JP3812794B2 - 集光式真空熱コレクター発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
［産業上の利用分野］
本発明は、太陽光を利用するソーラー発電を行う時、薄い太陽光を樋形の集光レンズで太陽光を追尾集光する一軸追尾形のミラー上方のコレクター下面に設けた集光式太陽電池で発電を行う装置である。
この装置は、太陽に近い側からカバーガラス、コレクター、集光式太陽電池、樋形集光レンズ、集光レンズ支持カバー板で形成され、両端部は互いの位置を固定し、空気の流動をおさえる構造となっている。
この為、コレクターの周囲温度は非常に上昇するためコレクターの壁面を介してコレクター内部の太陽電池を冷却する目的の熱媒体温度を上昇させ、太陽電池の冷却が不確実になる。コレクターを真空ガラス管の中に封入すると共にコレクターの形状を２本の金属パイプに多接点で外接する角パイプ内に収納する事で太陽電池から受ける熱エネルギーを２本の金属パイプの多接点に伝えて、コレクター内部の熱媒体で太陽電池を効率よく冷却し真空中での熱エネルギーの損失防止を計り、必要な温度の熱媒体と必要な温度の太陽電池表面温度で、電気の発生量がコントロール出来る装置。
したがって熱媒体温度をコントロールでき、かつ発生電気のコントロールも容易に出来ることを特徴とする安価で効率の良い装置を提供せんとするものである。
【０００２】
［従来の技術］
従来、ソーラー発電を行う場合、集光式の発電では上方に設けたレンズの焦点位置で太陽電池にあて、発電し、空冷又は水冷で冷却したり、パラボナアンテナ方式のような凹レンズの上方焦点位置で太陽熱や太陽電池発電を行う事も行われて来た。
【０００３】
樋形集光レンズ上方で冷却管又はフィン付の空冷管に取り付けた太陽電池で発電する方法も見られる。
しかし、冷却管及びフィン付空冷管のいずれも太陽光をさえぎる部分を最小にすると共に太陽電池の部分点集光ををさけた冷却とカバーガラスとコレクター部及び集光レンズで形成されるユニット内部を密閉して、結露しないようにする為、内部温度が非常に高くなり、太陽電池の冷却が不確実になる欠点がある。
【０００４】
コレクターもこの影響を受けて金属周囲より集熱され、一定のレベルでの温度コントロールが出来ない欠点がある。
又、集光式太陽電池の電流を一定とし、電圧のみを増加させるためセルどうしを直列に結合する必要が有り、この場合セルどうしをかわら状に端部を重ねる事で設置できるが、この場合セルがうき上がり、欠け等の不都合が発生する欠点がある。
【０００５】
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コレクター部の改良を計ることで解決しようとするものである。
【０００６】
［問題点を解決するための手段］
２本の金属パイプで形成された凹部両側に孔をもうけた金属角パイプが接触するように固着することで、太陽電池部で受けた熱を、この角パイプを介して２本のパイプに伝え、内部を流動する熱媒体に間接的に伝えることで、熱媒体の点集光による影響をさける。
【０００７】
２本のパイプで形成されるすきま部の両側に金属角パイプに孔を設ける事で角パイプと２本のパイプとの間に熱がこもって熱の伝導が不安定になるのを防止する。
【０００８】
ユニット内部にこもった熱によりコレクターの熱伝導が不安定になるのを防止する為、コレクターを真空ガラス管の中に収納することでコレクター周囲から真空断熱することで真空ガラス管周囲の温度に影響を受けなくなる。
【０００９】
金属角パイプで形成される角パイプ状伝熱管に集光式太陽電池を取り付ける場合、セルの裏面からの電気絶縁と熱のみをスムーズに伝熱管に伝える為に、アルミナ製のアルミナ波形基板にセルの端部同士をかわら状に接続する事で電流はそのままで電圧のみ増加する方式を、アルミナ表面部をセルの厚みだけ波形形状にすることで可能となる。
【００１０】
［作用］
従って、真空ガラス管内部のコレクターに取りつけられた太陽電池の表面温度はコレクター角パイプ及び２本の往復流動する金属パイプ中の熱媒体温度でコントロールが容易になる。
【００１１】
［実施例］
以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
【００１２】
図１は、本装置の一部破断側面図を、図２はその一部破断平面図を示し、図３は太陽電池付真空熱コレクターの一部破断側面図を示し、図４は太陽電池取付用のアルミナ波形基板断面図を示す。
【００１３】
図１に示すように、本装置は、フレームに対してユニット両端面に設けた回転用軸でユニットを一軸追尾で朝昼夕と太陽を追尾する構造の集光式発熱及び発電を同時に行う装置である。
【００１４】
図１に示すようにフレーム１の横板に対して太陽に近い側からガラスカバー９、太陽電池付真空熱コレクター１３、ガラス製全反射ミラー６、ミラー被服用金属フレーム５で形成されたユニットが両端部に設けた回転軸側面板１６のネジ棒締付穴１７を介して３本ネジ棒で結合固定してユニットを形成している。
【００１５】
従ってフレーム１の横板に対しては、回転軸側面板１６に取り付けられた回転用軸４をベアリング７で回転自由に固定されている。
【００１６】
回転用軸４の片側には、この軸を太陽の動きに合わせて朝８時から夕方５時まで朝昼夕と追尾出来るように回転カム板１５が固着されており、この端部には連結板１４が回転自由に取り付けられている為に、連結板１４をフレーム１の横方向に移動する事で回転カム板１５を介して回転用軸４及びユニット全体を多数本同時に回転することが出来る構造となっている。
【００１７】
図２はこのユニットが実際に取り付けられた一部破断平面図を示している。
【００１８】
図３は、ガラス製全反射ミラー６により全太陽光が集光する位置に設ける集光式太陽電池の取り付けられた太陽電池付真空熱コレクター１３の一部破断側面図を示している。
【００１９】
この構造は、太陽に近いほうからガラス管２７に被服され、内部が真空になった真空部２６の中心に上方金属パイプ１０及び下方金属パイプ１２が上下に接触して設けられこの２本の外周接点に接する様に角パイプ状伝熱管８が固着されており、この角パイプ状伝熱管８の両側面には、長方形孔２４が設けられている。
【００２０】
この角パイプ状伝熱管８の下面には、アルミナ波形基板２０が、熱が自由に伝わる状態で固着されている。
【００２１】
アルミナ波形基板２０表面には、集光式太陽電池２１がアルミナ波形基板２０の波形に合わせてセルの端部が、重なり合うかわら状に互いに固着されている。
【００２２】
上方金属パイプ１０および下方金属パイプ１２の両端部には金属パイプ曲り部Ａ３０及び金属パイプ曲り部Ｂ３１を介して金属ブロックＡ２９、及び金属ブロックＢ２３にそれぞれ銀ロウ等で固着されている。
【００２３】
金属ブロックＢ２３の各パイプ穴に向ってテーパーネジ穴が設けられている為各パイプ孔から液体を注入、排出できる構造となっている。
【００２４】
金属プロックＡ２２の各パイプ穴に対して奥の方で互いの穴が連結できるようになっているため各パイプ孔から液体を注入するとターンして排出できる構造となっている。
【００２５】
ガラス管２７の金属ブロックＢ２３入口側にはコバール金属パイプ２５が、ガラス管２７と接合されており、このコバール金属パイプ２５と金属ブロックＢ２３が真空を保つように接着固定されている。
【００２６】
ガラス管２７のもう一方端部は、ガラス管を絞った真空抜部２８によりガラス管内を真空にする構造である。
【００２７】
図４は、太陽電池付のアルミナ波形基板断面図を示している。このアルミナ波形基板２０の波形は、太陽電池の裏面と太陽電池の表面に設けた電極とをかわら状にセルを重ね合わせることで大電圧を取り出すのに有効な方法である。
【００２８】
しかし、太陽電池をただ重ね合わせるとセルの下方に空洞が出来て欠けができる要因となるために、電気絶縁と熱伝導をかねるアルミナ基板を、アルミナ粉末をプレス加工でつくる時金型で表面を波型にする事で解決する。セルとセルの間をあけることによるロスを防止できると共に配線する為の電線代が不要になる省スペース方式である。
【００２９】
このような構造であるから、太陽の南中に対して３５度程度傾斜固定したフレームに対して各ユニットが、回転カム板及び連結板で朝昼夕と追尾集光して最適な状態で電気と共に３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱媒体をユーザーの好みに合わせて発生させることが出来ると共に太陽電池付真空熱コレクター以外に太陽電池をを付けていない真空コレクターを増設することで３５度Ｃから本数によっては、１２０度Ｃまで直列連結で流動して、増熱（再加熱）する事が出来る。
ユーザーの好みに合わせて低温水から高熱水まで自由に発生できる集光式真空熱コレクター発電装置。
【００３０】
［発明の効果］
以上に説明したように、本発明の構成は、南中に設置出来るフレームに対して集光式樋形全反射ミラーに対して、太陽電池付真空熱コレクターにより太陽電池の冷却とその冷却熱媒体を自由に取り出すことと共にこの設備に太陽電池の付いていない真空コレクターのみのユニットを増設する事で自由に高温に再加熱出来る安価で設備の償却の早い熱の多目的利用を可能とした集光式真空熱コレクター発電装置を提供することが出来る。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置本体の一部破断側面図
【図２】 本発明の装置本体の一部破断平面図
【図３】 本発明の太陽電池付真空熱コレクターの一部破断側面図
【図４】 本発明の太陽電池取付用アルミナ波形基板断面図
【００３２】
【符号の説明】
１．フレーム
２．カバーガラス取付用口金
３．カバーガラス取付用ゴムパッキン
４．回転用軸
５．ミラー被服用金属フレーム
６．ガラス製全反射ミラー
７．ベアリング
８．角パイプ状伝熱管
９．カバーガラス
１０．上方金属パイプ
１２．下方金属パイプ
１３．太陽電池付真空熱コレクター
１４．連結板
１５．回転カム板
１６．回転軸側面板
１７．ネジ棒締付穴
２０．アルミナ波形基板
２１．集光式太陽電池
２２．金属ブロックＡ
２３．金属ブロックＢ
２４．長方形孔
２５．コバール金属パイプ
２６．真空部
２７．ガラス管
２８．真空抜部
２９．ガタ防止リング状スプリング
３０．金属パイプ曲り部Ａ
３１．金属パイプ曲り部Ｂ
［産業上の利用分野］
本発明は、太陽光を利用するソーラー発電を行う時、薄い太陽光を樋形の集光レンズで太陽光を追尾集光する一軸追尾形のミラー上方のコレクター下面に設けた集光式太陽電池で発電を行う装置である。
この装置は、太陽に近い側からカバーガラス、コレクター、集光式太陽電池、樋形集光レンズ、集光レンズ支持カバー板で形成され、両端部は互いの位置を固定し、空気の流動をおさえる構造となっている。
この為、コレクターの周囲温度は非常に上昇するためコレクターの壁面を介してコレクター内部の太陽電池を冷却する目的の熱媒体温度を上昇させ、太陽電池の冷却が不確実になる。コレクターを真空ガラス管の中に封入すると共にコレクターの形状を２本の金属パイプに多接点で外接する角パイプ内に収納する事で太陽電池から受ける熱エネルギーを２本の金属パイプの多接点に伝えて、コレクター内部の熱媒体で太陽電池を効率よく冷却し真空中での熱エネルギーの損失防止を計り、必要な温度の熱媒体と必要な温度の太陽電池表面温度で、電気の発生量がコントロール出来る装置。
したがって熱媒体温度をコントロールでき、かつ発生電気のコントロールも容易に出来ることを特徴とする安価で効率の良い装置を提供せんとするものである。
【０００２】
［従来の技術］
従来、ソーラー発電を行う場合、集光式の発電では上方に設けたレンズの焦点位置で太陽電池にあて、発電し、空冷又は水冷で冷却したり、パラボナアンテナ方式のような凹レンズの上方焦点位置で太陽熱や太陽電池発電を行う事も行われて来た。
【０００３】
樋形集光レンズ上方で冷却管又はフィン付の空冷管に取り付けた太陽電池で発電する方法も見られる。
しかし、冷却管及びフィン付空冷管のいずれも太陽光をさえぎる部分を最小にすると共に太陽電池の部分点集光ををさけた冷却とカバーガラスとコレクター部及び集光レンズで形成されるユニット内部を密閉して、結露しないようにする為、内部温度が非常に高くなり、太陽電池の冷却が不確実になる欠点がある。
【０００４】
コレクターもこの影響を受けて金属周囲より集熱され、一定のレベルでの温度コントロールが出来ない欠点がある。
又、集光式太陽電池の電流を一定とし、電圧のみを増加させるためセルどうしを直列に結合する必要が有り、この場合セルどうしをかわら状に端部を重ねる事で設置できるが、この場合セルがうき上がり、欠け等の不都合が発生する欠点がある。
【０００５】
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コレクター部の改良を計ることで解決しようとするものである。
【０００６】
［問題点を解決するための手段］
２本の金属パイプで形成された凹部両側に孔をもうけた金属角パイプが接触するように固着することで、太陽電池部で受けた熱を、この角パイプを介して２本のパイプに伝え、内部を流動する熱媒体に間接的に伝えることで、熱媒体の点集光による影響をさける。
【０００７】
２本のパイプで形成されるすきま部の両側に金属角パイプに孔を設ける事で角パイプと２本のパイプとの間に熱がこもって熱の伝導が不安定になるのを防止する。
【０００８】
ユニット内部にこもった熱によりコレクターの熱伝導が不安定になるのを防止する為、コレクターを真空ガラス管の中に収納することでコレクター周囲から真空断熱することで真空ガラス管周囲の温度に影響を受けなくなる。
【０００９】
金属角パイプで形成される角パイプ状伝熱管に集光式太陽電池を取り付ける場合、セルの裏面からの電気絶縁と熱のみをスムーズに伝熱管に伝える為に、アルミナ製のアルミナ波形基板にセルの端部同士をかわら状に接続する事で電流はそのままで電圧のみ増加する方式を、アルミナ表面部をセルの厚みだけ波形形状にすることで可能となる。
【００１０】
［作用］
従って、真空ガラス管内部のコレクターに取りつけられた太陽電池の表面温度はコレクター角パイプ及び２本の往復流動する金属パイプ中の熱媒体温度でコントロールが容易になる。
【００１１】
［実施例］
以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
【００１２】
図１は、本装置の一部破断側面図を、図２はその一部破断平面図を示し、図３は太陽電池付真空熱コレクターの一部破断側面図を示し、図４は太陽電池取付用のアルミナ波形基板断面図を示す。
【００１３】
図１に示すように、本装置は、フレームに対してユニット両端面に設けた回転用軸でユニットを一軸追尾で朝昼夕と太陽を追尾する構造の集光式発熱及び発電を同時に行う装置である。
【００１４】
図１に示すようにフレーム１の横板に対して太陽に近い側からガラスカバー９、太陽電池付真空熱コレクター１３、ガラス製全反射ミラー６、ミラー被服用金属フレーム５で形成されたユニットが両端部に設けた回転軸側面板１６のネジ棒締付穴１７を介して３本ネジ棒で結合固定してユニットを形成している。
【００１５】
従ってフレーム１の横板に対しては、回転軸側面板１６に取り付けられた回転用軸４をベアリング７で回転自由に固定されている。
【００１６】
回転用軸４の片側には、この軸を太陽の動きに合わせて朝８時から夕方５時まで朝昼夕と追尾出来るように回転カム板１５が固着されており、この端部には連結板１４が回転自由に取り付けられている為に、連結板１４をフレーム１の横方向に移動する事で回転カム板１５を介して回転用軸４及びユニット全体を多数本同時に回転することが出来る構造となっている。
【００１７】
図２はこのユニットが実際に取り付けられた一部破断平面図を示している。
【００１８】
図３は、ガラス製全反射ミラー６により全太陽光が集光する位置に設ける集光式太陽電池の取り付けられた太陽電池付真空熱コレクター１３の一部破断側面図を示している。
【００１９】
この構造は、太陽に近いほうからガラス管２７に被服され、内部が真空になった真空部２６の中心に上方金属パイプ１０及び下方金属パイプ１２が上下に接触して設けられこの２本の外周接点に接する様に角パイプ状伝熱管８が固着されており、この角パイプ状伝熱管８の両側面には、長方形孔２４が設けられている。
【００２０】
この角パイプ状伝熱管８の下面には、アルミナ波形基板２０が、熱が自由に伝わる状態で固着されている。
【００２１】
アルミナ波形基板２０表面には、集光式太陽電池２１がアルミナ波形基板２０の波形に合わせてセルの端部が、重なり合うかわら状に互いに固着されている。
【００２２】
上方金属パイプ１０および下方金属パイプ１２の両端部には金属パイプ曲り部Ａ３０及び金属パイプ曲り部Ｂ３１を介して金属ブロックＡ２９、及び金属ブロックＢ２３にそれぞれ銀ロウ等で固着されている。
【００２３】
金属ブロックＢ２３の各パイプ穴に向ってテーパーネジ穴が設けられている為各パイプ孔から液体を注入、排出できる構造となっている。
【００２４】
金属プロックＡ２２の各パイプ穴に対して奥の方で互いの穴が連結できるようになっているため各パイプ孔から液体を注入するとターンして排出できる構造となっている。
【００２５】
ガラス管２７の金属ブロックＢ２３入口側にはコバール金属パイプ２５が、ガラス管２７と接合されており、このコバール金属パイプ２５と金属ブロックＢ２３が真空を保つように接着固定されている。
【００２６】
ガラス管２７のもう一方端部は、ガラス管を絞った真空抜部２８によりガラス管内を真空にする構造である。
【００２７】
図４は、太陽電池付のアルミナ波形基板断面図を示している。このアルミナ波形基板２０の波形は、太陽電池の裏面と太陽電池の表面に設けた電極とをかわら状にセルを重ね合わせることで大電圧を取り出すのに有効な方法である。
【００２８】
しかし、太陽電池をただ重ね合わせるとセルの下方に空洞が出来て欠けができる要因となるために、電気絶縁と熱伝導をかねるアルミナ基板を、アルミナ粉末をプレス加工でつくる時金型で表面を波型にする事で解決する。セルとセルの間をあけることによるロスを防止できると共に配線する為の電線代が不要になる省スペース方式である。
【００２９】
このような構造であるから、太陽の南中に対して３５度程度傾斜固定したフレームに対して各ユニットが、回転カム板及び連結板で朝昼夕と追尾集光して最適な状態で電気と共に３５度Ｃから６０度Ｃ程度の熱媒体をユーザーの好みに合わせて発生させることが出来ると共に太陽電池付真空熱コレクター以外に太陽電池をを付けていない真空コレクターを増設することで３５度Ｃから本数によっては、１２０度Ｃまで直列連結で流動して、増熱（再加熱）する事が出来る。
ユーザーの好みに合わせて低温水から高熱水まで自由に発生できる集光式真空熱コレクター発電装置。
【００３０】
［発明の効果］
以上に説明したように、本発明の構成は、南中に設置出来るフレームに対して集光式樋形全反射ミラーに対して、太陽電池付真空熱コレクターにより太陽電池の冷却とその冷却熱媒体を自由に取り出すことと共にこの設備に太陽電池の付いていない真空コレクターのみのユニットを増設する事で自由に高温に再加熱出来る安価で設備の償却の早い熱の多目的利用を可能とした集光式真空熱コレクター発電装置を提供することが出来る。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置本体の一部破断側面図
【図２】 本発明の装置本体の一部破断平面図
【図３】 本発明の太陽電池付真空熱コレクターの一部破断側面図
【図４】 本発明の太陽電池取付用アルミナ波形基板断面図
【００３２】
【符号の説明】
１．フレーム
２．カバーガラス取付用口金
３．カバーガラス取付用ゴムパッキン
４．回転用軸
５．ミラー被服用金属フレーム
６．ガラス製全反射ミラー
７．ベアリング
８．角パイプ状伝熱管
９．カバーガラス
１０．上方金属パイプ
１２．下方金属パイプ
１３．太陽電池付真空熱コレクター
１４．連結板
１５．回転カム板
１６．回転軸側面板
１７．ネジ棒締付穴
２０．アルミナ波形基板
２１．集光式太陽電池
２２．金属ブロックＡ
２３．金属ブロックＢ
２４．長方形孔
２５．コバール金属パイプ
２６．真空部
２７．ガラス管
２８．真空抜部
２９．ガタ防止リング状スプリング
３０．金属パイプ曲り部Ａ
３１．金属パイプ曲り部Ｂ
Claims (1)
- 太陽を追尾出来る両端軸で支持されたユニット内部に設けられる樋形全反射ミラーの上方軸心に焦点を結ぶ位置に、真空ガラス管内に設ける往復路を形成する丸パイプ外周部に接合する角パイプ部を適時設け、その下方焦点部に必要に応じて集光式太陽電池を直列に設け、大容量電流をその角パイプ側面に設ける長方形穴を通って内部を絶縁電線で外部に導ける事を特徴とする集光式真空熱コレクター発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30286799A JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30286799A JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091059A JP2001091059A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3812794B2 true JP3812794B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=17914065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30286799A Expired - Fee Related JP3812794B2 (ja) | 1999-09-18 | 1999-09-18 | 集光式真空熱コレクター発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3812794B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| ES2221789B1 (es) * | 2003-03-05 | 2006-04-01 | Jordi Universidad De Lleida | Generador solar termico-fotovoltaico de concentracion por reflexion solar. |
| DE102006028231A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Schöll, Georg | Kühlsystem zur Leistungssteigerung von photovoltaischen Solarmodulen |
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