JPH0237605A - 日陰げ防止太陽光反射装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は建築物等で太陽光が遮られる区域に太陽光の反
射光を導く為の日陰げ防止太陽光反射装置に関する。

〔従来の技術〕

従来日陰部に太陽光を導く装置としては、反射鏡と導光
ダクト又はノ母イブ等で組み合わされた小規模でスポッ
ト的なものがあシ、屋内の限られた部分に太陽光を導く
のみであシ、屋外の広いスペース（例えば庭全体又は、
窓全体）に反射光を導く様なものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

現在住宅地は過密の一途をたどシ、ある建築物が他の建
築物の敷地内の一部又はかなシの面積の日射光を遮り、
日照権問題という社会現象を発生してｈるが、今までの
技術は、この問題を科学的手法にては解決し得な−。

そこで、本発明は事前に指定した区域に太陽光の反射光
を照射することが可能となる日陰げ防止太陽光反射装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、反射鏡体の反射面の
水平方向、上下方向の角度を任意に調節可能な鏡体角度
調節機構と、予め指定された屋外の区域のみに太陽光を
導き、太陽光の上下入射角（高度）、太陽光の水平入射
角（向き）を検出する太陽光入射角センサと、この太陽
光入射角センサからの検出値をもとに、予め設定した位
置に太陽光の反射光を照射するように前記反射鏡体の反
射面の角度を演算し、この演算結果に基匹て前記鏡体角
度調節機構を調節可能な演算制御装置とからなるもので
ある。

〔作用〕

本発明によれば、太陽の高度及び向きを検出する検出信
号を基に、予め設定された位置に太陽光の反射光を照射
する様、反射鏡の反射面の角度を太陽光の入射角によシ
演算によって求め、その値になる様反射鏡体の反射面の
角度を調節可能にしたので、事前に指定した区域に太陽
光の反射光を照射することができ、これによシ所望の日
陰げ部に太陽光を導くことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の一実施例の概略構成を示す図であり
、２棟の建築物Ａ、Ｂが建設されていて、従来の技術の
ように日陰げ防止太陽光反射装置Ｃが設置されてｈない
場合は破線及び矢印で示した太陽光が建築物Ａによシ、
建築物ＢＫ帰属する庭部に照射されるのを遮って、庭部
は日陰げ部となる。このようなことから第１図はその対
策として、建築物Ｂ（２）屋根上に日陰げ防止太陽光反
射装置Ｃを設置して、庭部への太陽光の照射を行ってい
る例を示している。

このような例は、地価の値上夛、居住地の密集化及び日
照権意識の高ま〕と共に顕在化してきている。

第２図は第１図の日陰げ防止太陽光反射装置の一実施例
の平面図を示し、第３図はその右側から見た側面図、第
４図はその下側から見た正面図である。

ここでは鏡体１が３個の場合でおるが、これに限るもの
ではなく、何個でもより。

鏡体１は本体架台１５に対して上下方向および水平方向
にそれぞれ所望角度だけ回動可能に支持されて込る。す
なわち、本体架台１５は両端がＬ字状釦折曲されておシ
、この両端部近くにはそれぞれ上下回転軸軸受１３が配
設され、この上下回転軸軸受１３には上下回転軸２が上
下方向に回動可能に支承され、上下回転軸２の長手方向
の中央位置に水平回転軸１４が水平方向に回動可能に支
承されている。鏡体１四角部近くに４本の支線１６の一
端がそれぞれ固着され、かつ支線１６の他端が対角線方
向に延びるとともに水平回転軸１４に固着されてｈる。

上下回転軸１４には上下回転用モータ１０（Ｑ回転力を
直角方向に変換する上下回転用ウオームギヤ１１を介し
て伝達されるようになりており、また各上下回転軸１４
相互間はカップリング３によって連結されている。従っ
て、第２図の下側の上下回転用モータ１０が回転すると
、この回転力は最下部位置の上下回転軸２、真中にある
上下回転軸２、最上部位置の上下回転軸２が同時に回転
する。この場合の鏡体１の回転角度は上下回転角度セン
サ１２により検出できるようになりている・また、第２
図の最下部位置の上下回転軸２の一端部近くの本体架台
１５ＩＣは水ＸＦ−駆動装置固定金具６が配設されてｈ
る。この固定金具６には水平回転用モータ８およびこの
回転力を直角方向に変換する水平回転用ウオームギヤ２
が配設されている。このウオームギヤ７には水平回転用
ロッド（又はワイヤ人シチェーｆ）４−１．４−２゜４
−３（これらの総称は４）の一端が固着され、これらの
他端は水平回転軸１４にそれぞれ固着されてｈる。水平
回転用ロッド４の端部側（水平回転用ウオームギヤ２の
近く）には水平角度微量調節器５が設けられている。ま
た水平回転用ウオームギヤ７には鏡体１の水平角度を検
出するために水平回転角度センサ９が配設されている。

前記水平角度微量調節器５は、反射光を受ける場所での
反射光の受光面とその陰の部分が固定化されない様、定
期的に微少角だけ水平方向に鏡体１の角度を調節するも
のである。第５図は、水平角度微量調節器５０機能を説
明するための平面図である。この調節器５が作動してい
ない状態では、鏡体１は実線で示す２Ｏ−ＩＣ）水平角
度となっておシ、入射光２２は反射光２３となって、反
射光受光面の中心２５に至る。ところが、この調節器５
を作動させると、鏡体１は破線で示す２１の様になりそ
の反射光２４は、調節器５の作動前に、鏡体１は実線で
示す２０−２の反射光を照射していた点に至る。この様
に照射点が重ならない様に、定期的に鏡体の水平角度を
微調節することによシ、前述の目的が達成可能である。

また、第４図に示す様に鏡体ｌは一方向にのみ凸となっ
た凸面鏡を周込ており、これは、強い太陽光は必要とし
ないが、広い面積に反射光を照射する為に、つまり小さ
な面積の鏡体でよシ大きい面積に反射光を照射する為で
ある。なお、鏡体１は凸面鏡に限らず、これと同様な機
能を有した平面鏡であってもよい。

次に、太陽の上下角（高度）検出する上下回転角度セン
サ１２および太陽の水平角（向き）を検出する水平回転
角度センサ９について述べる。このセンサ１２，９は、
第２図に示す本体の固定部で、常に太陽光を受ける部分
に取シ付けても、別の適当な常に太陽光の受光可能な位
置に取シ付けてもよい。第６図はそのセンサの一例の平
面図で、第７図は第６図に示すＣ−Ｃ方向から見た側面
図である。このセンサは、ＤｌまたはＤｌ等の不特定方
向から入射する光は、半円形の遮光板３０及び３１で構
成したスリット部３２より、乳白色フィルタ３５を通し
て、受光センサ３６に太陽光を導く様になっている。乳
白色フィルタ３５は、受光センサ３６の指向性を緩和す
る為に取シ付けたものである。また遮光板３ｏ、ｓｉ、
フィルタ３５及び受光センサ３６は、回転軸３７−１．
３７−２を中心に３４−１．３４−２を軸受として回転
する。

軸受３４−２には回転角度を検出する太陽光角度検出セ
ンサ３２が設けられ、軸受３４−１には、その回転動力
を与える減速機付モータ３３が設けられている。

ｈま、この太陽光角度検出センサ３２を西側方向、減速
機付モータ３３を東側方向に水平に設置し、水平方向（
０つから垂直方向（９０°）まで晴天時に回転させると
、第８図に示す曲線ＢＢの様な、受光センサ３６の出力
電圧になることは容易に理解できる。これＫよシ、太陽
光の上下入射角が特定可能である。

ただし、曇天の場合は、第８図に示す曲線ＡＡＯ様にな
シ、太陽光の入射角が特定不可能である。

この場合は太陽光は、特定の角度（例えば４５°又は９
０″）の方向から入射しているとして、本体の制御用の
数値として用いても実用上側も問題は生じない。この晴
天であるか曇天であるかの判断は第８図に示す曲線によ
シ、受光センサ３６からの出力電圧の最小値ＣＣ（曲線
ＡＡの場合はａｍ）があるしきｈ値を越えているかと、
最小値ＣＣ（曲線ＡＡの場合はａｍ）に対する最大値の
比率がまた別のあるしきい値を越えてｈるかの論理積を
取って決定すればよい。

次に水平方向の入射角の決定であるが、これは第６図に
示すセンサ本体を垂直方向に設置しスリット３７の方向
を東→南→西と１８０°回転させることによシ前述の上
下方向の入射角の特定方法と同様の方法で水平方向の入
射角の特定が可能である。この入射角の検出精度は、遮
光板３０．３１の半径とその２板の間隔（スリット部の
シャープ度）によって決定される。

また、図示しなｈ制御装置内にはカレンダタイマを設置
することによシ、日中の間だけ（例えば先回地区では午
前８時から午後４時まで）制御することＫよシ無駄な制
御動作を行うことを避けることができる。

太陽光入射角の特定は、数分に１回実施し、その特定し
た入射角によシ、ａ体向き角度を第９図に示す様な方法
で制御すればよい。第９図に於いて４５は北方向を示す
線、４１は入射光、４２は反射光、４３は鏡体面の法線
、４４は鏡体面の方向である。反射すべき方向の角度θ
２は、鏡体の位置と、反射光４２を照射すべき位置との
関係で求められ、事前九判明している値であシ、θｌは
、２１！６図及び第７図に示す太陽光入射角センサから
の信号を演算処理することによシ求められる値である。

この２値により、鏡体面の法線４３の方向Ｏ角度が（θ
１＋＃２）／２となる様、鏡体を回転させればより、こ
の第９図は、水平方向の制御の場合であるが、上下方向
の制御も理論的には全く同様に考えることにより、制御
が可能である。

第１０図は、本発明による日除げ防止太陽光反射装置全
体のブロックダイアダラムである。入射角センサ５０は
、前述の第７図に於りて説明した太陽光の高度（上下角
度）及び向き（水平角度）を検出するセンサである。上
下入射角センサ内に設置された受光センサ５１からの出
力電圧は、ノイズ（雷によるものを含む）を除去する。

制御装置８０内に設置されたフィルタ８１を通して、ア
ンプ（増幅器）８２に入力することによシ次段のψ変換
器８３の変換可能な電圧レベルに調節され、Ｍ１変換器
８３への出力となる。ψ変換器８３でアナログ電圧値は
、ディジタル値に変換され、後述する単位角（ｄψ）毎
に、記憶演算回路８４に取シ込まれ、メモリ内に格納さ
れる。上下入射角センサ内に設置されたセンサの角度を
知る為の回転角度センサ５２は、本図ではポテンシオメ
ータ等のアナログ検出器を示しておシ、その信号は、〜
小麦換器８３に入力してディジタル値に変換する。もつ
ともこの検出器は直接ディジタル値を読み取れるロータ
リーエンコーグ等の回転角をノ臂ルスのオン−オフの数
で示す検出器でもよ−。

ただしこの場合は、角度検出用のい変換器は不要となる
が、検出した値が絶対値では与えられない（電源投入時
からの相対値しか与えられない）ので、基準となる点を
検出する為の別のセンサが必要となるしまた。パルス数
を計数するカクンタ回路も設置しなければならない。本
装置は、鏡面の向きの制御に、それ程微細な制御を必要
としないので、−船釣には多少検出精度が低い、前者の
簡便なアナログ式を採用している。このディジタル値は
、上下入射角センサの検出動作中にそのセンサの回転角
度の現在値を知る為のものである。

上下入射角センサの回転駆動源は、記憶演算回路８４０
指令がアンプ８５で増幅され、上下入射角センサ用モー
タ５３に電圧が加えられることによシ発生する。水平入
射角の検出についても、上下入射角の検出と同様の機器
構成で、同様の動作を行う。

制御に直接関係のなり鏡体１回転軸等の機械部品は省い
て記載しであるが、第１０図の機械装置６０は第２図〜
第４図に示した本体図に当たる。

鏡体上下角度センサ６１は前述と同じ理由によ坑アナロ
グ式となってｈる。この信号は、い変換器９０でディジ
タル値に変換され、記憶演算回路に入力されることＫよ
シ、鏡体の上下角度の現在値を知ることを可能にしてｂ
る。鏡体の上下角回転は、記憶演算回路からの指令を、
アンｆ（又はスイッチング回路）９１を通して、鏡体上
下角駆動モータに与えることによシ行なわれる。鏡体の
水平角につ匹ても同様でおる。第５図の説明に於りて示
した各鏡体の微小角回転用の１ｌｔｌＪ１１回路は、第
１０図に示すスイッチング回路９４及びそれに接続され
ているスイッチ、リミットスイッチ及びモータによって
行なわれる。スイッチ１−１（９５）は、鏡体１の水平
角度を、角度が増大する方向に微小角回転させる為のス
イッチで、スイッチ１−２（９６）は、その逆の方向に
回転させる為のものである。リミットスイッチ１−１（
６５）は、鏡体１の水平角度の増大方向のエンドリミッ
トを検出し、このリミット以上鏡体１の水平角度が増大
する方向に、調節モータＪＣ６６）が回転しな込様、モ
ータの電源をＯＦＦとする為のものであり、リミットス
イッチ１−２（６７）は、その逆の方向で同じ機能を有
するものである。他の鏡体についても同様の微小角調節
機能を有する。

第１０図のブロックダイアダラムでは、各鏡体の微小角
調節は、頻繁に行う必要は、あまシなりであろうとの判
断圧よシ、人の操作に委ねである。

しかし微小角調節を頻繁に実施する必要がある場合は、
それぞれの鏡体に対応する水平微小角検出用のセンサを
第２図の水平角度微ｆ調節器５内忙設置し、ψ変換器を
通して記憶演算回路８４に入力し、それぞれの鏡体く対
応する上下角駆動モータを、それぞれの鏡体からの反射
光の照射区域が重ならない様に交互に照射可能な様、記
憶演算回路８４で演算を行なって、記憶演算回路８４よ
シアンｆ（又はスイッチング回路）を通して指令を与え
ることによシ、自動的に鏡体の水平角度微調節を行うこ
とが実現可能である。

ここで、記憶演算回路８４で行なわれる制御の流れにつ
いて、第１１図に示した概略制御フローチャートで説明
する。１０１は前述の日中の間だけ制御を行う為の１待
ち”の判断を示し、制御開始時刻になって、次の１０２
へ進み、鏡体を制御するタイミングを計るタイマをリセ
ットして一旦零とし、再スタートさせる。次に上下入射
角の検出動作に入る。そして、１０３で上下入射角セン
サモータを角度Ｏ０方向にスタートさせ、１０４でその
角度が０″以下になったら、１０５に進みモータを停止
させ、１０６でサンプリング角ψと、演算カウンタｎノ
を０にクリアする。その後、１０７で上下入射角センサ
モータは逆方向（９０°方向）に回転スタートさせ、１
０８でサンプリング角ψに検出分解能を決定づける単位
角ｄ９）を加算し、演算カウンタｎ１は１インクリメン
トする。そして、１０９でセンサの角度がサンプリング
角９以上になり九ら、１１０で受光センサからの値を読
み込み、ｎ１番地のメモリ内に格納する。この動作は１
１１で示すように、サンプリング角ψが９０°以上にな
るまで連続して行なわれる（１１１→１０８→１０９→
１１０→１１１→１０８→・・・・・・→１１１）。

そして、１１１でサンプリング角が９０°以上になった
ら、１１２でモータは停止させ、１１３でメモリから先
に格納した値を取シ出して最大値最小値を抽出する。次
に１１４で、最大値と最小値の比率が初期設定値ＢＶＩ
よシ小さければ、曇天又は雨天と判断し、１１７ｒｌｌ
Ｃ進み最大入力電圧値を示す角度９ｍａｘは初期設定値
５Ｖ３（例えば４５°又は９０６前述）とする。１１４
で最大値と最小値の比率が初期設定値ＳＶＩよシ大きく
ても最小値が初期設定値Ｓｖ２よシ大きくなければ、同
じ様に１１５で曇天では雨天と判断する。

なお、最大値と別の初期設定値と比較する方法も考えら
れるが、雷の発生時を考慮に入れると最小値の方で比較
する方がよシ信頼性が高められると思われる。

上記２個の条件を満足した場合は、１１６で最大値が得
られる、メモリ番地のカクンタ値と単位角ｄψの乗算を
行ない、その値をψｍａｘとする。

そして、第９図の説明時に使用した計算法により、１１
８で鏡体の設定向夏ψ８゜ｔ　を計算して求める。１１
９で鏡体上下角と設定角度ψ、。ｔの差の絶対値が、初
期設定値ＳＶ４よシ小さ込場合は鏡体を回転させず、１
３１の水平角度制御に移る。これは、太陽の高度（上下
角）が時間的に殆んど変化しない正午前後と、曇天及び
雨天時にはψｒｎａｘの値は、変化が微小であるか値そ
のものが変化しなりので、鏡体の上下角度の行き過ぎ防
止と無駄な動作を行なうことを避ける為に取って−る方
法である。

次に、１２０で鏡体の上下角度とｑ＠ａｔの大小判断を
実施し鏡体上下角度が大きければ１２１に進み、鏡体上
下角駆動モータを上下角度が減少する方向に高速回転で
スタートさせ、１２２で鏡体の上下角度と９８゜ｔの差
が、初期設定値ＳＶ５以下になったら、１２３で鏡体の
上下角度の行き過ぎを防止する為にモータを低速回転に
切シ替える。そして、１２４で上下角度がψ、。を以下
になったら、１２５で鏡体上下角駆動モータを停止させ
ることによシ、鏡体の上下方向の角度の制御は行なわれ
る。

上記１２０に於いて、上述の逆の場は１２６〜１３０に
示す様その逆の動作となる。１３１における鏡体水平角
度の制御は、回転方向が９０”異な多制御範囲角が１８
０°とはなるが、制御の考え方及び方法は、前述の上下
方向のものと同様である。

次に１３２で制御単位時間を経過したら１０２ＩＩＣも
どシ、繰シ返し同じ動作を行う。そして、１３３で制御
単位時間経過前に、制御終了時刻になれば（１３３）、
　１０１ＶＣ進んで、次の日の制御開始時刻ま−で、待
ちの状態となる。

以上述べた実施例によれば、太陽の高度及び向きを検出
する第２図〜第４図の上下回転角度センサ１２および水
平回転角度センサ９及びその信号を基に、予め設定され
た位置に太陽光の反射光を照射する様、鏡体１の反射面
の角度を太陽光の入射角によシ記憶演算回路８４によっ
て求め、この記憶演算回路８４によって求めた演算結果
となる様、鐘体１の反射面の角度を調節可能な機構（第
２図〜第４図の水平回転用モータ８％水平回転用ウオー
ムギヤ７、水平回転用ロッド４、支線１６、水平回転軸
１４および上下回転用モータ１０、上下回転用ウオーム
ギヤ１１．上下回転軸２、水平回転軸１４からなる機構
）を制御するようにしたので、所望の日陰げ部に太陽光
の反射光を専〈ことができる。

また、水平角度微ｉｋｖ！４１１Ｂ器５を有してｈるの
で、反射光を受ける場所での反射光の受光面とその陰の
部分が固定化されなりように鉤部できる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明による日陰げ防止太陽光反射装置を適
当な位置に設置することによシ、太陽光の反射光を、事
前に指定した区域に自動的に照射することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を用いた場合であって、建築物人に
よって太陽光が遮ぎられる区域に、太陽光の反射光を照
射してｂる様子を示す図、第２図〜第４図はｂずれも、
本発明装置を構成する鏡体とそれを回転させる機械装置
の全体図を示す図。 第５図は第２図〜第４図に有する微小水平角調整器の機
能を説明するための図、 第６図および第７図は、太陽の高度（上下角）又は向き
（水平角）を検出するセンサの構成を説明するための図
、 第８図は第６図、第７図のセンサ内の受光センサから出
力され次電圧値の曲線の例を示す図、第９図は入射角９
反射角及び鏡体の面角度の関係を示す図、 第１０図は制御に関係する全体装置のブロックダイアダ
ラム、 第１１図は自動追尾を実現する為の制御フローチャート
である。 Ａ・・・日陰げ部の原因となりている建築物Ｂ・・・日
陰げ部となってｈる庭と同敷地の建築物Ｃ・・・日陰げ
防止太陽光反射装置 １・・・鏡体、２・・・上下回転軸、３・・・カッブリ
ング、４．４−１〜４−３・・・水平回転用ロッド（又
はワイヤ人シチェープ）、５・・・水平角度微量調節器
、６・・・水平駆動装置固定金具、７・・・水平回転用
ウオームギア、８・・・水平回転用モータ、９・・・水
平回転角度センサ、１０・・・上下回転用モータ、１１
・・・上下回転用ウオームギア、１２・・・上下回転角
度センサ、１３・・・上下回転軸軸受、１４・・・水平
回転軸、１５・・・本体架台 ２０−１〜２０−３・・・水平角度微量調節器作動前の
鏡体の平面図 ２１・・・水平角度微を調節器作動後の鏡体の平面図２
２・・・太陽入射光 ２３・・・水平角度微量調節器作動前の反射光２４・・
・水平角度微量調節器作動後の反射光２５・・・反射光
受光面の中心 ３０・・・遮光板（上側）ｓ　３ノ・・・遮光板（下側
）、３２・・・太陽光角度検出センサ、３３・・・減速
機付モータ、３４−１．３４−２・・・軸受、３５・・
・乳白色フィルタ、３６・・・受光センサ、３７−１．
３７−２・・・回転ＡＡ・・・曇天の場合の太陽光受光
セ／すからの出力ＢＢ・・・晴天の場合の太陽光受光セ
ンサからの出力ｌ・・・曇天の場合の太陽光受光センサ
からの出力の最小値 ｂｂ・・・曇天の場合の太陽光受光センサからの出力の
最大値 ｅｅ・・・晴天の場合の太陽光受光センサからの出力の
最小値 ｄｄ・・・晴天の場合の太陽光受光センサからの出力の
最大値 ４ノ・・・太陽入射光、４２・・・太陽反射光、４３・
・・鏡体面の法線、４４・・・鏡体の面の向きを示す線
、４５・・・北方向を示す線 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 （０）　（２０）　（４０）　（６０）　Ｋｌ）　（＋
００）（１２０）（＋ＪＸ＋６０）（１８０）（水手Ｍ
） 第８ 「９　ワ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反射鏡体の反射面の水平方向、上下方向の角度を任意に
   調節可能な鏡体角度調節機構と、 予め指定された屋外の区域のみに太陽光を導き、太陽光
   の上下入射角（高度）、太陽光の水平入射角（向き）を
   検出する太陽光入射角センサと、この太陽光入射角セン
   サからの検出値をもとに、予め設定した位置に太陽光の
   反射光を照射するように前記反射鏡体の反射面の角度を
   演算し、この演算結果に基いて前記鏡体角度調節機構を
   調節可能な演算制御装置と、 からなる日陰げ防止太陽光反射装置。