JP2009162467A

JP2009162467A - 光熱転換器

Info

Publication number: JP2009162467A
Application number: JP2008037004A
Authority: JP
Inventors: You-Lin Shih; 佑霖施
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-07-23
Also published as: GB0802839D0; US20090173338A1; TW200930958A; GB2456355A

Abstract

【課題】太陽の光エネルギーを有効に収集可能な光熱転換器を提供する。
【解決手段】少なくとも、一つの外スリーブ１２と、少なくとも一つの集光レンズ１４と、を含む光熱転換器１において、外スリーブ１２は、その管壁に貫通孔２２が少なくとも一つ開設されている。集光１４レンズは、貫通孔２２に設けられており、光線の焦点を外スリーブ１２の内部に位置させるためのものである。これにより、熱交換効率が向上し、流体を数百℃に加熱可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換構造に関し、特に、光エネルギーを熱エネルギーに転換する光熱転換器に関するものである。

従来、太陽の光線を収集して熱エネルギーに転換する光熱転換器は、プレート式光熱転換器、熱管式光熱転換器、真空管式光熱転換器などに分けられる。これらの光熱転換器は、民生用途に使用されるものが多く、加熱温度が約７０℃〜１００℃であり、また、加熱温度が１００℃を超えるものもある。プレート式光熱転換器は、体積がより大きくて重量がより重く、且つ組付け及び分解が極めて複雑である。また、これらの光熱転換器は、工業用途に使用されるものもある。

なお、太陽の光線を有効で充分に収集するために、断面が放物線形状を呈する反射プレートを設けることが一般であり、更に、太陽の位置を追跡する装置を組付けることもあり（以下、「太陽位置追跡装置」を称し）、この太陽位置追跡装置により、光熱転換器が何時も太陽に向いているので、太陽の光エネルギーを有効に収集可能である。

本発明の主な目的は、太陽の光エネルギーを有効に収集可能な光熱転換器を提供することにある。
本発明の次の目的は、加熱された流体の温度を更に上昇可能な光熱転換器を提供することにある。

本発明の請求項１に記載の光熱転換器によると、少なくとも、一つの外スリーブと、少なくとも一つの集光レンズと、を含む光熱転換器において、前記外スリーブは、その管壁に貫通孔が少なくとも一つ開設されており、前記集光レンズは、前記貫通孔に設けられており、光線の焦点を前記外スリーブの内部に位置させるためのものであることを特徴とする光熱転換器である。

本発明の請求項２に記載の光熱転換器によると、更に、熱交換部を含み、前記熱交換部は、前記外スリーブの内部に設けられており、光線のエネルギーを吸収する。
本発明の請求項３に記載の光熱転換器によると、前記熱交換部は内スリーブであり、前記内スリーブは、前記外スリーブの内部に設けられており、流体を流動可能な通路である。

本発明の請求項４に記載の光熱転換器では、前記外スリーブと前記内スリーブとは、相対に角運動をしている。
本発明の請求項５に記載の光熱転換器によると、更に、集光プレートを含み、前記集光プレートは、前記外スリーブの下方に設けられており、光線を前記外スリーブに反射するためのものである。

本発明の請求項６に記載の光熱転換器によると、前記集光プレートは、断面が円弧形状を呈するように湾曲されたプレートである。
本発明の請求項７に記載の光熱転換器によると、前記集光レンズは、非球面ガラスレンズである。

本発明の請求項８に記載の光熱転換器によると、前記集光レンズは、非球面ガラスレンズである。
本発明の請求項９に記載の光熱転換器では、前記集光レンズは、非球面ガラスレンズである。

（発明の効果）
本発明の光熱転換器によれば、次のような効果がある。
（１）複数の集光レンズにより、流体を数百℃に加熱可能である。
（２）相対回動可能な外スリーブ及び内スリーブは、各集光レンズにガイドされる光線の焦点が内スリーブの外周面に位置するため、熱交換効率を更に向上可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
まず、図１を参照する。本発明の第１実施例の光熱転換器１は、少なくとも、一つの外スリーブ１２と、複数の集光レンズ１４と、を含む。
外スリーブ１２は、断面が円形を呈するチューブであり、外スリーブ１２の管壁に貫通孔２２が複数に開設されている。

集光レンズ１４は、各貫通孔２２に設けられており、光線の焦点を外スリーブ１２の内部に位置させるためのものである。
第１実施例の光熱転換器１によれば、図１における矢印で示すように、流体が外スリーブ１２の一端から外スリーブ１２に流入して、外スリーブ１２の他端から流出する。これにより、前記流体が各集光レンズ１４にガイドされる光線の熱エネルギーを吸収可能である。

（第２実施例）
また、図２を参照する。本発明の第２実施例の光熱転換器１は、第１実施例の光熱転換器に、更に、内スリーブ１６を加えたものである。内スリーブ１６は、断面が円形を呈するチューブであり、外スリーブ１２の内部に設けられており、流体を流動可能な通路である。各集光レンズ１４にガイドされる光線の焦点は、内スリーブ１６の外周面に位置し、内スリーブ１６が各集光レンズ１４にガイドされる光線の熱エネルギーを効率よく吸収可能である。

（第３実施例）
また、図３を参照する。本発明の第３実施例の光熱転換器１は、外スリーブ１２の両端にボール軸受２４がそれぞれ設けられており、外スリーブ１２の外端がボール軸受２４の外リングに固定されており、内スリーブ１６がボール軸受２４の内リングに貫入されている。モータ（図示せず）及びベルト（図示せず）により外スリーブ１２が回転する。そうすると、各集光レンズ１４にガイドされる光線の焦点は、内スリーブ１６の外周面に位置し、内スリーブ１６が各集光レンズ１４にガイドされる光線の熱エネルギーを効率よく吸収可能である。もちろん、外スリーブ１２を回動せず、内スリーブ１６を回動しても、上記と同じ効果を達成可能である。

（第４実施例）
また、図４を参照する。本発明の第４実施例の光熱転換器１は、更に、外スリーブ１２の下方に、断面が放物線形状または円弧形状を呈する集光プレート１８が設けられている。集光プレート１８により光線が外スリーブ１２に反射され、そうすると、流体が光線の熱エネルギーを効率よく吸収可能である。

また、本発明に係る集光レンズ１４は、非球面ガラスレンズを採用すると、集光効果が更に良くなる。

本発明の第１実施例による光熱転換器の斜視図である。本発明の第２実施例による光熱転換器の斜視図である。本発明の第３実施例による光熱転換器の斜視図である。本発明の第４実施例による光熱転換器の斜視図である。

符号の説明

１：光熱転換器、１２：外スリーブ、１４：集光レンズ、１６：内スリーブ、１８：集光プレート、２２：貫通穴、２４：ボール軸受

Claims

少なくとも、一つの外スリーブと、
少なくとも一つの集光レンズと、を含む光熱転換器であって、
前記外スリーブは、管壁に貫通孔が少なくとも一つ開設されており、
前記集光レンズは、前記貫通孔に設けられており、光線の焦点を前記外スリーブの内部に位置させるためのものであることを特徴とする光熱転換器。
更に、熱交換部を含み、
前記熱交換部は、前記外スリーブの内部に設けられており、光線のエネルギーを吸収することを特徴とする請求項１に記載の光熱転換器。
前記熱交換部は内スリーブであり、前記内スリーブは、前記外スリーブの内部に設けられており、流体を流動可能な通路であることを特徴とする請求項２に記載の光熱転換器。
前記外スリーブと前記内スリーブとは、相対に角運動をしていることを特徴とする請求項３に記載の光熱転換器。
更に、集光プレートを含み、前記集光プレートは、前記外スリーブの下方に設けられており、光線を前記外スリーブに反射するためのものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光熱転換器。
前記集光プレートは、断面が円弧形状を呈するように湾曲したプレートであることを特徴とする請求項５に記載の光熱転換器。
前記集光レンズは、非球面ガラスレンズであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光熱転換器。
前記集光レンズは、非球面ガラスレンズであることを特徴とする請求項５に記載の光熱転換器。
前記集光レンズは、非球面ガラスレンズであることを特徴とする請求項６に記載の光熱転換器。