(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズで集光した光の全波長を選択的に可視光は反射し、長波長光は、熱吸収管内の熱媒体に高レベル吸熱させ、反射光では、集光太陽電池で起電する多目的熱光分離形集光発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載された多目的熱光分離形集光発電装置において、固定形で馬蹄形の曲率の大きい断面を持ち、その内部に順次曲率が、一層大きくなる多層レンズでの縦型の集光式レンズにより集光した光を可視光反射式長波長選択透過形集熱管と反射鏡部を凹レンズ式にした集光可視光により集光式太陽電池発電を行う多目的熱光分離形集光発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載された多目的熱光分離形集光発電装置において、集光式レンズにより、長波長選択透過形集熱管で熱媒体の粉粒活性炭を含む溶剤を高温に加熱し、蓄熱槽に蓄熱する事で熱エネルギーとして貯蔵し、必要に応じてこの溶剤で低沸点溶剤を熱交換により、過飽和蒸気とし、冷却部との蒸気圧差でタービン発電を行う多目的熱光分離形集光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽光を利用するソーラー発電を行う時、うすい太陽光を集光式のレンズで、集光し、全波長の領域を分解し可視光波長での発電と、熱利用を計れる長波長領域での赤外線を受光素子である可視光反射式長波長選択透過形集熱管で、高温域の熱媒体加熱を行なう等の光と熱の分離を計る事で熱媒体の高温化を計り低沸点溶剤での熱交換でタービンによる高圧蒸気発電を行う直接太陽電池発電とタービン発電による発電との併用で、より一層高効率の発電と冷却水の温水化で温水を得る安価で能率的な装置を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ソーラー発電を行う場合、太陽電池の単独でのものと、研究的なもので、集光式太陽電池とその裏面でのジャケットによる低レベルの温水による熱吸収が計られているが、太陽電池の効率を維持するために温水レベルが低く、温水の利用法が非常に限られたものになると共にフレネルレンズと集光式太陽電池との、組合せパネルで追尾で行う為、曇日の場合発電が行えない為に、発電量が、太陽電池単独式に比較して低い欠点を持っていた。
【０００３】
又単板式で太陽電池が長波長透過式のものを使用し、裏面のジャケットにより集熱を行う場合も、表面の太陽電池が高温域になると電力発生効率が大幅に低下する為と集光式でない為に温水温度が低レベルにある欠点をもっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決する為になされたもので、集光式レンズで集光する事で、うすい太陽光を集め可視光及び長波長の赤外線を分離して機能させることを計ったもので、可視光反射を行う為に、光のあたる部分を凹レンズ状にしたガラスの集熱管内の内面をシリコン多層蒸着等を行う事で可視光を外面で反射し、長波長光を選択透過して内部の熱媒体を高温加熱し、この高温を利用してタービン発電を行い、発電量の増加を計る事を可能とした多目的熱光分離形集光発電装置。
【０００５】
【問題点を解決する為の手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、太陽光追尾形の場合は、集光レンズで、固定形の場合は、馬蹄形の多層集積レンズで集光し、可視光反射式長波長透過形集熱管で熱媒体を加熱し、この高レベル熱媒体加熱により低沸点溶剤の過飽和蒸気でのタービン発電と反射光による集光式太陽電池による発電とを行う事を可能としている。
【０００６】
【作用】
従って、太陽光追尾式の集光レンズの場合も、固定式の馬蹄形の多層集積レンズによる集光の場合も、可視光を光軸に対して斜めにし反射して、斜め上に設置した光軸に直角の方向の両面発電形集光式太陽電池の裏面で集光発電し、その表面でも太陽光をそのまま発電できる様にしたものである。
【０００７】
又集熱管による高レベル熱媒体加熱を利用したタービン発電と、その冷却に使用する熱交換低レベル温水及び直接熱媒体で１００度に近い高温の温水を得て利用範囲を広げることで、多目的利用を計ることを可能としている。
【０００８】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。
【０００９】
図１は、本装置の一部破断側面図を、図２は、その一部破断平面図を示し、図３は、パネル部Ａ−Ａ断面図を示し、図４は、別例の固定形のパネル部一部破断平面図を、図５は、別例固定形のパネル部Ｂ−Ｂ断面図を示す。
【００１０】
図１に示すように、本装置は、上方部に設置するパネル部と、これを支持するステンレス柱で形成する台部とから成り立っている。
【００１１】
図１に示すように本装置は、４本以上の、ステンレス柱５３で地表に設けた空間部の地表に近い所を温室として一定の高さまで利用する様に多段の棚式温室４６を数段設け、最上部に太陽追尾形のパネル１がパネル中央芯部に固着した上回転支軸５及び下回転支軸４の内部に熱媒体排出管９及び注液管４１を通した状態で、パネル１が自由に回転出来る様に、パネル支持台１２に上軸支持ベアリング１０、下軸支持ベアリング３５で、支持され、これをステンレス柱５３により形成した台上に設けた支点ジョイント３８で下方部の１点を支持し、上方部を、角度ジョイント部１８を介してデルタ形ジャッキ２２を、角度変更用ギヤトドモーター２１により上下に角度変更出来るようになっている。
【００１２】
箱形になったパネル１の内部は、表面にフレネルレンズ３を形成したアクリル板が取りつけられ、各レンズの集光部には、長波長透過式集熱管３３が、図２に示すように縦方向に各レンズ毎設けられ、これを注入側は注入マニホールド３６、排出側は、排出マニホールド２０で結合して、それぞれ支持軸の中空部を通りカップジョイント８及びカップジョイント３４で、外部に導き出されている。
【００１３】
図１に示すように上回転支軸５には回転用スプロケット６が固着されており、パネル支持台１２に固着した回転用ギヤードモーター１１により回転出来るようになっている。
【００１４】
図３に示すように、フレネルレンズ３の集光軸であるフレネルレンズ集光光軸５１の焦点部分に設けた長波長透過式集熱管３３は、その上面部が逆Ｖ字形をした、２面を持つ凹レンズ形をしたガラスでその内側に受光素子を形成するために、反射形の多層のシリコン蒸着膜が接着されている可視光線選択式反射鏡部２９により、可視光線は斜め上方に半分ずつ反射されて可視光線反射光軸５０として、フレネルレンズ３の横に設けられたＶ字形を形成したＶ形表裏発電集光電池２により裏面で発電出来ると共にＶ字形上面の表面部でも集光しない状態で発電できる構造となっている。
【００１５】
可視光線選択式反射鏡部３７の裏面管部は、ガラス又は金属で形成され一体に結合されており、内部には、微粒子状の活性炭を溶剤中に分散させた黒色不凍液である熱媒体４９が透過しながら加熱される構造となっている。
【００１６】
パネル１の横、下面には、断熱材４８がしきつめられており、底部には、集熱管部に反射光が与えられるようになった底部アルミ反射鏡板５２が設けられ、光の有効利用が計られている。
【００１７】
図１に示すように、パネル支持台１２のすぐ下には、低沸点溶剤を密閉式容器で完全密閉し循環出来る発電装置である密閉式低温加熱タービン３９が蒸発槽１６及び冷却槽１７から形成されており、蒸発槽１６には、熱媒体排出管９より内部のラジエターで、低沸点溶剤を過飽和蒸気とし、冷却槽との間の絞り弁１５の出口部羽根車１３で発電機１４を回転し発電出来るようにすると共に、下方に設けた断熱材で保温された熱媒体蓄熱槽２４に排出される。
【００１８】
冷却槽１７には、下方に設けた充分な容量を持った温水蓄熱槽４５より、冷却水循環ポンプ４３により冷却水４４が内部の蒸気を沸点以下に冷却しながら温水蓄熱槽４５の温水収容部４０に戻る様に循環し、冷却槽１７の底部にたまる低沸点溶剤は、高圧ポンプ３７により蒸発槽１６に戻される事により低沸点溶剤は循環使用される。
【００１９】
温水蓄熱槽４５には、一部下方が開放された仕切り板２３が設けられ、上方より市水が流入出来るように水道水給水管３０の出口部にフロート弁２５で注入量をコントロールされており、温水収容部４０より温水給湯管３１を介して、家庭内の各所に給湯されると共に、この下方に設けられている棚式温室４６の各段下部に設けた液肥貯留槽４７の内部の液肥を液肥加温管３２により加温出来る構造となっている。
【００２０】
熱媒体蓄熱槽２４の底部より貯留された熱媒体を熱媒体循環ポンプ４２により注液管４１を介してパネル内の長波長透過式集熱管３３に循環する。
【００２１】
図４は、図１の別例を示し、図５は、そのＢ−Ｂ断面図を示しており、パネル１がステンレス柱１の台上で、太陽に向かって４０度程度の傾斜をつけて固定されたものとなり、縦方向に馬蹄形で曲率の大きい断面を持ち、その内部に順次曲率が、一層大きくなる縦長の馬蹄形多層集積レンズ６０がパネルガラス板６６の上面に設置されており、各レンズ間の下面にはＶ形表裏発電集光大電池２が互いちがいに並列に設置されている。
【００２２】
図５に示すように、馬蹄形多層集積レンズ６０で集光された馬蹄形集積レンズ集光光軸６１で集光された太陽光は、下方に設けた長波長選択形湾曲反射鏡６４により、その裏面に蒸着したシリコン等により可視光を集光して可視光集光軸６５として、Ｖ形表裏発電集光太陽電池２の裏面より照射して起電力を得ると共に電池の表面では、直接太陽光を受けて起電力を得る構造となっている。
【００２３】
長波長選択形湾曲反射鏡６４には、ガラス管等で形成された長波長透過式集熱管３３が密着一体化されており、その内部を熱媒体４９が、赤外線の照射を受けて高レベルの加温を受けて流れており、その外周部には、真空空間６３を介してガラス管６２が設置されており、内部の熱を逃がさない工夫がほどこされている。
【００２４】
パネル１の横や底部には、ガラスウール等の断熱材４８が設けられ、底部には、底部アルミ反射鏡板５２を設ける事で一層の集光力を得ている。
【００２５】
このような構造でああるから、この装置を使用せんとする時は、パネル１を太陽の動きにあわせて追尾させて、フレネルレンズ３で集光した集光倍率の非常に高い太陽光を、可視光選択式反射鏡部３７で可視光と長波長光である赤外線に分離し、可視光は、Ｖ形表裏発電集光太陽電池２の裏面で起電し、表面からも太陽光で起電する。
【００２６】
長波長光は、長波長透過式集熱管３３で内部の熱媒体４９を高レベルに加熱し、この熱媒体４９により、密閉式低温加熱タービン３９の内部の低沸点溶剤を過飽和蒸気とし、熱媒体４９は、下方に設けた熱媒体蓄熱槽２４に貯留され冷却のサイクルの中で発電機１４で起電力を得ると共に低沸点溶剤は、循環使用する全密閉完全リサイクル式となっている。
【００２７】
熱媒体蓄熱槽２４からは、熱媒体循環ポンプで、熱媒体４９は、循環使用されると共に、冷却槽１７で発生する温水は、温水蓄熱槽４５に貯留され、温水給湯管３１を通して家庭用の給湯として使用し、その一部は、下方に設けた棚式温室４６の各棚に設けた液肥貯留槽４７の加温に使用されそこで育てられる農産物の野菜の成長を助ける働きをする。
【００２８】
図４及び図５に示す別例では、レンズが固定式の為、集光倍率は低いが設備費の低下を見込める。
【００２９】
このように、太陽光を追尾による高倍率の集光又は固定パネルによる低倍率では有るが設備費の安いそれぞれの特徴をもった装置で、熱と可視光の分離により効率的な発電を行うと共に、冷却水の温水化による低レベル温水の利用及び必要に応じて高レベルの熱媒体温度を使用した熱湯発生を可能とし、下方での温室での加温にも熱を使用することで、ここで育てる野菜の育成を早めて生産物を多く出来る等の特徴を持った多目的熱光分離形集光発電装置である。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の構成は、下方に棚式温室を設け、その上部に温水貯留槽、熱媒体蓄熱槽を設ける事で、パネルでの集光レンズによる熱光分離による熱の利用を高め、高レベルの熱媒体加熱で、発電力を得ると共に、分離した可視光も集光太陽電池で効率的に起電力を得、低レベル温水、高レベル熱湯の利用が計れると共に、多段温室とその加温により農作物の育成を計れることで多目的により設備費の焼却が早く行える事を特徴とした多目的熱光分離形集光発電装置を提供することができる。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置本体の一部破断側面図。
【図２】本発明のパネル部一部破断平面図。
【図３】本発明のパネル部Ａ−Ａ断面図。
【図４】本発明の別例固定形のパネル部一部破断平面図。
【図５】本発明の別例固定形のパネル部Ｂ−Ｂ断面図。
【００３２】
【符号の説明】
１  パネル
２  Ｖ形表裏発電集光太陽電池
３  フレネルレンズ
４  下回転支持軸
５  上回転支持軸
６  回転様スプロケット
８  カップ状ジョイント
９  熱媒体排出管
１０  上軸支持ベアリング
１１  回転用ギヤードモーター
１２  パネル支持台
１３  羽根車
１４  発電機
１５  絞り弁
１６  蒸発槽
１７  冷却槽
１８  角度ジョイント部
２０  排出マニホールド
２１  角度変更様ギヤードモーター
２２  デルタ形ジャッキ
２３  仕切り板
２４  熱媒体蓄熱槽
２５  フロート弁
２９  可視光選択式反射鏡部
３０  水道市給水管
３１  温水給湯管
３２  液肥料加温管
３３  長波長透過式集熱管
３４  カップ状ジョイント
３５  下軸支持ベアリング
３６  注入マニホールド
３７  高圧ポンプ
３８  支点ジョイント
３９  密閉式低温加熱タービン
４０  温水収容部
４１  注液管
４２  液媒体循環ポンプ
４３  冷却水循環ポンプ
４４  冷却水
４５  温水蓄熱槽
４６  棚式温室
４７  液肥貯留槽
４８  断熱材
４９  熱媒体
５０  可視光線反射光軸
５１  フレネルレンズ集光光軸
５２  底部アルミ反射鏡板
６０  馬蹄形多層集積レンズ
６１  馬蹄形集積レンズ集光光軸
６２  ガラス管
６３  真空空間
６４  長波長選択形湾曲反射鏡
６５  可視光集光軸
６６  パネルガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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