JP2003028514A - 太陽放射集中システム及び太陽放射の集中方法 - Google Patents

太陽放射集中システム及び太陽放射の集中方法

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JP2003028514A JP2001248366A JP2001248366A JP2003028514A JP 2003028514 A JP2003028514 A JP 2003028514A JP 2001248366 A JP2001248366 A JP 2001248366A JP 2001248366 A JP2001248366 A JP 2001248366A JP 2003028514 A JP2003028514 A JP 2003028514A
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directional converging
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多数の集光鏡を有する太陽放射集中システムに
おいて、集光比の向上にある。 【解決手段】互いに平行に配置される複数の指向性収束
反射鏡１０と、該複数の指向性収束反射鏡１０がそれぞ
れ複数の収束領域１２に反射太陽ビームを収束するよう
に該複数の指向性収束反射鏡１０を一斉に駆動する為の
追尾機構とを有する太陽放射集中システム及び太陽エネ
ルギー集中方法が提供される。それぞれの指向性収束反
射鏡の主面１０Ａ内に定義される指向線が入射太陽放射
Ｓに沿うように該追尾機構が該指向性収束反射鏡を駆動
する。該追尾機構は、それぞれがクランク部２０Ａを有
する複数の反射鏡回動棒２０と、該複数の反射鏡回動棒
を一斉に回動するための反射鏡回動棒駆動機構と、該複
数の反射鏡回動棒のそれぞれのクランク部に接続される
クランク駆動機構とを有していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は収束反射鏡を有する
太陽放射集中システム及び太陽放射の集中方法に関し、
更に詳しくは複数の収束反射鏡を有する太陽放射集中シ
ステム及び太陽放射の集中方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術による太陽放射集中システムに
より太陽放射を所定の太陽放射集中領域に集中する場
合、一般的に、集光鏡の光軸を太陽放射の入射方向に平
行に配置する追尾機構が使用される。この場合、太陽放
射は該集光鏡の光軸上に存在する収束領域に集光され
る。このため、日の出後の数時間、日没前の数時間、あ
るいは冬季において、水平面に対して小さな角度で太陽
放射が入射する場合、比較的低い角度で迷光が周辺に散
乱される。
【０００３】例えば、住宅の屋根等の建造物上にこのよ
うな集光鏡を配置する場合、上記時間帯で迷光が比較的
低い角度で周辺に散乱される。このような迷光が景観を
損なう、あるいは周囲の施設へ迷光を照射するという問
題があった。
【０００４】更に、上記のような追尾機構は集光鏡の回
動運動における大きな角度変化に対応する必要があり、
高価であるという問題点があった。特に、多数の集光反
射鏡を有する太陽放射集中システムにおいては機構が複
雑であるという問題点があった。更に、都市や田園の景
観との調和を維持するという観点から、大きな角度で傾
けられた集光鏡の外観には問題点があった。
【０００５】これに替わり、集光鏡の中心点から固定さ
れた方向に存在する収束領域に太陽放射を集光する太陽
放射集中システムがある。この場合、集光鏡を回動する
際の反射鏡の回転量は、上記太陽放射集中システムおけ
る回転量の半分である。このため、追尾機構は簡易な構
造となる。しかし、入射太陽放射が好ましい入射方向か
ら大きく外れる場合には、集光比が著しく低下するとい
う問題点があった。太陽放射が上記所定の入射方向と大
きく異なる角度で入射する時間帯、例えば早朝におい
て、集光比が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に鑑みな
されたもので、本発明の一目的は、上記諸問題の解決に
ある。本発明の別の一目的は、多数の集光鏡を有する太
陽放射集中システムにおいて、集光比の向上にある。本
発明の更に別の一目的は、好ましいデザインに適する構
造を有する太陽放射集中システムの提供にある。本発明
の更に別の一目的は、周囲の環境に適合する太陽放射集
中システム及び太陽放射の集中方法の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された太
陽放射集中システムは、互いに平行に配置される複数の
指向性収束反射鏡と、該複数の指向性収束反射鏡がそれ
ぞれ複数の収束領域に反射太陽光ビームを収束するよう
に該複数の指向性収束反射鏡を一斉に駆動する為の追尾
機構とを有することを特徴とする。それぞれの指向性収
束反射鏡の主面内に定義される指向線が入射太陽放射に
沿うように該追尾機構は該複数の指向性収束反射鏡を駆
動することを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載された太陽放射集中システ
ムは、請求項１に記載された太陽放射集中システムにお
いて、それぞれの指向性収束反射鏡が、該主面に対し所
定の入射角度で該指向線に沿って入射する平行光ビーム
を該主面の中心を通り該主面に垂直な方向に集中する光
学特性を有することを特徴とする。
【０００９】請求項３に記載された太陽放射集中システ
ムは、請求項１に記載された太陽放射集中システムにお
いて、該追尾機構が、該複数の指向性収束反射鏡にそれ
ぞれ強固に接続され、それぞれがクランク部を有する複
数の反射鏡回動棒と、該複数の反射鏡回動棒を一斉に回
動するための反射鏡回動棒駆動機構と、該複数の反射鏡
回動棒のそれぞれのクランク部に接続されるクランク駆
動機構とを有することを特徴とする。
【００１０】請求項４に記載された太陽放射集中システ
ムは、請求項１に記載された太陽放射集中システムにお
いて、該追尾機構が、該複数の指向性収束反射鏡にそれ
ぞれ強固に接続される複数の斜反射鏡回動棒と、該複数
の斜反射鏡回動棒を連結する連結部材と、該複数の反射
鏡にそれぞれ接続される複数の回転軸と、該複数の回転
軸と該複数の指向性収束反射鏡との接続部にそれぞれ配
備される複数の旋回関節とを有することを特徴とする。
【００１１】請求項５に記載された太陽放射集中システ
ムは、請求項１に記載された太陽放射集中システムにお
いて、該複数の収束領域にそれぞれ配備される複数の太
陽エネルギー変換装置を更に有し、該追尾機構が該複数
の太陽エネルギー変換装置を一斉に駆動する太陽エネル
ギー変換装置駆動機構を有することを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載された太陽放射集中システ
ムは、請求項５に記載された太陽放射集中システムにお
いて、該追尾機構が該複数の指向性収束反射鏡にそれぞ
れ接続される複数の回転軸を有することを特徴とする。
【００１３】請求項７に記載された太陽放射集中方法
は、複数の指向性収束反射鏡を互いに平行に配列する工
程と、それぞれの指向性収束反射鏡を該指向性収束反射
鏡に対して定義される回動中心点の回りに回動する工程
と、それぞれの指向性収束反射鏡の該回動中心点を通る
回転軸の回りの回転運動において、該指向性収束反射鏡
の主面内に定義される指向線が入射太陽放射に沿うよう
に該指向性収束反射鏡を該回転軸の回りに回転させる工
程とを有することを特徴とする。
【００１４】請求項８に記載された太陽放射集中システ
ムは、指向性収束反射鏡と、該指向性収束反射鏡が収束
領域に反射太陽光ビームを収束するように該指向性収束
反射鏡を駆動する為の追尾機構とを有する。該指向性収
束反射鏡の主面内に定義される指向線が入射太陽放射に
沿うように該追尾機構は該指向性収束反射鏡を駆動する
ことを特徴とする。
【００１５】請求項９に記載された太陽放射集中方法
は、指向性収束反射鏡を該指向性収束反射鏡に対して定
義される回動中心点の回りに回転させる工程と、該指向
性収束反射鏡の該回動中心点を通る回転軸の回りの回転
運動において、該指向性収束反射鏡の主面内に定義され
る指向線が入射太陽放射に沿うように該指向性収束反射
鏡を該回転軸の回りに回転させる工程とを有することを
特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による太陽放
射集中システム及び太陽放射の集中方法は、図１−９に
言及して説明される。いくつかの図を通して、同一の参
照符号は、同一もしくは対応する部分を表わす。図１は
本発明の一実施形態による太陽放射集中システムを説示
する概念図である。
【００１７】図１において、該太陽放射集中システム
は、互いに平行に配置される複数の指向性収束反射鏡１
０と、該複数の指向性収束反射鏡１０にそれぞれ強固に
接続され、それぞれがクランク部２０Ａを有する複数の
反射鏡回動棒２０、該複数の反射鏡回動棒２０を一斉に
回動するための反射鏡回動棒駆動機構、及びクランク駆
動機構を有する追尾機構とを有する。
【００１８】該反射鏡回動棒駆動機構は、該複数の反射
鏡回動棒２０にそれぞれ回動支点を提供する複数の回動
支点提供部材３０と、反射鏡回動棒連結部材５０と、一
対の反射鏡駆動部材７０とを有する。該複数の反射鏡回
動棒２０は、互いに平行である。それぞれの反射鏡回動
棒２０は、対応する支点提供部材３０の回りに回転可能
である。該反射鏡回動棒連結部材５０には、図示されな
い複数の穴が穿孔されている。該複数の穴はそれぞれ該
複数の反射鏡回動棒２０と摺動可能な嵌合関係にある。
該一対の反射鏡駆動部材７０は、該反射鏡回動棒連結部
材５０を介して該複数の反射鏡回動棒２０を、それぞれ
の回動支点の回りに一斉に回転する。これにより、該反
射鏡回動棒駆動機構が太陽放射の入射角の変化に対応し
てそれぞれの指向性収束反射鏡１０の主面１０Ａの向き
を変化させる。即ち、該反射鏡回動棒駆動機構は該主面
１０Ａの法線の向きを変化させる。
【００１９】該クランク駆動機構は、クランク連結部材
４０と該クランク連結部材４０を駆動する一対のクラン
ク駆動部材６０を有する。該クランク連結部材４０には
図示されない複数の穴が穿孔されている。該複数の穴は
それぞれ該複数の反射鏡回動棒２０のクランク部２０Ａ
と摺動可能な嵌合関係にある。該一対のクランク駆動部
材６０の運動により、それぞれの指向性収束反射鏡１０
は対応する反射鏡回動棒を回転軸として回転する。これ
により、上記主面１０Ａの偏角は変化する。それぞれの
反射鏡回動棒２０が該主面１０Ａに垂直に接続されてい
る場合、該クランク駆動機構のみの動作では、該主面１
０Ａの法線の向きは変化しない。
【００２０】該追尾機構の動作において、該クランク駆
動機構の動作が該反射鏡回動機構の動作を妨げないよう
に、該クランク駆動機構は制御されてもよい。例えば、
該クランク駆動機構と該反射鏡回動機構は交互に動作さ
れてもよい。
【００２１】該追尾機構は、追尾を好適に行う為のアク
チュエータ、モーター、動力伝達機構、センサー、時
計、コントローラー、プロセッサ、及び／または情報蓄
積媒体等を有していてもよい。
【００２２】図１において、矢印Ａは該指向性収束反射
鏡の指向性を概念的に説示する指向線Ａを示す。該指向
線Ａは該主面１０Ａに平行で、該主面１０Ａに付随して
動く。矢印Ｓは、太陽放射の入射方向を説示する。それ
ぞれの反射鏡１０の上部に描かれた一対の矢印は、反射
太陽光ビームが収束領域１２に収束する状態を説示す
る。図１に説示された状態で、該入射太陽放射は、所定
の入射角でそれぞれの指向性収束反射鏡１０の主面１０
Ａに入射する。
【００２３】図２は、該主面１０Ａに対して該所定の入
射角度で平行光ビームが入射する場合の該指向性収束反
射鏡による集光を説示する概念図である。矢印Ｐは、該
所定の入射角度で入射する平行光ビームの入射方向を説
示する。一対の矢印で説示される収束反射光ビームは、
該主面１０Ａの中心を通り、該主面１０Ａに垂直な直線
上に存在する収束領域１２上に収束する。該入射平行光
ビームに平行なベクトルＰと該指向線Ａとのなす角はＢ
で表わされる。該角Ｂは、該所定の入射角に対応する。
該所定の入射角は９０度未満である。好ましくは、該所
定の入射角は２０〜７０度の範囲にある。例えば、該所
定の入射角は、４５度であってもよい。該所定の入射角
は設置地域における入射太陽放射の平均的な入射角に基
づき決定されてもよい。
【００２４】図３は、図２に説示された状態において、
指向線Ａと入射平行光ビームの進行方向との関係を説示
する概念図である。該入射平行光ビームに平行なベクト
ルＰの該主面１０Ａ上への射影ベクトルが該指向線Ａと
平行である。
【００２５】即ち、該指向性収束反射鏡１０は、該主面
に対し斜めの所定の入射角で該指向線に沿って入射する
平行光ビームを該主面の中心を通り該主面に垂直な方向
に集中する光学特性を有する。該入射平行光ビームに平
行なベクトルＰの該主面１０Ａ上への射影ベクトルが該
指向線Ａと平行である場合に、良好な集光が行われる。
【００２６】上記のように、該主面１０Ａは図３の円弧
の矢印により説示される方向に回転可能である。該太陽
放射集中システムの動作において、該所定の入射角で太
陽放射が該主面１０Ａに入射する場合、該入射太陽放射
に平行なベクトルの該主面１０Ａ上への射影ベクトルが
該指向線Ａと平行になるように、該クランク駆動機構は
該主面１０Ａの偏角を調整する。該所定の入射角と異な
る入射角を有する入射太陽放射が該主面１０Ａに入射す
る場合も、該入射太陽放射に平行なベクトルの該主面１
０Ａ上への射影ベクトルが該指向線Ａと平行になるよう
に、該クランク駆動機構は該主面１０Ａの偏角を調整す
る。
【００２７】該偏角の制御の為、光センサを有するコン
トローラが使用されてもよい。例えば、該複数の指向性
収束反射鏡の少なくとも一つの主面に配備される鉛直棒
と該鉛直棒の影を検知する分割された光検知領域を有す
る光センサが配備されてもよい。
【００２８】図４は、上記所定の入射角と異なる入射角
で太陽放射が入射する場合の該指向性収束反射鏡による
集光を説示する概念図である。図４において、太陽放射
Ｓは該収束領域１２と該主面１０Ａの中心を通る直線に
平行に入射する。該指向線Ａが該入射太陽放射に平行な
ベクトルＳの該主面１０Ａに対する射影に平行となるよ
うに、該指向性収束反射鏡の偏角は制御される。該指向
性収束反射鏡１０から反射された反射太陽光ビームが、
該収束領域１２に収束するように、該クランク駆動機構
及び該反射鏡回動棒駆動機構は協調して該指向性収束反
射鏡１０を駆動する。該収束領域１２における集光比
は、図１に説示された状態における集光比より若干小さ
い場合がある。
【００２９】図５は、上記所定の入射角と異なる角度か
ら太陽放射が入射する場合の該指向性収束反射鏡による
集光を説示する概念図である。該指向性収束反射鏡１０
から反射された反射太陽光ビームが、該収束領域１２に
収束するように、該指向性収束反射鏡１０は駆動され
る。この場合、該入射太陽放射Ｓが該指向線Ａに沿って
該主面１０Ａに入射するように該指向性収束反射鏡１０
は駆動される。即ち、該指向線Ａが該入射太陽放射に平
行なベクトルＳの該主面１０Ａに対する射影に平行とな
るように該クランク駆動機構は該指向性収束反射鏡１０
を駆動する。更に、該指向性収束反射鏡１０から反射さ
れた反射太陽光ビームが、該収束領域１２に収束するよ
うに、該クランク駆動機構及び該反射鏡回動棒駆動機構
は協調して該指向性収束反射鏡１０を駆動する。太陽放
射の該主面１０Ａに対する入射角は上記所定の入射角よ
り小さい。一般的に、該収束領域１２における集光比
は、図３に説示された状態より若干低下する。
【００３０】本発明による太陽放射の集光において、入
射太陽放射の向きが大きく変化した場合でも比較的高い
集光比が維持される。上記の光学特性及び追尾機構は、
入射太陽放射の向きの変化に起因する集光比の低下の抑
制に寄与する。
【００３１】図６は、本発明の別の一実施形態による指
向性収束反射鏡の構造の一例を説示する概念図である。
図６において収束反射鏡１０は、複数の反射面１６、該
複数の反射面１６を設置する為の基板１４を有する。
【００３２】該指向性収束反射鏡１０の主面は、該基板
１４の表面に対応する。一般に、該主面は、複数の反射
面が配列される面に対応する。該主面は平面である。こ
れに替わり、曲面であってもよい。この場合、該主面に
垂直な方向は、該曲面の代表的な場所における垂線によ
り定義されてもよい。
【００３３】それぞれの反射面１６は平面鏡面である。
該矢印Ｐにより説示される所定の入射角で入射する平行
光ビームをそれぞれの反射面１６が収束領域１２に向け
て反射するように、該複数の反射面１６はそれぞれ該基
板１４に強固に固定される。
【００３４】該平面鏡面に替わり、フレネル反射鏡面、
放物鏡面、あるいはセグメントミラー面等の収束作用を
有する収束光学面が該反射面１６として使用されてもよ
い。該収束光学面の枚数の増加に連れて、それぞれの収
束光学面の径が小さくなる。即ち、それぞれの収束光学
面の開口数に対応する量が小さくなる。このため、幅広
い太陽放射の入射角領域で高い集光比が維持される。
【００３５】図６に説示された指向性収束反射鏡に替わ
り、基板と複数の反射面が一体に形成された指向性収束
反射鏡が使用されてもよい。
【００３６】図７は、図１に説示された太陽放射集中シ
ステムにおいて、太陽放射の入射方向が変化した場合の
該太陽放射集中システムの一状態を説示する概念図であ
る。図７において、矢印Ｓで説示される方向から太陽放
射が入射する。それぞれの指向性収束反射鏡の主面に対
する入射太陽放射の入射角は上記所定の入射角に等し
い。該指向線に沿って入射太陽放射が入射するように上
記クランク駆動機構は該複数の指向性収束反射鏡を一斉
に駆動する。該指向性収束反射鏡１０から反射された反
射太陽光ビームが、該収束領域１２に収束するように、
該クランク駆動機構及び該反射鏡回動棒駆動機構は協調
して該指向性収束反射鏡１０を駆動する。これによりそ
れぞれの指向性収束反射鏡１０から反射された反射太陽
光ビームは該収束領域１２に収束する。
【００３７】図８は、図１に説示された太陽放射集中シ
ステムにおいて、太陽放射の入射方向が変化した場合の
該太陽放射集中システムの一状態を説示する概念図であ
る。図８において、矢印Ｓで説示される方向から太陽放
射が入射する。該指向線に沿って入射太陽放射が入射す
るように上記クランク駆動機構は該複数の指向性収束反
射鏡を一斉に駆動する。該複数の指向性収束反射鏡１０
から反射された反射太陽光ビームがそれぞれ該複数の収
束領域１２に収束するように該反射鏡回動棒駆動機構及
び該クランク駆動機構は協調して該複数の指向性収束反
射鏡を一斉に駆動する。
【００３８】図９は、図１に説示された太陽放射集中シ
ステムにおいて、太陽放射の入射方向が変化した場合の
該太陽放射集中システムの一状態を説示する概念図であ
る。図９において、矢印Ｓで説示される方向から太陽放
射が入射する。該指向線に沿って入射太陽放射が入射す
るように上記クランク駆動機構は該複数の指向性収束反
射鏡を一斉に駆動する。該複数の指向性収束反射鏡１０
から反射された反射太陽光ビームがそれぞれ該複数の収
束領域１２に収束するように該反射鏡回動棒駆動機構及
び該クランク駆動機構は協調して該複数の指向性収束反
射鏡を一斉に駆動する。
【００３９】高い集光比を得るため、少なくとも一つの
収束領域に追尾駆動の為の光モニタリングシステムが配
備されてもよい。
【００４０】これに替わり、該クランク連結部材及び該
反射鏡回動棒連結部材の位置データに関するエンコーダ
システムが配備されてもよい。この場合、該クランク連
結部材及び該反射鏡回動棒連結部材の所定の位置データ
に基づき、該クランク連結部材及び該反射鏡回動棒連結
部材のそれぞれの位置を制御するコントローラが配備さ
れてもよい。
【００４１】図１０は、本発明の更に別の一実施形態に
よる太陽放射集中システムを説示する概念図である。該
太陽放射集中システムは、互いに平行に配置される複数
の指向性収束反射鏡１０と、該複数の指向性収束反射鏡
１０がそれぞれ複数の収束領域１２に反射太陽光ビーム
を収束するように該複数の指向性収束反射鏡１０を一斉
に駆動する為の追尾機構とを有する。
【００４２】該追尾機構は、該複数の指向性収束反射鏡
１０にそれぞれ強固に接続され、それぞれがクランク部
を有する複数の反射鏡回動棒２０、該複数の反射鏡回動
棒２０を一斉に回動するための反射鏡回動棒駆動機構、
クランク駆動機構、及び回動支点駆動機構を有する。
【００４３】該回動支点駆動機構は、該複数の反射鏡回
動棒２０にそれぞれ複数の回動支点を提供する回動支点
提供部材３０と、該回動支点提供部材を駆動する一対の
回動支点駆動部材８０とを有する。該収束領域の位置シ
フトに対応して、該一対の回動支点駆動部材８０は図１
０の上下の方向に運動してもよい。
【００４４】該反射鏡回動棒駆動機構は、第１の反射鏡
回動棒連結部材５２と、該第１の反射鏡回動棒連結部材
５２を駆動するための一対の第１の反射鏡駆動部材７２
と、第２の反射鏡回動棒連結部材５４と、該第２の反射
鏡回動棒連結部材５４を駆動するための一対の第２の反
射鏡駆動部材７４とを有する。
【００４５】該第１の反射鏡回動棒連結部材５２には、
図１１に説示されるように、一方向に延伸した複数の穴
５２Ａが穿孔されている。該複数の穴５２Ａはそれぞれ
該複数の反射鏡回動棒と摺動可能な嵌合関係にある。該
一対の第１の反射鏡駆動部材７２は、該第１の反射鏡回
動棒連結部材の面に平行で該複数の穴５２Ａの延伸方向
に垂直な方向に運動する。
【００４６】同様に、該第２の反射鏡回動棒連結部材５
４には、図示されない複数の穴が穿孔されている。該複
数の穴はそれぞれ該複数の反射鏡回動棒と摺動可能な嵌
合関係にある。
【００４７】該一対の第１の反射鏡駆動部材７２及び該
一対の第２の反射鏡駆動部材７４は協調して、該複数の
反射鏡回動棒２０を、それぞれの回動支点の回りに一斉
に回転する。これにより、該反射鏡回動棒駆動機構が太
陽放射の入射角の変化に対応してそれぞれの指向性収束
反射鏡１０の主面の向きを変化させる。
【００４８】該クランク駆動機構は、第１のクランク連
結部材４２と、該第１のクランク連結部材４２を駆動す
る一対の第１のクランク駆動部材６２と、第２のクラン
ク連結部材４４と、該第２のクランク連結部材４４を駆
動する一対の第２のクランク駆動部材６４とを有する。
【００４９】該反射鏡回動棒駆動機構の場合と同様に、
該第１のクランク連結部材４２には、一方向に延伸する
図示されない複数の穴が穿孔されている。該複数の穴は
それぞれ該複数の反射鏡回動棒と摺動可能な嵌合関係に
ある。該第２のクランク連結部材４４には、一方向に延
伸する図示されない複数の穴が穿孔されている。該複数
の穴はそれぞれ該複数の反射鏡回動棒と摺動可能な嵌合
関係にある。
【００５０】該クランク回動機構の動作により、それぞ
れの指向性収束反射鏡１０は、対応する反射鏡回動棒を
回転軸として回転し、上記主面の偏角は変化する。
【００５１】該反射鏡回動棒駆動機構、該クランク駆動
機構、及び該回動支点駆動機構は協調して該複数の指向
性収束反射鏡１０がそれぞれ複数の収束領域１２に太陽
放射を収束するように動作する。
【００５２】図１２は、本発明の更に別の一実施形態に
よる太陽放射集中システムを説示する概念図である。該
太陽放射集中システムは、互いに平行に配置される複数
の指向性収束反射鏡１０と、該複数の指向性収束反射鏡
１０がそれぞれ複数の収束領域１２に反射太陽光ビーム
を収束するように該複数の指向性収束反射鏡１０を一斉
に駆動する為の追尾機構とを有する。
【００５３】該追尾機構は、該複数の指向性収束反射鏡
１０にそれぞれ強固に接続され、それぞれがクランク部
を有する複数の反射鏡回動棒２０、複数の回動支点提供
部材３０、該複数の反射鏡回動棒２０を一斉に回動する
ための反射鏡回動棒駆動機構、及びクランク駆動機構を
有する。
【００５４】該クランク駆動機構は、クランク連結部材
４０及び一対のクランク駆動部材６０を有する。
【００５５】該反射鏡回動棒駆動機構は、反射鏡回動棒
連結部材５０及び一対の反射鏡駆動部材７０を有する。
【００５６】該複数の収束領域１２には、太陽電池、太
陽熱システム、太陽熱発電システム、光収集器、光反応
器、乾燥装置、温風発生器、または温水供給器等の太陽
エネルギーシステムが配備される。例えば、図１３に説
示されるように、それぞれ該複数の収束領域に配備され
る複数の加熱部５１０、水入り口１１０、熱湯出口１２
０、及び断熱流路１３０を有する太陽熱給湯機５００が
該太陽エネルギーシステムとして使用されてもよい。
【００５７】図１４は、本発明の更に別の一実施形態に
よる指向性収束反射鏡を説示する概念図である。該指向
性収束反射鏡１０は、複数のフレネル収束反射鏡１６
と、側面１４Ａを有する基板１４を有する。該指向性収
束反射鏡が傾いた場合に、側面１４Ａは外部からの視野
に入る。該側面に適切な塗料を塗ることにより、好まし
い外観を有する指向性収束反射鏡のデザインが可能とな
る。
【００５８】図１５は、本発明の更に別の一実施形態に
よる指向性収束反射鏡による集光の一形態を説示する概
念図である。該指向性収束反射鏡１０は、所定の角度で
主面１０Ａに入射する入射平行光ビームＰを最も高い集
光比で収束領域１２に集中する光学特性を有する。
【００５９】図１６は、本発明の更に別の一実施形態に
よる太陽放射集中システムを説示する概念図である。図
１７は、図１６に説示された太陽放射集中システムの正
面を説示する概念図である。図１８は、図１６に説示さ
れた太陽放射集中システムの別の一状態を説示する概念
図である。該太陽放射集中システムは、図１６−１８に
言及して説明される。
【００６０】該太陽放射集中システムは、互いに平行に
配置される複数の指向性収束反射鏡１０と該複数の指向
性収束反射鏡１０がそれぞれ複数の収束領域に反射太陽
光ビームを収束するように該複数の指向性収束反射鏡１
０を一斉に駆動する為の追尾機構とを有する。
【００６１】該複数の反射鏡１０はそれぞれ複数の収束
領域に太陽放射を集中する。該複数の収束領域にそれぞ
れ配備される複数の太陽電池５２０、該太陽電池５２０
が吸収する熱により水を加熱する図示されない加熱部、
水入口１１０、熱湯出口１２０、及び断熱流路１３０を
有する太陽光発電／給湯複合システムが使用される。該
追尾機構は、互いに平行に配置される複数の斜反射鏡回
動棒１６０、該複数の斜反射鏡回動棒を一斉に回動する
為の斜反射鏡回動棒連結部材１５０、該斜反射鏡回動棒
連結部材１５０を駆動する斜反射鏡回動棒駆動機構１７
０、複数の回転軸１４０、複数の軸受１４２、及び該指
向性収束反射鏡１０と該回転軸１４０とを接続する複数
の旋回関節１８０を有する。それぞれの軸受１４２は設
置面に強固に固定されてもよい。
【００６２】該旋回関節１８０の旋回軸１８２は該回転
軸１４０上に配置される。該旋回軸１８２は該回転軸１
４０の延伸方向と直交する。
【００６３】それぞれの斜反射鏡回動棒１６０は、対応
する指向性収束反射鏡の主面１０Ａと所定の角度で斜め
に強固に接続される。該斜反射鏡回動棒の該主面１０Ａ
への射影は、該指向性収束反射鏡１０の指向線Ａに平行
であってもよい。
【００６４】それぞれの斜反射鏡回動棒１６０と該斜反
射鏡回動棒連結部材１５０との接続部は、自由回転関節
に対応する。例えば、該斜反射鏡回動棒１６０と該斜反
射鏡回動棒連結部材１５０とは、図示されない糸を用い
て固定されてもよい。これに替わり、該複数の斜反射鏡
回動棒はそれぞれ図示されない複数の穴を有する連結部
材に嵌装されてもよい。
【００６５】図１８において、該斜反射鏡回動棒駆動機
構１７０は該斜反射鏡回動棒連結部材１５０を介して該
複数の斜反射鏡回動棒を一斉に回動する。これにより、
該複数の指向性収束反射鏡１０はそれぞれ該複数の旋回
関節１８０を回動中心として一斉に回動する。該回転軸
１４０回りの該指向性収束反射鏡１０の運動は、主とし
て該指向線Ａの向きの調整の為に使用される。該旋回軸
１８２回りの該指向性収束反射鏡の運動は、該指向性収
束反射鏡に対する入射太陽放射の入射角を変更する。こ
れによりそれぞれの指向性収束反射鏡１０により反射さ
れた光ビームが該収束領域に集中される。
【００６６】図１９は、本発明の更に別の一実施形態に
よる太陽放射集中システムを説示する概念図である。該
太陽放射集中システムは、互いに平行に配置される複数
の指向性収束反射鏡１０と、該複数の指向性収束反射鏡
がそれぞれ複数の収束領域に反射太陽光ビームを収束す
るように該複数の指向性収束反射鏡を一斉に駆動する為
の追尾機構とを有する。
【００６７】該追尾機構は、該複数の指向性収束反射鏡
１０にそれぞれ強固に接続される複数の回転軸２１０
と、該複数の指向性収束反射鏡１０をそれぞれの回転軸
２１０の回りに回動させる為のベルト２１２を有する反
射鏡回動機構と、それぞれ該複数の指向性収束反射鏡１
０の収束領域に配備される複数の太陽電池５２０と、該
複数の太陽電池５２０を一斉に駆動する為の太陽エネル
ギー変換装置駆動機構とを有する。
【００６８】該太陽エネルギー変換装置駆動機構は運動
部材１９０及び太陽エネルギー変換装置連結部材１９２
を有する。
【００６９】それぞれの回転軸２１０は対応する指向性
収束反射鏡１０の主面１０Ａに垂直である。このため、
該回転軸２１０回りの該指向性収束反射鏡の回転運動
は、指向線Ａの向きを変化させる。しかしこれは該主面
の向きを変化させない。
【００７０】このため、該複数の指向性収束反射鏡によ
る反射太陽放射の集光位置は時間と共にシフトする。こ
れに対応して該太陽電池がそれぞれ収束位置に正しく配
置されるように太陽エネルギー変換装置駆動機構は該複
数の太陽電池５２０を一斉に駆動する。
【００７１】図２０は、本発明の更に別の一実施形態に
およる太陽放射集中システムにおいて、複数の反射鏡の
配列を説示する概念図である。複数の指向性収束反射鏡
１０の配列における空隙にプレート３１０が配備されて
いる。該プレート３１０は該複数の指向性収束反射鏡１
０と調和する色彩及び形状にデザインされる。更に、該
プレート３１０は、平板型太陽熱吸収部材や太陽電池等
の太陽エネルギー変換装置であってもよい。該プレート
に替わり、該複数の指向性収束反射鏡１０より小さな直
径を有する複数の指向性収束反射鏡が該空隙に配備され
てもよい。
【００７２】以上において、本発明による太陽放射集中
システム及び太陽放射の集中方法は詳細に説明された。
その他、本発明による太陽放射集中システム及び太陽放
射の集中方法を好適に動作させるための補助的な手段、
例えば、照度計、光パワーメータ、追尾駆動用の光セン
サ、任意の方向に運動部材を駆動可能なアクチュエー
タ、光シャッター、集光部における過度な光の集中を抑
制する為のデフォーカス手段、付加的な光学系、分光手
段、蛍光発生手段、温度コントローラー、選択透過膜、
選択反射膜、反射防止膜、透明カバー、蓄熱手段、ヒー
トパイプ、及び／または熱交換手段等を伴って本発明が
実施されてもよい。
【００７３】ここに開示された本発明は、新規な太陽放
射集中システム及び太陽放射の集中方法を提供するが、
以上の詳細な説明に開示された教唆に鑑み、本発明の実
施は、本発明の最良の形態を説明するためになされた上
記実施例に限定されるものではなく、以下の請求の範囲
の中で、諸変化を伴ってその他の形態で実施してもよ
く、あるいは上記実施例の中の最良の一実施形態を説明
するために附加された付加的な形態や構成要素を伴わず
に実施されてもよい。
【００７４】
【発明の効果】本発明は上記のごとくなした故に、多数
の集光鏡を有する太陽放射集中システムにおいて、幅広
い時間帯で高い集光比が得られた。更に、好ましい外観
のデザインに適する構造を有する太陽放射集中システム
が提供された。更に、周囲の環境に適合する太陽放射集
中システム及び太陽放射の集中方法が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態による太陽放射集中
システムを説示する概念図である。
【図２】主面に対して該所定の入射角度で平行光ビーム
が入射する場合の指向性収束反射鏡による集光を説示す
る概念図である。
【図３】図２に説示された状態において、指向線と入射
平行光ビームの進行方向との関係を説示する概念図であ
る。
【図４】所定の入射角と異なる入射角で太陽放射が入射
する場合の指向性収束反射鏡による集光を説示する概念
図である。
【図５】所定の入射角と異なる角度から太陽放射が入射
する場合の該指向性収束反射鏡による集光を説示する概
念図である。
【図６】本発明の別の一実施形態による指向性収束反射
鏡の構造の一例を説示する概念図である。
【図７】図１に説示された太陽放射集中システムにおい
て、太陽放射の入射方向が変化した場合の該太陽放射集
中システムの一状態を説示する概念図である。
【図８】図１に説示された太陽放射集中システムにおい
て、太陽放射の入射方向が変化した場合の該太陽放射集
中システムの一状態を説示する概念図である。
【図９】図１に説示された太陽放射集中システムにおい
て、太陽放射の入射方向が変化した場合の該太陽放射集
中システムの一状態を説示する概念図である。
【図１０】本発明の更に別の一実施形態による太陽放射
集中システムを説示する概念図である。
【図１１】第１の反射鏡回動棒連結部材に穿孔された穴
を説示する図である。
【図１２】本発明の更に別の一実施形態による太陽放射
集中システムを説示する概念図である。
【図１３】複数の太陽放射集中領域に配備される太陽熱
給湯機を説示する概念図である。
【図１４】本発明の更に別の一実施形態による指向性収
束反射鏡を説示する概念図である。
【図１５】本発明の更に別の一実施形態による指向性収
束反射鏡における集光を説示する概念図である。
【図１６】本発明の更に別の一実施形態による太陽放射
集中システムを説示する概念図である。
【図１７】図１６に説示された太陽放射集中システムの
正面を説示する概念図である。
【図１８】図１６に説示された太陽放射集中システムの
別の一状態を説示する概念図である。
【図１９】本発明の更に別の一実施形態による太陽放射
集中システムを説示する概念図である。
【図２０】本発明の更に別の一実施形態による太陽放射
集中システムにおいて、複数の反射鏡の配列を説示する
概念図である。
【符号の説明】
１０ 複数の指向性収束反射鏡 １０Ａ 主面 １２ 複数の収束領域 ２０ 複数の反射鏡回動棒 ２０Ａ クランク部 ３０ 複数の回動支点提供部材 ４０ クランク連結部材 ５０ 反射鏡回動棒連結部材 ６０ 一対のクランク駆動部材 ７０ 一対の反射鏡駆動部材

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに平行に配置される複数の指向性収束
    反射鏡と、該複数の指向性収束反射鏡がそれぞれ複数の
    収束領域に反射太陽光ビームを収束するように該複数の
    指向性収束反射鏡を一斉に駆動する為の追尾機構とを有
    し、それぞれの指向性収束反射鏡の主面内に定義される
    指向線が入射太陽放射に沿うように該追尾機構が該複数
    の指向性収束反射鏡を駆動することを特徴とする太陽放
    射集中システム。
  2. 【請求項２】それぞれの指向性収束反射鏡が、該主面に
    対し所定の入射角度で該指向線に沿って入射する平行光
    ビームを該主面の中心を通り該主面に垂直な方向に集中
    する光学特性を有することを特徴とする請求項１記載の
    太陽放射集中システム。
  3. 【請求項３】該追尾機構が、該複数の指向性収束反射鏡
    にそれぞれ強固に接続され、それぞれがクランク部を有
    する複数の反射鏡回動棒と、該複数の反射鏡回動棒を一
    斉に回動するための反射鏡回動棒駆動機構と、該複数の
    反射鏡回動棒のそれぞれのクランク部に接続されるクラ
    ンク駆動機構とを有することを特徴とする請求項１記載
    の太陽放射集中システム。
  4. 【請求項４】該追尾機構が、該複数の指向性収束反射鏡
    にそれぞれ強固に接続される複数の斜反射鏡回動棒と、
    該複数の斜反射鏡回動棒を連結する連結部材と、該複数
    の指向性収束反射鏡にそれぞれ接続される複数の回転軸
    と、該複数の回転軸と該複数の指向性収束反射鏡との接
    続部にそれぞれ配備される複数の旋回関節とを有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽放射集中システム。
  5. 【請求項５】該複数の収束領域にそれぞれ配備される複
    数の太陽エネルギー変換装置を更に有し、該追尾機構が
    該複数の太陽エネルギー変換装置を一斉に駆動する太陽
    エネルギー変換装置駆動機構を有することを特徴とする
    請求項１記載の太陽放射集中システム。
  6. 【請求項６】該追尾機構が該複数の指向性収束反射鏡に
    それぞれ接続される複数の回転軸を有することを特徴と
    する請求項５記載の太陽放射集中システム。
  7. 【請求項７】複数の指向性収束反射鏡を互いに平行に配
    列する工程と、それぞれの指向性収束反射鏡を該指向性
    収束反射鏡に対して定義される回動中心点の回りに回動
    する工程と、それぞれの指向性収束反射鏡の該回動中心
    点を通る回転軸の回りの回転運動において、該指向性収
    束反射鏡の主面内に定義される指向線が入射太陽放射に
    沿うように該指向性収束反射鏡を該回転軸の回りに回転
    させる工程とを有することを特徴とする太陽放射の集中
    方法。
  8. 【請求項８】指向性収束反射鏡と、該指向性収束反射鏡
    が収束領域に反射太陽光ビームを収束するように該指向
    性収束反射鏡を駆動する為の追尾機構とを有し、該指向
    性収束反射鏡の主面内に定義される指向線が入射太陽放
    射に沿うように該追尾機構が該指向性収束反射鏡を駆動
    することを特徴とする太陽放射集中システム。
  9. 【請求項９】指向性収束反射鏡を該指向性収束反射鏡に
    対して定義される回動中心点の回りに回転させる工程
    と、該指向性収束反射鏡の該回動中心点を通る回転軸の
    回りの回転運動において、該指向性収束反射鏡の主面内
    に定義される指向線が入射太陽放射に沿うように該指向
    性収束反射鏡を該回転軸の回りに回転させる工程とを有
    することを特徴とする太陽放射の集中方法。
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