(57)【要約】【課題】従来のものに比べて耐久性を向上させたヘリオスタット用反射鏡を提供する。【解決手段】ヘリオスタット用反射鏡１０は、透明基板１２の裏面の実質的に全面に反射層１４を形成し、反射層１４の上の実質的に全面に保護層１６を形成した保護層付き反射鏡１８と、保護層付き反射鏡１８の裏面の実質的に全面を覆いかつ保護層付き反射鏡１８の裏面の実質的に全面に接着剤２０で接着された非通気性および非通水性を有する保護板２２を具えている。保護層付き反射鏡１８は例えば、市販されている一般的な銀鏡で構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の裏面に反射層を形成し該反射層の上に保護層を形成した保護層付き反射鏡と、
前記保護層付き反射鏡の裏面に接着剤で接着された非通気性および非通水性を有する保護板と
を具備するヘリオスタット用反射鏡。
【請求項２】
前記保護板が前記保護層の実質的に全面を覆っている請求項１に記載のヘリオスタット用反射鏡。
【請求項３】
前記保護板が前記保護層との対向面の実質的に全面で該保護層に接着されている請求項１または２に記載のヘリオスタット用反射鏡。
【請求項４】
前記反射層が銀層を有し、前記保護層が銅層と該銅層の上に形成された塗装層を有する請求項１から３のいずれか１つに記載のヘリオスタット用反射鏡。
【請求項５】
前記保護板が、ガラス板、セラミックス板、金属板、セラミックスコーティング金属板、樹脂板のうち少なくとも１つを有する請求項１から４のいずれか１つに記載のヘリオスタット用反射鏡。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載のヘリオスタット用反射鏡と、
前記ヘリオスタット用反射鏡の裏面に接着剤で接着された反射鏡取付構造体と、
前記反射鏡取付構造体を太陽の移動に追従して変位可能に支持する反射鏡支持機構と
を具備するヘリオスタット。
【請求項７】
透明基板の裏面に反射層および保護層を順次形成した保護層付き反射鏡を用意する工程と、
前記保護層付き反射鏡の前記保護層の上に非通気性および非通水性を有する保護板を接着剤で接着する工程と
を具備するヘリオスタット用反射鏡の製造方法。
【請求項８】
前記接着を非真空雰囲気中で行う請求項７に記載のヘリオスタット用反射鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はヘリオスタット用反射鏡およびこのヘリオスタット用反射鏡を使用したヘリオスタットに関し、従来のものに比べて耐久性を向上させたものである。またこの発明はこのヘリオスタット用反射鏡を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリオスタットは反射鏡を太陽の移動に追従して変位可能に支持して、該反射鏡で反射された太陽光を所定のターゲット位置に送り込む装置である。このヘリオスタットを複数台使用して所定の集光ターゲットに集光する太陽光集光装置は、太陽熱発電、太陽光採光等に利用される。
【０００３】
ヘリオスタットの反射鏡は高い反射率を得るために銀鏡で構成される場合がある。銀鏡は一般にガラス基板の裏面に銀層、保護層（例えば銅層＋塗装層）を順次積層して構成される。ヘリオスタットは通常、屋外の高温の過酷な環境下で使用されるため、反射鏡を銀鏡で構成すると、使用しているうちに銀層が腐食して劣化し、反射率が低下する場合がある。したがってヘリオスタットで使用する銀鏡は高度の耐久性が要求される。
【０００４】
ヘリオスタット等で使用する銀鏡として、耐久性を高めた銀鏡が下記特許文献１に記載されている。この銀鏡は「ガラス基材を排気室内に置き、該ガラス基材の表面から酸素を実質的に除去しかつ該表面を不純物や汚染物質から実質的に保護するようにして該排気室内で該ガラス基材表面をケイ素原子で富化せしめ、該排気室内でガラス基材の該ケイ素富化表面上に銀原子を被覆せしめ、これによって地上環境条件により生じる劣化に耐えるに十分な強度と耐久性を有するケイ素原子と銀原子との間の結合をもたらす」（請求項１）ように構成されたものである。特許文献１では銀層の上に被覆する「銅層からの銅や不純物、さらにはペイント層からの不純物等も、銀層の劣化を促進させることになる」（第４頁右下欄第６〜８行）との知見に基づき、その対策として「銀層に対して有害な効果を伴う銅やペイント層は使用しない。例えば第１６図に示したように、銀層５０の上に薄いガラス層５１を積層することができ、これによってガラス基材４２とガラス層５１との間に銀層を挟み込むようにする」（第７頁左下欄第１６行〜同頁右下欄第１行）ことを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２６６３３４号公報（第１６図）
【特許文献２】特開２０１１−１９７６６８号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の第１６図に記載の反射鏡は、銀層（５０）の上に薄いガラス層（５１）を直接積層する構造であるため、薄いガラス層（５１）は真空室内で真空蒸着等で形成する必要があり、製造コストが高くなる問題があった。また真空蒸着等でガラス層を厚く形成するのには長時間を要するため、作業効率の点から、薄いガラス層（５１）は必然的にかなり薄いものにならざるを得ず、強度が弱い問題があった。反射鏡の面積が例えば２平方メートル以下の比較的小型のヘリオスタットでは、反射鏡をヘリオスタットの反射鏡取付構造体（金属製フレーム等）に接着剤で接着して固定する場合があるが（例えば特許文献２に記載のもの）、特許文献１の第１６図に記載の反射鏡は、薄いガラス層（５１）を接着剤でヘリオスタットの反射鏡取付構造体に接着すると、反射鏡が反射鏡取付構造体から応力を受けたときに、薄いガラス層（５１）が強度不足により簡単にひび割れして反射鏡から剥離し、その結果反射鏡がヘリオスタットから脱落する恐れがあった。特許文献２に記載の技術では、反射層の裏面に保護層を有する反射鏡をヘリオスタットの反射鏡取付構造体に接着剤で接着すると、「温度変動や機械的刺激等により保護層とミラー構造体との接着構造が脆弱となってミラーがミラー構造体から剥がれてしまう」（第２頁第０００４段）との知見に基づき、その解決策として「ミラー３は、透明ガラス基体３ａの表面側に銀等の反射層３ｂが形成され、その上に透明保護膜３ｃを有する断面構造をしている。支持盤４の表面の略全面がミラー３の裏面と接着される。したがって支持盤４の接着対象が硬質の透明ガラス基体３ｂであるため、接着が強固である。」（第４頁００２５段、図６）という構造を採用すること（すなわち反射層を基板のおもて面側に形成した表面鏡を使用すること）を提案している。しかし特許文献２に記載のこの構造では、反射層（３ｂ）の表面は透明保護膜（３ｃ）でしか被覆されていないので、反射層（３ｂ）を銀層で構成した場合に、反射層（３ｂ）の耐久性（耐候性）が低く、使用しているうちに銀層が腐食して劣化し、時間の経過とともに反射率が急激に低下することが予想される。
【０００７】
この発明は上記従来技術における問題点を解決して、従来のものに比べて耐久性を向上させたヘリオスタット用反射鏡およびこのヘリオスタット用反射鏡を使用したヘリオスタットを提供しようとするものである。またこの発明はこのヘリオスタット用反射鏡を製造する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のヘリオスタット用反射鏡は透明基板の裏面に反射層を形成し該反射層の上に保護層を形成した保護層付き反射鏡と、前記保護層付き反射鏡の裏面に接着剤で接着された非通気性および非通水性を有する保護板とを具備するものである。発明者による、通常の銀鏡の裏面に保護板としてガラス板を接着したこの発明によるヘリオスタット用反射鏡を使用した耐候性実験（後述）によれば、反射層の腐食による劣化を抑制してヘリオスタット用反射鏡として十分な耐久性（耐候性）が得られることが分かった。ガラス板による保護板が環境中の水分や酸素を十分に遮断して反射層の腐食を抑制しているものと推測される。保護板としてガラス板のほかセラミックス板、金属板、セラミックスコーティング金属板等の他の無機物材料による板、あるいはＰＭＭＡ等の耐候性が高い樹脂板を使用した場合も同様の効果が期待できる。したがって特許文献１の第１６図に記載のケイ素原子と銀原子との間の結合をもたらした反射鏡のような特殊な構造の反射鏡は不要であり、市販されている一般的な保護層付き反射鏡を使用して安価な材料で構成できる。透明基板と保護板を同じ材料（例えばガラス）で構成すれば、透明基板と保護板の熱膨張係数を等しくまたはほぼ等しくすることができ、熱膨張係数が大きく異なる場合に生じる、反射層の湾曲や両板間の応力による接着剤の劣化を抑制することができる。また反射層と接着剤層との間に保護層があるので、反射層と接着剤が直接接触するのが防止され、接着剤による反射層の劣化を抑制することができる。
【０００９】
またこの発明のヘリオスタット用反射鏡によれば、保護板を接着する前に反射層は保護層で被覆されて保護されていて、保護層付き反射鏡と保護板との接着は非真空雰囲気中（例えば大気雰囲気中）で行うことができるので、特許文献１の第１６図に記載の反射鏡のように真空室内でガラス層を形成する必要はなく、製造コストも安くて済む。また特許文献１に記載の反射鏡は、薄いガラス層（５１）を形成する前に周囲環境に曝されることになる銀層（５０）の腐食を防止するために、銀層（５０）の形成と薄いガラス層（５１）の形成を連続した工程で行う必要がある。これに対しこの発明のヘリオスタット用反射鏡によれば、保護板を接着する前に、反射層は保護層で被覆されて保護されているので、保護層付き反射鏡の作製と保護板の接着を連続した工程で行う必要はない。したがって外部から購入した保護層付き反射鏡に保護板を接着して作製することもできる。
【００１０】
またこの発明のヘリオスタット用反射鏡によれば、保護板は特許文献１に記載の薄いガラス層よりも厚いものを容易に入手することができるので、特許文献１に記載の薄いガラス層よりも容易に強度が高いものにすることができる。したがって特許文献１に記載のものに比べて機械的強度の面でも耐久性を容易に高めることができる。これにより保護板を接着剤でヘリオスタットの反射鏡取付構造体に接着した場合においても、ヘリオスタット用反射鏡が反射鏡取付構造体から応力を受けたときに、該接着した箇所で保護板が強度不足によりひび割れするのが防止され、ヘリオスタット用反射鏡がヘリオスタットから脱落するのを防止することができる。また保護層付き反射鏡に保護板を接着することによりヘリオスタット用反射鏡全体としての剛性が高められる。したがってヘリオスタット用反射鏡の自重による撓みを抑制することができる。また保護板により剛性を高められるので、保護層付き反射鏡の透明基板を薄く構成でき、これにより保護層付き反射鏡の反射率を高めることができる。
【００１１】
この発明のヘリオスタット用反射鏡は、例えば、前記保護板が前記保護層の実質的に全面を覆っているものとすることができる。これによれば保護層を実質的にその全面で外気から遮断して反射層の腐食による劣化を抑制することができる。
【００１２】
この発明のヘリオスタット用反射鏡は、例えば、前記保護板が前記保護層との対向面の実質的に全面で該保護層に接着されているものとすることができる。これによれば保護層付き反射鏡と保護板との接着強度を高めることができる。
【００１３】
この発明のヘリオスタット用反射鏡は、例えば、前記反射層が銀層を有し、前記保護層が銅層と該銅層の上に形成された塗装層を有するものとすることができる。これによれば保護層付き反射鏡として、市販されている一般的な銀鏡を使用して安価に構成することができる。
【００１４】
この発明のヘリオスタットは、この発明のヘリオスタット用反射鏡と、前記ヘリオスタット用反射鏡の裏面に接着剤で接着された反射鏡取付構造体と、前記反射鏡取付構造体を太陽の移動に追従して変位可能に支持する反射鏡支持機構とを具備するものである。前述のとおりこの発明のヘリオスタット用反射鏡の保護板は特許文献１に記載の薄いガラス層よりも強度が高いものを容易に得ることができるので、この発明のヘリオスタットによれば、ヘリオスタット用反射鏡が反射鏡取付構造体から応力を受けたときに、保護板を接着剤でヘリオスタットの反射鏡取付構造体に接着した箇所で、保護板が強度不足によりひび割れするのが防止され、ヘリオスタット用反射鏡がヘリオスタットから脱落するのを防止することができる。
【００１５】
この発明のヘリオスタット用反射鏡の製造方法は、透明基板の裏面に反射層および保護層を順次形成した保護層付き反射鏡を用意する工程と、前記保護層付き反射鏡の前記保護層の上に非通気性および非通水性を有する保護板を接着剤で接着する工程とを具備するものである。これによれば特許文献１に記載のケイ素原子と銀原子との間の結合をもたらした反射鏡のような特殊な構造の反射鏡は不要であり、市販されている一般的な保護層付き反射鏡を使用して安価な材料で構成できる。また保護層付き反射鏡と保護板とを接着する前に保護層付き反射鏡の反射層は保護層で保護されているので、保護層付き反射鏡と保護板との接着は非真空雰囲気中（例えば大気雰囲気中）で行うことができる。したがって特許文献１に記載の技術のように真空室内でガラス層を形成する必要はなく、製造コストも安く済む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明のヘリオスタット用反射鏡の実施の形態を示す図で、該反射鏡の層構造を模式的に示した断面図である。
【図２】図１の反射鏡を具えたヘリオスタットの実施の形態を示す背面図である。
【図３】図２のヘリオスタットの側面図である。
【図４】この発明によるヘリオスタット用反射鏡（銀鏡）と他の銀鏡による耐候性実験の実験結果を示す折れ線グラフで、反射率の時間変化特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を以下説明する。図１のヘリオスタット用反射鏡１０は、透明基板１２の裏面の実質的に全面に反射層１４を形成し、反射層１４の上の実質的に全面に保護層１６を形成した保護層付き反射鏡１８と、保護層付き反射鏡１８の裏面の実質的に全面を覆い、かつ保護層付き反射鏡１８の裏面の実質的に全面に非通気性および非通水性を有するエポキシ系等の接着剤２０で接着された非通気性および非通水性を有する保護板２２を具えている。保護層付き反射鏡１８の透明基板１２は、面積が例えば２平方メートル以下、厚さが例えば４ｍｍの透明ガラス板である。保護層付き反射鏡１８は例えば、市販されている一般的な銀鏡で構成することができる。保護板２２は例えば、厚さが１ｍｍのガラス板で構成することができる。ヘリオスタット用反射鏡１０の外縁面（側面）２３は非通気性および非通水性を有する封止材（例えばエポキシ系等の封止樹脂）２４で実質的に全周が封止されている。透明基板１２は例えば透明ガラス基板で構成される。反射層１４は例えば銀層で構成される。保護層１６は例えば反射層１４の上に積層された銅層２６と、銅層２６の上に積層された塗装層２８の二層膜で構成される。ヘリオスタット用反射鏡１０の裏面の保護板２２の表面の中央部には、ヘリオスタットの反射鏡取付構造体３０（例えばアルミ等の金属製フレーム）が接着剤３２で接着されている。反射鏡取付構造体３０と保護板２２との接着領域が保護板２２の全面のうち一部の領域であっても、保護板２２が厚く強度が高ければ、ヘリオスタット用反射鏡１０が反射鏡取付構造体３０から応力を受けたときに、保護板２２の該接着領域に応力が集中して保護板２２がひび割れするのが防止され、ヘリオスタット用反射鏡１０がヘリオスタットから脱落するのが防止される。
【００１８】
図１の反射鏡取付構造体３０付きヘリオスタット用反射鏡１０は例えば次の製造工程で作製することができる。
《工程１》
図１の保護層付き反射鏡１８の構造を有する通常の銀鏡を用意する。通常の銀鏡１８は透明基板１２が透明ガラス基板で構成される。また銀鏡１８の裏面の全面を覆う保護板２２として保護ガラス板を用意する。
《工程２》
銀鏡１８の裏面の全面に接着剤２０を塗布して、保護ガラス板２２を接着する。
《工程３》
工程２を経て構成された積層構造体の外縁面２３の全周にエポキシ系等の封止材２４を塗布し硬化させて、透明ガラス基板１２と保護ガラス板２２に挟まれた各層１４，２６，２８，２０を封止材２４で封止して外気から遮断する。なお積層構造体の外縁面２３に封止材２４を別途塗布して該外縁面２３を封止するのに代えて、保護ガラス板２２を接着剤２０で銀鏡１８の裏面に接着するときに保護ガラス板２２と銀鏡１８との間から該外縁面２３に流れ出る（はみ出る）接着剤２０をそのままあるいは必要に応じて均して硬化させて、該外縁面２３を封止することもできる。
《工程４》
工程３を経て完成したヘリオスタット用反射鏡１０の裏面の保護板２２の表面の中央部に、ヘリオスタットの金属製等の反射鏡取付構造体３０を接着剤３２で接着する。
【００１９】
図２、図３は図１の反射鏡取付構造体３０付きヘリオスタット用反射鏡１０を搭載したヘリオスタット３４の全体構成を示す。図２は背面を示し、図３は側面を示す。このヘリオスタット３４は経緯台式の架台を使用したものである。ヘリオスタット３４は反射鏡支持機構４２として、地上３６に設置された基礎３８と、該基礎３８に鉛直に立設された支柱４０を具える。支柱４０の上端部には、反射鏡取付構造体３０が三次元方向すなわち方位角方向（鉛直軸の周り方向）Ａおよび仰角方向（水平軸の周り方向）Ｂに回動可能に支持されている。反射鏡取付構造体３０は、反射鏡取付構造体３０と支柱４０との間に配置された方位角方向電動駆動装置および仰角方向電動駆動装置（いずれも図示せず）により方位角方向Ａおよび仰角方向Ｂに独立に回動駆動される。これにより反射鏡取付構造体３０に一体に支持されたヘリオスタット用反射鏡１０は、太陽光を反射しかつ太陽の移動に追従して方位角方向Ａおよび仰角方向Ｂに回動して、反射した太陽光を所定のターゲット位置に送り込む。
【００２０】
図１のヘリオスタット用反射鏡１０と他の反射鏡について行った耐候性実験について説明する。
《実験条件》
(1) 用意した反射鏡：
反射鏡として下記の各試料を用意した。ここではいずれの試料も同一種類の透明ガラス基板に銀層を銀引製法で形成し、かつ該銀層の上に保護層を形成した通常の銀鏡を用いた。保護層はいずれの試料も銅層＋塗装層で構成し、塗装層を酸化重合型アルキッド樹脂、酸化チタン、水酸化第二鉄（黄色酸化鉄）、ナフテン酸コバルトを含有する塗料を銅層の上に塗布し乾燥して構成した。
・試料１ａ：銀層＋保護層
・試料１ｂ：試料１ａと同一構造
・試料２ａ：銀層＋保護層＋フッ素塗装層（フッ素塗料を保護層全面および積層構造体の
外縁面全周に塗布し乾燥させて該保護層および該外縁面を封止）
・試料２ｂ：試料２ａと同一構造
・試料３ａ：銀層＋保護層＋エポキシ系樹脂層（エポキシ系樹脂を保護層全面および積層
構造体の外縁面全周に塗布し乾燥させて該保護層および該外縁面を封止）
・試料３ｂ：試料３ａと同一構造
・試料４ａ：銀層＋保護層＋保護ガラス板（保護ガラス板をエポキシ系接着剤で保護層全
面に接着して保護層全面を封止。このとき保護層と保護ガラス板との間から
積層構造体の外縁面に流れ出るエポキシ系接着剤を乾燥させて該外縁面を封
止。この発明によるヘリオスタット用反射鏡）
・試料４ｂ：試料４ａと同一構造
(2) 実験方法：
各試料を高温高湿試験機に投入し、高温高湿試験機内の雰囲気を摂氏８５度、湿度を９５％に維持し、適宜の経過時間ごとに各試料を高温高湿試験機から取り出して反射率の変化をＪＩＳ規格のＤ５７０５に定める直接測定法で測定した。なお高温高湿試験機の容量の制約から、高温高湿試験機に全試料を一度に投入できないので、次のグループに分けてグループごとに実験を行った。
・グループ１：試料１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
・グループ２：試料２（ａ，ｂ），３（ａ，ｂ）
・グループ３：試料４（ａ，ｂ）
《実験結果》
実験により得られた各試料の反射率の時間変化特性を図４に示す。
《実験結果の考察》
図４によれば次が言える。
・試料１（ａ，ｂ）：時間の経過とともに反射率が急激に低下する。
・試料２（ａ，ｂ）：試料１と同様に、時間の経過とともに反射率が急激に低下する。
・試料３（ａ，ｂ）：試料１，２よりは反射率の変化速度は遅いが、時間の経過とともに反射率が低下する。
・試料４（ａ，ｂ）（この発明によるヘリオスタット用反射鏡）：実験開始時に比べて反射率の低下は見られない。したがって通常の銀鏡１８の裏面に保護ガラス板２２を接着したヘリオスタット用反射鏡１０は、保護ガラス板２２が銀層１４および保護層１６を外気から遮断して、ヘリオスタット用反射鏡として十分な耐久性（耐候性）が得られる。
【００２１】
前記実施の形態では保護層１６の全面に接着剤２０を塗布して保護ガラス板２２を接着したが、これに限らず保護層１６の周縁部全周に限定して接着剤２０を塗布して保護ガラス板２２を接着することもできる。また前記実施の形態では保護板をガラス板で構成したが、これに限らず保護板を非通気性および非通水性を有するセラミックス板、金属板、セラミックスコーティング金属板等の他の無機物材料による板、あるいはＰＭＭＡ等の非通気性および非通水性を有する樹脂板で構成することもできる。また前記実施の形態では透明基板を透明ガラス基板で構成したが、これに限らず透明基板をＰＭＭＡ等の透明樹脂板で構成することもできる。また前記実施の形態では反射層を銀で構成したが、これに限らず反射層をアルミ、クロム等の金属材料で構成することもできる。また前記実施の形態ではヘリオスタット用反射鏡を平面鏡で構成したが、これに限らずヘリオスタット用反射鏡を曲率を有する反射鏡で構成することもできる。この場合透明基板および保護板を同じ曲率を有する板で構成することができる。また前記実施の形態では１枚の保護層付き反射鏡１８と１枚の保護板２２とを接着したが、これに代えて、１枚の保護板の前面に、小切りにした複数枚の保護層付き反射鏡を並べて接着してこの発明のヘリオスタット用反射鏡を構成することもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…ヘリオスタット用反射鏡、１２…透明基板（透明ガラス基板）、１４…反射層（銀層）、１６…保護層、１８…保護層付き反射鏡（銀鏡）、２０…接着剤、２２…保護板（ガラス板）、２６…銅層、２８…塗装層、３０…反射鏡取付構造体、３４…ヘリオスタット、４２…反射鏡支持機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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