JPH01112213A - 太陽光自動追尾装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽光をレンズ系等によって集束して利用す
る太陽光エネルギー利用機器を太陽の移動に自動的に追
従させて太陽光エネルギーを常に最も効率のよい状態で
利用し得るようにした太陽光自動追尾装置に関する。

近時、省エネルギー時代を迎え、太陽光エネルギーの効
果的利用について各方面で活発に研究開発が行われてい
るが、その際、太陽光エネルギーを効果的に利用するた
めに、太陽光エネルギー利用機器を太陽の移動に追従し
て移動させることが行われている。しかし、太陽の年間
を通しての移動範囲を広く、また、その日の状況によっ
ても条件が変るので、年間を通じて常に太陽の移動に正
確に追従させることは困難であった。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、簡単かつ安価な構成によってすなわち最少の光セ
ンサを用いて広範囲にかつ正確に太陽の移動に追従し得
る太陽光自動追尾装置を提供しようとするものである。

第１図は、本発明による太陽光自動追尾装置の一実施例
を説明するための要部概略斜視図、第２図は、第１図の
概念図で、図中、１は太陽光を集束するためのレンズ系
、２は水平の回転軸で、該回転軸２は該レンズ系１を該
軸２を中心に南北方向に回動させるためのもので、以下
、第１の回転軸という。３は該第１の回転軸を支持する
支持腕、４は垂直の回転軸で、該回転軸４は該支持腕３
を該軸４を中心に東西方向に回動させるためのもので、
以下、第２の回転軸という。Ｌ８は太陽光の南方白成分
の光を検出する第１の光センサ、ＬＮは北方向成分の光
を検出する第２の光センサで、これら第１の光センサＬ
ｓと第２の光センサＬ。

は、その受光面が第１の回転軸２に平行でかつ相互に反
対の方向を向いており、これによって、光センサＬ、は
第１の回転軸２に対して南側がら来る光のみを受光し、
ＬＮは北側から来る光のみを受光する。Ｌゆは東方向成
分の光を検出する第３の光センサ、Ｌｗは西方向成分の
光を検出する第４の光センサで、これら第３の光センサ
Ｌ８と第４の光センサＬｗは、その受光面が第２の回転
軸４に平行でかつ相互に反対の方向を向いており、これ
によって、光センサＬ３は第２の回転軸４に対して東側
から来る光のみを検出し、Ｌｗは西側から来る光のみを
検出する。レンズ系１が正確に太陽の方向を向いている
時は、第１乃至第４光センサには直達太陽光が入射せず
、間接太陽光のみが入射するように配設されている。従
って、第１及び第２光センサの検出出力は後述するよう
な特殊条件の場合を除き略等しく、第３及び第４光セン
サの検出出力は常に略等しい。従って、第１の光センサ
Ｌｓの検出出力と第２の光センサＬＮの検出出力との差
をとり、その差信号によってモータＭ□　を回転して第
１の回転軸２を回動して前記差が０になるように制御す
るとともに、第３の光センサＬ８の検出出力と第４の光
センサＬＷの検出出力との差をとり、その差信号によっ
てモータＭ２を回転して第２の回転軸４を回動し、その
差がＯになるように制御すれば、レンズ系１は正確に太
陽の方向を向き、最も効率よく太陽光を集束することが
できる。このようにしてレンズ系１によって集束された
太陽光は、例えば、該レンズ系１の焦点位置にその受光
端が配設された光導体ケーブル５内に導入され、該先導
体ケーブル５を通して任意所望の箇所に伝達されて使用
に供される。

斯様に、本発明による太陽光自動追尾装置は、通常は、
４つの光センサによって正確に太陽の移動に追従するこ
とができ、そのまＳ動作すれば、朝方、夕方等において
も、レンズ系１は正確に太陽の方向を向きζ例えば、第
３図に示すように、略横を向くが、朝、夕等においては
、上方からの間接先は多く、下方からの間接光は少ない
ので、第１の光センサＬ８に入射する光量は多く、第２
の光センサＬＭに入射する光量は少なく、第１の光セン
サＬ５の検出出力が第２の光センサＬＮの検出出力に比
べて格段に大きくなり、レンズ系１は太陽の方向に正確
に向かなくなる。第５の光センサＬ。は、このような不
都合を避けるために設けられたもので、該第５の光セン
サＬ。によって、常時、太陽の方向からの総太陽光量を
検出しており、正常時つまり第１の光センサＬ８の検出
出力０、と第２の光センサＬＮの検出出力０８が略等し
く、かつ、第５の光センサＬ。の検出出力○。

と前記第１の光センサＬｓ　の検出出力０８が、Ｏｏ　
＞　Ｏｓ　の関係にある時は、前述のように、１０、−
〇Ｎ１が○になるようにモータＭ０を制御し、第１の光
センサＬｓに対する入射光が第２の光センサＬＮに対す
る入射光に対して格段に大きい朝、夕等においては、第
５の光センサＬ。の入射光に対して第１の光センサＬ、
の入射光も大きくなるので、この時、つまり、０８≧Ｏ
ｏの関係にある時は、第１の光センサＬ、の検出感度、
或いは、検出出力を１／λ（＝低降率、λ：実験値）に
低降して１１／λ０８ＯＮ１’がＯになるようにモータ
Ｍ１を制御する。すなわち、太陽光をレンズ系等によっ
て集束させて利用する場合、該レンズ系によって有効に
集束されるのは、太陽方向から入射される平行光線（直
達太陽光）であるが、前述のように、朝、夕等において
は、上方から第１の光センサＬ８に入射する間接太陽光
は、下方から第２の光センサＬ）ｌに入射する間接太陽
光に比べて格段に大きく、これら第１の光センサＬ８の
検出出力○、と第２の光センサＬＨの検出出力ｏ）ｌの
差を０にするように前記レンズ系１を制御すると、該レ
ンズ系は太陽の方向に正確に向かなくなり、太陽光を効
果的に利用することができなくなるが、そのような場合
、前述のように、第１の光センサＬｓの検出感度、或い
は、検出出力を１／λに低降して、この低降した第１の
光センサＬ５の検出出力Ｏ８と、第２の光センサＬ、の
検出出力ＯＮの差をＯにするように前記レンズ系を制御
すると、朝、夕等の特殊条件下においても、レンズ系を
太陽の方向により正確に向けることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、最少
限の光センサを使用した簡単かつ安価な構成によって、
太陽光収集装置を常時より正確に太陽の方向に向けるよ
うに制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による太陽光自動追尾装置の一実施例
を説明するための要部斜視図、第２図は、第１図の概念
図、第３図は、第１図に示したレンズ系１が特殊条件下
にある場合の動作を説明するための要部構成図である。 １・・・レンズ系、２・・・第１の回転軸、４・・・第
２の回転軸、Ｌ、・・・第１の光センサ、Ｌ、・・・第
２の光センサ、Ｌ２・・・第３の光センサ、ＬＷ・・・
第４の光センサ、Ｌ、・・・第５の光センサ、Ｍ□、Ｍ
２　・・・モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、太陽光を集束するためのレンズ系と、該レンズ系の
   焦点位置にその受光端が配設された光導体ケーブルと、
   前記レンズ系を一体的に水平軸のまわりに回動させるた
   めの第１の回動軸と、該第１の回動軸の両端部を回動可
   能に支持する支持腕と、該支持腕を前記第１の回動軸と
   直交する垂直軸のまわりに回動させるための第２の回動
   軸と、受光面が前記第１の軸に平行でかつ相互に反対の
   方向を向いている１対の第１及び第２の光センサと、受
   光面が前記第２の軸に平行でかつ相互に反対の方向を向
   いている１対の第３及び第４の光センサと、太陽方向か
   らの総太陽光量を受光する第５の光センサとを有し、前
   記第１の光センサの検出出力と第２の光センサの検出出
   力との差が０になるように前記第１の軸を回動し、前記
   第３の光センサの検出出力と第４の光センサの検出出力
   との差が０になるように前記第２の軸を回動するように
   した太陽光自動追尾装置において、前記第１の光センサ
   の検出出力をＯ＿Ｓ、第２の光センサの検出出力をＯ＿
   Ｎ、第５の光センサの検出出力をＯ＿Ｏとした時、Ｏ＿
   Ｓ＜Ｏ＿Ｏの場合は、｜Ｏ＿Ｓ−Ｏ＿Ｎ｜が０になるよ
   うに前記第１の軸を制御し、Ｏ＿Ｓ≧Ｏ＿Ｏの場合は、
   ｜１／λＯ＿Ｓ−Ｏ＿Ｎ｜が０になるようにしたことを
   特徴とする太陽光自動追尾装置（ただし、１／λは低降
   率）。