JP5212706B2 - Solar heat collection system - Google Patents
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Description
本発明は太陽の位置の変動に追随する太陽熱収集システムに関するものである。 The present invention relates to a solar heat collection system that follows changes in the position of the sun.
太陽熱を収集する集熱器と平面の反射鏡を一体に固定した太陽熱コレクターを複数個連結した太陽熱収集システムは効率が良いが、更に効率を高めるため、太陽の位置の変動に追随するシステムが本発明者によって提案されている(特許文献1参照)。
地球から見て、太陽は1日を1周期として昼と夜を繰り返し、昼は日の出から日の入りまでその位置(高さ)を変える。また、太陽は1年を1周期として、地球上で言う北回帰線から南回帰線までを往復して、南中時の位置を変化させる。
引用文献1では、太陽の位置の1日の変動については、地球の自転に基いているので、複数個の太陽熱コレクターを東西方向に長く設置することにより対処することを提案している。
また、太陽の位置の1年の変動については、地球の公転に基いているので、太陽熱コレクターが常に太陽に正対するように南北方向に1年周期で往復回転させ、春分、秋分を中心に冬至で最小、夏至で最大になるように太陽熱コレクターの仰角を補正している。Seeing from the earth, the sun repeats day and night with one day as one cycle, and its position (height) changes from sunrise to sunset. In addition, the sun makes a round trip from the north return line to the south return line on the earth with one year as one cycle, and changes the position in the middle of the south.
In addition, the year-to-year fluctuations in the position of the sun are based on the Earth's revolution, so the solar heat collector always rotates in a one-year cycle in the north-south direction so that it always faces the sun, and the winter solstice centering on spring and autumn equinox. The elevation of the solar collector is corrected so that it is the smallest and the summer solstice is the largest.
しかしながら、太陽の1日の変動に対して太陽熱コレクターを東西方向に長く設置するだけでは、十分に効率を上げることができないという問題があった。
東西方向に複数個の太陽熱コレクターを長く連結した太陽熱収集システムを、南北方向と同様に東西方向にも1日に90°程度往復回転させることができれば効率を上げられるが、位置調整機の規模も膨大になり、多大な費用を要するので、その実現は非常に難しい。
特許文献1において、太陽の1日の変動に追随するか、又は1年の変動に追随するか選択するように提案しているのは、2次元に追随することが経済的に極めて困難であるからである。However, there is a problem that the efficiency cannot be sufficiently increased only by installing a solar heat collector long in the east-west direction against the daily fluctuation of the sun.
Efficiency can be increased if a solar heat collection system with multiple solar heat collectors connected in the east-west direction can be reciprocally rotated 90 degrees a day in the east-west direction as well as in the north-south direction. Since it becomes enormous and expensive, it is very difficult to realize.
In
本発明は、太陽の位置の1年の変動に追随するだけでなく、1日の変動に対しても追随して太陽熱の収集の効率を高めることを課題とする。 This invention makes it a subject not only to follow the fluctuation | variation of the position of the sun for one year but to follow the fluctuation | variation of a day, and to raise the efficiency of the collection of solar heat.
上記した課題を解決するため、少なくとも下面から太陽光を入力させる集熱器と、集熱器の下面に太陽光を集中反射して入力する平面反射鏡とを一体にした太陽熱コレクターを東西方向に複数個一列に並べて配置し、太陽熱コレクターを固定した回転軸と回転軸を回転させる回転制御装置とを備え、1年に回転軸を40〜65度の範囲で往復回転させることにより太陽熱コレクターを南北方向に回転させて年間を通じて太陽熱コレクターを太陽に正対するようにその対地角度を調整し、かつ1日に0〜7度の範囲内で回転軸を往復回転させてその対地角度を微調整するようにしたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, a solar collector that integrates at least a heat collector that inputs sunlight from the lower surface and a plane reflector that concentrates and inputs sunlight on the lower surface of the heat collector in the east-west direction. Arranged in multiple rows, equipped with a rotating shaft with a fixed solar collector and a rotation control device that rotates the rotating shaft, and rotating the rotating shaft back and forth within a range of 40 to 65 degrees a year, Rotate in the direction to adjust the ground angle so that the solar collector faces the sun all year round, and finely adjust the ground angle by reciprocating the rotating shaft within a range of 0 to 7 degrees a day It is a thing.
本発明は、平面反射鏡を使用した太陽熱コレクターを東西方向に複数個一列に並べて配置した太陽熱収集システムを南北方向に往復回転させて年間を通じて太陽熱コレクターを太陽に正対するようにその対地角度を調整し、かつ1日に0〜7度の範囲で南北方向に往復回転させてその対地角度を微調整することにより、経済的に太陽熱収集システムの熱収集の効率を高めることができ、平面反射鏡を使用することにより、経済的で、設置場所が制限されないという効果がある。 The present invention adjusts the ground angle so that the solar collector is directly opposed to the sun throughout the year by rotating a solar heat collection system in which a plurality of solar collectors using plane reflectors are arranged in a line in the east-west direction. And by reciprocating the north-south direction in the range of 0 to 7 degrees per day and finely adjusting the ground angle, the efficiency of heat collection of the solar heat collection system can be increased economically, and the flat reflector By using, there is an effect that it is economical and the installation place is not limited.
少なくとも下面から太陽光を入力させる集熱器と、集熱器の下面に太陽光を集中反射して入力する平面反射鏡とを一体にした太陽熱コレクターを東西方向に複数個一列に並べて配置し、太陽熱コレクターを固定した回転軸と回転軸を回転させる回転制御装置とを備え、1年に回転軸を40〜65度の範囲で往復回転させることにより太陽熱コレクターを南北方向に回転させて年間を通じて太陽熱コレクターを太陽に正対するようにその対地角度を調整し、かつ1日に回転軸を春分、秋分で0度、夏至、冬至で6度程度になるように日々変化する角度を最大微調整角度として往復回転させることにより太陽熱コレクターを南北方向に回転させてその対地角度を微調整することによって、経済的に太陽熱収集システムの熱収集の効率向上を実現した。 A solar collector that integrates at least a collector that inputs sunlight from the lower surface and a flat reflector that inputs the sunlight by concentrated reflection on the lower surface of the collector is arranged in a row in the east-west direction, A rotating shaft with a solar collector fixed and a rotation control device that rotates the rotating shaft are provided. By rotating the rotating shaft back and forth within a range of 40 to 65 degrees in one year, the solar collector is rotated in the north-south direction. Adjust the ground angle so that the collector faces the sun, and the maximum fine adjustment angle is the angle that changes every day so that the rotation axis is about 0 degrees for spring, autumn for autumn, 6 for summer solstice, and winter solstice. By rotating the solar collector in the north-south direction by rotating it back and forth, and finely adjusting the ground angle, the efficiency of heat collection of the solar heat collection system can be improved economically. .
図1は本発明の実施例1を示す図、図2は図1の太陽熱収集システムを構成する太陽熱コレクターを示す断面図である。
図1は北方向から見た説明図で、太陽熱コレクター1は東西方向に複数個一列に並んで配置され、各太陽熱コレクター1はそれぞれ支持体2に取り付けられ、支持体2は共通の回転軸3に固定されている。支持体2は例えばフレームを備えており、フレームに太陽熱コレクター1をはめ込むようにして取り付ける。
回転軸3はモータ、CPU、電源等で構成される回転制御装置4に接続されており、回転制御装置4のCPUによりその南北方向の往復回転が制御される。FIG. 1 is a diagram showing Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a solar heat collector constituting the solar heat collection system of FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram viewed from the north direction. A plurality of
The
図2は図1の西方向から見た太陽熱コレクターの断面図で、太陽熱コレクター1を構成する集熱器5と太陽光を集中的に反射して集熱器5に入力する平面の反射鏡6を示している。
集熱器5としては、ガラス筐体内又は上下両面をガラス窓にした筐体内に選択吸収膜で覆われた金属製の平板の集熱板或いは円筒型の集熱パイプを収容したもの等があり、太陽光は上下両面から入力できるように構成され、上面からは太陽光が直接入力し、下面からは反射鏡によって反射された太陽光が入力する。主たる太陽熱エネルギーは反射光から採っているので、上面からは太陽光を入射させずに、下面からのみ太陽光を入射させるようにしても良い。FIG. 2 is a cross-sectional view of the solar collector as viewed from the west direction of FIG. 1. The
Examples of the
実施例1では真空平板式の集熱器5を採用した例を示している。
集熱器5は筐体7と、筐体7の上下面に取り付けられた2枚のガラス窓8と、筐体7の内部に収容され、表面に選択吸収膜が形成された平板の集熱板9と、集熱板9に固定されたパイプ10とを備えている。In Example 1, the example which employ | adopted the vacuum
The
平面反射鏡6は1個の集熱器5に対して複数枚設置されるが、集熱器5の受熱面積に対して10〜20倍位の総面積になるようにして使用する。
このように集熱器5の受熱面積に対して十分広い面積の反射鏡6を使用すると、太陽熱コレクター1の太陽熱の収集効率は出力温度にはほとんど左右されず、通常60〜70%位になる。
集熱器5本体の熱損失はその温度、表面積及び選択吸収膜の放射率によって決まるが、集熱器5の表面積が反射鏡6の総面積に比べて十分小さい場合、集熱器5本体の放射損失は反射鏡6からの入力に比べて無視できる程に小さくなる。A plurality of
As described above, when the reflecting
The heat loss of the
一方反射鏡6は常に常温に保たれており、その効率は反射鏡6そのものの反射性能によって決まり、出力温度とは無関係に一定で80〜90%位ある。
従って、この反射鏡6の反射光を収集する太陽熱コレクター1の効率は、出力温度に無関係に一定になり、集熱板9に当たらない多少の反射やガラスを透過する時の吸収を考慮しても60〜70%位になるのである。
太陽熱の収集効率が出力温度にほとんど関係ないということは、発電のように高温で使用する時などに特に有効な特性である。On the other hand, the reflecting
Therefore, the efficiency of the
The fact that the collection efficiency of solar heat has little relation to the output temperature is a particularly effective characteristic when used at a high temperature such as power generation.
複数の反射鏡6は太陽光を集中反射して集熱器5に入射するように、それぞれ所定の傾斜角を持って配置される必要があり、太陽からの平行な光はすべてガラス窓8を通して集熱板9に入力される。
太陽の位置(高さ)は季節によって変動するが、後述するように集熱器5と反射鏡6は一体に構成されており、太陽熱コレクター1として常に太陽に正対するように地表に対する角度、即ち対地角度を調整する。
なお、複数の反射鏡6の間に隙間が存在するのは風の通り道を確保して、装置が強風で破壊されないようにするためである。The plurality of reflecting
Although the position (height) of the sun varies depending on the season, as will be described later, the
The reason why the gaps exist between the plurality of reflecting
図3は図1を上から見た太陽熱収集システムの平面図で、太陽熱コレクターの部分のみ示している。
太陽熱コレクター1は前述したように1個の集熱器5に対し複数の反射鏡6とを一体に固定して構成されるが、太陽熱収集システムにする場合にはそのような太陽熱コレクター1を複数個東西方向に一列に並べて配置する。
実際に設置する場合には設計したシステムの規模に応じた数の太陽熱コレクター1を収容できるようなフレームを用意しておき、集熱器5と反射鏡6をそのフレームにはめ込むようにしてシステムを完成させる。FIG. 3 is a plan view of the solar heat collection system as seen from above in FIG. 1, and shows only the solar heat collector portion.
As described above, the
When actually installing, prepare a frame that can accommodate the number of
図3に示したように、集熱器5と平面反射鏡6は共に矩形に形成され、1列の集熱器5に対して4列の反射鏡6になっているが、実際にはもっと多くの列の反射鏡6を使用することになる。
また、1列の集熱器5は実際には十数mから数百mの長さが想定されている。反射鏡6も同様の長さに構成されるが、朝夕の太陽の位置の変動をカバーするために東西方向の両側を集熱器5の列よりも長くしてある。
このように構成した1本の太陽熱収集システムを更に複数本設置することにより発電設備や大規模な淡水化設備の熱源として利用することが期待される。As shown in FIG. 3, the
In addition, the
It is expected to be used as a heat source for power generation facilities and large-scale desalination facilities by installing a plurality of solar heat collection systems configured as described above.
図4は図3の太陽熱収集システムを北から見た正面図で、集熱器と平面反射鏡との関係を示している。
反射鏡6は集熱器5と平行に設置されるが、その全長は図示したように集熱器5の全長より長くしてある。矢印は朝の太陽光AM9と夕の太陽光PM3の進路を示しており、この太陽光が集熱器5に入射されるように反射鏡6の全長を集熱器5より長くしている。
このように構成することにより、午前9時から午後3時までの反射鏡6による太陽光の反射光はほとんど集熱器5によって吸収される。太陽光の有効な熱エネルギーの大半はこの時刻の間に集中しているので、反射鏡6の全長を集熱器5より長くすることは太陽の位置の1日の変動に対しては有効な対策となる。FIG. 4 is a front view of the solar heat collection system of FIG. 3 as viewed from the north, and shows the relationship between the heat collector and the flat reflector.
The reflecting
By configuring in this way, the reflected light of sunlight by the reflecting
図5及び図6は太陽熱コレクターの設置例を示す図である。
太陽熱収集システムのすべての太陽熱コレクターは、1年間を通じて太陽に正対するように地表に対して対地角度(仰角)を持って設置される。このように設置することにより太陽光L1は集熱器5の上面から直接光として入力され、太陽光L2は反射鏡6によって集中するように反射され、集熱器5の下面から反射光として入力される。5 and 6 are diagrams showing an installation example of the solar thermal collector.
All solar collectors of the solar heat collection system are installed with a ground angle (elevation angle) with respect to the ground surface so as to face the sun throughout the year. By installing in this way, sunlight L1 is input as direct light from the upper surface of the
太陽の位置は最も高い夏至から最も低い冬至まで変動するが、図5は夏至の時、図6は冬至の時の状態を示している。
春分や秋分の南中高度は、(90度−観測地点の北緯)とされており、東京の北緯は35.6度であるので、春分、秋分の南中高度は54.4度になる。
夏至、冬至の南中高度は、(春分、秋分の南中高度±23.4度)とされているので、それぞれ77.8度、31.0度になる。従って、図5における太陽熱コレクターの中心線と地表との対地角度θ1は約78度、図6の対地角度θ2は31度ということになる。The position of the sun varies from the highest summer solstice to the lowest winter solstice. FIG. 5 shows the state at the summer solstice, and FIG. 6 shows the state at the winter solstice.
The south and middle altitudes of spring and autumn are (90 degrees-north latitude of the observation point), and the north latitude of Tokyo is 35.6 degrees, so the south and middle altitudes of spring and autumn are 54.4 degrees.
The south and middle altitudes of the summer solstice and winter solstice are 77.8 degrees and 31.0 degrees, respectively, since the spring and autumn solstice altitudes are ± 23.4 degrees. Accordingly, the ground angle θ1 between the center line of the solar collector and the ground surface in FIG. 5 is about 78 degrees, and the ground angle θ2 in FIG. 6 is 31 degrees.
このように1年の太陽の高度変化に追随して対応するために、太陽熱コレクターは1年間に対地角度を31度から約78度まで約47度を往復回転して対地角度を調整し、補正することになる。
太陽が赤道上にある春分、秋分を中心に考えると、夏至の南中高度は(春分、秋分の南中高度+23.4度)であり、冬至の南中高度は(春分、秋分の南中高度−23.4度)になる。
従って、太陽熱コレクターの対地角度の調整角度もこれに対応して変化するが、この状態を示したのが図7である。In this way, in order to respond to the changes in the altitude of the sun during the year, the solar collector reciprocates the ground angle from 31 degrees to about 78 degrees and adjusts the ground angle during the year. Will do.
Considering the equinox and autumn equinox, where the sun is on the equator, the south-middle altitude of the summer solstice is (shunchu, the south-middle altitude of autumn +23.4 degrees), and the south-middle altitude of the winter solstice is (shunchu, south-middle of autumn). Altitude is 23.4 degrees).
Accordingly, the adjustment angle of the ground angle of the solar collector also changes correspondingly, and FIG. 7 shows this state.
図7は1年の太陽の位置変化に対する調整角度を示した図で、近似的に直線で示している。春分、秋分で0度、夏至で+23.4度、冬至で−23.4度であり、往復回転させてこれを1年周期として繰り返すことになる。
この往復回転は図1に示した太陽熱コレクター1を固定した回転軸3を回転制御装置4の制御で往復回転させることにより実現されるが、その角度は47度に厳しく限定されるものではなく、実用上は余裕を持って40〜65度の範囲で調整すれば十分である。FIG. 7 is a diagram showing an adjustment angle with respect to a change in the position of the sun in one year, which is approximately indicated by a straight line. It is 0 degrees for the spring and autumn minutes, +23.4 degrees for the summer solstice, and −23.4 degrees for the winter solstice.
This reciprocating rotation is realized by reciprocatingly rotating the
約47度を1年間に往復回転するので、1日にすると角度変化はわずかに約0.25度に過ぎない。実用範囲としても0.2〜0.4度で回転制御すれば良い。
そのため、多数の太陽熱コレクター1を1本の回転軸3で回転させるのに必要な仕事率は小さいので、回転軸3を駆動する回転制御装置4のモーターの動力も少なくて良いことになる。
また、対地角度の調整は回転軸3を常時回転させる必要はなく、仮に1日当り0.25度とした場合、例えば1日1回午前8時に運転して0.25度回転させても良い。また1週間に1日回転して7日分の1.75度回転させても良い。要は所定期間に1回運転して回転させることで十分対応できる。1日に0.25度程度と小さい角度なので所定期間が長期にならない限り、1〜2週間の間隔は実用上問題はない。
これらの制御はソフトウェアによって回転制御装置4のCPUから容易に実行することができる。Since about 47 degrees reciprocates in one year, the angle change is only about 0.25 degrees per day. The rotation may be controlled at 0.2 to 0.4 degrees as a practical range.
For this reason, the power required to rotate a large number of
Further, the adjustment of the ground angle does not require the
These controls can be easily executed from the CPU of the rotation control device 4 by software.
次に太陽の1日の位置変動について検討する。
前述したように、南中時の正午に対して朝夕では、太陽熱コレクター1に対する太陽光の入射角度は図4に示したように低くなり、大きく変化するが、この変化によって太陽光の反射光が集熱器5から外れないように、集熱器5を太陽の運行する道に合わせて東西方向に正確に設置し、反射鏡6の全長を集熱器5の全長より長くすることにより、朝夕を含めて特に午前9時から午後3時までの太陽光を効率的に取り入れるようにしている。Next, we will examine the position of the sun in the day.
As described above, the incident angle of sunlight with respect to the
ここで平面反射鏡6の反射状態を詳細に検討する。
太陽に向かって直角に回転軸を持つ回転体に取り付けた平面鏡に太陽光を入射すると、反射像は正午を中心にして移動する。これは地球が公転軸に対して23.4度傾いて自転しているからであり、夏至の時は午前から正午までは上方に、正午から午後は下方に移動し、冬至の時は反対に午前から正午までは下方に、正午から午後は上方に移動する。
今、夏至の正午に、太陽に向かって直角にある地球上の軸Xを考えると、公転軸に対して軸Xは傾きは0度である。地球の自転により軸Xが回転し、1時間後の軸Xは公転軸に対して約0.7度傾き、2時間後には約2.9度、3時間後には約6.4度、6時間後には23.4度の傾きとなる。
従って、軸X上に配置された太陽熱コレクターの反射鏡による反射光に位置ずれが生ずることになる。Here, the reflection state of the
When sunlight enters a plane mirror attached to a rotating body having a rotation axis at right angles to the sun, the reflected image moves around noon. This is because the earth is rotating at an angle of 23.4 degrees with respect to the revolution axis. During the summer solstice, it moves upward from morning to noon, moves downward from noon to afternoon, and opposite during the winter solstice. It moves downward from morning to noon and upward from noon to afternoon.
Considering the axis X on the earth that is perpendicular to the sun at noon on the summer solstice, the axis X has an inclination of 0 degree with respect to the revolution axis. The axis X is rotated by the rotation of the earth, and the axis X after 1 hour is tilted by about 0.7 degrees with respect to the revolution axis. After about 2 hours, about 2.9 degrees, after 3 hours, about 6.4 degrees, 6 After a time, the slope is 23.4 degrees.
Therefore, a positional shift occurs in the reflected light by the reflecting mirror of the solar collector disposed on the axis X.
図8は上記した軸Xに取り付けられた反射鏡による反射像の移動角度を時間と共に表示した図である。
午前9時の時点では移動角度は6.4度、徐々に減り、正午には0度になり、また増加して午後3時にはまた6.4度になる。即ち午前9時の時点では約6度傾いた状態から正午に向かって徐々に0度に傾いていくので、反射光は徐々に上方にずれていき、正午を過ぎると徐々に下がっていく。
冬至の場合は、同じ角度変化であるが、午前中は上方へ、午後からは下方への反対の変化となる。
春分、秋分の時は公転軸に対して自転軸は直角になっているので、軸Xの傾きの変動はなくなり、反射光の位置ずれは発生しない。FIG. 8 is a diagram in which the moving angle of the reflected image by the reflecting mirror attached to the axis X is displayed with time.
At 9 am, the angle of movement gradually decreases by 6.4 degrees, 0 degrees at noon, and increases again to 6.4 degrees at 3 pm. That is, since it is gradually tilted to 0 degrees toward noon from about 6 degrees at the time of 9:00 am, the reflected light gradually shifts upward, and gradually falls after noon.
In the case of the winter solstice, the angle change is the same, but in the morning, it is the opposite change, upward in the morning and downward in the afternoon.
At the time of spring equinox and autumn equinox, the rotation axis is perpendicular to the revolution axis, so the fluctuation of the inclination of the axis X is eliminated, and the positional deviation of the reflected light does not occur.
上記した考察から、太陽光をより効率的に取り込むためには、1日の太陽の位置変化に追随して図1の回転軸3を南北方向に往復回転させ、太陽熱コレクター1の対地角度を1日当り0〜約6度の範囲内で微調整して補正する必要がある。
図9は1日の太陽の位置変化に対する最大微調整角度を示す図で、1年間の季節変化に対応して近似的に直線で示している。
即ち、春分、秋分では0度、夏至、冬至では約6度であり、その間は図示のように最大微調整角度は日々変化する。From the above consideration, in order to capture sunlight more efficiently, the
FIG. 9 is a diagram showing the maximum fine adjustment angle with respect to the change in the position of the sun in the day, and is approximately shown as a straight line corresponding to the seasonal change for one year.
That is, it is 0 degrees for the spring equinox and the autumn equinox, and about 6 degrees for the summer solstice and the winter solstice, during which the maximum fine adjustment angle changes every day as shown in the figure.
図10は1日の太陽の位置変化に対する微調整角度を示す図で、1日の時間変化に対応して太陽熱エネルギーの多い時間帯である午前9時から午後3時までに変化する微調整角度を示している。
午前9時前及び午後3時後の時間帯では太陽の位置変化は急激に大きくなるので微調整に適当でなく、また太陽熱エネルギーを効率的に取り込む時間帯を大体カバーしていれば実用性の点では十分と思われる。
従って、最大微調整角度は1日当り0〜7度の範囲内で時間との関連で設定すれば良い。即ち、午前9時から午後3時までフルに太陽熱を収集したい場合には0〜6.4度、多少長い時間とする場合には0〜7度、多少短い時間例えば午前9時20分から午後2時40分までにする場合は0〜5度の範囲で設定する。FIG. 10 is a diagram showing a fine adjustment angle with respect to a change in the position of the sun in the day, and a fine adjustment angle that changes from 9:00 am to 3:00 pm, which is a time zone with a large amount of solar thermal energy, corresponding to the time change of the day. Is shown.
Before 9 am and after 3 pm, the position of the sun increases rapidly, so it is not suitable for fine-tuning. The point seems to be enough.
Accordingly, the maximum fine adjustment angle may be set in relation to time within a range of 0 to 7 degrees per day. That is, 0 to 6.4 degrees if you want to collect solar heat from 9 am to 3 pm, 0 to 7 degrees if you want a slightly longer time, for example, 9:20 am to 2 pm If it is up to 40 minutes, set it in the range of 0 to 5 degrees.
1日の太陽の位置変化に対する微調整は、1年の太陽の位置変動に対する調整と同様に、図1の回転軸3を回転制御装置4によって南北方向に往復回転させることにより実行される。
1日に最大7度程度の小さい角度の回転なので、制御構成は簡単なもので良い。
具体的には、午前9時から午後3時までの間、常時又は所定時間、例えば1時間に1回回転して最大約2度の回転、30分に1回とすると約1度の回転、10分に1回とすると約0.3度の回転としても良い。The fine adjustment for the sun position change of the day is executed by reciprocating the
Since the rotation is as small as about 7 degrees per day, the control configuration may be simple.
Specifically, from 9:00 am to 3:00 pm, rotating at a constant time or for a predetermined time, for example, once every hour to rotate up to about 2 degrees, once every 30 minutes, about 1 degree rotation, If it is once in 10 minutes, the rotation may be about 0.3 degrees.
これらの制御はカレンダーに基いてソフトウェアによって1年の対地角度の調整と同様に実行しても、また集熱器5に太陽光が直角に当たったことを検出するセンサーを設けて太陽光が集熱器5に常に直角に当たるようにするサーボ機構によっても良い。 These controls are executed by software based on the calendar in the same manner as the adjustment of the ground angle for one year, and a sensor for detecting that the sunlight hits the right angle is provided in the
以上のように実施例1によれば、集熱器と平面反射鏡を一体にした太陽熱コレクターを東西方向に複数個一列に並べて配置し、太陽熱コレクターを固定した回転軸と回転軸を回転させる回転制御装置とを備え、1年の太陽の位置変化に追随して回転軸を往復回転させることにより太陽熱コレクターを南北方向に回転させて年間を通じて太陽熱コレクターを太陽に正対するようにその対地角度を調整し、かつ1日の太陽の位置に追随して回転軸を往復回転させてその対地角度を微調整するので、太陽熱を極めて効率よく収集することができ、平面反射鏡を使用することにより、経済的で、設置場所が制限されないという効果がある。 As described above, according to the first embodiment, a plurality of solar heat collectors in which a heat collector and a plane reflecting mirror are integrated are arranged in a line in the east-west direction, and the rotation shaft and the rotation shaft that rotate the solar heat collector are rotated. It is equipped with a control device and adjusts the ground angle so that the solar collector is facing the sun throughout the year by rotating the solar heat collector in the north-south direction by reciprocating the rotation axis following the position change of the sun in the year. In addition, since the rotation angle of the rotating shaft is reciprocated by following the position of the sun in the day and the ground angle is finely adjusted, solar heat can be collected very efficiently. The effect is that the installation location is not restricted.
また、1年の太陽の位置変化と1日の太陽の位置変化に対する太陽熱コレクターの対地角度の補正を、同じ回転軸の少ない角度の往復回転で実現できるので、その回転機構や回転制御装置を簡単に低価格で構成でき、更に故障も少なく保守も容易になり、極めて経済的に太陽熱を収集することができる。
更に、1本の太陽熱収集システムは1本の回転軸と1個の回転制御装置で良いので、太陽熱コレクター毎に制御装置を設けるシステムとは比較にならない程経済的である。また複数本の太陽熱収集システムに構成する場合にも同一の制御内容の回転制御装置をシステムの本数分だけ準備すれば良く、大規模なシステムに対しても容易に対応することができる。In addition, the correction of the solar collector's ground angle with respect to a change in the position of the sun in the year and a change in the position of the sun in the day can be realized by reciprocating rotation with a small angle of the same rotation axis, so the rotation mechanism and rotation control device can be simplified The solar heat can be collected extremely economically because it can be configured at a low price, and it is easy to maintain with few failures.
Furthermore, since one solar heat collection system may be one rotating shaft and one rotation control device, it is economically incomparable with a system in which a control device is provided for each solar heat collector. In addition, when configuring a plurality of solar heat collection systems, it is only necessary to prepare as many rotation control devices having the same control content as the number of systems, and it is possible to easily cope with a large-scale system.
1 太陽熱コレクター
2 支持体
3 回転軸
4 回転制御装置
5 集熱器
6 反射鏡
7 筐体
8 ガラス窓
9 集熱板
10 パイプDESCRIPTION OF
Claims (5)
1年に前記回転軸を40〜65度の範囲で往復回転させることにより前記太陽熱コレクターを南北方向に回転させて年間を通じて前記太陽熱コレクターを太陽に正対するようにその対地角度を調整し、かつ1日に0〜7度の範囲内で前記回転軸を往復回転させてその対地角度を微調整することを特徴とする太陽熱収集システム。A solar collector that integrates at least a collector that inputs sunlight from the lower surface and a planar reflector that inputs sunlight by concentrated reflection on the lower surface of the collector is arranged in a row in the east-west direction. A rotating shaft that fixes the solar collector and a rotation control device that rotates the rotating shaft,
By rotating the rotating shaft back and forth within a range of 40 to 65 degrees in one year, the solar collector is rotated in the north-south direction to adjust the ground angle so that the solar collector faces the sun throughout the year, and 1 A solar heat collecting system, wherein the ground angle is finely adjusted by reciprocating the rotating shaft within a range of 0 to 7 degrees per day.
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