JP5669758B2 - 太陽光集光装置および太陽熱回収設備 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽光を集めて熱媒流体を加熱することにより太陽光が有するエネルギーを回収するための太陽光集光装置および太陽熱回収設備に関する。
太陽光が有するエネルギーを有効に利用する設備として、太陽光の反射鏡を地上に多数設置し、そしてこれら反射鏡により反射された太陽光を一箇所に集めるとともに熱回収装置にて太陽光の熱を回収するようにしたものがある。
このような設備としては、平面または僅かに曲がった反射面を有する細長い反射鏡を地上に多数並置するとともに、これら各反射鏡における反射面の焦点に例えば水などの熱媒流体が供給される受熱用管体（レシーバともいう）を配置し、この受熱用管体内を流れる熱媒流体を加熱することにより、熱回収を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような設備によると、太陽の東西方向での高度（以下、東西高度という）が時間とともに変化するため、当然に、反射鏡による反射光が焦点からずれてしまい、太陽熱の回収効率が低下することになる。このような回収効率の低下を防止するために、反射鏡は、その設置角度が太陽の東西高度に応じて追従するように構成されている。
特表２００８−５０３７０９号公報
上述したように、反射鏡の設置角度を太陽の東西高度に合わせて、常に、その反射光が受熱用管体に集まるようにされているが、反射鏡自身については、その反射面の曲がり具合が固定されており、したがって反射鏡の設置角度を太陽の東西高度に応じて追従させたとしても、反射面の曲がり具合が常に最適になるとは限らないという問題がある。このため、太陽光の熱回収効率の向上が望まれている。
そこで、本発明は、反射鏡により太陽光の持つ熱を回収する際に、その回収効率の向上を図り得る太陽光集光装置および太陽熱回収設備を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第一の太陽光集光装置は、支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
上記傾動体として、上記反射鏡と略同じ矩形状の枠状に形成されて反射鏡の長辺である両側縁部を支持する枠状体を用い、
さらに曲げ調整手段を、上記反射鏡裏面の中央に設けられたローラと、上記支持フレーム側に設けられるとともに上記ローラに接触して反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したものである。
また、本発明の第二の太陽光集光装置は、支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
上記傾動体として上記反射鏡を支持する棒状体を用い、
この棒状体を上記反射鏡の長手方向と平行な中心部を支持する棒状の主支持材と、この主支持材に所定間隔おきで且つ上側に傾斜して両側に突設された副支持材とから構成し、
さらに上記曲げ調整手段を、上記各副支持材にその軸心方向で移動可能に支持された棒状移動体と、これら各棒状移動体の一端部にそれぞれ連結されて反射鏡の各側縁部を支持する棒状受け材と、上記各棒状移動体の他端部に設けられた当接部材と、これら各棒状移動体に設けられてそれぞれを当接部材側に付勢し得る付勢部材と、上記各棒状移動体の他端側に設けられるとともに、各当接部材に接触してこれら各棒状移動体を移動させることにより、反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したものである。
また、本発明の第三の太陽光集光装置は、支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
上記傾動体として上記反射鏡を支持する枠状体を用い、
さらに上記曲げ調整手段を、
上記枠状体の両側部に鉛直面内で揺動可能に設けられた複数の揺動部材と、これら各側部における揺動部材の上端部同士を連結するとともに反射鏡の側縁部を支持し得る左右の支持連結部材と、上記左右の揺動部材同士を連結する連結部材と、上記枠状体に移動可能に設けられるとともに一端側が上記連結部材に連結された棒状移動体と、この棒状移動体の他端部に設けられた当接部材と、上記棒状部材に設けられて当該棒状移動体を上記当接部材側に付勢する付勢部材と、上記棒状移動体の当接部材に接触して当該棒状移動体を移動させることにより上記揺動部材を連結する左右の支持連結部材を昇降させて当該反射鏡の反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したものである。
そして、本発明の第一乃至第三の太陽光集光装置は、反射鏡の短辺に沿う横断面において、その剛性を変化させたものである。
さらに、本発明の太陽熱回収設備は、第一乃至第三の太陽光集光装置を複数基並置するとともにこれら各太陽光集光装置の上方に熱回収手段を配置し、
且つ太陽の東西高度に応じて、曲げ調整手段により上記各太陽光集光装置の反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させるようにしたものである。
上記太陽光集光装置および太陽熱回収設備の構成によると、太陽光を反射鏡で集めて熱回収手段に導く際に、反射鏡を太陽の東西高度に合わせて傾動させることによりその反射方向を常に熱回収手段に向くように変えるとともに、反射鏡における反射面の曲がり具合についても集光効率がよくなるように調整し得るので、太陽の反射光を効率よく熱回収手段に導くことができ、したがって反射鏡により太陽光の持つ熱を回収する際に、その回収効率の向上を図ることができる。
本発明の実施例１に係る太陽熱回収設備の概略構成を示す側面図である。 同太陽熱回収設備の概略構成を示す平面図である。 図１のＣ−Ｃ矢視図である。 同太陽熱回収設備における太陽光集光装置の断面図である。 図４の要部拡大図である。 図５のＤ−Ｄ矢視図である。 同太陽光集光装置における反射鏡の集光原理を説明する模式図である。 同太陽光集光装置における反射鏡の集光状態を示す模式図である。 本発明の実施例２に係る太陽光集光装置の平面図である。 図９のＥ−Ｅ断面図である。 図１０のＦ−Ｆ断面図である。 図１１のＧ−Ｇ矢視図である。 図１２のＨ−Ｈ矢視図である。 本発明の実施例３に係る太陽光集光装置を示す側面図である。 図１４のＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施例４に係る太陽光集光装置を示す側面図である。 同太陽光集光装置の要部拡大側面図である。 同太陽光集光装置の一部省略平面図である。 図１７のＪ−Ｊ矢視図である。 同太陽光集光装置における曲げ調整手段の要部平面図である。 同太陽光集光装置における曲げ調整手段の要部側面図である。 同曲げ調整手段におけるカム板の側面図である。 本発明の実施例５に係る太陽光集光装置を示す一部切欠側面図である。 同太陽光集光装置の一部省略平面図である。 図２３のＫ−Ｋ矢視図である。 同太陽光集光装置の曲げ調整手段による曲げ動作を説明する要部側面図である。 同太陽光集光装置の曲げ調整手段による曲げ動作を説明する要部側面図である。 同太陽光集光装置の曲げ調整手段による曲げ動作を説明する要部端面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る太陽光集光装置および太陽熱回収設備を具体的に示した実施例に基づき説明する。
なお、太陽熱回収設備は、太陽光集光装置を複数基具備したものであり、したがって太陽光集光装置については、太陽熱回収設備に設けられる装置として説明する。
まず、実施例１に係る太陽熱回収設備の構成を概略的に説明する。
図１〜図３に示すように、この太陽熱回収設備１には、広い敷地に太陽光（太陽光線）を反射するための反射鏡をそれぞれ有する多数（例えば、１０基）のフレネル式の太陽光集光装置２と、これら各太陽光集光装置２にて反射された反射光を集めて水、フロン、油、溶融塩などの熱媒流体を高温に加熱することにより太陽光が持つ熱エネルギーを回収するための熱回収手段（熱回収装置ともいう）３とが具備されている。
なお、後述するが、ここで用いられる反射鏡は所定方向に長くされた長方形状にされるとともに、その短辺と平行な断面（横断面である）においては擬似放物線（勿論、放物線でもよい）、つまり全体としての反射面が擬似放物面（断面が放物線である場合には、放物面である）にされている。言い換えれば、反射鏡は底が浅い樋状にされており、以下、この長手方向は南北方向に一致されており、機器の構成を説明する際には、この長手方向を前後方向と称して説明する。
上記太陽光集光装置２は、熱回収手段３の左右両側に５基ずつ互いに平行に配置されており、その説明に際して位置を特定する場合には、図１の左側から右側に向かって「第１〜第１０」までの序数を付して説明する。
上記熱回収手段３は、透明な保護管の内部に、黒く塗装されるかまたは黒色の材料が用いられるとともに内部に水、フロン、油、溶融塩などの熱媒流体が流される熱媒の移送管が配置されたもので、二重管構造が採用されている。
この熱回収手段３は、前後一対の柱状部材１１と、これら両柱状部材１１の上端部同士を連結する水平連結部材１２と、この水平連結部材１２に保持された保護管および熱媒移送管からなる二重管構造の熱回収管体（受熱用管体またはレシーバともいう）１３とから構成されている。勿論、この熱回収管体１３は前後方向で配置されるとともに、左右方向の中央に、つまり、第５太陽光集光装置２（２Ｅ）と第６太陽光集光装置２（２Ｆ）との中間位置で且つ上方に配置される。なお、熱回収管体１３としては、例えば上部に半円状の反射鏡面を備えた真空断熱チューブが用いられる。
ところで、上記各太陽光集光装置２により反射された太陽光の反射光はできるだけ擬似放物面（以下、或る断面について考える場合には擬似放物線と称して説明する）の焦点に集まるようにされており、当然ながら、上記熱回収手段３における熱回収管体１３は上記焦点に配置される。
この太陽光集光装置２は、図１〜図６に示すように、概略的には、前後に亘って複数箇所［例えば、６箇所（ａ）〜（ｆ）］で配置される支柱体２１と、これら各支柱体２１に左右方向に沿う鉛直断面内で傾動自在に支持された傾動体としての平面視矩形状の細長い枠状体２２と、この枠状体２２の少なくとも左右の側縁部２２ａに取付ピン２３を介して保持された細長い矩形状の可撓性の反射鏡２４と、上記枠状体２２を鉛直面内で傾動させる傾動用シリンダ装置（傾動手段の一例で、傾動装置ともいい、具体的には、電動シリンダ、油圧または空圧シリンダが用いられる）２５とから構成されている。なお、この傾動用シリンダ装置２５は例えば前後２箇所（３箇所以上でもよく、または中央に一箇所でもよい）に配置されており、例えば外側から２番目の支柱体２１（ｂ），（ｅ）に対応して配置されている。なお、各支柱体２１を支持フレームと呼ぶことができる。
上記反射鏡２４としては、金属製の薄板の表面を鏡面加工したもの、または薄板の表面にメッキ・蒸着などの表面処理を施したもの、または薄板に鏡面フィルムを貼り付けたものなどが用いられる。
上記支柱体２１は、前後一対の門型の支柱部材２８と、これら各支柱部材２８に支持ブラケット２９を介して設けられた前後方向の水平支持軸３０とから構成されている。上記枠状体２２の下面に設けられた側面視がＵ字形状の脚部２６が上記水平支持軸３０により支持されている。すなわち、反射鏡２４を保持する枠状体２２は水平支持軸３０により、その左右方向に沿う鉛直断面内で傾動自在に支持されている。なお、この水平支持軸３０に支持された脚部２６のボス部２６ａにレバー材３１が設けられている。このレバー材３１の先端部に傾動用シリンダ装置２５が接続されている。したがって、この傾動用シリンダ装置２５を作動させることにより、レバー材３１を介して、枠状体２２つまり反射鏡２４が左右方向の鉛直面内で図４の矢印ａで示すように傾動される。
また、上述したように、反射鏡２４は可撓性の材料で構成されるとともに、この反射鏡２４における反射面である擬似放物面の曲がり具合を当該反射鏡２４の傾動姿勢に応じて自動的に変化させるようにしている。すなわち、反射鏡２４が傾動した場合でも、その反射光を常に熱回収管体１３に導き得るように反射面の曲がり具合を調整するための曲げ調整手段（曲げ調整装置ともいう）２７が各支柱体２１毎に設けられている。
この曲げ調整手段２７は、各支柱体２１を構成する一方の支柱部材２８に設けられた支持ブラケット２９に取付ブラケット４１を介して取り付けられるとともに上側に案内面４２ａが形成されたカム板（案内体の一例）４２と、上記反射鏡２４の裏面（下面）の幅方向中心に設けられるとともに上記カム板４２に案内されて当該反射鏡２４の裏面を表面（上面）側に押圧することによりその撓み量を調整し得る撓み調整用ローラ（カムフォロワである）４３とから構成されている。
ここで、反射鏡２４における反射面つまり擬似放物面の曲がり具合について説明する。
上述したように、反射鏡２４は、左右方向において所定間隔でもって１０基配置されているが、例えば中心から右側に３つ目の反射鏡、すなわち第８太陽光集光装置２（２Ｈ）の反射鏡２４（２４Ｈ）に着目して説明する。
この反射鏡２４Ｈは、図７に示すように、支柱体２１上の水平線（地平線に相当する）（Ｌ１）で且つ熱回収管体１３の設置位置（Ａ点である）を焦点とする放物線Ｓ８上に配置されることになる。この反射鏡２４Ｈの設置位置（中心位置）Ｑを（Ｘ８，０）、放物線Ｓ８の焦点であるＡ点（以下、焦点Ａと呼ぶ）の位置を（０，ｐ）および当該放物線Ｓ８がｙ軸と交わる点の位置をＢ（０，−ｑ）とすると、この放物線Ｓ８を表わす式は下記（１）式のようになる。なお、他の反射鏡２４についても同様の式［ｘ座標（Ｘｉ）の値が変わるだけである］で表わされる。
ｙ＝ｘ２／４（ｐ＋ｑ）−ｑ ・・・（１）
但し、ｑは、（１）式のｘにＸ８を、ｙにゼロを代入して得られる値である。
そして、例えば太陽光（太陽光線）が真南（９０度）つまり真上から入射すると、反射鏡２４Ｈは（１）式で表わされた放物線Ｓ８にその傾きが略等しくなるように傾動されるとともに、曲げ調整手段２７により、この位置での放物線Ｓ８の曲率に略等しくなるようにされる。このときの太陽光の入射方向と反射方向との交差角をθ８にて示しておく。
なお、反射面の曲がり具合を数式で示すために、曲がり具合を曲率として説明する（実際には、反射面における横断面の各箇所では、少しずつ曲率は異なっている）。
曲率は曲率半径Ｒの逆数であり、この曲率半径Ｒは下記（２）式にて表わされる。
Figure 0005669758
なお、放物線の頂点近傍に位置している反射鏡２４に限れば、その曲率半径は焦点Ａ（０，ｐ）と反射鏡２４Ｈの設置位置Ｑ（Ｘ８，０）との最短距離の約２倍となる。
次に、時間が経過して、例えば太陽が真南から西方向に３０度傾いた場合［水平線（Ｌ１）に対して６０度傾いた場合］に、反射鏡２４による反射光が焦点Ａに入射するための条件について説明する。
太陽が西方向に３０度傾くと、図７の直線（地平線を３０度傾斜させて描いている）（Ｌ２）上で示すように、太陽光（太陽光線）の入射方向とその焦点Ａに向かう反射方向との交差角はθ８′となり、したがってこのθ８′の角度を有し且つその反射光が焦点Ａを通過し得るように、つまり直線（Ｌ２）上における反射鏡２４′Ｈの傾動姿勢および曲がり具合（曲率）となるように（曲がり具合を有するように）、水平線（Ｌ１）上における反射鏡２４Ｈの姿勢と曲がり具合が調整される。
すなわち、反射鏡２４Ｈが前の交差角θ８から次の交差角θ８′に傾動された際に、その裏面に設けられた撓み調整用ローラ４３がカム板４２のカム面４２ａに案内されることにより、その撓み量が変化されて、反射鏡２４Ｈの反射面が上記（２）式で表わされる曲率に近づけられる。
したがって、各カム板４２のカム面４２ａは、各反射鏡２４の設置位置において、太陽が移動した場合に、その反射光ができるだけ焦点Ａに集まるような反射面の曲がり具合が得られるようにされている。
図８に、太陽が西方向に３０度傾いた場合、すなわち地平線に対する傾き角が６０度になった場合の各反射鏡２４の姿勢を示しておく。
なお、上記傾動用シリンダ装置２５には制御部５９が設けられており、当該制御部には、それぞれの日における太陽の東西高度に応じて、各反射鏡２４の傾動姿勢を制御する制御データが具備されている。
ここで、太陽熱回収設備１での回収動作について説明する。
説明を分かり易くするために、太陽が真南に位置している状態とする。
この状態では、真南から太陽光（太陽光線）が入射するために、その反射光が放物線Ｓの焦点Ａを通過するように、各反射鏡２４の傾動姿勢が調整されるとともに、各反射鏡２４の曲がり具合（曲率）については、カム板４２により、調整されている。なお、反射鏡２４の曲がりが最も大きくなる条件としては、反射鏡２４が放物線（パラボラ曲線）の頂点に位置する場合、すなわち、太陽と反射鏡２４と熱回収管体１３とが一直線に並ぶ位置関係となる場合であり、さらに言い換えると、太陽光が反射鏡２４に対して直角に入射する場合である。
そして、時間とともに、太陽の高度が下がった場合つまり太陽が西の方角に移動した場合、当然ながら、各反射鏡２４の焦点がずれることになるが、制御部により傾動用シリンダ装置２５が駆動されて、各反射鏡２４の焦点が熱回収管体１３（元の焦点の位置）に略一致するように反射鏡２４が傾動される。
このとき、反射鏡２４の傾動とともに、撓み調整用ローラ４３がカム板４２のカム面４２ａに沿って移動するため、当該反射鏡２４の裏面が上方に押されて曲がり具合（曲率）が小さくなるようにされる。すなわち、この傾動された反射鏡２４の反射面の曲がり具合が、太陽光の反射光が焦点Ａに集まるように調整される。さらに、言い換えれば、太陽の東西高度に応じて、各反射鏡２４の姿勢および反射面の曲がり具合の最適化が行われる。
ここで反射鏡２４の具体例について説明すると、この反射鏡２４としては、厚さ３．２ｍｍの鋼板に厚さ０．０２５ｍｍの高反射フィルムミラーを貼り付けたものが用いられる。その大きさは、長さ（南北方向）は１０ｍで、左右方向の幅（東西方向）の幅は１．２ｍにされている。また、熱回収管体１３の設置高さも１０ｍにされている。
このように、太陽光を反射鏡で集めて熱媒流体を加熱する際に、反射鏡を太陽の東西高度に合わせて傾動させることによりその反射方向を熱回収管体に向くようにするとともに、反射鏡における反射面の曲がり具合についても集光効率がよくなるように調整するので、常に、太陽の反射光を効率良く熱回収管体に導くことができる。したがって、反射鏡により太陽光の持つ熱を回収する際に、その熱回収効率のさらなる向上を図ることができる。
ところで、上記実施例１においては、曲げ調整手段２７として、枠状体２２に保持された反射鏡２４の中央の裏面をカム板４２により上方に押圧付勢するものについて説明したが、例えば反射鏡２４の中央の裏面を押し引きするようなものでもよい。
この場合の構成を実施例２として、図９〜図１３に基づき簡単に説明する。
なお、本実施例２においては、反射鏡２４を前後において２分割した場合について説明するとともに、一方の反射鏡２４に着目して説明する。勿論、２分割せずに、図３に示すように一枚ものであってもよい。
すなわち、反射鏡２４の前後方向において複数箇所、例えば前後端部と中央部の３箇所にて突片５１が下方に突出して設けられている。これら各突片５１に対応する位置で枠状体２２側に設けられた取付ブラケット５２に左右方向の水平支持ピン５３を介して側面視Ｌ字形状のレバー材５４，５５の折曲部が回転自在に支持されている。なお、各レバー材５４，５５の一方の端部つまり上端部が各突片５１に連結ピン５６を介して連結されている。
そして、前後端に設けられた端部レバー材５４の他端側が短くされるとともに、中央に設けられた中央部レバー材５５の他端側が長くされている。また、各端部レバー材５４の他端部と中央部レバー材５５の中間部とが長い連結棒５７により接続ピン５８を介して接続されている。
そして、中央部レバー材５５に対応する位置で上記枠状体２２側に支持部材６１を介して、上記中央部レバー材５５を所定角度範囲内で揺動させる揺動用シリンダ装置（例えば、電動シリンダが用いられる）６２が設けられている。
この揺動用シリンダ装置６２の作動により、中央部レバー材５５が矢印方向ｂで揺動されると、反射鏡２４の中央底部が上下方向に押し引きされて、その反射面の横断面での曲がり具合が変化される。
勿論、上記シリンダ装置６２の制御部６３が設けられており、この制御部６３により、上述した実施例１と同様に、反射鏡２４の傾動姿勢に応じて、反射鏡２４の曲がり具合を調整することにより、その反射光が熱回収管体１３に集まるようにされる。
また、上記実施例１においては、曲げ調整手段２７として、枠状体２２に保持された反射鏡２４の中央の裏面をカム板４２により上方に押圧付勢するものについて説明したが、例えば所定の曲げ（大きい曲げ）が付与された反射鏡の両側縁部を左右方向に引っ張り両側縁部同士の距離を変化させることにより、曲がり具合を調整するようにしてもよい。
この場合の構成を実施例３として、図１４および図１５に基づき、簡単に説明する。
すなわち、枠状体２２の両側縁部２２ａの適所に、幅方向で長くされた長穴７１ａを有する保持片７１が設けられている。そして、この長穴７１ａに係合ピン（またはローラ軸）７２が移動可能に係合されるとともに、これら左右に設けられた一対の係合ピン７２，７２同士が中折れリンク部材７３により連結されている。さらに、この中折れリンク部材７３の中央部に上述したと同様のカム板（案内体の一例）７４のカム面７４ａに当接して案内される案内ローラ（カムフォロワである）７５が設けられている。勿論、枠状体２２の脚部２６を支持する水平支持軸３０は、カム板のカム面７４ａより下方に配置されている。
また、このカム板７４のカム面７４ａも、上述した実施例と同様に、反射鏡２４の傾動姿勢に応じて、反射鏡２４の曲がり具合を調整することにより、その反射光が熱回収管体１３に集まるようにされている。
したがって、反射鏡２４が放物線の頂点に位置する場合、すなわち太陽と反射鏡２４と熱回収管体１３とが一直線に並ぶ位置関係となる場合に、さらに言い換えると、太陽光が反射鏡２４に対して直角に入射した場合、各反射鏡２４における曲がり具合が最も大きくなるようにされている。そして、その位置から太陽が例えば西方向に移動して放物線の頂点に位置した反射鏡２４が傾動されると、中折れリンク部材７３の案内ローラ７５が反射鏡２４側に押されて反射鏡２４そのものを両外側に付勢することになり、反射鏡２４の曲がり具合が小さくなる。すなわち、上記実施例と同様、反射鏡２４を太陽の東西高度に合わせて傾動させることによりその反射方向を熱回収管体１３に向くように変えるとともに、反射鏡２４における反射面の曲がり具合についても集光効率が最適となるように調整するので、太陽の反射光を効率良く熱回収管体１３に導くことができる。
また、上記実施例１〜３においては、枠状体により反射鏡の両側縁部を支持した場合について説明したが、例えば反射鏡の中央部（中心線に沿う部分）を支持するとともに、両側縁部を上下方向に移動させることにより反射鏡の曲率を調整するようにしてもよい。
この場合の構成を実施例４として、図１６〜図２２に基づき、簡単に説明する。
すなわち、本実施例４の太陽光回収設備１０１における太陽光集光装置１０２は、図１７〜図２２に示すように、支持梁材１１１と、この支持梁材１１１の前後位置および中間位置に立設された支柱体１１２と、これら前後の支柱体１１２の上部に軸受１１３を介して前後方向の水平軸心回りで回転自在に設けられた回転支持軸１１４と、この回転支持軸１１４に連結されて左右方向に沿う鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体としての棒状体１１５と、この棒状体１１５に支持される細長い平面視矩形状で且つ可撓性を有する反射鏡１１６と、上記回転支持軸１１４に連結されて当該回転支持軸１１４を回転させることにより棒状体１１５をつまり反射鏡１１６を鉛直面内で傾動させる減速機付電動機（傾動手段の一例で、傾動装置ともいう）１１７と、この電動機１１７を制御する制御部１１８と、上記反射鏡１１６の傾動姿勢に応じて当該反射鏡１１６の両側縁部を上げ下げさせてその横断面（反射鏡の短辺と平行な鉛直面）における曲率を調整するための曲げ調整手段（曲げ調整装置ともいう）１１９とから構成されている。上記電動機１１７は例えば支柱体１１２に支持されている。また、上記反射鏡１１６には、ボルト固定用の凹み部１１６ａが所定間隔置きに設けられている。さらに、この凹み部１１６ａは、ボルトによる固定用のためだけでなく、剛性調整用としても用いられる。すなわち、反射鏡１１６の曲がり具合を太陽の東西高度に合わせて変化させるために、凹み部１１６ａにより、反射鏡１１６自身の剛性を横断面方向で変化させるようにしている。なお、上記電動機１１７の替わりに、油圧シリンダなどの他の公知の駆動源を用いることができる。また、支持梁材１１１および支柱体１１２を纏めて支持フレームと呼ぶことができる。
上記棒状体１１５は、その前後端に設けられた取付ブラケット１２１を介して上記回転支持軸１１４に固定された前後方向の主支持材１２２と、この主支持材１２２の前後位置および中間位置で且つ左右にそれぞれ３箇所、つまり合計６箇所にて斜め上方向に突設された副支持材１２３とから構成されている。
そして、上記曲げ調整手段１１９は、上記棒状体１１５の副支持材１２３に設けられた取付用板１２４に、一対の保持ブラケット１２５を介して当該副支持材１２３の突設方向で移動可能に保持された棒状移動体１２６と、左側の３本の棒状移動体１２６の先端側の一端部および右側の３本の棒状移動体１２６の先端側の一端部に連結されて反射鏡１１６の左側縁部および右側縁部を下側から支持する左右一対の棒状受け材（パイプなどが用いられる）１２７と、これら各棒状受け材１２７の他端側で且つ中心寄りの保持ブラケット１２５と他端側のボス部１２６ａとの間に外嵌されて当該棒状移動体１２６を中心側に付勢するコイルばね（付勢部材の一例）１２８と、上記各支柱体１１２側に配置されるとともに棒状移動体１２６の他端部（反射鏡の中心側である内端部）に取り付けられた案内ローラ（当接部材の一例で、カムフォロワである）１２９に当接して当該棒状移動体１２６をコイルばね１２８の付勢力に抗してその軸心方向で移動させて棒状受け材１２７の位置を上下に移動させ得るカム板（案内体の一例）１３０とから構成されている。なお、上記左右の棒状受け材１２７の下面には、撓むのを防止するために撓み防止板１３１が固着されている。
また、本実施例４を示す図面においては、実施例２と同様に、反射鏡１１６を前後において２分割した場合について示すとともに、一方の反射鏡１１６に着目して説明している。勿論、２分割せずに一枚ものであってもよい。
この構成においても、電動機１１７が制御部１１８により制御されて、棒状体１１５つまり反射鏡１１６は太陽の移動に合わせて傾動される。
そして、反射鏡１１６の傾動姿勢に応じて、カム板１３０により反射鏡１１６の両側縁部を下方から支持している棒状受け材１２７が斜め方向で移動され、つまり棒状受け材１２７の位置が上側にまたは下側に調整される。すなわち、反射鏡１１６の曲率が変化されて、太陽の反射光が熱回収管体１３に集まることになる。
勿論、上記カム板１３０のカム面１３０ａは、上述した実施例と同様に、反射鏡１１６の傾動姿勢に応じて、反射鏡１１６の曲がり具合を調整することにより、その反射光が熱回収管体１３に集まるように形成されている。
なお、当然ながら、各太陽光集光装置１０２は異なる位置に設けられているため、カム板１３０のカム面１３０ａは、それぞれの位置で太陽光の集光効率が最適となるような形状にされている。
本実施例４においても、上述した各実施例と同様、反射鏡１１６を太陽の東西高度に合わせて傾動させることによりその反射方向を熱回収管体１３に向くように変えるとともに、反射鏡１１６における反射面の曲がり具合についても集光効率が最適となるように調整するので、太陽の反射光を効率良く熱回収管体１３に導くことができる。
上記実施例４においては、反射鏡の中央部（中心線に沿う部分）を支持するとともに、両側縁部の適当箇所をカム板などの案内体により上下に移動させるようにしたが、両側縁部の略全長に亘って上下に移動させることにより反射鏡の曲率を調整するようにしてもよい。
この場合の構成を実施例５として、図２３〜図２８に基づき、簡単に説明する。
すなわち、本実施例５の太陽光回収設備１５１における太陽光集光装置１５２は、図２３〜図２５に示すように、支持梁材１６１と、この支持梁材１６１の前後位置に立設された支柱体１６２と、これら前後の支柱体１６２の上部に軸受１６３を介して前後方向の水平軸心回りで回転自在に設けられた回転支持軸１６４と、この回転支持軸１６４に連結されて左右方向に沿う鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体としての枠状体１６５と、この枠状体１６５に支持される細長い平面視矩形状で且つ可撓性を有する反射鏡１６６と、上記回転支持軸１６４に連結されて当該回転支持軸１６４を回転させることにより枠状体１６５をつまり反射鏡１６６を鉛直面内で傾動させる減速機付電動機（傾動手段の一例で、傾動装置ともいう）１６７と、この電動機１６７を制御する制御部１６８と、上記反射鏡１６６の傾動姿勢に応じて当該反射鏡１６６の両側縁部を上げ下げさせてその横断面（反射鏡の短辺と平行な鉛直面）における曲率を調整するための曲げ調整手段（曲げ調整装置ともいう）１６９とから構成されている。上記電動機１６７は例えば支柱体１６２に支持されている。また、上記反射鏡１６６には、ボルト固定用の凹み部１６６ａが所定間隔置きに設けられている。さらに、この凹み部１６６ａは、ボルトによる固定用のためだけでなく、剛性調整用としても用いられる。すなわち、反射鏡１６６の曲がり具合を太陽の東西高度に合わせて変化させるために、凹み部１６６ａにより、反射鏡１６６自身の剛性を横断面方向で変化させるようにしている。なお、上記電動機１６７の替わりに、油圧シリンダなどの他の公知の駆動源を用いることができる。また、支持梁材１６１および支柱体１６２を纏めて支持フレームと呼ぶことができる。
上記枠状体１６５は細長い箱形状にされており、具体的には、矩形状の端部枠組部材１７１と、これら両端部枠組部材１７１の４隅同士を連結する４本の長尺連結部材１７２と、上面の中央に且つ前後方向に配置されて反射鏡１６６を支持する支持梁材１７３とから構成されている。
上記曲げ調整手段１６９は、枠状体１６５の両側面に配置された支持部材１７５に水平軸材１７６を介して鉛直面内で揺動自在に設けられた揺動レバー（揺動部材の一例）１７７と、これら左右における各揺動レバー１７７の上端部同士および下端部同士をそれぞれ連結する上側連結部材（上弦材ともいえる）１８１および下側連結部材（下弦材ともいえる）１８２と、これら左右の上側連結部材１８１，１８１同士および下側連結部材１８２，１８２同士を連結する上下の水平連結部材１８３と、上記枠状体１６５の前後端のいずれかに配置されて枠状体１６５の傾動に応じて揺動レバー１７７を揺動させる揺動駆動手段（揺動駆動装置）１８４とから構成されている。
さらに、この揺動駆動手段１８４は、支柱体１６２側に且つ左右方向の鉛直面内に設けられた正面視リング状のカム板１８５と、中間部が枠状体１６５に保持ブラケット１８６を介して前後方向で移動可能に保持され且つ一端側が上記水平連結部材１８３に接続材１８７および連結ピン１８８により連結されるとともに他端側に上記カム板１８５のカム面１８５ａに当接する案内ローラ（当接部材の一例で、カムフォロワである）１８９を有する棒状移動体１９０と、この棒状移動体１９０の外周に設けられて当該棒状移動体１９０をカム板１８５側に付勢して案内ローラ１８９をカム面１８５ａに押し付けるためのコイルばね（付勢部材）１９１とから構成されている。上記カム面１８５ａは前後方向で傾斜されており、したがって棒状移動体１９０は前後方向で移動することになる。また、左右の上側連結部材１８１の上面には、反射鏡１６６を直接支持するための線状受け材１９２が設けられている。なお、上側連結部材１８１および線状受け材１９２により支持連結部材は構成されるが、例えば上側連結部材１８１だけでも反射鏡１６６を支持することができる。
上記構成において、電動機１６７により枠状体１６５が太陽の位置に応じて傾動されると、棒状移動体１９０がカム板１８５のカム面１８５ａに追従して前後方向で移動する。このように棒状移動体１９０が移動すると、水平連結部材１８３を介して全ての揺動レバー１７７が同期して揺動する。したがって、上側連結部材１８１が上下方向に移動して反射鏡１６６の両側縁部を昇降させることになり、反射鏡１６６の反射面の曲率が適正な値に調整される。
勿論、上記カム板１８５のカム面１８５ａは、上述した実施例と同様に、反射鏡１６６の傾動姿勢に応じて反射鏡１６６における反射面の曲がり具合を調整することにより、その反射光が熱回収管体１３に集まるように形成されている。
当然ながら、各太陽光集光装置１５２は異なる位置に設けられているため、カム板１８５のカム面１８５ａは、それぞれの位置で太陽光の集光効率が最適となるような形状にされている。
なお、図２７に揺動レバー１７７が傾動された状態を示し、また図２８および図２９に枠状体１６５が傾動して揺動レバー１７７が起立した状態を示している。
勿論、電動機１６７にて枠状体１６５を左右に回転させることにより、反射鏡１６６の向きを太陽の移動に合わせて追従させることができる。
また、本実施例５を示す図面においては、実施例２と同様に、反射鏡１６６を前後において２分割した場合について示すとともに、一方の反射鏡１６６に着目して説明している。勿論、２分割せずに一枚ものであってもよい。
本実施例５においても、上述した各実施例と同様、反射鏡１６６を太陽の東西高度に合わせて傾動させることによりその反射方向を熱回収管体１３に向くように変えるとともに、反射鏡１６６における反射面の曲がり具合についても集光効率が最適となるように調整するので、太陽の反射光を効率良く熱回収管体１３に導くことができる。
ところで、上記各実施例の曲げ調整手段においては、カム板すなわちカム機構を用いたが、例えば歯車機構、リンク機構を用いてもよい。
また、上記各実施例においては、太陽の東西高度に合わせて反射鏡を傾動させた際に、自動的に、つまり連動して反射鏡における反射面の曲がり具合を変えるように説明したが、別々に駆動するようにしてもよい。この場合、各反射鏡毎に電動シリンダ、モータなどが具備される。
また、上記実施例４および実施例５においては、凹み部を設けることにより、反射鏡自身の剛性を変化させるように説明したが、他の方法として、反射鏡の裏面に前後に沿って所定間隔おきで左右方向のリブ板を固定するとともに、これら各リブ板の高さを左右方向で変化させるようにしたものでもよい。なお、図４、図１１および図１４に、リブ板８１を仮想線にて示しておく。また、反射鏡自身の厚さを、左右方向で変化させるようにしてもよい。

Claims (5)

  1. 支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
    上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
    上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
    上記傾動体として、上記反射鏡と略同じ矩形状の枠状に形成されて反射鏡の長辺である両側縁部を支持する枠状体を用い、
    さらに曲げ調整手段を、上記反射鏡裏面の中央に設けられたローラと、上記支持フレーム側に設けられるとともに上記ローラに接触して反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したことを特徴とする太陽光集光装置。
  2. 支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
    上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
    上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
    上記傾動体として上記反射鏡を支持する棒状体を用い、
    この棒状体を上記反射鏡の長手方向と平行な中心部を支持する棒状の主支持材と、この主支持材に所定間隔おきで且つ上側に傾斜して両側に突設された副支持材とから構成し、
    さらに上記曲げ調整手段を、上記各副支持材にその軸心方向で移動可能に支持された棒状移動体と、これら各棒状移動体の一端部にそれぞれ連結されて反射鏡の各側縁部を支持する棒状受け材と、上記各棒状移動体の他端部に設けられた当接部材と、これら各棒状移動体に設けられてそれぞれを当接部材側に付勢し得る付勢部材と、上記各棒状移動体の他端側に設けられるとともに、各当接部材に接触してこれら各棒状移動体を移動させることにより、反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したことを特徴とする太陽光集光装置。
  3. 支持フレームに鉛直面内で傾動自在に設けられた傾動体と、この傾動体に支持されるとともに横断面が放物線または擬似放物線となるような反射面を有して太陽光を熱回収手段に反射させ得る反射鏡と、上記傾動体を太陽の東西高度に応じて傾動させて反射鏡による反射光をその反射面の焦点に配置された熱回収手段に導くための傾動手段とを具備する太陽光集光装置であって、
    上記反射鏡を平面視において矩形状で且つ可撓性を有する材料で形成し、
    上記反射鏡の下方に配置されるとともに上記傾動体の傾動姿勢に応じて当該反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させる曲げ調整手段を具備し、
    上記傾動体として上記反射鏡を支持する枠状体を用い、
    さらに上記曲げ調整手段を、
    上記枠状体の両側部に鉛直面内で揺動可能に設けられた複数の揺動部材と、これら各側部における揺動部材の上端部同士を連結するとともに反射鏡の側縁部を支持し得る左右の支持連結部材と、上記左右の揺動部材同士を連結する連結部材と、上記枠状体に移動可能に設けられるとともに一端側が上記連結部材に連結された棒状移動体と、この棒状移動体の他端部に設けられた当接部材と、上記棒状部材に設けられて当該棒状移動体を上記当接部材側に付勢する付勢部材と、上記棒状移動体の当接部材に接触して当該棒状移動体を移動させることにより上記揺動部材を連結する左右の支持連結部材を昇降させて当該反射鏡の反射面の曲がり具合を変化させ得る案内体とから構成したことを特徴とする太陽光集光装置。
  4. 反射鏡の短辺に沿う横断面において、その剛性を変化させたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽光集光装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽光集光装置を複数基並置するとともにこれら各太陽光集光装置の上方に熱回収手段を配置し、
    且つ太陽の東西高度に応じて、曲げ調整手段により上記各太陽光集光装置の反射鏡における反射面の曲がり具合を変化させるようにしたことを特徴とする太陽熱回収設備。
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