JPH08306218A - 多目的熱光分離形集光発電装置 - Google Patents

多目的熱光分離形集光発電装置

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JPH08306218A
JPH08306218A JP7146697A JP14669795A JPH08306218A JP H08306218 A JPH08306218 A JP H08306218A JP 7146697 A JP7146697 A JP 7146697A JP 14669795 A JP14669795 A JP 14669795A JP H08306218 A JPH08306218 A JP H08306218A
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久雄 泉
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    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
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Abstract

(57)【要約】 【目的】太陽光を広い工場等の屋根に設置出来追尾回転
できる比較的長い強化ガラス管の内部のレンズ系によ
り、波長の分離を行なうと共に集光集熱して集光発電、
集光集熱を行ない熱媒体の高温利用を計れる多目的エネ
ルギー利用を目的としている。 【構成】本発明は、追尾回転できる強化ガラス管内部に
設けたレンズにより波長の分離を行ない、各々を集光
し、集光発電、熱媒体の高温加熱を行なう事で、冷房や
暖房及び高温利用による発電及び海水の淡水化等に利用
出来ることを特徴とした機構となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽光を利用するソー
ラー発電を行なう時、うすい太陽光を集光するため、レ
ンズを、透明ガラス管内に収納し、これで太陽光を追尾
集光し、全波長の波長領域を分解分離し、可視光波長で
の集光発電と、集熱による高い温度領域の熱利用を計れ
る長波長領域での集光集熱により同一の直達光を分離利
用する事で設備及び効率の向上を計れるコンパクトで安
価な装置を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ソーラー発電を行なう場合、太陽
電池単独のものが主流であるが、太陽電池の単価が高
く、発生する電力との価格バランスが取れない欠点を持
っていた。
【０００３】又、太陽光により集熱するだけの方式であ
る太陽光温水器も太陽光中の赤外線部分を１対１で集熱
する方式又は補助的に反射鏡を取りつけるだけの集熱方
式である為に、温水温度が比較的低く、単位時間内での
能力が低い欠点を持っていた。
【０００４】又、太陽電池に直達光を集光する方式の場
合、一般的には、パラボナ式が取られている為設備が大
きく高価でもある欠点が有る。
【０００５】又、太陽電池による集光発電方式での熱利
用は太陽電池の冷却をかねて背面での集熱を行なう時に
出る熱吸収によっている為、太陽電池の効率を保つ４０
度Ｃから５０度Ｃ程度の熱しか得られず、高温域の温水
を取る事が出来ない欠点を持っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決するためになされたもので、太陽光の可視光と赤
外線を分離出来るレンズ系を透明な色々な形状をしたガ
ラス管の内部に設けて、そのガラス管を太陽光追尾する
事で、内部のレンズ系に太陽の垂直な軸光をあて、分離
後の各波長光により、集光発電及び集光集熱を行ない熱
媒体を高温加熱する事を可能としている多目的熱光分離
形集光発電装置。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】上記の目的を達成する
ために、本発明は、ガラス管での追尾と可視光領域の４
０００オングストロームから少し赤外線領域になる９０
００オングストロームの波長のものは反射するために、
とい状の放物面のガラスに数層のシリコン蒸着層を設け
る事により９０００オングストローム以下の波長のもの
は反射させ、それ以上の長波長光透過することで、これ
を集光集熱させ、焦点近くでの熱媒体加熱を行なう事で
高温の熱媒体を得ることが出来る。
【０００８】
【作用】従って、太陽光の波長の内、太陽電池に必要な
波長のものと、集熱に必要な波長のものとを分離集光す
る事で各々集光発電と集光集熱により高度な利用が計れ
る。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。
【００１０】図１は、本装置のガラス管一部破断側面図
を、図２は、その一部破断平面図を示し、図３は、その
別例図のガラス管一部破断側面図を示し、図４は、その
別例図のガラス管一部破断側面図を示し、図５はその別
例図のガラス管一部破断側面図を示し、図６は、別例図
の一部破断側面図を示し、図７は、光の分離方式別例に
よる一部破断側面図を示す。
【００１１】図１及び図２に示すように、本装置は、工
場等の広い屋根への設置又は、地上設置等に使用できる
構造で考えられており、このために構造が簡素になって
いる事を特徴としている。
【００１２】図１及び図２に示すように、透明ガラス管
の下方部に放物面鏡を取りつけるか、又は放物面で形成
されこの部分がアルミ蒸着等で鏡化された強化ガラス管
１の内部上方にアルミ管等でつくられた低温冷却ユニッ
ト５が、強化ガラス管１の両端部を固定する端部支持板
２０に固着されている。
【００１３】この下方中心部上方には、太陽光線の全波
長の内、太陽電池で起電するのに必要な波長部分と長波
長光部分とを分離するための数層で形成されたシリコン
蒸着膜がほどこられたシリコンコーティング付放物面鏡
１２が両端を端部支持板２０に固着されている。
【００１４】このすぐ下方の強化ガラス管１の中心位置
には、２重のガラス管で形成され、中間空間部が真空に
なり、内管部外壁に黒色の熱吸収がしやすい塗装のほど
こされた真空熱吸収管６が設けられており、これは、両
端で端部支持板２０の中心部に固着された端部支持軸パ
イプ２７の内部を通って外部に導く真空熱吸収管導管２
２で、幾本もの強化ガラス管１とが連結出来る構造とな
っている。
【００１５】この為、屋根等に直接設置されたスタンド
板２１で両端を、ベアリング２６で端部支持軸パイプ２
７を支持し、これが自由に回転出来るようになってお
り、この端部支持軸パイプ２７の外周に固着されたチェ
ーン用スプロケット２５をチェーン２４で、ギヤードモ
ーター２８により太陽の直達光をセンサー等でひろいな
がら回転追尾した時、真空熱吸収管６及びその横に同じ
く外部に導き出された定温冷却ユニット５の冷却水導管
２３は、固定した状態で、強化ガラス管１は、自由に太
陽追尾出来る構造となっている。
【００１６】図１に示すように、強化ガラス管１の上方
部より太陽追尾により太陽直達光が垂直の光軸として入
射する入射直達光７は、シリコンコーティング付放物面
鏡１２で波長分離され可視光部分は、ここで反射集光す
る反射冷光８となり低温冷却ユニット５の下方に接着さ
れた集光太陽電池４にあてて起電される。
【００１７】これを透過した長波長光部分の透過熱光９
の赤外線は、強化ガラス管１の下方部分である放物面鏡
部１１又は、別の放物面鏡によりその中心部に設けた真
空熱吸収管６に反射熱光１３として集光集熱し、その内
部に封入したポリエチレングリコール等の熱媒体を数百
度になるまでかねつし、必要な温度領域になるまでとめ
ておくことで高温の熱媒体を得ると共に、真空状態のま
までの貯留により温度の低下を防止し、高い温度で貯留
する事で、熱媒体の量が少なくてすむ為、その重量での
屋根への負荷が少なくてすむ利点を持っている。
【００１８】図３は、強化ガラス管１の内部に設ける光
学系の別例を示す。
【００１９】透明な強化ガラス管１の下面は放物面鏡部
１１となっており、中心に真空熱吸収管６が設けられ、
この下方外周部に設けたシリコンコーティング付放物線
凸面鏡１４及び強化ガラス管１の底部に設け、上面に集
光太陽電池４を接着剤などで取りつけられた低温冷却ユ
ニット５が設けられている。
【００２０】この為、強化ガラス管１の上方より、入射
する太陽光の入射直達光７は、底部の部分の放物面鏡部
１１により反射して反射直達光１０としてシリコンコー
ティング付放物線凸面鏡１４により可視光の波長部分
は、垂直な反射冷光８の垂直な光線として下方の集光太
陽電池にあたって起電する。
【００２１】これを透過した赤外線部の波長の透過熱光
９は、真空熱吸収管６に集光集熱する構造となっている
が、集光太陽電池４の面積が比較的大きく、集光倍率を
あげられない欠点を持っている。
【００２２】図４は、この欠点をおぎなう構造として考
えられた別例で、図３のシリコンコーティング付放物線
凸面鏡１４のかわりにシリコンコーティング付平面鏡３
を設ける事で可視光部を太陽電池４に集光して起電出来
るように考えられたものでこれにより大きな倍率での集
光が可能となり太陽電池の大きさも小さくてすむ利点が
あるが、真空吸熱管６の大きさが大きいと、入射直達光
７の入射量が少なくなる欠点が有る。
【００２４】この欠点を防止する構造として考えられた
ものが図５の別例である。
【００２５】強化ガラス管１の上方内部に設けたフレネ
ルレンズ２により入射直達光７は、焦点を下方に結ぶ
が、この時焦点部分の手前にシリコンコーティング付平
面鏡３を設ける事で、可視光部の反射冷光８の波長光
は、その上方に設けた低温冷却ユニット５の下面に接着
した集光太陽電池４に集光して起電する。
【００２６】透過した赤外線部の波長の透過熱光９は、
下面に設けた真空熱吸収管６に集光集熱するためこの大
きさが、集光発電する場合の邪魔にならない為比較的大
きな断面積が取れる利点が有るが、フレネルレンズ２
が、上方に設けられる為、入射直達光７の入射率が比較
的悪い欠点を持っている。
【００２７】この欠点をおぎなう為に考えられた構造別
例が図６である。
【００２８】強化ガラス管１の形状を、フレネルレンズ
２により集光する形状にあわせて異形となしたもので、
全体のレンズ系の方式としては図５の方式と同じである
が、強化ガラス管１を実際の集光形状に合わせることで
コンパクトで効率の良いものとしている。
【００２９】図７は、光の分離を行なう方法を逆にする
場合の１別例構造図である。
【００３０】この場合シリコンコーティング付放物線凸
面鏡１４は、全波長の内、９０００オングストローム以
下は透過し、それいじょうは反射させるものとする。
【００３１】図７は、図３の真空熱吸収管６と冷却ユニ
ット５及び集光太陽電池４の互いの位置を入れかえる方
法であり、この場合集光太陽電池４に対する集光倍率が
大きく取れ下方に真空熱吸収管を設ける事でこの大きさ
を比較的大きく取れる利点が有る。
【００３２】このように全波長を分離利用する方法と共
に、集熱と集光発電を別々に行なう事も図１、図３、図
４、図５、図６共にシリコンコーティング付平面鏡３、
シリコンコーティング付放物線凸面鏡１４を各個取りは
ずしたり、単純な鏡とする事で集光集熱による熱媒体高
温加熱したり、集光発電のみを行なう事も出来るが、集
光発電における冷却の必要性が赤外線部分で発生する高
熱発熱部分でも冷却水の空冷等で放熱する必要が生ずる
欠点も持っている。
【００３３】このように屋根設置形の強化ガラス管の内
部に固着した光学的レンズ系で集光及び集熱できるよう
にして、この強化ガラス管を直接太陽追尾する事で、広
い屋根や広い地上への設置が非常に容易になると共に、
経済的に安価なガラス管を使用する事で、必要資材の減
少が計れると共に、比較的長いガラス管での設置が可能
となるため、工場等大量の電力発生を必要とする広い面
積のある場所への設置にすぐれていると共に、大量に発
生す高温の熱媒体を使用して発電する密閉式低温加熱タ
ービン等による発電も可能としている事を特徴とす多目
的熱光分離系集光発電装置である。
【００３４】以上に説明したように、本発明の構成は、
広い屋根や広い地上に安価に設置できる強化ガラス管内
のレンズ系による直接追尾できる構成と太陽光を太陽電
池に必要な波長のものと赤外線部とに分離利用すること
で集光発電、集光集熱を計れる太陽光の全エネルギーを
余すとこなく利用できる安価でコンパクトな多目的熱光
分離系集光発電装置を提供することが出来る。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置本体のガラス管一部破断側面図。
【図２】本発明の装置本体の一部破断平面図。
【図３】本発明の別例図のガラス管一部破断側面図。
【図４】本発明の別例図のガラス管一部破断側面図。
【図５】本発明の別例図のガラス管一部破断側面図。
【図６】本発明の別例図のガラス管一部破断側面図。
【符号の説明】
１ 強化ガラス管 ２ フレネルレンズ ３ シリコンコーティング付平面鏡 ４ 集光太陽電池 ５ 低温冷却ユニット ６ 真空熱吸収管 ７ 入射直達光 ８ 反射冷光 ９ 透過熱光 １０ 反射直達光 １１ 放物面鏡部 １２ シリコンコーティング付放物面鏡 １３ 反射熱光 １４ シリコンコーティング付放物線凸面鏡 ２０ 端部支持板 ２１ スタンド板 ２２ 真空熱吸収管導管 ２３ 冷却水導管 ２４ チェーン ２５ チェーン用スプロケット ２６ ベアリング ２７ 端部支持軸パイプ ２８ ギヤードモーター ２９ 透過冷光 ３０ 反射熱光
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置本体のガラス菅一部破断側面図。
【図２】本発明の装置本体の一部破断平面図。
【図３】本発明の別例図のガラス菅一部破断側面図。
【図４】本発明の別例図のガラス菅一部破断側面図。
【図５】本発明の別例図のガラス菅一部破断側面図。
【図６】本発明の別例図のガラス菅一部破断側面図。
【図７】本発明の別例図のガラス菅一部破断側面図。
【符号の説明】 １ 強化ガラス管 ２ フレネルレンズ ３ シリコンコーティング付平面鏡 ４ 集光太陽電池 ５ 低温冷却ユニット ６ 真空熱吸収管 ７ 入射直達光 ８ 反射冷光 ９ 透過熱光 １０ 反射直達光 １１ 放物面鏡部 １２ シリコンコーティング付放物面鏡 １３ 反射熱光 １４ シリコンコーティング付放物線凸面鏡 ２０ 端部支持板 ２１ スタンド板 ２２ 真空熱吸収管導管 ２３ 冷却水導管 ２４ チェーン ２５ チェーン用スプロケット ２６ ベアリング ２７ 端部支持軸パイプ ２８ ギヤードモーター ２９ 透過冷光 ３０ 反射熱光
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２４Ｊ 2/24 Ｆ２４Ｊ 2/24 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｕ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 太陽光を回転追尾出来る透明ガラス管の
    内部にレンズ系を使用して集光前又は集光後太陽光の全
    波長の内太陽電池に必要な波長領域光赤外線領域光とを
    分離し、互いに必要に応じて集光又は集熱し、集光発
    電、集光集熱できるガラス管回転追尾形の多目的熱光分
    離形集光発電装置。
  2. 【請求項２】 太陽光を回転追尾出来る透明ガラス管の
    内部にレンズ系を使用して集光し、高温にする集熱又は
    集光発電を行なうガラス管回転追尾形の多目的熱光分離
    形集光発電装置。
JP7146697A 1994-10-05 1995-05-09 多目的熱光分離形集光発電装置 Pending JPH08306218A (ja)

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JP7146697A JPH08306218A (ja) 1995-05-09 1995-05-09 多目的熱光分離形集光発電装置
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