JP5192946B2 - 太陽熱発電設備における集光装置のクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は太陽熱発電設備に整列配置されている集光装置の太陽光反射面を清掃するためのクリーニング装置に関する。さらに詳しくは、集光装置の太陽光反射面に堆積しやすい砂塵や塵埃を除去するためのクリーニング装置に関する。

太陽熱エネルギを利用する太陽熱発電は化石燃料を使用する発電とは異なり、地球環境に影響を与えることなくエネルギ需要を満たすことのできる技術である。すなわち、太陽エネルギは化石燃料に代わる安定的なゼロコストのエネルギ源である。さらに、太陽熱発電の採用によって大量の二酸化炭素の排出を防ぐことができるので、地球温暖化の防止にも貢献する。

図１０には太陽熱発電設備の概念図が示されている。この発電設備では、太陽エネルギは集光区域（ソーラーフィールド）５１に設置された集光装置（コレクタともいう）５２によって熱媒体に熱エネルギとして吸収されて回収される。熱媒体としては特殊な作動油が使用される。この作動油は太陽熱を吸収して高温状態（たとえば約４００°Ｃ程度）となり、循環ポンプ５３によって循環管路５４、５５を循環し、熱交換器５６において放熱して蒸気を発生させた後、低温状態（たとえば約３００°Ｃ程度）となってコレクタ５２に還流する。一方、熱交換器５６では、給水ポンプ６８によって供給された水が蒸発して飽和蒸気となり、蒸気供給配管５７を通って過熱器（スーパーヒータ）５８に送られる。この蒸気はスーパーヒータ５８で過熱蒸気とされ、蒸気タービン５９を駆動して発電機Ｇを回転して発電する。図中の符号６９は復水器である。この発電設備には熱貯蔵装置７０が設置されている。日中に集熱した一部の太陽熱エネルギはこの熱貯蔵設備７０に熱エネルギのまま貯蔵し、日没が近づくとこの熱を放出して蒸気を発生し、発電継続の一助とするように計画されることが多い。

前記集光装置としては、大別してタワー型、パラボラトラフ（放物線状樋）型、フレネル型等がある。このうち、大規模発電にはパラボラトラフ型が多用されている。

図１１に示すように、パラボラトラフコレクタ５２は、Ｘ−Ｙ平面上に示される放物線状の横断面形状を有する樋状の曲面反射鏡６０によって太陽光を反射してその焦点に集める。この焦点位置にはＺ軸方向に熱吸収パイプ６１が配設されている。この熱吸収パイプ６１内を熱媒体が循環しながら流れ、太陽熱を吸収することによって集熱、回収する。各熱吸収パイプ６１の端部には、隣接する他のコレクタ５２列の熱吸収パイプとの接続管（図示せず）に対して、回転且つ揺動可能に接続するためのスイベルジョイント（図示せず）が取り付けられている。

太陽熱発電設備は太陽が出ている間だけ発電する。太陽熱エネルギの強度は日の出から南中に書けて増大し、南中から日没にかけて減少する。したがって、太陽熱による蒸気タービン式発電は夜間には発電が停止され、日の出とともに再起動される。しかし、この太陽熱発電と高効率なガスタービン発電装置とが組み合わされた太陽熱複合発電では、ガスタービンをも駆動して昼夜連続で発電する（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。

以上説明した太陽熱発電では、日中はコレクタ５２はその反射面（太陽光反射面）５２ａが常に太陽に向くように回動軸６５回りに回動操作されている。多くの場合、太陽熱発電設備の設置場所としては砂漠地帯が選定される。このような地域では雨の日や曇りの日が少なく、乾燥状態にある。したがって、風が吹くと砂塵が巻き上がってコレクタ５２の反射面に堆積する可能性がある。反射面に砂塵や塵埃が堆積すると汚れ部分が形成され、反射面５２ａでの太陽光の反射効率が低下して集熱量が減少する。

従来、コレクタに堆積した砂塵等は、太陽熱を集熱できなくなった夜間か、または、昼間であってもクリーニング作業を行うために発電設備の運転を停止した時間に、水洗によって除去するのが一般的である。すなわち、水タンクを搭載した散水車をコレクタ５２列の間に走らせ、コレクタ５２の反射面に向けてスプレーノズルから洗浄水を吹き付けて砂塵等を除去している。しかし、コレクタ５２の反射面５２ａに散水する洗浄装置に関する文献は知らない。

しかしながら、十分な水量の水源を確保しにくい地域や、給水場からの給水が困難な場所では、水洗によるクリーニングが実行できない。水源等を確保したとしても、給水条件がよくない場所では、給水所からタンク車等によって洗浄水を頻繁に運ばざるを得ず、操業コストの上昇が避けられない。また、洗浄水に不純物が含まれていると、乾燥後の反射面にこの不純物が付着して反射効率を低下させるという問題もある。このように、水源や給水設備の確保の困難が、太陽熱発電設備の設置場所を選定する際の制限条件となる傾向がある。
欧州特許出願公開第０７５０７３０号公報 欧州特許出願公開第０５２６８１６号公報

本発明は前述した課題を解決するためになされたものであり、良質の水源等を確保する必要が無く、太陽熱発電設備の設置場所選択の自由度が向上する、太陽熱発電設備の集光装置を清掃するためのクリーニング装置を提供することを目的としている。

前記目的のために本発明のクリーニング装置は、
太陽熱発電設備における集光装置の太陽光反射面（以下、単に反射面と呼ぶ）を清掃するためのクリーニング装置であって、給気装置と、この給気装置から供給される空気を噴出するエアノズルとを備えており、このエアノズルから噴出する空気を前記太陽光反射面に吹き付けて清掃するように構成されている。

このように、洗浄に水を使うことなく、いかなる地域においても無尽蔵にある空気を噴射して反射面から砂塵等を吹き払うので、洗浄設備を理由とした太陽熱発電設備の設置場所選定の制限が無くなる。そして、砂漠等における貴重な水を大量に消費する必要もない。また、空気を噴射する装置であるため、構成が簡素なものとなる。

移動可能な台車をさらに備え、この台車に前記給気装置とエアノズルとが搭載されているのが好ましい。自走または他の牽引手段によって給気装置およびエアノズルを移動させながら広く配置された反射面を順次クリーニングしていくことができるからである。

前記台車に走行駆動装置が装備されており、この走行駆動装置によって前記台車が自力走行可能に構成されているのがさらに好ましい。

前記エアノズルの先端を反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備え、エアノズルの進退距離を調節可能に構成することができる。このように、エアノズルの先端を反射面に接近させることにより、噴射空気を汚れ部分に集中させることができる。

前記エアノズルの空気噴出開口を太陽光反射面に沿って移動させるために、エアノズルをその空気噴出開口が形成する面の方向に移動させる駆動装置を備え、エアノズルの移動距離が調節可能に構成することができる。

前記エアノズルの先端の空気噴出開口を区画する先端縁を、前記反射面の表面の曲率および傾斜角度のうちいずれかに近似した曲率または傾斜角度を有する形状とすることができる。こうすることにより、エアノズルの先端を限りなく反射面に接近させることができ、クリーニング用空気を効果的に使用することができる。

前記反射面が放物線状の横断面を有するパラボラトラフから構成されている場合、前記エアノズルの先端の空気噴出開口を区画する先端縁を、前記反射面の表面の曲率に近似した曲率の円弧状に形成し、このエアノズルの先端縁と反射面との間隙が、反射面の幅方向端部から幅方向中央部に向けて漸次拡大するように形成することができる。こうすることにより、噴射空気が上記間隙の広い方に向けて拡散しながら流れるので、砂塵等を一定方向に向けて吹き払うことが容易となる。

前記反射面が放物線状の横断面を有するパラボラトラフから構成されている場合、前記エアノズルの先端の空気噴出開口を区画する先端縁を、前記反射面の表面の曲率に近似した曲率の円弧状に形成し、このエアノズルを角筒形に形成し、矩形状の空気噴出開口における、反射面の幅方向中央部側の側面を切り欠いた形状にすることができる。こうすることにより、噴射空気を上記切り欠き部を通過させてできるだけ反射面に沿って反射面の幅方向中央側に吹き出させることができる。

前記エアノズルの内部の空気通路に、空気の流れ方向を変更するための少なくとも一枚の風向変更板を取り付け、この風向変更板をその傾斜角度が変更可能となるように構成することができる。こうすることにより、反射面の砂塵を吹き払うのに効率的な方向を選択して空気を噴射させることができる。

前記エアノズルの先端縁に、反射面を清掃するためのブラシを着脱可能に取り付けることができる。このブラシが、エアノズル先端と反射面との間の緩衝部材として機能するし、反射面のブラッシングも可能となる。

前記エアノズルの先端と前記反射面との離間距離を測定するための距離センサをさらに備えることができる。この距離センサの計測結果により、クリーニング効果を向上させる目的でエアノズルの高さ位置を特定することも可能となる。

前記太陽光反射面の汚れ程度を測定するための汚れ度測定装置をさらに備え、この汚れ度測定装置に、測定光を投光する投光装置と太陽光反射面で反射された前記測定光を受光する受光装置とを備え、投光測定光と比較した太陽光反射面での反射光の強度の減少程度に基づいて、太陽光反射面の汚れ度を測定するように構成することができる。

そして、前記エアノズルによる空気吹き付け前の太陽光反射面の汚れ度と、空気吹き付け後の太陽光反射面の汚れ度とを測定し、両汚れ度を対比することによって当該太陽光反射面に対する清掃の効果を検知するように構成するのが好ましい。

前記給気装置を、給気量および給気圧力のうちの少なくとも一方を調節可能に構成し、さらに、前記汚れ度測定装置によって測定された汚れ度および前記検知された清掃効果のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、噴射空気量および噴射空気圧力のうちの少なくとも一方を調節するように構成することができる。

前記エアノズルの先端を太陽光反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備え、エアノズルの進退距離が調節可能に構成し、さらに、前記汚れ度測定装置によって測定された汚れ度および前記検知された清掃効果のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、エアノズルの先端と太陽光反射面との離間距離を調節しうるように構成することができる。

太陽光反射面の汚れ程度を測定するための汚れ度測定装置を、台車の走行方向におけるエアノズルの前方側および後方側それぞれに装備し、各汚れ度測定装置に、測定光を投光する投光装置と太陽光反射面で反射された前記測定光を受光する受光装置を備え、
投光測定光と比較した太陽光反射面での反射光の強度の減少程度に基づいて、太陽光反射面の汚れ度を測定するように構成し、前記両汚れ度測定装置により、空気吹き付け前の太陽光反射面の汚れ度と、空気吹き付け後の太陽光反射面の汚れ度とを測定し、両汚れ度を対比することによって清掃効果を検知するように構成することができる。

前記検知された清掃効果に基づいて台車の走行速度を変更しうるように構成することができる。

前記エアノズルの先端を太陽光反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備え、エアノズルの進退距離を調節可能に構成し、前記エアノズルの先端縁に、太陽光反射面を清掃するためのブラシを着脱可能に取り付け、前記エアノズル前後の汚れ度測定装置によって計測された、台車走行時のエアノズルによる清掃前の太陽光反射面の汚れ度と清掃後の太陽光反射面の汚れ度との差が所定の閾値より小さいときに、エアノズルを進出させてブラシを太陽光反射面に接触させ、ブラッシングしうるように構成することができる。

前記ブラシによるブラッシング後の太陽光反射面に対して、エアノズルの後方側の汚れ度測定装置によって測定した結果が所定の汚れ度を超えているときに、台車を走行路の所定範囲を少なくとも一回往復走行してブラッシングを繰り返すように構成することができる。

前記台車の走行距離を測定するための走行距離測定装置を備え、この走行距離測定装置によって測定された台車の走行距離に基づいて、台車の走行路に沿った太陽光反射面の位置を特定しうるように構成し、ブラッシングを繰り返した後の太陽光反射面が前記所定の汚れ度を超えているときに、太陽光反射面のその位置を記録するように構成することができる。こうすることにより、このクリーニング装置によるクリーニングとは別の方法により当該位置の反射面を洗浄することも容易となる。

クリーニング装置の一構成部分として、前記集光装置を振動させるために集光装置に設置された加振装置を含めてもよい。

前記台車にカメラを備え、このカメラによって清掃後の太陽光反射面を撮影するように構成することができる。撮影された太陽光反射面の像を精視することにより、太陽光反射面の状態を容易且つ精度良くチェックすることができる。

整列された前記集光装置に沿って前記台車が走行しうるように、台車の走行を案内するための走行案内装置を備えることができる。かかる構成により、台車に搭載したエアノズルと洗浄対象の反射面との離間距離を一定に保つことができる。

前記走行案内装置として、台車に設置された被案内具と、この被案内具と係合してこれを案内する案内レールとを備え、
前記集光装置の太陽光反射面が互いに平行な複数列に配列されている場合、
前記案内レールを各太陽光反射面の列に沿って互いに平行に複数本敷設し、全案内レールの両端部における太陽光反射面の列の外方に、全案内レールの延長レール部が取り付けられたスライド板を設置し、このスライド板を、地面に沿って案内レールの長手方向に対して垂直な方向に移動しうるように構成することができる。このように構成すれば、台車は順次隣の案内レールに移行することができるので、未清掃の太陽光反射面の列を円滑にクリーニングすることができる。

本発明によれば、いかなる地域においても無尽蔵にある空気を使用してコレクタの反射面をクリーニングすることができるので、洗浄設備に起因した太陽熱発電設備の設置場所選定の制限が無くなる。また、砂漠等における貴重な水を大量に使用する必要もない。空気を噴射する装置であるため、構成が簡素なものとなる。

本発明の、前述した、またはさらなる内容は、図面を用いて詳述する下記の説明から明らかになる。

添付の図面を参照しながら、本発明にかかる太陽熱発電設備のクリーニング装置の実施形態を説明する。

図１１には一基のパラボラトラフコレクタ５２が示されている。図１１は、コレクタ５２がその反射面５２ａを太陽に向け、ほぼ水平方向に向けた状態を示している。反射面５２ａの向きとは、ここでは反射面５２ａの法線の向きをいう。ここで例示している一基のコレクタ（集光装置）５２は、開口幅が約５．８ｍで長さが約１２ｍのモジュール６２が１２台連結されて、全長が約１５０ｍに組み立てられたユニットである。もちろん、このサイズは例示であり、これに限定されることはない。コレクタユニットの一般的なサイズを理解してもらうために例示した。図５〜図８は図１のクリーニング装置１を前後反対側から見た図、すなわち、図１のＶ−Ｖ線矢視図である。

各モジュール６２はその両端部を支持柱６３によって回動可能に支持されている。支持柱６３は基礎ボルト等によってコンクリート基礎に固定されている。ちなみに、３０ＭＷ級の太陽熱発電設備では前記１５０ｍ長のユニットが２００基以上配列され、熱吸収パイプ６１の総延長は３ｋｍを超える。ここで説明するクリーニング装置１は、何列にも配列されたこの長いコレクタ５２に沿って移動しながらその反射面５２ａを空気噴射（エアブロー）によって清掃するための装置である。

図１（ａ）は本発明に係るクリーニング装置の一実施形態を示している。このクリーニング装置１は、自走式の台車２の上に、空気噴射のためのエアブロー装置３、このエアブロー装置３に給気するための給気装置４等が搭載されたものである。台車２は自走式であり、車輪５およびこの車輪５をチェーン６およびスプロケット７を介して回転駆動する走行駆動装置８を有している。もちろん、自走式には限定されず、他の牽引装置によって牽引されるようにしてもよい。本実施形態では走行駆動装置８として電動モータを使用しているが、内燃機関、油圧装置等を採用することも可能である。

前記給気装置４として、回転駆動機１１によって回転駆動されるブロワ１２が採用されている。ブロワの形式は特に限定しない。また、回転駆動機１１として電動モータを採用しているが、電動モータに限らず内燃機関を用いてもよい。このブロワ１２はフィルタ１３が装着された吸気口１４から外気を吸い込み、エアチャンバ１５、排気通路１６を通してエアブロー装置３に圧送する。

エアブロー装置３は、エアチャンバ１７、このエアチャンバ１７上に立設された給気筒１８、および、給気筒１８の上部に上下に摺動可能に嵌合したエアノズル１９を備えている。給気筒１８とエアノズル１９との摺動面には好適なシール（図示せず）が施されている。本実施形態では、給気筒１８およびエアノズル１９ともに角筒状のものを採用しているが、かかる形状には限定されない。エアチャンバ１７上には、このエアノズル１９を上下に昇降させるための昇降駆動装置２０が立設されている。本実施形態ではエアノズル１９の前方にのみ昇降駆動装置２０を配置したが、後方のみまたは前後両方に設けてもよい。ここでいう「前方」「後方」については、台車２の進行方向を前方と呼び、その１８０°反対向きを後方と呼んでいる。この昇降駆動装置２０として、本実施形態では電動シリンダを採用しているが、油圧シリンダ等を採用することもできる。

図１（ｂ）に示されるようにシリンダロッド２０ａの先端近傍は、エアノズル１９の側面に突設された取付ブラケット２１に位置調節可能に接続されている。具体的には、取付ブラケット２１の貫通孔にシリンダロッド２０ａの外ネジが形成された先端近傍が貫通しており、この先端近傍に螺着された一対のナット２２によって取付ブラケット２１を挟圧固定するように構成されている。ナット２２を緩めてシリンダロッド２０ａに対する取付ブラケット２１の相対位置を変更することによりエアノズル１９の高さ位置を調節することができる。

本実施形態では、前述したように、台車２の走行駆動装置８、ブロワ１２の回転駆動機１１、および、エアノズル１９の昇降駆動機２０として、すべて電動装置を採用しているので、台車２にはこの電動装置８、１１、２０のための自家発電装置９が搭載されている。電源は直流でも交流でもよい。本実施形態では直流電源を採用するのでバッテリ１０も装備されている。

図１（ａ）に示されるように、エアブロー装置３および給気装置４は同一の共通台板２３上に取り付けられている。この共通台板２３は、台車２の上面に、台車２の進行方向（Ｚ方向）に対して垂直な方向（Ｘ方向）に水平移動可能に取り付けられている。なお、ここでＹ方向は上下方向を意味する。これにより、エアブロー装置３および給気装置４の台車２に対する相対位置を調節することができる。共通台板２３を移動させるための図示しない駆動機構としては送りネジ方式等、公知の機構が採用されうる。このように、台車２の前進後退、エアノズル１９の昇降、および、共通台板２３の水平移動により、エアノズル１９の先端はＸＹＺの３軸方向に移動可能に構成されていることになる。なお、共通台板２３の水平移動の方向は上記Ｘ方向に限定されず、台車２の進行方向（Ｚ方向）にも移動可能に構成してもよい。また、この共通台板２３と台車２上面との間に図示しない防振装置を装備することも可能である。

図１（ａ）および図５に示すように、エアノズル１９の空気噴出開口を画する上端縁１９ｂは、コレクタ５２の反射面５２ａの曲率と同一かまたは近似した曲率の円弧状に形成されている。図５に示すように、エアノズル１９の上端は台車の外方を向く部分が、台車の内側を向く部分より高くされている。こうすることにより、予め定められた方向（ほぼ下方）を向いた前記反射面５２ａにエアノズル１９の上端を限りなく接近させることができる。さらに、上端縁１９ｂの形状は、上記ほぼ下方を向いた反射面５２ａに接近したときに、反射面５２ａとの間隙が、反射面５２ａの幅方向端部から幅方向中央部に向けて漸次拡大するようにされている。この目的は、エアノズル１９からの噴射空気をできるだけコレクタ５２の反射面５２ａに沿って反射面５２ａの中央側に吹き出させるためである。なお、上端縁１９ｂの形状は鉛直線に対して傾斜した直線状にしてもよいが、反射面５２ａへの接近や反射面との間隙の調整の観点からは上記円弧状にするのがより好ましい。

また、図示のごとく上端縁１９ｂに沿ってブラシ２４が着脱可能に取り付けられている。このブラシ２４はコレクタ５２の反射面５２ａをブラッシングするためのものであり、材質、硬さ、密度、長さ、先端形状等は反射面５２ａの材質や堆積物の堆積状態等により、最適のものを選択する。ブラシ２４は反射面５２ａとの緩衝部材としての機能も奏する。ブラシ２４は上端縁１９ｂのうちの高くなった台車の外方を向く部分については取り付けられていない。このようにしたのは、エアノズル１９からの噴射空気をブラシ２４の無い開放部を通過させてできるだけ反射面５２ａに沿って反射面５２ａの幅方向中央側に吹き出させるためである。

図２には他のエアノズル２５が示されている。このエアノズル２５の空気噴出開口２５ａを画する上端縁２５ｂの形状は、コレクタ反射面５２ａの曲率と同一かまたは近似した曲率の円弧状にしたうえで、上端縁２５ｂと反射面５２ａとの間隙が反射面５２ａの幅方向中央部に向けて一定となるように定められている。そして、エアノズル２５の上端における、反射面５２ａの幅方向中央側の側面が一部切り欠かれている。このように形成したのは、エアノズル２５からの噴射空気を切り欠き部２６を通過させてできるだけコレクタ５２の反射面５２ａに沿って反射面５２ａの幅方向中央側に吹き出させるためである。図示のごとく、エアノズル２５の内部の空気流路に、空気の噴射方向を反射面５２ａの幅方向中央側に向けるために、その方向に傾斜した風向変更板（ルーバ）２７を少なくとも一枚設置してもよい。また、図示しないが、ルーバ２７をエアノズル２５の内壁に回転可能に枢支し、モータ等により回動軸を介してこのルーバ２７を回転させ、その傾斜角度を変更調節可能にしてもよい。

図３にはさらに他のエアノズル３６が示されている。このエアノズル３６は、図２のエアノズル２５の切り欠き部２６に、外方へ突出する延長部３７を形成したものである。その他の形状構造は図２のエアノズル２５と同じであるため、同一部材および同一部分には同一符号を付することにより、詳細な説明を省略する。前記延長部３７は、切り欠き部２６の下端縁から外方へ伸びる底板部３８と底板部３８の両側辺から上方へ向けて立設された側板部３９とから構成されている。この側板部３９の上端縁を含めた全体の上端縁３６ｂは、コレクタ反射面５２ａの曲率と同一かまたは近似した曲率の円弧状にしたうえで、上端縁３６ｂと反射面５２ａとの間隙が反射面５２ａの幅方向中央部に向けて一定となる形状にされている。また、延長部３７の先端には、エアノズル３６からの噴射空気を通過させる開口部４０が形成されている。このエアノズル３６は、その上端縁３６ｂが図２のエアノズル２５のそれより長いので、ブラシ２４が反射面５２ａのより広い幅の範囲をブラッシングすることができる。さらに、空気噴出開口３６ａが反射面５２ａの幅方向に長くなるとともに、反射面５２ａに沿った噴射空気の流路長も同方向に長くなるので、噴射空気による砂塵等を吹き払う効果の向上が期待できる。

図４にはさらに他のエアノズル４１が示されている。このエアノズル４１は、図２のエアノズル２５の空気噴出開口２５ａの中央部にブラシ板４２を架け渡したものである。その他の形状構造は図２のエアノズル２５と同じであるため、同一部材および同一部分には同一符号を付することにより、詳細な説明を省略する。前記ブラシ板４２の上端縁４２ａは、このエアノズル４１の上端縁４１ｂと同一高さで、同様にコレクタ反射面５２ａの曲率と同一かまたは近似した曲率の円弧状にしたうえで、上端縁４１ｂと反射面５２ａとの間隙が反射面５２ａの幅方向中央部に向けて一定となる形状にされている。ブラシ板４２の上端縁４２ａにはブラシ２４が着脱可能に取り付けられている。このブラシ板４２は一枚に限定されず、二枚以上取り付けてもよい。エアノズル４１の空気噴出開口４１ａはブラシ板４２によって等分されるのが好ましい。また、図３のエアノズル３６にもその上端縁３６ｂと同じ長さのブラシ板を設けてもよい。

図示していないが、前述したエアノズル１９、２５、３６、４１（以下、符号１９によって代表させる）によって反射面５２ａの幅方向中央側に吹き払った砂塵等を、さらに外方（たとえばコレクタ５２エリア外）へ吹き出すための第二のエアノズルやブロワを設けてもよい。

図１〜図５に示すように、エアノズル１９には距離センサ２８が設置されている。距離センサの形式は限定されず、反射音波を検知するまでの時間によって距離を計測する超音波式等の公知のセンサを採用することができる。この距離センサ２８は、エアノズルの上端縁１９ｂとコレクタ反射面５２ａとの離間距離を計測するためのものである。

また、エアノズル１９の前部および後部それぞれの外面には、清掃対象であるコレクタ反射面５２ａの汚れ度を測定するための汚れ度測定装置２９が設置されている。この汚れ度測定装置２９として、本実施形態では投光装置２９ａと受光装置２９ｂとを有する照度計を採用している。投光装置２９ａが測定光を反射面５２ａに向けて投光し、受光装置２９ｂが反射面５２ａで反射された測定光を受光する。投光した測定光と受光した反射光との照度差、すなわち受光装置２９ｂが検知する反射光強度の減少程度から反射面の汚れ度を測定する。エアノズル１９の前部の汚れ度測定装置２９により、空気が吹き付けられる前の反射面５２ａの汚れ度を測定し、エアノズル１９の後部の汚れ度測定装置２９により、空気が吹き付けられた後の反射面５２ａの汚れ度を測定する。そして、エアノズル１９の前後の各汚れ度測定装置２９によって測定された、清掃前と清掃後の汚れ度を対比することにより、空気噴射による清掃効果を検知する。

台車２には走行距離測定装置（図示せず）が装備されている。この走行距離測定装置としては、たとえば、走行駆動装置であるモータ８の軸や車輪５の車軸等にパルスジェネータを設置してもよい。かかる装置により、走行路における基準位置からの台車２の走行距離が逐一記録され、ソーラーフィールド５１（図９、図１０）におけるコレクタ５２に沿った走行路上の台車２の位置が特定される。

図５に示すように、台車２がコレクタ５２との離間距離を一定に保った状態でコレクタ５２に沿って走行しうるように、コレクタ５２列に沿って走行案内装置の一部を構成するレール３１が敷設されている。台車２に装備された車輪５は鋼鉄製のレール走行用鍔付き車輪を採用している。

または、鉄道用車輪に代えてゴム製のタイヤを装着した車輪を用いてもよい。その場合には、台車２の走行路を平坦にするのが好ましい。さらに、コンクリートやアスファルトによって舗装しておくのがより好ましい。さらに、図６に示すように、コレクタ５２列に沿って案内用のレール３２を路面から上方に突設しておく。このレール３２には山形鋼等を採用することができる。一方、台車２には前後に離間して複数対の案内ローラ３３を設置する。レール３２と案内ローラ３３とが台車２の走行案内装置を構成する。各対の案内ローラ３３はレール３２を左右から挟みうるように配置する。このようにすれば台車２はコレクタ５２との離間距離を一定に保った状態でコレクタ５２に沿って走行することができる。

図７には他の案内方式が示されている。台車２は舗装道路上を走行しうるようにタイヤを装着した車輪を備えている。そして、コレクタ５２の各支持柱６３における路面から一定の高さの位置に図６におけると同様の案内用のレール３２が取り付けられている。このレール３２にも山形鋼等を採用することができる。台車２にはコレクタ５２側に突出した支持ブラケット３４を設け、この支持ブラケット３４に前後に離間して図６におけると同様の複数対の案内ローラ３３を設置する。各対の案内ローラ３３はレール３２を左右から挟みうるように配置する。このようにすれば台車２はコレクタ５２との離間距離を一定に保った状態でコレクタ５２に沿って走行することができる。

図８（ａ）にはさらに他の案内方式が示されている。台車２は舗装道路上を走行しうるようにタイヤを装着した車輪を備えている。そして、舗装道路にはコレクタ５２列に沿って図６におけると同様の案内用のレール３２を路面から上方に突設しておく。このレール３２にも山形鋼等を採用することができる。台車２の前端部および後端部の少なくとも一方（両方が望ましい）には、両端面に鍔が形成された案内輪３５（図８（ｂ）参照）を設置する。各案内輪３５はレール３２に転動可能に係合する。このようにすれば台車２はコレクタ５２との離間距離を一定に保った状態でコレクタ５２に沿って走行することができる。

図示しないが、台車２上に、クリーニング装置１によるクリーニング作業を制御する制御装置が備えられており、プログラム化された一連の動作を自動で行うことができる。または、この制御装置を発電所のコントロールセンタに備えておき、台車には受信装置を備え、コントロールセンタから遠隔制御をするようにしてもよい。

図５〜図８は、前述したクリーニング装置１がコレクタ反射面５２ａをクリーニングしている状態を示している。コレクタ５２は駆動装置６４によってその回動軸６５回りに回動可能に構成されている。回動範囲（回動角）は熱吸収パイプ６１がコレクタ支持柱６３と接触しない範囲であり、通常は３００°以上となる（図５における二点鎖線で示すコレクタ５２を参照）。日中の操業時には太陽追尾制御装置（図示せず）から送られる信号等によって反射面５２ａの位置が調整される。クリーニング時には、コレクタ５２はその反射面５２ａが最も下方を向くように回動されて停止させられる。最も下方とは、熱吸収パイプ６１がコレクタ支持柱６３と接触しない範囲の最も下方となる位置であり、これが予め定められたメンテナンス位置である。このように設定したのは、エアノズル１９による清掃を含めたメンテナンス作業がし易く、清掃中に砂塵等が反射面５２ａに堆積しにくいからである。このメンテナンス位置では、台車２と熱吸収パイプ６１とは支持柱６３を挟んで対向している。

コレクタ５２の反射面５２ａの裏側に加振装置（図示せず）を設置しておいてもよい。そして、エアノズル１９による空気噴射（エアブロー）の最中はコレクタ５２を振動させておくことにより、クリーニング効果を向上させることができる。さらに、一旦吹き払った砂塵等が再び反射面５２ａに付着することが防止されることが期待できる。

クリーニング開始時には、前後方向に見てエアノズル１９の左端がコレクタ反射面５２ａの左端と一致するかまたは僅かに右寄り（コレクタの幅方向中央側）となるように、共通台板２３をＸ方向に移動させて（図５）エアノズル１９の位置を調節する。また、エアノズル１９の上端と反射面５２ａとの間隙が適正値となるように（ブラシ２４が装着されている場合にはブラシ２４の左端が反射面５２ａに僅かに接触するように）、昇降駆動装置２０によってエアノズル１９を上昇させて反射面５２ａに接近させる。この位置を昇降駆動装置２０の最大ストロークとして設定する。または、昇降駆動装置２０の最大ストロークを調節しない場合、前記一対のナット２２（図１（ｂ）参照）を緩めて、昇降駆動装置２０の最大ストロークにおけるエアノズル１９の反射面５２ａに対する位置を調整する。台車２の走行開始位置（図９における基準位置Ｓ）の確定を含めた全ての初期設定が完了すると、台車２をたとえば一定速度で走行させながらエアノズル１９から空気を噴射（エアブロー）してクリーニング作業を行う。

台車２が走行しながらエアブローしているときには、エアノズル１９の前後の汚れ度測定装置２９によって連続してクリーニング効果（エアブローによる反射面５２ａの反射効率の上昇度）が検知される。ある程度の期間にわたる操業を経てクリーニング効果を定量化できるようになれば、測定データを蓄積してクリーニング結果を定量評価することができる。以下に説明するのはクリーニング効果の評価および対処の一例である。

前記制御装置には汚れ度の基準値が記憶されている（汚れ度自体については前述した）。基準値としては、汚れ度自体の許容値（第一基準値）およびエアブロー前後の汚れ度の変化である許容減少割合または許容減少値（第二基準値）のうちの少なくとも一方を採用してもよい。そして、エアノズル１９後方の汚れ度測定装置２９による測定値、すなわちエアブロー後の反射面５２ａの汚れ度の測定値、が第一基準値を超えている場合には、制御装置から台車２上の各機器に後述の動作指令信号が送られる。エアノズル１９前方の汚れ度測定装置２９による測定値、すなわちエアブロー前の反射面５２ａの汚れ度の測定値、が第一基準値を下回っている場合にはクリーニング不要と判断してエアブローを停止してもよい。また、エアノズル１９の前後の汚れ度測定装置２９による測定値の差、すなわちエアブローによる汚れ度の低下度、が第二基準値を下回っている場合には、制御装置から台車２上の各機器に後述の動作指令信号が送られる。

第一基準値を超えた場合、および／または、第二基準値を下回った場合、制御装置は、たとえば給気装置４に対して噴射空気量の増大および／または噴射空気圧の上昇を指令する。具体的にはモータ１１の回転数を上昇させる。これにより、反射面５２ａ上の砂塵等を吹き払う効果が向上する。または、走行駆動装置８に対して台車２の走行速度を低下させるように指令してもよい。こうすることにより、反射面５２ａの同一部分へのエアブローの時間が長くなって砂塵等を吹き払う効果が向上する。または、昇降駆動装置２０に対してエアノズル１９の高さ位置を変更して反射面５２ａとの離間距離を変更調節するように指令する。すなわち、エアノズル１９後方の汚れ度測定装置２９による測定値によって最適な離間距離となるようにフィードバック制御する。または、前述したルーバ２７の傾斜角度を変更して空気噴射方向を変更するように指令する。そして、エアノズル１９後方の汚れ度測定装置２９による測定値によって最適な傾斜角度となるようにフィードバック制御する。以上の四つの制御（噴射空気の制御、走行速度の制御、離間距離の制御、ルーバ２７の角度制御）を単独で行うほか、二つ以上を効果的に組み合わせて同時に行ってもよい。

または、たとえば、上記四つの制御によっても第一基準値および第二基準値ともに満足しない場合、または、第一基準値を満足せず、エアノズル１９の前後の汚れ度測定装置２９による測定値の差がほとんど無いような場合（新たに第三基準値を設ける）には、ブラッシングを行うようにする。具体例としては、昇降駆動装置２０に対してエアノズル１９を所定距離上昇させてブラシ２４を反射面５２ａに押し当てるように指令する。ついで、共通台板２３上のエアノズル１９を前後方向（Ｚ方向）に往復動させる。これと同時に共通台板２３を反射面５２ａ幅方向（Ｘ方向）にも往復動させるのが望ましい。Ｘ方向に往復動させるさせる場合には同期してエアノズル１９を上下動させてエアノズル１９の上端が反射面５２ａと一定の相対距離を保つようにする。上記共通台板２３の前後方向（Ｚ方向）の往復動に代えて、またはそれに加えて、台車２を往復動させてブラッシングを繰り返してもよい。このブラッシング中は台車２の走行速度を大幅に低下させてもよい。また、汚れ度測定装置２９によってブラッシングの効果を確認するためにも台車２を後退（往復動）させてもよい。

以上の清掃動作によっても基準を満足し得ない部位が存在する場合には、反射面５２ａの当該部位、すなわち台車２の走行路に沿った反射面５２ａの当該位置を記憶しておく。この位置の記憶は、前述したとおり、台車２に設置された走行距離測定装置の測定記録から任意の位置が特定できるので容易である。そして、全クリーニング作業が終了した後で、コントロールセンタ等に、異常に汚れた部位があるという警報信号と当該部位の表示を行うのが好ましい。そして、当該部位と砂塵等の堆積を確認して別途の清掃作業を実施することができる。

または、台車２にカメラ（図示せず）を搭載して当該位置における異常に汚れた部位を撮影し、そのデータを画像処理等した映像を精視することにより、夜間の休止期間に、コレクタ５２全長にわたる汚れの状態を容易且つ精度良くチェックすることができる。

図９は、ソーラーフィールド５１において、コレクタ５２に沿って連続して形成された台車２の走行路６６を示しており、同一の台車２がこの走行路６６によってソーラーフィールド５１の所定範囲を一巡することができる。すなわち、前述したレール３１、３２は、台車２が基準位置（通常はここから走行を開始する）Ｓを出発し、所定範囲にあるコレクタ５２の幅方向両側をクリーニングしながら一巡して再び基準位置Ｓに戻ってくるようにループを描いて敷設されている。台車２の走行および停止、エアブロー装置３等の起動および停止は台車２側で行ってもよく、コントロールセンタから遠隔で行ってもよい。なお、コレクタ５２の幅方向一方側のクリーニングが終了した後、台車２が幅方向他方側をクリーニングするときには、コレクタ５２は３００°以上回動させられて下方を向く（図５の二点鎖線参照）。

制御装置は、台車２が日々ソーラーフィールド５１を一巡する間のクリーニング動作を逐一記録し、そのうちで最短一巡時間を達成したケースのクリーニング作業のパラメータ（たとえば、台車２の走行速度、噴射空気量または噴射空気圧、エアノズル１９と反射面５２ａとの間隙寸法、エアノズル１９の台車２上の水平位置（ＸＺ座標位置）、ルーバ２７の傾斜角等）を最適設定値としてもよい。こうすることにより、作業効率の高いクリーニング作業の実現に寄与する。

太陽熱による発電が不可能な夜間の限られた時間（Ｔ１）は年間を通じて変化する。そこで、Ｔ１以内にコレクタ５２のクリーニングを完了させるために、走行すべき距離全長（Ｄ１）から台車２の走行速度（Ｖ１）を定め、これより速い速度で台車２を走行させるのが好ましい。ソーラーフィールドが広いためにＶ１を相当速くせざるを得ない場合には、ソーラーフィールドを分割して分割区域ごとに台車２の走行ループを設け、複数台の台車２を使用するようにしてもよい。夜間、人に頼らなければならない煩雑なクリーニング作業を効率よく自動化することができる。

また、給気装置４の運転を停止した状態でクリーニング動作を行わずにソーラーフィールド５１を走行してコレクタ反射面５２ａの汚れ度を短時間のうちに測定してクリーニングの必要度を判定する目的で使用することができる。さらに異常に汚れた部分には破損している反射面も含まれるので、このような反射面の異常をチェックすることも可能である。

通常の太陽熱発電設備では、図９に示すように、ソーラーフィールド５１を左右に二分し（５１Ａ、５１Ｂ）、中央部に発電装置（図示せず）を設ける配置が一般的である。ソーラーフィールド５１の中央部には作動油の大径循環配管６７が地上に敷設されている。したがって、台車２がこれを横切るように走行するのは困難であるため、基本的には左右のソーラーフィールド５１Ａ、５１Ｂそれぞれに台車２を配備するのが好ましい。

本願発明は太陽熱発電設備におけるコレクタのクリーニング装置にかかるものであるから、その太陽熱発電設備がガスタービンおよび蒸気タービン用いた複合発電設備であってもよく、また、複合発電設備に限定されることはなく、ガスタービンを併用しない蒸気タービン発電であってもよい。

また、コレクタとしては、前述したパラボラトラフ型の反射鏡に限らず、パラボラトラフ型以外の形状の反射鏡を用いた集熱装置、たとえばフレネル型集熱装置やいわゆるタワー型の集熱装置等に適用することも可能である。

図１２はフレネル型コレクタ８１を用いた太陽熱発電設備の概略を示している。このフレネル型コレクタ（以下、単にコレクタともいう）８１は、台枠８３上に並行に且つ連なって配列された多数枚の帯状平板反射鏡８２を有している。各平板反射鏡８２はその長手方向に沿う軸回りに揺動しうるように、台枠８３に枢支されている。この多数枚の平板反射鏡８２を装備した多数台の台枠８３が平板反射鏡８２の長手方向に沿って整列されている。また、全反射鏡８２の揺動軸に平行に且つ高い位置に、半円筒に近似した形状の反射鏡８４がその反射面８４ａを下に向けた状態で延設されている。この反射鏡８４の半円形に近似した横断面における中心部を反射鏡の長手方向に沿って熱吸収パイプ８５が延設されている。反射鏡８４および熱吸収パイプ８５はともに支柱８６によって支持されている。下方に配列された多数枚の平板反射鏡８２で反射された太陽光が上方の反射鏡８４に至り、この反射鏡８４でさらに反射された太陽光が熱吸収パイプ８５に集束する。この熱吸収パイプ８５内には熱媒体が循環しながら流れ、太陽熱を吸収することによって集熱、回収する。各熱吸収パイプ８５の端部は、接続管（図示せず）を介して、隣接する他のコレクタの熱吸収パイプの端部に接続されている。全平板反射鏡８２は、図示しない駆動機により、その反射面８２ａが常に太陽光を前記反射鏡８４に向けて反射しうるように、太陽の移動に追随して回動させられる。

図１３には、フレネル型コレクタ８１のクリーニングに適したクリーニング装置４３が示されている。このクリーニング装置４３は、前記台枠８３の下方に進入可能な高さ寸法を有し、その基本構造は図１の装置１と共通している。前述したクリーニング装置１におけると同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。このクリーニング装置４３は、コレクタ８１の反射面８２ａの形状や姿勢に対応した形状のエアノズル４４を備えている。このコレクタ８１は夜間にはメンテナンスのために平板反射鏡８２を回転させてその反射面８２ａを予め定められた下方に向けている（図１３中の実線で示す）ことが多い。すなわち、反射面８２ａの法線が下を向くようにしている。そこで、前記エアノズル４４の上端縁４４ａの形状は、上記所定の下方を向いた状態（図１２）の反射面８２ａと同一か近似した傾斜角の直線状にされている。そして、前述した共通台板２３の水平方向移動およびエアノズル４４の昇降により、反射面８２ａに対するエアノズル４４の空気噴出開口の位置合わせを行うことができる。もちろん、反射面８２ａの向きは図示のようなやや下方には限定されず、鉛直下方でもよく、水平方向等であってもよい。エアノズル４４の上端縁４４ａの形状はその反射面８２ａに合わせるか、または、逆に、反射面８２ａの静止位置をエアノズル４４の上端縁４４ａの形状にあわせればよい。図１３中には、日中に反射面８２ａを上に向けた平板反射鏡８２が二点鎖線で示している。

エアノズル４４の上端縁４４ａにはブラシ２４が着脱可能に取り付けられている。さらに、この上端縁４４ａの形状を、反射面８２ａに接近したときに反射面８２ａとの間隙が反射面８２ａの幅方向一方側から他方側に向けて漸次拡大するようにしてもよい。この場合、図１に示すエアノズル１９と同様に、上端縁４４ａには噴射空気を通過させるためにブラシ４を取り付けない部分を設けてもよい。または、図２に示すエアノズル２５と同様に、上端縁４４ａの形状を反射面８２ａと同一の傾斜の直線状にした上で、反射面８２ａの幅方向一方側のエアノズル側面を一部切り欠いてもよい。かかる形状にすることにより、エアノズル４４からの噴射空気を切り欠き部を通過させてコレクタ８１の反射面８２ａに沿って吹き出させることが容易となる。また、エアノズル４４内に図２〜図４に示すようなルーバ２７を取り付けてもよい。また、空気を噴射する方向が平板反射鏡８２の長手方向となるように、ブラシ４を取り付けない部分、切り欠き部分、ルーバの取付方向等を定めてもよい。

なお、図１２および図１３に示すフレネル型コレクタ８１は、平板反射鏡８２の両端部が台枠に枢支されている。しかし、平板反射鏡８２の両端部それぞれに縦置きのリングが取り付けられ、このリングが回転させられることによって平板反射鏡８２が回動する形式のものも使用されている。この形式のコレクタに対しても、図１３に示すクリーニング装置４３は、そのエアノズル４４の位置を適時低くすることにより上記リングを避けて干渉することなく走行することができる。

フレネル型コレクタの平板反射鏡８２の幅は通常約４００〜６００ｍｍ程度であるため、並行に配列された平板反射鏡８２の配列ピッチ（図１４中の符号Ｐ）は、図１１のパラボラトラフ状の反射鏡６０の配列ピッチより小さい。したがって、台車２の走行路については、図９に示すような走行路６６配置を採用することは困難である。

そこで、図１４に示すように、フレネル型コレクタ８１を備えたソーラーフィールドでは、各平板反射鏡８２列に沿って平行に台車２の走行案内用レール３２を敷設している。さらに、全レール３２の両端側における平板反射鏡８２列の外方において、全レール３２の延長レール部３２ａが取り付けられたスライド板４５を設置している。全レール３２とその全延長レール部３２ａとは分離されてはいるが、当然に互いの長手方向は一致させられている。スライド板４５上の適切な位置、または、スライド板４５の端部外方に、スライド板４５上に進入したクリーニング装置４３を検出するための超音波センサ、赤外線センサ、近接スイッチ等の検出装置４６を設置しておくのが好ましい。そして、クリーニング装置４３が一本の平板反射鏡８２列のクリーニングを終えてその延長レール部３２ａに至ったとき、検出装置４６がこれを検出することにより、スライド板４５を地面に沿ってレール３２の長手方向に垂直な方向に１ピッチＰだけスライドさせる。そうすれば、クリーニング装置４３は順次隣のレール３２に移行して未清掃の平板反射鏡８２列を円滑にクリーニングすることができる。上記走行路配置には限定されず、他の走行路配置を採用してもよい。また、このスライド板４５を使用した方式を、前述したパラボラトラフコレクタ５２を設置したソーラーフィールド５１（図７参照）に採用してもよい。

図１５（ａ）は、単独自立型の平面反射鏡（以下、ヘリオスタットという）９３を用いたタワー形太陽熱集熱設備（以下、タワー型コレクタともいう）９１を含む太陽熱発電設備の概略を示している。コレクタ９１は集熱塔９２を中心にして、多数個のヘリオスタット９３が同心円上、同心半円上、同心多角形上等に配列されることが多い。ヘリオスタット９３とは、移動する太陽に追随して向きを変える反射鏡のことである。本例では、ヘリオスタット９３が多数の同心円上に配列されている。その中央部の円形スペースには前記集熱塔９２や発電設備９７が設置されている。中央円形スペースを除いた円環状のソーラーフィールドは９０°ごとに放射状通路Ｗによって扇形ゾーンＦに分割されている。図１５においては、一部のヘリオスタット９３のみを示し、他は省略している。集熱塔９２は、塔９２ａの上端に集熱装置９２ｂが設置されたものである。集熱装置９２ｂには図示しない給熱部とこの給熱部からの熱によって加熱される熱媒体（空気、溶融塩等）が循環する熱媒体循環部とが設置されている。

図１５（ｂ）および図１６に示すように、ヘリオスタット９３は、支柱９４と、支柱９４の上端に設置された平面反射鏡９５と、この平面反射鏡９５を鉛直軸回りに旋回させ且つ上下方向に揺動させる旋回揺動駆動装置９６とを備えている。各ヘリオスタット９３の平面反射鏡９５は、旋回揺動駆動装置９６により、その反射面９５ａが常に太陽光を前記集熱装置９２ｂに向けて反射できるように、太陽の移動に追随して回動させられる。

図１６には、ヘリオスタット９３のクリーニングに適したクリーニング装置４７も示されている。このクリーニング装置４７の基本構造は前述した図１の装置１と共通しているので、相違点のみを説明し、図１のクリーニング装置１におけると同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。このクリーニング装置４７は、ヘリオスタット９３の反射面９５ａの形状や姿勢に対応した形状のエアノズル４８を備えている。全てのヘリオスタット９３はメンテナンスや清掃のためにその反射面９５ａを揺動且つ旋回させて予め定められた同一の方向に向けている。メンテナンスを容易にするために、図１６中の実線で示すように、反射面９５ａを（反射面９５ａの法線が）ほぼ水平方向に向けていることが多い。すなわち、反射面９５ａ自体は鉛直面から僅かな角度α°傾斜している。

ほぼ水平方向に向いている全ての平面反射鏡９５の反射面９５ａをさらに集熱塔９２に向ける。前記エアノズル４８の空気噴出開口は、この状態の反射面９５ａに対向するようにほぼ水平方向を向くように形成されている。すなわち、空気噴出開口が形成する面の法線がほぼ水平を向いている。そして、開口端縁４８ａの形状は、上記所定の方向を向いたこの状態の反射面９５ａと同一かまたは近似した傾斜角α°の直線状にされている。また、エアノズル４８、および、エアノズル４８が昇降可能に嵌合する給気筒１８は、鉛直方向ではなく、反射面９５ａに沿う方向、すなわち、鉛直面に対してα°だけ傾斜した方向に延びている。エアノズル４８も同方向に昇降するように構成されている。このように、エアノズル４８はその空気噴出開口が形成する面の方向に往復移動（昇降）することができる。もちろん、反射面９５ａの向きは図示のようなやや水平に限定されず他の方向であってもよい。エアノズル４８の開口端縁４８ａの形状はその反射面９５ａに合わせればよい。図１６中には、日中に反射面９５ａを斜め上方に向けた平面反射鏡９５が二点鎖線で示されている。

エアノズル４８の開口端縁４８ａに沿ってブラシ２４が着脱可能に取り付けられている。したがって、エアノズル４８の昇降によって反射面９５ａをブラッシングすることができる。さらに、この開口端縁４８ａの形状を、反射面９５ａに接近したときに反射面９５ａとの間隙が反射面９５ａの下端側から上端側に向けて漸次拡大するようにしてもよい。この場合、図１に示すエアノズル１９と同様に、開口端縁４８ａには噴射空気を通過させるためにブラシ４を取り付けない部分を設けてもよい。または、図２に示すエアノズル２５と同様に、開口端縁４８ａの形状を反射面９５ａと同一の傾斜の直線状にした上で、反射面９５ａ上端側のエアノズル側面を一部切り欠いてもよい。かかる形状にすることにより、エアノズル４８からの噴射空気を切り欠き部を通過させて反射面９５ａに沿って吹き出させることが容易となる。また、図２〜図４に示すようなルーバ２７を取り付けてもよい。また、空気を噴射する方向を、前述した下から上に向けるのではなく、横方向または斜め上もしくは下方向となるように、ブラシ４を取り付けない部分、切り欠き部分、ルーバの取付方向等を定めてもよい。

このヘリオスタット９３を用いたタワー形コレクタ９１においては、クリーニング装置４７の一巡走行路を配置するのは容易である。図１５に例示するような、ヘリオスタット９３が同心円状に配列されたソーラーフィールドにあっては、図１７に示すように、最内側および最外側に台車の走行開始と清掃完了との共通の基準位置Ｓを定める。そして、各ヘリオスタット９３の直前を通るように、全円周にわたってレール３２を敷設する。しかし、ソーラーフィールドにおける一本の放射状通路Ｗには隣接円周に移行するための移行部レール３２Ｔを敷設する。このようにして、全ヘリオスタット９３の前を通って最内の基準位置Ｓと最外の基準位置Ｓとを一本のレール３２でつなぐことができる。

または、図１８に示すように、ソーラーフィールドを分割した開き角度９０°の各扇形ゾーンＦに対し、レール３２を内側（外側）の基準位置Ｓからジグザグに外側（内側）に向かって敷設する。そして、最外周または最内周において、放射状通路Ｗを横切って隣の扇形ゾーンＦに連続して移行するようにレール３２Ｔを敷設する。このようにすれば、最内（最外でもよい）の基準位置Ｓから全ヘリオスタット９３の前を通って一本のレール３２を全扇形ゾーンＦに循環させることができる。図１７および図１８のレール３２ともに、放射状通路Ｗを横切る部分については、放射状通路Ｗの通行の便宜のために地中と地上とに昇降可能にすることは容易である。

前述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。

前述した内容に基いて、当業者にとっては、種々の変形や実施例が明白となるであろう。したがって、上記説明は図面に沿って述べているものと理解すべきであり、上記説明は、当業者にとって本発明が実施可能となるように説明することを目的としているものである。以上に説明した構成や機能の内容に関しては、本発明の精神に反しない限りにおいて、実質上種々変形して実施することが可能であり、これらは本発明の範囲に属するものであると理解されたい。

本発明は、いかなる地域であっても無尽蔵にある空気を使用してコレクタの反射面をクリーニングする装置であるため、水源が存在しなかったり水が非常に貴重なものである砂漠等に設置される太陽熱発電設備のコレクタのクリーニング装置として有用である。

図１（ａ）は本発明に係るクリーニング装置の一実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるシリンダロッド頂部の詳細を示す正面図である。 図１のクリーニング装置に用いられるエアノズルの他の例を示す斜視図である。 図１のクリーニング装置に用いられるエアノズルのさらに他の例を示す斜視図である。 図１のクリーニング装置に用いられるエアノズルのさらに他の例を示す斜視図である。 図１のクリーニング装置がコレクタをクリーニングしている状態の一例を示す背面図であり、図１におけるＶ−Ｖ線矢視図である。 図１のクリーニング装置がコレクタをクリーニングしている状態の他の例を示す背面図であり、図１におけるＶ−Ｖ線矢視図である。 図１のクリーニング装置がコレクタをクリーニングしている状態のさらに他の例を示す背面図であり、図１におけるＶ−Ｖ線矢視図である。 図８（ａ）は図１のクリーニング装置がコレクターをクリーニングしている状態のさらに他の例を示す背面図（図１におけるＶ−Ｖ線矢視図）であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のクリーニング装置の案内輪の部分を示す斜視図である。 パラボラトラフ型コレクタが設置されたソーラーフィールドにおけるクリーニング装置の走行路の一例を示す平面図である。 本発明を適用しうる太陽熱発電設備の一例であるパラボラトラフ型コレクタを採用した設備を示す概念図である。 図１０の太陽熱発電設備における一基のパラボラトラフ型コレクタのユニットを示す斜視図である。 本発明を適用しうるコレクタの他の例であるフレネル型コレクタを示す斜視図である。 図１２のフレネル型コレクタに好適なクリーニング装置の一実施形態を示す正面図である。 フレネル型コレクタを設置したソーラーフィールドにおけるクリーニング装置の走行路の一例を示す平面図である。 図１５（ａ）は本発明を適用しうるコレクタの他の例であるタワー型コレクタを示す斜視図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のタワー型コレクタに設置されているヘリオスタットを拡大して示す斜視図である。 図１５のタワー型コレクタのヘリオスタットに好適なクリーニング装置の一実施形態を示す正面図である。 タワー型コレクタを設置したソーラーフィールドにおけるクリーニング装置の走行路の一例を示す平面図である。 タワー型コレクタを設置したソーラーフィールドにおけるクリーニング装置の走行路の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１ … クリーニング装置
２ … 台車
３ … エアブロー装置
４ … 給気装置
５ … 車輪
６ … チェーン
７ … スプロケット
８ … 電動モータ
９ … 自家発電装置
１０ … バッテリ
１１ … 電動モータ
１２ … ブロワ
１３ … フィルタ
１４ … 吸気口
１５ … エアチャンバ
１６ … 排気通路
１７ … エアチャンバ
１８ … 給気筒
１９ … エアノズル
２０ … 昇降駆動装置
２１ … 取付ブラケット
２２ … ナット
２３ … 共通台板
２４ … ブラシ
２５ … エアノズル
２６ … 切り欠き部
２７ … ルーバ
２８ … 距離センサ
２９ … 汚れ度測定装置
３１ … レール
３２ … レール
３３ … 案内ローラ
３４ … 支持ブラケット
３５ … 案内輪
３６ … エアノズル
３７ … 延長部
３８ … 底板部
３９ … 側板部
４０ … 開口部
４１ … エアノズル
４２ … ブラシ板
４３ … クリーニング装置
４４ … エアノズル
４５ … スライド板
４６ … 検出装置
４７ … クリーニング装置
４８ … エアノズル
５１ … ソーラーフィールド
５２ … コレクタ
５２ａ … （コレクタの）反射面
６０ … 曲面反射鏡
６１ … 熱吸収パイプ
６２ … モジュール
６３ … 支持柱
６４ … 駆動装置
６５ … 回動軸
６６ … 走行路
６７ … 大径循環配管
８１ … コレクタ
８２ … 平板反射鏡
８３ … 台枠
８４ … 反射鏡
８５ … 熱吸収パイプ
８６ … 支柱
９１ … コレクタ
９２ … 集熱塔
９３ … ヘリオスタット
９４ … 支柱
９５ … 平面反射鏡
９６ … 旋回揺動駆動装置
Ｆ … （ソーラーフィールドの一部分である）扇形ゾーン
Ｐ … （平板反射鏡の）配列ピッチ
Ｓ … 基準位置
Ｗ … 放射状通路

Claims (22)

1. 太陽熱発電設備における集光装置の太陽光反射面を清掃するためのクリーニング装置であって、
   給気装置と、
   この給気装置から供給される空気を噴出するエアノズルとを備えており、
   このエアノズルから噴出する空気を前記太陽光反射面に吹き付けて清掃するように構成されており、
   前記太陽光反射面が放物線状の横断面を有するパラボラトラフから構成されており、
   前記エアノズルの先端の空気噴出開口を区画する先端縁が、前記太陽光反射面の表面の曲率に近似した曲率の円弧状を呈しており、このエアノズルの先端縁と太陽光反射面との間隙が、太陽光反射面の幅方向端部から幅方向中央部に向けて漸次拡大するように形成されているクリーニング装置。
2. 移動可能な台車をさらに備えており、前記給気装置とエアノズルとが前記台車に搭載されている請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記台車に走行駆動装置が装備されており、この走行駆動装置によって前記台車が自力走行可能に構成されている請求項２記載のクリーニング装置。
4. 前記エアノズルの先端を太陽光反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備えており、エアノズルの進退距離が調節可能に構成されている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
5. 前記エアノズルの空気噴出開口を太陽光反射面に沿って移動させるために、エアノズルをその空気噴出開口が形成する面の方向に移動させる駆動装置を備えており、エアノズルの移動距離が調節可能に構成されている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
6. 太陽熱発電設備における集光装置の太陽光反射面を清掃するためのクリーニング装置であって、
   給気装置と、
   この給気装置から供給される空気を噴出するエアノズルとを備えており、
   このエアノズルから噴出する空気を前記太陽光反射面に吹き付けて清掃するように構成されており、
   前記太陽光反射面が放物線状の横断面を有するパラボラトラフから構成されており、
   前記エアノズルの先端の空気噴出開口を区画する先端縁が、前記太陽光反射面の表面の曲率に近似した曲率の円弧状を呈しており、前記エアノズルが角筒形を呈しており、矩形状の空気噴出開口における、太陽光反射面の幅方向中央部側の側面が切り欠かれているクリーニング装置。
7. 前記エアノズルの内部の空気通路に、空気の流れ方向を変更するための少なくとも一枚の風向変更板が取り付けられており、この風向変更板がその傾斜角度を変更しうるように構成されている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
8. 前記エアノズルの先端縁に、太陽光反射面を清掃するためのブラシが着脱可能に取り付けられている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
9. 前記エアノズルの先端と前記太陽光反射面との離間距離を測定するための距離センサを備えている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
10. 前記太陽光反射面の汚れ程度を測定するための汚れ度測定装置をさらに備えており、
    この汚れ度測定装置が、測定光を投光する投光装置と太陽光反射面で反射された前記測定光を受光する受光装置とを有しており、
    投光測定光と比較した太陽光反射面での反射光の強度の減少程度に基づいて、太陽光反射面の汚れ度を測定するように構成されている請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
11. 前記エアノズルによる空気吹き付け前の太陽光反射面の汚れ度と、空気吹き付け後の太陽光反射面の汚れ度とを測定し、両汚れ度を対比することによって当該太陽光反射面に対する清掃の効果を検知するように構成されている請求項１０記載のクリーニング装置。
12. 前記給気装置が、給気量および給気圧力のうちの少なくとも一方を調節可能に構成されており、前記汚れ度測定装置によって測定された汚れ度および前記検知された清掃効果のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、噴射空気量および噴射空気圧力のうちの少なくとも一方を調節するように構成されている請求項１１記載のクリーニング装置。
13. 前記エアノズルの先端を太陽光反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備えており、エアノズルの進退距離が調節可能に構成されており、
    さらに、前記汚れ度測定装置によって測定された汚れ度および前記検知された清掃効果のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、エアノズルの先端と太陽光反射面との離間距離を調節しうるように構成されている請求項１１記載のクリーニング装置。
14. 太陽熱発電設備における集光装置の太陽光反射面を清掃するためのクリーニング装置であって、
    給気装置と、
    この給気装置から供給される空気を噴出するエアノズルとを備えており、
    このエアノズルから噴出する空気を前記太陽光反射面に吹き付けて清掃するように構成されており、
    移動可能な台車をさらに備えており、前記給気装置とエアノズルとが前記台車に搭載されており、
    太陽光反射面の汚れ程度を測定するための汚れ度測定装置を、台車の走行方向におけるエアノズルの前方側および後方側それぞれに備えており、
    各汚れ度測定装置が、測定光を投光する投光装置と太陽光反射面で反射された前記測定光を受光する受光装置とを有しており、
    投光測定光と比較した太陽光反射面での反射光の強度の減少程度に基づいて、太陽光反射面の汚れ度を測定するように構成されており、
    前記両汚れ度測定装置により、空気吹き付け前の太陽光反射面の汚れ度と、空気吹き付け後の太陽光反射面の汚れ度とを測定し、両汚れ度を対比することによって清掃効果を検知するように構成されているクリーニング装置。
15. 前記検知された清掃効果に基づいて台車の走行速度を変更しうるように構成されている請求項１４記載のクリーニング装置。
16. 前記エアノズルの先端を太陽光反射面に離間接近させるために、エアノズルをその空気噴出方向に進退駆動する駆動装置を備えており、エアノズルの進退距離が調節可能に構成されており、
    前記エアノズルの先端縁に、太陽光反射面を清掃するためのブラシが着脱可能に取り付けられており、
    前記エアノズル前後の汚れ度測定装置によって計測された、台車走行時のエアノズルによる清掃前の太陽光反射面の汚れ度と清掃後の太陽光反射面の汚れ度との差が所定の閾値より小さいときに、エアノズルを進出させてブラシを太陽光反射面に接触させ、ブラッシングしうるように構成されている請求項１４記載のクリーニング装置。
17. 前記ブラシによるブラッシング後の太陽光反射面に対して、エアノズルの後方側の汚れ度測定装置によって測定した結果が所定の汚れ度を超えているときに、台車を走行路の所定範囲を少なくとも一回往復走行してブラッシングを繰り返すように構成されている請求項１６記載のクリーニング装置。
18. 前記台車の走行距離を測定するための走行距離測定装置を備えており、
    この走行距離測定装置によって測定された台車の走行距離に基づいて、台車の走行路に沿った太陽光反射面の位置を特定しうるように構成されており、
    ブラッシングを繰り返した後の太陽光反射面が前記所定の汚れ度を超えているときに、太陽光反射面のその位置を記録するように構成されている請求項１７記載のクリーニング装置。
19. 前記集光装置を振動させるために集光装置に設置された加振装置を含む請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載のクリーニング装置。
20. 前記台車にカメラを備えており、このカメラによって清掃後の太陽光反射面を撮影するように構成されている請求項２または３記載のクリーニング装置。
21. 整列された前記集光装置に沿って前記台車が走行しうるように、台車の走行を案内するための走行案内装置を備えている請求項２または３記載のクリーニング装置。
22. 前記走行案内装置が、台車に設置された被案内具と、この被案内具と係合してこれを案内する案内レールとを備えており、
    前記集光装置の太陽光反射面が互いに平行な複数列に配列されており、
    前記案内レールが各太陽光反射面の列に沿って互いに平行に複数本敷設されており、全案内レールの両端部における太陽光反射面の列の外方に、全案内レールの延長レール部が取り付けられたスライド板が設置されており、このスライド板が、地面に沿って案内レールの長手方向に対して垂直な方向に移動しうるように構成されている請求項２１記載のクリーニング装置。

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