JP2011007150A - Heat receiver - Google Patents

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Ichita Kobayashi
一太 小林
Masashi Tagawa
雅士 田川
Toshiyuki Osada
俊幸 長田
Manabu Maeda
学 前田
Masahiro Masuda
将寛 益田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat receiver capable of inhibiting generation of thermal stress due to thermal expansion of a member.SOLUTION: This heat receiver 10 includes a heat receiving pipe 20 transmitting heat to heating medium receiving heat from the sun and flowing therein, a casing 11 holding the heat receiving pipe 20, and a first hanging tool 12 of which one end fixed on an outside and of which another end is fixed on the casing 11 and which hangs the casing 11.

Description

本発明は、受熱器に関するものである。   The present invention relates to a heat receiver.

近年、地球温暖化の防止、化石燃料の使用抑制の観点から、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質の排出が少ない自然エネルギー、資源を再利用するリサイクルエネルギーなどのクリーンエネルギーを利用した発電が注目されている。クリーンエネルギーは、全世界で必要とされる電力エネルギーを上回る量がある。しかしながら、クリーンエネルギーのエネルギー分布は広範囲にわたり、有効エネルギー（外部に取り出して利用可能なエネルギー）が低い。これに起因して、クリーンエネルギーを利用した発電は、電力への変換効率が低く発電コストが高くなるため、十分に普及していない。そこで、発電方式としては、ガスタービン、蒸気タービン及びカスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）などの発電技術を利用した太陽熱エネルギーによる発電が期待されている。   In recent years, from the viewpoint of preventing global warming and reducing the use of fossil fuels, power generation using clean energy such as natural energy that emits less harmful substances such as carbon dioxide and nitrogen oxides, and recycled energy that recycles resources Attention has been paid. The amount of clean energy exceeds the amount of power energy required worldwide. However, the energy distribution of clean energy is wide, and effective energy (energy that can be taken out and used outside) is low. Due to this, power generation using clean energy is not sufficiently widespread because of low conversion efficiency to power and high power generation costs. Therefore, as a power generation method, power generation by solar thermal energy using a power generation technology such as a gas turbine, a steam turbine, and a gas turbine combined cycle (GTCC) is expected.

太陽熱エネルギーの利用においては、通常、鏡を用いた集光装置と受熱器の組合せにより集光・集熱を行う。集光装置と受熱器の組合せ方式には、例えばトラフ式（二次元集光）やタワー式（三次元集光）がある。トラフ式は、半円筒型のミラー（トラフ）によって太陽光を反射させ、円筒の中心を通るパイプに集光・集熱し、パイプ内を通る熱媒体の温度を上昇させるものである。タワー式は、受熱器を高いタワーの上部に配置し、タワー周囲の地上にヘリオスタットと呼ばれる集光用の反射光制御鏡を複数配置して、タワー上部の受熱器に集光・集熱させるものである。近年、発電サイクルの高効率化が求められており、タワー式を採用したタワー型太陽光集光受熱器において熱交換される熱媒体について、より高温化に対応した開発が行われている。   In the use of solar thermal energy, usually, light is collected and collected by a combination of a light collecting device using a mirror and a heat receiver. As a combination method of the condensing device and the heat receiver, for example, there are a trough type (two-dimensional condensing) and a tower type (three-dimensional condensing). The trough type reflects sunlight by a semi-cylindrical mirror (trough), collects and collects heat on a pipe passing through the center of the cylinder, and raises the temperature of the heat medium passing through the pipe. In the tower type, a heat receiver is placed at the top of a high tower, and multiple reflected light control mirrors for collecting light called heliostats are placed on the ground around the tower to collect and collect heat at the heat receiver at the top of the tower. Is. In recent years, there has been a demand for higher efficiency in the power generation cycle, and a heat medium that exchanges heat in a tower-type solar condensing heat receiver that employs a tower type has been developed in response to higher temperatures.

図６は従来の受熱器の構造を示す模式図である。図６に示すように、受熱器５５は、受熱管５３がケーシング５４の内部に配置されたキャビティ型となっている。これにより、受熱管５３が外部へ露出しないようにし、受熱管５３からの対流や輻射による熱損失を抑制している。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of a conventional heat receiver. As shown in FIG. 6, the heat receiver 55 is a cavity type in which the heat receiving pipe 53 is disposed inside the casing 54. Thereby, the heat receiving pipe 53 is prevented from being exposed to the outside, and heat loss due to convection and radiation from the heat receiving pipe 53 is suppressed.

一方、特許文献としては以下のような技術が開示されている。図７は特許文献１における受熱器の構造を示す模式図である。図７（ａ）は受熱器の構造を示す側断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図７に示すように、受熱器７０は、熱媒体導入部７１及び熱媒体導出部７２を通じて内部に熱媒体が流通される熱媒体流通管７３が螺旋状に巻回されることで形成されてなる集熱体７４を有している。この集熱体７４の受光面７５は、集熱体７４の内部に露出された熱媒体流通管７３の外周面によって形成されている。熱媒体導入部７１は熱媒体流通管７３の中央部にあり、熱媒体導出部７２は熱媒体流通管７３の外周部にある。これにより、熱媒体流通管７３内の熱媒体が螺旋の中央から外周に向かって流通する。また、集熱体７４の受光面７５は、太陽光導入口７６に向かって収束する湾曲形状になっている。   On the other hand, the following techniques are disclosed as patent documents. FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of the heat receiver in Patent Document 1. In FIG. FIG. 7A is a side sectional view showing the structure of the heat receiver. FIG.7 (b) is sectional drawing along the AA line of Fig.7 (a). As shown in FIG. 7, the heat receiver 70 is formed by spirally winding a heat medium circulation pipe 73 through which a heat medium is circulated through a heat medium introduction part 71 and a heat medium lead-out part 72. It has the heat collecting body 74 which becomes. The light receiving surface 75 of the heat collector 74 is formed by the outer peripheral surface of the heat medium flow pipe 73 exposed inside the heat collector 74. The heat medium introduction part 71 is in the center part of the heat medium flow pipe 73, and the heat medium lead-out part 72 is in the outer peripheral part of the heat medium flow pipe 73. Thereby, the heat medium in the heat medium flow pipe 73 flows from the center of the spiral toward the outer periphery. Further, the light receiving surface 75 of the heat collector 74 has a curved shape that converges toward the sunlight introduction port 76.

国際公開第２００６−０２５４４９号公報International Publication No. 2006-025449

従来技術の受熱器では、受熱管の高温化により構成する部材に熱膨張が生じ、外部拘束により熱応力が発生してしまう問題があった。   In the prior art heat receiver, there is a problem that thermal expansion occurs in a member formed by increasing the temperature of the heat receiving tube, and thermal stress is generated due to external restraint.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、部材の熱膨張による熱応力の発生を抑えることが可能な受熱器を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member.

上記の課題を解決するため、本発明の受熱器は、太陽からの熱を受けて内部に流通する熱媒体に熱を伝達させる受熱管と、前記受熱管を収容するケーシングと、一端が外部に固定されるとともに、他端が前記ケーシングに固定され、該ケーシングを吊り下げる第１吊り具と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the heat receiver of the present invention includes a heat receiving pipe that receives heat from the sun and transfers heat to a heat medium that circulates inside, a casing that houses the heat receiving pipe, and one end that is outside. A first hanging tool that is fixed and has the other end fixed to the casing and suspends the casing.

この構成によれば、ケーシングが第１吊り具によって吊り下げられるので、外部拘束されなくなり、ケーシングの熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を抑えることが可能な受熱器が提供できる。   According to this configuration, since the casing is suspended by the first hanger, it is not externally restrained, and deformation due to thermal expansion of the casing is allowed. Therefore, the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member can be provided.

また、上記受熱器においては、前記第１吊り具が可撓性を有していてもよい。   Moreover, in the said heat receiver, the said 1st hanging tool may have flexibility.

この構成によれば、第１吊り具が可撓性を有することで変位が吸収されるようになり、ケーシングの熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器が提供できる。   According to this configuration, since the first suspension has flexibility, the displacement is absorbed, and deformation due to thermal expansion of the casing is allowed. Therefore, the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member markedly can be provided.

また、上記受熱器においては、一端が前記ケーシングの内面に固定されるとともに、他端が前記受熱管に固定され、該受熱管を吊り下げる第２吊り具を有していてもよい。   In addition, the heat receiver may include a second suspender that has one end fixed to the inner surface of the casing, the other end fixed to the heat receiving pipe, and suspends the heat receiving pipe.

この構成によれば、受熱管が第２吊り具によって吊り下げられるので、外部拘束されなくなり、受熱管やケーシングの熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器が提供できる。   According to this configuration, since the heat receiving pipe is suspended by the second hanger, it is not externally restrained, and deformation due to thermal expansion of the heat receiving pipe or the casing is allowed. Therefore, the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member markedly can be provided.

また、上記受熱器においては、前記受熱管は、前記第２吊り具により前記ケーシングから離間するように吊り下げられていてもよい。   Moreover, in the said heat receiver, the said heat receiving pipe | tube may be suspended so that it may space apart from the said casing with the said 2nd lifting tool.

この構成によれば、受熱管がケーシングと離間するので、離間してできた隙間により受熱管やケーシングの熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器が提供できる。   According to this configuration, since the heat receiving pipe is separated from the casing, deformation due to thermal expansion of the heat receiving pipe and the casing is allowed by the gap formed by the separation. Therefore, the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member markedly can be provided.

また、上記受熱器においては、前記第１吊り具と前記第２吊り具とが直結されていてもよい。   Moreover, in the said heat receiver, the said 1st hanger and the said 2nd hanger may be directly connected.

この構成によれば、第１吊り具と第２吊り具とが直結されることによって吊り具全体として可撓性が向上する。このため、吊り具全体により受熱管やケーシングの熱膨張による変形が格段に許容される。また、第１吊り具と第２吊り具とが直結されることにより製作性や施工性が向上するので、製作コストを低減した受熱器が提供できる。   According to this structure, flexibility is improved as a whole suspension by connecting the first suspension and the second suspension directly. For this reason, the deformation | transformation by the thermal expansion of a heat receiving pipe or a casing is accept | permitted markedly with the whole hanger. Further, since the manufacturability and workability are improved by directly connecting the first hanger and the second hanger, a heat receiver with reduced production cost can be provided.

また、上記受熱器においては、前記受熱管及び前記ケーシングは、それぞれ少なくとも１箇所で分離可能に連結されていてもよい。   Moreover, in the said heat receiver, the said heat receiving pipe and the said casing may each be connected so that isolation | separation is possible at at least 1 place.

この構成によれば、受熱管及びケーシングのそれぞれ少なくとも一箇所を連結することにより受熱器を製作することができる。したがって、製作性や施工性に優れ、製作コストを低減した受熱器が提供できる。   According to this configuration, the heat receiver can be manufactured by connecting at least one portion of each of the heat receiving pipe and the casing. Therefore, it is possible to provide a heat receiver that is excellent in manufacturability and workability and has a reduced production cost.

また、上記受熱器においては、前記受熱管に接続され、該受熱管に流通する前記熱媒体を流出させる接続配管と、該接続配管と接続されるとともに外部と接続された出口配管とを有し、前記接続配管及び前記出口配管は、少なくとも１箇所で分離可能に接続されていてもよい。   Further, the heat receiver includes a connection pipe connected to the heat reception pipe and allowing the heat medium flowing through the heat reception pipe to flow out, and an outlet pipe connected to the connection pipe and connected to the outside. The connection pipe and the outlet pipe may be separably connected at least at one place.

この構成によれば、接続配管及び出口配管の少なくとも一箇所を接続することにより受熱器を製作することができる。したがって、製作性や施工性に優れ、製作コストを低減した受熱器が提供できる。   According to this configuration, the heat receiver can be manufactured by connecting at least one of the connection pipe and the outlet pipe. Therefore, it is possible to provide a heat receiver that is excellent in manufacturability and workability and has a reduced production cost.

本発明の受熱器は、太陽からの熱を受けて内部に流通する熱媒体に熱を伝達させる受熱管と、受熱管を収容するケーシングと、一端が外部に固定されるとともに、他端がケーシングに固定され、該ケーシングを吊り下げる第１吊り具と、を有しているので、ケーシングが吊り下げられることで外部拘束されなくなり、ケーシングの熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を抑えることが可能な受熱器が提供できる。   The heat receiver of the present invention includes a heat receiving pipe that receives heat from the sun and transfers heat to a heat medium that circulates inside, a casing that houses the heat receiving pipe, one end fixed to the outside, and the other end being a casing. Since the casing is suspended, it is not externally restrained by being suspended, and deformation due to thermal expansion of the casing is allowed. Therefore, the heat receiver which can suppress generation | occurrence | production of the thermal stress by the thermal expansion of a member can be provided.

タワー型太陽光集光受熱器を示す図である。It is a figure which shows a tower type sunlight condensing heat receiver. タワー周辺のヘリオスタットの配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement configuration of the heliostat around a tower. タワー上部の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of a tower upper part. 吊り具の接続状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection state of a hanging tool. 受熱器の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of a heat receiver. 従来の受熱器の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional heat receiver. 特許文献１の受熱器の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the heat receiver of patent document 1.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, an actual structure and a scale, a number, and the like in each structure are different.

図１は本発明の一例としてタワー式を採用したタワー型太陽光集光受熱器を示す図である。図２は、タワー周辺のヘリオスタットの配置構成を示す平面図である。なお、タワー型太陽光集光受熱器は、受熱器を高いタワーの上に置き、周囲の地上にヘリオスタットと呼ばれる集光用の反射光制御鏡を多数台置き、タワー上部の受熱器に集光させるものである。   FIG. 1 is a diagram showing a tower type solar light collecting heat receiver employing a tower type as an example of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an arrangement configuration of heliostats around the tower. A tower-type solar condensing receiver is placed on a high tower, and a number of concentrating reflecting light control mirrors called heliostats are placed on the surrounding ground. It is what makes it light.

図１に示すように、グランドＧ上にはヘリオスタットフィールド１０１が設けられている。このヘリオスタットフィールド１０１上には、太陽光線を反射するための複数のヘリオスタット１０２が配置されている。また、ヘリスタットフィールド１０１の中央部には、ヘリオスタット１０１で導かれた太陽光線を受けるタワー型太陽光集光受熱器１００が設けられている。図２に示すように、ヘリオスタット１０２はタワー型太陽光集光受熱器１００の３６０度全周に配置されている。   As shown in FIG. 1, a heliostat field 101 is provided on the ground G. On this heliostat field 101, a plurality of heliostats 102 for reflecting sunlight are arranged. In addition, a tower-type solar light collecting heat receiver 100 that receives the solar light guided by the heliostat 101 is provided at the center of the heliostat field 101. As shown in FIG. 2, the heliostat 102 is disposed on the entire 360 ° circumference of the tower-type solar light collecting heat receiver 100.

タワー型太陽光集光受熱器１００は、グランドＧに立設されたタワー１１０と、タワー１１０上部の収容室１２０内に設置された受熱器１０とから構成されている。   The tower-type solar condensing heat receiver 100 is composed of a tower 110 erected on the ground G and a heat receiver 10 installed in the accommodation chamber 120 above the tower 110.

タワー１１０には、複数の補強部材１１１が設けられている。補強部材１１１は、タワー１１０の長手方向に交差して間隔（隣り合う補強部材間の距離）Ｐを空けて設けられている。間隔Ｐは、ヘリオスタット１０２から受熱器１０に太陽からの光を入光させる光路となる範囲でタワー１１０上部（受熱器１０の設置された側）に近づくにつれて大きくなっている。これにより、ヘリオスタット１０２により反射された光が補強部材１１１に遮られることなくタワー１１０上部の受熱器１０に集光される。なお、補強部材１１１の配置構造としては、剛性確保の面から例えばトラス構造とするのがよい。   The tower 110 is provided with a plurality of reinforcing members 111. The reinforcing members 111 are provided so as to intersect with the longitudinal direction of the tower 110 and have an interval (distance between adjacent reinforcing members) P. The interval P increases as it approaches the upper portion of the tower 110 (the side on which the heat receiver 10 is installed) in a range that is an optical path for allowing light from the sun to enter the heat receiver 10 from the heliostat 102. Thereby, the light reflected by the heliostat 102 is condensed on the heat receiver 10 above the tower 110 without being blocked by the reinforcing member 111. The arrangement structure of the reinforcing member 111 is preferably a truss structure, for example, from the viewpoint of ensuring rigidity.

図３は、タワー上部の概略構成を示す模式図である。図３（ａ）は、タワー上部の概略構成を示す平面図である。図３（ｂ）は、タワー上部の概略構成を示す断面図である。図４は、吊り具の接続状態を示す斜視図である。図５は、受熱器の概略構成を示す斜視図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the upper part of the tower. Fig.3 (a) is a top view which shows schematic structure of the tower upper part. FIG.3 (b) is sectional drawing which shows schematic structure of the tower upper part. FIG. 4 is a perspective view showing a connection state of the hanger. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the heat receiver.

図３（ａ）に示すように、タワー１１０上部の収容室１２０は平面視円形状になっている。図３（ｂ）に示すように、収容室１２０は、下部収容室１２１及び上部収容室１２２の２つの収容室を有する構造となっている。下部収容室１２１の下面側には、太陽光線を取り込むための開口部１２１ｃが設けられている。開口部１２１ｃは太陽光線のスポット径に応じて平面視円形状となっている。   As shown in FIG. 3A, the storage chamber 120 at the top of the tower 110 has a circular shape in plan view. As shown in FIG. 3B, the storage chamber 120 has a structure having two storage chambers, a lower storage chamber 121 and an upper storage chamber 122. On the lower surface side of the lower housing chamber 121, an opening 121c for taking in sunlight is provided. The opening 121c has a circular shape in plan view according to the spot diameter of the sunlight.

受熱器１０は下部収容室１２１内に設けられている。受熱器１０は、太陽からの熱を受けて内部に流通する熱媒体に熱を伝達させる受熱管２０と、円筒形状のケーシング１１と、外部に対してケーシング１１を吊り下げる第１吊り具１２と、ケーシング１１に対して受熱管を吊り下げる第２吊り具１３と、を有している。   The heat receiver 10 is provided in the lower housing chamber 121. The heat receiver 10 includes a heat receiving pipe 20 that receives heat from the sun and transfers heat to a heat medium that circulates inside, a cylindrical casing 11, and a first hanging tool 12 that suspends the casing 11 from the outside. And a second hanger 13 for suspending the heat receiving pipe from the casing 11.

具体的には、受熱器１０は下部収容室１２１の上壁１２１ａに第１吊り具１２を介して固定され、下部収容室１２１内において上壁１２１ａから吊り下げられる構造となっている。また、受熱器１０は下部収容室１２１の内面と接触しないように、下部収容室１２１の内面と離間して配置されている。   Specifically, the heat receiver 10 is fixed to the upper wall 121 a of the lower housing chamber 121 via the first suspension 12 and is suspended from the upper wall 121 a in the lower housing chamber 121. Further, the heat receiver 10 is disposed apart from the inner surface of the lower housing chamber 121 so as not to contact the inner surface of the lower housing chamber 121.

第１吊り具１２は上壁１２１ａの周方向に複数設けられている。また、第１吊り具は可撓性を有する構造となっており、変位が吸収されるようになっている。これにより、受熱器１０内部で熱交換が行われ高温（例えば９００℃以上）となった場合、ケーシング１１の熱膨張による変形を許容できるようになっている。   A plurality of first suspenders 12 are provided in the circumferential direction of the upper wall 121a. Moreover, the 1st hanging tool becomes a structure which has flexibility, and a displacement is absorbed. Thereby, when heat exchange is performed inside the heat receiver 10 and the temperature becomes high (for example, 900 ° C. or higher), the casing 11 can be allowed to deform due to thermal expansion.

また、ケーシング１１の下面側には、太陽光線を取り込むための開口部１１ｂが設けられている。開口部１１ｂは、前述の開口部１２１ｃと同様に、太陽光線のスポット径に応じて平面視円形状となっている。   Further, an opening 11 b for taking in sunlight is provided on the lower surface side of the casing 11. The opening 11b has a circular shape in a plan view according to the spot diameter of the sunlight, similarly to the opening 121c described above.

一方、上部収容室１２２内には、受熱器１０によって加熱された流体（熱媒体）を作動流体として作動するガスタービン３０及びガスタービン３０の作動エネルギーを電力として取り出す発電機３３が配置されている。ガスタービン３０は、熱媒体となる流体（例えば大気）を吸入して圧縮し圧縮流体を生成する圧縮機３１と、該圧縮機３１で圧縮されるとともに受熱器１０によって加熱された流体を作動流体として作動するタービン３２とを有している。そして、タービン３２の回転により生じる運動エネルギーが発電機３６によって電気エネルギーに変換され、電力として取り出される。   On the other hand, a gas turbine 30 that operates using a fluid (heat medium) heated by the heat receiver 10 as a working fluid and a generator 33 that extracts operating energy of the gas turbine 30 as electric power are disposed in the upper storage chamber 122. . The gas turbine 30 sucks a fluid (for example, air) serving as a heat medium and compresses it to generate a compressed fluid, and the fluid compressed by the compressor 31 and heated by the heat receiver 10 is a working fluid. And a turbine 32 that operates as follows. Then, the kinetic energy generated by the rotation of the turbine 32 is converted into electric energy by the generator 36 and is taken out as electric power.

なお、上部収容室１２２内には必要に応じて、受熱器１０が受けた熱を検知する温度センサー、ガスタービン３０を始動させる補助駆動装置、作動流体が受熱器１０で加熱される前に作動流体とタービン３２の排気との熱交換を行う再生熱交換器、作動流体を補助燃焼してタービン３２に流入させる補助燃焼器、発電機３３の振動を打ち消す消振器などの装置が配置されていてもよい。このように、タワー１１０上部に装置を集約して配置することで、設備設置面積を縮小することができる。   In the upper storage chamber 122, a temperature sensor that detects the heat received by the heat receiver 10, an auxiliary drive device that starts the gas turbine 30, and a working fluid that operates before being heated by the heat receiver 10 are operated as necessary. A regenerative heat exchanger for exchanging heat between the fluid and the exhaust of the turbine 32, an auxiliary combustor for auxiliary combustion of the working fluid to flow into the turbine 32, and a silencer for canceling vibration of the generator 33 are arranged. May be. Thus, equipment installation area can be reduced by concentrating and arranging the devices on the top of the tower 110.

また、上部収容室１２２の側面には、圧縮機３１に供給される流体（大気）を取り込むための開口部１２２ｂが設けられている。なお、開口部１２２ｂは必要に応じてタービン３２からの排気を外部に放出するために用いられる。   An opening 122 b for taking in fluid (atmosphere) supplied to the compressor 31 is provided on the side surface of the upper storage chamber 122. The opening 122b is used to discharge exhaust from the turbine 32 to the outside as necessary.

受熱管２０は、下部ヘッダー管２１と、上部ヘッダー管２２と、受熱管本体２３と、を有して構成されている。下部ヘッダー管２１は、環形状となっておりケーシング１１下部に配置されている。具体的には、下部ヘッダー管２１はケーシング１１の外側に露出され、下部収容室１２１内の下壁１２１ｂ近傍に配置されている。   The heat receiving pipe 20 has a lower header pipe 21, an upper header pipe 22, and a heat receiving pipe main body 23. The lower header tube 21 has a ring shape and is disposed at the lower portion of the casing 11. Specifically, the lower header pipe 21 is exposed to the outside of the casing 11 and is disposed near the lower wall 121b in the lower housing chamber 121.

また、下部ヘッダー管２１にはＬ字状の入口配管１５が設けられている。この入口配管１５と圧縮機３１との間には接続配管１９が設けられている。接続配管１９は、ケーシング１１の外側に露出され、下部収容室１２１の内面に沿って配置されている。このような構成により、圧縮機３１により生成された圧縮流体は、接続配管１９及び入口配管１５を経由して下部ヘッダー管２１に供給されるようになっている。   The lower header pipe 21 is provided with an L-shaped inlet pipe 15. A connection pipe 19 is provided between the inlet pipe 15 and the compressor 31. The connection pipe 19 is exposed to the outside of the casing 11 and is disposed along the inner surface of the lower housing chamber 121. With such a configuration, the compressed fluid generated by the compressor 31 is supplied to the lower header pipe 21 via the connection pipe 19 and the inlet pipe 15.

受熱管本体２３は、上部ヘッダー管２２と下部ヘッダー管２１との間に複数設けられており、一端が上部ヘッダー管２２に接続され、他端が下部ヘッダー管２１に接続されている。これら受熱管本体２３は、下部ヘッダー管２１から流出した作動流体を上部ヘッダー管２１に流出するものである。また、受熱管本体２３は、上部ヘッダー管２２（下部ヘッダー管２１）の周方向に所定の間隔（隙間）を空けて設けられている。受熱管本体２３の他端はケーシング１１の外側に露出している。受熱管本体２３はケーシング１１の長手方向に沿った直線形状となっており、自重による曲げ応力がかからないようになっている。また、受熱管本体２３内を流れる作動流体の流動方向が一方向になるようになっている。   A plurality of heat receiving pipe main bodies 23 are provided between the upper header pipe 22 and the lower header pipe 21, one end is connected to the upper header pipe 22 and the other end is connected to the lower header pipe 21. These heat receiving pipe main bodies 23 flow the working fluid flowing out from the lower header pipe 21 into the upper header pipe 21. The heat receiving pipe main body 23 is provided with a predetermined interval (gap) in the circumferential direction of the upper header pipe 22 (lower header pipe 21). The other end of the heat receiving pipe main body 23 is exposed to the outside of the casing 11. The heat receiving pipe main body 23 has a linear shape along the longitudinal direction of the casing 11 so that bending stress due to its own weight is not applied. In addition, the flow direction of the working fluid flowing in the heat receiving pipe main body 23 is one direction.

上部ヘッダー管２２は、ケーシング１１上部に配置されている。この上部ヘッダー管２２はケーシング１１の上壁１１ａに第２吊り具１３を介して固定され、ケーシング１１内において上壁１１ａから吊り下げられる構造となっている。第２吊り具１３は上壁１１ａの周方向に複数設けられており、可撓性を有する構造となっている。これにより、受熱器１０内部で熱交換が行われ高温（例えば９００℃以上）となった場合、受熱管２０やケーシング１１の熱膨張による変形を許容できるようになっている。   The upper header pipe 22 is disposed on the casing 11. The upper header tube 22 is fixed to the upper wall 11a of the casing 11 via the second suspension 13 and is suspended from the upper wall 11a in the casing 11. A plurality of second suspenders 13 are provided in the circumferential direction of the upper wall 11a and have a flexible structure. Thereby, when heat exchange is performed inside the heat receiver 10 and the temperature becomes high (for example, 900 ° C. or higher), deformation due to thermal expansion of the heat receiving pipe 20 or the casing 11 can be allowed.

以上の構成により、下部ヘッダー管２１に供給された圧縮流体は、複数の受熱管本体２３及び上部ヘッダー管２２を経由する間、開口部１１ｂから入射した太陽光線の熱エネルギーにより加熱される。受熱管２０は、上部ヘッダー管２２がケーシング１１の上壁１１ａに第２吊り具１３を介して固定され、全体として上壁１１ａから吊り下げられる構造となっている。   With the above configuration, the compressed fluid supplied to the lower header pipe 21 is heated by the thermal energy of the sunlight that enters from the opening 11b while passing through the plurality of heat receiving pipe main bodies 23 and the upper header pipe 22. The heat receiving pipe 20 has a structure in which the upper header pipe 22 is fixed to the upper wall 11a of the casing 11 via the second suspension 13 and is suspended from the upper wall 11a as a whole.

また、受熱管２０は、第２吊り具１３によりケーシング１１から離間するように吊り下げられている。例えば、受熱管２０の外面とケーシング１１の内面とが所定の距離離れるように、第１吊り具１２により受熱管２０とケーシング１１の位置が設定されている。ここで、所定の距離は受熱管２０の直径の１.０〜３．０倍の範囲内に設定するのがよい。なお、より好ましくは受熱管２０の直径の１．３〜２．０倍の範囲内に設定するのがよい。   Further, the heat receiving pipe 20 is suspended by the second suspension 13 so as to be separated from the casing 11. For example, the positions of the heat receiving pipe 20 and the casing 11 are set by the first hanger 12 so that the outer surface of the heat receiving pipe 20 and the inner surface of the casing 11 are separated from each other by a predetermined distance. Here, the predetermined distance is preferably set within a range of 1.0 to 3.0 times the diameter of the heat receiving tube 20. More preferably, it is set within a range of 1.3 to 2.0 times the diameter of the heat receiving tube 20.

受熱管２０及びケーシング１１は、それぞれ少なくとも１箇所で分離可能に連結されている。受熱器１０は、上部ヘッダー管２２に接続され、受熱管２０に流通する熱媒体を流出させる接続配管２４と、一端がこの接続配管２４と接続され、他端がタービン３２と接続された出口配管２５とを有している。接続配管２４及び出口配管２５は、少なくとも１箇所で分離可能に接続されている。例えば、受熱管２０及びケーシング１１は、分割ラインＬ１〜Ｌ８の８つの分割ラインを有し、接続継手により５つの部品構成に分離可能に連結されている。具体的には、５つの部品は、分割ラインＬ１,Ｌ２,Ｌ６で分割される第１部品、分割ラインＬ２,Ｌ３,Ｌ７で分割される第２部品、分割ラインＬ３,Ｌ４,Ｌ８で分割される第３部品、分割ラインＬ１,Ｌ４,Ｌ５で分割される第４部品、分割ラインＬ５,Ｌ６,Ｌ７,Ｌ８で分割される第５部品、を有して構成される。これにより、受熱器１０は、製作性や施工性に優れた構造とすることができる。   The heat receiving pipe 20 and the casing 11 are connected so as to be separable at at least one place. The heat receiver 10 is connected to an upper header pipe 22, a connection pipe 24 for flowing out a heat medium flowing through the heat reception pipe 20, an outlet pipe having one end connected to the connection pipe 24 and the other end connected to a turbine 32. 25. The connection pipe 24 and the outlet pipe 25 are connected so as to be separable at at least one place. For example, the heat receiving pipe 20 and the casing 11 have eight division lines, that is, division lines L1 to L8, and are separably connected to five component configurations by connection joints. Specifically, the five parts are divided by the first part divided by the dividing lines L1, L2, and L6, the second part divided by the dividing lines L2, L3, and L7, and the dividing lines L3, L4, and L8. A third part divided by dividing lines L1, L4, and L5, and a fifth part divided by dividing lines L5, L6, L7, and L8. Thereby, the heat receiver 10 can be made into the structure excellent in manufacturability and workability.

上部ヘッダー管２２と出口配管２５との間には４つの接続配管２４が接続されており、平面視Ｘ字状になっている。出口配管２５は上部収容室１２２内において屈曲して断面視Ｌ字状になっており、出口配管２５の４つの接続配管２４に接続された側と反対の側の端部はタービン３２に接続されている。受熱管本体２３及び上部ヘッダー管２２を通って加熱された圧縮流体は、４つの接続配管２４を経由してさらに出口配管２５を経由した後、高温高圧の作動流体となりタービン３２に供給される。   Four connection pipes 24 are connected between the upper header pipe 22 and the outlet pipe 25, and have an X shape in plan view. The outlet pipe 25 is bent in the upper housing chamber 122 to have an L shape in cross section, and the end of the outlet pipe 25 opposite to the side connected to the four connection pipes 24 is connected to the turbine 32. ing. The compressed fluid heated through the heat receiving pipe main body 23 and the upper header pipe 22 passes through the four connection pipes 24 and further through the outlet pipe 25 and then becomes a high-temperature and high-pressure working fluid and is supplied to the turbine 32.

図４に示すように、本実施形態では、ケーシング１１と下部収容室１２１とを接続する第１吊り具１２と、受熱管２０とケーシング１１とを接続する第２吊り具１３とが直結されている。具体的には、第１吊り具１２と第２吊り具１３とは平面視重なる位置に配置され、互いの端部が接続されている。言い換えると、第１吊り具１２と第２吊り具１３とが一体となり、下部収容室１２１の上壁１２１ａと上部ヘッダー管２２とが接続され、受熱器１０全体が上壁１２１ａから吊り下げられる構造となっている。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, the 1st hanger 12 which connects the casing 11 and the lower storage chamber 121, and the 2nd hanger 13 which connects the heat receiving pipe 20 and the casing 11 are directly connected. Yes. Specifically, the 1st hanger 12 and the 2nd hanger 13 are arrange | positioned in the position which overlaps planarly, and the mutual edge part is connected. In other words, the first suspension 12 and the second suspension 13 are integrated, the upper wall 121a of the lower housing chamber 121 and the upper header pipe 22 are connected, and the entire heat receiver 10 is suspended from the upper wall 121a. It has become.

これにより、吊り具全体として可撓性が向上するため、吊り具全体により変位が吸収されるようになり、受熱管２０やケーシング１１の熱膨張による変形が格段に許容される。また、第１吊り具１２と第２吊り具１３とが直結されることにより製作性や施工性が向上する。   Thereby, since the flexibility of the entire hanger is improved, the displacement is absorbed by the whole hanger, and the deformation due to the thermal expansion of the heat receiving pipe 20 and the casing 11 is significantly allowed. In addition, since the first hanging tool 12 and the second hanging tool 13 are directly connected, manufacturability and workability are improved.

図５に示すように、ケーシング１１の内壁面には、太陽熱を吸収する断熱材１６が設けられている。断熱材１６で吸収した熱により断熱材１６内面は温度上昇し、受熱管本体２３の背面（太陽光線が直接入射しない側の面）に熱放射し受熱管２０の周方向全体が加熱される。また、断熱材１６は、受熱管本体２３から発せられる輻射熱を受熱管本体２３の背面に戻し、受熱管本体２３を安定して加熱させている。また、断熱材１６は、受熱管本体２３及び上部ヘッダー管２２から外部に向かう発熱量を低減させている。   As shown in FIG. 5, a heat insulating material 16 that absorbs solar heat is provided on the inner wall surface of the casing 11. The temperature of the inner surface of the heat insulating material 16 rises due to the heat absorbed by the heat insulating material 16, and heat is radiated to the back surface of the heat receiving tube main body 23 (the surface on the side where the sunlight does not directly enter) to heat the entire circumferential direction of the heat receiving tube 20. Moreover, the heat insulating material 16 returns the radiant heat emitted from the heat receiving pipe main body 23 to the back surface of the heat receiving pipe main body 23, and heats the heat receiving pipe main body 23 stably. The heat insulating material 16 reduces the amount of heat generated from the heat receiving pipe main body 23 and the upper header pipe 22 to the outside.

なお、断熱材１６内面（ケーシング１１と断熱材１６の間）に反射鏡を設け、熱放射の代わりに光を反射させてもよい。この反射鏡は、ケーシング１１内の受熱管本体２３の配置される部分に設けるのがよい。これにより、受熱管本体２３の隙間を通じて入射された太陽光線の反射光を、受熱管本体２３の背面（断熱材１６の側の面）に照射して、熱エネルギーに変換させることができる。   In addition, you may provide a reflective mirror in the heat insulating material 16 inner surface (between the casing 11 and the heat insulating material 16), and may reflect light instead of thermal radiation. This reflecting mirror is preferably provided in a portion of the casing 11 where the heat receiving pipe main body 23 is disposed. Thereby, the reflected light of the sunlight ray which entered through the clearance gap between the heat receiving pipe main bodies 23 can be irradiated to the back surface (surface by the side of the heat insulating material 16) of the heat receiving pipe main bodies 23, and can be converted into thermal energy.

本実施形態の受熱器１０によれば、太陽からの熱を受けて内部に流通する熱媒体に熱を伝達させる受熱管２０と、受熱管２０を収容するケーシング１１と、一端が外部に固定されるとともに、他端がケーシングに固定され、該ケーシング１１を吊り下げる第１吊り具１２と、を有しているので、ケーシング１１が吊り下げられることで外部拘束されなくなり、ケーシング１１の熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を抑えることが可能な受熱器１０が提供できる。   According to the heat receiver 10 of the present embodiment, a heat receiving pipe 20 that receives heat from the sun and transfers heat to a heat medium that circulates inside, a casing 11 that houses the heat receiving pipe 20, and one end are fixed to the outside. In addition, the other end is fixed to the casing and has the first suspension 12 that suspends the casing 11, so that the casing 11 is suspended and is not externally restrained, and is due to the thermal expansion of the casing 11. Deformation is allowed. Therefore, the heat receiver 10 capable of suppressing the generation of thermal stress due to the thermal expansion of the member can be provided.

また、この構成によれば、第１吊り具１２が可撓性を有することで変位が吸収されるようになり、ケーシング１１の熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器１０が提供できる。   Moreover, according to this structure, since the 1st hanger 12 has flexibility, a displacement comes to be absorbed and the deformation | transformation by the thermal expansion of the casing 11 is accept | permitted. Therefore, it is possible to provide the heat receiver 10 capable of remarkably suppressing the generation of thermal stress due to the thermal expansion of the member.

また、この構成によれば、受熱管２０が第２吊り具１３によって吊り下げられるので、外部拘束されなくなり、受熱管２０やケーシング１１の熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器１０が提供できる。   Further, according to this configuration, since the heat receiving pipe 20 is suspended by the second suspending tool 13, the heat receiving pipe 20 is not externally restrained, and deformation due to thermal expansion of the heat receiving pipe 20 and the casing 11 is allowed. Therefore, it is possible to provide the heat receiver 10 capable of remarkably suppressing the generation of thermal stress due to the thermal expansion of the member.

また、この構成によれば、受熱管２０がケーシング１１と離間するので、離間してできた隙間により受熱管２０やケーシング１１の熱膨張による変形が許容される。したがって、部材の熱膨張による熱応力の発生を格段に抑えることが可能な受熱器１０が提供できる。   Further, according to this configuration, since the heat receiving pipe 20 is separated from the casing 11, deformation due to thermal expansion of the heat receiving pipe 20 and the casing 11 is allowed by the gap formed by the separation. Therefore, it is possible to provide the heat receiver 10 capable of remarkably suppressing the generation of thermal stress due to the thermal expansion of the member.

また、この構成によれば、第１吊り具１２と第２吊り具１３とが直結されることにより吊り具全体として可撓性が向上する。このため、吊り具全体によって変位が吸収されるようになり、受熱管２０やケーシング１１の熱膨張による変形が格段に許容される。また、第１吊り具１２と第２吊り具１３とが直結されることにより製作性や施工性が向上するので、製作コストを低減した受熱器１０が提供できる。   Moreover, according to this structure, the flexibility of the whole hanger is improved by directly connecting the first hanger 12 and the second hanger 13. For this reason, a displacement comes to be absorbed by the whole suspender, and the deformation | transformation by the thermal expansion of the heat receiving pipe 20 or the casing 11 is permitted acceptably. In addition, since the manufacturability and workability are improved by directly connecting the first hanger 12 and the second hanger 13, the heat receiver 10 with reduced production costs can be provided.

また、この構成によれば、受熱管２０及びケーシング１１のそれぞれ少なくとも一箇所を連結することにより受熱器１０を製作することができる。したがって、製作性や施工性に優れ、製作コストを低減した受熱器１０が提供できる。   Further, according to this configuration, the heat receiver 10 can be manufactured by connecting at least one portion of the heat receiving pipe 20 and the casing 11. Therefore, it is possible to provide the heat receiver 10 which is excellent in manufacturability and workability and has a reduced production cost.

また、この構成によれば、接続配管２４及び出口配管２５の少なくとも一箇所を連結することにより受熱器１０を製作することができる。したがって、製作性や施工性に優れ、製作コストを低減した受熱器が提供できる。   Further, according to this configuration, the heat receiver 10 can be manufactured by connecting at least one portion of the connection pipe 24 and the outlet pipe 25. Therefore, it is possible to provide a heat receiver that is excellent in manufacturability and workability and has a reduced production cost.

なお、本実施形態では、第１吊り具１２と第２吊り具１３とが直結されているがこれに限らない。例えば、第１吊り具１２と第２吊り具１３との配置位置をずらしたり、配置数を増減したりするなどして、第１吊り具１２と第２吊り具１３との配置状態を適宜変更してもよい。   In addition, in this embodiment, although the 1st hanging tool 12 and the 2nd hanging tool 13 are directly connected, it is not restricted to this. For example, the arrangement state of the first hanger 12 and the second hanger 13 is appropriately changed by shifting the arrangement positions of the first hanger 12 and the second hanger 13 or increasing / decreasing the number of arrangements. May be.

また、本実施形態では、受熱管２０及びケーシング１１は、が８つの分割ラインを有し、５つの構成部品に分離可能に連結されているが、これに限らない。例えば、受熱管２０及びケーシング１１は、が２つ、３つ、４つ、あるいは５つ以上の構成部品に分離可能に連結されていてもよい。すなわち、受熱管２０及びケーシング１１がそれぞれ少なくとも１箇所で分離可能に連結されていればよい。   In the present embodiment, the heat receiving pipe 20 and the casing 11 have eight dividing lines and are separably connected to five components, but are not limited thereto. For example, the heat receiving pipe 20 and the casing 11 may be separably connected to two, three, four, or five or more components. That is, it is only necessary that the heat receiving pipe 20 and the casing 11 are connected to each other so as to be separable at at least one place.

また、本実施形態では、ヘリオスタット１０２がタワー１１０の３６０度全周に配置されているが、これに限らない。例えば、ヘリオスタット１０２がタワー１１０の片側（平面視で１８０度以下の角度範囲）に配置されていてもよい。すなわち、ヘリオスタット１０２の配置構成は、実際の太陽の高度変化に対応して、ヘリオスタット１０２の入反射角度の大小による鏡の有効面積が大きく取れる側に配置されていればよい。   Moreover, in this embodiment, although the heliostat 102 is arrange | positioned at 360 degree | times perimeter of the tower 110, it is not restricted to this. For example, the heliostat 102 may be disposed on one side of the tower 110 (an angle range of 180 degrees or less in plan view). That is, the arrangement configuration of the heliostat 102 only needs to be arranged on the side where the effective area of the mirror can be increased depending on the incident / reflection angle of the heliostat 102 corresponding to the actual change in altitude of the sun.

１０ 受熱器
１１ ケーシング
１２ 第１吊り具
１３ 第２吊り具
２０ 受熱管
２４ 接続配管
２５ 出口配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat receiver 11 Casing 12 1st hanger 13 2nd hanger 20 Heat receiving pipe 24 Connection piping 25 Outlet piping

Claims (7)

太陽からの熱を受けて内部に流通する熱媒体に熱を伝達させる受熱管と、
前記受熱管を収容するケーシングと、
一端が外部に固定されるとともに、他端が前記ケーシングに固定され、該ケーシングを吊り下げる第１吊り具と、
を有することを特徴とする受熱器。 A heat receiving pipe that receives heat from the sun and transfers heat to a heat medium that circulates inside,
A casing for housing the heat receiving pipe;
A first hanger having one end fixed to the outside and the other end fixed to the casing, and hanging the casing;
A heat receiver characterized by comprising: 前記第１吊り具が可撓性を有していることを特徴とする請求項１に記載の受熱器。   The heat receiver according to claim 1, wherein the first hanger is flexible. 一端が前記ケーシングの内面に固定されるとともに、他端が前記受熱管に固定され、該受熱管を吊り下げる第２吊り具を有することを特徴とする請求項１または２に記載の受熱器。   3. The heat receiver according to claim 1, wherein one end is fixed to the inner surface of the casing, the other end is fixed to the heat receiving pipe, and the second hanging tool is provided to suspend the heat receiving pipe. 前記受熱管は、前記第２吊り具により前記ケーシングから離間するように吊り下げられていることを特徴とする請求項３に記載の受熱器。   4. The heat receiver according to claim 3, wherein the heat receiving pipe is hung so as to be separated from the casing by the second hanger. 5. 前記第１吊り具と前記第２吊り具とが直結されていることを特徴とする請求項３または４に記載の受熱器。   The heat receiver according to claim 3 or 4, wherein the first hanging tool and the second hanging tool are directly connected. 前記受熱管及び前記ケーシングは、それぞれ少なくとも１箇所で分離可能に連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の受熱器。   The heat receiver according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat receiving pipe and the casing are connected to each other so as to be separable at at least one place. 前記受熱管に接続され、該受熱管に流通する前記熱媒体を流出させる接続配管と、該接続配管と接続されるとともに外部と接続された出口配管とを有し、
前記接続配管及び前記出口配管は、少なくとも１箇所で分離可能に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の受熱器。 A connection pipe connected to the heat receiving pipe and allowing the heat medium flowing through the heat receiving pipe to flow out; and an outlet pipe connected to the connection pipe and connected to the outside;
The heat receiving device according to any one of claims 1 to 6, wherein the connection pipe and the outlet pipe are detachably connected at least at one place.
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