JPS583183B2 - 太陽光集光装置 - Google Patents
太陽光集光装置Info
- Publication number
- JPS583183B2 JPS583183B2 JP53089004A JP8900478A JPS583183B2 JP S583183 B2 JPS583183 B2 JP S583183B2 JP 53089004 A JP53089004 A JP 53089004A JP 8900478 A JP8900478 A JP 8900478A JP S583183 B2 JPS583183 B2 JP S583183B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collector
- reflecting mirror
- solar light
- reflector
- curve
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽光集光装置の特に固定式反射鏡に関するも
のである。
のである。
第１図は真空ガラス管式コレクメなどの管状のコレクタ
群に対して用いられている従来の太陽光集光装置の例を
示す断面図であり、１は間隔をあげて平行に設置された
円管状コレクタ群の各要素であり、２は平館で構成され
る反射鏡である。
群に対して用いられている従来の太陽光集光装置の例を
示す断面図であり、１は間隔をあげて平行に設置された
円管状コレクタ群の各要素であり、２は平館で構成され
る反射鏡である。
上記のように構成された太陽光集光装置は構造が簡単で
安価に製作できるという利点があるが、集光性能が悪く
とくに反射面２に垂直に近い角度で入射する太陽光線の
大部分は図中の点線で示す如く、コレクタ要素１に到達
せずに、天空に向って反射されてしまうために光損失が
大きいという欠点があった。
安価に製作できるという利点があるが、集光性能が悪く
とくに反射面２に垂直に近い角度で入射する太陽光線の
大部分は図中の点線で示す如く、コレクタ要素１に到達
せずに、天空に向って反射されてしまうために光損失が
大きいという欠点があった。
第２図は従来の他の集光装置の例を示す断面図であり、
１は間隔をあけて平行に設置された管状コレクタ群の各
要素であり、３は断面が三角波を形成し、コレクタ要素
１を前記三角波のＶ部に各各配置するようにした反射鏡
である。
１は間隔をあけて平行に設置された管状コレクタ群の各
要素であり、３は断面が三角波を形成し、コレクタ要素
１を前記三角波のＶ部に各各配置するようにした反射鏡
である。
上記のように構成された太陽光集光装置は、第１図で示
した従来例に比べると集光性能はかなり改善されるが、
それでも反射面が平面で構成されているために、太陽位
置の連続的な変化すなわち入射角の連続的な変化に対し
てまだ光損失が大きく、とくにコレクタ要素１の間隔を
大きくすると光損失が非常に大きくなるという欠点があ
った。
した従来例に比べると集光性能はかなり改善されるが、
それでも反射面が平面で構成されているために、太陽位
置の連続的な変化すなわち入射角の連続的な変化に対し
てまだ光損失が大きく、とくにコレクタ要素１の間隔を
大きくすると光損失が非常に大きくなるという欠点があ
った。
（図中の点線で光損失の１例を示す。
）第３図は従来の他のもう１つの太陽光集光装置の例を
示す断面図であり、１は間隔をあけて平行に設置された
管状コレクタ群の各要素であり、４は前記コレクタ要素
１の各々について個々に設けられ、断面形状が円筒の一
部を形成する凹状の反射鏡である。
示す断面図であり、１は間隔をあけて平行に設置された
管状コレクタ群の各要素であり、４は前記コレクタ要素
１の各々について個々に設けられ、断面形状が円筒の一
部を形成する凹状の反射鏡である。
前記の断面形状が部分円で構成される反射鏡４の中心軸
すなわち軸心Ｃおよび曲率半径は以下の如く決定される
。
すなわち軸心Ｃおよび曲率半径は以下の如く決定される
。
すなわち、前記の隣り合うコレクタ要素１の軸心Ａを結
ぶ線分ｌ１の中点Ｂに反射鏡４の端部な位置せしめ、前
記反射鏡の端部Ｂから、前記コレクタ要素１０円形断面
に接する部分ｌ２とコレクタ要素１の軸心Ａを通り線分
ｌ１と垂直な線分ｌ３との交点Ｃが前記反射鏡４の軸心
であり、また反射鏡４の曲率半径は線分ＢＣの長さに等
しい（特開昭５３−２４１４４号公報参照）。
ぶ線分ｌ１の中点Ｂに反射鏡４の端部な位置せしめ、前
記反射鏡の端部Ｂから、前記コレクタ要素１０円形断面
に接する部分ｌ２とコレクタ要素１の軸心Ａを通り線分
ｌ１と垂直な線分ｌ３との交点Ｃが前記反射鏡４の軸心
であり、また反射鏡４の曲率半径は線分ＢＣの長さに等
しい（特開昭５３−２４１４４号公報参照）。
上記のように構成された太陽光集光装置は反射鏡４の端
部Ｂでの反射面の法線が常にコレクタ要素１の断面円形
に外接するという条件から集光性能は第２図に示した従
来例よりもかなり改善されるがコレクタ要素１と反射鏡
４との間には相当の間隙ｈが存在するため反射鏡４によ
って反射された太陽光線の多くがコレクタ要素１に到達
せずに、図中の点線Ｌ１で示す如くコレクタ要素１と反
射鏡４との間隙を通して天空に向って失なわれ光損失が
大きいという欠点があった。
部Ｂでの反射面の法線が常にコレクタ要素１の断面円形
に外接するという条件から集光性能は第２図に示した従
来例よりもかなり改善されるがコレクタ要素１と反射鏡
４との間には相当の間隙ｈが存在するため反射鏡４によ
って反射された太陽光線の多くがコレクタ要素１に到達
せずに、図中の点線Ｌ１で示す如くコレクタ要素１と反
射鏡４との間隙を通して天空に向って失なわれ光損失が
大きいという欠点があった。
上記の間隙ｈはコレクタ要素１，１間の間隙を小さくし
て個々の反射鏡４，４の曲率半径を短かくすることによ
って小さくすることが出来るから光損失を減少させるこ
とは可能であるが、そのためには単位面積当りに設置す
るコレクタ要素を多くしなければならず逆に非常にコス
ト高になるという欠点を生じる。
て個々の反射鏡４，４の曲率半径を短かくすることによ
って小さくすることが出来るから光損失を減少させるこ
とは可能であるが、そのためには単位面積当りに設置す
るコレクタ要素を多くしなければならず逆に非常にコス
ト高になるという欠点を生じる。
本発明は上述の欠点を除去するためになされたものであ
って、コレクタ要素間の間隔を大きくしても、コレクタ
要素と反射鏡との間隙が第３図に示す太陽光集光装置の
ように大きくならず、コレクタ要素間の間隙が大きくて
も集光性能が高い太陽光集光装置を得ること特には固定
された状態において各方向から来る太陽光線を最も有効
に管状コレクタ内に送らしめ得る反射鏡の曲面形状を得
ることを目的とする。
って、コレクタ要素間の間隔を大きくしても、コレクタ
要素と反射鏡との間隙が第３図に示す太陽光集光装置の
ように大きくならず、コレクタ要素間の間隙が大きくて
も集光性能が高い太陽光集光装置を得ること特には固定
された状態において各方向から来る太陽光線を最も有効
に管状コレクタ内に送らしめ得る反射鏡の曲面形状を得
ることを目的とする。
、すなわち、本発明の太陽光集光装置は円が定直線上
を転がるときに、円に対して固定された点が描く平面曲
線で、一般にトロコイドと呼ばれている曲線を反射面の
断面形状となし、反射面両端部は隣り合う管状コレクク
要素の軸心を結ぶ線分の中点またはその近傍に位置せし
め、上記反射面端部における反射面の法線が管状コレク
タ要素に外接することを特徴とする。
を転がるときに、円に対して固定された点が描く平面曲
線で、一般にトロコイドと呼ばれている曲線を反射面の
断面形状となし、反射面両端部は隣り合う管状コレクク
要素の軸心を結ぶ線分の中点またはその近傍に位置せし
め、上記反射面端部における反射面の法線が管状コレク
タ要素に外接することを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して．詳細に説明
する。
する。
第４図、第５図において、１・・・・・・は断面円形の
管状コレクタで互いに平行に配置されている。
管状コレクタで互いに平行に配置されている。
上記管状コレクメ１は直径がＤあり、各コレクタ１１の
軸心間は間隔Ｐを有する。
軸心間は間隔Ｐを有する。
１０は反射鏡でその断面形状がトロコイド曲線５を成し
ている。
ている。
上記反射鏡１００両端部は隣接するコレクタ要素１．１
の軸心Ｇ．Ｇを結ぶ線分の中点Ｂに位置し、且つこの部
分における反射面の法線ｌ４はコレクタ要素１に外接し
ている。
の軸心Ｇ．Ｇを結ぶ線分の中点Ｂに位置し、且つこの部
分における反射面の法線ｌ４はコレクタ要素１に外接し
ている。
このようにすれば太陽光線ＲＹは反射鏡１０の何れかに
必ず入射し、且つその反射光は反射鏡１０側に向うので
、極めて効率がよい。
必ず入射し、且つその反射光は反射鏡１０側に向うので
、極めて効率がよい。
次に上述の反射鏡１０の断面が形成するトロコイド曲線
５を得る方法を第５図を参照して説明する。
５を得る方法を第５図を参照して説明する。
このトロコイド曲線５は例えば適当な転円６を定直線７
の上を滑らずに転がしたとき、転円６に対して固定され
た定点Ｅの描く軌跡である。
の上を滑らずに転がしたとき、転円６に対して固定され
た定点Ｅの描く軌跡である。
図に示すようにコレクタ１の外周部の一点を座標中心と
してｘ軸、ｙ軸をとると、一般にトロコイド曲線は転円
６の回転角θをパラメータとしてで表わすことができる
。
してｘ軸、ｙ軸をとると、一般にトロコイド曲線は転円
６の回転角θをパラメータとしてで表わすことができる
。
ここに、ａは上記転円６の半径、ｋは上記定点Ｅと転円
６の中心Ｆとの距離、εは転円６の中心Ｅとコレクタ要
素１の中心Ｇとの距離なｍ１コレクメ要素１の直径をＤ
としたとき・ で表わされる。
６の中心Ｆとの距離、εは転円６の中心Ｅとコレクタ要
素１の中心Ｇとの距離なｍ１コレクメ要素１の直径をＤ
としたとき・ で表わされる。
トロコイド曲線５の法線の傾きをτとすると
で表わされる。
ここに隣り合うコレクタ要素１の軸心を結ぶ線分の中点
、すなわちトロコイド曲線５の端部Ｂに対応した時のθ
をθＣとし、Ｂ点におけるトロコイド曲線の法線の傾き
をτ。
、すなわちトロコイド曲線５の端部Ｂに対応した時のθ
をθＣとし、Ｂ点におけるトロコイド曲線の法線の傾き
をτ。
とじたときで表わされる。
又、Ｂ点におけるトロコイドの法線がコレクタ要素１に
外接゛するという条件を付加すればなる甲係が得ら終る
。
外接゛するという条件を付加すればなる甲係が得ら終る
。
従って（５）式と（６）式からθ が求まる。
また、トロコイド曲線５がＢ点を通るという条件から、
ａとｍは（８）および（９）式から求まる。
ａとｍは（８）および（９）式から求まる。
以上のように、与えられたＤおよびＰに対して、αを与
えることにより前述した条件を満たすトロコイド曲線群
を得ることができる。
えることにより前述した条件を満たすトロコイド曲線群
を得ることができる。
αが約０．９から無限大の範囲にわたって前記条件を満
たすトロコイド曲線は存在するが、αが１０よりも大き
くなると、トロコイド曲線５は部分円にほぼ等しくなる
ので、αが０．９〜１０の範囲において形成されるトロ
コイド曲線を使用することが望ましく、特にα＝１の時
はサイクロイド曲線となりコレクタ要素１と反射面との
間隙ｈはこの時最小となる，従って、コレクタ要素１．
１間の間隙Ｐカμ定の時（すなわち、反射鏡１０の幅が
一定の時）は反射鏡１０の断面形状がサイクロイド曲線
を成す時、間隙ｈを通って失われる光線が最も少なく、
集光効率が最大となる。
たすトロコイド曲線は存在するが、αが１０よりも大き
くなると、トロコイド曲線５は部分円にほぼ等しくなる
ので、αが０．９〜１０の範囲において形成されるトロ
コイド曲線を使用することが望ましく、特にα＝１の時
はサイクロイド曲線となりコレクタ要素１と反射面との
間隙ｈはこの時最小となる，従って、コレクタ要素１．
１間の間隙Ｐカμ定の時（すなわち、反射鏡１０の幅が
一定の時）は反射鏡１０の断面形状がサイクロイド曲線
を成す時、間隙ｈを通って失われる光線が最も少なく、
集光効率が最大となる。
次に第４図、第６図を用いて従来例と本発明との関係を
比較説明する。
比較説明する。
第４図は断面形状がトロコイド曲線の１つであるサイク
ロイドの反射鏡と、従来例の１つとして第３図に示した
断面形状が部分円の反射鏡とを重ね合せて比較した図で
ある。
ロイドの反射鏡と、従来例の１つとして第３図に示した
断面形状が部分円の反射鏡とを重ね合せて比較した図で
ある。
１は管状コレクｌ群の各要素、１０は断面形状がサイク
ロイドの反射鏡、４は断面形状が部分円の反射鏡である
。
ロイドの反射鏡、４は断面形状が部分円の反射鏡である
。
コレクメ要素１の直径をＤ、コレクタ要素１の軸心間隔
をＰとしたとき、第４図はＰ／Ｄ＝２．５の場合に図示
したものであるが、一般に、コレクタ要素１と反射鏡４
および１０との間の間隙は部分円反射鏡４よりもサイク
ロイド反射鏡１−０（あるいはトロコイド反射鏡）の方
が小さくなり、また、毛が大きくなる程その差は大きく
なる。
をＰとしたとき、第４図はＰ／Ｄ＝２．５の場合に図示
したものであるが、一般に、コレクタ要素１と反射鏡４
および１０との間の間隙は部分円反射鏡４よりもサイク
ロイド反射鏡１−０（あるいはトロコイド反射鏡）の方
が小さくなり、また、毛が大きくなる程その差は大きく
なる。
例えばＤ＝１ ０ ０ ｍｍ，．Ｐ＝２ ５ ０ ｍｍ
とした場合は上記間隙は部分円反射鏡４で３１．８ｍｍ
あるのに対してサイクロイド反射鏡１０では１８．８ｍ
ｍとなり、約４０％小さくなる。
とした場合は上記間隙は部分円反射鏡４で３１．８ｍｍ
あるのに対してサイクロイド反射鏡１０では１８．８ｍ
ｍとなり、約４０％小さくなる。
このようにサイクロイド（またはトロコイド）反射鏡を
用いることによって、コレクタ要素と反射鏡との間隙を
小さくすることができ、したがって上記間隙を通しての
光損失を少なくし、集光性能を向上させる上で非常に効
果があることがわかる。
用いることによって、コレクタ要素と反射鏡との間隙を
小さくすることができ、したがって上記間隙を通しての
光損失を少なくし、集光性能を向上させる上で非常に効
果があることがわかる。
第６図は巾Ｐの範囲に入射する太陽光線のうち反射鏡に
反射されて、管状コレクタ要素に到達する割合φと入射
角ｉとの関係を求めた例である（管状コレクタ１を南北
方向に設置した場合）。
反射されて、管状コレクタ要素に到達する割合φと入射
角ｉとの関係を求めた例である（管状コレクタ１を南北
方向に設置した場合）。
入射角ｉが小さいとき、すなわち太陽光線の強度が大き
い時間帯（ ａ． ｍ．９： ＯＯ〜ｐ． ｍ． ３：
００ごろ）においてサイクロイド反射面は部分円反射
よりもφが大きく、集光性能力非常にすぐれていること
がわかる。
い時間帯（ ａ． ｍ．９： ＯＯ〜ｐ． ｍ． ３：
００ごろ）においてサイクロイド反射面は部分円反射
よりもφが大きく、集光性能力非常にすぐれていること
がわかる。
なお、上記実施例では円管状のコレクタを使用したが多
角形状の管状コレクタ等を使用しても集光性能は保持さ
れる。
角形状の管状コレクタ等を使用しても集光性能は保持さ
れる。
本発明によれば、以上説明した通り、管状コレクタ要素
に対して、断面形状がサイクロイドまたはトロコイドで
ある反射面を利用することにより、コレクタ要素間隔を
大きくとっても、すぐれた集光性能を有する反射鏡の提
供が可能になり、それによって、コレクタ要素間隔を大
きくしてもあまり集熱量を低下させることがなく、コレ
クタ設置面積当りのコストを低減することが可能となる
。
に対して、断面形状がサイクロイドまたはトロコイドで
ある反射面を利用することにより、コレクタ要素間隔を
大きくとっても、すぐれた集光性能を有する反射鏡の提
供が可能になり、それによって、コレクタ要素間隔を大
きくしてもあまり集熱量を低下させることがなく、コレ
クタ設置面積当りのコストを低減することが可能となる
。
゛第１図〜第３図は従来の太陽光集光装置の断面図、第
４図は本発明の実施例を示す太陽光集光装置の断面へ第
５図はその要部断面図、第６図はサイクロイド反射鏡と
部分円反射鏡の集光能力を比較した図である。 図において１は管状コレクｌ要素、２は平面反射鏡、３
は断面三角波反射鏡、４は円筒反射鏡、１０はサイクロ
イドまたはトロコイド反射鏡である。
４図は本発明の実施例を示す太陽光集光装置の断面へ第
５図はその要部断面図、第６図はサイクロイド反射鏡と
部分円反射鏡の集光能力を比較した図である。 図において１は管状コレクｌ要素、２は平面反射鏡、３
は断面三角波反射鏡、４は円筒反射鏡、１０はサイクロ
イドまたはトロコイド反射鏡である。
Claims (1)
- １ 複数個の管状のコレクタ要素を所定の間隔をもって
互いに平行に並設し、このコレクタ要素に対し太陽光線
を反射するための反射鏡を、各コレクタ要素毎に設けた
太陽光集光装置において、上記反射鏡をその端部が上記
隣接するコレクタ要素の中心軸を結ぶ線上の中点又はそ
の近傍に位置する如く配置し、且つその反射面の断面形
状を上記端部における反射面の法線が当該コレクタ要素
に外接するサイクロイド曲線又はトロコイド曲線に成し
たことを特徴とする太陽光集光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089004A JPS583183B2 (ja) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | 太陽光集光装置 |
| AU47995/79A AU538279B2 (en) | 1978-06-13 | 1979-06-12 | Solar energy collector assembly |
| US06/048,254 US4377155A (en) | 1978-06-13 | 1979-06-13 | Solar energy collector assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089004A JPS583183B2 (ja) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | 太陽光集光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5517113A JPS5517113A (en) | 1980-02-06 |
| JPS583183B2 true JPS583183B2 (ja) | 1983-01-20 |
Family
ID=13958673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53089004A Expired JPS583183B2 (ja) | 1978-06-13 | 1978-07-20 | 太陽光集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS583183B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0323184Y2 (ja) * | 1985-08-09 | 1991-05-21 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324144A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-06 | Owens Illinois Inc | Solar energy collector |
-
1978
- 1978-07-20 JP JP53089004A patent/JPS583183B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5324144A (en) * | 1976-08-16 | 1978-03-06 | Owens Illinois Inc | Solar energy collector |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0323184Y2 (ja) * | 1985-08-09 | 1991-05-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5517113A (en) | 1980-02-06 |
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