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LIGHT COLLECTOR UNIT AND SUNLIGHT RECEIVER APPARATUS

Patent code P170014768
File No. N17029
Posted date Dec 25, 2017
Application number P2017-204269
Publication number P2018-072826A
Date of filing Oct 23, 2017
Date of publication of application May 10, 2018
Priority data
  • P2016-208475 (Oct 25, 2016) JP
Inventor
  • (In Japanese)宇佐美 久尚
  • (In Japanese)伊藤 治郎
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title LIGHT COLLECTOR UNIT AND SUNLIGHT RECEIVER APPARATUS
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light collector unit which allows for effectively collecting direct and scattered sunlight from the entire sky, and to provide a sunlight receiver apparatus using the same.
SOLUTION: A light collector unit comprises: a spherical first lens 12 configured to receive incident light; a plurality of second lenses 14 disposed in the vicinity of an outer surface of the first lens 12 and configured to receive output light from the first lens 12; a light receiver 18 configured to receive output light from the second lenses 14; and an ellipsoidal mirror 16 having an ellipsoidal reflective surface for guiding the output light from the second lenses 14 to the light receiver 18. The reflective surface of the ellipsoidal mirror 16 has a first focal point that coincides with the center of the first lens 12.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

太陽光を室内の照明に利用したり、植物工場のような植物の栽培に利用したりする装置として太陽光受光装置が利用されている。このような太陽光を利用する受光装置には、太陽の動きに受光装置を追尾させる追尾型の受光装置と、固定型の受光装置がある。固定型の受光装置は追尾型の受光装置と比較して簡易な構成とすることができ、メンテナンス等の維持が容易であるという利点がある。
固定型の太陽光受光装置には、導光手段としてフレネルレンズを使用したもの(特許文献1)、多数の半球状集光レンズ、光ファイバー及び散光レンズを組み合わせたもの(特許文献2)、集光型の太陽電池モジュールとして、集光手段としてボールレンズを使用し、ボールレンズから出射する光を所定範囲内に導く楕円体鏡を備えるもの(特許文献3)等がある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は集光ユニット及び太陽光受光装置に関し、より詳細には、全天から効率的に太陽光を集光する集光ユニット及びこれを用いた太陽光受光装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
入射光を受ける球形の第1レンズと、
前記第1レンズの外面の近傍に配置され、前記第1レンズからの出射光を受光する複数の第2レンズと、
該第2レンズからの出射光を受光する受光装置と、
前記第2レンズからの出射光を前記受光装置に導く、楕円体面の反射面を備える楕円体鏡とを備え、
前記楕円体鏡の前記反射面の第一焦点が、前記第1レンズの中心と一致することを特徴とする集光ユニット。

【請求項2】
 
前記第2レンズの出射光が、擬似的に前記楕円体鏡の第一焦点から出射するように設計されていることを特徴とする請求項1記載の集光ユニット。

【請求項3】
 
前記受光装置が、前記楕円体鏡の第二焦点の位置に配置されていることを特徴とする請求項2記載の集光ユニット。

【請求項4】
 
前記楕円体鏡は、内面が鏡面となる中空の楕円体殻状に形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項5】
 
前記楕円体鏡は、外面が鏡面となる透明材料からなる楕円体に形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項6】
 
第2レンズは、球形のレンズとして形成されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項7】
 
第2レンズは、凹面の屈折面を備えるレンズとして形成されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項8】
 
前記凹面が、前記第1レンズの出射面に凹部を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項7記載の集光ユニット。

【請求項9】
 
前記凹面が、前記第1レンズの出射面側に配置した透光性のアタッチメントの外面に凹部を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項7記載の集光ユニット。

【請求項10】
 
前記第1レンズが、半球殻状に形成した一対の第1球殻レンズを組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項1~9のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項11】
 
前記受光装置は、導光装置、光発電装置あるいは光加熱装置であることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項記載の集光ユニット。

【請求項12】
 
請求項1~10いずれか一項記載の集光ユニットを複数個組み合わせて構成されていることを特徴とする太陽光受光装置。

【請求項13】
 
前記集光ユニットは、側面を隣接させた最密配置されていることを特徴とする請求項12記載の太陽光受光装置。

【請求項14】
 
前記集光ユニットは、前記第1レンズを集光ユニットの光軸方向から見て六角形に形成し、側面を密接させたハニカム配置に設けられていることを特徴とする請求項12記載の太陽光受光装置。

【請求項15】
 
前記集光ユニットは、前記第1レンズの中心から見て前記第2レンズをθx-θy方向に回転シフトさせたときの回転シフト量が異なる集光ユニットが混在して設置されていることを特徴する請求項12~14のいずれか一項記載の太陽光受光装置。

【請求項16】
 
前記集光ユニットは、集光ユニットの光軸方向を異なる向きに設定して取り付けることにより、第2レンズ群のレンズ配置を異なる配置としたことを特徴とする請求項12~15のいずれか一項記載の太陽光受光装置。

【請求項17】
 
前記集光ユニットは、前記第1レンズが、半球殻状に形成した一対の第1球殻レンズを組み合わせて形成され、
前記一方の第1球殻レンズと他方の第1球殻レンズが、それぞれ、複数の集光ユニット間にわたり一体に連接したユニットとして形成され、それぞれのユニットを組み合わせて装着することにより、それぞれの集光ユニットの第1レンズが構成されていることを特徴とする請求項12~16のいずれか一項記載の太陽光受光装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017204269thum.jpg
State of application right Published
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