JP2015056436A - 太陽光集光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト面で優れ、効率良く太陽光を集光して発電することができる太陽光集光発電装置を提供する。【解決手段】反射ラインと１基以上のレシーバとを有する太陽光集光発電装置であって、反射ラインは南北方向に設定され、太陽光を反射する複数枚の反射鏡が直列に設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備え、該ヘリオスタット機構は、反射鏡の反射面を東西方向に角度調整可能な東西角度調整手段と、南北方向に個別に角度調整可能な南北角度調整手段を有し、レシーバは、レシーバを太陽の動きに追従させて反射ラインを中心軸にして弧を描くように東西方向に回転移動させるレシーバ回転機構を備え、かつ、太陽電池が配設されており、太陽電池の受光面に反射鏡からの太陽光の反射光を集光するものである太陽光集光発電装置。【選択図】図１

Description

本発明は、反射鏡によってレシーバに向けて太陽光を反射させて集光する太陽光集光発電装置に関する。

従来より石油など化石燃料からエネルギーを得てきたが、近年では、これらの化石燃料の枯渇や、該化石燃料の使用により排出される二酸化炭素等の温室効果ガス、さらには化石燃料の購入のためのコスト（燃料費）が問題となっている。
そこで、再生可能であり、燃料費が不要の太陽光が、新たなエネルギー源の１つとして注目されている。

この太陽光をエネルギー源として利用する太陽熱集熱装置としては、太陽光の集光方式の違いから数種挙げられる（特許文献１等参照）。これらの中には、例えばトラフ型や線形フレネル型、タワー型と呼ばれるタイプの集熱装置がある。これらにより集熱した熱エネルギーを熱媒体に与え、該熱媒体を介してタービンをまわして発電を行う。

ここで、トラフ型の集熱装置は、桶状の放物面鏡を用いて太陽光を反射し、該反射光をレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
また、線形フレネル型の集熱装置は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に南北方向に設定した受光ライン上にレシーバを設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。
さらに、タワー型の集熱装置は、タワー周辺に配置した複数枚の反射鏡により反射した太陽光をタワーに設けたレシーバに集光して太陽熱を集熱するものである。

また、上記のような太陽熱集熱装置の他にも太陽光をエネルギー源として利用するものとして、太陽電池を配設したものがある。図１６にその一例を示す。
図１６に示すように、複数の太陽電池セルをつなぎ合わせた太陽電池パネルを地上に配設している。パネルの大きさとしては、例えば２ｍ×２ｍのものが挙げられる。このパネルに太陽光を直射して発電するものである。

また、タワー型の集光方式を利用したもので、レシーバにＣＰＣ（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｐａｒａｂｏｌｉｃ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）およびＧａＡｓ系の太陽電池を配設したものが挙げられる。図１７にこの装置のレシーバの一例を示す。ＣＰＣを用い、反射鏡によりレシーバに集光された反射光をさらに集光し、該集光した光を太陽電池の受光面に照射するものである。

特開２０１２−６３０８６号公報

太陽電池を利用した発電装置として上記のようなものが挙げられるが、図１６の装置の場合、太陽電池パネルを地上に極めて多数配設する必要があり、広大な土地面積が必要になる。また土地代もかかり、コストがかかりすぎてしまう。さらに各パネルの各々の太陽電池自体も膨大な数および面積が必要な上、各々への配線も必要であり、複雑な構成となってしまう。集光して太陽電池に照射するわけでもなく、効率が悪い。

また、図１７のような装置では、ＣＰＣ自体が高価であり、ＣＰＣ等の配設により、やはりコスト面で問題が生じる。また、反射鏡、ＣＰＣの配設により、最終的に太陽光を４００〜７００倍に集光して太陽電池の受光面に照射するが、実際には、このような高倍率の集光によって太陽電池の温度が高くなりすぎるため、冷却が必要である。
上記のようなタワー型等の集光方式では、時間帯（例えば朝９時など、１０時から１４時以外の時間帯）によっては収差が大きく、結像のぼやけ・歪みが生じ、レシーバに効率良く集光することが難しく、日中、安定してレシーバに集光することができないため、図１３に示すように、中央（集光像の中心）付近では光の強度が高く、中央付近以外では強度が低い末広がりの状態で集光され、中央付近以外のように低い強度の箇所では、そこに集められた光のエネルギーを有効利用するのは難しく、実質的に発電効率のロスとなってしまう。

このように、従来の集光方式では収差が大きくなり、太陽光を集光するにあたって非効率的な面がある。これに対してクロスリニア型の集光方式を用いることが挙げられる。
従来のクロスリニア型の集光方式は、南北方向に並列に設定した複数の反射ライン上に複数枚の反射鏡を設置するとともに、これらの反射鏡の上方に、反射ラインに直交して（すなわち東西方向に）設定した受光ライン上にレシーバを定位置に設置し、反射鏡により太陽光を反射してレシーバに集光するものである。
このようなクロスリニア型の集光方式により、上述した他の集光方式よりも、収差を小さくすることができるが、さらなる集光率の向上が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、コスト面で優れ、効率良く太陽光を集光して発電することができる太陽光集光発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、反射ラインと１基以上のレシーバとを有する太陽光集光発電装置であって、前記反射ラインは、南北方向に設定されたものであり、該反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が直列に設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、該ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に角度調整可能な東西角度調整手段と、南北方向に個別に角度調整可能な南北角度調整手段を有しており、前記１基以上のレシーバは、各々、レシーバを太陽の動きに追従させて前記反射ラインを中心軸にして弧を描くように東西方向に回転移動させるレシーバ回転機構を備えており、かつ、該レシーバには太陽電池が配設されており、該太陽電池の受光面に、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を集光するものであることを特徴とする太陽光集光発電装置を提供する。

このように、まず、太陽光を反射鏡により集光して太陽電池の受光面に照射することで、従来の図１６のような装置とは異なり、太陽電池の数や面積、および土地面積を低減できるし、土地代、その他デバイスの配線等に要するコストを低減することができる。太陽電池を配設したパネルを多数配設するよりも、反射鏡を複数配設するとともに集光した先に太陽電池を配設することで太陽電池自体の数や面積を著しく抑制でき、コストの大幅な低減を図ることができる。

また、図１６のような装置においては、大面積の太陽電池を有するためにパネル全体が重くなってしまい、太陽の動きに合わせてその大面積のパネル面を角度調整するのは困難である。
一方本発明では、集光先のレシーバ中の太陽電池の面積を小さくすることもできるし、該レシーバを回転移動させるとともに反射鏡の反射面の角度調整を行えばいいだけであるので容易である。

また、集光された光の強度分布が図１３のようになる従来のタワー型等の集光方式とは異なり、本発明では、日中においてどのような時間帯でも、太陽光の集光に関して収差を小さくすることができる。結像のぼやけ・歪みを抑制することができるため、前述したような中央付近のみ光の強度が高くなる従来の集光方式に比べて、図１２に示すように強度が高い箇所がより広範囲になり、均一な集光が可能なものとなる。従来方式のような末広がりの形状ではなく、また、中央付近以外の箇所でも集光度が高く、そのためエネルギーロスが生じてしまうのを防ぐことができるし、日中に、安定して効率良く集光することが可能である。

また、図１６のような装置においてパネル面の角度を固定したタイプに比べ、反射鏡の反射面の角度やレシーバの回転角を太陽の動きに追従させる本発明では集光率を高くすることができる。
図１５に、図１６のような集光方式における集光度の日中の推移を示す。また、図１４に本発明の集光方式における集光度の日中の推移を示す。これらの図に示すように、従来方式では、集光度は特に朝方や夕方に低く、一日を通して不安定である。一方で本発明では、朝方や夕方でも高い集光度を得ることができ、一日を通して高い値で均一に得ることができる。その結果、一日あたりで、本発明では従来方式よりも１．５倍もの光エネルギーを太陽電池に集光することができる。したがって、装置を設置するに要する土地面積を低減することができ、日本のような比較的狭い土地であっても充分に高い発電量を得ることができる。

また、従来のようなクロスリニア型の集光方式では他の集光方式に比べて集光率が改善されているものの、レシーバは定位置に固定されているため、レシーバ（太陽電池）へ集光するにあたって、特に朝方や夕方、また、高緯度の場合においては、やはり集光像が拡がって焦点がぼけてしまう。したがってそのような条件下では集められる光エネルギー量は低くなってしまい、得られる光エネルギー量は日中を通して不安定になる。
しかしながら本発明では、前述したように反射鏡の反射面の角度のみならずレシーバの東西方向の回転角も調整するものであるので、上記のような焦点ぼけを１日中低減することができる。このため、１日を通して安定して均一に高効率で集光することができ、光エネルギーをより多く集めることができる。

また、レシーバに配設した太陽電池を用いて発電を行うことができるため、従来の太陽熱集熱装置等で発電する際に必要なタービン等が不要になる。タービン自体やその設置に要する土地面積、土地代をなくすことができるため、これらの点で本発明はさらに有効である。

また、上記のように東西角度調整手段、南北角度調整手段を有し、反射鏡の反射面の角度を調整するための制御構造を、東西方向の角度を調整するものと南北方向の角度を調整するものとに分ければ、東西方向と南北方向の角度に分けて制御することで制御を単純なものとすることができるとともに、精度を大幅に高めることができる。すなわち簡便に、低コストで、しかも高精度で反射面の角度を調整することができる。したがって、太陽光を適切な角度でレシーバに向けて反射し易く、この点からも集光率の向上およびそれによる発電効率の向上を図ることができる。

このとき、前記東西角度調整手段と前記レシーバ回転機構は、それぞれ、前記複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度と、前記回転移動するレシーバの東西方向の回転角とを、太陽方位角と同じになるように調整するものとすることができる。

このようなものであれば、東西方向の角度において、太陽光に対して反射鏡の反射面を垂直にすることができるし、また、反射鏡からレシーバに対して垂直に反射できるのでより一層効率よく集光することができる。

また、前記東西角度調整手段は、回転駆動モーターと回転軸棒とを有しており、前記回転駆動モーターは、前記反射ラインに１つ設けられており、前記回転軸棒は、前記直列の複数枚の反射鏡同士の間に設けられていて隣接し合う反射鏡同士を連結しているか、または、前記直列の複数枚の反射鏡同士の間に設けられていて隣接し合う反射鏡同士を連結しているとともに、直列の一端の反射鏡にさらに設けられており、前記直列の複数枚の反射鏡が一体となって東西方向に回転駆動されるものであり、前記回転軸棒のいずれか１つが前記回転駆動モーターと接続されており、かつ、前記レシーバ回転機構は、前記レシーバを支持して回転させるレシーバ回転支持部材を有しており、該レシーバ回転支持部材は前記東西角度調整手段の前記回転軸棒のいずれか１つと連結されており、前記東西角度調整手段の回転駆動モーターの回転駆動により、前記回転軸棒を介して、前記直列の複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度が同時に調整されるとともに、前記レシーバ回転支持部材が回転駆動して前記レシーバの東西方向の回転角が調整されるものとすることができる。

このようなものであれば、１つの回転駆動モーターで、反射ラインの複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度とレシーバの東西方向の回転角とを同時に調整することができるので簡便である。反射鏡とレシーバに対して、別々のモーターを設けるよりもコストを低減することができるし、装置のコンパクト化を図ることができる。

また、前記レシーバ回転支持部材は、前記東西角度調整手段の前記回転軸棒に連結された回転支柱を有しており、該回転支柱の先端に前記レシーバの前記太陽電池が配設されているものとすることができる。

このようなものであれば、簡便な構成で、太陽電池が配設されているレシーバを回転移動させることができる。

また、前記回転軸棒を介して連結された複数枚の反射鏡が設置された反射ラインは、前記レシーバ回転支持部材とともに前記反射ラインを南北方向に回転させる反射ライン回転機構を備えたものとすることができる。

このようなものであれば、上記関係にあるレシーバ回転支持部材と反射ラインとを同時に南北方向に回転させることができる。そしてこれらの南北方向の回転の調整により、集光率の向上やコサイン効果の安定化を図ることができる。

また、前記回転軸棒は複数の短回転軸棒がカプラーを介して連結されたものであり、前記カプラーは、前記短回転軸棒を受ける２つの軸受と、緩衝材と、包装材とを有し、該緩衝材を介して前記２つの軸受が嵌合しており、該嵌合した２つの軸受が前記包装材により包まれたものとすることができる。

このようなものであれば、緩衝材を介しているため、比較的フレキシブルに短回転軸棒同士を連結することができる。また、しなるようにして２つの軸受が嵌合されていても、互いの嵌め込みがはずれるのを包装材により防ぐことができる。また、このようなカプラーの使用により、低コスト化を図ることができる。

また、前記１基以上のレシーバは、各々、南北方向に回転移動させるレシーバ南北回転機構をさらに備えたものとすることができる。
このようなものであれば、より一層、集光率の向上等を図ることができる。

また、前記レシーバは、前記太陽電池の受光面から外れた反射光を感知して信号を発信するセンサを有しており、該センサからの信号に基づいて、前記ヘリオスタット機構による前記複数枚の反射鏡の反射面の角度と、前記レシーバ回転機構による前記レシーバの東西方向の回転角のいずれか１つ以上が修正調整されるものとすることができる。

このようなものであれば、上記センサを利用して反射鏡の反射面の角度やレシーバの回転角を簡便に修正調整することができる。これにより、集光率をさらに改善することができる。

また、前記直列の複数枚の反射鏡は、各々を支えて位置固定するための反射鏡支持フレームを有するものとすることができる。

このようなものであれば、より一層安定して各々の反射鏡を支持することができ、集光率を向上することができる。すなわち、上記支持フレームにより反射鏡ごとに支持点を設けることができるため、例えば直列の複数枚の反射鏡を連結して両端でのみ支持する場合に比べ、反射鏡自体の重みによってたわみ、列の中心付近の反射鏡の高さ位置が下がってしまうのを防ぐことができる。

また、前記南北角度調整手段は、アクチュエータを有し、該アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の南北方向の角度が個別に調整されるものとすることができる。

このようなものであれば、Ｔボーンからなる調整手段のような制御が複雑なものよりも、反射面の南北方向の角度調整を簡便に行うことができる。

あるいは、前記南北角度調整手段は、南北角度調整用モーターを有し、該南北角度調整用モーターは前記直列の複数枚の反射鏡の各々に設けられており、前記南北角度調整用モーターの駆動制御により各反射鏡の反射面の南北方向の角度が個別に調整されるものとすることができる。

このようなものによっても、反射面の南北方向の角度調整を簡便に行うことができる。

また、前記反射ラインと前記１基以上のレシーバからなるユニットが、南北方向に直列および／または並列に複数組設置されているものとすることができる。

このようなものであれば、１つのユニットにおけるヘリオスタット機構は１つの反射ラインにおける複数枚の反射鏡を回転駆動させるだけで良く、また、レシーバ回転機構は各々のレシーバを回転移動させるだけで良いので、大がかりなものを用意する必要がない。また、このようなユニットを複数組設置することで、集光率を下げることなく、広大な土地に対応して装置の大規模化を図ることもできる。

また、前記レシーバは、さらに熱交換器を備えたものとすることができる。

このようなものであれば、レシーバに集光して熱交換器を介して得られた熱エネルギーをコジェネレーションエネルギーとして利用することができる。また、レシーバに配設された太陽電池を冷却することもでき、太陽電池において高温のために発電効率が落ちるのを抑制することもできる。

以上のように、本発明によれば、効率よく、低コストで、かつ高精度に太陽光を集光して太陽電池により発電することができる。

本発明の太陽光集光発電装置の一例を示す概略図である。 ヘリオスタット機構の一例を示す概略図である。 東西角度調整手段の一例を示す概略図である。（Ａ）東西角度調整手段の全体図である。（Ｂ）直列の一端の反射鏡と、それに対して設けられた回転軸棒との関係を示す説明図である。 南北角度調整手段の一例を示す概略図である。（Ａ）図２におけるＡ矢視図である。（Ｂ）図２におけるＢ矢視図である。 南北角度調整手段の他の一例を示す概略図である。（Ａ）南北角度調整手段を備えた反射鏡を東側から見た説明図である。（Ｂ）南北角度調整手段を備えた反射鏡の上面図である。 レシーバの一例を示す概略図である。 レシーバ回転機構（東側）の一例を示す側面図である。 レシーバ回転機構（南側）の一例を示す側面図である。 レシーバ回転機構の一例を示す平面図である。 レシーバを東西方向に回転移動させる場合の集光像を示す説明図である。 レシーバを定位置に配置した場合の集光像を示す説明図である。 本発明の集光方式における集光された光の強度分布を示すグラフである。 従来の集光方式における集光された光の強度分布を示すグラフである。 本発明の集光方式における集光度の日中の推移を示すグラフである。 従来の集光方式における集光度の日中の推移を示すグラフである。 従来の太陽電池を利用した発電装置の一例を示す概略図である。 従来の太陽電池を利用した発電装置の他の一例を示す概略図である。 従来のＴボーン方式のヘリオスタット機構の一例を示す説明図である。 反射ライン回転機構の一例を示す概略図である。（Ａ）全体図である。（Ｂ）昇降機の一例を示す説明図である。（Ｃ）昇降箱の一例を示す説明図である。 １本の反射ラインにレシーバを複数基有する場合の一例を示す概略図である。 短回転軸棒とカプラーの一例を示す説明図である。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に本発明の太陽光集光発電装置の一例を示す。なお、ここでは１本の反射ラインに対して１基のレシーバを有する場合を例に挙げて説明するが、後述するようにレシーバは１基に限らず、複数基設けることもできる。
まず、太陽光集光発電装置１の全体的な仕組みについて説明する。１本の反射ライン２が設定されており、反射ライン２上には複数枚の反射鏡４が設置されている。また、１基のレシーバ５を備えている。このレシーバ５は反射ライン２を中心軸にして弧を描くように東西方向に回転移動可能である。そして太陽光が反射鏡４に照射して反射され、該反射光をレシーバ５へ集光することで、太陽光を集光するものである。
そしてレシーバ５には太陽電池３が配設されており、その受光面に太陽光が集光され、発電が行われる。

このように反射鏡を使って太陽光を集光した先に太陽電池を配設することで、従来の図１６の方式よりも、効率よく簡便に、しかも大幅に低いコストで発電を行うことができる。太陽電池を多数配設するパネルを沢山設置するよりも、低コストの反射鏡を設置し、レシーバに設けた太陽電池に集光することで、高効率・低コストの発電を達成することが可能である。

また従来のような太陽熱発電と異なり太陽電池を有しており、発電のためのタービン等の大がかりな装置が不要である。このため、さらに低コストのものとすることができる。タービン等の設置に必要な土地等も不要になる。

以下、各部について詳述する。
（反射鏡について）
複数枚の反射鏡４について説明する。反射鏡４は太陽光を反射できる反射面６を有しているものであれば良く、反射鏡４の形状等は特に限定されない。例えば、太陽光の反射面６が平らなものとすることもできるし、凹面状のものとすることもできる。大きさも限定されず、例えば反射面６が６０ｃｍ×６０ｃｍ程度の面積を有するものとすることができる。
反射鏡４は反射ライン２上に複数枚設置されている。図１には３枚設置されている例（４Ａ_１〜４Ａ_３）を示したが、この枚数に限定されない。例えば設置箇所の広さに応じて増減することができる。

また、反射鏡４にはヘリオスタット機構７が備えられている。ここで図２にヘリオスタット機構７の一例を示す。
ヘリオスタット機構７は太陽の動きに追従させて反射面６の角度を調整するものである。反射鏡４の反射面６に関して、東西方向の角度を調整する手段（東西角度調整手段８）と、南北方向の角度を調整する手段（南北角度調整手段９）とを有している。なお、南北角度調整手段９については反射鏡４Ａ_２についてのみ記載している。
従来では図１８のようなＴボーンのみを用いて任意の角度に反射面の角度を調整していたが、本発明におけるヘリオスタット機構７では、東西方向の角度と南北方向の角度とで調整手段が異なっている。これらの手段は、互いに独立して各々の方向の角度を調整できるようになっている。したがって、制御が簡単でありながら、高精度で角度調整することができる。

なお、複数枚の反射鏡４は、各々ミラーフレーム２１を有している。また各々の反射鏡の東側および西側の側面の中央部には南北方向の回転軸が取り付けられている。該回転軸は、ミラーフレーム２１の東側および西側の側面の中央部を貫通しており、それにより反射鏡４がミラーフレーム２１に保持されていて、反射鏡４を南北方向の回転軸を中心にして南北方向に回転駆動させることが可能になっている。図２では反射鏡４Ａ_２のみ南北方向に回転させている。
また、ミラーフレーム２１の北側と南側の側面の中央部には後述する東西方向の回転軸（後述する東西角度調整手段８の回転軸棒１１）が設けられており、該東西方向の回転軸を中心にしてミラーフレーム２１を東西方向に回転駆動させることが可能になっている。ミラーフレーム２１の回転駆動により、保持された反射鏡４も一体となって東西方向に回転駆動される。

（東西角度調整手段について）
東西角度調整手段８について説明する。
東西角度調整手段の一例を図３に示す。図３（Ａ）は東西角度調整手段の全体図である。図３（Ａ）に示すように、主には回転駆動モーター１０、回転軸棒１１からなっている。
まず、回転軸棒１１は、隣接し合う反射鏡同士の間にミラーフレーム２１を介して設けられており（すなわち、反射鏡４Ａ_１と反射鏡４Ａ_２の間に回転軸棒１１Ｂ、反射鏡４Ａ_２と反射鏡４Ａ_３の間に回転軸棒１１Ｃ）、隣接し合う反射鏡同士を連結している。
また、直列の一端の反射鏡４Ａ_１に対しては、回転軸棒１１Ｂが設けられている側とは反対側にさらに回転軸棒１１Ａが設けられている。

反射鏡４Ａ_１〜４Ａ_３、ミラーフレーム２１、回転軸棒１１Ａ〜１１Ｃは一体であり、例えば回転軸棒１１Ａの回転駆動により、反射鏡４Ａ_１〜４Ａ_３、ミラーフレーム２１、その他の回転軸棒１１Ｂ〜１１Ｃは一体となって東西方向に回転駆動されるように構成されている。

また、回転駆動モーター１０は反射ライン２（反射鏡４Ａ_１〜４Ａ_３）に対して１つだけ設けられており、ここでは直列の一端の反射鏡４Ａ_１に設けられている。

図３（Ｂ）に直列の一端の反射鏡４Ａ_１と、それに対して設けられた回転軸棒１１Ａと回転駆動モーター１０との関係を示す。図３（Ｂ）に示すように、回転軸棒１１Ａと回転駆動モーター１０との間にはプーリー１２とベルト１３とが設けられている。一方、台１４上に回転駆動モーター１０が設置されている。そして、回転駆動モーター１０のモーター軸１５はベルト１３を介してプーリー１２と連結されている。さらにプーリー１２は反射鏡４Ａ_１を保持したミラーフレーム２１と連結された東西方向の回転軸棒１１Ａに接続されている。
したがって、回転駆動モーター１０による回転駆動、すなわちモーター軸１５の回転駆動により、ベルト１３を介してプーリー１２が回転駆動し、該プーリー１２の回転駆動により、東西方向の回転軸棒１１を中心にしてミラーフレーム２１が反射鏡４Ａ_１ごと回転駆動されるように構成されている。
なお、回転駆動モーター１０による回転駆動に対して反射鏡４Ａ_１の回転駆動する角度は、変速比、すなわち、例えばモーター軸１５の直径に対するプーリー１２の直径の大きさ等に基づく。この変速比は所望の値に設定することができる。

この他、プーリー１２の代わりに歯車を用いることができるし、その場合にはベルト１３の代わりにチェーンを用いることが可能である。歯車の歯数の調整により、変速比を所望の値に設定することができる。

以上のような構成により、回転駆動モーター１０を回転駆動した場合、回転軸棒１１を介して、反射鏡４Ａ_１〜４Ａ_３が同時に東西方向に回転駆動される。
なお、回転駆動モーター１０をどの程度回転駆動させるかは特に限定されず、適宜設定することができる。太陽の動きに追従させてレシーバ５に向けて太陽光をより適切に反射させるため、反射鏡４の反射面６の角度が調整されるよう、回転駆動モーター１０の回転駆動の制御を行うことができる。

また、図３（Ａ）に示す例とは異なる態様とすることもできる。例えば、一端の反射鏡４Ａ_１に対しての回転軸棒１１Ａは設けず、隣接し合う反射鏡同士の間だけに回転軸棒を設ける態様とすることができる。
そして、その隣接し合う反射鏡同士の間に設けられた回転軸棒のうち、いずれか１つが回転駆動モーターと接続されている。回転駆動モーターと接続される回転軸棒は特に限定されず、反射鏡の東西方向の回転駆動がより効率的に行われるよう適宜選択することができる。

なお、回転駆動モーターと接続される回転軸棒との間には、例えば、図３（Ｂ）のような機構（ベルトや、該ベルトを介して回転駆動モーターと連結されたプーリー）を配設することができる。

なお、図３では、回転軸棒によって複数枚の反射鏡が一体となって同様に東西方向に回転駆動する例を示したが、これに限定されない。例えば、隣接する反射鏡同士の間に変速機をさらに設け（あるいは回転軸棒の代わりに設け）、各々の変速比に基づき複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度を個別に微調整することも可能である。

また、回転軸棒を複数の短回転軸棒からなるものとすることもできる。
一例として、図３の回転軸棒１１Ｃが短回転軸棒７２Ａ〜７２Ｃから構成されている場合を図２１に示す。そして、ここでは短回転軸棒７２Ｂが、地面等に固定された回転軸棒支柱７３で回転可能に支えられており、短回転軸棒７２Ａ、７２Ｂ（また、短回転軸棒７２Ｂ、７２Ｃ）がカプラー７４で連結されている。カプラー７４は緩衝材７６（弾性体等とすることができ、特に限定されない）を介して嵌合する２つの軸受（軸受７５Ａは短回転軸棒７２Ａと接続されており、軸受７５Ｂは短回転軸棒７２Ｂと接続されている）が包装材７７（包帯等とすることができ、特に限定されない）により包まれて構成されている。緩衝材７６の存在により、短回転軸棒７２Ａ、７２Ｂをフレキシブルに連結することが可能である。

ここで、反射鏡の東西方向の回転をスムーズに行うにあたっては（特に、ミラーフレーム２１内に南北方向に回転軸となる芯が通っていない場合）、一般に、例えば回転軸棒の１１Ｂ、１１Ｃの回転軸の一致性が高い他、ミラーフレーム２１等に関して高い形状精度や、歪みが小さいことなど種々要求される。したがって、ミラーフレーム等の素材として比較的頑丈なものを用いる必要性が生じるが、しかしながらそれらの材料はコスト等も考慮すると重いものの場合が多い。このような場合にはカプラーへ多大な負担がかかるため、図２１の形態と異なり、少なくともカプラーとミラーフレームとの間に支柱を設けるのが良い。

一方、ミラーフレーム等を安価で軽い材料で構成することもできる。ただし、この場合、一般には形状精度や歪みが大きくなってしまい、回転軸がずれて東西方向の回転がスムーズに行われにくくなる。しかしながら、ミラーフレームとカプラー７４との間に支柱を設けることなく、図２１のような位置にカプラー７４を用いることで、たとえ上記回転軸のずれが生じたとしても、緩衝材７６によるフレキシブルな連結によって上記回転軸のずれを吸収することができ、スムーズな回転が可能になる。しかも軽材料で構成されているため、回転に要する回転駆動モーターの電力も抑制することができる。
また、カプラー７４に負担がかかりやすくなるものの、ミラーフレーム等がそもそも軽量であるし、包装材７７によって包まれてある程度固定されているため、カプラー７４は十分にそれらの重さに耐えることができ、２つの軸受７５Ａ、７５Ｂがはずれてしまうこともない。

このように、カプラー７４の使用により、低コストで効率良く反射鏡等を東西方向に回転させることも可能になる。
なお、当然、このようなカプラーは反射鏡同士間の回転軸棒に設けても良いし、反射鏡と回転駆動モーターとを連結する回転軸棒だけに設けても良い。あるいはそれら両方に設けることもできる。

（南北角度調整手段について）
次に南北角度調整手段９について説明する。
＜第一の態様＞
図４に南北角度調整手段の一例を示す。図４（Ａ）は図２のＡ矢視図であり、各々の位置関係が把握しやすいように反射鏡４も併せて記載している。また図４（Ｂ）は図２のＢ矢視図であり、こちらも反射鏡４を併せて記載している。
南北角度調整手段９は反射鏡４に対して個別に設けられており、アーム２２を有するアクチュエータ２３を備えている。このアクチュエータ２３はアーム２２を前進後退運動させるものである。またアーム２２は反射鏡４に連結されている。

ここではアーム２２は、先端が反射鏡４の裏面に連結されており、その前進後退運動により反射鏡４の裏面を押し引きすることができ、それによってミラーフレーム２１に保持された南北方向の回転軸を中心にして反射鏡４を南北方向に回転させることが可能である。アーム２２の前進後退の距離によって、反射鏡４の反射面６の南北方向の角度を調整することができる。

アーム２２の前進後退の範囲（ストローク範囲）は特に限定されないが、少なくとも、１年を通して太陽光をレシーバに向けて適切に反射できるようなものであれば良い。地軸の傾きにより、１年を通して太陽の高度は（２３．４°×２）の範囲で変化するため、反射面６の角度を少なくともその範囲の分は調整できるように、アーム２２のストローク範囲を決定すると良い。

またアーム２２は、前述のように反射鏡４の裏面を押したり引いたりして反射鏡４を回転させるが、同時に反射鏡４を裏面側から支持している。
従来用いられているＴボーン方式では、図１８に示すように各部を回転させることによって、太陽の動きに合わせて反射鏡を任意に回転させている。このようなＴボーン方式では風によって反射鏡が揺れてしまい、レシーバへの反射に悪影響が生じることがあったが、図４のアーム２２による支持のおかげで、風が吹いたとしても反射鏡４が揺れるのを効果的に防ぐことができる。したがって、反射鏡４の揺れによってレシーバへの反射が適切に行われなくなるのを防ぐことができ、集光率が下がるのを抑制することができる。

なお、反射鏡４の裏面でアーム２２と連結している場合について説明したが、当然これに限定されず、アーム２２と反射鏡４の連結部は適宜決定することができる。例えば反射鏡４の側面でアーム２２と連結させることも可能である。
また、反射鏡４とアーム２２は必ずしも連結されている必要はない。反射鏡を適切に支持しつつ回転させることができるような仕組みであれば良い。

また、前述したように反射鏡４はミラーフレーム２１ごと東西方向に回転駆動するものであるので、アクチュエータ２３自体は、例えばミラーフレーム２１に固定させると良い。このようにすれば、反射面６の東西方向の角度調整のためにミラーフレーム２１および反射鏡４が東西方向に回転駆動したとしても、アクチュエータ２３はミラーフレーム２１に固定されているので、東西方向に回転する前と同様にして、アクチュエータ２３のアーム２２で反射面６の南北方向の角度調整を行うことが可能である。

＜第二の態様＞
図５に南北角度調整手段の他の一例を示す。図５（Ａ）は、南北角度調整手段を備えた反射鏡４を東側から見た説明図である。また図５（Ｂ）は、南北角度調整手段を備えた反射鏡４の上面図である。
この態様の南北角度調整手段１０９では、反射鏡４ごとに個別に南北角度調整用モーター２４が備えられている。ミラーフレーム２１を貫通している反射鏡４の南北方向の回転軸に対して南北角度調整用モーター２４が接続されている。そして、該南北角度調整用モーター２４の駆動制御により、南北方向の回転軸を回転駆動させ、それによって反射鏡４を南北方向に回転駆動させて反射面６の南北方向の角度が調整可能になっている。
なお、この南北角度調整用モーター２４の種類等は特に限定されず、南北方向の回転軸を適宜回転駆動することができるものであれば良い。

以上のような南北角度調整手段が、各々の反射鏡ごとに備えられている。このため、反射鏡４を個別に南北方向に回転させて、その反射面６の南北方向の角度調整を行うことが可能である。しかも反射鏡ごとに互いに独立して角度調整することができる。

以上、東西角度調整手段と南北角度調整手段に関し、反射鏡４を回転させて反射面６の角度を調整するための仕組みについて説明してきた。
図１８のような従来のＴボーン方式では、そのＴボーンのみで反射面を様々な方向に回転させて任意の角度に調整しなければならず、そのために制御が複雑であった。
しかしながら、本発明では、反射面の角度調整を、回転駆動モーターや回転軸棒を有する東西角度調整手段とアクチュエータ等を有する南北角度調整手段で分担している。すなわち、東西角度調整手段は東西方向の角度調整だけ行えば良く、また、南北角度調整手段は南北方向の角度調整だけ行えば良いので、各々は、単純な制御構造で簡便に反射面の角度を調整することができ、それらの組合わせで任意の角度に反射面の角度を高い精度で調整可能である。しかも、それぞれの機構は簡単であるため、低コストなものとなる。

また、東西角度調整手段に関しては、直接的に駆動制御する対象は回転駆動モーター１０だけであるので実に簡便である。

なお、単に反射面６を任意の角度に調整できるだけでなく、ヘリオスタット機構７として、実際に、太陽の動きに追従するように角度が調整されるものでなければならない。
このような角度調整を円滑にすすめるため、例えば、東西角度調整手段８および南北角度調整手段９に、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する反射鏡４の角度調整データを内蔵しておくと良い。
前述したように、東西角度調整手段８においては、回転駆動モーター１０の回転駆動により、回転軸棒１１を介して反射鏡４が回転駆動され、反射面６の東西方向の角度調整が行われる。また太陽の動きは暦および真太陽時から予め推測することができる。

そこで、図３等の回転駆動モーター１０として、その駆動制御のためのコンピュータを備えるものとし、該コンピューターには上記太陽の動きに追従して反射鏡４の反射面６の角度が適切に調整されるようにするための、回転駆動モーター１０の制御値（角度調整データ）のパターンをインプットしておく。そして、実際に太陽光をレシーバ５に反射させる際には、コンピュータ内の角度調整データに基づいて回転駆動モーター１０を駆動させ、回転軸棒１１を介し、簡便に複数枚の反射鏡４の各々の反射面６の角度調整を同時に行うことができる。
なお、コンピュータを別個用意するのではなく、例えば回転駆動モーター１０に内蔵されるメモリと制御回路に角度調整データを入力して制御させることもできる。

また、南北角度調整手段９についても同様である。すなわち、アクチュエータ２３のメモリ上、あるいは備えつけたコンピュータ内に、上記太陽の動きに追従して反射鏡４の反射面６の角度が適切に調整されるようにするための、アクチュエータ２３のアーム２２の前進後退運動の制御値（角度調整データ）のパターンをインプットしておく。そして該角度調整データに基づいてアクチュエータ２３のアーム２２の前進後退運動を制御することによって、簡便に反射面６の角度調整を行うことができる。
また、南北角度調整用モーター２４を備えた場合においても同様に角度調整パターンをインプットしておくことができる。

当然、従来のように、逐次、太陽の位置を計算し、さらにその太陽の位置に対応した反射面の角度を計算して東西角度調整手段８および南北角度調整手段９を制御しても良い。しかしながら、上記のようにパターン化された内蔵データを利用するのであれば、従来のような逐次計算は必要なく、また、そのような逐次計算を行ってから反射面の角度調整を行うのではないので、より一層、太陽の動きに遅れることなくいち早く対応させることが可能であるし、簡便である上に精度も高い。また集光率の上昇につなげることができる。コスト等に応じて適宜決定することができる。

また、東西角度調整手段８および南北角度調整手段９は各々独立して制御可能であるが、これに限定されず、図１に示すように中央制御装置２５を設け、それぞれの、東西角度調整手段８の回転駆動モーター１０や南北角度調整手段９のアクチュエータ２３と接続し、中央制御装置２５によって、回転駆動モーター１０の回転駆動、およびアクチュエータ２３のアーム２２の前進後退運動を統一的に制御することも可能である。例えば、集光開始時やメンテナンス時の反射面６の初期角度の調整を行うときに中央制御装置２５で制御することができる。太陽の位置に基づいて、適切な反射面６の角度やその角度に調整するための回転駆動モーター１０等の制御データを計算し、該計算結果に基づき、中央制御装置２５によって反射面６の初期角度を調整することができる。
そして、初期角度を調整した後、引き続き中央制御装置２５により角度調整を行っても良いし、あるいは前述したように内蔵データを利用して角度調整を行うこともできる。

（反射鏡の支持部材について）
前述したように、各々の反射鏡４はミラーフレーム２１によって囲まれている。そして、該ミラーフレーム２１には例えば三角形状の支持フレーム２６が取り付けられている。この支持フレーム２６によって、ミラーフレーム２１や回転軸棒１１を介して各々の反射鏡４が支持されている。この場合において、ミラーフレームが東西方向に回転駆動できるように接続部に対して適宜工夫を施すことができる。
このような支持フレーム２６を配設することで、特には、直列の複数枚の反射鏡のうち中側に位置する反射鏡が自重により高さ位置が下がるのを防止することができる。各々の反射鏡４を所望の高さ位置（例えば地面から５０ｃｍの高さ位置）に安定させることが可能である。

（レシーバについて）
次にレシーバ５について説明する。図６にレシーバの一例を示す。
このレシーバ５は１つの反射ラインに一基備えられており、主に、レシーバ本体４１、太陽電池３、熱交換器４３、センサ４５から構成されている。また、後述するように、レシーバ５を太陽の動きに追従させて反射ライン２を中心軸にして弧を描くように東西方向に回転移動させるレシーバ回転機構を備えている。反射ライン２との距離は例えば１．５ｍに設定することができる。
まず、レシーバ本体４１自体は特に限定されるものではなく、その形状、大きさは適宜決定することができる。東西方向に移動させやすく、適切な開口部４２等を有し、太陽光の反射光を効率よく集光することができるものであれば良い。

また、太陽電池３の種類も特に限定されず、適宜決定することができる。受光面４４に太陽光の反射光が集光され、適切に発電できるものであれば良い。例えば、ＧａＡｓ系のものを用いることができる。また、シリコン系の太陽電池であれば比較的安価であり、コストを低減することができる。

また、熱交換器４３は特に限定されず、熱媒体（空気や二酸化炭素、水など）を熱交換器４３内に通して効率良く熱交換できるものであれば良い。熱交換器４３で得られた熱エネルギーをコジェネレーションエネルギーとして利用することもできる。例えば、冷暖房、植物園、工場などに用いることが可能である。熱エネルギー量によっては発電に用いることもできる。

また、集光により必要以上に温度が高くなって太陽電池３が劣化するのを熱交換器４３によって防止することができる。すなわち、熱交換器４３は太陽電池３を冷却するための機能も兼ね備えることができる。

また、受光面４４の周囲にはセンサ４５が配設されている。そして、センサ４５は例えば中央制御装置２５、ヘリオスタット機構７、レシーバ回転機構等と接続されている。なお、センサ４５は反射光を感知でき、反射光を感知したときに中央制御装置２５等へ信号を発信できるものであればよく、種類等は特に限定されない。

受光面４４から外れるようにして反射された反射光がセンサ４５により感知されると、中央制御装置等へと信号が発せられ、それによって反射鏡の反射面の角度やレシーバの回転角が修正可能なようにプログラムされている。中央制御装置等でその都度、逐次計算して上記角度等を修正調整することもできるし、あるいはセンサ４５からの信号パターンにより、予め設定しておいた修正パターンを適用し、逐次計算なしで簡便に修正調整することも可能である。
このようなセンサ４５を配設することで、常に受光面４４へと反射光を集光でき、より一層集光率を高めることができる。

（レシーバ回転機構について）
レシーバ回転機構の一例を図７（東側の側面図）、図８（南側の側面図）、図９（平面図）に示す。なお、説明のため反射鏡４等も併せて記載している。ここでは、東西方向の回転に関して、ミラーフレームおよび反射鏡が水平になるよう調整されている場合を示す。また、レシーバが反射ラインの直上に位置している場合である。
まず、図７に示すように、レシーバ回転機構４６は、主に、レシーバ５を支持して回転させるレシーバ回転支持部材４７や、該レシーバ回転支持部材４７を回転させるためのモーター等からなっている。

なお、ここでは回転駆動モーター１０によりレシーバ回転支持部材４７を回転させることができる構成になっている。図７、９のようにレシーバ回転支持部材４７は東西角度調整手段の回転軸棒１１のうちのいずれか１つと連結されており、回転駆動モーター１０の回転駆動を制御することで、反射鏡４の反射面の東西方向の角度調整のみならず、レシーバ回転支持部材４７を同時に回転させ、それによってレシーバ５を回転移動させて回転角を調整できるようになっている。このような構成にすることにより、簡便に東西方向における反射鏡４の角度やレシーバ５の回転角を調整することができる。
当然、レシーバ回転支持部材４７を回転させるためのモーター等を別個に設けることも可能であるが、回転駆動モーター１０を兼用することで、コストの低減や装置のコンパクト化を図ることができる。

そしてレシーバ回転支持部材４７としては、回転軸棒１１に連結された回転支柱４８を有し、その先端にレシーバ５の太陽電池３が配設されている。
なお、回転支柱４８の先端に直接的に太陽電池３を配設することもできるし、例えば他の部材を介して間接的に太陽電池３を配設することもできる。太陽電池３の受光面に効率良く集光できる形態であれば良い。
図７〜図９に示す例では、リング４９と、該リング４９とレシーバ５とを連結するレシーバ支持フレーム５０と、リング４９と回転支柱４８とを連結する棒状のリング支持フレーム５１とを介して、回転支柱４８の先端側に太陽電池３が配設されている。
このように、特にはリング４９を配設したり、リング支持フレーム５１を棒状のものとして、反射鏡４からの反射光を遮る量を抑制し太陽電池３へ到達し易いように、適宜、各部材の形状等を決定することができる。この場合、リング支持フレーム５１で遮られる反射光の量はわずかであるし、また、反射光はリング４９の内側を通って太陽電池３へ集光できるのでリング４９によって反射光が遮られることもない（図７、９）。

また、特に図８に示すように、反射ラインにおける回転軸棒１１を中心にして回転支柱４８、さらにはレシーバ回転支持部材４７を東西方向に回転させることができ、その先端に配設されたレシーバ５を回転移動させることが可能である。前述したように、回転駆動モーター１０の回転駆動の制御により、レシーバ５の回転角を調整することができる。
また、回転支柱４８において、太陽電池３が配設される側とは反対側にウエイトバランス５２を設けることができる。このようなウエイトバランス５２を設けることによって、回転軸棒１１と連結している箇所を中心にして回転支柱４８を回転させやすく、またバランスも取りやすくなる。

＜レシーバの回転移動の有効性について＞
ここで、太陽の動きに追従させてレシーバを東西方向に回転移動させる有効性について説明する。レシーバを定位置に配置する場合と回転移動させる場合との反射鏡（ここでは分かりやすいように、反射面が凹面のものとし、反射鏡に垂直に太陽光が入射してきた場合に１点に集光させることができるものとする）からの反射光の集光像の差異を挙げて説明する。

まず、図１１にレシーバを定位置（南）に配置する場合の集光像を示す。日の出時（東）と南中時（南）について示す。反射鏡の東西方向の回転面内において、南中時においては太陽、レシーバ、反射鏡は直線状に並んでおり、太陽光は反射鏡の反射面に垂直に入射するため、反射光がレシーバに集まるよう効率良く集光できている。一方、日の出時においては、太陽光は反射鏡に対して垂直方向からずれて入射するため、反射面の両端において反射角度に差異が生じてしまい、反射光がレシーバに集まらずに集光像が拡がってしまう。日の出時のように太陽方位角とレシーバの位置（南）との差異が大きいときほど（例えば朝方や夕方）、集光像が拡がってしまい、集光率が低下してしまう。

図１０にレシーバを東西方向に回転移動させる場合の集光像を示す。ここでは、レシーバの回転移動の有効性がより一層分かりやすいようにするため、東西角度調整手段とレシーバ回転機構により、それぞれ、反射鏡の反射面の東西方向の角度と、回転移動するレシーバの東西方向の回転角とを、太陽方位角と同じに調整する場合について示す。
南中時においては図１１と同様である。そして、朝方（日の出時含む）においても、反射鏡の東西方向の回転面内において、太陽、レシーバ、反射鏡は直線状に並んでいるため、太陽光は反射鏡に垂直に入射し、南中時と同様の高い集光率を得ることが可能である。さらに夕方においても同様である。したがって、一日を通して（日中）焦点ぼけをなくし、安定して均一に高効率で集光することが可能になる。すなわち、より一層多くの光エネルギーを得ることができる。
このように、太陽光を集光するにあたってレシーバを東西方向に回転移動させるのは極めて有効であることが分かる。

本発明の太陽光集光発電装置１は上述したレシーバ回転機構４６を備えており、太陽の動きに追従させて反射ラインを中心軸にして弧を描くように東西方向にレシーバ５を回転移動させることができるため、図１１のようなレシーバが定位置に配置された装置に比べて効率良く集光することができる。なお、レシーバ５の回転移動を太陽の動きに追従させるにあたっては、反射鏡４の反射面６の角度やレシーバ５の東西方向の回転角を太陽方位角とは異なる値に調整したとしても十分に集光率の改善を得ることができる。ただし、図１０に示すようにそれらが太陽方位角と同じになるように調整するのがより好ましく、一層多くの光エネルギーを得ることができる。

なお、レシーバ回転機構４６の制御は、ヘリオスタット機構７と同様、内蔵データを利用したり、中央制御装置２５を用いることが可能である。

（反射ライン回転機構について）
また、図７等の場合において、回転軸棒を介して連結された反射鏡４が設置された反射ライン２には、レシーバ回転支持部材４７（およびレシーバ５）とともに反射ライン２を南北方向に回転させる反射ライン回転機構６１を備えることもできる。
図１９に反射ライン回転機構６１の一例を示す。図１９（Ａ）が機構の全体図である。反射ライン回転機構６１は、反射ライン２の一端を支持して昇降させるための昇降機６２、他端に取り付けられた重り６３（上下動可能な載置台６５に載置されている）、反射ライン２とレシーバ回転支持部材４７との連結部を南北方向の回転の支点として支える反射ライン支柱６４を有している。ここでは北側に昇降機６２が配置されている例を示しているが、逆に南側に配置することも可能である。

昇降機６２の一例を図１９（Ｂ）に示す。昇降機６２は、昇降モーター６６、昇降モーター６６により回転させられるボルト状の昇降軸６７、昇降軸６７に嵌合するナット状の昇降リング６８、昇降リング６８が固定された昇降箱６９、昇降箱６９の昇降のためのガイドレール７０を有している。
図１９（Ｂ）に示すように、昇降箱６９を昇降させる際には、昇降モーター６６で昇降軸６７を回転させる。昇降リング６８は昇降軸６７に嵌合しているものの、昇降箱６９およびガイドレール７０によって固定されており回転できないため、代わりに昇降軸６７を昇降することになる。これによりガイドレール７０に沿って昇降箱６９が昇降できるようになっている。

また、図１９（Ｃ）に示すように、昇降箱６９には昇降アーム７１が取り付けられている。昇降アーム７１の他端は反射ライン２の一端に取り付けられているため、昇降箱６９の昇降によって反射ライン２の一端を上下動させることができる。なお、反射ライン２が効率良く南北方向に回転できるように、昇降アーム７１と反射ライン２との接続部に適宜工夫を施すことが可能である。

反射ライン２において北側が南側よりも高くなるようにする場合は、昇降機６２で反射ラインの北端を持ち上げるとともに、重り６３の重さを利用して載置台６５の高さ位置を下げて南端を沈ませる。これにより、反射ライン支柱６４で支えられた支点を中心として南北方向に反射ライン２を回転させることができる。なお、昇降機６２だけでなく重り６３の重さも利用しているため、反射ライン２の昇降の際の昇降機６２の負担を軽減することが可能である。

なお、図１９のような形態に限らず、例えば反射ライン支柱６４を設けず、昇降機６２で支持している側とは反対側の端を支点にして、昇降機６２の制御のみで反射ライン２を南北方向に回転させることも可能である。

また、このような反射ライン回転機構６１を用いれば、季節に応じて反射ライン２を南北方向に所望の回転角で回転させることができる。例えば春分時の回転角に対して、夏至の時には地軸の傾きを２で除した程度だけ回転させて北側が相対的に下がるようにしたり、冬至の時には逆に北側を相対的に上がるようにすることができる。
また、反射ラインを地軸と平行になるように傾くよう調整することができる。
そして、このような調整を適宜行うことによって、１年中、より一層効率良く太陽光を集光することができ、また、コサイン効果も変化を抑制して安定させることが可能になる。

（レシーバを複数基有する場合について）
以上の例では１本の反射ラインに対してレシーバが１基設けられている場合について説明してきたが、前述したように複数基のレシーバを設けることも可能である。図２０に複数基のレシーバを有する例を示す。
ここでは、反射鏡が４つ（南側から反射鏡４Ａ_４〜４Ａ_７）であり、図７−９等に示すようなレシーバ回転機構（レシーバ回転支持部材４７Ａ〜４７Ｃ）を有するレシーバ５Ａ〜５Ｃが設けられている。そして、反射ライン２’を地表面に対して適宜、角度を持たせることにより、反射鏡のシャドーイングや反射光のブロッキングを低減させることができる。さらに、反射ライン２’を地軸と平行になるように傾けてもよい。これにより、１日を通して、すべての反射鏡４Ａ_４〜４Ａ_７の仰角（反射面の南北方向の角度）を一定とすることが可能となり、仰角の調整が簡単にできる。

レシーバの基数は限定されず、例えば１枚の反射鏡に対して１基のレシーバを設置することができるし、この他、適宜、反射鏡の枚数とレシーバの基数を組み合わせることができる。図２０では、反射鏡４Ａ_４〜４Ａ_５に対してレシーバ５Ａおよびレシーバ回転支持部材４７Ａを、反射鏡４Ａ_６に対してレシーバ５Ｂおよびレシーバ回転支持部材４７Ｂを、反射鏡４Ａ_７に対してレシーバ５Ｃおよびレシーバ回転支持部材４７Ｃを設けている。
なお、例えばレシーバの位置によってレシーバ回転支持部材の長さ、形状等を変更することができる。例えば図２０に示すように北側のものほど長さを短くすることができるし、レシーバ回転支持部材４７Ｃのように折れ曲がっていて、レシーバ５Ｃが反射鏡４Ａ_７の上方に位置するよう形状を工夫したものとすることもできる。

このように複数基のレシーバを設ければ、１基しか設けない場合に比べて、各レシーバと反射ラインを結ぶレシーバ回転支持部材の長さを短くできるので、構造上、一層安定した設備とすることができ、しかもレシーバ回転支持部材の振動を抑制でき、該振動によって集光像の外れる幅を小さくすることができる。

（レシーバ南北回転機構について）
また、レシーバには、東西方向に回転移動させるためのレシーバ回転機構の他、さらに、レシーバを南北方向に回転移動させるためのレシーバ南北回転機構を備えたものとすることもできる。レシーバを南北方向に回転できれば良く、その構成は特に限定されない。このような機構を設けることで、集光率をより一層向上することができる。

なお、反射ラインの複数枚の反射鏡に対して１基のレシーバが設けられている場合、図７−９のようなレシーバ回転支持部材４７をさらに南北方向にも回転可能な機構を追加することができる。例えば、レシーバ南北回転機構８０として、図７、１９等に示されているレシーバ回転支持部材４７を、反射ライン（回転軸棒１１等）との連結部を中心にして南北方向に回転可能な機構を設けることができる。

また、レシーバを複数基用意し、１枚の反射鏡に対して１基のレシーバを設けている場合、上述と同様の構成とすることもできるし、あるいは反射鏡を南北方向に回転させるための南北角度調整手段を利用して、併せてレシーバも南北方向に回転移動させる仕組みとすることも可能である。
例えば、まず、図５（Ａ）（Ｂ）のような南北角度調整手段において、ミラーフレーム２１の内側に第二のミラーフレーム（不図示）を設け、該第二のミラーフレームとしては反射鏡４を囲って支持し、南北角度調整用モーター２４で反射鏡４ごと南北方向に回転可能なものとすることができる。そして、該第二のミラーフレームに適当な部材を接続し、その先端にレシーバを設けることができる。このような構成であれば、反射鏡の南北角度調整手段はレシーバを南北方向へ回転移動させる機能を兼ねることができる。

以上のように、装置全体が、主に３つの反射鏡からなる反射ラインと１基以上のレシーバ等からなる例について説明してきた。しかしながら、本発明はこの例に限定されず、例えば、反射鏡の数はもっと増加させても良い。また、図１、２０等に示す反射鏡やレシーバ等を１ユニットとし、このユニットを複数用意し、南北方向に直列または並列に設置することも可能である。あるいは、南北方向に直列にも並列にも設置することも可能である。
ヘリオスタット機構やレシーバ回転機構の制御対象を各ユニットに留めることで、それぞれ大掛かりな機構を用意する必要がなく簡便である。また、装置を設置する土地の大きさの大小に適宜合わせ易い。複数組配設することで大規模な装置とすることもでき、集光率を下げることなく大容量の光エネルギーを得ることも可能である。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図１、７等に示すような本発明の太陽光集光発電装置を用いて太陽光を太陽電池に集光するシミュレーションを行った。シミュレーションの条件を以下のように設定した。
１本の反射ライン上に３枚の反射鏡（大きさは６０ｃｍ×６０ｃｍ：全反射鏡の面積は１０８００ｃｍ^２）を設置し（地上から０．５ｍの高さ）、図７等に示すレシーバ回転機構を備え、反射ラインを中心軸にして弧を描くように東西方向に移動可能なレシーバを１基配設した（反射ラインから１．５ｍの距離）。該レシーバに配設された太陽電池（大きさは５ｃｍ×５ｃｍ）（集光度は１４４倍（６０^２／５^２）になる）に太陽光を集光した。

反射鏡の反射面の角度調整は図２の東西角度調整手段および南北角度調整手段を用いた。また、レシーバの回転角の調整は上記レシーバ回転機構を用いた。これらの調整においては、内蔵の、暦および真太陽時に応じた太陽の動きに対する各反射鏡の角度調整データや、レシーバの回転角調整データを利用し、回転駆動モーターの回転駆動やアクチュエータのアームの前進後退運動を適切に制御した。特に東西方向におけるこれらの調整においては、図１０に示すように、これらが太陽方位角と同じになるように調整した。

また、日時や場所としては、春分で、赤緯３６．８４０１６３２度（スペインアルメリア）とした。

（比較例１）
図１６のような装置であってパネル面（太陽電池の大きさは１０８００ｃｍ^２）の角度を調整しないタイプのものを用いて太陽光から太陽電池により発電した。

（比較例２）
従来のクロスリニア型の装置を用いた。すなわち、レシーバ回転機構を備えていないこと、および、反射ラインの上方の定位置にレシーバを固定配置したこと以外は実施例１と同様にして太陽電池に太陽光を集光した。

実施例１、比較例１のシミュレーションの結果を比較すると、実施例１では時間帯によってムラなく安定して太陽光を集光することができたが、比較例１では朝方や夕方に得られる光エネルギー量が小さくなってしまった。１日あたりに得られた光エネルギー量を比較すると、実施例１は比較例の約１．５倍であった。
また、実施例１のほうが用意する太陽電池の量を低減することができ、装置全体にかかるコストを充分に抑制することができた。

また、比較例２のシミュレーションの結果を見ると、比較例１よりも多くの光エネルギーを得られていた。一方、実施例１と比較すると、比較例２よりも実施例１のほうが多くの光エネルギーを得られており、約１．２倍であった。

（実施例２）
実施例１での装置を用いて１年間の集光のシミュレーションを行った。
また、これとは別に、実施例１での装置に対し、図１９のような反射ライン回転機構をさらに備えた装置を用意し、反射ライン全体を南北方向に回転させ（北端が南端よりも上に位置）、さらに季節ごとに（日ごとに）その回転角を変化させた。春分時の回転角に対して、夏至の時には地軸の傾きを２で除した程度だけ回転させて北側が相対的に下がるようにし、冬至の時には逆に北側を相対的に上げた。このような条件下で１年間の集光のシミュレーションを行った。

その結果、反射ライン回転機構の方が、コサイン効果や集光率などが優れており、１年を通して得られた光エネルギー量は実施例１での装置を用いた場合よりも多かった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…本発明の太陽光集光発電装置、 ２…反射ライン、
３…太陽電池、 ４、４Ａ_１〜４Ａ_７…反射鏡、
５、５Ａ〜５Ｃ…レシーバ、 ６…反射面、 ７…ヘリオスタット機構、
８…東西角度調整手段、
９、１０９…南北角度調整手段、 １０…回転駆動モーター、
１１、１１Ａ〜１１Ｃ…回転軸棒、 １２…プーリー、 １３…ベルト、
１４…台、 １５…モーター軸、
２１…ミラーフレーム、 ２２…アーム、 ２３…アクチュエータ、
２４…南北角度調整用モーター、 ２５…中央制御装置、
２６…支持フレーム、
４１…レシーバ本体、 ４２…開口部、 ４３…熱交換器、 ４４…受光面、
４５…センサ、 ４６…レシーバ回転機構、
４７、４７Ａ〜４７Ｃ…レシーバ回転支持部材、
４８…回転支柱、 ４９…リング、 ５０…レシーバ支持フレーム、
５１…リング支持フレーム、 ５２…ウエイトバランス、
６１…反射ライン回転機構、 ６２…昇降機、 ６３…重り、
６４…反射ライン支柱、 ６５…載置台、 ６６…昇降モーター、
６７…昇降軸、 ６８…昇降リング、 ６９…昇降箱、 ７０…ガイドレール、
７１…昇降アーム、
７２Ａ〜７２Ｃ…短回転軸棒、 ７３…回転軸棒支柱、
７４…カプラー、 ７５Ａ、７５Ｂ…軸受、 ７６…緩衝材、 ７７…包装材、
８０…レシーバ南北回転機構。

Claims (13)

1. 反射ラインと１基以上のレシーバとを有する太陽光集光発電装置であって、
   前記反射ラインは、南北方向に設定されたものであり、該反射ライン上には太陽光を反射する複数枚の反射鏡が直列に設置されており、該複数枚の反射鏡は太陽の動きに追従させて反射面の角度を調整するヘリオスタット機構を備えており、
   該ヘリオスタット機構は、前記複数枚の反射鏡の反射面を東西方向に角度調整可能な東西角度調整手段と、南北方向に個別に角度調整可能な南北角度調整手段を有しており、
   前記１基以上のレシーバは、各々、レシーバを太陽の動きに追従させて前記反射ラインを中心軸にして弧を描くように東西方向に回転移動させるレシーバ回転機構を備えており、かつ、該レシーバには太陽電池が配設されており、該太陽電池の受光面に、前記複数枚の反射鏡からの太陽光の反射光を集光するものであることを特徴とする太陽光集光発電装置。
2. 前記東西角度調整手段と前記レシーバ回転機構は、それぞれ、前記複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度と、前記回転移動するレシーバの東西方向の回転角とを、太陽方位角と同じになるように調整するものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽光集光発電装置。
3. 前記東西角度調整手段は、回転駆動モーターと回転軸棒とを有しており、
   前記回転駆動モーターは、前記反射ラインに１つ設けられており、
   前記回転軸棒は、前記直列の複数枚の反射鏡同士の間に設けられていて隣接し合う反射鏡同士を連結しているか、または、
   前記直列の複数枚の反射鏡同士の間に設けられていて隣接し合う反射鏡同士を連結しているとともに、直列の一端の反射鏡にさらに設けられており、
   前記直列の複数枚の反射鏡が一体となって東西方向に回転駆動されるものであり、
   前記回転軸棒のいずれか１つが前記回転駆動モーターと接続されており、かつ、
   前記レシーバ回転機構は、前記レシーバを支持して回転させるレシーバ回転支持部材を有しており、該レシーバ回転支持部材は前記東西角度調整手段の前記回転軸棒のいずれか１つと連結されており、
   前記東西角度調整手段の回転駆動モーターの回転駆動により、前記回転軸棒を介して、前記直列の複数枚の反射鏡の反射面の東西方向の角度が同時に調整されるとともに、前記レシーバ回転支持部材が回転駆動して前記レシーバの東西方向の回転角が調整されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光集光発電装置。
4. 前記レシーバ回転支持部材は、前記東西角度調整手段の前記回転軸棒に連結された回転支柱を有しており、該回転支柱の先端に前記レシーバの前記太陽電池が配設されているものであることを特徴とする請求項３に記載の太陽光集光発電装置。
5. 前記回転軸棒を介して連結された複数枚の反射鏡が設置された反射ラインは、前記レシーバ回転支持部材とともに前記反射ラインを南北方向に回転させる反射ライン回転機構を備えたものであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の太陽光集光発電装置。
6. 前記回転軸棒は複数の短回転軸棒がカプラーを介して連結されたものであり、
   前記カプラーは、前記短回転軸棒を受ける２つの軸受と、緩衝材と、包装材とを有し、該緩衝材を介して前記２つの軸受が嵌合しており、該嵌合した２つの軸受が前記包装材により包まれたものであることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
7. 前記１基以上のレシーバは、各々、南北方向に回転移動させるレシーバ南北回転機構をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
8. 前記レシーバは、前記太陽電池の受光面から外れた反射光を感知して信号を発信するセンサを有しており、該センサからの信号に基づいて、前記ヘリオスタット機構による前記複数枚の反射鏡の反射面の角度と、前記レシーバ回転機構による前記レシーバの東西方向の回転角のいずれか１つ以上が修正調整されるものであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
9. 前記直列の複数枚の反射鏡は、各々を支えて位置固定するための反射鏡支持フレームを有するものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
10. 前記南北角度調整手段は、アクチュエータを有し、
    該アクチュエータは前記反射鏡毎にそれぞれ配置され、各アクチュエータはアームを有し、該アームと前記反射鏡とが連結されており、前記アームの前進後退運動により各反射鏡の反射面の南北方向の角度が個別に調整されるものであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
11. 前記南北角度調整手段は、南北角度調整用モーターを有し、
    該南北角度調整用モーターは前記直列の複数枚の反射鏡の各々に設けられており、前記南北角度調整用モーターの駆動制御により各反射鏡の反射面の南北方向の角度が個別に調整されるものであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
12. 前記反射ラインと前記１基以上のレシーバからなるユニットが、南北方向に直列および／または並列に複数組設置されているものであることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。
13. 前記レシーバは、さらに熱交換器を備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の太陽光集光発電装置。

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