JP3157868U

JP3157868U - 太陽光集光装置。

Info

Publication number: JP3157868U
Application number: JP2009009004U
Authority: JP
Inventors: 修右大関; 雄二濱地
Original assignee: EIKOU CO Ltd
Current assignee: EIKOU CO Ltd
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2019-12-18

Abstract

【課題】太陽光の集光用部材を搭載した車により運転席から観察可能な位置で、集光された太陽光の作用状況を確認できる、簡単な機構の移動式の太陽光集光装置を提供する。【解決手段】地面１０に載置された対象物１６に太陽光を照射するための装置であって、フレネルレンズ４と、運転により基面上を自走可能な車８と、該フレネルレンズへの太陽光の入射角度及び該フレネルレンズの該台車上の高さを調節可能に該車に該フレネルレンズを固定する固定手段４７ｂとを備え、前記車の移動調整と、前記入射角度及び前記高さの調節により、前記車の運転席前方の運転席１２から観察可能な位置で、前記フレネルレンズで集光された太陽光がさらに導光されることなく直接前記対象物に照射されるようにした。【選択図】図２

Description

本考案は、太陽光の熱を利用するための移動式の太陽光集光装置に関する。

太陽光を集光して利用する移動式の装置としては、キャリア台車と、この台車上に配設されたソーラ調理部と、このソーラ調理部に対して太陽光を集中せしめる集光レンズ部と、この集光レンズ部の両側に連結されてレンズ部を台車上に支持する支持フレームとを含んで構成する一方、前記支持フレームを、前記台車上におけるソーラ調理部を挟んだ位置に枢支して、この枢支した支持フレームを、太陽光の焦点の水平位置にある枢軸を支点として回動可能とすると共に、前記キャリア台車における太陽光の焦点の鉛直位置に支持脚を出し入れ可能に設けて、接地した前記支持脚を支点として台車全体を水平方向に回転可能とした移動式ソーラ調理装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

このような装置では地上に堆積された焼却物をその位置で太陽光の熱で燃焼させることができない。

一方、任意の位置に移動し停止する台車と、前記台車上に搭載された、太陽光集光機構および光ファイバーケーブルの巻取り送り出し機構とからなっており、前記太陽光集光機構は、１枚または複数枚の太陽光集光レンズと、前記太陽光集光レンズのレンズ面を太陽に向けるための駆動機構と、前記駆動機構に駆動信号を送るためのコンピュータと、太陽の位置を検出するためのセンサと、そして、前記太陽光集光レンズによって集められた光を所定場所に伝送するための光ファイバーケーブルとを備えていることを特徴とする太陽光集光集配車装置が開示されている（特許文献２参照）。この装置はコンピュータや光ファイバーケーブルなどの高価で精緻な機器や部材を備えるので使いこなすには高度の調整技術を要する。また、台車の運転席から集光端末が見えない場合もあり、例えば燃焼に用いる場合、台車の運転席から燃焼具合を直接観察できないことがある。

特開２００９−２７０７３８号公報特開平９−２２９４８６号公報

本考案の目的は、太陽光の集光用部材を搭載した車により運転席から観察可能な位置で、集光された太陽光の作用状況を確認できる、簡単な機構の移動式の太陽光集光装置を提供しようとすることである。

本考案の要旨とするところは、基面または該基面に置かれた基体、に載置された対象物に太陽光を照射するための装置であって、フレネルレンズと、運転により前記基面上を自走可能な車と、該フレネルレンズへの太陽光の入射角度及び該フレネルレンズの該台車上の高さを調節可能に該車に該フレネルレンズを固定する固定手段とを備え、前記車の移動調整と、前記入射角度及び前記高さの調節により、前記車の運転席前方の運転席から観察可能な位置で、前記フレネルレンズで集光された太陽光がさらに導光されることなく直接前記対象物に照射されるようになされた太陽光集光装置であることにある。

前記太陽光集光装置においては、前記固定手段が、前記車に昇降可能に取り付けられ支持アームを備える架台フレームと、該架台フレームの下部に前後方向に移動可能に取り付けられたスライダを備え得、前記支持アームの先端部が前記フレネルレンズの周縁を囲むレンズフレームの側部に軸支され得、前記支持アームの元端部が前記架台フレームの上部に軸支され得、前記レンズフレームの下端部が前記スライダに軸支され得、該スライダの前後移動により、前記フレネルレンズの傾斜角度を変えるようになされ得る。

本考案によると、太陽光の集光用部材を搭載した車により運転席から観察可能な位置で、集光された太陽光の作用状況を確認できる、簡単な機構の移動式の太陽光集光装置が提供される。

本考案の太陽光集光装置の態様の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様の他の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様のさらに他の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様のさらにまた他の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様の別の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様のさらに別の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置の態様のさらに別の一例を示す側面模式図である。本考案の太陽光集光装置に用いられるフレネルレンズ系を説明する説明図である。

本考案の太陽光集光装置は、地面や床面等の基面、あるいはその基面に置かれた載置用の台等の基体、に載置された対象物に太陽光を照射するための装置である。以下に説明する本考案の太陽光集光装置を用いてこの対象物にフレネルレンズにより集光された太陽光を照射することにより、対象物の加熱や燃焼を行うことができる。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の機能の部材やものを示す。

図１に示すように、本考案の太陽光集光装置２はフレネルレンズ４を備え、フレネルレンズ４が架台フレーム６に傾斜角度可変の状態で取り付けられている。架台フレーム６は地面１０上で移動可能な車８に取り付けられている。図１に示す態様においては移動可能な車８としてフォークリフト８８が用いられているが、車８は地上を移動可能であればフォークリフとに限定されない。架台フレーム６は架台フレーム６を上下させる上下位置変更手段１７により車８に対して上下動可能に取り付けられている。上下位置変更手段１７としてフォーク昇降装置１８が利用されている。架台フレーム６の上下動によりフレネルレンズ４の車８上の高さ、すなわち地面１０からの高さが調節可能とされている。フレネルレンズ４はレンズフレーム３０によりその周縁を囲んで支えられている。架台フレーム６は支持アーム３２を備える。レンズフレーム３０の両側部下端部のそれぞれが架台フレーム６の対応する側部下端部３３に軸支されている。支持アーム３２は先端部３４でレンズフレーム３０の側部中央部に軸支されている。支持アーム３２の元端部３６には複数のボルト穴４２８（あるいは長孔）が方向支持アーム３２の長手方向に沿って形成され、そのうちの選択された１個を用いて（あるいは長孔の選択された位置で）支持アーム３２の元端部３６が架台フレーム６の上部にボルト４３で固定されている。ボルト穴４２の選択によりフレネルレンズ４の太陽光の入射角度を変えることができる。このように機能する支持アーム３２とボルト穴４２とボルト４３とがフレネルレンズ４への太陽光の入射角度を調節する角度変更手段４５ａを構成する。車８を適切な位置に移動調整し、フレネルレンズ４への太陽光３の入射角度βに対応するフレネルレンズ４の傾斜角度αとフレネルレンズ４の車８上の高さを調節することにより、車８の運転席前方（矢印Ｙ方向）の、運転席１２から観察可能な位置１４で、フレネルレンズ４で集光された太陽光が直接対象物１６に照射されるようにすることができる。
図１に示す態様においては、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度及びフレネルレンズ４の車８（台車）上の高さ、を調節可能に車８にフレネルレンズ４を固定する固定手段４７が、角度変更手段４５ａと上下位置変更手段１７を含んで構成されている。
フレネルレンズ４で集光された太陽光は焦点またはその近傍で高温になるので、焦点またはその近傍に集光された光を対象物１６に照射することにより、対象物１６の加熱や燃焼を行うことができる。図１の態様は、対象物１６が焼却用のゴミの場合であり、地面に形成された穴に入れられたゴミをフレネルレンズ４で集光された太陽光で燃焼させる状態を示している。

図１に示す態様にあっては車８の位置の移動調整と、フレネルレンズ４の車８上の高さの調節は、運転席１２から対象物１６を観察しながら行うことができるので、この移動調整と、高さの調節は容易に行うことができる。また、フレネルレンズ４の焦点またはその近傍に集光された太陽光は光ガイド等の導光路を経由することなく直接対象物１６に照射されるので、高価な光ガイドを必要とせず、導光路での伝送ロスがなく対象物１６の効率的な加熱を行うことができる。

本考案の態様の他の一例にあっては、図２に示す太陽光集光装置２ｂのように、架台フレーム６ｂが支持アーム３２ｂを備え、支持アーム３２ｂは先端部３４ｂでレンズフレーム３０の側部に軸支部３１で軸支されている。支持アーム３２ｂの元端部３６ｂは架台フレーム６ｂの上部に他の軸支部３５で軸支されている。架台フレーム６ｂは側部の下端部に車８の前後方向に移動可能なスライダ４４を備え、スライダ４４にレンズフレーム３０の側部の下端部が軸支されている。スライダ４４の前後移動により、フレネルレンズ４の太陽光の入射角度を変えることができる。すなわち、支持アーム３２ｂとスライダ４４とで角度変更手段４５ｂが構成される。スライダ４４は車８の運転席から作動を指令できる不図示の駆動機構により前後移動する。架台フレーム６ｂは、フォークリフトのフォーク昇降装置１８に接続固定することにより昇降させる。

図２に示す態様にあっては車８の位置の移動調整と、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度及び車８上の高さの調節は、運転席１２から対象物１６を観察しながら行うことができるので、この移動調整と、高さの調節は極めて容易に行うことができる。また、フレネルレンズ４の焦点またはその近傍に集光された太陽光は光ガイド等の導光路を経由することなく直接対象物１６に照射されるので、高価な光ガイドを必要とせず、導光路での伝送ロスがなく対象物１６の効率的な加熱を行うことができる。

また、この態様は、ある状態からフレネルレンズ４の面と地面１０との角度が小さくなる方向にフレネルレンズ４の面の角度を変化させるとき、及び、ある状態（最も使用される角度）からフレネルレンズ４の面と地面１０との角度が大きくなる方向にフレネルレンズ４の面の角度を変化させるときにも、ともにフレネルレンズ４の上部先端７０の位置が後退するように支持アーム３２ｂの長さと軸支部３１の位置と他の軸支部３５の位置を設定できるので、フレネルレンズ４の面の角度変更によりフレネルレンズ４４の上部先端７０が前方へ突出する機会を少なくすることができ、角度調整時にフレネルレンズ４の上部先端７０が特定の領域から前方へはみだす機会が少なくなり、好ましい。

本考案の態様のさらに他の一例にあっては、図３に示す太陽光集光装置２ｃのように、架台フレーム６ｃが架台フレーム６ｃの上部に元端部５１が固定されて前方に延出する支持アーム３２ｃを備え、支持アーム３２ｃは先端部３４ｃでレンズフレーム３０の側辺の中央部に軸支されている。また、支持アーム３２ｃの元端５１の近傍に、車８の運転席から作動を指令できる不図示の回転駆動装置により回転駆動される正逆回転可能な巻き上げロール５６が設置されている。レンズフレーム３０の車８がわの辺５２ｃに巻き上げ索５８の一端が固定され、巻き上げ索５８の他端がわが巻き上げロール５６に巻き付けられている。回転巻き上げロール５６の正逆回転に応じて辺５２ｃが上下することにより、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度を変えることができる。すなわち、支持アーム３２ｃと巻き上げ索５８と回転巻き上げロール５６とで角度変更手段４５ｃが構成される。架台フレーム６ｃは、フォークリフトのフォーク昇降装置１８に接続固定することにより昇降させる。符号５７はレンズフレーム３０を図面視反時計回りに付勢するためのウェイトである。

図３に示す態様にあっても、回転駆動装置車８の位置の移動調整と、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度及び車８上の高さの調節は、運転席１２から対象物１６を観察しながら行うことができるので、この移動調整と、高さの調節は極めて容易に行うことができる。また、フレネルレンズ４の焦点またはその近傍に集光された太陽光は光ガイド等の導光路を経由することなく直接対象物１６に照射されるので、高価な光ガイドを必要とせず、導光路での伝送ロスがなく対象物１６の効率的な加熱を行うことができる。

本考案にあっては、レンズフレーム３０が正逆回転可能回転駆動装置の回転軸に直接取り付けられてもよい。この回転軸の回転によりフレネルレンズ４への太陽光の入射角度を変える態様であってもよい。

本考案の態様のまたさらに他の一例にあっては、図４に示す太陽光集光装置２ｄのように、レンズフレーム３０の両側部下端部のそれぞれが架台フレーム６ｄの対応する側部下端部３３ｄに軸支されている。レンズフレーム３０の両側部それぞれの長手方向の中間に伸縮可能なリニア駆動アーム８０の一端が軸支部８２で軸支され、そのリニア駆動アーム８０の他端が架台フレーム６ｄの両側部それぞれの上部の軸支部８４に軸支されている。一対のリニア駆動アーム８０、８０の伸縮により、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度を変えることができる。架台フレーム６ｄはフォークリフトのフォーク昇降装置１８に接続固定されている。

本考案の態様のまた他の一例にあっては、図５に示す太陽光集光装置２ｅのように、レンズフレーム３０の下端部の中央で架台フレーム６ｅの下端部前方部３３ｅに自在関節９０を介して自在関節支持されている。レンズフレーム３０の両側部それぞれの長手方向の中間に伸縮可能なリニア駆動アーム８０の一端が自在関節部８３で自在関節支持され、そのリニア駆動アーム８０の他端が架台フレーム６ｄの両側部それぞれの上部の自在関節部８５で自在関節支持されている。一対のリニア駆動アーム８０、８０の独立した伸縮により、フレネルレンズ４への太陽光の上下方向及び左右方向の入射角度を変えることができる。架台フレーム６ｅはフォークリフトのフォーク昇降装置１８に接続固定されている。

本考案の態様のさらにまた他の一例にあっては、図６に示す太陽光集光装置２ｆのように、多関節のロボットアーム１００の先端がレンズフレーム３０の略中心位置に、フレーム３０の横梁１０２を介して固定されている。ロボットアーム１００は第一アーム１０６、第二アーム１０８、第三アーム１１０、回動部材１１２、ベース１１４を備える。回動部材１１２がベース１１４に、地面に対して垂直な第１関節軸１２０まわり（矢印Ｈ１の方向）に回動可能に取り付けられている。第一アーム１０６は一端部で回動部材１１２に、地面に対して水平な第２関節軸１２２まわり（矢印Ｈ２の方向）に回動可能に取り付けられている。第二アーム１０８は一端部で第一アーム１０６の他端部に、地面に対して水平な第３関節軸１２３まわり（矢印Ｈ３の方向）に回動可能に取り付けられている。第三アーム１１０は一端部で第二アーム１０８の他端部に、地面に対して水平な第４関節軸１２４まわり（矢印Ｈ４の方向）に回動可能に取り付けられている。第三アーム１１０の他端部は、軸支部１２６を介して横梁１０２に第４関節軸１２５と直交する方向の第５関節軸１２５まわりの矢印Ｈ５の方向に回動可能に取り付けられている。それぞれの関節軸まわりの回転は対応する図示しない駆動ユニットにより図６に示す矢印方向にそれぞれ駆動される。ロボットアーム１００は車１３０に搭載されている。

本考案の態様のまたさらに別の一例にあっては、図７に示す太陽光集光装置２ｇのように、フレネルレンズ４への太陽光の入射角度及びフレネルレンズ４の車８上の高さを調節可能に車８にフレネルレンズ４を固定する固定手段４７ｇが、第１腕１２０、第２腕１２１、は軸１２３、油圧シリンダ１２４、１２５、１２６、傾動リンク１２７を含んで構成される。車８の図面視左端部から揺動可能な第１腕１２０，および軸１２３を介して第２腕１２１が図面視左方に延びており、これらは油圧シリンダ１２４、１２５によって駆動される。また第２腕１２１の先端部には軸１３７を介してレンズフレーム３０が枢着されており、レンズフレーム３０の傾動調節は油圧シリンダ１２６とリンク１２７によって行われるようになっている。

本考案においては、フレネルレンズを回転させる駆動機構や、フレネルレンズを昇降させる駆動機構の作動は、運転席からの目視と手動操作により制御されてもよいが、制御用コンピュータにより制御されてもよい。稼働の日時や処理対象物とフレネルレンズとの相対位置をインプットしてフレネルレンズの最適の角度と高さを制御用コンピュータが算出して、それを実現するように駆動機構が作動する制御を行わせることができる。

フレネルレンズは方形のものが１個用いられてもよいが、図８に示すように複数個のフレネルレンズ６６を、各フレネルレンズ６６の焦点がすべてある一点に集まっているように面状に並べて配置したレンズ系６８であってもよい。このようなレンズ系も本明細書においてはフレネルレンズと称する。この態様により集光面積を大きくすることができる。

本考案にあっては、例えば、９個のフレネルレンズを用いて図８に示すように集合させた２〜３ｍ角のフレネルレンズ系を用いることにより、焦点部での温度が２６００℃という高温に達する。

本考案の太陽光集光装置２は金属の溶融や、セラミックの加熱処理や、ゴミの高温焼却などの高温処理に適用することができる。さらには、冷暖房用熱源、ヒートポンプ用熱源、給湯用熱源、光化学反応プラントの光源及び熱源、発電用蒸気タービン駆動用熱源、スターリングエンジン用熱源、海水淡水化用熱源、植物プラント用光源及び熱源、海底浄化用光源、河川、湖沼浄化用光源、光触媒を利用する排水浄化用光源及び熱源、太陽電池の光源、小規模発電の熱源、として利用できる。

その他、本考案は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ：太陽光集光装置
４，６６：フレネルレンズ
６ａ、６ａ、６ｂ、６ｃ：架台フレーム
８：車
１１：フレネルレンズ４の取り付け部
１２：運転席
１６：対象物
１７：上下位置変更手段
２０：フォーク
３０：レンズフレーム
３１：軸支部
３２、３２ｂ、３２ｃ：支持アーム
３４ｂ：先端部
３５：他の軸支部
３６ｂ：元端部
４２：ボルト穴
４３：ボルト
４４：スライダ
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ：角度変更手段
４７：固定手段
５６：巻き上げロール
５８：巻き上げ索
６８：レンズ系
８８：フォークリフトの車体部

Claims

基面または該基面に置かれた基体、に載置された対象物に太陽光を照射するための装置であって、フレネルレンズと、運転により前記基面上を自走可能な車と、該フレネルレンズへの太陽光の入射角度及び該フレネルレンズの該台車上の高さを調節可能に該車に該フレネルレンズを固定する固定手段とを備え、前記車の移動調整と、前記入射角度及び前記高さの調節により、前記車の運転席前方の運転席から観察可能な位置で、前記フレネルレンズで集光された太陽光がさらに導光されることなく直接前記対象物に照射されるようになされた太陽光集光装置。
前記固定手段が、前記車に昇降可能に取り付けられ支持アームを備える架台フレームと、該架台フレームの下部に前後方向に移動可能に取り付けられたスライダを備え、前記支持アームの先端部が前記フレネルレンズの周縁を囲むレンズフレームの側部に軸支され、前記支持アームの元端部が前記架台フレームの上部に軸支され、前記レンズフレームの下端部が前記スライダに軸支され、該スライダの前後移動により、前記フレネルレンズの傾斜角度を変えるようになされた請求項１に記載の太陽光集光装置。