(57)【要約】【課題】受熱器の耐久性の低下を抑制すること。【解決手段】太陽熱ガスタービン発電装置１は、太陽光を集めるヘリオスタット１８と、作動流体を圧縮する圧縮機１４と、ヘリオスタット１８で集められた太陽光の熱を圧縮機１４で圧縮された作動流体に伝える受熱器２０と、受熱器２０で熱交換した作動流体を受けて回転力を得るタービン１６と、タービン１６から回転力が入力されることで発電する発電機１２と、受熱器２０に出入りする熱量を調節する熱量調節手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2011032960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集める太陽光集光装置と、
作動流体を圧縮する圧縮機と、
前記太陽光集光装置で集められた太陽光の熱を前記圧縮機で圧縮された作動流体に伝える受熱器と、
前記受熱器で熱交換した作動流体を受けて回転力を得るタービンと、
前記タービンから回転力が入力されることで発電する発電機と、
前記受熱器に出入りする熱量を調節する熱量調節手段と、
を備えることを特徴とする太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項２】
前記熱量調節手段は、
前記受熱器による作動流体への受熱状況に基づいて、前記受熱器に出入りする熱量を調節することを特徴とする請求項１に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項３】
前記受熱状況とは、
前記受熱器の温度である受熱器温度と、
前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度と、
のうちの少なくとも一方の温度であることを特徴とする請求項２に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項４】
前記熱量調節手段は、
前記太陽光集光装置から前記受熱器に導かれる太陽光の量と、前記圧縮機から前記受熱器に導かれる作動流体の流量とのうちの少なくとも一方を調節することで、前記受熱器に出入りする熱量を調節することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項５】
前記熱量調節手段は、
前記受熱器温度または前記作動流体温度が上昇するほど、前記受熱器に導かれる太陽光の量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項６】
前記熱量調節手段は、
前記受熱器温度または前記作動流体温度が上昇するほど、前記受熱器に導かれる作動流体の流量を増加させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項７】
前記熱量調節手段は、
前記受熱器の温度である受熱器温度と、前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度との２つの温度に基づいて、
前記受熱器温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる太陽光の第１の量と、前記作動流体温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる太陽光の第２の量とを算出し、
前記第１の量と前記第２の量とのうち小さい方の値になるように、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項８】
前記熱量調節手段は、
前記受熱器の温度である受熱器温度と、前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度との２つの温度に基づいて、
前記受熱器温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる作動流体の第１の流量と、前記作動流体温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる作動流体の第２の流量とを算出し、
前記第１の流量と前記第２の流量とのうち大きい方の値になるように、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項９】
前記熱量調節手段は、
前記圧縮機から前記受熱器に導かれる作動流体の流量が所定値に到達してから、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の太陽熱ガスタービン発電装置。
【請求項１０】
太陽光を集める太陽光集光装置と、
作動流体を圧縮する圧縮機と、
前記太陽光集光装置で集められた太陽光の熱を前記圧縮機で圧縮された作動流体に伝える受熱器と、
前記受熱器で熱交換した作動流体を受けて回転力を得るタービンと、
前記タービンから回転力が入力されることで発電する発電機と、
を備える太陽熱ガスタービン発電装置を制御する制御方法であって、
前記圧縮機から前記受熱器に導かれる前記作動流体の流量と、前記太陽光集光装置から前記受熱器に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を、前記受熱器による作動流体への受熱状況に基づいて調節することを特徴とする太陽熱ガスタービン発電方法。
【請求項１１】
前記圧縮機から前記受熱器に導かれる前記作動流体の流量が所定値に到達してから、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することを特徴とする請求項１０に記載の太陽熱ガスタービン発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光の熱を作動流体に伝えて発電する太陽熱ガスタービン発電装置及び太陽熱ガスタービン発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光を集める装置として太陽光集光装置がある。例えば、特許文献１には、集光レンズと、反射鏡と、受光部とを備え、太陽の高度及び方向に関わらず常に一定の位置に結像させることができる太陽光集光装置が開示されている。このような太陽光集光装置を用いた技術として、太陽光集光装置で集めた太陽光の熱を作動流体に伝えて、その作動流体をタービンに供給して回転体を回転させることで発電機を駆動させる太陽熱ガスタービン発電装置を考案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１９９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽熱ガスタービン発電装置に特許文献１に開示されている太陽光集光装置を仮に用いると、作動流体は、常に、太陽光集光装置が集めることができる太陽光のすべてから熱を受けることとなる。この場合、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれがある。ここで、適温とは、受熱器の耐久性を確保できる温度である。よって、特許文献１に開示されている太陽光集光装置では、受熱器の温度が適温を超えて、受熱器の耐久性が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、受熱器の耐久性の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光を集める太陽光集光装置と、作動流体を圧縮する圧縮機と、前記太陽光集光装置で集められた太陽光の熱を前記圧縮機で圧縮された作動流体に伝える受熱器と、前記受熱器で熱交換した作動流体を受けて回転力を得るタービンと、前記タービンから回転力が入力されることで発電する発電機と、前記受熱器に出入りする熱量を調節する熱量調節手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
太陽熱ガスタービン発電装置は、例えば、受熱器に持ち込まれる熱量が変化すると、受熱器の温度が変化する。また、太陽熱ガスタービン発電装置は、例えば、受熱器から持ち出される熱量が変化すると、受熱器の温度が変化する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が必要以上に上昇すると、受熱器の耐久性が低下するおそれがある。しかしながら、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、熱量調節手段を備えることにより、受熱器の温度を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記受熱器による作動流体への受熱状況に基づいて、前記受熱器に出入りする熱量を調節することが望ましい。
【０００９】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器による作動流体への受熱状況が適当になるように、受熱器に出入りする熱量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、より好適に受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００１０】
本発明の好ましい態様としては、前記受熱状況とは、前記受熱器の温度である受熱器温度と、前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度と、のうちの少なくとも一方の温度であることが望ましい。
【００１１】
受熱器温度に基づいて受熱器に出入りする熱量を調節する構成の場合、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器のより正確な温度に基づいて受熱器の温度を調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置は、より好適に受熱器の耐久性の低下を抑制できる。一方、作動流体温度に基づいて受熱器に出入りする熱量を調節する構成の場合、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、作動流体のより正確な温度に基づいて、作動流体に伝える熱量をより精度よく調節できる。
【００１２】
ここで、作動流体温度をより正確に調節することで、太陽熱ガスタービン発電装置は、より精度よく発電機による発電量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、より精度よく発電機による発電量を調節できる。なお、作動流体温度と受熱器温度とは相関しており、作動流体温度が上昇すると、受熱器温度も上昇する。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、作動流体温度に基づいて受熱器に導かれる太陽光の量を調節する構成であっても、結果として受熱器の温度に基づいて受熱器の温度を調節することになるため、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００１３】
また、受熱器温度と作動流体温度との両方に基づいて受熱器に導かれる太陽光の量を調節する構成の場合、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器のより正確な温度に基づいて受熱器の温度を調節できると共に、作動流体のより正確な温度に基づいて、作動流体に伝える熱量をより精度よく調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置は、より好適に受熱器の耐久性の低下を抑制できると共に、より精度よく発電機による発電量を調節できる。
【００１４】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記太陽光集光装置から前記受熱器に導かれる太陽光の量と、前記圧縮機から前記受熱器に導かれる作動流体の流量とのうちの少なくとも一方を調節することで、前記受熱器に出入りする熱量を調節することが望ましい。
【００１５】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量が減少すると、受熱器の温度が低下する。本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、上記構成により、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００１６】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量が増加すると、受熱器の温度が低下する。これは、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器により多くの作動流体が導かれるほど、受熱器から持ち出される熱量が増加するためである。本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、上記構成により、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００１７】
本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、上記構成により、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量と、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量との２つを調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、例えば、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量をこれ以上調節できない場合でも、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量を調節することで、受熱器の温度を調節できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれをより好適に抑制し、受熱器の耐久性の低下をより好適に抑制できる。
【００１８】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記受熱器温度または前記作動流体温度が上昇するほど、前記受熱器に導かれる太陽光の量を減少させることが望ましい。
【００１９】
太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量が減少すると、受熱器の温度が低下する。本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、上記構成により、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００２０】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記受熱器温度または前記作動流体温度が上昇するほど、前記受熱器に導かれる作動流体の流量を増加させることが望ましい。
【００２１】
太陽熱ガスタービン発電装置は、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量が増加すると、受熱器の温度が低下する。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００２２】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記受熱器の温度である受熱器温度と、前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度との２つの温度に基づいて、前記受熱器温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる太陽光の第１の量と、前記作動流体温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる太陽光の第２の量とを算出し、前記第１の量と前記第２の量とのうち小さい方の値になるように、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することが望ましい。
【００２３】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器に導かれる太陽光の第１の量が、受熱器に導かれる太陽光の第２の量とのうちの小さい方の値となるように、受熱器に導かれる太陽光の量を調節する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器に導かれる太陽光の量が少なければ少ないほど、受熱器の温度の上昇が抑制される。つまり、受熱器に導かれる太陽光の第１の量と受熱器に導かれる太陽光の第２の量とのうちの小さい方の値は、他方の値よりもより安全側の値である。よって、太陽熱ガスタービン発電装置は、より安全側の値を目標値として受熱器に導かれる太陽光の量を調節する。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度の上昇と、受熱器による作動流体の温度の上昇とのうちの少なくとも一方を、より好適に抑制できる。
【００２４】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記受熱器の温度である受熱器温度と、前記受熱器から前記タービンに導かれる作動流体の温度である作動流体温度との２つの温度に基づいて、前記受熱器温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる作動流体の第１の流量と、前記作動流体温度に基づいた場合の前記受熱器に導かれる作動流体の第２の流量とを算出し、前記第１の流量と前記第２の流量とのうち大きい方の値になるように、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することが望ましい。
【００２５】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器に導かれる作動流体の流量が、第１の流量と第２の流量とのうちの大きい方の値となるように、受熱器に導かれる作動流体の流量を調節する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器に導かれる作動流体の量が多ければ多いほど、受熱器の温度の上昇が抑制される。つまり、第１の流量と第２の流量とのうちの大きい方の値は、他方の値よりもより安全側の値である。よって、太陽熱ガスタービン発電装置は、より安全側の値を目標値として、受熱器に導かれる作動流体の流量を調節する。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度の上昇をより好適に抑制し、受熱器の耐久性の低下をより好適に抑制できる。
【００２６】
本発明の好ましい態様としては、前記熱量調節手段は、前記圧縮機から前記受熱器に導かれる作動流体の流量が所定値に到達してから、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することが望ましい。
【００２７】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が上昇すると、まず、受熱器が受ける太陽光の量の低減を開始し、次に、受熱器に導かれる作動流体の流量が調節される構成でも、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。但し、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器が受ける太陽光の量が低下すると、発電機による発電量も低下する。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、まず、圧縮機へ導かれる作動流体の流量を調節して、受熱器の温度の上昇を抑制し、それでも受熱器の温度が上昇する場合に、受熱器に導かれる太陽光の量を調節する。これにより、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制することと、発電機による発電量の低下を抑制することとを両立できる。
【００２８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法は、太陽光を集める太陽光集光装置と、作動流体を圧縮する圧縮機と、前記太陽光集光装置で集められた太陽光の熱を前記圧縮機で圧縮された作動流体に伝える受熱器と、前記受熱器で熱交換した作動流体を受けて回転力を得るタービンと、前記タービンから回転力が入力されることで発電する発電機と、を備える太陽熱ガスタービン発電装置を制御する制御方法であって、前記圧縮機から前記受熱器に導かれる前記作動流体の流量と、前記太陽光集光装置から前記受熱器に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を、前記受熱器による作動流体への受熱状況に基づいて調節することを特徴とする。
【００２９】
上述のように、太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量が減少すると、受熱器の温度が低下する。また、太陽熱ガスタービン発電装置は、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量が増加すると、受熱器の温度が低下する。本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法を用いれば、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量を調節できる。また、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法を用いれば、圧縮機から受熱器に導かれる作動流体の流量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法を用いれば、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法を用いれば、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００３０】
本発明の好ましい態様としては、前記圧縮機から前記受熱器に導かれる前記作動流体の流量が所定値に到達してから、前記受熱器に導かれる太陽光の量を調節することが望ましい。
【００３１】
上述のように、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器が受ける太陽光の量が低下すると、発電機による発電量も低下する。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法は、まず、圧縮機へ導かれる作動流体の流量を調節して、受熱器の温度の上昇を抑制し、それでも受熱器の温度が上昇する場合に、受熱器に導かれる太陽光の量を調節する。これにより、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電方法を用いれば、受熱器の耐久性の低下を抑制することと、発電機による発電量の低下を抑制することとを両立できる。
【００３２】
本発明の好ましい態様としては、前記太陽光集光装置は、前記受熱器に対する角度が調節できるように支持される複数の鏡を含んで構成され、前記熱量調節手段は、前記複数の鏡にそれぞれ設けられ、前記複数の鏡のそれぞれの角度を調節する鏡角度調節装置であることが望ましい。
【００３３】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる太陽光の量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００３４】
本発明の好ましい態様としては、前記圧縮機は、作動流体の流れに対する角度が調節できるように前記圧縮機に設けられ、前記圧縮機に作動流体を導く入口案内翼を含んで設けられ、前記熱量調節手段は、前記入口案内翼の角度を調節する入口案内翼角度調節装置であることが望ましい。
【００３５】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる作動流体の流量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【００３６】
本発明の好ましい態様としては、前記圧縮機から前記受熱器に作動流体を導く受熱器前通路と、前記受熱器から前記タービンに作動流体を導く受熱器後通路と、一方の端部が前記受熱器前通路に開口し、他方の端部が前記受熱器後通路に開口するバイパス通路と、を含んで構成され、前記熱量調節手段は、前記受熱器に導かれる作動流体と、前記バイパス通路を介して前記受熱器後通路に導かれる作動流体との流量の割合を調節する流量調節弁を含んで構成されることが望ましい。
【００３７】
上記構成により、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光集光装置から受熱器に導かれる作動流体の流量を調節できる。よって、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の温度が適温を超えてさらに上昇するおそれを抑制できる。結果として、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、実施形態１に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。
【図２】図２は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係を示すマップである。
【図３】図３は、実施形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態１の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態２に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。
【図６】図６は、受熱器温度と作動流体流量との関係を示すマップである。
【図７】図７は、実施形態２の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態３に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。
【図９】図９は、実施形態３の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施形態４に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。
【図１１】図１１は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係と、受熱器温度と作動流体流量との関係とを示すマップである。
【図１２】図１２は、実施形態４の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態５に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。
【図１４】図１４は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係と、受熱器温度と作動流体流量との関係とを示すマップである。
【図１５】図１５は、実施形態５の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。実施形態１に係る太陽熱ガスタービン発電装置１は、図１に示すように、発電機１２と、圧縮機１４と、タービン１６とを備える。発電機１２は、回転が入力されると回転運動の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。圧縮機１４は、回転が入力されると作動流体を圧縮する。なお、本実施形態の作動流体は、空気である。タービン１６は、作動流体が供給されると、作動流体から回転力を得て回転体２６が回転する。回転体２６の回転は、圧縮機１４に入力される。また、回転体２６は、発電機１２の入力軸２８と連結される。これにより、回転体２６の回転は、発電機１２に入力される。
【００４２】
太陽熱ガスタービン発電装置１は、さらに、太陽光集光装置としてのヘリオスタット１８と、受熱器２０と、再熱器２２と、煙突２４とを備える。また、太陽熱ガスタービン発電装置１は、作動流体が流れる配管として、受熱器前通路３０と、受熱器後通路３２と、排気通路３４とを備える。ヘリオスタット１８は、受熱器２０へ太陽光を集める。ヘリオスタット１８は、例えば、複数の鏡１８ａを含んで構成される。ヘリオスタット１８は、鏡１８ａが回動できるように支持されて構成される。太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０に対する鏡１８ａの角度がそれぞれ調節されることにより、受熱器２０に太陽光を導く鏡１８ａの枚数が調節される。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０に供給される太陽光の量が調節される。以下、受熱器２０に対する鏡１８ａの角度を単に鏡１８ａの角度という。
【００４３】
受熱器２０は、受熱器前通路３０で圧縮機１４と接続される。なお、本実施形態に係る太陽熱ガスタービン発電装置１は、圧縮機１４と受熱器２０との間の受熱器前通路３０に再熱器２２が設けられる。受熱器２０は、受熱器前通路３０を介して圧縮機１４から導かれた新たな作動流体に太陽光の熱を伝える。受熱器２０は、複数の金属製の受熱管２１と、入口側タンク２１ａと、出口側タンク２１ｂとを含んで構成される。入口側タンク２１ａと、出口側タンク２１ｂとは、受熱管２１で連結される。入口側タンク２１ａは、受熱器前通路３０が接続される。
【００４４】
受熱管２１は、例えばフィンが設けられる。受熱器２０は、受けた太陽光の熱を、受熱管２１の内部を流れる作動流体に伝える。これにより、受熱器２０は、受熱管２１の内部を流れる作動流体の温度を上昇させて前記作動流体を膨張させる。受熱器２０は、受熱器後通路３２でタービン１６と接続される。太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０によって膨張させられた作動流体を、受熱器後通路３２を介してタービン１６に導く。
【００４５】
煙突２４は、排気通路３４でタービン１６と接続される。なお、本実施形態に係る太陽熱ガスタービン発電装置１は、タービン１６と煙突２４との間に再熱器２２が設けられる。煙突２４は、排気通路３４を介してタービン１６から導かれた排気ガスを大気へ排出する。再熱器２２は、受熱器前通路３０及び排気通路３４に設けられる。再熱器２２は、排気通路３４を流れる排気ガスの熱（廃熱）を回収し、受熱器前通路３０を流れる作動流体に前記熱を伝える。
【００４６】
具体的には、再熱器２２は、作動流体用通路と、排気ガス用通路とを備える。再熱器２２は、作動流体用通路の入口に圧縮機１４側の受熱器前通路３０が接続され、作動流体用通路の出口に受熱器２０側の受熱器前通路３０が接続される。また、再熱器２２は、排気ガス用通路の入口にタービン１６側の排気通路３４が接続され、排気ガス用通路の出口に煙突２４側の排気通路３４が接続される。再熱器２２は、作動流体用通路を流れる流体に、排気ガス用通路を流れる流体の熱を伝える。これにより、再熱器２２は、排気ガスの熱（廃熱）を回収し、前記熱を作動流体に伝える。
【００４７】
なお、太陽熱ガスタービン発電装置１は、再熱器２２を備えなくてもよい。太陽熱ガスタービン発電装置１は、再熱器２２を備えなくても発電機１２による発電を実現できる。但し、太陽熱ガスタービン発電装置１は、再熱器２２を備える方が好ましい。再熱器２２を備えることにより、太陽熱ガスタービン発電装置１は、排気ガスから廃熱を回収して前記廃熱で作動流体の温度を上昇させ、作動流体を膨張させることができる。これにより、受熱器２０のみで作動流体を膨張させる場合よりも再熱器２２を備える方が、太陽熱ガスタービン発電装置１は、作動流体をさらに膨張させることができる。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置１は、再熱器２２を備える方が、作動流体の運動エネルギーをタービン１６により多く与えることができるため、発電機１２の発電量を増加させることができる。
【００４８】
以上が、太陽熱ガスタービン発電装置１の基本的な構成である。太陽熱ガスタービン発電装置１は、以上のように、圧縮機１４が新たな作動流体を大気から吸い込み、タービン１６で仕事をさせた作動流体を煙突２４を介して大気に放出するオープンサイクル型の発電装置である。
【００４９】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置１は、例えば天候によって受熱器２０が受ける太陽光の量が変動する。太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０が受ける太陽光の量が多くなればなるほど、受熱器２０に持ち込まれる熱量が増加するため、受熱器２０の温度、特に受熱管２１の温度も上昇する。そこで、太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱管２１の温度を適温に保つための構成を有する。以下に前記構成を説明する。
【００５０】
太陽熱ガスタービン発電装置１は、制御装置３６と、受熱器温度センサー３８とヘリオスタット角度調節装置４０とを備える。制御装置３６は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）や、メモリなどによって構成されるコンピューターである。受熱器温度センサー３８は、受熱器２０の受熱管２１に取り付けられて、受熱器２０の温度、具体的には受熱管２１の温度、さらに具体的には受熱管２１の外表面の金属部材の温度を検出する。受熱器温度センサー３８は、制御装置３６と電気的に接続される。これにより、制御装置３６は、受熱器温度センサー３８から受熱管２１の温度を取得する。ヘリオスタット角度調節装置４０は、ヘリオスタット１８の鏡１８ａの角度を調節する。
【００５１】
ヘリオスタット角度調節装置４０は、例えば、サーボモータである。制御装置３６は、ヘリオスタット角度調節装置４０と電気的に接続される。これにより、制御装置３６は、ヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御してヘリオスタット１８の鏡１８ａの角度を調節する。ここで、本実施形態のヘリオスタット１８は、複数の鏡１８ａを有し、ヘリオスタット角度調節装置４０は、前記複数の鏡１８ａにそれぞれ設けられる。これにより、制御装置３６は、前記複数の鏡１８ａのそれぞれの角度を個別に調節する。制御装置３６は、受熱器２０に太陽光を導く鏡１８ａの数を調節することにより、受熱器２０が受ける太陽光の量を調節する。ここで、ヘリオスタット１８が有する複数の鏡１８ａのうち受熱器２０に太陽光を導く鏡１８ａの数を、以下、有効鏡枚数という。
【００５２】
図２は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係を示すマップである。制御装置３６は、有効鏡枚数Ｎを図２に示すように調節することにより受熱器２０が受ける太陽光の量を調節する。以下、受熱器２０の温度を受熱器温度Ｔ１という。なお、受熱器温度Ｔ１は、具体的には受熱管２１の温度であり、より具体的には受熱管２１の外表面の金属部材の温度である。制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａを超えるまでは、有効鏡枚数Ｎを最大値にする。つまり、制御装置３６は、ヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導く。そして、制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａ越えると、受熱器温度Ｔ１が上昇するほど、有効鏡枚数Ｎを低減する。そして、制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｂを越えると、有効鏡枚数Ｎを０にする。
【００５３】
ここで、受熱管２１は、温度が高くなればなるほど耐久性が低下しやすくなる。第１所定温度Ｔ１ａは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａ以下であれば、受熱器温度Ｔ１をさらに上昇させても受熱管２１の耐久性を十分に確保できる値である。また、第２所定温度Ｔ１ｂは、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｂ以下であれば、受熱管２１の耐久性低下を抑制できる値である。
【００５４】
制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａ以下であればヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導いて、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ａに近づけようとする。また、制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａよりも大きく、かつ、第２所定温度Ｔ１ｂ以下の場合は、有効鏡枚数Ｎを低減して、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ａに近づけようとする。また、制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｂよりも大きい場合は、有効鏡枚数Ｎを０にして、受熱器温度Ｔ１を迅速に第２所定温度Ｔ１ｂ以下にしようとする。
【００５５】
これにより、制御装置３６は、受熱器温度Ｔ１を適温である第１所定温度Ｔ１ａに近づけようとする。ここでいう適温とは、受熱管２１の耐久性の低下を抑制でき、かつ、作動流体の温度の低下に起因する発電機１２による発電量の低下を抑制できる値である。以上により、太陽熱ガスタービン発電装置１は、発電機１２による発電量の低下を抑制しつつ、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。次に、制御装置３６が上述の機能を実現するための制御装置３６の構成と、制御装置３６が実行する手順の一例を説明する。以下の説明では、図２に示すグラフをマップＭ１という。
【００５６】
図３は、実施形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置３６は、動作制御部３６ａと、演算部３６ｂと、情報取得部３６ｃと、記憶部３６ｄとを含んで構成される。ここで、制御装置３６は、動作制御部３６ａから記憶部３６ｄまでの各機能を別々の装置が実現し、それらの複数の装置が電気的に接続されて構成されてもよいし、１つの装置が動作制御部３６ａから記憶部３６ｄまでの各機能を実現してもよい。本実施形態では、制御装置３６は、１つの装置で構成され、動作制御部３６ａから記憶部３６ｄまでの各機能を１つの装置で実現するものとして説明する。
【００５７】
動作制御部３６ａは、図１に示すヘリオスタット角度調節装置４０と電気的に接続されてヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御する。これにより、制御装置３６は、有効鏡枚数を調節する。演算部３６ｂは、動作制御部３６ａ及び情報取得部３６ｃと情報のやり取りを行う。演算部３６ｂは、情報取得部３６ｃから取得した情報を他の情報と比較したり、情報取得部３６ｃから取得した情報を用いて所定の演算を実行したり、動作制御部３６ａに指令を出したりする。情報取得部３６ｃは、図１に示す受熱器温度センサー３８と電気的に接続されて受熱器温度センサー３８から受熱器温度Ｔ１を取得する。また、情報取得部３６ｃは、記憶部３６ｄから記憶部３６ｄに記憶されている情報を取得する。記憶部３６ｄは、マップＭ１や、その他の情報を記憶する。
【００５８】
図４は、実施形態１の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。図４に示すステップＳＴ１０１で、図３に示す情報取得部３６ｃは、受熱器温度センサー３８から受熱器温度Ｔ１を取得する。次に、ステップＳＴ１０２で、情報取得部３６ｃは、記憶部３６ｄから図２に示すマップＭ１を取得する。次に、ステップＳＴ１０３で、情報取得部３６ｃは、有効鏡枚数の目標値を設定する。具体的には、情報取得部３６ｃは、ステップＳＴ１０１で取得した受熱器温度Ｔ１を、ステップＳＴ１０２で取得した図２に示すマップＭ１に当てはめることで算出された有効鏡枚数Ｎを目標値に設定する。
【００５９】
例えば、受熱器温度Ｔ１が図２に示すマップＭ１の第１所定温度Ｔ１ａ以下である場合、演算部３６ｂは、最大値である有効鏡枚数Ｎを目標値に設定する。また、例えば、受熱器温度Ｔ１が図２に示すマップＭ１の第２所定温度Ｔ１ｂよりも大きい場合、演算部３６ｂは、０である有効鏡枚数Ｎを目標値に設定する。また、例えば、受熱器温度Ｔ１が図２に示すマップＭ１の第１所定温度Ｔ１ａより大きく、かつ、第２所定温度Ｔ１ｂ以下場合、演算部３６ｂは、１以上最大値未満の有効鏡枚数Ｎを目標値に設定する。
【００６０】
次に、ステップＳＴ１０４で、動作制御部３６ａは、実際の有効鏡枚数がステップＳＴ１０３で設定された目標値になるように、ヘリオスタット角度調節装置４０を動作させる。これにより、図１に示す太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器温度Ｔ１が適温になるように、有効鏡枚数を調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置は、受熱器温度Ｔ１が低下して作動流体の温度が低下すると、発電機１２による発電量が低下する。太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０が受ける太陽光の量の必要以上の低下を抑制できるため、作動流体の温度の必要以上の低下を抑制できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置１は、発電機１２による発電量の低下も抑制できる。
【００６１】
ここで、本実施形態の演算部３６ｂは、図２に示すように、有効鏡枚数Ｎを０及び最大値以外にも、０と最大値との間の数に設定するが、演算部３６ｂは上記構成に限定されない。演算部３６ｂは、有効鏡枚数Ｎを、０または最大値のどちらかのみに設定する構成でもよい。この場合、演算部３６ｂは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａ以下であれば、有効鏡枚数Ｎを最大値に設定する。また、演算部３６ｂは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ａより大きければ、有効鏡枚数Ｎを０に設定する。
【００６２】
この構成でも、太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱管２１の温度を適温に近づけるように、受熱器２０が受ける太陽光の量を調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置１は、作動流体の温度の低下に起因する発電機１２による発電量の低下を抑制しつつ、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。但し、演算部３６ｂは、有効鏡枚数Ｎを０及び最大値以外にも、０と最大値との間の数に設定できる構成の方が、より細かく受熱器２０が受ける太陽光の量を調節できる。よって、有効鏡枚数Ｎを、０及び最大値以外にも、０と最大値との間の数に設定できる構成の方が、太陽熱ガスタービン発電装置１は、より好適に受熱器２０が受ける太陽光の量の必要以上の低下を抑制できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置１は、より好適に発電機１２による発電量の低下を抑制しつつ、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。
【００６３】
ここで、本実施形態に係る太陽熱ガスタービン発電装置１は、受熱器２０に導かれる太陽光の量を調節する熱量調節手段として、ヘリオスタット角度調節装置４０を有する構成であるが、太陽熱ガスタービン発電装置１は、熱量調節手段として、ブラインド装置を備える構成でもよい。前記ブラインド装置は、例えば、ヘリオスタット１８と受熱器２０との間に設けられ、ヘリオスタット１８から受熱器２０に導かれる太陽光の少なくとも一部を遮断する装置である。この場合、太陽熱ガスタービン発電装置１は、ヘリオスタット１８から受熱器２０に導かれる太陽光のうち、ブラインド装置によって遮断される太陽光の量が調節されることにより、受熱器２０に導かれる太陽光の量が調節される。
【００６４】
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。実施形態２に係る太陽熱ガスタービン発電装置２は、図５に示すように、入口案内翼４２と、熱量調節手段としての入口案内翼角度調節装置４４と、制御装置４６とを備える。入口案内翼４２は、圧縮機１４の部分のうち、作動流体が圧縮機１４の内部に導入される部分に設けられる。太陽熱ガスタービン発電装置２は、入口案内翼４２の作動流体の流れに対する角度が調節されることにより、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量が変化する。ここでいう流量とは、作動流体の流れの中のある断面を単位時間に通過する作動流体の体積である。入口案内翼角度調節装置４４は、入力される電気信号に基づいて、入口案内翼４２の角度を調節する装置である。結果として、入口案内翼角度調節装置４４は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量を調節する。
【００６５】
制御装置４６は、動作制御部４６ａと、演算部４６ｂと、情報取得部４６ｃと、記憶部４６ｄとを有する。動作制御部４６ａは、入口案内翼角度調節装置４４と電気的に接続される。これにより、制御装置４６は、入口案内翼角度調節装置４４の動作を制御して入口案内翼４２の角度を調節する。結果として、制御装置４６は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量を調節する。演算部４６ｂと、情報取得部４６ｃと、記憶部４６ｄとは、それぞれ、上述の実施形態１で説明した演算部と、情報取得部と、記憶部と同様の機能を有する。
【００６６】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置２は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量が増加すると、受熱器２０に導かれる作動流体の流量も増加する。すると、受熱器２０は、より多くの作動流体が受熱管２１から熱を持ち出すため、受熱管２１の温度が低下する。制御装置４６は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量を調節することで、結果として、受熱管２１の温度、つまり受熱器温度Ｔ１を調節する。
【００６７】
図６は、受熱器温度と作動流体流量との関係を示すマップである。以下、圧縮機１４へ導かれる作動流体の流量を作動流体流量Ｑにする。制御装置４６は、作動流体流量Ｑを図６に示すように調節することにより、結果として受熱器２０へ導かれる作動流体の流量を調節する。制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃを超えるまでは、作動流体流量Ｑを増加させない。そして、制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃ越えると、受熱器温度Ｔ１が上昇するほど、作動流体流量Ｑを徐々に増加させる。そして、制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｄを越えると、作動流体流量Ｑを所定値、ここでは最大値にする。なお、ここでいう最大値とは、作動流体流量Ｑがこの値以下であれば太陽熱ガスタービン発電装置２を十分安全に運転できる値である。
【００６８】
第１所定温度Ｔ１ｃは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃ以下であれば、受熱器温度Ｔ１をさらに上昇させても受熱管２１の耐久性を十分に確保できる値である。また、第２所定温度Ｔ１ｄは、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｄ以下であれば、受熱管２１の耐久性低下を抑制できる値である。制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃ以下であれば、作動流体流量Ｑを増加させずに、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ｃに近づけようとする。また、制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃよりも大きく、かつ、第２所定温度Ｔ１ｄ以下の場合は、作動流体流量Ｑを徐々に増加させて、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ｃに近づけようとする。また、制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｄよりも大きい場合は、作動流体流量Ｑを最大値にして、受熱器温度Ｔ１を迅速に第２所定温度Ｔ１ｄ以下にしようとする。
【００６９】
これにより、制御装置４６は、受熱器温度Ｔ１を適温である第１所定温度Ｔ１ｃに近づけようとする。以上により、太陽熱ガスタービン発電装置２は、作動流体の温度の低下に起因する発電機１２による発電量の低下を抑制しつつ、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。ここで、図６に示すマップでは、説明の便宜上、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃ以下の場合に作動流体流量Ｑを一定に維持するように直線で作動流体流量Ｑが描かれているが、実際は、圧縮機１４に導かれる作動流体流量Ｑは、例えば、回転体２６の回転速度や、発電機１２による発電量の目標値によって変動することがある。次に、制御装置４６が上述の機能を実現するために、制御装置４６が実行する手順の一例を説明する。以下の説明では、図６に示すグラフをマップＭ２という。
【００７０】
図７は、実施形態２の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。図７に示すステップＳＴ２０１で、情報取得部４６ｃは、受熱器温度センサー３８から受熱器温度Ｔ１を取得する。次に、ステップＳＴ２０２で、情報取得部４６ｃは、記憶部４６ｄから図６に示すマップＭ２を取得する。次に、ステップＳＴ２０３で、情報取得部４６ｃは、図５に示す圧縮機１４に導かれる作動流体流量の目標値を設定する。具体的には、情報取得部４６ｃは、ステップＳＴ２０１で取得した受熱器温度Ｔ１を、ステップＳＴ２０２で取得した図６に示すマップＭ２に当てはめることで算出された作動流体流量Ｑを目標値に設定する。なお、作動流体流量Ｑは、図５に示す入口案内翼４２の角度によって変化する。よって、結果的には、情報取得部４６ｃは、作動流体流量Ｑを実現できる入口案内翼４２の角度を導き、入口案内翼４２の前記角度を実現するために入口案内翼角度調節装置４４に入力する電気信号を生成する。
【００７１】
次に、ステップＳＴ２０４で、動作制御部４６ａは、入口案内翼４２の角度が、ステップＳＴ２０３で設定された目標値である作動流体流量Ｑを実現できる入口案内翼４２の角度になるように、入口案内翼角度調節装置４４を動作させる。これにより、図５に示す太陽熱ガスタービン発電装置２は、受熱器温度Ｔ１が適温になるように、作動流体流量Ｑを調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置２は、受熱管２１の温度上昇を抑制し、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。
【００７２】
ここで、本実施形態の演算部４６ｂは、図６に示すように、作動流体流量Ｑを徐々に増加させて設定する構成に限定されない。演算部４６ｂは、作動流体流量Ｑを、最小値または最大値のどちらかのみに設定する構成でもよい。この場合、演算部４６ｂは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃ以下であれば、作動流体流量Ｑを最小値に設定する。また、演算部４６ｂは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｃより大きければ、作動流体流量Ｑを最大値に設定する。
【００７３】
この構成でも、太陽熱ガスタービン発電装置２は、受熱管２１の温度を適温に近づけるように、作動流体流量Ｑを調節できる。よって、太陽熱ガスタービン発電装置２は、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。但し、演算部４６ｂは、作動流体流量Ｑを、最小値及び最大値以外にも、最小値と最大値との間で徐々に増加させて設定する構成の方が、より細かく作動流体流量Ｑを調節できる。よって、作動流体流量Ｑを、最小値及び最大値以外にも、最小値と最大値との間で徐々に増加させて設定する構成の方が、太陽熱ガスタービン発電装置２は、より好適に受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。
【００７４】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。実施形態３に係る太陽熱ガスタービン発電装置３は、実施形態２に係る太陽熱ガスタービン発電装置２とは異なる方法で、受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節する。太陽熱ガスタービン発電装置３は、図８に示すように、制御装置４８と、熱量調節手段としての三方弁５０と、第１バイパス通路５２と、第２バイパス通路５４と、熱量調節手段としてのバイパス弁５６及び遮断弁５８とを備える。制御装置４８は、動作制御部４８ａと、演算部４８ｂと、情報取得部４８ｃと、記憶部４８ｄとを有する。演算部４８ｂと、情報取得部４８ｃと、記憶部４８ｄとは、それぞれ、上述の実施形態で説明した演算部と、情報取得部と、記憶部と同様の機能を有する。三方弁５０は、受熱器前通路３０に設けられる。制御装置４８は、三方弁５０は、第１開口５０ａと、第２開口５０ｂと、第３開口５０ｃとを有する。
【００７５】
太陽熱ガスタービン発電装置３は、第１開口５０ａに圧縮機１４側の受熱器前通路３０が接続され、第２開口５０ｂに受熱器２０側の受熱器前通路３０が接続される。第１バイパス通路５２は、一方の端部が三方弁５０の第３開口５０ｃに接続され、他方の端部が受熱器後通路３２に接続される。これにより、第１バイパス通路５２は、三方弁５０の第１開口５０ａと第３開口５０ｃとが連通する場合に、受熱器２０を介さずに受熱器前通路３０を流れる作動流体を受熱器後通路３２に導く。
【００７６】
三方弁５０は、動作制御部４８ａと電気的に接続される。これにより、制御装置４８は、動作制御部４８ａが三方弁５０の動作を制御する。具体的には、制御装置４８は、第１開口５０ａから第２開口５０ｂへ導かれる作動流体の流量と、第１開口５０ａから第３開口５０ｃへ導かれる作動流体の流量との割合を調節する。第２バイパス通路５４と、バイパス弁５６と、遮断弁５８とは、三方弁５０または第１バイパス通路５２に万が一不具合が生じた際でも、受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節できるように設けられる。
【００７７】
第２バイパス通路５４は、一方の端部が三方弁５０と圧縮機１４との間の受熱器前通路３０に接続され、他方の端部が受熱器後通路３２に接続される。バイパス弁５６は、第２バイパス通路５４に設けられる。バイパス弁５６は、受熱器後通路３２に向かって第２バイパス通路５４を流れる作動流体の流量を調節する。遮断弁５８は、三方弁５０と受熱器２０との間の受熱器前通路３０に設けられる。遮断弁５８は、受熱器２０に向かって受熱器前通路３０を流れる作動流体の流量を調節する。
【００７８】
バイパス弁５６及び遮断弁５８は、それぞれ制御装置４８の動作制御部４８ａと電気的に接続される。これにより、制御装置４８は、動作制御部４８ａがバイパス弁５６及び遮断弁５８のそれぞれの動作を制御する。具体的には、制御装置４８は、バイパス弁５６の開度を調節してバイパス弁５６を通過させる作動流体の流量を調節する。また、制御装置４８は、遮断弁５８の開度を調節して遮断弁５８を通過させる作動流体の流量を調節する。ここで、バイパス弁５６及び遮断弁５８は、三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じた場合に制御装置４８によって制御される。
【００７９】
三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じていない場合、太陽熱ガスタービン発電装置３は、バイパス弁５６の開度が０に設定され、遮断弁５８の開度が最大値に設定される。また、本実施形態では、バイパス弁５６及び遮断弁５８は、それぞれ、０と最大値との間の開度を有する弁であるが、バイパス弁５６及び遮断弁５８は、それぞれ、０及び最大値のみの開度を有する弁、いわゆるオンオフバルブであってもよい。但し、バイパス弁５６及び遮断弁５８が、それぞれ、０と最大値との間の開度を有する弁である構成の方が、太陽熱ガスタービン発電装置３は、三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じた場合であっても、受熱器２０に導かれる作動流体の流量をより細かく調節できるため好ましい。
【００８０】
図９は、実施形態３の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。図９に示すステップＳＴ３０１からステップＳＴ３０３の各手順は、図７に示すステップＳＴ２０１からステップＳＴ２０３の各手順と同様である。ステップＳＴ３０２で用いられるマップＭ３は、図７に示すステップＳＴ２０２で用いられるマップＭ２と同様のマップである。但し、図７に示すマップＭ２は、縦軸が作動流体流量Ｑを示すが、マップＭ３は、縦軸が作動流体流量ｑを示す。作動流体流量ｑは、受熱器２０に導かれる作動流体の流量である。なお、マップＭ３は、図７に示すマップＭ２と同様のため図示は省略する。
【００８１】
図９に示すステップＳＴ３０４で演算部４８ｂは、三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じていないか否かを判断する。制御装置４８は、例えば、遮断弁５８と受熱器２０との間の受熱器前通路３０に設けられて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量や圧力を検出するセンサーや、第１バイパス通路５２に設けられて、受熱器後通路３２に導かれる作動流体の流量や圧力を検出するセンサーから情報取得部４８ｃが検出結果を取得し、その検出結果から演算部４８ｂが三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じているか否かを判断する。
【００８２】
例えば、制御装置４８が受熱器２０に作動流体を導かないように三方弁５０を制御しているのにも関わらず、受熱器２０に作動流体が導かれている場合、演算部４８ｂは、三方弁５０に不具合が生じていると判断する。また、例えば、制御装置４８が受熱器２０に作動流体を導かないように三方弁５０を制御しているのにも関わらず、第１バイパス通路５２を作動流体が流れていない場合、演算部４８ｂは、三方弁５０と第１バイパス通路５２とのうち少なくとも一方に不具合が生じていると判断する。
【００８３】
三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じていない場合（ステップＳＴ３０４、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３０５で、動作制御部４８ａは、ステップＳＴ３０３で設定された目標値である作動流体流量ｑを実現できるように三方弁５０を動作させる。つまり、動作制御部４８ａは、作動流体流量ｑを実現できるように、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、第１バイパス通路５２に導かれる作動流体の流量との割合を変化させる。次に、制御装置４８は、一連の手順を終了して、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００８４】
三方弁５０または第１バイパス通路５２に不具合が生じている場合（ステップＳＴ３０４、Ｎｏ）、ステップＳＴ３０６で、動作制御部４８ａは、ステップＳＴ３０３で設定された目標値である作動流体流量ｑを実現できるように、バイパス弁５６及び遮断弁５８を動作させる。つまり、動作制御部４８ａは、作動流体流量ｑを実現できるように、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、第２バイパス通路５４に導かれる作動流体の流量との割合を変化させる。次に、制御装置４８は、一連の手順を終了して、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００８５】
これにより、図８に示す太陽熱ガスタービン発電装置３は、受熱器温度Ｔ１が適温になるように、受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節できる。ここで、上述のように、受熱器２０は、導かれる作動流体の流量が変化すると、受熱管２１から作動流体に持ち出される熱量が変化するため、受熱管２１の温度が変化する。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置３は、受熱管２１の温度上昇を抑制し、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。
【００８６】
（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。実施形態４に係る太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器２０に導かれる太陽光の量と、受熱器２０に導かれる作動流体の流量との両方を調節する点に特徴がある。太陽熱ガスタービン発電装置４は、図１０に示すように、制御装置６０を備える。制御装置６０は、動作制御部６０ａと、演算部６０ｂと、情報取得部６０ｃと、記憶部６０ｄとを有する。動作制御部６０ａは、ヘリオスタット角度調節装置４０と、入口案内翼角度調節装置４４とが電気的に接続される。これにより、制御装置６０は、ヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御する。よって、制御装置６０は、有効鏡枚数を調節する。結果として、制御装置６０は、受熱器２０に導く太陽光の量を調節する。演算部６０ｂと、情報取得部６０ｃと、記憶部６０ｄとは、それぞれ、上述の実施形態で説明した演算部と、情報取得部と、記憶部と同様の機能を有する。
【００８７】
また、制御装置６０は、入口案内翼角度調節装置４４の動作を制御する。これにより、制御装置６０は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量を調節する。結果として、制御装置６０は、受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置４が図８に示す三方弁５０またはバイパス弁５６及び遮断弁５８を備える場合、制御装置６０は、動作制御部６０ａが三方弁５０またはバイパス弁５６及び遮断弁５８と電気的に接続されて、これらの弁の動作を制御してもよい。つまり、制御装置６０は、受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節できる構成であればよい。
【００８８】
図１１は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係と、受熱器温度と作動流体流量との関係とを示すマップである。制御装置６０は、作動流体流量Ｑを図１１に示すように調節することにより受熱器２０へ導かれる作動流体の流量を調節する。制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｅを超えるまでは、作動流体流量Ｑを増加させない。そして、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｅ越えると、受熱器温度Ｔ１が上昇するほど、作動流体流量Ｑを増加させる。そして、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆを越えると、作動流体流量Ｑを最大値にする。
【００８９】
第１所定温度Ｔ１ｅは、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｅ以下であれば、受熱器温度Ｔ１をさらに上昇させても受熱管２１の耐久性を十分に確保できる値である。また、第２所定温度Ｔ１ｆは、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆ以下であれば、受熱管２１の耐久性の低下を十分に抑制できる値である。第２所定温度Ｔ１ｆは、第１所定温度Ｔ１ｅよりも高い温度である。制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｅ以下であれば、作動流体流量Ｑを増加させずに、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ｅに近づけようとする。また、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第１所定温度Ｔ１ｅよりも大きく、かつ、第２所定温度Ｔ１ｆ以下の場合は、作動流体流量Ｑを徐々に増加させて、受熱器温度Ｔ１を第１所定温度Ｔ１ｅに近づけようとする。また、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆよりも大きい場合は、作動流体流量Ｑを最大値にして、受熱器温度Ｔ１を迅速に第２所定温度Ｔ１ｆ以下にしようとする。
【００９０】
また、制御装置６０は、有効鏡枚数Ｎを図１１に示すように調節することにより、受熱器２０が受ける太陽光の量を調節する。制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆを超えるまでは、ヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導く。そして、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆ越えると、受熱器温度Ｔ１が上昇するほど、有効鏡枚数Ｎを低減する。そして、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第３所定温度Ｔ１ｇを越えると、有効鏡枚数Ｎを０にする。
【００９１】
ここで、第３所定温度Ｔ１ｇは、受熱器温度Ｔ１が第３所定温度Ｔ１ｇ以下であれば、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる値である。第３所定温度Ｔ１ｇは、第２所定温度Ｔ１ｆよりも高い温度である。制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆ以下であればヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導いて、受熱器温度Ｔ１を第２所定温度Ｔ１ｆに近づけようとする。また、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第２所定温度Ｔ１ｆよりも大きく、かつ、第３所定温度Ｔ１ｇ以下の場合は、有効鏡枚数Ｎを徐々に低減して、受熱器温度Ｔ１を第２所定温度Ｔ１ｆに近づけようとする。また、制御装置６０は、受熱器温度Ｔ１が第３所定温度Ｔ１ｇよりも大きい場合は、有効鏡枚数Ｎを０にして、受熱器温度Ｔ１を迅速に第３所定温度Ｔ１ｇ以下にしようとする。
【００９２】
図１２は、実施形態４の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。図１２に示すステップＳＴ４０１及びステップＳＴ４０２の各手順は、図９に示すステップＳＴ３０１及びステップＳＴ３０２の各手順と同様である。但し、ステップＳＴ４０２では、マップＭ３ではなく図１１に示すマップＭ４が用いられる。ステップＳＴ４０３で、演算部６０ｂは、作動流体流量の目標値である作動流体流量目標値を設定する。具体的には、情報取得部６０ｃは、ステップＳＴ４０１で取得した受熱器温度Ｔ１を、ステップＳＴ４０２で取得した図１１に示すマップＭ４に当てはめることで、作動流体流量Ｑを算出された作動流体流量Ｑを作動流体流量目標値に設定する。また、ステップＳＴ４０３で、演算部６０ｂは、有効鏡枚数の目標値である有効鏡枚数目標値を設定する。具体的には、演算部６０ｂは、ステップＳＴ４０１で取得した受熱器温度Ｔ１を、ステップＳＴ４０２で取得した図１１に示すマップＭ４に当てはめることで算出された有効鏡枚数Ｎを有効鏡枚数目標値に設定する。
【００９３】
次に、ステップＳＴ４０４で、動作制御部６０ａは、入口案内翼４２の角度が、ステップＳＴ４０３で設定された作動流体流量目標値である作動流体流量Ｑを実現できる入口案内翼４２の角度になるように、入口案内翼角度調節装置４４を動作させる。また、ステップＳＴ４０４で、ステップＳＴ４０３で設定された有効鏡枚数目標値である有効鏡枚数Ｎになるように、ヘリオスタット角度調節装置４０を動作させる。ここで、例えば、現在の入口案内翼４２の角度が、ステップＳＴ４０３で設定された作動流体流量Ｑを実現できる入口案内翼４２の角度と同一である場合、動作制御部６０ａは、入口案内翼角度調節装置４４の動作を制御して入口案内翼４２の角度を維持させる。また、例えば、ヘリオスタット１８が有する複数の鏡１８ａのうち、受熱器２０に太陽光を導く鏡１８ａの現在の数が、設定されている数と同一である場合、動作制御部６０ａは、ヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御して、有効鏡枚数Ｎを維持させる。次に、制御装置６０は、一連の手順を終了して、ステップＳＴ４０１に戻る。
【００９４】
以上の一連の手順を制御装置６０が実行することにより、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器温度Ｔ１が上昇すると、まず、作動流体流量Ｑを増加させる。これにより、受熱器２０は、作動流体によって持ち出される熱量が増加するため、受熱管２１の温度の上昇が抑制される。さらに、この時、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器２０に導かれる作動流体の流量が増加することにより、結果的にタービン１６に導かれる作動流体の流量も増加する。よって、太陽熱ガスタービン発電装置４は、タービン１６が受ける運動エネルギーの量も増加するため、発電機１２による発電が促される。
【００９５】
そして、太陽熱ガスタービン発電装置４は、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑが所定値である最大値に到達し、それでも受熱器温度Ｔ１が上昇する場合に、受熱器温度Ｔ１が上昇するほど有効鏡枚数Ｎが低減される。よって、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器２０が受ける太陽光の量が低減される。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器温度Ｔ１の上昇を抑制し、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。
【００９６】
ここで、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器温度Ｔ１が上昇すると、まず、受熱器２０が受ける太陽光の量の低減を開始し、次に、受熱器２０に導かれる作動流体の流量が調節される構成でも、受熱管２１の耐久性の低下を抑制できる。但し、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱器２０が受ける太陽光の量が低下すると、発電機１２による発電量も低下する。よって、太陽熱ガスタービン発電装置４は、まず、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑを調節して、受熱管２１の温度の上昇を抑制し、それでも受熱管２１の温度が上昇する場合に、受熱器２０に導かれる太陽光の量が調節されると好ましい。これにより、太陽熱ガスタービン発電装置４は、受熱管２１の耐久性の低下を抑制することと、作動流体の温度の低下に起因する発電機１２による発電量の低下を抑制することとを両立できる。
【００９７】
ここで、実施形態１から実施形態４の各実施形態に係る太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、受熱器温度Ｔ１に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成であるが、太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、例えば、受熱器２０で熱交換をした作動流体の温度に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成でもよい。以下、受熱器２０で熱交換をした作動流体の温度を作動流体温度Ｔ２という。
【００９８】
太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、作動流体温度Ｔ２と受熱器温度Ｔ１とは相関しており、作動流体温度Ｔ２が上昇すると、受熱器温度Ｔ１も上昇する。よって、作動流体温度Ｔ２に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成であっても、太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、受熱器の耐久性の低下を抑制できる。但し、受熱器温度Ｔ１と、作動流体温度Ｔ２とは、多くの場合で一致しない。よって、作動流体温度Ｔ２に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成の場合に用いられるマップは、図２、図６、図１１に示す各マップに類似はするが、各所定温度の値が図２、図６、図１１に示す各マップと異なる場合がある。
【００９９】
作動流体温度Ｔ２に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成の場合、太陽熱ガスタービン発電装置１−４の制御装置は、受熱器温度Ｔ１に基づく場合よりも、発電機１２による発電量の制御を好適に行える。これは、受熱器温度Ｔ１と、作動流体温度Ｔ２とは、一致しない場合があるためである。タービン１６に導かれる作動流体の流量が一定であれば、発電機１２による発電量は、作動流体温度Ｔ２によって変化する。よって、より正確な作動流体温度Ｔ２に基づいて、制御装置６０が受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節することにより、太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、より精度よく、発電機１２による発電量を調節できる。
【０１００】
但し、受熱管２１の耐久性の低下の抑制を優先する場合、太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、受熱器温度Ｔ１に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量とのうちの少なくとも一方を調節する構成の方が好ましい。これは、この構成の場合、制御装置が受熱管２１の外表面の金属部材の温度を直接取得するためである。これにより、制御装置は、より正確な受熱器温度Ｔ１に基づいて受熱器２０の温度を調節できる。よって、この構成の場合、太陽熱ガスタービン発電装置１−４は、受熱管２１の耐久性の低下をより好適に抑制できる。
【０１０１】
（実施形態５）
図１３は、実施形態５に係る太陽熱ガスタービン発電装置を示す構成図である。実施形態５に係る太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱器温度Ｔ１と、作動流体温度Ｔ２との２つの温度に基づいて、受熱器２０に導かれる作動流体の流量と、受熱器２０に導かれる太陽光の量との２つを調節する点に特徴がある。太陽熱ガスタービン発電装置５は、図１３に示すように、制御装置６２と、作動流体温度センサー６４とを備える。作動流体温度センサー６４は、受熱器２０に設けられる。ここで、出口側タンク２１ｂには、受熱管２１と熱交換をした作動流体が溜められる。作動流体温度センサー６４は、例えば、出口側タンク２１ｂに設けられる。これにより、作動流体温度センサー６４は、作動流体温度Ｔ２を検出する。
【０１０２】
制御装置６２は、動作制御部６２ａと、演算部６２ｂと、情報取得部６２ｃと、記憶部６２ｄとを有する。動作制御部６２ａは、入口案内翼角度調節装置４４と、ヘリオスタット角度調節装置４０とに電気的に接続される。動作制御部６２ａは、入口案内翼角度調節装置４４の動作を制御して、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量を調節し、結果として受熱器２０に導かれる作動流体の流量を調節する。また、動作制御部６２ａは、ヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御して、有効鏡枚数を調節し、結果として受熱器２０に導かれる太陽光の量を調節する。演算部６２ｂは、上述の他の実施形態で説明した演算部と同様の機能を有する。
【０１０３】
情報取得部６２ｃは、受熱器温度センサー３８と、作動流体温度センサー６４と電気的に接続される。情報取得部６２ｃは、受熱器温度Ｔ１を受熱器温度センサー３８から取得する。また、情報取得部６２ｃは、出口側タンク２１ｂ内の作動流体の作動流体温度Ｔ２を作動流体温度センサー６４から取得する。記憶部６２ｄは、上述の他の実施形態で説明した記憶部と同様の機能を有する。次に、制御装置６２が実行する手順を説明する前に、制御装置６２が用いるマップを説明する。制御装置６２は、図１１に示すマップＭ４と、以下に説明するマップＭ５とを用いる。
【０１０４】
図１４は、受熱器温度と有効鏡枚数との関係と、受熱器温度と作動流体流量との関係とを示すマップである。制御装置６２は、受熱器２０に導かれる作動流体の第２の流量としての作動流体流量Ｑ’を図１４に示すように調節することにより受熱器２０へ導かれる作動流体の流量を調節する。ここで、受熱器２０に導かれる作動流体の第１の流量は、図１１に示す作動流体流量Ｑである。作動流体流量Ｑ’は、圧縮機１４に導かれる作動流体の流量である。制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第１所定温度Ｔ２ａを超えるまでは、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を増加させない。そして、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第１所定温度Ｔ２ａ越えると、作動流体温度Ｔ２が上昇するほど、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を増加させる。そして、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂを越えると、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を最大値にする。
【０１０５】
第１所定温度Ｔ２ａは、作動流体温度Ｔ２が第１所定温度Ｔ２ａ以下であれば、作動流体温度Ｔ２をさらに上昇させても発電機１２による発電量を許容できる範囲に保つことができる値である。また、第２所定温度Ｔ２ｂは、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂ以下であれば、発電機１２による発電量を十分に許容できる範囲に保つことができる値である。第２所定温度Ｔ２ｂは、第１所定温度Ｔ２ａよりも高い温度である。
【０１０６】
制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第１所定温度Ｔ２ａ以下であれば、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を増加させずに、作動流体温度Ｔ２を第１所定温度Ｔ２ａに近づけようとする。また、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第１所定温度Ｔ２ａよりも大きく、かつ、第２所定温度Ｔ２ｂ以下の場合は、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を徐々に増加させて、作動流体温度Ｔ２を第１所定温度Ｔ２ａに近づけようとする。また、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂよりも大きい場合は、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑ’を最大値にして、作動流体温度Ｔ２を迅速に第２所定温度Ｔ２ｂ以下にしようとする。
【０１０７】
また、制御装置６２は、受熱器２０に導かれる太陽光の第２の量としての有効鏡枚数Ｎ’を図１４に示すように調節することにより、受熱器２０が受ける太陽光の量を調節する。制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂを超えるまでは、ヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導く。そして、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂ越えると、作動流体温度Ｔ２が上昇するほど、有効鏡枚数Ｎ’を低減する。そして、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第３所定温度Ｔ２ｃを越えると、有効鏡枚数Ｎ’を０にする。
【０１０８】
ここで、第３所定温度Ｔ２ｃは、作動流体温度Ｔ２が第３所定温度Ｔ２ｃ以下であれば、発電機１２による発電量を許容できる範囲に保つことができる値である。第３所定温度Ｔ２ｃは、第２所定温度Ｔ２ｂよりも高い温度である。制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂ以下であればヘリオスタット１８が有するすべての鏡１８ａから受熱器２０に太陽光を導いて、作動流体温度Ｔ２を第２所定温度Ｔ２ｂに近づけようとする。
【０１０９】
また、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第２所定温度Ｔ２ｂよりも大きく、かつ、第３所定温度Ｔ２ｃ以下の場合は、有効鏡枚数Ｎ’を徐々に低減して、作動流体温度Ｔ２を第２所定温度Ｔ２ｂに近づけようとする。また、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が第３所定温度Ｔ２ｃよりも大きい場合は、有効鏡枚数Ｎ’を０にして、作動流体温度Ｔ２を迅速に第３所定温度Ｔ２ｃ以下にしようとする。
【０１１０】
図１５は、実施形態５の制御装置が実行する手順を示すフローチャートである。ステップＳＴ５０１で、情報取得部６２ｃは、受熱器温度センサー３８から受熱器温度Ｔ１を取得する。また、情報取得部６２ｃは、作動流体温度センサー６４から作動流体温度Ｔ２を取得する。次に、ステップＳＴ５０２で、情報取得部６２ｃは、記憶部６２ｄから図１１に示すマップＭ４及び図１４に示すマップＭ５を取得する。次に、ステップＳＴ５０３で、演算部６２ｂは、作動流体流量Ｑが作動流体流量Ｑ’以上であるか否かを判断する。こここで、作動流体流量Ｑは、ステップＳＴ５０１で取得した受熱器温度Ｔ１が図１１に示すマップＭ４に当てはめられることで算出される値である。また、作動流体流量Ｑ’は、ステップＳＴ５０１で取得した作動流体温度Ｔ２が図１４に示すマップＭ５に当てはめられることで算出される値である。
【０１１１】
作動流体流量Ｑが作動流体流量Ｑ’以上である場合（ステップＳＴ５０３、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ５０４で、演算部６２ｂは、作動流体流量Ｑを作動流体流量目標値に設定する。また、作動流体流量Ｑ’が作動流体流量Ｑよりも大きい場合（ステップＳＴ５０３、Ｎｏ）、ステップＳＴ５０５で、演算部６２ｂは、作動流体流量Ｑ’を作動流体流量目標値に設定する。つまり、演算部６２ｂは、作動流体流量Ｑと作動流体流量Ｑ’とのうち、大きい値の方を作動流体流量目標値に設定する。
【０１１２】
ステップＳＴ５０４の手順またはステップＳＴ５０５の手順の後、ステップＳＴ５０６で、演算部６２ｂは、有効鏡枚数Ｎが有効鏡枚数Ｎ’以上であるか否かを判断する。こここで、有効鏡枚数Ｎは、ステップＳＴ５０１で取得した受熱器温度Ｔ１が図１１に示すマップＭ４に当てはめられることで算出される値である。有効鏡枚数Ｎは、受熱器２０に導かれる太陽光の第１の量に相当する。また、有効鏡枚数Ｎ’は、ステップＳＴ５０１で取得した作動流体温度Ｔ２が図１４に示すマップＭ５に当てはめられることで算出される値である。有効鏡枚数Ｎ’は、受熱器２０に導かれる太陽光の第２の量に相当する。
【０１１３】
有効鏡枚数Ｎが有効鏡枚数Ｎ’以下である場合（ステップＳＴ５０６、Ｙｅｓ）、ステップＳＴ５０７で、演算部６２ｂは、有効鏡枚数Ｎを有効鏡枚数目標値に設定する。また、有効鏡枚数Ｎ’が有効鏡枚数Ｎよりも小さい場合（ステップＳＴ５０３、Ｎｏ）、ステップＳＴ５０８で、演算部６２ｂは、作動流体流量Ｑ’を有効鏡枚数目標値に設定する。つまり、演算部６２ｂは、有効鏡枚数Ｎと有効鏡枚数Ｎ’とのうち、小さい方を有効鏡枚数目標値に設定する。
【０１１４】
ステップＳＴ５０７の手順またはステップＳＴ５０８の手順の後、ステップＳＴ５０９で、動作制御部６２ａは、入口案内翼４２の角度が、ステップＳＴ５０４またはステップＳＴ５０５で設定された作動流体流量目標値を実現できる入口案内翼４２の角度になるように、入口案内翼角度調節装置４４を動作させる。また、ステップＳＴ５０９で、動作制御部６２ａは、有効鏡枚数ＮがステップＳＴ５０７またはステップＳＴ５０８で設定された有効鏡枚数目標値になるように、ヘリオスタット角度調節装置４０を動作させる。次に、制御装置６２は、一連の手順を終了して、ステップＳＴ５０１に戻る。
【０１１５】
以上の手順を実行することにより、制御装置６２は、受熱器２０に導かれる作動流体の流量が、作動流体流量Ｑと作動流体流量Ｑ’とのうちの大きい方の値となるように、入口案内翼４２の角度を調節する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱器２０に導かれる作動流体の量が多ければ多いほど、受熱管２１の温度の上昇が抑制される。また、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱器２０による作動流体の温度の上昇も抑制される。つまり、作動流体流量Ｑと作動流体流量Ｑ’とのうちの大きい方の値は、他方の値よりもより安全側の値である。よって、制御装置６２は、より安全側の値を目標値として入口案内翼４２の動作を制御する。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱管２１の温度の上昇と、受熱器２０による作動流体の温度の上昇とのうちの少なくとも一方を、より好適に抑制できる。
【０１１６】
また、制御装置６２は、有効鏡枚数が、有効鏡枚数Ｎと有効鏡枚数Ｎ’とのうちの小さい方の値となるように、ヘリオスタット１８の鏡１８ａの角度を調節する。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置５は、有効鏡枚数が少なければ少ないほど、受熱管２１の温度の上昇が抑制される。また、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱器２０による作動流体の温度の上昇も抑制される。つまり、有効鏡枚数Ｎと有効鏡枚数Ｎ’とのうちの小さい方の値は、他方の値よりもより安全側の値である。よって、制御装置６２は、より安全側の値を目標値としてヘリオスタット角度調節装置４０の動作を制御する。結果として、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱管２１の温度の上昇と、受熱器２０による作動流体の温度の上昇とのうちの少なくとも一方を、より好適に抑制できる。
【０１１７】
また、図１１に示すマップＭ４を用いることで、制御装置６２は、受熱器温度Ｔ１が上昇すると、まず作動流体流量Ｑを調節し、次に、有効鏡枚数Ｎを調節する。これにより、太陽熱ガスタービン発電装置５は、まず、圧縮機１４へ導かれる作動流体流量Ｑを調節して、受熱管２１の温度の上昇や、受熱器２０による作動流体の温度の上昇を抑制し、それでも受熱器２０の温度が上昇する場合に、受熱器２０に導かれる太陽光の量が調節される。よって、太陽熱ガスタービン発電装置５は、受熱管２１の耐久性の低下を抑制しつつ、作動流体の温度の必要以上の低下を抑制することで発電機１２による発電量の低下を抑制できる。
【０１１８】
また、図１４に示すマップＭ５を用いることで、制御装置６２は、作動流体温度Ｔ２が上昇すると、まず作動流体流量Ｑ’を調節し、次に、有効鏡枚数Ｎ’を調節する。これにより、太陽熱ガスタービン発電装置５は、まず、作動流体流量Ｑ’を調節して、受熱器２０による作動流体の温度の上昇を抑制し、それでも作動流体の温度が上昇する場合に、受熱器２０に導かれる太陽光の量が調節される。よって、太陽熱ガスタービン発電装置５は、作動流体の温度の必要以上の上昇を抑制しつつ、発電機１２による発電量の低下を抑制できる。ここで、太陽熱ガスタービン発電装置５は、作動流体の温度の必要以上の上昇を抑制することで、発電機１２による発電量をより精度よく調節できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明に係る太陽熱ガスタービン発電装置は、太陽光の熱を用いて発電する技術に有用であり、特に、受熱器の耐久性の低下を抑制することに適している。
【符号の説明】
【０１２０】
１−５  太陽熱ガスタービン発電装置
１２  発電機
１４  圧縮機
１６  タービン
１８  ヘリオスタット（太陽光集光装置）
１８ａ  鏡
２０  受熱器
２１  受熱管
２１ａ  入口側タンク
２１ｂ  出口側タンク
２２  再熱器
２４  煙突
２６  回転体
２８  入力軸
３０  受熱器前通路
３２  受熱器後通路
３４  排気通路
３６、４６、４８、６０、６２  制御装置
３６ａ、４６ａ、４８ａ、６０ａ、６２ａ  動作制御部
３６ｂ、４６ｂ、４８ｂ、６０ｂ、６２ｂ  演算部
３６ｃ、４６ｃ、４８ｃ、６０ｃ、６２ｃ  情報取得部
３６ｄ、４６ｄ、４８ｄ、６０ｄ、６２ｄ  記憶部
３８  受熱器温度センサー
４０  ヘリオスタット角度調節装置（熱量調節手段）
４２  入口案内翼
４４  入口案内翼角度調節装置（熱量調節手段）
５０  三方弁（熱量調節手段）
５０ａ  第１開口
５０ｂ  第２開口
５０ｃ  第３開口
５２  第１バイパス通路
５４  第２バイパス通路
５６  バイパス弁（熱量調節手段）
５８  遮断弁（熱量調節手段）
６４  作動流体温度センサー
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５  マップ
Ｎ、Ｎ７’  有効鏡枚数
Ｑ、Ｑ’、ｑ  作動流体流量
Ｔ１  受熱器温度
Ｔ１ａ、Ｔ１ｃ、Ｔ１ｅ、Ｔ２ａ  第１所定温度
Ｔ１ｂ、Ｔ１ｄ、Ｔ１ｆ、Ｔ２ｂ  第２所定温度
Ｔ１ｇ、Ｔ２ｃ  第３所定温度
Ｔ２  作動流体温度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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