(57)【要約】【課題】設置費用及びメンテナンス費用等を大幅に削減するとともに、高い集光効率を達成可能で、総コストを抑制することができるディッシュ型太陽光集光装置及びそれを用いた太陽熱発電装置を提供する。【解決手段】太陽光を集光するためのディッシュ型太陽光集光装置であって、球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台と、反射鏡台の解放面側に貼付けられた複数の金属薄板とを備え、金属薄板が、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの方形状の金属平板であり、金属平板を、反射鏡台に直接貼付ける。【選択図】図１
2016102591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光するためのディッシュ型太陽光集光装置であって、
球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台と、
前記反射鏡台の解放面側に貼付けられた複数の金属薄板と、
を備え、
前記金属薄板が、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの方形状の金属平板であり、
前記金属平板が、前記反射鏡台に直接貼付けられていることを特徴とするディッシュ型太陽光集光装置。
【請求項２】
前記金属薄板の表面が研磨処理または真空蒸着処理されていることを特徴とする請求項１に記載のディッシュ型太陽光集光装置。
【請求項３】
球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台を準備する工程と、
厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの方形状の金属平板を、前記反射鏡台の解放面側に押しつけながら直接貼付けることにより、球面または放物面を構成する反射鏡とする工程と、
を含むことを特徴とするディッシュ型太陽光集光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面鏡や放物面鏡を用いて太陽光を効率良く集光して、例えば、球面鏡や放物面鏡の焦点位置に設置された太陽熱発電器を効率良く加熱するためのディッシュ型太陽光集光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的なエネルギー消費量増大に伴う二酸化炭素の空気中への放出量の増大などを抑止するため、二酸化炭素の放出を伴わない太陽エネルギーを利用した発電装置への期待が高まっている。
【０００３】
従来から、反射鏡を用いて太陽光を集めて熱媒体を加熱し、その熱を電気エネルギーに変えて利用可能にした装置は、日本国内はもとより、世界的にも多くの方式が提案され、世界各地に実証装置、実験装置などが設けられ、一部では商業的利用も開始されている。
【０００４】
太陽光を利用して電気エネルギーを得ようとする方式には、結晶シリコンやアモルファスシリコン、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ化物）やＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）などの無機化合物、有機色素や導電性ポリマーなどの有機化合物などからなる太陽電池（ソーラーパネル）に太陽光を照射して、太陽光エネルギーを直接、電気エネルギーに変換する太陽光発電方式と、太陽光を効率良く集めて、例えば、水、溶解塩、オイルなどの熱媒体を高温に加熱し、その熱エネルギーによって水蒸気を発生させ蒸気タービンを回して電気エネルギーを得る太陽熱発電方式がある。
【０００５】
太陽光発電方式では、太陽光を効率良く電気エネルギーに変換できる安価で高性能な太陽電池（ソーラーパネル）が必要となり、また、水力発電や火力発電などの他の発電方式と比べて、設置面積あたりの発電量が少なく、発電コストも割高となっている。このため、太陽光発電方式の導入には、各種の公的助成を必要としているのが現状である。
【０００６】
図４に示すようなディッシュ型の太陽熱発電装置１００では、太陽光集光装置として、厚さ数ミリメートルの高光透過性ガラス板を所定の放物面に曲げ加工し、ガラス板の裏面に太陽光反射膜を成膜した反射鏡１１０が用いられており、この反射鏡１１０が大型架台１３０に取り付けられている。
【０００７】
反射鏡１１０の焦点位置には、例えば、スターリングエンジンなどを用いて発電する太陽熱発電器１２０が設置されている。スターリングエンジンを用いた太陽熱発電器１２０は、高温部１２２と低温部１２４とから構成され、高温部１２２を反射鏡１１０によって集光された太陽光によって加熱することによって、スターリングエンジンのフライホイールを回転させ、発電することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、反射鏡１１０としてガラス製の鏡を用いる場合には、球面や放物面に加工するにはコストがかかり、さらには、ガラスは割れやすいため、設置には専用の設置設備が必要であり、設置作業にも細心の注意を払う必要がある。
【０００９】
また、設置後の架台を支える土台の沈下などによる架台の変形、強風による架台の変形、ガラス鏡への風圧などに起因するガラス鏡の破損などの事故を抑止するため、架台を支える土台を頑丈にし、架台の機械的強度を増大させて安全性を高めようとすると、設置コスト及び運用コストの両面で、コストの増大に繋がっていた。
【００１０】
また、集光効率を高めるためには、集光装置の大型化が好ましいが、集光装置は常に太陽光を最適位置で集光するために、常に太陽を追尾して最適位置を保つ必要がある。このため、集光装置を大型化する程に、装置全体の制御が困難になり、かつ、集光装置の変形による集光効率の悪化やメンテナンスの困難さなどが増すことになってしまう。
【００１１】
しかしながら、集光装置の大半を占めるガラス反射鏡を軽量化するためには、ガラス板の厚さを薄くする必要がある。このように、ガラス板の厚さを薄くすると、製造、移動、設置、及び運転中において、ガラス反射鏡が破損する可能性が高まり、運用コストの増大を招くため、軽量化にも限界がある。
【００１２】
一方で、金属製の鏡を用いた反射鏡も知られているが、大型の球面鏡や放物面鏡を金属製にするには、予め金属板の片面を高反射処理し、この金属板を所定の球面や放物面状に加工して、架台に貼り付けて反射鏡を作製する方法が一般的である。
【００１３】
金属板を球面や放物面に加工する場合には、金型を用いてプレス加工することが一般的であるが、プレス加工の際に、高反射処理済みの金属板表面が傷付き、反射性能が低下してしまう恐れがある。また、大型の反射鏡を製造するためには、プレス加工を行うための金型やプレス装置なども大型のものを用意する必要があり、製造コストが増加してしまう。
【００１４】
本発明は、このような現状に鑑み、設置費用及びメンテナンス費用等を大幅に削減するとともに、高い集光効率を達成可能で、総コストを抑制することができるディッシュ型太陽光集光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のディッシュ型太陽光集光装置は、太陽光を集光するためのディッシュ型太陽光集光装置であって、
球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台と、
前記反射鏡台の解放面側に貼付けられた複数の金属薄板と、
を備え、
前記金属薄板が、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの方形状の金属平板であり、
前記金属平板が、前記反射鏡台に直接貼付けられていることを特徴とする。
【００１６】
このように複数の平板状の金属薄板を用いることによって、加工コストが過大な球面状や放物面状に金属板を加工しなくともよいので、設置コストの削減を図ることができる。
また、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの金属平板を、反射鏡台の解放面側に貼付けることによって、反射鏡を構成しているため、製造が非常に容易で、低コストで反射鏡を製造することができる。
【００１７】
また、前記金属薄板の表面は、研磨処理または真空蒸着処理されていることが好ましい。
このような表面処理が施されることによって、金属薄板の表面（太陽光の反射面）は、高反射性能を発現し、集光効率が向上される。
【００１８】
また、本発明のディッシュ型太陽光集光装置の製造方法は、球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台を準備する工程と、
厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍの方形状の金属平板を、前記反射鏡台の解放面側に押しつけながら直接貼付けることにより、球面または放物面を構成する反射鏡とする工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
このように、ガラス反射鏡を用いておらず、また、金属板を事前に球面または放物面の形状に加工する必要もないため、反射鏡の製造コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るディッシュ型太陽光集光装置によれば、従来の集光装置と比べて、装置の製造コストを大幅に削減することができる。さらに、集光装置全体の重量も、従来のガラス反射鏡を使用する集光装置と比べて、大幅に軽量化することができ、太陽を自動追尾して最適位置を保つためのシステムにかかる負担も大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明のディッシュ型太陽光集光装置の反射鏡の構造を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、図１のディッシュ型太陽光集光装置を用いた太陽熱発電装置の概略構成図である。
【図３】図３は、別の実施例のディッシュ型太陽光集光装置の反射鏡の構造を説明するための概略構成図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は右側面図、図３（ｃ）は正面図である。
【図４】図４は、従来のディッシュ型太陽光集光装置を用いた太陽熱発電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明のディッシュ型太陽光集光装置の反射鏡の構造を説明するための概略構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は右側面図、図１（ｃ）は正面図である。また、図２は、図１のディッシュ型太陽光集光装置を用いた太陽熱発電装置の概略構成図である。
【００２３】
図１，２に示すように、本発明のディッシュ型太陽光集光装置１０を用いた太陽熱発電装置１１は、太陽光を所定の集光位置に集光するための反射鏡１２と、反射鏡１２を支持するための基台１４と、例えば、スターリングエンジンなどからなる太陽熱発電器１６とを備えている。
【００２４】
反射鏡１２は、図１に示すように、球面または放物面を構成するディッシュ型反射鏡台２６を備え、反射鏡台２６の解放面側には、複数の金属薄板２８が貼付けられている。なお、反射鏡台２６の材料は、所定の強度が確保されていれば、特に限定されるものではなく、木製であってもいいし、金属製であっても構わない。
【００２５】
なお、反射鏡台２６に貼付ける金属薄板２８としては、厚さ０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり、幅３０ｃｍ〜１３０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜１０００ｃｍ、特に好ましくは、幅３０ｃｍ〜６０ｃｍ、長さ１００ｃｍ〜３００ｃｍの方形状の金属平板を用いることができる。
【００２６】
また、金属薄板２８の材料としては、太陽光を効率良く反射できる金属であれば、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属や、これらの金属を含む合金などを用いることができる。なお、製造コストを削減するためには、アルミニウムを用いることが好ましい。
【００２７】
このような金属平板を、球面または放物面に構成されたディッシュ型反射鏡台２６の解放面側に押し付けながら、例えば、ビスなどを用いて取り付けることで、直接貼付けることによって、球面または放物面を構成する反射鏡１２を構成することができる。
【００２８】
なお、ビスなどを用いて取り付ける場合には、金属薄板２８を反射鏡台２６に取り付けるためのビスなどの取り付け治具と、金属薄板２８との間に所定の間隔を設けることが好ましい。
【００２９】
すなわち、金属薄板２８に設けられた取付用孔の大きさを、ビスなどの取り付け治具のネジ部の直径よりも大きく傘部よりも小さくし、金属薄板２８の厚さよりも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度厚い座金を使用することによって、取り付け治具と金属薄板２８との間に隙間を設けることによって、高温下において金属薄板２８が膨張した場合にも、取り付け治具と金属薄板２８との接触による金属薄板２８の変形を防止することができる。
【００３０】
なお、金属平板において、反射鏡台２６からはみ出てしまった部分については、適宜切断することが好ましい。
また、金属薄板２８は、互いに、数ｍｍ程度の隙間を設けて、反射鏡台２６に貼付けることによって、例えば、夏場など温度上昇時に金属薄板２８が膨張した場合にも、金属薄板２８同士が干渉することなく、反射鏡１２の反射面の変形を抑制することができる。
【００３１】
なお、金属薄板２８を反射鏡台２６に貼付ける際には、反射鏡台２６の円周方向の取り付け治具の数を増やすことによって、金属薄板２８を放物面形状に近い状態で貼付けることができる。
【００３２】
また、金属薄板２８の表面２８ａ（太陽光の反射面）は、高反射性能を発現できるように、例えば、化学研磨、電解研磨などの研磨処理や真空蒸着などの表面処理を施すことが好ましい。
【００３３】
また、反射鏡１２は、保護箱３０に収めることができる。このように、反射鏡１２全体を保護箱３０に収めることによって、例えば、強風などの悪天候であっても、反射鏡自体に影響が及ぶことを防ぐことができ、反射鏡が破損したりするのを防止することができる。さらに、例えば、降雨や結露などによって生じるシミを防止し、また、ほこりなどが反射鏡１２表面に付着して反射特性を劣化させることを防止できるため、高反射特性を長期間維持することができる。また、反射鏡台２６の機械的強度を小さくすることができるため、太陽光集光装置１０全体の製造コストを大幅に削減することができる。
【００３４】
なお、保護箱３０と反射鏡１２との間に生じる隙間は、蓋３１を設けることによって覆うことが好ましい。保護箱３０と反射鏡１２との間の隙間をそのままにしておくと、例えば、虫が入り込むなどするため、保護箱３０と反射鏡１２との間の隙間の洗浄作業が発生し、メンテナンス費用が増加してしまう。
【００３５】
また、反射鏡１２によって集光された太陽光（太陽熱）を用いて発電を行う太陽熱発電器１６としては、特に限定されるものではないが、例えば、低温部１６ａと高温部１６ｂとを有するスターリングエンジンを用いることができる。
【００３６】
高温部１６ｂを太陽熱によって加熱することによって、スターリングエンジンのフライホイールを回転させ、発電することができる。なお、低温部１６ａには、太陽光が照射されないようにすることによって、温度が上がらないようにしてもよいし、例えば、空冷装置や水冷装置などの冷却装置を備えることによって、低温部１６ａの温度を下げるようにしてもよい。
【００３７】
なお、太陽熱発電器１６は、反射鏡１２の直径方向に設けられた太陽熱発電器用架台３２と、この太陽熱発電器用架台３２を直交する方向から引っ張って固定するための太陽熱発電器用架台支持部材３４とによって、反射鏡１２の焦点位置に設置されている。
【００３８】
また、太陽熱発電器用架台３２を極軸に合わせて設けることによって、後述する太陽追尾機構１８によって反射鏡１２の角度が変化した場合であっても、太陽熱発電器１６の位置を大きく移動させる必要がなくなり、太陽追尾機構１８の負荷が減少する。
【００３９】
なお、本実施例においては、図１に示すように、平面形状が円形状の反射鏡１２を用いているが、特に限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、平面形状が方形状の反射鏡１２を用いてもよい。
【００４０】
図３は、別の実施例のディッシュ型太陽光集光装置の反射鏡の構造を説明するための概略構成図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は右側面図、図３（ｃ）は正面図である。
【００４１】
このように、球面鏡または放物面鏡の四方を切断したような形状とすることによって、方形状の金属平板を効率良く貼付けることができ、反射鏡の反射効率を向上させることもできる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、太陽光集光装置１０を太陽熱発電装置１１に用いた場合のみを説明したが、例えば、太陽熱発電器１６の代わりに、反射鏡１２の焦点位置に太陽電池を設置することで集光型の太陽光発電装置としたり、給湯設備や暖房・冷房設備、プールの加温などにも使用できるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０      ディッシュ型太陽光集光装置
１１      太陽熱発電装置
１２      反射鏡
１４      基台
１６      太陽熱発電器
１６ａ    低温部
１６ｂ    高温部
１８      太陽追尾機構
２６      ディッシュ型反射鏡台
２８      金属薄板
２８ａ    表面
３０      保護箱
３１      蓋
３２      太陽熱発電器用架台
３４      太陽熱発電器用架台支持部材
１００    太陽熱発電装置
１１０    反射鏡
１２０    太陽熱発電器
１２２    高温部
１２４    低温部
１３０    大型架台
【図１】
2016102591.tif 000003
【図２】
2016102591.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016102591.tif 000006