JP2010019999A

JP2010019999A - 十字型太陽追尾集光装置

Info

Publication number: JP2010019999A
Application number: JP2008179269A
Authority: JP
Inventors: Katsushige Nakamura; 勝重中村
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】小さな駆動力でミラー構成体を回動させることができる十字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５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。また、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。
【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た技術が知られている。そして、太陽光を焦点位置に設置された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、ミラー構成体をタワー型支持フレームの上端に設けられた回動軸に吊下げ支持し、該回動軸に駆動力を作用させることによりミラー構成体を揺動させている（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、ミラー構成体を吊下げ支持しているタワー型支持フレームの回動軸に駆動力を作用させているため、回動軸に大きな駆動力を作用させる必要がある。そのため、大きなモータを必要とし、消費電力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、小さな駆動力でミラー構成体を回動させることができる十字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、ミラー構成体の中央フレーム部を地球の自転軸と平行な極軸に吊り下げ支持して、該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十字型太陽追尾集光装置であって、前記中央フレーム部に赤緯軸と平行な駆動バーを形成し、該駆動バーの両端部にミラー構成体を回動させる駆動力を作用させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、駆動バーが極軸とオフセットした位置に形成されており、駆動バーの両端部にオフセット量をキャンセルする寸法の調整部を設け、該調整部の端部にミラー構成体を回動させる駆動力を作用させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、フレーム体の中央フレーム部に赤緯軸と平行な駆動バーを形成し、その駆動バー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。また、駆動力は駆動バーに作用するだけで、フレーム体に直接作用しないため、駆動力によるフレーム体の撓みも防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、駆動バーの両端部にオフセット量をキャンセルする寸法の調整部が設けられているため、駆動バーに加わる駆動力の作用点が、駆動バーの回動中心である極軸と一致する。そのため、駆動バーは極軸に対してオフセットしたものでありながら、駆動力の作用点はオフセットせず、確実な駆動力の伝達が行える。

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を設置した構造のミラー構成体５が吊り下げ支持されている。複数の反射ミラー４で１つの凹面鏡（この実施形態の場合は球面鏡）を形成している。

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。図２に示すように、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が貫通している。中央フレーム部７の内部の極軸２には直交する赤緯軸８が貫通しており、その赤緯軸８が中央フレーム部７に支持されている。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。

中央フレーム部７の中心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を上下から吊った構造になっている。したがって、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。

中央フレーム部７における赤緯軸８の上側には、図３に示すように、所定寸法Ｓだけオフセットした位置に、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おり、赤緯軸８と同様に極軸２に対して直交している。従って、極軸２と赤緯軸８とは平面視で十字型を呈している。

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Ｓに相当し、オフセット量Ｓをキャンセルするようになっている。

従って、駆動バー１６に加わる駆動力の作用点である下側のフック部１８が、ちょうど赤緯軸８の延長線上に位置し、駆動バー１６の回動中心である極軸２の高さと一致する（図３参照）。すなわち、作用点としての下側のフック部１８の位置が極軸２と赤緯軸８の交点に対して赤緯軸８の主軸上に固定されている。そのため、駆動バー１６は極軸２に対してオフセットしたものでありながら、駆動力の作用点はオフセットせず、確実な駆動力の伝達が行える。

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、該チェーン２０は架台ベース１に設けられた駆動ボックス２１内にローラー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自体は調整方向Ｄへ付勢されており、常にチェーン２０に対して所定の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、該極軸２に支持されたローラー２４によりループ状のチェーン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１２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（図３、図４参照）。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、季節に応じてミラー構成体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、図５、図６に示すように、中央フレーム部７内に設けられたチェーンブロック２６を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５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。

また、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。

更に、調整部１７を設けたことにより、駆動バー１６に加わる駆動力の作用点が、駆動バー１６の回動中心である極軸２と一致する。そのため、駆動バー１６は極軸２に対してオフセットしたものでありながら、駆動力の作用点はオフセットせず、確実な駆動力の伝達が行える。

加えて、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により吊っているため、フレーム体３自体は単純構造でも撓むことがない。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の複数箇所も、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上げ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。

本発明の実施形態に係る十字型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十字型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十字型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

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、ミラー構成体の中央フレーム部を地球の自転軸と平行な極軸に吊り下げ支持して、該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十字型太陽追尾集光装置であって、
前記中央フレーム部に赤緯軸と平行な駆動バーを形成し、該駆動バーの両端部にミラー構成体を回動させる駆動力を作用させることを特徴とする十字型太陽追尾集光装置。
駆動バーが極軸とオフセットした位置に形成されており、駆動バーの両端部にオフセット量をキャンセルする寸法の調整部を設け、該調整部の端部にミラー構成体を回動させる駆動力を作用させることを特徴とする請求項１記載の十字型太陽追尾集光装置。