JP2014163555A - 集光装置、太陽熱発電装置および太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく太陽光を被照射部に集光することのできる集光装置を提供すること。
【解決手段】第１回転軸１３回りに回転可能であるとともに第２回転軸１４回りに回転可能な複数の反射部１１と、各反射部１１からの反射光で照射される被照射部（１２）と、を備え、第１回転軸１３は、反射部１１毎に、被照射部に設定された被照射軸線（Ｒａ）および対応する反射部１１の中心位置Ｃを含む第１平面Ｐ１に直交するとともに中心位置Ｃを通る線分としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、太陽光等を集光する集光装置、それを用いた太陽熱発電装置および太陽光発電装置に関する。

従来、太陽エネルギーを利用して発電するために、太陽光を集光することが考えられている。そのような太陽エネルギーを利用する発電方式として、太陽熱（熱エネルギー）を利用すべくタワーの上に被照射部として受熱器を設けるとともに、タワーの周辺に集光装置としての複数のミラーを設ける所謂タワー型の太陽熱発電方式（太陽熱発電装置）がある（例えば、特許文献１参照）。このものでは、各ミラーによりタワーの上に設けた受熱器の１点に集光するものであることから、連続的に設けることによる大規模な発電施設を構築することには不向きである。

このため、集光装置として、南北方向に長尺な複数の反射部を東西方向に並列して設けるとともに、その上方に被照射部として南北方向に長尺な受熱部を設ける所謂線形フレネル型のものが考えられており、この線形フレネル型の集光装置を用いる太陽熱発電方式（太陽熱発電装置）が考えられている。この線形フレネル型の集光装置では、各反射部が南北方向に伸びる軸線回りに回転可能とされており、太陽の日周運動に合わせて各反射部を適宜回転させることにより、朝から夕刻まで太陽光を受熱部（被照射部）に集光する。この集光装置では、南北方向に長尺な複数の反射部の上方に、同じく南北方向に長尺な受熱部を設けるものであることから、受熱部の北側の端部および南側の端部を複数の反射部の外方へと延ばすことができる。このため、線形フレネル型の集光装置を用いる太陽熱発電方式（太陽熱発電装置）では、南北方向に連続して複数の集光装置を設けることにより、大規模な発電施設を簡易に構築することができる。

しかしながら、線形フレネル型の集光装置では、太陽の日周運動に合わせて各反射部を回転させても、太陽の高度の変化に起因して各反射部での太陽光を受ける面積（各反射部に入射する光束の量）が低減する所謂コサイン損失が生じることを抑制するには限界がある。このため、線形フレネル型の集光装置では、太陽の高度の低い朝夕に効率よく太陽光を受熱部（被照射部）に集光することが困難であり、効率よく太陽エネルギー（この場合は熱エネルギー）を得ることが困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、効率よく太陽光を被照射部に集光することのできる集光装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の集光装置は、第１回転軸回りに回転可能であるとともに第２回転軸回りに回転可能な複数の反射部と、前記各反射部からの反射光で照射される被照射部と、を備え、前記第１回転軸は、前記反射部毎に、前記被照射部に設定された被照射軸線および対応する前記反射部の中心位置を含む第１平面に直交するとともに前記中心位置を通る線分としていることを特徴とする。

本発明に係る集光装置では、効率よく太陽光を被照射部に集光することができる。

本発明の集光装置１０を備える太陽熱発電装置３０の構成を示す説明図である。 集光装置１０の受熱部１２の構成を示す説明図である。 集光装置１０の構成を示す説明図であり、（ａ）は天頂方向で天頂側から見た様子を示し、（ｂ）は南北方向で南側から見た様子を示し、（ｃ）は東西方向で東側から見た様子を示す。 反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定を説明するための説明図であり、反射ラインＬ１において南側から６つめの単一の反射部１１の受熱部１２に対する位置関係を模式的な斜視図で示している。 各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定を説明するための説明図であり、反射ラインＬ１において南側から４つめの反射部１１から南側から７つめの反射部１１までの４つの反射部１１の受熱部１２に対する位置関係を、東西方向で東側から見た様子で示している。 集光装置１０における第１駆動部２１および第２駆動部２２を説明するための説明図であり、反射ラインＬ１および反射ラインＬ２において南側に存在する２つの反射部１１（合計４つ）に対応する第１駆動部２１および第２駆動部２２のみを示している。 線形フレネル型の集光装置５０の構成を示す説明図であり、（ａ）は天頂方向で天頂側から見た様子を示し、（ｂ）は南北方向で南側から見た様子を示し、（ｃ）は東西方向で東側から見た様子を示す。 コサイン損失を説明するための説明図である。 分割式の線形フレネル型の集光装置６０の構成を示す説明図であり、（ａ）は天頂方向で天頂側から見た様子を示し、（ｂ）は南北方向で南側から見た様子を示し、（ｃ）は東西方向で東側から見た様子を示す。 集光装置６０において、１つの反射部６１を例にして受熱部６２に対する位置関係を表す説明図であり、受熱平面Ｐｒ上に照射領域ＩＡを形成したものとして示している。 集光装置６０において、受熱平面Ｐｒ（受熱部６２）上において、照射領域ＩＡが回転する様子を説明するための説明図である。 集光装置６０において、反射部６１が第１回転軸６４回りに回転することにより、軸上点ｐ１と軸上点ｐ２とが第３平面Ｐ３の面上を移動する様子を説明するための説明図である。 集光装置６０において、反射部６１が第１回転軸６４回りに回転することにより、軸上点ｐ１と軸上点ｐ２との移動に対応して受熱平面Ｐｒ上の反射軸上点ｒｐ１と反射軸上点ｒｐ２とが受熱軸線Ｒａ上から移動する様子を説明するために、図１２を東西方向で西側から見た模式図で示す説明図であり、（ａ）は反射部６１が回転されていない状態を示し、（ｂ）は反射部６１が図１２に二点鎖線で示す位置まで回転された状態を示す。 集光装置６０において、反射部６１の第１回転軸６４および第２回転軸６５を設置基準面Ｐｂに固定した場合で、緯度３５度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する反射部６１と、その回転に伴って受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）において照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）が回転する様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置６０において、反射部６１の第２回転軸６５を設置基準面Ｐｂに固定するとともに、反射部６１の第１回転軸６４を第２回転軸６５回りの反射部６１の回転とともに回転するものとした場合で、緯度３５度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する反射部６１と、その回転に伴って受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）において照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）が回転する様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、反射部１１が第１回転軸１３回りに回転することにより、軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とが第１平面Ｐ１の面上を移動する様子を説明するための説明図である。 集光装置１０において、反射部１１が第１回転軸１３回りに回転することにより、軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とが移動しても受熱平面Ｐｒ上の反射軸上点ｒｐ３と反射軸上点ｒｐ４とは受熱軸線Ｒａ上から移動しない様子を説明するために、図１６を東西方向で西側から見た模式図で示す説明図であり、（ａ）は反射部１１が回転されていない状態を示し、（ｂ）は反射部１１が図１６に二点鎖線で示す位置まで回転された状態を示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で夏至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが−１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で夏至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で夏至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが２０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが−１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが２０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で冬至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが−１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で冬至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度３５度の地点で冬至の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが２０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 集光装置１０において、緯度０度の地点で春分の日の太陽の日周運動に追従して回転する受熱部１２に対する距離Ｌが１０ｍの反射部６１と、その回転際の受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）における照射領域ＩＡ（照射軸線Ｉａ）の様子と、を示すグラフであり、横軸を時刻（時）で示し、縦軸を回転角（°）で示す。 本発明の他の例としての集光装置１０´を備える太陽光発電装置４０の構成を示す説明図である。 反射部１１´を備える本発明の他の例としての集光装置１０´´の構成を示す図５と同様の説明図である。

以下に、本発明に係る集光装置、それを用いた太陽熱発電装置および太陽光発電装置の実施例について図面を参照しつつ説明する。

本発明に係る集光装置の一実施例としての集光装置１０の概略的な構成を、図１から図３を用いて説明する。以下の説明では、設置平面上における東西南北の方向（方位）を用いており、各図で東を符号Ｅで、西を符号Ｗで、南を符号Ｓで、北を符号Ｎで、示している。その設置平面は、天頂方向（鉛直方向）に直交する平坦な面とする。なお、図１では、理解容易とするために、各反射部１１における第１回転軸１３を回転中心とする回転が為されていないものとしている。

集光装置１０は、本実施例では、図１に示すように、太陽熱発電装置３０において太陽光を集光するために用いられている。その集光装置１０は、複数の反射部１１と、その反射部１１の上方に設けられた受熱部１２と、を備える。その各反射部１１は、鏡で形成されており、自らを照射する太陽光を受熱部１２へと反射すべく設けられている。各反射部１１は、本実施例では、互いに等しいものとしており、法線方向で見て長方形状を呈する平坦な鏡で形成している。その各反射部１１は、中心位置Ｃ（本実施例では反射面における中心位置とする（図３から図５等参照））における設置平面からの高さ位置（天頂方向（鉛直方向）で見た位置）が互いに等しいものとされて設けられている。以下では、その各反射部１１の中心位置Ｃが存在する面を設置基準面Ｐｂ（図５等参照）とする。この設置基準面Ｐｂは、天頂方向（鉛直方向）に直交する平坦な面となり、設置平面と所定の間隔を置きつつ平行な位置関係とされている。

各反射部１１は、基本的に設置基準面Ｐｂ（図５等参照）上において、長尺方向（長方形における長辺が伸びる方向）を東西方向に沿わせるとともに、短尺方向（長方形における短辺が伸びる方向）を南北方向に沿わせて設けられている。ここで、長尺（短尺）方向を東西（南北）方向に沿わせることに関して、基本的にとしたのは、後述するように各反射部１１が第１回転軸１３および第２回転軸１４（図４および図５等参照）回りに回転可能とされていることから、それぞれの回転方向での回転角度の変化により設置基準面Ｐｂ（図５等参照）上における長尺（短尺）方向の向きが変化することによる。

その各反射部１１は、設置基準面Ｐｂ（図５等参照）上において、中心位置Ｃの南北方向で見た位置が互いに等しくされて複数（図１の例では４個）並列されているとともに、中心位置Ｃの東西方向で見た位置が互いに等しくされて複数（図１の例では９個）並列されている。すなわち、集光装置１０では、設置平面上の一定の範囲にわたり、複数（図１の例では９個）の反射部１１が南北方向に並んで配置されており、南北方向に伸びる反射ラインＬｎ（ｎは０を除く自然数）が形成されている。また、集光装置１０では、その反射ラインＬｎが、東西方向に複数（図１の例では４つ）並列されて配置されている。このように、各反射部１１は、東西方向で見て複数の反射ラインＬｎ（図１の例では４列（ｎ＝１〜４））を形成しつつ、各反射ラインＬｎにおいて南北方向に複数個（図１の例では９個）並列されて設けられている。なお、反射部１１の個数、すなわち形成する反射ラインＬｎの数および各反射ラインＬｎにおける反射部１１の個数は、適宜設定すればよく、本実施例に限定されるものではない。

この反射部１１では、第１回転軸１３および第２回転軸１４（図４および図５等参照）が個別に設定されており、それぞれの回転軸を回転中心として回転することが可能とされている。その第１回転軸１３は、基本的に各反射部１１（その反射面）を、東側へ向けることと西側へ向けることとを可能とすべく設けられている。また、第２回転軸１４は、基本的に各反射部１１（その反射面）を、南側へ向けることと北側へ向けることとを可能とすべく設けられている。この第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定については、後に詳細に説明する。各反射部１１では、第１回転軸１３および第２回転軸１４（図４および図５等参照）による回転角度を適宜調整することにより、太陽の日周運動に対応しつつ太陽の高度の変化に対応して、自らを照射する（自らが受けた）太陽光の反射光を受熱部１２へ向けて照射する。

その受熱部１２は、各反射部１１の上方の所定の高さ位置で、その各反射部１１で形成した反射ラインＬｎを東西方向に跨いで設けている。受熱部１２は、本実施例では、各反射ラインＬｎのうちの真ん中（南北方向で見た真ん中）に存在する反射部１１の中心位置Ｃの上方（天頂方向）に受熱軸線Ｒａ（受熱部１２の中心軸線）が存在する位置関係とされており、天頂方向で見た設置基準面Ｐｂ（中心位置Ｃ）からの高さ寸法Ｈを１４ｍとしている。この受熱部１２は、各反射部１１から照射される太陽光の反射光を受光して集熱する。このため、受熱部１２は、各反射部１１からの反射光で照射される被照射部として機能し、受熱軸線Ｒａがその被照射部としての受熱部１２に設定された被照射軸線として機能する。

受熱部１２は、本実施例では、図２に示すように、複数の集熱パイプ１５と、断熱外壁１６と、吸熱網１７と、を有する。その各集熱パイプ１５と断熱外壁１６と吸熱網１７とは、東西方向に伸びる受熱部１２の全長に渡って同様の構成とされている。その各集熱パイプ１５は、ステンレス等の材料で形成したパイプ（管）であり、東西方向で見た両端部が後述する循環パイプ３１（図１参照）に接続さている。各集熱パイプ１５は、内部に熱媒体（空気、蒸気等）が充填されており、両端部に接続された循環パイプ３１と協働して熱媒体を循環させる経路を形成している。本実施例では、各集熱パイプ１５に充填されて循環させる熱媒体として、ＣＯ_２ガス（炭酸ガス）を用いている。その集熱パイプ１５は、図２に示す例では、６本が並列されて設けられている。各集熱パイプ１５は、各反射部１１からの反射光で照射されることにより加熱され、その熱を熱媒体に伝える（移動させる）ことで熱媒体を加熱して当該熱媒体の温度を上昇させる。そして、各集熱パイプ１５（受熱部１２）は、循環パイプ３１との協働により、温度を上昇させた熱媒体を循環させて後述する熱供給源としてのタービン３２（図１参照）に供給する。

断熱外壁１６は、熱を遮断する機能を有する材料で形成されている。この断熱外壁１６は、断面形状が円弧状を呈し、全ての集熱パイプ１５の上方を掛け渡すように各集熱パイプ１５の上方を覆って設けられている。断熱外壁１６では、南北方向で見た両端となる両側縁部１６ａが、吸熱網１７（その縁部）の近傍位置を通りつつ当該吸熱網１７よりも下方へと張り出している。

その吸熱網１７は、断熱外壁１６の内方（下側）において、全ての集熱パイプ１５の下方を塞ぐように設けられている。この吸熱網１７は、線状部材が井桁状あるいはハニカム構造等とされることで所定の厚さ寸法（図２を正面視した上下方向で見た大きさ寸法）とされて構成されている。吸熱網１７は、本実施例では、ステンレス材料からなる線状部材が用いられており、所謂ステンレスメッシュとされている。この吸熱網１７は、各反射部１１からの反射光の透過を許して各集熱パイプ１５へと到達を可能とするとともに、放射光（熱輻射）が内側（断熱外壁１６の内方であって各集熱パイプ１５側）から出ることを阻む構造となっている。このように構成されていることから、受熱部１２では、断熱外壁１６内で上昇気流が生じることに起因する対流熱損失を大幅に抑制することができる。なお、この受熱部１２は、図２の他の図面においては、理解容易のために、単純に受熱軸線Ｒａ（東西方向）が伸びる方向に伸びる長尺な円柱状の部材として示している。本実施例では、受熱軸線Ｒａは、受熱部１２の中心軸線としているが、受熱部１２を上記したように構成していることから、各反射部１１からの反射光で照射される吸熱網１７の中心位置（中心軸線）、もしくはその反射光からの熱を集める複数の集熱パイプ１５の中心位置（中心軸線）としてもよく、本実施例に限定されるものではない。

この受熱部１２を反射光で照射する各反射部１１は、図３に示すように、反射ラインＬｎ毎に、受熱部１２に対して、東西方向に伸びる受熱軸線Ｒａに直交する方向で反射光が向かうように角度の設定が為される（図３（ｂ）参照）。この角度の設定は、主に後述する第１回転軸１３（図４および図５等参照）を回転中心とする回転により調整される。このため、同一の反射ラインＬｎに設けられた各反射部１１は、東西方向で見ると、中心位置Ｃからの反射光が受熱部１２における等しい位置を照射することとなり、異なる反射ラインＬｎの反射部１１とは受熱部１２における照射する範囲が重複しないものとされている。これにより、受熱部１２では、その長尺方向（東西方向）で見て、反射ラインＬｎ毎に照射される範囲が設定されることとなる。

また、同一の反射ラインＬｎに設けられた各反射部１１は、南北方向で見て中央の反射部１１の上方に存在する受熱部１２へと反射光が向かうように角度の設定が為される（図３（ｃ）参照）。この角度の設定は、主に後述する第２回転軸１４（図４および図５等参照）を回転中心とする回転により調整される。このため、同一の反射ラインＬｎに設けられた各反射部１１は、南北方向で見た一定の範囲（反射ラインＬｎ（そこを構成する複数の反射部１１）が存在する範囲）に注がれた太陽光の反射光を、受熱部１２へと集める（集光する）。これにより、受熱部１２では、東西方向で見て各反射ラインＬｎが存在する範囲毎に、それぞれに対応する反射ラインＬｎの各反射部１１から受熱軸線Ｒａに直交する方向で反射光が集光されることとなり、反射ラインＬｎ毎に集熱する。

このように、集光装置１０は、被照射部としての受熱部１２に対して、複数の反射ラインＬｎ（図示の例ではｎ＝１〜４）毎に集光する、換言すると、受熱部１２における集光される箇所が各反射ラインＬｎ（そこに存在する複数の反射部１１）に対応して長尺方向（東西方向）に分割されて構成されている線形フレネル型の太陽光集光装置である。そして、その各反射ラインＬｎでは、反射する箇所が複数の反射部１１により長尺方向に分割されて構成されている。このため、集光装置１０は、所謂分割式の線形フレネル型の太陽光集光装置とされている。

なお、各反射部１１における並列方向（その反射ラインＬｎの方向およびそれが並列される方向）および受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）の伸びる方向は、上述したように各反射部１１からの太陽光の反射光を受熱部１２に効率よく受光させることができるものであれば、反射ラインＬｎが南北方向に完全には一致しないものとしたり受熱部１２が東西方向と完全には一致しないものとしたりしてもよく、それぞれの向きを異なるものとしてもよく、設置平面（設置基準面Ｐｂ）上での東西南北に対する方向（方位）は本実施例の設定に限定されるものではない。

また、東西方向に設置された受熱部１２を境とする北側と南側の反射ラインＬｎの長さは必ずしも同一である必要はない。例えば、北半球では太陽の軌跡が受熱部１２に対して南側を通ることから、この集光装置１０を北半球に設置する場合は、反射ラインＬｎの長さを南側よりも北側に長くして、北側の反射部１１（ミラー）の設置面積をより広く採ることにより、集光、集熱効率を高めることができる。他方、集光装置１０を南半球に設置する場合は、北半球に設置する場合と反対に、反射ラインＬｎの長さを北側よりも南側に長くすることにより、集光、集熱効率を高くすることができる。

さらに、複数の反射部１１が設置される土地占有領域については、受熱部１２が伸びる方向（本実施例では東西方向）よりも各反射ラインＬｎが伸びる方向（本実施例では南北方向）を長くすることができる。これは、上述したように、東西方向に伸びて設けた受熱部１２に対して、各反射部１１（ミラー）を角度調整して照射（集光）する構成をとしていることから、各反射ラインＬｎが伸びる方向を相対的に長くすることにより、後述する線形フレネル型の太陽光集光装置（集光装置５０（図７参照））に比べて光損失の少ない集光光学系が得られることによる。このため、各反射ラインＬｎが伸びる方向（南北方向）に拡張した反射部１１群（ミラーセグメント）を構成することにより、エネルギー損失（ロス）を低減して効率よく集熱（集光）することができ、熱エネルギー（太陽エネルギー）を効率よく得ることができる。また、後述する線形フレネル型の太陽光集光装置（集光装置５０（図７参照））と比較して、受熱部１２の長さ寸法を短く設定することができるため、吸収した熱の再放熱による熱損失を低減することもできる。

ついで、受熱部１２における設置基準面Ｐｂからの高さ寸法Ｈや、各反射部１１（その中心位置Ｃ）の設置平面からの高さ位置すなわち設置基準面Ｐｂからの各反射部１１（その中心位置Ｃ）の高さ寸法は、例えば、集光装置１０（太陽熱発電装置３０）を設置する周辺の環境に応じて効率良く太陽光を受ける（照射される）ことを可能とすること等を勘案して適宜設定すればよく、本実施例の設定に限定されるものではない。

その集光装置１０を備える太陽熱発電装置３０は、図１に示すように、循環パイプ３１とタービン３２と発電機３３と凝集機３４とを備える。その循環パイプ３１は、パイプ（管）であり、外表面に断熱部材が設けられている。循環パイプ３１は、受熱部１２（その各集熱パイプ１５（図２参照））の一端部に接続されるとともに、タービン３２および凝集機３４を経て受熱部１２（各集熱パイプ１５）の他端部に接続されている。このため、循環パイプ３１は、受熱部１２（その各集熱パイプ１５）で温度が上昇された熱媒体をタービン３２に供給し、そのタービン３２および凝集機３４を経た熱媒体を再び受熱部１２（各集熱パイプ１５）へと供給することで、熱媒体を循環させる。

タービン３２は、受熱部１２（各集熱パイプ１５）で温度が上昇された熱媒体を動翼列（図示せず）にあてることで、その熱媒体の運動エネルギー（熱エネルギー）を、動翼列の回転運動に変換する。すなわち、タービン３２は、天然ガス等の燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを用いることに代えて、集光装置１０（その受熱部１２（各集熱パイプ１５））で太陽光の熱エネルギーを利用して温度を上昇させた熱媒体を用いるものである。このタービン３２は、動翼列の回転軸が発電機３３の回転軸に連結されている。

その発電機３３は、回転軸が回転駆動されることにより電力を生成（発電）する。発電機３３は、本実施例では、回転軸に連結された発電機３３の動翼列（図示せず）の回転運動を利用して電力を生成（発電）する。このため、太陽熱発電装置３０は、太陽エネルギーから電力を生成するソーラー発電装置のうちの太陽光の熱エネルギーを利用して発電する発電装置となる。この発電機３３には、出力線３５が設けられている。この出力線３５は、配電路に接続されており、発電機３３で生成（発電）した電力を配電路へと出力することができる。

凝集機３４は、タービン３２を駆動（動翼列を回転）させた熱媒体を冷却するものである。この凝集機３４は、冷却した熱媒体を受熱部１２（各集熱パイプ１５）へと供給する。なお、凝集機３４では、凝集機３４と受熱部１２との間を接続する箇所以外の循環パイプ３１において、熱媒体の熱を交換するものであってもよい。

次に、集光装置１０の各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定について説明する。ここで、集光装置１０では、被照射部としての受熱部１２における集光される箇所を各反射ラインＬｎ（複数の反射部１１）に対応して長尺方向（東西方向）に分割するものであって、南北方向で見た各反射部１１の設定位置が各反射ラインＬｎで互いに等しくされている。このため、本実施例の集光装置１０では、各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定が、反射ラインＬｎ毎に互いに等しいものとされている。このことから、以下では反射ラインＬ１の各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定について説明し、他の反射ラインＬｎの各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定については省略する。

先ず、第１回転軸１３について、図４から図６を用いて説明する。なお、図４では、理解容易とするために、反射ラインＬ１において南側から６つめの単一の反射部１１の受熱部１２に対する位置関係を示している。また、図５では、理解容易とするために、反射ラインＬ１において南側から４つめの反射部１１から、南側から７つめの反射部１１までの４つの反射部１１の受熱部１２に対する位置関係を示している。さらに、図５では、理解容易とするために、各反射部１１における第１回転軸１３を回転中心とする回転が為されていないものとしている。図６では、理解容易とするために、反射ラインＬ１および反射ラインＬ２において南側に存在する２つの反射部１１（合計４つ）に対応する第１駆動部２１および第２駆動部２２のみを示している。

第１回転軸１３は、図４および図５に示すように、受熱部１２の受熱軸線Ｒａおよび各反射部１１における中心位置Ｃを含む平面（以下では第１平面Ｐ１にとする）に直交するとともに、その中心位置Ｃを通る線分に設定する。このため、第１回転軸１３は、反射ラインＬ１（等しい反射ラインＬｎ）に設けられている各反射部１１においては、各反射部１１の中心位置Ｃを含み受熱軸線Ｒａ（受熱部１２）に直交する同一の平面（以下では第２平面Ｐ２（図５では紙面に沿う面）にとする）上に存在されている。ここで、面上に存在するとは、当該面を構成する１点とされていることをいう。また、第１回転軸１３は、上記した設定とされていることから、等しい反射ラインＬ１に設けられている反射部１１であっても、第２平面Ｐ２上における設置基準面Ｐｂに対する角度が反射部１１毎に異なるものとされている（図５等参照）。これにより、各第１回転軸１３は、図５に示すように、受熱軸線Ｒａ（東西方向）に直交する面すなわち第２平面Ｐ２に沿って（紙面に沿う方向）設けられているとともに、その第２平面Ｐ２上で設置基準面Ｐｂに対する角度が互いに異なるものとされている。

詳細には、各反射部１１は、中心位置Ｃが設置基準面Ｐｂ上に存在されて設けられていることから、天頂方向で見た中心位置Ｃでの受熱部１２に対する間隔が、何れも受熱部１２の設置基準面Ｐｂからの高さ寸法Ｈ（本実施例では１４ｍ）となる。そして、各反射部１１では、反射ラインＬ１における南北方向で見た位置に応じて、南北方向で見た受熱部１２に対する中心位置Ｃでの距離Ｌが変化することとなる。ここで、第２平面Ｐ２（図４参照）上において、受熱部１２の受熱軸線Ｒａと各反射部１１の中心位置Ｃとを結ぶ線分を反射光路Ｒｐとする。この反射光路Ｒｐは、各反射部１１から受熱部１２へと向かう反射光のうちの反射部１１の中心位置Ｃから受熱部１２の受熱軸線Ｒａへと向かうものであり、各反射部１１に対応する第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２とが交差する箇所となる。その各反射光路Ｒｐは、第１平面Ｐ１上に存在することから、対応する反射部１１の中心位置Ｃを通る第１回転軸１３と直交する。すると、反射光路Ｒｐと設置基準面Ｐｂとが為す傾斜角度αは、ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｌ）となる。その傾斜角度αは、第１回転軸１３と反射光路Ｒｐとが為す傾斜角度（９０度）から、第１回転軸１３と設置基準面Ｐｂとが為す傾斜角度βを減算したものとなる。このため、第１回転軸１３は、設置基準面Ｐｂに対する傾斜角度βを（９０−ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｌ））で示すことができる。このことから、第１回転軸１３では、受熱部１２に対する反射部１１の位置関係により、設置基準面Ｐｂ（そこと平行とされた設置平面）に対する傾斜角度βと、受熱部１２に対する向きと、が決定される。このため、第１回転軸１３は、受熱部１２に対する各反射部１１の位置関係により、反射部１１毎に設定される。この各第１回転軸１３は、受熱軸線Ｒａを中心としつつ対応する反射部１１の中心位置Ｃを通る円に対する接線方向に設定されていることとなる。各第１回転軸１３は、第２回転軸１４を回転中心とする反射部１１の回転姿勢の変化に拘らず、受熱部１２に対する絶対的な位置関係が変化しないものとされている。

第２回転軸１４は、図４に示すように、第１平面Ｐ１上（第１平面Ｐ１に含まれるもの）であって、対応する反射部１１の中心位置Ｃを通る線分に設定する。ここで、第２回転軸１４は、反射光路Ｒｐと一致しないものとする必要がある。このため、各反射部１１では、第１回転軸１３と第２回転軸１４との双方が、等しい回転中心としての中心位置Ｃを通る線分とされている。また、各反射部１１では、第１回転軸１３が、反射光路Ｒｐと直交するとともに、第２回転軸１４と直交するものとされている。その第２回転軸１４は、本実施例では、対応する反射部１１の中心位置Ｃを通りつつ、受熱部１２の受熱軸線Ｒａと平行な線分に設定している。このため、第２回転軸１４は、等しい反射ラインＬ１に設けられている各反射部１１においては、設置基準面Ｐｂ上において受熱軸線Ｒａと平行に伸びつつ南北方向に並列されている（図５参照）。また、第２回転軸１４は、各反射ラインＬｎが上述したように東西方向に並列されて構成されていることから、反射ラインＬｎ毎に南北方向で見て等しい位置に設けられている各反射部１１においては、受熱軸線Ｒａと平行に伸びる同一の直線上に存在されている。この各第２回転軸１４は、本実施例では、第１回転軸１３を回転中心とする反射部１１の回転姿勢の変化に拘らず、受熱部１２に対する絶対的な位置関係が変化しないものとされている。

このため、集光装置１０では、各反射部１１が、自らに設定された第１回転軸１３を回転中心として回転することが可能とされているとともに、自らに設定された第２回転軸１４を回転中心として回転すること（以下では、回転軸回りの回転ともいう）が可能とされている。この第１回転軸１３は、東西方向に伸びる受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）と平行な方向に対して直交するものであることから、対応する反射部１１を回転させることにより、主に日周運動による太陽の東西方向での位置の変化に対応させることができる。また、第２回転軸１４は、東西方向に伸びる受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）と平行なものであることから、対応する反射部１１を回転させることにより、主に太陽の高度の変化（南北方向での位置）に対応させることができる。これにより、集光装置１０では、第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに各反射部１１を適宜回転することにより、太陽の日周運動に対応して、常に受熱軸線Ｒａに直交する方向で反射ラインＬｎ毎に受熱部１２へと集光することができる。

集光装置１０では、図６に示すように、各反射部１１において、第１駆動部２１と第２駆動部２２と、が設けられている。第１駆動部２１は、第１回転軸１３回りに反射部１１を回転駆動させる。第２駆動部２２は、第２回転軸１４回りに反射部１１を回転駆動させる。その各第１駆動部２１および各第２駆動部２２は、制御部２３に接続されている。その制御部２３は、内蔵するプログラムに基づいて各第１駆動部２１および各第２駆動部２２の動作を制御する。制御部２３には、太陽位置検出部２４が接続されている。その太陽位置検出部２４は、太陽の位置を検出するセンサであり、例えば、４分割光センサを用いることにより構成することができる。また、制御部２３では、内蔵するプログラムにより、計算上の太陽の位置を算出することが可能とされている。この制御部２３は、基本的に太陽位置検出部２４からの検出結果に基づいて、各第１駆動部２１および各第２駆動部２２を介して、各反射部１１を第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに適宜回転させる。そして、制御部２３は、例えば曇天時のように太陽位置検出部２４から良好な検出結果が得られない場合、計算上の太陽の位置に基づいて、各第１駆動部２１および各第２駆動部２２を介して、各反射部１１を第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに適宜回転させる。このため、集光装置１０では、天候の変化に拘らず、太陽の日周運動に対応して、常に受熱軸線Ｒａに直交する方向で反射ラインＬｎ毎に受熱部１２へと集光することができる。

次に、集光装置１０と同様に太陽光を被照射部（受熱部）に集光する集光装置における技術の課題について、図７から図１３を用いて説明する。集光装置５０は、図７に示すように、南北方向に長尺な複数の反射部５１と、その上方に設けられた南北方向に長尺な受熱部５２と、を備える所謂線形フレネル型の太陽光集光装置である。その複数の反射部５１は、東西方向に並列して設けられている。各反射部５１には、図示を略す駆動部により回転駆動される回転軸５３が、南北方向に伸びて設けられている。この各反射部５１は、回転軸５３回りに回転可能とされている。その上方に設けられた受熱部５２は、上記した集光装置１０の受熱部１２と同様の構成とされている。

この線形フレネル型の集光装置５０では、各反射部５１を適宜回転させて太陽光の反射光を受熱部５２へと向かわせる（図７（ｂ）参照）ことにより、その受熱部５２に集光することができる。このため、太陽の日周運動に合わせて各反射部５１を適宜回転させることにより、朝から夕刻まで太陽光を受熱部５２に集光することができる。このとき、集光装置５０では、各反射部５１が南北方向に伸びるものであるとともに受熱部５２が南北方向に伸びるものであることから、太陽の高度が変化しても、各反射部５１から受熱部５２へと向かう角度と当該受熱部５２への入射位置とが変化はするが、反射光を受熱部５２へと向かわせることができる（図７（ｃ）参照）。

ここで、線形フレネル型の集光装置５０では、コサイン損失が生じることを抑制することには限界がある。そのコサイン損失とは、図８に示すように、太陽光が入射する方向に対して正対する状態の反射部５１（二点鎖線で示す反射部５１参照）で受けることのできる面積（入射する光束の量）に対して、適宜回転された反射部５１（実線で示す反射部５１参照）で受けることのできる面積（入射する光束の量）が減少することをいう（図８の太陽光においてドットが付されている箇所参照）。このため、太陽光が入射する方向と、反射部５１の法線方向と、が為す角度を小さくすることにより、コサイン損失を抑制することができ、太陽光を受熱部５２に効率よく集光することができる。しかしながら、線形フレネル型の集光装置５０では、図７に示すように、南北方向に伸びる受熱部５２に対して、その受熱部５２を挟んで東側と西側とに複数の反射部５１が設けられていることから、東西方向で見た中央位置（受熱部５２）を境とした東側の各反射部５１と西側の各反射部５１とで太陽の位置に対応するための態様が異なるものとなってしまう。詳細には、例えば、図７（ｂ）に示すように、太陽が東側に存在する場合、受熱部５２に対して西側に存在する各反射部５１では、法線方向と太陽光が入射する方向とが為す角度を小さくしつつそれらからの反射光を受熱部５２へと向かわせることができる。ところが、受熱部５２に対して東側に存在する各反射部５１では、法線方向と太陽光が入射する方向とが為す角度を小さくしつつそれらからの反射光を受熱部５２へと向かわせることは困難である。このことは、太陽が西側に存在する場合であっても、東側と西側とが逆転するだけで同様である。このため、線形フレネル型の集光装置５０では、全ての反射部５１のうちの約半分の反射部５１でコサイン損失が大きくなってしまう。このことは、特に太陽の高度の低い朝夕に影響が大きくなるので、朝夕に効率よく太陽光を受熱部５２に集光することが困難となってしまう。このため、線形フレネル型の集光装置５０では、南中時刻と太陽の高度の低い朝夕との間で、得られる太陽エネルギー（熱エネルギー）の変動が大きくなってしまう。

このため、図９に示すような集光装置６０が考えられる。この集光装置６０は、東西方向に長尺な複数の反射部６１と、その上方に設けられた東西方向に長尺な受熱部６２と、を備える。その各反射部６１は、南北方向に複数（図９の例では９個）並列されて、南北方向に長尺な反射ライン６３を形成している。その反射ライン６３は、東西方向に複数（図９の例では４個）並列されている。このため、集光装置６０は、各反射ライン６３が複数の反射部６１により南北方向（長尺方向）に分割されて構成されている、所謂分割式の線形フレネル型の太陽光集光装置である。各反射ライン６３の各反射部６１では、図示を略す第１駆動部により回転駆動される第１回転軸６４が、南北方向に伸びて設けられている。そして、その各反射部６１では、図示を略す第２駆動部により回転駆動される第２回転軸６５が、東西方向に伸びて設けられている。その上方に設けられた受熱部６２は、上記した集光装置１０の受熱部１２と同様の構成とされている。すなわち、この集光装置６０は、２つの回転軸（その伸びる方向）の設定が異なることを除くと、本発明の集光装置１０（図３等参照）と同様の構成とされている。

このため、分割式線形フレネル型の集光装置６０では、主に第１回転軸６４回りに各反射ライン６３を適宜回転させることにより、反射ライン６３毎に各反射部６１からの反射光が受熱部６２に対して直交する方向で当該受熱部６２に向かうものとされる（図９（ｂ）参照）。また、主に第２回転軸６５回りに各反射部６１を適宜回転させることにより、同一の反射ライン６３に設けられた各反射部６１からの反射光が、南北方向で見て中央の上方に存在する受熱部６２へと向かうものとされる（図９（ｃ）参照）。これにより、受熱部６２では、東西方向で見て各反射ライン６３が存在する範囲毎に、それぞれ対応する反射ライン６３の各反射部６１から直交する方向で反射光が集光されることとなる。このため、太陽の日周運動に合わせて各反射部６１を適宜回転させることにより、朝から夕刻まで太陽光を受熱部６２に集光することができる。

この分割式線形フレネル型の集光装置６０では、東西方向に伸びる受熱部６２に対して、東西方向で見て各反射ライン６３が存在する範囲毎に反射光を集光するものであることから、東西方向で見た中央位置を境とした東側の各反射部６１と西側の各反射部６１との太陽の位置に対応するための態様を等しいものとすることができる。加えて、集光装置６０では、各反射ライン６３の各反射部６１から、受熱部６２に対して直交する方向に反射光を集光するものであることから、太陽の高度が低い場合であっても太陽光が入射する方向と各反射部６１の法線方向とが為す角度を小さくすることができる。このため、分割式線形フレネル型の集光装置６０では、太陽が東側にあるか西側にあるかに拘らず、全ての反射部６１でコサイン損失が生じることを抑制することができ（図９（ｂ）参照）、太陽の高度の低い朝夕であっても効率よく太陽光を受熱部６２に集光することができる。

しかしながら、この分割式線形フレネル型の集光装置６０では、各反射部６１からの反射光による照射領域ＩＡ（図１０等参照）の受熱部６２に対する回転の問題が生じてしまう。これは以下のことによる。なお、その照射領域ＩＡとは、図１０に示すように、反射部６１からの反射光が受熱部６２（その表面）を照らす領域をいう。その図１０では、理解容易のために、受熱平面Ｐｒ上に照射領域ＩＡを形成したものとして示している。その受熱平面Ｐｒは、受熱部６２（受熱部１２）の受熱軸線Ｒａおよび反射部６１における中心位置Ｃを含む第１平面Ｐ１に対して直交するとともに、受熱部６２の受熱軸線Ｒａを含む（通る）平面である。

集光装置６０では、南北方向に並列して設けられた複数の反射部６１で受熱部６２へ向けて集光するものであることから、複数の反射部６１が南北方向で見て受熱部６２が設けられた位置から南北方向へと変位して、すなわち受熱部６２に対して南北方向へと変位して設けられている（図９等参照）。その各反射部６１は、受熱部６２（その受熱軸線Ｒａ）が伸びる方向（東西方向）に長尺な長方形状とされている。このため、反射部６１が形成する照射領域ＩＡは、図１０および図１１に示すように、受熱平面Ｐｒ上において、受熱軸線Ｒａに沿ってすなわち東西方向に伸びて形成されている。その照射領域ＩＡと第１平面Ｐ１とが交わる箇所で規定される直線を、照射領域ＩＡにおける照射軸線Ｉａとする。この照射軸線Ｉａは、受熱軸線Ｒａと一致している。

ここで、反射部６１は、上述したように、南北方向に伸びる第１回転軸６４回りに回転することが可能とされている。この反射部６１を、太陽の位置の変化に対応させて照射領域ＩＡを受熱平面Ｐｒ（受熱部６２）上に形成すべく、図１０に矢印Ａ１（南側から見て時計回りの方向）で示すように、第１回転軸６４回りに回転して二点鎖線で示す状態へと移行させたものとする。このとき、実際には太陽の高度も変化した場合には、第２回転軸６５回りに適宜回転させる必要があるが、理解容易とするために省略する。すると、受熱平面Ｐｒ（受熱部６２）上では、照射領域ＩＡが図１１に矢印Ａ２で示すように、その中心位置を回転中心として回転し、二点鎖線で示す状態へと移行してしまう。

詳細には、反射部６１は、第１回転軸６４回りに回転すると、図１２に破線で示す円柱状の軌跡を描くこととなる。ここで、反射部６１において、中心位置Ｃを通りつつ東西方向に伸びる軸線上の両端部に、目安として軸上点ｐ１と軸上点ｐ２とを設定したものとする。ここで、線上とは、当該線を構成する１点であることをいう。そして、照射領域ＩＡにおいて軸上点ｐ１と対応する箇所を反射軸上点ｒｐ１とし、照射領域ＩＡにおいて軸上点ｐ２と対応する箇所を反射軸上点ｒｐ２とする。軸上点ｐ１と軸上点ｐ２とは、反射部６１の軸線上に存在することから、反射部６１が回転されていない状態では、反射軸上点ｒｐ１と反射軸上点ｒｐ２とは、受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａ上に存在することとなる（図１２および図１３（ａ）参照）。その軸上点ｐ１と軸上点ｐ２とは、反射部６１が第１回転軸６４回りに回転することにより、南北方向に伸びる第１回転軸６４に直交しつつ中心位置Ｃを通る第３平面Ｐ３の面上を移動する。すると、軸上点ｐ１と軸上点ｐ２とは、第１平面Ｐ１の面上に存在する状態から、第１平面Ｐ１の外方へと移動する（図１２参照）。このため、反射部６１が図１０および図１２に二点鎖線で示すように第１回転軸６４を回転中心として南側から見て時計回りの方向に回転されたものとすると、図１２および図１３（ｂ）に示すように、軸上点ｐ１が第３平面Ｐ３の面内で第１平面Ｐ１よりも上方へと移動し、軸上点ｐ２が第３平面Ｐ３の面内で第１平面Ｐ１よりも下方へと移動する。このとき、反射部６１における中心位置Ｃの箇所では、第１回転軸６４回りに反射部６１が回転しても移動しないので、図１３（ｂ）に示すように、第１平面Ｐ１（設置基準面Ｐｂ）の面内で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒの受熱軸線Ｒａ上に向かわせる。これに対して、反射部６１における軸上点ｐ１の箇所では、第１平面Ｐ１よりも上方で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａよりも上方へと向かわせて、受熱軸線Ｒａの上方に反射軸上点ｒｐ１を形成する。また、反射部６１における軸上点ｐ２の箇所では、第１平面Ｐ１よりも下方で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａよりも下方へと向かわせて、受熱軸線Ｒａの下方に反射軸上点ｒｐ２を形成する。

このことから、東西方向に伸びる受熱部６２に対して、南北方向に伸びる第１回転軸６４回りに反射部６１が回転すると、受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）上で照射領域ＩＡがその中心位置を回転中心として回転してしまい、その照射軸線Ｉａが受熱軸線Ｒａに対して傾斜してしまう（図１１に二点鎖線で示す照射領域ＩＡ（その照射軸線Ｉａ）参照）。このため、第１回転軸６４回りに反射部６１が回転すると、第２回転軸６５回りの反射部６１の回転に拘らず、照射領域ＩＡが受熱部６２に対して回転してしまう。

ここで、上記した反射部６１を適宜回転させることにより太陽の日周運動に追従させて受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）に照射領域ＩＡを形成した際、当該照射領域ＩＡが回転する様子を図１４および図１５のグラフで示す。この図１４および図１５では、集光装置６０を緯度３５度の地点に上述した構成で設置し、春分の日の太陽の日周運動に対応させたものとしている。また、図１４および図１５では、受熱部６２の設置基準面Ｐｂからの高さ寸法Ｈを１４ｍとし、反射部６１の南北方向で見た受熱部６２に対する距離Ｌ（北側を正側とする）を１０ｍとしている。すなわち、反射部６１は、受熱部６２に対して北側１０ｍの位置に設けられており、中心位置Ｃから受熱部６２の受熱軸線Ｒａへと伸びる線分（第１平面Ｐ１）の天頂角が３５．５４度（東側から見て反時計回りの回転方向が正側）とされている。その図１４では、反射部６１の第１回転軸６４および第２回転軸６５を設置基準面Ｐｂに固定した場合を示しており、図１５では、第２回転軸６５を設置基準面Ｐｂに固定するとともに、第１回転軸６４を第２回転軸６５回りの反射部６１の回転とともに回転するもの（その回転後の軸を第１回転軸６４´とする）としている。図１４および図１５では、受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａと照射領域ＩＡの照射軸線Ｉａとが為す角度を角度θａ（図１１参照）とし、受熱平面Ｐｒを反射部６１側から見て反時計回りの回転方向を角度θａの正方向としている。また、図１４および図１５では、第２回転軸６５回りに回転した際の反射部６１と設置基準面Ｐｂとが為す角度を角度θ２とし、東側から見て反時計回りの回転方向を角度θ２の正方向としている。さらに、図１４では、第１回転軸６４回りに回転した際の反射部６１と設置基準面Ｐｂとが為す角度を角度θ１とし、南側から見て反時計回りの回転方向を角度θ２の正方向としている。図１５では、第２回転軸６５回りの反射部６１の回転とともに回転する第１回転軸６４´を回転中心として回転した際の反射部６１と設置基準面Ｐｂとが為す角度を角度θ１とし、第１回転軸６４´における南側から見て反時計回りの回転方向を角度θ１の正方向としている。

この図１４および図１５に示すように、反射部６１では、第１回転軸６４を設置基準面Ｐｂに固定するか否かに拘らず、照射領域ＩＡ（その照射軸線Ｉａ）を、受熱平面Ｐｒすなわち受熱部６２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転させてしまう。そして、その回転角度は、図１４および図１５における角度θａの変化からも解るように、太陽の高度の低い朝夕で大きくなってしまう。このことは、照射領域ＩＡの受熱部６２上からのはみ出し（図１１に二点鎖線で示す照射領域ＩＡ参照）を招いてしまうので、効率よく太陽光を受熱部６２に集光することができなくなってしまう。このため、分割式線形フレネル型の集光装置６０でも、南中時刻と太陽の高度の低い朝夕との間で、得られる太陽エネルギー（熱エネルギー）の変動が大きくなってしまう。ここで、受熱平面Ｐｒ上で受熱軸線Ｒａに直交する方向で見た受熱部６２の大きさ寸法を、照射領域ＩＡにおけるその照射軸線Ｉａが伸びる方向で見た大きさ寸法よりも十分に大きくすれば、照射領域ＩＡの回転に起因して当該照射領域ＩＡが受熱部６２上からはみ出すことを防止することができる。しかしながら、受熱部６２の大きさ寸法の増大は、当該受熱部６２の表面積の増大を招くことから、熱輻射が増大してしまうので損失の増大を招いてしまう。これは、熱輻射は、絶対温度（Ｋ）（正確には絶対温度から周囲の温度を減算した値）の４乗と、表面積の大きさと、に比例することによる。また、照射領域ＩＡにおける照射軸線Ｉａが伸びる方向で見た大きさ寸法の減少は、反射部６１における受熱軸線Ｒａと平行な方向の大きさ寸法の減少を招くことから、複数の反射部１１の配置のための領域を等しいものとすると、当該反射部６１の個数の増加を招くとともに、図示を略す第１駆動部および第２駆動部の増加を招いてしまい、効率の悪化を招いてしまう。さらに、照射領域ＩＡの受熱部６２（受熱平面Ｐｒ）に対する回転角度が大きくなることに起因して照射領域ＩＡが受熱部６２上からはみ出してしまう時間帯での利用を停止することも考えられるが、太陽エネルギーを利用する時間の低下を招くことから、根本的な解決とはならない。

これに対して、本発明の集光装置１０では、上述したように第１回転軸１３および第２回転軸１４を設定していることから、照射領域ＩＡ（その照射軸線Ｉａ）を、被照射部としての受熱部６２（受熱平面Ｐｒ（受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）））に対して回転することを防止することができる。これを、図１６および図１７を用いて以下で説明する。なお、反射部１１が第１回転軸１３回りに回転される前である図１７（ａ）の状態と、反射部１１が第１回転軸１３回りに回転される後である図１７（ｂ）の状態と、では、東西方向で西側から見た際の反射部１１の設置基準面Ｐｂに対する角度（傾き）が変化するが（図１６に実線と二点鎖線とで示す反射部１１参照）、図１７では理解容易のために反射部１１の設置基準面Ｐｂに対する角度（傾き）を一定のものとして表している。また、図１７では、理解容易のために、反射部１１を設置基準面Ｐｂに平行（反射部１１を水平）とした状態で示しているが、以下で述べる説明は反射部１１の設置基準面Ｐｂに対する角度（傾き）が異なる場合であっても同様である。その第１回転軸１３回りの回転に起因する反射部１１の設置基準面Ｐｂに対する角度（傾き）の変化は、第２回転軸１４回りの反射部１１の回転により調整することができる。ここで、その反射部１１の設置基準面Ｐｂに対する角度（傾き）の変化は、反射部１１において中心位置Ｃを通りつつ東西方向に伸びる軸線（後述する軸上点ｐ３および軸上点ｐ４を含む線分）回りの回転により生じるものであることから、反射部１１の回転に伴う後述する軸上点ｐ３および軸上点ｐ４の移動に影響を及ぼすことない。

本発明の分割式線形フレネル型の集光装置１０では、第１回転軸１３を、受熱部１２の受熱軸線Ｒａおよび各反射部１１における中心位置Ｃを含む第１平面Ｐ１に直交するとともに、その中心位置Ｃを通る線分としている。このため、反射部１１は、第１回転軸１３回りに回転すると、図１６に破線で示す円柱状の軌跡を描くこととなる。ここで、反射部１１において、中心位置Ｃを通りつつ東西方向に伸びる軸線上の両端部に、反射部６１における軸上点ｐ１および軸上点ｐ２（図１２等参照）と同様に、目安として軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とを設定したものとする。そして、軸上点ｐ１の照射領域ＩＡにおいて対応する箇所を反射軸上点ｒｐ３とし、軸上点ｐ２の照射領域ＩＡにおいて対応する箇所を反射軸上点ｒｐ４とする。軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とは、反射部１１の軸線上に存在することから、反射部１１が回転されていない状態では、反射軸上点ｒｐ３と反射軸上点ｒｐ４とは、受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａ上に存在することとなる（図１６および図１７（ａ）参照）。そして、軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とは、第１回転軸１３回りに反射部１１が回転すると、上記した設定とされた第１回転軸１３に直交する第１平面Ｐ１の面内を移動する。すなわち、軸上点ｐ３と軸上点ｐ４とは、第１回転軸１３回りに反射部１１が回転しても、第１平面Ｐ１上に存在する状態を維持する。このため、反射部１１が図１６に二点鎖線で示すように第１回転軸１３を回転中心として南側から見て時計回りの方向に回転されたものとすると、図１６および図１７（ｂ）に示すように、軸上点ｐ３および軸上点ｐ４は第１平面Ｐ１上で移動する。このとき、反射部１１における中心位置Ｃの箇所では、第１回転軸１３回りに反射部１１が回転しても移動しないので、図１７（ｂ）に示すように、第１平面Ｐ１（設置基準面Ｐｂ）の面内で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒの受熱軸線Ｒａ上に向かわせる。ここで、線上とは、当該線を構成する１点であることをいう。そして、反射部１１における軸上点ｐ３の箇所では、第１平面Ｐ１上において設置基準面Ｐｂよりも上方で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａ上へと向かわせて、受熱軸線Ｒａ上に反射軸上点ｒｐ３を形成する。また、反射部１１における軸上点ｐ４の箇所では、第１平面Ｐ１上において設置基準面Ｐｂよりも下方で太陽光を受けることにより、その反射光を受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａ上へと向かわせて、受熱軸線Ｒａ上に反射軸上点ｒｐ４を形成する。

このため、東西方向に伸びる受熱部１２に対して、上記したように設定した第１回転軸１３回りに反射部１１が回転しても、反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４が常に受熱軸線Ｒａ上に形成されることとなる。このことから、東西方向に伸びる受熱部１２に対して、上記したように設定した第１回転軸１３回りに反射部１１が回転しても、被照射部としての受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）上の照射領域ＩＡが回転することはなく、その照射軸線Ｉａが被照射軸線としての受熱軸線Ｒａに対して傾斜することを防止することができる。

加えて、本発明の分割式線形フレネル型の集光装置１０では、第２回転軸１４を、第１平面Ｐ１上（第１平面Ｐ１に含まれるもの）であって、対応する反射部１１の中心位置Ｃを通る線分としている。このため、その第２回転軸１４回りに反射部１１が回転しても、照射領域ＩＡにおいて中心位置Ｃに対応する箇所すなわち照射領域ＩＡの中心位置を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させると、照射領域ＩＡにおいて軸上点ｐ３および軸上点ｐ４に対応する箇所である反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４を、受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）において受熱軸線Ｒａ上に存在させることができる。このため、第１回転軸１３回りの反射部１１の回転、および第２回転軸１４回りの反射部１１の回転に拘らず、照射領域ＩＡが受熱部１２に対して回転することを防止することができる。

なお、反射部１１では、第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに回転する際、少なくとも計算上は先に第２回転軸１４回りに回転してから、第１回転軸１３回りに回転する必要がある。これは、上述したように、第２回転軸１４回りに反射部１１を回転して照射領域ＩＡの中心位置を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させた際、照射領域ＩＡにおける反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させる必要があることによる。ここで、少なくとも計算上としたのは、反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの回転の態様により、先に第１回転軸１３回りに回転してから第２回転軸１４回りに回転させても、照射領域ＩＡの中心位置を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させた際、照射領域ＩＡにおける反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４が受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させることが可能とするものであればよいことによる。このような態様で、反射部１１を第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに回転させることにより、その順番（同時も含む）に拘らず、照射領域ＩＡにおける反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させることができる。ここで、照射領域ＩＡにおける反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４は、厳密には、回転の最中に一度受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上から外れることとなる。しかしながら、実際には、反射部１１は、太陽の日周運動に追従させるために、第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに回転されるものであることから、短時間で極めて小さな移動を繰り返すことにより、実質的に反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４が受熱軸線Ｒａ上から外れていないものとすることができる。

本実施例では、反射部１１を、先に第２回転軸１４回りに回転してから第１回転軸１３回りに回転することにより、反射部１１の角度を調整して太陽の日周運動に追従させて受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）に照射領域ＩＡを形成するものとしている。詳細には、先に第２回転軸１４回りに反射部１１を回転させることにより、当該反射部１１からの反射光を受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）に向かわせるものとし、その後で第１回転軸１３回りに反射部１１を回転することにより反射光が受熱軸線Ｒａに直交する方向で受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）に向かわせるものとする。これにより、照射領域ＩＡの中心位置を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させた際、照射領域ＩＡにおける反射軸上点ｒｐ３および反射軸上点ｒｐ４を受熱平面Ｐｒ（受熱部１２）における受熱軸線Ｒａ上に存在させるための、反射部１１の回転駆動制御（反射部１１の角度設定およびそのための駆動制御）を簡易なものとすることができる。

ここで、上記した反射部１１を適宜回転させることにより太陽の日周運動に追従させて受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）に照射領域ＩＡを形成した際の当該照射領域ＩＡの様子を図１８から図２７のグラフで示す。この図１８から図２７のグラフでは、上述した設定で受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対する絶対的な位置を固定（絶対的な位置関係が変化しない）した第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに反射部１１を回転した場合であっても、太陽の日周運動に追従させて受熱部１２（受熱平面Ｐｒ）に照射領域ＩＡを形成することができることを示している。その図１８から図２０では、集光装置１０を緯度３５度の地点に上述した構成で設置し、夏至の日の太陽の日周運動に対応させたものとしている。図２１から図２３では、集光装置１０を緯度３５度の地点に上述した構成で設置し、春分の日の太陽の日周運動に対応させたものとしている。図２４から図２６では、集光装置１０を緯度３５度の地点に上述した構成で設置し、冬至の日の太陽の日周運動に対応させたものとしている。図２７では、集光装置１０を緯度０度の地点に上述した構成で設置し、春分の日の太陽の日周運動に対応させたものとしている。

そして、図１８から図２７では、受熱部１２の設置基準面Ｐｂからの高さ寸法Ｈを１４ｍとしている。図１８、図２１および図２４では、反射部１１の南北方向で見た受熱部１２に対する距離Ｌを−１０ｍとしている。すなわち、反射部１１は、受熱部１２に対して南側１０ｍの位置に設けられており、中心位置Ｃから受熱部１２の受熱軸線Ｒａへと伸びる線分（第１平面Ｐ１）の天頂角が−３５．５４度（東側から見て反時計回りの回転方向が正側）とされている。この天頂角は、距離Ｌが−１０ｍとなる反射部１１の第１回転軸１３と設置基準面Ｐｂとが為す角度と等しいものとなる。図１９、図２２、図２５および図２７では、反射部１１の南北方向で見た受熱部１２に対する距離Ｌを１０ｍとしている。すなわち、反射部１１は、受熱部１２に対して北側１０ｍの位置に設けられており、中心位置Ｃから受熱部１２の受熱軸線Ｒａへと伸びる線分（第１平面Ｐ１）の天頂角が３５．５４度とされている。この天頂角も、距離Ｌが１０ｍとなる反射部１１の第１回転軸１３と設置基準面Ｐｂとが為す角度と等しいものとなる。図２０、図２３および図２６では、反射部１１の南北方向で見た受熱部１２に対する距離Ｌを２０ｍとしている。すなわち、反射部１１は、受熱部１２に対して北側２０ｍの位置に設けられており、中心位置Ｃから受熱部１２の受熱軸線Ｒａへと伸びる線分（第１平面Ｐ１）の天頂角が５５．０１度とされている。この天頂角も、距離Ｌが２０ｍとなる反射部１１の第１回転軸１３と設置基準面Ｐｂとが為す角度と等しいものとなる。

図１８から図２７では、受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａと照射領域ＩＡの照射軸線Ｉａとが為す角度を角度θａとし、受熱平面Ｐｒを反射部１１側から見て反時計回りの回転方向を角度θａの正方向としている。また、図１８から図２７では、第２回転軸１４回りに回転した際の反射部１１と設置基準面Ｐｂとが為す角度を角度θ２とし、東側から見て反時計回りの回転方向を角度θ２の正方向としている。この角度θ２は、南北方向と天頂方向とを含む面において、その天頂方向を基準として、中心位置Ｃにおける反射光（中心位置Ｃからの反射光束）が向かう方向が為す角度を示している。さらに、図１８から図２７では、第１回転軸１３回りに回転した際の第１平面Ｐ１上での反射部１１と設置基準面Ｐｂとが為す角度を角度θ１とし、第１回転軸１３における南側から見て反時計回りの回転方向を角度θ１の正方向としている。この角度θ１は、中心位置Ｃにおける反射光（中心位置Ｃからの反射光束）が向かう方向と、受熱軸線Ｒａ（東西方向）に直交する第２平面Ｐ２と、が為す角度を示しており、南中時刻には０度となる。

この図１８から図２７では、受熱平面Ｐｒにおいて受熱軸線Ｒａと照射領域ＩＡの照射軸線Ｉａとが為す角度θａが常に０度であることから、太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの反射部１１の回転に起因して、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することが防止されていることがわかる。そして、図１８から図２０、図２１から図２３もしくは図２４から図２６に示すように、受熱部１２に対する各反射部１１の位置（受熱部１２に対する距離Ｌ（受熱部１２に対する南北の変化も含む））の変化に起因して太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの各反射部１１の回転の態様が異なるものとされても、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することが防止されていることがわかる。また、図１８から図２０と、図２１から図２３と、図２４から図２６と、を比較して明らかなように、季節の変化に起因して太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの反射部１１の回転の態様が異なるものとされても、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することが防止されている。さらに、図２２と図２７とを比較して明らかなように、集光装置１０の設置位置（緯度）の変化に起因して太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの反射部１１の回転の態様が異なるものとされても、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することが防止されている。このことは、明確な図示は略すが、設置位置が北半球と南半球とで変化した場合であっても同様である。よって、本発明の分割式線形フレネル型の集光装置１０では、効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができることがわかる。

このことから、本発明に係る実施例の集光装置１０では、各反射部１１の第１回転軸１３を、受熱部１２（被照射部）の受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）および各反射部１１における中心位置Ｃを含む第１平面Ｐ１に直交するとともに当該中心位置Ｃを通る線分としているので、各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させても、被照射部としての受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）に対して回転することを防止することができる。

また、集光装置１０では、各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができるので、太陽の位置の変化に応じて第１回転軸１３回りに各反射部１１を回転させても、常に効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。

さらに、集光装置１０では、太陽の位置の変化に応じて第１回転軸１３回りに各反射部１１を回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができるので、各反射部１１における第１回転軸１３回りの回転角度が大きくなる場面であっても、効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。このため、集光装置１０では、南中時刻と太陽の高度の低い朝夕との間で得られる太陽エネルギー（熱エネルギー）の変動を小さくすることができる。

集光装置１０では、各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができるので、効率よく集光する観点から受熱部１２（その被照射面）の大きさ寸法に適合させて各反射部１１が形成する照射領域ＩＡの大きさ寸法を設定することにより、太陽の位置の変化に応じる第１回転軸１３回りの各反射部１１の回転姿勢の変化に拘らず、常により効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。

集光装置１０では、受熱部１２に対する各反射部１１の位置関係により反射部１１毎に第１回転軸１３を設定するものであることから、第１回転軸１３の設定のために各反射部１１の配置および大きさ寸法や受熱部１２の配置および大きさ寸法が制限されることを防止することができる。

集光装置１０では、第１回転軸１３の設定のために各反射部１１の配置および大きさ寸法や受熱部１２の配置および大きさ寸法が制限されることを防止することができるので、効率よく集光する観点から受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）と平行な方向で見た各反射部１１の大きさ寸法を大きく設定することができる。このため、複数の反射部１１の配置のための領域を等しいものとすると、反射部１１の個数を低減しつつ同等の集光性能を得ることができる。

集光装置１０では、受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）を東西方向と平行として受熱部１２（被照射部）を設けることにより、太陽の位置の変化に応じて第１回転軸１３回りに各反射部１１を回転させることで、基本的に太陽の日周運動に対応して反射光を受熱部１２へと向かわせることができるので、太陽の高度の低い朝方から夕刻に渡ってより効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。

集光装置１０では、各反射部１１の第２回転軸１４を、第１平面Ｐ１に含まれるもの（第１平面Ｐ１上）であって対応する反射部１１の中心位置Ｃを通る線分としているので、その第２回転軸１４回りに各反射部１１を回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができる。

集光装置１０では、各反射部１１を対応する第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができるので、太陽の位置の変化に適切に対応して第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに各反射部１１を回転させることで、常に効率よく換言すると効率を安定化させて太陽光を受熱部１２に集光することができる。このため、集光装置１０では、南中時刻と太陽の高度の低い朝夕との間で得られる太陽エネルギー（熱エネルギー）の変動をより小さくすることができる。

集光装置１０では、太陽の位置の変化に適切に対応して第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに各反射部１１を回転させても、受熱部１２（その被照射面）に形成する照射領域ＩＡが回転することを防止することができるので、各反射部１１における第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの回転角度が大きくなる場面であっても、効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。

集光装置１０では、受熱部１２に対する各反射部１１の位置関係により反射部１１毎に第１回転軸１３および第２回転軸１４を設定するものであることから、第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定のために各反射部１１の配置および大きさ寸法や受熱部１２の配置および大きさ寸法が制限されることを防止することができる。

集光装置１０では、第１回転軸１３および第２回転軸１４の設定のために各反射部１１の配置および大きさ寸法や受熱部１２の配置および大きさ寸法が制限されることを防止することができるので、効率よく集光する観点から受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）と平行な方向で見た各反射部１１の大きさ寸法を大きく設定することができる。このため、複数の反射部１１の配置のための領域を等しいものとすると、反射部１１の個数を低減しつつ同等の集光性能を得ることができる。

集光装置１０では、受熱軸線Ｒａを東西方向と平行として受熱部１２を設けることにより、太陽の位置の変化に応じて第１回転軸１３および第２回転軸１４回りに各反射部１１を回転させることで、太陽の日周運動に適切に対応して反射光を受熱部１２へと向かわせることができるので、太陽の高度の低い朝方から夕刻に渡ってより効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる。

集光装置１０では、受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）を東西方向と平行として受熱部１２（被照射部）を設けるとともに、第２回転軸１４を対応する反射部１１の中心位置Ｃを通りつつ、受熱部１２の受熱軸線Ｒａと平行な線分に設定していることから、受熱軸線Ｒａと平行な東西方向で並ぶ複数の反射部１１の第２回転軸１４を共通化することができる。すなわち、受熱軸線Ｒａと平行な東西方向で並ぶ複数の反射部１１においては、互いに等しい位置で受熱軸線Ｒａ（東西方向）に伸びるものとすることができるので、それぞれの第２回転軸１４を互いに繋ぎ合わせて単一のものとすることができる。このため、第２回転軸１４回りに反射部１１を回転駆動させる第２駆動部２２の個数を低減することができ、より簡易な構成とすることができる。

集光装置１０では、第２回転軸１４を対応する反射部１１の中心位置Ｃを通りつつ受熱部１２の受熱軸線Ｒａと平行な線分に設定していることから、何れの反射部１１であっても第１回転軸１３と第２回転軸１４とを直交させることができる。このため、各反射部１１の角度設定（そのための駆動制御）を容易なものとすることができる。

集光装置１０では、季節の変化に起因して、太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの各反射部１１の回転の態様を異なるものとしても、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することを防止することができるので、１年を通してより効率よく換言すると効率を安定化させて太陽光を受熱部１２に集光することができる。

集光装置１０では、設置位置の変化に起因して、太陽の日周運動に対応させた第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの各反射部１１の回転の態様を異なるものとしても、照射領域ＩＡが受熱部１２（その受熱軸線Ｒａ）に対して回転することを防止することができるので、設置位置が制限されることを防止することができる。

集光装置１０では、受熱軸線Ｒａと平行な方向で見て、受熱部１２の両端部が、各反射部１１が設けられた箇所の外方へと伸びるものとされていることから、それぞれの受熱部１２の端部を接続して複数設けることで、大規模な太陽光集光施設を簡易に構築することができる。

太陽熱発電装置３０では、集光装置１０を備えるものであることから、その集光装置１０において上述した各効果を得ることができるので、当該集光装置１０により受熱部１２に集光された太陽光から取得した熱を利用して発電することにより、効率よく太陽エネルギー（熱エネルギー）を利用して電力を生成（発電）することができる。

太陽熱発電装置３０では、設置位置の変化に拘らず１年を通してより効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができる集光装置１０を備えることから、その受熱部１２で取得した熱を用いることで季節や設置位置の変化に拘らず１日を通じてより効率よく、換言すると効率を安定化させて太陽エネルギー（熱エネルギー）を利用して電力を生成（発電）することができる。

太陽熱発電装置３０では、大規模な太陽光集光施設を簡易に構築することができる集光装置１０を備えることから、簡易に大規模な太陽光発電施設とすることができる。

したがって、本発明に係る実施例の集光装置１０では、効率よく太陽光を被照射部としての受熱部１２に集光することができる。

なお、上記した実施例では、本発明に係る集光装置の一例としての集光装置１０について説明したが、第１回転軸回りに回転可能であるとともに第２回転軸回りに回転可能な複数の反射部と、前記各反射部からの反射光で照射される被照射部と、を備え、前記第１回転軸は、前記反射部毎に、前記被照射部に設定された受熱軸線および対応する前記反射部の中心位置を含む第１平面に直交するとともに前記中心位置を通る線分としている集光装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、被照射軸線としての受熱軸線Ｒａを東西方向に沿わせて（東西方向と平行として）被照射部としての受熱部１２を設けていたが、第１回転軸１３を受熱部１２の受熱軸線Ｒａおよび各反射部１１における中心位置Ｃを含む第１平面Ｐ１に直交するとともに当該中心位置Ｃを通る線分とするものであれば、受熱部１２（受熱軸線Ｒａ）の伸びる方向は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

さらに、上記した実施例では、集光装置１０における被照射部として受熱部１２を設けていたが、被照射部は、各反射部１１により集光された太陽エネルギーを利用すべく設けられるものであれば、図２８に示すように受熱部１２に換えて太陽光（その光エネルギー）を直接電力に変換する電力機器である太陽電池４１を設ける集光装置１０´であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。その図２８では、集光装置１０´を備えて構成した太陽光発電装置４０を示している。その太陽光発電装置４０では、集光装置１０´の被照射部を太陽電池４１としていることから、上記した太陽熱発電装置３０のように循環パイプ３１とタービン３２と発電機３３と凝集機３４（図１参照）とを設けることなく、太陽エネルギー（その光エネルギー）を利用して電力を生成することができる。このため、太陽光発電装置４０では、集光装置１０´の太陽電池４１に出力線４２が設けられている。その出力線４２は、配電路に接続されており、太陽電池４１で生成（発電）した電力を配電路へと出力することができる。なお、集光装置１０´は、受熱部１２を太陽電池４１に換えたことを除くと、集光装置１０と同様の構成とされている。このように、太陽光発電装置４０は、太陽エネルギーから電力を生成するソーラー発電装置のうちの太陽の光エネルギーを利用して電力を生成（発電）する発電装置となる。このように太陽光発電装置４０を構成する場合であっても、被照射部の大きさ寸法を増大させることは太陽電池４１の増加を招くことから望ましくない。このため、太陽光発電装置４０では、上記した集光装置１０のように各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させても受熱部１２（被照射部）に形成する照射領域ＩＡが受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）に対して回転することを防止することで、太陽の位置の変化に応じて第１回転軸１３回りに各反射部１１を回転させても常に効率よく太陽光を受熱部１２に集光することができることにより、効率よく太陽エネルギーを利用して電力を生成（発電）することができる。なお、このように太陽光発電装置４０を構成する場合、太陽電池４１におけるエネルギー変換効率の低下を防止するために、太陽電池４１を冷却する機構を設けることが望ましい。

上記した実施例では、平坦な鏡で形成された各反射部１１を用いていたが、図２９に示すように、反射面における受熱部１２（被照射部）の受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）に沿う方向（図示の例では東西方向）では直線状であって、反射面における受熱部１２の受熱軸線Ｒａと直交する方向（図示の例では南北方向）に沿う方向では曲線状とされた鏡で形成した各反射部１１´を用いる集光装置１０´´であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。この集光装置１０´´は、各反射部１１が各反射部１１´とされていることを除くと、集光装置１０と同様の構成とされている。その反射部１１´では、南北方向に沿う方向で湾曲（曲線状と）されていることから、南北方向に沿う方向に集光する作用を有し、かつ東西方向に沿う方向では集光する作用を有していない。

上記した実施例では、各反射部１１が、平坦な鏡で形成されて法線方向で見ると長方形状とされていたが、各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させた際に被照射部としての受熱部１２（被照射部）に形成する照射領域ＩＡが受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）に対して回転することにより受熱部１２（その被照射面）における照射領域ＩＡの態様が変化するものであれば、法線方向で見た形状は適宜設定すればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、各反射部１１が、受熱軸線Ｒａ（被照射軸線）が伸びる方向に沿う照射領域ＩＡを受熱部１２（被照射部）に形成するものとされていたが、照射領域ＩＡにおいて太陽の像を受熱部１２に形成するものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、被照射部を被照射軸線（受熱軸線Ｒａ）方向に長尺な受熱部１２として複数の反射ラインＬｎ（図１の例では４列（ｎ＝１〜４）を跨いで設けていたが、各反射部１１を対応する第１回転軸１３回りに回転させた際に被照射部に形成する照射領域ＩＡが被照射軸線に対して回転することを防止することにより同様の効果を得ることができるものであれば、各反射部１１が形成する照射領域ＩＡと一致する形状とされているものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、被照射部としての受熱部１２が、複数の集熱パイプ１５と断熱外壁１６と吸熱網１７とを有するものとされていたが、各反射部１１から照射される太陽光の反射光を受光して集熱するものであれば、例えば、熱媒体を循環させる筒状のパイプ部材のみで構成されていてもよく、そのパイプ部材の上方に断熱部材を設けるものであってもよく、そのパイプ部材や集熱パイプ１５に集光すべく複合放物面トラフ鏡（ＣＰＣ＝Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ(多焦点放物面鏡)）を設けるものであってもあってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、各反射部１１の中心位置Ｃを、その反射部１１における中心位置としていたが、各反射部１１の第１回転軸１３および第２回転軸１４回りの回転の共通する中心位置となるものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の集光装置、それを用いた太陽熱発電装置および太陽光発電装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０、１０´、１０´´ 集光装置
１１ 反射部
１２ （被照射部としての）受熱部
１３ 第１回転軸
１４ 第２回転軸
３０ 太陽熱発電装置
３２ タービン
３３ 発電機
４０ 太陽光発電装置
４１ （被照射部としての）太陽電池
Ｃ 中心位置
Ｐ１ 第１平面
Ｒａ （被照射軸線としての）受熱軸線

特開２０１０−２８６２００号公報

Claims (10)

1. 第１回転軸回りに回転可能であるとともに第２回転軸回りに回転可能な複数の反射部と、
   前記各反射部からの反射光で照射される被照射部と、を備え、
   前記第１回転軸は、前記反射部毎に、前記被照射部に設定された被照射軸線および対応する前記反射部の中心位置を含む第１平面に直交するとともに前記中心位置を通る線分としていることを特徴とする集光装置。
2. 前記被照射部は、前記被照射軸線が伸びる方向に長尺であることを特徴とする請求項１に記載の集光装置。
3. 前記第２回転軸は、前記反射部毎に、前記第１平面に含まれるものであって対応する前記反射部の前記中心位置を通る線分としていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集光装置。
4. 前記第２回転軸は、前記被照射軸線と平行であることを特徴とする請求項３に記載の集光装置。
5. 前記各反射部は、前記被照射部の下方において、前記被照射軸線と平行な方向と、該被照射軸線と直交する方向と、で並列されて設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の集光装置。
6. 前記各反射部は、前記被照射部の下方において、前記被照射軸線と平行な方向と、該被照射軸線と直交する方向と、で並列されて設けられ、
   前記第２回転軸は、前記被照射軸線と平行な方向で並列された前記各反射部においては、互いに繋ぎ合わせて単一のものとすることを特徴とする請求項４に記載の集光装置。
7. 前記被照射軸線は、東西方向に沿って設定されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の集光装置。
8. 前記各反射部は、前記被照射軸線と直交する方向に集光する作用を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の集光装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の集光装置と、
   前記集光装置で取得した熱エネルギーを回転運動に変換するタービンと、
   前記タービンの回転運動により電力を生成する発電機と、を備え、
   前記集光装置では、前記被照射部として、前記各反射部から照射される反射光を受光して集熱する受熱部を設けていることを特徴とする太陽熱発電装置。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の集光装置を備え、
    前記集光装置では、前記被照射部として、前記各反射部から照射される反射光を電力に変換する太陽電池を設けていることを特徴とする太陽光発電装置。