(57)【要約】【課題】軽量且つ簡素な構成であって、製造が容易であり、しかも搬送や組立作業、交換等のメンテナンスがし易い太陽光集光用ミラー及びそれを用いた太陽光集熱システムを提供する。【解決手段】反射鏡１０の組み付け時には、反射面を内側に向けながら、反射鏡１０の両縁をレール４２の間隙内に嵌合させて端部から押し込むことで、反射鏡１０をフレーム４１に取り付けることができる。反射鏡１０は軽いので、作業者が手で持って押し込むことができ、クレーン等の重機が不要で組み立て工数が大幅に低減される。このとき、中空積層構造１１の壁部１１ａは、レシーバ７０の軸線方向に略平行に位置する。従って、反射鏡１０はフレーム４１の放物線または円弧形に沿って曲がりやすくなっており、十分な集光性を確保できるよう高精度な反射面形状をとる。一方、反射鏡１０は、レシーバ７０の軸線方向には剛性が高いので、強い風などを受けても、レール４２から脱落することがない。【選択図】図３
2014085051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に沿って延在する複数の壁部と、前記複数の壁部の両側縁に当接する一対の板とを備えた中空積層構造の表面に、フィルムミラーを設けてなることを特徴とする太陽光集光用ミラー。
【請求項２】
前記中空積層構造は、トラフ型の支持構造に取り付けられ、前記複数の壁部を前記一対の板のうち一方の側に延長した仮想面が互いに交差するように曲げられてなることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光用ミラー。
【請求項３】
前記中空積層構造は、プラスチック又は金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光集光用ミラー。
【請求項４】
少なくとも前記フィルムミラーを設けた前記中空積層構造の板に、導電性の微粒子が含有されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽光集光用ミラー。
【請求項５】
前記微粒子は、５〜５０ｗｔ％の濃度のカーボンブラックであることを特徴とする請求項４に記載の太陽光集光用ミラー。
【請求項６】
トラフ型の支持構造を持つ太陽熱発電システムであって、
少なくとも１つの集熱部と、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽光集光用ミラーとを有し、前記太陽光集光用ミラーは、太陽光を反射して前記集熱部に照射することを特徴とする太陽光集熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光用ミラー及び太陽光集熱システムに関し、特にトラフ型の支持構造に好適な太陽光集光用ミラー及び太陽光集熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油、天然ガス等の化石燃料エネルギーの代替エネルギーとして、自然エネルギーの利用が検討されている。その中でも、化石燃料の代替エネルギーとして最も安定しており、エネルギー量の多い太陽エネルギーが注目されている。
【０００３】
しかしながら、太陽エネルギーは非常に有力な代替エネルギーであるものの、これを活用する観点からは、（１）太陽エネルギーのエネルギー密度が低いこと、並びに（２）太陽エネルギーの貯蔵及び移送が困難であることが、問題となると考えられる。
【０００４】
現在では、太陽電池の研究・開発が盛んに行われており、太陽光の利用効率も上昇してきているが、未だ十分な回収効率に達しているとは言い難い。
【０００５】
一方、太陽光をエネルギーに変換する別方式として、太陽光をミラーで反射・集光して、得られた熱を媒体として発電する、いわゆる太陽光集熱システムが注目されている。この方式を用いれば、得られた熱を蓄熱しておくことで昼夜を問わず発電が可能である上、長期的視野でみれば、発電効率は太陽電池より高いと考えられるため、太陽光を有効に利用できるといえる。太陽光集熱システムには、タワーの周囲に多数のミラーを設置して、ミラーから反射された太陽光をタワー頂部の集熱部に集光し、その熱で発電を行うタワー式と、樋状に設置した曲面ミラーの焦点位置に設置されたパイプに、曲面ミラーから反射した太陽光を集中させ、パイプ内を流れる液体（オイルなど）を加熱し、その熱で発電するトラフ式とがある。トラフ式の太陽光集熱システムの場合、曲面ミラーを用いることが前提となる。
【０００６】
現在、太陽光集熱システムに用いられているミラーとして、一般的にはガラスを基材として利用したガラスミラーが広く用いられている。ここで、トラフ式の太陽光集熱システム用の曲面ミラーは、例えば特許文献１に示すような曲面を有するコンクリートの支持体に対して、平板のガラスミラーを割れないように徐々に曲げるなどして，取り付けた状態で曲面ミラーを形成するようにしているが、その設置工程に手間がかかり、コスト高を招いている。また、ガラス自体、かなり重量があるので、現場でのガラスミラーの設置や交換にはクレーン等の重機が必要になり、一層手間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１４１０５号公報
【特許文献２】米国特許第８０３９７７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに対し、特許文献２には、ＳＵＳやアルミなどを用いた金属パネルを、反射ミラーに適用することが開示されている。しかしながら、ＳＵＳやアルミなどを用いた金属パネルも製造コストが高く、ガラスミラーと同様に重量があるため設置や交換の手間がかかるなどの問題がある。 
【０００９】
本発明の目的は、軽量且つ簡素な構成であって、製造が容易であり、しかも搬送や組立作業、交換等のメンテナンスがし易い太陽光集光用ミラー及びそれを用いた太陽光集熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の太陽光集光用ミラーは、所定の方向に沿って延在する複数の壁部と、前記複数の壁部の両側縁に当接する一対の板とを備えた中空積層構造の表面に、フィルムミラーを設けてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ガラスミラーの代わりにフィルムミラーを用いることで、軽量化を図ることができる。しかしながら、フィルムミラーは剛性が低いので、それ自体で一定形状を保てない。そこで本発明では、フィルムミラーを支持する為に中空積層構造を採用したのである。これにより太陽光集光用ミラーの高精度な形状を確保しつつも軽量化を促進することができるから、設置や交換の手間を軽減できるのである。又、前記中空積層構造は、所定の方向に沿って延在する複数の壁部と、前記複数の壁部の両側縁に当接する一対の板とを備えているので、前記壁部が近づく方向には曲げやすく、これにより所定の曲面形状を得ることができ、太陽光の集光効率を高めることができるとともに、前記壁部の面方向には剛性が高く、前記フィルムミラー形状を維持できる。ここで「壁部」とは、一対の板の間を連結する部位をいい、例えば１枚の板材を波状に繰り返し曲げた状態で、一対の板で挟んでなる中空積層構造の場合、一方の板から他方の板に至るまでの板材の部位を壁部というものとする。よって、複数の壁部は、所定方向に沿って延在する限り平行でも良いし、互いに傾いていても良い。
【００１２】
請求項２に記載の太陽光集光用ミラーは、請求項１に記載の発明において、前記中空積層構造は、トラフ型の支持構造に取り付けられ、前記複数の壁部を前記一対の板のうち一方の側に延長した仮想面が互いに交差するように曲げられてなることを特徴とする。
【００１３】
前記中空積層構造は、所定の方向に沿って延在する複数の壁部と、前記複数の壁部の両側縁に当接する一対の板とを備えているので、前記複数の壁部を前記一対の板のうち一方の側に延長した仮想面が互いに交差するように曲げやすく、曲げ方向とは異なる方向には剛性が高いという特性を有するから、特にトラフ式の太陽光集熱システムに本発明の太陽光集光用ミラーを用いると好適である。
【００１４】
請求項３に記載の太陽光集光用ミラーは、請求項１又は２に記載の発明において、前記中空積層構造は、プラスチック又は金属製であることを特徴とする。
【００１５】
前記中空積層構造をプラスチックで形成することにより、軽量化を図れるとともに、加工が容易であり、更に耐候性に優れ長期間安定した構造を提供できる。一方、前記中空積層構造をプラスチックで形成することで、プラスチックよりも優れた耐候性を実現できる。尚、壁部や板の厚さを薄くすることで、加工性や重量に関しても実用化に問題ないレベルにできる。
【００１６】
請求項４に記載の太陽光集光用ミラーは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、少なくとも前記フィルムミラーを設けた前記中空積層構造の板に、導電性の微粒子が含有されていることを特徴とする。
【００１７】
大尉用熱発電システムを、例えば砂漠などに設置する場合など、埃等が太陽光集光用ミラーに付着して、集光効率の低下を招く恐れがある。これに対し、少なくとも前記フィルムミラーを設けた前記中空積層構造の板に、導電性の微粒子が含有されていると、フィルムミラーの耐電を抑えて、埃等の付着を抑制できる。
【００１８】
請求項５に記載の太陽光集光用ミラーは、請求項４に記載の発明において、前記微粒子は、５〜５０ｗｔ％の濃度のカーボンブラックであることを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の、トラフ型の支持構造を持つ太陽光集熱システムは、
少なくとも１つの集熱部と、請求項１〜５のいずれかに記載の太陽光集光用ミラーとを有し、前記太陽光集光用ミラーは、太陽光を反射して前記集熱部に照射することを特徴とする。
【００２０】
［フィルムミラー］
本発明のフィルムミラーについて説明する。「フィルムミラー」とは、フィルム状の樹脂基材に反射層を設けたフィルム状のミラーをいう。フィルムの厚さは、５０〜４００μｍであり、好ましくは７０〜２５０μｍであり、特に好ましいのは１００〜２２０μｍである。厚さを５０μｍ以上にすることにより、フィルムミラーを構造体に貼り付けた時に、ミラーがたわむことなく、良好な正反射率を得やすくなるため好ましい。また４００μｍ以下にすることにより、取り扱い性が良好になるため好ましい。
【００２１】
尚、フィルムミラーの表面から反射層までの厚さが、０．２ｍｍ以下であることが、トラフ式太陽光発電システムに用いる太陽光集光用ミラーとしては好ましい。
【００２２】
フィルムミラーは、可撓性の支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に設けられた光熱反射層を有する。
【００２３】
（可撓性の支持体）
反射板に適用可能なフィルムミラーを構成する可撓性の支持体を構成する材料としては特に制限はないが、フレキシブル性や軽量化の点で、例えば、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、セルロース、ポリアミド等の樹脂が好ましく用いられる。また、可撓性を有する範囲であれば、支持体としてガラス材料を用いることも可能である。
【００２４】
尚、「可撓性の支持体」という場合における「可撓性」とは、長さ１．５ｍの両端を支持しながら中央部を押し曲げた際に、５ｃｍ以上破損することなく屈曲が可能であれば、「可撓性」を有するものとする。但し、フィルムミラーをロール状に巻き取って運搬することを考慮すれば、同様の評価で１０ｃｍ以上屈曲可能な支持体が好ましく用いられ、直径５０ｃｍ程度の筒状部材に巻き取っても破損しない程度の可撓性を有することが特に好ましい。
【００２５】
可撓性の支持体の厚さは、フィルムミラーとして求められる強度によって異なるが、概ね１０〜１２５μｍが好ましい。
【００２６】
支持体表面には、面上に設けられる層等との密着性を向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理等が施されていてもよい。
【００２７】
また、支持体には、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系、シアノアクリレート系、ポリマー型の紫外線吸収剤のうちいずれかを含むことが好ましい。特に支持体の材料として樹脂が用いられる場合は、紫外線吸収剤を含有することが好ましい。
【００２８】
〈紫外線吸収剤〉
フィルムミラーの光入射側表面と光熱反射層との間の層に、紫外線吸収剤を含有させることが好ましい。更に、支持体に紫外線吸収剤を含有させてもよい。支持体に使用される紫外線吸収剤としては、波長３７０ｎｍ以下の紫外線の吸収能に優れており、かつ太陽光利用の観点から、波長４００ｎｍ以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。
【００２９】
紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物、トリアジン系化合物等を挙げることができるが、ベンゾフェノン系化合物や着色の少ないベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物が好ましい。また、特開平１０−１８２６２１号、同８−３３７５７４号公報記載の紫外線吸収剤、特開平６−１４８４３０号、特開２００３−１１３３１７号公報記載の高分子紫外線吸収剤を用いてもよい。
【００３０】
（アンカー層）
本発明で用いられるフィルムミラーでは、支持体と光熱反射層との接着性を高めることを目的として、アンカー層を形成してもよい。
【００３１】
アンカー層は、光熱反射層と支持体との接着性を高める機能を有しているものであれば、特に限定はないが、樹脂からなることが好ましい。従って、アンカー層では、支持体と光熱反射層とを密着する高い密着性と、光熱反射層を真空蒸着法等で形成する時に付与する熱にも耐え得る高い耐熱性と、反射層が本来有する高い反射性能を引き出すための平滑性とを兼ね備えていることが要求される。
【００３２】
アンカー層に使用する樹脂では、上記密着性、耐熱性及び平滑性の条件を満足するものであれば特に制限はなく、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂等の単独またはこれらの混合樹脂が使用でき、耐候性の点からポリエステル系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂が好ましく、さらにイソシアネート等の硬化剤を混合した熱硬化型樹脂とすればより好ましい。アンカー層の厚さは、密着性、平滑性、反射層の反射率等の観点から、０．０１〜３μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１μｍである。
【００３３】
アンカー層の形成方法は、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知の湿式コーティング方法が使用できる。
【００３４】
（光熱反射層）
光熱反射層を構成する金属としては、例えば、銀または銀合金、その他、金、銅、アルミニウム、これらの合金も用いることができる。可視光領域における高い反射率を示すことから、特に、銀を使用することが好ましい。このような光熱反射層は、光及び熱を反射させる反射膜としての役割を果たす。光熱反射層を銀または銀合金からなる膜とすることにより、フィルムミラーの赤外域から可視光領域での反射率を高め、入射角による反射率の依存性を低減できる。赤外域から可視光領域とは、２５００〜４００ｎｍの波長領域を意味する。入射角とは、膜面に対して垂直な線（法線）に対する角度を意味する。
【００３５】
銀合金としては、光熱反射層の耐久性が向上する点から、銀と、金、パラジウム、スズ、ガリウム、インジウム、銅、チタンおよびビスマスからなる群から選ばれる１種以上の他の金属とからなる合金が好ましい。他の金属としては、高温耐湿性、反射率の点から、金が特に好ましい。
【００３６】
光熱反射層が銀合金からなる膜である場合、銀は、反射層における銀と他の金属との合計（１００原子％）中、９０〜９９．８原子％が好ましい。また、他の金属は、耐久性の点から０．２〜１０原子％が好ましい。
【００３７】
また、光熱反射層の膜厚は、６０〜３００ｎｍが好ましく、８０〜２００ｎｍが特に好ましい。反射層の膜厚が６０ｎｍ未満では、膜厚が薄く、光を透過してしまうため、フィルムミラーの可視光領域での反射率が低下するおそれがある。２００ｎｍ程度までは膜厚に比例して反射率も大きくなるが、２００ｎｍ以上は膜厚に依存しない。むしろ光熱反射層の膜厚が３００ｎｍを超えると、光熱反射層の表面に凹凸が発生しやすくなり、これにより光の散乱が生じてしまい、可視光領域での反射率が低下するおそれがある。
【００３８】
フィルムミラーには光沢が求められるが、金属箔を作製して接着する方法では表面凹凸があるために光沢を失う場合がある為、広い面積範囲で均一な表面粗さを求められるフィルムミラーでは、光熱反射層は、湿式法や乾式法で形成することが好ましい。
【００３９】
湿式法とは、めっき法の総称であり、溶液から金属を析出させ膜を形成する方法である。具体例をあげるとすれば、銀鏡反応などがある。
【００４０】
一方、乾式法とは、真空成膜法の総称であり、具体的に例示するとすれば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。とりわけ、連続的に成膜するロールツーロール方式が可能な蒸着法が好ましく用いられる。すなわち、本発明に係るフィルムミラーを製造するフィルムミラーの製造方法としては、銀からなる反射層を銀蒸着によって形成する工程を有する態様の製造方法であることが好ましい。
【００４１】
（腐食防止層）
本発明で用いられるフィルムミラーにおいて、光熱反射層の支持体から遠い側に隣接して腐食防止層を設けることができる。腐食防止層は、腐食防止剤を含み、光熱反射層を形成する金属、例えば、銀の腐食劣化を防ぐとともに、その上に形成する粘着層との接着力向上に寄与するものである。
【００４２】
腐食防止層の形成に用いることのできる樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等の単独またはこれらの混合樹脂が使用でき、耐候性の点からポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、さらにイソシアネート等の硬化剤を混合した熱硬化型樹脂とすればより好ましい。
【００４３】
腐食防止層の厚さは、密着性、耐候性等の観点から、０．０１〜３μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜１μｍである。
【００４４】
腐食防止層の形成方法は、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知のコーティング方法が使用できる。
【００４５】
腐食防止層が含有する光熱反射層の腐食防止剤としては、大別して、銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤と酸化防止剤が好ましく用いられる。ここで、「腐食」とは、金属（銀）がそれをとり囲む環境物質によって、化学的または電気化学的に浸食されるか若しくは材質的に劣化する現象をいう（ＪＩＳ  Ｚ０１０３−２００４参照）。
【００４６】
また、本発明に係るフィルムミラーにおいては、アンカー層が酸化防止剤を含有し、かつ腐食防止層が銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤を含有している態様も好ましい。
【００４７】
なお、腐食防止剤の含有量は、使用する化合物によって最適量は異なるが、一般的には、０．１〜１．０ｇ／ｍ2の範囲内であることが好ましい。
【００４８】
〈銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤〉
適用可能な銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤としては、アミン類およびその誘導体、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物類、チオ尿素類、メルカプト基を有する化合物、ナフタレン系の少なくとも一種またはこれらの混合物から選ばれることが望ましい。
【００４９】
〈酸化防止剤〉
腐食防止層に用いられる光熱反射層の腐食防止剤としては、酸化防止剤を用いることもできる。
【００５０】
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、チオール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤を使用することが好ましい。
【００５１】
（粘着層）
本発明で用いられるフィルムミラーにおいては、中空積層構造上にフィルムミラーを固定することを目的として、粘着層を設けることができる。
【００５２】
粘着層としては、特に制限されず、例えば、ドライラミネート剤、ウェットラミネート剤、粘着剤、ヒートシール剤、ホットメルト剤等のいずれもが用いられる。例えば、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリルゴム等が用いられる。
【００５３】
ラミネート方法は、特に制限されず、例えば、ロール式で連続的に行うのが経済性及び生産性の点から好ましい。
【００５４】
粘着層の厚さは、粘着効果、乾燥速度等の観点から、通常１〜５０μｍ程度の範囲であることが好ましい。
【００５５】
また、本発明で用いられるフィルムミラーには、必要に応じて、下記の各層を形成することもできる。
【００５６】
（ハードコート層）
ここでは、フィルムミラーの最外層として、ハードコート層を設けることができる。このハードコート層は、フィルムミラー表面の傷つきや汚れの付着を防止する目的に設けられる。ハードコート層の厚みは、十分な耐傷性を得つつ、フィルムミラーにそりが発生するのを防止するという観点から、０．０５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１μｍ以上、１０μｍ以下である。ハードコート層を形成する材料としては、透明性、耐候性、硬度、機械的強度等が得られるものであれば、特に限定されるものではない。ハードコート層は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、有機シリケート化合物、シリコーン系樹脂などで構成することができる。特に、硬度と耐久性などの点で、シリコーン系樹脂やアクリル系樹脂が好ましい。さらに、硬化性、可撓性および生産性の点で、活性エネルギー線硬化型のアクリル系樹脂、または熱硬化型のアクリル系樹脂からなるものが好ましい。
【００５７】
活性エネルギー線硬化型のアクリル系樹脂または熱硬化型のアクリル系樹脂とは、重合硬化成分として多官能アクリレート、アクリルオリゴマーあるいは反応性希釈剤を含む組成物である。その他に必要に応じて光開始剤、光増感剤、熱重合開始剤あるいは改質剤等を含有しているものを用いてもよい。
【００５８】
アクリルオリゴマーとは、アクリル系樹脂骨格に反応性のアクリル基が結合されたものを始めとして、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレートなどであり、また、メラミンやイソシアヌール酸などの剛直な骨格にアクリル基を結合したものなども用いられ得る。
【００５９】
また、反応性希釈剤とは、塗工剤の媒体として塗工工程での溶剤の機能を担うと共に、それ自体が一官能性あるいは多官能性のアクリルオリゴマーと反応する基を有し、塗膜の共重合成分となるものである。
【００６０】
ここで、ハードコート層中には、本発明の効果が損なわれない範囲で、さらに各種の添加剤を必要に応じて配合することができる。例えば、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、界面活性剤、レベリング剤および帯電防止剤などを用いることができる。
【００６１】
レベリング剤は、特に、ハードコート層を塗工する際、表面凹凸低減に効果的である。レベリング剤としては、例えば、シリコーン系レベリング剤として、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体（例えば、東レダウコーニング（株）製ＳＨ１９０）が好適である。
【００６２】
（ガスバリア層）
本発明に係るフィルムミラーにおいては、湿度の変動、特に高湿度によるフィルム基材及びフィルム基材で保護される各種機能層の劣化を防止することを目的として、ガスバリア層を設けることができる。
【００６３】
ここで、ガスバリア層の防湿性としては、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が、１００ｇ／ｍ2・ｄａｙ／μｍ以下、好ましくは５０ｇ／ｍ2・ｄａｙ／μｍ以下、更に好ましくは２０ｇ／ｍ2・ｄａｙ／μｍ以下となるようにガスバリア層の防湿性を調整することが好ましい。また。酸素透過度としては、測定温度２３℃、湿度９０％ＲＨの条件下で、０．６ｍｌ／ｍ2／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましい。水蒸気透過度は、例えば、ＭＯＣＯＮ社製の水蒸気透過度測定装置ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ３−３３にて測定できる。
【００６４】
ここで適用可能なガスバリア層は、主には金属酸化物により形成されるが、金属酸化物からなるガスバリア層としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、または酸化珪素、酸化アルミニウムを出発材料とした複合酸化物、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化クロム等が挙げられ、特に水蒸気バリア性の観点から酸化珪素、酸化アルミニウム、または珪素、アルミニウムを出発材料とした複合酸化物が好ましい。これらは真空蒸着法、スパッタ法、イオンブレーティングなどのＰＶＤ法（物理蒸着法）、あるいは、ＣＶＤ法（化学蒸着法）などの真空プロセスにより形成される。金属酸化物からなるガスバリア層の厚さは５〜８００ｎｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１０〜３００ｎｍの範囲である。
【００６５】
ここで、フィルム基材上に酸化珪素層または酸化アルミニウム層、または酸化珪素、酸化アルミニウムを出発材料として形成した複合酸化物からなるガスバリア層は、酸素、二酸化炭素、空気などのガスまたは水蒸気に対する高いバリア作用に優れる。
【００６６】
さらに、酸化珪素層または酸化アルミニウム層、または酸化珪素、酸化アルミニウムを出発材料とした複合酸化物層は、膜厚がそれぞれ１μｍ以下であり、それぞれの光線透過率の平均値は９０％以上であることが好ましい。これによって、光損失がなく、太陽光を効率よく反射することができる。
【００６７】
（犠牲防食層）
フィルムミラーには犠牲防食層を設けることができる。犠牲防食層とは、光熱反射層を犠牲防食により保護する層のことであり、犠牲防食層を光熱反射層と支持体との間に配置することにより、光熱反射層の耐食性を向上させることができる。ここで、犠牲防食層としては、光熱反射層に好適に用いられる銀よりもイオン化傾向の高い銅が好ましく、銅の犠牲防食層は、銀から構成される反射層の下に設けることによって、銀の劣化を抑制することができる。
【００６８】
［中空積層構造］
次いで、本発明に用いられる中空積層構造について説明する。「中空積層構造」は、フィルムミラーを支持する部材であって、好適にはフィルムミラーを貼り付け可能な板状であり、所定の方向に沿って延在する複数の壁部と、前記複数の壁部の両側縁に当接する一対の板とを備えている。
【００６９】
本発明の中空積層構造は一方向には曲がりやすく、それとは異なる方向には剛性が高い持性を有する。素材としては、樹脂製であってもよいし、金属製であってもよい。
【００７０】
中空積層構造の表面にフィルムミラーを設ける場合、両者の間に樹脂塗装層を設けると好ましい。樹脂塗装層は、ポリエステル系塗装、フッ素系塗装が好ましい。
【発明の効果】
【００７１】
本発明によれば、軽量且つ簡素な構成であって、製造が容易であり、しかも搬送や組立作業、交換等のメンテナンスがし易い太陽光集光用ミラー及びそれを用いた太陽光集熱システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】トラフ式の太陽光集熱システム２５０の斜視図である。
【図２】反射鏡１０の断面を概略的に示す図である。
【図３】反射鏡１０を組み付ける状態を示す図である。
【図４】中空積層構造の変形例を示す図である。
【図５】反射鏡１０の組み付け態様の変形例を示す図である。
【図６】反射鏡を供試した試験装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態をさらに詳細に説明する。図１に、トラフ式の太陽光集熱システム２５０の一実施例の斜視図を示す。
【００７４】
太陽光集熱システム２５０は、枠材を組み合わせたトラフ構造の支持部材４０に曲面鏡となる太陽光集光ミラーとしての反射鏡１０を，後述する態様で取り付けた構造となっている。反射鏡１０は、中空積層構造の表面にフィルムミラーを貼り付けたものである。
【００７５】
図２は、反射鏡１０の断面を概略的に示す図である。図２において、中空積層構造１１は、プラスチック又は金属(アルミ等)から押し出し成形等で一体的に形成されてなり、所定の方向（ここでは紙面垂直方向）に沿って延在する複数の壁部１１ａと、複数の壁部１１ａの両側縁に当接する一対の板１１ｂとを備えている。中空積層構造１１の表面に、フィルムミラー１２が貼り付けられている。
【００７６】
フィルムミラー１２は、上述した構成を用いることができるが、光反射性及び可撓性を有するフィルムであれば、いずれも使用可能である。
【００７７】
反射鏡１０は、自由状態では平板状であるが、支持部材４０に取り付けられることで、放物線を長手方向に延ばした放物面や、円弧を長手方向に延ばした部分円筒面状に曲げられる。すなわち支持部材４０は、取り付けられた反射鏡１０が設計曲面形状を有するような断面形状を有する。
【００７８】
図１において、反射鏡１０が放物線の集合である場合にはその放物線の焦点位置を、円弧の集合である場合にはその中心位置を、それぞれ軸方向に延ばしたときに形成される直線部に、２重管構造のレシーバ７０が配置されている。レシーバ７０の中心を熱媒体となる水または冷媒等が流通する。レシーバ７０の内管７１の外表面は、太陽熱を吸熱できるように黒色に着色されている。レシーバ７０の外管７２は透明管、通常はガラス管である。内管７１と外管７２との間は真空断熱空間となっており、集熱された太陽熱が損失されるのを防いでいる。
【００７９】
レシーバ７０の一端(入口)２１０へ、図示しない熱媒体供給手段から熱媒体が供給され、レシーバ７０の他端(出口)２２０から、昇温された熱媒体が図示しない熱媒体回収手段に送られる。なお、太陽光集熱システム２５０を多段に形成する場合は、熱媒体は前段から次段へと送られる。レシーバ７０の入口２１０側には熱媒体温度を検出する温度センサ２１２と熱媒体の流量を検出する流量計２１４が取り付けられており、レシーバ７０の出口２２０側には昇温された熱媒体の温度を検出する温度センサ２２２が取り付けられている。
【００８０】
トラス状の支持部材４０には、その上端から下端に縦枠部材４４が延びており、この縦枠部材４４の上部に、台形枠状の保持部材４６が設けられている。この保持部材４６から突き出てU字状部材４５が形成されており、レシーバ７０がこのU字状部材４５の内部を貫通している。これにより、レシーバ７０は放物線の焦点または円の中心に保持される。
【００８１】
曲面の反射鏡１０の長手方向両端部であって外側には、支柱３０ａ、３０ｂが配置されている。支柱３０の下端部は、コンクリートの基礎に固定されている。一方の支柱３０ａの上端部には、軸受６０が配置されている。この軸受６０の近傍に位置する支持部材４０の縦枠部材４４には、部材４４ａが取り付けられており、この部材４４ａに揺動軸４４ｂが固定されている。揺動軸４４ｂは軸受６０に貫挿され、揺動自在に保持されている。
【００８２】
他方の支柱３０ｂの上部には減速機支持手段９２が取り付けられており、この減速機支持手段９２に歯車装置８５の駆動歯車（ウォーム）８４が回転自在に支持されている。駆動歯車(ウォーム)８４の一方の軸端にはエンコーダ１００付きのモータ９０が取り付けられている。モータ９０には、パルスモータ等の精密な位置決めが可能なモータを使用する。
【００８３】
支柱３０ｂの近傍に位置する支持部材４０の縦枠部材４４には、従動歯車(ウォームホイール)８２が取り付けられた軸８３が固定されている。従動歯車(ウォームホイール)８２と駆動歯車(ウォーム)８４とは噛み合って減速機となり、歯車装置８５を構成する。モータ９０の出力及びエンコーダ１００が検出したモータ９０の回転角は、制御装置２３０に入力される。トラフ構造の支持部材４０に太陽検出器１１０を備えている。
【００８４】
太陽光集熱システム２５０は、反射鏡１０の長手方向が南北方向になるように、支持部材４０をコンクリート等の基礎に固定することで設置される。この支持部材４０の設置に当たっては、南中時の影の測定等により正確に南北方向に一致させる。
【００８５】
反射鏡１０の長手方向が南北に設定されたら、太陽検出器１１０の検出方向を南北方向に設定する。この設定では、上記と同様に南中時の影の測定を用いてもよいし、支持部材４０の設定方向に平行になるように設定してもよい。また、反射鏡１０を水平状態にして、エンコーダ１００のゼロ点を求めておく。
【００８６】
図３は、反射鏡１０を組み付ける状態を示す図である。一部のみ示す支持部材４０は、放物線または円弧形に合わせた断面形状のフレーム４１を有する。フレーム４１は、反射鏡１０の幅に相当する間隔で、放物線または円弧形に曲がったレール４２を有する。図３の拡大図に示すように、フレーム４１の両端に設けるレール４２は断面がコ字状であり、それ以外のフレーム４１に設けるレール４２は、断面がエ字状である。
【００８７】
反射鏡１０の組み付け時には、反射面を内側に向けながら、図３に示すように反射鏡１０の両縁をレール４２の間隙内に嵌合させて端部から押し込むことで、反射鏡１０をレール４２に沿って曲げながらフレーム４１に取り付けることができる。本実施の形態の反射鏡１０は軽いので、作業者が手で持って押し込むことができ、クレーン等の重機が不要で組み立て工数が大幅に低減される。このとき、中空積層構造１１（図２）の壁部１１ａは、レシーバ７０(図１)の軸線方向に略平行に位置する。従って、反射鏡１０はフレーム４１の放物線または円弧形に沿って曲がりやすくなっており（理想的には、板部１１ａをレシーバ７０側に延長した仮想面がレシーバ７０上で交差するように）、十分な集光性を確保できるよう高精度な反射面形状となる。一方、反射鏡１０は、レシーバ７０の軸線方向には壁部１１ａが補強リブ構造となり剛性が高いので、強い風などを受けてもレール４２から脱落することがない。
【００８８】
本実施の形態においては、太陽検出器１１０を支持部材４０に取り付けることで、太陽検出器１１０の出力から反射鏡１０の向きの太陽方向からずれを検出できる。そこで、反射鏡１０が太陽に正対するように、制御装置２３０がモータ９０を駆動することで、反射鏡１０とともに支持部材４０が揺動するようになっている。反射鏡１０から反射した太陽光は、レシーバ７０の表面に集光され、これにより内部の熱媒体が加熱され、レシーバ７０の他端(出口)２２０から、昇温された熱媒体が図示しない熱媒体回収手段に送られて、発電等が行われることとなる。
【００８９】
図４は、中空積層構造の変形例を示す図である。中空積層構造１１は、一体に形成されたものでなく、図４(ａ)に示すように、段ボールの構造に類似して、サインカーブ波状に繰り返し折り曲げた中間部材１１ｃにより複数の壁部を構成するようにし、２枚の板１１ｄで挟んで接着する分割構造としても良い。あるいは、異なる素材として、図４(ｂ)に示すように、トタン板のように三角波状に繰り返し折り曲げた金属の中間部材１１ｅにより複数の壁部を構成するようにし、２枚のプラスチック板１１ｆで挟んで接着する異素材ハイブリッド構造としても良い。尚、図４の中空積層構造を持つ反射ミラーを曲げるときは、壁部の中央位置における接面を「仮想面」とすると、反射ミラーが平板状態であるときに仮想面同士は既に交差しているので、その交差角が大きく又は小さくなるように曲げるようにする。
【００９０】
図５は、反射鏡１０の組み付け態様の変形例を示す図である。この例では、フレーム４１にねじ穴４１ａを設け、平板状の反射鏡１０に貫通孔１０ａを設け、反射鏡１０を放物線または円弧形の取り付け面に押しつけて、貫通孔１０ａに挿通したボルトＢＴをねじ穴４１ａに螺合させることで、反射鏡１０は放物線または円弧形に曲がった状態で、フレーム４１の形状に倣って取り付けられることとなる。
【００９１】
以下、本発明者が行った実験結果について述べる。本発明者らは、図６の側面図に示す試験装置に、幅３００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの反射鏡を、図３に示す形状で溝間隙Δが１０ｍｍのレールに差し込み、楔形のスぺーサを用いて固定した。反射鏡を取り付けるフレームの曲率は近似Ｒ６００ｍｍの放物面とした。太陽光が反射鏡で反射され集光する、レシーバ７０（図１）に相当する位置にセンサＳを配置して、その温度を測定した。以下、実施例と比較例の仕様を述べる。
【００９２】
実施例１：ポリプロピレン製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが３ｍｍ
実施例２：ポリプロピレン製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが５ｍｍ
実施例３：ポリプロピレン製の中空積層構造（図４（ａ）の形状）で厚みが３ｍｍ
実施例４：ポリプロピレン製の中空積層構造（図４（ａ）の形状）で厚みが５ｍｍ
実施例５：ポリプロピレン製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが３ｍｍ、フィルムシート側の板に１０ｗｔ％のカーボンブラック含有
実施例６：ポリプロピレン製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが５ｍｍ、フィルムシート側の板に４０ｗｔ％のカーボンブラック含有
実施例７：ＰＣ製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが３ｍｍ
実施例８：ＰＣ製の中空積層構造（図２の形状）で厚みが５ｍｍ
比較例１：一対のアルミ板の間に発泡ポリエチレンを挟んだ構造の表面にフィルムミラー貼り付け、厚みが３ｍｍ
比較例２：一対のアルミ板の間に発泡ポリエチレンを挟んだ構造の表面にフィルムミラー貼り付け、厚みが５ｍｍ
比較例３：単層のアクリル樹脂板にフィルムミラー貼り付け、厚みが３ｍｍ
比較例４：単層のアクリル樹脂板にフィルムミラー貼り付け、厚みが５ｍｍ
比較例５：単層のアルミ板にフィルムミラー貼り付け、厚みが３ｍｍ
比較例６：単層のアルミ板にフィルムミラー貼り付け、厚みが５ｍｍ
比較例７：ガラス板に反射膜蒸着、厚みが３ｍｍ
比較例８：ガラス板に反射膜蒸着、厚みが５ｍｍ
【００９３】
実施例と比較例とについて、レール差し込み具合、差し込み時間、集光温度のそれぞれについて実験した。レール差し込み具合の評価基準として、全部差し込みできたときは○、途中まで差し込みできたときは△、最後まで差し込みできなかったときは×とした。又、レール差し込み時間の評価基準として、差し込み時間が5分以内であれば○、6〜15分以内であれば△、16分以上かかったときは×とした。更に、集光温度の評価基準として、140℃以上に温度上昇があれば○、100〜139℃の温度上昇であれば△、99℃以下にしか温度が上昇しなければ×とした、その実験結果を表１にまとめて示す。
【００９４】
【表１】
2014085051.tif 000003
【００９５】
比較例１では、レール差し込み具合、差し込み時間については○の評価だが、集光温度の評価が△であった。観察すると僅かにレール内に反射鏡の浮きがあり、放物面の再現性が劣り集光力に影響していることが分かった。比較例２では、レール差し込み具合、差し込み時間、集光温度のいずれの評価も△であった。比較例３では、レール差し込み具合については○の評価だが、差し込み時間の評価が×であり、集光温度が△であった。比較例４では、レール差し込み具合、差し込み時間、集光温度の評価がいずれも×であった。比較例５では、レール差し込み具合の評価が△で、差し込み時間と集光温度の評価は×であった。比較例６〜８では、レール差し込み具合、差し込み時間、集光温度の評価がいずれも×であった。
【００９６】
これに対し、実施例１〜８のいずれも、レール差し込み具合、差し込み時間、集光温度の評価がいずれも○であり、本発明の効果が確認された。
【符号の説明】
【００９７】
１０            反射鏡
１０ａ            貫通孔
１１            中空積層構造
１１ａ            壁部
１１ｂ            板
１１ｃ            中間部材
１１ｄ            板
１１ｅ            中間部材
１１ｆ            プラスチック板
１２            フィルムミラー
３０            支柱
３０ａ            支柱
３０ｂ            支柱
４０            支持部材
４１            フレーム
４１ａ            ねじ穴
４２            レール
４４            縦枠部材
４４ａ            部材
４４ｂ            揺動軸
４５            Ｕ字状部材
４６            保持部材
６０            軸受
７０            レシーバ
７１            内管
７２            外管
８３            軸
８５            歯車装置
９０            モータ
９２            減速機支持手段
１００            エンコーダ
１１０            太陽検出器
２１０            入口
２１２            温度センサ
２１４            流量計
２２０            出口
２２２            温度センサ
２３０            制御装置
２５０            太陽光集熱システム
ＢＴ            ボルト
Ｓ            センサ
【図１】
2014085051.tif 000004
【図２】
2014085051.tif 000005
【図３】
2014085051.tif 000006
【図４】
2014085051.tif 000007
【図５】
2014085051.tif 000008
【図６】
2014085051.tif 000009