JP2014199167A - 太陽光集光システム - Google Patents

Abstract

【課題】隣接する集光装置間でブロッキングを生じることなく、集光装置間の間隔を極力小さくすることができる太陽光集光システムを提供する。
【解決手段】各集光装置１において、レシーバーのターゲット点ｐを通る鉛直線と不動点ｅを含む仮想平面を平面Ｑ1とし、平面反射鏡３の上辺上の各点と第二の回転軸ｙとの距離のうちの最大値をｒとし、平面Ｑ１上で、不動点ｅを中心とし、半径をｒとする仮想円を円ｋとし、平面Ｑ１と直交し、ターゲット点ｐを含み、円ｋと接する仮想平面を平面Ｑ２とした場合に、（i）平面Ｑ2とほぼ直交するように回転軸ｘを設定する、（ii）回転軸ｘとほぼ直交するように回転軸ｙを設定する、（iii）隣接する２つの集光装置Ａ間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置Ａの平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置Ａの平面Ｑ2の上側に位置する、という条件を満足する。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽エネルギーを利用するために、反射鏡を備えた複数基の集光装置により太陽光をレシーバーに集光する太陽光集光システムに関する。

太陽光を多数の集光装置（ヘリオスタット）によりソーラータワー上部に設置されたレシーバーに集め、その太陽光エネルギーを用いる太陽熱発電や太陽光発電、太陽炉等の設備が知られている。ここで使用される集光装置は、搭載した反射鏡の鏡面を任意の方向に向ける機能を備えており、その反射鏡の鏡面の向きを見かけ上の太陽の方向に応じて適切に制御することにより、太陽から入射して鏡面で反射した光をレシーバーの入射面（受光面）に集光する。

従来一般的に利用されている集光装置には、経緯台方式と赤道儀方式の二通りがある（例えば、特許文献１，２）。いずれも地面に対してその位置と方向が固定された第一の回転軸と、それと直交するように設けられた第二の回転軸を備え、後者に対して反射鏡が取り付けられている。第一の回転軸が地面に垂直である場合が経緯台式であり、地軸に平行である場合が赤道儀式である。反射鏡が長方形の場合、長方形の四辺のうち向かい合う二辺が第二の回転軸と直角になり、残り二辺が第二の回転軸と平行になるように取り付けられるのが普通である。

特開２０１２−２５１７５５号公報 特開２０１０−１０１５９１号公報

多数の集光装置を敷地内に配置する形態として、レシーバー（ソーラータワー上部に設けられたレシーバー）のターゲット点直下を中心とする敷地面上の仮想同心円に沿って、集光装置を間隔をおいて配置する形態がある。しかし、従来の経緯台式や赤道儀式の集光装置をそのような形態で配置した場合、或る仮想同心円上に配置された集光装置で反射した光が、ひとつ内側の仮想同心円上に配置された集光装置によって遮られてしまう、いわゆるブロッキングが生じ易いやすい問題がある。ブロッキングが生じないようにするには、隣接する仮想同心円間の間隔（すなわち、レシーバー方向において隣接する集光装置の間隔）を広くする必要があるが、その分、限られた敷地内で設置できる集光装置の数が少なくなる。従来では、ブロッキングが生じない集光装置の配置を、集光装置の形状を考慮しながら簡便且つ適切に決定する手法がなく、このため多数の集光装置を最も効率的な集光を行えるような最適な状態に配置することは難しかった。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、隣接する集光装置間でブロッキングを生じることなく、集光装置間の間隔を極力小さくすることができる太陽光集光システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法であって、隣接する集光装置間でのブロッキングを生じることなく、集光装置間の間隔を極力小さくすることができる設置方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため検討を重ねた結果、各集光装置１において、レシーバーのターゲット点ｐを通る鉛直線と不動点ｅを含む仮想平面を平面Ｑ1とし、平面反射鏡３の上辺上の各点と第二の回転軸ｙとの距離のうちの最大値をｒとし、平面Ｑ1上で、不動点ｅを中心とし、半径をｒとする仮想円を円ｋとし、平面Ｑ1と直交し、ターゲット点ｐを含み、円ｋと接する仮想平面をＱ2とした場合に、（i）平面Ｑ2とほぼ直交するように回転軸ｘを設定する、（ii）回転軸ｘとほぼ直交するように回転軸ｙを設定する、（iii）隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側に位置する、という条件を満足することにより、さらに好ましくは、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の鏡面３０の前記旋回範囲の外縁が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2に近接し又は接することにより、上記課題を解決できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］反射鏡を備えた複数基の集光装置（1）により太陽光をレシーバーに集光する太陽光集光システムにおいて、
各集光装置（1）は、固定支持部（4）に回転可能に支持される第一回転部材（2x）と、該第一回転部材（2x）に回転可能に支持される第二回転部材（2y）と、該第二回転部材（2y）に固定される平面反射鏡（3）を備えるとともに、第一回転部材（2x）の回転軸（x）と第二回転部材（2y）の回転軸（y）とが交差し、天球上における太陽の動きを、回転軸（x）、（y）回りの回転によって追尾し、平面反射鏡（3）で反射した太陽光をレシーバーに入射させる集光装置であり、
各集光装置（1）において、レシーバーのターゲット点（p）を通る鉛直線と不動点（e）を含む仮想平面を平面（Q1）とし、平面反射鏡（3）の上辺上の各点と回転軸（y）との距離のうちの最大値を（r）とし、平面（Q1）上で、不動点（e）を中心とし、半径を（r）とする仮想円を円（k）とし、平面（Q1）と直交し、ターゲット点（p）を含み、円（k）と接する仮想平面を平面（Q2）とした場合に、
下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足することを特徴とする太陽光集光システム。
（ｉ） 平面（Q2）と直交する直線に対する回転軸（x）の傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。
（ii） 回転軸（x）と回転軸（y）のなす角度が８５°以上９５°以下である。
（iii） 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側に位置する。

［2］上記［1］の太陽光集光システムにおいて、隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の外縁が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側において、平面（Q2）に近接し又は接していることを特徴とする太陽光集光システム。
［3］上記［1］又は［2］の太陽光集光システムにおいて、複数基の集光装置（1）が、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧に沿って間隔をおいて配置されることを特徴とする太陽光集光システム。

［4］上記［3］の太陽光集光システムにおいて、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧が、同心円又はその周方向の一部であることを特徴とする太陽光集光システム。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの太陽光集光システムにおいて、集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）が平行四辺形であることを特徴とする太陽光集光システム。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの太陽光集光システムを備えることを特徴とする集光型発電設備。

［7］反射鏡を備えた複数基の集光装置（1）により太陽光をレシーバーに集光する太陽光集光システムにおける、集光装置（1）の設置方法であって、
各集光装置（1）は、固定支持部（4）に回転可能に支持される第一回転部材（2x）と、該第一回転部材（2x）に回転可能に支持される第二回転部材（2y）と、該第二回転部材（2y）に固定される平面反射鏡（3）を備えるとともに、第一回転部材（2x）の回転軸（x）と第二回転部材（2y）の回転軸（y）とが交差し、天球上における太陽の動きを、回転軸（x）、（y）回りの回転によって追尾し、平面反射鏡（3）で反射した太陽光をレシーバーに入射させる集光装置であり、
各集光装置（1）において、レシーバーのターゲット点（p）を通る鉛直線と不動点（e）を含む仮想平面を平面（Q1）とし、平面反射鏡（3）の上辺上の各点と回転軸（y）との距離のうちの最大値を（r）とし、平面（Q1）上で、不動点（e）を中心とし、半径を（r）とする仮想円を円（k）とし、平面（Q1）と直交し、ターゲット点（p）を含み、円（k）と接する仮想平面を平面（Q2）とした場合に、
下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足するように集光装置（1）を設置することを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
（ｉ） 平面（Q2）と直交する直線に対する回転軸（x）の傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。
（ii） 回転軸（x）と回転軸（y）のなす角度が８５°以上９５°以下である。
（iii） 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側に位置する。

［8］上記［7］の設置方法において、隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の外縁が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側において、平面（Q2）に近接し又は接するように、集光装置（1）を設置することを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
［9］上記［7］又は［8］の設置方法において、集光装置（1）を、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧に沿って間隔をおいて配置することを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。

［10］上記［9］の設置方法において、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧が、同心円又はその周方向の一部であることを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
［11］上記［7］〜［10］のいずれかの設置方法において、集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）が平行四辺形であることを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。

本発明の太陽光集光システムでは、各集光装置（1）において、レシーバーのターゲット点（p）を通る鉛直線と不動点（e）を含む仮想平面を平面（Q1）とし、平面反射鏡（3）の上辺上の各点と回転軸（y）との距離のうちの最大値を（r）とし、平面（Q1）上で、不動点（e）を中心とし、半径を（r）とする仮想円を円（k）とし、平面（Q1）と直交し、ターゲット点（p）を含み、円（k）と接する仮想平面を平面（Q2）とした場合に、平面（Q2）とほぼ直交するように回転軸（x）を設定するとともに、回転軸（x）とほぼ直交するように回転軸（y）を設定するため、平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の全体又は大部分が平面（Q2）よりも下側の空間に制限される。すなわち、一年を通じて回転軸（x）、（y）の回転により平面反射鏡（3）がどのように旋回しても、平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の全体又は大部分が常に平面（Q2）よりも下側の空間（平面（Q2）を含む）に位置することになる。そして、本発明では、隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側に位置するように、各集光装置（1）を配置するので、隣接する集光装置（1）間でブロッキングが発生することを防止できる。さらに、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の鏡面（30）の前記旋回範囲の外縁を、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）に近接し又は接するように、集光装置（1）を配置することにより、レシーバー方向での集光装置（1）間の間隔を極力小さくすることができる。
また、本発明の集光装置の設置方法によれば、上述した理由により、隣接する集光装置（1）間でのブロッキングを生じることなく、集光装置（1）間の間隔を極力小さくすることができる。

本発明の太陽光集光システムが適用される集光型発電設備の一例を模式的に示すもので、図１（ア）は平面図、図１（イ）は側面図 本発明の太陽光集光システムの一実施形態を模式的に示すもので、太陽光集光システムを構成する１つの集光装置を、その平面反射鏡を一部切り欠いた状態で示す背面図 図２に示す集光装置の側面図 図２に示す集光装置の平面図 本発明の太陽光集光システムにおいて、仮想の平面Ｑ2と平面反射鏡の鏡面の旋回範囲との関係を示す説明図 本発明の太陽光集光システムにおいて、複数の集光装置の配置の形態を、仮想の平面Ｑ2と平面反射鏡の鏡面の旋回範囲との関係で示す説明図

本発明の太陽光集光システムは、太陽熱発電や太陽光発電等の集光型発電設備などにおいて、太陽エネルギーを利用するために、反射鏡を備えた複数基の集光装置により太陽光をレシーバーに集光するシステムであり、各集光装置は、太陽の動きを二本の直交する回転軸周りの回転によって追尾し、搭載した平面反射鏡に太陽光を反射させてレシーバーに集光する装置であり、ヘリオスタットとも呼ばれる。

図１は、本発明の太陽光集光システムが適用される集光型発電設備（太陽熱発電又は太陽光発電を行う集光型発電設備）の一例を模式的に示すものであり、図１（ア）は平面図、図１（イ）は側面図である。敷地内には、上部にレシーバー６を備えたソーラータワー５と、複数の集光装置１が設置され、太陽光線を複数の集光装置１を用いてソーラータワー５の上部のレシーバー６に集光する。このレシーバー６は、円筒状の入射面（受光面）を有するが、入射面は平板状であってもよい。
複数の集光装置１は、レシーバー６のターゲット点直下を中心とする敷地面上の仮想同心円ｃ_１，ｃ_２，ｃ_３，ｃ_４…ｃ_ｎに沿って間隔をおいて配置されている。

通常、集光装置１は、ソーラータワー５（レシーバー６）の周囲に数百台〜数万台設置される。ソーラータワー５の高さは任意であるが、通常は５０〜１００ｍ程度である。ソーラータワー５の上部に設置されるレシーバー６は、集光型太陽熱発電設備の場合には、太陽熱レシーバーで構成される。一般に、太陽熱レシーバーは、その入射面（受光面）に伝熱管が密に並べられ、この伝熱管内を熱媒体が流れる。また、集光型太陽光発電設備の場合には、レシーバー６は太陽光レシーバーで構成される。この太陽光レシーバーは、その入射面（受光面）に太陽電池セル（例えば、多接合型太陽電池セル）が配置される。
北半球に集光型発電設備を設置する場合、通常、敷地の南端にソーラータワー５を設置し、その上部にレシーバー６を北へ向けて取り付ける。そして、ソーラータワー５の北側の地面に、平面反射鏡（通常、平行四辺形の平面反射鏡）を搭載した多数の集光装置１を設置する。

図２〜図６は、本発明の太陽光集光システムの一実施形態を模式的に示すものであり、図２は太陽光集光システムを構成する１つの集光装置１を、その平面反射鏡を一部切り欠いた状態で示す背面図、図３は集光装置１の側面図、図４は集光装置１の平面図であり、いずれの図面にもソーラータワー上部に設置されるレシーバー６を図示してある。また、図５は、本発明の太陽光集光システムにおいて、仮想の平面Ｑ2と平面反射鏡の鏡面の旋回範囲との関係を示す説明図であり、図６は、同じく複数の集光装置１の配置の形態を、仮想の平面Ｑ2と平面反射鏡の鏡面の旋回範囲との関係で示す説明図である。

各集光装置１は、地面などの設置基盤に立設された支柱などからなる固定支持部４と、この固定支持部４に回転可能に支持される第一回転部材２xと、この第一回転部材２xに回転可能に支持される第二回転部材２yと、この第二回転部材２yに固定される平面反射鏡３を備えている。第一回転部材２xの回転軸ｘ（以下、「第一の回転軸ｘ」という場合がある）と第二回転部材２yの回転軸ｙ（以下、「第二の回転軸ｙ」という場合がある）とは交差（好ましくは直交）している。また、本実施形態では、平面反射鏡３は、その鏡面３０が回転軸ｙに対して平行になるように構成されている。第一回転部材２xと第二回転部材２yは、制御装置で制御される駆動装置（いずれも図示せず）により、それぞれ回転軸ｘ，ｙ回りに回転駆動する。

このような集光装置１は、天球上における太陽の動きを、回転軸ｘ，ｙ回りの回転によって追尾し、平面反射鏡３で反射した太陽光をレシーバー６の入射面６０（受光面）に入射させる。
平面反射鏡３（鏡面３０）は、長方形、正方形などの平行四辺形の平面鏡で構成されている。この平行四辺形（以下、「長方形」を例に説明する）の平面反射鏡３は、切れ目のない一枚の鏡であってもよいし、複数枚の平面鏡の貼り合わせで、一枚の長方形反射鏡を近似的に構成するものであってもよい。長方形の平面反射鏡３を第二回転部材２yに取り付け固定する形態は、通常、長方形の四辺のうち、上辺及び下辺が第二の回転軸ｙと平行に、左右辺が第二の回転軸ｙと直角になるようにする。

平面反射鏡３（鏡面３０）の構成や形状は任意であり、例えば、任意の形状の複数の小反射鏡を適当な間隔をあけて縦横に並べて構成されたものでもよいが、通常は、上述したような平行四辺形である。
なお、本実施形態では、敷地内に建設されたソーラータワー５の上部に、縦型円筒形状（円筒の回転対称軸が鉛直方向に沿っている）のレシーバー６が設置されている。

本発明の太陽光集光システムは、以上のような基本的な構成において、以下のような構成を有する。すなわち、各集光装置１において、レシーバー６のターゲット点ｐを通る鉛直線（鉛直線ｖ）と不動点ｅを含む仮想平面を平面Ｑ1とし、平面反射鏡３の上辺ｇ上の各点と第二の回転軸ｙとの距離のうちの最大値をｒとし、平面Ｑ１上で、不動点ｅを中心とし、半径をｒとする仮想円を円ｋとし、平面Ｑ１と直交し、ターゲット点ｐを含み、円ｋと接する仮想平面をＱ2とした場合に、
下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足するように構成する。

（ｉ） 平面Ｑ2と直交する直線に対する回転軸ｘの傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。すなわち、回転軸ｘをそのように設定する。
（ii） 回転軸ｘと回転軸ｙのなす角度が８５°以上９５°以下である。すなわち、回転軸ｘに対して回転軸ｙをそのように設定する。
（iii） 図６に示すように、隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側に位置する。すなわち、隣接する２つの集光装置１を、そのような関係に配置する。
さらに好ましくは、図６に示すように、隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）の外縁（外周）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側において、平面Ｑ2に近接し又は接するようにする。すなわち、隣接する２つの集光装置１を、そのような関係に配置する。

ここで、不動点ｅとは、第一の回転軸ｘと第二の回転軸ｙとの交点のことであり、ターゲット点ｐとは、不動点ｅの位置で反射した光が常に入射するように制御されるレシーバー入射面上のポイントのことである。各集光装置１は、レシーバー６の入射面６０上にターゲット点ｐを定め、不動点ｅの位置で反射した光が常にそのターゲット点ｐに入射するように制御される。
また、平面反射鏡３の上辺ｇ上の各点と第二の回転軸ｙとの距離とは、平面反射鏡３の上辺ｇ上の各点から第二の回転軸ｙを含む直線におろした垂線の長さを意味し、その長さが最大のものをｒとする。
また、平面反射鏡３の上辺ｇ（上縁）は、例えば、平面反射鏡３が複数の小反射鏡を適当な間隔をあけて縦横に並べて構成されたようなものである場合には、最上部の複数の小反射鏡の各上辺を結んだ直線とする。

図６に示すように、隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）の外縁（外周）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側において、平面Ｑ2に接するようにすれば、レシーバー方向での集光装置１間の間隔を最も小さくでき、集光装置１の配置を最適化できる。したがって、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲の外縁は、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2に接するのではなく、近接する場合でも、なるべく平面Ｑ2に近い方が好ましい。具体的には、鏡面３０の旋回範囲の半径の１／５以下程度の距離まで近づけることが好ましい。

第一の回転軸ｘは、仮想の平面Ｑ2と直交する直線に対する傾きが０°であること、すなわち第一の回転軸ｘが平面Ｑ2と直交していることが最も好ましいが、平面Ｑ2と直交する直線に対する第一の回転軸ｘの傾きが５°以下であれば、回転軸ｘが平面Ｑ2とおおむね直交していると見なすことができる。また、平面Ｑ2と直交する直線に対する第一の回転軸ｘの傾きは小さいほど好ましいので、この理由から、２°以下（但し、０°の場合を含む）が好ましく、１°以下（但し、０°の場合を含む）がより好ましい。

同じく、第二の回転軸ｙについても第一の回転軸ｘと直交していることが最も好ましいが、両軸のなす角度が８５°以上９５°以下であれば、第二の回転軸ｙが第一の回転軸ｘとおおむね直交していると見なすことができる。また、両軸のなす角度は９０°に近ければ近いほど好ましいので、この理由から、両軸のなす角度は８８°以上９２°以下が好ましく、８９°以上９１°以下がより好ましい。

レシーバー６の入射面６０上に設定されるターゲット点ｐの位置は任意であるが、通常はレシーバー６の入射面６０の中心に設定される。この実施形態では、レシーバー６の円筒内の回転対称軸の中間点にターゲット点ｐが設定されている。
なお、第二の回転軸ｙ、両回転軸ｘ，ｙの交点である不動点ｅは、実際の装置においては、厳密な意味では鏡面３０上にはなく、鏡面３０から若干離れている場合が多いが、レシーバー６と集光装置１との距離を考えると無視できるようなごくわずかな距離であり、したがって、それらが鏡面３０上にあるものとして考えても、本発明を構成する上で何ら問題はない。

本発明の太陽光集光システムでは、通常、集光装置１がレシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧（円弧など）に沿って間隔をおいて配置される。ここで、集光装置１がレシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上の仮想同心円又はその周方向の一部に沿って間隔をおいて配置される場合に、本発明の効果が最も端的に得られるが、仮想同心円以外の同心状の仮想の弧に沿って間隔をおいて配置される場合、例えば、敷地面上に仮想される螺旋に沿って配置される場合などでも相応の効果が得られる。

したがって、本発明の太陽光集光システムは、集光装置１がレシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧に沿って間隔をおいて配置されることが好ましく、なかでも、レシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上の仮想同心円又はその周方向の一部に沿って間隔をおいて配置されることがより好ましい。ここで、仮想同心円の周方向の一部とは、例えば、同心円の１８０°の範囲にのみ集光装置１を配置するような場合を指す。なお、同心円には、楕円や非真円の同心円なども含まれる。

本発明の太陽光集光システムでは、各集光装置１において、レシーバーのターゲット点ｐを通る鉛直線（鉛直線ｖ）と不動点ｅを含む仮想平面を平面Ｑ1とし、平面反射鏡３の上辺ｇ上の各点と第二の回転軸ｙとの距離のうちの最大値をｒとし、平面Ｑ１上で、不動点ｅを中心とし、半径をｒとする仮想円を円ｋとし、平面Ｑ１と直交し、ターゲット点ｐを含み、円ｋと接する仮想平面を平面Ｑ２とした場合に、平面Ｑ2とほぼ直交するように回転軸ｘを設定するとともに、回転軸ｘとほぼ直交するように回転軸ｙを設定するため、平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲の全体又は大部分が平面Ｑ2よりも下側の空間に制限される。すなわち、第一及び第二の回転軸が本発明のように設定されていない従来装置では、平面反射鏡の旋回範囲を把握することができないため、ブロッキングの状況が把握できない。このため平面反射鏡の旋回範囲の一部が平面Ｑ2の上側にはみ出すことがあり、この時にブロッキングが生じやすい。これに対して本発明の集光装置では、一年を通じて回転軸ｘ、ｙの回転により平面反射鏡３がどのように旋回しても、図５に示すように、平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲の全体又は大部分が常に平面Ｑ2よりも下側の空間（平面Ｑ2を含む）に位置することになる。そして、本発明では、隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側に位置するように、各集光装置１を配置するので、隣接する集光装置１間でブロッキングが発生することを防止できる。すなわち、このように配置すると、レシーバー（ターゲット点ｐ）から見たときに、図６に示されるように、各集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０全体が見えることになるため、ブロッキングが発生しないことになる。

さらに、図６に示すように、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の鏡面３０の前記旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）の外縁（外周）を、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2に近接し又は接するようにすることにより、レシーバー方向での集光装置１間の間隔を、ブロッキングを生じさせることなく、極力小さい間隔とすることができる。これにより、従来装置に較べて敷地を有効に活用できる。
また、特に、図６に示すように、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）の外縁（外周）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側において、平面Ｑ2に接するようにすれば、レシーバー方向での集光装置１間の間隔を、ブロッキングが生じない最小の間隔にすることができ、集光装置１の配置を最適化できる。

以上のような本発明の作用効果は、平面Ｑ2と直交する直線に対する第一の回転軸ｘの傾きと、第一の回転軸ｘと直交する直線に対する第二の回転軸ｙの傾きが、それぞれ０°である場合、すなわち、第一の回転軸ｘが平面Ｑ2と直交し、第二の回転軸ｙが第一の回転軸ｘと直交している場合に端的に得られるものであるが、平面Ｑ2と直交する直線に対する第一の回転軸ｘの傾きが５°以下（好ましくは２°以下、より好ましくは１°以下）であり、回転軸ｘと回転軸ｙのなす角度が８５°以上９５°以下（好ましくは８８°以上９２°以下、より好ましくは８９°以上９１°以下）であれば、第一の回転軸ｘが平面Ｑ2とおおむね直交し、第二の回転軸ｙが第一の回転軸ｘとおおむね直交していると見なすことができるので、この場合にも、上記に準じた相応の作用効果が得られ、レシーバー方向において隣接する集光装置１間でのブロッキングを生じにくくすることができる。

本発明の太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法では、上述したような基本的な構成を有する太陽光集光システムにおいて、集光装置を設置するに際し、平面反射鏡３の上辺ｇ上の各点と第二の回転軸ｙとの距離のうちの最大値をｒとし、平面Ｑ1上で、不動点ｅを中心とし、半径をｒとする仮想円を円ｋとし、平面Ｑ1と直交し、ターゲット点ｐを含み、円ｋと接する仮想平面をＱ2とした場合に、下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足するように、好ましくは、さらに下記（iv）の条件を満足するように、集光装置１を設置する。その詳細はさきに述べたとおりである。

（ｉ） 平面Ｑ2と直交する直線に対する回転軸ｘの傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。すなわち、回転軸ｘをそのように設定する。
（ii） 回転軸ｘと回転軸ｙのなす角度が８５°以上９５°以下である。すなわち、回転軸ｘに対して回転軸ｙをそのように設定する。
（iii） 隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側に位置する。すなわち、隣接する２つの集光装置１を、そのような関係に配置する。
（iv） 隣接する２つの集光装置１間において、ターゲット点ｐに遠い側の集光装置１の平面反射鏡３の鏡面３０の旋回範囲（回転軸ｙ，ｘ回りの旋回範囲）の外縁（外周）が、ターゲット点ｐに近い側の集光装置１の平面Ｑ2の上側において、平面Ｑ2に近接し又は接する。すなわち、隣接する２つの集光装置１を、そのような関係に配置する。
このような本発明の集光装置の設置方法によれば、上述した理由により、隣接する集光装置間でのブロッキングを生じることなく、集光装置間の間隔を極力小さくすることができる。

本発明の太陽光集光システムが適用される集光型発電設備（太陽熱発電又は太陽光発電を行う集光型発電設備）では、図１に示すようにレシーバー６（ソーラータワーの上部に備えられるレシーバー）の周囲に集光装置１が複数配置され、これら複数の集光装置１により太陽光がレシーバー６に集光され、太陽熱発電又は太陽光発電がなされる。
上述したように、集光装置１は、レシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧（円弧など）に沿って間隔をおいて配置されることが好ましく、なかでも、レシーバー６のターゲット点ｐ直下を中心とする敷地面上の仮想同心円又はその周方向の一部に沿って間隔をおいて配置されることがより好ましい。

１ 集光装置
２x 第一回転部材
２y 第二回転部材
３ 平面反射鏡
４ 固定支持部
５ ソーラータワー
６ レシーバー
３０ 鏡面
６０ 入射面
ｘ，ｙ 回転軸
ｐ ターゲット点
ｅ 不動点
ｇ 上辺
ｋ 円
ｖ 鉛直線
Ｑ1，Ｑ2 平面

Claims (11)

1. 反射鏡を備えた複数基の集光装置（1）により太陽光をレシーバーに集光する太陽光集光システムにおいて、
   各集光装置（1）は、固定支持部（4）に回転可能に支持される第一回転部材（2x）と、該第一回転部材（2x）に回転可能に支持される第二回転部材（2y）と、該第二回転部材（2y）に固定される平面反射鏡（3）を備えるとともに、第一回転部材（2x）の回転軸（x）と第二回転部材（2y）の回転軸（y）とが交差し、天球上における太陽の動きを、回転軸（x）、（y）回りの回転によって追尾し、平面反射鏡（3）で反射した太陽光をレシーバーに入射させる集光装置であり、
   各集光装置（1）において、レシーバーのターゲット点（p）を通る鉛直線と不動点（e）を含む仮想平面を平面（Q1）とし、平面反射鏡（3）の上辺上の各点と回転軸（y）との距離のうちの最大値を（r）とし、平面（Q1）上で、不動点（e）を中心とし、半径を（r）とする仮想円を円（k）とし、平面（Q1）と直交し、ターゲット点（p）を含み、円（k）と接する仮想平面を平面（Q2）とした場合に、
   下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足することを特徴とする太陽光集光システム。
   （ｉ） 平面（Q2）と直交する直線に対する回転軸（x）の傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。
   （ii） 回転軸（x）と回転軸（y）のなす角度が８５°以上９５°以下である。
   （iii） 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側に位置する。
2. 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の外縁が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側において、平面（Q2）に近接し又は接していることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光システム。
3. 複数基の集光装置（1）が、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧に沿って間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光集光システム。
4. レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧が、同心円又はその周方向の一部であることを特徴とする請求項３に記載の太陽光集光システム。
5. 集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）が平行四辺形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽光集光システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の太陽光集光システムを備えることを特徴とする集光型発電設備。
7. 反射鏡を備えた複数基の集光装置（1）により太陽光をレシーバーに集光する太陽光集光システムにおける、集光装置（1）の設置方法であって、
   各集光装置（1）は、固定支持部（4）に回転可能に支持される第一回転部材（2x）と、該第一回転部材（2x）に回転可能に支持される第二回転部材（2y）と、該第二回転部材（2y）に固定される平面反射鏡（3）を備えるとともに、第一回転部材（2x）の回転軸（x）と第二回転部材（2y）の回転軸（y）とが交差し、天球上における太陽の動きを、回転軸（x）、（y）回りの回転によって追尾し、平面反射鏡（3）で反射した太陽光をレシーバーに入射させる集光装置であり、
   各集光装置（1）において、レシーバーのターゲット点（p）を通る鉛直線と不動点（e）を含む仮想平面を平面（Q1）とし、平面反射鏡（3）の上辺上の各点と回転軸（y）との距離のうちの最大値を（r）とし、平面（Q1）上で、不動点（e）を中心とし、半径を（r）とする仮想円を円（k）とし、平面（Q1）と直交し、ターゲット点（p）を含み、円（k）と接する仮想平面を平面（Q2）とした場合に、
   下記（ｉ）〜（iii）の条件を満足するように集光装置（1）を設置することを特徴とする太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
   （ｉ） 平面（Q2）と直交する直線に対する回転軸（x）の傾きが５°以下（但し、０°の場合を含む）である。
   （ii） 回転軸（x）と回転軸（y）のなす角度が８５°以上９５°以下である。
   （iii） 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側に位置する。
8. 隣接する２つの集光装置（1）間において、ターゲット点（p）に遠い側の集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）の旋回範囲の外縁が、ターゲット点（p）に近い側の集光装置（1）の平面（Q2）の上側において、平面（Q2）に近接し又は接するように、集光装置（1）を設置することを特徴とする請求項７に記載の太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
9. 集光装置（1）を、レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧に沿って間隔をおいて配置することを特徴とする請求項７又は８に記載の太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
10. レシーバーのターゲット点（p）直下を中心とする敷地面上に仮想される同心状の弧が、同心円又はその周方向の一部であることを特徴とする請求項９に記載の太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。
11. 集光装置（1）の平面反射鏡（3）の鏡面（30）が平行四辺形であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の太陽光集光システムにおける集光装置の設置方法。

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