(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズ(１)により太陽光線を集める集光装置において当該集光レンズ(１)を太陽の日周運動に追従させる機構であって、
前記集光レンズ(１)を、レンズ両側に連結した支持枠体(２)・(２)によって保持すると共に、各々の支持枠体(２)には、レンズからの距離が異なる二箇所に支軸部材(３)・(３)を設け、更に前記支持枠体(２)を支持するスタンド(４)には、鉛直方向のガイドレール(41a)と水平方向のガイドレール(41b)を有するL字型のガイド部材(41)を配設して、鉛直方向のガイドレール(41a)に前記レンズに近い側の支軸部材(３)を、また水平方向のガイドレール(41b)にレンズから遠い側の支軸部材(３)をスライド自在に支承して構成したことにより、前記支軸部材(３)・(３)を鉛直方向及び水平方向に移動させながらレンズ両側の支持枠体(２)・(２)を揺動させて、集光レンズ(１)の仰角を太陽の日周運動に追従して調整可能としたことを特徴とする集光装置における集光レンズ位置調節機構。
【請求項２】
集光レンズ(１)により太陽光線を集める集光装置において当該集光レンズ(１)を太陽の日周運動に追従させる機構であって、
前記集光レンズ(１)を、レンズ両側に連結した支持枠体(２)・(２)によって保持すると共に、各々の支持枠体(２)には、レンズからの距離が異なる二箇所に支軸部材(３)・(３)を設け、更に前記支持枠体(２)を支持するスタンド(４)には、外側に配置された鉛直方向のガイドレール(41a)と内側に配置された水平方向のガイドレール(41b)とを設けて、鉛直方向のガイドレール(41a)に前記レンズに近い側の支軸部材(３)を、また水平方向のガイドレール(41b)にレンズから遠い側の支軸部材(３)をスライド自在に支承して構成したことにより、前記支軸部材(３)・(３)を鉛直方向及び水平方向に移動させながらレンズ両側の支持枠体(２)を揺動させて、集光レンズ(１)の仰角を太陽の日周運動に追従して調整可能としたことを特徴とする集光装置における集光レンズ位置調節機構。
【請求項３】
スタンド(４)のガイド部材(41)にスリット(42)が形成されており、このスリット(42)内に支軸部材(３)を挿通して、スライド自在に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集光装置における集光レンズ位置調節機構。
【請求項４】
集光レンズ(１)が、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の集光装置における集光レンズ位置調節機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光線の集光装置の改良、更に詳しくは、簡素な構造で、かつ、省スペースで設置でき、日周運動に応じて集光レンズを確実に追従させることにより、熱エネルギーを効率的に取り出すことができる集光装置における集光レンズ位置調節機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、太陽熱はクリーンで無尽蔵なエネルギーであるため、太陽光線をレンズにより集光し、焦点位置に設置した加熱体を加熱することによってエネルギーを取り出す装置（「太陽炉」ともいう）が近年盛んに利用されている。
【０００３】
ところで、かかる集光装置において、集光レンズによって確実に太陽光線を集光するためには、太陽の日周運動に追従させて焦点位置を一定にする必要があることから、集光レンズの設置位置を移動させるための機構が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、かかる移動機構にあっては、集光レンズを円軌道上で運動させるため、スペースが多く必要であるという問題があった。また、その装置構造が複雑になってしまうために、安全性に問題を生じるおそれがあり、更にまた、軌道が不安定で、効率的な集光ができず、熱エネルギーを十分に取り出すことができないという不満もあった。
【特許文献１】特開２００２−３１０５１５号公報（第２−３頁、図１−４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の集光装置に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡素な構造で、かつ、省スペースで設置でき、日周運動に応じて集光レンズを確実に追従させることにより、熱エネルギーを効率的に取り出すことができる集光装置における集光レンズ位置調節機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【０００７】
即ち、本発明は、集光レンズにより太陽光線を集める集光装置において当該集光レンズを太陽の日周運動に追従させる機構であって、
前記集光レンズ１を、レンズ両側に連結した支持枠体２・２によって保持すると共に、各々の支持枠体２には、レンズからの距離が異なる二箇所に支軸部材３・３を設け、更に前記支持枠体２を支持するスタンド４には、鉛直方向のガイドレール41aと水平方向のガイドレール41bを有するL字型のガイド部材41を配設して、鉛直方向のガイドレール41aに前記レンズに近い側の支軸部材３を、また水平方向のガイドレール41bにレンズから遠い側の支軸部材３をスライド自在に支承して構成したことにより、前記支軸部材３・３を鉛直方向及び水平方向に移動させながらレンズ両側の支持枠体２・２を揺動させて、集光レンズ１の仰角を太陽の日周運動に追従して調整可能とした。
或いは、前記集光レンズ１を、レンズ両側に連結した支持枠体２・２によって保持すると共に、各々の支持枠体２には、レンズからの距離が異なる二箇所に支軸部材３・３を設け、更に前記支持枠体２を支持するスタンド４には、外側に配置された鉛直方向のガイドレール41aと内側に配置された水平方向のガイドレール41bを設けて、鉛直方向のガイドレール41aに前記レンズに近い側の支軸部材３を、また水平方向のガイドレール41bにレンズから遠い側の支軸部材３をスライド自在に支承して構成したことにより、前記支軸部材３・３を鉛直方向及び水平方向に移動させながらレンズ両側の支持枠体２・２を揺動させて、集光レンズ１の仰角を太陽の日周運動に追従して調整可能とした。
【０００８】
また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、スタンド４のガイド部材41にスリット42が形成されており、このスリット42内に支軸部材３を挿通して、スライド自在に構成するという技術的手段を採用した。
【０００９】
削  除
【００１０】
更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、集光レンズ１を、フレネルレンズにするという技術的手段を採用した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、集光レンズを支持枠体により枠縁を保持して、かつ、この支持枠体の両側各面には少なくとも２箇所に支軸部材を設ける一方、前記支持枠体を外囲いして支持するスタンドには、一対のガイド部材を配設し、かつ、各ガイド部材を、互いに異なる二直線方向にそれぞれガイドレールを有する屈曲形状に成形し、これら各異方向のガイドレールに沿って前記支軸部材をそれぞれスライド自在に支承して、これらガイド部材間に前記支持枠体を横架して、支持枠体を揺動させることによって、太陽の日周運動に追従して集光レンズの仰角を調整することができる。
【００１２】
したがって、本発明の集光レンズ位置調節機構によれば、集光レンズについての運動軌道範囲を小さくすることができるので、集光装置の小型化、軽量化、安全性の向上を実現できることから、実用的利用価値は頗る高いものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００１４】
本発明の実施形態を図１から図５に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは集光レンズであり、この集光レンズ１は、凸レンズなどの集光効果を有するものである。なお、本実施形態では、集光レンズ１をフレネルレンズ（Fresnel-lens）にすることができ、レンズの厚みを抑えることができる。
【００１５】
また、符号２で指示するものは支持枠体であり、この支持枠体２は、前記集光レンズ１の枠縁を保持する部材であって、本実施形態では、三角柱型の金属製フレームである。更にまた、符号３で指示するものは支軸部材であり、この支軸部材３は、回転自在なヒンジ部分を形成するものであって、本実施形態では、突起形状に作製している。
【００１６】
また、符号４で指示するものはスタンドであり、このスタンド４は、前記支持枠体２を外囲いして支持するものである。
【００１７】
しかして、本発明は、図１に示すように、集光レンズ１により太陽光線を集める集光装置において、当該集光レンズ１を太陽の日周運動に追従させる機構であって、構成するにあっては、まず、集光レンズ１を支持枠体２により枠縁を保持する。本実施形態では、当該集光レンズ１の外周形状は、長方形のものを採用する。
【００１８】
そして、この支持枠体２の両側各面には少なくとも２箇所に支軸部材３を設ける。本実施形態では、支持枠体２の中心の略対称線上の上下２箇所に当該支軸部材３を設ける。
【００１９】
また、スタンド４は、前記支持枠体２を外囲いして支持する部材であって、板体上の一対のガイド部材41・41を配設する。本実施形態では、支持枠体２の両サイドを挟むように囲っており、かつ、各ガイド部材41は、互いに異なる二直線方向にそれぞれガイドレール41ａ・41ｂを有する屈曲形状に成形されている。
【００２０】
本実施形態では、ガイド部材41におけるガイドレール41ａ・41ｂが鉛直方向および水平方向の二方向から成る屈曲Ｌ字型にすることができ、支持枠体２の移動範囲を大きくして集光レンズの受光範囲を最大にすることができる。
【００２１】
この際、図２に示すように、支軸部材３における支点は、回転軸部分と可動ローラー部分とで構成して、当該ローラー部分がスタンド４の底板上を転がるように構成することもできる。
【００２２】
また、スタンド４のガイド部材41にはスリット42を形成して、このスリット42内に支軸突起３を挿通して、スライド自在に構成することもできる。本実施形態では、鉛直方向のガイド部材41ａについてスリット42を設けている。
【００２３】
そして、これら各異方向のガイドレール41ａ・41ｂに沿って前記支軸部材３がそれぞれスライド自在に支承して、これらガイド部材41・41間に前記支持枠体２が横架される。こうして、これら２点を軸として、支持枠体２が揺動する。なお、支軸部材３の配設位置によって、図３（ａ）〜（ｅ）に示すような軌道上を動くことができる。
【００２４】
以上のように構成された調節機構に加え、本実施形態では、例えば、電動ボールネジや油圧式シリンダなどを支軸部材３に連結して、垂直または水平方向（ガイド部材41方向）に駆動させることもできる。また、光強度を感知するフォトセルを配設して、太陽光強度が最大値となる方向に指向させることにより、太陽の日周運動に追従して集光レンズ１の仰角を調整することができる。このようにして、支持枠体２において、集光レンズ１の焦点の対応位置に配設した加熱体を加熱することができる。
【００２５】
本発明は概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、集光レンズ１の枠縁形状は、長方形に限らず、円形であっても良い。
【００２６】
また、スタンド４のガイド部材41は、スライド自在に構成したものであれば、図４に示すように水平方向にもスリット42を設けたものや、また、図５に示すように支軸部材３とは別に滑車を配設したものであっても良く、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の装置を表わす斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の装置を表わす側面図である。
【図３（ａ）】本発明の実施形態の集光レンズの軌道を表わす説明図である。
【図３（ｂ）】本発明の実施形態の集光レンズの軌道を表わす説明図である。
【図３（ｃ）】本発明の実施形態の集光レンズの軌道を表わす説明図である。
【図３（ｄ）】本発明の実施形態の集光レンズの軌道を表わす説明図である。
【図３（ｅ）】本発明の実施形態の集光レンズの軌道を表わす説明図である。
【図４】本発明の実施形態の装置の変形例を表わす側面図である。
【図５】本発明の実施形態の装置の変形例を表わす側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    集光レンズ
２    支持枠体
３    支軸部材
４    スタンド
41    ガイド部材
41ａ・41ｂ  ガイドレール
42    スリット
【図１】
0004953119.tif 000002
【図２】
0004953119.tif 000003
【図３（ａ）】
0004953119.tif 000004
【図３（ｂ）】
0004953119.tif 000005
【図３（ｃ）】
0004953119.tif 000006
【図３（ｄ）】
0004953119.tif 000007
【図３（ｅ）】
0004953119.tif 000008
【図４】
0004953119.tif 000009
【図５】
0004953119.tif 000010