ES2210276T3

ES2210276T3 - Aparato de iluminacion solar y controlador para dicho aparato.

Info

Publication number: ES2210276T3
Application number: ES95304078T
Authority: ES
Inventors: Kazuo Takahashi; Norioki Fujimoto; Masashi Takazawa; Takashi Odaira; Tomohito Koizumi; Kiyondo Kobayashi; Shozo Kato; Tetsuo Miyamoto; Mamoru Kubo
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: EP0685681B1; US5729387A; CN1086786C; SG41914A1; KR100397099B1; CN1119257A; AU689873B2; CN1201111C; KR950033323A; EP0685681A2; DE69532058D1; EP0685681A3; AU2038295A; CN1395058A; DE69532058T2

Abstract

UN APARATO SOLAR DE ILUMINACION QUE SEGUN LA PRESENTE INVENCION TIENE UNA ESTRUCTURA TAL QUE HAY UNA PLACA PRISMATICA DE ILUMINACION DISPUESTA DE FORMA ROTATIVA EN UNA PORCION DE ILUMINACION O UNA PLURALIDAD DE PLACAS PRISMATICAS DE ILUMINACION DISPUESTAS DE FORMA ROTATIVA EN LA PORCION DE ILUMINACION Y SEPARADAS UNAS DE OTRAS UNA DISTANCIA PREDETERMINADA, Y EL ANGULO PRISMATICO DE CADA UNA DE LAS PLACAS PRISMATICAS DE ILUMINACION SE CONTROLA SEGUN LA ALTURA Y EL ACIMUT DEL SOL DE MODO QUE LA LUZ SOLAR REFRACTADA POR LAS PLACAS PRISMATICAS DE ILUMINACION SALGA EN UNA DIRECCION PREDETERMINADA. POR TANTO, LAS PLACAS PRISMATICAS DE ILUMINACION Y LAS PARTES RELATIVAS A LAS MISMAS SE FORMAN BAJO CONDICIONES PREDETERMINADAS. EN EL APARATO SOLAR DE ILUMINACION HAY UN CONTROLADOR DE LA ILUMINACION SOLAR Y QUE FUNCIONA BAJO CONDICIONES PREDETERMINADAS PARA MEJORAR EL COEFICIENTE DE EFICACIA DE LA ILUMINACION, REDUCIR EL CONSUMO DE ENERGIA ELECTRICA, ETC., Y EL CONTROLADOR CONSTA DE UN DETECTOR DE LAPOSICION SOLAR, UNA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO QUE INCLUYE UNA MEMORIA DE OPERACIONES ARITMETICAS TAL COMO UN MICROORDENADOR Y UN ELEMENTO NECESARIO TAL COMO UN DETECTOR DE EJES OPTICOS.

Description

Aparato de iluminación solar y controlador para dicho aparato.

La presente invención se refiere a una mejora en un aparato de iluminación solar que tiene placas de prisma de iluminación planas en una porción de iluminación y a una mejora en un controlador de iluminación solar para controlar el aparato de iluminación solar.

La configuración básica de un aparato de iluminación solar se describirá primero con referencia a la figura 78.

En la figura 78, una porción indicada por la línea continua muestra la configuración de un aparato de iluminación solar convencional, mientras que una porción indicada mediante la línea de dos puntos y trazos muestra la configuración de las Realizaciones 6-1 a 6-4 según la presente invención. En la figura 78, la referencia numérica 301 designa un techo de un edificio; 302a a 302d, las paredes del edificio; 303a y 302b, las ventanas; y 304, una lámpara eléctrica prevista en una habitación del edificio.

La referencia numérica 305 designa un aparato de iluminación solar; 306, un conducto a través del cual la luz del sol recogida por el aparato de iluminación solar 305 se dirige al interior; y 320, una placa de prisma de iluminación que es un elemento constituyente principal de una porción de iluminación del aparato de iluminación solar 305.

En la configuración indicada anteriormente, la luz del sol se recoge mediante el aparato de iluminación solar 305 y se dirige al interior a través del conducto 306.

Como estructura específica de la placa de prisma de iluminación 320 prevista en una porción de iluminación, por ejemplo se conoce una estructura descrita en la publicación de patente japonesa no examinada JP-A-180217/86.

En la estructura descrita en la publicación de patente japonesa no examinada JP-A-180217/86, tal como se muestra en las figuras 79A y 79B, en una condición en la que dos placas transparentes que tienen superficies finamente rugosas para realizar una función de prisma, es decir, las llamadas placas de prisma de iluminación (prismas Fresnel) P_{1} y P_{2} están colocadas para solaparse entre sí, por lo menos una placa de prisma de iluminación P_{1} (o P_{2}) se gira de manera que los rayos de luz directos del sol se envían en una dirección predeterminada independientemente de la posición del sol.

En cuanto a un accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación en el aparato de iluminación solar, surgen problemas como sigue.

(1) En la estructura de estas placas de prisma de iluminación, es comprensible que las placas de prisma de iluminación se accionan para optimizar el ángulo de rotación del prisma (a partir de ahora indicado como "ángulo del prisma") de cada placa de prisma de iluminación de manera correspondiente al movimiento del sol. Sin embargo, en esta ocasión cómo se accionan las placas de prisma de iluminación y cómo se soportan las placas de prisma de iluminación no son claras. En otras palabras, la estructura de un accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación no es clara. En consecuencia, es difícil producir un aparato práctico de la técnica anterior.

(2) Por ejemplo, a partir de la publicación de la técnica anterior, se puede pensar en una estructura en la que como medios para girar y soportar las placas de prisma de iluminación P_{1} y P_{2} de las figuras 79A y 79B, se prevé un árbol en el eje central C de las placas de prisma de iluminación P_{1} y P_{2}, de manera que no solamente el árbol es giratorio, sino que también que también se proporciona la torsión de un motor, o similar, al árbol. En esta estructura, sin embargo, la sombra del árbol y la sombra de las porciones para soportar el árbol se proyectan sobre las placas de prisma de iluminación, de manera que el efecto de recogida de la luz del sol disminuye en gran medida.

Como ejemplo convencional de la placa de prisma de iluminación, hay una placa de prisma de iluminación, por ejemplo, mostrada en la figura 80. En la figura 80, la referencia numérica 351 designa una placa de prisma de iluminación en la que una pluralidad de porciones de microprisma de dientes de sierra 351a_{1}, 351a_{2}, 351a_{3},... que tienen caras verticales no operativas (que no se usan como caras ópticas) K están formadas sobre la cara inferior de la placa de prisma de iluminación 351. En consecuencia, en esta ocasión, el ángulo \alpha de la cara no operativa es de 90º.

En la figura 80, el carácter de referencia Y designa un árbol de accionamiento que está dispuesto para ser perpendicular a la porción central de la placa de prisma de iluminación. El árbol de accionamiento Y sirve para girar la placa de prisma de iluminación 351 en correspondencia al movimiento del sol mediante un motor no representado sobre la base de una instrucción dada desde un microordenador, o similar.

En la configuración mencionada anteriormente, la luz transmitida sale de la placa de prisma de iluminación 351 en un ángulo de salida de \theta_{h}, tal como se representa por la línea discontinua cuando el sol está a una altura relativamente alta (o altitud, pero a partir de ahora indicada en conjunto como "altura") de T_{1}, mientras que la luz transmitida sale de la placa de prisma de iluminación 351 en un ángulo de \theta_{e}, tal como se representa por la línea de dos puntos y trazos cuando el sol está a una altura relativamente baja de T_{2}.

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Además, cuando el sol está a una altura baja de T_{3}, la luz transmitida, sin embargo, se bloquea por la cara no operativa K de la placa de prisma de iluminación 351 para reflejarse en una zona no efectiva.

Tal como se ha descrito anteriormente, el análisis de la propiedad de la placa de prisma de iluminación 351 del tipo de la técnica anterior muestra los siguientes resultados.

(1) Es decir, la influencia de la forma de la cara no operativa K que constituye la placa de prisma de iluminación 351 es grande, de manera que la luz de salida se bloquea, no para transmitirse, sino para reflejarse cuando la luz de salida desde una porción de microprisma golpea sobre la cara no operativa de la siguiente porción de microprisma.

(2) Además, en el caso donde se usan una pluralidad de placas de prisma de iluminación 351 en este sistema, por ejemplo, la luz que sale desde la primera placa de prisma de iluminación se requiere que incida de manera efectiva sobre la cara óptica de la segunda placa de prisma de iluminación y que incida sobre las caras ópticas de las placas de prisma de iluminación después de la segunda placa de prisma de iluminación. Aunque no se muestra, el desplazamiento entre la respectivas placas de prisma de iluminación 351 se debe diseñar para tener un valor óptimo.

Además, un aparato de claraboya convencional está configurado tal como se muestra en la figura 81.

En la figura 81, la referencia numérica 421 designa un bastidor de claraboya; 422, una cubierta transparente; y 423, una placa de difusión que está prevista como demanda la ocasión y que sirve para difundir la luz del cielo para tomar la luz del cielo difundida al interior.

Es decir, el objetivo básico del aparato de claraboya convencional es tomar principalmente la luz del cielo al interior como luz de iluminación, pero no controlar positivamente la dirección de la luz tomada hacia el interior. Como el aparato de claraboya convencional tiene la configuración en la que la luz del cielo se toma al interior simplemente tal como se ha descrito anteriormente, surge un problema de que una cantidad suficiente de luz no se puede obtener como iluminación de una habitación. Además, también en el caso donde una placa de difusión está dispuesta en la porción de salida de lado interno, no hay nada además de luz del cielo difundida que lleva la luz del cielo difundida al interior. De esta manera, se ve un aparato de claraboya que tiene un juego de placa de distribución de luz en lugar de la placa de difusión, pero también en este caso la trayectoria de la luz difundida y la intensidad de la luz no se pueden cambiar ni cambiar libremente.

En consecuencia, en el aparato convencional, cuando la distribución o intensidad de la luz se ha de cambiar, solamente hay una manera en la que la placa de distribución de la luz se reemplaza con una nueva. De esta manera, aparece otro problema de que se requiere un riesgo debido al trabajo en un lugar alto y un coste para las placas de distribución de la luz de recambio.

Además, un controlador de iluminación solar convencional está configurado, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 82. En la figura 82, la referencia numérica 501 designa una placa de prisma de iluminación plana que constituye una porción de iluminación. La placa de prisma de iluminación 501 tiene una pluralidad de porciones de microprisma triangulares 501a que están formadas sobre la porción de la cara inferior de la misma, y unos dientes (no representados) que están formados sobre la porción circunferencial externa de la misma para acoplarse con los dientes de un engranaje 503 que se describirá más adelante. La referencia numérica 502 designa un motor; y 503, un engranaje para girar la placa de prisma de iluminación 501 mediante la fuerza de accionamiento del motor. La referencia numérica 504 designa una unidad de procesamiento central (a partir de ahora llamada como "CPU") constituida por unos medios de almacenamiento de funcionamiento aritmético tal como un microordenador, o similar. La CPU 504 tiene una función de almacenamiento y una función de operación aritmética. La referencia numérica 505 designa un dispositivo de entrada para la CPU 504; 506, un árbol de conexión para conectar el engranaje 503 y el motor 502; y 507 y 509, cables de conexión, respectivamente.

En la configuración mencionada anteriormente, se suministran datos relacionados con cada fecha y cada momento y los datos iniciales relacionados con la altura, acimut, etc. del sol en la fecha y el momento a la CPU 504 a través del dispositivo de entrada 505.

Aquí, la CPU 504 calcula un ángulo de prisma de la placa de prisma de iluminación 501 cada hora realizando una operación aritmética sobre los datos iniciales, y da una instrucción del ángulo de prisma al motor 502 para accionar el motor 502 para girar la placa de prisma de iluminación 501 a través del engranaje 503 para, de esta manera, seguir el movimiento del sol, de manera que la luz directa del sol se recoja de la manera apropiada.

Como el controlador de la iluminación solar tiene el defecto estructural indicado anteriormente porque se toma un largo tiempo y un alto coste para la entrada de datos si se proporcionan los datos precisos adaptados al lugar donde se coloca el aparato al dispositivo de entrada, los datos estándar se almacena de antemano en el dispositivo de entrada, de manera que una señal de control es computada por la CPU, mientras la luz del sol es seguida solamente sobre la base de los datos dados desde el dispositivo de entrada.

Los datos iniciales desde el dispositivo de entrada, sin embargo, no corresponden a todas las diferencias en el punto de tiempo y la altura y acimut del sol provocadas por la diferencia en la latitud y longitud del lugar donde se instala en controlador de iluminación solar. En consecuencia, surge un problema de que la recogida de luz óptima en cada punto del tiempo en el lugar de instalación no se puede obtener. Además, surge un problema de que se toma un largo tiempo cuando se realiza el control debido a la CPU se realiza sobre la base de los datos que son inadecuados para el lugar de instalación.

Aparece otro problema de que la precisión de iluminación no se puede corregir incluso en el caso donde la precisión de la iluminación basada sobre los datos de entrada iniciales se realiza peor, debido al deterioro de la propiedad física de la placa de prisma de iluminación en un largo periodo de uso.

Otro controlador de iluminación solar convencional está configuración tal como se muestra en las figuras 83A, 83B y 83C.

En la figura 83A, las referencias numéricas 611 y 612 designan unas primera y segunda placas de prisma de iluminación, respectivamente.

Estas placas de prisma de iluminación 611 y 612 tiene porciones de microprisma triangulares 611a y 612a, respectivamente, formadas sobre las caras inferiores de las mismas, tal como se muestra en la figura 83B.

Las referencias numéricas 613 y 614 designan accionadores para accionar las placas de prisma de iluminación 611 y 612, respectivamente. Por ejemplo, cada uno de los accionadores 613 y 614 tiene un motor, un engranaje de accionamiento, y así sucesivamente.

Las referencias numéricas 615 y 616 designan controladores para controlar señales de los accionadores 613 y 614, respectivamente.

La referencia numérica 617 designa un elemento de ajuste que da instrucciones de accionamiento para determinar los ángulos de prisma de las placas de prisma de iluminación 611 y 612 cada hora a los controladores 615 y 616.

De esta manera, por ejemplo, el elemento de ajuste 617 está constituido por una CPU.

Los datos referidos a los ángulos de prisma de las placas de prisma de iluminación 611 y 612 para optimizar los ángulos de prisma de las placas de prisma de iluminación 611 y 612 en correspondencia a la altura y acimut del sol (a partir de ahora indicado principalmente como "la posición del sol") cada fecha y cada hora se almacenan en el elemento de ajuste 617 de antemano.

El aparato de iluminación solar convencional está constituido por las partes 611 a 617 indicadas anteriormente.

Incidentalmente, partes tales como un suministro de energía, y así sucesivamente, fijadas a este aparato se omiten de los dibujos.

El controlador de iluminación solar para accionar el aparato de iluminación solar convencional se describirá a continuación con referencia a la figura 83C, que un diagrama de flujo.

Cuando el aparato se activa para iniciar su funcionamiento (ST1), los datos referidos a la posición actual del sol cada hora sobre los datos se leen a partir de los datos que ya se han almacenado en el elemento de ajuste 617 en conexión con reloj incluido en el elemento de ajuste 617 (ST2).

Las instrucciones de accionamiento para las placas de prisma de iluminación 611 y 612 se envían a los controladores 615 y 616, respectivamente, sobre la base de los datos leídos tal como se ha descrito anteriormente (ST3).

En consecuencia, las placas de prisma de iluminación 611 y 612 se accionan simultáneamente mediante los respectivos accionadores 613 y 614 para formar ángulos de prisma requeridos ajustados por el elemento de ajuste 617.

Así, el aparato de iluminación solar recoge siempre los rayos del sol en una dirección predeterminada independientemente del cambio de la posición del sol.

En el controlador de iluminación solar para accionar el aparato de iluminación solar convencional, aparecen los siguientes problemas en un caso práctico.

(1) Como las placas de prisma de iluminación se accionan a menudo de manera simultánea, el controlador tiene un mérito de que el accionamiento se puede controlar de manera continua, es decir, la característica de la iluminación se puede mejorar el precisión. Por el contrario, como la capacidad de suministro de energía se hace mayor, no solamente aumenta el coste del controlador, sino también aumenta la energía eléctrica consumida por el controlador.

(2) En consecuencia, el procedimiento de accionamiento en el controlador de iluminación solar convencional no puede satisfacer la demanda de reducción en el coste del aparato y la reducción en la energía eléctrica consumida se ha de obtener a cambio de bajar la precisión en la característica de iluminación a un grado prácticamente justificable de manera razonable.

Además, un detector de posición de origen como el controlador de iluminación solar convencional está configurado, por ejemplo, tal como se muestra en las figuras 84A, 84B, 84C, 85A y 85B.

En las figuras 85A y 85B, la referencia numérica 701 designa una placa de prisma de iluminación que se gira por la torsión de un motor (no representado), o similar, mientras se soporta horizontalmente mediante un mecanismo de soporte de rotación no representado.

La referencia numérica 702 designa un obturador de rayos de luz que está previsto sobre la porción circunferencial externa de la placa de prisma de iluminación 701 para proyectar. El obturador de rayos de luz 702 está dispuesto en una posición de referencia que es el origen de la placa de prisma de iluminación 701.

La referencia numérica 703 designa un sensor de luz. Como la estructura detallada del sensor de luz 703 se muestra en la figura 84C, un fotodiodo 705 como un elemento emisor de luz se pone en una porción de patilla inferior 704a de un paquete de resina en forma de C 704, y un fototránsistor 706 como un elemento receptor de luz y una fuente eléctrica para ello y elementos relevantes para ello se ponen en una porción de patilla superior 704b del paquete 704. Después de que el sensor óptico 703 esté colocado en una posición donde el obturador de rayos de luz 702 pasa a través de un espacio en una porción de abertura 704c del paquete 704 cuando la placa de prisma de iluminación 701 gira, el sensor óptico 703 se fija a un soporte (no representado). En los dibujos, el carácter de referencia O designa el centro de rotación de la placa de prisma de iluminación.

Las referencias numéricas 705a_{1} y 705a_{2} designan terminales de entrada del sensor óptico 703 (es decir, terminales de entrada del fotodiodo 705); y 706a_{1} y 706a_{2}, terminales de salida del sensor óptico 703 (es decir, los terminales de salida del fototránsistor 706 o terminales de salida a través de otros relevantes del mismo). En la siguiente descripción y en las figuras 84A, 84B, 85A y 85B, estos terminales de entrada y salida están expresados con líneas simples 705a y 706a, respectivamente.

En la configuración mencionada anteriormente, cuando se suministra energía eléctrica al sensor de luz 703 a través del terminal de entrada 705a de manera que, por ejemplo, se irradian rayos infrarrojos desde el fotodiodo 705 al fototránsistor 706, por un lado, y la placa de prisma de iluminación 701 se gira mientras se soporta mediante el mecanismo de soporte de rotación, por otro lado, la luz radiada al fototránsistor 706 se apantalla mediante el obturador de rayos de luz 702 en una condición mostrada en la figura 84A. Como resultado, el voltaje entre los terminales de salida cambia, de manera que el sensor de luz 703 genera una señal ON como señal de detección de origen. Cuando la placa de prisma de iluminación 701 se gira más a continuación para salir del origen, tal como se muestra en la figura 84B, el apantallamiento de luz mediante el obturador de rayos de luz 702 se cancela, de manera que la radiación de luz del fototránsistor 706 se hace otra vez. Como resultado, el voltaje entre las terminales de salida del sensor de luz 703 retorna a su valor de origen, de manera que el sensor de luz 703 genera una señal OFF.

En el detector de posición de origen del aparato de iluminación solar usado en el controlador de iluminación solar convencional, aparecen los siguientes problemas en la configuración mencionada anteriormente.

(1) Si el error en la producción aparece en el mecanismo de soporte de la placa de prisma de iluminación, puede producirse una repercusión negativa en el soporte de la placa de prisma de iluminación. Por otro lado, la placa de prisma de iluminación se expande o contrae térmicamente en correspondencia al cambio de la temperatura ambiente en uso, de manea que el diámetro externo de la placa de prisma de iluminación cambia.

Cuando, por ejemplo, la placa de prisma de iluminación 701 se expande térmicamente tal como se muestra en la figura 85A, hay un riesgo de que el obturador de rayos de luz 702 toque la pared interna de la porción de abertura 704c, para así desarreglar la alineación de la placa de prisma de iluminación 701 y el mecanismo de soporte de rotación cuando el obturador de rayos de luz 702 pasa a través de la porción de abertura 704c del sensor de luz 703, y que la rotación de la placa de prisma de iluminación 701 se detenga en el peor caso, donde la placa de prisma de iluminación 701 toca la pared lateral del paquete 704.

Por otro lado, cuando la placa de prisma de iluminación 701 se contrae tal como se muestra en la figura 85B, se produce una situación en la que la placa de prisma de iluminación 701 pasa a través de un espacio en la parte frontal de la porción de abertura 704c del sensor de luz 703.

En cualquiera de los casos, la posición del origen no se puede detectar por el sensor de luz 703, aunque la placa de prisma de iluminación 701 gira y pasa a través de la posición del origen.

El mismo fenómeno descrito anteriormente se produce en el caso donde se produce una repercusión negativa en el soporte de la placa de prisma de iluminación.

(2) Como contador de medición en la situación mencionada anteriormente, puede pensarse que se usa un sensor de luz que tiene una porción de abertura (hendidura del sensor) con una gran anchura vertical o que la posición de obturador de luz previsto en la placa de prisma de iluminación se ajusta en correspondencia a la estación. En el primer caso, se requiere que el lado del elemento emisor de luz y el lado del elemento receptor de luz estén activados. En el último caso, se requiere mucha labor y tiempo. En cada uno de los casos, se requiere un gran coste.

(3) Además, la temperatura tolerable del sensor de luz existente está estructuralmente en un rango de entre 0ºC y 60ºC aproximadamente. Por el contrario, en el aparato de iluminación solar, el aumento de la temperatura también se provoca por la condición de uso de que la placa de prisma de iluminación está colocada en una capucha. En consecuencia, la temperatura de la porción en la que está colocada el sensor de luz se estima que es tan alta como 100ºC en verano, que es la estación más cálida. En el aparato de iluminación solar, hay un riesgo de que el sensor de luz se pueda usar a una alta temperatura más allá del rango de temperatura permisible.

(4) Tal como se ha descrito anteriormente, en la configuración convencional es difícil detectar la posición del origen de la placa de prisma de iluminación de manera constante y precisa. En consecuencia, hay un riesgo de que la característica de iluminación del aparato de iluminación solar se haga inestable.

La patente JP-A-6-110012 describe un aparato de iluminación solar en el que una placa de prisma de iluminación se soporta de manera giratoria en una posición de iluminación y se acciona y soporta mediante un accionador/soporte. El ángulo de prisma del acimut del sol. En la patente JP-A-6-110012 el propósito es obtener una transmisividad máxima disminuyendo la probabilidad de que la luz transmitida se bloquee mediante una superficie no operativa, y la rotación de la placa de prisma se controla en consecuencia.

La patente JP-A-180217/86 describe un aparato de iluminación solar en el que se apilan un par de placas de prisma, con una separación predeterminada entre las mismas, y por lo menos una placa de prisma se gira para obtener un efecto de rastreo.

Según un primer aspecto de la presente invención se prevé un aparato de iluminación solar, en el que una placa de prisma de iluminación está dispuesta de manera giratoria en una porción de iluminación, dicha placa de prisma de iluminación está accionada y soportada mediante un accionador/soporte, y el ángulo de prisma de dicha placa de prisma de iluminación se controla en correspondencia a una altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada mediante dicha placa de prisma de iluminación sale en una dirección predeterminada (Aparato del tipo descrito en las patentes JP-A-6-110012 o JP-A-180217/86), caracterizado por el hecho de que:

dicho accionador/soporte incluye:

unos medios de accionamiento que tienen un rodillo de accionamiento para girar dicha placa de prisma de iluminación sobre la base de una instrucción de control predeterminada correspondiente a la altura y acimut del sol;

unos medios de presión para presionar elásticamente dicha placa de prisma de iluminación desde un lado; y

unos medios de soporte para soportar de manera giratoria dicha placa de prisma de iluminación de un lado opuesto a dichos medios de presión.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un aparato de iluminación solar, en el que una pluralidad de placas de prisma de iluminación están dispuestas de manera giratoria y separadas mediante intervalos predeterminados en una porción de iluminación, estando cada placa de prisma de iluminación accionada y soportada mediante un accionador/soporte, y el ángulo de prisma de cada una de dichas placas de prisma de iluminación se controla en correspondencia a una altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada mediante cada placa de prisma de iluminación sale en una dirección predeterminada (Aparato del tipo descrito en las patentes JP-A-6-110012 o JP-A-180217/86), caracterizado por el hecho de que:

dicho accionador/soporte incluye:

Con la presente invención es posible producir un aparato de iluminación solar excelente en eficiencia en la iluminación, en cuyo aparato se ajusta una condición óptica predeterminada para una placa de prisma de iluminación, de manera que la luz del sol se sigue apropiadamente en correspondencia al cambio de la altura del sol a lo largo del
año.

La presente invención también permite proporcionar un aparato de iluminación solar en el que la difusión de los rayos de luz salientes se puede reducir.

También con la presente invención, la probabilidad de que el bloqueo de la luz transmitida por una cara no operativa de una placa de prisma de iluminación plana se produzca como un defecto a la placa de prisma de iluminación se puede reducir, de manera que la transmitancia total de eficiencia en la porción de iluminación se puede mejorar.

La presente invención tiene el beneficio que la iluminación puede realizarse durante un largo periodo de tiempo a lo largo del año y en el que la propiedad de mecanizado y resistencia al clima se pueden mejorar. Además, la reflexión de la luz sobre la superficie de una placa de prisma de iluminación se puede reducir de manera que la cantidad de luz transmitida se puede aumentar.

El aparato de iluminación solar tiene un soporte para soportar una placa de prisma de iluminación estable independientemente de la deformación de la placa de prisma de iluminación provocada por la expansión térmica.

La presente invención se puede materializar en un aparato de iluminación de tipo solar de tipo claraboya, en el que la luz del sol es seguida en la posición del sol, de manera que no solamente se realiza una iluminación óptima, sino también la característica de distribución de la luz se cambia libremente.

Con la presente invención, la posición del origen de una placa de prisma de iluminación se puede detectar de manera constante y precisa. Además, la corrección puede realizarse en correspondencia a la disminución de la característica óptica de una placa de prisma de iluminación provocada por un largo uso. También se puede conseguir una reducción en el coste del aparato y también se puede obtener una reducción en la energía eléctrica consumida en intercambio por la disminución de la precisión en la característica de iluminación a un grado prácticamente razonable.

Cuando dos, una primera y una segunda, placas de prisma de iluminación se usan as las placas de prisma de iluminación, la condición dada por alguna de las siguientes expresiones (1) y (2) se puede satisfacer:

(1)( \ |\theta Hl + l\theta L| \ ) \ /2 \geq (90^{o} - \theta\alpha)

(2)|\theta H| = |\theta L|

en las que \thetaL representa el ángulo de salida de la mínima altura de la luz incidente entre la luz de salida y la línea normal cuando los rayos de luz objetivo en la altura más baja del sol salen de la primera placa de prisma de iluminación, \thetaH representa el ángulo de salida de la máxima de luz incidente entre la luz de salida y la línea normal cuando los rayos de luz en la mayor altura del sol salen, y \theta\alpha representa un rango de ángulo de incidencia permisible, en el que la segunda placa de prisma de iluminación se puede controlar.

Preferiblemente, las porciones de microprisma están formadas sobre cada uno o cada una de las primera y segunda placas de prisma de iluminación para ser opuestas a una cara incidente de la placa de prisma de iluminación en la dirección de los rayos de luz incidente.

Preferiblemente, las porciones de microprisma están formadas sobre la porción de la cara inferior de cada una de las placas de prisma de iluminación; una distancia de desplazamiento S se prevé entre una porción de extremo de las caras no operativas de las porciones de microprisma de una placa de prisma de iluminación y una porción de extremo de las caras no operativas de las porciones de microprisma de la otra placa de prisma de iluminación; y la distancia de desplazamiento S está determinada en un rango 0 < S < P (P: paso del prisma), de manera que la transmitancia se máximiza.

Preferiblemente, el ángulo de la cara no operativa \alpha de cada porción de microprisma de por lo menos una de las placas de prisma de iluminación satisface las siguientes expresiones:

(3)90^{o} < \alpha A \leq \theta_{e}

(4)\theta_{h} \leq \alpha A \leq \theta_{e}

en las que \theta_{e} representa el ángulo de salida de placa de prisma de iluminación en la altura más baja del sol, y \theta_{h} representa el ángulo de salida de la placa de prisma de iluminación en la altura más alta del sol.

Preferiblemente, por lo menos una placa de prisma de iluminación que usa un material diferente en número Abbe se mezcla en la pluralidad de placas de prisma de iluminación dispuestas en la porción de iluminación.

Preferiblemente, como combinación de las placas de prisma de iluminación, un elemento seleccionado entre el grupo de polimetil metacrilato, polimetilpenteno, resina de norborneno, y poliolefina amorfa se usa para una placa de prisma de iluminación y el policarbonato se usa para la otra placa de prisma de iluminación.

Preferiblemente, se usa un material muy refractante, tal como policarbonato, excelente en la propiedad de mecanizado y resistencia al clima como un material para las placas de prisma de iluminación.

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Preferiblemente, para evitar la reflexión de la superficie de los rayos de luz, cada una de las placas de prisma de iluminación está recubierta con por lo menos una capa de recubrimiento de una película de antirreflexión de tipo de flúor que tiene un espesor uniforme.

Preferiblemente, los medios de presión están constituidos por al menos un rodillo de presión para proporcionar una fuerza de presión a la, o a cada, placa de prisma de iluminación desde un lado a través de la fuerza elástica de un muelle, soportado en una porción fija; y los medios de soporte están constituidos por al menos un par de rodillos accionados que están dispuestos en posiciones predeterminadas opuestas a dicho rodillo de presión y que están dispuestos para girar juntos con la rotación de la, o de cada, placa de prisma de iluminación mientras se mantiene dichas posiciones predeterminadas, para soportar así la fuerza de presión de dicho rodillo de presión.

Preferiblemente, los medios de accionamiento tienen un motor para proporcionar una fuerza de rotación al rodillo de accionamiento directa o indirectamente, un detector de la condición de la luz del sol para detectar el movimiento de la altura y acimut del sol, y un ajustador para recibir una señal desde dicho detector de la condición de la luz del sol y proporcionar una instrucción de control a dicho motor.

Además, los medios de accionamiento pueden tener unos primeros medios de transmisión de torsión previstos sobre una circunferencia externa de dicho rodillo de accionamiento, y unos segundos medios de transmisión de torsión para recibir la torsión transmitida mediante dichos primeros medios de transmisión de torsión, y en el que la o cada placa de prisma de iluminación está dispuesto para accionarse sobre la base de la instrucción de control dada a dichos medios de accionamiento.

En este caso, preferiblemente, la placa de prisma de iluminación está soportada usando una pluralidad de placas de soporte hechas de resina transparente.

En este caso, preferiblemente, las placas de soporte están montadas sobre un anillo de metal giratorio a través de encajes de manera que las diferencias en la expansión/contracción debido a los coeficientes de expansión térmica de dichas placas de soporte y la, o dicha por lo menos una, placa de prisma de iluminación se pueden absorber.

Preferiblemente, el aparato de iluminación solar para una claraboya, comprende unos medios de iluminación para realizar la iluminación en correspondencia a la altura y acimut del sol, cuya dirección de los rayos de luz cambia cada momento respecto a una claraboya para tomar la luz del cielo al interior, en el que los medios de iluminación está formados de manera que una placa de prisma de iluminación está dispuesta o una pluralidad de placas de prisma de iluminación están dispuestas hacia arriba y hacia abajo en intervalos de una distancia predeterminada y que la placa de prisma de iluminación (s) se gira para obtener así una luz incidente óptima en correspondencia a la altura y acimut del sol.

En este caso, si se requiere seleccionar la distribución de la luz en una habitación, se coloca una placa de distribución de la luz en el lado de salida de los medios de iluminación, de manera que la difusión de la luz se puede cambiar controlando la orientación del cristal líquido de control en una porción de salida de la luz sobre el lado interior.

Además, para detectar la posición del origen en el aparato de iluminación solar, el aparato de iluminación solar puede tener un rodillo de origen previsto en una posición de referencia de una porción circunferencial externa de la placa de prisma de iluminación como el origen de la placa de prisma de iluminación o un rodillo de origen previsto en una posición de referencia de la porción circunferencial externa de un anillo giratorio como el origen de la placa de prisma de iluminación cuando el anillo giratorio está previsto de manera solidario sobre la circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación para ser concéntrico con la placa de prisma de iluminación; un microinterruptor mecánico que tiene un contacto previsto en un sitio de rotación de la o cada placa de prisma de iluminación, de manera que dicho contacto está dispuesto para ser accionado mediante dicho rodillo de origen; y unos medios accionados de posición del prisma para soportar un rodillo de detección de la posición del prisma que contactan con la circunferencia externa de la o cada placa de prisma de iluminación y que giran juntos con la rotación de la o cada placa de prisma de iluminación mientras se sigue el sitio de rotación de la o cada placa de prisma de iluminación y para soportar el microinterruptor para seguir la relación de la posición entre el contacto del microinterruptor y el rodillo de origen.

Además, el controlador de iluminación solar para controlar el aparato de iluminación solar puede incluir una unidad de procesamiento central que incluye un detector de la posición solar para detectar la altura y acimut del sol en cada punto del tiempo en un lugar donde el aparato de iluminación solar está instalado, y unos medios de almacenamiento de operación aritmética tales como un microordenador, o similar, en los que una señal de la posición solar que contiene la altura y acimut del sol en cada punto del tiempo dada desde el detector de la posición solar se envía a la unidad de procesamiento central y se somete a procesamiento aritmético en la unidad de procesamiento central para enviar así una instrucción de rotación necesaria desde la unidad de procesamiento central, para realizar así el control de la rotación para situar el aparato de iluminación en una posición óptima en correspondencia a la posición del sol.

Además, el controlador de iluminación solar puede comprender un ajustador que incluye unos medios de almacenamiento de control de operación aritmética tales como un microordenador, o similar, y una función de medición del tiempo capaz de medir por lo medios la fecha y la hora, en el que los datos de la posición solar cada hora son leídos en el ajustador en conexión con la función de medición del tiempo para ajustar así el ángulo del prisma de la placa de prisma de iluminación accionada tal como se ha descrito anteriormente.

El controlador de iluminación solar también puede comprender un detector de la condición de iluminación solar de la luz del sol dispuesto para estar opuesto a la placa de prisma de iluminación, en el que: la señal de salida del detector de la condición de iluminación se envía a la unidad de procesamiento central o a los medios de almacenamiento de operación aritmética; el procesamiento aritmético se realiza en la unidad de procesamiento central o en los medios de almacenamiento de operación aritmética; y una instrucción de rotación corregida se envía desde la unidad de procesamiento central o los medios de almacenamiento de operación aritmética para controlar así la rotación de la placa de prisma de iluminación para obtener un ángulo de prisma óptimo en correspondencia a la posición del sol.

Además, en el controlador de iluminación solar, puede realizarse un procedimiento de accionamiento de la placa de prisma de iluminación de manera que las placas de prisma de iluminación se accionan una a una alternativamente e intermitentemente en una secuencia predeterminada, de manera que se obtienen ángulos de prisma óptimos en correspondencia a la posición del sol cada hora.

Además, en el controlador de iluminación solar, cuando se completa un ciclo de la operación accionamiento en las etapas de accionamiento de manera intermitente, se prevé un tiempo de espera predeterminado antes de que se repita la operación de accionamiento de las etapas anteriores.

Además, en el controlador de iluminación solar, los elementos de accionamiento tales como los motores, o similares, previstos como elementos constituyentes de los medios de accionamiento de la placa de prisma de iluminación pueden estar previstos como elementos de accionamiento comunes de un menor número que el número de las placas de prisma de iluminación, de manera que los elementos de accionamiento comunes se usan para ser comunes a una pluralidad de placas de prisma de iluminación a través de medios de conmutación.

Las figuras 1A a 1D muestran la Realización 1-1 de la presente invención, la figura 1A es una vista frontal esquemática que muestra la configuración básica de la misma, las figuras 1B y 1C son vistas explicativas que muestran el ángulo de salida \thetaL de la altura mínima del rayo de luz incidente y el ángulo de salida \thetaH de la altura máxima del rayo de luz incidente, respectivamente, y la figura 1D es una vista explicativa que muestra un rango de ángulo incidente permisible \theta\alpha;

La figura 2 es una tabla que muestra los resultados experimentales (característica óptica) en las especificaciones de las placas de prisma de iluminación en la Realización 1-1 de la presente invención;

Las figuras 3A y 3B son vistas frontales de una parte importante en la Realización 1-2 de la presente invención;

La figura 4 es una tabla que muestra la característica óptica en la configuración de la figura 3A;

La figura 5 es una vista frontal que muestra una configuración básica de un aparato de iluminación que tiene una pluralidad de placas de prisma de iluminación dispuestos, cuya vista se usa para la explicación de las realizaciones 2-1 a 2-4 de la presente invención y un ejemplo comparativo;

Las figuras 6A y 6B son tablas que muestran las condiciones para la Realización 2-1 de la presente invención, la figura 6A muestra la forma de las placas de prisma de iluminación, y la figura 6B muestra la dispersión correspondiente a la altura solar en el caso de la figura 6A;

Las figuras 7A y 7B son tablas que muestras las condiciones para la Realización 2-2 de la presente invención, la figura 7A muestra la forma de las placas de prisma de iluminación, y la figura 7B muestra la dispersión correspondiente a la altura solar en el caso de la figura 7A;

Las figuras 8A y 8B son tablas que muestras las condiciones para la Realización 2-3 de la presente invención, la figura 8A muestra la forma de las placas de prisma de iluminación, y la figura 8B muestra la dispersión correspondiente a la altura solar en el caso de la figura 8A;

Las figuras 9A y 9B son tablas que muestras las condiciones para la Realización 2-4 de la presente invención, la figura 9A muestra la forma de las placas de prisma de iluminación, y la figura 9B muestra la dispersión correspondiente a la altura solar en el caso de la figura 9A;

Las figuras 10A y 10B son tablas que muestras las condiciones para un ejemplo comparativo, la figura 10A muestra la forma de las placas de prisma de iluminación, y la figura 10B muestra la dispersión correspondiente a la altura solar en el caso de la figura 10A;

La figura 11 es una vista frontal de una parte importante en la Realización 3-1 de la presente invención;

La figura 12 es una vista frontal de una parte importante en la Realización 3-2 de la presente invención;

La figura 13 es una vista frontal de una parte importante en la Realización 3-3 de la presente invención;

La figura 14 es un gráfico característico de la transmitancia total - altura solar para comparación en característica entre la técnica anterior y las Realizaciones 3-2 y 3-3 de la presente invención;

La figura 15 es una vista frontal que muestra la configuración esquemática de la primera y la segunda placas de prisma de iluminación que constituyen una porción de iluminación en la Realización 4 de la presente invención;

Las figuras 16 y 17 son vistas frontales ampliadas de una parte importante de una placa de prisma de iluminación en la Realización 4 de la presente invención;

La figura 18 es una tabla que muestra la comparación de los ángulos de vértice de una primera y segunda placas de prisma de iluminación entre el caso donde la porción de iluminación está constituida por un material de la placa de prisma de iluminación convencional (PMMA) y el caso donde la porción de iluminación está constituida por un material de la placa de prisma de iluminación (PC) en la Realización 4 de la presente invención;

La figura 19 es una vista explicativa que muestra la condición de la luz del sol transmitida mediante una placa de prisma de iluminación en la Realización 4 de la presente invención en el caso donde el ángulo de vértice de la placa de prisma de iluminación es \thetaT1;

La figura 19 es una vista explicativa que muestra la condición de la luz del sol transmitida mediante una placa de prisma de iluminación en la Realización 4 de la presente invención en el caso donde el ángulo de vértice de la placa de prisma de iluminación es \thetaT2;

La figura 21 es una vista característica que muestra las relaciones entre el ángulo de incidencia, el ángulo de deflexión (intensidad de la energía refractante), etc. en la entrada/salida de la luz del sol a/desde una placa de prisma de iluminación en la Realización de la presente invención;

La figura 22 es un gráfico característico que muestra las relaciones entre el rango del ángulo de incidencia y el ángulo de deflexión (valor principal) con el ángulo de vértice de la placa de prisma de iluminación como un parámetro, en el caso donde la luz del sol entra en la placa de prisma de iluminación y sale de la misma en la Realización 4 de la presente invención;

La figura 23 es una vista explicativa esquemática de un aparato de iluminación solar que muestra la Realización 5 de la presente invención;

La figura 24 es una vista explicativa que se refiere a la reflexión de la luz en la Realización 5 de la presente invención;

La figura 25 es un gráfico de los resultados de cálculo de la reflectancia de la superficie debida a la simulación de la reflectancia de la superficie en la Realización 5 de la presente invención;

La figura 26 es un gráfico de los resultados de la medición de la transmitancia de la placa de prisma de iluminación en la Realización 5 de la presente invención;

La figura 27 es una vista en planta que muestra un accionador/soporte de una placa de prisma de iluminación en la Realización 6-1 de la presente invención;

La figura 28 es una vista en planta que muestra una parte importante del accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación en la Realización 6-2 de la presente invención;

La figura 29 es una vista en planta que muestra una parte importante del accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación en la Realización 6-3 de la presente invención;

La figura 30 es una vista en planta que muestra una parte importante del accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación en la Realización 6-4 de la presente invención;

La figura 31 es una vista en planta que muestra una parte importante del accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación, mostrando otra realización modificada con referencia a las Realizaciones 6-1 a 6-4 de la presente invención;

Las figuras 32 a 34B muestran la Realización 7 de la presente invención como una realización del soporte de la placa de prisma de iluminación en el aparato de iluminación solar, la figura 32 es una vista en planta, la figura 33 es una vista frontal de la figura 32, la figura 34A es una vista frontal ampliada de una porción de extremo de la figura 33, y la figura 34B es una vista frontal ampliada de la porción XXXIV de la figura 33;

La figura 35 es una vista frontal en sección del aparato de iluminación solar en la Realización 7 de la presente invención;

Las figuras 36 y 37 son vistas en perspectiva de una parte importante que muestra la teoría del aparato de iluminación solar según las Realizaciones 8-1 a 8-3, respectivamente;

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La figura 38A es una vista frontal que muestra un equipo experimental para realizar un experimento fundamental sobre la configuración de la Realización 8-1 de la presente invención, y la figura 38B es una tabla que muestra los resultados del experimento;

La figura 39 es una vista frontal que muestra un equipo experimental para realizar un experimento fundamental sobre la configuración de la Realización 8-2 de la presente invención;

La figura 40 es un gráfico característico que muestra los resultados del experimento mediante el equipo de la figura 39 en la Realización 8-2 de la presente invención;

La figura 41 es una vista frontal que muestra un equipo experimental para realizar un experimento fundamental sobre la configuración de la Realización 8-3 de la presente invención;

La figura 42 es un gráfico característico que muestra los resultados del experimento mediante el equipo de la figura 41 en la Realización 8-2 de la presente invención;

La figura 43 es una vista frontal que muestra la configuración de la Realización 8-1 de la presente invención;

La figura 44 es una vista frontal que muestra la configuración de la Realización 8-2 de la presente invención;

La figura 45 es una vista frontal que muestra la configuración de la Realización 8-3 de la presente invención;

Las figuras 46A a 46C muestran la Realización 9-1 de la presente invención, la figura 46A es una vista en perspectiva conjunta, la figura 46B es una vista frontal en sección vertical, y la figura 46C es una vista en planta en sección horizontal;

La figura 47 es una vista frontal en sección vertical que muestra una parte importante del sensor de luz en la Realización 9-2 de la presente invención;

La figura 48 es una vista frontal en sección vertical que muestra una parte importante del sensor de luz en la Realización 9-3 de la presente invención;

La figura 49 es una vista frontal en sección vertical que muestra una parte importante del sensor de luz en la Realización 9-4 de la presente invención;

La figura 50 es una vista esquemática de configuración que incluye un circuito de control en la Realización 10-1 de la presente invención;

La figura 51 es una vista esquemática de configuración que muestra la configuración de un detector de la posición solar usado en el aparato de la Realización 10-1 de la presente invención;

La figura 52 es una vista esquemática de configuración que incluye un circuito de control en la Realización 10-2 de la presente invención;

La figura 53 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de la Realización 10-2 de la presente invención;

La figura 54 es una vista esquemática de configuración que incluye un circuito de control en la Realización 10-3 de la presente invención;

La figura 55 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de la Realización 10-3 de la presente invención;

La figura 56 es una vista en perspectiva que muestra la configuración conjunta de la Realización 11-1 de la presente invención;

La figura 57 es una vista en perspectiva que muestra la configuración conjunta de la Realización 11-1 de la presente invención, y la configuración de la figura 57 es diferente de la de la figura 56 en el montaje del sensor de luz;

Las figuras 58A y 58B son vistas en planta de una parte importante para explicar la teoría de funcionamiento de la Realización 11-1 de la presente invención;

La figura 59 es una vista para explicar la teoría de cálculo de la altura hp en la posición intermedia P de la pantalla en la Realización 11-1 de la presente invención;

La figura 60 es una vista para explicar la teoría de cálculo del ángulo \omega1 del eje óptico usando la pantalla en la Realización 11-1 de la presente invención;

La figura 61 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de control en la Realización 11-1 de la presente invención;

La figura 62 es una vista en planta que muestra la configuración conjunta de la Realización 11-2 de la presente invención;

La figura 63 es una vista frontal que muestra la configuración conjunta de la Realización 11-2 de la presente invención;

La figura 64 es una vista en planta de una parte importante para explicar la teoría de funcionamiento de la Realización 11-2 según la presente invención;

La figura 65 es un diagrama de flujo que muestra el funcionamiento de control en la Realización 11-2 de la presente invención;

La figura 66A es una vista frontal esquemática que muestra un ejemplo de configuración de un primer aparato de iluminación solar, que incluye un circuito de accionamiento, al cual se aplican procedimientos de accionamiento de placa de prisma de iluminación en las Realizaciones 12-1 a 12-4 de la presente invención; y

La figura 66B es una vista frontal ampliada de una parte importante de la placa de prisma de iluminación;

La figura 67 es una vista frontal esquemática que muestra un ejemplo de configuración de un segundo aparato de iluminación solar, que incluye un circito de accionamiento, al cual se aplican los procedimientos de accionamiento de placa de prisma de iluminación en las Realizaciones 12-1 a 12-4 de la presente invención;

La figura 68 es una diagrama de flujo que muestra el primer procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar de la Realización 12-1 de la presente invención;

La figura 69 es un diagrama de flujo que muestra la parte principal del segundo procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar de la Realización 12-2 de la presente invención;

La figura 70 es un diagrama de flujo que muestra una parte principal del tercer procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar de la Realización 12-3 de la presente invención;

La figura 71 es un diagrama de flujo que muestra una parte principal del cuarto procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar de la Realización 12-4 de la presente invención;

La figura 72 es una vista en perspectiva que muestra la disposición de una palanca accionada de posición de anillo, un microinterruptor y las partes relevantes a las mismas que constituyen el detector de origen en la Realización 13-1 de la presente invención;

La figura 73A es una vista en perspectiva que muestra la condición de disposición del rodillo de origen en la Realización 13-1 de la presente invención, y la figura 73B es una vista en perspectiva en despiece que muestra la configuración de los ajustes de montaje;

Las figuras 74A a 74C muestran un ejemplo de configuración del detector de origen en la Realización 13-1 de la presente invención, y la figura 74A es una vista en planta de una parte principal que muestra un estado antes de que se detecte la posición del origen, la figura 74B es una vista en planta de una parte principal que muestra un estado en el momento de detección de la posición del origen, y la figura 74C es una vista en planta de una parte principal que muestra un estado después de que se haya detectado la posición del origen;

La figura 75 es una vista en planta que muestra la configuración conjunta del aparato de iluminación solar al que se aplica el detector de la posición de origen en la Realización 13-1 de la presente invención;

La figura 76A es una vista en planta de una parte importante que muestra la Realización 13-2 de la presente invención, y la figura 76B es una vista en planta de una parte importante en la Realización 13-3 de la presente invención;

Las figuras 77A a 77C muestran la configuración de una parte importante de la Realización 13-4 de la presente invención, la figura 77A es una vista en perspectiva, la figura 77B es una vista frontal, y la figura 77C es una vista en perspectiva en sección de la placa de prisma de iluminación;

La figura 78 es una vista que muestra las configuraciones de los aparatos de iluminación solar según una técnica anterior y según una técnica de sustitución de la Realización 6 de la presente invención;

Las figuras 79A y 79B son vistas que muestran un ejemplo de configuración de un aparato de iluminación solar convencional;

La figura 80 es una vista frontal de una parte importante de un aparato convencional para explicar la configuración de las placas de prisma y los problemas sobre las mismas;

La figura 81 es una vista frontal que muestra la configuración de un aparato de claraboya convencional;

La figura 82 es una vista de configuración esquemática de un aparato de iluminación solar convencional que incluye un circuito de control;

Las figuras 83A a 83C son vistas que muestran un aparato convencional, la figura 83A es una vista frontal esquemática que muestra un ejemplo de configuración de un aparato de iluminación solar, que incluye un circuito de accionamiento, al cual se aplica un procedimiento de accionamiento de placa de prisma de iluminación, la figura 83B es una vista frontal ampliada de una parte importante de una placa de prisma de iluminación, y la figura 83C es un diagrama de flujo que muestra el procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar;

Las figuras 84A a 84C son vistas que muestran un ejemplo de un aparato convencional, las figuras 84A y 84B son vistas en perspectiva que muestran estados en el momento de detección de la posición del origen y después de la detección de la posición del origen, respectivamente, y la figura 84C es una vista en perspectiva que muestra la configuración detallada del sensor de luz; y

Las figuras 85A y 85B son vistas que muestran un aparato convencional, la figura 85A muestra el caso donde el diámetro externo de la placa de prisma de iluminación se aumenta debido a la expansión térmica, y la figura 85B muestra el caso donde la placa de prisma de iluminación se contrae.

Realización 1

La Realización 1 de la presente invención que se refiere a las condiciones de una mejora en la eficiencia de iluminación de unas placas de prisma de iluminación usadas en un aparato de iluminación solar se describirán a continuación como las Realizaciones 1-1 y 1-2 con referencia a las figuras 1A a 1D, la figura 2, las figuras 3A y 3B, y la figura 4.

Realización 1-1

Las figuras 1A a 1D muestran la Realización 1-1 que tiene una configuración básica en la que dos placas de prisma de iluminación planas 1 y 2, tal como se muestra en la figura 1A, están dispuestas hacia arriba y hacia abajo a una distancia predeterminada para poder girarse mediante unos motores M1 y M2 accionados sobre la base de una señal desde una unidad de procesamiento central 3 (a partir de ahora indicada como "CPU") tal como un microordenador, o similar. El requerimiento constitucional de un sistema óptico constituido por estas placas de prisma de iluminación 1 y 2 se prevé como sigue.

Aunque los hoyos de los prismas no están representados en cada una de las placas de prisma de iluminación 1 y 2 de la figura 1A por motivos de simplificación, están previstos hoyos tal como se muestran en las figuras 1B a 1D sobre las segundas caras de las respectivas placas de prisma de iluminación 1 y 2 para formar las porciones de microprisma PA1 y PA2.

En las figuras 1B a 1D, \thetaT1 y \thetaT2 son ángulos verticales del prisma de las placas de prisma de iluminación 1 y 2, respectivamente.

Es decir, el requerimiento de ajuste del sistema óptico según la presente realización es proporciona por la expresión:

(1)( \ |\theta Hl + l\theta L| \ ) \ /2 \geq (90^{o} - \theta\alpha)

donde \thetaL representa un ángulo entre la luz de salida y la línea normal de la primera placa de prisma de iluminación 1 en el caso de una baja altura del sol (que es un objetivo) tal como se muestra en la figura 1B (un ángulo de salida de la luz incidente de la posición más baja), \thetaH representa un ángulo entre la luz de salida y la línea normal de la primera placa de prisma de iluminación 1 en el caso de una alta altura del sol (que es un objetivo) tal como se muestra en la figura 1C (un ángulo de salida de la luz incidente de la posición más alta), y \theta\alpha representa un rango de ángulo de incidencia permisible que permite que la segunda placa de prisma de iluminación 2 se controle tal como se muestra en la figura 1D.

Específicamente, se da una condición ideal cuando el requerimiento se ajusta de manera que los valores de \thetaH y \thetaL satisfacen la siguiente expresión.

(2)|\theta H| = |\theta L|

En el aparato de iluminación solar configurado bajo los requerimientos constitucionales mencionados anteriormente, en cada uno de los casos de baja y alta alturas del sol tal como se muestra en las figuras 1B y 1C, la luz incidente se controla para disponerse de manera substancialmente perpendicular a los hoyos del prisma mediante la rotación de las respectivas placas de prisma de iluminación 1 y 2 en correspondencia a la altura del sol, de manera que la luz de salida desde la primera placa de prisma de iluminación 1 se puede controlar para usarse completamente como luz de salida desde la segunda placa de prisma de iluminación 2 para obtener una iluminación de una habitación óptima.

En esta ocasión, el control de la iluminación puede hacerse de manera suficiente incluso en la condición de ajuste según la expresión (1), pero el control de la iluminación puede hacerse de una manera substancialmente más perfecta en la condición de ajuste según la expresión (2).

En esta ocasión, se ha confirmado que la luz sobre lado del eje óptico comparada con el rayo de luz representado por la línea continua en los dibujos se refleja completamente para no transmitirse mediante las placas de prisma de iluminación.

Además, el control de la rotación del prisma se puede hacer con un buen balance en la energía de refracción entre las placas de prisma de iluminación 1 y 2 y sin ningún problema en la práctica, de manera que su transmitancia se mejora.

En el caso donde la condición según la expresión (2) se selecciona, como una condición que se ha de satisfacer, a partir de las condiciones mencionadas anteriormente, el control de la rotación de la placa de prisma de iluminación es más fácil, comparado con el caso donde se selecciona la condición según la expresión (1).

La figura 2 es una tabla que muestra las especificaciones y características ópticas de las placas de prisma de iluminación 1 y 2 que constituyen el aparato de iluminación solar de la Realización 1-1.

Es evidente a partir de la figura 2 que las placas de prisma de iluminación de tales especificaciones se pueden adaptar a un rango de altura solar en el que la altura del sol cambia ampliamente desde 10º a 84º, y que un rango de transmitancia correspondiente a la altura solar es de 55,4% \pm 13%.

Realización 1-2

Las figuras 3A y 3B muestran la configuración de una realización de la presente invención.

En los dibujos, la referencia numérica 1 designa una primera placa de prisma de iluminación; PA1, una pluralidad de porciones de microprisma formadas sobre la segunda cara, como el lado de salida, de la primera placa de prisma de iluminación 1; PB1, una pluralidad de porciones de microprisma formadas sobre la primera cara, como el lado incidente, de la placa de prisma de iluminación 1; 2, una segunda placa de prisma de iluminación; PA2, una pluralidad de porciones de microprisma formadas sobre la segunda cara, como el laso de salida, de la segunda placa de prisma de iluminación 2; y PB2, una porción de microprisma constituida por una pluralidad de microprismas formados sobre la primera cara, como el lado incidente, de la placa de prisma de iluminación 2.

La configuración característica de esta realización es que las porciones de microprisma PB1 y PB2 están formadas sobre las primeras caras de las placas de prisma de iluminación 1 y 2, respectivamente.

Bajo la consideración de las funciones de las porciones de microprisma formadas sobre las primeras caras de las placas de prisma de iluminación como en esta realización, se ha confirmado experimentalmente que cuando, por ejemplo, se prevén porciones de microprisma de 5º sobre la primera cara de la primera placa de prisma de iluminación 1, la transmitancia aumenta porque el ángulo incidente respecto a la cara incidente disminuye, comparado con el caso donde se prevé la primera cara de la primera placa de prisma de iluminación 1 como un plano que no tiene ningún microprisma formado sobre la misma.

Aunque no se muestra en los dibujos, las porciones de microprisma previstas adicionalmente sobre las primeras caras tal como se ha descrito anteriormente, se pueden formada en cada una de la primera y segunda placas de prisma de iluminación 1 y 2, de manera que se puede esperar el mismo efecto que el descrito anteriormente. Es decir, como combinación, se puede considerar una estructura en la que la primera cara de la primera placa de prisma de iluminación 1 está prevista como un plano que no tiene ninguna porción de microprisma PB1 formada sobre la misma, y en la que las porciones de microprisma PB2 tal como se muestran en la figura 3B están formadas solamente sobre la primera cara de la segunda placa de prisma de iluminación 2, o una estructura inversa en la que las porciones de microprisma PB1 están formadas sobre la primera cara de la primera placa de prisma de iluminación 1 y en la que la primera cara de la segunda placa de prisma de iluminación 2 está prevista con un plano que no tiene ninguna porción de microprisma PB2 formada sobre la misma.

Estando configurada tal como se ha descrito anteriormente, la Realización 1 tiene excelentes efectos, tal como sigue.

(1) La luz de salida desde la primera placa de prisma de iluminación sale de la segunda placa de prisma de iluminación de manera que la luz se puede usar de manera efectiva como fuente de luz para la iluminación de una habitación.

En esta ocasión, aunque el control de la iluminación de una habitación se puede hacerse de manera suficiente incluso en la condición de ajuste según la expresión (1), el control se mejora más en la condición de ajuste según la expresión (2), de manera que el control puede hacerse de una manera substancialmente perfecta.

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(2) Como hay un buen equilibrio en la potencia de refracción entre las respectivas placas de prisma de iluminación, las placas de prisma de iluminación están adaptadas al cambio de altura del sol a lo largo de todo el año, de manera que las placas de prisma de iluminación se pueden controlar para girarse en seguimiento de la luz solar en un rango de altura solar que no tiene ningún impedimento práctico.

Como resultado, la transmitancia del aparato de iluminación aumenta, de manera que la eficiencia de la iluminación aumenta.

(3) Además, como la reflexión sobre las superficies de las placas de prisma de iluminación disminuye, la transmitancia puede aumentar más, es decir, la eficiencia de la iluminación se puede mejorar más.

Realización 2

La Realización 2 de la presente invención que se refiere al material para las placas de prisma de iluminación usado en el aparato de iluminación solar se describirá a continuación como las Realizaciones 2-1 a 2-4.

Antes de la descripción sobre las Realizaciones 2-1 a 2-4, primero, la relación entre la forma de las placas de prisma de iluminación (que se pueden indicar a partir de ahora solamente como "prismas") y la dispersión se define como sigue por propósitos de conveniencia en la descripción comparativa de las respectivas realizaciones.

Tal como se muestra en la figura 5, el ángulo de prisma sobre el lado incidente de cada n prisma 21a_{1} a 21a_{n} está representado por \gamma, el ángulo de prisma sobre el lado de salida está representado por \delta; el paso entre los bordes del prisma está representado por p; el espesor de cada uno de los prismas está representado por la distancia t. Específicamente, los ángulos incidentes, los ángulos de salida, los pasos y los espesores de placa de los prismas dispuestos en la primera, segunda, ..., y n etapas están expresados por números añadidos correspondientes a los números de los prismas de los símbolos indicados anteriormente respectivamente.

La magnitud de la dispersión está expresada por un ángulo de un hueco entre los rayos de luz de salida F y C tal como se muestra en la figura 5. Aquí, el rayo de luz F representa una luz azul que tiene una longitud de onda relativamente corta de 486,1 nm, y el rayo de luz C representa una luz roja que tiene una longitud de onda relativamente larga de 656,3 nm.

Ejemplo Comparativo

La condición de dispersión de color creada en el caso de un aparato de iluminación formado por la disposición de prismas del mismo material como una pluralidad de etapas se describirá como un ejemplo comparativo.

Aquí, las formas de los prismas que usan policarbonato (a partir de ahora abreviado como "PC") como el material de los prismas se muestran en la figura 10A, y la dispersión correspondiente a la altura del sol en el caso de uso de los prismas se muestra en la figura 10B.

En este sistema, los ángulos de prisma del primer y segundo prismas se controlan en correspondencia al cambio de la altura del sol, de manera que se crea una dispersión de 2,3º como máximo, tal como se muestra en la figura 10B.

Realización 2-1

La figura 6B muestra una dispersión correspondiente a la altura del sol en el caso de usar un primer prisma de polimetil metacrilato (a partir de ahora abreviado como "PMMA") y un segundo prisma de PC que tiene las formas mostradas en la figura 6A respectivamente.

También en este sistema, los ángulos de prisma del primer y segundo prismas están controlados en correspondencia al cambio en la altura del sol de la misma manera que en el ejemplo comparativo.

En la Realización 2-1, la dispersión máxima es de 2,0º, tal como se muestra en la figura 6B, de manera que es evidente que la dispersión generalmente disminuye comparada con el ejemplo comparativo. Esta realización es efectiva particularmente en el caso donde la altura del sol es alta.

Realización 2-2

La figura 7B muestra la dispersión correspondiente a la altura del sol en el caso de usar un primer prisma de PC, un segundo prisma de PMMA y un tercer prisma de PC, que tienen las formas mostradas en la figura 7A, respectivamente.

En esta realización, el primer, segundo y tercer prismas se giran en correspondencia a la altura del sol, para realizar de esta forma el control de la iluminación.

Como resultado, la dispersión máxima es de 1,5º, tal como se muestra en la figura 7B, de manera que es evidente que la dispersión, particularmente en el caso de una baja altura del sol, disminuye comparada con el ejemplo comparativo.

Realización 2-3

La figura 8B muestra la dispersión correspondiente a la altura del sol en el caso de usar un primer prisma de PMMA, un segundo prisma de PC y un tercer prisma de PC, que tienen las formas mostradas en la figura 8A, respectivamente.

También en esta realización, el primer, segundo y tercer prismas se giran en correspondencia a la altura del sol, para realizar de esta manera el control de la iluminación de la misma manera que en la Realización 2-2.

Como resultado, la dispersión máxima es de 1,2º, tal como se muestra en la figura 8B, de manera que este aparato tiene tal característica que la dispersión es pequeña, particularmente en el caso de una alta altura del sol.

Realización 2-4

La figura 9B muestra la dispersión correspondiente a la altura del sol en el caso de usar un primer prisma de PC, un segundo prisma de PC, un tercer prisma de PMMA y un cuarto prisma de PC, que tienen las formas mostradas en la figura 9A respectivamente.

En esta realización, el primer prisma y los otros prismas diferentes del primer prisma se giran en correspondencia a la altura del sol para realizar así el control de la iluminación.

En esta realización, la dispersión máxima es de 1,5º, tal como se muestra en la figura 9B, de manera que este aparato tiene una característica tal que la dispersión es muy pequeña, particularmente en el caso de una baja altura del sol.

Estando configurada tal como se ha descrito anteriormente, la Realización 2 tiene excelentes efectos, como sigue.

(1) Como es claro a partir del resultado experimental mencionado anteriormente, se ha confirmado que la dispersión en cada una de las realizaciones disminuye en correspondencia a la altura del sol, comparado con el ejemplo comparativo formado por la disposición de prismas del mismo material en una pluralidad de etapas. En consecuencia, la dispersión final entre los rayos de luz de salida se puede disminuir mucho.

(2) En consecuencia, la luz después de la iluminación se puede llevar de manera efectiva a través de un conducto óptico o fibra óptica mientras se aplique la presente invención, de manera que el provecho real de la misma es grande.

Realización 3

La Realización 3 de la presente invención, que se refiere al aumento de la transmitancia total de las placas de prisma de iluminación usadas en un aparato de iluminación solar, se describirá a continuación específicamente como las Realizaciones 3-1 a 3-3.

Realización 3-1

La figura 11 muestra la Realización 3-1 de la presente invención, en la que una placa de prisma de iluminación 32 que tiene una pluralidad de porciones de microprisma 32a_{1}, 32a_{2}, 32a_{3}, ... formadas sobre la porción de cara inferior de una placa de prisma de iluminación plana están diseñadas de manera que un árbol de accionamiento Y previsto en la porción central de la placa de prisma de iluminación 32 se gira de manera independiente mediante un motor (no representado). Alternativamente, la placa de prisma de iluminación 32 se puede accionar mediante otros medios tales como, por ejemplo, unos medios de transmisión de torsión para transmitir la fuerza de accionamiento del motor a la porción de circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación 32.

Este motor está diseñado para girar a una velocidad apropiada en correspondencia al movimiento del sol según una instrucción dada desde una CPU no representada.

Una porción de iluminación equipada con placas de prisma de iluminación 32 configurada tal como se ha descrito anteriormente está dispuesta sobre el techo de una casa mostrada en la figura 78, que se describirá posteriormente, para constituir así un aparato de iluminación.

Incidentalmente, cada una de las placas de prisma de iluminación 32 está configurada de manera que el ángulo \alphaA de la cara no operativa de cada porción de microprisma satisface las siguientes expresiones.

(3)90^{o} < \alpha A \leq \theta_{e}

(4)\theta_{h} \leq \alpha A \leq \theta_{e}

\newpage

De estas dos expresiones, la expresión (3) es particularmente importante de manera que por lo menos esta condición 90º < \alphaA \leq \theta_{e} se requiere que se satisfaga. Aquí, \theta_{e} representa el ángulo de salida en la altura más baja del sol, \theta_{h} representa el ángulo de salida de la altura más alta del sol, y P mostrado en la figura 11 representa el paso de las porciones de microprisma.

La configuración característica de la presente invención es que el ángulo \alphaA de la cara no operativa en cada una de las porciones de microprisma formadas sobre la porción de superficie inferior de la placa de prisma de iluminación 32 se ajusta para ser mayor de 90º en el caso de la técnica anterior, de manera que la probabilidad en la que la luz solar transmitida se bloqueará mediante la cara no operativa que se baja, tal como se muestra en la figura 11 incluso en el caso donde el sol está situado en una posición T_{2} de altura relativamente baja.

Realización 3-2

La figura 12 muestra la Realización 3-2 de la presente invención.

El aparato de iluminación de este tipo está generalmente formado por el apilado de una pluralidad de placas de prisma de iluminación una sobre otra en la dirección hacia arriba/abajo. La figura 12 muestra una configuración en la que una idea se aplica a la manera de apilar en esta ocasión.

Es decir, en la figura 12, las referencias numéricas 33 y 34 designan una primera y segunda placas de prisma de iluminación dispuestas encima y debajo, respectivamente. Cada una de las porciones de prisma de las placas de prisma de iluminación 33 y 34 está formada de manera que el ángulo de la cara no operativa de las mismas es de 90º, que es como mucho como el caso de la técnica anterior. La configuración característica de esta realización es tal que la segunda placa de prisma de iluminación está dispuesta respecto a la primera placa de prisma de iluminación, de manera que una distancia de desplazamiento S está prevista entre una porción de extremo de la cara no operativa de la primera placa de prisma de iluminación y una porción de extremo de la cara no operativa de la segunda placa de prisma de iluminación opuesta a la primera placa de prisma de iluminación, para hacer así las dos porciones de extremo de la cara no operativa disonantes.

La distancia de desplazamiento S se selecciona preferiblemente para satisfacer la expresión 0 < S < P (en la que P representa el paso de las respectivas porciones de prisma) para hacer así la transmitancia mayor. En esta ocasión, el aumento de la transmitancia en estos medios puede hacerse mayor mientras se selecciona la distancia de desplazamiento S en esta realización para ser un valor óptimo según la expresión condicional mencionada anteriormente en seguimiento de los rayos de luz de salida.

Si una tercera placa de prisma de iluminación no representada se coloca bajo la placa de prisma de iluminación 34, la tercera placa de prisma de iluminación está pensada para colocarse para estar equipada con una porción de desplazamiento que tiene una longitud correspondiente a la distancia de desplazamiento S entre la segunda y la tercera placas de prisma de iluminación.

Un experimento de la transmitancia se ha realizado bajo la condición en la que; el paso P en cada una de las placas de prisma de iluminación 33 y 34 es de 1 mm; la distancia de desplazamiento S es de 0,3 mm; cada uno de los ángulos de vértice \beta_{1} y \beta_{2} es de 45º; y cada uno de \alphaA y \alphaB es de 90º en la figura 12. Como resultado del experimento se obtiene un gráfico característico (b) expresado mediante la línea de puntos y trazos en la figura 14.

En esta ocasión, la transmitancia se obtiene en el caso donde las respectivas placas de prisma de iluminación se giran de manera que la luz de salida sale totalmente en perpendicular (en la dirección del eje óptico).

Comparado con un gráfico característico (a) de la técnica anterior en el caso de la distancia de desplazamiento S = 0, es evidente que la transmitancia se mejora ligeramente.

Es decir, cuando el sol está en la posición oblicuamente vertical respecto a la posición T_{4} del sol, la luz incidente pasa a través de los respectivos prismas de iluminación 33 y 34, tal como se indica con la línea continua en la figura 12.

Cuando el sol llega en la posición T_{4} más baja en altura que el caso anterior, la luz incidente pasa a través del prisma de iluminación 33 en la segunda porción de microprisma desde el extremo izquierdo del mismo primero, y a continuación la luz se bloquea para reflejarse sobre la cara no operativa de la tercera porción de microprisma desde el extremo izquierdo del mismo prisma de iluminación 33, tal como se indica mediante la línea discontinua en la figura 12. De esta manera, todavía hay un problema que solucionar en que a veces la luz de salida no se puede
transmitir.

Realización 3-3

La figura 13 muestra la Realización 3-3 de la presente invención.

La configuración característica de esta realización es que la placa de prisma de iluminación superior (primera) 35 está diseñada de la misma manera que la placa de prisma de iluminación 32 mostrado en la figura 11, de manera que el ángulo de la cara no operativa \alphaA de la misma satisface la siguientes expresiones condicionales para eliminar el problema en la Realización 2-2 mencionada anteriormente.

(5)90^{o} < \alpha A \leq \theta_{e}

(6)\theta_{h} \leq \alpha A \leq \theta_{e}

En esta ocasión, la expresión (5) es una expresión condicional importante, pero la expresión (6) no se ha de satisfacer siempre.

Aunque esta realización muestra el caso donde el ángulo de la cara no operativa \alphaB de la segunda placa de prisma de iluminación 34 se selecciona para ser de 90º de la misma manera que en la Realización 3-2, el ángulo \alphaB se selecciona preferiblemente para satisfacer las expresiones (5) y (6) mencionadas anteriormente.

Como ejemplo experimental para esta realización, se ha realizado un experimento de la condición de transmisión de la luz solar en el caso de un paso P = 1 mm, distancia de desplazamiento S = 0,3 mm, \alphaA = 110º, \alphaB = 90º, y \beta_{1} = \beta_{2} = 45º. Un resultado del experimento se expresa mediante la línea continua (c) en la figura 14.

También es esta realización, la transmitancia se obtiene en el caso donde las respectivas placas de prisma de iluminación se giran de manera que la luz de salida sale completamente en perpendicular (en la dirección del eje óptico).

Tal como se muestra en la curva (c) de la figura 14, se ha confirmado que la característica se mejora más que en la técnica anterior de la curva (a) y la Realización 2-2 de la curva (b) y que la transmitancia total se mejora de manera remarcable, particularmente en un rango de baja altura del sol.

Incidentalmente, en los respectivos gráficos característicos (a) a (c) de la figura 14, los datos están dispuestos mientras la luz reflejada por las caras no operativas está referida como 0 para propósitos de simplificación, bajo la consideración que la luz reflejada no es efectiva.

Como la Realización 3 está configurada tal como se ha descrito anteriormente, la Realización 3 tiene efectos excelentes como sigue.

(1) Las respectivas caras no operativas \alphaA y \alphaB (a partir de ahora indicadas en general como "\alpha") formadas sobre las superficies inferiores de las placas de prisma de iluminación están formadas para satisfacer por lo menos la expresión 90º < \alpha \leq \theta_{e}, de manera que la relación de la luz transmitida bloqueada por las caras no operativas disminuye, la transmitancia total aumenta de manera que se mejora la eficiencia de la iluminación.

(2) En el caso de un procedimiento en el que se apilan una pluralidad de placas de prisma de iluminación uno sobre el otro en la dirección hacia arriba/abajo, las placas de prisma de iluminación se apilan con la distancia de desplazamiento entre sí, de manera que se puede realizar una función que es similar, pero menor en el grado de la misma, que la función mostrada en el párrafo (1).

(3) Si la pluralidad de las placas de prisma de iluminación están formadas para tener la forma de la placa de prisma de iluminación mostrada en el párrafo (1) y cada una de las placas de prisma de iluminación está provista de la distancia de desplazamiento mostrada en el párrafo (2), la transmitancia total se puede mejorar más, es decir, la eficiencia de la iluminación se puede mejorar más mediante el sinergísmo de las respectivas funciones (1) y (2). En consecuencia, la presente invención tiene un rango muy amplio de aplicación de un aparato de iluminación para un sistema solar doméstico.

Realización 4

La Realización 4 de la presente invención se refiere a las condiciones del material para aumentar un rango de luz incidente de una placa de prisma de iluminación usada en un aparato de iluminación solar. Con referencia ahora a las figuras 19 a 22, se describirá el principio de configuración de la presente invención.

Las figuras 19 y 20 son vistas explicativas que muestran las condiciones de transmisión de la luz solar en la primera y segunda placas de prisma de iluminación que tienen ángulos de vértice \thetaT1 y \thetaT2 respectivamente.

Tal como se muestra en las figuras 19 y 20, el ángulo de la cara no operativa aumenta desde H1 a H2 para bloquear así la trayectoria de los rayos de luz en correspondencia en el caso donde el ángulo de vértice de la placa de prisma de iluminación es \thetaT2, que es mayor que \thetaT1.

Es decir, se muestra el hecho de que la transmitancia de la luz solar disminuye al aumentar el ángulo de vértice de los prismas. Este hecho está provocado por el hecho de que cuando el ángulo de vértice de los prismas es grande, las caras no operativas de los mismos se amplían para bloquear así la trayectoria de los rayos de luz, de manera que la luz que incide en las caras no operativas no se puede transmitir y no se puede controlar.

La figura 21 muestra las relaciones entre el ángulo incidente \theta_{1}, el ángulo de reflexión \theta_{2} (intensidad de la energía de refracción), etc. en el caso donde la luz solar entra en un prisma y sale del prisma. En la figura 21, \thetaT presenta el ángulo de vértice del prisma, y \theta_{N} representa un rango del ángulo incidente.

La figura 22 muestra el valor principal (grados) de los ángulos de deflexión correspondiente al rango del ángulo incidente (grados) del prisma con el ángulo de vértice del prisma como parámetro.

Como es evidente a partir de la figura 22, la energía de refracción del prisma que tiene un ángulo de vértice pequeño, por ejemplo, de 10º disminuye a unos 12º, pero el rango del ángulo incidente se puede controlar mediante el cambio del ángulo de vértice del prisma, para adaptarse a los rayos de luz dados desde un amplio rango de altura del sol de unos 138º.

En consecuencia, es evidente desde el punto de vista de ampliar el rango del ángulo incidente que es preferible hacer el ángulo de vértice del prisma lo más pequeño posible y hacer la potencia de refracción (ángulo de deflexión) lo más grande posible.

A continuación, la Realización 4 que usa el principio mencionado anteriormente se describirá debajo con referencia a las figuras 15 a 18, que son vistas frontales parcialmente ampliadas y una tabla de configuración esquemática.

En las figuras 15 a 18, están formadas una primera placa de prisma de iluminación 51 dispuesta en el lado superior de una porción de iluminación y una segunda placa de prisma de iluminación 52 dispuesta en el lado inferior de la porción de iluminación para estar a una distancia predeterminada de la primera placa de prisma de iluminación 51, usando un material de alta refracción, respectivamente.

En esta ocasión, el ángulo de vértice \alphaA de la primera placa de prisma de iluminación 51 se selecciona para ser menor que el ángulo de vértice \alphaB de la segunda placa de prisma de iluminación 52, tal como se muestra en las figuras 16 y 17, sobre la base del resultado de la consideración mencionada anteriormente usando las figuras 19 a 22.

Por ejemplo, una combinación de \alphaA de 42º y \alphaB de 51,48º se puede considerar.

En esta ocasión, se usa preferiblemente un material de alta refracción tal como policarbonato (a partir de ahora, abreviado como "PC"), o similar, excelente en propiedades de mecanizado, resistencia al clima y resistencia al impacto, como material para cada placa de prisma de iluminación.

Además, en la figura 15, las referencias numéricas 53 y 54 designan motores, respectivamente, accionados sobre la base de una señal dada desde una CPU 55. Las placas de prisma de iluminación 51 y 52 se giran mediante los motores 53 y 54, respectivamente, de manera que se obtienen un ángulos de prisma óptimos de las placas de prisma de iluminación 51 y 52 en correspondencia a la altura y acimut del sol.

Como cada una de las placas de prisma de iluminación 51 y 52 está formada de un material con una alta refracción, el índice de refracción del ángulo incidente del sol en la porción de iluminación se hace grande, de manera que el seguimiento mencionado anteriormente se hace óptimo en correspondencia al cambio del ángulo incidente que acompaña al movimiento de sol en todo el año, junto con la rotación de las placas de prisma de iluminación 51
y 52.

Además, como en el aparato de iluminación solar, el ángulo de vértice \alphaA de la primera placa de prisma de iluminación 51 se selecciona para ser menor que el ángulo de vértice \alphaB de la segunda placa de prisma de iluminación 52, tal como se ha descrito anteriormente, el bloqueo de la trayectoria de los rayos de luz mediante las caras no operativas de la primera placa de prisma de iluminación 51 se hace pequeño, para mejorar así la transmitancia de los prismas, como se ha considerado mediante referencia a las figuras 19 a 22.

Si el ángulo de vértice \alphaA de la primera placa de prisma de iluminación 51 es pequeño, los rayos de la luz del sol se pueden controlar en un amplio rango de incidencia, mientras que se reduce la energía de refracción de los rayos de luz mediante el prisma. El ángulo de vértice \alphaA de la primera placa de prisma de iluminación se selecciona, por lo tanto, para estar en un valor relativamente pequeño desde el punto de vista de la eficiencia de iluminación a lo largo de todo el año, en lugar de sacrificar la energía de refracción. La energía de refracción sacrificada tal como se ha descrito anteriormente se puede compensar mediante el aumento del ángulo de vértice \alphaB de la placa de prisma de iluminación.

La figura 18 es una tabla que muestra la comparación en los valores de los ángulos de vértice de las respectivas placas de prisma de iluminación entre el caso de prismas convencionales de material acrílico (PMMA) que tienen un índice de refracción relativamente bajo y el caso de prismas de PC, que es un material con una alta refracción para conseguir una eficiente iluminación solar a lo largo de todo el año.

Es evidente a partir de esta tabla que cuando se usa PC como las placas de prisma de iluminación en la porción de iluminación, los ángulos de vértice de la primera y segunda placas de prisma de iluminación se hacen pequeños y la eficiencia de la iluminación se mejora, comparada con el material convencional (PMMA).

La configuración que usa un material de alta refracción en la porción de iluminación como en la Realización 4 tiene excelentes efectos como los siguientes.

(1) Como la potencia de refracción de la luz solar incidente a la porción de iluminación aumenta, se puede tomar un amplio rango de luz incidente al interior de la casa.

En consecuencia, se puede conseguir una iluminación eficiente de largo término a lo largo de todo el año.

(2) Como dos o más placas de prisma de iluminación de material de alta refracción están dispuestas en la porción de iluminación para seguir así la luz solar, el tiempo de iluminación solar y la transmitancia aumentan para aumentar así la eficiencia de la iluminación aún más, comparado con el caso de que no hay seguimiento.

(3) Como no solamente la producción en masa de las placas de prisma de iluminación puede hacerse más fácil, sino también el paso del prisma se puede hacer menor cuando se usa un material de alta refracción excelente en la propiedad de mecanización y resistencia al clima, tal como policarbonato, o similar, como el material para las placas de prisma de iluminación, el tamaño y el peso de la porción de iluminación se pueden reducir y la vida de la porción de iluminación en uso de exteriores se puede aumentar.

(4) Como el policarbonato es resistente contra impactos, la resistencia de la porción de iluminación se puede aumentar cuando se usa policarbonato.

Realización 5

La Realización 5 de la presente invención, que se refiere a la prevención de la reflexión sobre las superficies de las placas de prisma de iluminación usadas en un aparato de iluminación solar se describirán con referencia a las figuras 23 a 26.

La figura 23 es una vista explicativa esquemática del aparato de iluminación. La figura 24 es una vista explicativa que se refiere a la reflexión de la luz.

La figura 25 es un gráfico de reflectancias calculadas mediante la simulación de la reflexión de superficie.

La figura 26 es un gráfico de las transmitancias medidas de las placas de prisma de iluminación.

En la figura 23, una porción de iluminación 61 incluye una primera placa de prisma de iluminación 62, y una segunda placa de prisma de iluminación 63. Las placas de prisma de iluminación 62 y 63 están ambas hechas de policarbonato (abreviado como "PC"). Las placas de prisma de iluminación 62 y 63 tienen superficies superior e inferior cubiertas con películas impermeables a la reflexión contenidas con flúor 64, respectivamente, y están diseñadas para poder girar independientemente alrededor de una línea del eje central vertical O-O'. La luz 65 desde el sol se gira dobla hacia abajo en la dirección de la flecha 66 mediante las respectivas rotaciones de la primera y segunda placas de prisma de iluminación 62 y 63, incluso en el caso donde la altura del sol cambia.

Es decir, el aparato de iluminación según la presente invención es un aparato de iluminación para recoger los rayos de luz del sol para usar los rayos de luz para iluminar, calentar, etc. El aparato de iluminación tiene, en la porción de iluminación 61, elementos de iluminación sometidos a un proceso para evitar la reflexión de la superficie de los rayos de luz. Los elementos de iluminación son por lo menos dos placas de iluminación, tales como la primera y segunda placas de prisma de iluminación 62 y 63, que pueden girar horizontalmente de manera independiente. El proceso de prevención de la reflexión incluye la aplicación de por lo menos un recubrimiento de una única capa en cada elemento de iluminación con la película de prevención de la reflexión que contiene flúor 64 a un espesor predeterminado.

Aquí, la reflexión de la luz que forma el fundamento de la presente invención se describirá. En la figura 24, cuando generalmente la luz de longitud de onda \lambda avanza en aire A (índice de refracción n_{0} = 1) en la dirección de la flecha y golpea sobre el substrato C (índice de refracción n_{2}) recubierto con una fina película B (índice de refracción n_{1}), el espesor t de la película fina B para hacer el efecto de prevención de la reflexión mayor se da por la expresión

\vskip1.000000\baselineskip

(7)T = \lambda/4n_{1}

y es conocido que la reflexión se hace menor cuando la siguiente expresión (8) se satisface más perfectamente.

\vskip1.000000\baselineskip

(8)n_{1} - n_{0} = n_{2} - n_{1}

En consecuencia, mientras se seleccione un material que satisfaga estas expresiones, se obtiene un efecto de prevención de la reflexión deseado.

La presente invención está diseñada para utilizar este efecto de prevención de la reflexión. Las condiciones para el aparato de iluminación mencionado anteriormente, la simulación de la reflexión de la superficie, y los resultados medidos de las transmitancias de las placas de prisma de iluminación se describirán a continuación.

(a) Condiciones

La primera placa de prisma de iluminación tiene ángulos 0º/42º, es decir, la cara superior de la primera placa de prisma de iluminación es un plano y el ángulo del prisma de la cara inferior del mismo es de 42º (ver la figura 23). La segunda placa de prisma de iluminación tiene ángulos 0º/51,48º. La película de prevención de la reflexión (ver la figura 24) B es una película de prevención de la reflexión que contiene flúor "CYTOP" (hecha por Asahi Glass Co., Ltd.) y tiene un índice de refracción de 1,34. Como se usan los rayos d (\lambda = 588 nm) en lugar de la luz solar, el espesor de la película t se calcula como t = \lambda/4n_{1} = 588/4 x 1m34 = 110 nm según la expresión (7). La razón por la que se usan los rayos d de \lambda = 588 nm en el cálculo del espesor de la película t = \lambda/4n_{1} es que la luz de alta longitud de onda en visibilidad se selecciona como representativa de la luz visible, pero esta razón no tiene relación con la luz láser. La longitud de onda de la luz láser He-Ne es de 633 nm y se usa en un experimento para medir la reflexión de la superficie. Estrictamente, el valor calculado y el valor medido que se obtienen usando diferentes longitudes de onda se comparan entre sí, pero estos valores se consideran como aproximadamente valores iguales.

(b) Simulación de la reflexión de la superficie

La figura 25 muestra las reflectancias calculadas de las superficies de PC. La figura 25 muestra en qué película de prevención de la reflexión B tal como se muestra en el gráfico (a) de la figura 25 disminuye un 5% aproximadamente por una interfase independientemente del ángulo incidente, comparado con la reflectancia de la superficie que no tiene ninguna película de prevención de la reflexión B, tal como se muestra en el gráfico /b (de la figura 25).

(c) Transmitancias medidas de las placas de prisma de iluminación

La figura 26 muestra los resultados medidos de la energía de salida relativa a la energía incidente en el aparato de iluminación de la figura 23 en el caso donde la primera o segunda placa de prisma de iluminación, o las dos, primera y segunda placas de prisma de iluminación se giran para cambiar el ángulo incidente en correspondencia con el cambio de la altura del sol, de manera que los rayos de luz se controlan para girar hacia abajo en la dirección de la flecha 66.

La transmitancia de la placa recubierta con la película de prevención de la reflexión tal como se muestra en el gráfico (a) de la figura 25 se mejora un 6% aproximadamente comparada con la transmitancia de la placa recubierta sin ninguna película de prevención de la reflexión, tal como se muestra en el gráfico (b) de la figura 25.

Los rayos de luz usados en esta ocasión son luz láser He-Ne (633 nm).

(d) En comparación entre el caso donde se usa PC (n_{2} = 1,583) como placa de prisma de iluminación y el caso donde se usa polimetil metacrilato (abreviado a PMMA, n_{2} = 1,492) como la placa de prisma de iluminación, se dan los siguientes resultados mediante la expresión (8).

Caso de PC

\hskip1,1cm

n_{2} - n_{1} = 1,583 - 1,34 = 0,243

Caso de PMMA

\hskip0,5cm

n_{2} - n_{1} = 1,492 - 1,34 = 0,152

Como el valor del PC está más próximo a n_{1} - n_{0} = 1,34 - 1 = 0,34, el efecto de prevención de la reflexión de PC es mayor que el del PMMA. La refletancia del PMMA obtenida mediante el cálculo en el párrafo (b) disminuye solamente en un 3,5%.

Como la película de prevención de la reflexión que contiene flúor (polímero amorfo) se puede aplicar fácilmente en un corto periodo de tiempo mediante un revestimiento por rotación o un revestimiento por inmersión diferente de un procedimiento de deposición por vapor convencional, se obtiene la prevención de la reflexión mencionada anteriormente, es decir, el aumento de la transmitancia, a un coste relativamente bajo.

Realización 6

La Realización 6 de la presente invención, que se refiere a un accionador/soporte de una placa de prisma de iluminación para accionar/soportar apropiadamente una placa de prisma de iluminación usada en un aparato de iluminación solar se describirá específicamente con las Realizaciones 6-1 a 6-4 mostradas en las figuras 27 a 31.

El accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación de la presente invención se aplica al aparato de iluminación solar de la figura 78 descrito previamente en la técnica anterior.

Realización 6-1

La figura 27 es una vista en planta del accionador/soporte de la placa de prisma de iluminación que muestra la Realización 6-1 de la presente invención.

En la figura 27, la referencia numérica 70 designa una placa de prisma de iluminación tal como un prisma de placa plano; y 71, un rodillo de accionamiento que recibe la torsión de un motor 72 tal como un motor por pasos, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 27, directa o indirectamente a través de un engranaje helicoidal (no representado) para ser accionado. Aunque no se muestra, los engranajes están formados sobre la porción de circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación 70 y sobre la porción de circunferencia externa del rodillo de accionamiento 71, respectivamente. La placa de prisma de iluminación 70 y el rodillo de accionamiento 71 están dispuestos de manera que los dos engranajes se acoplan entre sí. Además, O representa una posición como la posición de centro cercana de rotación de la placa de prisma de iluminación 70.

La referencia numérica 73 designa un controlador para el motor 72. Cuando, por ejemplo, el motor 72 es un motor por pasos, el controlador da una señal de pulso de control en fase. La referencia numérica 74 designa un ajustador para proporcionar un comando de control al controlador 73. Este ajustador 74 está constituido, por ejemplo, mediante una CPU. En este ajustador, se introducen datos para hacer el ángulo del prisma de la placa de prisma de iluminación 70 un ángulo de prisma óptimo en correspondencia a la altura y acimut del sol en cada fecha y hora.

La referencia numérica 75 designa un detector de la posición solar tal como un sensor del eje óptico y/o un sensor de la cantidad de luz, etc. para detectar las condiciones tales como altura, acimut, etc. del sol. El detector de la posición solar 75 está diseñado de manera que la detección que sale del mismo se proporciona al ajustador 74. En consecuencia, el rodillo de accionamiento 71 gira a través del motor 72 sobre la base de una instrucción de accionamiento dada mediante el ajustador 74, de manera que el control de la rotación de la placa de prisma de iluminación 70 mediante la torsión del motor 72 siempre se realiza para optimizar la iluminación solar en la fecha y la hora.

La referencia numérica 77 designa un rodillo de presión que proporciona una fuerza de presión a la placa de prisma de iluminación 70 desde un lado (desde el lado superior en la figura 27). De esta manera, el rodillo de presión 77 está dispuesto en una posición opuesta al rodillo de accionamiento 71, de manera que la fuerza de presión se proporciona a la placa de prisma de iluminación 70 mediante un muelle 77a suspendido desde una porción fija K. El muelle 77a que pertenece al rodillo de presión 77 puede estar constituido por un llamado muelle en voladizo, o puede estar constituido por un muelle de empuje central. Incidentalmente, no hay ningún engranaje formado sobre la circunferencia externa del rodillo de presión 77.

Las referencias numéricas 78a y 78b designa unos primer y segundo rodillos accionados, respectivamente. Estos rodillos accionados 78a y 78b están dispuestos en posiciones que no son solamente horizontalmente opuestos entre sí tal como se muestra en la figura 27, sino que también son opuestos al rodillo de presión 77 para estar en contacto con la placa de prisma de iluminación 70 para optimizar la relación de posición al rodillo de accionamiento 71 (por ejemplo, posiciones laterales opuestas respecto al rodillo de accionamiento 71, tal como se muestra en la figura 27). El primer y segundo rodillos de accionamiento están fijados a porciones de soporte no representadas para ser accionados de manera giratoria (arrastrados) mediante la rotación de la placa de prisma de iluminación 70.

Incidentalmente, no hay ningún engranaje formado también sobre las circunferencias externas de los rodillos accionados 78a y 78b. Además, las posiciones de contacto donde el rodillo de presión 77 y los rodillos accionados 78a y 78b están en contacto con la placa de prisma de iluminación 70 están hechas para tener suficiente espacio de recambio para cubrir la distorsión de la placa de prisma de iluminación 70 en la producción del mismo y la deformación esta expansión, contracción, etc., debido a la temperatura periférica en el lugar de instalación, etc., de manera que la placa de prisma de iluminación 70 se puede soportar de manera uniforme (además de esta realización, esto se aplica a las siguientes realizaciones).

Aunque en la configuración mencionada anteriormente el rodillo de presión 77 proporciona una fuerza de presión en la dirección del centro de la placa de prisma de iluminación 70, la fuerza de presión F se cancela mediante las fuerzas parciales de un lado F_{1a} o F_{1b} de los rodillos accionados 78a y 78b y las fuerzas parciales del otro lado F_{2a} y F_{2b} de los rodillos accionados 78a y 78b se cancelan entre sí para soportar así la placa de prisma de iluminación. En consecuencia, el rodillo de accionamiento 71 se acopla con el engranaje formado sobre la porción de circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación 70 sin fuerza excedente, de manera que la torsión se puede transmitir a la placa de prisma de iluminación 70 para girar la placa de prisma de iluminación 70. Incluso en el caso donde se produce más o menos juego cuando gira la placa de prisma de iluminación 70, el juego es absorbido por el muelle 77a del rodillo de presión 77, de manera que la placa de prisma de iluminación 70 se puede soportar de manera flexible.

Esta realización que muestra la estructura más básica de la presente invención tiene la configuración característica de que el número de rodillos de presión es el menor. En esta realización, sin embargo, la alineación de la placa de prisma de iluminación 70 y el rodillo de accionamiento 71 se estropea fácilmente debido a la delicada posición del rodillo de presión 77 y debido a la delicada dirección de la fuerza aplicada al centro de la placa de prisma de iluminación, cuando se produce el juego en la placa de prisma de iluminación 70. Para ello, están pensadas las siguientes realizaciones mejoradas en este punto.

Realización 6-2

La figura 28 es una vista en planta de un accionador/soporte de placa de prisma de iluminación que muestra la Realización 6-2 de la presente invención. En la figura 28, las referencias numéricas similares en la figura 27 se refieren a partes similares en la Realización 6-1, y la descripción de las partes se omitirá. Aunque no se muestra, se asumen que están previstos medios para accionar el rodillo de accionamiento 71 en esta realización como en la Realización
6-1.

Las referencias numéricas 79 y 80 designan un primer y segundo rodillos de presión, respectivamente. El primer y segundo rodillos 79 y 80 están dispuestos en posiciones (porción superior de la placa de prisma de iluminación 70 en la figura 28) que son opuestas al primer y segundo rodillos accionados 78a y 78b, respectivamente, de manera que la fuerza de presión se da a la placa de prisma de iluminación 70 mediante la fuerza elástica de los muelles 79a y 80a soportados en porciones fijas (no representadas).

Esta realización tiene la configuración característica en que los cuatro rodillos que consisten en dos rodillos accionados 78a y 78b y dos rodillos de presión 79 y 80 están equilibrados para soportar la placa de prisma de iluminación 70, de manera que la fuerza de presión de los primeros y la fuerza de soporte de los últimos se cancela entre sí, tal como se representa mediante la flechas. En consecuencia, incluso en el caso donde se produce juego en la placa de prisma de iluminación 70, la alineación de la placa de prisma de iluminación 70 y el rodillo de accionamiento 71 se mantiene más óptima, comparada con la Realización 6-1.

Incidentalmente, en esta realización, es necesario que las fuerzas de presión de los dos rodillos de presión 79 y 80 contra la placa de prisma de iluminación 70 se hagan uniformes.

Realización 6-3

La figura 29 muestra una vista en planta de una accionador/soporte de placa de prisma de iluminación que muestra la Realización 6-3 de la presente invención. En la figura 29, las referencias numéricas similares en cada una de las figuras 27 y 28 se refieren a partes similares en cada una de las Realizaciones 6-2 y 6-1, y la descripción de las partes se omitirá. Aunque no se muestra, se asume que están previstos medios para accionar el rodillo de accionamiento 71 en esta realización como en la Realización 6-1.

La referencia numérica 77B designa un rodillo de presión principal, que proporciona una fuerza de presión principal a la placa de prisma de iluminación 70 mediante un muelle 77b soportado en una porción fija (no representada).

Las referencias numéricas 81 y 82 designan el primer y segundo rodillos de presión auxiliares, respectivamente. Estos rodillos de presión auxiliares 81 y 82 tienen funciones para ayudar a la fuerza de presión del rodillo de presión principal 77B contra la placa de prisma de iluminación 70 desde posiciones lateralmente simétricas. Los rodillos de presión auxiliares 81 y 82 están dispuestos en las posiciones mostradas en la figura 29, de manera que la fuerza de presión auxiliar se proporciona a la placa de prisma de iluminación 70 a través de muelles 81a y 82a soportados a porciones fijas (no representadas).

Aunque la figura 29 muestra el caso donde el diámetro de cada uno de los rodillos de presión auxiliares 81 y 82 y la presión del muelle de los mismos son substancialmente iguales al diámetro del rodillo de presión principal 77B y la presión del muelle 77b, respectivamente, depende de las respectivas funciones de los rodillos de presión que el diámetro de cada uno de los rodillos de presión auxiliar 81 y 82 pueda ser diferente que el del rodillo de presión principal 77B y que la presión de cada uno de los muelles 81a y 82a pueda ser diferente que la del muelle 77b.

Esta realización tiene la configuración característica en la que los dos rodillos accionados 78a y 78b dispuestos en el lado opuesto a los rodillos de presión principal y auxiliar 77B, 81 y 82 soportan la acción de las fuerzas de presión proporcionadas por los rodillos de presión principal y auxiliar 77B, 81 y 82, tal como se representa por las flechas, para cancelar así las fuerzas de presión para soportar la placa de prisma de iluminación 70.

Es decir, en esta realización, incluso en el caso donde se produce juego en la placa de prisma de iluminación 70, la placa de prisma de iluminación 70 se soporta de una manera más estable mediante los rodillos de presión principal y auxiliar 77B, 81 y 82 y los rodillos accionados 78a y 78b, comparado con las Realizaciones 6-1 y 6-2 porque no solamente la presión del muelle 77b, sino también la presión de los muelles 81a y 82a actúan sobre la placa de prisma de iluminación 70.

En consecuencia, incluso en el caso donde se produce juego en la placa de prisma de iluminación 70, la alineación de la placa de prisma de iluminación 70 y el rodillo de accionamiento 71 se mantiene mejor, de manera que la placa de prisma de iluminación 70 se puede accionar de manera estable.

Realización 6-4

La figura 30 es una vista en planta de una accionador/soporte de placa de prisma de iluminación que muestra la Realización 6-4 de la presente invención. En la figura 30, las referencias numéricas similares en cada una de las figuras 27 a 29 se refieren a partes similares en cada una de las Realizaciones 6-1 a 6-3, y la descripción de la parte se omitirá. Aunque no se muestran, se asume que están previstos medios para accionar el rodillo de accionamiento 71 en esta realización como en la Realización 6-1.

Esta realización tiene la configuración característica en que los dos rodillos accionados 78a y 78b dispuestos en el lado opuesto a los cuatro rodillos de presión (primero a cuarto) 79, 80, 83 y 84 soportan la acción de las fuerzas de presión proporcionadas por los cuatro rodillos de presión 79, 80, 83 y 84, tal como se representa mediante las flechas para cancelar así la fuerza de presión para soportar la placa de prisma de iluminación 70.

En esta ocasión, el tercer y cuarto rodillos de presión 83 y 84 pueden estar preferiblemente dispuestos en posiciones equivalentes a las posiciones del primer y segundo rodillos de presión auxiliares 81 y 82 en la Realización 6-3.

En la figura 30, las referencias numéricas 83 a y 84a designan muelles, respectivamente. Estos muelles 83a y 84a que pertenecen al tercer y cuarto rodillos de presión 83 y 84, respectivamente, y soportados en porciones fijas (no representadas) para proporcionar fuerza de presión a la placa de prisma de iluminación 70.

En esta realización, como la alineación de la placa de prisma de iluminación 70 y del rodillo de accionamiento 71 se mantiene mejor mediante el aumento del número de los rodillos de presión incluso en el caso donde se produce juego en la placa de prisma de iluminación 70, la placa de prisma de iluminación 70 se puede soportar y accionar de una manera más estable.

La presente invención no está limitada a las configuraciones mencionadas anteriormente de las Realizaciones 6-1 a 6-4, y puede realizarse varias de las siguientes modificaciones.

Aunque las respectivas realizaciones se han descrito, por ejemplo, en el caso donde los rodillos accionados están constituidos por un par de rodillos accionados 78a y 78b, la presente invención se puede aplicar al caso donde estén previstos dos pares de rodillos accionados mediante la adición de un nuevo par de rodillos accionados al par de rodillos accionados 78a y 78b.

Aunque las Realizaciones 6-2 y 6-4 se han descrito bajo el caso donde están previstos los rodillos de presión de la misma estructura, la presente invención también se puede aplicar al caso donde para aplicar la fuerza de presión los rodillos de presión están clasificados en rodillos de presión principales y rodillos de presión auxiliares, tal como se describe en la Realización 6-3 y, para este fin, un rodillo de presión principal 77B se puede añadir tal como se ha descrito anteriormente en la Realización 6-3.

Además, tal como se ha descrito anteriormente en las Realizaciones 6-1 y 6-3, el rodillo de accionamiento 71 está preferiblemente dispuesto en una posición que es opuesta al rodillo de presión 77 contra la placa de prisma de iluminación 70 o en una posición que es opuesta al rodillo de presión principal 77B o, tal como se ha descrito anteriormente en las Realizaciones 6-2 y 6-4, el rodillo de accionamiento 71 está preferiblemente dispuesto en una posición que es opuesta al eje central de los rodillos de presión 79 y 80. Este rodillo de accionamiento 71 puede estar dispuesto, sin embargo, en una posición ligeramente alejada de la posición mencionada anteriormente mientras las posiciones equilibradas para soportar las fuerzas de presión de los rodillos de presión dispuestos opuestos a los rodillos accionados se ajustan mediante la selección de la relación de posición entre el rodillo de accionamiento 71 y los rodillos accionados 78a y 78b, que están dispuesto para ser simétricos respecto al rodillo de accionamiento 71.

Aunque cada una de las Realizaciones 6-1 a 6-4 ha mostrado la configuración que un engranaje está formado directamente sobre la circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación para acoplarse con un engranaje formado sobre la circunferencia externa del rodillo de accionamiento para girar así la placa de prisma de iluminación sobre la base de la torsión giratoria dada por el rodillo de accionamiento, esta configuración se puede cambiar como sigue.

Es decir, tal como se muestra en la figura 31, puede preverse un anillo giratorio 90 en una posición concéntrica respecto a una placa de prisma de iluminación (no representada) para está conectada de manera unida a la placa de prisma de iluminación. El anillo giratorio 90 está provisto de un engranaje 90G formado sobre la circunferencia externa del anillo giratorio 90. Están revistos: un rodillo de accionamiento 71 provisto de un engranaje 71G que se acopla con el engranaje 90G; un tornillo sin fin 92 que se acopla con una rueda helicoidal 91 prevista concéntricamente respecto al rodillo de accionamiento 71; y un motor 93 para proporcionar una fuerza giratoria al tornillo sin fin 92 (que corresponde al motor 72 de la figura 27). Además, los rodillos accionados 78a y 78b están dispuestos en lados opuestos del rodillo de accionamiento 71 para estar soportados en porciones fijas (no representadas) a través de soportes 94a y 94b y placas de tope del anillo giratorio 95a y 95b. De esta manera, este aparato se puede configurar de manera que la placa de prisma de iluminación esté soportada a través del anillo giratorio 90. Incidentalmente, puede preverse un conector (no representado) entre el motor 93 y el tornillo sin fin 92 si la ocasión lo demanda.

Aunque la realización mencionada anteriormente ha mostrado unos medios de transmisión de torsión del tipo en los que los engranajes están formados ambos sobre la placa de prisma de iluminación y sobre el rodillo de accionamiento para acoplarse entre sí, este tipo de medios de transmisión de la torsión se pueden reemplazar mediante unos medios de transmisión de la torsión del tipo de accionamiento por correa o unos medios de transmisión de la torsión del tipo similar a un alimentador de marco de película, en el que una pluralidad de salientes están previstos en intervalos regulares sobre la circunferencia externa de uno dispositivo, mientras que una pluralidad de orificios están previstos en intervalos regulares en el otro dispositivo para ajustarse en la pluralidad de salientes para transmitir así la fuerza de accionamiento del dispositivo.

La realización mencionada anteriormente ha mostrado el caso donde la placa de prisma de iluminación está dispuesta y soportada horizontalmente para ser giratoria. Según las condiciones de ajuste del aparato de iluminación solar en un edificio al cual se aplica el aparato, el aparato de iluminación solar 305 que tiene la placa de prisma de iluminación 320 dispuesta en horizontal tal como se representa mediante la línea continua de la figura 78 se puede reemplazar, por ejemplo, mediante un aparato de iluminación solar 305A que tiene una placa de prisma de iluminación 320A dispuesta oblicuamente respecto al techo 301 de un edificio o mediante un aparato de iluminación solar 305B que tiene una placa de prisma de iluminación 320B dispuesta en vertical sobre la porción de un pared 302a, tal como se representa mediante la línea de trazos y puntos de la figura 78. En estos casos, la placa de prisma de iluminación 320A o 320B se requiere que se soporte de manera giratoria. Es evidente que la presente invención se puede aplicar a la placa de prisma de iluminación 320A o 320B en estos casos.

Aunque cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente ha mostrado la configuración de un accionador/soporte en el caso de una placa de prisma de iluminación por propósitos de simplificación, debe entenderse que si se usan una pluralidad de placas de prisma de iluminación, la configuración mostrada en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente se prepara para cada una de las placas de prisma de iluminación.

El aparato de iluminación solar que tiene el accionador/soporte de placa de prisma de iluminación tal como se ha descrito en la Realización 6 tiene los siguientes efectos excelentes.

(1) Como no solamente la fuerza de presión se proporciona desde un lado de la placa de prisma de iluminación mediante por lo menos un rodillo de presión soportado mediante medios elásticos, sino también por lo menos un par de rodillos accionados están previstos sobre el otro lado para recibir la fuerza de presión, de manera que la placa de prisma de iluminación se gira mediante un rodillo de accionamiento mientras se soporta en buen equilibrio, la rotación predeterminada de la placa de prisma de iluminación puede hacerse mientras la placa de prisma de iluminación se soporta de manera uniforme en correspondencia a la distorsión de la placa de prisma de iluminación provocada por la producción de la misma, la deformación de la placa de prisma de iluminación provocada por la expansión o contracción de la misma debida a la temperatura en la práctica, y así sucesivamente.

Es decir, como la placa de prisma de iluminación se soporta de manera inactiva para prever la deformación, o similar, la alineación de la placa de prisma de iluminación y del rodillo de accionamiento se mantiene de manera estable, de manera que no hay ningún obstáculo para la rotación predeterminada de la placa de prisma de iluminación correspondiente al movimiento del sol.

(2) Como la configuración es tal que no hay ningún árbol giratorio previsto en el centro de la placa de prisma de iluminación, no se puede generar ninguna sombra del árbol giratorio y su porción de soporte, tal como se crea de manera inevitable sobre la placa de prisma de iluminación en el caso de la configuración en la que la placa de prisma de iluminación se soporta/acciona mediante un árbol giratorio, de manera que no hay ninguna influencia sobre la placa de prisma de iluminación para la iluminación.

(3) Como el grado de libertad en la disposición de los rodillos se puede aumentar aumentando el número de rodillos de presión, los respectivos rodillos se pueden disponer de manera que la sombra se reduce lo más extremadamente posible en el caso donde la placa de prisma de iluminación se monta en una claraboya.

Realización 7

La Realización 7 de la presente invención, que se refiere a un soporte de placa de prisma de iluminación para soportar indirectamente una placa de prisma de iluminación en un aparato de iluminación solar se describirá a continuación específicamente con referencia a las figuras 32 a 35.

La figura 32 es una vista en planta de un soporte de placa de prisma de iluminación en un aparato de iluminación solar. La figura 33 es una vista frontal de la figura 32. La figura 34A es una vista frontal ampliada de la porción de extremo de la figura 33. La figura 34B es una vista frontal ampliada de la porción XXXIVB de la figura 33.

Tal como se muestra en las figuras 32 a 34B, el soporte de placa de prisma de iluminación incluye: un par de placas de prisma de iluminación circulares 101, por ejemplo, constituidas por la placa de prisma de iluminación mencionada anteriormente; un anillo giratorio de metal 103 que está dispuesto de manera concéntrica para rodear por lo menos una de las placas de prisma de iluminación 101 y que está provisto de un engranaje formado sobre la circunferencia externa del mismo; una pluralidad de placas de soporte 104a a 104d que tienen porciones de extremo insertadas en la porción de circunferencia interna del anillo giratorio de metal 103, y que están dispuestas para intersectar entre sí para soportar la placa de prisma de iluminación 101; una pluralidad de encajes de tope 102a a 102d montados en las posiciones de intersección entre las placas de soporte 104c a 104d y la porción de borde externa de la placa de prisma de iluminación 101 y que tiene porciones de bóveda que están formadas de manera que la placa de prisma de iluminación 101 se puede bloquear mientras se permite que se expanda térmicamente; y encajes de inserción 105 para insertar de manera inactiva respectivas porciones de extremo de las placas de soporte 104a a 104d en el interior del anillo giratorio de metal 103.

Incidentalmente, el accionador de la rotación de la placa de prisma de iluminación se puede configurar tal como se muestra en la figura 31, que muestra un ejemplo modificado de la Realización 6.

La figura 35 es una vista frontal en sección vertical del aparato de iluminación solar según la presente invención mostrado en la figura 32. En la figura 35, la referencia numérica 116 designa una cubierta transparente; 117, una placa de distribución de luz; y 118, un marco de drenaje.

Incidentalmente, las referencias numéricas 101a y 101b designan placas de prisma de iluminación, cada una de las cuales corresponde a la placa de prisma de iluminación hasta ahora designada mediante la referencia numérica 101.

En la configuración mencionada anteriormente, el aparato según la presente invención funciona como sigue.

(1) Aparato de la realización 7-1 (ver las figuras 32 y 33)

(1) Como la pluralidad de placas de soporte 104a a 104d están conectadas para insertar entre sí para soportar la placa de prisma de iluminación 101 respecto al anillo giratorio 103, la conexión de las placas de soporte es estable.

(2) La razón por la cual se usan las placas de soporte transparentes es que la influencia sobre la iluminación se puede evitar. El material para las placas de soporte se selecciona preferiblemente entre el grupo de acril y policarbonato.

(3) La razón por la cual se usan las placas de resina es que la placa de prisma de iluminación está hecha de resina y, de esta manera, el coeficiente de la expansión térmica de las placas de soporte se puede hacer igual al coeficiente de la expansión térmica de la placa de prisma de iluminación para reducir la influencia de las tensiones sobre la placa de prisma de iluminación.

(2) Aparato de la realización 7-2 (ver la figura 34A)

Como hay una diferencia en la expansión o contracción debido a la expansión térmica entre el anillo giratorio de metal 103 y las placas de soporte 104a a 104d, las placas de soporte 104a a 104d se insertan de manera inactiva en el interior del anillo giratorio de metal 103 a través de encajes de inserción 105, de manera que se absorbe la diferencia debido al cambio térmico. Incidentalmente, los encajes de inserción 105 se fijan al anillo giratorio de metal 103 mediante tornillo, o similares.

(3) Aparato de la realización 7-3 (ver la figura 34B)

La placa de prisma de iluminación 101 se soporta mediante las placas de soporte 104a a 104d y se inserta en huecos de los encajes de tope 102a a 104d, de manera que están previstos huecos apropiados entre la superficie de extremo de la placa de prisma de iluminación 101 y los encajes de tope 102a a 102d para absorber así la diferencia entre los coeficientes de expansión térmica. Los encajes de tope 102a a 102d están fijados a las placas de soporte 104c y 104d mediante tornillos.

Realización 8

La Realización 8 se refiere a un aparato de iluminación solar del tipo de claraboya.

Primero, las figuras 36 y 37 muestran vistas teóricas del aparato de iluminación solar del tipo de claraboya.

En el aparato mostrado en las figuras 36 y 37, dos placas de prisma de iluminación P1 y P2 se controlan para seguir al sol usando un total de cuatro veces la refracción, de manera que los rayos directos del sol se dirigen a la dirección vertical constantemente. Respecto a este control, cada una de las placas de prisma de iluminación P1 y P2 está controlada para girar a una velocidad óptima sobre un plano horizontal mediante un mecanismo de accionamiento no representado en correspondencia con el cambio de la altura y acimut del sol.

En las figuras 36 y 37, una pluralidad de porciones de microprisma triangulares están formadas sobre la porción de cara inferior de cada una de las placas de prisma de iluminación P1 y P2, de manera que la pluralidad de porciones de microprisma triangulares tienen funciones de control de la refracción de la luz. La figura 36 muestra una baja altura del sol, mientras que la figura 37 muestra una alta altura del sol. En el caso de la altura más baja del sol, es necesario refractar mucho los rayos del sol, de manera que se usan dos placas de prisma de iluminación P1 y P2 en posiciones donde están dispuestos en la misma dirección unas marcas (a partir de ahora indicados como "marcas del prisma") entre porciones del microprisma de la misma. En esta ocasión, la trayectoria de los rayos de luz transmitidos a través de las dos placas de prisma de iluminación P1 y P2 se puede cambiar en gran medida gracias a la energía de refracción que se añade por las respectivas placas de prisma de iluminación P1 y P2.

Se ha confirmado en el siguiente equipo experimental que la dirección de los rayos directos del sol se puede controlar en un rango de altura solar entre 10º y 84º girando las placas de prisma de iluminación P1 y P2 así configuradas en correspondencia a la altura y acimut del sol.

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La figura 38A muestra un equipo experimental para confirmar la teoría de las figuras 36 y 37. En la figura 38A, los símbolos de referencia P1 y P2 designan una primera y segunda placas de prisma de iluminación, respectivamente; K, una placa de dispersión dispuesta sobre el lado de salida; y T, una cubierta transparente.

Como para las placas de prisma de iluminación P1 y P2, los datos de los ángulos de prisma óptimos en los que las marcas del prisma entre los prismas P1 y P2 encaran la luz del sol en correspondencia a la posición solar previamente almacenada en una CPU no representada se extraen en correspondencia al cambio caleidoscópico de la altura y acimut del sol, y un motor no representado se acciona sobre la base de los datos para controlar la cantidad de rotación de cada prisma P1 y P2, de manera que la luz del sol se controla para dar siempre luz directamente en la parte inferior. La placa de dispersión K se usa para dispersar la luz del arco iris a luz blanca, porque la luz que sale de las placas de prisma de iluminación P1 y P2 tiene un espectro de colores del arco iris.

Aquí, la iluminación se puede ajustar libremente de la iluminación del reflector a una iluminación uniforme de amplio rango en correspondencia al tipo de la placa de dispersión. Por ejemplo, en el caso de iluminación del reflector, se usa preferiblemente una placa de dispersión afelpada o una fina placa de felpa PMMA hecha por Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Por ejemplo, en el caso de radiación dispersiva, se usa preferiblemente una placa PMMA 422 blanco leche hecha por Mitsubishi Rayon Co., Ltd., o similar.

En la configuración de la figura 38A, los resultados de las mediciones bajo las siguientes condiciones (1) a (4) en el caso donde se usa una placa de prisma de iluminación de 600\phi (de PC) como cada una de las placas de prisma de iluminación P1 y P2 y donde se usa una fina placa de PPMA de felpa (hecha por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) como placa de dispersión K, tal como se muestra en una tabla de la figura 38B.

(1) Clima: bueno

(2) Hora: hacia el mediodía

(3) Medición de la Iluminación: Iluminómetro Minolta

(4) Luz del sol Directa: unos 90.000 [lx] (cara de línea normal)

En consecuencia, se realiza el siguiente análisis a partir de la tabla de la figura 38B.

Es evidente a partir de la comparación entre las condiciones de medición (1) y (2) en la tabla que una intensidad de iluminación mayor de diez veces que en el caso de una claraboya convencional que no tiene ninguna placa de prisma de iluminación se obtiene en el caso de una claraboya según la presente invención controlando la luz del sol para que ilumine siempre directamente hacia abajo.

También es evidente a partir de la comparación entre las condiciones de medición (2) y (3), o en otras palabras, a partir de la comparación entre el caso de una claraboya convencional que no tiene ninguna placa de prisma de iluminación y el caso de una claraboya (sin luz del sol directa) según la presente invención, en la tabla que el aparato de iluminación solar de tipo de claraboya según la presente invención se puede asegurar una iluminación tan alta como la de una claraboya convencional, incluso en el caso de que no haya luz del sol directamente por un clima nublado.

Como cada una de las placas de prisma de iluminación está hecha de resina de PC transparente, se bloquean los rayos ultravioletas perjudiciales para el cuerpo humano. Además, la carga de aire acondicionado en verano es pequeña, porque la resina de PC transmite cerca de los rayos infrarrojos, pero bloquea los rayos infrarrojos mayores de unos 2 [\mum].

A continuación, se describirán una teoría y un ejemplo de configuración en el caso donde se usa un material especial para la placa de distribución de la luz para mejorar la característica de distribución de luz en la presente invención.

Como un primer equipo experimental para mejorar la característica de distribución de luz, se muestra un ejemplo en el que se usa un vidrio de iluminación instantáneo (nombre registrado: UMU, a partir de ahora indicado como "primera placa de distribución de luz") 120 hecho por Nippon Sheet Glass Co., Ltd. como material que es tal que la característica de iluminación solar obtenida a partir del aparato de iluminación de tipo claraboya se cambia mediante una placa de distribución de luz tal como se muestra en la figura 39.

Esta primera placa de distribución de luz 120 está formada poniendo una lámina de cristal líquido entre dos láminas de vidrio de placa flotante y controla la característica de transmisión de luz del vidrio usando la propiedad en la que las moléculas de cristal líquido están orientadas en una dirección predeterminada por aplicación de un voltaje AC. En esta ocasión, se ha confirmado experimentalmente que la primera placa de distribución de luz 120 se vuelve opaca en un voltaje de 0 [V] y se vuelve transparente en un voltaje de 100 [V].

En esta ocasión, la intensidad de la iluminación es mide en la disposición mostrada en la figura 39 con el uso de una fuente de luz artificial (proyector halógeno de 100 [W] Uchida SR-JI) 124 como sustituto de la luz del sol. Incidentalmente, la referencia numérica 125 designa una cara de medición que está dispuesta a una distancia de 70 [cm] desde la primera placa de distribución de la luz 120. Además, el símbolo de referencia A designa un punto de medición; y \theta, un ángulo desde la dirección directamente bajo la fuente de luz. La figura 40 muestra el cambio de la característica de distribución de luz correspondiente al voltaje aplicado a la primera placa de distribución de luz 120 en el caso donde se realiza un experimento mediante el primer equipo experimental.

En la figura 40, la ordenada expresa un valor (relación de iluminación relativa) obtenido mediante la división de la intensidad de la iluminación en cada punto de medición por la intensidad de iluminación justo bajo la fuente de luz en el caso donde la primera placa de distribución de la luz 120 está suministrada con un voltaje de 100 [V] y es transparente.

La abcisa expresa un ángulo desde la dirección directamente bajo la fuente de luz al punto de medición, cuyo ángulo corresponde a \theta en la figura 39.

En la figura 40, la curva (a) expresa el cambio de la característica de la distribución de la luz en el caso donde la primera placa de distribución de la luz 120 está suministrada con un voltaje aplicado de 100 [V].

De una manera similar, las curvas (b), (c) y (d) expresan el cambio de la característica de distribución de la luz en el caso donde el voltaje aplicado a la primera placa de distribución de la luz 120 se cambia a 30 [V], 20 [V] y 0 [V] respectivamente. Es evidente a partir de la figura 40 que la cantidad de luz y la característica de distribución de luz se pueden cambiar cambiando el voltaje aplicado a la primera placa de distribución de luz 120 constituida por vidrio de iluminación instantáneo.

Un segundo equipo experimental está configurado tal como se muestra en la figura 41. En el segundo equipo experimental, la intensidad de la iluminación se mide en la condición en la que una segunda placa de distribución de luz (por ejemplo, marca registrada 12M hecha por Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) 123 también está dispuesta justo sobre la primera placa de distribución de luz 120 para ser adyacente a la misma.

Referencias numéricas similares en cada una de las figuras 41 y 30 se refieren a partes similares. Por ejemplo, la segunda placa de distribución de luz 123 está provista de una placa de plástico estampada formada sobre la misma.

La figura 42 muestra los resultados experimentales en el segundo equipo experimental. En la figura 42, la curva (e) expresa la característica de distribución de la luz en el caso donde solamente la segunda placa de distribución de la luz 123 está dispuesta sin disposición de la primera placa de distribución de la luz 120. En este caso, hay una característica de distribución de la luz específica dada, que es tal que la porción justo bajo la fuente de luz se hace oscura. La curva (f) expresa la característica de la distribución de la luz en el caso donde la primera placa de distribución de la luz 120 dispuesta justo bajo la segunda placa de distribución de la luz 123 está suministrada con un voltaje de 100 [V] y se hace transparente. En este caso, la intensidad de la iluminación se baja casi en paralelo comparada con el caso de previsión de solamente la segunda placa de distribución de la luz 123, debido a la pérdida provocada por la transmisión de la luz a través de la primera placa de distribución de la luz 120. Además, en el caso de la curva (f), la característica de distribución de la luz de la segunda placa de distribución de la luz 123 en la que la porción justo debajo de la fuente de luz se vuelve oscura se muestra directamente.

A continuación, cuando el voltaje aplicado a la primera placa de distribución de la luz 120 se cambia a 0 [V], la característica de distribución de la luz cambia tal como se muestra en la curva (g). En este caso, la característica de distribución de la luz de la segunda placa de distribución de luz 123 desaparece, es decir, se muestra la condición de la característica de distribución de la luz ordinaria que la porción justo debajo de la fuente de luz es más brillante y que la porción más lejana de la misma se vuelve más oscura.

Como la característica específica de la segunda placa de distribución de la luz 123 se controla mediante la primera placa de distribución de la luz 120 de la manera descrita anteriormente, debe entenderse que la luz se puede controlar en un rango rodeado por la línea oblicua en la figura 42 en el caso de una combinación de la primera y segunda placas de distribución de la luz 120 y 123.

A continuación, se describirán las Realizaciones 8-1 a 8-3, a las que se aplica la teoría del aparato de iluminación de tipo de claraboya de la presente invención, obtenidas en los respectivos ejemplos experimentales en la figuras 38A, 39 y 41, con referencia a las figuras 43, 44 y 45.

Realización 8-1

La figura 43 muestra la Realización 8-1 de la presente invención. En la figura 43, la referencia numérica 131 designa un bastidor de claraboya; 132, una cubierta transparente; 133a, una primera placa de prisma de iluminación; y 133b, una segunda placa de prisma de iluminación. Las placas de prisma de iluminación 133a y 133b están dispuestas dentro de la cubierta transparente 132. Incidentalmente, aunque no se muestra, se asume que una pluralidad de porciones de microprismas tal como se muestran en las figuras 36 y 37 se forman en la porción de cara inferior de cada una de las placas de prisma de iluminación 133a y 133b.

Las referencias numéricas 134a, 134b, 134c y 134d designan cojinetes del árbol para soportar de manera deslizante las placas de prisma de iluminación 133a y 133b.

Las referencias numéricas 135a1 y 135b1 designan motores para girar las placas de prisma de iluminación 133a y 133b, respectivamente. Los motores 135a1 y 135b1 están diseñados de manera que las fuerzas de accionamiento de los motores 135a1 y 135b1 se transmite a través de engranajes 135a2 y 135b2 a porciones de engranaje (no representadas) formadas sobre la circunferencia externa de las placas de prisma de iluminación 133a y 133b, respectivamente.

La referencia numérica 136 designa un suministro de energía; 137a a 137c, cable conductor; 138, un circuito de accionamiento para accionar el motor 135a1 y 135b1; y 139, una CPU. Los datos de la velocidad de giro de las placas de prisma de iluminación 133a y 133b optimizadas de la manera correspondiente a la órbita tal como ha altura, acimut, etc. del sol se proporcionan a los motores 135a1 y 135b1 a través del circuito de accionamiento 138 mediante la CPU 139. La referencia numérica 146 designa una placa de dispersión dispuesta en la porción de salida.

En la configuración anterior, la luz del sol puede dar iluminación en el interior porque cada una de las placas de prisma de iluminación 133a y 133b se gira a una velocidad apropiada sobre la base de una señal desde la CPU 139 mientras se sigue la altura y dirección del sol.

Realización 8-2

La figura 44 muestra la Realización 8-2 de la presente invención. En la figura 44, las partes constitutivas correspondientes a las de la Realización 8-1 mostrada en la figura 43 están referenciadas en correspondencia.

La referencia numérica 140 designa una primera placa de distribución de la luz dispuesta en el lado de salida como sustituto de la placa de dispersión 146 en la Realización 8-1. La placa de distribución de la luz 140 está formada, por ejemplo, de vidrio de iluminación instantáneo (marca registrada: UMU) tal como se ha descrito anteriormente. La referencia numérica 141 designa un regulador de voltaje; y 142a y 142b, cables conductores para conectar la primera placa de distribución de la luz 140 y el regulador de voltaje 141 al suministro de energía 136, respectivamente. Aquí, el voltaje aplicado a la primera placa de distribución 140 se regula mediante el regulador de voltaje 141.

En consecuencia, también en esta realización, los datos correspondientes al cambio de la posición (altura, acimut) del sol se dan a los motores 135a1 y 135b1 a través del circuito de accionamiento 138 mediante la CPU 139 de la misma manera que en la Realización 8-1, de manera que los ángulos de prisma de las placas de prisma de iluminación 133a y 133b están controladas para optimizarse a través de los engranajes 135a2 y 135b2 para hacer así que la luz del sol se tome de una manera efectiva al interior.

En esta realización, la primera placa de distribución de la luz 140 está dispuesta en el lado de salida del aparato de iluminación. Como la primera placa de distribución de la luz 140 está diseñada de manera que la característica de distribución de la luz se puede cambiar tal como se muestra en la figura 40 cuando el voltaje aplicado a la primera placa de distribución 140 se regula mediante el regulador de voltaje 141, esta realización se caracteriza en que la expresión de la iluminación ambiental se puede cambiar.

Realización 8-3

La figura 45 muestra la Realización 8-3 de la presente invención. En la figura 45, las partes constitutivas correspondientes a las de la Realización 8-2 mostrada en la figura 44 están referenciadas en correspondencia.

La referencia numérica 143 designa una segunda placa de distribución que está constituida, por ejemplo, mediante una placa de plástico grabada y que está dispuesta, por ejemplo, justo por encima de la primera placa de distribución de la luz 140.

Es decir, esta realización se caracteriza en que las dos, la primera y la segunda placas de distribución de la luz 140 y 143 forman unos medios de control de la dirección de salida. Substancialmente, no solamente la luz del sol se toma al interior de una eficiente en correspondencia con la posición del sol de la misma manera que en la Realización 8-2, sino que la característica de distribución de la luz ambiental se controla de manera que la expresión de la iluminación se cambia mediante la combinación de las características de distribución de la luz en las dos placas de distribución de la luz.

En consecuencia, en el caso de control de la expresión de la iluminación en esta realización, la característica de transmisión de la luz se cambia cuando el voltaje que se ha de aplicar a la primera placa de distribución de la luz 140 se selecciona mediante el regulador de voltaje 141. De esta manera, se obtiene una característica de distribución de la luz que es tal que la característica de distribución de la luz de la segunda placa de distribución de la luz 143 formada de una placa de plástico grabada, o similar, aparece o desaparece.

Como el aparato de iluminación solar de tipo claraboya de la Realización 8 está configurado tal como se ha descrito anteriormente, se obtienen excelentes efectos como los siguientes.

(1) Como los medios de iluminación para entrar la luz en correspondencia con la posición de la luz del sol están previstos para una claraboya de manera que no solamente la luz del cielo convencional que entra en una casa, sino también la luz solar se puede tomar al interior en correspondencia al cambio de la posición del sol, una gran cantidad de luz entra en la casa teniendo la claraboya dispuesta sobre la misma, comparado con el caso convencional.

Además, el procedimiento usado en la presente invención es un procedimiento de control de los rayos de luz que se puede poner en la forma convencional de la claraboya. Es decir, como el procedimiento es un procedimiento simple en el que cada placa de prisma de iluminación gira en un plano, la presente invención está adaptada para los propósitos de la presente invención de reducción de tamaño, peso, coste, etc. La energía eléctrica que se ha de controlar se puede reducir porque la placa de prisma se puede girar a una velocidad de giro muy baja.

(2) Cuando los medios de control de la dirección de salida están previstos en el lado de salida del aparato de iluminación mencionado anteriormente para poder seleccionar la dirección de salida, se obtiene un efecto como el siguiente.

Como la distribución característica de la luz se puede cambiar continuamente sin el intercambio de la placa de distribución de la luz, el campo en el que se usa el aparato de iluminación de tipo claraboya según la presente invención se amplía mucho.

Si se usa una primera placa de distribución de la luz tal como vidrio de iluminación instantáneo (marca comercial: UMU) en el que la transmisión de la luz se puede controlar controlando la orientación del cristal líquido como los medios de control de la dirección de salida, la distribución de la luz característica se puede controlar fácilmente solamente mediante una combinación de la primera placa de distribución de la luz y el regulador de voltaje para aplicar el voltaje a la primera placa de distribución de la luz. En consecuencia, la distribución de la luz característica se puede controlar mediante la disposición de solamente una placa de distribución de la luz.

En consecuencia, el trabajo convencional para intercambiar la placa de distribución de la luz en una nueva para cambiar la distribución de la luz característica no se requiere, es decir, la preparación de placas de distribución de la luz diferentes en la distribución de la luz característica como partes de recambio no se requiere.

Además, mediante la disposición de combinación que es tal que no solamente la primera placa de distribución de la luz en la que la transmisión de la luz se puede controlar está dispuesta en el lado de salida, sino que también la segunda placa de distribución de la luz está dispuesta, por ejemplo, justo por encima de la primera placa de distribución de la luz, las características de distribución de la luz de las dos placas de distribución de la luz se multiplican entre sí de manera que la expresión de la iluminación se puede hacer más rica.

Además, si se usan en combinación varios tipos de placas de distribución de la luz que tienen características de distribución de la luz específicas, se pueden generar un gran número de diseños de iluminación.

Realización 9

La Realización 9 de la presente invención, que se refiere a un sensor de eje óptico usado en un controlador de iluminación solar (que se describirá más adelante y después de la Realización 10) se describirá a continuación con referencia a las figuras 46A a 49.

Las figuras 46A a 46C muestran la Realización 9-1 del sensor del eje óptico. La figura 46A es una vista en perspectiva conjunta. La figura 46B es una vista frontal en sección vertical. La figura 46C es una vista en sección horizontal de la figura 46B.

La figura 47 es una vista frontal en sección vertical que muestra una parte importante de la Realización 9-2 del sensor de eje óptico.

La figura 48 es una vista frontal se sección vertical que muestra una parte importante de la Realización 9-3 del sensor de eje óptico.

La figura 49 es una vista frontal se sección vertical que muestra una parte importante de la Realización 9-4 del sensor de eje óptico.

En cada una de las Realizaciones 9-1 a 9-4 del sensor de eje óptico según la presente invención, se muestra un sensor de eje óptico en el que un cilindro 151 de un metal tal como aluminio usado como pantalla de luz está provisto de un orificio 152 formado en la cara superior bloqueada del cilindro 151, tal como se muestra en las figuras 46A y 46B, de manera que la luz se lleva desde el orificio 152 al interior del cilindro 151 y se irradia a la zona inferior 153 del cilindro 151 para determinar así el eje óptico.

Realización 9-1

La Realización 9-1 mostrada en las figuras 46A a 46C está configurada de manera que la zona 153 está partida en una pluralidad de zonas y encerrada con una resina conductora de la luz 155 dividida en una pluralidad de partes en correspondencia a la pluralidad de zonas 153, de manera que una línea que conecta el orificio 152 del sensor de eje óptico y el centro del sensor de eje óptico está rodeada por la resina 155 y que la luz se transmite a las respectivas zonas del sensor óptico 154 a través de la resina conductora de la luz 155, de manera que el eje óptico está determinado sobre la base de los valores de salida de las respectivas zonas del sensor óptico 154.

La resina conductora de la luz 155 sirve para conducir la luz con poca reflexión (con pequeña reflectancia). Las respectivas zonas de la resina conductora de la luz 155 sirven para conducir las ranuras de luz incidente hacia abajo respectiva e independientemente.

Es decir, en la configuración tal como se muestra en las figuras 46A a 46C, se puede hacer entrar la luz en el cilindro 151 solamente a través del orificio 152, de manera que la luz no puede entrar en el cilindro 151 desde la periferia. En esta ocasión, un ángulo que permite que la luz entre en el cilindro 151 está determinado físicamente sobre la base del diámetro y espesor del orificio.

A continuación, la zona a la que la luz se irradia se asume que ahora está partida en cuatro. Cuando la dirección de la luz incidente está cerca de la dirección perpendicular, la luz golpea directamente sobre las cuatro zonas de ranuras 153a a 153d. Si los valores de salida obtenidos a partir de las cuatro zonas de ranuras 153a a 153d en esta ocasión son todos iguales, se encuentra que la dirección de la luz incidente es la dirección perpendicular. Si los valores de salida desde el sensor óptico 154 son diferentes en esta ocasión, el ángulo se encuentra sobre la base de la relación de los valores de salida. Además, la intensidad de la luz se puede detectar sobre la base de la cantidades de luz radiada a las zonas 153a a 153d.

Realización 9-2

La Realización 9-2 mostrada en la figura 47 está configurada de manera que el diámetro o espesor del orificio se cambia o la forma del orificio se cambia a una forma cónica.

Es decir, para ampliar el rango del ángulo incidente, el diámetro del orificio 162 en la cara superior bloqueada del cilindro de metal 161 se puede aumentar o el espesor del orificio se puede reducir o la forma del orificio se puede ampliar hacia abajo como un cono, tal como se muestra en la figura 47.

Incidentalmente, el eje óptico y la intensidad de la luz se detectan de la misma manera que en la Realización 9-1.

Realización 9-3

La Realización 9-3 mostrada en la figura 48 está configurada de manera que un cilindro interno de metal 172 está insertado telescópicamente en el interior de un cilindro externo de metal 171 y que la luz se lleva al interior del cilindro interno 172 desde orificios 172 y 174 previstos en las caras superiores bloqueadas de los cilindros 171 y 172, respectivamente.

Es decir, el espesor del orificio se cambia substancialmente moviendo el cilindro externo 171 de la figura 48 hacia arriba y abajo. El ángulo que permite que la luz entre en el cilindro interno 172 está limitado, de manera que el número de ejes ópticos (intensidad de la luz en el eje óptico) y el ángulo del eje óptico están determinados sobre la base de diferencia entre las salidas en esta ocasión.

Realización 9-4

La Realización 9-4 mostrada en la figura 49 está configurada de manera que la luz se lleva al interior de un cilindro de metal 181 desde un orificio 182 previsto en la cara superior bloqueada del cilindro de metal 181 y que una zona 183 que tiene un sensor óptico previsto en el mismo se inserta en el interior del cilindro 181 para poder ajustarse verticalmente.

Es decir, la porción sobre la que la luz se irradia en la figura 49 se mueve hacia arriba y abajo. En consecuencia, el ángulo que permite que la luz entre en el cilindro se puede controlar sobre la base de la distancia entre el orificio y la zona sobre la que la luz se irradia.

En consecuencia, también en esta realización, el ángulo del eje óptico y la intensidad de la luz respecto al eje óptico se pueden detectar de la misma manera que en la Realización 9-3.

El sensor del eje óptico de la Realización 9 configurado tal como se ha descrito anteriormente tiene los siguientes efectos.

(1) El sensor del eje óptico se puede hacer un sensor del eje óptico de bajo coste.

(2) El ángulo incidente se puede ampliar en lugar de una estructura simple.

(3) En consecuencia, el sensor del eje óptico es muy útil como sensor del eje óptico adaptado a un controlador de iluminación solar.

Realización 10

La Realización 10 de la presente invención, que se refiere a un controlador de iluminación solar para mejorar la eficiencia de iluminación de un aparato de iluminación solar independientemente de la posición donde se ajusta el aparato de iluminación solar se describirá a continuación específicamente sobre la base de las Realizaciones 10-1 a 10-3 mostradas en las figuras 50 a 55.

La característica básica de la presente invención es que se prevé un detector de la posición solar para detectar la posición del sol en cada punto de tiempo en la posición donde se ajusta el aparato de iluminación solar.

Realización 10-1

La figura 50 muestra la Realización 10-1 de la presente invención.

En la figura 50, la referencia numérica 191 designa una placa de prisma de iluminación que sirve como porción de iluminación. Una pluralidad de porciones triangulares de microprismas 191a están formadas en la porción de cara inferior de la placa de prisma de iluminación 191. Aunque no se muestra, unos dientes que se acoplan con un engranaje 193 (que se describirá más adelante) están formados sobre la porción de circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación 191. La referencia numérica 192 designa un motor; y 193, un engranaje que usa la fuerza de accionamiento del motor para girar la placa de prisma de iluminación 191. La referencia numérica 194 designa una CPU; 196, un árbol de conexión para conectar el engranaje 193 y el motor 192; y 197 y 200, cables conductores, respectivamente. Las partes 191 a 200 mencionadas anteriormente son de la misma estructura que en el aparato convencional de la figura 82.

La referencia numérica 199 designa un detector de posición solar que está ajustado para detectar la posición del sol en cada punto de tiempo en la posición donde se ajusta el aparato de iluminación solar 199. Por ejemplo, en el detector de la posición solar 199, una placa de prisma de iluminación 199P o una pluralidad de placas de prisma de iluminación 199P que pueden girar horizontalmente y de manera independiente están dispuestas en la porción de iluminación tal como se muestra en la figura 51, y el detector de posición solar 199 tiene un detector de la condición de iluminación 199P, y una unidad de procesamiento central 199C. El detector de la iluminación solar 199 está configurado de manera que la luz incidente en cada punto de tiempo se recibe desde el sol mientras el ángulo de prisma de la placa de prisma de iluminación 199P se controla para que gire a través de un mecanismo de accionamiento 199M en correspondencia a la posición del sol y que la señal de salida desde el detector de la condición de iluminación 199K está sometida a una operación aritmética en la CPU 199C. Incidentalmente, la referencia numérica 199N designa un dispositivo de entrada para la CPU 199C.

Volviendo a la figura 50, la referencia numérica 200 designa un cable conductor para dar la señal de salida del detector de posición solar 199 a la CPU 194.

En la configuración mencionada anteriormente, la señal obtenida mediante la detector de la posición del sol en cada punto de tiempo en la posición determinada se da a la CPU 194 desde el detector de posición solar 199, de manera que la CPU 194 da una instrucción de rotación al motor 192 sobre la base de esta señal para girar la placa de prisma de iluminación 191 a través del motor 192 y del engranaje 193.

En consecuencia, la rotación de la placa de prisma de iluminación 191 se controla en seguimiento del sol de manera constante, de manera que el ángulo de prisma del mismo se optimiza, de manera que la cantidad de luz que se toma al interior se puede optimizar.

Realización 10-2

La figura 52 muestra la Realización 10-2 de la presente invención. La Realización 10-2 de la figura 52 tiene casi la misma estructura que la Realización 10-1 de la figura 50, de manera que la descripción de las partes de la misma estructura se omitirá porque las partes correspondientes están referenciada en correspondencia.

La configuración característica de esta realización es que además de la configuración de la Realización 10-1, un sensor del eje óptico 201 está dispuesto para encarar la placa de prisma de iluminación 191 y que está previsto un cable conductor 202 para transmitir la señal de salida del sensor del eje óptico 201 a la CPU 194.

El funcionamiento de esta realización se realiza tal como se muestra en las etapas ST1 a ST10 de la figura 53, que es un diagrama de flujo.

De esta manera, en esta realización, la señal de salida del sensor del eje óptico 201 en cada punto del tiempo se da a la CPU 194, de manera que el control del eje óptico de la placa de prisma de iluminación 191 tal como se ejecuta a través de la CPU 194 se corrige continuamente sobre la base de la señal de salida del detector de la posición solar 199. En consecuencia, esta realización está mejorada en la cantidad de luz tomada al interior comparada con la

\hbox{Realización
10-1}

.

\newpage

Realización 10-3

La figura 54 muestra la Realización 10-3 de la presente invención.

Las referencias numéricas similares en cada una de las figuras 54 y 52 se refiere a partes similares. La descripción de las partes de la misma estructura que en la Realización 10-2 se omitirá.

La configuración característica de la presente invención es que un sensor de cantidad de luz 203, en lugar del sensor del eje óptico 201 en la Realización 10-2, está dispuesto para encarar la placa de prisma de iluminación 191, y que está previsto un cable conductor 204 para transmitir la señal de salida del sensor de cantidad de luz 203 a la CPU 194.

En esta realización, el control de la iluminación en la Realización 10-1 se modifica de manera que una instrucción de rotación para la placa de prisma de iluminación 191 se desea corregir a través de la CPU 194 sobre la base de la señal de cantidad de luz dada a la CPU 194 desde el sensor de cantidad de luz 203 en cada punto del tiempo. Es decir, el funcionamiento de esta realización se realiza tal como se muestra en las etapas ST1 a ST10 en el diagrama de flujo de la figura 55. En las etapas, la señal de salida del sensor de cantidad de luz 203 es leída por la CPU 194 en la etapa ST4, y la comprobación se realiza en la etapa ST5 si la cantidad de luz que se ha entrado desde la placa de prisma de iluminación 191 mientras se controla a través de la CPU 194 sobre la base de la señal de detección del detector de la posición solar 199 en una cantidad de luz óptima correspondiente a la posición del sol o no, mediante el cual la cantidad de luz se controla para optimizarse (ST5 a ST10). El punto de diferencia entre esta realización y la Realización 10-2 es que la cantidad de luz se usa como una cantidad de detección de control de la corrección en esta realización.

Aunque cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente se ha descrito bajo el caso donde se prevé una placa de prisma de iluminación en la porción de iluminación por propósitos de simplificación, debe entenderse que la presente invención se puede aplicar al caso donde están dispuestas una pluralidad de placas de prisma de iluminación, por ejemplo, dos placas de prisma de iluminación, o similares, en la porción de iluminación y que el control de la dirección del eje óptico se realiza mejor en el caso de una pluralidad de placas de prisma de iluminación.

Aunque la configuración de la figura 51 se ha mostrado como un ejemplo de la configuración del detector de la posición solar 199 en cada una de las realizaciones mencionadas anteriormente, es evidente que se pueden usar otras configuraciones diferentes de la configuración de la figura 51, mientras se pueda detectar la posición del sol en cada punto del tiempo.

En el caso donde se use la configuración de la figura 51, la placa de prisma de iluminación 199P, el mecanismo de accionamiento 199M, la CPU 199C y el detector de la condición de iluminación 199K en la configuración de la figura 51 son comunes a las Realizaciones 10-1 a 10-3. En consecuencia, estas partes de configuración común se puede omitir parcial o totalmente mediante la aplicación de una idea ingeniosa al proceso de programación en la CPU 194.

El controlador de la iluminación solar de la Realización 10 configurado tal como se ha descrito anteriormente tiene los siguientes excelentes efectos.

(1) Como el detector de la posición solar está previsto además del aparato de iluminación y la CPU de manera que la posición del sol en cada punto del tiempo se puede detectar mediante el detector de la posición solar en el lugar donde se coloca el aparato de iluminación solar, se puede realizar una iluminación de interior óptima en seguimiento del sol en correspondencia en cada punto del tiempo en el lugar de ajuste usando el resultado de la operación aritmética de la CPU sobre la base de la señal de detección.

(2) Además, en la configuración del aparato de iluminación en el que una placa de prisma de iluminación o una pluralidad de placas de prisma de iluminación están dispuestas para poder girar horizontalmente, la cantidad de luz tomada al interior en seguimiento del sol puede hacerse óptima de manera continua, porque el detector de la posición solar da a la unidad de procesamiento central la señal de la posición solar tal como la altura, acimut, etc. del sol en cada punto del tiempo en el lugar de ajuste, de manera que la unidad de procesamiento central realiza una operación aritmética sobre la base de la señal de salida del detector de la posición solar y envía una instrucción de rotación para controlar el ángulo de prisma de la placa de prisma de iluminación apropiadamente.

(3) Además, cuando el detector de la condición de iluminación tal como un sensor del eje óptico, un sensor de la cantidad de luz, etc. está dispuesto además del detector de la posición solar, de manera que el control de la rotación para la placa de prisma de iluminación se corrige en correspondencia al eje óptico o la cantidad de luz en cada punto del tiempo, la condición de iluminación interior se mejora mucho más.

(4) Además, en la configuración en la que está previsto el detector de la condición de iluminación tal como se muestra en el párrafo (3), la corrección del control de giro se realiza apropiadamente incluso en el caso donde el descenso de la precisión de la iluminación se provoca por el deterioro de la propiedad física de la placa de prisma de iluminación debido al uso durante largo tiempo, porque la cantidad de la luz o del eje óptico en cada punto del tiempo se detecta de manera continua.

Realización 11

La Realización 11 de la presente invención, que se refiere a unos medios para detectar la dirección y el ángulo del eje óptico y un tiempo nublado adaptados al controlador de la iluminación se describirá a continuación específicamente sobre la base de las Realizaciones 11-1 y 11-2 mostradas en las figuras 56 a 65.

Realización 11-1

Primero, la Realización 11-1 de la presente invención se describirá con referencia a las figuras 56 a 61.

La figura 56 es una vista en perspectiva que muestra la configuración conjunta de la realización del detector usando el procedimiento de detección de la presente invención. En la figura 56, la referencia numérica 211 designa una base a modo de mesa; y 212, un motor por pasos que sirve como una fuente de accionamiento. La referencia numérica 213 designa un rotor cíclico que se acciona mediante el motor por pasos 212. La referencia numérica 212a designa un árbol giratorio para el motor por pasos 212. Tal como se muestra en la figura 56, el árbol giratorio 212a se pone inactivo en el interior de un orificio 211H previsto en la porción central cercana de la base 211, de manera que el árbol giratorio 212a está dispuesto a una distancia predeterminada de la base 211.

La referencia numérica 214 designa una primera pantalla que está dispuesta de manera solidaria a lo largo de un rango predeterminado de la circunferencia externa del rotor 213. La pantalla 214 está formada en una forma que es tal que la altura cambia continuamente en la dirección de la rotación del rotor 213, tal como se muestra en la figura 56. Por ejemplo, la pantalla 214 está conformada como un triángulo. Respecto a la influencia de las sombras sobre un sensor de luz 217 que se describirá posteriormente, se prevé una porción de conexión 214A en el lado del fondo del triángulo, de manera que la pantalla 214 se eleva ligeramente, tal como se muestra en la figura 56.

Además, como material para la pantalla 214, preferiblemente se usa un material opaco, si es posible, para formar la superficie de la pared de la pantalla 214 para obtener sombras definidas.

Incidentalmente, el motor por pasos 212 está hecho para estar dispuesto sobre un juego de tablero sobre el suelo, o similar, y está hecho para estar soportado mediante la base 211 para soportar el rotor 213 y la pantalla 214 si es necesario.

La referencia numérica 215 designa un interruptor de límite para detectar el origen del rotor 213. El interruptor de límite 215 está montado en la cara circunferencial interna de un soporte en forma de L 216 en el extremo superior del soporte 216 y dispuesto para ser opuesto a la cara circunferencial externa del rotor 213 a una distancia predeterminada de la misma. Incidentalmente, la porción de extremo inferior del soporte 216 está fijada sobre la base 211.

La referencia numérica 217 designa un sensor de luz soportado por un brazo de soporte 218. El sensor de luz 217 está dispuesta en una posición predeterminada que se decide sobre la influencia de las sombras proyectadas desde la pantalla 214 sobre la línea del eje central de rotación justo sobre la cara superior del rotor 213. Incidentalmente, la porción de extremo inferior del brazo de soporte 218 está fijada sobre la base 211 mediante un tornillo 218a, o similar.

La señal de salida del sensor de luz 217 se suministra a la CPU (no representada) a través de un substrato (no representado) que tiene elementos electrónicos que pertenecen al sensor de luz 217 y a través de un cable de conexión (no representado), de manera que se realiza una operación aritmética necesaria (que se describirá posteriormente). El control de giro para el motor por pasos 212 también se acciona sobre la base de una instrucción dada desde
la CPU.

En la configuración de la realización mostrada en la figura 56, el sensor de luz 217 está soportado/fijado en una posición sobre el eje central de rotación sobre el rotor 213 mediante el brazo de soporte 218. En el caso de esta configuración, la alineación precisa del sensor de luz 217 y la pantalla 214 se hace difícil. En consecuencia, es substancialmente necesario que el centro del sensor de luz y el centro de la pantalla estén alineados mediante el ajuste del circuito en el substrato del sensor de luz.

Por lo tanto, tal como se muestra en la figura 57, el sensor de luz 217A está preferiblemente previsto sobre el substrato 219 fijado sobre la cara superior del rotor 213 mediante tornillos 220a y 220b, o similar, de manera que el sensor de luz 217A gira de manera solidaria con el rotor 213. En este caso, el sensor de luz 217A está dispuesto y montado sobre el substrato 219, de manera que el centro del sensor de luz 217A está situado en una posición del centro de rotación del rotor 213 por adelantado. Aunque no se muestra, los elementos electrónicos que pertenecen al sensor de luz 217A y al cable de conexión conectados a la CPU a través de los elementos electrónicos están incluidos en el substrato 219.

A continuación, se describirá el procedimiento con referencia al diagrama de flujo de la figura 61, diferente de las figuras 58A a 60.

En la siguiente descripción, el funcionamiento del procedimiento de detección se describirá usando símbolos de etapas ST1 a St12 descritos en el diagrama de flujo mostrado en la figura 61.

Cuando el detector de la figura 56 ó 57 se coloca en una posición donde dan los rayos de luz del sol y a continuación el motor por pasos se acciona inicialmente, por ejemplo, en sentido horario según unas instrucciones de accionamiento desde una CPU no representada para el propósito de detectar el origen, el origen del rotor 213 se detecta (ST1) mediante el interruptor de límite de detección del origen 215, de manera que el motor por pasos se detiene una vez.

En este caso, tal como se muestra en la figura 58A, se hace que el rotor 213 coincida con la dirección N del origen (por ejemplo, dirección norte). En esta ocasión, por ejemplo, el extremo frontal 214a de la pantalla triangular 214 coincide con el origen O.

A continuación, el motor por pasos 212 se acciona según una instrucción de accionamiento normal dada desde la CPU sobre la base de una instrucción (ST2) para empezar la detección de la dirección y ángulo (ángulo de elevación) del eje óptico, de manera que el rotor 213 empieza a girar en la dirección de la flecha (en sentido antihorario) tal como se muestra en la figura 58A (ST3). Como resultado, si la salida del sensor de luz 217 ó 217A empieza a reducirse en un punto del tiempo que el extremo frontal 214a de la pantalla 214 gira mediante un ángulo \theta1 desde la dirección N del origen tal como se muestra en la figura 58B (ST4), se suministra una señal correspondiente al ángulo \theta1 a la CPU, de manera que la CPU calcula el ángulo \theta1 sobre la base de una señal de ángulo etapa dada desde el motor por pasos 212 y la señal de salida reducida desde el sensor de luz 217 ó 217A, para detectar así la dirección (acimut) del eje óptico de \theta1 (ST5).

A continuación, si la salida del sensor de luz 217 ó 217A aumenta otra vez para volver a una salida alta (ST7) cuando la rotación del rotor 213 continúa, es decir, cuando la rotación de la pantalla 214 continúa, es decir, cuando la pantalla 214 gira además un ángulo \Delta\theta1 desde ST5 (ST6), es decir, cuando la pantalla 214 gira \theta1 + \Delta\theta1 en total, tal como se muestra en la figura 58C, el circuito de control calcula en ST8 el ángulo (ángulo de elevación) \alpha1 del eje óptico sobre la base de \Delta\theta1, tal como sigue.

Es decir, cuando las alturas en el extremo frontal 214a y la posición intermedia P de la pantalla 214 están representadas mediante h y hp, respectivamente, tal como se muestra en la figura 59, la altura hp se calcula mediante la CPU sobre la base de la siguiente expresión (9):

(9)hp = h (\theta - \Delta\theta1) /\theta

en la que \theta representa un ángulo (figura 58C) entre los extremos opuestos 214a y 214b de la pantalla triangular 214. Desde el punto de vista de la proporción, el valor del ángulo se convierte en la longitud del lado inferior de la pantalla 214. Por la misma razón, el valor de \Delta\theta1 se convierte en la longitud entre 214a y P en el lado inferior de la pantalla 214 (figuras 58C y 59).

A continuación, el ángulo (ángulo de elevación) \omega_{1} del eje óptico se da mediante la expresión (10) a partir de la figura 60.

(10)\omega_{1} = tan^{-1} \ (hp/r)

En consecuencia, el ángulo (ángulo de elevación) \omega_{1} del eje óptico se obtiene tal como se muestra en la expresión (11) mediante la substitución de la expresión (9) en la expresión (10).

(11)\omega_{1} = tan^{-1} \ \{(h/r) \cdot (\theta - \Delta\theta 1) /\theta \}

En consecuencia, el ángulo \omega_{1} del eje óptico se calcula sobre la base de la expresión (11) cuando las señales correspondientes a h, r, \theta y \Delta\theta1 se suministran a la CPU (ST8).

Mientras se obtiene el ángulo \omega_{1} del eje óptico, la altura del sol se puede obtener bajo la consideración de la posición de montaje del aparato de iluminación solar.

Cuando la salida del sensor de luz 217 ó 217A en sentido contrario no empieza a reducirse, el rotor 213 se controla para que gire en todo el rango (ST9) y a continuación el clima nublado se decide en ST10, de manera que se envía una salida de detección "nublado".

Cuando el rotor 213 gira en todo el rango (ST11) sin aumentar la salida del sensor de luz 217 ó 217A (ST7) se continúa a través de la rotación de la pantalla 214 (ST6) o después de que se reduce la salida del sensor de luz 217 ó 217A (ST4), la CPU toma una decisión en ST12 de que el ángulo del eje óptico está fuera del rango de detección. El tiempo que el ángulo del eje óptico está fuera del rango de detección es alrededor del mediodía, en el que la altura del sol se hace alta. La detección respecto a este rango se excluye en ST12. A continuación, se repite la operación de detección mencionada anteriormente.

Realización 11-2

A continuación, se describirá la Realización 11-2 de la presente invención con referencia a las figuras 62 a 65.

En el caso de la Realización 11-1, el juicio se hace imposible en la altura del sol de 90º sobre la base del principio de medición si la altura de la primera pantalla 214 no es infinita. Como la altura de la pantalla, sin embargo, está limitada a un valor predeterminado mediante la influencia de los elementos relacionados, la Realización 11-1 tiene un inconveniente que el juicio se hace difícil sobre el mediodía, en el que la altura del sol se hace alta. Esta realización se prevé para compensar el inconveniente de la Realización 11-1.

Ahora, las figuras 62 y 63 son una vista en planta y una vista frontal que muestran la configuración conjunta de la Realización 11-2 del detector usando el procedimiento de detección de la presente invención. En las figuras 62 y 63, la referencia numérica 221 designa un primer soporte; 222, un motor por pasos que sirve como fuente de accionamiento; 223, un rotor cilíndrico que se acciona mediante el motor por pasos 222; y 222a, un árbol de rotación para el motor por pasos 222.

La referencia numérica 224 designa una segunda pantalla que está instalada de manera solidaria con el rotor 223. Tal como se muestra en las figuras 62 y 63, la pantalla 224 tiene una forma frontal de un 1/8 de esfera, en la que un arco circular que tiene un diámetro igual al radio R del 1/8 de esfera está recortado del 1/8 de esfera en el lado interno del 1/8 de esfera, tal como se muestra en la figura 62. La segunda pantalla 224 está diseñada de manera que la porción lateral inferior del diámetro R está fijada al rotor 223 a través de un elemento 224L. En este caso, en esta realización, tal como se muestra en las figuras 62 y 63, la pantalla 224 y el elemento 224L están conectados entre sí mediante un tornillo B_{1}, mientras que el elemento 224L y el rotor 223 están conectados entre sí mediante un tornillo B_{2}.

También como material para la pantalla 224, se usa preferiblemente un material opaco, si es posible, para formar la superficie de la pared de la pantalla 224 para obtener sombras definidas.

Por ejemplo, el motor por pasos 222 está hecho para soportarse mediante un segundo soporte 225.

La referencia numérica 226 designa un interruptor de límite para detectar el origen; y 227, un tope para detener la rotación de la pantalla 224.

La referencia numérica 228 designa un sensor de luz que está soportado mediante un primer soporte 221 a través de un substrato 221a que tiene elementos electrónicos que pertenecen al sensor de luz 228 y que están dispuestos en una posición predeterminada que se decide sobre la base de la influencia de las sombras proyectadas desde la pantalla 224 sobre la línea del eje de rotación central del rotor 223.

Aunque no se muestra, también en esta realización, el sensor de luz 228 está dispuesto de manera que el centro del sensor de luz 228 está situado en el centro de rotación del rotor 223 de la misma manera que en la Realización 11-1, y se puede fijar al rotor 223 a través del substrato. Esta configuración se prefiere en el punto de vista de la alineación del sensor de luz 228 y la pantalla 224.

De manera similar al caso de la Realización 11-1, la salida del sensor de luz 228 se suministra a la CPU no representada a través de elementos electrónicos (no representados) dispuestos sobre el substrato 221d del sensor de luz 228 y cables de conexión (no representados) de los elementos electrónicos, de manera que se realiza el cálculo, detección, etc. necesarios que se describirán posteriormente.

Se asume que el control de la rotación para el motor por pasos 222 también se acciona sobre la base de una instrucción dada desde la CPU.

A continuación, el procedimiento de la presente invención se describirá a continuación con referencia no solamente a la figura 64, sino también al diagrama de flujo de la figura 65, y además las figuras 58A a 58C. La razón por la cual se refieren a las figuras 58A a 58C es que las Realizaciones 11-2 y 11-1 son diferentes en la forma de la pantalla, pero bastante iguales en el funcionamiento de la pantalla, de manera que la descripción de las partes equivalentes a las de las figuras 58B y 58C se pueden omitir.

En la siguiente descripción, el funcionamiento del procedimiento de la presente invención se describirá usando símbolos de etapas ST1 a ST12 descritas en el diagrama de flujo mostrado en la figura 65.

Cuando el detector mostrado en las figuras 62 y 63 se instala en un lugar donde dan los rayos de la luz del sol y a continuación el motor por pasos 222 se acciona inicialmente, por ejemplo, en sentido horario sobre la base de una instrucción de accionamiento desde la CPU (no representada) para el propósito de detectar el origen, la barra de funcionamiento del interruptor de límite 226 golpea sobre el tope 227 para detectar así el origen el rotor 223 (ST1) y el motor por pasos 222 se detiene una vez.

En este caso, el rotor 223 se hace que coincida con la dirección N del origen (por ejemplo, dirección norte). En esta ocasión, por ejemplo, el extremo frontal 224a de la pantalla 224 coincide con el origen O (equivalente a la figura 58A). A continuación, el motor por pasos 222 se acciona en sentido antihorario según una instrucción de accionamiento normal dada desde la CPU sobre la base de una instrucción (ST2) para empezar la detección de la dirección y ángulo (ángulo de elevación) del eje óptico, de manera que el rotor 223 empieza a girar en la dirección de la flecha (sentido antihorario) tal como se muestra en la figura 64 (ST3). Como resultado, si la salida de la luz o 228 empieza a reducirse en un punto del tiempo que el extremo frontal 224a de la pantalla 224 gira un ángulo \theta1 desde la dirección N del origen, tal como se muestra en ST4 (equivalente a la figura 58B), se suministra una señal correspondiente al ángulo \theta1 en la CPU, de manera que la CPU calcula el ángulo \theta1 sobre la base de una señal de ángulo de paso dada desde el motor por pasos 222, y la señal de salida reducida desde el sensor de luz 228, para detectar así la dirección (acimut) del eje óptico como \theta1 (ST5).

A continuación, si la salida del sensor de luz 228 aumenta otra vez para volver a una alta salida (ST7) cuando continúa la rotación del rotor 223, es decir, cuando la rotación de la pantalla 224 continúa, es decir, cuando la pantalla 224 gira más un ángulo \Delta\theta1 desde ST5 (ST6), es decir, cuando la pantalla gira \theta2 = \theta1 + \Delta\theta1 en total desde el origen, tal como se muestra en la figura 58C, el circuito de control calcula en ST8 el ángulo (ángulo de elevación) \omega_{2} del eje óptico sobre la base de la siguiente teoría teniendo en cuenta este fenómeno.

Es decir, cuando las coordenadas del punto de intersección entre la pantalla 224 y el eje óptico del sol, la longitud del lado inferior de la pantalla 224, y el gradiente del eje óptico están representados mediante (x,y), R y a = tan (90º - \Delta\theta1), respectivamente, tal como se muestra en la figura 64, se cumplen las siguientes expresiones (12) y (13).

(12) \{x - (R/2) \}^{2} + y^{2} = (R/2)^{2}

(13)y = ax = \{tan(90^{o} - \Delta\theta 1) \}x

Las coordenadas (x,y) del punto de intersección se dan a partir de las expresiones (12) y (13).

(14)x = R/(1 + a^{2})

(15)y = Ra/(1 + a^{2})

Por otro lado, z en el punto (x,y) de intersección sobre la superficie de la esfera satisface la siguiente expresión (16).

(16)x^{2} + y^{2} + z^{2} = R^{2}

A partir de las expresiones (14) a (16), z se da como sigue.

(17)z = \pm \ Ra \ (1 + a^{2})^{1/2}/(1 + a^{2})

En consecuencia, a partir de las expresiones (14), (15) y (17), se da el ángulo (ángulo de elevación) \omega_{2} del eje óptico como sigue.

(18)tan \ \omega_{2} = z/(x^{2} + y^{2})^{1/2} = a

En consecuencia, cuando la relación de la expresión (13) se substituye en la expresión (18), se obtiene el ángulo \omega_{2} del eje óptico de la misma manera que la expresión (11).

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(19)\omega_{2} = (90^{o} - \Delta\theta 1)

En consecuencia, el ángulo \omega_{2} del eje óptico se calcula sobre la base de la expresión (19) mientras las señales correspondientes a \theta1 y \Delta\theta1 se dan a la CPU (ST8).

Mientras se obtiene el ángulo \omega_{2} del eje óptico, se puede obtener la altura del sol bajo la consideración de la posición de montaje del aparato de iluminación solar.

Cuando la salida del sensor de luz 228 en sentido contrario no empieza a reducirse (ST4), el rotor 223 se controla para que gire sobre todo el rango, a menos que el rotor 223 se detenga mediante el tope 227 (ST9), y a continuación se decide el clima nublado en ST10 en el caso donde el rotor gira sobre todo el rango, de manera que se envía un "nublado" de salida de detección.

Cuando el rotor 223 gira sobre todo el rango (ST11) sin aumentar la salida del sensor de luz 228 (ST7) a través de la rotación de la pantalla 224 continua (ST6) después de que se reduzca la salida del sensor de luz 228 (ST4), la CPU toma una decisión en ST12 que el ángulo del eje óptico está fuera del rango de detección. En el caso de esta realización, el rango que no permite que el ángulo del eje óptico se detecte es muy pequeño, de manera que el rango no permitido se excluye como un rango que no se usa en la práctica. A continuación, la operación de detección mencionada anteriormente se repite.

En las Realizaciones 11-1 y 11-2 mencionadas anteriormente, se han descrito el caso donde los motores por pasos 212 y 222 exclusivamente usados para accionar los rotores 213 y 224 están ajustados y se usan, es decir, el caso donde solamente los rotores 213 y 223 giran respectivamente, mientras que los sensores de luz 217 y 228 están fijos respectivamente. La configuración mencionada anteriormente, sin embargo, puede reemplazarse, por ejemplo, mediante una configuración en la que una pantalla y un sensor de luz se instalan sobre un rotor en un aparato de iluminación solar para introducir la luz del sol mientras se sigue la luz solar en cada momento, y en el que el rotor y el sensor de luz están diseñados para girar, de manera que se puede omitir el motor por pasos de uso exclusivo.

Estando configurado como anteriormente, el control de iluminación solar de la Realización 11 tiene los siguientes excelentes efectos.

(1) Como la dirección y el ángulo del eje óptico se detectan mediante una operación aritmética sobre la base de la salida de detección del sensor de luz dispuesto en una posición predeterminada sobre el eje central de rotación del rotor y sobre la base del ángulo del prisma del rotor, el número de sensores de luz requeridos para su instalación es de uno.

(2) Como la dirección y el ángulo del eje óptico en esta ocasión se pueden obtener fácilmente mediante la CPU según expresiones aritméticas predeterminadas sobre la base de la salida de detección, la detección puede realizarse rápidamente y con precisión. En el aparato de iluminación solar, cuando se encuentra el ángulo del eje óptico, la altura del sol se puede obtener mientras se realiza una operación aritmética mediante la CPU en relación entre el ángulo del eje óptico y otros datos, tales como la fecha de detección, etc.

(3) La pantalla configurada como en la Realización 11-1 (figura 56) tiene una ventaja en que la pantalla se puede producir fácilmente.

En el caso de la pantalla 214 en la Realización 11-1, una zona en la que la dirección y el ángulo del eje óptico no se puede detectar existe en la proximidad de la altura del sol, se selecciona de unos 90º a través de la altura de la pantalla para ser lo más considerablemente grande posible. En la Realización 11-2, la zona en la que la dirección y el ángulo del eje óptico no se pueden detectar en la proximidad de la altura del sol de unos 90º se puede reducir mucho, comparado con la Realización 11-1 incluso en el caso donde la altura de la pantalla se selecciona para no ser tan grande como en la Realización 11-1, porque la superficie de la pantalla 224 está conformada como una esfera. En consecuencia, en la Realización 11-2, no hay substancialmente ningún perjuicio para el control de la iluminación solar.

(4) Si en las Realizaciones 11-1 y 11-2 el sensor de luz está montado a través de un substrato de manera que el centro del sensor de luz está dispuesto en el centro de rotación del rotor, no se requiere un trabajo problemático de ajuste del centro de la pantalla y del centro del sensor de luz, en el momento del montaje del aparato, para mejorar así la eficiencia de la producción porque el centro del sensor de luz y el centro de la pantalla se pueden alinear de manera precisa.

(5) Si el rotor y la pantalla se accionan mediante el motor por pasos, de manera que el ángulo de prisma requerido de la pantalla se detecta sobre la base del ángulo de paso del motor por pasos, el ángulo de prisma de la pantalla se puede detectar rápidamente y de manera precisa.

(6) Como la detección del clima nublado está basada sobre un claro criterio si el sensor de luz tiene sombra o no, la detección del clima nublado se puede realizar automáticamente mediante un único aparato. En consecuencia, la utilidad se grande comparada con la detección convencional debido a la medición a ojo, o similar.

Realización 12

La Realización 12 de la presente invención, que se refiere a un controlador de iluminación solar que usa un procedimiento de accionamiento caracterizado de manera distinta en un aparato de iluminación solar se describirá a continuación específicamente sobre la base de las Realizaciones 12-1 a 12-4 mostradas en las figuras 66A a 71.

Para hacer fácil la comprensión de los respectivos procedimientos de accionamiento de la presente invención, se describen ahora un primer, segundo y tercer aparatos de iluminación solar como ejemplos de configuración típicos.

Primer aparato de iluminación solar

La figura 66A muestra la configuración de un primer aparato de iluminación solar. En la figura 66A, las referencias numéricas 231 y 232 designan una primera y segunda placas de prisma de iluminación planas, respectivamente, que se soportan para ser giratorias, por ejemplo, horizontalmente.

Estas placas de prisma de iluminación (que se pueden indicar a menudo a partir de ahora simplemente como "prismas" en la descripción de la Realización 12) 231 y 232 están provistas de porciones de microprisma triangulares 231a y 232a formadas bajo las caras inferiores de las mismas, tal como se muestra en la figura 66B. Aunque no se muestra, un engranaje está formado sobre la circunferencia externa de cada uno de los prismas 231 y 232.

Las referencias numéricas 233 y 234 designan accionadores para accionar los prismas 231 y 232, respectivamente. Por ejemplo, cada uno de los accionadores 233 y 234 incluye un motor tal como un motor por pasos, o similar, un engranaje helicoidal, un engranaje de accionamiento, etc. (no representados). Los accionadores 233 y 234 transmiten torsión a los motores a través de los engranajes helicoidales y de los engranajes de accionamiento a unos engranajes previstos sobre las circunferencias externas de los prismas 231 y 232 para accionar así las placas de prisma de iluminación 231 y 232, respectivamente.

Las referencias numéricas 235 y 236 designan controladores, respectivamente. En el caso donde los motores incluidos en los accionadores 233 y 234 son, por ejemplo, motores por pasos, los controladores 235 y 236 generan señales de pulsos de control en fase, para realizar así el control de la rotación de los motores por pasos.

La referencia numérica 237 designa un ajustador que proporciona a cada uno de los controladores 235 y 236 una instrucción de accionamiento para ajustar los ángulos del prisma de las placas de prisma de iluminación 231 y 232 cada hora.

Para ello, el ajustador 237 está constituido por una CPU, o similar. Un programa para calcular la posición actual del sol determinada sobre la base de la altura y acimut del sol cada hora en cada fecha y el cálculo de los ángulos del prisma óptimos de los prismas 231 y 232 en correspondencia a la posición actual del sol y un programa de instrucciones para accionar los prismas 231 y 232 que se describirán a continuación se almacenan en el ajustador 237 de antemano.

El primer aparato de iluminación solar que usa el procedimiento de accionamiento del prisma de la presente invención está constituido por las partes 231 a 237 mencionadas anteriormente.

También en el caso de la figura 66A, se omiten la estructura detallada y las partes tales como un suministro de potencia, y así sucesivamente, en el aparato de iluminación solar.

Segundo aparato de iluminación solar

Un segundo aparato de iluminación solar está configurado tal como se muestra en la figura 67.

En la figura 67, la misma estructura que la del primer aparato de iluminación solar está identificada mediante las mismas referencias numéricas que en las figuras 66A y 66B, y la descripción de la misma se omitirá.

La referencia numérica 237A designa un ajustador que es similar al ajustador 237 porque está constituido por una CPU, o similar.

Un programa para calcular la posición actual del sol determinada sobre la base de la altura y acimut del sol cada hora en cada fecha y el cálculo de los ángulos del prisma óptimos de los prismas 231 y 232 en correspondencia a la posición actual del sol, un programa (que incluye un programa para enviar una instrucción para activar un interruptor de cambio 238 que se describirá posteriormente) de instrucciones para accionar los prismas 231 y 232 que se describirá posteriormente, o similar, se almacenan en el ajustador 237A de antemano.

La referencia numérica 238 designa un interruptor de cambio que incluye un terminal de interruptor 238a, un terminales de cambio 238b y 238c. Cuando el ajustador 27A envía una instrucción para accionar el primer o segundo prisma 231 ó 232, se da una instrucción para cambiar el terminal de interruptor 238a al terminal de cambio 238b o 238c al interruptor de cambio 238, de manera que se activa el interruptor de cambio 238.

La referencia numérica 239 designa un controlador que es común a los accionadores 233 y 234. El controlador 239 tiene la misma función que los controladores 235 y 236 en la figura 66A, y sirve para transmitir una instrucción de accionamiento desde el ajustador 237A a alguno de los accionadores 233 y 234 a través del interruptor de cambio 238.

Tercer aparato de iluminación solar

En el segundo aparato de iluminación solar, se muestra el caso donde los accionadores 233 y 234 están previstos como medios de uso exclusivo para accionar una pluralidad de placas de prisma de iluminación 231 y 232, y donde un controlador 239 está previsto como medios de control comunes.

El tercer aparato de iluminación solar está configurado, además de la configuración de la figura 67, de manera que están previstos engranajes de accionamiento de uso exclusivo para accionar las placas de prisma de iluminación 231 y 232 en los accionadores 233 y 234, y que está previsto un elemento de accionamiento común tal como un motor, o similar, para proporcionar fuerza de accionamiento a los respectivos engranajes de accionamiento, en el que el elemento de accionamiento y los respectivos engranajes de accionamiento se cambian a través de mecanismos de cambio mecánicos o eléctricos para transmitir una instrucción de accionamiento desde el ajustador 237A a alguna de las placas de prisma de iluminación 231 y 232 para así accionar alguna de las placas de prisma de iluminación 231 y 232 a través del controlador 239, el interruptor de cambio 238 y el elemento de accionamiento. Como para el controlador en este caso, la provisión del controlador común 239 y el interruptor de cambio 238 mostrados en la figura 67 se puede reemplazar mediante la provisión de estos controladores de uso exclusivos 235 y 236, tal como se muestra en la figura 66A.

Las Realizaciones 12-1 a 12-4 del primer, segundo, tercer y cuarto procedimientos de accionamiento para un aparato de iluminación solar que es un controlador de iluminación solar de la presente invención se describirán a continuación con referencia a las figuras 66A y 67, y los diagramas de flujo mostrados en las figuras 68 a 71.

Realización 12-1

Un primer procedimiento de accionamiento para un aparato de iluminación como una Realización 12-1 se describe ahora con referencia a las figuras 66A y 66B o a la figura 67, y el diagrama de flujo de la figura 68. Este procedimiento de accionamiento se puede aplicar tanto al aparato de iluminación solar mostrado en las figuras 66A y 66B como al aparato de iluminación solar mostrado en la figura 67 (lo mismo se aplicará a partir de ahora).

Primero, cuando el aparato se activa de manera que se inicia su funcionamiento (ST11), los datos de la posición actual del sol cada hora en la fecha son leídos en sincronismo con un reloj incluido en el ajustador 237 ó 237A, para seleccionarlos de todos los datos que se han almacenado en el ajustador 237 ó 237A (ST12).

En consecuencia, el ajustador 237 ó 237A primero calcula una instrucción de accionamiento para determinar el ángulo de prisma del primer prisma 231 sobre la base de la lectura de los datos de la posición solar, tal como se ha descrito anteriormente y proporciona la instrucción de accionamiento al controlador 235 ó 239. En el caso del aparato mostrado en las figuras 66A y 66B, la señal se transmite al accionador 233 a través del interruptor de cambio 238. En consecuencia, el primer prisma 231 se acciona mediante el accionamiento 233 (ST13).

Después de que el ajustador 237 ó 237A confirma a continuación que se ha cancelado la instrucción de accionamiento del primer prisma 231, es decir, el primer prisma 231 se detiene (ST14), una instrucción de accionamiento del segundo prisma 232 determinada sobre la base de los datos de la posición actual del sol en ese punto del tiempo se proporciona al controlador 236 ó 239. En el aparato mostrado en las figuras 66A y 66B, la instrucción se transmite directamente al accionador 234. En el aparato mostrado en la figura 67, la instrucción se transmite al accionador 234 a través del interruptor de cambio 238. Como resultado, el segundo prisma 232 es accionado por el accionador 234 (ST15).

Después de que el ajustador 237 ó 237A confirma a continuación que se ha cancelado la instrucción de accionamiento del segundo prisma 232, es decir, el segundo prisma 232 se detiene (ST16), la operación de accionamiento de las etapas ST12 a ST16 se repite otra vez.

En consecuencia, el primer y segundo prismas 231 y 232 se accionan de manera intermitente y alterna, de manera que los ángulos de prisma de los prismas 231 y 232 se optimizan sobre la base de los datos de la posición solar en cada punto del tiempo.

Realización 12-2

Un segundo procedimiento de accionamiento para un aparato de iluminación como la Realización 12-2 se describirá a continuación con referencia a las figuras 66A y 66B o a la figura 67 y al diagrama de flujo de la figura 69.

En primer lugar, cuando el aparato se activa de manera que se inicia su funcionamiento (ST21), los datos de la posición actual del sol cada hora en la fecha se leen en sincronismo con un reloj incluido entre el ajustador 237 ó 237A para seleccionarlos entre todos los datos que se han almacenado en el ajustador 237 ó 237A (ST22).

Aquí, en este procedimiento de accionamiento, en el ajustador 237 ó 237A, el desplazamiento A del centro del eje óptico desde el centro de referencia cuando el primer prisma 231 se acciona primero, se calcula sobre la base de los datos de la posición actual del sol leídos tal como se ha descrito anteriormente (ST23), y a continuación se calcula el desplazamiento B del centro del eje óptico desde el centro de referencia cuando se acciona el segundo prisma 232 (ST24). A continuación, se comparan el valor del desplazamiento A y el valor del desplazamiento B entre sí (ST25).

En el caso de A \leq B como resultado, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el primer prisma 231 y a continuación se acciona el segundo prisma 232 (ST26). Aunque no se muestra en el diagrama de flujo de la figura 69, la instrucción de accionamiento en ST26 se ejecuta según las etapas ST13 a ST16 mostradas en la figura 68 (en este caso, las placas de prisma de iluminación 231 y 232 se accionan alternativamente de la misma manera que en la Realización 12-1 y la condición de accionamiento de las mismas no se describen otra vez).

Por el contrario, en el caso de A > B, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el segundo prisma 232 y a continuación accionar el primer prisma 231 (ST27). La instrucción de accionamiento en ST27 se ejecuta en una secuencia inversa de las etapas ST15, ST16, ST13 y ST14 en la figura 68.

Cuando, por ejemplo, pasa a continuación un tiempo de espera de 10 segundos (ST28), la operación previa se repite en una secuencia normal de las etapas ST22 a ST28 otra vez (ST28).

En consecuencia, también en el caso del procedimiento de accionamiento de la Realización 12-2, la primera y segunda placas de prisma de iluminación 231 y 232 se accionan de manera intermitente y alterna de manera que los ángulos de prisma de los prismas 231 y 232 se optimizan sobre la base de los datos de la posición solar en cada punto del tiempo.

El procedimiento de accionamiento de la Realización 12-2 tiene una característica en que la secuencia de accionamiento del primer y segundo prismas está controlada para decidirse mediante comparación de las respectivas secuencias de accionamiento desde el punto de vista del desplazamiento del centro del eje óptico desde el centro de referencia en cada punto del tiempo para compensar el descenso de la precisión en la característica de iluminación como resultado del accionamiento alterno.

Realización 12-3

Un tercer procedimiento de accionamiento para un aparato de iluminación solar como Realización 12-3 se describirá a continuación con referencia a las figuras 66A y 66B o la figura 67 y los diagramas de flujo de las figuras 70 y 68.

En primer lugar, cuando el aparato se activa de manera que se inicia su funcionamiento (ST31), los datos de la posición actual del sol cada hora en la fecha son leídos en sincronismo con un reloj incluido en el ajustador 237 ó 237A, para seleccionarlos entre todos los datos que se han almacenado en el ajustador 237 ó 237A (ST32).

En este procedimiento de accionamiento, en el ajustador 237 ó 237A, la distancia movida C del eje óptico cuando el primer prisma 231 se acciona primero y a continuación se acciona el segundo prisma 232 se calcula sobre la base de los datos de la posición solar actual almacenados tal como se ha descrito anteriormente (ST33), y, posteriormente, se calcula la distancia movida D del eje óptico cuando el segundo prisma 232 se acciona primero y a continuación se acciona el primer prisma 231 (ST34). A continuación, el valor de la distancia movida C y el valor de la distancia movida D se comparan entre sí (ST35).

En el caso de C \leq D como resultado, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el primer prisma 231 y a continuación se acciona el segundo prisma 232 (ST36). Aunque tampoco se muestra en el diagrama de flujo de la figura 70, la instrucción de accionamiento en ST36 se ejecuta según las etapas ST13 a ST16 mostradas en la figura 68.

Por el contrario, en el caso de C > D, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el segundo prisma 232 y a continuación se acciona el primer prisma 231 (ST37). La instrucción de accionamiento en ST37 se ejecuta en una secuencia inversa de las etapas ST15, ST16, ST13 y ST14 en la figura 68.

También en este caso, cuando, por ejemplo, pasa a continuación un tiempo de espera de 10 segundos (ST38), la operación previa se repite en una secuencia normal de las etapas ST32 a ST38 otra vez (ST38).

En consecuencia, también en el caso del procedimiento de accionamiento de la Realización 12-3, el primer y segundo prismas 231 y 232 se accionan de manera intermitente y alterna, de manera que los ángulos de prisma de los prismas 231 y 232 se optimizan sobre la base de los datos de la posición solar en cada punto del tiempo.

Además, el procedimiento de accionamiento de la Realización 12-3 tiene un ventaja en que la secuencia de accionamiento del primer y segundo prismas se controla para decidirse por comparación de las respectivas secuencias de accionamiento desde el punto de vista de la distancia movida del eje óptico en cada punto del tiempo para compensar la disminución de la precisión de la iluminación característica como resultado del accionamiento alternado.

Realización 12-4

Un cuarto procedimiento de accionamiento para un aparato de iluminación solar como Realización 12-4 se describirá a continuación con referencia a las figuras 66A y 66B o a la figura 67 y los diagramas de flujo de las figuras 71 y 68.

En primer lugar, cuando el aparato se activa de manera que se inicia su funcionamiento (ST41), los datos de la posición actual del sol cada hora en la fecha son leídos en sincronismo con un reloj incluido en el ajustador 237 ó 237A, para seleccionarlos entre todos los datos que se han almacenado en el ajustador 237 ó 237A (ST42).

En este procedimiento de accionamiento, el área E definida por los lugares provocados como resultado del movimiento del centro del eje óptico entre antes y después del accionamiento de los prismas 231 y 232 cuando el primer prisma 231 se acciona y a continuación se acciona el segundo prisma 232 se calcula sobre la base de los datos de la posición solar actual almacenados en el ajustador 237 ó 237A (ST43).

A continuación, se calcula el área F definida por los lugares provocados como resultado del movimiento del centro del eje óptico entre antes y después del accionamiento de los prismas 231 y 232 cuando el segundo prisma 232 se acciona y a continuación se acciona el primer prisma 231 (ST44).

Los valores de las áreas E y F calculados de esta manera se comparan entre sí (ST45).

En el caso de E \leq F como resultado, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el primer prisma 231 y a continuación se acciona el segundo prisma 232 (ST46). Aunque tampoco se muestra en el diagrama de flujo de la figura 71, la instrucción de accionamiento en ST46 se ejecuta según las etapas ST13 a ST16 mostradas en la figura 68.

Por el contrario, en el caso de E > F, se envía una instrucción de accionamiento para accionar el segundo prisma 232 y a continuación para accionar el primer prisma 231 (ST47). La instrucción de accionamiento en ST47 se ejecuta en una secuencia inversa a las etapas ST15, ST16, ST13 y ST14 en la figura 68.

También en este caso, cuando, por ejemplo, pasa a continuación un tiempo de espera de 10 segundos (ST48), la operación previa se repite en una secuencia normal de las etapas ST42 a ST48 otra vez (ST48).

En consecuencia, también en el caso del procedimiento de accionamiento de la Realización 12-4, el primer y segundo prismas 231 y 232 se accionan de manera intermitente y alterna, de manera que los ángulos de prisma de los prismas 231 y 232 se optimizan sobre la base de los datos de la posición solar en cada punto del tiempo.

Además, el procedimiento de accionamiento de la Realización 12-4 tiene una ventaja en que la secuencia de accionamiento del primer y segundo prismas se controla para decidir por comparación de las respectivas secuencias de accionamiento desde el punto de vista del área definida por los lugares provocados como resultado del movimiento del centro del eje óptico en cada punto del tiempo para compensar la disminución de la precisión en la iluminación característica como resultado del accionamiento alternado.

El procedimiento de accionamiento en el aparato de iluminación solar según la presente invención no está limitado a las realizaciones mencionadas anteriormente.

Por ejemplo, aunque las realizaciones de la presente invención han mostrado el caso donde la posición actual del sol se detecta en sincronismo entre un reloj y los datos de la posición solar cada hora sobre cada dato almacenado de antemano el ajustador 237 ó 237A, la invención se puede aplicar al caso donde están previstos unos medios de juicio de la condición de la luz del sol, tales como un sensor del eje óptico, un sensor de la cantidad de luz, o similar, en el aparato de iluminación solar, de manera que la posición actual del sol cada hora se calcula mediante unos medios de control y almacenamiento de operación aritmética tales como una CPU, o similar, incluidos en el ajustador 237 ó 237A sobre la base de la salida de detección del eje óptico o cantidad de luz de la luz del sol cada hora en el lugar donde está instalado este aparato.

Aunque en el aparato de iluminación solar mostrado en las figuras 66A, 66B y 67 se muestra la configuración en la que la porción de iluminación está dispuesta de manera que las respectivas placas de prisma de iluminación se giran mientras se soportan horizontalmente, la disposición de las placas de prisma de iluminación que constituyen el aparato de iluminación solar se puede cambiar en correspondencia a la condición de ajuste, etc. del edificio al cual se aplica el aparato de iluminación solar.

Es decir, se puede diseñar un aparato de iluminación solar que tiene las placas de prisma de iluminación dispuestas, por ejemplo, oblicuamente respecto al techo del edificio en lugar de las placas de prisma de iluminación dispuestas horizontalmente o un aparato de iluminación solar que tiene placas de prisma de iluminación dispuestas verticalmente sobre la porción de pared del edificio, en lugar de las placas de prisma de iluminación dispuestas horizontalmente mencionadas anteriormente. El procedimiento de accionamiento de las placas de prisma de iluminación de la presente invención también se aplica al aparato de iluminación solar que tiene la porción de iluminación provista de placas de prisma de iluminación dispuestas tal como se ha descrito anteriormente.

Aunque la Realización 12-1 se ha descrito bajo el caso donde el primer y segundo prismas se accionan para descender, es decir, el primer prisma se acciona y a continuación se acciona el segundo prisma, la presente invención se puede aplicar al caso donde los prismas se accionan para ascender, es decir, se acciona el segundo prisma y a continuación se acciona el primer prisma.

Además, en el caso donde están dispuestos tres o más prismas, puede pensarse en un procedimiento de accionamiento en el que los prismas se acciona en otra secuencia que el orden descendente o ascendente, es decir, primero se acciona un prisma intermedio y a continuación se accionan los prismas superior o inferior.

Además, el cálculo de los datos iniciales para la comparación entre las secuencias de accionamiento desde el punto de vista predeterminado tal como se muestra en las Realizaciones 12-2 a 12-4 no es necesario que se realicen en la secuencia en el diagrama de flujo mostrado en las figuras 69 a 71. Por ejemplo, el diagrama de flujo de la figura 69 se puede modificar de manera que el procedimiento de la secuencia ST23 \rightarrow ST24 se reemplaza mediante el procedimiento de la secuencia ST24 \rightarrow ST23 y, a continuación se realiza la comparación entre A y B en ST25.

Aunque las Realizaciones 12-2 a 12-4 se han descrito bajo el caso donde se prevé un tiempo de espera de 10 segundos en cada una de las etapas ST28, ST38 y ST48 antes de que se cambie el ciclo al siguiente, el tiempo de espera se puede ajustar de manera variada según las necesidades en el lugar de instalación. Por ejemplo, el tiempo de espera se puede ajustar para que sea de 1 minuto.

De una manera ideal, es preferible desde el punto de vista de mejora de la iluminación característica que la etapa ST48 se omita, es decir, que el tiempo de espera se ajuste a cero.

Aunque las realizaciones se han descrito bajo el caso donde se usan dos placas de prisma de iluminación como la pluralidad de placas de prisma de iluminación dispuestas en la porción de iluminación, la presente invención también se puede aplicar al caso donde están previstas tres o más placas de prisma de iluminación, tal como se ha descrito anteriormente.

En el caso donde están dispuestas tres o más placas de prisma de iluminación, las placas de prisma de iluminación se pueden diseñar de manera que la primera y segunda placas de prisma de iluminación en las realizaciones mencionadas anteriormente se reemplacen simplemente por la primera, segunda y tercera placas de prisma de iluminación o que las placas de prisma de iluminación se accionen mediante un procedimiento en el que se accionen una pluralidad de placas de prisma de iluminación como un juego.

Por ejemplo, el procedimiento de accionamiento en el caso de tres placas de prisma de iluminación se describirá bajo la Realización 12-1. Es decir, es posible usar un procedimiento de accionamiento que se aplica a una combinación de una pluralidad de placas de prisma de iluminación, de manera que el primer y segundo prismas se accionan primero en ST13, la parada del primer y segundo prismas se confirma a continuación en ST14, el tercer prisma se acciona a continuación en ST15 y la parada del tercer prisma se confirma en ST16.

Como las placas de prisma se accionan tal como se ha descrito anteriormente, el controlador de iluminación solar de la Realización 12 tiene los siguientes excelentes efectos.

(1) Incluso en el caso donde se prevén accionadores y controladores de uso exclusivo de los mismos para una pluralidad de placas de prisma de iluminación tal como se muestra en la figura 66A, las placas de prisma de iluminación no se accionan simultáneamente, sino que se accionan de manera intermitente y alterna en una secuencia predeterminada, tal como se ha descrito anteriormente en las Realizaciones 12-1 a 12-4, de manera que tanto la capacidad del suministro de energía como la energía eléctrica máxima consumida se pueden reducir mediante el accionamiento intermitente.

(2) En este caso, mediante la previsión de elementos de accionamiento comunes tales como motores, o similares, de un número menor (incluido 1) que el número de las placas de prisma de iluminación y la previsión de los medios de cambio de un menor número (incluido 1) que el número de las placas de prisma de iluminación que se muestran en la figura 67, surge, además del efecto de reducción en la capacidad del suministro de energía y del ahorro de energía, un efecto que el coste del aparato se reduce mediante la reducción del número de elementos de accionamiento o elementos de controlador en correspondencia, si los elementos de accionamiento o los elementos de controlador comunes se usan para seleccionarlos mediante los medios de cambio cuando se accionan las placas de prisma de iluminación.

(3) Además, si los procedimientos de accionamiento mencionados anteriormente (1) y (2) se realizan después de la secuencia de accionamiento de las placas de prisma de iluminación para accionarse de manera intermitente, tal como se muestra en las Realizaciones 12-2 a 12-4 se describe en el punto de vista predeterminado, disminuyendo la precisión (en la iluminación característica) provocada porque el accionamiento intermitente se hace pequeño para que la disminución de la precisión se pueda compensar sin perjuicio del uso práctico.

(4) Si se prevé un tiempo de espera en un rango de tiempo prácticamente razonable tal como se muestra en las figuras ST28, ST38 y ST48 en las figuras 69, 70 y 71 antes de que la operación de accionamiento realizada en las etapas anteriores se repita cuando se completa un ciclo de operación de accionamiento en las etapas del accionamiento intermitente de las placas de prisma de iluminación, la energía eléctrica máxima consumida se puede reducir más mientras la precisión en la iluminación característica disminuye más o menos en correspondencia al tiempo de espera.

Realización 13

La Realización 13 de la presente invención, que se refiere a un detector de origen en un aparato de iluminación solar usado en un controlador de iluminación solar se describirá a continuación específicamente sobre la base de las Realizaciones 13-1 a 13-4 mostradas en las figuras 72 a 77C.

Realización 13-1

La Realización 13-1 de la presente invención se describirá con referencia a las figuras 72 a 75. La figura 72 es una vista en perspectiva que muestra la condición de montaje de un microinterruptor. En la figura 72, la referencia numérica 240 designa una palanca accionada de posición del anillo. Un rodillo de detección de la posición del anillo 241 está previsto de manera giratoria en un extremo de la palanca 240. Un asiento de muelle 240a para un muelle 243, mediante el cual la palanca 240 está fijada a una porción fija 242 y un árbol giratorio 240b que sirve como articulación para girar la palanca 240, está previsto sobre el lado de la base de la palanca 240. El rodillo de detección de la posición del anillo 241 está dispuesto para estar en contacto con un anillo giratorio 257, que se describirá posteriormente.

La referencia numérica 244 designa un microinterruptor de tipo mecánico; 244s, un contacto del microinterruptor 244; y 244a, placas de guía dispuestas a ambos lados del contacto 244s, respectivamente. Para guiar el funcionamiento del contacto 244s mediante un rodillo de origen 245, que se describirá posteriormente, por ejemplo, las placas de guía 244a y 244b tienen superficies curvadas. La referencia numérica 244c designa un terminal de salida del microinterruptor 244.

Tal como se muestra en la figura 75, una placa de prisma de iluminación 251 en esta realización está configurada de manera que, por ejemplo, cuatro placas de soporte 258a a 258d formadas del mismo material (policarbonato, o similar) que la placa de prisma de iluminación 251 están dispuestas para atravesarse entre sí, tal como se muestra en la figura 75, para girar así de manera solidaria la placa de prisma de iluminación 251 y un anillo giratorio 257 dispuesto fuera de la placa de prisma de iluminación 251 y previsto para ser concéntrico con la placa de prisma de iluminación 251.

Un engranaje no representado en la figura 75 (designado mediante la referencia numérica 257G en las figuras 73A y 73B) está previsto sobre la circunferencia externa del anillo giratorio 257, de manera que el anillo giratorio 257 suministrado con torsión desde un engranaje de accionamiento 259a de un accionador de rotación 259 gira. En la figura 75, el carácter de referencia S designa un marco de soporte para el anillo giratorio 257.

Volviendo a las figuras 73A y 73B, estos dibujos son vistas en perspectiva que muestran el estado de disposición de un rodillo de origen.

En las figuras 73A y 73B, la referencia numérica 245 designa un rodillo de origen que está previsto de manera giratoria en la porción de extremo inferior de una placa de soporte 246a de un encaje de montaje 246, que se describe a continuación.

El encaje de montaje 246 está compuesto por una placa de presión en forma de silla sin patas 246a, y una placa de soporte en forma de C en sección 246b. Una porción vertical de la placa de presión 246a está fijada a una pared circunferencial interna 257a del anillo giratorio 257 mediante en accionamiento de un tornillo 247a en un orificio roscado b_{1}. Una porción horizontal de la placa de presión 246a se pone sobre el extremo superior de la placa de soporte 246b y se fija a una porción de borde 257b del anillo giratorio 257 mediante el accionamiento de un tornillo 247b en orificios roscados b_{2} y b_{3}, de manera que la placa de presión 246a y la placa de soporte 246b están unidas en un cuerpo. El rodillo de origen 245 está previsto en el extremo inferior de la placa de soporte 246b para estar encarado con el contacto 244c del microinterruptor 244. En este caso, la posición de montaje del rodillo de origen 245 se ajusta de manera que el rodillo de origen 245 hace que el contacto 244s funcione cuando el anillo giratorio 257 gira a una posición opuesta al contacto 244s del microinterruptor 244.

El detector de la posición de origen de la Realización 13-1 está configurado tal como se ha descrito anteriormente.

El detector de la posición de origen de la Realización 13-1 se describirá a continuación con referencia a la figura 75, así como con referencia a las figuras 74A a 74C.

En primer lugar, el anillo giratorio 257 se gira junto con la placa de prisma de iluminación 251 mediante el accionador de rotación 259 mostrado en la figura 75. Como en esta ocasión la porción de base de la palanca 240 es estirada por el muelle 243 tal como se muestra en la figura 74A, la palanca 240 se eleva con el uso del árbol giratorio 240b como una articulación. En consecuencia, la fuerza de presión debida al muelle 243 se da al rodillo de detección de la posición del anillo (a partir de ahora indicado como "rodillo" simplemente) 241 previsto en la porción de extremo de la palanca 240, de manera que el rodillo 241 se accionado para girar mediante la rotación del anillo giratorio 257.

En consecuencia, cuando la rotación del anillo giratorio 257 hace que el rodillo de origen 245 vaya a la posición opuesta al contacto 244s a través de la placa de guía 244a del microinterruptor 244, tal como muestra en la figura 74B, el rodillo de origen 245 empuja el contacto 244s para hacer activar el contacto 244s de manera que una señal de detección de la posición de origen se envía desde la terminal de salida 244c (ver la figura 72).

Como en esta ocasión el contacto 244s es empujado hacia arriba tal como se muestra en la figura 74B, la palanca 240 gira ligeramente en sentido antihorario con el uso del árbol giratorio 240b como articulación. En consecuencia, el muelle 243 se estira para girar así la palanca 240 más en sentido antihorario. Como resultado, el rodillo 241 es separado instantáneamente de la circunferencia externa del anillo giratorio 257, tal como se muestra en la figura 74B.

Cuando el anillo giratorio 257 también gira de manera que el rodillo de origen 245 pasa a través de la placa de guía 244b, la fuerza de presión dada al contacto 244s desde el rodillo de origen 245 desaparece. En consecuencia, bajo la recepción de la fuerza de tracción del muelle 243, la palanca 240 gira en sentido horario alrededor del árbol giratorio 240b como una articulación. Como resultado, la palanca 240 es presionada contra la circunferencia externa del anillo giratorio 257 mediante el muelle 243 otra vez, tal como se muestra en la figura 74C, de manera que el rodillo 241 es accionado para girar mediante la rotación del anillo giratorio 257.

Tal como se ha descrito anteriormente, el rodillo de origen 245 está fijado al anillo giratorio 257 para estar unido con el anillo giratorio 257 en un cuerpo, mientras que el contacto 244s del microinterruptor 244 que se acciona mediante el rodillo de origen 245 cuando el anillo giratorio 257, es decir, la placa de prisma de iluminación 251 alcanza la posición del origen, está dispuesto en una posición predeterminada junto con un cuerpo del microinterruptor. En esta ocasión, el rodillo de detección de la posición del anillo 241 fijado de manera solidaria al microinterruptor 244 está siempre presionado contra el anillo giratorio 257 mediante el muelle 243 a través de la palanca 240, de manera que el rodillo 241 se acciona para girar mediante la rotación del anillo giratorio 257 de manera continua. Como resultado, incluso el en caso donde el lugar de rotación del anillo giratorio 257 cambia y el centro de rotación del mismo se desplaza desde su centro inicial O de rotación, la palanca 240 gira en sentido horario o antihorario alrededor del árbol giratorio 240b como una articulación en respuesta al cambio real del lugar de rotación del anillo giratorio 257, de manera que el contacto 244s del microinterruptor 244 no sale de la posición operativa donde el contacto 244s y el rodillo de origen 245 están en contacto entre sí. De esta manera, la desviación del lugar de rotación del anillo giratorio 257 se cubre con el mismo.

En consecuencia, en esta realización, incluso en el caso donde la placa de prisma de iluminación o el anillo giratorio se deforman debido a la expansión térmica, o similar, el rodillo de origen hace el contacto del microinterruptor operativo, para detectar así la posición del origen de una manera precisa cuando la placa de prisma de iluminación pasa a través de la posición de origen.

Realizaciones 13-2 y 13-3

Las Realizaciones 13-2 y 13-3 de la presente invención mostradas en las figuras 76A y 76B se describirán a continuación. En cada uno de los dibujos, las partes de la misma estructura que en la Realización 13-1 se han identificado mediante referencias numéricas similares en las figuras 72 a 75, y la descripción de las partes se omitirá.

Realización 13-2

Tal como se muestra en la figura 76A, el rodillo de origen 245 montado sobre el lado del anillo giratorio 257 usando el encaja de montaje 246 en esta realización es el mismo que en la Realización 13-1, pero el punto de diferencia entre esta realización y la Realización 13-1 está en que la palanca accionada de posición del anillo 240 de la Realización 13-1 como medios de soporte del rodillo de detección de la posición del anillo 241 y el microinterruptor se reemplaza mediante un mecanismo de enlace paralelo 248 compuesto de enlaces 248a a 248c.

En las figuras 76A, los caracteres de referencia e a h designan articulaciones del mecanismo de enlace paralelo 248.

También en el caso de esta realización, como el rodillo de origen 245 hace operativo el contacto 244s del microinterruptor 244 para detectar así la posición del origen cuando la rotación del anillo giratorio 257 hace que la placa de prisma de iluminación alcance la posición del origen y como el mecanismo de enlace paralelo 248 se activa en respuesta al cambio del lugar de rotación del anillo giratorio 257, la relación de la posición entre el contacto 244s del microinterruptor 244 y del rodillo de origen 245 se compensa para no ser cambiada.

Realización 13-3

Esta realización está configurada tal como se muestra en la figura 76B.

Esta realización es diferente de las Realizaciones 13-1 y 13-2 en que el rodillo de origen 245 está fijado de manera giratoria al encaje de montaje 264A previsto sobre el lado del anillo giratorio 257 y que tiene una longitud que se extiende hacia el centro de la rotación del anillo giratorio 257 mediante el espesor del microinterruptor 244 y en que está previsto un mecanismo deslizador 263 como medios para soportar el rodillo de detección de la posición del anillo 241 y el microinterruptor 244.

Este mecanismo deslizador 263 está configurado no solamente para estar guiado hacia el centro de la rotación del anillo giratorio 257, por ejemplo, mediante dos largos orificios 249 y 260 y árboles de soporte 249a y 260a insertados en los largos orificios 249 y 260 y soportados en una porción fija 242, pero también para enlazarse a la porción fija 242 mediante muelles 261 y 262. Como el rodillo de detección de la posición del anillo 241 previsto en el mecanismo deslizador 263 rastrea el cambio del lugar de rotación del anillo giratorio 257, se realiza la compensación de manera que la relación de la posición entre el contacto 244s del microinterruptor 244 y el rodillo de origen 245 no se cambia.

Realización 13-4

En cada una de las Realizaciones 13-1 a 13-3 que se han descrito anteriormente, como un ejemplo mostrado en la figura 75, el anillo giratorio 257 está previsto fuera de la placa de prisma de iluminación 251 para ser concéntrico con la placa de prisma de iluminación, de manera que la posición del origen de la placa de prisma de iluminación 251 se detecta a través del anillo giratorio 257.

En esta realización, se muestra un ejemplo de configuración en el que la posición del origen de la placa de prisma de iluminación se detecta directamente usando la técnica diseñada mencionada anteriormente de la presente invención incluso en el caso donde el anillo giratorio 257 no está fijado a la placa de prisma de iluminación 251. Esta realización se describirá a continuación con referencia a las figuras 77A a 77C.

En cada uno de los dibujos, las partes de la misma estructura que en la Realización 13-1 se han identificado mediante referencias numéricas similares en las figuras 72 a 74C, y la descripción detallada de las partes se omitirá.

En esta realización, el rodillo de origen 245 está previsto de manera giratoria en una porción de extremo 264a del encaje de montaje 264 que está dispuesto en una posición de referencia como el origen de la porción circunferencial externa de la placa de prisma de iluminación 251, para estar sobre la superficie de la placa de prisma de iluminación 251, tal como se muestra en los dibujos y para proyectarse desde la cara circunferencial externa de la placa de prisma de iluminación 251. Además, el microinterruptor 244 está previsto sobre el lado superior 265a de la palanca accionada de la posición del prisma 265 en forma de C aproximadamente en sección y que está dispuesta de manera que el contacto 244s del microinterruptor 244 está hecho para accionarse mediante el rodillo de origen 245. Además, el rodillo de detección de la posición del prisma 266 está previsto de manera giratoria sobre el lado de la placa de prisma de iluminación 251 del lado inferior 265b de la palanca 265 y fijado a la porción fija 242 a través del árbol giratorio 267. La referencia numérica 268 designa un muelle que está diseñado de manera que no solamente la palanca accionada de la posición del prisma 265 es girada con el uso del árbol giratorio 267 como una articulación mediante la presión elástica del muelle 266, sino también el rodillo de detección de la posición del prisma 266 está presionado sobre la porción circunferencial de la placa de prisma de iluminación 251 mediante la presión elástica del
muelle 268.

En el caso donde el anillo giratorio no está fijado a la placa de prisma de iluminación tal como se muestra en esta realización, la porción circunferencial externa está preferiblemente formada para ser más gruesa que las otras porciones, tal como se muestra en la figura 77C para aumentar la resistencia de la placa de prisma de iluminación 251.

También en esta realización configurada tal como se ha descrito anteriormente, incluso en el caso donde se produce fluctuación en el lugar de rotación la placa de prisma de iluminación 251 debida a la expansión térmica, o similar, la palanca accionada de posición del prisma 265 se gira en sentido horario o antihorario alrededor del árbol giratorio 267 como una articulación, para rastrear la fluctuación del lugar. Como resultado, se realiza la compensación de manera que la relación de posición entre el contacto 244s del microinterruptor 244 y el rodillo de origen 245 no cambia.

El detector de la posición de origen en el aparato de iluminación solar según la presente invención no está limitado a las realizaciones mencionadas anteriormente.

Por ejemplo, aunque cada una de las Realizaciones 13-1 a 13-3 está configurada de manera que el rodillo de origen 245 está dispuesto por debajo del diámetro interno del anillo giratorio 257 y que el contacto 244s del microinterruptor 244 está dispuesto por debajo del diámetro interno del anillo giratorio 257 en correspondencia a la posición del rodillo de origen 245, la presente invención se puede aplicar al caso donde el rodillo de origen 245 está dispuesto sobre el diámetro externo del anillo giratorio 257, y donde el contacto 244s del microinterruptor 244 está dispuesto sobre el diámetro externo del anillo giratorio 257 en correspondencia a la posición del rodillo de origen 245, tal como se muestra en la Realización 13-4 mostrada en la figura 77A.

Aunque la Realización 13-1 mostrada en las figuras 73A y 73B se han descrito bajo el caso donde el encaje de montaje 246 está compuesto por dos partes, es decir, una placa de presión 246a y una placa de soporte 246b, el encaje de montaje 246 puede estar compuesto de una parte obtenida mediante la unión de dos partes 246a y 246b en un cuerpo.

Aunque la Realización 13-3 mostrada en la figura 76B se ha descrito bajo el caso donde se prevén dos largos orificios 249 y 260, dos árboles de soporte 249a y 260a y dos muelles 261 y 262, estos largos orificios, árboles de soporte y muelles se pueden reemplazar mediante un largo orificio, un árbol de soporte y un muelle.

De una manera similar, la Realización 13-4 se puede modificar de manera que el rodillo de origen 245 esté fijado hacia el lado de la cara inferior de la circunferencia externa de la placa de prisma de iluminación 251 a través del encaje de montaje 264 y que el rodillo de detección de la posición del prisma 266 previsto en la palanca accionada de posición del prisma 265 en correspondencia al rodillo de origen 245 está dispuesto en una posición que está por debajo de la cara inferior de la placa de prisma de iluminación 251 y opuesta al rodillo de origen 245.

Además, como para la Realización 13-4, se pueden realizar varios cambios. Por ejemplo, la palanca accionada de posición del prisma 265 se puede reemplazar mediante un mecanismo de enlace paralelo similar al mecanismo de enlace paralelo 248 de la Realización 13-2 mostrado en la figura 76A, o mediante un mecanismo deslizador similar al mecanismo deslizador 263 de la Realización 13-3 mostrada en la figura 76B.

En las realizaciones mencionadas anteriormente, la presente invención también puede aplicarse a un aparato de iluminación solar que tiene dos o más placas de prisma de iluminación previstas en el mismo. En esta ocasión, puede preverse un detector de la posición de origen tal como se ha descrito anteriormente en las realizaciones en correspondencia a cada una de las placas de prisma de iluminación.

La relación entre la dirección de las muescas en la placa de prisma de iluminación y la posición del origen tal como se muestra en los dibujos para las respectivas realizaciones se muestra como un ejemplo, pero la relación no está limitada al ejemplo. Esto es porque la posición del origen se decide sobre la base de la posición del rodillo de detección de la posición de la placa de prisma de iluminación o del rodillo de detección de la posición del anillo, así como la disposición del rodillo de origen y también porque la posición del origen se puede ajustar también mediante medios de control tal como un microordenador, o similar, que está dispuesto de manera separada para generar una instrucción de control de accionamiento para controlar el accionamiento de la placa de prisma de iluminación.

Estando provisto del detector de la posición de origen en el aparato de iluminación solar, el controlador de iluminación solar de la Realización 13 tiene los siguientes excelentes efectos.

(1) Como se usa un microinterruptor mecánico como medios para detectar la posición del origen en lugar de un sensor de luz, que son unos medios de detección ópticos convencionales, se aumenta la resistencia térmica de manera que no hay ningún riesgo de dañar la función del microinterruptor provocada por la temperatura en el uso de este tipo de aparato.

(2) En la presente invención, un rodillo de detección de la posición del prisma o un rodillo de detección de la posición del anillo están dispuestos para ser siempre accionado para girar mediante la rotación de una placa de prisma de iluminación o un anillo giratorio que gira junto con la placa de prisma de iluminación en una posición concéntrica fuera de la placa de prisma de iluminación. Además, se prevé una palanca accionada de posición del prisma o una palanca accionada de posición del anillo provista del rodillo de detección y un rodillo de origen. En consecuencia, la palanca está diseñada de manera que incluso en el caso donde el lugar de rotación de la placa de prisma de iluminación o del anillo giratorio fluctúa, la palanca rastrea la fluctuación del lugar para girar alrededor de un árbol predeterminado como una articulación con la ayuda de un muelle, de manera que la relación de posición entre el rodillo de origen y el contacto del microinterruptor se compensa.

En consecuencia, la posición del origen de la placa de prisma de iluminación se puede detectar siempre de manera precisa, independientemente de la fluctuación del lugar de rotación de la misma provocada por las condiciones de temperatura, o similar, tanto en el caso donde la placa de prisma de iluminación está dispuesta sola como en el caso donde un anillo giratorio está dispuesto para ser concéntrico y solidario con la placa de prisma de iluminación.

(3) En consecuencia, la iluminación característica del aparato de iluminación solar puede soportar siempre características estables.

Claims

1. Aparato de iluminación solar, en el que una placa de prisma de iluminación (70) está dispuesta de manera giratoria en una porción de iluminación, dicha placa de prisma de iluminación (70) está accionada y soportada mediante un accionador/soporte, y el ángulo de prisma de dicha placa de prisma de iluminación se controla en correspondencia a una altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada mediante dicha placa de prisma de iluminación sale en una dirección predeterminada:

caracterizado por el hecho de que:

dicho accionador/soporte incluye:

unos medios de accionamiento (72, 73) que tienen un rodillo de accionamiento (71) para girar dicha placa de prisma de iluminación (70) sobre la base de una instrucción de control predeterminada correspondiente a la altura y acimut del sol;

unos medios de presión (77, 77a) para presionar elásticamente dicha placa de prisma de iluminación (70) desde un lado; y

unos medios de soporte (78a, 78b) para soportar de manera giratoria dicha placa de prisma de iluminación de un lado opuesto a dichos medios de presión (77, 77a).

2. Aparato de iluminación solar, en el que una pluralidad de placas de prisma de iluminación (70) están dispuestas de manera giratoria y separadas mediante intervalos predeterminados en una porción de iluminación, estando cada placa de prisma de iluminación (70) accionada y soportada mediante un accionador/soporte, y el ángulo de prisma de cada una de dichas placas de prisma de iluminación se controla en correspondencia a una altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada mediante cada placa de prisma de iluminación sale en una dirección predeterminada;

caracterizado por el hecho de que:

dicho accionador/soporte incluye:

3. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que:

dichos medios de presión están constituidos por al menos un rodillo de presión (77, 79, 80, 77B, 81, 82, 83, 84) para proporcionar una fuerza de presión a la, o a cada, placa de prisma de iluminación (70) desde un lado a través de la fuerza elástica de un muelle (77a, 79a, 80a, 77b, 81a, 82b, 83a, 84a), soportado en una porción fija;

dichos medios de soporte están constituidos por al menos un par de rodillos accionados (78a, 78b) que están dispuestos en posiciones predeterminadas opuestas a dicho rodillo de presión (77, 79, 80, 77B, 81, 82, 83, 84) y que están dispuestos para girar juntos con la rotación de la, o de cada, placa de prisma de iluminación mientras se mantiene dichas posiciones predeterminadas, para soportar así la fuerza de presión de dicho rodillo de presión (77, 79, 80, 77B, 81, 82, 83, 84).

4. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dichos medios de accionamiento tienen un motor (72) para proporciona una fuerza de rotación al rodillo de accionamiento (71) directa o indirectamente, un detector de la condición de la luz del sol (75) para detectar el movimiento de la altura y acimut del sol, y un ajustador (74) para recibir una señal desde dicho detector de la condición de la luz del sol (75) y proporcionar una instrucción de control a dicho motor (72).

5. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dichos medios de accionamiento tienen unos primeros medios de transmisión de torsión (90G) previstos sobre una circunferencia externa de dicho rodillo de accionamiento (71), y unos segundos medios de transmisión de torsión (71G) para recibir la torsión transmitida mediante dichos primeros medios de transmisión de torsión (90G), y en el que la o cada placa de prisma de iluminación (70) está dispuesto para accionarse sobre la base de la instrucción de control dada a dichos medios de accionamiento.

6. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la, o por lo menos una de dicha pluralidad de placas de prisma de iluminación (70) está soportada mediante una pluralidad de placas de soporte (104a a 104d) hechas de resina transparente.

7. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 6, en el que dichas placas de soporte (104a a 104d) están montadas sobre un anillo de metal giratorio (103) a través de encajes (102a a 102d) de manera que las diferencias en la expansión/contracción debido a los coeficientes de expansión térmica de dichas placas de soporte y la, o dicha por lo menos una, placa de prisma de iluminación (70) se pueden absorber.

8. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que también comprende un detector de la posición de origen para detectar una posición de origen, en la que el ángulo de prisma del, o de cada, prisma de iluminación se controla basado sobre dicha posición de origen y la altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada por la o cada placa de prisma de iluminación (251) sale en una dirección predeterminada, incluyendo dicho detector de la posición de origen:

un rodillo de origen (245) previsto en una posición de referencia de una porción circunferencial externa de la o cada placa de prisma de iluminación (251) como el origen de la o cada placa de prisma de iluminación (251);

un microinterruptor mecánico (244) que tiene un contacto (244s) previsto en un sitio de rotación de la o cada placa de prisma de iluminación (251), de manera que dicho contacto (244s) está dispuesto para ser accionado mediante dicho rodillo de origen (245); y

unos medios accionados de posición del prisma (265) para soportar un rodillo de detección de la posición del prisma (266) que contactan con la circunferencia externa de la o cada placa de prisma de iluminación (251) y que giran juntos con la rotación de la o cada placa de prisma de iluminación (251) mientras se sigue el sitio de rotación de la o cada placa de prisma de iluminación (251) y para soportar el microinterruptor (244) para seguir la relación de la posición entre el contacto (244s) del microinterruptor (244) y el rodillo de origen (245).

9. Aparato de iluminación solar según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que tiene un detector de la posición de origen para detectar una posición de origen, en el que el ángulo de prisma del o cada prisma de iluminación está controlado basado en dicha posición de origen y la altura y acimut del sol, de manera que la luz del sol reflejada mediante la o cada placa de prisma de iluminación (251) sale en una dirección predeterminada, incluyendo dicho detector de la posición de origen:

un rodillo de origen (245) previsto en una posición de referencia de una porción circunferencial externa de un anillo giratorio (257) como el origen de la o cada placa de prisma de iluminación (251), estando dicho anillo giratorio (257) previsto de manera solidaria sobre la circunferencia externa de la o cada placa de prisma de iluminación (251) para ser concéntrico con la o cada placa de prisma de iluminación (251);

un microinterruptor mecánico (244) que tiene un contacto (244s) previsto en un lugar de rotación del anillo giratorio (257), de manera que dicho contacto (244s) está dispuesto para accionarse mediante dicho rodillo de origen (245); y

unos medios accionados de la posición del anillo (240) para soportar un rodillo de detección de la posición del anillo (241) que contacta con la circunferencia externa del anillo giratorio (257) y que gira junto con la rotación del anillo giratorio (257) mientras se sigue el lugar de rotación del anillo giratorio (257) y para soportar el microinterruptor (244) para seguir la relación de la posición entre el contacto (244s) del microinterruptor (244) y el rodillo de origen (245).