(57)【要約】【課題】季節や時間によって太陽光の入射角度が変化することに伴ってリニアフレネルレンズの焦点の位置が変動することによるエネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができるようにした太陽光集熱装置を提供すること。【解決手段】リニアフレネルレンズ１に対する太陽光の南北方向の入射角度αに応じて、リニアフレネルレンズ１と集熱管２の相対距離を調節する距離調整機構及びリニアフレネルレンズ１と集熱管２の水平軸方向の相対位置を調節する水平位置調整機構を兼ねた平行リンク機構３を設ける。【選択図】図１
2012122643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアフレネルレンズによって集光された太陽光を集熱管に照射し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置において、リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の相対距離を調節する距離調整機構を設けたことを特徴とする太陽光集熱装置。
【請求項２】
リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の水平軸方向の相対位置を調節する水平位置調整機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光集熱装置。
【請求項３】
距離調整機構及び水平位置調整機構を、平行リンク機構で構成したことを特徴とする請求項２記載の太陽光集熱装置。
【請求項４】
リニアフレネルレンズ及び集熱管を共通の揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、リニアフレネルレンズ及び集熱管の二等分線を含む面の延長方向が常に太陽の方向を指向するように太陽の動きに従って揺動軸を回動させる太陽追尾機構を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の太陽光集熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集熱装置に関し、特に、リニアフレネルレンズによって太陽光を集熱管に向けて集光し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リニアフレネルレンズを用いた太陽光集熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、このリニアフレネルレンズ１を用いた太陽光集熱装置は、図２に示すように、季節や時間によって太陽光Ｓｂ１、Ｓｂ２の入射角度αが変化することに伴ってリニアフレネルレンズの焦点Ｆ１、Ｆ２の位置が変動するため、太陽光Ｓｂ１、Ｓｂ２を集熱管２に向けて集光できなかったり、太陽光Ｓｂ１、Ｓｂ２の局所的な集中により集熱管２が損傷を受ける等により、集熱効率が低下するという課題があった。
【０００４】
このため、リニアフレネルレンズを用いた太陽光集熱装置においては、集熱効率を上げるために種々の工夫がなされており、例えば、特許文献１に記載の太陽光集熱装置においては、季節や時間によって太陽光の入射角度が変化することに伴うリニアフレネルレンズの焦点の位置の変動を、リニアフレネルレンズの焦点の位置を複数設定することにより、集光される光量を均一化し、太陽光の局所的な集中を防止するようにすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９２３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のリニアフレネルレンズの焦点の位置を複数設定する方法は、集熱管に向けて集光される光量を均一化する際にエネルギロスを生じ、集熱効率が低下するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記従来の太陽光集熱装置の実情に鑑み、季節や時間によって太陽光の入射角度が変化することに伴ってリニアフレネルレンズの焦点の位置が変動することによるエネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができるようにした太陽光集熱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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の太陽光集熱装置は、リニアフレネルレンズによって集光された太陽光を集熱管に照射し、集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにした太陽光集熱装置において、リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の相対距離を調節する距離調整機構を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この場合において、リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の水平軸方向の相対位置を調節する水平位置調整機構を設けることができる。
【００１０】
また、距離調整機構及び水平位置調整機構を、平行リンク機構で構成することができる。
【００１１】
また、リニアフレネルレンズ及び集熱管を共通の揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、リニアフレネルレンズ及び集熱管の二等分線を含む面の延長方向が常に太陽の方向を指向するように太陽の動きに従って揺動軸を回動させる太陽追尾機構を設けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽光集熱装置によれば、リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の相対距離を調節する距離調整機構を設けることにより、太陽光の入射角度が変化することに伴うリニアフレネルレンズの焦点の位置の鉛直方向の変動を、距離調整機構を用いて、リニアフレネルレンズと集熱管の相対距離を調節することにより吸収し、これによって、エネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができる。
【００１３】
また、リニアフレネルレンズに対する太陽光の南北方向の入射角度に応じて、リニアフレネルレンズと集熱管の水平軸方向の相対位置を調節する水平位置調整機構を設けることにより、太陽光の入射角度が変化することに伴うリニアフレネルレンズの焦点の位置の水平方向の変動を、水平位置調整機構を用いて、リニアフレネルレンズと集熱管の水平軸方向の相対位置を調節することにより吸収し、これにより、エネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができる。
【００１４】
また、距離調整機構及び水平位置調整機構を、平行リンク機構で構成することにより、簡易な機構により、太陽光の入射角度が変化することに伴うリニアフレネルレンズの焦点の位置の鉛直方向及び水平方向の変動を吸収することができる。
【００１５】
また、リニアフレネルレンズ及び集熱管を共通の揺動軸を介して基台に揺動可能に、かつ、リニアフレネルレンズ及び集熱管の二等分線を含む面の延長方向が常に太陽の方向を指向するように太陽の動きに従って揺動軸を回動させる太陽追尾機構を設けることにより、時間によって太陽光の入射角度の変化を吸収し、これにより、エネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の太陽光集熱装置の一実施例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】従来の太陽光集熱装置を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の太陽光集熱装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に、本発明の太陽光集熱装置の一実施例を示す。
この太陽光集熱装置は、リニアフレネルレンズ１に入射した太陽光Ｓｂの透過光を、リニアフレネルレンズ１の焦点Ｆの位置に架設された集熱管２に集光し、集熱管２の内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達するようにし、リニアフレネルレンズ１及び集熱管２の中心軸Ｌ１を南北軸に沿うように設置するようにしたものである。
【００１９】
そして、この太陽光集熱装置は、リニアフレネルレンズ１及び集熱管２を共通の揺動軸５を介して基台４に揺動可能に、かつ、リニアフレネルレンズ１及び集熱管２の二等分線Ｌ２を含む面の延長方向が常に太陽の方向を指向するように、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させる太陽追尾機構６を設けるようにしている。
【００２０】
太陽の動きに従って揺動軸５を回動させる太陽追尾機構６は、駆動機構としてのモータ、回転角度を計測するロータリエンコーダ、モータの回転を揺動軸に伝える歯車を備えた減速機構を含む駆動力伝達機構及びモータの駆動制御機構等から構成するようにするが、モータの駆動制御機構及びエネルギ消費量を低減するため、太陽追尾精度の許される範囲（例えば、±０．５°の範囲）で間欠的（例えば、１分毎）にモータを回転駆動して、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させるようにすることが望ましい。
なお、モータの駆動制御機構は、太陽光集熱装置を設置する場所の緯度及び経度、日時等を入力したコンピュータと接続して、自動制御によって、太陽の動きに従って揺動軸５を回動させるようにする。
これにより、太陽光Ｓｂが、常にリニアフレネルレンズ１及び集熱管２の二等分線Ｌ２を含む面と平行にリニアフレネルレンズ１に入射し、透過した光が、リニアフレネルレンズ１の焦点Ｆの位置に架設された集熱管２の中心軸Ｌ１に集光されるようにして、時間によって太陽光Ｓｂの入射角度の変化を吸収し、これにより、エネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができる。
【００２１】
ところで、本実施例においては、リニアフレネルレンズ１に対する太陽光の南北方向の入射角度αに応じて、リニアフレネルレンズ１と集熱管２の相対距離を調節する距離調整機構及びリニアフレネルレンズ１と集熱管２の水平軸方向の相対位置を調節する水平位置調整機構を兼ねた平行リンク機構３を設けるようにしている。
なお、平行リンク機構３は、本実施例においては、平行リンク３１及びシリンダ等からなる駆動機構３２によって構成するようにしているが、上記の機能を有する限りにおいて、それ以外の任意の機構、例えば、独立した駆動機構を用いることができる。
【００２２】
そして、平行リンク機構３は、本実施例においては、季節によって太陽光Ｓｂの入射角度αが変化することに伴う、リニアフレネルレンズ１の焦点Ｆの位置の鉛直方向の変動を、リニアフレネルレンズ１と集熱管２の相対距離（具体的には、リニアフレネルレンズ１の高さ位置）を調節することにより吸収するとともに、リニアフレネルレンズ１の焦点Ｆの位置の水平方向の変動を、リニアフレネルレンズ１と集熱管２の水平軸方向の相対位置（具体的には、リニアフレネルレンズ１の水平軸方向の位置）を調節することにより吸収するようにし（リニアフレネルレンズ１に入射し、透過した光が、集熱管２から外れて集光されないようにし）、これによって、エネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができるようにしている。
【００２３】
集熱管２は、リニアフレネルレンズ１によって集光された太陽光を受光し、内部を流通する熱媒体にエネルギを伝達する内管２１と、この内管２１の外周を断熱空間を形成して覆う外管２２とからなるものを用いるようにしている。
【００２４】
より具体的には、内管２１の表面に太陽光熱吸収膜として、酸化クロムメッキ層を施すようにしている。
太陽光熱吸収膜としての酸化クロムメッキ層は、酸洗いした鋼管からなる内管２１の表面に酸化クロムメッキ処理を施すことにより、比較的低コストで形成することができる。
なお、太陽光熱吸収膜の材質や形成方法は、これに限定されず、材質としては、酸化クロムのほか、ニッケル系等の材料を用いたり、形成方法としては、メッキ処理のほか、溶射処理、物理蒸着（ＰＶＤ）、塗装等によって太陽光熱の吸収を高めるために表面を黒色に着色したり、適宜の選択吸収膜を施すようにする等、従来、公知のものを採用することができる。
【００２５】
また、内管２１には、鋼管の外、ステンレススチール管等の金属管を、また、外管２２は、コバールガラス管等の硼珪酸ガラス管を用いることができる。
【００２６】
また、断熱空間は、通常、内管２１と外管２２の間を真空にすることにより、断熱を行うようにする。
【００２７】
また、内管２１の内部を流通する熱媒体には、数百℃、例えば、４００℃程度の温度まで加熱されて熱媒体として機能を発揮する水、熱媒油、溶融塩等の熱媒体を用いることができる。
【００２８】
以上、本発明の太陽光集熱装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の太陽光集熱装置は、季節や時間によって太陽光の入射角度が変化することに伴ってリニアフレネルレンズの焦点の位置が変動することによるエネルギロスをなくし、集熱効率を向上することができる特性を有していることから、太陽光の入射角度の変化が大きい地域で使用される太陽光集熱装置の用途に好適に用いることができ、また、それ以外の地域で使用される太陽光集熱装置の用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１    リニアフレネルレンズ
２    集熱管
２１  内管
２２  外管
３    平行リンク機構（距離調整機構及び水平位置調整機構）
３１  平行リンク
４    基台
５    揺動軸
６    太陽追尾機構
Ｓｂ  太陽光
【図１】
2012122643.tif 000003
【図２】
2012122643.tif 000004