JP6529218B2 - 熱媒排出装置および熱媒排出方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽熱収集装置用の熱媒排出装置および熱媒排出方法に関する。

再生可能エネルギーを利用した効率的な電力安定供給を実現するためのシステムの一例として、太陽熱を利用した発電プラントが挙げられる（例えば特許文献１および２参照）。
この太陽熱を利用した発電プラントでは、太陽熱を太陽熱収集装置で集め、この集めた熱を熱媒を介して熱交換器に送り、この送った熱により水を蒸気に変化させ、この蒸気によりタービンを駆動させて発電を行うようになっている。
太陽熱収集装置で集めた熱は、熱媒を介して蓄熱装置により蓄熱することができ、この蓄熱した熱を、夜間といった太陽光を収集できないない時間帯に再び熱媒を通じて熱交換器に送ることにより、発電を行うことができる。このため、電力を安定的に供給することが可能となる。

このような発電プラントで使用される熱媒としては、一般的に合成オイルが使用されるが、近年において、熱媒を合成オイルから溶融塩に変更する試みがなされている。
熱媒を合成オイルから溶融塩に変更することで以下のような利点がある。
まず、従来型より高温のスチームを供給することができ、これによって、発電効率の上昇と発電コストの削減が期待できる。また、従来型と比べ、溶融塩を熱媒として使用したシステムでは蓄熱タンクの容量をより小さくすることができる。さらに、従来型（熱媒：合成オイル）は、蓄熱媒体として溶融塩を使用しているため、合成オイルと溶融塩の熱交換が必要であったが、全システムを溶融塩のみで動かすことにより熱交換器が不要となり、プラントをよりシンプルに構成することができるようになる。

米国特許出願公開第２０１０／００４３７７６号明細書 特開２０１４−３１７８７号公報

ところで、発電プラントに使用される太陽熱収集装置では、集光鏡（反射鏡）で太陽光を集光して、集熱管（熱媒流路）を加熱し、これによって熱媒の温度が上昇する。集熱管（熱媒流路）には熱媒を流通させるための配管が接続されているが、この配管には複数の太陽熱収集装置の熱媒流路が接続されている。
このような太陽熱収集装置では、メンテナンス時や、停電等の際に、熱媒流路を流れる熱媒に温度低下が生じて固化するおそれがある場合、熱媒流路から熱媒を短時間で排出することが必要となる。
すなわち、太陽熱収集装置に熱媒を循環させる熱媒流路は、ポンプにより熱媒を循環させているが、例えば、メンテナンス時などに、熱媒流路内の熱媒を排出する場合がある。また、熱媒はポンプにより熱媒流路を循環させられているが、停電や事故等により電源断となったり、ポンプが故障したりすると熱媒の循環が停止することになる。ここで、熱媒として、溶融塩等の凝固点となる温度が気温よりかなり高いものを用いている場合に、熱媒流路で流れなくなった熱媒が比較的短期間で冷えて固化してしまう可能性がある。この場合に、運転再開時に熱媒流路が固化した熱媒で塞がれた状態となり、熱媒流路を加熱して熱媒を溶融させる必要が生じ、運転再開に時間とコストがかかることになる。
また、例えば、沸点の低い熱媒等において、昼間の晴天時に熱媒の循環が停止すると、太陽熱収集装置内にある熱媒が流れない状態で加熱されることになり、熱媒の温度がその沸点を越えて高くなり過ぎる虞がある。
したがって、何等かの理由で、熱媒を循環させるためのポンプが停止するとともにポンプを再稼働できない場合に、熱媒流路から熱媒を排出することが必要となる。

熱媒を排出する場合、タンクを太陽熱収集装置より低いところに設置すれば、熱媒を重力によってタンクに送り込むことができる。
しかし、タンクは高さが１５ｍ以上もあり非常に高いので、タンクを太陽熱収集装置より低いところに設置するには、タンクを設置すべき地盤に大きな孔を施工し、この孔にタンクを挿入して設置する必要があり、この孔の施工やタンクの設置に非常に手間がかかるという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、熱媒を貯留するタンクを太陽熱収集装置より低い位置に設置することなく、太陽熱収集装置から熱媒を重力によって排出できる熱媒排出装置および熱媒排出方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の熱媒排出装置は、熱媒流路を有する太陽熱収集装置の前記熱媒流路から熱媒を排出する熱媒排出装置であって、
前記熱媒流路の最高位置に設けられ、前記熱媒の排出時に前記熱媒流路に空気を導入するベント部と、
前記熱媒流路に接続されるとともに水平面に対して傾斜する傾斜配管と、
前記傾斜配管の前記熱媒流路が接続された部分より低い位置に接続されて、前記熱媒流路から前記傾斜配管を経て流れた熱媒を受け入れるドレイン容器と、
前記ドレイン容器から前記熱媒をタンクに送り出すポンプとを備えることを特徴とする。

ここで、傾斜配管に複数の太陽熱収集装置の熱媒流路が接続される場合、ドレイン容器は、複数の太陽熱収集装置のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置の熱媒流路が接続された位置より低い位置に１つ配置してもよいし、複数の所定の太陽熱収集装置の熱媒流路が接続された部分より低い位置にそれぞれ配置してもよい。

本発明においては、熱媒の排出時に、熱媒流路の最高位置に設けられたベント部を開放して熱媒流路に空気を導入すると、熱媒が重力によって、熱媒流路から傾斜配管に流れ込み、さらにこの傾斜配管を重力によって流れてドレイン容器に受け入れられる。そして、このドレイン容器からポンプによって熱媒をタンクに送り出し、このタンクに貯留することができる。
したがって、タンクを太陽熱収集装置より低い位置に設置することなく、太陽熱収集装置から熱媒を重力によって排出できる。

本発明の前記構成において、前記傾斜配管に複数の前記太陽熱収集装置のそれぞれの熱媒流路が接続され、
前記ドレイン容器は、複数の前記太陽熱収集装置のうち最も低い位置に配置されている前記太陽熱収集装置の前記熱媒流路が接続された位置より低い位置に配置されていてもよい。

このような構成によれば、ドレイン容器が最も低い位置に配置されているので、全ての太陽熱収集装置の熱媒流路中の熱媒を１つのドレイン容器に受け入れることができる。したがって、ドレイン容器を複数設ける場合に比して、ドレイン容器の設置の手間がかからない。

また、本発明の前記構成において、水平面に対して異なる方向に傾斜する傾斜配管がそれらの傾斜方向の最下端で接続され、この接続された接続部に前記ドレイン容器が接続されていてもよい。

このような構成によれば、異なる傾斜配管にそれぞれ接続された太陽熱収集装置の熱媒流路から熱媒をドレイン容器に受け入れることができるので、太陽熱収集装置の熱媒流路中の熱媒を効率的に排出できる。

本発明の熱媒排出方法は、熱媒流路を有する太陽熱収集装置の前記熱媒流路から熱媒を排出する熱媒排出方法であって、
前記熱媒流路の最高位置において、前記熱媒の排出時に前記熱媒流路に空気を導入することによって、前記熱媒流路に接続されるとともに水平面に対して傾斜する傾斜配管に熱媒を流し、
この傾斜配管を流れた前記熱媒を前記熱媒流路が接続された部分より低い位置に接続されたドレイン容器に受け入れ、
このドレイン容器からポンプによって前記熱媒をタンクに送り出すことを特徴とする。

本発明においては、熱媒の排出時に、熱媒流路の最高位置において熱媒流路に空気を導入することによって、熱媒が重力によって熱媒流路から傾斜配管に流れ込み、さらにこの傾斜配管を重力によって流れてドレイン容器に受け入れられる。そして、このドレイン容器からポンプによって熱媒をタンクに送り出し、このタンクに貯留することができる。したがって、タンクを太陽熱収集装置より低い位置に設置することなく、太陽熱収集装置から熱媒を重力によって排出できる。

また、本発明の前記構成において、前記傾斜配管および前記熱媒流路を流れる前記熱媒は、それが固化しないような温度に保持されるとともに、前記ドレイン容器内は、当該ドレイン容器内に受け入れた前記熱媒が固化しない温度に保温されているのが好ましい。

このような構成によれば、熱媒を固化させることなく、太陽熱収集装置の熱媒流路から熱媒を重力によってドレイン容器に受け入れることができるとともに、当該ドレイン容器からタンクに熱媒を固化させることなく送り出すことができ、当該タンクで固化されることなく貯留できる。

本発明によれば、タンクを太陽熱収集装置より低い位置に設置することなく、太陽熱収集装置から熱媒を重力によって排出できる。

本発明の第１の実施の形態に係る熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示すものである。熱媒排出装置は、多数の太陽熱収集装置１を備えている。なお、図１では太陽熱収集装置１を２つ記載しているが、実際には太陽熱収集装置は多数（例えば１００台以上）設けられている。
太陽熱収集装置１は、略Ｕ形の熱媒流路２を有しており、この熱媒流路２は、集光鏡３で集光された太陽光によって加熱され、これによって、熱媒流路２を流れる熱媒の温度が例えば２９０℃程度から５５０℃程度まで上昇するようになっている。
なお、本実施の形態では熱媒としては、硝酸ナトリウムと硝酸カリウムとの混合物からなる溶融塩が使用されている。
また、図１において、小さな直角三角形で示すものは勾配記号であり、この勾配記号にしたがって、熱媒流路２および後述する傾斜配管５が水平面に対して傾斜している。

各太陽熱収集装置１の熱媒流路２は傾斜配管５に接続されている。傾斜配管５はループ状に構成されており、図１において左端部が右端部より高くなっている。つまり、傾斜配管５は水平面に対して図１において右下がりに傾斜している。また、傾斜配管５は、平行に配置された２本の傾斜配管５ａ，５ｂを有しており、一方の傾斜配管５ａと他方の傾斜配管５ｂとはその両端部においてそれぞれ配管５ｃよって接続されている。なお、配管５ｃには弁１７が設けられているが、この弁は通常閉じた状態となっている。
傾斜配管５には２つのタンク６，７が接続されている。タンク６，７はそれぞれ熱媒を貯留するものであり、タンク６は太陽熱収集装置１によって加熱される前の２９０℃程度の熱媒を貯留し、タンク７は太陽熱収集装置１によって加熱された後の５５０℃程度の熱媒を貯留するようになっている。したがって、以下ではタンク６をコールド側タンク６と称し、タンク７をホット側タンク７と称する。

コールド側タンク６と傾斜配管５ａとは接続配管１０によって接続されており、コールド側タンク６に設けられた図示しないポンプによって、コールド側タンク６から接続配管１０を介して傾斜配管５ａに熱媒を送り込むようになっている。傾斜配管５ａに送り込まれた熱媒は、接続配管１０と傾斜配管５ａとの接続部において分岐して、その一部が傾斜配管５ａの勾配に沿って右側に流れ、残りの一部が傾斜配管５ａの勾配に逆らって左側に流れるようになっている。
また、ホット側タンク７と傾斜配管５ｂとは接続配管１１によって接続されており、太陽熱収集装置１によって加熱された後の傾斜配管５ｂを流れる熱媒を前記ポンプの圧力によって接続配管１１を介してホット側タンク７に送り込むようになっている。
なお、接続配管１１は途中で分岐して、コールド側タンク６にも必要に応じて熱媒を送り込むことが可能となっている。例えば、太陽が出ていない夜間等は太陽熱収集装置１にて熱媒を加熱できないので、その場合、前記分岐部に設けられた切替弁によって、熱媒をコールド側タンク６にのみ送り込むようにして、加熱されていない熱媒がホット側タンク７に送り込まれるのを防止するようになっている。

また、太陽熱収集装置１の熱媒流路２の一方の端部は傾斜配管５ａに接続されており、他方の端部は傾斜配管５ｂに接続されている。したがって、通常の運転時に傾斜配管５ａを流れる熱媒は太陽熱収集装置１によって加熱される前の熱媒であり、傾斜配管５ｂを流れる熱媒は太陽熱収集装置１によって加熱された後の熱媒である。
また、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２の最高位置（高さ方向の最高位置）には、熱媒の排出時に熱媒流路２に空気を導入するベント部１５が設けられている。このベント部１５は例えば弁等によって構成されており、熱媒の排出時に弁を開放することによって、熱媒流路２に空気を導入するようになっている。なお、この弁は電磁弁でもよいし、手動で開閉可能な弁でもよいが、停電時に弁を開放させるために手動でも開閉できるような電磁弁が好ましい。

また、複数の太陽熱収集装置１のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置１の熱媒流路２が接続された位置より低い位置にドレイン容器１６が配置されており、このドレイン容器１６は傾斜配管５に接続されている。具体的には、傾斜配管５の右側端部の配管５ｃにドレイン容器１６が接続されている。

配管５ｃの中央部には弁１７が設けられ、この弁１７より傾斜配管５ａ側の配管５ｃの部分とドレイン容器１６とが配管１８ａによって接続され、弁１７より傾斜配管５ｂ側の配管５ｃの部分とドレイン容器１６とが配管１８ｂによって接続されている。なお、この弁１７は通常は閉じた状態となっている。
また、配管１８ｂと配管５ｃとの接続部には、図示しない弁が設けられている。そして、熱媒排出時にこの弁を開放することによって、傾斜配管５ｂを流れる熱媒を配管５ｃ、配管１８ｂを介してドレイン容器１６に受け入れることができるようになっている。また、太陽熱収集装置１から熱媒を排出しない通常時は、前記弁は閉じた状態となっており、ドレイン容器１６に加熱された熱媒が流入するのを防止している。
また、傾斜配管５ａを流れる熱媒は配管５ｃ，１８ａによって常にドレイン容器１６に送り込まれるようになっている。

また、本実施の形態の熱媒排出装置はドレイン容器１６から熱媒をコールド側タンク６に送り出すポンプ２０を備えている。ドレイン容器１６には排出管２１が接続されており、この排出管２１の途中にポンプ２０が設けられている。
一方、傾斜配管５ａ，５ｂの間に排出管２２が傾斜配管５ａ，５ｂと平行に設けられ、この排出管２２の一方の端部はコールド側タンク６に向けて折曲され、当該コールド側タンク６に接続されている。また、排出管２２の他方の端部は排出管２１と接続されている。
したがって、ドレイン容器１６に受け入れられた熱媒は、ポンプ２０によって排出管２１，２２を介してコールド側タンク６に送り出され、当該コールド側タンク６に貯留されるようになっている。

このような構成の熱媒排出装置を備えた太陽熱収集システムでは、通常の運転時には、コールド側タンク６から前記図示しないポンプによって、熱媒が傾斜配管５ａに送り込まれ、この傾斜配管５ａから各太陽熱収集装置１の熱媒流路２に送り込まれ、太陽光によって加熱された熱媒が傾斜配管５ｂから接続配管１１を通ってホット側タンク７に貯留される。このホット側タンク７に貯留された熱媒が図示しない配管によって発電システムに送り込まれ、タービンによって発電される。発電に使用されて温度が低くなった熱媒は図示しない配管によってコールド側タンク６に戻され、再びコールド側タンク６から図示しないポンプによって、熱媒が接続配管１０を通って傾斜配管５ａに送り込まれて、前記と同様にして太陽熱収集装置１で熱媒が加熱され、この加熱された熱媒がホット側タンク７に貯留される。このような工程を行うことによって、電力を安定的に供給することが可能となる。
また、傾斜配管５ａを流れる熱媒の一部は配管５ｃ、１８ａを介してドレイン容器１６に送り込まれるとともに、このドレイン容器１６からポンプ２０によって排出管２１，２２を介してコールド側タンク６に送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。
なお、通常の運転時には、ポンプ２０を起動させることなく、コールド側タンク６に設けられた図示しない前記ポンプの圧力によって、熱媒をドレイン容器１６から排出管２１，２２を介してコールド側タンク６に送り出すようにしてもよい。この際、ドレイン容器１６およびコールド側タンク６は熱媒が固化しない温度に保温されている。このため、当該ドレイン容器１６からコールド側タンク６に熱媒を送り出して、当該コールド側タンク６で固化されることなく貯留できる。

一方、例えばメンテナンス時や停電等の際に、熱媒流路２を流れる熱媒に温度低下が生じて固化するおそれがある場合、熱媒流路２から熱媒を以下のようにして排出する。
まず、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２の最高位置に設けられたベント部１５を開放して熱媒流路２に空気を導入するとともに、配管１８ｂと配管５ｃとの接続部に設けられた弁を開放する。

すると、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２から傾斜配管５（５ａ，５ｂ）に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって傾斜配管５（５ａ，５ｂ）を流れて、配管１８ａ，１８ｂを介してドレイン容器１６に受け入れられる。
ドレイン容器１６に受け入れられた熱媒はポンプ２０によってコールド側タンク６に排出管２１，２２を介して送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。
したがって、コールド側タンク６を太陽熱収集装置１より低い位置に設置することなく、複数の太陽熱収集装置１から熱媒を重力によって排出できるとともに、コールド側タンク６の設置を経済的に行うことができる。

また、傾斜配管５および熱媒流路２を流れる熱媒は、それが固化しないような温度に保持されるとともに、ドレイン容器１６内は、当該ドレイン容器１６内に受け入れた熱媒が固化しない温度に保温されている。つまり、傾斜配管５および熱媒流路２からの放熱量を考慮して熱媒が固化しないように、その流量が決定されるとともに、コールド側タンク６、ホット側タンク７およびドレイン容器１６が保温される。
したがって、熱媒を固化させることなく、太陽熱収集装置１の熱媒流路２から熱媒を重力によってドレイン容器１６に受け入れることができるとともに、当該ドレイン容器１６からコールド側タンク６に熱媒を送り出して、当該コールド側タンク６で固化されることなく貯留できる。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態の熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示すものである。この図に示す熱媒排出装置が前記第１の実施の形態の熱媒排出装置と異なる点は、ドレイン容器を２つ設けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図２に示すように、傾斜配管５の傾斜方向略中央側にもドレイン容器１６Ａが配置されており、このドレイン容器１６Ａも傾斜配管５に接続されている。傾斜配管５ａの傾斜方向略中央部とドレイン容器１６Ａとは配管１８ｃによって接続され、傾斜配管５ｂの傾斜方向略中央部とドレイン容器１６Ａとは配管１８ｄによって接続されている。
また、傾斜配管５ａには、配管１８ｃとの接続部よりドレイン容器１６側に弁２３が設けられ、傾斜配管５ｂには、配管１８ｄとの接続部よりドレイン容器１６側に弁２４が設けられている。これら弁２３，２４は通常時は開放された状態となっている。

また、ドレイン容器１６Ａから熱媒をコールド側タンク６に送り出すポンプ２０を備えている。ドレイン容器１６Ａには排出管２１が接続されており、この排出管２１の途中にポンプ２０が設けられている。
排出管２１には排出管２２Ａが接続されており、この排出管２２Ａがコールド側タンク６に接続されている。
したがって、熱媒排出時に、ドレイン容器１６Ａに受け入れられた熱媒は、ポンプ２０によって排出管２１，２２Ａを介してコールド側タンク６に送り出され、当該コールド側タンク６に貯留されるようになっている。

このような熱媒排出装置では、例えばメンテナンス時や停電等の際に、熱媒流路２を流れる熱媒に温度低下が生じて固化するおそれがある場合、熱媒流路２から熱媒を以下のようにして排出する。
まず、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２の最高位置に設けられたベント部１５を開放して熱媒流路２に空気を導入するとともに、配管１８ｂと配管５ｃとの接続部に設けられた弁を開放し、さらに弁２３，２４を閉じる。

すると、弁２３，２４より上流側（図２において左側）では、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２から傾斜配管５（５ａ，５ｂ）に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって傾斜配管５（５ａ，５ｂ）を流れて、配管１８ｃ，１８ｄを介してドレイン容器１６Ａに受け入れられる。
ドレイン容器１６Ａに受け入れられた熱媒はポンプ２０によってコールド側タンク６に排出管２１，２２Ａを介して送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。

一方、弁２３，２４より下流側（図２において右側）では、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２から傾斜配管５（５ａ，５ｂ）に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって傾斜配管５（５ａ，５ｂ）を流れて、配管１８ａ，１８ｂを介してドレイン容器１６に受け入れられる。
ドレイン容器１６に受け入れられた熱媒はポンプ２０によってコールド側タンク６に排出管２１，２２を介して送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。

このように、本実施の形態では、複数の太陽熱収集装置１から排出される熱媒を、２つのドレイン容器１６，１６Ａに受け入れることができるので、第１の実施の形態に比して短時間で太陽熱収集装置１から熱媒を重力によって排出できるという利点がある。
また、第１の実施の形態と同様に、傾斜配管５および熱媒流路２を流れる熱媒は、それが固化しないような温度に保持されるとともに、ドレイン容器１６，１６Ａ内は、当該ドレイン容器１６，１６Ａ内に受け入れた熱媒が固化しない温度に保温されている。つまり、傾斜配管５および熱媒流路２からの放熱量を考慮して熱媒が固化しないように、その流量が決定されるとともに、コールド側タンク６、ホット側タンク７およびドレイン容器１６，１６Ａが保温される。
したがって、熱媒を固化させることなく、太陽熱収集装置１の熱媒流路２から熱媒を重力によってドレイン容器１６，１６Ａに受け入れることができるとともに、当該ドレイン容器１６，１６Ａからコールド側タンク６に熱媒を固化されることなく送り出して、当該コールド側タンク６で固化されることなく貯留できる。

なお、本実施の形態では２つのドレイン容器１６，１６Ａのそれぞれの熱媒流路２を傾斜配管５の最も下流側（図２において右側）と、傾斜配管５の傾斜方向の略中央部とにそれぞれ接続したが、これに限ることはない。例えば、傾斜配管５の傾斜方向に沿って所定間隔で３つ以上のドレイン容器を設け、これらの熱媒流路をそれぞれ傾斜配管５に接続すればよい。

（第３の実施の形態）
図３は、第３の実施の形態の熱媒排出装置を含む太陽熱収集システムの概略構成を示すものである。この図に示す熱媒排出装置が前記第１の実施の形態の熱媒排出装置と異なる点は、水平面に対して異なる方向に傾斜する傾斜配管が複数設けられている点およびドレイン容器を２つ設けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、４つの傾斜配管５Ａ〜５Ｄがループを構成するようにして設けられており、隣り合う傾斜配管どうしは接続されている。
傾斜配管５Ａは図３において右下がりに傾斜し、傾斜配管５Ｂは左下りに傾斜し、これら傾斜配管５Ａ，５Ｂは傾斜方向の最下端で接続されている。また、傾斜配管５Ｃは右下がりに傾斜し、傾斜配管５Ｄは左下りに傾斜し、これら傾斜配管５Ｃ，５Ｄは傾斜方向の最下端で接続されている。また、傾斜配管５Ｂと傾斜配管５Ｃとは傾斜方向の最上端で接続されている。
傾斜配管５Ａと傾斜配管５Ｃとは傾斜方向が右下がりで等しくなっており、水平面に対する傾斜角度はほぼ等しくなっている。また、傾斜配管５Ｂと傾斜配管５Ｄとは傾斜方向が左下りで等しくなっており、水平面に対する傾斜角度は傾斜配管５Ｄの方が大きくなっている。

このような傾斜配管５Ａ〜５Ｄには、それぞれ太陽熱収集装置１の熱媒流路２が第１の実施の形態と同様にして接続されている。図３では２つの太陽熱収集装置１が記載されているが、実際は各傾斜配管５Ａ〜５Ｄのそれぞれに、複数の太陽熱収集装置１の熱媒流路２がそれぞれ接続されている。
傾斜配管５Ａは、平行に配置された２本の傾斜配管５Ａａ，５Ａｂを有しており、一方の傾斜配管５Ａａと他方の傾斜配管５Ａｂとはその一端部において配管５ｃよって接続されている。
また、太陽熱収集装置１の熱媒流路２の一方の端部は傾斜配管５Ａａに接続されており、他方の端部は傾斜配管５Ａｂに接続されている。

傾斜配管５Ｂは、平行に配置された２本の傾斜配管５Ｂａ，５Ｂｂを有しており、図示しない太陽熱収集装置の熱媒流路の一方の端部は傾斜配管５Ｂａに接続され、他方の端部は傾斜配管５Ｂｂに接続されている。
傾斜配管５Ｃは、平行に配置された２本の傾斜配管５Ｃａ，５Ｃｂを有しており、図示しない太陽熱収集装置の熱媒流路の一方の端部は傾斜配管５Ｃａに接続され、他方の端部は傾斜配管５Ｃｂに接続されている。
傾斜配管５Ｄは、平行に配置された２本の傾斜配管５Ｄａ，５Ｄｂを有しており、一方の傾斜配管５Ｄａと他方の傾斜配管５Ｄｂとはその一端部において配管５ｃよって接続されている。
また、太陽熱収集装置１の熱媒流路２の一方の端部は傾斜配管５Ｄａに接続されており、他方の端部は傾斜配管５Ｄｂに接続されている。

また、傾斜配管５Ａに接続された複数の太陽熱収集装置１のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置１の熱媒流路２が接続された位置より低い位置で、かつ、傾斜配管５Ｂに接続された図示しない複数の太陽熱収集装置のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置の熱媒流路が接続された位置より低い位置に、ドレイン容器１６Ｂが配置されており、このドレイン容器１６Ｂは、傾斜配管５Ａと傾斜配管５Ｂとの接続部に接続されている。
具体的には、傾斜配管５Ａａと傾斜配管５Ｂａとの接続部に配管１９ａを介してドレイン容器１６Ｂが接続されており、傾斜配管５Ａｂと傾斜配管５Ｂｂとの接続部に配管１９ｂを介してドレイン容器１６Ｂが接続されている。

また、傾斜配管５Ｃに接続された図示しない複数の太陽熱収集装置のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置の熱媒流路が接続された位置より低い位置で、かつ、傾斜配管５Ｄに接続された複数の太陽熱収集装置１のうち最も低い位置に配置されている太陽熱収集装置１の熱媒流路２が接続された位置より低い位置に、ドレイン容器１６Ｃが配置されており、このドレイン容器１６Ｃは、傾斜配管５Ｃと傾斜配管５Ｄとの接続部に接続されている。
具体的には、傾斜配管５Ｃａと傾斜配管５Ｄａとの接続部に配管１９ｃを介してドレイン容器１６Ｃが接続されており、傾斜配管５Ｃｂと傾斜配管５Ｄｂとの接続部に配管１９ｄを介してドレイン容器１６Ｃが接続されている。

また、コールド側タンク６は、傾斜配管５Ｂａと傾斜配管５Ｃａとの接続部に、接続配管２５を介して接続されており、コールド側タンク６に設けられた図示しないポンプによって、コールド側タンク６から傾斜配管５Ｂａと傾斜配管５Ｃａとの接続部に熱媒を送り込むようになっている。この接続部に送り込まれた熱媒は、当該接続部で分岐してその一部が傾斜配管５Ｂａの勾配に沿って左側に流れ、残りの一部が傾斜配管５Ｃａの勾配に沿って右側に流れるようになっている。
傾斜配管５Ｂａを流れる熱媒はさらに傾斜配管５Ａａをその勾配に逆らって左側に流れるようになっている。そして、傾斜配管５Ｂａと傾斜配管５Ａａを流れる熱媒はこれらにそれぞれ接続された太陽熱収集装置１の熱媒流路２に流れ込むようになっている。
傾斜配管５Ｃａを流れる熱媒はさらに傾斜配管５Ｄａをその勾配に逆らって右側に流れるようになっている。そして、傾斜配管５Ｃａと傾斜配管５Ｄａを流れる熱媒はこれらにそれぞれ接続された太陽熱収集装置１の熱媒流路２に流れ込むようになっている。

また、ホット側タンク７は、傾斜配管５Ｂｂと傾斜配管５Ｃｂとの接続部に、接続配管２６を介して接続されており、太陽熱収集装置１によって加熱された後の熱媒を前記ポンプの圧力によってホット側タンク７に送り込むようになっている。つまり、接続配管２６の接続位置より左側にある太陽熱収集装置１によって加熱された熱媒は傾斜配管５Ａｂ，５Ｂｂを通って接続配管２６を介してホット側タンク７に送り込まれ、右側にある太陽熱収集装置１によって加熱された熱媒は傾斜配管５Ｄｂ，５Ｃｂを通って接続配管２６を介してホット側タンク７に送り込まれるようになっている。

また、傾斜配管５Ｂａ，５Ｂｂ間には排出管２７が設けられており、この排出管２７にドレイン容器１６Ｂの排出管２１が接続されている。また、傾斜配管５Ｃａ，５Ｃｂ間に排出管２８が設けられており、この排出管２８にドレイン容器１６Ｃの排出管２１が接続されている。また、排出管２８の端部はコールド側タンク６に向けて折曲され、当該コールド側タンク６に接続されている。なお、排出管２８は途中で分岐してホット側タンク７にも接続されているが、この接続部には切替弁が設けられ、通常は切替弁によって熱媒はコールド側タンク６に送り込まれるようになっている。また、排出管２７は排出管２８に接続されている。
したがって、熱媒排出時にドレイン容器１６Ｂに受け入れられた熱媒は、そのポンプ２０によって排出管２１，２７，２８を介してコールド側タンク６に送り出され、当該コールド側タンク６に貯留されるようになっている。また、ドレイン容器１６Ｃに受け入れられた熱媒は、そのポンプ２０によって排出管２１，２８を介してコールド側タンク６に送り出され、当該コールド側タンク６に貯留されるようになっている。

このような熱媒排出装置では、例えばメンテナンス時や停電等の際に、熱媒流路２を流れる熱媒に温度低下が生じて固化するおそれがある場合、熱媒流路２から熱媒を以下のようにして排出する。
まず、各太陽熱収集装置１の熱媒流路２の最高位置に設けられたベント部１５を開放して熱媒流路２に空気を導入する。

すると、傾斜配管５Ａ，５Ｂに接続されている太陽熱収集装置１の熱媒流路２から傾斜配管５Ａ（５Ａａ，５Ａｂ）、５Ｂ（５Ｂａ，５Ｂｂ）に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって傾斜配管５Ａ（５Ａａ，５Ａｂ）、５Ｂ（５Ｂａ，５Ｂｂ）を流れて、配管１９ａ，１９ｂを介してドレイン容器１６Ｂに受け入れられる。
ドレイン容器１６Ｂに受け入れられた熱媒はポンプ２０によってコールド側タンク６に排出管２１，２７，２８を介して送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。
また、傾斜配管５Ｃ，５Ｄに接続されている太陽熱収集装置１の熱媒流路２から傾斜配管５Ｃ（５Ｃａ，５Ｃｂ）、５Ｄ（５Ｄａ，５Ｄｂ）に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって傾斜配管５Ｃ（５Ｃａ，５Ｃｂ）、５Ｄ（５Ｄａ，５Ｄｂ）を流れて、配管１９ｃ，１９ｄを介してドレイン容器１６Ｃに受け入れられる。
ドレイン容器１６Ｃに受け入れられた熱媒はポンプ２０によってコールド側タンク６に排出管２１，２８を介して送り出され、当該コールド側タンク６に貯留される。

このように、本実施の形態では、複数の傾斜配管５Ａ〜５Ｄにそれぞれ複数接続された太陽熱収集装置１から排出される熱媒を、隣り合う傾斜配管５Ａ，５Ｂおよび隣り合う傾斜配管５Ｃ，５Ｄの傾斜方向の最下端で接続された接続部にそれぞれ接続されたドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃに受け入れることができるので、太陽熱収集装置１の熱媒流路２中の熱媒を効率的に排出できる。また、ドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃを、隣り合う傾斜配管５Ａ，５Ｂおよび隣り合う傾斜配管５Ｃ，５Ｄの傾斜方向の最下端側に配置することができるので、第１の実施の形態のようにドレイン容器１６を傾斜配管５の端部側に配置するより、コールド側タンク６に近付けて配置できる。したがって、ドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃから熱媒をコールド側タンク６に短時間で送り込むことができる。
また、２つのドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃを備えているので、第１の実施の形態に比して短時間で太陽熱収集装置１から熱媒を排出できるという利点がある。さらに、複数の傾斜配管５Ａ〜５Ｄを有するので、設置すべき土地に形状等に合わせて傾斜配管５Ａ〜５Ｄを配置することができる。

また、第１の実施の形態と同様に、傾斜配管５Ａ〜５Ｄおよび熱媒流路２を流れる熱媒は、それが固化しないような温度に保持されるとともに、ドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃ内は、当該ドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃ内に受け入れた熱媒が固化しない温度に保温されている。つまり、傾斜配管５Ａ〜５Ｄおよび熱媒流路２からの放熱量を考慮して熱媒が固化しないように、その流量が決定されるとともに、コールド側タンク６、ホット側タンク７およびドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃが保温される。
したがって、熱媒を固化させることなく、太陽熱収集装置１の熱媒流路２から熱媒を重力によってドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃに受け入れることができるとともに、当該ドレイン容器１６Ｂ，１６Ｃからコールド側タンク６に熱媒を固化されることなく送り出して、当該コールド側タンク６で固化されることなく貯留できる。

なお、前記第１〜第３の実施形態では、熱媒として硝酸ナトリウムと硝酸カリウムとの混合物からなる溶融塩を使用した場合を例にとって説明したが、熱媒は他の溶融塩やその他の液体金属や水溶液等であってもよいし、さらにオイル等であってもよい。

１ 太陽熱収集装置
２ 熱媒流路
５，５ａ，５ｂ 傾斜配管
５Ａ〜５Ｄ，５Ａａ〜５Ｄａ，５Ａｂ〜５Ｄｂ 傾斜配管
６ コールド側タンク（タンク）
１５ ベント部
１６，１６Ａ〜１６Ｃ ドレイン容器
２０ ポンプ

Claims (5)

1. 熱媒流路を有する太陽熱収集装置の前記熱媒流路から熱媒を排出する熱媒排出装置であって、
   前記熱媒流路の最高位置に設けられ、前記熱媒の排出時に前記熱媒流路に空気を導入するベント部と、
   前記熱媒流路に接続されるとともに水平面に対して傾斜する傾斜配管と、
   前記傾斜配管の前記熱媒流路が接続された部分より低い位置に接続されて、前記熱媒流路から前記傾斜配管を経て流れた熱媒を受け入れるドレイン容器と、
   前記ドレイン容器から前記熱媒を、前記熱媒を貯留するタンクに送り出すポンプとを備え、
   前記タンクは、前記太陽熱収集装置によって加熱される前の熱媒を貯留するコールド側タンクと、前記太陽熱収集装置によって加熱された後の熱媒を貯留するホット側タンクとを有し、
   前記熱媒の排出時に、前記ベント部を開放して前記熱媒流路に空気を導入し、
   前記熱媒流路から前記傾斜配管に熱媒が重力によって流れ込み、さらにこの熱媒が重力によって前記傾斜配管を流れて、前記ドレイン容器に受け入れられ、このドレイン容器に受け入れられた熱媒が前記ポンプによって前記コールド側タンクに送り出されることを特徴とする熱媒排出装置。
2. 前記傾斜配管に複数の前記太陽熱収集装置のそれぞれの熱媒流路が接続され、
   前記ドレイン容器は、複数の前記太陽熱収集装置のうち最も低い位置に配置されている前記太陽熱収集装置の前記熱媒流路が接続された位置より低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒排出装置。
3. 水平面に対して異なる方向に傾斜する傾斜配管がそれらの傾斜方向の最下端で接続され、この接続された接続部に前記ドレイン容器が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱媒排出装置。
4. 熱媒流路を有する太陽熱収集装置の前記熱媒流路から熱媒を排出する熱媒排出方法であって、
   前記熱媒流路の最高位置において、前記熱媒の排出時に前記熱媒流路に空気を導入することによって、前記熱媒流路に接続されるとともに水平面に対して傾斜する傾斜配管に熱媒を流し、
   この傾斜配管を流れた前記熱媒を前記熱媒流路が接続された部分より低い位置に接続されたドレイン容器に受け入れ、
   前記熱媒を貯留するタンクは、前記太陽熱収集装置によって加熱される前の熱媒を貯留するコールド側タンクと、前記太陽熱収集装置によって加熱された後の熱媒を貯留するホット側タンクとを有するものであって、
   前記ドレイン容器からポンプによって前記熱媒を前記コールド側タンクに送り出すことを特徴とする熱媒排出方法。
5. 前記傾斜配管および前記熱媒流路を流れる前記熱媒は、それが固化しないような温度に保持されるとともに、前記ドレイン容器内は、当該ドレイン容器内に受け入れた前記熱媒が固化しない温度に保温されていることを特徴とする請求項４に記載の熱媒排出方法。

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