(57)【要約】【課題】鏡構造体の高度を容易に調節できるようにする。【解決手段】鏡構造体３１と、この鏡構造体の向きを変える駆動装置４０と、この駆動装置４０を支える支持台８０とを備える。支持台８０は、柱状を成す電柱基礎１００の設置面から突出している上端部１０１に、下端部側が取り付けられ、駆動装置４０が上端部に取り付けられる支柱８１と、電柱基礎の上端部に支柱を固定するための固定具９１と、を備える。支柱８１の下端部側には、電柱基礎１００の上端部１０１が挿入され、この上端部１０１に対して電柱基礎の長手方向に支柱８１の相対移動を許容する柱状空間Ｓが形成されている。固定具９１は、電柱基礎の長手方向に垂直な方向における柱状空間Ｓの幅を狭める挟持具９２，９３，９４を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集光して目的の集光位置に向かわせる集光装置において、
太陽光を反射して集光させる鏡構造体と、
前記鏡構造体の向きを変えて、該鏡構造体で反射された太陽光を前記集光位置に向かわせる駆動装置と、
前記駆動装置を支える支持台と、
を備え、
前記支持台は、
柱状を成す柱基礎の設置面から突出している端部に、一方の端部側が取り付けられ、前記駆動装置が他方の端部に取り付けられる支柱と、
前記柱基礎の前記端部に前記支柱を固定するための固定具と、
を備え、
前記支柱の前記一方の端部側には、前記柱基礎の前記端部が挿入され、該端部に対して該柱基礎の長手方向に該支柱の相対移動を許容する柱状空間が形成され、
前記固定具は、前記柱基礎の長手方向に垂直な方向における前記柱状空間の幅を狭める挟持具を有する、
ことを特徴とする集光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集光装置において、
前記柱基礎は断面形状が円形を成す電柱基礎であり、
前記支柱の前記柱状空間は、前記電柱基礎の前記端部に対して、該電柱基礎の中心軸回りに該支柱の相対回転を許容する円柱状空間である、
ことを特徴とする集光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の集光装置において、
前記駆動装置は、第一回転軸線を中心として回転可能に前記支持台に支持されている第一回転軸と、該第一回転軸を回転させる第一駆動部と、前記鏡構造体が固定され、該第一回転軸線に直交する第二回転軸線を中心として回転可能に該第一回転軸に取り付けられている第二回転軸と、該第二回転軸を回転させる第二駆動部と、水平面に対する前記第一回転軸の角度を変える仰角変更部と、を有している、
ことを特徴とする集光装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の集光装置において、
前記支柱は、前記一方の端部側から前記柱基礎の前記端部が挿入される前記柱状空間が形成され、前記他方の端部に前記駆動装置が取り付けられる支柱本体と、該支柱本体の外周面から突出して互いに対向している一対の鍔と、を有し、
前記支柱本体には、前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって割れている割れ部が形成され、前記一対の鍔は、該割れ部を挟んで互いに対向し、
前記挟持具は、一対の鍔を貫通する雄ネジ部を有するボルトと、該雄ネジ部に螺合するナットとを有する、
ことを特徴とする集光装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の集光装置において、
前記支柱の前記他方の端部側は、前記一方の端部から該他方の端部側に向かうに連れて次第に縮径されている載頭円錐形状を成している、
ことを特徴とする集光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の集光装置と、
前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、
前記集光装置を前記設置面に対して固定するための前記柱基礎と、
を備えていることを特徴とする集熱設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を集光して目的の集光位置に向かわせる集光装置、及びこれを備えている集熱設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしいクリーンなエネルギーとして、太陽光を所定の位置に集光して得られる熱エネルギーを利用した設備が盛んに開発されている。
【０００３】
太陽光を所定の位置に集光させる集光装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載の装置がある。
【０００４】
この集光装置は、太陽光を反射して集光させる鏡構造体と、この鏡構造体を互いの向きが異なる二つの回転軸回りに回動させる駆動装置と、この駆動装置を支える台と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０１４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の集光装置では、鏡構造体と集光位置との間の距離が鏡構造体の焦点距離になっていなければならないため、集光位置からの鏡構造体の水平方向距離のみならず、集光位置から鏡構造体の鉛直方向距離を正確に設定する必要がある。
【０００７】
このため、設置面からの鏡構造体の高さを微調整しつつ、この鏡構造体を含む集光装置を設置面に設置する必要性がある。一般的に、機器の高さが所望の高さになるよう、この機器を設置する場合、まず、機器を設置する基礎を施工する。この際、基礎の上面レベルを正確に仕上げる。次に、この基礎の上に機器を設置する。この際、基礎上に機器を仮置きし、基礎の上面と機器との間にシム等を入れて、機器の高さが正確に所望の高さになるよう調節する。そして、この機器を基礎に固定する。
【０００８】
すなわち、機器の高さが所望の高さになるよう、この機器を設置する場合、基礎の施工時及び機器の設置時における作業負荷は、大きなものになる。
【０００９】
そこで、本発明は、基礎の施工時及び機器の設置時における作業負荷を軽減することができる集光装置、及びこれを備えている集熱設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための発明に係る集光装置は、
太陽光を集光して目的の集光位置に向かわせる集光装置において、太陽光を反射して集光させる鏡構造体と、前記鏡構造体の向きを変えて、該鏡構造体で反射された太陽光を前記集光位置に向かわせる駆動装置と、前記駆動装置を支える支持台と、を備え、
前記支持台は、柱状を成す柱基礎の設置面から突出している端部に、一方の端部側が取り付けられ、前記駆動装置が他方の端部に取り付けられる支柱と、前記柱基礎の前記端部に前記支柱を固定するための固定具と、を備え、前記支柱の前記一方の端部側には、前記柱基礎の前記端部が挿入され、該端部に対して該柱基礎の長手方向に該支柱の相対移動を許容する柱状空間が形成され、前記固定具は、前記柱基礎の長手方向に垂直な方向における前記柱状空間の幅を狭める挟持具を有することを特徴とする。
【００１１】
当該集光装置では、支柱が電柱基礎に対してその長手方向に相対移動可能で、鏡構造体の高度を容易に調節することができる。
【００１２】
ここで、前記集光装置において、前記柱基礎は断面形状が円形を成す電柱基礎であり、前記支柱の前記柱状空間は、前記電柱基礎の前記端部に対して、該電柱基礎の中心軸回りに該支柱の相対回転を許容する円柱状空間であってもよい。
【００１３】
当該集光装置では、支柱が電柱基礎の中心軸回りに相対回転可能で、この支柱に取り付けられる駆動装置の方位を容易に調節することができる。
【００１４】
また、集光装置において、前記駆動装置は、第一回転軸線を中心として回転可能に前記支持台に支持されている第一回転軸と、該第一回転軸を回転させる第一駆動部と、前記鏡構造体が固定され、該第一回転軸線に直交する第二回転軸線を中心として回転可能に該第一回転軸に取り付けられている第二回転軸と、該第二回転軸を回転させる第二駆動部と、水平面に対する前記第一回転軸の角度を変える仰角変更部と、を有してもよい。
【００１５】
当該集光装置では、第一回転軸線を所定の方位に向け且つこの第一回転軸線の水平面に対する仰角を所定の角度にすることで、天体望遠鏡における赤道儀としての機能を駆動装置に担わせることができる。この場合、前述したように、支柱が電柱基礎の中心軸回りに相対回転可能であると、第一回転軸線を容易に所定の方位に向けることができる。
【００１６】
また、前記集光装置において、前記支柱は、前記一方の端部側から前記柱基礎の前記端部が挿入される前記柱状空間が形成され、前記他方の端部に前記駆動装置が取り付けられる支柱本体と、該支柱本体の外周面から突出して互いに対向している一対の鍔と、を有し、
前記支柱本体には、前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって割れている割れ部が形成され、前記一対の鍔は、該割れ部を挟んで互いに対向し、前記挟持具は、一対の鍔を貫通する雄ネジ部を有するボルトと、該雄ネジ部に螺合するナットとを有してもよい。
【００１７】
また、前記集光装置において、前記支柱の前記他方の端部側は、前記一方の端部から該他方の端部側に向かうに連れて次第に縮径されている載頭円錐形状を成していてもよい。
【００１８】
当該集光装置では、駆動装置及び鏡構造体と支柱との干渉を緩和させることができる。
【００１９】
上記目的を達成するための発明に係る集熱設備は、
前記集光装置と、前記集光装置で集光された太陽光により媒体を加熱する受熱器と、前記集光装置を前記設置面に対して固定するための前記柱基礎と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
当該集熱設備でも、前記集光装置を備えているので、鏡構造体の高度を容易に調節することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、鏡構造体に高度を容易に調節できるので、基礎の施工時及び機器の設置時における作業負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る一実施形態における集熱設備の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるヘリオスタットの斜視図である。
【図３】本発明に係る一実施形態におけるヘリオスタットの側面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における鏡構造体を示す図であり、同図（ａ）は鏡構造体の背面図、同図（ｂ）は鏡構造体の底面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における各回転軸周りの断面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における支持台の背面である。
【図７】図６におけるＶII−ＶII線断面図である。
【図８】本発明に係る一実施形態における第一回転軸線の設定方法を示す説明図である。
【図９】本発明に係る一実施形態の変形例における支持台の背面である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る集光装置を備えている集熱設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態の集熱設備１は、図１に示すように、太陽光が照射される受熱器１０と、この受熱器１０が上部に固定されるタワー施設２０と、鏡で太陽光を反射して受熱器１０に太陽光を照射する集光装置としての複数のヘリオスタット３０と、複数のヘリオスタット３０を制御する制御装置２と、を備えている。
【００２５】
受熱器１０は、太陽光が照射される受熱部１１と、この受熱部１１を覆うケーシング１２とを有している。受熱部１１内には、水や空気等の作動流体が供給され、この作動流体が太陽光からの熱で加熱される。作動流体が空気の場合、集熱設備１は、さらに、加熱された空気で駆動するガスタービンと、このガスタービンの駆動で発電する発電機とを備えていることで、太陽熱発電設備を構成することができる。また、作動流体が水の場合、集熱設備は、さらに水の加熱で生成された蒸気で駆動する蒸気タービンと、この蒸気タービンで駆動する発電機とを備えることでも、太陽熱発電設備を構成することができる。なお、この例は、受熱器１０からの熱エネルギーを電気エネルギー発生に利用しているが、この熱エネルギーを蒸気発生のために利用してもよい。
【００２６】
このヘリオスタット３０は、タワー施設２０を中心として、リング状の領域内に複数点在している。言い換えると、ヘリオスタット３０は、タワー施設２０を中心として、周方向に３６０°複数配置されていると共に、タワー施設２０を基準として遠近方向にも複数配置されている。なお、ここでは、タワー施設２０を中心として、リング状の領域内に複数のヘリオスタット３０を配置しているが、タワー施設２０を要とする扇状の領域又は矩形領域内に複数のヘリオスタット３０を配置してもよい。
【００２７】
ヘリオスタット３０は、図２〜図４に示すように、太陽光を反射する鏡３２を有する鏡構造体３１と、この鏡構造体３１の鏡３２を目的の方向に向ける駆動装置４０と、これらを支える支持台８０と、を備えている。なお、駆動装置４０は、後ほど詳細に説明するように、互いに直交する第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２とのそれぞれを中心として、鏡構造体３１を回動させる装置である。
【００２８】
鏡構造体３１は、２枚の鏡３２と、各鏡３２の背面に接着される背面補強板３３と、背面補強板３３の背面を支持する支持フレーム３５と、を有している。
【００２９】
２枚の鏡３２は、図４に示すように、同一サイズで且つ同一の長方形板状を成している。本実施形態の鏡構造体３１では、２枚の鏡３２の反射面が１つの回転対称面、具体的には回転放物面を形成している。この回転放物面の頂点は、２枚の鏡３２の中間地点に位置している。以下、本実施形態では、この回転放物面の頂点を鏡構造体３１の主点Ｑ１とし、この主点Ｑ１を通り、反射面に対する法線方向に延びる軸、つまり、回転対称面の回転対称軸をこの鏡構造体３１の光軸Ａｏとする。
【００３０】
２枚の鏡３２の背面全体には、それぞれ、前述したように、背面補強板３３が接着されている。この背面補強板３３は、薄い鋼鈑や薄いアルミニウム合金板や樹脂板等で形成され、その板厚方向に凹凸形状を成すよう成形されたものである。この背面補強板３３は、凹凸形状のうちの凸部の頂部で接着剤を介して鏡３２の背面と接着されている。一方、背面補強板３３で、凸部に対して相対的に凹んでいる部分には、支持フレーム３５が溶接又は接着で接合されている。
【００３１】
支持フレーム３５は、複数の支持梁部材３６と、複数の支持梁部材３６相互を連結する連結部材３７とを有している。支持梁部材３６は、その断面形状が溝型又は角パイプ型等を成している。複数の支持梁部材３６は、その長手方向が鏡構造体３１の光軸Ａｏから放射方向を向くように、背面補強板３３に接合されている。具体的に、本実施形態では、１枚の背面補強板３３に対して２本の支持梁部材３６が設けられている。各支持梁部材３６の一方の端部が光軸Ａｏ側を向き、その他方の端部が背面補強板３３の角側、つまり鏡３２の角側を向き、２本の支持梁部材３６でＶ字を成すよう、背面補強板３３に設けられている。なお、ここでは、１枚の背面補強板３３、つまり１枚の鏡３２に対して、２本の支持梁部材３６を設けているが、強度上の観点から、３本以上設けてもよい。
【００３２】
連結部材３７は、１枚の背面補強板３３の２本の支持梁部材３６相互連結する連結梁３８と、一方の背面補強板３３側の連結梁３８と他方の背面補強板３３側の連結梁３８とを連結する円柱状の軸４２と、この軸４２が挿通されるＴ字管５４と、一方の端部が連結梁３８に固定され、背面補強板３３の縁に沿って延びているアーム板３９ａと、一方の背面補強板３３側のアーム板３９ａの端部と他方の背面補強板３３側のアーム板３９ａの端部とを連結する間隔保持ロッド３９ｂと、を有している。
【００３３】
連結梁３８相互を連結する軸４２の中心軸線は、図２及び図４に示すように、光軸Ａｏに直交し且つ鏡構造体３１の回転放物面の頂点である主点Ｑ１と通っている。また、軸４２は、図５に示すように、Ｔ字管５４の横線に相当する部分５４ａに入り込み、このＴ字管５４の内部に設けられている軸受け４３により、自身の中心軸線回りに回転可能に支持されている。本実施形態では、この軸４２が第二回転軸を成し、軸４２の中心軸が第二回転軸線Ａ２を成す。よって、以下では、この軸４２を第二回転軸４２とする。
【００３４】
本実施形態では、この第二回転軸線Ａ２と直交する第一回転軸線Ａ１も、第二回転軸線Ａ２と同様、鏡構造体３１の放物面の頂点である主点Ｑ１と通っている。すなわち、本実施形態では、第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２の交点と鏡構造体３１の主点Ｑ１とが一致している。
【００３５】
駆動装置４０は、図２及び図３に示すように、各鏡３２を第一回転軸線Ａ１回りに回動させる第一駆動部５１と、各鏡３２を第二回転軸線Ａ２回りに回動させる第二駆動部４１と、水平面に対する第一回転軸線Ａ１の角度を変える仰角変更部７０と、を有している。
【００３６】
第二駆動部４１は、第二回転軸線Ａ２を中心軸線とする前述の第二回転軸４２と、第二回転軸線Ａ２を中心として第二回転軸４２を回転可能に支持する前述の軸受４３（図５）と、各鏡３２を第二回転軸線Ａ２回りに回動させる第二駆動機構４５と、を有している。
【００３７】
第一駆動部５１は、第二回転軸線Ａ２と直交し且つ主点Ｑ１を通る第一回転軸線Ａ１を中心軸線とする第一回転軸５２と、第一回転軸線Ａ１を中心として第一回転軸５２を回転可能に支持する二つの軸受け５５，５６と、各鏡３２を第一回転軸線Ａ１回りに回動させる第一駆動機構６０と、を有している。
【００３８】
第一回転軸５２は、図５に示すように、第一回転軸線Ａ１を中心軸線として円柱状の第一回転軸本体５３と、鏡構造体３１における連結部材３７の一部であるＴ字管５４と、有している。Ｔ字管５４の横線に相当する部分５４ａには、第二回転軸４２が入り込み、このＴ字管５４の内部に設けられている軸受け４３により、第二回転軸線Ａ２回りに回転可能に支持されている。また、Ｔ字管５４の縦線に相当する部分５４ｂには、第一回転軸本体５３の一方の端部が例えば嵌入等で接続され、第一回転軸本体５３が固定されている。すわなち、Ｔ字管５４は、第二回転軸４２と第一回転軸本体５３とを連結する軸連結部材としての役目を担っている。
【００３９】
このように、本実施形態では、鏡構造体３１の構成要素である連結部材３７の軸４２及びＴ字管５４は、駆動装置４０の構成要素にもなっている。
【００４０】
第一回転軸本体５３の一方側、つまりＴ字管５４から遠い位置は、図２及び図３に示すように、前述の二つの軸受け５５,５６の一つである後軸受け５６で支持されている。また、第一回転軸本体５３の他方側、つまりＴ字管５４に近い位置は、二つの軸受け５５,５６の残り一つである前軸受け５５で支持されている。
【００４１】
第一駆動機構６０は、例えば、直動アクチュエータを有している。この直動アクチュエータの直動ロッドの動作端は、例えば、第一回転軸５２にリンク機構を介して接続される。この直動アクチュエータのロッドカバーは、例えば、後軸受け５６にピン接続される。なお、第一駆動機構６０は、以上のように直動アクチュエータを駆動源とするものではなく、回転出力軸を有するモータを駆動源とするものであってもよい。この場合、モータケースを後軸受け５６に固定し、又は、前軸受け５５に内蔵し、このモータの回転出力軸にギヤを設けると共に、このギヤと噛み合うギヤを第一回転軸５２に設けることになる。
【００４２】
また、第二駆動機構４５は、例えば、直動アクチュエータを有している。この直動アクチュエータの直動ロッドの動作端は、例えば、第二回転軸線Ａ２を中心として回転可能な鏡構造体３１の背面にピン接続される。この直動アクチュエータのロッドカバーは、例えば、第一回転軸５２に取り付けられる。なお、第二駆動機構４５も、以上のように直動アクチュエータを駆動源とするものではなく、回転出力軸を有するモータを駆動源とするものであってもよい。この場合、モータケースを第一回転軸５２に固定し、このモータの回転出力軸にギヤを設けると共に、このギヤと噛み合うギヤを第二回転軸４２に設けることになる。また、モータで第一回転軸５２及び第二回転軸４２のそれぞれを回転させる場合には、第一回転軸５２及び第二回転軸４２のそれぞれを回転させる直交二軸一体型モータを設けてもよい。
【００４３】
仰角変更部７０は、第一回転軸５２を支える軸架台７５と、支持台８０に対する第一回転軸線Ａ１の角度を変えるターンバックル７１と、を有している。
【００４４】
軸架台７５は、図６に示すように、互いに間隔をあけて対向する一対のアーム板７６と、一対のアーム板７６の端部相互を連結する連結板７７と、を有している。軸架台７５の連結板７７は、支持台８０の上端部に固定されている。また、一対のアーム板７６の間には、図５に示すように、第一回転軸５２を回転可能に支持する前軸受け５５が配置されている。この前軸受け５５には、第一回転軸線Ａ１に対して垂直で且つ水平方向に延びる仰角変更軸７８が設けられている。この仰角変更軸７８は、軸架台７５のアーム板７６を貫通し、自身の中心軸回りに回転可能にアーム板７６に支持されている。よって、第一回転軸５２は、仰角変更軸７８を中心として回動することで、支持台８０に対する角度、言い換えると、水平面に対する角度を変えることができる。
【００４５】
ターンバックル７１は、図３に示すように、両端部に雌ネジが形成されている胴体枠７２と、この胴体枠７２の各端部に捻じ込まれているネジ棒７３ａ，７３ｂと、を有している。このターンバックル７１の一方のネジ棒７３ａの端部は、第一回転軸５２を回転可能に支持する後軸受け５６にピン接続されている。また、このターンバックル７１の他方のネジ棒７３ｂの端部は、支持台８０にピン接続されている。
【００４６】
このターンバックル７１の胴体枠７２を回転させると、両ネジ棒７３ａ，７３ｂの相互間隔が変わる。両ネジ棒７３ａ，７３ｂの相互間隔が変わると、このターンバックル７１に対する後軸受け５６のピン接続位置と支持台８０のピン接続位置との間隔が変わる。この結果、第一回転軸５２は、前述したように、仰角変更軸７８を中心として回動して、水平面に対する角度が変わる。
【００４７】
なお、ここでは、第一回転軸５２の支持台８０に対する角度を変える仰角変更部７０にターンバックル７１を用いているが、この替わりに、例えば、直動アクチュエータや、回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構とこの機構のピニオンを回転させる回転モータとを有するもの等を用いてもよい。また、構造簡素化を目的に固定板を用いてもよい。
【００４８】
支持台８０は、図２及び図３に示すように、電柱基礎１００に取り付けられる支柱８１と、この支柱８１を電柱基礎１００の上端部に固定する固定具９１と、を有している。
【００４９】
電柱基礎１００は、基礎として用いられる円柱状の部材である。この電柱基礎１００は、その長手方向が鉛直方向を向き、且つその一方の端部（以下、上端部とする）が設置面から上方に突出するよう、設置されている。
【００５０】
支柱８１は、図６に示すように、電柱基礎１００の上端部１０１が挿入される柱状空間Ｓが内部に形成されている支柱本体８２と、この支柱本体８２から外側に突出して互いに対向している一対の鍔８７と、を有している。この鍔８７は、支柱本体８２と一体又は別体である。支柱本体８２は、外形が円柱状の円柱部８３と、この円柱部８３の端部に連続して形成され外形が截頭円錐形状の截頭円錐部８４とを有している。円柱部８３には、内部に円柱状空間が形成されている。また、截頭円錐部８４には、その外形状と実質的に相似形の截頭円錐形状空間が内部に形成されている。なお、截頭円錐部８４の中心軸は、円柱部８３の中心軸と一致しており、以下では、これらの中心軸を支柱軸Ａｃとし、この支柱軸Ａｃが延びている方向の支柱軸方向Ｄｃとする。円柱部８３内の円柱状空間と截頭円錐部８４内の截頭円錐状空間とは、支柱軸方向Ｄｃに連なって、前述した一つの柱状空間Ｓを形成している。支柱８１は、その柱状空間Ｓに電柱基礎の上端部が挿入された状態では、その支柱軸方向Ｄｃが鉛直方向となる。
【００５１】
支柱本体８２には、図６及び図７に示すように、支柱軸方向Ｄｃに沿って割れている割れ部８５が形成されている。この割れ部８５は、支柱本体８２の支柱軸方向Ｄｃで截頭円錐部８４が設けられていない側の端（下端）から截頭円錐部８４の途中まで形成されている。支柱本体８２には、支柱軸Ａｃを中心として互いに対称な位置のそれぞれに、この割れ部８５が形成されている。一対の鍔８７は、この割れ部８５を挟んで対向するように支柱本体８２に取り付けられている。一対の鍔８７は、割れ部８５毎に、支柱軸方向Ｄｃの一方の端部側（上端側）と他方の端部側（下端側）とのそれぞれに設けられている。各鍔８７には、鍔８７相互が対向する方向に貫通するボルト孔が形成されている。
【００５２】
固定具９１は、一対の鍔８７相互間を狭める挟持具としてのボルト９２、ナット９３、及び座金９４である。ボルト９２の雄ネジ部９２ａは、鍔８７のボルト孔に挿通可能な外形である。
【００５３】
なお、ここでは、支柱本体８２の２箇所に割れ部８５を形成しているが、１箇所の割れ部８５を形成しても、３箇所以上に割れ部８５を形成してもよい。この場合、一対の鍔８７は、少なくとも１箇所の割れ部８５に設ければよい。
【００５４】
ところで、本実施形態では、図２及び図３を用いて前述したように、第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２の交点と鏡構造体３１の主点Ｑ１とが一致している。このため、本実施形態では、鏡構造体３１が第一回転軸線Ａ１回りに回動しても第二回転軸線Ａ２回りに回動しても、鏡構造体３１の主点Ｑ１は移動しない。言い換えると、本実施形態では、鏡構造体３１の主点Ｑ１が不動点である。
【００５５】
このように、本実施形態では、鏡構造体３１が第一回転軸線Ａ１回りに回動しても第二回転軸線Ａ２回りに回動しても、鏡構造体３１の主点Ｑ１が移動しないため、この鏡構造体３１の主点Ｑ１と受熱器１０の受熱部１１（集熱位置）との相対位置も変化しない。
【００５６】
よって、本実施形態では、そのときの太陽と鏡構造体３１の主点Ｑ１と結ぶ仮想線と、鏡構造体３１の主点Ｑ１と集光位置とを結ぶ仮想線とが成す角度を二分する方向に鏡構造体３１の光軸Ａｏが向いていれば、鏡構造体３１の鏡３２で反射した太陽光を受熱器１０の受熱部１１に正確に照射し続けることができる。
【００５７】
次に、以上で説明したヘリオスタット３０の設置方法について説明する。
【００５８】
天体望遠鏡では、星や太陽等の追尾を容易にするために赤道儀が用いられる。この赤道儀は、地軸に平行に設定される赤経軸と、この赤経軸に垂直な赤緯軸と有している。この赤道儀では、赤経軸及び赤緯軸回りに天体望遠鏡を回動させて、天体望遠鏡の光軸を目的の天体に一旦向けると、以降は、赤経軸回りに天体望遠鏡を回動させるのみで、天体の日周運動に対応することができる。
【００５９】
したがって、ヘリオスタットにおいても、鏡構造体の駆動装置として、互いに直交する２つの回転軸を有するものであれば、１つの回転軸を地軸に平行に設定し、この回転軸を中心として鏡構造体を回動させることにより、日周運動する太陽を追尾することができる。しかしながら、ヘリオスタットは、日周運動する太陽からの光を反射して、この光を固定されている受熱器１０に照射させる必要がある。このため、天体望遠鏡と同様に、直交する２つの回転軸のうちの１つの回転軸を地軸に平行に設定しても、鏡構造体を２つの回転軸回りに回動させなければ、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器１０に照射させることができない。
【００６０】
そこで、以下では、基本的に一つの回転軸５２を中心として鏡構造体３１を回動させることにより、日周運動する太陽からの光を固定されている受熱器１０に照射させることができるヘリオスタット３０の回転軸線Ａ１の設定方法について説明する。
【００６１】
まず、図８に示すように、鏡構造体３１を設置する地球上の位置データと、太陽光の集光位置Ｐｃとなる受熱器１０の受熱部１１の地球上の位置データと、一年のうちでの所定の日における複数の時刻毎の鏡構造体３１の位置を基準にした太陽位置データとを取得する。
【００６２】
鏡構造体３１の位置データ及び集光位置データは、地球上の座標データ、つまり、緯度、経度及び高度で示されるデータである。なお、鏡構造体３１の位置データは、ここでは、鏡構造体３１の不動点である主点Ｑ１の位置データである。
【００６３】
鏡構造体３１の位置を基準にした太陽位置データは、鏡構造体３１の位置からの太陽Ｐｓの方位角と太陽Ｐｓの仰角とで示されるデータである。また、一年のうちでの所定の日とは、例えば、春分の日又は秋分の日等である。また、太陽位置データの数は、所定日における一日の太陽Ｐｓの軌跡を特定することができる数、具体的に３以上である。
【００６４】
次に、所定の日における複数の時刻毎に、当該時刻における太陽Ｐｓからの光を集光位置Ｐｃに向ける鏡構造体３１の光軸Ａｏの方向を示す光軸ベクトルＶｏを求める。ある時刻における太陽Ｐｓからの光を集光位置Ｐｃに向ける鏡構造体３１の光軸Ａｏの方向は、太陽Ｐｓと鏡構造体３１の主点Ｑ１と結ぶ仮想線Ｌ１と、鏡構造体３１の主点Ｑ１と集光位置Ｐｃとを結ぶ仮想線Ｌ２とが成す角度を二分する方向である。本実施形態では、この方向を向く単位ベクトルを光軸ベクトルＶｏとする。
【００６５】
太陽Ｐｓの日周運動に伴う光軸ベクトルＶｏが示す方向線分の軌跡は、ある円錐Ｃの側周面を描く。つまり、日周運動する太陽Ｐｓからの光を集光位置Ｐｃに向かわせる鏡構造体３１の光軸Ａｏの軌跡は、円錐Ｃの側周面を描く。そこで、次に、複数の時刻毎の光軸ベクトルＶｏが示す方向線分が沿う母線を有する円錐Ｃを定め、この円錐Ｃの中心軸の方向を示す円錐中心軸ベクトルＶａを求める。なお、この円錐中心軸ベクトルＶａも単位ベクトルである。
【００６６】
この円錐中心軸ベクトルＶａが示す方向にヘリオスタット３０の第一回転軸線Ａ１の方向を一致させると、一度、第二回転軸線Ａ２回り鏡構造体３１を回動させて、この鏡構造体３１で反射された太陽光が集光位置Ｐｃに照射されるようにすれば、以降、基本的に第一回転軸線Ａ１回りに鏡構造体３１を回動させるのみで、太陽Ｐｓの日周運動に伴う実際の光軸ベクトルＶｏが示す方向線分の軌跡は、前述の円錐Ｃの側周面を形成することになる。すなわち、第一回転軸線Ａ１の方向を円錐中心軸ベクトルＶａの方向に一致させることで、鏡構造体３１を第一回転軸線Ａ１回りに基本的に回動させるのみで、日周運動する太陽Ｐｓの光を固定されている集光位置Ｐｃに照射することができる。
【００６７】
ここで、集熱設備の設置領域には、図１を用いて前述したように、複数のヘリオスタット３０が設置される。当然、複数のヘリオスタット３０毎に受熱器１０に対する相対位置が異なることになる。このため、複数のヘリオスタット３０毎の第一回転軸線Ａ１の水平面に対する角度は、異なることになる。さらに、複数のヘリオスタット３０毎の第一回転軸線Ａ１の方位も、異なることになる。
【００６８】
次に、ヘリオスタット３０の実際の設置手順について説明する。
【００６９】
まず、ヘリオスタットの設置場所に電柱基礎１００を設ける。この場合、前述したように、その長手方向が鉛直方向を向き、且つその一方の端部１０１が設置面から上方に突出するよう、この電柱基礎１００を設ける。
【００７０】
次に、支柱８１と軸架台７５とが一体化された支持アッセンブリを電柱基礎１００に仮固定する。この仮固定では、まず、支柱８１の柱状空間Ｓ内に電柱基礎１００の上端部を挿入する。次に、ボルト９２等からなる固定具９１を用いて、支柱８１を電柱基礎１００に仮固定する。支柱８１の仮固定では、一対の鍔８７のボルト孔に座金９４を介してボルト９２の雄ネジ部９２ａを挿入し、この雄ネジ部９２ａにナット９３を捻じ込んで、一対の鍔８７相互間を狭める。この結果、柱状空間Ｓの幅が狭まり、電柱基礎１００の外周面と支柱８１の内面との間の摩擦力が高まって、支持アッセンブリが電柱基礎１００に仮固定される。
【００７１】
この仮固定の際、まず、ボルト９２の雄ネジ部９２ａにナット９３を軽く捻じ込んで、電柱基礎１００に対して支柱８１が相対変位可能な状態にする。次に、駆動装置４０に取り付けられる鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度が目的の高度になるよう、電柱基礎１００に対する支持アッセンブリの支柱軸方向（上下方向）Ｄｃの相対位置を調節する。言い換えると、電柱基礎１００に対して、その長手方向における支持アッセンブリの相対位置を調節する。さらに、駆動装置４０の第一回転線Ａ１の方位が先に定めた円錐中心軸ベクトルＶａの方位と一致するように、電柱基礎１００に対して支柱８１を支柱軸Ａｃ回りに回転させて、この支持アッセンブリの方位を調節する。なお、この際、電柱基礎１００の中心軸上に支柱８１の支柱軸Ａｃが存在するので、支柱８１は電柱基礎１００の中心軸回りに回転することになる。支持アッセンブリの高さ及び方位の調整が完了すると、ボルト９２の雄ネジ部９２ａにナット９３をしっかりと捻じ込み、前述したように、この支持アッセンブリを電柱基礎１００の上端部に仮固定する。なお、ここでの「方位」とは、ヘリオスタットの設置場所における水平面内の方向である。
【００７２】
次に、支持アッセンブリの軸架台７５に、駆動装置４０の主要部である第一駆動部５１及び第二駆動部４１と鏡構造体３１とが一体化された主要部アッセンブリを取り付ける。この際、図５を用いて前述したように、第一回転軸５２の前軸受け５５を軸架台７５の一対のアーム板７６の間に配置し、この前軸受け５５に設けられている仰角変更軸７８を各アーム板７６に貫通させる。
【００７３】
次に、仰角変更部７０の構成要素であるターンバックル７１の一方のネジ棒７３ａの端部を第一回転軸５２の後軸受け５６にピン接続し、ターンバックル７１の他方のネジ棒７３ｂの端部を支柱８１の固定具９１の構成要素であるボルト９２にピン接続する。そして、ターンバックル７１の胴体枠７２を回転させて、第一回転軸５２の水平面に対する仰角が先に定めた円錐中心軸ベクトルＶａの水平面に対する仰角と一致するように、ターンバックル７１の胴体枠７２を回転させて、第一回転軸５２の水平面に対する仰角を調節する。
【００７４】
以上で、ヘリオスタット３０の組立は完了する。
【００７５】
ところで、第一回転軸５２の仰角を調節すると、鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度も微妙に変化する。そこで、再び、固定具９１の構成要素であるナット９３を僅かに緩めて、ヘリオスタット３０における鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度を微調節すると共に、第一回転軸線Ａ１の方位も併せて微調節する。そして、ナット９３を再度しっかりボルト９２に捻じ込み、ヘリオスタット３０を電柱基礎１００の上端部に本固定する。
【００７６】
以上の結果、ヘリオスタット３０における鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度が目的の高度になると共に、第一回転軸線Ａ１の方向が円錐中心軸ベクトルＶａの方向に一致して、ヘリオスタット３０の設置が完了する。
【００７７】
なお、以上では、支持アッセンブリを電柱基礎１００に取り付けてから、主要部アッセンブリを支持アッセンブリに取り付け、さらにこれにターンバックル７１を取り付けている。しかしながら、例えば、予め、支持アッセンブリと主要部アッセンブリとを一体化しておき、これを電柱基礎１００に仮固定してから、これにターンバックル７１を取り付けてもよい。また、以上では、支持アッセンブリの仮固定時に、ヘリオスタット３０における鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度調節、及び第一回転軸線Ａ１の方位調節を行っているが、この仮固定時にはこれらの調節を行わなくてもよい。これは、ターンバックル７１の操作による第一回転軸線Ａ１の仰角調節後に、鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度調節、及び第一回転軸線Ａ１の方位調節を行うからである。また、以上では、支持アッセンブリの仮固定、第一回転軸線Ａ１の仰角調節、ヘリオスタット３０における鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度、及び第一回転軸線Ａ１の方位の微調節をこの順序で行っている。しかしながら、ヘリオスタット３０における鏡構造体３１の主点Ｑ１の高度調節、第一回転軸線Ａ１の仰角及び方位調節が成されるのであれば、各調節を如何なる順序で行ってもよい。
【００７８】
以上のように、本実施形態では、支柱８１が電柱基礎１００に対してその長手方向に相対移動可能で、鏡構造体３１の高度を容易に調節することができる。さらに、本実施形態では、基礎の鉛直方向の位置精度を緩和することができる。このため、本実施形態では、基礎施工時における基礎のレベル調節や、ヘリオスタット３０の設置時おける鏡構造体３１の高度調節の作業負荷を大幅に軽減することができる。
【００７９】
また、本実施形態のように、天体望遠鏡における赤道儀のような機能を駆動装置４０に担わせる場合、駆動装置４０における回転軸５２の方位を正確に設定する必要がある。本実施形態では、天体望遠鏡における赤道儀のような機能を駆動装置４０に担わせているものの、電柱基礎１００に対して支柱８１を支柱軸Ａｃ回りに容易に回転させることができるので、ヘリオスタット３０の設置時における回転軸５２の方位調節の作業負荷も大幅に軽減することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、支柱８１の上側が截頭円錐形状を成しているため、この支柱８１と駆動装置４０及び鏡構造体３１との干渉を緩和させることができる。
【００８１】
なお、以上の実施形態の固定具９１は、ボルト９２、ナット９３及び座金９４を含んでいるが、図９に示すように、さらに、電柱基礎１００に対する支柱８１のズレを防止するためのズレ防止具９５を含んでもよい。このズレ防止具９５は、例えば、先端部が鋭角に尖っているピン等で形成される。このズレ防止具９５は、ヘリオスタット３０の設置完了後に、支柱本体８２に予め形成しておいたピン孔８２ａを介して、電柱基礎１００に差し込まれる。この結果、このズレ防止具９５により、電柱基礎１００に対する支柱８１のズレを防止することができる。
【００８２】
また、以上の実施形態の鏡構造体３１は、２枚の鏡を有するものであるが、本発明は、これに限定されず、１枚の鏡のみを有するものであっても、３枚以上の鏡を有するものであってもよい。さらに、鏡の形状は、長方形に限定されず、例えば、半円形を含む扇形であってもよい。
【００８３】
また、以上の実施形態では、第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２とが直交し、且つ第一回転軸線Ａ１と第二回転軸線Ａ２との交点上に鏡構造体３１の主点Ｑ１が位置している。しかしながら、第一回転軸線Ａ１を中心として鏡を回動させる第一駆動部５１と、第一回転軸線に垂直である第二回転軸線を中心として鏡を回動させる第二駆動部４１を有するものであれば、如何なるタイプの駆動装置であってもよく、例えば、天体望遠鏡における経緯台の機能を担うものであってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
Ｑ１…主点、Ａｏ…光軸、Ａ１…第一回転軸線、Ａ２…第二回転軸線、１…集熱設備、２…制御装置、１０…受熱器、１１…受熱部、２０…タワー施設、３０…ヘリオスタット（集光装置）、３１…鏡構造体、３２…鏡、３３…背面補強板、３５…支持フレーム、３６…支持梁部材、３７…連結部材、４０…駆動装置、４１…第二駆動部、４２…第二回転軸、４５…第二駆動機構、５１…第一駆動部５１、５２…第一回転軸、６０…第一駆動機構、７０…仰角変更部、７１…ターンバックル、７５…軸架台、８０…支持台、８１…支柱、８２…支柱本体、８３…円柱部、８４…截頭円錐部、８５…割れ部、８７…鍔、９１…固定具、９２…ボルト、９３…ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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