(57)【要約】【課題】風による倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射装置を提供する。【解決手段】反射装置は、分割された複数の反射ミラーを有し、複数の反射ミラーのうち少なくとも１つを、可撓性を有する弾性部材で揺動自在に支持した反射装置とする、又は、フィルム状の反射ミラーと、自由状態ではカールした状態となる反射ミラーを支持する裏打ち部材と、裏打ち部材を支持する支持体と、裏打ち部材をカールに抗して所望の形状とした状態で支持体に固定する固定部材とを有し、反射ミラーもしくは裏打ち部材に所定の風圧が働いたとき、固定部材の固定が解除されるよう構成した反射装置とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を利用する太陽熱発電システムに用いられる反射装置であって、
前記反射装置は、分割された複数の反射ミラーを有し、
複数の前記反射ミラーのうち少なくとも１つを、可撓性を有する弾性部材で揺動自在に支持したことを特徴とする反射装置。
【請求項２】
前記反射装置は、複数の前記反射ミラーでトラフ状を形成していることを特徴とする請求項１に記載の反射装置。
【請求項３】
前記反射装置は、複数の前記反射ミラーで平面状、球面状、放物面状のいずれかを形成していることを特徴とする請求項１に記載の反射装置。
【請求項４】
太陽光を利用する太陽熱発電システムに用いられる反射装置であって、
前記反射装置は、フィルム状の反射ミラーと、自由状態ではカールした状態となる前記反射ミラーを支持する裏打ち部材と、該裏打ち部材を支持する支持体と、前記裏打ち部材をカールに抗して所望の形状とした状態で前記支持体に固定する固定部材とを有し、
前記反射ミラーもしくは前記裏打ち部材に所定の風圧が働いたとき、前記固定部材の固定が解除されるよう構成したことを特徴とする反射装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の反射装置を有することを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱をエネルギーとして利用する太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システムに用いられる太陽光集光用の反射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の化石燃料を燃やして発電する火力発電は、設備コストが比較的低く、世界中で広く用いられている。一方、地球環境保護の観点からＣＯ２（二酸化炭素）の削減が求められており、環境に負荷を与えないクリーンなエネルギーとして、太陽光エネルギーが注目されている。
【０００３】
この、太陽光エネルギーを利用して発電するものとして、タワー式太陽熱発電と呼ばれ、タワーの周囲に配置した多数の反射鏡（ヘリオスタット）により反射された太陽光を、タワー上に設けた集熱レシーバーに集光させ、加熱し得られた熱エネルギーを用いて発電するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、曲面鏡を用い、該曲面鏡の前に設置されたパイプに太陽光を集中させ、パイプ内を流れる液体（オイル等）を加熱し、その熱で発電するトラフ式太陽熱発電も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３６６９９号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような、太陽熱発電システムは、広大な受光面積を得るため大型の設備とされ、十分な熱量を得るために日照時間の長い土地に大規模に設置される。これに適する場所としては、機材の搬送等に有利な海岸線に近い砂漠地帯等が考えられている。
【０００７】
ところが、太陽熱発電システムの実用化にあたって多数の鏡を設置する場合、上述のように、太陽熱発電システムが設置される土地は、比較的平坦な場所とされるため、周囲には遮蔽物がなく、且つ各反射鏡の反射面面積が大きいため強風（特に突風）に対する耐力が要求されることが明らかとなった。
【０００８】
特にトラフ式太陽熱発電の場合、曲面鏡を用いるため風を受け流すことができず、空気が曲面鏡に沿って中央部に集まるため、よりこの問題は顕著なものとなる。
【０００９】
このような問題に対し、上記特許文献１及び２に記載のものでは、強風（特に突風）に対する考慮がなされておらず駆動機構の故障や倒壊が発生する恐れもある。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、風、特に突風による予期せぬ破壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は、下記の構成により達成される。
【００１２】
（１）太陽光を利用する太陽熱発電システムに用いられる反射装置であって、前記反射装置は、分割された複数の反射ミラーを有し、複数の前記反射ミラーのうち少なくとも１つを、可撓性を有する弾性部材で揺動自在に支持したことを特徴とする反射装置。
【００１３】
（２）前記反射装置は、複数の前記反射ミラーでトラフ状を形成していることを特徴とする前記（１）に記載の反射装置。
【００１４】
（３）前記反射装置は、複数の前記反射ミラーで平面状、球面状、放物面状のいずれかを形成していることを特徴とする前記（１）に記載の反射装置。
【００１５】
（４）太陽光を利用する太陽熱発電システムに用いられる反射装置であって、前記反射装置は、フィルム状の反射ミラーと、自由状態ではカールした状態となる前記反射ミラーを支持する裏打ち部材と、該裏打ち部材を支持する支持体と、前記裏打ち部材をカールに抗して所望の形状とした状態で前記支持体に固定する固定部材とを有し、前記反射ミラーもしくは前記裏打ち部材に所定の風圧が働いたとき、前記固定部材の固定が解除されるよう構成したことを特徴とする反射装置。
【００１６】
（５）前記（１）から（４）までのいずれかに記載の反射装置を有することを特徴とする太陽熱発電システム。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、風による倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減できる太陽熱発電システム及び、該太陽熱発電システム用の反射装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置の概要を示す斜視図である。
【図２】図１に示す反射装置をＧ−Ｇ線で切断した断面を示す模式図である。
【図３】反射ミラー及び裏打ち板を支持する弾性部材のその他の例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係るタワー式太陽熱発電システムに用いられる反射装置の一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示す反射装置をＦ−Ｆ線で切断した断面を示す模式図である。
【図６】第２の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置の概要を示す斜視図である。
【図７】図６に示す反射装置をＨ−Ｈ線で切断した断面を示す模式図である。
【図８】図７に示す反射装置の反射ミラー及び裏打ち板が強風又は突風を受けたときの状態を示す図である。
【図９】板状の固定部材の例を示す図である。
【図１０】裏打ち板と支持体のその他の固定法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置の概要を示す斜視図である。
【００２１】
同図に示すトラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置は、主要な構成として、複数枚の反射ミラー１０（本図では４枚であるが、これに限るものでない）、支持体１８、架台２０、集熱管３０、モータ５０等からなっている。
【００２２】
複数の反射ミラー１０は、その包絡面が、回動軸２１（集熱管３０の略中心）に直交する断面の線が曲率の変化する曲面状（本例では放物線）に形成され、回動軸に平行な断面が直線状に形成されたトラフ形状となっている。個々の反射ミラー１０は、フィルム状の表面鏡又は裏面鏡であり、それぞれが不図示の裏打ち板に支持され、該裏打ち板は支持体１８に支持されている。集熱管３０は、内部をオイル等の受熱流体が流れるよう中空に形成されており、反射ミラー１０の放物線の焦点位置近傍に配置されている。
【００２３】
支持体１８の両端部外面には、集熱管３０が貫通する中空の管状枠３５が形成されており、架台２０に支持されている。管状枠３５には大径の歯車４０が固着されており、歯車４０には減速器付きのモータ５０の出力軸歯車が歯合している。
【００２４】
これにより、モータ５０を駆動することにより歯車４０、管状枠３５及び支持体１８が回動させられ、裏打ち板及び反射ミラー１０を太陽の動きに対応して方向を変位させることができるようになっている。
【００２５】
図２は、図１に示す反射装置をＧ−Ｇ線で切断した断面を示す模式図である。
【００２６】
同図に示すように、複数の反射ミラー１０は、それぞれ裏打ち板１１に支持されている。この裏打ち板１１は、可撓性を有する弾性部材（本図ではゴム部材）１２を介して支持体１８に支持されている。
【００２７】
晴天時には同図（ａ）に示すように、太陽光は反射ミラー１０により焦点位置近傍に配置された集熱管３０に集光されるように設定されている。
【００２８】
一方、強風又は突風を受けたときは、同図（ｂ）に示すように、反射ミラー１０は、風圧により反射ミラー１０及び裏打ち板１１が押圧されるが、この押圧力により図示のごとく弾性部材１２が撓み、反射ミラー１０及び裏打ち板１１の向きを変化させて空気（風）を受け流すようになっている。
【００２９】
このように、反射ミラー１０を、可撓性を有する弾性部材１２で揺動自在に支持することにより、強風又は突風を受けたときの反射ミラー１０及び裏打ち板１１の受ける力を低減でき、倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減させることができる。なお、図２では、分割した反射ミラー１０の全てを、それぞれ弾性部材１２で揺動自在に支持した例を示しているが、より風圧を受けやすい中央部の反射ミラー１０のみを選択的に揺動自在に支持してもよい。
【００３０】
図３は、反射ミラー１０及び裏打ち板１１を支持する弾性部材１２のその他の例を示す図である。図３も図１に示すＧ−Ｇ線で切断した断面を示している。
【００３１】
同図（ａ）は弾性部材１２としてコイルバネを用いたものである。また同図（ｂ）は弾性部材１２として薄板を用いたものである。同図（ａ）、（ｂ）に示すような構成でも、強風又は突風を受けたときは、図２（ｂ）に示すように、風圧により反射ミラー１０及び裏打ち板１１が押圧されるが、この押圧力により弾性部材１２が撓み、反射ミラー１０及び裏打ち板１１の向きを変化させて空気（風）を受け流すことができる。
【００３２】
なお、本例では反射ミラーを裏打ち板で支持したものの例で説明したが、これに限るものでなく、剛体であるガラス製又は金属製の反射ミラーを支持体１８で支持したものであってもよい。
【００３３】
図４は、第１の実施の形態に係るタワー式太陽熱発電システムに用いられる反射装置の一例を示す斜視図である。
【００３４】
同図に示す反射装置は、複数枚の平面状の反射ミラー１１０（本図では４枚であるが、これに限るものでない）が、支持体１１８に支持されている。支持体１１８は、反射ミラー１１０の短手方向に回動軸１３１が形成されており、フォーク１３５に形成された穴部を嵌合貫通している。
【００３５】
回動軸１３１には、ウォームホイール１３２が固着されている。ウォームホイール１３２には、フォーク１３５に固定されたモータ１３４により回転させられるウォームギア１３３が歯合している。これにより、モータ１３４を駆動することで、支持体１１８を図示Ｆ軸回りに回動させ、反射ミラー１１０のＦ軸回りの方向（反射ミラー１１０の傾斜）を変更できるようになっている。
【００３６】
フォーク１３５の中央部に形成された回動軸１４１には、同様に、ウォームホイール１４２が固着されている。ウォームホイール１４２には、基台１４５に固定されたモータ１４４により回転させられるウォームギア１４３が歯合している。これにより、モータ１４４を駆動することで、回動軸１４１を図示Ｖ軸回りに回転させ、反射ミラー１１０のＶ軸回りの方向を変更できるようになっている。図５ではウォームホイール及びウォームギア等を露呈した状態で示しているが防塵カバー等で覆われていることが好ましい。
【００３７】
また、不図示であるが、Ｆ軸回りにおける支持体１１８の傾斜角及び、Ｖ軸回りにおけるフォーク１３５の方向を検知するセンサが設けられている。
【００３８】
このような経緯台式の傾斜角可変機構においては、中央反射鏡及び反射装置の配置位置と、太陽の位置に対応して、反射ミラー１１０の向きをモータ１３４及び１４４により常時駆動制御し、太陽光を中央反射鏡へ向けて反射させる。
【００３９】
なお、図４では傾斜角可変機構を経緯台式のもので説明したが、フォーク１３５を極軸回りに回転させる赤道儀式のものであってもよい。
【００４０】
図５は、図４に示す反射装置をＦ−Ｆ線で切断した断面を示す模式図である。
【００４１】
同図（ａ）に示すように、複数の反射ミラー１１０は、それぞれ可撓性を有する弾性部材（本図ではコイルバネ）１２を介して支持体１１８に支持されている。
【００４２】
一方、強風又は突風を受けたときは、同図（ｂ）又は（ｃ）に示すように、反射ミラー１１０は、風圧により反射ミラー１１０が押圧されるが、この押圧力により図示のごとく弾性部材１２が撓み、反射ミラー１１０の向きを変化させて空気（風）を受け流すようになっている。これにより、強風又は突風を受けたときの反射ミラー１１０の受ける力を低減でき、倒壊や駆動機構の故障の危険性を低減させることができる。
【００４３】
なお、図５では弾性部材としてコイルバネを用いた例で説明したが、ゴム部材等の可撓部材で反射ミラー１１０を支持してもよいのはもちろんである。
【００４４】
また、図４、図５では、平面状の反射ミラー１１０で説明したが、球面あるいは放物面等を有する反射ミラーにも適用可能であるのは言うまでもない。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係るトラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置の概要を示す斜視図である。
【００４６】
同図に示す反射装置の図１に示した反射装置と異なるところは、反射ミラー１０が不図示の裏打ち板に支持され、該裏打ち板が支持体１８に支持されているが、この裏打ち板が自由状態では小さく丸まった（以下、カールと称す）状態となるよう形成されており、この裏打ち部材をカールに抗して断面が放物線状となした状態で、不図示の固定部材により支持体１８に固定されていることである。
【００４７】
図７は、図６に示す反射装置をＨ−Ｈ線で切断した断面を示す模式図である。
【００４８】
同図に示すように、自由状態ではカールした状態となる裏打ち板１１を、カールに抗して断面を放物線状にして、固定部材１５により支持体１８に固定されている。１６はネジである。晴天時には同図に示すように、太陽光は反射ミラー１０により焦点位置近傍に配置された集熱管３０に集光される。
【００４９】
図８は、図７に示す反射装置の反射ミラー及び裏打ち板が強風又は突風を受けたときの状態を示す図である。
【００５０】
反射ミラー１０及び裏打ち板１１が強風又は突風を受けたときは、同図に示すように、風圧により固定部材１５が図示１５ａと１５ｂに分断されて固定が解除され、反射ミラー１０及び裏打ち板１１はカールした状態となる。なお、裏打ち板１１は薄い金属板又は弾性部材で形成されていることが好ましい。また、カールしたとき及びカール状態に変形する際に、集熱管には接触しないようにカールが形成されていることが好ましい。
【００５１】
このように、自由状態ではカールした状態となる裏打ち部材をカールに抗して所望の形状とした状態で支持体に固定しておき、反射ミラー及び裏打ち部材に所定の風圧が働くと、固定が解除されてカールするよう構成することにより、破壊や駆動機構の故障の危険性を低減させることができる。
【００５２】
なお、図８では、裏打ち板を一枚構成とし、集熱管３０の両側でカールする例を示したが、これに限るものでなく、裏打ち板を分割してそれぞれがカールするような構成であってもよい。
【００５３】
図９は、板状の固定部材の例を示す図である。
【００５４】
同図（ａ）、（ｂ）に示すように、固定部材１５は２箇所にネジが挿入される丸穴が形成されており、一方の丸穴を用いて支持体１８に固定され、他方の丸穴を用いて裏打ち板１１に固定される。強風又は突風を受けたときは、強度的に最も弱いくびれ部１５ｋが破断して分断され、裏打ち板１１は図８に示すような状態となる。
【００５５】
同図（ｃ）に示す固定部材１５は、２箇所に形成される丸穴のうち少なくとも一方の丸穴の一部を欠損させておき、強風又は突風を受けたときは、この欠損部が広がることにより外れて固定を解除し、裏打ち板１１が図８に示すような状態となるものである。
【００５６】
なお、図９（ａ）、（ｂ）に示す固定部材のくびれは、所定の風圧を受けたときに他の部材より先に破断するよう形成されている。また、図９（ｃ）に示す固定部材の場合には所定の風圧を受けたときに他の部材が破壊される前に欠損部が広がり固定を解除するよう形成されている。
【００５７】
図１０は、裏打ち板１１と支持体１８のその他の固定法を示す図である。
【００５８】
同図（ａ）に示す固定部材１５は、くびれ部１５ｋが形成されたネジで構成したものである。この場合は、強風又は突風を受けたときは、強度的に最も弱いくびれ部１５ｋが破断して分断されるようになっている。
【００５９】
同図（ｂ）は、裏打ち板１１に突起部１１ｔを形成すると共に、支持体１８に二股部１８ｆを形成し、二股部１８ｆに突起部１１ｔを挿入してネジである固定部材１５の締め付けによる摩擦力により固定したものである。この場合には、摩擦力を越える強風又は突風を受けたとき突起部１１ｔが外れて固定が解除される。
【００６０】
同図（ｃ）は、裏打ち板１１に球形部１１ｑを形成すると共に、支持体１８に球形部１１ｑの直径より小さい穴形の穴部１９ｈが形成された弾性体の部材１９を固定し、弾性体の部材１９の穴部１９ｈに球形部１１ｑを圧入したものである。この場合には、弾性体の部材１９による保持力を越える強風又は突風を受けたとき球形部１１ｑが外れて固定が解除される。
【００６１】
なお、図１０（ａ）に示す固定法においても、所定の風圧を受けたときに他の部材より先にくびれ部１５ｋが破断するよう形成されている。また、図１１（ｂ）、（ｃ）に示す固定法においては、所定の風圧を受けたときに突起部１１ｔ、球形部１１ｑが外れるよう形成されている。
【００６２】
なお、第２の実施の形態においては、トラフ式太陽熱発電システムの集光用の反射装置を例に取って説明したが、図４に示すようなタワー式太陽熱発電システムに用いられる反射装置にも適用可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１１０  反射ミラー
１１  裏打ち板
１２  弾性部材
１５  固定部材
１８、１１８  支持体
２０  架台
２１  回動軸
３０  集熱管
３５  管状枠
４０  歯車
５０  モータ
１３１、１４１  回動軸
１３２、１４２  ウォームホイール
１３３、１４３  ウォームギア
１３４、１４４  モータ
１３５  フォーク
１４５  基台
【図１】
2012112604.tif 000003
【図２】
2012112604.tif 000004
【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】
2012112604.tif 000009
【図８】
2012112604.tif 000010
【図９】
2012112604.tif 000011
【図１０】
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