(57)【要約】【課題】強風を受けても破壊されることのない太陽追尾集光装置の設置構造を提供する。【解決手段】窪地８の深さＤが太陽追尾集光装置１の最大高さＨよりも大きい。そのため、ミラー構成体４をどのように回転させても、太陽追尾集光装置１は地面Ｇの表面よりも低くなり、太陽追尾集光装置１の一部が地面Ｇの表面よりも上方へ突出することはない。従って、強風が吹いても、太陽追尾集光装置１に地面Ｇの表面を流れる風Ｗが当たることはなく、太陽追尾集光装置１が破壊されるおそれがない。また、太陽光集光部９を地面Ｇに設置し、太陽追尾集光装置１を窪地８に設置しているため、太陽光集光部９の位置が太陽追尾集光装置１に対して相対的に高くなる。そのため、ミラー構成体４の角度がより上向き状態となり、太陽Ｓからミラー構成体４への入光量Ｅが増えて、より多くの太陽光Ｌを反射光Ｌ′として太陽光集光部９へ集光することができる。【選択図】図５
2009109075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単数又は複数の反射ミラーにて構成されたミラー構成体を太陽を追尾した状態で回転させる構造で且つ全体として所定の高さを有する太陽追尾集光装置を、地面に形成されたベース部上に設置する太陽追尾集光装置の設置構造であって、
前記地面を所定の深さで掘り下げて窪地を形成し、該窪地の底面にベース部を形成し、該ベース部上に太陽追尾集光装置を設置したことを特徴とする太陽追尾集光装置の設置構造。
【請求項２】
窪地の深さが、ミラー構成体を回転させた場合における太陽追尾集光装置の最高高さよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の太陽追尾集光装置の設置構造。
【請求項３】
窪地の深さが、ミラー構成体を回転させた場合における太陽追尾集光装置の最低高さよりも若干大きいことを特徴とする請求項１記載の太陽追尾集光装置の設置構造。
【請求項４】
前記窪地の近くに太陽光集光部を立設し、
前記ミラー構造体の反射光が常に前記太陽光集光部に集光されるように前記ミラー構造体により追尾制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽追尾集光装置の設置構造。
【請求項５】
地面の表面における窪地の近くに太陽光集光部を立設し、
ミラー構成体を太陽の移動角度の１／２だけ動かして、ミラー構成体からの反射光を太陽追尾集光装置から離れた前記太陽光集光部に向けて集光させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽追尾集光装置の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽追尾集光装置の設置構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光線を所定方向へ反射する単数又は複数の反射ミラーにて形成されたミラー構成体を、太陽を追尾した状態で回転させる太陽追尾集光装置が知られている。太陽追尾集光装置には各種のタイプがある。
【０００３】
例えば、回転方式にしても、ミラー構成体を地球の自転軸と平行な極軸を中心に回転させる赤道儀タイプと、ミラー構成体を方位方向（水平方向）及び高度方向（上下方向）に回転させる経緯台タイプがある。
【０００４】
また、追尾方式も、ミラー構成体を太陽と同じように動かして、ミラー構成体を常に太陽に向けた状態にし、ミラー構成体からの反射光を各ミラー構成体の焦点に集光させるタイプと、ミラー構成体を太陽の移動角度の１／２だけ動かして、ミラー構成体からの反射光を太陽追尾集光装置から離れた一点に向けて常に集光させるタイプがある。
【０００５】
いずれのタイプの場合も、太陽追尾集光装置は全体として所定の高さを有し、その太陽追尾集光装置を屋外の地面に形成したベース部の上に設置した構造になっている。従って、太陽追尾集光装置は地面から上方へ向けて突出した状態になり、風圧荷重を直接受けることになる。そのため、台風やハリケーン等の強風にも耐え得るように、太陽追尾集光装置全体を高い強度で製造する必要がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３７０３７号公報
【特許文献２】特許第３７８４０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、太陽追尾集光装置全体の強度を高めようとしても、主要部が反射ミラーから構成されたミラー構成体であり、基本的に風圧荷重を受け易い構造であるため、強度を高めるにも限界があった。そのため、台風やハリケーン等の強風を受けた場合には、太陽追尾集光装置の一部が破壊されるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、強風を受けて破壊されることのない太陽追尾集光装置の設置構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、単数又は複数の反射ミラーにて構成されたミラー構成体を太陽を追尾した状態で回転させる構造で且つ全体として所定の高さを有する太陽追尾集光装置を、地面に形成されたベース部上に設置する太陽追尾集光装置の設置構造であって、前記地面を所定の深さで掘り下げて窪地を形成し、該窪地の底面にベース部を形成し、該ベース部上に太陽追尾集光装置を設置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、窪地の深さが、ミラー構成体を回転させた場合における太陽追尾集光装置の最高高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、窪地の深さが、ミラー構成体を回転させた場合における太陽追尾集光装置の最低高さよりも若干大きいことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記窪地の近くに太陽光集光部を立設し、前記ミラー構造体の反射光が常に前記太陽光集光部に集光されるように前記ミラー構造体により追尾制御することを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、地面の表面における窪地の近くに太陽光集光部を立設し、ミラー構成体を太陽の移動角度の１／２だけ動かして、ミラー構成体からの反射光を太陽追尾集光装置から離れた前記太陽光集光部に向けて集光させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、地面に窪地を形成し、その窪地内に太陽追尾集光装置を設置したため、太陽追尾集光装置が地面の表面を流れる風に当たりづらくなる。従って、強風が吹いても太陽追尾集光装置が破壊されづらくなる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、窪地の深さが太陽追尾集光装置の最高高さよりも大きいため、ミラー構成体をどのように回転させても、太陽追尾集光装置は地面の表面よりも低くなり、地面の表面を流れる風に当たらない。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、窪地の深さが太陽追尾集光装置の最低高さよりも若干大きいため、ミラー構成体を回転させて太陽追尾集光装置が最も低くなる状態にすれば、太陽追尾集光装置は地面の表面よりも低くなり、地面の表面を流れる風に当たらない。太陽追尾集光装置に対して、窪地の深さを最小限にすることができるため、窪地を形成する作業が容易である。
【００１７】
請求項４および５記載の発明によれば、太陽追尾集光装置が窪地の底面に設置されているのに対し、太陽光集光部はそれよりも高い地面に設置されている。従って、太陽光集光部の位置は、太陽追尾集光装置に対して相対的に高くなる。そのため、ミラー構成体の角度がより上向き状態となり、太陽からミラー構成体への入光量が増えて、より多くの太陽光を太陽光集光部に対して集光させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
図１〜図７は、本発明の第１実施例を示す図である。この実施形態の太陽追尾集光装置１は、方位方向Ａ及び高度方向Ｂに回転させる経緯台タイプで且つ太陽Ｓからの太陽光線Ｌを離れた位置にある目標点に向けて集光させるタイプである。また、北半球の中緯度または低緯度における砂漠地帯で使用されるものとして説明する。
【００１９】
まず最初に太陽追尾集光装置１の構造を説明する。コンクリート製のベース部２に支柱３が立設されている。この支柱３はベース部２に対して方位方向Ａへ回転自在である。
【００２０】
支柱３の上端には、ミラー構成体４が高度方向Ｂへ回転自在に支持されている。ミラー構成体４は複数の反射ミラー５により基本的に１つの大きな放物面として構成されている。反射ミラー５自体は、放物鏡の一部を形成する湾曲面でも良いし、平面鏡でも良い。また、ミラー構成体４も、集光性能があまり要求されない場合は、球面でも良い。
【００２１】
前記支柱３の回転と、ミラー構成体４の回転は、それぞれモータによる駆動機構（図示せぬ）にて行われる。
【００２２】
ベース部２からはＬ形のアーム６が延びており、そのアーム６の先端に反射光を検出するセンサー７が設けられている。このセンサー７は、ミラー構成体４からの反射光Ｌ′を検出して、反射光Ｌ′が常にセンサー７側を指向するように、ミラー構成体４の方位方向Ａ及び高度方向Ｂでの回転角度を制御するものである。
【００２３】
すなわち、センサー７は、支柱３とミラー構成体４を回転させる前記駆動機構（図示せぬ）に接続され、反射光Ｌ′がセンサー７に向けて真っ直ぐ指向するように、駆動機構（図示せぬ）に対し信号を出力して支柱３及びミラー構成体４の回転角度を制御するものである。
【００２４】
具体的には、センサー７を構成するボックスのミラー構成体４側の面に円孔が形成され、その反対側の面に４分割受光素子（水平・垂直方向でそれぞれ２分割）が設けられ、円孔を通過した反射光Ｌ′が４分割受光素子に当たる位置を検出し、常に４分割受光素子の中立点に当たるように、駆動機構（図示せぬ）に対して信号を出力するようになっている。この種のセンサー７の構造は公知である。
【００２５】
以上のような構造の太陽追尾集光装置１を、地面Ｇに形成した窪地８の内部に形成した。窪地８は、円形で水平な底面８ａと、その周辺に形成されたテーパ状の法面８ｂを有する形状で、所定の深さＤを有している。底面８ａの周囲をテーパ状の法面８ｂにしたのは、太陽光線Ｌが窪地８内に到達し易くするためである。また、強風による空気の流れが窪地において乱流化することを抑制する効果もある。
【００２６】
窪地８の法面８ｂはコンクリートブロックや補強ネットなどの公知の補強構造により崩れないようにされている。窪地８の底面８ａの中心にベース部２が形成され、そのベース部２に太陽追尾集光装置１が設置されている。
【００２７】
太陽追尾集光装置１は、ミラー構成体４を垂直にした状態で最大高さＨとなり、ミラー構成体４を水平にした状態で最低高さとなる。この実施形態では、窪地８の深さＤを、太陽追尾集光装置１の最大高さＨよりも若干大きくしている（Ｄ＞Ｈ）。従って、ミラー構成体４を垂直状態にしても、ミラー構成体４の上端が、窪地８の周辺の地面Ｇよりも上方へ突出することはない。
【００２８】
地面Ｇの表面における窪地８のエッジ部付近には南側に太陽光集光部９が立設されている。この太陽光集光部９の内部には、反射光Ｌ′を受けて加熱される加熱部が設けられ、加熱部には熱媒体（シリコンオイル等）が循環していて、反射光Ｌ′による熱を外部へ取り出せるようになっている。熱媒体により外部へ取り出された熱は、水の蒸留や発電等に利用される。
【００２９】
前記センサー７は、この太陽光集光部９とミラー構成体４の間に位置しており、ミラー構成体４の反射光Ｌ′がセンサー７を指向するようにミラー構成体４の角度（方位方向Ａ及び高度方向Ｂ）を制御することにより、反射光Ｌ′はセンサー７の先にある太陽光集光部９に集光する。
【００３０】
次に、この実施形態の作用を説明する。まず、この太陽追尾集光装置１は、図示せぬリセットスイッチにより、夜になると（ミラー構成体４が西側を向くと）、自動的にミラー構成体４が東側を向いた初期状態（方位方向Ａで東を向き、高度方向Ｂでミラー構成体４が立った状態）に戻されるようになっている。
【００３１】
朝、太陽Ｓが東から出て、窪地８内の太陽追尾集光装置１に当たる高度になると、その太陽光線Ｌが平行光としてミラー構成体４に当たり、ミラー構成体４で反射された反射光Ｌ′がセンサー７に当たる。初期の時点では、ミラー構成体４の向きは、概ね東から出る太陽Ｓの向きに合わせられているが、方位方向Ａも、高度方向Ｂも、反射光Ｌ′を完全にセンサー７側へ指向させる状態ではない。そのため、センサー７には反射光Ｌ′がずれた状態で当たっている。その状態をセンサー７の内部の受光素子が検知し、ずれを是正するように、支柱３を方位方向Ａで回転させ、ミラー構成体４を高度方向Ｂで回転させることにより、ミラー構成体４からの反射光Ｌ′が完全にセンサー７を指向するようにする。反射光Ｌ′がセンサー７を指向すると、反射光Ｌ′が太陽光集光部９の一点に集光することになる。
【００３２】
センサー７がいったん反射光Ｌ′を捉えた状態になると、ミラー構成体４は太陽Ｓを追尾した状態で、反射光Ｌ′を太陽光集光部９に集光させた状態が維持される。すなわち、センサー７からの制御信号により、ミラー構成体４が方位方向Ａ及び高度方向Ｂで太陽Ｓの移動角度のほぼ１／２の角度で回転し、反射光Ｌ′が太陽光集光部９に集光した状態が維持される。
【００３３】
この実施形態では、太陽追尾集光装置１が窪地８の底面８ａに設置されているのに対し、太陽光集光部９はそれよりも高い地面Ｇに設置されている。従って、太陽光集光部９の位置は、太陽追尾集光装置１に対して相対的に高くなる。そのため、図６に示すように、ミラー構成体４の角度がより上向き状態となり、太陽Ｓからミラー構成体４への入光量Ｅが増えて、より多くの太陽光Ｌを反射光Ｌ′として太陽光集光部９へ集光することができる。例えば、図７に示すように、太陽光集光部９が太陽追尾集光装置１と同じ位置にあると、ミラー構成体４の向きが、図６の状態に比べて下向きとなり、太陽Ｓからミラー構成体４への入光量ｅが小さくなる。
【００３４】
また、この実施形態では、窪地８の深さＤが太陽追尾集光装置１の最大高さＨよりも大きくなっている。そのため、ミラー構成体４をどのように回転させても、太陽追尾集光装置１は地面Ｇの表面よりも低くなり、太陽追尾集光装置１の一部が地面Ｇの表面よりも上方へ突出することはない。また底面８ａの周縁部がテーパ状の法面８ｂとなっているので空気流が乱流化しにくい。従って、強風が吹いても、太陽追尾集光装置１に地面Ｇの表面を流れる風の主流Ｗが当たることはなく、乱流化しにくいので太陽追尾集光装置１が破壊されるおそれがない。
【００３５】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施例を示す図である。本実施形態は、前記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３６】
この実施形態では、底面１０ａと法面１０ｂから成る窪地１０の深さｄを、先の第１実施形態よりも浅くして、太陽追尾集光装置１の最低高さｈよりも若干大きい程度にした。すなわち、ミラー構成体４を水平にした状態が太陽追尾集光装置１の最低高さｈであるが、窪地１０の深さｄはこの最低高さｈよりも若干大きい程度である。
【００３７】
従って、ミラー構成体４を水平にして太陽追尾集光装置１が最も低くなる状態にすれば、太陽追尾集光装置１は地面Ｇの表面よりも低くなり、地面Ｇの表面を流れる風の主流Ｗに当たらず、太陽追尾集光装置１が風Ｗにより破壊されるおそれはない。
【００３８】
更に、この実施形態では、太陽追尾集光装置１に対して、窪地１０の深さｄを最小限にすることができるため、窪地１０を形成する作業が容易である。
【００３９】
（第３実施形態）
図９及び図１０は、本発明の第３実施例を示す図である。この実施形態では、太陽追尾集光装置１を北半球の中緯度または低緯度地域で使用しているため、太陽Ｓの日周運動は、東、南、西の順で移動することになる。従って、太陽Ｓが太陽追尾集光装置１の北側に位置することはない。
【００４０】
従って、この実施形態に係る窪地１１では、底面１１ａの北側をテーパ状の法面１１ｂとせずに、太陽追尾集光装置１に近い位置で垂直面１１ｃとした。北半球では北側には太陽Ｓが来ないため、垂直面１１ｃにしてもよい。
【００４１】
窪地１１の北側を垂直面１１ｃとしたため、その分、窪地１１を形成するために地面Ｇを掘削する量が減り、窪地１１の形成が容易になる。また、窪地１１の北側の近い位置に管理棟１２を建てたりすることもできる。
【００４２】
（第４実施形態）
図１１〜図１３は、本発明の第４実施例を示す図である。この実施形態では、太陽追尾集光装置１３のミラー構成体４で反射された反射光Ｌ′を、太陽追尾集光装置１から離れた位置へ向けるのではなく、ミラー構成体４の焦点に集光させるタイプを示す。
【００４３】
ミラー構成体４には４本のサポート１４により、スターリングエンジン１５が支持されている。スターリングエンジン１５の加熱部は、ミラー構成体４の焦点に合致している。
【００４４】
ミラー構成体４の隅部には、センサー１６が設置されている。このセンサー１６は、先の実施形態と略同様の構造で、太陽光線Ｌを検知して、ミラー構成体４が太陽光線Ｌに対して常に真っ直ぐ向くように制御するものである。
【００４５】
このセンサー１６により、ミラー構成体４は方位方向Ａ及び高度方向Ｂにおいて太陽Ｓの移動角度と同じ角度で移動し、太陽Ｓに真っ直ぐ向いた状態が維持される。ミラー構成体４で反射された反射光Ｌ′は、スターリングエンジン１５の加熱部に集光し、スターリングエンジン１５で発電が行われる。
【００４６】
以上の各実施形態では、回転方式として、ミラー構成体４を方位方向（水平方向）Ａ及び高度方向（上下方向）Ｂへそれぞれ回転させるようにした経緯台タイプを例にしたが、ミラー構成体４を地球の自転軸と平行な極軸を中心にして回転させるようにした赤道儀タイプを採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る太陽追尾集光装置を示す全体斜視図。
【図２】太陽追尾集光装置を示す側面図。
【図３】太陽追尾集光装置を窪地内に設置した状態を示す斜視図。
【図４】太陽追尾集光装置を窪地内に設置した状態を示す断面図。
【図５】太陽追尾集光装置に風が当たらない状態を示す断面図。
【図６】高い位置にある太陽光集光部に反射光を集光させた状態を示す断面図。
【図７】低い位置にある太陽光集光部に反射光を集光させた状態を示す断面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る太陽追尾集光装置に風が当たらない状態を示す断面図。
【図９】本発明の第３実施形態に係る太陽追尾集光装置を窪地内に設置した状態を示す斜視図。
【図１０】太陽追尾集光装置を窪地内に設置した状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る太陽追尾集光装置を示す全体斜視図。
【図１２】太陽追尾集光装置を示す側面図。
【図１３】反射光をミラー構成体の焦点に集光させた状態の太陽追尾集光装置を示す側面図。
【符号の説明】
【００４８】
１、１３  太陽追尾集光装置
２  ベース部
３  支柱
４  ミラー構成体
５  反射ミラー
８、１０、１１  窪地
８ａ、１０ａ、１１ａ  底面
８ｂ、１０ｂ、１１ｂ  法面
９  太陽光集光部
１１ｃ  垂直面
Ａ  方位方向
Ｂ  高度方向
Ｓ  太陽
Ｌ  太陽光線
Ｌ′  反射光
Ｇ  地面
Ｄ  深さ（大）
ｄ  深さ（小）
Ｈ  高さ（大）
ｈ  高さ（小）
Ｅ  入光量（大）
ｅ  入光量（小）
Ｗ  風
【図１】
2009109075.tif 000003
【図２】
2009109075.tif 000004
【図３】
2009109075.tif 000005
【図４】
2009109075.tif 000006
【図５】
2009109075.tif 000007
【図６】
2009109075.tif 000008
【図７】
2009109075.tif 000009
【図８】
2009109075.tif 000010
【図９】
2009109075.tif 000011
【図１０】
2009109075.tif 000012
【図１１】
2009109075.tif 000013
【図１２】
2009109075.tif 000014
【図１３】
2009109075.tif 000015