JPS5997461A - 太陽光集光装置 - Google Patents
太陽光集光装置Info
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- JPS5997461A JPS5997461A JP57205955A JP20595582A JPS5997461A JP S5997461 A JPS5997461 A JP S5997461A JP 57205955 A JP57205955 A JP 57205955A JP 20595582 A JP20595582 A JP 20595582A JP S5997461 A JPS5997461 A JP S5997461A
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- JP
- Japan
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- light
- solar
- optical fiber
- energy
- light receiver
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- Pending
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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
- F24S23/12—Light guides
-
- 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
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- Sustainable Energy (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は構造簡単で集光効率の高い太陽光集光装置に
関する。
関する。
太陽エネルギーを利用する太陽熱冷暖房システムや太陽
熱発電システム等はにおいては、太陽光を集光させて高
密度のエネルギーとなす集光装置がきわめて重要である
。
熱発電システム等はにおいては、太陽光を集光させて高
密度のエネルギーとなす集光装置がきわめて重要である
。
このような太陽光集光装置として一般に知られているも
のには集中型と分散型の２方式がある。
のには集中型と分散型の２方式がある。
集中型は、平坦な敷地に多数のへりオスタット（日射反
射装置）を配置して太陽光を一点に集光する方式であり
、通常、へりオスグツト群の中央部に高さ数十メートル
のタワーを設置し、タワー上部に設けた集熱器に各ヘリ
オスタットからの反射光を集光させて集光倍率を２００
〜１０００倍程度にまで高めることにより、集熱温度も
１０００℃位まで上げることが可能であるが、現実的に
は２００℃からせいぜい５００℃ぐらいまでである。そ
して、この集熱部に導いた水を高温、高圧の蒸気とし、
タワー内に設けられた長いパイプラインで地上に導いて
蓄熱器に貯えた後タービン発電機を駆動して発電したり
、熱源として使用したりしている。
射装置）を配置して太陽光を一点に集光する方式であり
、通常、へりオスグツト群の中央部に高さ数十メートル
のタワーを設置し、タワー上部に設けた集熱器に各ヘリ
オスタットからの反射光を集光させて集光倍率を２００
〜１０００倍程度にまで高めることにより、集熱温度も
１０００℃位まで上げることが可能であるが、現実的に
は２００℃からせいぜい５００℃ぐらいまでである。そ
して、この集熱部に導いた水を高温、高圧の蒸気とし、
タワー内に設けられた長いパイプラインで地上に導いて
蓄熱器に貯えた後タービン発電機を駆動して発電したり
、熱源として使用したりしている。
・一方、分散型は、広い敷地に多数の集光型集熱器を分
散して設置し、それぞれの集熱器で水を加熱して太陽光
のエネルギーを熱エネルギーに変え、この熱を湯又は蒸
気としてパイプラインで中央に導く方式であり、集光装
置としてはパラボラ鏡やフレネルレンズ等が使用され集
光倍率は１０〜１００倍程度である。
散して設置し、それぞれの集熱器で水を加熱して太陽光
のエネルギーを熱エネルギーに変え、この熱を湯又は蒸
気としてパイプラインで中央に導く方式であり、集光装
置としてはパラボラ鏡やフレネルレンズ等が使用され集
光倍率は１０〜１００倍程度である。
しかしながら、前者の方式は広い面積から１箇所に太陽
光を集めるため、それぞれのへりオスタットに高精度な
追尾装置を設けなければならず、追尾のために多量のエ
ネルギーを消費し、しかも各ヘリオスタットとタワーと
の関係位置が僅かずつ異っているので、追尾装置もそれ
ぞれ異った動きをする必要があり、制御装置が複雑化す
ると共に故障を生じ易く、保守にも多大の労力と経費と
を必要とする。
光を集めるため、それぞれのへりオスタットに高精度な
追尾装置を設けなければならず、追尾のために多量のエ
ネルギーを消費し、しかも各ヘリオスタットとタワーと
の関係位置が僅かずつ異っているので、追尾装置もそれ
ぞれ異った動きをする必要があり、制御装置が複雑化す
ると共に故障を生じ易く、保守にも多大の労力と経費と
を必要とする。
さらに、タワーは地上高所に集熱器や蒸気ドラム等の重
量物を地震や強風に耐えて支持するため、大型で頑丈な
タワー構造を必要とし、建設コストが高くなる。しかも
、風等によりタワーが揺動すると追尾が困難になるとい
う問題もある。
量物を地震や強風に耐えて支持するため、大型で頑丈な
タワー構造を必要とし、建設コストが高くなる。しかも
、風等によりタワーが揺動すると追尾が困難になるとい
う問題もある。
さらに、高温の蒸気を長いパイプラインで地上まで導く
時に多量の熱損失を生じ、太陽エネルギーを有効に利用
し得ない欠点があった。
時に多量の熱損失を生じ、太陽エネルギーを有効に利用
し得ない欠点があった。
また、後者の方式は、太陽追尾の精度は前者よりも低く
てよく、かつ各集光装置に共通でよいし、タワーを使用
しないので設備費が比較的安くてすむが、集光度が低く
、且つパイプラインによる熱損失も大きいので、やはり
太陽エネルギーを充分に利用し得ないものであった。
てよく、かつ各集光装置に共通でよいし、タワーを使用
しないので設備費が比較的安くてすむが、集光度が低く
、且つパイプラインによる熱損失も大きいので、やはり
太陽エネルギーを充分に利用し得ないものであった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたもので。
タワーを使用せずに多量の太陽光を１箇所に集光できる
ようにして、低コストで利用効率が高い太陽光集光装置
を提供することを目的とするものである。
ようにして、低コストで利用効率が高い太陽光集光装置
を提供することを目的とするものである。
そのため、この発明による太陽光集光装置は、太陽に光
軸を向けるように追尾する可動の反射鏡又はレンズによ
る複数の集光器を設けて、その各集光器の焦点位置付近
に受光器を一体的に固定し、その各受光器によって受光
した太陽光を可撓性光ファイバによって太陽エネルギー
利用部に集中的に導くようにしたものである。
軸を向けるように追尾する可動の反射鏡又はレンズによ
る複数の集光器を設けて、その各集光器の焦点位置付近
に受光器を一体的に固定し、その各受光器によって受光
した太陽光を可撓性光ファイバによって太陽エネルギー
利用部に集中的に導くようにしたものである。
以下、添付図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示し、集光器として多数
のパラボラ反射鏡を用いたも”のである。
のパラボラ反射鏡を用いたも”のである。
各パラボラ反射鏡１は公知のへりオスタットと同様な追
尾装置２によってそれぞれ可動に支持されており、その
焦点位置付近に受光器６がフレーム４によって一体的に
固設されている。
尾装置２によってそれぞれ可動に支持されており、その
焦点位置付近に受光器６がフレーム４によって一体的に
固設されている。
そして、この複数の受光器によって受光した太陽光を、
それぞれ可撓性光ファイバ５によって、これらの装置か
ら離れた場所に設けられた発電装置や冷暖房装置、給湯
装置等の太陽エネルギー利用部６に集中的に導いている
。
それぞれ可撓性光ファイバ５によって、これらの装置か
ら離れた場所に設けられた発電装置や冷暖房装置、給湯
装置等の太陽エネルギー利用部６に集中的に導いている
。
受光器３は、例えば方形をなし、第２図に示すように両
端面！１１．３２を除いてガラス又はアルミ材等により
、周側面（受光面）３４から中心空洞部３５に貫通する
多数のハニカム状反射光路３３を形成している。そして
、各光路の空洞部３５側の端面には、それぞれ光ファイ
バ５の一端が接合されている。
端面！１１．３２を除いてガラス又はアルミ材等により
、周側面（受光面）３４から中心空洞部３５に貫通する
多数のハニカム状反射光路３３を形成している。そして
、各光路の空洞部３５側の端面には、それぞれ光ファイ
バ５の一端が接合されている。
この多数の光ファイバ５を一束にして受光器乙の下端面
３２から導出し、保護被覆７を施して太陽エネルギー利
用部６へ導く。
３２から導出し、保護被覆７を施して太陽エネルギー利
用部６へ導く。
したがって、第１図に示すように各パラボラ反射鏡１に
入射した太陽光線りは、その焦点に向けて反射、集光さ
れ、その焦点付近に固定されている受光器乙の周側面３
４から第２図に示すように入射し、ハニカム状反射光路
３３内で鏡面反射を繰り返して中心方向へ進み、光ファ
イバ５に入る。
入射した太陽光線りは、その焦点に向けて反射、集光さ
れ、その焦点付近に固定されている受光器乙の周側面３
４から第２図に示すように入射し、ハニカム状反射光路
３３内で鏡面反射を繰り返して中心方向へ進み、光ファ
イバ５に入る。
そして、この光ファイバ５によって太陽エネルギー利用
部６に導かれるが、光ファイバ５の内部では光は全反射
によりほとんど損失なく伝達される。
部６に導かれるが、光ファイバ５の内部では光は全反射
によりほとんど損失なく伝達される。
第１図に示す追尾装置２は、上端をパラボラ反射鏡１に
固着したガイドロッド２１．このガイドロッド２１を全
方向揺動自在に支持する支持アーム２２．互いに直交し
て一体的に固着された公転アーム２３と自転アーム２４
．モータとギア機構により公転アーム２３上を移動し、
ガイドロッド２１の下端を全方向揺動自在に枢支する第
１駆動部２５．及びモータとギア機構により自転アーム
２４を回動させる第２駆動部２６等からなる。
固着したガイドロッド２１．このガイドロッド２１を全
方向揺動自在に支持する支持アーム２２．互いに直交し
て一体的に固着された公転アーム２３と自転アーム２４
．モータとギア機構により公転アーム２３上を移動し、
ガイドロッド２１の下端を全方向揺動自在に枢支する第
１駆動部２５．及びモータとギア機構により自転アーム
２４を回動させる第２駆動部２６等からなる。
そして、太陽の一日の変化□と季節による変化に従って
パラボラ反射鏡１の向きを変えるため、地球の自転と公
転による太陽の１年間の動きをコンピュータに記憶させ
ておき、そのデータによって数分おきに第１．第２駆動
部２５．２６のモータの一方又は両方を回転させて、パ
ラボラ反射ｆｉｌの傾きを変化させ、常に光軸を太陽に
向けるように追尾制御する。
パラボラ反射鏡１の向きを変えるため、地球の自転と公
転による太陽の１年間の動きをコンピュータに記憶させ
ておき、そのデータによって数分おきに第１．第２駆動
部２５．２６のモータの一方又は両方を回転させて、パ
ラボラ反射ｆｉｌの傾きを変化させ、常に光軸を太陽に
向けるように追尾制御する。
なお、追尾装置はこれに限るものではなく、現在使用さ
れている種々の装置を適宜使用すればよい。いずれにし
ても、各パラボラ反射鏡１と受光器乙の位置関係は固定
されているので、各追尾装置の動きは同じで良いから、
同一の追尾用データによって全てのパラボラ反射鏡を追
尾制御をすることができる。
れている種々の装置を適宜使用すればよい。いずれにし
ても、各パラボラ反射鏡１と受光器乙の位置関係は固定
されているので、各追尾装置の動きは同じで良いから、
同一の追尾用データによって全てのパラボラ反射鏡を追
尾制御をすることができる。
太陽エネルギー利用部６が太陽熱発電装置の場合のシス
テムブロック図を第３図に示す。なお、反射鏡１と受光
器３と光ファイバ５からなる太陽光集光部を３Ｍだけ図
示しているが、実際には必要に応じて多数組設けること
は勿論である。
テムブロック図を第３図に示す。なお、反射鏡１と受光
器３と光ファイバ５からなる太陽光集光部を３Ｍだけ図
示しているが、実際には必要に応じて多数組設けること
は勿論である。
そして、各光ファイバ５の端末は、光・熱変換器８に集
中的に導が＝れる。
中的に導が＝れる。
この光・熱変換器８は、例えば第４図−（ａ） （ｂ）
に示すように、真空容器８１内に水Ｗが供給されるボイ
ラ８２が設けられ、各光ファイバ５の終端が真空容器８
１を貫通して導かれ、ボイラ８２の底面側に端面を対向
させて近接保持されている。
に示すように、真空容器８１内に水Ｗが供給されるボイ
ラ８２が設けられ、各光ファイバ５の終端が真空容器８
１を貫通して導かれ、ボイラ８２の底面側に端面を対向
させて近接保持されている。
したがって、ボイラ８２内の水Ｗは、各光ファイバ５の
端面から照射される集光された強い太陽光により熱せら
れて高温高圧の蒸気Ｖとなり、第３図の蓄熱装置９へ送
り出される。
端面から照射される集光された強い太陽光により熱せら
れて高温高圧の蒸気Ｖとなり、第３図の蓄熱装置９へ送
り出される。
そして、蓄熱装置９に貯えられた蒸気によってタービン
発電機１０を回転駆動し、電気エネルギーを発生させて
利用する。
発電機１０を回転駆動し、電気エネルギーを発生させて
利用する。
第５図は、太陽エネルギー利用装置の他の例を示すもの
であり、水Ｗを流通させる角筒状の集熱管１５の上面に
多数のシリコン結晶系、アモルファスシリコン系、又は
ガリウム・ヒ素系等の太陽電池１６を貼着し、各太陽電
池１６の受光面に、各光ファイバ５の終端面を接合又は
対向して近−配置し、集光して導かれた太陽光のエネル
ギーを直接電気エネルギーに変換すると共に、この太陽
電池１６を介して、集熱管１５内の水Ｗを温めて温水Ｗ
′にし、熱エネルギーとして利用する。
であり、水Ｗを流通させる角筒状の集熱管１５の上面に
多数のシリコン結晶系、アモルファスシリコン系、又は
ガリウム・ヒ素系等の太陽電池１６を貼着し、各太陽電
池１６の受光面に、各光ファイバ５の終端面を接合又は
対向して近−配置し、集光して導かれた太陽光のエネル
ギーを直接電気エネルギーに変換すると共に、この太陽
電池１６を介して、集熱管１５内の水Ｗを温めて温水Ｗ
′にし、熱エネルギーとして利用する。
また、太陽電池１６としてシリコン系のものを用いると
、その選択吸収効果により集熱管１５がらの放熱が少な
くなる。
、その選択吸収効果により集熱管１５がらの放熱が少な
くなる。
なお１以上の説明においてはこの発明を主として太陽発
電装置に適岬した実施例について説明したが、これに限
るものではなく、光ファイバ５によって導いた太陽エネ
ルギーを熱エネルギーに変換して、給湯や暖冷房等に用
いることもできる。
電装置に適岬した実施例について説明したが、これに限
るものではなく、光ファイバ５によって導いた太陽エネ
ルギーを熱エネルギーに変換して、給湯や暖冷房等に用
いることもできる。
さらに、光ファイバ５によって導かれる集光された強力
な太陽光を、地下室やビル内等の照明用として用いるこ
とも可能である。
な太陽光を、地下室やビル内等の照明用として用いるこ
とも可能である。
第６図に、集光器として凸しイズと同様な集光作用を持
つフレネルレンズを用いたこの発明の他の実施例を示す
。
つフレネルレンズを用いたこの発明の他の実施例を示す
。
この実施例における各フレネルレンズ１１と受光器１３
とは、略円錐筒状の外筐１４の両端に固着され、フレネ
ルレンズ１１の焦点付近に受光器１３が位置するように
固定配置されている。
とは、略円錐筒状の外筐１４の両端に固着され、フレネ
ルレンズ１１の焦点付近に受光器１３が位置するように
固定配置されている。
そして、受光器１３を保持する外筐１４の下端部を、第
１図の実施例と同様な追尾装置２にょって支持している
。
１図の実施例と同様な追尾装置２にょって支持している
。
この実施例によっても、フレネルレンズ１１に入射した
太陽光線は、その焦点に向って集束し、受光器１３に集
められて光ファイバ５に導入され、：二：：’ ：１．
ｔこ導かれ、高密度の太陽光エネルギーなお、フレネル
レンズ１１の凹凸面を下向に取付ければ塵埃が付着せず
、受光器１３の受光面も外筐１４によって覆われた空間
内にあるので汚損される恐れ、がないので、簀□期間に
亘って高い集光性能を維持することができる。
太陽光線は、その焦点に向って集束し、受光器１３に集
められて光ファイバ５に導入され、：二：：’ ：１．
ｔこ導かれ、高密度の太陽光エネルギーなお、フレネル
レンズ１１の凹凸面を下向に取付ければ塵埃が付着せず
、受光器１３の受光面も外筐１４によって覆われた空間
内にあるので汚損される恐れ、がないので、簀□期間に
亘って高い集光性能を維持することができる。
以上述″ちょうに・この発明によれば・太陽に向けて追
尾する複数の集光器によって集光したエネルギーの大き
い太陽光を、それぞれ受光器を介して光ファイバに導入
し、複数の光ファイバ束によって太陽エネノヒギー利用
部に集中的に導くようにしたので、□同一の装置を多数
説ければよく、大形のタワーも必要としないので施備が
安価になり、しかも高効率の太陽光集光が可能になると
共に、光ファイバによるエネルギーの伝達損失はきわめ
て小さいので、各受光器に集めた太陽光のエネルギーを
その利用部に有効に供給することができる。
尾する複数の集光器によって集光したエネルギーの大き
い太陽光を、それぞれ受光器を介して光ファイバに導入
し、複数の光ファイバ束によって太陽エネノヒギー利用
部に集中的に導くようにしたので、□同一の装置を多数
説ければよく、大形のタワーも必要としないので施備が
安価になり、しかも高効率の太陽光集光が可能になると
共に、光ファイバによるエネルギーの伝達損失はきわめ
て小さいので、各受光器に集めた太陽光のエネルギーを
その利用部に有効に供給することができる。
さらに、光ファイバは可撓性を有するので、受光器と太
陽エネルギー利用部との関係位置が変化しても何等差支
えない。また、太陽エネルギー利用部のエネルギー変換
装置等は屋内又は地下等の任意の場所に設置し得るので
、集熱器等を外部に露出していた従来装置に比して、風
雨等に対する対候性を高められ、寿命を著しく延長し得
る優れた効果をも有する。
陽エネルギー利用部との関係位置が変化しても何等差支
えない。また、太陽エネルギー利用部のエネルギー変換
装置等は屋内又は地下等の任意の場所に設置し得るので
、集熱器等を外部に露出していた従来装置に比して、風
雨等に対する対候性を高められ、寿命を著しく延長し得
る優れた効果をも有する。
第１図は、この発明の一実施例を示す斜視図、第２図は
、同じくその受光器の縦断面図、第３図は、この発明を
利用した太陽熱発電装置のシステムブロック図、 第４図（ａ）（ｂ）は、第３図の光・熱変換器の一例を
示す縦断面図及び横断面図、 第５図は、太陽エネルギー利用部の他の例を示す斜視図
、 第６図は、この発明他の実施例を示す第１図と同様な斜
視図である。 １・・・パラボラ反射鏡（集光器） ２・・・追尾装置 ３・・・受光器５・・・光フ
ァイバ ６・・パ太陽エネルギー利用部８・・・光
・熱変換器 １ｏ・・・タービン発電機１１・・・フ
レネルレンズ（集光器） １３・・・受光器 １４・・・外筐１５・・・集
熱管 １６・・・太陽電池 第１図 「 第２図 １ 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 １ζ
、同じくその受光器の縦断面図、第３図は、この発明を
利用した太陽熱発電装置のシステムブロック図、 第４図（ａ）（ｂ）は、第３図の光・熱変換器の一例を
示す縦断面図及び横断面図、 第５図は、太陽エネルギー利用部の他の例を示す斜視図
、 第６図は、この発明他の実施例を示す第１図と同様な斜
視図である。 １・・・パラボラ反射鏡（集光器） ２・・・追尾装置 ３・・・受光器５・・・光フ
ァイバ ６・・パ太陽エネルギー利用部８・・・光
・熱変換器 １ｏ・・・タービン発電機１１・・・フ
レネルレンズ（集光器） １３・・・受光器 １４・・・外筐１５・・・集
熱管 １６・・・太陽電池 第１図 「 第２図 １ 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） 第５図 １ζ
Claims (1)
- １ 太陽に光軸を向けるように□追尾する可動の反射鏡
又はレンズによる複数の□集光器と、゛各県：光器の焦
点位置付近に該集光器と一体的に固定設置された受光器
と、各受光器によって受光した太陽光を太陽エネルギー
利用部に集中的に導く可撓性光ファイバとからなる太陽
光集光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205955A JPS5997461A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 太陽光集光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205955A JPS5997461A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 太陽光集光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5997461A true JPS5997461A (ja) | 1984-06-05 |
Family
ID=16515463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205955A Pending JPS5997461A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 太陽光集光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5997461A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020018292A (ko) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 조재경 | 이동식 일광 유도 조사장치 |
| WO2009064011A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Kito Co., Ltd. | 円周分割パラボラアンテナと、太場光追尾架台 |
| CN102226582A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-10-26 | 天津大学 | 利用光纤传导太阳能的室内太阳灶 |
| US9752799B2 (en) * | 2007-12-21 | 2017-09-05 | Agc Glass Europe | Solar energy reflector |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP57205955A patent/JPS5997461A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020018292A (ko) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 조재경 | 이동식 일광 유도 조사장치 |
| WO2009064011A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Kito Co., Ltd. | 円周分割パラボラアンテナと、太場光追尾架台 |
| US9752799B2 (en) * | 2007-12-21 | 2017-09-05 | Agc Glass Europe | Solar energy reflector |
| CN102226582A (zh) * | 2011-05-30 | 2011-10-26 | 天津大学 | 利用光纤传导太阳能的室内太阳灶 |
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