(57)【要約】  本発明は、信頼性に優れた太陽光集光システムを提供する。  凹面鏡は、基材に対して、太陽光の入射面とは反対の面側に反射膜を形成しているので、入射面側に落下物が衝接しても、或いは堆積した落下物を定期的に清掃しても、基材により前記反射膜を保護することにより、その剥離や破損等を抑制できる。一方、楕円鏡は、基材に対して、太陽光の入射面側に反射膜を形成しているので、強大なエネルギーを有する太陽光が入射しても、基材に到達する前に反射面で反射されてしまうので、基材が加熱される恐れが少ない。
2009057552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を反射することによって集光し、エネルギーを発生させる太陽光集光システムであって、
太陽光を先に反射する一次反射用の第１光学素子と、その一次反射光を反射する二次反射用の第２光学素子とを有し、
前記第１光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面とは反対の面側に反射膜を形成し、
前記第２光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面側に反射膜を形成していることを特徴とする太陽光集光システム。
【請求項２】
前記第１光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜を用いていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽光集光システム。
【請求項３】
前記第１光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜と誘電体多層膜とを用いており、前記誘電体多層膜は前記金属蒸着膜よりも太陽光の入射面側に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の太陽光集光システム。
【請求項４】
前記第２光学素子は、前記反射膜として少なくとも誘電体多層膜を有しており、前記誘電体多層膜は、入射光の波長が０．８μｍ〜２．４μｍの範囲内で、反射率が５０％以下となる帯域を少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の太陽光集光システム。
【請求項５】
前記第２光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜と誘電体多層膜とを用いており、前記誘電体多層膜は前記金属蒸着膜よりも太陽光の入射面側に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の太陽光集光システム。
【請求項６】
前記第１光学素子の基材はプラスチック又はガラスであり、前記第２光学素子の基材はセラミック又はガラスであることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の太陽光集光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光集光システムに関し、特に太陽光を反射することによって集光し、エネルギーを発生させる太陽光集光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、発電所の設置制限が緩やかなため、世界中で広く用いられている。ところで、地球に温暖化をもたらすとされるＣＯ2（二酸化炭素）の排出量は年々増え続けており、地球環境保護の観点からＣＯ2の削減が急務となっているという実情がある。また、埋蔵されてる化石燃料は有限であるから、火力発電に代わるエネルギー生成技術が確立する前に枯渇しないよう、節約して利用すべきである。このため、火力発電を補う他の発電技術が求められているが、原子力発電や水力発電は、発電所の設置場所が制限されるため、使いにくいという問題がある。【０００３】
一方、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。太陽光をエネルギーに変える方法としては、一般的に太陽電池が知られている。しかしながら、現在の技術では太陽電池の発電コストが、その他に比べて比較的高いという実情がある。【０００４】
これに対し、比較的低コストで太陽光を直接エネルギーとして利用することも考えられている。特許文献１には、太陽光を集光して熱エネルギーに変え、その熱エネルギーを電気に変える技術が開示されている。より具体的には、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、タワー上に設けた楕円反射鏡を介して熱交換器に集光させて加熱し、熱交換器で得られた熱エネルギーを発電装置に送って発電する技術である。
【特許文献１】特開平１１−１１９１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、太陽光を効率よくエネルギーに変換するためには、反射鏡をどのように作り込むかという問題がある。一般的に、光学素子において光を反射させる特性を得るためには、入射面又は入射面とは反対の面側に、反射膜としての金属蒸着膜や誘電体多層膜を形成することが多い。このような反射膜を用いた反射鏡を流用して太陽光集光システムを構成しようとすると、以下のような問題が生じる。【０００６】
例えば、太陽光を最初に反射させる一次反射鏡は、屋外において重力方向上方を反射面にしているため、その反射面に雨、雪、あられ、塵埃などが落下する恐れが高い。更に、これら落下物が堆積することから、上面を定期的に清掃する必要がある。よって、基材の表面に反射膜を形成すると、落下物や清掃による物理的なダメージにより、反射膜が早期に剥離・破損等する恐れがある。【０００７】
一方、一次反射光を集光して反射する二次反射鏡には、極めて高い光量の太陽光が集中するので、その一部でも基材に吸収されると、反射鏡が高温となり、場合によっては変形や溶損等が生じる恐れがある。【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、信頼性に優れた太陽光集光システム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】
【０００９】
本発明の太陽光集光システムは、太陽光を反射することによって集光し、エネルギーを発生させる太陽光集光システムであって、
太陽光を先に反射する一次反射用の第１光学素子と、その一次反射光を反射する二次反射用の第２光学素子とを有し、
前記第１光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面とは反対の面側に反射膜を形成し、
前記第２光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面側に反射膜を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記第１光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面とは反対の面側に反射膜を形成しているので、前記入射面側に落下物が衝接しても、或いは堆積した落下物を定期的に清掃しても、前記基材により前記反射膜を保護することにより、その剥離や破損等を抑制できる。一方、前記第２光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面側に反射膜を形成しているので、強大なエネルギーを有する太陽光が入射しても、前記基材に到達する前に前記反射面で反射されてしまうので、前記基材が加熱される恐れが少ない。又、前記反射膜を重力方向下方に向けることで、落下物の堆積の恐れをなくすことができる。尚、一次反射と二次反射との間に、別な反射があっても良い。【００１１】
前記第１光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜、又は金属蒸着膜と誘電体多層膜との組み合わせを用いると好ましく、かかる組み合わせを前記反射膜として用いる場合には、前記誘電体多層膜は前記金属蒸着膜よりも入射側に形成されていると好ましい。【００１２】
図１は、太陽光のエネルギー分布を示す図である。点線は大気外の日射におけるエネルギーを示し、実線は地上の日射におけるエネルギーを示す。地上の日射におけるエネルギーとしては、大まかに、紫外光に含まれるエネルギーは８％であり、可視光に含まれるエネルギーは４４％であり、赤外光に含まれるエネルギーは４８％である。よって、太陽光のエネルギーを効率的に利用しようとすると、赤外光の範囲まで含む広帯域にわたって反射特性を向上させる必要がある。【００１３】
ここで、一般的な反射鏡においては、Ａｇを蒸着した膜が用いられることが多い。しかるに、Ａｇの蒸着膜の場合、図２に示すように、波長０．４μｍ以上の広帯域で９０％以上の反射率を有するため、太陽光を反射するのに好適であるとも言える。ところが、Ａｇは酸化し易いという問題があり、太陽光の反射用としてＡｇの蒸着膜を設けた反射鏡を屋外に設置すると、短期間で反射特性が劣化する恐れがある。これに対し、ＡｌはＡｇに比べて酸化しにくいという特性を有するが、図２に示すように、波長０．６μｍ〜１．０μｍの帯域で反射率が低くなる。【００１４】
一方、精密光学機器などにおいては、誘電体多層膜により光を反射する技術が知られている。このような誘電体多層膜を用いれば、広帯域でも高い反射率を得ることができるが、広帯域に対応させるためには層数を増やさなくてはならないとされており、それにより膜厚が厚くなる傾向がある。ところが、膜厚の厚い誘電体多層膜を用いて光を反射する場合、反射面に対して常に垂直な方向に光が入射すれば問題はないが、入射角が浅くなるにつれて、誘電体多層膜を通過する光の光路長が長くなり、それにより期待した反射特性を得られなくなる。これは、朝夕など太陽光が浅い入射角で入射する場合には、光の利用効率が低下することを意味する。【００１５】
図２を参照すると、例えばＡｌの蒸着膜は、波長０．６μｍ〜１．０μｍの帯域では反射率が比較的低いが、それ以外の帯域では９０％以上の反射率を有するという特性を有する。一方、誘電体多層膜は、光を反射する帯域を絞れば、一般的に層数を少なく抑えることができるという特徴を有する。そこで、本発明は、前記第１光学素子において、金属蒸着膜の反射率が低い領域を、誘電体多層膜の反射で補うことで、全体として広帯域で高い反射率を得るようにしている。このようにすれば、誘電体多層膜の層数を減らして、浅い入射角で入射した光も高い反射率で反射することが可能となる。【００１６】
ここで重要な点は、誘電体多層膜が、低屈折層と高屈折層とを重ね合わせたものであるから、金属蒸着膜とは異なり、反射帯域外の光を通過させるという特性を有することである。従って、誘電体多層膜を、金属蒸着膜よりも入射側に形成しておけば、誘電体多層膜が高い反射率を有する帯域の光は、誘電体多層膜により高い効率で反射され、一方、誘電体多層膜が低い反射率を有する帯域の光は、誘電体多層膜を通過した後、金属蒸着膜により高い効率で反射されることとなる。よって、金属蒸着膜と誘電体多層膜とを重ね合わせても、お互いの反射を制限することが抑制され、トータルで高い効率の反射を実現できる。【００１７】
尚、蒸着する金属の種類は問わないが、コストや耐候性などの観点から、アルミを用いると好ましい。又、誘電体多層膜とは、基板上に高屈折率層と低屈折率層とを重ね合わせたものであり、例えば、特開２００５−２９２４６２に記載されている。基板は、ガラス又はプラスチックであると好ましい。【００１８】
前記第２光学素子は、前記反射膜として少なくとも誘電体多層膜を有しており、前記誘電体多層膜は、入射光の波長が０．８μｍ〜２．４μｍの範囲内で、反射率が５０％以下となる帯域を少なくとも１つ以上有すると好ましい。【００１９】
反射膜の反射率が低い帯域では、太陽光の一部が反射膜又は基材に吸収されて熱に変換され、反射鏡を加熱することとなる。かかる場合、太陽光を一次反射する反射鏡では加熱量はわずかであり、特に大きな問題は生じないが、一次反射光を集光して反射する二次反射用の反射鏡には、極めて高い光量の太陽光が集中するので、その一部でも熱に変換されると、反射鏡を溶損させる恐れがある。【００２０】
これに対し、本発明によれば、前記第２光学素子において、エネルギーの大きい可視光域に対応した範囲で反射率が高い誘電体多層膜を、前記基材の入射面側に形成することにより、入射した太陽光の可視光成分は前記基材に到達することなく前記誘電体多層膜で反射されてしまうため、例え前記基材が太陽光を吸収する素材（セラミック等）から形成されている場合でも、前記基材を加熱する恐れが少なくなる。しかしながら、上述したように誘電体多層膜を広帯域に対応させるためには層数を増やさなくてはならないとされており、それにより膜厚が厚くなる傾向があり、それにより期待した反射特性を得られなくなる場合もある。【００２１】
しかしながら、誘電体多層膜が、太陽光のうち赤外光の成分全てを反射する必要はない。より具体的には、図１を参照すると、地上での日射エネルギーは、赤外光の範囲即ち波長０．８μｍ〜２．４μｍの範囲内でエネルギーが低くなる帯域（例えば波長１．４μｍ、１．９μｍ前後）が存在する。かかる帯域の太陽光はエネルギーを持たないので、これを反射する特性を持たせる必要はなく、その分だけ誘電体多層膜の層数を減少させることができる。又、誘電体多層膜と基材との間に金属蒸着膜を設ければ、金属蒸着膜は赤外光帯域において高い反射率を有するので、誘電体多層膜を通過した太陽光は金属蒸着膜で反射されることになり、基材が加熱される恐れも少ない。つまり、本発明の誘電体多層膜は、入射光の波長が０．８μｍ〜２．４μｍの範囲内で、反射率が５０％以下（好ましくは２０％以下、更に好ましくは１０％以下）となる帯域を少なくとも１つ以上有することで、光学素子の信頼性を確保しつつ、誘電体多層膜の膜厚を減少させ、それによりコストを低減させることができるのである。【００２２】
尚、前記第２光学素子が、太陽光の一次反射光を反射する二次反射用であれば、固定された熱変換器に光を出射させるために、入射光の角度もほぼ一定になる。従って、誘電体多層膜に入射する太陽光の入射角はほぼ一定であるため、広帯域の反射特性を確保するために層数を増やしても、太陽の位置に関わらず、光の利用効率を高く維持できるという利点もある。【００２３】
前記第１光学素子の基材はプラスチック又はガラスであると、容易に製造でき、前記第２光学素子の基材はセラミック又はガラスであると、耐熱性に優れるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】太陽光のエネルギー分布を示す図である。
【図２】光の波長に対する金属の反射率を示すグラフである。
【図３】本発明にかかる光学素子を用いた太陽光集光システムの斜視図である。
【図４】本発明にかかる太陽光集光システムを側方から見た図である。
【図５】ヘリオスタット５の斜視図である。
【図６】図５の構成を矢印VI-VI線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】図５の構成を矢印VII-VII線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。
【図８】楕円鏡と凹面鏡との焦点位置関係を示す図である。
【図９】集光鏡の断面図である。
【図１０】凹面鏡１３に用いることができる第１光学素子ＯＥの反射面の断面図である。
【図１１】楕円鏡１の概略斜視図である。
【図１２】楕円鏡１に用いることができる第２光学素子ＯＥ１の反射面の断面図である。
【図１３】楕円鏡１の一部断面図である。
【図１４】Ｃｕを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図１５】Ｃｕを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図１６】Ａｕを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図１７】Ａｕを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図１８】Ａｌを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図１９】Ａｌを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図２０】Ａｌを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【図２１】Ａｌを素材とする金属蒸着膜と誘電体多層膜とを形成した実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  楕円鏡
２  支持タワー
３  熱交換施設
４  集光鏡
５  ヘリオスタット
６  支柱
７  フォーク
８  リング状レール
９  回転プーリ
１０  押さえプーリ
１１  モータ
１２  タイミングベルト
１３  凹面鏡
１４  円形パイプ
１５  回転軸
１６  円弧状レール
１７  回転プーリ
１８  押さえプーリ
１９  動力プーリ
２０  モータ
２１  タイミングベルト
２２  アーム
２３  センサ
３１  下部開口
Ｌ  太陽光
ＯＥ  第１光学素子
ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３，ＯＥ４  第２光学素子
ＳＳ  基材
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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３は、本発明にかかる太陽光集光システムの斜視図である。図４は、かかる太陽光集光システムを側方から見た図である。図において、第２光学素子である比較的大径の楕円鏡１は、３本の支持タワー２により所定の高さ位置に、反射面を下向き状態にして保持されている。楕円鏡１の下方には、太陽光Ｌを熱エネルギーに変換するための熱交換器を収容した熱交換施設３が建設されており、該熱交換施設３の上部には、筒状の集光鏡４が設置されている。そして、熱交換施設３の周囲の地上には、楕円鏡１を取り囲んだ状態で、多数のヘリオスタット５が設けられている。【００２７】
図５は、１つのヘリオスタット５の斜視図である。図６は、図５の構成を矢印VI-VI線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。図７は、図５の構成を矢印VII-VII線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。図５において、地上に設置され垂直に延在するヘリオスタット５の支柱６の上部には、フォーク７が取り付けられ、支柱６に対して方位角方向（Ａ方向）へ回転変位自在となっている。支柱６の上端周囲にリング状レール８が設けられている。また、フォーク７の下面において、支柱６をはさんで対向する位置には、それぞれ回転プーリ９が回転可能に取り付けられており、該回転プーリ９に隣接して、スプリング（図６のＳ）にて回転プーリ９側に付勢された押さえプーリ１０が設けられている。リング状レール８は、この回転プーリ９と、押さえプーリ１０との間に挟持されている。一対の回転プーリ９には、モータ１１により回転するタイミングベルト１２が掛け回されており、一対の回転プーリ９が同期して回転するようになっている。モータ１１が駆動されると、タイミングベルト１２を介して回転プーリ９が回転し、それによりリング状レール８に沿ってフォーク７が方位角方向へ回転する。このとき、押さえプーリ１０により、リング状レール８を押さえ付けているため、フォーク７は安定した回転を行うことができる。【００２８】
フォーク７の上端には、仰角方向（Ｂ方向）へ回転変位自在となるように、第１光学素子である凹面鏡１３が保持されている。矩形板状の凹面鏡１３は、曲面（非球面、放物面等を含む）である反射面を有するが、この反射面は平面であっても良い。【００２９】
凹面鏡１３の裏側には、円形パイプ１４が固定されている。図６に示すように、凹面鏡１３の対向する二辺の中央において、円形パイプ１４に回転軸１５がそれぞれ軸線を合わせて固定されている。水平に延在する一対の回転軸１５は、フォーク７の上端に枢支されており、従って凹面鏡１３は、回転軸１５の軸線回りに仰角方向へ回転変位可能となっている。【００３０】
一方、図７に示すように、回転軸１５がある二辺とは異なる二辺の中央には、円弧状レール１６の両端が固定されている。フォーク７の中央部底面には、回転プーリ１７と、スプリング（不図示）にて付勢された押さえプーリ１８が、２組設けられており、各回転プーリ１７と押さえプーリ１８とで、円弧状レール１６が挟持されている。更にフォーク７には、両方の回転プーリ１７に係合するようにして、動力プーリ１９が設けられており、この動力プーリ１９に、モータ２０から動力を伝達されるタイミングベルト２１が掛け回されている。モータ２０が駆動されると、タイミングベルト２１を介して回転プーリ１９及び回転プーリ１７が回転し、それにより円弧状レール１６が相対移動して、凹面鏡１３が回転軸１５を中心にして、仰角方向へ回転変位できるようになっている。尚、ヘリオスタット５の調整をし易くするために、反射鏡１３の一部に赤いシール（色付け部）等を貼り付けて、光の進む方向を目視確認できるようにしても良い。尚、シールは調整後に取り外しでいるようにすると更に良い。【００３１】
ヘリオスタット５の凹面鏡１３の高さは、中央の楕円鏡１から離れるにしたがって順次高くなっている。これは、太陽光の反射時に凹面鏡１３同士が影になり遮光ロスが生じないようにするためである。【００３２】
また、図５において、ヘリオスタット５の支柱６に取り付けられたアーム２２を介して、センサ２３が固定されている。センサ２３は、太陽光Ｌの入射方向を検出するために用いられる。即ち、センサ２３から出力された信号により、モータ１１、２０が制御されて、凹面鏡１３で反射された太陽光Ｌが常に楕円鏡１の第１焦点ｆ1 （図８参照）に向かうようになっている。これにより、時間経過に従い太陽光Ｌの入射方向が変化しても、凹面鏡１３からの太陽光Ｌを確実に楕円鏡１の第１焦点ｆ1 側へ反射することができる。各凹面鏡１３から楕円鏡３に向かって反射され、更に楕円鏡１で反射された太陽光は、集光鏡４に向かうこととなる。【００３３】
この集光鏡４の内部での反射は、光のロスを考えると、図９に示すように、上部開口３０から入射して、１回の反射だけで、より径が絞られた下部開口３１から出るようにするのが好ましいが、内部で２回以上反射するような小さい幅の下部開口３１にすることも自由である。下部開口３１から出た太陽光Ｌは、熱交換施設３内へ送られ、所定の熱交換機によって熱エネルギーに変換され、その熱エネルギーを利用して発電することができる。【００３４】
図１０に、凹面鏡１３に用いることができる第１光学素子ＯＥの反射面の断面図を示す。理解しやすいように、基材の厚さに対して膜厚は実際より厚く描いている。反射膜として、平行平板である透明なガラス又はプラスチックの基材ＳＳにおいて、太陽光が入射する側の面と反対側の面に、誘電体多層膜ＤＦと金属蒸着膜ＭＶとを、入射側からこの順序で形成している。ここで、誘電体多層膜ＤＦは、短波長帯域のみ、光の反射率が高くなっている。尚、反射膜は金属蒸着膜のみで構成しても良い。その場合、蒸着させる金属はＡｌが好ましい。太陽光が光学素子ＯＥに入射したときに、そのうち短波長帯域の光Ｌ１は、基材ＳＳを通過し誘電体多層膜ＤＦで反射され、更に基材ＳＳを通過して出射する。一方、それ以外の長波長帯域の光Ｌ２は、基材ＳＳ及び誘電体多層膜ＤＦを通過し、金属蒸着膜ＭＶで反射して、更に誘電体多層膜ＤＦ及び基材ＳＳを通過して出射する。これにより、広帯域での高い反射率を確保することができると共に、基材ＳＳにより反射膜を保護することができるため、凹面鏡１３に好適である。【００３５】
図１１は、楕円鏡１の概略斜視図である。楕円鏡１は、凹面もしくは平面の反射面を有する板状の第２の光学素子ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３，ＯＥ４を、複数個曲面に沿って点対称に並べた形状を有する。【００３６】
図１２に、楕円鏡１に用いることができる第２光学素子ＯＥ１の反射面の断面図を示すが、その他の第２光学素子ＯＥ２，ＯＥ３，ＯＥ４も同様である。理解しやすいように、基材の厚さに対して膜厚は実際より厚く描いている。反射膜として、平行平板であるセラミック又はプラスチックの基材ＳＳにおいて、太陽光が入射する側の面に、誘電体多層膜ＤＦと金属蒸着膜ＭＶとを、入射側からこの順序で形成している。ここで、誘電体多層膜ＤＦは、短波長帯域のみ、光の反射率が高くなっている。従って、太陽光が光学素子ＯＥに入射したときに、そのうち短波長帯域の光Ｌ１は、誘電体多層膜ＤＦで反射され、一方、それ以外の長波長帯域の光Ｌ２は、誘電体多層膜ＤＦを通過し、金属蒸着膜ＭＶで反射して、更に誘電体多層膜ＤＦを通過して出射する。これにより、広帯域での高い反射率を確保することができると共に、基材ＳＳに太陽光が到達することを抑制し、第２光学素子ＯＥ１が加熱することを抑制できるので、楕円鏡１に好適である。【００３７】
図１３は、楕円鏡１の一部断面図である。第２光学素子ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３の入射側の面には、後述する実施例に示すような誘電体多層膜が形成されている。第２光学素子ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３への入射光の中心は、常に第１焦点ｆ１を通過する。従って、凹面鏡１３から、第２光学素子ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３に入射する入射光Ｌの入射角を、それぞれθ１，θ２，θ３とすると、時間経過に従い太陽光Ｌの入射方向が変化しても、入射角θ１，θ２，θ３は殆ど変化しない。よって、かかる入射角θ１，θ２，θ３に対応するようにして、第２光学素子ＯＥ１，ＯＥ２，ＯＥ３の設計を行えば、誘電体多層膜の膜厚が厚くても、所望の光学特性を発揮させることが可能となる。又、楕円鏡１は、図３，４に示すように、反射面を重力方向下方に向けて設置されるので、雪、あられ、塵埃などの落下物により誘電体多層膜を傷つける恐れが少なく、長期間にわたって安定した光学特性を発揮できる。
（実施例１）
表１に、第２光学素子に好適な実施例に用いる誘電体多層膜の膜厚データを示す。図１４は、ガラス製の基材の入射面に、表１に示す誘電体多層膜を形成し、Ｃｕを素材とする金属蒸着膜を基材の入射面とは反対側の面に形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図であり、図１５は、同じ実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。図１６は、ガラス製の基材の入射面に、表１に示す誘電体多層膜を形成し、Ａｕを素材とする金属蒸着膜を基材の入射面とは反対側の面に形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図であり、図１７は、同じ実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。図１８は、ガラス製の基材の入射面に、表１に示す誘電体多層膜を形成し、Ａｌを素材とする金属蒸着膜を基材の入射面とは反対側の面に形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図であり、図１９は、同じ実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。【００３８】
【表１】
2009057552.tif 000003
【００３９】
（実施例２）
又、表２に、第２光学素子に好適な実施例に用いる誘電体多層膜の膜厚データを示す。図２０は、ガラス製の基材の入射面に、表２に示す誘電体多層膜と、Ａｌを素材とする金属蒸着膜とを、この順序で入射側より形成した実施例において、入射角２０度で光を入射させた際の反射特性を示す図であり、図２１は、同じ実施例において、入射角５０度で光を入射させた際の反射特性を示す図である。【００４０】
【表２】
2009057552.tif 000004
【００４１】
いずれの実施例でも、誘電体多層膜と金属蒸着膜（膜厚１５０ｎｍ）との組み合わせで、広帯域にわたって９０％以上の反射率を有することができた。更に、本実施例の誘電体多層膜は、入射角２０度の場合、反射率６％以下である帯域を、波長１．９μｍ〜２．４μｍの範囲で３カ所有しており、入射角５０度の場合、反射率８％以下である帯域を、波長１．７μｍ〜２．２μｍの範囲で３カ所有しているため、膜層数を抑えることができ、入射角特性を良好なものとしている。【００４２】
尚、第１光学素子については、基材の入射面側に、Ａｌ等の金属を良く知られている手法で蒸着させることで反射膜を形成することができる。或いは、表１に示す誘電体多層膜と、金属蒸着膜とを、この順序で基材の入射面に設けても良い。【００４３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図５】
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【図６】
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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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月1日(2010.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を反射することによって集光し、エネルギーを発生させる太陽光集光システムであって、
太陽光を先に反射する一次反射用の第１光学素子と、その一次反射光を反射する二次反射用の第２光学素子とを有し、
前記第１光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面とは反対の面側に反射膜を形成し、
前記第２光学素子は、基材に対して、太陽光の入射面側に反射膜を形成していることを特徴とする太陽光集光システム。
【請求項２】
前記第２光学素子の反射膜は重力方向下方に向いていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光システム。
【請求項３】
前記第１光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜を用いていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光集光システム。
【請求項４】
前記第１光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜と誘電体多層膜とを用いており、前記誘電体多層膜は前記金属蒸着膜よりも太陽光の入射面側に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光集光システム。
【請求項５】
前記第２光学素子は、前記反射膜として少なくとも誘電体多層膜を有しており、前記誘電体多層膜は、入射光の波長が０．８μｍ〜２．４μｍの範囲内で、反射率が５０％以下となる帯域を少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽光集光システム。
【請求項６】
前記第２光学素子は、前記反射膜として金属蒸着膜と誘電体多層膜とを用いており、前記誘電体多層膜は前記金属蒸着膜よりも太陽光の入射面側に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽光集光システム。
【請求項７】
前記第１光学素子の基材はプラスチック又はガラスであり、前記第２光学素子の基材はセラミック又はガラスであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の太陽光集光システム。
【国際調査報告】
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