JPS5841442B2 - ヘリオスタット追尾精度測定センサ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽光を追尾するへりオスフットの追尾精度
を測定するためのセンサーに関する。

太陽熱プラントにおけるトリオスタットは、太陽を一日
中自動的に追尾して、鏡面により太陽光を常に集熱器に
向けて反射する装置である。

ヘリオスタットの追尾精度測定センサーは、ヘリオスタ
ットの追尾精度を測定し、反射光が正しく集熱器に送ら
れているかどうかを調べる装置である。

太陽熱プラントは、第１図に示すように鏡１を駆動する
へりオスフット２と、タワー３上に設けた集熱器４と、
ブーム５によって固定されたヘリオスタット追尾精度測
定センサー６とを具備し、太陽光７を鏡で反射して、そ
の反射光８を上記集熱器４に送っている。

ここで上記センサー６は、その軸が鏡１の枢支点と集熱
器４とを結んだ線上の正規の反射光と一致するように設
けられ、このセンサー６でへりオスフット２の太陽追尾
精度を測定している。

従来、テストプラント等で採用されているセンサー６は
、第２図及び第３図に示すように中空の角筒９の上端に
その軸に垂直な四角板状のマスク１０を、又角筒９の側
面に不必要な光の入射を遮蔽する十字状のバッフル１１
をそれぞれ設け、更に４個の同じ大きさの測定用光検出
器１２・・・と１個の基準用光検出器１３を設けている
。

測定用光検出器１２は、バッフル１１で区割された４個
所の底部にそれぞれ設けられ、第３図に示すように真上
からみたときにマスク１０の各辺に直角に置かれ、その
一端が各辺に一致するようになっている。

また基準用光検出器１３は角筒９の上部に設けられてい
る。

これら光検出器１２，１３はそれぞれ太陽光があたると
電位差を生ずる太陽電池で、その出力電流値は光のあた
っている面積に比例し、光の強さに比例する。

このように横取されたセンサー６は、へりオスフット２
からの反射光がマスク１０の上方から角筒９の軸に平行
に入射すると、測定用光検出器１２は４個ともマスク１
０の陰になるからその出力は０である。

反射光が少しずれて角筒９の軸に平行でなくなると、第
４図に示すようにマスク１０の影Ｓがずれて、互いに向
かいあう２組の測定用光検出器１２のうち１個づつに光
があたる。

このセンサー６はこの光の強さにもとづいて第５図に示
す反射光のずれの角度θ０．θ２を算出し、もってへり
オスフット２の追尾精度を検出するものである。

すなわち第４図及び第５図に示すように光検出器１２の
光の当たっている部分の長さをそれぞれ１１、１２、角
筒の長さをｈとすると、それぞれの方向の光のずれ角度
θ□、θ２は次式で表わされる。

ずれの大きさｔは、 ることから ｔ□とｔ２とが互いに直角であ で表わされる。

又ずれの方向はｔ□とｔ２のベクトルの和の方向で表わ
される。

一方測定用光検出器１２の光の当っている部分の長さ１
１．１２は光検出器１２の出力■□または■２から求め
る。

すなわち光の強さをｑ。光検出器１２の全長ｔ。

が光に当っているときの出力を■。とする。

光の強さがｑのとき、光検出器１２のｔの長さの部分に
だけ光があたっていると、その出力■は ここでｑの値は、基準用光検出器１３により常に測定し
、かつｑ。

、ｔｏ、■ｏはわかっているから、測定用光検出器１２
の出力■４．■２から光の当っている長さ１． 、２２
を上式によって計算することができる。

しかるに、このセンサー６は、光検出器を５個必要とす
るとともに、光検出器の数が多いために信号処理が複雑
となる欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、光検出器の数が少なく信号処理を簡単に
おこなえるへりオスタット追尾精度測定センサーを提供
するものである。

すなわち本発明は、支持体の一端に円形状光検出器を、
他端に該光検出器の直径と等径の内径でかつ等面積のリ
ング状光検出器を、それぞれ中心を通る共通の軸線に対
し直角にかつ間隔を置いて配置し、上記リング状光検出
器の孔を通って円形状光検出器に光が当るようにしたこ
とを特徴とするヘリオヌタット追尾精度測定センサーで
ある。

以下本発明を図示する実施例を参照して説明する。

第６図及び第１図はへりオスタット追尾精度測定センサ
ーを示し、このセンサーは、円筒状の支持体２１の底部
に円形状光検出器２２を、上部周面にリング状光検出器
２３を設けて、両光検出器２２．２３の表面間距離をｔ
としている。

これら光検出器２２，２３は等面積で、それぞれ支持体
２１の軸に垂直に取付けられ、又円形状光検出器２２の
直径ｄｉは、リング状光検出器２３の内径ｄ１と等しく
形成されている。

従ってリング状光検出器２３の外径ｄｏはｄｏ＝ｖ’マ
ｄｉである。

この構造とすることにより光のずれ量を求めることがで
きるが、これは次の理由による。

まず簡単のために太陽光の拡がりすなわちサブテンスア
ングル（２θ二０．５３°の拡がり）を無視して考える
と、太陽光が光検出器２３の上刃から支持体２１に平行
に入射すると、光検出器２２と２３には太陽光が全面積
に当る。

この場合光検出器２２と２３は等面積であるので、等し
い出力を生じる。

光がずれてくると光検出器２２の直径と光検出器２３の
内径が等しいため、光検出器２３の影が光検出器２２の
上にでき、この結果光検出器２２の出力は光検出器２３
の出力より小さくなる。

そこで光検出器２２の出力を光検出器２３の出力で除し
て信号処理すれば光のずれ量を容易Ｇこ求めることがで
きる。

この場合光検出器２３の出力を常に基準にしているため
従来のような基準用ディテクターは不要である。

実際には太陽のサブテンスアングルがあるため光検出器
２２と２３との出力は等しくならない。

また光検出器２２が円形のため光のずれと出力とが比例
しない。

しかし７．ｄ、、ｄｏの大きさを適当に選ぶことにより
サブテンスアングルの影響ヲ少クシ、かつ光のずれと出
力とが近似的に比例していると見なせるようにすること
ができる。

このことを第８図にもとづいて定量的に説明する。

光検出器２２の平面上に到達した光は、密度分布が太陽
のサブテンスアングルのために円錐台２４の形状となっ
ている。

光検出器２３の内径をｄ、とすると、円錐台２４の底面
２４ａの径はｄｉ＋Ｊｄ、上面２４ｂの径はｄ、−、Ｊ
ｄである。

ここでＪｄ二１ｔａｎθである。

光のずれがαであるとすると円錐台２４の中心は光検出
器２２の中心よりｅ＝ ｔｔｃｎαだけずれる。

このとき光検出器２２の出力は、円錐台２４のうち光検
出器２２上にある部分の体積に比例する。

−例として１０００ ｋＷパイロットプラント用センサ
ーとして、ｄｉ＝４０１１ｍｔ ｄｏ＝５６．６Ｂ、１
５００Ｍ、の光検出器２２，２３を用いた場合につき、
追尾誤差αとセンサー出力光検出器２２の出力を光検出
器２３の出力で割った値との関係を計算すると、第１０
図に示すようになる。

追尾誤差０のときセンサー出力は０．９４、追尾誤差１
０゜のとき０．６８である。

１０００ｋＷプラントでは、へりオスタットの許容誤差
１、Ｏｏであり、この間の誤差が測定できればよいので
あるが、第１０図かられかるようにこの曲線はほぼ比例
と見なすことができるので、センサー出力から容易に追
尾誤差を知ることができる。

むろんセンサー出力とへりオスタットの追尾誤差は１対
１に対応しているので、必ずしも比例しなくとも追尾誤
差を知ることができる。

またこのセンサーは、円筒状支持体２１の先端にリング
状光検出器２３を、下端に円形状光検出器２２を設けた
構造であるので、構造が簡単で全体がコンパクトになる
。

さらにまた円筒状支持体２１の長さを変えることにより
、必要に応じているいろな測定範囲のセンサーを得るこ
とができ、従っで各光検出器２２゜２３のサイズを一定
とすることができ、製造上好適である。

また円形状光検出器２２の直径とリング状光検出器２３
の内径とが等しいので、円形のものを打抜くことにより
両光検出器２２，２３を一度に製造することができ、材
料が無駄にならない。

なお太陽光のサブテンスアングルを考慮して円形状光検
出器２２の直径をリング状光検出器２３の内径よりも大
きくすることが考えられるが、これは次の理由により適
当でない。

すなわち各種測定範囲のセンサーを製造する場合、支持
体２１の長さを変えるだけでなく、円形状光検出器２２
の太きさも変える必要があり、各種大きさの円形状光検
出器２２を製造しなければならない点で問題がある。

また円形状光検出器２２の直径は、リング状光検出器２
３の内径よりも大きいので、それぞれ別個に製作する必
要があり材料が無駄となる。

以上の如く本発明によれば、形状、寸法を特定した２個
の光検出器を用いることにより、少ない光検出器で信号
処理を簡単におこなえ、しかも構造が簡単で、製造上有
利であるなど顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は太陽熱プラントを示す概略図、第２図は従来の
へりオスタット追尾精度測定センサーの斜視図、第３図
は同センサーの平面図、第４図及び第５図はそれぞれ同
センサーの作用説明図、第６図は本発明の一実施例を示
すへりオスタソト追尾精度測定センサーの斜視図、第１
図は同センサーの断面図、第８図及び第９図はそれぞれ
同センサーの作用説明図、第１０図は同センサーによる
追尾誤差αとセンサー出力との関係を示す特性図である
。 １・・・・・・鏡、２・・・・・・ヘリオスタンド、３
・・・・・・タワー、４・・・・・・集熱器、５・・・
・・・ブーム、６・・・・・・センサー、Ｔ・・・・・
・太陽光、８・・・・・・反射光、９・・・・・・角筒
、１０・・・・・・マスク、１１・・・・・・パンフル
、１２・・・・・・測定用光検出器、１３・−・・・基
準用光検出器、２１・・・・・・支持体、２２・・・・
・・円形状光検出器、２３・・・・・・リング状光検出
器、２４・・・・・・円錐台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状支持体の一端に円形状光検出器、他端に該光
   検出器の直径と等径の内径でかつ等面積のリング状光検
   出器を、それぞれ中心を通る共通の軸線に対し直角にか
   つ間隔を置いて配置し、上記リング状光検出器の孔を通
   って円形状光検出器に光が当るようにしたことを特徴と
   するへりオスフット追尾精度測定センサー。