collecting receiver of the present invention has the following aspect.
  • the absorbent body includes a plurality of the first honeycomb bodies and the second honeycomb bodies.
  • the heat collecting receiver of the present invention since the absorbent body has a plurality of first honeycomb bodies and second honeycomb bodies, even if the absorbent body has temperature variations, thermal stress hardly accumulates and high strength is achieved.
  • the heat collecting receiver can be configured.
  • the first honeycomb body is sandwiched between the second honeycomb bodies.
  • the second honeycomb body since the first honeycomb body is sandwiched between the second honeycomb bodies, the second honeycomb body efficiently re-sucks the air returned from the first honeycomb body, or The air returned from the second honeycomb body can be efficiently re-sucked by the first honeycomb body.
  • the first honeycomb bodies and the second honeycomb bodies are alternately arranged.
  • the second honeycomb body can efficiently re-suck the air returned from the first honeycomb body. .
  • the air returned from the second honeycomb body can be efficiently re-suctioned by the first honeycomb body.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of ceramic.
  • the heat collecting receiver of the present invention since the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of ceramic, the heat collecting receiver has heat resistance and corrosion resistance and high strength. For this reason, it can be used even in a severe environment such as a high temperature environment or a corrosive environment.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of one or more ceramics selected from alumina, cordierite, silicon carbide, and aluminum titanate. Since the heat collecting receiver of the present invention is made of ceramic such as alumina, cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, etc., it is possible to provide a heat collecting receiver having high heat resistance and corrosion resistance and high strength.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of the same material.
  • the first honeycomb body and the second honeycomb body are made of the same material, when the temperature is changed, the first honeycomb body and the second honeycomb body are similarly expanded and contracted to suppress deformation and stress. it can.
  • One of the outer end face of the first honeycomb body and the outer end face of the second honeycomb body protrudes outside the other, and the first honeycomb body and the second honeycomb body. A step surface between the two.
  • one of the outer end face of the first honeycomb body and the outer end face of the second honeycomb body protrudes outside the other. For this reason, the air returned and discharged from the projecting side can be easily reabsorbed from the outer end surface on the non-projecting side, and the exhaust heat can be used efficiently.
  • the side on which the outer end face protrudes has the outer end face sealed, and the stepped face has an opening communicating with the inner end face.
  • the outer end face of the projecting honeycomb body is sealed, and an opening is provided in the step surface.
  • the heat collecting receiver of the present invention includes an absorber having a light receiving surface that absorbs sunlight, a housing that holds the absorber, and a first connection hole and a second connection hole provided in the housing.
  • the first connection hole and the second connection hole are heat collection receivers in which air in opposite directions flows, and the absorber includes a plurality of honeycomb bodies separated from each other by a gap, and each of the honeycombs A flow path extending from the first connection hole through the honeycomb body, the partition wall separating the outer end surface as the light receiving surface of the body and the inner end surface opposite to the outer end surface.
  • the second connection hole communicates with the light receiving surface via the gap and communicates with the light receiving surface.
  • the heat collecting receiver 10 of each embodiment described below can be used for the power generation apparatus 1 using sunlight.
  • the power generator 1 has a central tower 2 in the center.
  • a receiver array 3 in which a plurality of heat collecting receivers 10 to be described later are accommodated is disposed at the highest position of the central tower 2.
  • a steam generator 4 below the receiver array 3, a steam generator 4, a heat accumulator 5, and a steam turbine 6 are sequentially arranged.
  • a number of heliostats 8 are arranged around the central tower 2.
  • the heliostat 8 is set so that the reflection angle and the rotation direction around the vertical direction can be freely controlled.
  • the heliostat 8 is automatically controlled so as to reflect the sunlight changing from moment to moment and collect it in the receiver array 3 of the central tower 2.
  • a plurality of heat collecting receivers 10 are placed in a box with the sunlight irradiation surface open, and the light receiving surface that receives sunlight irradiation is in front. It is arranged in an aligned state.
  • the heat collecting receiver 10 high-temperature air heated by sunlight is sucked and the steam turbine 6 is driven, then returned from the heat collecting receiver 10, returned to the outside, and reheated by the heat collecting receiver. At this time, the returned air is not cooled as much as the ambient temperature, and can be heated efficiently.
  • the heat collecting receiver 10A of the first embodiment includes an absorber 20A that absorbs sunlight SB reflected from the heliostat 8 and an absorber 20A.
  • the housing 30 ⁇ / b> A includes a housing portion 31 that houses the absorber 20 ⁇ / b> A, and pipes 32 and 33 that are continuous with the housing portion 31 and communicate with the steam generator 4 and the like.
  • the absorbent body 20A houses a plurality of honeycomb bodies 21 in a housing portion 31 of a housing 30A having a square cross-sectional shape.
  • a total of 25 honeycomb bodies 21 of 5 vertical ⁇ 5 horizontal are accommodated.
  • the honeycomb body 21 has a first honeycomb body 22 and a second honeycomb body 23.
  • the outer end surface 221 that is the light receiving surface of the first honeycomb body 22 and the outer end surface 231 that is the light receiving surface of the second honeycomb body 23 are adjacent to each other.
  • the central four honeycomb bodies 21 are the first honeycomb bodies 22, and the other honeycomb bodies 21 are the second honeycomb bodies 23. is there. That is, the first honeycomb bodies 22 are sandwiched between the second honeycomb bodies 23, and the first honeycomb bodies 22 and the second honeycomb bodies 23 are alternately arranged.
  • the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 are formed of ceramics that are the same material.
  • the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 are preferably formed of one or more ceramics selected from, for example, alumina, cordierite, silicon carbide, and aluminum titanate.
  • the first honeycomb body 22 has a shorter length in the air flow direction than the second honeycomb body 23.
  • a first space 24 is provided behind the inner end face 222 opposite to the outer end face 221 of the first honeycomb body 22 inside the housing 30A (right side in FIG. 3).
  • the first space 24 communicates with the outside of the heat collection receiver 10 ⁇ / b> A via the first honeycomb body 22.
  • a first connection hole 25 that communicates with the first space 24 is provided in the housing portion 31 of the housing 30 ⁇ / b> A.
  • a pipe 32 is attached to the first connection hole 25.
  • a second space 26 that is continuous with the inner end surface 232 on the opposite side of the outer end surface 231 in the second honeycomb body 23 is provided.
  • a second connection hole 27 is provided continuously in the second space 26.
  • a pipe 33 is connected to the second connection hole 27.
  • a partition wall 28 that separates the first space 24 and the second space 26 is provided in the vicinity of the inner end face 232 of the second honeycomb body 23, and the second honeycomb body 23 is disposed in the housing 30 ⁇ / b> A via the partition wall 28. Attached to. For this reason, the air of the 1st space 24 and the air of the 2nd space 26 do not mix.
  • a support member 29 for supporting the front end portions of the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 can be provided.
  • the support member 29 can be a plate-like member through which air does not flow, but a mesh-like or lattice-like member through which air can flow can also be used.
  • the air illuminated by sunlight from the heliostat 8 is sucked from the outer end surface 221 of the first honeycomb body 22, passes through the first honeycomb body 22, and is first from the inner end surface 222.
  • the space 24 is accommodated.
  • the air accommodated in the first space 24 is sent to the steam generator 4 or the like by the pipe 32 through the first connection hole 25 and used for power generation.
  • the air used for power generation passes, for example, from the steam generator 4 through the pipe 33 and is sent to the second space 26 via the second connection hole 27.
  • the air accommodated in the second space 26 is sent from the inner end face 232 of the second honeycomb body 23 to the second honeycomb body 23 and returned from the outer end face 231. A part of the returned air is sucked again from the outer end face 221 of the first honeycomb body 22 adjacent to the second honeycomb body 23.
  • the heat collecting receiver 10A of the first embodiment since the absorber 20A that absorbs sunlight and the housing 30A that holds the absorber 20A, the heat absorbed by the absorber 20A is contained in the housing 30A. It can be taken in and not leaked to the outside. Further, since the absorbent body 20A is composed of the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 in which the outer end faces 221 and 231 as light receiving surfaces are adjacent to each other, both the air return side and the suction side of the light receiving unit are provided. An equivalent honeycomb body can be used. For this reason, the heat collecting receiver 10 ⁇ / b> A can be configured without being restricted by the shape and material. Further, it is possible to suck air heated by sunlight from either the first honeycomb body 22 or the second honeycomb body 23. Similarly, the used air can be returned from any honeycomb body.
  • the housing 30A has a first space 24 continuous to the inner end surface 222 opposite to the outer end surface 221 in the first honeycomb body 22, and the first space 24 has a first connection hole 25. Is provided. For this reason, hot air absorbed from the first honeycomb body 22 and accumulated in the first space 24 can be sent to, for example, a generator or the like through the first connection hole 25. Alternatively, the used air stored in the first space 24 can be returned to the outside from the first honeycomb body 22 through the first connection holes 25.
  • the second honeycomb body 23 has a second space 26 continuous with the inner end surface 232 opposite to the outer end surface 231, and the second space 26 is provided with a second connection hole 27. .
  • the used air stored in the second space 26 can be returned to the outside from the second honeycomb body 23.
  • hot air that has been absorbed from the second honeycomb body 23 and accumulated in the second space 26 can be sent to, for example, a generator or the like through the second connection hole 27.
  • the second space 26 is isolated by the first space 24 and the partition wall 28, the sucked air and the returned air can be prevented from being mixed, and the suction of the air heated by sunlight and Return can be done continuously.
  • the absorbent body 20A since the absorbent body 20A includes a plurality of first honeycomb bodies 22 and second honeycomb bodies 23, even if the absorbent body 20A has temperature variations, thermal stress Is less likely to accumulate, and a high-strength heat collecting receiver 10A can be configured.
  • the air returned from the first honeycomb body 22 is supplied to the second honeycomb body 23. Can be sucked efficiently. Alternatively, the air returned from the second honeycomb body 23 can be efficiently sucked by the first honeycomb body 22.
  • the first honeycomb bodies 22 and the second honeycomb bodies 23 are alternately arranged, so that the air returned from the first honeycomb bodies 22 is returned to the second honeycomb bodies. 23 can be sucked more efficiently.
  • the first honeycomb body 22 can suck the air returned from the second honeycomb body 23 more efficiently.
  • the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 are made of ceramic, they have heat resistance and corrosion resistance and are high in strength. For this reason, it can be used even in a severe environment such as a high temperature environment or a corrosive environment.
  • the heat collecting receiver 10A of the first embodiment is made of ceramic such as alumina, cordierite, silicon carbide, aluminum titanate, etc., it is possible to provide a heat collecting receiver 10A having heat resistance and corrosion resistance and having high strength.
  • the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23 are made of the same material as each other. Therefore, when the temperature changes, the heat collecting receiver 10A similarly expands and contracts, Stress can be suppressed.
  • the outer end surface 221 of the first honeycomb body 22 protrudes outside the outer end surface 231 of the second honeycomb body 23, and a step is formed between the first honeycomb body 22 and the second honeycomb body 23. It has a surface 41.
  • the step surface 41 is provided with an opening 42 that communicates with the inside of the first honeycomb body 22, and the opening 42 communicates with the inner end surface 222. Further, the outer end surface 221 of the first honeycomb body 22 protruding outward is sealed with a sealing material 43.
  • the housing 30A is common to the heat collection receiver 10A of the first embodiment.
  • the air heated by the sunlight from the heliostat 8 is sucked from the outer end surface 231 of the second honeycomb body 23 and accommodated in the second space 26 from the inner end surface 232.
  • the air accommodated in the second space 26 is sent to the steam generator 4 or the like by the pipe 33 through the second connection hole 27 and used for power generation.
  • the air used for power generation passes through the pipe 32 and is sent from the first connection hole 25 to the first space 24.
  • the air accommodated in the first space 24 is sent to the first honeycomb body 22 from the inner end face 222 of the first honeycomb body 22, and is returned to the outside from the opening 42 provided in the step surface 41. At this time, part of the returned air is sucked again from the outer end surface 231 of the second honeycomb body 23.
  • the heat collecting receiver 10B of the second embodiment functions and effects of the heat collecting receiver 10B of the second embodiment will be described.
  • the outer end surface 221 of the first honeycomb body 22 protrudes outward from the outer end surface 231 of the second honeycomb body 23. For this reason, the air returned from the first honeycomb body 22 can be reabsorbed from the outer end face 231 of the second honeycomb body 23, and the exhaust heat can be used efficiently.
  • the outer end surface 221 of the first honeycomb body 22 is sealed, and the opening 42 is provided in the step surface 41.
  • a hole penetrating the inner wall is formed and communicated to the outside from the internal flow path. Therefore, in particular, when the first honeycomb body 22 protruding outward is used for returning, the air returned from the opening 42 can be easily reabsorbed from the outer end face 231 of the second honeycomb body 23. The exhaust heat can be used efficiently.
  • the heat collecting receiver of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
  • This application is based on a Japanese patent application filed on June 30, 2014 (Japanese Patent Application No. 2014-134583), the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the heat collecting receiver of the present invention can be used for a generator that generates power by receiving sunlight and converting it into heat.

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Abstract

 集熱レシーバ(10A)によれば、太陽光を吸収する吸収体(20A)と、吸収体(20A)を保持するハウジング(30A)を有する。吸収体(20A)は、互いに受光面が隣り合う第1のハニカム体(22)および第2のハニカム体(23)からなる。ハウジング(30A)の内部には、第1のハニカム体(22)の外側端面(221)とは反対側の内側端面(222)に連続する第1の空間(24)を有するとともに、第1の空間(24)には第1の接続孔(25)が設けられている。また、第2のハニカム体(23)の外側端面(231)とは反対側の内側端面(232)に連続する第2の空間(26)を有するとともに、第2の空間(26)には第2の接続孔(27)が設けられている。このため、太陽光により昇温された空気の吸引および返送を連続して行うことができる。

Description

集熱レシーバ
 本発明は、太陽光を受けて熱に変換する集熱レシーバに関する。
 太陽熱、地熱などを利用した自然エネルギーは、天然資源を枯渇させることがない上に、大気汚染、地球温暖化、廃棄物等の問題がなく、核燃料、化石燃料に替わるエネルギー源として期待されている。
 中でも太陽光を利用した太陽熱発電は、エネルギーの量が豊富であり、地熱エネルギーのように偏在せず、どこでも得られるのでその利用が期待されている。太陽熱発電には、太陽の追尾機能を有するミラーを用い太陽光をタワーに備えられた集熱レシーバに集光させるタワー型の太陽熱発電がある。タワー型の太陽熱発電では、多くのミラーからの光を1カ所に集めるので高い温度が得られ、エネルギー効率が高い特徴がある。
 タワー型の太陽熱発電に用いられる集熱レシーバは、高い温度を得るために、材質、構造など様々な工夫がされている。
 特許文献1には、集熱レシーバを通過して温度上昇した空気を熱交換し、温度の低くなった空気を一部又は全部を、分岐管を用いて集熱レシーバの前面に返送し、再度吸引させるようにした集熱レシーバの構造が提案されている。
米国特許第5483950号明細書
 特許文献1に記載の集熱レシーバは、吸収体の中に分岐管から集熱レシーバの受光部表面まで温度の低くなった空気の返送に用いられるパイプが備えられている。しかしながら、温度の低くなった空気を吸収体(absorber)の前面まで返送するパイプは、長い区間の空気の輸送に用い、受光部表面まで到達するため耐熱性と強度とを同時に備える必要がある。この様な形状の制約から、空気の返送に用いるパイプは、高強度でかつ耐熱性を備えた材質を用いる必要がある。
 しかしながら、強度を維持するためには緻密で肉厚の素材が望ましいが、一方熱衝撃を緩和するには薄肉で多孔質の素材が好ましい。さらに、耐熱性の高い素材が必ずしも強度が高い素材ではなく、どのような空気の返送のためのパイプを備えるかが、集熱レシーバを設計する上で重要となる。すなわち、空気を返送するパイプを備えることにより、集熱レシーバの耐熱性、強度を低下させる原因となってしまう。
 本発明では、前記課題を鑑み、空気を返送する機能を有するとともに、耐熱性、強度を充分に発揮でき安定して利用可能な集熱レシーバを提供することを目的とする。
 前記課題を解決するための本発明の集熱レシーバは、太陽光を吸収する吸収体と、前記吸収体を保持するハウジングと、からなる集熱レシーバであって、前記吸収体は、互いに受光面としての外側端面が隣り合う第1のハニカム体および第2のハニカム体からなり、前記ハウジングの内部には、前記第1のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続する第1の空間と、前記第1の空間に設けられた第1の接続孔と、前記第2のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続するとともに、前記第1の空間と隔壁で隔離された第2の空間と、前記第2の空間に設けられた第2の接続孔と、を備える。
 本発明の集熱レシーバによれば、太陽光を吸収する吸収体と、吸収体を保持するハウジングとからなるので、吸収体により吸収された熱を、ハウジング内に取り込んで外部に漏らさないようにすることができる。
 また、吸収体が、互いに受光面としての外側端面が隣り合う第1のハニカム体および第2のハニカム体からなるので、受光部の空気を返送する側も吸引する側も同等のハニカム体で構成することができる。このため、形状、材質など制約を受けることなく、集熱レシーバを構成することができる。また、第1のハニカム体および第2のハニカム体のいずれから太陽光により昇温した空気を吸引することも可能である。同様に、いずれのハニカム体からも使用後の空気を返送することができる。
 また、吸収体は、第1のハニカム体および第2のハニカム体のみからなり、第1のハニカム体および第2のハニカム体間の空隙を利用して受光面に充分に冷え切っていない空気を返送することができる。このため、特別の部材を利用することなく空気を返送する機能を有する第1のハニカム体および第2のハニカム体のみからなる吸収体を構成することができるので、形状、材質などの制約を受けることなく集熱レシーバを構成することができる。
 ハウジングの内部には、第1のハニカム体における外側端面とは反対側の内側端面に連続する第1の空間を有するとともに、第1の空間には第1の接続孔が設けられている。このため、第1のハニカム体から吸収して第1の空間に溜められた熱い空気を、第1の接続孔を介して例えば発電機等に送ることができる。あるいは、第1の空間に溜められた使用後の空気を、第1の接続孔を介して第1のハニカム体から外部に返送することができる。
 また、第2のハニカム体における外側端面とは反対側の内側端面に連続する第2の空間を有するとともに、第2の空間には第2の接続孔が設けられている。このため、第2の空間に溜められた使用後の空気を、第2のハニカム体から外部に返送することができる。あるいは、第2のハニカム体から吸収して第2の空間に溜められた熱い空気を、第2の接続孔を介して例えば発電機等に送ることができる。このような構成にすることにより、吸収体をハニカム体のみで構成できるので、特別に返送用パイプを用いる必要もなく、さらに耐熱性および強度を十分に発揮できる。
 さらに、第2の空間は、第1の空間と隔壁で隔離されているので、吸引した空気と返送する空気が混ざるのを防止できるとともに、太陽光により昇温された空気の吸引および返送を連続して行うことができる。
 このため、受光して昇温した空気は外側から吸引され、第1のハニカム体あるいは第2のハニカム体を通って送られる。また、使用後の空気は第2の接続孔から隣接する第1のハニカム体あるいは第2のハニカム体に送られ、返送される。隔壁は、第1の空間および第2の空間を隔てるので、充分に冷え切っていない返送された空気は吸収体の受光面を経由して充分に再加熱されてから発電機側へ吸引される。このため空気は充分に暖められることができ、熱効率を高めることができる。
 なお、空気の流れは一方向に限定されず、第1のハニカム体および第2のハニカム体のうちの一方から充分に冷え切っていない空気を返送し、第1のハニカム体および第2のハニカム体のうちの他方から暖められた空気を吸引することも可能である。
 以上のように構成することにより、空気を返送する機能を有するとともに、耐熱性、強度を充分に発揮でき安定して利用可能な集熱レシーバを提供することができる。
 さらに、本発明の集熱レシーバは、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記吸収体は、前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体をそれぞれ複数有している。
 本発明の集熱レシーバは、吸収体が第1のハニカム体および第2のハニカム体をそれぞれ複数有しているので、吸収体に温度バラツキがあっても、熱歪が分散するため、熱応力が蓄積しにくく、高強度の集熱レシーバを構成することができる。
(2)前記第1のハニカム体は、前記第2のハニカム体に挟まれている。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体が、第2のハニカム体に挟まれているので、第1のハニカム体から返送された空気を第2のハニカム体が効率良く再吸引、あるいは第2のハニカム体から返送された空気を第1のハニカム体が効率良く再吸引することができる。
(3)前記第1のハニカム体と、前記第2のハニカム体とは、交互に配置される。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体と第2のハニカム体とが交互に配置されるので、第1のハニカム体から返送された空気を第2のハニカム体が効率良く再吸引できる。あるいは、第2のハニカム体から返送された空気を、第1のハニカム体が効率良く再吸引することができる。
(4)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、セラミックよりなる。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体および第2のハニカム体がセラミックからなるので、耐熱性、耐蝕性を備え、高強度である。このため、高温環境下あるいは腐食性環境下など過酷な環境下でも使用することができる。
(5)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、アルミナ、コージェライト、炭化硅素、チタン酸アルミニウムより選択される1または2以上のセラミックよりなる。
 本発明の集熱レシーバは、アルミナ、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム等のセラミックからなるので、耐熱性、耐食性を備え、高強度な集熱レシーバを提供することができる。
(6)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、互いに同一の材質よりなる。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体および第2のハニカム体が、互いに同一の材質よりなるので、温度が変化した際に、同様に膨張および収縮し、変形や応力を抑えることができる。
(7)前記第1のハニカム体の前記外側端面と前記第2のハニカム体の前記外側端面とのうちの一方が他方よりも外側に突出し、前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体との間に段差面を有する。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体の外側端面と第2のハニカム体の外側端面とのうちの一方が他方よりも外側に突出している。このため、突出する側から返送されて排出された空気を、突出していない側の外側端面から容易に再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
(8)前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体のうち、前記外側端面が突出する側は、前記外側端面が封止され、前記段差面に前記内側端面に連通する開口を有する。
 本発明の集熱レシーバは、突出するハニカム体の外側端面を封止するとともに、段差面に開口を設けた。このため、特に、外側に突出するハニカム体を排気用に用いた場合に、排気を開口から排出するので、他方のハニカム体の外側端面から容易に再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
 本発明によれば、集熱レシーバを構成する吸収体を、互いに受光面としての外側端面が隣り合うセラミック製の第1のハニカム体および第2のハニカム体で構成したので、空気を返送する機能を有するとともに、耐熱性、強度を充分に発揮でき安定して利用可能な集熱レシーバを提供することができる。
本発明に係る集熱レシーバを用いた発電装置の全体図である。 (A)はレシーバアレイの一部の正面図、(B)は(A)中B-B位置の断面図である。 本発明に係る第1実施形態の集熱レシーバの断面図である。 (A),(B)は図3中IV方向から見た正面図である。 (A)は本発明に係る第2実施形態の集熱レシーバの断面図、(B)は(A)中“B”部分の拡大図である。
 本発明の集熱レシーバについて説明する。
 本発明の集熱レシーバは、太陽光を吸収する吸収体と、前記吸収体を保持するハウジングと、からなる集熱レシーバであって、前記吸収体は、互いに受光面としての外側端面が隣り合う第1のハニカム体および第2のハニカム体からなり、前記ハウジングの内部には、前記第1のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続する第1の空間と、前記第1の空間に設けられた第1の接続孔と、前記第2のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続するとともに、前記第1の空間と隔壁で隔離された第2の空間と、前記第2の空間に設けられた第2の接続孔と、を備える。
 本発明の集熱レシーバによれば、太陽光を吸収する吸収体と、吸収体を保持するハウジングとからなるので、吸収体により吸収された熱を、ハウジング内に取り込んで外部に漏らさないようにすることができる。
 また、吸収体が、互いに受光面としての外側端面が隣り合う第1のハニカム体および第2のハニカム体からなるので、受光部の空気を返送する側も吸引する側も同等のハニカム体で構成することができる。このため、形状、材質など制約を受けることなく、集熱レシーバを構成することができる。また、第1のハニカム体および第2のハニカム体のいずれから太陽光により昇温した空気を吸引することも可能である。同様に、いずれのハニカム体からも使用後の空気を返送することができる。
 また、吸収体は、第1のハニカム体および第2のハニカム体のみからなり、第1のハニカム体および第2のハニカム体間の空隙を利用して受光面に充分に冷え切っていない空気を返送することができる。このため、特別の部材を利用することなく空気を返送する機能を有する第1のハニカム体および第2のハニカム体のみからなる吸収体を構成することができるので、形状、材質などの制約を受けることなく集熱レシーバを構成することができる。
 ハウジングの内部には、第1のハニカム体における外側端面とは反対側の内側端面に連続する第1の空間を有するとともに、第1の空間には第1の接続孔が設けられている。このため、第1のハニカム体から吸収して第1の空間に溜められた熱い空気を、第1の接続孔を介して例えば発電機等に送ることができる。あるいは、第1の空間に溜められた使用後の空気を、第1の接続孔を介して第1のハニカム体から外部に返送することができる。
 また、第2のハニカム体における外側端面とは反対側の内側端面に連続する第2の空間を有するとともに、第2の空間には第2の接続孔が設けられている。このため、第2の空間に溜められた使用後の空気を、第2のハニカム体から外部に返送することができる。あるいは、第2のハニカム体から吸収して第2の空間に溜められた熱い空気を、第2の接続孔を介して例えば発電機等に送ることができる。
 さらに、第2の空間は、第1の空間と隔壁で隔離されているので、吸引した空気と返送する空気が混ざるのを防止できるとともに、太陽光により昇温された空気の吸引および返送を連続して行うことができる。
 このため、受光して昇温した空気は外側から吸引され、第1のハニカム体あるいは第2のハニカム体を通って送られる。また、使用後の空気は第2の接続孔から隣接する第1のハニカム体あるいは第2のハニカム体に送られ、返送される。隔壁は、第1の空間および第2の空間を隔てるので、充分に冷え切っていない返送された空気は吸収体の受光面を経由して充分に再加熱されてから発電機側へ吸引される。このため空気は充分に暖められることができ、熱効率を高めることができる。
 なお、空気の流れは一方向に限定されず、第1のハニカム体および第2のハニカム体のうちの一方から充分に冷え切っていない空気を返送し、第1のハニカム体および第2のハニカム体のうちの他方から暖められた空気を吸引することも可能である。
 以上のように構成することにより、空気を返送する機能を有するとともに、耐熱性、強度を充分に発揮でき安定して利用可能な集熱レシーバを提供することができる。
 さらに、本発明の集熱レシーバは、以下の態様であることが望ましい。
(1)前記吸収体は、前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体をそれぞれ複数有している。
 本発明の集熱レシーバは、吸収体が第1のハニカム体および第2のハニカム体をそれぞれ複数有しているので、吸収体に温度バラツキがあっても、熱応力が蓄積しにくく、高強度の集熱レシーバを構成することができる。
(2)前記第1のハニカム体は、前記第2のハニカム体に挟まれている。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体が、第2のハニカム体に挟まれているので、第1のハニカム体から返送された空気を第2のハニカム体が効率良く再吸引、あるいは第2のハニカム体から返送された空気を第1のハニカム体が効率良く再吸引することができる。
(3)前記第1のハニカム体と、前記第2のハニカム体とは、交互に配置される。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体と第2のハニカム体とが交互に配置されるので、第1のハニカム体から返送された空気を第2のハニカム体が効率良く再吸引できる。あるいは、第2のハニカム体から返送された空気を、第1のハニカム体が効率良く再吸引することができる。
(4)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、セラミックよりなる。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体および第2のハニカム体がセラミックからなるので、耐熱性、耐蝕性を備え、高強度である。このため、高温環境下あるいは腐食性環境下など過酷な環境下でも使用することができる。
(5)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、アルミナ、コージェライト、炭化硅素、チタン酸アルミニウムより選択される1または2以上のセラミックよりなる。
 本発明の集熱レシーバは、アルミナ、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム等のセラミックからなるので、耐熱性、耐食性を備え、高強度な集熱レシーバを提供することができる。
(6)前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、互いに同一の材質よりなる。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体および第2のハニカム体が、互いに同一の材質よりなるので、温度が変化した際に、同様に膨張および収縮し、変形や応力を抑えることができる。
(7)前記第1のハニカム体の前記外側端面と前記第2のハニカム体の前記外側端面とのうちの一方が他方よりも外側に突出し、前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体との間に段差面を有する。
 本発明の集熱レシーバは、第1のハニカム体の外側端面と第2のハニカム体の外側端面とのうちの一方が他方よりも外側に突出している。このため、突出する側から返送されて排出された空気を、突出していない側の外側端面から容易に再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
(8)前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体のうち、前記外側端面が突出する側は、前記外側端面が封止され、前記段差面に前記内側端面に連通する開口を有する。
 本発明の集熱レシーバは、突出するハニカム体の外側端面を封止するとともに、段差面に開口を設けた。このため、特に、外側に突出するハニカム体を排気用に用いた場合に、排気を開口から排出するので、他方のハニカム体の外側端面から容易に再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
 本発明の集熱レシーバは、太陽光を吸収する受光面を有する吸収体と、前記吸収体を保持するハウジングと、前記ハウジングに設けられた第1の接続孔および第2の接続孔とを備え、前記第1の接続孔および前記第2の接続孔は互いに逆方向の空気が流通する集熱レシーバであって、前記吸収体は、互いに空隙により隔てられた複数のハニカム体と、前記各ハニカム体における前記受光面としての外側端面と、前記外側端面とは反対側の内側端面とを隔離する隔壁とを有し、前記第1の接続孔から延びる流路は、前記ハニカム体を経由して前記受光面と連通し、前記第2の接続孔は、前記空隙を経由して前記受光面と連通する。
 図1、図2(A)、図2(B)に示すように、以下に説明する各実施形態の集熱レシーバ10は、太陽光を用いた発電装置1に用いることができる。発電装置1は、中央に中央タワー2を有しする。中央タワー2の最も高い位置には、後述する集熱レシーバ10が複数個収容されたレシーバアレイ3が配設されている。レシーバアレイ3の下には、順次、蒸気発生器4、蓄熱器5および蒸気タービン6が配設されている。
 また、中央タワー2の周囲には、多数のヘリオスタット8が配置されている。ヘリオスタット8は、反射角度や鉛直方向を軸とした回転方向を自由に制御することが可能なように設定されている。ヘリオスタット8は、時事刻々と変化する太陽光を反射して、中央タワー2のレシーバアレイ3に集めるように自動的に制御されている。
 図2(A)および図2(B)に示すように、レシーバアレイ3では、太陽光照射面が開放された箱に複数の集熱レシーバ10が、太陽光の照射を受ける受光面を正面に向けて整列した状態で配置されている。
 集熱レシーバ10では、太陽光により昇温した高温の空気を吸引し、蒸気タービン6を駆動した後、集熱レシーバ10から戻され外部に返送され集熱レシーバで再加熱される。このとき返送された空気は、周囲の温度ほど冷えていないので効率よく加熱することができる。
(第1実施形態)
 次に、第1実施形態の集熱レシーバについて、図を用いながら説明する。
 図3および図4(A),(B)に示すように、第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、ヘリオスタット8から反射してきた太陽光SBを吸収する吸収体20Aと、吸収体20Aを保持するハウジング30Aとを有する。
 ハウジング30Aは、吸収体20Aを収容する収容部31と、収容部31に連続して蒸気発生器4等に連通するパイプ32、33を有する。
 吸収体20Aは、例えば、正方形の断面形状を有するハウジング30Aの収容部31に、複数個のハニカム体21を収容している。ここでは、例えば、縦5個×横5個の合計25個のハニカム体21が収容されている。ハニカム体21は、第1のハニカム体22および第2のハニカム体23を有している。第1のハニカム体22の受光面である外側端面221と、第2のハニカム体23の受光面である外側端面231は、互いに隣り合う。
 図4(A)および図4(B)に示すように、ここでは、例えば中央の4個のハニカム体21が第1のハニカム体22で、そのほかのハニカム体21が第2のハニカム体23である。
 すなわち、第1のハニカム体22は、第2のハニカム体23に挟まれており、第1のハニカム体22と、第2のハニカム体23とは、交互に配置されている。
 第1のハニカム体22および第2のハニカム体23は、互いに同一の材質であるセラミックで形成されている。第1のハニカム体22および第2のハニカム体23は、例えば、アルミナ、コージェライト、炭化硅素、チタン酸アルミニウムより選択される1または2以上のセラミックより形成されているのが望ましい。
 図3に示すように、第1のハニカム体22は、第2のハニカム体23に比して、空気の流れる方向の長さが短い。ハウジング30A内部における第1のハニカム体22の外側端面221とは反対側の内側端面222の後方(図3において右方)には、第1の空間24が設けられている。すなわち、第1の空間24は、第1のハニカム体22を介して、集熱レシーバ10Aの外部と連通している。
 ハウジング30Aの収容部31には、第1の空間24と連通する第1の接続孔25が設けられている。第1の接続孔25には、パイプ32が取り付けられている。
 ハウジング30Aの内部には、第2のハニカム体23における外側端面231とは反対側の内側端面232に連続する第2の空間26が設けられている。第2の空間26には、第2の接続孔27が連続して設けられている。第2の接続孔27には、パイプ33が接続されている。
 第2のハニカム体23における内側端面232付近には、第1の空間24と第2の空間26を隔離する隔壁28が設けられており、第2のハニカム体23は隔壁28を介してハウジング30Aに取り付けられる。このため、第1の空間24の空気と、第2の空間26の空気は、混ざらない。
 なお、第1のハニカム体22および第2のハニカム体23の前端部を支持するための支持部材29を設けることができる。このとき、支持部材29は、空気が流通しない板状部材を用いることができるが、網目状や、格子状の、空気が流通可能な部材を用いることも可能である。
 次に、集熱レシーバ10Aにおける空気の流れについて説明する。
 図3に示すように、ヘリオスタット8からの太陽光に照らされた空気は、第1のハニカム体22の外側端面221から吸引され、第1のハニカム体22を通って内側端面222から第1の空間24に収容される。第1の空間24に収容された空気は、第1の接続孔25を介してパイプ32により蒸気発生器4等に送られて、発電に用いられる。
 発電に使用された空気は、例えば蒸気発生器4からパイプ33を通り、第2の接続孔27を介して第2の空間26に送られる。第2の空間26に収容された空気は、第2のハニカム体23の内側端面232から第2のハニカム体23に送られ、外側端面231から返送される。なお、返送された空気の一部は、第2のハニカム体23に隣接する第1のハニカム体22の外側端面221から再度吸引される。
 次に、第1実施形態の集熱レシーバ10Aの作用、効果について説明する。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aによれば、太陽光を吸収する吸収体20Aと、吸収体20Aを保持するハウジング30Aとからなるので、吸収体20Aにより吸収された熱を、ハウジング30A内に取り込んで外部に漏らさないようにすることができる。
 また、吸収体20Aが、互いに受光面としての外側端面221、231が隣り合う第1のハニカム体22および第2のハニカム体23からなるので、受光部の空気を返送する側も吸引する側も同等のハニカム体で構成することができる。このため、形状、材質など制約を受けることなく、集熱レシーバ10Aを構成することができる。また、第1のハニカム体22および第2のハニカム体23のいずれから太陽光により昇温した空気を吸引することも可能である。同様に、いずれのハニカム体から使用後の空気を返送することができる。
 ハウジング30Aの内部には、第1のハニカム体22における外側端面221とは反対側の内側端面222に連続する第1の空間24を有するとともに、第1の空間24には第1の接続孔25が設けられている。このため、第1のハニカム体22から吸収して第1の空間24に溜められた熱い空気を、第1の接続孔25を介して例えば発電機等に送ることができる。あるいは、第1の空間24に溜められた使用後の空気を、第1の接続孔25を介して第1のハニカム体22から外部に返送することができる。
 また、第2のハニカム体23における外側端面231とは反対側の内側端面232に連続する第2の空間26を有するとともに、第2の空間26には第2の接続孔27が設けられている。このため、第2の空間26に溜められた使用後の空気を、第2のハニカム体23から外部に返送することができる。あるいは、第2のハニカム体23から吸収して第2の空間26に溜められた熱い空気を、第2の接続孔27を介して例えば発電機等に送ることができる。
 さらに、第2の空間26は、第1の空間24と隔壁28で隔離されているので、吸引した空気と返送する空気が混ざるのを防止できるとともに、太陽光により昇温された空気の吸引および返送を連続して行うことができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、吸収体20Aが第1のハニカム体22および第2のハニカム体23をそれぞれ複数有しているので、吸収体20Aに温度バラツキがあっても、熱応力が蓄積しにくく、高強度の集熱レシーバ10Aを構成することができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、第1のハニカム体22が、第2のハニカム体23に挟まれているので、第1のハニカム体22から返送された空気を第2のハニカム体23が効率良く吸引できる。あるいは第2のハニカム体23から返送された空気を第1のハニカム体22が効率良く吸引することができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、第1のハニカム体22と第2のハニカム体23とが交互に配置されるので、第1のハニカム体22から返送された空気を第2のハニカム体23がさらに効率良く吸引できる。あるいは第2のハニカム体23から返送された空気を第1のハニカム体22がさらに効率良く吸引することができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、第1のハニカム体22および第2のハニカム体23がセラミックからなるので、耐熱性、耐蝕性を備え、高強度である。このため、高温環境下あるいは腐食性環境下など過酷な環境下でも使用することができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、アルミナ、コージェライト、炭化珪素、チタン酸アルミニウム等のセラミックからなるので、耐熱性、耐食性を備え、高強度な集熱レシーバ10Aを提供することができる。
 第1実施形態の集熱レシーバ10Aは、第1のハニカム体22および第2のハニカム体23が、互いに同一の材質よりなるので、温度が変化した際に、同様に膨張および収縮し、変形や応力を抑えることができる。
 なお、上述した第1実施形態の集熱レシーバ10Aにおいては、第1のハニカム体22の外側端面221から空気を吸引して、第2のハニカム体23の外側端面231から空気を返送する場合について説明した。これに限らず、第2のハニカム体23の外側端面231から空気を吸引して、第1のハニカム体22の外側端面221から空気を返送することも可能である。
(第2実施形態)
 次に、第2実施形態の集熱レシーバについて、図を用いながら説明する。
 なお、前述した第1実施形態の集熱レシーバ10Aと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
 図5(A)および図5(B)に示すように、第2実施形態の集熱レシーバ10Bでは、吸収体20Bの第1のハニカム体22が、第2のハニカム体23よりも外側(図5中、左方)に突出している。すなわち、第1のハニカム体22の外側端面221が、第2のハニカム体23の外側端面231よりも外側に突出しており、第1のハニカム体22と第2のハニカム体23との間に段差面41を有する。段差面41には、第1のハニカム体22の内部に連通する開口42が設けられており、開口42は内側端面222に連通する。また、外側に突出する第1のハニカム体22の外側端面221は、封止材43により封止されている。なお、ハウジング30Aは、第1実施形態の集熱レシーバ10Aと共通である。
 次に、集熱レシーバ10Bにおける空気の流れについて説明する。
 図5(B)に示すように、ヘリオスタット8からの太陽光によって加熱された空気は、第2のハニカム体23の外側端面231から吸引され、内側端面232から第2の空間26に収容される。第2の空間26に収容された空気は、第2の接続孔27を介してパイプ33により蒸気発生器4等に送られて、発電に用いられる。
 発電に使用された空気は、パイプ32を通り、第1の接続孔25から第1の空間24に送られる。第1の空間24に収容された空気は、第1のハニカム体22の内側端面222から第1のハニカム体22に送られ、段差面41に設けられている開口42から外部に返送される。このとき、返送された空気の一部は、第2のハニカム体23の外側端面231から再度吸引される。
 次に、第2実施形態の集熱レシーバ10Bの作用、効果について説明する。
 第2実施形態の集熱レシーバ10Bは、第1のハニカム体22の外側端面221が、第2のハニカム体23の外側端面231よりも外側に突出している。このため、第1のハニカム体22から返送された空気を、第2のハニカム体23の外側端面231から再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
 第2実施形態の集熱レシーバ10Bは、第1のハニカム体22の外側端面221を封止するとともに、段差面41に開口42を設けた。なお、ハニカム体内部には、内壁を貫通する孔が形成され、内部の流路からも外部に連通している。このため、特に、外側に突出する第1のハニカム体22を返送用に用いた場合に、開口42から返送された空気を、第2のハニカム体23の外側端面231から容易に再吸収することができ、排気熱を効率よく用いることができる。
 なお、上述した第2実施形態の集熱レシーバ10Bにおいては、第2のハニカム体23の外側端面231から空気を吸引して、第1のハニカム体22の外側端面221から空気を返送する場合について説明した。これに限らず、第1のハニカム体22の開口42から空気を吸引して、第2のハニカム体23の外側端面231から空気を返送することも可能である。
 本発明の集熱レシーバは、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
 本出願は、2014年6月30日出願の日本国特許出願(特願2014-134583)に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。
 本発明の集熱レシーバは、太陽光を受けて熱に変換して発電する発電機等に用いることができる。
10A、10B 集熱レシーバ
20A、20B 吸収体
22 第1のハニカム体
221 外側端面(受光面)
222 内側端面
23 第2のハニカム体
231 外側端面(受光面)
232 内側端面
24 第1の空間
25 第1の接続孔
26 第2の空間
27 第2の接続孔
28 隔壁
30A ハウジング
41 段差面
42 開口

Claims (9)

  1.  太陽光を吸収する吸収体と、前記吸収体を保持するハウジングと、からなる集熱レシーバであって、
     前記吸収体は、互いに受光面としての外側端面が隣り合う第1のハニカム体および第2のハニカム体からなり、
     前記ハウジングの内部には、前記第1のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続する第1の空間と、
     前記第1の空間に設けられた第1の接続孔と、
     前記第2のハニカム体における前記外側端面とは反対側の内側端面に連続するとともに、前記第1の空間と隔壁で隔離された第2の空間と、
     前記第2の空間に設けられた第2の接続孔と、を備える集熱レシーバ。
  2.  請求項1に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記吸収体は、前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体をそれぞれ複数有している集熱レシーバ。
  3.  請求項2に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体は、前記第2のハニカム体に挟まれている集熱レシーバ。
  4.  請求項2または請求項3に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体と、前記第2のハニカム体とは、交互に配置される集熱レシーバ。
  5.  請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、セラミックよりなる集熱レシーバ。
  6.  請求項5に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、アルミナ、コージェライト、炭化硅素、チタン酸アルミニウムより選択される1または2以上のセラミックよりなる集熱レシーバ。
  7.  請求項6に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体および前記第2のハニカム体は、互いに同一の材質よりなる集熱レシーバ。
  8.  請求項1から請求項7のうちのいずれか1項に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体の前記外側端面と前記第2のハニカム体の前記外側端面とのうちの一方が他方よりも外側に突出し、
    前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体との間に段差面を有する集熱レシーバ。
  9.  請求項8に記載の集熱レシーバにおいて、
     前記第1のハニカム体と前記第2のハニカム体のうち、前記外側端面が突出する側は、前記外側端面が封止され、前記段差面に前記内側端面に連通する開口を有する集熱レシーバ。
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