JPH01114666A - 太陽熱機関用集熱装置 - Google Patents

太陽熱機関用集熱装置

Info

Publication number
JPH01114666A
JPH01114666A JP62270942A JP27094287A JPH01114666A JP H01114666 A JPH01114666 A JP H01114666A JP 62270942 A JP62270942 A JP 62270942A JP 27094287 A JP27094287 A JP 27094287A JP H01114666 A JPH01114666 A JP H01114666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
focal point
heat
curved mirror
curved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62270942A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Shishido
宍戸 昴郎
Kuniya Watabe
渡部 國也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku Electric Power Co Inc filed Critical Tohoku Electric Power Co Inc
Priority to JP62270942A priority Critical patent/JPH01114666A/ja
Publication of JPH01114666A publication Critical patent/JPH01114666A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452Vertical primary axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/71Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with parabolic reflective surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/79Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with spaced and opposed interacting reflective surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/14Movement guiding means
    • F24S2030/145Tracks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽光線を集光して集熱する方式に係り、特
に、放物面鏡の任意の個所に設置した機関に集熱するの
に好適な太陽熱機関用集熱装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の技術は、−色尚次著「スターリングエンジンの開
発」117〜119頁1982年7月■工業調査会発行
に記載され、第6図に示されるように、反射鏡41を放
物面に並べて皿のように太陽光1に向け、光が焦点Sに
集まるところに置いたスターリングエンジン20(もし
くは他の任意の形式の太陽熱機関)を加熱して動力を出
し、それに直結しである発電機(図示せず)を回転して
発電しようとするものである。そしてこの反射#141
(ソーラーデイツシュ)は、いつも太陽に向いていなけ
ればならないので仰角追尾モーター42及び方位追尾モ
ーター43によって動かすことになっており、バランス
電離44が設けである。
しかし、反射鏡41自体が太陽熱による加熱や。
自重によって変形するので、精度が落ちるのをいかに減
らすかという問題点があり、駆動部を有する機関を反射
鏡41の焦点位置、つまり空中に全く撓みが無い状態に
支持することは、支持部材の剛性はもとより、熱膨張も
あるため容易ではない。
焦点がずれると焦点光により自らの集光器の外縁や脚を
溶かしてしまい、その溶けた落下物により反射鏡41が
割れる恐れもある。
また、ハウエル、ホリディ及びリヒター著「フリーピス
トン単シリンダーソーラースターリングエンジン概念J
 (J、C,HOLLIDAY、S、G、HOlIEL
L。
M、RICHTERrA FREE−PISTON L
INEARALTERNATOR5OLAR5TIRL
ING ENGINI! C0NCEPTJ PAPE
!RWRITTENFORTHE 21ST lECE
CC0NVENTION 5ANDIEGOCALIF
ORNIA 5EPT、1986) ニ参照さレルよう
に、l0KVソ一ラースターリング発電装置の図が掲載
されており、エンジンは反射鏡の上方位置で反射鏡を構
成する部材の赤道位置に設けた支持部材により支持され
ており、重心位置の近くでバランス電離を最小にするよ
うに設置する必要があるとされている。一方では機関等
が地上より遠隔のためメンテナンスがやり難いことが指
運される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
放物面鏡上方の焦点位置に吸熱体や各種機関を配設する
と、その支持部材の変形によって焦点位置の精度が低下
したり、焦点光により自らの部材を焼損する問題点があ
り、さらには機関等のメンテナンスに極めて不便という
問題点がある。
本発明の目的は、吸熱体や機関等の固定位置がその支持
部材の変形の影響を受けず、機関等のメンテナンスにも
都合の良い位置で、かつ、集熱の効率が良い太陽熱機関
用集熱装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の目的を達成するため1本発明は太陽の追尾機構を
備えて任意の個所に開口を設けた放物面鏡と、この放物
面鏡の焦点の前方または後方に設けた曲面鏡と、曲面鏡
から反射されかつ開口を通過した集光を吸収する吸熱体
とからなるように構成されている。
〔作用〕
本発明によれば、太陽光を集光する放物面鏡の焦点の前
方または後方に曲面鏡を設けることによって、太陽光が
放物面鏡の任意の開口に集められてその位置に設けた吸
熱体に吸収される。そしてどの吸熱体によって熱エネル
ギーに変換され、機関を駆動する媒体を加熱する。そし
て、放物面鏡は裏面の補強部材の下端に設けた仰角調整
用ローラを介して仰角調整用円形軌道面を移動し、その
軌道面を裏面から支持する架台は、その下端に設けた方
位調整用ローラを介して地上に設けた方位調整用円形軌
条上を移動できる。一方では、機関等が放物面鏡の補強
部材に固定されるのでメンテナンスの段取りが簡素化さ
れる。
〔実施例〕
本発明の第1実施例を第1図を参照しながら説明する。
第1図に示されるように、太陽1の追尾機構を備えて任
意の個所に開口21を設けた放物面鏡2と、放物面鏡2
の焦点Sより太陽1側の後方(または放物面鏡2側の前
方)に設けた曲面鏡3と、曲面鏡3に反射されかつ開口
21を通過した集光を吸収し太陽集熱機関を駆動する熱
エネルギーに変換する吸熱体4とからなる構成である。
放物面鏡2は多くの鏡片の集合体の場合もあり、非球面
研磨装置にかけて、軟質の耐火レンガの表面を切削し、
それを母型にしてガラス板を加熱成形して放物面の部分
の形に整え、さらにその上にアルミニウムを真空蒸着し
表面鏡としたものである。この放物面鏡2は太陽に正対
する。その裏面には補強部材5を固定して補強している
が放物面鏡2の任意の個所には吸熱体4や太陽熱機関例
えばスターリングエンジン20を補強部材5に設置する
ための開口21が設けである。補強部材5はラーメン構
造で支持脚を兼用し、その構成部材が放物面鏡2の自重
による撓みを防止するようにその曲面にそって各部分を
支持している。そして補強部材5の北側(南半球では南
側)の下端には仰角調整用ローラ6が4個づつ少くなく
とも2列で合計8個以上設けてあり、それぞれが仰角調
整用円形軌道面7に接してその上を移動する。この仰角
調整用円形軌道面7は樋型であって裏面(北側)は強固
なラーメン構造に組まれた架台8で支持されている。架
台8の地上と接する下端には方位調整用ローラー9が南
側(南半球では北、側)及び北側の少なくとも2列以上
にそれぞれ複数個設けてあって、それぞれの列に相対す
る位置の地上には同心円に方位調整用円形軌条10が設
けである。
従って太陽を追尾して放物面鏡2を仰角方向に移動する
時は仰角調整用ローラー6により、また。
方位方向に移動する時は方位調整用ローラー9により行
われるが、その駆動は主として機械的に行われ、更に放
物面鏡2に光電管やフォトトランジスターを各方位に取
りつけて太陽位置と光軸との偏差を検出し、そのときの
光電流差を増幅してサーボ機構をもつトルクモーターを
作動させて行われるがいずれの方向の移動も円軌道のた
め制御が容易である。
第2図にその機械的駆動部の一例を示す、すなわち、補
強部材5の下部に歯車11を固着し、歯車11は太陽1
の仰角、すなわち、はぼサインカーブに等しい太陽1の
位置の変動に対応したクランク機構13に連結されたラ
ック12にかみ合わされる。モータ14でクランク機構
13を回転させることによってクランクモーションをラ
ック12に伝え、これにかみ合う歯車11によって放物
面鏡2が上下方向、つまり仰角方向に移動する。
また、クランク機構13、モータ14、ラック12が設
置されている移動台16の下部に固着されたラック17
をモータ15で駆動される歯車18の回転によって送り
、移動台16を移動させることによって、季節に対する
仰角の変化および追尾時における仰角の微調整に対応さ
せる。一方、架台8の床面には突起19が設けてあって
、この突起19を利用して水平方向に容易に移動出来る
ように重力とバランスを取り、モータ(図示せず)によ
って水平方向つまり方位方向に移動する。これらの機構
により放物面鏡2は太陽の方向を追尾することができる
放物面鏡2の焦点の前方または後方に曲面鏡3を設け、
かつ、その曲面の性状、焦点距離及び取付方向を選択す
ることによって太陽1の光を放物面鏡2の任意の開口2
1位置に集めることができる1例えば放物面を選択すれ
ば、平行光線で曲面鏡3の直径に等しい範囲内に太陽光
を集めて800〜1000℃の高温に押えて集熱す′る
ことができ、これは例えばスターリングエンジンのシリ
ンダーヘッドを溶解することなく、必要な熱エネルギー
950W/m”を得るのに都合が良い0曲面IJA3は
補強部材5に下端を固定した支持部材により、例えばス
ターリングエンジンの従来例のように支持されるが1曲
面鏡は小型軽量でかつ駆動部がないために強度的にその
支持は容易であり、かつ保守1点検のびん度は極めて少
ないので取付位置に対する不便さはない。
吸熱体は一例として曲面鏡の焦線上に配置された吸熱パ
イプと、その外側を覆う透明カバーとからなり、吸収さ
れた熱は吸熱パイプ内を流れる機関駆動用の熱媒体に伝
えられ取り出される。吸熱パイプと透明カバーの間は対
流、伝導による熱損失を防ぐために真空にされることが
多い。
なお、スターリングエンジンは気体の熱膨張を利用した
機関であって、第5図に示されるようにシリンダーヘッ
ドに加熱室22が設けてあってシリンダー内は移動ピス
トン28により高温室26と低温室23に分けられてい
る。太陽熱で加熱された媒体(例えば空気)は膨張して
再熱室24を経由して作動ピストン25を駆動するとと
もに移動ピストン28に圧縮されて再び再熱室24を経
由して受熱しながら高温室26に移動する構造である。
そして作動ピストン25に連結するクランクシャフト2
7に発電機を連結することによって発電が可能となる。
スターリングエンジン等の太陽熱機関を架台8に固定す
ることによって支持が強固になるばかりか、駆動部の保
守、点検、修理が容易になって潤滑油系統も簡素化し、
集熱装置の底面に内蔵される型なので汚れ難く特殊な格
納庫も不要である。
一方、仰角調整用円形軌道面の上面には、第2図に示さ
れるように両面にシリコンをコーティングしたガラス板
45を張って赤外線をその内部に取り入れるようにし、
下端や側面に防塵体を設けて荒天又は夜間等に閉鎖する
ことによって太陽熱機関駆動時の汚れを防ぐこともでき
、スタート時の作動をより円滑にすることができる。
また、放物面鏡の開口にボイラーを設置して水蒸気を発
生し、タービンを駆動して発電する場合も前記と同様で
ある。
本発明の第2実施例を第1図を参照しながら説明する。
第1図に示されるように、放物面鏡2の焦点Sの後方(
太陽1側)に曲面鏡として放物面鏡3を設けることによ
って、吸熱体4に平行光線を集めることができて例えば
スターリングエンジン20のシリンダーヘッドを高温で
溶解することなく、必要な熱エネルギーを与えことがで
きる。
本発明の第3実施例を第3図を参照しながら説明する。
第3図に示されるように、放物面鏡2の焦点Sの後方に
楕円面鏡30を設けることによって太陽光を放物面鏡2
の開口21に集光することができる。楕円面鏡30の焦
点位置には表面が黒色の金層薄板32を設けることによ
って太陽熱機関側に800℃以下の熱エネルギを閉じ込
め有効に活用することができる。金属薄板32の表面に
は特殊な塗料又はガラス板等をかぶせることにより空気
層を介して外気温度が下った場合の放熱を防止すること
ができる。
本発明の第4実施例を第4図を参照しながら説明する。
第4図に示されるように、放物面鏡2の焦点の前方(放
物面鏡2側)に双曲面鏡33を設けることによって第3
実施例と同様な効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、放物面鏡の焦点の前方または後方に曲
面鏡を配して放物面鏡の任意の開口位置に設けた吸熱体
に集光するため、太陽熱機関が架台の上に固定できて集
光位置の精度が向上し、太陽熱機関の支持部材を焼損し
たりすることをなくするとともに、機関等のメンテナン
スを容易にすることができる。一方では放物面鏡が仰角
、方位方向ともに円軌道で太陽を追尾するため、制御が
容易であり、集熱の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例及び第2実施例を示す横断
面図、第2図は本発明の太陽の追尾機構を示す横断面図
、第3図は本発明の第3実施例を示す横断面図、第4図
は本発明の第4実施例を示す横断面図、第5図は入ター
リングエンジンの構造を示す断面図、第6図は従来技術
を示す斜視図である。 1・・・太陽、 2・・・放物面鏡、3・・・曲面鏡、
4・・・吸熱体、20・・・太陽熱機関、21・・・開
口、S・・・焦点。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)太陽の追尾機構を備えて任意の個所に開口を設け
    た放物面鏡と、該放物面鏡の焦点の前方または後方に設
    けた曲面鏡と、該曲面鏡から反射されかつ前記開口を通
    過した集光を吸収する吸熱体とからなることを特徴とす
    る太陽熱機関用集熱装置。
  2. (2)曲面鏡が放物面鏡の焦点の後方に設けた放物面鏡
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太
    陽熱機関用集熱装置。
  3. (3)曲面鏡が放物面鏡の焦点の後方に設けた楕円面鏡
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太
    陽熱機関用集熱装置。
  4. (4)曲面鏡が放物面鏡の焦点の前方に設けた双曲面鏡
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の太
    陽熱機関用集熱装置。
JP62270942A 1987-10-27 1987-10-27 太陽熱機関用集熱装置 Pending JPH01114666A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62270942A JPH01114666A (ja) 1987-10-27 1987-10-27 太陽熱機関用集熱装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62270942A JPH01114666A (ja) 1987-10-27 1987-10-27 太陽熱機関用集熱装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01114666A true JPH01114666A (ja) 1989-05-08

Family

ID=17493154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62270942A Pending JPH01114666A (ja) 1987-10-27 1987-10-27 太陽熱機関用集熱装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01114666A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393365U (ja) * 1990-01-16 1991-09-24
JP2000022220A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Stanley Electric Co Ltd 反射型ledランプ
JP2009522607A (ja) * 2006-01-06 2009-06-11 玉晶光電(廈門)有限公司 太陽エネルギー光学採集システム
JP2009523216A (ja) * 2005-09-21 2009-06-18 ソーラートレック・インコーポレイテッド 太陽熱エンジンシステム
CN102072567A (zh) * 2011-01-24 2011-05-25 上海新产业光电技术有限公司 一种两镜式太阳能集热装置及系统
JP2011525965A (ja) * 2008-06-27 2011-09-29 ザ・ボーイング・カンパニー ソーラーパワーデバイス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5188036A (ja) * 1975-01-29 1976-08-02

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5188036A (ja) * 1975-01-29 1976-08-02

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0393365U (ja) * 1990-01-16 1991-09-24
JP2000022220A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Stanley Electric Co Ltd 反射型ledランプ
JP2009523216A (ja) * 2005-09-21 2009-06-18 ソーラートレック・インコーポレイテッド 太陽熱エンジンシステム
JP2009522607A (ja) * 2006-01-06 2009-06-11 玉晶光電(廈門)有限公司 太陽エネルギー光学採集システム
JP2011525965A (ja) * 2008-06-27 2011-09-29 ザ・ボーイング・カンパニー ソーラーパワーデバイス
CN102072567A (zh) * 2011-01-24 2011-05-25 上海新产业光电技术有限公司 一种两镜式太阳能集热装置及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4202322A (en) Solar energy collector and heat exchanger
Stine et al. A compendium of solar dish/Stirling technology
US4158356A (en) Self-powered tracking solar collector
US4139286A (en) Apparatus for concentrating solar energy
US4427838A (en) Direct and diffused solar radiation collector
US4324225A (en) Solar tracking device
US4147561A (en) Solar energy collector
US9236516B2 (en) Solar energy collector apparatus
KR20130057992A (ko) 태양열 집열 시스템
CN101737279B (zh) 塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置
US4150663A (en) Solar energy collector and concentrator
JPS61237886A (ja) 太陽熱集熱器および該太陽熱集熱器を組入れた太陽熱モ−タ
JP2002081760A (ja) 太陽エネルギー利用システム
US4091799A (en) Self-tracking radiant energy collector
US4166769A (en) Solar heat apparatus
JPH01114666A (ja) 太陽熱機関用集熱装置
JPH08306218A (ja) 多目的熱光分離形集光発電装置
CN102213494A (zh) 一种新型槽式太阳能聚光反射镜及支架
JP3855160B2 (ja) 太陽放射集中装置
US4204521A (en) Solar energy tracking collector
CN106369845A (zh) 一种透射聚光跟踪式太阳能集热装置
CN106679198A (zh) 一种太阳能聚光装置
CN102749934A (zh) 一种太阳光自动跟踪器
Sukhatme Solar thermal power generation
US10581373B2 (en) Solar light hub and router device