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Title:
BEAM-DOWN TYPE SOLAR RAY LIGHTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/057679
Kind Code:
A1
Abstract:
Intended is to provide a solar ray lighting device, which reduces the blocking and shadowing of a light reflected from a heliostat and which fixes a center reflector of a heavy weight and a large size stably in a high strength. Provided is a beam-down type solar ray lighting device, which is constructed such that at least three posts are assembled in a pyramid shape and which has the center reflector so fixed at its outer circumferential edge on the individual posts that the outer circumferential edge of the center reflector may inscribe the individual posts.

Inventors:
EZAWA KAZUAKI (JP)
INOUE HIROO (JP)
KAWAGUCHI TAKASHI (JP)
HAMADA YUZURU (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/069727
Publication Date:
May 07, 2009
Filing Date:
October 30, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUI SHIPBUILDING ENG (JP)
DPS BRIDGE WORKS CO LTD (JP)
EZAWA KAZUAKI (JP)
INOUE HIROO (JP)
KAWAGUCHI TAKASHI (JP)
HAMADA YUZURU (JP)
International Classes:
F24J2/52; F24S20/20; F24S23/70; F24S23/71; F24S23/79; G02B7/182
Foreign References:
US6532953B12003-03-18
JP2000146310A2000-05-26
US4784700A1988-11-15
US4608964A1986-09-02
Attorney, Agent or Firm:
OGAWA, Shin-ichi et al. (37 Kowa Building 4-5, Tsukiji,1-chome, Chuo-k, Tokyo 45, JP)
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Claims:
 太陽光を反射する複数台のヘリオスタットと、該ヘリオスタットで反射された反射光を熱媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレクターなどで構成される太陽光採光装置において、
 少なくとも3本の支柱を角錐状に組み付け、かつ、前記センターリフレクターの外周縁が各支柱に内接するように、前記センターリフレクターを各支柱に固定したことを特徴とする太陽光採光装置。
 太陽光を反射する複数台のヘリオスタットと、該ヘリオスタットで反射された反射光を熱媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレクターなどで構成される太陽光採光装置において、
 上端側が互いに連結・固定された少なくとも2本の支柱を開脚させた状態で前傾させ、かつ、前記支柱に設けた複数のケーブル又は棒状の吊り手段によって吊り下げた前記センターリフレクターを前記支柱に固定したことを特徴とする太陽光採光装置。
 太陽光を反射する複数台のヘリオスタットと、該ヘリオスタットで反射された反射光を熱媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレクターなどで構成される太陽光採光装置において、
 1本の支柱を前傾状態で設置し、かつ、前記支柱に設けた複数のケーブル又は棒状の吊り手段によって吊り下げた前記センターリフレクターを前記支柱に固定したことを特徴とする太陽光採光装置。
Description:
ビームダウン方式太陽光採光装

 本発明は、ビームダウン方式太陽光採光 置に関し、詳しくは、ヘリオスタットから 反射光のブロッキングやシャドーイングを 減し、さらに安定且つ強固にセンターリフ クターを支持する太陽光採光装置に関する

 近年、化石燃料を燃焼させた排気ガスに る大気汚染、化石燃料の枯渇等の地球環境 の関心が高まっており、前述の化石燃料に わる代替エネルギーが注目されている。こ ような代替エネルギーとして、風力発電や 陽光発電が普及しつつある。

 特に、太陽光を集光した熱で熱媒体を加 し、この熱媒体の熱によって水蒸気を発生 せ、この水蒸気により蒸気タービンを駆動 て発電する集光型太陽熱発電装置が、従来 火力発電と同様の発電設備で稼働でき、高 力が得られるので注目されている。

 このような集光型太陽熱発電装置として 、一方の面に反射面が形成された断面半円 状の反射板の軸方向に熱媒体が導入される イプが設けられたトラフ型太陽熱発電装置( 例えば、特許文献1)、周囲に多数のヘリオス ットを設置し、熱媒体加熱部が頂部に設け れたタワーを中央に配置したタワー型太陽 発電装置(例えば、特許文献2)、一方の面に 射面が形成された椀型の反射板と、反射板 近傍に熱媒体加熱部が設けられたディッシ 型太陽熱発電装置(例えば、特許文献3)が提 されている。

 ところで、前記トラフ型太陽熱発電装置 反射板の幅方向にかなり大型化しており、 れが縦横に設置されるので大規模化してし うという問題があった。

 また、前記タワー型太陽熱発電装置は、 リオスタットの設置数を増加させることで 較的容易に集光量を向上することができる 、タワーの上端側に設けた熱媒体加熱部に 媒体となる例えば溶融塩を供給・循環させ いるので、太陽光のない夜間は前記溶融塩 固化しないように電熱器等の加熱手段によ て溶融塩を保温しなければならないという 題があった。更に、溶融塩の配管距離が長 なるので、溶融塩の温度が低下してしまい 電効率の低下という問題もあった。

 前記ディッシュ型は、反射板1台毎に集光 して熱媒体を加熱するのでコンパクトである が、大規模発電に適していないという問題が あった。

 ところで、前述の集光型太陽熱発電装置 は異なる方式のものとして、ビームダウン 式太陽熱発電装置が提案されている(非特許 文献1)。

WO2005/017421号公報

特開2005-106432号公報

特開2004-169059号公報 Solar Energy, Volume 62, Number 2, February 199 8 , pp. 121-129(9)

 前記ビームダウン方式太陽熱発電装置は 図18に示すように垂直に立設したトラス構 の3本の支柱51a,51b,51cにより円盤形状のセン ーリフレクター55(中央反射鏡)が支持されて る。支柱間はブロッキングとシャドーイン の原因となる補強部材が配置されることは されていない。また、中央反射鏡55の直径 100mを超える大口径のものもあり、構造パイ (多数の連結手段を備えたパイプ)の組み合 せによる長間構造となっておりその重量は30 00トンを超えるものもある。

 従って、支柱間に補強部材を有さず垂直 立設された支柱は、中央反射鏡の円周方向 回転力に対しての耐力が極めて低く、また 風力対抗性や地震横荷重対抗性いという問 があり、支柱1本あたりの荷重負荷が大きい 。

 また、支柱1本につき固定箇所は、上端側 のセンターリフレクターとの固定部と、支柱 の下端側のアンカー部分であって、支柱の安 定性と強度とが得られない構造となっている 。従って、安全性の問題、耐用年数の問題、 そして、センターリフレクターに歪みやズレ を生じさせて光軸がブレるという問題の発生 により結果的に発電効率の低下につながって いた。

 更にまた、強度を向上させるために支柱 本数を増加するとブロッキングとシャドー ングが発生して発電効率が減少してしまう とから強度の向上を図ることができないと う問題があった。

 本発明は、前記従来技術の課題に鑑み、 リオスタットからの反射光のブロッキング シャドーイングを軽減し且つ重量物であり 型であるセンターリフレクターを高強度で 定に固定する支持装置を提供することを目 とするものである。

 本発明に係るビームダウン方式太陽熱発 装置におけるセンターリフレクターの支持 置は次のように構成されている。

1)太陽光を反射する複数台のヘリオスタット 、該ヘリオスタットで反射された反射光を 媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレ ターなどで構成される太陽光採光装置にお て、少なくとも3本の支柱を角錐状に組み付 け、かつ、前記センターリフレクターの外周 縁が各支柱に内接するように、前記センター リフレクターを各支柱に固定したことを特徴 としている。
 即ち、3本を基本とする傾斜する支柱を基本 に、角錐状に組立最上部で固定する。各々の 支柱下部は、地上部のアンカーによって固定 されている。これによって、当該構造物は構 造的に安定した形で構築することができる。 従来の構造物で課題であった支柱間での補強 部材の配置が許されないことに起因した構造 的不安定さ(中央反射鏡の演習方向での回転 に対する耐力の低下。風力,地震などによる 荷重に対する対抗性の低下)を解決すること ができる。
 この3本の支柱の指定の高さには、センター リフレクター(中央反射鏡)の円盤状の構造物 支承する構造物を設け、センターリフレク ーを固定する。場合によって支承部間が長 間となる場合には、角錐の頂点から複数の ーブルまたは棒状の吊り手段によって吊り げる構造とすることも可能である。この場 、ケーブル又は棒状の吊り手段は、センタ リフレクターの上部に設置されるため、太 光を集光させるために広範囲に配置された リオスタットの配置が不可能となる領域の 加に繋がることはない。

2)太陽光を反射する複数台のヘリオスタット 、該ヘリオスタットで反射された反射光を 媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレ ターなどで構成される太陽光採光装置にお て、上端側が互いに連結・固定された少な とも2本の支柱を開脚させた状態で前傾させ 、かつ、前記支柱に設けた複数のケーブル又 は棒状の吊り手段によって吊り下げた前記セ ンターリフレクターを前記支柱に固定したこ とを特徴としている。
 即ち、2本を基本とする傾斜する支柱を基本 に、センターリフレクター(中央反射鏡)を吊 下げる構造の場合は、前記1)項以上にヘリ スタット配置不可能領域を少なくすること でき、シャドーイングやブロッキングなど 集光能力低下を防ぐことができる。
 また、張り出し工法などによって施工され 支柱を、施工に伴い順次バックアンカーを けるなどして構築することができる。

3)太陽光を反射する複数台のヘリオスタット 、該ヘリオスタットで反射された反射光を 媒体加熱手段へ集光させるセンターリフレ ターなどで構成される太陽光採光装置にお て、1本の支柱を前傾状態で設置し、かつ、 前記支柱に設けた複数のケーブル又は棒状の 吊り手段によって吊り下げた前記センターリ フレクターを前記支柱に固定したことを特徴 としている。
 1本を基本とする傾斜する支柱を基本に、セ ンターリフレクター(中央反射鏡)を吊り下げ 構造の場合は、前記1)項ないし2)項以上にヘ リオスタットの配置が不可能となる領域を少 なくすることができ、更に集光能力の低下を 防ぐことができる。
 また、支柱と同方向にバックアンカーを設 ることで安定した構造物とすることができ 。
 支柱の頂点からセンターリフレクターを吊 下げる構造とするため、センターリフレク ーの大きさによっては、安定した本数で複 のケーブルまたは棒状の吊り手段によって り下げることが可能であり、センターリフ クターの構造的安定性を得ることが可能と る。
 この場合、ケーブルまたは棒状の吊り手段 、センターリフレクターの上部に設置され ため、太陽光を集光させるために広範囲に 置されたヘリオスタットの配置不可能領域 増加に繋がることはない。

1)3本の支柱により三角錐の辺を形成したので 、垂直に立設された多数の支柱によりセンタ ーリフレクターを支持するものと比較してブ ロッキングとシャドーイングが軽減され、ヘ リオスタットの設置密度を向上させ、集光量 が向上して発電量を向上させることができる 。
 また、3本の支柱は、あたかも三角錐を構成 する辺であって、上端側の頂点により3本の 柱は固定されているので、強度が著しく向 しする。よって、重量物であり大型のセン ーリフレクターを安定且つ強固に固定する とができるので安全性と耐用年数が向上す 上に、ヘリオスタットからの反射光を高精 でレシーバ(溶融塩等の加熱装置)に導くこと ができる。

2)支柱を2本としたので、さらにブロッキン グとシャドーイングが軽減される上に、これ によりヘリオスタットの設置数が増加する。

3)支柱を1本としたので、より一層のブロッ キングとシャドーイングが軽減される上に、 ヘリオスタットの設置密度を従来になく高密 度化できる。

4)軸線上に、頂点あるいは吊り下げ部を設 たので、センターリフレクターの重心と頂 あるいは吊り下げ部が一致し、センターリ レクターを安定して保持することができる

図1は本発明に係る太陽光採光装置の概 略図である。 図2は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の施工方法を説明する図である。 図3は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の施工方法を説明する図である。 図4は本発明に係る太陽光採光装置の第 2実施態様を示す概略図である。 図5は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の他の施工方法を説明する図である 。 図6は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の他の施工方法を説明する図である 。 図7は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の他の施工方法を説明する図である 。 図8は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の他の施工方法を説明する図である 。 図9は本発明に係る太陽光採光装置にお ける支柱の他の施工方法を説明する図である 。 図10は本発明に係る太陽光採光装置に ける支柱の施工方法を説明する図である。 図11は本発明に係る太陽光採光装置に ける支柱の施工方法を説明する図である。 図12は本発明に係る太陽光採光装置に ける支柱の施工方法を説明する図である。 図13は図4の平面概略図である。 図14は本発明に係るセンターリフレク ーの第3実施態様を示す概略図である。 図15は本発明に係るセンターリフレク ーの第3実施態様を示す説明図である。 図16は図14の平面概略図である。 図17は図14の正面概略図である。 図18は従来のセンターリフレクターの 持装置を示す図である。

符号の説明

 A センターリフレクターの支持装置
 1 支柱
 2 固定部
 3 円環(リング)
 5 センターリフレクター
 6 吊りケーブル
 11 バックアンカー

 以下、本発明に係るビームダウン方式太 光採光装置について、実施態様を図示して 明する。以下の実施例は、一例として、本 明に係る太陽光採光装置を太陽熱発電装置 適用したものである。

(太陽光採光装置の概略)
 図1は、本発明に係る太陽光採光装置Aの概 構成図である。この図に示すように、3本の 柱で支持された円盤状のセンターリフレク ー5と、このセンターリフレクター5を取り む図示しないヘリオスタットが多数配置さ ている。センターリフレクター5の中心軸上 地上には、センターリフレクター5で反射さ れた太陽光を受光する例えば漏斗形状のレシ ーバと溶融塩等の熱媒体を加熱溶融させる溶 融塩炉とを備えた溶融塩加熱装置(不図示)が けられている。そして、図示しない水蒸気 生装置、蒸気タービン等からなる発電設備 よって発電するようになっている。

 本実施例は、図1に示すように3本の支柱1a ,1b,1cにより三角錐構造を形成し、この三角錐 の辺によりセンターリフレクター5を支持す ものである。

 図1に示すように、3本の支柱1a,1b,1cは、そ れぞれの一端側が固定されて三角錐の頂点( 定部2)を形成し、他端が地中に埋設されたア ンカー10a,10b,10cに固定されている。

 前述のように構成されたセンターリフレ ター5を支持する支柱1a,1b,1cは、図2~図3に示 ように支柱1aをアンカー10a上に垂直に立設 、次いでこの支柱1aに仮設ステイケーブル16 設けると共に所定の傾斜角となるように支 1aが傾斜される。同様に他の2本の支柱1b,1c 傾斜状態とし、3本の支柱1a,1b,1cの先端を連 ・固定し、最後にセンターリフレクターを り上げて所定箇所で固定し、前記仮設ステ ケーブル16を取り外して施工が完了する。

 本実施例により、センターリフレクター 安定且つ強固に保持することができ、安全 と耐用年数が向上する。また、太陽光を受 するレシーバへの光軸のブレが抑制される で、センターリフレクターのメンテナンス その費用が軽減される。

 更に、ヘリオスタットからの反射光のブ ッキングとシャドーイングが軽減され、ヘ オスタットの設置面積を向上させることが きるので、採光効率が向上して発電効率も 上するのである。

 また、簡単な施工方法で製作することが きるので施工費用を抑え、その施工期間を 縮することができる。

 本実施例は、図4に示すように2本の支柱1a ,1bによる三角形状構造によってセンターリフ レクター5を支持するものである。

 センターリフレクター5を支持する支柱1a, 1bは、張出し施工などにより施工される。例 ば、図5に示すようにアンカー31上に基部33 総足場30を施工する。次に図6に示すように 前記基部33の先端側に型枠を備えた架設装置 32を設け、順次支柱が形成されその長さが延 される。

 また、図7に示すように、支柱の延長に伴 い該支柱を緊張させて支持する架設用ステイ 36が複数本設けられる。図8に示すようにコン クリート打設の際にセンターリフレクターを 固定するための横梁を連結する横梁接合部材 34が形成される。

 図9に示すように支柱1aの先端側に永久ス イ38を設けると共に、支柱1aと同様に施工さ れた支柱1bの先端部と連結して固定し、三角 状となる。次いで横梁35を吊り上げて前記 合部材34に固定する。次に、センターリフレ クター5を吊り上げて前記横梁35と連結すると 共に、センターリフレクター5の周縁部と支 1a,1bの上端側とを複数本の吊りケーブル39で 結する。

 また、他の施工方法として、図10に示す うに支柱1aをアンカー10a上に垂直に立設し、 次いで図11に示すように支柱1aに永久ステイ16 を設けると共に所定の傾斜角となるように支 柱1aが傾斜される。同様にして施工された一 の支柱1bの先端と前記支柱1aの先端を連結・ 固定し、センターリフレクター5を吊り上げ 支柱1a,1bの所定箇所で固定されると共に吊り ワイヤー6にて支持されている。

 本実施例により、図13に示すようにヘリ スタット14の配置不可領域Zが減少するので ヘリオスタット14の設置数を増加させること ができるのである。

 本実施例においては、支柱が鉄筋コンク ート製のものについて説明したが、これに 定されるものではない。例えば、束材や斜 等のラティス材によってトラスが形成され トラス構造とすることもできる。このよう 場合、センターリフレクターは、このセン ーリフレクターの周縁部に設けたフランジ をボルト・ナットによって固定環3(リング) 固定するようにしてもよい。また、支柱は 来から知られているトラス構造であり、そ 施工は容易により行えるので、建設費用が 制され工期が短縮される。

 本実施例は、図14~図17に示すように1本の 柱1と、この支柱1に固定されたケーブル6と よってセンターリフレクター5を支持するも のである。

 太陽光採光装置Aにおけるセンターリフレ クター5を支持する支柱1は、前記実施例のよ に張出し施工などにより施工される。本実 例においては、図14に示すように、延長さ た支柱1を緊張させて支持するバックアンカ 11a,11bが複数本設けられており、このバック アンカー11a,11bにより支柱1が安定して傾斜状 となっている。また、図17(正面図)に示すよ うに支柱1は幅広に形成されている。

 図15に示す実施形態の一例では、支柱の さβは130m、傾斜角θは50°、センターリフレ ター5の直径は120m、センターリフレクターの 支持高さαは60mとなっている。

 そして、本実施例により、図16に示すよ に設置不可領域Zが大幅に減少するのでヘリ スタット14の設置数が増加するのである。

 なお、前記実施例1乃至3において説明し 支柱の傾斜角度は、センターリフレクター 重量や直径により本発明の主旨を変更しな 範囲で適宜変更可能である。