JP2555239Y2

JP2555239Y2 - 太陽光採光装置

Info

Publication number: JP2555239Y2
Application number: JP1993070171U
Authority: JP
Inventors: 守渋谷; 英治岩永
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2007-11-19
Also published as: JPH0741845U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、太陽光の入射方向を高
精度に検出し、屋内や日照条件の悪い場所に太陽光を適
切に反射して照射させる太陽光採光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から屋内や日照条件の悪い場所に太
陽からの光を導く太陽光採光装置が知られている。本出
願人は、例えば特願平５−２７２６１１号において、太
陽の位置を高精度かつ確実に検出し、太陽光を適切に反
射して所定位置に照射できる太陽採光装置を提案した。
この太陽採光装置では、粗検出用光センサ部を用いて予
め区分けされた複数の検出範囲のうち最大の太陽光を検
出する検出範囲を特定し、その特定結果に応じて方位お
よび仰角方向に回転される微検出用光センサ部を用いて
太陽の位置を高精度に検出する。そして、検出された太
陽の位置に基づいて、太陽光を目標位置に適切に反射す
るように、反射ミラーを方位および仰角方向に回転す
る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た太陽光採光装置では、上記微検出用光センサおよび反
射ミラーを仰角および方位方向に回転させる上記モータ
の機械的な位置決めが正確に行われないと、目標位置と
ずれた位置に太陽光が照射されてしまうという問題があ
る。また、微検出光センサと反射ミラーとの間で、回転
位置を特定するための基準にずれが生じている場合にも
同様の問題が生じる。

【０００４】例えば、方位方向に微検出用光センサ部お
よび反射ミラーを移動させるモータの機械的な位置決め
に誤差がある場合や、当該モータの回転位置を特定する
ための上記基準にずれが生じている場合には、図２１
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、反射ミラー１０１は本来
あるべき実線で示される位置から角度θだけ傾いた点線
で示される位置にずれ、実線で示される本来の反射光の
光路１０３は、点線で示される光路１０３になる。その
結果、図１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、太陽光の反射
ミラー１０１による反射光は、本来の照射位置であるＡ
点からずれた位置となり、太陽位置１００ａの場合には
照射位置１０２ａ、太陽位置１００ｂの場合には照射位
置１０２ｂ、および、太陽位置１００ｃの場合には照射
位置１０２ｃとなる。このように、方位方向に微検出用
光センサ部および反射ミラーを移動させるモータの機械
的な位置決めに誤差がある場合や、当該モータの回転位
置を特定するための基準にずれが生じている場合には、
太陽光を反射ミラーで反射して適切に目標位置に照射で
きない。

【０００５】仰角方向に微検出用光センサ部および反射
ミラーを移動させるモータの機械的な位置決めに誤差が
ある場合や、当該モータの回転位置を特定するための基
準にずれが生じている場合には、図２２（Ａ）〜（Ｄ）
に示すようになり、方位方向の場合と同様に、太陽光を
反射ミラーで反射して適切に目標位置に照射できない。

【０００６】本考案は、上述した従来技術の問題に鑑み
てなされ、太陽光を目標位置に適切に照射できる太陽光
採光装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
を解決し、上述した目的を達成するために本考案の太陽
光採光装置は、反射ミラーと、太陽を追尾して太陽の位
置を検出する第１の光検出手段と、前記第１の光検出手
段の前記移動を駆動する第１の駆動手段と、前記反射ミ
ラーに設けられ、前記反射ミラーと太陽との位置関係を
検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段に
よって検出された太陽の位置に基づいて太陽光を目標位
置に照射するように前記反射ミラーを移動し、前記第２
の光検出手段によって検出された前記位置関係に基づい
て前記反射ミラーを太陽に向かい合うように移動する第
２の駆動手段と、前記第１の光検出手段および前記第２
の光検出手段からの検出結果に基づいて、前記第１の駆
動手段による前記第１の光検出手段の移動に用いられる
位置決めの基準と、前記第２の駆動手段による前記反射
ミラーの移動に用いられる位置決めの基準とを調整する
調整手段とを有する。

【０００８】また、本考案の太陽光採光装置における前
記第２の光検出手段は、特定的には、所定領域を覆うよ
うに前記反射ミラーに固定され、前記反射ミラーと向か
い合う位置に開口部を有する遮光手段と、前記遮光手段
における前記反射ミラーと向かい合う面に、前記開口部
を中心としてその周囲に設けられた複数の第３の光検出
手段と、前記複数の第３の光検出手段からの検出結果に
基づいて、前記反射ミラーと太陽との位置関係を検出す
る検出手段とを有する。

【０００９】

【作用】本考案の太陽光採光装置では、例えば調整モー
ドにおいて、第１の駆動手段からの駆動により第１の光
検出手段が太陽を追尾するように移動され、この移動に
基づいて太陽の位置が検出される。また、第２の光検出
手段によって反射ミラーと太陽との位置関係が検出さ
れ、当該検出された位置関係に基づく第２の駆動手段か
らの駆動により反射ミラーが太陽に向かい合うように移
動される。そして、例えば第１の光検出手段および第２
の光検出手段からの検出結果に基づいて第１の光検出手
段および第２の光検出手段の上記移動が終了したと判断
されると、前記第１の駆動手段による前記第１の光検出
手段の移動に用いられる位置決めの基準と、前記第２の
駆動手段による前記反射ミラーの移動に用いられる位置
決めの基準とが調整手段によって調整される。当該調整
が終了した後に行われる例えば照射モードにおいては、
第１の駆動手段による第１の光検出手段の移動および第
２の駆動手段による反射ミラーの移動は、当該調整され
た基準に基づいて行われる。照射モードでは、第１の光
検出手段によって検出された太陽の位置に基づいた第２
の駆動手段からの駆動により、反射ミラーは太陽光を目
標位置に適切に照射するように移動される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係わる太陽光採光
装置について説明する。図１は、本実施例に係わる太陽
光採光装置１の取り付け例を説明するための図である。
図１に示すように、太陽光採光装置１は、例えば一般家
屋の屋上に取り付けられ、後述するように太陽光を検出
することで反射ミラーの方位および仰角方向の姿勢を制
御し、太陽光を反射ミラーにて反射して屋内に照射す
る。

【００１１】図２は太陽光採光装置１の正面側の構成に
ついて説明するための図、図３は太陽光採光装置１の側
面側の構成について説明するための図、図４は太陽光採
光装置１の平面側の構成について説明するための図であ
る。太陽光採光装置１は、図２〜図４に示すように、Ｌ
字型の支持台２の上部に方位方向回転駆動部１０および
光センサ１１が設けられており、方位方向回転駆動部１
０によって回転される回転軸９にミラー把持部８が取り
付けられており、仰角方向回転駆動部７および軸受け部
６を介して円盤状の反射ミラー４がミラー把持部８に対
して仰角方向に回転自在に取り付けられている。また、
太陽光採光装置１には、反射ミラー４、ミラー把持部
８、仰角方向回転駆動部７および軸受け部６を覆うよう
にケース３が設けられ、ケース３はケース把持部５を介
して支持台２に固定されている。さらに、支持台２は、
例えば一般家屋の屋上に設けられた支柱９０に留め具９
１によって固定されている。

【００１２】太陽光採光装置１は、光センサ１１によっ
て太陽光の入射する方向を検出し、この検出方向からの
太陽光を反射ミラー４で反射し、窓１２を介して屋内に
照射するように、方位方向回転駆動部１０および仰角方
向回転駆動部７の駆動を制御する。このとき、方位方向
回転駆動部１０の回転駆動によって回転軸９およびミラ
ー把持部８が方位方向に回転し、この回転に連動して仰
角方向回転駆動部７および軸受け部６と共にミラー把持
部８が方位方向に回転する。また、仰角方向回転駆動部
７の回転駆動によって反射ミラー４が仰角方向に回転す
る。本実施例の太陽光採光装置１は、図２〜４に示すよ
うに、調整用光センサ部１３０を反射ミラー４の例えば
外縁付近に固定して設けたことを特徴とする。調整用光
センサ部１３０は、後述するように、反射ミラー４で太
陽光を反射させて目標位置に照射する照射モードの前に
ユーザからの指示に応じて選択的に行われる調整モード
において用いられる。

【００１３】以下、太陽光採光装置１の各構成要素のそ
れぞれについて詳細に説明する。方位方向回転駆動部１
０について説明する。図５は方位方向回転駆動部１０に
おける回転駆動動作を説明するための正面図であり、図
６は図５における方向Ａからの方位方向回転駆動部１０
の側面図である。方位方向回転駆動部１０は、図５およ
び図６に示すように、モータ２０によって回転駆動され
る回転軸２１にウォーム２２が取り付けられ、回転軸２
１に直交する回転軸９にウォーム２２と噛み合うホイー
ル２３が取り付けられている。また、回転軸９はその先
端でネジ２５によってミラー把持部８に固定され、回転
軸９の回転に連動してミラー把持部８が方位方向に回転
する。方位方向回転駆動部１０では、光センサ１１の検
出に応じて生成された方位駆動信号によってモータ２０
の回転駆動が制御され、モータ２０の駆動によって回転
軸２１およびウォーム２２が回転される。ウォーム２２
の回転に連動して回転軸２１と直交する回転軸９を中心
としてホイール２３が回転され、ホイール２３の回転に
連動して回転軸９と共にミラー把持部８が方位方向に回
転される。

【００１４】ホイール２３には、図６に示すように、留
め具２６が設けられており、留め具２６で一端が留めら
れ、他端には例えば支持台２に固定された留め具（図示
せず）で留められ、回転軸９の周囲に巻き付けられたバ
ネ２７が取り付けられている。バネ２７はホイール２３
の回転に応じて変形し、この変形に応じた弾性力を生じ
る。このバネ２７の弾性力は、ホイール２３が一方向ん
い回転するようにホイール２３に対して働くことで、ホ
イール２３の回転を安定させ、回転時に生じるバックラ
ッシュを緩和する。さらに、バネ２７の弾性力によっ
て、例えばウォーム２２が一方向に押圧され、これによ
ってベアリング（軸受け）のスラスト方向のがたも抑制
される。その結果、反射ミラー４の方位方向の高精度な
位置決めが可能となる。

【００１５】図７は仰角方向回転駆動部７を説明するた
めの図であり、（Ａ）は図４における方向Ａからの仰角
方向回転駆動部７の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）にお
ける方向Ａからの平面図である。図８は図７（Ａ）の方
向Ｂからの仰角方向回転駆動部７の側面図である。仰角
方向回転駆動部７は、図７および図８に示すように、反
射ミラー４を保持する反射ミラー受板４ａ上に固定され
たモータ３０によって回転駆動される回転軸３１には歯
車３２が設けられ、回転軸３１と並行して設けられ反射
ミラー受板４ａに固定された回転軸３７には歯車３３が
歯車３２と噛み合うように設けられている。回転軸３７
には、歯車３３の上方に位置するようにウォーム３５が
設けられている。ミラー把持部８には、反射ミラー４を
仰角方向に回転させるための回転軸３８が軸受けされ、
ウォーム３５と噛み合うホイール３６が固定して設けら
れている。

【００１６】仰角方向回転駆動部７では、光センサ１１
の検出に応じて仰角駆動信号によって、反射ミラー７を
仰角方向に回転させるための駆動を行い、モータ３０か
らの駆動によって回転軸３１および歯車３２が回転さ
れ、この回転に応じて歯車３３、回転軸３７およびウォ
ーム３５が回転される。このとき、ウォーム３５および
ホイール３６はミラー把持部８に固定されているため、
ウォーム３５はその回転に応じてホイール３６の周囲に
沿って移動し、ウォーム３５の移動に伴い回転軸３７お
よび回転軸３７に一体となって固定された反射ミラー受
板４ａ、反射ミラー４が回転軸３８を中心として仰角方
向に回転される。

【００１７】光センサ１１について説明する。図９は光
センサ１１の正面側の構成を説明するための図であり、
図１０は光センサ１１の側面側の構成を説明するための
図であり、図１１は光センサ１１の平面側の構成を説明
するための図である。光センサ１１は、図１０に示すよ
うに、主に微検出用光センサ部５０、粗検出用光センサ
部６２、仰角方向回転駆動部６０および方位方向回転駆
動部６１によって構成されており、支持台６８に方位方
向回転駆動部６１および粗検出用光センサ部６２が固定
して設けられ、方位方向回転駆動部６１の上方に仰角方
向回転駆動部６０および微検出用光センサ部５０が順に
設けられている。

【００１８】光センサ１１では、太陽光を入射する方位
方向が粗検出用光センサ部６２によって大まかに検出さ
れる。そして、粗検出用光センサ部６２の検出結果に基
づいて、微検出用光センサ部５０の遮光板７０が太陽の
方位方向に向くように方位方向回転駆動部６１の駆動が
制御され、仰角方向回転駆動部６０と共に微検出用光セ
ンサ部５０が方位方向に回転される。次に、太陽光を入
射する方位方向および仰角方向に、遮光板７０が正確に
向かい合うように、微検出用光センサ部５０からの出力
信号に基づいて、仰角方向回転駆動部６０および方位方
向回転駆動部６１の駆動が制御される。

【００１９】仰角方向回転駆動部６０は、微検出用光セ
ンサ部５０の仰角方向の回転を駆動し、図９および図１
０に示すように、モータ５４を有し、モータ５４によっ
て回転駆動されるウォーム５３が回転軸５２に取り付け
られたホイール５８と噛み合わされており、回転軸５２
にはさらに継手５１を介して微検出用光センサ部５０が
取り付けられている。方位方向回転駆動部６１は、微検
出用光センサ部５０の方位方向の移動を駆動し、図９お
よび図１０に示すように、モータ５５を有し、モータ５
５によって回転駆動されるウォーム５６が回転軸６９に
取り付けられたホイール５７と噛み合わされており、回
転軸６９にはさらに仰角方向回転駆動部６０が固定して
取り付けられている。

【００２０】また、仰角方向回転駆動部６０では、一端
が仰角方向回転駆動部６０に固定された留め具６４で留
められ、他端が継手５１に固定され、回転軸５２に巻き
付けれたバネ６３が取り付けられており、微検出用光セ
ンサ部５０の仰角方向に回転したときウォーム５３とホ
イール５７との間に生じるバックラッシュおよびベアリ
ング（軸受け）のスラスト方向のがたがバネ６３の弾性
力によって緩和され、微検出用光センサ部５０の仰角方
向の高精度な位置決めを可能としている。さらに、一端
が仰角方向回転駆動部６０に固定された留め具６６で留
められ、他端が方位方向回転駆動部６１に固定された留
め具６７で留められ、回転軸６９の周囲に巻き付けれた
バネ６５が取り付けられ、微検出用光センサ部５０の方
位方向に回転したときウォーム５６とホイール５７との
間に生じるバックラッシュおよびベアリング（軸受け）
のスラスト方向のがたがバネ６５の弾性力によって緩和
され、微検出用光センサ部５０の方位方向の高精度な位
置決めを可能としている。

【００２１】粗検出用光センサ部６２について説明す
る。粗検出用光センサ部６２は、図１１に示すように、
点Ｏから方位方向にそれぞれ約７０度の間隔で、光セン
サ８０ａ、８０ｂ、８０ｃが設けられており、これらの
光センサのうち太陽光を最も強く検出した光センサに対
応した方位方向に太陽が位置すると判断する。光センサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｃは、所定形状の光遮光部８２
ａ、８２ｂ、８２ｃとフォトセンサ８１ａ、８１ｂ、８
１ｃとで構成される。

【００２２】図１２は、フォトセンサ８１ａ、８１ｂ、
８１ｃから出力される信号の処理を説明するための図で
ある。図１２に示すように、フォトセンサ８１ａ、８１
ｂ、８１ｃからの出力信号は増幅器１２０にて増幅さ
れ、出力信号Ｓ８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃとしてＡ／
Ｄ変換器１２１に出力される。Ａ／Ｄ変換器１２１にお
いて、出力信号Ｓ８１ａ、Ｓ８１ｂ、Ｓ８１ｃがディジ
タル変換され、変換された出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２
１ｂ、Ｓ１２１ｃが比較器１２２に出力される。比較器
１２２において、出力信号Ｓ１２１ａ、Ｓ１２１ｂ、Ｓ
１２１ｃに基づいて、光を一番強く検出したフォトセン
サが特定され、その結果を示す信号Ｓ１２２が判定器１
２３に出力される。

【００２３】判定器１２３において、信号Ｓ１２２に基
づいて、微検出用光センサ部５０が上記光を一番強く検
出したフォトセンサに対応した方位方向を向くように方
位駆動信号Ｓ６２ａが生成され、この方位駆動信号Ｓ６
２ａがモータ５５に出力される。このとき、判定器１２
３では、上記特定されたフォトセンサ、および、特定さ
れたフォトセンサに対応したデータとして予め記憶され
た太陽の仰角方向の位置を示すデータに基づいて、微検
出用光センサ部５０が太陽の仰角方向の位置に向くよう
に仰角駆動信号Ｓ６２ｂが生成され、この仰角駆動信号
Ｓ６２ｂがモータ５４に出力される。

【００２４】例えば、判定器１２３は、光を一番強く検
出したフォトセンサが８１ａである場合には微検出用光
センサ部５０の仰角が４０度となるように仰角駆動信号
Ｓ６２ｂを生成し、光を一番強く検出したフォトセンサ
が８１ｂ、８１ｃである場合には微検出用光センサ部５
０の仰角が３０度となるように仰角駆動信号Ｓ６２ｂを
生成する。また、判定器１２３は、フォトセンサ８１ａ
と８１ｂとが同程度の強さの光を検出した場合、およ
び、フォトセンサ８１ａと８１ｃとが同程度の強さの光
を検出した場合には、微検出用光センサ部５０の仰角が
３５度となるように仰角駆動信号Ｓ６２ｂを生成する。

【００２５】このような粗検出用光センサ部６２を設け
ることで、微検出用光センサ部５０による検出範囲外に
太陽が位置する場合にも、粗検出用光センサ部６２によ
る検出結果に基づいてモータ５４、５５を駆動して微検
出用光センサ部５０を回転させ、微検出用光センサ部５
０の検出範囲内に太陽が位置するようにすることができ
る。

【００２６】微検出用光センサ部５０について説明す
る。図１３は、微検出用光センサ部５０を説明するため
の図である。微検出用光センサ部５０は、図１３に示す
ように、基板８７に支持棒８６が設けられ、支持棒８６
の先端には正方形状の遮光板７０が取り付けられてい
る。基板８７には、遮光板７０の各辺の中心に対応する
位置に、照射された光の強度に応じた出力信号を出力す
るフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄが設け
られている。すなわち、太陽の位置と遮光板７０とが正
確に向かい合っている場合には、フォトセンサ８８ａ、
８８ｂ、８８ｃ、８８ｄの全てについて内側の半分に遮
光板７０による影が投影される。このとき、例えば、フ
ォトセンサ８８ａ、８８ｃの検出光量の差分は太陽の位
置の遮光板７０に対する方位方向のずれに対応し、フォ
トセンサ８８ｂ、８８ｄの検出光量の差分は太陽の位置
の遮光板７０に対する仰角方向のずれに対応する。

【００２７】図１４は、フォトセンサ８８ａ、８８ｂ、
８８ｃ、８８ｄから出力される出力信号の処理を説明す
るための図である。図１４に示すように、フォトセンサ
８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄからの出力信号Ｓ８８
ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ８８ｃ、Ｓ８８ｄは、増幅器８９にて
増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１０に出力される。Ａ／Ｄ変
換器１１０において、出力信号Ｓ８８ａ、Ｓ８８ｂ、Ｓ
８８ｃ、Ｓ８８ｄがディジタル変換され、変換された出
力信号Ｓ１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較器１１１ａに出力
され、出力信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較器１１１
ｂに出力される。比較器１１１ａにおいて、出力信号Ｓ
１１０ａ、Ｓ１１０ｃが比較され、例えば、フォトセン
サ８８ａ、８８ｃのいずれが強い光を感知したかの判断
が行われ、また、両フォトセンサの出力値の差分が求め
られ、これらの比較結果を示す信号Ｓ１１１ａが判定器
１１２ａに出力される。比較器１１１ｂにおいて、出力
信号Ｓ１１０ｂ、Ｓ１１０ｄが比較され、比較器１１１
ａと同様に、比較結果を示す信号Ｓ１１１ｂが判定器１
１２ｂに出力される。

【００２８】判定器１１２ａにおいて、信号Ｓ１１１ａ
に基づいて、遮光板７０が太陽と正確に向かい合うよう
に、微検出用光センサ部５０の方位方向の回転を駆動す
る方位駆動信号が生成され、この方位駆動信号がモータ
５５に出力される。判定器１１２ｂにおいて、信号Ｓ１
１１ｂに基づいて、遮光板７０が太陽と正確に向かい合
うように、微検出用光センサ部５０の仰角方向の回転を
駆動する仰角駆動信号が生成され、この仰角駆動信号が
モータ５４に出力される。上述したＡ／Ｄ変換器１１
０、比較器１１１ａ、１１１ｂ、判定器１１２ａ、１１
２ｂにおける処理は、例えばマイコンなどを用いて行わ
れる。

【００２９】上述した処理は、遮光板７０が太陽と正確
に向かい合うまで、つまり、フォトセンサ８８ａと８８
ｃ、および、フォトセンサ８８ｂと８８ｄからの出力信
号の値が等しくなるまで行われる。すなわち、上述した
処理が終了した時点では、遮光板７０は太陽と正確に向
かい合っており、このときの微検出用光センサ部５０の
姿勢に基づいて、反射ミラー４の移動量が制御部（図示
せず）にて算出される。そして、この算出結果に基づい
て、反射ミラー４が太陽光を室内に適切に反射するよう
な姿勢になるように、前述した方位方向回転駆動部１０
のモータ２０および仰角方向回転駆動部７のモータ３０
に出力される駆動信号が生成される。

【００３０】図１５は、太陽の位置と微検出用光センサ
部５０の姿勢との関係に応じた、微検出用光センサ部５
０のフォトセンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄに投
影される遮光板７０の影を説明するための図である。微
検出用光センサ部５０では、遮光板７０が太陽の方向を
正確に指しているときに、フォトセンサ８８ａ、８８
ｂ、８８ｃ、８８ｄの全てにおいて、その半分の領域に
遮光板７０による影が投影される。例えば、図１５
（Ａ）および図１５（Ｂ）は遮光板７０に対して太陽が
方位方向にずれている場合であり、図１５（Ｃ）および
図１５（Ｄ）は遮光板７０に対して太陽が仰角方向にず
れている場合である。

【００３１】図１５（Ａ）は、遮光板７０に対して太陽
がフォトセンサ８８ａ寄りの位置にある場合における遮
光板７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ
８８ｃにはフォトセンサ８８ａに比べて影が投影される
面積が大きくなっている。この場合には、フォトセンサ
８８ａからの出力値は、太陽の仰角方向のずれの程度に
応じた大きさで、フォトセンサ８８ｃの出力値より大き
くなる。図１５（Ｂ）は、遮光板７０に対して太陽がフ
ォトセンサ８８ｃ寄りの位置にある場合における遮光板
７０の影を説明するための図であり、フォトセンサ８８
ａにはフォトセンサ８８ｃに比べて影が投影される面積
が大きくなっている。図１５（Ｃ）は、遮光板７０に対
して太陽がフォトセンサ８８ｄ寄りの位置にある場合に
おける遮光板７０の影を説明するための図であり、フォ
トセンサ８８ｂにはフォトセンサ８８ｄに比べて影が投
影される面積が大きくなっている。この場合には、フォ
トセンサ８８ｄからの出力値は、太陽の仰角方向のずれ
の程度に応じた大きさで、フォトセンサ８８ｂの出力値
より大きくなる。図１５（Ｄ）は、遮光板７０に対して
太陽がフォトセンサ８８ｂ寄りの位置にある場合におけ
る遮光板７０の影を説明するための図であり、フォトセ
ンサ８８ｄにはフォトセンサ８８ｂに比べて影が投影さ
れる面積が大きくなっている。

【００３２】微検出用光センサ部５０によれば、太陽と
遮光板７０とに微小な位置のずれがある場合にも、対向
する位置に設けられたフォトセンサからの出力値の差分
は従来の場合に比べて大きくなり、太陽の位置を高精度
に検出することができる。

【００３３】調整用光センサ部１３０について説明す
る。図２〜図４に示すように調整用光センサ部１３０は
反射ミラー４の外縁付近に固定されている。図１６
（Ａ）は調整用光センサ部１３０の断面図、図１６
（Ｂ）は調整用光センサ部１３０の内側における反射ミ
ラー４と対抗する面を説明するための図である。調整用
光センサ部１３０は、図１６（Ａ）に示すように、反射
ミラー４の所定の領域を覆うように反射ミラー４に固定
され、外部からの光を遮光する円筒型の遮光部１３１を
有する。遮光部１３１の内側に位置する反射ミラー４に
対抗する面には、太陽光を入射するための十字型の開口
部としてのスリット１３１ａが形成されている。この十
字型のスリット１３１ａで区分けられた４つの領域には
フォトセンサ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄ
が固定されている。このとき、フォトセンサ１３３ａ、
１３３ｃは反射ミラー４の仰角移動方向に沿って位置
し、フォトセンサ１３３ｂ、１３３ｄは反射ミラー４の
方位移動方向に沿って位置する。

【００３４】調整用光センサ部１３０では、図１６
（Ｃ）に示すように、反射ミラー４が仰角方向に関して
太陽の方向を正確に向いている場合には、スリット１３
１ａを介して入射された太陽光は反射ミラー４にて反射
され、この反射光はスリット１３１ａを介して射出さ
れ、フォトセンサ１３３ａ、１３３ｂには照射されな
い。また、図１６（Ｄ）に示すように、反射ミラー４が
仰角方向に関して太陽の方向から下方にずれている場合
には、スリット１３１ａを介して入射された太陽光は反
射ミラー４にて反射され、この反射光は例えばフォトセ
ンサ１３３ｃに照射される。また、反射ミラー４が仰角
方向に関して太陽の方向から上方にずれている場合に
は、スリット１３３ａを介して入射された太陽光は反射
ミラー４にて反射され、この反射光は例えばフォトセン
サ１３３ａに照射される。従って、フォトセンサ１３３
ａ、１３３ｃで検出される光量から太陽の方向に対する
反射ミラー４の仰角方向のずれを検出することができ
る。同様に、フォトセンサ１３３ｂ、１３３ｄで検出さ
れる光量から太陽の方向に対する反射ミラー４の方位方
向のずれを検出することができる。

【００３５】図１７は調整用光センサ部１３０の制御系
の構成を説明するための図である。図１７に示すよう
に、フォトセンサ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３
３ｄからの出力信号Ｓ１３３ａ、Ｓ１３３ｂ、Ｓ１３３
ｃ、Ｓ１３３ｄは、増幅器１３４にて増幅され、Ａ／Ｄ
変換器１３５に出力される。Ａ／Ｄ変換器１３５におい
て、出力信号Ｓ１３３ａ、Ｓ１３３ｂ、Ｓ１３３ｃ、Ｓ
１３３ｄがディジタル変換され、変換された出力信号Ｓ
１３５ａ、Ｓ１３５ｃが比較器１３６ａに出力され、変
換された出力信号Ｓ１３５ｂ、Ｓ１３５ｄが比較器１３
６ｂに出力される。比較器１３６ａにおいて、出力信号
Ｓ１３５ａ、Ｓ１３５ｃが比較され、例えば、フォトセ
ンサ１３３ａ、１３３ｃのいずれが強い光を感知したか
の判断が行われ、また、両フォトセンサの出力値の差分
が求められ、これらの比較結果を示す信号Ｓ１３６ａが
判定器１３７ａに出力される。比較器１３６ｂにおい
て、出力信号Ｓ１３５ｂ、Ｓ１３５ｄが比較され、比較
器１３６ａにおける場合と同様に、比較結果を示す信号
Ｓ１３６ｂが判定器１３７ｂに出力される。

【００３６】判定器１３７ａにおいて、信号Ｓ１３６ａ
に基づいて、反射ミラー４と太陽とが仰角方向について
正確に向かい合うように、すなわちフォトセンサ１３３
ａ、１３３ｃにおける検出結果が同じになるように、反
射ミラー４の仰角方向の回転を駆動する仰角駆動信号Ｓ
１３０ａが生成され、この仰角駆動信号Ｓ１３０ａが仰
角方向回転駆動部７に出力される。同様に、判定器１３
７ｂにおいて、信号Ｓ１３６ｂに基づいて、反射ミラー
４と太陽とが方位方向について正確に向かい合うよう
に、すなわちフォトセンサ１３３ｂ、１３３ｄにおける
検出結果が同じになるように、反射ミラー４の方位方向
の回転を駆動する方位駆動信号Ｓ１３０ｂが生成され、
この方位駆動信号Ｓ１３０ｂが方位方向回転駆動部１０
に出力される。上述したＡ／Ｄ変換器１３５、比較器１
３６ａ、１３６ｂ、判定器１３７ａ、１３７ｂにおける
処理は、例えばマイコンなどを用いて行われる。

【００３７】上述した判定器１３７ａ、１３７ｂから仰
角方向回転駆動部７および方位方向回転駆動部１０への
仰角駆動信号Ｓ１３０ａおよび方位駆動信号Ｓ１３０ｃ
の出力は、フォトセンサ１３３ａ、１３３ｂ、１３３
ｃ、１３３ｄの検出光量が一致するまで行われ、反射ミ
ラー４は最終的に太陽に平衡した姿勢、すなわち太陽に
正確に向かい合う姿勢になる。調整用光センサ部１３０
は、後述するように調整モードにおいて、上述したよう
に反射ミラー４を太陽に正確に向かい合う姿勢にし、そ
の後、基準合わせ信号を微検出用光センサ部５０の回転
を駆動する方位方向回転駆動部６１および仰角方向回転
駆動部６０と、反射ミラー４の回転を駆動する方位方向
回転駆動部１０および仰角方向回転駆動部７とに出力す
る。

【００３８】以下、上述した太陽光採光装置１のシステ
ムおよび処理について簡単に説明する。図１８は太陽光
採光装置１の制御系の全体システムを説明するための
図、図１９は太陽光採光装置１における処理のフローチ
ャートである。ステップＳ１：ユーザによって、照射位置設定モードを
行うか否か選択される。ステップＳ２：ユーザによって、調整モードを行うか否
かが選択される。

【００３９】ステップＳ３：粗検出用光センサ部６２に
よって太陽の方向が粗く検出され、この検出結果に応じ
た方位駆動信号Ｓ６２ａおよび仰角駆動信号Ｓ６２ｂ
（図１２参照）が方位方向回転駆動部６１および仰角方
向回転駆動部６０に出力され、微検出用光センサ部５０
は太陽の方向に回転される。ステップＳ４：微検出用光センサ部５０において太陽の
方位方向および仰角方向が高精度に検出され、この検出
結果および予め入力された照射位置に応じた方位駆動信
号Ｓ５０ａおよび仰角駆動信号Ｓ５０ｂ（図１４参照）
が方位方向回転駆動部６１および仰角方向回転駆動部６
０にそれぞれ出力され、微検出用光センサ部５０は方位
方向および仰角方向にさらに回転される。この処理は、
遮光板７０が太陽に正確に向かい合うまで行われ、処理
が終了すると、方位方向回転駆動部６１から方位方向の
回転位置を示す信号Ｓ６１、仰角方向回転駆動部６０か
ら仰角方向の回転位置を示す信号Ｓ６０が制御部１２５
に出力される。

【００４０】ステップＳ５：制御部１２５において、上
記信号Ｓ６１、Ｓ６０に基づいて、反射ミラー受板４ａ
の移動量が算出される。そして、この算出結果に基づい
て、太陽光を室内に適切に反射するような姿勢に反射ミ
ラー４にするための方位駆動信号Ｓ１２５ａおよび仰角
駆動信号Ｓ１２５ｂが生成され、それぞれ方位方向回転
駆動部１０および仰角方向回転駆動部７に出力される。
そして、方位駆動信号Ｓ１２５ａおよび仰角駆動信号Ｓ
１２５ｂに応じて、方位方向回転駆動部１０および仰角
方向回転駆動部７による回転駆動が行われ、太陽光を室
内に適切に反射する姿勢に反射ミラー４が回転される。

【００４１】ステップＳ６：ステップＳ１において照射
位置設定モードを行うと判断された場合に実行され、ユ
ーザによって、太陽光を反射して照射する目標位置であ
る照射位置が入力される。

【００４２】ステップＳ７：ステップＳ２において調整
モードを行うと判断された場合に実行される。図２０は
ステップ７における処理を説明するためのフローチャー
トである。ステップＳ７１：光センサ１１による太陽位置の検出が
行われる。このとき、微検出光センサ部５０の遮光板７
０（図１０、図１３参照）は、仰角方向回転駆動部６０
および方位方向回転駆動部６１によって回転され、太陽
に向かい合う姿勢になる。

【００４３】ステップＳ７２：前述したように、調整用
光センサ部１３０による方位方向回転駆動部１０および
仰角方向回転駆動部７の制御に基づいて、反射ミラー４
は、図１７に示す調整用光センサ部１３０のフォトセン
サ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄにおいて検
出される光量が等しくなるように方位および仰角方向に
回転され、最終的に太陽に正確に向かい合う姿勢にな
る。

【００４４】ステップＳ７３：調整用光センサ部１３０
から基準合わせ信号Ｓ１３０ｃが方位方向回転駆動部１
０、６１および仰角方向回転駆動部７、６０に出力され
る。基準合わせ信号Ｓ１３０ｃを入力すると、方位方向
回転駆動部１０、６１および仰角方向回転駆動部７、６
０は回転位置の基準合わせを行い、この基準に基づいて
以後の回転制御を行う。具体的には、当該基準に基づい
て、モータ２０、３０、５４、５５の回転制御が行われ
る。その結果、モータ２０、３０、５４、５５に機械的
な位置決め誤差が生じている場合にも、上記基準合わせ
を行うことで、上記ステップＳ３〜５における処理を行
えば太陽光を適切に目標位置に照射できる。また、同様
に、上記基準合わせを行うことで、当該モータ間におい
て回転位置を特定するための基準にずれが生じている場
合にも、太陽光を適切に目標位置に照射できる。当該基
準合わせを行うときにおける例えばモータ２０、３０、
５４、５５の回転位置を計測するカウンタの値は、例え
ば磁気テープやＥＥＰＲＯＭに記憶される。

【００４５】上述したように、本実施例の太陽光採光装
置によれば、モータ２０、３０、５４、５５の機械的な
位置決めが正確に行われていない場合にも、上記調整モ
ードを行うことで、太陽光を目標位置に正確に照射させ
ることができる。また、本実施例の太陽光採光装置によ
れば、微検出光センサと反射ミラーとの間で、回転位置
を特定するための基準にずれが生じている場合にも、上
記調整モードを行うことで、太陽光を目標位置に正確に
照射させることができる。また、本実施例の太陽光採光
装置によれば、例えば、単数の光センサ１１を用いて複
数の反射ミラー４を制御する場合のように、各々の反射
ミラー４について、その配置に応じた調整が必要な場合
に、各々の反射ミラー４において調整モードを行うよう
な構成にすれば、複数の反射ミラー４全てについて太陽
光を適切に反射する姿勢を持たすことができる。さら
に、本実施例の太陽光採光装置によれば、自動調整機能
を有することから、太陽光採光装置の取り付けに伴う取
付者の負担を軽減できる。

【００４６】本考案の太陽光採光装置は、上述した実施
例に限定されない、例えば、調整用光センサ部１３０と
して例えば微検出用光センサ部５０と同様の構成のもの
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００４７】

【考案の効果】本考案の太陽光採光装置によれば、第１
の光検出手段の移動を駆動する第１の駆動手段と、反射
ミラーの移動を駆動する第２の駆動手段との機械的な位
置決めが生じている場合でも、調整手段を用いて調整を
行うことで、太陽光を目標位置に正確に照射できる。ま
た、本考案の太陽光採光装置によれば、第１の駆動手段
と第２の駆動手段との間で、回転位置を特定するための
基準がずれている場合でも、調整手段による上記調整に
より太陽光を目標位置に正確に照射できる。また、本考
案の太陽光採光装置によれば、例えば、単数の第１の光
検出手段を用いて複数の反射ミラーを制御する場合のよ
うに、各々の反射ミラーについて、その配置に応じた調
整が必要な場合に、各々の反射ミラーにおいて調整手段
による上記調整を行うような構成にすれば、複数の反射
ミラー全てについて太陽光を適切に反射する姿勢を持た
すことができる。さらに、本考案の太陽光採光装置によ
れば、自動調整機能を有することから、太陽光採光装置
の取り付けに伴う取付者の負担を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係わる太陽光採光装置の取
り付け例を説明するための図である。

【図２】図１に示す太陽光採光装置の正面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図３】図１に示す太陽光採光装置の側面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図４】図１に示す太陽光採光装置の平面側の構成につ
いて説明するための図である。

【図５】方位方向回転駆動部における回転駆動動作を説
明するための正面図である。

【図６】図５における方向Ａからの方位方向回転駆動部
の側面図である。

【図７】仰角方向回転駆動部を説明するための図であ
り、（Ａ）は図４における方向Ａからの仰角方向回転駆
動部の正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における方向Ａか
らの平面図である。

【図８】図７（Ａ）の方向Ｂからの仰角方向回転駆動部
の側面図である。

【図９】光センサの正面側の構成を説明するための図で
ある。

【図１０】光センサの側面側の構成を説明するための図
である。

【図１１】光センサの平面側の構成を説明するための図
である。

【図１２】粗検出用光センサ部のフォトセンサから出力
される出力信号の処理を説明するための図である。

【図１３】微検出用光センサ部を説明するための図であ
る。

【図１４】微検出用光センサ部のフォトセンサから出力
される出力信号の処理を説明するための図である。

【図１５】太陽の位置と微検出用光センサ部の姿勢との
関係に応じた、微検出用光センサ部のフォトセンサに投
影される影を説明するための図である。

【図１６】（Ａ）は調整用光センサ部の断面図、（Ｂ）
は調整用光センサ部の内側における反射ミラーと対抗す
る面を説明するための図、（Ｃ）は反射ミラーが太陽に
正確に向かい合っているときの入射光およひ反射光を光
路を説明するための図、（Ｄ）は反射ミラーが太陽に正
確に向かい合っていないときの入射光およひ反射光を光
路を説明するための図である。

【図１７】調整用光センサ部の制御系の構成図である。

【図１８】太陽光採光装置の制御系の全体システム図で
ある。

【図１９】太陽光採光装置における処理のフローチャー
トである。

【図２０】図１９の調整モードにおける処理のフローチ
ャートである。

【図２１】従来の太陽光採光装置の外観を説明するため
の図である。

【図２２】従来の太陽光採光装置の問題点を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１・・・太陽光採光装置２・・・支持台３・・・ケース４・・・反射ミラー５・・・ケース把持部６・・・軸受け部７・・・仰角方向回転駆動部（鏡）８・・・ミラー把持部９・・・回転軸１０・・・方位方向回転駆動部（鏡）１１・・・光センサ５０・・・微検出用光センサ部６０・・・仰角方向回転駆動部（センサ）６１・・・方位方向回転駆動部（センサ）６２・・・粗検出用光センサ部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・光センサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ・・・フォトセンサ１３０・・・調整用光センサ部

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】反射ミラーと、太陽を追尾して太陽の位置を検出する第１の光検出手段
と、前記第１の光検出手段の前記移動を駆動する第１の駆動
手段と、前記反射ミラーに設けられ、前記反射ミラーと太陽との
位置関係を検出する第２の光検出手段と、前記第１の光検出手段によって検出された太陽の位置に
基づいて太陽光を目標位置に照射するように前記反射ミ
ラーを移動し、前記第２の光検出手段によって検出され
た前記位置関係に基づいて前記反射ミラーを太陽に向か
い合うように移動する第２の駆動手段と、前記第１の光検出手段および前記第２の光検出手段から
の検出結果に基づいて、前記第１の駆動手段による前記
第１の光検出手段の移動に用いられる位置決めの基準
と、前記第２の駆動手段による前記反射ミラーの移動に
用いられる位置決めの基準とを調整する調整手段とを有
する太陽光採光装置。
【請求項２】前記第２の光検出手段は、所定領域を覆うように前記反射ミラーに固定され、前記
反射ミラーと向かい合う位置に開口部を有する遮光手段
と、前記遮光手段における前記反射ミラーと向かい合う面
に、前記開口部を中心としてその周囲に設けられた複数
の第３の光検出手段と、前記複数の第３の光検出手段からの検出結果に基づい
て、前記反射ミラーと太陽との位置関係を検出する検出
手段とを有する請求項１記載の太陽光採光装置。