JP2013204933A - 鏡構造体の製造方法、鏡構造体、これを備えている集光装置、集熱設備及び太陽熱発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】集光装置における鏡構造体の軽量化を図る。
【解決手段】太陽光を反射する鏡３１と、鏡３１の背面を支える背面補強板３５と、背面補強板３５の背面に配置される支持フレーム３６とを準備する。次に、背面補強板３５と支持フレーム３６とを接合する。そして、鏡３１と背面補強板３５との間に接着剤を配し、下型５１及び上型５２を用いて、鏡３１の反射面が目的の三次元曲面を成すよう、鏡３１と背面補強板３５と支持フレーム３６とを弾性変形させ、接着剤が硬化するまで弾性変形の状態を維持する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、太陽光を反射して、受熱器に太陽光を照射する集光装置における鏡構造体の製造方法、鏡構造体、これを備えている集光装置、集熱設備及び太陽熱発電設備に関する。

近年、地球温暖化の防止及び化石燃料の使用抑制の観点から、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質の排出が少ない自然エネルギー、資源を再利用するリサイクルエネルギーとしての太陽光エネルギーが注目されている。

太陽光エネルギーを利用する設備としては、例えば、鏡を有する集光装置と、鏡からの光を受ける受熱器と、を備えている集熱設備がある。

このような集熱設備における集光装置としては、例えば、以下の特許文献１に開示されている集光装置がある。

この集光装置は、複数の鏡を有する鏡構造体と、この鏡構造体の鏡を目的の方向に向ける駆動装置とを備えている。鏡構造体は、複数の鏡を有すると共に、鏡の背面に接着されるラミネートシートと、このラミネートシートの背面側に配置されるトラス構造物と、ラミネートシートとトラス構造物との間に配置され、鏡の曲面を維持するためのスペーサ片と、を有している。

この鏡構造体では、軽量化を図るために、変形可能な薄い鏡を用い、剛体を成すスペーサ片及びトラス構造物でこの鏡を変形不能に支持している。

特開昭５８− ３５３５９号公報

しかしながら、上述の鏡構造体では、スペーサ片及びトラス構造物で変形可能な薄い鏡を支持しているため、鏡構造体の完成の前後で変形せず、独自に高い剛性を持つスペーサ片及びトラス構造物の存在により、重量がかさんでしまう。このため、この鏡構造体では、搬送や現場組み付けを容易に行うことができないのみならず、鏡構造体を目的の方向に向ける際の駆動力が大きくなる、という問題がある。

そこで、本発明は、軽量化を図ることで、搬送や現場組み付けを容易に行うことができ、鏡構造体を目的の方向に向ける際の駆動力を小さくすることができる鏡構造体の製造方法、鏡構造体、これを備えている集光装置、集熱設備及び太陽熱発電設備を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための発明に係る鏡構造体の製造方法は、
太陽光を反射して、受熱器に太陽光を照射する集光装置における鏡構造体の製造方法において、太陽光を反射する鏡と、該鏡の背面を支える背面補強板と、該背面補強板の背面に配置される支持フレームと、を準備する準備工程と、前記背面補強板と前記支持フレームとを接合する接合工程と、前記鏡と前記背面補強板との間に接着剤を配し、前記鏡の反射面が目的の三次元曲面を成すよう、前記鏡と前記背面補強板と前記支持フレームとを弾性変形させ、前記接着剤が硬化するまで弾性変形の状態を維持する矯正接着工程と、を実行することを特徴とする。

当該製造方法では、接着剤の硬化により、鏡、背面補強板及び支持梁部材の弾性変形状態が維持されて、鏡、背面補強板及び支持フレームが一体化した一つの剛体を成すことになる。すなわち、当該製造方法では、鏡、背面補強板及び支持フレームが一体化した段階で初めて、鏡構造体の剛性が確保される。

このため、当該製造方法では、鏡、背面補強板及び支持フレームのそれぞれに高い剛性が要求されず、鏡構造体の軽量化を図ることができる。

ここで、前記鏡構造体の製造方法において、前記矯正接着工程では、前記鏡に接する第一の型と、前記背面補強板及び前記支持フレームに接する第二の型とを用い、前記目的の三次元曲面に対応した曲面に形成してもよい。

この際、前記準備工程では、複数の前記鏡と、複数の該鏡毎の背面補強板を準備し、前記矯正接着工程では、複数の該鏡に接する前記第一の型と、複数の前記背面補強板及び前記支持フレームに接する前記第二の型とを用いて、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面の一部を成すよう、複数の該鏡の反射面の形状を形成してもよい。

当該製造方法では、複数の鏡の反射面で一つの目的の三次元曲面を形成する場合でも、既に目的の三次元曲面を成している複数の鏡を支持フレーム等に取り付ける場合よりも、個々に鏡を加工する手間を省くことができるのみならず、支持フレームに対する各鏡の向きや位置調整が非常に容易になり、製造工程を簡略化することができる上に、複数の鏡の反射面で極めて正確な一の目的の三次元曲面を形成することができる。

また、前記第一の型及び前記第二の型を用いる前記鏡構造体の製造方法において、前記矯正接着工程では、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面である回転対称面の一部を成し且つ複数の鏡の間に該回転対称面の回転対称軸が存在するよう、複数の該鏡の反射面の形状を形成してもよい。

駆動装置で鏡構造体の光軸の向きを制御して、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器に照射する場合、光軸から離れた位置に複数の鏡の回動の基準となる回転軸が存在すると、光軸の向きの制御が非常に複雑になる。当該製造方法では、回転対称面の回転対称軸が鏡構造体の光軸となり、この光軸が複数の鏡の間に存在することになる。よって、当該製造方法では、光軸を中心として鏡構造体を回動させる場合、複数の鏡の間に回動の基準となる回転軸を配置することができ、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器に照射する場合の光軸の向きの制御を簡易化することができる。

また、当該製造方法では、前記回転対称面が回転放物面である場合、回転放物面で最も曲率が大きい回転対称軸周りには、鏡が存在しないことになる。このため、矯正接着工程で鏡に無理な弾性変形を強いることを避けることができる。

また、前記鏡構造体の製造方法において、前記鏡と前記背面補強板との間の少なくとも一部を接着する前記接着剤が弾性接着剤であってもよい。

当該製造方法では、鏡の熱膨張係数と背面補強板の熱膨張係数との差による鏡と背面補強板との熱膨張差を吸収することができる。

前記問題点を解決するための発明に係る鏡構造体は、
太陽光を反射して、受熱器に太陽光を照射する集光装置における鏡構造体において、太陽光を反射する鏡と、該鏡の背面を支える背面補強板と、該背面補強板の背面に配置される支持フレームと、を備え、前記鏡の反射面が目的の三次元曲面を成すよう、該鏡と該背面補強板と前記支持フレームとが弾性変形した状態で互いに接合され、該弾性変形した状態が維持されていることを特徴とする。

当該鏡構造体では、鏡、背面補強板及び支持梁部材の弾性変形状態が維持されて、鏡、背面補強板及び支持フレームが一体化した一つの剛体を成すことになる。すなわち、当該鏡構造体では、鏡、背面補強板及び支持フレームが一体化した段階で初めて、全体としての剛性が確保される。このため、当該鏡構造体では、鏡、背面補強板及び支持フレームのそれぞれに高い剛性が要求されず、軽量化を図ることができる。

また、前記鏡構造体において、前記鏡と前記背面補強板とは接着剤で接合され、前記鏡と前記背面補強板との間の少なくとも一部を接着する前記接着剤は、弾性接着剤であってもよい。

当該鏡構造体では、鏡の熱膨張係数と背面補強板の熱膨張係数との差による鏡と背面補強板との熱膨張差を吸収することができる。

また、前記鏡構造体において、複数の前記鏡を有し、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面である回転対称面の一部を成し、複数の前記鏡の相互間に、前記回転対称面の回転対称軸が存在してもよい。

駆動装置で鏡構造体の光軸の向きを制御して、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器に照射する場合、光軸から離れた位置に複数の鏡の回動の基準となる回転軸が存在すると、光軸の向きの制御が非常に複雑になる。当該鏡構造体では、回転対称面の回転対称軸が鏡構造体の光軸となり、この光軸が複数の鏡の間に存在することになる。よって、当該鏡構造体では、光軸を中心として鏡構造体を回動させる場合、複数の鏡の間に回動の基準となる回転軸を配置することができ、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器に照射する場合の光軸の向きの制御を簡易化することができる。

この場合、前記支持フレームは、前記回転対称軸に対して放射方向に延びて、前記背面補強板を支持する複数の支持梁部材を有し、複数の前記支持梁部材が弾性変形していてもよい。

当該鏡構造体では、鏡及び背面補強板を複数の支持梁部材で効率的に支持できるため、支持フレームの部品点数を少なくすることができると共に、支持フレームを構成する部材として軽量な部材を用いることができる。よって、当該鏡構造体では軽量化を図ることができる。

また、前記問題点を解決するための発明に係る集光装置は、
前記鏡構造体と、前記鏡構造体の前記鏡を目的の方向に向ける駆動装置と、を備えていることを特徴とする。

当該集光装置も前記鏡構造体を備えているので、この鏡構造体の軽量化を図ることができる。

前記問題点を解決するための発明に係る集熱設備は、
前記集光装置と、前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、を備えていることを特徴とする。

また、前記問題点を解決するための発明に係る太陽熱発電設備は、
前記集光装置と、前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、前記受熱器で加熱された媒体により駆動するタービンと、前記タービンの駆動で発電する発電機と、を備えていることを特徴とする。

本発明では、鏡構造体の軽量化を図ることができる。このため、本発明によれば、搬送や現場組み付けを容易に行うことができ、鏡構造体を目的の方向に向ける際の駆動力を小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る集熱設備の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る集熱設備の平面図である。 本発明の一実施形態に係るヘリオスタット（集光装置）の背面図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体の背面図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体の要部背面図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体の底面図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体の側断面図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体を示す説明図で、同図（Ａ）は鏡構造体の正面についての説明図、同図（Ｂ）は鏡構造体の断面についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るヘリオスタットの各回転軸線及び光軸を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る鏡構造体の製造手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る製造過程における下型と矯正前の鏡構造体との関係を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る製造過程の矯正工程の説明図である。

次に、本発明に係る集光装置に係る一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明に係る集光装置の好適な具体例であり、この実施形態が示す態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

本実施形態の集熱設備１は、図１に示すように、太陽光が照射される受熱器１０と、この受熱器１０が上部に固定されるタワー施設２０と、タワー施設２０の周囲に複数設置され、太陽光が照射される受熱器１０と、この受熱器１０が上部に固定されるタワー施設２０と、鏡３１で太陽光を反射して受熱器１０に太陽光を照射する集光装置としての複数のヘリオスタット３０と、複数のヘリオスタット３０を制御する制御装置２と、を備えている。

受熱器１０は、太陽光が照射される受熱部１１と、この受熱部１１を覆うケーシング１２とを有している。受熱部１１の内部には、水や空気等の作動流体が供給され、この作動流体が太陽光からの熱で加熱される。例えば、図示は省略するが、作動流体が空気の場合、集熱設備１は、さらに、加熱された空気で駆動するガスタービンと、このガスタービンの駆動で発電する発電機とを備えていることで、太陽熱発電設備を構成することができる。なお、この例は、受熱器１０からの熱エネルギーを電気エネルギー発生に利用しているが、この熱エネルギーを蒸気発生のために利用してもよいし、さらにこの蒸気を利用して電気エネルギー発生に利用してもよい。

ヘリオスタット３０は、図２に示すように、タワー施設２０を中心として、リング状の領域内に複数点在している。言い換えると、ヘリオスタット３０は、タワー施設２０を中心として、周方向に３６０°複数配置されていると共に、タワー施設２０を基準として遠近方向にも複数配置されている。なお、ここでは、タワー施設２０を中心として、リング状の領域内に複数のヘリオスタット３０を配置しているが、タワー施設２０を要とする扇状の領域又は矩形領域内に複数のヘリオスタット３０を配置してもよい。

タワー施設２０は、図１に示すように、鉛直方向に延びる４本の支柱２１と、４本の支柱２１の相互を連絵する複数のタワー梁２２と、受熱器１０を収納する収納室２３と、を有している。タワー施設２０の支柱２１及びタワー梁２２は、ヘリオスタット３０の鏡３１で反射されて受熱器１０に向う太陽光の光路上に存在しないよう、配置されている。

ヘリオスタット３０は、図３に示すように、太陽光を反射する鏡３１を有する鏡構造体３２と、この鏡構造体３２の鏡３１を目的の方向に向ける駆動装置３３と、これらを支える支持台３４と、を備えている。

鏡構造体３２は、図４〜図７に示すように、左右一対の２枚の鏡３１と、各鏡３１の背面を支持する背面補強板３５と、背面補強板３５の背面を支持する支持フレーム３６と、を有している。

２枚の鏡３１は、図８に示すように、同一サイズでかつ正面視で同一の長方形板状を成している。本実施形態の鏡構造体３２では、２枚の鏡３１の反射面が一つの回転対称面、具体的には回転放物面の一部を形成している。２枚の鏡３１は、その中間地点に回転放物面の頂部が位置するように離間しておりに、図示左右で対称となっている。以下、本実施形態では、図８及び図９に示すように、この回転放物面の頂部を鏡構造体３２の主点Ｑ１とし、この主点Ｑ１を通り、反射面に対する法線方向に延びる軸、つまり、主点Ｑ１と回転放物面の焦点Ｑ２とを通る回転対称面の回転中心軸をこの鏡構造体３２の光軸Ａｏとする。なお、図９において焦点Ｑ２は実際の主点Ｑ１からの距離を示したものではない。

駆動装置３３は、図３及び図９に示すように、鏡構造体３２の主点Ｑ１を通り且つ光軸Ａｏに直交する第二回転軸線Ａ２と、鏡構造体３２の主点Ｑ１を通り且つ第二回転軸線Ａ２に直交する第一回転軸線Ａ１とを中心として鏡構造体３２を回動させる。よって、本実施形態では、第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２との交点が鏡構造体３２の主点Ｑ１上に位置している。

駆動装置３３は、図３に示すように、第一回転軸線Ａ１を中心軸として回転可能に支持台３４に支持されている第一回転軸５０と、第二回転軸線Ａ２を中心軸として回転可能に第一回転軸５０に取り付けられている第二回転軸４４と、各回転軸５０，４４を独自に回転させると共に、水平面に対する第一回転軸線Ａ１の角度を変える駆動機構４９と、を有している。

再び、鏡構造体３２について説明する。鏡構造体３２の背面補強板３５は、図６及び図８に示すように、各鏡３１の背面に接着され、各鏡３１を背面側から支持している。この背面補強板３５は、薄い鋼鈑や薄いアルミニウム合金板や樹脂板等で形成され、その板厚方向に凹凸形状を成すよう成形されたものである。この背面補強板３５は、凸部の頂部で接着剤を介して鏡３１の背面と接着されている。鏡３１と背面補強板３５との間の少なくとも一部を接着する接着剤は、鏡３１の熱膨張係数と背面補強板３５の熱膨張係数との差による熱膨張差を吸収するため、例えば、弾性を有するシリコン系又は変性シリコン系の弾性接着剤が好ましい。

背面補強板３５の背面には、前述したように、支持フレーム３６が配置されている。この支持フレーム３６は、図４に示すように、各背面補強板３５の背面に接合される複数の支持梁部材３８と、複数の支持梁部材３８相互を連結する連結部材４２とを有している。

複数の支持梁部材３８は、その長手方向が鏡構造体３２の光軸Ａｏから放射方向を向くように、背面補強板３５に接合されている。具体的に、本実施形態では、１枚の背面補強板３５に対して２本の支持梁部材３８が設けられている。各支持梁部材３８の一方の端部が光軸Ａｏ側を向き、その他方の端部が背面補強板３５の角側、つまり鏡３１の角側を向き、２本の支持梁部材３８でＶ字を成すよう、背面補強板３５に設けられている。なお、ここでは、１枚の背面補強板３５、つまり１枚の鏡３１に対して、２本の支持梁部材３８を設けているが、強度上の観点から、３本以上設けてもよい。

支持梁部材３８は、図３及び図４に示すように、その断面形状が溝型又は角パイプ型等の形状を成している。また、この支持梁部材３８は、その厚みが鏡構造体３２の光軸Ａｏから遠ざかるに連れて、言い換えると、背面補強板３５の角側に向かうに連れて薄くなっており、軽量化が図られている。また、支持梁部材３８は、鏡構造体３２の光軸Ａｏから遠ざかるに連れて、その幅を狭く（先細り）してもよい。すなわち、支持梁部材３８は、この支持梁部材３８が延びている放射方向に対して垂直な断面積が光軸Ｐｏに近い位置での断面積よりも光軸Ｐｏから遠い位置での断面積の方が小さくてもよい。

連結部材４２は、図４〜図７に示すように、１枚の背面補強板３５の２本の支持梁部材３８相互連結する連結梁４１と、一方の背面補強板３５側の連結梁４１と他方の背面補強板３５側の連結梁４１とを連結する円柱状の軸４４と、この軸４４が挿通されるＴ字管４５と、を有している。

連結梁４１相互を連結する軸４４の中心軸線は、光軸Ａｏに直交し且つ鏡構造体３２の回転放物面の頂点である主点Ｑと通っている。また、この軸４４は、Ｔ字管４５の両腕部分４５ａに入り込み、このＴ字管４５の内部に設けられている軸受け（図示せず）により、自身の中心軸線回りに回転可能に支持されている。本実施形態では、この軸４４が前述した第二回転軸を成し、軸４４の中心軸が第二回転軸線Ａ２を成す。よって、以下では、この軸４４を第二回転軸４４という。

駆動装置の第一回転軸５０は、以上で説明したＴ字管４５と、このＴ字管４５の脚部分４５ｂに挿通されて固定される第一回転軸本体５０ａと、を有している。第一回転軸本体５０ａの中心軸は第一回転軸線Ａ１を成している。この第一回転軸５０は、第一回転軸線Ａ１を中心として回転可能に、且つ、水平面に対する角度を変えられるように、支持台３４に支持されている。この第一回転軸５０の回転及び水平面に対する角度変更は、駆動機構４９により行われる。

以上のように、本実施形態では、鏡構造体３２の構成要素である連結部材４２の第二回転軸４４及びＴ字管４５は、駆動装置３３の構成要素にもなっている。

以上で説明した鏡構造体３２は、光軸Ａｏを基準にして点対称である。また、鏡構造体３２の重心Ｑ３の位置は、図９に示すように、鏡構造体３２の光軸Ａｏ上であって、主点Ｑ１を基準にして焦点Ｑ２と反対側の位置である。この重心Ｑ３は、主点Ｑ１からの距離が極めて短く、図７に示すように、主点Ｑ１を通る第二回転軸Ａ２を中心軸とする第二回転軸４４内、及び主点Ｑ１を通る第一回転軸線Ａ１を中心軸とする第一回転軸５０内に存在する。

このため、本実施形態では、鏡構造体３２が第一回転軸線Ａ１回りに回動しても、第二回転軸線Ａ２回りに回動しても、重心位置の移動はほとんどなく、しかも、鏡構造体３２自体の重さで、鏡構造体３２自体を第一回転軸線Ａ１や第二回転軸線Ａ２の回りを回動させようとするモーメントはほとんど生じない。

したがって、本実施形態では、鏡構造体３２を回動させるための駆動力を小さくすることができると共に、第一回転軸５０や第二回転軸４４の剛性、これらの回転軸５０，４４を回転可能に支持する軸受けを含む支持構造の剛性等が多少小さくても、鏡構造体３２を安定支持することができる。

このように、本実施形態では、第一回転軸５０や第二回転軸４４等の剛性を小さくできるので、これらの小型軽量化を図ることも可能である。

また、本実施形態では、鏡構造体３２の主点Ｑ１が第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２との交点上に位置している。このため、本実施形態において、鏡構造体３２は、第一回転軸線Ａ１回りに回動しても第二回転軸線Ａ２回りに回動しても、鏡構造体３２の主点Ｑが移動せず、この鏡構造体３２の主点Ｑと受熱器１０の受熱部１１との相対位置も変化しない。

よって、本実施形態では、鏡構造体３２を回動させても、鏡構造体３２の２枚の鏡３１で反射した太陽光を受熱器１０の受熱部１１に正確に照射し続けることができる。言い換えると、本実施形態では、２つの鏡３１の間に光軸Ａｏが存在するため、光軸Ａｏを中心として鏡構造体３２を回動させる場合、複数の鏡の間に回動の基準となる回転軸を配置することができ、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器に照射する場合の光軸Ａｏの向きの制御を簡易化することができる。

また、本実施形態では、背面補強板３５の背面に接合される複数の支持梁部材３８は、鏡構造体３２の光軸Ａｏに対して放射方向、つまり鏡３１の曲率が変化する方向に沿って延びているため、鏡３１及び背面補強板３５をその曲率の変化に合わせて支持することで、これらを極めて効率的に支持することができる。このため、本実施形態では、支持フレーム３６の部品点数を少なくすることができると共に、支持フレーム３６を構成する部材として軽量な部材を用いることができ、鏡構造体３２の軽量化を図ることができる。

次に、以上で説明した鏡構造体３２の製造手順について、図１０に示すフローチャートに従って説明する。

（準備工程＜ステップＳ１＞）
準備工程では、２枚の鏡３１及び２枚の背面補強板３５、さらに、前述の支持フレーム３６を準備する。この時点で、２枚の鏡３１の反射面は、いずれも平坦である。また、背面補強板３５には、凹凸形状が形成されているものの、この背面補強板３５自体の剛性はきわめて低く、この背面補強板３５は自重で変形する。さらに、図１１及び図１２に示すように、鏡３１と背面補強板３５と支持フレーム３６を変形させて、この変形状態を維持するための上型（第一の型）５２及び下型（第二の型）５１も準備する。

上型５２は、２枚の鏡３１に対向する鏡対向面５２ａと、支持フレーム３６の第二回転軸４４及びＴ字管４５に対向する回転軸対向面５２ｂとが形成されている。鏡対向面５２ａは、２枚の鏡３１の反射面の目的の形状である回転放物面に対応した凸形状を成している。また、回転軸対向面５２ｂは、第二回転軸４４やＴ字管４５の形状に対応した形状を成している。

下型５１は、２枚の背面補強板３５に対向する背面補強板対向面５１ａと、支持フレーム３６の第二回転軸４４及びＴ字管４５に対向する回転軸対向面５１ｂと、支持フレーム３６の支持梁部材３８に対向する支持梁対向面５１ｃと、が形成されている。背面補強板対向面５１ａは、２枚の鏡３１の反射面の目的の形状である回転放物面に対応した凹形状を成している。また、回転軸対向面５１ｂは、第二回転軸４４やＴ字管４５の形状に対応した形状を成している。また、支持梁対向面５１ｃは、背面補強板対向面５１ａと同様、２枚の鏡３１の反射面の目的の形状である回転放物面に対応した凹形状を成している。但し、この支持梁対向面５１ｃは、支持梁部材３８に接触する面であるため、背面補強板３５に接する背面補強板対向面５１ａから凹んだ位置に形成されている。

（接合工程＜ステップＳ２＞）
次に、２枚の背面補強板３５を支持フレーム３６に接合する。この際、背面補強板３５の背面に支持梁部材３８を溶接又は接着で接合する。

（接着剤塗布＜ステップＳ３＞）
次に、２枚の背面補強板３５が接合された支持フレーム３６を下型５１にセットする。この際、支持フレーム３６の第二回転軸４４及びＴ字管４５に下型５１の回転軸対向面５１ｂに対向させ、支持フレーム３６の支持梁部材３８を支持梁対向面５１ｃに対向させる。そして、２枚の背面補強板３５における多数の凸部の頂部に接着剤を塗布する。この際、接着剤は、多数の凸部の頂点に塗布される過程で、先に塗布したものが乾燥・硬化しないように、例えば、ディスペンサやロボットアーム等により素早く塗布するとよい。

（矯正工程＜ステップＳ４＞）
次に、下型５１にセットされた支持フレーム３６に接合されている２枚の背面補強板３５のそれぞれに平坦な鏡３１を置いてから、上型５２を下型５１に対向させて、この上型５２を下型５１に押し付ける。この結果、鏡３１、背面補強板３５及び支持梁部材３８が弾性変形して、上型５２及び下型５１の形状に合った形状に矯正される。すなわち、２枚の鏡３１は、その反射面が一つの回転放物面を成す形状になり、背面補強板３５及び支持梁部材３８は、この鏡３１の形状に対応した形状になる。一方、支持フレーム３６の第二回転軸４４及びＴ字管４５は、変形することなく上型５２が下型５１に押し付けられる前の形状が維持される。

（硬化工程＜ステップＳ５＞）
そして、矯正工程での矯正状態を維持して、つまり、鏡３１、背面補強板３５及び支持梁部材３８が弾性変形している状態を維持して、接着剤が硬化し、鏡３１と背面補強板３５とが完全接着するまで待つ。なお、ここでは、鏡３１と背面補強板３５との間の少なくとも一部を接着する接着剤として弾性接着剤を用いているため、この接着剤が硬化しても、その弾性が失われるわけではない。

硬化工程が終了すると、上型５２を下型５１から外し、下型５１内から、２枚の鏡３１、２枚の背面補強板３５及び支持フレーム３６が一体となった鏡構造体３２を取り出す。以上で鏡構造体３２が完成する。なお、以上で説明した鏡構造体３２の製造手順で、ステップＳ３〜ステップＳ５の工程が矯正接着工程を成す。

完成した鏡構造体３２は、接着剤３７の硬化により、鏡３１、背面補強板３５及び支持梁部材３８の弾性変形状態が維持されて、鏡３１、背面補強板３５及び支持フレーム３６が一体化した一つの剛体を成すことになる。すなわち、本実施形態では、鏡３１、背面補強板３５及び支持フレーム３６が一体化した段階で初めて、鏡構造体３２の剛性が確保される。

このため、本実施形態では、鏡３１、背面補強板３５及び支持フレーム３６のそれぞれに高い剛性が要求されず、鏡構造体３２の軽量化を図ることができる。しかも、本実施形態では、前述したように、鏡３１及び背面補強板３５を支持梁部材３８で効率的に支持していることから、この点からも、鏡構造体３２を軽量化することができる。

したがって、本実施形態では、鏡構造体３２の搬送や現場組み付けを容易に行うことができ、鏡構造体３２を駆動装置３３で目的の方向に向ける際の駆動力を小さくすることができる。

また、本実施形態では、既に目的の三次元曲面を成している複数の鏡を支持フレーム等に取り付ける場合よりも、個々に鏡を加工する手間を省くことができるのみならず、支持フレーム３６に対する各鏡３１の向きや位置調整が非常に容易になり、製造工程を簡略化することができる。さらに、本実施形態では、複数の鏡の反射面で極めて正確な一の目的の三次元曲面を形成することができる。また、本実施形態では、目的の三次元曲面である回転放物面で最も曲率が大きい回転対称軸周りには、鏡３１が存在しないため、矯正工程（Ｓ４）で鏡３１に無理な弾性変形を強いることを避けることができる。

なお、以上の実施形態では、２枚の鏡３１を有する鏡構造体３２を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１枚の鏡を有するものでも、さらに３枚以上の鏡を有するものにも適用可能である。また、以上の実施形態では、長方形板状の鏡３２を有する鏡構造体３１を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形状、例えば、半円形板状の鏡を有する鏡構造体であってもよい。

Ｑ１…主点、Ｑ２…焦点、Ｑ３…重心、Ａｏ…光軸、Ａ１…第一回転軸線、Ａ２…第二回転軸線、１…集熱設備、２…制御装置、１０…受熱器、１１…受熱部、２０…タワー施設、３０…ヘリオスタット（集光装置）、３１…鏡、３２…鏡構造体、３３…駆動装置、３４…支持台、３５…背面補強板、３６…支持フレーム、３８…支持梁部材、４０…支持梁、４２…連結部材、４４…第二回転軸、４５…Ｔ字管、４９…駆動機構、５０…第一回転軸、５１…下型（第二の型）、５２…上型（第一の型）

Claims (12)

1. 太陽光を反射して、受熱器に太陽光を照射する集光装置における鏡構造体の製造方法において、
   太陽光を反射する鏡と、該鏡の背面を支える背面補強板と、該背面補強板の背面に配置される支持フレームと、を準備する準備工程と、
   前記背面補強板と前記支持フレームとを接合する接合工程と、
   前記鏡と前記背面補強板との間に接着剤を配し、前記鏡の反射面が目的の三次元曲面を成すよう、前記鏡と前記背面補強板と前記支持フレームとを弾性変形させ、前記接着剤が硬化するまで弾性変形の状態を維持する矯正接着工程と、
   を実行することを特徴とする鏡構造体の製造方法。
2. 請求項１に記載の鏡構造体の製造方法において、
   前記矯正接着工程では、前記鏡に接する第一の型と、前記背面補強板及び前記支持フレームに接する第二の型とを用い、前記鏡の反射面を前記目的の三次元曲面に形成する、
   ことを特徴とする鏡構造体の製造方法。
3. 請求項２に記載の鏡構造体の製造方法において、
   前記準備工程では、複数の前記鏡と、複数の該鏡毎の背面補強板を準備し、
   前記矯正接着工程では、複数の該鏡に接する前記第一の型と、複数の前記背面補強板及び前記支持フレームに接する前記第二の型とを用いて、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面の一部を成すよう、複数の該鏡の反射面の形状を形成する、
   ことを特徴とする鏡構造体の製造方法。
4. 請求項３に記載の鏡構造体の製造方法において、
   前記矯正接着工程では、前記第一の型及び前記第二の型を用いて、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面である回転対称面の一部を成し且つ複数の鏡の間に該回転対称面の回転対称軸が存在するよう、複数の該鏡の反射面の形状を形成する、
   ことを特徴とする鏡構造体の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の鏡構造体の製造方法において、
   前記鏡と前記背面補強板との間の少なくとも一部を接着する前記接着剤は、弾性接着剤である、
   ことを特徴とする鏡構造体の製造方法。
6. 太陽光を反射して、受熱器に太陽光を照射する集光装置における鏡構造体において、
   太陽光を反射する鏡と、該鏡の背面を支える背面補強板と、該背面補強板の背面に配置される支持フレームと、を備え、
   前記鏡の反射面が目的の三次元曲面を成すよう、該鏡と該背面補強板と前記支持フレームとが弾性変形した状態で互いに接合され、該弾性変形した状態が維持されている、
   ことを特徴とする鏡構造体。
7. 請求項６に記載の鏡構造体において、
   前記鏡と前記背面補強板とは接着剤で接合され、
   前記鏡と前記背面補強板との間の少なくとも一部を接着する前記接着剤は、弾性接着剤である、
   ことを特徴とする鏡構造体。
8. 請求項６又は７に記載の鏡構造体において、
   複数の前記鏡を有し、複数の該鏡の反射面全体で前記目的の三次元曲面である回転対称面の一部を成し、
   複数の前記鏡の相互間に、前記回転対称面の回転対称軸が存在する、
   ことを特徴とする鏡構造体。
9. 請求項８に記載の鏡構造体において、
   前記支持フレームは、前記回転対称軸に対して放射方向に延びて、前記背面補強板を支持する複数の支持梁部材を有し、
   複数の前記支持梁部材が弾性変形している、
   ことを特徴とする鏡構造体。
10. 請求項６から９のいずれか一項に記載の鏡構造体と、
    前記鏡構造体の前記鏡を目的の方向に向ける駆動装置と、
    を備えていることを特徴とする集光装置。
11. 請求項１０に記載の集光装置と、
    前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、
    を備えていることを特徴とする集熱設備。
12. 請求項１０に記載の集光装置と、
    前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、
    前記受熱器で加熱された媒体により駆動するタービンと、
    前記タービンの駆動で発電する発電機と、
    を備えていることを特徴とする太陽熱発電設備。

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