JP3877637B2 - 集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な構成を有する集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、太陽光に対しレンズを使用し高熱を得ることは周知のことである。
集光式、追尾装置、太陽光発電セルの冷却、温水の確保の全てを満たすものは非常に少ないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたものにあっては、下記のような問題点を有していた。
動く太陽に対してレンズの位置をそのままにしておけば、焦点が合わなくなり高熱を得ることはできなかった。
集光式スポットを固定化し更に追尾型にすることで、日の出より日没まで完全に太陽光を得ることができる。
太陽電池セルの効率を落とさない(セル面は温度が上がるほど効率が落ちる)ため、直接または間接に水で冷却することで温水を得る。
【0004】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上述の問題を解決できるものを提供しようとするものである。
【0006】
請求項1記載の発明は、集光盤2と支持台部3から構成され、
集光盤2は、枠底板2Aと、枠底板の上面に積層された水流動用枠2Bと、水流動用枠の上面に積層されたソーラーセルシート2Cと、ソーラーセルシートの上面に積層された空気流動用枠2Dと、空気流動用枠の上面に積層されたレンズ板2Eから構成され、ソーラーセルシートのセルが発する熱に対して水流動用枠2Bに水あるいは冷却媒体を供給するよう構成されていると共に、ソーラーセルシートのセルが発する熱を空気流動用枠2Dにおいて外気により冷却するよう構成され、
支持台部3は、集光盤2を常時太陽に対して向いた状態で支持するよう構成されていることを特徴としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記空気流動用枠に代えて水流動用枠(21D)をソーラーセルシートの上面に積層し、ソーラーセルシートのセルが発する熱に対して水流動用枠(21D)に水あるいは冷却媒体を供給するよう構成されていることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
1は第1発明の集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置で、集光盤2と支持台部3から構成されている。
【0010】
A.集光盤2は、枠底板2Aと、枠底板の上面に積層された水流動用枠2Bと、水流動用枠の上面に積層されたソーラーセルシート2Cと、ソーラーセルシートの上面に積層された空気流動用枠2Dと、空気流動用枠の上面に積層されたレンズ板2Eから構成されている。
a.枠底板2Aは、平面左右に長い方形に構成された板体2A1と、板体の中央部に設けられた冷水供給パイプの連結口2A2と、冷水供給パイプの連結口の近傍に設けられた左右の温水供給パイプの連結口2A3、2A3と、これら連結口の近傍に設けられたソーラーセルリード線の引出口2A4とが形成されている。
そして、冷水供給パイプの連結口2A2には冷水供給パイプPの先端が連結され、左右の温水供給パイプの連結口2A3、2A3には、左右の温水供給パイプP1、P1の先端が連結されている。
b.水流動用枠2Bは、枠底板2Aの外周に沿って起立連設された外周枠2B1と、外周枠2B1内に配設された内部仕切り2B2から構成されている。
内部仕切り2B2は、冷水供給パイプの連結口2A2から流入した水あるいは冷却媒体が外周枠内を流動したのち、左の温水供給パイプの連結口2A3と右の温水供給パイプの連結口2A3に分れて流出するよう構成されている。
【0011】
c.ソーラーセルシート2Cは、水流動用枠2Bの上面を覆い積層するよう構成されたFRPなどでなる基板2C1に太陽電池素子2C2、2C2..を埋込んで構成されている。
この場合、ソーラーセルシート2Cから引出されたソーラーセルリード線2C3は、ソーラーセルリード線の引出口2A4を貫通して集光盤2の底面中央から引出されている。
d.空気流動用枠2Dは、ソーラーセルシート2Cの外周に沿って起立連設された外周枠2D1と、外周枠2D1内に配設された平面格子状の内部仕切り2D2と、内部仕切り2D2で形成された空気室2D3、2D3..と、各空気室2D3、2D3..の側壁に開設された空気流動用穴2D4、2D4..から構成されている。
e.レンズ板2Eは、空気流動用枠2Dの上面を覆い積層するよう構成された板体2E1に各太陽電池素子2C2、2C2..に焦点が合う状態で集光レンズ2E2、2E2..が取付けられている。
f.1Aは支持台部3で支持された状態の集光盤2の上面中央に配設された太陽光位置センサーである。
【0012】
B.支持台部3は、集光盤2を常時太陽に対して向いた状態で支持するよう構成されている。
すなわち、ベース部3Aと脚部3Bと、支持アーム部3Cと、仰角シリンダー部3Dから構成されている。
a.ベース部3Aは、下向きコ字状に構成されている。
b.脚部3Bは、べース部3Aの中心に起立された縦パイプ状の固定軸3B1と、固定軸3B1の上端に取付けられた固定ギヤ3B2と、固定軸の外周に回転自在に装着された旋回パイプ3B3と、旋回パイプの側壁における背面上端に添設された方位モーター3B4と、方位モーターに取付けられた固定ギヤと噛合う駆動ギヤ3B5から構成されている。
c.支持アーム部3Cは、旋回パイプ3B3の側壁における正面上端に添設されたアーム3C1と、集光盤2の底面の下面中央に添設されたブラケット3C2と、アームとブラケットを連結する水平状態のピン3C3から構成されている。
d.仰角シリンダー部3Dは、旋回パイプ3B3の側壁にアーム3C1の下方位置をもって添設された第1ブラケット3D1と、集光盤2の底面にブラケット3C2の下方位置をもって添設された第2ブラケット3D2と、第1ブラケット3D1と第2ブラケット3D2との間に張設されたシリンダー3D3から構成されている。
【0013】
11は第2発明の集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置で、集光盤21と支持台部3から構成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】
A.集光盤21は、枠底板21Aと、枠底板の上面に積層された水流動用枠21Bと、水流動用枠21Bの上面に積層されたソーラーセルシート21Cと、ソーラーセルシートの上面に積層された水流動用枠21Dと、水流動用枠21Dの上面に積層されたレンズ板21Eから構成されている。
a.枠底板21Aは、平面左右に長い方形に構成された板体21A1と、板体の中央部に設けられた冷水供給パイプの連結口21A2と、冷水供給パイプの連結口の近傍に設けられた左右の温水供給パイプの連結口21A3、21A3と、これら連結口の近傍に設けられたソーラーセルリード線の引出口21A4とが形成されている。
そして、冷水供給パイプの連結口21A2には冷水供給パイプPの先端が連結され、左右の温水供給パイプの連結口21A3、21A3には、左右の温水供給パイプP1、P1の先端が連結されている。
b.水流動用枠21Bは、枠底板21Aの外周に沿って起立連設された外周枠21B1と、外周枠21B1内に配設された内部仕切り21B2から構成されている。
内部仕切り21B2は、冷水供給パイプの連結口21A2から流入した冷水が外周枠内を流動したのち、左の温水供給パイプの連結口21A3と右の温水供給パイプの連結口21A3に分れて流出するよう構成されている。
【0015】
c.ソーラーセルシート21Cは、水流動用枠21Bの上面を覆い積層するよう構成されたFRPなどでなる基板21C1に太陽電池素子21C2、21C2..を埋込んで構成されている。
そして、基板21C1中央部には冷水供給用の貫通口21C3が、また、冷水供給用の貫通口の近傍には左右の温水供給用の貫通口21C4、21C4が形成されている。
この場合、上述冷水供給用の貫通口21C3と、温水供給用の貫通口21C4、21C4は、枠底板21Aにおける冷水供給パイプの連結口21A2と、左右の温水供給パイプの連結口21A3、21A3に対応するよう構成されている。
また、ソーラーセルシート21Cから引出されたソーラーセルリード線21C5は、ソーラーセルリード線の引出口21A4を貫通して集光盤21の底面中央から引出されている。
d.水流動用枠21Dは、ソーラーセルシート21Cの外周に沿って起立連設された外周枠21D1と、外周枠21D1内に配設された内部仕切り21D2から構成されている。
内部仕切り21D2は、冷水供給用の貫通口21C3から流入した水あるいは冷却媒体が外周枠内を流動したのち、左の温水供給用の貫通口21C4と右の温水供給用の貫通口21C4に分れて流出するよう構成されている。
e.レンズ板21Eは、水流動用枠21Dの上面を覆い積層するよう構成された板体21E1に各太陽電池素子21C2、21C2..に焦点が合う状態で集光レンズ21E2、21E2..が取付けられている。
f.11Aは支持台部3で支持された状態の集光盤21の上面中央に配設された太陽光位置センサーである。
【0016】
B.支持台部3は、集光盤21を常時太陽に対して向いた状態で支持するよう構成されている。
すなわち、ベース部3Aと脚部3Bと、支持アーム部3Cと、仰角シリンダー部3Dから構成されている。
a.ベース部3Aは、下向きコ字状に構成されている。
b.脚部3Bは、べース部3Aの中心に起立された縦パイプ状の固定軸3B1と、固定軸3B1の上端に取付けられた固定ギヤ3B2と、固定軸の外周に回転自在に装着された旋回パイプ3B3と、旋回パイプの側壁における背面上端に添設された方位モーター3B4と、方位モーターに取付けられた固定ギヤと噛合う駆動ギヤ3B5から構成されている。
c.支持アーム部3Cは、旋回パイプ3B3の側壁における正面上端に添設されたアーム3C1と、集光盤21の底面の下面中央に添設されたブラケット3C2と、アームとブラケットを連結する水平状態のピン3C3から構成されている。
d.仰角シリンダー部3Dは、旋回パイプ3B3の側壁にアーム3C1の下方位置をもって添設された第1ブラケット3D1と、集光盤21の底面にブラケット3C2の下方位置をもって添設された第2ブラケット3D2と、第1ブラケット3D1と第2ブラケット3D2との間に張設されたシリンダー3D3から構成されている。
【0017】
【発明の効果】
本発明は、上述の通り構成されているので次に記載する効果を奏する。
A.本発明のものではレンズとその焦点距離を固定することで、焦点は半永久的に確保できる。
すなわち、地上より支持台部を立て、集光盤を上下、左右、自由に動かすことのできる手段で支持し、太陽光に反応するセンサーを取付け、アームと連動させているので、常にレンズ板を太陽に対し直角にさせることができる。
この結果、太陽とレンズ板を常に直角にできれば、焦点において、太陽が出ている限り常に太陽光と高熱を確保できる。
これにより日中の太陽はもちろんであるが、日の出直後、日没直前の低い位置での太陽も捕えることができるようになる。
B.センサーの働きで常にレンズ板を太陽光の角度と直角になるようアームを移動させ、太陽が出ている限り常に集光盤に数百度の熱を集め、太陽光発電、暖房、給湯、熱を無限かつ多目的に使うことも可能である。
このように自然エネルギーを使うことでCO2 の削減ができ、地球温暖化防止になる。
C.ビルの屋上などに設置した場合、太陽光発電、ビルの暖房、冷房、給湯などに使うことも可能である。
エネルギー不足の場合は、数台用いればよく、比較的小さな面積で大容量の高熱を得ることができる。
D.このほか、安価に製造できる、部品点数が少ないので組立が容易である、経済的である、などの効果をも有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明の背面方向から見た斜視図である。
【図2】同上の1部を切欠いた右側面図である。
【図3】集光盤の分解斜視図である。
【図4】水流動用枠の作用を示す平面図である。
【図5】A−A線端面図である。
【図6】B−B線端面図である。
【図7】C−C線端面図である。
【図8】D−D線端面図である。
【図9】集光盤の要部拡大断面図である。
【図10】集光盤における冷水供給パイプの連結口付近の構成を説明する要部拡大断面図である。
【図11】支持台部の上方部分の要部拡大断面図である。
【図12】支持台部の下方部分の要部拡大断面図である。
【図13】第2発明の背面方向から見た斜視図である。
【図14】同上の1部を切欠いた右側面図である。
【図15】集光盤の分解斜視図である。
【図16】下方水流動用枠の作用を示す平面図である。
【図17】E−E線端面図である。
【図18】F−F線端面図である。
【図19】G−G線端面図である。
【図20】集光盤の要部拡大断面図である。
【図21】集光盤における冷水供給パイプの連結口付近の構成を説明する要部拡大断面図である。
【図22】支持台部の上方部分の要部拡大断面図である。
【図23】支持台部の下方部分の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1 第1発明の集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置
2 集光盤
3 支持台部
11 第2発明の集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置
21 集光盤
Claims (2)
- 集光盤(2)と支持台部(3)から構成され、集光盤(2)は、枠底板(2A)と、枠底板の上面に積層された水流動用枠(2B)と、水流動用枠の上面に積層されたソーラーセルシート(2C)と、ソーラーセルシートの上面に積層された空気流動用枠(2D)と、空気流動用枠の上面に積層されたレンズ板(2E)から構成され、ソーラーセルシートのセルが発する熱に対して水流動用枠(2B)に水あるいは冷却媒体を供給するよう構成されていると共に、ソーラーセルシートのセルが発する熱を空気流動用枠(2D)において外気により冷却するよう構成され、支持台部(3)は、集光盤(2)を常時太陽に対して向いた状態で支持するよう構成されていることを特徴とする集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置。
- 前記空気流動用枠に代えて水流動用枠(21D)をソーラーセルシートの上面に積層し、ソーラーセルシートのセルが発する熱に対して水流動用枠(21D)に水あるいは冷却媒体を供給するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載の集光・追尾型太陽光発電兼温水供給装置。
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