JP2006064356A - 反射鏡と蓄熱保温炉による太陽光利用集熱機 - Google Patents

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正和 日下部
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健一郎 秦
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CHIKYU DE IKIRUKOTO WO SOZOSUR
CHIKYU DE IKIRUKOTO WO SOZOSURUKAI
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Abstract

【課題】 反射鏡光学系で太陽光を集める従来の技術は、太陽光が集中する光学系焦点では光学系の口径に比例して相当の高熱が発生するにもかかわらず、その焦点面積は極めて狭く、太陽熱はただちに周囲の大気へ拡散してしまい、熱源としては効率不足であり、また、太陽光焦点を利用する対象物またはその装置へ直接照射しているので天候や大気条件によるわずかな太陽照度の変化も即時に温度の降下上昇へ影響を及ぼし、平均化された一定の温度が得られず作動が安定しなかった。本発明はこれらの欠点を補うよう改良され た太陽光利用集熱機を提供するものである。
【解決手段】 光学系の焦点を耐熱性の大きい耐火煉瓦で作られた蓄熱保温性の高い炉の内部に導き、炉内部に設置された発熱体に照射させることによって発熱体に発生した高熱を炉内部に蓄積保温し、熱が大気へ拡散することを防ぐとともに、変動する太陽照度による温度の変動を平均化し比較的安定した熱量を常時得ることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学系を用い太陽光を収束することによって生じる高温度の熱量を蓄熱し且つ保温する自然熱エネルギー発生装置である太陽光利用集熱機に関するものである。
光学系を用いて収束させて得た太陽光の熱エネルギーを熱源として、湯沸かし、調理、発電などに利用する従来の装置は、光学系焦点をこれら利用対象の機械器具に直接照射してその熱を利用していた。
光学系で太陽光を集めるこれまでの技術は、太陽光が集中する光学系の焦点位置では、光学系の口径に比例して相当の高温度が得られるにもかかわらず、その焦点面積は極めて狭く、したがって太陽熱はただちに周囲の大気へ拡散してしまい、熱源としては効率不足であった。
また、太陽光の焦点を利用対象の機器または装置へ直接照射しているので、天候や大気条件による太陽照度のわずかな変化も即時に温度の効果上昇へ影響をおよぼし、平均化した一定温度が得られず作動が安定しなかった。
本発明はそれらの欠点を除くためになされたもので、パラボラ反射主鏡（２）によって収束し集められた太陽熱が外部に放出されないよう蓄熱しこれを保温するために、耐熱保温性の高い耐火煉瓦などで作られた蓄熱保温炉（６）でパラボラ反射鏡焦点（５）を覆い、熱の放出を防ぐとともに温度の平均化を実現するよう構成された太陽光利用集熱機である。
本発明は、蓄熱保温炉（６）を用いることにより、光学系で収束される太陽光束の利用有効面積の極めて狭い、しかも短時間で大気中に拡散してしまう不安定な太陽熱を、炉内に蓄積しこれを保温し、且つ時々刻々と変化する天候や大気環境による太陽照度の変化の影響を受け難くし比較的安定した一定温度を確保できることが可能になった。
本発明の実施例として図１によって以下、蓄熱保温炉（６）の構造について説明すれば、光学系で収束された光束は、放熱を防ぐための透明な耐熱硝子窓（７）から入射し、それぞれ光束の直径に等しい内径を持つ第一絞り（８）および第二絞り（９）および第三絞り（１０）を通過し炉内最深部に置かれたセラミック材で作られた発熱体（１１）の内部に焦点（５）を結び、発熱体（１１）を熱して得た高熱熱を炉内に蓄熱保温する。また発熱体（１１）と炉内壁の空間には、螺旋状導管（１２）が配置され、その一方の給水口（１３）より流し込まれた冷水は炉内の螺旋状導管（１２）の内部で熱せられ一方の熱湯排出口（１４）より取り出される。尚、炉の素材は耐火煉瓦で構築され、内壁を耐熱性の高いセラミックウールで内張りされていて蓄熱保温効果を高めている。
また、図１によって光学系における光束の光路について説明すれば、入射した太陽光束（１）はパラボラ反射主鏡（２）によって集光され、次第に収束しながら平面副鏡（３）で再び反射され下方に向かい、さらに平面斜鏡（４）にて直角に反射され焦点（５）を結ぶ。
光学系の駆動させる機構は、仰角調整軸（１５）と水平回転軸（１７）の二つの駆動軸を持つ経緯儀である。パラボラ反射主鏡（２）と平面副鏡（３）と平面斜鏡（４）は内枠（１９）に固定され、仰角調整軸（１５）と仰角調整軸車（１６）の回転により一体となって移動するが、仰角調整軸（１５）は平面斜鏡（４）から焦点（５）の光軸に一致しているので、仰角調整軸（１５）がどのように回転しても焦点（５）の位置は移動しない。また焦点（５）の位置に設置された蓄熱保温炉（６）は外枠（２０）に固定され、水平回転軸（１７）と水平回転軸車（１８）によって機構全体が水平回転できる。以上のごとく仰角調整軸（１５）と水平回転軸（１７）の二軸の回転によって、時々刻々と移動する太陽に光学系を正対させ、常時光学系の焦点（５）を蓄熱保温炉（６）の内部に導くことが可能となる。尚、水平架台（２１）は水平回転軸車（１８）を滑らかに駆動するための平らな板台であり、車輪（２２）は機構全体を自由に移動設置するための移動用の車輪である。
本発明の光学系と蓄熱保温炉を組み合わせた正面断面図である。 本発明の光学系と蓄熱保温炉を組み合わせた立体斜視図である。
符合の説明
１．太陽光束
２．パラボラ反射鏡
３．平面副鏡
４．平面斜鏡
５．パラボラ反射鏡焦点
６．蓄熱保温炉
７．耐熱硝子窓
８．第一炉内絞り
９．第二炉内絞り
１０．第三炉内絞り
１１．発熱体
１２．螺旋状導管
１３．給水口
１４．熱湯排出口
１５．仰角調整回転軸
１６．仰角調整回転軸車
１７．水平回転軸
１８．水平回転軸車
１９．内枠
２０．外枠
２１．水平架台
２２．車輪

Claims (1)

  1. パラボラ反射鏡（２）の光軸直線上で、その焦点（５）を蓄熱保温炉（６）の内側に導き、その焦点近辺に置かれた発熱体（１１）の内側に照射して生じた熱量を蓄熱保温炉（６）の内部に蓄熱且つ保温し、それを熱源として利用する太陽光利用集熱機。
JP2004278431A 2004-08-26 2004-08-26 反射鏡と蓄熱保温炉による太陽光利用集熱機 Pending JP2006064356A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100917707B1 (ko) * 2008-03-18 2009-09-21 주식회사 고려광에너지 적외선과 가시광선을 수직방향으로 분리하여 집광하는태양광 집속장치
WO2012063838A1 (ja) * 2010-11-08 2012-05-18 国立大学法人 東京工業大学 太陽熱蓄熱方法およびシステム

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