(57)【要約】【課題】受熱管温度を検出する温度センサーの配線にかかる負担を軽減することで温度センサーの配線の断線や短絡を抑制し、プラント全体の停止頻度を低減することができる太陽熱受熱器および太陽熱発電装置を提供する。【解決手段】太陽光線を導入する開口部を有するケーシング４８と、該ケーシング４８の内面に沿って設けられ、熱媒体が内部を流通する受熱管５１と、該受熱管５１の被温度検出部の温度を検出する熱電対７１とを備え、該熱電対７１は、受熱管５１の軸線方向における、被温度検出部が設けられる位置の受熱管５１と対向する位置でケーシング４８を貫通して該ケーシング４８の外部に配線されることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光線を導入する開口部を有するケーシングと、
該ケーシングの内面に沿って設けられ、熱媒体が内部を流通する受熱管と、
該受熱管の被温度検出部の温度を検出する温度センサーとを備え、
該温度センサーは、前記受熱管の軸線方向における前記被温度検出部が設けられる位置の受熱管と対向する位置で前記ケーシングを貫通して該ケーシングの外部に配線されることを特徴とする太陽熱受熱器。
【請求項２】
前記ケーシングは、前記温度センサーの配線が挿通される貫通孔を備え、該貫通孔は、内部に断熱材を有する請求項１に記載の太陽熱受熱器。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記ケーシングの内外方向における最も内側の位置に、前記ケーシングの内外方向の内側に向かうほど拡開形成される拡開部を備える請求項１又は２に記載の太陽熱受熱器。
【請求項４】
前記受熱管は、上下方向に延在されるとともに、その上部が固定的に設けられ、
前記拡開部は、前記被温度検出部が下方に配置されている場合ほど、大きく拡開形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の太陽熱受熱器。
【請求項５】
前記温度センサーは、前記ケーシングの内面と前記受熱管との間に、前記配線に長さ方向に余裕分を持たせた余裕部を備え、該余裕部は、前記被温度検出部が下方に配置されている場合ほど、前記余裕分が大きく設定されている請求項１に記載の太陽熱受熱器。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項に記載の太陽熱受熱器を備える太陽熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光線が入射され受熱する太陽熱受熱器、および、当該太陽熱受熱器を備える太陽熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱利用にあっては、通常、鏡により集光・集熱を実施するが、集光装置と受熱器の組合せに関して、集光装置と受熱器とが機械的に組合せ一体化されて地表に近い場所に置かれるトラフ集光に代表される方式と、例えば、特許文献１に示されるように、太陽熱受熱器を高いタワーの上に置くとともに、周囲の地上にヘリオスタットと呼ばれる集光用の反射光制御鏡を多数台置き、タワー上部の受熱器上に集光させるタワー集光、という２種類の方式が知られている。
【０００３】
上記タワー集光方式の場合、太陽熱受熱器は、ケーシング内に断熱層が形成され、この断熱層の内側には、断熱層の内周面から離間されて受熱管が延在されている。そして、太陽熱受熱器に入射される太陽光線は、受熱管に直接入射されるものと、受熱管の隙間から断熱層の内周面に入射されるものとに分けられる。断熱層の内周面に入射される太陽光線によって断熱層の内周面が加熱され、その放射熱が、断熱層の近傍に配置された受熱管に伝達される。
【０００４】
また、上記タワー集光方式の場合、季節や時刻により日射強度が変化するため、通常は、日射強度が低い条件でヘリオスタットの設置枚数を決定し、日射量が多いときには、余分なヘリオスタットを傾けて退避させることで集光しないようにする制御を行っている。また、上記太陽熱受熱器にあっては、入熱される熱流束が高い入射口に近い領域では、ヘリオスタットの光軸ずれなどに起因してヒートスポットが出現し、受熱管の溶損や変形が生じる虞があるため、図１０〜図１２に示す如く、受熱管１５１の各所の温度を、受熱管１５１の表面にスポット溶接などで取り付けた熱電対１７１を温度センサーとして用いて検出し、この検出された温度が受熱管材料の耐熱温度を超えないようにヘリオスタットの角度制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６３５９４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、上述した従来の太陽熱受熱器の場合、多数の熱電対１７１を受熱管１５１に取り付けているため、これらの配線１７２を乱雑に受熱器内部に垂れ下がるように配線した場合、これらの配線１７２が太陽光線を遮ってしまうため、受熱管１５１の表面でステンレス箔Ｓなどにより束ねて、このステンレス箔Ｓを受熱管１５１に溶接することによって、熱電対１７１の配線１７２を、受熱管１５１に沿って這わせている。そして、図１０に示す如く、これら配線１７２を受熱管１５１の上部や下部からケーシング１４８の外部に取り出すようにしている。
【０００７】
しかしながら、上述した太陽熱受熱器は、運転時の温度上昇により、受熱管１５１が、その延在方向（軸線方向）に熱膨張により伸びる。そして、配線１７２を束ねるステンレス箔Ｓが受熱管１５１の熱伸びとともに変位するため、配線１７２にせん断方向や引っ張り方向の力が作用して断線してしまう虞がある。
【０００８】
また、図１２に示す如く、複数の受熱管１５１は、上端と下端において、受熱管１５１よりも十分に大径な上部ヘッダ管１５３と下部ヘッダ管１５２とにそれぞれ接続されている。そのため、受熱管１５１に沿って這わせた熱電対１５１の配線１７２を、各ヘッダ管１５２，１５３を回り込むように配索させる際に、曲げる必要が生じ、受熱管１５１の上記熱伸びによって、繰り返し折れ曲げられて、配線１７２の被覆が剥がれて短絡したり、断線する虞がある。
【０００９】
そして、熱電対１７１の配線１７２が短絡したり断線した場合には、受熱管１５１の温度に応じたヘリオスタットの制御ができなくなり、太陽熱発電装置のプラント全体を停止させる必要が生じてしまう。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、受熱管温度を検出する温度センサーの配線にかかる負担を軽減することで温度センサーの配線の断線や短絡を抑制し、プラント全体の停止頻度を低減することができる太陽熱受熱器および太陽熱発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る太陽熱受熱器は、太陽光線を導入する開口部を有するケーシングと、該ケーシングの内面に沿って設けられ、熱媒体が内部を流通する受熱管と、該受熱管の被温度検出部の温度を検出する温度センサーとを備え、該温度センサーは、前記受熱管の軸線方向における、前記被温度検出部が設けられる位置の受熱管と対向する位置で前記ケーシングを貫通して該ケーシングの外部に配線されることを特徴とする。
このように構成することで、温度センサーの配線を受熱管に沿わせてステンレス箔などにより固定する必要がなくなるため、受熱管の温度上昇による熱伸びが生じた際に、配線にせん断力や引っ張り力が作用するのを防止することができる。したがって、温度センサーの配線の断線や短絡を抑制することができるため、温度センサーの信頼性を向上することができる。
【００１２】
さらに、この発明に係る太陽熱受熱器は、上記太陽熱受熱器において、前記ケーシングは、前記温度センサーの配線が挿通される貫通孔を備え、該貫通孔は、内部に断熱材を有していてもよい。
このように構成することで、貫通孔を介して温度センサーの配線を容易にケーシング外部に引き出すことが可能になり、また、貫通孔の内部の断熱材によりケーシング内部の高温の空気が貫通孔から外部に噴出すのを防止することができる。
【００１３】
さらに、この発明に係る太陽熱受熱器は、上記太陽熱受熱器において、前記貫通孔は、前記ケーシングの内外方向における最も内側の位置に、前記ケーシングの内外方向の内側に向かうほど拡開形成される拡開部を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、受熱管の熱伸びにより温度センサーの配線が貫通孔の開口部において局所的に曲がりが大きくなるのを防止することができるため、温度センサーの配線にかかる負担を更に軽減することができる。
【００１４】
さらに、この発明に係る太陽熱受熱器は、上記太陽熱受熱器において、前記受熱管は、上下方向に延在されるとともに、その上部が固定的に設けられ、
前記拡開部は、前記被温度検出部が下方に配置されている場合ほど、大きく拡開形成されていてもよい。
このように構成することで、熱伸びによる変位が下部ほど大きくなる受熱管に対して、被温度検出部が下方の場合ほど、対応する貫通孔の拡開部が大きく拡開形成されるので、受熱管の熱伸びの大きさに応じた拡開部を形成することができる。したがって、熱伸びによる変位が大きい被温度検出部に温度センサーが取り付けられている場合であっても、貫通孔の開口部における配線の局所的な曲がりを防止して、配線にかかる負担を十分に軽減することができる。
【００１５】
さらに、この発明に係る太陽熱受熱器は、上記太陽熱受熱器において、前記温度センサーは、前記ケーシングの内面と前記受熱管との間に、前記配線に長さ方向に余裕分を持たせた余裕部を備え、該余裕部は、前記被温度検出部が下方に配置されている場合ほど、前記余裕分が大きく設定されていてもよい。
このように構成することで、受熱管に熱伸びが生じて被温度検出部と貫通孔との距離が長くなったとしても、温度センサーの配線に余裕部を設けていることで、この余裕部の長さ分だけ、温度センサーの配線に引張り力が作用するのを防止することができるため、温度センサーの配線にかかる負担を更に軽減することができる。
【００１６】
この発明に係る太陽熱発電装置は、上記太陽熱受熱器を備えることを特徴としている。
このように構成することで、受熱管の温度を検出する温度センサーの配線が断線したり短絡するのを防止できるので、プラント全体の停止頻度を低減して、年間の受熱効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る太陽熱受熱器によれば、温度センサーの配線を受熱管に沿わせてステンレス箔などにより固定する必要がなくなるため、受熱管の温度上昇による熱伸びが生じた際に、配線にせん断力や引っ張り力が作用するのを防止することができる。したがって、温度センサーの配線の断線や短絡を抑制することができるため、温度センサーの信頼性を向上することができる。
さらに、この発明に係る太陽熱発電装置によれば、温度センサーの配線が断線したり短絡するのを防止できるので、プラント全体の停止頻度を低減して、年間の受熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態における全周配置方式の発電装置の側面図である。
【図２】上記全周配置方式の発電装置の上面図である。
【図３】上記発電装置の全体構成を示す図であって、（ａ）は受熱部を上面から見た断面図、（ｂ）は発電装置側面から見た断面図である。
【図４】この発明の実施形態における受熱器の一部を破断して示す斜視図である。
【図５】上記受熱器の受熱部を示す斜視図である。
【図６】上記受熱器の横断面図である。
【図７】図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】受熱管の高さに対する受熱管に入熱される熱流束の変化を示すグラフである。
【図１０】従来の受熱器における側面図である。
【図１１】上記従来の受熱管の拡大図である。
【図１２】上記従来の受熱管の下部における拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、本発明の太陽熱受熱器と、太陽熱受熱器により加熱された熱媒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。
図１、図２は、ヘリオスタット２と、タワー部３上の受熱器１０等との位置関係を示す説明図であり、図１は側面図、図２は平面図を示している。なお、地球上で発電装置１００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。
図１において、符号１は、グランドＧに設けられたヘリオスタットフィールドを示している。このヘリオスタットフィールド１上には、太陽光線を反射するための複数のヘリオスタット２が配置されている。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１中Ｈ１，Ｈ２）を受ける受熱器１０がタワー部３上に設けられている。すなわち、タワー部３の約３６０度全周を囲むようにヘリオスタット２が配置されている（図２参照）。
【００２０】
発電装置１００は、グランドＧに立設されたタワー部３と、タワー部３上に設置されたハウジング１２と、ハウジング１２内に収納された受熱器（太陽熱受熱器）１０及びガスタービンユニット１１とを備えている。
ハウジング１２は、上部が閉塞された有底筒状に形成され、その軸線方向が鉛直方向を向いた状態で配置されている。ハウジング１２の下部には、径方向中央部に、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。また、ハウジング１２内には、軸線方向における上部空間と下部空間とを仕切る仕切壁１６が設けられている。仕切壁１６で仕切られた上部空間は、ガスタービンユニット１１が設置されるタービン室１７とされ、下部空間は、受熱器１０が配置される集光室１８とされている。
【００２１】
タワー部３は、グランドＧからハウジング１２の下面に向かって立設された複数（例えば、４本）の支柱２１を備えている。これら支柱２１は、ハウジング１２の下面における外周側に、ハウジング１２の周方向に等間隔で配置され連結されている。ここで、図２に示すように、各支柱２１の対角線の延長線上には、ヘリオスタット２が配列されない。これは、ヘリオスタット２で反射された太陽光線の光路上に支柱２１が配置されると、太陽光線が各支柱２１で遮られ、太陽光線を受熱器１０内に取り込むことが難しくなるからである。
【００２２】
タワー部３の各支柱２１間には、梁部２２が架け渡されて連結されている。これら梁部２２は、ヘリオスタット２で反射されて受熱器１０に入射される太陽光線の光路上に配置されないように、支柱２１の下部同士の間に架け渡されている。
【００２３】
図３の（ａ）は受熱器１０を上面から見た断面図、（ｂ）は発電装置１００を側面から見た断面図である。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、ガスタービンユニット１１は、タービン室１７内に収納されており、ガスタービン２５と、吸気フィルター２６と、再生熱交換器２７と、発電機２８とを主に備えている。
【００２４】
ガスタービン２５は、ロータ軸３０を共有する圧縮機２３及びタービン２４を備えている。ロータ軸３０には、減速機３１を介して発電機２８が連結されている。圧縮機２３には、圧縮機２３で圧縮された圧縮空気を受熱器１０の上流端に向けて流通する受熱器供給路３２が接続されている（図４中矢印Ｆ１参照）。タービン２４には、タービン供給路３３が接続され、このタービン供給路３３を介して受熱器１０から作動流体が供給される（図４中矢印Ｆ２参照）。
【００２５】
圧縮機２３は、ハウジング１２の外部に設けられた供給源（図示せず）から空気供給路３５を流通して供給される空気を、ハウジング１２の空気取込口２９から取り込んで圧縮空気を生成する。この圧縮機２３により生成された圧縮空気は、受熱器供給路３２を介して受熱器１０に供給される。
【００２６】
タービン２４は、タービン供給路３３から供給される圧縮空気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換してロータ軸３０を回転駆動する。タービン２４内を流通した圧縮空気は、排出ガスとなって空気排出路３４を通ってタービン２４から排気される。
発電機２８は、ロータ軸３０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。
【００２７】
吸気フィルター２６は、空気供給路３５上における供給源と圧縮機２３との間に配置されている。吸気フィルター２６は、供給源から供給される空気中に含まれる塵埃等を圧縮機２３に供給される前段で除去する。
【００２８】
再生熱交換器２７は、受熱器供給路３２および空気排出路３４に接続されている。この再生熱交換器２７は、受熱器供給路３２内を流通する圧縮空気と、空気排出路３４内を流通する排出ガスとの間で熱交換を行い、受熱器供給路３２内を流通する圧縮空気を、受熱器１０に供給される前段で予備加熱する。
【００２９】
図４は、受熱器１０の一部を破断して示す斜視図である。
図３（ａ），（ｂ）、図４に示すように、ハウジング１２の集光室１８には、受熱器１０が収納されている。受熱器１０は、圧縮機２３から送り込まれる圧縮空気が流通される受熱部４２と、ケーシング４８を構成する受熱器本体４１とを備えている。
【００３０】
受熱器本体４１は、上部が天板部４３により閉塞されると共に、下部がグランドＧに向けて開口する開口部４４を備えた略中空円筒状に形成されている。
受熱器本体４１は、複数のフック部材４５により仕切壁１６から吊り下げられた状態で集光室１８内に収納されている。フック部材４５の下端部は、天板部４３を貫通して受熱部４２の高温側ヘッダ５３に連結されている。つまり、同一のフック部材４５によって受熱器本体４１と受熱部４２との両方が吊設されている。
【００３１】
開口部４４が形成された受熱器本体４１の下面は、鉛直方向においてハウジング１２の下面と略同位置に配置されている。また、受熱器本体４１の下部には、開口部４４（下方）に向かって漸次縮径されるテーパ部４６が形成されている。ヘリオスタット２で反射された太陽光線は、上記開口部４４から受熱器本体４１内に取り込まれる。
【００３２】
図５は、受熱部４２の斜視図である。
図３〜図５に示すように、受熱部４２は、複数の受熱管５１と、低温側ヘッダ５２と、高温側ヘッダ５３とを備えている。
【００３３】
低温側ヘッダ５２は、環状に形成され、受熱器本体４１のテーパ部４６を囲むように配置されている（図３（ｂ）参照）。この低温側ヘッダ５２の外周面には、圧縮機２３と受熱部４２との間における圧縮空気の流路を形成する複数の受熱器供給路３２が接続されている。受熱器供給路３２は、低温側ヘッダ５２の周方向に等間隔で配置されている。そして、受熱器供給路３２から低温側ヘッダ５２内に圧縮空気が流れ込むようになっている。
【００３４】
高温側ヘッダ５３は、環状に形成され、受熱器本体４１内において天板部４３の外周縁に沿って配置されている。高温側ヘッダ５３の外周面と、受熱器本体４１の内壁面に形成された断熱層４７との間には、高温側ヘッダ５３と断熱層４７とが接触していように隙間が確保されている。高温側ヘッダ５３には、その内周面から径方向中央部に向かって延びる複数（例えば、４本）の流出管５５が分岐接続されている。なお、これら流出管５５は、高温側ヘッダ５３の周方向において等間隔となる位置からそれぞれ分岐されている。
【００３５】
流出管５５は、高温側ヘッダ５３の径方向中央部でタービン供給路３３に合流接続されている。タービン供給路３３は、天板部４３及び仕切壁１６を貫通してタービン室１７内のタービン２４に接続されている。
【００３６】
図４を参照し、受熱器本体４１の内壁面には、受熱器本体４１内に入熱される太陽光線による熱エネルギーが受熱器本体４１の壁面を伝わり外部に向けて放射されるのを抑制するために、全域に亘って断熱材料からなる断熱層４７が取り付けられている。
【００３７】
図６は、図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図７は、図６のＢ方向から見た矢視図である。さらに、図８は、図６のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
図４〜図８に示すように、受熱管５１は、その軸線方向が鉛直方向に一致するように配置されるとともに、受熱器本体４１の内面に沿って周方向に複数配列されている。各受熱管５１の下端部（上流端）は、テーパ部４６を貫通して低温側ヘッダ５２の上部にそれぞれ接続される。各受熱管５１の上端部（下流端）は、受熱器本体４１内で高温側ヘッダ５３の下部にそれぞれ接続されている。これにより、低温側ヘッダ５２の圧縮空気は各受熱管５１内に分流され、各受熱管５１内で加熱された後、再び高温側ヘッダ５３で合流される。
【００３８】
各受熱管５１は、受熱器本体４１の周方向において、隣接する受熱管５１同士の間に隙間を設けた所定の管ピッチで、互いに平行に配列されている。ここで、管ピッチとは、隣接する受熱管５１の中心軸間の距離である。受熱管５１の外周面の周方向において、受熱器本体４１の径方向内側を向いた約１８０度の領域（太陽光線Ｈ１，Ｈ２の入射方向上流側）は、開口部４４から集光された太陽光線の入射方向に対向して太陽光線を直接受光する受光面５１ａを構成している。一方、受熱管５１の径方向外側を向いた約１８０度の領域は、断熱層４７に対向して太陽光線が直接受光されない非受光面５１ｂを構成している。
【００３９】
受熱管５１の非受光面５１ｂは、断熱層４７の内周面に接触しておらず所定距離を空けた状態で配置されている。各受熱管５１は、それぞれの中心軸が断熱層４７の内面からの等距離の周上に配置されるように平面視（軸方向から見て）で環状に配列されている。
【００４０】
受熱管５１の外周面には、被温度検出部７０が設定されている。当該被温度検出部７０には、受熱管５１の温度を検出する熱電対（温度センサー）７１が、スポット溶接等により直接的に取り付けられている。被温度検出部７０は、通常、１本の受熱管５１に対して複数設定されている。これら被温度検出部７０は、受熱管５１の受光面５１ａに限らず、非受光面５１ｂにも設定されている。
【００４１】
ここで、上述した被温度検出部７０は、入熱される熱流速が特に大きくなる位置に、集中的に設置されるのが好ましい。
タワー集光方式の場合、タワー部３から遠方に配置されるヘリオスタット２ほど焦点位置に対して反射角が寝た状態となるため、タワー部３から遠方に配置されるヘリオスタット２（以下、単に遠方のヘリオスタット２と称す）から入射される太陽光線の高さ位置は、タワー部３の近くに配列されるヘリオスタット２から入射される太陽光線の高さ位置よりも低い位置となる。そして、遠方のヘリオスタット２ほど、周方向に多数配列されるため、受熱管５１の温度分布は、遠方のヘリオスタット２から太陽光線が入射される位置の方が相対的に高温となる。
【００４２】
図９は、受熱管５１の高さ位置に対する、入熱される熱流束の変化を示すグラフである。この図９のグラフに示すように、遠方のヘリオスタット２から入熱される熱流束は、受熱器１０の近くに配置されるヘリオスタット２より入熱される熱流束よりも、ヘリオスタット２の台数が多い分だけ高くなっている。そのため、受熱器１０に入熱される熱流束のピーク位置は、受熱管５１の高さ方向中央よりも低い、遠方のヘリオスタット２より入熱される位置に出現する。
【００４３】
受熱管５１の温度は、通常、その内部を流れる圧縮空気によって、熱流束のピーク位置よりも下流側（すなわち、受熱管５１の高さが高い方向）にピーク位置がややずれる状態となるが、この受熱管５１の温度のピーク位置を含む範囲は、遠方のヘリオスタット２より入熱される範囲と重なるため、入熱される熱流速が高く、ヘリオスタット２の光軸のズレ等によって、ヒートスポットが出現し易くなってしまう。
【００４４】
そのため、上記被温度検出部７０は、熱流束が高く、ヒートスポットが出現しやすい範囲の受熱管５１の表面に集中的に設定されている。このようにして受熱管５１の温度を検出することで、熱電対７１の数量を抑制しつつ、受熱管５１の温度が受熱管材料の耐熱温度を超えないように監視することが可能となる。
【００４５】
ところで、断熱層４７および受熱器本体４１からなる受熱管５１の外周を覆うケーシング４８には、熱電対７１の配線７２を受熱器本体４１の外部に引き出すための貫通孔７５が形成されている。この貫通孔７５は、断熱層４７および受熱器本体４１を貫通してケーシング４８の内部と外部とを連通させている。なお、上記熱電対７１の配線７２は、耐熱性の被覆（図示せず）を備えている。
【００４６】
貫通孔７５は、その軸線が水平方向に延在し、且つ、当該軸線が受熱管５１の軸線と交差する向きでケーシング４８を貫通している。そして、断熱層４７の内周側に形成される貫通孔７５の開口部７６は、上面視で、受熱管５１から最短距離となる位置に形成されると共に（図６参照）、側面視で、被温度検出部７０が配置される位置と同じ高さ位置に形成されている（図８参照）。すなわち、熱電対７１は、受熱管５１の軸線方向における被温度検出部７０が設けられる位置の受熱管５１と対向する位置で、断熱層４７と受熱器本体４１を貫通して外部に配線されている。なお、上記開口部７６の位置は、受熱管５１の軸線方向における被温度検出部７０が設けられる位置の受熱管５１と対向する位置から、断熱層４７の内面に沿って若干ずれた位置に配置されていてもよい。
【００４７】
図８を参照し、貫通孔７５には、上記開口部７６に隣接し、断熱層４７の内側に向かうほど拡開される拡開部７７が形成されている。この拡開部７７は、断熱層４７の内面側に向かうに従って貫通孔７５の軸線から離間する傾斜面７８を備えている。この拡開部７７により、受熱管５１が熱伸びして熱電対７１の配線７２が熱伸び方向に傾動した場合であっても、傾斜面７８の角度分だけ、配線７２に生じる曲げを緩和することができる。なお、傾斜面７８と断熱層４７の内面との間に形成される角部を面取りするようにしてもよい。このようにすることで、当該角部への接触により配線７２が損傷するのを防止することができる。
【００４８】
熱電対７１の配線７２は、被温度検出部７０から、開口部７６に向かって空中配線された後、貫通孔７５に挿通されて、当該貫通孔７５を通じてケーシング４８の外部に導かれる。熱電対７１は、断熱層４７の内面と受熱管５１との間に、配線７２をたるませることで配線７２に長さ方向への余裕分を持たせた余裕部７９を有している。また、貫通孔７５には、上記配線７２が挿通された状態で、綿状やペースト状など容易に変形可能な断熱材ｄが詰め込まれている。なお、配線７２を傾動し易くするために、拡開部７７には上記断熱材ｄを詰め込まないようにするのが望ましい。
【００４９】
上記受熱器本体４１の外部に引き出された各配線７２を介して出力される各熱電対７１の電圧信号は、受熱管５１の被温度検出部７０における温度情報として制御部（図示せず）に入力され、制御部によって、ヘリオスタット２による集光量の制御などに供される。より具体的には、制御部は、入力された温度情報に基づいて、ヒートスポットが検出された場合には、当該ヒートスポット近傍に入射する太陽光線を減少させるようにヘリオスタット２を退避させる制御、すなわち集光を行うヘリオスタット２を減少させる制御を行う。
【００５０】
次に、上述した発電装置１００の動作について説明する。
まず、図３（ｂ）に示すように、発電機２８が作動し、減速機３１を介してロータ軸３０が回転し始めると、供給源に貯留された空気が空気取込口２９から空気供給路３５内を流入し、吸気フィルター２６を通って圧縮機２３内に流入する。圧縮機２３に流入した空気は圧縮機２３内で圧縮された後、圧縮空気となって受熱器供給路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（図４中矢印Ｆ１参照）。
【００５１】
図４に示すように、低温側ヘッダ５２内に供給された圧縮空気は、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の周方向全周に亘って接続された各受熱管５１内に流入する。
【００５２】
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、受熱器本体４１の開口部４４から受熱器本体４１内に入射する。受熱器本体４１に入射した太陽光線のうち、受熱管５１の受光面５１ａで受光される太陽光線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、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（符号Ｈ１で示す）は、受熱管５１の上部（下流側）に入射され、また、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（符号Ｈ２で示す）は、受熱管５１の下部（上流側）に入射される。
【００５３】
受熱器本体４１に入射した太陽光線のうち、各受熱管５１の間を通過した太陽光線は、断熱層４７の内面に照射されて受熱器本体４１内で熱エネルギーとなる。この場合、受熱器本体４１の内面は、断熱層４７によって断熱されているので、受熱器本体４１内で発生した熱エネルギーは受熱器本体４１の壁面まで伝達されることはなく、受熱器本体４１内に放射される。そして、受熱管５１は、断熱層４７の内周面との間に、所定距離を空けた状態で配置されているので、断熱層４７の内面から受熱器本体４１内に放射される熱エネルギーは受熱管５１における非受光面５１ｂに伝達され、受熱管５１を加熱する。
【００５４】
次いで、加熱された受熱管５１と受熱管５１内を流通する圧縮空気との間で熱交換が行われ、圧縮空気が、受熱管５１内を流通する間に高温となる。なお、受熱管５１が得た熱エネルギーは、受熱管５１の内部に放射される一方、受熱管５１の外部（受熱器本体４１内）にも放射される。この場合も、受熱器本体４１の内壁面には断熱層４７が設けられているため、受熱器本体４１内で熱エネルギーが滞留する。そして、この滞留した熱エネルギーは、受熱管５１に対して放射される。これにより、受熱管５１を周方向全域に亘って均一に加熱することができるので、太陽光線からの熱エネルギーを圧縮空気に対して効率的に伝達することができる。
【００５５】
受熱管５１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５３内に流入する。そして、高温側ヘッダ５３で合流された高温の圧縮空気は、流出管５５を通ってタービン供給路３３内に流入する。
【００５６】
タービン供給路３３内に流入した高温の圧縮空気は、タービン供給路３３内をタービン室１７側に向かって流通し（図４中矢印Ｆ２参照）、タービン室１７内のタービン２４に流入して当該タービン２４を駆動させる。つまり、タービン供給路３３から供給される圧縮空気の熱エネルギーがロータ軸３０の回転エネルギーに変換される。そして、この回転エネルギーがロータ軸３０に連結された発電機２８に出力され、発電が行われる。
【００５７】
タービン２４内を流通した圧縮空気は排出ガスとなり、空気排出路３４を通ってタービン２４から排気される。この際、空気排出路３４を流通する排出ガスは、再生熱交換器２７内に供給され、上述した圧縮機２３から受熱部４２に向かって流通する圧縮空気との間で熱交換を行う。このように、再生熱交換器２７において、圧縮機２３から受熱部４２に向かって流通する圧縮空気を受熱部４２に供給する前段で予備加熱しておくことで、タービン２４に供給される圧縮空気の温度をより高温に設定することができ、その結果、発電装置１００の発電効率を向上することができる。
【００５８】
このように、本実施形態の受熱器１０では、太陽光線を導入する開口部４４を有する受熱器本体４１と、受熱器本体４１の内側に形成された断熱層４７の内面に沿って設けられ、熱媒体である圧縮空気が内部を流通する受熱管５１と、受熱管５１の被温度検出部７０の温度を検出する熱電対７１とを備え、熱電対７１が、受熱管５１の軸線方向における被温度検出部７０が設けられる位置の受熱管５１と対向する位置で断熱層４７と受熱器本体４１とを貫通して受熱器本体４１の外部に配線される構成とした。
この構成によれば、熱電対７１の配線７２を受熱管５１に沿わせてステンレス箔Ｓなどにより固定する必要がなくなるため、受熱管５１の温度上昇による熱伸びが生じた際に、配線７２にせん断力や引っ張り力が作用するのを防止することができ、その結果、熱電対７１の配線７２の断線や短絡を抑制することができるため、熱電対７１による温度検出の信頼性を向上することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態の受熱器１０では、断熱層４７および受熱器本体４１は、熱電対７１の配線７２が挿通される貫通孔７５を備え、該貫通孔７５は、内部に断熱材を有する構成とした。
この構成によれば、貫通孔７５を介して熱電対７１の配線７２を容易に受熱器本体４１の外部に引き出すことが可能になり、また、貫通孔７５の内部の断熱材ｄにより受熱器１０内部の高温の空気が貫通孔７５から外部に噴出すのを防止することができる。
【００６０】
さらに、本実施形態の受熱器１０では、貫通孔７５が、断熱層４７の内外方向における最も内側の位置に、断熱層４７の内外方向の内側に向かうほど拡開形成される拡開部７７を備える構成とした。
この構成によれば、受熱管５１の熱伸びにより熱電対７１の配線７２が貫通孔７５の開口部７６において局所的に曲がりが大きくなるのを防止することができるため、熱電対７１の配線７２にかかる負担を更に軽減することができる
【００６１】
ところで、上述した受熱器１０においては、高温側ヘッダ５３がフック部材４５に接続されているため、上述した受熱管５１は、受熱部への入熱により受熱管５１に熱伸びが発生した場合には、高温側ヘッダ５３に接続される受熱管５１の上部は、上下方向に殆ど変位しない。つまり、受熱管５１の上部は、固定的に設けられている。代わりに、受熱管５１の下部は、上下方向への変位が拘束されていないため、上部の熱伸びの分も上乗せされ、下部になるほど熱伸びによる変位量が大きくなる。そのため、受熱管５１に取り付けられる熱電対７１は、受熱管５１の下部に取り付けられるものほど、受熱管５１の熱伸びによる変位量が大きくなる。
【００６２】
そのため、受熱管５１の熱伸びによる変位量の大きさに応じて、下方に形成される拡開部７７ほど、開口側を拡開して形成するのが好ましい。なお、拡開部７７の場合、傾斜面７８の角度は、拡開される大きさに関わらず所定の角度（例えば、４５度程度）で一定とされるのが望ましい。
この構成によれば、熱伸びによる変位が下部ほど大きくなる受熱管５１に対して、被温度検出部７０が下方に設定される場合ほど、対応する貫通孔７５の拡開部７７が大きく拡開形成されるので、受熱管５１の熱伸びの大きさに応じた拡開部７７を形成することができ、その結果、熱伸びによる変位が大きい被温度検出部７０に熱電対７１が取り付けられていても、貫通孔７５の開口部７６における配線７２の局所的な曲がりを防止して、配線７２にかかる負担を十分に軽減することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態の受熱器１０では、熱電対７１が、断熱層４７の内周面と受熱管５１との間に、配線７２に長さ方向に余裕分を持たせた余裕部７９を備え、余裕部７９が、下方に被温度検出部７０が配置されている場合ほど、余裕分を大きく設定する構成とした。
この構成によれば、受熱管５１に熱伸びが生じて被温度検出部７０と貫通孔７５との距離が長くなったとしても、熱電対７１の配線７２に余裕部７９を設けていることで、この余裕部７９の長さ分だけ、熱電対７１の配線７２に引張り力が作用するのを防止することができるため、熱電対７１の配線７２にかかる負担を更に軽減することができる。
【００６４】
このように本実施形態の発電装置１００は、上記受熱器１０を備える構成とした。
この構成によれば、受熱管５１の温度を検出する熱電対７１の配線７２が断線したり短絡するのを防止できるので、プラント全体の停止頻度を低減して、年間の受熱効率を向上することができる。
【００６５】
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、余裕部７９において配線７２をたるませる場合について説明したが、例えば、配線７２をコイル状に巻回して設けるようにしてもよい。このようにすることで、狭いスペースにより長い配線７２の余裕分を確保することができる。
【００６６】
さらに、上述した実施形態では、熱電対７１により被温度検出部７０の温度を検出する場合について説明したが、被温度検出部７０における温度検出が可能であれば、熱電対７１以外の温度センサーを用いるようにしてもよい。
【００６７】
また、受熱器１０で加熱した圧縮空気を作動流体としてタービン２４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２４には別途作動流体（例えば、燃焼ガス）を供給し、受熱部４２で加熱された圧縮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。
【００６８】
また、受熱器１０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。すなわち、ガスタービンユニットの配置位置は、受熱器１０の上方に限られることはない。
【００６９】
さらに、上述した実施形態では、発電機２８がロータ軸３０を駆動させるとともに、タービン２４が回転することによって発電を行うオルタネータとしての機能を有している場合について説明したが、これに限らず発電機２８とは別体でロータ軸３０を回転させる駆動モータを採用しても構わない。
【００７０】
また、再生熱交換器２７を除いた発電装置としても構わない。
さらに、上述した実施形態では、タワー部３を全周に亘って取り囲むようにヘリオスタットフィールド１が形成されるいわゆる全周配置方式の発電装置１００の受熱器１０を一例に説明したが、主に高緯度地域においてタワー部３の南側や北側にヘリオスタットフィールド１が形成される片側配置方式の発電装置の受熱器にも適用可能である。
【００７１】
さらに、上述した実施形態では、貫通孔７５に１つ熱電対７１の配線７２を挿通する場合について説明したが、貫通孔７５に対向する受熱管５１の高さ位置の所定範囲内に取り付けられた複数の熱電対７１の配線７２を、纏めて１つの貫通孔７５に挿通させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０  受熱器（太陽熱受熱器）
１５  開口部
４８  ケーシング
５１  受熱管
７５  貫通孔
７０  被温度検出部
７１  熱電対（温度センサー）
７２  配線
７７  拡開部
７９  余裕部
１００  発電装置（太陽熱発電装置）
【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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