太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法
【課題】低コストで太陽熱集熱装置が過剰に熱を取得してしまうことを防止することができる太陽熱集熱装置の集熱量調整方法を提供する。
【解決手段】太陽光Ｌを集光するコレクタ１２と、前記コレクタ１２の太陽光追尾角度を変更する角度変更機構１３と、前記コレクタ１２により集光した太陽光Ｌにより集熱し熱媒体を加熱する集熱管１４と、を備える太陽熱集熱装置１０の集熱量調整方法であって、前記集熱管１４で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタ１２の太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する。
【解決手段】太陽光Ｌを集光するコレクタ１２と、前記コレクタ１２の太陽光追尾角度を変更する角度変更機構１３と、前記コレクタ１２により集光した太陽光Ｌにより集熱し熱媒体を加熱する集熱管１４と、を備える太陽熱集熱装置１０の集熱量調整方法であって、前記集熱管１４で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタ１２の太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を集熱して利用する太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇や、温室効果ガスの排出による地球温暖化などの観点から、太陽光を有効利用した太陽熱集熱装置が求められている。
太陽熱集熱装置として、光電効果により光エネルギを電気エネルギに変換する光電素子を用いた太陽熱集熱装置のほかに、太陽光を鏡によって集光し、この集光した太陽光を熱エネルギ（太陽熱）として熱媒体に集熱し、この集熱された熱媒体を熱源としてタービン発電等に用いる太陽熱集熱装置が知られている。
【０００３】
太陽熱集熱装置としては、特許文献１には、太陽熱エネルギを集熱し、この集熱した太陽熱エネルギを熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、この太陽熱集熱装置での集熱により高温となった熱媒体と、給水タンクから移送される給水との熱交換を行う第１の熱交換器と、この第１の熱交換器での熱交換により高温となった給水と高温の作動媒体との熱交換を行い、当該作動媒体により給水を加熱してプロセス用の蒸気を発生させる第２の熱交換器とを備えた太陽熱利用蒸気発生システムが開示されている。なお、発生したプロセス用の蒸気は、例えば蒸気タービンを駆動させて発電を行うために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１８３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の太陽熱集熱装置は、集熱量が最大となるように、太陽軌道を追尾して太陽光を集光集熱する。
このため、太陽熱集熱装置で集熱した集熱量が負荷から要求される熱量（特許文献１においては蒸気タービンが要求する熱量）よりも多い場合、従来の太陽熱集熱装置は、過剰に熱を取得してしまうという問題があった。また、過剰に取得した熱を蓄熱する蓄熱手段を備えた太陽熱利用システムもあるが、余分な制御設備、制御システムが必要となりシステム全体として大型化したり、コストがアップしたりする。
【０００６】
そこで、本発明は、低コストで太陽熱集熱装置が過剰に熱を取得してしまうことを防止することができる太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、太陽光を集光するコレクタと、前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、を備える太陽熱集熱装置の集熱量調整方法であって、前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、太陽光を集光するコレクタと、前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量を検出する集熱量検出手段と、前記角度変更機構を制御する制御手段と、を備える太陽熱集熱装置であって、前記制御手段は、前記集熱量検出手段で検出された集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストで太陽熱集熱装置が過剰に熱を取得してしまうことを防止することができる太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムの構成模式図である。
【図２】太陽熱集熱装置の１ユニット分の斜視図である。
【図３】集熱管の直径ごとに光軸ズレ角度と集熱効率との関係を示したグラフである。
【図４】第２実施形態に係る太陽熱利用空調システムの構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
≪第１実施形態に係る太陽熱利用空調システム≫
図１は、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）Ｓ１の構成模式図である。
太陽熱利用空調システムＳ１は、太陽熱集熱装置１０、気液分離タンク２０、吸収式冷凍機３０、熱媒体タンク４０、負荷５０、制御装置６０、自動追尾装置６５等を備えている。
【００１３】
太陽熱集熱装置１０は、太陽軌道を追尾して太陽光を集光・集熱し、供給された熱媒体（第１熱媒体）を加熱する装置である。
図２は、太陽熱集熱装置１０の１ユニット分の斜視図である。
太陽熱集熱装置１０は、複数のトラフ式の太陽熱集熱装置が直列（または並列）に接続された装置であり、図２には、１ユニット分のトラフ式の太陽熱集熱装置を示す。
太陽熱集熱装置１０は、長手方向である南北方向の両端に設けられた２本の支柱１１（１１−１，１１−２）と、これらの支柱１１（１１−１，１１−２）に回転可能に支持されているコレクタ１２とを有している。
コレクタ１２は、自動追尾装置６５によって制御されている駆動装置１３によって、太陽の方向に正対するよう回転する。コレクタ１２が太陽の方向に正対した状態とは、太陽光Ｌがコレクタ１２に設けられた反射パネル１２ａによって反射され、集熱管１４に集光されている状態である。コレクタ１２は、鏡面部である反射パネル１２ａと、この反射パネル１２ａを支える支持部材である５個の支持フレーム１２ｂと、この支持フレーム１２ｂの長手方向の両端と中央部とに配置されている３本の支持バー１２ｃとを有している。
【００１４】
反射パネル１２ａは、短手方向に凹状の断面を有し、太陽光Ｌを集熱部である集熱管１４に集光させる。この凹状の断面は集光曲率形状であり、例えば放物面である。更に、この３本の支持バー１２ｃには、それぞれ保持脚１５が固定されており、筒状の集熱部である集熱管１４を保持している。
集熱管１４は、太陽光Ｌを吸収して熱に変換する集熱部であり、例えば水などの第１熱媒体が流通可能に形成されている。
【００１５】
太陽熱集熱装置１０は、駆動装置１３と回転位置検出器１６によって、コレクタ１２を太陽の方向に正対するように回転する。太陽光Ｌは、集光部であるコレクタ１２の反射パネル１２ａによって反射して集熱部である集熱管１４に焦点を結び、集熱管１４内部の熱媒体の熱量に変換される。
【００１６】
ここで、太陽熱集熱装置１０の太陽追尾動作について説明する。
自動追尾装置６５は、日時と設置場所（経度および緯度）に基づいて、太陽の位置を予測計算して、太陽光Ｌの入射方向とコレクタ１２の光軸とが一致するコレクタ１２の目標回転角度Θtを算出する。なお、自動追尾装置６５は、太陽熱集熱装置１０が設置される設置場所（経度および緯度）と日時における太陽の位置が記述されたマトリクスをあらかじめ記憶している。
また、自動追尾装置６５には、後述する制御装置６０によって算出された補正角度ΔΘが入力される。
そして、自動追尾装置６５は、回転位置検出器１６によってコレクタ１２の実測回転角度Θを検出しながら、目標回転角度Θt＋ΔΘになるまで、駆動装置１３によってコレクタ１２を回転させる。この一連の動作を繰り返して、コレクタ１２が有している反射パネル１２ａで、太陽を随時追尾しながら集光し集熱する。なお、補正角度ΔΘについては後述する。
【００１７】
このように、太陽熱集熱装置１０の入口側から供給された第１熱媒体は、集熱管１４に流入する。ここで、集熱管１４は、反射パネル１２ａで集光された太陽光Ｌにより集熱（加熱）されている。これにより、集熱された集熱管１４と集熱管１４の内部を流通する第１熱媒体との間で熱交換されることにより、第１熱媒体が加熱され一部が気化し、高温の液状熱媒体と熱媒体蒸気の気液混合流体となる。
【００１８】
図１に戻り説明を再開する。
気液分離タンク２０内の第１熱媒体（液状熱媒体）は、熱媒体ポンプ２１により送液され、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））の入口側に供給される。なお、熱媒体ポンプ２１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
また、熱媒体タンク４０内の第１熱媒体（液状熱媒体）は、熱媒体ポンプ４１により送液され、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される。なお、熱媒体ポンプ４１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
なお、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に接続される配管には、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される第１熱媒体（液状熱媒体）の温度を検出する温度センサ７１と、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される第１熱媒体（液状熱媒体）の流量を検出する流量センサ７２とが設けられている。温度センサ７１および流量センサ７２の検出信号は、制御装置６０に送信される。
【００１９】
太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））で加熱された第１熱媒体（気液混合流体）は、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の出口側から気液分離タンク２０に流入する。
なお、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の出口側から気液分離タンク２０に接続する配管には、第１熱媒体（気液混合流体）の温度を検出する温度センサ７３が設けられている。温度センサ７３の検出信号は、制御装置６０に送信される。
【００２０】
気液分離タンク２０は、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から流入した第１熱媒体（気液混合流体）を、気体成分（熱媒体蒸気）と液体成分（液状熱媒体）とに分離する。
分離された気体成分である熱媒体蒸気は、吸収式冷凍機３０に供給される。
【００２１】
また気液分離タンク２０には、気液分離タンク２０内の液状熱媒体の液位（レベル）を検出する液位センサ（図示せず）が設けられている。液位センサ（図示せず）の検出信号は、制御装置６０に送信される。制御装置６０は、液位センサ（図示せず）の検出値に基づいて、気液分離タンク２０内の液状熱媒体の液位が所定の液位となるように、熱媒体ポンプ２１の回転速度（流量）を制御する。
このように、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から気液分離タンク２０に流入した気液混合流体（第１熱媒体）のうち液体成分（液状熱媒体）は、気液分離タンク２０から熱媒体ポンプ２１を介して太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）に戻るように構成されている。
【００２２】
冷却塔３１は、吸収式冷凍機３０に供給する冷却水を生成する装置であり、吸収式冷凍機３０で吸熱した冷却水の熱を大気中に排熱する排熱機構（図示せず）と、排熱を促進させるためのファン（図示せず）とを備えている。なお、冷却塔３１のファンは、制御装置６０により、その回転速度が制御されている。
冷却塔３１で生成された冷却水は、冷却水ポンプ３２により吸収式冷凍機３０に供給され、冷却塔３１と吸収式冷凍機３０との間で冷却水が循環するようになっている。なお、冷却水ポンプ３２は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
【００２３】
吸収式冷凍機３０は、気液分離タンク２０から供給された高温の熱媒体蒸気（第１熱媒体）と、冷却塔３１から供給された冷却水とを用いて、負荷５０に供給する第２熱媒体を冷却する装置であり、再生器（図示せず）と、凝縮器（図示せず）と、蒸発器（図示せず）と、吸収器（図示せず）とを備えている。
【００２４】
吸収式冷凍機３０は、気液分離タンク２０から供給された高温の熱媒体蒸気（第１熱媒体）を用いて、再生器で吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）を加熱する。なお、吸収液を加熱することにより液化した液状熱媒体（第１熱媒体）は、熱媒体タンク４０に流入する。そして、熱媒体ポンプ４１により太陽熱集熱装置１０に送液される。
このように、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から気液分離タンク２０に流入した気液混合流体（第１熱媒体）のうち気体成分（熱媒体蒸気）は、吸収式冷凍機３０に供給され、熱媒体タンク４０および熱媒体ポンプ４１を介して太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）に戻るように構成されている。
【００２５】
吸収式冷凍機３０の吸収液および冷媒の流れの概要について説明する。
再生器にて加熱された吸収液は、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とに分離する。冷媒蒸気は再生器から凝縮器に導入され、濃縮された吸収液は再生器から吸収器に導入される。
凝縮器に導入された冷媒蒸気は、冷却塔３１から供給された冷却水で冷却され凝縮して水（冷媒）となり、水（冷媒）は蒸発器に導入される。
蒸発器の内部は、低圧（例えば、０．０１ＭＰａ（ａｂｓ））となっており、水は低温（例えば、約５℃）であっても蒸発する。蒸発器に導入された水（冷媒）は、負荷５０に供給する第２熱媒体から熱を奪い蒸発する。蒸発した冷媒は、吸収器にて、再生器から導入された濃縮された吸収液に吸収される。そして、吸収液は再生器に導入される。
【００２６】
負荷５０は、吸収式冷凍機３０で冷却された第２熱媒体が供給される装置である。
負荷５０で吸熱した第２熱媒体は、負荷ポンプ５１により吸収式冷凍機３０に供給され、負荷５０と吸収式冷凍機３０との間で第２熱媒体が循環するようになっている。なお、負荷ポンプ５１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
なお、吸収式冷凍機３０から負荷５０の入口側に接続される配管には、負荷５０に供給される第２熱媒体の温度を検出する温度センサ７４と、負荷５０に供給される第２熱媒体の流量を検出する流量センサ７５とが設けられている。また、負荷５０の出口側から吸収式冷凍機３０に接続される配管には、負荷５０から排出された第２熱媒体（吸熱した第２熱媒体）の温度を検出する温度センサ７６が設けられている。
【００２７】
制御装置６０が実行する太陽熱利用空調システムＳ１の制御について説明する。
制御装置６０は、第１熱媒体の比熱、温度センサ７１の検出値、流量センサ７２の検出値および温度センサ７３の検出値に基づいて、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を算出する。
また、制御装置６０は、第２熱媒体の比熱、温度センサ７４の検出値、流量センサ７５の検出値および温度センサ７６の検出値に基づいて、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）を算出する。
そして、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）に対して、吸収式冷凍機３０が必要とする熱媒体蒸気（第１熱媒体）の熱量（熱負荷量）は、吸収式冷凍機３０の性能に応じて、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）の関数として算出することができる。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）よりも多い場合、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が減少する方向に制御する。
【００２８】
ここで、太陽光Ｌの追尾角度のズレと太陽熱集熱装置１０の集熱効率との関係について説明する。
図３は、集熱管１４（図２参照）の直径ごとに光軸ズレ角度と集熱効率との関係を示したグラフである。なお、縦軸は集光効率を％で示し、横軸は光軸ズレ角度を角度［°］で示している。
コレクタ１２（図２参照）の光軸に対して、太陽光Ｌ（図２参照）の入射角度にズレが生じると、コレクタ１２（図２参照）で反射した太陽光Ｌの全光線が集熱管１４（図２参照）に当らず集熱量が低下する。
【００２９】
集熱管１４の直径Φ１〜Φ４の違いによって集熱効率は変化する。なお、直径Φ１が最も細く、以降、直径Φ２から直径Φ４の順に太くなる。集熱管１４の直径が太いほど光軸ズレ角度に対する集熱効率の変化が緩やかになる。また、集熱管１４の直径Φ１〜Φ４いずれにおいても、反射パネル１２ａの光軸が２°程度傾くと集熱できなくなることがわかる。
なお、図３に示す光軸ズレ角度に対する集熱効率の関係は、コレクタ１２および集熱管１４の形状および配置により幾何学的に算出することができる。
【００３０】
図１に戻り説明を再開する。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０における光軸ズレ角度と集熱効率との関係（図３参照）をテーブル（図示せず）としてあらかじめ記憶している。
ここで、例えば、太陽光の光量が多く太陽熱集熱装置１０の集熱量が増大した場合や、負荷５０の運転が一部停止して負荷５０の負荷量が小さくなった場合など、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまう場合の制御について説明する。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）よりも多い場合、（熱負荷量／供給熱量）を算出する。なお、この条件では（熱負荷量／供給熱量）は１よりも小さくなる。
【００３１】
制御装置６０は、算出した（熱負荷量／供給熱量）を集熱効率として、集熱効率に対応する光軸ズレ角度をテーブル（図示せず）より決定する。なお、テーブルは、（熱負荷量／供給熱量）が小さくなるほど、即ち、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）を超える程度が大きくなるほど、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が大きく減少するように光軸ズレ角度が設定されている。
なお、光軸ズレ角度は、集熱効率に対応する値ではなく、（熱負荷量／供給熱量）が所定の値以上であるか否かによって設定される固定値でもよい。
そして、制御装置６０は、求めた光軸ズレ角度を補正角度ΔΘとして、その値を自動追尾装置６５に送信する。
【００３２】
このように、制御装置６０は補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させて調整することができる、
これにより、蓄熱装置等を新たに設けることなく、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することができる。
【００３３】
≪第２実施形態に係る太陽熱利用空調システム≫
次に、第２実施形態に係る太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）Ｓ２について図４を用いて説明する。
第２実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ２は、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ２が備える温度センサ７１，７３および流量センサ７２に替えて、気液分離タンク２０内の圧力（蒸気圧）を検出する圧力センサ７７を備えている。
気液分離タンク２０内の圧力（蒸気圧）を検出することにより、太陽熱集熱装置１０の集熱量を算出することができ、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ１と同様に、補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させることができる。
【００３４】
このように、制御装置６０は補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させて調整することができる、
これにより、蓄熱装置等を新たに設けることなく、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することができる。
なお、気液分離タンク２には、気液分離タンク２内の圧力が所定の圧力以上となると、熱媒体蒸気（第１熱媒体）を吹き出して、それ以上圧力が上がることを防止する逃がし弁（図示せず）が設けられている。本実施形態の太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することにより、逃がし弁から第１熱媒体が排出されてしまうことを抑制することができる。
【００３５】
≪その他≫
なお、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（図１参照）および太陽熱利用システムＳ２（図４参照）は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
制御装置６０は、補正角度ΔΘを用いて負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させる構成として説明したが、これに限られるものではない。
例えば、直列に複数のユニット（図２参照）が接続された太陽熱集熱装置１０の場合において、集熱効率を減少させるユニットの台数を限定し、太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させる構成するとしてもよい。集熱効率を減少させるユニットの台数を限定することにより、１ユニット当りの光軸ズレ角度が大きくなり、簡易に制御することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る太陽熱集熱装置１０は、図２に示すように、太陽光Ｌを反射するコレクタ１２の回転軸が１軸（東西方向）であるトラフ式の太陽熱集熱装置として説明したが、回転軸が２軸であってもよい。また、反射型ではなく透過型の太陽熱集熱装置であってもよい。さらに、光電効果により光エネルギを電気エネルギに変換する光電素子を用いた太陽熱集光装置であってもよい。
【００３７】
また、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、太陽熱集熱装置１０で集熱した太陽熱により熱媒体を加熱して生成した蒸気（熱媒体蒸気）を吸収式冷凍機３０に供給して第２熱媒体を冷却し、その冷却された第２熱媒体を負荷５０に供給する冷却システムであるものとして説明した。
しかし、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、吸収式冷凍機３０および負荷５０に代えて、蒸気タービン（図示せず）を備え、太陽熱により生成した蒸気により発電する発電システムとしてもよい。また、太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、太陽熱により生成した蒸気を熱源として供給する熱源供給システムとしてもよい。
この場合でも、負荷が要求する熱量（負荷量）に対応するように、太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させることができる。
【００３８】
また、駆動装置１３のモータは、サーボモータでも、ステッピングモータでもよい。ステッピングモータの場合は、回転位置検出器１６は特に不要であり、モータの駆動制御においてオープン制御でよく、安価となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 太陽熱集熱装置
１２ コレクタ
１３ 駆動装置（角度変更機構）
１４ 集熱管
１６ 回転位置検出器
２０ 気液分離タンク（気液分離器）
３０ 吸収式冷凍機
４０ 熱媒体タンク
５０ 負荷
６０ 制御装置（制御手段）
６５ 自動追尾装置（制御手段）
７１ 温度センサ（集熱量検出手段、第１温度検出手段）
７２ 流量センサ（集熱量検出手段、流量検出手段）
７３ 温度センサ（集熱量検出手段、第２温度検出手段）
７４ 温度センサ
７５ 流量センサ
７６ 温度センサ
７７ 圧力センサ（集熱量検出手段、圧力検出手段）
Ｓ１，Ｓ２ 太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）
Ｌ 太陽光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を集熱して利用する太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇や、温室効果ガスの排出による地球温暖化などの観点から、太陽光を有効利用した太陽熱集熱装置が求められている。
太陽熱集熱装置として、光電効果により光エネルギを電気エネルギに変換する光電素子を用いた太陽熱集熱装置のほかに、太陽光を鏡によって集光し、この集光した太陽光を熱エネルギ（太陽熱）として熱媒体に集熱し、この集熱された熱媒体を熱源としてタービン発電等に用いる太陽熱集熱装置が知られている。
【０００３】
太陽熱集熱装置としては、特許文献１には、太陽熱エネルギを集熱し、この集熱した太陽熱エネルギを熱媒体に与える太陽熱集熱装置と、この太陽熱集熱装置での集熱により高温となった熱媒体と、給水タンクから移送される給水との熱交換を行う第１の熱交換器と、この第１の熱交換器での熱交換により高温となった給水と高温の作動媒体との熱交換を行い、当該作動媒体により給水を加熱してプロセス用の蒸気を発生させる第２の熱交換器とを備えた太陽熱利用蒸気発生システムが開示されている。なお、発生したプロセス用の蒸気は、例えば蒸気タービンを駆動させて発電を行うために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１８３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の太陽熱集熱装置は、集熱量が最大となるように、太陽軌道を追尾して太陽光を集光集熱する。
このため、太陽熱集熱装置で集熱した集熱量が負荷から要求される熱量（特許文献１においては蒸気タービンが要求する熱量）よりも多い場合、従来の太陽熱集熱装置は、過剰に熱を取得してしまうという問題があった。また、過剰に取得した熱を蓄熱する蓄熱手段を備えた太陽熱利用システムもあるが、余分な制御設備、制御システムが必要となりシステム全体として大型化したり、コストがアップしたりする。
【０００６】
そこで、本発明は、低コストで太陽熱集熱装置が過剰に熱を取得してしまうことを防止することができる太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明は、太陽光を集光するコレクタと、前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、を備える太陽熱集熱装置の集熱量調整方法であって、前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、太陽光を集光するコレクタと、前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量を検出する集熱量検出手段と、前記角度変更機構を制御する制御手段と、を備える太陽熱集熱装置であって、前記制御手段は、前記集熱量検出手段で検出された集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストで太陽熱集熱装置が過剰に熱を取得してしまうことを防止することができる太陽熱集熱装置およびその集熱量調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムの構成模式図である。
【図２】太陽熱集熱装置の１ユニット分の斜視図である。
【図３】集熱管の直径ごとに光軸ズレ角度と集熱効率との関係を示したグラフである。
【図４】第２実施形態に係る太陽熱利用空調システムの構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１２】
≪第１実施形態に係る太陽熱利用空調システム≫
図１は、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）Ｓ１の構成模式図である。
太陽熱利用空調システムＳ１は、太陽熱集熱装置１０、気液分離タンク２０、吸収式冷凍機３０、熱媒体タンク４０、負荷５０、制御装置６０、自動追尾装置６５等を備えている。
【００１３】
太陽熱集熱装置１０は、太陽軌道を追尾して太陽光を集光・集熱し、供給された熱媒体（第１熱媒体）を加熱する装置である。
図２は、太陽熱集熱装置１０の１ユニット分の斜視図である。
太陽熱集熱装置１０は、複数のトラフ式の太陽熱集熱装置が直列（または並列）に接続された装置であり、図２には、１ユニット分のトラフ式の太陽熱集熱装置を示す。
太陽熱集熱装置１０は、長手方向である南北方向の両端に設けられた２本の支柱１１（１１−１，１１−２）と、これらの支柱１１（１１−１，１１−２）に回転可能に支持されているコレクタ１２とを有している。
コレクタ１２は、自動追尾装置６５によって制御されている駆動装置１３によって、太陽の方向に正対するよう回転する。コレクタ１２が太陽の方向に正対した状態とは、太陽光Ｌがコレクタ１２に設けられた反射パネル１２ａによって反射され、集熱管１４に集光されている状態である。コレクタ１２は、鏡面部である反射パネル１２ａと、この反射パネル１２ａを支える支持部材である５個の支持フレーム１２ｂと、この支持フレーム１２ｂの長手方向の両端と中央部とに配置されている３本の支持バー１２ｃとを有している。
【００１４】
反射パネル１２ａは、短手方向に凹状の断面を有し、太陽光Ｌを集熱部である集熱管１４に集光させる。この凹状の断面は集光曲率形状であり、例えば放物面である。更に、この３本の支持バー１２ｃには、それぞれ保持脚１５が固定されており、筒状の集熱部である集熱管１４を保持している。
集熱管１４は、太陽光Ｌを吸収して熱に変換する集熱部であり、例えば水などの第１熱媒体が流通可能に形成されている。
【００１５】
太陽熱集熱装置１０は、駆動装置１３と回転位置検出器１６によって、コレクタ１２を太陽の方向に正対するように回転する。太陽光Ｌは、集光部であるコレクタ１２の反射パネル１２ａによって反射して集熱部である集熱管１４に焦点を結び、集熱管１４内部の熱媒体の熱量に変換される。
【００１６】
ここで、太陽熱集熱装置１０の太陽追尾動作について説明する。
自動追尾装置６５は、日時と設置場所（経度および緯度）に基づいて、太陽の位置を予測計算して、太陽光Ｌの入射方向とコレクタ１２の光軸とが一致するコレクタ１２の目標回転角度Θtを算出する。なお、自動追尾装置６５は、太陽熱集熱装置１０が設置される設置場所（経度および緯度）と日時における太陽の位置が記述されたマトリクスをあらかじめ記憶している。
また、自動追尾装置６５には、後述する制御装置６０によって算出された補正角度ΔΘが入力される。
そして、自動追尾装置６５は、回転位置検出器１６によってコレクタ１２の実測回転角度Θを検出しながら、目標回転角度Θt＋ΔΘになるまで、駆動装置１３によってコレクタ１２を回転させる。この一連の動作を繰り返して、コレクタ１２が有している反射パネル１２ａで、太陽を随時追尾しながら集光し集熱する。なお、補正角度ΔΘについては後述する。
【００１７】
このように、太陽熱集熱装置１０の入口側から供給された第１熱媒体は、集熱管１４に流入する。ここで、集熱管１４は、反射パネル１２ａで集光された太陽光Ｌにより集熱（加熱）されている。これにより、集熱された集熱管１４と集熱管１４の内部を流通する第１熱媒体との間で熱交換されることにより、第１熱媒体が加熱され一部が気化し、高温の液状熱媒体と熱媒体蒸気の気液混合流体となる。
【００１８】
図１に戻り説明を再開する。
気液分離タンク２０内の第１熱媒体（液状熱媒体）は、熱媒体ポンプ２１により送液され、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））の入口側に供給される。なお、熱媒体ポンプ２１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
また、熱媒体タンク４０内の第１熱媒体（液状熱媒体）は、熱媒体ポンプ４１により送液され、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される。なお、熱媒体ポンプ４１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
なお、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に接続される配管には、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される第１熱媒体（液状熱媒体）の温度を検出する温度センサ７１と、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の入口側に供給される第１熱媒体（液状熱媒体）の流量を検出する流量センサ７２とが設けられている。温度センサ７１および流量センサ７２の検出信号は、制御装置６０に送信される。
【００１９】
太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））で加熱された第１熱媒体（気液混合流体）は、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の出口側から気液分離タンク２０に流入する。
なお、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）の出口側から気液分離タンク２０に接続する配管には、第１熱媒体（気液混合流体）の温度を検出する温度センサ７３が設けられている。温度センサ７３の検出信号は、制御装置６０に送信される。
【００２０】
気液分離タンク２０は、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から流入した第１熱媒体（気液混合流体）を、気体成分（熱媒体蒸気）と液体成分（液状熱媒体）とに分離する。
分離された気体成分である熱媒体蒸気は、吸収式冷凍機３０に供給される。
【００２１】
また気液分離タンク２０には、気液分離タンク２０内の液状熱媒体の液位（レベル）を検出する液位センサ（図示せず）が設けられている。液位センサ（図示せず）の検出信号は、制御装置６０に送信される。制御装置６０は、液位センサ（図示せず）の検出値に基づいて、気液分離タンク２０内の液状熱媒体の液位が所定の液位となるように、熱媒体ポンプ２１の回転速度（流量）を制御する。
このように、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から気液分離タンク２０に流入した気液混合流体（第１熱媒体）のうち液体成分（液状熱媒体）は、気液分離タンク２０から熱媒体ポンプ２１を介して太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）に戻るように構成されている。
【００２２】
冷却塔３１は、吸収式冷凍機３０に供給する冷却水を生成する装置であり、吸収式冷凍機３０で吸熱した冷却水の熱を大気中に排熱する排熱機構（図示せず）と、排熱を促進させるためのファン（図示せず）とを備えている。なお、冷却塔３１のファンは、制御装置６０により、その回転速度が制御されている。
冷却塔３１で生成された冷却水は、冷却水ポンプ３２により吸収式冷凍機３０に供給され、冷却塔３１と吸収式冷凍機３０との間で冷却水が循環するようになっている。なお、冷却水ポンプ３２は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
【００２３】
吸収式冷凍機３０は、気液分離タンク２０から供給された高温の熱媒体蒸気（第１熱媒体）と、冷却塔３１から供給された冷却水とを用いて、負荷５０に供給する第２熱媒体を冷却する装置であり、再生器（図示せず）と、凝縮器（図示せず）と、蒸発器（図示せず）と、吸収器（図示せず）とを備えている。
【００２４】
吸収式冷凍機３０は、気液分離タンク２０から供給された高温の熱媒体蒸気（第１熱媒体）を用いて、再生器で吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）を加熱する。なお、吸収液を加熱することにより液化した液状熱媒体（第１熱媒体）は、熱媒体タンク４０に流入する。そして、熱媒体ポンプ４１により太陽熱集熱装置１０に送液される。
このように、太陽熱集熱装置１０（集熱管１４（図２参照））から気液分離タンク２０に流入した気液混合流体（第１熱媒体）のうち気体成分（熱媒体蒸気）は、吸収式冷凍機３０に供給され、熱媒体タンク４０および熱媒体ポンプ４１を介して太陽熱集熱装置１０（集熱管１４）に戻るように構成されている。
【００２５】
吸収式冷凍機３０の吸収液および冷媒の流れの概要について説明する。
再生器にて加熱された吸収液は、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とに分離する。冷媒蒸気は再生器から凝縮器に導入され、濃縮された吸収液は再生器から吸収器に導入される。
凝縮器に導入された冷媒蒸気は、冷却塔３１から供給された冷却水で冷却され凝縮して水（冷媒）となり、水（冷媒）は蒸発器に導入される。
蒸発器の内部は、低圧（例えば、０．０１ＭＰａ（ａｂｓ））となっており、水は低温（例えば、約５℃）であっても蒸発する。蒸発器に導入された水（冷媒）は、負荷５０に供給する第２熱媒体から熱を奪い蒸発する。蒸発した冷媒は、吸収器にて、再生器から導入された濃縮された吸収液に吸収される。そして、吸収液は再生器に導入される。
【００２６】
負荷５０は、吸収式冷凍機３０で冷却された第２熱媒体が供給される装置である。
負荷５０で吸熱した第２熱媒体は、負荷ポンプ５１により吸収式冷凍機３０に供給され、負荷５０と吸収式冷凍機３０との間で第２熱媒体が循環するようになっている。なお、負荷ポンプ５１は、制御装置６０により、その回転速度（流量）が制御されている。
なお、吸収式冷凍機３０から負荷５０の入口側に接続される配管には、負荷５０に供給される第２熱媒体の温度を検出する温度センサ７４と、負荷５０に供給される第２熱媒体の流量を検出する流量センサ７５とが設けられている。また、負荷５０の出口側から吸収式冷凍機３０に接続される配管には、負荷５０から排出された第２熱媒体（吸熱した第２熱媒体）の温度を検出する温度センサ７６が設けられている。
【００２７】
制御装置６０が実行する太陽熱利用空調システムＳ１の制御について説明する。
制御装置６０は、第１熱媒体の比熱、温度センサ７１の検出値、流量センサ７２の検出値および温度センサ７３の検出値に基づいて、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を算出する。
また、制御装置６０は、第２熱媒体の比熱、温度センサ７４の検出値、流量センサ７５の検出値および温度センサ７６の検出値に基づいて、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）を算出する。
そして、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）に対して、吸収式冷凍機３０が必要とする熱媒体蒸気（第１熱媒体）の熱量（熱負荷量）は、吸収式冷凍機３０の性能に応じて、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）の関数として算出することができる。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）よりも多い場合、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が減少する方向に制御する。
【００２８】
ここで、太陽光Ｌの追尾角度のズレと太陽熱集熱装置１０の集熱効率との関係について説明する。
図３は、集熱管１４（図２参照）の直径ごとに光軸ズレ角度と集熱効率との関係を示したグラフである。なお、縦軸は集光効率を％で示し、横軸は光軸ズレ角度を角度［°］で示している。
コレクタ１２（図２参照）の光軸に対して、太陽光Ｌ（図２参照）の入射角度にズレが生じると、コレクタ１２（図２参照）で反射した太陽光Ｌの全光線が集熱管１４（図２参照）に当らず集熱量が低下する。
【００２９】
集熱管１４の直径Φ１〜Φ４の違いによって集熱効率は変化する。なお、直径Φ１が最も細く、以降、直径Φ２から直径Φ４の順に太くなる。集熱管１４の直径が太いほど光軸ズレ角度に対する集熱効率の変化が緩やかになる。また、集熱管１４の直径Φ１〜Φ４いずれにおいても、反射パネル１２ａの光軸が２°程度傾くと集熱できなくなることがわかる。
なお、図３に示す光軸ズレ角度に対する集熱効率の関係は、コレクタ１２および集熱管１４の形状および配置により幾何学的に算出することができる。
【００３０】
図１に戻り説明を再開する。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０における光軸ズレ角度と集熱効率との関係（図３参照）をテーブル（図示せず）としてあらかじめ記憶している。
ここで、例えば、太陽光の光量が多く太陽熱集熱装置１０の集熱量が増大した場合や、負荷５０の運転が一部停止して負荷５０の負荷量が小さくなった場合など、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまう場合の制御について説明する。
制御装置６０は、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が、負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）よりも多い場合、（熱負荷量／供給熱量）を算出する。なお、この条件では（熱負荷量／供給熱量）は１よりも小さくなる。
【００３１】
制御装置６０は、算出した（熱負荷量／供給熱量）を集熱効率として、集熱効率に対応する光軸ズレ角度をテーブル（図示せず）より決定する。なお、テーブルは、（熱負荷量／供給熱量）が小さくなるほど、即ち、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が負荷５０の負荷量（冷却負荷量）から算出される吸収式冷凍機３０の熱量（熱負荷量）を超える程度が大きくなるほど、太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）が大きく減少するように光軸ズレ角度が設定されている。
なお、光軸ズレ角度は、集熱効率に対応する値ではなく、（熱負荷量／供給熱量）が所定の値以上であるか否かによって設定される固定値でもよい。
そして、制御装置６０は、求めた光軸ズレ角度を補正角度ΔΘとして、その値を自動追尾装置６５に送信する。
【００３２】
このように、制御装置６０は補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させて調整することができる、
これにより、蓄熱装置等を新たに設けることなく、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することができる。
【００３３】
≪第２実施形態に係る太陽熱利用空調システム≫
次に、第２実施形態に係る太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）Ｓ２について図４を用いて説明する。
第２実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ２は、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ２が備える温度センサ７１，７３および流量センサ７２に替えて、気液分離タンク２０内の圧力（蒸気圧）を検出する圧力センサ７７を備えている。
気液分離タンク２０内の圧力（蒸気圧）を検出することにより、太陽熱集熱装置１０の集熱量を算出することができ、第１実施形態に係る太陽熱利用空調システムＳ１と同様に、補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させることができる。
【００３４】
このように、制御装置６０は補正角度ΔΘを算出して自動追尾装置６５に送信し、コレクタ１２の太陽軌道を追尾する性能を低下させることにより、負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量（供給熱量）を減少させて調整することができる、
これにより、蓄熱装置等を新たに設けることなく、太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することができる。
なお、気液分離タンク２には、気液分離タンク２内の圧力が所定の圧力以上となると、熱媒体蒸気（第１熱媒体）を吹き出して、それ以上圧力が上がることを防止する逃がし弁（図示せず）が設けられている。本実施形態の太陽熱集熱装置１０が過剰に熱を取得してしまうという問題を解消することにより、逃がし弁から第１熱媒体が排出されてしまうことを抑制することができる。
【００３５】
≪その他≫
なお、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（図１参照）および太陽熱利用システムＳ２（図４参照）は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
制御装置６０は、補正角度ΔΘを用いて負荷５０の負荷量と対応するように太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させる構成として説明したが、これに限られるものではない。
例えば、直列に複数のユニット（図２参照）が接続された太陽熱集熱装置１０の場合において、集熱効率を減少させるユニットの台数を限定し、太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させる構成するとしてもよい。集熱効率を減少させるユニットの台数を限定することにより、１ユニット当りの光軸ズレ角度が大きくなり、簡易に制御することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る太陽熱集熱装置１０は、図２に示すように、太陽光Ｌを反射するコレクタ１２の回転軸が１軸（東西方向）であるトラフ式の太陽熱集熱装置として説明したが、回転軸が２軸であってもよい。また、反射型ではなく透過型の太陽熱集熱装置であってもよい。さらに、光電効果により光エネルギを電気エネルギに変換する光電素子を用いた太陽熱集光装置であってもよい。
【００３７】
また、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、太陽熱集熱装置１０で集熱した太陽熱により熱媒体を加熱して生成した蒸気（熱媒体蒸気）を吸収式冷凍機３０に供給して第２熱媒体を冷却し、その冷却された第２熱媒体を負荷５０に供給する冷却システムであるものとして説明した。
しかし、本実施形態に係る太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、吸収式冷凍機３０および負荷５０に代えて、蒸気タービン（図示せず）を備え、太陽熱により生成した蒸気により発電する発電システムとしてもよい。また、太陽熱利用システムＳ１（Ｓ２）は、太陽熱により生成した蒸気を熱源として供給する熱源供給システムとしてもよい。
この場合でも、負荷が要求する熱量（負荷量）に対応するように、太陽熱集熱装置１０の集熱量を減少させることができる。
【００３８】
また、駆動装置１３のモータは、サーボモータでも、ステッピングモータでもよい。ステッピングモータの場合は、回転位置検出器１６は特に不要であり、モータの駆動制御においてオープン制御でよく、安価となる。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 太陽熱集熱装置
１２ コレクタ
１３ 駆動装置（角度変更機構）
１４ 集熱管
１６ 回転位置検出器
２０ 気液分離タンク（気液分離器）
３０ 吸収式冷凍機
４０ 熱媒体タンク
５０ 負荷
６０ 制御装置（制御手段）
６５ 自動追尾装置（制御手段）
７１ 温度センサ（集熱量検出手段、第１温度検出手段）
７２ 流量センサ（集熱量検出手段、流量検出手段）
７３ 温度センサ（集熱量検出手段、第２温度検出手段）
７４ 温度センサ
７５ 流量センサ
７６ 温度センサ
７７ 圧力センサ（集熱量検出手段、圧力検出手段）
Ｓ１，Ｓ２ 太陽熱利用空調システム（太陽熱利用システム）
Ｌ 太陽光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光するコレクタと、
前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、
前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、を備える太陽熱集熱装置の集熱量調整方法であって、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する
ことを特徴とする太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項２】
前記設定値は、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体が供給される負荷が要求する負荷量に応じて設定される値である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項３】
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量は、
前記集熱管内部を流れる前記熱媒体の出入口温度差と流量に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項４】
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量は、
前記集熱管の下流側に配置され、集熱された前記熱媒体が供給され熱媒体蒸気と液状熱媒体とに分離する気液分離器における熱媒体蒸気の圧力に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項５】
前記集熱量が前記設定値を超える程度が大きくなるほど、前記集熱量が大きく減少する方向に太陽光追尾角度を調整する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項６】
太陽光を集光するコレクタと、
前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、
前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量を検出する集熱量検出手段と、
前記角度変更機構を制御する制御手段と、を備える太陽熱集熱装置であって、
前記制御手段は、
前記集熱量検出手段で検出された集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する
ことを特徴とする太陽熱集熱装置。
【請求項７】
前記設定値は、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体が供給される負荷が要求する負荷量に応じて設定される値である
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項８】
前記集熱量検出手段は、
前記集熱管に流入する前記熱媒体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記集熱管を流通する前記熱媒体の流量を検出する流量検出手段と、
前記集熱管から流出する集熱された前記熱媒体の温度を検出する第２温度検出手段と、を有する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項９】
前記集熱量検出手段は、
前記集熱管の下流側に配置され、集熱された前記熱媒体が供給され熱媒体蒸気と液状熱媒体とに分離する気液分離器における熱媒体蒸気の圧力を検出する圧力検出手段と、を有する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記集熱量が前記設定値を超える程度が大きくなるほど、前記集熱量が大きく減少する方向に太陽光追尾角度を調整する
ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項１】
太陽光を集光するコレクタと、
前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、
前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、を備える太陽熱集熱装置の集熱量調整方法であって、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する
ことを特徴とする太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項２】
前記設定値は、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体が供給される負荷が要求する負荷量に応じて設定される値である
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項３】
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量は、
前記集熱管内部を流れる前記熱媒体の出入口温度差と流量に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項４】
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量は、
前記集熱管の下流側に配置され、集熱された前記熱媒体が供給され熱媒体蒸気と液状熱媒体とに分離する気液分離器における熱媒体蒸気の圧力に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項５】
前記集熱量が前記設定値を超える程度が大きくなるほど、前記集熱量が大きく減少する方向に太陽光追尾角度を調整する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の太陽熱集熱装置の集熱量調整方法。
【請求項６】
太陽光を集光するコレクタと、
前記コレクタの太陽光追尾角度を変更する角度変更機構と、
前記コレクタにより集光した太陽光により集熱し熱媒体を加熱する集熱管と、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体の集熱量を検出する集熱量検出手段と、
前記角度変更機構を制御する制御手段と、を備える太陽熱集熱装置であって、
前記制御手段は、
前記集熱量検出手段で検出された集熱量が設定値より大きい場合、前記コレクタの太陽光追尾角度を集熱量が減少する方向に調整する
ことを特徴とする太陽熱集熱装置。
【請求項７】
前記設定値は、
前記集熱管で集熱された前記熱媒体が供給される負荷が要求する負荷量に応じて設定される値である
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項８】
前記集熱量検出手段は、
前記集熱管に流入する前記熱媒体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記集熱管を流通する前記熱媒体の流量を検出する流量検出手段と、
前記集熱管から流出する集熱された前記熱媒体の温度を検出する第２温度検出手段と、を有する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項９】
前記集熱量検出手段は、
前記集熱管の下流側に配置され、集熱された前記熱媒体が供給され熱媒体蒸気と液状熱媒体とに分離する気液分離器における熱媒体蒸気の圧力を検出する圧力検出手段と、を有する
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の太陽熱集熱装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記集熱量が前記設定値を超える程度が大きくなるほど、前記集熱量が大きく減少する方向に太陽光追尾角度を調整する
ことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の太陽熱集熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２７５７７（Ｐ２０１２−１２７５７７Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９４３７（Ｐ２０１０−２７９４３７）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
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