JP6220520B2 - Solar thermal collector and solar thermal collection method - Google Patents
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Description
本発明は、反射鏡によってレシーバに向けて太陽光を反射させて集熱する太陽熱集熱装置および太陽熱集熱方法に関する。 The present invention relates to a solar heat collecting apparatus and a solar heat collecting method for collecting heat by reflecting sunlight toward a receiver with a reflecting mirror.
従来より石油など化石燃料からエネルギーを得てきたが、近年では、これらの化石燃料の枯渇や、該化石燃料の使用により排出される二酸化炭素等の温室効果ガス、さらには化石燃料の購入のためのコスト(燃料費)が問題となっている。
そこで、再生可能であり、燃料費が不要の太陽光が、新たなエネルギー源の1つとして注目されている。
In the past, energy has been obtained from fossil fuels such as petroleum. In recent years, however, these fossil fuels have been depleted, greenhouse gases such as carbon dioxide emitted from the use of these fossil fuels, and also for the purchase of fossil fuels. Cost (fuel cost) is a problem.
Therefore, sunlight that can be regenerated and does not require fuel costs has attracted attention as one of new energy sources.
この太陽光をエネルギー源として利用する太陽熱集熱装置としては、太陽光の集光方式の違いから数種挙げられる(特許文献1等参照)。これらの中には、例えばトラフ型と呼ばれるタイプの集熱装置がある。
There are several types of solar heat collecting devices that use this sunlight as an energy source due to the difference in the sunlight condensing method (see
ここで、トラフ型の集熱装置は、桶状の放物面鏡を用いて太陽光を反射し、該反射光をレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。 Here, the trough-type heat collecting device reflects sunlight by using a bowl-shaped parabolic mirror, collects the reflected light on a receiver, and collects solar heat.
また、線形フレネル型の集熱装置は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に南北方向に設定した受光ライン上にレシーバを設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。 In addition, the linear Fresnel-type heat collector has a plurality of reflecting mirrors installed on a plurality of reflecting lines set in parallel in the north-south direction, and on a light receiving line set in the north-south direction above these reflecting mirrors. A receiver is installed, and sunlight is reflected by a reflecting mirror and condensed on the receiver to collect solar heat.
さらに、タワー型の集熱装置は、ヘリオスタット機構により、タワー周辺に配置した複数枚の反射鏡の反射面の角度を調整し、太陽光をタワーに設けたレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
なお、タワー型の方式では例えば図7のようなヘリオスタット機構が用いられている。反射鏡の裏面にT字の支柱(Tボーン)が取り付けられており、図7に示すようにTボーンの各部を回転させることによって、太陽の動きに合わせて反射鏡を任意に回転させている。
Furthermore, the tower-type heat collector uses a heliostat mechanism to adjust the angle of the reflecting surfaces of the reflectors arranged around the tower, and concentrates sunlight on the receiver provided in the tower to collect solar heat. It heats up.
In the tower type system, for example, a heliostat mechanism as shown in FIG. 7 is used. A T-shaped support (T-bone) is attached to the back surface of the reflector, and the reflector is arbitrarily rotated in accordance with the movement of the sun by rotating each part of the T-bone as shown in FIG. .
このように太陽熱集熱装置においては種々の集光方式が用いられているが、より一層、効率良く集熱することが可能な太陽光集熱装置が求められている。 As described above, various condensing methods are used in the solar heat collecting apparatus, but a solar heat collecting apparatus capable of collecting heat more efficiently is demanded.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、効率良く太陽熱を集熱することができる太陽熱集熱装置および太陽熱集熱方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: It aims at providing the solar-heat collection apparatus and solar-heat collection method which can collect solar heat efficiently.
上記目的を達成するために、本発明は、複数本の反射ラインと、1本以上の受光ラインとを有する太陽熱集熱装置であって、前記複数本の反射ラインは、南北方向に並列に設定されたものであり、各列の反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を支持して連結する連結部材を有しており、該連結部材が、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであり、前記1本以上の受光ラインは、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものであり、各受光ライン上には1基のレシーバが設置されており、該レシーバは前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光の熱を集熱するものであることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is a solar heat collecting apparatus having a plurality of reflection lines and one or more light receiving lines, wherein the plurality of reflection lines are set in parallel in the north-south direction. A plurality of reflecting mirrors that reflect sunlight are installed on the reflection lines in each row, and the plurality of reflecting mirrors adjust the angle of the reflecting surface by following the movement of the sun. A connecting member that supports and connects the plurality of reflecting mirrors on the reflection line of each row, and the connecting member has one end at the other in the north-south direction. Since the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are disposed so as to be positioned relatively above the end, the reflecting mirror installed on the one end side is the other end Located relatively above the reflector installed on the side of The one or more light receiving lines are set at a fixed upper position perpendicular to the plurality of reflection lines, and one receiver is installed on each light receiving line. The receiver collects the heat of reflected sunlight from the plurality of reflecting mirrors, and provides a solar heat collecting apparatus.
このようなものであれば、まず、反射ラインと受光ラインとが上記関係であるクロスリニア型の太陽熱集熱装置であり、例えば従来のトラフ型のものに比べ、低コストで、より効率良く太陽熱を集熱することが可能である。 If it is such, first, it is a cross linear type solar heat collecting apparatus in which the reflection line and the light receiving line have the above-mentioned relationship. For example, compared with the conventional trough type, the solar heat is more efficient at a lower cost. It is possible to collect heat.
さらには、上記のような連結部材が配設されていることで、南北方向において、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているため、前記一端の側の反射鏡により反射された太陽光の反射光が、前記他端の側の反射鏡によって遮られてレシーバへ届かなくなるのを防ぐことができる(ブロッキングの防止)。したがって効率良く太陽熱を集熱することができる。
また、例えばトラフ型などの従来の装置に比べ、反射鏡の反射面を太陽光に対し、より直角に近くなるよう配置することができる。すなわち反射効率を高めることができ、効率の良い集熱を図ることができる。
Further, the connecting member as described above is disposed, so that the reflector installed on the one end side is relatively higher than the reflector installed on the other end side in the north-south direction. Therefore, it is possible to prevent the reflected light of the sunlight reflected by the reflecting mirror on the one end side from being blocked by the reflecting mirror on the other end side and reaching the receiver (blocking Prevention). Therefore, solar heat can be collected efficiently.
Further, for example, the reflecting surface of the reflecting mirror can be arranged to be closer to the right angle with respect to sunlight as compared with a conventional device such as a trough type. That is, the reflection efficiency can be increased and efficient heat collection can be achieved.
このとき、前記連結部材が、北端が南端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであるか、または、前記連結部材が、南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものとすることができる。 At this time, the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are installed on the north side by arranging the connecting member so that the north end is positioned relatively higher than the south end. The reflecting mirror is positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the south side, or the connecting member is tilted so that the south end is positioned relatively higher than the north end. The plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are positioned such that the reflecting mirror installed on the south side is positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the north side. can do.
このように、まず、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであれば、北半球において、南側からの太陽光を反射する際に、より確実にブロッキングを防止することができるものとなる。
また、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであれば、南半球において、北側からの太陽光を反射する際に、より確実にブロッキングを防止することができるものとなる。
Thus, if the reflecting mirror installed on the north side is positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the south side, when reflecting sunlight from the south side in the northern hemisphere, Thus, blocking can be prevented more reliably.
In addition, if the reflector installed on the south side is positioned relatively above the reflector installed on the north side, it will be more reliable when reflecting sunlight from the north side in the southern hemisphere. Blocking can be prevented.
また、前記複数枚の反射鏡が、互いに等間隔で配置されているものとすることができる。
従来では、クロスリニア型の装置であっても、上記ブロッキングの防止のため、例えば北側に向かうほど互いの間隔を広くして反射鏡を配置する必要があった。すなわち、反射鏡同士の間隔は等間隔ではなかった。しかしながら、本発明では北側の反射鏡ほど上方に位置しておりブロッキングを防止できるので、反射鏡同士の間隔を等間隔にすることができる。このため、本発明の太陽熱集熱装置は、その製造や設置がより簡便なものとなる。
The plurality of reflecting mirrors may be arranged at equal intervals from each other.
Conventionally, even in the case of a cross linear type device, in order to prevent the blocking, for example, it is necessary to dispose the reflecting mirrors so that the distance from each other increases toward the north side. That is, the intervals between the reflecting mirrors were not equal. However, in the present invention, the northern reflecting mirror is located above and blocking can be prevented, so that the spacing between the reflecting mirrors can be made equal. For this reason, the solar heat collecting apparatus of the present invention is simpler to manufacture and install.
また、前記連結部材は南北方向に回転可能であり、南北方向の傾きの角度が調整可能なものとすることができる。
このようなものであれば、太陽熱集熱装置を設置する緯度の高低、暦の変化による太陽の高度に応じて、各々の反射鏡の鉛直方向の相対的な位置を調整でき、ブロッキングの防止や集熱効率の向上を図ることができる。
The connecting member can be rotated in the north-south direction, and the inclination angle in the north-south direction can be adjusted.
If this is the case, the vertical relative position of each reflector can be adjusted according to the latitude of the solar heat collecting device installed and the altitude of the sun due to changes in the calendar, preventing blocking and It is possible to improve the heat collection efficiency.
前記ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に角度調整する回転リングと、前記複数枚の反射鏡の反射面を南北方向に角度調整するアクチュエータとをさらに有しており、前記回転リングは前記複数枚の反射鏡とフレームを介して連結されており、前記回転リングの回転により前記フレームを介して1本の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡の反射面の角度が同時に調整されるものであり、前記アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の角度が個別に調整されるものとすることができる。 The heliostat mechanism further includes a rotating ring that adjusts the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors in the east-west direction, and an actuator that adjusts the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors in the north-south direction. The rotating ring is connected to the plurality of reflecting mirrors through a frame, and the rotating surfaces of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors on one reflecting line through the frame by the rotation of the rotating ring. The angle is adjusted at the same time, the actuator is arranged for each reflecting mirror, each actuator has an arm, and the arm and the reflecting mirror are connected, and the arm is moved forward and backward. The angle of the reflecting surface of each reflecting mirror can be adjusted individually.
このようなものであれば、反射鏡の反射面の角度を調整するための制御構造を、東西方向の角度を調整するものと南北方向の角度を調整するものとに分けることができる。従来ではTボーンのみで反射面を任意の角度に調整しており、そのために制御が複雑なものになってしまっていたが、本発明のように東西方向と南北方向の角度に分けて制御することで制御を単純なものとすることができるとともに、精度を大幅に高めることができる。すなわち簡便に、低コストで、しかも高精度で反射面の角度を調整することができる。 If it is such, the control structure for adjusting the angle of the reflective surface of a reflective mirror can be divided into what adjusts the angle of the east-west direction, and what adjusts the angle of the north-south direction. Conventionally, the reflective surface is adjusted to an arbitrary angle using only the T-bone, which makes the control complicated. However, as in the present invention, the control is divided into the east-west and north-south angles. Thus, the control can be simplified and the accuracy can be greatly increased. That is, the angle of the reflecting surface can be adjusted easily, at low cost, and with high accuracy.
また、前記回転リングは複数配置されており、各回転リングにはローラーが備えられており、かつ、前記複数の回転リングのうちの少なくとも1つに備えられたローラーがモーターにより回転駆動制御されるものとすることができる。
このようなものであれば、ローラーおよびモーターによって、簡便かつ正確に1本の反射ライン上にある複数枚の反射鏡の反射面の角度を同時に調整を行うことができる。
In addition, a plurality of the rotating rings are arranged, each rotating ring is provided with a roller, and at least one of the plurality of rotating rings is rotationally driven by a motor. Can be.
If it is such, the angle of the reflective surface of several reflective mirrors on one reflective line can be adjusted simultaneously with a roller and a motor simply and accurately.
また、前記アクチュエータのアームは、前記反射鏡の裏面に取り付けられて反射鏡を支持するものとすることができる。
このようなものであれば、アームによって反射鏡は裏面から支えられているため、風が吹いても反射鏡が揺れにくいものとすることができる。したがって、風が吹いても太陽光をレシーバへ向けて適切に反射して焦点を合わすことができる。風の影響で集熱効率が下がるのを抑制することができる。
Further, the arm of the actuator may be attached to the back surface of the reflecting mirror to support the reflecting mirror.
In such a case, since the reflecting mirror is supported from the back by the arm, the reflecting mirror can be hardly shaken even if wind blows. Therefore, even if the wind blows, sunlight can be appropriately reflected toward the receiver and focused. It can suppress that heat collection efficiency falls under the influence of a wind.
また、本発明は、複数本の反射ラインを南北方向に並列に設定して、各列の反射ライン上に設置し、太陽光を反射する複数枚の反射鏡の反射面の角度をヘリオスタット機構により太陽の動きに追従させて調整するとともに、1本以上の受光ラインを、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定して、各受光ライン上に設置した1基のレシーバに前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光の熱を集熱する太陽熱集熱方法であって、前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を連結部材により支持して連結し、該連結部材を、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡を、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置して太陽光を反射させて集熱することを特徴とする太陽熱集熱方法を提供する。 The present invention also provides a heliostat mechanism in which a plurality of reflection lines are set in parallel in the north-south direction, installed on the reflection lines in each row, and the angles of the reflection surfaces of the plurality of reflectors that reflect sunlight. And one receiver installed on each light receiving line by adjusting one or more light receiving lines at an upper fixed position perpendicular to the plurality of reflection lines. A solar heat collecting method for collecting heat of reflected sunlight from the plurality of reflecting mirrors, wherein the plurality of reflecting mirrors on the reflection line in each row are supported by a connecting member. And connecting the connecting members at an angle so that one end is positioned relatively higher than the other end in the north-south direction. A reflector installed on one end is installed on the other end. Arranged and reflects the sunlight to be positioned relatively above the reflector, which is to provide the solar heat collector wherein the the heat collector.
このようにすれば、クロスリニア型の方式であり、例えば従来のトラフ型の方式の場合に比べ、低コストで、より効率良く太陽熱を集熱することが可能である。
さらには、上記のような連結部材を配設することでブロッキングを防止することができるし、反射効率を高めることができ、効率の良い集熱を図ることができる。
In this way, it is a cross linear type system, and for example, it is possible to collect solar heat more efficiently at a lower cost than in the case of a conventional trough type system.
Furthermore, by providing the connecting member as described above, blocking can be prevented, reflection efficiency can be increased, and efficient heat collection can be achieved.
このとき、前記連結部材を、北端が南端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡を、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置するか、または、前記連結部材を、南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡を、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置することができる。 At this time, by arranging the connecting member to be inclined so that the north end is positioned relatively higher than the south end, the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are reflected on the north side. The mirror is arranged so as to be positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the south side, or the connecting member is inclined so that the south end is positioned relatively higher than the north end. The plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member can be arranged such that the reflecting mirror installed on the south side is positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the north side.
このように、まず、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置すれば、北半球において、南側からの太陽光を反射する際に、より確実にブロッキングを防止することができる。
また、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置すれば、南半球において、北側からの太陽光を反射する際に、より確実にブロッキングを防止することができる。
In this way, first, if the reflector installed on the north side is arranged so as to be positioned relatively higher than the reflector installed on the south side, in the northern hemisphere, when reflecting sunlight from the south side, Blocking can be surely prevented.
If the reflector installed on the south side is positioned relatively above the reflector installed on the north side, in the southern hemisphere, when reflecting sunlight from the north side, blocking is more reliably performed. Can be prevented.
また、前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を、互いに等間隔に配置することができる。
本発明では北側の反射鏡ほど上方に位置するよう配設しておりブロッキングを防止できるので、従来と異なり、反射鏡同士の間隔を等間隔にすることができる。このため、太陽熱集熱装置の製造や設置をより簡便に行うことができる。
Further, the plurality of reflecting mirrors on the reflection line of each row can be arranged at equal intervals.
In the present invention, since the reflecting mirrors on the north side are arranged so as to be positioned above and blocking can be prevented, the spacing between the reflecting mirrors can be made equal, unlike the prior art. For this reason, manufacture and installation of a solar heat collecting device can be performed more simply.
また、前記連結部材を南北方向に回転させ、南北方向の傾きの角度を、設置する緯度に応じて調整することができる。また、暦に応じて調整することができる。
このようにすれば、設置する緯度の高低、暦の変化による太陽の高度に応じて、各々の反射鏡の鉛直方向の相対的な位置を調整でき、ブロッキングの防止や集熱効率の向上を図ることができる。
In addition, the connecting member can be rotated in the north-south direction, and the inclination angle in the north-south direction can be adjusted according to the installed latitude. Moreover, it can adjust according to a calendar.
In this way, the relative position in the vertical direction of each reflector can be adjusted according to the altitude of the installed latitude and the altitude of the sun due to changes in the calendar, thereby preventing blocking and improving heat collection efficiency. Can do.
以上のように、本発明によれば、クロスリニア型であり、その上、ブロッキングを防止することができ、低コストで効率良く集熱することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is a cross linear type, and furthermore, blocking can be prevented, and heat can be collected efficiently at low cost.
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に本発明の太陽熱集熱装置の一例を示す。
まず、太陽熱集熱装置1の全体的な仕組みについて説明する。複数本の反射ライン2と1本以上の受光ライン3とが設定されている。各々の反射ライン2上には複数枚の反射鏡4が設置されており、受光ライン3上にはレシーバ5が設置されている。太陽光が反射鏡4に照射して反射され、該反射光をレシーバ5へ集光することで、太陽熱を集熱するものである。
太陽熱を集熱して温められたレシーバ内の媒体は不図示の蒸気タービンやガスタービン等へ送られて発電が行われる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an example of the solar heat collecting apparatus of the present invention.
First, the overall mechanism of the solar
The medium in the receiver heated by collecting solar heat is sent to a steam turbine or a gas turbine (not shown) to generate power.
以下、各部について詳述する。
複数本の反射ライン2は、南北方向に沿って互いに並列に設定されている。図1には4本の反射ライン2A〜2Dが設定されている例を示したが、反射ライン2の本数は複数本であればよく、特に限定されない。
Hereinafter, each part is explained in full detail.
The plurality of
また、1本以上の受光ライン3は、各々が、反射ライン2の上方の定位置に設定されている。さらには反射ライン2に直交するように(すなわち東西方向に沿うように)設定されている。
図1には1本の受光ライン3Aが設定されている例を示したが、2本以上とすることもでき、適宜決定することができる。例えば、図1に示す反射鏡4やレシーバ5等を1ユニットとし、このユニットを複数用意して並列配置することができる。
また、受光ライン3と反射ライン2との垂直方向の距離も特に限定されず、例えば太陽光を集光し易いように各種条件に合わせて適宜決定することができる。
Each of the one or more
Although FIG. 1 shows an example in which one light receiving line 3A is set, the number of light receiving lines 3A can be two or more, and can be determined as appropriate. For example, the reflecting
Further, the distance in the vertical direction between the
このように反射ラインおよび受光ラインの関係から分かるように、太陽熱集熱装置1はクロスリニア型のものであり、低コストで、効率良く太陽熱を集熱することが可能である。
As can be seen from the relationship between the reflection line and the light receiving line, the solar
次に、複数枚の反射鏡4について説明する。反射鏡4は太陽光を反射できる反射面6を有しているものであれば良く、反射鏡4の形状等は特に限定されない。例えば、太陽光の反射面6が平らなものとすることもできるし、凹面状のものとすることもできる。大きさも限定されず、例えば反射面6が3m×1.5m程度の面積を有するものとすることができる。
反射鏡4は反射ライン2A〜2Dの各列上に複数枚ずつ設置されている。図1には各列あたり6枚ずつ設置されている例を示したが、この枚数に限定されない。例えば設置箇所の広さに応じて決めることができる。
Next, the plurality of reflecting
A plurality of reflecting
また、反射鏡4にはヘリオスタット機構7が備えられている。ここで図2にヘリオスタット機構7の一例を示す。
ヘリオスタット機構7は太陽の動きに追従させて反射面6の角度を調整するものである。反射鏡4の反射面6に関して、東西方向の角度を調整する手段(東西角度調整手段8)と、南北方向の角度を調整する手段(南北角度調整手段9)とを有している。なお、ここでは反射ライン2A上の反射鏡4A1〜4A6の場合についての例を挙げているが、他の反射ライン2B〜2Dにおいても同様にこれらの手段が備えられている。
従来では図5のようなTボーンのみを用いて任意の角度に反射面の角度を調整していたが、本発明におけるヘリオスタット機構7では、東西方向の角度と南北方向の角度とで調整手段が異なっている。これらの手段は、互いに独立して各々の方向の角度を調整できるようになっている。したがって、制御が簡単でありながら、高精度で角度調整ができる。
The reflecting
The
Conventionally, the angle of the reflecting surface is adjusted to an arbitrary angle using only the T-bone as shown in FIG. 5, but the
まず、東西角度調整手段8について説明する。図3に東西角度調整手段8の一例を示す。図3(A)は東西角度調整手段8の上面図であり、図3(B)はその側面図である。なお、1本の反射ライン2A上に設置された反射鏡4(4A1〜4A6)も併せて記載している。 First, the east / west angle adjusting means 8 will be described. FIG. 3 shows an example of the east / west angle adjusting means 8. 3A is a top view of the east-west angle adjusting means 8, and FIG. 3B is a side view thereof. Incidentally, one the installed reflector on a reflective line 2A of 4 (4A 1 ~4A 6) are also described together.
図3(A)に示すように、東西角度調整手段8は回転リング10とフレーム11を備えている。
また、図2、図3(A)に示すように、フレーム11は、南北方向に直列に並べられた反射鏡4A1〜4A6の全てを囲うようにして配置されており、各反射鏡4A1〜4A6の東側および西側の側面と連結されている。なお、ここでは各反射鏡4A1〜4A6の側面の中央部において連結されており、該連結部を結ぶ軸(図3(A)の点線)を中心にして各反射鏡4A1〜4A6は南北方向に回転可能になっている。
As shown in FIG. 3A, the east-west angle adjusting means 8 includes a
Also, FIG. 2, as shown in FIG. 3 (A), the frame 11 is disposed so as to surround all of the reflecting
また、図3(A)に示すように、回転リング10はフレーム11を例えば外側から囲うようにして、フレーム11の両端と中央部に配置されており、各々、フレーム11と連結されている。すなわち、回転リング10と反射鏡4A1〜4A6はフレーム11を介して連結されている。
なお、ここでは回転リング10の数が3つの場合を例に挙げたが、これに限定されず1つ以上あれば良い。例えばフレーム11の中央のみに配置しても良いが、特には複数あるのが好ましく、図3の場合よりも多く配置することもできる。
反射鏡4A1〜4A6を適切に保持できるとともに、同時に回転させることができれば良く、フレーム11の形状や大きさ、回転リング10の数や大きさ等は適宜決定することができる。反射鏡の重量等も考慮してフレーム11等に撓みが生じないように、材質等もその都度決定することができる。
As shown in FIG. 3A, the rotating
In addition, although the case where the number of the rotating
The reflecting mirrors
さらに図3(B)に示すように、各々の回転リング10には、回転リング10を東西方向に回転させるためのローラー12が備えられている。回転リング10を回転させる手段としては特に限定されないが、このようなローラー12であれば、回転リング10を簡便に回転させることができ、フレーム11を介して連結されている反射鏡4(4A1〜4A6)を同時に東西方向に回転させることができる。
ここでは回転リング10ごとに2つのローラー12が配置されている。該ローラー12によって回転リング10は回転可能に下方から支えられている。ローラー12の数や大きさ等は特に限定されず、適宜決定することができる。
Further, as shown in FIG. 3B, each
Here, two rollers 12 are arranged for each
また、これらの回転リング10のうちの少なくとも1つにおいて、ローラー12にモーター13が接続されている。モーター13によって、ローラー12の回転駆動を制御して、所望のタイミング、回転数でローラー12を回転させることができる。これにより、回転リング10をmR〜数十mRの精度で正確に回転制御することが可能である。
配置するモーター13の数は適宜決定することができる。
また、回転の度合い(回転範囲)も特に限定されないが、日中に反射鏡4が太陽光をレシーバ5に反射させることができるよう、反射鏡4を、12時間あたり90°回転させることが可能なモーター13やローラー12を用意するのが良い。
A motor 13 is connected to the roller 12 in at least one of the rotating rings 10. The motor 13 can control the rotational drive of the roller 12 to rotate the roller 12 at a desired timing and number of rotations. Thereby, it is possible to accurately control the rotation of the
The number of motors 13 to be arranged can be determined as appropriate.
Further, the degree of rotation (rotation range) is not particularly limited, but the reflecting
このような東西角度調整手段8が、各列の反射ライン上ごとに備えられている。このため、1本の反射ライン上に設置されている複数枚の反射鏡を全て同時に東西方向に回転させることができ、それらの東西方向の角度調整を同時に行うことが可能である。しかも複数ある反射ラインを各反射ラインごとに独立して反射鏡の角度調整をすることができる。 Such an east / west angle adjusting means 8 is provided for each line of reflection lines. For this reason, it is possible to rotate all the reflecting mirrors installed on one reflection line simultaneously in the east-west direction, and to simultaneously adjust the angles in the east-west direction. Moreover, the angle of the reflecting mirror can be adjusted independently for each reflecting line.
次に南北角度調整手段9について説明する。図4に南北角度調整手段9の一例を示す。図4(A)は図2のA矢視図であり、各々の位置関係が把握しやすいように、回転リング10、フレーム11、反射鏡4も併せて記載している。また図4(B)は図2のB矢視図であり、フレーム11、反射鏡4も併せて記載している。
南北角度調整手段9は反射鏡4に対して個別に設けられており、アーム14を有するアクチュエータ15を備えている。このアクチュエータ15はアーム14を前進後退運動させるものである。またアーム14は反射鏡4に連結されている。
Next, the north-south angle adjusting means 9 will be described. FIG. 4 shows an example of the north-south angle adjusting means 9. FIG. 4A is a view taken in the direction of the arrow A in FIG. 2, and also illustrates the
The north-south angle adjusting means 9 is individually provided for the reflecting
ここではアーム14は、先端が反射鏡4の裏面に連結されており、その前進後退運動により反射鏡4の裏面を押し引きすることができ、それによってフレーム11との連結部同士を結ぶ軸を中心にして反射鏡4を南北方向に回転させることが可能である。アーム14の前進後退の距離によって、反射鏡4の反射面6の南北方向の角度を調整することができる。
Here, the tip of the
アーム14の前進後退の範囲(ストローク範囲)は特に限定されないが、少なくとも、1年を通して太陽光をレシーバに向けて適切に反射できるようなものであれば良い。地軸の傾きにより、1年を通して太陽の高度は(23.4°×2)の範囲で変化するため、反射面6の角度を少なくともその範囲の分は調整できるように、アーム14のストローク範囲を決定すると良い。
The forward / backward range (stroke range) of the
またアーム14は、前述のように反射鏡4の裏面を押したり引いたりして反射鏡4を回転させるが、同時に反射鏡4を裏面側から支持している。図5の従来のTボーン方式では風によって反射鏡が揺れてしまい、レシーバへの反射に悪影響が生じることがあったが、図4のアーム14による支持のおかげで、風が吹いたとしても反射鏡4が揺れるのを効果的に防ぐことができる。したがって、反射鏡4の揺れによってレシーバへの反射が適切に行われなくなるのを防ぐことができ、集熱効率が下がるのを抑制することができる。
Further, the
なお、反射鏡4の裏面でアーム14と連結している場合について説明したが、当然これに限定されず、アーム14と反射鏡4の連結部は適宜決定することができる。例えば反射鏡4の側面でアーム14と連結させることも可能である。
In addition, although the case where it connected with the
また、前述したように反射鏡4はフレーム11ごと東西方向に回転するものであるので、アクチュエータ15自体は、例えばフレーム11に固定させると良い。このようにすれば、反射面6の東西方向の角度調整のために回転リング10によってフレーム11および反射鏡4が東西方向に回転したとしても、アクチュエータ15はフレーム11に固定されているので、東西方向に回転する前と同様にして、アクチュエータ15のアーム14で反射面6の南北方向の角度調整を行うことが可能である。
Since the reflecting
このような南北角度調整手段9が、各々の反射鏡ごとに備えられている。このため、反射鏡4を個別に南北方向に回転させて、その反射面6の南北方向の角度調整を行うことが可能である。しかも反射鏡ごとに互いに独立して角度調整することができる。
Such a north-south angle adjusting means 9 is provided for each reflecting mirror. For this reason, the reflecting
以上、東西角度調整手段8と南北角度調整手段9について、反射鏡4を回転させて反射面6の角度を調整するための仕組みについて説明してきた。
図7のような従来のTボーン方式では、そのTボーンのみで反射面を様々な方向に回転させて任意の角度に調整しなければならず、そのために制御が複雑であった。
しかしながら、本発明では、反射面の角度調整を、回転リングを有する東西角度調整手段とアクチュエータを有する南北角度調整手段で分担している。すなわち、東西角度調整手段は東西方向の角度調整だけ行えば良く、また、南北角度調整手段は南北方向の角度調整だけ行えば良いので、各々は、単純な制御構造で簡便に反射面の角度を調整することができ、それらの組合わせで任意の角度に反射面の角度を高い精度で調整可能である。しかも、それぞれの機構は簡単であるため、低コストなものとなる。
The mechanism for adjusting the angle of the reflecting
In the conventional T-bone system as shown in FIG. 7, the reflecting surface must be rotated in various directions using only the T-bone and adjusted to an arbitrary angle, which makes control complicated.
However, in the present invention, the angle adjustment of the reflecting surface is shared by the east-west angle adjusting means having the rotating ring and the north-south angle adjusting means having the actuator. That is, the east-west angle adjustment means only needs to adjust the angle in the east-west direction, and the north-south angle adjustment means only needs to adjust the angle in the north-south direction. The angle of the reflecting surface can be adjusted with high accuracy to an arbitrary angle by combining them. Moreover, since each mechanism is simple, the cost is low.
なお、単に反射面6を任意の角度に調整できるだけでなく、ヘリオスタット機構7として、実際に、太陽の動きに追従するように角度が調整されるものでなければならない。
このような角度調整を円滑にすすめるため、例えば、東西角度調整手段8および南北角度調整手段9に、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する反射鏡4の角度調整データを内蔵しておくと良い。前述したように、東西角度調整手段8においては、モーター13によりローラー12が回転駆動制御されて、回転リング10の回転が制御され、反射鏡4の反射面6の東西方向の角度調整が行われる。また太陽の動きは暦および真太陽時から予め推測することができる。
It should be noted that not only the reflecting
In order to facilitate such angle adjustment, for example, the angle adjustment data of the reflecting
そこで、モーター13として、その駆動制御のためのコンピュータを備えるものとし、該コンピュータには上記太陽の動きに追従して反射鏡4の反射面6の角度が適切に調整されるようにするための、回転リング10の回転度合いやモーター13の制御値(角度調整データ)のパターンをインプットしておく。そして、実際に太陽光をレシーバ5に反射させる際には、コンピュータ内の角度調整データに基づいてモーター13を駆動させ、回転リング10の回転を制御することで、簡便に反射面6の角度調整を行うことができる。
特に東西角度調整手段8においては、東から西へ移動する太陽に対して、一定速度で回転させれば良く、極めて安定した制御が可能である。従来のTボーン方式では太陽の位置に対応させるために、反射鏡が大きく回転することもあり、回転速度を急激に高める必要性が生じたりもするが、本発明ではそのような急激な回転の必要性を低減することができる。
なお、コンピュータを別個用意するのではなく、例えばモーター13に内蔵されるメモリと制御回路に角度調整データを入力して制御させることもできる。
Therefore, the motor 13 is provided with a computer for driving and controlling the motor 13 so that the angle of the reflecting
In particular, the east-west angle adjusting means 8 may be rotated at a constant speed with respect to the sun moving from east to west, and extremely stable control is possible. In the conventional T-bone method, the reflecting mirror may rotate greatly in order to correspond to the position of the sun, and it may be necessary to rapidly increase the rotation speed. In the present invention, such a rapid rotation is required. The need can be reduced.
Instead of preparing a computer separately, for example, angle adjustment data can be input and controlled in a memory and a control circuit built in the motor 13.
また、南北角度調整手段9についても同様である。すなわち、アクチュエータ15のメモリ上、あるいは備えつけたコンピュータ内に、上記太陽の動きに追従して反射鏡4の反射面6の角度が適切に調整されるようにするための、アクチュエータ15のアーム14の前進後退運動の制御値(角度調整データ)のパターンをインプットしておく。そして該角度調整データに基づいてアクチュエータ15のアーム14の前進後退運動を制御することによって、簡便に反射面6の角度調整を行うことができる。
The same applies to the north-south angle adjusting means 9. That is, the
当然、従来のように、逐次、太陽の位置を計算し、さらにその太陽の位置に対応した反射面の角度を計算して東西角度調整手段8および南北角度調整手段9を制御しても良い。しかしながら、上記のようにパターン化された内蔵データを利用するのであれば、従来のような逐次計算は必要なく、また、そのような逐次計算を行ってから反射面の角度調整を行うのではないので、より一層、太陽の動きに遅れることなくいち早く対応させることが可能であるし、簡便である上に精度も高い。また集熱効率の上昇につなげることができる。コスト等に応じて適宜決定することができる。 Of course, as in the prior art, the position of the sun may be calculated sequentially, and the angle of the reflecting surface corresponding to the position of the sun may be calculated to control the east-west angle adjusting means 8 and the north-south angle adjusting means 9. However, if the built-in data patterned as described above is used, the conventional sequential calculation is not necessary, and the angle of the reflecting surface is not adjusted after performing such a sequential calculation. Therefore, it is possible to respond quickly without delaying the movement of the sun, and it is simple and highly accurate. It can also lead to an increase in heat collection efficiency. It can be determined appropriately according to the cost and the like.
また、東西角度調整手段8および南北角度調整手段9は各々独立して制御可能であるが、これに限定されず、図1に示すように中央制御装置16を設け、それぞれの、東西角度調整手段8のモーター13や南北角度調整手段9のアクチュエータ15と接続し、中央制御装置16によって、回転リング10の回転とアクチュエータ15のアーム14の前進後退運動を統一的に制御することも可能である。例えば、集熱開始時やメンテナンス時の反射面6の初期角度の調整を行うときに中央制御装置16で制御することができる。太陽の位置に基づいて、適切な反射面6の角度やその角度に調整するためのモーター13等の制御データを計算し、該計算結果に基づき、中央制御装置16によって反射面6の初期角度を調整することができる。
そして、初期角度を調整した後、引き続き中央制御装置16により角度調整を行っても良いし、あるいは前述したように内蔵データを利用して角度調整を行うこともできる。
Further, the east-west angle adjusting means 8 and the north-south angle adjusting means 9 can be controlled independently. However, the present invention is not limited to this, and a
Then, after adjusting the initial angle, the
また、本発明では、各列の反射ライン上にある複数枚の反射鏡4を支持して連結する連結部材を有している。連結部材の一例を図5に示す。また、連結部材により支持された各々の反射鏡の位置関係を図6に示す。なお、図5、6においては、ヘリオスタット機構のアクチュエータや回転リングの記載は省略している。ここではまず、北半球に太陽熱集熱装置1を設置する場合について説明する。
この連結部材17は特に限定されず、各列の反射ライン2上にある複数枚の反射鏡4(図5では、反射ライン2A上の反射鏡4A1〜4A6)を支持して連結するものであれば良い。そして、連結部材17を一端(北端)が他端(南端)よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することができるものであれば良い(図6参照)。傾きの角度としては特に限定されないが、例えば15〜20°程度とすることができる。このように傾けて配設されているため、該連結部材17により支持された複数枚の反射鏡4は、相対的に上方に位置する一端の側(北側)に設置された反射鏡が、相対的に下方に位置する他端の側(南側)に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置している。
Moreover, in this invention, it has the connection member which supports and connects the several
The connecting
なお、ここではヘリオスタット機構7のフレーム11を連結部材17として兼用しているが、これに限定されず、フレーム11の他、複数枚の反射鏡4を連結する部材を別個に用意し、該部材を連結部材として備えたものとすることも当然可能である。複数枚の反射鏡4を直接的あるいは間接的に連結することができ、連結部材を傾けることで複数枚の反射鏡の高さ位置を一斉に調整できるものとすることができる。
Here, the frame 11 of the
ここで、連結部材17は、南北方向の傾きの角度が一定の値に固定されて傾けて配設することもできるが、南北方向に自在に回転可能なものとし、南北方向の傾きの角度を適宜調整可能なものとすることもできる。必要に応じて角度調整のための部材、手段を配設することができる。
太陽光をレシーバに効率良く反射するにあたっては、太陽の高度を考慮する必要があるが、この太陽の高度は、日中はもちろんのこと、暦や、装置を配設する場所の緯度によって変化する。そこで、日中の変化に対してヘリオスタット機構7で反射面6の角度を調整する他、暦や緯度の変化にも対応しやすいように、上記のように連結部材17の南北方向の傾きの角度を調整可能なものとすると良い。また、午前中など太陽の高度が低いときにも連結部材17の傾きの角度を調整しても良い。従来では、例えば暦に関しては春分のときの太陽の高度に合わせて反射鏡の設置状態を調整している。しかしながら、南北方向の角度を調整可能なものであれば、一年を通してより適切に太陽の動きに対応させることができ、一層効率良く集熱を行うことができる。
Here, the connecting
In order to reflect sunlight efficiently to the receiver, it is necessary to consider the altitude of the sun. This altitude changes depending on the calendar and the latitude of the place where the device is installed, as well as during the day. . Therefore, in addition to adjusting the angle of the reflecting
ここで連結部材17を備え、傾けて配設する理由についてさらに詳述する。
図6のように、複数枚の反射鏡4において、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているため、ブロッキングが発生するのを防止し易い。そのため効率良く太陽熱を集熱することができる。
しかも、反射鏡4同士を例えば等間隔で配設することができる。このため、複数枚の反射鏡の設置が簡単になる。また、これらの反射鏡4を連結する連結部材17は、等間隔で反射鏡4との連結部を設ければ良く、その製造が簡便である。
さらには、このような等間隔の配置であってもブロッキングを生じないようにすることができる。
Here, the reason why the connecting
As shown in FIG. 6, in the plurality of reflecting
In addition, the reflecting
Furthermore, blocking can be prevented even with such an equidistant arrangement.
一方、本発明のような連結部材を備えておらず、複数枚の反射鏡が同じ高さ位置で設置されている従来の装置の場合(図8参照)、ブロッキングを防止するためには、北側に向かうほど反射鏡同士の間隔を広げて設置する必要がある。このような位置関係の場合、反射鏡の設置にも手間がかかってしまう。また、反射鏡の設置範囲が拡がって装置全体が大きくなってしまうし、単位面積当たりの反射鏡の枚数は少なくなり、集熱効率が良くない。本発明ではこのような問題点も解決することができる。 On the other hand, in the case of a conventional apparatus that does not include a connecting member as in the present invention and a plurality of reflecting mirrors are installed at the same height (see FIG. 8), in order to prevent blocking, the north side It is necessary to increase the distance between the reflecting mirrors as it goes to the side. In such a positional relationship, it takes time to install the reflecting mirror. In addition, the installation range of the reflecting mirrors is expanded and the entire apparatus is enlarged, the number of reflecting mirrors per unit area is reduced, and the heat collection efficiency is not good. The present invention can also solve such problems.
また、例えばトラフ型などの従来の装置に比べ、反射鏡の反射面を太陽光に対し、より直角に近くなるよう配置し易く、射効率を高めることができ、効率の良い集熱が可能である。すなわち、トラフ型などでは桶状の放物面鏡は、鏡全体の南北方向の角度が調整されることもないため、特に太陽の高度が低い場合、太陽光が低角度で放物面鏡に入射することになり集熱効率が悪くなる。
しかしながら、本発明の場合は連結部材17が傾けられていることで、太陽光をより直角に近くなるよう高角度で反射鏡に入射させて反射させることができ、集熱効率を向上させることができる。
なお、トラフ型において放物面鏡を傾けて配設しようとすると、それに伴いレシーバも傾ける必要が生じてしまうため、本発明に比べて多くの手間がかかってしまう。
In addition, compared to conventional devices such as trough type, for example, the reflecting surface of the reflector is easy to arrange so as to be closer to the right angle with respect to sunlight, so that the radiation efficiency can be increased and efficient heat collection is possible. is there. In other words, trough-shaped parabolic mirrors do not adjust the north-south angle of the entire mirror, so that when the sun's altitude is low, the sunlight becomes a parabolic mirror at a low angle. Incident light and heat collection efficiency deteriorates.
However, in the case of the present invention, since the connecting
Note that if the parabolic mirror is inclined and disposed in the trough type, it is necessary to tilt the receiver accordingly, which is more time-consuming than the present invention.
連結部材17もまた、図6に示すように中央制御装置16に接続されていたり、連結部材17を上下に回転させるモーター等に各種データが内蔵されており、暦や緯度等によって、南北方向の傾きの角度を適宜調整可能になっている。
The connecting
なお、南半球に太陽熱集熱装置を設置する場合は、図6の態様とは逆に、連結部材の南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することができる。 In the case where the solar heat collecting apparatus is installed in the southern hemisphere, the connecting member can be disposed so as to be inclined so that the south end of the connecting member is positioned relatively higher than the north end, contrary to the aspect of FIG.
次にレシーバ5について説明する。
レシーバ5自体は特に限定されるものではなく、その形状、大きさは適宜決定することができる。例えば従来と同様のものを用いることができる。太陽光の反射光を集光させて、効率よく集熱することができるものであれば良い。
レシーバ5は媒体(空気や二酸化炭素など)が流れる受熱管を有しており、レシーバ5に集熱した太陽熱により受熱管中の媒体が温められ、該温められた媒体が蒸気タービン等に送られ、発電に用いられる。
Next, the
The
The
また、本発明の太陽熱集熱方法について説明する。
本発明の太陽熱集熱装置1を用いた場合について説明するが、当然本発明の方法はこれに限定されない。まず、太陽熱集熱装置1を北半球に設置して集熱する場合について説明する。
まず、連結部材17としての機能も兼ね備えたフレーム11に、各列の反射ライン上の複数枚の反射鏡4を連結させる。ここでは反射鏡4同士の間隔が等間隔になるよう連結させるが、これに限定されず、必要に応じて異なる間隔で連結させることも可能である。
The solar heat collecting method of the present invention will be described.
Although the case where the solar
First, a plurality of reflecting
そして、連結部材17を、北端を起こして南北方向に回転させ、北端が南端よりも相対的に上方に位置するように傾けて配設する。このときの南北方向の傾きの角度は特に限定されず、適宜設定することができる。例えば集熱を行う暦や、反射鏡4等を設置する緯度、午前であるか午後であるか等に応じて調整することができる。これらを考慮して、そのときの条件に応じてレシーバ5に効率良く集熱できるよう調整することができる。
Then, the connecting
なお、傾きの角度は、一定の角度に完全に固定させることもできるし、暦等の各種状況に応じて南北方向に逐次回転させて調整することもできる。集熱効率やコスト等によって適宜決定することができる。 The angle of inclination can be completely fixed at a fixed angle, or can be adjusted by sequentially rotating in the north-south direction according to various conditions such as a calendar. It can be appropriately determined depending on the heat collection efficiency, cost, and the like.
このような連結部材17の角度調整によって、複数枚の反射鏡4のうち、北側に設置されたものの方が南側に設置されたものよりも相対的に上方に位置するよう配置する。連結部材17の角度調整によって反射鏡4同士の鉛直方向の位置関係を簡便に調整することができる。そして、このような配置によってブロッキングを効果的に防止できるし、また、太陽光をより一層効率良く反射することができ、集熱効率を向上させることができる。
By such an angle adjustment of the connecting
さらにヘリオスタット機構7を用い、回転リング10やアクチュエータ15によって、日中の太陽の動きに追従させて反射鏡4の反射面6の角度を調整し、レシーバ5へと太陽光を反射させて集熱する。
Furthermore, the
なお、南半球に本発明の太陽熱集熱装置を設置して集熱する場合は、北半球に設置する場合の図6等の態様とは逆に、連結部材の南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設し、集熱を行うことができる。 In addition, when the solar heat collecting apparatus of the present invention is installed in the southern hemisphere to collect heat, the south end of the connecting member is relatively higher than the north end, contrary to the embodiment of FIG. 6 in the case of installing in the northern hemisphere. It can be arranged so as to be positioned and collect heat.
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例)
図1に示すような本発明のクロスリニア型の太陽熱集熱装置を用いて、本発明の方法により太陽光を集光して受熱管内の媒体を温めるシミュレーションを行った。シミュレーションの条件を以下のように設定した。
1本の受光ラインを設定してレシーバを設置し(地上から20mの高さ)、80本の反射ライン上に(ライン間の距離は1.5m)、一列あたり30枚の反射鏡(大きさは1.5m×1.5m)を設置した(全反射鏡の面積は5400m2)。
また、反射鏡は全てレシーバに対して北側に配置した。レシーバに近い側の第一番目の反射鏡の先端とレシーバとの水平方向の距離が5mになるようにした。
反射鏡の角度調整は、図1の東西角度調整手段および南北角度調整手段を用いた。内蔵の、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡の角度調整データに基づいて、回転リングの回転とアクチュエータのアームの前進後進運動を制御して反射鏡の角度調整を行った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Example)
Using the cross linear solar heat collecting apparatus of the present invention as shown in FIG. 1, a simulation for concentrating sunlight by the method of the present invention to warm the medium in the heat receiving tube was performed. The simulation conditions were set as follows.
Set up a single light receiving line and install a receiver (height 20m above the ground), 80 reflective lines (distance between lines is 1.5m), 30 reflectors per line (size (1.5 m × 1.5 m) was installed (the area of the total reflection mirror was 5400 m 2 ).
All reflectors were placed on the north side of the receiver. The horizontal distance between the tip of the first reflecting mirror on the side closer to the receiver and the receiver was set to 5 m.
The angle adjustment of the reflecting mirror was performed using the east-west angle adjusting means and the north-south angle adjusting means shown in FIG. Based on the built-in calendar and angle adjustment data of each reflector with respect to the movement of the sun according to the true sun time, the angle of the reflector was adjusted by controlling the rotation of the rotating ring and the forward and backward movement of the actuator arm.
また、その他の条件は以下の通りである。
連結部材の南北方向の傾きの角度調整により、北端を南端よりも上方に位置させることで、北側の反射鏡が南側の反射鏡よりも上方に位置するよう調整してブロッキングが0〜0.2(すなわち2割以下)となるようにした。
また、日時や場所としては、冬至の午前10時、11時、12時、13時、14時とし、赤緯47.91667度(モンゴルウランバートル)とした。
Other conditions are as follows.
By adjusting the angle of inclination of the connecting member in the north-south direction, the north end is positioned above the south end, so that the north-side reflecting mirror is positioned above the south-side reflecting mirror and blocking is 0 to 0.2. (That is, 20% or less).
The date and time of the winter solstice were 10:00 am, 11:00 am, 12:00 pm, 13:00 pm, and 14:00 pm, and the declination was 47.91667 degrees (Mongolia, Ulaanbaatar).
シミュレーションの結果を見ると、午前10時、11時、12時、13時、14時の全ての反射鏡の平均のコサイン効果は、それぞれ、0.357(なお、反射鏡の使用効率が100%のとき1.00)、0.459、0.50、0.459、0.357となり、高緯度においても冬至において40−50%の太陽エネルギーを集光できることがわかった。 Looking at the simulation results, the average cosine effect of all reflectors at 10:00 am, 11:00 am, 12:00 pm, 13:00 pm and 14:00 pm is 0.357 (note that the efficiency of use of the reflector is 100%. 1.00), 0.459, 0.50, 0.459, 0.357, and it was found that 40-50% solar energy can be collected even at high latitudes in the winter solstice.
これに対して、従来の集光法であるトラフ方式、タワー方式、線形フレネル方式では、同様の日時、場所においては、コサイン効果は1/2〜1/3に下がるので、このような高緯度での集光太陽熱発電は採算がとれない。したがって従来では冬場は燃料を用いて発電を行っていた。
しかしながら、本発明であれば、実施例のように高緯度の冬場においても十分に太陽熱を集熱して発電可能であるため、上述した燃料費等を削減することができる。
On the other hand, the trough method, the tower method, and the linear Fresnel method, which are the conventional condensing methods, have the same date and place, the cosine effect is reduced to 1/2 to 1/3. The concentrating solar power generation is not profitable. Therefore, conventionally, power was generated using fuel in winter.
However, according to the present invention, it is possible to generate power by sufficiently collecting solar heat even in winter at high latitude as in the embodiment, so that the above-mentioned fuel cost and the like can be reduced.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
1…本発明の太陽熱集熱装置、 2、2A〜2D…反射ライン、
3、3A…受光ライン、 4、4A1〜4A6…反射鏡、 5…レシーバ、
6…反射面、 7…ヘリオスタット機構、 8…東西角度調整手段、
9…南北角度調整手段、 10…回転リング、 11…フレーム、
12…ローラー、 13…モーター、 14…アーム、 15…アクチュエータ、
16…中央制御装置、 17…連結部材。
DESCRIPTION OF
3, 3A ...
6 ... reflective surface, 7 ... heliostat mechanism, 8 ... east-west angle adjusting means,
9 ... North-south angle adjusting means, 10 ... Rotating ring, 11 ... Frame,
12 ... Roller, 13 ... Motor, 14 ... Arm, 15 ... Actuator,
16 ... Central control unit, 17 ... Connecting member.
Claims (13)
前記複数本の反射ラインは、南北方向に並列に設定されたものであり、各列の反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、
前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を支持して連結する連結部材を有しており、
該連結部材が、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであり、
前記1本以上の受光ラインは、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものであり、各受光ライン上には1基のレシーバが設置されており、該レシーバは前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光の熱を集熱するものであり、
前記ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に角度調整する回転リングと、前記複数枚の反射鏡の反射面を南北方向に角度調整するアクチュエータとをさらに有しており、
前記回転リングは前記複数枚の反射鏡とフレームを介して連結されており、前記回転リングの回転により前記フレームを介して1本の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡の反射面の角度が同時に調整されるものであり、
前記アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の角度が個別に調整されるものであることを特徴とする太陽熱集熱装置。 A solar heat collecting apparatus having a plurality of reflection lines and one or more light receiving lines,
The plurality of reflection lines are set in parallel in the north-south direction, and a plurality of reflection mirrors that reflect sunlight are installed on the reflection lines in each row, and the plurality of reflection mirrors Has a heliostat mechanism that adjusts the angle of the reflecting surface to follow the movement of the sun,
Having a connecting member for supporting and connecting the plurality of reflecting mirrors on the reflection line of each row;
The connecting member is disposed so as to be inclined so that one end thereof is positioned relatively higher than the other end in the north-south direction, so that the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member has the one end The reflecting mirror installed on the side of the other end is positioned relatively above the reflecting mirror installed on the other end side,
The one or more light receiving lines are set at a fixed position above and perpendicular to the plurality of reflection lines, and one receiver is installed on each light receiving line. Collecting heat of sunlight reflected from the plurality of reflecting mirrors ;
The heliostat mechanism further includes a rotating ring that adjusts the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors in the east-west direction, and an actuator that adjusts the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors in the north-south direction. ,
The rotating ring is connected to the plurality of reflecting mirrors through a frame, and an angle of a reflecting surface of the plurality of reflecting mirrors on one reflecting line through the frame by the rotation of the rotating ring. Are adjusted at the same time,
The actuator is arranged for each reflecting mirror, each actuator has an arm, the arm and the reflecting mirror are connected, and the angle of the reflecting surface of each reflecting mirror is individually determined by the forward and backward movement of the arm. A solar heat collecting apparatus characterized by being adjusted to the above .
前記連結部材が、南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであることを特徴とする請求項1に記載の太陽熱集熱装置。 The plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are arranged on the north side by arranging the connecting member so that the north end is positioned relatively above the south end. Is located relatively above the reflector installed on the south side, or
The plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are arranged on the south side by arranging the connecting member so as to be inclined so that the south end is positioned relatively higher than the north end. The solar heat collecting apparatus according to claim 1, wherein the solar heat collecting apparatus is positioned relatively above a reflecting mirror installed on the north side.
前記アクチュエータは前記フレームに取り付けられており、前記アクチュエータのアームは、前記反射鏡の裏面に取り付けられて、前記フレームに南北方向に回転可能に連結された前記反射鏡の角度を調整し支持するものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の太陽熱集熱装置。The actuator is attached to the frame, and the arm of the actuator is attached to the back surface of the reflector, and adjusts and supports the angle of the reflector that is rotatably connected to the frame in the north-south direction. The solar heat collecting apparatus according to claim 1, wherein the solar heat collecting apparatus is a solar heat collecting apparatus.
1本以上の受光ラインを、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定して、各受光ライン上に設置した1基のレシーバに前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光の熱を集熱する太陽熱集熱方法であって、
前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を連結部材により支持して連結し、
該連結部材を、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡を、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置して、
前記ヘリオスタット機構の回転リングを備えた東西角度調整手段によって前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に角度調整するとき、
前記回転リングを前記複数枚の反射鏡とフレームを介して連結し、前記回転リングの回転により前記フレームを介して1本の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡の反射面の角度を同時に調整し、
前記ヘリオスタット機構のアクチュエータを備えた南北角度調整手段によって前記複数枚の反射鏡の反射面を南北方向に角度調整するとき、
前記アクチュエータを前記反射鏡毎にそれぞれ配置し、各アクチュエータが有するアームと前記反射鏡とを連結し、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の角度を個別に調整し、太陽光を反射させて集熱することを特徴とする太陽熱集熱方法。 Multiple reflection lines are set in parallel in the north-south direction, installed on each line of reflection lines, and the angle of the reflection surface of multiple reflectors that reflect sunlight follows the movement of the sun using a heliostat mechanism. And adjust
One or more light receiving lines are set at a fixed position perpendicular to the plurality of reflection lines, and the sunlight received from the plurality of reflection mirrors is received by one receiver installed on each light reception line. A solar heat collecting method for collecting the heat of reflected light,
Supporting and connecting the plurality of reflecting mirrors on the reflection line of each row by a connecting member,
By disposing the connecting member so that one end is positioned relatively higher than the other end in the north-south direction, the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are arranged on the one end side. Arranged so that the reflecting mirror installed on the other end side is positioned relatively higher than the reflecting mirror installed on the other end side ,
When the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflectors is adjusted in the east-west direction by the east-west angle adjusting means provided with the rotating ring of the heliostat mechanism,
The rotating ring is connected to the plurality of reflecting mirrors through a frame, and the angles of the reflecting surfaces of the plurality of reflecting mirrors on one reflecting line are simultaneously rotated through the frame by the rotation of the rotating ring. Adjust
When the angle of the reflecting surfaces of the plurality of reflectors is adjusted in the north-south direction by the north-south angle adjusting means including the actuator of the heliostat mechanism,
The actuator is arranged for each reflecting mirror, the arm of each actuator is connected to the reflecting mirror, the angle of the reflecting surface of each reflecting mirror is individually adjusted by the forward and backward movement of the arm, and sunlight is A solar heat collecting method characterized by collecting heat by reflection.
前記連結部材を、南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡を、南側に設置された反射鏡が北側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置するよう配置することを特徴とする請求項8に記載の太陽熱集熱方法。 By disposing the connecting member so that the north end is positioned relatively higher than the south end, the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are arranged on the south side. Arranged so as to be positioned relatively higher than the reflector installed in the
By disposing the connecting member so that the south end is positioned relatively above the north end, the plurality of reflecting mirrors supported by the connecting member are arranged on the north side. The solar heat collecting method according to claim 8, wherein the solar heat collecting method is arranged so as to be positioned relatively higher than a reflecting mirror installed on the surface.
前記アクチュエータを前記フレームに取り付け、前記アクチュエータのアームを、前記反射鏡の裏面に取り付けて、前記フレームに南北方向に回転可能に連結された前記反射鏡の角度を調整し支持することを特徴とする請求項8から請求項12のいずれか一項に記載の太陽熱集熱方法。The actuator is attached to the frame, and the arm of the actuator is attached to the back surface of the reflector, and the angle of the reflector that is rotatably connected to the frame in the north-south direction is adjusted and supported. The solar heat collecting method according to any one of claims 8 to 12.
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