JPH0361922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽光収集装置、特に、太陽光を集
束するレンズ系の受光面を太陽の移動に追従させ
て常に太陽光を効率よく収集するようにした太陽
光収集装置において、レンズ系を含む追従移動部
の回動を迅速かつスムーズに効率よく行ない得る
ようにしたものである。

第１図は、本出願人が先に提案した太陽光収集
装置の一例を示す斜視図で、図中、１は円筒状の
基体部、２は透明体のドーム状頭部で、これらに
よつて太陽光収集装置用のカプセル３を構成し、
使用状態においては、該カプセル３内の図示のよ
うに太陽光収集装置１０が収容されている。この
太陽光収集装置１０は、太陽光を集束するための
多数枚（例えば、７枚、19枚）のレンズ１１、太
陽の方向を検出するための太陽光方向センサ１
２、これらを一体的に保持する支持枠体１３、該
支持枠体１３を回動するための第１の回転軸１
４、該回転軸１４を回動自在に支持するための支
持腕１６、及び、該支持腕１６を前記第１の回転
軸１４と直交する軸のまわりに回動させるための
第２の回転軸１７等を有し、前記太陽光方向セン
サ１２によつて太陽の方向を検出し、その検出信
号によつてレンズ１１が常に太陽の方向を向くよ
うに前記第１の回転軸及び第２の回転軸を制御
し、レンズ１１によつて集束された太陽光を該レ
ンズの焦点位置にその受光端が配設された図示し
ない光導体ケーブル等に導入し、該光導体ケーブ
ルを通して任意所望の箇所へ伝達するようにして
いる。而して、上述のごとき太陽光収集装置にお
いて、従来は、第１の回転軸及び第２の回転軸に
対してモータと同軸に駆動力を付加しているた
め、これらの回転軸の撓みが大きく、駆動がスム
ーズに行なわれなかつた。特に、前記太陽光収集
装置のように、太陽の微小移動に追従するものに
あつては、パルスモータ（DCサーボモータを含
む）を使用して太陽の微小移動に追従させるよう
にしているが、このパルスモータを駆動する時に
衝撃が加わつて回転軸が第２図にＲ及びＳにて示
すように撓み、更には、レンズ系等を含む回動部
がその慣性のために第３図にＴにて示すようにな
り、更には、その反動が加わつてこれらの回転軸
に回転力がスムーズに伝達されず、最悪の場合に
は、回動部がハンチングを起こして太陽光の吸収
が効率よく行なわれない等の欠点があつた。

第１図は、上述のごとき従来技術の欠点を解決
するために、本出願人が先に提案した太陽光収集
装置の一例を示す図であるが、第２図にその要部
背面を拡大して示し、第３図に、その側面図を示
す。なお、第２図において、１９は太陽光収集部
で、該太陽収集部１９の穴Ｐに図示しない光導体
の受光端を挿入し、該太陽光収集部１９をＸ方向
及びＹ方向に移動調整して光導体の受光面をレン
ズの焦点位置に一致させ、レンズによつて集束し
た太陽光を該光導体内に導入し、該光導体を通し
て任意所望の位置に伝達している。さて、第２図
及び第３図において、１８，２２はパルスモータ
（又はDCサーボモータ）、２０，２３は小歯車、
２１，２４は大歯車で、大歯車２４は略半円形の
歯車で、該歯車２４は第１の回転軸１４にその歯
部がレンズの裏側になるように（換言すればレン
ズの表面に出ないように）取り付けられ、一方、
該歯車２４を駆動するモータ２２は支持腕１６上
に固定され、該モータ２２の回転が小歯車２３を
介して前記大歯車２４に伝達されて前記第１の回
転軸が駆動されるようになつている。また、大歯
車２１は第２の回転軸１７に取り付けられ、モー
タ１８により小歯車２０を介して駆動される。斯
様に、上記太陽光収集装置によると、第１の回転
軸及び第２の回転軸を該回転軸と同心軸の大径の
歯車を介して駆動するようにしたので、該歯車に
よつて駆動軸の撓み及び回動部のしなりを抑える
ことができ、従つて、これらの撓み及びしなりに
よる反動もなくなり、安定した追従動作を行なわ
せることができる。また、図示例においては、第
１の回転軸１４を駆動するのに、略半円形の大径
の歯車２４、該歯車２４と噛合する小径の歯車２
３、及び、該歯車２３を駆動するモータ２２を１
組使用しているが、これらと同様の構成よりなる
駆動機構を第１図の回転軸１４の軸方向に対称に
つまりＹ−Y′線に関して対称に２組（１対）設
けるようにすることも可能であり、このようにす
ると、レンズ系１１を含む回動部をより安定して
支持し、かつ、回動することが可能となる。ま
た、第２の回転軸１７を中空構造とし、各太陽光
収集部１９に取り付けられた光導体ケーブルを、
支持腕１６に沿わせて、次いで、該第２の回転軸
１７の中空部を通して配設するようにすれば、該
光導体ケーブルを、第１の回転軸１４及び第２の
回転軸１７の回転に対して自由に、つまり、第１
の回転軸１４及び第２の回転軸１７が回動して
も、光導体ケーブルが回動部に絡み付かないよう
に配設することができる。

第４図は、本出願人が先に提案した太陽光収集
装置の他の例を示す図で、この例は、第２図に示
した略半円形の歯車２４に代つてローラ３４を用
いるとともに、小径の歯車２３に代つてローラ３
３を用いたもので、このようにすると、歯車を用
いた時に生じるバツクラツシ、ガタ等がなくな
り、レンズ系１１をよりスムーズに回動すること
がてきる。なお、３４ａ，３３ａ，３２ａは、第
１の回転軸１４の軸方向に関して、歯車３４，３
３及びモータ３２と対称に設けられた歯車及びモ
ータで、このように、第１の回転軸１４を駆動す
る駆動機構を該第１の回転軸の軸方向に関して対
称に１対設けると、レンズ系１１を含む回動部を
より安定して支持し、かつ、回動することができ
る。また、駆動ローラ３３，３３ａを弾性体で構
成しておく時は、該パルスモータ駆動時に回動部
に発生する衝撃を該弾性体のローラで吸収するこ
とができる。また、駆動ローラとは別にローラ３
４，３４ａを支持する支持ローラ（アイドルロー
ル）を設けておくことも可能で、この支持ローラ
を設けておく時は、駆動ローラ２３，２３ａ等に
ローラ３４，３４ａ等を支持する支持機能を持た
せる必要がなくなり、従つて、回動部に衝撃等が
発生した場合においても該回動部を安定に駆動す
ることがでる。また、この例においては、第２図
に示した歯車２０，２１に代つて、ローラ３０，
３１を使用しているが、第２図に示した例及び第
４図に示した例とも、この部分には歯車、ローラ
のいずれを使用してもよいが、ローラを使用した
方がより安定して駆動し得ることは前述の通りで
ある。なお、第４図において、４０は光導体ケー
ブルで、図には、該光導体ケーブルを支持腕１６
に沿わせて、次いで、第２の回転軸１７の中空部
を通して配設した例を示しているが、このように
すると、光導体ケーブルを回動部の回転に関係な
く、つまり、光導体ケーブルが回動部の回転によ
つて絡み付かないように配設することができる。
その際、該第２の回転軸１７の径を第４図に示す
ように大きくしておくと、該第２の回転軸の撓み
をなくすことができ、好都合である。

本発明は、上述のごとき太陽光収集装置を更に
改良して、レンズ系を含む追従移動部の回動を迅
速かつスムーズに効率よく行ない得るようにした
ものである。

第５図及び第６図は、本発明による太陽光収集
装置の一実施例を説明するための要部概略構成図
で、第５図はカプセル内部、第６図は基体内部の
構成を示し、図中、５１乃至５９は歯車又は摩擦
係合面を有するローラ、６１乃至６４はモータ
で、まず、第５図において、５１は第１の回転軸
１４に一体的に取り付けられかつレンズ系の裏側
に歯部又は摩擦係合面を有する大径の第１の歯車
又はローラで、該第１の歯車又はローラ５１は、
第１図乃至第４図に示した歯車２４又はローラに
対応するものである。５２は前記第１の歯車又は
ローラ５１と噛合又は係合する小径の第２の歯車
又はローラで、該歯車又はローラ５２は支持腕１
６に配設された第１のモータ６１によつて回転さ
れる。５３は該第２の歯車又はローラ５２と同軸
に設けられた大径の第３歯車又はローラ、５４は
該第３の歯車又はローラ５３と噛合又は係合する
小径の第４の歯車又はローラで、該歯車又はロー
ラ５４は支持腕１６に配設された第２のモータ６
２によつて回転され、かつ、例えば矢印Ａ方向に
移動可能に構成され、前記第３の歯車又はローラ
５３と係合離脱可能に構成されている。而して、
上記構成において、本太陽光収集装置が正常に太
陽の移動に追従している時は、前記第３の歯車又
はローラ５３と第４の歯車又はローラ５４とは図
示のように係合されており、従つて、太陽光収集
装置の第１の回転軸１４は、第２のモータ６２及
び歯車又はローラ５４〜５１よりなる減速機構を
通して駆動され、太陽の移動に正確に追従する。
一方、朝方或いは曇天後等、本太陽光収集装置が
太陽の方向とかなり異なつた方向を向いている時
に太陽光方向センサ１２（第１図参照）が太陽の
方向を検知した時は、できるだけ早く本太陽光収
集装置を太陽の方向に向けるようにする必要があ
るが、その場合には、前記第４の歯車又はローラ
５４を矢印A′方向に移動させて第３の歯車又は
ローラ５３との係合を解くと同時に、第１のモー
タ６１を駆動し、該第１のモータ６１によつて第
１の回転軸１４を回転する。次に、第６図におい
て、５５は、第２の回転軸１７に一体的に取り付
けられた大径の第５の歯車又はローラ、５６は前
記第５の歯車又はローラ５５と噛合又は係合する
小径の第６の歯車又はローラで、該歯車又はロー
ラ５６は固定部に配設された第３のモータ６３に
よつて回転される。５７は該第６に歯車又はロー
ラ５６と同軸に設けられた大径の第７の歯車又は
ローラ、５９は前記第２の回転軸１７に回動自在
に配設され、かつ、前記第７の歯車又はローラ５
７と噛合又は係合する中継歯車又はローラ、５８
は前記中継歯車又はローラ５９と噛合又は係合す
る小径の第８の歯車又はローラで、該第８の歯車
又はローラ５８は固定部に配設された第４のモー
タ６４によつて回転され、かつ、例えば矢印Ｂ方
向に移動可能に構成されている。なお、図示例に
おいては、第７の歯車又はローラ５７と第８の歯
車又はローラ５８とを第２の回転軸１７に回動自
在に設けられた中継歯車又はローラ５９を介して
連結するようにしており、このようにすれば、第
２の回転軸１７を安定して支持することができる
が、必ずしも図示例のようにする必要はなく、第
７の歯車又はローラ５７と第８の歯車又はローラ
５８とを直結するようにしてもよい。この第２の
回転軸１７も、前記第１の回転軸１４の駆動と同
様、正常時は第４のモータ６４及び歯車５８〜５
５よりなる減速機構を通して回転され、太陽の方
向と太陽光収集装置の方向とが大きく離れてしま
つたような場合には、第８の歯車５８を矢印
B′方向に移動して中継歯車又はローラ５９との
係合を解き、第３のモータ６３で駆動するように
すると、太陽光収集装置を迅速に太陽の方向に一
致させるこができる。なお、以上の説明におい
て、減速伝達機構として歯車又はローラを使用
し、第２又は第４のモータを係合離脱する際、こ
れらを軸方向すなわちＡ又はＢ方向に移動させる
ようにした例を示したが、本発明は、上記実施例
に限定されるものではなく、例えば、第４又は第
８の歯車又はローラ５４又は５８をＣ方向に移動
させて係合離脱するようにすることも可能であ
る。

以上の説明から明らかなように、本発明による
と、太陽の方向に正確にかつ迅速に追従すること
のできる太陽光収集装置を提供することができ
る。また、本発明によると、第１の回転軸１４上
にモータを有しないので、光導体ケーブル４０の
出光端側を第５図に示すように第１の回転軸１４
内に集結し、その端面を平面４１に形成するとと
もに、この平面４１に対向して光導体４２の平面
４３を対向させ、この光導体４３を該第１の回転
軸１４及び支持腕１６を通して第２の回転軸１７
に導くようにすれば、太陽光収集部の裏側におけ
る光導体ケーブルの処理を整然とさせることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本出願人が先に提案した
太陽光収集装置の一例を説明するための図、第５
図及び第６図は、本発明の一実施例を説明するた
めの構成図である。 １……基体部、３……カプセル、１０……太陽
光収集装置部、１４……第１の回転軸、１７……
第２の回転軸、５１〜５９……歯車又はローラ、
６１〜６４……モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 太陽光を集束するためのレンズ系と、該レン
   ズ系と一体的に構成されかつ該レンズ系によつて
   集束された太陽光を収集するための太陽光収集部
   と、該太陽光収集部によつて収集された太陽光を
   所望の箇所へ伝送するための光導体と、前記レン
   ズ系と一体的に構成されて太陽の方向を検出する
   ための太陽光方向センサと、前記レンズ系及び該
   レンズ系と一体構成の部材を回動自在に支持する
   第１の回転軸と、該第１の回転軸を支持する支持
   腕と、該支持腕を前記第１の回転軸と直交する軸
   のまわりに回動自在に支持する第２の回転軸とを
   有し、前記第１の回転軸及び第２の回転軸を前記
   レンズ系の受光面が太陽の方向を向くように制御
   して太陽光を前記光導体内に導入し、該光導体を
   通して任意所望の箇所へ伝達するようにした太陽
   光収集装置において、前記第１の回転軸に一体的
   に取り付けられかつ前記レンズ系の裏側に歯部又
   は摩擦係合面を有する大径の第１の歯車又はロー
   ラと、該第１の歯車又はローラと噛合又は係合し
   かつ前記支持腕に配設された第１のモータによつ
   て回転される小径の第２の歯車又はローラと、該
   第２の歯車又はローラと同軸に設けられた大径の
   第３の歯車又はローラと、該第３の歯車又はロー
   ラと噛合又は係合しかつ前記支持腕に配設された
   第２のモータによつて回転される小径の第４の歯
   車又はローラとを有し、前記第３の歯車又はロー
   ラと前記第４の歯車又はローラとが係合離脱可能
   に構成されており、前記太陽光方向センサが正常
   作動時は、前記第２のモータが駆動されて該第２
   のモータの回転が前記第４の歯車又はローラ、第
   ３の歯車又はローラ、前記第２の歯車又はロー
   ラ、及び、前記第１の歯車又はローラを介して前
   記第１の回転軸に伝達され、前記太陽光方向セン
   サが太陽の方向を検出した直後には前記第３の歯
   車又はローラと前記第４の歯車又はローラが離脱
   されて前記第１の回転軸が前記第１のモータの回
   転が前記第２の歯車又はローラ及び第１の歯車又
   はローラを介して前記第１の回転軸に伝達される
   ことを特徴とする太陽光収集装置。 ２ 前記第１の回転軸が中空に構成されており、
   前記光導体内に導入された光が該第１の回転軸内
   を通して伝達されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の太陽光収集装置。