JPH0293253A - 集光集熱装置 - Google Patents

集光集熱装置

Info

Publication number
JPH0293253A
JPH0293253A JP63246830A JP24683088A JPH0293253A JP H0293253 A JPH0293253 A JP H0293253A JP 63246830 A JP63246830 A JP 63246830A JP 24683088 A JP24683088 A JP 24683088A JP H0293253 A JPH0293253 A JP H0293253A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat collector
heat collecting
light
parabollic
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
JP63246830A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Sawada
澤田 慎治
Saburo Harada
三郎 原田
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.)
KOUTOU DENKI KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
KOUTOU DENKI KK
Agency of Industrial Science and Technology
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 KOUTOU DENKI KK, Agency of Industrial Science and Technology filed Critical KOUTOU DENKI KK
Priority to JP63246830A priority Critical patent/JPH0293253A/ja
Publication of JPH0293253A publication Critical patent/JPH0293253A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F24S2023/83Other shapes
    • F24S2023/832Other shapes curved
    • 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

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] 本発明は太陽エネルギーを熱発電等の熱エネルギーとし
て利用する産業分野で使用される集光集熱装置に関する
ものである。
[発明の背に」] 地球的規模で進行している炭酸ガスの増加による地球の
温暖化ならびに異常気象の発生、原子力発電所の塩型な
る“1を故による放射能汚染等が近時重大な問題提起を
している中、太陽放射エネルギーは無尽蔵であることと
、無公害でクリーンなエネルギーである点が従来より注
目されてきた。
しかし、太陽光線の地表における到達エネルギー密度は
、約0.1W/crn’と非常に稀薄である。
従って、太陽の放射エネルギーを熱エネルギーとして使
用するためには、集光してエネルギー密度を高め、放射
M1失を減らすよう集熱表面積を小さくした効率のよい
エネルギー変換器が必要で種々の集熱器が考案されてき
た。
太陽からの到達エネルギーを高温で効率良く熱媒体に伝
達するために、伝導や対流による熱損失を完全に防ぐこ
とはできないが、対流による熱損失を極力防ぐ目的で実
用化された真空ガラス管型集熱器は、高温領域での集熱
効率が大幅に改みされ、そのト、低日射領域での集熱が
可能となった。
一般的に、熱機関の効率は、その熱源の温度が高いほど
効率が良いので太陽熱利用の発電等産業川の大規摸ソー
ラ・システムには、集光型集熱装置が利用されてきた。
特に、太陽の移動に対応して集光型集熱器を移動する追
尾式集光型集熱装置においては、太陽の位置に関らず最
大の集熱効率をあげることが可能である。
[従来技術及びその問題点] 従来のこの種の装置としては、第7図にその概略斜視図
を示すものが知られている。すなわち、第7図において
、集光型集熱装置700は、「とい」型放物面鏡701
で太陽光を集光し、その集光部位に、真空ガラス円管7
02内に封じた集熱管フ03を配して構成され、集熱管
703中に熱媒を通じておくことにより光エネルギーを
熱エネルギーに変換して集熱するものである。
しかしながら、第7図に示す従来の集光型集熱装置にお
いては、次のような重大な問題点があった。なお、第8
図は、第7図に示す装置の放物面iJl 701と集熱
管703とを示す横断面図であり、上記問題点について
は第8図を参照して説明する。
(1)「とい」型放物面鏡701が太陽高度によって追
尾角度を変えるとき、重力により放物面鏡701が放物
面鏡70!aのように変形し、その影響で焦点距離が変
わるため、集光部の光学的損失が増加する。
(2)集熱管703が重力の影響で下方に歪みが生じ集
熱管703aとなり焦点の位置からずれを生じ光学的損
失を生じる。集熱管の支持点と支持中間点ではその度合
が異なる。
(3)集熱管は集光エネルギーによって熱応力を生じ表
面が高温になる方向へ凸に曲る性質があり焦点のずれが
生じ光学的損失が増加する。
(4)火熱管と追尾駆動する、「とい」型放物面鏡の光
学的取り付は精度には、ある限界があり複数台を直列に
並べるときは東熱管径以、トの集光ずれを生じ光学的H
1失が増加する。
(5)「とい」型放物面の追尾制御及び追尾機構部は許
容誤差をイfしており集光部の太陽像が歪み、光学的損
失を増加させる。
(6)「とい」型放物面の曲率が大きい両端部は集光性
能を向上させることが製作上困難であり集光幅の大きい
「とい」型放物面程光学的損失が増加する。
(7)集光部のガラス円管702の表面において、全反
射角以上で入射した太陽光は外部反射されガラス円管7
02内の集熱管703に到達せず光学的損失を増加させ
る。
[発明の目的] 本発明の目的は、前記従来の集光集熱装置が有する問題
点を解決し、太陽を追尾して移動する際「とい」型放物
面鏡、集熱器、集熱管等が変形しても、光学的損失が増
大することなく太陽光を効率良く集熱管に集光すること
ができ、熱損失の低下や熱容量の低減を防止することが
できる優れた集光集熱装置を提供することである。
[発明の構成] 本発明は、真空ガラス管型集熱器と、それに集光する追
尾駆動機構を付加した[とい」型放物面鏡を組み合わせ
た集光集熱装置において、該集熱器が藷放物面鏡側の透
明なガラス管壁と複合放物線の断面形状を有し反射鏡面
である複合放物面の管壁とからなる工゛(空ガラス管で
あり、該火熱器内の集光部に集熱管を配したことを特徴
とする集光集熱装置にある。
[発明の詳細な記述] 本発明を、添付する図面について説明する。
第1A図は、本発明の集光集熱装置の一実施例の概略を
示す斜視図である。第1B図は、第1A図のI−I線断
面図である。第1C図は、第1A1λ1における集熱器
102の拡大横断面図である。
第1A図、第1B図及び第1C図において、集光集熱装
置100は、横断面が放物線状である「とい」型の放物
面鏡101が追Jt機v#103と共に支持台104に
械せられ、集熱器102が放物面鏡101の集光部に位
置するように支持部材105によって放物面鏡101に
支持固定されて構成されている。放物面鏡101の集熱
器102に対面する面は鏡面になっており、放物面鏡l
O1に入射した太陽光は反射して集熱器102に集光す
るようになっている。放物面鏡101の反射面はガラス
でありガラスの下側表面には、例えば、銀、クローム、
アルミニウム等の金属の蒸着皮11Qで形成された反射
臆面が設けられている。金属の蒸着皮膜を放物面鏡10
1の上側表面に設けてもよい。
集熱器102は、放物面鏡101側に面する透明なカラ
ス管壁102aと、複合放物線の断面形状を有する複合
放物面のガラス管壁102bとからなり、内部が真空に
なっているガラス管である。カラス管壁102bの内側
表面には、例えば、銀、クローム、アルミニウム等の金
属の蒸着皮膜で形成された反射鏡面107が設けられて
いる。集熱器102の内部には、ガラス管壁102aか
ら入射する放物面鏡101からの太陽光が、反射鏡面1
07で反射して集光する部分に集熱管106か配設され
ている。集熱管106の内部には、熱媒体流路108が
設けられている。集熱管106は、例えば、ステンレス
スチールのような金属て形られ、その外面には例えば黒
色クローム層のような選択吸収膜か化成皮膜法により形
成さねている。なお、反射鏡面107は、ガラス管壁1
02aから入射する太陽光が集熱管!06の方に反射す
る限りガラス管壁102bの外側表面に設けてもよい。
第2図は、集熱器102の一例の概略を示す断面図であ
る。
第2図において、集熱器102は、第1C図に示すよう
な、所望の複合放物面をもつよう成形されたカラス管か
らなり、その内部に集熱管106が応力吸収用のベロー
ズ109を介して金属フランジ110により集熱器10
2に接合されて設けられており、集熱器102内を高温
排気した後高貞空封市を行なって製造された真空ガラス
管型の集熱器である。
第3図は、本発明における真空ガラス管型集熱器の入射
光線のフレに対する集熱管への入射光のシュミレーシ三
1ン結果を示した図である。
第3図は、集熱器の許容入射半角が35度の場合につい
て示したものである。本発明においては集熱器102の
反射鏡面が複合放物面であるために、入射半角θが0度
のとき(a)、入射半角θが10度のとき(b)、入射
゛h角θが20度のとき(C)、及び入射半角θが30
度のとき(d)の何れの場合でも入射した光の大部分は
集熱管106に集光しており、入射半角θが40度であ
って1?「容入射半角よりも大きいとき(e)集熱管1
06への入射口11が減少するに過ぎない。従って、本
発明の集光集熱装置は、放物面@101や集熱管106
が変形したり、放物面鏡101と集熱器102との相対
位置が多少ずれても、常に効率良く太陽光を集熱器10
2に集光することができる。本発明において、上記許容
入射半角を任意に変更して集熱器を製造することができ
る。
第4A図は、本発明の集光集熱装置の一例において、放
物面鏡及び/又は集熱管の変形による火熱管への集光の
変化を示す模式図である。
第4A図において、集熱管106は放物面鏡101の市
直ト方に位置しており、放物面鏡101の端部か1[力
により放物面鏡101aに変形しても、及び/又は、集
熱管106が1n力により集熱管106aに変形しても
、変形した後の入射光(点線で示す)は変形11ηの入
射光(実線で示す)と同様に集熱管106に集光する。
第4B図は、本発明の集光集熱装置の一例において、集
光集熱装置が太陽に追尾して、集熱管106か放物面鏡
101の水平方向に(存置している状態での、放物面鏡
及び/又は集熱管の変形による集熱管への集光の変化を
示す模式図である。
第4B図において、放物面鏡101の端部が重力により
放物面鏡101bに変形しても、及び/又は、集熱管1
06が重力により集熱管106bに変形しても、変形し
た後の入射光(点線で示す)は変形前の入射光(実線で
示す)と同様に集熱管106に集光する。
第7図に示すような従来の集光集熱装置においては、複
合放物面を有する集熱器が設けられていないので、放物
面鏡が僅かに変形しただけでも放物面鏡で反射された太
陽光は集熱管に集光されなくなり、集光効率が著しく低
下する。それに対して1本発明の集光集熱装置において
は、11f記のように重力の影響を受けて装置が多少変
形しても集光効率が低下することがない。
第5図は、本発明の集光集熱装置の一例における集熱管
への集光の状態を示す模式図である。
第5図から明らかなように、放物面1l11101に少
量の+1+率誤差(θ6)があった場合でも、集熱器1
02の複合放物面によって入射光は集熱管106に導か
れる。
また、放物面鏡101で集光した光線が集熱器のガラス
管表面に入射する最大角θ、も、空気とガラスの全反射
角θ、とするとき θ、〉90−θ細 となり、ガラス管表面反射の割合が減少するという効果
を奏する。更に、太陽光の集光においては、太陽の視角
θ。=32分の広がりによって生ずる補足できない光線
を集熱管106に導くことができるという効果も奥する
このように、本発明の集光集熱装置は、反射鏡面である
複合放物面を有する集熱器が設けられているために、集
熱管の付近に集光しながら集熱管に補足されない光を反
射させて集熱管に集光することができる。換言すれば、
放物面鏡から見た見掛けの集熱管の大きさを、集熱器の
開口部(透明なガラス管壁部)の大きさにする作用があ
る。
集光集熱装置の光学的ズレと集熱管−トへの光線の入射
割合との関係を、第6図について説明する。
第6図は、第6A図に示す放物面鏡101の端部が放物
面711101 aに変形したことによる光学的なズレ
(ΔS)に対する集熱管]二への入射割合fを理論式 %式%) により計算した結果をプロットした図である。
ここで、 S二放物面鏡の曲面に沿った距離 δ2太陽光の視半径 τ:2・δで入射する太陽光の内果熱管に当る光の角度 ΔS:ズレ(第6A図において矢印方向を十とする) である。
なお、第6図においては、Sを100cmにしたときの
ズレ(ΔS)の大きさを示している。。
第7図に示す従来公知の装置における入射割合fとズレ
(ΔS)との関係は、点線で示すように放物面3110
1の微少な変形、例えば0.5cmのズレにより集熱管
上への入射割合が大幅に減少することがわかる。
一方、実線は本発明による装置の一実施例における入射
割合fとズレ(ΔS)との関係を示したものである。
ご九によれば1例え放物面鏡の大幅な変形、例えば±3
cm程度のズレが起こっても集熱管上への入射割合は殆
ど減少しないことがわかる。
この他、本発明の集光集熱装置は、!l熱器の複合放物
面鏡で入射光の各種の誤差によって生ずる光線を集熱管
に集めることによって、集光集熱装置としての光学効率
を向上させることができ、集熱管表面積を増加させず、
換lζすれば集熱管を太い径としないため熱損失の低F
や熱容!Ilの低減等を図れるという効果も奏すること
ができる。
[発明の効果] 本発明の集光集熱装置は、前記詳細に説明したように、
従来の追尾式ソーラ・システムが有する重大な欠点を数
片することができるものであり、大幅な効率の向りを計
ることができるという顕著に優れた効果を奏する装置で
ある。
本発明の画期的な集光集熱装置により、産業界で使用す
るソーラ・システムの実用化が冒頭の地球的規模での各
種問題と相俟って見向されることは、必須のことと考え
る。
【図面の簡単な説明】
第1A図は、本発明の集光集熱装置の一実施例の概略を
示す斜視lA、 第1B図は、第1A図のl−l1断面図、第tC図は、
第1A図における火熱器102の拡大横断面図、 第2l−fiは、集M!器の一例の概略を示す断面図、
第3図は、本発明における真空ガラス管型集熱器の入射
光線のフレに対する集熱管への入射光のシュミレーショ
ン結果を示した図、 第4A図は、本発明の集光集熱装置の一例において、放
物面鏡及び/又は集熱管の変形による集熱管への集光の
変化を示す模式図、 第4B図は、本発明の集光集熱装置の一例において、集
光集熱装置が太陽に追尾して、集熱管が放物面鏡の水平
方向に位置している状態での、放物面鏡及び/又は集熱
管の変形による集熱管への集光の変化を示す模式図、 第5図は、本発明の集光集熱装置の一例における集熱管
への集光の状態を示す模式図、第6図は、放物面鏡の端
部が変形したことによる光学的なズレ(ΔS)に対する
集熱管上への入射割合fをプロットした図、 第6A図は、第6図における放物面鏡の端部が変形した
ことによる光学的なズレ(ΔS)を示す図、 第7図は、従来公知の集光集熱装置の概略斜視図、 第8図は、第7図に示す装置の放物面鏡70と集熱管7
03とを示す横断面図である。 100:集光集熱装置、 101:rとい」撃放物面鏡、 102:集熱器、103:追I6機構、104:支持台
、105:支持部材、 106二集熱管、107:反射鏡面、 108:熱媒体流路、109:ベローズ、110:金属
フランジ、 700:集光型集熱装置、 701:rとい」塑放物面鏡、 702:真空ガラス円管、703:集熱管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、真空ガラス管型集熱器と、それに集光する追尾駆動
    機構を付加した「とい」型放物面鏡を組み合わせた集光
    集熱装置において、該集熱器が該放物面鏡側の透明なガ
    ラス管壁と複合放物線の断面形状を有し反射鏡面である
    複合放物面の管壁とからなる真空ガラス管であり、該集
    熱器内の集光部に集熱管を配したことを特徴とする集光
    集熱装置。
JP63246830A 1988-09-30 1988-09-30 集光集熱装置 Pending JPH0293253A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63246830A JPH0293253A (ja) 1988-09-30 1988-09-30 集光集熱装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63246830A JPH0293253A (ja) 1988-09-30 1988-09-30 集光集熱装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0293253A true JPH0293253A (ja) 1990-04-04

Family

ID=17154330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63246830A Pending JPH0293253A (ja) 1988-09-30 1988-09-30 集光集熱装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0293253A (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429056A (en) * 1992-11-28 1995-07-04 Krupp Verkehrstechnik Gmbh Method of operating a bogie using actuators for wheel steering
JPH0741357U (ja) * 1993-09-16 1995-07-21 宏謀 頼 太陽熱温水器
JP2002115917A (ja) * 2000-10-12 2002-04-19 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd 太陽熱エネルギー収集装置
JP2011530688A (ja) * 2008-08-06 2011-12-22 メリーランド・ブラッシュ・カンパニー 太陽エネルギー変換
JPWO2010119945A1 (ja) * 2009-04-16 2012-10-22 三鷹光器株式会社 太陽光集光システム
JP5479644B1 (ja) * 2013-09-20 2014-04-23 敏博 山田 太陽熱集熱装置
CN105546844A (zh) * 2015-12-25 2016-05-04 天津滨海光热集热技术有限公司 双集热管太阳能光热发电集热装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59164849A (ja) * 1983-03-10 1984-09-18 Kitajima Akitane 太陽熱温液器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59164849A (ja) * 1983-03-10 1984-09-18 Kitajima Akitane 太陽熱温液器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429056A (en) * 1992-11-28 1995-07-04 Krupp Verkehrstechnik Gmbh Method of operating a bogie using actuators for wheel steering
JPH0741357U (ja) * 1993-09-16 1995-07-21 宏謀 頼 太陽熱温水器
JP2002115917A (ja) * 2000-10-12 2002-04-19 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd 太陽熱エネルギー収集装置
JP4621857B2 (ja) * 2000-10-12 2011-01-26 国際技術開発株式会社 太陽熱エネルギー収集装置
JP2011530688A (ja) * 2008-08-06 2011-12-22 メリーランド・ブラッシュ・カンパニー 太陽エネルギー変換
JPWO2010119945A1 (ja) * 2009-04-16 2012-10-22 三鷹光器株式会社 太陽光集光システム
JP5479644B1 (ja) * 2013-09-20 2014-04-23 敏博 山田 太陽熱集熱装置
CN105546844A (zh) * 2015-12-25 2016-05-04 天津滨海光热集热技术有限公司 双集热管太阳能光热发电集热装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4307711A (en) Sun tracking solar energy collector system
US4210463A (en) Multimode solar energy collector and process
US6384320B1 (en) Solar compound concentrator of electric power generation system for residential homes
US4026273A (en) Solar fluid heater with electromagnetic radiation trap
US4003638A (en) Radiant energy collection
US8430093B1 (en) Solar collector using subreflector
US4324225A (en) Solar tracking device
US8680391B2 (en) Solar concentrator configuration with improved manufacturability and efficiency
EP2192360A1 (en) A reflector and a solar tank-type heat collector applying it
US4136673A (en) Multimode solar energy collector and process
US4150663A (en) Solar energy collector and concentrator
US20180073772A1 (en) Inflatable Non-imaging Solar Concentrator
CN104990286A (zh) 复合抛物面集热器
JPS6361579B2 (ja)
CN111238060A (zh) 一种具有二次聚光器的高温太阳能集热管及其槽式集热器
Kalogirou Recent patents in solar energy collectors and applications
Dang Concentrators: a review
JPH0293253A (ja) 集光集熱装置
WO2017121178A1 (zh) 二维跟踪太阳能聚光装置
US4377155A (en) Solar energy collector assembly
KR101233976B1 (ko) 곡률타입 반사판을 가지는 내집광 진공관식 태양열 집열기
WO1999064795A2 (en) Solar collector
WO2022076593A1 (en) Nonimaging asymmetric shadeless collector
JPH05172405A (ja) 真空ガラス管型集熱器
JPH0727424A (ja) 光熱発電用集熱装置