(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光する複数の集光手段と、前記集光手段により集めた太陽光が入光する入光部と、前記入光部が接続された導光路と、複数の前記導光路が集合する光集合導光路と、前記光集合導光路の終端側に設けた光集合部とを備えた太陽光の集光装置において、前記導光路は、内面を鏡面仕上げしたステンレス製のパイプからなる管路であり、複数の前記集光手段に対応する複数の前記導光路は、前記光集合部の前で合流し、前記集光手段の向きを太陽の位置に合せて変更する姿勢制御手段を備え、
前記姿勢制御手段は、前記導光路に設けた連結回動部と、この連結回動部より先端側の前記導光路を回動する回動駆動手段とを備え、前記導光路の前記入光部側に前記集光手段を固定したことを特徴とする太陽光の集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を集める太陽光の集光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のものとして、集光レンズと、この集光レンズの焦点位置に設けられた加熱体と、この加熱体を中心に前記集光レンズを移動する移動手段とを備え、移動手段により太陽の方向に向けて集光レンズを移動し、加熱体を中心に回転する集光レンズにより、太陽熱を集めて加熱体を加熱する集光装置（例えば特許文献１）がある。
また、太陽熱を集光して利用する装置として、パラボラ鏡の集光点にコンロを設け、このコンロを、太陽エネルギーを用いて加熱するもの（例えば特許文献２）がある。
【特許文献１】特開２００２−３１０５１５号公報
【特許文献２】実開平６−３２９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の集光装置では、太陽光を集光レンズで集めて、該集光レンズに付随する加熱体を加熱することができるが、パイプなどからなる加熱体の熱を利用するには、加熱体に水を通し、ポンプで圧送しなければならず、複数の集光装置により得られた熱エネルギーを、効率よく集めて利用することができなかった。
【０００４】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、複数の集光手段で得られた光を、光集合部に集めて、効率よく太陽エネルギーを利用することが可能な太陽光の集光装置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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、太陽光を集光する複数の集光手段と、前記集光手段により集めた太陽光が入光する入光部と、前記入光部が接続された導光路と、複数の前記導光路が集合する光集合導光路と、前記光集合導光路の終端側に設けた光集合部とを備えるものである。
【０００６】
また、本発明は、上記目的を達成するために、前記導光路は、内面が鏡面状をなす管路であるものである。
【０００７】
また、本発明は、上記目的を達成するために、前記管路がステンレス製のパイプであり、該パイプの内面を鏡面仕上げしたものである。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するために、複数の前記集光手段に対応する複数の前記導光路を、前記光集合部の前で、合流したものである。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するために、前記集光手段の向きを太陽の位置に合わせて変更する姿勢制御手段を備え、前記姿勢制御手段は、前記導光路に設けた連結回動部と、この連結回動部より先端側の前記導光路を回動する回動駆動手段とを備え、前記導光路の前記入光部側に前記集光手段を固定したものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、複数の集光手段により得られた太陽光を、導光路を通して、終端側の光集合部に集めて効率よく利用することができる。
【００１１】
また、請求項１の発明によれば、入光部から導光路に入光した光は、鏡面状の内面に反射しながら、終端側の光集合部に導かれる。
【００１２】
また、請求項１の発明によれば、ステンレス製のパイプにより所定の強度が得られ、且つ、内面を鏡面仕上げして、光の反射面を形成することができる。
【００１３】
また、請求項１の発明によれば、複数の集光手段で集めた太陽光を、合流して終端側の光集合部へと送ることができ、導光路の構成を簡略化できる。
【００１４】
また、請求項１の発明によれば、集光手段の向きを太陽の位置に合わせて、効率よく集光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる太陽光の集光装置を採用することにより、従来にない太陽光の集光装置が得られ、その太陽光の集光装置を夫々記述する。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の防護体の実施例１について図１及び図２を参照して説明する。太陽光の集光装置１は、集光手段であるパラボラ式の反射鏡２を複数備え、この反射光２で集光した太陽光が入光する入光部３を、導光路４が備え、入光部３は反射鏡２の太陽側にある。前記導光路４は、ステンレス製のパイプなどからなり、内面を鏡面仕上げした鏡面状内面６を備える。そして、導光路４がステンレス製のパイプであれば、研磨材などを用いて内面を鏡面仕上げすることにより、鏡面状内面６を形成する。尚、入光部３は、前記反射鏡２の集光点に位置する。また、内面は鏡面仕上げと共に、熱反射材などを用いて熱を反射する熱反射処理を施してもよい。尚、導光路４の入光部３側に、前記反射鏡２が図示しない取付部材により固定され、反射鏡２は、Ｚ方向を向いており、太陽光を入光部３に向かって反射する。
【００１７】
この例では、３つの反射鏡２，２，２を用い、各反射鏡２，２，２に対応して、導光路４，４，４をそれぞれ設け、これら導光路４，４，４の終端に、光集合部たる蓄熱体７を接続する。この蓄熱体７としては、蓄熱性に優れた金属などを用いることができる。
【００１８】
図１に示すように、前記導光路４は、直線部５Ａと曲線部であるエルボ管５Ｂとを複数備え、その直線部５Ａは直管５Ｘ，５Ｚ，５からなり、その曲線部５Ｂはエルボ管からなり、このエルボ管は、屈曲中心を中心として湾曲状に屈曲されている。尚、図１では、９０度に屈曲したエルボ管を図示している。また、エルボ管に代えて異形管（エビ管）を用いても良い。尚、Ｘ方向は水平方向であり、Ｚ方向は垂直方向である。
【００１９】
具体的には、導光路４は、Ｘ方向直管５ＸとＺ方向直管５Ｚとを９０度の前記エルボ管５Ｂで連結し、Ｘ方向直管５Ｚの基端側には、短いＺ方向直管５Ｚが９０度のエルボ管５Ｂにより連結され、その短いＺ方向直管５Ｚの基端に前記入光部３が位置する。また、各導光路４，４，４のＺ方向直管５Ｚ，５Ｚ，５Ｚの終端側は、光集合導光路４Ｓの基端に接続され、この光集合導光路４Ｓの基端側は終端側に向かって縮小するＺ方向の集合管５１により構成され、この集合管５１の基端に、光集合導光路４ＳのＺ方向直管５Ｚを接続し、このＺ方向直管５Ｚと前記蓄熱体７とをエルボ管５Ｂと直管５により連結している。
【００２０】
前記導光路４の前記Ｘ方向直管５Ｘに連結回動部１２Ｘを設け、この連結回動部１２Ｘの先端側を回動駆動手段１３Ｘにより回動可能に設け、前記Ｚ方向直管５Ｚに連結回動部１２Ｚを設け、この連結回動部１２Ｚの先端側を回動駆動手段１３Ｚにより回動可能に設けている。
【００２１】
また、前記反射鏡２の向きを太陽Ｓに向ける姿勢制御手段１１を備え、この姿勢制御手段１１は、前記回動駆動手段１３Ｘ，１３Ｚの駆動を制御する制御手段１５を備える。尚、前記連結回動部１２Ｚより終端側の前記Ｚ方向直管５Ｚは、固定して設けられており、その終端側が前記蓄熱体７に連結される。
【００２２】
そして、前記姿勢制御手段１１は、回転駆動手段１３Ｘ，１３Ｚ，導光路４及び光集合導光路４Ｓの一部により構成される。また、光集合導光路４Ｓの連結回動部１２Ｚより先端側及び３つの導光路４，４，４は一体に設けられている。したがって、回動駆動手段１３Ｚを駆動すると、該回動駆動手段１３Ｚより先端側の３つの導光路４，４，４が前記連結回動部１２Ｚを中心に一体的に回動する。
【００２３】
前記回動駆動手段１３Ｘとしては、回動連結部１２Ｘより先端側１７を、Ｘ方向直管５Ｘの軸芯を中心に等角度運動させるステップモータなどが用いられ、前記制御手段１５は、日および時間ごとの太陽Ｓの位置を記憶して反射鏡２を回転駆動するように、前記回転駆動手段１３Ｘを駆動制御する。これにより、反射鏡２が太陽Ｓに正対するように該反射鏡２の向きを調整できる。
【００２４】
また、前記回動駆動手段１３Ｚとしては、回動連結部１２Ｚより先端側を、Ｚ方向直管５Ｚの軸芯を中心に等角度運動させるステップモータなどが用いられ、前記制御手段１５は、使用場所により反射鏡２を傾動するように、前記回転駆動手段１３Ｚを駆動制御する。
【００２５】
すなわち、回動駆動手段１３Ｚにより、反射鏡２を太陽Ｓの方向に向け、回動駆動手段１３Ｘにより、反射鏡２の平面に対する角度を太陽の仰角に合わせる。
【００２６】
また、前記制御手段１５には、使用する日のデータを入力するタッチパネルやキーボードなどの入力手段１６が連結され、この入力手段１６により日のデータを入力することができ、さらに、入力手段１６により使用場所の緯度と経度のデータを入力することができ、これら使用場所のデータと日のデータにより、制御手段１５は、集光手段である反射鏡２が太陽Ｓに常時正対するように該反射鏡２を移動する。
【００２７】
次に、前記構成につき、その作用を説明すると、反射鏡２で太陽光を集光し、この集光した光が、入光部３から導光管４内に入光し、鏡面状内面６に反射しながら、終端側の蓄熱体７に入光し、該蓄熱体７を加熱する。この場合、複数の反射鏡２，２，２により集光された光が、集合管５１により集まり、光集合導光路４Ｓを通って蓄熱体７に入光するから、集光された光を更に集めて、蓄熱体７を加熱することができる。このようにして太陽光から得られたエネルギーにより蓄熱体７を加熱し、その蓄熱体７の熱を利用することができる。例えば、蓄熱体７の熱により水を加熱したり、蒸気を発生したり、あるいは照明用の光として太陽エネルギーを利用できる。
【００２８】
このように本実施例では、太陽光を集光する複数の集光手段たる反射鏡２，２と、反射鏡２，２により集めた太陽光が入光する入光部３，３と、入光部３，３が接続された導光路４，４と、複数の導光路４，４が集合する光集合導光路５１と、光集合導光路５１の終端側に設けた光集合部たる蓄熱体７とを備えるから、複数の反射鏡２，２により得られた太陽光を、導光路４を通して、終端側の蓄熱体７に集めて効率よく利用することができる。尚、この例では、３本の導光路４が独立して設けられている。
【００２９】
また、このように本実施例では、導光路４の内面が鏡面状をなす管路であるから、入光部３から導光路４に入光した光は、鏡面状の内面６に反射しながら、終端側の光集合部たる蓄熱体７に導かれる。
【００３０】
また、このように本実施例では、管路がステンレス製のパイプであり、該パイプの内面を鏡面仕上げしたから、ステンレス製のパイプにより所定の強度が得られ、且つ、内面を鏡面仕上げして、光の反射面を形成することができる。
【００３１】
また、このように本実施例では、集光手段たる反射鏡２の向きを太陽Ｓの位置に合わせて変更する姿勢制御手段１１を備え、姿勢制御手段１１は、導光路４に設けた連結回動部１２Ｘと、この連結回動部１２Ｘより先端側の導光路４を回動する回動駆動手段１３Ｘとを備え、導光路４の入光部３側に集光手段たる反射鏡２を固定したるから、反射鏡２の向きを太陽Ｓの位置に合わせて、効率よく集光することができる。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、集光手段が集光レンズ８からなる例であり、入光部３は集光レンズ８の反太陽側にあり、集光レンズ８の焦点を入光部３に合わせ、また、複数の集光レンズ８，８に対応して、複数の導光路４，４を設けている。尚、集光レンズ８は、図示しない取付部材により、導光路４の先端側に固定されている。
【００３３】
そして、この例においても、複数の集光レンズ８，８により集光された光を集めて、蓄熱体７を加熱することができ、太陽光を集光する複数の集光手段たる集光レンズ８と、集光レンズ８により集めた太陽光が入光する入光部３とを備え、導光路４の内面が鏡面状内面６であるから、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【実施例３】
【００３４】
図４は、本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、反射鏡２の向きを太陽Ｓに向ける姿勢制御手段１１を備える。まず、導光路４は、Ｘ方向直管５Ｘと、Ｚ方向直管５Ｚと、Ｙ方向直管５Ｙとを備え、それら直管５Ｘ，５Ｚ，５Ｙの間を９０度のエルボ管５Ｂにより連結し、その入光部３側の端部には、Ｚ方向の直管５Ｚが９０度のエルボ管５Ｂにより、前記直管５Ｘの先端側に連結されている。すなわち、隣合う直管５Ｘ，５Ｚ，５Ｙ同士は、９０度の角度をなす。尚、Ｘ方向とＹ方向は平面において直交する方向であり、Ｚ方向は前記平面と直交する方向である。そして、前記Ｘ方向直管５Ｘに連結回動部１２Ｘを設け、この連結回動部１２Ｘの先端側を回動駆動手段１３Ｘにより回動可能に設け、前記Ｚ方向直管５Ｚに連結回動部１２Ｚを設け、この連結回動部１２Ｚの先端側を回動駆動手段１３Ｚにより回動可能に設けている。また、前記Ｘ方向直管５Ｘには、取付部材１４により、前記反射鏡２が取り付けられ、この反射鏡２は、Ｚ方向を向いており、太陽光を入光部３に向かって反射する。
【００３５】
また、前記回動駆動手段１３Ｘ，１３Ｚの駆動を制御する制御手段１５を備える。尚、前記連結回動部１２Ｚより終端側固定して設けられており、その終端側が図示しない集合管５１に接続され、この集合管５１には、複数の導光路４の終端側が接続され、その集合管５１の終端側に前記光集合導光路４Ｓを設け、この光集合導光路４Ｓの終端が前記蓄熱体７に連結されている。
【００３６】
そして、前記姿勢制御手段１１は、回転駆動手段１３Ｘ，１３Ｚ及び導光路４により構成される。
【００３７】
前記回動駆動手段１３Ｘとしては、回動連結部１２Ｘより先端側１７を、Ｘ方向直管５Ｘの軸芯（水平方向）を中心に等角度運動させるステップモータなどが用いられ、前記制御手段１５は、日および時間ごとの太陽Ｓの位置を記憶して反射鏡２を回転駆動するように、前記回転駆動手段１３Ｘを駆動制御する。これにより、反射鏡２が太陽Ｓに正対するように該反射鏡２の向きを調整できる。
【００３８】
また、前記回動駆動手段１３Ｚとしては、回動連結部１２Ｚより先端側を、Ｚ方向直管５Ｚの軸芯（垂直方向）を中心に等角度運動させるステップモータなどが用いられ、前記制御手段１５は、太陽Ｓの軌道面と地上の水平面との角度θに対して、使用場所により反射鏡２を傾動するように、前記回転駆動手段１３Ｚを駆動制御する。
【００３９】
また、前記制御手段１５には、使用する日のデータを入力するタッチパネルやキーボードなどの入力手段１６が連結され、この入力手段１６により日のデータを入力することができ、さらに、入力手段１６により使用場所の緯度と経度のデータを入力することができ、これら使用場所のデータと日のデータにより、制御手段１５は、集光手段である反射鏡２が太陽Ｓに常時正対するように該反射鏡２を移動する。
【００４０】
このように本実施例では、太陽光を集光する複数の集光手段たる反射鏡２と、反射鏡２により集めた太陽光が入光する入光部３とを備え、導光路４の内面が鏡面状内面６であるから、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【００４１】
また、このように本実施例では、集光手段たる反射鏡２の向きを太陽Ｓの位置に合わせて変更する姿勢制御手段１１を備えるから、反射鏡２の向きを太陽の位置に合わせて、効率よく集光することができる。
【実施例４】
【００４２】
図５は、本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、Ｘ方向直管５Ｘにおいて、連結回動部１２Ｘより先端側に、合流部２１を設け、この合流部２１より先端に合流管２２，２２を設け、これら合流管２２，２２の先端に、前記先端側１７，１７をそれぞれ取り付ける。尚、この先端側１７の直管はＸ方向をなす。したがって、この例では、集光手段たる反射鏡２側では、２本（複数）である導光路４が、合流部２１により、１本に集合して合流している。
【００４３】
したがって、回動駆動手段１３Ｘにより、回動連結部１２Ｚより先端側を回動すると共に、回動連結部１２Ｘより先端部分を回動すると、２つの反射鏡２，２がそれぞれ太陽Ｓに向き、２つの反射鏡２，２により集光した光が、それぞれの入光部３，３から導光路４，４に入り、合流部２１において合流し、分岐部２１から１本となった導光路４を通って、終端側の蓄熱体７に入光する。
【００４４】
このように本実施例では、太陽光を集光する複数の集光手段たる反射鏡２と、反射鏡２により集めた太陽光が入光する入光部３とを備え、導光路４の内面が鏡面状内面６であるから、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
また、このように本実施例では、複数の集光手段たる反射鏡２，２に対応する複数の導光路４，４を、光集合部たる蓄熱体７の前で、合流したから、導光路４の構成を簡略化できる。
【実施例５】
【００４５】
図６は、本発明の実施例５を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、集光手段たる反射鏡２の集光点に、平面状の反射鏡３１を設け、この反射鏡３１に対応して、前記反射鏡２の中心には、開口部３２が設けられ、この開口部３２の裏側に前記導光路４の入光部３が接続されている。すなわち、前から太陽光が入光する反射鏡２に対して、該反射鏡２の後部中央に導光路４の先端を接続している。
【００４６】
このように本実施例では、太陽光を集光する複数の集光手段たる反射鏡２と、反射鏡２により集めた太陽光が入光する入光部３とを備え、導光路４の内面が鏡面状内面６であるから、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【実施例６】
【００４７】
図７〜図８は、本発明の実施例６を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、集光手段たる前記反射鏡２を太陽Ｓに向けるセンサ６１を示し、このセンサ６１は先端に開口６２を有する筒状本体６３を備え、この筒状本体６２は、前記開口６２から底部に向かって拡大する形状をなし、その底部６４に、複数の太陽電池６５を升目状に配置する。尚、この例では、９個の太陽電池６５を配置し、中央の太陽電池６５は前記開口６２と共に筒状本体６２の軸心に位置する。
【００４８】
そして、前記センサ６１は、Ｚ方向で開口６２を太陽側にして前記先端側１７に固定されている。
【００４９】
したがって、図８に示すように、センサ６１が太陽Ｓに正対すると、開口６２から入光した太陽光Ｒが中央の太陽電池６５に当り、太陽Ｓの移動移動により、太陽光Ｒがずれると、他の太陽電池６５に太陽光Ｒが当たって起電力が発生し、制御手段１５は、中央の太陽電池６５の起電力が最大になるように、前記回転駆動手段１３Ｙ，１３Ｚを駆動し、センサ６１と共に集光手段たる反射鏡２が太陽Ｓに正対するように制御する。
【００５０】
このように実施例では、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、この例では、姿勢制御手段１１は、移動する太陽Ｓを追尾するセンサ６１を備えるから、装置の自動化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、光集合部として、蓄熱体を例示したが、複数の集光手段により集光した光が集まれば、光集合部は他の構造でもよく、終端側から出た光を照明などに用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１を示す全体図である。
【図２】同上、ブロック図である。
【図３】本発明の実施例２を示す要部の正面図ある。
【図４】本発明の実施例３を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例４を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例５を示す要部の正面図である。
【図７】本発明の実施例６を示す要部の正面図である。
【図８】同上、図７のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  集光装置
２  反射鏡（集光手段）
３  入光部
４  導光路
４Ｓ  光集合導光路
５  パイプ
６  鏡面状内面
７  蓄熱体（光集合部）
８  集光レンズ（集光手段）
11  姿勢制御手段
12Ｘ，12Ｚ  連結回動部
13Ｘ，13Ｚ  回動駆動手段
Ｓ  太陽
θ  角度
【図１】
0004655313.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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