(57)【要約】      （修正有）【課題】土地を効率的に利用し、高い発電効率を得ることができるタワー型太陽熱発電装置を提供する。【解決手段】太陽熱エネルギーを利用する発電装置において、複数個の太陽熱受熱器１、２、３、４を、立設した支持塔へ、所定間隔Ｑをおいて、垂直方向の縦列多段に設け、その支持塔の基礎部５３から太陽熱受熱器１、２、３、４を循環する圧力流体を用いた発電システムへ連結する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
多数個の太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）・・・（ｎ）を、支持塔に、間隔をおいて、垂直方向の縦列多段に設け、その支持塔に、発電システムを連結したことを特徴とするタワー型太陽熱発電装置。
【請求項２】
前記太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）・・・（ｎ）は、表面に多数のレンズ（６）を略半球状に配した中空円錐筒（８）で、前記レンズ（６）からの内部集光位置に蓄熱体（９）を設け、その蓄熱体（９）の周囲に給熱管（１０）を設けたことを特徴とする請求項１記載のタワー型太陽熱発電装置。
【請求項３】
前記太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）・・・（ｎ）は、それぞれが同型で直径及び厚さが同寸法であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のタワー型太陽熱発電装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、縦列多段に多数の太陽熱受熱器を設けたタワー型太陽熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽熱エネルギーを用いた発電は、発電所とした広い敷地において、中心に集熱タワーを立設してその周囲に多数のミラー（平面鏡＝ヘリオスタット）を列設して集熱する大規模集熱システムがある（特許文献１：特開２００９−１９８１２０号公報  参照）。
この集熱システムでは、ヘリオスタット群に対し原則一機のみの太陽熱レシーバー（受熱器）が設置される。
このシステムでは広大な敷地と、集熱高温に適する巨大なタワーを構築することが必要である。
【０００３】
集光した光熱を効率よく利用するための太陽熱受熱器には、容器状の内部に熱を誘導する容積式太陽熱受熱器がある。
例えば特許文献２のような受光器（内面反射筒）の内部反射を利用して焦点に集熱する受光器方式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９８１２０号公報
【特許文献２】特許第３１８４６６０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５６３４４号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ヘリオスタット式の集熱システムにおいては、平面的規模が大きくなるために土地空間利用の点で効率的ではない。
又、発電設備の土地面積や規模に比べて取出せるエネルギーは小さいという課題がある。
【０００６】
この考案は、できる限り発電所構造物のための敷地を少なくして、土地を効率的に利用する方向で開発し、高い発電効率を得ることができる太陽熱を利用した発電システムに適合した装置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】
この考案は、太陽熱エネルギーを利用する発電装置において、立設した支持塔へ、多数個の太陽熱受熱器を、所定の間隔をおいて、垂直方向の縦列多段に設け、その支持塔の基礎部から前記太陽熱受熱器を循環する圧力流体（Ｗ）を用いた発電システムへ連結したことを特徴とするタワー型太陽熱発電装置である。
前記太陽熱受熱器は、表面に多数のレンズを略半球状に配した中空円錐筒で、前記レンズからの内部集光位置に蓄熱体を設け、その蓄熱体の周囲に給熱管を設けている。
そして、その太陽熱受熱器は、それぞれが同型で直径及び厚さが同寸法である。
立設した支持塔とは、多数個の太陽熱受熱器を取り付けるタワー構造体を指す。
【０００８】
支持塔は、その基礎部に発電システムを構築した発電建屋を設けている。
【０００９】
本考案において装備される太陽熱受熱器は、表面に多数のレンズを略半球状に配した中空円錐筒で、太陽光（Ｒ）に向いたレンズからの内部集光位置に蓄熱体を設け、その蓄熱体の周囲にスパイラル状の給熱管を循環させる配管につないで設けたものである。
【００１０】
最上部の太陽熱受熱器は先端に設けている。その下の太陽熱受熱器は、同じ大きさで縦列に多段に設けている。
【００１１】
前記給熱管は、水や液体空気  液体窒素など、圧力流体（Ｗ）を循環させる管体で、１個の太陽熱受熱器又は数個の太陽熱受熱器の蓄熱体をスパイラル状に巻き付いて受熱する配管で循環路である。
【００１２】
蓄熱体の周囲の給熱管は、太陽熱受熱器から垂直に下降する配管につながっており、発電システムに圧力流体を循環させている。
発電のシステムとして、タービンに結合した発電機が設けられている。
高温加圧に加熱された圧力流体（Ｗ）は、タービンに送られ、圧力でそれを駆動し、タービンは発電機を駆動して発電する。
発電された電力は、蓄電池に蓄え、或いは送電する。
タービンから吐出された圧力流体（Ｗ）は、熱交換器で冷却し、冷却された圧力流体（Ｗ）はタンクに回収される。
このタンクからの圧力流体（Ｗ）はポンプの駆動で、配管へと送出され、循環される。
ポンプは、装備するモータを発電機からの給電で駆動し、圧力流体（Ｗ）を移送する。
圧力流体（Ｗ）は熱交換器で、冷却される。
熱交換器は、上記圧力流体（Ｗ）を所定レベルに冷却する。
なお、加温された圧力流体（Ｗ）をさらに加熱してタービンに送るため、補助装置として、タービンの入口直前に加熱器を配置する構成もある。
【考案の効果】
【００１３】
この考案に係る太陽熱エネルギーを用いたタワー型太陽熱発電装置は上記のように構成されて、次のような技術的効果がある。
（Ａ）施設土地面積が狭くても，その土地の上下方が利用できれば、縦列に太陽熱受熱器の数を増やすことで、施設面積に比してタワー高さ分をほぼ横臥した面積の太陽光線（Ｒ）の照射を受けることができる。
（Ｂ）垂直方向に多段で間隔をおいて縦列に配置された容積式の太陽熱受熱器を開発し、この太陽熱受熱器はいわゆる光熱を吸収する容積型なので、周辺への光反射はない。
（Ｃ）垂直方向への受熱施設が主なものであるので、比較的立地面積を小さくできる。
（Ｄ）各太陽熱受熱器は、同型  同寸法であるので、設計製造コストの面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この考案の実施の形態１の装置を示す概略図である。
【図２】この考案の実施の形態である多段式に配置した太陽熱受熱器を示すタワー構造体の概略図である。
【図３】この考案の実施の形態の太陽熱受熱器を示す概略図である。
【図４】この考案の実施の形態の太陽熱受熱器の斜視概略図である。
【図５】この考案の実施の形態の太陽熱受熱器の断面構成を示す概略図である。
【図６】この考案の実施の形態２で、既設送電線鉄塔の内部に組み込んだ構成を示す概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
この考案に係るタワー型太陽熱発電装置の実施形態１を説明する。
図１は、実施形態１の発電システムと装置全体構成を示す概略図である。
【００１６】
図１に示す実施形態１は、太陽熱エネルギーを受ける４台の太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）を、中心に立設された管塔（５）に所定の間隔（Ｑ）をおいて、垂直方向に縦列に多段に集熱装置を設けたタワー型の太陽熱発電装置である。
タワー型太陽熱発電装置の支持塔＝タワーは自立型である。
自立型ではあるが既設構造物に垂直方向の空間があれば、その空間に組み入れることができる。
例えば送電鉄塔の支柱を利用した組み込みなどで、既設構造物を利用し、タワー型太陽熱発電装置を、既設構造物の支柱又は側壁に組み込んで実施することもできる。
太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）は、一本の支持塔に４台とは限らず、何台でも多段に取付けることが可能である。
多段に設けるときの間隔は、太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）の大きさによるが、その高さの２倍の間隔があれば万遍なく照射受光できる。
【００１７】
図２の実施態様２に示すように、管塔（５）は、タワーの中心に設けた管体である。
管塔（５）は、４隅の支柱（５１）とその支柱（４１）をラーメン構造で連結する補助枠（５２）で垂直に構築されている。
全体がタワー構造体で、その基礎部（５３）で自立する。このタワー構造体がタワー型の支持塔となる。実施態様１及び実施態様２では、全長２７ｍの高さを想定して設計している。
基礎部（５３）にはその下に発電システムを構築した発電建屋（５４）を設けている。
【００１８】
太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）は、表面に多数のレンズ（６）を略半球状に配し、内部に反射面（７）を設けた中空円錐筒（８）を設け、図中の一点鎖線で示した太陽光（Ｒ）に向いたレンズ（６）及び前記反射面（７）からの内部集光位置に蓄熱体（９）を設け、その蓄熱体（９）の周囲にスパイラル状の給熱管（１０）を前記循環させる配管（１５）（１６）につないで設けたものである。
給熱管（１０）は図３、図５のように、各太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）の蓄熱体（９）の周囲に、熱を受けるべくスパイラル状に巻き付き接触している。
【００１９】
最上部の太陽熱受熱器（１）は管塔（５）の先端に設けているが、その下の太陽熱受熱器（２）（３）（４）は、管塔（５）が貫通した形態で、３台とも同間隔（Ｑ）をおいて取り付けている。
最上部に位置しない太陽熱受熱器（２）（３）（４）は、直上に位置する最上部の太陽熱受熱器（１）との関係では、太陽が直上にある場合は、太陽光が遮蔽される位置になる。
しかし、実際は直上に位置するのは一瞬で、直上以外は略球面状のレンズ（６）はすべて太陽光を受けうる位置になる。
つまり所定の間隔があれば、ドーム状或いは半球状の受光面をもつ形態であれば、縦列の多段でも受光量は確保できるものである。
【００２０】
又、実施形態１では、最上部に位置しない太陽熱受熱器（２）（３）（４）は、中央に管塔（５）が貫通している構成であるので、その部分にはレンズ（６）はなく、最上部の太陽熱受熱器（１）に比較して、その部分の受光面はない。
太陽熱受熱器（２）（３）（４）に貫通孔を形成して受光面を少なくすることが不利な時は、貫通する管塔（５）を設けないこともできる。
この場合は、外周の４隅の支柱（５１）を頑丈に構築し、これで支持して多段に各太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）・・・（ｎ）を設けることで構成できる。
【００２１】
この場合でも直上からの太陽光は、次の太陽熱受熱器（２）（３）（４）に影をつくる。
このように影を作ってしまう縦列に太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）を配置する位置取りは、一見、不利な配置ではある。しかしその不利を超える施設利用面積を少なくする有利性がある。
【００２２】
太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）の直径は、実施態様１では、同型で  直径や高さを同寸法にしている。
できる限りコンパクトな寸法が好ましく、同型が製作効率も良い。
【００２３】
管塔（５）の内部には圧力流体（Ｗ）を循環させる配管（１５）（１６）が通っている。
給熱管（１０）は、水や液体空気など、圧力流体（Ｗ）を循環させる管体で１個の太陽熱受熱器（１）又は数個の太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）・・・（ｎ）の蓄熱体（９）をスパイラル状に巻き付き通過して、加熱されて圧力流体（Ｗ）をタービン（１１）に送る循環系配管である。
蓄熱体（９）の周囲の給熱管（１０）は、太陽熱受熱器（１）（２）（３）（４）から垂直に下降する配管（１５）（１６）につながっており、圧力流体（Ｗ）を循環させている。
圧力流体（Ｗ）は、タンク（１８）からポンプ（１９）で送出加圧され、高温になった圧力流体（Ｗ）はさらに、太陽熱受熱器（４）へ送られ、太陽熱受熱器（３）から太陽熱受熱器（２）を通過し、太陽熱受熱器（１）へと順次かつ更に加熱され、１０００℃前後の高温に達してゆく。太陽熱受熱器（１）で高温・高圧の圧力流体（Ｗ）になったガスは、タービン４を駆動し、動力を発生させる。
発電された電力は、変電されて送電（１４）され、或いは蓄電池（１３）に蓄えられる。
圧力流体（Ｗ）は、タービン（１１）から吐出され、熱交換器（１７）で所定レベルまで冷却し、冷却された圧力流体（Ｗ）はタンク（１８）に回収され、このタンク（１８）からの圧力流体（Ｗ）は、再びポンプ（１９）のパワーで配管（１６）につながって循環される。
熱交換器（１７）は、タンク（１８）からの配管（１６）と加熱された圧力流体（Ｗ）が送られる配管（１５）との間で行われる。
配管（１５）からの圧力流体（Ｗ）は熱交換器（１７）で、冷却されるがその冷却は、地熱冷却管（２０）で補助される。
【００２４】
このタワー型太陽熱発電装置における配管（１５）（１６）などの循環路は、地上の発電建屋（５４）に設けられている。
【００２５】
図２、図６は、３台の太陽熱受熱器（１）（２）（３）を多段に取り付けた実施態様２を示すものである。
図２は太陽熱受熱器（１）（２）（３）を備えたタワー支持塔に、発電システムを装備した発電建屋（５４）を設けたもので、自立するタワー型太陽熱発電装置である。
図６は、既設の送電鉄塔（２１）の内部に、本考案のタワー型太陽熱発電装置を装備した状態を示すものである。
このような組み込みは、高層ビルの側壁や、外付け避難階段などに後付けで建設できる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本考案は、垂直方向で縦列多段に多数の太陽熱受熱器を設けたタワー型太陽熱発電装置であり、設置面積を小さくできる発電装置である。
巨大なタワーとすることも可能であり、タワー自体を多数台構築するタワー群の構成も可能である。
都市型発電装置としての利用や、非常用の移動発電装置として発展性がある。
【符号の説明】
【００２７】
１…    太陽熱受熱器
２…    太陽熱受熱器
３…    太陽熱受熱器
４…    太陽熱受熱器
ｎ…    太陽熱受熱器
５…    管塔
５１      支柱
５２      補助枠
５３      基礎部
５４      発電建屋
６…    レンズ
７…    反射面
８…    中空円錐筒
９      蓄熱体
１０…    給熱管［循環路）
Ｗ        圧力流体
１１      タービン
１２      発電機
１３      蓄電池
１４      送電
１５…    配管
１６      配管
１７      熱交換器
１８…    タンク
１９      ポンプ
２０      地熱冷却管
２１      送電鉄塔
Ｒ        太陽光線
Ｑ        太陽熱受熱器と太陽熱受熱器の間隔
【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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