JP3163079U - 固定式短冊状平面反射鏡による分割鏡・線集光型集熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽の追尾機構やその駆動装置等を必要とせず、構造が簡単で保守整備作業が容易な分割鏡・線集光型集熱器を提供すること。【解決手段】 複数の短冊状平面反射鏡１をそれぞれが放物面鏡を代替する角度と位置に調整して受光部下部の反射鏡取付枠４に固定し、受光部からデルタフレーム５で反射鏡取付枠４を支持し、受光部中心軸を中心として当該軸回りに回転する構造とした。また、受光面７に対して短冊状平面反射鏡１の幅を小さくし、製作上における誤差や季節による太陽軌跡の角度誤差によって生じる反射光の変位を受光面７の幅内に吸収する構造とした。これにより、稼働前に太陽の南中高度に反射鏡取付面の角度を合わせれば、当該稼働日の想定稼働時間において太陽追尾は不要である。【選択図】図３

Description

本考案は、放物面鏡を複数の固定式短冊状平面反射鏡で代替した分割鏡・線集光型集熱器に関するものである。

従来、水平固定した長方形の枠組に多数の可動式短冊状反射鏡を長手方向に取付け、その枠組の中央上部に反射鏡と平行な直線状の受光部を配置したものがある。地上から見た太陽の方向は地球の自転・公転のため時々刻々変化するので、それぞれの短冊状反射鏡が常に太陽光を受光部へ集光するためには、反射鏡を太陽に向けて追尾するための反射鏡角度調整機構やその駆動装置等が必要となる。

日本太陽エネルギー学会編「太陽エネルギー利用技術」株式会社オーム社 平成１８年８月１５日第１版第１刷発行

太陽追尾機構やその駆動装置等の設置は経済的負担を増加させ、また、構造も複雑になり保守整備作業においても時間的・労働的負担を増加させる。従って、太陽追尾機構やその駆動装置等を必要としない、受光部軸回りに回転可能な固定式短冊状平面反射鏡仕組を採用した構造にすることにより、前述の欠点を解決しようとするものである。

本考案は、次のように構成される。両端を架構で支持された直線状の受光部を東西線上に任意の高さで水平に配置し、この受光部の中心を通る鉛直平面と受光部の中心から一定の距離をおいて直角となる平面上に、位置調整可能な複数の短冊状平面反射鏡を取り付ける。その短冊状平面反射鏡仕組は、受光部中心軸を中心として当該軸回りに回転可能な状態に受光部から支持する。

複数の短冊状平面反射鏡の取り付けに当たっては、反射鏡を受光部と平行且つ受光部軸に線対称となるように配置し、複数の反射鏡全体で放物面鏡を代替する構造となるように、それぞれの反射鏡を定められた角度と位置に調整した上で固定する。

本考案は、受光部の幅に対して短冊状平面反射鏡の幅を小さく設定することによって、製作上における誤差や季節による太陽軌跡の角度誤差によって生じる反射光の変位を受光面内で吸収する。例えば、夏至・冬至において、稼働想定時間を午前１０時から午後２時とした場合の太陽軌跡の角度誤差は約３．１５°であるが、太陽を追尾することなく反射光は受光面内に集光する。

上述のように、本考案の固定式短冊状平面反射鏡による分割鏡・線集光型集熱器は、稼働前に太陽の南中高度に反射鏡取付面の角度を合わせれば、当該稼働日の想定稼働時間内における太陽追尾は不要である。また、太陽追尾機構やその駆動装置等がないことから構造がシンプルであり、保守整備作業も容易となる。

本考案の分割鏡・線集光型集熱器の一実施例を示す平面図である。 図１に示した分割鏡・線集光型集熱器の側面図である。 図２に示したＡ−Ａ矢視図である。 当該実施例における反射光と受光面の関係を示す断面図である。 当該実施例における反射光の変位と受光面の関係を示す断面図である。

以下、本考案の分割鏡・線集光型集熱器を、井水沸騰殺菌器に適用した実施例によって、本考案の実施の形態を説明する。

図１は、本考案の分割鏡・線集光型集熱器の一実施例を示す平面図である。同図において、透明防風管３を装着した集熱管２は両端を集熱管支持材８で支えられている。その集熱管２の下部に、１６枚の短冊状平面反射鏡１を集熱管２の軸と平行且つ線対象に配置した４基の反射鏡取付枠４を、それぞれデルタフレーム５で吊り下げた構造となっている。

図２は、図１に示した分割鏡・線集光型集熱器の側面図である。透明防風管３を装着した集熱管２の両端にはフランジ蓋が取り付けられており、片方のフランジ蓋には注水口９と掃除口１０が、もう片方のフランジ蓋には空気抜き口１１と出水口１２が設けてある。井水は注水口９から集熱管２に注入され、集光・加熱される。空気抜き口１１に取り付けた蒸気笛の鳴動で沸騰を感知した後、殺菌済みの水として出水口１２から取出して利用する。

当駭実施例では、稼働時間帯を午前９時から午後３時と設定しており、最小入光角４５°の入射光から集熱するために、図２に示すように透明防風管３を装着した集熱管２の長さを反射鏡全長よりも長くして受光を可能にしている。

図３は、図２に示したＡ−Ａ矢視図である。透明防風管３と集熱管２の間隙の上半分には断熱材６が充填されており、集熱管２の下半分が受光面７となる。断熱材６は、対流損失を小さくすると共に輻射損失を小さくする役割を担う。

稼働に際しては、デルタフレーム５で支持された反射鏡取付枠４を、集熱管２の管芯を中心として回転させ、入光角度に合わせた後に固定する。

図４は、当実施例における反射光と受光面の関係を示す断面図である。１６枚の短冊状平面反射鏡１の幅は、製作上における誤差や稼働想定時間内の太陽軌跡の角度誤差による変位を吸収する為に、集熱管２の直径よりも小さい仮想集熱管１３の直径としており、反射光軌跡１４を通って集光される。

図５は、約３．１５°の太陽軌跡の角度誤差が生じた場合の反射光軌跡を最も外側の反射鏡を例にして図示したものである。反射光軌跡ａ及び反射光軌跡ｂと受光面７の関係から、反射光の変位が受光面内に吸収されていることが分かる。

１ 短冊状平面反射鏡
２ 集熱管
３ 透明防風管
４ 反射鏡取付枠
５ デルタフレーム
６ 断熱材
７ 受光面
８ 集熱管支持材
９ 注水口
１０ 掃除口
１１ 空気抜き口
１２ 出水口
１３ 仮想集熱管
１４ 反射光軌跡
１５ 反射光軌跡ａ
１６ 反射光軌跡ｂ

Claims (4)

1. 両端を架構で支持された直線状の受光部を任意の高さで水平に配置し、この受光部の中心を通る鉛直平面と受光部の中心から一定の距離をおいて直角となる平面上に、太陽光を水平受光部に集光する様に位置調整可能な複数の短冊状平面反射鏡を取り付け、その短冊状平面反射鏡仕組を受光部から支持する構造の線集光型集熱器において、短冊状平面反射鏡仕組が受光部中心軸を中心として当該軸回りに回転可能な構造であること特徴とする分割鏡・線集光型集熱器。
2. 複数の短冊状平面反射鏡を受光部と平行且つ受光部軸に線対称となるように配置し、それら複数の反射鏡全体で放物面鏡を代替する構造となるように、それぞれの反射鏡を定められた角度と位置に調整して固定する構造を特徴とする請求項１記載の分割鏡・線集光型集熱器。
3. 受光部の幅に対して短冊状平面反射鏡の幅を小さくし、製作上の誤差や季節による太陽軌跡の角度誤差によって生じる反射光の変位を受光面内で吸収する構造により、想定稼働時間内における太陽追尾を必要としないことを特徴とする請求項１記載の分割鏡・線集光型集熱器。
4. 複数の短冊状平面反射鏡が取り付けられた反射鏡仕組をユニット化することにより、そのユニット数により集熱量を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の分割鏡・線集光型集熱器。

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