JP2010019468A - 吊り型太陽追尾集光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】単純構造のフレーム体でも、撓みが発生しない吊り型太陽追尾集光装置を提供する。
【解決手段】フレーム体３の複数箇所を、フレーム体３の中心に形成した支柱部１１からワイヤ１５による吊っているため、フレーム体３を単純構造にしても、フレーム体３が撓むことがない。フレーム体３を単純構造にできるため、全体重量の軽減化を図ることができる。また、フレーム体３の複数箇所を、下からもワイヤ１５によりテンションを付加しているため、ミラー構成体５に対して下から風が吹き付けられたような場合にも、フレーム体３の撓みを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は太陽追尾集光装置に関するものである。
複数の反射ミラーを１つの凹面鏡を形成するようにフレーム体に取付けてミラー構成体を形成し、そのミラー構成体を凹面鏡の光軸が常に太陽を向くように追尾制御し、その光軸上の焦点にスターリングエンジンや蒸気エンジン等を支持している。そして、太陽光を焦点位置にあるスターリングエンジン等に集光して、その太陽熱の利用を図るようにした太陽追尾集光装置が知られている。
この種の太陽追尾集光装置の場合は、フレーム体が撓むと、凹面鏡を構成する反射ミラーの向きが微妙に狂い、太陽光を正確に焦点位置へ集光できなくなるおそれがあるため、フレーム体をトラス構造等に形成して、全体を剛性を高める必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２８０６６４号公報
しかしながら、このような従来の技術にあっては、フレーム体の剛性を高めるために、フレーム体をトラス構造等にしていたため、製造が困難であると共に、全体重量の増加を招いていた。
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、単純構造のフレーム体でも、撓みが発生しない吊り型太陽追尾集光装置を提供するものである。
請求項１記載の発明は、フレーム体に１つの凹面鏡を形成する複数の反射ミラーを取付けてミラー構成体を形成し、ミラー構成体を地球の自転軸と平行な極軸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に支持すると共に、極軸に直交する赤緯軸を中心とした太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回動自在に支持した吊り型太陽追尾集光装置であって、前記フレーム体の中心から上方へ向けて支柱部を形成し、該支柱部とフレーム体の複数箇所との間にワイヤを張設したことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、フレーム体の中心から下方へ向けて支柱部を形成し、該支柱部とフレーム体の複数箇所との間にワイヤを張設したことを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、フレーム体の複数箇所を、フレーム体の中心に形成した支柱部からワイヤによる吊っているため、フレーム体を単純構造にしても、フレーム体が撓むことがない。フレーム体を単純構造にできるため、全体重量の軽減化を図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、フレーム体の複数箇所を、下からもワイヤによりテンションを付加しているため、ミラー構成体に対して下から風が吹き付けられたような場合にも、フレーム体の撓みを防止することができる。
本発明の好適な実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
架台ベース１には、地球の自転軸と平行な極軸２がフリー回動自在に支持されている。この極軸２に対して、フレーム体３に複数の反射ミラー４を設置したミラー構成体５が吊り下げ支持されている。複数の反射ミラー４で、１つの球面鏡である凹面鏡を形成している。なお、ミラー構造体５の太陽に向く側を上方、その反対側を下方という。
フレーム体３は、アルミ合金製の単純構造で、第１フレーム３ａ、第２フレーム３ｂ、第３フレーム３ｃから構成されている。第１フレーム３ａが一番小さく、その周囲に第２フレーム３ｂを結合することができ、更にその周囲に第３フレーム３ｃを結合することができる。必要に応じてフレーム体３の大きさを選ぶことができる。
第１フレーム３ａの中心はボックス型の中央フレーム部７が形成されており、そこに極軸２が貫通していて、中央フレーム部７の内部の極軸２に対して直交する赤緯軸８が貫通している。従って、フレーム体３は赤緯軸８を介して極軸２に吊り下げ支持された状態になっている。
中央フレーム部７から上部には４本の保持柱９によりスターリングエンジン１０が支持されている。スターリングエンジン１０の受光部はちょうど球面鏡の焦点に位置している。
受光中央フレーム部７には上下に向けて支柱部１１、１２がそれぞれ形成されている。また、第３フレーム３ｃの四隅と、第１フレーム３ａの四隅付近には、上下にそれぞれフック部１３、１４が形成されている。そして、上下の支柱部１１、１２の先端と、フック部１３、１４との間に、金属製のワイヤ１５としてのピアノ線が張設され、ワイヤ１５によりフレーム体３を吊った構造になっている。そして赤緯軸８に位置固定された受光中央フレーム部７および支柱部１１からなる構造体がワイヤー１５の張力を発生し維持する。
中央フレーム部７における赤緯軸８の上側にオフセットした位置には、駆動バー１６が貫通した状態で設けられている。この駆動バー１６は両端部がミラー構成体５よりも外側に突出する程度の長さを有している。
駆動バー１６の両端には下向きの調整部１７が設けられ、調整部１７の上下にはフック部１８が形成されている。調整部１７の上側のフック部１８は、保持柱９のの途中部分に設けられたフック部１９とワイヤ１５を介して連結されている。調整部１７の長さは、赤緯軸８に対する駆動バー１６のオフセット量に相当し、調整部１７の下側のフック部１８の位置は、ちょうど赤緯軸８の延長線上に位置する。
また、調整部１７の下側のフック部１８には、チェーン２０が取付けられ、架台ベース１に設けられた駆動ボックス２１にローラー２２を介して導かれている。
図８に示すように、駆動ボックス２１には、２つのローラー２２の間に、モータ駆動により回転する１つのチェーンブロック２３が設置されている。チェーンブロック２３はチェーン２０と係合した状態で、回転することにより、チェーン２０を送り出すことができる。また、このチェーンブロック２３は調整方向Ｄへ付勢されており、常にチェーン２０に対してテンションを付与した状態になっている。
また、極軸２の下側にもローラー２４によりチェーン２５が設けられている。このチェーン２５は下部において支柱部１１の先端に結合されていると共に、上部において中央フレーム部７内のチェーンブロック２６に別のローラー２４を介して導かれている。従って、このチェーンブロック２６が回転することにより、チェーン２５を送り出すことができる。このチェーンブロック２６も下方へ向けて付勢されている。
次に作用を説明する。
駆動ボックス２１内のチェーンブロック２３をモータ駆動により回転させると、チェーン２０がどちらかに送り出されるため、駆動バー１６の一端が引かれて、ミラー構成体５全体が極軸２を中心として、太陽の日周方向へ回転する。ミラー構成体５には図示せぬ太陽センサーが設けられ、チェーンブロック２３を回転制御することにより、ミラー構成体５が常に太陽を向いた状態となる。ミラー構成体５が太陽を向いた状態になると、複数の反射ミラー４にて形成された球面鏡で反射された太陽光Ｌがスターリングエンジン１０に集光し、スターリングエンジン１０で発電をすることができる。
また、季節によりミラー構成体５の向きを赤緯方向に回転させる必要があるが、その場合も中央フレーム部７内に設けられたチェーンブロック２６が回転することにより、ミラー構成体５が赤緯軸８を中心に回動して、最適な向きとなる。
この実施形態によれば、フレーム体３の複数箇所を、フレーム体３の中心に形成した支柱部１１からワイヤ１５による吊っているため、フレーム体３を単純構造にしても、フレーム体３が撓むことがない。フレーム体３を単純構造にできるため、全体重量の軽減化を図ることができる。
また、フレーム体３の複数箇所を、下からもワイヤ１５によりテンションを付加しているため、ミラー構成体５に対して下から風が吹き付けられたような場合にも、フレーム体３の撓みを防止することができる。すなわち、赤緯軸８に位置固定された中央フレーム部７および支柱部１１，１２からなる構造体がワイヤー１５の張力を発生し維持することができる。
更に、フレーム体３の中央フレーム部７に赤緯軸と平行な駆動バー１６を形成し、その駆動バー１６の両端部に駆動力を作用させるため、小さい駆動力でもミラー構成体を確実に回動させることができる。小さい駆動力で回動させることができるため消費電力が少なくて済む。
加えて、駆動力は駆動バー１６に作用するだけで、フレーム体３に直接作用しないため、駆動力によるフレーム体３の撓みも防止することができる。
本発明の実施形態に係る太陽追尾集光装置を示す全体斜視図。 フレーム体を示す斜視図。 駆動バーに沿った方向での太陽追尾集光装置の断面図。 ミラー構成体を回転させた状態を示す図３相当の断面図。 極軸に沿った方向での太陽追尾集光装置の断面図。 ミラー構成体を回転させた状態を示す図５相当の断面図。 フレーム体を示す平面図。 駆動ボックスの内部構造を示す図。
符号の説明
２ 極軸
３ フレーム体
４ 反射ミラー
５ ミラー構成体
７ 中央フレーム部
８ 赤緯軸
１１、１２ 支柱部
１５ ワイヤ
１６ 駆動バー
１７ 調整部
Ｄ 調整方向
Ｌ 太陽光

Claims (2)

  1. フレーム体に１つの凹面鏡を形成する複数の反射ミラーを取付けてミラー構成体を形成し、ミラー構成体を地球の自転軸と平行な極軸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に支持すると共に、極軸に直交する赤緯軸を中心とした太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回動自在に支持した吊り型太陽追尾集光装置であって、
    前記フレーム体から上方へ向けて支柱部を形成し、該支柱部とフレーム体の複数箇所との間にワイヤを張設したことを特徴とする吊り型太陽追尾集光装置。
  2. フレーム体から下方へ向けて第二の支柱部を形成し、該支柱部とフレーム体の複数箇所との間にワイヤを張設したことを特徴とする請求項１記載の吊り型太陽追尾集光装置。
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