(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光を効率的に収集し、太陽の方向へ正確に照準を合わせられる、高性能太陽光集光システムを提供する。【解決手段】集光モジュールと、ガイド管９０と、彎曲管２０と、応用管部材４０とからなる。集光モジュールは、主反射鏡１０を少なくとも備える。主反射鏡の中心には中孔１２が設けられ、中孔前方には支持体１４によって二次反射鏡１３が取り付けられ、中孔後端にはガイド管の一端と連結される拡張管８１が設けられ、ガイド管は反射鏡を設けた彎曲部を備え、ガイド管の末端と彎曲管は枢設される。彎曲管は、それぞれ九十度の角度で連結された前部挿入管２１と中部垂直台座管２２と水平管２３と後部挿入管２４とからなり、連結された各直角の箇所には反射鏡５０〜５４が設けられる。前部挿入管はガイド管の後端と連結される。応用管部材の前端には彎曲ヘッド部が設けられ、後端には延長管４２が設けられ、その間には反射鏡が設けられ、延長管は照明が必要な箇所に連通する。【選択図】図１
0003169813.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、集光モジュールと、ガイド管と、彎曲管と、応用管部材と、からなる高性能太陽光集光システムであって、
前記集光モジュールは、一つの主反射鏡を少なくとも備え、前記主反射鏡の反射面は、複数或いは単一のユニット反射体からなり、前記ユニット反射体は、可塑性を備えた薄膜からなるとともに、配列状に並べられて一定の面積を形成し、複数のユニット反射体は全体で集光のための弧を形成し、
前記主反射鏡の中心位置には中孔が設けられ、前記中孔前方における適切な距離分離れた箇所には、支持体によって二次反射鏡が取り付けられ、主反射鏡の中孔後端には拡張管が設けられ、
前記ガイド管の一端と拡張管は連結され、前記ガイド管は、直角に湾曲した箇所を備え、ガイド管の末端と彎曲管は枢設され、前記ガイド管の彎曲位置には反射鏡が設けられ、
前記彎曲管は、それぞれ九十度の角度で連結された前部挿入管と中部垂直台座管と水平管と後部挿入管とからなり、前記前部挿入管と中部垂直台座管と水平管と後部挿入管におけるそれぞれが連結された直角の箇所には、それぞれ反射鏡が設けられ、
前記前部挿入管は、ガイド管の後端と連結され、
前記応用管部材の前端には彎曲ヘッド部が設けられ、彎曲ヘッド部は彎曲管の後部挿入管と連結され、前記応用管部材の後端には延長管が設けられ、前記彎曲ヘッド部と延長管の間には反射鏡が設けられ、延長管は照明が必要な箇所に連通することを特徴とする、高性能太陽光集光システム。
【請求項２】
前記主反射鏡の中孔下方のガイド管には、紫外線フィルターが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項３】
前記主反射鏡の中孔下方のガイド管には、赤外線フィルターが設けられることを特徴とする、請求項１に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項４】
前記赤外線フィルターによって赤外線が反射される位置には、太陽エネルギー板が設けられることを特徴とする、請求項３に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項５】
前記紫外線フィルターは、前記彎曲管に可動に設けられることを特徴とする、請求項２に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項６】
前記赤外線フィルターは、前記彎曲管に可動に設けられることを特徴とする、請求項３に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項７】
前記主反射鏡の中孔の上には、紫外線を反射させるフィルターが被せられることを特徴とする、請求項１に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項８】
ガイド管の内部は反射膜で覆われることを特徴とする、請求項１に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項９】
彎曲管の末端には回転台座が設けられ、前記回転台座には、モーターと減速ギアからなる伝動装置が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の高性能太陽光集光システム。
【請求項１０】
少なくとも、集光モジュールと、ガイド管と、彎曲管と、応用管部材と、からなる高性能太陽光集光システムであって、
前記集光モジュールは、複数の主反射鏡を少なくとも備え、前記主反射鏡の反射面は、複数のユニット反射体からなり、前記ユニット反射体は、可塑性を備えた薄膜からなるとともに、配列状に並べられて一定の面積を形成し、複数のユニット反射体は全体で集光のための弧を形成し、
前記主反射鏡の中心位置には中孔がそれぞれ設けられ、前記中孔前方における適切な距離分離れた箇所には、支持体によって二次反射鏡が取り付けられ、主反射鏡の中孔後端には拡張管が設けられ、
前記ガイド管の一端と拡張管は連結され、前記ガイド管は、直角に湾曲した箇所を備え、ガイド管の末端と彎曲管は枢設され、前記ガイド管の彎曲位置には反射鏡が設けられ、
前記彎曲管は、それぞれ九十度の角度で連結された前部挿入管と中部垂直台座管と水平管と後部挿入管とからなり、前記前部挿入管と中部垂直台座管と水平管と後部挿入管におけるそれぞれが連結された直角の箇所には、それぞれ反射鏡が設けられ、
前記前部挿入管は、ガイド管の後端と連結され、
前記応用管部材の前端には彎曲ヘッド部が設けられ、前記応用管部材の後端には延長管が設けられ、前記彎曲ヘッド部と延長管の間には反射鏡が設けられ、延長管は照明が必要な箇所に連通することを特徴とする、高性能太陽光集光システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は高性能太陽光集光システムに関し、特に太陽光とエネルギーを直接集め、住宅やオフィスビル内部のシステムに使用することができる高性能太陽光集光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学を発展させるのに太陽のエネルギーを利用するのは、最も環境保護になる上、大自然を破壊することもない。太陽自体には豊富な光エネルギーと熱エネルギーが含まれており、この種のエネルギーは、直接使用することができるだけでなく、保存したり新しいエネルギーに転換したりすることができる。このため、住宅やオフィスビル内の園芸、景色づくり、室内照明、発電（熱）等のエネルギーツールとして使用することで、電力資源と社会コストを節約することができるとともに、より自然に近づけることができる。
【０００３】
コミュニティーやオフィスビルなどの人が集中する場所における大型の建築物内には、生活を便利にするために、中庭が設けられているところが多い。そして中庭には、草花が植えられたり、池が設けられたりする。自然にできるだけ近づけるために、中庭の頂部には光を通す半透明の天井やガラス材が使用される。しかしながら、外の太陽光の光線は、前記半透明の板を通過して中庭に到達した時には、照明の明るさが十分ではなく、中庭が、湿気が多く暗くなってしまうという欠点がある。また、明るさを追求するために、照明器具や電球が取り付けられることもあるが、それにより電力が必要になり、コストが増える。そこで、もし、太陽のエネルギーを使用することができる装置があれば、自然の光源を利用できるだけでなく、熱エネルギーを収集してその他の加熱や発電に使用することができ、多くのエネルギーとコストを節約することができる。
【０００４】
太陽光を収集する従来の装置は、米国特許第６１２８９０５号、及び第６６９１７０１号にて開示されている。この装置は、大きい主反射鏡によって多くの太陽光を収集し、更に、前方の二次反射鏡に投射し、さらに、前記二次反射鏡は、光線を大きな主反射鏡中央の孔の中に射入させ、さらに、調整可能な平面反射鏡によって光線を内部に誘導し、光線を利用する。上述の装置には以下の欠点がある。
１、光の反射と誘導が、直接、反射鏡片から投射され伝達され、いずれも、効率的に収束伝導しないため、外界の空気のほこりやちりの影響を受けやすく、そのため、光線の喪失が大きく、光エネルギーと熱エネルギーの収集効率が低い。これが従来の技術の主な欠点となっている。
２、太陽の開口角は、約正負０．２６度であり、それに追跡台の精度と誤差を加えると、総合誤差は正負０．５度以上に達するため、それでは太陽に正確に向ける機能が完全とはいえない。従来の技術の最も重要な点は、太陽を追いかける機能の部分に、仰角を調整する二次元空間の設計を採用している、という点である。このため、太陽に正確に向ける調整に制限が生じる。なお、裝置を立体の調整角度設計にすることで、移動する太陽に正確に向けることができ、高性能の太陽光を効率的に収集することができる。しかしながら、従来の装置にはこの機能はない。
３、従来のシステムは、いずれも、単一の中型反射鏡、或いは、複数の小型フレネル（Ｆｒｅｓｎｅｌ）レンズからなる。従って、システム全体の総光量に制限があり変更できない。これも、従来の技術の欠点の一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１２８９０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６６９１７０１号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本考案は、配列状の高性能光線主反射鏡とそれに対応する二次反射鏡を用いることにより、光線を密閉された導光管に誘導させ、導光管の内部には反射膜がめっきされる或いは貼りつけされ、導光管は三次元方向に調整することができるため、太陽光を効率的に収集することができるとともに、太陽の方向へ正確に照準を合わせることができる、高性能太陽光集光システムを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本考案は、光線誘導経路内に、紫外線フィルター、或いは、赤外線フィルターを設けることで、光線から紫外線と赤外線を取り除く、或いは分離させて他の用途に用いることができ、建築物内に設けることで建築内装・設備の一部となり、太陽光を、照明、加熱、エネルギー保存、美容、室内内装などの産業上に使用することができ、住宅、商業、オフィスビルのいずれにも適用できる、高性能太陽光集光システムを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本考案は、反射鏡を配列状に並べて集光することで、総光量を需要に応じて増やすことができるため、柔軟性に富む、高性能太陽光集光システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案による太陽光集光システムは、集光モジュールと、ガイド管と、彎曲管と、応用管部材と、からなる。集光モジュールは、主反射鏡を少なくとも備える。主反射鏡の中心には中孔が設けられ、中孔前方には支持体によって二次反射鏡が取り付けられ、中孔後端にはガイド管の一端と連結される拡張管が設けられ、ガイド管は反射鏡を設けた彎曲部を備え、ガイド管の末端と彎曲管は枢設される。彎曲管は、それぞれ九十度の角度で連結された前部挿入管と中部垂直台座管と水平管と後部挿入管とからなり、連結された各直角の箇所には反射鏡が設けられる。前部挿入管はガイド管の後端と連結される。応用管部材の前端には彎曲ヘッド部が設けられ、後端には延長管が設けられ、その間には反射鏡が設けられ、延長管は照明が必要な箇所に連通する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の構造を示した分解斜視透視図である。
【図２】本考案を組み立てて使用した際の状態を示した断面図である。
【図３】本考案の調整角度を示した説明図である。
【図４】複数の主反射鏡を組み合わせて集光モジュールにした実施例を示した部分拡大図である。
【図５】複数の主反射鏡を組み合わせて集光モジュールにした実施例を示した部分断面図である。
【図６】複数の主反射鏡を組み合わせて集光モジュールにした実施例の全体の構造を示した分解斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
図１と図６に示すように、本考案の実施例における太陽光集光システムは、一つ或いは複数を組み合わせた主反射鏡１０を集光モジュール１とし、効率的に太陽光を集める。主反射鏡１０の反射面は、複数のユニット反射体１１からなる。ユニット反射体１１は、可塑性を備えた薄膜からなるとともに、配列状に並べられて一定の面積を形成する。複数のユニット反射体１１は、全体で集光のための弧を形成する。主反射鏡１０の中心位置には中孔１２が設けられ、中孔１２前方における適切な距離分離れた箇所に、支持体１４によって二次反射鏡１３が取り付けられている。図２と図５に示すように、光線Ｌは主反射鏡１０に収集された後に二次反射鏡１３に投射され、さらに、二次反射鏡１３に収集された後に中孔１２内に射入する。
【００１２】
図１、図２、図３は、単一の主反射鏡１０の実施例を示している。主反射鏡１０の中孔１２の後端には、拡張管８１が設けられている。
【００１３】
主反射鏡１０後方には、ガイド管９０が設けられ、ガイド管９０は、拡張管８１と連結される。ガイド管９０の内部には、反射膜がめっきされる、或いは、反射膜が貼りつけられる。また、ガイド管９０は、直角に湾曲した箇所を備えており、ガイド管９０の前端９００と後端９０１は、それぞれ、拡張管８１と、彎曲管２０とに連結され、ガイド管９０の湾曲した位置には反射鏡５０が設けられる。
【００１４】
彎曲管２０は、それぞれ九十度の角度で連結された前部挿入管２１と中部垂直台座管２２と水平管２３と後部挿入管２４とからなる。また、前部挿入管２１と中部垂直台座管２２と水平管２３と後部挿入管２４におけるそれぞれが連結された直角の箇所には、それぞれ、反射鏡５１、５２、５３が設けられ、それにより、光線Ｌ（図２に図示）は、ガイド管９０内に配置された一つ目の反射鏡５０から順番に最後の反射鏡５３まで反射され、しかも出射角度と入射角度は変わらない。その内、前部挿入管２１は、ガイド管９０の後端９０１に結合される。
【００１５】
回転台座３０の上端には、垂直台座管３１が設けられ、垂直台座管３１は後部挿入管２４と連結される。また、末端の固定端部３２には、モーターと減速ギアからなる伝動装置３３が設けられる。なお、伝動装置３３は、既存の製品を直接使用することができるため、ここではその構造についての記載を省略するものとする。
【００１６】
応用管部材４０の前端には、彎曲ヘッド部４１が設けられ、応用管部材４０の後端には延長管４２が設けられ、彎曲ヘッド部４１と延長管４２の間には反射鏡５４が設けられる。反射鏡５４は、彎曲管２０の最後の反射鏡５３からの光線を受け取り、延長管４２へと反射させる。延長管４２は、照明が必要な個所へと連通される。上述した延長管４２には、需要に応じて、さらに、光線を導くための彎曲箇所と反射鏡を増設することができ、それらはいずれも本考案の技術範囲であるため、ここでは記載を省略するものとする。
【００１７】
別の実施例では、応用管部材４０の末端に、その他の導光管線（例えば、光ファイバーなど）を増設し、照明が必要な箇所に連通させることができる。
【００１８】
図４、図５、図６は、複数の主反射鏡１０からなる大面積の集光モジュール１の実施例を示している。複数の主反射鏡１０は、配列状に並べられ、各中孔１２の後端には、拡張管８０、８１がそれぞれ設けられる。本実施例では、九枚の主反射鏡１０であり、即ち、九本の拡張管８０、８１が設けられ、それぞれガイド管９０に連結される。それにより、全ての光線Ｌはガイド管９０に導かれ、さらに、前述した方式で彎曲管２０、回転台座３０、応用管部材４０に導かれ、最終的に、光線Ｌを、例えば、読書する際の光、部屋の採光、生態環境づくりのための光などとして利用することができる。
【００１９】
図２と図５に示すように、本考案は、主反射鏡１０の中孔１２下方の管部材に、紫外線ＵＶ及び赤外線ＩＲを反射させるフィルター６０、６１をそれぞれ設けることができる（管部材とは、例えば、拡張管８０、８１、或いはガイド管９０である。ただし、ガイド管９０に設けるのが最も好ましい。即ち、光線Ｌが進入するガイド管９０の前端９００に設けるのが最も好ましい）。二つのフィルター６０、６１は、可動に取り付けられ、いつでも、調整や取り外しすることができる（例えば、折りたたみなど）。その内、赤外線を反射させるフィルター６１は熱エネルギーも同時に反射させるため、熱エネルギーが反射される位置に太陽エネルギー板７０を設けることで、熱エネルギーを吸収し、加熱のため、或いは、エネルギー発電に変換する際に用いるために貯蔵することができ、分離された赤外線の太陽光を、夏の照明に適用することができる。反対に、赤外線を反射させるフィルター６１で赤外線を取り出した場合は、赤外線の太陽光は温度を上昇させることができるため、冬に室温を上げるために使用することができる。
【００２０】
別の実施例では、ガイド管９０の前端９００に設けられた紫外線を反射させるフィルター６０は、ユニット反射体１１の中孔１２に直接設けることができ、それにより、人体に有害な紫外線を取り除き、その他の光線を通過させることができる。
【００２１】
図２、３、５、６に示すように、本考案を使用すると以下の利点が生じる。
１、ガイド管９０、彎曲管２０に四つの彎曲部を形成させることにより、光線をスムーズに誘導することができるとともに、入、出射角度が変わらない。また、彎曲管２０を水平に回転させることで、主反射鏡１０の受信方向を調整することができる。さらに、ガイド管９０と彎曲管２０の連結箇所は、図３に示すように、主反射鏡１０の仰角を調整することができる。このように、三つの調整機能により、太陽の方向に正確に合わせることができ、太陽光を効率的に受けとることができるため、優れた考案となっている。
２、本考案によると、光線は、主反射鏡１０、二次反射鏡１３によって反射されて中孔１２に進入した後、拡張管８０、８１によって、ガイド管９０、彎曲管２０、回転台座３０、及び応用管部材４０に密閉状態で伝わるため、光線が失われない。また、それと同時に、必要なエネルギー（ＵＶ或いはＩＲ）を保存して、太陽光を効率的に使用することができるのも、本考案の利点の一つである。
３、本考案は、特殊な位置に（ＵＶ或いはＩＲ）光学フィルターを設けているため、人体に有害な紫外線を取り除いたり、或いは、増やす必要がある光線やエネルギーに赤外線を誘導し、室温を調整したり、或いは、太陽エネルギー保存板に連結して、建築の設計をより人間らしくし、省エネと環境保護を実現することができるのも本考案の利点の一つである。
４、本考案は、反射鏡を配列状に並べて集光することで、総光量を需要に応じて増やすことができるため、柔軟性に富む。
【符号の説明】
【００２２】
１      集光モジュール                      
１０    主反射鏡
１１    ユニット反射体                  
１２    中孔
１３    二次反射鏡                      
１４    支持体
２０    彎曲管                              
２１    前部挿入管
２２    中部垂直台座管                          
２３    水平管
２４    後部挿入管                          
３０    回転台座
３１    垂直台座管                              
３２    固定端部
３３    伝動装置                      
４０    応用管部材
４１    彎曲ヘッド部                                
４２    延長管
５０    反射鏡                            
５１    反射鏡
５２    反射鏡                            
５３    反射鏡
５４    反射鏡                            
６０    フィルター
６１    フィルター                                
７０    太陽エネルギー板
８０    拡張管                            
８１    拡張管
９０    ガイド管                                
９００  前端
９０１  後端                              
Ｌ      光線
１００  主反射鏡                      
１２０  中孔
１３０  二次反射鏡                      
１４０  支持体
【図１】
0003169813.tif 000003
【図２】
0003169813.tif 000004
【図３】
0003169813.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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