JPS6240874B2 - - Google Patents
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- JPS6240874B2 JPS6240874B2 JP57116364A JP11636482A JPS6240874B2 JP S6240874 B2 JPS6240874 B2 JP S6240874B2 JP 57116364 A JP57116364 A JP 57116364A JP 11636482 A JP11636482 A JP 11636482A JP S6240874 B2 JPS6240874 B2 JP S6240874B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
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- 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
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、宇宙空間を飛しようする人工衛星
等の電源として、太陽光を光電変換素子により電
気エネルギーに変換する電源装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power supply device that converts sunlight into electrical energy using a photoelectric conversion element, as a power source for an artificial satellite flying in outer space.
宇宙空間において得られる太陽光エネルギーは
自然エネルギーとして人工衛星が使うことのでき
る唯一のものであるところから、上記電源装置は
良く用いられている。また宇宙空間における太陽
光の恒常性に着目した太陽発電衛星の構想があ
る。これは宇宙空間で太陽光を電気に変え、これ
をマイクロ波で地球に伝送しようとするものであ
つてここでも上記電源装置を用いる必要がある。 The above power supply device is often used because sunlight energy obtained in outer space is the only natural energy that can be used by artificial satellites. There is also a concept for a solar power generation satellite that focuses on the constancy of sunlight in outer space. This is an attempt to convert sunlight into electricity in space and transmit it to Earth using microwaves, and it is necessary to use the above power supply device here as well.
まず従来の電源装置について簡単に説明する。
第1図は従来のこの種装置の構成を示すもので、
図において1は太陽光、2は太陽光1を電気に変
換する光電変換素子を配列した太陽電池アレイ、
3はこの太陽電池アレイ2を支持する太陽電池パ
ネル、4は上記太陽電池アレイ2で発生した電力
を伝送するワイヤ、5は上記太陽電池パネル3が
太陽方向に追従して回転するとき、上記ワイヤ4
が回転中も電力を電力制御器6に接続されるよう
摺動構造を有するスリツプリング、7は上記電力
制御器で調節された電力をユーザーであるユニツ
ト8へ供給するバスラインである。 First, a conventional power supply device will be briefly explained.
Figure 1 shows the configuration of a conventional device of this type.
In the figure, 1 is sunlight, 2 is a solar cell array in which photoelectric conversion elements that convert sunlight 1 into electricity are arranged,
3 is a solar cell panel that supports this solar cell array 2; 4 is a wire that transmits the electric power generated in the solar cell array 2; 5 is a wire that is used when the solar cell panel 3 rotates following the direction of the sun. 4
A slip ring 7 has a sliding structure so that power is connected to the power controller 6 even when the power controller is rotating. Reference numeral 7 is a bus line that supplies power adjusted by the power controller to the user unit 8.
このような構成において、太陽光1が太陽電池
アレイ2に入力すると、ここで光電変換が行われ
て電力が発生する。一方太陽電池パネル3は太陽
光1が垂直に入射するような方向へ常時回転しな
がら向けられる。 In such a configuration, when sunlight 1 is input to the solar cell array 2, photoelectric conversion is performed here to generate electric power. On the other hand, the solar cell panel 3 is constantly rotated and directed in a direction in which sunlight 1 is perpendicularly incident.
さて、上記電力はワイヤ4とスリツプリング5
を通つて電力制御器6へ導かれる。そして電力制
御器6により電圧の安定化と電力の分配が行わ
れ、所要の電力がユニツト8へ供給される。 Now, the above power is wire 4 and slip ring 5
is led to the power controller 6 through the. Then, the power controller 6 stabilizes the voltage and distributes the power, and the required power is supplied to the unit 8.
この様に従来の電源装置は太陽電池アレイ2を
宇宙空間に直接さらして太陽光1を受光し光電変
換して電力を得、この電力をワイヤにより人工衛
星内部へ伝送するという構成になつており安定し
て所要電力を供給することができる。 In this way, the conventional power supply device has a configuration in which the solar cell array 2 is directly exposed to space, receives sunlight 1, converts it into electricity to obtain electric power, and transmits this electric power to the inside of the artificial satellite through wires. The required power can be stably supplied.
しかしながらこのような従来の電源装置におい
ては、太陽電池アレイ2が宇宙空間に露出してい
るため宇宙線の衝突により光電変換能力が劣化し
寿命が制限されてしまう。 However, in such a conventional power supply device, since the solar cell array 2 is exposed to outer space, the photoelectric conversion ability deteriorates due to collisions with cosmic rays, thereby limiting the lifespan.
また上記太陽電池アレイ2が発生した電力をワ
イヤ4により電気的に伝送するのでワイヤ4の抵
抗損があり、大電力を伝送する場合に効率が悪く
なる。 Furthermore, since the power generated by the solar cell array 2 is electrically transmitted through the wires 4, there is resistance loss in the wires 4, resulting in poor efficiency when transmitting large amounts of power.
さらに人工衛星内部の配線を電磁干渉や伝送特
性などの改善のためフアイバケーブルにおきかえ
ようとするとき、電力伝送にもフアイバケーブル
を用いなければならないのに、上記ワイヤ4によ
る電力伝送を行つていたのでは都合が悪い。また
さらに上記太陽電池アレイの温度が大幅に変化し
(−100℃〜+100℃程度)高温における出力低下
や機械的ストレスによる破壊などの問題があつ
た。 Furthermore, when trying to replace the wiring inside an artificial satellite with fiber cables to improve electromagnetic interference and transmission characteristics, fiber cables must also be used for power transmission, but power is transmitted using the wire 4 mentioned above. It would be inconvenient to do so. Furthermore, the temperature of the solar cell array changes significantly (approximately -100° C. to +100° C.), causing problems such as a decrease in output at high temperatures and destruction due to mechanical stress.
この発明はこのような従来の電源装置の問題点
を改善し、高効率電力伝送を行なえ、電力伝送を
フアイバケーブルで行ない電磁干渉を無くし、光
電変換素子の温度制御を行つて高効率化し、さら
に放射線から上記光電変換素子を保護して長寿命
にする電源装置を提供するもので以下図を用いて
詳述する。 This invention improves the problems of conventional power supply devices, enables high-efficiency power transmission, eliminates electromagnetic interference by transmitting power using fiber cables, and improves efficiency by controlling the temperature of photoelectric conversion elements. This invention provides a power supply device that protects the photoelectric conversion element from radiation and extends its lifespan, and will be described in detail below with reference to the drawings.
第2図〜第6図はこの発明の一実施例を示すも
ので、第2図はこの発明の一実施例の構成を示す
ブロツク図、第3図は集光パネルの構成図、第4
図は集光素子の構成図、第5図はスリツプリング
の構成図、第7図は光電変換素子アレイの光電変
換特性を示す図である。図中、1,4,6,7,
8は第1図と同じである。5は上記太陽光1を伝
送するスリツプリング、9は上記太陽光1を集光
する集光素子15を集光パネル10に配列した集
光素子アレイ、11はこの集光素子アレイ9に接
続され、上記集光素子アレイ9で集光された上記
太陽光1を伝送するフアイバケーブル、12はこ
のフアイバケーブル11で伝送された上記太陽光
1を光電変換して電力を取り出す光電変換素置、
13はこの光電変換装置12に取付けられ、光転
変換装置12から発生する熱を伝える伝熱機構
(例えばヒートパイプなど)、14はこの伝熱機構
13で伝えられた熱を放散する放熱機構(例えば
サーマルルーバーなど)、15は上記太陽光1を
集光する集光素子、16はこの集光素子15を複
数個配列して保持する保持機構、17は上記集光
素子15を構成するもので、フアイバグラスの薄
板に金属被膜コーテイングした帯状の板を四角形
の渦巻状に成形したレンズ、18はこのレンズ1
7の焦点付近におかれ、レンズ17で焦光された
上記太陽光1を受光するフアイバアレイ、19は
上記レンズ17と上記フアイバアレイを保持する
FRP製の基板、20はフアイバケーブル11に
接続されるフアイバアレイリング、21はこのフ
アイバアレイリング20が対向した部分に形成さ
れる空間、22は上記集光パネル10に取りつけ
られ、これと共に回転する回転子、23は上記フ
アイバケーブル11及び上記フアイバアレイリン
グ20を収納して固定する固定子、24は上記回
転子22と固定子23の間にはめこまれ回転を円
滑にするベアリング、25は上記フアイバケーブ
ル11と光電変換装置12との接続部に取付けら
れ、上記フアイバケーブル11から送出される太
陽光を所定のビーム幅に設定するレンズ、26は
このレンズ25で拡散された太陽光1を反射する
ため中空容器27内面に取付けられた反射鏡、2
8は上記中空容器27内面に貼られた光電変換素
子アレイ(例えばガリウムヒ素光電変換素子アレ
イなど)である。第7図においてVは発生電圧、
Iは発生電流、CIは従来の太陽電池アレイ2の
出力特性、(以下V−I特性と呼ぶ)、C2は上記
光電変換素子アレイ29のV−I特性、P1は上
記太陽電池アレイ2の動作点、P2は上記光電変
換素子アレイの動作点、V0は開放電圧、I0は短絡
電流である。 2 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the invention, FIG. 3 is a configuration diagram of a condensing panel, and FIG.
FIG. 5 is a block diagram of a light condensing element, FIG. 5 is a block diagram of a slip ring, and FIG. 7 is a diagram showing photoelectric conversion characteristics of a photoelectric conversion element array. In the figure, 1, 4, 6, 7,
8 is the same as in FIG. 5 is a slip ring for transmitting the sunlight 1; 9 is a condensing element array in which condensing elements 15 for concentrating the sunlight 1 are arranged in a condensing panel 10; and 11 is connected to the condensing element array 9. , a fiber cable that transmits the sunlight 1 collected by the condensing element array 9; 12 is a photoelectric conversion device that photoelectrically converts the sunlight 1 transmitted through the fiber cable 11 to extract electric power;
13 is a heat transfer mechanism (such as a heat pipe) that is attached to the photoelectric conversion device 12 and transmits the heat generated from the photoconversion device 12, and 14 is a heat dissipation mechanism (such as a heat pipe) that dissipates the heat transferred by the heat transfer mechanism 13. 15 is a condensing element that condenses the sunlight 1, 16 is a holding mechanism that arranges and holds a plurality of condensing elements 15, and 17 is a component constituting the condensing element 15. , 18 is this lens 1, which is made of a band-shaped plate made of a thin fiberglass plate coated with a metal film and molded into a rectangular spiral shape.
A fiber array 19 is placed near the focal point of the lens 17 and receives the sunlight 1 focused by a lens 17, and a fiber array 19 holds the lens 17 and the fiber array.
A substrate made of FRP, 20 is a fiber array ring connected to the fiber cable 11, 21 is a space formed in a portion where this fiber array ring 20 faces, and 22 is attached to the light condensing panel 10 and rotates together with it. A rotor, 23 a stator that accommodates and fixes the fiber cable 11 and the fiber array ring 20, 24 a bearing that is fitted between the rotor 22 and the stator 23 to smooth rotation, and 25 the above-mentioned A lens 26 is attached to the connecting portion between the fiber cable 11 and the photoelectric conversion device 12 and sets the sunlight transmitted from the fiber cable 11 to a predetermined beam width, and a lens 26 reflects the sunlight 1 diffused by the lens 25. A reflecting mirror attached to the inner surface of the hollow container 27 to
Reference numeral 8 denotes a photoelectric conversion element array (for example, a gallium arsenide photoelectric conversion element array) attached to the inner surface of the hollow container 27. In FIG. 7, V is the generated voltage,
I is the generated current, CI is the output characteristic of the conventional solar cell array 2 (hereinafter referred to as the VI characteristic), C2 is the VI characteristic of the photoelectric conversion element array 29, and P1 is the operation of the solar cell array 2. Point P2 is the operating point of the photoelectric conversion element array, V 0 is the open circuit voltage, and I 0 is the short circuit current.
次にこの発明の動作を説明する。太陽光1が集
光素子アレイ9に入射すると、レンズ17の内部
で多重反射しながら入射し、フアイバアレイ18
の開口面上に焦点を結ぶ、この集光された太陽光
1は基板19に保持されたフアイバケーブル11
を通つて伝送される。 Next, the operation of this invention will be explained. When sunlight 1 enters the condensing element array 9, it enters the lens 17 while being subjected to multiple reflections, and the fiber array 18
This concentrated sunlight 1 focuses on the aperture surface of the fiber cable 11 held on the substrate 19.
transmitted through.
第3図において集光素子15が保持機構16に
多数取りつけられ平面的な配列をなして集光素子
アレイ9を構成しているから、この表面上に入射
する太陽光1をすべて集光し、フアイバケーブル
11に集めて伝送することができる。 In FIG. 3, a large number of condensing elements 15 are attached to a holding mechanism 16 and arranged in a planar manner to constitute a condensing element array 9, so that all the sunlight 1 incident on this surface is condensed. It can be collected and transmitted on the fiber cable 11.
上記集光素子15は熱や機械的衝撃に対して強
く、また放射線劣化も本質的に無いものとなつて
いる。 The light condensing element 15 is resistant to heat and mechanical shock, and is essentially free from radiation deterioration.
さて、フアイバケーブル11内を伝送する太陽
光1は、スリツプリング5に到達し、回転子22
に収納されるフアイバアレイリング20に導かれ
る。これはフアイバケーブルの構成要素であるフ
アイバをリング状に配列したもので、向い合う固
定子23に収納される同様のフアイバアレイリン
グ20と空間21を隔てて配置されている。 Now, the sunlight 1 transmitted through the fiber cable 11 reaches the slip ring 5 and the rotor 22
is guided to the fiber array ring 20 housed in the fiber array ring 20. This is a ring-shaped arrangement of fibers, which are the constituent elements of a fiber cable, and is arranged with a space 21 in between a similar fiber array ring 20 housed in an opposing stator 23.
回転子22が集光パネル10の回転と共に回転
したときフアイバアレイリング20も回転子22
と共に回転するが、固定子23内のフアイバアレ
イリング20に、空間21を経由して太陽光1を
伝送することができる。 When the rotor 22 rotates with the rotation of the condensing panel 10, the fiber array ring 20 also rotates as the rotor 22 rotates.
However, sunlight 1 can be transmitted to the fiber array ring 20 in the stator 23 via the space 21 .
ここで、フアイバケーブル11をフアイバアレ
イリング20に変換している理由は伝送効率を高
めるためであり、フアイバケーブル11の回転に
よる偏波結合ロスと、散乱ロスを防いでいる。 Here, the reason why the fiber cable 11 is converted to the fiber array ring 20 is to improve transmission efficiency, and to prevent polarization coupling loss and scattering loss due to rotation of the fiber cable 11.
さてスリツプリング5を通過した太陽光1は、
フアイバケーブル11を通つて光電変換装置12
に導かれる。 Now, the sunlight 1 that has passed through the slip ring 5 is
Photoelectric conversion device 12 through fiber cable 11
guided by.
上記太陽光1はフアイバケーブル11の端面か
ら放射され、レンズ25で所定のビーム幅で拡散
される。そして反射鏡26へ入射するが、ここで
反射鏡26は入射する太陽光1を中空容器27の
内部すべてに拡散するように反射する。この反射
された太陽光1は中空容器27の内部に貼られた
光電変換素子アレイ28へ入射し、ここで光電変
換して電力を得る。この電力はワイヤ4によつて
電力制御器6へ入力される。以下の動作は第1図
と同じである。 The sunlight 1 is emitted from the end face of the fiber cable 11 and is diffused by a lens 25 with a predetermined beam width. The sunlight then enters the reflecting mirror 26, where the reflecting mirror 26 reflects the incident sunlight 1 so as to diffuse it throughout the interior of the hollow container 27. This reflected sunlight 1 enters a photoelectric conversion element array 28 pasted inside the hollow container 27, where it is photoelectrically converted to obtain electric power. This power is input by wire 4 to power controller 6 . The following operations are the same as in FIG.
次に上記光電変換装置12で熱が発生するので
あるが、伝熱機構13を光電変換装置に取付ける
ことによつて熱を収集し、この熱を放熱機構14
に伝え、放熱機構14から熱を放散して上記光電
変換装置12の温度を一定に保つ。 Next, heat is generated in the photoelectric conversion device 12, and the heat is collected by attaching the heat transfer mechanism 13 to the photoelectric conversion device, and this heat is transferred to the heat dissipation mechanism 14.
The temperature of the photoelectric conversion device 12 is kept constant by dissipating the heat from the heat dissipation mechanism 14.
次に光電変換装置12に入力される太陽光1は
エネルギーが高く、従来の太陽電池アレイ2に入
射する太陽光1に比較して数十倍から数百倍の強
度を持つことになる。 Next, the sunlight 1 input to the photoelectric conversion device 12 has high energy, and has an intensity several tens to hundreds of times higher than that of the sunlight 1 that enters the conventional solar cell array 2.
このようにエネルギーを集積された太陽光を従
来のケイ素(Si)を素材にした光電変換素子に入
射させたとき、その温度が高まり効率が低下する
ので入射太陽光の強度に比例して増加するもので
はない。ところが近年開発されたガリウムヒ素
(GaAs)を素材とする光電変換素子を用いれば数
十倍の太陽光入射に対して比例して出力が増大す
る。 When sunlight that has accumulated energy in this way is incident on a conventional photoelectric conversion element made of silicon (Si), its temperature increases and its efficiency decreases, increasing in proportion to the intensity of the incident sunlight. It's not a thing. However, if a recently developed photoelectric conversion element made of gallium arsenide (GaAs) is used, the output increases in proportion to the tens of times more sunlight incident.
第7図はこの様子を示すもので、従来V−I特
性C1上のP1点で動作させていたがC2上のP2点
で動作させることができ従来の数十倍にものぼる
電力を取出すことができる。このことは、同じ電
力を得るために太陽電池アレイ2の数十分の1の
面積の集光パネル10を必要とするにすぎないと
いう事になるから、結局この発明の場合は従来の
数十倍もの電力を得ることができる。 Figure 7 shows this situation. Conventionally, it was operated at one point P on the V-I characteristic C1, but now it can be operated at two points P on C2 , and the power is tens of times higher than before. can be taken out. This means that in order to obtain the same amount of power, only a few tenths of the area of the light concentrating panel 10 is required as compared to the conventional solar cell array 2. You can get twice as much power.
このことを可能とするものは、光電変換装置1
2の温度を伝熱機構13と放熱機構14の作用に
よつて一定(最高効率は20℃付近で得られる)に
保つこと、及びフアイバケーブル11により電力
を光の形態で伝送し損失を防ぐことである。 What makes this possible is the photoelectric conversion device 1
2 to be kept constant by the action of the heat transfer mechanism 13 and the heat radiation mechanism 14 (the highest efficiency is obtained around 20°C), and to transmit power in the form of light using the fiber cable 11 to prevent loss. It is.
さらに光電変換装置12の中空容器27は宇宙
線を遮蔽するから、光電変換素子アレイ28の宇
宙線劣化を防ぎ長期間にわたつて変換換効率を不
変に維持するものである。 Furthermore, since the hollow container 27 of the photoelectric conversion device 12 shields cosmic rays, the photoelectric conversion element array 28 is prevented from being degraded by cosmic rays, and the conversion efficiency is maintained unchanged over a long period of time.
このような構成になつているから、従来のよう
に光電変換素子を宇宙空間に露出しないので宇宙
線劣化を防止し、光電変換素子の長寿命化が行な
え、集光した太陽光をフアイバケーブルで伝送す
るからエネルギーの損失を防止でき、光電変換素
子の温度を最適制御できるので小形な構成で大電
力を得ることができかつ長寿命の電源装置を提供
する利点が生ずる。 With this configuration, the photoelectric conversion element is not exposed to space like in the past, preventing cosmic ray deterioration, extending the life of the photoelectric conversion element, and transmitting concentrated sunlight using a fiber cable. Because of the transmission, energy loss can be prevented, and the temperature of the photoelectric conversion element can be optimally controlled, resulting in the advantage of being able to obtain a large amount of power with a compact configuration and providing a long-life power supply device.
次にこの発明の他の実施例を第8図〜第11図
にわたつて示す。第8図はこの発明の他の実施例
の構成を示すブロツク図、第9図は光制御器の構
成図、第10図はユニツトの構成図、第11図は
光電変換素子アレイにおける太陽光の波長と出力
の関係図である。図中、1,5,9,10,11
は第2図と同じ、8はその内部に光電変換機構と
して光電変換素子アレイ28とレンズ30と回折
反射板35を備えたユニツト、29は上記集光素
子アレイ9からフアイバケーブル11経由伝送さ
れてくる上記太陽光1を分配し、強度調節しさら
に余剰の上記太陽光1を処理する光制御機構、3
0は上記フアイバケーブル11から送出される上
記太陽光1を平行光線に変換するレンズ、31は
上記太陽光1を分配するハーフミラー、32は上
記ハーフミラー31で分配された太陽光1の強度
を調節するため回転機構にハーフミラーを取りつ
けたパワー調節器、33は上記パワー調節器31
で反射された上記太陽光1を集光する凹面反射
鏡、34は上記凹面反射鏡33で集光された上記
太陽光1を受光し熱や電力に変換し、余剰の太陽
光1を処理する光シヤント、35は選択的反射特
性を有するエケレツトグレーテイング
(Echeiette Grating)をセラミツク板の上に施し
金属コーテイングした回折反射板、36はユニツ
ト8の内部電源作を作るDC/DCコンバータ37
を保持する基板である。 Next, another embodiment of the present invention is shown in FIGS. 8 to 11. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a configuration diagram of a light controller, FIG. 10 is a configuration diagram of a unit, and FIG. FIG. 3 is a relationship diagram between wavelength and output. In the figure, 1, 5, 9, 10, 11
is the same as in FIG. 2, 8 is a unit that is equipped with a photoelectric conversion element array 28, a lens 30, and a diffraction reflection plate 35 as a photoelectric conversion mechanism, and 29 is a unit that is transmitted from the above-mentioned condensing element array 9 via the fiber cable 11. a light control mechanism for distributing the coming sunlight 1, adjusting the intensity, and further processing the surplus sunlight 1;
0 is a lens that converts the sunlight 1 sent out from the fiber cable 11 into parallel light beams, 31 is a half mirror that distributes the sunlight 1, and 32 is a lens that converts the intensity of the sunlight 1 distributed by the half mirror 31. A power adjuster with a half mirror attached to a rotation mechanism for adjustment, 33 is the power adjuster 31 mentioned above.
A concave reflecting mirror 34 collects the sunlight 1 reflected by the concave reflecting mirror 33, receives the sunlight 1 focused by the concave reflecting mirror 33, converts it into heat and electricity, and processes the surplus sunlight 1. Optical shunt, 35 is a diffraction reflection plate made of a ceramic plate with Echeiette grating having selective reflection characteristics and metal coating, 36 is a DC/DC converter 37 that produces the internal power supply for unit 8.
This is the board that holds the.
第11図においてWは光の波長、Pは太陽光1
の強さ、Eは光電変換素子アレイ28の出力、C
3は太陽光1の強さ、Eは光電変換素子アレイ2
8の出力、C3は太陽光1のスペクトラム、C4
は光電変換素子アレイ28の出力特性である。 In Figure 11, W is the wavelength of light, P is sunlight 1
intensity, E is the output of the photoelectric conversion element array 28, C
3 is the intensity of sunlight 1, E is the photoelectric conversion element array 2
8 output, C3 is the spectrum of sunlight 1, C4
is the output characteristic of the photoelectric conversion element array 28.
次にこの発明の他の実施例の動作を説明する。
光制御機構29へフアイバケーブル11により太
陽光1が導入されるまでは前述の一実施の説明と
同様である。光制御機構29ではフアイバケーブ
ル11で導かれてきた上記太陽光1をレンズ30
によつて平行光線に変換する。そしてユニツト8
へ上記太陽光1を分配するためにハーフミラー3
1の作用で、上記太陽光1を所定の割合で分配す
る。この分配された太陽光1は直進してパワー調
節器32へ達する。ここで各ユニツト8へ分配す
る上記太陽光1の強度を一定に保つためパワー調
節器32を回動して余分な太陽光1を反射させ
る。この反射された太陽光1は凹面反射鏡33で
収集されて光シヤント34へ入射する。光シヤン
ト34は余分な太陽光1を熱や電力に変換し宇宙
空間へ放散したり、あるいは蓄積したりして有効
に用いることができる。 Next, the operation of another embodiment of the present invention will be explained.
The process until the sunlight 1 is introduced into the light control mechanism 29 through the fiber cable 11 is the same as the description of the previous embodiment. In the light control mechanism 29, the sunlight 1 guided through the fiber cable 11 is transferred to the lens 30.
Convert to parallel rays by . and unit 8
Half mirror 3 to distribute the sunlight 1 to
1, the sunlight 1 is distributed at a predetermined ratio. This distributed sunlight 1 travels straight and reaches the power regulator 32. Here, in order to keep the intensity of the sunlight 1 distributed to each unit 8 constant, the power regulator 32 is rotated to reflect excess sunlight 1. This reflected sunlight 1 is collected by a concave reflecting mirror 33 and enters a light shunt 34. The optical shunt 34 can effectively use the excess sunlight 1 by converting it into heat or electric power, dissipating it into outer space, or accumulating it.
一方、パワー調節器32を通加した太陽光1
は、さらに直進してレンズ30により集光されフ
アイバ11へ入射し、ユーザーであるユニツト8
へ伝送される。 On the other hand, sunlight 1 to which the power regulator 32 is applied
The light further travels straight, is focused by the lens 30, and enters the fiber 11, which is the user's unit 8.
transmitted to.
そして、ユニツト8へ入力した上記太陽光1は
レンズ30により平行光線に変換されて回折反射
板35へ入射する。この回折反射板35は上記太
陽光1進行方向に対し傾斜しているから、これに
入射した太陽光1は反射して径路が変わり光電変
換素子アレイ28へ垂直に入射する。 The sunlight 1 input to the unit 8 is converted into parallel light by the lens 30 and enters the diffraction reflection plate 35. Since this diffraction reflector plate 35 is inclined with respect to the direction in which the sunlight 1 travels, the sunlight 1 incident thereon is reflected and changes its path so that it enters the photoelectric conversion element array 28 perpendicularly.
このとき上記回折反射板は上記太陽光1に含ま
れる種々の波長の光のうち特定の波長の光を選択
的に反射する作用があり、C4の最大値を与える
波長の近傍を選択的に反射させることができ赤外
線領域の波長は反射せず吸収する。したがつてC
3で示される太陽光1の強さの有効成分だけを光
電変換素子アレイ28に入射させ、赤外線領域は
吸収して熱として外部へとり出すことにより光電
変換素子アレイ28の発熱を抑えることができ
る。 At this time, the diffraction reflection plate has the effect of selectively reflecting light of a specific wavelength among the various wavelengths of light contained in the sunlight 1, and selectively reflects light in the vicinity of the wavelength that gives the maximum value of C4. Wavelengths in the infrared region are not reflected but absorbed. Therefore C
By allowing only the active component of the intensity of sunlight 1 shown by 3 to enter the photoelectric conversion element array 28, and by absorbing the infrared region and taking it out as heat, it is possible to suppress the heat generation of the photoelectric conversion element array 28. .
さて、光電変換素子28で得られた電力はワイ
ヤ4を通つてDC/DCコンバータ37へ伝送され
る。ここで所定の電圧に調整し安定化して電子回
路などへ電力を供給する。 Now, the power obtained by the photoelectric conversion element 28 is transmitted to the DC/DC converter 37 through the wire 4. Here, the voltage is adjusted and stabilized to a predetermined value, and power is then supplied to electronic circuits and the like.
このような構成になつているから、電力の供給
をフアイバケーブル11で行うことができ、光制
御機構29とユニツト8が長距離はなれていても
少ない損失で、また電磁干渉なく良好な電力を供
給することができる。また従来ワイヤ4により電
力を伝送していたものがフアイバケーブル11に
すべておきかえることができるから構造が簡単で
軽量な電源装置を提供できる利点が生ずる。 With this configuration, power can be supplied using the fiber cable 11, and even if the optical control mechanism 29 and the unit 8 are separated by a long distance, good power can be supplied with little loss and without electromagnetic interference. can do. Moreover, since the conventional power transmission method using the wire 4 can be completely replaced with the fiber cable 11, there is an advantage that a power supply device having a simple structure and light weight can be provided.
以上説明した様にこの発明によれば、大電力を
発生する、長寿命で、構造が簡単で小型軽量な電
源装置を提供することができる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to provide a power supply device that generates a large amount of electric power, has a long life, has a simple structure, and is small and lightweight.
なお、一実施例では光電変換装置12に球体形
状を用いているが、直方体、三角錐体、円錐形状
などを用いることができ、またスリツプリング5
を省くこともでき、さらに伝熱機構13をユニツ
ト8へ分岐してユニツトの温度制御するなどの変
形がある。 In one embodiment, the photoelectric conversion device 12 has a spherical shape, but it is also possible to use a rectangular parallelepiped, triangular pyramid, conical shape, etc.
There is also a modification in which the heat transfer mechanism 13 is branched to the unit 8 and the temperature of the unit is controlled.
また実施例では各構成要素を別々に分離して示
したが、いくつかの構成要素を一つにまとめて前
記した各構成要素個有の機能を持たせることがで
きるなど装置の構成についてはこの発明の要旨と
する点を逸脱しない範囲において各種の変形があ
る。 In addition, although each component is shown separately in the embodiment, it is possible to combine several components into one and provide the unique functions of each component. Various modifications may be made without departing from the gist of the invention.
第1図は従来の電源装置の構成を示す図、第2
図はこの発明の一実施例の構成を示すブロツク
図、第3図は集光パネルの構成図、第4図は集光
素子の構成図、第5図はスリツプリングの構成
図、第6図は光電変換装置の構成図、第7図は光
電変換素子アレイの光電変換特性を示す図、第8
図はこの発明の他の実施例の構成を示すブロツク
図、第9図は光制御機構の構成図、第10図はユ
ニツトの構成図、第11図は光電変換素子アレイ
における太陽光の波長と出力の関係図である。
図中、1は太陽光、2は太陽電池アレイ、3は
太陽電池パネル、4はワイヤ、5はスリツプリン
グ、6は電力制御器、7はバスライン、8はユニ
ツト、9は集光素子アレイ、10は集光パネル、
11はフアイバケーブル、12は光電変換装置、
13は伝熱機構、14は放熱機構、15は集光素
子、16は保持機構、17はレンズ、18はフア
イバアレイ、19は基板、20はフアイバアレイ
リング、21は空間、22は回転子、23は固定
子、24はベアリング、25はレンズ、26は反
射鏡、27は中空容器、28は光電変換素子アレ
イ、29は光制御器機構、30はレンズ、31は
ハーフミラー、32はパワー調節器、33は凹面
反射鏡、34は光シヤント、35は回折反射板、
36は基板、37はDC/DCコンバータである。
尚図中同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示してある。
Figure 1 shows the configuration of a conventional power supply device, Figure 2 shows the configuration of a conventional power supply device.
The figure is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram of a condensing panel, FIG. 4 is a configuration diagram of a condensing element, FIG. 5 is a configuration diagram of a slip ring, and FIG. 6 7 is a block diagram of the photoelectric conversion device, FIG. 7 is a diagram showing the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element array, and FIG. 8 is a diagram showing the photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element array.
The figure is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a configuration diagram of the light control mechanism, FIG. 10 is a configuration diagram of the unit, and FIG. 11 is a diagram showing the wavelength of sunlight in the photoelectric conversion element array. It is a relationship diagram of output. In the figure, 1 is sunlight, 2 is a solar cell array, 3 is a solar cell panel, 4 is a wire, 5 is a slip ring, 6 is a power controller, 7 is a bus line, 8 is a unit, and 9 is a condensing element array , 10 is a light collecting panel,
11 is a fiber cable, 12 is a photoelectric conversion device,
13 is a heat transfer mechanism, 14 is a heat radiation mechanism, 15 is a condensing element, 16 is a holding mechanism, 17 is a lens, 18 is a fiber array, 19 is a substrate, 20 is a fiber array ring, 21 is a space, 22 is a rotor, 23 is a stator, 24 is a bearing, 25 is a lens, 26 is a reflector, 27 is a hollow container, 28 is a photoelectric conversion element array, 29 is a light controller mechanism, 30 is a lens, 31 is a half mirror, 32 is a power adjustment 33 is a concave reflector, 34 is a light shunt, 35 is a diffraction reflector,
36 is a board, and 37 is a DC/DC converter.
In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
Claims (1)
光を電力に変換する電源装置において、上記太陽
光を集光するレンズと、このレンズにより集光さ
れた上記太陽光を受光するフアイバアレイとで構
成された集光素子を配例した集光パネルと、この
集光パネルに接続され、上記集光素子で集光され
た上記太陽光を伝送するフアイバケーブルと、こ
のフアイバケーブルに接続される中空容器と、こ
の中空容器と上記フアイバケーブルの接続部付近
に取りつけられ、上記太陽光の拡散を行うレンズ
と、上記中空容器内部に取りつけられ上記レンズ
で拡散された太陽光を反射し、上記中空容器内部
に上記太陽光を投射する反射鏡と、上記中空容器
内面に取付けられ、上記反射鏡で反射された上記
太陽光を受光し光電変換を行う光電変換素子アレ
イと、この光電変換素子アレイから得られる電力
を上記中空容器の外部へ出力するワイヤと、上記
中空容器に取りつけられ、上記光電変換素子アレ
イで発生する熱を収集し、伝熱する伝熱機構と、
この伝熱機構に接続され上記熱の放散を行う放熱
機構とを備えたことを特徴とする電源装置。 2 太陽光を光電変換素子に入射させ、上記太陽
光を電力に変換する電源装置において、上記太陽
光を集光するレンズと、このレンズにより集光さ
れた上記太陽光を受光するフアイバアレイとで構
成された集光素子を配列した集光パネルと、この
集光パネルに接続され、上記集光素子で集光され
た上記太陽光を伝送するフアイバケーブルと、こ
のフアイバケーブルに接続され、上記太陽光の分
配と強度調節を行う光制御機構と、この光制御機
構とユニツトの間を接続するフアイバケーブル
と、このフアイバケーブルと上記ユニツトの接続
部に取りつけられ、上記太陽光を平行光線に調節
するレンズと、このレンズから放射された上記太
陽光の進行方向に対して傾斜して取りつけられ、
上記太陽光を選択的に反射する回折反射板と、こ
の回折反射板により反射された上記太陽光の進行
方向垂直に取りつけられ、上記太陽光を受光して
光電変換する光電変換素子アレイとを備え、この
光電変換素子アレイから電力を得ることを特徴と
する電源装置。[Scope of Claims] 1. A power supply device that converts sunlight into electric power by making sunlight enter a photoelectric conversion element, comprising: a lens that focuses the sunlight; and a lens that collects the sunlight that is focused by the lens. A light collecting panel having a light collecting element configured with a fiber array for receiving light, a fiber cable connected to the light collecting panel and transmitting the sunlight collected by the light collecting element, and this fiber cable. A hollow container connected to a cable, a lens attached near a connection between the hollow container and the fiber cable to diffuse the sunlight, and a lens attached inside the hollow container to diffuse the sunlight diffused by the lens. a reflecting mirror that reflects and projects the sunlight into the interior of the hollow container; a photoelectric conversion element array that is attached to the inner surface of the hollow container that receives the sunlight reflected by the reflecting mirror and performs photoelectric conversion; a wire that outputs power obtained from the photoelectric conversion element array to the outside of the hollow container; a heat transfer mechanism that is attached to the hollow container and that collects and transfers heat generated in the photoelectric conversion element array;
A power supply device comprising: a heat dissipation mechanism connected to the heat transfer mechanism and dissipating the heat. 2. A power supply device that converts sunlight into electric power by inputting sunlight into a photoelectric conversion element, which includes a lens that focuses the sunlight, and a fiber array that receives the sunlight focused by the lens. a light-concentrating panel in which the configured light-concentrating elements are arranged; a fiber cable connected to the light-concentrating panel and transmitting the sunlight collected by the light-concentrating element; A light control mechanism that distributes and adjusts the intensity of light; a fiber cable that connects the light control mechanism and the unit; and a fiber cable that is attached to the connection between the fiber cable and the unit and adjusts the sunlight into parallel light beams. a lens, and the lens is installed obliquely with respect to the traveling direction of the sunlight emitted from the lens,
It includes a diffractive reflector that selectively reflects the sunlight, and a photoelectric conversion element array that is installed perpendicular to the traveling direction of the sunlight reflected by the diffractive reflector and that receives and photoelectrically converts the sunlight. , a power supply device characterized in that power is obtained from this photoelectric conversion element array.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116364A JPS596582A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Power source device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57116364A JPS596582A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Power source device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596582A JPS596582A (en) | 1984-01-13 |
| JPS6240874B2 true JPS6240874B2 (en) | 1987-08-31 |
Family
ID=14685128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57116364A Granted JPS596582A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Power source device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596582A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI125849B (en) * | 2007-05-31 | 2016-03-15 | Teknillinen Korkeakoulu | Absolute measurement of radiant power |
| JP5952992B2 (en) * | 2013-10-22 | 2016-07-13 | 株式会社トヨタ車体研究所 | Solar cell system |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP57116364A patent/JPS596582A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS596582A (en) | 1984-01-13 |
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