JP2001091059A - 集光式真空熱コレクター発電装置 - Google Patents
集光式真空熱コレクター発電装置Info
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- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
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- F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
- F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目 的】太陽光を樋形全反射ミラー上方に集光し、真
空ガラス管内部に設けた往復流動の出来る２本のパイプ
の外周部に設けた多接点で熱伝導出来る角パイプ状伝熱
管の下面にアルミナ波形基板にかわら状に設けた集光式
太陽電池を効率良く伝熱冷却でき、流動する熱媒体に伝
えることのでき、目標とする電気と熱を自由に取りだせ
ることを目的とした装置である。 【構 成】本発明は、フレームに対して密閉した多数の
ユニットを朝昼夕と追尾して電気と共に、ユーザーの好
みに合わせて３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱媒体を得る
と共に、太陽電池についていない集光した真空コレクタ
ーを増設して直列流動することで再加熱して、ユーザー
の好みの高温熱媒体を得ることで、暖房や台所の熱水
等、熱交換器を通して行い、必要に応じて高温熱媒体に
より吸収式冷凍機による空調が行えることが出来ること
を特徴とした機構となっている。
空ガラス管内部に設けた往復流動の出来る２本のパイプ
の外周部に設けた多接点で熱伝導出来る角パイプ状伝熱
管の下面にアルミナ波形基板にかわら状に設けた集光式
太陽電池を効率良く伝熱冷却でき、流動する熱媒体に伝
えることのでき、目標とする電気と熱を自由に取りだせ
ることを目的とした装置である。 【構 成】本発明は、フレームに対して密閉した多数の
ユニットを朝昼夕と追尾して電気と共に、ユーザーの好
みに合わせて３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱媒体を得る
と共に、太陽電池についていない集光した真空コレクタ
ーを増設して直列流動することで再加熱して、ユーザー
の好みの高温熱媒体を得ることで、暖房や台所の熱水
等、熱交換器を通して行い、必要に応じて高温熱媒体に
より吸収式冷凍機による空調が行えることが出来ること
を特徴とした機構となっている。
Description
【０００１】［産業上の利用分野］本発明は、太陽光を
利用するソーラー発電を行う時、薄い太陽光を樋形の集
光レンズで太陽光を追尾集光する一軸追尾形のミラー上
方のコレクター下面に設けた集光式太陽電池で発電を行
う装置である。この装置は、太陽に近い側からカバーガ
ラス、コレクター、集光式太陽電池、樋形集光レンズ、
集光レンズ支持カバー板で形成され、両端部は互いの位
置を固定し、空気の流動をおさえる構造となっている。
この為、コレクターの周囲温度は非常に上昇するためコ
レクターの壁面を介してコレクター内部の太陽電池を冷
却する目的の熱媒体温度を上昇させ、太陽電池の冷却が
不確実になる。コレクターを真空ガラス管の中に封入す
ると共にコレクターの形状を２本の金属パイプに多接点
で外接する角パイプ内に収納する事で太陽電池から受け
る熱エネルギーを２本の金属パイプの多接点に伝えて、
コレクター内部の熱媒体で太陽電池を効率よく冷却し真
空中での熱エネルギーの損失防止を計り、必要な温度の
熱媒体と必要な温度の太陽電池表面温度で、電気の発生
量がコントロール出来る装置。したがって熱媒体温度を
コントロールでき、かつ発生電気のコントロールも容易
に出来ることを特徴とする安価で効率の良い装置を提供
せんとするものである。
利用するソーラー発電を行う時、薄い太陽光を樋形の集
光レンズで太陽光を追尾集光する一軸追尾形のミラー上
方のコレクター下面に設けた集光式太陽電池で発電を行
う装置である。この装置は、太陽に近い側からカバーガ
ラス、コレクター、集光式太陽電池、樋形集光レンズ、
集光レンズ支持カバー板で形成され、両端部は互いの位
置を固定し、空気の流動をおさえる構造となっている。
この為、コレクターの周囲温度は非常に上昇するためコ
レクターの壁面を介してコレクター内部の太陽電池を冷
却する目的の熱媒体温度を上昇させ、太陽電池の冷却が
不確実になる。コレクターを真空ガラス管の中に封入す
ると共にコレクターの形状を２本の金属パイプに多接点
で外接する角パイプ内に収納する事で太陽電池から受け
る熱エネルギーを２本の金属パイプの多接点に伝えて、
コレクター内部の熱媒体で太陽電池を効率よく冷却し真
空中での熱エネルギーの損失防止を計り、必要な温度の
熱媒体と必要な温度の太陽電池表面温度で、電気の発生
量がコントロール出来る装置。したがって熱媒体温度を
コントロールでき、かつ発生電気のコントロールも容易
に出来ることを特徴とする安価で効率の良い装置を提供
せんとするものである。
【０００２】［従来の技術］従来、ソーラー発電を行う
場合、集光式の発電では上方に設けたレンズの焦点位置
で太陽電池にあて、発電し、空冷又は水冷で冷却した
り、パラボナアンテナ方式のような凹レンズの上方焦点
位置で太陽熱や太陽電池発電を行う事も行われて来た。
場合、集光式の発電では上方に設けたレンズの焦点位置
で太陽電池にあて、発電し、空冷又は水冷で冷却した
り、パラボナアンテナ方式のような凹レンズの上方焦点
位置で太陽熱や太陽電池発電を行う事も行われて来た。
【０００３】樋形集光レンズ上方で冷却管又はフィン付
の空冷管に取り付けた太陽電池で発電する方法も見られ
る。しかし、冷却管及びフィン付空冷管のいずれも太陽
光をさえぎる部分を最小にすると共に太陽電池の部分点
集光ををさけた冷却とカバーガラスとコレクター部及び
集光レンズで形成されるユニット内部を密閉して、結露
しないようにする為、内部温度が非常に高くなり、太陽
電池の冷却が不確実になる欠点がある。
の空冷管に取り付けた太陽電池で発電する方法も見られ
る。しかし、冷却管及びフィン付空冷管のいずれも太陽
光をさえぎる部分を最小にすると共に太陽電池の部分点
集光ををさけた冷却とカバーガラスとコレクター部及び
集光レンズで形成されるユニット内部を密閉して、結露
しないようにする為、内部温度が非常に高くなり、太陽
電池の冷却が不確実になる欠点がある。
【０００４】コレクターもこの影響を受けて金属周囲よ
り集熱され、一定のレベルでの温度コントロールが出来
ない欠点がある。又、集光式太陽電池の電流を一定と
し、電圧のみを増加させるためセルどうしを直列に結合
する必要が有り、この場合セルどうしをかわら状に端部
を重ねる事で設置できるが、この場合セルがうき上が
り、欠け等の不都合が発生する欠点がある。
り集熱され、一定のレベルでの温度コントロールが出来
ない欠点がある。又、集光式太陽電池の電流を一定と
し、電圧のみを増加させるためセルどうしを直列に結合
する必要が有り、この場合セルどうしをかわら状に端部
を重ねる事で設置できるが、この場合セルがうき上が
り、欠け等の不都合が発生する欠点がある。
【０００５】［発明が解決しようとする課題］本発明
は、上記課題を解決するためになされたもので、コレク
ター部の改良を計ることで解決しようとするものであ
る。
は、上記課題を解決するためになされたもので、コレク
ター部の改良を計ることで解決しようとするものであ
る。
【０００６】［問題点を解決するための手段］２本の金
属パイプで形成された凹部両側に孔をもうけた金属角パ
イプが接触するように固着することで、太陽電池部で受
けた熱を、この角パイプを介して２本のパイプに伝え、
内部を流動する熱媒体に間接的に伝えることで、熱媒体
の点集光による影響をさける。
属パイプで形成された凹部両側に孔をもうけた金属角パ
イプが接触するように固着することで、太陽電池部で受
けた熱を、この角パイプを介して２本のパイプに伝え、
内部を流動する熱媒体に間接的に伝えることで、熱媒体
の点集光による影響をさける。
【０００７】２本のパイプで形成されるすきま部の両側
に金属角パイプに孔を設ける事で角パイプと２本のパイ
プとの間に熱がこもって熱の伝導が不安定になるのを防
止する。
に金属角パイプに孔を設ける事で角パイプと２本のパイ
プとの間に熱がこもって熱の伝導が不安定になるのを防
止する。
【０００８】ユニット内部にこもった熱によりコレクタ
ーの熱伝導が不安定になるのを防止する為、コレクター
を真空ガラス管の中に収納することでコレクター周囲か
ら真空断熱することで真空ガラス管周囲の温度に影響を
受けなくなる。
ーの熱伝導が不安定になるのを防止する為、コレクター
を真空ガラス管の中に収納することでコレクター周囲か
ら真空断熱することで真空ガラス管周囲の温度に影響を
受けなくなる。
【０００９】金属角パイプで形成される角パイプ状伝熱
管に集光式太陽電池を取り付ける場合、セルの裏面から
の電気絶縁と熱のみをスムーズに伝熱管に伝える為に、
アルミナ製のアルミナ波形基板にセルの端部同士をかわ
ら状に接続する事で電流はそのままで電圧のみ増加する
方式を、アルミナ表面部をセルの厚みだけ波形形状にす
ることで可能となる。
管に集光式太陽電池を取り付ける場合、セルの裏面から
の電気絶縁と熱のみをスムーズに伝熱管に伝える為に、
アルミナ製のアルミナ波形基板にセルの端部同士をかわ
ら状に接続する事で電流はそのままで電圧のみ増加する
方式を、アルミナ表面部をセルの厚みだけ波形形状にす
ることで可能となる。
【００１０】［作用］従って、真空ガラス管内部のコレ
クターに取りつけられた太陽電池の表面温度はコレクタ
ー角パイプ及び２本の往復流動する金属パイプ中の熱媒
体温度でコントロールが容易になる。
クターに取りつけられた太陽電池の表面温度はコレクタ
ー角パイプ及び２本の往復流動する金属パイプ中の熱媒
体温度でコントロールが容易になる。
【００１１】［実施例］以下に本発明の一実施例を図面
と共に説明する。
と共に説明する。
【００１２】図１は、本装置の一部破断側面図を、図２
はその一部破断平面図を示し、図３は太陽電池付真空熱
コレクターの一部破断側面図を示し、図４は太陽電池取
付用のアルミナ波形基板断面図を示す。
はその一部破断平面図を示し、図３は太陽電池付真空熱
コレクターの一部破断側面図を示し、図４は太陽電池取
付用のアルミナ波形基板断面図を示す。
【００１３】図１に示すように、本装置は、フレームに
対してユニット両端面に設けた回転用軸でユニットを一
軸追尾で朝昼夕と太陽を追尾する構造の集光式発熱及び
発電を同時に行う装置である。
対してユニット両端面に設けた回転用軸でユニットを一
軸追尾で朝昼夕と太陽を追尾する構造の集光式発熱及び
発電を同時に行う装置である。
【００１４】図１に示すようにフレーム１の横板に対し
て太陽に近い側からガラスカバー９、太陽電池付真空熱
コレクター１３、ガラス製全反射ミラー６、ミラー被服
用金属フレーム５で形成されたユニットが両端部に設け
た回転軸側面板１６のネジ棒締付穴１７を介して３本ネ
ジ棒で結合固定してユニットを形成している。
て太陽に近い側からガラスカバー９、太陽電池付真空熱
コレクター１３、ガラス製全反射ミラー６、ミラー被服
用金属フレーム５で形成されたユニットが両端部に設け
た回転軸側面板１６のネジ棒締付穴１７を介して３本ネ
ジ棒で結合固定してユニットを形成している。
【００１５】従ってフレーム１の横板に対しては、回転
軸側面板１６に取り付けられた回転用軸４をベアリング
７で回転自由に固定されている。
軸側面板１６に取り付けられた回転用軸４をベアリング
７で回転自由に固定されている。
【００１６】回転用軸４の片側には、この軸を太陽の動
きに合わせて朝８時から夕方５時まで朝昼夕と追尾出来
るように回転カム板１５が固着されており、この端部に
は連結板１４が回転自由に取り付けられている為に、連
結板１４をフレーム１の横方向に移動する事で回転カム
板１５を介して回転用軸４及びユニット全体を多数本同
時に回転することが出来る構造となっている。
きに合わせて朝８時から夕方５時まで朝昼夕と追尾出来
るように回転カム板１５が固着されており、この端部に
は連結板１４が回転自由に取り付けられている為に、連
結板１４をフレーム１の横方向に移動する事で回転カム
板１５を介して回転用軸４及びユニット全体を多数本同
時に回転することが出来る構造となっている。
【００１７】図２はこのユニットが実際に取り付けられ
た一部破断平面図を示している。
た一部破断平面図を示している。
【００１８】図３は、ガラス製全反射ミラー６により全
太陽光が集光する位置に設ける集光式太陽電池の取り付
けられた太陽電池付真空熱コレクター１３の一部破断側
面図を示している。
太陽光が集光する位置に設ける集光式太陽電池の取り付
けられた太陽電池付真空熱コレクター１３の一部破断側
面図を示している。
【００１９】この構造は、太陽に近いほうからガラス管
２７に被服され、内部が真空になった真空部２６の中心
に上方金属パイプ１０及び下方金属パイプ１２が上下に
接触して設けられこの２本の外周接点に接する様に角パ
イプ状伝熱管８が固着されており、この角パイプ状伝熱
管８の両側面には、長方形孔２４が設けられている。
２７に被服され、内部が真空になった真空部２６の中心
に上方金属パイプ１０及び下方金属パイプ１２が上下に
接触して設けられこの２本の外周接点に接する様に角パ
イプ状伝熱管８が固着されており、この角パイプ状伝熱
管８の両側面には、長方形孔２４が設けられている。
【００２０】この角パイプ状伝熱管８の下面には、アル
ミナ波形基板２０が、熱が自由に伝わる状態で固着され
ている。
ミナ波形基板２０が、熱が自由に伝わる状態で固着され
ている。
【００２１】アルミナ波形基板２０表面には、集光式太
陽電池２１がアルミナ波形基板２０の波形に合わせてセ
ルの端部が、重なり合うかわら状に互いに固着されてい
る。
陽電池２１がアルミナ波形基板２０の波形に合わせてセ
ルの端部が、重なり合うかわら状に互いに固着されてい
る。
【００２２】上方金属パイプ１０および下方金属パイプ
１２の両端部には金属パイプ曲り部Ａ３０及び金属パイ
プ曲り部Ｂ３１を介して金属ブロックＡ２９、及び金属
ブロックＢ２３にそれぞれ銀ロウ等で固着されている。
１２の両端部には金属パイプ曲り部Ａ３０及び金属パイ
プ曲り部Ｂ３１を介して金属ブロックＡ２９、及び金属
ブロックＢ２３にそれぞれ銀ロウ等で固着されている。
【００２３】金属ブロックＢ２３の各パイプ穴に向って
テーパーネジ穴が設けられている為各パイプ孔から液体
を注入、排出できる構造となっている。
テーパーネジ穴が設けられている為各パイプ孔から液体
を注入、排出できる構造となっている。
【００２４】金属プロックＡ２２の各パイプ穴に対して
奥の方で互いの穴が連結できるようになっているため各
パイプ孔から液体を注入するとターンして排出できる構
造となっている。
奥の方で互いの穴が連結できるようになっているため各
パイプ孔から液体を注入するとターンして排出できる構
造となっている。
【００２５】ガラス管２７の金属ブロックＢ２３入口側
にはコバール金属パイプ２５が、ガラス管２７と接合さ
れており、このコバール金属パイプ２５と金属ブロック
Ｂ２３が真空を保つように接着固定されている。
にはコバール金属パイプ２５が、ガラス管２７と接合さ
れており、このコバール金属パイプ２５と金属ブロック
Ｂ２３が真空を保つように接着固定されている。
【００２６】ガラス管２７のもう一方端部は、ガラス管
を絞った真空抜部２８によりガラス管内を真空にする構
造である。
を絞った真空抜部２８によりガラス管内を真空にする構
造である。
【００２７】図４は、太陽電池付のアルミナ波形基板断
面図を示している。このアルミナ波形基板２０の波形
は、太陽電池の裏面と太陽電池の表面に設けた電極とを
かわら状にセルを重ね合わせることで大電圧を取り出す
のに有効な方法である。
面図を示している。このアルミナ波形基板２０の波形
は、太陽電池の裏面と太陽電池の表面に設けた電極とを
かわら状にセルを重ね合わせることで大電圧を取り出す
のに有効な方法である。
【００２８】しかし、太陽電池をただ重ね合わせるとセ
ルの下方に空洞が出来て欠けができる要因となるため
に、電気絶縁と熱伝導をかねるアルミナ基板を、アルミ
ナ粉末をプレス加工でつくる時金型で表面を波型にする
事で解決する。セルとセルの間をあけることによるロス
を防止できると共に配線する為の電線代が不要になる省
スペース方式である。
ルの下方に空洞が出来て欠けができる要因となるため
に、電気絶縁と熱伝導をかねるアルミナ基板を、アルミ
ナ粉末をプレス加工でつくる時金型で表面を波型にする
事で解決する。セルとセルの間をあけることによるロス
を防止できると共に配線する為の電線代が不要になる省
スペース方式である。
【００２９】このような構造であるから、太陽の南中に
対して３５度程度傾斜固定したフレームに対して各ユニ
ットが、回転カム板及び連結板で朝昼夕と追尾集光して
最適な状態で電気と共に３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱
媒体をユーザーの好みに合わせて発生させることが出来
ると共に太陽電池付真空熱コレクター以外に太陽電池を
を付けていない真空コレクターを増設することで３５度
Ｃから本数によっては、１２０度Ｃまで直列連結で流動
して、増熱（再加熱）する事が出来る。ユーザーの好み
に合わせて低温水から高熱水まで自由に発生できる集光
式真空熱コレクター発電装置。
対して３５度程度傾斜固定したフレームに対して各ユニ
ットが、回転カム板及び連結板で朝昼夕と追尾集光して
最適な状態で電気と共に３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱
媒体をユーザーの好みに合わせて発生させることが出来
ると共に太陽電池付真空熱コレクター以外に太陽電池を
を付けていない真空コレクターを増設することで３５度
Ｃから本数によっては、１２０度Ｃまで直列連結で流動
して、増熱（再加熱）する事が出来る。ユーザーの好み
に合わせて低温水から高熱水まで自由に発生できる集光
式真空熱コレクター発電装置。
【００３０】［発明の効果］以上に説明したように、本
発明の構成は、南中に設置出来るフレームに対して集光
式樋形全反射ミラーに対して、太陽電池付真空熱コレク
ターにより太陽電池の冷却とその冷却熱媒体を自由に取
り出すことと共にこの設備に太陽電池の付いていない真
空コレクターのみのユニットを増設する事で自由に高温
に再加熱出来る安価で設備の償却の早い熱の多目的利用
を可能とした集光式真空熱コレクター発電装置を提供す
ることが出来る。
発明の構成は、南中に設置出来るフレームに対して集光
式樋形全反射ミラーに対して、太陽電池付真空熱コレク
ターにより太陽電池の冷却とその冷却熱媒体を自由に取
り出すことと共にこの設備に太陽電池の付いていない真
空コレクターのみのユニットを増設する事で自由に高温
に再加熱出来る安価で設備の償却の早い熱の多目的利用
を可能とした集光式真空熱コレクター発電装置を提供す
ることが出来る。
【００３１】
【図１】 本発明の装置本体の一部破断側面図
【図２】 本発明の装置本体の一部破断平面図
【図３】 本発明の太陽電池付真空熱コレクターの
一部破断側面図
一部破断側面図
【図４】 本発明の太陽電池取付用アルミナ波形基
板断面図
板断面図
【００３２】
１．フレーム ２．カバーガラス取付用口金 ３．カバーガラス取付用ゴムパッキン ４．回転用軸 ５．ミラー被服用金属フレーム ６．ガラス製全反射ミラー ７．ベアリング ８．角パイプ状伝熱管 ９．カバーガラス １０．上方金属パイプ １２．下方金属パイプ １３．太陽電池付真空熱コレクター １４．連結板 １５．回転カム板 １６．回転軸側面板 １７．ネジ棒締付穴 ２０．アルミナ波形基板 ２１．集光式太陽電池 ２２．金属ブロックＡ ２３．金属ブロックＢ ２４．長方形孔 ２５．コバール金属パイプ ２６．真空部 ２７．ガラス管 ２８．真空抜部 ２９．ガタ防止リング状スプリング ３０．金属パイプ曲り部Ａ ３１．金属パイプ曲り部Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】太陽を追尾出来る両端軸で支持されたユニ
ットの内部に設けられる樋形全反射ミラーの上方軸芯に
焦点を結ぶ位置に２本の金属パイプを縦上下に設置し、
その外周部を多接点で接合する両側面に逃し、孔を設け
た状態で角パイプ状で設けたミラー側下面の焦点に集光
式太陽電池が取り付けられている。２本のパイプの片端
は、金属ブロックで互いに連結されたコレクターとなっ
ており、これを片端を密封されたガラス管ともう片端を
２本の金属パイプを外部に取り出せる金属ブロックを介
してガラス管外周部に接合し、ガラス内部を真空にした
真空コレクターで形成された集光式真空熱コレクター発
電装置。 - 【請求項２】上記角パイプ状伝熱管に集光式太陽電池を
取り付けるために、アルミナ製で裏面が平坦でその表面
部が太陽電池の厚さ分だけ波形を形成しているために、
太陽電池の端部どうしをかわら状に重ね合わせて接合で
きる形状をしたコレクターで形成された集光式真空熱コ
レクター発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30286799A JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30286799A JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091059A true JP2001091059A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3812794B2 JP3812794B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=17914065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30286799A Expired - Fee Related JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3812794B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6619283B2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-09-16 | Manu Ghela | Solar collector pipe |
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