(57)【要約】  風による倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射ミラーを提供する。太陽熱発電に用いられ、太陽光を反射させるフィルム状の反射ミラーであって、前記反射ミラーは、支持体に支持されて用いられるものであり、前記反射ミラーの中央領域に切り込み部を形成した反射ミラーとする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱発電に用いられ、太陽光を反射させるフィルム状の反射ミラーであって、
前記反射ミラーは、支持体に支持されて用いられるものであり、
前記反射ミラーの中央領域に切り込み部を形成したことを特徴とする反射ミラー。
【請求項２】
前記反射ミラーは、太陽の動きに対応して所定の軸周りに回動可能となされ、
前記回動軸に直交する断面が曲率の変化する曲面状をなしかつ前記回動軸に平行な断面が直線状である支持体に支持されて用いられるものであり、
前記切り込み部は曲率の最も大きい位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射ミラー。
【請求項３】
前記切り込み部は、十字状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の反射ミラー。
【請求項４】
前記十字状の切り込み部は、前記回動軸に直交する方向と回動軸に平行な方向とが交差していることを特徴とする請求項３に記載の反射ミラー。
【請求項５】
前記切り込み部は、前記反射ミラーを展開したとき、一方の短辺端部より短辺を２分する距離間隔で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反射ミラー。
【請求項６】
前記反射ミラーは平面状であり、前記切り込み部は前記反射ミラーの中央領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射ミラー。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の反射ミラーと、
前記反射ミラーを支持する支持体と、を有し、
前記支持体は、前記切り込み部に相当する位置に開口部を有することを特徴とするミラー構造体。
【請求項８】
請求項７に記載のミラー構造体を用いたことを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱をエネルギーとして利用する太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システムための太陽光集光用の反射ミラー及びミラー構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の化石燃料を燃やして発電する火力発電は、設備コストが比較的低く、世界中で広く用いられている。一方、地球環境保護の観点からＣＯ2（二酸化炭素）の削減が求められており、環境に負荷を与えないクリーンなエネルギーとして、太陽光エネルギーが注目されている。【０００３】
この、太陽光エネルギーを利用して発電するものとして、タワー式太陽熱発電と呼ばれ、タワーの周囲に配置した多数の反射鏡（ヘリオスタット）により反射された太陽光を、タワー上に設けた集熱レシーバーに集光させ、加熱し得られた熱エネルギーを用いて発電するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、曲面鏡を用い、該曲面鏡の前に設置されたパイプに太陽光を集中させ、パイプ内を流れる液体（オイル等）を加熱し、その熱で発電するトラフ式太陽熱発電も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３６６９９号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２のような、太陽熱発電システムは、広大な受光面積を得るため大型の設備とされ、十分な熱量を得るために日照時間の長い土地に大規模に設置される。これに適する場所としては、機材の搬送等に有利な海岸線に近い砂漠地帯等が考えられている。【０００７】
ところが、太陽熱発電システムの実用化にあたって多数の鏡を設置する場合、上述のように、太陽熱発電システムが設置される土地は、比較的平坦な場所とされるため、周囲には遮蔽物がなく、且つ各反射鏡の反射面面積が大きいため強風（特に突風）に対する耐力が要求されることが明らかとなった。【０００８】
特にトラフ式太陽熱発電の場合、曲面鏡を用いるため風を受け流すことができず、空気が曲面鏡に沿って中央部に集まるため、よりこの問題は顕著なものとなる。【０００９】
このような問題に対し、特許文献１及び２に記載のものでは、強風（特に突風）に対する考慮がなされておらず駆動機構の故障や倒壊が発生する恐れもある。【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、風による倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射ミラー及びミラー構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、下記の構成により達成される。【００１２】
（１）太陽熱発電に用いられ、太陽光を反射させるフィルム状の反射ミラーであって、前記反射ミラーは、支持体に支持されて用いられるものであり、前記反射ミラーの中央領域に切り込み部を形成したことを特徴とする反射ミラー。【００１３】
（２）前記反射ミラーは、太陽の動きに対応して所定の軸周りに回動可能となされ、前記回動軸に直交する断面が曲率の変化する曲面状をなし、前記回動軸に平行な断面が直線状である支持体に支持されて用いられるものであり、前記切り込み部は曲率の最も大きい位置に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載の反射ミラー。【００１４】
（３）前記切り込み部は、十字状に形成されていることを特徴とする前記（２）に記載の反射ミラー。【００１５】
（４）前記十字状の切り込み部は、回動軸に直交する方向と回動軸に平行な方向とが交差していることを特徴とする前記（３）に記載の反射ミラー。【００１６】
（５）前記切り込み部は、前記反射ミラーを展開したとき、一方の短辺端部より短辺を２分する距離間隔で形成されていることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の反射ミラー。【００１７】
（６）前記反射ミラーは平面状であり、前記切り込み部は前記反射ミラーの中央領域に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載の反射ミラー。【００１８】
（７）前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の反射ミラーと、前記反射ミラーを支持する支持体と、を有し、前記支持体は、前記切り込み部に相当する位置に開口部を有することを特徴とするミラー構造体。【００１９】
（８）前記（７）に記載のミラー構造体を用いたことを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、風による倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射ミラー及びミラー構造体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光装置の概要を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るフィルム状の反射ミラーに形成された切り込み部の挙動を示す断面図であり、（ａ）は晴天時の反射ミラーの状態及び集光状態を示し、（ｂ）は強風又は突風時の切り込み部の状態を示す。
【図３】切り込み部の配置の一例を示す図である。
【図４】切り込み部の切り込み方向を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は切り込み部の切り込み方向の好ましい形状を示す。
【図５】第２の実施の形態に係るタワー式太陽熱発電システムに用いられる太陽光反射装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光装置の概要を示す斜視図である。
【００２４】
図１に示すトラフ式太陽熱発電システムの集光装置は、主要な構成として、反射ミラー１０、支持体１６、支持部材１８、架台２０、集熱管３０、モータ５０等からなっている。
【００２５】
反射ミラー１０は、図示のように、回動軸２１（集熱管３０の略中心）に直交する断面が曲率の変化する曲面状（本例では放物線）に形成され、回動軸に平行な断面が直線状に形成されたトラフ形状となっている。反射ミラー１０は、フィルム状の表面鏡又は裏面鏡であり、支持体１６に支持されている。反射ミラー１０と支持体１６は、回動軸２１方向の両端に配置された支持部材１８により支持されている。集熱管３０は、内部をオイル等の受熱流体が流れるよう中空に形成されており、反射ミラー１０の放物線の焦点位置近傍に配置されている。
【００２６】
支持部材１８の外面には、集熱管３０が貫通する中空の管状枠３５が形成されており、架台２０に支持されている。管状枠３５には大径の歯車４０が固着されており、歯車４０には減速器付きのモータ５０の出力軸歯車が歯合している。
【００２７】
これにより、モータ５０を駆動することにより歯車４０、管状枠３５及び支持部材１８が回動させられ、支持体１６及び反射ミラー１０を太陽の動きに対応して方向を変位させることができるようになっている。
【００２８】
さらに、本実施の形態に係るフィルム状の反射ミラー１０には、図示のように、十字状の切り込み部１５が形成されている。この切り込み部１５は、回動軸２１に直交する方向の直線状の切り込み１１と、回動軸２１に平行な方向の直線状の切り込み１２とが交差した十字状に形成されている。
【００２９】
この回動軸２１に平行な方向の直線状の切り込み１２は、放物線の曲率の最も大きい位置、すなわち中央部に形成されていることが好ましい。このようにすることで、図２に示すように、曲面に沿って案内され中心に集まった空気（風）を効率よく逃がすことができる。
【００３０】
図２は、第１の実施の形態に係るフィルム状の反射ミラー１０に形成された切り込み部１５の挙動を示す断面図である。同図は、図１に示すＧ−Ｇ線で切断した断面を示しており、同図（ａ）は晴天時の反射ミラー１０の状態及び集光状態を示し、同図（ｂ）は強風又は突風時の切り込み部１５の状態を示している。
【００３１】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、反射ミラー１０を支持する支持体１６は、切り込み部１５の領域では開口した開口部１７となっている。なお、この開口部においては、反射ミラー１０の切り込みに対応した形状の弾性体（例えば、ゴム等）で、反射ミラー１０の裏面側を裏打ちしてもよい。
【００３２】
晴天時には図２（ａ）に示すように、太陽光は反射ミラー１０により反射面１０ｒで反射し焦点位置近傍に配置された集熱管３０に集光される。
【００３３】
一方、強風又は突風を受けたときは、図２（ｂ）に示すように、曲面に沿って案内され中心に集まった空気（風）が切り込み部１５を押圧するが、切り込み部１５が撓むことにより空気（風）を逃がすことができる。これにより、強風又は突風を受けたときの反射ミラー１０及び支持体１６の受ける力を低減でき、倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減させることができる。さらに、穴でなく切り込みであるため反射ミラーの面積が減少せず、光量ロスを防止できる。また、このような挙動は薄いフィルムで構成された反射ミラーであることで可能となる。
【００３４】
図３は、切り込み部１５の配置の一例を示す図である。同図は、図１に示すトラフ状の反射ミラー１０の展開図である。
【００３５】
図１に示すトラフ状の反射ミラー１０の長手方向Ｌの長さが大きい場合には図３に示すように、複数の切り込み部１５を配置することが好ましい。この場合、曲面に形成されたＡ−Ｂ方向の展開長をＨとすると、Ａ−Ｂで示す短辺長を２分割する線上に回動軸２１に平行な方向の直線状の切り込み１２が形成され、長手方向には一方の短辺端部よりＨ／２の間隔で、回動軸２１に直交する方向の直線状の切り込み１１が形成されていることが好ましい。
【００３６】
このように切り込み部１５を形成することで、強風又は突風を受けたときの空気の逃がし方を均等にでき、反射ミラー１０の面が受ける力を均等に低減することができ、形状変形等の危険性を低減させることができる。
【００３７】
図４は、切り込み部１５の切り込み方向を示す図である。同図（ａ）及び同図（ｂ）は切り込み部１５の切り込み方向の好ましい形状を示している。なお、反射ミラー１０は、図示Ａ−Ｂ方向（Ｃ−Ｄ方向）に曲率を有し、Ａ−Ｃ方向（Ｂ−Ｄ方向）には曲率を有しないものとして説明する。
【００３８】
図４（ａ）に示す切り込み部１５は、図１に示す切り込み部１５の切り込み方向と同様のものである。図４（ｂ）に示す切り込み部１５は、回動軸２１に平行な方向の切り込み１２ａと、該切り込み１２ａと１２０度の角度で形成された切り込み１１ａ、１１ｂで構成されたものである。
【００３９】
本実施の形態に係る反射ミラー１０に形成される切り込み部１５は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、切り込み部１５を構成する切り込み１１及び１２の端部を結ぶ線（図示の破線）の延長線が、曲率を有しないＡ−Ｃ方向（Ｂ−Ｄ方向）と３０度以上の角度で交差するように形成することが好ましい。
【００４０】
このように構成することで、図示Ａ−Ｂ方向（Ｃ−Ｄ方向）に曲げた際に、切り込み部１５の形成された領域が曲率に沿って曲がり、切り込み部１５の無い状態と同様の形状とすることができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係るタワー式太陽熱発電システムに用いられる太陽光反射装置の一例を示す斜視図である。
【００４２】
図５に示す太陽光反射装置１００は、フィルム状の反射ミラー１１０が、支持体１１８に支持されている。支持体１１８は、反射ミラー１１０の短手方向に回動軸１３１が形成されており、フォーク１３５に形成された穴部を嵌合貫通している。
【００４３】
回動軸１３１には、ウォームホイール１３２が固着されている。ウォームホイール１３２には、フォーク１３５に固定されたモータ１３４により回転させられるウォームギア１３３が歯合している。これにより、モータ１３４を駆動することで、支持体１１８を図示Ｆ軸回りに回動させ、反射ミラー１１０のＦ軸回りの方向（反射ミラー１１０の傾斜）を変更できるようになっている。
【００４４】
フォーク１３５の中央部に形成された回動軸１４１には、同様に、ウォームホイール１４２が固着されている。ウォームホイール１４２には、基台１４５に固定されたモータ１４４により回転させられるウォームギア１４３が歯合している。これにより、モータ１４４を駆動することで、回動軸１４１を図示Ｖ軸回りに回転させ、反射ミラー１１０のＶ軸回りの方向を変更できるようになっている。図５ではウォームホイール及びウォームギア等を露呈した状態で示しているが防塵カバー等で覆われていることが好ましい。
【００４５】
また、不図示であるが、Ｆ軸回りにおける支持体１１８の傾斜角及び、Ｖ軸回りにおけるフォーク１３５の方向を検知するセンサが設けられている。
【００４６】
このような経緯台式の傾斜角可変機構においては、中央反射鏡及び太陽光反射装置１００の配置位置と、太陽の位置に対応して、反射ミラー１１０の向きをモータ１３４及び１４４により常時駆動制御し、太陽光を中央反射鏡へ向けて反射させる。
【００４７】
なお、図５では傾斜角可変機構を経緯台式のもので説明したが、フォーク１３５を極軸回りに回転させる赤道儀式のものであってもよい。
【００４８】
また、支持体１１８は図示破線で示すように額縁状に形成されており、フィルム状の反射ミラー１１０は四辺の周縁部を用いて張架されている。さらに、フィルム状の反射ミラー１１０には、図示の如く回動軸であるＦ軸に平行な切り込み１１とＦ軸に直交する切り込み１２で構成された切り込み部１５が形成されている。
【００４９】
このように切り込み部１５を反射ミラー１１０に形成することで、強風又は突風を受けたとき、切り込み部１５が撓んで風（空気）を逃がすことができ、反射ミラー１１０及び支持体１１８が受ける力を低減でき、倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減させることができる。
【００５０】
なお、本発明は、本明細書に記載の実施の形態に限定されるものではなく、他の実施の形態や変形例を含むことは、本明細書に記載された実施の形態や技術的思想から本分野の当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００５１】
１０、１１０  反射ミラー
１１、１１ａ、１１ｂ、１２、１２ａ  切り込み
１５  切り込み部
１６、１１８  支持体
１７  開口部
２０  架台
２１  回動軸
３０  集熱管
３５  管状枠
４０  歯車
５０  モータ
１１  太陽光反射装置
１３１、１４１  回動軸
１３２、１４２  ウォームホイール
１３３、１４３  ウォームギア
１３４、１４４  モータ
１３５  フォーク
１４５  基台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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