JP2002098415A

JP2002098415A - 太陽光集光装置

Info

Publication number: JP2002098415A
Application number: JP2000289072A
Authority: JP
Inventors: Katsushige Nakamura; 勝重中村
Original assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Current assignee: Mitaka Kohki Co Ltd
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な制御を必要としない太陽光集光装置を
提供する。【解決手段】凹面鏡２を、赤経方向Ａおよび赤緯方向
Ｂにおいて、それぞれ太陽の移動角度の半分の角度で回
動自在としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹面鏡を回動させ
て太陽光を受光器に反射集光する太陽光集光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、太陽エネルギーを有効利用す
る装置として、太陽の動きに合わせて凹面鏡を回動させ
て、太陽光を集光する太陽光集光装置が注目されてい
る。例えば、地上に配置した複数の凹面鏡（ヘリオスタ
ット）で熱変換施設に太陽光を集めて巨大なエネルギー
を得るものや、凹面鏡で集めた太陽光を利用してスター
リングエンジンを稼働するものなどが提案されている。
このような太陽光集光装置は環境に影響を与えないクリ
ーンエネルギー（太陽エネルギー）を利用するので、現
在各国で問題となっている石油に頼るシステムを打開す
るものとして期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな太陽光集光装置では、太陽光を受光器に反射集光す
る際に、凹面鏡を高度方向および方位方向に同時に回動
しなければならないため、凹面鏡の回動制御が複雑であ
った。また、野外で使用される太陽光集光装置の制御を
コンピュータでするには、コンピュータを熱やその他も
外的要因から守る必要があり、そのためにコストが嵩ん
でしまう。

【０００４】本発明はこのような従来技術に着目してな
されたもので、複雑な制御を必要としない太陽光集光装
置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
赤経方向および赤緯方向へ回動自在な凹面鏡により太陽
を追尾し、固定された受光器に対して、常に太陽光を反
射集光する太陽光集光装置であって、前記凹面鏡を、赤
経方向および赤緯方向において、それぞれ太陽の移動角
度の半分の角度で回動自在としたものである。凹面鏡は
放物面鏡でも、球面鏡でも良い）。

【０００６】請求項１記載の発明によれば、凹面鏡が赤
経方向および赤緯方向に回動自在であるため、いったん
凹面鏡の集光方向を受光器に向けてしまえば、後は、凹
面鏡を赤経方向および赤緯方向において、それぞれ太陽
の移動角度の半分の角度で回動させるだけで、受光器に
太陽光を集めることができる。そのため、従来のように
太陽の日周運動にあわせて、凹面鏡を方位方向及び高度
方向に同時に回動させる必要が無くなり、凹面鏡の回動
制御が簡易化する。また、凹面鏡の回動制御に必須であ
ったコンピュータとその周辺機器が不要となり、太陽光
集光装置が安価になる。加えて、凹面鏡が回動しても受
光器は固定されているので、受光器のセットやメンテナ
ンスが簡易化すると共に受光器にパイプ等をつないで液
体を循環させる場合に、その配管を固定することができ
液漏れなど心配がない。

【０００７】請求項２記載の発明は、支持アームで凹面
鏡を赤緯方向へ回動自在に軸支し、該支持アーム自体を
赤経方向へ回動自在に軸支したあるものである。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、支持アーム
で凹面鏡を赤緯方向へ回動自在に軸支すると共に、該支
持アーム自体を赤経方向へ回動自在に軸支するので、凹
面鏡を赤緯方向及び赤経方向に回動自在とする回動構造
として好適である。つまり、構造が単純で、装置の取扱
いやメンテナンスが簡単である。

【０００９】請求項３記載の発明は、凹面鏡の回動をロ
ックまたはフリーとするクランプハンドルを備えるとし
ている。

【００１０】請求項３記載の発明によれば、凹面鏡の回
動をロックまたはフリーとするクランプハンドルを備え
るので、凹面鏡の回動をフリーとして手動で集光方向を
セットすることができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、凹面鏡の赤経方向
での回動支点に凹面鏡の重心を一致させて、同方向にお
いて凹面鏡をバランスさせたものである。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、凹面鏡の赤
経方向での回動支点に凹面鏡の重心を一致させて、凹面
鏡を常にバランスさせたので、凹面鏡を赤経方向へ回動
させるのに必要な仕事量が小さくて済む。

【００１３】本発明において、受光器は、太陽光で汚染
物質を破壊する化学反応器、または太陽光を受けて内部
を流れる熱媒を加熱する集熱器などにすることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
を図１〜４に基づいて説明する。

【００１５】太陽光集光装置１は、回動自在な凹面鏡２
と、その凹面鏡２から反射光を受ける受光器３とが主な
構成要素である。まず受光器３について説明する。

【００１６】架台４からはタワー５が延設されていて、
タワー５の先端には断熱材で形成された支持部６が設け
られている。一方、受光器３はその両側面にロッド３ａ
を備え、支持部６に着脱自在に固定されている。この受
光器３はいわゆる化学反応器であって、内部の汚染物質
Ｌを太陽光（主に紫外線）で破壊するものである。この
受光器３にはモータ３ｂによって回転する回転羽３ｃが
挿入されていて、熱溜まりができないように内部の汚染
物質Ｌを循環している（図３）。尚、本発明において受
光器３は汚染物質Ｌを循環するためにパイプ等を繋ぐた
めの取付口を備えてもよし、また、受光器３は化学反応
器以外に、例えば、スターリンエンジンの加熱部や太陽
熱温水器など何でもよいものとする。ここで、受光器３
にパイプ等を繋いで液体を循環させる場合に、その配管
を固定することができ液漏れなど心配がないという利点
もある。

【００１７】次に、凹面鏡２の回動機構について説明す
る。凹面鏡２は赤経方向Ａおよび赤緯方向Ｂに回動自在
であってこれが本発明の特徴である。尚、赤経方向Ａと
は赤経軸α（地球の自転軸）を中心とした回転方向を示
し、赤緯方向Ｂとは赤緯軸β（赤経軸αに直交する軸）
を中心とした回転方向を示す。

【００１８】Ｕ字状の支持アーム７の回動軸７ａ（図２
参照）は、赤経軸αに向いて軸支されている。この支持
アーム７の先端には回動軸７ａと直交する直交軸７ｂが
設けられ、この直交軸７ｂを中心に凹面鏡２が回動自在
となっている。そのため、凹面鏡２は赤経方向αおよび
赤緯方向βに回動自在である。ここで、凹面鏡２の回動
支点つまり赤経軸αと赤緯軸βとの交点は、凹面鏡２の
中心（鏡面と鏡軸２ａの交点）に位置している。赤経方
向α及び赤緯方向βのそれぞれの回動は、２つのクラン
プハンドル８ａ、８ｂによってロックまたはフリーとす
ることができる。フリー状態にすると手動で凹面鏡２の
向きをセットすることができ、ロック状態とすると凹面
鏡２は固定される。このとき、凹面鏡２にはカウンタウ
エイトＷが設けられていて、このカウンタウェイトＷも
含めた凹面鏡２全体の重心２Ｇが凹面鏡２の回動支点と
一致している。そのため、凹面鏡２はどの方向に向けて
も常にバランスし、たとえどんなに凹面鏡２が大きくて
も容易に集光方向をセットできる。

【００１９】実際に、凹面鏡２で太陽光を常に受光器３
に反射集光するには、まず、凹面鏡２の集光方向をセッ
トすることから始める。凹面鏡２の回動をロック状態と
していたクランプハンドル８ａ、８ｂを、それぞれ回し
て凹面鏡２をフリー状態とする。次に、凹面鏡２の鏡軸
２ａを太陽と受光器３との２等分線上にセットする。す
ると受光器３に太陽光が反射集光される。この状態で凹
面鏡２の回動をクランプハンドル８ａ、８ｂでロック状
態とし、「駆動手段」としてのモータ９を駆動する。モ
ータ９の駆動は歯車１０を介して支持アーム４に伝達さ
れ、凹面鏡２が赤経方向に太陽の自転速度の１／２の速
度で回転する。その結果、図４に示すように凹面鏡２の
鏡軸２ａは常に太陽と受光器３との２等分線上に位置
し、受光器３に常に太陽光が集まる。

【００２０】本実施形態の太陽光集光装置１によれば、
凹面鏡２を求める集光方向にセットしてしまえば、後
は、凹面鏡２を赤経方向に回動するのみで、常に太陽光
を受光器３に反射集光することができる。そのため、従
来のように太陽の日周運動にあわせて、凹面鏡を方位方
向及び高度方向に同時に回動させる必要が無くなり、凹
面鏡の回動制御が簡易化される。それに伴い、凹面鏡の
回動制御に必須であったコンピュータとその周辺機器が
不要となり、太陽光集光装置が安価になる。また、手動
で凹面鏡２の集光方向をセットできるので赤緯方向βへ
の駆動手段は不要であり、その点でも、太陽光集光装置
１を安価に製造できる。

【００２１】さらに、凹面鏡２の重心２Ｇが回動支点と
一致するので、太陽を自動追尾するためのモータ９にか
かる負担は極めて小さく、エネルギーの無駄使いを防ぐ
ことができる。そのため、そもそもエネルギーの有効利
用を図るための太陽光集光装置１として相応しい。

【００２２】加えて、凹面鏡２が回動しても受光器３は
固定されているので、受光器３のセットやメンテナンス
が簡易化する。また、受光器３にパイプ等を繋いで液体
を循環させる場合に、その配管を固定することができ液
漏れなど心配がない利点もある。尚、本発明の太陽光集
光装置１は、架台の下端にキャスターを備えて移動可能
としても良く、この場合は回動軸７ａを赤経軸αに向け
た状態でジャッキなどの固定手段によって装置を地面に
固定すればよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、凹面鏡が赤経方向およ
び赤緯方向に回動自在であるため、いったん凹面鏡の集
光方向を受光器に向けてしまえば、後は、凹面鏡を赤経
方向に回動するのみで、常に受光器に太陽光が集まる。
そのため、従来のように太陽の日周運動にあわせて凹面
鏡を方位方向及び高度方向に同時に回動させる必要が無
くなり、凹面鏡の回動制御が簡易化する。また、凹面鏡
の回動制御に必須であったコンピュータとその周辺機器
が不要となり、太陽光集光装置が安価になる。加えて、
受光器は固定されているので受光器のセットやメンテナ
ンスも簡易化するとともに、パイプを繋いで熱媒や汚染
物質を循環する際の、配管から液漏れの心配がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽光集光装置の一実施形態を示す斜視図。

【図２】太陽光集光装置の一実施形態を示す一部断面を
含む側面図。

【図３】受光部の拡大断面図

【図４】凹面鏡の回動の様子を示す概略図。

【符号の説明】

１太陽光集光装置２凹面鏡２Ｇ重心３受光器７支持アーム８ａ、８ｂクランプハンドル α 赤経軸 β 赤緯軸Ａ赤経方向Ｂ赤緯方向Ｗカウンタウエイト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤経方向および赤緯方向へ回動自在な凹
面鏡により太陽を追尾し、固定された受光器に対して、
常に太陽光を反射集光する太陽光集光装置であって、前記凹面鏡を、赤経方向および赤緯方向において、それ
ぞれ太陽の移動角度の半分の角度で回動自在としたこと
を特徴とする太陽光集光装置。
【請求項２】支持アームで凹面鏡を赤緯方向へ回動自
在に軸支し、該支持アーム自体を赤経方向へ回動自在に
軸支した請求項１記載の太陽光集光装置。
【請求項３】凹面鏡の回動をロックまたはフリーとす
るクランプハンドルを備えた請求項１または請求項２記
載の太陽光集光装置。
【請求項４】凹面鏡の赤経方向での回動支点に凹面鏡
の重心を一致させて、同方向において凹面鏡をバランス
させた請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光集光
装置。
【請求項５】受光器が、太陽光で汚染物質を破壊する
化学反応器である請求項１〜４のいずれか１項に記載の
太陽光集光装置。
【請求項６】受光器が、太陽光を受けて内部を流れる
熱媒を加熱する集熱器である請求項１〜４のいずれか１
項に記載の太陽光集光装置。