(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽集光装置において、回転自在な第１軸（１１）と、第１軸と直交する回転自在な第２軸（１３）と、第２軸に支持される複数のメインミラー（５）と、第２軸に中央付近に支持されるセンサーミラー（１８）と、センサーミラーと太陽集光装置に位置固定されたターゲット（Ａ）との間に固定されセンサーミラーにて反射された太陽光を受光するセンサー（８）と、センサーミラーにて反射された太陽光が常にセンサーにて受光されるように第１軸及び第２軸を回転制御する駆動部を備えたセンサー制御式ヘリオスタット（４）に用いられるレーザー位置決め治具（２０）であって、
同一直線状で互いに反対方向にレーザー光を照射自在な一対のレーザー照射部（２１）を備えてセンサー（８）の位置に配置され、
１つのレーザー光がターゲット（Ａ）を指向し他のレーザー光がセンサーミラー（１８）を指向するときに、ターゲット（Ａ）における反射点とセンサーミラーにおける反射点（Ｐ）を視認することにより、センサー制御式ヘリオスタット（４）の位置決めをすることを特徴とするレーザー位置決め治具。
【請求項２】
太陽集光装置は回転楕円鏡の一部（１）が設置されたビームダウン型であり、ターゲット（Ａ）は回転楕円鏡の共焦点であることを特徴とする請求項１記載のレーザー位置決め治具。
【請求項３】
レーザーがＨｅ−Ｎｅレーザーであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザー位置決め治具。
【請求項４】
第１軸（１１）は赤径軸であり、第２軸（１３）は赤緯軸であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のレーザー位置決め治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽を追尾しながら、太陽光を反射して一点に集光させることができるセンサー式小型ヘリオスタットに用いられるレーザー位置決め治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光の有効利用のために、太陽を追尾した状態で、複数のメインミラーを同時に制御し、メインミラーで反射した太陽光を一点に集光させる集光装置としてヘリオスタットが知られている。このようなメインミラーの制御は、メインミラーとは別に設けられた一枚のセンサーミラーにて反射された太陽光を利用している。
【０００３】
メインミラーに位置固定されたセンサーミラーで反射された太陽光を、集光方向に設置されたセンサーにて受光し、そのセンサーミラーからの太陽光が常にセンサーにて受光されるように、メインミラーの駆動部をフィードバック制御している。センサーミラーとメインミラーは動きが一緒のため、センサーミラーからの太陽光が常に同じ方向に向けば、メインミラーからの太陽光も常に同じ方向を向くようになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
センサーミラーにて実質的に平行光である太陽光を反射する反射点は第１軸１１と第２軸１３の回転中心の近傍ではあるがオフセットしているので、メインミラーの傾斜方向に応じて、センサーミラー内を移動するため、センサーミラーはある程度の大きさを有する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８４０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、太陽光の反射点がセンサーミラーの範囲内を移動するにもかかわらず、その反射点を目視することができないため、センサーとヘリオスタットとの設置位置調整が面倒であった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、センサーミラーの反射点を目視でき、ヘリオスタットの設置位置調整を容易にするレーザー位置決め治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、回転自在な第１軸と、第１軸と直交する回転自在な第２軸と、第２軸に支持される複数のメインミラーと、第２軸に中央付近に支持されるセンサーミラーと、センサーミラーとターゲットとの間に固定されてセンサーミラーにて反射された太陽光を受光するセンサーと、センサーミラーにて反射された太陽光が常にセンサーにて受光されるように第１軸及び第２軸を回転制御する駆動部を備えたセンサー制御式ヘリオスタットに用いられるレーザー位置決め治具であって、同一直線状で互いに反対方向にレーザー光を照射自在な一対のレーザー照射部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、レーザ位置決め治具はセンサーミラーの位置に配置され、１つのレーザ光がターゲットを指向し他のレーザ光がセンサーミラーを指向するときに、ターゲットにおける反射点とセンサーミラーにおける反射点を視認することにより、センサー制御式ヘリオスタットの位置決めをすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、レーザーがＨｅ−Ｎｅレーザーであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、地球の自転軸と平行で且つ軸心を中心に太陽の日周運動に関連する赤経方向で回転自在な第１軸と、第１軸の先端に固定されたコ字形のフレームと、フレームを第１軸と直交する方向で貫通し且つ軸心を中心に太陽の季節運動に関連する赤緯方向で回転自在な第２軸と、第２軸におけるフレームの両外側に支持される複数のメインミラーと、第２軸におけるフレームの内側に支持されるセンサーミラーと、第１軸及び第２軸に対する不動位置に固定されてセンサーミラーにて反射された太陽光を受光するセンサーと、センサーミラーにて反射された太陽光が常にセンサーにて受光されるように第１軸及び第２軸を回転制御する駆動部とを備えたセンサー制御式ヘリオスタットに用いられるレーザー位置決め治具であって、同一直線状で互いに反対方向にレーザー光を照射自在な一対のレーザー照射部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、レーザー位置決め治具が同一直線状で互いに反対方向にレーザー光を照射可能であるため、センサーの設置予定位置に当該レーザー位置決め治具を設置し、一方のレーザーをターゲットに向け、他方のレーザーをセンサーミラーに向けると、センサーミラー内におけるレーザーの当たった点が太陽光の反射点であり、その反射点を目視することができる。従って、ヘリオスタットの傾きを変えながら、反射点がセンサーミラーの範囲内から外れないかどうか目視で確認することができ、ヘリオスタットの設置位置調整が容易になる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、センサーミラーの回転中心の位置を特定しなくても容易にヘリオスタットの位置決めをすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、レーザーがＨｅ−Ｎｅレーザーであるため、例えば反射点を赤色で示すことができ、目視しやすい。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、特に、センサーミラーにおける横方向への反射点の移動が赤道儀式のヘリオスタットに用いる場合も、反射点の目視が容易なため、反射点がセンサーミラーから外れないようにヘリオスタットの設置調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ビームダウン型の集光装置を示す側面部。
【図２】ヘリオスタットを示す斜視図。
【図３】ヘリオスタットを示す分解斜視図。
【図４】センサーミラーによる太陽光の反射を示す側面部。
【図５】メインミラーによる太陽光の反射を示す断面図。
【図６】メインミラーの支持構造を示す概略説明図。
【図７】センサーミラーにおける反射点の移動を示す説明図。
【図８】レーザー位置決め治具を示す斜視図。
【図９】レーザー位置決め治具を示す断面図。
【図１０】センサーミラーによる太陽の日周運動に関連した赤経方向での反射を示す断面図。
【図１１】センサーミラーによる太陽の季節運動に関連した赤緯方向での反射を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図１１は、本発明の好適な実施形態を示す図である。図１はビームダウン型の太陽集光装置を示している。中央には楕円鏡１が図示せぬ支持タワーにより所定の高さ位置に下向き状態で設置されている。楕円鏡１はその鏡面形状が回転楕円体の一部で、下方には、共焦点として第１焦点Ａと、第２焦点Ｂが存在する。この楕円鏡１の下方には、太陽光Ｌを熱エネルギーに変換するための熱変換装置２が設置されており、該熱変換装置２の上部には、テーパ筒状の集光鏡３が設置されている。そして、熱変換装置２の周囲の地上には、楕円鏡１を取り囲んだ状態で、多数のヘリオスタット４が設けられている。
【００１８】
各ヘリオスタット４は太陽光Ｌを必ず第１焦点Ａに向かわせるように姿勢制御される。ヘリオスタット４で反射された太陽光Ｌが第１焦点Ａを通過しさえすれば、楕円鏡１で下向きに反射されて、必ず第２焦点Ｂに集光され、集光鏡３を経由して熱変換装置２に到達する。
【００１９】
楕円鏡１で反射された太陽光Ｌを狭い集光鏡３内に導入するために、ヘリオスタット４で反射される太陽光Ｌは小さいスポットで集光する必要がある。そのため、この実施形態におけるヘリオスタット４は、メインミラー５が４枚の小型構造になっている。
【００２０】
次に、ヘリオスタット４の構造を説明する。ベース６には南側にはバー７が立設され、上端にセンサー８が設けられている。ベース６の北側には支柱９が設けられ、その上端には第１駆動部１０が設けられている。第１駆動部１０には、地球の自転軸と平行で地面に対して所定の角度を有する第１軸１１設けられている。この第１軸１１は第１駆動部１０により軸心を中心に日周運動に関連する赤経方向Ｘ（図６参照）へ回転自在である。
【００２１】
第１軸１１の先端にはコ字形（Ｕ字型）のフレーム１２が固定されている。このフレーム１２は小型で、その両側のフランジには第１軸１１と直交する方向に第２軸１３が貫通している。第２軸１３は所定径を有する金属パイプで、フランジの外側へ両側が突出している。フレーム１２と第２軸１３との間には、第２軸１３を季節運動に関連する赤緯方向Ｙ（図６参照）へ回転させる第２駆動部１４が設けられている。第１軸１１の仮想回転軸と第２軸１３の仮想回転軸は直交し、仮想回転軸の直交点はメインミラー５の回転中心となる。
【００２２】
フレーム１２から外側へ突出した第２軸１３の両端には支持パイプ１５が直交方向に貫通している。第２軸１３と支持パイプ１５でＨ形を形成し、その四隅となる支持パイプ１５の両端に円形のメインミラー５がそれぞれ金具１６により取り付けられている。メインミラー５は径が５０ｃｍで、鏡面が凹球面になっている。メインミラー５の実質的な焦点距離はそれぞれ楕円鏡１の第１焦点Ａまでの距離に設定されている。
【００２３】
また、このメインミラー５の表面には光触媒層（酸化チタン）が蒸着により形成されている。メインミラー５が小さいため、蒸着釜に入れる際も多数枚を一度に入れて蒸着できるため、コスト的に有利である。
【００２４】
フレーム１２の内側の第２軸１３には一対のブラケット１７を介してセンサーミラー１８が設けられている。センサーミラー１８は横寸法が３０ｃｍで、縦寸法が２０ｃｍの横長の長方形である。センサーミラー１８はメインミラー５に対して位置固定されるため回転中心は一致している。
【００２５】
センサーミラー１８で反射された太陽光Ｌはセンサー８により受光される。センサー８は、センサーミラー１８と第１焦点Ａの間に位置しており、センサーミラー１８とセンサー８を結ぶ線の延長線上に第１焦点Ａが存在する。従って、センサーミラー１８からの太陽光Ｌを常にセンサー８にて受光されるように反射すると、その太陽光Ｌはセンサー８の先の第１焦点Ａに必ず向かうことになる。第１焦点Ａに向かう太陽光Ｌは、前述のように、楕円鏡１で反射されて必ず第２焦点Ｂに至る。
【００２６】
４枚のメインミラー５は、図５に示すように、センサーミラー１８にて反射された太陽光Ｌを光軸として、その光軸上に集光するように向きが予め調整されている。
【００２７】
センサー８の内部には太陽光Ｌの上下方向及び左右方向での中立位置を検出する光検出素子が十字状に設けられており、センサー８から第１駆動部１０及び第２駆動部１４へ信号を出力している。センサー８が規定する光軸はセンサーミラー１８の回転中心を通るように固定されている。そして、センサーミラー１８で反射される太陽光Ｌが必ずセンサー８にて受光されるように、第１駆動部１０及び第２駆動部１４をフィードバック制御し、第１軸１１及び第２軸１３を回転させて、センサーミラー１８とメインミラー５の姿勢を一体的に制御している。
【００２８】
センサーミラー１８は太陽の日周運動に関連する赤経方向Ｘでは第１軸１１を中心に回転し、太陽の季節運動に関連する赤緯方向Ｙでは第２軸１３を中心に回転するため、センサーミラー１８の表面で太陽光Ｌを反射する反射点はセンサーミラー１８のセンターＭに対してそれぞれ移動する。
【００２９】
本実施形態のような赤道儀式のヘリオスタット４の場合は、太陽Ｓの日周運動の方が季節運動よりも大きく、日周運動に関連する赤経方向Ｘでの反射点の移動量の方が多い。
【００３０】
そのため、センサー８に対するヘリオスタット４の設置調整を正しく行わないと、反射点Ｐがセンサー８の範囲から外れて、ヘリオスタット４の正しい動作を行うことができない。
【００３１】
そのため、この実施形態では、レーザー位置決め治具２０を用いる。このレーザー位置決め治具２０は、筒形状をしており、同一直線状で互いに反対方向にレーザー光Ｚを照射自在な一対のレーザー照射部２１、２２を内部に備えている。レーザーはＨｅ−Ｎｅレーザーで、反射点Ｐが赤色になる。ターゲット（第１焦点Ａ）側の方のレーザー照射部２０の方が高出力で、センサーミラー１８側が低出力である。ターゲット側の方が照射距離が長いためである。
【００３２】
図１０及び図１１に示すように、ヘリオスタット４の設置の際に、センサーミラー１８を赤経方向及び赤緯方向に傾けて、センターＭに対する反射点Ｐの位置を目視することができる。従って、ヘリオスタット４の設置作業が容易である。
【００３３】
位置決め作業により、レーザー位置決め治具２０が規定する光軸Ｚが第１焦点Ａおよびセンサーミラー１８の回転中心を通るようにアライメントされる。すなわち、センサー８の位置にレーザ位置決め治具２０が配置され、１つのレーザ光がターゲットＡに一時的に仮設された板（図示せず）を指向し、他のレーザー光Ｚがセンサーミラー１８を指向するときに、ターゲットＡにおける反射点とセンサーミラー１８における反射点Ｐを視認することにより、センサー制御式ヘリオスタットの位置決めをすることができる。したがって、センサーミラー１８の回転中心の位置を特定しなくても容易に位置決めをすることが可能になる。
【００３４】
また、センサーミラー１８からの太陽光Ｌを光軸として、その光軸上にメインミラー５からの太陽光Ｌを一致させるようにしたが、メインミラー５からの太陽光Ｌの集光点と、センサーミラー１８からの太陽光Ｌの光軸を所定角度相違させても良い。要はセンサーミラー１８からの太陽光Ｌがセンサー８にて受光された際に、メインミラー５からの太陽光Ｌが第１焦点Ａに向かえば良い。
【００３５】
尚、以上の説明では、メインミラー５の径を５０ｃｍにする例を示したが、これに限定されず４０〜６０ｃｍの径であれば好適である。
【００３６】
更に、ビームダウン型の太陽集光装置の例を示したが、本発明のヘリオスタット４はタワー型の太陽集光装置にも使用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
４  ヘリオスタット
５  メインミラー
８  センサー
１１  第１軸
１２  フレーム
１３  第２軸
１８  センサーミラー
２０  レーザー位置決め治具
２１  レーザー照射部
Ａ  第１焦点
Ｂ  第２焦点
Ｌ  太陽光
Ｓ  太陽
Ｍ  センター
Ｘ  赤経方向
Ｙ  赤緯方向
Ｚ  レーザー
Ｐ  反射点
【図１】
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【図２】
0005759298.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005759298.tif 000006
【図６】
0005759298.tif 000007
【図７】
0005759298.tif 000008
【図８】
0005759298.tif 000009
【図９】
0005759298.tif 000010
【図１０】
0005759298.tif 000011
【図１１】
0005759298.tif 000012