(57)【要約】【課題】楕円鏡でない反射パネルを利用する場合も、ヘリオスタットの姿勢制御が容易に行える太陽光の集光構造を提供する。【解決手段】ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａからの太陽光Ｌを平面視における１つの交点Ｐに向けて反射するため、ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａの姿勢制御が容易である。３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂを三角状に配置し、筒型集光器９をその中心に配置したため、反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂを互いに密接した状態で配置することができる。反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂが密接すれば、筒型集光器９内に入光する太陽光Ｌの角度がなるべく鉛直に近づき、ロスの少ない効率的な集光を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヘリオスタットにより反射された太陽光を、それぞれ反射パネルにより下向きに反射して１つの筒型集光器内に集光する太陽光の集光構造であって、
前記ヘリオスタットからの太陽光は平面視で１つの交点に向けて反射され、反射パネルがそれぞれ交点を越えた位置に配置されていることを特徴とする太陽光の集光構造。
【請求項２】
ヘリオスタットが３台で、対応する３枚の反射パネルが平面視で三角状に配置され、筒型集光器を３枚の反射パネルの略中心に配置したことを特徴とする請求項１記載の太陽光の集光構造。
【請求項３】
３枚の反射パネルのうち、中央の反射パネルと、その他の反射パネルとの高さを相違させたことを特徴とする請求項２記載の太陽光の集光構造。
【請求項４】
反射パネルが複数枚の四角形のミラーピースを支持板に互いに密接した状態で取付けた構造で、前記ミラーピースの長辺が２０ｃｍ以下であり、ミラーピースの略中央部のみが支持板に対して取付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光の集光構造。
【請求項５】
ミラーピースが一辺５ｃｍの正方形であることを特徴とする請求項４記載の太陽光の集光構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヘリオスタットにより反射した太陽光の集光構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多数のヘリオスタットにより反射された太陽光を、高い位置に設置された楕円鏡により下向きに反射して１つの筒型集光器内に集光する集光構造が知られている。この種の集光構造の場合、ヘリオスタットで反射された全ての太陽光は、まず楕円鏡の第１焦点へ向けられ、第１焦点を経て楕円鏡で反射された太陽光は、楕円鏡の第２焦点へ向かうため、第２焦点に筒型集光器を置いている。各ヘリオスタットからの太陽光を第１焦点へ向ける構造のため、太陽光が常にその第１焦点へ向かうようにヘリオスタットを姿勢制御すれば良く、ヘリオスタットの姿勢制御が容易である。筒型集光器内に集光された太陽光の熱エネルギーは発電等に利用される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９５１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、楕円鏡を利用するため、反射された太陽光を楕円鏡の第１焦点へ向ければ良く、ヘリオスタットの姿勢制御が容易であるが、楕円鏡でない例えば平面的な反射パネルを利用する場合は、反射された太陽光を向ける基準点が存在しないため、ヘリオスタットの姿勢制御が難しい。すなわち、少数のヘリオスタットでの集光を行う場合は、楕円鏡は大掛かりとなるため、例えば平面状の反射パネルを数枚利用して、各ヘリオスタットからの太陽光を、それぞれ対応する反射パネルにより下向きに反射することが想定されるが、そのような場合におけるヘリオスタットの姿勢制御が困難となる。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、楕円鏡でない反射パネルを利用する場合も、ヘリオスタットの姿勢制御が容易に行える太陽光の集光構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、複数のヘリオスタットにより反射された太陽光を、それぞれ反射パネルにより下向きに反射して１つの筒型集光器内に集光する太陽光の集光構造であって、前記ヘリオスタットからの太陽光は平面視で１つの交点に向けて反射され、反射パネルがそれぞれ交点を越えた位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、ヘリオスタットが３台で、対応する３枚の反射パネルが平面視で三角状に配置され、筒型集光器を３枚の反射パネルの略中心に配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、３枚の反射パネルのうち、中央の反射パネルと、その他の反射パネルとの高さを相違させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、反射パネルが複数枚の四角形のミラーピースを支持板に互いに密接した状態で取付けた構造で、前記ミラーピースの長辺が２０ｃｍ以下であり、ミラーピースの略中央部のみが支持板に対して取付けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、ミラーピースが一辺５ｃｍの正方形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、ヘリオスタットからの太陽光を平面視における１つの交点に向けて反射するため、ヘリオスタットの姿勢制御が容易である。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、３枚の反射パネルを配置するだけなので、構造が簡素である。また、３枚の反射パネルを三角状に配置し、筒型集光器をその略中心に配置したため、反射パネルを互いに密接した状態で配置することができる。反射パネルが密接すれば、筒型集光器内に入光する太陽光の角度が鉛直に対して小さくなり、ロスの少ない効率的な集光を行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、３枚の反射パネルのうち、中央の反射パネルと、その他の反射パネルとの高さを相違させたため、３枚の反射パネルを更に密接した状態で配置することができ、筒型集光器内に入光する太陽光の角度を更に鉛直に近づけた状態にすることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、反射パネルが予め長辺が２０ｃｍ以下の複数のミラーピースに分割されているため、熱衝撃が加わっても、個々のミラーピース内で応力を吸収することができ破損しにくい。しかも、各ミラーピースでは、略中央部のみを取付点としているため、ミラーピースの熱膨張が自由で破損しにくい。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、ミラーピースが一辺が５ｃｍの正方形であるため、確実に破損しない小ささであると共に、小さすぎないので支持板に取付けるミラーピースの数が多くなりすぎず、取付作業性も良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽光の集光構造を示す斜視図。
【図２】太陽光の集光構造を示す側面図。
【図３】太陽光の集光構造を示す平面図。
【図４】反射パネルを示す断面図。
【図５】反射パネルを示す平面図。
【図６】ミラーピースで構成された反射パネルを示す図。
【図７】反射パネルの拡大図。
【図８】反射パネルの拡大断面図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る太陽光の集光構造を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１〜図８は、本発明の第１実施形態を示す図である。この実施形態では、３台のヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａが配置されている。各ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａは、ベース部４と、支柱５と、反射ミラー６とから構成されている。支柱５はベース部４に対して方位方向で回転自在で、反射ミラー６は支柱５の上部において高度方向で回転自在である。反射ミラー６は複数の小さなミラーで構成しても良いし、１つの大きなミラーで構成しても良い。この実施形態に係る反射ミラー６は、小さな複数のミラーにより１つの大きな放物面が形成されるように構成している。
【００１８】
ベース部４からはアーム７が延びており、そのアーム７の先端にセンサー８が設けられている。このセンサー８は、反射ミラー６で反射された太陽光Ｌを検出して、太陽光Ｌが常にセンサー８側を指向するように、反射ミラー６の方位方向及び高度方向での回転角度を図示せぬ駆動機構により制御するものである。
【００１９】
３台のヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａは南側を向いて扇形に配置されており、各ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａで反射された太陽光Ｌは、常にヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａの南側に配置された対応する反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂの中心へ向けて反射されるようになっている。
【００２０】
次に、反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂを説明する。反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは同じ構造で、支持アーム１１により所定の角度で支持されている。反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂの構造を、図６〜図８に示した反射パネル１Ｂを代表して説明する。
【００２１】
反射パネル１Ｂは一辺が８０ｃｍの四角い平面鏡である。反射パネル１Ｂは、一枚の大きなミラーで形成すると、強い光エネルギーが当たることにより、加熱されて熱応力が生じ、破損しやすくなる。そのため、この実施形態では、反射パネル１Ｂを２５６枚のミラーピース１２により構成している。ミラーピース１２の一枚は一辺が５ｃｍの正方形で、互いに隣接する同士の間には０．１ｍｍ程度の僅かな隙間Ｓが確保されている。尚、隙間Ｓがなく、隣接する同士の端末が違いに接触していても良い。
【００２２】
ミラーピース１２は一般的な青板硝子で、裏面に鏡面が形成されている。そのミラーピース１２は、支持板１３である金属板に対して、耐熱性を有する接着剤１４により、中央部のみが接着されている。接着剤１４による取付けのため、作業が容易である。
【００２３】
次に、ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａで反射された太陽光Ｌは、図３に示すように、平面視で１つの交点Ｐで交差するようになっており、各反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは交点Ｐを越えた位置に配置されている。中央のヘリオスタット２Ａは、両側のヘリオスタット１Ａ、３Ａからの太陽光Ｌが交差する交点Ｐにいったん合致させた後、センサー８の位置を上方へ上げることにより、若干他のヘリオスタット１Ａ、３Ａよりも上向きになっている。但し、平面視では、３本の太陽光Ｌは交点Ｐで交差している。
【００２４】
３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは、平面視で三角状（図５の三角形Ｔ）に配置されており、その３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂの中心に筒型集光器９が配置されている。筒型集光器９は内面が鏡面で、上側開口より下側開口が小さいテーパー筒形状で、上側開口から太陽光Ｌを導入して下側開口より取り出すことができる。筒型集光器９内に導入される太陽光Ｌは鉛直に対する角度θ（図４参照）が小さいほどロスが少なく、効率的な集光を行うことができる。筒型集光器９の下方には、集光した熱エネルギーを利用して反応を行う反応炉１０が設置されている。
【００２５】
この実施形態によれば、ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａからの太陽光Ｌを平面視における１つの交点Ｐに向けて反射するため、太陽光Ｌが常にその交点Ｐへ向かうようにヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａを姿勢制御すれば良く、ヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａの姿勢制御が容易である。中央の反射パネル２Ａからの太陽光Ｌが、他のヘリオスタット１Ａ、３Ａからの太陽光Ｌの交点Ｐの上方を通過するが、平面視では、同一の交点Ｐを通過する構造のため、ヘリオスタット２Ａのセンサー８の上下変位分を考慮して制御すれば良く、ヘリオスタット２Ａの制御の容易性は、他のヘリオスタット１Ａ、３Ａと同様である。
【００２６】
また、３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂが、交点Ｐを越えた位置で三角状態に配置され、筒型集光器９がその三角形Ｔの中心に配置されているため、３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは、横方向Ｘ及び縦方向Ｙの両方において密接した状態となる。反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂが密接することにより、反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂで下向きに反射された太陽光Ｌの角度θは、横方向Ｘ及び縦方向Ｙの両方で鉛直に対して小さくなり、太陽光Ｌをロスが少ない効率的な状態で筒型集光器９内に導入することができる。
【００２７】
特に、中央の反射パネル２Ｂと、他の反射パネル１Ｂ、３Ｂとの高さを相違させているため、３枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂを同じ高さに配置するよりも、更に密接した状態となっている。
【００２８】
また、この実施形態によれば、反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂが一辺５ｃｍの正方形である小さなミラーピース１２で構成されているため、ヘリオスタット１にて集光された太陽光Ｌによる熱衝撃が加わっても、個々のミラーピース１２内で応力を吸収することができ破損しない。また、各ミラーピース１２では、中央部のみを取付点としているため、ミラーピース１２の熱膨張が自由で破損しない。しかも、ミラーピース１２のサイズを、一辺が５ｃｍの正方形にしているため、確実に破損しない小ささであると共に、小さすぎないので支持板１３に取付けるミラーピース１２の数が多くなりすぎず、取付作業性も良い。
【００２９】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３０】
この実施形態では、５台のヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａと、５枚の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂを、それぞれ設置した例を示す。追加された２台のヘリオスタット４Ａ、５Ａは、他のヘリオスタット１Ａ、２Ａ、３Ａと同様に扇型に延長された箇所に配置される。そして、追加された２枚の反射パネル４Ｂ、５Ｂは、中央以外の２枚の反射パネル１Ｂ、３Ｂと同じ高さに並べて配置される。このように、３枚以上の反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂを設置する場合も、密接に配置することができる。
【００３１】
以上の各実施形態では、反射パネル１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ等を平面鏡としたが、湾曲鏡にしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、４Ａ  ヘリオスタット
１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ  反射パネル
９  筒型集光器
１２  ミラーピース
１３  支持板
１４  接着剤
Ｐ  交点
Ｌ  太陽光
Ｓ  太陽
Ｔ  三角形
Ｘ  横方向
Ｙ  縦方向
θ  角度
【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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