JP2008185731A - A lens filled with liquid, and a solar panel condensing system using the lens. - Google Patents
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Abstract
【課題】液体を充填したレンズを提供する。
【解決手段】ソーラーパネル集光システムに有益な液体を充填したレンズに関する。内部が空洞の透明固定カバー208を備え、透明固定カバー208はガラス凸レンズ102の形状を呈し、水などの液体を充填しガラス凸レンズ102を形成する。ガラス凸レンズ102とガラス凸レンズ102の焦点Pとの間にソーラーパネル406を配置し、太陽光線をガラス凸レンズ102を通して太陽電池上に照射し、強力な光線を発生させ、電気エネルギを増大させる。液体を充填したレンズを使用することにより、ガラスの使用量を減少させコストを削減することが可能になった。
【選択図】図4A lens filled with a liquid is provided.
The present invention relates to a lens filled with a liquid useful for a solar panel concentrating system. A transparent fixing cover 208 having a hollow inside is provided. The transparent fixing cover 208 has a shape of a glass convex lens 102 and is filled with a liquid such as water to form the glass convex lens 102. A solar panel 406 is disposed between the glass convex lens 102 and the focal point P of the glass convex lens 102, and solar rays are irradiated onto the solar cell through the glass convex lens 102 to generate a strong light beam and increase electric energy. By using a lens filled with a liquid, the amount of glass used can be reduced and the cost can be reduced.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、液体を充填したレンズ、及び、そのレンズを用いたソーラーパネル集光システムに関し関する。 The present invention relates to a lens filled with a liquid and a solar panel condensing system using the lens.
ソーラーパネルを使用する太陽光発電は未来の重要なエネルギー源であるが、効率を向上させるために、太陽電池の構造および使用する材料は絶え間なく改良され、効率を20%以上向上させることが可能になった。現在では電気エネルギを増大させるため、集光および放熱が重要な研究課題になっている。 Solar power generation using solar panels will be an important energy source in the future, but in order to improve efficiency, the structure of solar cells and the materials used are constantly improved, and the efficiency can be improved by more than 20% Became. At present, in order to increase electric energy, light collection and heat dissipation are important research subjects.
特許文献1は、太陽電池を液体内に配置し、水に浸すこと、および液体内で屈折および内反射による集光状態を改善することにより、電気エネルギを増大させた。 In Patent Document 1, electric energy is increased by disposing a solar cell in a liquid, immersing it in water, and improving a light collecting state by refraction and internal reflection in the liquid.
特許文献2は、太陽電池を液体内に配置し、液体により集光および放熱を行ない、出力電流を増加させた。特許文献3は、太陽電池を液体内に配置するため、太陽電池の形状を改良し、コヒーレント(coherent)光を得ることに成功した。特許文献4は、太陽電池を液体内に配置し、電隔離および液体中の熱伝導構造を改良し、交換および修理を簡単にした。特許文献5は、太陽エネルギー集光器で、収納室に配置された多面(facet)構造を有するフレネル(fresnel)レンズを集光に用いた。 In Patent Document 2, a solar cell is arranged in a liquid, and light is condensed and radiated by the liquid, thereby increasing an output current. Patent Document 3 succeeds in obtaining a coherent light by improving the shape of the solar cell in order to arrange the solar cell in the liquid. In US Pat. No. 6,057,049, solar cells are placed in a liquid, the electrical isolation and the heat conduction structure in the liquid are improved, and replacement and repair are simplified. Patent Document 5 is a solar energy concentrator that uses a Fresnel lens having a facet structure arranged in a storage room for condensing.
図1は、従来技術のガラス凸レンズによる集光を示す図である。図1に示すように、ガラス凸レンズ102が集光する場合は、平行光線104がガラス凸レンズ102を通して、集光106を行ない、その焦点はPである。ガラス凸レンズ102は重く、材料コストが非常に高い。太陽電池を液体中に配置することにより、放熱および集光の効果を有しても、集光状態はなお不充分であった。そこで、集光効果を増加させ、ガラスの使用量を減らしコストを削減させ、同時にレンズの重量も減少させ装着を容易にするソーラーパネルの集光構造が求められていた。
本発明の第1の目的は、レンズの形状を呈する内部が空洞の透明固定カバーに、水などの液体を充填しレンズを形成することにより、ガラスの使用量を減少させコストを削減し、同時にレンズの重量を減少させ装着を容易にする液体を充填したレンズであって、特に、ソーラーパネル集光システムに有益な液体を充填したレンズを提供することにある。
本発明の第2の目的は、レンズとレンズの焦点との間にソーラーパネルを配置し、太陽光線を凸レンズを通して太陽電池上に照射し、強力な光線を発生させ、電気エネルギを増大させるソーラーパネル集光システムを提供することにある。
The first object of the present invention is to reduce the amount of glass used and reduce the cost by forming a lens by filling a transparent fixing cover having a hollow lens shape with a liquid such as water. It is an object of the present invention to provide a lens filled with a liquid that reduces the weight of the lens and facilitates mounting, and in particular is filled with a liquid useful for a solar panel light collection system.
The second object of the present invention is to arrange a solar panel between the lens and the focal point of the lens, irradiate the solar cell through the convex lens onto the solar cell, generate a strong light beam, and increase the electrical energy. It is to provide a condensing system.
上述の目的を達成するため、本発明は、液体を充填したレンズを提供する。本発明の液体を充填したレンズは、内部が空洞の透明固定カバーを備え、透明固定カバーはレンズの形状を呈し、液体を充填するのに用いられる。透明固定カバーの材料は、レンズの重量を減少させるため、ガラス、透明プラスチック、クオーツガラスまたはアクリルなどである。透明固定カバーの厚さは、重量および外部からの力を支えるため、0.3mm〜8mmである。レンズは凸レンズ、または凹レンズ、プリズムなど他の機能を有するレンズでも良い。透明固定カバー内の充填液体は、レンズを形成し、充填する液体は水、エチルアルコール、ベンゼン、杜松油(ceder oil)または二硫化炭素である。 To achieve the above object, the present invention provides a lens filled with a liquid. The lens filled with the liquid of the present invention includes a transparent fixed cover having a hollow inside, and the transparent fixed cover has a lens shape and is used for filling the liquid. The material of the transparent fixing cover is glass, transparent plastic, quartz glass, acrylic or the like in order to reduce the weight of the lens. The thickness of the transparent fixed cover is 0.3 mm to 8 mm in order to support weight and external force. The lens may be a convex lens or a lens having other functions such as a concave lens and a prism. The filling liquid in the transparent fixed cover forms a lens, and the filling liquid is water, ethyl alcohol, benzene, ceder oil or carbon disulfide.
上述の目的を達成するため、本発明は、ソーラーパネル集光システムをさらに提供する。本発明のソーラーパネル集光システムは、液体を充填した凸レンズおよびソーラーパネルを備える。液体を充填した凸レンズは太陽エネルギをソーラーパネル上に集光させるために用いられる。ソーラーパネルは太陽電池をアレイ状に構成したもので、レンズとレンズの焦点との間に配置され、集光した太陽光線を電気エネルギに転換する。 To achieve the above object, the present invention further provides a solar panel light collection system. The solar panel condensing system of the present invention includes a convex lens filled with a liquid and a solar panel. The convex lens filled with the liquid is used for concentrating solar energy on the solar panel. A solar panel is an array of solar cells, and is arranged between a lens and the focal point of the lens, and converts the concentrated solar rays into electrical energy.
従来技術で解決が待たれていたコストの削減は、レンズの形状を呈する内部が空洞の透明固定カバーに、水などの液体を充填しレンズを形成し、ガラスの使用量を減少させることにより実現すことができた。同時にレンズの重量が減少させたため、レンズの装着が容易になった。
特に、ソーラーパネルのような大きな面積を必要とする凸レンズには有効であり、凸レンズと凸レンズの焦点との間にソーラーパネルを配置し、太陽光線を凸レンズを通して太陽電池上に照射すれば、レンズの重量が減少できてパネルにへのレンズの装着が容易であり、集光効果を増加させ電気エネルギを増大させることもできる。
The cost reduction, which had been awaited by the conventional technology, was realized by reducing the amount of glass used by forming a lens by filling a liquid, such as water, into a transparent fixed cover with a hollow lens interior. I was able to. At the same time, the lens weight was reduced, making it easier to mount the lens.
In particular, it is effective for convex lenses that require a large area, such as solar panels. If a solar panel is placed between the convex lens and the focal point of the convex lens, and solar rays are irradiated onto the solar cell through the convex lens, the lens of the lens is effective. The weight can be reduced, and the lens can be easily attached to the panel, the light collection effect can be increased, and the electrical energy can be increased.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図2は、本発明の一実施形態による液体を充填したレンズの断面図である。図2に示すように、本発明の液体を充填したレンズ202は内部が空洞の透明固定カバー208を備え、透明固定カバー208はレンズの形状を呈し、液体を充填するのに用いられる。レンズ202は本実施形態では凸レンズを用いる。
上部の曲率半径を第1の半径R1とし、第1の中心C1を曲率中心とする。下部の曲率半径を第2の半径R2とし、第2の中心C2を曲率中心とする。レンズ202は、凹レンズまたはプリズムなど他の機能を有するレンズでも良い。透明固定カバー208の材料は、レンズの重量を減少させるため、ガラス、透明プラスチック、クオーツガラスまたはアクリルなどである。透明固定カバー208の厚さdは、重量および外部からの力を支えるため、0.3mm〜8mmである。また、上限は余り厚くては重量が大ききなるからである。透明固定カバー208内の充填液体210は、レンズを形成し、充填する液体は水、エチルアルコール、ベンゼン、杜松油(ceder oil)または二硫化炭素である。光学ガラスの屈折率は1.51201で、水の屈折率は1.344661である。両者の屈折率の差は小さく、曲率半径を調整することにより、差を解消することが可能である。表1は充填液体として使用できる液体を示すものである。
(表1)
表1に示すように、ガラスの屈折率に近い充填液体は、ベンゼン、杜松油(ceder oil)または二硫化炭素であるが、コストが高いことおよび環境に与える影響が問題であることがわかる。そのため、充填液体は水を利用することが好ましいと考えられる。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a lens filled with a liquid according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
The upper radius of curvature is the first radius R1, and the first center C1 is the center of curvature. The lower radius of curvature is the second radius R2, and the second center C2 is the center of curvature. The
(Table 1)
As shown in Table 1, the filling liquid close to the refractive index of glass is benzene, ceder oil or carbon disulfide, but it is understood that the cost is high and the influence on the environment is a problem. . Therefore, it is considered preferable to use water as the filling liquid.
図3は、本発明の一実施形態による液体を充填したレンズの集光を示す図である。図3に示すように、透明固定カバー208および充填液体210を備える液体を充填したレンズ202が集光する場合、平行光線304は液体を充填したレンズ202を通して集光306を形成し、その焦点はPである。
FIG. 3 is a diagram illustrating the focusing of a lens filled with a liquid according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, when a
図4は、本発明の一実施形態によるソーラーパネル集光システムを示す図である。図4に示すように、透明固定カバー208および充填液体210を備える液体を充填したレンズ202は、下方でソーラーパネル406を液体を充填したレンズ202と液体をレンズの焦点との間に配置する。ソーラーパネル406は、太陽光線402が液体を充填したレンズ202を通して光線404として集光された後、全ての光線404を受光できるようにする。ソーラーパネル406は小さくなるに従い、充填したレンズ202から離れ、レンズの焦点Pに近づく。これとは逆に、ソーラーパネル406が大きくなるに従い、充填したレンズ202に近づき、レンズの焦点Pから離れる。充填したレンズ202の面積とソーラーパネル406の面積との割合は2:1で、ソーラーパネル406は充填したレンズ202とレンズの焦点Pとの中間に配置されるべきである。
この実施例からも判るように、本発明の凸レンズはソーラーパネルのような大きな面積を必要とする凸レンズには有効であり、凸レンズと凸レンズの焦点との間にソーラーパネルを配置し、太陽光線を凸レンズを通して太陽電池上に照射すれば、レンズの重量が減少できてパネルにへのレンズの装着が容易であり、集光効果を増加させ電気エネルギを増大させることもでき、且つ、レンズは安価に製造できソーラーパネル集光システムに最適である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a solar panel light collecting system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, a liquid-filled
As can be seen from this example, the convex lens of the present invention is effective for a convex lens that requires a large area, such as a solar panel, and a solar panel is arranged between the convex lens and the focal point of the convex lens, so If the solar cell is irradiated through the convex lens, the weight of the lens can be reduced, the lens can be easily attached to the panel, the light condensing effect can be increased and the electric energy can be increased, and the lens can be inexpensive. It can be manufactured and is ideal for solar panel condensing systems.
本発明では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができることは勿論である。 Although preferred embodiments of the present invention have been disclosed as described above, they are not intended to limit the present invention in any way, and anyone skilled in the art is within the spirit and scope of the present invention. Of course, various changes and modifications can be made.
102 ガラス凸レンズ
104 光線
106 集光
202 液体を充填したレンズ
208 透明固定カバー
210 充填液体
C1 第1の中心
C2 第2の中心
R1 第1の半径
R2 第2の半径
d 厚さ
304 平行光線
306 集光
P 焦点
402 太陽光線
404 光線
406 ソーラーパネル
102 glass
Claims (15)
前記透明固定カバーはレンズの形状を呈し、レンズの重量を減少させるため、液体を充填するのに用いられ、前記透明固定カバーは内部に前記液体を充填しレンズを形成することを特徴とする液体を充填したレンズ。 A lens filled with a liquid with a transparent fixed cover having a hollow inside,
The transparent fixing cover has a lens shape and is used to fill a liquid in order to reduce the weight of the lens, and the transparent fixing cover fills the liquid to form a lens. Filled lens.
前記液体を充填した凸レンズは太陽エネルギを前記ソーラーパネル上に集光させるために用いられ、
前記ソーラーパネルは、太陽電池をアレイ状に構成したもので、前記レンズと前記レンズの焦点との間に配置され、集光した太陽光線を電気エネルギに転換することを特徴とするソーラーパネル集光システム。 A solar panel condensing system comprising a convex lens filled with liquid and a solar panel,
The convex lens filled with the liquid is used to collect solar energy on the solar panel,
The solar panel comprises solar cells arranged in an array, and is disposed between the lens and the focal point of the lens, and converts the collected solar rays into electrical energy. system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
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| GB2477001A (en) * | 2010-01-19 | 2011-07-20 | Andrew Clifford Pate | Spectrally selective solar panel |
| WO2013010312A1 (en) * | 2011-07-17 | 2013-01-24 | 上海聚恒太阳能有限公司 | Secondary concentrating device for use in concentrating solar power generation system |
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2007
- 2007-01-29 JP JP2007018501A patent/JP2008185731A/en not_active Withdrawn
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