JPS61221912A - 太陽追尾型コレクタの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、太陽エネルギーを高温度の熱エネルギーま
たは電気エネルギーに変換する太陽追尾型コレクタの制
御方法に関するものである。

やサーボ弁等による連続制御方法があるが、油圧装置の
油温の影響、風圧による負荷の変動等があるため位置決
め制御がきわめて難しく、ある範囲内を動揺することに
なって、その間油圧ポンプ等が回転し続けるため、機械
の損耗、駆動エネルギーの消費による損失がきわめて大
きく、さらに上記のような連続制御方法は、装置として
きわめて高価である等の欠点があるため、オン−オフ制
御方法がコスト面からみて要望される。

しかしながら、電磁弁等を利用したオン−オフ制御方法
は、流量１１１１ｍ弁による圧力損失が大きく、また油
温の変化により油の粘性が変化し、流量が変化するため
に不安定となる欠点があった。

次に１駆動用油圧７クチエエータの駆動装置については
、■油圧ポンプによるもの、■空気圧を油圧に変化する
ものとに大別できる。

まず、油圧ポンプを使用したものについては、これを第
４図に示す。

第４図は従来の駆動用油圧７クチユエータの駆動装置を
示す構成図で、１は油圧ポンプ、２は電磁弁、３．４は
流量調整弁、５は図示しないコレクタの駆動用油圧アク
チュエータ、６はオイルタンクである。

動作としては、油圧ポンプ１により油に圧力を加え、電
磁弁２を作動させると、流量調整弁３゜４を介して駆動
用油圧７クチユエータ５に油を供給し、内部のピストン
を移動させる。この場合、流量調整弁３，４等の圧力損
失（Ｉ　ＱＫｐ／ｃｍｊ以上）のため、負荷、すなわち
駆動用油圧７クチユエータ５に必要とされる圧力以上に
油圧ポンプ１の圧力が必要となる。また駆動用油圧７ク
チユエータ５の動作量とは無関係に、駆動用油圧アクチ
ュエータ５が動作する時は常に油にポンプ１が回転丁・
ることとなり、実際に必要とされている動力より、上ゝ もはるかに大きな動力が必要となる欠点があった。

このため、この欠点を解消しようとして可変流量ポンプ
やアキュムレータとの組合せ等を採用したものもあるが
、これはコストが上昇するなどの不利な点がある。

また上記装置では油の配管が長くなって油がリークした
り、またその他の問題が生じやすい欠点があった。

このため、空気圧を油圧に変換し、配管の大部分を空気
配管にして油のリークによる汚損をなくす装置として第
５図に示す空気−油フンバータによる装置が考えられた
。

第５図は空気−油圧変換装置を使用した構成図である。

この図において、第４図と同一符号は同一部分を示し、
Ｔは圧縮空気源、８は電磁弁、９゜１０は空気−油圧コ
ンバータ（以下コンバータとい５）である。この装置は
油圧が空気圧と同じであること、駆動用油圧７クチユエ
ータ５の反対方向への動作により、駆動側でない方のコ
ンバータ９の圧縮空気が電磁弁８から大気に放出される
ために圧縮空気の損失が大きい。また負荷の変動への追
随性にも問題がある・ また第６図は空気−油層圧器を使用した装置である。こ
の図において、第５図と同一符号は同一部分を示し、１
１は空気−泊増圧器、１２は油タンク、１３は弁である
。

ところで、この装置で空気−油層圧器１１が中間の位置
で停止したときは空気圧７クチユエータとしての欠点で
あるふらつきが生じやすい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、上記従来の方式による駆動装置は、太陽追
尾型コレクタに対して、一般的に次に示す欠点を有する
た９不適当である。

□（１）屋外仕様であるために、特に冬の朝などは油の
粘度が高いために動作不良となりやすい。

（２）　　風圧荷重はコレクタ毎に異なるため、コレク
タを一群として制御を行うと、負荷の影響により目標値
に対する誤差が大きくなる。

（３）　　油圧装置の特徴である大トルク性を生かすこ
とを考えて、コレクタの駆動軸を重心位置から別の位置
へ移し、コレクタの低コスト化をはかった際には、角度
により負荷が異なるために、制御不能となる危険がある
。

この発明は、上記の問題を解決するためになされたもの
で、太陽追尾の誤差が少なく、信頼性が高く、かつコス
トが低減できる太陽追尾型コレクタの制御方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明Ｋかよる太陽追尾型コレクタの制御方法は、反
射鏡が時間の経過とともに変化すべき位置の仰角の目標
値に対して上限値、下限値を設定するとともに１反射鏡
の仰角がその上限値または下限値を越えたとき、反射鏡
の仰角を目標値に対して反対側の下限値または上限値ま
で移動し停止させるようにしたものである。

〔作累〕

この発明においては、反射鏡がその位置の上限値または
下限値に相当するようになった時点で、目標値に対して
反対側の下限値または上限値まで反射鏡を移動させ、許
容範囲に常に反射鏡が位置するように制御される。

〔実施例〕

第１図（ａ）、　（ｂ）はこの発明の一実施例を示す東
西水平型コレクタの正面図と側面図である。

この図において、２１は１台分のコレクタの全体を示し
、２２は前記コレクタ２１に【設置され太陽光線の受光
後に反射して−・点に集光させる反射鏡で、図示のもの
は複数個が東西方向に直列に配列されている。２３は前
記反射鏡２２で集光された太陽光線を熱エネルギーに変
換する集熱管、２４は前記反射鏡２２の架台、２５は前
記架台２４を介して反射鏡２２を矢印入方向に回動させ
る駆動用油圧アクチュエータ、２６は前記架台２４の支
柱、２７は前記架台２４に固着され駆動用油圧アクチェ
エータ２５と回動自在に連絡した腕である。

次に第１図のコレクタ２１における駆動用油圧アクチュ
エータ２５の制御方法を萬２図の特性図に基づいて説明
する。

第２図は駆動用油圧７クチユエータ２５０制御方法を示
す動作特性図で、横軸は時間、縦軸は時間の経過ととも
に変化する太陽光線の入射角および反射鏡２２の傾角を
示す角度である。

またＣは前記反射鏡２２の位置すべき傾角の目標値（標
準値）を示す曲線、Ｕは前記反射鏡２２の位置すべき傾
角の上限値（最大値）を示す曲線、Ｄは前記反射鏡２２
の位置すべき傾角の下限値（最小値）を示す曲線、Ｒは
前記反射鏡２２の作動。

停止状態を示す曲線である。なお、以下の１！明ではＣ
，Ｕ、Ｄは曲線を表わすとともに、標準値。

最大値、最小値をも表わすものとする。

次に動作について説明する。

制御方法としては、省エネルギーの見地から、上限値Ｕ
、下限値りの許容範囲を逸脱した時にそれを目標値Ｃを
越えて、反対側の下限値りまたは上限値Ｕの許容範囲ま
で動作させて（オン）、放置（オフ）する方法である。

制御状態を曲線几で示す、− 次に、この発明の駆動用油圧アクチュエータ２５を駆動
する装置について説明する。

篤３図は第１図の駆動用油圧７クチユエータ２５の駆動
装置を示す構成図で、３１は加圧空気源、３２は空気用
の電磁弁、３３は単動空気圧アクチェエータ、３４はリ
ミッタ、３５はストッパ、３１Ｂは前記単動空気圧７ク
チユエータ３３と連結され＼た油圧アクチュエータで、
すξツタ３４とストン１パ３５とにより作動距離が限定
されている。３１゜３８は逆止弁、３９は油量の電磁弁
、４０はオイルタンクである。

なお、第３図においては、駆動用油圧アクチュエータ２
５に連結されている反射鏡２２は図示を省略しである。

次に動作について説明する。

当初は第３図に示すように、油圧７クチユエータ３６の
右側内部には制御用の油が充満しており、ストッパ３５
はリミッタ３４の左側に押し付けられている。

次に、駆動用油圧７クチニエータ２５を左側へ駆動させ
て押し出すためには、電磁弁３ｇを右側へ移動させた後
、電磁弁３２を左側へ移動して加圧空気源３１から加圧
空気な単動空気圧７クチユエータ３３に供給すると、ス
トッパ３５がリミッタ３４の右端に当るまで単動空気圧
アクチュエータ３３と油圧７クチニエータ３６は右側へ
移動し、ブラシジャーポンプとしての動作を行う。そし
て油圧アクチェエータ３６内の油は逆上弁３８を通り、
電磁弁３９を経て駆動用油圧７クチユエータ２５のピス
トンを押すとともに、ロンド偶の油が電磁弁３ｓを通っ
て駆動用油圧アクチュエータ２５に供給される。その油
量はｖｉミッタ３により規定された油量が供給される。

そして、駆動用油圧７クチニエータ２５はある一定量だ
けストレーりが変化する。

電磁弁３２を無励磁にすると電磁弁３２のバネの復元力
により単動空気圧アクチエエータ３−３は逆方向（左方
向）に動作し、油圧アクチェエータ３６は逆止弁３７を
介して油タンク４０より一定量の油を吸い込む。以上を
１回の動作としてこれを繰りかえ丁・ １回の動作において、駆動用油圧７クチユエータ２５の
移動量が許容値＋αとなっていれば、許容値を越えるご
とに１回だけ動作させればよい。

また電磁弁３ｇの無励磁時に駆動用油圧７クチユｚ−７
２５のロンド側とピストン側とを導通させているのは、
気温変化による油の膨張収縮を吸収するためでありこれ
Ｋより、すｌ７−７弁は不用となる。

なお、気温変化は１日４０℃あるとしても、１時間当り
１０℃程度であり、駆動用油圧７クチエエータ２５のピ
ストンはほとんど動くことがない。

次忙、ｊｌ１図〜第３図によりコレクタ２１１’Ｃおけ
る駆動用油圧アクチェエータ２５の具体的な寸法例と動
作例を示す。この瀝のコレクタ２１の追尾誤差の許容値
は約０．２°である。耐風圧条件より駆動用油圧７クチ
エエータ２５の直径は１４０■以上を必要とするために
直径１６０闘の大きさのものを使用する。使用圧力は耐
風速条件により１０４／１ｍ”となる。また駆動用油圧
アクチュエータ２５の一ツド側の有効断面積は１８５．
２ｃｃ、ピストン側の断面積は２０１．１　ｍ”である
から、油圧７クチエエータ３６の直径は４０ｍ（油圧７
クチ二エータとして市販されているものでは最小寸法）
とすると、リミッタ３４により規定される動作幅は３゜
４４（ｊｌｌとなる。この場合１回の動作で駆動用油圧
７クチエエータ２５のロンド伺で２．３４■、ピストン
側で２．１５ｍ動作する。

これは角度に換算してロンド儒で０．３〜０．２１１１
゜ピストン側で０，２８〜０．２°となる。したがって
、許容値を越えた所で１回動作させればよい。

また油圧７クチエエータ３６のストローク長は１５０■
となる。そして、単動空気圧７クチ工エータ３３０代り
に電磁ソレノイドを使用してもよい・また油圧アクチュ
エータを使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上発明したようＫこの発明は、；レクタに設置された
複数個の反射鏡が時間の経過とともに変化する反射鏡の
位置すべき仰角の目標値、上限値。

下限値を設定するとともに反射鏡の仰角が上限値または
下限値を越えたとき反射鏡から発信された信号により反
射鏡の仰角を反対側の下限値または上限値まで移動、停
止の動作を行うようにしたので、太陽光線の追尾誤差が
小さくなるため信頼性が高く、かつ仰角位置制御に対す
るコストが少なくてすみ、反射鏡の複数個を１台のコレ
クタに設けてユニット化できる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　　（ｂ）はこの発明の一実施例を示
す第２図 □−暗時 間３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コレクタに設置された複数個の反射鏡が時間の経過とと
   もに変化する前記反射鏡の位置すべき仰角の目標値に対
   して上限値、下限値を設定するとともに前記反射鏡の仰
   角が前記上限値または下限値を越えたとき前記複数個の
   反射鏡のうち任意の反射鏡から発信された信号により前
   記反射鏡の仰角を反対側の前記下限値または上限値まで
   移動し停止させることを特徴とする太陽追尾型コレクタ
   の制御方法。