WO2016189703A1 - 太陽熱収集装置および集熱管の予熱方法 - Google Patents

太陽熱収集装置および集熱管の予熱方法 Download PDF

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    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the present invention relates to a solar heat collecting apparatus that heats a heat medium flowing in a heat collecting tube by collecting sunlight.
  • Solar heat that generates electricity by concentrating sunlight on the heat collection tube using a reflector, heating the heat medium flowing in the heat collection tube, generating steam using the heated heat medium, and turning the steam turbine Power generation systems are known.
  • the solar thermal power generation system has a lower introduction cost than the solar power generation system and can generate power for 24 hours by heat storage.
  • a solar thermal power generation system using oil as a heat medium has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • molten salt has attracted attention as a heat medium used in solar thermal power generation systems. Since the molten salt has a high boiling point, the operating temperature can be made relatively high according to the molten salt, and power generation efficiency is improved by generating high-temperature steam.
  • the molten salt solidifies at about 250 ° C, when the molten salt is poured into the heat collection tube after startup and maintenance, if the temperature of the heat collection tube is relatively low, the heat collection tube is deprived of heat and the molten salt is solidified. Yes. Therefore, it is necessary to preheat the heat collecting tube to a predetermined temperature or higher before pouring the molten salt into the heat collecting tube.
  • the heat collecting tube As one method for preheating the heat collecting tube, it is conceivable to pass an electric current through the heat collecting tube. When current is passed, the heat collecting tube can be warmed by Joule heat at that time.
  • the preheating method in which a current flows through the heat collecting tube as described above has a problem that a very large amount of electric power is required and the cost is increased.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique capable of preheating a heat collecting tube at a low cost in a solar heat collecting apparatus.
  • a solar heat collecting apparatus includes a heat collecting tube for flowing a heat medium, a reflector having a parabolic cross section for collecting sunlight on the heat collecting tube, and the heat collecting tube and the reflecting plate. And a rotation device that rotates the rotation around the rotation axis. The rotating device rotates the heat collecting tube and the reflecting plate so that the angle of the sunlight with respect to the ground and the angle of the symmetry axis of the reflecting plate with respect to the ground are different when preheating the heat collecting tube before the heat medium is introduced. .
  • the rotating device preheats the heat collecting tube before the heat medium is introduced, so that the angle difference between the angle of sunlight and the angle of the symmetry axis of the reflector becomes a predetermined angle difference.
  • the plate may be rotated.
  • the rotating device preheats the heat collection tube before the heat medium is introduced, so that the angle difference between the angle of sunlight and the angle of the symmetry axis of the reflector fluctuates within a predetermined angle range.
  • the reflector may be rotated.
  • Another aspect of the present invention is a method for preheating a heat collecting tube in a solar heat collecting apparatus including a heat collecting tube through which a heat medium flows and a reflector having a parabolic cross section for collecting sunlight on the heat collecting tube.
  • the step of rotating the heat collection tube and the reflection plate so that the angle of the sunlight with respect to the ground and the angle of the symmetry axis of the reflection plate with respect to the ground is different, and the sunlight is condensed on the heat collection tube using the reflection plate.
  • a step of performing is a step of performing.
  • the heat collecting tube can be preheated at low cost in the solar heat collecting apparatus.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are views for explaining a heat collecting tube preheating method according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of the relationship between an angle difference and a condensing amount ratio. It is a figure for demonstrating the preheating method of the heat collecting tube which concerns on another embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a solar thermal power generation system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the solar thermal power generation system 100 includes three areas: a light collection area 121, a heat storage area 122, and a power generation area 123.
  • the condensing area 121 mainly includes the solar heat collecting device 8.
  • the solar heat collecting device 8 includes a heat medium flow path 11 composed of a plurality of heat collecting tubes through which a heat medium flows, and a plurality of reflectors 13 that collect sunlight on the heat collecting tubes and heat the heat medium.
  • the heated heat medium is sent to the heat storage area 122.
  • the heat storage area 122 includes a hot tank 102 and a cold tank 103.
  • power can be generated when necessary. For example, it is possible to generate power during bad weather at night or during the day.
  • the power generation area 123 includes a steam generator 104, a steam turbine generator 106, and a condenser 108.
  • the steam generator 104 generates steam by heat exchange between the cooling water and the heated heat medium, and the steam turbine generator 106 rotates the turbine by the steam. Power is generated by this rotation.
  • the condenser 108 returns the steam to the cooling water.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the solar heat collecting apparatus 8 according to the embodiment of the present invention.
  • the solar heat collecting device 8 includes a plurality (four in FIG. 1) of light collecting units 10 and a connection channel 50.
  • Each condensing unit 10 includes a heat medium flow path 11 and a plurality of reflecting plates 13.
  • Each heat medium flow path 11 is formed in a U-shape, and includes a long straight line portion 11a and 11b that are parallel to each other and a short straight line portion 11c that connects one ends of the long straight line portions 11a and 11b.
  • Each of the long straight portions 11a and 11b includes a plurality of heat collecting tubes 12 arranged in a straight line.
  • the short straight part 11 c is composed of a connecting pipe 14.
  • the length A of the long straight portions 11a and 11b may be about 100 to 200 m.
  • the length of each heat collecting tube 12 may be about 10 to 20 m.
  • the long straight portion 11a may be composed of 10 to 20 heat collecting tubes 12.
  • the length B of the short straight line portion 11c may be 20 to 30 m.
  • molten salt as a heat medium that receives solar heat flows.
  • Molten salt is warmed to a higher temperature because it has a higher boiling point than the synthetic oil conventionally used in solar collectors. Thereby, the power generation efficiency of the solar thermal power generation system 100 is improved.
  • the molten salt solidifies at about 250 ° C.
  • the molten salt is basically solidified because it is heated by solar heat during operation, for example, when the molten salt is poured into the heat collecting tube 12 at start-up or after maintenance, the temperature of the heat collecting tube 12 is relatively low. In this case, the heat collecting tube 12 can be deprived of heat and solidified. Therefore, in the present embodiment, before the molten salt is poured into the heat collecting tube 12, the heat collecting tube 12 is preheated to a predetermined temperature or higher. A method for preheating the heat collecting tube 12 will be described later.
  • connection channel 50 is an annular channel and is connected to each heat medium channel 11.
  • the connection channel 50 is also connected to the hot tank 102 and the cold tank 103 in the heat storage area 122. Therefore, each heat medium flow path 11 is connected to the hot tank 102 and the cold tank 103 via the connection flow path 50.
  • a heat medium flows from the cold tank 103 into the connection channel 50.
  • the heat medium flowing through the connection flow path 50 is poured into the long straight portion 11 a of each heat medium flow path 11.
  • the heat medium heated through the heat collecting pipe 12 of the long straight portion 11a flows through the connecting pipe 14 to the long straight portion 11b.
  • the heat medium heated through the heat collecting pipe 12 of the long straight portion 11 b returns to the connection flow path 50 and flows into the hot tank 102.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining the solar heat collecting device 8.
  • the solar heat collecting device 8 includes a gantry 30 on the ground, and a heat collecting tube 12 and a reflecting plate 13 that are supported by the gantry 30 so as to be rotatable around a rotation axis 31.
  • the solar heat collecting device 8 includes a rotating device that rotates the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 around the rotating shaft 31 following the sun.
  • the rotating device may be composed of a hydraulic pump and a control device that controls the hydraulic pump.
  • the reflecting plate 13 is made of a highly reflective mirror or a metal plate (for example, a steel plate or an aluminum plate).
  • the reflection surface 13a of the reflection plate 13 is formed in a parabolic column shape. That is, the cross section perpendicular to the rotation axis 31 of the reflecting surface 13a is parabolic.
  • the heat collection tube 12 is a tube that extends linearly in parallel with the rotation shaft 31.
  • the heat collecting tube 12 is covered with a vacuum glass tube for heat insulation.
  • the heat collecting tube 12 is supported so that the center is located at the focal point of the parabolic reflector 13 in a cross section perpendicular to the extending direction. Since the sunlight reflected by the reflecting surface 13a is condensed at the focal point of the reflecting plate 13, the heat collecting tube 12 located at the focal point can be efficiently heated.
  • 4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining a preheating method of the heat collecting tube 12 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A shows a state of light condensing during a normal operation in which the heat collecting tube 12 is heated after the heat medium is introduced.
  • the heat collection tube 12 and the reflection plate 13 are supported so as to be rotatable around the rotation shaft 31.
  • the reflection surface 13 a of the reflection plate 13 is formed in a parabolic shape in a cross section perpendicular to the rotation shaft 31.
  • the heat collecting tube 12 is disposed at the focal point of the parabolic reflecting surface 13a.
  • the heat collecting tube 12 is located on the symmetry axis As.
  • the rotation of the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 is controlled by a rotating device (not shown).
  • the rotating device is configured so that the angle ⁇ s of the sunlight Ls from the sun S with respect to the ground and the angle ⁇ a of the symmetry axis As of the reflector 13 with respect to the ground coincide.
  • the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 are rotated. Thereby, the heat collection tube 12 and the reflecting plate 13 rotate so as to follow the movement of the sun S.
  • the sunlight Ls is condensed on the heat collecting tube 12 positioned at the focal point of the parabolic reflecting surface 13a.
  • FIG. 4B shows a state of light condensing during preheating for heating the heat collecting tube 12 before the heat medium is introduced.
  • the rotating device rotates the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 so that the angle ⁇ s of the sunlight Ls and the angle ⁇ a of the symmetry axis As of the reflecting plate 13 are different.
  • the rotating device rotates the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 so that the angle difference ⁇ between the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls becomes a predetermined angle difference ⁇ d.
  • the heat collection tube 12 and the reflecting plate 13 rotate so as to follow the movement of the sun S with a delay of ⁇ d.
  • the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls are shifted by ⁇ d, only a part of the reflected light from the reflecting surface 13a is collected on the heat collecting tube 12 as shown in FIG. .
  • the angle ⁇ s of the sunlight Ls and the angle ⁇ a of the symmetry axis As of the reflecting plate 13 are made to coincide with each other as shown in FIG.
  • the heat collecting tube 12 becomes a so-called empty state and becomes very hot and may be damaged.
  • the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls by ⁇ d, the amount of light collected on the heat collection tube 12 can be suppressed, so the temperature of the heat collection tube 12 is very high. It is possible to prevent the heat collecting tube 12 from being damaged.
  • the preheating method according to the present embodiment only needs to control the amount of rotation of the heat collecting tube 12 and the reflector 13, it is not necessary to add other components separately, and the current collecting tube described above is supplied with current to preheat. Compared to the method, it is very simple and low cost.
  • FIG. 5 shows an example of the relationship between the angle difference and the concentration ratio.
  • the horizontal axis represents the angle difference ⁇ (degrees) between the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls
  • the vertical axis represents the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls. It is the ratio (%) of the amount of collected light with respect to the amount of collected light when matched (that is, in the state of FIG. 4A).
  • the optimum value of the predetermined angle difference ⁇ d can be determined based on the relationship between the angle difference and the light collection amount ratio shown in FIG. For example, when it is desired to set the light collection amount ratio to 10%, the angle difference ⁇ d may be set to about 1.2 degrees.
  • the concentration ratio is preferably 5% to 20%, and more preferably 8% to 12%.
  • FIG. 6 is a view for explaining a preheating method of the heat collecting tube 12 according to another embodiment of the present invention.
  • the angle difference ⁇ between the angle ⁇ a of the symmetry axis As and the angle ⁇ s of the sunlight Ls is set as a fixed value.
  • the angle difference ⁇ between the angle ⁇ s of the sunlight Ls and the angle ⁇ of the symmetry axis As of the reflector 13 is within a predetermined angle range ⁇ r.
  • the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 are rotated so as to fluctuate. That is, the rotating device swings the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 so that the angle ⁇ a of the symmetry axis As of the reflecting plate 13 varies ⁇ ⁇ r / 2 degrees around the angle ⁇ s of the sunlight Ls.
  • the preheating method of the heat collecting tube 12 by concentrating the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13, it is possible to avoid sunlight collecting on only a part of the heat collecting tube 12, and the heat collecting tube 12. Can be preheated as a whole.
  • the preheating method according to the present embodiment also needs only to control the amount of rotation of the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13, so that it is not necessary to add other components separately, and is very simple and low cost.
  • the heat collecting tube 12 and the reflecting plate 13 are preferably swung at a cycle shorter than 10 seconds. In this case, it is possible to suitably prevent the heat collecting tube 12 from being partially heated excessively.
  • the present invention can be used for a solar heat collecting device used in a solar thermal power generation system.

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Abstract

太陽熱収集装置（８）は、熱媒を流す集熱管（１２）と、集熱管（１２）に太陽光（Ｌｓ）を集光する断面が放物線状の反射板（１３）と、集熱管（１２）および反射板（１３）を回転軸（３１）周りに回転させる回転装置とを備える。回転装置は、熱媒が導入される前の集熱管（１２）を予熱する際に、太陽光（Ｌｓ）の地面に対する角度（θｓ）と、反射板（１３）の対称軸（Ａｓ）の地面に対する角度（θａ）とが異なるように集熱管（１２）および反射板（１３）を回転させる。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　太陽熱収集装置および集熱管の予熱方法
　本発明は、太陽光を集光することで、集熱管内を流れる熱媒を加熱する太陽熱収集装置に関する。
　反射鏡を用いて太陽光を集熱管に集光させて集熱管内を流れる熱媒を加熱し、加熱された熱媒を利用して蒸気を発生させ、蒸気タービンを回すことにより発電を行う太陽熱発電システムが知られている。太陽熱発電システムは、太陽光発電システムよりも導入費用が安い他に蓄熱により２４時間の発電が可能である。従来では、熱媒にオイルを用いた太陽熱発電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
　近年、太陽熱発電システムに用いる熱媒として溶融塩が注目されている。溶融塩は沸点が高いため、溶融塩によれば運転温度を比較的高くでき高温蒸気を発生させることにより発電効率が向上する。
　溶融塩は２５０℃程度で固化してしまうため、スタートアップやメンテナンス後に集熱管に溶融塩を流し込むとき、集熱管の温度が比較的低い状態にあると集熱管に熱を奪われて溶融塩が固化しうる。そのため、集熱管に溶融塩を流し込む前に集熱管を所定の温度以上に予熱しておく必要がある。
　集熱管を予熱する一つの手法として、集熱管に電流を流すことが考えられる。電流を流すと、そのときのジュール熱で集熱管を温めることができる。
特開２０１４－１０２０１３号公報
　しかしながら、上記のような集熱管に電流を流す予熱方法では、非常に多くの電力が必要となり、コストが高くなるという課題がある。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽熱収集装置において、低コストで集熱管を予熱できる技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の太陽熱収集装置は、熱媒を流す集熱管と、集熱管に太陽光を集光する断面が放物線状の反射板と、集熱管および反射板を回転軸周りに回転させる回転装置とを備える。回転装置は、熱媒が導入される前の集熱管を予熱する際に、太陽光の地面に対する角度と、反射板の対称軸の地面に対する角度とが異なるように集熱管および反射板を回転させる。
　回転装置は、熱媒が導入される前の集熱管を予熱する際に、太陽光の角度と、反射板の対称軸の角度との角度差が所定の角度差となるように集熱管および反射板を回転させてもよい。
　回転装置は、熱媒が導入される前の集熱管を予熱する際に、太陽光の角度と、反射板の対称軸の角度との角度差が所定の角度範囲内で変動するように集熱管および反射板を回転させてもよい。
　本発明の別の態様は、熱媒を流す集熱管と、集熱管に太陽光を集光する断面が放物線状の反射板とを備える太陽熱収集装置における、集熱管の予熱方法である。この方法は、太陽光の地面に対する角度と、反射板の対称軸の地面に対する角度とが異なるように集熱管および反射板を回転させるステップと、反射板を用いて太陽光を集熱管に集光するステップとを備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、太陽熱収集装置において、低コストで集熱管を予熱できる。
本発明の実施形態に係る太陽熱発電システムを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る太陽熱収集装置を説明するための図である。 太陽熱収集装置を説明するための概略斜視図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る集熱管の予熱方法を説明するための図である。 角度差と集光量比の関係の一例を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る集熱管の予熱方法を説明するための図である。
　以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　図１は、本発明の実施形態に係る太陽熱発電システム１００を説明するための図である。太陽熱発電システム１００は、集光エリア１２１、蓄熱エリア１２２、発電エリア１２３の３つのエリアを含む。
　集光エリア１２１は、主に太陽熱収集装置８を含む。太陽熱収集装置８は、熱媒を流す複数の集熱管から成る熱媒流路１１と、太陽光を集熱管に集光して熱媒を加熱する複数の反射板１３とを備える。加熱された熱媒は、蓄熱エリア１２２に送られる。
　蓄熱エリア１２２は、ホットタンク１０２と、コールドタンク１０３とを含む。加熱された熱媒の熱をホットタンク１０２に蓄えておくことにより、必要なときに発電できる。例えば夜間や日中の悪天候時の発電が可能となる。
　発電エリア１２３は、蒸気発生器１０４と、蒸気タービン発電機１０６と、復水器１０８とを含む。蒸気発生器１０４は、冷却水と加熱された熱媒との熱交換により蒸気を発生させ、蒸気タービン発電機１０６は蒸気によりタービンを回転させる。この回転により発電する。復水器１０８は蒸気を冷却水に戻す。
　図２は、本発明の実施形態に係る太陽熱収集装置８を説明するための図である。図２に示すように、太陽熱収集装置８は、複数（図１では４つ）の集光ユニット１０と、連結流路５０とを含む。各集光ユニット１０は、熱媒流路１１と、複数の反射板１３とを含む。
　各熱媒流路１１は、Ｕ字状に形成され、互いに平行な長直線部１１ａおよび１１ｂと、長直線部１１ａおよび１１ｂの一端部同士をつなぐ短直線部１１ｃとから成る。長直線部１１ａおよび１１ｂは、それぞれ、直線状に配置された複数の集熱管１２から成る。短直線部１１ｃは、連結配管１４から成る。長直線部１１ａ、１１ｂの長さＡは、約１００～２００ｍであってよい。また、各集熱管１２の長さは、約１０～２０ｍであってよい。また、長直線部１１ａは１０～２０本の集熱管１２から構成されてよい。また、短直線部１１ｃの長さＢは２０～３０ｍであってよい。
　熱媒流路１１の集熱管１２内には、太陽熱を受ける熱媒としての溶融塩が流れる。溶融塩は、太陽熱収集装置において従来使用されてきた合成オイルよりも沸点が高いため、より高温に温められる。これにより、太陽熱発電システム１００の発電効率が向上する。一方で、溶融塩は、２５０℃程度で固化してしまう。溶融塩は、運転時は太陽熱で加熱されているため基本的に固化することはないが、例えばスタートアップ時やメンテナンス後に集熱管１２に溶融塩を流し込むとき、集熱管１２の温度が比較的低い状態にあると集熱管１２に熱を奪われて固化しうる。そこで、本実施形態では、集熱管１２に溶融塩を流し込む前に、集熱管１２を所定の温度以上に予熱しておく。集熱管１２の予熱方法については後述する。
　連結流路５０は、環状の流路であり、各熱媒流路１１と接続される。また連結流路５０は、蓄熱エリア１２２のホットタンク１０２およびコールドタンク１０３とも接続される。したがって、連結流路５０を介して、各熱媒流路１１と、ホットタンク１０２およびコールドタンク１０３とが連結される。連結流路５０にはコールドタンク１０３から熱媒が流れこむ。連結流路５０を流れる熱媒は、各熱媒流路１１の長直線部１１ａに流し込まれる。長直線部１１ａの集熱管１２を通って加熱された熱媒は、連結配管１４を通って長直線部１１ｂに流れる。長直線部１１ｂの集熱管１２を通って加熱された熱媒は、連結流路５０に戻り、ホットタンク１０２に流れ込む。
　図３は、太陽熱収集装置８を説明するための概略斜視図である。図３に示すように、太陽熱収集装置８は、地盤上の架台３０と、架台３０により回転軸３１周りに回転可能に支持された集熱管１２および反射板１３とを備える。また、太陽熱収集装置８は、太陽に追従して集熱管１２および反射板１３を回転軸３１周りに回転させる回転装置を備える。この回転装置は、油圧ポンプと、該油圧ポンプを制御する制御装置から構成されてよい。
　反射板１３は、高反射率の鏡または金属板（例えばスチール板またはアルミ板）から成る。反射板１３の反射面１３ａは、放物柱面状に形成されている。すなわち、反射面１３ａの回転軸３１に垂直な断面は、放物線状である。集熱管１２は、回転軸３１と平行に直線的に延びる管である。集熱管１２は、断熱のために真空ガラス管で覆われている。集熱管１２は、その延出方向に垂直な断面において、中心が放物線状の反射板１３の焦点に位置するように支持されている。反射面１３ａで反射した太陽光は、反射板１３の焦点に集光するので、その焦点に位置する集熱管１２を効率的に加熱できる。
　図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る集熱管１２の予熱方法を説明するための図である。
　図４（ａ）は、熱媒が導入された後の集熱管１２を加熱する通常動作時における集光の様子を示す。上述したように、集熱管１２および反射板１３は、回転軸３１周りに回転可能に支持されている。反射板１３の反射面１３ａは、回転軸３１に垂直な断面において放物線状に形成されている。集熱管１２は、放物線状の反射面１３ａの焦点に配置されている。反射板１３の反射面１３ａの仮想的な対称軸Ａｓを考えたとき、集熱管１２は対称軸Ａｓ上に位置している。集熱管１２および反射板１３の回転は、回転装置（図示せず）により制御される。
　図４（ａ）に示すように、通常動作時には、回転装置は、太陽Ｓからの太陽光Ｌｓの地面に対する角度θｓと、反射板１３の対称軸Ａｓの地面に対する角度θａとが一致するように集熱管１２および反射板１３を回転させる。これにより、集熱管１２および反射板１３は、太陽Ｓの移動に追従するよう回転する。太陽光Ｌｓは、図４（ａ）に示すように、放物線状の反射面１３ａの焦点に位置する集熱管１２に集光される。
　図４（ｂ）は、熱媒が導入される前の集熱管１２を加熱する予熱時における集光の様子を示す。図４（ｂ）に示すように、予熱時には、回転装置は、太陽光Ｌｓの角度θｓと、反射板１３の対称軸Ａｓの角度θａとが異なるように集熱管１２および反射板１３を回転させる。回転装置は、対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓの角度差Δθが、所定の角度差Δθｄとなるように集熱管１２および反射板１３を回転させる。これにより、集熱管１２および反射板１３は、太陽Ｓの移動にΔθｄだけ遅れて追従するよう回転する。対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓとがΔθｄずれている場合、図４（ｂ）に示すように、反射面１３ａからの反射光の一部しか集熱管１２に集光しなくなる。
　集熱管１２内に熱媒が導入されていない状態で、図４（ａ）に示すように太陽光Ｌｓの角度θｓと、反射板１３の対称軸Ａｓの角度θａとを一致させて、反射面１３ａで反射する略全ての反射光を集熱管１２に集光した場合、集熱管１２がいわゆる空焚き状態となって非常に高温になり、破損するおそれがある。本実施形態のように、対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓとをΔθｄずらすことにより、集熱管１２への集光量を抑制することができるため、集熱管１２の温度が非常に高くなることが防止され、集熱管１２の破損を防ぐことができる。本実施形態に係る予熱方法は、集熱管１２および反射板１３の回転量を制御するだけでよいため、別途他の構成要素を追加する必要はなく、上述した集熱管に電流を流して予熱する方法に比べて、非常に簡易且つ低コストである。
　図５は、角度差と集光量比の関係の一例を示す。図５において、横軸は、対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓとの角度差Δθ（度）であり、縦軸は、対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓを一致させたとき（すなわち図４（ａ）の状態）の集光量に対する集光量比（％）である。
　上記の所定の角度差Δθｄの最適値は、図５に示す角度差と集光量比の関係に基づいて決定することができる。例えば、集光量比を１０％にしたい場合には、角度差Δθｄを約１．２度に設定すればよい。集光量比は、５％～２０％とすることが好ましく、８％～１２％とすることがさらに好ましい。
　図６は、本発明の別の実施形態に係る集熱管１２の予熱方法を説明するための図である。上述の予熱方法では、対称軸Ａｓの角度θａと太陽光Ｌｓの角度θｓとの角度差Δθを固定値とした。一方本実施形態では、回転装置は、集熱管１２を予熱する際に、太陽光Ｌｓの角度θｓと、反射板１３の対称軸Ａｓの角度θとの角度差Δθが所定の角度範囲θｒ内で変動するように集熱管１２および反射板１３を回転させる。すなわち、回転装置は、反射板１３の対称軸Ａｓの角度θａが、太陽光Ｌｓの角度θｓを中心として±θｒ／２度変動するように集熱管１２および反射板１３をスイングさせる。
　本実施形態に係る集熱管１２の予熱方法によれば、集熱管１２および反射板１３をスイングさせることにより、集熱管１２の一部のみに太陽光が集光することが避けられ、集熱管１２を全体的に予熱することができる。本実施形態に係る予熱方法も、集熱管１２および反射板１３の回転量を制御するだけでよいため、別途他の構成要素を追加する必要はなく、非常に簡易且つ低コストである。集熱管１２および反射板１３は、１０秒よりも短い周期でスイングさせることが好ましい。この場合、集熱管１２が部分的に過度に加熱されることを好適に防止することができる。
　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　８　太陽熱収集装置、　１０　集光ユニット、　１１　熱媒流路、　１２　集熱管、　１３　反射板、　３０　架台、　３１　回転軸、　１００　太陽熱発電システム。
　本発明は、太陽熱発電システムで使用される太陽熱収集装置に利用できる。

Claims (4)

  1. 　熱媒を流す集熱管と、
    　前記集熱管に太陽光を集光する断面が放物線状の反射板と、
    　前記集熱管および前記反射板を回転軸周りに回転させる回転装置と、
    　を備え、
    　前記回転装置は、熱媒が導入される前の前記集熱管を予熱する際に、太陽光の地面に対する角度と、前記反射板の対称軸の地面に対する角度とが異なるように前記集熱管および前記反射板を回転させることを特徴とする太陽熱収集装置。
  2. 　前記回転装置は、熱媒が導入される前の前記集熱管を予熱する際に、太陽光の角度と、前記反射板の対称軸の角度との角度差が所定の角度差となるように前記集熱管および前記反射板を回転させることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱収集装置。
  3. 　前記回転装置は、熱媒が導入される前の前記集熱管を予熱する際に、太陽光の角度と、前記反射板の対称軸の角度との角度差が所定の角度範囲内で変動するように前記集熱管および前記反射板を回転させることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱収集装置。
  4. 　熱媒を流す集熱管と、前記集熱管に太陽光を集光する断面が放物線状の反射板とを備える太陽熱収集装置における、前記集熱管の予熱方法であって、
    　太陽光の地面に対する角度と、前記反射板の対称軸の地面に対する角度とが異なるように前記集熱管および前記反射板を回転させるステップと、
    　前記反射板を用いて太陽光を前記集熱管に集光するステップと、
    　を備えることを特徴とする予熱方法。
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