JP2009048785A - Sun tracking type sunlight illuminating device - Google Patents

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隆 川口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sun tracking type sunlight illuminating device capable of always irradiating reflected light of incident sunlight to an arbitrary position fixed in advance. <P>SOLUTION: The sun tracking type sunlight illuminating device includes a rotary shaft 3 rotatable around an axis arranged in parallel with the own rotating axis of the earth, a driving means 4 for making the rotary shaft 3 rotate at a speed synchronized with a movement of the sun, a driving arm 5 fixed on the rotary shaft, a mirror 6 coupled with the driving arm 5, and a mirror support arm 7 vertically fixed on the mirror 6. The mirror 6 is rotatably arranged on a tip of the driving arm 5, a guide member 10a is fixed on an imaginary circle S where a length between the axis line of the rotary shaft 3 and the rotating center 8 of the mirror is set to be a radius on the reference surface including the axis line of the rotary shaft 3 and the rotating center of the mirror 6, the mirror support arm 7 is connected with the guide members 10a, 12 and is movably supported in the extending direction of the same. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽を追尾しつつ、入射する太陽光を常に予め定められた位置に向けて反射することができる太陽追尾式採光装置に関するものである。   The present invention relates to a solar tracking type daylighting apparatus capable of always reflecting incident sunlight toward a predetermined position while tracking the sun.

従来、例えば高層建物の内部に形成されたボイドの底部等の、本来日影となる部分に太陽光を照射する等の目的で、太陽の運行に追従させつつ太陽光を反射させて照射させるための各種の太陽追尾式採光装置が開発されている。   Conventionally, for the purpose of irradiating sunlight, such as the bottom of a void formed inside a high-rise building, with the purpose of irradiating sunlight, the sunlight is reflected and irradiated while following the operation of the sun. Various sun tracking daylighting devices have been developed.

下記特許文献1および2には、いずれも太陽の位置を方位角と高度角との2つの成分にわけ、各々を、太陽光を追尾する制御手段によってパルスモータ等の駆動装置を駆動制御することにより、反射鏡を各駆動軸回りに回転させて太陽光を真下に反射させるようにした太陽光採光装置あるいは太陽光追尾式採光装置が提案されている。   In the following Patent Documents 1 and 2, the position of the sun is divided into two components of an azimuth angle and an altitude angle, and each is driven and controlled by a driving device such as a pulse motor by control means for tracking sunlight. Therefore, there has been proposed a solar lighting device or a solar tracking type lighting device in which a reflecting mirror is rotated around each drive axis to reflect sunlight directly below.

ところが、上記従来の太陽光採光装置等にあっては、特に制御装置を含めた駆動系が複雑になるとともに、特に広い採光面積を得るために多数の装置を設ける必要がある場合には、全体として駆動制御が煩雑化するとともに、装置全体の設置コストも極めて高いものになってしまうという問題点があった。   However, in the above-described conventional solar lighting device and the like, the drive system including the control device is particularly complicated, and particularly when it is necessary to provide a large number of devices in order to obtain a wide lighting area, As a result, the drive control becomes complicated, and the installation cost of the entire apparatus becomes extremely high.

そこで、本発明者等は、先に下記特許文献3において、地球の自転軸に平行に設置される回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、上記回転軸に対して45°±2°の傾斜角度で取り付けられて上記回転軸と一体に回転する鏡部材とを備えた太陽追尾式採光装置を提案した。   Therefore, the inventors previously described in Patent Document 3 below, a rotating shaft installed in parallel to the rotation axis of the earth, a driving means for rotating the rotating shaft at a speed synchronized with the operation of the sun, and the rotation described above. A sun-tracking daylighting device was proposed that includes a mirror member that is attached to the shaft at an inclination angle of 45 ° ± 2 ° and rotates integrally with the rotating shaft.

上記構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、回転軸を地球の自転軸と平行になるように設置するとともに、当該回転軸に45°の傾斜角度で取り付けた鏡部材を太陽に向けると、太陽から当該鏡部材への入射角が45°になるために、駆動手段によって回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させることにより、上記回転軸と一体に回転する上記鏡部材からの反射光が、常時回転軸と平行に照射される。   According to the solar tracking type daylighting device having the above-described configuration, when the rotating shaft is set to be parallel to the rotation axis of the earth, and the mirror member attached to the rotating shaft at an inclination angle of 45 ° is directed to the sun, Since the incident angle from the sun to the mirror member is 45 °, the reflection from the mirror member rotating integrally with the rotary shaft by rotating the rotary shaft at a speed synchronized with the operation of the sun by the driving means. Light is always emitted parallel to the rotation axis.

このため、上記回転軸の下方延長線上に、上記ボイドの底部等に日影部分を位置させたり、あるいは反射鏡等を位置させてその反射光を上述した日影部分に照射させたりすることにより、複雑な制御手段を要することなく、簡易な装置によって確実に太陽の運行と同期させて、常時太陽の反射光を照射することができるという利点がある。
特開平3−163703号公報 特開昭61−172108号公報 特開2006−338915号公報
For this reason, by placing a shadow part on the bottom of the void on the lower extension line of the rotating shaft, or by locating a reflecting mirror or the like and irradiating the reflected part with the reflected light. There is an advantage that it is possible to irradiate the reflected light of the sun at all times in synchronism with the operation of the sun by a simple device without requiring complicated control means.
JP-A-3-163703 JP-A-61-172108 JP 2006-338915 A

しかしながら、上記従来の太陽追尾式採光装置にあっては、太陽光を回転軸と一体に回転する鏡部材で反射させ、その反射光を常時回転軸の延長線上に照射するように構成されているために、装置の設置位置に制約が生じるという問題点がある。   However, the conventional solar tracking type daylighting apparatus is configured to reflect sunlight by a mirror member that rotates integrally with the rotating shaft and to irradiate the reflected light on the extended line of the rotating shaft at all times. Therefore, there is a problem that the installation position of the apparatus is restricted.

他方、近年においては、上述した建物の日影部分に対する太陽光の照射といった用途に加えて、パラボラミラーやレンズ等の集光部材、あるいは太陽光発電パネルといった、大規模な集光設備に対して、常時、集中的に太陽光を反射して照射させる要請が高まっている。ところが、この種の用途においては、地形や設置場所等の要因によって、上記太陽追尾式採光装置の回転軸の延長線上に、上記集光設備を位置させることが困難な場合が多い。   On the other hand, in recent years, in addition to applications such as the irradiation of sunlight on the shaded part of the building described above, for large-scale condensing facilities such as condensing members such as parabolic mirrors and lenses, or photovoltaic panels. There has been an increasing demand for always reflecting sunlight intensively. However, in this type of application, it is often difficult to position the light collecting facility on the extension line of the rotation axis of the solar tracking daylighting device due to factors such as topography and installation location.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる太陽追尾式採光装置を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require complicated control means, and always reflects incident sunlight reflected light at an arbitrary predetermined position in synchronization with the operation of the sun. It is an object of the present invention to provide a sun-tracking daylighting device that can be irradiated.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の本発明に係る太陽追尾式採光装置は、地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、上記駆動アームの上記他端部に軸受部材が設けられ、上記支持部に上記ガイド部材が当該ガイド部材と上記回転軸の軸線と上記軸受部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記軸受部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記駆動アームの先端部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, a solar tracking type daylighting device according to the present invention as set forth in claim 1 is provided with a rotation shaft provided rotatably around an axis line arranged in parallel with the rotation axis of the earth, and the rotation Driving means for rotating the shaft at a speed synchronized with the operation of the sun, a driving arm having one end fixed to the rotating shaft and extending outward from the axis of the rotating shaft, and the other end of the driving arm And a mirror that is rotated about the rotation axis and reflects sunlight on the surface opposite to the rotation axis side, a mirror support arm fixed perpendicularly to the back surface of the mirror, and the mirror support A support member for supporting the arm, and a guide member for supporting the mirror support arm while guiding the bearing, and a bearing member is provided at the other end of the drive arm, and the guide member is attached to the support member. Guide member and above The mirror support arm is provided on a reference plane including the axis of the rotary shaft and the bearing member so as to be positioned on a virtual circle having a radius between the axis of the rotary shaft and the bearing member as a radius. One end of the mirror side is rotatably provided at the tip of the drive arm via the bearing member, and the other end is connected to the guide member and is movable in the extending direction of the mirror support arm. It is characterized by being supported by.

また、請求項2に記載の本発明に係る太陽追尾式採光装置は、地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、上記駆動アームの上記他端部に上記ガイド部材が設けられ、上記支持部に上記軸受部材が当該軸受部材と上記回転軸の軸線と上記ガイド部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記ガイド部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記支持部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて上記駆動アームの先端部に当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a sun-tracking daylighting device according to the present invention, comprising: a rotary shaft that is rotatably provided about an axis arranged in parallel with the rotation axis of the earth; A driving means for rotating at a synchronized speed, a driving arm having one end fixed to the rotating shaft and extending outward of the axis of the rotating shaft, and the rotation connected to the other end of the driving arm A mirror that rotates about the axis and reflects sunlight on the surface opposite to the rotation axis side, a mirror support arm that is fixed perpendicularly to the back surface of the mirror, and a support portion that supports the mirror support arm And a guide member that supports and supports the mirror support arm, the guide member is provided at the other end of the drive arm, and the bearing member is rotated with the bearing member at the support portion. Axis axis and above The mirror support arm is provided on a reference plane including a guide member so as to be positioned on a virtual circle having a radius between the axis of the rotation shaft and the guide member. One end portion is rotatably provided on the support portion via the bearing member, and the other end portion is coupled to the guide member, and is supported on the tip end portion of the drive arm so as to be movable in the extending direction of the mirror support arm. It is characterized by being.

さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記仮想円上における上記回転軸の軸線と直交する線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±1/2の範囲において調整可能とする季節調整部材が設けられていることを特徴とするものである。   Furthermore, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the angle between a line perpendicular to the axis of the rotation axis on the virtual circle and the drive arm is set to solar red. A seasonal adjustment member that can be adjusted in a range of ± 1/2 of the angular range due to the seasonal variation of the latitude is provided.

ここで、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、上記駆動アームが、一端部が枢軸を介して上記回転軸に上記角度が調整可能に回動自在に設けられているとともに、上記季節調整部材は、上記駆動手段の回転を当該回転軸の軸線方向への直線運動に変換するスライド機構と、このスライド機構と上記駆動アームとに連結されることにより上記駆動手段の回転に伴って上記駆動アームの上記角度を変えるリンク機構とを備えてなることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the drive arm is provided such that one end of the drive arm is pivotally adjustable on the rotary shaft via a pivot. The seasonal adjustment member is connected to the slide mechanism that converts the rotation of the drive means into a linear motion in the axial direction of the rotary shaft, and is connected to the slide mechanism and the drive arm. And a link mechanism that changes the angle of the drive arm with rotation.

さらに、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、上記軸受部材が、球面軸受であることを特徴とするものである。   Furthermore, the invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the bearing member is a spherical bearing.

請求項1〜5のいずれかに記載の発明においては、その回転軸の軸線を地球の自転軸と平行に配置し、かつ上記回転軸の軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を含む基準面のミラー外方への延面方向、すなわち上記軸線方向からの平面視において、上記軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を結ぶ線のミラー側への延長線が、上記太陽光を照射したい位置の方位となるように設置する。また、上記基準面における太陽光が入射する方向と、太陽光を照射したい方向とのなす角度がθである場合に、上記基準面内の上記円において、上記回転軸の軸線と直交する直径線と、ミラー支持アームとのなす角度がθ/2になるようにガイド部材を位置させる。   In the invention according to any one of claims 1 to 5, the axis of the rotation axis is arranged in parallel with the rotation axis of the earth, and the reference includes the axis of the rotation axis, the rotation center of the guide member and the bearing member. An extension line to the mirror side of a line connecting the axis, the rotation center of the guide member and the bearing member in the planar direction from the axial direction of the surface to the outside of the mirror, that is, the axial direction, irradiates the sunlight. Install so that the orientation of the position you want. In addition, when the angle formed between the direction in which the sunlight is incident on the reference plane and the direction in which the sunlight is desired to be irradiated is θ, the diameter line perpendicular to the axis of the rotation axis in the circle in the reference plane Then, the guide member is positioned so that the angle formed by the mirror support arm is θ / 2.

そして、ミラーを太陽側に向けるとともに、駆動手段によって回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させると、回転軸に固定された駆動アームを介してミラーも一体に回転する。この結果、上記基準面の直径線と平行(厳密には春分および秋分時)に入射する太陽光は、ミラーによって、常に上記方位であって、かつ基準面の上記直径線に対する傾斜角度の2倍の角度θの方向に反射されて、太陽光を照射したい位置に向けて反射されて行く。   Then, when the mirror is directed to the sun side and the rotating shaft is rotated by the driving means at a speed synchronized with the operation of the sun, the mirror also rotates integrally through a driving arm fixed to the rotating shaft. As a result, sunlight incident parallel to the diameter line of the reference surface (strictly speaking, at the time of spring and autumn) is always in the above-mentioned direction by the mirror and twice the inclination angle of the reference surface with respect to the diameter line. Is reflected toward the position where it is desired to irradiate sunlight.

したがって、上記太陽追尾式採光装置によれば、上記回転軸の軸線、ガイド部材および軸受部材の回動中心を含む基準面の延面方向、および支持部の設けたガイド部材または軸受部材の上記基準面における仮想円上の位置(すなわち、ミラー支持アームの直径線に対する傾斜角度)を適宜設定することにより、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる。   Therefore, according to the solar tracking type daylighting device, the axis of the rotating shaft, the extending direction of the reference surface including the rotation center of the guide member and the bearing member, and the reference of the guide member or the bearing member provided with the support portion By appropriately setting the position on the virtual circle on the surface (that is, the inclination angle with respect to the diameter line of the mirror support arm), the reflection of incident sunlight is synchronized with the operation of the sun without requiring complicated control means. It is possible to irradiate light at any predetermined position at any time.

また、地球は、その自転軸回りに1日1回自転しながら太陽の回りを1年で1周公転しているが、上記自転軸は、公転軸に対して約23°27′の傾きを持っているため、太陽光と地球の赤道面との角度(太陽赤緯)は、地球の公転に伴って変化し、この結果春秋分時に0°であったものが、夏至において+23°27′になり、冬至において−23°27′になる。   The earth revolves around the sun once a day while rotating around its rotation axis once a year. The rotation axis has an inclination of about 23 ° 27 'with respect to the rotation axis. Therefore, the angle between the sun and the equatorial plane of the earth (solar declination) changes with the revolution of the earth, and as a result, what was 0 ° at the time of spring and autumn is + 23 ° 27 'at the summer solstice. And becomes -23 ° 27 'in the winter solstice.

そこで、請求項3または4に記載の発明のように、上記仮想円上における回転軸の軸線と直交する直径線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±1/2の範囲において調整可能とする季節調整部材を設ければ、上記季節調整部材によってミラーを、適宜上記太陽赤緯の変化に対応する角度だけ傾斜させてゆくことにより、1年を通してミラーからの反射光を、太陽光を照射したい位置に向けて照射することも可能になる。   Therefore, as in the invention described in claim 3 or 4, the angle between the diameter line perpendicular to the axis of the rotation axis on the virtual circle and the drive arm is an angle range due to seasonal variation of solar declination. If a seasonal adjustment member that can be adjusted within a range of ± 1/2 is provided, the seasonal adjustment member tilts the mirror by an angle corresponding to the change in the solar declination as appropriate throughout the year. It is also possible to irradiate the reflected light from the mirror toward the position where it is desired to irradiate sunlight.

(第1の実施形態)
図4〜図7は、本発明に係る太陽追尾式採光装置の第1の実施形態を示すものであり、図8〜図10はその反射方向の設定例を示すものである。
図4および図5において、図中符号1は、この太陽追尾式採光装置の基台1であり、この基台1上には、円柱状の支柱2が垂直に立設されている。この基台1は、地球上の如何なる場所においても、支柱2の軸線が地球の自転軸と平行になるように設置されるようになっている。そして、この支柱2の上部に、回転軸3が当該支柱2の軸線回りに回転自在に設けられている。
(First embodiment)
4 to 7 show a first embodiment of the solar tracking type daylighting apparatus according to the present invention, and FIGS. 8 to 10 show setting examples of the reflection direction.
4 and 5, reference numeral 1 in the drawings is a base 1 of the solar tracking type daylighting device, and a columnar column 2 is vertically erected on the base 1. The base 1 is installed so that the axis of the support column 2 is parallel to the rotation axis of the earth at any place on the earth. A rotating shaft 3 is provided on the support 2 so as to be rotatable about the axis of the support 2.

また、回転軸3の下方に位置する支柱2の外周には、モータ(駆動手段)4がその出力軸4aを支柱2の軸線と平行にした状態で固定されている。そして、出力軸4aに固定された歯車4bが、回転軸3の下部外周に形成された歯車3aに歯合されている。ここで、モータ4は、その回転速度が、歯車4b、3aを介して、回転軸3を太陽の運行と同期する速度、すなわち24時間で1回転の速度で回転させるように設定されている。   A motor (driving means) 4 is fixed to the outer periphery of the support 2 located below the rotary shaft 3 with its output shaft 4 a parallel to the axis of the support 2. A gear 4 b fixed to the output shaft 4 a is meshed with a gear 3 a formed on the lower outer periphery of the rotary shaft 3. Here, the rotation speed of the motor 4 is set so as to rotate the rotation shaft 3 at a speed synchronized with the operation of the sun via the gears 4b and 3a, that is, one rotation in 24 hours.

他方、回転軸3の外周には、一端が当該回転軸3に固定されるとともに、他端側が支柱2の径方向外方へ向けて延出する駆動アーム5が設けられ、この駆動アーム5の先端部に、太陽光を反射する板状のミラー6が連結されている。このミラー6は、回転軸3側と反対側の表面6aにおいて太陽光を反射するように配置されており、裏面6bの中心部には、ミラー支持アーム7の一端部が垂直に固定されている。そして、ミラー6は、ミラー支持アーム7の上記一端部に設けられた球面軸受(軸受部材)8を介して、駆動アーム5の先端部に回動自在に設けられている。   On the other hand, a drive arm 5 having one end fixed to the rotary shaft 3 and the other end extending outward in the radial direction of the support column 2 is provided on the outer periphery of the rotary shaft 3. A plate-like mirror 6 that reflects sunlight is connected to the tip. The mirror 6 is arranged so as to reflect sunlight on the surface 6a opposite to the rotary shaft 3 side, and one end of the mirror support arm 7 is fixed vertically at the center of the back surface 6b. . The mirror 6 is rotatably provided at the distal end portion of the drive arm 5 via a spherical bearing (bearing member) 8 provided at the one end portion of the mirror support arm 7.

また、支柱2の上端部には、駆動アーム5よりも短い長さ寸法を有するアーム部9が、支柱2の径方向外方へ向けて一体に形成されるとともに、このアーム部9の端部には、支柱2の軸線と平行に支持部10が設けられている。この支持部10は、軸受11を介して軸線回りに回動自在に設けられており、その上端部には、ガイドピン(ガイド部材)10aが取り付けられている。   Further, an arm portion 9 having a length shorter than that of the drive arm 5 is integrally formed at the upper end portion of the support column 2 toward the radially outer side of the support column 2. The support portion 10 is provided in parallel to the axis of the support column 2. The support portion 10 is provided so as to be rotatable around an axis via a bearing 11, and a guide pin (guide member) 10 a is attached to an upper end portion thereof.

一方、ミラー支持アーム7には、長手方向のほぼ全長にわたって連続するガイド溝12が形成されており、このガイド溝12に、ガイドピン10aが挿入されている。
ここで、ガイドピン10aは、このガイドピン10aと回転軸3の軸線とミラー6の回動中心、すなわち球面軸受8における回動中心とを含む基準面(図4の紙面)上において、回転軸3の中心と上記ミラーの回動中心との長さを半径とする仮想円S上に配置されている。
On the other hand, the mirror support arm 7 is formed with a guide groove 12 that is continuous over almost the entire length in the longitudinal direction, and a guide pin 10 a is inserted into the guide groove 12.
Here, the guide pin 10a has a rotation axis on a reference plane (the paper surface of FIG. 4) including the guide pin 10a, the axis of the rotation shaft 3, and the rotation center of the mirror 6, that is, the rotation center of the spherical bearing 8. 3 is arranged on an imaginary circle S having a radius of the length between the center of 3 and the rotation center of the mirror.

これにより、ミラー支持アーム7は、一端側が上記球面軸受8によって駆動アーム5の先端部に回動自在に連結されるとともに、他端側がガイドピン10aによって、長手方向に相対移動自在に案内されつつ支承されている。さらに、ガイドピン10aが設けられたガイド部10が、軸受11によってその軸線回りに回動自在に設けられている結果、ミラー支持アーム7は、上記基準面上におけるその長手方向と直交する軸回りに回動自在に支承されている。   Thereby, one end side of the mirror support arm 7 is rotatably connected to the tip end portion of the drive arm 5 by the spherical bearing 8, and the other end side is guided by the guide pin 10a so as to be relatively movable in the longitudinal direction. It is supported. Furthermore, as a result of the guide portion 10 provided with the guide pin 10a being rotatably provided around the axis thereof by the bearing 11, the mirror support arm 7 is rotated around the axis perpendicular to the longitudinal direction on the reference plane. It is supported so that it can rotate freely.

また、駆動アームの先端部に設けられた球面軸受8の取付部分には、上記基準面内におけるミラー6の鉛直方向の傾斜角度を、少なくとも太陽赤緯の最大値と最小値との間の角度範囲の1/2の角度範囲において調整可能とする調整ねじ(季節調整部材)(後述する図2における調整ねじ13と同様)が設けられている。   In addition, at the mounting portion of the spherical bearing 8 provided at the tip of the drive arm, the vertical inclination angle of the mirror 6 in the reference plane is an angle between at least the maximum value and the minimum value of the solar declination. An adjustment screw (seasonal adjustment member) that can be adjusted in an angle range that is ½ of the range (similar to the adjustment screw 13 in FIG. 2 described later) is provided.

次に、以上の構成からなる太陽追尾式採光装置の作用について説明する。
図1に示すように、東京は北緯35度に位置しており、東西南北の方位があるが、理解の便宜のために、上記太陽追尾式採光装置を北極に設置した場合について説明する。なお、この場合、実際には、北極には東西南北が存在しないが、東京における方位を地球の中心回りに北極まで回動させた方位、すなわち東京方向が南(太陽の運行における12時方向)であると仮定する。
Next, the operation of the solar tracking type daylighting device having the above configuration will be described.
As shown in FIG. 1, Tokyo is located at 35 degrees north latitude and has directions of north, south, east, west, and north. For convenience of understanding, the case where the solar tracking type daylighting apparatus is installed in the north pole will be described. In this case, there is actually no east, west, south, and north in the North Pole, but the direction in which the direction in Tokyo is rotated to the North Pole around the center of the earth, that is, the direction of Tokyo is south (12 o'clock direction in solar operation) Assume that

そして、図2および図3に示すように、支柱2の軸線(すなわち回転軸3の軸線)を地球の自転軸Aと一致させるとともに、ガイドピン10aを、上記基準面における仮想円上においてミラー支持アーム7が水平となる直径線上に設け、かつ上記軸線(=地球の自転軸A)方向からの平面視において、ガイドピン10aと回転軸3中心とを結ぶ線のミラー6側への延長線を上記南側に向けて設置する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the axis of the support column 2 (that is, the axis of the rotating shaft 3) is aligned with the rotation axis A of the earth, and the guide pin 10a is mirror-supported on the virtual circle on the reference plane. The arm 7 is provided on a horizontal diameter line, and an extension line to the mirror 6 side of the line connecting the guide pin 10a and the center of the rotary shaft 3 in a plan view from the direction of the axis (= the rotation axis A of the earth) is provided. Install towards the south side.

次いで、モータ4によって回転軸3を太陽の運行と同期する速度で回転させると、ミラー6がどの位置にあっても、太陽光は常に南側の方位に向けて反射される。
したがって、上記太陽追尾式採光装置を北緯35度の東京に設置する場合には、同様に回転軸3の軸線を地球の自転軸Aと平行にし、上記軸線(=地球の自転軸A)方向からの平面視において、ガイドピン10aと回転軸3中心とを結ぶ線のミラー6側への延長線を上記南側に向けて設置することにより、常に太陽光を南側に向けて反射させることができる。
Next, when the rotating shaft 3 is rotated by the motor 4 at a speed synchronized with the operation of the sun, the sunlight is always reflected toward the south direction regardless of the position of the mirror 6.
Therefore, when the sun tracking daylighting device is installed in Tokyo at 35 degrees north latitude, the axis of the rotary shaft 3 is similarly made parallel to the rotation axis A of the earth, and from the direction of the axis (= the rotation axis A of the earth). In the plan view, the extension line to the mirror 6 side of the line connecting the guide pin 10a and the center of the rotary shaft 3 is installed toward the south side, so that the sunlight can always be reflected toward the south side.

また、図4に示すように、太陽光は、上記基準面上において上記軸線と直交する直径線L(図7参照)と平行(厳密には春分および秋分時)に入射する。そこで、ガイドピン10aを、上記基準面における仮想円S上であって、かつミラー支持アーム7と上記直径線とが30°の角度を成す位置に設けると、太陽光はミラー6において上記傾斜角度30°の2倍の60°の角度を挟んで反射されて行く。   Moreover, as shown in FIG. 4, sunlight is incident on the reference plane parallel to the diameter line L (see FIG. 7) orthogonal to the axis (strictly speaking, at the time of spring equinox and autumn equinox). Therefore, when the guide pin 10a is provided on the virtual circle S on the reference plane and at a position where the mirror support arm 7 and the diameter line form an angle of 30 °, sunlight is reflected at the mirror 6 at the inclination angle. Reflected across an angle of 60 °, which is twice 30 °.

そして、モータ4によって回転軸3を太陽の運行と同期する速度、すなわち24時間で1回転の速度で回転させると、駆動アーム5を介してミラー6も回転軸と一体に回転し、この結果、図5に示すように、常時ミラー6からの反射光は、南側の方位であって、かつ基準面上の上記直径線に対して60°の鉛直方向の傾きをもって反射されて行く。   Then, when the rotating shaft 3 is rotated at a speed synchronized with the operation of the sun by the motor 4, that is, at a speed of one rotation in 24 hours, the mirror 6 is also rotated integrally with the rotating shaft via the drive arm 5, and as a result, As shown in FIG. 5, the reflected light from the mirror 6 is always reflected in the south direction and with a vertical inclination of 60 ° with respect to the diameter line on the reference plane.

なお、図5においては、一見ミラー6からの反射光が、常に一定の方向に照射されていないように見えるが、これは同図が上記軸線方向から見た平面を示しているのに対して、上記反射光は、上記平面における方位の成分と、当該平面と直交する上記基準面における鉛直方向の傾斜角度の成分とを有するベクトルであるためである。   In FIG. 5, it appears that the reflected light from the mirror 6 does not always irradiate in a certain direction, but this shows a plane viewed from the axial direction. This is because the reflected light is a vector having an azimuth component in the plane and a vertical tilt angle component in the reference plane orthogonal to the plane.

なお、図4においては、基準面のミラー6側への延面方向、すなわち回転軸3の軸線(=地球の自転軸A)方向からの平面視において、ガイドピン10aと回転軸3中心とを結ぶ線のミラー6側への延長線を南側に向けて設置することにより、常に太陽光を南側に向けて反射させた場合について示したが、上記基準面のミラー6側への延面方向を東西南北の適宜の方位に向けることにより、常時当該方位に向けて太陽光を反射させることができる。   In FIG. 4, the guide pin 10 a and the center of the rotating shaft 3 are located in a plan view from the surface extending from the reference surface toward the mirror 6, that is, the direction of the axis of the rotating shaft 3 (= the rotation axis A of the earth). Although the case where the sunlight is always reflected toward the south side by installing the extension line to the mirror 6 side of the connecting line is shown, the direction of the extension surface of the reference plane toward the mirror 6 side is shown. By directing in an appropriate direction of east, west, south, and north, sunlight can be always reflected toward the direction.

また、反射光の基準面における鉛直方向の傾斜角度についても、ミラー支持アーム7と上記直径線とが30°の角度を成す位置の上記仮想円S上にガイドピン10aを設けた場合について例示したが、上記ガイドピン10aの仮想円S上に位置を変えて、上記傾斜角度を適宜角度に設定することにより、予め設定した任意の傾斜角度の方向に、常時反射光を照射させることができる。   Further, with respect to the vertical inclination angle of the reference plane of the reflected light, the case where the guide pin 10a is provided on the virtual circle S at a position where the mirror support arm 7 and the diameter line form an angle of 30 ° is illustrated. However, by changing the position of the guide pin 10a on the virtual circle S and setting the tilt angle to an appropriate angle, it is possible to always irradiate reflected light in a predetermined tilt angle direction.

これを図6および図7に基づいて詳述すると、まず図6に示す軸線方向平面視において、ガイドピン10aを原点とし、この原点を通る上記直径線L方向をY軸(O時方向を正)とする。そして、このY軸のガイドピン10aにおける直交方向をX軸(4時方向を正)とするとともに、上記直径線L方向と直交する上記基準面の上記ガイドピン10aを通る鉛直線をZ軸(上方を正)とする。また、上記直径線Lの半径を1とし、時刻をT(0時〜24時)として太陽光を南側の下方に反射させる場合について考える。   This will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7. First, in the plan view in the axial direction shown in FIG. 6, the guide pin 10a is the origin, and the diameter line L direction passing through the origin is the Y axis (the O time direction is the normal direction). ). The orthogonal direction of the Y-axis guide pin 10a is defined as the X-axis (4 o'clock direction is positive), and the vertical line passing through the guide pin 10a of the reference plane orthogonal to the diameter line L direction is defined as the Z-axis ( The upper part is positive). Consider the case where the radius of the diameter line L is 1 and the time is T (0 to 24:00) and sunlight is reflected downward on the south side.

すると、直径線Lに対するミラー支持アーム7の傾きをφとすると、ミラー6の回動中心(球面軸受8の中心)の座標(x、y、z)は、
(x、y、z)=(sin15T、cos15T−Yb、Zb)
である。
ここで、図7より、φ=θ/2であるから、
Yb=2cosφ2−1=cosθ
Zb=2sinφcosφ=sinθ
である。
Then, if the inclination of the mirror support arm 7 with respect to the diameter line L is φ, the coordinates (x, y, z) of the rotation center of the mirror 6 (center of the spherical bearing 8) are:
(X, y, z) = (sin15T, cos15T-Yb, Zb)
It is.
Here, from FIG. 7, since φ = θ / 2,
Yb = 2 cos φ2-1 = cos θ
Zb = 2sinφcosφ = sinθ
It is.

そして、ガイドピン10aからミラー6の回動中心に向かうベクトルが、そのまま各時刻におけるミラー6の法線ベクトルMとなるので、
M=(sin15T、cos15T−cosθ、−sinθ) (1)
であり、他方太陽光の入射光ベクトルをLin、反射光ベクトルをLoutとすると、
Lin=(−sin15T、−cos15T、0)
Lout=(0、−cosθ、−sinθ)
である。
And since the vector which goes to the rotation center of the mirror 6 from the guide pin 10a becomes the normal vector M of the mirror 6 at each time as it is,
M = (sin15T, cos15T-cosθ, -sinθ) (1)
On the other hand, when the incident light vector of sunlight is Lin and the reflected light vector is Lout,
Lin = (− sin15T, −cos15T, 0)
Lout = (0, −cos θ, −sin θ)
It is.

そして、理論上ミラー6の法線ベクトルMtは、上記LinおよびLoutより、以下のように計算することができる。
Mt=Lout−Lin
=(sin15T、cos15T−cosθ、−sinθ) (2)
Theoretically, the normal vector Mt of the mirror 6 can be calculated from the above Lin and Lout as follows.
Mt = Lout−Lin
= (Sin15T, cos15T-cosθ, -sinθ) (2)

上記(1)式および(2)式より、作図で得られたミラー6の法線ベクトルMと、理論式から得られたミラー6の法線ベクトルMtとが一致することが判る。
したがって、太陽が1日のうちでどの位置にあっても、常に太陽光を予め設定した位置に照射させることができる。
From the above formulas (1) and (2), it can be seen that the normal vector M of the mirror 6 obtained by drawing coincides with the normal vector Mt of the mirror 6 obtained from the theoretical formula.
Therefore, regardless of the position of the sun in the day, it is possible to always irradiate sunlight at a preset position.

また、上記ガイドピン10aの設置位置を、基準面における仮想円S上の適宜箇所に設定することにより、上記直径線Sと平行に入射する太陽光を、当該直径線Sに対して様々な傾斜角度で反射させることができる。   Further, by setting the installation position of the guide pin 10a at an appropriate location on the virtual circle S on the reference plane, sunlight incident in parallel to the diameter line S can be inclined with respect to the diameter line S. Can be reflected at an angle.

すなわち、図8に示す設定例のように、ガイドピン10aを、仮想円Sと回転軸3の軸線の上方とが交差する位置に設けると、φ=45°、θ=90°になるために、上記ミラー6によって太陽光を真下に向けて反射させることができる。
また、図9に示す設定例のように、ガイドピン10aを、仮想円S上であって、かつ回転軸3の軸線との交点よりもミラー6側の位置に設ければ、直径線Lに対して平行に謝した太陽光を、90°以上の角度θを挟んで下方へと反射させることができる。
That is, as shown in the setting example shown in FIG. 8, when the guide pin 10a is provided at a position where the virtual circle S intersects the upper axis of the rotary shaft 3, φ = 45 ° and θ = 90 °. Sunlight can be reflected directly below by the mirror 6.
Further, as in the setting example shown in FIG. 9, if the guide pin 10 a is provided on the virtual circle S and at a position closer to the mirror 6 than the intersection with the axis of the rotating shaft 3, the diameter pin L On the other hand, sunlight apologized in parallel can be reflected downward with an angle θ of 90 ° or more.

さらに、図10に示す設定例のように、ガイドピン10aを、仮想円S上であって、かつ直径線Lよりも下方の位置に設けると、直径線Lに対して平行に謝した太陽光を、上方に向けて反射させることもできる。   Furthermore, when the guide pin 10a is provided on the virtual circle S and at a position below the diameter line L as in the setting example shown in FIG. Can also be reflected upward.

このように、上記構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、回転軸3の軸線を地球の自転軸Aと平行に設置するとともに、回転軸3の軸線、ガイドピン10aおよびミラー6の回動中心(8)を含む基準面の延面方向と、ガイドピン10aの基準面における仮想円S上の設置位置を適宜設定することにより、複雑な制御手段を要することなく、太陽の運行と同期させて、入射する太陽光の反射光を、常時予め定められた任意の位置に向けて照射することができる。   Thus, according to the solar tracking type daylighting device having the above-described configuration, the axis of the rotating shaft 3 is installed in parallel with the rotation axis A of the earth, and the axis of the rotating shaft 3, the guide pin 10a, and the mirror 6 are rotated. By appropriately setting the extending direction of the reference plane including the center (8) and the installation position on the virtual circle S on the reference plane of the guide pin 10a, it is synchronized with the operation of the sun without requiring complicated control means. Thus, it is possible to always irradiate reflected light of incident sunlight toward an arbitrary predetermined position.

(第2の実施形態)
図11は、本発明の第2の実施形態を示すものであり、第1の実施形態に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図11に示すように、この太陽追尾式採光装置においては、基台1に、軸線が地球の自転軸と平行になるように支柱2が垂下されているとともに、この支柱2の下部に、回転軸3がモータ4によって上記軸線回りに回転自在に設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified.
As shown in FIG. 11, in this solar tracking type daylighting apparatus, a support column 2 is suspended from a base 1 so that the axis line is parallel to the rotation axis of the earth, and a lower portion of the support column 2 is rotated. A shaft 3 is provided by a motor 4 so as to be rotatable around the axis.

そして、この支柱2の径方向外方へ向けて延出する駆動アーム5の先端部に、ガイドピン(ガイド部材)10aが取り付けられている。
他方、支持部10の下端部には、球面軸受(軸受部材)8が設けられている。ここで、この球面軸受8は、当該球面軸受8の回動中心と回転軸3の軸線とガイドピン10aとを含む基準面(図11の紙面)上において、回転軸3の中心とガイドピン10aとの間の長さを半径とする仮想円S上に配置されている。
And the guide pin (guide member) 10a is attached to the front-end | tip part of the drive arm 5 extended toward the radial direction outward of this support | pillar 2. As shown in FIG.
On the other hand, a spherical bearing (bearing member) 8 is provided at the lower end of the support portion 10. Here, the spherical bearing 8 is configured such that the center of the rotating shaft 3 and the guide pin 10a are on a reference plane (the paper surface of FIG. 11) including the rotation center of the spherical bearing 8, the axis of the rotating shaft 3, and the guide pin 10a. Are arranged on a virtual circle S having a radius between them.

そして、ミラー支持アーム7は、ミラー6側の一端側が球面軸受8によって支持部10の下端部に回動自在に連結されるとともに、他端部側において、そのガイド溝12にガイドピン10aが挿入されることによって、長手方向に相対移動自在に案内されつつ支承されている。   The mirror support arm 7 is rotatably connected to the lower end portion of the support portion 10 by a spherical bearing 8 at one end side on the mirror 6 side, and a guide pin 10a is inserted into the guide groove 12 at the other end side. By doing so, it is supported while being guided so as to be relatively movable in the longitudinal direction.

以上の構成からなる太陽追尾式採光装置によっても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
加えて、第1の実施形態においては、ミラー6が回転軸3から離間した位置において、仮想円Sの円周に沿って回動するのに対して、第2の実施形態に示した太陽追尾式採光装置によれば、ミラー6が支持部10に設けた球面軸受8回りに回動するために、照射位置が変動することがなく、よって一層高い精度で、常時定点に太陽光を反射することができるという効果が得られる。
The same effect as that of the first embodiment can also be obtained by the solar tracking daylighting device having the above configuration.
In addition, in the first embodiment, the mirror 6 rotates along the circumference of the virtual circle S at a position separated from the rotation shaft 3, whereas the sun tracking shown in the second embodiment is performed. According to the daylighting device, since the mirror 6 rotates around the spherical bearing 8 provided on the support portion 10, the irradiation position does not fluctuate, so that sunlight is constantly reflected at a fixed point with higher accuracy. The effect that it can be obtained.

(第3の実施形態)
図12は、第1の実施形態に示した太陽追尾式採光装置に、同期式の季節調整部材を設けた第3の実施形態を示すものである。
図12に示すように、この太陽追尾式採光装置においては、駆動アーム5の一端部が回転軸3に枢軸20によって連結されることにより、先端の球面軸受8が仮想円に沿って回動自在に設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 12 shows a third embodiment in which a synchronous seasonal adjustment member is provided in the solar tracking type daylighting apparatus shown in the first embodiment.
As shown in FIG. 12, in this solar tracking type daylighting device, one end of the drive arm 5 is connected to the rotary shaft 3 by a pivot 20 so that the spherical bearing 8 at the tip can freely rotate along a virtual circle. Is provided.

また、回転軸3を回転させるためのモータ4が、支柱2の下部に設けられるとともに、長尺に形成された出力軸4aの外周には、雄ねじ部21が形成されている。
一方、支柱2の下部側面には、軸線と平行にレール22が設けられており、このレール22および回転軸3の下部外周に沿って、枠状のスライダ23が上記軸線方向に移動自在に設けられている。そして、このスライダ23に固定されたナット24が、出力軸4aの外周に形成された雄ネジ部21に螺合されている。
A motor 4 for rotating the rotary shaft 3 is provided at the lower portion of the support column 2, and a male screw portion 21 is formed on the outer periphery of the elongated output shaft 4a.
On the other hand, a rail 22 is provided on the lower side surface of the column 2 in parallel with the axis, and a frame-like slider 23 is provided so as to be movable in the axial direction along the rail 22 and the outer periphery of the lower portion of the rotary shaft 3. It has been. And the nut 24 fixed to this slider 23 is screwed by the external thread part 21 formed in the outer periphery of the output shaft 4a.

さらに、このスライダ23の上側部には、リンク杆25の一端部が回動自在に連結されるとともに、当該リンク杆25の他端部が駆動アーム5の中間部に回動自在に連結されている。そして、雄ネジ部21、スライダ23およびナット24によって、モータ4の回転を軸線方向への直線運動に変換するスライド機構が構成されるとともに、リンク杆25によって駆動アーム5の上記直径線Lに対する角度を変えるリンク機構が構成されている。   Further, one end portion of the link rod 25 is rotatably connected to the upper portion of the slider 23, and the other end portion of the link rod 25 is rotatably connected to the intermediate portion of the drive arm 5. Yes. The male screw portion 21, the slider 23, and the nut 24 constitute a slide mechanism that converts the rotation of the motor 4 into a linear motion in the axial direction, and the link rod 25 has an angle with respect to the diameter line L of the drive arm 5 The link mechanism which changes is comprised.

そして、回転軸3の回転速度が、太陽の運行と同期する速度、すなわち24時間で1回転の速度で回転するように設定されていることから、上記スライド機構およびリンク機構は、回転軸3が1回転する際に、当該24時間で変化する太陽赤緯に対応する角度だけ駆動アーム5の上記直径線Lに対する角度が変化するように設定されている。   And since the rotational speed of the rotating shaft 3 is set so as to rotate at a speed synchronized with the operation of the sun, that is, at a speed of one rotation in 24 hours, the sliding shaft and the link mechanism have the rotating shaft 3 In one rotation, the angle of the drive arm 5 with respect to the diameter line L is set to change by an angle corresponding to the solar declination that changes in the 24 hours.

以上の構成からなる太陽追尾式採光装置においては、第1の実施形態における作用効果に加えて、さらにモータ4の出力軸4aが回転すると、回転軸3が回転するとともに、これに伴ってナット24を介してスライダ23が図中上方に移動し、この結果リンク杆25によって駆動アーム5が時計回り方向に回動することにより上記直径線Lに対する角度が季節変動に対応する角度だけ増加する。   In the solar tracking daylighting device having the above configuration, in addition to the operational effects of the first embodiment, when the output shaft 4a of the motor 4 is further rotated, the rotating shaft 3 is rotated, and accordingly the nut 24 is rotated. As a result, the slider 23 is moved upward in the figure, and as a result, the drive arm 5 is rotated clockwise by the link rod 25, whereby the angle with respect to the diameter line L is increased by an angle corresponding to the seasonal variation.

したがって、この太陽追尾式採光装置によれば、図15に示すように、冬至においてスライダ23が支柱2の最下部に位置するように設定しておけば、ミラー6による太陽光の反射と併行して、徐々に駆動アーム5を図中時計回り方向に回動させ、図14に示す夏至に至るまで自動的にミラー6の傾斜角度を太陽赤緯の変化に対応する角度だけ微調整することができ、よってミラー6からの反射光を、常に太陽光を照射したい位置に向けて照射することができる。   Therefore, according to this solar tracking type daylighting apparatus, as shown in FIG. 15, if the slider 23 is set at the lowermost part of the support column 2 at the winter solstice, the reflection of sunlight by the mirror 6 is performed in parallel. Then, the drive arm 5 is gradually rotated in the clockwise direction in the figure, and the tilt angle of the mirror 6 is automatically finely adjusted by an angle corresponding to the change in solar declination until the summer solstice shown in FIG. Therefore, the reflected light from the mirror 6 can always be irradiated toward the position where it is desired to irradiate sunlight.

(第4の実施形態)
図13は、第1の実施形態に示した太陽追尾式採光装置に、同様に同期式の季節調整部材を設けた第4の実施形態を示すものであり、この太陽追尾式採光装置においても、駆動アーム5の一端部が回転軸3に枢軸20によって連結されることにより、先端の球面軸受8が仮想円に沿って回動自在に設けられている。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 shows a fourth embodiment in which a synchronous seasonal adjustment member is similarly provided in the solar tracking daylighting device shown in the first embodiment, and also in this solar tracking daylighting device, One end of the drive arm 5 is connected to the rotary shaft 3 by the pivot 20, so that the spherical bearing 8 at the tip is provided to be rotatable along a virtual circle.

そして、この太陽追尾式採光装置においては、モータ4の出力軸4aに、ウオームギア30が設けられ、このウオームギア30に大歯車31とスライダ32とからなるスコッチチョークの大歯車31が螺合されている。また、スライダ32の上端側部には、リンク杆33の一端部が回動自在に連結されるとともに、当該リンク杆33の他端部が駆動アーム5の中間部に回動自在に連結されている。   In this solar tracking type daylighting device, a worm gear 30 is provided on the output shaft 4 a of the motor 4, and a scotch choke large gear 31 comprising a large gear 31 and a slider 32 is screwed to the worm gear 30. . In addition, one end portion of the link rod 33 is rotatably connected to the upper end side portion of the slider 32, and the other end portion of the link rod 33 is rotatably connected to the intermediate portion of the drive arm 5. Yes.

これにより、ウオームギア30および上記スコッチチョークによって、モータ4の回転を軸線方向への直線運動に変換するスライド機構が構成されるとともに、リンク杆33によってモータ4の回転に伴って駆動アーム5の上記直径線Lに対する角度を変えるリンク機構が構成されている。   Accordingly, the worm gear 30 and the scotch choke constitute a slide mechanism that converts the rotation of the motor 4 into a linear motion in the axial direction, and the link arm 33 rotates the motor 4 with the diameter of the drive arm 5. A link mechanism that changes the angle with respect to the line L is configured.

以上の構成からなる太陽追尾式採光装置によれば、同様にモータ4の出力軸4aの回転を、ウオームギア30およびスコッチチョークによって上下方向の直線運動に変換し、かつ当該直線運動をリンク杆33によって、駆動アーム5を回動させることができるために、第3の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。   According to the solar tracking type daylighting device having the above configuration, similarly, the rotation of the output shaft 4a of the motor 4 is converted into a vertical linear motion by the worm gear 30 and the scotch choke, and the linear motion is converted by the link rod 33. Since the drive arm 5 can be rotated, the same effects as those shown in the third embodiment can be obtained.

さらに、この太陽追尾式採光装置においては、モータ4の一方向への連続回転によって、スライダ32を上下方向に往復移動させることができるために、図15に示す冬至から図14に示す夏至を経て再び図15に示す冬至の時期まで、連続的に、かつ自動的にミラー6の傾斜角度を太陽赤緯の変化に対応する角度だけ微調整することができ、よって1年を通してミラー6からの反射光を、常時太陽光を照射したい位置に向けて照射することができる。   Further, in this solar tracking type daylighting device, the slider 32 can be reciprocated in the vertical direction by continuous rotation in one direction of the motor 4, so that the winter solstice shown in FIG. 15 and the summer solstice shown in FIG. Again, until the winter solstice shown in FIG. 15, the tilt angle of the mirror 6 can be finely adjusted continuously and automatically by an angle corresponding to the change of the solar declination, and therefore the reflection from the mirror 6 throughout the year. It is possible to irradiate light toward a position where it is desired to constantly irradiate sunlight.

地球の自転軸と東京との位置関係および太陽光の入射方向を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship between the rotation axis of the earth and Tokyo, and the incident direction of sunlight. 本発明に係る太陽追尾式採光装置であってミラー支持アームを基準面の直径線上に位置させた場合を示す正面図である。It is a sun tracking type daylighting device concerning the present invention, and is a front view showing a case where a mirror support arm is located on a diameter line of a reference plane. 図2の採光装置を北極点に設置して太陽の運行と同期させて回転させた場合の太陽光の入射および反射方向を示す平面図である。It is a top view which shows the incident and reflection direction of sunlight at the time of installing the lighting apparatus of FIG. 2 in the north pole, and rotating it synchronizing with the operation | movement of the sun. 本発明に係る太陽追尾式採光装置の第1の実施形態を示す正面図である。1 is a front view showing a first embodiment of a solar tracking daylighting device according to the present invention. 図4の採光装置を太陽の運行に同期させて作動させた状態と反射光の向きを示す回転軸線方向から見た平面図である。It is the top view seen from the rotation axis direction which shows the state which acted the lighting apparatus of FIG. 4 synchronizing with operation | movement of the sun, and the direction of reflected light. 図4の太陽追尾式採光装置の原理を説明するために設定した座標軸を示す平面図である。It is a top view which shows the coordinate axis set in order to demonstrate the principle of the solar tracking type daylighting device of FIG. 図4の各構成要素の位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of each component of FIG. 図7のガイドピンを回転軸線上に位置させた場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of positioning the guide pin of FIG. 7 on a rotating shaft line. 図4のガイドピンを回転軸線よりもミラー側に位置させた場合の模式図である。FIG. 5 is a schematic view when the guide pin of FIG. 4 is positioned on the mirror side with respect to the rotation axis. 図4のガイドピンを直径線よりも下方に位置させた場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of positioning the guide pin of FIG. 4 below the diameter line. 本発明の第2の実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態を示すもので、(a)は全体の正面図、(b)は要部の拡大図である。The 4th Embodiment of this invention is shown, (a) is the whole front view, (b) is an enlarged view of the principal part. 第3または第4の太陽追尾式採光装置による夏至の時の各構成要素の位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of each component at the time of the summer solstice by the 3rd or 4th solar tracking type daylighting device. 第3または第4の太陽追尾式採光装置による冬至の時の各構成要素の位置関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the positional relationship of each component at the time of the winter solstice by the 3rd or 4th solar tracking type daylighting device.

符号の説明Explanation of symbols

3 回転軸
4 モータ(駆動手段)
5 駆動アーム
6 ミラー
6a ミラーの表面
6b ミラーの裏面
7 ミラー支持アーム
8 球面軸受(軸受部材)
10 支持部
10a ガイドピン(ガイド部材)
11 軸受
12ガイド溝
13 調節ねじ(季節調整部材)
21 雄ネジ部
22 レール
23、32 スライダ
24 ナット
25、33 リンク杆
30 ウオームギア
31 大歯車
A 地球に自転軸
L 基準面における直径線
S 基準面上の仮想円
3 Rotating shaft 4 Motor (drive means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Drive arm 6 Mirror 6a Mirror surface 6b Mirror back surface 7 Mirror support arm 8 Spherical bearing (bearing member)
10 Supporting part 10a Guide pin (guide member)
11 Bearing 12 Guide groove 13 Adjustment screw (seasonal adjustment member)
21 Male thread portion 22 Rail 23, 32 Slider 24 Nut 25, 33 Link rod 30 Worm gear 31 Large gear A A rotation axis on the earth L Diameter line on the reference surface S Virtual circle on the reference surface

Claims (5)

地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、
上記駆動アームの上記他端部に軸受部材が設けられ、上記支持部に上記ガイド部材が当該ガイド部材と上記回転軸の軸線と上記軸受部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記軸受部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記駆動アームの先端部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とする太陽追尾式採光装置。
A rotating shaft provided rotatably around an axis arranged in parallel with the rotation axis of the earth, driving means for rotating the rotating shaft at a speed synchronized with the operation of the sun, and one end portion are fixed to the rotating shaft. And a driving arm extending outwardly of the axis of the rotating shaft, and connected to the other end of the driving arm and rotated about the rotating shaft, and on the surface opposite to the rotating shaft. A mirror that reflects light; a mirror support arm that is vertically fixed to the back surface of the mirror; a support portion that supports the mirror support arm; and a guide member that supports and supports the mirror support arm. ,
A bearing member is provided at the other end of the drive arm, and the guide member is provided on the support portion on a reference plane including the guide member, the axis of the rotary shaft, and the bearing member. The mirror support arm is provided so as to be positioned on an imaginary circle having a radius between the bearing member and a radius, and one end of the mirror side is connected to the tip of the drive arm via the bearing member. A sun-tracking daylighting device, wherein the solar tracking-type daylighting device is provided so as to be rotatable, and is supported so as to be movable in the extending direction of the mirror support arm with the other end connected to a guide member.
地球の自転軸と平行に配置された軸線回りに回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸を太陽の運行と同期する速度で回転させる駆動手段と、一端部が上記回転軸に固定されるとともに当該回転軸の軸線の外方に延出する駆動アームと、この駆動アームの他端部に連結されて上記回転軸回りに回動されるとともに上記回転軸側と反対側の表面で太陽光を反射するミラーと、このミラーの裏面に垂直に固定されたミラー支持アームと、このミラー支持アームを支承する支持部と、上記ミラー支持アームを案内しつつ支承するガイド部材とを備えてなり、
上記駆動アームの上記他端部に上記ガイド部材が設けられ、上記支持部に上記軸受部材が当該軸受部材と上記回転軸の軸線と上記ガイド部材とを含む基準面上において上記回転軸の軸線と上記ガイド部材との間の長さを半径とする仮想円上に位置するように設けられるとともに、上記ミラー支持アームは、上記ミラー側の一端部が上記軸受部材を介して上記支持部に回動自在に設けられ、他端部がガイド部材に連結されて上記駆動アームの先端部に当該ミラー支持アームの延在方向に移動自在に支承されていることを特徴とする太陽追尾式採光装置。
A rotating shaft provided rotatably around an axis arranged in parallel with the rotation axis of the earth, driving means for rotating the rotating shaft at a speed synchronized with the operation of the sun, and one end portion are fixed to the rotating shaft. And a driving arm extending outwardly of the axis of the rotating shaft, and connected to the other end of the driving arm and rotated about the rotating shaft, and on the surface opposite to the rotating shaft. A mirror that reflects light; a mirror support arm that is vertically fixed to the back surface of the mirror; a support portion that supports the mirror support arm; and a guide member that supports and supports the mirror support arm. ,
The guide member is provided at the other end of the drive arm, and the bearing member is disposed on the support portion on a reference plane including the bearing member, the axis of the rotary shaft, and the guide member. The mirror support arm is provided so as to be positioned on an imaginary circle having a radius between the guide member and a radius, and the mirror-side end portion rotates to the support portion via the bearing member. A sun-tracking daylighting device, wherein the solar tracking-type daylighting device is provided freely, and has the other end connected to a guide member and supported at the tip of the drive arm so as to be movable in the extending direction of the mirror support arm.
上記仮想円上における上記回転軸の軸線と直交する線と、上記駆動アームとの間の角度を、太陽赤緯の季節変動による角度範囲の±1/2の範囲において調整可能とする季節調整部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の太陽追尾式採光装置。   A seasonal adjustment member that allows an angle between a line perpendicular to the axis of the rotation axis on the virtual circle and the drive arm to be adjusted within a range of ± 1/2 of an angular range due to seasonal variation of solar declination. The solar tracking type daylighting device according to claim 1, wherein the solar tracking type daylighting device is provided. 上記駆動アームは、一端部が枢軸を介して上記回転軸に上記角度が調整可能に回動自在に設けられているとともに、上記季節調整部材は、上記駆動手段の回転を当該回転軸の軸線方向への直線運動に変換するスライド機構と、このスライド機構と上記駆動アームとに連結されることにより上記駆動手段の回転に伴って上記駆動アームの上記角度を変えるリンク機構とを備えてなることを特徴とする請求項3に記載の太陽追尾式採光装置。   One end of the drive arm is pivotably provided on the rotary shaft via a pivot so that the angle can be adjusted, and the seasonal adjustment member rotates the drive means in the axial direction of the rotary shaft. A slide mechanism that converts the linear movement into a linear motion, and a link mechanism that is connected to the slide mechanism and the drive arm to change the angle of the drive arm as the drive means rotates. The solar tracking type daylighting device according to claim 3, wherein 上記軸受部材は、球面軸受であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の太陽追尾式採光装置。   The solar tracking type daylighting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the bearing member is a spherical bearing.
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