(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽熱を利用して、「ゴミ」等を焼却する場合、焼却部の温度が天候に左右されることになり、焼却部の焼却状況に大きな問題を引き起こすことになる。従って、その問題に対しては焼却する出力を調整する必要がある。【解決手段】焼却部の温度が天候に左右されることから，焼却の出力を調整するには，装置の発熱部を放物面鏡の焦点からずらす必要がある．即ち，課題を解決するためには，曇天に近い場合には，太陽光を放物面鏡の焦点もしくは焦点のちかくに集め，一方，晴天の場合には放物面鏡の光軸上で，焦点より離れた位置に集めれば良く，そのためには，放物面鏡をセグメント鏡で構成し，セグメント鏡の向きを焦点から離れるように制御し，太陽熱を利用する装置の発熱部を制御すれば，この課題は解決される．【選択図】図２
2006010292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は，太陽熱を利用する装置の受光部の温度を制御して，常時一定の温度で「ゴミ」を焼却出来るシステムに関するものである。【０００２】背景技術  太陽光をレンズ等で集光すれば，集光付近でかなりの高温が得られ，紙等を発火させることは古くから知られている。この熱を利用して「ゴミ」等を焼却するためには，太陽光を受光する面積をかなり広くとらなければならないが，レンズではレンズを構成するガラスによって高温を得るための赤外線が吸収されることから，効率が悪い．そこで，太陽光を受光する面積を広くとるためには，レンズよりは広く口径のとれる放物面鏡が用いられている．しかし，大口径の放物面鏡を一体構造として作成するのは難しく，実用的に用いられている放物面鏡では小さな鏡で，形成するセグメント鏡を多数放物面上に配置して，各々のセグメントから反射する光が放物面の光軸上の焦点に集まるように設計，製作されていて，これはセグメント型放物面鏡と呼ばれている。これまでに，セグメント型放物面鏡により太陽光をその光軸上の焦点に集めて，その焦点の近傍に置かれた物体を加熱し．物体の温度を３５００℃近くまで上げることが可能である。すでに，この熱エネルギーを利用して，タングステンの金属片を熔かす実験が報告されており，又，実用化をめざして野外用調理器等への応用実験が試みられいる．
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  放物面鏡によって，太陽光をその光軸上の焦点に集める場合，太陽から得られる最高の温度が得られる焦点の位置は，焦点距離（ｆ）と口径（Ｄ）の比（ｆ／Ｄ）（以下，口径比と呼ぶ）が約０．３で，しかも収束された太陽像の直径が焦点距離ｆの１／１００のときに，最も高い温度が得られる（例えば，宍戸著［密閉サイクル式太陽熱エンジン］，太陽エネルギー，２９巻４号，２００３，ｐ．６２参照）実際に太陽光を放物面鏡の焦点に集めて得られる温度は，晴天であれば約３５００℃にも達するが，曇天となれば，この温度はかなり低温になり，得られる温度の変化が大きいという問題がある．例えば，この太陽熱を利用して、「ゴミ］等を焼却する場合，焼却部の温度が天候に左右されることになり，焼却部の焼却状況に大きな問題を引き起こすことになる．従って．その問題に対しては焼却する出力を調整する必要がある．しかし，これまでにそのような装置は存在しない．
【０００４】｛課題を解決するための手段」  上記の問題を解決するために，曇天に近い場合には，太陽光を放物面鏡の焦点の近くに集め，一方，晴天の場合には放物面鏡の光軸上で焦点より離れた位置に集めれば良い．すなわち，具体的に言えば，太陽熱の温度が高い場合には，セグメント型放物面鏡を構成するそれぞれのセグメントの向きを，それぞれの焦点から離れるように制御し，極めて高い温度を得たい場合には，放物面鏡の焦点を段々に焼却部に近い位置に制御すれば，焼却部の温度を任意に制御出来，目的を達成出来る．
【０００５】｛発明の実施の形態｝  この発明の実施例として，太陽熱焼却炉の放物面鏡を北側に向けて固定し，ヘリオスタット鏡により太陽光を放物面鏡の光軸に平行に導く，放物面鏡により集光された太陽光は焼焼却部２に注がれる．焼却部２に高温の熱が供給されて，焼却部の温度が上昇する．この高温がゴミの焼却を促進する．
【０００６】  本発明はこの放物面鏡１と図２に示すような構造のセグメント型放物面鏡とし，そのセグメント鏡３の向きを可変にしたものである．即ち，焼却部２に集光される太陽光の強度と分布に対して，セグメント型放物面鏡の向きを変え，反射光の方向をそれぞれの放物面鏡の焦点に向けたり，焦点から離したりして，受光面から焼却部に一様な熱エネルギーを供給するように，受光面に取り付けた温度センサー４により制御している．
【０００７】  図２に示す本発明によるセグメント鏡の可変システムでは，太陽光の焦点および近傍の強度と分布を任意に制御できる．以下，本発明による一様な焼却熱を得るための方法について説明する．上にも述べたように．セグメント型放物面鏡の凹面鏡が正しい放物面に沿っていれば，光軸に沿って入ってくる太陽光は当然放物面鏡の焦点に集まる．このときの温度は．晴天時には平均温度よりも十分高くなるように放物面鏡を設計する．なお，当然ながら放物面鏡そのものは通常の大型天体望遠鏡に適用されている自動追尾システムと同様な機構により，太陽の方向と焼却部との関係を一定の関係に保つように自動制御用台上の設置されている．
【０００８】｛発明の効果｝  本発明が．太陽熱を利用する焼却にとってどのように役立つかについて．述べれば、例えば図３を例にすれば，図のａは放物面鏡の口径比を０．３とし，それによる焦点における太陽像であって，同じ輪帯（ゾーン）によっては，図３のｂの点線によって示した円の中の太陽像となる，即ち，この場合，図４によれば，放物面鏡の焦点における太陽像の直径の約２倍になっていれば，太陽熱の温度としては，約２４００℃になっている．このことは，太陽熱焼却に対して何を意味するかを考えた時，その時点における天候が，極めて良くはなくとも，セグメン鏡によって十分に「ゴミ｝の焼却が出来ることを示している．  次に，太陽熱焼却によってどれだけの効果が得られるかについて考えれば，晴天時におけるエネルギーとしては，地上に注ぐ太陽光では，１平方ｍについて約９００Ｗであり，その７０％が有効であるとする考えがあり，このことから考えれば，直径１０ｍの放物面鏡によって得られる出力は５０ｋＷとなり，日常の使用時における台風等を避けるために，放物面鏡の約上半分を使用し，台風時には，その底辺部を中心にして地上に伏させる形式にすれば，その出力は半分の２５ｋＷとなる．このような放物面鏡の上半分を使用する方法をとれば，例えば，このような放物面鏡を使用すれば，それによって得られる出力は約１００ｋＷとなる。  又，このような焼却の効果について考えれば，一般に太陽光発電の効率か１０％から１３％と言われていることに対して，本太陽熱発電の効率が２５％を上まわり，しかも製作時における産業廃棄物や，使用時における公害等もなく，しかもダイオキシンの発生につながる，焼却時における温度を８５０℃におさえることが可能であり，極めて有効なシステムであると評価できるものと言えよう．  以上説明したように，本発明によれば，装置の発熱部と放物面鏡の焦点の近傍に形成される太陽光の映像の位置と形状を，単にセグメント鏡の傾き角を制御することにより，太陽光による発熱部の温度を一定に保つことが出来る．この発明によって，例えば太陽熱によって「ゴミ」を焼却する場合，焼却時の天候が晴天か曇天かの状況に関わらず，最適な熱源を焼却部に供給出来るので，天候の変動を気にしなくとも，常に安定で良好な焼却の効果が得ることが出来，極めて実用性に富んだ太陽熱焼却システムとして提供できる．
【図面の簡単な説明】
【図１】放物面鏡を用いた太陽熱焼却システム
【図２】セグメント型放物面鏡による太陽像の例
【図３】（ａ）  焦点における太陽像    （ｂ）  焦点より遠い位置におけるセグメント鏡１個による太陽像
【図４】ｆ／Ｄ＝０．３の時の放物面鏡による到達温度
【図１】
2006010292.tif 000003
【図２】
2006010292.tif 000004
【図３】
2006010292.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月25日(2004.8.25)
【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】追加
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を利用する装置の受光部の温度を制御するための集光方法。
【請求項２】
放物面鏡をセグメント型放物面鏡とし、そのセグメント鏡の向きを変えて，それによる反射光をそれぞれの放物面鏡の光軸上で，焦点に近ずけたり，焦点から遠ざけたりして，受光部に一様な熱エネルギーを供給するシステム。
【請求項３】
放物面鏡によって，太陽光をその光軸上の焦点に集める場合，太陽から得られる温度は，焦点距離（ｆ）と口径（Ｄ）との比（ｆ／Ｄ）：（口径比）が約０．３で，収束された太陽像の直径が焦点距離１／１００のときに，最も高い温度が得られ，３５００℃にも達し，その太陽像をセグメント鏡の向きを変えることによって，光軸上で焦点より遠くの位置に集めれば，その太陽像の直径は大きくなり温度は低くなり，その直径が焦点の太陽像の６倍でも，その温度は約１２００℃である。従って，このような条件の元で太陽熱エンジンを駆動するための，太陽光による到達温度の制御法。
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月15日(2005.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
放物面鏡によって、太陽光を光軸上の焦点に集める場合，太陽光によって得られる最高の温度が得られる焦点の位置では，焦点距離（ｆ）と口径（Ｄ）の比（ｆ／Ｄ）−（以下，口径比と呼ぶ）が約０．３で，しかも収束された太陽像の直径が，焦点距離ｆの１／１００のとき，最も高い温度が得られる。
実際に太陽光を放物面鏡の焦点に集めて得られる温度は，晴天であれば約３５００℃にも達するが，曇天となれば，この温度はかなり低温となり，得られる温度の変化が大きいという問題がある。例えば，この太陽熱を利用して，「ゴミ」等を焼却する場合，焼却部の温度が天候に左右されることになり，焼却部の焼却状況に大きな問題を引き起こすことになる。従って，その問題に対しては，焼却する出力を調整スル必要がある。しかし、これまでにそのような装置は存在していない。