(57)【要約】  本発明は、太陽エネルギーを変換するための装置（１０）に関連しており、装置は、入射太陽放射のための入射面（１１ａ）と、レンズ（１１ｂ）の射出面から反射面（１２ａ）に入射した太陽放射を太陽放射集光ユニット（１２）の少なくとも１つの目標領域（１３）へ反射するための反射面（１２ａ）を備える太陽放射集光ユニット（１２）に太陽放射を屈折形式で射出するための射出面（１１ｂ）とを有する少なくとも１つのレンズを備える太陽放射捕獲ユニット（１１）を備える。装置（１０）は、レンズにより形成される平面に垂直な少なくとも１つの軸（１１’）のまわりの回転によって太陽放射捕獲ユニット（１１）及び太陽放射集光ユニット（１２）を互いに対して方向づけるための位置決め手段（１４）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーを変換するための装置であって、
入射太陽放射のための入射面と、レンズの射出面から反射面に入射した太陽放射を太陽放射集光ユニットの少なくとも１つの目標領域へ反射するための反射面を備える太陽放射集光ユニットに太陽放射を屈折形式で射出するための射出面とを有する少なくとも１つのレンズを備える太陽放射捕獲ユニットを備えており、装置は、レンズにより形成される平面に垂直な少なくとも１つの軸のまわりの回転によって太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットを互いに対して方向づけるための位置決め手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの回転軸は２つの異なる軸であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの回転軸は一致することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットは位置決め手段によって互いに対して異なる平面において方向づけられることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項５】
位置決め手段は、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットを空での太陽の現在位置、装置の光学特性、装置の向きに基づいて互いに対して方向づけるように構成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項６】
位置決め手段は、地球上での地理的位置と向きのほか日にちと時刻に基づいて空での太陽の現在位置を決定するように構成されている演算装置を備えることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
装置は、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットが回転自在に取り付けられるフレームを備えることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項８】
シュートとして機能するガイドがフレームに取り付けられており、そのガイド上で太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットは位置決め手段によって移動させられることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットを支持するいくつかのローラーがフレームに取り付けられることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ローラーのうちの少なくとも１つは位置決め手段によって駆動されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ローラーは位置決め手段により制御できるモータによって駆動されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットは位置決め手段により制御できるベルト伝動手段によってフレームにおいて移動可能であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項１３】
レンズの入射面は平坦な面であることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項１４】
レンズの射出面はステップ状レンズとして構成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項１５】
レンズの射出面はステップ状ストレートプリズムレンズとして構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
プリズムレンズ角度は１５°ないし５０°の範囲であり、特にそれは３６°であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
太陽放射捕獲ユニットは、１５°ないし５５°の範囲である一定の射出角で、特に３６°の射出角で、太陽放射を太陽放射集光ユニットに射出するように構成されていることを特徴とする請求項１４、１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
装置は水平に対してある角度で配置できることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項１９】
前記角度は装置が位置する場所の緯度に依存して調整可能であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
反射面は少なくとも１つの凹面湾曲を備えることを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項２１】
反射面の第１のくぼんだ湾曲は関係する目標領域の近傍の点で前記第１の湾曲と異なる第２のくぼんだ湾曲に一体とされ、その第２の湾曲は同様に関係する目標領域を形成することを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項２２】
１つの太陽放射集光セルが各目標領域に存在することを特徴とする上記請求項のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項２３】
太陽放射集光セルは反射体の縁端に配設されることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射太陽放射のための入射面と、レンズの射出面から反射面に入射した太陽放射を太陽放射集光ユニットの少なくとも１つの目標領域へ反射するための反射面を備える太陽放射集光ユニットに太陽放射を屈折形式で射出するための射出面とを有する少なくとも１つのレンズを備える太陽放射捕獲ユニットを備える、太陽エネルギーを変換するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような装置は例えば米国特許第４２３００９４号明細書に開示されている。前記文書は、反射面を有する太陽放射集光ユニットと組合わされた太陽放射捕獲ユニットを開示している。太陽放射捕獲ユニットのレンズに入射した太陽放射は、変化する角度で屈折し、反射面によって目標領域へ反射し、そこで太陽放射は捕獲されて別の形態のエネルギーに変換される。
【０００３】
米国特許第４２３００９４号明細書に従った実施態様において、目標領域は、中に水が通された細長い中空パイプとして構成される。水は、反射面によって集光される目標領域に入射した太陽放射によって加熱される。従って、太陽エネルギーは熱エネルギーに、より詳しくはパイプの中を流れている水の温度上昇に変換される。
【０００４】
米国特許第４２３００９４号明細書に開示された構成は、相当の構造寸法によって特徴づけられ、それはその構成のため高額で扱いにくく、加えてまた使用時にそれほど機能的ではない。それに加えて、前記既知の太陽エネルギー変換装置は、別の形態のエネルギーへの太陽エネルギーの変換が太陽の位置にかなり依存しているので、全体的に効率が変化する特徴を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、太陽エネルギーの効率的な変換が太陽の様々な位置で実現でき、さらに小型の構造寸法を有する、前文に従った装置を的確に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、装置は、レンズにより形成される平面に垂直な少なくとも１つの軸のまわりの回転によって太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットとを互いに対して方向づけるための位置決め手段を装置が備えるという点に特徴がある。太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットとが太陽の位置に依存して互いに対して方向づけられるので、反射面によって反射された太陽放射は連続的に反射面の１点に集光させることができる。
【０００７】
米国特許第４２３００９４号明細書から知られる装置のような固定した装置に比べて、本発明に従った装置は、より効果的な太陽放射の集光及び別の形態のエネルギーへ変換することができる。欧州特許第１１７４６５８号に開示されたような可動装置に比べて、装置は一定の形状を有し、それほど複雑ではなく、それはコスト及び組立費用の点で節約になる。従って装置は、例えば建物におけるなど、より普遍的に適用できる。
【０００８】
第１の実施態様において、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの回転軸は２つの異なる軸であるが、別のさらに容易に制御される、より小型の装置では、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの回転軸は一致している。
【０００９】
ある特定の実施態様は、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットが位置決め手段によって互いに対して異なる平面において方向づけられるという点で特徴づけられる。
【００１０】
異なる平面において、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの独立した位置決めの結果として又は２つの平行な離れた平面において異なって配置される結果として、レンズによって屈折させられ、反射面に入射する太陽放射の最適な集光が、装置が稼働する日の空での太陽の位置に関わらず、１つの特定の目標領域において生じる。
【００１１】
このようにして、各種構成要素の通常の効率損失は別にして、レンズと反射面の２つの平行な平面における互いに対する方向づけの結果として、太陽放射が常に同一の点に集光するので、相当の効率改善が実現される。従って、１つの太陽エネルギー変換構成要素が前記１つの点において十分であることになり、それはより単純なだけでなくより安価な装置の組立につながる。
【００１２】
本発明に従った装置の極めて機能的な実施態様は、位置決め手段が、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットを空での太陽の現在位置、装置の光学特性、装置の向きに基づき互いに対して方向づけるように構成されているという点で特徴づけられる。このようにして、完全に自律的で、極めて精確な様態で太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの互いに対する正確な方向づけ又は回転を制御することができる装置が実現される。
【００１３】
より具体的には、この実施態様は、位置決め手段が地球上での地理的位置と向きのほか日にちと時刻に基づいて空での太陽の現在位置を決定するように構成されている演算装置を備えるという点でさらに特徴づけられる。このようにして、空での太陽の正確な位置が、最適な太陽放射の捕獲及び目標領域への太陽放射の集光反射を得るために精確で自律的な様態で絶えず決定される。
【００１４】
本発明の機能的な実施態様において、装置は太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットが回転自在に取り付けられるフレームを備える。
【００１５】
太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットの信頼でき確固とした方向づけは、シュートとして機能するガイドがフレームに取り付けられており、そのガイド上で太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットは位置決め手段によって移動させられる、ということで実現される。別の実施態様において、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットを支持するいくつかのローラーがフレームに取り付けられる。
【００１６】
前記ローラーのうちの少なくとも１つは位置決め手段によって、例えば位置決め手段により制御できるモータによって駆動される。別の実施態様において、太陽放射捕獲ユニットと太陽放射集光ユニットは、位置決め手段により制御できるベルト伝動手段によってフレームにおけるガイド上又はローラー上を移動可能である。
【００１７】
レンズの特定の実施態様において、レンズはレンズの入射面が平坦な面であるという点で特徴づけられる。
【００１８】
太陽放射集光ユニットの反射面の方向でレンズへの入射光の適切な屈折を実現するために、太陽放射とは反対側のレンズ面はステップ状レンズとして構成される。より具体的には、レンズの射出面は、ステップ状ストレートプリズムレンズとして構成されている。軸のまわりのレンズの回転との組合せにより、ステップ状レンズ、より詳しくはステップ状ストレートプリズムレンズとして構成された射出面からの太陽放射の一定の射出角がこのようにして、空における太陽の位置に関わらず、従って全長の入射面への太陽放射の入射角に関わりなく実現される。
【００１９】
より具体的には、プリズムレンズ角度は１５°ないし５０°の範囲であり、特にそれは３６°である。
【００２０】
より詳しくは、１実施態様において、太陽放射捕獲ユニットは、１５°ないし５５°の範囲である一定の射出角で、特に３６°の射出角で、太陽放射を太陽放射集光ユニットに射出するように構成されている。
【００２１】
穏和な気候の地域においても最適な太陽放射の捕獲を実現するために、装置は水平に対してある角度で、特にオランダの場合４５°の角度で位置決めすることができる。
【００２２】
水平に対する装置の一定の角度を維持することが好ましいが、より用途が広い装置は、装置が位置する場所の緯度に依存して前記角度が調整可能であるという点で特徴づけられる。オランダの場合この角度は４５°であるが、赤道の場合それは０°である。
【００２３】
機能的な実施態様において、反射面は少なくとも１つの凹面湾曲を備える。このようにして、レンズの射出面から集光点へ出る太陽放射の最適な反射が実現される。これは、このようにしてより大量の入射太陽放射が、目標領域に配設される太陽エネルギー変換構成要素に向けて効果的な様態で集光されるので、装置の相当の効率改善につながる。
【００２４】
しかし、くぼんだ湾曲の使用は、湾曲によって形成される目標領域の場所でレンズとミラーとの間でレンズを出る太陽放射の部分的損失をもたらすかもしれない。レンズにより屈折した太陽放射のこの部分についても反射面による効果的な反射及び集光を達成するために、別のさらに機能的な実施態様の反射面は、反射面の第１のくぼんだ湾曲が関係する目標領域の近傍の点で前記第１の湾曲と異なる第２のくぼんだ湾曲に一体とされ、その第２の湾曲は同様に太陽放射のための目標領域を形成するように構成される。従って、レンズを出る光は効果的に反射させられて、太陽放射集光ユニットの反射体領域全体にわたり両方の目標領域に集光される。
【００２５】
レンズを出る最大量の太陽放射が反射面によって反射し、効果的な様態で目標領域において集光される、本発明に従った装置の機能面の結果、目標領域に配設されるせいぜい２つの太陽放射集光セルが十分であり、又は１つのセルだけでもよく、その場合には第２の目標領域の入射太陽放射もまた（第１の目標領域の入射太陽放射とともに）このセルへ反射される。
【００２６】
より具体的には、太陽放射集光セルは反射体の縁端に配設され、従って位置決め手段により方向づけられる結果として反射体とともに移動する。本発明をここで図面に関してさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明のより良好な理解のために、同じ部品は以下の図の説明において同じ数字によって指示される。
【００２８】
図１ａと１ｂは、太陽エネルギーを変換するための本発明に従った装置の２つの実施形態を示す。装置１０は、入射面１１ａと射出面１１ｂを有するレンズとして図式的に表現された太陽放射捕獲装置１１を備えている。レンズ１１は、太陽Ｚによって放出された太陽放射１を捕獲する機能を果たす。太陽放射１は、以下に検討するように、スネルの屈折の法則に従ってレンズによって屈折し、太陽放射１が入射面１１ａに入射した角度とは異なる角度で太陽放射集光ユニット１２の方向に反射される。
【００２９】
太陽放射集光ユニット１２は、例えばアルミニウム又はクロミウムコーティングから構成される反射面１２ａを備えた反射体１２よりなる。
【００３０】
レンズ１１はレンズ面を備えるが、反射体１２の外周縁もまた面を形成し、レンズ１１と反射体１２はレンズ１１と反射体１２によって形成される２つの面が離れていて平行な関係で広がっているような様態で互いに対して配置されている。レンズ１１の軸１１’はその２つの想像上の面を垂直に横切っている。図１ａと１ｂに図示されたこの配置は、本発明に従った装置の理解に、なかでもその機能にとって不可欠である。
【００３１】
以下に説明する通り、入射面１１ａへの入射太陽放射１の入射角は空での太陽Ｚの位置に依存する。これは図１ａと１ｂにおいて図式的に示されており、ここで太陽（文字Ｚにより指示）は午前９：００に対応する空での位置を占めるのに対し、文字Ｚ’により指示された太陽は午後１３：００に対応する位置を占める。それぞれ（空での太陽の位置に依存する）、太陽放射１及び１’の入射面１１ａへの異なる入射角のために、レンズ１１によって屈折した光は、反射体１２の反射面１２ａの方向へ異なる射出角で射出面１１ｂを出る。
【００３２】
屈折した太陽放射１ａ、１ａ’を、目標領域１３で効率的に集光し捕獲するために、反射体１２の反射面１２ａは放物線状の湾曲となっている。さらに、位置決め手段（図示せず）によって行われる軸１１’のまわりでの回転により本発明に従ってレンズ１１と反射体１２を互いに対して方向づけることによって、レンズ１１を出る屈折太陽放射１ａ、１ａ’は、反射体１２の外周縁１２’に位置する目標領域１３へ反射面１２ａによって反射される（図１ｂを参照）。
【００３３】
目標領域１３は図１ａと１ｂにおいて図式的に示されているが、例えば太陽光電池などの太陽放射集光セルが目標領域１３に配設されなければならない。このようにして、セルへの入射太陽放射の全てが、いずれの効率損失も考慮しなければ、効果的な様態で例えば電気エネルギーといった別の形態のエネルギーに変換することができる。そのエネルギーは、そのさらなる利用のために本発明に関連しない様態でも、目標領域１３から取り出すことができる。
【００３４】
図１ａが示す通り、レンズと反射体１２の両者は、レンズ１１の軸１１’のまわりで、かつレンズ１１が反射体１２の回転運動とは独立した回転運動を実行できるような様態で、回転自在に駆動される。
【００３５】
図１ｂは装置の別の実施形態を示しており、レンズ１１と反射体１２が両方とも軸１１’のまわりを同じ方向に動く。レンズ１１と反射体１２の両者はそのために、フレーム１０’に取り付けられ（図２参照）、それぞれいくつかのローラー、ホイール又はベアリング１５ａ、１５ｂによって支持されており、それらのうち、それぞれ１つだけのローラー１５ａ、１５ｂが簡単な参照のために図１ｂに図示されている。ローラー１５ａ−１５ｂは、位置決め手段１４により適切に制御される例えばステッパモータ１６ａ−１６ｂといった適切なモータによって駆動される。
【００３６】
他方、レンズ１１と反射体１２は、ベルト駆動機構によって、又はシュートに配置されることによって、装置内で適切に回転させられてもよい。
【００３７】
位置決め手段１４は、レンズと反射体１２を互いに対して軸１１’のまわりを異なる回転速度で移動できるように、モータ１６ａ−１６を互いに独立して制御するように構成されている。
【００３８】
レンズ１１と反射体１２の回転は、空での太陽Ｚ（Ｚ’それぞれ）の現在位置、レンズ１１の光学特性のほか、水平に対する装置１０の全体的向きに基づいて決定される。太陽Ｚ（Ｚ’それぞれ）の現在位置を決定できるようにするために、位置決め手段１４は演算装置１４ａを備えており、それは地球上での装置１０の地理的位置と向きのほか、日にちとその日の時刻に基づき空での太陽Ｚの現在位置を決定する。
【００３９】
演算装置１４ａはそのために、適切な記憶手段を備えるとともに、数理プロセッサといったデータ処理手段ばかりでなく、前述の基準に基づき空での太陽の現在位置を決定するコンピュータプログラムを備える。それに基づいて、ステッパモータ１６ａ−１６ｂは、レンズ１１と反射体１２を互いに対して、かつ太陽Ｚ（Ｚ’）に対して方向づけるための位置決め手段によって制御される。
【００４０】
レンズ１１と反射体１２は２つの部品によって形成される想像上の面が水平に対し平行になるような様態で図１ａと１ｂにおいて図示されているが、著しい効率改善を達成するためには、装置１０を水平１００に関して角度αに位置決めできるべきであることが理解されるであろう。さらに前記角度αは、適切な手段によって変えることができるように調整可能とすることができる。従って、装置１０は、穏和な気候の地域においても、特に冬期に、太陽放射の強度が低い時でも、その適切な角度の方向づけによって太陽に向けることができる。図２を参照されたい。
【００４１】
またこのようにして、年の前記期間中の少ない太陽放射の量は、効率的な様態で捕獲でき、それぞれレンズ１１と反射体１２による屈折と反射の後に目標領域１３において集光でき、集光された太陽エネルギーを、適切な太陽光電池によって別の形態のエネルギーに変換することができる。レンズ１１と反射体１２が軸１１’のまわりで回転する回転角度は、地球上での地理的位置、水平に対する装置の角度設定又は向きに大きく依存するが、なかでも太陽の位置とレンズの物理的特性に依存する。
【００４２】
本発明に従った装置は、レンズ１１が平坦な入射面１１ａを有するということで、そしてレンズ１１の射出面１１ｂがステップ状プリズムレンズとして構成されるということで、著しい効率改善を実現することを可能にする。これは図４に図示されており、ここで射出面は互いに平行に延びるまっすぐな溝１１０’を備えており、それによって鋸歯形状を有する射出面１１ｂを実現している。より具体的には、射出面１１ｂは、図４、５ａ、５ｂに示す通り、ステップ状ストレートプリズムレンズとして構成されている。
【００４３】
本発明に従った装置の効率改善は特に、レンズ１１がその軸１１’のまわりを位置決め手段１４によって回転させられるということでもたらされる。従って、光は、空における太陽Ｚ（Ｚ’）の位置に関わらず常に同じ角度で射出面１１ｂを出ることになる。
【００４４】
図４は、固定レンズ１１の場合の状況を示す。参照文字Ｚは午前９：００における空での太陽の位置を指示している。入射面１１ａでの第１の屈折及び射出面１１ｂでの第２の屈折の後、入射太陽放射１は屈折した太陽放射の形でレンズ１を出る。太陽が午前１２：００（正午）に空でその頂点にある時（Ｚ’で指示）、９０°の入射角で入射面に入る太陽放射１’は、午前９：００の太陽放射１ａの射出角とは異なる（太陽光線１ａ’として表現された）角度で射出面１１ｂを出る。
【００４５】
従って、固定レンズ１１の場合、入射太陽放射は、太陽の位置に依存して変化する角度で屈折し、それゆえにまたレンズ１１の下に配設された反射面１２ｂによっても変化する角度で反射する。１つの目標領域１３における太陽放射１ａ−１ａ’の適切又は効率的な集光は、固定レンズ１１ではできないであろう。レンズをその軸１１’のまわりで回転させることによって、射出光１ａ−１ａ’の一定の射出角は、図５ｂに図示の通り、ステップ状プリズムレンズ面１１ｂの向きを絶えず変えることによって実現することができる。
【００４６】
太陽放射１ａ−１ａ’に対する一定の射出角が、２０〜９０°の角度でレンズ１１の平坦な入射面１１ａに入射する太陽放射に対して実現できることを実験の結果分かった。装置１０全体が４５°の角度αで南に向けられた場合、太陽放射は、例えばオランダにおいて午前７：３０〜８：００から午後１６：００〜１６：３０まで効果的な様態で捕獲でき、屈折と反射の後に目標領域１３に集光される。
【００４７】
射出太陽放射１ａ−１ａ’の一定の射出角を生じさせるためには、レンズ１１の回転は演算装置１４ａによって計算されなければならない。すでに上で述べたように、空での太陽の現在位置に加えて、レンズ１１の光学特性及び水平に対する装置１０の向きもまたある役割を果たす。
【００４８】
レンズ１１は、ガラス、パースペックス(perspex)（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート又は別の適切に透明かつ耐久性のある材料で作ることができる。パースペックスやポリカーボネートは型で容易に加工できるプラスチックである。レンズ１１の好ましい実施形態は、平坦な入射面１１ａを有し、歯、好ましくはストレートな歯（鋸歯状）を備えており、それにより射出面１１ｂはステップ状のストレートプリズムレンズとして構成される。
【００４９】
レンズ１１の効率は、特に、平坦な入射面１１ａでの反射、射出面１１ｂまでのレンズ１１による太陽放射の透過損失、射出面１１ｂで起こり得る太陽放射の反射、ステップ状プリズムレンズとして構成された射出面１１ｂの歯状輪郭によって生じる太陽放射の損失によって、悪影響を受ける。
【００５０】
オランダのような穏和な気候の地域の場合、角度３６°のプリズムレンズを使用し、及びレンズ面１２ｂの方向において３６°の一定の射出角を有するレンズ１１を使用することによって、そして装置全体が４５°の角度で南に向けられることにより、太陽放射１は最大限の効率を伴い反射体１２に誘導されることを実験は示した。
【００５１】
図３の図表は、このレンズ構成について（オランダで）６月２１日の空における太陽の様々な位置でのレンズ１１（と反射体１２）の回転角度を示している。この図表において、その日（この場合６月２１日）の時間は横軸にプロットされており、各時刻についてのレンズ１１と反射体１２の特定の回転角度は縦軸にプロットされている。前記回転角度は、６月２１日の空における太陽Ｚの様々な位置に基づき演算装置１４ａによって実行される算術モデル（又はコンピューティングプログラム）に基づいて決定される。
【００５２】
南へ４５°の向き（オランダにおいて）及び２０°と９０°の間の太陽放射の入射角により、レンズが３６°のレンズ角度及び空での太陽のこれらの様々な位置で生じる１５°と５５°との間、特に３６°の一定の射出角を呈するステップ状プリズムレンズ面１１ｂを備えた場合に、（一日全体にわたり）最大平均効率を有するレンズが得られることがわかった。このレンズにより、７７％の効率度がこのようにして達成される。
【００５３】
反射面１２ｂでの太陽放射１ａ−１ａ’の効率的な集光及び目標領域１３への太陽放射１ａ−１ａ’の集光反射を達成するために、反射体１２の反射面１２ｂは少なくとも１つの凹面湾曲、例えば放物線状の又は双曲線状の湾曲である。凹面湾曲の焦点への反射が生じる。また、この場合、反射体１２はレンズ１１のそれと同一のプラスチックで作ることができ、反射体１２はアルミニウム又はクロミウムコーティングといった反射材料で被覆される。
【００５４】
しかし、反射体１２はまた金属で作ることもでき、その場合、反射面１２ａは研磨される必要がある。またこの場合、反射面での射出太陽放射１ａ−１ａ’の反射における効率損失を考慮に入れなければならない。しかし、入射太陽放射の９５％以上を反射する利用可能なコーティングその他の反射材料が存在する。
【００５５】
反射面１２ａが１つの凹面湾曲から構成されるだけであるように反射体１２が作られた場合、レンズ１１の入射光の一部は反射面１２ａによる反射後に失われるであろう。特に、目標領域１３（太陽光電池１３）の場所の領域は、目標領域の方向で不十分な太陽放射を反射する。目標領域１３の近傍の反射体１２のこの領域でも入射光を同様に効果的に反射するために、（図６においてＡで指示された）第１の凹面湾曲は（Ｂで指示された）第２の凹面湾曲に同化し、この第２の凹面湾曲は形状において第１の凹面湾曲と明らかに異なる。
【００５６】
反射面１２ａを互いに一体とした２つの凹面湾曲として構成することによって、目標領域１３の近傍の入射太陽放射１”もまた、屈折と反射の後もなお、目標領域１３に配設された太陽光電池（光電池）によって、又は別の目標領域に配設された太陽光電池（光電池）によって（太陽放射１ａ”として）捕獲されることから、全システムのさらなる効率改善が実現される。
【００５７】
このようにして、反射面１２ａでの太陽放射の最適な投影が、レンズ１１と特定的に造形された反射体１２をレンズ１１のアクセス１１’のまわりを互いに対して回転させることによってもたらされ、その太陽放射は反射体によって集光され目標領域に誘導され、太陽放射を変換するための極めて機能的な装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１ａ】本発明に従った装置の実施形態を示す。
【図１ｂ】本発明に従った装置の別の実施形態を示す。
【図２】本発明に従った装置の別の図を示す。
【図３】本発明に従った装置の回転駆動に関する表を示す。
【図４】本発明に従った装置の部分図を示す。
【図５】本発明に従った装置の２つの動作状態を示す。
【図６】本発明に従った装置の部分図を示す。
【図１ａ】
2009533841.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
2009533841.tif 000009
【図６】
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【国際調査報告】
2009533841.tif 000011
2009533841.tif 000012
2009533841.tif 000013