JP2014526027A - ヘリオスタット用ミラーユニットの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

反射板の担持体となる本体と、製造工程で前記本体に応力が掛からないように保持することを可能にする固定搬送台を備えたヘリオスタット用ミラーユニットの製造装置であって、ａ）ミラー担持体の配送供給部（３）による本体（１３）の供給部と、ｂ）走行レール（４）による固定搬送台（２）の供給部と、ｃ）固定搬送台に本体（１３）を載せ替えるための装置と、ｄ）ミラー供給部（８）と、ｅ）接着剤塗布装置（５）と、ｆ）１つの本体（１３）に複数のミラー（１１）を押し付ける装置と、ｇ）製造工程の適切な許容誤差を検査する測定装置（９）を備えたことを特徴とする。

Description

本発明は、ヘリオスタット用ミラーユニットの製造に関するものである。

ヘリオスタットは反射面を有する機械的な装置であり、日中、空の太陽の位置の変化に関わりなく、常時太陽光を同じ所定位置に反射させる。おそらく最も早いヘリオスタットへの言及は、西暦１７４２年のオランダの物理学者であるWillem J. Gravesande の著書に見いだされる。

DE 20 2007 008 593 U1 は、反射板を収容し、タワーに配置されて垂直方向に移動する搬送装置を備え、太陽に高さに応じて回転軸及び旋回軸に対して反射板の姿勢を変化させることができる、タワー型太陽光発電装置用のヘリオスタットを開示している。

この装置において、達成されるべき目的は、製造コストが低く、継続的な動作コストも低く、且つ、反射板の正確な駆動が可能なヘリオスタット装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴によって達成され、その特徴によれば、反射板の位置調整は、水圧駆動ユニットを用いることによってもたらされ、電気駆動ユニットは、回転動作を開始するための少なくとも１つの水圧昇降シリンダーと、旋回動作を開始するための少なくとも１つの水圧昇降シリンダーを備えている。

さらに、水圧駆動ユニットには、水圧昇降シリンダーに接続されてそれを駆動するためのポンプ装置と少なくとも１つの水圧貯蔵部が設けられており、水圧貯蔵部には正圧が加えられている。

この解決策のさらなる利点は、停電の際、吸収装置の過熱又は破損を防止するために、予圧された水圧システムによって反射板が焦点位置から速やかに外れるように移動されることである。しかしながら、フランジ付きの板に嵌め込まれた個々の反射板とそれに対応する担持体のフレーム上の締め付け位置の数が多いため、タワー型太陽光発電装置の吸収装置の方向における湾曲に関して、反射板の正確な調節は不可能であり、反射板の調節のための費用は計り知れない。その結果、調節のための莫大な費用がかかるという理由で、今まで正確な調節は不可能であるということが受け入れられてきたけれども、発電効率の低下をもたらす。このようなヘリオスタットが取り付けられたヘリオスタットアレイでは、反射板の曲げは、同じグループの反射板単位で行われる。担持体のフレームに対して反射板をクランプして固定すること及び曲率調整に伴って反射板に発生する応力の結果、石の衝突や突風などの外的な影響によって反射板が破損する虞がある。この場合、反射板の筐体と担持体のフレームの熱膨張の違いによっても、さらに破損の危険性が増加する。

DE 31 33 906 A1 は、特に、太陽光集光装置に用いられるように考案された放射型反射板の支持構造及びその製造方法を開示している。この種の太陽光集光装置は、しばしば浅い貝殻とも表現される回転放物面の形で構成され、この回転放物面と共に移動する単一の焦点に太陽光を集光する。さらに、２軸ヘリオスタットは、反射された太陽光をタワーの頂上の固定点に集光するか、あるいは、太陽光を直線上に集光するように、反射面が放物断面を有するように凹状に形成されていてもよいことに言及している。

DE 31 33 906 A1 において、特に、太陽光集光装置の反射面用の改良された背面側支持構造の工夫が意図されており、十分広い範囲でその目的を達成するにもかかわらず、経済的な構造材料でその支持構造を製作することを可能にしている。

この目的を達成するため、この特許の請求項１４によれば、太陽光を反射し、反射された太陽光を直線状焦点に集光するための、長手方向の対称軸を有し、放物凹面形状の反射板と、背面側支持構造を有する凹状太陽光集光装置が提案されており、この支持構造は以下の特徴を備えている。
１）反射板の背面に接着により貼り付けられたグラスファイバーで補強されたコンクリート製の薄層、
２）反射板の長手方向の軸と平行に延び、反射板を二等分する面上に存在し、この層と一体成形されたトルク支持柱と、
３）トルク支持柱から反射板の両端に向かって外向きに延びた複数の横方向のリブ
を備え、トルク支持柱と横方向のリブは筒状であり、それぞれグラスファイバーで補強されたコンクリート製の薄層がコーティングされている。

先行技術から紹介したこれらの具体例は、正確に製造されたミラーユニットの大量生産には適していない。

それゆえ、本発明の目的は、正確で、且つ、応力から解放された製造を可能にする、ヘリオスタット用のミラーユニットの製造装置及び方法を工夫することにある。

上記目的は、請求項１に記載された装置によって達成される。
請求項１：
反射面の担持体となる本体と、製造工程で前記本体に応力が掛からないように保持することを可能にする固定搬送台を備えたヘリオスタット用ミラーユニットの製造装置であって、以下の特徴を備える。：
ａ）ミラー担持体の配送供給部（３）による本体（１３）の供給部と、
ｂ）走行レール（４）による固定搬送台（２）の供給部と、
ｃ）固定搬送台に本体（１３）を載せ替えるための装置と、
ｄ）ミラー供給部（８）と、
ｅ）接着剤塗布装置（５）と、
ｆ）１つの本体（１３）に複数のミラー（１１）を押し付ける装置と、
ｇ）製造工程の適切な許容誤差を検査する測定装置（９）。

請求項２：
請求項１に記載された装置であって、
各固定搬送台（２）は、その横方向の互いに反対側の２つの側部に、それぞれ２点支持によって１つの本体（１３）の取り付けを可能にする保持板（１８，２８）を有し、両保持板（１８，２８）は空気圧で作動されることが可能であり、また、一方の側部において、１つの保持板（１８）は、回転及び固定装置（１７，２１）を介して本体（１３）が僅かに回転することを許容し、ロックブレーキによって応力から解放された固定が実現されることを特徴とする。

請求項３：
請求項１又は２に記載された装置であって、
品質管理のために、回転角センサーからの出力信号が用いられることを特徴とする。

請求項４：
請求項１乃至３のいずれか一項に記載された装置であって、
前記本体（１３）には、複数の側面固定点（１４）が設けられていることを特徴とする。

請求項５：
請求項１乃至４のいずれか一項に記載された装置であって、
前記接着剤塗布装置（５）によって、厚さの異なる複数の接着剤のビーズ（１０）が同時に並列に塗布されることを特徴とする。

請求項６：
請求項１乃至５のいずれか一項に記載された装置であって、
１つの本体（１３）に複数のミラー（１１）を押し付ける装置は、曲げに対して全方向に硬い加圧板（２９）を有しており、その作用面は、ミラー面の所望する曲率に応じて曲率が調整可能であることを特徴とする。

請求項７：
請求項１乃至６のいずれか一項に記載された装置であって、
前記測定装置（９）は、加工許容誤差を有することが可能な関連する全てのパラメーターを検査する手段を有していることを特徴とする。

また、請求項８に記載された方法は、
反射板の担持体となる本体と、製造工程で前記本体に応力が掛からないように保持することを可能にする固定搬送台を備えたヘリオスタット用ミラーユニットの製造方法であって、以下の特徴を備える。：
ａ）本体（１３）は、ミラー担持体の運搬供給（３）により製造ラインに供給され、前記本体は、結合手段により金属板からその場で製造されるか、又は、あらかじめ製造された状態で供給され、
ｂ）固定搬送台（２）は走行レール（４）によって製造ラインに供給され、前記固定搬送台は、その横方向の各側部に１つの本体（１３）を２点支持する手段を有し、前記２つの側部の一方において、回転及び固定装置（１７，２１）により、前記本体（１３）が自由に動ける状態に取り付けられることにより応力から解放された固定が実現され、そこから生じる前記本体（１３）の起こり得るいかなる回転もセンサーによって記録され、
ｃ）その都度、本体（１３）は、把持装置によって固定搬送台（２）に載せ替えられ、空気圧手段によって応力が掛からないように固定され、
ｄ）接着剤塗布装置（５）によって、厚さの異なる複数の接着剤のビーズ（１０）が同時に並列に塗布され、
ｅ）ミラー供給部（８）を介して、把持装置により、その都度ミラー（１１）は貯蔵部から取り外され、接着剤が供給された前記本体（１３）の表面に載置され、この作業は外から見える面の全体が複数のミラー（１１）で覆われたときに完了し、
ｆ）このようにしてミラー（１１）で覆われた前記本体（１３）は、加圧板（２９）により前記本体（１３）にミラー（１１）を押し付けるための装置に供給され、
ｇ）接着固定作業に続いて、前記固定搬送台（２）は、測定装置（９）に供給され、製造工程の全ての関連するパラメーターが許容されない誤差のために検査される。

請求項９：
請求項８に記載された方法であって、
前記本体（１３）に前記ミラー（１１）を押し付ける装置は、曲げに対して全方向に硬い加圧板（２９）を有しており、その作用面は、ミラー面の所望する曲率に応じて曲率が調整可能であることを特徴とする。

請求項１０：
コンピュータでプログラムが実行されたときに、請求項８及び９のいずれかに記載された方法を実行するためのプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。

請求項１１：
コンピュータでプログラムが実行されたときに、請求項８及び９のいずれかに記載された方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを備えた機械で読み取り可能な媒体。

本質的には、この解決手段は、高い周期率でのミラーユニットの製造において、本体上に使用される複数のミラーを応力が掛からないように載置し固定することは、構造的施策によって達成されることにある。

図１は製造装置の平面図である。 図２はミラーユニットの本体の断面図である。 図３はミラーユニットの平面図である。 図４は固定搬送台の保持領域の斜視図である。 図５は固定及び回転領域のＡ−Ａ断面図である。 図６は他の固定搬送台の保持領域の斜視図である。 図７はミラーユニットの加圧領域の断面図である。

本発明に係る装置について、以下により詳細に説明する。図１は、ヘリオスタットのミラーユニット１用の本発明に係る製造装置の平面図を示す。ミラーユニットは、明瞭にするためにこの図では描かれていないが、互いに隣接するように配置された５つのミラー１１を備えている。このヘリオスタットのミラーユニット１は、固定搬送台２に取り付けられている。図１の左側の領域に描かれているのは測定装置９であり、生産ラインから供給されたヘリオスタットのミラーユニット１の品質テストが実施される。その機能は後述する。ここで、関連する製造寸法の全ての許容誤差領域がモニターされ、必要であれば、品質の悪いものは取り除かれる。この図に示されたヘリオスタットのミラーユニット１の位置は、中央の製造ライン上に特定され、製造工程中、この領域には、必要な加工中の製品が両側から供給され、また加工中の製品に対してアクセスが行われる。

図１に描かれた右側領域において、中央の製造ラインに供給するためのミラー担持体の配送供給部３が示されている。ミラー担持体は、２つの長辺上で一点に集まるように徐々に細くなるように形成された細長い成型品を備え、その成型品の長さは、相互に隣接するように取り付けられた５つのミラーの長さにほぼ対応するように形成されている。その断面は、図２に示す本体１３と共に描かれている。以下に、より詳細に説明する。ミラー担持体は、それぞれ固定搬送台２に取り付けられており、後で説明するように、本発明に係る方法により、応力が掛からないように固定されている。必要な固定搬送台２は、走行レール４上に供給される。これに適する装置は、当業者においてよく知られている。

製造ラインの反対側、すなわち、ミラー担持体の配送供給部３に対向する側には、接着剤塗布装置５が示されている。この装置５は、図２に詳しく示されているように、長手方向において、各ミラー担持体の表面、すなわち、ミラー担持面１２に接着剤のビーズ（玉）１０を供給する。図１に示す見取り図において、筒状の接着剤供給点のみが描かれている。より速く接着剤を塗布するために、各接着剤のビーズが、それぞれこれらの供給点の場所に配置されることは言うまでもない。

図１に示された装置の中央部において、この製造ラインの両側には、ミラーを取り付けるための装置７が描かれている。ここで、一例として、これらの装置７は、見取り図に描かれているように、供給貯蔵部から必要なミラーを１つずつ取り出す把持ロボットを備えており、一般的にミラー１１の供給は、ミラー供給部８によって行われる。ミラーを接着剤のビーズ１０が塗布されたミラー担持面１２に押し付け固定する作業は装置６によって実施される。

図２は、ミラーユニットの本体の断面を示している。ヘリオスタットのミラーユニットの本体１３は、図２の断面に示すように、２つの長辺上の一点に対してだんだん細くなるように成型品として形成された２つの端板を備えている。ミラー担持面１２は、その上に塗布された接着剤のビーズ１０を有している。一例として、図２では、左端から中央にかけての左側にだけ３つの接着剤のビーズ１０が示されている。同様に、右側にも接着剤のビーズが塗布されている。符号１４で示された固定点の役割は、図３、４及び５について述べる際に説明する。

図３はミラーユニットの平面図を示す。ここで示されているのは、一例としてのヘリオスタットのミラーユニットを意味する、複数の接着剤のビーズ１０が塗布された、互いに隣接するように載置された５つのミラー１１である。左側のマークされた部分は固定点１４であり、同様に、右側にも固定点が設けられている。

図４は、固定搬送台の保持領域の斜視図を示す。ここで、保持及び固定装置の水平ガイド１９用の２つの軸受けブッシュ２２は、固定搬送台のフレーム１５に嵌め込まれている。ピストンロッド２４を有する加圧シリンダー２３は、保持及び固定装置の水平動作のために、２つの軸受けブッシュ２２の中央に設けられている。応力を掛けずに本体１３を保持するための回転装置は、保持板１８に結合された前部回転円盤１７を備え、この回転装置は、順に、２つの芯出し円錐体１６及びロックブレーキ２１を有する後部回転円盤ホルダーを支持し、結合板２０に結合されている。

図５は、ピストンロッド２４の方向における後側から見た、図４に示す配置の固定及び保持領域からのＡ−Ａ断面を示す。ここで、結合板２０は、前部回転円盤の保持板１８よりも小さくなるように設計されている。図示は、図４におけるこれらの図示と対応している。図５の右側角における矢印は、本体１３の許容可能な回転を示すことを意図している。この回転は、回転円盤ホルダーとロックブレーキ２１によって固定される。このような回転は、図示しない回転角センサーによって検出される。

図６は、図１に描かれているように、２つの走行レール４上の固定搬送台２の固定領域の斜視図を示す。ここに示されている固定搬送台の領域は、図４に示されているフレーム１５の他端に対応し、フレーム１５の２つの端部の間にクランプされた本体１３が示されている。こちら側にも、図４の水平ガイド１９に対応する２つの水平ガイド２６と、図４の保持板１８に対応する保持板２８と、図４のピストンロッド２４に対応するピストンロッド２７が設けられている。ここで、加圧シリンダー２５は、図４の加圧シリンダー２３に対応する。ここでは、芯出し円錐体１６に対応する保持板２８上の芯出し円錐体は見えない。

ミラー担持体、すなわち本体１３の本発明による固定の機能は、ミラー担持体に全く応力が掛からないようにして固定することにある。おそらく存在するであろう本体１３のいかなる僅かな歪みも、ロックブレーキ２１によって固定された後部回転円盤ホルダー２１に対する前部回転円盤１７の回転によって補償される。ここで、便宜上、本体１３は、先に図６に示す保持装置に挿入され、その後ホルダー及び回転装置によってクランプされているが、図４に示すように、本体１３の長手方向の軸に関してはいかなる捻り力も掛かることなく、ロックブレーキ２１によって応力が掛からないように固定されている。

図７は、ミラー１１を押さえつけるための装置によるミラーユニットの加圧領域からの断面図を示す。ここで、この断面では、接着剤のビーズが硬化されるまで、どのようにして、ミラーを固定するための加圧板２９によってミラー１１がミラー担持面１２に押し付けられるのかが解る。接触圧を発生させるこの装置は、その制御のために、２つの保持板１８，２０の領域に設置され、これら２つの保持板１８，２０の相対的な回転及びそれから得られる本体１３の回転角を記録する回転角センサーからの信号を受信する。曲げに対しては絶対的に硬い加圧板２９の設定された曲率及び厚さに関して異なるように分布された接着剤のビーズ１０により、各ミラー１１の所望する曲率が恒久的に得られる。さらに、回転及び固定装置によって補償された応力は、接着剤混合物の適当な分布によって補償される。固定搬送台と加圧板２９の相互の位置関係は動かないように設定されているので、ミラー１１の位置は、仮に本体１３が僅かに歪んだとしても、所望する条件に合致する接着剤によって、恒久的に、且つ、正確に固定される。このようにして、応力が掛かることなく、各本体にミラーが結合されることが保証される。

ミラーユニットの最終品質検査は、測定誤差を避けるために、測定装置９において、固定搬送台と共に、同様に応力が掛からないようにして実施される。製造されたミラーユニットの寸法及び耐荷重性能だけでなく、ミラー１１の関連するパラメーターが記録され、ミラーユニット毎に測定記録が作成される。

複雑な動作の制御及び必要とされるセンサーの信号処理は、特別な制御プログラムのインストールを必要とする。

１ ヘリオスタットのミラーユニット
２ 固定搬送台
３ ミラー担持体の配送供給部
４ 固定搬送台用の走行レール
５ 接着剤塗布装置
６ ミラーを固定し加圧するための装置
７ ミラーを載せるための装置
８ ミラー供給部
９ 測定装置
１０ 接着剤のビーズ（玉）
１１ ミラー
１２ ミラー担持面
１３ ヘリオスタットのミラーユニットの本体
１４ ヘリオスタットのミラーユニットの固定点
１５ 固定搬送台のフレーム
１６ 芯出し円錐体（固定アンカー）
１７ 前部固定回転円盤
１８ 前部固定回転円盤の保持板
１９ 保持及び固定装置の水平ガイド
２０ （水平ガイド及び後部回転円盤ホルダー用の）結合板
２１ ロックブレーキを備えた後部回転円盤ホルダー
２２ 水平ガイド用のブッシュ
２３ 回転及び固定装置の加圧シリンダー
２４ ピストンロッド
２５ 固定側の加圧シリンダー
２６ 固定側の水平ガイド
２７ 固定側のピストンロッド
２８ 固定側の結合及び保持板
２９ ミラー固定用の加圧板

Claims (11)

1. 反射面の担持体となる本体と、製造工程で前記本体に応力が掛からないように保持することを可能にする固定搬送台を備えたヘリオスタット用ミラーユニットの製造装置であって、
   ａ）ミラー担持体の配送供給部（３）による本体（１３）の供給部と、
   ｂ）走行レール（４）による固定搬送台（２）の供給部と、
   ｃ）固定搬送台に本体（１３）を載せ替えるための装置と、
   ｄ）ミラー供給部（８）と、
   ｅ）接着剤塗布装置（５）と、
   ｆ）１つの本体（１３）に複数のミラー（１１）を押し付ける装置と、
   ｇ）製造工程の適切な許容誤差を検査する測定装置（９）
   を備えたことを特徴とする装置。
2. 各固定搬送台（２）は、その横方向の互いに反対側の２つの側部に、それぞれ２点支持によって１つの本体（１３）の取り付けを可能にする保持板（１８，２８）を有し、両保持板（１８，２８）は空気圧で作動されることが可能であり、また、一方の側部において、１つの保持板（１８）は、回転及び固定装置（１７，２１）を介して本体（１３）が僅かに回転することを許容し、ロックブレーキによって応力から解放された固定が実現されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 品質管理のために、回転角センサーからの出力信号が用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記本体（１３）には、複数の側面固定点（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記接着剤塗布装置（５）によって、厚さの異なる複数の接着剤のビーズ（１０）が同時に並列に塗布されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
6. １つの本体（１３）に複数のミラー（１１）を押し付ける装置は、曲げに対して全方向に硬い加圧板（２９）を有しており、その作用面は、ミラー面の所望する曲率に応じて曲率が調整可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記測定装置（９）は、加工許容誤差を有することが可能な関連する全てのパラメーターを検査する手段を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. 反射板の担持体となる本体と、製造工程で前記本体に応力が掛からないように保持することを可能にする固定搬送台を備えたヘリオスタット用ミラーユニットの製造方法であって、
   ａ）本体（１３）は、ミラー担持体の運搬供給（３）により製造ラインに供給され、前記本体は、結合手段により金属板からその場で製造されるか、又は、あらかじめ製造された状態で供給され、
   ｂ）固定搬送台（２）は走行レール（４）によって製造ラインに供給され、前記固定搬送台は、その横方向の各側部に１つの本体（１３）を２点支持する手段を有し、前記２つの側部の一方において、回転及び固定装置（１７，２１）により、前記本体（１３）が自由に動ける状態に取り付けられることにより応力から解放された固定が実現され、そこから生じる前記本体（１３）の起こり得るいかなる回転もセンサーによって記録され、
   ｃ）その都度、本体（１３）は、把持装置によって固定搬送台（２）に載せ替えられ、空気圧手段によって応力が掛からないように固定され、
   ｄ）接着剤塗布装置（５）によって、厚さの異なる複数の接着剤のビーズ（１０）が同時に並列に塗布され、
   ｅ）ミラー供給部（８）を介して、把持装置により、その都度ミラー（１１）は貯蔵部から取り外され、接着剤が供給された前記本体（１３）の表面に載置され、この作業は外から見える面の全体が複数のミラー（１１）で覆われたときに完了し、
   ｆ）このようにしてミラー（１１）で覆われた前記本体（１３）は、加圧板（２９）により前記本体（１３）にミラー（１１）を押し付けるための装置に供給され、
   ｇ）接着固定作業に続いて、前記固定搬送台（２）は、測定装置（９）に供給され、製造工程の全ての関連するパラメーターが許容されない誤差のために検査される
   ことを特徴とする方法。
9. 前記本体（１３）に前記ミラー（１１）を押し付ける装置は、曲げに対して全方向に硬い加圧板（２９）を有しており、その作用面は、ミラー面の所望する曲率に応じて曲率が調整可能であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. コンピュータでプログラムが実行されたときに、請求項８及び９のいずれかに記載された方法を実行するためのプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。
11. コンピュータでプログラムが実行されたときに、請求項８及び９のいずれかに記載された方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを備えた機械で読み取り可能な媒体。

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