(57)【要約】【課題】鏡面精度が高く、かつ、製造コストも低い反射鏡を提供する。【解決手段】反射鏡１２は、保持部材２６と、中間層２８と、ミラーフィルム３０とを上方向に順次有する積層体を圧縮成形してなる。中間層２８は、弾性変形しない微粒子と、油脂とが混練された粘土状組成物で構成されている。中間層２８を上記の組成物とすることにより、中間層２８は塑性体であり、弾性が殆どないという性質を示し、外力が加わらなければ形状を維持することができる。加熱をしなくても、所望の力を加えると変形させることができ、硬化させなくてもミラーフィルム３０と保持部材２６とによく密着させることができるため、加工時に硬化収縮や熱膨張（熱収縮）がなく、優れた転写精度を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部材と、中間層と、ミラーフィルムとを順次有する積層体を圧縮成形してなり、
前記中間層は、弾性変形しない微粒子と、油脂とが混練された粘土状組成物で構成され、
圧縮成形時、前記中間層が塑性変形して、前記ミラーフィルムと前記中間層とが界面で密着した状態で固定されている反射鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の反射鏡において、
前記微粒子は、少なくとも炭酸カルシウム、地殻構成鉱物の長石類を主成分とする層状ケイ酸塩鉱物、方解石、苦灰石、長石類、石英、沸石のうちから選択される１種類以上である反射鏡。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の反射鏡において、
前記油脂は、鉱物油とシリコン系オイルから選択される１種類以上である反射鏡。
【請求項４】
前記保持部材の前記中間層と接する部分の形状が、前記ミラーフィルムの曲面形状に対して、同程度の曲率を有する反射鏡。
【請求項５】
加圧手段の加圧軸心上に、反射面を形成する型、ミラーフィルム、中間層、保持部材を順次配置し、加圧・面転写して、前記中間層を塑性変形させ、前記ミラーフィルム、前記中間層、前記保持部材を一体化する反射鏡の製造方法であって、
前記中間層は、弾性変形しない微粒子と、油脂とが混練された粘土状組成物で構成されている反射鏡の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の反射鏡の製造方法において、
前記中間層の原料の脱気工程を有する反射鏡の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の反射鏡の製造方法において、
前記中間層を事前に加熱する工程を有する反射鏡の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の反射鏡を備えた集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射鏡、反射鏡の製造方法及び集光装置に関する
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を集光するための集光ミラーなどの反射鏡は、その鏡面が高精度で、かつ、製造コストが低いものが要求されている。様々な手法がある中で、従来より、押圧変形させて凹面を形成する方法が提案されている。
特許文献１には、樹脂基板、接着剤、ミラーフィルムをこの順に重ねた重層体を、凸状の加工面を有する金型と凹状の加工面を有する金型とからなる一対の加工金型で前記ミラーフィルムが前記凸面と接触するように配置し、熱プレス処理を行なう凹面鏡の加工方法が開示されている。
ミラーフィルムは、樹脂基材と金属を含む反射層と保護層とをこの順に有する構成となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される従来の成形工法では、樹脂基板、接着剤、ミラーフィルム基材等の樹脂の加熱、冷却による温度分布が生じ、転写形状が崩れるという問題があった。
転写崩れをなくすためには、例えば特許文献２に示すゲートシール成形法のような徐冷が必要であるが、そのようにした場合成形コストが高くなるという別の問題が発生する。
【０００４】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、鏡面精度が高く、かつ、製造コストも低い反射鏡の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の反射鏡は、保持部材と、中間層と、ミラーフィルムとを順次有する積層体を圧縮成形してなり、前記中間層は、弾性変形しない微粒子と、油脂とが混練された粘土状組成物で構成され、圧縮成形時、前記中間層が塑性変形して、前記ミラーフィルムと前記中間層とが界面で密着した状態で固定されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、鏡面精度が高く、かつ、製造コストも低い反射鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光集光装置の概要構成図である。
【図２】太陽光集光装置における反射鏡の向き調整の制御ブロック図である。
【図３】反射鏡の断面図である。
【図４】反射鏡の斜視図である。
【図５】反射鏡の別の実施例を示す断面図である。
【図６】反射鏡の製造工程を示す図で、（ａ）は加圧前の状態を示す図、（ｂ）は加圧時の状態を示す図、（ｃ）は加圧力を解放した後の状態を示す図である。
【図７】反射鏡のさらに別の実施例を示す断面図である。
【図８】反射鏡の試作による形状精度の実験データによるグラフである。
【図９】反射鏡の経時の重量変化を示す実験データの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１及び図２に基づいて、本実施形態に係る集光装置としての太陽光集光装置１０の構成の概要を説明する。
図１に示すように、太陽光集光装置１０は、太陽光を反射する複数の反射鏡１２と、各反射鏡１２からの反射光が集光・照射される円筒状の受熱部１４等を備えている。
ステンレス製の受熱部１４内には空気や蒸気等の熱媒体が封入されており、加熱された熱媒体は受熱部１４の端部に接続された循環パイプを介してタービンを備えた発電部へ供給される。発電部を通った熱媒体は凝縮部で液化され、受熱部１４に戻るようになっている。
各反射鏡１２は、反射位置が基準面１６に揃うように設置されている。
【０００９】
図２に示すように、各反射鏡１２は、反射鏡の長手方向に沿う第１回転軸１８ａを中心に第１駆動源２０ａで回転可能となっており、且つ、第１回転軸１８ａと直交する第２回転軸１８ｂを中心に第２駆動源２０ｂで回転可能となっている。
ステッピングモータ等からなる第１駆動源２０ａと第２駆動源２０ｂは、制御手段２２に接続されている。制御手段２２は太陽の位置を検知する太陽位置検知センサ２４からの検知情報を基に、各反射鏡１２による反射光量が最も高くなるように反射鏡１２の向き（角度）を調整する。
【００１０】
反射鏡１２は、図３及び図４に示すように、保持部材２６と、中間層２８と、ミラーフィルム３０とを上方向に順次有する積層体を圧縮成形してなる。
ミラーフィルム３０は、太陽光などの入射する光を高効率に反射する部分であり、少なくとも、可撓性の大きい樹脂フィルムと、金属を含む反射薄膜とから構成される。
樹脂フィルム（樹脂基材）に適用可能な材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＭＭＡ（アクリル）などを含む熱可塑性樹脂材料を利用できる。
樹脂基材の厚みとしては、１０μｍ〜５００μｍの範囲を例示することができる。あまり薄すぎると機械強度が不足してしまい、厚すぎると中間層の転写追随を損ねて面精度が低下するとともに、コスト的に不利になる。
樹脂フィルムの材料、厚みは、使用環境における耐候性や、後述する製造工程におけるプレス時の加工性が良好なものを適宜選択すればよい。
【００１１】
反射薄膜はＡｌ、Ａｇなどの単元素、または化合物、さらに微量な添加元素などから作成できる。また、反射効率を上げるため多層膜化して作成することも可能である。
樹脂フィルムへの反射薄膜の形成方法は特に限定するものではなく、電気めっき法や、真空蒸着法などが挙げられる。また、反射薄膜の表面に薄い表面保護層があってもよい。但し、表面保護層が転写精度を悪化させるようなものであってはならない。
ミラーフィルム３０において、反射薄膜がある方の面が、転写すべき型と密着できるように表面側に配置され、樹脂フィルム側が中間層側に接するように配置される。
【００１２】
これにより、樹脂フィルムの表面粗さや厚みムラを吸収して鏡面の高精度転写が可能となる。
中間層に接する側が樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムの表面は、できるだけ平滑（平坦）な面であることが好ましい。表面への微小な凹凸の付与にはアンカー効果は期待できず、むしろ気泡発生につながり密着性、鏡面性を低下させる。
【００１３】
中間層２８は、加工時（圧縮成形時）に塑性変形することで、プレス加工の型通りに反射面の形状を転写することと、ミラーフィルム、保持部材のそれぞれと密着し、一体化構造となることと、長期にその形状を維持する役割を有する。
中間層２８に適用できる材質としては、非常に細かな粒状の中間層構成物と油脂類とを均一に混ぜ合わせた組成物である。
粒状の中間層構成物としては、粒自体はほとんど弾性変形をせずに、数ミクロン以下の酸化物や窒化物、炭酸化物、硫酸化物、合金などからなる粒子である。具体的には、塑性加工シミュレーションのモデル材料として知られるプラスティシンに用いられる微粒子（主として炭酸カルシウム粒子）である。
【００１４】
あるいは粘土鉱物として知られる地殻構成鉱物の長石類を主成分とする層状ケイ酸塩鉱物（フィロケイ酸塩鉱物）や、方解石、苦灰石、長石類、石英、沸石（ゼオライト）類などの鉱物から選択される１種類以上からなる組成物も広く使用可能である。
粒の粒径は、数μｍ〜数１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下を例示することができる。細かい程よいため特に下限はなく、粒径の上限は、ミラーフィルムの厚みの１／１０の粒径まで使用可能である。それを超えると反射面の表面粗さが低下するため、反射鏡としての鏡面性が劣化し、集光効率も低下することがわかっている。
【００１５】
油脂成分としては、沸点が高く蒸散が少ないものが適する。鉱物油からシリコン系オイルまで広く使うことが可能である。沸点が低いと油脂が蒸散し、油粘土が固く加工が難しくなる。さらに加工後のミラー精度も低下する。
油脂成分の含有率は、３〜１０ｗｔ％程度を例示でき、これは市販の工作用油粘土とほぼ同等な数値である。
上記粒子と油脂成分とから中間層材料（粘土状組成物）を製造するには、粒子と油脂成分とが均一な混合物となるようなミキサーまたはニーダー等で混練して得る。
【００１６】
中間層２８の厚みは、使用条件等により適宜最適化が必要であるが、１００ｍｍ角のミラーの場合では、０．５〜１０ｍｍを例示することができる。あまり厚すぎると、ミラーの重量が増加するという問題がある。
一方、あまり薄いと、高い押圧力が必要になるという問題が起きる。ミラーフィルム３０の厚みが厚ければ、粒状の中間層構成物の粒径は、比較的大きなものまで許容される。
また、中間層２８とミラーフィルム３０、中間層２８と保持部材２６との両界面または界面の一つに微量な潤滑剤を塗布することも可能である。
【００１７】
潤滑剤としてはワセリン、シリコンオイルなどの高沸点の油脂類が望ましい。微量な塗布により、加工容易性を付与することができ、転写精度が向上すると考えられる。
特に中間層２８の厚みが少ない場合には押圧直交方向（展延方向）の剪断力が大きくなり、フィルムに引っ張り応力がかかる。これは押圧力が開放されたときに中間層とフィルムのずれ、剥がれの原因になり得る。
従って界面への微量な油脂の塗布は密着性を高める手段になると考えられる。
なお、潤滑剤の塗布過多では転写加工は容易となるが、転写精度も上がらず、界面の密着性も低下する可能性がある。潤滑剤として、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどの粉末は転写加工しやすくなるが、界面の密着性が著しく低下するため適していない。
【００１８】
以上より、中間層２８を上記の組成物とすることにより、塑性体であり、弾性が殆どないという性質を示し、外力が加わらなければ形状を維持することができる。
また、加熱をしなくても、所望の力を加えると変形させることができ、硬化させなくてもミラーフィルム３０と保持部材２６とによく密着させることができるため、加工時に硬化収縮や熱膨張（熱収縮）がなく、優れた転写精度を有する。
さらに、加工後は、水分、油分の放出を少なくすることができるため、長期に高精度な形状を保つことができる。
また、中間層２８の材料自体が、粘土鉱物などの無尽蔵で安い材料であるため、コスト的に有利となる。
【００１９】
保持部材２６は、加工前、加工中、加工終了後、さらにミラー設置時に亘って、保持部材自体は変形せずに中間層、ミラーフィルムを一体で支持する役割を有する。
保持部材２６には、プレス機へ設置時の便宜を図るため、位置決め、方向決めのための支持部位、さらに穴、螺子などの係留部位が設けられており、設置側の部材への固定機能を有する。
保持部材２６の形状、特に中間層側の形状は、中間層２８と押圧方向に略平行して接する面を有するような形状となっている。例えば、反射鏡の最終形状が、ある所定の曲率半径の凹曲面の形状であるとすると、プレス機の型は、同じ曲率半径の凸曲面の形状である。
この場合、保持部材２６の中間層側の形状は、曲率半径が同程度の凹曲面形状とすることができる。
【００２０】
本発明の中間層であれば、曲率を持たない平面や、逆に凸曲面でも固定は可能であるが、このような形状にすることで、加工時においては、プレス機からの押圧力を中間層２８、ミラーフィルム３０に均等に伝えることが可能となる。
保持部材２６の材質としては、後述する加工時の押圧力による変形が少ない剛性の高いものなら広く適用可能である。
ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡなどの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性の樹脂および強化プラスチックは全て適用可能である。また、アルミ合金、ＳＵＳなどの金属、あるいはセラミックスなどの高剛性材料は重量の点を工夫できればさらに好ましい。
【００２１】
以上のように、保持部材２６の形状や材料を選定することで、保持部材自体が変形しない構造となるため、加工時の押圧力の解放でスプリングバックし、転写面が変形してしまうという問題を発生させることはない。
【００２２】
図５に示すように、保持部材２６は、矢印Ｐで示す押圧方向と略直交する方向の中間層２８の変形、広がりを規制する規制部２６ａを有する形状としてもよい。
【００２３】
図６に基づいて、反射鏡１２の製造方法を説明する。
本実施形態の加圧手段としてのプレス機自体は、一般的なものでよい。加工サイズ（ミラー面積）にもよるが１０ｃｍ角のミラーで押圧力１ｔ（１００ｋｇ/ｃｍ２）程度のものを選定する。
本実施形態のプレス機３１では、上プレート３２には反射面を形成するための凸形状の金型３４が配置されている。
金型３４と下プレート３６との加圧軸心３８上に、保持部材２６、中間層２８、ミラーフィルム３０を順次配置して（ａ）、所定の条件で加圧・面転写する（ｂ）。これにより、ミラーフィルム３０を所望の形状に変形させ、中間層２８を塑性変形させる。
【００２４】
加圧により、中間層２８は塑性変形するとともに、ミラーフィルム３０、保持部材２６と密着し、これらを一体化する。
プレス機を開放し（ｃ）、反射鏡１２を取り出す。
プレス時、ミラーフィルム３０と中間層２８との間に気泡が生じると、密着性や、形状転写精度を損なう。プレス前の中間層２８の形状として、中央付近の厚みを僅かに厚くすることで、押圧により外側に空気を追い出しやすく、密着性や、形状転写精度を向上させることができる。
【００２５】
また、中間層２８は、予め塑性変形後の形状、大きさになるように、プリフォーム（型を使ってラフ成形）して供給することが望ましい。この方がミラーフィルム、保持部材とのそれぞれの接触面において空隙を生じさせにくく、転写時に不要な表面粗さやうねりの発生を防止することができる。
さらに押圧工程において減圧環境下で行うと、層間での気泡巻き込みを防止することができる。また、プレス機投入前の中間層２８の材料を真空装置に保管することで、中間層２８の内部（原料）から脱気する工程を有する手段を設けてもよい。
【００２６】
また、プレス機投入直前、あるいはプレス中に、中間層２８を事前に加熱する工程を有することも効果的である。このとき、加熱温度は、数１０℃でよい。すなわち、配合する油脂の粘性を下げるために作用し、中間層の流動性が高まる程度でよく、押圧力の低減につながる。
中間層の材料、厚み、ミラーの面積、厚み、保持部材の形状、加熱の有無など押圧力の最適条件は異なる。例えば、工作用油粘土などでは０．５〜１０ｋｇ/ｃｍ２の面圧力が適切と推定される。
プレス機の押圧力は低すぎれば展延不足、低転写精度となるが、高い方には転写性の面での限界はなく、十分な転写精度が得られれば、それ以上の押圧力は装置コスト、エネルギーコスト、加工時間の観点から不要である。
【００２７】
図７は、成形後に反射鏡端部にカバー部材４０を固定させる場合の実施例を示す。この種の圧縮成形では、中央部からの引っ張りには強いが、端部からの剥離には比較的弱い。
よって、カバー部材４０により端部に外力がかからないようにする。カバー部材４０は保持部材２６と一体化するような構造でもよい。
【００２８】
以上のように、本発明では、ほぼ常温で加工できるので、殆ど冷却時間は不要であり、熱可塑性樹脂を中間接着層に用いる従来工法と比較すると、加工時の加熱エネルギーも著しく小さなものでよい。このため、プレス機も簡素なものでよく、加工コストを安くすることができる。
中間層２８を上記の組成物とすることにより、中間層２８は塑性体であり、弾性が少ない。これにより、硬化収縮や熱膨張（熱収縮）が少ないので、高い転写精度を有する。
【００２９】
加熱をしなくても、ある力を加えると変形させることができ、硬化させなくてもミラーフィルム３０と保持部材２６とによく密着させることができる。
このため、加工時に転写形状を崩すことなく、優れた転写精度を有するとともに、水分、油分の放出が無いため、長期に高精度な形状を保つことができる。
また、加工時に加熱（軟化、溶融）や冷却（硬化）工程に伴う時間、エネルギーを不要とし、中間層の材料自体が、地殻構成鉱物長石類のような無尽蔵で安い材料であるため、経済的にも有利である。
【００３０】
［実施例］
下記条件で反射鏡を試作し、その形状精度と耐久試験を実施した。
【００３１】
（１）形状精度
＜試作条件＞
・ミラーフィルム；パナック社製
総厚み；０．１ｍｍ、樹脂材質；ＰＥＴ、蒸着膜；Ａｌ
サイズ；１２ｍｍ（Ｗ）×２０ｍｍ（Ｌ）
・中間層；工作用油粘土（平均粒子径；〜５μｍ）
加工前厚み； １０ｍｍ
・保持部材；ガラス平板
・プレス機；
押圧条件；２ｋｇ／ｃｍ２(推定値)
金型；曲率半径  ３０ｍｍ
【００３２】
＜評価項目＞
・転写面精度；非接触３次元表面形状・粗さ測定器（NEW VIEW社製）による
評価結果
上記試験により、図８に示すような測定データが得られた。グラフは、元データから凹曲面の曲率成分を除いた値で示している。サンプルは円筒曲率半径がかなり小さく、ミラーフィルムは大きく曲げる必要があるが、４ｍｍ長で±２μｍ以下となった。これにより、もっと大きなサイズの反射鏡に適用しても、曲率は著しく大きな値となるため、上記精度を確保できる。
【００３３】
（２）耐久試験
＜試験条件＞
・サンプル；上記試作反射鏡
・暴露条件；太陽光暴露
・暴露期間；１２ヶ月
＜評価項目＞
・転写面精度；非接触３次元表面形状・粗さ測定器による
・フィルム密着強度；剥離試験による（ミラー面中央付近に粘着テープ中ほどを約１０ｍｍ接着し、１ｈほど放置後、粘着テープ両端を均等に引き離す。）
・重量変化測定
【００３４】
これら試験の結果、試作した反射鏡の１２ヶ月太陽光暴露にて転写面精度の悪化、およびフィルム密着強度の変化は認められなかった。
ミラーフィルムは剥がれず、粘着テープのみが剥がれた。中間層とミラーフィルムとの密着強度は粘着テープ接着強度以上（＞４Ｎ／ｃｍ）と推定される。
図９に２００日までのサンプルの重量変化を示す。重量変化は見られず、油脂分はほとんど蒸発していない結果となった。
【００３５】
本発明は、太陽光集光装置に限定するものではない。非常に安価かつ再成形が可能であるため、太陽集光装置の試験運用時に短期的に採用してもよい。ミラーフィルムの代わりに、加飾フィルムの固定、シート状部品の仮固定にも適用可能である。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３７】
２６  保持部材
２８  中間層
３０  ミラーフィルム
３１  加圧手段としてのプレス機
３８  加圧軸心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２０１４−１９３５４５号公報
【特許文献２】特許第２１３０９３７号公報
【図１】
2017003218.tif 000003
【図２】
2017003218.tif 000004
【図３】
2017003218.tif 000005
【図４】
2017003218.tif 000006
【図５】
2017003218.tif 000007
【図６】
2017003218.tif 000008
【図７】
2017003218.tif 000009
【図８】
2017003218.tif 000010
【図９】
2017003218.tif 000011