太阳光聚光系统

摘要

本发明提供一种太阳光聚光系统，其通过能将制造成本抑制地很低，并且发生故障时的恢复作业很容易，而且紧急时能迅速回收在内部循环的热介质的接收器（2），实现了发电成本的抑制。通过多个模块（20）的立体组合构成受热部（2），并且模块的至少一部分为梯形状模块（20B），梯形状模块具有：上方集管（21B）、比上方集管短的下方集管（22B）、以及连结两个集管的多个受热管（23），受热管以在正视X中成为从上方朝向下方变细的楔形，在侧视Y中成为从上方朝向下方变粗的楔形的方式，逐渐变更截面形状而构成。

权利要求

1.一种太阳光聚光系统，其将太阳光从多个定日镜反射到使热介质循环的受热部，并且从所述热介质取出能量，其特征在于，通过多个模块的立体组合构成所述受热部，并且所述模块的至少一部分为梯形状模块，所述梯形状模块具有：上方集管、比所述上方集管短的下方集管、以及连结所述两个集管的多个受热管，所述受热管以在正视中成为从上方朝向下方变细的楔形，在侧视中成为从上方朝向下方变粗的楔形的方式逐渐变更截面形状而构成，进而以所述热介质在所述模块内循环的方式构成。

2.根据权利要求1所述的太阳光聚光系统，其特征在于，代替所述梯形状模块而具有弯曲状模块，所述弯曲状模块具有：以构成圆弧的一部分的方式弯曲的上方集管、和以构成圆弧的一部分的方式弯曲的下方集管。

3.根据权利要求1或2所述的太阳光聚光系统，其特征在于，将所述模块组合而立体构成的所述受热部为在上部具有开口部的筐型。

4.根据权利要求1所述的太阳光聚光系统，其特征在于，将多个所述梯形状模块的侧部彼此连结，构成角锥台型的受热部。

5.根据权利要求2所述的太阳光聚光系统，其特征在于，将多个所述弯曲状模块的侧部彼此连结，构成圆锥台型的受热部。

说明书

太阳光聚光系统

技术领域

[0001] 本发明涉及将从多个定日镜（反射镜）反射的太阳光聚光到接收器（受热部），并且在上述接收器中热介质进行循环的太阳光聚光系统。

背景技术

[0002] 近年来，忧虑于石油资源的枯竭及其价格的高涨，正在研究从作为地球温暖化原因之一的石油资源向新的能量资源的转移。作为新能源之一，有将太阳光聚光并作为能量来使用的太阳能发电。

[0003] 在太阳光聚光系统中，已知有利用作为反射镜的定日镜将太阳光向系统中央部的上方反射，并以被称为中心反射镜的大型反射镜将该反射光聚光到设置于下方的接收器（受热部）的聚光式（Beam-Down）太阳光聚光系统（例如，参照专利文献1）。

[0004] 该接收器有时由热介质（例如，熔盐等）在内部进行循环的管等构成。此时，利用接收器从太阳光取得了热能的热介质被送入到发电部。发电部例如由利用热介质的热产生水蒸汽，并将该水蒸汽供给水蒸汽涡轮机来进行发电的发电装置等构成。

[0005] 作为提高利用该太阳光聚光系统的发电的效率的方法，公开了将聚热接收器构成为壶形（空腔形状）的发明（参照专利文献2）。该专利文献2所记载的发明的构成为，使侵入到壶的内部的太阳光反射多次，将热高效地传递给热介质，使太阳光不至于逃逸到外部。根据该结构，太阳光发电的效率变得非常高。

[0006] 但是，由于对比文献2中记载的壶形接收器为将一根管成形为壶形的构造，所以制造非常困难，且具有制造成本上升的问题。而且，由于接收器的尺寸变得巨大，所以一体型的接收器不容易被搬运，另外，在现场建造的情况下也变为困难的工作。

[0007] 另外，在管的破损等接收器故障时，需要更换接收器整体。在此，例如在建造400～500m见方的聚光式太阳光聚光系统的情况下，壶形的接收器的直径约为8～10m，变得非常巨大。

[0008] 另外，在接收器内太阳光照到的部位不均匀，因温度分布的不均匀而使构成接收器的管的热膨胀量变得不均匀。为此，具有在接收器中产生间隙、或在狭窄的地方膨胀，根据情况不同产生管破裂等故障的问题。

[0009] 进而，在因管破损等而接收器发生了故障的情况下，由于接收器由一根管构成，所以需要更换整体，更换作业就变得大规模。进一步，具有用于准备新的接收器的成本增大的问题。

[0010] 进而，在太阳光聚光系统中，大多使用热介质在150～500℃变为液相的硝酸钠等熔盐。在使用该熔盐时，需要在阴天或夜间从接收器取出熔盐且将其移动到保温槽内。这是因为熔盐在变冷时固化，在接收器管内引起堵塞。在回收该熔盐时，在对比文献2中记载的由螺旋状管构成的接收器中，取出熔盐需要花费时间。特别是，存在紧急时不能与需要迅速回收熔盐的情况相对应的问题。

[0011] 专利文献1：专利2951297号公报

[0012] 专利文献2：国际公开第2006／025449号。

发明内容

[0013] 本发明是鉴于上述状况而创造的，其目的在于，提供一种太阳光聚光系统，其通过能将制造成本、搬运成本及建造成本抑制地很低，并且发生故障时的恢复作业很容易，而且紧急时能迅速回收在内部循环的热介质的接收器，实现了发电成本的抑制。

[0014] 为了达成上述目的的本发明所涉及的太阳光聚光系统，其将太阳光从多个定日镜反射到使热介质循环的受热部，并且从所述热介质取出能量，其特征在于，通过多个模块的立体组合构成所述受热部，并且所述模块的至少一部分为梯形状模块，所述梯形状模块具有：上方集管、比所述上方集管短的下方集管、以及连结所述两个集管的多个受热管，所述受热管以在正视中成为从上方朝向下方变细的楔形，在侧视中成为从上方朝向下方变粗的楔形的方式逐渐变更截面形状而构成，进而以所述热介质在所述模块内循环的方式构成。

[0015] 根据该结构，由于可将由受热管和集管构成的单纯模块立体地组合并连结，并能作为接收器（受热部），所以制造变得容易。另外，由于能将模块在零散的状态下进行搬运，所以搬运也变得容易，也能抑制搬运成本。另外，在现场进行建造时，可容易地进行组装。进而，在因管等破损而接收器发生故障时，不是接收器整体，而仅通过更换作为其对象的模块即可完成修理，因此，修理作业变得容易，且能削减更换品的成本。

[0016] 进而，将多个模块不连结成一个而分为多个系统进行连结，能抑制太阳光带来的加热不均匀。即，通过进行增加温度上升的模块的热介质的流量，相反地减少温度不太高的模块的热介质的流量的控制，能抑制接收器中温度的不均匀。

[0017] 另外，通过利用正视时为大致梯形的梯形状模块的结构，在形成接收器时的立体的形状的自由度增加。即，例如，在组装将上方扩开且将下方缩小的角锥梯形状的接收器的情况下，通过梯形状模块能以模块间没有间隙的方式进行组装。为此，可以不使入射到接收器的太阳光逃逸而高效地取出能量。

[0018] 进而，通过将受热管的截面积设为相同的同时来变更形状，能不改变在受热管内循环的热介质的流速而变更模块的形状。例如，当将受热管的上方集管一侧设为圆形，将下方集管一侧设为椭圆形时，能将受热管在椭圆形的短轴方向密集。

[0019] 此处，当将受热管的截面积设为相同时，例如，在制作梯形状模块的情况下，相比上方集管一侧将下方集管一侧的受热管的截面积形成得更小时，流路变得狭窄，热介质的流速上升，能解决从太阳光充分接收到热之前热介质过量流过的问题。相反地，能解决在流速慢的管内发生热介质的温度急剧上升的问题。

[0020] 进而，通过将梯形状模块连结，构成上方扩开的锥台形状的接收器，能高效地接受太阳光。另外，由于热介质的流动方向变为铅直方向，所以能在紧急时热介质通过自重从接收器内迅速地回收。

[0021] 在上述太阳光聚光系统中，其特征在于，构成所述受热部的所述多个模块的至少一部分为弯曲状模块，所述弯曲状模块具有：以构成圆弧的一部分的方式弯曲的上方集管、和以构成圆弧的一部分的方式弯曲的下方集管。

[0022] 根据上述结构，能得到与上述梯形状模块相同的作用效果。进而，能通过弯曲状模块，使接收器构成为圆锥梯形状。

[0023] 在上述太阳光聚光系统中，其特征在于，将所述模块组合而立体构成的所述受热部为在上部具有开口部的筐型。

[0024] 根据该结构，能通过开口部宽广地接住来自中心反射镜的反射光（太阳光），并且能将从开口部入射的反射光在成为筐型的接收器内进行再反射。为此，可通过在接收器内循环的热介质高效地回收太阳能。

[0025] 在上述太阳光聚光系统中，其特征在于，将多个所述梯形状模块的所述上方集管连结成周状，同样，将所述下方集管连结成周状，构成角锥台型的受热部。

[0026] 或者，其特征在于，将多个所述弯曲状模块的所述上方集管连结成周状，同样，将所述下方集管连结成周状，构成圆锥台型的受热部。

[0027] 根据该结构，可提供一种接收器，其实现制造成本及搬运成本等的抑制，并且具有与现有的接收器同等或其以上的太阳能回收效率。

[0028] 发明效果

[0029] 根据本发明的太阳光聚光系统，本发明能提供一种太阳光聚光系统，其通过能将制造成本抑制地很低，并且发生故障时的恢复作业很容易，而且紧急时能迅速回收在内部循环的热介质的接收器，实现了发电成本的抑制。

附图说明

[0030] 图1是表示本发明的实施方式的太阳光聚光系统的概要的图；

[0031] 图2是表示本发明的实施方式的平板状模块的概要的图；

[0032] 图3是表示本发明的实施方式的梯形状模块的概要的图；

[0033] 图4是表示本发明的不同实施方式的角锥台型接收器的概要图；

[0034] 图5表示本发明的不同实施方式的圆锥台型接收器的概要图；

[0035] 图6是表示本发明的不同实施方式的复合接收器的概要图。

具体实施方式

[0036] 下面，一边参照附图一边对本发明的实施方式的太阳光聚光系统中的接收器（受热部）及其制造方法进行说明。图1表示本发明的实施方式的聚光式太阳光聚光系统1的结构。此外，下面虽然对聚光式太阳光聚光系统进行说明，但本发明除此之外也能适用于在塔型建筑物的上部设置接收器的塔式太阳光聚光系统。

[0037] 首先，对太阳光聚光系统1的概要进行说明。太阳光聚光系统1中，将从太阳5照射的太阳光S由定日镜（反射镜）4反射（反射光R1），进而由中心反射镜（大型反射镜）3进行再反射（反射光R2），聚光到接收器（受热部）2。在该接收器2的内部，太阳光重复进行反射（反射光R3）。构成为由接收器2中循环的热介质吸收该太阳光所具有的热能。

[0038] 从热介质用罐6经由泵7及热介质管线11向接收器2供给该热介质。另外，构成为由接收器2吸收了太阳光的能量的热介质经由热交换器9返回到热介质用罐6。

[0039] 该热交换器9中，使热介质所具有的热能在水蒸汽管线12中循环的水中移动。构成为将该水（水蒸汽）供给具有水蒸汽涡轮机等的水蒸汽发电装置10进行发电。

[0040] 另外，例如，在以由硝酸钠等构成的熔盐为热介质的情况下，有时以在日落后将所有的熔盐回收到热介质用罐6中的方式进行控制。这是为了避免如下问题，即：在日落后接收器2的温度下降，熔盐在接收器2内固化，引起堵塞的问题。

[0041] 另外，在因天气的骤变（阴天时）或接收器2破损等而需要紧急回收热介质的情况下，可使用紧急管线8将热介质回收至热介质用罐6中。在此，热介质用罐6优选设置在比接收器2低的位置，且优选为能将热介质通过重力回收至热介质用罐6的位置关系。

[0042] 其次，在聚光式太阳光聚光系统1中，为提高发电効率，且实现系统的搬运、设置、及维修成本的削减，对本发明所采用的接收器2的构造进行说明。此外，本发明中，将接收器2作为多个模块20的组合而构成。

[0043] 图2中，作为构成接收器2的模块20之一例，示出了平板状模块20A，并示出了正面X及侧面Y的概要。该平板状模块20A构成为，使从连结管24接受的热介质h从上方集管21A经由受热管23流向下方集管22A，且从连结管24向下一模块供给。此外，箭头表示热介质h的流向。

[0044] 此处，虽然在集管21、22的一侧图示出连结管24，但其也能通过模块20A的连结方向变更为上方或下方。另外，为便于说明，虽然将受热管23彼此隔开间隙进行图示，但该间隙尽可能窄时，从太阳光回收热的效率就提高。但是，在聚光式太阳光聚光系统1中，由于接收器2的温度有时也高达600～700℃，所以需要隔开不会因受热管23膨胀而被破坏的程度的间隙。

[0045] 图3中，作为构成接收器2的模块的不同例，示出了梯形状模块20B，并示出正面X、侧面Y、及受热管23的截面的概要。该梯形状模块20B具有上方集管21B、比上方集管21B短的下方集管22B、连结两个集管21B、22B的多个受热管23，模块整体的形状在正视X中大致呈梯形。该受热管23以在正视X中为从上方集管21B侧朝向下方集管22B侧变细的楔形，且在侧视Y中为从上方朝向下方变粗的楔形的方式逐渐变更截面形状而构成。

[0046] 即，如图3所示，当将受热管23的上部截面18设为圆形，将下部截面19设为椭圆形（在图3的正视X的左右方向短且在进深方向长的椭圆形）时，能在使受热管23的截面积固定的状态下，将模块的形状变形为梯形等。

[0047] 通过将该受热管23的截面积设为固定，在内部流动的热介质h的流速在受热管23内变为固定，太阳光对热介质h的加热变得高效。另外，防止给用于热介质h循环的泵7施加多余的负荷。

[0048] 另外，在热介质循环用泵7的故障或天气骤变（气温降低）等的紧急时，需要使热介质h从接收器2通过自重落下，经由紧急管线8回收到热介质用罐6内。此时，在受热管23的管径从中途变细的情况下，热介质h的流动中产生阻力，但如果截面积固定，则没有该问题，能迅速地回收热介质h。另外，梯形状模块20B因与上述的平板状模块20A相同的理由而空开受热管23彼此的间隙进行图示。

[0049] 图4示出利用了梯形状模块20B的角锥台型接收器2B，仅用网格线省略示出一部分的梯形状模块20B。该角锥台型接收器2B通过组合六个梯形状模块20B而构成，将上方集管21B连结成周状（六角形状），同样，将下方集管22B连结成周状（六角形状）而构成。

[0050] 根据该结构，从上部的开口部25入射的太阳光在接收器2B内重复进行反射，因此，热介质h能高效地吸收太阳光。另外，当将热介质h的流动方向设为大致铅直方向时，能容易且迅速地进行紧急时的热介质h的回收。

[0051] 此处，热介质h的流路也可以将所有的模块20B连结而作为1个系统，且也可以作为多个系统。通过增加系统数量，能进行使接收器2B中的热分布均匀化的控制。另外，通过减少系统数量，能减少用于输送热介质h的泵等的数量，使太阳光聚光系统1自身简化。

[0052] 此外，连结的梯形状模块20B的数量不必限定为六个，能根据梯形状模块的形状任意组合而作为接收器2。

[0053] 图5示出利用了弯曲状模块20C的圆锥台型接收器2C，仅用网格线省略示出一部分的弯曲状模块20C。该圆锥台型接收器2C组合六个弯曲状模块20C而构成，将上方集管21C连结成周状，且同样将下方集管22C连结成周状而构成。

[0054] 根据该结构，与专利文献2所记载的壶形的接收器相同，能高效地回收太阳热，并且能作为大幅抑制了所有的制造成本、搬运成本、设置成本、修理成本的圆锥台型接收器2C被提供。

[0055] 此外，虽然弯曲状模块20C的集管21C、22C作为将圆四等分而构成，但可以根据接收器的大小增加该分割数，且减小弯曲模块20C的大小，由此能提高其搬运性。另外，也可以做成使弯曲状模块20C的上方集管21C及下方集管22C的长度相等的、成为好像将圆筒分割成多个的形状的模块。

[0056] 图6示出了将平板状模块20A和梯形状模块20B组合而构成的多个接收器2D的概要。如图6所示，能将平板状模块20A、梯形状模块20B、或弯曲状模块20C任意组合而构成接收器2。

[0057] 此外，也可以在构成接收器的模块20A、20B的背面（太阳光的受光面的相反侧）设置隔热材料。利用该隔热材料能防止模块内循环的热介质h的散热。另外，也可以做成在模块20的背面设置反射镜的结构。根据该结构，能将透过受热管23的间隙等的太阳光向受热管23再反射，因此，能提高太阳能的回收效率。此外，当作为具有在受热管23上具备焦点的抛物面的反射镜时，能进一步提高回收效率。

[0058] 符号说明

[0059] 1 聚光式太阳光聚光系统

[0060] 2 接收器（受热部）

[0061] 2B 角锥台型接收器

[0062] 2C 圆锥台型接收器

[0063] 2D 複合接收器

[0064] 3 中心反射镜

[0065] 4 定日镜

[0066] 20 模块

[0067] 20A 平板状模块

[0068] 20B 梯形状模块

[0069] 20C 弯曲状模块

[0070] 21A、21B、21C 上方集管

[0071] 22A、22B、22C 下方集管

[0072] 23 受热管

[0073] 24 连结管

[0074] h 热介质

[0075] S 太阳光

[0076] R1 反射光

[0077] R2 再反射光

[0078] R3 接收器内反射光