(57)【要約】【課題】タワー部の強度を確保した上で、集光効率を向上させるとともに、受熱器全体で得られる受熱分布の均一化を図ることができる太陽光集光受熱装置を提供する。【解決手段】タワー部３は、地上から立設されたベース部２１と、ベース部２１の周方向に沿って配列され、ベース部２１と集光受熱器１０とを連結する３本または４本の下側脚部４１とを備え、下側脚部４１は、隣接する下側脚部４１の間隔が、ベース部２１から集光受熱器１０に向かうにつれ広がるように延在し、複数のヘリオスタットにより反射された太陽光線は、隣接する下側脚部４１の間を通過して集光受熱器に入光可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】図４
2011094819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が流通するとともに、地上に設置された複数の反射鏡により反射される太陽光線を受光して、熱エネルギーとして前記熱媒体へ伝達する受熱器と、
前記受熱器を支持するタワー部とを備えた太陽光集光受熱装置であって、
前記タワー部は、地上から立設されたベース部と、
前記ベース部の周方向に沿って配列され、前記ベース部と前記受熱器とを連結する３本または４本の脚部とを備え、
前記脚部は、前記ベース部から前記受熱器に向かうにつれ、隣接する前記脚部との間隔が広がるように延在し、
前記複数の反射鏡により反射された太陽光線は、隣接する前記脚部の間を通過して前記受熱器に入光可能に構成されていることを特徴とする太陽光集光受熱装置。
【請求項２】
前記ベース部と前記受熱器との間には、前記脚部同士を連結する補強部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の太陽光集光受熱装置。
【請求項３】
前記補強部は、前記複数の反射鏡のうち、前記受熱器から最も離れた位置に配置された前記反射鏡と前記受熱器との間の光路よりも上方、かつ外側に配置されていることを特徴とする請求項２記載の太陽光集光受熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光受熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に影響を与えないクリーンなエネルギーとして、太陽光線を集光して得られる熱エネルギーを利用した装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置として、太陽光線を集光して得られる熱エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電を行う太陽光集光受熱システム（以下、集光受熱システムという）の開発が進められている。
【０００３】
上述した集光受熱システムにおいて、太陽光線を集光する方式としては、一般的にトラフ集光方式とタワー集光方式という２種類の方式がある。
トラフ集光方式とは、半円筒型のミラー（トラフ）によって太陽光線を反射させ、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。しかしながら、トラフ集光方式では、ミラーが太陽光線を追尾するよう向きを変えるものの一軸制御であるため、熱媒体の高い温度上昇を期待することはできない。
【０００４】
これに対して、タワー集光方式とは、地上から立設された支柱等からなるタワー部上に集光受熱器を配置するとともに、タワー部の周囲に太陽光線を追尾するように動作制御された複数のヘリオスタット（反射鏡）を配置し、ヘリオスタットで反射される太陽光線を集光受熱器に導くことで集光・集熱するものである。また、集光受熱器としては、ヘリオスタットで反射される太陽光線が入射する開口部を有するケーシングと、ケーシング内周面に沿って配置され、ケーシング内に入射した太陽光線を受光する複数の受熱管とを有するものがある。
近年では、上述した集光方式のうち、発電サイクルの更なる高効率化を図るという観点から、集光受熱器の受熱管で熱交換される熱媒体をより高温に加熱可能なタワー集光方式の集光受熱システムの開発が盛んに行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８０６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したタワー集光方式の集光受熱システムでは、支柱等によって集光受熱器を支持している関係で、ヘリオスタットで反射された太陽光線の光路上に支柱が配置されることがある。この場合、ヘリオスタットで反射される太陽光線が支柱によって遮られ、集光受熱器の開口部内へ入射する際の妨げとなる。その一方で、タワー部には、タワー部上に設置される集光受熱器やその他の設備の荷重、地震荷重や風圧等が作用するため、これらの荷重に耐えうるようにタワー部の強度を確保する必要がある。
上述した理由等により、従来の集光受熱システムでは、タワー部に対して片側のみにヘリオスタットを集中配置する、片側配置方式の集光受熱システムが主流である。これにより、タワー部の強度を確保できるとともに、集光受熱器内に入射する太陽光線とタワー部との干渉を抑制し、集光効率の向上も図ることができると考えられていた。
【０００７】
しかしながら、片側配置方式では、タワー部の全周にヘリオスタットを配置する全周配置方式に比べ、同じ受熱量を得るためのヘリオスタットの設置域面積が広くなる。その結果、タワー部から離れるにつれ、ヘリオスタットから反射される太陽光線の仰角が小さくなる。そのため、遠方に配置されたヘリオスタットでは隣接するヘリオスタットによって太陽光線が遮蔽されたり（ブロッキング）、隣接するヘリオスタットの影によって覆われたり（シャドーイング）することで、近方に配置されたヘリオスタットに比べて集光効率が低くなるという問題がある。
また、タワー部から離れるにつれて太陽光線とヘリオスタットの光軸とのなす角（ヘリオスタットへの太陽光線の入射角）が広がる。この場合、ヘリオスタットに入射する太陽光線の光量に対して、ヘリオスタットで反射して集光受熱器内に入射する光量の割合（いわゆる、コサイン効率）が低くなる。
【０００８】
そして、これらの影響により、ケーシングの周方向において、受熱量が不均一になるという問題がある。すなわち、ケーシングの内周面に配列された受熱管のうち、近方のヘリオスタットにより集光された太陽光線を受熱する受熱管と、遠方のヘリオスタットにより集光された太陽光線を受熱する受熱管とで、受熱量が不均一になるという問題がある。
【０００９】
ここで、集光受熱システムの設計段階においては、ケーシング内に配列された各受熱管の中から、受熱量が最大となる受熱管のピーク温度に揃えて各受熱管の材料を選定する必要がある。そのため、その他の受熱管における受熱量は、材料が持つ最大受熱容量に比べて大きく下回ることになる。その結果、各受熱管で受熱可能な受熱量を合計した総受熱容量に対して、実際の受熱量が低いという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、タワー部の強度を確保した上で、集光効率を向上させるとともに、受熱器全体で得られる受熱分布の均一化を図ることができる太陽光集光受熱装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の太陽光集光受熱装置では、熱媒体が流通するとともに、地上に設置された複数の反射鏡により反射される太陽光線を受光して、熱エネルギーとして前記熱媒体へ伝達する受熱器と、前記受熱器を支持するタワー部とを備えた太陽光集光受熱装置であって、前記タワー部は、地上から立設されたベース部と、前記ベース部の周方向に沿って配列され、前記ベース部と前記受熱器とを連結する３本または４本の脚部とを備え、前記脚部は、前記ベース部から前記受熱器に向かうにつれ、隣接する前記脚部との間隔が広がるように延在し、前記複数の反射鏡により反射された太陽光線は、隣接する前記脚部の間を通過して前記受熱器に入光可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、このような構成の太陽光集光受熱装置では、ベース部から脚部を延ばすことで、地上から脚部を延ばす場合に比べて脚部の長さを短縮することができるので、タワー部の強度を向上させることができる。また、受熱器を３本または４本の脚部で支持することで、２本以下の脚部で受熱器を支持する場合に比べて任意の方向のタワー部の強度を確保することができる。一方、５本以上の脚部で受熱器を支持する場合に比べて受熱器に入射する太陽光線を遮る影を最小化できるので、受熱器による集光効率を向上させることができる。これにより、従来に比べて反射鏡の設置面積を縮小することができ、反射鏡から反射される太陽光線の仰角の低下を抑制することができる。そのため、隣接する反射鏡同士によるブロッキングやシャドーイングを抑制することができる。また、太陽光線の反射鏡への入射角の拡大を抑制し、コサイン効率の向上を図ることができる。
その結果、各反射鏡から均一な光量の太陽光線を受光することができるので、受熱器全体で得られる受熱分布の均一化を図ることができる。このため、受熱器内全体でのピーク温度の均一化を図ることができる。そして、このピーク温度を許容するように受熱器の材料を選定することで、受熱器全体の総受熱容量に可能な限り近い受熱量を確保することができるので、受熱器の受熱効率を向上させることができる。したがって、受熱器で得た熱エネルギーを効率的に熱媒体に伝達することができる。
しかも、本発明の構成によれば、ベース部から受熱器に向かうにつれ、隣接する脚部の間隔が広がるように形成することで、ベース部から直線的に脚部を延ばす場合に比べて、脚部によって太陽光線が遮られる範囲（遮光範囲）を縮小することができる。これにより、タワー部の強度を確保した上で、集光効率の更なる向上を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の太陽光集光受熱装置では、前記ベース部と前記受熱器との間には、前記脚部同士を連結する補強部が設けられていることを特徴とする。
そして、このような構成の太陽光集光受熱装置では、脚部同士を連結する補強部を設けることで、タワー部の強度をより向上させることができる。この場合、脚部同士の間隔が広がる方向へ作用する荷重を支持して、より強固に受熱器を支持することができる。
【００１４】
また、本発明の太陽光集光受熱装置では、前記補強部は、前記複数の反射鏡のうち、前記受熱器から最も離れた位置に配置された前記反射鏡と前記受熱器との間の光路よりも上方、かつ外側に配置されていることを特徴とする。
そして、このような構成の太陽光集光受熱装置では、最も遠方に配置された反射鏡と受熱器との間の光路よりも上方、かつ外側に補強部が配置されているため、受熱器に向かって照射される太陽光線を補強部によって遮ることがない。そのため、集光効率の更なる向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の太陽光集光受熱装置によれば、タワー部の強度を確保した上で、集光効率を向上させるとともに、受熱器全体で得られる受熱分布の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態における集光受熱システムの側面図である。
【図２】本発明の実施形態における集光受熱システムの平面図である。
【図３】本発明の実施形態における集光受熱器の概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態における発電装置の拡大斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態における発電装置の拡大斜視図である。
【図６】本発明の他の構成を示す発電装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、太陽熱発電装置と、この太陽熱発電装置の周囲を囲むように配置された複数のヘリオスタット（反射鏡）とを有する、いわゆる全周配置方式の太陽光集光受熱システム（以下、集光受熱システムという）を例にして説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
（集光受熱システム）
図１は集光受熱システムの側面図であり、図２は平面図である。なお、地球上で発電装置の立地に適する場所は、太陽からの直達日射が強く良好な回帰線に近い亜熱帯の乾燥地域である。そこで、本実施形態の集光受熱システムでは、北半球の亜熱帯における低緯度地域（例えば、２０度以下）に配置される集光受熱システムについて説明する。
図１，図２に示すように、集光受熱システム１００は、グランドＧ上に設けられたヘリオスタットフィールド１と、ヘリオスタットフィールド１上に設置された太陽熱発電装置（以下、発電装置という）５と、ヘリオスタットフィールド１上に、発電装置５の周囲を取り囲むように並んで配置されたヘリオスタット２とを備えている。ヘリオスタット２は、太陽光線を反射するためのものであり、例えば１枚の凹面鏡や、複数枚の平面鏡が凹面状に配列されて構成され、太陽方位及び太陽仰角（高度）に応じて太陽を追尾するように制御されている。
【００１９】
発電装置５は、グランドＧに立設されたタワー部３と、タワー部３に支持された集光受熱器（受熱器）１０及びガスタービンユニット１１とを備えている。
【００２０】
（ガスタービンユニット）
まずガスタービンユニット１１は、集光受熱器１０の上端部に固定されており、圧縮機及びタービンからなるガスタービンと、発電機（何れも不図示）とを主に備えている。
ガスタービンは、発電機に連結された回転可能なロータを備え、このロータに対して同軸上に配置されるように圧縮機及びタービンが取り付けられている。
【００２１】
圧縮機は、ハウジングの外部から供給される空気を圧縮空気とした後に、集光受熱器１０に供給するようになっている。そして、圧縮空気は、集光受熱器１０において加熱された後に、タービンに供給されるようになっている。
タービンは、集光受熱器１０で加熱された圧縮空気の熱エネルギーをロータの回転エネルギーに変換して駆動力を発生させるものである。そして、この駆動力がロータに連結された発電機に出力されることで、発電が行われるようになっている。そして、タービン内を流通した圧縮空気は、排出ガスとなってタービンから排気される。
【００２２】
（集光受熱器）
図３は集光受熱器の概略構成図である。
図３に示すように、集光受熱器１０は、ケーシングとなる受熱器本体２３と、受熱器本体２３内に配置され、圧縮機から送り込まれる圧縮空気が流通する受熱部２４とを備えている。
受熱器本体２３は、軸方向が重力方向に対して傾斜した状態でタワー部３の上端部に固定された有底筒状のものであり、上部は閉塞される一方、下部にはグランドＧに向けて開口する開口部２６が形成されている。具体的に、受熱器本体２３は、その軸方向が基準日時（例えば、春分の日の南中時刻）における太陽方位及び太陽仰角と平行になるように傾斜している。すなわち、開口部２６が僅かに北側を向いた状態で配置されている。そして、ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、開口部２６から受熱器本体２３内に取り込まれるようになっている。
【００２３】
また、受熱部２４は、受熱器本体２３の内周面に沿って配置されており、複数の受熱管３１と、複数の受熱管３１における圧縮空気の流通方向上流端がまとめて接続された低温側ヘッダ３２と、複数の受熱管３１における圧縮空気の流通方向下流端がまとめて接続された高温側ヘッダ３３とを備えている。
【００２４】
低温側ヘッダ３２は、受熱器本体２３内の下端側で開口部２６を取り囲むように配置された環状の部材であり、ガスタービンユニットの圧縮機から低温側ヘッダ３２内に圧縮空気が供給されるようになっている。
高温側ヘッダ３３は、受熱器本体２３内の上端側で天板部２５の外周側に沿って配置された環状の部材である。高温側ヘッダ３３は、ガスタービンユニットのタービンに接続されており、受熱管３１で加熱された圧縮空気が集合された後、タービンに供給されるようになっている。
【００２５】
受熱管３１は、その軸方向が受熱器本体２３の軸方向と平行になるように配置された部材であり、受熱器本体２３の周壁における内壁面に沿って周方向全周に亘って複数配列されている。すなわち、各受熱管３１は所定間隔を空けた状態で互いに平行に配列されており、その外周面で太陽光線を受光して、熱エネルギーとして圧縮空気に伝達するように構成されている。
【００２６】
図４は、発電装置の拡大斜視図である。なお、図４では、説明を分かり易くするため、上述したガスタービンユニットの図示を省略する。
ここで、図１，図４に示すように、タワー部３は、グランドＧから上方に向けて立設されたベース部２１と、ベース部２１上に形成され、ベース部２１と集光受熱器１０とを連結する脚部４０とを備えている。
ベース部２１は、コンクリート等からなる略円柱状の部材であり、ヘリオスタット２で反射された太陽光線を遮らない高さまで延出している。すなわち、ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、ベース部２１の上方を通過するようになっている。
【００２７】
脚部４０は、ベース部２１の上端部に連結された３本の下側脚部４１と、下側脚部４１同士を連結する支持リング（補強部）４２と、支持リング４２と集光受熱器１０とを連結する３本の上側脚部４３とを備えている。
下側脚部４１は、角柱形状の部材であり、ベース部２１の上端部において、周方向に沿って等間隔に連結されている。各下側脚部４１は、ベース部２１の上端部から上方に向かうにつれ、ベース部２１の径方向外側に向かって傾斜している。すなわち、上方に向かうにつれ、隣接する下側脚部４１の間隔が広くなるように形成されている。また、各下側脚部４１の断面形状は、長方形状に形成されており、その長手方向がベース部２１の径方向に一致するように形成されている。そして、ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、各下側脚部４１間を通って集光受熱器１０に集光される。
【００２８】
支持リング４２は、各下側脚部４１の上端部同士を連結するように形成された円環状の部材であり、ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、支持リング４２の内側を通って集光受熱器１０に集光されるようになっている。なお、支持リング４２の内径は、基準日時にヘリオスタットフィールド１の最外周に配置されたヘリオスタット２で反射された太陽光線を遮らない大きさに形成されている。すなわち、支持リング４２は、ヘリオスタットフィールド１の最外周に配置されたヘリオスタット２の光軸と、集光受熱器１０の開口部２６の中心と、を結ぶ直線よりも上側かつ外側に配置されている。
【００２９】
各上側脚部４３は、角柱形状の部材であり、支持リング４２に周方向で等間隔に連結されている。各上側脚部４３は、上方に向かうにつれ、ベース部２１の径方向内側に向かって傾斜している。そして、各上側脚部４３の上端部は、受熱器本体２３の外周面に連結され、集光受熱器１０をベース部２１の上方で支持している。
【００３０】
ここで、本実施形態のヘリオスタット２の配置レイアウトについて説明する。
図２に示すように、本実施形態では、本実施形態では、ヘリオスタットフィールド１上に、タワー部３のほぼ全周を取り囲むように複数のヘリオスタット２が配列されている。
【００３１】
本実施形態において、ヘリオスタットフィールド１は、南北方向を長軸方向とする略楕円形状に設定されている。そして、このヘリオスタットフィールド１上において、中心よりも南側に偏心した位置に発電装置５が設置されている。これは、本実施形態のように、集光受熱システム１００が北半球に設置されている場合、南中時には南側から北側に向けて太陽光線が照射されるため、北側の所定角度範囲ではヘリオスタット２に入射する太陽光線の入射角が小さくなる。そのため、北側に配置されたヘリオスタット２では、高いコサイン効率を得ることができる。すなわち、本実施形態のように、ヘリオスタットフィールド１を発電装置５に対して南側よりも北側に拡大することで、高コサイン効率の範囲を広く確保することができる。
【００３２】
この場合、基準日時を含む所定時刻（例えば、南中時刻±３時間）において、支持リング４２により形成される影領域Ｋ１は、ヘリオスタットフィールド１の外側を囲むように配置される。
さらに、基準日時を含む所定時刻（例えば、南中時刻±３時間）において、下側脚部４１により形成される影領域Ｋ２は、発電装置５からヘリオスタットフィールド１の外側に向けて放射状に配置される。そして、この影領域Ｋ２とヘリオスタットフィールド１とが重なる領域（図２中符号Ｓ１）には、ヘリオスタット２が配列されていない。これは、下側脚部４１の影領域Ｋ２とヘリオスタットフィールド１とが重なる領域にヘリオスタット２を配置しても、下側脚部４１の影によって太陽光線が遮られ、集光受熱器１０内に太陽光線を取り込むことが難しいためである。そのため、ヘリオスタットフィールド１上における影領域Ｋ２は、ヘリオスタット２が配置されていない遮光領域Ｓ１として設定されている。すなわち、下側脚部４１による影領域Ｋ２を避けるようにヘリオスタット２を配置することで、ヘリオスタット２を無駄に設置する必要がなくなるため、設備コストの低減を図ることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、ベース部２１の下部周辺にもヘリオスタット２が配置されていない非配置領域Ｓ２が形成されている。これは、仮にベース部２１の下部周辺にヘリオスタット２を配置したとしても、ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、受熱管３１に照射されず、受熱器本体２３の上面を照射することになり、受熱管３１の加熱には寄与しないためである。これによっても、設備コストの低減を図ることができる。
【００３４】
（集光受熱システムの動作方法）
次に、上述した集光受熱システムの動作方法について説明する。
まず、図１に示すように、ガスタービンユニット１１の発電機が作動し、減速機を介してロータが回転し始めると、圧縮機内に空気が流入する。図３に示すように、圧縮機に流入した空気は圧縮機内で圧縮された後、圧縮空気となって受熱部２４の低温側ヘッダ３２内に供給される。低温側ヘッダ３２内に供給された圧縮空気は、低温側ヘッダ３２内を周方向全域に行き渡った後、低温側ヘッダ３２の周方向全周に亘って接続された各受熱管３１内に流入する。そして、各受熱管３１内に流入した圧縮空気は、受熱器本体２３の下端側から上端側に向かって流通する。
【００３５】
一方、ヘリオスタット２に入射した太陽光線は、ヘリオスタット２で反射された後、支持リング４２の内側を通って受熱器本体２３の開口部２６から受熱器本体２３内に入射する。具体的には、図１に示すように、集光受熱器１０に近い位置に配置されたヘリオスタット２からの太陽光線（例えば図１中矢印Ｈ１参照）は受熱管３１の上部（下流側）を照射し、また、集光受熱器１０から遠い位置に配置されたヘリオスタット２からの太陽光線（例えば図１中矢印Ｈ２参照）が受熱管３１の下部（上流側）を照射するようになっている。これにより、受熱管３１が加熱されるとともに、加熱された受熱管３１と受熱管３１内を流通する圧縮空気との間で熱交換が行われる。
【００３６】
そして、受熱管３１の下流端まで到達した圧縮空気は、高温の圧縮空気となって高温側ヘッダ３３内に流入する。すなわち、各受熱管３１で加熱された圧縮空気は、高温側ヘッダ３３内で集合された後、タービン内に流入してタービンを駆動させる。これにより、受熱部２４から供給される圧縮空気の熱エネルギーがロータの回転エネルギーに変換され、タービンに駆動力を発生させる。そして、この駆動力がロータに連結された発電機に出力され、発電が行われるようになっている。なお、タービン内を流通した圧縮空気は排出ガスとなり、タービンから排気される。
【００３７】
このように、本実施形態では、ベース部２１から脚部４０を延ばすことで、グランドＧから脚部を直接延ばす場合に比べて脚部４０の長さを短縮することができるので、タワー部３の強度を向上させることができる。また、集光受熱器１０を３本の脚部（下側脚部４１及び上側脚部４３）で支持することで、２本以下の脚部で集光受熱器１０を支持する場合に比べてタワー部３の強度を確保することができる。一方、４本以上の脚部で集光受熱器１０を支持する場合に比べて脚部による遮光範囲を縮小することができるので、集光効率を向上させることができる。これにより、従来に比べてヘリオスタット２の設置面積を縮小することができ、ヘリオスタット２から反射される太陽光線の仰角の低下を抑制することができる。そのため、隣接するヘリオスタット２同士によるブロッキングやシャドーイングを抑制することができる。また、太陽光線のヘリオスタット２への入射角の拡大を抑制しコサイン効率の向上を図ることができる。
【００３８】
その結果、各ヘリオスタット２から均一な光量の太陽光線を受光することができるので、受熱管３１全体で得られる受熱分布の均一化を図ることができる。このため、受熱部２４全体でのピーク温度の均一化を図ることができる。そして、このピーク温度を許容するように受熱部２４の材料を選定することで、受熱管３１全体の総受熱容量に可能な限り近い受熱量を確保することができるので、集光受熱器１０の受熱効率を向上させることができる。したがって、受熱管３１で得た熱エネルギーを効率的に圧縮空気に伝達することができ、発電効率の向上を図ることができる。
【００３９】
また、ベース部２１から集光受熱器１０に向かうにつれ、隣接する下側脚部４１の間隔が広がるように形成することで、ベース部２１から集光受熱器１０に向かって直線的に下側脚部を延ばす場合に比べて、下側脚部４１により形成される遮光範囲を縮小することができる。また、下側脚部４１の断面形状をベース部２１の径方向を長手方向とする長方形状に形成したので、遮光範囲のさらなる縮小を図ることができる。これにより、タワー部２１の強度を確保した上で、集光効率を向上させることができる。
しかも、本実施形態では、下側脚部４１同士を連結する支持リング４２を設けることで、タワー部３の強度をより向上させることができる。すなわち、上述したように下側脚部４１を傾斜させることで、集光受熱器１０の荷重等が下側脚部４１間を広げる方向（ベース部２１の径方向外側）にも作用するが、この荷重を支持して、より強固に集光受熱器１０を支持することができる。
【００４０】
さらに、支持リング４２がヘリオスタット２と集光受熱器１０との間の光路よりも上方に配置されているため、集光受熱器１０に向かって照射される太陽光線を支持リング４２によって遮ることがない。そのため、集光効率の更なる向上を図ることができる。
また、支持リング４２が環状に形成されているため、下側脚部４１同士を直線的に連結する場合に比べて、支持リング４２と集光受熱器１０との距離を可能な限り遠ざけることができ、遮光範囲のさらなる縮小を図ることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態における発電装置の拡大斜視図である。本実施形態では、脚部の構造が上述した実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の発電装置５０は、ベース部２１と受熱器本体２３とを連結する３本の脚部５１を備えている。各脚部５１は、角柱形状の部材であり、ベース部２１の上端部において、周方向に沿って等間隔に連結されている。各脚部５１は、ベース部２１の上端部から上方に向かうにつれ、ベース部２１の径方向外側に向かって傾斜している。また、各脚部５１の断面形状は、長方形状に形成されており、その長手方向がベース部２１の径方向に一致するように形成されている。ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、各脚部５１間を通って集光受熱器１０に集光される。そして、脚部５１の上端部は、受熱器本体２３の外周面に連結されて、集光受熱器１０をタワー部３の上方で支持している。
【００４２】
ここで、本実施形態の受熱器本体２３における脚部５１の接続点位置の外径は、開口部２６の内径に対して３倍以上に形成されていることが好ましい。これにより、脚部５１により形成される遮光範囲を十分に縮小することができるため、ベース部２１の強度を確保した上で、集光効率を向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、集光受熱システムを北半球の亜熱帯地域に設置した場合について説明したが、これに限らず南半球の亜熱帯地域や赤道直下等に設置することも可能である。なお、南半球に設置した場合には、北半球に設置した場合に対して太陽光線の照射方向が逆方向になる。そのため、条件の変化に対応して支柱等の配置位置を設定することが好ましい。
また、上述実施形態では、太陽方位及び太陽仰角と受熱器本体２３の軸方向とを一致させた場合について説明したが、これに限られない。また、受熱器本体２３の軸方向と重力方向とを一致させても構わない。
【００４４】
さらに、下側脚部４１は３本に限らず、４本設置しても構わない。これにより、３本の場合に比べてタワー部３の強度を向上させることができる。
また、支持リング４２は環状に限らず、下側脚部４１の上端部同士を直線的に結ぶ平面視三角形状等、適宜設計変更が可能である。
また、上述した実施形態では、支持リング４２の上方には太陽光線が通過しないため、支持リング４２と受熱器本体２３との間に空間を設ける必要はない。すなわち、上述の実施形態では、支持リング４２と受熱器本体２３とを複数の上側脚部４３によって連結したが、これに限られず、適宜設計変更が可能である。例えば、支持リング４２と受熱器本体２３との間を漏斗状の連結部材等によって覆ってしまってもよい。
また、受熱器本体２３の下端部（開口部２６）側の周縁に径方向外側に向かって張り出すフランジ部を設け、このフランジ部と下側脚部４１とを直接連結しても構わない。この場合、開口部２６の内径に対するフランジ部における下側脚部４１の接続点位置の外径は３倍以上に設定することが好ましい。
さらに、上述した実施形態では、脚部（例えば、下側脚部４１）の断面形状を長方形状に形成した場合について説明したが、これに限られない。例えば図６に示すように、ベース部２１の径方向内側に向かうにつれ、短手方向の幅が狭くなるような楔状（台形状）に下側脚部４１を形成しても構わない。これにより、影領域Ｋ２をより縮小することができる。なお、図６は図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２  ヘリオスタット（反射鏡）
３  タワー部
５  発電装置（太陽光集光受熱装置）
１０  集光受熱器（受熱器）
２１  ベース部
４０，５１  脚部
４２  支持リング（補強部）
Ｇ  グランド（地上）
Ｐ  仮想円錐
【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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