Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3855165B2 - Solar radiation concentrator - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3855165B2 - Solar radiation concentrator - Google Patents

Solar radiation concentrator Download PDF

Info

Publication number
JP3855165B2
JP3855165B2 JP2002553059A JP2002553059A JP3855165B2 JP 3855165 B2 JP3855165 B2 JP 3855165B2 JP 2002553059 A JP2002553059 A JP 2002553059A JP 2002553059 A JP2002553059 A JP 2002553059A JP 3855165 B2 JP3855165 B2 JP 3855165B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar radiation
cam
reflecting mirrors
reflecting
concentrating device
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 - Fee Related
Application number
JP2002553059A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2002052204A1 (en
Inventor
幹夫 木下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JPWO2002052204A1 publication Critical patent/JPWO2002052204A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3855165B2 publication Critical patent/JP3855165B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/77Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/70Waterborne solar heat collector modules
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/20Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for linear movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/422Vertical axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/136Transmissions for moving several solar collectors by common transmission elements
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

技術分野
本発明は太陽熱システム、太陽熱発電システム、太陽熱調理器、太陽炉、太陽光発電システム、蒸留装置、太陽光照明装置、あるいは化学反応システム等に使用される太陽放射集中装置に関する。
背景技術
太陽放射のエネルギーを利用する背景技術として、例えば、太陽光発電システム、太陽熱システム、太陽炉、塩水淡水化システム等の蒸留装置、化学反応システム、あるいは太陽光照明システムがある。
太陽放射のエネルギー密度は約1kW/mであるが、これらのエネルギーシステムを高いエネルギー密度で動作させる場合には太陽放射は集中される。太陽放射を集中する集光素子として、例えば、フレネルレンズ、放物面鏡等がある。
このような集光素子を搭載する集光光学系を用いて太陽放射が太陽エネルギー変換装置に集中される場合、一般的に、該集光光学系の光軸を太陽放射の入射方向と一致させることが、高い集光比を得る上で重要である。即ち、太陽放射の入射方向の変化に応じて、該集光素子を回動させ、かつ該太陽エネルギー変換装置を該集光素子の焦点と一致させる追尾機構を搭載した太陽エネルギーシステムでは高い集光比で太陽放射が利用されている。
このような太陽エネルギーシステムを長期にわたり運用する為には、強風等への耐久性が要求される。集光素子の高さが増加する場合には、風圧による悪影響が著しく増加する。このため高い高度に延伸する集光素子を利用した場合には、該集光素子及び該追尾機構の力学的強度を維持するためのコストが増加する。このため大型の集光素子の利用には限界があった。
更に、大型の平面鏡等を利用して固定された領域に太陽放射を照射する場合にも同様の追尾機構の大型化に伴う問題点があった。
別の背景技術として、ヘリオスタット群を搭載するエネルギーシステムが知られている。このようなエネルギーシステムは、複数の平面反射鏡と該複数の平面反射鏡をそれぞれ駆動する複数の追尾装置を有する。該複数の平面反射鏡により反射された太陽放射は固定された太陽放射集中領域に集中される。高い集光比で太陽放射が集中される場合、多数の高精度の追尾装置が搭載される。しかしこの場合追尾機構のコストが高く、その低減が要求されている。更に、大型の平面反射鏡を使用する場合、上述した風圧による悪影響、あるいは追尾機構の大型化に伴う問題点があった。
このような観点からなされた更に別の背景技術として、それぞれ軸上の回動中心点の回りに回転可能な多数の小反射鏡と、制御体と、各小反射鏡を該制御体と連結する共通のリンクとを有する太陽光線集光装置が日本国公開特許広報、特開昭51−27347に開示されている。該制御体が移動することにより各小反射鏡は同量の変化量の角度で回転する。該制御体がある特定の位置にある場合には、各小反射鏡はある特定の入射角の平行光線を所定の集光位置に反射集光する面角度を有している。該平行入射光線の入射角の変化に対応して該制御体の位置を制御することにより、該太陽光線集光装置は各小反射鏡の反射光を該集光位置に集中させるように設計されている。
しかしながら複数の反射鏡全体を該所定の集光位置に太陽放射を収束させる集光光学系として考察した場合、該太陽光線集光装置において、入射光の入射角の変化量の増加と共に、集光比が著しく損なわれるという問題点があった。該特開昭51−27347公報にはこのような集光比の低下に関する言及及びこれを克服する教唆は開示されていない。
本発明は上記に鑑みなされたもので、本発明の一目的は、上記問題点及びその他の問題点の解決にある。
本発明の別の一目的は、幅広い入射光の入射角の領域に対して高い集光比を実現する、複数の反射鏡を一括して駆動する新規な太陽放射集中装置を提供することにある。
本発明の更に別の一目的は、高い集光比で太陽エネルギーを利用する新規な太陽放射集中装置の提供にある。
本発明の別の一目的は、太陽放射の収集効率の高い新規な太陽放射集中装置の提供にある。
本発明の別の一目的は低コストの新規な太陽放射集中装置を提供することにある。
本発明の更に別の一目的は、太陽放射集中装置における風などの外部環境に対する太陽エネルギーシステムの耐久性を向上させることにある。
発明の開示
本発明の一実施形態によれば、新規な太陽放射集中装置が提供される。該太陽放射集中装置は、反射鏡配列面に配置される複数の反射鏡と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の基準点を定める基準点提供部材と、該複数の反射鏡をそれぞれの基準点の回りに一斉に回動するカム機構とを有する。該カム機構は、該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有する。該カム機構は平面カムを有していてもよい。該カム機構は該複数の反射鏡と接触する複数の触針と、該複数の触針を収容する案内部材とを有していてもよい。該太陽放射集中装置は、該反射鏡配列面に付随して動く動座標系において入射太陽放射が所定の入射方向領域に沿うように該複数の反射鏡を該反射鏡配列面に垂直な直線の回りに回転させる回転機構を更に有していてもよい。この場合、該反射鏡配列面に対する該入射太陽放射の入射角の変化に対応して該カム機構が該複数の反射鏡をそれぞれ該基準点の回りに回動する。
更に、該太陽放射集中装置に、該複数の反射鏡による集光位置以外の位置に配備されるモニタリング面と、該モニタリング面に太陽放射を反射するためのモニタリング反射鏡が配備されてもよい。該複数の反射鏡により反射される太陽放射が所定の位置に集光される場合に該モニタリング反射鏡が該モニタリング面の所定の位置に太陽放射を反射する。
更に、該モニタリング面に配備される光センサが配備されてもよい。この場合、該光センサによる信号に基づき該モニタリング反射鏡が該モニタリング面の所定の位置に太陽放射を反射するように該カム機構は制御される。
本発明の別の一実施形態によれば、それぞれ鋭角の稜線を有する複数の反射鏡と、基準点提供部材と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の中心点を定める複数の関節と、該複数の反射鏡をそれぞれの中心点の回りに一斉に回動するカム機構とを有する太陽放射集中装置が提供される。該カム機構は該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有するカムを有する。それぞれの基準点提供部材が平面部を有する場合、それぞれの関節が該平面部に配備されてもよい。該カム機構が複数の平面部を有する場合、該複数の関節はそれぞれ該複数の平面部に配備されてもよい。
本発明の更に別の一実施形態によれば、複数の反射鏡と、基準点提供部材と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の中心点を定める複数の関節と、該複数の反射鏡をそれぞれの中心点の回りに一斉に回動するカム機構と、それぞれの反射鏡の反射面内における該反射鏡の回転を防止する面内回転運動防止機構とを有する太陽放射集中装置が提供される。該カム機構は該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有するカムを有する。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面を引用して本発明を説明する。いくつかの図を通して、同一の参照番号は同一もしくは対応する部分を示す。
本発明の一実施形態による太陽放射集中装置は第1−6図に言及して説明される。第1図は、本発明の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。
図1において、太陽放射集中装置1は、複数の反射鏡10と、複数の基準点提供部材20と、カム機構30とを有する。
該太陽放射集中装置1により反射された太陽放射を受光するため、太陽エネルギー変換装置100が該太陽放射集中装置1の上方に設置される。該太陽エネルギー変換装置100として、太陽電池、太陽熱装置、蒸留装置、熱機関、太陽熱発電システム、太陽熱閉流路ガスタービン発電機、太陽光照明システム、及び/または太陽炉等が使用されてもよい。
第1図において、矢印X、矢印Y,及び矢印Zは、該太陽放射集中装置1に付随して動くXYZ直交座標系を表わす。該矢印X、矢印Y、及び矢印Zはそれぞれ、X軸、Y軸、及びZ軸を表わす。該XYZ直交座標系は以降の説明の容易のために使用される。更に、矢印Sは入射太陽放射の向きを示す。第1図の矢印SはZ軸に平行である。
それぞれの反射鏡10は平面反射鏡である。これに替わり、凸面鏡または凹面鏡が使用されてもよい。第1図には9個の反射鏡が描かれている。一般的には、該複数の反射鏡10の個数は任意である。例えば、2〜1000000個の反射鏡が該太陽放射集中装置1に搭載されてもよい。
該複数の反射鏡10はそれぞれ該複数の基準点提供部材20を回転中心として回転可能である。該複数の基準点提供部材20は図示されない部材により台座80に強固に固定される。
該複数の基準点提供部材20は水平な反射鏡配列面上に配列される。これに替わり、該複数の基準点提供部材20は斜面、鉛直面、あるいは曲面に沿って配列されてもよい。更に、該複数の基準点提供部材20は、該反射鏡配列面を定める一体化された部材であってもよい。第1図には9個の基準点提供部材20が3行3列に配列されている。一般的には、該複数の基準点提供部材20の配列の形態は任意である。例えば、該複数の基準点提供部材は、任意の2次元の周期性を有する格子点、あるいは該反射鏡配列面を被覆する複数の三角形の格子点上に配列されてもよい。あるいは、対称性や周期性無く該複数の基準点提供部材20が配置されてもよい。更に、該反射鏡配列面の輪郭は任意の形状、例えば、円、六角形等であってもよい。
該カム機構30はカム40、カム駆動部材50、カム駆動棒52、複数の触針60、及び複数の触針70を有する。該カム駆動部材50は強固に該台座80に固定される。該カム駆動部材50は該カム駆動棒52を介して該カム40を矢印Xに平行な方向に沿って駆動する。図示されないガイドレールや案内溝等が配備されてもよい。該カム駆動部材及び該カム駆動棒として、例えば、モーター及びネジがそれぞれ使用されてもよい。
該複数の触針60は、該矢印Zに平行な方向にのみ運動可能である。それぞれの触針60は、該カム40と接触する。それぞれの触針60と該カム40との接点の上記XYZ座標系におけるX座標及びY座標はそれぞれ不変である。該接点のZ座標は該カム40の形状に従って、該カム40の運動と共に変化する。
該複数の触針70は、該矢印Zに平行な方向にのみ運動可能である。それぞれの触針70は、該カム40と接触する。それぞれの触針70と該カム40との接点の上記XYZ座標系におけるX座標及びY座標はそれぞれ不変である。該接点のZ座標は該カム40の形状に従って、該カム40の運動と共に変化する。
それぞれの反射鏡10の反射面の向きは、該反射鏡と接触する触針60及び触針70のZ座標の変化に応じて変化する。即ち、それぞれの反射鏡10の反射面の向きは、該カム40の運動と共に変化する。
第2図は該カム40を説示する図である。該カム40が該複数の触針60及び該複数の触針70と接触する部位には、所定の形状を有する曲面が形成されている。
第3図は第2図の断面A−Aを説示する断面図である。該カム40のX座標が増加する方向に移動する場合、該複数の触針60及び該複数の触針70のそれぞれのZ座標は増加する。
それぞれの反射鏡10の反射面は、該反射鏡10と該触針60との接触点、該反射鏡10と該触針70との接触点、及び基準点提供部材20が提供する基準点からなる3点を通過する平面に平行である。
第4図は第2図の断面B−Bを説示する断面図である。該複数の反射鏡10から反射された太陽放射が上記太陽エネルギー変換装置に集中されるように、該触針60及び該複数の触針70と接触する該カム40の形状が定められる。
高い集光比が要求される場合、該複数の触針60のスライドを円滑に行うため、該カム40を間欠的に微小振動させる図示されないパルス振動発生器が配備されてもよい。更に、該複数の触針60及び該複数の触針70を収容する案内部材が該カム40と該複数の反射鏡10との間に配備されてもよい。
第5図は、第1図の太陽放射集中装置のために使用可能な案内部材の構造の一例を説示する。複数の触針60及び複数の触針70は案内部材120と嵌合関係にある。
特に高い集光比が要求される場合、該複数の基準点提供部材20及び/または該カム機構30の自重による変形を抑制するため、これらは浮力を提供する液体、例えば水が満たされた図示されない容器の中に収容されてもよい。この場合、比重が水の密度に近い複合材料が使用されてもよい。該容器は透明カバー及び結露防止手段を有していてもよい。該複数の反射鏡10も水に浸されてよい。更に、水中に微生物が繁殖することを防止する適切な水処理が施されてもよい。更に、水中に気泡が滞留することを防止する適切な工程、例えば減圧雰囲気中で溶存気体を除去する工程が施されてもよい。
該太陽放射集中装置1の動作環境の一例が以下に説明される。第1図において、該太陽放射集中装置1は、該太陽エネルギー変換装置100を通過するZ軸に平行な直線のまわりに回転可能な構造を有する。この為に、回転機構90が配備される。該太陽放射集中装置の反射鏡配列面に付随して動くXYZ座標系において、入射太陽放射に平行なベクトルのY成分がゼロとなるように、該回転機構90は該台座80を回転させる。
第6図は、入射太陽放射が変化した場合の該太陽放射集中装置の一状態を説示する概念図である。第6図において、矢印Sに平行な入射太陽放射は該反射鏡配列面に斜めに入射する。この場合、上記のように、XYZ座標系における入射太陽放射に平行なベクトルのY座標がゼロとなるように、該台座80が回転する。この状態を確認するため、入射方向指示部材110が配備されている。該入射方向指示部材110は該台座80に強固に接続される。更に、該X軸に平行な指示線112が該台座80に描かれている。上記のように、該XYZ座標系は該太陽放射集中装置1と共に動く座標系であるため、該台座80が回転した場合にも、該指示線112は該X軸と平行な幾何学的関係を維持する。該入射方向指示部材110による影が該指示線112と平行となるように、該台座80の位置が調整される。即ち、入射太陽放射に平行なベクトルのY成分が常時ゼロとなるように、該台座80の位置は制御される。
このように制御された状態で、該XYZ座標系における入射太陽放射に平行な単位ベクトルの向きの変化は、XZ面内のみの変化に限定される。即ち、該XYZ座標系において入射太陽放射の仰角のみが変化する。
上記XYZ座標系において、X軸に沿って斜めに入射する太陽放射が該太陽エネルギーに集中されるように該カム40の形状が定められる。
即ち、入射太陽放射の向きが変化した場合、これに対応して該カム40は所定の運動を行い、これにより常時該複数の反射鏡10は入射太陽放射を太陽エネルギー変換装置100に集中する。これにより幅広い太陽放射の入射角領域において高い集光比が実現する。
該太陽放射集中装置が多数の反射鏡を有する場合、該カムは複数の部分に分割されてもよい。
第7図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。第7図において、太陽放射集中装置1は、複数の反射鏡10と、複数の基準点提供部材20と、カム機構30とを有する。
該カム機構30は、カム40と、第1のカム駆動部材50と、第1のカム駆動棒52と、第2のカム駆動部材54と、第2のカム駆動棒56と、複数の触針60と、複数の触針70とを有する。該第1のカム駆動部材50及び該第2のカム駆動部材54は、それぞれ台座80に強固に固定される。該台座80は設置面に固定される。
該第1のカム駆動部材50は該第1のカム駆動棒52を介して該カム40を矢印Xに平行な方向に駆動する。該第1のカム駆動部材50は、該カム40を1日の周期で駆動する。図示されない時計が該カム40の駆動の制御のために配備されてもよい。
更に、該第2のカム駆動部材54は該カム駆動棒56を介して該カム40を矢印Yに平行な方向に駆動する。該第2のカム駆動部材54は、1年の周期で該カム40を周期的に駆動する。
図示されない摩擦低減部材が、該カム40と該第1のカム駆動棒52との間、及び該カム40と該第2のカム駆動棒56との間に配備されてもよい。この場合、該カムのXY面内における運動は円滑に行われる。
該カム40は、該複数の反射鏡10が年間を通じて太陽放射を太陽エネルギー変換装置100に集中するような所定の形状を有する。
第8図は、本発明による太陽放射集中装置の設置状態の一例を説示する概念図である。該太陽放射集中装置1は池150の水面上に配置される。このために浮力を有する図示されない浮体が台座として使用される。該太陽放射集中装置1は該池150の水面に垂直で太陽エネルギー変換装置100を通過する直線140の回りに回転可能である。水の浮力の利用により該太陽放射の回転に必要な動力が大幅に低減される。第8図に説示された太陽放射集中装置1は正方形の輪郭を有する。これに替わり、該太陽放射集中装置の輪郭はその他の形状、例えば円形であってもよい。錨や波消部材が配備されてもよい。
第9図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡及び基準点提供部材の一例を説示する概念図である。第9図において、反射鏡10は、関節22を介して基準点提供部材20に接続される。例えば、該反射鏡10は、弾性紐を介して該基準点提供部材20と接続されてもよい。該反射鏡10は鋭角の先端10Aを有する。該基準点提供部材20は平面20Aを有する。該先端10Aは該平面20A上を、該関節22を回転中心として摺動する。第10図は、該反射鏡の向きが変化した場合の一状態を説示する概念図である。該先端10Aは該平面20Aに沿って束縛されているが、該反射鏡10の反射面の向きを任意の方向に向けることが可能である。一方、この束縛により、該反射面内における該反射鏡10の回転は抑制される。このため、上記カム機構30による動作が安定化される。更に、集光位置のずれが抑制される。
該基準点提供部材による太陽放射の遮蔽を抑制する為、該基準点提供部材の上部は透明ガラス板等の透明体により構成されてもよい。
第11図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。第12図は、第11図に説示された太陽放射集中装置の上部を説示する概念図である。
第11図及び第12図において、該太陽放射集中装置1は、それぞれ鋭角の直線状の先端10Aを有する複数の反射鏡10と、カム機構30と、浮体として動作する基体80と、回転機構90とを有する。
該カム機構30は、複数の基準点提供部材20と、複数の関節22と、複数のカム40と、一対のカム駆動部材50と、該複数のカム40を連結する連結部材52と、複数の触針60と、複数の触針70と、該基準点提供部材20を該基体80上に支持する複数の支持部材24と、複数の案内部材120とを有する。該案内部材120は該基準点提供部材20に固定される。
該カム駆動機構30は、該複数の反射鏡10により反射された太陽放射が図示されない集光領域に集中されるように、該複数の反射鏡10を一括して駆動する。
該太陽放射集中装置1に対する太陽放射の所定の入射方向を指示する指示線112が第12図に描かれている。該複数のカム40は、該指示線により説示される方向と垂直な方向に駆動される。
第13図は、本発明による太陽放射集中装置の基準点提供部材の別の一例を説示する概念図である。該基準点提供部材20は、V字型の谷を有するフレーム構造を有する。即ち、該基準点提供部材20はトラス構造を有する。該谷の底部に関節22が配備される。この場合、入射及び反射太陽放射の該基準点提供部材による吸収は、外周のフレームのみに限定される為、太陽光の利用率が向上する。
第14図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡及び触針の別の一例を説示する概念図である。第14図において、触針60は球状の先端60Aを有する。該先端60Aは反射鏡10の裏面に形成された案内溝10A内に装着される。これにより該触針60と該反射鏡は常時密着するため、強風が該反射鏡10に作用する場合でも、該反射鏡が該強風により飛ばされることは防止される。
第15図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡及び触針の更に別の一例を説示する概念図である。第15図において、触針60は球状の接触部60B及び該触針60の先端に配備されるストッパー部材60Cを有する。該触針60は反射鏡10に穿孔された孔10Bに嵌装される。これにより強風が該反射鏡10に作用する場合でも、該反射鏡が該強風により飛ばされることは防止される。
第16図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡、触針、及び基準点提供部材の更に別の一例を説示する概念図である。第16図において、鋭角の先端10Aを有する反射鏡10は関節62を介して触針60に接続される。該関節62は該触針60の平面部60Aに配備される。このため、該先端10Aと該平面部60Aは常時接触する。この状態で該先端10Aは該関節62を回転中心として回転可能である。図示されない固定手段により固定される基準点提供部材20上を該反射鏡10は摺動可能である。更に、触針70上を該反射鏡10は摺動可能である。該関節62、該基準点提供部材20、及び該触針70により定義される平面に該反射鏡10の反射面は平行となる。該触針60の下端60Bは、図示されないカムに接触する。
重り320が該反射鏡10に配備される。該重り320は、強風により反射鏡10が舞い上がった場合、該反射鏡10の回復を促進する。
第17図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。第18図は、第17図に説示された太陽放射集中装置の上部を説示する概念図である。
第17図及び第18図において、該太陽放射集中装置1は、それぞれ鋭角の直線状の先端10Aを有する複数の反射鏡10と、カム機構30と、基体80と、回転機構90とを有する。
該カム機構30は、複数の基準点提供部材20と、複数の関節22と、複数のカム42と、複数のカム44と、一対のカム駆動部材50と、該複数のカム42及び該複数のカム44を連結する連結部材52と、該基準点提供部材20を該基体80上に支持する複数の支持部材24とを有する。
それぞれの反射鏡10は該カム42及び44と直接接触する。該カム駆動機構30は、該複数の反射鏡10により反射された太陽放射が図示されない集光領域に集中されるように、該複数の反射鏡10を一括して駆動する。それぞれのカムの形状はこの集光動作を好適に行う為に適する形状に形成される。
以上において、本発明による太陽放射集中装置は詳細に説明された。その他、本発明による太陽放射集中装置及び太陽放射集中方法を好適に動作させるための補助的な手段、例えば、該太陽放射集中装置により反射された収束光ビームを平行光ビームに変換するフレネル凹レンズ、分光素子、反射光量調節手段、蓄熱装置、伝熱部材、断熱部材、温度調節手段、光パワーメータ、集光比を調整するための調整手段、集光領域からの反射光が外部の領域へ到達することを防止する遮光側壁、塵埃及び強風を遮断する透明カバー、情報蓄積媒体、演算プロセッサ、反射鏡間の接触を防止するためのガイド部材、及び/または運動部材の位置データに関するエンコーダ等を伴って本発明が実施されてもよい。
更に、上記に説明された構造は、種々の変化を伴って実施されてもよい。例えば、上記カム機構は該平面カムを支持する台座と、該台座の位置をシフトさせるバイアスカムとを有していてもよい。あるいは、該カム機構が回転型のカムであってもよい。更に、該カム機構が該複数の反射鏡をそれぞれ駆動するための複数の反射鏡鉛直棒を有していてもよい。
即ち、ここに開示された本発明は、新規な太陽放射集中装置を提供するが、以上の詳細な説明に開示された教唆に鑑み、本発明の実施は、本発明の最良の形態を説明するためになされた上記実施例に限定されるものではなく、以下の請求の範囲の中で、諸変化を伴ってその他の形態で実施してもよく、あるいは上記実施例の中の最良の一実施形態を説明するために附加された付加的な形態や構成要素を伴わずに実施されてもよい。
産業上の利用可能性
本発明は上記のごとくなした故に、幅広い太陽放射の入射角度領域に対して、高い集光比を有する太陽放射集中装置が提供される。更に、本発明による太陽放射集中装置により、太陽光照射装置、太陽光発電システム、太陽熱システム、蒸留装置、熱機関、太陽熱発電システム、太陽熱閉流路ガスタービン発電システム、太陽光照明システム、及び/または太陽炉などを伴った新規な太陽エネルギーシステムが実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。
第2図は、第1図に説示されたカムを説示する図である。
第3図は、第2図に説示されたカムの断面A−Aを説示する断面図である。
第4図は、第2図に説示されたカムの断面B−Bを説示する断面図である。
第5図は、第1図に説示された太陽放射集中装置のために使用可能な案内部材の構造の一例を説示する断面図である。
第6図は、第1図に説示された太陽放射集中装置において、入射太陽放射の向きが変化した場合の一状態を説示する概念図である。
第7図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。
第8図は、本発明による太陽放射集中装置の設置状態の一例を説示する概念図である。
第9図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡と基準点提供部材との一例を説示する概念図である。
第10図は、第9図に説示された反射鏡の向きが変化した場合の一状態を説示する概念図である。
第11図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。
第12図は、第11図に説示された太陽放射集中装置の上部を説示する概念図である。
第13図は、本発明による太陽放射集中装置の基準点提供部材の別の一例を説示する概念図である。
第14図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡及び触針の別の一例を説示する概念図である。
第15図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡及び触針の更に別の一例を説示する概念図である。
第16図は、本発明による太陽放射集中装置の反射鏡、触針、及び基準点提供部材の更に別の一例を説示する概念図である。
第17図は、本発明の更に別の一実施形態による太陽放射集中装置を説示する概念図である。
第18図は、第17図に説示された太陽放射集中装置の上部を説示する概念図である。
Technical field
The present invention relates to a solar radiation concentration device used in a solar thermal system, a solar thermal power generation system, a solar thermal cooker, a solar furnace, a solar power generation system, a distillation apparatus, a solar lighting apparatus, a chemical reaction system, or the like.
Background art
Background art that uses solar radiation energy includes, for example, a photovoltaic power generation system, a solar heat system, a solar furnace, a salt water desalination system, and other distillation apparatuses, a chemical reaction system, and a solar lighting system.
The energy density of solar radiation is about 1 kW / m 2 However, solar radiation is concentrated when operating these energy systems at high energy densities. Examples of a condensing element that concentrates solar radiation include a Fresnel lens and a parabolic mirror.
When solar radiation is concentrated on a solar energy conversion device using a condensing optical system equipped with such a condensing element, generally, the optical axis of the condensing optical system coincides with the incident direction of solar radiation. This is important for obtaining a high concentration ratio. That is, in a solar energy system equipped with a tracking mechanism that rotates the condensing element according to a change in the incident direction of solar radiation and makes the solar energy conversion device coincide with the focal point of the condensing element, high condensing Solar radiation is used in the ratio.
In order to operate such a solar energy system for a long period of time, durability to strong winds and the like is required. When the height of the light collecting element is increased, the adverse effect due to wind pressure is remarkably increased. For this reason, when a condensing element extending at a high altitude is used, the cost for maintaining the mechanical strength of the condensing element and the tracking mechanism increases. For this reason, there has been a limit to the use of a large condensing element.
Furthermore, there is a problem associated with the increase in the size of the same tracking mechanism when solar radiation is applied to a fixed region using a large plane mirror or the like.
As another background art, an energy system equipped with a heliostat group is known. Such an energy system includes a plurality of planar reflecting mirrors and a plurality of tracking devices that respectively drive the plurality of planar reflecting mirrors. Solar radiation reflected by the plurality of planar reflectors is concentrated in a fixed solar radiation concentration region. When solar radiation is concentrated at a high concentration ratio, a large number of high-precision tracking devices are mounted. However, in this case, the cost of the tracking mechanism is high and its reduction is required. Furthermore, when using a large plane reflecting mirror, there are adverse effects due to the wind pressure described above, or problems associated with an increase in the size of the tracking mechanism.
As yet another background art made from this point of view, a large number of small reflecting mirrors each capable of rotating around a pivot center point on an axis, a control body, and each small reflecting mirror are connected to the control body. A solar ray condensing device having a common link is disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-27347. As the control body moves, each small reflecting mirror rotates at the same amount of change. When the control body is at a specific position, each small reflecting mirror has a surface angle for reflecting and condensing parallel light beams having a specific incident angle at a predetermined condensing position. By controlling the position of the control body in response to a change in the incident angle of the parallel incident light beam, the solar light collecting device is designed to concentrate the reflected light of each small reflecting mirror at the light collecting position. ing.
However, when considering a plurality of reflecting mirrors as a condensing optical system for converging solar radiation to the predetermined condensing position, in the solar light condensing device, condensing light is increased as the amount of change in incident angle of incident light increases. There was a problem that the ratio was significantly impaired. The Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-27347 does not disclose a reference to such a reduction in the concentration ratio and a suggestion for overcoming it.
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to solve the above problems and other problems.
Another object of the present invention is to provide a novel solar radiation concentrating device that collectively drives a plurality of reflecting mirrors, which realizes a high condensing ratio for a wide range of incident angles of incident light. .
Still another object of the present invention is to provide a novel solar radiation concentrator that utilizes solar energy at a high concentration ratio.
Another object of the present invention is to provide a novel solar radiation concentrating device with high solar radiation collection efficiency.
Another object of the present invention is to provide a novel low cost solar concentrator.
Still another object of the present invention is to improve the durability of the solar energy system against an external environment such as wind in the solar radiation concentrator.
Disclosure of the invention
According to one embodiment of the present invention, a novel solar radiation concentrator is provided. The solar radiation concentrating device includes a plurality of reflecting mirrors arranged on a reflecting mirror array surface, a reference point providing member for determining a reference point for each of the plurality of reflecting mirrors, and the plurality of reflecting mirrors. And a cam mechanism that rotates all around the reference point. The cam mechanism has a predetermined shape such that the plurality of reflectors concentrate incident solar radiation. The cam mechanism may have a flat cam. The cam mechanism may include a plurality of styluses that come into contact with the plurality of reflecting mirrors and a guide member that accommodates the plurality of styluses. The solar radiation concentrating device has a plurality of reflecting mirrors arranged in a straight line perpendicular to the reflecting mirror arrangement plane so that incident solar radiation follows a predetermined incident direction region in a moving coordinate system moving along with the reflecting mirror arrangement plane. You may further have the rotation mechanism rotated around. In this case, the cam mechanism rotates each of the plurality of reflecting mirrors around the reference point in response to a change in the incident angle of the incident solar radiation with respect to the reflecting mirror array surface.
Further, the solar radiation concentrating device may be provided with a monitoring surface provided at a position other than the condensing position by the plurality of reflecting mirrors, and a monitoring reflector for reflecting solar radiation on the monitoring surface. When the solar radiation reflected by the plurality of reflecting mirrors is collected at a predetermined position, the monitoring reflecting mirror reflects the solar radiation at a predetermined position on the monitoring surface.
Furthermore, an optical sensor provided on the monitoring surface may be provided. In this case, the cam mechanism is controlled so that the monitoring reflector reflects solar radiation to a predetermined position on the monitoring surface based on a signal from the optical sensor.
According to another embodiment of the present invention, a plurality of reflecting mirrors each having an acute ridgeline, a reference point providing member, and a plurality of joints that define the center point of each rotational movement of the plurality of reflecting mirrors There is provided a solar radiation concentrating device having a cam mechanism that simultaneously rotates the plurality of reflecting mirrors around respective center points. The cam mechanism includes a cam having a predetermined shape such that the plurality of reflecting mirrors concentrate incident solar radiation. When each reference point providing member has a flat portion, each joint may be arranged on the flat portion. When the cam mechanism has a plurality of plane portions, the plurality of joints may be respectively disposed on the plurality of plane portions.
According to still another embodiment of the present invention, a plurality of reflecting mirrors, a reference point providing member, a plurality of joints that define the center point of each of the plurality of reflecting mirrors, and the plurality of reflecting Provided is a solar radiation concentrating device having a cam mechanism for rotating the mirrors simultaneously around the respective center points, and an in-plane rotational motion preventing mechanism for preventing the reflecting mirrors from rotating within the reflecting surfaces of the reflecting mirrors. Is done. The cam mechanism includes a cam having a predetermined shape such that the plurality of reflecting mirrors concentrate incident solar radiation.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to describe the present invention in more detail, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Throughout the several views, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
A solar radiation concentrator according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1-6. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the solar radiation concentration apparatus 1 includes a plurality of reflecting mirrors 10, a plurality of reference point providing members 20, and a cam mechanism 30.
In order to receive solar radiation reflected by the solar radiation concentrating device 1, a solar energy conversion device 100 is installed above the solar radiation concentrating device 1. As the solar energy conversion device 100, a solar cell, a solar thermal device, a distillation device, a heat engine, a solar thermal power generation system, a solar thermal closed channel gas turbine generator, a solar lighting system, and / or a solar furnace may be used. .
In FIG. 1, an arrow X, an arrow Y, and an arrow Z represent an XYZ orthogonal coordinate system that moves accompanying the solar radiation concentration apparatus 1. The arrow X, arrow Y, and arrow Z represent the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively. The XYZ rectangular coordinate system is used for ease of the following explanation. Furthermore, the arrow S indicates the direction of incident solar radiation. The arrow S in FIG. 1 is parallel to the Z axis.
Each reflecting mirror 10 is a plane reflecting mirror. Alternatively, a convex mirror or a concave mirror may be used. FIG. 1 shows nine reflecting mirrors. In general, the number of the plurality of reflecting mirrors 10 is arbitrary. For example, 2 to 1,000,000 reflecting mirrors may be mounted on the solar radiation concentration apparatus 1.
Each of the plurality of reflecting mirrors 10 is rotatable about the plurality of reference point providing members 20 as rotation centers. The plurality of reference point providing members 20 are firmly fixed to the pedestal 80 by members not shown.
The plurality of reference point providing members 20 are arranged on a horizontal reflector arrangement surface. Alternatively, the plurality of reference point providing members 20 may be arranged along a slope, a vertical surface, or a curved surface. Further, the plurality of reference point providing members 20 may be integrated members that define the reflecting mirror array surface. In FIG. 1, nine reference point providing members 20 are arranged in 3 rows and 3 columns. In general, the arrangement form of the plurality of reference point providing members 20 is arbitrary. For example, the plurality of reference point providing members may be arranged on a lattice point having an arbitrary two-dimensional periodicity or a plurality of triangular lattice points covering the reflecting mirror array surface. Alternatively, the plurality of reference point providing members 20 may be arranged without symmetry or periodicity. Furthermore, the outline of the reflecting mirror array surface may be an arbitrary shape such as a circle or a hexagon.
The cam mechanism 30 includes a cam 40, a cam drive member 50, a cam drive rod 52, a plurality of styluses 60, and a plurality of styluses 70. The cam driving member 50 is firmly fixed to the pedestal 80. The cam drive member 50 drives the cam 40 along the direction parallel to the arrow X via the cam drive rod 52. Guide rails, guide grooves and the like not shown may be provided. For example, a motor and a screw may be used as the cam drive member and the cam drive rod, respectively.
The plurality of styluses 60 can move only in a direction parallel to the arrow Z. Each stylus 60 contacts the cam 40. The X coordinate and Y coordinate in the XYZ coordinate system of the contact point between each stylus 60 and the cam 40 are invariable. The Z coordinate of the contact changes with the movement of the cam 40 according to the shape of the cam 40.
The plurality of styluses 70 can move only in a direction parallel to the arrow Z. Each stylus 70 is in contact with the cam 40. The X coordinate and Y coordinate in the XYZ coordinate system of the contact point between each stylus 70 and the cam 40 are not changed. The Z coordinate of the contact changes with the movement of the cam 40 according to the shape of the cam 40.
The direction of the reflecting surface of each reflecting mirror 10 changes according to changes in the Z coordinate of the stylus 60 and the stylus 70 that are in contact with the reflecting mirror 10. That is, the direction of the reflecting surface of each reflecting mirror 10 changes with the movement of the cam 40.
FIG. 2 is a diagram illustrating the cam 40. A curved surface having a predetermined shape is formed at a portion where the cam 40 contacts the plurality of styluses 60 and the plurality of styluses 70.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross section AA of FIG. When the X coordinate of the cam 40 moves in the increasing direction, the Z coordinates of the plurality of styluses 60 and the plurality of styluses 70 increase.
The reflecting surface of each reflecting mirror 10 is from a contact point between the reflecting mirror 10 and the stylus 60, a contact point between the reflecting mirror 10 and the stylus 70, and a reference point provided by the reference point providing member 20. Is parallel to a plane passing through the three points.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section BB of FIG. The shape of the cam 40 in contact with the stylus 60 and the plurality of styluses 70 is determined so that solar radiation reflected from the plurality of reflecting mirrors 10 is concentrated on the solar energy conversion device.
When a high concentration ratio is required, in order to smoothly slide the plurality of styluses 60, a pulse vibration generator (not shown) that intermittently microvibrates the cam 40 may be provided. Furthermore, a guide member that accommodates the plurality of styluses 60 and the plurality of styluses 70 may be disposed between the cam 40 and the plurality of reflecting mirrors 10.
FIG. 5 illustrates an example of the structure of a guide member that can be used for the solar radiation concentrating device of FIG. The plurality of styluses 60 and the plurality of styluses 70 are in a fitting relationship with the guide member 120.
In particular, when a high concentration ratio is required, in order to suppress deformation due to the weight of the plurality of reference point providing members 20 and / or the cam mechanism 30, they are filled with a liquid that provides buoyancy, for example, water. It may be housed in a non-contained container. In this case, a composite material having a specific gravity close to the density of water may be used. The container may have a transparent cover and condensation prevention means. The plurality of reflecting mirrors 10 may also be immersed in water. Furthermore, an appropriate water treatment may be performed to prevent microorganisms from growing in the water. Furthermore, an appropriate process for preventing bubbles from staying in water, for example, a process for removing dissolved gas in a reduced-pressure atmosphere may be performed.
An example of the operating environment of the solar radiation concentration apparatus 1 will be described below. In FIG. 1, the solar radiation concentrating device 1 has a structure rotatable around a straight line passing through the solar energy conversion device 100 and parallel to the Z axis. For this purpose, a rotation mechanism 90 is provided. In the XYZ coordinate system that moves in association with the reflector array surface of the solar radiation concentrator, the rotation mechanism 90 rotates the pedestal 80 so that the Y component of the vector parallel to the incident solar radiation becomes zero.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating one state of the solar radiation concentrating device when incident solar radiation changes. In FIG. 6, incident solar radiation parallel to the arrow S is obliquely incident on the reflecting mirror array surface. In this case, as described above, the pedestal 80 rotates so that the Y coordinate of the vector parallel to the incident solar radiation in the XYZ coordinate system becomes zero. In order to confirm this state, an incident direction indicating member 110 is provided. The incident direction indicating member 110 is firmly connected to the pedestal 80. Further, an instruction line 112 parallel to the X axis is drawn on the pedestal 80. As described above, since the XYZ coordinate system is a coordinate system that moves together with the solar radiation concentration device 1, even when the pedestal 80 rotates, the indicator line 112 has a geometrical relationship parallel to the X axis. maintain. The position of the pedestal 80 is adjusted so that the shadow by the incident direction indicating member 110 is parallel to the indicating line 112. That is, the position of the pedestal 80 is controlled so that the Y component of the vector parallel to the incident solar radiation is always zero.
In such a controlled state, the change in the direction of the unit vector parallel to the incident solar radiation in the XYZ coordinate system is limited to a change only in the XZ plane. That is, only the elevation angle of incident solar radiation changes in the XYZ coordinate system.
In the XYZ coordinate system, the shape of the cam 40 is determined so that solar radiation incident obliquely along the X axis is concentrated on the solar energy.
That is, when the direction of the incident solar radiation changes, the cam 40 performs a predetermined motion in response to this, so that the plurality of reflecting mirrors 10 always concentrate the incident solar radiation on the solar energy conversion device 100. This achieves a high light collection ratio in a wide range of incident angles of solar radiation.
If the solar radiation concentrator has multiple reflectors, the cam may be divided into a plurality of parts.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 7, the solar radiation concentrating device 1 includes a plurality of reflecting mirrors 10, a plurality of reference point providing members 20, and a cam mechanism 30.
The cam mechanism 30 includes a cam 40, a first cam drive member 50, a first cam drive rod 52, a second cam drive member 54, a second cam drive rod 56, and a plurality of styluses. 60 and a plurality of styluses 70. The first cam driving member 50 and the second cam driving member 54 are firmly fixed to the base 80, respectively. The pedestal 80 is fixed to the installation surface.
The first cam drive member 50 drives the cam 40 in a direction parallel to the arrow X via the first cam drive rod 52. The first cam driving member 50 drives the cam 40 at a cycle of one day. A watch (not shown) may be provided for controlling the drive of the cam 40.
Further, the second cam drive member 54 drives the cam 40 in a direction parallel to the arrow Y via the cam drive rod 56. The second cam driving member 54 periodically drives the cam 40 at a cycle of one year.
Friction reducing members (not shown) may be provided between the cam 40 and the first cam drive rod 52 and between the cam 40 and the second cam drive rod 56. In this case, the movement of the cam in the XY plane is performed smoothly.
The cam 40 has a predetermined shape such that the plurality of reflecting mirrors 10 concentrate solar radiation on the solar energy conversion device 100 throughout the year.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of the installation state of the solar radiation concentration apparatus according to the present invention. The solar radiation concentrating device 1 is disposed on the water surface of the pond 150. For this purpose, a floating body (not shown) having buoyancy is used as a pedestal. The solar radiation concentrating device 1 is rotatable around a straight line 140 passing through the solar energy conversion device 100 perpendicular to the water surface of the pond 150. The use of water buoyancy greatly reduces the power required to rotate the solar radiation. The solar radiation concentrating device 1 illustrated in FIG. 8 has a square outline. Alternatively, the solar radiation concentrating device may have another shape, for example, a circular shape. A ridge or wave-dissipating member may be provided.
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of a reflecting mirror and a reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention. In FIG. 9, the reflecting mirror 10 is connected to the reference point providing member 20 through the joint 22. For example, the reflecting mirror 10 may be connected to the reference point providing member 20 via an elastic string. The reflecting mirror 10 has a sharp tip 10A. The reference point providing member 20 has a flat surface 20A. The tip 10A slides on the plane 20A with the joint 22 as the center of rotation. FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating one state when the direction of the reflecting mirror is changed. The tip 10A is constrained along the plane 20A, but the reflecting surface of the reflecting mirror 10 can be oriented in an arbitrary direction. On the other hand, the rotation of the reflecting mirror 10 in the reflecting surface is suppressed by this constraint. For this reason, the operation by the cam mechanism 30 is stabilized. Furthermore, the shift | offset | difference of a condensing position is suppressed.
In order to suppress the shielding of solar radiation by the reference point providing member, the upper part of the reference point providing member may be configured by a transparent body such as a transparent glass plate.
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the upper part of the solar radiation concentrating device illustrated in FIG.
11 and 12, the solar radiation concentrating device 1 includes a plurality of reflecting mirrors 10 each having an acute linear tip 10A, a cam mechanism 30, a base body 80 that operates as a floating body, and a rotating mechanism 90. And have.
The cam mechanism 30 includes a plurality of reference point providing members 20, a plurality of joints 22, a plurality of cams 40, a pair of cam drive members 50, a connecting member 52 that connects the plurality of cams 40, and a plurality of cam mechanisms 40. It has a stylus 60, a plurality of styluses 70, a plurality of support members 24 that support the reference point providing member 20 on the base body 80, and a plurality of guide members 120. The guide member 120 is fixed to the reference point providing member 20.
The cam driving mechanism 30 drives the plurality of reflecting mirrors 10 at a time so that the solar radiation reflected by the plurality of reflecting mirrors 10 is concentrated in a condensing region (not shown).
An indicator line 112 for indicating a predetermined incident direction of solar radiation to the solar radiation concentrating device 1 is drawn in FIG. The plurality of cams 40 are driven in a direction perpendicular to the direction indicated by the instruction line.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating another example of the reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention. The reference point providing member 20 has a frame structure having a V-shaped valley. That is, the reference point providing member 20 has a truss structure. A joint 22 is deployed at the bottom of the valley. In this case, since the absorption of incident and reflected solar radiation by the reference point providing member is limited to only the outer peripheral frame, the utilization factor of sunlight is improved.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating another example of the reflector and the stylus of the solar radiation concentrating device according to the present invention. In FIG. 14, the stylus 60 has a spherical tip 60A. The tip 60A is mounted in a guide groove 10A formed on the back surface of the reflecting mirror 10. As a result, the stylus 60 and the reflecting mirror are always in close contact with each other, so that even when a strong wind acts on the reflecting mirror 10, the reflecting mirror is prevented from being blown by the strong wind.
FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating still another example of the reflector and stylus of the solar radiation concentrating device according to the present invention. In FIG. 15, the stylus 60 has a spherical contact portion 60 </ b> B and a stopper member 60 </ b> C disposed at the tip of the stylus 60. The stylus 60 is fitted into a hole 10 </ b> B drilled in the reflecting mirror 10. Thereby, even when a strong wind acts on the reflecting mirror 10, the reflecting mirror is prevented from being blown by the strong wind.
FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating still another example of the reflector, the stylus, and the reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention. In FIG. 16, the reflecting mirror 10 having an acute tip 10 </ b> A is connected to the stylus 60 via a joint 62. The joint 62 is disposed on the flat surface portion 60 </ b> A of the stylus 60. Therefore, the tip 10A and the flat portion 60A are always in contact. In this state, the tip 10A can rotate around the joint 62 as a rotation center. The reflecting mirror 10 can slide on a reference point providing member 20 fixed by fixing means (not shown). Further, the reflecting mirror 10 can slide on the stylus 70. The reflecting surface of the reflecting mirror 10 is parallel to a plane defined by the joint 62, the reference point providing member 20, and the stylus 70. The lower end 60B of the stylus 60 contacts a cam (not shown).
A weight 320 is provided on the reflector 10. The weight 320 promotes recovery of the reflecting mirror 10 when the reflecting mirror 10 is lifted by a strong wind.
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating the upper part of the solar radiation concentrating device illustrated in FIG.
17 and 18, the solar radiation concentrating device 1 includes a plurality of reflecting mirrors 10 each having an acute straight tip 10A, a cam mechanism 30, a base body 80, and a rotating mechanism 90.
The cam mechanism 30 includes a plurality of reference point providing members 20, a plurality of joints 22, a plurality of cams 42, a plurality of cams 44, a pair of cam drive members 50, the plurality of cams 42, and the plurality of the plurality of cams. A connecting member 52 for connecting the cam 44 and a plurality of supporting members 24 for supporting the reference point providing member 20 on the base body 80 are provided.
Each reflector 10 is in direct contact with the cams 42 and 44. The cam driving mechanism 30 drives the plurality of reflecting mirrors 10 at a time so that the solar radiation reflected by the plurality of reflecting mirrors 10 is concentrated in a condensing region (not shown). The shape of each cam is formed into a shape suitable for suitably performing this light collecting operation.
In the above, the solar radiation concentrating device according to the present invention has been described in detail. In addition, auxiliary means for suitably operating the solar radiation concentrating device and the solar radiation concentrating method according to the present invention, for example, a Fresnel concave lens that converts a convergent light beam reflected by the solar radiation concentrating device into a parallel light beam, Spectroscopic element, reflected light amount adjusting means, heat storage device, heat transfer member, heat insulating member, temperature adjusting means, optical power meter, adjusting means for adjusting the light condensing ratio, reflected light from the condensing area reaches the external area With a light-shielding side wall that prevents light, a transparent cover that blocks dust and strong winds, an information storage medium, an arithmetic processor, a guide member for preventing contact between reflecting mirrors, and / or an encoder for position data of a moving member The present invention may be implemented.
Furthermore, the structure described above may be implemented with various changes. For example, the cam mechanism may include a pedestal that supports the planar cam and a bias cam that shifts the position of the pedestal. Alternatively, the cam mechanism may be a rotary cam. Furthermore, the cam mechanism may have a plurality of reflecting mirror vertical bars for driving the reflecting mirrors.
That is, the invention disclosed herein provides a novel solar radiation concentrator, but in light of the teachings disclosed in the foregoing detailed description, the practice of the invention describes the best mode of the invention. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be implemented in other forms with various modifications within the scope of the following claims, or the best implementation in the above-described embodiment It may be carried out without additional forms and components added to explain the form.
Industrial applicability
As described above, the present invention provides a solar radiation concentrating device having a high concentration ratio with respect to a wide range of incident angles of solar radiation. Furthermore, the solar radiation concentrating device according to the present invention provides a solar irradiation device, a solar power generation system, a solar thermal system, a distillation apparatus, a heat engine, a solar thermal power generation system, a solar thermal closed channel gas turbine power generation system, a solar lighting system, and / or Or a new solar energy system with a solar furnace is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the cam illustrated in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross section AA of the cam illustrated in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section BB of the cam illustrated in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of the structure of a guide member that can be used for the solar radiation concentrating device illustrated in FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating one state when the direction of incident solar radiation changes in the solar radiation concentrating device illustrated in FIG. 1.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an example of the installation state of the solar radiation concentration apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of the reflecting mirror and the reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating one state when the direction of the reflecting mirror illustrated in FIG. 9 is changed.
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the upper part of the solar radiation concentrating device illustrated in FIG.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating another example of the reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating another example of the reflector and the stylus of the solar radiation concentrating device according to the present invention.
FIG. 15 is a conceptual diagram illustrating yet another example of the reflector and stylus of the solar radiation concentrating device according to the present invention.
FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating still another example of the reflector, the stylus, and the reference point providing member of the solar radiation concentrating device according to the present invention.
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a solar radiation concentrating device according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating the upper part of the solar radiation concentrating device illustrated in FIG.

Claims (8)

反射鏡配列面に配置される複数の反射鏡と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の基準点を定める基準点提供部材と、該複数の反射鏡をそれぞれの基準点の回りに一斉に回動するカム機構とを有することを特徴とし、該カム機構が、該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有するカムを有することを特徴とする太陽放射集中装置。A plurality of reflecting mirrors arranged on the reflecting mirror array surface, a reference point providing member for defining a reference point for the rotational movement of each of the reflecting mirrors, and the plurality of reflecting mirrors around the respective reference points at the same time A solar radiation concentrating device characterized in that the cam mechanism has a cam having a predetermined shape such that the plurality of reflecting mirrors concentrate incident solar radiation. . 該カム機構が平面カムを有することを特徴とする請求の範囲第1項記載の太陽放射集中装置。The solar radiation concentrating device according to claim 1, wherein the cam mechanism has a flat cam. 該カム機構が該複数の反射鏡と接触する複数の触針と、該複数の触針を収容する案内部材とを有することを特徴とする請求の範囲第1項記載の太陽放射集中装置。The solar radiation concentrating device according to claim 1, wherein the cam mechanism includes a plurality of styluses that contact the plurality of reflecting mirrors, and a guide member that accommodates the plurality of styluses. 該反射鏡配列面に付随して動く動座標系において入射太陽放射が所定の入射方向領域に沿うように該複数の反射鏡を該反射鏡配列面に垂直な直線の回りに回転させる回転機構を更に有し、該反射鏡配列面に対する該入射太陽放射の入射角の変化に対応して該カム機構が該複数の反射鏡をそれぞれ該基準点の回りに回動することを特徴とする請求の範囲第1項記載の太陽放射集中装置。A rotating mechanism that rotates the plurality of reflecting mirrors around a straight line perpendicular to the reflecting mirror array plane so that incident solar radiation follows a predetermined incident direction region in a moving coordinate system that moves in association with the reflecting mirror array plane; The cam mechanism rotates each of the plurality of reflecting mirrors around the reference point in response to a change in an incident angle of the incident solar radiation with respect to the reflecting mirror array surface. The solar radiation concentrating device according to claim 1. それぞれ鋭角の稜線を有する複数の反射鏡と、基準点提供部材と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の中心点を定める複数の関節と、該複数の反射鏡をそれぞれの中心点の回りに一斉に回動するカム機構とを有することを特徴とし、該カム機構が、該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有するカムを有することを特徴とする太陽放射集中装置。A plurality of reflecting mirrors each having an acute ridgeline, a reference point providing member, a plurality of joints that define the center point of each of the plurality of reflecting mirrors, and the plurality of reflecting mirrors at each center point And a cam mechanism having a cam having a predetermined shape such that the plurality of reflecting mirrors concentrate incident solar radiation. Radiation concentrator. それぞれの基準点提供部材が平面部を有し、それぞれの関節が該平面部に配備されることを特徴とする請求の範囲第5項記載の太陽放射集中装置。6. The solar radiation concentrating device according to claim 5, wherein each reference point providing member has a flat portion, and each joint is arranged on the flat portion. 該カム機構が複数の平面部を有し、該複数の関節がそれぞれ該複数の平面部に配備されることを特徴とする請求の範囲第5項記載の太陽放射集中装置。6. The solar radiation concentrating device according to claim 5, wherein the cam mechanism has a plurality of flat portions, and the plurality of joints are respectively disposed on the plurality of flat portions. 複数の反射鏡と、基準点提供部材と、該複数の反射鏡のそれぞれの回動運動の中心点を定める複数の関節と、該複数の反射鏡をそれぞれの中心点の回りに一斉に回動するカム機構と、それぞれの反射鏡の反射面内における該反射鏡の回転を防止する面内回転運動防止機構とを有することを特徴とし、該カム機構が、該複数の反射鏡が入射太陽放射を集中するような所定の形状を有するカムを有することを特徴とする太陽放射集中装置。A plurality of reflecting mirrors, a reference point providing member, a plurality of joints that define the center point of each of the plurality of reflecting mirrors, and the plurality of reflecting mirrors are simultaneously rotated around the respective center points. And a cam mechanism that prevents rotation of the reflecting mirror within the reflecting surface of each reflecting mirror. The cam mechanism includes a plurality of reflecting mirrors that receive incident solar radiation. A solar radiation concentrating device comprising a cam having a predetermined shape for concentrating the light.
JP2002553059A 2000-12-25 2001-12-21 Solar radiation concentrator Expired - Fee Related JP3855165B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000404517 2000-12-25
JP2000404517 2000-12-25
PCT/JP2001/011263 WO2002052204A1 (en) 2000-12-25 2001-12-21 Solar radiation condensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2002052204A1 JPWO2002052204A1 (en) 2004-04-30
JP3855165B2 true JP3855165B2 (en) 2006-12-06

Family

ID=18868463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002553059A Expired - Fee Related JP3855165B2 (en) 2000-12-25 2001-12-21 Solar radiation concentrator

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040233554A1 (en)
JP (1) JP3855165B2 (en)
WO (1) WO2002052204A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005098327A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-20 Solar Hytech Co., Ltd. Heliostat and method of controlling the same
US20060249143A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-09 Straka Christopher W Reflecting photonic concentrator
WO2010101468A1 (en) * 2009-03-02 2010-09-10 Hans Gude Gudesen Multi-element device
WO2010102152A2 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 Solar, Standish Rotary solar concentrator for photovoltaic modules
TWI435455B (en) * 2011-06-23 2014-04-21 Univ Nat Pingtung Sci & Tech Multi-level solar installation
JP5021831B1 (en) * 2011-10-17 2012-09-12 浩光 久野 2-axis tracking solar concentrator
WO2014005626A1 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Staubli, Kurath & Partner Ag Floatable solar installation module and solar installation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3064534A (en) * 1960-04-13 1962-11-20 United Aircraft Corp Reflector for space vehicle
US4218114A (en) * 1975-12-19 1980-08-19 Bunch Jesse C Heliostat apparatus
JPS5358255A (en) * 1976-11-08 1978-05-26 Sekisui Jushi Kk Automatic sunbeam lighting apparatus
US4130109A (en) * 1977-11-25 1978-12-19 Brueck Chris M Solar energy concentrator
US4365618A (en) * 1980-12-05 1982-12-28 Dedger Jones Heliostatic solar energy conversion system
JP2521715B2 (en) * 1986-05-26 1996-08-07 多摩川精機株式会社 Sun reflection angle automatic correction device
DE4240541A1 (en) * 1991-12-03 1993-07-29 Alexander Berger
US6079408A (en) * 1998-03-30 2000-06-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Sun-ray tracking system

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2002052204A1 (en) 2004-04-30
WO2002052204A1 (en) 2002-07-04
US20040233554A1 (en) 2004-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3855164B2 (en) Solar radiation concentration apparatus and solar radiation concentration method
US9568215B2 (en) Solar central receiver system employing common positioning mechanism for heliostats
US8490396B2 (en) Configuration and tracking of 2-D “modular heliostat”
AU587577B2 (en) Solar energy collecting system using a primary reflector based on a pyramid structure
WO2010034038A2 (en) Systems and methods of collecting solar energy including configuration and/or tracking features
US20160079461A1 (en) Solar generator with focusing optics including toroidal arc lenses
JP5388357B2 (en) Solar power plant
Natarajan et al. Experimental analysis of a two‐axis tracking system for solar parabolic dish collector
WO2020007292A1 (en) Single-axis tracking system for enhancing light intensity of component
CN101014811B (en) Floating solar platform
JP3855165B2 (en) Solar radiation concentrator
CN103403469B (en) Direct solar radiation collection and concentration elements and panels
JP3855160B2 (en) Solar radiation concentrator
WO2017133516A1 (en) Layout and structure of light condensing reflectors of tower-mounted light condensing system and tracking method therefor
US6945246B2 (en) Solar radiation reflector and solar energy system comprising the solar radiation reflector
KR20170054229A (en) Rigidly mounted tracking solar panel and method
EP0769121A4 (en) IMPROVED SOLAR PANELS
US20090301469A1 (en) Solar collectors
KR100822926B1 (en) Collector-Emitter Device with Polished Peripheral Concave Reflective Surface Oriented in Inclined Direction
CN102971590B (en) device for collecting solar energy
JP2012042093A (en) Sunlight reflection device and solar thermal power generation system
JPS59100349A (en) Solar heat collector
RU2661169C1 (en) Multi-mirror solar plant with the common drive of the orientation system
Leiva Butti et al. Sun-tracking System Design for Parabolic Dish Solar Concentrator
CN101595405A (en) Multiple heliostats concentrator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees