(57)【要約】      （修正有）【課題】コスト面で優れ、効率良く太陽光を集光することができる太陽光集光発電装置を提供する。【解決手段】複数本の反射ライン２Ａ〜２Ｄと、１本以上の受光ライン３Ａとを有する太陽光集光発電装置１であって、複数本の反射ライン２Ａ〜２Ｄは、南北方向に並列に設定されたものであり、各列の反射ライン２Ａ〜２Ｄ上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡４が設置されており、複数枚の反射鏡４は太陽の動きに追従させて反射面６の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、１本以上の受光ライン３Ａは、複数本の反射ライン２Ａ〜２Ｄに直交して上方の定位置に設定されたものであり、各受光ライン３Ａ上には１基のレシーバ５が設置されており、レシーバ５には太陽電池が配設されており、該太陽電池の受光面に、複数枚の反射鏡４からの太陽光の反射光を集光する太陽光集光発電装置１。【選択図】図１
2014135365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の反射ラインと、１本以上の受光ラインとを有する太陽光集光発電装置であって、
前記複数本の反射ラインは、南北方向に並列に設定されたものであり、各列の反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、
前記１本以上の受光ラインは、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものであり、各受光ライン上には１基のレシーバが設置されており、
該レシーバには太陽電池が配設されており、該太陽電池の受光面に、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を集光するものであることを特徴とする太陽光集光発電装置。
【請求項２】
前記ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に個別に角度調整可能な東西角度調整手段と、南北方向に個別に角度調整可能な南北角度調整手段を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光発電装置。
【請求項３】
前記東西角度調整手段は、回転リングと微調整手段とを有し、
前記回転リングは前記複数枚の反射鏡とフレームを介して連結されており、前記回転リングの回転により前記フレームを介して１本の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡の反射面の角度が同時に調整されるものであり、かつ、前記微調整手段は前記複数枚の反射鏡毎にそれぞれ配置されており、該微調整手段により、前記回転リングの回転により同時に調整された複数枚の反射鏡の反射面の角度が、各々の反射鏡の位置に応じて個別に追加微調整されるものであり、
前記南北角度調整手段は、アクチュエータを有し、
該アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の角度が個別に調整されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光集光発電装置。
【請求項４】
前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を支持して連結する連結部材を有しており、
該連結部材が、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
【請求項５】
前記複数枚の反射鏡をそれぞれ撮影して各反射鏡の実画像を取得する撮像装置と、
前記レシーバに太陽光を反射させるため反射面が理想角度に調整された場合の各反射鏡の理想画像を、実際の太陽の位置からシミュレーションにより取得する演算処理装置と、
前記各反射鏡の実画像と理想画像とを比較して画像ズレを求める画像処理装置と、
前記撮像装置、前記演算処理装置、前記画像処理装置、前記ヘリオスタット機構を制御する中央制御装置とをさらに備えており、
前記ヘリオスタット機構は、前記画像ズレに基づいて、前記中央制御装置により制御されて、前記各反射鏡の反射面の角度を理想角度に調整するものであり、かつ、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡の角度調整データを内蔵しており、該内蔵データに基づいて、前記理想角度に調整された各反射鏡の反射面の角度を調整するものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
【請求項６】
前記レシーバは、熱交換器を用いた冷却機構を備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射鏡によってレシーバに向けて太陽光を反射させて集光する太陽光集光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より石油など化石燃料からエネルギーを得てきたが、近年では、これらの化石燃料の枯渇や、該化石燃料の使用により排出される二酸化炭素等の温室効果ガス、さらには化石燃料の購入のためのコスト（燃料費）が問題となっている。
そこで、再生可能であり、燃料費が不要の太陽光が、新たなエネルギー源の１つとして注目されている。
【０００３】
この太陽光をエネルギー源として利用する太陽熱集熱装置としては、太陽光の集光方式の違いから数種挙げられる（特許文献１等参照）。これらの中には、例えばトラフ型や線形フレネル型、タワー型と呼ばれるタイプの集熱装置がある。これらにより集熱した熱エネルギーを熱媒体に与え、該熱媒体を介してタービンをまわして発電を行う。
【０００４】
ここで、トラフ型の集熱装置は、桶状の放物面鏡を用いて太陽光を反射し、該反射光をレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
また、線形フレネル型の集熱装置は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に南北方向に設定した受光ライン上にレシーバを設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
さらに、タワー型の集熱装置は、タワー周辺に配置した複数枚の反射鏡により反射した太陽光をタワーに設けたレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
【０００５】
また、上記のような太陽熱集熱装置の他にも太陽光をエネルギー源として利用するものとして、太陽電池を配設したものがある。図１８にその一例を示す。
図１８に示すように、複数の太陽電池セルをつなぎ合わせた太陽電池パネルを地上に配設している。パネルの大きさとしては、例えば２ｍ×２ｍのものが挙げられる。このパネルに太陽光を直射して発電するものである。
【０００６】
また、タワー型の集光方式を利用したもので、レシーバにＣＰＣ（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）およびＧａＡｓ系の太陽電池を配設したものが挙げられる。図１９にこの装置のレシーバの一例を示す。ＣＰＣを用い、反射鏡によりレシーバに集光された反射光をさらに集光し、該集光した光を太陽電池の受光面に照射するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−６３０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
太陽電池を利用した発電装置として上記のようなものが挙げられるが、図１８の装置の場合、太陽電池パネルを地上に極めて多数配設する必要があり、広大な土地面積が必要になる。また土地代もかかり、コストがかかりすぎてしまう。さらに各パネルの各々の太陽電池自体も膨大な数および面積が必要な上、各々への配線も必要であり、複雑な構成となってしまう。集光して太陽電池に照射するわけでもなく、効率が悪い。
【０００９】
また、図１９のような装置では、ＣＰＣ自体が高価であり、ＣＰＣ等の配設により、やはりコスト面で問題が生じる。また、反射鏡、ＣＰＣの配設により、最終的に太陽光を４００〜７００倍に集光して太陽電池の受光面に照射するが、実際には、このような高倍率の集光によって太陽電池の温度が高くなりすぎるため、冷却が必要である。
上記のようなタワー型等の集光方式では、時間帯（例えば朝９時など、１０時から１４時以外の時間帯）によっては収差が大きく、結像のぼやけ・歪みが生じ、レシーバに効率良く集光することが難しく、日中、安定してレシーバに集光することができないため、図１７に示すように、中央（集光像の中心）付近では光の強度が高く、中央付近以外では強度が低い末広がりの状態で集光され、中央付近以外のように低い強度の箇所では、そこに集められた光のエネルギーを有効利用するのは難しく、実質的に発電効率のロスとなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、コスト面で優れ、効率良く太陽光を集光して発電することができる太陽光集光発電装置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】
上記目的を達成するために、本発明は、複数本の反射ラインと、１本以上の受光ラインとを有する太陽光集光発電装置であって、前記複数本の反射ラインは、南北方向に並列に設定されたものであり、各列の反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、前記１本以上の受光ラインは、前記複数本の反射ラインに直交して上方の定位置に設定されたものであり、各受光ライン上には１基のレシーバが設置されており、該レシーバには太陽電池が配設されており、該太陽電池の受光面に、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を集光するものであることを特徴とする太陽光集光発電装置を提供する。
【００１２】
このように、まず、太陽光を反射鏡により集光して太陽電池の受光面に照射することで、従来の図１８のような装置とは異なり、太陽電池の数や面積、および土地面積を低減できるし、土地代、その他デバイスの配線等に要するコストを低減することができる。太陽電池を配設したパネルを多数配設するよりも、反射鏡を複数配設するとともに集光した先に太陽電池を配設することで太陽電池自体の数や面積を著しく抑制でき、コストの大幅な低減を図ることができる。
【００１３】
また、上記へリオスタット機構を備え、反射ラインと受光ラインとが上記関係であるクロスリニア型の太陽光集光発電装置であるため、日中においてどのような時間帯でも、太陽光の集光に関して収差を小さくすることができる。結像のぼやけ・歪みを抑制することができるため、前述したような中央付近のみ光の強度が高くなる従来の集光方式に比べて、図１６に示すように強度が高い箇所がより広範囲になり、均一な集光が可能なものとなる。従来方式のような末広がりの形状ではなく、また、中央付近以外の箇所でも集光度が高く、そのためエネルギーロスが生じてしまうのを防ぐことができるし、日中に、安定して効率良く集光することが可能である。
【００１４】
また、レシーバに配設した太陽電池を用いて発電を行うことができるため、従来の太陽熱集熱装置等で発電する際に必要なタービン等が不要になる。タービン自体やその設置に要する土地面積、土地代をなくすことができるため、これらの点で本発明はさらに有効である。
【００１５】
このとき、前記ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に個別に角度調整可能な東西角度調整手段と、南北方向に個別に角度調整可能な南北角度調整手段を有するものとすることができる。
【００１６】
上記のように東西角度調整手段、南北角度調整手段を有し、反射鏡の反射面の角度を調整するための制御構造を、東西方向の角度を調整するものと南北方向の角度を調整するものとに分ければ、東西方向と南北方向の角度に分けて制御することで制御を単純なものとすることができるとともに、精度を大幅に高めることができる。すなわち簡便に、低コストで、しかも高精度で反射面の角度を調整することができる。したがって、太陽光を適切な角度でレシーバに向けて反射し易く、この点からも集光率の向上およびそれによる発電効率の向上を図ることができる。
【００１７】
また、複数の反射鏡の反射面の角度を、東西方向、南北方向共に個別に角度調整可能であるため、太陽光をレシーバに向けてより正確に反射させるにあたって、反射鏡の設置位置の違いに応じて行うべき僅かな角度の調整も可能である。このため、より一層、高精度に集光することができる。
【００１８】
上記のような集光系を有する設備の規模は、数ｋＷから数十ｋＷを１ユニットにすることができるので、レシーバや設置する反射鏡の範囲を必要に応じて小規模のものから大規模のものを選択することができる。この場合、小規模のものの場合には、太陽光集光発電装置やその設置に要する土地面積も小さくすることができるため、コストの低減を図ることができるし、太陽光集光発電装置設置のための広大な土地を比較的用意しにくい国においても設置可能になる。
【００１９】
このとき、前記東西角度調整手段は、回転リングと微調整手段とを有し、前記回転リングは前記複数枚の反射鏡とフレームを介して連結されており、前記回転リングの回転により前記フレームを介して１本の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡の反射面の角度が同時に調整されるものであり、かつ、前記微調整手段は前記複数枚の反射鏡毎にそれぞれ配置されており、該微調整手段により、前記回転リングの回転により同時に調整された複数枚の反射鏡の反射面の角度が、各々の反射鏡の位置に応じて個別に追加微調整されるものであり、前記南北角度調整手段は、アクチュエータを有し、該アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の角度が個別に調整されるものとすることができる。
【００２０】
従来ではＴボーンのみで反射面を任意の角度に調整しており、そのために制御が複雑なものになってしまっていたが、上記のような回転リングと微調整手段、アクチュエータによって、反射面の角度調整を、より一層、簡便に精度高く行うことができる。
【００２１】
しかも、東西方向の角度調整に関して、反射面の角度を複数の反射鏡について同時調整するための回転リングと個別に追加微調整するための微調整手段を備えている。このようなものであれば、個別調整のために微調整手段が大規模化するのを防ぐことができるし、より高精度に角度調整し易い。
【００２２】
また、前記各列の反射ライン上にある前記複数枚の反射鏡を支持して連結する連結部材を有しており、該連結部材が、南北方向において、一端が他端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設されていることで、該連結部材により支持された前記複数枚の反射鏡は、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているものとすることができる。
【００２３】
上記のような連結部材が配設されていることで、南北方向において、前記一端の側に設置された反射鏡が前記他端の側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているため、前記一端の側の反射鏡により反射された太陽光の反射光が、前記他端の側の反射鏡によって遮られてレシーバへ届かなくなるのを防ぐことができる（ブロッキングの防止）。したがって、さらに効率良く太陽光を集光して発電をすることができる。
また、例えばトラフ型などの従来の装置に比べ、反射鏡の反射面を太陽光に対し、より直角に近くなるよう配置することができる。すなわち反射効率を高めることができ、効率の良い集光を図ることができる。
【００２４】
また、前記複数枚の反射鏡をそれぞれ撮影して各反射鏡の実画像を取得する撮像装置と、前記レシーバに太陽光を反射させるため反射面が理想角度に調整された場合の各反射鏡の理想画像を、実際の太陽の位置からシミュレーションにより取得する演算処理装置と、前記各反射鏡の実画像と理想画像とを比較して画像ズレを求める画像処理装置と、前記撮像装置、前記演算処理装置、前記画像処理装置、前記ヘリオスタット機構を制御する中央制御装置とをさらに備えており、前記ヘリオスタット機構は、前記画像ズレに基づいて、前記中央制御装置により制御されて、前記各反射鏡の反射面の角度を理想角度に調整するものであり、かつ、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡の角度調整データを内蔵しており、該内蔵データに基づいて、前記理想角度に調整された各反射鏡の反射面の角度を調整するものとすることができる。
【００２５】
このようなものであれば、従来のＴボーンを用いた装置ではＴボーン設置のために高精度の測量等が必要であったが、それとは異なり、反射鏡の設置を簡便に低コストで行うことができるものであるとともに、集光の開始時には反射面を理想角度に簡便に調整可能なものである。撮像装置によって実際の反射面の状態を確認することも可能である。
また、集光時には上記のような内蔵の角度調整データに基づいて調整するものであるので、従来法のように太陽の位置から逐次計算をする必要もなく簡便である。逐次計算が必要ないため、太陽の動きに遅れることなく高精度かつ低コストで反射面の角度調整をすることができるものとなる。
【００２６】
また、前記レシーバは、熱交換器を用いた冷却機構を備えたものとすることができる。
【００２７】
このようなものであれば、レシーバに配設された太陽電池が集光によって温度が高くなりすぎるのを防止することができ、高温により太陽電池が劣化するのを抑制することができる。
また、熱交換器で得られた熱エネルギーをコジェネレーションエネルギーとして利用することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、効率よく、低コストで、かつ高精度に太陽光を集光して太陽電池により発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の太陽光集光発電装置の一例を示す概略図である。
【図２】ヘリオスタット機構の一例を示す概略図である。
【図３】東西角度調整手段の一例を示す概略図である。（Ａ）回転リングおよびフレームの上面図である。（Ｂ）回転リングおよびフレームの側面図である。（Ｃ）微調整手段の一例を示す説明図である。（Ｄ）微調整手段の他の一例を示す説明図である。（Ｅ）微調整手段の他の一例を示す説明図である。
【図４】南北角度調整手段の一例を示す概略図である。（Ａ）図２におけるＡ矢視図である。（Ｂ）図２におけるＢ矢視図である。
【図５】連結部材の一例を示す説明図である。
【図６】連結部材により支持された各々の反射鏡の位置関係を示す説明図である。
【図７】本発明の太陽光集光発電装置の他の一例を示す概略図である。
【図８】撮像装置による反射鏡の実画像の模式図を示す説明図である。
【図９】演算処理装置による反射鏡の理想画像の一例を示す説明図である。
【図１０】画像処理装置で求められる画像ズレの一例を示す説明図である。
【図１１】第二の実施態様を用いた集光方法の一例を示すフロー図である。
【図１２】レシーバの一例を示す概略図である。
【図１３】クロスリニア型の集光方式の原理に関しての、太陽、レシーバ、反射鏡の位置関係の一例を示す説明図である。
【図１４】クロスリニア型の集光方式の原理に関しての、太陽、レシーバ、反射鏡の位置関係の他の一例を示す説明図である。
【図１５】クロスリニア型の集光方式の原理に関しての、太陽、レシーバ、反射鏡の位置関係の他の一例を示す説明図である。
【図１６】本発明の集光方式における集光された光の強度分布を示すグラフである。
【図１７】従来の集光方式における集光された光の強度分布を示すグラフである。
【図１８】従来の太陽電池を利用した発電装置の一例を示す概略図である。
【図１９】従来の太陽電池を利用した発電装置の他の一例を示す概略図である。
【図２０】従来のＴボーン方式のヘリオスタット機構の一例を示す説明図である。
【図２１】従来の装置の反射鏡の位置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
＜第一の実施態様＞
図１に本発明の太陽光集光発電装置の一例を示す。
まず、太陽光集光発電装置１の全体的な仕組みについて説明する。複数本の反射ライン２と１本以上の受光ライン３とが設定されている。各々の反射ライン２上には複数枚の反射鏡４が設置されており、受光ライン３上にはレシーバ５が設置されている。太陽光が反射鏡４に照射して反射され、該反射光をレシーバ５へ集光することで、太陽光を集光するものである。
そしてレシーバ５には太陽電池４１が配設されており、その受光面に太陽光が集光され、発電が行われる。
【００３１】
このように反射鏡を使って太陽光を集光した先に太陽電池を配設することで、従来の図１８の方式よりも、効率よく簡便に、しかも大幅に低いコストで発電を行うことができる。太陽電池を多数配設するパネルを沢山設置するよりも、低コストの反射鏡を設置し、レシーバに設けた太陽電池に集光することで、高効率・低コストの発電を達成することが可能である。
【００３２】
また従来のような太陽熱発電と異なり太陽電池を有しており、発電のためのタービン等の大がかりな装置が不要である。このため、さらに低コストのものとすることができる。タービン等の設置に必要な土地等も不要になる。
【００３３】
以下、各部について詳述する。
複数本の反射ライン２は、南北方向に沿って互いに並列に設定されている。図１には４本の反射ライン２Ａ〜２Ｄが設定されている例を示したが、反射ライン２の本数は複数本であればよく、特に限定されない。
【００３４】
また、１本以上の受光ライン３は、各々が、反射ライン２の上方の定位置に設定されている。さらには反射ライン２に直交するように（すなわち東西方向に沿うように）設定されている。
図１には１本の受光ライン３Ａが設定されている例を示したが、２本以上とすることもでき、適宜決定することができる。例えば、図１に示す反射鏡４やレシーバ５等を１ユニットとし、このユニットを複数用意して並列配置することができる。
また、受光ライン３と反射ライン２との垂直方向の距離も特に限定されず、例えば太陽光を集光し易いように各種条件に合わせて適宜決定することができる。
【００３５】
このように反射ラインおよび受光ラインの関係から分かるように、太陽光集光発電装置１はクロスリニア型のものであり、低コストで、効率良く太陽光を集光することが可能である。
【００３６】
しかも、従来のタワー型は５００−１０００℃の高温のものしか得られないが、本発明のクロスリニア型のものでは、２００℃の低温型から７００℃の高温型のものを選択可能である。したがって、低集光（低温型）から高集光（高温型）のいずれにおいても、レシーバ５に配設した太陽電池４１が劣化するのを抑制し、かつ、広い集光範囲で動作する太陽電池の種類を幅広く適用できる。設置場所等の諸条件に合致させて、最高のコストパフォーマンスを得ることができる。
【００３７】
次に、複数枚の反射鏡４について説明する。反射鏡４は太陽光を反射できる反射面６を有しているものであれば良く、反射鏡４の形状等は特に限定されない。例えば、太陽光の反射面６が平らなものとすることもできるし、凹面状のものとすることもできる。大きさも限定されず、例えば反射面６が３ｍ×１．５ｍ程度の面積を有するものとすることができる。
反射鏡４は反射ライン２Ａ〜２Ｄの各列上に複数枚ずつ設置されている。図１には各列あたり６枚ずつ設置されている例を示したが、この枚数に限定されない。例えば設置箇所の広さに応じて決めることができる。
【００３８】
また、反射鏡４にはヘリオスタット機構７が備えられている。ここで図２にヘリオスタット機構７の一例を示す。
ヘリオスタット機構７は太陽の動きに追従させて反射面６の角度を調整するものである。反射鏡４の反射面６に関して、東西方向の角度を調整する手段（東西角度調整手段８）と、南北方向の角度を調整する手段（南北角度調整手段９）とを有している。なお、ここでは反射ライン２Ａ上の反射鏡４Ａ１〜４Ａ６の場合についての例を挙げているが、他の反射ライン２Ｂ〜２Ｄにおいても同様にこれらの手段が備えられている。
従来では図２０のようなＴボーンのみを用いて任意の角度に反射面の角度を調整していたが、本発明におけるヘリオスタット機構７では、東西方向の角度と南北方向の角度とで調整手段が異なっている。これらの手段は、互いに独立して各々の方向の角度を調整できるようになっている。したがって、制御が簡単でありながら、高精度で角度調整ができる。
【００３９】
（東西角度調整手段について）
（回転リング）
まず、東西角度調整手段８について説明する。図３に東西角度調整手段８の一例を示す。図３（Ａ）は東西角度調整手段８の上面図であり、図３（Ｂ）はその側面図である。なお、１本の反射ライン２Ａ上に設置された反射鏡４（４Ａ１〜４Ａ６）も併せて記載している。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、東西角度調整手段８は、まず、回転リング１０とフレーム１１を備えている。
また、図２、図３（Ａ）に示すように、フレーム１１は、南北方向に直列に並べられた反射鏡４Ａ１〜４Ａ６の全てを囲うようにして配置されており、各反射鏡４Ａ１〜４Ａ６の東側および西側の側面と連結されている。なお、ここでは各反射鏡４Ａ１〜４Ａ６の側面の中央部において連結されており、該連結部を結ぶ軸（図３（Ａ）の点線）を中心にして各反射鏡４Ａ１〜４Ａ６は南北方向に回転可能になっている。
【００４１】
また、図３（Ａ）に示すように、回転リング１０はフレーム１１を例えば外側から囲うようにして、フレーム１１の両端と中央部に配置されており、各々、フレーム１１と連結されている。すなわち、回転リング１０と反射鏡４Ａ１〜４Ａ６はフレーム１１を介して連結されている。
なお、ここでは回転リング１０の数が３つの場合を例に挙げたが、これに限定されず１つ以上あれば良い。例えばフレーム１１の中央のみに配置しても良いが、特には複数あるのが好ましく、図３の場合よりも多く配置することもできる。
反射鏡４Ａ１〜４Ａ６を適切に保持できるとともに、同時に回転させることができれば良く、フレーム１１の形状や大きさ、回転リング１０の数や大きさ等は適宜決定することができる。反射鏡の重量等も考慮してフレーム１１等に撓みが生じないように、材質等もその都度決定することができる。
【００４２】
さらに図３（Ｂ）に示すように、各々の回転リング１０には、回転リング１０を東西方向に回転させるためのローラー１２が備えられている。回転リング１０を回転させる手段としては特に限定されないが、このようなローラー１２であれば、回転リング１０を簡便に回転させることができ、フレーム１１を介して連結されている反射鏡４（４Ａ１〜４Ａ６）を同時に東西方向に回転させることができる。
ここでは回転リング１０ごとに２つのローラー１２が配置されている。該ローラー１２によって回転リング１０は回転可能に下方から支えられている。ローラー１２の数や大きさ等は特に限定されず、適宜決定することができる。
【００４３】
また、これらの回転リング１０のうちの少なくとも１つにおいて、ローラー１２にモーター１３が接続されている。モーター１３によって、ローラー１２の回転駆動を制御して、所望のタイミング、回転数でローラー１２を回転させることができる。これにより、回転リング１０をｍＲ〜数十ｍＲの精度で正確に回転制御することが可能である。
配置するモーター１３の数は適宜決定することができる。
また、回転の度合い（回転範囲）も特に限定されないが、日中に反射鏡４が太陽光をレシーバ５に反射させることができるよう、反射鏡４を、１２時間あたり９０°回転させることが可能なモーター１３やローラー１２を用意するのが良い。
【００４４】
このような東西角度調整手段８が、各列の反射ライン上ごとに備えられている。このため、１本の反射ライン上に設置されている複数枚の反射鏡を全て同時に東西方向に回転させることができ、それらの東西方向の角度調整を同時に行うことが可能である。しかも複数ある反射ラインを各反射ラインごとに独立して反射鏡の角度調整をすることができる。
【００４５】
（微調整手段）
また、東西角度調整手段は、さらに、微調整手段を備えている。ここで微調整手段の有効性について詳述する。
前述したように、従来の集光方式では収差が大きくなり、太陽光を集光するにあたって非効率的な面がある。そこでまず本発明者は、クロスリニア型の集光方式を用いることにより、収差を小さくすることができ、効率良く太陽光を集光できることを見出した。
【００４６】
また、太陽光集光発電装置は、一般に、その設置に広大な土地を要するためコストがかかる。このような設置に必要な土地面積を最小限に抑え、コストを低減するには集光率を一層高める必要がある。そこで、本発明者はクロスリニア型の集光方式における集光率を高める方法について鋭意研究を行ったところ、反射鏡の角度調整に着目した。
【００４７】
まず、クロスリニア型の集光方式の原理について簡単に説明する。図１３に、春分のときの太陽、レシーバ、反射鏡の位置関係の一例を示す。天球の中心Ｏに位置する一枚の反射鏡によって、太陽光がレシーバに向けて反射されている。また、投影面には、天球において、太陽光が反射鏡に入射し、該反射鏡で反射された反射光がレシーバへと向かう道筋が投影されている。
【００４８】
クロスリニア型ではこのような反射鏡が複数枚、南北方向に沿って設置されることになる。その様子を示したのが図１４である。図１４では２つの反射鏡について示した。図１４に示すように、各々の反射鏡に対し、各々の天球においては同じ方向から太陽光が入射されることになるため、投影面における光の道筋は、いずれの反射鏡に関しても同様のパターンとなるが、反射鏡の反射面の角度はレシーバから遠い位置のものほど小さくなると考えられる。
【００４９】
しかしながら、図１５に示すように厳密には、レシーバへ反射させるための反射面の角度（南北方向および東西方向）は反射鏡の位置によって僅かではあるが異なってくる。すなわち、太陽光をレシーバＲに反射するため、反射鏡Ｍ１は、反射面が、∠ＳＭ１Ｒを二等分する直線Ｍ１Ｐに垂直になるよう角度調整される。一方、反射鏡Ｍ２では、反射面が、∠ＳＭ２Ｒを二等分する直線Ｍ２Ｐ’に垂直になるよう角度調整され、反射鏡Ｍ１の反射面の角度とは異なる。
【００５０】
したがって、設置位置の異なる複数枚の反射鏡を全て同じ向きに角度調整すると、たとえある反射鏡に関してはレシーバに向けて太陽光を最適な角度で反射できるとしても、別の反射鏡に関しては最適な角度からは僅かながらずれた角度で反射することになる。
そこで本発明者は、東西方向および南北方向の反射面の角度調整を、各々、個別に調整可能にすれば、より一層精度高く集光することができることを見出した。
【００５１】
微調整手段は、上記のように回転リング１０等により同時調整される複数枚の反射鏡４の各々に設けられている。そして、各々の反射鏡の位置に応じて、反射面の東西方向の角度を追加的に微調整するものである。微調整手段の構成は特に限定されず、反射鏡４の反射面の角度を微調整できるものであれば良い。
【００５２】
図３（Ｃ）に微調整手段１８の一例を示す。
ここでは、図３（Ｃ）に示すように回動用部材１９、回動用アクチュエータ２０、回動用軸棒２１からなるものとする。
湾曲面を有する回動用部材１９はフレーム１１に連結されており、回動用アクチュエータ２０が備えられている。回動用部材１９には、湾曲面に沿って長溝が設けられている。そして該長溝に回動用軸棒２１の一端が嵌合されているとともに、回動用軸棒２１のその一端は長溝に沿って移動可能となっている。また、回動用軸棒２１の他端はフレーム１１に連結されている。ただし、これに限定されず、他端側にも同様に別の回動用部材を設け、その長溝に他端を勘合させることもできる。
【００５３】
そしてさらに、回動用軸棒２１は図３（Ａ）の点線に沿って反射鏡４と連結して設けられており、反射鏡４は、回動用軸棒２１を中心軸として、前述したように南北方向に回転可能になっている。このように反射鏡４は回動用軸棒２１および回動用部材１９を介してフレーム１１に連結されている。
【００５４】
また回動用軸棒２１には回動用アクチュエータ２０の回動用アーム２２の先端が取り付けられている。該アクチュエータ２０の前進後退運動により、回動用軸棒２１を長溝に沿って移動させることができる。それによって、回動用軸棒２１を、連結されている反射鏡４ごと、東西方向に回動させることができる。
なお、回動用アーム２２の前進後退の範囲（ストローク範囲）は特に限定されない。ただし、上述したように回転リング１０等を用い、複数の反射鏡４の角度を同時に大まかに調整可能であるので、各反射鏡の位置の違いを起因とする僅かな角度の差を追加調整できる程度に回動用軸棒２１を移動可能なものであれば良い。例えば、反射面の角度を東西方向に３°程度の範囲で調整できるものとすることができる。
【００５５】
本発明においては、東西角度調整手段８は図３（Ｃ）のような微調整手段１８をさらに備えているので、複数枚の反射鏡を回転リングで大まかに角度調整した後、さらに微調整手段１８を用い、反射鏡ごとに追加的に角度の微調整をすることができる。すなわち、微調整手段１８を備えていない場合よりも、東西方向の反射面の角度をより一層高精度に、しかも簡便に調整することができる。これにより、さらに効率良く、集光をすることができる。
なお、微調整手段は図３（Ｃ）に示す形態に限られず、他の形態のものとすることもできる。例えば図３（Ｄ）に示すように、反射鏡の両側に、アクチュエータ等によって上下に移動可能なレールを配設し、各々のレールの上下動により、レールに連結された反射鏡の回動用軸棒を上下動させることで反射鏡の東西方向の角度を微調整するものとしても良い。
また、図３（Ｅ）に示すように、反射鏡の回動用軸棒の一端を上下動させるための機構を設け、該一端を上下動させ、他端を支点として反射鏡を回転させて角度の微調整をするものとしても良い。他端は支点としての役割を果たせるよう適切な方法でフレームに連結させることができる。
【００５６】
なお、東西角度調整手段８に関して、当然、図３の形態（回転リングおよび微調整手段）に限らず、１つの手段を用い、各々の反射鏡４の反射面の東西方向の角度を個別に調整可能なものとすることもできる。しかしながら、たった１つの手段で各々の反射鏡の東西方向の細かな角度調整をしようとすると、その手段が大規模化したり、制御が複雑化しやすい。上記のような、回転リング１０（大まかな角度調整）および微調整手段１８（細かな角度調整）の組み合わせによって、無駄に複雑化・大規模化するのを防ぐことができる。しかも精度の高い角度調整を行いやすい。
【００５７】
（南北角度調整手段について）
次に南北角度調整手段９について説明する。図４に南北角度調整手段９の一例を示す。図４（Ａ）は図２のＡ矢視図であり、各々の位置関係が把握しやすいように、回転リング１０、フレーム１１、反射鏡４も併せて記載している。また図４（Ｂ）は図２のＢ矢視図であり、フレーム１１、反射鏡４も併せて記載している。
南北角度調整手段９は反射鏡４に対して個別に設けられており、アーム１４を有するアクチュエータ１５を備えている。このアクチュエータ１５はアーム１４を前進後退運動させるものである。またアーム１４は反射鏡４に連結されている。
【００５８】
ここではアーム１４は、先端が反射鏡４の裏面に連結されており、その前進後退運動により反射鏡４の裏面を押し引きすることができ、それによってフレーム１１との連結部同士を結ぶ軸を中心にして反射鏡４を南北方向に回転させることが可能である。アーム１４の前進後退の距離によって、反射鏡４の反射面６の南北方向の角度を調整することができる。
【００５９】
アーム１４の前進後退の範囲（ストローク範囲）は特に限定されないが、少なくとも、１年を通して太陽光をレシーバに向けて適切に反射できるようなものであれば良い。地軸の傾きにより、１年を通して太陽の高度は（２３．４°×２）の範囲で変化するため、反射面６の角度を少なくともその範囲の分は調整できるように、アーム１４のストローク範囲を決定すると良い。
【００６０】
またアーム１４は、前述のように反射鏡４の裏面を押したり引いたりして反射鏡４を回転させるが、同時に反射鏡４を裏面側から支持している。
従来用いられているＴボーン方式では、図２０に示すように各部を回転させることによって、太陽の動きに合わせて反射鏡を任意に回転させている。このようなＴボーン方式では風によって反射鏡が揺れてしまい、レシーバへの反射に悪影響が生じることがあったが、図４のアーム１４による支持のおかげで、風が吹いたとしても反射鏡４が揺れるのを効果的に防ぐことができる。したがって、反射鏡４の揺れによってレシーバへの反射が適切に行われなくなるのを防ぐことができ、集光率が下がるのを抑制することができる。
【００６１】
なお、反射鏡４の裏面でアーム１４と連結している場合について説明したが、当然これに限定されず、アーム１４と反射鏡４の連結部は適宜決定することができる。例えば反射鏡４の側面でアーム１４と連結させることも可能である。
また、反射鏡４とアーム１４は必ずしも連結されている必要はない。反射鏡を適切に支持しつつ回転させることができるような仕組みであれば良い。
【００６２】
また、前述したように反射鏡４はフレーム１１ごと東西方向に回転するものであるので、アクチュエータ１５自体は、例えばフレーム１１に固定させると良い。このようにすれば、反射面６の東西方向の角度調整のために回転リング１０によってフレーム１１および反射鏡４が東西方向に回転したとしても、アクチュエータ１５はフレーム１１に固定されているので、東西方向に回転する前と同様にして、アクチュエータ１５のアーム１４で反射面６の南北方向の角度調整を行うことが可能である。
【００６３】
このような南北角度調整手段９が、各々の反射鏡ごとに備えられている。このため、反射鏡４を個別に南北方向に回転させて、その反射面６の南北方向の角度調整を行うことが可能である。しかも反射鏡ごとに互いに独立して角度調整することができる。
【００６４】
以上、東西角度調整手段８と南北角度調整手段９について、反射鏡４を回転させて反射面６の角度を調整するための仕組みについて説明してきた。
図２０のような従来のＴボーン方式では、そのＴボーンのみで反射面を様々な方向に回転させて任意の角度に調整しなければならず、そのために制御が複雑であった。
しかしながら、本発明では、反射面の角度調整を、回転リングや微調整手段を有する東西角度調整手段とアクチュエータを有する南北角度調整手段で分担している。すなわち、東西角度調整手段は東西方向の角度調整だけ行えば良く、また、南北角度調整手段は南北方向の角度調整だけ行えば良いので、各々は、単純な制御構造で簡便に反射面の角度を調整することができ、それらの組合わせで任意の角度に反射面の角度を高い精度で調整可能である。しかも、それぞれの機構は簡単であるため、低コストなものとなる。
【００６５】
なお、単に反射面６を任意の角度に調整できるだけでなく、ヘリオスタット機構７として、実際に、太陽の動きに追従するように角度が調整されるものでなければならない。
このような角度調整を円滑にすすめるため、例えば、東西角度調整手段８および南北角度調整手段９に、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する反射鏡４の角度調整データを内蔵しておくと良い。前述したように、東西角度調整手段８においては、モーター１３によりローラー１２が回転駆動制御されて、回転リング１０の回転が制御されるとともに、微調整手段１８の回動用アクチュエータが制御され、反射鏡４の反射面６の東西方向の角度調整が行われる。また太陽の動きは暦および真太陽時から予め推測することができる。
【００６６】
そこで、モーター１３として、その駆動制御のためのコンピュータを備えるものとし、該コンピュータには上記太陽の動きに追従して反射鏡４の反射面６の角度が適切に調整されるようにするための、回転リング１０の回転度合いやモーター１３の制御値（角度調整データ）のパターンをインプットしておく。回動用アーム２２の前進後退運動の制御に関しても同様、回動用アクチュエータ２０のメモリ上、あるいは備え付けたコンピュータ内に制御パターンをインプットしておく。そして、実際に太陽光をレシーバ５に反射させる際には、コンピュータ内の角度調整データに基づいてモーター１３を駆動させ、回転リング１０の回転を制御し、また、回動用アクチュエータ２０の回動用アーム２２の前進後退運動を制御することで、簡便に反射面６の角度調整を行うことができる。
特に東西角度調整手段８においては、東から西へ移動する太陽に対して、回転リングにより一定速度で回転させ、微調整手段で追加的に微調整すれば良く、極めて安定した制御が可能である。従来のＴボーン方式では太陽の位置に対応させるために、反射鏡が大きく回転することもあり、回転速度を急激に高める必要性が生じたりもするが、本発明ではそのような急激な回転の必要性を低減することができる。
なお、コンピュータを別個用意するのではなく、例えばモーター１３に内蔵されるメモリと制御回路に角度調整データを入力して制御させることもできる。
【００６７】
また、南北角度調整手段９についても同様である。すなわち、アクチュエータ１５のメモリ上、あるいは備えつけたコンピュータ内に、上記太陽の動きに追従して反射鏡４の反射面６の角度が適切に調整されるようにするための、アクチュエータ１５のアーム１４の前進後退運動の制御値（角度調整データ）のパターンをインプットしておく。そして該角度調整データに基づいてアクチュエータ１５のアーム１４の前進後退運動を制御することによって、簡便に反射面６の角度調整を行うことができる。
【００６８】
当然、従来のように、逐次、太陽の位置を計算し、さらにその太陽の位置に対応した反射面の角度を計算して東西角度調整手段８および南北角度調整手段９を制御しても良い。しかしながら、上記のようにパターン化された内蔵データを利用するのであれば、従来のような逐次計算は必要なく、また、そのような逐次計算を行ってから反射面の角度調整を行うのではないので、より一層、太陽の動きに遅れることなくいち早く対応させることが可能であるし、簡便である上に精度も高く、集光率の上昇につなげることができる。コスト等に応じて適宜決定することができる。
【００６９】
また、東西角度調整手段８および南北角度調整手段９は各々独立して制御可能であるが、これに限定されず、図１に示すように中央制御装置１６を設け、それぞれの、東西角度調整手段８のモーター１３、回動用アクチュエータ２０、や南北角度調整手段９のアクチュエータ１５と接続し、中央制御装置１６によって、回転リング１０の回転、回動用アクチュエータ２０の回動用アーム２２の前進後退運動、およびアクチュエータ１５のアーム１４の前進後退運動を統一的に制御することも可能である。例えば、集光開始時やメンテナンス時の反射面６の初期角度の調整を行うときに中央制御装置１６で制御することができる。太陽の位置に基づいて、適切な反射面６の角度やその角度に調整するためのモーター１３等の制御データを計算し、該計算結果に基づき、中央制御装置１６によって反射面６の初期角度を調整することができる。
そして、初期角度を調整した後、引き続き中央制御装置１６により角度調整を行っても良いし、あるいは前述したように内蔵データを利用して角度調整を行うこともできる。
【００７０】
また、本発明では、各列の反射ライン上にある複数枚の反射鏡４を支持して連結する連結部材を有している。連結部材の一例を図５に示す。また、連結部材により支持された各々の反射鏡の位置関係を図６に示す。なお、図５、６においては、ヘリオスタット機構のアクチュエータや回転リングの記載は省略している。ここではまず、北半球に太陽光集光発電装置１を設置する場合について説明する。
この連結部材１７は特に限定されず、各列の反射ライン２上にある複数枚の反射鏡４（図５では、反射ライン２Ａ上の反射鏡４Ａ１〜４Ａ６）を支持して連結するものであれば良い。そして、連結部材１７を一端（北端）が他端（南端）よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することができるものであれば良い（図６参照）。傾きの角度としては特に限定されないが、例えば１５〜２０°程度とすることができる。このように傾けて配設されているため、該連結部材１７により支持された複数枚の反射鏡４は、相対的に上方に位置する一端の側（北側）に設置された反射鏡が、相対的に下方に位置する他端の側（南側）に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置している。
【００７１】
なお、ここではヘリオスタット機構７のフレーム１１を連結部材１７として兼用しているが、これに限定されず、フレーム１１の他、複数枚の反射鏡４を連結する部材を別個に用意し、該部材を連結部材として備えたものとすることも当然可能である。複数枚の反射鏡４を直接的あるいは間接的に連結することができ、連結部材を傾けることで複数枚の反射鏡の高さ位置を一斉に調整できるものとすることができる。
【００７２】
ここで、連結部材１７は、南北方向の傾きの角度が一定の値に固定されて傾けて配設することもできるが、南北方向に自在に回転可能なものとし、南北方向の傾きの角度を適宜調整可能なものとすることもできる。必要に応じて角度調整のための部材、手段を配設することができる。
太陽光をレシーバに効率良く反射するにあたっては、太陽の高度を考慮する必要があるが、この太陽の高度は、日中はもちろんのこと、暦や、装置を配設する場所の緯度によって変化する。そこで、日中の変化に対してヘリオスタット機構７で反射面６の角度を調整する他、暦や緯度の変化にも対応しやすいように、上記のように連結部材１７の南北方向の傾きの角度を調整可能なものとすると良い。また、午前中など太陽の高度が低いときにも連結部材１７の傾きの角度を調整しても良い。従来では、例えば暦に関しては春分のときの太陽の高度に合わせて反射鏡の設置状態を調整している。しかしながら、南北方向の角度を調整可能なものであれば、一年を通してより適切に太陽の動きに対応させることができ、一層効率良く集光することができる。
【００７３】
ここで連結部材１７を備え、傾けて配設する理由についてさらに詳述する。
図６のように、複数枚の反射鏡４において、北側に設置された反射鏡が南側に設置された反射鏡よりも相対的に上方に位置しているため、ブロッキングが発生するのを防止し易い。そのため効率良く太陽光を集光することができる。
しかも、反射鏡４同士を例えば等間隔で配設することができる。このため、複数枚の反射鏡の設置が簡単になる。また、これらの反射鏡４を連結する連結部材１７は、等間隔で反射鏡４との連結部を設ければ良く、その製造が簡便である。
さらには、このような等間隔の配置であってもブロッキングを生じないようにすることができる。
【００７４】
一方、本発明のような連結部材を備えておらず、複数枚の反射鏡が同じ高さ位置で設置されている従来の装置の場合（図２１参照）、ブロッキングを防止するためには、北側に向かうほど反射鏡同士の間隔を広げて設置する必要がある。このような位置関係の場合、反射鏡の設置にも手間がかかってしまう。また、反射鏡の設置範囲が拡がって装置全体が大きくなってしまうし、単位面積当たりの反射鏡の枚数は少なくなり、集光率が良くない。本発明ではこのような問題点も解決することができる。
【００７５】
また、例えばトラフ型などの従来の装置に比べ、反射鏡の反射面を太陽光に対し、より直角に近くなるよう配置し易く、反射効率を高めることができ、効率の良い集光が可能である。すなわち、トラフ型などでは桶状の放物面鏡は、鏡全体の南北方向の角度が調整されることもないため、特に太陽の高度が低い場合、太陽光が低角度で放物面鏡に入射することになり集光率が悪くなる。
しかしながら、本発明の場合は連結部材１７が傾けられていることで、太陽光をより直角に近くなるよう高角度で反射鏡に入射させて反射させることができ、集光率を向上させることができる。
なお、トラフ型において放物面鏡を傾けて配設しようとすると、それに伴いレシーバも傾ける必要が生じてしまうため、本発明に比べて多くの手間がかかってしまう。
【００７６】
連結部材１７もまた、図６に示すように中央制御装置１６に接続されていたり、連結部材１７を上下に回転させるモーター等に各種データが内蔵されており、暦や緯度等によって、南北方向の傾きの角度を適宜調整可能になっている。
なお、南半球に太陽光集光発電装置を設置する場合は、図６の態様とは逆に、連結部材の南端が北端よりも相対的に上方に位置するよう傾けて配設することができる。
【００７７】
（レシーバについて）
次にレシーバ５について説明する。図１２にレシーバの一例を示す。
レシーバ５は、各受光ライン上に一基設けられており、主に、レシーバ本体４２、太陽電池４１、冷却機構４３から構成されている。
まず、レシーバ本体４２自体は特に限定されるものではなく、その形状、大きさは適宜決定することができる。例えば従来のクロスリニア型のものと同様のものを用いることができる。適切な開口部を有し、太陽光の反射光を効率よく集光することができるものであれば良い。
【００７８】
また、太陽電池４１の種類も特に限定されず、適宜決定することができる。受光面４４に太陽光の反射光が集光され、適切に発電できるものであれば良い。例えば、ＧａＡｓ系のものを用いることができる。また、シリコン系の太陽電池であれば比較的安価であり、コストを低減することができる。
なお、前述したように図１９のような装置では７００倍程度に太陽光が集光される。一方、本発明では２００倍程度に太陽光を集光することができるが、図１９と同様のエネルギーを得るためには、例えば受光ラインを３本以上設定し、３基以上のレシーバに集光することになる。このとき、設置する反射鏡の数も３倍以上必要になる。このような場合には、コストが高くなるのを防止するため、比較的安価なシリコン系の太陽電池を用いると良い。
【００７９】
また、必要以上に温度が高くなって太陽電池４１が劣化するのを防止するため、冷却機構４３が設けられている。この冷却機構４３は、太陽電池４１、レシーバ本体４２を冷却できるものであれば良く特に限定されないが、熱交換器４５を用いたものとすることができる。熱媒体（空気や二酸化炭素など）を熱交換器４５内に通して効率良く熱交換できるものであれば良い。
【００８０】
なお、熱交換器４５で得られた熱エネルギーをコジェネレーションエネルギーとして利用することもできる。例えば、冷暖房、植物園、工場などに用いることが可能である。熱エネルギー量によっては発電に用いることもできる。
【００８１】
＜第二の実施態様＞
図７に本発明の太陽光集光発電装置の他の一例を示す。
全体として、太陽光集光発電装置１０１はヘリオスタット機構７を備えた複数枚の反射鏡４、レシーバ５の他、さらに撮像装置３１、演算処理装置３２、画像処理装置３３、中央制御装置３６を有している。
そして反射鏡４は、中央制御装置３６の制御のもと、ヘリオスタット機構７、撮像装置３１、演算処理装置３２、画像処理装置３３によって反射面６の角度が調整可能である。また、これらの装置によって、実際の太陽の位置から、レシーバ５へ太陽光を反射させるための理想角度に反射面６が調整される。理想角度に調整された後は、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する反射鏡４の角度調整データに基づいて角度調整されることで、太陽光をレシーバ５へ集光するものである。
【００８２】
図７の太陽光集光発電装置１０１において、反射鏡、レシーバ、東西角度調整手段、南北角度調整手段等に関しては図１に示す太陽光集光発電装置１と同様のものとすることができる。
ここでは、図１の太陽光集光発電装置１と異なる点について詳述する。
【００８３】
まず、撮像装置３１について説明する。
図７に示すように、撮像装置３１は複数枚の反射鏡４をそれぞれ撮影することができ、各反射鏡４の実画像を取得することができるものであれば良く、特に限定されない。例えばＣＣＤカメラ３４などを用いることができる。ＣＣＤカメラであれば画質も十分である。反射鏡４を判別でき、後述するように画像処理装置３３で理想画像と比較できる程度の実画像を取得できるものであれば良く、コスト等に応じて適宜決定することができる。
また、撮像装置３１の配置位置や数も特に限定されず、太陽光集光発電装置１０１の規模、反射鏡４の枚数等に応じてその都度決定することができる。
【００８４】
ここで、撮像装置３１による反射鏡４の実画像の模式図を図８に示す。円形の撮影範囲の右側に写っているのが反射鏡４である。倍率等は、後述する理想画像と適切な比較ができるように設定されている。
なお、ここでは反射鏡４の一部が撮影されるような設定となっているが、当然これに限定されず、反射鏡４の全体が撮影されるように設定することも可能である。効率良く比較できるように各種条件に応じて適宜決定することができる。
【００８５】
次に演算処理装置３２について説明する。
上記のように撮像装置３１は反射鏡４の実画像を取得するものであるが、演算処理装置３２は、反射鏡４の理想画像を取得するものである。この反射鏡４の理想画像とは、レシーバ５に太陽光を反射させるために反射面６が理想角度に調整された場合のものであり、実際の太陽の位置からシミュレーションにより取得することができる。撮像装置３１の配置位置から見て上記理想画像を適切に取得するプログラムがインプットされているものであれば良く、プログラム自体は特に限定されない。
【００８６】
図９は、演算処理装置３２による反射鏡４の理想画像の一例である。ここでは、円形の範囲内において、反射鏡が中央寄りに位置している状態が理想とされている。
【００８７】
また、画像処理装置３３について説明する。
画像処理装置３３は撮像装置３１および演算処理装置３２と接続されており、撮像装置３１で取得された反射鏡４の実画像と、演算処理装置３２で取得された反射鏡４の理想画像とが送信されてくる。そして、送信されてきた２つの画像を例えば重ね合わせることによって比較し、２つの画像のズレが求められる。
画像処理装置３３は、このような画像ズレを適切に求めることができるプログラムがインプットされているものであれば良く、プログラム自体は特に限定されない。
【００８８】
図１０は、画像処理装置３３で求められる画像ズレの一例である。ここでは、撮像装置３１の実画像と演算処理装置３２の理想画像とが重ね合わせて比較されている。反射鏡の位置が、理想画像に対して実画像の方が右側にずれていることがわかる。
【００８９】
次に中央制御装置３６について説明する。
中央制御装置３６は、ヘリオスタット機構７、撮像装置３１、演算処理装置３２、画像処理装置３３と接続されており、各装置の制御を統一的に行うことが可能である。
中央制御装置３６は、所望のタイミングで、撮像装置３１、演算処理装置３２、画像処理装置３３に対して指令を送り、反射鏡４の実画像の取得、理想画像の取得、実画像と理想画像の比較および画像ズレの取得を実施させることができる。
【００９０】
また、中央制御装置３６には、画像処理装置３３で求まった画像ズレに基づいて、反射鏡４の反射面６の実際の角度から理想角度へ調整するための、ヘリオスタット機構７の東西角度調整手段８等の各部（モーター１３、回動用アクチュエータ２０、アクチュエータ１５）の制御値を算出するプログラムがインプットされている。そして、該プログラムによって算出された制御値は中央制御装置３６によりヘリオスタット機構７へと送信され、該制御値に基づいて、ヘリオスタット機構７が制御されて、反射鏡４の反射面６の角度が理想角度に調整される。
【００９１】
例えば、図１０の理想画像と一致するように（すなわち、画像ズレがなくなるように）、ヘリオスタット機構７が制御されて反射鏡４の反射面６が理想角度に調整される。
【００９２】
前述したようにヘリオスタット機構７の東西角度調整手段８および南北角度調整手段９は各々独立して制御可能であるが、さらには、上記のように中央制御装置３６の指令に基づいて反射鏡４の反射面６の角度を調整することもできる。
【００９３】
このように、上記撮像装置３１等を備えたものであれば、反射鏡４の反射面６の角度を、太陽の位置に対応した理想角度に簡便に調整することができる。しかも低コストで角度調整することができる上、調整に要する時間も短縮することができるし、撮像装置３１によって実際の反射面６の状態も確認することができる。
さらには、太陽光集光発電装置１０１の建設の際には、後に撮像装置３１等を用いて適宜反射面６の角度調整ができるので、反射鏡４の設置自体に関し、従来に比べて手間やコストを抑えることができる。
【００９４】
なお、上記各装置、機構は有線によって互いに接続して通信制御することもできるが、送信機および受信機を配設して無線により通信制御することもできる。無線での制御であれば、有線の場合に比べてコストを低減することもできるし、太陽光集光発電装置１０１が大規模化したときにも早急かつ簡便に対応させることが可能である。
【００９５】
ここで、第二の実施態様である図７の本発明の太陽光集光発電装置１０１を用いて太陽光の集光を実施する方法について説明する。図１１は、その工程の一例であり、アライメント工程と集光工程とに大きく分かれている。
まずアライメント工程を行うことにより、集光工程の開始時における、太陽の位置に対する理想角度に反射鏡４の反射面６の角度を調整し、その後に集光工程を行って太陽光の集光を行う。
【００９６】
以下、各工程について詳述する。
（アライメント工程）
複数枚の反射鏡４の反射面６の角度を理想角度にアライメント（調整）する。
より具体的には、まず、中央制御装置３６から撮像装置３１、演算処理装置３２、画像処理装置３３に指令を送る。
すなわち、ＣＣＤカメラ３４等の撮像装置３１によって各反射鏡４を撮影する。それによって各々の実画像を取得する（図８参照）。
また一方で、演算処理装置３２によって各反射鏡４の理想画像を取得する（図９参照）。
そして、撮像装置３１から実画像を、演算処理装置３２から理想画像を画像処理装置３３に送り、該画像処理装置３３によって実画像と理想画像の比較を行う。それにより画像ズレを取得する（図１０参照）。
【００９７】
次に、画像処理装置３３は、画像ズレに関するデータを中央制御装置３６へ送る。そして、各々の反射鏡４ごとに、反射面６の実際の角度が理想角度に調整されるように、中央制御装置３６によって、画像ズレのデータを基にヘリオスタット機構７の制御値を算出する。つまり、東西角度調整手段８のモーター１３や回動用アクチュエータ２０、南北角度調整手段９のアクチュエータ１５の適切な制御値を算出する。
そして、該制御値に基づいてモーター１３や回動用アクチュエータ２０、アクチュエータ１５を制御し、回転リング１０を回転させたり、回動用アーム２２、アーム１４を前進又は後進させることで、各反射鏡４の反射面６を理想角度に調整する。
このような方法であれば、簡便かつ直ちに反射鏡４の反射面６の角度を理想角度に調整することができる。
【００９８】
（集光工程）
上記のようにアライメント工程を行って各反射鏡４の反射面６を理想角度に調整した後、実際に太陽光を反射鏡４によりレシーバ５に反射させて太陽光の集光を行う。
集光工程開始時などの太陽の位置に対応して反射面６の角度を理想角度に調整したものの、今度は太陽の動きに追従するように反射面６の角度を調整する必要がある。
【００９９】
そこで本発明では、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡４の角度調整データに基づいて、ヘリオスタット機構７を制御して反射面６の角度を調整しつつ、太陽光の集光を行う。例えばヘリオスタット機構７に内蔵した角度調整データを用いることができる。
このようにすれば、従来のような太陽の位置に対する反射面の角度の逐次計算が必要ないため簡便であるし、太陽の動きにいち早く対応させることができる。高精度に調整できる上、制御にかかるコストも低減できる。
【０１００】
なお、アライメント工程は、太陽光集光発電装置１０１の建設時、特には反射鏡４やレシーバ５を設置したときに行うことができる。本発明では反射鏡４自体の設置等はそれほど精密に行う必要がなく、従来に比べて比較的簡単に行うことができる。このため、建設作業に伴う手間やコストを削減することができる。
そして、アライメント工程によって一旦理想角度に調整した後は、角度調整データに基づいて集光工程を行えば良いだけであるので一層簡便である。
【０１０１】
また、太陽光集光発電装置１０１の建設時のみならず、例えば定期的にアライメント工程を行うこともできる。集光工程では実際の太陽の位置から反射面６の角度を調整するのではなく、角度調整データに基づいて調整を行うので、太陽光集光発電装置１０１を長期運転する場合には、反射面６の角度が適切かどうか定期的に点検を行って調整すると良い。このような定期点検を行うことで、装置に不具合等が生じて反射面６が不適切な角度になっていた場合には適切な角度に調整し直すことができ、集光率が下がるのを防ぐことができる。それによって安定した運転をすることができる。
【実施例】
【０１０２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
図１に示すような本発明のクロスリニア型の太陽光集光発電装置を用いて太陽光を太陽電池に集光するシミュレーションを行った。シミュレーションの条件を以下のように設定した。
１本の受光ラインを設定してレシーバを設置し（地上から２０ｍの高さ）、８０本の反射ライン上に（ライン間の距離は１．５ｍ）、一列あたり３０枚の反射鏡（大きさは１．５ｍ×１．５ｍ）を設置した（全反射鏡の面積は５４００ｍ２）。
また、反射鏡は全てレシーバに対して北側に配置した。レシーバに近い側の第一番目の反射鏡の先端とレシーバとの水平方向の距離が５ｍになるようにした。
反射鏡の角度調整は、図１の東西角度調整手段および南北角度調整手段を用いた。内蔵の、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡の角度調整データに基づいて、回転リングの回転、微調整手段の回動用アクチュエータの回動用アームの前進後退運動、アクチュエータのアームの前進後退運動を制御して反射鏡の角度調整を行った。
【０１０３】
また、その他の条件は以下の通りである。
ブロッキング（反射鏡同士による反射光の遮り）は０〜０．２（すなわち２割以下）とした。
また、日時や場所としては、春分の午前１０時で、赤緯３６．８４０１６３２度（スペインアルメリア）とした。
【０１０４】
（比較例）
図１９に示すような従来のタワー型の太陽光集光発電装置を用いて太陽光を太陽電池に集光するシミュレーションを行った。シミュレーションの条件を以下のように設定した。
【０１０５】
大きさが１．５ｍ×１．５ｍの反射鏡を２４００枚設置した（全反射鏡の面積は５４００ｍ２）。
また、反射鏡同士の間隔を調整することにより、ブロッキングの割合が実施例とほぼ同様になるようにした。
なお、日時や場所は実施例と同様にした。
【０１０６】
実施例、比較例のシミュレーションの結果を見ると、実施例では、図１６に示すように配設した太陽電池にムラなく安定して太陽光を集光することができたが、比較例では図１７のように広がり太陽電池に効率的に動作する集光範囲が４０％に留まる結果になった。そのような効率の良い集光のため、集光工程の全体を通して比較例より約５０％高効率で太陽エネルギーを得ることができた。
一方、コスト面に関しては実施例のほうがより低減することができた。比較例では、図１９のようにＣＰＣ等の設置も必要であり、コスト高になってしまう。
【０１０７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１０１…本発明の太陽光集光発電装置、  ２、２Ａ〜２Ｄ…反射ライン、
３、３Ａ…受光ライン、  ４、４Ａ１〜４Ａ６…反射鏡、
５…レシーバ、
６…反射面、  ７…ヘリオスタット機構、  ８…東西角度調整手段、
９…南北角度調整手段、  １０…回転リング、  １１…フレーム、
１２…ローラー、  １３…モーター、  １４…アーム、  １５…アクチュエータ、
１６、３６…中央制御装置、  １７…連結部材、
１８…微調整手段、  １９…回動用部材、  ２０…回動用アクチュエータ、
２１…回動用軸棒、  ２２…回動用アーム、
３１…撮像装置、  ３２…演算処理装置、  ３３…画像処理装置、
３４…ＣＣＤカメラ、
４１…太陽電池、  ４２…レシーバ本体、  ４３…冷却機構、  ４４…受光面、
４５…熱交換器。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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