成果報告書詳細
管理番号20150000000721
タイトル平成24年度ー平成25年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業 (風力発電その他未利用エネルギー) バイオ技術活用の防汚鏡と低バックラッシ機構によりLCCを最小化する集光装置の開発
公開日2016/3/1
報告書年度2012 - 2013
委託先名株式会社光機械製作所 独立行政法人国立高等専門学校機構鈴鹿工業高等専門学校
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成24年度ー平成25年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業 (風力発電その他未利用エネルギー) バイオ技術活用の防汚鏡と低バックラッシ機構によりLCCを最小化する集光装置の開発

1.実施内容:太陽熱発電に用いられる集光装置は、砂漠の厳しい環境において20年以上の長期にわたり使用される。その間、集光装置の位置ズレや精度低下、反射鏡面の汚れによる集光効率の低下が問題となっている。そこで本事業では、これらの問題を解決し集光装置のLCCを最小化するため(1)高精度駆動モジュールの開発(2)自動補正システム(インテリジェントプログラム)の開発(3)防汚鏡の開発を行った。 2.成果 (1)高精度駆動モジュールの開発:長期にわたり高精度を維持するため、摩耗により大きくなるバックラッシを常に最小にする機構を組み込んだ駆動モジュールのプロトタイプを製作した。製作した駆動モジュールに風を考慮した繰り返し加重を加え、ギアの稼働距離において25年相当の加速試験を行った。その結果、25年相当稼働後もバックラッシの値に変化はなく、最大で0.0005°となり目標の0.05°を達成した。 (2)自動補正システム(インテリジェントプログラム)の開発:集光装置が自らのズレを自動で検出し制御にフィードバックする機構について検討を行い、画像処理によりズレを検出する手法を採用した。集光装置の反射鏡取り付け面にカメラを取り付け、太陽と集光タワーを撮影することで自らのズレ量を検出し、自動補正を行うシステムを製作した。製作したシステムを(1)で製作したプロトタイプに搭載し、補正動作のテストを行った。しかし、目標精度を達成することはできなかった。そこで、クローズド・ループ制御による補正機能を追加し、補正動作のテストを行った。その結果、設置姿勢のズレを、目標である反射光の精度において0.05°以内に補正可能であることを確認した。 (3)防汚鏡の開発:反射鏡の汚れの原因はバイオフィルムと呼ばれる生物由来の膜であると考え、バイオフィルムの生成を抑制する金属元素と鏡面へのコーティング法について絞り込みを行った。絞り込んだ金属元素とコーティング法を用いて試料を製作し、バイオフィルムの加速成長試験を行った。その結果、錫の有機化合物を樹脂に分散させたものは、ガラスに比べバイオフィルムによる透過率の低下を約40%抑えることができた。 3.結論:今回の成果により、集光装置の精度調整、反射鏡洗浄等の維持管理を大幅に削減することができ、LCCを最小化することが可能となる。また、集光効率の向上による集光装置の台数削減や、高精度化による集光フィールドの拡大が期待できる。
英文要約Title:Development of Light-concentrating Device with Minimum Life Cycle Cost through the Antifouling Mirror Utilizing Biotechnology and the Low-backlash Mechanism (FY2012-FY2013) Final Report

1. CONTENT OF IMPLEMENTATION: The solar thermal power generation is used in harsh environment such as deserts for more than 20 years. During long-term operation, deterioration of the reflectance due to the contamination of the mirror surface, displacement and precision declines occur to the light-concentrating device. In this project, we tried to solve the above problems and have developed the device which can minimize the LCC. Our research and development project are to develop 1)high-precision drive module, 2)automatic correction system (Intelligent program), 3)antifouling mirror. 2. ACHIEVEMENT: (1) Development of high-precision drive module: We have completed the prototype of a drive module with the incorporated mechanism to minimize backlash caused by aged deterioration. We added cyclic load in consideration of wind factor to the drive module and conducted an accelerated test equivalent to 25 years in the form of total distance of gear operation. As test results indicate no change with the value of backlash before and after the test, i.e. the maximum value remains 0.0005 degree, we concluded that we have achieved the target of 0.05 degree.: (2) Development of automatic correction system (Intelligent program): We examined mechanism that automatically detects its own displacement and feed it back to the control. This time, we adopted a technique of detecting displacements with image processing. We produced automatic correction system that detects its displacement by photographing of the sun and the tower with a camera. The Camera was attached to the mirror mounting surface, and automatic correction system was mounted to the prototype of the drive module. However, we could not reach the target precision level at first. Therefore, we developed a closed loop control program. As the result, we could correct the error of displacement by using our closed loop control system, and confirmed in the test that the target precision of 0.05 degrees was cleared.: (3) Development of antifouling mirror: Our research is based on the thought that mirror contamination is caused by film biological origin, called “bio-film”. In the process of research we came to narrow down the types of metal elements and mirror coating methods which are effective to control the formation and spread of “bio-film”. We made a specimen using selected metal elements and the coating methods and conducted an accelerated examination of bio-film formation. As the result, the specimen that dispersed organic compounds of tin in the resin was able to control the drop of transmittance due to bio-film by approximately 40% in comparison with solid glass. 3. CONCLUSION: These test results show that we could drastically improve precision and mirror maintainability, and led to minimize the LCC of light-concentrating device to the target level. This can also contribute to eliminate the number of the light-concentrating devices for installation and utilizing the field area of collecting light.
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