JP4157230B2 - Concentrator - Google Patents

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平行光を光ファイバに集光する装置に関し、代表的な使用態様の1つは、太陽光集光装置である。
【0002】
【従来の技術】
従来の最も代表的な集光器は、集光レンズの焦点に光ファィバの先端面を位置決めするものである。その一例が特公平3−44282号公報に開示されている。凸レンズは、大集光径のものにすると厚くなり、太陽光集光レンズとしては不適である。フレネルレンズは板状で厚みが薄く、大集光径にしても格別に厚くならないので、集光レンズに適している。
【0003】
ところで、光ファィバの先端面に対する光の入射角(光ファィバの中心線に対する角度)が大きいと光が全反射により反射され、光ファィバ内に入らない。受光面直径が大きく焦点距離が短いフレネルレンズを用いると集光光の多くが光ファィバ内に入らなくなるので、レンズの受光面直径(集光面積)を大きくするに伴ない、焦点距離を長くする必要がある。するとレンズ/光ファィバ先端面の間の距離が長くなり、太陽に向かう方向に厚い(高い)集光器となってしまう。これを回避するために、多数の小径レンズをハニカム配列して、広い受光面とし、各小径レンズの焦点位置に各光ファィバの先端面を位置決めすることが行なわれている。このような開示が上記特公平3−44282号公報にあり、特公平4−73922号公報には、多数の小径レンズをハニカム配列した集光器を太陽に向ける太陽光集光装置が提示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光ファィバ1本当りの受光面積が小さいので、受光面積を広くするに伴って光ファィバの本数が増大する。光ファィバ一本当りの受光面積が小さいと、伝送光量が少く小径の光ファィバを用いることができるが、その先端面に正しくレンズ焦点を定め、しかも太陽追尾中も光ファイバ先端面が焦点から外れないようにするのが難しくなる。したがってあまり小径の光ファィバを用いることはできず、結局、過分量の光ファィバ材料を使用することになる。
【0005】
本発明は、集光器の、太陽を見る方向の厚みを薄くすることを第1の目的とし、受光面積の総量に対する光ファィバ材料量を低減すること換言すると受光面積当りの光ファィバ使用量を低減することを第2の目的とする。総受光面積に対して太陽追尾のための駆動機構の数を小量にすることを第3の目的とし、低姿勢にて広面積の受光をすることを第4の目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
(1)底板(31),それに対向する開口を囲む側板(33)および該開口を閉じる透光部材(36/36f)を含むケ−シング;
該ケ−シング内にあって、前記透光部材(36/36f)を通過してケ−シング内に入った光を反射する第1ミラ−(40a);
前記ケ−シング空間にあって第1ミラ−の前方に位置し第1ミラ−(40a)の反射光を反射する小形,短焦点距離の曲面、を持つ第2ミラ−(52);および、
先端面が第2ミラ−(52)に対向しその中心が第2ミラ−(52)の光軸上にある光ファィバ(71);を含み、
第2ミラー (52) の前記曲面は、反射光軸を前記ケーシングの内部に向けかつ該反射光軸を前記透光部材 (36/36f) に対して垂直にして第1ミラー(40a)の反射光軸上に位置し、かつ第2ミラー (52) 前記透光部材で支持され;第1ミラー(40a)は、前記透光部材を通して前記ケーシングの内空間に入った光を第2ミラー(52)の前記曲面に反射し;前記透光部材(36/36f)と第1ミラ−(40a)の少くとも一方が、長焦点距離の集光エレメントである;集光装置。
理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【0007】
これによれば、透光部材(36/36f)又は第1ミラ−(40a)が長焦点距離で集光し、第1ミラ−(40a)が透光部材(36/36f)方向に反射し、この反射光を第2ミラ−(52)が、底板(31)方向に折り返し反射して光ファィバ(71)に入れる。光路は、透光部材(36/36f)/第1ミラ−(40a)/第2ミラ−(52)/光ファィバ(71)で、この光路の長さが大略で、透光部材(36/36f)/底板(31)間距離の2.5倍程度になるので、比較的に短い透光部材(36/36f)/底板(31)間距離でも、比較的に小さい入射角で、光ファィバ(71)の受光端に集束光を入れることができる。これにより、集光器の受光面積を大きくしても、その、太陽を見る方向の厚みは小さく設計できると共に、受光面積当りの光ファィバ使用量を低減することができる。低姿勢にて広面積の受光をすることが可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
(2)第1ミラ−(40a)は、前記透光部材(36/36f)を通過してケ−シング内に入った光を反射し集光する大形,長焦点距離の曲面ミラ−であ ( 12,図23,図24)。
(3)透光部材(36f)は大形,長焦点距離のフレネルレンズ(36f)である(図22,図 23)。
(4)第2ミラ−(52)の光軸が前記底板(31)と交わる位置において該底板(31)を貫通し、該光軸を軸心とし第2ミラ−(52)に対向してその反射光を受入れる円錐反射面(63)を有し、該円錐の尖端で光ファィバ(71)に連なる採光円錐(61);を、集光装置は更に含む(図12,図22〜図24)。
(5)第2ミラ−(52)の光軸が前記底板(31)と交わる位置において該底板を貫通し、該光軸を軸心とし第2ミラ−(52)に対向してその反射光を受入れる円錐反射面(63)を有し該円錐の尖端で光ファィバ(71)に連なる採光円錐穴(63)、および、熱交換流体を通すための流路(62)、を有する採光部材(61);を更に含む(図24)。
(6)ケ−シング内空間に開いた内ポ−ト,ケ−シングの外部に開く外ポ−ト、および、両ポ−トの間を開,閉するための弁体(107)を含み、ケ−シング(31)に装着された弁装置(92);を、集光装置は更に含む(図14)。
(7)透光部材(36f)は大形,長焦点距離のフレネルレンズ(36f)であり、第1ミラ−(40pm)は平面鏡(40pm)である(図22)。
(8)透光部材(36f)は大形,長焦点距離のフレネルレンズ(36f)であり、第1ミラ−(40pm)は曲面ミラ−(40a)である(図23)。
(9)所定方向(SA)に延びる一本以上の第1組の軸体(B1);第1組の軸体(B1)の軸心に平行な面(Sp)に対して、第1組の軸体(B1)を、該軸心を中心に回転自在に支持する軸受け(C11,C12);第1組の軸体(B1)をその軸心を中心に回転駆動する第1駆動手段(ES1,D11);第1組の軸体(B1)に直交する方向(FA)に延び、この方向に延びる軸心を中心に回転自在に、第1組の軸体(B1)で支持された、第1組の集光器(21〜24)を支持する第2組の第1軸体(4),第1軸体(4)に、その軸心に回転中心を合せて固着された第1ホィ−ル(7)、および、第1ホィ−ル(7)に噛み合い第1組の軸体(B1)に平行な第1ウォ−ム(12)、を含む第1支持機(A11);第2組の第1軸体(4)を支持する第1組の軸体(B1)と同一の軸体で、第2組の第1軸体(4)と同様に支持された、第2組の集光器を支持する第2組の第2軸体,第2軸体に、その軸心に回転中心を合せて固着された第2ホィ−ル、および、第2ホィ−ルに噛み合い第1組の軸体(B1)に平行な第2ウォ−ム、を含む第2支持機(A12);および、第1および第2ウォ−ムを、同時に同方向に廻わすために機械的に結合する連結部材(I11)および第2駆動手段(EF1);を更に含む集光装置。
【0009】
最も代表時な使用態様では、前記所定方向(SA)は、東西に延びる水平軸(東西軸)であり、その場合には、第1組の軸体(B1)が、エレベ−ション回動の中心、該軸体(B1)に平行な面(Sp)が水平面(又は屋上の平面)、そして第1駆動手段(ES1, D11)がエレベ−ション駆動機である。第2組の第1軸体(4)および第2軸体が、それぞれアジマス回動の中心、そして連結部材(I11)および第2駆動手段(EF1)がアジマス駆動機である。第1組の軸体(B1)を主体とする1つのエレベ−ション機構で、それぞれ第2組の第1軸体(4)および第2軸体を主体とする第1および第2支持機(A11,A12)すなわち2つのアジマス機構を支持するので、小量の機構で多量の集光器(広い総受光面積)を支持しうる。
【0010】
第1および第2支持機(A11,A12)が、東西軸に沿う方向(SA)に分布し、したがって高さを格別に高くしなくても、広い受光面積を確保することが可能である。第1組の軸体(B1)の一本に更に第3,第4の支持機(A13,A14)を装備することもでき、この場合、第1組の軸体(B1)が長くなるが、それを該長さ方向(SA)に分布する複数の軸受け(C11〜C14)を介して平面(Sp)でそれに平行に支持することにより、支持機群(A11〜A14)の荷重が第1組の軸体(B1)の中心軸に沿う方向(SA)に分布し平面(Sp)で受けられる。荷重が平面(Sp)の一軸方向(SA)に分散するので、第1組の軸体(B1)の支持構造は、従来の垂直支柱の支持構造ほどには強固にする必要はなく、第1組の軸体(B1)の設置が容易である。
(10)各支持機(A11,A12)は、第1組の軸体(B1)に直角に立てて固着され、第2組の軸体(4)を回転自在に支持する支柱(1)、および、第1組の軸体(B1)に一端が固着され他端が該第2組の軸体(4)の一端に結合したダクトパイプ(20)を含み、第1組の軸体(B1)および第2組の軸体(4)は中空パイプであって、ダクトパイプ (20)の内空間を介して相互に連通する。これによれば、第1組の軸体(B1),ダクトパイプ(20)および第2組の軸体(4)の連なりを、集光器から引出す光ファイバのダクトに用いることができ、その場合、配線が容易である。
(11)第1組の軸体(B1,B2)は、それぞれが、前記第1および第2支持機(A11, A12)と同一構造の複数の支持機(A21,A22)を同様に支持する、複数本(B1,B2)であり、第1駆動手段(ES1,D11)が連動機構を介して該複数本(B1,B2)を同時に同方向に回転駆動する。
【0011】
これによれば、前記所定方向(SA)を、東西に延びる水平軸(東西軸)とした場合、4以上の複数の支持機(A11,A12,A21,A22)が支持面(Sp)に沿ってマトリクス分布(東西方向および南北方向の2次元分布)し、エレベ−ション方向には、それらのすべてが第1駆動手段(ES1,D11)によって同時に同方向に駆動される。アジマス方向には、同一の第1組の軸体(B1,B2)で支持された2つ(A11とA12/A21とA2 2)が同時に同方向に駆動される。集光器を支持する支持機(A11,A12,A21,A22)の数が多く、総受光面積を広く設計しうるが、集光器の高さは格別に高くしなくても済む。支持機を支持する第1組の軸体(B1,B2)の支持構造は、格別に強固に設計する必要はない。また、総受光面積を広くする場合でも、高さは格別に増大しないので、設置区画外の他人の地所への太陽光を遮断してしまう可能性が低い。
(12)各支持機(A11,A12,A21,A22)の各支柱(1)には、各ウォ−ム(12)を回転自在に支持し、しかも第1組の軸体(B1,B2)が延びる方向にはウォ−ム(12)の移動を拘止する各ウォ−ム支持枠(10)を、固着した。
【0012】
これによれば、集光器に風力などの外力が加わることによる第2組の軸体(4)の回転が、ウォ−ム(12)およびウォ−ム支持枠(10)を介して支柱(1)で阻止される。すなわちウォ−ム(12)およびウォ−ム支持枠(10)が、外力による第2組の軸体(4)の回転を阻止するストッパとして機能する。
(13)太陽位置(太陽光の到来方向)に対する、支持機(A11)が支持する集光器 (21〜24)の指向ずれ(ねらい方向のずれ)を検出する手段(80,131);および、該ずれを小さくするように第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)を介して第1組の軸体(B1)および第2組の軸体(4)を回転駆動する駆動制御手段(131;図17,図18);を更に含む。
(14)駆動制御手段(131)は、第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)の回転駆動による第1組の軸体(B1)および第2組の軸体(4)の回転速度を、太陽位置の変化に対する集光器(21〜24)の追従が遅れるときには増速し進むときには減速する(図19)。
(15)所定レベル(Stm,Stn)以上の太陽光照射の有無および太陽光照射方向が午前,午後のいずれの角度かを検出する光検出手段(PSm,PSn);を更に含み、駆動制御手段(131)は、所定レベル以上の太陽光照射の有りのときに太陽光照射方向が午前の角度から午後の角度に変わったときに第1駆動手段(ES1,D11)による第1組の軸体(B1)の回転駆動方向を反転し、所定レベル以上の太陽光照射の無しのときには第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)の回転駆動による第1組の軸体(B1)および第2組の軸体(4)の回転駆動を停止する(図16)。
(16)支持機(A11)が支持する集光器(21〜24)が基準姿勢(HP)か否を検出する手段(Seh,Sah,131);を更に含み、駆動制御手段(131)は、基準姿勢が検出されているときに姿勢デ−タを基準姿勢のものに更新し、所定レベル以上の太陽光照射の有りの間は、第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)をパルス駆動してそれによる姿勢変化分、姿勢デ−タを更新し、所定レベル以上の太陽光照射の無しになると駆動を停止してその間の経過時間(Rwc)を計測し、所定レベル以上の太陽光照射の無しから有りに変わったときに、経過時間(Rwc)の間の太陽位置変化量に対応する分第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)を高速パルス駆動しこれに対応して姿勢デ−タを更新する(図21)。
(17)駆動制御手段(131)は、第1駆動手段(ES1,D11)および第2駆動手段(EF1)をパルス駆動してパルス駆動の度に姿勢デ−タをパルス駆動による姿勢変化分を加えたものに更新し、所定レベル以上の太陽光照射の無しかつ姿勢デ−タが設定範囲を外れるとき、集光器(21〜24)を基準姿勢(HP)とし、所定レベル以上の太陽光照射の有りを待つ(図20)。
(18)駆動制御手段(131)は、所定レベル以上の太陽光照射の無しのときに、姿勢デ−タに、経過時間(Rwc)の間の太陽位置変化量を加えた値が設定範囲を外れると、集光器(21〜24)を基準姿勢(HP)とし、所定レベル以上の太陽光照射の有りを待つ(図20)。
【0013】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0014】
【実施例】
−第1実施例−
図1に本発明の一実施例を示す。この実施例では、基準平面Spに沿って、4×4=16個の支持機A11〜A14,A21〜A24,A31〜A34,A41〜A44がマトリクス配置されている。第1組の4個の支持機A11〜A14は、第1組の第1軸体B1で支持され、第2組の4個の支持機A21〜A24は、第1組の第2軸体B2で支持され、第3組の4個の支持機A31〜A34は、第1組の第3軸体B3で支持され、第4組の4個の支持機A41〜A44は、第1組の第4軸体B4で支持されている。
【0015】
図1は、各支持機Aij(i=1〜4,j=1〜4)が4個の集光器(A11では符号21〜24にて指す)を支持し、集光器の受光面が基準平面Spに平行になるように各支持機Aijを倒伏させた状態を示し、この状態が各支持機Aijの基準姿勢である。この状態で、全集光器を削除しかつ2点鎖線細線で示した平面を図2に示す。また、図1の左端側から矢印SA方向に見た支持機の左側面を拡大して図3に示す。図2を参照する。第1組の第1軸体B1は中空パイプであり、4個の軸受けC11〜C14で軸心を中心に回転自在に、かつ基準平面Spに対して平行に支持されている。第1組の第2軸体B2〜第4軸体B4も軸体B1と同一サイズおよび材質の中空パイプであり、それぞれ4個の軸受けC21〜C24,C31〜C34およびC41〜C44で軸心を中心に回転自在に、かつ基準平面Spに対して平行に支持されている。
【0016】
最も好ましい使用態様では、基準平面Spはビルの屋上の平面であり、図に示すSAが東西軸でSAの矢印方向が西、FAが南北軸でFAの矢印方向が北、TAが上下軸でTAの矢印方向が天空である。この使用態様では、第1組の軸体B1〜B4がエレベ−ション回動軸、図2上でこれらの軸とT字型に直交して示されFA方向に延びる第2組の、4×4本の軸(A11のものは符号4にて指す)がアジマス回動軸となる。
【0017】
図1〜図3に示す実施例を、ビルの東壁面に装備するときには、基準平面Spが該東壁面であり、SAが南北軸、FAが上下軸、TAが東西軸となる。図1〜図3に示す実施例を、ビルの南壁面に装備するときには、基準平面Spが該南壁面であり、SAが東西軸、FAが上下軸、TAが南北軸となる。また、図1〜図3に示す実施例を、ビルの西壁面に装備するときには、基準平面Spが該西壁面であり、SAが南北軸、FAが上下軸、TAが東西軸となる。なお、壁面が正しく水平,正しく東向き,正しく南向き、あるいは正しく西向きではなくても、太陽光が当る平面であれば、それを基準平面Spとすることができる。すなわち該平面に図1〜図3に示す実施例を装備して、集光器にて太陽光を受光することができる。
【0018】
しかしながら理解を簡易にするために以下においては、図示SAを東西軸、FAを南北軸、TAを上下軸とした設定であるとする。すなわち軸体B1〜B4がエレベ−ション回動軸、図2上でこれらの軸とT字型に直交して示されFA方向に延びる第2組の、4×4本の軸(A11のものは符号4にて指す)がアジマス回動軸である。
【0019】
図4に、図1〜図3に示す第1行F1,第1列S1に位置する第1組の第1支持機A11を拡大して示す。第1組の第1軸体B1に4角筒状の支柱1が直角に固着されている。第2組の第1軸体4も中空パイプであり、この軸体4が各ベアリングを介してア−ム2,3で回転自在に、しかし軸心が延びる方向には移動を拘止する構造で、支持されている。ア−ム2,3は、軸体4を支持してから支柱1に固着されている。
【0020】
くの字型のダクトパイプ20の一端が軸体B1に固着され、他端は軸体4の一端の内部に進入している。軸体4には固定板5,6およびホィ−ル7が固着されている。ホィ−ル7は軸体4の大略で中間部に位置する。このホィ−ル7と固定板5,6に、集光器支持フレ−ム8,9が固着され、これらのフレ−ム8,9に、それぞれに2個、計4個の集光器21〜24(図10)が固定されている。
【0021】
図5には、軸体4を回転支持する機構部材を示す。この図5には、支柱1にア−ム2,3がすでに固着された状態を示すが、ア−ム2,3には、支柱1に固着するまでに軸体4が回転自在かつその軸心に沿う方向には移動不可に結合される。
【0022】
図6には、集光器21〜24を固定支持する機構部材を示す。支持フレ−ム8,9は、それらの間のホィ−ル7に関して対称な形状であり、それぞれに、1個の集光器宛て3ケ、計6ケのボルト通し穴21h1〜21h3,22h1〜22h3/23h1〜23h3,24h1〜24h3がある。集光器21〜24のそれぞれには、その底板に3本の固定ボルトが溶接により気密に固着されており、それらを上述のボルト通し穴に通してナットを装着してねじ締めすることによって、集光器21〜24が、支持フレ−ム8,9に一体化され固定される。なお、固定ボルトのそれぞれにワッシャに加えて傾き微調整用の、数種の厚みのリングを選択的に装着してこれらをナットで締め付けることによって支持フレ−ム8,9に対する集光器21〜24それぞれの取付姿勢を調整できる。支持フレ−ム8,9とそれに装着した集光器21〜24の相対位置を図10に示す。
【0023】
再度図4および図5を参照する。支柱1の、ホィ−ル7の歯面に対向する位置には、コ型のウォ−ム支持フレ−ム10が固着されており、このフレ−ム10が、ホィ−ル7に噛み合ったウォ−ム12(図8,図9)を、回転自在ではあるが軸心が延びる方向には移動を拘束して、支持する。
【0024】
図7に、ホィ−ル7とウォ−ム12との噛み合いの概要を示し、図8には、ウォ−ム12およびホィ−ル7を拡大して示す。図8を参照すると、ウォ−ム12の中心には、4角穴があり、そこに連結具13,14の脚端の4角柱が圧入されている。連結具13,14は大略で頭付ピン状であって、その脚の丸棒状の首部でフレ−ム10を貫通しかつベアリングで回転自在に支持され、該首部に連続する先端部の4角柱がウォ−ム12に圧入されている。連結具13,14の頭部には4角穴があり、連結具13の4角穴に、連結棒I11の端部の4角柱がはまり込んでいる。したがって、連結棒I11が回転すると連結具13およびウォ−ム12が同じく回転し、それによってホィ−ル7が回転する。すなわちホィ−ル7と一体の軸体4が回転する。軸体4には図4に示すように支持フレ−ム8,9を介して集光器21〜24が固定されているので、集光器21〜24が、軸体4を中心に回動する。
【0025】
図4および図9を参照すると、連結具14には大径の平歯車15が一体に固着されており、図9の(b)に示すように、平歯車15に中間歯車16が噛み合い、この中間歯車16に、ステッピングモ−タおよび減速機を内蔵する電動駆動機EF1の出力軸に固着した駆動歯車17が噛み合っている。図4には、図9の(b)に示す電動駆動機構の概要を示す。電動駆動機EF1にて、歯車17,16,15,連結具14およびウォ−ム12を介してホィ−ル7を回転駆動することができ、この実施例では、図7に示すように、軸体4を中心に略180度の範囲内で、集光器21〜24を回動駆動することができる。この回動駆動がアジマス駆動である。
【0026】
再度図1および図2を参照する。上述のように、第1行F1,第1列S1に位置する第1組の第1支持機A11は、第1組の第1軸体B1で支持されており、同様に、第1組の、第2〜4列S2〜S4に位置する第2〜第4支持機A12〜A14も、第1組の第1軸体B1で支持されている。しかし、第2〜第4支持機A12〜A14には、第1支持機A11に備わったアクティブ駆動要素EF1,15〜17は存在せず、第2〜第4支持機A12〜A14の、上述のウォ−ム12対応のウォ−ムが、連結棒I11,I12およびI13(図2)でウォ−ム12と連結されており、ウォ−ム12と同時に同方向に同速度で回転する。したがって第2〜第4支持機A12〜A14の集光器も、第1支持機A11の集光器21〜24と同時に同方向に同速度で回転する。すなわち、第1支持機A11に備わった1組のアクティブ駆動要素EF1,15〜17が、第1組の全支持機A11〜A14を同時にアジマス駆動する。
【0027】
図2において、2点鎖線の2重丸で囲った機構部H11,H21,H31およびH41が、上述のアクティブ駆動要素(EF1,15〜17)があるアジマス駆動機構であり、2点鎖線の一重丸で囲った機構部H12〜H14,H22〜H24,H32〜H34およびH42〜H44が、アクティブ駆動要素がなく連結棒によってウォ−ムが回転駆動される従動機構のみを備えるアジマス駆動機構である。つまり、図1に示す第1列S1の支持機A11,A21,A31およびA41はアクティブ駆動要素があるアジマス駆動機構を備えるが、第2〜4列S2〜S4の支持機A12〜A14,A22〜A24,A32〜A34およびA42〜A44は、従動機構のみを備えるアジマス駆動機構を備える。
【0028】
第1組の軸体B1〜B4を回転駆動するエレベ−ション駆動機構も、上述のアジマス駆動機構と同様に、ウォ−ムとホィ−ルの組合せを用いるものである。図2を参照すると、第1組の第1軸体B1には2個のホィ−ルが固着されており、各ホィ−ルに噛み合う各ウォ−ムが、支持台D11,D12で、回転自在かつその軸心が延びる方向には移動を拘止して、支持されている。他の軸体B2〜B4のそれぞれにも同様に2個のホィ−ルが固着されており、各ホィ−ルに噛み合う各ウォ−ムが、支持台D21,D22/D31,D32/D41,D42で、回転自在かつその軸心が延びる方向には移動を拘止して、支持されている。上述のアジマス駆動系と同様に、各支持台D11〜D42で支持された各ウォ−ムは、3本の連結棒(その一本がG11)で、同時に同方向に同一速度で回転するように連結され、各支持台D12〜D42で支持された各ウォ−ムは、3本の連結棒(その一本がG12)で、同時に同方向に同一速度で回転するように連結されている。
【0029】
図2および図3を参照すると、第1組の第1支持台D11で支持されたウォ−ムは、図9に示すアジマス駆動機構と同様に、歯車列を介して、ステッピングモ−タおよび減速機を内蔵する電動駆動機ES1で回転駆動され、これによって、第1組の全軸体B1〜B4が同時に同方向に同一速度で回転駆動される。これがエレベ−ション駆動である。一本の軸体(例えばB1)で4個の支持機(A11〜A14)を支持するので、第1組の全軸体B1〜B4のエレベ−ション駆動の負荷は大きい。また、例えば全支持機A11〜A44を垂直に立てた場合、風圧により強い回動力が軸体B1〜B4に加わるので、それによっては軸体B1〜B4が回転しないように強いストッパ機能を付加する必要がある。そこでこの実施例では、図2に示すように、上述のエレベ−ション駆動機構(D11〜D41,ES1)と同一構造のもう1組のエレベ−ション駆動機構(D12〜D42,ES2)を、第1組の全軸体B1〜B4に結合して、2組のエレベ−ション駆動機構を同時に付勢するようにしている。
【0030】
なお、図2に示すように、軸受けC12がある軸受列と、C13がある軸受列の間にはダクトCAdがあり、これが南北方向(FA)に延びている。この実施例では、集光器(21〜24)は、詳細は後述するが、太陽光を集光し光ファィバに投入するものであり、集光器につながった光ファィバは、第2組の軸体(4)すなわちアジマス軸の円周面の穴を貫通してその内空間に入って軸心に沿って延び、そしてダクトパイプ20を通って第1組の軸体(B1)に入り、そしてダクトCAd内に入ってそこでケ−ブルOFcに集成されている。すなわち、ダクトCAdの中を光ファイバケ−ブルOFcが通っている。第1組の全軸体B1〜B4はダクトCAdを横方向SAに貫通し、ダクトCAdに対して回転自在である。第1組の全軸体B1〜B4に、光ファイバケ−ブルOFcから分岐した光ファイバ群を通すために、全軸体B1〜B4の、ダクトCAd内に位置する領域には、1/4周(全周360度の中の90度)に渡る光ファイバ挿通用の開口(側面開口)がある。なおエレベ−ション駆動の回動範囲が90度であり、この範囲に、開口幅(1/4周)が合せてある。
【0031】
再度図3,図4および図5を参照する。この実施例では、支持機(A11〜A44)を図3に示すように、集光器(21〜24)の受光面(太陽に向ける面)をSA,FA両軸に平行(TA軸に垂直;基準平面Spに平行)にした状態を、集光器の基準姿勢と定め、これを待機姿勢としている。このとき支柱1および軸体4はFA軸に平行である。この状態での軸体B1の回転角(エレベ−ション角度)を+90度に、軸体4の回転角(アジマス角度)を+90度に定め、これらをホ−ムポジション(HP)と称す。なお、図3上に2点鎖線4で示すように支柱1をTA軸に平行に立てた垂直起立状態で軸体B1の回転角(エレベ−ション角度)は0度である。この垂直起立状態では、集光器21〜24が図7上の実線位置にあるときが、上述のアジマス角度+90度の、アジマス ホ−ムポジションである。この実線位置から反時計方向(図7上)に90度だけ集光器21〜24を回動させたとき、アジマス角度0度であり、集光器21〜24の受光面は、SA軸に直交し、東向きである。実線位置から時計方向(図7上)に90度だけ集光器21〜24を回動させたとき、アジマス角度180度であり、集光器21〜24の受光面は、SA軸に直交し、西向きである。この実施例で、支持機(A11〜A44)の、図1および図3に実線で示す倒伏姿勢を基準姿勢としてこれを待機姿勢としたのは、姿勢が最も低く、風などの外力が小さいと考えたからである。
【0032】
集光器支持機A11がこの基準姿勢(ホ−ムポジション)か否かを検知するために、図3および図4に示すように、エレベ−ションHP検出用のスイッチSehが支柱1に、また、アジマスHP検出用のスイッチSahがア−ム3に装着されている。スイッチSehは、エレベ−ション角度が+90度未満のときにはスイッチオン、+90度以上(倒伏姿勢)のときスイッチオフである。すなわちエレベ−ションHPでスイッチオフである。スイッチSahは、アジマス角度が+90度を外れているときにはスイッチオン、+90度のときスイッチオフである。すなわちアジマスHPでスイッチオフである。
【0033】
支持機A11には、図10に示す4個の集光器21〜24が支持されている。集光器21,22と23,24との間には、ホィ−ル7がありしかも連結棒I11が通ることができる空隙がある。
【0034】
図11に、集光器22の外観を示す。集光器22は大略で、4角桝の開口を透光板36で密閉した中空立方体であり、透光板36の外表面が受光面(太陽光を受ける面)である。この立方体の内部には、その深さよりも短い焦点距離の、サイズおよび形状が同一の4個の放物面鏡40a〜40dを、金属板のプレス,研磨およびメッキによって一体連続に形成した第1組のミラ−40が収納されている。各放物面鏡40a〜40dの中心には、各採光器60a〜60dがあり、各放物面鏡40a〜40dの各焦点の近くには、透光板36に固着された第2組の反射器50a〜50dがある。
【0035】
図12には、図11上の反射器50aの位置での、FA−TA断面を示す。図11および図12を参照されたい。1つの放物面鏡40aと、その中心位置にある採光器60a、および、放物面鏡40aが反射し集光した光を採光器60aに反射する第2組の反射器50a、の3者の組合せが、最小単位の集光ユニットである。図11に示すように、1つの集光器は、このような集光ユニットの4組で構成され、各支持機A11〜A44は、各4個の集光器を、図10に示すように支持する。
【0036】
再度図11および図12を参照する。第1組のミラ−40の、各放物面鏡40a〜40dの中心位置に、採光器60a〜60dを装着するための丸穴が開いている。集光器22の底板31には、これらの丸穴と整合する丸穴が開いており、底板31とミラ−40の丸穴を、耐熱性が高い気密封止のためのブッシュ64が圧入されている。ブッシュ64の中心にある穴を、採光筒61が貫通してそのフランジ62が集光器内にあってブッシュ64に接する。採光筒61の、ブッシュ64を貫通して集光器外に突出する幹部の外周には大径の雄ねじがあり、これがブッシュ64に当る座金65,固定ナット66およびロックナット67を貫通している。採光筒61の雄ねじに対する固定ナット66のねじ締め付けにより、採光筒61のフランジ62と座金65がブッシュ64を挟圧する。すなわち圧搾する。この挟圧によっては採光器取付部の気密封止が不十分になる場合には、ブッシュ64の内外面に予め耐熱性の封止剤を塗付してから、採光器取付けを行なう。固定ナット66を十分にねじ締めした後、その緩み止めのためにロックナット67をねじ締め付けする。
【0037】
採光筒61には円錐面の穴が開いており、その内壁面すなわち円錐面63は鏡面である。この穴の集光器内側開口には予め光集束用のレンズ75が装着され、キャップ76で押えられている。円錐面の穴の下底部(円錐の頂点位置相当)は、フェル−ル73の先端を受入れる丸穴の底面に達しており、該底面で、光ファィバ71の有効受光断面サイズよりわずかに小さいサイズの開口である。光ファィバ71は、気密性が高いシ−ムレス ステンレスパイプ72の中にあり、パイプ72がフェル−ル73に固着され、光ファィバ71の先端はフェル−ル73に固定されその先端面はフェル−ル73の先端面(受光端)の中心位置にある。集光器22の内空間の気密性を確保するために、光ファィバ71とシ−ムレス ステンレスパイプ72の内面との間には、フェル−ル73の内部において、気密シ−ル材が充填されている。図12には、ステンレスパイプ72を切除して光ファィバ71をむき出しで示しているが、光ファィバ71は、フェル−ル内の端部部位以外は全長に渡って、ステンレスパイプ72の中にある。
【0038】
光ファィバ71を保護するステンレスパイプ72は、押え袋ナット68およびその中に圧入された気密封止用のゴム円板69を貫通している。このゴム円板69とフェル−ル73との間には圧縮コイルスプリング74があり、袋ナット68の雌ねじに、採光筒61の先端の小径雄ねじを受入れて袋ナット68をねじ締め付けすることにより、圧縮コイルスプリング74がフェル−ル73の先端面を採光筒61のフェル−ル受入れ用丸穴の底面に押し付け、かつ、ゴム円板69が採光筒61の外端面に押し付けられて圧縮されてパイプ72に圧接し、採光筒61の外端面を気密に閉じる。
【0039】
なお、光ファィバ線70(光ファイバ71+パイプ72)は、支持機A11〜A44を所定位置(例えばビルの屋上)に設置し、それらに集光器(21〜24)を装着した後に、採光器(60a〜60d)に、図12に示すように結合される。この結合を行なうまでは、集光器の内空間を外気と遮断し気密に維持するために、袋ナット68と同様ではあるが、その中のゴム円板69にはパイプ挿通用の穴が開いていない袋ナットが採光筒61の外端にねじ締め付けられて採光筒61の外端開口を閉じている。
【0040】
透光板36の、採光筒61の中心軸が交わる位置に丸穴が開いており、それに、耐候性が高い気密シ−ル用のブッシュ55が圧入され、ブッシュ55の中心穴を第2組の反射器50aの小型ミラ−51のねじ棒53が、集光器の中から外に貫通している。小型ミラ−51は、大形の円柱状ねじ頭を有するボルトのような形状であり、ねじ頭対応の頭部には、小径の放物面鏡52が形成されている。
【0041】
大略で言うと、放物面鏡52の焦点の位置は、放物面鏡40aの焦点位置と同一であり、放物面鏡40aの光軸が正しく太陽光光路と整合しているとき、すなわち放物面鏡40aが正確に太陽に指向しているとき、放物面鏡40aが反射した光はその焦点に集束しそして放物面鏡52で反射されて平行ビ−ムとなってレンズ75に至る。このとき放物面鏡40aと放物面鏡52の中心位置の距離(鏡面間距離)は、基準距離=放物面鏡40aの焦点距離+放物面鏡52の焦点距離である。鏡面間距離が該基準距離よりも短いと、放物面鏡52がレンズ75に向けて反射する光ビ−ムは末広がりとなり、逆に長いと末狭まりとなる。仮に、レンズ75を備えなくても、放物面鏡52が反射する光ビ−ムが、円錐鏡面63の頂点位置又はその直前,直後で実質上点集束するのであれば、レンズ75を省略してもよい。しかしながら、放物面鏡40aおよび放物面鏡52の鏡面加工精度が低くても採光を高効率に行なうために、レンズ75を備えるのが好ましい。
【0042】
小型ミラ−51のねじ棒53は、内座金54,ブッシュ55,外座金56および固定ナット57を貫通しており、固定ナット57をねじ棒53にねじ締めすることによりブッシュ55が圧搾されて、ねじ棒53と透光板36の間を気密シ−ルする。なお、所要であれば、ねじ棒53に更に、ロックナットをねじ結合して固定ナット57を押える。
【0043】
集光器22の底板31の端には気密シ−ル枠32が装着され、このシ−ル枠32を、4角筒33と4角リング状の固定枠34で挟んで底板31の厚み方向に圧縮した状態で、プラズマスポット溶接により、固定枠34が4角筒33に固定され、これにより底板31と4角筒33とが気密に固着されている。透光板36にも気密シ−ル枠35が装着され、このシ−ル枠35を、4角筒33と4角リング状の固定枠37で挟んで透光板36の厚み方向に圧縮した状態で、プラズマスポット溶接により、固定枠37が4角筒33に固定され、これにより透光板36と4角筒33とが気密に固着されている。なお、固定枠34,37には予め、スポット溶接箇所に丸穴32h,35hが開けられており、そこにプラズマト−チが噴射するプラズマジェットを当てることにより、該丸穴32h,35hのエッジが溶融し4角筒33に融着する。
【0044】
集光器22以外の集光器21,23,24、ならびに、他の支持機A12〜A14,A21〜A44が支持するすべての集光器は、上述の、図12に示す集光ユニット(放物面鏡40a+採光器60a+反射器50a)を、それぞれが4個備えるものである。集光器22にも、同様に4個備わっているが、更に、太陽に対する集光器22の指向ずれ検知用の採光棒群80が備わっている。これを図13に示す。
【0045】
図11および図13を参照すると、採光器60bを中心に4本の、くの字形に曲ったステンレスパイプ81a〜81dが、採光器60bの中心軸に関して対称に分布している。これらのパイプ81a〜81dは、リング状の保持具82で所定姿勢に保持され、しかも、底板31および放物面鏡40aを気密に貫通する各ブッシュ83aを気密に貫通して、集光器の外に延びている。各パイプ81a〜81dには、光ファィバ線70と同様な、先端にフェル−ルを装着した光ファイバ線がフェル−ル側から挿入され、フェル−ルの先端面(受光面)がパイプ81a〜81dの集光器内先端面にある。光ファィバ線のステンレスパイプ内ならびにパイプ81a〜81dの集光器外尾端開口には、シ−ル剤が充填されている。
【0046】
集光器22が太陽に正しく指向している(採光器60bの中心軸の延長上に太陽がある)ときには、パイプ81a〜81dの先端面は、小型ミラ−51の陰にあり、太陽直射光は達しない。また、小型ミラ−51の放物面鏡52がレンズ75に反射する光ビ−ムの外にあり、該光ビ−ムを受光しない。しかし、午前中で、太陽の移動に対して集光器22の追従がエレベ−ション方向で遅れるとパイプ81aの先端面に該光ビ−ムが近づき受光量が増大する。このとき対となるパイプ81bの先端面の受光量は低減する。集光器22のエレベ−ション追従が、太陽よりも進んだ場合、ならびに、午後で、太陽の移動に対して集光器22の追従がエレベ−ション方向で遅れた場合は、上述とは逆となる。
【0047】
太陽の移動に対して集光器22の追従がアジマス方向で遅れるとパイプ81cの先端面に光ビ−ムが近づき受光量が増大する。このとき対となるパイプ81dの先端面の受光量は低減する。集光器22のアジマス追従が、太陽よりも進んだ場合は、その逆となる。以上に説明した、集光器22の指向ずれ検出用の採光棒群80が存在する位置をPs(図1,図3,図4,図7,図10,図11,図13)で示した。
【0048】
上述の集光器(21〜24)内に仮に湿気があると、低温時に、集光器内各部の面に曇りが現われる。すなわち結露する。光ファィバ71は石英ファィバであり、仮にその端面に水気があってそこにレンズ75で集光した高密度光ビ−ムが当って高温になるとファィバ端面が乳白色化するなど、劣化するおそれがある。また、結露は、鏡面に錆を招く。ミラ−40には、自然の太陽光の密度と略同一の密度の光が当るので、ミラ−40に錆を生じても、早期にミラ−40が消耗してしまうことはない。しかし放物面鏡52には、ミラ−40の放物面鏡40aが集束した高密度光が当るので、そこに錆を生じるとそこでの光損失(光/熱変換)が急上昇して高温となり、これが更に錆を加速度的に増やし、放物面鏡52が急速に劣化してしまうおそれがある。その対策として、集光器(21〜24)の内空間を外気と遮断して気密に保持すると共に、該内空間には、湿気のない気体(例えば乾燥空気,湿気のない不活性ガス)を封入する。これを容易にするために、集光器21の底板31に、弁装置92を装着している(図4,図7および図10)。
【0049】
図14の(a)に、弁装置92の縦断面を拡大して示す。底板31に開けた丸穴にはブッシュ102が圧入され、このブッシュ102,座金103および固定ナット104を、集光器の外から内に向けて、基幹101の雄ねじ付筒脚が貫通し、固定ナット104を筒脚にねじ締め付けすることにより、基幹101のフランジと座金103がブッシュ102を圧搾し、これによりブッシュ102が、底板31と基幹101の間を気密シ−ルしている。基幹101の、集光器外側の大径丸穴内には圧縮コイルスプリング106が収納され、その外側の雄ねじに、弁座スリ−ブ109の雌ねじが結合し、基幹101のフランジと弁座スリ−ブ109の端面との間に介挿したOリング105を弁座スリ−ブ109のねじ締め付けにより圧搾している。このOリング105が、基幹101と弁座スリ−ブ109の間を気密シ−ルしている。
【0050】
弁座スリ−ブ109の中には、Oリング108およびボ−ル107があり、ボ−ル107が圧縮コイルスプリング106で押されてOリング108に圧接し、弁座スリ−ブ109の内空間をその中間点で遮断している(閉弁状態)。弁座スリ−ブ109のガス給排口の太径の雌ねじ穴にはOリング110が挿入され、通常は、閉じねじ111でガス給排口が閉じられている。この閉じねじ111は、Oリング110をわずかに圧搾して、集光器の内空間に対する外気の進入又は該内空間から外部への気体の漏出を防止するが、弁座スリ−ブ109内へのゴミの進入を防ぐのが主目的である。
【0051】
集光器内の気体を外部に抜くとき、ならびに、集光器内に乾燥空気又は水気のない不活性ガスを注入するときには、給排用の口金120が用いられる。口金120の先端の筒状ピンに開口があり、この開口が図示しない口金元部の図示しない開閉弁につながっている。該開閉弁には図示しない2方向切換弁を介して、負圧(吸引圧)と正圧(大気圧より高い、乾燥空気又は水気のない不活性ガス)が選択的に印加される。閉じねじ111を弁座スリ−ブ109のガス給排口から外し、図14の(b)に示すように、口金120を弁座スリ−ブ109のガス給排口に挿入するとき、まずOリング110が圧搾され、そしてボ−ル107が口金120の先端の筒状ピンで押されてOリング108から離れる(開弁)。この状態で、2方向切換弁を負圧供給に定め開閉弁を開くことにより、集光器の内空間の気体が急速に排気される。内空間の圧力が十分に下ってから2方向切換弁を正圧供給に切換えると、乾燥空気又は水気のない不活性ガスが急速に集光器内に入る。この正圧が設定圧に飽和したときに開閉弁を閉じ、口金120を弁座スリ−ブ109のガス給排口から引き抜く。このときまずボ−ル107がOリング108に当って弁閉となり、その後口金の端面がOリング110から離れる。弁座スリ−ブ109内へのゴミや水の進入を防ぐために、弁座スリ−ブ109のガス給排口を閉じねじ111で閉じる。
【0052】
以上に説明した弁装置92と同一構造の弁装置が、全集光器のそれぞれに、同様に装着されている。全支持機A11〜A44を図2に示すように設置し、各支持機A11〜A44に各4個の集光器を装着してから、採光筒61のフェル−ル受け開口を気密に閉じている袋ナット(図示せず)を外して、該開口に、ダクトCAd内の光ファィバケ−ブルOFcから分岐してエレベ−ション軸体B1〜B4およびアジマス軸体4を通った光ファィバ線70の先端のフェル−ル73を挿入して、図12に示すように袋ナット68でフェル−ル受け開口を気密に閉じた後に、上述の集光器内の気体の、負圧印加による排出と、正圧印加による乾燥空気又は水気のない不活性ガスの注入を行なうことにより、集光器内が大気圧より高い、乾燥空気又は水気のない不活性ガスとなる。したがって集光器内に結露を生じないし、外部から集光器内への湿気のある空気の進入が防止される。
【0053】
再度図1および図3を参照する。基準面(ビルの屋上の平面)Spには支柱が立てられておりこれに、東南向きかつ略45度上向きにした、午前の太陽光に対して感受性が高いフォトセンサPSm、および、南西向きかつ略45度上向きにした、午後の太陽光に対して感受性が高いフォトセンサPSnを装備している。両センサPSm,PSnの、太陽光が第1組の軸体B1〜B4に直交するときの受光量は略同一である。
【0054】
図15に、以上に説明した集光装置の、電気制御系の構成を示す。電気制御系の主体は、CPU,プログラムROMおよびRAMを含むCPUシステムでなるマイクロコンピュ−タ(以下MPU)131である。
【0055】
フォトセンサPSm,PSnは信号処理回路136a,136bに接続されており、信号処理回路136a,136bが、フォトセンサPSm,PSnの各受光量を表わす光検出信号(アナログ電圧)を発生し、MPU131のA/D変換入力ポ−トAD1,AD2に与える。これらの光検出信号のレベル(電圧値)は、太陽光が第1組の軸体B1〜B4に直交するとき実質上同一である。MPU131は、A/D変換入力ポ−トAD1,AD2の光検出信号をデジタル変換して読込み、これらの光検出信号のレベルを比較して、時刻が午前か午後かを判定する。以下、デジタル変換して得たデ−タが表わす、フォトセンサPSmの検出光量をSmと表現し、フォトセンサPSnの検出光量をSnと表現する。
【0056】
図11および図13に示した採光棒群80のステンレスパイプ81a〜81dのそれぞれに挿入された各光ファィバ線の検出光出力端側の、図15に示す各フェル−ル84a〜84dの先端から放射される光は、ハ−フミラ−85a〜85dで減光されてからフォトセンサ86a〜86dに当る。各フォトセンサ86a〜86dが接続された各信号処理回路134a〜134dが、各ステンレスパイプ81a〜81dの先端面の光量を表わす光検出信号を発生し、MPU131のA/D変換入力ポ−トAD3〜AD6に与える。MPU131は、A/D変換入力ポ−トAD3〜AD6の光検出信号をデジタル変換して読込み、これらの光検出信号のレベルに基づいて、太陽の移動に対する集光器の追従指向の遅れ,進みを判定する。以下、デジタル変換して得たデ−タが表わす、各パイプ81a〜81dの各受光量を、Sa,Sb,ScおよびSdと表現する。
【0057】
アジマスHP検出用のスイッチSahおよびエレベ−ションHP検出用のスイッチSehにはプルアップ抵抗135a,135bを介して定電圧Vcが印加され、各スイッチの電位がMPU131に与えられる。支持機A11〜A44がアジマスHPであるとき、スイッチSahはオフで、高電位HをMPU131に与える。支持機A11〜A44がエレベ−ションHPであるとき、スイッチSehはオフで、高電位HをMPU131に与える。支持機A11〜A44が基準姿勢(図1〜図3に示す倒伏姿勢:アジマスHPおよびエレベ−ションHP)のときには、両スイッチ共にオフで、共に高電位HをMPU131に与える。
【0058】
第1組の駆動機すなわちエレベ−ション駆動機ES1,ES2、ならびに、第2組の駆動機すなわちアジマス駆動機EF1〜EF4、はいずれもパルスモ−タMを含み、各パルスモ−タMに各モ−タドライバ132a,132b,133a〜133dがパルス通電する。各モ−タドライバは、MPU131から駆動/停止指示信号および正転/逆転指示信号を受け、モ−タ動作異常があるときには異常信号をMPU131に与える。
【0059】
電源回路Cは、電源(商用交流電源又はバッテリ)に常時接続されており、MPU131に常時、状態監視,デ−タ処理およびデ−タ保持に必要な電圧Vbcを与える。電源回路Bはリレ−RLbを介して電源に接続され、信号処理,電気制御等の電気回路動作に所要の動作電圧Vcをシステム各部の電気回路に与える。また、電源回路Aはリレ−RLaを介して電源に接続されモ−タドライバに、モ−タ通電に所要の駆動電圧Vdを与える。リレ−RLa,RLbは、リレ−ドライバ137a,137bによってオン/オフされる。オン/オフ指示はMPU131がリレ−ドライバ137a,137bに与える。
【0060】
図16に、MPU131の追尾制御の概要を示す。ここで、図16〜図21のフロ−チャ−ト上に示す記号の内容を示す:
“AZ”:アジマス,
“EL”:エレベ−ション,
RNa:“AZ”方向の1ステップ駆動の周期を格納するレジスタ、又は、
それに格納したデ−タが表わす周期,
1ステップ駆動の駆動量の設定値は、集光器の約0.25°の“AZ”回動、
Nsa:“AZ”の1ステップ駆動周期の基準値,
この基準値の設定値は1分。これは360°/24時間=0.25°/分に従がう、
RNe:“EL”方向の1ステップ駆動の周期を格納するレジスタ、又は、
それに格納したデ−タが表わす周期,
1ステップ駆動の駆動量の設定値は、集光器の約0.25°の“EL”回動、
Nse:“EL”の1ステップ駆動周期の基準値,
この基準値の設定値は1分。これは180°/12時間=0.25°/分に従がう。
Tc:プログラムタイマの時限値を格納するレジスタ、又は、それに格納した
デ−タが表わす時限値,
Tq:有効な太陽光無しから有りに変化した直後の、追尾準備中の制御周期,
Tqの設定値は8秒、
Tn:日中の、太陽が現われているときの制御周期,Tnの設定値は4分、
Tw:かくれた太陽が現われたかをチェックする確認周期,Twの設定値は8分、
Thd:夜明け待ち時間,Thdの設定値は12時間、
Sm:午前光検知用のフォトセンサPSmの受光レベル,
Stm:有効な午前太陽光の有り無しを判定するためのしきい値,
Sn:午後光検知用のフォトセンサPSnの受光レベル,
Stn:有効な午後太陽光の有り無しを判定するためのしきい値,
Sa:“EL”追尾遅れ検知用パイプ81aの受光レベル,
Sb:“EL”追尾進み検知用パイプ81bの受光レベル,
Sc:“AZ”追尾遅れ検知用パイプ81cの受光レベル,
Sd:“AZ”追尾進み検知用パイプ81dの受光レベル。
RSmn:午前か午後かの判定結果を表わすデ−タを格納するレジスタ,又は、
それに格納した1ビットデ−タ。その「0」は午前を、「1」は午後を表わす、
Rθe:集光器の“EL”角度を格納するレジスタ、又は、それに格納したデ−タが
表わす“EL”角度,
Rθa:集光器の“AZ”角度を格納するレジスタ、又は、それに格納したデ−タが
表わす“AZ”角度,
RFfe:集光器の、太陽に対する“EL”方向の実際の位置合せの要否を示すデ−タを
格納するレジスタ、又は、それに格納した1ビットデ−タ。その「0」は
実際の位置合せ要を意味する、
RFfa:集光器の、太陽に対する“AZ”方向の実際の位置合せの要否を示すデ−タを
格納するレジスタ、又は、それに格納した1ビットデ−タ。その「0」は
実際の位置合せ要を意味する。
α:追尾遅れ,進み判定用のしきい値,
Rθemax:第1組の軸体B1〜B4に太陽光が直交するとき(午前/午後の
切換り点)の、“EL”角度を格納するレジスタ、又は、それに
格納したデ−タが表わす“EL”角度,
Fwait:太陽がかくれその後出てくるのを待っているか否を示すデ−タを格納す
るレジスタ、又は、それに格納した1ビットデ−タ。その「1」は太陽
が再び出て来るのを待っていることを意味する、
Rwc:太陽がかくれその後出てくるのを待っている待ち時間を格納するレジスタ、
又は、それに格納したデ−タが表わす待ち時間。
【0061】
図16を参照する。図示しない電源スイッチのオンにより、電源回路が動作電圧Vbcを発生しMPU131に印加すると、MPU131の図示しない電源オンリセット回路がリセットパルスを発生し、これに応答してMPU131内のCPUが初期化プログラムをMPU131内のプログラムROMから読出してRAMに書込み、この初期化プログラムに従って、MPU131(CPUシステム)の初期化を行なう(ステップ1)。この初期化が終わると、MPU131は、レジスタRNaには“AZ”ステップ駆動の基準周期Nsa(1分)を書込み、レジスタRNeには“EL”ステップ駆動の基準周期Nse(1分)を書込む(ステップ2)。なお、以下においては、カッコ内には、ステップという語を省略して、ステップNo.数字のみを記す。
【0062】
ここで“AZ”ステップ駆動の一単位は、MPU131がモ−タドライバ133a〜133dに与える1回(1パルス)の“AZ”駆動指示に応答して、モ−タドライバ133a〜133dが、アジマス軸4の約0.25°の回転分、駆動機EF1〜EF4の各パルスモ−タMをパルス駆動するものであり、「“AZ”ステップ駆動」の「ステップ」は、パルスモ−タMのステップ駆動(相切換え)の「ステップ」とは別物である。同様に、“EL”ステップ駆動の一単位は、MPU131がモ−タドライバ132a,132bに与える1回(1パルス)の“EL”駆動指示に応答して、モ−タドライバ132a,132bが、エレベ−ション軸B1〜B4の約0.25°の回転分、駆動機ES1,ES2の各パルスモ−タMをパルス駆動するものであり、「“EL”ステップ駆動」の「ステップ」も、パルスモ−タMのステップ駆動(相切換え)の「ステップ」とは別物である。
【0063】
次に、MPU131は、レジスタTcに追尾準備中の制御周期Tq(8秒)を書込み(3)、Tc=Tq時限値のプログラムタイマTcをスタ−トする(4)。そして、リレ−ドライバ137bにリレ−オン指示を与えてリレ−RLbをオンにする。これに応答して電源回路Bが電圧(Vc)を発生して各部電気回路に印加する。この電圧(Vc)が安定し各部電気回路の出力が安定したタイミングでMPU131は、スイッチSahおよびSehの開閉信号を読込み、そしてA/D変換入力ポ−トAD1〜AD6の入力電圧すなわち検出光量Sm,Sn,Sa〜Sdをデジタル変換して読込む(5)。そして読込んだ信号およびデ−タに基づいて異常の有無を判定する(6)。異常有りを判定したときには、図示しない報知器(表示灯)にて警報を報知し、MPU131の出力を待機時のもの(機構駆動停止)に切換え(19)、レジスタTcに制御周期Tq(8秒)を書込んで(20)、ステップ4でスタ−トしたタイマTcのタイムオ−バを待って(13A)、タイムオ−バすると、再度ステップ4以下の処理を行なう。
【0064】
異常無しと判定したときには、フォトセンサPSmの受光レベルSmがしきい値Stm以上、しかもフォトセンサPSnの受光レベルSn以上であると、有効な太陽光があってそれ(の基準面Psに対する照射角度)が午前のものであるとして、レジスタRSmnに、「午前」を示す「0」を書込む(8〜10)。この場合は「再開処理(午前)」(11)を経て、「午前の追尾」(12)に進む。これらの処理(11,12)の内容は後述する。
【0065】
フォトセンサPSmの受光レベルSmがしきい値Stm未満で、しかもフォトセンサPSnの受光レベルSnがしきい値Stn以上であると、有効な太陽光があってそれが午後のものであるとして、レジスタRSmnに、「午後」を示す「1」を書込む(8−14−15)。この場合は「再開処理(午後)」(16)を経て、「午後の追尾」(17)に進む。これらの処理(16,17)の内容も後述する。
【0066】
受光レベルSmがしきい値Stm未満しかも受光レベルSnもしきい値Stn未満であると、これは有効な太陽光照射が無いことを意味するので、「待機処理」(18)に進む。この「待機処理」(18)の内容も後述する。
【0067】
「午前の追尾」(12),「午後の追尾」(17)又は「待機処理」(18)を経ると、そこでタイマTcのタイムオ−バを待ち(13A)、タイムオ−バすると、再度プログラムタイマTcをスタ−トして(4)、ステップ5以下の処理を行なう。したがって、ステップ5以下の追尾制御のための処理は、時限値Tcの周期(制御周期)で繰返えされる。ただし、後述するが、時限値Tcは、日中か夜中か、日中でも太陽が出ているか否か、によって変更されるので、制御周期は一定ではない。次に、MPU131の追尾制御の内容を、項分けで説明する。
(a)夜明けの日の出前後の処理
後述の日没直後の処理(図20の116,118〜122)によって、集光器(支持機A11〜A44)は基準姿勢(アジマスHP:“AZ”HPおよびエレベ−ションHP:“EL”HP)に設定され、夜明けを待つ時限値Tc=Thd(12時間)のタイマをスタ−トして、図16のステップ13Aで、タイムオ−バを待っている。リレ−RLa,RLbはオフであり、電源回路A,Bは電源から遮断されている(スリ−プ)。
【0068】
例えば、日没直後の処理を前日の午後7時にしたとすると、MPU131は、本日の午前7時のタイマTcのタイムオ−バに応答して、タイマ時限値Tcを、かくれた太陽が現われるのを待つ時間Tw(8分)に書替えて(13B,13C)、この時限値Tc=Twのタイマをスタ−トして(4)、リレ−RLbをオンにして、スイッチSah,Sehの状態と、受光レベルSm,Sn,Sa,Sb,Sc,Sdの読込みを行なう(5)。そして異常チェック(6)を経て、異常が無いと、有効な光は検出していないか、有効な午前光を検出しているか、あるいは、有効な午後光を検出しているか、を判定する(8,9,14)。
【0069】
有効な光を検出していなと、「待機処理」(18:詳細は図20)に進んで、太陽光非検出「1」をレジスタFwaitに書込んで(113)、計時値Rwcをクリアする(114)。そしてその後、有効な太陽光を検出するまで、Tc=Tw周期で、図16の13A−13B−4〜8−14−18(図20の112−117−118)−図16の13A)のル−プの処理を繰返す。これにより、例えば日の出が遅い場合や、日の出時刻の前から雨又は曇天で継続して有効な太陽は非検出であると、太陽追尾は開始されず、集光器(支持機A11〜A44)は基準姿勢(“AZ”HPおよび“EL”HP)のままで、計時値Rwcのみがインクレメントされる(図20の117)。なお、計時値Rwcの一単位1は、4分を意味し、この間の太陽の“AZ”および“EL”方向の位置(角度)変化量ΔθaおよびΔθeはそれぞれ約1°である。
(b)有効な午前光を検出したときの、太陽追尾のための前処理
有効な午前光を検出すると、MPU131は、図16のステップ9から10に進んでレジスタRSmnに「0」を書込み、「再開処理(午前)」(11:詳細は図21の(a))にて、リレ−RLa,RLbをオンにして(132)、集光器を推定の太陽“AZ”位置(Rθa+Rwc×Δθa)に駆動して、該位置を表わすデ−タを“AZ”レジスタRθaに書込む(図21の(a)の133)。また、集光器を推定の太陽“EL”位置(Rθe+Rwc×Δθe)に駆動して、該位置を表わすデ−タを“EL”レジスタRθeに書込む(134)。今回の集光器の“AZ”駆動は、推定位置に指向させるものであり、この推定位置が実際の太陽位置に合致しているとは限らず、むしろ、誤差が大きいと推察される。そこでこの“AZ”位置合せは信頼性が低いこと(実際の位置合せ要)を示す「0」をレジスタRFfaに書込み、集光器を“EL”駆動したときには、同様な理由により、「0」をレジスタRFfeに書込む。そして、有効な太陽光を検出していることを示す「0」をレジスタFwaitに書込み(135)、「午前の追尾」(12:詳細は図17)に進む。
(c)「午前の追尾」(12)
図17を参照する。ここではまず、スイッチSehがオフ(H)であると、集光器が“EL”HPにあることを検出しているので、その位置を示す+90°を、“EL”レジスタRθeに書込む(21,22)。同様に、スイッチSahがオフ(H)であると、集光器が“AZ”HPにあることを検出しているので、その位置を示す+90°を、“AZ”レジスタRθaに書込み、かつ、このときの“EL“角度Rθeが、集光器の“EL”アップ駆動からダウン駆動への折り返し点であるので、これをレジスタRθemaxに書込む(32)。
【0070】
レジスタRFfeのデ−タが「0」(実際の位置合せ要)であると、ステップ23から24に進んで、太陽の“EL”位置に対して集光器の“EL”位置が遅れている(“EL”追尾遅れ)かをチェックし(24)、遅れが無くなるまで、第1組の軸体B1〜B4を“EL”駆動する。なお、1ステップ駆動毎に、“EL“レジスタRθeのデ−タを、1ステップ駆動量分変更した値に更新する(27)。遅れが無くなると、そこでレジスタRFfeのデ−タを「1」(実際の位置合せ完了)に書替え(28)、そして、レジスタRNeのデ−タが表わす周期RNeで、1ステップの“EL”アップ駆動(太陽の昇りに追従する上向き駆動)をドライバ132a,132bに指示する割込処理を設定する(29)。これにより、その後集光器は、一周期RNeにつき1ステップ(約0.25°)の速度で“EL”アップ駆動される。
【0071】
レジスタRFfeのデ−タが「0」(実際の位置合せ要)であったときに、“EL”追尾遅れではなかったときには、1ステップづつ“EL”戻し駆動する(24〜26の繰返し)。そして“EL”追尾遅れになると、上述の、遅れを解消する“EL”駆動を行ない、そこで遅れを解消するとレジスタRFfeに「1」(実際の位置合せ完了)を書替む(28)。
【0072】
レジスタRFfaのデ−タが「0」(実際の位置合せ要)であったときには、上述の“EL”方向の実際の位置合せ(23〜29)と同様に、集光器の“AZ”方向の実際の位置合せを行ない(33〜39)、それを完了するとレジスタRFfaのデ−タを「1」(実際の位置合せ完了)に書替え(38)、そして、レジスタRNaのデ−タが表わす周期RNaで1ステップの“AZ”西向き駆動(太陽の西移行に追従する横向き駆動)をドライバ133a〜133dに指示する割込処理を設定する(39)。これにより、その後集光器は、一周期RNaにつき1ステップ(約0.25°)の速度で“AZ”駆動される。
【0073】
上述のように“EL”方向および“AZ”方向の実際の位置合せを完了すると、その後、午前の有効な太陽光を検出していると、Tc=Tn(4分)周期で、「午前の“EL”追尾」(30)および「“AZ”追尾」(40)を繰返す。これらの内容を、図19の(a)および(c)に示す。
【0074】
「午前の“EL”追尾」(30)では、“EL”追尾遅れになると“EL”ステップ駆動周期RNeを1デクレメントする(81,83)。すなわちステップ駆動周期RNeを短くして“EL”追尾駆動速度を速くする。“EL”追尾進みになると“EL”ステップ駆動周期RNeを1インクレメントする(82,84)。すなわちステップ駆動周期RNeを長くして“EL”追尾駆動速度を遅くする。
【0075】
「“AZ”追尾」(40)では、“AZ”追尾遅れになると“AZ”ステップ駆動周期RNaを1デクレメントする(101,103)。すなわちステップ駆動周期RNaを短くして“AZ”追尾駆動速度を速くする。“AZ”追尾進みになると“AZ”ステップ駆動周期RNaを1インクレメントする(102,104)。すなわちステップ駆動周期RNaを長くして“AZ”追尾駆動速度を遅くする。
【0076】
上述の「午前の追尾」(12)を一回実行するたびに、“EL”方向および“AZ”方向の実際の位置合せを完了しているときには、レジスタTcにTn(4分)を書込む(41,42)が、いずれかが未完のときには、レジスタTcにTq(8秒)を書込む(41,43)。これにより、EL“方向および“AZ”方向の実際の位置合せの少くとも一方が未完の間は、「午前の追尾」(12)は、Tq(8秒)周期で繰返し実行される。両者が完了するとTn(4分:この間太陽は略1°の位置変化)周期で繰返し実行される。
(d)有効な午後光を検出したときの、太陽追尾のための前処理
有効な午後光を検出すると、MPU131は、図16のステップ14から15に進んでレジスタRSmnに「1」を書込み、「再開処理(午後)」(16:詳細は図21の(b))にて、リレ−RLa,RLbをオンにして(142)、集光器を推定の太陽“EL”位置すなわち、Rθa≧90°のときには“EL”アップ駆動からダウン駆動への折り返し“EL”位置Rθemaxからの“EL”戻り位置「2Rθemax−(Rθe+Rwc×Δθe)」に、Rθa<90°のときには“EL”アップ駆動位置「Rθe+Rwc×Δθe」に駆動して、該位置を表わすデ−タをレジスタRθeに書込む(図21の(b)の143〜145)。また、集光器を推定の太陽“AZ”位置「Rθa+Rwc×Δθe」に駆動して、該位置を表わすデ−タをレジスタRθaに書込む(146)。そして、上述の“EL”駆動をしたときには、この“EL”位置合せは信頼性が低い(実際の位置合せ要)を示す「0」をレジスタRFfeに書込み、集光器を“AZ”駆動したときには、同様な理由により、「0」をレジスタRFfaに書込み、有効な太陽光を検出していることを示す「0」をレジスタFwaitに書込む(147)。そして、「午後の追尾」(17:詳細は図18)に進む。
(e)「午後の追尾」(17)
「午後の追尾」(17)の中の、“AZ”追尾駆動制御の内容は、上述の「午前の追尾」(12)の中のものと同一である。しかし、「午後の追尾」(17)の中の、“EL”追尾駆動制御の内容は、太陽の移動方向が午前のときと逆になるので、「午前の追尾」(12)の中のものとは、“EL”遅れ,進みの判定演算(54,57)が異なり、また追尾遅れ,進みを解消するための集光器駆動方向が逆となっている。その他の点は前述の「午前の追尾」(12)の内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。
(f)有効な太陽光を検出しなくなったときの処理
太陽光検出から非検出に変わった最初の「待機処理」(18:詳細は図20)においてMPU131は、レジスタFwaitに「1」(太陽光非検出)を書込んで(112,113)、計時レジスタRwcをクリアし(114)、時限値TcにTw(8分)を設定して(115)、リレ−RLa,RLbをオフにする(116)。その後、太陽光非検出が継続すると、Tc=Tw(8分)周期で「待機処理」(18)に進んで、計時値Rwcをインクレメントし(112,117)、太陽の“AZ”推定位置「Rθa+Rwc×Δθa」が180°(“AZ”上限位置)に到達したかをチェックする(118)。到達すると、後に説明する日没時の処理に進む。
(g)有効な太陽光を検出し始めたときの処理
前述の「再開処理(午前)」(12)又は「再開処理(午後)」(16)に進む。
(h)日没時の処理
日没により、有効な太陽光は非検出、かつ、太陽の“AZ”推定位置「Rθa+Rwc×Δθa」が180°(“AZ”上限位置)に到達、の2条件が同時に成立すると、MPU131は、図20を参照すると、集光器(支持機A11〜A44)を“EL”HPおよび“AZ”HPに駆動し、レジスタRθe,RθaにHPデ−タ+90°を書込む(119)。すなわち、支持機A11〜A44を図1〜3に示す基準姿勢(待機姿勢)とする。そして、レジスタRFfa,RFfeをクリアして(120)、レジスタFwaitもクリアして(121)、レジスタTcには夜明け待ち時間Thd(12時間)を書込む(122)。そして図16のステップ13Aに進んで、タイマTc=Thd(12時間)がタイムオ−バするのを待つ。この後の説明は、上記(a)となる。
【0077】
−第2実施例−
図22に、集光器22の第2実施例を示す。この実施例では、第1実施例の透光板36に代えてフレネルレンズ36fを用い、その集束光を平面ミラ−40pmで、第2放物面鏡52に反射するようにした。第1実施例の透光板36をフレネルレンズ36fに変更し、かつ第1実施例の第1放物面鏡40aを平面鏡に変更した点が、第1実施例と異なる。その他は、上述の第1実施例と同様である。
【0078】
−第3実施例−
図23に、集光器22の第3実施例を示す。この実施例では、第1実施例の透光板36に代えてフレネルレンズ36fを用い、その集束光を第1放物面鏡50aで更に集束して、第2放物面鏡52に反射するようにした。第1実施例の透光板36をフレネルレンズ36fに変更した点が、第1実施例と異なる。その他は、上述の第1実施例と同様である。この実施例では、図23に示すように、集光器22の、太陽を見る方向の厚み(36f/31間距離)は、大層薄くすることができる。
【0079】
−第4実施例−
図24に、集光器22の第4実施例を示す。この実施例では、第1実施例の集光レンズ75を省略して、第2放物面鏡52を、それにより実質上フェル−ル73の先端面に光を点収束するように、第2放物面鏡40aとの距離を少し長く設置している。光学系の製作誤差あるいは粗い太陽追尾により、円錐鏡面63での反射回数が増大するに伴ない、採光筒61での光反射損失(光/熱変換)が増え、採光筒61の温度が上昇する。本実施例では、採光筒61に熱交換流体を通して、採光筒61を冷却し集熱(熱利用)するようにした。
【0080】
採光筒61に、円錐鏡面63がある円錐穴を周回する、熱交換流体を通すリング状の流路140があり、この流路140に口金141,142が装着されている。これらの口金141,142には、耐熱性が高く、高圧に耐え、可撓性がある熱交換流体給排用のチュ−ブ143,144が固着されている。この実施例では同一の支持機(例えばA11)に装備される全集光器(21〜24)の各採光筒61に接続された流体給排用のチュ−ブは、直列に接続され、したがって1つの支持機に1対の熱交換流体給排チュ−ブがあり、アジマス軸(4),ダクトパイプ(20)エレベ−ション軸(B1)およびダクトCAdを通っている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の平面図であり、集光器支持機A11〜A44は基準姿勢(待機姿勢)である。
【図2】 図1に示す実施例の平面図であるが、集光器支持機A11〜A44を削除してそれらは2点鎖線細線で示す。
【図3】 図1に示す実施例の一部分を拡大して示す左側面図である。
【図4】 図3に示す支持機A11を拡大して示す左側面図である。
【図5】 図4に示す第2組の軸体4(アジマス軸)を支持する機構を示し、(a)は正面図、(b)は左側面図、(c)は底面図である。
【図6】 図4に示す第2組の軸体4と一体の集光器支持フレ−ム8,9を示し、(a)は正面図、(b)は底面図、(c)は左側面図である。
【図7】 図3に2点鎖線細線で示すように軸体4を基準平面Spに垂直に立てた状態での、支持機A11の集光器支持機構の平面図であり、SAは例えば東西軸、FAは南北軸、TAは垂直軸である。
【図8】 図7に示す軸体4をその軸心を中心に回転駆動するウォ−ム12の拡大平面図であり、支柱1および軸体4は横断面(水平断面)を示す。
【図9】 図8に示すウォ−ム12を回転駆動する機構を示し、(a)は平面図であって支柱1および軸体4は横断面(水平断面)を示し、(b)は縦断面(垂直断面)を示す。
【図10】 図6に示す支持フレ−ム8,9に装着した第1実施例の集光器21〜24を示し、(a)はそれらの正面図、(b)は平面図である。
【図11】 図10に示す集光器22の外観を示す拡大斜視図である。
【図12】 図11に示す反射器50aおよび採光器60aの、拡大縦断面図である。
【図13】 図11に示す反射器50bおよび採光器60bの、拡大縦断面図である。
【図14】 図11に示す集光器22の底板31に装着された弁装置92の拡大縦断面図であり、(a)は集光器22の内空間を密閉した閉弁状態を示し、(b)は、集光器22の内空間の気体の排気又は該内空間に湿気が無い空気又は不活性ガスを注入するために口金120を装着して開弁した状態を示す。
【図15】 図1に示す集光器支持装置の、太陽追尾をするための電気制御システムを示すブロック図である。
【図16】 図15に示すマイクロコンピュ−タ131の、太陽追尾制御機能の概要を示すフロ−チャ−トである。
【図17】 図16に示す「午前の追尾」(12)の内容を示すフロ−チャ−トである。
【図18】 図16に示す「午後の追尾」(17)の内容を示すフロ−チャ−トである。
【図19】 (a),(b)および(C)はそれぞれ、図17に示す「午前の“EL”追尾」(30),図18に示す「午後の“EL”追尾」(60)、および、図17,図18の「“AZ”追尾」(40),(70)の内容を示すフロ−チャ−トである。
【図20】 図16に示す「待機処理」(18)の内容を示すフロ−チャ−トである。
【図21】 (a)および(b)はそれぞれ、図16に示す「再開処理(午前)」(11)および「再開処理(午後)」(16)の内容を示すフロ−チャ−トである。
【図22】 本発明の第2実施例の集光器22の一部分の拡大縦断面図である。
【図23】 本発明の第3実施例の集光器22の一部分の拡大縦断面図である。
【図24】 本発明の第4実施例の集光器22の一部分の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Sp:基準平面 SA:東西軸
FA:南北軸 TA:上下軸
A11〜A44:支持機
B1〜B4:第1組の軸体(エレベ−ション軸)
C11〜C44:軸受け
F1〜F4:第1〜第4行
S1〜S4:第1〜第4列
1:支柱 2,3:ア−ム
4:第2組の軸体(アジマス軸)
5,6:固定板 7:ホィ−ル
8,9:支持フレ−ム
10:ウォ−ム支持フレ−ム
12:ウォ−ム 13,14:連結具
I11〜I13:連結棒
G11,G12:連結棒
15:平歯車 16:中間歯車
17:駆動歯車
EF1〜EF4,ES1,ES2:電動駆動機構
D11〜D42:支持台
CAd:ダクト 20:ダクトパイプ
21〜24:集光器
21h1〜24h3:ボルト通し穴
OFc:光ファィバケ−ブル
Seh:エレベ−ション ホ−ムポジション 検出スイッチ
Sah:アジマス ホ−ムポジション 検出スイッチ
31:底板 32:シ−ル枠
32h:丸穴 33:4角筒
34:固定枠 35:シ−ル枠
35h:丸穴 36:透光板
37:固定枠 40:第1組のミラ−
40a〜40d:放物面鏡
50a〜50b:第2組の反射器
51:小型ミラ− 52:放物面鏡
53:ねじ棒 54:内座金
55:ブッシュ 56:外座金
57:固定ナット 60a〜60d:採光器
61:採光筒 62:フランジ
63:円錐鏡面 64:ブッシュ
65:座金 66:固定ナット
67:ロックナット
68:袋ナット 69:ゴム円板
70:光ファィバ線
71:光ファイバ
72:シ−ムレス ステンレスパイプ
73:フェル−ル 74:スプリング
75:レンズ 76:キャップ
80:採光棒群
81a〜81d:ステンレスパイプ
82:保持具 83a:ブッシュ
Ps:指向ずれ検出位置
92:弁装置 101:基幹
102:ブッシュ 103:座金
104:固定ナット
105:Oリング
106:スプリング
107:ボ−ル 108:Oリング
109:弁座スリ−ブ
110:Oリング 111:閉じねじ
120:口金 PSm,PSn:フォトセンサ
131:マイクロコンピュ−タ
85a〜85d:ハ−フミラ−
86a〜86d:フォトセンサ
RLa,RLb:リレ−
137a,137b:リレ−ドライバ
140:流体流路 141,142:口金
143,144:チュ−ブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an apparatus for condensing parallel light onto an optical fiber, and one of the typical usage modes is a solar light concentrator.
[0002]
[Prior art]
  The most typical conventional concentrator is one that positions the front end surface of an optical fiber at the focal point of a condensing lens. One example is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-44282. The convex lens becomes thick when it has a large condensing diameter, and is not suitable as a sunlight condensing lens. The Fresnel lens is plate-like and thin, and even if it has a large condensing diameter, it does not become very thick, so it is suitable for a condensing lens.
[0003]
  By the way, when the incident angle of light with respect to the tip surface of the optical fiber (angle with respect to the center line of the optical fiber) is large, the light is reflected by total reflection and does not enter the optical fiber. If a Fresnel lens with a large light receiving surface diameter and a short focal length is used, most of the condensed light will not enter the optical fiber, so the focal length increases as the light receiving surface diameter (condensing area) of the lens increases. There is a need. As a result, the distance between the lens / optical fiber front end surface becomes long, resulting in a thick (high) condenser in the direction toward the sun. In order to avoid this, a large number of small-diameter lenses are arranged in a honeycomb to form a wide light-receiving surface, and the front end surface of each optical fiber is positioned at the focal position of each small-diameter lens. Such a disclosure is disclosed in the above Japanese Patent Publication No. 3-44282, and Japanese Patent Publication No. 4-73922 discloses a solar condensing device that directs a concentrator in which a large number of small-diameter lenses are arranged in a honeycomb to the sun. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, since the light receiving area per optical fiber is small, the number of optical fibers increases as the light receiving area is increased. If the light-receiving area per optical fiber is small, a small-diameter optical fiber with a small amount of transmitted light can be used, but the lens focal point is correctly focused on the tip, and the tip of the optical fiber is out of focus even during solar tracking. It becomes difficult to avoid. Therefore, it is not possible to use an optical fiber having a very small diameter, and an excessive amount of optical fiber material is eventually used.
[0005]
  The first object of the present invention is to reduce the thickness of the concentrator in the direction of viewing the sun, and to reduce the amount of optical fiber material relative to the total amount of light receiving area, in other words, to reduce the amount of optical fiber used per light receiving area. The second object is to reduce the above. A third object is to reduce the number of drive mechanisms for tracking the sun relative to the total light receiving area, and a fourth object is to receive a large area in a low posture.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(1) A casing including a bottom plate (31), a side plate (33) surrounding an opening opposed to the bottom plate, and a translucent member (36 / 36f) for closing the opening;
  A first mirror (40a) that is in the casing and reflects light that has passed through the translucent member (36 / 36f) and entered the casing;
  The casingofInsidespaceLocated in front of the first mirrorSecondReflects the reflected light of 1 mirror (40a)SmallShape, curved surface with short focal length,haveSecond mirror (52); and
  An optical fiber (71) having a tip surface facing the second mirror (52) and a center thereof on the optical axis of the second mirror (52);
  Second mirror (52) The curved surface of which the reflection optical axis is directed to the inside of the casing, and the reflection optical axis is the translucent member. (36 / 36f) Perpendicular toLocated on the reflected optical axis of the first mirror (40a)And second mirror (52) IsSupported by the translucent member; 1st mirror(40a)The second mirror reflects light that has entered the inner space of the casing through the translucent member.(52)Reflecting on the curved surface;At least one of the translucent member (36 / 36f) and the first mirror (40a) is a condensing element having a long focal length;
  In order to facilitate understanding, the reference numerals of corresponding elements of the embodiments shown in the drawings and described later are added in parentheses for reference. The same applies to the following.
[0007]
  According to this, the translucent member (36 / 36f) or the first mirror (40a) is condensed at a long focal length, and the first mirror (40a) is reflected in the direction of the translucent member (36 / 36f). The second mirror (52) reflects this reflected light back toward the bottom plate (31) and enters the optical fiber (71). The optical path is a translucent member (36 / 36f) / first mirror (40a) / second mirror (52) / optical fiber (71). 36f) / bottom plate (31) is about 2.5 times the distance, so even with a relatively short distance between the transparent member (36 / 36f) / bottom plate (31), the optical fiber (71 ) Can receive focused light. As a result, even if the light receiving area of the condenser is increased, the thickness in the direction of viewing the sun can be designed to be small, and the amount of optical fiber used per light receiving area can be reduced. It is possible to receive a large area in a low posture.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(2) The first mirror (40a) is a large, long focal length curved mirror that reflects and collects the light that has passed through the translucent member (36 / 36f) and entered the casing. AhRu ( Figure12, FIG. 23, FIG. 24).
(3) The translucent member (36f) is a large, long focal length Fresnel lens (36f) (FIGS. 22 and 23).
(4) The second mirror (52) passes through the bottom plate (31) at a position where the optical axis of the second mirror (52) intersects the bottom plate (31), and faces the second mirror (52) with the optical axis as an axis. The light collecting device further includes a lighting cone (61) having a conical reflecting surface (63) for receiving the reflected light and connected to the optical fiber (71) at the tip of the cone (FIGS. 12, 22 to 24). ).
(5) The second mirror (52) passes through the bottom plate at a position where the optical axis of the second mirror (52) intersects the bottom plate (31), and the reflected light is opposed to the second mirror (52) with the optical axis as an axis. A daylighting member having a daylighting conical hole (63) having a conical reflecting surface (63) for receiving the light and connecting to the optical fiber (71) at the tip of the cone, and a flow path (62) for passing a heat exchange fluid ( 61); (FIG. 24).
(6) Including an inner port opened in the casing inner space, an outer port opened outside the casing, and a valve element (107) for opening and closing between the two ports The light collecting device further includes a valve device (92) attached to the casing (31) (FIG. 14).
(7) The translucent member (36f) is a large, long focal length Fresnel lens (36f), and the first mirror (40pm) is a plane mirror (40pm) (FIG. 22).
(8) The translucent member (36f) is a large Fresnel lens (36f) having a long focal length, and the first mirror (40pm) is a curved mirror (40a) (FIG. 23).
(9) One or more first sets of shaft bodies (B1) extending in a predetermined direction (SA); the first set with respect to a plane (Sp) parallel to the axis of the first set of shaft bodies (B1) Bearings (C11, C12) that rotatably support the shaft body (B1) about the shaft center; first driving means for rotationally driving the first set of shaft bodies (B1) about the shaft center ( ES1, D11); extended in a direction (FA) perpendicular to the first set of shaft bodies (B1), and supported by the first set of shaft bodies (B1) so as to be rotatable around an axis extending in this direction. The second set of the first shaft body (4) and the first shaft body (4) supporting the first set of light collectors (21 to 24) are fixed to the shaft center with the center of rotation aligned. 1st support machine (A11) including 1 wheel (7) and 1st worm (12) which meshes with 1st wheel (7) and is parallel to 1st set of shaft bodies (B1) A shaft body identical to the first set of shaft bodies (B1) supporting the second set of first shaft bodies (4) and supported in the same manner as the second set of first shaft bodies (4); Second to support two sets of concentrators The second wheel, the second wheel fixed to the second shaft with the center of rotation aligned with the center of rotation, and the second wheel meshed with the second wheel and parallel to the first set of shafts (B1). A second supporting machine (A12) including a second worm, and a connecting member (I11) and a second mechanically coupling the first and second worms to simultaneously rotate in the same direction. A light collecting device further comprising driving means (EF1).
[0009]
  In the most typical usage mode, the predetermined direction (SA) is a horizontal axis (east-west axis) extending in the east-west direction, and in this case, the first set of shaft bodies (B1) is configured to rotate the elevation. The center, a plane (Sp) parallel to the shaft body (B1) is a horizontal plane (or a rooftop plane), and the first driving means (ES1, D11) are elevation drivers. The second set of the first shaft body (4) and the second shaft body are respectively the centers of azimuth rotation, and the connecting member (I11) and the second drive means (EF1) are azimuth drive machines. The first and second support machines (mainly composed of the first shaft body (4) and the second shaft body, respectively) of the first set of shaft bodies (B1). A11, A12) That is, since two azimuth mechanisms are supported, a large amount of concentrators (wide total light receiving area) can be supported by a small amount of mechanisms.
[0010]
  The first and second support machines (A11, A12) are distributed in the direction (SA) along the east-west axis, and therefore, it is possible to ensure a wide light receiving area without increasing the height. One of the first set of shaft bodies (B1) can be further equipped with third and fourth support machines (A13, A14). In this case, the first set of shaft bodies (B1) becomes longer. By supporting it parallel to the plane (Sp) via a plurality of bearings (C11 to C14) distributed in the length direction (SA), the load of the support machine group (A11 to A14) is reduced to the first. Distributed in the direction (SA) along the central axis of the pair of shaft bodies (B1) and received by the plane (Sp). Since the load is dispersed in the uniaxial direction (SA) of the plane (Sp), the support structure of the first set of shaft bodies (B1) does not need to be as strong as the support structure of the conventional vertical column. Installation of the pair of shaft bodies (B1) is easy.
(10) Each support machine (A11, A12) is fixed upright at right angles to the first set of shaft bodies (B1), and supports (1) which rotatably support the second set of shaft bodies (4), And a duct pipe (20) having one end fixed to the first set of shaft bodies (B1) and the other end coupled to one end of the second set of shaft bodies (4). ) And the second set of shaft bodies (4) are hollow pipes that communicate with each other via the inner space of the duct pipe (20). According to this, the series of the first set of shaft bodies (B1), the duct pipe (20), and the second set of shaft bodies (4) can be used for the duct of the optical fiber drawn out from the concentrator. In this case, wiring is easy.
(11) Each of the first set of shaft bodies (B1, B2) similarly supports a plurality of support machines (A21, A22) having the same structure as the first and second support machines (A11, A12). The first drive means (ES1, D11) simultaneously drives the plurality (B1, B2) to rotate in the same direction via the interlocking mechanism.
[0011]
  According to this, when the predetermined direction (SA) is a horizontal axis (east-west axis) extending in the east-west direction, a plurality of four or more support machines (A11, A12, A21, A22) extend along the support surface (Sp). Matrix distribution (two-dimensional distribution in the east-west direction and the north-south direction), and all of them are simultaneously driven in the same direction by the first drive means (ES1, D11) in the elevation direction. In the azimuth direction, two (A11 and A12 / A21 and A2 2) supported by the same first set of shaft bodies (B1, B2) are simultaneously driven in the same direction. Although the number of supporters (A11, A12, A21, A22) that support the concentrator is large and the total light receiving area can be designed wide, the height of the concentrator does not have to be particularly high. The support structure of the first set of shaft bodies (B1, B2) that support the support machine need not be designed to be particularly strong. Further, even when the total light receiving area is increased, the height does not increase significantly, so that there is a low possibility of blocking sunlight to other people's estates outside the installation section.
(12) Each strut (1) of each support machine (A11, A12, A21, A22) supports each worm (12) rotatably, and the first set of shaft bodies (B1, B2) Each worm support frame (10) that restrains the movement of the worm (12) was fixed in the extending direction.
[0012]
  According to this, the rotation of the second set of shaft bodies (4) due to the external force such as wind force being applied to the concentrator is caused by the column (12) and the worm support frame (10) through the support column (10). Blocked by 1). That is, the worm (12) and the worm support frame (10) function as a stopper for preventing the rotation of the second set of shaft bodies (4) due to external force.
(13) means (80, 131) for detecting a directivity shift (shift in a target direction) of the light collector (21-24) supported by the support device (A11) with respect to the solar position (sunlight arrival direction); Drive for rotationally driving the first set of shaft bodies (B1) and the second set of shaft bodies (4) via the first drive means (ES1, D11) and the second drive means (EF1) so as to reduce the deviation. It further includes control means (131; FIGS. 17, 18).
(14) The drive control means (131) includes a first set of shaft bodies (B1) and a second set of shaft bodies (4) driven by rotation of the first drive means (ES1, D11) and the second drive means (EF1). ) Is increased when the follow-up of the collectors (21 to 24) with respect to changes in the solar position is delayed, and decelerated when it proceeds (FIG. 19).
(15) Drive control means, further comprising: light detection means (PSm, PSn) for detecting whether or not the sunlight irradiation is above a predetermined level (Stm, Stn) and whether the sunlight irradiation direction is in the morning or afternoon angle; (131) is the first set of shafts by the first drive means (ES1, D11) when the sunlight irradiation direction changes from the morning angle to the afternoon angle when there is sunlight irradiation above a predetermined level. When the rotation driving direction of (B1) is reversed and there is no sunlight irradiation exceeding a predetermined level, the first set of shaft bodies (1) by the rotation driving of the first driving means (ES1, D11) and the second driving means (EF1) ( B1) and the second set of shaft bodies (4) are stopped from rotating (FIG. 16).
(16) means (Seh, Sah, 131) for detecting whether or not the light collectors (21-24) supported by the support machine (A11) are in the reference posture (HP); and the drive control means (131) When the reference posture is detected, the posture data is updated to that of the reference posture, and the first drive means (ES1, D11) and the second drive means are provided while there is sunlight irradiation above a predetermined level. (EF1) is pulse-driven and the posture data is updated by the amount of posture change, and when there is no more than the predetermined level of sunlight irradiation, the drive is stopped and the elapsed time (Rwc) is measured. The first drive means (ES1, D11) and the second drive means (EF1) corresponding to the amount of change in the solar position during the elapsed time (Rwc) when there is a change from non-sunlight irradiation above the level to yes High-speed pulse driving is performed, and the attitude data is updated correspondingly (FIG. 21).
(17) The drive control means (131) pulse-drives the first drive means (ES1, D11) and the second drive means (EF1), and changes the attitude data by the pulse drive every time the pulse drive is performed. When there is no sunlight irradiation above the specified level and the attitude data is outside the setting range, the collector (21-24) is set to the reference attitude (HP) and sunlight exceeding the specified level is updated. Wait for irradiation (Figure 20).
(18) The drive control means (131) is configured so that the value obtained by adding the amount of change in the solar position during the elapsed time (Rwc) to the attitude data when there is no sunlight irradiation exceeding a predetermined level. When it comes off, the collectors (21 to 24) are set to the reference posture (HP), and the presence of sunlight irradiation above a predetermined level is waited (FIG. 20).
[0013]
  Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
[0014]
【Example】
  -1st Example-
  FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, 4 × 4 = 16 support machines A11 to A14, A21 to A24, A31 to A34, A41 to A44 are arranged in a matrix along the reference plane Sp. The first set of four support machines A11 to A14 are supported by the first set of first shaft bodies B1, and the second set of four support machines A21 to A24 are set of the first set of second shaft bodies B2. The third set of four support machines A31 to A34 are supported by the first set of third shaft bodies B3, and the fourth set of four support machines A41 to A44 are supported by the first set of first shafts B3. It is supported by a 4-axis body B4.
[0015]
  In FIG. 1, each support machine Aij (i = 1 to 4, j = 1 to 4) supports four condensers (indicated by reference numerals 21 to 24 in A11), and the light receiving surface of the condenser is A state where each support machine Aij is laid down so as to be parallel to the reference plane Sp is shown, and this state is a reference posture of each support machine Aij. In this state, FIG. 2 shows a plane in which all the concentrators are deleted and indicated by a two-dot chain thin line. FIG. 3 is an enlarged view of the left side surface of the support machine viewed from the left end side in FIG. 1 in the direction of the arrow SA. Please refer to FIG. The first set of first shaft bodies B1 is a hollow pipe, and is supported by four bearings C11 to C14 so as to be rotatable around the axis and parallel to the reference plane Sp. The first set of the second shaft body B2 to the fourth shaft body B4 are also hollow pipes of the same size and material as the shaft body B1, and each of the four bearings C21 to C24, C31 to C34, and C41 to C44 has an axis center. It is supported so as to be rotatable about the center and parallel to the reference plane Sp.
[0016]
  In the most preferred usage mode, the reference plane Sp is the plane on the roof of the building, and the SA shown in the figure is the east-west axis, the SA arrow direction is west, FA is the north-south axis, FA arrow direction is north, TA is the vertical axis. The arrow direction of TA is the sky. In this mode of use, the first set of shaft bodies B1 to B4 are elevation rotation shafts, a second set of 4 × shown in FIG. 2 that is orthogonal to these axes and extends in the FA direction. Four axes (A11 is indicated by reference numeral 4) serve as azimuth rotation axes.
[0017]
  When the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is installed on the east wall of the building, the reference plane Sp is the east wall, SA is the north-south axis, FA is the vertical axis, and TA is the east-west axis. When the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is installed on the south wall surface of the building, the reference plane Sp is the south wall surface, SA is the east-west axis, FA is the vertical axis, and TA is the north-south axis. When the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is installed on the west wall of the building, the reference plane Sp is the west wall, SA is the north-south axis, FA is the vertical axis, and TA is the east-west axis. In addition, even if the wall surface is not correctly horizontal, correctly eastward, correctly southward, or correctly westward, it can be used as the reference plane Sp as long as it is a plane on which sunlight hits. That is, the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is installed on the plane, and sunlight can be received by the concentrator.
[0018]
  However, in order to simplify the understanding, in the following, it is assumed that the illustrated SA is the east-west axis, FA is the north-south axis, and TA is the vertical axis. That is, the shaft bodies B1 to B4 are elevation rotation shafts, a second set of 4 × 4 shafts (of A11 shown in FIG. 2) that are orthogonal to these shafts and extend in the FA direction. Is indicated by reference numeral 4) is an azimuth rotation axis.
[0019]
  FIG. 4 shows an enlarged view of the first set of first support machines A11 located in the first row F1 and the first column S1 shown in FIGS. A quadrangular cylindrical column 1 is fixed to the first set of first shaft bodies B1 at a right angle. The second set of first shaft bodies 4 is also a hollow pipe, and the shaft body 4 is freely rotatable by the arms 2 and 3 via the respective bearings, but is restrained from moving in the direction in which the shaft center extends. And supported. The arms 2 and 3 are fixed to the column 1 after supporting the shaft body 4.
[0020]
  One end of the U-shaped duct pipe 20 is fixed to the shaft body B <b> 1, and the other end enters the inside of one end of the shaft body 4. Fixed plates 5 and 6 and a wheel 7 are fixed to the shaft body 4. The wheel 7 is roughly the shaft 4 and is located in the middle portion. Concentrator support frames 8 and 9 are fixed to the wheel 7 and the fixing plates 5 and 6, and two concentrators 21 are provided on each of these frames 8 and 9. ~ 24(Fig. 10)Is fixed.
[0021]
  FIG. 5 shows a mechanism member that rotatably supports the shaft body 4. FIG. 5 shows a state in which the arms 2 and 3 are already fixed to the column 1, and the shafts 4 are freely rotatable in the arms 2 and 3 until they are fixed to the column 1. In the direction along the heart, it is immovably coupled.
[0022]
  In FIG. 6, the mechanism member which fixes and supports the collectors 21-24 is shown. The support frames 8 and 9 have a symmetrical shape with respect to the wheel 7 between them, and each has three bolts 21h1 to 21h3 and 22h1 to three concentrators for one condenser. 22h3 / 23h1-23h3 and 24h1-24h3. In each of the condensers 21 to 24, three fixing bolts are hermetically fixed to the bottom plate by welding, and by passing them through the above bolt through holes and attaching nuts and screwing, The concentrators 21 to 24 are integrated and fixed to the support frames 8 and 9. In addition to the washers, in addition to the washers, several thickness rings for fine tilt adjustment are selectively mounted, and these are tightened with nuts so that the concentrators 21 to 21 for the support frames 8 and 9 are attached. The respective mounting postures can be adjusted. FIG. 10 shows the relative positions of the support frames 8 and 9 and the collectors 21 to 24 attached thereto.
[0023]
  Refer to FIGS. 4 and 5 again. A co-shaped worm support frame 10 is fixed to the column 1 at a position facing the tooth surface of the wheel 7, and the frame 10 is engaged with the wheel 7. -M 12 (Fig.8, Fig. 9) Is supported by restricting movement in the direction in which the axis extends, although it is rotatable.
[0024]
  FIG. 7 shows an outline of meshing between the wheel 7 and the worm 12, and FIG. 8 shows the worm 12 and the wheel 7 in an enlarged manner. Referring to FIG. 8, there is a quadrangular hole in the center of the worm 12, and the quadrangular columns at the leg ends of the couplers 13 and 14 are press-fitted into the quadrangular hole. The couplers 13 and 14 are generally head-like pin-like, and have a round bar-like neck portion of the leg that penetrates the frame 10 and is rotatably supported by a bearing. Is press-fitted into the worm 12. The heads of the couplers 13 and 14 have quadrangular holes, and the quadrangular columns at the ends of the coupling rod I11 are fitted in the square holes of the coupler 13. Accordingly, when the connecting rod I11 rotates, the connecting tool 13 and the worm 12 rotate in the same manner, whereby the wheel 7 rotates. That is, the shaft 4 integrated with the wheel 7 rotates. Since the concentrators 21 to 24 are fixed to the shaft body 4 via the support frames 8 and 9 as shown in FIG. 4, the concentrators 21 to 24 rotate around the shaft body 4. To do.
[0025]
  4 and 9, a large-diameter spur gear 15 is integrally fixed to the connector 14, and an intermediate gear 16 is engaged with the spur gear 15 as shown in FIG. A driving gear 17 fixed to the output shaft of the electric driving machine EF1 incorporating a stepping motor and a reduction gear is engaged with the intermediate gear 16. FIG. 4 shows an outline of the electric drive mechanism shown in FIG. The wheel 7 can be rotationally driven by the electric drive machine EF1 through the gears 17, 16, 15, the coupler 14, and the worm 12. In this embodiment, as shown in FIG. The light collectors 21 to 24 can be rotationally driven within a range of about 180 degrees around the body 4. This rotational drive is azimuth drive.
[0026]
  Please refer to FIG. 1 and FIG. 2 again. As described above, the first set of first support machines A11 located in the first row F1 and the first column S1 are supported by the first set of first shaft bodies B1. The second to fourth support machines A12 to A14 located in the second to fourth rows S2 to S4 are also supported by the first set of first shaft bodies B1. However, the second to fourth support machines A12 to A14 do not include the active drive elements EF1 and 15 to 17 included in the first support machine A11, and the second to fourth support machines A12 to A14 described above. The worm 12-compatible worm is connected to the worm 12 by connecting rods I11, I12 and I13 (FIG. 2), and simultaneously rotates in the same direction and at the same speed. Therefore, the condensers of the second to fourth support machines A12 to A14 also rotate at the same speed in the same direction simultaneously with the condensers 21 to 24 of the first support machine A11. That is, the set of active drive elements EF1, 15 to 17 provided in the first support machine A11 simultaneously drives the first set of all support machines A11 to A14 in azimuth.
[0027]
  In FIG. 2, mechanisms H11, H21, H31 and H41 surrounded by a double-dot chain double circle are azimuth drive mechanisms having the above-described active drive elements (EF1, 15 to 17). The circled mechanism parts H12 to H14, H22 to H24, H32 to H34, and H42 to H44 are azimuth drive mechanisms that include only a driven mechanism in which the worm is rotationally driven by a connecting rod without an active drive element. That is, the support machines A11, A21, A31, and A41 in the first row S1 shown in FIG. 1 include the azimuth drive mechanism having the active drive elements, but the support machines A12 to A14, A22 to the second to fourth rows S2 to S4. A24, A32 to A34 and A42 to A44 include an azimuth driving mechanism including only a driven mechanism.
[0028]
  The elevation drive mechanism that rotationally drives the first set of shaft bodies B1 to B4 also uses a combination of worms and wheels, similar to the azimuth drive mechanism described above. Referring to FIG. 2, two wheels are fixed to the first shaft B1 of the first set, and each worm meshing with each wheel is freely rotatable by support bases D11 and D12. And it is supported by restraining movement in the direction in which the axis extends. Two wheels are similarly fixed to each of the other shaft bodies B2 to B4, and the worms meshing with the wheels are supported by the support bases D21, D22 / D31, D32 / D41, D42. In the direction in which the axis is rotatable and the axis extends, the movement is restrained and supported. As with the azimuth drive system described above, each worm supported by each of the support bases D11 to D42 is three connecting rods (one of which is G11) and simultaneously rotates in the same direction at the same speed. The worms connected and supported by the support bases D12 to D42 are connected by three connecting rods (one of which is G12) so as to rotate at the same speed in the same direction at the same time.
[0029]
  Referring to FIGS. 2 and 3, the worm supported by the first set of first support bases D11 is connected to the stepping motor and the speed reducer via a gear train in the same manner as the azimuth drive mechanism shown in FIG. The first set of all shaft bodies B1 to B4 is simultaneously rotated in the same direction at the same speed. This is elevation driving. Since the four support machines (A11 to A14) are supported by one shaft body (for example, B1), the load of the elevation drive of the first set of all shaft bodies B1 to B4 is large. Further, for example, when all the support machines A11 to A44 are set up vertically, a strong rotational force is applied to the shaft bodies B1 to B4 due to the wind pressure, thereby adding a strong stopper function so that the shaft bodies B1 to B4 do not rotate. There is a need. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, another set of elevation drive mechanisms (D12 to D42, ES2) having the same structure as the above-described elevation drive mechanisms (D11 to D41, ES1) is used. It couple | bonds with 1 set of all the shaft bodies B1-B4, and energizes two sets of elevation drive mechanisms simultaneously.
[0030]
  As shown in FIG. 2, there is a duct CAd between the bearing row having the bearing C12 and the bearing row having C13, which extends in the north-south direction (FA). In this embodiment, the concentrators (21 to 24), which will be described in detail later, collect sunlight and put it into the optical fiber. The optical fiber connected to the concentrator is a second set. The shaft body (4), that is, penetrates the hole on the circumferential surface of the azimuth shaft, enters the inner space thereof, extends along the shaft center, and enters the first set of shaft bodies (B1) through the duct pipe 20, Then, it enters into the duct CAd and is assembled into a cable OFc there. That is, the optical fiber cable OFc passes through the duct CAd. The first set of all shaft bodies B1 to B4 penetrates the duct CAd in the lateral direction SA and is rotatable with respect to the duct CAd. In order to pass the optical fiber group branched from the optical fiber cable OFc through the first set of all shafts B1 to B4, the region located in the duct CAd of all the shafts B1 to B4 There is an opening (side opening) for inserting an optical fiber over 90 degrees of the entire circumference (90 degrees). The rotation range of the elevation drive is 90 degrees, and the opening width (1/4 circumference) is matched with this range.
[0031]
  Reference is again made to FIGS. 3, 4 and 5. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the light receiving surfaces (surfaces facing the sun) of the condensers (21 to 24) are parallel to both the SA and FA axes (perpendicular to the TA axis). ; Parallel to the reference plane Sp) is defined as the reference posture of the condenser, and is set as the standby posture. At this time, the support column 1 and the shaft body 4 are parallel to the FA axis. In this state, the rotation angle (elevation angle) of the shaft body B1 is set to +90 degrees, the rotation angle (azimuth angle) of the shaft body 4 is set to +90 degrees, and these are referred to as a home position (HP). In addition, as shown by a two-dot chain line 4 in FIG. 3, the rotation angle (elevation angle) of the shaft body B1 is 0 degree in the vertically upright state in which the support column 1 is erected parallel to the TA axis. In this vertical standing state, when the concentrators 21 to 24 are at the solid line positions in FIG. 7, the azimuth home position with the azimuth angle of +90 degrees is described. When the light collectors 21 to 24 are rotated by 90 degrees counterclockwise (upper side in FIG. 7) from this solid line position, the azimuth angle is 0 degrees, and the light receiving surfaces of the light collectors 21 to 24 are in the SA axis. It is orthogonal and faces east. When the light collectors 21 to 24 are rotated 90 degrees clockwise from the solid line position (upper side in FIG. 7), the azimuth angle is 180 degrees, and the light receiving surfaces of the light collectors 21 to 24 are orthogonal to the SA axis. , Facing west. In this embodiment, the support machine (A11 to A44) has the lying posture shown by the solid line in FIG. 1 and FIG. 3 as the reference posture, and this is set as the standby posture when the posture is the lowest and the external force such as wind is small. Because I thought.
[0032]
  In order to detect whether or not the condenser supporter A11 is in this reference position (home position), as shown in FIGS. 3 and 4, an elevation HP detection switch Seh is provided on the column 1, and A switch Sah for detecting azimuth HP is mounted on the arm 3. The switch Seh is switched on when the elevation angle is less than +90 degrees, and is switched off when the elevation angle is +90 degrees or more (falling posture). That is, the elevation HP is switched off. The switch Sah is switched on when the azimuth angle is outside +90 degrees, and is switched off when the azimuth angle is +90 degrees. That is, the azimuth HP is switched off.
[0033]
  The four condensers 21 to 24 shown in FIG. 10 are supported on the support machine A11. Between the concentrators 21, 22 and 23, 24 there is a wheel 7 and a gap through which the connecting rod I11 can pass.
[0034]
  In FIG. 11, the external appearance of the collector 22 is shown. The light collector 22 is roughly a hollow cube in which a quadrangular aperture is sealed with a light-transmitting plate 36, and the outer surface of the light-transmitting plate 36 is a light receiving surface (a surface that receives sunlight). In this cube, four parabolic mirrors 40a to 40d having a focal length shorter than the depth and the same size and shape are integrally formed by pressing, polishing and plating a metal plate. A pair of mirrors 40 is housed. In the center of each parabolic mirror 40a to 40d, there is a respective daylighting device 60a to 60d, and in the vicinity of each focal point of each parabolic mirror 40a to 40d, a second set fixed to the translucent plate 36. There are reflectors 50a-50d.
[0035]
  FIG. 12 shows a FA-TA cross section at the position of the reflector 50a in FIG. Please refer to FIG. 11 and FIG. One parabolic mirror 40a, a daylighting device 60a at the center thereof, and a second set of reflectors 50a that reflect the light reflected and collected by the parabolic mirror 40a to the daylighting device 60a. Is a light collecting unit of the minimum unit. As shown in FIG. 11, one concentrator is composed of four sets of such condensing units, and each of the support machines A11 to A44 has four concentrators as shown in FIG. To support.
[0036]
  Refer to FIGS. 11 and 12 again. A round hole for mounting the daylighting devices 60a to 60d is opened at the center position of each of the parabolic mirrors 40a to 40d of the first set of mirrors 40. The bottom plate 31 of the condenser 22 has round holes that match these round holes, and a bush 64 for hermetic sealing with high heat resistance is press-fitted into the round holes of the bottom plate 31 and the mirror 40. ing. The lighting tube 61 passes through the hole in the center of the bush 64, and its flange 62 is in the condenser and contacts the bush 64. There is a large-diameter male screw on the outer periphery of the trunk portion of the lighting tube 61 that protrudes out of the light collector through the bush 64, and this passes through the washer 65, the fixing nut 66, and the lock nut 67 that contact the bush 64. . By tightening the fixing nut 66 with respect to the male screw of the lighting tube 61, the flange 62 and the washer 65 of the lighting tube 61 clamp the bush 64. That is, it squeezes. When the hermetic sealing of the lighting device mounting portion is insufficient due to this clamping pressure, the heat mounting sealant is applied in advance to the inner and outer surfaces of the bush 64 and then the lighting device is mounted. After the fixing nut 66 is sufficiently screwed, the lock nut 67 is screwed to prevent the locking nut 66 from loosening.
[0037]
  The lighting tube 61 has a conical hole, and its inner wall surface, that is, the conical surface 63 is a mirror surface. A light converging lens 75 is mounted in advance on the inner opening of the condenser in this hole, and is pressed by a cap 76. The lower bottom portion (corresponding to the apex position of the cone) of the hole in the conical surface reaches the bottom surface of the round hole that receives the tip of the ferrule 73, and is slightly smaller than the effective light receiving cross-sectional size of the optical fiber 71 on the bottom surface. Is the opening. The optical fiber 71 is in a highly airtight seamless stainless steel pipe 72, the pipe 72 is fixed to the ferrule 73, the tip of the optical fiber 71 is fixed to the ferrule 73, and the tip surface thereof is ferrule. It is at the center position of the tip surface (light receiving end) of the lens 73. In order to ensure the airtightness of the inner space of the light collector 22, an airtight seal material is filled between the optical fiber 71 and the inner surface of the seamless stainless steel pipe 72 inside the ferrule 73. ing. In FIG. 12, the stainless steel pipe 72 is cut out and the optical fiber 71 is exposed, but the optical fiber 71 is in the stainless steel pipe 72 over the entire length except for the end portion in the ferrule. .
[0038]
  The stainless steel pipe 72 that protects the optical fiber 71 passes through a presser cap nut 68 and a rubber disc 69 for hermetic sealing that is press-fitted therein. There is a compression coil spring 74 between the rubber disc 69 and the ferrule 73. By accepting the small-diameter male screw at the tip of the light-collecting tube 61 into the female screw of the cap nut 68, and tightening the cap nut 68, The compression coil spring 74 presses the tip end surface of the ferrule 73 against the bottom surface of the ferrule receiving round hole of the lighting tube 61, and the rubber disc 69 is pressed against the outer end surface of the lighting tube 61 to be compressed. The outer end surface of the lighting tube 61 is closed in an airtight manner.
[0039]
  The optical fiber line 70 (optical fiber 71 + pipe 72) is provided with the support devices A11 to A44 at predetermined positions (for example, on the roof of a building), and after the light collectors (21 to 24) are attached thereto, (60a-60d), as shown in FIG. Until this connection, in order to keep the inner space of the condenser from the outside air and keep it airtight, it is the same as the cap nut 68, but the rubber disc 69 therein has a hole for pipe insertion. A cap nut that is not screwed is screwed to the outer end of the lighting tube 61 to close the outer end opening of the lighting tube 61.
[0040]
  A round hole is opened at the position where the central axis of the light collection tube 61 intersects the light transmitting plate 36, and a bush 55 for airtight seal with high weather resistance is press-fitted into the second set of the central holes of the bush 55. The threaded rod 53 of the small mirror 51 of the reflector 50a passes through from the condenser. The small mirror 51 is shaped like a bolt having a large cylindrical screw head, and a small parabolic mirror 52 is formed on the head corresponding to the screw head.
[0041]
  Generally speaking, the position of the focal point of the parabolic mirror 52 is the same as the focal position of the parabolic mirror 40a, and when the optical axis of the parabolic mirror 40a is correctly aligned with the solar light path, that is, When the parabolic mirror 40a is accurately directed to the sun, the light reflected by the parabolic mirror 40a is focused on the focal point and reflected by the parabolic mirror 52 to become a parallel beam, and the lens 75. To. At this time, the distance between the center positions of the parabolic mirror 40a and the parabolic mirror 52 (distance between the mirror surfaces) is the reference distance = the focal distance of the parabolic mirror 40a + the focal distance of the parabolic mirror 52. When the distance between the mirror surfaces is shorter than the reference distance, the light beam reflected by the parabolic mirror 52 toward the lens 75 is divergent, and conversely, when the distance is long, the optical beam is diminished. Even if the lens 75 is not provided, the lens 75 is omitted if the light beam reflected by the parabolic mirror 52 is substantially focused at the apex position of the conical mirror surface 63 or immediately before and after it. May be. However, it is preferable to include the lens 75 in order to perform daylighting efficiently even if the mirror surface processing accuracy of the parabolic mirror 40a and the parabolic mirror 52 is low.
[0042]
  The screw mirror 53 of the small mirror 51 passes through the inner washer 54, the bush 55, the outer washer 56 and the fixing nut 57, and the bush 55 is squeezed by screwing the fixing nut 57 to the screw rod 53, An airtight seal is provided between the screw rod 53 and the translucent plate 36. If necessary, a lock nut is further screwed to the screw rod 53 and the fixing nut 57 is pressed.
[0043]
  An airtight seal frame 32 is attached to the end of the bottom plate 31 of the condenser 22, and the thickness direction of the bottom plate 31 is sandwiched between the square frame 33 and a square ring-shaped fixed frame 34. In the compressed state, the fixed frame 34 is fixed to the rectangular tube 33 by plasma spot welding, and the bottom plate 31 and the rectangular tube 33 are fixed in an airtight manner. An airtight seal frame 35 is also attached to the translucent plate 36, and the seal frame 35 is sandwiched between a rectangular tube 33 and a square ring-shaped fixed frame 37 and compressed in the thickness direction of the translucent plate 36. In this state, the fixed frame 37 is fixed to the quadrangular cylinder 33 by plasma spot welding, whereby the light transmitting plate 36 and the quadrangular cylinder 33 are fixed in an airtight manner. The fixed frames 34 and 37 have round holes 32h and 35h formed in advance at spot welding locations, and the edges of the round holes 32h and 35h are applied by applying a plasma jet sprayed by the plasma torch. Is melted and fused to the square tube 33.
[0044]
  The concentrators 21, 23, 24 other than the concentrator 22, and all the concentrators supported by the other support machines A 12 to A 14, A 21 to A 44 are the above-described condensing units (releasing units). Each of the object mirrors 40a + the daylighting devices 60a + the reflectors 50a) is provided with four pieces. The concentrator 22 is similarly provided with four pieces, but further includes a daylighting bar group 80 for detecting a deviation in the orientation of the concentrator 22 with respect to the sun. This is shown in FIG.
[0045]
  Referring to FIGS. 11 and 13, four stainless steel pipes 81a to 81d bent in a U shape centering on the daylighting device 60b are distributed symmetrically with respect to the central axis of the daylighting device 60b. These pipes 81a to 81d are held in a predetermined posture by a ring-shaped holder 82, and airtightly penetrate each bush 83a that penetrates the bottom plate 31 and the parabolic mirror 40a in an airtight manner. Extends outside. In each of the pipes 81a to 81d, an optical fiber line with a ferrule attached to the tip, similar to the optical fiber line 70, is inserted from the ferrule side, and the tip surface (light receiving surface) of the ferrule is the pipe 81a to 81d. It is at the front end surface in the condenser 81d. A sealant is filled in the stainless steel pipe of the optical fiber line and the concentrator outer tail end openings of the pipes 81a to 81d.
[0046]
  When the light collector 22 is correctly oriented to the sun (the sun is on the extension of the central axis of the daylighting device 60b), the tip surfaces of the pipes 81a to 81d are behind the small mirror 51 and are directly exposed to the sun. Does not reach. Further, the parabolic mirror 52 of the small mirror 51 is outside the light beam reflected by the lens 75 and does not receive the light beam. However, in the morning, if the follow-up of the condenser 22 with respect to the movement of the sun is delayed in the elevation direction, the light beam approaches the tip surface of the pipe 81a and the amount of received light increases. At this time, the amount of light received at the front end surface of the paired pipe 81b is reduced. When the follow-up of the concentrator 22 is higher than the sun, and when the follow-up of the concentrator 22 is delayed in the elevation direction with respect to the movement of the sun in the afternoon, the reverse is true. It becomes.
[0047]
  When the follow-up of the condenser 22 is delayed in the azimuth direction with respect to the movement of the sun, the light beam approaches the tip surface of the pipe 81c and the amount of received light increases. At this time, the amount of light received at the distal end surface of the paired pipe 81d is reduced. When the azimuth tracking of the condenser 22 proceeds more than the sun, the reverse is true. Ps (FIGS. 1, 3, 4, 7, 10, 11, and 13) indicates the position where the light collecting rod group 80 for detecting the deviation of the direction of the condenser 22 described above is present. .
[0048]
  If there is moisture in the above-described concentrators (21 to 24), fogging appears on the surfaces of each part in the concentrator at low temperatures. That is, condensation occurs. The optical fiber 71 is a quartz fiber, and there is a possibility that the end face of the fiber is deteriorated when the end face is wet and the high-density optical beam collected by the lens 75 hits the glass fiber and becomes hot. . Also, condensation causes rust on the mirror surface. Since the mirror 40 is exposed to light having a density substantially the same as that of natural sunlight, even if the mirror 40 is rusted, the mirror 40 is not consumed at an early stage. However, since the parabolic mirror 52 is irradiated with high-density light focused by the parabolic mirror 40a of the mirror 40, if rust is generated there, the light loss (light / heat conversion) rapidly rises to a high temperature. This further increases rust at an accelerated rate, and the parabolic mirror 52 may rapidly deteriorate. As a countermeasure, the inner space of the condenser (21-24) is shut off from the outside air and kept airtight, and a gas without moisture (for example, dry air, inert gas without moisture) is contained in the inner space. Encapsulate. In order to facilitate this, a valve device 92 is attached to the bottom plate 31 of the condenser 21 (FIGS. 4, 7 and 10).
[0049]
  FIG. 14A shows an enlarged vertical section of the valve device 92. A bush 102 is press-fitted into the round hole opened in the bottom plate 31, and the bush 102, the washer 103 and the fixing nut 104 are directed from the outside to the inside of the light collector, and the cylindrical threaded male leg of the trunk 101 penetrates and is fixed. By screwing the nut 104 to the tube leg, the flange of the trunk 101 and the washer 103 squeeze the bush 102, whereby the bush 102 hermetically seals between the bottom plate 31 and the trunk 101. A compression coil spring 106 is accommodated in a large-diameter round hole outside the concentrator of the trunk 101, and a female thread of the valve seat sleeve 109 is coupled to the male thread on the outer side, and the flange of the trunk 101 and the valve seat sleeve are coupled. The O-ring 105 inserted between the end face of the groove 109 is squeezed by screwing the valve seat sleeve 109. The O-ring 105 hermetically seals between the trunk 101 and the valve seat sleeve 109.
[0050]
  In the valve seat sleeve 109, there are an O-ring 108 and a ball 107. The ball 107 is pressed by the compression coil spring 106 and pressed against the O-ring 108. The space is shut off at the intermediate point (valve closed). An O-ring 110 is inserted into the large-diameter female screw hole of the gas supply / exhaust port of the valve seat sleeve 109, and the gas supply / exhaust port is normally closed by a closing screw 111. The closing screw 111 slightly squeezes the O-ring 110 to prevent outside air from entering the inner space of the collector or leaking gas from the inner space to the outside, but into the valve seat sleeve 109. The main purpose is to prevent the entry of garbage.
[0051]
  The supply / discharge base 120 is used when the gas in the collector is extracted to the outside and when the inert gas without dry air or water is injected into the collector. There is an opening in the cylindrical pin at the tip of the base 120, and this opening is connected to an open / close valve (not shown) of the base part (not shown). A negative pressure (suction pressure) and a positive pressure (inert gas without dry air or water higher than atmospheric pressure) are selectively applied to the on-off valve via a two-way switching valve (not shown). When the closing screw 111 is removed from the gas supply / exhaust port of the valve seat sleeve 109 and the base 120 is inserted into the gas supply / exhaust port of the valve seat sleeve 109, as shown in FIG. The ring 110 is squeezed, and the ball 107 is pushed away from the O-ring 108 by being pushed by a cylindrical pin at the tip of the base 120 (opening). In this state, the gas in the inner space of the condenser is rapidly exhausted by setting the two-way switching valve to negative pressure supply and opening the on-off valve. When the two-way switching valve is switched to the positive pressure supply after the pressure in the inner space is sufficiently lowered, dry air or inert gas without moisture quickly enters the condenser. When this positive pressure is saturated with the set pressure, the on-off valve is closed and the base 120 is pulled out from the gas supply / exhaust port of the valve seat sleeve 109. At this time, the ball 107 first hits the O-ring 108 to close the valve, and then the end face of the base moves away from the O-ring 110. In order to prevent dust and water from entering the valve seat sleeve 109, the gas supply / exhaust port of the valve seat sleeve 109 is closed with a closing screw 111.
[0052]
  The valve device having the same structure as the valve device 92 described above is similarly mounted on each of the light collectors. All support machines A11 to A44 are installed as shown in FIG. 2, and each support machine A11 to A44 is fitted with four concentrators, and then the ferrule receiving openings of the lighting tubes 61 are closed in an airtight manner. The cap nut (not shown) is removed, and the optical fiber line 70 branched from the optical fiber cable OFc in the duct CAd and passed through the elevation shaft bodies B1 to B4 and the azimuth shaft body 4 to the opening. After inserting the ferrule 73 at the tip and closing the ferrule receiving opening hermetically with the cap nut 68 as shown in FIG. 12, the discharge of the gas in the above condenser by applying negative pressure, By injecting dry air or inert gas without moisture by applying a positive pressure, the inside of the condenser becomes an inert gas without dry air or moisture that is higher than atmospheric pressure. Therefore, condensation does not occur in the collector, and entry of humid air from the outside into the collector is prevented.
[0053]
  Please refer to FIG. 1 and FIG. 3 again. The reference plane (plane on the roof of the building) Sp is provided with a pillar, and is directed to the southeast and approximately 45 degrees upward, and is a photosensor PSm that is sensitive to morning sunlight. It is equipped with a photosensor PSn that is upwards of approximately 45 degrees and that is highly sensitive to sunlight in the afternoon. The received light amounts of both sensors PSm and PSn when the sunlight is orthogonal to the first set of shaft bodies B1 to B4 are substantially the same.
[0054]
  FIG. 15 shows the configuration of the electric control system of the light collecting apparatus described above. The main body of the electric control system is a microcomputer (hereinafter referred to as MPU) 131 composed of a CPU system including a CPU, a program ROM, and a RAM.
[0055]
  The photosensors PSm and PSn are connected to the signal processing circuits 136a and 136b. The signal processing circuits 136a and 136b generate light detection signals (analog voltages) representing the amounts of light received by the photosensors PSm and PSn. Apply to A / D conversion input ports AD1 and AD2. The levels (voltage values) of these light detection signals are substantially the same when sunlight is orthogonal to the first set of shaft bodies B1 to B4. The MPU 131 digitally converts and reads the photodetection signals of the A / D conversion input ports AD1 and AD2, and compares the levels of these photodetection signals to determine whether the time is morning or afternoon. Hereinafter, the detected light amount of the photosensor PSm represented by data obtained by digital conversion is expressed as Sm, and the detected light amount of the photosensor PSn is expressed as Sn.
[0056]
  From the front end of each of the ferrules 84a to 84d shown in FIG. 15 on the detection light output end side of each optical fiber line inserted in each of the stainless steel pipes 81a to 81d of the lighting rod group 80 shown in FIGS. The emitted light is attenuated by half mirrors 85a to 85d and then strikes photosensors 86a to 86d. The signal processing circuits 134a to 134d to which the photosensors 86a to 86d are connected generate light detection signals representing the amounts of light at the tip surfaces of the stainless steel pipes 81a to 81d, and the A / D conversion input port AD3 of the MPU 131. ~ Give to AD6. The MPU 131 digitally converts the photodetection signals of the A / D conversion input ports AD3 to AD6 and reads them, and based on the levels of these photodetection signals, delays and advances in the follow-up direction of the condenser with respect to the movement of the sun. Determine. Hereinafter, the received light amounts of the pipes 81a to 81d represented by data obtained by digital conversion are expressed as Sa, Sb, Sc, and Sd.
[0057]
  A constant voltage Vc is applied to the azimuth HP detection switch Sah and the elevation HP detection switch Seh through pull-up resistors 135a and 135b, and the potential of each switch is applied to the MPU 131. When the support machines A11 to A44 are azimuth HP, the switch Sah is off and applies a high potential H to the MPU 131. When the support machines A11 to A44 are the elevation HP, the switch Seh is off and applies a high potential H to the MPU 131. When the support machines A11 to A44 are in the standard posture (the lying posture shown in FIGS. 1 to 3: azimuth HP and elevation HP), both the switches are off and the high potential H is applied to the MPU 131.
[0058]
  Each of the first set of drive units, that is, the elevation drive units ES1 and ES2, and the second set of drive units, that is, the azimuth drive units EF1 to EF4, includes a pulse motor M, and each pulse motor M includes each motor. The pulse drivers 132a, 132b, 133a to 133d are energized with pulses. Each motor driver receives a drive / stop instruction signal and a forward / reverse instruction signal from the MPU 131, and gives an abnormal signal to the MPU 131 when the motor operation is abnormal.
[0059]
  The power supply circuit C is always connected to a power supply (commercial AC power supply or battery), and always supplies the MPU 131 with a voltage Vbc necessary for state monitoring, data processing, and data holding. The power supply circuit B is connected to the power supply via the relay RLb, and supplies an operation voltage Vc required for electric circuit operations such as signal processing and electric control to the electric circuits of the respective parts of the system. The power supply circuit A is connected to a power supply via a relay RLa and supplies a motor driver with a driving voltage Vd required for energizing the motor. The relays RLa and RLb are turned on / off by relay drivers 137a and 137b. The MPU 131 gives an on / off instruction to the relay drivers 137a and 137b.
[0060]
  FIG. 16 shows an outline of the tracking control of the MPU 131. Here, the contents of the symbols shown on the flow charts of FIGS.
“AZ”: Azimuth,
“EL”: Elevation,
RNa: register for storing a cycle of one-step driving in the “AZ” direction, or
        The period represented by the data stored in it,
        The set value of the drive amount for one-step drive is “AZ” rotation of about 0.25 ° of the condenser,
Nsa: “AZ” one-step drive cycle reference value,
        The set value for this reference value is 1 minute. This follows 360 ° / 24 hours = 0.25 ° / min.
RNe: register for storing a period of one-step driving in the “EL” direction, or
        The period represented by the data stored in it,
        The set value of the drive amount for one-step drive is “EL” rotation of about 0.25 ° of the condenser,
Nse: “EL” one-step drive cycle reference value,
        The set value for this reference value is 1 minute. This follows 180 ° / 12 hours = 0.25 ° / min.
Tc: Register that stores the time value of the program timer, or stored in it
        The time limit represented by the data,
Tq: Control cycle in preparation for tracking immediately after changing from effective no sunlight to existence,
      The set value of Tq is 8 seconds.
Tn: Control period when the sun appears during the day, Tn is set to 4 minutes,
Tw: Confirmation cycle for checking whether the sun has disappeared. The set value of Tw is 8 minutes.
Thd: Dawn wait time, Thd setting value is 12 hours,
Sm: Light reception level of photo sensor PSm for detecting morning light,
Stm: a threshold value for determining whether there is effective morning sunlight,
Sn: Light reception level of photo sensor PSn for detecting afternoon light,
Stn: a threshold value for determining whether there is effective afternoon sunlight,
Sa: “EL” light reception level of the tracking delay detection pipe 81a,
Sb: Light reception level of the “EL” tracking advance detection pipe 81b,
Sc: light receiving level of pipe 81c for “AZ” tracking delay detection,
Sd: Light receiving level of the “AZ” tracking advance detection pipe 81d.
RSmn: a register for storing data indicating a determination result of morning or afternoon, or
        1-bit data stored in it. “0” represents morning and “1” represents afternoon.
Rθe: a register for storing the “EL” angle of the collector, or data stored in it
        "EL" angle to represent,
Rθa: a register for storing the “AZ” angle of the condenser, or data stored in it
        "AZ" angle to represent,
RFfe: Data indicating the necessity of actual alignment of the collector in the “EL” direction with respect to the sun
        Register to store, or 1-bit data stored in it. The “0” is
        Means the actual alignment point,
RFfa: Data indicating the necessity of actual alignment of the collector in the “AZ” direction with respect to the sun
        Register to store, or 1-bit data stored in it. The “0” is
        It means the actual alignment point.
α: tracking delay, threshold for advance determination,
Rθemax: When sunlight is orthogonal to the first set of shaft bodies B1 to B4 (am / pm
          Register that stores the “EL” angle of the switching point), or
          "EL" angle represented by stored data,
Fwait: Stores data indicating whether the sun is waiting for the sun to come afterwards
        Register, or 1-bit data stored in it. That "1" is the sun
        Means waiting for you to come out again,
Rwc: register that stores the waiting time waiting for the sun to appear
        Or the waiting time represented by the data stored in it.
[0061]
  Refer to FIG. When the power switch (not shown) is turned on, the power circuitCGenerates an operating voltage Vbc and applies it to the MPU 131, a power-on reset circuit (not shown) of the MPU 131 generates a reset pulse. In response to this, the CPU in the MPU 131 reads the initialization program from the program ROM in the MPU 131 and In accordance with this initialization program, the MPU 131 (CPU system) is initialized (step 1). When this initialization is completed, the MPU 131 writes the reference period Nsa (1 minute) of “AZ” step driving to the register RNa and the reference period Nse (1 minute) of “EL” step driving to the register RNe. (Step 2). In the following, the word “step” is omitted in parentheses, and step No. Write numbers only.
[0062]
  Here, one unit of the “AZ” step drive is that the motor drivers 133a to 133d are connected to the azimuth axis 4 in response to the one-time (AZ) drive instruction given by the MPU 131 to the motor drivers 133a to 133d. The pulse motor M of each of the driving machines EF1 to EF4 is pulse-driven by a rotation amount of about 0.25 ° of the motor. The “step” of “AZ” step driving is the step driving of the pulse motor M ( This is different from the “step” of phase switching. Similarly, one unit of “EL” step driving is that the motor drivers 132a and 132b are connected to the elevator in response to a one-time (one pulse) “EL” driving instruction given to the motor drivers 132a and 132b. The pulse motor M of each of the driving machines ES1 and ES2 is pulse-driven by the amount of rotation of the motion axes B1 to B4 by about 0.25 °, and the “step” of the “EL” step drive is also the pulse motor. This is different from the “step” of M step drive (phase switching).
[0063]
  Next, the MPU 131 writes the control cycle Tq (8 seconds) being prepared for tracking to the register Tc (3), and starts the program timer Tc with Tc = Tq time limit value (4). Then, a relay-on instruction is given to the relay driver 137b to turn on the relay-RLb. In response to this, the power supply circuit B generates a voltage (Vc) and applies it to each electric circuit. The MPU 131 reads the open / close signal of the switches Sah and Seh at the timing when the voltage (Vc) is stabilized and the output of each electric circuit is stabilized, and the input voltage of the A / D conversion input ports AD1 to AD6, that is, the detected light amount Sm. , Sn, Sa to Sd are digitally converted and read (5). Then, the presence / absence of abnormality is determined based on the read signal and data (6). When it is determined that there is an abnormality, an alarm is provided by a not-shown alarm (indicator), the output of the MPU 131 is switched to the standby output (mechanism drive stop) (19), and the control cycle Tq (8 seconds) is stored in the register Tc. ) Is written (20), the timer Tc started in step 4 waits for time over (13A), and when time over, the processing in step 4 and subsequent steps is performed again.
[0064]
  When it is determined that there is no abnormality, if the light reception level Sm of the photosensor PSm is equal to or higher than the threshold value Stm and is equal to or higher than the light reception level Sn of the photosensor PSn, there is effective sunlight and the irradiation angle with respect to the reference plane Ps ) Is in the morning, “0” indicating “am” is written in the register RSmn (8 to 10). In this case, the process proceeds to “morning tracking” (12) through “resume processing (am)” (11). The contents of these processes (11, 12) will be described later.
[0065]
  If the received light level Sm of the photosensor PSm is less than the threshold value Stm and the received light level Sn of the photosensor PSn is greater than or equal to the threshold value Stn, it is assumed that there is effective sunlight and that is in the afternoon. Write “1” indicating “afternoon” to RSmn (8-14-15). In this case, the process proceeds to “Afternoon Tracking” (17) through “Resume Process (Afternoon)” (16). The contents of these processes (16, 17) will also be described later.
[0066]
  If the light reception level Sm is less than the threshold value Stm and the light reception level Sn is also less than the threshold value Stn, this means that there is no effective sunlight irradiation, so the process proceeds to “standby process” (18). The contents of this “standby process” (18) will also be described later.
[0067]
  After “morning tracking” (12), “afternoon tracking” (17) or “standby processing” (18), the timer waits for the timer Tc time over (13A). Tc is started (4), and the processing from step 5 onward is performed. Therefore, the processing for tracking control after step 5 is repeated at the period (control period) of the time limit value Tc. However, as will be described later, since the time limit value Tc is changed depending on whether it is daytime, midnight, or whether the sun is in the daytime, the control cycle is not constant. Next, the contents of the tracking control of the MPU 131 will be described by itemization.
(A) Processing before and after sunrise at dawn
  By the processing immediately after sunset (116, 118 to 122 in FIG. 20) described later, the concentrators (supporting machines A11 to A44) are in the reference postures (azimuth HP: “AZ” HP and elevation HP: “EL” HP). ) And a timer with a time limit value Tc = Thd (12 hours) for waiting for dawn is started, and in step 13A in FIG. 16, the timer waits for time over. The relays RLa and RLb are off, and the power supply circuits A and B are disconnected from the power supply (sleep).
[0068]
  For example, if the processing immediately after sunset is performed at 7:00 pm on the previous day, the MPU 131 responds to the time over of the timer Tc at 7:00 am of today, and the timer time limit value Tc is displayed. Rewriting the waiting time Tw (8 minutes) (13B, 13C), starting the timer of this time limit value Tc = Tw (4), turning on the relay RLb, the state of the switches Sah, Seh, The received light levels Sm, Sn, Sa, Sb, Sc, Sd are read (5). After the abnormality check (6), if there is no abnormality, it is determined whether effective light is not detected, effective morning light is detected, or effective afternoon light is detected ( 8, 9, 14).
[0069]
  If no effective light is detected, the process proceeds to “waiting process” (18: FIG. 20 for details), sunlight non-detection “1” is written to the register Fwait (113), and the time-measured value Rwc is cleared. (114). Then, until effective sunlight is detected, the period from 13A-13B-4 to 8-14-18 (112-117-118 in FIG. 20) to 13A in FIG. -Repeat the process. Thereby, for example, when the sunrise is late or when the effective sun is not detected due to rain or cloudy weather before the sunrise time, the solar tracking is not started, and the collectors (supporting machines A11 to A44) Only the measured value Rwc is incremented while maintaining the reference posture (“AZ” HP and “EL” HP) (117 in FIG. 20). Note that one unit 1 of the measured value Rwc means 4 minutes, and the position (angle) change amounts Δθa and Δθe in the “AZ” and “EL” directions of the sun during this period are about 1 °, respectively.
(B) Pre-processing for sun tracking when valid morning light is detected
  When detecting a valid morning light, the MPU 131 proceeds from step 9 to step 10 in FIG. 16 to write “0” in the register RSmn, and “resume processing (am)” (11: details in FIG. 21 (a)). Then, relays RLa and RLb are turned on (132), the concentrator is driven to the estimated solar “AZ” position (Rθa + Rwc × Δθa), and data representing the position is stored in the “AZ” register Rθa. Writing is performed (133 in FIG. 21A). Further, the condenser is driven to the estimated solar “EL” position (Rθe + Rwc × Δθe), and data representing the position is written in the “EL” register Rθe (134). The “AZ” drive of the current collector is directed to the estimated position, and this estimated position does not always match the actual sun position, but rather it is assumed that the error is large. Therefore, when “0” indicating that the “AZ” alignment is low in reliability (actual alignment required) is written in the register RFfa and the concentrator is driven “EL”, “0” for the same reason. Is written into the register RFfe. Then, “0” indicating that effective sunlight is detected is written in the register Fwait (135), and the process proceeds to “morning tracking” (12: FIG. 17 for details).
(C) “Morning tracking” (12)
  Refer to FIG. Here, first, when the switch Seh is off (H), it is detected that the condenser is at “EL” HP, so + 90 ° indicating the position is written in the “EL” register Rθe ( 21, 22). Similarly, when the switch Sah is off (H), it is detected that the concentrator is at “AZ” HP, so that + 90 ° indicating the position is written to the “AZ” register Rθa, and Since the “EL” angle Rθe at this time is the turning point from the “EL” up drive to the down drive of the condenser, this is written in the register Rθemax (32).
[0070]
  If the data in the register RFfe is “0” (actual alignment required), the process proceeds from step 23 to 24, and the “EL” position of the condenser is delayed from the “EL” position of the sun. ("EL" tracking delay) is checked (24), and the first set of shaft bodies B1 to B4 is "EL" driven until there is no delay. Note that the data in the “EL” register Rθe is updated to a value changed by one step drive amount for each one step drive (27). When there is no delay, the data in register RFfe is rewritten to "1" (actual alignment completed) (28), and "EL" is increased by one step at cycle RNe indicated by the data in register RNe. An interruption process for instructing the drivers 132a and 132b to drive (upward driving following the rising sun) is set (29). As a result, the concentrator is then driven up by “EL” at a speed of one step (about 0.25 °) per cycle RNe.
[0071]
  When the data in the register RFfe is “0” (actual alignment required), but not “EL” tracking delay, “EL” return driving is performed step by step (repetition of 24 to 26). When the “EL” tracking delay is reached, the “EL” driving described above is performed to eliminate the delay, and when the delay is eliminated, “1” (actual alignment completion) is rewritten in the register RFfe (28).
[0072]
  When the data in the register RFfa is “0” (actual alignment required), the “AZ” direction of the condenser is similar to the actual alignment in the “EL” direction (23 to 29). Is completed (33 to 39), and when it is completed, the data in the register RFfa is rewritten to "1" (actual alignment completed) (38), and the data in the register RNa represents An interrupt process for instructing the drivers 133a to 133d to perform one-step "AZ" west driving (horizontal driving following the west transition of the sun) in the cycle RNa is set (39). As a result, the concentrator is then driven “AZ” at a speed of one step (approximately 0.25 °) per period RNa.
[0073]
  As described above, when the actual alignment in the “EL” direction and the “AZ” direction is completed, if the effective sunlight in the morning is detected, the period of Tc = Tn (4 minutes) "EL" tracking "(30) and" "AZ" tracking "(40) are repeated. These contents are shown in FIGS. 19A and 19C.
[0074]
  In the “AM“ EL ”tracking” (30), the “EL” step drive cycle RNe is decremented by 1 when the “EL” tracking delay occurs (81, 83). That is, the step drive cycle RNe is shortened to increase the “EL” tracking drive speed. When "EL" tracking progresses, the "EL" step drive cycle RNe is incremented by 1 (82, 84). That is, the step drive cycle RNe is lengthened to decrease the “EL” tracking drive speed.
[0075]
  In “AZ” tracking (40), when “AZ” tracking delay occurs, the “AZ” step drive cycle RNa is decremented by 1 (101, 103). That is, the step drive cycle RNa is shortened to increase the “AZ” tracking drive speed. When "AZ" tracking progresses, the "AZ" step drive cycle RNa is incremented by 1 (102, 104). That is, the step drive cycle RNa is lengthened to slow down the “AZ” tracking drive speed.
[0076]
  Each time the above-mentioned “morning tracking” (12) is executed once, when the actual alignment in the “EL” direction and the “AZ” direction is completed, Tn (4 minutes) is written in the register Tc. When any of (41, 42) is incomplete, Tq (8 seconds) is written to the register Tc (41, 43). As a result, “morning tracking” (12) is repeatedly executed at a period of Tq (8 seconds) while at least one of the actual alignment in the EL “direction” and “AZ” direction is incomplete. When both are completed, it is repeatedly executed at a cycle of Tn (4 minutes: during this time the sun changes its position by approximately 1 °).
(D) Pre-processing for sun tracking when valid afternoon light is detected
  When valid afternoon light is detected, the MPU 131 proceeds from step 14 to step 15 in FIG. 16 to write “1” in the register RSmn, and “resume processing (afternoon)” (16: details in FIG. 21B). Then, the relays RLa and RLb are turned on (142), and the concentrator is set to the estimated solar “EL” position, that is, when Rθa ≧ 90 °, the return from the “EL” up drive to the down drive “EL” position Rθemax “EL” return position from “2Rθemax− (Rθe + Rwc × Δθe)”, and when Rθa <90 °, drive to “EL” up drive position “Rθe + Rwc × Δθe”, and data representing the position is registered in register Rθe. (143 to 145 in FIG. 21B). Further, the concentrator is driven to the estimated solar “AZ” position “Rθa + Rwc × Δθe”, and data representing the position is written in the register Rθa (146). When the above-mentioned “EL” drive is performed, “0” indicating that the “EL” alignment is low in reliability (actual alignment required) is written in the register RFfe, and the condenser is driven by “AZ”. Sometimes, for the same reason, “0” is written to the register RFfa, and “0” indicating that effective sunlight is detected is written to the register Fwait (147). Then, the process proceeds to “afternoon tracking” (17: details are shown in FIG. 18).
(E) “Afternoon Tracking” (17)
  The contents of “AZ” tracking drive control in “PM tracking” (17) are the same as those in “AM tracking” (12) described above. However, the content of “EL” tracking drive control in “Afternoon Tracking” (17) is opposite to that in the morning when the sun moves in the morning. Is different from the “EL” delay / advance determination calculation (54, 57), and the concentrator drive direction for eliminating the tracking delay / advance is reversed. Since the other points are the same as the contents of the above-mentioned “morning tracking” (12), the description is omitted here.
(F) Processing when no effective sunlight is detected
  In the first “standby process” (18: details are shown in FIG. 20) changed from the detection of sunlight to the non-detection, the MPU 131 writes “1” (no sunlight detection) in the register Fwait (112, 113) to measure the time. The register Rwc is cleared (114), Tw (8 minutes) is set to the time limit value Tc (115), and the relays RLa and RLb are turned off (116). After that, when sunlight non-detection continues, the process proceeds to “standby process” (18) with a period of Tc = Tw (8 minutes), increments the time measurement value Rwc (112, 117), and the “AZ” estimated position of the sun It is checked whether “Rθa + Rwc × Δθa” has reached 180 ° (“AZ” upper limit position) (118). When it reaches, the process proceeds to sunset processing, which will be described later.
(G) Processing when starting to detect effective sunlight
  The process proceeds to the above-mentioned “resume process (am)” (12) or “resume process (pm)” (16).
(H) Processing at sunset
  When sunset, effective sunlight is not detected, and when the two conditions that the “AZ” estimated position “Rθa + Rwc × Δθa” of the sun reaches 180 ° (“AZ” upper limit position) are simultaneously satisfied, the MPU 131 Referring to FIG. 20, the concentrator (supporting machines A11 to A44) is driven to “EL” HP and “AZ” HP, and HP data + 90 ° is written to registers Rθe and Rθa (119). That is, the support machines A11 to A44 are set to the reference posture (standby posture) shown in FIGS. Then, the registers RFfa and RFfe are cleared (120), the register Fwait is also cleared (121), and the dawn waiting time Thd (12 hours) is written in the register Tc (122). Then, the process proceeds to step 13A in FIG. 16 and waits for the timer Tc = Thd (12 hours) to time over. The subsequent description is the above (a).
[0077]
  -Second Example-
  FIG. 22 shows a second embodiment of the condenser 22. In this embodiment, a Fresnel lens 36f is used in place of the light transmitting plate 36 of the first embodiment, and the focused light is reflected to the second parabolic mirror 52 with a plane mirror of 40 pm. The first embodiment differs from the first embodiment in that the translucent plate 36 of the first embodiment is changed to a Fresnel lens 36f and the first parabolic mirror 40a of the first embodiment is changed to a plane mirror. Others are the same as in the first embodiment.
[0078]
  -Third Example-
  FIG. 23 shows a third embodiment of the condenser 22. In this embodiment, a Fresnel lens 36f is used in place of the light transmitting plate 36 of the first embodiment, and the focused light is further focused by the first parabolic mirror 50a and reflected to the second parabolic mirror 52. I did it. The difference from the first embodiment is that the translucent plate 36 of the first embodiment is changed to a Fresnel lens 36f. Others are the same as in the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 23, the thickness of the collector 22 in the direction of viewing the sun (distance between 36f / 31) can be reduced to a large thickness.
[0079]
  -Fourth embodiment-
  FIG. 24 shows a fourth embodiment of the condenser 22. In this embodiment, the condensing lens 75 of the first embodiment is omitted, and the second parabolic mirror 52 causes the second paraboloidal mirror 52 to substantially focus the light on the tip surface of the ferrule 73. The distance from the parabolic mirror 40a is set a little longer. As the number of reflections at the conical mirror surface 63 increases due to manufacturing errors of the optical system or rough sun tracking, the light reflection loss (light / heat conversion) in the lighting tube 61 increases, and the temperature of the lighting tube 61 rises. . In this embodiment, a heat exchange fluid is passed through the lighting tube 61 to cool the lighting tube 61 and collect heat (use heat).
[0080]
  The lighting tube 61 has a ring-shaped flow path 140 that passes around a conical hole having a conical mirror surface 63 and allows a heat exchange fluid to pass through. The bases 141 and 142 are attached to the flow path 140. Tubes 143 and 144 for heat exchange fluid supply and discharge having high heat resistance, high pressure resistance and flexibility are fixed to these caps 141 and 142. In this embodiment, the fluid supply / discharge tubes connected to the respective light collection tubes 61 of all the concentrators (21 to 24) provided in the same support machine (for example, A11) are connected in series. One support machine has a pair of heat exchange fluid supply / exhaust tubes passing through the azimuth shaft (4), the duct pipe (20), the elevation shaft (B1) and the duct CAd.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the present invention, in which collector supporters A11 to A44 are in a reference posture (standby posture).
FIG. 2 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 1, except that the collector supporters A11 to A44 are omitted, and they are indicated by two-dot chain thin lines.
FIG. 3 is an enlarged left side view showing a part of the embodiment shown in FIG. 1;
4 is an enlarged left side view of the support machine A11 shown in FIG.
5 shows a mechanism for supporting the second set of shaft bodies 4 (azimuth shafts) shown in FIG. 4, wherein (a) is a front view, (b) is a left side view, and (c) is a bottom view. FIG.
6 shows the collector support frames 8 and 9 integrated with the second set of shaft bodies 4 shown in FIG. 4, wherein (a) is a front view, (b) is a bottom view, and (c) is a left side. FIG.
FIG. 7 is a plan view of the light collector support mechanism of the support machine A11 in a state where the shaft body 4 stands vertically to the reference plane Sp as indicated by a two-dot chain thin line in FIG. The axis, FA is the north-south axis, and TA is the vertical axis.
8 is an enlarged plan view of a worm 12 that rotationally drives the shaft body 4 shown in FIG. 7 about its axis, and the support column 1 and the shaft body 4 show a transverse section (horizontal section).
9 shows a mechanism for rotationally driving the worm 12 shown in FIG. 8, (a) is a plan view, the support column 1 and the shaft body 4 show a transverse section (horizontal section), and (b) shows a longitudinal section. A plane (vertical cross section) is shown.
10 shows the concentrators 21 to 24 of the first embodiment mounted on the support frames 8 and 9 shown in FIG. 6, wherein (a) is a front view thereof, and (b) is a plan view. FIG.
11 is an enlarged perspective view showing the appearance of the light collector 22 shown in FIG.
12 is an enlarged longitudinal sectional view of the reflector 50a and the daylighting device 60a shown in FIG.
13 is an enlarged longitudinal sectional view of the reflector 50b and the daylighting device 60b shown in FIG.
14 is an enlarged longitudinal sectional view of the valve device 92 mounted on the bottom plate 31 of the condenser 22 shown in FIG. 11, wherein (a) shows a closed valve state in which the inner space of the condenser 22 is sealed; (B) shows a state in which the base 120 is attached and opened in order to exhaust gas in the inner space of the condenser 22 or inject air or inert gas having no moisture into the inner space.
15 is a block diagram showing an electric control system for tracking the sun of the concentrator support device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 16 is a flowchart showing an outline of the sun tracking control function of the microcomputer 131 shown in FIG. 15;
FIG. 17 is a flowchart showing the contents of “AM Tracking” (12) shown in FIG. 16;
FIG. 18 is a flowchart showing the contents of “afternoon tracking” (17) shown in FIG. 16;
19 (a), (b) and (C) are respectively “AM“ EL ”tracking” (30) shown in FIG. 17, “PM“ EL ”tracking” (60) shown in FIG. FIG. 17 is a flowchart showing the contents of “AZ” tracking (40) and (70) in FIGS.
FIG. 20 is a flowchart showing the contents of the “standby process” (18) shown in FIG.
FIGS. 21A and 21B are flowcharts showing the contents of “restart process (am)” (11) and “restart process (afternoon)” (16) shown in FIG. 16, respectively. .
FIG. 22 is an enlarged longitudinal sectional view of a part of a collector 22 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 23 is an enlarged longitudinal sectional view of a part of a collector 22 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 24 is an enlarged longitudinal sectional view of a part of a collector 22 according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Sp: Reference plane SA: East-west axis
FA: North-south axis TA: Vertical axis
A11-A44: Supporting machine
B1 to B4: First set of shaft bodies (elevation shaft)
C11 to C44: Bearing
F1-F4: 1st to 4th rows
S1 to S4: 1st to 4th columns
1: Strut 2, 3: Arm
4: Second set of shafts (azimuth shaft)
5, 6: Fixed plate 7: Wheel
8, 9: Support frame
10: Worm support frame
12: Worm 13, 14: Connecting tool
I11 to I13: Connecting rod
G11, G12: connecting rod
15: Spur gear 16: Intermediate gear
17: Drive gear
EF1-EF4, ES1, ES2: Electric drive mechanism
D11 to D42: Support base
CAd: Duct 20: Duct pipe
21-24: Concentrator
21h1-24h3: Bolt through hole
OFc: Optical fiber cable
Seh: Elevation home position detection switch
Sah: Azimuth home position detection switch
31: Bottom plate 32: Seal frame
32h: Round hole 33: Square tube
34: Fixed frame 35: Seal frame
35h: Round hole 36: Translucent plate
37: Fixed frame 40: First set of mirrors
40a-40d: Parabolic mirror
50a-50b: Second set of reflectors
51: Small mirror 52: Parabolic mirror
53: Screw rod 54: Inner washer
55: Bush 56: Outer washer
57: Fixing nut 60a-60d: Daylight
61: Light tube 62: Flange
63: Conical mirror surface 64: Bush
65: Washer 66: Fixing nut
67: Lock nut
68: Cap nut 69: Rubber disc
70: Optical fiber line
71: Optical fiber
72: Seamless stainless steel pipe
73: Ferrule 74: Spring
75: Lens 76: Cap
80: Lighting rod group
81a-81d: Stainless steel pipe
82: Holder 83a: Bush
Ps: Direction deviation detection position
92: Valve device 101: Core
102: Bush 103: Washer
104: Fixing nut
105: O-ring
106: Spring
107: Ball 108: O-ring
109: Valve seat sleeve
110: O-ring 111: Close screw
120: Cap PSm, PSn: Photo sensor
131: Microcomputer
85a-85d: half-miller
86a-86d: Photo sensor
RLa, RLb: Relay
137a, 137b: relay driver
140: Fluid flow path 141, 142: Base
143, 144: Tube

Claims (5)

底板,それに対向する開口を囲む側板および該開口を閉じる透光部材を含むケ−シング;
該ケ−シング内にあって、前記透光部材を通過してケ−シング内に入った光を反射する第1ミラ−;
前記ケ−シング空間にあって第1ミラ−の前方に位置し第1ミラ−の反射光を反射する小形,短焦点距離の曲面、を持つ第2ミラ−;および、
先端面が第2ミラ−に対向しその中心が第2ミラ−の光軸上にある光ファィバ;を含み、
第2ミラーの前記曲面は、反射光軸を前記ケーシングの内部に向けかつ該反射光軸を前記透光部材に対して垂直にして第1ミラーの反射光軸上に位置し、かつ第2ミラーは前記透光部材で支持され;第1ミラーは、前記透光部材を通して前記ケーシングの内空間に入った光を第2ミラー前記曲面に反射し;前記透光部材(36/36f)と第1ミラ−(40a)の少くとも一方が、長焦点距離の集光エレメントである;
集光装置。
A casing including a bottom plate, a side plate surrounding the opening facing the bottom plate, and a translucent member for closing the opening;
A first mirror in the casing that reflects light that has passed through the translucent member and entered the casing;
The Ke - first mirror In the inner space of the Thing - the first mirror located in front - small form you reflected light reflected, short focal length of the curved surface, the second mirror having a -; and,
An optical fiber having a tip surface facing the second mirror and having a center on the optical axis of the second mirror;
The curved surface of the second mirror is located on the reflection optical axis of the first mirror with the reflection optical axis facing the inside of the casing and the reflection optical axis perpendicular to the light transmissive member , and the second mirror Is supported by the translucent member ; the first mirror reflects light entering the inner space of the casing through the translucent member to the curved surface of the second mirror ; and the translucent member (36 / 36f) and the first mirror At least one of one mirror (40a) is a long focal length condensing element;
Concentrator.
第1ミラ−は、前記透光部材を通過してケ−シング内に入った光を反射し集光する大形,長焦点距離の曲面ミラ−である;請求項1に記載の集光装置。The first mirror - is the translucent member through Ke - it reflects the light enters the single focusing to large, curved mirror of the long focal length - der Ru; according to Motomeko 1 condensing Optical device. 透光部材は大形,長焦点距離のフレネルレンズである請求項1記載の集光装置。 The condensing device according to claim 1 , wherein the translucent member is a large Fresnel lens having a long focal length . 第2ミラ−の光軸が前記底板と交わる位置において該底板を貫通し、該光軸を軸心とし第2ミラ−に対向してその反射光を受入れる円錐反射面を有し、該円錐の尖端で光ファィバに連なる採光円錐;を更に含む、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の集光装置。A conical reflecting surface that passes through the bottom plate at a position where the optical axis of the second mirror intersects the bottom plate, receives the reflected light opposite to the second mirror with the optical axis as an axis; tip lighting cone leading to the light Faiba in; further comprising a light collection device according to any one of claims 1 to 3. 第2ミラ−の光軸が前記底板と交わる位置において該底板を貫通し、該光軸を軸心とし第2ミラ−に対向してその反射光を受入れる円錐反射面を有し該円錐の尖端で光ファィバに連なる採光円錐穴、および、熱交換流体を通すための流路、を有する採光部材;を更に含む、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の集光装置。A conical reflecting surface that passes through the bottom plate at a position where the optical axis of the second mirror intersects the bottom plate, receives the reflected light opposite to the second mirror, with the optical axis as an axis; The light collecting device according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a daylighting member having a daylighting conical hole connected to the optical fiber and a flow path for passing a heat exchange fluid.
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