(57)【要約】【課題】伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させ、この温度差によって生じる熱応力を低減させて、伝熱管の長寿命化を図るとともに、断熱材に直接当たる太陽光をなくし、断熱材の長寿命化を図ること。【解決手段】伝熱管１６の正面が、太陽熱入口を通過した太陽光１３が略垂直に当たるように形成された第１の面１８と、前記太陽熱入口を通過した太陽光１３が斜めに当たり、反射された太陽光１３が、隣の伝熱管１６の背面２０に当たるように形成された第２の面１９とを備え、前記第２の面１９と前記背面２０との間に位置する頂点２１を含む端部が、隣の伝熱管１６の、前記第１の面１８と前記背面２０との間に位置する頂点２２を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管１６が構成および配列されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背面側に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、
前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記伝熱管の正面に当たり、この正面で反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるとともに、前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記断熱材に直接当たらないように、前記伝熱管が構成および配列されていることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項２】
同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、
前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が略垂直に当たるように形成された第１の面と、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成された第２の面とを備え、
前記第２の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記第１の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されていることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項３】
同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、
前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の第２の面に当たるように形成された第１の面と、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成された第２の面とを備え、
前記第２の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記第１の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されていることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項４】
前記背面が凹面とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の太陽熱受熱器。
【請求項５】
同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、
前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成され、
前記伝熱管の背面が、隣の伝熱管の正面で反射された太陽光が略垂直に当たるように形成された第１の面と、隣の伝熱管の正面で反射された太陽光が当たらないように形成された第２の面とを備え、
前記正面と前記第２の面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記正面と前記第１の面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されていることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項６】
同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背面側に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、
前記伝熱管は、その断面における外形が略楕円形状を呈する筒状の部材とされ、その長軸が、前記太陽熱入口を通過した太陽光の進行方向と鋭角または鈍角で交差するとともに、前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記長軸よりも前記太陽熱入口の側に位置する正面に当たり、反射された太陽光の一部が、隣の伝熱管の背面に当たるようにして配列され、
前記正面と前記背面との間に位置するとともに、前記断熱材の側に位置する端部が、隣の伝熱管の、前記正面と前記背面との間に位置するとともに、前記太陽熱入口の側に位置する端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されていることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項７】
前記正面の表面および／または内面に、多数の細かい凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の太陽熱受熱器。
【請求項８】
前記正面の表面に、熱遮蔽コーティングが施されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽熱受熱器。
【請求項９】
前記背面の表面に、黒体塗料が施されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の太陽熱受熱器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の太陽熱受熱器を具備してなることを特徴とする太陽熱ガスタービン。
【請求項１１】
請求項１０に記載の太陽熱ガスタービンを具備してなることを特徴とする太陽熱ガスタービン発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱管の内部を通過する作動流体を太陽光の熱により加熱して昇温させる太陽熱受熱器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
伝熱管の内部を通過する作動流体を太陽光の熱により加熱して昇温させる太陽熱受熱器（太陽熱集熱器）としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−５６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された太陽熱受熱器では、反射板を使用して伝熱管（配管）の背面（裏面）を加熱するようにしていた。そのため、上記特許文献１に開示された太陽熱受熱器では、反射板の温度上昇を抑制するための冷却手段（冷却設備）が必要となり、当該太陽熱受熱器が大型化するとともに、製造コスト等が高騰するといった問題点があった。
【０００５】
そこで、近年では、その断面における外形が円形状を呈する筒状の伝熱管を密に（隣り合う伝熱管の隙間ができるだけ小さくなるように）配列し、反射板の代わりに断熱材を配置した太陽熱受熱器が提案されている。
しかしながら、このような構成を有する太陽熱受熱器では、伝熱管の正面（表面）のみに太陽光が当たり、伝熱管の背面には太陽光が当たらなくなってしまう。そのため、伝熱管の正面（太陽光が当たる部分）と背面（太陽光が当たらない部分）との間に温度差が生じ、この温度差によって熱応力が発生して、伝熱管を長期にわたって使用することができないといった問題点があった。
また、このような構成を有する太陽熱受熱器では、隣り合う伝熱管の隙間を通って断熱材に太陽光が直接当たり、太陽光の熱によって断熱材が過熱され、損傷してしまうといった問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができるとともに、断熱材に直接当たる太陽光をなくすことができ、断熱材の長寿命化を図ることができる太陽熱受熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る太陽熱受熱器は、同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背面側に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記伝熱管の正面に当たり、この正面で反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるとともに、前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記断熱材に直接当たらないように、前記伝熱管が構成および配列されている。
【０００８】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を介してケーシング内に導入された太陽光は、伝熱管の正面に当たって伝熱管の正面を加熱するとともに、伝熱管の正面に当たって反射された太陽光は、伝熱管の背面に当たって伝熱管の背面を加熱することになるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を通過した太陽光は、断熱材に直接当たらないようになっているので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係る太陽熱受熱器は、同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が略垂直に当たるように形成された第１の面と、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成された第２の面とを備え、前記第２の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記第１の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されている。
【００１０】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を介してケーシング内に導入された太陽光は、伝熱管の正面を形成する第１の面および第２の面に当たってこれら第１の面および第２の面を加熱するとともに、伝熱管の第２の面に当たって反射された太陽光は、伝熱管の背面に当たって伝熱管の背面を加熱することになるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、第２の面と背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、第１の面と背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、伝熱管が構成および配列されており、太陽熱入口を通過した太陽光が、断熱材に直接当たらないようになっているので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を通過した太陽光が略垂直に当たり、温度が最も高くなる第１の面の面積を小さくすることができるので、第１の面の表面に塗布する熱遮蔽コーティングの量を少なくすることができ、製造コスト等を低落させることができる。
【００１１】
本発明に係る太陽熱受熱器は、同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の第２の面に当たるように形成された第１の面と、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成された第２の面とを備え、前記第２の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記第１の面と前記背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されている。
【００１２】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を介してケーシング内に導入された太陽光は、伝熱管の正面を形成する第１の面および第２の面に当たってこれら第１の面および第２の面を加熱するとともに、伝熱管の第２の面に当たって反射された太陽光は、伝熱管の背面に当たって伝熱管の背面を加熱することになるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、第２の面と背面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、第１の面と背面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、伝熱管が構成および配列されており、太陽熱入口を通過した太陽光が、断熱材に直接当たらないようになっているので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を通過した太陽光が第１の面および第２の面に対して斜めに当たり、温度が最も高くなる第１の面および第２の面の面積を大きくすることができるので、第１の面および第２の面の単位面積当たりの太陽光を減少させることができ、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００１３】
上記太陽熱受熱器において、前記背面が凹面とされているとさらに好適である。
【００１４】
このような太陽熱受熱器によれば、背面における受光効率を増加させることができ、背面を効率よく加熱することができるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００１５】
本発明に係る太陽熱受熱器は、同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背後に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、前記伝熱管の正面が、前記太陽熱入口を通過した太陽光が斜めに当たり、反射された太陽光が、隣の伝熱管の背面に当たるように形成され、前記伝熱管の背面が、隣の伝熱管の正面で反射された太陽光が略垂直に当たるように形成された第１の面と、隣の伝熱管の正面で反射された太陽光が当たらないように形成された第２の面とを備え、前記正面と前記第２の面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記正面と前記第１の面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されている。
【００１６】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を介してケーシング内に導入された太陽光は、伝熱管の正面に当たってこの正面を加熱するとともに、伝熱管の正面に当たって反射された太陽光は、伝熱管の背面を構成する第１の面に当たってこの第１の面を加熱することになるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、前記正面と前記第２の面との間に位置する頂点を含む端部が、隣の伝熱管の、前記正面と前記第１の面との間に位置する頂点を含む端部の背後に位置するように、伝熱管が構成および配列されており、太陽熱入口を通過した太陽光が、断熱材に直接当たらないようになっているので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、第１の面に当たって反射された太陽光は、隣の伝熱管の正面に戻されるようになっているので、太陽熱入口を通過した太陽光が断熱材に到達するのを防止することができ、断熱材の長寿命化をさらに図ることができる。
【００１７】
本発明に係る太陽熱受熱器は、同一方向に沿って配列された複数本の伝熱管と、これら伝熱管の背面側に配置された断熱材と、これら伝熱管および断熱材を収容するとともに、集光器で集められた太陽光を前記伝熱管の正面側から導入する太陽熱入口が形成されたケーシングとを備えた太陽熱受熱器であって、前記伝熱管は、その断面における外形が略楕円形状を呈する筒状の部材とされ、その長軸が、前記太陽熱入口を通過した太陽光の進行方向と鋭角または鈍角で交差するとともに、前記太陽熱入口を通過した太陽光が前記長軸よりも前記太陽熱入口の側に位置する正面に当たり、反射された太陽光の一部が、隣の伝熱管の背面に当たるようにして配列され、前記正面と前記背面との間に位置するとともに、前記断熱材の側に位置する端部が、隣の伝熱管の、前記正面と前記背面との間に位置するとともに、前記太陽熱入口の側に位置する端部の背後に位置するように、前記伝熱管が構成および配列されている。
【００１８】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を介してケーシング内に導入された太陽光は、伝熱管の正面に当たって伝熱管の正面を加熱するとともに、伝熱管の正面に当たって反射された太陽光は、伝熱管の背面に当たって伝熱管の背面を加熱することになるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、太陽熱入口を通過した太陽光は、断熱材に直接当たらないようになっているので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器によれば、その断面における外形が略楕円形状を呈するように伝熱管が形成されており、熱応力が集中する角部をなくすことができるので、熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００１９】
上記太陽熱受熱器において、前記正面の表面および／または内面に、多数の細かい凹凸が形成されているとさらに好適である。
【００２０】
このような太陽熱受熱器によれば、伝熱管の正面における熱伝達率を増大させることができ、伝熱管内を通過する作動流体を効率よく加熱することができるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００２１】
上記太陽熱受熱器において、前記正面の表面に、熱遮蔽コーティングが施されているとさらに好適である。
【００２２】
このような太陽熱受熱器によれば、伝熱管の正面における過度の温度上昇が防止されることとなるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００２３】
上記太陽熱受熱器において、前記背面の表面に、黒体塗料が施されているとさらに好適である。
【００２４】
このような太陽熱受熱器によれば、伝熱管の背面を効率よく加熱することができるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００２５】
本発明に係る太陽熱ガスタービンおよび太陽熱ガスタービン発電装置は、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができるとともに、断熱材に直接当たる太陽光をなくすことができ、断熱材の長寿命化を図ることができる太陽熱受熱器を具備している。
【００２６】
本発明に係る太陽熱ガスタービンおよび太陽熱ガスタービン発電装置よれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る太陽熱受熱器によれば、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管の長寿命化を図ることができるとともに、断熱材に直接当たる太陽光をなくすことができ、断熱材の長寿命化を図ることができて、その信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽熱受熱器を具備した太陽熱ガスタービンおよび太陽熱ガスタービン発電装置の概略構成図である。
【図２】太陽熱ガスタービンを構成する太陽熱受熱器と、この太陽熱受熱器に太陽光を集光させる集光器が配置されたミラー配置面との関係を説明するための図である。
【図３】集光器の概要を説明するための図である。
【図４】太陽熱受熱器の内部を示す概略構成図である。
【図５】図４の要部断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の第１実施形態に係る太陽熱受熱器について、図１から図５を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る太陽熱受熱器を具備した太陽熱ガスタービンおよび太陽熱ガスタービン発電装置の概略構成図、図２は太陽熱ガスタービンを構成する太陽熱受熱器と、この太陽熱受熱器に太陽光を集光させる集光器が配置されたミラー配置面との関係を説明するための図、図３は集光器の概要を説明するための図、図４は太陽熱受熱器の内部を示す概略構成図、図５は図４の要部断面図である。
【００３０】
図１に示すように、太陽熱ガスタービン１は、圧縮性作動流体（空気等の作動流体）を圧縮して昇圧させる圧縮機２と、太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる太陽熱受熱器３と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン４とを主な構成要素とする装置である。すなわち、太陽熱ガスタービン１は、天然ガス等の燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する燃焼器に代えて、太陽光の熱エネルギーを利用して圧縮性作動流体を加熱して昇温する太陽熱受熱器３を備えたものである。
【００３１】
また、発電機５を太陽熱ガスタービン１と同軸に連結し、太陽熱ガスタービン１で発電機５を駆動するように構成すれば、太陽光を利用して発電する太陽熱ガスタービン発電装置１００となる。
なお、図中の符号６は、タービン４で仕事をした後に煙突７から大気へ排出される圧縮性作動流体の排熱を用い、圧縮機２で昇圧された高圧のガス状作動流体を予熱するための再熱器である。
【００３２】
太陽熱受熱器３は、太陽光を熱エネルギーに変換するための装置であり、図２に示すように、地盤８に立設されたタワー９の頂部（例えば、高さ１００ｍのタワー９の先端部）に配置されている。地盤８には、例えば、平面視矩形状を呈するミラー配置面１０が設定されており、このミラー配置面１０には、太陽熱受熱器３の内部に設定された受熱面１１に、太陽光を効率よく反射させる集光器（ヘリオスタット）１２が複数基（例えば、４００基）配置されている。集光器１２で集められた（反射された）太陽光１３（図５参照）は、太陽熱受熱器３を構成するケーシング１４（図４参照）の底部に形成された（設けられた）太陽熱入口１５を介して太陽熱受熱器３の内部に進入し、受熱面１１に配列された複数本（例えば、５００本）の伝熱管（配管）１６（図４参照）に到達し、伝熱管１６の内部を通過する高圧のガス状作動流体を加熱して昇温させる。
【００３３】
ここで、タワー９は、北半球においてはミラー配置面１０の南端を形成する一辺１０ａの中央（または南端）に位置し、南半球においてはミラー配置面１０の北端を形成する一辺１０ａの中央（または北端）に位置している。また、伝熱管１６は、その長手方向が南北方向（図２において左右方向）に沿うとともに、その配列方向が東西方向（図２において上下方向）に沿うようにして配置されている。
【００３４】
一方、太陽熱入口１５は、例えば、平面視にて円や楕円形状を呈する開口である。また、受熱面１１は、ミラー配置面１０と平行になるように設定されている。すなわち、伝熱管１６は、ミラー配置面１０と平行になるように配置されている。
なお、図４中の符号１７は、伝熱管１６の背後（太陽熱入口１５と反対の側）で、ケーシング１４の頂部内面に配置された断熱材である。
【００３５】
さて、図５に示すように、本実施形態に係る伝熱管１６は、その断面における外形が、二等辺三角形状（または略二等辺三角形状）を呈する筒状の部材であり、第１の斜面（第１の面）１８と、第２の斜面（第２の面）１９と、底面（背面）２０とを備えている。
第１の斜面１８は、その表面が、受熱面１１と平行（または略平行）になるように、すなわち、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３が垂直（または略垂直）に当たるように形成（設定）された面である。
第２の斜面１９は、図５中に破線の矢印で示すように、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面に対して斜めに当たり、その表面で反射された太陽光１３が、隣の伝熱管１６の底面２０の表面に当たるように形成（設定）された面である。
底面２０は、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面に対して直接当たらないように、すなわち、隣の伝熱管１６の第２の斜面１９の表面で反射された太陽光１３がその表面に対して斜めに当たるように形成（設定）された面である。
【００３６】
また、伝熱管１６は、第２の斜面１９と底面２０との間（境目）に位置する頂点２１を含む端部が、隣の伝熱管１６の、第１の斜面１８と底面２０との間に位置する頂点２２を含む端部の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管１６は、頂点２１を含む端部と、頂点２２を含む端部とが、伝熱管１６の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００３７】
本実施形態に係る太陽熱受熱器３によれば、太陽熱入口１５を介してケーシング１４内に導入された太陽光１３は、伝熱管１６の正面を形成する第１の斜面１８および第２の斜面１９に当たってこれら第１の斜面１８および第２の斜面１９を加熱するとともに、伝熱管１６の第２の斜面１９に当たって反射された太陽光１３は、伝熱管１６の底面２０に当たって伝熱管１６の底面２０を加熱することになるので、伝熱管１６の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管１６の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器３によれば、第２の斜面１９と底面２０との間に位置する頂点２１を含む端部が、隣の伝熱管１６の、第１の斜面１８と底面２０との間に位置する頂点２２を含む端部の背後に位置するように、伝熱管１６が構成および配列されており、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が、断熱材１７に直接当たらないようになっているので、断熱材１７の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器３によれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が略垂直に当たり、温度が最も高くなる第１の斜面１８の面積を小さくすることができるので、第１の斜面１８の表面に塗布する熱遮蔽コーティング（図示せず）の量を少なくすることができ、製造コスト等を低落させることができる。
【００３８】
本実施形態に係る太陽熱受熱器３を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００３９】
本発明の第２実施形態に係る太陽熱受熱器ついて、図６を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器３１は、伝熱管１６の代わりに伝熱管３２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００４１】
本実施形態に係る伝熱管３２は、その断面における外形が、直角三角形状（略直角三角形状）を呈する筒状の部材であり、対面（第１の面）３３と、斜面（第２の面）３４と、隣面（背面）３５とを備えている。
対面３３は、図６中に一点鎖線の矢印で示すように、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３がその表面に対して斜めに当たり、その表面で反射された太陽光１３が、隣の伝熱管３２の斜面３４の表面に当たるように形成（設定）された面である。
斜面３４は、図６中に破線の矢印で示すように、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面に対して斜めに当たり、その表面で反射された太陽光１３が、隣の伝熱管３２の隣面３５の表面に当たるように形成（設定）された面である。
隣面３５は、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面に対して直接当たらないように、すなわち、隣の伝熱管３２の斜面３４の表面で反射された太陽光１３がその表面に対して斜めに当たるように形成（設定）された面である。
【００４２】
また、伝熱管３２は、斜面３４と隣面３５との間（境目）に位置する頂点３６を含む端部が、隣の伝熱管３２の、対面３３と隣面３５との間に位置する頂点３７を含む端部の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管３２は、頂点３６を含む端部と、頂点３７を含む端部とが、伝熱管３２の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００４３】
本実施形態に係る太陽熱受熱器３１によれば、太陽熱入口１５を介してケーシング１４内に導入された太陽光１３は、伝熱管３２の正面を形成する対面３３および斜面３４に当たってこれら対面３３および斜面３４を加熱するとともに、伝熱管３２の斜面３４に当たって反射された太陽光１３は、伝熱管３２の隣面３５に当たって伝熱管３２の隣面３５を加熱することになるので、伝熱管３２の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管３２の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器３１によれば、斜面３４と隣面３５との間に位置する頂点３６を含む端部が、隣の伝熱管３２の、対面３３と隣面３５との間に位置する頂点３７を含む端部の背後に位置するように、伝熱管３２が構成および配列されており、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が、断熱材１７に直接当たらないようになっているので、断熱材１７の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器３１によれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が対面３３および斜面３４に対して斜めに当たり、温度が最も高くなる対面３３および斜面３４の面積を大きくすることができるので、対面３３および斜面３４の単位面積当たりの太陽光１３を減少させることができ、伝熱管３２の正面と隣面３５との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管３２の長寿命化をさらに図ることができる。
【００４４】
本実施形態に係る太陽熱受熱器３１を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００４５】
本発明の第３実施形態に係る太陽熱受熱器ついて、図７を参照しながら説明する。
図７は本実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【００４６】
図７に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器４１は、伝熱管１６の代わりに伝熱管４２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００４７】
本実施形態に係る伝熱管４２は、その断面における外形が、図７に示すような形状を呈する筒状の部材であり、一つの斜面（正面）４３と、複数（本実施形態では三つ）の平行面４４と、複数（本実施形態では三つ）の直交面４５とを備えている。
斜面４３は、図７中に破線の矢印で示すように、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３がその表面に対して斜めに当たり、その表面で反射された太陽光１３が、隣の伝熱管４２の平行面４４の表面に対して垂直（略垂直）に当たるように形成（設定）された面である。
平行面４４は、その表面が、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３の進行方向と平行（または略平行）になるように、すなわち、隣の伝熱管４２の斜面４３の表面で反射された太陽光１３が、その表面に対して垂直（略垂直）に当たるとともに、平行面４４の表面で反射された太陽光１３が、図７中に一点鎖線で示すように、隣の伝熱管４２の斜面４３の表面に戻されるように形成（設定）された面である。
直交面４５は、その表面が、太陽光１３と直交（または略直交）するように、すなわち、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面に対して当たらないように、言い換えれば、隣の伝熱管４２の斜面４３の表面で反射された太陽光１３がその表面に対して当たらないように形成（設定）された面である。
【００４８】
また、伝熱管４２は、斜面４３と直交面４５との間（境目）に位置する頂点４６を含む端部が、隣の伝熱管４２の、斜面４３と平行面４４との間に位置する頂点４７を含む端部の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管４２は、頂点４６を含む端部と、頂点４７を含む端部とが、伝熱管４２の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００４９】
本実施形態に係る太陽熱受熱器４１によれば、太陽熱入口１５を介してケーシング１４内に導入された太陽光１３は、伝熱管４２の斜面４３に当たってこの斜面４３を加熱するとともに、伝熱管４２の斜面４３に当たって反射された太陽光１３は、伝熱管４２の背面を構成する平行面４４に当たってこの平行面４４を加熱することになるので、伝熱管４２の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管４２の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器４１によれば、斜面４３と直交面４５との間に位置する頂点４６を含む端部が、隣の伝熱管４２の、斜面４３と平行面４４との間に位置する頂点４７を含む端部の背後に位置するように、伝熱管４２が構成および配列されており、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が、断熱材１７に直接当たらないようになっているので、断熱材１７の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器４１によれば、斜面４３に当たって反射された太陽光１３は、隣の伝熱管４２の斜面４３に戻されるようになっているので、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に到達するのを防止することができ、断熱材１７の長寿命化をさらに図ることができる。
【００５０】
本実施形態に係る太陽熱受熱器４１を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００５１】
本発明の第４実施形態に係る太陽熱受熱器ついて、図８を参照しながら説明する。
図８は本実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【００５２】
図８に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器５１は、伝熱管１６の代わりに伝熱管５２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００５３】
本実施形態に係る伝熱管５２は、その断面における外形が、直角三角形状（略直角三角形状）を呈する筒状の部材であり、対面（第１の面）５３と、斜面（第２の面）５４と、隣面（背面）５５とを備えている。
対面５３は、第２実施形態のところで説明した対面３３の表面および内面に、断面視三角形状を呈する多数の細かい凹凸が形成（加工）された面である。
斜面５４は、第２実施形態のところで説明した斜面３４の表面および内面に、断面視三角形状を呈する多数の細かい凹凸が形成（加工）された面である。
隣面５５は、第２実施形態のところで説明した隣面３５と同じ面であり、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３がその表面に対して直接当たらないように、すなわち、隣の伝熱管５２の斜面５４の表面で反射された太陽光１３がその表面に対して斜めに当たるように形成（設定）された面である。
【００５４】
また、伝熱管５２は、斜面５４と隣面５５との間（境目）に位置する頂点５６を含む端部が、隣の伝熱管５２の、対面５３と隣面５５との間に位置する頂点５７を含む端部の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管５２は、頂点５６を含む端部と、頂点５７を含む端部とが、伝熱管５２の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００５５】
なお、本実施形態では、対面５３の表面および内面、斜面５４の表面および内面のそれぞれに凹凸が形成されたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこのようなもの限定されるものではなく、対面５３の内面および斜面５４の内面のみ、対面５３の表面および斜面５４の表面のみ、対面５３の内面および斜面５４の表面のみ、対面５３の表面および斜面５４の内面のみに凹凸を形成させることもできる。
【００５６】
本実施形態に係る太陽熱受熱器５１によれば、伝熱管５２の正面における熱伝達率を増大させることができ、伝熱管５２内を通過するガス状作動流体を効率よく加熱することができるので、伝熱管５２の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管５２の長寿命化をさらに図ることができる。
その他の作用効果は、第２実施形態のところで説明したものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００５７】
本実施形態に係る太陽熱受熱器５１を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００５８】
本発明の第５実施形態に係る太陽熱受熱器ついて、図９を参照しながら説明する。
図９は本実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【００５９】
図９に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器６１は、伝熱管１６の代わりに伝熱管６２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００６０】
本実施形態に係る伝熱管６２は、その断面における外形が、略直角三角形状を呈する筒状の部材であり、対面（第１の面）６３と、斜面（第２の面）６４と、隣面（背面）６５とを備えている。
対面６３は、第２実施形態のところで説明した対面３３と同じ面である。
斜面６４は、第２実施形態のところで説明した斜面３４と同じ面である。
隣面６５は、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３がその表面に対して直接当たらないように、すなわち、隣の伝熱管６２の斜面６４の表面で反射された太陽光１３がその表面に対して斜めに当たるように形成（設定）された凹面（断面視円弧形状を呈する面：斜面６４の側に向かって凹む（窪む）湾曲面）である。
【００６１】
また、伝熱管６２は、斜面６４と隣面６５との間（境目）に位置する頂点６６を含む端部が、隣の伝熱管６２の、対面６３と隣面６５との間に位置する頂点６７を含む端部の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管６２は、頂点６６を含む端部と、頂点６７を含む端部とが、伝熱管６２の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００６２】
本実施形態に係る太陽熱受熱器６１によれば、伝熱管６２の隣面６５における受光効率を増加させることができ、隣面６５を効率よく加熱することができるので、伝熱管６２の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管６２の長寿命化をさらに図ることができる。
その他の作用効果は、第２実施形態のところで説明したものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００６３】
本実施形態に係る太陽熱受熱器６１を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００６４】
本発明の第６実施形態に係る太陽熱受熱器ついて、図１０を参照しながら説明する。
図１０は本実施形態に係る太陽熱受熱器を示す図であって、図５と同様の図である。
【００６５】
図１０に示すように、本実施形態に係る太陽熱受熱器７１は、伝熱管１６の代わりに伝熱管７２が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
【００６６】
本実施形態に係る伝熱管７２は、その断面における外形が、楕円形状（略楕円形状）を呈する筒状の部材であり、その長軸７３が、太陽熱入口１５（図２または図４参照）を通過した太陽光１３の進行方向と鋭角（または鈍角）で交差するように配列されている。
また、伝熱管７２は、図１０中に破線の矢印で示すように、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３がその表面（太陽熱入口１５と対向する側の面：長軸７３よりも太陽熱入口１５の側に位置する面）７４に当たり、その表面７４で反射された太陽光１３の一部が、隣の伝熱管７２の裏面（断熱材１７と対向する側の面：長軸７３よりも断熱材１７の側に位置する面）７５に当たるようにして配列されている。
【００６７】
さらに、伝熱管７２は、表面７４と裏面７５との間（境目）に位置するとともに、太陽熱入口１５の側に位置する端部７６が、隣の伝熱管７２の、表面７４と裏面７５との間（境目）に位置するとともに、断熱材１７の側に位置する端部７７の背後（太陽熱入口１５と反対の側：断熱材１７の側）に位置するように配列されている。すなわち、伝熱管７２は、端部７６と端部７７とが、伝熱管７２の配列方向において重なり合うよう（オーバーラップするよう）に、言い換えれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３が断熱材１７に対して直接当たらないように配列されている。
【００６８】
本実施形態に係る太陽熱受熱器７１によれば、太陽熱入口１５を介してケーシング１４内に導入された太陽光１３は、伝熱管７２の表面（正面）７４に当たって伝熱管７２の正表面７４を加熱するとともに、伝熱管７２の表面に当たって反射された太陽光１３は、伝熱管７２の裏面（背面）７５に当たって伝熱管７２の裏面７５を加熱することになるので、伝熱管７２の正面と背面との間に生じる温度差を低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力を低減させることができて、伝熱管７２の長寿命化を図ることができる。
また、本発明に係る太陽熱受熱器７１によれば、太陽熱入口１５を通過した太陽光１３は、断熱材１７に直接当たらないようになっているので、断熱材１７の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明に係る太陽熱受熱器７１によれば、その断面における外形が略楕円形状を呈するように伝熱管７２が形成されており、熱応力が集中する角部をなくすことができるので、熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管７２の長寿命化をさらに図ることができる。
【００６９】
本実施形態に係る太陽熱受熱器７１を具備した太陽熱ガスタービン１および太陽熱ガスタービン発電装置１００によれば、長期にわたって安定的に使用することができる太陽熱受熱器を具備しているので、その信頼性を向上させることができる。
【００７０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
【００７１】
また、上述した実施形態において、高温となる部位の表面に、熱遮蔽コーティングが施されているとさらに好適である。
これにより、伝熱管の正面における過度の温度上昇が防止されることとなるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【００７２】
さらに、低温となる部位（高温となる部位より温度の低い部位）の表面に、黒体塗料が施されているとさらに好適である。
これにより、伝熱管の背面を効率よく加熱することができるので、伝熱管の正面と背面との間に生じる温度差をさらに低減させることができ、この温度差によって生じる熱応力をさらに低減させることができて、伝熱管の長寿命化をさらに図ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  太陽熱ガスタービン
３  太陽熱受熱器
１２  集光器
１３  太陽光
１４  ケーシング
１５  太陽熱入口
１６  伝熱管
１７  断熱材
１８  第１の斜面（第１の面）
１９  第２の斜面（第２の面）
２０  底面（背面）
２１  頂点
２２  頂点
３１  太陽熱受熱器
３２  伝熱管
３３  対面（第１の面）
３４  斜面（第２の面）
３５  隣面（背面）
３６  頂点
３７  頂点
４１  太陽熱受熱器
４２  伝熱管
４３  斜面（正面）
４４  平行面（第１の面）
４５  直交面（第２の面）
４６  頂点
４７  頂点
５１  太陽熱受熱器
５２  伝熱管
５３  対面（第１の面）
５４  斜面（第２の面）
５５  隣面（背面）
５６  頂点
５７  頂点
６１  太陽熱受熱器
６２  伝熱管
６３  対面（第１の面）
６４  斜面（第２の面）
６５  隣面（背面）
６６  頂点
６７  頂点
７１  太陽熱受熱器
７２  伝熱管
７３  長軸
７４  表面（正面）
７５  裏面（背面）
７６  端部
７７  端部
１００  太陽熱ガスタービン発電装置
【図１】
2010286199.tif 000003
【図２】
2010286199.tif 000004
【図３】
2010286199.tif 000005
【図４】
2010286199.tif 000006
【図５】
2010286199.tif 000007
【図６】
2010286199.tif 000008
【図７】
2010286199.tif 000009
【図８】
2010286199.tif 000010
【図９】
2010286199.tif 000011
【図１０】
2010286199.tif 000012