JP2013029209A - Method, system, and device for utilizing solar light and solar heat - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽光・太陽熱を簡単なシステム構成により効率良く利用できる太陽光・太陽熱利用方法およびシステム、並びに太陽光・太陽熱利用装置に関する。 The present invention relates to a sunlight / solar heat utilization method and system that can efficiently utilize sunlight / solar heat with a simple system configuration, and a sunlight / solar heat utilization apparatus.
太陽光・太陽熱を利用して照明および蓄熱を行う装置としては特許文献1に記載されたものがある。ここに記載の集光装置、蓄熱装置では、反射鏡で集めた太陽光を凹面鏡で二次反射させて光伝送手段に導き、光伝送手段を介して照明手段あるいは蓄熱手段に導くようになっている。また、太陽光・太陽熱の双方を同時に利用可能な装置としては特許文献2に記載されたものがある。ここに記載されている太陽光の集光熱利用装置では、凹面鏡を備えた球状レンズで集めた太陽光を光ケーブルおよび中継手段を介して熱交換器に導き、熱交換器を経由した後の太陽光を、散光板を介して照明光として利用している。
As an apparatus for performing illumination and heat storage using sunlight / solar heat, there is one described in
特許文献1、2に記載されている装置では、太陽光を集めた後に光ケーブルなどの光伝送手段を介して照明部分あるいは熱交換部分に導くように構成されている。光伝送手段などを経由して太陽光がガイドされる間に光伝送手段が太陽熱で過熱状態に陥り破損するなどの弊害が発生しやすい。また、光伝送手段によって伝送される間に太陽熱が放散してしまうので、太陽熱の利用効率が極めて悪い。例えば、このような太陽熱利用システムを給湯用の熱源とした場合には、60℃前後の温水を得ることが限界であり、100℃の温水を得ることができない。
The devices described in
本発明の課題は、このような点に鑑みて、簡単なシステム構成により、太陽光および太陽熱をそれぞれ照明光源および熱源として効率良く利用可能な太陽光・太陽熱利用方法およびシステムを提案することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to propose a sunlight and solar heat utilization method and system that can efficiently use sunlight and solar heat as an illumination light source and a heat source, respectively, with a simple system configuration. .
また、本発明の課題は、簡単なシステム構成により、太陽光を照明光源として効率良く利用し、太陽熱を高圧蒸気発生用の熱源およびその他の熱源として効率良く利用することのできる太陽光・太陽熱利用装置を提案することにある。 Another object of the present invention is to use sunlight / solar heat that can efficiently use sunlight as an illumination light source and efficiently use solar heat as a heat source for generating high-pressure steam and other heat sources with a simple system configuration. To propose a device.
上記の課題を解決するために、本発明の太陽光・太陽熱利用方法は、
第1集光光学系を介して太陽光を集める第1集光工程と、
集めた太陽光を熱交換用の光透過性の熱媒に照射して透過させることにより太陽熱を当該熱媒に集める集熱工程と、
前記熱媒内を透過する太陽光を第2集光光学系を介して再度集める第2集光工程と、
再度集めた太陽光を、予め定めた導光路を介して、照明場所まで導く導光工程と、
前記照明場所まで導かれた太陽光を拡散光学系を介して均一な照度の照明用拡散光に変換し、当該照明用拡散光で前記照明場所を照明する照明工程とを有していることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the solar / solar heat utilization method of the present invention is:
A first light collecting step for collecting sunlight through the first light collecting optical system;
A heat collecting step for collecting solar heat in the heat medium by irradiating and transmitting the collected sunlight to a light-transmitting heat medium for heat exchange; and
A second light collecting step for collecting again the sunlight transmitted through the heat medium through the second light collecting optical system;
A light guide step for guiding the collected sunlight again to a lighting place through a predetermined light guide path;
And converting the sunlight guided to the illumination location into diffuse illumination light having a uniform illuminance through a diffusion optical system, and illuminating the illumination location with the illumination diffuse light. It is a feature.
また、本発明の太陽光・太陽熱利用方法を実施するために用いる太陽光・太陽熱利用システムは、
太陽光を集めるための第1集光光学系と、
前記第1集光光学系を介して集められた太陽光の光束が照射する位置に光透過性の熱媒を貯留しているタンクを備えた熱交換器と、
前記熱媒内を透過する光束の経路上に配置した第2集光光学系と、
前記第2集光光学系を介して集められた光束を予め定めた経路に沿ってガイドする導光部材と、
前記導光部材を通過した後の光束を拡散光学系を介して均一な照度の照明用拡散光に変換して照明場所を照明する照明部とを有していることを特徴としている。
In addition, the solar / solar heat utilization system used for carrying out the solar / solar heat utilization method of the present invention,
A first condensing optical system for collecting sunlight;
A heat exchanger including a tank storing a light-transmissive heat medium at a position irradiated with a luminous flux of sunlight collected through the first condensing optical system;
A second condensing optical system disposed on a path of a light beam passing through the heat medium;
A light guide member that guides a light beam collected through the second light collecting optical system along a predetermined path;
An illumination unit that illuminates an illumination place by converting the light beam after passing through the light guide member into diffused illumination light having a uniform illuminance through a diffusion optical system.
ここで、前記第1集光光学系および前記第2集光光学系は、それぞれ、少なくとも1枚の凸レンズを用いて構成することができる。前記拡散光学系は、少なくとも1枚の凹レンズと光拡散部材とを用いて構成することができる。凹レンズによって必要な照明領域を照明可能な広がりのある照明光を得ることができ、これを光拡散部材に通すことにより、照明光として用いるのに適した照度ムラ、輝度ムラの無い均一な照明用拡散光を得ることができる。 Here, each of the first condensing optical system and the second condensing optical system can be configured using at least one convex lens. The diffusion optical system can be configured using at least one concave lens and a light diffusion member. With a concave lens, it is possible to obtain a wide range of illumination light that can illuminate the required illumination area, and by passing this light through a light diffusing member, it can be used as illumination light for uniform illumination without uneven illumination and uneven brightness. Diffuse light can be obtained.
また、前記熱交換器としては、前記熱媒に浸漬した状態で引き回されている熱交換用のパイプを備え、当該パイプを通して前記熱媒との間で熱交換を行う二次側熱媒あるいは加熱対象の水を流す構成のものを用いることができる。 In addition, the heat exchanger includes a heat exchange pipe that is drawn in a state immersed in the heat medium, and a secondary heat medium that exchanges heat with the heat medium through the pipe or The thing of the structure which flows the water of heating object can be used.
さらに、前記導光部材としては、鏡筒あるいは光ファイバーケーブルを用いることができる。 Furthermore, a lens barrel or an optical fiber cable can be used as the light guide member.
ここで、照明場所が複数ある場合には、前記導光部材における光進行方向の下流側の部分を複数に分岐し、各分岐部分の先にそれぞれ前記照明部を配置しておけばよい。 Here, when there are a plurality of illumination locations, the downstream portion of the light guide member in the light traveling direction may be branched into a plurality of portions, and the illumination unit may be disposed at the end of each branch portion.
次に、離れた場所において、それぞれ複数の照明箇所を照明する必要がある場合などにおいては、上記構成の太陽光・太陽熱利用システムを各場所に配置すればよい。 Next, in a case where it is necessary to illuminate a plurality of illumination points at remote locations, the solar / solar heat utilization system having the above-described configuration may be disposed at each location.
一方、本発明は、上記構成の太陽光・太陽熱利用システムを複数段備えた太陽光・太陽熱利用装置であって、
各段の太陽光・太陽熱利用システムには、前段側の太陽光・太陽熱利用システムから前記熱媒が供給され、最終段の太陽光・太陽熱利用システムからは第1段の太陽光・太陽熱利用システムに前記熱媒が還流し、
各段の太陽光・太陽熱利用システムにおいて得られる太陽熱を用いて前記熱媒を加熱し、最終段の太陽光・太陽熱利用システムは、前記熱媒を、発電用のタービンを回すために必要な圧力を備えた高圧蒸気の形態で発生させ、
前記タービンを回すために使用した後の前記高圧蒸気は、熱交換による放熱によって、液相の前記熱媒に戻った後に第1段の太陽光・太陽熱利用システムに還流することを特徴としている。
On the other hand, the present invention is a solar / solar heat utilization device comprising a plurality of stages of the solar / solar heat utilization system configured as described above,
The solar / solar heat utilization system at each stage is supplied with the heat medium from the solar / solar heat utilization system at the front stage, and the first-stage solar / solar heat utilization system from the last-stage solar / solar heat utilization system. The heating medium is refluxed,
The heating medium is heated using solar heat obtained in the solar / solar heat utilization system in each stage, and the solar / solar heat utilization system in the final stage is a pressure required to turn the heating medium to the turbine for power generation. Generated in the form of high-pressure steam with
The high-pressure steam after being used to turn the turbine is returned to the first-stage solar / solar heat utilization system after returning to the liquid heat medium by heat dissipation by heat exchange.
太陽光・太陽熱利用システムを多段に配置し、各段において太陽熱を利用して熱媒を加熱し、加熱後の熱媒を順次に次段に供給すると、最終段において得られる加熱後の熱媒を発電用のタービンを回すことのできる高圧蒸気にすることができる。これにより、太陽熱を利用して発電を行うことができ、高圧蒸気の熱交換による放熱を給湯用の熱源として利用することができ、放熱後に液相に戻った高温の熱媒を高圧蒸気発生用の熱源として再利用することができる。 When solar and solar heat utilization systems are arranged in multiple stages, the heating medium is heated using solar heat in each stage, and the heated heating medium is sequentially supplied to the next stage, the heated heating medium obtained in the final stage Can be made into high-pressure steam that can turn a turbine for power generation. As a result, it is possible to generate power using solar heat, and to use the heat radiation by heat exchange of high-pressure steam as a heat source for hot water supply. It can be reused as a heat source.
本発明の太陽光・太陽熱利用システムでは、第1集光光学系を介して集めた太陽光を熱媒に直接照射して当該熱媒を加熱するようにしている。熱媒は光透過性のものであるので、熱媒に照射された太陽光は熱媒内を通過する間においても熱媒との間で熱交換を行う。よって、集めた太陽光と熱媒との間で効率良く熱交換が行われる。 In the solar light / solar heat utilization system of the present invention, the heat medium is heated by directly irradiating the heat medium with sunlight collected through the first condensing optical system. Since the heat medium is light transmissive, sunlight irradiated to the heat medium exchanges heat with the heat medium even while passing through the heat medium. Therefore, heat exchange is efficiently performed between the collected sunlight and the heat medium.
熱媒を透過する間に拡散あるいは散乱した太陽光は第2集光光学系によって再度集められて光ファイバーなどからなる導光部に入射されるので、熱媒を透過する太陽光の拡散損失を抑制できる。よって、照明光として利用する太陽光の利用効率の低下を抑制できる。また、熱交換部を介して太陽熱を回収した後に太陽光が導光部を介して伝送されるので、太陽光によって導光部が過熱状態に陥って破損してしまうこともない。さらに、導光部材から照明部に導かれた太陽光は凹レンズ、光拡散部材からなる拡散光学系を介して、照明光として用いるのに適した照度ムラ、輝度ムラの無い均一な照明用拡散光となって照明場所が照明される。 Sunlight diffused or scattered while passing through the heat medium is collected again by the second condensing optical system and is incident on the light guide portion made of an optical fiber, etc., thereby suppressing the diffusion loss of sunlight passing through the heat medium. it can. Therefore, the fall of the utilization efficiency of the sunlight utilized as illumination light can be suppressed. Moreover, since sunlight is transmitted via a light guide part after collecting solar heat via a heat exchange part, the light guide part does not fall into an overheated state and is not damaged by sunlight. Furthermore, the sunlight guided from the light guide member to the illuminating unit is a diffusing light for uniform illumination without uneven illuminance and uneven brightness suitable for use as illuminating light via a diffusing optical system composed of a concave lens and a light diffusing member. The lighting location is illuminated.
さらに、本発明の太陽光・太陽熱利用装置では、太陽光・太陽熱利用システムを多段に配置し、各段の太陽光・太陽熱利用システムを介して熱媒を循環させて太陽熱によって加熱して、発電用のタービンを回すことのできる高圧蒸気を生成している。また、高圧蒸気を熱交換によって放熱させた後に再び熱媒として用いるようにすると共に、放熱を給湯用の熱源として利用している。よって、太陽熱を効率良く利用して発電および給湯を行うことができる。 Furthermore, in the solar / solar heat utilization device of the present invention, solar power / solar heat utilization systems are arranged in multiple stages, a heating medium is circulated through each stage of solar / solar heat utilization systems, and heated by solar heat to generate power. The high-pressure steam that can turn the turbine for production is generated. In addition, after the high-pressure steam is radiated by heat exchange, it is used again as a heat medium, and the radiated heat is used as a heat source for hot water supply. Therefore, it is possible to efficiently generate power and hot water using solar heat.
このように、本発明によれば、簡単なシステム構成により、太陽光および太陽熱をそれぞれ照明光源および、給湯用熱源、発電用熱源などの熱源として効率良く利用することができる。 As described above, according to the present invention, sunlight and solar heat can be efficiently used as an illumination light source, a heat source for hot water supply, a heat source for power generation, and the like with a simple system configuration, respectively.
以下に、図面を参照して本発明を適用した太陽光・太陽熱利用システムおよび太陽光・太陽熱利用装置の実施の形態を説明する。 Embodiments of a solar / solar heat utilization system and a solar / solar heat utilization apparatus to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
(太陽光・太陽熱利用システム)
まず、図1を参照して太陽光・太陽熱利用システムの実施の形態を説明する。太陽光・太陽熱利用システム1は、例えば、住宅などの建物に設置され、日中における室内照明光源および給湯用熱源として用いられる。太陽光・太陽熱利用システム1は、建物の屋上あるいは屋根などに設置され、集光用の第1集光光学系2を介して太陽光を集める第1集光工程が行われる第1集光部Aを備えている。また、集めた太陽光を熱交換用の光透過性の熱媒3に照射して透過させることにより太陽熱を当該熱媒3に集める集熱工程が行われる集熱部Bを備えている。さらに、熱媒3を透過する太陽光を第2集光光学系4を介して再度集める第2集光工程が行われる第2集光部Cを備えている。これに加えて、再度集めた太陽光を、予め定めた導光路5を介して、照明を必要とする室内などの照明場所6まで導く導光工程が行われる導光部Dと、照明場所6まで導かれた太陽光を拡散光学系7を介して照明場所6を照明するのに適した照度ムラ、輝度ムラの無い照明用拡散光に変換し、当該照明用拡散光で照明場所6を照明する照明工程が行われる照明部Eとを備えている。
(Solar / solar heat utilization system)
First, an embodiment of a sunlight / solar heat utilization system will be described with reference to FIG. The solar / solar
各部の構成を説明すると、第1集光部Aの第1集光光学系2は例えば大径の凸レンズ11からなる。勿論、複数枚のレンズを組み合わせた集光光学系を用いることも可能であり、反射鏡を用いた集光光学系を用いることも可能である。
The configuration of each part will be described. The first condensing
集熱部Bには、熱媒3によって熱交換が行われる熱交換器12が備わっている。熱交換器12は、例えば水、透明度の高い油などの液相状態の熱媒3が貯留されている熱媒タンク13を備えている。固相の熱媒を用いることも勿論可能である。熱媒タンク13の直上に第1集光部Aが配置されており、当該第1集光部Aで集められた太陽光の光束が熱媒タンク13の光透過性の蓋13aを透過して熱媒3を照射する。熱媒3を照射した光束は、光透過性の熱媒3内を拡散しながら透過する。この結果、太陽熱によって熱媒3が加熱される(換言すると、太陽熱が熱媒3に集められる)。
The heat collection unit B includes a
熱媒タンク13内には熱媒3に浸漬した状態で引き回されている熱交換用の温水循環パイプ14が配置されている。温水循環パイプ14を介して、温水タンク15に貯留されている温水が不図示の循環ポンプによって循環する。温水循環パイプ14を循環する温水は熱媒3との熱交換によって加熱される。不図示の制御部によって温水の循環が制御され、温水タンク15内の温水の温度が所定温度以上に保持される。この温水タンク15に取り付けた給湯配管16を介して温水が必要場所に供給される。なお、加熱対象の温水の代わりに熱交換用の二次側熱媒を循環させ、当該二次側熱媒によって加熱対象の温水などを加熱するようにしてもよいことは勿論である。
In the
次に、第2集光部Cの第2集光光学系4は1枚の凸レンズ17から形成されている。複数枚のレンズを用いることもできる。凸レンズ17は熱媒タンク13の底部において、第1集光光学系2と同軸状態に配置されている。光透過性の熱媒3を拡散しながら透過する光束は、この凸レンズ17によって再び集められて、導光部Dの導光路5に導かれる。
Next, the second condensing
導光部Dの導光路5は例えば、内周面が金属蒸着薄膜などからなる光反射面となっている円筒状断面の鏡筒18によって規定されている。鏡筒18は、凸レンズ17が入射端に同軸状に配置されている直線状の鏡筒部19を備えており、この鏡筒部19の射出端には直角に折り曲げられているエルボー状の連結用鏡筒部20が連結されている。連結用鏡筒部20の内周面には光束の進路を直角に折り曲げるための反射面が形成されており、この射出端には直線状の鏡筒部21が連結され、この鏡筒部21の射出端には光束分岐用の分岐用鏡筒部22が連結されている。分岐用鏡筒部22の内部には光束を2方向に分岐させるための反射面が形成されており、2つの射出側分岐端には、直線状の分岐鏡筒部23と直線状の鏡筒部24がそれぞれ連結されている。鏡筒部24の射出端には直角に折り曲げられているエルボー状の連結用鏡筒部25が連結され、この連結用鏡筒部25には直線状の分岐鏡筒部26が連結されている。このように、本例の導光路5は射出側が2つの分岐部分に分かれている。勿論、3つ以上に分岐させて複数の照明場所に光束を分岐して導くこともできる。また、鏡筒の代わりに光ファイバーケーブルを用いることができ、光束の分岐をハーフミラーを用いて行うこともできる。
The
なお、エルボー状の連結用鏡筒部20、25として、光束を直角に折り曲げるだけでなく、希望の角度に折り曲げることのできる連結用鏡筒部を用いることができる。例えば、鋭角に光束を折り曲げ可能な連結用鏡筒部を用いることができる。また、分岐用鏡筒部22として、光束を複数に分岐して直角以外の異なる角度の方向に導くものを用いることができる。
As the elbow-shaped connecting lens barrels 20 and 25, a connecting lens barrel that can be bent not only at a right angle but also at a desired angle can be used. For example, a connecting lens barrel that can bend the light beam at an acute angle can be used. Further, as the branching
次に、照明部Eの拡散光学系7は、2本の分岐鏡筒部23、26の射出端に同軸状態に配置されている。拡散光学系7は、1枚の凹レンズ27と、この凹レンズ27の射出側のレンズ面を覆っている光透過性の乱反射カバー(光拡散部材)28とを備えている。分岐鏡筒部23、26から射出される分岐光束は各凹レンズ27によって一定の広がりのある拡散光とされた後に乱反射カバー28を透過して、照度ムラ、輝度ムラの無い均一な照明用拡散光となって照明場所6の各部分を照明する。
Next, the diffusing optical system 7 of the illumination unit E is arranged coaxially at the exit ends of the two branch lens barrels 23 and 26. The diffusing optical system 7 includes a single
このように構成した太陽光・太陽熱利用システム1では、第1集光光学系2を介して集めた太陽光を熱媒3に直接照射して当該熱媒3を加熱している。熱媒3は光透過性のものであるので、熱媒3に照射された太陽光は熱媒3内を透過する間においても熱媒3との間で熱交換が行われる。よって、集めた太陽光と熱媒3との間で効率良く熱交換が行われる。この結果、本例のシステムを給湯用の熱源として用いた場合には100℃前後の温水を得ることが可能である。
In the solar light / solar
熱媒3を透過する間に拡散あるいは散乱した太陽光は第2集光光学系4によって再度集められて導光路5に入射されるので、熱媒3を透過する太陽光の拡散損失を抑制できる。よって、照明光として利用する太陽光の利用効率の低下を最小限に抑制できる。ここで、熱交換後の太陽光が導光路5を介して照明場所6に導かれるので、太陽熱によって導光路5を構成している部材が過熱状態に陥って破損などが発生するおそれもない。
Sunlight diffused or scattered while passing through the
導光路5を介して照明場所6に導かれた太陽光は凹レンズ27、乱反射カバー28(光拡散部材)からなる拡散光学系7を介して、照明光として用いるのに適した照度ムラ、輝度ムラの無い均一な照明用拡散光となって照明場所6が照明される。
Sunlight guided to the
(太陽光・太陽熱利用装置)
図2を参照して、本発明を適用した太陽光・太陽熱利用装置の実施の形態を説明する。太陽光・太陽熱利用装置100は、基本的に図1に示す太陽光・太陽熱利用システム1と同様な構成の太陽光・太陽熱利用システムが複数段備わっている。本例では第1段、第2段および第3段の太陽光・太陽熱利用システム1A、1B、1Cが備わっている。2段とすることもでき、4段以上の構成とすることも可能である。
(Solar / solar heat utilization equipment)
With reference to FIG. 2, an embodiment of a solar / solar heat utilization apparatus to which the present invention is applied will be described. The solar / solar
各段の太陽光・太陽熱利用システム1A、1B、1Cの構成については後述するが、第1段の太陽光・太陽熱利用システム1Aの熱媒タンク13Aで加熱された液相の熱媒3は低圧蒸気3Aとなって、第2段の太陽光・太陽熱利用システム1Bの熱媒タンク13Bに供給され、ここにおいて太陽熱で加熱される。第2段の熱媒タンク13Bで加熱されて高圧蒸気3Bとなった熱媒は、第3段(最終段)の太陽光・太陽熱利用システム1Cの熱媒タンク13Cに供給され、ここにおいて太陽熱で更に加熱される。この結果、熱媒は、発電システム130のタービン131を回すことのできる高圧蒸気3Cとなって当該発電システム130に供給される。
The configurations of the solar / solar
発電システム130ではタービン131を回すことで発電機132が回転駆動して発電を行い、発生した電力が電力供給先に向けて供給される。また、タービン131を回した後の高圧蒸気は、媒体還流管140の途中位置に配置されている熱交換装置150において給湯用の温水との間で熱交換が行なわれる。高圧蒸気は熱交換による放熱によって液相の高温状態の熱媒(液体)に戻り、再び、第1段の太陽光・太陽熱利用システム1Aの熱媒タンク13Aに戻され、熱媒の熱が再利用される。給湯用の温水は加熱されて温水タンク160に戻る。温水タンク160内に貯留されている温水は熱媒との間の熱交換によって所定温度以上の温度に維持される。
In the
各段の太陽光・太陽熱利用システム1A、1B、1Cは、図1に示す太陽光・太陽熱利用システム1と基本的に同一構成であるので、図2においては図1における各部位と対応する部位には同一の符号を付してある。太陽光・太陽熱利用システム1A、1B、1Cは、集光用の第1集光光学系2を介して太陽光を集める第1集光部Aを備えている。また、集めた太陽光を熱交換用の光透過性の熱媒3に照射して透過させることにより太陽熱を当該熱媒3に集める集熱部Bを備えている。さらに、熱媒3を透過する太陽光を第2集光光学系を介して再度集める第2集光部Cと、再度集めた太陽光を、予め定めた導光路を介して、照明を必要とする室内などの不図示の照明場所まで導く導光部Dとを備えている。また、図示を省略してあるが、照明場所まで導かれた太陽光を拡散光学系を介して照明場所を照明するのに適した照度ムラ、輝度ムラの無い照明用拡散光に変換し、当該照明用拡散光で照明場所を照明する照明部を備えている。
The solar / solar
各部A〜Dおよび不図示の照明部の構成は図1に示す太陽光・太陽熱利用システム1の場合と同様であるが、第1段の熱媒タンク13Aの上端側の部位には発生した低圧蒸気3Aを第2段(次段)の熱媒タンク13Bの上端側の部位に供給するための蒸気供給管171が配置されている。同様に、第2段の熱媒タンク13Bで発生した高圧蒸気3Bを第3段の熱媒タンク13Cに供給するための蒸気供給管172が配置されており、第3段の熱媒タンク13Cには、ここで発生した更に高圧の高圧蒸気3Cを発電システム130のタービン131に供給する蒸気供給管173が配置されている。タービン131の蒸気排出側には、熱交換装置150を経由させて液相に戻した高温の熱媒3を第1段の熱媒タンク13Aに戻すための媒体還流管140が配置されている。
The configurations of the respective parts A to D and the illumination unit (not shown) are the same as those of the solar / solar
このように構成した太陽光・太陽熱利用装置100では、多数の離れた照明場所において太陽光を照明光として利用している。また、太陽熱を利用して高圧蒸気を発生させ、これを発電用のタービンの駆動ガスとして利用している。さらに、高圧蒸気を再び液相の熱媒に戻す際の放熱を給湯用の熱源として利用している。これに加えて、放熱後に液相に戻った高温の熱媒を第1段に還流し、その熱を再利用している。したがって、本発明によれば、太陽光および太陽熱を有効利用することができる。
In the solar / solar
A 第1集光部
B 集熱部
C 第2集光部
D 導光部
E 照明部
1、1A、1B、1C 太陽光・太陽熱利用システム
2 第1集光光学系
3 熱媒
3A 低圧蒸気
3B 高圧蒸気
3C 高圧蒸気
4 第2集光光学系
5 導光路
6 照明場所
7 拡散光学系
11 凸レンズ
12 熱交換器
13、13A、13B、13C 熱媒タンク
14 温水循環パイプ
15 温水タンク
16 給湯配管
17 凸レンズ
18 鏡筒
19、21、24 鏡筒部
20、25 連結用鏡筒部
22 分岐用鏡筒部
23、26 分岐鏡筒部
27 凹レンズ
28 乱反射カバー
100 太陽光・太陽熱利用装置
130 発電システム
131 タービン
132 発電機
140 媒体還流管
150 熱交換装置
160 温水タンク
171、172、173 蒸気供給管
A 1st condensing part B Heat collecting part C 2nd condensing part D Light guiding part
Claims (9)
集めた太陽光を熱交換用の光透過性の熱媒に照射して透過させることにより太陽熱を当該熱媒に集める集熱工程と、
前記熱媒内を透過する太陽光を第2集光光学系を介して再度集める第2集光工程と、
再度集めた太陽光を、予め定めた導光路を介して、照明場所まで導く導光工程と、
前記照明場所まで導かれた太陽光を拡散光学系を介して均一な照度の照明用拡散光に変換し、当該照明用拡散光で前記照明場所を照明する照明工程とを有していることを特徴とする太陽光・太陽熱利用方法。 A first light collecting step for collecting sunlight through the first light collecting optical system;
A heat collecting step for collecting solar heat in the heat medium by irradiating and transmitting the collected sunlight to a light-transmitting heat medium for heat exchange; and
A second light collecting step for collecting again the sunlight transmitted through the heat medium through the second light collecting optical system;
A light guide step for guiding the collected sunlight again to a lighting place through a predetermined light guide path;
And converting the sunlight guided to the illumination location into diffuse illumination light having a uniform illuminance through a diffusion optical system, and illuminating the illumination location with the illumination diffuse light. Features solar and solar heat usage.
太陽光を集めるための第1集光光学系と、
前記第1集光光学系を介して集められた太陽光の光束が照射する位置に光透過性の熱媒を貯留しているタンクを備えた熱交換器と、
前記熱媒内を透過する光束の経路上に配置した第2集光光学系と、
前記第2集光光学系を介して集められた光束を予め定めた経路に沿ってガイドする導光部材と、
前記導光部材を通過した後の光束を拡散光学系を介して均一な照度の照明用拡散光に変換して照明場所を照明する照明部とを有していることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 A solar / solar heat utilization system used for implementing the solar / solar heat utilization method according to claim 1,
A first condensing optical system for collecting sunlight;
A heat exchanger including a tank storing a light-transmissive heat medium at a position irradiated with a luminous flux of sunlight collected through the first condensing optical system;
A second condensing optical system disposed on a path of a light beam passing through the heat medium;
A light guide member that guides a light beam collected through the second light collecting optical system along a predetermined path;
And a lighting unit that illuminates an illumination place by converting the light flux after passing through the light guide member into a diffused illumination light having a uniform illuminance through a diffusion optical system. Solar heat utilization system.
前記第1集光光学系および前記第2集光光学系は、それぞれ、少なくとも1枚の凸レンズから構成されており、
前記拡散光学系は、少なくとも1枚の凹レンズと光拡散部材とを備えていることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 In claim 2,
Each of the first condensing optical system and the second condensing optical system is composed of at least one convex lens,
The diffusion optical system includes at least one concave lens and a light diffusion member, and is a solar / solar heat utilization system.
前記導光部材は、鏡筒あるいは光ファイバーケーブルであることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 In claim 2 or 3,
The solar light / solar heat utilization system, wherein the light guide member is a lens barrel or an optical fiber cable.
前記導光部材における光進行方向の下流側の部分は複数の分岐部分となっており、
各分岐部分の先に前記照明部がそれぞれ配置されていることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 In any one of claims 2 to 4,
The downstream portion of the light guide member in the light traveling direction is a plurality of branch portions,
A solar / solar heat utilization system, characterized in that the illumination section is arranged at the end of each branch portion.
前記導光部材は、光束を所定の角度で折り曲げるための連結用鏡筒部および光束を複数に分岐して異なる方向に導く分岐用鏡筒部を備えていることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 In claim 4 or 5,
The light guide member includes a connecting lens barrel for bending a light beam at a predetermined angle and a branching lens barrel for branching the light into a plurality of directions by branching the light into a plurality of directions. Usage system.
前記熱交換器は、前記熱媒に浸漬した状態で引き回されている熱交換用のパイプを備え、当該パイプを通して前記熱媒との間で熱交換を行う二次側熱媒あるいは加熱対象の水を流すようになっていることを特徴とする太陽光・太陽熱利用システム。 In any one of claims 2 to 6,
The heat exchanger includes a pipe for heat exchange that is routed in a state immersed in the heat medium, and a secondary heat medium or a heating target for heat exchange with the heat medium through the pipe. A solar / solar heat utilization system characterized by flowing water.
各段の太陽光・太陽熱利用システムには、前段側の太陽光・太陽熱利用システムから前記熱媒が供給され、最終段の太陽光・太陽熱利用システムからは第1段の太陽光・太陽熱利用システムに前記熱媒が還流し、
各段の太陽光・太陽熱利用システムにおいて得られる太陽熱を用いて前記熱媒を加熱し、最終段の太陽光・太陽熱利用システムからは、前記熱媒を、発電用のタービンを回すために必要な圧力を備えた高圧蒸気の形態で発生させ、
前記タービンを回すために使用した後の前記高圧蒸気は、熱交換による放熱によって、液相の前記熱媒に戻った後に第1段の太陽光・太陽熱利用システムに還流することを特徴とする太陽光・太陽熱利用装置。 A solar / solar heat utilization device comprising a plurality of solar / solar heat utilization systems according to any one of claims 2 to 6,
The solar / solar heat utilization system at each stage is supplied with the heat medium from the solar / solar heat utilization system at the front stage, and the first-stage solar / solar heat utilization system from the last-stage solar / solar heat utilization system. The heating medium is refluxed,
The heating medium is heated using solar heat obtained in the solar / solar heat utilization system at each stage, and the solar medium / solar heat utilization system at the final stage is necessary to rotate the turbine for power generation. Generated in the form of high-pressure steam with pressure,
The high-pressure steam after being used to turn the turbine is returned to the first-stage solar / solar heat utilization system after returning to the liquid heat medium by heat dissipation by heat exchange. Light / solar heat utilization equipment.
前記タービンおよび発電機を備えた発電システムと、
前記高圧蒸気の熱交換による放熱を給湯用の熱源として用いる給湯装置とを有していることを特徴とする太陽光・太陽熱利用装置。 In claim 8,
A power generation system comprising the turbine and the generator;
A solar / solar heat utilization device, comprising: a hot water supply device that uses heat radiation from heat exchange of the high-pressure steam as a heat source for hot water supply.
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JP2011154244A JP2013029209A (en) | 2011-06-23 | 2011-07-12 | Method, system, and device for utilizing solar light and solar heat |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103994400A (en) * | 2014-06-11 | 2014-08-20 | 江苏心日源建筑节能科技股份有限公司 | Light guiding pipe |
CN105258072A (en) * | 2015-07-31 | 2016-01-20 | 曹起龙 | Non-electric underground and seabed illumination |
CN105716298A (en) * | 2015-11-18 | 2016-06-29 | 南京安纳杰能源科技有限公司 | Solar optical fiber heat supply transmission application system |
KR101842512B1 (en) * | 2016-01-27 | 2018-05-25 | (주)아이씨이 | Focusing induction diffusion system that use solar radiation as a heat source and a light source |
-
2011
- 2011-07-12 JP JP2011154244A patent/JP2013029209A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103994400A (en) * | 2014-06-11 | 2014-08-20 | 江苏心日源建筑节能科技股份有限公司 | Light guiding pipe |
CN105258072A (en) * | 2015-07-31 | 2016-01-20 | 曹起龙 | Non-electric underground and seabed illumination |
CN105716298A (en) * | 2015-11-18 | 2016-06-29 | 南京安纳杰能源科技有限公司 | Solar optical fiber heat supply transmission application system |
KR101842512B1 (en) * | 2016-01-27 | 2018-05-25 | (주)아이씨이 | Focusing induction diffusion system that use solar radiation as a heat source and a light source |
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