JP2009109923A

JP2009109923A - 取付姿勢測定装置

Info

Publication number: JP2009109923A
Application number: JP2007284526A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Ezawa; 一明江澤; Kazumasa Fujiwara; 一正藤原
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】ヘリオスタット３に取付けられる反射鏡（ファセット３１）を擬似的に回転円錐曲線面に合わせる作業を、効率的且つ簡易な取付調整を行うようにする。
【解決手段】太陽光集光用のヘリオスタット３を構成している反射鏡（ファセット３１）の取付姿勢測定装置であって、ファセット３１に入射する前記レーザ光が、太陽光の入射角度と同じ角度で入射する位置に設置されたレーザ光送信部１と、前記ファセット３１の形成する擬似的な曲面の焦点に据付けたレーザ受光板２１から構成した。
【選択図】図２

Description

太陽光を集光するヘリオスタットを構成している反射鏡（ファセット）の取付姿勢測定装置に関する。

太陽光を集光してエネルギとして使用する太陽熱発電等において、太陽光集光のためのヘリオスタット３（反射鏡）は、凹面の鏡により集光率を上げている。この凹面は回転円錐曲線面を持った三次元で製作されることが望まれ、耐久性の高い凹面鏡は提案されている。（例えば特許文献１参照。）

しかしながら、製作コストが高く、精度確保及び大型化が困難であるため、図２及び図５に示すように反射鏡（ファセット３１）を擬似的に回転円錐曲線面５３に合わせたものが使用されている。

具体的には図２に示すよう複数のファセット３１を回転円錐曲線面５３の型、例えば球面の型に沿うように調整しながらファセット取付ボルト３２で調整、固定していく。この際、ファセット３１の取付位置の精度が低く、何度も調整する必要があった。
特開2002-154179

上記のファセット３１の取付精度は、多大な労力を必要としながら、高い精度を実現することが困難であった。また、ファセット３１の取付精度は、太陽熱発電における太陽光の集光効率に大きく影響し、太陽熱発電の高効率化にファセット３１の取付姿勢精度の向上は不可欠である。

以上より、本発明の目的はヘリオスタット３に取付けられる反射鏡（ファセット３１）を擬似的に回転円錐曲線面に合わせる作業において、効率的且つ簡易な取付調整を行うために、ファセット３１の取付精度を正確に測定する、取付姿勢測定装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明に係る、太陽光集光用ヘリオスタットを構成している反射鏡（ファセット）の取付姿勢測定装置は、レーザ光の発射方向が同一方向且つ平行であり、さらにレーザ発光面が同一平面を構成する少なくとも３つのレーザ発生器からなり、反射鏡（ファセット）に入射する前記レーザ光が、太陽光の入射角度と同じ角度で入射する位置に設置されたレーザ光送信部と、前記反射鏡（ファセット）の形成する擬似的な曲面の焦点に据付けた、前記レーザ発生器のレーザ光を受光するレーザ受光板と、から構成されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る取付姿勢測定装置は、前記レーザ光送信部において、レーザ発光面を三角形の頂点の位置となるように配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る取付姿勢測定装置は、水平方向の傾きを調整する水平調整機構と、水平面における回転機構と、を具備した取付架台に前記レーザ光送信部と前記レーザ受光板をそれぞれ据付けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明に係る取付姿勢測定装置は、前記レーザ受光板に投影されるレーザの状況を把握するための画像取得装置と、前記画像取得装置で取得した画像を表示する画像表示装置と、を具備したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明に係る取付姿勢測定装置は、前記レーザ光送信部に設置されたレーザ発生器において、レーザ光の波長が異なり、異なる色を発色するものを使用することを特徴とする。

図２に示すよう同一平面を構成するレーザ発生器１１を用い、レーザ受光面２１に投影されたレーザ光同士の距離を測定することで、ファセット３１の正規設置位置から傾斜している方向を知ることができ、高い精度で調整することが可能となっている。

また、レーザ光は太陽光と同様の角度でファセット３１に照射する必要があるため、水平調整機構１４、回転機構１３等を備えた取付架台１２により位置の微調整を可能としている。

さらに画像取得装置６１及び画像表示装置６２によりレーザ受光板２１の状態を確認しながら、ファセット３１の調整が可能となるため、作業性が向上する。

加えて、レーザ発生器１１をレーザ波長が異なり、異なる色を発色するものを使用することで、レーザ受光板２１に入射すレーザ反射光５２の視認性が向上する。

以上、本発明により、太陽光発電に使用するヘリオスタット３に取付けられる、ファセット３１を擬似的に回転円錐曲線面５３に合わせる作業において、効率的且つ高精度な取付調整を行うことが可能となり、さらには太陽熱発電の効率を高めることが可能である。

本発明の取付姿勢測定装置の装置例を図１に、ファセットの取付精度測定時の状態図を図２に示す。

本発明の取付姿勢測定装置は、図２に示すよう前記レーザ発生器１１から発射したレーザ発射光５１を、ファセット３１で反射し、この反射光であるレーザ反射光５２をレーザ受光板２１に投影し、その状態から取付精度を測定する。

ここで平面を構成するよう一直線上に並ばない少なくとも３つのレーザ発生器１１を用いることにより、レーザ受光面２１に投影されたレーザ光同士の距離を測定することで、ファセット３１の正規設置位置から傾斜している方向を知ることができ、ファセット３１の鏡面方向を高い精度で調整することが可能となっている。

また、前記レーザ発生器１１は図２に示すように、ファセット３１に対してレーザ発射光５１の入射角度を、前記ファセット３１を搭載したヘリオスタット３の制御時の太陽光入射角度と同様にする必要があるため、水平調整機構１４、回転機構１３等を備えた取付架台１２に据付ており、位置の微調整を可能としている。

同様に前記レーザ受光板２１も、ファセットの形成する擬似的な回転円錐曲線面の焦点、つまり太陽光を集光するべき位置であり、且つ測定対象とするファセット３１の設置すべき傾きと平行になる位置に設置する必要があるため、前記取付架台１２に据付け、位置の微調整を可能としている。

ファセット３１の鏡面方向調整時には、前記ファセット３１から前記レーザ光受信部２までの距離は数十メートル離れていることがあるため、ファセット調整者からはレーザ受光板の状態を把握することが困難である場合がある。そこで、図２に示す画像取得装置６１により前記レーザ受光板２１の画像を取得し、画像表示装置６２に送信することで、ファセット３１の取付精度を確認しながら、調整を行うことが可能であり、作業性の向上が実現できる。

加えて、レーザ発生器１１をレーザ波長が異なり、異なる色を発色するものを使用することで、レーザ発生器１１の据付個数を増やす等、複数のレーザ反射光５２がレーザ受光板２１に入射する場合の視認性が向上する。

以上、本発明により、太陽熱発電に使用するヘリオスタット３に取付けられる、ファセット３１を擬似的に回転円錐曲線面に合わせる作業において、効率的且つ高精度な取付調整を行うことが可能となり、さらには太陽熱発電の効率を高めることが可能である。

以下、本発明を図１、図２、図３に示す取付姿勢測定装置を参照して具体的に説明する。

図１に示すレーザ光送信部１はレーザ発生器１１を、レーザ発射光５１が平行且つ三角形になるように配置しており、水平調整機構１４と回転機構１３を具備している取付架台１２に設置されている。前記レーザ光送信部１２を図２に示すよう、レーザ発射光５１が太陽光の入射角度と同じ角度でファセット３１に入射する位置に設置する。

また、レーザ光受信部２はファセット３１の形成する擬似的な回転円錐曲線面５３の焦点、つまり太陽光を集光するべき位置に設置し、レーザ受光板を測定対象となるファセットの向きに合わせる。

本発明の取付姿勢測定装置を設置後、レーザ発生器１１からレーザをファセット３１に向けて照射すると、該ファセット３１により反射されたレーザ反射光５２は図３に示すようにレーザ受光板２１に投影される。この時、投影されたレーザ反射光５２の互いのポイント間距離を測定することで、前記ファセット３1の取付精度を測定することができる。

図３のAに示しているのは、ファセット３１が正規の方向で設置されている場合に得られるレーザ反射光５２である。Bに示している場合は、レーザ受光板２１におけるｂ−ｂ´の傾き方向は正規位置であるが、ｂ−ｂ´を軸とする回転方向にずれが生じていることがわかる。レーザ反射光５２より得られるポイントは、ずれの生じている方向に広がり、同時に中心位置もずれたものとなる。

ここで、ファセットの調整者は画像取得装置６１で取得した、レーザ反射光５２を画像表示装置６２で観察しながら、ファセット３１の方向を調整が可能である。

上述のようにファセット３１を１つ１つ調整していくことで、従来の型を使用した方法に比べ、効率的且つ高精度なファセットの取付調整が可能となっている。

本発明において、異なる2色のレーザ光を発光するレーザ発生器１１を９つ使用した場合のレーザ受光板２１の状態を図４に示す。図４のＣに示しているのは、ファセット３１が正規の方向で設置されている場合に得られるレーザ反射光５２である。Ｄに示している場合は、図４のＣと比べ右上に伸びている。レーザ反射光５２の伸びる方向のファセット取付ボルトを押し出すことで、正規位置に調整していく。

実施例１と比較して、レーザ発生器１１の数が多いため、ファセット３１の傾いている方向をより精密に測定することが可能となっている。

本発明の取付姿勢測定装置の概略図である。本発明の取付姿勢測定装置による測定及びファセット調整の１例である。本発明の取付姿勢測定装置レーザ受光板での測定時の概略図である。本発明の取付姿勢測定装置レーザ受光板での測定時の概略図である。ヘリオスタットの設置状態を示した概略図である。

符号の説明

１レーザ光送信部
１１レーザ発生器
１２取付架台
１３回転機構
１４水平調整機構
２レーザ光受信部
２１レーザ受光板
３ヘリオスタット
３１ファセット
３２ファセット取付ボルト
３３ファセットフレーム
５１レーザ発射光
５２レーザ反射光
５３回転円錐曲線面
６１画像取得装置
６２画像表示装置

Claims

架台に傾動自在に設置された複数の反射鏡を備える太陽光集光用ヘリオスタットの、前記複数の反射鏡にレーザ光を照射して得られる反射光が、前記複数の反射鏡により形成される擬似的な回転円錐曲線面の焦点に集光するように、前記反射鏡の取り付け角度を調整する際に使用する、反射鏡の取付姿勢を測定する取付姿勢測定装置であって、レーザ光の発射方向が同一方向且つ平行であり、さらにレーザ発光面が同一平面を構成する少なくとも３つのレーザ発生器からなり、反射鏡に入射する前記レーザ光が、太陽光の入射角度と同じ角度で入射する位置に設置されたレーザ光送信部と、前記反射鏡の形成する擬似的な曲面の焦点に据付けた、前記レーザ発生器のレーザ光を受講するレーザ光受光板と、から構成されることを特徴とする取付姿勢測定装置。
前記レーザ光送信部において、レーザ発光面を三角形の頂点の位置となるよう配置したことを特徴とする請求項１に記載の取付姿勢測定装置。
水平方向の傾きを調整する水平調整機構と、水平面における回転機構と、を具備した取付架台に前記レーザ光送信部と前記レーザ受光板をそれぞれ据付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の取付姿勢測定装置。
前記レーザ受光板に投影されるレーザの状況を把握するための画像取得装置と、前記画像取得装置で取得した画像を表示するための画像表示装置と、を具備したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の取付姿勢測定装置。
前記レーザ光送信部に設置されたレーザ発生器において、レーザ光の波長が異なり、異なる色を発色するものを使用することを特徴とする請求項１乃至４に記載の取付姿勢測定装置。