(57)【要約】【課題】強風が吹いた場合でも装置の損傷がなく、歪みや変形を防止できる太陽光集光装置を提供する。【解決手段】建物１の側壁１Ａには、水平方向に設けられた複数の平面反射鏡１０が設けられている。また、該建物１とは別体をなす架台等の構造物には、受熱器１１が設けられている。上記平面反射鏡１０は、太陽光を反射して受熱器１１に照射する。平面反射鏡１０を建物１の側壁１Ａに設けることにより、平面反射鏡１０への風の影響を大幅に緩和でき、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。【選択図】図１
2011214733.tif 000002
【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集光装置であって、
建物の側壁に水平方向又は鉛直方向に設けられた反射鏡を有していることを特徴とする太陽光集光装置。
【請求項２】
太陽の位置に追従して反射鏡を回動させる太陽追尾機構を有してい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】
太陽光を反射し受熱器又は発電器に照射する集光装置であって、
第一の反射鏡および第二の反射鏡を有し、
第一の反射鏡は、建物の側壁に水平方向又は鉛直方向に設けられ、太陽光を反射して第二の平面反射鏡に照射し、
第二の反射鏡は、第一の平面反射鏡からの太陽光を反射して受熱器又は発電器に照射することを特徴とする太陽光集光装置。
【請求項４】
反射鏡を設置した建物の側壁の上端部、下端部及び側端部のうち少なくとも一つに風の流れを整流する整流板を有していることとする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一つ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集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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
通常、太陽光集光装置は屋外に設置されているので、台風の襲来や春一番等の季節風が吹く時期には、風速２５ｍ／ｓ以上の強風に曝されることがある。このような強風が吹くと、太陽光集光装置の構造物自体が風を受けるので、特に、台風の襲来時や季節風が吹いた際には装置全体が損傷するおそれがある。また、装置全体が損傷しない場合であっても、強風による影響で装置に歪みや変形が生じることが多い。特に、微妙な調整が必要な太陽追尾機能を有する装置においては、追尾機能制御部分に長期間の耐久性や高精度の制御機能の維持が要求されるので、強風対策は大きな課題である。また、強風に耐える強度が得られる構造物として太陽光集光装置を設置することは、技術的には可能であっても、経済的には費用が嵩むという問題がある。上記特許文献１に開示される装置を含め、従来の太陽光集光装置では、強風対策が十分になされたものが考案されていない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、強風が吹いた場合でも装置の損傷、歪み、変形を防止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】
【０００６】
＜第一発明＞
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集光装置であって、建物の側壁に水平方向又は鉛直方向に設けられた反射鏡を有していることを特徴としている。
【０００７】
強風が吹いた場合でも、風の流れは建物を迂回する流れを形成するので、反射鏡を建物の側壁に沿って設けることにより、強風が反射鏡に直接当たることや反射鏡の位置を通過することがなくなる。したがって、反射鏡への風の影響を大幅に緩和でき、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。
【０００８】
上記太陽光集光装置は、太陽の位置に追従して反射鏡を回動させる太陽追尾機構を有していることが好ましい。該太陽追尾機構を設けることにより、太陽の位置が変化しても十分な集光量を確保できる。
【０００９】
＜第二発明＞
太陽光を反射し受熱器又は発電器に照射する集光装置であって、第一の平面反射鏡および第二の平面反射鏡を有し、第一の平面反射鏡は、建物の側壁に水平方向又は鉛直方向に設けられ、太陽光を反射して第二の平面反射鏡に照射し、第二の平面反射鏡は、第一の平面反射鏡からの太陽光を反射して受熱器又は発電器に照射することを特徴としている。
【００１０】
建物壁面は一般的に平面であるので、例えば、複数の第一の平面反射鏡を並行して配置することにより、各第一の平面反射鏡で反射された太陽光は、第二平面鏡においてほぼ直線上に照射される。そして、第二平面反射鏡で反射された第一平面反射鏡からの太陽光は、受熱器又は発電器において、第二平面反射鏡において照射された範囲よりもさらに狭い範囲に照射される。この結果、集光率をさらに増大させることができる。
【００１１】
第一発明および第二発明に係る太陽光集光装置は、反射鏡を設置した建物の側壁の上端部、下端部及び側端部のうち少なくとも一つに風の流れを整流する整流板を有していることが好ましい。該整流板を設けて風を整流することにより、風による反射鏡への影響をさらに緩和できるので、太陽光集光装置の損傷、歪みや変形をより確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、第一発明として、反射鏡を建物の側壁に水平方向又は鉛直方向に設けて、強風が吹いた場合でも、建物を迂回する風の流れを形成することにより、反射鏡への風の影響を大幅に緩和して、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止することができる。
【００１３】
また、第二発明として、第一の平面反射鏡および第二の平面反射鏡の二種の平面反射鏡を設けて、建物の側壁に設けられた第一の平面反射鏡で太陽光を反射して第二反射鏡に照射するとともに、第二の平面反射鏡で第一の平面反射鏡からの太陽光を反射し受熱器又は発電器に照射することにより、第一の反射鏡の損傷、歪み、変形を防止できるとともに、集光率を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】第一実施形態の変形例に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す斜視図である。
【図３】第二実施形態に係る太陽光集光装置を示す側面図である。
【図４】第二実施形態の変形例に係る太陽光集光装置を示す平面図である。
【図５】第三実施形態に係る太陽光集光装置を示す側面図である。
【図６】第三実施形態の変形例に係る太陽光集光装置を示す側面図である。
【図７】第四実施形態に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。本実施形態に係る太陽光集光装置は、水平方向に延びる複数の平面反射鏡１０を有している。該平面反射鏡１０は、長手方向に延びる一方の側縁部が図１（Ａ），（Ｂ）に示されているように、建物１の平面状の側壁１Ａに連結されて設置されている。該平面反射鏡１０は、上下方向で複数段をなして設置されていて、上記建物１の側壁１Ａから上方側へ向けて傾斜して延びている。
【００１７】
図１（Ｂ）にて矢印で示されているように、平面反射鏡１０は上方から照射された太陽光を下方へ反射するようになっており、該平面反射鏡１０によって反射された太陽光が照射される先には、該太陽光を受けて受熱する受熱器１１が設置されている。該受熱器１１は、建物１とは別体をなす架台等の構造物に設置されている。また、該受熱器１１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。
【００１８】
また、図１（Ｂ）に見られるように、建物１の側壁１Ａの上端部には、風の流れを整流するための整流板１２が該側壁１Ａから張り出して設けられている。なお、図１（Ａ）において、該整流板１２の図示は省略されている。また、整流板１２は、上記側壁１Ａの上端部、下端部および側端部のうち少なくとも一つに設けられてもよく、また、上端部、下端部および側端部の全てに設けられてもよい。下端部に、横風が地面から上昇する流れを形成されるような整流板を設けることにより、反射鏡に対する横風の影響を和らげることができる。また、下端部に、建物に当たる横風が上昇する方向を調整するような整流板を設け、建物の側壁の反射鏡に当たらないようにすることができる。
【００１９】
本実施形態では、平面反射鏡１０が建物１の側壁１Ａに沿って設けられており、強風が吹いた場合でも、建物１を迂回する風の流れが形成されるので、強風が平面反射鏡１０に直接当たることや該平面反射鏡１０の位置を通過することがない。したがって、平面反射鏡１０への風の影響を大幅に緩和でき、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。
【００２０】
また、本実施形態では、建物１の側壁１Ａに整流板１２が設けられているので、該整流板１２によって風が整流されて、反射鏡への風の影響をさらに緩和できるので、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形をより確実に防止できる。
【００２１】
建物１の側壁１Ａには、自走式洗浄装置（図示せず）のためのガイドレール１３が水平方向に延び各平面反射鏡１０に対応して設けられている。該自走式洗浄装置は、該ガイドレール１３上を走行することにより平面反射鏡１０の汚れを高圧水噴射、反射鏡面清掃用ブラシ等によって洗浄可能となっている。したがって、降雨や風で運ばれる粉塵等による平面反射鏡１０の汚れを該自走式洗浄装置で洗浄することにより、該平面反射鏡１０の反射率を常に高い値で維持することができる。
【００２２】
また、建物１の側壁１Ａに平面反射鏡１０を設けることにより、該側壁１Ａは太陽熱から熱遮蔽されるので、該建物１内において空調動力を軽減することができる。
【００２３】
本実施形態に係る太陽光集光装置は種々の変更が可能である。図２は、本実施形態の変形例に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す斜視図である。本変形例では、太陽光集光装置の平面反射鏡１０’が鉛直方向に延びて設置されている点で、平面反射鏡１０’が水平方向に延びて設置される図１の形態と異なっている。
【００２４】
本変形例では、図２に示されているように、鉛直方向に延びる複数の平面反射鏡１０’は、建物１の側壁１Ａの上縁部から延びるＬ字形状をなす複数の保持部材１４’が該平面反射鏡１０’の上縁部にそれぞれ連結されることにより、該建物１の側壁１Ａに沿って吊り下がるように設置されている。そして、該平面反射鏡１０’によって反射された太陽光が照射される先には、該太陽光を受けて受熱する受熱器１１’が設置されている。
【００２５】
本変形例においても、図１の形態と同様に、平面反射鏡１０’が建物１の側壁１Ａに沿って設けられており、建物を迂回する風の流れが形成されるので、反射鏡への風の影響が大幅に緩和され、太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。
【００２６】
また、保持部材１４’によって平面反射鏡１０’を吊り下げるように設置することにより、平面反射鏡１０’および保持部材１４’の重量を建物１で受けるので、平面反射鏡１０’および保持部材１４’での自重による応力を大幅に低減できる。本実施形態では、上記平面反射鏡１０’は建物１の側壁１Ａに固定されているので、その姿勢が制御されることはないが、仮に、該平面反射鏡１０’が、制御装置（図示せず）によって、鉛直方向に延びる駆動軸まわりに駆動されて太陽の位置に追従するように制御される場合には、上記保持部材１４’によって該平面反射鏡１０’を吊り下げて設置することにより、長期間にわたる駆動軸の安定性が確保できる。
【００２７】
＜第二実施形態＞
本実施形態は、太陽の位置に追従して平面反射鏡を回動させる太陽追尾機構が設けられている点で、該太陽追尾機構が設けられておらず平面反射鏡が回動しない第一実施形態と異なっている。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る太陽光集光装置を示す側面図である。本実施形態における太陽光集光装置の平面反射鏡２０は、水平方向（図２において紙面に対して直角な方向）に延びており、該水平方向に延びる一方の側縁部が建物の側壁１Ａに取り付けられている。図３に見られるように、該側壁１Ａには、水平方向に延びる回動軸２５が設けられており、上記平面反射鏡１０の一方の側縁部が該回動軸２５に取り付けられることにより回動自在となっている。
【００２９】
上記平面反射鏡２０は、制御装置（図示せず）によって、太陽の位置に追従して回動軸２５まわりに回動するように制御される。本実施形態において、平面反射鏡２０、回動軸２５および上記制御装置によって太陽光追尾機構が構成されている。平面反射鏡２０によって反射された太陽光が照射される先に設けられた受熱器１１は、建物１とは別体をなす架台等の構造物に設置されている。本実施形態では、例えば、受熱器１１での受熱量が常に最大となるように、該平面反射鏡２０を太陽の位置に追従させて制御される。
【００３０】
本実施形態においても、平面反射鏡２０を建物の側壁１Ａに設けることにより、強風による太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できるので、太陽光追尾機構の制御精度を長期間維持することができる。
【００３１】
また、上記平面反射鏡２０において、側壁１Ａから離れた位置であるほど風から受ける影響が大きくなるので、その分、作用する応力も大きくなる。したがって、風の影響を最小限に留められる程度の寸法で平面反射鏡２０が形成されることが好ましい。例えば、側壁１Ａの壁面に対して直角な方向における該平面反射鏡２０の他方の側縁部（回動軸２５に取り付けられていない側の側縁部）と該側壁１Ａとの距離が、該平面反射鏡２０の回動時において、２ｍ以下、望ましくは１ｍ以下、さらに望ましくは、０．５ｍ以下となるような寸法で平面反射鏡２０が形成することができる。
【００３２】
本実施形態に係る太陽光集光装置は種々の変更が可能である。図４は、第二実施形態の変形例に係る太陽光集光装置を示す平面図である。本変形例では、太陽光集光装置の平面反射鏡が鉛直方向（図４において紙面に対して直角な方向）に延びて設置されている点で、平面反射鏡が水平方向に延びて設置される図３の形態と異なっている。
【００３３】
図４に見られるように、該側壁１Ａには、鉛直方向に延びる回動軸２５’が設けられており、上記平面反射鏡２０’の一方の側縁部が該回動軸２５に取り付けられることにより該回動軸２５まわりで回動自在となっている。また、本変形例においても、図３の形態と同様、平面反射鏡２０’は、制御装置（図示せず）によって、太陽の位置に追従して回動軸２５’まわりに回動するように制御される。平面反射鏡２０’により反射された太陽光は、架台等の構造物に設置された受熱器２１’に照射される。
【００３４】
＜第三実施形態＞
本実施形態に係る太陽光集光装置は、反射鏡が放物面反射鏡として形成されている点で、反射鏡が平面反射鏡として形成されている第二実施形態に係る太陽光集光装置と異なっている。
【００３５】
図５は、本実施形態に係る太陽光集光装置を示す側面図である。本実施形態に係る太陽光集光装置は、水平方向（図５において紙面に対して直角な方向）に延び反射面（図５における上面）が凹湾曲した放物面で形成された放物面反射鏡３０を有している。建物の側壁１Ａには、水平方向に延びる回動軸３５が設けられており、上記放物面反射鏡３０の一方の側縁部が該回動軸３５に取り付けられることにより放物面反射鏡３０が該回動軸３５まわりで回動自在となっている。
【００３６】
本実施形態においても、第二実施形態と同様に、上記放物面反射鏡３０は、制御装置（図示せず）によって、太陽の位置に追従して回動するように制御される。また、図５にて矢印で示されているように、放物面反射鏡３０は、上方から照射された太陽光を反射して側壁1Ａに設置された受熱器３１へ照射するようになっている。
【００３７】
本実施形態においても、放物面反射鏡３０を建物の側壁１Ａに設けることにより、強風による太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。この結果、太陽光追尾機構の制御精度を長期間維持することができる。
【００３８】
本実施形態に係る太陽光集光装置は種々の変更が可能である。図６は、本実施形態の変形例に係る太陽光集光装置を示す側面図である。本変形例に係る太陽光集光装置は、放物面反射鏡が背面（反射面に対して反対側の面）の略中央位置で回動軸に取り付けられており、受熱器が建物とは別体の構造物に設けられている点で、放物面反射鏡が一方の側縁部で回動軸に取り付けられており、受熱器が建物の側壁に設けられている図５の形態と異なっている。
【００３９】
図６に示されているように、本変形例では、放物面反射鏡３０’は、凸湾曲した背面（図６における下面）の頂部にて回動軸３５’に回動自在に取り付けられている。放物面反射鏡３０’によって反射された太陽光が照射される受熱器３１’は、建物とは別体をなす架台等の構造物に設置されている。
【００４０】
＜第四実施形態＞
本実施形態に係る太陽光集光装置は、第一平面反射鏡および第二平面反射鏡の二種の平面反射鏡を有し、第一平面反射鏡が建物の側壁に設けられ、第二平面反射鏡が該建物とは別体の構造物に設けられる点で、一種の平面反射鏡のみを有し、該平面反射鏡が建物の側壁に設けられている第一実施形態の変形例に係る太陽光集光装置と異なっている。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る太陽光集光装置が設けられた建物を示す斜視図である。図７に示されているように、複数の第一平面反射鏡４０Ａは、鉛直方向に延びた形状をなしており、図２に示された反射鏡１０’と同様の形態で、保持部材４４によって建物１の側壁１Ａに取り付けられている。
【００４２】
上記第一平面反射鏡４０Ａによって反射された太陽光が照射される先には、鉛直方向に延びた形状をなす一つの第二平面反射鏡４０Ｂが、建物１とは別体をなす架台等の構造物に設置されている。該第二平面反射鏡４０Ｂは、第一平面反射鏡４０Ａからの太陽光を反射する。該第二反射鏡４０Ｂによって反射された太陽光が照射される先には、該太陽光を受けて受熱する受熱器４１が、該第二反射鏡４０Ｂが設置されている構造物とは異なる架台等の構造物に設置されている。
【００４３】
本実施形態においても、第一平面反射鏡４０Ａを建物の側壁１Ａに設けることにより、第一実施形態の変形例と同様に、強風による太陽光集光装置の損傷、歪み、変形を防止できる。
【００４４】
本実施形態において、建物１の側壁１Ａの面は平面であるので、図７に見られるように複数の第一平面反射鏡４０Ａを互いに平行に配置することにより、各第一平面反射鏡４０Ａで反射された太陽光は、第二平面鏡４０Ｂにおいてほぼ鉛直方向に延びる直線（仮想線）上に照射される。そして、第二平面反射鏡４０Ｂで反射された各第一平面反射鏡４０Ａからの太陽光は、受熱器４１において、第二平面反射鏡４０Ｂで照射された範囲よりもさらに狭い範囲に照射される。このように、本実施形態では、第一平面反射鏡４０Ａで反射された太陽光を、第二平面反射鏡４０Ｂを介して受熱器４１に照射することにより、該受熱器４１における集光率を増大させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  建物
１Ａ  側壁
１０，１０’，２０，２０’  平面反射鏡
１１，１１’，２１，２１’，３１，３１’，４１  受熱器
１２  整流板
３０，３０’  放物面反射鏡
４０Ａ  第一平面反射鏡（第一の平面反射鏡）
４０Ｂ  第二平面反射鏡（第二の平面反射鏡）
【図１】
2011214733.tif 000003
【図２】
2011214733.tif 000004
【図３】
2011214733.tif 000005
【図４】
2011214733.tif 000006
【図５】
2011214733.tif 000007
【図６】
2011214733.tif 000008
【図７】
2011214733.tif 000009