JP2012252299A - Heliostat system - Google Patents
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Abstract
Description
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ヘリオスタットシステムに関する。 The present invention relates to a heliostat system capable of reflecting sunlight and condensing it at one point while tracking the sun.
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ヘリオスタットのミラーを同時に制御して、ミラーで反射した太陽光をターゲットに集光させるシステムが知られている。 In order to effectively use sunlight, a system is known in which the mirrors of a plurality of heliostats are simultaneously controlled while tracking the sun, and the sunlight reflected by the mirrors is collected on a target.
各ヘリオスタットのミラーとターゲットを結ぶ直線上にはセンサーが設けられている。このセンサーの内部には受光素子が設けられている。受光素子が太陽光を受光すると、センサーはその受光状態を維持するようにヘリオスタットのミラーをフィードバック制御する。そうすることで、ヘリオスタットは太陽を追尾した状態で常に太陽光をターゲットに向けて反射し続けることができる(例えば、特許文献1参照)。 A sensor is provided on a straight line connecting the mirror and the target of each heliostat. A light receiving element is provided inside the sensor. When the light receiving element receives sunlight, the sensor feedback-controls the mirror of the heliostat so as to maintain the light receiving state. By doing so, the heliostat can always reflect sunlight toward the target while tracking the sun (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の技術にあっては、センサーがいったんミラーからの太陽光を受光した状態になれば、その受光状態を維持しながら太陽光をターゲットに向けて反射し続けることができるが、何らかの理由により、ミラーからの太陽光がセンサーから外れると、センサーによりミラーを制御できず、太陽光をターゲットに向けることができない。 However, in such conventional technology, once the sensor has received the sunlight from the mirror, it can continue to reflect the sunlight toward the target while maintaining the light receiving state. If, for some reason, sunlight from the mirror deviates from the sensor, the mirror cannot be controlled by the sensor, and sunlight cannot be directed to the target.
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、ミラーからの反射光がセンサーから外れても、再び反射光をセンサーに向けることができるヘリオスタットシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to such a conventional technique, and provides a heliostat system capable of directing reflected light to a sensor again even if reflected light from a mirror is detached from the sensor. It is aimed.
請求項1記載の発明は、太陽の日周運動に関連する方位方向と季節運動に関連する高度方向に回転自在なミラーを有するヘリオスタットと、ミラーとターゲットを結ぶ直線上に配置され、ミラーで反射された太陽光を受光すると共にその受光状態を維持するようにミラーの回転をフィードバック制御するセンサーと、ヘリオスタット周辺の日射量を測定する日射計と、ミラーの方位方向及び高度方向の前日以前の稼動日における回転角度を記憶する記憶手段と、日射量が所定値以上の日射量を検知し且つセンサーがミラーで反射された太陽光を受光していない時に、記憶手段から直近稼動日における同時刻のミラーの方位方向及び高度方向での回転角度を読み出してヘリオスタットに出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の発明は、日射量が所定値未満の時に、ヘリオスタットのミラーを太陽の移動速度に応じた定速で方位方向及び高度方向における回転角度を変化させる太陽定速追尾手段が設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided solar constant speed tracking means for changing the rotation angle in the azimuth direction and the altitude direction of the mirror of the heliostat at a constant speed according to the moving speed of the sun when the solar radiation amount is less than a predetermined value. It is characterized by being.
請求項1記載の発明によれば、日射計が所定値以上の日射量を検知しているにもかかわず、ミラーからの反射光がセンサーを外れて受光状態になっていない場合には、記憶手段から直近稼動日における同時刻のミラーの回転角度を読み出してヘリオスタットに出力する。ヘリオスタットから見た太陽の移動軌跡は数日の違いであれば相違ないため、ミラーを同時刻の状態にすれば、そのミラーにより反射された太陽光はセンサーに当たって受光状態となる。このようにミラーからの反射光がセンサーから外れた状態になっても、再度センサー側へ戻すことができるため、ヘリオスタットによるターゲットへ向けた確実且つ継続的な太陽光の反射が行える。 According to the first aspect of the present invention, the memory is stored in the case where the reflected light from the mirror is not in the light-receiving state even though the solar radiation meter detects the amount of solar radiation of a predetermined value or more. The rotation angle of the mirror at the same time on the most recent working day is read from the means and output to the heliostat. Since the movement trajectory of the sun as viewed from the heliostat is different if it is a difference of several days, if the mirror is set at the same time, the sunlight reflected by the mirror hits the sensor and enters a light receiving state. In this way, even if the reflected light from the mirror comes off the sensor, it can be returned to the sensor side again, so that the heliostat can reliably and continuously reflect sunlight toward the target.
請求項2記載の発明によれば、太陽光が雲などにより遮られた場合は、ミラーの回転を太陽の移動速度に応じた定速で進めておくことができる。そうすることで、雲がなくって太陽光が復活した時に、ミラーの回転角度はセンサーに対して概ね正規位置に来ており、ミラーによりそのまま太陽光を反射してセンサーに当てることができる。 According to the second aspect of the present invention, when sunlight is blocked by clouds or the like, the mirror can be rotated at a constant speed according to the moving speed of the sun. By doing so, when there is no cloud and sunlight is revived, the rotation angle of the mirror is almost in the normal position with respect to the sensor, and the mirror can reflect the sunlight as it is and hit the sensor.
図1〜図14は、本発明の好適な実施形態を示す図である。 1 to 14 are diagrams showing a preferred embodiment of the present invention.
タワー1の周囲には複数のヘリオスタット2が配置されている。タワー1の頂部にはターゲット3が設けられ、このターゲット3に向けてヘリオスタット2から太陽光Lが反射される。
A plurality of
ヘリオスタット2は、コ字状のフレーム4で支持された四角形のミラー5を有している。このミラー5は、高度モータ6によりフレーム4に支持された水平軸を中心に高度方向Bで回転自在である。またミラー5はフレーム4ごと垂直軸を中心に方位モータ7により方位方向Aで回転自在である。方位方向Aは太陽Sの日周運動に関連した方向で、高度方向Bは太陽Sの季節運動に関連した方向である。
The
ミラー5とターゲット3を結ぶ直線上にはセンサー8がそれぞれ設置されている。センサー8は地面に不動状態で設置されている。
センサー8はヘリオスタット2側に円形の導入孔9が形成されている。導入孔9は外側から樹脂製の透明カバー10により覆われている。センサー8の内部底面には、直交する十字状に一対の光検出センサ20a、20b、21a、21bが配置されている。2つの光検出センサ20a、20bは方位方向Aに関連する方向X(図6参照)で対向しており、他の2つの光検出センサ21a、21bは、高度方向Bに関連する方向Yで対向している。
The
センサー8の底面の中心には、真っ直ぐに導入孔9から導入された太陽光Lの円形状のスポットPが形成される。スポットPが各光検出センサ20a、20b、21a、21bの中心にいる状態では、方向X及び方向Yのいずれにおいても、一対の光検出センサ20a、20b及び21a、21b同士の受光量は等しく、光検出センサ20a、20b、21a、21bからの出力は等しい。一対の光検出センサ20a、20b、21a、21bの出力が等しい場合には、制御手段11から高度モータ6及び方位モータ7に信号を出さない。この状態がセンサー8の正規受光状態(図10参照)である。正規受光状態の場合は、ミラー5の中心で反射された太陽光Lが導入孔9よりセンサー8の内部へ導入されている。
A circular spot P of sunlight L introduced straight from the
導入孔9のからの太陽光LのスポットPが中心からずれて、光検出センサ20a、20b、21a、21bの出力が異なる場合(図9参照)には、その状態を制御手段11が検知して、高度モータ6及び方位モータ7に信号を出し、ヘリオスタット1のミラー2を回転させて、出力の不均等状態を是正する。
When the spot P of sunlight L from the
このようなセンサー8のフィードバック制御により、ミラー5は太陽Sを追尾した状態で、常に太陽光Lをセンサー8側(ターゲット3側)へ向けて反射し続けることができる。
By such feedback control of the
またヘリオスタット2の周囲には日射計12が設けられている。この日射計12は入射した太陽光Lが十分なエネルギーを有しているかどうかを検出するためのものである。例えば太陽光Lが雲などにより遮られた場合は、センサー8による制御が行えないため、その場合は太陽定速追尾手段13により太陽定速追尾モードに切り換える。太陽定速追尾モードとは、ヘリオスタット2のミラー5を太陽の移動速度に応じた定速で方位方向及び高度方向における回転角度を変化させることである。
A
従って、センサー8のフィードバック制御が作動していない時も、ミラー5の回転を太陽の移動速度に応じた定速で進めておくことができる。そうしておけば、雲がなくって、太陽光Lが復活した時に、ミラー5の回転角度はセンサー8に対して概ね正規位置に来ており、ミラー5によりそのまま太陽光Lを反射してセンサー8に当てることができる。センサー8に太陽光Lが当たればフィードバック制御が作動する。
Therefore, even when the feedback control of the
次に、日射計12が所定値以上の日射量を検知して太陽定速追尾モードが差動したにもかかわず、図12に示すように、ミラー5から反射光が何らかの理由によりセンサー8から外れてしまう場合がある。その場合は、記憶手段14から直近稼動日における同時刻のミラー5の回転角度を読み出してヘリオスタット2に出力する。
Next, as shown in FIG. 12, the reflected light from the
すなわち、太陽Sの移動軌跡は図13に示すように季節と時刻により予測することができるが、本実施形態ではセンサー8により制御したミラー5の方位方向A及び高度方向Bにおける実際の回転角度を記憶手段14に記憶しておく。そして、直近稼動日における同時刻のミラー5の方位方向A及び高度方向Bでの回転角度を読み出してヘリオスタット2に出力する。本実施形態では図14に示すように、3日前のデータを読み出した。非稼働日は雨天等により一日を通しての稼働ができなかった日であり、それ以外が稼働日である。なお、時計機能は別途付加しても良いが制御手段14に内蔵されるRTC等の時計機能を利用してもよい。
That is, the movement trajectory of the sun S can be predicted by the season and time as shown in FIG. 13, but in this embodiment, the actual rotation angles in the azimuth direction A and altitude direction B of the
太陽Sのヘリオスタットから見た移動軌跡は数日の違いであれば相違ないため、ミラー5を同時刻の状態にすれば、そのミラー5により反射された太陽光Lはセンサー8に当たって制御可能な状態となる。予測でなく、ヘリオスタット2が過去に実際に動作した状態を記憶しているため、ミラー5の状態の復元が確実である。このようにミラー5からの太陽光Lがセンサー8から外れた状態になっても、再度センサー8側へ戻すことができるため、ヘリオスタット2によるターゲット3へ向けた確実且つ継続的な太陽光Lの反射が行える。
Since the movement trajectory of the sun S viewed from the heliostat is different for several days, the sunlight L reflected by the
尚、以上の実施形態では、ミラー5を方位方向A及び高度方向Bへ回転させる経緯台式のヘリオスタット2を例にしたが、赤経方向及び赤緯方向へ回転させる赤道儀式のヘリオスタットであっても良い。
In the above embodiment, the
一枚の大きなミラー5を回転させる例を示したが、複数のミラーで構成したマルチミラー構造を回転させるようにしても良い。
Although the example which rotates the one
2 ヘリオスタット
3 ターゲット
5 ミラー
8 センサー
11 制御手段
12 日射計
13 太陽定速追尾手段
14 記憶手段
A 方位方向
B 高度方向
L 太陽光
S 太陽
2 Heliostat 3
Claims (2)
ミラーとターゲットを結ぶ直線上に配置され、ミラーで反射された太陽光を受光すると共にその受光状態を維持するようにミラーの回転をフィードバック制御するセンサーと、
ヘリオスタット周辺の日射量を測定する日射計と、
ミラーの方位方向及び高度方向の前日以前の稼動日における回転角度を記憶する記憶手段と、
日射量が所定値以上の日射量を検知し且つセンサーがミラーで反射された太陽光を受光していない時に、記憶手段から直近稼動日における同時刻のミラーの方位方向及び高度方向での回転角度を読み出してヘリオスタットに出力する制御手段と、を備えたことを特徴とするヘリオスタットシステム。 A heliostat having mirrors that are rotatable in an azimuth direction related to the diurnal motion of the sun and in an altitude direction related to the seasonal motion
A sensor that is arranged on a straight line connecting the mirror and the target, receives the sunlight reflected by the mirror, and feedback-controls the rotation of the mirror so as to maintain the light receiving state;
A pyranometer to measure the amount of solar radiation around the heliostat,
Storage means for storing the rotation angle on the working day before the previous day in the azimuth direction and altitude direction of the mirror;
Rotation angles in the azimuth and altitude directions of the mirror at the same time on the most recent working day from the storage means when the amount of solar radiation is detected and the sensor is not receiving sunlight reflected by the mirror And a control means for reading out and outputting to the heliostat.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011127103A JP2012252299A (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Heliostat system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011127103A JP2012252299A (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Heliostat system |
Publications (1)
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JP2011127103A Withdrawn JP2012252299A (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Heliostat system |
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JP (1) | JP2012252299A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106940571A (en) * | 2017-04-14 | 2017-07-11 | 天津清芸主力能源科技有限公司 | A kind of tower heliostat optically focused deviation sensor |
CN107132635A (en) * | 2017-05-08 | 2017-09-05 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | High-precision speculum switching device |
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2011
- 2011-06-07 JP JP2011127103A patent/JP2012252299A/en not_active Withdrawn
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CN106940571B (en) * | 2017-04-14 | 2023-06-06 | 主力能源有限公司 | Tower heliostat condensation deviation sensor |
CN107132635A (en) * | 2017-05-08 | 2017-09-05 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | High-precision speculum switching device |
CN107132635B (en) * | 2017-05-08 | 2019-08-23 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | High-precision reflecting mirror switching device |
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