JP3128040U - Light source tracking device - Google Patents

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惠右 森下
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有限会社グリテックスインターナショナルリミテッド
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

【課題】光源の最も明るい方向に採集光装置の照準を合わせるように、位置情報を特定し採集光装置の駆動部に信号を与える為の広い視野角を持った光源追尾装置を実現する。
【解決手段】光源追尾装置30は、光源追尾用光センサ装置10及び制御装置36を有し、採集光装置に付設されて使用され、光源追尾用光センサ装置10は、三角錐34を形成する3つの面板2、4、6と3枚の遮蔽板7、8、9とを備え、それぞれ矩形の板から成り、内縁が三角錐34の軸心で合体されるように三角錐34の稜線において三角錐34の軸心zに沿って起立し、3つの面板2、4、6を互いに区画して遮蔽し、3つの面板2、4、6の表面に3つの光センサ1、3、5が取り付けられており、制御装置36で、3つの光センサ1、3、5からの光検出強度を示す出力を入力して、前記3つの光センサからの光検出強度が互いに同一となるように受光可能となる向きに制御する。
【選択図】図1
A light source tracking device having a wide viewing angle for specifying position information and giving a signal to a drive unit of the light collecting and collecting device so as to aim the light collecting and focusing device in the brightest direction of the light source.
A light source tracking device includes a light source tracking optical sensor device and a control device, and is used by being attached to a light collecting and collecting device. The light source tracking optical sensor device forms a triangular pyramid. Three face plates 2, 4, 6 and three shielding plates 7, 8, 9 are each formed of a rectangular plate, and at the ridgeline of the triangular pyramid 34 so that the inner edge is united with the axis of the triangular pyramid 34 Standing along the axis z of the triangular pyramid 34, the three face plates 2, 4, 6 are partitioned and shielded from each other, and the three optical sensors 1, 3, 5 are provided on the surfaces of the three face plates 2, 4, 6 The control device 36 receives an output indicating the light detection intensity from the three photosensors 1, 3, 5 and receives light so that the light detection intensities from the three photosensors are the same. Control the orientation as possible.
[Selection] Figure 1

Description

本考案は、全天空領域において、例えば、太陽、月等の光源の最も明るい方向に向けて採集光装置の照準を合わせる光源追尾装置に関するものである。   The present invention relates to a light source tracking device for aiming a light collecting and focusing device toward the brightest direction of a light source such as the sun or the moon in the whole sky region.

従来、太陽電池パネル(ソーラパネル)等の太陽発電装置、太陽熱集熱装置等を、最も太陽光に対して効果的に照射するために、光センサで追尾する太陽追尾装置は知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a solar tracking device that tracks a solar power generation device such as a solar cell panel (solar panel), a solar heat collecting device, and the like with an optical sensor in order to irradiate the sunlight most effectively is known.

例えば、略四角錐状部分内側に光検出光センサを配置し、さらに各光検出光センサへの入射光を限定する遮光板を配置して光センサブロックとし、この光センサブロックへの入射光の角度が変化すると、対向する錐面への入射光量が互いにトレード・オフの関係で変化することから、対向する位置の二つの光検出光センサ間で入射光量の差を一定に保つように制御対象物を駆動制御することで太陽の動きを制御対象物が確実に追尾する太陽追尾装置は公知である(特許文献1参照)。   For example, a photodetection light sensor is arranged inside the substantially quadrangular pyramid portion, and a light shielding plate that restricts incident light to each photodetection photosensor is arranged as a photosensor block. When the angle changes, the amount of incident light on the conical surfaces facing each other changes in a trade-off relationship with each other, so the difference in the amount of incident light between the two light detection photosensors at the opposing positions is kept constant. A solar tracking device in which a controlled object reliably tracks the movement of the sun by driving and controlling the object is known (see Patent Document 1).

また、時計と太陽方向を表す信号を出力する太陽方向光センサとを備え、制御装置は、時計で計時している時刻に基づいて太陽が南中に到達する第1時刻を計算し、太陽方向光センサからの信号に基づいて南中方位を検出し、南中方位が検出された時の第2時刻と上記第1時刻との差に基づいて時計を修正し、時計の誤差を自動的に修正することのできる追尾型太陽光発電装置は公知である(特許文献2参照)。   In addition, the control device includes a clock and a solar direction light sensor that outputs a signal indicating the sun direction, and the control device calculates a first time when the sun reaches the south center based on the time measured by the clock, and the sun direction Based on the signal from the optical sensor, the south / middle direction is detected, the clock is corrected based on the difference between the second time when the south / middle direction is detected and the first time, and the clock error is automatically corrected. A tracking solar power generation apparatus that can be corrected is known (see Patent Document 2).

特開2004−146745号公報JP 2004-146745 A 特開2001−217445号公報JP 2001-217445 A

特許文献1に記載の太陽追尾装置は、略四角錐状となるような遮蔽板を設けているが、各光センサの検出精度良くするためには遮蔽板の形状に改良の余地があり、また、太陽方向光センサは、それぞれ平坦な面に対して上方に向けて配置されているが、これでは水平方向からの光はキャッチしにくく、そのために光源からの光を精度良くキャッチするためには改良の余地がある。   Although the solar tracking device described in Patent Document 1 is provided with a shielding plate that has a substantially quadrangular pyramid shape, there is room for improvement in the shape of the shielding plate in order to improve the detection accuracy of each optical sensor. The solar direction light sensor is arranged upwards with respect to each flat surface. However, in this case, it is difficult to catch light from the horizontal direction. There is room for improvement.

本考案は、このような従来の問題点を解決し、全天空領域において、例えば太陽、月のような光源の最も明るい方向に採集光装置の照準を合わせるように、位置情報を特定し採集光装置の駆動部に信号を与える為の広い視野角を持った光源追尾装置を実現することを課題とする。   The present invention solves such a conventional problem and identifies and collects position information so that the light collecting device is aimed at the brightest direction of a light source such as the sun and the moon in the whole sky region. It is an object of the present invention to realize a light source tracking device having a wide viewing angle for giving a signal to a drive unit of the device.

本考案は上記課題を解決するために、光源追尾用光センサ装置及び制御装置を有し、採集光装置に付設される光源追尾装置であって、前記光源追尾用光センサ装置は、三角錐を形成する3つの面板と3枚の遮蔽板とを備え、前記3つの面板は、それぞれ表面に光センサが取り付けられており、前記3枚の遮蔽板は、それぞれ矩形の板から成り、それぞれの内縁が前記三角錐の軸心で合体されるように前記三角錐の稜線において三角錐の軸心に沿って起立し、前記3つの面板を互いに区画して遮蔽するものであり、前記制御装置は、前記3つの面板に取り付けられた3つの光センサからの光検出強度を示す出力を入力して、前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を、前記3つの光センサからの光検出強度が互いに同一となるように受光可能となる向きに制御する構成であることを特徴とする光源追尾装置を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention includes a light source tracking light sensor device and a control device, and is a light source tracking device attached to a light collecting and collecting device, wherein the light source tracking light sensor device includes a triangular pyramid. 3 face plates to be formed and 3 shielding plates, each of which has an optical sensor attached to the surface, and each of the 3 shielding plates comprises a rectangular plate, and has an inner edge. Are raised along the axis of the triangular pyramid at the ridgeline of the triangular pyramid so as to be united at the axis of the triangular pyramid, and the three face plates are partitioned and shielded from each other, and the control device includes: The outputs indicating the light detection intensities from the three photosensors attached to the three face plates are input, and the light collecting intensity of the light collecting and collecting device and the light source tracking photosensor device are detected by the three photosensors. Make sure they are the same To provide a light source tracking device, characterized in that the configuration of controlling allows to become oriented.

本考案は上記課題を解決するために、光源追尾用光センサ装置及び制御装置を有し、採集光装置に付設される光源追尾装置であって、前記光源追尾用光センサ装置は、3つの光センサと3枚の遮蔽板とを備え、前記3つの光センサは、それぞれ仮想的な三角錐を構成する仮想的な3つの面に沿ってそれぞれ配置されるように、取付手段により取り付けられており、前記3枚の遮蔽板は、それぞれ矩形の板から成り、それぞれの内縁が前記三角錐の軸心で合体されるように前記三角錐の稜線において三角錐の軸心に沿って起立し、前記3つの面を互いに区画して遮蔽するものであり、前記制御装置は、前記3つの光センサからの光検出強度を示す出力を入力して、前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を、前記3つの光センサからの光検出強度が互いに同一となるように受光可能となる向きに制御する構成であることを特徴とする光源追尾装置を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention includes a light source tracking optical sensor device and a control device, and is a light source tracking device attached to a light collecting and collecting device. The light source tracking optical sensor device includes three light sources. A sensor and three shielding plates are provided, and the three optical sensors are attached by attachment means so as to be respectively arranged along three virtual surfaces constituting a virtual triangular pyramid. The three shielding plates are each formed of a rectangular plate, and stand along the axis of the triangular pyramid at the ridgeline of the triangular pyramid so that the inner edges of the three shielding plates are united with the axis of the triangular pyramid, Three surfaces are partitioned and shielded from each other, and the control device inputs an output indicating the light detection intensity from the three photosensors, and controls the light collecting and collecting device and the light source tracking photosensor device. , From the three light sensors To provide a light source tracking device, wherein the detected intensity is the same become so receivable become controlling the orientation structure to each other.

前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置は、それぞれ共通又は別の回動支持機構により、互いに直交するx軸及びy軸の回りに回動可能である構成とすることが好ましい。   It is preferable that the light collecting / collecting device and the light source tracking optical sensor device can be rotated around the x axis and the y axis orthogonal to each other by a common or different rotation support mechanism.

前記制御装置は、前記3つの光センサからの出力値が互いに同一となるような制御信号を出力し、前記回動支持機構で前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を回動制御することが好ましい。   The control device outputs a control signal such that output values from the three photosensors are the same, and controls the rotation of the light collection device and the light source tracking photosensor device by the rotation support mechanism. It is preferable.

前記制御装置は、前記3つの光センサの第2及び第3の光センサの出力値が同じとなるようにする制御信号を出力し、前記回動支持機構により2軸うちのy軸回りに回動し、さらに第2及び第3の出力値の平均値が、第1の光センサの出力値と同じになるようにする制御信号を出力し、前記回動支持機構により2軸うちのx軸回りに回動することが好ましい。   The control device outputs a control signal that causes the output values of the second and third photosensors of the three photosensors to be the same, and rotates around the y-axis of the two axes by the rotation support mechanism. And a control signal is output so that the average value of the second and third output values is the same as the output value of the first photosensor, and the x axis of the two axes is output by the rotation support mechanism. It is preferable to rotate around.

前記採集光装置は、凹面鏡集光装置、半円筒鏡集光装置又は太陽電池パネルである構成としてもよい。   The said light collection apparatus is good also as a structure which is a concave mirror condensing apparatus, a semi-cylindrical mirror condensing apparatus, or a solar cell panel.

本考案に係る光源追尾装置は、次のような効果を生じる。
(1)三角錐を形成する3つの面板の表面である傾斜面に、それぞれ光センサを設けたので、各光センサは、三角錐の軸心(z軸)に垂直な方向からの光も検出することができ、精度良く光の検出が可能となる。
The light source tracking device according to the present invention produces the following effects.
(1) Since the optical sensors are provided on the inclined surfaces which are the surfaces of the three face plates forming the triangular pyramid, each optical sensor also detects light from a direction perpendicular to the axis of the triangular pyramid (z axis). Therefore, it is possible to detect light with high accuracy.

(2)三角錐を形成する3つの面板の稜線に立設した3つの遮蔽板は、それぞれ矩形であり、三角形の遮蔽板に比較して遮蔽面積が大きいので、遮蔽効果が十分生じ、各光センサは隣接する方向からの光の影響がより少なくなり、該当する方向の光の強度を忠実に反映して検出可能である。 (2) The three shielding plates erected on the ridgelines of the three faceplates forming the triangular pyramid are each rectangular and have a large shielding area compared to the triangular shielding plate. The sensor is less affected by light from the adjacent direction, and can detect the light intensity in the corresponding direction with a faithful reflection.

(3)本考案の光源追尾用光センサ装置は、三角錐を形成する3つの面板を三角錐の稜線で互いに区画する遮蔽板を備えた構成であるから、全体が簡単な構成でコンパクトとなる。 (3) The light source tracking optical sensor device according to the present invention has a configuration including a shielding plate that divides the three face plates forming the triangular pyramid from each other by the ridge lines of the triangular pyramid, so that the entire configuration is simple and compact. .

(4)全方向の光が、必要最低限の3つの光センサで精度良く行われるために、構造が簡単であるとともに、光センサの検出特性のバラツキを必要最低限の3つの光センサについて行えばよいので、メインテナンス等の作業性もよい。 (4) Since light in all directions is accurately performed by the minimum required three optical sensors, the structure is simple, and variations in detection characteristics of the optical sensors are performed for the minimum required three optical sensors. Therefore, workability such as maintenance is also good.

本考案に係る光源追尾装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the light source tracking device according to the present invention will be described with reference to the drawings based on the embodiments.

図1及び図2は、本考案に係る光源追尾装置を説明する図であり、図3は、本考案の実施例1を説明する図である。この実施例1は、本考案に係る光源追尾装置30を凹面鏡集光装置31に適用した構成を示す。まず、実施例1の全体構成を説明する。   1 and 2 are diagrams for explaining a light source tracking device according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining Example 1 of the present invention. The first embodiment shows a configuration in which a light source tracking device 30 according to the present invention is applied to a concave mirror condensing device 31. First, the overall configuration of the first embodiment will be described.

図3に示すように、凹面鏡集光装置31の凹面鏡12は、回動支持機構32により、傾斜角度を変化できるように回動可能に支持されている。回動支持機構32は、図示しない基台等に設置され、支持台13、可動部材16、固定部材19、及びモータ15、18を備えている。   As shown in FIG. 3, the concave mirror 12 of the concave mirror concentrating device 31 is rotatably supported by a rotation support mechanism 32 so that the inclination angle can be changed. The rotation support mechanism 32 is installed on a base (not shown) or the like, and includes a support base 13, a movable member 16, a fixed member 19, and motors 15 and 18.

支持台13は、凹面鏡12を支持軸33を介して支持するものである。そして、この支持台13は、可動部材16に取り付けられたモータ15の回転軸14によって、回転軸14の軸心(「x軸」という。)回りに角度を変えて傾くように回動可能である。   The support base 13 supports the concave mirror 12 via a support shaft 33. The support base 13 can be rotated by a rotation shaft 14 of a motor 15 attached to the movable member 16 so that the support table 13 tilts around the axis of the rotation shaft 14 (referred to as “x axis”). is there.

さらに、可動部材16は、固定部材19に取り付けられたモータ18の回転軸17によって、回転軸17の軸心(「y軸」という。)回りに回動可能である。x軸とy軸は、互いに直角である。   Further, the movable member 16 can be rotated around the axis (referred to as “y-axis”) of the rotating shaft 17 by the rotating shaft 17 of the motor 18 attached to the fixed member 19. The x axis and the y axis are perpendicular to each other.

従って、回動支持機構32によって、支持台13及び凹面鏡12は、x軸及びy軸回りに傾斜するように回動可能となり、後述する光源追尾装置30を付設して機能させることで、光源に対して効果的に集光できる方向に、凹面鏡12を正対させることを可能とする。   Therefore, the support 13 and the concave mirror 12 can be rotated so as to incline around the x-axis and the y-axis by the rotation support mechanism 32, and the light source tracking device 30 (to be described later) is provided and functioned so that the light source can be used. On the other hand, the concave mirror 12 can be made to face in the direction in which light can be effectively collected.

凹面鏡12には、支持杆21によって集光器11及び光源追尾装置30が取り付けられている。集光器11は、凹面鏡12の反射光を集光するように凹面鏡12の焦点に配置されている。集光器11で集光した光(エネルギー)は、光ファイバーケーブル20又は光ダクトにより図示しない光エネルギーの利用機器(例えば、光発電装置、光熱利用装置、照明装置、光触媒殺菌装置等)に送られる。   The concentrator 11 and the light source tracking device 30 are attached to the concave mirror 12 by a support rod 21. The collector 11 is disposed at the focal point of the concave mirror 12 so as to collect the reflected light of the concave mirror 12. The light (energy) collected by the condenser 11 is sent to a light energy utilization device (not shown) (for example, a photovoltaic device, a light heat utilization device, a lighting device, a photocatalyst sterilization device, etc.) through the optical fiber cable 20 or the optical duct. .

光源追尾装置30は、集光器11と一体で且つ同軸的(z軸上)に配置されている。そして、回動支持機構32におけるモータ15及びモータ19によって、凹面鏡12及び集光器11とともに、一体となって同じ向きになるように回動する。   The light source tracking device 30 is integrated with the condenser 11 and coaxially (on the z axis). Then, the motor 15 and the motor 19 in the rotation support mechanism 32 are rotated together with the concave mirror 12 and the condenser 11 so as to be in the same direction.

図1及び図2に示すように、光源追尾装置30は、光源追尾用光センサ装置10及び制御装置36を備えている。図1(a)は、光源追尾用光センサ装置10の平面図であり、図1(b)は正面図である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light source tracking device 30 includes a light source tracking optical sensor device 10 and a control device 36. FIG. 1A is a plan view of the light source tracking optical sensor device 10, and FIG. 1B is a front view thereof.

光源追尾用光センサ装置10は、三角錐34を形成する3つの面板2、4、6と、三角錐の稜線上に三角錐34の軸心に沿って(三角錐34の底面と垂直な方向に)起立された3枚の遮蔽板7、8、9とを備えている。光源追尾用光センサ装置10は、図1中、想像線で示す支持板35上に固定される。   The light source tracking optical sensor device 10 includes three face plates 2, 4, 6 that form a triangular pyramid 34, and the axis of the triangular pyramid 34 on the ridgeline of the triangular pyramid (direction perpendicular to the bottom surface of the triangular pyramid 34). And 3) standing shielding plates 7, 8, and 9. The light source tracking optical sensor device 10 is fixed on a support plate 35 indicated by an imaginary line in FIG.

遮蔽板7、8、9は、それぞれ矩形の板から成り、三角錐34を形成する3つの面板2、4、6及びその上方のそれぞれのスペースを互いに区画するように起立して配置されている。遮蔽板7、8、9は、それぞれの内縁が三角錐34の軸心(z軸)で合体され、軸心回りに等間隔(120°間隔)で配置されている。   The shielding plates 7, 8, and 9 are each formed of a rectangular plate, and are arranged upright so as to partition the three face plates 2, 4, and 6 forming the triangular pyramid 34 and spaces above them. . The inner edges of the shielding plates 7, 8, 9 are combined at the axis (z axis) of the triangular pyramid 34, and are arranged at equal intervals (120 ° intervals) around the axis.

3つの面板2、4、6及び遮蔽板7、8、9は、不透明又は半透明の樹脂、金属板等の材料で形成されている。なお、遮蔽板7、8、9が半透明である場合においては、例えば、光センサ3、5が同時に遮蔽板に隠れていても、センサが受ける照度に差が生じていれば、速やかに目的を達成できる。   The three face plates 2, 4, 6 and the shielding plates 7, 8, 9 are made of a material such as an opaque or translucent resin or a metal plate. In the case where the shielding plates 7, 8, and 9 are translucent, for example, even if the optical sensors 3 and 5 are hidden behind the shielding plate at the same time, if there is a difference in the illuminance received by the sensors, the purpose is promptly achieved. Can be achieved.

三角錐34を形成する3つの面板2、4、6の表面(上面)には、それぞれ光センサ1、3、5が取り付けられている。光センサ1、3、5は、光の強度を検出する周知の光センサ(フォトダイオード、フォトトランジスタ等)を利用する。   Photosensors 1, 3, and 5 are attached to the surfaces (upper surfaces) of the three face plates 2, 4, and 6 forming the triangular pyramid 34, respectively. As the optical sensors 1, 3, and 5, known optical sensors (photodiodes, phototransistors, etc.) that detect the intensity of light are used.

本考案の光源追尾装置の特徴的構成の1つは、三角錐34を形成する3つの面板2、4、6の表面である傾斜面に、それぞれ光センサ1、3、5を設けた構成である。このように、傾斜面に光センサ1、3、5を設けることにより、光センサ1、3、5によって、三角錐34の軸心(z軸)に垂直な方向からの光を検出することができる。   One of the characteristic configurations of the light source tracking device of the present invention is a configuration in which the optical sensors 1, 3, and 5 are respectively provided on the inclined surfaces that are the surfaces of the three face plates 2, 4, and 6 that form the triangular pyramid 34. is there. As described above, by providing the optical sensors 1, 3, and 5 on the inclined surface, the optical sensors 1, 3, and 5 can detect light from a direction perpendicular to the axial center (z-axis) of the triangular pyramid 34. it can.

よって、本考案の光源追尾装置30によると、仮に、凹面鏡12及び光源追尾装置30が、地平線と垂直方向上方に向いている場合は、光センサ1、3、5は、水平線方向からの光も検出できるという利点を有し、より広範囲で正確な光検出が可能となる。   Therefore, according to the light source tracking device 30 of the present invention, if the concave mirror 12 and the light source tracking device 30 are directed upward in the vertical direction with respect to the horizon, the light sensors 1, 3, and 5 It has the advantage that it can be detected, and a wider range and accurate light detection are possible.

さらに、本考案の光源追尾装置の別の特徴的構成は、遮蔽板7、8、9は、それぞれ矩形に形成されている構成である。そもそも、遮蔽板7、8、9は、光センサ1、3、5がそれぞれ隣接する方向からの光の影響を受けずに該当する方向の光の強度を忠実に反映して検出するという機能を有している。   Furthermore, another characteristic configuration of the light source tracking device of the present invention is a configuration in which the shielding plates 7, 8, and 9 are each formed in a rectangular shape. In the first place, the shielding plates 7, 8, and 9 have a function that the optical sensors 1, 3, and 5 accurately detect the intensity of light in the corresponding direction without being affected by light from adjacent directions. Have.

しかし、従来例(特許文献1)のように、三角形の遮蔽板では、遮蔽面積が小さくなり十分な遮蔽効果が生じない。これに対して、矩形の遮蔽板では、三角形の遮蔽板に比較して遮蔽面積が大きく、又、z軸方向を長くすることでより正確な指向性を持った遮蔽効果が十分生じることとなる。   However, as in the conventional example (Patent Document 1), with a triangular shielding plate, the shielding area becomes small and a sufficient shielding effect does not occur. On the other hand, the rectangular shielding plate has a larger shielding area than the triangular shielding plate, and the shielding effect with more accurate directivity is sufficiently generated by extending the z-axis direction. .

さらに、本考案の光源追尾装置の別の特徴的構成は、光源追尾用光センサ装置10は、三角錐34を形成する3つの面板2、4、6と遮蔽板7、8、9とから成るので、従来例のように略四角錘の形状に較べると、構造が簡単となり、製造コストも低減可能となる。   Furthermore, another characteristic configuration of the light source tracking device of the present invention is that the light source tracking optical sensor device 10 includes three face plates 2, 4, 6 and shielding plates 7, 8, 9 forming a triangular pyramid 34. Therefore, the structure is simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the shape of a substantially square pyramid as in the conventional example.

図2に示すように、3つの光センサ1、3、5(第1〜3の光センサ)は、制御装置36に接続され、3つの光センサ1、3、5の出力は、制御装置36に入力するように構成されている。制御装置36は、この実施例1では、支持板35上に設けたが、その設置箇所は光センサ1、3、5からの配線等考慮して適宜箇所に設置される。   As shown in FIG. 2, the three optical sensors 1, 3 and 5 (first to third optical sensors) are connected to the control device 36, and the outputs of the three optical sensors 1, 3 and 5 are connected to the control device 36. Is configured to input. In the first embodiment, the control device 36 is provided on the support plate 35, but the installation location is appropriately set in consideration of wiring from the optical sensors 1, 3, and 5.

制御装置36は、モータドライバ37を介して、モータ15及びモータ18に接続され、制御装置36から出力される制御信号により、モータ15及びモータ16を制御して駆動する。これにより、上記のとおり、光源追尾用光センサ装置10、集光器11及び凹面鏡12が一体で回動する。   The control device 36 is connected to the motor 15 and the motor 18 via the motor driver 37, and controls and drives the motor 15 and the motor 16 by a control signal output from the control device 36. Thereby, as described above, the light source tracking optical sensor device 10, the condenser 11, and the concave mirror 12 rotate integrally.

制御装置36は、CPUを備えたマイコンから構成され、3つの光センサ1、3、5の光検出強度の出力値が互いに同じとなるように、x軸及びy軸回りに光源追尾用光センサ装置10、集光器11及び凹面鏡12が一体で回動する。   The control device 36 is composed of a microcomputer equipped with a CPU, and the light sensor for tracking the light source around the x axis and the y axis so that the output values of the light detection intensities of the three optical sensors 1, 3, 5 are the same. The device 10, the condenser 11, and the concave mirror 12 rotate together.

z軸の向きが光源とずれている場合は、光センサ1、3、5のいずれかが遮蔽板7、8、9の影にかかる。しかし、この光源追尾用光センサ装置10では、光センサ1、3、5がそれぞれ光の強度を検出し、その出力を制御装置36に送り、制御装置36は、次のように動作して、光源からの光を最も多く受光するように、モータ15及びモータ16を動作させて、凹面鏡12の軸心(z軸)を指向させることができる。   When the direction of the z-axis is shifted from the light source, one of the optical sensors 1, 3, and 5 is shaded by the shielding plates 7, 8, and 9. However, in this light source tracking optical sensor device 10, the optical sensors 1, 3, and 5 each detect the intensity of light and send the output to the control device 36. The control device 36 operates as follows, The motor 15 and the motor 16 can be operated so as to receive the most light from the light source, and the axis (z-axis) of the concave mirror 12 can be directed.

具体的には、制御装置36が第2の光センサ3の出力値と第3の光センサ5の出力値の平均値が、第1の光センサ1の出力値が同じになるように制御信号をモータ17に送り、x軸回りに回動させる。y軸については、第2の光センサ3と第3の光センサ5の出力値の差により回動させる。   Specifically, the control device 36 controls the control signal so that the average value of the output value of the second photosensor 3 and the output value of the third photosensor 5 is the same as the output value of the first photosensor 1. Is sent to the motor 17 and rotated about the x-axis. The y-axis is rotated by the difference between the output values of the second optical sensor 3 and the third optical sensor 5.

これ等の動作により3つの光センサ1、3、5の光検出強度が同一になれば、z軸は光源に指向した事になり、光源が移動しても追従する事が可能となる。   If the light detection intensities of the three optical sensors 1, 3, and 5 become the same by these operations, the z-axis is directed to the light source and can follow even if the light source moves.

なお、3つの光センサ1、3、5のいずれかが互いに検出特性の違い(検出性能にバラツキ)があれば、光源の位置とz軸とにズレが生ずる事からも光センサの特性を揃える必要があり、また、特性に差がある場合は、光センサに補正をかける必要がある。このような場合は、光センサの数は最小限の3個が効率的である。   If any of the three optical sensors 1, 3 and 5 has a difference in detection characteristics (difference in detection performance), the characteristics of the optical sensors are aligned because the position of the light source and the z-axis are shifted. If it is necessary and there is a difference in characteristics, it is necessary to correct the optical sensor. In such a case, a minimum of three optical sensors is efficient.

実施例1では、太陽が黒い雲に覆われている場合にあっては他の明るい部分を探し、さらに太陽のみを追従するわけではないので、地球上どの地点にあつてもそこの位置、方向、時間、カレンダー等の情報を装置に入カする必要は無く安価で安定した機能を有する。
又、広い視野角は地球上のみならず宇宙空間にあっても有用である。
In the first embodiment, when the sun is covered with a black cloud, it looks for another bright part and does not follow only the sun. It is not necessary to input information such as time and calendar into the apparatus, and it has a low-cost and stable function.
A wide viewing angle is useful not only on the earth but also in outer space.

図4は、本考案の実施例2を説明する図である。この実施例2は、実施例1の凹面鏡集光装置31に代えて太陽電池パネル(ソーラパネル)23を設けたものであり、その構成は、実施例1とほぼ同じである。従って、以下、実施例1と相違する構成について説明する。   FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a solar cell panel (solar panel) 23 is provided in place of the concave mirror concentrating device 31 of the first embodiment, and the configuration thereof is substantially the same as that of the first embodiment. Therefore, the configuration different from the first embodiment will be described below.

実施例2の太陽電池パネル23は、実施例1とほぼ同じ回動支持機構32により、x軸及びy軸回りに回動可能に構成されている。この実施例2では、太陽電池パネル23の上縁に取付板38を固定し、この取付板38に光源追尾装置30が取り付けられている。実施例2に適用する光源追尾装置30は図1及び図2に示す実施例1の光源追尾装置30と同じ構成2である。   The solar cell panel 23 of the second embodiment is configured to be rotatable about the x axis and the y axis by the substantially same rotation support mechanism 32 as that of the first embodiment. In the second embodiment, an attachment plate 38 is fixed to the upper edge of the solar cell panel 23, and the light source tracking device 30 is attached to the attachment plate 38. The light source tracking device 30 applied to the second embodiment has the same configuration 2 as the light source tracking device 30 of the first embodiment shown in FIGS.

なお、この実施例2では、支持台13に支持された支持軸33がその軸心(z軸)回りに回転するように、支持台13内にモータを設けてもよい。   In the second embodiment, a motor may be provided in the support base 13 so that the support shaft 33 supported by the support base 13 rotates about its axis (z axis).

太陽電池パネルは、通常、光の入射角がある程度小さくなると発電量が急に落ちるので、一日中、効率よく発電する為には、そのパネル面は日の出から日の入りまで常に太陽に追従するのが望ましい。そこで、本考案に係る光源追尾装置30を付設することで、効果的な発電が可能となる。   In general, since the amount of power generation of a solar cell panel suddenly drops when the incident angle of light decreases to some extent, it is desirable that the panel surface always follows the sun from sunrise to sunset in order to generate power efficiently throughout the day. Therefore, by adding the light source tracking device 30 according to the present invention, it is possible to effectively generate power.

(変形例)
図5(a)、(b)は、本考案の光源追尾装置の変形例を説明する図である。上記図1に示す光源追尾装置30では、光源追尾用光センサ装置10の3つの光センサ1、3、5は、図1に示すような三角錐を構成する現実の面板2、4、6上に配置しているが、3つの光センサ1、3、5は三角錐を形成する面に配置されていれば、必ずしも現実の面板上に配置された構成としなくてもよい。
(Modification)
5 (a) and 5 (b) are diagrams for explaining a modification of the light source tracking device of the present invention. In the light source tracking device 30 shown in FIG. 1, the three optical sensors 1, 3, 5 of the light source tracking optical sensor device 10 are on the actual face plates 2, 4, 6 constituting a triangular pyramid as shown in FIG. However, as long as the three optical sensors 1, 3, and 5 are arranged on a surface that forms a triangular pyramid, it is not always necessary to have a configuration arranged on an actual face plate.

即ち、変形例の光源追尾装置30’では、その光源追尾用光センサ装置10’を、図5(a)、(b)に示すように、仮想的な三角錐39を構成する三次元の仮想的な3つの面2’、4’、6’を想定し、この仮想的な3つの面2’、4’、6’に、3つの光センサ1、3、5がそれぞれ配置されるように、取付手段により支持される構成とした。   That is, in the light source tracking device 30 ′ according to the modified example, the light source tracking optical sensor device 10 ′ is replaced with a three-dimensional virtual light that constitutes a virtual triangular pyramid 39 as shown in FIGS. Three optical surfaces 1, 2 and 4 'are assumed, and three optical sensors 1, 3, and 5 are arranged on the virtual three surfaces 2', 4 ', and 6', respectively. The structure is supported by the attaching means.

このように構成した光源追尾用光センサ装置10’のその他の構成は、図1及び2に示す構成と全く同じであり、特に、3枚の遮蔽板7、8、9は、図5(a)、(b)に示すように設ける必要がある。   The other configuration of the light source tracking optical sensor device 10 ′ configured in this manner is exactly the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 2, and in particular, the three shielding plates 7, 8, and 9 are shown in FIG. ), As shown in (b).

上記取付手段及びその取付構造としては、次のような態様がある。仮想的な三角錐39を構成する仮想的な3つの面2’、4’、6’に沿って斜めに、棒、杆等の部材から成る取付手段40を支持板35に固定し、その取付手段(棒、杆等の部材)40の傾斜した側面にセンサ1、3、5を斜め上方に向けて取り付ける構成としてもよい。   The attachment means and the attachment structure include the following aspects. A mounting means 40 made of a member such as a bar or a rod is fixed to the support plate 35 obliquely along the three virtual surfaces 2 ', 4', 6 'constituting the virtual triangular pyramid 39, and the mounting thereof It is good also as a structure which attaches the sensors 1, 3, and 5 to the sloping side surface of the means (members, such as a stick | rod, a rod, etc.) diagonally upward.

また、別の態様としては、仮想的な三角錐39を構成する仮想的な3つの面2’、4’、6’に沿うように、棒、杆等の部材から成る取付手段41(図5(b)で想像線で示す。)の頂面を斜面として形成し、この頂面にセンサ1、3、5を取り付ける構成としてもよい。   As another aspect, the attachment means 41 (FIG. 5) which consists of members, such as a bar | burr and a rod, along the virtual three surfaces 2 ', 4', 6 'which comprise the virtual triangular pyramid 39 is shown. It is good also as a structure which forms the top surface of (b) by an imaginary line) as a slope, and attaches sensors 1, 3, and 5 to this top surface.

さらに、別の態様としては、三角錐を構成する仮想的な面2’、4’、6’に沿うように、図示しないが、線材から成る取付手段を支持板35と遮蔽板7、8、9の間にそれぞれ張って架設し、この取付手段(線材)にセンサ1、3、5を三角錐39の仮想的な面2’、4’、6’に沿って取り付けられるかのように斜め上方に向けて取り付ける。この場合は、取付手段(線材)は、センサ1、3、5の出力を取り出すリード線と兼用した構成としてもよい。   Furthermore, as another aspect, although not shown in the figure, along the virtual surfaces 2 ′, 4 ′, 6 ′ constituting the triangular pyramid, the mounting means made of a wire is used as the support plate 35 and the shielding plates 7, 8, 9 is stretched between 9 and 9, and the sensors 1, 3, 5 are obliquely attached to the attachment means (wire material) as if they are attached along the virtual surfaces 2 ′, 4 ′, 6 ′ of the triangular pyramid 39. Install upward. In this case, the attachment means (wire material) may be configured to serve also as a lead wire for taking out the output of the sensors 1, 3, and 5.

以上、本考案に係る光源追尾装置の最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本考案は特にこのような実施例に限定されることなく、実用新案登録請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。   The best mode of the light source tracking device according to the present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not particularly limited to such embodiments, and the technical matters described in the claims of the utility model registration are as follows. It goes without saying that there are various embodiments within the scope of the above.

例えば、光源追尾装置30の光源追尾用光センサ装置10は、実施例1ではアーム21を介して凹面鏡集光装置31に一体的に取り付けられており、実施例2では直接太陽電池パネル23に取付板38を介して一体的に取り付けられている。   For example, the light source tracking optical sensor device 10 of the light source tracking device 30 is integrally attached to the concave mirror condensing device 31 via the arm 21 in the first embodiment, and is directly attached to the solar cell panel 23 in the second embodiment. They are integrally attached via a plate 38.

しかしながら、必ずしも、このように光源追尾用光センサ装置10を、凹面鏡集光装置31や太陽電池パネル23等の採集光装置に一体的に取り付けなくてもよい。即ち、光源追尾用光センサ装置10は、凹面鏡集光装置31や太陽電池パネル等の採集光装置と一体的に構成せず、若干離れて設置しても、凹面鏡集光装置31や太陽電池パネル等の採集光装置と全く同じように動けばよいのである。   However, the light source tracking optical sensor device 10 does not necessarily have to be integrally attached to the light collecting and collecting device such as the concave mirror light collecting device 31 and the solar battery panel 23 as described above. That is, the light source tracking optical sensor device 10 is not configured integrally with the collecting and collecting device such as the concave mirror condensing device 31 or the solar cell panel, but the concave mirror concentrating device 31 or the solar cell panel is installed even if slightly separated. It is only necessary to move in the same manner as a light collecting and collecting apparatus such as.

要するに、太陽光は平行光線とみなせるので、凹面鏡集光装置31の中心軸心(z軸)と、太陽電池パネルの面に垂直な軸が、常に同じ方向に移動するように、光源追尾用光センサ装置10が、凹面鏡集光装置31や太陽電池パネル等の採集光装置とは別個に可動な独立した回動支持機構を設けた構成としてもよい。この場合は、光源追尾装置30からの制御出力で、光源追尾用光センサ装置10の回動支持機構と採集光装置の回動支持機構32を同期して同じ動きをするようにする。   In short, since sunlight can be regarded as a parallel light beam, the light source tracking light so that the central axis (z axis) of the concave mirror concentrator 31 and the axis perpendicular to the surface of the solar cell panel always move in the same direction. The sensor device 10 may be configured to include an independent rotation support mechanism that is movable separately from the collecting and collecting device such as the concave mirror collecting device 31 and the solar battery panel. In this case, the control output from the light source tracking device 30 synchronizes the rotation support mechanism of the light source tracking optical sensor device 10 and the rotation support mechanism 32 of the light collecting / collecting device in synchronism.

また、凹面鏡集光装置31や太陽電池パネル23等の採集光装置を複数設置した場合は、それら複数の採集光装置のそれぞれの回動支持機構の動作を、1つの光源追尾装置30で、一括して制御するように群管理する構成としてもよい。   In addition, when a plurality of light collecting and collecting devices such as the concave mirror light collecting device 31 and the solar battery panel 23 are installed, the operation of each rotation support mechanism of the plurality of light collecting and collecting devices is collectively performed by one light source tracking device 30. It is also possible to adopt a configuration in which group management is performed so as to control.

以上の構成から成る本考案に係る光源追尾装置は、全天空領域における太陽、月等の光源の最も明るい方向に向けて採集光装置の照準を合わせることができるから、太陽熱利用装置(例.太陽熱発電装置、太陽熱利用温水装置等)、太陽光利用装置(例.太陽光発電装置、採光装置等)のような各種の光利用装置に適用可能である。   The light source tracking device according to the present invention having the above-described configuration can aim the light collecting and focusing device toward the brightest direction of the light source such as the sun and the moon in the whole sky region. The present invention can be applied to various light utilization devices such as a power generation device, a solar heat utilization hot water device, etc.) and a solar light utilization device (eg, a solar power generation device, a daylighting device).

本考案の光源追尾装置を説明する図である。It is a figure explaining the light source tracking apparatus of this invention. 本考案の光源追尾装置を説明する図である。It is a figure explaining the light source tracking apparatus of this invention. 本考案の実施例1であり、光源追尾装置を凹面鏡集光装置に適用した構成を説明する図である。It is Example 1 of this invention, and is a figure explaining the structure which applied the light source tracking device to the concave mirror condensing device. 本考案の実施例2であり、光源追尾装置を太陽電池パネルに適用した構成を説明する図である。It is Example 2 of this invention, and is a figure explaining the structure which applied the light source tracking apparatus to the solar cell panel. 本考案の光源追尾装置の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the light source tracking device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、3、5 光センサ
2、4、6 面板
2’、4’、6’ 仮想的な3つの面
7、8、9 遮蔽板
10、10’ 光源追尾用光センサ装置
11 集光器
12 凹面鏡
13 支持台
14、17 モータの回転軸
15、18 モータ
16 可動部材
19 固定部材
20 光ファイバーケーブル
21 支持杆
23 太陽電池パネル
30、30’ 光源追尾装置
31 凹面鏡集光装置
32 回動支持機構
33 支持軸
34 三角錐
35 支持板
36 制御装置
37 モータドライバ
38 取付板
39 仮想的な三角錐
41 取付手段
1, 3, 5 Optical sensor 2, 4, 6 Face plate 2 ', 4', 6 'Three virtual surfaces 7, 8, 9 Shield plate 10, 10' Light source tracking optical sensor device
11 Concentrator
12 Concave mirror
13 Support stand
14, 17 Motor rotation shaft
15, 18 Motor
16 Movable members
19 Fixing member 20 Optical fiber cable
21 Supporting cage
23 Solar panel
30, 30 'light source tracking device
31 Concave mirror concentrator
32 Rotation support mechanism
33 Support shaft
34 Triangular pyramid
35 Support plate
36 Control device
37 Motor driver
38 Mounting plate 39 Virtual triangular pyramid 41 Mounting means

Claims (6)

光源追尾用光センサ装置及び制御装置を有し、採集光装置に付設される光源追尾装置であって、
前記光源追尾用光センサ装置は、三角錐を形成する3つの面板と3枚の遮蔽板とを備え、
前記3つの面板は、それぞれ表面に光センサが取り付けられており、
前記3枚の遮蔽板は、それぞれ矩形の板から成り、それぞれの内縁が前記三角錐の軸心で合体されるように前記三角錐の稜線において三角錐の軸心に沿って起立し、前記3つの面板を互いに区画して遮蔽するものであり、
前記制御装置は、前記3つの面板に取り付けられた3つの光センサからの光検出強度を示す出力を入力して、前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を、前記3つの光センサからの光検出強度が互いに同一となるように受光可能となる向きに制御する構成であることを特徴とする光源追尾装置。
A light source tracking device that has a light source tracking light sensor device and a control device and is attached to a light collecting and collecting device,
The light source tracking optical sensor device includes three face plates that form a triangular pyramid and three shielding plates,
Each of the three face plates has an optical sensor attached to the surface,
The three shielding plates are each formed of a rectangular plate, and stand up along the axis of the triangular pyramid at the ridgeline of the triangular pyramid so that the inner edges of the three shielding plates are united with the axis of the triangular pyramid. Two face plates are separated from each other and shielded,
The control device inputs outputs indicating light detection intensities from the three photosensors attached to the three face plates, and the light collecting and collecting device and the light source tracking photosensor device from the three photosensors. The light source tracking device is characterized in that the light detection intensities of the light sources are controlled so as to be in the same direction so that they can receive light.
光源追尾用光センサ装置及び制御装置を有し、採集光装置に付設される光源追尾装置であって、
前記光源追尾用光センサ装置は、3つの光センサと3枚の遮蔽板とを備え、
前記3つの光センサは、それぞれ仮想的な三角錐を構成する仮想的な3つの面に沿ってそれぞれ配置されるように、取付手段により取り付けられており、
前記3枚の遮蔽板は、それぞれ矩形の板から成り、それぞれの内縁が前記三角錐の軸心で合体されるように前記三角錐の稜線において三角錐の軸心に沿って起立し、前記3つの面を互いに区画して遮蔽するものであり、
前記制御装置は、前記3つの光センサからの光検出強度を示す出力を入力して、前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を、前記3つの光センサからの光検出強度が互いに同一となるように受光可能となる向きに制御する構成であることを特徴とする光源追尾装置。
A light source tracking device that has a light source tracking light sensor device and a control device and is attached to a light collecting and collecting device,
The light source tracking optical sensor device includes three optical sensors and three shielding plates,
The three photosensors are attached by attachment means so as to be respectively arranged along three virtual surfaces constituting a virtual triangular pyramid,
The three shielding plates are each formed of a rectangular plate, and stand up along the axis of the triangular pyramid at the ridgeline of the triangular pyramid so that the inner edges of the three shielding plates are united with the axis of the triangular pyramid. One side is divided and shielded from each other,
The control device inputs an output indicating the light detection intensity from the three photosensors, and the light collection intensity of the light collecting and collecting device and the light source tracking photosensor device are the same as each other. The light source tracking device is characterized in that the light source tracking device is controlled so as to be capable of receiving light.
前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置は、それぞれ共通又は別の回動支持機構により、互いに直交するx軸及びy軸の回りに回動可能であることを特徴とする請求項1又は2記載の光源追尾装置。   2. The light collecting / condensing device and the light source tracking optical sensor device can be rotated around an x axis and a y axis orthogonal to each other by a common or different rotation support mechanism, respectively. 2. The light source tracking device according to 2. 前記制御装置は、前記3つの光センサからの出力値が互いに同一となるような制御信号を出力し、前記回動支持機構で前記採集光装置及び前記光源追尾用光センサ装置を回動制御することを特徴とする請求項3記載の光源追尾装置。   The control device outputs a control signal such that output values from the three photosensors are the same, and controls the rotation of the light collection device and the light source tracking photosensor device by the rotation support mechanism. The light source tracking device according to claim 3. 前記制御装置は、前記3つの光センサの第2及び第3の光センサの出力値が同じとなるようにする制御信号を出力し、前記回動支持機構により2軸うちのy軸回りに回動し、さらに第2及び第3の出力値の平均値が、第1の光センサの出力値と同じになるようにする制御信号を出力し、前記回動支持機構により2軸うちのx軸回りに回動することを特徴とする請求項4記載の光源追尾装置。   The control device outputs a control signal that causes the output values of the second and third photosensors of the three photosensors to be the same, and rotates around the y-axis of the two axes by the rotation support mechanism. And a control signal is output so that the average value of the second and third output values is the same as the output value of the first photosensor, and the x axis of the two axes is output by the rotation support mechanism. The light source tracking device according to claim 4, wherein the light source tracking device rotates around. 前記採集光装置は、凹面鏡集光装置、半円筒鏡集光装置又は太陽電池パネルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源追尾装置。   6. The light source tracking device according to claim 1, wherein the light collecting and collecting device is a concave mirror collecting device, a semi-cylindrical mirror collecting device, or a solar battery panel.
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