JP2014020567A - Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device - Google Patents
Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014020567A JP2014020567A JP2012156048A JP2012156048A JP2014020567A JP 2014020567 A JP2014020567 A JP 2014020567A JP 2012156048 A JP2012156048 A JP 2012156048A JP 2012156048 A JP2012156048 A JP 2012156048A JP 2014020567 A JP2014020567 A JP 2014020567A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- collector
- angle
- heat collecting
- heat collection
- 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
-
- 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
- Y02E10/47—Mountings or tracking
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、太陽光を集光し、熱媒体を介して熱エネルギに変換する太陽光集熱装置に関する。 The present invention relates to a solar heat collecting apparatus that collects sunlight and converts it into heat energy via a heat medium.
近年、温暖化現象が原因と考えられている地球規模での異常気象が問題になってきている。その為、環境負荷の多い石油に代わり、地球に優しい環境負荷の少ない新エネルギが注目されている。その中で特に利用されているのが太陽光である。
太陽光を利用したクリーンエネルギシステムには、太陽電池によって太陽光を電気エネルギに変換する方式と、太陽光を集光して熱エネルギに変換する方式とがある。
In recent years, abnormal weather on a global scale, which is thought to be caused by global warming, has become a problem. Therefore, new energy with less environmental impact that is friendly to the earth has attracted attention, instead of petroleum, which has a greater environmental impact. Among them, sunlight is particularly used.
A clean energy system using sunlight includes a method of converting sunlight into electric energy by a solar cell and a method of collecting sunlight and converting it into heat energy.
特許文献1の課題には「太陽光の反射損失を低下させることで光/電変換効率を向上させた太陽電池を利用した太陽光発電システムを提供する。」と記載されている。解決手段には「ホルダー12と、このホルダー12に保持され、入射太陽光線に対して一部吸収・一部反射の表面を形成するシート状の第1の太陽電池11とから成り、長手方向に延長される焦点線と鏡軸面とを有する2次元反射鏡10と、太陽の方向を検出して前記2次元反射鏡10の姿勢を制御することにより、前記光軸面を太陽に向ける太陽追尾ユニットと、前記2次元反射鏡10の焦点線に沿って延長される熱伝導性の管20と、この管の外部表面上に受光面を上向きにして保持される第2の太陽電池21と、前記管20の内部に流体を循環させ、得た熱を外部に供給する冷却・給熱ユニットとを備えている。」と記載されている。
The problem of
また、太陽光を集光して熱エネルギに変換する方式のひとつとして、トラフ式の太陽光集熱装置がある。トラフ式とは、雨樋状の曲面鏡を用いて、当該曲面鏡の前に設置されたパイプに太陽光を集中させ、パイプ内を流れる熱媒体(水やオイルなど)を加熱して熱エネルギに変換する方式である。 Moreover, there is a trough-type solar heat collecting apparatus as one of the methods for collecting sunlight and converting it into heat energy. The trough type uses a rain gutter-shaped curved mirror to concentrate sunlight on the pipe installed in front of the curved mirror and heat the heat medium (water, oil, etc.) flowing through the pipe to heat energy. It is a method to convert to.
トラフ式の太陽光集熱装置に於いて、太陽光の集熱を高効率で行うためには、太陽の位置にあわせてコレクタ(曲面鏡)を高精度に回転制御する必要がある。
更に複数台の集熱装置を連結して同期制御する場合には、各集熱装置のコレクタ角度ズレが発生する虞がある。これにより、1台の集熱装置のみを高精度に回転制御して高い集熱効率を得ても、他の集熱装置の回転制御の誤差により、全体として集熱効率が低下する虞がある。
In the trough-type solar heat collecting apparatus, in order to collect solar light with high efficiency, it is necessary to control the rotation of the collector (curved mirror) with high accuracy according to the position of the sun.
Furthermore, when a plurality of heat collecting devices are connected and controlled synchronously, there is a possibility that collector angle deviation of each heat collecting device may occur. As a result, even if only one heat collecting device is rotationally controlled with high accuracy to obtain high heat collecting efficiency, there is a possibility that the heat collecting efficiency may be lowered as a whole due to an error in rotation control of other heat collecting devices.
そこで、本発明は、連結して同期制御した複数台の集熱装置によって、高効率に太陽光を集熱可能とする太陽光集熱装置および太陽光集熱装置の角度ズレ量算出方法を提供することを課題とする。 Accordingly, the present invention provides a solar heat collecting apparatus and a method for calculating the amount of angular deviation of the solar heat collecting apparatus that can efficiently collect sunlight with a plurality of heat collecting apparatuses that are connected and controlled synchronously. The task is to do.
前記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の発明では、太陽光を吸収して熱に変換するレシーバ、および、太陽光を反射して前記レシーバに集光するコレクタを備えた複数の集熱装置と、前記複数の集熱装置の各コレクタを同期して駆動する同期装置と、前記コレクタの回転角度を検出する位置検出器と、前記複数の集熱装置それぞれの集熱効率を計測する集熱効率計測部と、前記コレクタが太陽に正対する軌道の検出試験を行う軌道検出試験部と、基準集熱装置のコレクタに対する前記複数の集熱装置の各コレクタの角度ズレ量を算出する角度ズレ量算出部と、前記基準集熱装置の集熱効率が最大値となる補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、を備えたことを特徴とする太陽光集熱装置とした。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
In order to achieve the above object, in the invention according to
Other means will be described in the embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、連結して同期制御した複数台の集熱装置によって、高効率に太陽光を集熱可能とする太陽光集熱装置および太陽光集熱装置の角度ズレ量算出方法を提供することができる。 According to the present invention, a solar heat collecting apparatus and a method for calculating an angle shift amount of the solar heat collecting apparatus that can efficiently collect sunlight with a plurality of heat collecting apparatuses that are connected and controlled synchronously are provided. can do.
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態の構成) (Configuration of the first embodiment)
図1は、第1の実施形態に於ける太陽光集熱装置を示す概略の構成図である。
太陽光集熱装置10は、複数の集熱装置11−1〜11−9と、流量計15と、ポンプ16とを有し、空調システム100に熱媒体路17を介して環状に接続されている。更に太陽光集熱装置10は、温度計12−1〜12−12と、集光部であるコレクタ20(図2)の回転位置を検出する位置検出器13と、日射計14と、同期装置50と、制御装置60と、演算装置70と、表示部74とを有している。
この太陽光集熱装置10は、集熱装置11−1〜11−9が集熱した熱媒体の熱エネルギを、空調システム100に供給するものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a solar heat collecting apparatus in the first embodiment.
The solar
The solar
制御装置60は、駆動制御部61と、集熱効率計測部62と、軌道検出試験部63と、補正パラメータ算出部64と、記憶部65とを有している。記憶部65は、太陽位置テーブル66と、計測データ67とを格納する。制御装置60は、温度計12−1〜12−12と、位置検出器13と、日射計14と、流量計15と、同期装置50と、演算装置70とに接続されている。
演算装置70は、角度ズレ量算出部71と、記憶部72とを有し、表示部74と制御装置60とに接続されている。記憶部72は、角度ズレ量データ73を格納する。
The control device 60 includes a drive control unit 61, a heat collection
The
集熱装置11−1〜11−3は、1列3台で同期して回転するように構成されている。集熱装置11−4〜11−6、集熱装置11−7〜11−9は、集熱装置11−1〜11−3と同様に構成されている。以下、集熱装置11−1〜11−9を特に区別しないときには、単に集熱装置11と記載する。これら集熱装置11は、それぞれ熱媒体路17で直列に接続されている。なお、本実施形態では、3台の集熱装置11を1列とする構成を3列有しているが、1列あたりの台数および設置する列の数に制限はない。
The heat collectors 11-1 to 11-3 are configured to rotate in synchronism with three in one row. The heat collectors 11-4 to 11-6 and the heat collectors 11-7 to 11-9 are configured in the same manner as the heat collectors 11-1 to 11-3. Hereinafter, when the heat collectors 11-1 to 11-9 are not particularly distinguished, they are simply referred to as the heat collector 11. These heat collectors 11 are connected in series by a
集熱装置11−1の熱媒体入口側には、温度計12−1が設置されている。集熱装置11−1の熱媒体出口側、かつ、集熱装置11−2の熱媒体入口側には、温度計12−2が設置されている。集熱装置11−2の熱媒体出口側、かつ、集熱装置11−3の熱媒体入口側には、温度計12−3が設置されている。集熱装置11−3の熱媒体出口側には、温度計12−4が設置されている。温度計12−1は、集熱装置11−1に流入する熱媒体の入口温度を計測する入口側温度計である。温度計12−2は、集熱装置11−1から流出する熱媒体の出口温度を計測する出口側温度計であり、且つ、集熱装置11−2に流入する熱媒体の入口温度を計測する入口側温度計である。温度計12−3は、集熱装置11−2から流出する熱媒体の出口温度を計測する出口側温度計であり、且つ、集熱装置11−3に流入する熱媒体の入口温度を計測する入口側温度計である。温度計12−4は、集熱装置11−3から流出する熱媒体の出口温度を計測する出口側温度計である。
以下、温度計12−5〜12−8と、温度計12−9〜12−12とは、温度計12−1〜12−4と同様に設置されている。以下、温度計12−1〜12−12を特に区別しないときには、単に温度計12と記載している場合がある。
なお、本実施形態のように、1台ごとの集熱装置11の熱媒体出入口に、それぞれ温度計12を設置すると、正確な集熱量の計測が可能となり、正確な太陽自動追尾が可能となる、しかし、これに限られず、複数台単位の集熱装置11の熱媒体出入口のみに、それぞれ温度計12を設置してもよく、更に集熱装置11の列ごとの熱媒体出入口のみに、それぞれ温度計12を設置してもよい。
A thermometer 12-1 is installed on the heat medium inlet side of the heat collector 11-1. A thermometer 12-2 is installed on the heat medium outlet side of the heat collector 11-1 and on the heat medium inlet side of the heat collector 11-2. A thermometer 12-3 is installed on the heat medium outlet side of the heat collector 11-2 and on the heat medium inlet side of the heat collector 11-3. A thermometer 12-4 is installed on the heat medium outlet side of the heat collector 11-3. The thermometer 12-1 is an inlet-side thermometer that measures the inlet temperature of the heat medium flowing into the heat collector 11-1. The thermometer 12-2 is an outlet-side thermometer that measures the outlet temperature of the heat medium flowing out from the heat collector 11-1, and measures the inlet temperature of the heat medium flowing into the heat collector 11-2. It is an inlet side thermometer. The thermometer 12-3 is an outlet-side thermometer that measures the outlet temperature of the heat medium flowing out from the heat collector 11-2, and measures the inlet temperature of the heat medium flowing into the heat collector 11-3. It is an inlet side thermometer. The thermometer 12-4 is an outlet-side thermometer that measures the outlet temperature of the heat medium flowing out from the heat collector 11-3.
Hereinafter, the thermometers 12-5 to 12-8 and the thermometers 12-9 to 12-12 are installed in the same manner as the thermometers 12-1 to 12-4. Hereinafter, when the thermometers 12-1 to 12-12 are not particularly distinguished, they may be simply described as the thermometer 12.
In addition, if the thermometer 12 is each installed in the heat-medium entrance / exit of each heat collecting apparatus 11 like this embodiment, it will become possible to measure an exact amount of heat collection, and an accurate automatic solar tracking will be attained. However, the present invention is not limited to this, and the thermometer 12 may be installed only at the heat medium inlet / outlet of the heat collecting device 11 in units of plural units, respectively, and only at the heat medium inlet / outlet of each row of the heat collecting device 11 respectively. A thermometer 12 may be installed.
流量計15は、この熱媒体路17に流れる熱媒体である水の流量Fを計測するものである。流量計15は、制御装置60の集熱効率計測部62に、計測した流量Fのデータを出力する。
ポンプ16は、この熱媒体路17に流れる熱媒体を、矢印の方向に送出するものである。
熱媒体路17は、ポンプ16と、流量計15と、各集熱装置11と、空調システム100とを、それぞれ環状に接続し、熱媒体を循環させる流路である。
The
The
The
位置検出器13は、集熱装置11−1に設置されており、集熱装置11−1のコレクタ20の回転角度であるコレクタ角度Θを計測して、制御装置60の駆動制御部61に出力するものである。
日射計14は、この太陽光集熱装置10の設置場所の単位面積あたりの直達日射量を計測し、制御装置60の集熱効率計測部62に日射量データを出力するものである。
The
The
同期装置50は、集熱装置11−1〜11−3の後記するコレクタ20(図2)を連動して回転させ、集熱装置11−4〜11−6のコレクタ20(図2)を連動して回転させ、集熱装置11−7〜11−9のコレクタ20(図2)を連動して回転させるものである。更に、同期装置50は、集熱装置11間の相対角度を調整する機能を有している。
The
制御装置60の駆動制御部61は、位置検出器13に接続されていると共に、第1の出力側が同期装置50に接続され、第2の出力側が集熱効率計測部62に接続されている。
駆動制御部61は、同期装置50によって各集熱装置11のコレクタ20(図2)を回転し、位置検出器13によって計測したコレクタ角度Θが、軌道計算値である目標コレクタ角度Θtに一致したか否かを判断することにより、各集熱装置11のコレクタ20(図2)を軌道計算値である目標コレクタ角度Θtまで回転する。更に、駆動制御部61は、各集熱装置11間のコレクタ20(図2)の相対角度を調整するように同期装置50に指示する機能を有している。
集熱効率計測部62は、レシーバ30(図2)の集熱量と、太陽光Lの熱エネルギとを測定し、これらに基づいて各集熱装置11の集熱効率を算出する機能を有している。更に、集熱効率計測部62は、太陽光の直達日射量を計測する日射計14により、集熱装置11の集熱効率を補正する、
具体的には、集熱効率計測部62は、温度計12−1〜12−12と流量計15の測定結果に基づいて、各集熱装置11(レシーバ30)の集熱量を計算する。集熱効率計測部62は、日射計14が測定した太陽光Lの熱エネルギと曲面鏡21の投影面積に基づいて、曲面鏡21に照射された太陽光Lの熱エネルギを算出する。更に、集熱効率計測部62は、この集熱量を、曲面鏡21に照射された太陽光Lの熱エネルギで除算して、集熱効率を計算する。
The drive control unit 61 of the control device 60 is connected to the
The drive control unit 61 rotates the collector 20 (FIG. 2) of each heat collecting device 11 by the
The heat collection
Specifically, the heat collection
軌道検出試験部63は、駆動制御部61によって各集熱装置11のコレクタ20を間欠的に駆動して、太陽と正対する軌道より進め、所定期間に亘って静止させる軌道検出試験を行うものである。当該所定期間に於いて、集熱効率計測部62は、集熱量と集熱効率とを含む計測データ67を計測する。
補正パラメータ算出部64は、基準となる集熱装置11−1のコレクタ20を太陽位置テーブル66に基づいて太陽に正対して回転させる際に、誤差を打ち消して正確に太陽に正対させるための各補正パラメータを算出するものである。補正パラメータ算出部64は、軌道検出試験で計測した計測データ67に基づいて、各補正パラメータを算出する。
The trajectory detection test unit 63 performs a trajectory detection test in which the
The correction parameter calculation unit 64 cancels the error and correctly faces the sun when the
記憶部65は、例えばハードディスクやフラッシュメモリであり、この太陽光集熱装置10の制御に係る種々のデータを記録している。
太陽位置テーブル66は、日付および時刻と、当該太陽光集熱装置10の設置位置(緯度と経度)における太陽位置との関係を示す情報である。
計測データ67は、集熱効率計測部62が計測したデータであり、各時刻に於ける集熱量と集熱効率とを含んでいる。
The
The sun position table 66 is information indicating the relationship between the date and time and the sun position at the installation position (latitude and longitude) of the solar
The
演算装置70の角度ズレ量算出部71は、各集熱装置11の各コレクタ20の、基準集熱装置11のコレクタ20に対する角度ズレ量を算出するものである。角度ズレ量算出部71は、基準集熱装置11の集熱効率最大の時刻に於けるコレクタ角度と、各集熱装置の集熱効率最大の時刻に於ける各コレクタ角度との差によって、基準集熱装置のコレクタ20と各集熱装置のコレクタ20との角度ズレ量を算出する。算出した角度ズレ量は、記憶部72の角度ズレ量データ73に格納され、表示部74と制御装置60とに出力される。
The angle shift
図2は、第1の実施形態に於ける集熱装置を示す概略の構成図である。
集熱装置11−1は、トラフ式の太陽光集熱装置10のひとつのユニットである。集熱装置11−1は、南北方向かつ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と、このコレクタ20の上部に支持されているレシーバ30とを有している。
第1の実施形態に於いて、南北方向は長手方向であり、東西方向は短手方向である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the heat collecting apparatus according to the first embodiment.
The heat collector 11-1 is one unit of the trough
In the first embodiment, the north-south direction is the longitudinal direction, and the east-west direction is the short direction.
コレクタ20は、曲面鏡21と、この曲面鏡21を支える支持部材である5個の支持フレーム22(図1では手前側の1個が示されている)と、この支持フレーム22の長手方向の両端と中央部とに配置されている3本の支持バー23とを有している。3本の支持バー23には、それぞれ保持脚31が固定されており、レシーバ30を保持している。このコレクタ20は、太陽光を反射してレシーバ30に集光するものである。
位置検出器13とは、例えばロータリーエンコーダであり、コレクタ20のコレクタ角度Θを計測する機能を有している。制御装置60(図1)は、同期装置50(図1)によって、位置検出器13によって計測されたコレクタ角度Θが、軌道計算値である目標コレクタ角度Θtになるまでコレクタ20を回転させる。なお、本実施形態の集熱装置11−2〜11−9は、この位置検出器13を有していない。
The
The
コレクタ20は、制御装置60(図1)と同期装置50(図1)と位置検出器13とによって、太陽の方向に正対するよう回転する。コレクタ20が太陽の方向に正対した状態とは、太陽光Lがコレクタ20に設けられた曲面鏡21によって反射され、レシーバ30を焦点として集光している状態である。これにより太陽光Lは、このレシーバ30内部の熱媒体の熱量に変換される。以下、太陽光Lを熱媒体の熱量に変換することを、「集熱する」と記載している場合がある。
曲面鏡21は、例えば、短手方向に凹状の断面を有している反射パネルであり、太陽光Lをレシーバ30に集光させる集光部である。曲面鏡21の凹状の断面は、集光に適した曲率形状であり、例えば放物面を形成している。
The
The
レシーバ30は、太陽光Lを吸収して熱に変換する筒状の集熱部であり、熱媒体である水を内部に有している。レシーバ30は、出口側と入口側とに熱媒体路17(図1)が接続され、これら熱媒体路17(図1)を介して空調システム100(図1)と接続されている。
The
熱媒体である水は、ポンプ16(図1)によって送水されて循環し、レシーバ30内に於いて太陽光Lによって熱せられて熱水または水蒸気となる。熱水または水蒸気となった熱媒体は、熱媒体路17(図1)によって、空調システム100(図1)に導かれて熱源として用いられる。熱水または水蒸気は、熱源として用いられることで放熱して再び水となる。水となった熱媒体は、ポンプ16(図1)によって送水されて循環し、再びレシーバ30に戻る。
Water, which is a heat medium, is sent and circulated by the pump 16 (FIG. 1), and is heated by sunlight L in the
《集熱装置11の運転中の動作》
図1、図2を参照して、集熱装置11の運転中の動作を説明する。
集熱装置11の稼働状態に於いて、ポンプ16が熱媒体である水を送水し、熱媒体である水は、熱媒体路17を時計回りに循環する。
制御装置60は、日時と設置場所(経度および緯度)とに基づいて、太陽の位置を予測計算して、軌道計算値である目標コレクタ角度Θtを算出する。制御装置60は、位置検出器13によってコレクタ20のコレクタ角度Θを計測しながら、計測したコレクタ角度Θが目標コレクタ角度Θtになるまで、同期装置50によってコレクタ20を回転させる。
制御装置60は太陽の位置を予測して同期装置50に回転指示し、同期装置50は太陽と正対するようにコレクタ20を回転する。集熱装置11は、コレクタ20の曲面鏡21によって太陽光Lを反射して、レシーバ30を焦点として集光する。レシーバ30は、太陽光Lを吸収して熱媒体の熱に変換する。
集熱効率計測部62は、流量計15によって、運転中の熱媒体の流量Fを測定している。集熱効率計測部62は、レシーバ30の入口側に設置した温度計12によって入口側の熱媒体の温度Tinを測定し、レシーバ30の出口側に設置した温度計12によって熱媒体の温度Toutを測定し、出入口に於ける熱媒体の温度差(Tout−Tin)を算出する。この熱媒体温度差(Tout−Tin)と熱媒体の比熱αと流量Fとの積が、各集熱装置11の集熱量となる。
<< Operation during operation of the heat collector 11 >>
With reference to FIGS. 1 and 2, the operation of the heat collector 11 during operation will be described.
In the operating state of the heat collector 11, the
The control device 60 predicts and calculates the position of the sun based on the date and installation location (longitude and latitude), and calculates a target collector angle Θt that is a trajectory calculation value. The control device 60 measures the collector angle Θ of the
The control device 60 predicts the position of the sun and instructs the
The heat collection
更に集熱効率計測部62は、日射計14によって、単位面積あたりの直達日射量(kW/m2)を計測する。集熱効率計測部62は、日射計14で計測した直達日射量から単位面積あたりの熱量(kW)を換算して曲面鏡21の面積を乗じて、曲面鏡21に照射された太陽光Lの熱量を求める。更に集熱効率計測部62は、曲面鏡21に照射される太陽光Lの熱量に対する集熱装置11の集熱量の比率を求めて、これを集熱効率とする。
このとき、制御装置60が、計測したコレクタ角度Θと理論的な軌道計算値である目標コレクタ角度Θtとが一致するよう各コレクタ20を制御しても、集熱効率の最大値が得られない場合がある。その理由は、目標コレクタ角度Θtを算出する際の算出誤差、集熱装置11を構成する部品寸法の誤差、集熱装置11の設置位置の誤差、位置検出器13の検出誤差などである。そのため、集光効率が最大となるコレクタ角度Θmaxと、理論的な軌道計算値である目標コレクタ角度Θtとの差を補正する必要がある。特に、集熱装置11の設置誤差は、重要な誤差要因である。
Further, the heat collection
At this time, even when the control device 60 controls each
本実施形態では、複数台の集熱装置11を連結しており、1つの回転軸で1列3台の集熱装置11のコレクタ20を回転させているので、3台の集熱装置11のコレクタ20のねじれなどにより、角度ズレが発生する虞がある。更に、3列の集熱装置11を、単一の同期装置50で同期して回転させているので、各列の集熱装置11ごとに、角度ズレが発生する虞がある。このように、複数台の集熱装置11を連結して運転し、最適な集熱効率を得るためには、各台のコレクタ20間の角度ズレを補正しなければならない。
In the present embodiment, a plurality of heat collecting devices 11 are connected, and the
(第1の実施形態の動作)
図3は、軌道検出試験時の軌道を示す図である。図の横軸は時刻を示している。図の縦軸は、コレクタ角度を示している。
実線は、軌道検出試験に於けるコレクタ20の回転角度設定値を示している。破線は、各時刻に於けるコレクタ20の曲面鏡21が実際に太陽と正対する回転角度を示している。以下、これを「誤差0°の軌道」と記載している場合がある。
軌道検出試験に於いて、軌道検出試験部63は、コレクタ20を、所定周期(例えば20分〜30分)に1回、所定の回転角度設定値になるように間欠的に回転駆動し、次の周期まで静止させている。
軌道検出試験部63は、コレクタ20を回転駆動する時刻の更に所定周期の1/2後の時刻に於いて、コレクタ20の曲面鏡21が太陽と正対するように計算して回転駆動している。
(Operation of the first embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a trajectory during the trajectory detection test. The horizontal axis in the figure indicates time. The vertical axis in the figure indicates the collector angle.
The solid line indicates the rotation angle setting value of the
In the trajectory detection test, the trajectory detection test unit 63 drives the
The orbit detection test unit 63 calculates and drives the
図4(a)〜(e)は、太陽の移動に伴うレシーバ集熱量の変化の例を示す図である。 FIGS. 4A to 4E are diagrams illustrating examples of changes in the amount of heat collected by the receiver as the sun moves.
図4(a)は、時刻Aに於ける集熱装置11の状態を示している。集熱装置11は、曲面鏡21で太陽光Lを反射し、レシーバ30から離れた場所に集光している。
FIG. 4A shows the state of the heat collector 11 at time A. FIG. The heat collector 11 reflects the sunlight L with the
図4(b)は、時刻Bに於ける集熱装置11の状態を示している。集熱装置11は、曲面鏡21で太陽光Lを反射し、レシーバ30に集光している。
FIG. 4B shows the state of the heat collector 11 at time B. The heat collector 11 reflects the sunlight L by the
図4(c)は、時刻Cに於ける集熱装置11の状態を示している。集熱装置11は、曲面鏡21で太陽光Lを反射し、レシーバ30から離れた場所に集光している。
FIG. 4C shows the state of the heat collector 11 at time C. The heat collector 11 reflects the sunlight L with the
図4(d)は、軌道検出試験(図3)の一部期間に於けるコレクタ20の角度を示す図である。実線は、軌道検出試験に於けるコレクタ20の角度設定値を示している。破線は、誤差0°の軌道を示している。破線は、コレクタ20の曲面鏡21が太陽と正対する角度となる。
FIG. 4D is a diagram showing the angle of the
図4(e)は、軌道検出試験(図3)の一部期間に於けるレシーバ30の集熱量を示す図である。
図中の時刻Aに於いて、図4(d)の実線で示した角度設定値は、破線で示した曲面鏡21が太陽と正対する角度(誤差0°の軌道)から離れている。そのため、図4(a)に示すように、曲面鏡21の反射光はレシーバ30に集光せず、集熱量は0である。
図4(d)の実線で示した角度設定値のまま曲面鏡21を静止させていると、太陽が地球の自転により徐々に移動する。時刻Bに於いて、実線で示す軌道は、破線で示す誤差0°の軌道と一致するので、コレクタ20の曲面鏡21が太陽と正対する角度となる。このとき、曲面鏡21の反射光は、レシーバ30に集光し、集熱量が最大値となる。時刻Bは、コレクタ20が実際に太陽と正対する時刻である。
さらに時間が経過すると、太陽が曲面鏡21と正対する位置から離れる。時刻Cに於いて、図4(c)に示すように曲面鏡21の反射光はレシーバ30に集光しなくなり、集熱量は再び0となる。
FIG. 4E is a diagram showing the amount of heat collected by the
At time A in the figure, the angle setting value indicated by the solid line in FIG. 4D is away from the angle (orbit with an error of 0 °) where the
If the
As time further elapses, the sun moves away from the position facing the
図5(a),(b)は、太陽と正対する曲面鏡の軌道とレシーバ集熱量とを示す図である。 FIGS. 5A and 5B are views showing the trajectory of the curved mirror facing the sun and the amount of heat collected by the receiver.
図5(a)は、太陽と正対する曲面鏡21の軌道を示す図である。縦軸は、コレクタ20の角度を示している。横軸は、共通する時刻を示している。破線は、誤差0°の軌道、すなわち、太陽と正対する曲面鏡21の軌道を示している。実線は、軌道検出試験に於ける曲面鏡21の軌道を示している。
実線で示す軌道検出試験に於ける曲面鏡21の軌道は、間欠的に角度が変更され、所定期間に亘って静止するものである。軌道検出試験に於ける曲面鏡21の軌道は、所定期間に亘って静止しているときに、誤差0°の軌道である太陽と正対する軌道を通過する。
FIG. 5A is a diagram showing the trajectory of the
The trajectory of the
図5(b)は、レシーバ集熱量を示す図である。縦軸は、レシーバ集熱量を示している。横軸は、共通する時刻を示している。
軌道検出試験に於いて、曲面鏡21が所定期間に亘って静止しているとき、レシーバ集熱量は、山なりのピークを描く。このレシーバ集熱量のピークの時刻とは、曲面鏡21が実際に太陽と正対している時刻である。したがって、当該ピークの時刻とコレクタ角度Θとの関係を複数個記録し、これらの関係を満たす直線を算出することにより、曲面鏡21が実際に太陽と正対する軌道を求めることができる。
FIG. 5B shows the amount of heat collected by the receiver. The vertical axis represents the amount of heat collected by the receiver. The horizontal axis indicates the common time.
In the orbit detection test, when the
図6は、第1の実施形態に於ける曲面鏡の角度ズレ量算出方法を示す図である。縦軸は、レシーバ集熱量を示している。横軸は、時刻を示している。それぞれの実線は、m台の集熱装置11−1〜11−mのレシーバ集熱量を示している。
集熱量が最大となる時刻は、各集熱装置11で異なる、これは各集熱装置11のコレクタ20にねじれなどが発生し、同一の角度にならなかったためである。この角度のずれは、以下のようにして検出する。
まず、演算装置70は、基準となる集熱装置11を選定する。基準となる集熱装置11には、位置検出器13が設置されていることが望ましい。ここでは、集熱装置11−1を基準として選定する。
次に、演算装置70は、各集熱装置11−mに於けるレシーバ集熱量の最大値となる時刻tmを、計測データから求め、時刻tmと時刻t0との差であるΔtmを算出する。
演算装置70は、時刻t0に於けるコレクタ角度Θ0の計算値と、時刻(t0+Δtm)に於けるコレクタ角度Θmを算出する。コレクタ角度Θ0とコレクタ角度Θmとの差である、ΔΘmが、各集熱装置11−mのコレクタ角度Θ0のズレ量である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method for calculating the amount of angular deviation of the curved mirror according to the first embodiment. The vertical axis represents the amount of heat collected by the receiver. The horizontal axis indicates time. Each solid line shows the amount of heat collected by the receivers of the m heat collecting devices 11-1 to 11-m.
The time at which the amount of heat collection becomes maximum differs among the respective heat collection devices 11, because the
First, the
Next, the
The
図7(a),(b)は、曲面鏡の太陽追尾精度への誤差要因を示す図である。 FIGS. 7A and 7B are diagrams showing error factors for the sun tracking accuracy of the curved mirror.
図7(a)は、Z軸周り回転角度とY軸周り回転角度の定義を示す図である。
Z軸周り回転角度とは、コレクタ20の回転軸(X軸方向)の中点からZ軸方向をみたXY平面上の反時計周りの回転角度のことをいう。
Y軸周り回転角度とは、コレクタ20の回転軸(X軸方向)の中点からY軸方向をみたXZ平面上で反時計周りの回転角度のことをいう。
FIG. 7A is a diagram illustrating the definition of the rotation angle around the Z axis and the rotation angle around the Y axis.
The rotation angle around the Z axis refers to a rotation angle in the counterclockwise direction on the XY plane as viewed in the Z axis direction from the midpoint of the rotation axis (X axis direction) of the
The rotation angle around the Y axis refers to a rotation angle counterclockwise on the XZ plane viewed from the midpoint of the rotation axis (X axis direction) of the
図7(b)は、集熱装置11に対するX軸方向を示す図である。
誤差パラメータには以下の3つが推定される。
(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)設置場所の緯度や経度の誤差
FIG. 7B is a diagram illustrating the X-axis direction with respect to the heat collector 11.
The following three error parameters are estimated.
(1) Rotation angle around the Z-axis of the X-axis (the rotation axis of the collector 20) (2) Rotation angle around the Y-axis of the X-axis (the rotation axis of the collector 20) (3) Errors in latitude and longitude of the installation location
コレクタ20の回転軸をX軸とし、このX軸が南北軸と一致している場合を通常とする。この状態に対し、集熱装置11の設置誤差により、コレクタ20の回転軸が、(1),(2)で示した角度分ずれる可能性がある。これらの角度により、予測計算による目標コレクタ角度Θtと、実際の集熱効率が最大となる回転角度との間に誤差が生じる。また、予測計算には設置場所の緯度と経度とを用いるため、(3)で示したように緯度や経度が実際の値と異なると、目標コレクタ角度Θtと、実際の集熱効率が最大となる回転角度との間に誤差が生じる。
The rotation axis of the
図8は、第1の実施形態に於ける誤差要因の補正処理を示すフローチャートである。
個々の集熱装置11を考えると、計算誤差、曲面鏡21の設置誤差、および、同期装置50の回転誤差などの影響により、予測計算した回転角度設定値では、集光効率が最大にならない場合がある。そのため、誤差要因を補正する必要がある。
更に、複数台の集熱装置11を一列に共通の回転軸で連結し、各コレクタ20を同期して回転させるため、コレクタ20のねじれなどが発生し、ある設定値になるようにコレクタ20を回転させても、各集熱装置11の曲面鏡21には、相互に角度ズレが発生する。
以上のことから、1台の基準となる集熱装置11に対する各集熱装置11のコレクタ20の角度ズレ量を補正し、基準となる集熱装置11の集熱効率が最大となる最適設定値を算出して補正することとした。
FIG. 8 is a flowchart showing the error factor correction process in the first embodiment.
Considering the individual heat collectors 11, the condensing efficiency does not become maximum at the predicted calculated rotation angle setting value due to the influence of calculation error, installation error of the
Further, since the plurality of heat collecting devices 11 are connected in a row with a common rotating shaft and the
From the above, the amount of angular misalignment of the
すなわち、本実施形態の集熱装置11の誤差要因の補正処理は、以下のステップ1〜3に大別できる。
ステップ1:軌道検出試験
ステップ2:角度ズレ量補正
ステップ3:補正パラメータ算出
ステップ1には処理S10〜S14が含まれる。ステップ2には処理S15,S17と、処理S30〜S39(図9)が含まれる。ステップ3には処理S17〜S22が含まれる。処理S22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61に送信される。以下、各ステップの処理について説明する。
That is, the correction process of the error factor of the heat collecting apparatus 11 of this embodiment can be divided roughly into the following steps 1-3.
Step 1: Trajectory detection test Step 2: Angle shift amount correction Step 3: Correction
《ステップ1:軌道検出試験》
処理S10〜S14に於いて、制御装置60の軌道検出試験部63は、所定回数の処理を繰り返す。
処理S11に於いて、制御装置60の軌道検出試験部63は、コレクタ20が所定の角度設定値になるように、20分〜30分程度に1回ずつ間欠的に回転させる。このとき、所定の角度設定値は、計算時の時刻から制御周期の半分先(上記の場合には10〜15分先)の時刻に於いて、コレクタ20の曲面鏡21が太陽に正対する角度である。
処理S12に於いて、制御装置60の軌道検出試験部63は、各列で自動制御を開始する。すなわち、制御装置60の軌道検出試験部63は、各集熱装置11のコレクタ20を前記所定の角度設定値で静止させた状態で、熱媒体路17に熱媒体を循環させ、各集熱装置11を運転して、集光集熱を行う。
<< Step 1: Orbit detection test >>
In processes S10 to S14, the trajectory detection test unit 63 of the control device 60 repeats the process a predetermined number of times.
In the process S11, the trajectory detection test unit 63 of the control device 60 rotates intermittently once every about 20 to 30 minutes so that the
In process S12, the trajectory detection test unit 63 of the control device 60 starts automatic control in each row. That is, the trajectory detection test unit 63 of the control device 60 circulates the heat medium through the
処理S13に於いて、制御装置60の集熱効率計測部62は、各集熱装置11−mの熱媒体の入口温度Tin、出口温度Tout、流量計15で計測した流量F、位置検出器13で計測したコレクタ角度Θをそれぞれ計測する。熱媒体の温度差(Tout−Tin)と、熱媒体の比熱αと流量Fとの積が集熱量となる。
更に、集熱効率計測部62は、日射計14で1m2あたりの直達日射量(kW/m2)を計測する。集熱効率計測部62は、前記集熱量を曲面鏡21の1m2あたりの熱量(kW)に換算し、日射計14で計測した直達日射量に対する比率を算出し、集熱効率とする。
処理S14に於いて、制御装置60の集熱効率計測部62は、所定回数の処理を繰り返したか否かを判断する。制御装置60の集熱効率計測部62は、当該判断条件が成立しなかったならば、処理S10に戻り、当該判断条件が成立したならば、処理S15を行う。
In the process S13, the heat collection
Furthermore, the heat collection
In the process S14, the heat collection
《ステップ2:角度ズレ量補正》
処理S15に於いて、制御装置60の集熱効率計測部62は、演算装置70に角度ズレ量算出処理(図9)を行わせる。
処理S16に於いて、制御装置60の駆動制御部61は、角度ズレ量を同期装置50に設定して、角度ズレ量を補正し、以降の集熱運転に備える。
<Step 2: Angle shift correction>
In the process S15, the heat collection
In process S16, the drive control unit 61 of the control device 60 sets the angle deviation amount in the
《ステップ3:基準集熱装置の補正パラメータ算出》
最後に、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、基準となる集熱装置11−1の補正パラメータを算出する。
処理S17に於いて、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、当該列の基準集熱装置11について、集熱量がピークになる時刻t0と、そのときのコレクタ角度Θ0とを検出する。
処理S18に於いて、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、図7で説明した、(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、経度の変化の補正パラメータを設定する。
<< Step 3: Calculation of correction parameters of reference heat collecting apparatus >>
Finally, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 calculates the correction parameter of the heat collecting device 11-1 as a reference.
In the process S17, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 detects the time t0 when the heat collection amount reaches the peak and the collector angle Θ0 at that time for the reference heat collection device 11 in the row.
In the process S18, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 described in FIG. 7 is (1) the rotation angle around the Z axis of the X axis (the rotation axis of the collector 20), and (2) the X axis (the collector 20). (3) A correction parameter for the change in latitude and longitude of the installation location is set.
処理S19に於いて、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、入力された補正パラメータを考慮して曲面鏡21の軌道計算をする。制御装置60の補正パラメータ算出部64は、図7に示す軌道を形成する交点の時刻t1〜t4それぞれに於いて、補正パラメータを考慮したコレクタ角度Θcを計算する。
処理S20において、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、補正パラメータを考慮して軌道計算値として求められたコレクタ角度Θcと検出結果(図7)であるコレクタ角度Θxとの差の2乗の合計値を計算する。
すなわち、図5に示す各交点の時刻をt1〜t4とすると、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、4個の時刻t1〜t4に対して、下記の合計値(SUM)を算出する。
In the process S19, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 calculates the trajectory of the
In the process S20, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 takes the correction parameter into consideration and calculates the square of the difference between the collector angle Θc obtained as the trajectory calculation value and the collector angle Θx that is the detection result (FIG. 7). Calculate the total value.
That is, if the times of the intersections shown in FIG. 5 are t1 to t4, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 calculates the following total value (SUM) for the four times t1 to t4.
処理S21に於いて、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、2乗の合計値が補正パラメータ空間に於ける最小値か否かを判定する。制御装置60の補正パラメータ算出部64は、当該判断条件が成立しないならば(No)、処理S18に戻り、当該条件が成立したならば(Yes)、処理S22を行う。
処理S22に於いて、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、補正パラメータを決定して駆動制御部61に送信する。これにより、駆動制御部61は、次回の運転時から、補正パラメータを使用して正しい角度計算を行うことができる。処理S22の処理が終了すると、図8の処理は終了する。
In process S21, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 determines whether or not the sum of squares is the minimum value in the correction parameter space. The correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 returns to the process S18 if the determination condition is not satisfied (No), and performs the process S22 if the condition is satisfied (Yes).
In process S <b> 22, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 determines the correction parameter and transmits it to the drive control unit 61. Thereby, the drive control part 61 can perform correct angle calculation using a correction parameter from the next driving | operation. When the process of step S22 ends, the process of FIG. 8 ends.
例えば、図5に示すように、軌道検出試験の軌道と誤差0°の軌道との交点が4つあったとき、制御装置60の補正パラメータ算出部64は、図7に示す補正パラメータを変化させて、処理S21において、その合計値が最小となる補正パラメータを見いだす。制御装置60の駆動制御部61は、見いだした補正パラメータによって、コレクタ20の角度を制御する。これにより、補正値で計算した軌道が、図5に示す破線(誤差0°の軌道)と、ほぼ一致することになる。
For example, as shown in FIG. 5, when there are four intersections between the trajectory of the trajectory detection test and the trajectory with an error of 0 °, the correction parameter calculation unit 64 of the control device 60 changes the correction parameter shown in FIG. In step S21, a correction parameter having the minimum total value is found. The drive control unit 61 of the control device 60 controls the angle of the
図9は、第1の実施形態に於ける角度ズレ量算出処理を示すフローチャートである。
処理S30に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、まず基準となる集熱装置11を選定する。位置検出器13が設置されている集熱装置11−1を選定することが望ましい。
処理S31に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、基準となる集熱装置11−1の集熱量の最大値に於ける時刻t0を検出する。
処理S32〜S36に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、基準の集熱装置11−1以外の全ての各集熱装置11−2〜11−9について処理を繰り返す。
処理S33に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、当該集熱装置11の集熱量の最大値に於ける時刻tmを検出する。
処理S34に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、時刻t0と時刻tmとの差であるΔtmを算出する。
FIG. 9 is a flowchart showing an angle shift amount calculation process in the first embodiment.
In the process S30, the angle shift
In process S31, the angle deviation
In the processes S32 to S36, the angle
In the process S33, the angle
In the process S34, the angle
処理S35に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、基準の集熱装置11−1の時刻t0に於けるコレクタ角度Θ0と、当該集熱装置11の時刻tmに於けるコレクタ角度Θmの差であるΔΘmを算出し、当該集熱装置11の角度ズレ量データ73とする。
処理S36に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、基準の集熱装置11−1以外の全ての各集熱装置11−2〜11−9について処理を繰り返したか否かを判断する。演算装置70の角度ズレ量算出部71は、当該判断条件が成立しなかったならば、処理S32に戻り、当該判断条件が成立したならば、処理S37を行う。
処理S37に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、各集熱装置11の角度ズレ量データ73を制御装置60に送信する。
処理S38に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、どの集熱装置11が基準の集熱装置11であるかの情報を制御装置60に送信する。
処理S39に於いて、演算装置70の角度ズレ量算出部71は、各集熱装置11の角度ズレ量データ73を表示部74に表示する。処理S39の処理が終了すると、図9の処理は終了する。
In the process S35, the angle
In the process S36, the angle deviation
In the process S <b> 37, the angle shift
In the process S <b> 38, the angle
In the process S39, the angle deviation
図8に示す誤差要因の補正処理と、図9に示す角度ズレ量算出処理は、原則として実際の運転前に実施するものである。しかし、実際の運転を長期間続けていく過程で、何らかの要因によって誤差が発生し、レシーバ集熱効率が悪化した場合に、適宜これらの処理を実施してもよい。 In principle, the error factor correction process shown in FIG. 8 and the angle deviation calculation process shown in FIG. 9 are performed before actual driving. However, in the process of continuing the actual operation for a long period of time, when an error occurs due to some factor and the receiver heat collection efficiency deteriorates, these processes may be appropriately performed.
(第1の実施形態の効果)
以上説明した第1の実施形態では、次の(A),(B)のような効果がある。
(Effects of the first embodiment)
The first embodiment described above has the following effects (A) and (B).
(A) 複数台の集熱装置11のコレクタ20を連結して駆動したとき、新たにセンサなどを設けることなく、各集熱装置11のコレクタ20の角度ズレを自動かつ容易に検出することができる。
(A) When the
(B) 複数台の集熱装置11のコレクタ20を連結して駆動したとき、演算装置70は、基準となる集熱装置11のコレクタ20との相対的な角度ズレを検出し、更に基準となる集熱装置11の曲面鏡21の軌道を調整している。これにより、制御装置60の駆動制御部61は、全ての集熱装置11の曲面鏡21の軌道を、誤差0°の軌道に近づけて、集熱効率を最大化することができる。
(B) When the
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能である。この変形例としては、例えば、次の(a)〜(e)のようなものがある。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. Examples of such modifications include the following (a) to (e).
(a) 第1の実施形態ではレシーバ集熱量が最大となる点(所定期間毎の極大値)を使い軌道を求めているが、レシーバ30の出入口温度差もしくはレシーバ集熱効率が最大となる点を用いてもよい。すなわち、図9の処理S31、処理S33においてレシーバ集熱量が最大となる時刻の代わりに、レシーバ30の出入口温度差が最大となる時刻や、レシーバ30の集熱効率が最大となる時刻を用いてもよい。
(A) In the first embodiment, the trajectory is obtained using the point (maximum value for each predetermined period) at which the receiver heat collection amount becomes maximum, but the point at which the inlet / outlet temperature difference of the
(b) コレクタ20を間欠的に回転させる周期は、必ずしも20分〜30分にする必要はなく、レシーバ集熱量やレシーバ集熱効率が最大となる時刻が検出できる周期であればよい。
(B) The period for intermittently rotating the
(c) 処理S21に於いて、軌道検出試験で得られた時刻でのコレクタ20の設定角度と、設置誤差に係るパラメータを変更して得られた軌道計算での設定角度との差が、所定値より小さくなるように判定してもよい。
(C) In the process S21, the difference between the set angle of the
(d) 第1の実施形態では、熱媒体として水を用いている。しかし、これに限られず、熱媒体は、常温で液体または気体の状態を保つ物質ならばよく、限定されない。 (D) In the first embodiment, water is used as the heat medium. However, the present invention is not limited to this, and the heat medium is not limited as long as it is a substance that maintains a liquid or gas state at room temperature.
(e) 第1の実施形態の太陽光集熱装置10は、ステップ2の角度ズレ量補正を行ったのちに、ステップ3の補正パラメータ算出を行っている。しかし、これに限られず、太陽光集熱装置10は、ステップ3の補正パラメータ算出を行ったのちに、ステップ2の角度ズレ量補正を行ってもよい。
(E) The solar
10 太陽光集熱装置
11−1〜11−9 集熱装置
12−1〜12−12 温度計
14 日射計
15 流量計
16 ポンプ
17 熱媒体路
20 コレクタ(集光部)
21 曲面鏡
22 支持フレーム
23 支持バー
30 集熱管(レシーバあるいは集熱部)
31 保持脚
50 同期装置
60 制御装置
61 駆動制御部
62 集熱効率計測部
63 軌道検出試験部
64 補正パラメータ算出部
65 記憶部
66 太陽位置テーブル
67 計測データ
70 演算装置
71 角度ズレ量算出部
73 角度ズレ量データ
74 表示部
100 空調システム
DESCRIPTION OF
21 curved mirror 22 support frame 23
31
Claims (7)
前記複数の集熱装置の各コレクタを同期して駆動する同期装置と、
前記コレクタの回転角度を検出する位置検出器と、
前記複数の集熱装置それぞれの集熱効率を計測する集熱効率計測部と、
前記コレクタが太陽に正対する軌道の検出試験を行う軌道検出試験部と、
基準集熱装置のコレクタに対する前記複数の集熱装置の各コレクタの角度ズレ量を算出する角度ズレ量算出部と、
前記基準集熱装置の集熱効率が最大値となる補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、
を備えたことを特徴とする太陽光集熱装置。 A receiver that absorbs sunlight and converts it into heat, and a plurality of heat collectors that include a collector that reflects sunlight and collects it on the receiver;
A synchronization device that drives each collector of the plurality of heat collecting devices in synchronization;
A position detector for detecting a rotation angle of the collector;
A heat collection efficiency measurement unit for measuring the heat collection efficiency of each of the plurality of heat collection devices;
An orbit detection test unit for performing an orbit detection test where the collector faces the sun;
An angle shift amount calculation unit for calculating an angle shift amount of each collector of the plurality of heat collectors with respect to a collector of a reference heat collector;
A correction parameter calculation unit that calculates a correction parameter that maximizes the heat collection efficiency of the reference heat collection device;
A solar heat collecting apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。 The heat collection efficiency measurement unit corrects the heat collection efficiency of the heat collection device by a solarimeter that measures the amount of direct solar radiation of sunlight,
The solar heat collecting apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記複数の集熱装置の各コレクタの、前記基準集熱装置のコレクタに対する角度ズレ量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。 The angle shift amount calculation unit
Calculating an angle shift amount of each collector of the plurality of heat collectors with respect to a collector of the reference heat collector;
The solar heat collecting apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記集熱効率計測部は、前記所定期間に於ける各前記集熱装置の集熱量を測定し、
前記角度ズレ量算出部は、
各前記補正パラメータとして、前記基準集熱装置の集熱効率最大の時刻に於ける角度と、当該集熱装置の集熱効率最大の時刻に於ける角度との差によって、前記基準集熱装置のコレクタと当該集熱装置のコレクタとの前記角度ズレ量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。 The orbit detection test unit advances the plurality of heat collecting devices from the orbit directly facing the sun, and is stationary for a predetermined period of time.
The heat collection efficiency measurement unit measures a heat collection amount of each of the heat collection devices in the predetermined period,
The angle shift amount calculation unit
As each of the correction parameters, the difference between the angle at the time of maximum heat collection efficiency of the reference heat collector and the angle at the time of maximum heat collection efficiency of the heat collector is determined by the collector of the reference heat collector. Calculating the amount of angular deviation from the collector of the heat collector,
The solar heat collecting apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記集熱効率計測部は、当該集熱装置の当該熱媒体の出口温度から入口温度を減算して温度差を算出して、集熱効率とする、
ことを特徴とする太陽光集熱装置。 The solar heat collecting apparatus according to claim 1 measures an inlet side thermometer for measuring an inlet temperature of a heat medium flowing into the heat collecting apparatus and an outlet temperature of the heat medium flowing out from the heat collecting apparatus. An outlet-side thermometer,
The heat collection efficiency measurement unit calculates the temperature difference by subtracting the inlet temperature from the outlet temperature of the heat medium of the heat collector, and sets the heat collection efficiency.
A solar heat collector characterized by that.
を更に備え、
前記集熱効率計測部は、当該集熱装置の当該熱媒体の出口温度から入口温度を減算して温度差を算出し、算出した温度差に前記熱媒体の流量と比熱とを掛けて、集熱効率とする、
ことを特徴とする太陽光集熱装置。 The solar heat collecting apparatus according to claim 1 is a flow meter for measuring a flow rate of a heat medium flowing through the heat collecting apparatus, and an inlet side thermometer for measuring an inlet temperature of the heat medium flowing into the heat collecting apparatus. And an outlet side thermometer for measuring the outlet temperature of the heat medium flowing out from the heat collecting device,
Further comprising
The heat collection efficiency measurement unit subtracts the inlet temperature from the outlet temperature of the heat medium of the heat collector to calculate a temperature difference, and multiplies the calculated temperature difference by the flow rate and specific heat of the heat medium to collect the heat collection efficiency. And
A solar heat collector characterized by that.
太陽光を吸収して熱に変換するレシーバ、および、太陽光を反射して前記レシーバに集光するコレクタを備えた複数の集熱装置と、
前記複数の集熱装置のコレクタを同期して駆動する同期装置と、
前記コレクタの回転角度を検出する位置検出器と、
前記複数の集熱装置それぞれの集熱効率を計測する集熱効率計測部と、
前記コレクタが太陽に正対する軌道の検出試験を行う軌道検出試験部と、
基準集熱装置のコレクタに対する前記複数の集熱装置の各コレクタの角度ズレ量を算出する角度ズレ量算出部と、
前記基準集熱装置の集熱効率が最大値となる補正パラメータを算出する補正パラメータ算出部と、
を備え、
前記角度ズレ量算出部は、
いずれかの集熱装置を前記基準集熱装置として選定するステップと、
前記軌道検出試験部が計測した各前記集熱装置の集熱効率最大の時刻をそれぞれ検出するステップと、
前記基準集熱装置の集熱効率最大の時刻に於けるコレクタ角度から、各前記集熱装置の集熱効率最大の時刻に於けるコレクタ角度を減算し、各前記角度ズレ量とするステップと、
を実行することを特徴とする太陽光集熱装置の角度ズレ量算出方法。 Solar heat collector
A receiver that absorbs sunlight and converts it into heat, and a plurality of heat collectors that include a collector that reflects sunlight and collects it on the receiver;
A synchronization device that drives the collectors of the plurality of heat collecting devices in synchronization;
A position detector for detecting a rotation angle of the collector;
A heat collection efficiency measurement unit for measuring the heat collection efficiency of each of the plurality of heat collection devices;
An orbit detection test unit for performing an orbit detection test where the collector faces the sun;
An angle shift amount calculation unit for calculating an angle shift amount of each collector of the plurality of heat collectors with respect to a collector of a reference heat collector;
A correction parameter calculation unit that calculates a correction parameter that maximizes the heat collection efficiency of the reference heat collection device;
With
The angle shift amount calculation unit
Selecting any one of the heat collecting devices as the reference heat collecting device;
Detecting each time of maximum heat collection efficiency of each of the heat collection devices measured by the orbit detection test unit;
Subtracting the collector angle at the time of maximum heat collection efficiency of each of the heat collection devices from the collector angle at the time of maximum heat collection efficiency of the reference heat collection device to obtain each angle deviation amount;
The angle deviation amount calculation method of the solar heat collecting apparatus characterized by performing this.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012156048A JP2014020567A (en) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012156048A JP2014020567A (en) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014020567A true JP2014020567A (en) | 2014-02-03 |
Family
ID=50195680
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012156048A Pending JP2014020567A (en) | 2012-07-12 | 2012-07-12 | Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014020567A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015215095A (en) * | 2014-05-07 | 2015-12-03 | 株式会社東芝 | Solar heat collection system and control device and control method of the same |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008503709A (en) * | 2004-06-24 | 2008-02-07 | ヘリオダイナミクス リミテッド | Solar energy collection system |
JP2010190566A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Palo Alto Research Center Inc | Two-part solar energy collection system |
US20110056483A1 (en) * | 2008-02-28 | 2011-03-10 | Flagsol GmbH a corporation | Self-learning solar collector orientation control system |
JP2011163594A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Operation control system and operation control method of solar heat receiver |
JP2012127576A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar collector and cooperative solar collector system |
JP2012127575A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collection device and method of automatically following sun for solar heat collection device |
JP2012127577A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collection device and method of adjusting heat collection amount for the same |
-
2012
- 2012-07-12 JP JP2012156048A patent/JP2014020567A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008503709A (en) * | 2004-06-24 | 2008-02-07 | ヘリオダイナミクス リミテッド | Solar energy collection system |
US20110056483A1 (en) * | 2008-02-28 | 2011-03-10 | Flagsol GmbH a corporation | Self-learning solar collector orientation control system |
JP2010190566A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Palo Alto Research Center Inc | Two-part solar energy collection system |
JP2011163594A (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Operation control system and operation control method of solar heat receiver |
JP2012127576A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar collector and cooperative solar collector system |
JP2012127575A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collection device and method of automatically following sun for solar heat collection device |
JP2012127577A (en) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Solar heat collection device and method of adjusting heat collection amount for the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015215095A (en) * | 2014-05-07 | 2015-12-03 | 株式会社東芝 | Solar heat collection system and control device and control method of the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bhusal et al. | Technical and economic analysis of a novel low-cost concentrated medium-temperature solar collector | |
Kalogirou | A detailed thermal model of a parabolic trough collector receiver | |
Facão et al. | Numerical simulation of a trapezoidal cavity receiver for a linear Fresnel solar collector concentrator | |
Cagnoli et al. | Analysis of the performance of linear Fresnel collectors: Encapsulated vs. evacuated tubes | |
Yusupov et al. | Automated stand for measuring thermal and energy characteristics of solar parabolic trough concentrators | |
JP5684556B2 (en) | Solar collector | |
Aguilar-Jiménez et al. | Effect of orientation of a CPC with concentric tube on efficiency | |
WO2013017097A1 (en) | Calibrating device and calibrating method for heliostat | |
US9322576B2 (en) | Receiver module for solar power station with in-built thermal monitoring | |
Xia et al. | Analyzing thermal properties of solar evacuated tube arrays coupled with mini-compound parabolic concentrator | |
PT2245384E (en) | Self-learning solar collector orientation control system | |
JP5698101B2 (en) | Solar collector and solar automatic tracking method of solar collector | |
WO2013044850A1 (en) | Calibration system and calibration method for heliostat in solar power station | |
Stanek et al. | Solar tracker error impact on linear absorbers efficiency in parabolic trough collector–Optical and thermodynamic study | |
Babu et al. | Experimental analysis on Linear Fresnel reflector solar concentrating hot water system with varying width reflectors | |
Spoladore et al. | Distributed parameters dynamic model of a solar fresnel collector field | |
Burgess et al. | Direct steam generation using the SG4 500 m2 paraboloidal dish concentrator | |
Yuan et al. | Experimental and analytical optical-thermal performance of evacuated cylindrical tube receiver for solar dish collector | |
CN102297757B (en) | Method and device for testing condensation performance of solar disc type condenser | |
JP2015140938A (en) | Solar thermal collection system and adjustment method for same | |
CN107407502A (en) | CSP is followed the trail of | |
Hussain et al. | Numerical and experimental heat transfer analyses of a novel concentric tube absorber under non-uniform solar flux condition | |
JP2014020567A (en) | Sunlight heat collecting device and angle deviation amount calculation method of sunlight heat collecting device | |
JP2011163594A (en) | Operation control system and operation control method of solar heat receiver | |
Osório et al. | A novel quasi-stationary CPC-type solar collector for intermediate temperature range applications for process heat: Simulation and experimental results |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151201 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160329 |