JP2016003776A - Condensation heat boiler device utilizing solar energy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光エネルギーの幅広い波長帯を有効に利用した集光熱ボイラー装置に関するものである。 The present invention relates to a condensing heat boiler apparatus that effectively uses a wide wavelength band of solar energy.
また、本発明の集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能である。 The high-temperature steam obtained by the concentrated heat boiler apparatus of the present invention can be used as a heat source for turbine power generation, heating, cooking, heat sterilization, etc., and also generates hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device. It can be widely used as a means.
太陽光を効率良く利用するために太陽光の追尾装置を備えた採光システムや太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池システム等の開発等が数多くなされている。 In order to use sunlight efficiently, many developments, such as a daylighting system provided with the tracking device of sunlight, a solar cell system which converts sunlight energy into electric energy, etc. are made.
例えば太陽光を採光として利用するために太陽光の追尾装置を備えた採光装置の一例として、特開2013−104261号公報(以下、特許文献1と称する)がある。特許文献1の発明は、建物の屋上や屋根に設置されるトップライトと呼ばれる太陽光の採光装置において、トップライトを構成するドーム内に太陽光の追尾システムを備えた反射ミラーを設けて太陽光を追尾し太陽光に正対する効率的な採光装置を提供するものである。
For example, as an example of a daylighting apparatus provided with a solar light tracking device in order to use sunlight as daylighting, there is JP 2013-104261 A (hereinafter referred to as Patent Document 1). The invention of
また、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池システムの一例として、特開平11−97729号公報(以下、特許文献2と称する)がある。特許文献2の発明は、どのような向きのモジュール設置場所においても南向きと同様な発電特性を発揮する手段を提供するというものであり、集光系と太陽電池セルを有する複数個の集光セルで太陽電池モジュールを構成し、集光セルを構成する集光系の光軸がモジュールの主表面の法線方向と異なる向きをもつ集光セルが少なくとも1つ存在するように構成したり、集光セル同士を可動可能に構成して、太陽光に正対する時間を長くすることが可能で、発電効率や設置面積効率を高めることができる太陽電池モジュールを提供するものである。
Moreover, there exists Unexamined-Japanese-Patent No. 11-97729 (henceforth patent document 2) as an example of the solar cell system which converts solar energy into electrical energy. The invention of
而して、特許文献1は、太陽光の日照時間を効率良く採光に利用する方法として、太陽光の追尾装置を備えた採光装置であり、また、特許文献2は、集光セルの設置位置にかかわらず太陽光が集光セルに長時間にわたって入射するように構成した太陽電池モジュールで、発電用の集光セルの形状が発電効率を高めて太陽光エネルギーの有効利用を図る太陽電池モジュールを提供するものである。
Thus,
本発明は、太陽光を効率よくエネルギー変換することを目的として開発された集光熱ボイラー装置に関するものであり、特許文献1、及び特許文献2の発明により開示された太陽光の追尾装置や、集光セルによる太陽光発電装置を有効利用した太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。
The present invention relates to a condensing heat boiler apparatus developed for the purpose of efficiently converting sunlight into energy. The solar tracking apparatus disclosed in
太陽光の利用の形態として、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して利用する太陽電池発電等に関するものが圧倒的に多い。然しながら、太陽エネルギーは、紫外線、可視光、赤外線等、波長の異なった光で構成されており、太陽電池は、太陽光エネルギーの内、その一部である可視光のみを変換して利用するものが大部分であり、それ以外の紫外線領域の光や赤外線の光については発電に利用されていないのが実情である。波長の短い紫外線領域の光は、エネルギーが高く、太陽発電セルの劣化を早めると云う問題があり、また、可視光よりも波長の長い赤外線領域の光は、太陽発電セルの温度を上昇させるとともに、太陽発電セルの出力低下を招いてしまう欠点があることが解ってきている。 As a form of use of sunlight, there are overwhelmingly many things related to solar cell power generation that converts solar energy into electrical energy. However, solar energy is composed of light with different wavelengths, such as ultraviolet rays, visible light, infrared rays, etc., and solar cells use only a part of the solar energy, visible light. However, the fact is that the other ultraviolet light and infrared light are not used for power generation. Light in the ultraviolet region with a short wavelength has a problem that it has high energy and accelerates the deterioration of the solar cell, and light in the infrared region with a wavelength longer than visible light raises the temperature of the solar cell. It has been found that there is a drawback that causes a decrease in the output of the solar power generation cell.
斯して、本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄積し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 Thus, the present invention has been made in view of the above-described points, and the solar energy is divided into the infrared rays that are easily converted into heat and the visible light that is easily converted into electricity in the same light collection grid. , Infrared light is extracted as heat and accumulated in a condensing heat boiler device. Visible light is converted into electricity in a condensing cell and stored in a storage battery to efficiently and widely use the wavelength band of solar energy. The present invention provides a condensing heat boiler apparatus that uses solar energy that can be produced.
また、本発明における太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置は、太陽エネルギーの幅広い波長帯を効率的に有効利用することが目的で、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能である。 In addition, the concentrated heat boiler device using solar energy in the present invention is for the purpose of efficiently and effectively using a wide wavelength band of solar energy, and the high-temperature steam obtained by the concentrated heat boiler device is used for turbine power generation or In addition to being used as a heat source for heating, cooking, heat sterilization, etc., it can also be widely used as means for generating hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device.
本発明は、エネルギーが紫外線、可視光、赤外線と広い波長帯に分布している太陽光を効率よくエネルギーに変換することを目的として開発されたものである。本発明は、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄積し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 The present invention has been developed for the purpose of efficiently converting sunlight in which energy is distributed in a wide wavelength band such as ultraviolet light, visible light, and infrared light into energy. The present invention divides solar energy into heat-converted infrared light and visible light that is easy to convert into electricity in the same light collection grid, respectively, and collects the infrared light as heat to accumulate in the heat collecting heat boiler device. Visible light is converted into electricity in a condensing cell and stored in a storage battery, thereby providing a condensing thermal boiler device that uses solar energy that can efficiently and widely use the wavelength band of solar energy. is there.
そして、本発明における太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置は、太陽エネルギーの幅広い波長帯を効率的に有効利用することが目的で、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能である。 And the condensing thermal boiler apparatus using solar energy in the present invention is for the purpose of efficiently and effectively using a wide wavelength band of solar energy, and the high-temperature steam obtained by the condensing thermal boiler apparatus is used for turbine power generation and In addition to being used as a heat source for heating, cooking, heat sterilization, etc., it can also be widely used as means for generating hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device.
集光パネルを構成する複数個の集光グリッドは夫々中空形状の筐体を形成し、該夫々の筐体の上部入射光側に太陽光を集光するフレネルレンズを設置し、該フレネルレンズを介して集光された太陽光は前記筐体の中間部に前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて補正用プリズムレンズを介して集光セルに入射して電気に変換され、該変換された電気は制御基板を介してリード線にて蓄電池に蓄電され、また前記可視光反射フィルターを通過した赤外線は可視光反射フィルターの下部に前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された赤外線反射ミラーにて赤外線を反射集光して補正用集光レンズを介して光ファイバー導入口に集光され、該夫々の光ファイバー導入口にて集光された光は集光熱ボイラーの熱交換伝導パイプに照射され、該熱交換伝導パイプ内を循環する水を加熱して高温水蒸気を発生させ、該高温水蒸気を断熱材にて覆われたボイラータンクに蓄熱されるよう構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 Each of the plurality of condensing grids constituting the condensing panel forms a hollow housing, and a Fresnel lens that collects sunlight is installed on the upper incident light side of each housing, and the Fresnel lens The sunlight collected through the light reflects only visible light with a visible light reflection filter installed at an intermediate portion of the housing with an inclination angle of 45 degrees with respect to the installation surface of the Fresnel lens. The incident light enters the condensing cell through the correcting prism lens and is converted into electricity, and the converted electricity is stored in the storage battery through the control board in the lead wire, and the infrared rays that have passed through the visible light reflection filter are Infrared light is reflected and collected by an infrared reflection mirror installed at a lower angle of the visible light reflection filter at an inclination angle of 45 degrees with respect to the installation surface of the Fresnel lens, and an optical fiber is introduced through a correction condenser lens. Focused on mouth The light condensed at the respective optical fiber inlets is irradiated to the heat exchange conduction pipe of the condensing heat boiler, heats the water circulating in the heat exchange conduction pipe to generate high temperature steam, The condensing heat boiler apparatus using the solar energy comprised so that heat may be stored in the boiler tank covered with the heat insulating material is provided.
また、前記集光グリッドを形成する中空形状の筐体中間部において、前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター、該可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて集光セルに入射することで該可視光を電気に変換し、該変換された電気をリード線にて蓄電池に蓄電し、該蓄電池に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンク内に蓄熱された高温水蒸気を蒸気加熱器にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 In addition, a visible light reflection filter installed at an inclination angle of 45 degrees with respect to an installation surface of the Fresnel lens in the middle portion of the hollow housing forming the condensing grid, the visible light reflection filter By reflecting only visible light and entering the condensing cell, the visible light is converted into electricity, and the converted electricity is stored in a storage battery with a lead wire, and the power stored in the storage battery is used. Thus, the present invention provides a condensing heat boiler apparatus using solar energy in which high-temperature steam stored in the boiler tank can be heated at a higher temperature with a steam heater.
本発明は、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄積し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供する。 The present invention divides solar energy into heat-converted infrared light and visible light that is easy to convert into electricity in the same light collection grid, respectively, and collects the infrared light as heat to accumulate in the heat collecting heat boiler device. The present invention provides a condensing heat boiler device using solar energy that can efficiently use a wide wavelength band of solar energy by converting visible light into electricity in a condensing cell and storing it in a storage battery.
また、本発明は、集光グリッドを形成する中空形状の筐体中間部において、前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター、該可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて集光セルに入射することで該可視光を電気に変換し、該変換された電気をリード線にて蓄電池に蓄電し、該蓄電池に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンク内に蓄積された高温水蒸気を蒸気加熱器にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するもので、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能な太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 In addition, the present invention provides a visible light reflection filter installed at an angle of 45 degrees with respect to an installation surface of the Fresnel lens in a hollow housing intermediate part forming a condensing grid, the visible light By reflecting only visible light with a reflection filter and entering the condensing cell, the visible light is converted into electricity, and the converted electricity is stored in a storage battery with lead wires, and the power stored in the storage battery The high temperature steam accumulated in the boiler tank using a steam heater is provided so that a high temperature steam can be heated at a high temperature with a steam heater. The resulting high-temperature steam can be used as a heat source for turbine power generation, heating, cooking, heat sterilization, etc., and can also be widely used as a means to generate hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device. There is provided a collector photothermal boiler apparatus utilizing ability of solar energy.
本発明は、エネルギーが紫外線、可視光、赤外線と広い波長帯に分布している太陽光を効率よくエネルギーに変換することを目的として開発されたものである。本発明は、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄積し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 The present invention has been developed for the purpose of efficiently converting sunlight in which energy is distributed in a wide wavelength band such as ultraviolet light, visible light, and infrared light into energy. The present invention divides solar energy into heat-converted infrared light and visible light that is easy to convert into electricity in the same light collection grid, respectively, and collects the infrared light as heat to accumulate in the heat collecting heat boiler device. Visible light is converted into electricity in a condensing cell and stored in a storage battery, thereby providing a condensing thermal boiler device that uses solar energy that can efficiently and widely use the wavelength band of solar energy. is there.
そして、本発明における太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置は、太陽エネルギーの幅広い波長帯を効率的に有効利用することが目的で、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能である。 And the condensing thermal boiler apparatus using solar energy in the present invention is for the purpose of efficiently and effectively using a wide wavelength band of solar energy, and the high-temperature steam obtained by the condensing thermal boiler apparatus is used for turbine power generation and In addition to being used as a heat source for heating, cooking, heat sterilization, etc., it can also be widely used as means for generating hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device.
斯して、本発明において、集光パネルを構成する複数個の集光グリッドは、夫々中空形状の筐体を形成し、該夫々の筐体の上部入射光側に太陽光を集光するフレネルレンズを設置し、該フレネルレンズを介して集光された太陽光は前記筐体の中間部に前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて補正用プリズムレンズを介して集光セルに入射して電気に変換され、該変換された電気は制御基板を介してリード線にて蓄電池に蓄電され、また前記可視光反射フィルターを通過した赤外線は可視光反射フィルターの下部に前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された赤外線反射ミラーにて赤外線を反射集光して補正用集光レンズを介して光ファイバー導入口に集光され、該夫々の光ファイバー導入口にて集光された光は集光熱ボイラーの熱交換伝導パイプに照射され、該熱交換伝導パイプ内を循環する水を加熱して高温水蒸気を発生させ、該高温水蒸気を断熱材にて覆われたボイラータンクに蓄熱されるよう構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置であることが好ましい。 Thus, in the present invention, the plurality of condensing grids constituting the condensing panel each form a hollow housing, and the Fresnel condenses sunlight on the upper incident light side of each housing A visible light reflection filter in which sunlight is collected through the Fresnel lens by installing a lens and having an inclination angle of 45 degrees with respect to the installation surface of the Fresnel lens at an intermediate portion of the housing In the case of reflecting only visible light and entering the condensing cell through the correcting prism lens and converted into electricity, the converted electricity is stored in the storage battery by the lead wire through the control board, and Infrared light that has passed through the visible light reflection filter is corrected by reflecting and collecting the infrared light with an infrared reflection mirror installed at a lower angle of 45 degrees with respect to the Fresnel lens installation surface below the visible light reflection filter. Through a condenser lens The light collected at the fiber inlets and condensed at the respective optical fiber inlets is irradiated to the heat exchange pipes of the condenser heat boiler, and the water circulating in the heat exchange pipes is heated to produce high-temperature steam. It is preferable that it is a condensing heat boiler apparatus using the solar energy comprised so that heat may be stored in the boiler tank covered with the heat insulating material.
また、本発明は、前記集光グリッドを形成する中空形状の筐体中間部において、前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター、該可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて集光セルに入射することで該可視光を電気に変換し、該変換された電気をリード線にて蓄電池に蓄電し、該蓄電池に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンク内に蓄積された高温水蒸気を電熱や高周波蒸気加熱器等にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置であることが好ましい。 The present invention also provides a visible light reflection filter that is installed at an angle of 45 degrees with respect to an installation surface of the Fresnel lens in a hollow housing intermediate portion that forms the light collecting grid, the visible light reflection filter The visible light is reflected by the light reflection filter and incident on the light collecting cell to convert the visible light into electricity, and the converted electricity is stored in the storage battery through the lead wire, and stored in the storage battery. It is preferable that it is a condensing heat boiler apparatus using the solar energy which comprised the high temperature water vapor | steam accumulate | stored in the said boiler tank using electric power so that further high temperature heating was possible with an electric heating, a high frequency steam heater, etc.
そして、本発明は、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄熱し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供可能にする。 And this invention divides | segments the infrared rays which are easy to heat-convert solar energy, and the visible light which is easy to convert electrically in the same condensing grid, respectively, and condenses and collects infrared rays as heat, and is stored in a condensing heat boiler apparatus. In addition, by converting visible light into electricity in a condensing cell and storing it in a storage battery, it is possible to provide a condensing thermal boiler device that uses solar energy that can efficiently use a wide wavelength band of solar energy. To.
また、本発明は、集光グリッドを形成する中空形状の筐体中間部において、前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター、該可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて集光セルに入射することで該可視光を電気に変換し、該変換された電気をリード線にて蓄電池に蓄電し、該蓄電池に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンクに蓄熱された高温水蒸気を高周波蒸気加熱器にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するもので、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能な太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供可能にするものである。 In addition, the present invention provides a visible light reflection filter installed at an angle of 45 degrees with respect to an installation surface of the Fresnel lens in a hollow housing intermediate part forming a condensing grid, the visible light By reflecting only visible light with a reflection filter and entering the condensing cell, the visible light is converted into electricity, and the converted electricity is stored in a storage battery with lead wires, and the power stored in the storage battery The high-temperature steam stored in the boiler tank using a high-temperature steam heater is used to provide a concentrated heat boiler device using solar energy that can be heated at a higher temperature, and the concentrated heat boiler device The resulting high-temperature steam can be used as a heat source for turbine power generation, heating, cooking, heat sterilization, etc., and is also widely used as a means for generating hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device. Collecting photothermal boiler apparatus utilizing use available solar energy is intended to be provided.
図1は、本発明の実施形態を説明する斜視図であり、図2は、図1のA−A要部を説明する断面拡大図、図3は、集光熱ボイラー装置を説明する断面図である。図1乃至図3において、1は矢印a方向に折り畳み可能な集光パネル、1a、1bは夫々集光パネル枠2内に嵌着保持された集光パネル、該集光パネル1a、1bは、集光グリッド3a、3b、3c・・・の集合体にて構成されおり、該集光グリッド3a、3b、3c・・・により構成された集光パネル1a、1bは回転可能に構成された回転板4上に載置され、該回転板4上で太陽光に対する角度調整や太陽の方位や高度を追尾可能である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a condensing heat boiler apparatus. is there. 1 to 3, 1 is a light collecting panel that can be folded in the direction of arrow a, 1a and 1b are light collecting panels that are fitted and held in the light
また、前記集光パネル枠2内に嵌着保持された集光グリッド3a、3b、3c・・・の構成は、太陽エネルギーを電気変換しやすい可視光P1と熱変換しやすい赤外線P2に集光グリッド3a、3b、3c・・内で分けて夫々集光させ、可視光P1は集光セル19にて電気に変換してリード線5を介して蓄電池6に蓄電し、赤外線P2は熱として光ファイバー7を介して取り出すことにより、集光熱ボイラー装置8(図1に示す)に蓄積可能である。
Moreover, the structure of the
集光パネル1、1a、1bの構成については、主に図2において説明する。図2において、集光グリッド3a、3b、3c・・・は中空形状の筐体9a、9b、9c・・・を形成し、該筐体9a、9b、9c・・・の側壁10及び底部11にはアルミカバー材12が貼着されている。そして、筐体9a、9b、9c・・・の上部入射光側13には太陽光を集光するフレネルレンズ14を設置し、前記筐体9a、9b、9c・・・の中間部にはフレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光のみを反射可能な可視光反射フィルター15を設け、該可視光反射フィルター15に対向する前記筐体筐体9a、9b、9c・・・の側壁10には補正用プリズムレンズ16を介して集光セル17を設置し、該集光セル17は制御基板18を介して夫々リード線5にて蓄電池6(図1に示す)に接続されている。
The configuration of the
また前記可視光反射フィルター15の下部19には前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された赤外線反射ミラー20を設け、該赤外線反射ミラー20に対向する前記筐体9a、9b、9c・・・の側壁10には補正用集光レンズ21を介して光ファイバー導入口22を設置し、該光ファイバー導入口22を有する光ファイバー7は集光熱ボイラー装置8に内蔵された熱電変換器23(図3に示す)に接続されており、前記集光グリッド3a、3b、3c・・・を構成する中空形状の筐体9a、9b、9c・・・は左右及び上下方向に複数個配列して集光パネル枠2内に嵌着保持されてパネル形状板にて構成して太陽光の集光パネル1、1a、1bを提供する。
In addition, an
更に、本発明における集光パネル1、1a、1bの動作は、前記集光パネル1、1a、1bを構成する集光グリッド3a、3b、3c・・・にて、夫々中空形状の筐体9a、9b、9c・・・を形成し、該筐体9a、9b、9c・・・の上部入射光側13に太陽光を集光するフレネルレンズ14を設置し、該フレネルレンズ14を介して集光された太陽光は前記筐体9a、9b、9c・・・の中間部に前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光P1のみを反射可能な可視光反射フィルター15にて反射した後、補正用プリズムレンズ16を介して集光セル17に入射して電気に変換され、該変換された電気は制御基板18を介してリード線19にて蓄電池6に蓄電される。
Furthermore, the operation of the
そして、前記可視光反射フィルター15を通過した赤外線P2は可視光のみを反射させる可視光反射フィルター15の下部19に前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された赤外線反射ミラー20にて赤外線P2のみを反射集光した後、補正用集光レンズ21を介して光ファイバー導入口22に集光され、該光ファイバー導入口22に集光された赤外線P2は光ファイバー7を介して熱電変換器23を内蔵した集光熱ボイラー装置8に熱として蓄積されるよう構成されている太陽光の集光パネル1、1a、1bである。
The infrared ray P2 that has passed through the visible
斯して、図3において集光熱ボイラー装置8の構造を説明する。図3において、集光熱ボイラー装置8は、例えば2つの熱電変換器23a、23bを備え、該2つの熱電変換器23a、23bは循環ポンプ24a、24bを介して互いに連繋されており、外部導入水管25から給水を受け、この水26を給水タンク26に蓄水した後、給水ポンプ27にて断熱材28で覆われたボイラータンク29a、29bに給水し、前記循環ポンプ24a、24bにて2つの熱電変換器23a、23b内に設けられた熱交換伝導パイプ30a、30b内に供給することができる。
Thus, the structure of the condensing heat boiler apparatus 8 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the condensing heat boiler apparatus 8 includes, for example, two
そして、前記夫々の熱電変換器23a、23bには外径部31に前記補正用集光レンズ21を介して集光された赤外線P2が光ファイバー7a、7b、7c・・・にて配置されており、該光ファイバー7a、7b、7c・・・にて配置された赤外線P2は夫々集光された状態にて熱変換されており、夫々集光された状態の赤外線P2は前記光ファイバー7a、7b、7c・・・の照射口32a、32b、32c・・・より熱電変換器23a、23b内に内蔵された熱交換伝導パイプ30a、30bに照射され、該熱交換伝導パイプ30a、30b内を循環する水26を加熱して高温水蒸気33を発生させる。
In each of the
また、発生した高温水蒸気33は夫々熱交換伝導パイプ30a、30bを介して断熱材28にて覆われたボイラータンク29a、29bに蓄積され、該高温水蒸気33は、蒸気供給口34により外部に供給されタービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段として利用される際に、集光熱ボイラー装置8(図1に示す)内に装備された電熱蒸気加熱器や高周波蒸気加熱器等の蒸気加熱器35内を通過させることにより、再加熱して高温水蒸気33の温度を高温側に調整可能で、この蒸気加熱器35の駆動電力は前記蓄電池6に蓄電した集光グリッド3a、3b、3c・・・からの電力36を加熱電源装置36に入力して利用する。
Further, the generated
本発明において、集光パネル1、1a、1bを構成する複数個の集光グリッド3a、3b、3c・・・は夫々中空形状の筐体9a、9b、9c・・・を形成し、該夫々の筐体9a、9b、9c・・・の上部入射光側13に太陽光を集光するフレネルレンズ14を設置し、該フレネルレンズ14を介して集光された太陽光は前記筐体9a、9b、9c・・・の中間部に前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター15にて可視光P1のみを反射させて補正用プリズムレンズ16を介して集光セル17に入射して電気に変換され、該変換された電気は制御基板18を介してリード線5にて蓄電池6に蓄電され、また前記可視光反射フィルター15を通過した赤外線P2は可視光反射フィルター15の下部に前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された赤外線反射ミラー20にて赤外線P2を反射集光して補正用集光レンズ21を介して光ファイバー導入口22に集光され、該夫々の光ファイバー導入口22にて集光された赤外線P2は集光熱ボイラー8の熱交換伝導パイプ30a、30bに照射され、該熱交換伝導パイプ30a、30b内を循環する水26を加熱して高温水蒸気33を発生させ、該高温水蒸気33を断熱材28にて覆われたボイラータンク29a、29bに蓄熱されるよう構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。
In the present invention, the plurality of condensing
また、本発明は前記集光グリッド3a、3b、3c・・・を形成する中空形状の筐体9a、9b、9c・・・の中間部において、前記フレネルレンズ14の設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター15、該可視光反射フィルター15にて可視光P1のみを反射させて集光セルに入射することでその可視光P1を電気に変換し、該変換された電気をリード線5にて蓄電池6に蓄電し、該蓄電池6に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンク29a、29bに蓄熱された高温水蒸気33を蒸気加熱器35にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。
Further, according to the present invention, at an intermediate portion of the
斯して、本発明は、太陽エネルギーを熱変換しやすい赤外線と、電気変換しやすい可視光とに同一集光グリッド内で分けて夫々集光させ、赤外線は熱として取り出すことにより集光熱ボイラー装置に蓄積し、可視光は集光セルにて電気に変換して蓄電池に蓄電することにより、太陽光エネルギーの波長帯を幅広く効率的に利用することのできる太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供する。 Therefore, the present invention divides the solar energy into infrared rays that easily convert heat into solar energy and visible light that easily converts into electricity in the same condensing grid and condenses them, and the infrared rays are extracted as heat, thereby collecting the condensed heat boiler device. Condensed heat boiler device using solar energy that can efficiently use the wavelength band of solar energy by converting visible light into electricity in a condensing cell and storing it in a storage battery. provide.
また、本発明は、集光グリッドを形成する中空形状の筐体中間部において、前記フレネルレンズの設置面に対して45度の傾斜角を有して設置された可視光反射フィルター、該可視光反射フィルターにて可視光のみを反射させて集光セルに入射することで該可視光を電気に変換し、該変換された電気をリード線にて蓄電池に蓄電し、該蓄電池に蓄電された電力を使用して前記ボイラータンクに蓄積された高温水蒸気を蒸気加熱器にて更に高温加熱可能に構成した太陽光エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するもので、前記集光熱ボイラー装置にて得られる高温水蒸気は、タービン発電や暖房、調理、加熱殺菌等の熱源として使用できる他、水素発生セル装置に高温水蒸気を供給して水素燃料を生成する手段としても幅広く利用可能な太陽エネルギーを利用した集光熱ボイラー装置を提供するものである。 In addition, the present invention provides a visible light reflection filter installed at an angle of 45 degrees with respect to an installation surface of the Fresnel lens in a hollow housing intermediate part forming a condensing grid, the visible light By reflecting only visible light with a reflection filter and entering the condensing cell, the visible light is converted into electricity, and the converted electricity is stored in a storage battery with lead wires, and the power stored in the storage battery The high-temperature steam accumulated in the boiler tank using a steam heater is provided to provide a condensing heat boiler device using solar energy, which is obtained by the condensing heat boiler device. The high-temperature steam produced can be used as a heat source for turbine power generation, heating, cooking, heat sterilization, etc., and can also be widely used as a means to generate hydrogen fuel by supplying high-temperature steam to the hydrogen generation cell device. There is provided a collector photothermal boiler apparatus utilizing solar energy.
1、1a、1b 集光パネル
2 集光パネル枠
3a、3b、3c・・・ 集光グリッド
4 回転板
5 リード線
6 蓄電池
7、7a、7b、7c・・・ 光ファイバー
8 集光熱ボイラー装置
9a、9b、9c・・・ 筐体
10 側壁
11 底部
12 アルミカバー材
13 上部入射光側
14 フレネルレンズ
15 可視光反射フィルター
16 補正用プリズムレンズ
17 集光セル
18 制御基板
19 下部
20 赤外線反射ミラー
21 補正用集光レンズ
22 光ファイバー導入口
23a、23b 熱電変換器
24a、24b 循環ポンプ
25 外部導入水管
26 水
27 給水ポンプ
28 断熱材
29a、29b ボイラータンク
30a、30b 熱交換伝導パイプ
31 外径部
32a、32b、32c・・・ 照射口
33 高温水蒸気
34 水蒸気供給口
35 蒸気加圧器
36 加熱電源装置
P1 可視光
P2 赤外線
1, 1a, 1b Light collecting panel
2 Condensing
30a, 30b Heat
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