(57)【要約】【課題】受熱部に作用する熱応力を抑制できる太陽光集光受熱器及び太陽光集光受熱システムの提供を目的とする。【解決手段】太陽光線が入射する開口部を有するケーシング４１と、ケーシング４１内に収容されるとともに、内部に作動流体が流通し、開口部から入射した太陽光線から熱を受けて作動流体を昇温させる受熱部４２と、を備えた集光受熱器１０において、上端側が上部アングル１４に連結される一方、他端側がケーシング４１の貫通孔４４ａ，４４ｂに遊挿されてケーシング４１内で受熱部４２を吊り下げ支持する吊り下げ部材６１，６２を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
2012141091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部に設けられ、太陽光が入射する開口部を有するケーシングと、
前記ケーシング内に収容されるとともに、内部に作動流体が流通し、前記開口部から入射した太陽光から熱を受けて前記作動流体を昇温させる受熱部と、を備えた太陽光集光受熱器において、
一端側が前記ベース部に連結される一方、他端側が前記ケーシングに遊挿されて前記ケーシング内で前記受熱部を吊り下げ支持する吊り下げ部材を備えていることを特徴とする太陽光集光受熱器。
【請求項２】
請求項１記載の太陽光集光受熱器において、
前記受熱部は、前記ケーシングの内周面に沿って延在する複数の受熱管と、
前記複数の受熱管における前記作動流体の流通方向上流端が連結され、前記複数の受熱管に向けて前記作動流体を導入させる作動流体導入ヘッダと、
前記複数の受熱管における前記作動流体の流通方向下流端が連結され、前記複数の受熱管を流通した前記作動流体を導出する作動流体導出ヘッダと、を備え、
前記作動流体導出ヘッダは、前記複数の受熱管に対して鉛直方向上方に配置され、
前記吊り下げ部材の他端側は、前記作動流体導出ヘッダに連結されていることを特徴とする太陽光集光受熱器。
【請求項３】
請求項２記載の太陽光集光受熱器において、
前記吊り下げ部材は、前記作動流体導出ヘッダの延在方向における中央部で前記作動流体導出ヘッダに固定された第１吊り下げ部材と、
前記延在方向における前記第１吊り下げ部材の両側で前記作動流体導出ヘッダに連結され、前記受熱部の変位に追従して揺動可能な一対の第２吊り下げ部材と、を有していることを特徴とする太陽光集光受熱器。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の太陽光集光受熱器において、
前記作動流体導入ヘッダには、前記ケーシングに対して上下方向に沿って前記受熱部をスライド可能とするガイド部材が設けられていることを特徴とする太陽光集光受熱器。
【請求項５】
地上に設置され、太陽光線を反射する複数の反射鏡と、
前記地上から立設されたタワー部と、
前記タワー部に支持された請求項１から請求項４の何れか１項に記載の太陽光集光受熱器と、を備えていることを特徴とする太陽光集光受熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光受熱器及び太陽光集光受熱システムに関する。
【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。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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した集光受熱システムでは、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。このような集光装置と受熱器の組合せ方式として、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、パイプ内を通る作動流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、作動流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、タワー部の周囲を取り囲むよう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、これら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。近年では、発電サイクルの更なる高効率化を図るという観点から、集光受熱器で熱交換される作動流体について、より高温化が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。
【０００５】
タワー集光方式に用いる集光受熱器は、例えば特許文献２に示されるように、太陽光線が入射する開口部を有するケーシングと、ケーシング内に入射した太陽光線を受光する受熱部と、を有している。また、受熱部は、ケーシングの内周面に沿って延在する複数の受熱管と、複数の受熱管における作動流体の流通方向上流端がまとめて接続された低温側ヘッダと、複数の受熱管における作動流体の流通方向下流端がまとめて接続された高温側ヘッダと、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８０６３８号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０２４１９３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した集光受熱器では、受熱部（受熱管）が太陽光線により加熱されて高温になると、熱膨張（熱伸び）して変形する。
この際、上述した特許文献２の構成では、受熱部（各ヘッダ）がケーシングに固定されているため、受熱部の熱伸びを許容できず、熱応力が発生するという問題がある。
【０００８】
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、受熱部に作用する熱応力を抑制できる太陽光集光受熱器及び太陽光集光受熱システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の太陽光集光受熱器では、ベース部に設けられ、太陽光が入射する開口部を有するケーシングと、前記ケーシング内に収容されるとともに、内部に作動流体が流通し、前記開口部から入射した太陽光から熱を受けて前記作動流体を昇温させる受熱部と、を備えた太陽光集光受熱器において、一端側が前記ベース部に連結される一方、他端側が前記ケーシングに遊挿されて前記ケーシング内で前記受熱部を吊り下げ支持する吊り下げ部材を備えていることを特徴とする。
【００１０】
そして、このような構成の太陽光集光受熱器によれば、受熱部がケーシングには拘束されず、ケーシングの外部（ベース部）から吊り下げ部材にのみ支持されているため、受熱部が熱伸びした際に、受熱部がケーシングに対して相対的に変形することになる。これにより、受熱部の熱伸びによる変形を許容することができるので、熱応力の発生を抑制できる。
【００１１】
また、本発明の太陽光集光受熱器では、前記受熱部は、前記ケーシングの内周面に沿って延在する複数の受熱管と、前記複数の受熱管における前記作動流体の流通方向上流端が連結され、前記複数の受熱管に向けて前記作動流体を導入させる作動流体導入ヘッダと、前記複数の受熱管における前記作動流体の流通方向下流端が連結され、前記複数の受熱管を流通した前記作動流体を導出する作動流体導出ヘッダと、を備え、前記作動流体導出ヘッダは、前記複数の受熱管に対して鉛直方向上方に配置され、前記吊り下げ部材の他端側は、前記作動流体導出ヘッダに連結されていることを特徴とする。
この構成によれば、受熱管に対して鉛直方向上方に配置された作動流体導出ヘッダに連結された吊り下げ部材により受熱部が吊り下げ支持されているので、特に受熱部の上下方向での熱伸びによる変形を許容できる。
【００１２】
また、本発明の太陽光集光受熱器では、前記吊り下げ部材は、前記作動流体導出ヘッダの延在方向における中央部で前記作動流体導出ヘッダに固定された第１吊り下げ部材と、前記延在方向における前記第１吊り下げ部材の両側で前記作動流体導出ヘッダに連結され、前記受熱部の変位に追従して揺動可能な一対の第２吊り下げ部材と、を有していることを特徴とする。
この構成によれば、第１吊り下げ部材が作動流体導出ヘッダの延在方向中央部に固定されているため、第１吊り下げ部材と作動流体導出ヘッダとの連結部分を起点に受熱部の熱伸びを両側に分散することができる。これにより、受熱部の全体を揺動可能に支持する場合に比べて、受熱部全体が傾いて変形するのを抑制し、受熱部の変形量を抑制できる。
この際、第２吊り下げ部材が揺動可能に作動流体導出ヘッダに連結されているため、第１吊り下げ部材を起点に発生する受熱部の熱伸びに追従して各第２吊り下げ部材が揺動することになる。これにより、特に受熱部の水平方向の熱伸びによる変形をよりスムーズに許容することができる。
【００１３】
また、本発明の太陽光集光受熱器では、前記作動流体導入ヘッダには、前記ケーシングに対して上下方向に沿って前記受熱部をスライド可能とするガイド部材が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、上下方向への受熱部の熱伸びを許容する一方、水平方向への熱伸びを規制できるので、受熱部の熱伸びによる傾きを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の太陽光集光受熱システムでは、地上に設置され、太陽光線を反射する複数の反射鏡と、前記地上から立設されたタワー部と、前記タワー部に支持された上記本発明の太陽光集光受熱器と、を備え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システムでは、上記本発明の太陽光集光受熱器を備えているので、受熱部に作用する熱応力を抑制して、耐久性の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器では、受熱部の熱伸びを許容して、受熱管に作用する熱応力を抑制できる。
また、本発明の太陽光集光受熱システムでは、上記本発明の太陽光集光受熱器を備えているので、受熱部に作用する熱応力を抑制して、耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における発電装置の側面図である。
【図２】実施形態における集光受熱器の正面図である。
【図３】実施形態における集光受熱器の側面図である。
【図４】実施形態における集光受熱器の平面図である。
【図５】実施形態における第２吊り下げ部材の一部破断断面図である。
【図６】本発明の他の構成における発電装置の側面図である。
【図７】本発明の他の構成における発電装置の平面図である。
【図８】本発明の他の構成における集光受熱器の一部を破断して示す斜視図である。
【図９】本発明の他の構成における集光受熱器の拡大斜視図である。
【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、本発明の太陽光集光受熱器と、太陽光集光受熱器により加熱された作動流体を用いて発電を行うガスタービンユニットと、が一体的に構成された太陽熱発電装置（以下、発電装置という）を例にして説明する。
【００１８】
（発電装置）
図１は、ヘリオスタットと、タワー上の集光受熱器との位置関係を示す説明図であり、図１は発電装置の側面図である。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高圧帯の乾燥地域である。そこで、本実施形態の発電装置では、特に亜熱帯高圧帯の中における高緯度地域に配置される片側配置方式の発電装置について説明する。
図１において、符号１で示すものは、グランドＧに設けられたヘリオスタットフィールドである。発電装置１００は、このヘリオスタットフィールド１に照射される太陽光線（例えば、図１中Ｈ１，Ｈ２）を集光し受熱する集光受熱システム１０１と、集光受熱システム１０１で受熱した熱により加熱された作動流体（例えば、空気）を用いて発電を行うガスタービンユニット１０２と、を備えている。ここで、ガスタービンユニット１０２は、詳細を省略するが、集光受熱システム１０１で加熱された作動流体が圧縮される圧縮機と、圧縮機で圧縮された作動流体が供給されるタービンと、圧縮機とタービンとを同軸で連結するロータと、ロータに接続された発電機と、を主に備える。そして、タービンに供給される作動流体によりロータが回転することで、圧縮機により作動流体を圧縮するとともに、発電機により発電をさせることが可能となっている。
【００１９】
（集光受熱システム）
集光受熱システム１０１は、ヘリオスタットフィールド１上に配置され、太陽光線Ｈ１，Ｈ２を反射するための複数のヘリオスタット２と、グランドＧに立設されたタワー部３と、タワー部３の上部に設置されて太陽光線Ｈを受光する集光受熱器１０と、を備えている。ここで、本実施形態において、タワー部３は、ヘリオスタットフィールド１の一端側（南北方向における南側端部）に配置されている。また、ヘリオスタット２は、ヘリオスタットフィールド１における他端側（北側）であって、タワー部３を中心にして所定の角度範囲の領域に配列されている。すなわち、ヘリオスタットフィールド１は、タワー部３を中心にして扇形状に設定されている。
【００２０】
タワー部３は、グランドＧから上方に向かって立設された複数（例えば、４本）の支柱２１と、各支柱２１間を架け渡すように連結された梁部２２と、を備えている。また、タワー部３の上部には、上述した集光受熱器１０や、ガスタービンユニット１０２等を支持するフレーム（ベース部）１３が設けられている。
【００２１】
（集光受熱器）
図２は集光受熱器の正面図であり、図３は側面図、図４は平面図である。なお、図２においては集光受熱器の内部構造を分かり易くするため、後述するケーシング４１の前壁部４３ｃ及び側壁部４３ｂを省略する。また、以下の説明では、太陽光線Ｈ１，Ｈ２の照射方向における上流側（本実施形態では北側）を前側、下流側（本実施形態では南側）を後側として説明する。
図２〜図４に示すように、集光受熱器１０は、太陽光が入射する開口部１５（図３参照）を有するケーシング４１と、ケーシング４１内に収容されるとともに、内部に作動流体が流通し、ヘリオスタット２で反射された太陽光線Ｈ１，Ｈ２が照射されて受熱する受熱部４２と、を有している。
ケーシング４１は、上方から見た断面が扇形状に形成された有底筒状の部材であり、上下方向に沿って延在する筒部４３と、筒部４３の上部を閉塞する天板部４４と、筒部４３の下部を閉塞する底壁部４５と、を備えている。
【００２２】
筒部４３は、上下方向を軸方向に一致させた状態で、後方に向かって膨出する円弧状の後壁部４３ａ（図４参照）と、後壁部４３ａの周方向両端部から前方に向かうにつれ互いに接近するように延在する一対の側壁部４３ｂ（図３参照）と、側壁部４３ｂの前端部同士を架け渡す前壁部４３ｃ（図３参照）と、を備えている。
【００２３】
後壁部４３ａの周方向中央部は、上述したタワー部３のフレーム１３に連結され、これによりケーシング４１がタワー部３に支持されている。
また、ケーシング４１の下部の前側（前壁部４３ｃ及び底壁部４５）には、グランドＧに向けて開口する開口部１５が形成されている。具体的に、開口部１５は、その開口方向が斜め前下方に向けて開放され、ヘリオスタット２で反射された太陽光線Ｈ１，Ｈ２が、開口部１５を通してケーシング４１内に取り込まれるようになっている。なお、ケーシング４１の内面には、全域に亘って図示しない断熱材が設けられている。これにより、ケーシング４１内の熱エネルギーが、ケーシング４１の壁面から外部に向けて放射されることを抑制することができる。
【００２４】
受熱部４２は、複数の受熱管５１と、複数の受熱管５１における作動流体の流通方向上流端がまとめて接続された低温側ヘッダ（作動流体導入ヘッダ）５２と、複数の受熱管５１における作動流体の流通方向下流端がまとめて接続された高温側ヘッダ（作動流体導出ヘッダ）５３と、を備えている。
【００２５】
低温側ヘッダ５２は、ケーシング４１内の下部において、後壁部４３ａにおける内面に沿って延在する円弧状の配管であり、その周方向両端部には、受熱部４２（低温側ヘッダ５２）に作動流体を供給する複数の受熱器供給路３２が設けられている。各受熱器供給路３２は、低温側ヘッダ５２から下方に沿って延在し、ケーシング４１の底壁部４５に形成された貫通孔４５ａ内に遊挿されてケーシング４１の外部に引き出されている。すなわち、受熱器供給路３２は、貫通孔４５ａ内を移動可能に構成されている。
受熱器供給路３２の上流端は、上述したガスタービンユニット１０２の圧縮機に接続され、圧縮機から作動流体が供給されるようになっている。なお、受熱器供給路３２と貫通孔４５ａとの間には、図示しないシール部材が設けられている。シール部材は、ケーシング４１の貫通孔４５ａを封止して、ケーシング４１の内部と外部との間を断熱するとともに、貫通孔４５ａ内で受熱器供給路３２を移動可能に封止している。
【００２６】
高温側ヘッダ５３は、ケーシング４１内の上部において、後壁部４３ａにおける内面に沿って延在する円弧状の配管であり、その周方向中央部には受熱部４２（高温側ヘッダ５３）から作動流体を排出する受熱器排出路（第１吊り下げ部材）５５が接続されている。この受熱器排出路５５は、高温側ヘッダ５３から上方に向かって延在し、ケーシング４１の天板部４４に形成された貫通孔４４ａ（図２参照）内に遊挿されてケーシング４１の外部に引き出されている。すなわち、受熱器排出路５５は、貫通孔４４ａ内を移動可能に構成されている。
受熱器排出路５５の下流側（上端部）は、水平方向に向けて屈曲された後、タービン供給路（不図示）を介して上述したタービンに接続されている。これにより、受熱部４２で加熱された作動流体は、受熱器排出路５５及びタービン供給路を通ってタービンに供給されるようになっている。なお、タービン供給路は、可撓性を有する材料により構成することが好ましい。また、受熱器排出路５５と貫通孔４４ａとの間には、図示しないシール部材が設けられている。シール部材は、ケーシング４１の貫通孔４４ａを封止して、ケーシング４１の内部と外部との間を断熱するとともに、貫通孔４４ａ内で受熱器排出路５５を移動可能に封止している。
【００２７】
受熱管５１は、その軸方向が上下方向に一致するように配置された部材であり、ケーシング４１の後壁部４３ａの内面において周方向で間隔を空けて配列されている。各受熱管５１の下端部（上流端）は、低温側ヘッダ５２にそれぞれ接続される一方、上端部（下流端）はケーシング４１内で高温側ヘッダ５３にそれぞれ接続されている。すなわち、低温側ヘッダ５２を流通する作動流体は各受熱管５１内に分散され、各受熱管５１内で加熱された後、再び高温側ヘッダ５３で集合するようになっている。
各受熱管５１は、後壁部４３ａの周方向において隣接する受熱管５１との間に間隔を空けた状態で、所定のピッチ毎に互いに平行に配列されている。
【００２８】
（吊り下げ部材）
ここで、本実施形態の受熱部４２は、ケーシング４１には固定されておらず、ケーシング４１の外部から複数の吊り下げ部材（第１吊り下げ部材６１及び第２吊り下げ部材６２）によって吊り下げ支持されている。各吊り下げ部材６１，６２は、上端がフレーム１３の上部から前方に向かって延びる上部アングル（ベース部）１４に連結される一方、下端がケーシング４１に遊挿されて上述した高温側ヘッダ５３に連結されている。なお、上部アングル１４は、ケーシング４１の上方において天板部４４と平行に延在している。
【００２９】
図３に示すように、各吊り下げ部材６１，６２のうち、第１吊り下げ部材６１は、上部アングル１４に対して揺動可能に構成された第１ピン結合部６４を備えている。第１ピン結合部６４は、上部アングル１４から下方に向けて突出する板状の雄クレビス６５と、連結ピン６６を介して雄クレビス６５に揺動可能に支持された雌クレビス６７と、を備えている。
雌クレビス６７は、２枚の板材が厚さ方向に対向配置されてなり、その内側（各板材間）に雄クレビス６５が挿入されている。雄クレビス６５及び雌クレビス６７には、厚さ方向で重なる位置にそれぞれピン孔（不図示）が形成され、これらピン孔（不図示）に連結ピン６６が挿通されることで、雄クレビス６５に対して雌クレビス６７が連結ピン６６回りに前後方向に沿って揺動可能とされている。
【００３０】
雌クレビス６７の下端には、フランジ部６８，６９を介して筒体７１が連結されている。筒体７１は、軸方向が上下方向に沿って延在する円筒形状の部材であり、下端側が上述した受熱器排出路５５の屈曲部分（上端部）にフランジ部６３を介して連結されている。そして、受熱器排出路５５の下端は、上述したように高温側ヘッダ５３の周方向中央部に接続されている。
すなわち、上述した第１ピン結合部６４、筒体７１、及び受熱器排出路５５により、高温側ヘッダ５３の周方向中央部をケーシング４１の外部から吊り下げ支持する第１吊り下げ部材６１を構成している。
【００３１】
図５は、第２吊り下げ部材の一部破断断面図である。
また、図２〜図５に示すように、第２吊り下げ部材６２は、上述した高温側ヘッダ５３の周方向両側に対応する位置にそれぞれ設けられ、上端が上部アングル１４に連結される一方、下端がケーシング４１に形成された貫通孔４４ｂ（図２参照）内に遊挿されて高温側ヘッダ５３に連結されている。なお、一対の第２吊り下げ部材６２は、それぞれ同様の構成であるため、以下の説明では、一方の第２吊り下げ部材６２についてのみ説明する。
【００３２】
第２吊り下げ部材６２は、上部アングル１４に対して揺動可能に構成された第２ピン結合部７２を備えている。第２ピン結合部７２は、上部アングル１４から下方に向けて突出する雌クレビス７３と、連結ピン７４を介して雌クレビス７３に揺動可能に支持された雄クレビス７５と、を備えている。雌クレビス７３及び雄クレビス７５は、上述した第１吊り下げ部材６１の第１ピン結合部６４と同様の構成からなり、厚さ方向で重なる位置にそれぞれピン孔（不図示）が形成され、これらピン孔に連結ピン７４が挿通されることで、雌クレビス７３に対して雄クレビス７５が連結ピン７４回りに揺動可能とされている。
【００３３】
雄クレビス７５の下端には、スプリングハンガ７７が取り付けられている。スプリングハンガ７７は、図５に示すように、ハンガーケース７８内に配置されたピストンロッド７９と、ピストンロッド７９及びハンガーケース７８の間に配置されたコイルバネ８１と、ピストンロッド７９及びコイルバネ８１の間に設けられたエンドプレート７６と、ピストンロッド７９の下端部に螺合されたターンバックル８２と、ターンバックル８２の下端に螺合された締結ロッド８３と、を備えている。
【００３４】
ハンガーケース７８は、有底筒状の部材であり、軸方向が上下方向に一致するように延在する筒部８４と、筒部８４の両端開口部を覆うように配置された上部カバー８５及び下部カバー８６と、を備えている。
上部カバー８５は、円板状に形成され、その上面における中央部には上方へ突出する突出片８０が形成されている。この突出片８０には、上述した第２ピン結合部７２における雄クレビス７５の下端部が連結されている。
下部カバー８６は、円板状に形成され、その中央部には上下方向に貫通する貫通孔８６ａが形成されている。そして、この貫通孔８６ａを通してハンガーケース７８の内部と外部とが連通している。
【００３５】
ピストンロッド７９は、上下方向に沿って延在するロッド本体７９ａと、ロッド本体７９ａの上端部に締結されたナット７９ｂと、を備えている。
コイルバネ８１は、ナット７９ｂと下部カバー８６との間において、ロッド本体７９ａを取り囲むように設けられ、ナット７９ｂ及び下部カバー８６を互いに離間させる方向に付勢している。
エンドプレート７６はロッド本体７９ａと同軸上に形成されたリング状の部材であり、下部カバー８６の貫通孔８６ａよりも大径に形成されている。そして、エンドプレート７６における中央部に形成された貫通孔内にロッド本体７９ａが遊挿されている。すなわち、エンドプレート７６は、コイルバネ８１とピストンロッド７９のナット７９ｂとの間に挟持されている。なお、エンドプレート７６とナット７９ｂとは、ハンガーケース７８の軸回りに回転可能に構成されている。
【００３６】
ターンバックル８２は、上半部が下部カバー８６の貫通孔８６ａ内に遊挿されてハンガーケース７８内を臨むように配置されている。ターンバックル８２の上下両端部には、平面視六角形状の雌ネジ部８２ａが形成されている。そして、ターンバックル８２における上端側の雌ネジ部８２ａには、上述したロッド本体７９ａの下端部が螺合される一方、下端側の雌ネジ部８２ａには締結ロッド８３が螺合されている。この場合、ターンバックル８２を回転させることにより、締結ロッド８３がターンバックル８２に対して進退し、スプリングハンガ７７の上下方向の長さを調整できるようになっている。
【００３７】
締結ロッド８３の下方には、第３ピン結合部８７が設けられている。第３ピン結合部８７は、締結ロッド８３の下端部に設けられた雄クレビス８８と、連結ピン８９を介して雄クレビス８８に揺動可能に支持された雌クレビス９０と、を備えている。雌クレビス９０及び雄クレビス８８は、上述した各ピン結合部６４，７２と同様の構成からなり、厚さ方向で重なる位置にそれぞれピン孔（不図示）が形成され、これらピン孔に連結ピン８９が挿通されることで、雄クレビス８８に対して雌クレビス９０が連結ピン８９回りに揺動可能とされている。
【００３８】
第３ピン結合部８７の下端部には、フランジ部９１，９２を介して支持ロッド９３が連結されている。支持ロッド９３は、軸方向が上下方向に沿って延在する棒状の部材であり、下端側がケーシング４１に形成された貫通孔４４ｂ内に遊挿されている。そして、支持ロッド９３の下端は、ケーシング４１内で第４ピン結合部９４を介して高温側ヘッダ５３に連結されている。
第４ピン結合部９４は、支持ロッド９３の下端部に設けられた雌クレビス９５と、連結ピン９６を介して雌クレビス９５に揺動可能に支持された雄クレビス９７と、を備えている。雌クレビス９５及び雄クレビス９７は、上述した各ピン結合部６４，７２，８７と同様の構成からなり、厚さ方向で重なる位置にそれぞれピン孔（不図示）が形成され、これらピン孔に連結ピン９６が挿通されることで、雄クレビス９７に対して雌クレビス９５が連結ピン９６回りに揺動可能とされている。なお、本実施形態では、第４ピン結合部９４における連結ピン９６の軸方向は、上述した第２ピン結合部７２及び第３ピン結合部８７における連結ピン７４，８９の軸方向と交差する方向（例えば、９０度程度）に沿って延在しており、第２ピン結合部７２及び第３ピン結合部８７とは交差する方向に揺動可能に構成されている。また、支持ロッド９３と貫通孔４４ｂとの間には、図示しないシール部材が設けられている。シール部材は、ケーシング４１の貫通孔４４ｂを封止して、ケーシング４１の内部と外部との間を断熱するとともに、貫通孔４４ｂ内で支持ロッド９３を移動可能に封止している。
【００３９】
このように、本実施形態の受熱部４２は、高温側ヘッダ５３の周方向中央部に連結された第１吊り下げ部材６１と、周方向両端に連結された一対の第２吊り下げ部材６２と、によりケーシング４１の外部から吊り下げ支持されている。具体的に、第１吊り下げ部材６１は、上端が上部アングル１４に揺動可能に支持される一方、下端が高温側ヘッダ５３に固定されており、また第２吊り下げ部材６２は、上端が上部アングル１４に揺動可能に支持される一方、下端が高温側ヘッダ５３に揺動可能に支持されている。
【００４０】
ところで、図２，図３に示すように、低温側ヘッダ５２の周方向中央部には、下方に向けて延在するガイドバー９８が設けられている。ガイドバー９８は、ケーシング４１の底壁部４５に形成された貫通孔４５ｂに遊挿されてケーシング４１の外部に引き出されている。
そして、ガイドバー９８の下端部は、ケーシング４１の外部においてすべり軸受９９によって上下方向に沿ってスライド可能に支持されている。すべり軸受９９は、フレーム１３の下部から前方に向かって延びる下部アングル１６の先端に取り付けられている。すなわち、ガイドバー９８及びすべり軸受９９により、受熱部４２を上下方向に沿ってスライド可能に支持するガイド部材を構成している。
【００４１】
（発電装置の動作方法）
次に、上述した発電装置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１０２の発電機が作動し、ロータが回転し始めると、圧縮機内に作動流体が流入する。圧縮機に流入した作動流体は圧縮機内で圧縮された後、受熱器供給路３２に流出し、受熱器供給路３２から受熱部４２の低温側ヘッダ５２内に供給される。
【００４２】
図２に示すように、低温側ヘッダ５２内に供給された作動流体は、低温側ヘッダ５２内を周方向全域に行き渡った後、低温側ヘッダ５２の周方向全域に亘って接続された各受熱管５１内に流入する。そして、各受熱管５１内に流入した作動流体は、受熱管５１の下端側から上端側に向かって流通する。
【００４３】
一方、ヘリオスタット２に入射した太陽光線Ｈ１，Ｈ２は、ヘリオスタット２で反射された後、開口部１５を通してケーシング４１内に入射する。ケーシング４１に入射した太陽光線Ｈ１，Ｈ２のうち、受熱管５１で受光される太陽光線Ｈ１，Ｈ２は熱エネルギーとなって受熱管５１を直接加熱する。具体的には、図１に示すように、集光受熱器１０に最も近い最近点に位置するヘリオスタット２からの太陽光線Ｈ１は受熱管５１の上部（下流側）を照射し、また、集光受熱器１０から最も遠い最遠点に位置するヘリオスタット２からの太陽光線Ｈ２が受熱管５１の下部（上流側）を照射するようになっている。
そして、加熱された受熱管５１と受熱管５１内を流通する作動流体との間で熱交換が行われ、作動流体は受熱管５１内を流通する間に高温となる。
【００４４】
そして、受熱管５１の下流端まで到達した作動流体は、高温となって高温側ヘッダ５３内に流入する。すなわち、各受熱管５１で加熱された作動流体は、高温側ヘッダ５３内で集合された後、受熱器排出路５５を通ってタービン供給路内に流入する。
タービン供給路内を流通する作動流体は、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、タービン供給路から供給される作動流体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作動流体は排出ガスとなり、タービンから排気される。
【００４５】
ここで、本実施形態では、上端部が上部アングル１４に連結される一方、下端部がケーシング４１の各貫通孔４４ａ，４４ｂに遊挿されて受熱部４２を吊り下げ支持する吊り下げ部材６１，６２を備える構成とした。
この構成によれば、受熱部４２はケーシング４１には拘束されず、ケーシング４１の外部から各吊り下げ部材６１，６２にのみ支持されているため、受熱部４２が熱伸びした際に、受熱部４２がケーシング４１に対して相対的に変形することになる。これにより、受熱部４２の熱伸びによる変形を許容することができるので、熱応力の発生を抑制できる。
【００４６】
しかも、本実施形態の受熱部４２は、上端部に配置された高温側ヘッダ５３に連結された吊り下げ部材６１，６２により吊り下げ支持され、下端部（低温側ヘッダ５２）が自由端とされているので、特に受熱部４２の上下方向での熱伸びによる変形を許容できる。また、受熱部４２を安定して支持することができる。
【００４７】
また、第１吊り下げ部材６１が高温側ヘッダ５３の周方向中央部に固定されているため、第１吊り下げ部材６１（受熱器排出路５５）と高温側ヘッダ５３との連結部分を起点に受熱部４２の熱伸びを両側に分散することができる。これにより、受熱部４２の全体を揺動可能に支持する場合に比べて、受熱部４２全体が傾いて変形するのを抑制し、受熱部４２の変形量を低減できる。
この際、第２吊り下げ部材６２がピン結合部７２，８７，９４によって揺動可能に構成されているため、第１吊り下げ部材６１を起点に発生する受熱部４２の熱伸びに追従して各吊り下げ部材６２が揺動することになる。これにより、特に受熱部４２の水平方向の熱伸びによる変形をよりスムーズに許容することができる。
さらに、上述した第２吊り下げ部材６２のピン結合部８７，９４が互いに交差する方向に揺動可能に構成されているため、受熱部４２を水平面内のほぼ全方向に沿って揺動可能とすることができる。これにより、受熱部４２の熱伸びをより柔軟に許容することができる。
【００４８】
さらに、第２吊り下げ部材６２がスプリングハンガ７７を備えているため、特に受熱部４２の上下方向の熱伸びを許容できる。
さらに、第１吊り下げ部材６１と第２吊り下げ部材６２との間の熱伸びの差も吸収することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態では、受熱部４２を間に挟んで第１吊り下げ部材６１の上下方向反対側に、ガイド部材（ガイドバー９８及びすべり軸受９９）を設けることで、上下方向への受熱部４２の熱伸びを許容する一方、水平方向への熱伸びを規制できる。よって、第１吊り下げ部材６１とともに、受熱部４２全体が傾いて変形するのを抑制できる。
そして、このような構成の集光受熱システム１０１では、上述した集光受熱器１０を備えているので、受熱部４２に作用する熱応力を抑制して、耐久性の向上を図ることができる。    
【００５０】
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、集光受熱器１０で加熱した空気を作動流体としてタービンに供給する場合について説明したが、これに限らず、タービンには別途作動流体（例えば、燃焼ガス）を供給し、受熱部４２で加熱された空気を作動流体の熱交換に用いる構成にしても構わない。
また、集光受熱器とガスタービンユニットとの位置関係は適宜設計変更が可能である。
【００５１】
また、各吊り下げ部材６１，６２の構成や本数は、上述した実施形態の構成に限られない。
【００５２】
上述した実施形態では、亜熱帯高圧帯の中における高緯度地域に好適な、いわゆる片側配置方式の発電装置１００について説明したが、これに限らず発電装置１００の全周を取り囲むようにヘリオスタット２を配列する、いわゆる全周配置方式に本発明を適用しても構わない。図６は本発明の他の構成の発電装置の側面図であり、図７は平面図である。
具体的に、図６，図７に示すように、ヘリオスタットフィールド１の中央部には、ヘリオスタット２で導かれた太陽光線（図６中矢印Ｈ１，Ｈ２）を受けるタワー状の発電装置２００が設けられている。すなわち、ヘリオスタット２は、発電装置２００の約３６０度全周を囲むように配置されている。
【００５３】
図８は集光受熱器の一部を破断して示す斜視図であり、図９は集光受熱器の拡大斜視図である。なお、以下の説明では上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図８，図９に示すように、集光受熱器２１０は、軸方向が上下方向に一致した状態で配置された有底筒状のケーシング１４１と、ケーシング１４１内に収納された受熱部１４２と、を備えている。
ケーシング１４１は、上部が天板部１４４により閉塞される一方、下部にはグランドＧに向けて開口する開口部１５が形成されている。
受熱部１４２は、ケーシング１４１の周壁における内壁面に沿って周方向全周に亘って配列された複数の受熱管１５１と、複数の受熱管１５１における作動流体の流通方向上流端がまとめて接続された低温側ヘッダ１５２と、複数の受熱管１５１における作動流体の流通方向下流端がまとめて接続された高温側ヘッダ１５３と、を備えている。
【００５４】
高温側ヘッダ１５３は、ケーシング１４１内において天板部１４４の外周側に沿って配置された環状の部材であり、この高温側ヘッダ１５３と上部アングル１４（図３参照）との間に吊り下げ部材１６２が設けられている。吊り下げ部材１６２は、例えば上述した実施形態の第２吊り下げ部材６２と同様の構成からなり、上端が上部アングル１４に連結される一方、下端側がケーシング１４１の貫通孔１４４ａに遊挿されてケーシング１４１内で高温側ヘッダ１５３に連結されている。これにより、全周配置方式においても、受熱部１４２の熱伸びによる変形を許容することができるので、熱応力の発生を抑制できる。
なお、上述した片側配置方式と全周配置方式とは、低緯度地域と高緯度地域とでの太陽高度に応じて、使い分けることが好ましい。
【符号の説明】
【００５５】
２  ヘリオスタット
３  タワー部
１０  集光受熱器（太陽光集光受熱器）
１３  フレーム（ベース部）
１４  上部アングル（ベース部）
１５  開口部
４１  ケーシング
４２  受熱部
５１  受熱管
５２  低温側ヘッダ（作動流体導入ヘッダ）
５３  高温側ヘッダ（作動流体導出ヘッダ）
５５  受熱器排出路（第１吊り下げ部材）
６１  第１吊り下げ部材
６２  第２吊り下げ部材
９８  ガイドバー（ガイド部材）
９９  すべり軸受（ガイド部材）
１０１  集光受熱システム（太陽光集光受熱システム）
【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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