JP2009171533A - Array antenna for solar light direct receiving power generation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光から電力を発電するために用いるアレーアンテナに関する。 The present invention relates to an array antenna used for generating electric power from sunlight.
従来の太陽光発電には宇宙空間で太陽電池パネルを展開し、得られた電力をマイクロ波に変換して地球上に照射し、受信する方式がある(例えば、特許文献1参照。)。
以上に述べた従来の太陽光発電システムでは、衛星の打ち上げ、太陽電池パネルの大規模展開、マイクロ波に変換する損失、及び地上でマイクロ波を受信するための設備が必要になり費用が高くなる。大規模発電システムとしては一つの方法ではあるが、設置場所等が大がかりに必要になり実用に至っていない。 In the conventional solar power generation system described above, satellite launch, large-scale deployment of solar panel, loss to convert to microwaves, and equipment for receiving microwaves on the ground are required, resulting in high costs. . Although it is one method for a large-scale power generation system, it requires a large installation location and has not been put into practical use.
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、直接太陽光を地上で受信し電力として用いることを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problems of such a conventional configuration, and aims to directly receive sunlight on the ground and use it as power.
そして、本発明は上記目的を達成するために、太陽光エネルギーを受信し電力として利用するため、太陽の方向へアンテナを直接向けて、高い指向性利得を持たせるためにアンテナをアレー状に配置し、太陽光の電磁波又は光から電力を取り出す太陽光直接受信発電用アレーアンテナである。 In order to achieve the above object, the present invention receives solar energy and uses it as electric power, so that the antenna is directly directed toward the sun and the antennas are arranged in an array to provide high directivity gain. The solar direct receiving power generation array antenna extracts electric power from sunlight electromagnetic waves or light.
上記の課題解決手段による作用は次の通りである。太陽の表面温度5777Kにおけるエネルギーの分光曲線のピークは0.5マイクロメートルにあり、全放射の約97%が0.3〜3マイクロメートル域に含まれている。太陽光の地球表面温度相当の300Kにおけるエネルギーとなる分光放射曲線のピークは約9.6マイクロメートルにあり、放射は3〜30マイクロメートル域に含まれている(例えば、非特許文献1参照。)。
アンテナは半波長の時に最も良く共振し、エネルギーを送波または受波しやすいことが知られている。 It is known that the antenna resonates best at half-wave and easily transmits or receives energy.
太陽から地球に照射される電磁波のピークの半波長に相当するアンテナを用意することにより最大効率で電力を受波出来る。 By preparing an antenna corresponding to the half wavelength of the peak of the electromagnetic wave irradiated from the sun to the earth, power can be received with maximum efficiency.
太陽と地球の距離は離れており、電磁波は減衰されてくる。よって、アンテナのビームを鋭くする、つまり、指向性を絞ることでアンテナ利得を大きくし、より効率よく電磁波を強く受波するようにする。 The distance between the sun and the earth is far, and electromagnetic waves are attenuated. Therefore, the antenna beam is sharpened, that is, the antenna gain is increased by narrowing the directivity, and electromagnetic waves are received more efficiently and strongly.
また、常に太陽の方向へアンテナビームの正面を向けるように、アンテナを機械式又は電子的に操作して追尾するようにする。 The antenna is mechanically or electronically operated for tracking so that the front of the antenna beam is always directed toward the sun.
上述したように本発明の太陽光直接受信発電用アレーアンテナは、地球上で電力を確保する際に、大規模な発電所等に頼らず個々の設置場所にて電力を確保することが出来る。 As described above, the solar direct reception power generation array antenna of the present invention can secure power at individual installation locations without relying on a large-scale power plant or the like when securing power on the earth.
また、波長が短いことからアレーアンテナは高利得でかつ小型化ができるため設置場所に制約がないものが提供できる。 In addition, since the wavelength is short, the array antenna can have a high gain and can be miniaturized, so that it can be provided with no restrictions on the installation location.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1においては、半波長ダイポールアンテナ1で、太陽から受信した電磁波を集める給電点2までつながっている。 In FIG. 1, a half-
図2においては、パッチアンテナ3で、太陽から受信した電磁波を集める給電点2までつながっている。 In FIG. 2, the
図3においては、ホーンアンテナ4で、太陽から受信した電磁波を集める給電点2までつながっている。 In FIG. 3, a
図4においては、導波管スロットアレーアンテナ5で、太陽から受信した電磁波を集める給電点2までつながっている。 In FIG. 4, a waveguide
その他のアンテナにおいてもアレーにすることにより利得を向上させられる構造であれば適用可能である。 Any other antenna can be applied as long as the gain can be improved by using an array.
給電点に集められた太陽からの電磁波エネルギーは高周波の電流にアンテナにより変換されている。振幅と位相が、コヒーレントではないので整流器をもちいることで一定の安定したレベルの直流電流を取り出すことが出来る。 The electromagnetic energy from the sun collected at the feeding point is converted into a high-frequency current by the antenna. Since the amplitude and phase are not coherent, a rectifier can be used to extract a constant level of direct current.
図5に実施例をしめす。アレーアンテナを最大受信電力が得られるように太陽の方向へ向ける。アンテナで受信された高周波電流は整流器によって直流に変換され、電源を必要とする機器につながれて、電力を供給することが出来る。また、得られた直流電流は、蓄電池等にためておけば、夜間や晴天時以外の場合でも持続して機器に電力を供給可能である。 FIG. 5 shows an embodiment. The array antenna is pointed toward the sun for maximum received power. The high-frequency current received by the antenna is converted into direct current by a rectifier and connected to a device that requires a power source to supply power. In addition, if the obtained direct current is stored in a storage battery or the like, it is possible to supply power to the device continuously even at night or in a sunny day.
エネルギーを石油、ウラン、ガス、メタンハイドレード、風力発電、地熱発電、従来の太陽光発電及び太陽熱利用だけに頼るのではなく、新たなエネルギー資源を獲得することが出来る。さらに、太陽光が降り注ぐ場所であればエネルギーを得ることができるので、送電線等が敷設困難な山岳地帯や孤島等での利用も考えられる。また、使用機器の近くに発電する装置があるので、従来のように発電所から各家庭・工場へ送電する損失も無視することが出来る効率の良いシステムである。 Rather than relying solely on oil, uranium, gas, methane hydride, wind power generation, geothermal power generation, conventional solar power generation and solar heat utilization, new energy resources can be acquired. Furthermore, since energy can be obtained in places where sunlight falls, it can be used in mountainous areas or isolated islands where transmission lines are difficult to lay. In addition, since there is a device that generates power near the equipment used, it is an efficient system that can ignore the loss of power transmitted from the power plant to each home / factory as in the past.
1 半波長ダイポールアンテナ
2 給電点
3 パッチアンテナ
4 ホーンアンテナ
5 導波管スロットアレーアンテナ
6 整流器
7 給電線路
8 パッチ
9 スロット
10 給電導波管
11 放射導波管
12 太陽
13 地表
14 アレーアンテナ
15 接続線
16 電源を必要とする機器DESCRIPTION OF
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JP2014192617A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Fujitsu Ltd | Sunlight receiving device and sunlight receiving system |
KR20150136190A (en) * | 2014-05-26 | 2015-12-07 | 한국철도기술연구원 | Antenna and the module thereof |
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JPS60203599A (en) * | 1984-03-29 | 1985-10-15 | 日本電気株式会社 | Solar-ray generating satellite |
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- 2008-01-17 JP JP2008033763A patent/JP2009171533A/en active Pending
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