JPS59138861A - 太陽光収集器を太陽の位置に追従させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 射鏡，および反躬鏡の焦点範囲に配置された熱吸収素子
，例えばなるべくヒートパイプとして形成された熱運搬
素子を有し，反射鏡か揺動軸線のまわりで揺動できるよ
うに配置されており，かつ反射鏡を追従させるため追従
駆動装置が設けられている，太陽光収集器を太陽の位置
に追従させる装置に関する。「太陽光収集器」という用
語は，ここではわかり易くするため用いたが．限定を表
わすものではない。すなわち追従を行う前記の装置６は
．太陽光を受取るどのような装置に，従って太陽電池．
ホトダイオード，太陽光測定装置，太陽観測装置等に関
連して使用できる。具体的にするため，従ってわかり易
くするために反射鏡も追従のため調節できる素子として
記載したたけであり。

もちろん太陽の位置に追従するために太陽’に収集器の
別の素子を調節できるようにしてもよい。周知技術から
明らかなように．あらゆる太陽ソＣ収集器の調節方法も
考えられる。

太陽光収集器は，以前から多数の構造で公知である（リ
ューガー著，「レキシコン・デア・テクニーク」第７巻
「レキシコン・デア・エネルギーテクニーク・ラント・
クラフトマシーンＪ　、　　ＤＶＡシュツットガルト，
　ｌ９６５，第３０９頁以後および第３６３、　　３６
４頁参照）。太陽光収集器においては基本的に太陽灯の
タイプとエネルギ収集器のタイプとの間に区別がある。

太陽灯は太陽光収集器であり．ここでは集めた太陽光に
より極めて高い温度が得られるが，一方エネルギ収集器
においてはヒ゛一ムの集中は行われないので，低い蒸発
温度しか得られない。ここではビーム集中を行う太陽光
収集器．従って太陽灯を取扱う。

太陽灯として形成された太陽光収集器におけるビームの
集中は，必要な大きさのレンズが実際には製造できない
ので，反射鏡，例えば放物面鏡を介して行われる。ビー
ム集中の所望の程度に応じて．これら太陽ｙｅｌｌＭ集
器において焦点ではなく。

または円筒鏡において焦線ではなく，ほとんどの場合熱
吸収素子を配置した種々の大きさの焦点範囲が構成され
ている。このような熱吸収素子は。

直接的な熱利用のため使用でき，例えば燃焼室として構
成してもよいが，熱運搬素子として構成してもよいので
．反射鏡の焦点範囲において発生した熱は別の位置に送
ることかできる。熱運搬素子としては例えば蒸発管，特
にいわゆるヒートバイブが周知である。

太陽灯として形成された太陽光収集器のこれまでの説明
から明らかなように，ビーム集中を行うのでこれら収集
器は太陽の位置に追従しなければならない。なぜならそ
うしないと焦点範囲は，太陽の動きと共に熱吸収素子か
ら外れてしまうからである。太陽光収集器の反射鏡また
はそれぞれ追従すべき素子を追従させるため，周知の太
陽ソＣ収集器において通常の場合モータによる追従駆動
装置が設けられている。この追従駆動装置は．制御装置
と方向探知システムによって直接太陽の位置に向けて制
御され．従って何らかの方法で太陽の方位を求め，かつ
目標値実際値比較の範囲内で反射鏡を追従させるか，ま
たは計算機制御装置を介して既知の天文学的データから
毎日の太陽の軌導を泪算し．かつ実際の太陽の状態の方
位を求める必要なく，反射鏡を追従させる。

これら２つの場合に独自のモータ駆動装置が必要であり
．＋Ｊ加的に多少なりとも複雑な制御装置が必要であり
，さらにこれら２つの前提のため。

電気エネルギ用の外部エネルギ源．従って給電網端子ま
たはバッテリー等が必要である。初めに述□べたように
何らかの受イー素子を太陽の位置に追従させるあらゆる
装置に、この問題は存在する。

前記問題点により、太陽光収集器に関する前記のような
装置を居住地域から離れた所も、特に熱帯地方で使用す
ることは内歯１である。なぜなら常に外部エネルギ源を
必要としているからである。

さらにもちろんこのようなものとしてエネルギ消費が障
害となる。それに応じて追従を行わなくともビーム集中
が用油なように相応して巧妙な鏡システムによって太陽
光収集器を構成するように麹力がなされている。これに
関する発明は１本発明と並行して出願した発明の４１象
である。

追従を行わない太陽ソＱ収集器を実現しかっ／または使
用することはいろいろな面で不可能であるものとして１
本発明の課題は、外部エネルギ源とそれぞれの複雑な制
御装置を省略できる。太陽ノＣ収集器を太陽の位置に追
従させる装置を提供することにある。

この課題を解決するため太陽ソＣ収集器を太陽の位置に
追従させる本発明による装置は次のような特徴を有する
。すなわち追従駆動装置が１反射鏡を追従させるために
１１１）動軸線のまわりで揺動１１」能な互いに結合さ
れた２つの補助収集器を有し、またＭｔ？助収集器が、
常に同じエネルギを１吸収する位置に自刃で動くことが
できる。本発明によれは。

本発明により設けられた２つの補助取集器によっである
程度太陽位置の２恵方位測定か実現し、その際同時にこ
れら補助収集器は反Ｑ＝Ｊ鏡用駆動装置も形成する。す
でに初めに述べたように、その際もちろん追従すべき素
子がどうしても反射鏡でなければならないわけではない
。熱１汲取素子、場合によっては設けられた補助鏡、場
合によっては適当な測定素子用の支持体等を９本発明に
よって設けられ配置された補助収集器によって動かして
もよい。（この点において本発明は、原則的に前記並行
出願の枠内においてここで使用する熱吸収素子に適用し
てもよい。）その他にもちろん揺動連動の代りに並進連
動でもよく、その際最終的には実際に考慮された連動に
とって光学的および摩擦技術的な観点が重要である。本
発明にとって重要なことは、最終的には２つの補助収集
器のエネルギ吸収量が同じでない場合、従って２つの補
助収集器における太陽光の入射が異った結果として。

補助収集器、従って全体として反射鏡をバランス位置に
動かそうとする調節力が生じるということたけである。

全体として本発明によればある程度は太陽自身によって
太陽の位置への自動的な追従が行われ。

その際何らかの特別な制御装置を設ける必要はなく、か
つ特に付加的な電気駆動装置も必要ない。

本発明による装置を構成しかつ改善する椋々の方法があ
り１次にこれについて例により説明する。

特に重要な第１の実施形において本発明による装置は次
のような特徴を有する。すなわち補助収集器が、それぞ
れ１つの熱吸取運搬素子を有し。

また両方の補助ｉｌｌｌｌ集熱吸１１ｇ運搬緊子が、熱
担体９例えば冷却剤の交換のため互いに結合されている
。その際熱吸取運搬素子は互いに結合されたヒートバイ
ブとして形成すると有利である。両方の補助収集器の所
望のバランスは、ここでは冷却剤の形の蒸発した熱担体
によって得られる。冷却剤は、熱い方の補助収集器にお
いて蒸発し、かつ冷たい方の補助Ｉｌｌ／集器において
凝縮するので、熱い方の補助収集器から冷たい方へ重量
の移動か行われる。それにより前記の機械的調節力が発
生し。

その際この調節力は、バランス状態に達するまで維持さ
れる。

本発明の前記実施形の別の構成において、補助収集器が
熱吸ＬＩＭ蓮搬素子の範囲においてビーム集中を行う補
助反射器を有することは有利である。

この点でビーム集中に非常に高度な要求か課される際、
前に２度述べた並行出願において説明した構造は特に有
利である。しかし通常の要求条件の場合には、かいのよ
うに軽く曲げた鏡として補助反射器を構成すれは十分で
ある。その際いずれの場合にも補助反射器を同時にビー
ムじゃへい板として形成すると有利である。このように
して補助収集器または補助収集器の熱吸取運搬素子への
所定の太陽光入射が実現できるようになるので９反射鏡
の比較的「高感度の」追従が可能である。その際ビーム
じゃへい板は、補助反射鏡が揺動運動するものとして、
半径方向外方から到来する太陽ソＣビームをしやへいす
るように配置する。

全く異った動作方式に基くが同様に極めて有利な本発明
による装置の第２の実ｆｆ１ｌｉ形は次のような特徴を
有する。すなわち補助収集器が、なるべく表面を黒くし
た熱吸収板として形成されており。

かつなるべく／１形に配置されている。ここでは前記の
ような追従駆動装置の枠内においていわゆる「放射計」
の方式を使用する。バランスしていない場合、従って補
助収集器への太陽光入射量が不均一の場合、熱い方の熱
吸収板の直前の扁平な空気ＪｆｆＩが、冷たい方の熱吸
収板の直前の同様な空気層よりも強力に加熱される。熱
い方の空気層において湿度によって生じる一層強力な分
子運動のため、熱い方の熱吸収板は、太陽光ビームにさ
らされる側から離れる方向に動かされる。両方の熱吸収
板への太陽光入射量が同じ場合、従って補助収集器がバ
ランスした場合、この追従駆動装置はバランスしており
、かつ相応した反射鏡は正確に太陽の方に向いている。

古び全く異った基本動作方式に基〈本発明による装置の
第３の実施形は次のような特徴を有する。

すなわち補助収集器がなるべく板状のゲッタ素子（吸着
素子）として形成されており、かつなるべくＡ形に配置
されている。ゲッタまたは吸着とは。

ガスまたは蒸気を空間から１ｄ体層内に吸収することを
表わす。その際ここては実際にｉｌ＋Ｊ逆的な吸光過程
を問題にし、すなわち吸着材料の温度」二昇により（１
ｊび逆行できる吸着過程を問題にしている。

このような方法および素子は、基本的には以１）ｕから
公知である（例えばルキシコン・デア・フィジーク」第
３巻「ゲッタルングｊ　ＤＴＶミュンヘン。

１９７０年参照）。ゲッタおよび特に吸着は、真空技術
の分野で広範囲に取扱われている（レイボルト−ヘレウ
ス、総合カタログＨＶ　１５０　、　１９７３年第１５
部＋　　”　＋　１６節（’ゾルブションブンベンーｌ
＆ＩＫ（）。

ここでは前記文献を参ＩＥｉ　Ｌ　、ゲッタの原理およ
び使用材料に関する詳細な説明は省略する。本発明によ
る装置の枠内においてｉ要なことは、吸着したガスを釈
放する際「反作用」を利用するために熱供給によるゲッ
タまた／ｌ′ｉ吸着の’ｎＪ”ｄｉｉ性を利用すること
たけである。従って本発明の枠内において前に吸着した
ガス分子を太陽ソＣビー・ムによる加熱によって再び釈
放する際に生じる反作用は１反射鏡の追従を行うために
利用される。

特に前記２つの場合に、しかしなから原理的には全く基
本的に１本発明による装置を次のように構成することは
緊ましい。すなわち追従駆動装置力；、かつ場合によっ
ては反射鏡も、全体として保饅ケース内に、なるべく場
合によっては一部負圧にしたガラス管内に配置されてい
る。すなわち得られたわずかな調節力では、特に追従駆
動装置を外部によう乱作用から保護することはほとんど
必然的に不可欠である。追従駆動装置がヒートパイプ等
の端部に配置されている場合、熱吸収素子として使用す
べきヒートパイプ自身によってこの保護を行ってもよい
。本発明による装置のほぼ完全にカプセルに挿入した構
成によれば、もちろん特にこわれ錘＜、かつ全く保守不
要である。

機械構造上の考慮から９次のような特徴を有する本発明
による装置の実施形は有利である。すなわち揺動軸線は
、追従駆動装置の正心線より上に配置されている。

最後に両方向の追従連動に対して市め部を設けることが
でき、それにより補助収集器と反射鏡の揺動角を鉛直線
に対して±６７°ないし±９０’に制限できることは有
利である。正確な角度制限は。

装置全体の長手軸線の傾斜にも依存し、他方においてこ
の傾斜は、もちろんここでも使用場所の緯度に、従って
最大太陽高度に依存する。

本発明の実施例を以下図面によって説明する。

第１図に第１の実施例を示した装置は、太陽光取集器１
を太陽の位置に追従させるために使われるものである。

その際太陽光収集器１は、ここに示した実施例において
反射鏡２およびこの反射鏡Ｉ→ ２の焦点範囲に配置されたヒートパイプの形の熱吸収素
子３を有する。反射鏡２は、シリンダ状反射鏡として放
物線面に形成されており、この反射鏡の焦線に多少なり
とも正確に熱＠収素子３カ２配置されている。反射鏡２
は、揺動軸線４のまわりで揺動できるように配置されて
おり、かっこの揺動により太陽の位置に追従できる。

反射鏡２を太陽の位置に追従させるため追従駆動装置５
が設けられており、この追従駆動装置は。

本発明によれば反射鏡２を追従させるため揺動軸線４の
まわりで揺動できる互いに結合された２つの補助収集器
６を有し、その際補助収集器６は。

同じエネルギをＩＥ！収する位置、従って太陽光入射ｆ
Ｉｉ、が一致する位置に自力で動くことができる。

個別的には第１図に示した追従駆動装置５において補助
収集器６は、それぞれ１つの熱吸収運１般素子７を有し
、その際両方の補助取集器６の熱吸１■蓮搬素子７は、
冷却剤の形の熱（１」体を交換するため互いに結合され
ている。ここでは熱吸収運搬素子７は、互いに結合され
たヒートパイプとして形成されており、かつ蒸気転送導
管８を介して結合されている。

その他になお明らふなように、補助収集器６は。

熱吸取運搬素子７の範囲においてビーム集中を行う補助
反射器９を有し、これら補助反射器は、同時にビームじ
ゃへい板として形成されており、かつ半径方向外方から
入射する太陽光ビームをしゃへいすることができる。

第３図から明らかなように揺動軸線４は、追従駆動装置
５の重心線ｌＯの上方に配置されているので、外部から
作用を及ぼさなくとも安定な一バランスが存在する。

その他の点において追従駆動装置と反射鏡ｔＩ。

いっしょになって全体的にガラス管の形の保ｇ＋−ス内
に配置されており、かつ両方向の追従連動に対して止め
部が設けられているということは。

第１図ないし第３図には示されていない。

第１図ないし第３図に示した装置、特に図示した追従駆
動装置５の動作は次のようになっている。

第３図において太＠カＩ右上方から追従駆動装置５に照
射すると１図中右側に配置された熱吸収運搬素子７は補
助反射器９によってしゃへいされるので、ここでは加熱
は行われない。しかし太陽入射光は、第３図左側に配置
された熱吸収運搬素子７には完全に当たり、しかもさら
に補助反射器９の反射内面により増強されて当たる。こ
こにある液状冷却剤は蒸発し、かつ対向する冷たい方の
熱吸収運搬素子７において再び液体どして沈降する。

従っていわば冷却剤の形の熱担体は左から右へ移動する
。それにより右側の補助収集器６のほうＩ５ζ「重く」
なり、かつ時用方向に揺動渾動を行い。

従って太陽位置の方向に向って揺動連動を行う。

両方の熱吸収運搬素子７が均一に照射されるようになる
と、すぐにこの揺動運動は停止する。この時装置全体が
正（？４１に太陽の方に向いている。

本発明による装置の第４図に示す実施例は、熱吸収板と
して形成された補助収集器によって動作する。ここでは
追従駆動装置５は、全体としてガラス製保護ケース１１
の中に配置されている。太陽光入射側においてガラス製
保護テース１１内にあるガス、例えば空気の熱連動ｉｉ
ｉ：は特に大きいので。

矢印１２で示す調節力が左側補助収集器６に反時計方向
に作用することがわかる。

最後に第５図に、補助収集器６を板状ゲッタ素子（吸着
素子）として形成しかつＡ形に配置した本発明による装
置の実施例が示されている。矢印１２は、ここでは補助
収集器６を加熱した際に釈放されたガス分子の反作用力
の方向を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による装置の第１の実施例の動作方式
を説明するための略図、第２図は、第１図の装置の追従
駆動装置を示す１ぺ面図、第３図は。 第１図の装置の追従駆動装置ａを示す概略正面図。 第４図は１本発明による装置６の第２の実施例の動作方
式を説明するための概略…１面図、第５図は。 本発明による装置の第３の実施例を示す第４図に相当す
る図である。 ｌ・・・・・・太陽光収集器、２・・・・・・反射鏡、
３・・・・・・熱吸収素子、４・・・・・・揺動軸線、
５・・・・・・追従駆動装置。 ６・・・・・・補助収集器、７・・・・・・熱吸収運搬
素子、９・・・・・・補助反射器 ％　ｒｆｌ’　出［１１１人　　　　エーリヒ、ペール
マン代理人弁理士　　　１）代　力８　泊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）太陽光収集器が、なるべく１つの反射鏡、および
   反射鏡の焦点範囲に配置された熱吸収素子。 例えばなるべくヒートパイプとして形成された熱運搬素
   子を有し１反射鏡が揺動軸線のまわりで揺動できるよう
   に配置されており、かつ反射鏡を追従させるため追従駆
   動装置が設けられている。太陽光収集器を太陽の位置に
   追従させる装置において。 追従駆動装置（５）が９反射鏡（２）を追従させるため
   に揺動軸線（４）のまわりで揺動口Ｉ能な互いに結合さ
   れた２つの補助収集器（６）を有し、また補助収集器（
   ６）が、常に同じエネルギを吸収する位置に自刃で動く
   ことができることを特徴とする。太陽光収集器を太陽の
   位置に追従させる装置。 ＜１２）補助収集器（６）が、それぞれ１つの熱吸収運
   搬素子（７）を有し、ｔた両方の補助収集器（６）の熱
   吸収運搬素子佇）が、熱担体２例えば冷却剤の交換のた
   め互いに結合されている。特許請求の範囲ｇ１項記載の
   装置。 （，３）熱吸収運搬素子（７）が互いに接続されたヒー
   トパイプとして形成されている。特ｔ′１；請求の範囲
   第２項記載の装置。 （グ）補−助収集器（６）が、熱吸収運搬素子（７）の
   範囲においてビーム集中を行う補助反射器（９）を有す
   る。 特許請求の範囲第２項または第３項記載の装置。 け）補助反射器（９）が、同時に熱吸収運搬素子（７）
   のためビームじゃへい板として形成されている。特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 （６）補助収集器（６）が、なるべく表面を黒くしだ熱
   吸収板として形成されており、かつなるべくΔ形に配置
   されている。特許請求の範囲第１項記載の装置。 （７）補助収集器（６）が、なるべく板状のゲッタ素子
   （吸着素子）として形成されており、かつなるべくΔ形
   に配置されている。特許請求の範囲第１項記載の装置。 （ｆ）追従駆動装置（５）が、また場合によっては反射
   鏡も、全体と、して保護ケース（１１）内に、なるべく
   場合に、よっては一部負圧にしたガラス管内に配置され
   ている。特、Ｖｉ請求の範囲第１項ないし第７項の１つ
   に記載の装置。 （９）揺動軸線（４）が、追従駆動装置（５）の重心線
   （１０）より」二に配置されている。特許請求の範囲第
   １項ないし第ｇ項の１つに記載の装置。 （１０）両刀向の追従連動のため止め部が設けられてい
   る。特許請求の範囲第１項ないし第９項の１つに記載の
   装置。