JP6018700B2

JP6018700B2 - 太陽光集光装置

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Publication number: JP6018700B2
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Inventors: 芦田　吏史; 吏史芦田; 東輝馬
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Description

本発明は、熱回収部に太陽光を集光する太陽光集光装置に関する。

近年、太陽光を集光して熱媒体を加熱することにより太陽熱エネルギーを回収する太陽熱回収システムの実用化が進められている。太陽熱回収システムでは、太陽熱エネルギーを効率よく回収することが重要である。例えば、国際公開第２０１１／０８６８２５号（文献１）では、太陽の動きに合わせて反射鏡を傾動させる太陽光集光装置において、反射鏡の傾動姿勢に応じて反射面の曲がり具合を変化させることにより、太陽光（の反射光）を効率よく熱回収手段に導く手法が開示されている。具体的に、文献１の太陽光集光装置では、反射鏡の中央が支持され、反射鏡の傾動姿勢に応じて反射鏡の両側縁部が上げ下げされることにより、反射面の曲がり具合が変化する。

ところで、文献１のように、反射面を回動（傾斜）させつつ反射面の撓みを変化させる太陽光集光装置では、太陽光を熱回収部に効率よく集光するため、回動軸に垂直な面上において太陽光に平行、かつ、熱回収部を通過する直線を対称軸とするとともに熱回収部の位置を焦点とする放物線に反射面が倣うように、反射面の傾斜角および曲率が設定される。しかしながら、反射面の曲率をほぼ一定にする、すなわち、反射面を略円弧状に撓ませることは容易ではなく、反射面の全体に照射される太陽光を熱回収部に効率よく導くことは困難である。文献１では、反射鏡に凹み部を設けることにより、反射鏡の剛性を横断面方向で変化させ、反射鏡の曲がり具合を変化させる手法が開示されているが、当該手法によっても、反射面を略円弧状に撓ませることは容易ではない。

本発明は、熱回収部に太陽光を集光する太陽光集光装置に向けられており、反射面を略円弧状に撓ませることを目的としている。

本発明に係る太陽光集光装置は、所定の軸方向に長尺な主軸部と、前記軸方向および前記軸方向に垂直な幅方向に広がる反射面を上面として有し、下面において前記幅方向の略中央にて前記軸方向に伸びる中央線状領域が前記主軸部に固定される板状の反射部と、前記軸方向に平行な中心軸を中心として前記主軸部を回動可能に支持する主軸支持部と、前記主軸部を回動することにより、前記反射面を傾斜させる回動機構と、前記軸方向および前記反射面の前記幅方向に垂直な方向を中央法線方向として、前記幅方向における前記反射部の両端部を、前記主軸部の回動に従って前記中央法線方向に同様に移動することにより、前記反射面を撓ませる一対の撓ませ機構とを備え、前記反射面が略円弧状に撓むように、前記反射部の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化する。

本発明によれば、反射面を容易に略円弧状に撓ませることができる。その結果、太陽光を熱回収部に効率よく集光することができる。

本発明の一の好ましい形態では、前記反射部が有するミラー板、または、前記ミラー板に重ねられた支持板を対象板部材として、前記反射部の前記幅方向における各端部からの前記幅方向の距離と、前記距離における前記対象板部材の断面二次モーメントとの比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定である、または、前記距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定である。

この場合に、一の局面では、前記反射部が、前記ミラー板および前記支持板を有し、前記対象板部材が前記支持板であり、前記支持板が、前記各端部と前記中央線状領域との間において、前記中央線状領域に底辺が位置し、かつ、前記底辺に対向する頂点が前記各端部近傍に位置する三角形の部位を有する。他の局面では、前記反射部が、前記ミラー板および前記支持板を有し、前記距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定となるように、前記支持板が、前記各端部から前記中央線状領域に向かって厚さまたは前記軸方向の幅が漸次増大する部位を有する。

本発明の他の好ましい形態では、前記反射部が、ミラー板と、前記ミラー板を支持するとともに前記幅方向に伸びる支持梁とを有し、前記反射部の前記幅方向における各端部からの前記幅方向の距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定となるように、前記支持梁の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化する。

本発明のさらに他の好ましい形態では、前記反射部の前記幅方向における各端部と前記中央線状領域との間を前記幅方向の複数の区間に分割した場合において、前記各端部から各区間までの前記幅方向の距離と、前記各区間における前記反射部の曲げ剛性の平均値との比が、前記複数の区間においておよそ一定である。

上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。

太陽熱回収システムの平面図である。太陽光集光装置の一部を示す平面図である。太陽光集光装置の中央近傍を示す正面図である。太陽光集光装置の断面図である。回動機構を示す図である。太陽光集光装置の断面図である。ロッド支持部を示す図である。板部材の幅の変化を示す図である。反射部の一部を示す平面図である。反射面の撓み曲線を示す図である。リブ部材を省略した場合の反射面の撓み曲線を示す図である。接線角度差を示す図である。リブ部材を省略した場合の接線角度差を示す図である。反射部の他の例を示す図である。反射面の撓み曲線を示す図である。接線角度差を示す図である。部材の厚さの変化を示す図である。反射部の他の例を示す断面図である。支持板の幅と反射部の曲げ剛性との関係を示す図である。支持板の幅の変化を示す図である。反射部を示す平面図である。反射部の他の例を示す断面図である。支持板の厚さと反射部の曲げ剛性との関係を示す図である。支持板の厚さの変化を示す図である。反射部の他の例を示す斜視図である。支持梁およびリブ部材を示す斜視図である。反射部を示す断面図である。支持梁を示す斜視図である。支持梁の高さの変化を示す図である。支持梁の他の例を示す斜視図である。支持梁の他の例を示す斜視図である。支持梁の他の例の高さの変化を示す図である。接線角度差を示す図である。支持梁の他の例を示す斜視図である。支持梁の他の例を示す斜視図である。太陽熱回収システムの他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係るフレネル型の太陽熱回収システム１０の平面図である。図１では、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を矢印にて図示している（後述の図において同様）。太陽熱回収システム１０は、内部を熱媒体が流れる熱回収部１１、および、熱回収部１１に太陽光を集光して熱回収部１１内の熱媒体を加熱する複数の（図１では、６個の）太陽光集光装置１を備える。熱回収部１１は、Ｙ方向に長い管状体である。熱回収部１１の両端は一対の柱部１２により支持され、熱回収部１１が複数の太陽光集光装置１の（＋Ｚ）側に配置される。熱回収部１１内の熱媒体は、例えば、外部の発電装置との間で循環されており、当該発電装置における発電に利用される。以下の説明では、（＋Ｚ）側を上側と呼び、（−Ｚ）側を下側と呼ぶ。

複数の太陽光集光装置１は、熱回収部１１の下方にてＸ方向に配列される。各太陽光集光装置１は、Ｙ方向に長尺な略管状の主軸部２、主軸部２に固定されるとともに主軸部２の長尺方向（すなわち、Ｙ方向であり、以下、「軸方向」という。）に長尺な反射部３、および、軸方向における主軸部２の中央近傍に配置される回動機構４を備える。反射部３は、板状であり、反射面３０を上面として有する。後述するように、回動機構４が主軸部２を回動することにより、反射面３０が傾斜する。以下の説明では、１つの太陽光集光装置１に着目するが、他の太陽光集光装置１も同様の構成を有する。

図２は、太陽光集光装置１の一部を示す平面図である。反射部３は、反射面３０を形成する複数のミラー板３１（図２中にて実線にて示す。）、および、複数のミラー板３１の下面に接する複数の支持板３２（図２中にて太い破線にて示す。）を有する。各ミラー板３１は、矩形（例えば、１メートル（ｍ）×１．２ｍの矩形）の可撓性部材であり、複数のミラー板３１は、微小な間隔を空けて軸方向に配列される。各支持板３２は菱形の可撓性部材であり、複数の支持板３２は、間隔を空けて軸方向に配列される。本実施の形態では、軸方向に並ぶ４個のミラー板３１を１つのユニットとして、太陽光集光装置１では２３個のユニットが軸方向に並ぶ。ミラー板３１に重ねられた菱形の支持板３２の機能については後述する。

図３は、軸方向における太陽光集光装置１の中央近傍を示す正面図であり、図４は、図３中の矢印IV−IVの位置における太陽光集光装置１の断面図である。図３および図４に示すように、主軸部２は、管状体である主軸部本体２１を有し、主軸部本体２１は、軸方向（Ｙ方向）に長い固定部材２３を介して反射部３の下面に固定される。主軸部本体２１は主軸支持部５により支持される。詳細には、主軸支持部５は、地面に設置される複数の支持台５１を有する。各支持台５１には、主軸部本体２１の外周面に接する２つのローラ５２、および、２つのローラ５２をそれぞれ回転可能に支持台５１に対して支持する２つのローラ支持部５３が設けられる。図３では、２つの支持台５１を図示しているが、実際には、３以上の支持台５１が軸方向に間隔を空けて配置される。このようにして、主軸支持部５により、主軸部２が、軸方向に平行な中心軸Ｊ１（ここでは、主軸部本体２１の中心軸Ｊ１）を中心として回動可能に支持される。

図５は、（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見た回動機構４を示す図である。図５では、主軸部２の一部を断面にて示す。回動機構４は、電動シリンダ、油圧シリンダ、あるいは、空圧シリンダ等であるシリンダ部４１を有し、シリンダ部４１はシリンダ支持部４２により地面に対してＹ方向に平行な軸を中心として回動可能に固定される。主軸部本体２１には、その外周面から突出する連結板２２が設けられ、シリンダ部４１のピストンの先端が、連結板２２にピンを介して固定される。図５中に実線および二点鎖線にて示すように、シリンダ部４１がピストンを進退させることにより、主軸部２が中心軸Ｊ１を中心として回動し、反射部３の反射面３０が傾斜する。後述するように、実際には、主軸部２の回動角に従って反射部３の撓み（撓み曲線）が変化するが、図５では、反射部３の撓みが無いものとして反射部３を図示している。以下の説明では、撓みが無い状態の反射部３において反射面３０に沿うとともに軸方向に垂直な方向を「幅方向」という。すなわち、撓みが無い状態の反射部３では、反射面３０は軸方向および幅方向に広がる。

図６は、図２中の矢印VI−VIの位置における太陽光集光装置１の断面図である。反射部３の下面には、幅方向の略中央にて軸方向に伸びる線状の領域３９（以下、「中央線状領域３９」という。）が設定される。軸方向に長い固定部材２３は中央線状領域３９に固定され、反射部３が主軸部２に対して固定される。したがって、反射部３は、主軸部２に対して固定された中央線状領域３９から幅方向の両側に広がる。図４および図５に示す反射部３において幅方向の片側の部位に着目すると、当該部位は片持ち状態にて固定部材２３に支持される。以下の説明では、反射部３の中央線状領域３９の法線方向、すなわち、軸方向および幅方向に垂直な方向を「中央法線方向」という。なお、図６では、幅方向および中央法線方向は、それぞれＸ方向およびＺ方向に平行であるが、幅方向および中央法線方向は、反射部３に対して固定された方向であり、反射部３が傾斜すると、幅方向および中央法線方向は、それぞれＸ方向およびＺ方向に対して傾斜する。

図２および図６に示すように、反射部３の幅方向における各端部の下面側（反射面３０とは反対側）には、軸方向に伸びるスライドロッド７１が設けられる。正確には、図１に示すように、回動機構４よりも（＋Ｙ）側の主軸部２の部位における幅方向の両側に一対のスライドロッド７１が配置され、回動機構４よりも（−Ｙ）側の主軸部２の部位における幅方向の両側に他の一対のスライドロッド７１が配置される。すなわち、太陽光集光装置１では、４個のスライドロッド７１が設けられる。図６に示すように、各スライドロッド７１の軸方向に垂直な断面形状は矩形である。主軸部２には、スライドロッド７１を支持する複数のロッド支持部８１が設けられ、複数のロッド支持部８１は軸方向に間隔を空けて配置される（図２参照）。

図７は、（＋Ｘ）側から（−Ｘ）方向を向いて見たロッド支持部８１を示す図である。図６および図７に示すように、各ロッド支持部８１は、主軸部本体２１の外周面から幅方向の両側に突出する一対の固定アーム８１１、および、一対の固定アーム８１１の先端にそれぞれ設けられる一対の取付板８１２を有する。各取付板８１２の下部には幅方向の外側に突出する支持枠８１３が設けられ、支持枠８１３上には、スライドロッド７１の下面に接するローラ８１４、および、ローラ８１４を回転可能に支持枠８１３に対して支持するローラ支持部８１５が設けられる。各スライドロッド７１は、複数のロッド支持部８１におけるローラ８１４により、軸方向に移動可能に支持される。なお、各スライドロッド７１の主軸部２に対する幅方向および中央法線方向の相対位置は一定となり、主軸部２が回動する際には、各スライドロッド７１も主軸部２と共に中心軸Ｊ１を中心として回動する。

図１および図３に示すように、Ｘ方向における反射部３の両側には、一対のフレーム９１が設けられる。図３に示すフレーム９１において、各スライドロッド７１に対向する位置には、カムレール７２２が設けられる。軸方向（Ｙ方向）に沿って見たカムレール７２２の形状は、主軸部２の回動軸、すなわち中心軸Ｊ１（図６参照）を中心とする円弧状である。また、各スライドロッド７１において回動機構４に近接する端部には、一対のローラ７２１が設けられる。一対のローラ７２１は、軸方向におけるカムレール７２２の両側に配置され、カムレール７２２において軸方向を向く両端面である２つのカム面にそれぞれ当接する。カムレール７２２の両カム面間の距離は一定であるが、軸方向の位置は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向の角度位置に応じて相違する。したがって、スライドロッド７１が主軸部２と共に中心軸Ｊ１を中心として回動すると、カムレール７２２により一対のローラ７２１の軸方向の位置が変化する。すなわち、ローラ７２１およびカムレール７２２により主軸部２の回動がスライドロッド７１の軸方向への運動に変換され、スライドロッド７１が軸方向に移動（スライド）する。以上のように、太陽光集光装置１では、ローラ７２１およびカムレール７２２により、主軸部２の回動に従ってスライドロッド７１を軸方向にスライドするスライド機構７２が実現される。

実際には、回動機構４の（＋Ｙ）側に設けられるカムレール７２２および（−Ｙ）側に設けられるカムレール７２２は、主軸部２の軸方向の中央における軸方向に垂直な面に対して面対称となる。したがって、回動機構４の（＋Ｙ）側に設けられるスライドロッド７１および（−Ｙ）側に設けられるスライドロッド７１は、軸方向において互いに反対方向にスライドする。換言すると、軸方向において互いに反対方向であり、かつ、ほぼ同じ大きさの反力が、（＋Ｙ）側のスライドロッド７１および（−Ｙ）側のスライドロッド７１から（＋Ｙ）側のカムレール７２２および（−Ｙ）側のカムレール７２２に対してそれぞれ作用する。したがって、双方のカムレール７２２を支持するフレーム９１の全体に対して、双方のスライドロッド７１の移動に伴って作用するこれらの反力は互いに打ち消し合う。これにより、スライドロッド７１の移動に伴う反力によりフレーム９１が傾くまたは倒れることが防止される。

図６および図７に示すように、反射部３の支持板３２の幅方向における各端部（以下、単に「端部」ともいう。）の下面には、軸方向に伸びるリブ部材３３が固定される。実際には、軸方向に並ぶ複数の支持板３２の端部がリブ部材３３により連結される。また、リブ部材３３とスライドロッド７１との間には運動伝達機構７３が設けられる。運動伝達機構７３は、リブ部材３３に固定されるリフトロッド７４、および、スライドロッド７１の上面に固定されるガイド部７５を有する。リフトロッド７４は、中央法線方向に並んで取付板８１２に設けられる２つの枠状部７４３内に挿入されて、中央法線方向に移動可能に支持される。リフトロッド７４の下部にはスリット７４１が設けられており、当該スリット７４１には幅方向に伸びるピン部材７４２が設けられる。ガイド部７５は、軸方向および中央法線方向に沿って広がる板状であり、リフトロッド７４のスリット７４１内に配置される。ガイド部７５は軸方向に対して傾斜した方向に長いガイド孔７５１を有し、ガイド孔７５１にはピン部材７４２が挿入される。このようにして、スライドロッド７１と反射部３の支持板３２の端部とが機械的に連結され、スライドロッド７１が軸方向にスライド移動する際に、リフトロッド７４が中央法線方向に移動して反射部３の端部の撓み量（撓みが無い状態からの変位量）が変化する。

以上のように、スライドロッド７１、スライド機構７２（図３参照）および運動伝達機構７３により、反射部３の撓み量を主軸部２の回動に従って変更する撓ませ機構７が実現される。実際には、図６の主軸部２の（＋Ｘ）側に配置される撓ませ機構７と、（−Ｘ）側に配置される撓ませ機構７は同様の構造であり、主軸部２の回動に従って反射部３の両端部を同じ方向に同じ距離だけ移動する。すなわち、一対の撓ませ機構７が、反射部３の両端部を、主軸部２の回動に従って中央法線方向に同様に移動する。これにより、反射面３０において中央線状領域３９よりも（＋Ｘ）側の部位と（−Ｘ）側の部位とが同様に撓む。図６では、中心軸Ｊ１を中心とする周方向の一の角度位置に反射部３が傾斜した際における、反射部３を二点鎖線にて示している。

既述のように、図３に示す回動機構４の（＋Ｙ）側のカムレール７２２と、（−Ｙ）側のカムレール７２２とが、主軸部２の軸方向の中央における軸方向に垂直な面に対して面対称となり、回動機構４の（＋Ｙ）側のスライドロッド７１および（−Ｙ）側のスライドロッド７１は、主軸部２の回動に合わせて軸方向において互いに反対方向に同じ距離だけスライドする。また、回動機構４の（＋Ｙ）側のスライドロッド７１に設けられるガイド部７５のガイド孔７５１と、（−Ｙ）側のスライドロッド７１に設けられるガイド部７５のガイド孔７５１とが、上記面に対して対称な形状となる。したがって、回動機構４よりも（＋Ｙ）側に位置する反射部３の部位の幅方向における端部の撓み量と、（−Ｙ）側に位置する反射部３の部位の幅方向における端部の撓み量とが同じとなる。よって、反射面３０の撓み曲線（幅方向の各位置における撓み量を示す曲線）が、軸方向の全体においてほぼ同じとなる。

図１の太陽熱回収システム１０では、図示省略の制御部により複数の太陽光集光装置１における回動機構４が、太陽の動きに合わせて制御される。すなわち、太陽熱回収システム１０の設置場所において太陽が取り得る各高度に対して、軸方向に垂直な面上において、太陽光に平行、かつ、熱回収部１１を通過する直線を対称軸とし、熱回収部１１の位置を焦点とし、さらに、反射面３０の位置（の幅方向の中央）を通過する放物線が想定され、反射面３０の位置における当該放物線の接線の傾き、および、当該位置における当該放物線の曲率が取得される。そして、反射面３０の幅方向の中央（中央線状領域３９の位置）における傾斜角が、実際の太陽の高度における当該放物線の接線の傾きに一致するように主軸部２が回動する。また、反射面３０の曲率が実際の太陽の高度における当該放物線の曲率に近似するように、主軸部２の回動角に合わせてカムレール７２２の形状（スライドロッド７１の移動量）およびガイド孔７５１の形状（リフトロッド７４の移動量）が決定されている。これにより、太陽の動きに合わせて反射面３０を傾斜させるとともに、反射面３０の傾斜に応じて反射面３０の撓み曲線が変化し、太陽光（の反射光）を効率よく熱回収部１１に導く（集光する）ことが実現される。

ここで、一般的な片持ち梁の曲率について説明する。片持ち梁の長さ方向に垂直な荷重Ｗが自由端に付与される片持ち梁では、片持ち梁の長さ方向における任意の位置の固定端からの距離をｘ、当該位置における曲率半径をＲ、当該位置における断面二次モーメント（中立軸に対する断面二次モーメント）をＩ、ヤング率（縦弾性係数）をＥ、片持ち梁の長さ方向における全長をＬとして、曲げモーメントと曲げ応力との関係から数１が満たされる。

（数１）
Ｗ・Ｒ＝Ｅ・Ｉ／（Ｌ−ｘ）

したがって、片持ち梁の長さ方向における自由端からの距離（Ｌ−ｘ）と、当該距離が示す片持ち梁の長さ方向の位置における断面二次モーメントＩ（または、曲げ剛性（Ｅ・Ｉ））との比を、片持ち梁の全長に亘って一定とする、すなわち、断面二次モーメントＩが距離（Ｌ−ｘ）に比例することにより、荷重Ｗの大きさ（または、自由端の撓み量）にかかわらず、片持ち梁の全長に亘って曲率半径Ｒが一定となり、片持ち梁が円弧状に撓む。

具体的に、片持ち梁の長さ方向に垂直な断面の形状が矩形であり、当該断面の荷重方向の幅をｈ、荷重方向に垂直な方向の幅をｂとすると、断面二次モーメントＩは（ｂ・ｈ^３／１２）として表される。したがって、荷重方向の幅ｈが一定であり、かつ、片持ち梁の長さ方向における自由端からの距離（Ｌ−ｘ）と、当該距離における荷重方向に垂直な方向の幅ｂとの比が一定である部材、すなわち、荷重方向に沿って見た形状が三角形の板部材を梁として用いれば、荷重Ｗの大きさ（または、自由端の撓み量）にかかわらず、梁が円弧状に撓む。

例えば、当該板部材のヤング率Ｅを２０５８００メガパスカル（ＭＰａ）とし、片持ち梁の長さ方向における全長Ｌを５８７ミリメートル（ｍｍ）とし、荷重方向の幅（厚さ）ｈを３ｍｍとし、図８中に符号Ａ１を付す線にて示すように、荷重方向に垂直な方向の幅ｂ（図８中の右側の縦軸参照）を固定端にて１０００ｍｍ、自由端にてほぼ０ｍｍとして線形に変化させ、自由端に付与する荷重Ｗをおよそ１５８ニュートン（Ｎ）とする場合には、片持ち梁の長さ方向の各位置における撓み量（図８中の左側の縦軸参照）は、図８にて丸にて示す値となる。片持ち梁の長さ方向の各位置における撓み量は、曲率半径が５０００ｍｍの円弧Ａ２上に位置し、当該板部材が全長に亘って円弧状に撓む。

図２に示す反射部３の各支持板３２において、幅方向における各端部と中央線状領域３９との間の部位を注目部位として注目すると、注目部位は、幅方向を長さ方向とする片持ち梁として捉えることができる。このように、上記片持ち梁の長さ方向は、太陽光集光装置１における反射面３０の幅方向と対応している。注目部位の固定端（中央線状領域３９側の端部）は主軸部２に対して固定され、自由端（幅方向における支持板３２の端部）の撓み量は、撓ませ機構７により主軸部２の回動に従って変更される。また、支持板３２は、一定の厚さを有し、さらに、幅方向における各端部と中央線状領域３９との間において、中央線状領域３９に底辺が位置し、かつ、底辺に対向する頂点が当該端部近傍に位置する略三角形の部位を有する。すなわち、荷重方向（すなわち、中央法線方向）の幅ｈが一定であり、片持ち梁の長さ方向における自由端からの距離（Ｌ−ｘ）と、当該距離における荷重方向に垂直な方向（すなわち、軸方向）の幅ｂとの比が一定である。

実際には、支持板３２にはミラー板３１が接合されるため、上述の片持ち梁と同一ではないが、支持板３２を有する反射部３では、中央法線方向に沿って見た支持板の形状を矩形とする場合に比べて、軸方向に垂直な反射面３０の断面形状を円弧に近似させる、すなわち、反射面３０を略円弧状に撓ませることができる。その結果、反射面３０の幅方向の中央近傍のみならず、端部近傍に照射される太陽光も熱回収部１１に効率よく導かれ、太陽光の集光性能をさらに向上することが実現される。

ここで、反射部３の端部に設けられるリブ部材３３について述べる。図９は、反射部３の一部を示す平面図であり、１つのミラー板３１の近傍を示している。既述のように、リブ部材３３は、軸方向に並ぶ複数の支持板３２の端部に接続する。また、軸方向に隣接する２つの支持板３２の間において、リブ部材３３はミラー板３１の下面に接する。すなわち、反射部３の幅方向の端部において、支持板３２が存在しない領域では、ミラー板３１はリブ部材３３により支持される。これにより、複数の支持板３２の間におけるミラー板３１の自重による撓みを抑制することができる。

図１０は、図９中の反射部３における平行斜線を付す領域Ｂ１に対する有限要素解析により求めた反射面３０の撓み曲線を示す図であり、図１１は、リブ部材３３を省略した場合の反射部３における領域Ｂ１に対する有限要素解析により求めた反射面３０の撓み曲線を示す図である。図１０および図１１の縦軸は反射面３０の撓み量を示す。横軸は幅方向の位置を示し、０ｍｍの位置近傍が中央線状領域３９近傍の部位に対応し、６００ｍｍの位置近傍が反射部３の端部に対応する。領域Ｂ１の幅方向の長さは６００ｍｍであり、軸方向の長さは５００ｍｍである。ミラー板３１、支持板３２およびリブ部材３３の材料は、それぞれガラス、アルミニウムおよび炭素鋼（ＳＳ４００）であり、厚さはそれぞれ０．９５ｍｍ、０．６ｍｍおよび３．２ｍｍである。各支持板３２の端部の撓み量（撓ませ機構７による持ち上げ量）は２５ｍｍである。図９中にて符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を付す矢印にて示す軸方向の位置における撓み曲線に、図１０では符号Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３を付し、図１１では符号Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３を付している。また、図１０および図１１では、理想的な円弧を符号Ｃ０を付して示している（後述の図１５において同様）。

図１１に示すように、リブ部材３３を省略する場合においても、幅方向の０ｍｍの位置から５００ｍｍの位置までの間では、撓み曲線Ｄ１１〜Ｄ１３は理想的な円弧Ｃ０にほぼ重なる。しかしながら、６００ｍｍの位置近傍では、ミラー板３１が支持板３２と接していない軸方向の位置Ｔ２において、撓み曲線Ｄ１２が理想的な円弧Ｃ０から１．４ｍｍほど離れる。これに対し、リブ部材３３を設ける場合には、図１０に示すように、幅方向の０ｍｍの位置から６００ｍｍの位置までの全体に亘って、撓み曲線Ｃ１１〜Ｃ１３が理想的な円弧Ｃ０にほぼ重なる。なお、撓み曲線Ｃ１１〜Ｃ１３が理想的な円弧Ｃ０から最も離れる距離は約０．４ｍｍである。

図１２は、図１０中の幅方向の各位置における撓み曲線Ｃ１１〜Ｃ１３の接線角度と、理想的な円弧Ｃ０の接線角度との差（以下、「接線角度差」という。）を示す図であり、図１３は、図１１中の幅方向の各位置における撓み曲線Ｄ１１〜Ｄ１３の接線角度と、理想的な円弧Ｃ０の接線角度との差（接線角度差）を示す図である。図１２および図１３の縦軸は接線角度差を示し、横軸は幅方向の位置を示す。図１２では、撓み曲線Ｃ１１〜Ｃ１３にそれぞれ対応する接線角度差を示す線に符号Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３を付し、図１３では、撓み曲線Ｄ１１〜Ｄ１３にそれぞれ対応する接線角度差を示す線に符号Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ２３を付している（後述の図１６において同様）。

図１２および図１３の双方では、幅方向の６００ｍｍの位置近傍において接線角度差の大きさ（絶対値）が最大となる。具体的には、リブ部材３３を省略する場合には、図１３に示すように、６００ｍｍの位置近傍において軸方向の位置Ｔ２に対する接線角度差の大きさが約１度となる（線Ｄ２２参照）。これに対し、リブ部材３３を設ける場合には、図１２に示すように、６００ｍｍの位置近傍において、軸方向のいずれの位置Ｔ１〜Ｔ３に対しても接線角度差の大きさが０．６度未満となる。したがって、リブ部材３３を有する反射部３では、太陽光を熱回収部１１により効率よく集光することが可能となる。

図１４は、反射部３の他の例を示す図である。図１４の反射部３では、幅方向の各端部に設けられるリブ部材３３と中央線状領域３９との間に、もう１つのリブ部材３３ａが設けられる。リブ部材３３と同様に、リブ部材３３ａも軸方向に並ぶ複数の支持板３２の略三角形の部位に接続する。軸方向に隣接する２つの支持板３２の略三角形の部位の間において、リブ部材３３ａはミラー板３１の下面に接する。リブ部材３３，３３ａを有する反射部３では、ミラー板３１をより強固に支持することが可能となる。

図１５は、図１４中の反射部３における平行斜線を付す領域Ｂ１に対する有限要素解析により求めた撓み曲線を示す図である。図１５では、図１４中にて符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を付す矢印にて示す軸方向の位置における撓み曲線に、符号Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３を付している。図１６は、図１５中の幅方向の各位置における撓み曲線Ｃ３１〜Ｃ３３の接線角度と、理想的な円弧Ｃ０の接線角度との差（接線角度差）を示す図であり、図１６では、撓み曲線Ｃ３１〜Ｃ３３にそれぞれ対応する接線角度差を示す線に符号Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３を付している。

図１５に示すように、リブ部材３３，３３ａを有する図１４の反射部３においても、図９の反射部３と同様に、幅方向の０ｍｍの位置から６００ｍｍの位置までの全体に亘って、撓み曲線Ｃ３１〜Ｃ３３が理想的な円弧Ｃ０にほぼ重なる。また、図１６に示すように、６００ｍｍの位置近傍においても接線角度差の大きさが０．６度未満となる。詳細には、図１４の反射部３では、幅方向の０ｍｍの位置から６００ｍｍの位置までの間のおよそ９０％の範囲にて、接線角度差の大きさを０．２度以下に抑えることが可能となる。これにより、太陽光を熱回収部１１により効率よく集光することが可能となる。

図９の反射部３では、各端部と中央線状領域３９との間において当該端部から離れた位置のみにリブ部材３３が設けられてもよい。太陽光集光装置１では、軸方向および幅方向に平行な辺を有する矩形のミラー板３１に対し、互いに軸方向に離間して配置される複数の支持板３２が重ねられる場合に、中央線状領域３９から幅方向に離れた位置において、複数の支持板３２の略三角形の部位に接続するとともに、ミラー板３１に接する少なくとも１つのリブ部材を設けることにより、複数の支持板３２の間におけるミラー板３１の自重による撓みを抑制することができ、太陽光を熱回収部１１により効率よく集光することが実現される。また、複数の（３以上であってもよい。）リブ部材を設けることにより、複数の支持板３２の間におけるミラー板３１の自重による撓みをさらに抑制することができる。

支持板３２において、幅方向における各端部からの距離と、当該距離における断面二次モーメントとの比を、当該端部と中央線状領域３９との間において一定にすることにより、反射面３０を容易に略円弧状に撓ませる手法は、荷重方向の幅ｈ（中央法線方向の厚さ）を変更することにより実現されてもよい。既述のように、矩形断面の断面二次モーメントＩは（ｂ・ｈ^３／１２）として表されるため、荷重方向に垂直な方向の幅ｂが一定であり、かつ、片持ち梁の長さ方向における自由端からの距離（Ｌ−ｘ）と、当該距離における荷重方向の幅ｈの３乗との比が一定である部材を梁として用いれば、荷重Ｗの大きさ（または、自由端の撓み量）にかかわらず、当該部材が円弧状に撓む。

例えば、当該部材のヤング率Ｅを２０５８００ＭＰａとし、片持ち梁の長さ方向における全長Ｌを５８７ｍｍとし、荷重方向に垂直な方向の幅ｂを１０００ｍｍとし、荷重方向の幅ｈ（部材の厚さである。図１７中の右側の縦軸参照。）を、固定端から自由端に亘って図１７中に符号Ａ３を付す線にて示すように変化させ、自由端に付与する荷重Ｗをおよそ２３７Ｎとする場合には、片持ち梁の長さ方向の各位置における撓み量（図１７中の左側の縦軸参照）は、図１７中にて丸にて示す値となる。片持ち梁の長さ方向の各位置における撓み量は、曲率半径が５０００ｍｍの円弧Ａ４上に位置し、当該部材が全長に亘って円弧状に撓む。

したがって、ミラー板３１と同様に、中央法線方向に沿って見た形状が矩形の支持板を採用し、支持板の注目部位の荷重方向（中央法線方向）における厚さを図１７中の線Ａ３のように変化させることにより、一定の厚さの矩形の支持板を用いる場合に比べて、軸方向に垂直な反射面３０の断面形状を円弧に近似させる、すなわち、反射面３０を略円弧状に撓ませることができる。その結果、太陽光を熱回収部１１に効率よく集光することができる。

太陽光集光装置１では、数１から判るように、幅方向における各端部からの距離と、当該距離における反射部全体の曲げ剛性（すなわち、断面二次モーメントＩとヤング率Ｅとの積）との比を、当該端部と中央線状領域３９との間において一定とすることにより、反射面３０の断面形状を円弧により近似させることが可能となる。以下、このような反射部について述べる。

図１８は、反射部の他の例を示す断面図であり、幅方向に垂直な反射部３ａの断面を示している。図１８では、反射部３ａの断面における中立軸を符号Ｊ２を付す一点鎖線にて示している。反射部３ａは、ミラー板３１、裏板３５および支持板３２ａの三層構造にて形成され、各部材の断面は矩形である。例えば、ミラー板３１はガラスにて形成され、裏板３５はアルミニウムにて形成され、支持板３２ａは炭素鋼にて形成される。反射部３ａでは、幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ａ全体の曲げ剛性との比を、当該端部と中央線状領域３９との間において一定にするために、支持板３２ａの軸方向の幅（図１８中の横方向の幅）のみが変更される。なお、中央法線方向に沿って見たミラー板３１および裏板３５の形状は同一である。また、ミラー板３１、裏板３５および支持板３２ａのそれぞれの厚さは、幅方向の全体で一定である。

ここで、反射部３ａにおいて、幅方向における端部と中央線状領域３９との間の部位を１つの片持ち梁として捉え、当該片持ち梁の軸線（すなわち、梁の長手方向に伸びる軸線）に垂直な断面が、撓ませ機構７による反射部３ａの曲げ変形後においても当該軸線に垂直な平面を保つと仮定する。このとき、曲げひずみεは、中立軸Ｊ２（中立面）からの距離ｙに比例し、曲率半径（曲げ半径）Ｒに反比例するため、（ε＝ｙ／Ｒ）と表される。ミラー板３１における曲げ応力σｇは、ミラー板３１のヤング率Ｅｇと曲げひずみεとの積で求められ、（σｇ＝Ｅｇ・ｙ／Ｒ）と表される。同様に、裏板３５および支持板３２ａのヤング率をＥａおよびＥｃとして、裏板３５における曲げ応力σａは、（σａ＝Ｅａ・ｙ／Ｒ）と表され、支持板３２ａにおける曲げ応力σｃは、（σｃ＝Ｅｃ・ｙ／Ｒ）と表される。

上記のように、曲げ応力は中立軸Ｊ２からの距離ｙに対して線形に変化する。したがって、ミラー板３１、裏板３５および支持板３２ａの各部材において、断面全体における応力の積分値は、当該部材の厚さ方向における中央での応力（すなわち、平均応力）に、当該部材の厚さおよび軸方向の幅を掛けることにより求められる。よって、ミラー板３１の厚さｔｇおよび幅ｂｇ、裏板３５の厚さｔａおよび幅ｂａ、支持板３２ａの厚さｔｃおよび幅ｂｃ、並びに、支持板３２ａの下端から中立軸Ｊ２までの距離ｙ０を用いて、ミラー板３１の断面全体における応力の積分値は（ｔｇ・ｂｇ・Ｅｇ・（（ｔｇ／２）＋ｔａ＋ｔｃ−ｙ０）／Ｒ）にて表され、裏板３５の断面全体における応力の積分値は（ｔａ・ｂａ・Ｅａ・（（ｔａ／２）＋ｔｃ−ｙ０）／Ｒ）にて表され、支持板３２ａの断面全体における応力の積分値は（ｔｃ・ｂｃ・Ｅｃ・（（ｔｃ／２）−ｙ０）／Ｒ）にて表される。これらの積分値の和を０として、ｙ０について整理することにより、数２が得られる。ただし、数２において、Ｋｇは（ｔｇ・ｂｇ・Ｅｇ）であり、Ｋａは（ｔａ・ｂａ・Ｅａ）であり、Ｋｃは（ｔｃ・ｂｃ・Ｅｃ）である。

（数２）
ｙ０＝｛Ｋｇ((ｔｇ／２)＋ｔａ＋ｔｃ)＋Ｋａ((ｔａ／２)＋ｔｃ)＋Ｋｃ・ｔｃ／２｝／(Ｋｇ＋Ｋａ＋Ｋｃ)

よって、ミラー板３１の厚さｔｇおよび幅ｂｇ、裏板３５の厚さｔａおよび幅ｂａ、並びに、支持板３２ａの厚さｔｃを一定とし、支持板３２ａの幅ｂｃを任意の値とする際における、支持板３２ａの下端から中立軸Ｊ２までの距離ｙ０が数２から得られる。そして、中立軸Ｊ２の位置を示す当該距離ｙ０を用いてミラー板３１の曲げ剛性、裏板３５の曲げ剛性、および、支持板３２ａの曲げ剛性が求められ、これらの曲げ剛性の和が、反射部３ａ全体の曲げ剛性として求められる。ミラー板３１のヤング率Ｅｇを８００００ＭＰａ、厚さｔｇを０．９３ｍｍ、幅ｂｇを３３３ｍｍ、裏板３５のヤング率Ｅａを６９０００ＭＰａ、厚さｔａを０．６ｍｍ、幅ｂａを３３３ｍｍ、支持板３２ａのヤング率Ｅｃを２０００００ＭＰａ、厚さｔｃを３．２ｍｍとして、支持板３２ａの幅ｂｃと反射部３ａ全体の曲げ剛性との関係は、図１９に示すようになる。支持板３２ａの幅を小さくするに従って、中立軸Ｊ２の位置がミラー板３１側に近づくため、反射部３ａ全体の曲げ剛性が急激に小さくなる。

反射部３ａにおいて、幅方向における端部と中央線状領域３９との間の部位の長さを６３０ｍｍとし、当該端部に付与する荷重Ｗを９９．９Ｎとする場合に、反射面３０の曲率半径Ｒを５４００ｍｍにて一定にするための支持板３２ａの幅ｂｃの分布は、数１および図１９に示す関係に基づいて求めることができ、図２０に示すようになる。換言すると、反射部３ａにおいて、幅方向の各位置（中央線状領域３９からの位置）における支持板３２ａの幅（軸方向の幅）を図２０に従って設定することにより、幅方向における端部からの距離と、当該距離における反射部３ａ全体の曲げ剛性との比が一定となる。実際には、端部に付与する荷重Ｗと曲率半径Ｒとの積が一定となるように、必要な曲率（曲率半径Ｒの逆数）に合わせて端部に付与する荷重Ｗを変更することにより、反射面３０のおよそ全体を当該曲率にて撓ませることが可能となる。

図２１は、反射部３ａを示す平面図である。実際の反射部３ａでは、軸方向（図２１中の横方向）に密に配列された複数の支持板３２ａが、１つのミラー板３１および裏板３５に対して固定される。図１８の反射部３ａの断面は、図２１中にて符号Ｖ１を付す矢印にて示す軸方向の範囲、すなわち、１つの支持板３２ａの存在範囲における、幅方向（図２１中の縦方向）に垂直な反射部３ａの断面に相当する。

図２１に示す反射部３ａでは、ミラー板３１および裏板３５の幅方向における各端部と中央線状領域３９との間の部位の長さが６００ｍｍである。一方、支持板３２ａの幅方向における端部３２１と中央線状領域３９との間の部位の長さが６３０ｍｍである。支持板３２ａにおいて、中央線状領域３９から幅方向に６００ｍｍの部位では、軸方向の幅が図２０に示す関係を満たし、ミラー板３１および裏板３５の端部よりも外側に突出する端部３２１では、例えば軸方向の幅が一定である。軸方向に伸びるリブ部材３３は、支持板３２ａの当該端部３２１に固定される。すなわち、支持板３２ａの端部３２１が、撓ませ機構７（図７参照）により中央法線方向に移動する。支持板３２ａでは、軸方向における両側のエッジ（図２１中の左右の曲線状のエッジ）が対称形状である。軸方向に配列される複数の支持板３２ａは同じ形状である。複数の支持板３２ａは一繋がりの板部材として形成されてもよい。

以上に説明したように、太陽光集光装置１では、反射部３ａの幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ａの曲げ剛性との比が、当該端部と中央線状領域３９との間において略一定となるように、支持板３２ａが、当該端部から中央線状領域３９に向かって軸方向の幅が漸次増大する部位を有する。これにより、反射面３０を、より円弧に近似させて撓ませることが可能となる。その結果、太陽光の熱回収部１１への集光性能をさらに向上することができる。

ここで、図２１に示す反射部３ａにおいて、仮にミラー板３１および裏板３５の幅方向の長さが、支持板３２ａと同じである（すなわち、支持板３２ａの端部３２１がミラー板３１の端部よりも外側に突出していない）場合を想定する。この場合、ミラー板３１の幅方向における両端のエッジ近傍においても反射面３０を正確な円弧状に撓ませるには、荷重を付与する支持板３２ａの端部において軸方向の幅が０である必要があるが、幅が０の部位に荷重を付与することは不可能である。したがって、上記想定における反射部では、ミラー板３１の幅方向における両端のエッジ近傍が正確な円弧状には撓まない。

これに対し、図２１に示す反射部３ａでは、幅方向において支持板３２ａの両端部３２１が、ミラー板３１の両端部よりも外側に位置し、一対の撓ませ機構７が、支持板３２ａの両端部３２１を中央法線方向に移動する。これにより、ミラー板３１の幅方向における両端のエッジ近傍においても反射面３０を（理想的には）正確な円弧状に撓ませる、すなわち、ミラー板３１の全体において、反射面３０を正確な円弧状に撓ませることが可能となる。支持板の両端部をミラー板３１の両端部よりも外側に突出させる本手法は、三角形の支持板３２を利用する反射部３や、支持板の厚さを幅方向に沿って変更する反射部（図１７および後述の図２４参照）にて採用されてよい。

なお、支持板３２ａでは、軸方向の幅が図２０に示す関係を満たしつつ、軸方向の両側のエッジが非対称な形状であってもよい。また、反射部３ａでは、ミラー板３１の下面に裏板３５を設けることにより、ミラー板３１のハンドリング性が向上し、太陽光集光装置１の組立作業を効率よく行うことが可能となるが、太陽光集光装置１の設計によっては、裏板３５が省略されてもよい。

図２２は、反射部のさらに他の例を示す断面図である。図２２に示す反射部３ａは、ミラー板３１、支持板３２ａおよび補助板３４の三層構造（支持板３２ａのサンドイッチ構造）にて形成される。例えば、ミラー板３１はガラス等にて形成され、支持板３２ａは樹脂の発泡体（ここでは、ポリウレタンフォーム）であり、補助板３４は樹脂板である。反射部３ａでは、幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ａ全体の曲げ剛性との比を、当該端部と中央線状領域３９との間において一定にするために、支持板３２ａの厚さのみが変更される。なお、中央法線方向に沿って見たミラー板３１、支持板３２ａおよび補助板３４の形状は同一（例えば、同一の矩形）である。

ここで、仮に反射部３ａの軸方向の長さが１ｍｍであるとした場合、ミラー板３１のヤング率を８００００ＭＰａ、支持板３２ａのヤング率を１００ＭＰａ、補助板３４のヤング率を５０００ＭＰａとし、ミラー板３１の厚さｔｇを０．９３ｍｍ、補助板３４の厚さｔｓを２ｍｍとして、支持板３２ａの厚さｔｐと、反射部３ａ全体の曲げ剛性との関係は、図１９の場合と同様にして求めることができ、図２３に示すようになる。

反射部３ａにおいて、軸方向の長さを１ｍ、幅方向における各端部と中央線状領域３９との間の部位の長さを６００ｍｍとし、当該端部に付与する荷重Ｗをおよそ３００Ｎとする場合に、反射面３０の曲率半径Ｒを６０００ｍｍにて一定にするための支持板３２ａの厚さｔｐの分布は、図２０の場合と同様にして求めることができ、図２４に示すようになる。

ところで、図１７中に線Ａ３にて示す厚さ分布は、厚さの変化が小さいため、微小な厚さの誤差が反射面３０の撓みに影響する。これに対し、図２４の厚さ分布を有する支持板３２ａでは、ヤング率を比較的低くすることにより、厚さｔｐの変化を大きくすることができ、厚さの誤差の反射面３０の撓みに対する影響を小さくすることができる。言い換えると、支持板３２ａの製造における許容誤差を大きくすることができ、支持板３２ａの製造が容易となる。このような観点では、好ましくは、支持板３２ａのヤング率がミラー板３１のヤング率の１／１０倍以下であり、より好ましくは１／１００倍以下である（実用的には、１／１００００倍以上）。

反射部３ａの製作では、例えば、図２４の厚さ分布に倣った内面形状を有する下型、および、平らな内面形状を有する上型が準備される。続いて、上型の内面にミラー板３１が取り付けられ、下型の内面に補助板３４が取り付けられる。そして、ミラー板３１と補助板３４との間に液状の支持板形成材料を流し込み、支持板形成材料を硬化させることにより、反射部３ａが容易に作製される。

以上に説明したように、太陽光集光装置１では、反射部３ａの幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ａの曲げ剛性との比が、当該端部と中央線状領域３９との間において略一定となるように、支持板３２ａが、当該端部から中央線状領域３９に向かって厚さが漸次増大する部位を有する。これにより、反射面３０を容易に略円弧状に撓ませることが可能となる。また、支持板３２ａが、ミラー板３１よりもヤング率が低い材料にて形成されることにより、支持板３２ａの厚さの変化を大きくして、支持板３２ａを容易に製造することができる。

なお、反射部３ａの設計によっては、ミラー板３１や補助板３４の厚さも変化させることにより（すなわち、反射部３ａに設けられる板部材の一部または全部の厚さを変化させることにより）、各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部の曲げ剛性との比例関係が満たされてもよい。また、上記厚さの変更に加えて、支持板３２ａまたは補助板３４の軸方向の幅が変更されてもよい。さらに、反射部３ａにおいて補助板３４が省略されてもよく、また、反射部３ａが４層以上にて形成されてもよい。

上記太陽光集光装置１では、支持板３２，３２ａが利用されるが、支持板３２，３２ａに代えて、幅方向に伸びる支持梁が利用されてもよい。図２５は、支持梁３２ｂを有する反射部３ｂを示す斜視図であり、図２６は、反射部３ｂにおける支持梁３２ｂおよびリブ部材３３を示す斜視図である。図２５および図２６では、幅方向における中央（中央線状領域３９）から一方の端部までの部位を示している（後述の図２８、図３０．Ａ、図３０．Ｂ、図３３および図３４において同様）。図２７は、反射部３ｂを示す断面図であり、幅方向に垂直な反射部３ｂの断面を示している。

反射部３ｂは、ミラー板３１、裏板３５、支持梁３２ｂおよびリブ部材３３を有する。裏板３５、支持梁３２ｂおよびリブ部材３３は、例えば、アルミニウムや鋼にて形成される。ミラー板３１および裏板３５の幅方向に垂直な断面は矩形である。支持梁３２ｂの幅方向に垂直な断面は、下方に向かって開口する「Ｃ」字型であり、支持梁３２ｂは、いわゆるＣ型梁である。反射部３ｂでは、幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ｂ全体の曲げ剛性との比を、当該端部と中央線状領域３９との間において一定にするために、図２８に示すように支持梁３２ｂの中央法線方向の高さ（図２８中に矢印Ｖ２により示す方向の高さ）のみが変更される。なお、ミラー板３１および裏板３５の断面形状は幅方向の全体に亘って一定である。また、軸方向に伸びるリブ部材３３の軸方向に垂直な断面形状は、例えば「Ｔ」字型であり、軸方向の全体に亘って一定である。

ここで、説明の便宜上、反射部３ｂの軸方向の長さが１ｍであり、この反射部３ｂに２本の支持梁３２ｂが軸方向に並んで設けられるものとする。この場合、ミラー板３１のヤング率を８００００ＭＰａ、支持梁３２ｂのヤング率を６９０００ＭＰａ、裏板３５のヤング率を６９０００ＭＰａとし、ミラー板３１の厚さｔｇを０．９３ｍｍ、裏板３５の厚さｔａを０．６ｍｍ、支持梁３２ｂの板厚ｔｓを１．６ｍｍ、軸方向の幅ｂｓを４５ｍｍとして、支持梁３２ｂの高さｈ（図２７に示すように、板厚ｔｓを除く高さである。以下同様。）と、反射部３ｂ全体の曲げ剛性ＥＩとの関係は、上記と同様にして、（ＥＩ＝１．０３ｈ^５−３７７．８８ｈ^４＋１４５５３５．８８ｈ^３＋１０１２９３８．６２ｈ^２＋２３２０４４０．４９ｈ＋４５１４８１４０．０６）として求められる。

したがって、反射部３ｂにおいて、幅方向における各端部と中央線状領域３９との間の部位の長さを６００ｍｍとし、軸方向の長さ１ｍ当たりにおいて当該端部に付与する荷重Ｗをおよそ２００Ｎ（２０．４ｋｇｆ）とする場合に、反射面３０の曲率半径Ｒを５４００ｍｍにて一定にするための支持梁３２ｂの高さｈの分布は、図２９に示すようになる。実際の支持梁３２ｂでは、幅方向の端部近傍（幅方向の６００ｍｍの位置近傍）の高さｈは数ｍｍにて一定である。このように、支持梁３２ｂは、当該端部から中央線状領域３９に向かって中央法線方向の高さが漸次増大する部位を有する。

以上に説明したように、反射部３ｂでは、ミラー板３１を下側から支持する支持梁３２ｂが設けられ、反射部３ｂの幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ｂの曲げ剛性との比が、当該端部と中央線状領域３９との間において一定となるように、支持梁３２ｂの幅方向に垂直な断面形状が幅方向に沿って漸次変化する。これにより、反射面３０を略円弧状に撓ませることが可能となる。また、断面が「Ｃ」字型の支持梁３２ｂを用いることにより、小さい断面積にて高い剛性を得ることができ、支持板を用いる場合に比べて反射部３ｂの軽量化を図ることができる（例えば、三角形の支持板の１／１０〜３／１０の重量となる。）。さらに、高さが一定のＣ型梁は市場に多く流通しており、比較的安価である。したがって、支持梁３２ｂは、このようなＣ型梁に簡単な加工を施すことにより、容易かつ安価に作製可能であり（例えば、三角形の支持板の１／３の製造コストとなる。）、太陽光集光装置１の製造コストを削減することができる。反射部３ｂにおいて、支持梁３２ｂが存在しない領域では、ミラー板３１はリブ部材３３により支持される。これにより、複数の支持梁３２ｂの間におけるミラー板３１の自重による撓みを抑制することができる。

支持梁３２ｂの断面形状は、図２７の形状には限定されず、他の形状であってもよい。例えば、図３０．Ａに示すように、断面形状が「Ｔ」字型の支持梁３２ｂが用いられてもよい。図３０．Ａの支持梁３２ｂも、幅方向の端部から中央線状領域３９に向かって中央法線方向の高さが漸次増大する部位を有する。また、支持梁３２ｂの断面形状によっては、幅方向の端部から中央線状領域３９に向かって軸方向の幅が漸次増大する部位を有していてもよい。さらに、支持梁３２ｂの断面の幅および高さの双方が、支持梁３２ｂの長さ方向（太陽光集光装置１においては反射面の幅方向）に沿って変化してもよい。例えば、図３０．Ｂに示す支持梁３２ｂは、断面が「Ｃ」字型であり、当該断面における高さおよび幅の双方が、支持梁３２ｂの長さ方向に沿って漸次変化している。具体的には、支持梁３２ｂにおいて中央線状領域３９近傍では、断面の高さが高く、かつ、幅が狭い。一方、端部近傍では、断面の高さが低く、かつ、幅が広い。図３０．Ｂの支持梁３２ｂは、例えば、一定幅の帯状の板材料に対する一回のプレス成形によって容易に製作可能であり、また、切断加工等の必要がないため、材料を無駄なく利用することができる。これらの支持梁３２ｂを用いる反射部３ｂにおいても、反射部３ｂの幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部３ｂの曲げ剛性との比が、当該端部と中央線状領域３９との間においておよそ一定となる。

上述の支持板３２，３２ａおよび支持梁３２ｂでは、断面形状が幅方向に沿って滑らかに連続的に変化するが、支持板３２，３２ａおよび支持梁３２ｂでは、断面形状が幅方向に沿って粗く（段階的に）変化してもよい。図３１は、図２７の支持梁３２ｂの高さｈの分布の他の例を示す図である。支持梁３２ｂでは、反射部３ｂの幅方向における各端部（撓ませ機構７が反射部３ｂを持ち上げる位置であり、ここでは、図３１中の幅方向の６００ｍｍの位置近傍）と中央線状領域３９（図３１中の幅方向の０ｍｍの位置近傍）との間において、高さｈが連続直線状に変化する。このような支持梁３２ｂを有する反射部３ｂでは、当該端部と中央線状領域３９との間を、幅方向に関して一定幅の複数の区間Ｕに分割した場合において、当該端部から各区間Ｕの中央までの幅方向の距離と、当該区間Ｕにおける反射部３ｂの曲げ剛性の平均値との比が、複数の区間Ｕにおいておよそ一定である。この場合も、反射面３０を略円弧状に撓ませることが可能となる。

図３２は、反射部３ｂの幅方向の各位置における撓み曲線の接線角度と、理想的な円弧の接線角度との接線角度差を示す図である。図３２は、図１２、図１３および図１６に対応する図であり、撓み曲線は有限要素解析により求められたものである。有限要素解析では、反射部３ｂの軸方向の幅を１０００ｍｍと設定しており、図３２では、軸方向に関して一端から０ｍｍ、２５０ｍｍおよび５００ｍｍの位置における接線角度差の変化を示す線にそれぞれ符号Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を付している。

図３１の支持梁３２ｂでは、軸方向のいずれの位置においても、幅方向の０ｍｍの位置から５５０ｍｍの位置までの間、すなわち、ミラー板３１の幅方向の全長のおよそ９２％の範囲にて、接線角度差の大きさを０．２度以下に抑えることが可能となる。これにより、太陽光を熱回収部１１により効率よく集光することが実現される。なお、各端部から各区間Ｕまでの幅方向の距離と、当該区間Ｕにおける反射部３ｂの曲げ剛性の平均値との比が複数の区間Ｕにおいておよそ一定であるという条件を満たすための当該端部と中央線状領域３９との間の区間Ｕの数は、例えば３以上であり、好ましくは５以上である（例えば、２０以下）。

図３３および図３４は、支持梁３２ｂの他の例を示す斜視図である。図３３の支持梁３２ｂでは、断面形状が「Ｃ」字型であり、中央法線方向および幅方向（支持梁３２ｂの長手方向）に平行な両側部に複数の円形の貫通孔３２２が形成される。複数の貫通孔３２２は、幅方向に一定のピッチにて配列され、支持梁３２ｂの幅方向の端部を除き、当該端部近傍から中央線状領域３９に向かって、複数の貫通孔３２２の直径が漸次減少する。図３４の支持梁３２ｂでは、断面形状が「Ｔ」字型であり、中央法線方向および幅方向に平行な部位に複数の円形の貫通孔３２２が形成される。複数の貫通孔３２２は、幅方向に一定のピッチにて配列され、支持梁３２ｂの幅方向の端部を除き、当該端部近傍から中央線状領域３９に向かって、複数の貫通孔３２２の直径が漸次減少する。図３３および図３４の支持梁３２ｂでは、幅方向に垂直な断面形状が幅方向に沿って断続的に変化する。

図３３および図３４の支持梁３２ｂを有する反射部３ｂにおいても、各端部と中央線状領域３９との間を幅方向の複数の区間Ｕに分割した場合において、当該端部から各区間Ｕの中央までの幅方向の距離と、当該区間Ｕにおける反射部３ｂの曲げ剛性の平均値との比が、複数の区間Ｕにおいておよそ一定である。これにより、反射面３０を略円弧状に撓ませることが可能となる。また、支持梁３２ｂにおいて複数の貫通孔３２２を設けることにより支持梁３２ｂの軽量化を図ることができる。なお、図２８および図３０．Ａに示す支持梁３２ｂにおいて複数の貫通孔３２２が設けられ、各区間における曲げ剛性が調整されてもよい。

以上のように、太陽光集光装置１では、反射面３０が略円弧状に撓むように、幅方向に垂直な断面形状が幅方向に沿って（好ましくは、幅方向のおよそ全体に亘って）変化する反射部は、様々な態様にて実現可能である。

上記太陽光集光装置１は様々な変形が可能である。例えば、支持板の注目部位において、幅方向における一の範囲（例えば、固定端から全長の約８０％の位置までの範囲）にて中央法線方向における厚さを変更し、他の範囲にて軸方向の幅を変更することにより、幅方向の端部からの距離と、当該距離における断面二次モーメントとの比が、当該端部と中央線状領域３９との間にて一定とされてもよい。また、必要に応じて、中央法線方向における厚さ、および、軸方向の幅の双方が変更されてもよい。例えば、中央法線方向に沿って見た注目部位の形状が、端部における頂点近傍が鈍った略三角形であり、当該端部近傍においてのみ中央法線方向の厚さを変更した支持板を採用することも可能である。以上のように、幅方向の端部からの幅方向の距離と、当該距離における断面二次モーメントとの比が当該端部と中央線状領域３９との間において一定となる支持板は、様々な態様にて実現可能である（反射部の幅方向における各端部からの幅方向の距離と、当該距離における反射部の曲げ剛性との比を一定にする場合において同様である。）。

また、反射部３において支持板３２が省略されてもよい。この場合、ミラー板３１において、幅方向における端部からの幅方向の距離と、当該距離における断面二次モーメントとの比が、当該端部と中央線状領域３９との間において一定とされる。図３５では、このようなミラー板３１の一例を示しており、菱形の複数のミラー板３１が密に配列される。以上のように、太陽光集光装置１では、反射部３が有するミラー板３１、または、ミラー板３１に重ねられた支持板３２を対象板部材として、反射部３の各端部からの幅方向の距離と、当該距離における対象板部材の断面二次モーメントとの比が、当該端部と中央線状領域３９との間において一定であることにより、反射面３０を略円弧状に撓ませることが可能となる。なお、上述の支持板３２，３２ａおよび図３５のミラー板３１の軸方向の幅や厚さが、幅方向に沿って段階的に変化してもよい。

太陽光集光装置１において、モータを有する回動機構４が設けられ、減速機構を介して主軸部２が回動されてもよい。また、スライド機構７２において、カム以外の機械要素（例えば、歯車）を用いることにより、主軸部２の回動に従ってスライドロッド７１を軸方向にスライドさせてもよい。さらに、運動伝達機構７３において、例えば、リンク機構により、スライドロッド７１と反射部３の端部とが機械的に連結され、スライドロッド７１がスライドする際に、反射部３の端部が中央法線方向に移動してもよい。

太陽光集光装置１の設計によっては、回動機構４とは独立した動力を用いた撓ませ機構が採用されてもよい。例えば、モータを有する撓ませ機構が反射部３の端部の下方に配置され、モータの動力により、反射部３の端部が中央法線方向に移動してもよい。この場合、撓ませ機構の駆動が、制御部により、回動機構４による主軸部２の回動に合わせて制御される。

太陽熱回収システム１０において熱回収部１１内の熱媒体は発電以外の用途に利用されてもよい。また、可変曲面である反射面３０を有する太陽光集光装置１は、太陽熱回収システム１０以外の設備に設けられてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。

１太陽光集光装置
２主軸部
３，３ａ，３ｂ反射部
４回動機構
５主軸支持部
７撓ませ機構
１１熱回収部
３０反射面
３１ミラー板
３２，３２ａ支持板
３２ｂ支持梁
３３，３３ａリブ部材
３９中央線状領域
３２１（支持板の）端部
Ｊ１中心軸

Claims

熱回収部に太陽光を集光する太陽光集光装置であって、
所定の軸方向に長尺な主軸部と、
前記軸方向および前記軸方向に垂直な幅方向に広がる反射面を上面として有し、下面において前記幅方向の略中央にて前記軸方向に伸びる中央線状領域が前記主軸部に固定される板状の反射部と、
前記軸方向に平行な中心軸を中心として前記主軸部を回動可能に支持する主軸支持部と、
前記主軸部を回動することにより、前記反射面を傾斜させる回動機構と、
前記軸方向および前記反射面の前記幅方向に垂直な方向を中央法線方向として、前記幅方向における前記反射部の両端部を、前記主軸部の回動に従って前記中央法線方向に同様に移動することにより、前記反射面を撓ませる一対の撓ませ機構と、
を備え、
前記反射面が略円弧状に撓むように、前記反射部の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化し、
前記反射部が有するミラー板、または、前記ミラー板に重ねられた支持板を対象板部材として、前記反射部の前記幅方向における各端部からの前記幅方向の距離と、前記距離における前記対象板部材の断面二次モーメントとの比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定である、または、前記距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定である。
請求項１に記載の太陽光集光装置であって、
前記反射部が、前記ミラー板および前記支持板を有し、
前記対象板部材が前記支持板であり、
前記支持板が、前記各端部と前記中央線状領域との間において、前記中央線状領域に底辺が位置し、かつ、前記底辺に対向する頂点が前記各端部近傍に位置する三角形の部位を有する。
請求項２に記載の太陽光集光装置であって、
前記ミラー板が、前記軸方向および前記幅方向に平行な辺を有する矩形の板であり、
前記反射部が、前記支持板から前記軸方向に離間して配置されるとともに、前記ミラー板に重ねられたもう１つの支持板をさらに有し、
前記もう１つの支持板が、前記各端部と前記中央線状領域との間において、前記中央線状領域に底辺が位置し、かつ、前記底辺に対向する頂点が前記各端部近傍に位置する三角形の部位を有する。
請求項３に記載の太陽光集光装置であって、
前記反射部が、前記中央線状領域から前記幅方向に離れた位置において、前記支持板の前記三角形の部位と、前記もう１つの支持板の前記三角形の部位とに接続するとともに、前記ミラー板に接するリブ部材をさらに有する。
請求項１に記載の太陽光集光装置であって、
前記反射部が、前記ミラー板および前記支持板を有し、
前記距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定となるように、前記支持板が、前記各端部から前記中央線状領域に向かって厚さが漸次増大する部位を有する。
請求項５に記載の太陽光集光装置であって、
前記支持板が、前記ミラー板よりもヤング率が低い材料にて形成される。
請求項１に記載の太陽光集光装置であって、
前記反射部が、前記ミラー板および前記支持板を有し、
前記距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定となるように、前記支持板が、前記各端部から前記中央線状領域に向かって前記軸方向の幅が漸次増大する部位を有する。
請求項２ないし７のいずれかに記載の太陽光集光装置であって、
前記幅方向において前記支持板の両端部が、前記ミラー板の両端部よりも外側に位置し、
前記一対の撓ませ機構が、前記支持板の前記両端部を前記中央法線方向に移動する。
熱回収部に太陽光を集光する太陽光集光装置であって、
所定の軸方向に長尺な主軸部と、
前記軸方向および前記軸方向に垂直な幅方向に広がる反射面を上面として有し、下面において前記幅方向の略中央にて前記軸方向に伸びる中央線状領域が前記主軸部に固定される板状の反射部と、
前記軸方向に平行な中心軸を中心として前記主軸部を回動可能に支持する主軸支持部と、
前記主軸部を回動することにより、前記反射面を傾斜させる回動機構と、
前記軸方向および前記反射面の前記幅方向に垂直な方向を中央法線方向として、前記幅方向における前記反射部の両端部を、前記主軸部の回動に従って前記中央法線方向に同様に移動することにより、前記反射面を撓ませる一対の撓ませ機構と、
を備え、
前記反射面が略円弧状に撓むように、前記反射部の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化し、
前記反射部が、
ミラー板と、
前記ミラー板を支持するとともに前記幅方向に伸びる支持梁と、
を有し、
前記反射部の前記幅方向における各端部からの前記幅方向の距離と、前記距離における前記反射部の曲げ剛性との比が、前記各端部と前記中央線状領域との間において一定となるように、前記支持梁の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化する。
請求項９に記載の太陽光集光装置であって、
前記支持梁が、前記各端部から前記中央線状領域に向かって前記中央法線方向の高さまたは前記軸方向の幅が漸次増大する部位を有する。
熱回収部に太陽光を集光する太陽光集光装置であって、
所定の軸方向に長尺な主軸部と、
前記軸方向および前記軸方向に垂直な幅方向に広がる反射面を上面として有し、下面において前記幅方向の略中央にて前記軸方向に伸びる中央線状領域が前記主軸部に固定される板状の反射部と、
前記軸方向に平行な中心軸を中心として前記主軸部を回動可能に支持する主軸支持部と、
前記主軸部を回動することにより、前記反射面を傾斜させる回動機構と、
前記軸方向および前記反射面の前記幅方向に垂直な方向を中央法線方向として、前記幅方向における前記反射部の両端部を、前記主軸部の回動に従って前記中央法線方向に同様に移動することにより、前記反射面を撓ませる一対の撓ませ機構と、
を備え、
前記反射面が略円弧状に撓むように、前記反射部の前記幅方向に垂直な断面形状が前記幅方向に沿って変化し、
前記反射部の前記幅方向における各端部と前記中央線状領域との間を前記幅方向の複数の区間に分割した場合において、前記各端部から各区間までの前記幅方向の距離と、前記各区間における前記反射部の曲げ剛性の平均値との比が、前記複数の区間においておよそ一定である。