(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、反射鏡自体およびその支持構造の超軽量化に加え、熱応力に基づく電磁波集束装置と反射鏡の変形を重量や消費電力を増やすことなく現場において熱歪みによる反射鏡面形状の精度低下を防止し、精度良く指定の形状に近づける形状形成方法を提示することにある。【解決手段】  本発明の現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法は、薄膜材によって形成される反射鏡を備えた電磁波集束装置であって、設置される場所の環境条件によって受ける前記反射鏡の熱歪み変形を予測演算して把握し、製造時には予めその変形分を見込んで反射鏡面の表面・裏面及び／又は反射鏡の外周支持構造に素材と厚みを異にした被膜を施し、表面の輻射率と反射率の面分布を調整するなどして反射鏡を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜材によって形成される反射鏡を備えた電磁波集束装置であって、設置される場所の環境条件によって受ける前記反射鏡の熱歪み変形を予測演算して把握し、製造時には予めその変形分を見込んで反射鏡を形成することを特徴とする現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法。
【請求項２】
反射鏡製造時の形成は、反射鏡面の表面・裏面及び／又は反射鏡の外周支持構造に素材と厚みを異にした被膜を施し表面の輻射率と反射率の面分布を調整することによって現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける請求項１に記載の形状形成方法。
【請求項３】
反射鏡製造時の形成は、反射鏡面の中央部に熱膨張係数を異にする円形若しくは楕円形状の異質材領域を形成することによって現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける請求項１に記載の形状形成方法。
【請求項４】
反射鏡製造時の形成は、反射鏡面を形成する領域と反射鏡の外周支持構造との間にヒダ構造を形成し、その部分で熱歪み変形を吸収して現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける請求項１に記載の形状形成方法。
【請求項５】
反射鏡製造時の形成は、請求項２乃至４に記載の方法を適宜組み合わせたものである現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法。
【請求項６】
設置される場所は衛星上であってその環境条件は、太陽、地球、衛星本体からの幅射量が含まれるものである請求項１乃至５のいずれかに記載の現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法。
【請求項７】
反射鏡面及び／又は外周支持構造の材料として高分子材料を採用した請求項２、５および６に記載の形状形成方法であって、前記高分子材料に金属膜のコーティングを輻射層の基層として施し、その上に塗料や酸化シリコンなどの高輻射層を形成することにより、原子状酸素の衝突によるそれらの劣化を防ぐ効果を兼備させたことを特徴とする現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波集束装置、特に太陽エネルギー利用のための集光装置、或いは送受信のための通信・観測用電磁波送受信装置として用いられる電磁波集束装置の鏡面形状を現場環境下において精度良く指定の形状に近づける形状形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁波集束装置としては、一般に金属の薄膜又は網を放物面形状に成形した電磁波反射面にＣＦＲＰ（カーボン繊維強化プラスチック）等の軽量かつ剛性の大きな樹脂を塗布したものが用いられているが、高精度化と軽量化、低価格化を同時に成立させることは困難である。高精度化は一般には重量増を伴い、これを軽量化しながら高精度を保つためには鏡面精度を能動的に制御することなどが要求され、これに対応することは大幅な価格増をまねくこととなる。特に、宇宙用電磁波集束装置に要求されるような画期的な軽量化を満足させることはできない。また、熱応力・熱歪みによって鏡面形状に狂いが生じるという現象が避けがたい問題として存在する。
【０００３】
また宇宙用電磁波集束装置としては超軽量化および宇宙展開のために膨張（インフレータブル）式反射鏡が主に米国で研究されているが、この方式では回転放物面形状等の所望形状を十分な精度にて形成することが極めて困難である。また気体を封入するために、反射面の前方に透明膜を設置する必要があり、構造上電磁波が往復２回、その層を通過する。その膜の透明性が十分ではなく、また宇宙空間での放射線などによる透明度の劣化がさけられないために損失が少なくないといった問題が非特許文献１、非特許文献２等で指摘されている。また、宇宙用の装置である場合、宇宙デブリが膜に衝突することにより生成される穴からの気体流出により、圧力低下を生じ、回転放物面等の形状維持が困難である等の欠点もある。
【０００４】
デブリ衝突による小孔形成により、内部気体が流出する際には推力を発生するので、気体膨張式反射鏡を搭載した宇宙機にはモーメントが連続発生して機体姿勢が乱れる。これを打ち消すためには小型推進器からの推進剤ガスの噴射が必要となり、コスト的に大きな負担となる。このような状況において航空宇宙技術研究所では最近、薄膜材料による太陽集光鏡を含む電磁波収束装置の研究を進め強化してきた。本発明者達は上記の欠点を有しない超軽量太陽集光鏡として、気体膨張式ではなく、高分子薄膜材の塑性変形を利用した集光鏡を開発試作して、非特許文献３、非特許文献４に発表している。反射鏡の反射面形状は高精度な指定する形状であることが望ましいが、高分子膜材料からの指定形状の型を用いたストレート成形法、ドレープ成形法、プラグアシスト成形などでは、指定形状での高精度は達成できず、不完全な形状となる。その解決策の１つは上記の不完全性を見込んだ型による成形を実施することで、ある程度はこの問題を解決することができる。この技術については既に特願２００２−２３９６９４号「超軽量電磁波収束装置及びその製造方法」として特許出願済みである。さらに特願２００２−３０２６９５号「薄膜展開構造物、そのための薄膜展開方法並びに薄膜展開ユニットおよび薄膜展開システム」と、特願２００３−６２５８４号「太陽熱推進システム、及びそれを用いた使用済み人工衛星の自主廃棄の方法」、更に２本の直交する線焦点反射鏡による収束に関する特許文献１を先に出願しているところであるが、その延長線上の技術として現場における熱歪みに基づく変形に対処する本発明「反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法」についての研究に至ったものである。
【特許文献１】特開２００３−１２４７４１号公報  「可変焦点距離電磁波集束装置」  平成１５年４月２５日公開
【非特許文献１】P. E. Frye, J. A. McClanahan,"Solar Thermal Propulsion Transfer Stage for the First PlutoMission," AIAA-93-2601, 29th Joint Propulsion Conference & Exhibit,1993.
【非特許文献２】David Lichodziejewski, Costas Cassapakis,"Inflatable Power Antenna Technology," AIAA-99-1074, 1999.
【非特許文献３】坂下保治，佐原宏典，清水盛生，中村嘉宏、"太陽熱推進系における超軽量集光鏡の試作，"第43回宇宙科学技術連合講演会，2000．
【非特許文献４】松井康浩，佐原宏典，清水盛生，中村嘉宏，"超小型衛星用太陽熱推進系〜超軽量太陽集光鏡，"平成13年度宇宙輸送シンポジウム，2002．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
宇宙用大面積電磁波集束装置としては、反射鏡自体の高精度での超軽量化だけでなく、宇宙での回転放物面等の指定形状の形状形成・維持・改善に必要な機構も含めたトータルの超軽量化が、打ち上げコストの低減等のために強く要求される。特に、宇宙空間に展開した電磁波集束装置は、真空状態の中で太陽光を受光するという環境下にあると共に、薄膜材料によって反射鏡が構成されているため、不可避的に熱応力が発生して、熱歪みをもたらし、そのために反射鏡面の形状精度の低下という重大な問題が発生する。また本来の設計形状を展開時に形成し、置かれた環境下でその形状を維持・改善するために、モータ等の駆動部や機械・機構部品を用いる手法を採用すると、その機器自体の重量増をもたらすだけでなく、宇宙において極めて貴重な電力の消費量も増加させてしまう。
【０００６】
本発明の課題は、これらの要求にこたえること、すなわち反射鏡自体およびその支持構造の超軽量化に加え、熱応力に基づく電磁波集束装置と反射鏡の変形を重量や消費電力を増やすことなく現場において熱歪みによる反射鏡面形状の精度低下を防止し、精度良く指定の形状に近づける形状形成方法を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法は、薄膜材によって形成される反射鏡を備えた電磁波集束装置であって、設置される場所の環境条件によって受ける前記反射鏡の熱歪み変形を予測演算して把握し、製造時には予めその変形分を見込んで反射鏡を形成することを特徴とする。
そして、反射鏡製造時の具体的形成は、反射鏡面の表面・裏面及び／又は反射鏡の外周支持構造に素材と厚みを異にした被膜を施し表面の輻射率と反射率の面分布を調整すること、反射鏡面の中央部に熱膨張係数を異にする円形若しくは楕円形状の異質材領域を形成すること、あるいは反射鏡面を形成する領域と反射鏡の外周支持構造との間にヒダ構造を形成し、現場において反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法を提示するものである。更にはこれらの方法を適宜組み合わせたものである。
【０００８】
また、本発明の対象である電磁波集束装置の設置される場所は衛星上であってその環境条件は、太陽、地球、衛星本体からの幅射量が含まれるものである。
そして、本発明の現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法は、対象である電磁波集束装置の反射鏡面や外周支持構造材料として採用した高分子材料に金属膜のコーティングを輻射層の基層として施し、その上に塗料や酸化シリコンなどの高輻射層を形成することにより、原子状酸素の衝突によるそれらの劣化を防ぐ効果を兼備させた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法は、薄膜材によって形成される反射鏡を備えた電磁波集束装置であって、設置される場所の環境条件によって受ける前記反射鏡の熱歪み変形を予測演算して把握し、製造時には予めその変形分を見込んで反射鏡を形成するものであるから、熱歪み変形を修正するための特別の機構を備える必要が無く、軽量化ニーズと省電力ニーズに応えるものである。
本発明は反射鏡製造時の形成として、反射鏡面の表面・裏面及び／又は反射鏡の外周支持構造に素材と厚みを異にした被膜を施し表面の輻射率と反射率の面分布を調整することによって現場における形状精度の低下を少なくするものであるから、被膜形成というだけの構成で反射面鏡の温度分布を１５０℃〜−２００℃程度の範囲で調整することができ、現場における反射鏡の熱歪み変形に十分対応することができる。
本発明は反射鏡製造時の形成として、反射鏡面の中央部に熱膨張係数を異にする円形若しくは楕円形状の異質材領域を形成することによって熱歪み変形を少なくするもの、また、反射鏡面を形成する領域と反射鏡の外周支持構造との間にひだ構造を形成し、その部分で熱歪み変形を吸収して少なくするものであるから、熱歪み変形を修正するための特別の機構を備える必要が無く、軽量化ニーズと省電力ニーズに具体的に応えるものである。
【００１０】
本発明の反射鏡を備えた電磁波集束装置は、設置される場所が衛星上であってその環境条件は、太陽、地球、衛星本体からの幅射量が含まれるものであるから、環境条件が地上に比べ単純であるため、現場における反射鏡の温度状態を上記の太陽、地球、衛星本体からの幅射量情報から把握することができる。
また、本発明では反射鏡面や外周支持構造材料として高分子材料を採用するものであるが、前記高分子材料に金属膜のコーティングを輻射層の基層として施し、その上に塗料や酸化シリコンなどの高輻射層を形成することにより、当初の目的に加え宇宙空間において無視できない原子状酸素の衝突によるそれらの劣化を防ぐ効果を兼備させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
超軽量反射鏡の反射面形状は、高分子膜材料の場合には、指定形状の型を用いたストレート成形法、ドレープ成形法、プラグアシスト成形など、金属膜の場合にはプレス法などによって成形されるが、指定形状が必ずしも高精度に達成できるものではなく、不完全な形状となりがちである。また、高精度の鏡面形状が得られた場合でも、外周支持構造にこの反射鏡面を固定するとその外周支持構造との温度差、熱膨張係数の差異などによって、熱応力・熱歪みが発生して、反射面形状を狂わせる現象を起こす。特に宇宙空間で反射鏡を展開した場合には熱応力・熱歪みに基づく反射鏡面の変形が大きな問題となる。というのは宇宙空間へ電磁波集束装置を太陽指向して展開した場合には、太陽の日射エネルギー密度が地上のほぼ２倍であること、高真空環境であるため幅射以外の熱伝達はなく、薄膜構造であるため反射鏡の熱容量は極めて小さいことが要因となり、その温度変動範囲は地上よりかなり広くなるので、反射鏡に生じる熱応力・熱歪みは地上におけるよりかなり大きくなるからである。このように宇宙環境は１面では鏡面形状の変形、すなわち鏡面精度の大きな狂いにつながるが、他面では日射条件の変動が地上より遙かに単純であるので、その温度変動パターンは地上より遙かに単純であり、制御が容易であることが多いという利点もある。本発明は製造時に精度のよい設計形状の反射鏡を作り、宇宙環境で展開した際にも熱歪みによる変形を極力抑え、現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に保つかという発想を捨て、反射鏡を設置する現場で展開した際にその環境の基での条件で設計形状に近づくように製造時の構造を設計しようという技術的思想に想到したものである。すなわち、宇宙環境下での温度状態により生じる熱応力・熱歪みを予め予測算出し、それを積極的に利用して製造時の反射鏡構造を設計するものである。反射鏡表面は当然高反射率でなければならないので、この部分での反射率調整は難しいため裏面側の反射率及び表裏面の幅射率を変えたり、分布を持たせることで反射鏡の温度（分布）を変える技術が本発明の基礎となる。また、反射鏡だけでなく、反射鏡の外周支持構造表面の反射率・輻射率の面分布を調整することによって、これらの温度分布を制御し、それによる熱応力・熱歪みを利用して、反射鏡面形状を形成・維持、さらには改善する方法も採用する。
【００１２】
また、反射鏡が太陽光以外の電磁波、例えばレーザー光の集光に用いられる場合には、レーザー光圧の面積密度が不均一である場合があり、それに起因する熱歪みも不均一となるが、それを考慮した反射鏡の初期条件を設定することで、近似度の高い放物面形状などの指定形状を実現することができると考えられる。この初期条件には初期形状や膜厚分布が対象となるが、加工に際しこれらを任意に設定することは困難で、事実上は不可能に近い。しかし、反射鏡表裏面の輻射率分布を設定することは酸化シリコン層を設けたり、適切な塗料を塗布するなどして比較的容易に実施できるため、製造された反射鏡に対してこの手法を施すことによって上記の問題に対処することが可能となる。
また、反射鏡面の材料として高分子膜材料を採用することによって、反射鏡の超軽量化を実現できる。その場合、ガラス遷移温度以下の低温領域での弾性率が高温領域でのそれに比べて数百倍も高く、形状が安定であるので、展開後の温度を低温領域とすることが有利である場合が多い。しかしこの発明はこれに限定するものではなく、この逆が有利な場合を排除するものではない。
また、金属膜材料を用いた場合には、一般には高分子材料の場合のような温度範囲の考慮なしに本発明の方法を適用することができる。但し、マルテンサイト変態を利用した形状記憶合金では、高分子材料とは反対に、高温領域よりも低温領域において、弾性率が遙かに低いので、展開後を高温領域に保つことが有利となるなど、本方法の適用には注意を要する。
【００１３】
展開した高分子膜製反射鏡面は、特に太陽集光鏡の場合は、太陽方向に直面する必要があるので、特に温度上昇が懸念されるが、この場合も、反射面の反射率を０．８乃至０．９２、裏面の輻射率を黒色塗料にて０．９に調整することで、理論的には摂氏マイナス１００度に近い低温にも達するので、低温領域に留めることは十分に可能である。逆に、裏面を鏡面仕上げとアルミニウム・コーティングにて輻射率を０．０５に低減することで、鏡面温度は摂氏１２０度以上にも達しうる。また太陽光照射が無い場合には−２００度以下にも低下するのであるが、本発明はこの広範囲の温度幅の中で熱歪みに伴う変形を防止して本来の形状を保てることを補償するものではなく、あくまでも反射鏡が機能する環境下において本来の反射鏡面形状を精度良くとり、維持させるものである。
【００１４】
宇宙空間に存在する原子状酸素との衝突によって、高分子材料が劣化することは良く知られた現象であり、高分子膜製の反射鏡を宇宙空間に展開した場合にも、膜厚が薄いことから、これが深刻な問題となる。この対策として、アルミニウムなどの金属材料が原子状酸素に強いことから、本発明ではこれをコーティングする方法を採用する。
反射鏡表面は既にアルミニウムなどの金属膜がコーティングされているので、この場合の問題はない。しかし、通常の衛星の熱制御用高分子膜は裏面にはアルミニウムのコーティングは施されていない。この場合、裏面は衛星本体側なので、原子状酸素と衝突することはさほど考慮しなくても良いのであるが、電磁波集束装置の場合には反射鏡の裏面にも原子状酸素が衝突することは十分に考慮する必要がある。従って、裏面にもアルミニウム等の金属コーティングを施し原子状酸素との衝突を避け、高分子材料の劣化を防ぐことが必要となる。その際、アルミニウムのコーティングだけとすると、幅射率が下がり反射鏡の温度は百数十度にも達することになるので、剛性の低下や熱応力変形や高分子材料の劣化を来しかねない。しかし、そのアルミニウムのコーティング層の上に酸化シリコン層を設けることで原子状酸素の遮蔽効果を保ったまま輻射率を増加でき、温度上昇を抑えることができる。また、裏面は反射率の低下は何ら問題ではないので、アルミニウム層の上に高輻射率の塗料の塗布層を設けたり、あるいはアルミニウムの代わりに低反射率・高輻射率の金属（ゲルマニウム等）をコーティングする方法を採用することができる。
【００１５】
このような表裏面への反射率や輻射率を異にする素材のコーティングを積極的に利用して、反射鏡面の高精度維持、さらには指定形状へ近づける形状改善のために熱応力分布を利用する方法を示す。特に太陽集光鏡では、太陽指向であるので、鏡面への太陽光量入力分布は平面ならば均一、曲面ならば太陽光の方向との局所的勾配に従って決まる。一方、裏面が通常の均一仕上げの場合は、均一の輻射率分布となるので温度分布はそれに従って決定される。
ここでは表裏面の反射率と輻射率に面分布を持たせることによって、鏡面の温度分布を調整できることに着目する。この場合、鏡面の表面の反射率をできるだけ高くすることは優先されるが、そこに厚さに面分布を有する酸化シリコン層を設けて輻射率を増加・制御することができる。そして、この反射鏡自体やその支持構造に発生する熱応力は鏡面形状に影響を与える。とりわけ反射鏡外周部全周の固定支持構造の場合には熱応力は顕著に影響する。形状やその部材の熱膨張係数によって決定される鏡面の熱応力分布をこの温度分布調整によって調整できるので、それによって鏡面の部分部分の形状をも調整できることになる。この方法によって、高分子膜反射鏡の鏡面形状は、反射鏡の鏡面温度分布が宇宙展開後に定常状態に達した場合の温度分布において、もっとも高精度に指定形状（例えば回転放物面形状など）となるように表裏面の反射率と輻射率の分布を決定する。この温度範囲としては、上は摂氏１５０度から下は−１００度（太陽集光鏡の場合）または−２００度（太陽光を受けない場合）程度の範囲で指定することが可能である。また薄膜反射鏡の場合には局所的な熱容量が小さいが、熱流路が非常に狭いので、熱伝導による温度変化が小さく、温度差の大きな温度分布をつくることが容易である。さらに薄膜反射鏡では膜の局所的熱容量が極めて小さく、熱平衡に要する時間が短いので、現場において短時間に設定した温度分布を作ることができ、従って予定した熱応力・熱歪みがすぐに得られる。
【００１６】
ここでもっとも単純な環境設定としては、宇宙空間に反射鏡と太陽光だけが存在すると仮定できる場合である。ここで、軸対称反射鏡を用いた場合には、表裏面の輻射分布は一般的には軸対称となる。しかし、実際には反射鏡を搭載する衛星本体からの輻射、地球からの輻射などがあり、反射鏡の裏面の反射率も影響するので、それらを総合的に考慮した輻射率と反射率の分布を決定する必要があるが、これは有限要素法などの数値計算にて実効可能である。
尚、上記の手段は、太陽等の電磁波源に反射鏡が正対している場合は勿論、電磁波が反射面に斜めに照射する場合にも適用できる。
【００１７】
また本発明は反射鏡に不均一な熱応力を加える方法として反射鏡の中心部付近に円形、楕円形またはそれに準じる形状の適切な大きさの切り欠きを設け、そこに熱膨張係数の異なる材料による膜、板の枠を嵌め込むとか、あるいは全く何も取り付けずに空孔のままとすることを提示する。すなわち、空洞にすることを含め本来の反射鏡材料とは異なる熱膨張係数の素材をその部分に置換することで不均一領域とし、それによる熱応力・熱歪み分布を作ることができる。その調整によって、反射面形状を精度良く維持するあるいは指定形状に近づけ、形状精度を向上させることができる。
【実施例１】
【００１８】
本発明の電磁波集束装置の展開・実装例を、図面を参照して説明する。本発明における反射鏡の形状例として、電磁波集束装置の平行電磁波と正対する場合の反射鏡の形状である円形軸対称回転放物面を図１(Ａ)上段に示し、また、その反射鏡(表)裏面の輻射率の軸対称面分布の例を下段に示す。
薄膜材料による回転放物面などの指定形状の反射鏡面１はその外周２全体を固定する支持構造１２によって支持され、太陽などの平行電磁波源３に正対して、電磁波（太陽光など）を収束する。この際、反射鏡面１や外周支持構造１２の反射率・輻射率によって熱歪み・熱応力が発生して、反射鏡面形状の変形が発生する。そこで、反射鏡面や外周支持構造の表面の反射率・輻射率の面分布を適切に設定して、鏡面形状の狂いを低減して形状を維持させる。あるいは、当初の鏡面形状を異形にしておきこの熱応力・熱歪みを逆用して、形状改善するように反射率・輻射率の面分布を設定して、形状を高精度化する。さらには反射率と輻射率の面分布、初期の鏡面形状を総合的に設定して高精度鏡面形状を形成する。この初期形状を製作が極めて容易な平面あるいは軸対称曲面とし、外周支持構造との境界条件が軸対称であるような軸対称問題として取り扱うことができる場合には、鏡面の反射率・輻射率面分布４を適切な軸対称面分布とすることで、軸対称回転放物面形状の反射面を形成することができる。
【００１９】
また、反射鏡が電磁波源に正対していない場合にも本発明は適用できる。図１(Ｂ)上段は平行電磁波が電磁波集束装置の反射鏡を斜めに照射する場合の反射鏡形状である楕円形軸はづし回転放物面を示す。また下段にその場合の反射鏡(表)裏面の輻射率の楕円等高線分布及び線形１方向勾配分布を示す。この場合、図に示すように、電磁波３は楕円形外周６全体を固定する支持構造１２によって支持された楕円形反射鏡５に斜めに入射する。そして、鏡面の反射率・輻射率の分布として軸対称分布を１方向に引き延ばした楕円等高線分布７を採用すると、平面反射鏡面は回転楕円体面となるが、その中心を少しずらすとか、あるいは線形１方向勾配分布８との加算分布を採用するなどの調整にて、軸はづし回転放物面形状を高精度に形成あるいは形状改善することができる。
【実施例２】
【００２０】
本発明の異なる電磁波集束装置の展開・実装例を示す。この例は熱応力・熱歪みの調整のために、図２(Ａ)に示すように、反射鏡の中心部付近に円形またはそれに準じる形状の適切な大きさの切り欠き９を設け、そこに熱膨張係数の異なる材料による膜、板の枠を嵌め込む、あるいは全く何も取り付けずに空孔のままとするもので、反射鏡の素材とは熱膨張率を異にする素材でその部分を置換するものである。この熱膨張率を異にする素材は本来の反射鏡素材とは温度変化に対して熱応力・熱歪みが異なるのでその境界にはそれに応じた応力が作用することになる。この部分的材料置換による熱応力・熱歪み分布の調整によって、反射面形状を精度良く形成・維持、あるいは指定形状に近づけて形状精度を向上・改善させることができる。この置換材料は均一材料に限られることなく材質／厚み等を分布させることもでき、それによって異なる応力が作用する。
この切り欠きによる熱応力・熱歪みの調整方法は、図２(Ｂ)に示すように、切り欠き形状として楕円形またはそれに準じる形状１０を採用することで、前段落［００１９］に示した楕円形反射鏡にも適用できる。また、前段落［００１９］に示した反射率・輻射率の面分布による手法と組み合わせて熱応力・熱歪みの調整をとることもできる。
【実施例３】
【００２１】
次に、本発明の更に異なる電磁波集束装置の展開・実装例を示す。この例は図３(Ａ)に示すように、反射鏡面と外周支持構造との間に発生する熱応力・熱歪みの影響を軽減するために、反射鏡面１１と外周支持構造１２との間に、低剛性のヒダ部１３を設けたものである。このヒダ部１３の構造はａ−ｂ部の断面を示した図３(Ｂ)から判るようにジグザグのアコーデオン形態とする。このヒダ部の折りたたみ形状には、折れ線に限らず波線などが適用でき、その折り（波）数は１〜３サイクルが適当である。この実施例の趣旨は外周支持構造１２から受ける熱応力をこのヒダ部分で吸収し、影響を及ぼさないようにすることである。したがって、この構成によって上記した２つの例のように熱応力を発生させそれを積極的に利用して変形を是正しようというものではない。
以上３つの手法を提示したがこれらはそれぞれに組み合わせて用いることができる。最も細かい調整がとれる手法は第１の実施例に示した手法であることから、製造時のバラツキを含め現場における反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法として最終的に調整するのはこの反射率・輻射率の面分布で行うことが最適といえる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
反射鏡自体およびその支持構造の超軽量化に加え、熱応力に基づく電磁波集束装置と反射鏡の変形を重量や消費電力を増やすことなく現場において熱歪みによる変形を防止し、反射鏡面形状を精度良く指定の形状に近づける形状形成方法を提示する本発明は、以上の説明から明らかなように、人工衛星等宇宙空間に設置される太陽集光用の反射鏡をはじめとした電磁波集束装置を現場において既定どおりの形状とする技術として用いられるが、これに限られず、設置場所における温度をはじめとする環境条件下での既定どおりの形状を実現させ、維持させる技術として広く応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の１実施例を示し、図中Ａは円形軸対称回転放物面について、Ｂは楕円形軸はづし回転放物面について、その反射鏡(表)裏面の輻射率の面分布の例を示す。
【図２】本発明の他の実施例を示し、図中Ａは円形軸対称反射鏡の中心部に、Ｂは楕円形軸はづし回転放物面鏡の中心付近に熱膨張率を異にする部材を設置した状況を示す。
【図３】本発明の電磁波集束装置の外周支持構造と反射鏡部との間の熱応力・熱歪みを緩和するために、外周支持構造と反射鏡部との間に設置する折れ線方式のヒダ部を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１  平行電磁波に正対する円形軸対称反射鏡面  
２  円形軸対称反射鏡面の外周
３  平行電磁波
４  輻射率の軸対称面分布
５  平行電磁波が斜めに照射する楕円形軸はづし回転放物面反射鏡面
６  楕円形軸はづし回転放物面反射鏡面の楕円形外周
７  楕円形反射鏡面の輻射率の楕円形等高線分布
８  楕円形反射鏡面の輻射率の線形１方向勾配分布
９  円形反射鏡面の中心部に設けた円形切り欠き。ここに各種の枠を設置できる。
１０  楕円形反射鏡面の中心部に設けた楕円形またはそれに準じる形状の切り欠き。ここに各種の枠を設置できる。        
１１  反射鏡面
１２  外周支持構造  
１３  熱応力・熱歪み緩和用のヒダ部
【図１】
2005072913.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005072913.tif 000005