(57)【要約】【課題】太陽光集光装置の設置敷地面積に対して太陽光を高い効率で捕捉することができる太陽光集光装置を提供する。【解決手段】太陽光を反射し受熱器１２に照射する樋状の長形パラボラ反射鏡１１を有し、該反射鏡１１の長手方向に対して直角な断面が、放物線軸に対する一方側部分の長さＬ１を他方側部分の長さＬ２の２０％以上８０％以下とした非対称放物線形状となっている。このように、反射鏡１１を非対称放物線形状とすることにより、太陽光集光装置１０を水平面に設置した場合の反射鏡１１の高さ寸法を小さくでき、その分、反射鏡１１自身が作る日陰の長さが従来と比較して短くなる。したがって、太陽光集光装置１０の設置間隔（距離Ｂ）を小さくできるので、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率を高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を反射し受熱器又は発電器に照射する樋状の長形パラボラ反射鏡を有し、長形パラボラ反射鏡の長手方向に対して直角な断面が、放物線軸に対する一方側部分の長さを他方側部分の長さの２０％以上８０％以下とした非対称放物線形状であることを特徴とする太陽光集光装置。
【請求項２】
長形パラボラ反射鏡の焦点を連ねた焦点軸を東西方向として、複数の長形パラボラ反射鏡が設置されることとする請求項１に記載の太陽光集光装置。
【請求項３】
長形パラボラ反射鏡の長手方向の端部に、焦点軸に対して直角に平面反射鏡が設置されることとする請求項２に記載の太陽光集光装置。
【請求項４】
建物の側壁に設けられた斜面に複数の長形パラボラ反射鏡が設置されることとする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の太陽光集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を集光して集熱又は発電に利用する太陽光集光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽光集光装置の一例として、トラフ（樋）状の長形パラボラ反射鏡の焦点を連ねた焦点軸上に受熱流体が流れる受熱管を固定して配置し、パラボラ反射鏡を焦点軸と一致する回動軸まわりに回動自在に軸支し、パラボラ反射鏡に太陽追尾装置を共軸に連結する装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のようなパラボラトラフ型太陽光集光装置では、上記受熱管が太陽の反射光が収束される線上に設置され、日中の太陽の高度変化に対応して、反射鏡の方向を変化させる追尾装置が備えられている。該パラボラトラフ型太陽光集光装置は、反射鏡及び受熱管の設置高さを低くできるため、風の影響を受けにくく、また、太陽追尾装置の制御が反射鏡に対し１軸制御であるので簡便であり、構造・操作が簡単で、かつ経済性の高い太陽熱集熱装置を提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０１１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３は、上記特許文献１のような従来のパラボラトラフ型太陽光集光装置を複数設置した状態を反射鏡の長手方向から見て示した側面図である。同図において、太陽光集光装置２０は、トラフ（樋）状の長形パラボラ反射鏡としての反射鏡２１と、該反射鏡２１の焦点Ｏを連ねた焦点軸上に固定して配される受熱器としての受熱管２２とを備えている。すなわち、該反射鏡２１の長手方向と受熱管２２の長手方向とは図３の紙面に直角な方向で一致している。図３に見られるように、反射鏡２１は、長手方向から見たときに、放物線軸Ｐが該反射鏡２１の中央部を通っていて、反射面２１Ａが該放物線軸Ｐに対して対称な放物面をなしている。
【０００６】
複数の太陽光集光装置２０は、図３における左右方向で配列設置されているが、任意の反射鏡２１自身が作る日陰によって、隣接する反射鏡２１への太陽光の入射が妨げられないように間隔を空けて設置する必要がある。すなわち、図３において、左方の反射鏡２１と右方の反射鏡２１との間には、該左方の反射鏡２１による日陰が右方の反射鏡２１の反射面２１Ａに形成されないように、所定の距離Ａの間隔が形成されている。また、この距離Ａは、１日にわたって太陽位置が変化しても、上記右方の反射鏡２１への太陽光の入射が妨げられないように考慮して設定される。
【０００７】
このように、従来の太陽光集光装置２０を上記距離Ａの間隔をもって配列設置した場合、太陽光集光装置２０の設置敷地面積に対し、実際に太陽熱を受ける反射鏡面積は、３割〜５割程度になるので、その敷地に降り注ぐ太陽光を十分に捕捉することには限界がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、太陽光集光装置の設置敷地面積に対して太陽光を高い効率で捕捉することができる、太陽光集光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る太陽光集光装置は、太陽光を反射し受熱器又は発電器に照射する樋状の長形パラボラ反射鏡を有し、長形パラボラ反射鏡の長手方向に対して直角な断面が、放物線軸に対する一方側部分の長さを他方側部分の長さの２０％以上８０％以下とした非対称放物線形状であることを特徴としている。
【００１０】
このように、長形パラボラ反射鏡の断面を非対称放物線形状とすることにより、太陽光集光装置が設置面に設置された場合において、長形パラボラ反射鏡の断面を放物線に対して対称な形状とする場合と比較して反射鏡の高さ寸法が小さくなり、反射鏡自身が作る日陰長さが短くなるので、その分、反射鏡の設置間隔を短くすることができる。この結果、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率を高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【００１１】
また、放物線軸に対する一方側部分の長さの、他方側部分の長さに対する比率が２０％より小さいと、太陽光を受光する面積が小さくなるので、所望の太陽光エネルギを得ることができない。一方、上記比率が８０％より大きいと、反射鏡が作る日陰長さを十分に短くできないので、反射鏡の設置間隔を十分に短くすることができない。したがって、上記一方側部分の長さを他方側部分の長さの２０％以上８０％以下とすることが好ましい。
【００１２】
太陽光集光装置は、長形パラボラ反射鏡の焦点を連ねた焦点軸を東西方向として、複数の長形パラボラ反射鏡が設置されることが好ましい。該焦点軸を東西方向に配置することにより、日の出から日の入りにわたる一日の太陽位置の東西方向での変化にもとづいて太陽光の入射角度が変化しても、太陽光は反射鏡において等角度反射して焦点軸に向かうので、一日の太陽位置の変化に対応する追尾調整が不要となる。したがって、一年にわたる太陽位置の変化にもとづき太陽光の入射角度が南北方向に変化することに対応して、反射鏡を南北方向に調整する機構を設けるだけですむので、反射鏡の追尾調整機構をコンパクトにでき、その分、反射鏡の設置間隔を短くすることができる。この結果、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率をさらに高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【００１３】
太陽光集光装置は、長形パラボラ反射鏡の焦点を連ねた焦点軸を東西方向として、長形パラボラ反射鏡を設置する場合、長形パラボラ反射鏡の長手方向の端部に、焦点軸に対して直角に平面反射鏡が設置されることが好ましい。朝夕の太陽高度が低い時間帯には、長形パラボラ反射鏡からの反射光が受熱器又は発電器から外れた方向に散逸することがあるが、前記のように平面反射鏡を設置することにより、長形パラボラ反射鏡からの反射光を平面反射鏡によりさらに反射して受熱器又は発電器に集光させることができる。さらに、該平面反射鏡は太陽光の入射を妨げないように、太陽光の入射側端部に設置した平面反射鏡を、太陽光が入射する時間には太陽光の入射を妨げない位置に退避させる可動機構を設けることがさらに好ましい。
【００１４】
太陽光集光装置は、建物の側壁に設けられた斜面に複数の長形パラボラ反射鏡が設置されていてもよい。該斜面に複数の長形パラボラ反射鏡を設けることにより、太陽光集光装置設置敷地を水平面に設ける場合にくらべて、設置面積を大きくすることができるので、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率をさらに高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、長形パラボラ反射鏡の断面を非対称放物線形状として、該反射鏡が設置面に設置された場合における該反射鏡の高さ寸法を小さくすることとしたので、反射鏡自身が作る日陰長さを短くでき、その分、反射鏡の設置間隔を短くすることができる。この結果、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率を高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る複数の太陽光集光装置が配列設置された状態を反射鏡の長手方向から見て示した側面図である。
【図２】実施形態に係る太陽光集光装置の反射鏡の構成の原理を示す図である。
【図３】従来の太陽光集光装置が複数設置された状態を反射鏡の長手方向から見て示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る太陽光集光装置の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、実施形態に係る複数の太陽光集光装置１０が水平面をなす敷地に配列設置された状態を示す側面図である。太陽光集光装置１０は、トラフ（樋）状の長形パラボラ反射鏡としての反射鏡１１と、該反射鏡１１の焦点Ｏを連ねた焦点軸上に固定して配される受熱器としての受熱管１２とを備えている。本実施形態では、該反射鏡１１の焦点軸は東西方向（図１の紙面に直角な方向）を長手方向としている。すなわち、反射鏡１１および受熱管１２は東西方向へ延びて配置されている。なお、受熱管１２に代えて、光電素子を有する発電器を設置することとしてもよい。
【００１９】
図１に示されているように、反射鏡１１の長手方向から見て、該反射鏡１１は、放物線軸Ｐが該反射鏡１１の中央位置からずれた位置を通っていて、反射面１１Ａが該放物線軸Ｐに対して非対称な形状をなしている。すなわち、図１における右方側に位置する反射鏡１１に示されているように、上記放物線軸Ｐに対する右方側部分の長さＬ１が左方側部分の長さＬ２より短くなっている。本実施形態では、反射鏡１１は、該右方側部分の長さＬ１が左方側部分Ｌ２の長さの２０％以上８０％以下となるように形成されている。
【００２０】
図２は、実施形態に係る太陽光集光装置の反射鏡の構成の原理を示す図である。同図では、従来の反射鏡２１（二点鎖線で図示）および本実施形態における反射鏡１１（実線で図示）が放物線Ｑ上に配置されて示されている。従来の反射鏡２１は、該放物線Ｑ上の放物線軸Ｐに対して対称な形状で形成されているのに対し、本実施形態の反射鏡１１は、放物線Ｑ上を上記反射鏡２１の位置から左方側へずれた位置の部分の形状で形成されている。したがって、既述の通り、該反射鏡１１は、図１に見られるように、放物線軸Ｐが該反射鏡１１の中心位置から右方側へずれて位置していて、該放物線軸Ｐに対する右方側部分の長さが左方側部分の長さより短くなっている。
【００２１】
従来の反射鏡２１および本実施形態の反射鏡１１が水平面に設置されたときの高さ寸法を比較すると、図２に示されているように、反射鏡１１の高さ寸法ｈは反射鏡２１の高さ寸法Ｈよりも小さい。したがって、該反射鏡１１の高さ寸法が小さくなる分、該反射鏡１１自身が作る日陰の長さは上記反射鏡２１自身が作る日陰の長さよりも短くなる。
【００２２】
このように、本実施形態では、従来よりも上記日陰の長さを短くすることができるので、複数の太陽光集光装置１０を配列設置する場合、図１に示されるように、反射鏡の設置間隔、すなわち互いに隣接する反射鏡１１同士間の距離Ｂを、図３に示される反射鏡２１同士間の距離Ａよりも小さくすることができる。この結果、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率を高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【００２３】
また、仮に、図１の反射鏡１１において、放物線軸Ｐに対する右方側部分の長さの、左方側部分の長さに対する比率が２０％より小さいと、太陽光を受光する面積が小さくなり、所望の太陽光エネルギを得ることができない。一方、上記比率が８０％より大きいと、反射鏡１１が作る日陰の長さを十分に短くできないので、太陽光集光装置１０の設置間隔を十分に短くすることができない。既述したように、本実施形態では、上記左方側部分の長さを右方側部分の長さの２０％以上８０％以下となるように形成されているので、太陽光集光装置１０同士の設置間隔を十分に短くしつつ、太陽光を受光する面積を十分に大きくして所望の太陽光エネルギを得ることができる。
【００２４】
また、既述したように、本実施形態では、太陽光集光装置１０はその焦点軸が東西方向に一致するように配置されている。したがって、日の出から日の入りにわたる一日の太陽位置の東西方向での変化にもとづいて太陽光の入射角度が変化しても、太陽光は反射鏡１１において等角度反射して焦点軸に向かうので、一日の太陽位置の変化に対応する追尾調整が不要となる。この結果、一年にわたる太陽位置の変化にもとづき太陽光の入射角度が南北方向に変化することに対応して、反射鏡を南北方向に調整する機構を設けるだけですむので、反射鏡の追尾調整機構をコンパクトにすることができる。
【００２５】
本実施形態では、太陽光集光装置１０は、複数の反射鏡１１が水平面に設置されることとしたが、これに代えて、複数の反射鏡１１が建物の側壁に設けられた斜面に設置されることとしてもよい。このように、該斜面に複数を設けることにより、太陽光集光装置設置敷地を水平面に設ける場合にくらべて、設置面積を大きくすることができるので、太陽光集光装置設置敷地面積に対する反射鏡面積の比率をさらに高くでき、太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【実施例】
【００２６】
図１に示す本発明を用いた場合の試算によれば、太陽光集光装置設置敷地面積に対し、太陽熱を受ける反射鏡面積は６割程度となり、従来の反射鏡面積が太陽光集光装置設置敷地面積に対して３割〜５割程度であったのに比べて１.２〜２倍にすることができ、その分、太陽光集光装置設置敷地面積に対して太陽光を高い効率で捕捉することができる。
【００２７】
本発明では、長形パラボラ反射鏡の断面を放物線形状としているが、平面鏡を組み合わせて略放物線形状としてもよい。さらに、平面鏡の幅の寸法を、受熱器又は発電器の太陽光を受光する部分の幅の寸法以下とすることが好ましい。このようにすることにより、長形パラボラ反射鏡の製作が簡単になり、設備コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  太陽光集光装置
１１  反射鏡
１２  受熱管（受熱器）
Ｏ  焦点
Ｐ  放物線軸
【図１】
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【図２】
2011214749.tif 000004
【図３】
2011214749.tif 000005