JPS648257B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS648257B2 JPS648257B2 JP57005820A JP582082A JPS648257B2 JP S648257 B2 JPS648257 B2 JP S648257B2 JP 57005820 A JP57005820 A JP 57005820A JP 582082 A JP582082 A JP 582082A JP S648257 B2 JPS648257 B2 JP S648257B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- circulation pipe
- main material
- solar energy
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽光エネルギを集光して貯蔵するた
めの太陽エネルギコレクタに関する。
めの太陽エネルギコレクタに関する。
従来一般的に用いられている太陽エネルギコレ
クタは平滑ガラス面又は集光レンズを通した太陽
光を循環パイプへ照射させ、循環パイプ内の水を
加熱して太陽光エネルギを蓄積するようになつて
いる。
クタは平滑ガラス面又は集光レンズを通した太陽
光を循環パイプへ照射させ、循環パイプ内の水を
加熱して太陽光エネルギを蓄積するようになつて
いる。
ところが水循環パイプのみを用いたコレクタで
は太陽光のうち長波長域の光エネルギが比較的効
率良く集熱可能であり、短波長域の光エネルギは
あまり効率良く集熱されておらず、限られた効率
のコレクタとなつている。
は太陽光のうち長波長域の光エネルギが比較的効
率良く集熱可能であり、短波長域の光エネルギは
あまり効率良く集熱されておらず、限られた効率
のコレクタとなつている。
本発明は上記事実を考慮し、太陽光の全波長域
の光エネルギを集熱可能な太陽エネルギコレクタ
を得ることが目的である。
の光エネルギを集熱可能な太陽エネルギコレクタ
を得ることが目的である。
本発明に係る太陽エネルギコレクタは集光分光
手段で屈曲される長波長光の集光部に水循環パイ
プを、短波長光の集光部に吸光放熱主材循環パイ
プをそれぞれ設け、長波長光は水で、短波長光は
吸光放熱主材でそれぞれの光エネルギを集熱する
ようになつている。
手段で屈曲される長波長光の集光部に水循環パイ
プを、短波長光の集光部に吸光放熱主材循環パイ
プをそれぞれ設け、長波長光は水で、短波長光は
吸光放熱主材でそれぞれの光エネルギを集熱する
ようになつている。
以下本発明の実施例を図面に従い説明する。
第１図に示される太陽エネルギコレクタ１０は
固定フレーム１２が建築物１４の屋上等に設置固
定されている。
固定フレーム１２が建築物１４の屋上等に設置固
定されている。
この固定フレーム１２の垂直軸１６には旋回フ
レーム１８が軸支されて垂直軸１６廻りに回動可
能となつている。この旋回フレーム１８から立設
した一対のアームは水平軸２０を介して旋回フレ
ーム２２が軸支されて水平軸２２廻りに回動可能
となつている。
レーム１８が軸支されて垂直軸１６廻りに回動可
能となつている。この旋回フレーム１８から立設
した一対のアームは水平軸２０を介して旋回フレ
ーム２２が軸支されて水平軸２２廻りに回動可能
となつている。
旋回フレーム２２は第２図に示される如く上端
が開放した箱体とされており、この箱体の開放上
端部へ集光分光手段であるアクリル等の合成樹脂
製フレネルプリズム２４が固着されている。この
フレネルプリズム２４の外表面は平滑面であり、
３組の集光部２６に対応して３個の山形突起が形
成されている。このようにフレネルプリズム２４
の外表面が平滑面であるため外表面が汚染した場
合の清掃作業が簡単となつている。
が開放した箱体とされており、この箱体の開放上
端部へ集光分光手段であるアクリル等の合成樹脂
製フレネルプリズム２４が固着されている。この
フレネルプリズム２４の外表面は平滑面であり、
３組の集光部２６に対応して３個の山形突起が形
成されている。このようにフレネルプリズム２４
の外表面が平滑面であるため外表面が汚染した場
合の清掃作業が簡単となつている。
このフレネルプリズム２４の内表面には複数個
の凹凸が刻設されてフレネル効果を発生するよう
になつており、これによつてフレネルプリズム２
４の肉厚が薄いにも拘わらず大きな集光レンズと
同様の役目を有している。このフレネルプリズム
２４は集光分光手段として作用し、第３図に示さ
れる如く太陽光の入口と出口で２度屈折し、太陽
光は光の成分の波長により屈折率が異るのでそれ
を利用して効率的な集光を可能としている。
の凹凸が刻設されてフレネル効果を発生するよう
になつており、これによつてフレネルプリズム２
４の肉厚が薄いにも拘わらず大きな集光レンズと
同様の役目を有している。このフレネルプリズム
２４は集光分光手段として作用し、第３図に示さ
れる如く太陽光の入口と出口で２度屈折し、太陽
光は光の成分の波長により屈折率が異るのでそれ
を利用して効率的な集光を可能としている。
即ち太陽光はフレネルプリズムを透過して屈折
した後スペクトルに分れるのでこの分岐スペクト
ルの帯状部分の上に波長域に会致した受光体であ
る水循環パイプ２８及び主材循環パイプ３０が配
置されている。この実施例では集光部２６の中央
部に短波長光を受光する主材循環パイプ３０が、
この主材循環パイプ３０の両側に一対の水循環パ
イプ２８が配置されている。これによつて水循環
パイプ２８はフレネルプリズム２４で比較的大き
な屈折をしない長波長光を受光し、主材循環パイ
プ３０は比較的大きく屈折する短波長光を受光す
るようになつている。
した後スペクトルに分れるのでこの分岐スペクト
ルの帯状部分の上に波長域に会致した受光体であ
る水循環パイプ２８及び主材循環パイプ３０が配
置されている。この実施例では集光部２６の中央
部に短波長光を受光する主材循環パイプ３０が、
この主材循環パイプ３０の両側に一対の水循環パ
イプ２８が配置されている。これによつて水循環
パイプ２８はフレネルプリズム２４で比較的大き
な屈折をしない長波長光を受光し、主材循環パイ
プ３０は比較的大きく屈折する短波長光を受光す
るようになつている。
水循環パイプ２８は銅製であり、内部に熱媒体
である水が流通するようになつている。更にこの
水循環パイプ２８の外部には同心的にガラス管３
２が配置されて水循環パイプ２８との間を真空と
し熱効率を向上するようになつている。
である水が流通するようになつている。更にこの
水循環パイプ２８の外部には同心的にガラス管３
２が配置されて水循環パイプ２８との間を真空と
し熱効率を向上するようになつている。
水循環パイプ２８の一端は図示しない給水源へ
接続されており、他端部は第４図に示される如く
配管３４及びポンプ３６を介して貯湯槽３８の下
端部へ接続されている。なおこの貯湯槽３８の上
端部へは給湯配管４０が接続されて貯湯槽３８の
温水を暖房機等へ送り込むようになつている。
接続されており、他端部は第４図に示される如く
配管３４及びポンプ３６を介して貯湯槽３８の下
端部へ接続されている。なおこの貯湯槽３８の上
端部へは給湯配管４０が接続されて貯湯槽３８の
温水を暖房機等へ送り込むようになつている。
主材循環パイプ３０は第３図に示される如くフ
レネルプリズム２４で屈折した短波長光を効率よ
く吸収するためにフレネルプリズム２４方向に面
した大きな受光表面を有した偏平形状の透明体と
なつており、内部には吸光放熱主材が循環してい
る。
レネルプリズム２４で屈折した短波長光を効率よ
く吸収するためにフレネルプリズム２４方向に面
した大きな受光表面を有した偏平形状の透明体と
なつており、内部には吸光放熱主材が循環してい
る。
この吸光放熱主材はこの実施例では第５図に示
されるノルボルナジエン（以下Ｎ体と称する）が
用いられている。このＮ体は常温で流動性を有
し、紫外線領域の短波長光を照射すると光反応に
より第５図に示されるクワドリシクレン（以下Ｑ
体と称する）に変化する性質を有しており、この
Ｑ体は触媒（コバルトテトラフエニルポリフイリ
ン錯体やコバルトフタロシアニン錯体）内を通過
させると、触媒熱反応を生じてＮ体の状態に戻る
性質があり、この時に22Kcal／Mol＝240cal／ｇ
程度の熱発生を伴う。従つて太陽光のうち主とし
て短波長光を蓄積し、必要に応じて熱エネルギと
して放出可能である。
されるノルボルナジエン（以下Ｎ体と称する）が
用いられている。このＮ体は常温で流動性を有
し、紫外線領域の短波長光を照射すると光反応に
より第５図に示されるクワドリシクレン（以下Ｑ
体と称する）に変化する性質を有しており、この
Ｑ体は触媒（コバルトテトラフエニルポリフイリ
ン錯体やコバルトフタロシアニン錯体）内を通過
させると、触媒熱反応を生じてＮ体の状態に戻る
性質があり、この時に22Kcal／Mol＝240cal／ｇ
程度の熱発生を伴う。従つて太陽光のうち主とし
て短波長光を蓄積し、必要に応じて熱エネルギと
して放出可能である。
この吸光放熱主材が循環する主材循環パイプ３
０の一端は第４図に示される如く配管４２を介し
てＱ体貯蔵容器４４へ接続されており、Ｑ体貯蔵
容器４４は配管４６及びポンプ４８を介して湯湯
槽３８内の触媒容器５０（この実施例ではコバル
トフタロシアニン錯体が用いられる）へ接続され
ている。従つて配管４６で送られたＱ体はこの触
媒容器５０内でＮ体に変化する。
０の一端は第４図に示される如く配管４２を介し
てＱ体貯蔵容器４４へ接続されており、Ｑ体貯蔵
容器４４は配管４６及びポンプ４８を介して湯湯
槽３８内の触媒容器５０（この実施例ではコバル
トフタロシアニン錯体が用いられる）へ接続され
ている。従つて配管４６で送られたＱ体はこの触
媒容器５０内でＮ体に変化する。
触媒容器５０は配管５２でＮ体貯蔵容器５４へ
接続されており、このＮ体貯蔵容器５４は配管５
６及びポンプ５８を介して主材循環パイプ３０の
他端へ接続されている。
接続されており、このＮ体貯蔵容器５４は配管５
６及びポンプ５８を介して主材循環パイプ３０の
他端へ接続されている。
なお第１図に示される如く旋回フレーム１８，
２２にはそれぞれ駆動装置６０，６２が設けられ
ており、太陽光センサ６４又は予め太陽光の移動
軌跡を記憶した記憶装置からの指令で旋回フレー
ム２２が常に太陽光に面してフレネルプリズム２
４が効率よく太陽光を受けるようになつている。
またフレネルプリズム２４の具体的な凹凸はコン
ピユータを用いて効率の良い形状とすることがで
きる。
２２にはそれぞれ駆動装置６０，６２が設けられ
ており、太陽光センサ６４又は予め太陽光の移動
軌跡を記憶した記憶装置からの指令で旋回フレー
ム２２が常に太陽光に面してフレネルプリズム２
４が効率よく太陽光を受けるようになつている。
またフレネルプリズム２４の具体的な凹凸はコン
ピユータを用いて効率の良い形状とすることがで
きる。
次に本実施例の作動を説明する。
旋回フレーム２２は駆動装置６０，６２の駆動
により常に太陽を追跡するのでフレネルプリズム
２４を効率的に太陽光へ対面させることができ
る。
により常に太陽を追跡するのでフレネルプリズム
２４を効率的に太陽光へ対面させることができ
る。
第３図に示される如く太陽光はフレネルプリズ
ム２４の入口及び出口で屈折し、長波長域の太陽
光は比較的屈折率が小さいため主材循環パイプ３
０の両側へ設けられるガラス管３２を通して水循
環パイプ２８へ照射する。これによつて水循環パ
イプ２８内の水が加熱され貯湯槽３８へ送られ
る。
ム２４の入口及び出口で屈折し、長波長域の太陽
光は比較的屈折率が小さいため主材循環パイプ３
０の両側へ設けられるガラス管３２を通して水循
環パイプ２８へ照射する。これによつて水循環パ
イプ２８内の水が加熱され貯湯槽３８へ送られ
る。
一方フレネルプリズム２４で比較的大きな屈折
を生ずる短波長域の光エネルギは集光部２６のほ
ぼ中央部へ設けられる主材循環パイプ３０を透過
して内部の吸光放熱主材を照射する。これによつ
て吸光放熱主材はＮ体からＱ体に変化し、このＱ
体がＱ体貯蔵容器４４へと送られる。
を生ずる短波長域の光エネルギは集光部２６のほ
ぼ中央部へ設けられる主材循環パイプ３０を透過
して内部の吸光放熱主材を照射する。これによつ
て吸光放熱主材はＮ体からＱ体に変化し、このＱ
体がＱ体貯蔵容器４４へと送られる。
必要に応じてポンプ４８を駆動することにより
Ｑ体貯蔵容器４４内のＱ体は貯湯槽３８内の触媒
容器５０へ送られてＮ体に復帰するとともに熱発
生し貯湯槽３８内の水を温度上昇させる。
Ｑ体貯蔵容器４４内のＱ体は貯湯槽３８内の触媒
容器５０へ送られてＮ体に復帰するとともに熱発
生し貯湯槽３８内の水を温度上昇させる。
触媒容器５０でＱ体に復帰した吸光放熱主材は
Ｎ体貯蔵容器５４へ蓄積され、必要に応じてポン
プ５８の作動により再びコレクタ内の主材循環パ
イプ３０へ送られる。
Ｎ体貯蔵容器５４へ蓄積され、必要に応じてポン
プ５８の作動により再びコレクタ内の主材循環パ
イプ３０へ送られる。
本実施例ではこのように太陽エネルギの長波長
域が水循環パイプ２８で、短波長域が主材循環パ
イプ３０で集光されるので、比較的短期間に消費
されるエネルギは水循環パイプ２８からの給湯
で、長期間経過後（数ケ月から数年）のエネルギ
消費に対しては主材循環パイプ３０からの吸光放
熱主材を必要時に触媒存在下で熱反応させること
により得ることができ、エネルギの長期短期の使
い分けが可能である。また水循環パイプ２８で得
られた湯を更に吸光放熱主材の触媒熱反応で加熱
することにより高い温度を得ることができ、温度
範囲の選択幅が大きくなつている。また本実施例
では水循環パイプ２８と主材循環パイプ３０とが
単に並列に配置されているのみであるためその製
作は著しく簡単であり、主材循環パイプ３０が水
循環パイプ２８とを離間すれば主材循環パイプ３
０内の吸光放熱主材の温度が不必要に上昇するこ
とはない。
域が水循環パイプ２８で、短波長域が主材循環パ
イプ３０で集光されるので、比較的短期間に消費
されるエネルギは水循環パイプ２８からの給湯
で、長期間経過後（数ケ月から数年）のエネルギ
消費に対しては主材循環パイプ３０からの吸光放
熱主材を必要時に触媒存在下で熱反応させること
により得ることができ、エネルギの長期短期の使
い分けが可能である。また水循環パイプ２８で得
られた湯を更に吸光放熱主材の触媒熱反応で加熱
することにより高い温度を得ることができ、温度
範囲の選択幅が大きくなつている。また本実施例
では水循環パイプ２８と主材循環パイプ３０とが
単に並列に配置されているのみであるためその製
作は著しく簡単であり、主材循環パイプ３０が水
循環パイプ２８とを離間すれば主材循環パイプ３
０内の吸光放熱主材の温度が不必要に上昇するこ
とはない。
上記実施例では吸光放熱主材としてノルボルナ
ジエンを使用したが、本発明は可逆的異性化反応
によつて光エネルギの吸収と熱エネルギの放出を
反復し得る流動性の吸光放熱主材あれば全て適用
可能であり、アゼピン等の他の吸光放熱主材も使
用可能である。このアゼピンは短波長光を受けて
ジクロブテノジヒドロビロールに変化し、触媒の
存在下で再びアゼピンに状態変化するとともに熱
発生を伴うようになつている。またその他本発明
では吸光放熱主材をスラリ状としても使用でき、
流動性を有する状態であれば全て適用可能であ
る。
ジエンを使用したが、本発明は可逆的異性化反応
によつて光エネルギの吸収と熱エネルギの放出を
反復し得る流動性の吸光放熱主材あれば全て適用
可能であり、アゼピン等の他の吸光放熱主材も使
用可能である。このアゼピンは短波長光を受けて
ジクロブテノジヒドロビロールに変化し、触媒の
存在下で再びアゼピンに状態変化するとともに熱
発生を伴うようになつている。またその他本発明
では吸光放熱主材をスラリ状としても使用でき、
流動性を有する状態であれば全て適用可能であ
る。
また上記実施例では旋回フレーム２２が太陽光
に追尾して移動する構造を示したが、本発明は固
定式のコレクタにも適用可能であることは言うま
でもない。またさらに上記実施例では集光分光手
段としてフレネルプリズムを用いたが、集光及び
分光機能を有する部材であれば全て適用可能であ
り、フレネルプリズムでもよい。
に追尾して移動する構造を示したが、本発明は固
定式のコレクタにも適用可能であることは言うま
でもない。またさらに上記実施例では集光分光手
段としてフレネルプリズムを用いたが、集光及び
分光機能を有する部材であれば全て適用可能であ
り、フレネルプリズムでもよい。
以上説明した如く本発明に係る太陽エネルギコ
レクタは集光分光手段で屈折した長波長光集光部
に水循環パイプを、短波長光集光部に吸光放熱主
材循環パイプをそれぞれ設けたので既存コレクタ
で集熱されている長波長光はそのまま集光し、更
に簡単な構造で短波長光をも集熱することができ
る優れた効果を有する。
レクタは集光分光手段で屈折した長波長光集光部
に水循環パイプを、短波長光集光部に吸光放熱主
材循環パイプをそれぞれ設けたので既存コレクタ
で集熱されている長波長光はそのまま集光し、更
に簡単な構造で短波長光をも集熱することができ
る優れた効果を有する。
第１図は本発明に係る太陽エネルギコレクタの
実施例を示す側面図、第２図は旋回フレーム２２
を示す斜視図、第３図は旋回フレームの一部断面
図、第４図は貯湯槽及びその周辺配管を示す系統
図、第５図は本実施例に用いる吸光放熱主材の化
学反応式である。 １０…太陽エネルギコレクタ、２４…フレネル
プリズム、２６…集光部、２８…水循環パイプ、
３０…主材循環パイプ。
実施例を示す側面図、第２図は旋回フレーム２２
を示す斜視図、第３図は旋回フレームの一部断面
図、第４図は貯湯槽及びその周辺配管を示す系統
図、第５図は本実施例に用いる吸光放熱主材の化
学反応式である。 １０…太陽エネルギコレクタ、２４…フレネル
プリズム、２６…集光部、２８…水循環パイプ、
３０…主材循環パイプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 太陽光を波長によつて異つた屈折率で透過さ
せる集光分光手段と、前記集光分光手段の長波長
光集光部に設けられる水循環パイプと、前記集光
分光手段の短波長光集光部に設けられる吸光放熱
主材循環パイプと、を有する太陽エネルギコレク
タ。 ２ 前記集光分光手段はフレネルプリズムである
ことを特徴とした前記特許請求の範囲第１項に記
載の太陽エネルギコレクタ。 ３ 前記フレネルプリズムの外表面は平滑面とさ
れることを特徴とした前記特許請求の範囲第２項
に記載の太陽エネルギコレクタ。 ４ 前記水循環パイプは吸光放熱主材循環パイプ
を中心にして複数個設けられることを特徴とした
前記特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１
項に記載の太陽エネルギコレクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57005820A JPS58123057A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 太陽エネルギコレクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57005820A JPS58123057A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 太陽エネルギコレクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123057A JPS58123057A (ja) | 1983-07-22 |
| JPS648257B2 true JPS648257B2 (ja) | 1989-02-13 |
Family
ID=11621711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57005820A Granted JPS58123057A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 太陽エネルギコレクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123057A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0212764U (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-26 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5054730B2 (ja) * | 2009-06-04 | 2012-10-24 | 日本特殊光学樹脂株式会社 | ソーラーシステム用フレネルレンズ及びソーラーシステム |
-
1982
- 1982-01-18 JP JP57005820A patent/JPS58123057A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0212764U (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-26 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58123057A (ja) | 1983-07-22 |
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