(57)【要約】【課題】ミラーの表面に汚れが付着しにくいヘリオスタットを提供する。【解決手段】第２軸Ｂを中心にミラー２の表面２ａが真下向きになる位置までフレーム１７が回転するため、夜などにミラー２の表面２ａを真下に向けた状態で維持することができる。従って、ミラー２の表面２ａに埃などの汚れが堆積するおそれがない。夜間に地面から上昇する水蒸気により、下向きのミラー２の表面２ａに結露による水滴が付着し、その水滴を利用してミラー２の表面２ａの洗浄を行うことができる。【選択図】        図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸まわりに回転自在な第１軸と、軸まわりに回転自在で且つ水平な第２軸を有し、該１軸及び第２軸を中心に回転自在なフレームを備え、該フレームにミラーを支持し、太陽を追尾しながらフレームをミラーごと回転させ、ミラーの表面で太陽光を反射して一点に向けて集光させるヘリオスタットであって、
前記フレームは第２軸を中心にミラーの表面が真下向きになる位置まで回転自在であることを特徴とするヘリオスタット。
【請求項２】
ミラーを直接的又は間接的に冷却する冷凍機が設けられていることを特徴とする請求項１記載のヘリオスタット。
【請求項３】
ミラーの表面に光触媒層が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘリオスタット。
【請求項４】
ミラーの裏側におけるフレームに該フレームの支柱を挟んだ水平方向両側部分を連結する連結部材が設けられ、該連結部材に支柱との干渉を回避する方向に曲折した迂回部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘリオスタット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽を追尾しながら太陽光を反射して一点に集光させることができるヘリオスタットに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光の有効利用のために、太陽を追尾した状態で、ミラーを第１軸と第２軸の２軸で回動させながら、ミラーで反射した太陽光を一点に集光させるヘリオスタットが知られている。
【０００３】
このようなヘリオスタットは、太陽光を所定の高さ位置にあるターゲットに向けて反射するため、回動範囲が限られており、ほぼ上側１８０°の範囲にミラーの表面を向ける構造になっている。夜などの待機状態では風の影響を受けないように、ミラーの表面を真上にした水平状態で維持される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらこのような関連技術にあっては、夜などにミラーの表面を上向きにした水平状態で保持するため、夜のうちにミラーの表面に埃などの汚れが堆積し、ミラーの反射性能を低下させるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような関連技術に着目してなされたものであり、ミラーの表面に汚れが付着しにくいヘリオスタットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の特徴によれば、軸まわりに回転自在な第１軸と、軸まわりに回転自在で且つ水平な第２軸を有し、該１軸及び第２軸を中心に回転自在なフレームを備え、該フレームにミラーを支持し、太陽を追尾しながらフレームをミラーごと回転させ、ミラーの表面で太陽光を反射して一点に向けて集光させるヘリオスタットであって、前記フレームは第２軸を中心にミラーの表面が真下向きになる位置まで回転自在である。
【０００８】
請求項２記載の特徴によれば、ミラーを直接的又は間接的に冷却する冷凍機が設けられている。
【０００９】
請求項３記載の特徴によれば、ミラーの表面に光触媒層が設けられている。
【００１０】
請求項４記載の特徴によれば、ミラーの裏側におけるフレームに該フレームの支柱を挟んだ水平方向両側部分を連結する連結部材が設けられ、該連結部材に支柱との干渉を回避する方向に曲折した迂回部が形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の特徴によれば、第２軸を中心にミラーの表面が真下向きになる位置までフレームが回転するため、夜などにミラーの表面を真下に向けた状態で維持することができる。従って、ミラーの表面に埃などの汚れが堆積するおそれがない。また地域によっては夜間に地面から上昇する水蒸気により、下向きのミラーの表面に結露による水滴が付着するため、その水滴を利用して翌日の稼働前にミラーの表面の洗浄を行うことができる。中東など洗浄水が貴重な地域では有効な洗浄方法である。
【００１２】
請求項２記載の特徴によれば、ミラーを直接的又は間接的に冷却する冷凍機が設けられているため、ミラーの表面に結露による水滴が付着しやすく、ミラーの洗浄が容易になる。
【００１３】
請求項３記載の特徴によれば、ミラーの表面に光触媒層が設けられているため、光触媒の親水性作用により、結露による水滴がミラーの表面全体に広がりやすく、洗浄が容易である。
【００１４】
請求項４記載の特徴によれば、フレームの水平方向両側部分を連結する連結部材が設けられているため、フレームの剛性が高まりミラーによる集光性能が向上する。また連結部材を設けたものでありながら、支柱との干渉を回避する迂回部が形成されているため、フレームの回動範囲を広く確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ヘリオスタットを示す正面図。
【図２】ヘリオスタットを示す背面側からの斜視図。
【図３】ヘリオスタットの駆動部の拡大斜視図。
【図４】ヘリオスタットの水平駆動部を示す説明図。
【図５】水平駆動部の駆動状態を示す図４相当の説明図。
【図６】ヘリオスタットの垂直駆動部を示す説明図。
【図７】垂直駆動部の駆動状態を示す図６相当の説明図。
【図８】フレームを水平にした状態を示すヘリオスタットの正面図。
【図９】センサミラー周辺を示す要部拡大正面図。
【図１０】ヘリオスタットを示す側面図。
【図１１】ミラーを前向きに状態を示すヘリオスタットの側面図。
【図１２】ミラーの表面を真上にした状態を示すヘリオスタットの側面図。
【図１３】ミラーを図１２の状態よりも少し後方へ回動させた状態を示す側面図。
【図１４】ミラーの表面を真下に向けた状態を示すヘリオスタットの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図１２は、本発明の好適な実施形態を示す図である。
【００１７】
この実施形態に係るヘリオスタット１はセンサ制御式で、１３枚の円形のミラー２を備えたマルチミラー構造をしている。
【００１８】
地面に立てられた支柱３の上部には円板状の水平回転板４が垂直な第１軸Ａを中心に回動自在に支持されている。水平回転板４の外周は溝になっており、内部にワイヤ５が設けられている。ワイヤ５は水平回転板４の外周に、一周と四分の一周だけ巻かれた状態で設けられている。
【００１９】
支柱３の上部には水平駆動部６が固定され、水平回転板４のワイヤ５が水平駆動部６の内部に一対のプーリ７を介して導入されている。導入されたワイヤ５は回転ドラム８に巻回されている。
【００２０】
水平駆動部６は不動で、内部の回転ドラム８を回転させることにより、水平回転板４が第１軸Ａを中心に回転する。水平駆動部６内のワイヤ５は一周以上設けられているため、水平駆動部６の回転ドラム８を回転させることにより水平回転板４は４５０°回転する。
【００２１】
水平回転板４の上部にはフォーク部９が固定されている。フォーク部９には水平軸部１０が軸受を介して貫通しており、この水平軸部１０にはセンサミラーＭが固定されている。水平軸部１０の軸心が第２軸Ｂで、水平軸部１０は第２軸Ｂを中心に回転する。
【００２２】
水平軸部１０のフォーク部９を貫通した両端には概略半円状の垂直回転板１１、１２が固定されている。垂直回転板１１、１２は１８０°の半円を越える大きさの概略半円形状である。
【００２３】
一方の垂直回転板１１の円弧部は溝になっており、そこに沿ってワイヤ１３が設けられている。フォーク部９の垂直回転板１１に対応する位置には垂直駆動部１４が固定されている。垂直回転板１１のワイヤ１３は垂直駆動部１４の内部に一対のプーリ１５を介して導入され回転ドラム１６に巻回されている。
【００２４】
垂直駆動部１４が固定されているため、回転ドラム１６を回転させることにより、垂直回転板１１は水平軸部１０（第２軸Ｂ）を中心に回転する。垂直回転板１１は１８０°の半円を越える大きさを有しているため、各垂直回転板１１、１２の回動角度範囲は１８０°±θだけ回転する。
【００２５】
左右の垂直回転板１１、１２にはフレーム１７が固定されている。フレーム１７は金属製の格子形状で、支柱３に対応する中央下部だけ開放部１８になっている。１３枚のミラー２はこのフレーム１７の開放部１８を除いた部分に取付けられている。ミラー２は直径７２ｃｍで、フレーム１７に裏面側が固定され、その表面２ａを同じ方向に向けている。ミラー２の表面２ａには酸化チタンによる光触媒層が蒸着されている。
【００２６】
左右の垂直回転板１１、１２にはミラー２の裏側へ突出する連結部材１９が締結されている。連結部材１９は支柱３を挟んだ左右両側のフレーム１７を、垂直回転板１１、１２を介して連結した状態となり、フレーム１７の剛性を高めることができる。連結部材１９の先端には支柱３の干渉を回避する方向に曲折した迂回部２０が設けられている。
【００２７】
支柱３の下部には冷凍機２１が設置されている。冷凍機２１は必要時に冷媒を支柱３の内部に循環して支柱３を冷却することができる。
【００２８】
まずヘリオスタット１の基本的な機能を図１０に基づいて説明する。ヘリオスタット１の前方にはセンサ２２がポール２３により所定高さ位置に支持されている。太陽Ｓからの太陽光Ｌはヘリオスタット１のセンサミラーＭにより反射され、その反射光がセンサ２２にて受光される。
【００２９】
反射した太陽光Ｌが一度センサ２２にて受光されると、その状態を維持するようにセンサ２２から水平駆動部６及び垂直駆動部１４へ信号が出力される。そして水平駆動部６及び垂直駆動部１４によりフレーム１７がミラー２ごと第１軸Ａ及び第２軸Ｂを中心に回動して、常に反射した太陽光Ｌがセンサ２２へ向くようにフィードバック制御される。
【００３０】
センサミラーＭとセンサ２２を結ぶ延長線上にはターゲット（図示省略）が位置しており、センサミラーＭ以外のミラー２で反射された太陽光Ｌは、太陽Ｓがどの位置にあっても常にターゲットに向けて集光されることとなる。
【００３１】
太陽Ｓを追尾する上で太陽光Ｌが確実にセンサミラーＭで反射されることが重要である。この実施形態では、センサミラーＭの左右両側にある垂直回転板１１、１２を両方とも概略半円形状とし、その一部がセンサミラーＭの表面側へ突出しないようにした。そのため図９に示すように、太陽Ｓが東西方向において高度が低くなっても、その太陽光Ｌが垂直回転板１１、１２に邪魔されず、確実にセンサミラーＭで反射されるようになっている。
【００３２】
ヘリオスタット１は概ね垂直の状態（図１１）から、ミラー２を真上に向けた水平状態（図１２）、更には水平状態よりもθ分だけ後方に傾けた状態（図１３）にすることができる。水平状態よりもθ分だけ余計に傾けることができるのは、連結部材１９に迂回部２０が形成され、支柱３との干渉が回避されているからである。
【００３３】
そして夜間などヘリオスタット１を使用しない場合は、図１４のように第２軸Ｂを中心にフレーム１７を回転させ、ミラー２の表面２ａを真下に向けた水平状態にする。水平状態のため風の影響を受けにくい。またミラー２の表面２ａが真下を向くため、夜間のうちに埃などの汚れが堆積するおそれがない。
【００３４】
また中東の沙漠地域などは夜間にかけて沙漠から水蒸気が上昇してくる。従ってその水蒸気が下向きのミラー２の表面２ａで結露して水滴Ｗが生じるため、その水分を利用して布で拭き取ったり、或いはゴムブレード等で払拭することで、ミラー２の表面２ａを洗浄することができる。沙漠地域など水が貴重な地域では有効な洗浄方法となる。
【００３５】
またミラー２の表面２ａに光触媒層が設けられているため、その親水性機能によりミラー２の表面２ａでは水滴Ｗが玉にならずほぼ同じ厚さで広く拡がった状態となる。従ってミラー２の表面２ａの全体をより確実に洗浄することができる。
【００３６】
水蒸気の発生の少ない地域は冷凍機２１を稼働させて支柱３を冷却する。すると伝熱によりフレーム１７を介してミラー２も間接的に冷却され、ミラー２の表面２ａに結露による水滴Ｗを発生させ易くなる。
【００３７】
以上の実施形態では、垂直な第１軸Ａと水平な第２軸Ｂによる経緯台式のヘリオスタット１を例にしたが、第１軸が地球の自転軸と平行で且つ軸心を中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在で、第２軸が太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回転自在な赤道儀式のヘリオスタットであっても良い。
【００３８】
また制御方式もセンサ制御方式に限定されず、センサを用いないコンピュータ制御方式でも良い。更に駆動部もワイヤ駆動方式に限定されずギア駆動方式でも良い。
【符号の説明】
【００３９】
１  ヘリオスタット
２  ミラー
２ａ  表面
３  支柱
１７  フレーム
１９  連結部材
２０  迂回部
２１  冷凍機
Ａ  第１軸
Ｂ  第２軸
Ｍ  センサミラー
Ｓ  太陽
Ｌ  太陽光
Ｗ  水滴
【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】
2016224088.tif 000009
【図８】
2016224088.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016224088.tif 000013
【図１２】
2016224088.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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