JPH05256523A - 太陽光の集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 縦幅方向に凹凸ラインを有するリニヤフレネ
ルレンズ及び、集光器を移動させることによって太陽光
線を高効率で集光させる。 【構成】 縦幅方向に凹凸ラインを有するリニヤフレネ
ルレンズ１による太陽光の収束位置又はその近傍に沿っ
て細長形状をなす集光器２を設置し、太陽光の季節の変
化に伴う南北方向の入射角度変化及び一日の時間経過に
伴う入射角度変化に対応して、集光器２及びリニヤフレ
ネルレンズ１の位置の調整を行うことに基づく太陽光の
集光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光を比較的簡単な
装置によって効率良く集光し、これを利用する太陽光の
集光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽光を集光し、その発熱を利用する装
置又は、太陽光を集光して光電変換によって電気エネル
ギーを得る技術につき、様々な開発が行われているが、
何れにせよ凹面鏡又はレンズ（フレネルレンズ又は通常
のレンズの双方を含む）によって、効率よく太陽光を収
束し、これを受光表面に照射することが不可欠である。

【０００３】然るに、太陽の位置は、日の出から日の入
りにかけて一日中東方向から略西方向にかけて変化する
だけでなく、季節に応じて略南方向から北方向にかけて
変化し、これらの変化によって太陽光線の入射角度は２
次元的に変化することになる。

【０００４】このような太陽光線の入射角度変化に対応
して、従来の技術の一例としては、季節及び一日の変化
に対応して、集光レンズ又は集光反射鏡の太陽光に向か
う方向を予め定めた計算式に沿って、順次回転させて変
化することが行われていた。

【０００５】しかしながら、太陽光をライン状に収束さ
せる為に横幅又は縦幅が長いリニヤフレネルレンズを使
用する場合には、該レンズの太陽光に向かう方向を前記
入射角度変換に応じて順次回転させて変化するには相当
の空間（スペース）が要求され、且つ一日の角度変化に
応じて該レンズを回転させるには、相当大きな回転モー
メントが要求され、そのコントロールは極めて不便であ
る。

【０００６】このような状況に鑑み、リニヤフレネルレ
ンズによる太陽光の集光において、図１に示すように、
集光器の受光表面を断面Ｖ字状とするライン状の集光器
２を複数本並べ、季節及び一日の時間変化による角度変
化にも対応できる構成が存在する。

【０００７】しかしながら、図１に示す構成において
は、集光器２の受光表面２１又はその近傍に太陽光の焦
点が必ずしも存在することにはならず、太陽光を高密度
で集光し、又は高温集熱を可能とするとの点において不
十分であり、且つ集光表面の面積が大きくなり経済コス
ト上の負担が大きいとの欠点が存在する。

【０００８】他方、出願人は、本出願の前に、リニヤフ
レネルレンズ又は集光器の一方を固定して集光器を太陽
光線の入射角度変化に対応して移動させる構成による出
願を行っており、これは従来の技術に比し、設計上のコ
ストが安価である点、及び比較的コンパクトな空間によ
って装置の移動を行うことが可能である点において優れ
ているが、リニヤフレネルレンズ又は集光器が配置され
ているスペースの条件によっては、集光器又はリニヤフ
レネルレンズの一方のみを移動するスペースを十分確保
できない場合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の如き
問題点の欠点を克服し、比較的簡単な装置でありながら
太陽光を高密度に収集し、これによって効率的な太陽熱
の利用又は太陽光による光電変化の利用を可能とする装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前項の課題を解決する
為、本願発明の構成は、縦幅方向に凹凸ラインを有する
リニヤフレネルレンズによる太陽光の収束位置又はその
近傍に沿って細長形状をなす集光器を設置し、太陽光の
季節の変化に伴う入射角度変化及び一日の時間経過に伴
う入射角度変化に対応して、該集光器及び該リニヤフレ
ネルレンズの位置の調整を行うことに基づく太陽光の集
光装置からなる。

【００１１】最初に本願発明の構成の原理について説明
する。

【００１２】図２（ロ）は、一日の時間変化に伴う太陽
光線の東西方向の入射角度変化を示す。

【００１３】リニヤフレネルレンズの横幅方向を正午に
おける太陽光と直交する方向（東西方向）に固定した場
合、春分又は秋分時において太陽光の入射方向が正午に
おける入射方向に対し、角度αだけ東西方向に偏角して
いる場合には、正午の場合の位置に対しリニヤフレネル
レンズ１の焦点の位置が、集光器２上に存在するために
は、リニヤフレネルレンズ１と、集光器２との双方を縦
幅方向（これをＸ方向とする）にそれぞれ△Ｘ_１１，△
Ｘ_２１だけ移動した場合、 △Ｘ_１１＋△Ｘ_２１＝Ｆｓｉｎα（Ｆ：リニヤフレネル
レンズの焦点距離） を充足することが必要となる（但し、図２（ロ）におい
ては、時計方向《午前における入射方向》をプラス方向
と設定しているので、反時計方向《午後における入射方
向》はマイナス方向であって、前記△Ｘ_１１，△Ｘ_２１
の各大きさはプラスの値及びマイナスの値の双方を取り
得る。以下の数式においてもこの点は全く同様であ
る。）。

【００１４】他方、前記移動によって、リニヤフレネル
レンズ１の焦点方向（これをＹ方向とする）にリニヤフ
レネルレンズ１が△Ｙ_１１，集光器２が△Ｙ_２１だけ移
動したとすれば、焦点の位置が前記偏角αによってＦ
（１−ｃｏｓα）だけ焦点距離が小さくなるので、 △Ｙ_１１＋△Ｙ_２１＝Ｆ（１−ｃｏｓα） を充足することが必要である。

【００１５】太陽光の季節に伴う入射角度の変化は、図
２（ロ）によって表すことはできないが、図２（イ）に
おいてリニヤフレネルレンズの縦幅方向をＺ軸方向（図
２（ロ）におい ヤフレネルレンズの縦方向幅と直交する方向に設定して
いる。

【００１６】他方、図２（イ）は、太陽光の入射角度が
春分又は秋分時の場合に比し、南北方向にβだけ変角し
た状態を示している。

【００１７】但し、図２（イ）はＸＹ平面と直交するＹ
Ｚ平面であり、太陽光の入射光はＹＺ平面に対し、角度
αだけ偏角していることから、図２（イ）では偏角β自
体を表現とすることができない為に、角度βに代えてこ
れを図２（イ）の平面図に射影したことにより、ｔａｎ
β’＝ｔａｎβ・ｃｏｓαを充足する偏角β’によって
表現せざるを得ない。

【００１８】この場合Ｚ方向の焦点の位置の変化はＦｓ
ｉｎβであるから、東西方向に入射光がだけ偏角した場
合において、リニヤフレネルレンズ１が△Ｚ_１、集光器
２が△Ｚ_２だけ移動したとすれば、△Ｚ_１＋Ｚ_２＝Ｆｓ
ｉｎβを充足することが必要となる。

【００１９】ここで、太陽光線が春分又は秋分における
位置よりもβだけ偏角した場合のＸ方向及びＹ方向の焦
点の位置の変化について検討するに、βだけ偏角が生じ
た場合には、フレネルレンズの焦点の長さが図２（イ）
において投影した長さがｃｏｓβ倍だけ小さくなったこ
とに他ならない。

【００２０】従って、太陽の入射光が秋分及び春分の場
合に比しβだけ偏角し、太陽の入射光が正午の場合に比
しαだけ偏角している場合には、上下方向幅（Ｘ方向
幅）につきリニヤフレネルレンズ１が△Ｘ_２１だけ移動
し、集光器２が△Ｘ_２２だけ移動した場合には、△Ｘ
_１２＋△Ｘ_２２＝Ｆｃｏｓβｓｉｎαを充足することが
必要である（尚、図２（ロ）では、リニヤフレネルレン
ズ１については、その縦方向幅の中心点がＳ_１からＳ_２
に移動することによって、前記相対的変位を示す。）。

【００２１】同様に、前記の場合における焦点方向にリ
ニヤフレネルレンズ１及び集光器２のＹ方向の移動距離
をそれぞれＹ_２１，Ｙ_２２とすれば、Ｙ_２１＋Ｙ_２２＝
Ｆ（１−ｃｏｓαｃｏｓβ）を充足することが必要であ
る。

【００２２】ここで、一年を通じて最も効率的な集光が
可能である８時〜１６時の集光を行った場合には、 −６０°≦α≦６０゜ であり、時刻ｔとαとの関係は、

【００２３】α＝１５（１２−ｔ） となる（但し、ｔ：時刻を表す変数）。

【００２４】他方、季節による春分及び秋分から冬至及
び夏至に至るまでの偏角の我国における平均的な範囲
は、 −２３．５°≦β≦２３．５° である。

【００２５】ここで北緯３６°の時点で、ラインフレネ
ルレンズ１の横幅方向を東西方向とし、焦点方向を秋分
及び春分の太陽光線の入射方向としたうえで、８月２１
日における角度変化に対応したＸ方向及びＹ方向の変位
を求めた場合には、理科年表によれば北緯３６°におけ
る正午の時点の太陽光の水平面との角度は、図３に示す
ように６５°である。

【００２６】従って、 β＝６５°−（９０゜−３６°）＝１１° であるから、図３に示す場合を図２（イ）、（ロ）の状
態に当てはめた場合には、 △Ｘ_１２＋△Ｘ_２２＝Ｆｃｏｓ１１°ｓｉｎ（１２−ｔ）１５° △Ｙ_２１＋△Ｙ_２２＝Ｆ｛１−ｃｏｓ１１°・ｃｏｓ（１２−ｔ）１５°｝ △Ｚ_１＋△Ｚ_２＝Ｆｓｉｎ１１゜ となる。

【００２７】図３では、リニヤフレネルレンズの焦点方
向が、秋分及び春分時における太陽光の入射方向と一致
していることから、水平面に射影した該焦点方向は真南
方向となっており、且つリニヤフレネルレンズ１の縦幅
方向と水平方向の角度とが北緯の度数（３６°）と一致
している。

【００２８】しかしながら、設置条件によっては図３に
示すような角度とすることができず、例えば図４に示す
ように北緯３６°の時点でありながら、リニヤフレネル
レンズ１の縦幅方向と水平方向との角度（ＸＹ平面にお
ける角度）が３０゜であって、しかもリニヤフレネルレ
ンズ１の焦点方向が水平面に射影した場合、図５に示す
ように、南南東方向を向くような状態で設置した場合に
は、リニヤフレネルレンズ１の焦点方向と、春分又は秋
分時の正午における太陽光の入射方向表示を表すもので
はない。

【００２９】このような場合には、リニヤフレネルレン
ズ１の縦幅方向、横幅方向及び焦点方向の調整距離につ
いて、図３の場合と異なる基準に基づいて計算をしなけ
ればならない。

【００３０】８月２１日における図４、図５に示す場合
のリニヤフレネルレンズ１の偏角α、βを求めた場合に
は、 α＝（１２−ｔ）×１５°−２２．５゜ β＝６５°−（９０°−３０゜）＝５゜ であるから、図２（イ）、（ロ）の状態に当てはめた場
合には、 △Ｘ_１２＋△Ｘ_２２＝Ｆｃｏｓ５°ｓｉｎ｛（１２−ｔ）１５°−２２．５° ｝ △Ｙ_２１＋△Ｙ_２２＝Ｆ［１−ｃｏｓ５°ｃｏｓ｛（１２−ｔ）１５°−２２ ．５゜｝］ △Ｚ_１＋△Ｚ_２＝Ｆｓｉｎ｛（１２−ｔ）１５°−２２．５°｝ となる。

【００３１】以上の一般原理及びその設例を参考にし
て、以下実施例に即して説明する。

【００３２】

【実施例１】実施例１は、入射光の偏角α、βの各変化
に応じて集光器の位置を忠実に調節する構成を示す。

【００３３】即ち、図６（イ）、（ロ）に示すように、
一対の支持部に上下及び左右方向に回転自在とした状態
で一対のアーム４を支持し、該アーム４は、リニヤフレ
ネルレンズ１及びライン上の集光器２の横幅方向の両端
において上下左右方向に回転自在な状態で結合し（但
し、図６（イ）、（ロ）では縦幅方向の両端からアーム
４を支持した場合を示すが、横幅方向の両端から支持し
た場合においても、アーム４の作動は何ら変りはな
い。）、偏角α、同βの変化に伴ってアーム４の方向を
太陽光の入射方向と同一と異なるよう調整する（尚、図
６においては、偏角β自体を表現することができず、ｔ
ａｎβ’＝ｔａｎβ・ｃｏｓαを充足するβ’によって
表現せざるを得ない点は図３の場合と同様である。）。

【００３４】アーム４がライン状のリニヤフレネルレン
ズ１を固着する位置を、ライン状の集光器２との結合位
置からの焦点距離の位置となるように設計しているの
で、アーム４の前記角度調整によって、集光器の変位は
前記△Ｘ_１２＋△Ｘ_２２、△Ｙ_２１＋△Ｙ_２２、△Ｚ_１
＋△Ｚ_２の各式を充足することになる。

【００３５】太陽光の入射光は、季節の変化に伴う南北
方向の変化は緩慢であるのに対し、一日の時間変化に伴
う東西方向の変化は速やかである。

【００３６】従って、偏角βについては手動によって角
度調整を行うことができるが、偏角αについては、時刻
の変化に従って自動装置（図示せず）によってアームの
角度を変化することが妥当である。

【００３７】

【実施例２】実施例１においては、アーム４を偏角α変
化に応じてリニヤフレネルレンズ１をその横幅方向に回
転させることによる調整を行っているが、本来横幅方向
については、集光器２を一定の幅を有するように設計す
るならば、特に一日における太陽光の入射光の偏角に応
じてリニヤフレネルレンズ１の位置を調整する必要はな
い。

【００３８】この点に着目し、実施例２においては、図
７（イ）、（ロ）に示すように、一対の支持部によって
アーム４を回転自在な状態で支持し、アーム４をリニヤ
フレネルレンズ１、ライン上の集光器２の各横幅方向又
は縦幅方向の二つの位置を回転自在な状態で支持し（但
し、図７（イ）、（ロ）では横幅方向の両端からアーム
４を結合した場合を示すが、縦幅方向の両端から結合し
た場合においても、アーム４は同様の作動を行い得
る。）、集光器２及びリニヤフレネルレンズ１をアーム
に沿って移動可能な状態で支持する為、アーム４に長孔
４１を設けている。

【００３９】そして、集光器は横方向に幅を有するよう
に設計し、該アームは偏角βに沿って変位可能である
も、偏角αに沿って角度を調整自在としてはいない（こ
の部分は、実施例１と異なる）。

【００４０】その代わり、βの変位に伴ってリニヤフレ
ネルレンズ１を駆動カム５がＹ方向において前記△Ｙ
_１２及び△Ｙ_２２の和がＦ（１−ｃｏｓαｓｉｎβ）と
なるようにアーム４の長孔４１に沿って移動させるなら
ば、リニヤフレネルレンズ１及び集光器２はＸ方向にお
いて△Ｘ_１２と△Ｘ_２２の和がＦｃｏｓβｓｉｎαとな
るので、集光器２は太陽光の焦点位置に存在するよう調
整することになる。

【００４１】実施例２における駆動カム５は、アーム４
と同様リニヤフレネルレンズ１の両端突出部又は、ライ
ン上の集光器２を挿入できる長孔５１を設けており、リ
ニヤフレネルレンズ１及びライン上の集光器２は偏角β
の変化に伴って該長孔５１内に支持された状態で移動す
る。

【００４２】実施例２においても、季節の変化に伴う太
陽光の入射角度の偏角βに応じてアームの角度を手動に
よって調節することは可能であるが、駆動カムの移動に
ついては、自動装置（図示せず）を使用をするのが妥当
である。

【００４３】

【実施例３】実施例３も又、図８（イ）、（ロ）に示す
ように、ライン状の集光器２のＺ方向を十分長く設計
し、該アーム４は偏角βに応じて角度を調整する点、及
び焦点方向に位置を調整する駆動カム５を有している点
においては、実施例２と同様である。

【００４４】しかしながら、実施例３における駆動カム
５は、図８（イ）に示すように、アーム４上において移
動自在に設置されており、実施例２の場合のように、ア
ーム４と独立した状態で設置され、且つ駆動カム５自体
にリニヤフレネルレンズ１及び集光器２を移動させる為
の長孔５１を設けていない。

【００４５】図８（イ）のＹＺ面におけるリニヤフレネ
ルレンズ１と集光器２の中間の位置を原点とする集光器
２の座標は、Ｐ（Ｆ／２ｃｏｓαｓｉｎβ，Ｆ／２ｃｏ
ｓαｃｏｓβ）であり、リニヤフレネルレンズ１の座標
は、Ｑ（−Ｆｃｏｓαｓｉｎβ，−Ｆｃｏｓαｃｏｓ
β）である。

【００４６】従って、ＱＰ＝Ｆｃｏｓαであるから、実
施例３においては、アーム４に沿って偏角βの値に拘ら
ず（季節の変化に拘りなく）、一日の太陽光の入射光の
偏角αに応じて２個の駆動カムを移動することによっ
て、集光器２上に太陽光を集光することが可能となる
（この意味では、実施例３の方が実施例２の場合よりも
駆動カム５の制御が簡便である。）。

【００４７】尚、実施例３においても、偏角βに応じて
アームの角度を調整することは手動によって可能である
が、駆動カム５の調整は自動装置（図示せず）を使用す
るのが妥当である点は、実施例１、同２の場合と同様で
ある。

【００４８】

【実施例４】実施例４に於いては、図９（イ）、（ロ）
に示すように、集光器２の受光表面２１のＸＹ方向面の
断面図を略Ｖ字型とし、かつ略Ｖ字型の角度を（１８０
゜−α゜）とし、しかも受光表面２１のリニヤフレネル
レンズ１の縦幅方向に対する角度をそれぞれα／２とし
た場合には、該断面Ｖ字型のリニヤフレネルレンズ１の
を偏角βに応じてＹ方向の位置を調整するならば、自動
的に太陽光の焦点は断面略Ｖ字型の集光器２の表面上に
存在する。

【００４９】この点は、図９（ロ）に示すＸＹ平面にお
いて、断面略Ｖ字型の集光器２の断面の中心部位Ｐが
（０、Ｆ／２ｃｏｓβ）の位置にあるならば、偏角αに
よって入射した太陽光線が、断面略Ｖ字型の受光表面２
１と交わる座標の位置Ｒが（Ｆ／２ｃｏｓβｓｉｎα，
Ｆｃｏｓβｃｏｓα）であって、これは正にリニヤフレ
ネルレンズ１をＸ方向に△Ｘ_１２＝−Ｆ／２ｃｏｓβｓ
ｉｎαだけ変位し、Ｙ方向に△Ｙ_１２＝−Ｆ／２（１−
ｃｏｓβｃｏｓα）だけ変位させた場合に集光器２をＸ
方向に△Ｘ_２２＝Ｆ／２ｃｏｓβｓｉｎαだけ変位さ
せ、Ｙ方向に△Ｙ_１２＝Ｆ／２（１−ｃｏｓβｃｏｓ
α）だけ変位させた位置にほかならないことからも明ら
かであろう。

【００５０】即ち、実施例５においては、季節による偏
角βに応じて、Ｙ方向に手動で調整するならば、αに対
する角度の調整のみによって受光表面にフレネルレンズ
の焦点位置に太陽光線の集光を行うことが可能となる。

【００５１】

【実施例５】実施例５は、季節の変化に伴う入射光の偏
角（β）に基づく調整を行うも、１日の時間変化に伴う
入射光の偏角（α）による調整を行わない実施例を示
す。

【００５２】集光器の受光表面２１を横幅方向に沿っ
て、図１０（ロ）に示すように、リニヤフレネル１側を
窪んだ状態とする円弧上に設計する。

【００５３】この場合、受光表面２１を横幅方向に沿っ
て円弧上に設計するのは、１日の時間変化如何に係わら
ず、フレネルレンズの焦点距離はＦであり、且つ季節の
変化に伴う入射光角度をβとした場合には、これを水平
方向に投影した長さは、図１０（イ）に示すように、Ｆ
ｃｏｓβであって１日の時間変化に伴う入射角αの値に
左右されないことに基づく。

【００５４】円弧の径の大きさは、特に特定される訳で
はないが、リニヤフレネルレンズの焦点距離Ｆ又はこれ
に近い長さに設定するならば、概ね一日中太陽光の焦点
の近傍に受光表面２１を位置させることが可能である
（但し、季節の変化に伴う入射角度の変化によって焦点
の位置が異なり、例えば春分及び秋分時に入射角度βを
０と設定し、且つ円弧の径の大きさを焦点距離Ｆとした
場合には、春分及び秋分時以外の場合には光は受光表面
に到達する前に、焦点に収束することになる。）。

【００５５】実施例５においても、一対の支持部に一対
にアーム４をリニヤフレネルレンズの縦幅方向に回転自
在の状態にし、アーム４をリニヤフレネルレンズ１及び
集光器２の横幅方向又は縦幅方向の両端において、縦幅
方向に回転自在の状態で結合している（但し、図１０
（イ）、（ロ）では横幅方向の両端からアーム４を結合
した場合を示すが、縦幅方向の両端から結合した場合に
おいても、アーム４の作動は何ら変りはない。）。

【００５６】そして、リニヤフレネルレンズ１と集光器
２とのは位置関係は、集光器２の位置が概略リニヤフレ
ネルレンズ１の焦点距離の位置となるように設計する
（もとより、偏角βに応した位置の調整を行わず、且つ
集光器自体が前記のような円弧状をなしている以上、リ
ニヤフレネルレンズ１との結合部位からの距離を厳密に
焦点距離と一致させても、さしたる意味はない。）。

【００５７】前記構成において、季節の変動に伴う偏角
（β）に応じて、アームを上下方向に移動することによ
って、概略効率のよい太陽光の集光が可能となる。

【００５８】

【実施例６】以上の各実施例においては、集光器２がリ
ニヤフレネルレンズ１に対し並行状態を維持しながらそ
の前後方向及び横幅方向の位置を調整している。

【００５９】しかしながら、太陽光線がリニヤフレネル
レンズに対し、斜方向に入射した場合には、リニヤフレ
ネルレンズが集光する光束は、直交する場合に比し小さ
くなり、而も焦点における光の収差が大きいという欠点
が生じる。

【００６０】この点を解決するため、従来では、リニヤ
フレネルレンズを集光器を中心として公転させる構成が
実施されていた。

【００６１】しかしながら、相当の横方向幅を有するリ
ニヤフレネルレンズを公転させることは大きな空間（ス
ペース）を要すると共に、これに要する装置も複雑なも
のとなる。

【００６２】実施例６においては、太陽光の季節の変化
又は一日の時間変化の何れか又は一方に伴う入射角度の
変化において、リニヤフレネルレンズの面が入射光線と
直交するように、リニヤフレネルレンズ１を図１１
（イ）、（ロ）に示すように入射角度の変化に応じて自
転させる構成を採用している（尚、図１２（イ）では、
季節の変化に伴う太陽光の入射角度の変化に応じた場合
を示し、図１２（ロ）では、一日の時間変化に伴う入射
角度の変化に応じた構成を示す。）。

【００６３】そしてリニヤフレネルレンズを自転させる
構成は、実施例１〜５に示すような、リニヤフレネルレ
ンズの移動と同時に行うことが可能であって、前記各実
施例と併用できる構成である。

【００６４】

【実施例７】実施例７は、実施例６のように、リニヤフ
レネルレンズを自転することに代えて、集光機の集光表
面を太陽光の入射角度の変化に応じて自転させる構成を
示す。

【００６５】一般に、光電変換において集光表面が焦点
の位置又はその近傍の場合には、集光表面温度が余りに
も高温となって、光電変換を行なっている素材の効率が
低下する。

【００６６】これを避ける為に、集光表面を敢えて焦点
距離からずらすか又は、図１２（イ）、（ロ）に示すよ
うにリニヤフレネルレンズの凹凸面を、２本の焦点が生
じるように設計し、集光面を各両端が交差する部位（図
１２におけるＱ点によって示す。）に配置する構成が考
えられる。

【００６７】このような場合、集光表面の横方向幅に一
定の限界が存在している場合に、太陽光と斜向したとき
には、図１２（イ）に示すように集光した太陽光が集光
表面に照射しないことによるロスが生じることになる。

【００６８】これに対し、集光表面を、自転によって入
射する太陽光と直交する方向とした場合には、図１２
（イ）に示すようにそのロスとなる領域は狭くなる。

【００６９】更には、実施例６の技術をも併用して、リ
ニヤフレネルレンズ及び集光表面が共に入射する太陽光
と直交するように設計した場合には、そのロスとなる領
域は更に減少し、又集光する光束も増加することにな
る。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本願発明は、リニヤフレ
ネルレンズ及び集光器の一方を移動するのではなく、双
方を移動するので、それぞれに必要とされる移動するス
ペースは少なくて済み、しかも太陽光を集光器表面又は
その近傍に収束するよう設計することが可能であり、ひ
いては効率のよい太陽光の集光が可能となる。

【００７１】他方、本発明ではリニヤフレネルレンズを
使用しながら、比較的コンパクトな空間によって装置の
作動を行うことが可能であり、しかも設計上のコストが
安価でありながら、太陽光を効率的に集光できる点にお
いて極めて便利であり、その価値は絶大であると共に、
実施例６、実施例７のように、リニヤフレネルレンズ又
は集光器自体の自転を行なう技術とも両立させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 斜視図 従来のリニヤフレネルレンズを使用した太陽光収集装置
において使用された集光器を示す。

【図２（イ）】 側面図 季節の変動に応じて、リニヤフレネルレンズの横幅方向
及び焦点方向の変位を示す。

【図２（ロ）】 側面図 一日の時刻変化に応じて、太陽光の焦点の位置のリニヤ
フレネルレンズの縦幅方向及び焦点方向の変位を示す。

【図３】 断面図 北緯３６°の地点において８月２１日の偏角βを示す。

【図４】、

【図５】 断面図 リニヤフレネルレンズ北緯３６°の地点において、南北
方向につき、水平線に対し３０°の傾きをもち、且つ水
平面に射影した焦点方向の角度を南南東方向（南方向よ
り２２．５°東側）に設置した場合において、８月２１
日の偏角β及びαを示す。

【図６（イ）】、

【図６（ロ）】 実施例１の構成を示す縦幅方向側断面
図及び横幅方向側断面図

【図７（イ）】、

【図７（ロ）】 実施例２の構成を示す縦幅方向側断面
図及び横幅方向側断面図

【図８（イ）】、

【図８（ロ）】 実施例３の構成を示す縦幅方向側断面
図及び横幅方向側断面図

【図９（イ）】、

【図９（ロ）】 実施例４の構成を示す縦幅方向側断面
図及び横幅方向側断面図

【図１０（イ）】、

【図１０（ロ）】 実施例５の構成を示す縦幅方向側断
面図及び横幅方向側断面図

【図１１（イ）】、

【図１１（ロ）】 実施例６の構成を示す縦幅方向側断
面図及び横幅方向側断面図

【図１２（イ）】、

【図１２（ロ）】 実施例７の構成を示す縦幅方向側面
図及び横幅方向側面図

【付号の説明】

１：リニヤフレネルレンズ ２：集光器 ２１：受光表面 ３：入射光線 ４：アーム ４１：アームの長孔 ５：駆動カム ５１：駆動カムの長孔

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦幅方向に凹凸ラインを有するリニヤフ
   レネルレンズによる太陽光の収束位置又はその近傍に沿
   って細長形状をなす集光器を設置し、太陽光の季節の変
   化に伴う入射角度変化及び一日の時間経過に伴う入射角
   度変化に対応して、該集光器及び該リニヤフレネルレン
   ズの位置の調整を行うことに基づく太陽光の集光装置。
2. 【請求項２】 一対の支持部位に上下左右方向に回転自
   在な状態で支持された一対のアームを、リニヤフレネル
   レンズの縦幅方向又は横幅方向の両端及びライン状の集
   光器の縦幅方向又は横幅方向の両端においてそれぞれ上
   下左右方向に回転自在の状態で結合し、該集光器の位置
   にリニヤフレネルレンズの焦点が存在するように設計
   し、これによってリニヤフレネルレンズの位置の調整を
   行うことを特徴とする請求項１記載の太陽光の集光装
   置。
3. 【請求項３】 一対の支持部位に上下左右方向に回転自
   在な状態で支持された一対のアームを、リニヤフレネル
   レンズの縦幅方向又は横幅方法の両端及びライン状の集
   光器の縦幅方向又は横幅方向の両端において、縦幅方向
   に回転自在の状態で支持されたアームを結合し、これら
   のアームは、リニヤフレネルレンズ及びライン状の集光
   器を該アームに沿って移動自在に支持し、太陽光の季節
   の変化に伴う入射角度変化に応じて回転角度を調整し、
   太陽光の一日の時間経過に伴う入射角度の変化に応じ
   て、該集光器及び該リニヤフレネルレンズ及びライン状
   の集光器を移動させる為の駆動カムを設けることによっ
   て、リニヤフレネルレンズの位置の調整を行うことを特
   徴とする請求項１記載の太陽光の集光装置。
4. 【請求項４】 集光器の受光表面を太陽光側に横幅方向
   の断面を略Ｖ字型に設計し、太陽光の季節の変化に伴う
   入射角度の変化に応じて、該集光器及び該リニヤフレネ
   ルレンズの位置を焦点方向に調整を行うと共に、太陽光
   の１日の時間経過に伴う入射角度変化に応じて、受光器
   表面の略Ｖ字形の中央部の角度の大きさの調整を行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の太陽光の集光装置。
5. 【請求項５】 集光器の横方向幅に沿った表面を、リニ
   ヤフレネルレンズ側に窪んだ状態とする円弧状とし、一
   対のアームを一対の支持部によって縦幅方向に回転自在
   に支持し、該アームをリニヤフレネルレンズの横幅方向
   又は縦幅方向の両端及び該集光器の横幅方向又は縦幅方
   向の二つの位置を縦幅方向に回転自在の状態で結合し、
   太陽光の季節の変化に伴う入射角度変化に応じてリニヤ
   フレネルレンズの位置を調整することを特徴とする請求
   項１記載の太陽光の集光装置。
6. 【請求項６】 太陽光の入射角度変化応じて、リニヤフ
   レネルレンズを自転させることを特徴とする請求項１記
   載の太陽光の集光装置
7. 【請求項７】 集光機の集光表面を太陽光の入射角度変
   化に応じて自転させることを特徴とする特許請求の範囲
   １記載の太陽光の集光装置。
8. 【請求項８】 一日の時間変化に伴う太陽光の入射角度
   変化に対し、自動装置を用いて位置の調整を行うことを
   特徴とする請求項１記載の太陽光の集光装置。
9. 【請求項９】 季節の変化に伴う太陽光の入射角度変化
   に対し、手動によって位置を調節することを特徴とする
   請求項１記載の太陽光の集光装置。