JP2011197668A - ヘリオスタット用のミラー構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でミラーの表面精度を維持することが可能なヘリオスタット用のミラー構造体を提供する。
【解決手段】ミラー３が支持盤４に対して接着で取付けられているため、接着面積又は接着箇所を増やすことで、ミラー３の表面精度を維持することができる。支持盤４及びミラー３がそれぞれ小径（直径４０〜６０ｃｍ）の円形であるため、大径の場合に比べて撓みにくく、ミラー３の表面精度が維持される。支持盤４は中心部１９と外周部２２以外がリブ２３で形成されえているため、軽量化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

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用のミラー構造体に関する。

太陽光の有効利用のために、太陽を追尾した状態で、複数のミラー構造体を同時に可動させて、ミラー構造体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。このようなヘリオスタットに使用されるミラー構造体は、金属製のベースプレートにミラーを機械的結合手段により一体化した構造をしている。（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７８４０２１号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、ヘリオスタットのミラー構造体を、金属製のベースプレートに機械的結合手段によりミラーを取付けた構造のため、とても重量が大きかった。そのため、ヘリオスタットのミラー構造体を支持している部分が重さにより撓んで正確な集光が行えないおそれがあった。また、ミラーはベースプレートに対して機械的結合手段により取付けられていただけなので、例えば精密に湾曲形成したミラーの表面精度を維持することができなかった。さらに、ミラーの断面構造は透明ガラス基体の裏面側に反射層を備えてさらに保護層により反射層を保護する構成を有するため、ミラーをミラー構造体と接着しても、温度変動や機械的刺激等により保護層とミラー構造体との接着構造が脆弱となってミラーがミラー構造体から剥がれてしまうことがあった。

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、軽量でミラーの表面精度を維持することが可能なヘリオスタット用のミラー構造体を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、中心部にヘリオスタットの可動部に取付けられる金属製の支持盤と、該支持盤の表面に接着されるミラーとから構成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、ミラーが透明ガラス基体の表面側に反射層を有する断面構造を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、支持盤及びミラーがそれぞれ直径４０〜６０ｃｍの円形であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、支持盤は、ヘリオスタットの可動部に取付けられる中心部と、外周部以外の部分が放射状のリブで形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、支持盤がアルミ合金製であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ミラーが支持盤に対して接着で取付けられているため、接着面積又は接着箇所を増やすことで、ミラーの表面精度を維持することができる。

請求項２記載の発明によれば、支持盤を接着するミラーの裏面側が、硬質の透明ガラス基体のため、接着状態が強固となる。

請求項３記載の発明によれば、支持盤及びミラーがそれぞれ小径（直径４０〜６０ｃｍ）の円形であるため、大径の場合に比べて、ミラー及び支持盤が撓みにくく、ミラーの表面精度が維持される。

請求項４記載の発明によれば、支持盤は中心部と外周部以外がリブで形成されえているため、軽量化を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、支持盤が軽量なアルミ合金製であるため、軽量化を図ることができる。

ヘリオスタットを示す斜視図。 ヘリオスタットを示す分解斜視図。 ミラー及び支持盤を示す平面図。 ミラー及び支持盤を示す断面図。 ミラー構造体を示す断面図。 ミラーの断面図。

図１〜図５は、本発明の好適な実施形態を示す図である。図１はヘリオスタット１を示している。このヘリオスタット１は地面に複数配置され、高いに位置に設置されたタワートップ型又はビームダウン型のターゲットに向けて太陽Ｓを追尾しながら太陽光Ｌを反射させるものである。

ヘリオスタット１は地面に設置されるベース６を有している。ベース６には南側にはバー７が立設され、上端にセンサー８が設けられている。ベース６の北側には支柱９が設けられ、その上端には第１駆動部１０が設けられている。第１駆動部１０には、地球の自転軸と平行で地面に対して所定の角度を有する第１軸１１設けられている。この第１軸１１は第１駆動部１０により軸心を中心に赤経方向へ回転自在である。

第１軸１１の先端にはコ字形（Ｕ字形状）のフレーム１２が固定されている。このフレーム１２は小型で、その両側のフランジには第１軸１１と直交する方向に第２軸１３が貫通している。第２軸１３は所定径を有する金属パイプで、フランジの外側へ両側が突出している。フレーム１２と第２軸１３との間には、第２軸１３を回転させる第２駆動部１４が設けられている。

フレーム１２から外側へ突出した第２軸１３の両端には支持パイプ１５が直交方向に貫通している。第２軸１３と支持パイプ１５でＨ形を形成し、その四隅となる支持パイプ１５の両端に金具１６を固定している。

この支持パイプ１５が「可動部」であり、金具１６にミラー構造体２をそれぞれ固定している。ミラー構造体２はミラー３と支持盤４から構成され、両方とも周縁が直径約５０ｃｍの円形である。ミラー３は鏡面が凹球面になっている。フレーム１２の内側の第２軸１３には一対のブラケット１７を介してセンサーミラー１８が設けられている。

センサーミラー１８で反射された太陽光Ｌはセンサー８により受光される。センサー８は、センサーミラー１８とターゲットとの間に位置しており、センサーミラー１８とセンサー８を結ぶ直線の延長線上にターゲットが存在する。したがって、ミラー３の実質的な焦点距離をミラー３とターゲットの距離に一致させれば、太陽Ｓを追尾しているときにはミラー３で反射された太陽光Ｌはターゲットにおいて集光する。

ミラー構造体２の支持盤４は、軽量で強度があるアルミ合金製である。中心部１９には予めボルト２０が固定されていて、ヘリオスタット１の支持パイプ１５の金具１６にナット２１により締結することができる。

支持盤４は、この中心部１９と外周部２２以外の部分が、複数の放射状のリブ２３により形成されている。すなわち、中心部１９とリング状の外周部２２は複数のリブ２３を介して相互に固定される。またボルト２０で締結する中心部１９はリブ２３が形成されていないため金具１６に対して高い取付強度を得ることができる。

このような構造の支持盤４の表面に、予め表面が凹球面状に加工されたミラー３の裏面が接着剤により接着される。ミラー３は、透明ガラス基体３ａの表面側に銀等の反射層３ｂが形成され、その上に透明保護膜３ｃを有する断面構造をしている。支持盤４の表面の略全面がミラー３の裏面と接着される。したがって支持盤４の接着対象が硬質の透明ガラス基体３ｂであるため、接着が強固である。

この実施形態によれば、以上説明したように、ミラー３が支持盤４に対して接着で取付けられているため、接着面積又は接着箇所を増やすことで、ミラー３の表面形状の精度を維持することができる。ミラー３の表面精度が維持されることにより、ターゲットにおいて集光が散乱せず、密度の高い集光性能が得られ、高い熱エネルギーを得ることができる。

また、ミラー構造体２の直径が４０ｃｍ〜６０ｃｍ程度に小さいことも、ミラー３の表面精度を維持する働きをしている。集光量と面精度との兼ね合いなどから直径５０ｃｍ程度が好ましい。すなわち、小径であるために、大径の場合に比べて撓みにくく、ミラー３の表面精度を長期にわたって維持することができる。

更に、支持盤４の大部分がリブ２３で形成され、また支持盤が軽量なアルミ合金で形成されているため、ミラー構造体２の軽量化を図ることができる。ミラー構造体２が軽量になると、ミラー構造体２を取付けている支持パイプ１５が重さで撓まず、ターゲットの正確な位置に正確な形状の集光スポットを形成することができる。

１ ヘリオスタット
２ ミラー構造体
３ ミラー
３ａ 透明ガラス基体
３ｂ 反射層
３ｃ 保護膜
４ 支持盤
１５ 支持パイプ（可動部）
１９ 中心部
２２ 外周部
２３ リブ
Ｌ 太陽光
Ｓ 太陽

Claims (5)

1. 中心部にヘリオスタットの可動部に取付けられる金属製の支持盤と、
   該支持盤の表面に接着されるミラーとから構成されていることを特徴とするヘリオスタット用のミラー構造体。
2. ミラーの断面構造が透明ガラス基体の表面側に反射層を有することを特徴とする請求項１記載のヘリオスタット用のミラー構造体。
3. 支持盤及びミラーがそれぞれ直径４０〜６０ｃｍの円形であ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用のミラー構造体。
4. 支持盤は、ヘリオスタットの可動部に取付けられる中心部と、外周部以外の部分が放射状のリブで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用のミラー構造体。
5. 支持盤がアルミ合金製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘリオスタット用のミラー構造体。

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