CN101903818A - 安装姿势测定装置 - Google Patents

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Abstract

提供在将安装在定日镜(3)的反射镜(小平面镜31)配合到旋转圆锥曲面(53)的作业中，为了进行有效率且简易的安装调整，正确地测定小平面镜(31)的安装姿势的、调整方法和安装姿势测定装置。在设置构成太阳光聚光用的定日镜(3)的反射镜(小平面镜31)的方法中，以小平面镜(31)的激光反射光(52)到达激光点测定部(12)的假想通过点(52b)的方式设置上述小平面镜(31)。

Description

安装姿势测定装置
技术领域
涉及反射镜(小平面镜，facet)的安装姿势测定装置，该反射镜构成对太阳光进行聚光的定日镜(heliostat)。
背景技术
在对太阳光进行聚光而作为能量来使用的太阳热发电等中，用于太阳光聚光的定日镜3(反射镜)通过凹面的镜子来提高聚光率。该凹面优选以具有旋转圆锥曲面的三维方式来制作，提出了耐久性高的凹面镜。(例如，参照专利文献1。)
可是，由于制作成本高，精度确保和大型化困难，所以使用如图5所示那样将小型且平板的反射镜(小平面镜31)模拟地配合旋转圆锥曲面53的凹面镜。
具体地如图5所示那样，将多个小平面镜31以沿着旋转圆锥曲面53的模子、例如球面的模子的方式进行调整、固定。这时，小平面镜31的安装位置的精度低，需要多次进行调整。
专利文献1：日本特开2002-154179
本发明要解决的课题
上述小平面镜31如图5所示，在小平面镜框35上通过小平面镜安装螺栓34以沿着模拟的旋转圆锥曲面53的方式被固定。在现有技术中，制作上述旋转圆锥曲面53的大型的纸模，进行2个人支撑该纸模、1个人调整小平面镜的安装位置的作业，存在在作业中模子错位等、作业性差的问题。
此外，为了组合作为平面的小平面镜31，形成模拟的旋转圆锥曲面53，小平面镜31的中心接触纸模，并且必须固定为小平面镜与上述旋转圆锥曲面的切线所成的角度，该作业成为极低的作业精度。进而，即使看上去上述小平面镜31沿着纸模被调整，实际上当被照射作为平行光的太阳光时，反射光不汇聚在焦点的情况很多，小平面镜31的调整作业是极其困难的作业。
此外，现状是在将小平面镜31搭载到定日镜3之后，光的聚光率由于定日镜3的机械精度的原因而下降，要反复进行对小平面镜31的安装姿势的调整，小平面镜的设置需要花费巨大的劳力，而且难以实现高精度。
在这里，小平面镜31的安装姿势较大地影响太阳热发电中的太阳光的聚光效率，小平面镜31的安装姿势精度的提高对于太阳光发电的高效率化是不可缺少的。
发明内容
如上所述，本发明的目的在于提供一种在将安装在定日镜3的反射镜(小平面镜31)模拟地配合旋转圆锥曲面的作业中，为了进行有效率且简易的安装调整，正确地测定小平面镜31的安装姿势的调整方法和安装姿势测定装置，此外，提供一种在对多台完成了小平面镜31的安装姿势调整的定日镜3的每一台以连结工具进行连动的方式进行固定时，以每台定日镜3具有焦点的方式进行调整的、调整方法和安装姿势测定装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，在第一发明的反射镜设置方法中，以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜的太阳光聚光用定日镜的、上述多个反射镜31照射同一方向且平行的多个激光而得到的激光反射光52，聚光到通过上述多个反射镜31形成的模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式，调整上述反射镜31的安装角度，该反射镜设置方法的特征在于，将以连结上述反射镜31和上述焦点51的方式形成的假想路径，和在激光发生器11附近以横切上述假想路径的方式配置的、用于测定被激光照射的位置的激光点计测部12的交点，作为激光的假想通过点52b，以通过上述反射镜31被反射的激光反射光52到达该假想通过点52b的方式，调整倾动自由的上述反射镜31。
在第二发明的定日镜单元的连结工具调整方法中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜3以多台连动地进行工作的方式以连结工具33进行连结，该太阳光聚光用定日镜3具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31，并且该多个反射镜31以聚光到模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式被调整，该定日镜单元的连结工具调整方法的特征在于，将以连结上述反射镜31和上述焦点的方式形成的假想路径，和在激光发生器11附近以横切上述假想路径的方式配置的、用于测定被激光照射的位置的激光点计测部12的交点，作为激光的假想通过点52b，以通过上述反射镜31被反射的激光反射光52到达该假想通过点52b的方式，调整上述连结工具33。
第三发明的安装姿势测定装置1，在以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31的太阳光聚光用定日镜3的、上述多个反射镜31照射激光而得到的激光反射光52，聚光到通过上述多个反射镜31形成的模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式，调整上述反射镜31的安装角度时使用，对反射镜31的安装姿势进行测定，该安装姿势测定装置1的特征在于，具备：多个激光发生器11，激光的发射方向平行且是同一方向；激光点计测部12，对该激光发生器11的激光进行受光，对照射位置进行检测；以及支撑构件13，安设有上述激光发生器11和上述激光点计测部12。
第四发明是定日镜单元的安装姿势测定装置1，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜3以多台连动地进行工作的方式以连结工具33进行连结，该太阳光聚光用定日镜3具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31，并且该多个反射镜31以聚光到模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式被调整，该定日镜单元的安装姿势测定装置1的特征在于，具备：多个激光发生器11，激光的发射方向平行且是同一方向；激光点计测部12，对该激光发生器11的激光进行受光，对照射位置进行检测；以及支撑构件13，安设有上述激光发生器11和上述激光点计测部12。
第五发明的安装姿势测定装置1的特征在于，在上述支撑构件13设置有移动机构14。
第六发明的安装姿势测定装置1的特征在于，在门型支撑构件13安设有上述激光发生器11和上述激光点计测部12。
第七发明的安装姿势测定装置1的特征在于，在上述激光发生器11中，使用产生激光的波长不同的、显色不同颜色的激光发生器。
在第八发明的反射镜设置方法中，以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31的太阳光聚光用定日镜3的、上述多个反射镜31照射同一方向且平行的多个激光而得到的激光反射光52，聚光到通过上述多个反射镜31形成的模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式，调整上述反射镜31的安装角度，该反射镜设置方法的特征在于，在上述反射镜31的前方设置的基准线54上，设置利用激光测定距离的激光距离测定装置15，对上述基准线54和上述反射镜31之间的距离进行测定，以该距离、与基准线54和上述反射镜31要形成的模拟的旋转圆锥曲面53之间的距离变得相等的方式，对上述反射镜31进行调整。
在第九发明的定日镜单元的连结工具调整方法中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜3以多台连动地进行工作的方式以连结工具33进行连结，该太阳光聚光用定日镜3具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31，并且该多个反射镜31以聚光到模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式被调整，该定日镜单元的连结工具调整方法的特征在于，在上述反射镜31的前方设置的基准线54上，设置利用激光测定距离的激光距离测定装置15，对上述基准线54和上述反射镜31之间的距离进行测定，以该距离、与基准线54和上述反射镜31要形成的模拟的旋转圆锥曲面53之间的距离变得相等的方式，调整上述连结工具33。
在第十发明的安装姿势测定装置1中，在以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31的太阳光聚光用定日镜3的、上述多个反射镜31照射激光而得到的激光反射光52，聚光到通过上述多个反射镜31形成的模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式，调整上述反射镜31的安装角度时使用，测定反射镜31的安装姿势，该安装姿势测定装置1的特征在于，具备：激光距离测定装置15，利用激光测定距离，在上述反射镜31的前方设置的基准线54上，设置上述激光距离测定装置15。
在第十一发明的定日镜单元的安装姿势测定装置1中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜3以多台连动地进行工作的方式以连结工具33进行连结，该太阳光聚光用定日镜3具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜31，并且该多个反射镜31以聚光到模拟的旋转圆锥曲面53的焦点51的方式被调整，该定日镜单元的安装姿势测定装置1的特征在于，具备：激光距离测定装置15，利用激光测定距离，在上述反射镜31的前方设置的基准线54上，设置上述激光距离测定装置15。
第十二发明的安装姿势测定装置1的特征在于，在上述支撑构件13设置有用于沿着反射镜进行移动的移动机构14。
第十三发明的安装姿势测定装置1的特征在于，在门型支撑构件13安设有上述激光距离测定装置15。
发明的效果
在图1表示本发明的安装姿势测定装置的装置例。如图1所示，在本发明的安装姿势测定装置1中，小平面镜31反射从激光发生器11发射的激光发射光，作为该反射光的激光反射光52在激光点计测部12被受光，根据其位置对安装姿势进行测定，因此即使是工厂等的局限的空间也能够进行测定，进而由于使用作为实际的光的激光，所以与使用模子的现有的方法相比，实现小平面镜31的安装姿势的精度提高。
此外，本发明的安装姿势测定装置1即使在焦点51的距离不同的情况下也能够容易地应对，例如，在太阳热发电中使用的多个定日镜3各自根据设置场所而焦点距离不同，但在上述安装姿势测定装置1中，激光点计测部12中的激光反射光52应该到达的假想通过点52b，根据焦点51的位置通过计算来求取，以激光反射光52到达该通过计算而求取的假想通过点52b的方式调整小平面镜31的安装角度，因此通过变更激光反射光52的假想通过点52b，能够实现具有不同焦点距离的定日镜3中的小平面镜31的安装角度的迅速且精密的测定和调整。
此外，由于通过设置移动机构14，能够如图2所示那样对于小平面镜31一边移动一边连续地进行测定，所以实现小平面镜安装作业的作业效率的提高。
附图说明
图1是本发明的安装姿势测定装置的概略图。
图2是利用本发明的安装姿势测定装置的测定和小平面镜调整的一个例子。
图3是在小平面镜反射的激光的光路概略图。
图4是在小平面镜反射的激光的光路的扩大图。
图5A是定日镜的小平面镜的平面图。
图5B是定日镜的小平面镜的侧面图。
图5C是定日镜的概略侧面图。
图6是具备激光距离测定装置的小平面镜安装姿势测定装置的概略图。
图7是利用具备激光距离测定装置的小平面镜安装姿势测定装置的测定的一个例子。
附图标记说明
1安装姿势测定装置
11激光发生器
12激光点计测部
15激光距离测定装置
3定日镜
31小平面镜(反射镜)
32连结链调整机构
51焦点
52激光反射光
52激光反射点
52b假想通过点
53旋转圆锥曲面
54基准面
具体实施方式
以下，参照附图中表示的安装姿势测定装置，具体地说明本发明的实施例。图1表示安装姿势测定装置1的结构。激光发生器11以在门型的支撑构件13中在直线上排列的方式、并且以激光器发射光成为平行的方式配置，在上述激光发生器11的背面设置有激光点计测部12，上述支撑构件13具备移动机构14。此外，表示在作为测定对象的定日镜3的上部配置有上述安装姿势测定装置1的状态，将定日镜3的将太阳光应该聚光的位置作为焦点51而表示。
在图5C所示的定日镜3中，将固定了多枚小平面镜31的3台小平面镜单元的每一台设置在安设支架38，该安设支架38具备在维持水平面的状态下能够旋转的旋转机构36，并固定在地基上，上述定日镜3构成为以通过连结工具33连动地进行工作的方式被结合，通过连结链调整机构32能够调整上述连结工具33的长度。此外，图5C所示的太阳光跟踪传感器4是如下传感器，其由感测对应的定日镜跟踪太阳的状态的太阳传感器42构成，以相对于太阳的移动使定日镜3成为效率最高的角度的方式对移动进行控制。
图5A表示将小平面镜31排列多枚，搭载在定日镜3的状态。图5B从侧面表示小平面镜31，作为反射镜的多枚小平面镜31以倾动自由的方式以小平面镜安装螺栓34在小平面镜框35上设置，以沿着反射光被聚光到1点的、具有焦点51的模拟的旋转圆锥曲面53的方式，通过上述小平面镜安装螺栓34被调整。
图2表示通过上述安装姿势测定装置1对小平面镜31的安装姿势进行测定的样子，是图1的立体图。在小平面镜31的安装姿势测定方法中，如图2所示以覆盖上述定日镜3的上表面的方式配置本发明的安装姿势测定装置1，从以激光成为平行的方式设置的多个激光发生器11发射激光，以激光点计测部12对在小平面镜31反射的激光反射光52的位置进行测定。
在这里，在太阳光聚光用定日镜3中，由于小平面镜3以沿着具有焦点51的模拟的旋转圆锥曲面53的方式被调整角度，所以如果上述小平面镜31是标准的位置的话，反射光52必定到达已决定的激光点计测部12上的1点。
具体地，在图3、图4所示的小平面镜31的激光反射点52a被反射的激光反射光52，由于朝向焦点51，所以可知必定到达激光点计测部12上的假想通过点52b。通过以激光反射光52到达预先求取的假想通过点52b的位置的方式，利用小平面镜安装螺栓34调整小平面镜31，能够将小平面镜31的姿势调整到将照射的平行光聚光到焦点51的标准位置。
在这里，由于使用实际的光来测定小平面镜31的姿势，所以成为与在太阳热发电中使用时相同状态下的测定，能够以极高的精度调整小平面镜31，也能够以高水准保障向焦点51的聚光率，实现太阳热发电的效率的提高。
进而，能够一边通过移动机构14使安装姿势测定装置1移动，一边测定和调整小平面镜31的安装角度。特别是在将定日镜3设置在太阳热发电站，在开始发电的时刻对小平面镜31的安装姿势进行检查的情况下，能够一边通过移动机构14在太阳热发电站内使安装姿势测定装置1移动，一边迅速地进行作业，检查的实施变得容易，因此容易以高频度对小平面镜31的安装姿势进行检查。因此能够尽早地感测到与风的影响导致的小平面镜31的安装姿势变化等的小平面镜31的聚光率下降伴随的、太阳热发电的效率下降，结果能够维持太阳热发电的效率。
此外，根据由测定太阳的位置的太阳光传感器42获得的信息，上述连结的3台定日镜3倾动到最能够对太阳光进行受光的角度，由此能够实现向应该将太阳光聚光的场所的高效率的聚光。在这里，通过小平面镜31的安装姿势的精度的提高，太阳光跟踪系统的效率化能够预计进一步的效率上升。
如上所述通过本发明的安装姿势测定装置1，能够实现在太阳光聚光用定日镜3搭载的小平面镜31的安装角度的精密的测定和调整，例如在大规模太阳热发电站等中对定日镜3进行数十台至数百台的调整时，作业性变得极高，不选择工厂或设置现场和场所，就能实施迅速的小平面镜31的调整作业。
此外，通过以高精度实现和维持对太阳热发电的效率施加巨大影响的小平面镜31的安装姿势，能够实现太阳热发电的大幅度的效率提高。
实施例1
图6表示安装姿势测定装置1的不同的实施例的结构。利用激光测定距离的激光距离测定装置15在门型的支撑构件13上，并且以沿着与上述支撑构件13成为平行的方式而任意地决定的基准线54移动的方式设置，上述支撑构件13具备移动机构14。此外，表示有将上述安装姿势测定装置1配置在作为测定对象的定日镜3的上部的状态。
在小平面镜31的安装姿势测定方法中，从激光距离测定装置15发射激光，测定从任意设定的基准线54到小平面镜31的距离。
在这里，在太阳光聚光用定日镜3中，由于小平面镜31以沿着具有焦点51的模拟的旋转圆锥曲面53的方式被调节角度，所以根据到定日镜3应该被调整的焦点的距离，决定模拟的旋转圆锥曲面53，上述旋转圆锥曲面53和任意决定的基准线54之间的距离d1自动决定。这时，相对于求取的距离d1，比较使用在基准线54上移动的激光距离测定装置15而测定的基准线54与小平面镜31之间的距离L1，以长度d1和L1变得相等的方式调整小平面镜31。如上所述，一边使激光距离测定装置15沿着基准线54上移动，一边调整小平面镜31的安装姿势，因此优选基准线54相对于设置定日镜3的设置面成为平行的方式来决定。例如，在基准线54在从小平面镜31离开的方向上延伸的情况下，需要沿着其使激光距离测定装置15移动，因此有支撑构件13变得巨大的问题。
图7中表示小平面镜31的安装姿势测定时的概略图。首先，使用激光距离测定装置15，对任意决定的基准线54和小平面镜31之间的距离L1进行计测。这时，在小平面镜31不是应有的姿势的情况下，作为基准线54和旋转圆锥曲面53之间的距离的d1与L1不一致。在小平面镜31是应有的姿势时，如d2和L2那样距离一致。如上所述，通过对基准线54和小平面镜31之间的距离进行数点测试，从而能够把握小平面镜31相对于旋转圆锥曲面53的姿势的偏移，能够伴随其调整小平面镜31的姿势。
如上所述，通过使用激光距离测定装置15，能够与上述的由激光发生器11和激光点计测部12构成的小平面镜31和定日镜3的安装姿势测定装置1，获得同样的效果。

Claims (13)

1.一种反射镜设置方法，以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜的太阳光聚光用定日镜的、上述多个反射镜照射同一方向且平行的多个激光而得到的激光反射光，聚光到通过上述多个反射镜形成的模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式，调整上述反射镜的安装角度，该反射镜设置方法的特征在于，
将以连结上述反射镜和上述焦点的方式形成的假想路径，和在激光发生器附近以横切上述假想路径的方式配置的、用于测定被激光照射的位置的激光点计测部的交点，作为激光的假想通过点，以通过上述反射镜被反射的激光反射光到达该假想通过点的方式，调整上述反射镜。
2.一种连结工具调整方法，其是定日镜单元的连结工具调整方法，其中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜以多台连动地进行工作的方式以连结工具进行连结，该太阳光聚光用定日镜具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜，并且该多个反射镜以聚光到模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式被调整，该连结工具调整方法的特征在于，
将以连结上述反射镜和上述焦点的方式形成的假想路径，和在激光发生器附近以横切上述假想路径的方式配置的、用于测定被激光照射的位置的激光点计测部的交点，作为激光的假想通过点，以通过上述反射镜被反射的激光反射光到达该假想通过点的方式，调整上述连结工具。
3.一种安装姿势测定装置，在以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜的太阳光聚光用定日镜的、上述多个反射镜照射激光而得到的激光反射光，聚光到通过上述多个反射镜形成的模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式，调整上述反射镜的安装角度时使用，对反射镜的安装姿势进行测定，该安装姿势测定装置的特征在于，
具备：多个激光发生器，激光的发射方向平行且是同一方向；激光点计测部，对该激光发生器的激光进行受光，对照射位置进行检测；以及支撑构件，安设有上述激光发生器和上述激光点计测部。
4.一种安装姿势测定装置，其是定日镜单元的安装姿势测定装置，其中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜以多台连动地进行工作的方式以连结工具进行连结，该太阳光聚光用定日镜具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜，并且该多个反射镜以聚光到模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式被调整，该安装姿势测定装置的特征在于，
具备：多个激光发生器，激光的发射方向平行且是同一方向；激光点计测部，对该激光发生器的激光进行受光，对照射位置进行检测；以及支撑构件，安设有上述激光发生器和上述激光点计测部。
5.根据权利要求3或4所述的安装姿势测定装置，其特征在于，在上述支撑构件设置有用于沿着反射镜进行移动的移动机构。
6.根据权利要求3至5的任一项所述的安装姿势测定装置，其特征在于，在门型支撑构件安设有上述激光发生器和上述激光点计测部。
7.根据权利要求3至6的任一项所述的安装姿势测定装置，其特征在于，在上述激光发生器中，使用激光的波长不同的、显色不同颜色的激光发生器。
8.一种反射镜设置方法，以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜的太阳光聚光用定日镜的、上述多个反射镜照射同一方向且平行的多个激光而得到的激光反射光，聚光到通过上述多个反射镜形成的模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式，调整上述反射镜的安装角度，该反射镜设置方法的特征在于，
在上述反射镜的前方设置的基准线上，设置利用激光测定距离的激光距离测定装置，对上述基准线和上述反射镜之间的距离进行测定，以该距离、与基准线和上述反射镜要形成的模拟的旋转圆锥曲面之间的距离变得相等的方式，对上述反射镜进行调整。
9.一种连结工具调整方法，其是定日镜单元的连结工具调整方法，其中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜以多台连动地进行工作的方式以连结工具进行连结，该太阳光聚光用定日镜具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜，并且该多个反射镜以聚光到模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式被调整，该连结工具调整方法的特征在于，
在上述反射镜的前方设置的基准线上，设置利用激光测定距离的激光距离测定装置，对上述基准线和上述反射镜之间的距离进行测定，以该距离、与基准线和上述反射镜要形成的模拟的旋转圆锥曲面之间的距离变得相等的方式，调整上述连结工具。
10.一种安装姿势测定装置，在以对具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜的太阳光聚光用定日镜的、上述多个反射镜照射激光而得到的激光反射光，聚光到通过上述多个反射镜形成的模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式，调整上述反射镜的安装角度时使用，测定反射镜的安装姿势，该安装姿势测定装置的特征在于，
具备：激光距离测定装置，利用激光测定距离，在上述反射镜的前方设置的基准线上，设置上述激光距离测定装置。
11.一种安装姿势测定装置，其是定日镜单元的安装姿势测定装置，其中，定日镜单元构成为，将太阳光聚光用定日镜以多台连动地进行工作的方式以连结工具进行连结，该太阳光聚光用定日镜具备在支架倾动自由地设置的多个反射镜，并且该多个反射镜以聚光到模拟的旋转圆锥曲面的焦点的方式被调整，该安装姿势测定装置的特征在于，
具备：激光距离测定装置，利用激光测定距离，在上述反射镜的前方设置的基准线上，设置上述激光距离测定装置。
12.根据权利要求10或11所述的安装姿势测定装置，其特征在于，在上述支撑构件设置有用于沿着反射镜进行移动的移动机构。
13.根据权利要求10至12的任一项所述的安装姿势测定装置，其特征在于，在门型支撑构件安设有上述激光距离测定装置。
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