JPH08285377A - 太陽光集光装置 - Google Patents
太陽光集光装置Info
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- JPH08285377A JPH08285377A JP7117938A JP11793895A JPH08285377A JP H08285377 A JPH08285377 A JP H08285377A JP 7117938 A JP7117938 A JP 7117938A JP 11793895 A JP11793895 A JP 11793895A JP H08285377 A JPH08285377 A JP H08285377A
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- sunlight
- light absorber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
- F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽の方位に特に関係なく太陽光を集光して
吸熱でき、メンテナンスが容易であり、安価な太陽光集
光装置を提供すること。 【構成】 鏡面を用いて太陽光を集光するための太陽光
集光装置において、太陽光を集光するための放物柱面を
有する放物柱面鏡１と、放物柱面鏡１で形成される空間
において放物柱面鏡１の焦点に関連して配置されて、放
物柱面鏡１により集光された光を吸収して熱交換して熱
を取り出すための吸光体２とを備える。
吸熱でき、メンテナンスが容易であり、安価な太陽光集
光装置を提供すること。 【構成】 鏡面を用いて太陽光を集光するための太陽光
集光装置において、太陽光を集光するための放物柱面を
有する放物柱面鏡１と、放物柱面鏡１で形成される空間
において放物柱面鏡１の焦点に関連して配置されて、放
物柱面鏡１により集光された光を吸収して熱交換して熱
を取り出すための吸光体２とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放物柱面鏡を備える太
陽光集光装置に関するものである。
陽光集光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、従来の太陽光集光装置を示し
ている。従来の太陽光集光装置は、反射鏡Ｍと吸光体Ｒ
を有している。
ている。従来の太陽光集光装置は、反射鏡Ｍと吸光体Ｒ
を有している。
【０００３】この種の太陽光集光装置では、太陽の方位
を追跡するようにして反射鏡Ｍが回転するようになって
いる。
を追跡するようにして反射鏡Ｍが回転するようになって
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の太陽光集光装置
では、たとえば太陽の光線Ｌ０が反射鏡Ｍに入射する場
合には、実線で示すように吸光体Ｒに対して光が到達す
る。これにより吸光体Ｒは、太陽光の光を吸収するよう
になっている。しかし、太陽の光線Ｌ０が角度α°だけ
傾いて太陽の光線Ｌ１となると、反射鏡Ｍはα／２度だ
け回転して太陽の光線の動きに追従しなければならな
い。従って、従来の太陽光集光装置の追従装置は高価で
あり、メンテナンスも大変である。
では、たとえば太陽の光線Ｌ０が反射鏡Ｍに入射する場
合には、実線で示すように吸光体Ｒに対して光が到達す
る。これにより吸光体Ｒは、太陽光の光を吸収するよう
になっている。しかし、太陽の光線Ｌ０が角度α°だけ
傾いて太陽の光線Ｌ１となると、反射鏡Ｍはα／２度だ
け回転して太陽の光線の動きに追従しなければならな
い。従って、従来の太陽光集光装置の追従装置は高価で
あり、メンテナンスも大変である。
【０００５】そこで本発明は上記課題を解消するために
なされたものであり、太陽の方位に特に関係なく太陽光
を集光して吸熱でき、メンテナンスが容易であり、安価
な太陽光集光装置を提供することを目的としている。
なされたものであり、太陽の方位に特に関係なく太陽光
を集光して吸熱でき、メンテナンスが容易であり、安価
な太陽光集光装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
発明にあっては、鏡面を用いて太陽光を集光するための
太陽光集光装置において、太陽光を集光するための放物
柱面を放物柱面鏡と、放物柱面鏡で形成される空間にお
いて放物柱面鏡の焦点に関連して配置されて、放物柱面
鏡により集光された光を吸収して熱交換して熱を取り出
すための吸光体と、を備える太陽光集光装置により、達
成される。請求項２の発明にあっては、好ましくは前記
吸光体は、第１の熱媒体を収容するための透光性の容器
と、容器内の第１の熱媒体と熱交換をするために第２の
熱媒体を通すための熱交換用パイプと、を備える。請求
項３の発明にあっては、好ましくは前記吸光体内の第１
の熱媒体は液体であり、黒色である。請求項４の発明に
あっては、好ましくは前記吸光体の容器は、多面体であ
る。請求項５の発明にあっては、好ましくは前記吸光体
の容器は、６面体である。請求項６の発明にあっては、
好ましくは前記吸光体は、放物柱面鏡の焦点を通る光軸
に沿って配置されていて、吸光体は放物柱面鏡で形成さ
れる空間内部に収納されている。
発明にあっては、鏡面を用いて太陽光を集光するための
太陽光集光装置において、太陽光を集光するための放物
柱面を放物柱面鏡と、放物柱面鏡で形成される空間にお
いて放物柱面鏡の焦点に関連して配置されて、放物柱面
鏡により集光された光を吸収して熱交換して熱を取り出
すための吸光体と、を備える太陽光集光装置により、達
成される。請求項２の発明にあっては、好ましくは前記
吸光体は、第１の熱媒体を収容するための透光性の容器
と、容器内の第１の熱媒体と熱交換をするために第２の
熱媒体を通すための熱交換用パイプと、を備える。請求
項３の発明にあっては、好ましくは前記吸光体内の第１
の熱媒体は液体であり、黒色である。請求項４の発明に
あっては、好ましくは前記吸光体の容器は、多面体であ
る。請求項５の発明にあっては、好ましくは前記吸光体
の容器は、６面体である。請求項６の発明にあっては、
好ましくは前記吸光体は、放物柱面鏡の焦点を通る光軸
に沿って配置されていて、吸光体は放物柱面鏡で形成さ
れる空間内部に収納されている。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、請求項１に記載の発明で
は、たとえ据え置き型であっても、放物柱面鏡により集
光された光は吸光体に吸収でき、吸収された太陽光は吸
光体で熱交換して熱を外部に取り出すことができる。請
求項２に記載の発明では、容器内の第１の熱媒体と熱交
換パイプを通る第２の熱媒体が熱交換する。これによ
り、太陽熱を外部に取り出すことができる。請求項３に
記載の発明では、黒色の第１の熱媒体を用いることによ
り、太陽熱の吸収が効率よくできる。請求項６に記載の
発明では、吸光体が放物柱面鏡の内部に収納されている
と、太陽光の受光の効率が良くしかも風による放熱が防
げる。
は、たとえ据え置き型であっても、放物柱面鏡により集
光された光は吸光体に吸収でき、吸収された太陽光は吸
光体で熱交換して熱を外部に取り出すことができる。請
求項２に記載の発明では、容器内の第１の熱媒体と熱交
換パイプを通る第２の熱媒体が熱交換する。これによ
り、太陽熱を外部に取り出すことができる。請求項３に
記載の発明では、黒色の第１の熱媒体を用いることによ
り、太陽熱の吸収が効率よくできる。請求項６に記載の
発明では、吸光体が放物柱面鏡の内部に収納されている
と、太陽光の受光の効率が良くしかも風による放熱が防
げる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。
づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。
【０００９】図１は、本発明の太陽光集光装置の好まし
い一例を示す概念図である。太陽光集光装置は、据え置
き型のものであり、放物柱面鏡１と吸光体２を有してい
る。放物柱面鏡１は、反射された光が焦点Ｆに進むよう
な放物柱面を有している。この放物柱面鏡１は、たとえ
ばアルミニウム板で簡単に作ることができるものであ
り、このアルミニウム板は、たとえば０．２ｍｍ厚み程
度のものである。吸光体２は、図１では破線で示してい
て、図２に示すように多面体状のものである。吸光体２
は、図１と図２に示す実施例では２ａ〜２ｆを有する６
面体もしくは直方体である。吸光体２の最も広い面２
ｅ，２ｆは、放物柱面鏡１の焦点Ｆを通る直線もしくは
光軸３に沿って配置されている。つまり吸光体２の面２
ｄが放物柱面鏡１に対面するように配置されている。図
１において、この吸光体２の面２ａの四隅をａ，ｂ，
ｃ，ｄで示している。図３は吸光体２の具体的な構造を
示している。吸光体２は、透光性を有する容器（透明容
器）１０と、熱交換パイプ１２を有している。透明容器
１０の中には好ましくは第１の熱媒体である黒色の液体
１４が収容されている。熱交換パイプ１２は、たとえば
第２の熱媒体である使用水を矢印ＩＮの方向に導いて、
黒色液体１４と熱交換した後矢印ＯＵＴの方向に取り出
すための熱交換部分である。熱交換パイプ１２は、透明
容器１０内において、できる限りそのパイプ長を長くし
て熱交換効率が良くなるように蛇行して形成されてい
る。
い一例を示す概念図である。太陽光集光装置は、据え置
き型のものであり、放物柱面鏡１と吸光体２を有してい
る。放物柱面鏡１は、反射された光が焦点Ｆに進むよう
な放物柱面を有している。この放物柱面鏡１は、たとえ
ばアルミニウム板で簡単に作ることができるものであ
り、このアルミニウム板は、たとえば０．２ｍｍ厚み程
度のものである。吸光体２は、図１では破線で示してい
て、図２に示すように多面体状のものである。吸光体２
は、図１と図２に示す実施例では２ａ〜２ｆを有する６
面体もしくは直方体である。吸光体２の最も広い面２
ｅ，２ｆは、放物柱面鏡１の焦点Ｆを通る直線もしくは
光軸３に沿って配置されている。つまり吸光体２の面２
ｄが放物柱面鏡１に対面するように配置されている。図
１において、この吸光体２の面２ａの四隅をａ，ｂ，
ｃ，ｄで示している。図３は吸光体２の具体的な構造を
示している。吸光体２は、透光性を有する容器（透明容
器）１０と、熱交換パイプ１２を有している。透明容器
１０の中には好ましくは第１の熱媒体である黒色の液体
１４が収容されている。熱交換パイプ１２は、たとえば
第２の熱媒体である使用水を矢印ＩＮの方向に導いて、
黒色液体１４と熱交換した後矢印ＯＵＴの方向に取り出
すための熱交換部分である。熱交換パイプ１２は、透明
容器１０内において、できる限りそのパイプ長を長くし
て熱交換効率が良くなるように蛇行して形成されてい
る。
【００１０】透明の容器１０は、たとえばアクリル製の
容器を採用することができる。アクリル製の容器１０
は、上述したように直方体状のものであり、その中に黒
色液体１４が収容されている。黒色液体１４は、たとえ
ば水と墨汁等を加えたものである。熱交換パイプ１２に
矢印ＩＮの方向に冷たい使用水を導いて通すことによ
り、熱交換パイプ１２は、放物柱面鏡１からの太陽光の
反射光で加熱された黒色液体１４と冷えた使用水とを熱
交換して、使用水を温水化して矢印ＯＵＴ方向に外部に
取り出すことができる。透明の容器１０は、放熱の無駄
を防ぐために、ガラスよりはアクリル等の樹脂の容器の
方が好ましい。なぜならばアクリルの熱伝導率は、ガラ
スの熱伝導率の約１／３である。
容器を採用することができる。アクリル製の容器１０
は、上述したように直方体状のものであり、その中に黒
色液体１４が収容されている。黒色液体１４は、たとえ
ば水と墨汁等を加えたものである。熱交換パイプ１２に
矢印ＩＮの方向に冷たい使用水を導いて通すことによ
り、熱交換パイプ１２は、放物柱面鏡１からの太陽光の
反射光で加熱された黒色液体１４と冷えた使用水とを熱
交換して、使用水を温水化して矢印ＯＵＴ方向に外部に
取り出すことができる。透明の容器１０は、放熱の無駄
を防ぐために、ガラスよりはアクリル等の樹脂の容器の
方が好ましい。なぜならばアクリルの熱伝導率は、ガラ
スの熱伝導率の約１／３である。
【００１１】図１と図２に示す放物柱面鏡１の形は、次
のように形成するのが好ましい。すなわち、放物柱面鏡
１の開口部１ａの幅２Ａに対して、奥行きはその１／２
の最大位置Ａになるようにすると、焦点Ｆの位置は図４
に示すようにＡ／４となる。そこで放物柱面鏡１の放物
線の方程式は、式（１）となる。
のように形成するのが好ましい。すなわち、放物柱面鏡
１の開口部１ａの幅２Ａに対して、奥行きはその１／２
の最大位置Ａになるようにすると、焦点Ｆの位置は図４
に示すようにＡ／４となる。そこで放物柱面鏡１の放物
線の方程式は、式（１）となる。
【数１】 このように示される放物柱面鏡１の形が、吸光体２の配
置を考えるとバランスが良い。
置を考えるとバランスが良い。
【００１２】ところで太陽光は、平行光線であるため
に、図１に示すように放物柱面鏡１で反射された光は、
焦点Ｆに向って進む。このような太陽光に直角な面での
日照の強さは、１日の中で午前１０時頃が最強であるこ
とが経験的に分っているので、図２の太陽光集光装置の
軸Ｏ−ｙは、図５に示すように１０時の方向（南南東）
が良い。しかも太陽光集光装置の仰角は、東京地方では
図６に示すように冬至で約３２°であり、夏至で約７９
°である。そこで、１年間では、太陽光集光装置の仰角
は４７°の差があるので、この仰角は季節に応じて調整
を行う必要がある。
に、図１に示すように放物柱面鏡１で反射された光は、
焦点Ｆに向って進む。このような太陽光に直角な面での
日照の強さは、１日の中で午前１０時頃が最強であるこ
とが経験的に分っているので、図２の太陽光集光装置の
軸Ｏ−ｙは、図５に示すように１０時の方向（南南東）
が良い。しかも太陽光集光装置の仰角は、東京地方では
図６に示すように冬至で約３２°であり、夏至で約７９
°である。そこで、１年間では、太陽光集光装置の仰角
は４７°の差があるので、この仰角は季節に応じて調整
を行う必要がある。
【００１３】次に、図２の吸光体２の面２ａの軸Ｏ−ｙ
に沿った長さａｂと、放物柱面鏡１の最大位置（奥行
き）Ａの大きさの大小関係について説明する。吸光体２
の長さａｂは、最大位置Ａに対して次のようにして設定
することができる。図７において、太陽光の光線ＬはＹ
軸（軸Ｏ−ｙ）に平行な光線であり、放物柱面鏡１にお
いて、点Ｐで当たった後に、焦点Ｆに達する。ここで、
点Ｐにおける放物線への接線と、Ｘ軸とのなす角をβ°
とする。また、点Ｐから放物線Ａに立てた垂線と、Ｙ軸
との交点をＢとする。次に光線Ｌ１が光線Ｌとα°だけ
傾いた方向から入射したとすると、式（２），（３）が
成立する。
に沿った長さａｂと、放物柱面鏡１の最大位置（奥行
き）Ａの大きさの大小関係について説明する。吸光体２
の長さａｂは、最大位置Ａに対して次のようにして設定
することができる。図７において、太陽光の光線ＬはＹ
軸（軸Ｏ−ｙ）に平行な光線であり、放物柱面鏡１にお
いて、点Ｐで当たった後に、焦点Ｆに達する。ここで、
点Ｐにおける放物線への接線と、Ｘ軸とのなす角をβ°
とする。また、点Ｐから放物線Ａに立てた垂線と、Ｙ軸
との交点をＢとする。次に光線Ｌ１が光線Ｌとα°だけ
傾いた方向から入射したとすると、式（２），（３）が
成立する。
【数２】
【数３】 そして反射の法則から式（４）が成立する。
【数４】 ここで式（２），（３），（４）より、式（５）が成立
する。
する。
【数５】 従って距離（Ｆ１Ｐ１）は、式（６）により得られる。
【数６】 よって新しい焦点ＯＦ１は、式（７）から得られる。
【数７】 式（７）から光線Ｌ１の傾き角αに対する焦点の動き
は、角度α＝角度βになったとすると、式（８）が得ら
れる。
は、角度α＝角度βになったとすると、式（８）が得ら
れる。
【数８】 従って焦点の動きＯＦ１は式（９）となる。
【数９】 式（９）で、Ｘ＝Ａ（放物柱面鏡の最大位置）とする
と、
と、
【数１０】 また、式（８）より式（１１）が得られる。
【数１１】
【００１４】従って、α＝β＝６３°となった時には、
焦点ＯＦ１は、放物柱面鏡２の最大位置Ａの１．５倍に
もなり、図４のＰ１点よりも遥かに外側に出てしまう。
しかし、上述したように、日照の強い時間帯は、午前１
０時を中心としてプラスマイナス２時間の間である。従
って角度としては、式（１２）から角度αが図４のよう
に３０°の範囲を考えれば実用上充分である。
焦点ＯＦ１は、放物柱面鏡２の最大位置Ａの１．５倍に
もなり、図４のＰ１点よりも遥かに外側に出てしまう。
しかし、上述したように、日照の強い時間帯は、午前１
０時を中心としてプラスマイナス２時間の間である。従
って角度としては、式（１２）から角度αが図４のよう
に３０°の範囲を考えれば実用上充分である。
【数１２】 つまり日照を利用できる時間帯は、午前８時から１２時
までにすぎないということになる。つまり、一般には午
後１時頃が陽射しが強いように信じられているが、これ
は地面に対しての日照量（地面に対しては昼頃の太陽の
仰角は最も大きくなるために単位面積当たりの日照量が
増えることになる）と、気温が高くなることを合せて感
覚的に考えているためであると推測される。また午前中
に太陽光に垂直な面での日照が強い理由は、まだ空気が
暖められていないために、日光を吸収してしまう水蒸気
が少ないからだと考えられる。
までにすぎないということになる。つまり、一般には午
後１時頃が陽射しが強いように信じられているが、これ
は地面に対しての日照量（地面に対しては昼頃の太陽の
仰角は最も大きくなるために単位面積当たりの日照量が
増えることになる）と、気温が高くなることを合せて感
覚的に考えているためであると推測される。また午前中
に太陽光に垂直な面での日照が強い理由は、まだ空気が
暖められていないために、日光を吸収してしまう水蒸気
が少ないからだと考えられる。
【００１５】この角度αが３０°であるとすると、図４
により式（１３）となり吸光体２の長さａｂと最大位置
Ａとは、式（１４）の関係が得られる。
により式（１３）となり吸光体２の長さａｂと最大位置
Ａとは、式（１４）の関係が得られる。
【数１３】
【数１４】
【００１６】つまり、吸光体２の長さａｂは、放物柱面
鏡１の最大位置Ａよりも小さく設定することができるの
で、吸光体２は、放物柱面鏡１の内部に収めることがで
きる。これは受光の効率面と、風による放熱を防ぐ意味
で重要である。次に、図１、図８ないし図１０を参照し
て、放物柱面鏡１に対する太陽光の光束の当たり方の例
を説明する。図１と図８は、太陽光の光束が太陽光集光
装置の放物柱面鏡１に対して軸Ｏ−ｙと平行方向に照射
した場合の例を示している。図１の光束ＯＰＲは、放物
柱面鏡１で反射して、焦点Ｆへ向って吸光体２に当た
る。これに対して、光束ＯＰＤは、放物柱面鏡１では反
射せず直接吸光体２に当たる。このようにパラボラの光
軸であるＯ−ｙに対して平行に太陽光の光束が入る場合
には、光束ＯＰＲは放物柱面鏡１で反射して吸光体２に
当たり、残りの光束ＯＰＤは直接吸光体２に当たる。従
って光束ＯＰＲとＯＰＤは、全て有効に吸光体２の熱交
換に使うことができる。
鏡１の最大位置Ａよりも小さく設定することができるの
で、吸光体２は、放物柱面鏡１の内部に収めることがで
きる。これは受光の効率面と、風による放熱を防ぐ意味
で重要である。次に、図１、図８ないし図１０を参照し
て、放物柱面鏡１に対する太陽光の光束の当たり方の例
を説明する。図１と図８は、太陽光の光束が太陽光集光
装置の放物柱面鏡１に対して軸Ｏ−ｙと平行方向に照射
した場合の例を示している。図１の光束ＯＰＲは、放物
柱面鏡１で反射して、焦点Ｆへ向って吸光体２に当た
る。これに対して、光束ＯＰＤは、放物柱面鏡１では反
射せず直接吸光体２に当たる。このようにパラボラの光
軸であるＯ−ｙに対して平行に太陽光の光束が入る場合
には、光束ＯＰＲは放物柱面鏡１で反射して吸光体２に
当たり、残りの光束ＯＰＤは直接吸光体２に当たる。従
って光束ＯＰＲとＯＰＤは、全て有効に吸光体２の熱交
換に使うことができる。
【００１７】これに対して、図１０と図９は、太陽光の
光束が放物柱面鏡１の光軸Ｏ−ｙに対してα°傾いた時
の太陽の光束のパスを示している。この場合には、光束
ＯＰＲ１は、もはや焦点には集光せず図１０と図１１に
示すように分散してしまう。しかし、吸光体２は、直方
体形状もしくは６面体形状になっているので、光束ＯＰ
Ｒ１（Ｌ２−Ｌ３の範囲）は、放物柱面鏡１で反射し
て、吸光体２の面２ｅに直接当たる。また光束ＯＰＤ１
は、放物柱面鏡１では反射せずに直接吸光体２の面２
ｂ，２ｆに直接当たることになる。つまり光束ＯＰＲ
１、光束ＯＰＤ１は、全て吸光体１の熱交換用に利用す
ることができる。これに対して光束ＯＯＰは、放物柱面
鏡１を暖めるだけで一部ロスとなってしまう部分であ
る。
光束が放物柱面鏡１の光軸Ｏ−ｙに対してα°傾いた時
の太陽の光束のパスを示している。この場合には、光束
ＯＰＲ１は、もはや焦点には集光せず図１０と図１１に
示すように分散してしまう。しかし、吸光体２は、直方
体形状もしくは６面体形状になっているので、光束ＯＰ
Ｒ１（Ｌ２−Ｌ３の範囲）は、放物柱面鏡１で反射し
て、吸光体２の面２ｅに直接当たる。また光束ＯＰＤ１
は、放物柱面鏡１では反射せずに直接吸光体２の面２
ｂ，２ｆに直接当たることになる。つまり光束ＯＰＲ
１、光束ＯＰＤ１は、全て吸光体１の熱交換用に利用す
ることができる。これに対して光束ＯＯＰは、放物柱面
鏡１を暖めるだけで一部ロスとなってしまう部分であ
る。
【００１８】このように、太陽光の光束が図１０と図９
に示すようにたとえばα°傾いて放物柱面鏡１に入射す
る状態を考えるのは、本発明の実施例の太陽光集光装置
が、据え置き式にするとして利用するためである。この
ように据え置き式の太陽光集光装置を構成することによ
り、装置自体を安価にすることができる。
に示すようにたとえばα°傾いて放物柱面鏡１に入射す
る状態を考えるのは、本発明の実施例の太陽光集光装置
が、据え置き式にするとして利用するためである。この
ように据え置き式の太陽光集光装置を構成することによ
り、装置自体を安価にすることができる。
【００１９】本発明の実施例の太陽光集光装置では、放
物柱面鏡（反射鏡ともいう）は、回転体ではなく、たと
えばアルミニウム板等の帯板を曲げるだけで形成するこ
とができるので、製作が非常に簡単であり、コストも低
い。放物柱面鏡が回転体でないために、放物柱面鏡の横
方向（図２の開口１ａの幅２Ａ）に展開できる構造にな
っていて、放物柱面鏡１は家屋の屋根等にそのまま設置
しやすい構造である。
物柱面鏡（反射鏡ともいう）は、回転体ではなく、たと
えばアルミニウム板等の帯板を曲げるだけで形成するこ
とができるので、製作が非常に簡単であり、コストも低
い。放物柱面鏡が回転体でないために、放物柱面鏡の横
方向（図２の開口１ａの幅２Ａ）に展開できる構造にな
っていて、放物柱面鏡１は家屋の屋根等にそのまま設置
しやすい構造である。
【００２０】本発明の太陽光集光装置は、据え置き式で
あるので、太陽の方角を追跡する機構が不要であって、
装置を安価にすることができる。吸光体としては、黒色
液体以外に単なる水あるいはその他の液体あるいは気体
等も利用することができる。あるいは吸光体としてはヒ
ートパイプ等の利用も考えられる。太陽光のエネルギー
は、約８３ｃａｌ／平方センチメートル・ｈｒ（地上で
の太陽定数）であり、仮に２平方メートルの受ける受光
面があるとすると、午前中の４時間で得られるエネルギ
ー量は、式（１５）で得られる。
あるので、太陽の方角を追跡する機構が不要であって、
装置を安価にすることができる。吸光体としては、黒色
液体以外に単なる水あるいはその他の液体あるいは気体
等も利用することができる。あるいは吸光体としてはヒ
ートパイプ等の利用も考えられる。太陽光のエネルギー
は、約８３ｃａｌ／平方センチメートル・ｈｒ（地上で
の太陽定数）であり、仮に２平方メートルの受ける受光
面があるとすると、午前中の４時間で得られるエネルギ
ー量は、式（１５）で得られる。
【数１５】 この得られるカロリーは、家庭用の風呂１回分の水量を
約３．６×１０5 立方センチメートルとすると、式（１
６）が得られる。
約３．６×１０5 立方センチメートルとすると、式（１
６）が得られる。
【数１６】
【００２１】つまり約家庭用の風呂１回分の水を約プラ
ス１８℃暖めることができるのでその分だけ燃料の節約
が可能である。なお上述した受光面とは、本発明の実施
例では図２の開口１ａの幅２Ａ×高さＢに相当してい
る。またこの熱量は、１８リットル缶５個分の水であれ
ば、式（１７）で示すようにプラス７３℃上昇すること
ができる熱量である。
ス１８℃暖めることができるのでその分だけ燃料の節約
が可能である。なお上述した受光面とは、本発明の実施
例では図２の開口１ａの幅２Ａ×高さＢに相当してい
る。またこの熱量は、１８リットル缶５個分の水であれ
ば、式（１７）で示すようにプラス７３℃上昇すること
ができる熱量である。
【数１７】
【００２２】以上説明したように本発明の据え置き型の
太陽光集光装置は、放物柱面鏡は、太陽の動きと共に中
心軸の向きを太陽の方角に回転させる必要がなく、しか
も吸光体と組合せることによって、据え置き型であって
も充分に高い効率の熱回収および熱交換ができ、しかも
安価である。
太陽光集光装置は、放物柱面鏡は、太陽の動きと共に中
心軸の向きを太陽の方角に回転させる必要がなく、しか
も吸光体と組合せることによって、据え置き型であって
も充分に高い効率の熱回収および熱交換ができ、しかも
安価である。
【００２３】ところで本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば、図示の実施例では、吸光体２の第１の熱
媒体を黒色の液体をして、第２の熱媒体を使用水として
いるが、これに限らずたとえば第２の熱媒体を気体にす
ることもできる。吸光体２の容器１０は６面体に限らず
他の多面体とすることも可能である。
い。たとえば、図示の実施例では、吸光体２の第１の熱
媒体を黒色の液体をして、第２の熱媒体を使用水として
いるが、これに限らずたとえば第２の熱媒体を気体にす
ることもできる。吸光体２の容器１０は６面体に限らず
他の多面体とすることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、太
陽の方位に特に関係なくメンテナンスが容易であり、安
価である。
陽の方位に特に関係なくメンテナンスが容易であり、安
価である。
【図１】本発明の太陽光集光装置を示す平面図。
【図２】図１の太陽光集光装置の斜視図。
【図３】太陽光集光装置の吸光体の好ましい実施例を示
す斜視図。
す斜視図。
【図４】太陽光集光体の寸法の説明を示す図。
【図５】時刻と太陽の方向の関係を示す図。
【図６】夏至の仰角と冬至の仰角の比較を示す図。
【図７】放物柱面鏡における寸法を説明するための図。
【図８】太陽光が放物柱面鏡の光軸に対して平行に入射
した例を示す図。
した例を示す図。
【図９】太陽光が放物柱面鏡の光軸に対して斜めに入射
した例を示す図。
した例を示す図。
【図１０】太陽光が放物柱面鏡の光軸に対して斜めに入
射した例を示す図。
射した例を示す図。
【図１１】従来の太陽光の集光装置を示す図。
１ 放物柱面鏡 ２ 吸光体 １０ 透明容器 １２ 熱交換パイプ １４ 黒色液体 Ｏ−ｙ 放物柱面鏡の光軸
Claims (6)
- 【請求項１】 鏡面を用いて太陽光を集光するための太
陽光集光装置において、 太陽光を集光するための放物柱面を有する放物柱面鏡
と、 放物柱面鏡で形成される空間において放物柱面鏡の焦点
に関連して配置されて、放物柱面鏡により集光された光
を吸収して熱交換して熱を取り出すための吸光体と、を
備えることを特徴とする太陽光集光装置。 - 【請求項２】 前記吸光体は、 第１の熱媒体を収容するための透光性の容器と、 容器内の第１の熱媒体と熱交換をするために第２の熱媒
体を通すための熱交換用のパイプと、を備える請求項１
に記載の太陽光集光装置。 - 【請求項３】 前記吸光体内の第１の熱媒体は液体であ
り、黒色である請求項２に記載の太陽光集光装置。 - 【請求項４】 前記吸光体の容器は、多面体である請求
項２に記載の太陽光集光装置。 - 【請求項５】 前記吸光体の容器は、６面体である請求
項４に記載の太陽光集光装置。 - 【請求項６】 前記吸光体は、放物柱面鏡の焦点を通る
光軸に沿って配置されていて、吸光体は放物柱面鏡で形
成される空間内部に収納されている請求項１に記載の太
陽光集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117938A JPH08285377A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 太陽光集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117938A JPH08285377A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 太陽光集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285377A true JPH08285377A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14723941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117938A Pending JPH08285377A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 太陽光集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08285377A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010471A1 (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-06 | Jong Geun Park | Solar tracking system and apparatus for warming water using thereof |
| WO2011014688A2 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | The Regents Of The University Of California | Solar concentrator for use with a bi-facial cell |
| WO2014017539A1 (ja) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | 株式会社ダ・ビンチ | 太陽光熱変換装置およびこれを用いる太陽熱発電システム |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP7117938A patent/JPH08285377A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010471A1 (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-06 | Jong Geun Park | Solar tracking system and apparatus for warming water using thereof |
| WO2011014688A2 (en) * | 2009-07-30 | 2011-02-03 | The Regents Of The University Of California | Solar concentrator for use with a bi-facial cell |
| WO2011014688A3 (en) * | 2009-07-30 | 2011-05-19 | The Regents Of The University Of California | Solar concentrator for use with a bi-facial cell |
| WO2014017539A1 (ja) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | 株式会社ダ・ビンチ | 太陽光熱変換装置およびこれを用いる太陽熱発電システム |
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