JP2013088064A - トラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネル - Google Patents

Abstract

【課題】反射面の領域を最大限に確保しつつ、製造に要する部品点数及び工程数の増大を抑制することを可能としうる集光用反射鏡パネルを提供すること。
【解決手段】本発明のトラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルは、太陽光を反射可能に形成され且つ所定の曲面形状にて形成される反射面を前面に有する反射鏡ベースと、該反射鏡ベースの補強材として形成される補強リブであって、反射鏡ベースの背面に、反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブとを具備し、反射鏡ベースと補強リブとは押出し加工により一体成形されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、集光用反射鏡パネルに関し、特に、トラフ式太陽熱集熱装置における曲面形状を有して形成される集光用反射鏡パネルに関する。

トラフ式太陽熱集熱装置においては、できるだけ多くのエネルギーを効率よく取り入れる必要上、集熱部には集光用反射鏡パネルとして集熱効率の高い曲面形状を有して形成される集光用反射鏡パネル、例えば放物面を有して形成される反射鏡パネルが用いられ、放物面の焦点の位置に集熱管が取り付けられるものが知られている。

このようなトラフ式太陽熱集熱装置における集熱効率は、集光用反射鏡パネルの曲面形状の精度に大きく依存することとなる。このことに基づいて、自重や風圧荷重等の外部荷重による変形などを抑制して集光用反射鏡パネルをできるだけ理想的な曲面形状に保持する補強部材が配設されて構成される集光用反射鏡パネルが知られている。

特開２００１−１２４９９４号公報

特許文献１においては、放物面を有する集光用反射板であって補強用リブが配設されて構成される集光用反射板に関し、該集光用反射板の製造に要する部品点数及び工程数の増大を抑制することを可能としうるように構成される集光用反射板が開示されている。

このような集光用反射板の提供を実現すべく、特許文献１に開示されている放物面を有する集光用反射板については、一方の面に太陽光を反射可能な反射面が形成され該反射面が放物面形状に形成されるという基板と、反射面の放物面の曲率が変化する方向に延在し且つ基板と一体に形成された補強用リブとを有して構成される。

また、その製造方法については、基板上に鏡面蒸着により反射面を形成する第１工程と、反射面が放物面形状となるように基板にプレス装置にて曲げ加工を施す第２工程と、該プレス装置にて基板上に補強用リブを形成する第３工程とを有して構成される。すなわち、特許文献１に開示されている放物面を有する集光用反射板については、１回のプレス工程にて基板の曲げ加工と基板上の補強用リブの形成との両方を行い、基板と補強用リブとを一体形成するように構成することで、集光用反射板の部品点数を削減するとともに、製造工程の短縮化を図ろうとするものである。

しかしながら、特許文献１に開示されているような、プレス工程により基板の曲げ加工と該基板上の補強用リブの形成とが行われて形成される集光用反射板においては、特許文献１の図１などから理解されうるごとく、補強用リブの形成領域が反射面に対する凹み部として形成されることになるために、補強用リブの形成領域が反射面として機能しないこととなり、集熱効率の観点からは改良の要望が存在する。

本発明は上記課題に鑑み、所定の曲面形状を有して反射面が形成される集光用反射鏡パネルに関し、太陽光を反射可能に形成される反射面の領域を最大限に確保しつつ、該集光用反射鏡パネルの製造に要する部品点数及び工程数の増大を抑制することを可能としうるようなトラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、トラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルにおいて、太陽光を反射可能に形成され且つ所定の曲面形状にて形成される反射面を前面に有する反射鏡ベースと、前記反射鏡ベースの補強材として形成される補強リブであって、前記反射鏡ベースの前記反射面が配置される前面の反対側となる背面に、前記反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブとを具備し、前記反射鏡ベースと前記補強リブとは、押出し加工により一体成形される、集光用反射鏡パネルが提供される。

本発明のような押出し成形による反射鏡ベースと補強リブとの一体成形によれば、プレス工程により反射鏡ベースと補強リブとが一体成形される場合と異なり、補強リブの形成領域が反射面に対する凹み部として形成されるというようなことはなく、反射鏡ベースの前面を最大限に反射面の領域として確保することを可能とする。また、反射鏡ベースと補強リブとが一体成形されるため、集光用反射面鏡パネル単体により反射面の曲面形状の精度を保持することを可能とする。さらに、反射鏡ベースと補強リブとを押出し加工により一体成形するため、集光用反射鏡パネルを構成する部品点数の増大を抑制することをできるとともに、集光用反射鏡パネルの製造に要する工程数の増大を抑制することを可能とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記反射面の所定の曲面形状は、前記反射鏡ベースと前記補強リブとが押出し加工により一体成形された後の前記反射鏡ベースと前記補強リブとの一体成形品をロール曲げ加工することにより形成される、請求項１に記載の集光用反射鏡パネルが提供される。

請求項３に記載の発明によれば、前記反射鏡ベースの前面を光が反射する反射面とすべく、前記ロール曲げ加工により形成された所定の曲面形状を有する前記反射鏡ベースと前記補強リブとの一体成形品における前記反射鏡ベースの前面に、フィルム鏡が貼付される、請求項２に記載の集光用反射鏡パネルが提供される。

請求項４に記載の発明によれば、前記反射面の所定の曲面形状は、前記反射鏡ベースと前記補強リブとが押出し加工により一体成形される際にあわせて形成される、請求項１に記載の集光用反射鏡パネルが提供される。

各請求項に記載の発明によれば、トラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルにおいて、所定の曲面形状にて形成される反射面が前面に形成される反射鏡ベースと、該反射鏡ベースの背面に反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブとを押出し加工により一体成形するようにすることで、反射面の領域を最大限に確保しつつ、当該集光用反射鏡パネルの製造に要する部品点数及び工程数の増大を抑制することを可能とする、という共通の効果を奏する。

複数の集光用反射鏡パネルから構成される集光用反射鏡パネル組立体の斜視図である。 本発明の集光用反射鏡パネルの一実施形態の斜視図である。 本発明の集光用反射鏡パネルの概略製造工程の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の集光用反射鏡パネルの製造における押出し加工工程の一実施形態を示す説明図である。 本発明の集光用反射鏡パネルの製造におけるロール曲げ加工工程の一実施形態を示す説明図である。 本発明の集光用反射鏡パネルの製造におけるフィルム鏡貼付工程の一実施形態を示す説明図である。

以下、添付図面を用いて本発明に係るトラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルの実施形態について説明する。図１は、複数の集光用反射鏡パネルから構成される集光用反射鏡パネル組立体の斜視図である。図２は、本発明の集光用反射鏡パネルの一実施形態の斜視図である。図１及び図２の各図において、１は集光用反射鏡パネル組立体、２は反射鏡パネル、３は反射鏡ベース、４は補強リブ、をそれぞれ示す。

本発明の集光用反射鏡パネルを使用するトラフ式太陽熱集熱装置の一実施形態においては、図１に示されるごとく、所定の曲面形状を有して形成された複数の集光用反射鏡パネル２を組み合わせて集光用反射鏡パネル組立体１とすることで曲面鏡が形成されるように構成され、該曲面鏡を用いて該曲面鏡の前方の曲面の焦点の位置に配置された集熱管１３に太陽光が集光され、集熱管１３の中を流れる液体が加熱される。複数の集光用反射鏡パネル２は、例えば補強リブ４によって支持アーム１２とボルト締結などの締結手段によって固定される。支持アーム１２は各集光用反射鏡パネル２の背面に各集光用反射鏡パネル２が整列する方向に配置される１つの棒状のサポートチューブ１１に固定される。また、集熱管１３は図示しないアーム部材によってサポートチューブ１１に対して固定される。

図２に示されるごとく、集光用反射鏡パネル２は、反射鏡ベース３と補強リブ４とを有して構成される。反射鏡ベース３の前面には、集熱管に太陽光を集光させるべく、太陽光を反射可能に形成され且つ所定の曲面形状を有して形成された反射面が配設される。

一方で、反射鏡ベース３の反射面が配設される前面とは反対側の反射鏡ベース３の背面には、補強リブ４が配設される。すなわち、反射鏡ベース３の背面には、トラフ式太陽熱集熱装置における集熱効率が集光用反射鏡パネル２の曲面形状の精度に大きく依存することに鑑みて、自重や風圧荷重等の外部荷重による変形などを抑制して集光用反射鏡パネル２をできるだけ理想的な曲面形状に保持するように構成される補強リブ４であって、反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブ４が配設される。

ところで、このような反射鏡ベース３と補強リブ４とを有して構成される反射鏡パネル２についての製造方法については種々の方法が考えられる。例えば、反射鏡ベース３と補強リブ４とをそれぞれ別体の部品として別個に製造して、その後、溶接や接着などにより結合することにより一体化して反射鏡パネル２を形成することが一つの製造方法として考えられる。しかしながら、このような製造方法においては、反射鏡パネル２の製造に要する部品点数や工程数などの観点からは更なる改善の要望が存在する。

反射鏡ベース３と補強リブ４とを有して構成される反射鏡パネル２の製造方法として考えられる別の製造方法としては、上述した特許文献１に開示された製造方法に従い、プレス装置を使用して反射鏡ベースと補強リブ４を一体化して反射鏡パネルを形成すること考えられる。すなわち、反射鏡ベース上に鏡面蒸着などにより反射面を形成する第１工程と、反射面が放物面形状となるように反射鏡ベースにプレス装置にて曲げ加工を施す第２工程と、該プレス装置にて反射鏡ベース上に補強リブを形成する第３工程とにより反射鏡パネルを形成するものとし、１回のプレス工程にて反射鏡ベースの曲げ加工と反射鏡ベース上の補強リブの形成との両方を行い、反射鏡ベースと補強リブを一体形成することが考えられる。このような製造方法によれば、反射鏡ベースと補強リブとをそれぞれ別体の部品として別個に製造して、その後、溶接や接着などにより結合することにより一体化して反射鏡パネルを形成する場合と比較して、反射鏡パネルの部品点数を削減するとともに、製造工程の短縮化を図ることが可能となる。

しかしながら、このような製造方法においては、補強リブの形成領域が反射面に対する凹み部として形成されることになるために、補強リブの形成領域が反射面として機能しないこととなり、集熱効率の観点からは改良の要望が存在する。

このことに基づいて、本発明においては、所定の曲面形状にて形成される反射面が前面に形成される反射鏡ベース３と、該反射鏡ベース３の背面にて反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブ４とを、押出し加工により一体成形することで、集光用反射鏡パネル２を形成する。

このような押出し成形による反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形によれば、プレス工程により反射鏡ベースと補強リブとが一体成形される場合と異なり、補強リブ４の形成領域が反射面に対する凹み部として形成されるというようなことはなく、反射鏡ベース３の前面を最大限に反射面の領域として確保することを可能とする。また、反射鏡ベース３と補強リブ４とが一体成形されるため、集光用反射面鏡パネル単体により反射面の曲面形状の精度を保持することを可能とする。さらに、反射鏡ベース３と補強リブ４とが一体成形されるために、集光用反射鏡パネル２を構成する部品点数の増大を抑制することをでき、集光用反射鏡パネルの製造に要する工程数の増大を抑制することを可能とする。

尚、集光用反射鏡パネル２の反射面の曲面形状の形成について、本実施形態においては、より確実に反射面の曲面形状の精度を確保すべく、反射鏡ベース３と補強リブ４とが押出し加工により一体成形された後に、二次加工として反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品をロール曲げ加工することにより形成されるものとする。しかしながら、反射面の曲面形状の精度が所定範囲内に確保されるのであれば、例えば、ダイス傾斜押出し加工法のような、曲げながら押出すというような工法が適用されて形成されてもよい。

また、本実施形態において反射鏡ベース３の前面に対する反射面の形成については、ロール曲げ加工により形成された所定の曲面形状を有する反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品における反射鏡ベース３の前面に、フィルム材に鏡面層を積層したフィルム鏡が貼付されることにより形成されるものとする。すなわち、反射面の曲面形状をロール曲げ加工により形成した後に、該曲面形状を有して形成された反射鏡ベース３の前面を、太陽光を反射しうる反射面とする鏡面加工を施すものとする。このような反射面の形成によれば、集光用反射鏡パネル２の反射面の曲面形状を形成するためになされるロール曲げ加工による反射面の損傷発生の可能性を完全に排除することを可能にする。尚、反射鏡ベース３の前面に対する反射面の形成については、このようなフィルム鏡の貼付によるものに限定されることはなく、ロール曲げ加工より所定の曲面形状を有する反射鏡ベース３の前面に対して、太陽光を反射する反射面を形成しうるような形成方法であれば、いかなる形成方法が適用されてもよい。また、補強リブ４は必要な強度および押出可能な形状から高さ、数量、位置をかえてもよい。特に反射鏡ベース３の端部に補強リブ４を形成すると、隣接する集光用反射鏡パネル２同士が反射鏡ベース３の端部同士ではなく、補強リブ同士で当たるため、組み立て性が良い。

図３は、本発明の集光用反射鏡パネルの概略製造工程の一実施形態を示すフローチャートである。図４は、本発明の集光用反射鏡パネルの製造における押出し加工工程の一実施形態を示す説明図である。図５は、本発明の集光用反射鏡パネルの製造におけるロール曲げ加工工程の一実施形態を示す説明図である。図６は、本発明の集光用反射鏡パネルの製造におけるフィルム鏡貼付工程の一実施形態を示す説明図である。

図３に示される本発明の集光用反射鏡パネルの概略製造工程は、図２を参照して説明した反射鏡パネル２に対する製造方法の実施形態を示すものであり、上述したように、先ず、ステップ１０１にて反射鏡ベース３と補強リブ４とを一体成形すべく、押出し加工が実行される。すなわち、所定の曲面形状を有して形成される反射面が前面に形成される前の反射鏡ベース３と、該反射鏡ベース３の背面にて反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブ４とが、押出し加工により一体成形される。

続くステップ１０２においては、押出し加工により一体成形された反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品における反射鏡ベース３の前面を所定の曲面形状に形成すべく、ロール曲げ加工が実行される。すなわち、反射鏡ベース３と補強リブ４とが押出し加工により一体成形された後に、二次加工として反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品をロール曲げ加工することにより、反射鏡ベース３の前面を所定の曲面形状に形成する。尚、押出し加工により一体成形された反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品は、反射鏡ベース３の背面から補強リブ４が突出していることを考慮して、ロール曲げ加工を行う際に使用されるロール１０であって、補強リブ４が配設された面と係合するように配置されるロール１０の表面については、図５から理解されうるごとく、補強リブ４を収容しうるような凹み部６を有して形成される。このようにロール１０を構成することにより、補強リブ４が配設される反射鏡ベース３の背面とロール１０の表面との良好な係合をもたらすことができ、ロール曲げ加工による反射鏡ベース３の前面に対する所定の曲面形状の形成を可能とする。

続くステップ１０３においては、太陽光を反射しうる反射面として反射鏡ベース３の前面を形成すべく、反射鏡ベース３の前面に、フィルム材に鏡面層を積層したフィルム鏡５を貼付する。すなわち、ロール曲げ加工により形成された所定の曲面形状を有する反射鏡ベース３と補強リブ４との一体成形品における反射鏡ベース３の前面に、フィルム材に鏡面層を積層したフィルム鏡５を貼付することにより、太陽光を反射しうる反射面として反射鏡ベース３の前面を形成する。

１ 反射鏡パネル組立体
２ 反射鏡パネル
３ 反射鏡ベース
４ 補強リブ
５ フィルム鏡

Claims (4)

1. トラフ式太陽熱集熱装置における集光用反射鏡パネルにおいて、
   太陽光を反射可能に形成され且つ所定の曲面形状にて形成される反射面を前面に有する反射鏡ベースと、
   前記反射鏡ベースの補強材として形成される補強リブであって、前記反射鏡ベースの前記反射面が配置される前面の反対側となる背面に、前記反射面の曲面形状の曲率が変化する方向に延在して形成される補強リブとを具備し、
   前記反射鏡ベースと前記補強リブとは、押出し加工により一体成形される、集光用反射鏡パネル。
2. 前記反射面の所定の曲面形状は、前記反射鏡ベースと前記補強リブとが押出し加工により一体成形された後の前記反射鏡ベースと前記補強リブとの一体成形品をロール曲げ加工することにより形成される、請求項１に記載の集光用反射鏡パネル。
3. 前記反射鏡ベースの前面を光が反射する反射面とすべく、前記ロール曲げ加工により形成された所定の曲面形状を有する前記反射鏡ベースと前記補強リブとの一体成形品における前記反射鏡ベースの前面に、フィルム鏡が貼付される、請求項２に記載の集光用反射鏡パネル。
4. 前記反射面の所定の曲面形状は、前記反射鏡ベースと前記補強リブとが押出し加工により一体成形される際にあわせて形成される、請求項１に記載の集光用反射鏡パネル。

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