JP4621857B2

JP4621857B2 - 太陽熱エネルギー収集装置

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Publication number: JP4621857B2
Application number: JP2000350290A
Authority: JP
Inventors: 俊作中内
Original assignee: 国際技術開発株式会社
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JP2002115917A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽光を鏡等で集光して熱を得る太陽熱エネルギー収集装置に関するもので、特に高温高圧の熱出力を得る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽熱による２００℃以上の高温を得る装置には、高い塔の上に集熱器を置き、この集熱器に太陽光を角度０．１〜１度程度の高い精度で追尾するヘリオスタットと呼ばれる装置と、１０００枚前後の平面鏡を用いて集光し、高温を得るタワー方式と、円筒放物面鏡の焦点位置に集熱管をおいて集熱する方式と、凹面鏡を多数並べてその焦点に集熱器を置く方式（ディッシュ・スターリング方式の太陽熱発電の集熱方式）等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式は何れも高い精度で鏡を動かして太陽光を追尾したり、全体のシステムが大掛かりになったり、特殊な鏡を必要とする等の欠点があった。
本発明は簡単な平面鏡を用いて、大掛かりな太陽追尾方式を用いずに、数１００℃の高温の熱源を高い効率で太陽光から得ることと、一つのシステムの出力の最小単位を数ｋＷでも十分に高温高効率の仕様を満足できるようにし、複数のシステムを連結することによって１０ｋＷ〜数１００ＭＷの広い出力範囲に亙って同じ高温高効率を達成できるようにすることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
太陽熱エネルギー収集装置の効率を上げるには、入力／損失の比率を上げることである。そのためには、タワー方式のように太陽光を鏡で集光して、集熱器の単位面積に対する入力を増やす方式と、真空平板式太陽熱収集装置（以下、太陽熱収集装置と言う）のように集熱器の単位面積当たりの損失を減らす方式とがあった。
【０００５】
タワー方式のように１０００枚前後の鏡で集光する場合は、集熱器から周囲の空気に対する熱伝達損失や、集熱器の表面からの放射による放射損失は集熱器への入力密度が非常に大きいために問題とはならなかったが、少ない枚数の鏡で効率を上げようとすると、集熱器自体からの上記の二つの損失は大きい問題となる。
【０００６】
一方、太陽熱収集装置は鏡等による集光を行わずに効率を上げることを原則として開発されたものであるから、集熱器を支持する柱を伝わって逃げる熱伝導や周辺の気体等を伝わって逃げる熱伝達による熱損失（以下伝熱損失と言う）と集熱器からの放射損失は極端に減らされている。
伝熱損失は真空断熱によって極端に減らされ、損失の大半は放射損失になっているが、その放射損失は選択吸収膜によって減らされている。
【０００７】
この両者の長所を巧みに利用して、高温度の出力で高効率の太陽熱エネルギー収集装置を得る。即ち少数の平面鏡を使用して太陽光を集め、そのエネルギーを低損失の太陽熱収集装置によって効率良く出力する。
【０００８】
太陽熱収集装置の特長は、その損失の内、集熱器の周辺に空気が無いので、周囲の空気による伝達損失等の伝熱損失が非常に少なく、高温の熱源として使うときは、その損失の大半は集熱器の表面からの赤外線の放射（２次放射）によると言う点である。従って集熱器の表面に付ける選択吸収膜の性能が良いと、効率は大変良くなる。
【０００９】
この放射損失は集熱器の表面の温度と表面の放射率が決まると入力の如何に拘わらず決まり、伝熱損失も一定値に決まる。つまり合計損失は決まることになる。従ってこの合計損失を越えて入力した太陽熱はほぼそのまま出力となる。
【００１０】
この特長を最大限に生かして、効率の良い太陽熱収集装置とその窓面積と同等（ほぼ同じであれば良く、全く同一でなくても良い）又はそれより大きな面積を持つ平面鏡を複数枚用いて、それらの反射する太陽光を一つの太陽熱収集装置に集光して高温、高効率の太陽熱エネルギー収集装置を得るものである。
従来のヘリオスタットのような複雑な３次元の太陽追尾装置の代りに簡単な２次元の追尾装置と平面鏡と太陽熱収集装置との位置関係を工夫することによって、効率良く太陽光を集めるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００１２】
第１の実施形態は太陽熱収集装置１と複数枚の平面鏡２とから構成され、（ｂ）のように上から見て、複数枚の平面鏡２は太陽熱収集装置１の直下には設置されず、その両側に配置された図を示しているが、片側だけの配置であっても良い。
【００１３】
平面鏡２は、片側で１枚ずつでも良いが、集光の効率を考えると図示したように片側で２枚の２対以上か、又は片側だけで３枚以上が望ましい。また、平面鏡２は太陽熱収集装置１の透明窓３の面積より大きな面積を有するように図示しているが、複数枚の平面鏡２の合計面積が透明窓３の面積より大きくなれば、個々の平面鏡２の面積は透明窓３の面積より大きくなくても良い。
【００１４】
平面鏡２は支持具４によって支えられ、支持具４の４隅には支柱５が固定され、支柱５は太陽熱収集装置１の近傍に設けられた回転軸６に取り付けられる。
回転軸６は位置調整機７に連結され、後述するように平面鏡２の傾斜角度を変えるときに使用される。
【００１５】
図２は本発明に適用される太陽熱収集装置の例を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００１６】
太陽熱収集装置１は真空に保持された筐体８の中に集熱器９を収容し、太陽光が入射される面に例えばガラスの透明窓３を取り付けたものである。
集熱器９には、その表面に可視光を中心とした波長帯のエネルギーのほとんどを吸収する波長選択性のある選択吸収膜１０が形成され、熱媒体である例えば水の入力口１１、出力口１２が設けられている。
【００１７】
太陽熱収集装置１は通常、太陽に向けて上向きに設置されるが、本発明では下向きに設置されるので、透明窓３を下側にして図示している。
【００１８】
図３は第１の実施形態における平面鏡２を太陽熱収集装置１の両側に配置したときの平面鏡２の設置角度を示す図である。図が複雑になるのを避けるため、右側の平面鏡２にのみ太陽光１３を表示している。
【００１９】
太陽熱収集装置１の裏面に直角に入射する太陽光１３が平面鏡２に反射して透明窓３に入射するような傾斜角度にすべての平面鏡２を設置する。平面鏡２は透明窓３より大きな面積を有するので、反射した太陽光３は厳密ではないが、すべて透明窓３に入射することになる。
【００２０】
図４は第１の実施形態の制御回路を示すブロック図である。
図１に示したように、位置調整機７は平面鏡２を支える支持具４に取り付けられた支柱５を固定した回転軸６に連結されている。
【００２１】
位置調整機７はモータ１４によって駆動され、１日の時刻、あるいは１年の季節によって変化する太陽の高さに応じて１日周期又は１年周期で平面鏡２の位置を調整するもので、簡単なギア機構で構成され、モータ１４の回転をギアの組み合せにより極端に低速にしている。
【００２２】
モータ１４は計算機（コンピュータ、ＣＰＵ）１５によりその時計機能等を利用して制御されるが、位置調整機７が１日周期又は１年周期とする動きなので、その運動速度は非常に遅いため、モータ１４に必要な出力は大変小さい。
【００２３】
電源１６はモータ１４及び計算機１５に電流を供給するが、モータ１４の出力が非常に小さいので、電源１６としては出力が小さいもので良く、太陽電池が推奨される。
【００２４】
太陽は１日を１周期として、昼と夜を繰り返し、昼間の時刻によってその位置を変える。また１年間に地球上で言う北回帰線から南回帰線までを往復して、南中時の高さを変化させる。
位置調整機７はこの太陽の高さに応じて１日を１周期とするか、あるいは１年を１周期とするか、何れか一方の周期に合わせて、平面鏡２の傾斜角度を一斉に変化させて太陽光を効率的に集光するために機能する。
１日か１年のどちらの周期に合わせるかは、設置する場所の地理的条件等によって決められる。
【００２５】
位置調整機７が１日かあるいは１年か何れかの周期にしか対応しないようにするのは、３次元で太陽に追随するより、多少太陽光の集光効率が落ちても２次元で追随することにして、位置調整機７を簡単な構造にして価格の低下を図るためである。
また、２次元の追随装置にすることによる集光効率の低下を、透明窓３の受光面積より、価格の安い平面鏡２の面積を多くして補う。このようにして、装置全体のコストパフォーマンスを向上させる。
【００２６】
図１（ｂ）で平面鏡２の面積を図上で縦方向に伸ばして透明窓３の面積より大きくしてあるのは、位置調整機７の機能を補完するためである。
即ち、図１（ｂ）で上から斜めに平面鏡２に入射した太陽光が有効に透明窓３に入射するようにして、２次元上でしか動かない位置調整機７の調整可能面と直行する面での太陽光の集光効率を上げるためである。
【００２７】
上記の説明では、図１における太陽熱収集装置１は固定して、平面鏡２だけを動かす例を示したが、平面鏡２の角度調整と同時に太陽熱収集装置１も同じ角度だけ位置を変えても良い。
この場合は、太陽熱収集装置１を回転軸６に固定して、位置調整機７により平面鏡２と太陽熱収集装置１を同時に同じ角度だけ変化させる。
なお、太陽熱収集装置１も平面鏡２と同時に位置調整した方が効率が上がるが、出力温度によっては、平面鏡２だけを動かした方が良い場合もある。
【００２８】
出力温度が高温になると、熱媒体の蒸気圧が上昇して太陽熱収集装置１の出力パイプの位置を動かすことが困難になることがあるからである。例えば出力温度が３００℃で水を熱媒体にしている時は、蒸気圧は８５気圧、３６０℃で１８６気圧になり、このような高圧のパイプを動かすことは技術的にみて大変困難になり、無理に実行すると、装置全体の価格が上がり、コストパフォーマンスが悪くなるからである。
【００２９】
しかし、海水から蒸留によって水を得るような目的で、１２０℃位の出力で使う場合は、蒸気圧は僅か１．９気圧にしかならないので、この場合は太陽熱収集装置１を平面鏡２と共に動かす方が効率が良い。
【００３０】
図５は本発明の第２の実施形態を示す図で、複数システムを連結した例（以下総合システムという）を上から見た図である。
【００３１】
図１に示した太陽熱エネルギー収集装置のシステムを複数システム準備し、それらを直列に連結したものである。従って、太陽熱収集装置１及び平面鏡２は第１の実施形態とほとんど同じである。ただし、図５の場合には図１と違って、平面鏡２の縦方向の長さは透明窓３と同じで、平面鏡２の面積は透明窓３の面積と同等である。
その代りに斜めに入射する太陽光を拾い上げて効率を上げるために、図上で上下方向即ち、最外側のシステムの平面鏡２の外側に、平面鏡２と同じ構成の追加の平面鏡２０を増設している。
従って、平面鏡２と追加の平面鏡２０の合計面積は透明窓３の合計面積より大きくなる。
【００３２】
追加の平面鏡２０を含めてすべての平面鏡２、２０は同一平面上に設置され、透明窓３も平面鏡２、２０の存在する平面とは異なるが、すべて同一平面上に設置される。なお、図５では平面鏡２、２０を太陽熱収集装置１の両側に配置しているが、片側だけの配置でも良いことは勿論である。
また、複数システムに共通に設けられた回転軸６、位置調整機７及び図４に示した制御回路も第１の実施形態と同様である。
【００３３】
各太陽熱収集装置１の入力口１１は共通に設けられた入力パイプ２１に接続され、また出力口１２は出力パイプ２２に接続されている。入力パイプ２１はポンプ２３に接続され、入力パイプ２１には熱媒体の水がポンプ２３により送り込まれる。
出力パイプ２２には熱交換器２４が接続され、高温になった蒸気から熱交換器２４により高温の熱エネルギーを取り出し、例えばタービンに供給して発電等に利用する。
【００３４】
熱交換器２４を通った蒸気はパイプ２５を通り、図示してない装置により水に液化されて、また、ポンプ２３により入力パイプ２１に送り出され、これを循環的に繰り返す。
【００３５】
太陽の高さに応じて１日又は１年周期としてすべての平面鏡２、２０の傾斜角度を一斉に変えるには、図４に示した計算機１５の制御によりモータ１４の回転を位置調整機７で低速にして回転軸６を回転させて行うのは第１の実施形態と同じである。
【００３６】
また、太陽熱収集装置１を回転軸６に固定すれば第１の実施形態と同様に、平面鏡２、２０の位置調整と同時に太陽熱収集装置１も同時に同じ傾斜角度だけ変化させることができる。
【００３７】
複数のシステムを連結しても、位置調整機７の運動速度は１日又は１年周期で遅いため、モータ１４に必要な出力は非常に少なくて済むので、電源１６も太陽電池で充分である。１年周期より１日周期の方が電力を多く必要とするが、太陽電池を増設して補えば良い。
【００３８】
図６は追加の平面鏡の効果を説明する図である。（ａ）は図５に示した総合システムの側面図で、平面鏡２、２０の傾斜角度を変える位置調整機７が１年周期の場合を示している。
（ａ）では、総合システムの長手方向、即ち、図５の総合システムの上下方向をほぼ東西の向きにし、全体として水平に設置される。連結するシステムの数は例示であるので、透明窓や平面鏡の数は図５と異なっているが、説明に必要なものを示している。
【００３９】
追加の平面鏡２０１、２０２は、斜めに入射する朝日の場合の太陽光１３１、１３２を透明窓３０１、３０２に入射させるために増設したものである。追加の平面鏡２０ｎ−１、２０ｎは、斜めに入射する夕日の場合の太陽光１３３、１３４を透明窓３０ｎ−１、３０ｎに入射させるために増設したものである。
【００４０】
図５に示した位置調整機７は透明窓３と平面鏡２、２０の群を、１年間の太陽光の高さの変化角度である約５０度の角度で１年周期で動かす。春分の日と秋分の日に透明窓３が地表となす角度は日本では約５０度である。
位置調整機７で、季節により変化する太陽の高さに応じて、年間を通じて太陽光が透明窓３と直角に入るようになされるが、位置調整機７の能力は２次元に限られているから、正午を除いて他の時刻には、太陽光は多少とも斜めに平面鏡２、２０に入る。朝夕には特に斜めになる。
【００４１】
朝日の太陽光１３１、１３２は追加の平面鏡３０１、３０２で反射されて、透明窓３０１、３０２に入る。もし平面鏡３０１、３０２がなければ、これらの太陽光１３１、１３２は無駄に捨てられる。このように増設した平面鏡３０１、３０２は太陽光の集光効率の向上に役立つのである。
【００４２】
もし、午前９時から午後３時までの太陽光を取り入れることにするなら、増設すべき追加の平面鏡は図の左右でせいぜい４〜５枚である。総合システムとしての価格は、図の左右で５枚ずつ、全体で２０枚の平面鏡を増設してもシステムの価格はそれほど上がらない。何故なら、平面鏡は本来安いものであるし、位置調整機７はほとんどそのまま使えるからである。
【００４３】
図６（ｂ）は図５に示した総合システムの側面図で、平面鏡２、２０の傾斜角度を変える位置調整機７が１日周期で、北半球に総合システムを設置した場合を示している。
（ｂ）では、総合システムの長手方向、即ち、図５の総合システムの上下方向をほぼ南北の向きにし、全体として水平に設置される。連結するシステムの数は例示であるので、透明窓や平面鏡の数は図５と異なっているが、説明に必要なものだけ示している。
【００４４】
太陽光１３５、１３６、１３７は冬の斜めに入る太陽光を示し、これらは北半球なので南側だけに増設した追加の平面鏡２００、２０１、２０２で反射され、透明窓３０１、３０２、３０３に入る。
夏の太陽光１３８は高い位置から平面鏡２０２に入って反射され、透明窓３０１に入る。この場合は、平面鏡２００と２０１は無用になっている。
【００４５】
１日周期の場合は、朝夕の太陽光に追随して透明窓３を太陽光に直角にすることはできるが、日本で使用する場合は、太陽光が地表に対して季節に応じて３０〜７５度に変化して斜めに入射するので、この変化に応じてこれと直角に透明窓３を持っていくことはできない。位置調整機７が太陽光の日変化か年変化のどちらか一方にしか対応できないからである。
【００４６】
今、太陽光が３０度で入射したとして、これを取り入れるには、南の方向に１０枚前後の平面鏡を増設すれば良いが、太陽光の位置の日変化に対応するようにした場合、日本では太陽光が３０〜７５度、１年を平均して約５０度程度に斜めに入射するということになり、これは相当効率を下げることになる。
この欠点を除くには、総合システム全体を北半球の場合は南に向けて建てると良いが、数１０〜数１００ｍの総合システムを建てるということは、価格の上昇に繋がり、山の南斜面のような自然の地形等を利用できる場合以外は得策ではない。
【００４７】
図１のシステムを南に向けて建てるという方式も良い方式であるが、図１のシステムを多数集めて総合システムを作る場合は、多数の平面鏡２が同一回転軸上にないために、位置調整機７を多数必要とするか、あるいは一つの位置調整機７で全部の平面鏡２を動かすための連動装置が必要である。
総合システムとしての設置方法にはいくつかの方法があるが、全体の費用対効果について検討して、どの方法にするかを決めなければならない。
【００４８】
次に理論的に検討してみると、図２に示した透明窓３を通して集熱器９に到達した太陽熱の入力エネルギー量をｈ、その時の出力エネルギー量をｗ、その時の集熱器９の表面温度をＴとする。
ｈは天候や季節で変動するが、砂漠等では比較的安定している。今、ｈが数十分に亙って一定量を保っていたとする。
【００４９】
集熱器９からの損失は伝熱損失と放射損失の二つである。
今、伝熱損失をＬｃ、放射損失をＬｒとすると、次の式が成立する。
ｈ＝Ｌｃ＋Ｌｒ＋ｗ・・・（１）
二つの損失ＬｃとＬｒの値は共に集熱器９の温度Ｔによって決まる。
【００５０】
出力温度は集熱器９の温度Ｔとほぼ同じであるから、出力温度が決まると、その太陽熱収集装置１の損失が決まる。従って、出力温度を例えば３００℃というように固定すると、損失もその太陽熱収集装置１によって決まるから、効率は集熱器９に入る入力によって決まる。
【００５１】
図２に示した太陽熱収集装置１の効率は、その真空度と、使用する選択吸収膜１０の性能によって左右されるが、本発明で使用する太陽熱収集装置１では、筐体８の内部は０．１パスカル以下程度の真空度に保たれており、伝熱損失は極端に少なくなっている。例えば集熱器９と透明窓３との温度差が１℃当たりの損失は０．２〜０．３Ｗ程度であり、その損失の大半は放射損失と透明窓３の反射吸収等の光学的損失である。
【００５２】
このうち光学的損失は入射する太陽光の量に比例するが、筐体８内の真空度と集熱器９表面の選択吸収膜１０の放射率が決まると、伝熱損失と放射損失は集熱器９の到達している温度のみによって定まる。
【００５３】
今、入力ＷをａＷ、平面鏡２の反射損失と透明窓３の透過損失と集熱器９の反射損失等の合計損失率をｂ、集熱器９の伝熱損失と放射損失の合計損失をｃＷ、平面鏡２の枚数をｎとすると、効率ηは次式で示される。
η＝（ａ×ｂ×ｎ−ｃ）／（ａ×ｎ）・・・（２）
集熱器９の温度を決めるとｃは決まり、ηはｎの増加に伴いｂに収斂する。
【００５４】
一般的にはａとｂの値はほぼ同じ位のものであるから、比較的ｎの小さい値でηは０．５より大きくなる。
例えば、集熱器９の表面温度を３００℃、真空度を０．１パスカル、選択吸収膜１０の放射率を７％、集熱器９の表面積を１ｍ^２として損失を概算すると、伝熱損失は７０Ｗ前後、放射損失は４００Ｗ前後となる。合計損失は約４７０Ｗである。
【００５５】
真昼の南中時に８５０Ｗ／ｍ^２の太陽エネルギーが透明窓３を通して１ｍ^２の集熱器に入ったとし、透明窓３の吸収反射等による損失率ｂを０．２５とすると、６４０Ｗの太陽熱が集熱器９に入力する。このときの太陽熱収集装置１の出力は、６４０Ｗ−４７０Ｗ＝１７０Ｗで、効率は２０％である。
【００５６】
入力が４７０Ｗを割ると、出力はゼロとなる。少し気象条件が悪いと入力が４７０Ｗ／ｍ^２を割るので、平面鏡２で太陽光を集光しないときは、上記の平均的な太陽熱収集装置１では、３００℃の出力を期待するのは無理である。
【００５７】
しかし、今、１システムとして、１枚が１ｍ^２で反射率が９０％の平面鏡２をｎ枚用いて、１ｍ^２の集熱器９に太陽光を集光したとすると、８５０Ｗ／ｍ^２の太陽光のとき、平面鏡１枚につき、６３０Ｗのエネルギーが集熱器９に入る。
従って、平面鏡２を太陽熱収集装置１の両側に各１枚の１対で２枚使用すると、３００℃の出力温度で出力は６３０Ｗ×２−４７０Ｗ＝７９０Ｗとなり、効率は４６％になる。図１のように２対で４枚使用すると、出力は２０５０Ｗ、効率は６０％となる。
【００５８】
また、出力温度が３００℃のときには、平面鏡２が１枚では、入力が４７０Ｗ／ｍ^２より減少すると出力は全く得られなかったが、平面鏡２が４枚（ｎ＝４）のときは、３００Ｗ／ｍ^２のときでも２２０Ｗの出力を得ることができ、効率は２２％を期待できる。
出力温度が２００℃のときには、３００℃のときより更に高い効率が期待できる。
【００５９】
本発明の太陽熱エネルギー収集装置を実際に設置するときは、太陽熱収集装置１、回転軸６、位置調整機７等を地上から数ｍの高さに設備し、太陽熱収集装置１の透明窓３を下向きにセットし、この太陽熱収集装置１に対向するように複数枚の平面鏡２を地上に所定の傾斜角度で設置することになる。
【００６０】
上記したように、本発明の太陽熱エネルギー収集装置は平面鏡２の反射を利用しているから、晴天の日における平行光線としての太陽光に対しては、集光効果が高く大変有効である。しかし、曇天の場合はあまり有効でないが、従来のタワー式太陽光発電のように平面鏡が集熱器から数１００ｍ離れている場合に比べると、平面鏡２が太陽熱収集装置１から数ｍしか離れていないので、従来の方式よりは効率が高い。
【００６１】
上記のような理由から、本発明の太陽熱エネルギー収集装置は高温を必要とする工業分野、例えば晴天の多い砂漠における太陽熱発電とか、海水から蒸留によって造水するような用途に用いて大変有効である。
【００６２】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、従来のタワー発電のように１０００枚前後の多数の平面鏡と１００ｍ以上もある高い集熱タワーを建てる必要はなく、数枚の平面鏡と数ｍの高さに設置した太陽熱収集装置で、タワー発電に匹敵する高効率で高温高圧の熱出力を得ることができる。
【００６３】
また、簡単な機構の位置調整機で太陽を追尾するだけで、複雑な太陽追尾装置を用いたものと同等の高温高効率の太陽熱エネルギーを得ることができる。
また、太陽熱エネルギー収集装置のシステムを複数連結することにより、１０ｋＷ〜数１００ＭＷの広い出力範囲に亙って高温高効率を達成することができる。
【００６４】
更に、太陽熱収集装置の透明窓が下向きにセットされるので、汚れにくく、また、物が落下しても透明窓が破損することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明に適用する太陽熱収集装置を示す図である。
【図３】第１の実施形態における平面鏡の設置角度を示す図である。
【図４】第１の実施形態の制御回路を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図６】追加の平面鏡の効果を説明する図である。
【符号の説明】
１太陽熱収集装置
２平面鏡
３透明窓
４支持具
５支柱
６回転軸
７位置調整機
８筐体
９集熱器
１０選択吸収膜
１１入力口
１２出力口
１３太陽光
１４モータ
１５計算機
１６電源
２０追加の平面鏡
２１入力パイプ
２２出力パイプ
２３ポンプ
２４熱交換器
２５パイプ
１３１〜１３８太陽光
２００〜２０ｎ追加の平面鏡
３０１〜３０ｎ透明窓

Claims

真空度を保持する筐体と、前記筐体に設けられた太陽光が入射する透明窓と、前記太陽光から熱を得る集熱器とを有する真空平板式太陽熱収集装置と、
前記透明窓に対応して、合計面積が前期透明窓の面積より大きくなる複数枚の平面鏡とを備え、
前記平面鏡は上から見て前記真空平板式太陽熱収集装置の両側又は片側に配置され、下向きにセットされた前記透明窓に太陽光が前記平面鏡に反射して入射するような角度に前記平面鏡を設置したことを特徴とする太陽熱エネルギー収集装置。
前記平面鏡が前記透明窓の面積より大きな面積を有することを特徴とする請求項１記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記平面鏡を支える支持具と、前記支持具に取り付けられた支柱と、前記支柱の一端が固定された回転軸と、前記回転軸を回転させて前記平面鏡の傾斜角度を変化させる位置調整機と、前記位置調整機を駆動するモータと、前記モータの電源と、前記モータを制御する計算機とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽熱エネルギー収集装置。
真空度を保持する筐体と、前記筐体に設けられた太陽光が入射する透明窓と、前記太陽光から熱を得る集熱器とを有する真空平板式太陽熱収集装置と、
前記透明窓の面積と同等な面積を持つ少なくとも２枚の平面鏡とを備え、
前記平面鏡は上から見て前記真空平板式太陽熱収集装置の両側又は片側に配置され、下向きにセットされた前記透明窓に太陽光が前記平面鏡に反射して入射するような角度に前記平面鏡を設置した太陽熱エネルギー収集装置を複数システム備え、
前記複数システムに共通に、入力パイプと、出力パイプと、回転軸と、前記回転軸を回転させて前記平面鏡の傾斜角度を変化させる位置調整機と、前記位置調整機を駆動するモータと、前記モータの電源と、前記モータを制御する計算機とを備え、
各太陽エネルギー収集装置の入力口を前記入力パイプに接続し、出力口を前記出力パイプに接続し、前記平面鏡を支える支持具に取り付けられた支柱の一端を前記回転軸に固定し、すべての平面鏡の傾斜角度を一斉に変化させることを特徴とする太陽熱エネルギー収集装置。
請求項４記載の太陽エネルギー収集装置における最外側のシステムの前記平面鏡の外側に、前記平面鏡と同じ構成の追加の平面鏡を備えたことを特徴とする請求項４記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記平面鏡の傾斜角度を太陽の高さに応じて１年周期で変えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記平面鏡の傾斜角度を太陽の高さに応じて１日周期で変えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記真空平板式太陽熱収集装置を前記回転軸に固定し、前記平面鏡と共に傾斜角度を変えることを特徴とする請求項２〜７いずれかに記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記位置調整機をギア機構で構成したことを特徴とする請求項２〜８いずれかに記載の太陽熱エネルギー収集装置。
前記電源を太陽電池で構成したことを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の太陽熱エネルギー収集装置。