太阳能热收集装置的接地构造、太阳能热收集装置和太阳能热发电系统

摘要

太阳能热收集装置（8）具备：第一热媒流路（11），在其中流动接受太阳能热的热媒；以及钢制的多个第一支柱（12），其支承第一热媒流路（11）。第一热媒流路（11）通过通电而加温。一部分的第一支柱（12）经由铜制的第一线缆（60）而接地。剩余的第一支柱（12）经由钢制的第一连接构件（14）而连接到大地。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热收集装置的接地构造、太阳能热收集装置和太阳能热发电系统。

背景技术

已知使用反射镜来使太阳光聚光到热媒流路而对在热媒流路内流动的热媒进行加热并利用经加热的热媒来使蒸气涡轮转动由此进行发电的太阳能热发电系统。与太阳能光发电系统相比，太阳能热发电系统除了引入费用便宜之外还能够利用蓄热实现24小时的发电。在以往，提出了将油用于热媒的太阳能热发电系统（例如参照专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-102013号公报。

发明内容

发明要解决的课题

近年，熔融盐作为在太阳能热发电系统中使用的热媒而受到注目。熔融盐的沸点很高，因此，如果利用熔融盐，则能够使运转温度比较高，使高温蒸气发生，由此，提高发电效率。

熔融盐在250℃左右固化，因此，当在启动时或维护后使熔融盐流入到热媒流路时热媒流路的温度处于比较低的状态时，熔融盐被热媒流路夺走热而可能固化。因此，需要在使熔融盐流入到热媒流路前预先将热媒流路加温到规定的温度以上。

作为对热媒流路加温的一种手法，考虑在热媒流路中流动电流。当流动电流时，通过此时的焦耳热来对热媒流路加温。然而，在热媒流路中流动电流的情况下，为了安全，需要使支承热媒流路的多个钢制的支柱接地。

本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于，提供减少用于使支承热媒流路的支柱接地的施工的劳力和时间并还能够确保电气上的安全性的技术。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的某种方式的太阳能热收集装置的接地构造是一种太阳能热收集装置的接地构造，具备：第一热媒流路，在其中流动接受太阳能热的热媒；以及多个第一支柱，其支承第一热媒流路并由第一导电性材料形成，第一热媒流路通过通电而加温，多个第一支柱之中的一部分的第一支柱经由线缆而接地，所述线缆经由异种材料接合构件连接到该一部分的第一支柱并由第二导电性材料形成，多个第一支柱之中的其他的至少一部分的第一支柱经由由第一导电性材料所形成的连接构件而连接到大地，第二导电性材料的导电率比第一导电性材料高。

根据该方式，一部分的支柱经由线缆而接地。因此，与全部的支柱经由线缆而接地的情况相比，经由异种材料接合构件的连接变少。此外，在如太阳能热收集装置那样存在许多支柱的大规模的构造物中，一部分的支柱经由线缆而接地，由此，即使满足作为太阳能热收集装置整体的接地基准，也在热媒流路中产生绝缘不佳时存在在支柱中积存电气的担忧时其他的支柱经由连接构件而连接到大地。也就是说，根据该方式，抑制以线缆为最小限度由异种金属接合构件所造成的接合的劳力和时间并还能够确保电气上的安全性。

此外，本发明的其他的方式也是太阳能热收集装置的接地构造。该太阳能热收集装置的接地构造是一种太阳能热收集装置的接地构造，具备：第一热媒流路，在其中流动接受太阳能热的热媒；以及钢制的多个第一支柱，其支承第一热媒流路，第一热媒流路通过通电而加温，多个第一支柱之中的一部分的第一支柱经由铜制的线缆而接地，多个第一支柱之中的其他的至少一部分的第一支柱经由钢制的连接构件而连接到大地。

其他的至少一部分的第一支柱也可以经由连接构件与一部分的第一支柱连接。

还可以具备第二热媒流路，在其中流动接受太阳能热的热媒；以及多个第二支柱，其支承第二热媒流路。多个第二支柱可以经由使支承第一热媒流路的一部分的第一支柱接地的线缆而接地。

本发明的某种方式的太阳能热收集装置具备上述的任一个的接地构造。

再有，此外，以上的构成要素的任意的组合、在装置、方法、系统等之间变换本发明的表现的方式也作为本发明的方式而是有效的。

发明效果

根据本发明，减少用于使支承热媒流路的支柱接地的施工的劳力和时间并还能够确保电气上的安全性。

附图说明

图1是示出实施方式的太阳能热发电系统的示意图。

图2是示出图1的太阳能热收集装置的示意图。

图3是示出第一集热单元的一部分的示意图。

具体实施方式

以下，对各附图所示的同一或同等的构成要素、构件标注同一符号，适当省略重复的说明。此外，为了使理解变得容易而适当放大、缩小地示出各附图中的构件的尺寸。此外，在各附图中省略了在说明实施方式上不重要的构件的一部分来进行显示。

图1是示出实施方式的太阳能热发电系统100的示意图。太阳能热发电系统100包括聚光区域121、蓄热区域122和发电区域123这3个区域。

聚光区域121主要包括太阳能热收集装置8和加热系统2。太阳能热收集装置8对太阳光进行聚光来对在热媒流路（后述）内流动的热媒进行加热。经加热的热媒被送到蓄热区域122。加热系统2在使熔融盐流入到热媒流路前对热媒流路进行加热，使得熔融盐不会被热媒流路夺走热而固化。

蓄热区域122包括热箱102和冷箱103。将经加热的热媒的热储存到热箱102，由此，能够在需要时发电。例如能够实现夜间或白天的坏天气时的发电。

发电区域123包括蒸气发生器104、蒸气涡轮106和冷凝器108。蒸气发生器104使用储存在热箱102中的经加热的热媒来使蒸气发生，蒸气涡轮106利用蒸气使涡轮旋转。利用该旋转来发电。被蒸气发生器104夺走热的比较低温的热媒被送到冷箱103。冷凝器108使蒸气回到液体。

图2是示出太阳能热收集装置8的示意图。太阳能热收集装置8包括第一聚光单元10、第二聚光单元20、第三聚光单元30、第四聚光单元40、连结管路50、第一线缆60和第二线缆62。

第一聚光单元10包括第一热媒流路11、多个第一支柱12、多个第一反射板13和第一连接构件14。图3是示出第一集热单元10的一部分的示意图。多个第一支柱12分别由钢形成，竖立设置在混凝土制的架台6上。第一支柱12沿着第一热媒流路11配置，支承第一热媒流路11。此外，第一支柱12以可旋转的方式支承第一反射板13。

第一反射板13使太阳光聚光到第一热媒流路11，对在第一热媒流路11内流动的热媒进行加热。旋转装置（不图示）连接到第一反射板13。旋转装置根据例如太阳的位置来使第一反射板13旋转。由此，高效地加热热媒。

第一热媒流路11是金属制的，在其内部流动作为接受太阳能热的热媒的熔融盐。熔融盐与以往在太阳能热收集装置中使用的合成油相比沸点高，因此，能够加温到更高温。由此，提高由蒸气涡轮106的发电效率。另一方面，熔融盐在250℃左右固化。熔融盐在聚光时通过太阳能热被加热因此基本上不会固化，但是，例如当在启动时或维护后使熔融盐流入到第一热媒流路11前第一热媒流路11的温度处于比较低的状态时，被第一热媒流路11夺走热而可能固化。因此，需要在使熔融盐流入到第一热媒流路11前预先将第一热媒流路11加温到规定的温度（例如280℃）以上。

作为对第一热媒流路11加温的手法，考虑使电热线布设在第一热媒流路11中并在其处流动电流来对第一热媒流路11加温。然而，第一热媒流路11为了绝热而被真空玻璃管包覆，因此，不能布设电热线。于是，在本实施方式中，将加热系统2中包括的1个或多个电源（不图示）连接到第一热媒流路11来使电流在第一热媒流路11本身中流动，通过此时的焦耳热来对第一热媒流路11加温。因此，第一热媒流路11以使用于对第一热媒流路11加温的电流不会在支承第一热媒流路11的第一支柱12中流动的方式被绝缘。此外，第一支柱12如后述那样接地，以防备第一热媒流路11的绝缘不佳等。

回到图2，第一热媒流路11被形成为U字状，包括在大致同一方向上延伸的长直线部11a和长直线部11b。第一支柱12和第一反射板13沿着该长直线部11a、长直线部11b配置。作为一例，长直线部11a、长直线部11b的长度分别为500～600m，在图示的例子中分别由10个第一支柱12支承。

支承第一热媒流路11的长直线部11a的多个第一支柱12通过钢制的第一连接构件14彼此电气连接。支承第一热媒流路11的长直线部11b的多个第一支柱12也同样地通过第一连接构件14彼此电气连接。该第一连接构件14的至少一部分埋在地下。也就是说，第一连接构件14连接到大地。因此，各第一支柱12经由第一连接构件14连接到大地。再有，在如后述那样多个第一支柱12之中的一部分连接到第一线缆60时，也可以仅不与第一线缆60连接的第一支柱12经由第一连接构件14连接到大地。

此外，支承第一热媒流路11的长直线部11a的第一支柱12和支承第一热媒流路11的长直线部11b的第一支柱12也通过第一连接构件14彼此电气连接。在本实施方式中，支承长直线部11a的第一支柱12和支承长直线部11b的第一支柱12通过第一连接构件14在多处（在图2中为3处）连接。在第一连接构件14，为了抑制生锈或聚光所造成的起火，施行镀锌等表面处理。

第二聚光单元20包括第二热媒流路21、多个第二支柱22、多个第二反射板23和第二连接构件24。

第三聚光单元30包括第三热媒流路31、多个第三支柱32、多个第三反射板33和第三连接构件34。

第四聚光单元40包括第四热媒流路41、多个第四支柱42、多个第四反射板43和第四连接构件44。

第二热媒流路21、第三热媒流路31、第四热媒流路41分别与第一热媒流路11同样地构成。第二热媒流路21以其长直线部21a与第一热媒流路11的长直线部11b邻接并且在大致同一方向上延伸的方式配置。第四热媒流路41以其长直线部41a与第三热媒流路31的长直线部31b邻接并且在大致同一方向上延伸的方式配置。

第二支柱22、第三支柱32、第四支柱42分别与第一支柱12同样地构成。

第二反射板23、第三反射板33、第四反射板43分别与第一反射板13同样地构成。

第二连接构件24、第三连接构件34、第四连接构件44分别与第一连接构件14同样地构成。

连结管路50为环状的流路，与第一热媒流路11、第二热媒流路21、第三热媒流路31和第四热媒流路41连接。此外，连结管路50也与蓄热区域122的热箱102和冷箱103连接。因此，第一热媒流路11、第二热媒流路21、第三热媒流路31和第四热媒流路41与热箱102和冷箱103经由连结管路50连结。被各热媒流路加热的热媒经由连结管路50被送到热箱102。此外，在冷箱103中储存的比较低温的热媒经由连结管路50被送到各热媒流路。

第一线缆60设置在第一聚光单元10与第二聚光单元20之间。第一线缆60为接地用的铜制的线缆，其一端连接到作为太阳能热发电系统100整体的接地栅极（earth grid）的主接地栅极。支承第一热媒流路11的多个第一支柱12之中的一部分（在图2中为3个）的第一支柱12通过该第一线缆60接地。也就是说，第一支柱12的一部分通过导电率比较（特别地，比第一连接构件14）高的线缆接地。此外，如上述那样，各第一支柱12通过第一连接构件14彼此电气连接，因此，未连接第一线缆60的第一支柱12也经由第一连接构件14、或其他的第一支柱12与第一线缆60电气连接。在本实施方式中，第一热媒流路11被形成为U字状，并且，支承其长直线部11a的第一支柱12和支承长直线部11b的第一支柱12通过第一连接构件14在多处连接，因此，各第一支柱12通过多个路径与第一线缆60电气连接。

第一线缆60为铜制，第一支柱12为钢制，因此，它们通过异种金属接合构件64接合。由此，能够防止由于铜与钢的接触（即异种金属的接触）所造成的腐蚀。优选的是，连接到第一线缆60的第一支柱12的数量与第一支柱12的总数的比率为1/10～3/10。当比这小时，将各第一支柱12与第一线缆60电气连接的路径数量变少，因此，存在作为太阳能热收集装置8整体的电气上的安全性小于基准的担忧。此外，当比这大时，异种金属接合构件64的材料费和施工的劳力和时间增大，因此，变得不经济。

此外，支承第二热媒流路21的多个第二支柱22之中的一部分（在图2中为3个第二支柱22）的第二支柱22通过第一线缆60接地。即，第一聚光单元10和第二聚光单元20通过在它们之间设置的共同的第一线缆60接地。

第二线缆62设置在第三聚光单元30和第四聚光单元40之间。第二线缆62为接地用的铜制的线缆，与第一线缆60同样地连接到主接地栅极。多个第三支柱32之中的一部分（在图2中为3个）的第三支柱32、多个第四支柱42之中的一部分（在图2中为3个）的第四支柱42分别通过第二线缆62接地。即，第三聚光单元30和第四聚光单元40通过在它们之间设置的共同的第二线缆62接地。

根据以上说明的实施方式的太阳能热收集装置8，各聚光单元的一部分的支柱通过异种金属接合构件64与铜制的线缆连接。在此，各聚光单元具有许多支柱，因此，当将那些全部的支柱通过异种金属接合构件64连接到铜制的线缆时，在施工中花费劳力和时间，此外，异种金属接合构件64的材料费变高。对此，根据实施方式的太阳能热收集装置8，如上述那样，仅一部分（例如多个支柱之中的1/10～3/10）的支柱通过异种金属接合构件64与铜制的线缆连接，因此，与全部的支柱经由异种金属接合构件64连接到线缆的情况相比，能够抑制施工的劳力和时间以及异种金属接合构件64的材料费。

此外，根据本实施方式的太阳能热收集装置8，各聚光单元的各支柱通过钢制的连接构件连接到大地（即接地）。在此，在如实施方式的太阳能热收集装置8那样存在多个支柱的大规模的构造物中，一部分的第一支柱12经由线缆接地，由此，即使满足作为太阳能热收集装置8整体的接地基准，也在热媒流路中产生绝缘不佳时存在在支柱中积存电气的担忧。对此，根据实施方式的太阳能热收集装置8，如上述那样，各支柱也通过连接构件接地，因此，即使在热媒流路中产生绝缘不佳，也不会在支柱中积存电气。也就是说，根据太阳能热收集装置8，抑制以线缆为最小限度由异种金属接合构件64所造成的接合的劳力和时间并还能够确保电气上的安全性。

此外，根据反射板的角度，存在在不意图的情况下光被聚光到线缆而使线缆的温度上升的情况。线缆为铜制，在比较低的温度下会变形或腐蚀。对此，在本实施方式中，能够通过难以引起这样的问题的钢制的连接构件来确保电气上的安全性并减少铜制的线缆。因此，铜制的线缆的维护频度减少，维持成本减少。

此外，根据本实施方式的太阳能热收集装置8，各支柱通过由连接构件所形成的多个路径与铜线缆电气连接。因此，即使在由于连接构件的破损而使一部分的路径断开的情况下，也维持电气上的安全性。

此外，根据本实施方式的太阳能热收集装置8，第一聚光单元10和第二聚光单元20通过设置在它们之间的共同的铜制的线缆而接地。因此，与通过分别不同的线缆接地的情况相比，线缆变少，因此，材料成本减少。

以上，基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员要理解的是，该实施方式是例示，在那些各构成要素、各处理过程的组合中能够实现各种变形例，此外，这样的变形例也处于本发明的范围中。

（变形例1）

在实施方式中，关于太阳能热收集装置8，针对具备4个聚光单元的情况进行了说明，但不限于此。太阳能热收集装置8也可以具备1个、2个、3个或5个以上的聚光单元。

（变形例2）

在实施方式中，针对在各聚光单元内全部的支柱通过连接构件彼此连接的情况进行了说明，但不限于此。各支柱直接或经由其他的支柱和连接构件与线缆连接也可，各聚光单元内的全部的支柱不需要通过连接构件彼此连接。

（变形例3）

在实施方式中，针对各支柱直接或经由其他的支柱和连接构件通过线缆接地并且通过连接构件接地（连接到大地）的情况进行了说明，但不限于此。既可以存在通过线缆接地但未通过连接构件接地的支柱，也可以存在通过连接构件接地但未通过线缆接地的支柱。此外，还可以存在未通过线缆和连接构件中的任一个接地的支柱。

（变形例4）

在实施方式中，针对支柱和连接构件为钢制并且第一线缆60和第二线缆62为铜制的情况进行了说明，但不限于此。支柱也可以通过在与第一线缆60和第二线缆62的连接中需要异种材料接合构件的其他的导电性材料形成。连接构件通过与支柱相同的导电性材料形成也可。此外，第一线缆60和第二线缆62也可以通过在与支柱的连接中需要异种材料接合构件并且导电率比支柱高的导电性材料来形成。

（变形例5）

在实施方式中，针对在2个聚光单元中设置1个接地用的线缆的情况进行了说明，但不限于此。既可以在1个聚光单元中设置1个接地用的线缆，也可以在3个以上的聚光单元中设置1个接地用的线缆。

附图标记的说明

8太阳能热收集装置，10第一聚光单元，11第一热媒流路，12第一支柱，14第一连接构件，20第二聚光单元，21第二热媒流路，22第二支柱，24第二连接构件，30第三聚光单元，31第三热媒流路，32第三支柱，34第三连接构件，40第四聚光单元，41第四热媒流路，42第四支柱，44第四连接构件，60第一线缆，62第二线缆，100太阳能热发电系统，104蒸气发生器，106蒸气涡轮。

产业上的可利用性

本发明能够利用于太阳能热收集装置和太阳能热发电系统。